JPH0756057B2 - 連続熱処理炉におけるストリップの冷却方法 - Google Patents

連続熱処理炉におけるストリップの冷却方法

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JPH0756057B2
JPH0756057B2 JP60020839A JP2083985A JPH0756057B2 JP H0756057 B2 JPH0756057 B2 JP H0756057B2 JP 60020839 A JP60020839 A JP 60020839A JP 2083985 A JP2083985 A JP 2083985A JP H0756057 B2 JPH0756057 B2 JP H0756057B2
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豊和 寺本
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日本鋼管株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、連続熱処理炉におけるストリップの冷却方
法に関するものである。
〔従来技術とその問題点〕
一般に、例えば、プレス成形用薄鋼ストリップ(以下、
単にストリップと云う)は、加熱された後、均熱処理が
施こされ、次いで、急冷処理が施こされ、この後、必要
に応じて再加熱され、そして、次いで、過時効処理が施
されることによって製造される。これらの処理は、連続
熱処理炉において全て連続的に行なわれる。
上記処理工程のうち急冷工程においては、なるべく冷却
速度を速くして過時効処理における固溶炭素の析出速度
を所望の速さに維持し、且つ、ストリップの急冷終了温
度を過時効処理温度付近に制御して、過時効処理のため
のストリップの再加熱を不要とする熱サイクルが理想と
される。
従来、上記急冷処理方法としては、次のものがある。
加熱されたストリップを冷却水が収容された水槽内
に導き、水槽内に配置されたノズルからストリップの表
面に向けて、水槽内の冷却水と共に噴射した冷却水によ
ってストリップを冷却する、所謂、水噴流浸漬冷却法。
水冷ロールとストリップとを接触させることによっ
てストリップを冷却する所謂、水冷ロール接触冷却法。
上記の冷却法は、高張力鋼ストリップ等を製造する場
合に実施されるものであって、1500℃/秒以上の冷却速
度が得られ、極めて優れた品質のストリップを製造する
ことができる。しかし、冷却速度が速いために冷却終了
温度を制御することができず、ストリップはほぼ常温ま
で冷却される。
上記の冷却法は、絞り用鋼ストリップ等を製造する場
合に実施されるものであって、冷却速度は、上記の水
噴流浸漬冷却法に比べて大幅に遅く、100〜250℃/秒で
ある。このために、冷却終了温度を容易に制御すること
ができるので、過時効処理前のストリップの再加熱を不
要にすることができる。しかし、水冷ロール等の設備が
大形で、また、幅広のストリップを冷却する場合には、
“絞り”と称される縦じわが生じる。
このように、上記水噴流浸漬冷却法および水冷ロール接
触冷却法は、それぞれ一長一短を有するので、1つの連
続熱処理炉にこれら2つの冷却法を実施するための設備
を設置し、ストリップの材質、サイズ等の条件に応じて
パスラインを適宜切り換えて冷却を行っているのが現状
である。
しかし、1つの連続熱処理炉に上記2つの冷却設備を設
置することは、操業が繁雑になるばかりか連続熱処理炉
の設備費が膨大となる。
〔発明の目的〕
従って、連続熱処理炉によって、異なる冷却条件でスト
リップを冷却する場合に、その都度、ストリップのパス
ラインの切換えを行なう必要がなく、冷却手段を切り換
えても、ストリップの冷却開始温度を所定値に維持する
ことができ、しかも、冷却サイクルの多様性に富み、更
に、設備長を短くすることが可能な、連続熱処理炉にお
