JPH04129504U - Cooling equipment for high temperature steel materials - Google Patents

Cooling equipment for high temperature steel materials

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JPH04129504U
JPH04129504U JP4260091U JP4260091U JPH04129504U JP H04129504 U JPH04129504 U JP H04129504U JP 4260091 U JP4260091 U JP 4260091U JP 4260091 U JP4260091 U JP 4260091U JP H04129504 U JPH04129504 U JP H04129504U
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JP
Japan
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header
nozzle
refrigerant
longitudinal direction
orifice plate
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Application number
JP4260091U
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Japanese (ja)
Inventor
洋一 原口
道春 播木
邦弘 矢葺
Original Assignee
住友金属工業株式会社
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Publication date
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  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱鋼板等の高温鋼材を均一にかつ高い精度で
冷却するためのメンテナンスが容易な冷却装置を提供す
る。 【構成】 高温鋼材の冷却装置を、給水管5に接続され
かつ最頂部にスリット状のヘッダ出口20を設けた下部ヘ
ッダ21と、長手方向に所定の間隔でノズル入穴22及びこ
れに直交する連絡孔23が設けられると共に、該連絡孔23
の出口に曲管ノズル24を接続した上部ヘッダ25と、前記
ノズル入穴22と同間隔で長手方向に設けられた細孔26群
を有するオリフィス板27とから成り、かつ前記下部ヘッ
ダ21と上部ヘッダ25とが、下部ヘッダのヘッダ出口20と
上部ヘッダのノズル入穴22の間に前記オリフィス板27を
挟持して取外し可能に固着された構成とする。
(57) [Summary] [Purpose] To provide an easy-to-maintain cooling device for uniformly and highly accurately cooling high-temperature steel materials such as hot steel plates. [Structure] A cooling device for high-temperature steel is connected to a lower header 21 that is connected to a water supply pipe 5 and has a slit-shaped header outlet 20 at the top, a nozzle inlet hole 22 at a predetermined interval in the longitudinal direction, and a nozzle inlet hole 22 that is perpendicular to this. A communication hole 23 is provided, and the communication hole 23
It consists of an upper header 25 with a curved pipe nozzle 24 connected to the outlet thereof, and an orifice plate 27 having 26 groups of fine holes provided in the longitudinal direction at the same intervals as the nozzle inlet holes 22, and the lower header 21 and the upper The header 25 is removably fixed with the orifice plate 27 sandwiched between the header outlet 20 of the lower header and the nozzle inlet hole 22 of the upper header.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed explanation of the idea]

【0001】0001

【産業上の利用分野】[Industrial application field]

この考案は、熱鋼板等の高温鋼材を均一にかつ高い精度で冷却するための装置 に関する。 This idea is a device that cools high-temperature steel materials such as hot steel plates uniformly and with high precision. Regarding.

【0002】0002

【従来技術とその課題】[Prior art and its issues]

高温鋼材を水等の冷媒で冷却する装置として、従来から、図5(縦断面図)及 び図6(正面図)で示すような、冷媒吐出用ノズルとしてパイプ状ノズル1を用 いてラミナフロ−をを生じさせる“パイプラミナ冷却装置”が知られている。 そして、熱延ホットランテ−ブルにて鋼板上面を冷却する場合等では、板の跳 ね上がりによる破損事故防止のため、冷却装置の冷却ノズルは鋼板面から 1.2〜 1.8 m程度上方の位置に配置する必要があるが、このような場合においても前記 パイプラミナ冷却装置では非常に高い冷却能が発揮されることから、このパイプ ラミナ冷却装置は現在でも広く使用されている冷却装置の座を守り続けている。 As a device for cooling high-temperature steel materials with a refrigerant such as water, the devices shown in Figure 5 (longitudinal cross-sectional view) and A pipe-shaped nozzle 1 is used as a refrigerant discharge nozzle as shown in Fig. 6 (front view). A "pipe lamina cooling device" is known that generates laminar flow. When cooling the top surface of a steel plate on a hot rolling hot run table, the plate jumps. To prevent damage caused by curling up, the cooling nozzle of the cooling device should be placed 1.2~ It is necessary to place it at a position approximately 1.8 m above, but even in such a case, the above Pipe lamina cooling equipment has a very high cooling capacity, so this pipe Lamina cooling devices continue to be the most widely used cooling devices today.

【0003】 しかしながら、近年、高温材料の冷却に関して均一性や精度の面で更に優れた 制御が要求されるようになってきたこともあって、前記パイプラミナ冷却装置に も様々な問題点が指摘されるようになった。 例えば、オンラインにて鋼板を熱間加工する場合、図5及び図6で示される従 来型の冷却装置では、制御弁によりヘッダ2への冷媒の供給が停止された後もサ イフォン効果によって数本のパイプ状ノズル1から冷媒が吐出し続ける場合が多 く、ノズル群からの冷媒の吐出を瞬時に停止することができないので、ヘッダ毎 の冷媒供給のON・OFF制御により鋼板温度を精度良く制御することができな かった。0003 However, in recent years, improvements have been made in terms of uniformity and precision in cooling high-temperature materials. Due to the increasing demand for control, the pipe lamina cooling system Various problems have also been pointed out. For example, when hot working a steel plate online, the following In the next type of cooling system, service continues even after the control valve stops supplying refrigerant to header 2. Refrigerant often continues to be discharged from several pipe-shaped nozzles 1 due to the Ifon effect. Since it is not possible to instantly stop the refrigerant discharge from the nozzle group, It is not possible to precisely control the steel plate temperature by ON/OFF control of refrigerant supply. won.

