JPH0118130B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は、金属板のロール冷却方法及び装置
に関し、冷却時の金属板の変形を防止し、かつ金
属板の持つ熱エネルギを有効利用することを目的
とする。

＜従来の技術＞ ロール冷却は鋼板等の金属ストリツプの連続焼
鈍設備において、近年広く利用されている。この
ロール冷却法は第５図に示すように、内面から水
等の冷却媒体により冷却されている複数のロール
５０に高温の金属ストリツプＸを接触させながら
矢印方向に通過させ、該金属ストリツプＸを急冷
することにより所定の機械的性質を与える冷却方
法である。

＜発明が解決しようとする問題点＞ このようなロール冷却において、従来たとえば
鋼ストリツプ等において所謂“座屈”や“絞り”
が発生する問題があつた。これは鋼ストリツプＸ
がロール５０により急速に冷却される結果、収縮
を生じ、この収縮力は鋼ストリツプの長さ方向に
関しては鋼ストリツプの張力の増大となるが、鋼
ストリツプの巾方向に関しては鋼ストリツプを巾
方向に座屈させようとする応力となるためであ
る。

この座屈が起ると鋼ストリツプにしわを生じ、
しわの部分はロール表面から離れるため冷却され
難くなり、鋼ストリツプの巾方向に不均一な冷却
がなされる結果、鋼ストリツプの機械的性質が不
均等になるだけでなく、しわが折りたたまれてい
わゆる絞りを発生し、極端な場合には鋼ストリツ
プの破断を生ずることになる。

上記した応力は収縮が大きい程、即ち冷却速度
が大きい程大きくなる。そして冷却速度は鋼スト
リツプの保有する熱量が小さい程大きくなるか
ら、単位面積当りの保有熱量のより小さい、より
薄い鋼ストリツプ程冷却速度が大きくなり、鋼ス
トリツプの巾方向により大きい応力を発生するこ
とになる。一方、座屈に対する抵抗力は鋼ストリ
ツプの厚さが小さい程小さくなるので、結局ロー
ル冷却法で処理される鋼ストリツプはその厚さが
薄くなればなる程加速度的に巾方向に対して座屈
や絞りが発生する可能性が大きくなる。そのた
め、従来のロール冷却法では厚さ0.4mm未満又は
厚さ0.4〜0.5mmで巾1500mm以上の鋼ストリツプを
冷却することは困難であつた。

この座屈や絞りを防止するには、ロール５０の
表面温度をあげて、冷却速度を遅くしてやれば良
いが、従来の冷却用ロールの表面温度は50〜100
℃であり、これ以上の温度とすることはできな
い。これはロール５０の冷却媒体として水が使用
されており、この冷却水の温度は給水側で20〜40
℃、排水側で50〜70℃程度であり、排出側で70℃
以上になるとロールの内部に設けられた冷却水の
流路内で部分的に水が沸騰し蒸気を発生する危険
があるためである。即ちロール表面温度は鋼スト
リツプとの接触により冷却水より数10度高いだけ
であるから、その結果ロール表面温度は50〜100
℃に限定され、これ以上の温度とすることはでき
なかつた。

一方、鋼ストリツプのロール接触直前の温度
は、500〜700℃であるから、結果的に400〜650℃
程度のロール表面温度との温度差は避けられず、
鋼ストリツプの冷却速度はこの温度差に対応した
冷却速度となり、上記した“座屈”や“絞り”を
生じていた。

更に上記したように冷却ロールの排出側の冷却
水温度は70℃以下であるため、これを有効に利用
することは非常に困難であり、僅かに排水の一部
を温水として鋼ストリツプの洗浄に利用している
に過ぎず、熱経済の面から無駄が多いという欠点
もあつた。

＜発明の概要＞ 本発明は上記した従来の問題点を改善するため
になされたもので、冷却ロール内の冷却媒体を大
気圧以上に加圧し、この冷却媒体の温度を沸点以
下の温度に維持しようとするものである。この構
成により、冷却媒体を沸騰させることなく、その
温度を通常の大気圧下での温度以上とすることが
できる。その結果ロール表面の温度を上昇させ金
属板の冷却速度を低下させることができ、“座屈”
や“絞り”を防止することが可能となる。