けるストリップの冷却方法を提供することにある。
〔発明の構成〕
この発明は、ストリップの連続熱処理設備における熱処
理炉によって、加熱均熱炉により所定温度に加熱された
ストリップを冷却するための方法であって、前記加熱均
熱炉に続いて冷却槽を設け、前記冷却槽内に、前記冷却
槽の上部入口から下部出口に向って垂直に連続的に移動
する前記ストリップの両側に対向して、1以上からなる
群の冷却水用噴射ノズルと、1以上からなる群の熱水用
噴射ノズルとを、少なくとも前記冷却槽の前記上部入口
部分は、交互に配置し、前記ストリップを急冷する場合
には、前記冷却槽内に冷却水を注入し、前記冷却槽内の
前記冷却水用噴射ノズルから冷却水を前記ストリップの
表面に向けて噴射し、一方、所定温度で前記ストリップ
の冷却を停止する場合には、前記冷却槽内から前記冷却
水を排出し、前記熱水用噴射ノズルから高温高圧の熱水
を前記ストリップの表面に向けて噴射することに特徴を
有するものである。
〔発明の詳述〕
この発明を図面を参照しながら説明する。第1図は、こ
の発明の一実施態様の冷却装置を示す概略断面図、第2
図は、第1図の拡大図である。
第1図に示されるように、冷却槽1は、ストリップ2の
入口3および出口4を有する縦長の密閉容器からなって
いる。冷却槽1の上部に設けられた入口3は、後述する
連続熱処理炉における均熱炉の出口に接続されており、
冷却槽1の下部に設けられた出口4は、前記連続熱処理
炉における過時効処理炉の入口に接続されている。入口
3には、冷却槽1内の蒸気が均熱炉内に侵入することを
主目的とするシールロール5が設けられており、出口4
には、冷却槽1内で冷却されたストリップ2を前記過時
効処理炉に導くための通板ロール6が設けられている。
冷却槽1の上部には、冷却槽1内の蒸気を外部に排出す
るための排気ファン7の吸引ダクト8が接続されてい
る。冷却槽1の下部には、これと同様な目的で別の排気
ファン9の吸引ダクト10が接続されている。
冷却槽1内において、冷却槽1内を垂直下方に移動する
ストリップ2の両側には、ストリッ2の移動方向に沿っ
て間隔をあけて、噴射ノズル11が対向して配置されてい
る。噴射ノズル11は、1以上らなる群の冷却水用噴射ノ
ズル11Aと、1以上からなる群の熱水用噴射ノズル11Bと
からなっており、少なくとも冷却槽1の入口3部分は、
冷却水用噴射ノズル11Aと熱水用噴射11Bとが交互に配置
されている。冷却水用噴射ノズル11Aとしては、フラッ
トスプレーノズル、フルコーンノズル等を用い、熱水用
噴射ノズル11Bとしては、スリットノズルを用いること
が好ましい。
このように、噴射ノズル11を冷却水用噴射ノズル11Aと
熱水用噴射ノズル11Bとに分けたのは、冷却水と熱水と
では、その流量が大幅に異なるので、流量調整を容易に
するためである。
また、少なくとも冷却槽1の入口3部分のノズル11Aと1
1Bとを交互に配置したのは、冷却手段の切換えを行って
も冷却制御不能域を少なくするためである。即ち、冷却
水用噴射ノズル11Aと熱水用噴射ノズル11Bとの切換えを
行っても、ストリップ2の冷却開始点を所定値に維持す
ることができるようにするためである。このように、ス
トリップ2の冷却開始点を所定値に維持することができ
るようにするためである。このように、ストリップ2の
冷却開始点を所定値に維持する必要性は、以下の通りで
ある。
即ち、連続熱処理の加熱、冷却サイクルは、製品の機械
的性質に、母材の成分、組織、加工熱履歴等と共に非常
に大きな影響を及ぼす。冷却開始温度を目標値に維持す
るために、別の目的で定めるべき均熱温度を変更するこ
と、あるいは、目標冷却開始温度を維持するために均熱
温度を変更することは、連続熱処理の応答性の面から容
易に行えず、しかも、このことによって製品の機械的性
質も変化するし、省エネルギーの面からも好ましくな
い。この問題の解決方法として、母材の成分、組織、加
工熱履歴の変更を含めて、母材の種類を増やすことが考
