JPH02101111A - 高温金属の冷却方法および冷却装置 - Google Patents
高温金属の冷却方法および冷却装置Info
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- JPH02101111A JPH02101111A JP25216888A JP25216888A JPH02101111A JP H02101111 A JPH02101111 A JP H02101111A JP 25216888 A JP25216888 A JP 25216888A JP 25216888 A JP25216888 A JP 25216888A JP H02101111 A JPH02101111 A JP H02101111A
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Landscapes
- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は高温金属の冷却方法および冷却装置に関するも
のである。
のである。
［従来の技術］
近年、鉄鋼分野において鉄鋼材料の高級化、低コスト化
を背景に、材質造り込みのためのオンライン調質冷却か
盛んに採用されている。
を背景に、材質造り込みのためのオンライン調質冷却か
盛んに採用されている。
この場合、冷却能力を増加させる目的から一般的に行な
われている単に冷媒を増加させる方法のみては、第３図
に示すように限界かあった。第３図は、被冷却鋼材表面
温度と冷却能力、即ち熱伝達係数の関係を示したものて
１表面温度の上昇と共に冷媒量一定ては冷却能力か低下
する現象かある。この理由は図中に示すように、表面温
度の上昇とともに伝熱形態か核沸騰領域から膜沸騰領域
になるためて、現象的には第４図に示すように、鋼材表
面温度の上昇に伴なって被冷却鋼材１表面と冷媒５との
間に蒸気膜１１か多く発生するためてあって、この蒸気
膜が被冷却鋼材１表面と冷媒５との直接接触をさまたげ
て、冷却能力低下の原因となっていた。この対策として
特開昭６２−２８９３１５ 、特開昭６１−１１９６１
７ 、実開昭６１−２４４２の提案の如く、スプレージ
ェット、ラミナーフロー等冷媒の被冷却鋼材表面への衝
突力を上げて、前記蒸気膜を破壊して、冷却能力を向上
させる試みがなされていたが、第５図に示すようにまず
、前記冷媒５が直接衝突しない部分は、結局蒸気膜１１
か発生してしまい、また、冷媒５の直接衝突域に於ても
、冷媒量の増加に伴なって被冷却鋼材ｌ上の冷媒層厚か
厚くなり、結果として衝突力増加の効果か薄れて冷却能
力か大きくならない問題かある。
われている単に冷媒を増加させる方法のみては、第３図
に示すように限界かあった。第３図は、被冷却鋼材表面
温度と冷却能力、即ち熱伝達係数の関係を示したものて
１表面温度の上昇と共に冷媒量一定ては冷却能力か低下
する現象かある。この理由は図中に示すように、表面温
度の上昇とともに伝熱形態か核沸騰領域から膜沸騰領域
になるためて、現象的には第４図に示すように、鋼材表
面温度の上昇に伴なって被冷却鋼材１表面と冷媒５との
間に蒸気膜１１か多く発生するためてあって、この蒸気
膜が被冷却鋼材１表面と冷媒５との直接接触をさまたげ
て、冷却能力低下の原因となっていた。この対策として
特開昭６２−２８９３１５ 、特開昭６１−１１９６１
７ 、実開昭６１−２４４２の提案の如く、スプレージ
ェット、ラミナーフロー等冷媒の被冷却鋼材表面への衝
突力を上げて、前記蒸気膜を破壊して、冷却能力を向上
させる試みがなされていたが、第５図に示すようにまず
、前記冷媒５が直接衝突しない部分は、結局蒸気膜１１
か発生してしまい、また、冷媒５の直接衝突域に於ても
、冷媒量の増加に伴なって被冷却鋼材ｌ上の冷媒層厚か
厚くなり、結果として衝突力増加の効果か薄れて冷却能
力か大きくならない問題かある。
即ち第６図に示すように、冷媒量を増加しても冷却能力
か増加しなくなり、特に調質冷却温度域となる高温領域
ては伝熱形態か膜沸騰領域のため、急速冷却をさせるた
めにはおのずと限界があったのである。対策として冷媒
供給ノズルのと・ンチを短縮したり、冷媒供給速度を上
げる方法か考えられるか、設備費、設備レイアウト、ラ
ンニンクコストなどから、この方法も限界があり有効な
対策になりえなかった。
