JPH10115496A - ガスクーラ用螺旋状フィン付チューブの付着物除去および回収方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱処理炉の加熱を停止することなく、かつ、
炉内雰囲気ガスを乱さずに、ガスクーラの螺旋状フィン
付チューブに付着した付着物を除去する。 【解決手段】 本発明のガスクーラ用螺旋状フィン付チ
ューブの付着物除去は、ガスクーラ１６内に設けた可動
除去部材５２を螺旋状フィン１８に沿ってチューブ１４
と接触した状態でその周囲を移動させて行う。また、除
去した付着物の回収をダクト１０内でガスクーラ１６に
近接した位置に設けたダンパ６０の操作とダンパ６０の
下方に設けたホッパ６２により行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱処理炉内の雰囲
気ガスを冷却するガスクーラで用いる螺旋状フィン付チ
ューブの付着物除去および回収方法に関する。例えば、
加熱帯、均熱帯、冷却帯から構成される金属ストリップ
連続熱処理炉等においては、冷却帯において金属ストリ
ップを冷却するために炉内の雰囲気を炉外に設けた配管
によりクーラで冷却した後、炉内に再循環する方式が採
用される。本発明はこのような場合に使用されるガスク
ーラの螺旋状フィン付チューブの付着物除去方法および
除去した付着物の回収方法に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、図５または図６に示すよう
に、熱処理炉（図示せず。）内の雰囲気ガスを冷却再循
環させる炉外ダクト１０の途中にクーラボックス１２を
設け、螺旋状のフィンを周囲に有する複数の水冷用の螺
旋状フィン付チューブ１４を並列に配置してなるガスク
ーラ１６を上記クーラボックス１２内に収容し、上記ダ
クト１０を流れる雰囲気ガスを上記螺旋状フィン付チュ
ーブ１４との熱交換により冷却する方法が実施されてい
る。

【０００３】この場合に用いられるガスクーラ１６にお
いては、熱処理炉の操業によって雰囲気ガス中に浮遊す
るいわゆるホワイトパウダが螺旋状フィン付チューブ１
４の周囲に付着、堆積するために熱交換が阻害され、雰
囲気ガスの冷却効率が低下するという問題があった。そ
のため、これまでは図６に示すように、定期的にガスク
ーラ１６をクーラボックス１２から外部に取り出して、
螺旋状フィン付チューブ１４に付着したホワイトパウダ
を取り除く清掃作業を行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記清掃作業
は、炉の操業を一旦停止して行っており、また、クーラ
ボックス１２を開くことにより炉内雰囲気を大気開放す
ることになる。そのため、清掃終了後にガスクーラ１６
をクーラボックス１２に戻して炉の操業を再開するとき
には、炉の停止により低下した炉内温度を操業温度まで
上昇させるとともに開放された炉内雰囲気を調整する必
要があり、全体としてガスクーラ１６のメンテナンスに
長時間を要し、炉の稼働効率を低下させる原因となって
いた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記問
題点を解消するために、熱処理炉内の雰囲気ガスを冷却
再循環させる炉外ダクトの途中に設置しこのダクト内を
通過する雰囲気ガスと熱交換を行う複数の螺旋状フィン
付チューブを上下に並列配置したガスクーラにおいて、
上記螺旋状フィン付チューブへの付着物を上記ガスクー
ラ内に設けた可動除去部材を螺旋状フィンに沿ってチュ
ーブと接触した状態でその周囲を移動させて除去するよ
うにした。この除去方法によれば、螺旋状フィン付チュ
ーブへの付着物を可動除去部材の移動により掻き落とし
て除去することができ、クーラボックスからガスクーラ
を取り出さずに螺旋状フィン付チューブの清掃を行え
る。このため、熱処理炉の加熱帯や均熱帯における加熱
を停止しなくてもよいので炉内を操業温度に維持でき、
さらに、クーラボックスを大気開放しないので操業再開
時に雰囲気ガスを調整する必要もない。したがって、全
体としてガスクーラの清掃に要する時間を大幅に短縮で
き、炉の可動効率と生産量を上げることができる。

【０００６】また、上記可動除去部材による付着物の除
去とは別に、上記螺旋状フィン付チューブの清掃時にダ
クト内の雰囲気ガスの流れを減衰させるダンパをダクト
内のガスクーラに近接した位置に設け、上記螺旋状フィ
ン付チューブから除去された付着物を上記ダンパの下方
に設けたホッパに回収してダクト外に排出するようにし
た。この回収方法によれば、上記可動除去部材によって
螺旋状フィン付チューブから除去された付着物は、ダン
パにより減衰した雰囲気ガスの弱い流れにしたがって下
流側に流れながらその自重により落下する。落下した付
着物は、ダンパ下方に設けたホッパに回収されて排出さ
れる。