【0004】 また、板幅方向に均一な冷却を行うためにはヘッダ長手方向に均一な流量分布 を得る必要があり、このため例えば前記図5に示した如く、多数の細孔3が長手 方向に均等に穿孔された整流管4を介してヘッダ2内に冷媒を供給する等の手立 てを講じて流量分布の均一化を図っていたが、このような方法では十分に満足で きる流量分布の均一化は達成できなかった。その上、細孔を有する整流管を付設 すると、特に冷却装置をオンラインで使用する場合には冷媒中に含まれるスケ− ル等によって細孔部に目詰まりを生じやすくなり、そのためヘッダを取り外して 内部の清掃を行う頻度が高くなってメンテナンスが困難であるという問題も招い た。0004 In addition, in order to achieve uniform cooling in the plate width direction, a uniform flow distribution in the longitudinal direction of the header is required. Therefore, for example, as shown in FIG. 5, a large number of pores 3 are Measures such as supplying the refrigerant into the header 2 through the rectifier pipe 4 that is evenly perforated in the direction However, these methods were not fully satisfactory. However, it was not possible to achieve uniform flow distribution. In addition, a rectifier tube with pores is attached. Then, especially when the cooling device is used online, the scale contained in the refrigerant is The pores are likely to become clogged due to dirt, etc., so remove the header. This also leads to the problem of difficult maintenance due to the increased frequency of internal cleaning. Ta.

【0005】 更に、2本以上の冷媒供給管5(図6参照)を1個のヘッダ2の両端部或いは その長手方向に等間隔に接続すると共に、それぞれの供給管における冷媒流入圧 力を等しくすることによりヘッダ内圧力分布を均一化し、これによってヘッダ長 手方向における冷媒の均一な流量分布を達成しようとの試みもなされたが、該手 段によっても十分な流量分布の均一性が確保でなかったばかりか、複数の冷媒供 給管を要するために配管が複雑となり、装置を設置するためのスペ−ス及び費用 の面から大きな制約を受けるという新たな問題を生じた。[0005] Furthermore, two or more refrigerant supply pipes 5 (see FIG. 6) are connected to both ends of one header 2 or The refrigerant inflow pressure in each supply pipe is connected at equal intervals in the longitudinal direction. Equalizing the forces equalizes the pressure distribution inside the header, thereby reducing the header length. Attempts have also been made to achieve uniform flow distribution of refrigerant in the hand direction; Not only was it not possible to ensure sufficient uniformity of flow rate distribution depending on the stage, but there was also a problem with multiple refrigerant supplies. The piping becomes complicated due to the need for supply pipes, and the space and cost required to install the equipment are reduced. A new problem has arisen in that it is subject to major constraints.

【0006】 そこで、これらの問題を解決すべく、群をなすパイプ状ノズルのそれぞれの入 口部又はその管路途中に個別にオリフィスを装着して各パイプ状ノズル内に流入 する冷媒流を十分に絞り、これによって各ノズルへ流入する冷媒流量を精度良く 調節してヘッダ長手方向に均一な流量分布を形成させようとの提案が見られるよ うになってきた。[0006] Therefore, in order to solve these problems, each input of a group of pipe-shaped nozzles was Individual orifices are installed at the mouth or in the middle of the pipe to allow flow into each pipe-shaped nozzle. By sufficiently throttling the refrigerant flow to each nozzle, we can accurately adjust the refrigerant flow rate to each nozzle. There are proposals to adjust the flow rate to create a uniform flow distribution in the longitudinal direction of the header. It's starting to turn sour.

【0007】 例えば、図7で示したものは、パイプ状ノズル1の立ち上がり部にオリフィス 6を着脱可能に挿入してノズル内に流入する冷媒流量の調整を行うと共に、ノズ ル頂部の曲がり部内側に通気孔7を設けることにより均一冷却能と水切り応答性 を高めようとの提案(実公昭62−5765号)である。[0007] For example, the one shown in Fig. 7 has an orifice in the rising part of the pipe-shaped nozzle 1. 6 is removably inserted to adjust the flow rate of refrigerant flowing into the nozzle. By providing ventilation holes 7 inside the curved part of the top of the pipe, uniform cooling performance and water draining response are achieved. This is a proposal (Utility Model Publication No. 62-5765) to increase the

【0008】 また、図8で示したものは、円筒状のヘッダ2の上部に山形状のプレス成形体 8を着脱可能に取付けてヘッダ2からの冷媒の流入室を形成すると共に、この冷 媒流入室より垂下するノズル9の上端開口にオリフィス駒10を装着して均一冷却 能と温度制御性を確保しようとの提案(実公昭63−44168号)である。[0008] In addition, the one shown in FIG. 8 has a mountain-shaped press molded body on the top of the cylindrical header 2. 8 is removably attached to form an inflow chamber for the refrigerant from the header 2, and a An orifice piece 10 is attached to the upper end opening of the nozzle 9 that hangs down from the medium inflow chamber for uniform cooling. This is a proposal (Utility Model Publication No. 63-44168) aimed at ensuring performance and temperature controllability.