か増加しなくなり、特に調質冷却温度域となる高温領域
ては伝熱形態か膜沸騰領域のため、急速冷却をさせるた
めにはおのずと限界があったのである。対策として冷媒
供給ノズルのと・ンチを短縮したり、冷媒供給速度を上
げる方法か考えられるか、設備費、設備レイアウト、ラ
ンニンクコストなどから、この方法も限界があり有効な
対策になりえなかった。
［発明が解決しようとする課題］
以トのように、従来冷却では、特に被冷却鋼材の高温領
域では、膜沸騰領域になるため、冷媒と被冷却鋼材表面
間に発生する蒸気膜か冷却能力低下をまねいていたため
、何らかの方法でこの蒸気膜の影響をなくし冷媒と被冷
却鋼材表面の直接接触を促進し、冷却能力を向上する手
段が必要であった。
域では、膜沸騰領域になるため、冷媒と被冷却鋼材表面
間に発生する蒸気膜か冷却能力低下をまねいていたため
、何らかの方法でこの蒸気膜の影響をなくし冷媒と被冷
却鋼材表面の直接接触を促進し、冷却能力を向上する手
段が必要であった。
［課題を解決するための手段］
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、
その要旨とするところは、 （１）高温金属を液体冷媒を用いて冷却するに際し、該
冷媒を介して高温金属表面に超音波を照射し、高温金属
面に発生する蒸気膜を破壊しつつ冷却することを特徴と
する高温金属の冷却方法。
その要旨とするところは、 （１）高温金属を液体冷媒を用いて冷却するに際し、該
冷媒を介して高温金属表面に超音波を照射し、高温金属
面に発生する蒸気膜を破壊しつつ冷却することを特徴と
する高温金属の冷却方法。
（２）注液ノズルから液体冷媒を供給して高温金属を冷
却する冷却装置において、冷媒供給ノズルからの冷媒供
給地点に隣接し、かつ高温金属面に対向して超音波照射
装置を設けたことを特徴とする高温金属の冷却装置。で
ある。
却する冷却装置において、冷媒供給ノズルからの冷媒供
給地点に隣接し、かつ高温金属面に対向して超音波照射
装置を設けたことを特徴とする高温金属の冷却装置。で
ある。
［作用］
本発明において超音波の照射により蒸気膜が破壊される
理由は、急激な密度変化点すなわち鋼材／冷媒接触面に
おいて、超音波によるキャビテーション効果により真空
に近い気泡か発生し、これか元にもどる時に発する衝撃
力にて蒸気膜を破壊するのである。このため、冷媒には
溶存気体か少ないほど前記気泡の真空度が増加しそれだ
け蒸気膜の破壊力も向上する。
理由は、急激な密度変化点すなわち鋼材／冷媒接触面に
おいて、超音波によるキャビテーション効果により真空
に近い気泡か発生し、これか元にもどる時に発する衝撃
力にて蒸気膜を破壊するのである。このため、冷媒には
溶存気体か少ないほど前記気泡の真空度が増加しそれだ
け蒸気膜の破壊力も向上する。
また、超音波照射装置の設置条件は、第５図に示すよう
なノズル３から冷媒５を供給して冷却する場合には、冷
媒衝突域に隣接した蒸気膜発生領域に照射する如く設け
ることか重要であり、またドフ漬冷却のような場合には
被冷却鋼材の全面に照射するように設置することが好ま
しい。そしてこの効果を最大に発揮するため超音波照射
装置、と被冷却鋼材間の面間距離を 面間距離＝超音波波長／ ２ Ｘ ｎ （但しｎは任意の整数） の条件を満足するように設定することが好ましい この理由は超音波の特性として、蒸気膜などの破壊力は
音圧に比例して大きくなるか、その音圧は前述の如く超
、音波波長の局ピッチ点で最大となるためであり、この
条件から外れると効果は減少する。
なノズル３から冷媒５を供給して冷却する場合には、冷
媒衝突域に隣接した蒸気膜発生領域に照射する如く設け
ることか重要であり、またドフ漬冷却のような場合には
被冷却鋼材の全面に照射するように設置することが好ま
しい。そしてこの効果を最大に発揮するため超音波照射
装置、と被冷却鋼材間の面間距離を 面間距離＝超音波波長／ ２ Ｘ ｎ （但しｎは任意の整数） の条件を満足するように設定することが好ましい この理由は超音波の特性として、蒸気膜などの破壊力は
音圧に比例して大きくなるか、その音圧は前述の如く超
、音波波長の局ピッチ点で最大となるためであり、この
条件から外れると効果は減少する。
したがって照射する超音波周波数は、鋼材冷却面との面
間距離により決定され、至近距離ては高周波（短波長）