【０００７】さらに、上記回収方法では、上記雰囲気ガ
スの流れ方向を熱処理炉の通常の操業時と螺旋状フィン
付チューブの清掃時とで逆方向とするのが好ましい。螺
旋状フィン付チューブへの付着物は、操業時の雰囲気ガ
スの流れ方向に関して上流側に位置する螺旋状フィン付
チューブの方が、その下流側に位置する螺旋状フィン付
チューブよりも多量に付着するので、フィン付チューブ
の清掃時に雰囲気ガスの流れを逆方向にすることで、上
記上流側に位置する螺旋状フィン付チューブから掻き落
とされた付着物をホッパに効率よく回収できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の付着物除去および回収方法について説明する。なお、
従来例で説明したガスクーラ１６と共通する構成につい
ては、同一部材に同一符号を付して説明を省略する。

【０００９】図１は本発明を実施する場合に用いられる
ガスクーラを示したものであるが、後述する可動除去部
材の図示は省略してある。ここでは、クーラボックス１
２内にガスクーラ１６が収容されている。クーラボック
ス１２の内部は、ガスクーラ１６のヘッダ部２０の周囲
に設けたフランジ２２をクーラボックス１２に圧接する
ことにより気密状態に保たれている。

【００１０】ガスクーラ１６には、複数の冷却用の螺旋
状フィン付チューブ１４が上下に並列に配列されてお
り、その両端はヘッダ部２０と側部支持部材２４とによ
り支持されている。各チューブ１４の周囲には、板状の
フィン１８が螺旋状に巻かれて固定されているが、その
巻き方向は後述する理由により個々のチューブによって
異ならせてある。また、螺旋状フィン付チューブ１４を
上方から見ると、図２に示すようにＵ字形をなしてい
る。ヘッダ部２０下部の給水管２６から供給された冷却
水は、ヘッダ部２０からＵ字形フィン付チューブ１４の
内部を流れてヘッダ部２０に戻るという循環動作を各螺
旋状フィン付チューブ１４について繰り返し、最終的に
ヘッダ部２０上部の排水管２８から排出されるようにな
っている。

【００１１】螺旋状フィン付チューブ１４の両端側のフ
ィンを設けてない領域には、プーリ３０，３２が取り付
けてある。各プーリ３０，３２は、ベアリング等により
螺旋状フィン付チューブ１４に対して回動自在にしてあ
る。ガスクーラ１６の最下部には、各プーリ３０，３２
に対応する駆動プーリ３４，３６が設けてある。これら
駆動プーリ３４，３６は、正逆転可能な減速機付き駆動
モータ３８から側部支持部材２４まで延びる駆動シャフ
ト４０に固定されている。そして、各プーリ３０，３２
と駆動プーリ３４，３６には、無端状のタイミングベル
ト４２，４４がそれぞれ巻掛けてある。これにより、駆
動モータ３８で駆動プーリ３４，３６を介してタイミン
グベルト４２，４４を走行させると、プーリ３０と３２
が同方向に同じ速度で回転するようになっている。な
お、駆動モータ３８に代えて、ハンドル等を用いて駆動
シャフト４０を手動で回転させるようにしてもよい。

【００１２】図３は図１における螺旋状フィン付チュー
ブ１４の一端側を拡大したものである。螺旋状フィン付
チューブ１４には、例えばフェルト等の弾性材料からな
る可動除去部材５２が螺旋状のフィン１８の間に装着さ
れている。可動除去部材５２は、フィン１８およびチュ
ーブ部５４の表面に接触するように巻き付けられてお
り、その上部には２つの取り付け部５６が固定されてい
る。各取り付け部５６には貫通孔５７が形成されてお
り、この貫通孔５７にはワイヤ５０が通してある。ワイ
ヤ５０は、プーリ３０の側面とプーリ３２の側面の間に
螺旋状フィン付チューブ１４に対して所定間隔をもって
平行に張られている。これにより、プーリ３０，３２が
正転または逆転すると、その回転にしたがってワイヤ５
０が螺旋状フィン付チューブ１４と平行状態を保ちつつ
その周囲を矢印ａ方向に回動し、これに伴って可動除去
部材５２が螺旋状フィン１８に沿ってチューブ１４と接
触した状態でその周囲を螺旋状に矢印ｂ方向に往復移動
する。そして、可動除去部材５２を螺旋状フィン付チュ
ーブ１４の両端間で往復移動させるには、エンコーダ４
５によって駆動シャフト４０の回転数を読み取り、可動
除去部材５２の螺旋状フィン付チューブ１４における位
置を割り出し、各々両端部位置で駆動モータ３８を逆転
させる制御を行えるようにしている。なお、可動除去部
材５２が螺旋状フィン１８に沿って移動するときには、
可動除去部材５２の進行方向下流側の端面に力が加わる
傾向を無視できないので、可動除去部材５２の移動は往
復移動とするのが好ましい。