えられるが、このことは、反省資源的な技術となり好ま
しくないからである。
第4図あるいは第5図の比較冷却装置に示すように、冷
却水用噴射ノズル11Aと熱水用噴射ノズル11Bとをそれぞ
れ集合させ、これらの集合ノズル11A、11Bをストリップ
2の移動方向に沿って設置した場合には、上述した効果
が得られない。例えば、第4図において、熱水用噴射ノ
ズル11Bを使用する場合と、使用しない場合とでは、ス
トリップ2の冷却開始位置が異なる。即ち、熱水用噴射
ノズル11Bを使用しない場合には、熱水用噴射ノズル11B
部分が上記冷却制御不能域となって、ストリップ2の冷
却開始点を所定値に維持することができない。なお、第
4図あるいは第5図において、第1図におけると同一番
号は、同一物を示す。
冷却槽1の下部で通板ロール6の上方には、熱水回収用
トレイ12が設けられている。トレイ12はストリップ2を
熱水によって冷却する場合に、加熱されたストリップ2
に衝突した熱水のうち蒸気にならなかった液適を受水し
て回収する。トレイ12の底に接続された導管13は、トレ
イ12内の温水を冷却槽1の最下部の受水槽14に導く。
次に、上述したように構成されている、この発明の冷却
装置によるストリップの冷却方法を、第3図の、ストリ
ップの連続熱処理設備の概略構成図を参照しながら説明
する。
なお、第3図には、冷却水用噴射ノズル11Aのみが図示
されているが、冷却槽1内には、第1図および第2図に
示すように、冷却水用噴射ノズル11Aと熱水用噴射ノズ
ル11Bとが交互に配置され、ノズル11Aには専用配管から
後述するように、熱水が、そして、ノズル11Bには、専
用配管から後述するように、冷却水がそれぞれ別個に供
給されるようになっている。
第3図に示されるように、テンションリール15から巻戻
されたストリップ2は、洗浄機16によって洗浄された
後、入側ルーパー17を加熱炉18に入り、ここで、所定温
度に加熱される。このようにして所定温度に加熱された
ストリップ2は、均熱炉19に入り、ここで、均熱された
後、均熱炉19のストリップ出口に接続された、この発明
の冷却装置Aに入り所定温度に冷却される。
上記連続熱処理設備によって絞り用鋼ストリップを製造
する場合には、冷却槽1内のノズルを熱水用噴射ノズル
11Bに切り換えて、ノズル11Bから高温高圧の熱水を冷却
槽1内を移動するストリップ2の表面に噴射させる。こ
れによって、ストリップ2は所定温度に冷却される。熱
水用噴射ノズル11Bから噴射された熱水の一部は、自己
蒸発して蒸気となるが、蒸気に相変化する際の体積膨張
によって、残りの液体状態の熱水は剪断されて微細液適
となり、加速されて高温のままで広範囲にわたって均一
にストリップ2の表面に衝突する。このようにして、ス
トリップ2の表面に衝突した気液二相流は、高温のため
ストリップ2の表面に付着しても直ちに蒸発する。従っ
て、冷却終了点でストリップ2が冷却槽1から出た瞬間
にその表面は乾燥する結果、水分が残存することはない
ので、冷却終了点の制御が容易且つ正確に行なえる。例
えば、700〜800℃に加熱されたストリップ2を300〜500
℃まで正確に冷却することができるので、ストリップ2
を再加熱することなく、冷却槽1の出口に接続された過
時効処理炉20にそのまま送ることができる。冷却槽1を
出たストリップ2の表面には、上述した通り水分は全く
付着していないので、過時効処理炉20の入口に特別なシ
ール装置等を設ける必要はない。
過時効処理されたストリップ2は、出口ルーパー21およ
びテンパーミル22を経てテンションリール23によって巻
き取られる。
冷却槽1内の蒸気は、排気ファン7および9(第1図参
照)によって外部に排出される。一方、冷却槽1のトレ
イ12に回収された70〜80℃の温水は、導管13から受水槽
14内に導かれる。受水槽14内の温水は、加圧ポンプ24に
よって熱交換器25に送られる。この際、前記温水の不足
分は、水槽26から適宜補給される。熱交換器25に送られ