、その逆の場合は低周波（長波長）を選ぶか、途中での
波の減衰を考慮して照射装置出力の節約の観点より高周
波−小面間距離の採用が好ましい。
間距離により決定され、至近距離ては高周波（短波長）
、その逆の場合は低周波（長波長）を選ぶか、途中での
波の減衰を考慮して照射装置出力の節約の観点より高周
波−小面間距離の採用が好ましい。
しかしてこれらの条件は、使用する冷媒の物性（温度、
密度など）によっても変化するので、音圧測定により使
用する冷媒条件で予め測定し、最適条件を選定しておく
とよい。
密度など）によっても変化するので、音圧測定により使
用する冷媒条件で予め測定し、最適条件を選定しておく
とよい。
以上示した条件のもとに冷却装置に超音波照射装置を設
置することにより、冷却中高温金属界面に発生する蒸気
膜を効率的に破壊することが可能となり、冷媒との接触
か良好に維持されることとなり、著しい冷却能力向上効
果が得られる。
置することにより、冷却中高温金属界面に発生する蒸気
膜を効率的に破壊することが可能となり、冷媒との接触
か良好に維持されることとなり、著しい冷却能力向上効
果が得られる。
尚、説明するまでもなく超音波の性質から、超音波照射
装置と冷媒間には空気層を形成しないことは当然のこと
である。
装置と冷媒間には空気層を形成しないことは当然のこと
である。
［実施例コ
本発明にもとず〈冷却装置を第１図に示す。第１図は１
−下ロールて拘束しかつ搬送しながら冷却する厚板のオ
ンライン調質冷却装置の一部分を示すものて、し１中１
は熱間圧延直後の高温の被冷却材、２ａはテーブルロー
ラ、２１）はデーツルローラ２ａの直」−に対向して設
けられた拘束ローラ、３，４はそれぞれ被冷却材ｌの上
下面に冷媒を供給する冷却水ノズル、５は冷ｔＳ＜水）
、６．７はそれぞれ−Ｌノズル３、下ノズル４のガイド
、８は前記ガイトロ、７と被冷却材１間に滞留する板上
水て板幅方向（紙面に垂面方向）より順次排水される。
−下ロールて拘束しかつ搬送しながら冷却する厚板のオ
ンライン調質冷却装置の一部分を示すものて、し１中１
は熱間圧延直後の高温の被冷却材、２ａはテーブルロー
ラ、２１）はデーツルローラ２ａの直」−に対向して設
けられた拘束ローラ、３，４はそれぞれ被冷却材ｌの上
下面に冷媒を供給する冷却水ノズル、５は冷ｔＳ＜水）
、６．７はそれぞれ−Ｌノズル３、下ノズル４のガイド
、８は前記ガイトロ、７と被冷却材１間に滞留する板上
水て板幅方向（紙面に垂面方向）より順次排水される。
！ｌａ ９ｂはそれぞれ上、下ノズル３，４から供給
される冷却水供給地点に隣接し蒸気膜発生領域を指向し
て設けたｋＢ＠波照耐照射装置０は面間距離を示し超音
波波長／２Ｘｎ（ｎは任意の整数）の間隔である。
される冷却水供給地点に隣接し蒸気膜発生領域を指向し
て設けたｋＢ＠波照耐照射装置０は面間距離を示し超音
波波長／２Ｘｎ（ｎは任意の整数）の間隔である。
本装置はこのように構成したのて、冷媒衝突域外の蒸気
膜発生領域に超音波を照射して蒸気膜を破壊するごとか
てきるのて、広い領域に亘って蒸気膜による冷却阻害を
防止てき冷却能力の飛躍的向上が可能である。
膜発生領域に超音波を照射して蒸気膜を破壊するごとか
てきるのて、広い領域に亘って蒸気膜による冷却阻害を
防止てき冷却能力の飛躍的向上が可能である。
次に本発明冷却方法の実施例を挙げる。拘束ロールピッ
チ］０００＋＋＋ｍ、拘束ロール本数２１本を有し、第
１図と同一の機器配置によって構成される厚板オンライ
ン調質冷却装置に 超音波発振周波数： ５０ ＫＨｚ 超音超音波用振出カニ９ ｋｗ／ｍ２ の超音波照射装置９を冷却ずべき厚板の幅方向に連続し
かつ冷却長の全長に亘って配置した。このときの面間距
Ｉｌｌ：１０は５０ＩＩＩ［１１一定とした。その組の
冷却条件を下記に示す。
チ］０００＋＋＋ｍ、拘束ロール本数２１本を有し、第
１図と同一の機器配置によって構成される厚板オンライ
ン調質冷却装置に 超音波発振周波数： ５０ ＫＨｚ 超音超音波用振出カニ９ ｋｗ／ｍ２ の超音波照射装置９を冷却ずべき厚板の幅方向に連続し
かつ冷却長の全長に亘って配置した。このときの面間距
Ｉｌｌ：１０は５０ＩＩＩ［１１一定とした。その組の
冷却条件を下記に示す。
冷却温度域−８００〜５００°Ｃ
冷媒種類、水温２５℃の淡水
水量密度： ４ ｍ’／ｆｆ１２・ｍｉｎ冷却装置内
搬送速度： ６０〜１２０ ｍ／ｍｉｎ被冷却材寸法：