【0009】 更に、図9で示したものは、ヘッダ2の上部に該ヘッダ2から冷媒が流入する 第2のヘッダ11を連接すると共に、その側部にノズル孔12を設け、ここから着脱 可能な2枚のノズル板13,14の間に形成されたノズル溝へ冷媒を導くことにより 均一冷却能と温度制御性を確保しようとの提案(実開昭63−111209号) である。[0009] Furthermore, in the case shown in FIG. 9, the refrigerant flows into the upper part of the header 2 from the header 2. The second header 11 is connected, and a nozzle hole 12 is provided on the side of the second header 11. By guiding the refrigerant to the nozzle groove formed between two possible nozzle plates 13 and 14. Proposal to ensure uniform cooling ability and temperature controllability (Utility Model Application No. 111209/1983) It is.

【0010】 上述の如きパイプノズルの入口部又はその管路途中において別個にオリフィス を装着する手段により、或いはノズル板の上部側壁に冷媒を導く細孔を設けるこ とにより均一冷却能や温度制御能力は一段と改善されることとなったが、それで も実際には以下のような問題点が認められた。0010 A separate orifice is provided at the entrance of the pipe nozzle as described above or in the middle of the pipe. or by providing small holes in the upper side wall of the nozzle plate to guide the refrigerant. As a result, uniform cooling ability and temperature control ability were further improved; In fact, the following problems were recognized.

【0011】 即ち、前記実公昭62−5765号のようにノズル毎に個別にオリフィスを設 けると、オリフィスに付着した水垢等を清掃する際にはノズル毎に取外して作業 する必要があり、多くの労力を必要とする。しかも、パイプ状ノズルを用いて鋼 板等を冷却する場合には冷媒の落下点での過冷却による板幅方向の冷却ムラを少 なくするためにノズル間隔をなるべく小さくして密配列する必要があるが、実公 昭62−5765号の提案になる装置では清掃時のオリフィスの着脱のためにノ ズル毎にオリフィス固着用のフランジ部を設けているためノズルの密配列化が制 限され、均一冷却性を向上することが困難である。[0011] That is, as in the above-mentioned Utility Model Publication No. 62-5765, an orifice is individually set for each nozzle. If you remove the nozzle from each nozzle when cleaning limescale, etc. that has adhered to the orifice, need to be done and requires a lot of effort. Furthermore, the pipe-shaped nozzle is used to When cooling plates, etc., reduce uneven cooling in the width direction of the plate due to overcooling at the point where the refrigerant falls. In order to eliminate this problem, it is necessary to arrange the nozzles as closely as possible, but The device proposed in No. 62-5765 has a nozzle for attaching and detaching the orifice during cleaning. Each nozzle has a flange for fixing the orifice, which prevents nozzles from being arranged closely. It is difficult to improve uniform cooling performance.

【0012】 また、前記実公昭63−44168号のようにノズル上端にオリフィス駒を装 着すると、オリフィスで縮流した流れがそのままノズル管内を落下することから ノズル管内に空気溜まりが生じて十分な整流がなされず、従って冷媒流が被冷却 材面に落下した時に被冷却材面上の液溜りを貫通して攪乱させる効果が減少し、 冷却能が低下する。0012 Also, as in the above-mentioned Utility Model Publication No. 63-44168, an orifice piece is installed at the upper end of the nozzle. When the flow condenses at the orifice, it falls directly into the nozzle pipe. Air pockets form inside the nozzle pipe and the flow is not sufficiently rectified, thus preventing the refrigerant flow from being cooled. The effect of penetrating the liquid pool on the surface of the material to be cooled and disturbing it when it falls on the surface of the material is reduced, Cooling capacity decreases.

【0013】 そして、前記実開昭63−111209号の提案になる装置では、ノズル流路 を円筒形にするためには双方のノズル板面に多数の半円筒形の溝列を機械加工し なければならないので製作に多大な費用を要する。[0013] In the device proposed in Utility Model Application No. 63-111209, the nozzle flow path In order to make it cylindrical, a large number of semi-cylindrical grooves are machined on both nozzle plate surfaces. Therefore, it costs a lot of money to manufacture.

【0014】 このようなことから、本考案が目的としたのは、従来の冷却装置に指摘される 前記問題を払拭し、ヘッダ長手方向において均一な流量分布が得られて被冷却材 の幅方向に均一な冷却が実現できると共にON・OFF制御性にも優れ、かつメ ンテナンスの容易な高温鋼材の冷却装置を提供することであった。[0014] For this reason, the purpose of this invention is to solve the problems pointed out by conventional cooling devices. By eliminating the above problem, a uniform flow distribution in the longitudinal direction of the header can be obtained, and the material to be cooled can be cooled. Uniform cooling can be achieved in the width direction, as well as excellent ON/OFF controllability. The object of the present invention is to provide a cooling device for high-temperature steel that is easy to maintain.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】[Means to solve the problem]