【００１３】さらに、上記タイミングベルト４２は、図
４に示すように、縦方向に隣接するプーリ３０の回転方
向が互いに逆方向になるように巻掛けられている。この
点はタイミングベルト４４とプーリ３２についても同様
である。上記可動除去部材５２はフィン１８の巻き付け
方向によって移動方向が異なるので、清掃時にすべての
螺旋状フィン付チューブ１４について可動除去部材５２
が同方向に移動するように、縦方向に隣接する螺旋状フ
ィン付チューブ１４のフィン１８の巻き付け方向を互い
に違えてある（図１参照）。ただし、螺旋状フィン付チ
ューブ１４ｂのうち下部の２本については、対応するプ
ーリ３０，３２が同方向に回転するため、螺旋状フィン
１８の巻き付け方向も同じにしてある。

【００１４】上記したように、本発明ではガスクーラ内
に設けた可動除去部材を螺旋状フィンに沿ってチューブ
と接触した状態でその周囲を移動させて螺旋状フィン付
チューブの付着物を除去する。したがって、螺旋状のフ
ィンが付着物の除去に邪魔になることはない。また、可
動除去部材をチューブの周りに往復動させることにより
付着物をほぼ完全に除去することができる。

【００１５】次に、上記のように螺旋状フィン付チュー
ブより除去した付着物を回収する方法について図４を用
いて説明する。図４は、図１におけるIV−IV線断面を概
略的に示したものである。図４に示すように、熱処理炉
の通常の操業時（以下、単に「操業時」という。）に
は、雰囲気ガスがダクト１０内を矢印ｃ方向に流れる。
一方、可動除去部材５２で螺旋状フィン付チューブ１４
への付着物を除去する清掃時（以下、単に「清掃時」と
いう。）には、送気ファン（図示せず。）を反転させる
ことにより雰囲気ガスが逆方向、すなわち、矢印ｄ方向
に流れるようにしてある。

【００１６】また、ダクト１０内には、ガスクーラ１６
に対して清掃時の雰囲気ガスの流れ方向（矢印ｄ方向）
下流側の近接した位置に複数のダンパ６０が設けてあ
る。各ダンパ６０は、操業時には実線位置、清掃時には
破線位置を採るように、ダクト１０の外部から操作可能
になっている。

【００１７】さらに、ダクト１０のダンパ６０下方には
ホッパ６２が連結されている。ホッパ６２は、少なくと
も２つの開閉弁６６，６８を有する下方に延びる配管６
４を備えている。

【００１８】上記構成からなるガスクーラ１６では、図
４に示すように、操業時には雰囲気ガスがダクト１０内
を矢印ｃ方向に流れ、クーラボックス１２を通過する際
に螺旋状フィン付チューブ１４との熱交換により冷却さ
れる。雰囲気ガス中にはいわゆるホワイトパウダが浮遊
しており、熱処理炉の操業を継続するにしたがって螺旋
状フィン付チューブ１４に付着する。その際、ホワイト
パウダは雰囲気ガスの流れ方向上流側に位置する螺旋状
フィン付チューブ１４ａに比較的多く付着する。

【００１９】ここで、螺旋状フィン付チューブ１４から
除去したホワイトパウダを回収してダクト１０外へ排出
する動作について説明する。清掃時には、まず、熱処理
炉への処理材の装入を停止するが、炉の加熱帯および均
熱帯における加熱状態はそのままにしておく。そして、
送気ファンを反転させて雰囲気ガスの流れを逆方向（矢
印ｄ方向）にするとともに、各ダンパ６０を操作して破
線位置に設定する。破線位置にある各ダンパ６０間には
隙間が形成され、その隙間から雰囲気ガスが僅かに流れ
る。したがって、ダンパ６０は雰囲気ガスの流れを完全
に止めるものではなく、その流れを減衰させて弱める機
能を有するものである。上記可動除去部材５２により螺
旋状フィン付チューブ１４から掻き落とされたホワイト
パウダは、雰囲気ガスの弱い流れにしたがって下流側に
流れながら自重によりホッパ６２に落下して回収され
る。なお、ダンパ６０はその角度を変えることにより雰
囲気ガスの流速を低下させることもできるので、操業時
においてもダンパ操作だけでホワイトパウダをその自重
でもって沈降させてホッパ６２へ落下させる使用方法も
ある。