厚さ［ｉ〜５０＋ｎｍ、幅１５００〜４５００ｍｍしか
して上記の条件て冷却した結果と超音波照射しない従来
の冷却結果及び超音波発振周波数を変化させた時の冷却
特性を佃せて第２図に示す。
搬送速度： ６０〜１２０ ｍ／ｍｉｎ被冷却材寸法：
厚さ［ｉ〜５０＋ｎｍ、幅１５００〜４５００ｍｍしか
して上記の条件て冷却した結果と超音波照射しない従来
の冷却結果及び超音波発振周波数を変化させた時の冷却
特性を佃せて第２図に示す。
これは前記第１図に示した厚板調質冷却設備において、
被冷却材の肉厚方向（冷却力向）に温度計を数句り、冷
却による被冷却材の温度推移から冷却能力を逆算しまと
めた結果である。超音波照射のない蒸気膜発生板上水域
の冷却能力Ｃはノズルからの冷却水衝突域ての冷却能力
Ａに比して約局程度の能力となっているか、超音波照射
した場合の冷却能力Ｂは周波数の増加とともに向上し４
０〜５０ ＫＨｚては冷却能力か冷却水衝突域以上に向
−１−シ、結果として超音波を照射しない時に比して上
記の冷却条件ては水量密度同一のもとて冷却能力は約２
倍に向ヒした。
被冷却材の肉厚方向（冷却力向）に温度計を数句り、冷
却による被冷却材の温度推移から冷却能力を逆算しまと
めた結果である。超音波照射のない蒸気膜発生板上水域
の冷却能力Ｃはノズルからの冷却水衝突域ての冷却能力
Ａに比して約局程度の能力となっているか、超音波照射
した場合の冷却能力Ｂは周波数の増加とともに向上し４
０〜５０ ＫＨｚては冷却能力か冷却水衝突域以上に向
−１−シ、結果として超音波を照射しない時に比して上
記の冷却条件ては水量密度同一のもとて冷却能力は約２
倍に向ヒした。
尚、本実施例はＪ９．板調質冷却についてであるか、全
く同形態設備であるホットストリップミル仕上げ圧延出
側のランナウトデーツル冷却や、電縫管溶接部熱処理冷
却装置などについても、以上に示した本発明方法を適用
する事てずぐれた冷却能力向り効果な発揮する。
く同形態設備であるホットストリップミル仕上げ圧延出
側のランナウトデーツル冷却や、電縫管溶接部熱処理冷
却装置などについても、以上に示した本発明方法を適用
する事てずぐれた冷却能力向り効果な発揮する。
［発明の効果］
以上詳細に説明した如く本発明によれば、冷媒と高温金
属の界面に発生し冷却を阻害していた蒸気膜か効果的に
破壊され、冷媒と高温金属の接触か良好になされるため
冷却能力を著しく向１−てきる。また、均一冷却を目的
として、相対的に冷却能力か劣る部位に本発明を適用し
、冷却の均一化を図ることなど産業上応用範囲は極めて
広い。
属の界面に発生し冷却を阻害していた蒸気膜か効果的に
破壊され、冷媒と高温金属の接触か良好になされるため
冷却能力を著しく向１−てきる。また、均一冷却を目的
として、相対的に冷却能力か劣る部位に本発明を適用し
、冷却の均一化を図ることなど産業上応用範囲は極めて
広い。
第１図は本発明冷却装置の構成を示す部分図。
第２図は本発明方法の実施例を示し、冷却能力を比較し
て示すグラフ。第３図は冷却時の高温金属温度と冷却能
力の関係を示す説明図。第４図は蒸気膜の発生を示す説
明図。第５図は従来冷却において冷媒か直接衝突しない
領域に蒸気膜か発生ずることを示す説明図。第６図は従
来冷却における冷媒流量と冷却能力の関係を示す説明図
。 １・・・被冷却材、２ａ・・・拘束ローラ、２ｂ・・・
チーツルローラ、３・・・上ノズル、４・・・下ノズル
、５・・・冷媒、６・・・上ノズルガイド、７・・・下
ノズルカイト、８・・・板上水、９・・・超音波照射装
置、］０・・・面間距離、１１・・・蒸気膜。 欠酊茄ト
て示すグラフ。第３図は冷却時の高温金属温度と冷却能
力の関係を示す説明図。第４図は蒸気膜の発生を示す説
明図。第５図は従来冷却において冷媒か直接衝突しない
領域に蒸気膜か発生ずることを示す説明図。第６図は従
来冷却における冷媒流量と冷却能力の関係を示す説明図
。 １・・・被冷却材、２ａ・・・拘束ローラ、２ｂ・・・
チーツルローラ、３・・・上ノズル、４・・・下ノズル
、５・・・冷媒、６・・・上ノズルガイド、７・・・下
ノズルカイト、８・・・板上水、９・・・超音波照射装
置、］０・・・面間距離、１１・・・蒸気膜。 欠酊茄ト
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、高湿金属を液体冷媒を用いて冷却するに際し、該冷