本考案は、上記目的を達成するためになされたものであって、 「図1(縦断面図)及び図2(一部破断正面図)で例示した如く、 高温鋼材の 冷却装置を、 給水管5に接続されかつ最頂部にスリット状のヘッダ出口20を設け た下部ヘッダ21と、 長手方向に所定の間隔でノズル入穴22及びこれに直交する連 絡孔23が設けられると共に、 該連絡孔23の出口に曲管ノズル24を接続した上部ヘ ッダ25と、 前記ノズル入穴22と同間隔で長手方向に設けられた細孔26群を有する オリフィス板27とから成り、 かつ前記下部ヘッダ21と上部ヘッダ25とが、 下部ヘ ッダのヘッダ出口20と上部ヘッダのノズル入穴22の間に前記オリフィス板27を挟 持して取外し可能に固着された構成とすることにより、 優れたON・OFF制御 性及びメンテナンス性を有すると共に、 被冷却材幅方向での均一冷却性をも著し く向上させた点」 に大きな特徴を有している。 The present invention has been made to achieve the above objectives, ``As illustrated in Figure 1 (longitudinal cross-sectional view) and Figure 2 (partially cutaway front view), high-temperature steel The cooling device is connected to the water supply pipe 5 and has a slit-shaped header outlet 20 at the top. The lower header 21 has a nozzle hole 22 at a predetermined interval in the longitudinal direction and a series perpendicular to the nozzle hole 22. A connecting hole 23 is provided, and a bent pipe nozzle 24 is connected to the outlet of the connecting hole 23 to the upper part. a header 25, and a group of 26 small holes provided in the longitudinal direction at the same intervals as the nozzle holes 22. and an orifice plate 27, and the lower header 21 and the upper header 25 are connected to the lower header. The orifice plate 27 is sandwiched between the header outlet 20 of the header and the nozzle inlet hole 22 of the upper header. Excellent ON/OFF control by holding and removably fixed structure In addition to being easy to maintain and maintain, it also has remarkable uniform cooling properties in the width direction of the material to be cooled. "We've made a lot of improvements." It has major characteristics.

【0016】[0016]

【作用】[Effect]

以下、本考案に係る高温鋼材の冷却装置の詳細並びにその作用(機能)を実施 例図面に基づいて説明する。 前記図1及び図2は本考案に係る冷却装置の1例を略示した説明図(図1は縦 断面図で図2は一部破断正面図)であり、給水管5に接続された筒状の下部ヘッ ダ21は、最頂部に長手方向へ延びたスリット状のヘッダ出口20が付設された構造 とされている。 The details of the cooling device for high-temperature steel materials and its actions (functions) according to the present invention are explained below. An example will be explained based on drawings. 1 and 2 are explanatory diagrams schematically showing one example of a cooling device according to the present invention (FIG. 1 is a vertical view). 2 is a partially cutaway front view), and shows the cylindrical lower head connected to the water supply pipe 5. The header 21 has a structure with a slit-shaped header outlet 20 extending in the longitudinal direction at the top. It is said that

【0017】 また、上部ヘッダ25は一本の角柱を素材としたもので、その長手方向に亘って 各曲管ノズル24の配置間隔と一致するように下面からは複数のノズル入穴22が、 側面からはこれに対応した複数の連絡孔23がそれぞれ旋設され、その先端で両者 が直交した構造となっている。勿論、該上部ヘッダ25は必ずしも一体構造とする 必要はなく、製作手間はかかるが分割構造としても何ら差支えはない。 この上部ヘッダ25側面に旋設された各連絡孔23の出口にはそれぞれ90度に曲 げ加工された曲管ノズル24が溶接によって接続され、ノズル支持板28,28にて支 持されている。[0017] In addition, the upper header 25 is made of a single prismatic column, and extends in its longitudinal direction. A plurality of nozzle holes 22 are provided from the bottom surface to match the arrangement interval of each curved pipe nozzle 24. A plurality of corresponding communication holes 23 are provided from the sides, and the tips of the holes 23 connect the two. It has a structure in which the two are perpendicular to each other. Of course, the upper header 25 does not necessarily have an integral structure. Although it is not necessary and takes more time to manufacture, there is no problem with a split structure. Each outlet of each communication hole 23 turned on the side of the upper header 25 is bent at 90 degrees. The curved pipe nozzle 24 is connected by welding and supported by nozzle support plates 28, 28. held.

【0018】 そして、下部ヘッダ21と上部ヘッダ25とは、その間に多数の細孔26を有するオ リフィス板27を挟持してボルトにより連結されている。なお、図中の符号29はパ ッキンを示している。 なお、上述した構造の冷却装置は通常の穴加工により容易に製作することがで きて格別に精密な機械加工を必要としないので、従来のオリフィス装着式のパイ プノズルに比べれば大幅に製作コストを節減することができる。[0018] The lower header 21 and the upper header 25 are made up of an oval material having a large number of pores 26 between them. They are connected by bolts with the orifice plate 27 sandwiched therebetween. In addition, the code 29 in the figure is the It shows the Note that the cooling device with the structure described above can be easily manufactured by ordinary hole drilling. Since it does not require particularly precise machining, conventional orifice-mounted pipes are The production cost can be significantly reduced compared to a nozzle.