た温水は、加熱炉18および均熱炉19からの高温排ガスと
熱交換して熱水となる。熱交換した後の低温排ガスは、
煙突27から大気に放散される。熱交換器25からの熱水
は、一旦、熱水タンク28に貯溜された後、熱水供給元弁
29、流量調節弁30および専用配管を通って熱水用噴射ノ
ズル11Bに送られ、ここから冷却槽1内を移動するスト
リップ2の表面に上述したと同様に噴射される。このよ
うに、熱水用噴射ノズル11Bからストリップ2に噴射さ
れた熱水の一部は、循環使用される。なお、熱水タンク
28内の熱水は、蒸気管31からの高温高圧の蒸気の補給に
よって所定温度に常時維持される。なお、第3図におい
て、32は、冷却水供給元弁、33は、冷却水給排水管、34
は、冷却水供給ポンプ、35は、熱水用源水供給ポンプ、
36は、熱水タンク圧力調整系をそれぞれ示す。
次に、上記連続熱処理設備によって高張力鋼ストリップ
を製造する場合には、冷却装置Aの冷却槽1内に冷却水
給排水管33から冷却水を注入し、冷却槽1内の冷却水用
噴射ノズル11Aから冷却水を冷却槽1内の冷却水中を移
動するストリップ2の表面に向けて噴射させる。冷却水
は、冷却水供給ポンプ34によって、冷却水供給元弁32、
流量調節弁30および専用配管を通って冷却水用噴射ノズ
ル11Aに送られる。これによって、ストリップ2は急冷
される。この後、ストリップ2は、再加熱され、次い
で、過時効処理された後、出側ルーパー21およびテンパ
ーミル22を経てテンションリール23によって巻き取られ
る。
以上のようにして、絞り用鋼ストリップおよび高張力鋼
ストリップが、パスラインを切り換えることなく、しか
も、冷却開始温度を所定値に維持して製造される。
〔実施例〕
次に、この発明の実施例について説明する。、このとき
の条件は、下記の通りであった。
ストリップサイズ:1200mm(幅)、0.8mm(厚み)、スト
リップの通板速度:180m/min、 冷却開始温度:600℃、 冷却終了温度:400℃、 冷却ゾーン長さ:150mm、 冷却水用噴射ノズルの種類と設置数:スリットノズル、
ストリップの両側に7段、 冷却槽内の冷却水の温度:25〜50℃、 冷却水用噴射ノズルからの冷却水の噴射圧力および流
量:0.1kg/cm2G、650m3/hr、 熱水用噴射ノズルの種類と設置数:ストリップの板幅方
向に200mmの間隔をあけて6箇の噴射口を有するフラッ
トノズルを、ストリップの移動方向に80mmの間隔をあけ
てストリップの両側に15段、および、 熱水用噴射ノズルからの熱水の温度、圧力および流量:1
45℃、3.8kg/cm2G、34〜68m3/hr。
上記条件のもとで両噴射ノズルを切り換えて絞り用鋼ス
トリップおよび高張力鋼ストリップを製造した。この結
果、絞り用鋼ストリップ製造時においては、200〜400℃
/secの冷却速度で600℃のストリップを400℃まで正確に
冷却することができ、冷却終了時の水切れも良好であっ
た。一方、高張力鋼ストリップ製造時においては、1000
〜1500℃/secの冷却速度で600℃のストリップを水温ま
で急冷することができた。
上述した実施例において、板厚が1.6mmのストリップを
急冷する場合には、ストリップの加熱均能力の点からス
トリップの移動速度が半分になるので、冷却条件を何ら
変更することなく所定温度にストリップを正確に冷却す
ることができた。また、板厚が0.4mmのストリップを冷
却する場合には、ストリップ移動方向下流側の噴射ノズ
ルを停止し、冷却ゾーンの長さを半分にして冷却した結
果、所定温度に正確にストリップを冷却することができ
た。
なお、ストリップの板厚が薄くなる場合には、上述した
方法以外に、各噴射ノズル11の流量調整弁30を調整して
流量を絞ってストリップ2を冷却しても良く、噴射ノズ
ル11A、あるいは11Bを1つおきに停止させても良い。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明によれば、製品鋼ストリ