【００２０】ホッパ６２では開閉弁６６が開、開閉弁６
８が閉に予め設定されているため、ホッパ６２に落下し
たホワイトパウダは開閉弁６６を通過して開閉弁６８手
前の配管６４中に堆積する。このような動作を所定時間
継続したのち、可動除去部材５２が螺旋状フィン付チュ
ーブ１４の端部に来たときに駆動モータ３８を停止して
清掃作業を終了する。

【００２１】その後、各ダンパ６０を操作して実線位置
に設定するとともに、雰囲気ガスの流れ方向を操業時の
状態（矢印ｃ方向）に反転させる。そして、炉内への処
理材の装入を再開することで、通常の操業状態に移行す
ることができる。

【００２２】炉が通常操業を再開したのちホッパ６２に
おいては、開閉弁６６を閉じるとともに開閉弁６８を開
いて配管６４内に堆積したホワイトパウダを排出する。
これにより、ダクト１０内の雰囲気ガスを大気開放によ
って乱すことなく、堆積したホワイトパウダを排出でき
る。

【００２３】なお、以上に説明した例では、螺旋状フィ
ン付チューブ１４の清掃時にダクト１０内の雰囲気ガス
の流れ方向を逆転させたが、ダンパ６０およびホッパ６
２をガスクーラ１６に対して図４に示す位置の反対側に
設けた場合は、その流れ方向を変えることなく操業時の
流れ方向のままで清掃動作を行う。

【００２４】このように、本発明によれば、螺旋状フィ
ン付チューブ１４の清掃をクラーボックス１２からガス
クーラ１６を取り出さずに行える。このため、熱処理炉
の加熱を停止しなくてもよいので清掃中も炉内を操業温
度に維持でき、さらに、クーラボックス１２内を大気開
放しないので操業再開時に雰囲気ガスを調整する必要も
ない。

【００２５】

【発明の効果】以上に説明から明らかなように、本発明
にかかるガスクーラ用螺旋状フィン付チューブの付着物
除去および回収方法によれば、熱処理炉の加熱を停止す
ることなく、かつ、炉内雰囲気ガスを乱さずに、螺旋状
フィン付チューブの清掃作業を行うことができる。した
がって、全体として清掃作業に要する時間を大幅に短縮
でき、炉の稼働効率と生産量を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明で用いるガスクーラの正面図である。

【図２】 ガスクーラを上方から見たときの部分平面図
である。

【図３】 図１におけるフィン付チューブの一端側の拡
大図である。

【図４】 図１におけるIV−IV線断面図である。

【図５】 従来のクーラボックス近傍の平面図である。

【図６】 ガスクーラのメンテナンス作業を行う際の従
来の方法を説明する図である。

【符号の説明】

１０…炉外ダクト、１２…クーラボックス、１４…螺旋
状フィン付チューブ、１６…ガスクーラ、１８…螺旋状
フィン、５２…可動除去部材、６０…ダンパ、６２…ホ
ッパ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱処理炉内の雰囲気ガスを冷却再循環さ
   せる炉外ダクトの途中に設置しこのダクト内を通過する
   雰囲気ガスと熱交換を行う複数の螺旋状フィン付チュー
   ブを上下に並列配置したガスクーラにおいて、 上記螺旋状フィン付チューブへの付着物を上記ガスクー
   ラ内に設けた可動除去部材を螺旋状フィンに沿ってチュ
   ーブと接触した状態でその周囲を移動させて除去するこ
   とを特徴とするガスクーラ用螺旋状フィン付チューブの
   付着物除去方法。
2. 【請求項２】 請求項１の方法により除去した付着物を
   含む雰囲気ガスの流れを上記炉外ダクト内で上記ガスク
   ーラに近接した位置に設けたダンパの操作により熱処理
   炉の通常操業時より減衰させ、付着物を自重により上記
   ダンパ下方に設けたホッパに落下させて回収することを
   特徴とするガスクーラ用螺旋状フィン付チューブの付着
   物回収方法。