＜実施例＞ 以下本発明法を実施するための実施例装置に基
づいて説明する。

第１図において、冷却ロール１の一方側に冷却
媒体として冷却水を供給する供給管３が接続さ
れ、他方側に冷却水排出管４が接続されている。
該供給管３と排出管４の他端側は夫々気水分離装
置２に接続している。該気水分離装置２は冷却ロ
ール１よりも高い位置に配設され、供給管３は下
降管、排出管４は上昇管となつている。また供給
管３の途中には循環ポンプ５が介装されており、
前記気水分離装置２の位置による落差とポンプ５
とにより冷却水を大気圧より高い圧力で冷却ロー
ル１内に導入し、ロール内に冷却水圧力を高圧に
保つようになつている。

気水分離装置２には蒸気管２０が設けられ、こ
こから適宜蒸気を取出すことにより、装置２内の
蒸気圧力を制御し得るように構成されている。

以上の構成の装置において、冷却水は供給管３
を通つて、その高低差とポンプ５の圧力により大
気圧以上の圧力で冷却ロール１内に導入される。
したがつて、冷却水の温度を100℃以上とするこ
とができ、冷却ロール１の表面温度を従来より高
温とすることができる。現在までの実績ではロー
ル表面温度110〜300℃とすることが可能である。

冷却ロール１の内部で使用され温度が上昇した
冷却水は圧力を保ちつつ排出管４に流入し、ここ
で圧力を減少させながら上昇する。排出管４内の
ある点に達すると冷却水は蒸発を始め、温度及び
圧力を低下させつつ気・液体２相流となつて気水
分離装置２に流入する。装置２内で蒸気を分離し
た冷却水は、再び下降供給管３からポンプ５を介
して冷却ロール１に供給され、循環する。

この装置における各位置での冷却水の温度及び
圧力を第２図により説明する。この第２図は冷却
水の沸騰平衡状態を示すグラフであり、横軸は温
度Ｔ、縦軸は圧力Ｐ、Ｌは冷却水の沸騰平衡曲線
である。

気水分離装置２内の冷却水は平衡曲線線上にあ
り、平衡状態となつており、温度T₂、圧力P₂と
なつている。供給管３では冷却水の温度はT₂で
変らないが、圧力はその水頭及びポンプ９の昇圧
により冷却ロール１入口の供給端３０において、
P₃₀まで昇圧している。その後冷却水はロール１
内を通過中にロールを介してストリツプの顕熱を
吸収し昇温し、ロール１出口の排水端４０におい
て温度T₄まで達するが、圧力はP₄₀＝P₃₀のまま
であるから、沸点を超えることがなく、冷却水が
沸騰することがない。そして、冷却水は排出管４
を上昇するに従い、その圧力を低下させ、圧力
P₄になると沸騰平衡状態となり蒸発を始め、以
降沸騰平衡曲線に沿つて蒸発を続けつつ、温度と
圧力を低下させて気水分離装置２に戻る。

ロール１内における冷却水の温度は、気水分離
装置２内の蒸気圧力を調整することにより制御可
能であり、たとえば装置２内の蒸気圧力を10Kg／
cm²（絶対圧）にすると水温は179℃となり、供給
管３内の冷却水温もほぼこれに等しいからロール
表面温度は200〜250℃となる。従つて冷却すべき
鋼ストリツプの温度を600℃とすれば温度差は350
〜400℃となり従来の500〜550℃に比較して著し
く改善され、鋼ストリツプのしわの発生を防止出
来る。