ップの種類に応じて異なる冷却速度および冷却停止温度
でストリップに熱処理を施す場合に、従来にようにその
都度、ストリップのパスラインを切り換える必要がなく
なるので、操業上の繁雑さが無くなり且つ設備費も削減
することができる。しかも、少なくとも冷却槽の入口部
分の冷却水用噴射ノズルと熱水用噴射ノズルとを交互に
配置することによって、冷却水用噴射ノズルと熱水用噴
射ノズルとの切換えを行っても、ストリップの冷却開始
点を所定値に維持することができるので、母材の成分、
組織、加工熱履歴の変更を含めて、母材の種類を増やす
必要性がなくなり、省資源に役立つばかりか、冷却サイ
クルの多様性に富み、更に、設備長を短くすることが可
能となる等、種々の有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の一実施態様の冷却装置を示す概略
断面図、第2図は、第1図の拡大図、第3図は、この発
明の一実施態様の冷却装置をストリップの連続熱処理設
備に設置した場合の概略構成図、第4図および第5図
は、冷却槽内に冷却水用噴射ノズルと熱水噴射ノズルと
を集合させて設置した比較冷却装置を示す概略断面図で
ある。図面において、 1……冷却槽、2……ストリップ、3……入口、4……
出口、5……シールロール、6……通板ロール、7、9
……排気ファン、8、10……吸引ダクト、11……噴射ノ
ズル、11A……冷却水用噴射ノズル、11B……熱水用噴射
ノズル、12……トレイ、13……導管、14……受水槽、15
……テンションリール、16……洗浄機、17……入側ルー
パー、18……加熱炉、19……均熱炉、20……過時効処理
炉、21……出側ルーパー、22……テンパーミル、23……
テンションリール、24……加圧ポンプ、25……熱交換
機、26……水槽、27……煙突、28……熱水タンク、29…
…熱水供給元弁、30……流量調整弁、31……蒸気管、32
……冷却水供給元弁、33……冷却水給排水管、34……冷
却水供給ポンプ、35……熱水用源水供給ポンプ、36……
熱水タンク圧力調整系。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−16133(JP,A) 特開 昭59−67323(JP,A) 特公 昭49−17131(JP,B1) 特公 昭57−27926(JP,B2) 特公 昭58−18977(JP,B2)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ストリップの連続熱処理設備における熱処
    理炉によって、加熱均熱炉により所定温度に加熱された
    ストリップを冷却するための方法であって、前記加熱均
    熱炉に続いて冷却槽を設け、前記冷却槽内に、前記冷却
    槽の上部入口から下部出口に向って垂直に連続的に移動
    する前記ストリップの両側に対向して、1以上からなる
    群の冷却水用噴射ノズルと、1以上からなる群の熱水用
    噴射ノズルとを、少なくとも前記冷却槽の前記上部入口
    部分は、交互に配置し、前記ストリップを急冷する場合
    には、前記冷却槽内に冷却水を注入し、前記冷却槽内の
    前記冷却水用噴射ノズルから冷却水を前記ストリップの
    表面に向けて噴射し、一方、所定温度で前記ストリップ
    の冷却を停止する場合には、前記冷却槽内から前記冷却
    水を排出し、前記熱水用噴射ノズルから高温高圧の熱水
    を前記ストリップの表面に向けて噴射することを特徴と
    する、連続熱処炉におけるストリップの冷却方法。
JP60020839A 1985-02-07 1985-02-07 連続熱処理炉におけるストリップの冷却方法 Expired - Lifetime JPH0756057B2 (ja)

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