【0019】 さて、上記本考案に係わる冷却装置では、曲管ノズル24群の各ノズル入口部に 多数の細孔26群を有するオリフィス板27を介挿させたので、下部ヘッダ21から各 ノズル入口部へ流入する冷媒の流れはオリフィス板27に設けられた細孔26により 十分に絞られることとなって、各ノズルの流量分布は非常に均一となる。 即ち、各ノズル入口部に前記オリフィス板27を介挿させると、冷媒がオリフィ ス板27の細孔26を通過する間に“冷媒供給管5の取付け位置において生じるヘッ ダ内圧力分布の不均一”と比べて十分に大きな圧力損失が生じるので、供給管取 付け位置にて生じる前記不均一の影響は極力打ち消されてしまい、各ノズルにお ける流量分布は著しく均一化する訳である。[0019] Now, in the cooling device according to the present invention, each nozzle inlet of the 24 groups of curved tube nozzles is Since the orifice plate 27 having a large number of 26 groups of pores is inserted, each The flow of refrigerant flowing into the nozzle inlet is controlled by the pores 26 provided in the orifice plate 27. As the nozzle is sufficiently narrowed down, the flow rate distribution of each nozzle becomes very uniform. That is, when the orifice plate 27 is inserted into the inlet of each nozzle, the refrigerant flows through the orifice. While passing through the pores 26 of the refrigerant supply pipe 27, a “head” is generated at the installation position of the refrigerant supply pipe 5. Since the pressure loss is sufficiently large compared to "uneven pressure distribution inside the pipe," The influence of the above-mentioned non-uniformity caused by the application position is canceled out as much as possible, and each nozzle is This means that the flow rate distribution becomes significantly more uniform.

【0020】 この場合、オリフィス板27に設ける細孔26の内径がノズル内径に比べて小さい ほど均一化の効果は向上するが、細孔の内径を小さくし過ぎると目詰まりが発生 しやすくなる等の問題があり、メンテナンス面を考慮すると該細孔の内径はノズ ル内径の 1/2以下程度とするのが実用的と言える。[0020] In this case, the inner diameter of the pores 26 provided in the orifice plate 27 is smaller than the nozzle inner diameter. The more uniform the pores are, the better the uniformity effect will be, but if the inner diameter of the pores is made too small, clogging will occur. However, considering the maintenance aspect, the inner diameter of the pores may be smaller than the nozzle. It can be said that it is practical to set the diameter to about 1/2 or less of the inner diameter of the tube.

【0021】 なお、各ノズルにおける流量分布をより一層均一化したい場合には、オリフィ ス板27に設けられた前記細孔26群のヘッダ長手方向での径分布が長手方向に均一 な流量分布を得るために算出された分布、即ち細孔やノズル管路内における圧力 損失を考慮して計算された最適な細孔径の分布とするのが良い。[0021] In addition, if you want to make the flow distribution in each nozzle even more uniform, use the orifice. The diameter distribution of the 26 groups of pores provided in the base plate 27 in the longitudinal direction of the header is uniform in the longitudinal direction. The distribution calculated to obtain a flow rate distribution, that is, the pressure in the pores and nozzle pipes. It is preferable to use an optimal pore diameter distribution calculated taking loss into consideration.

【0022】 つまり、ヘッダの片端に給水管を接続して給水する場合を例にとれば、全ノズ ル(細孔)数をN,給水管よりn番目にあたる細孔の断面積an をヘッダ管の断 面積A0 で除した値をan * 、給水量をQin,冷却水密度をρとして細孔入側の 圧力Pn 及び給水圧力Pinをρ(Qin/A0)2 で除した値をそれぞれPn * 及び Pin * 、そして各細孔部の流量をqとし、 Qn * =(N−n)q/Qin=(N−n)/N とすると、ヘッダ内での冷却水流れについてベルヌ−イの定理を用いて P0 * =Pin * ……(1) Q0 * =1 ……(2) Pn * =Pn-1 * +(Qn-1 *3−Qn *3)/(Qn-1 * +Qn * ) 〔但し、 n=1〜N〕…(3) によってヘッド内圧分布をPn を求める。 即ち、 (3)式を用いてP0 →P1 →P2 → … →Pn の順に計算して求めて いく。 そして、この結果とオリフィス内の流れについて同様にベルヌ−イの定理を用 いてIn other words, if we take the case where water is supplied by connecting a water supply pipe to one end of the header, the total number of nozzles (pores) is N, and the cross-sectional area a n of the nth pore from the water supply pipe is the header pipe. The value divided by the cross-sectional area A 0 is a n * , the water supply amount is Q in , and the cooling water density is ρ, and the pressure P n on the pore entry side and the water supply pressure P in are ρ (Q in /A 0 ) 2 . Let the divided values be P n * and P in * respectively, and the flow rate of each pore part be q, and let Q n * = (N-n) q/Q in = (N-n)/N, then in the header Using Bernoulli 's theorem for the cooling water flow at _ 1 *3 - Qn *3 )/(Qn -1 * + Qn * ) [where n=1 to N]...(3) Find the head internal pressure distribution Pn . That is, using equation (3), calculate in the order of P 0 → P 1 → P 2 → ... → P n . Similarly, using Bernoulli's theorem for this result and the flow inside the orifice,