第３図は本発明法によりロール冷却可能な鋼ス
トリツプの厚さ及び巾の範囲を示すもので、従来
の技術では、実用上、領域Ａ即ち厚さ0.4mm以上
で巾1700mm以下及び厚さ0.5mm以上で巾1700〜
2000mmの鋼ストリツプを水却ロールで急冷するこ
とが可能であるに過ぎない。これに対し本発明に
よれば領域Ａ及び領域Ｂ即ち厚さ0.15mm以上、巾
2000mm以下であつて且つ厚さｔと巾Ｗの間に次の
関係式 Ｗ／ｔ5600 が成立する鋼ストリツプは水冷ロールで急冷する
ことが可能になる。

また、蒸気管２０より取り出される蒸気は高温
高圧で利用価値が高く各種の用途に利用出来、熱
経済上の効率化を図ることができる。

なお、上記第１図の実施例装置において、ロー
ル１内で冷却水に吸収されたストリツプの顕熱は
蒸気の保有する顕熱及び潜熱の形で蒸気管２０を
経て系外に取り出されるため供給管３の適宜の位
置に補給水管を接続して冷却水を補給する必要が
ある。

またこの実施例においてポンプ５を省略し、自
然循環方式の冷却系統とすることも可能である。
即ち供給管３のある点から上方で蒸発が起り気・
液体２相流となるため供給管と排出管の間に生ず
る冷却水の密度差が冷却水循環の駆動力となり冷
却水は循環を続ける。但しこの場合、ロール１と
気水分離装置２との間に充分な高さの差があるこ
とと冷却水回路の圧力損失が充分小さいことが必
要である。

第４図は、本発明法を実施するための装置の他
の実施例を示すもので、蒸気管２０を設けずに、
蛇管やジヤケツト等の間接冷却器２１を配設して
ある。この冷却器２１に水、空気、ガス等の間接
冷却用媒体を通入して気水分離装置２中の蒸気及
び高温の冷却水を間接冷却し、所要の熱量を系外
に取り出すように構成したものである。この場
合、装置全体は補給水を常時必要とせず、冷却水
を装置外に取り出すことのない閉回路となる利点
がある。

＜発明の効果＞ 以上説明したように本発明法によれば、冷却媒
体を沸騰させることなく、高温とすることができ
るから、冷却ロール表面の温度を従来より高温と
することができる。その結果、金属板の冷却速度
を遅くすることが可能で、“座屈”や“絞り”の
発生を防止することが可能である。

また本発明装置によれば、これらの効果に加え
て、金属板の熱を回収再利用することが可能とな
るから、熱経済上の効率も向上させることができ
る等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す概略図、
第２図は温度と圧力の関係を示すグラフ、第３図
は本発明の効果を示すグラフ、第４図は本発明装
置の他の実施例を示す概略図、第５図はロール冷
却法の説明図である。 １…冷却ロール、２…気水分離装置、３…下降
供給管、４…上昇排出管、５…循環ポンプ、２０
…蒸気管、２１…間接冷却器、３０…供給端、４
０…排出端。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 冷却ロール内の冷却媒体を大気圧以上の所定
   圧力に加圧し、該冷却媒体の温度を該加圧下にお
   ける沸点未満の温度に維持することを特徴とする
   金属板のロール冷却方法。 ２ 冷却ロールよりも高い位置に気水分離装置を
   設置し、この気水分離装置から冷却媒体を冷却用
   ロール内に供給する下降供給管と該ロール内で昇
   温した冷却媒体を気水分離装置へと戻す上昇排出
   管を設けて冷却媒体を循環させ、該気水分離装置
   の蒸気圧力を所定圧力とすることにより冷却ロー
   ル内の冷却媒体温度を沸点未満の所定温度とした
   ことを特徴とする金属板のロール冷却装置。 ３ 気水分離装置に蒸気回収管を設け、該蒸気を
   回収利用する特許請求の範囲第２項に記載の金属
   板のロール冷却装置。 ４ 気水分離装置に冷却器を配設し、蒸気及び冷
   却媒体を冷却し、この熱量を系外に取出す特許請
   求の範囲第２項に記載の金属板のロール冷却装
   置。 ５ 下降供給管にポンプを介在させた特許請求の
   範囲第２、３、４項の１つの項に記載の金属板の
   ロール冷却装置。