JPS59104435A - 金属ストリツプの冷却速度制御方法および冷却ロ−ル - Google Patents

金属ストリツプの冷却速度制御方法および冷却ロ−ル

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JPS59104435A
JPS59104435A JP21276582A JP21276582A JPS59104435A JP S59104435 A JPS59104435 A JP S59104435A JP 21276582 A JP21276582 A JP 21276582A JP 21276582 A JP21276582 A JP 21276582A JP S59104435 A JPS59104435 A JP S59104435A
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JP
Japan
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roll
cooling
refrigerant
cooling roll
metal strip
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JP21276582A
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JPS6325059B2 (ja
Inventor
Norihisa Shiraishi
典久 白石
Shinjiro Murakami
村上 進次郎
Katsumi Makihara
槙原 克己
Kenichi Yanagi
謙一 柳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd, Kawasaki Steel Corp filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP21276582A priority Critical patent/JPS59104435A/ja
Publication of JPS59104435A publication Critical patent/JPS59104435A/ja
Publication of JPS6325059B2 publication Critical patent/JPS6325059B2/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/573Continuous furnaces for strip or wire with cooling
    • C21D9/5735Details
    • C21D9/5737Rolls; Drums; Roll arrangements

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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、金属ストリップの冷却速度制御方法および
冷却ロールに関し、とくに金属ストリツブを冷却ロール
に接触させて冷却する場合に、該ロール内部への冷媒の
供給のしかたに工夫を加えて、冷却速度を効果的にコン
トロールする方法と、その方法の実施(こml接使用す
る冷却ロールとについての開発成果に基くものである。
従来、冷却−過時効処理を含む冷延ストIJツブの連続
焼鈍(こおける代表的冷却方法として、水冷却あるいは
ガスジェット冷却などが主に行われてきた。
しかしながら水冷却は、金属ストリップの冷却速度が一
般に大きすぎて制御 L、にくいこと、また冷却中にス
トリップ表面が酸化するためその後Gこ酸洗ラインを必
要とするなどの欠点があった。
一方ガスジエツト冷却は、還元性の雰囲気ガスをブロア
で昇圧し、ノズルよりストリップに吹Nけて冷却する方
法であるが、冷却能力が小さく、従って小容量ラインで
は所定の冷却速度が得られるものの、大容箱ラインでは
目的とする冷却速度を達成することはできない不利があ
った。
すなわち、一般にこの種冷却処理において必要とされる
冷却速度は、鋼種によって異なるけれども大体100″
C/ s程度であるが、従来の冷却法では上述したよう
に、所定の冷却速度に制御することは麺しかったのであ
る。
この点、最近Qこ至り、内部に冷媒を通した冷却ロール
Qこ焼鈍を経た金屑ストリップを接触させ、接触伝熱に
よって該ス) IJツブを冷却する方法が開発された。
第1図に、上記の冷却ロールを縦断面で示す。
同図に示したとおり、この棺の冷却ロールは、ロールシ
ェル1に設けたらせん状通路2中に冷媒たとえは゛冷却
水を通す構造になるものであるが、かような冷却ロール
においては、冷却水の量を変更することによって金属ス