【数1】 により、最適な細孔断面分布an * を計算することができる。 但し、Cfは細孔及びノズルの流路形状により決まる圧損係数であり、例えば図 1及び図2に示すような流路構造の場合には、Ap をノズルの断面積として Cf=C1+C2(Ap / an ) ……(5) により計算する。ここで、形状によってC1及びC2は異なるが、本考案者が行った 実験によればC1=0.5 〜2,C2=1〜3とすれば良いことが分った。 また、前記 (1)〜 (3)式からも分かるようにQn * 及びPn * は細孔数Nにの み関係している。それ故に、細孔の面積分布an * はCf及びNを与えれば一意に 決定され、給水流量Qinには依存しない。[Math 1] Accordingly, the optimal pore cross-sectional distribution a n * can be calculated. However, Cf is the pressure loss coefficient determined by the channel shape of the pore and nozzle. For example, in the case of the channel structure shown in Figs. 1 and 2, Cf = C 1 + C where A p is the cross-sectional area of the nozzle. 2 (A p / a n ) ... Calculate according to (5). Here, C 1 and C 2 differ depending on the shape, but according to experiments conducted by the present inventor, it was found that C 1 =0.5 to 2 and C 2 =1 to 3. Furthermore, as can be seen from equations (1) to (3) above, Q n * and P n * are related only to the number N of pores. Therefore, the pore area distribution a n * is uniquely determined when Cf and N are given, and does not depend on the water supply flow rate Q in .

【0023】 従って、平均的な使用流量の場合についてan * を求めて設計しておけば、使 用流量をオンライン上で変化させながら冷却を行う場合でも、オリフィス板27を 交換することなく常時均一な流量分布を得ることができる。Therefore, if you design by finding a n * for the average usage flow rate, even when cooling is performed while changing the usage flow rate online, the orifice plate 27 will always be uniform without having to be replaced. It is possible to obtain a suitable flow rate distribution.

【0024】 また、本考案に係る冷却装置ではノズル入穴22の深さ、即ち“ノズル立ち上が り部の高さ”に相当するオリフィス板27からノズル入穴の最側内壁までの高さh (図1参照)を十分小さくできるので、ヘッダへの冷媒供給停止時に曲管ノズル 24からの冷媒吐出は瞬時に停止され、ON・OFF制御性に優れた特性を得るこ とができる。[0024] In addition, in the cooling device according to the present invention, the depth of the nozzle insertion hole 22, that is, the “nozzle rise The height h from the orifice plate 27 to the innermost wall of the nozzle hole, which corresponds to the height of the (See Figure 1) can be made sufficiently small, so when the refrigerant supply to the header is stopped, the bent pipe nozzle Refrigerant discharge from 24 is stopped instantaneously, resulting in excellent ON/OFF controllability. I can do that.

【0025】 即ち、従来のパイプラミナ冷却装置の場合では、その構造上、冷媒供給が停止 されるとヘッダに接続された各ノズルの立ち上がり部に冷媒が残留することとな るが、このため一部のノズルで締まりが悪くて冷媒が滴り続けると、冷媒供給管 からの冷媒供給が完全に止まっていてもサイフォン効果により全ノズル内に溜ま っている冷媒が無くなって液面がヘッダ接続部にまで低下するまでその吐出(滴 り)が止まらず、OFF時の応答性が極めて悪い。これに対して、前記ノズル入 穴22の深さを極力小さくできる本考案に係る冷却装置では、立ち上がり部に残る 冷媒容量が非常に少ないのでOFF時の冷媒吐出の停止を瞬時に行うことができ る訳である。 なお、上記ノズル入穴22の深さは小さいほど応答性は向上するが、構造上、ノ ズル内径の3倍以下程度が好ましいと言える。[0025] In other words, in the case of conventional pipe lamina cooling systems, the refrigerant supply stops due to its structure. If this happens, refrigerant will remain on the rising edge of each nozzle connected to the header. However, if some nozzles are not tightly closed and refrigerant continues to drip, the refrigerant supply pipe Even if the refrigerant supply from the The discharge (droplet) continues until the refrigerant is exhausted and the liquid level drops to the header connection. ) does not stop, and the response when turned off is extremely poor. On the other hand, the nozzle In the cooling device according to the present invention, which can minimize the depth of the hole 22, the Since the refrigerant capacity is very small, refrigerant discharge can be stopped instantaneously when turned off. This is the reason. Note that the smaller the depth of the nozzle hole 22, the better the response, but due to the structure, It can be said that it is preferable that the diameter is about 3 times or less the inner diameter of the nozzle.

【0026】 更に、本考案に係る冷却装置では、細孔26群を有したオリフィス板27を使用す ることによりノズル入口部で冷媒の流れが絞られるので、一部のノズルから冷媒 が吐出し続ける現象は一段と起きにくくなり、冷媒供給が停止されると同時に全 ノズルの冷媒吐出が停止し、ON・OFF応答性は一層向上する。[0026] Furthermore, the cooling device according to the present invention uses an orifice plate 27 having 26 groups of pores. This restricts the flow of refrigerant at the nozzle inlet, causing refrigerant to flow from some nozzles. The phenomenon of continuous discharge of refrigerant becomes even more difficult to occur, and as soon as the refrigerant supply is stopped, all Refrigerant discharge from the nozzle is stopped, and ON/OFF response is further improved.