媒を介して高温金属表面に超音波を照射し、高温金属面
に発生する蒸気膜を破壊しつつ冷却することを特徴とす
る高温金属の冷却方法。 ２、注液ノズルから液体冷媒を供給して高温金属を冷却
する冷却装置において、冷媒供給ノズルからの冷媒供給
地点に隣接し、かつ高温金属面に対向して超音波照射装
置を設けたことを特徴とする高温金属の冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25216888A JPH02101111A (ja) | 1988-10-07 | 1988-10-07 | 高温金属の冷却方法および冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25216888A JPH02101111A (ja) | 1988-10-07 | 1988-10-07 | 高温金属の冷却方法および冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02101111A true JPH02101111A (ja) | 1990-04-12 |
Family
ID=17233437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25216888A Pending JPH02101111A (ja) | 1988-10-07 | 1988-10-07 | 高温金属の冷却方法および冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02101111A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0890044A (ja) * | 1994-09-26 | 1996-04-09 | Hitachi Ltd | 圧延機用冷却装置 |
| JP2002356756A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Nippon Steel Corp | 高力銅基合金の製造方法 |
| GB2472196A (en) * | 2009-07-27 | 2011-02-02 | Siemens Vai Metals Tech Ltd | Integral Ultrasound Flatness Gauge for Cooling Machine |
| EP3556483A4 (en) * | 2016-12-16 | 2020-01-01 | Posco | COOLING SYSTEM |
| JP2020105612A (ja) * | 2018-12-28 | 2020-07-09 | 日本製鉄株式会社 | 冷却方法及び冷却装置 |
-
1988
- 1988-10-07 JP JP25216888A patent/JPH02101111A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0890044A (ja) * | 1994-09-26 | 1996-04-09 | Hitachi Ltd | 圧延機用冷却装置 |
| JP2002356756A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Nippon Steel Corp | 高力銅基合金の製造方法 |
| GB2472196A (en) * | 2009-07-27 | 2011-02-02 | Siemens Vai Metals Tech Ltd | Integral Ultrasound Flatness Gauge for Cooling Machine |
| EP3556483A4 (en) * | 2016-12-16 | 2020-01-01 | Posco | COOLING SYSTEM |
| JP2020514058A (ja) * | 2016-12-16 | 2020-05-21 | ポスコＰｏｓｃｏ | 冷却システム |
| JP2020105612A (ja) * | 2018-12-28 | 2020-07-09 | 日本製鉄株式会社 | 冷却方法及び冷却装置 |
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