【0027】 しかも、冷媒の流路に介在させたオリフィス板27の細孔26により絞られた流れ は一旦立ち上がり部(ノズル入穴)を上昇し、ノズル入穴22の上部壁面に衝突し て勢いが弱められる。そして、ノズル入穴内は冷媒で満たされ、その後に冷媒は 連絡孔23を通過してノズル24に供給されるため効果的に整流化される。従って、 立ち上がり部がなくて冷媒流が直ちにノズル内を落下するタイプのものに比べて 格段に整流化された冷媒吐出流を得ることができる。[0027] Moreover, the flow is restricted by the pores 26 of the orifice plate 27 interposed in the refrigerant flow path. once rises up the rising part (nozzle entry hole) and collides with the upper wall of nozzle entry hole 22. The momentum is weakened. Then, the inside of the nozzle hole is filled with refrigerant, and then the refrigerant is Since it passes through the communication hole 23 and is supplied to the nozzle 24, it is effectively rectified. Therefore, Compared to the type that does not have a rising part and the refrigerant flow immediately falls inside the nozzle. A significantly rectified refrigerant discharge flow can be obtained.

【0028】 加えて、本考案に係る冷却装置は、次の事項も大きな特徴点として挙げること ができる。 即ち、所定間隔で曲管ノズル24群の全体が一体に固定された上部ヘッダ25を、 オリフィス板27,パッキン29を挟んで下部ヘッダ21にボルト等で取外し可能に固 着した構造とした点である。 高温鋼材の冷却装置を実ラインに適用した場合には、冷媒中に含まれるスケ− ル等の付着により特にオリフィス板27の細孔部では目詰まりを発生することが懸 念され定期的な清掃等のメンテナンスが必要となるが、上述のように細孔群を有 したオリフィス板27を上下ヘッダとの間に取外し可能に挟持する構造としたこと により、清掃時の曲管ノズル24及びオリフィス板27の取外しを極めて容易に行え るようになる。 また、突発的に目詰まりが発生した時の清掃も、曲管ノズル24群を上部ヘッダ 25毎取り外すことによって容易に行うことができるので、メンテナンスが非常に 簡便化する。[0028] In addition, the cooling device according to the present invention also has the following major features: Can be done. That is, the upper header 25 in which the entire group of bent tube nozzles 24 is fixed at predetermined intervals, It is removably fixed to the lower header 21 with the orifice plate 27 and packing 29 in between. The point is that it has a suitable structure. When a cooling device for high-temperature steel is applied to an actual production line, the scale contained in the refrigerant is There is a risk of clogging, especially in the pores of the orifice plate 27, due to the adhesion of metal particles, etc. However, as mentioned above, it has a group of pores. The orifice plate 27 is removably held between the upper and lower headers. This makes it extremely easy to remove the bent pipe nozzle 24 and orifice plate 27 during cleaning. Become so. In addition, for cleaning in the event of sudden clogging, 24 groups of curved pipe nozzles can be installed on the upper header. Maintenance is very easy as it can be easily done by removing every 25 minutes. Simplify.

【0029】 なお、図3は、図1で示す本考案に係る冷却装置においてオリフィス板27に開 けた細孔26群の内径を何れも曲管ノズル24の内径の 1/2としたものと、同様装置 でオリフィス板27を使用しないもの(従来の装置に相当する)につき、給水管に よりヘッダの片側より冷却水を供給した場合の“ヘッダ長手方向における流量分 布”の測定結果を示している。[0029] Note that FIG. 3 shows the openings in the orifice plate 27 in the cooling device according to the present invention shown in FIG. A similar device in which the inner diameter of the 26 groups of large pores is set to 1/2 of the inner diameter of the curved pipe nozzle 24 For those that do not use orifice plate 27 (corresponding to conventional equipment), Flow rate in the longitudinal direction of the header when cooling water is supplied from one side of the header It shows the measurement results for "Cloth".

【0030】 上記図3に示される結果からも、オリフィス板27を使用しない場合は水量分布 の不均一が最大10%ほど生じるが、オリフィス板27を使用した本考案装置では 前記不均一が3%以下に収まり、大幅に幅方向の均一性が改善されて実用的にも 優れた特性が得られていることが分かる。 なお、オリフィス板27に開けた細孔26群の径分布を細孔及び曲管ノズルで構成 される管路内における圧力損失を考慮した計算値とした場合には、不均一が約1 %程度となり、均一分布とする場合よりも更に水量分布の均一性が向上すること も確認された。[0030] From the results shown in Figure 3 above, if the orifice plate 27 is not used, the water volume distribution However, in the device of this invention using the orifice plate 27, the non-uniformity of the The above-mentioned non-uniformity is kept to 3% or less, and the uniformity in the width direction is significantly improved, making it practical. It can be seen that excellent characteristics are obtained. In addition, the diameter distribution of the 26 groups of pores drilled in the orifice plate 27 is composed of pores and curved pipe nozzles. If the calculated value is taken into account the pressure loss in the pipeline, the non-uniformity will be approximately 1 %, and the uniformity of the water amount distribution is further improved than in the case of uniform distribution. was also confirmed.

【0031】 また、図4は、図3の結果が得られたのと同じ装置を使用してヘッダへの給水 停止時のOFF特性、即ちノズルから冷却水の吐出が停止するまでに要する時間 の調査結果を示している。 この図4からも、本考案に係る装置ではOFF応答性も従来装置に比べ大幅に 向上するので、鋼板温度を精度良く制御することが可能となることが明らかであ る。[0031] Figure 4 also shows the water supply to the header using the same equipment in which the results in Figure 3 were obtained. OFF characteristics when stopped, that is, the time required until the discharge of cooling water from the nozzle stops This shows the results of the survey. As can be seen from Figure 4, the OFF response of the device according to the present invention is also significantly greater than that of the conventional device. It is clear that it is possible to control the steel plate temperature with high precision as the Ru.

【0032】[0032]

【効果の総括】[Summary of effects]

以上に説明した如く、この考案によれば、高温鋼板等の被冷却材を幅方向で均 一に冷却することができ、またON・OFF制御性に優れていて被冷却材の精密 な温度制御が行える上、メンテナンスも容易な冷却装置を提供できるなど、産業 上有用な効果がもたらされる。 As explained above, according to this invention, the material to be cooled, such as a high-temperature steel plate, can be uniformized in the width direction. It can be cooled all at once, and has excellent ON/OFF controllability, making it possible to precisely control the cooled material. In addition to being able to provide temperature control, we can also provide cooling equipment that is easy to maintain. Moreover, useful effects are brought about.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】本考案に係る冷却装置の縦断面説明図である。FIG. 1 is an explanatory longitudinal cross-sectional view of a cooling device according to the present invention.

【図2】本考案に係る冷却装置の一部破断正面図であ
る。
FIG. 2 is a partially cutaway front view of the cooling device according to the present invention.

【図3】本考案に係る冷却装置と従来のそれとのヘッダ
長手方向における流量分布を比較したグラフである。
FIG. 3 is a graph comparing the flow rate distribution in the longitudinal direction of the header between the cooling device according to the present invention and that of a conventional cooling device.

【図4】本考案に係る冷却装置と従来のそれとのOFF
時の応答性を比較したグラフである。
[Figure 4] Turning off the cooling device according to the present invention and the conventional one
This is a graph comparing the responsiveness over time.

【図5】従来の冷却装置の縦断面説明図である。FIG. 5 is an explanatory longitudinal cross-sectional view of a conventional cooling device.

【図6】従来の冷却装置の正面概略図である。FIG. 6 is a schematic front view of a conventional cooling device.

【図7】従来の提案になる冷却装置の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a conventionally proposed cooling device.

【図8】従来の別の提案になる冷却装置の説明図であ
る。
FIG. 8 is an explanatory diagram of another conventional proposed cooling device.

【図9】従来の更に別の提案になる冷却装置の説明図で
ある。
FIG. 9 is an explanatory diagram of yet another proposed conventional cooling device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 パイプ状ノズル 2 ヘッダ 3 細孔 4 整流管 5 冷媒供給管 6 オリフィス 7 通気孔 8 山形状のプレス成形体 9 ノズル 10 オリフィス駒 11 第2のヘッダ 12 ノズル孔 13 ノズル板 14 ノズル板 20 下部ヘッダのスリット出口 21 下部ヘッダ 22 ノズル入穴 23 連絡孔 24 曲管ノズル 25 上部ヘッダ 26 細孔 27 オリフィス板 28 ノズル支持板 29 パッキン 1 Pipe nozzle 2 header 3 Pore 4 Rectifier tube 5 Refrigerant supply pipe 6 Orifice 7 Ventilation hole 8 Mountain-shaped press molded body 9 Nozzle 10 orifice piece 11 Second header 12 Nozzle hole 13 Nozzle plate 14 Nozzle plate 20 Lower header slit exit 21 Lower header 22 Nozzle hole 23 Communication hole 24 Bent tube nozzle 25 Top header 26 Pore 27 Orifice plate 28 Nozzle support plate 29 Packing

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 給水管に接続されかつ最頂部にスリット
状のヘッダ出口を設けた下部ヘッダと、長手方向に所定
の間隔でノズル入穴及びこれに直交する連絡孔が設けら
れると共に、該連絡孔の出口に曲管ノズルを接続した上
部ヘッダと、前記ノズル入穴と同間隔で長手方向に設け
られた細孔群を有するオリフィス板とから構成され、か
つ前記下部ヘッダと上部ヘッダとが、下部ヘッダのヘッ
ダ出口と上部ヘッダのノズル入穴の間に前記オリフィス
板を挟持して取外し可能に固着されて成ることを特徴と
する、高温鋼材の冷却装置。
Claim 1: A lower header connected to a water supply pipe and provided with a slit-shaped header outlet at the top, a nozzle inlet hole and a communication hole orthogonal to the nozzle inlet hole provided at a predetermined interval in the longitudinal direction; It is composed of an upper header having a curved pipe nozzle connected to the outlet of the hole, and an orifice plate having a group of fine holes provided in the longitudinal direction at the same intervals as the nozzle entrance holes, and the lower header and the upper header are A cooling device for high-temperature steel, characterized in that the orifice plate is sandwiched and removably fixed between a header outlet of a lower header and a nozzle inlet hole of an upper header.
【請求項2】 前記オリフィス板に設けられた細孔群の
ヘッダ長手方向での径分布が長手方向に均一な流量分布
を得るために算出された分布とされている、請求項1に
記載の冷却装置。
2. The diameter distribution of the pore group provided in the orifice plate in the longitudinal direction of the header is a distribution calculated to obtain a uniform flow rate distribution in the longitudinal direction. Cooling system.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190133742A (en) * 2017-04-18 2019-12-03 에스엠에스 그룹 게엠베하 Cooling device for metal strips or sheet metal

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