トリップの冷却速度を制御することはできなかった。と
いうのは冷却水の量を減少きせると、冷却ロールの軸方
向における温度勾配が大きくなり、このため金属ストリ
ップの幅方向にわたる温度の不均一が生じる力)らであ
る。従ってかような冷却ロールを使用した場合に、金属
ストリップの冷却速度をコントロールする方法としてG
本腰ストリップと冷却ロールの接触角つまりは接触面積
を調整する方式が採用され、この接触角の調整は、専ら
ロール位置の変更により行っていた。
しかしながら金属ストリップの鋼種、板厚およびライン
速度などが変化する度毎に、所定の冷却速度とすべくロ
ール位置を変更することは、各冷却ロール間の平行度を
損うおそれが大きく、金属ストリップの蛇行発生の原因
となるところに問題を残していた。
この発明は上記の問題を有利に解決するもので、冷却ロ
ールを用いる金属ストリップの冷却において、ロール位
11斤の変更を行う必要なしに冷却速度ヲ適切にコント
ロールすることができる金属ストリップの冷却速度制御
方法を、その実施に用いて好適な冷却ロールと共に提案
するものである。
すなわちこの発明は、金属ス) +Jツブの連続焼鈍ラ
イン【こおいて、金属ストリップを冷却室に導き、該冷
却室に設置した複数の冷却ロールに順次にかけ回して該
金属ストリップを冷却するに賑し、内部を円筒状にくり
抜いた冷却ロール内に液体状および/または霧状の冷媒
を供給して抜熱するものとし、該冷媒の冷却ロール内面
に対するぬれ角度および冷却ロール内面と冷媒との間の
熱伝達率のうち少くとも一つを調整することにより、金
属ストリップから冷却ロール内冷媒への熱移動毎をコン
トロールすることを特徴とする金属ストリップの冷却速
度1tilJ m方法である。
またこの発明は、焼鈍を経た金属ストリップを胴周に沿
わせてかけ回す間に冷却を施す冷却ロールであって、そ
の一端には円筒状にくり抜いた該冷却ロールの内部空洞
に冷媒を導く主供給管および補助供給管を有し、他端に
は該冷媒の排出を司る排出管をそれぞれ有し、補助供給
管は、ロール軸心近傍で該軸心に平行にさし渡した複数
本の噴射ノズル管と連通し、各噴射ノズル管にはそれぞ
れ、ロール内面に対し冷媒を吹けける復vi個の噴射孔
を均等間隔で設けたこと2特徴とする冷却ロールである
この発明の冷却ロールでは、冷媒の補助供給管と噴射ノ
ズル管とを個別に連通させ、それぞれ独立して冷媒の供
給を行うことが、金属ストリップの冷却速度を制ωVす
る上でとりわけ有利であり、また補助供給管を、冷却液
とガスとの同時供給をもたらす二重管構造とし、噴射孔
からミストあるいはフォグなど霧状の冷媒を噴射させる
こともできる。
なおこの発明において冷媒としては、水、油、さらには
高沸点の液体が有利四適合する。
以下この発明を具体的に説明する。
さて前掲第1図に示すような内部水冷型の冷却ロールを
用いて金属ストリップを冷却する場合における、金属ス
トリップとロール内冷媒との間の熱移動は、次式(1)
で与えられる。
q = K(tS−tw)  −−−−−(1)q:金
属ストリップから冷媒への熱流束 (KcaJ/m h
)K:熱貫流率(Kcal/m2h°c )tS:金属
ストリップ温度(0C) tw:ロール内冷媒温度(°C) ここに熱貫流率には、次式(2)で表わされる。
α□:金属ス) IJツブとロールシェルm1の熱伝達
率(Kcaz/m2h’c) λ:ロールシェルの熱伝導率 (Kcal/mh℃)Δ
X:ロールシエルの厚み (m) θ、二ロールへの金属ストリップの倦は角度(度)α2
:ロール内面と冷媒間の熱伝達率(Kcaj/m2h 
’c )θ2 :ロール内冷媒のぬれ角度(度)なおα
、は近似的に次式(8)で表わすことができる。
α□−λf/ΔX’    −−−(3)λfニス) 
IJツブとロールシェル間の介在気体の熱伝導率(Kc
az/mh″C) ΔX′:ロールンエル、ストリップの表面粗度の合計(
m)従ってロール内冷媒のぬれ角度θ2およびロール内
面と冷媒との間の熱伝達率α2のうち少くともいずれか
一方を調整できれば金属ストリップから冷媒への熱流束
q分度えることができると考えられるわけである。
ことにぬれ角度とは、ロール断面において、冷媒がロー
ル内面と接触する弧しに対応する角度全意味し、このぬ
れ角度はロール軸方向にわたりほば一定なものとする。
またロール内面と冷媒との曲の熱伝達率α2は、冷媒の
供給状態を変えることにより変更することができる。す
なわち液体としてロール内に貯溜させて対流冷却を利用
するか、あるいは噴射ノズルを用いて、スプレー液噴射
またはミストやフォグなどの噴霧を行うか、さらにはそ
れらを併用するかで、適宜多こ変更することができる。
第2図に10f面を示したような内部をくり抜いた冷却
ロールを用い、ロール内部への充水量の調節によってロ
ール内冷媒のぬれ角度θ2を種々変更した場合における
、熱貫流率にとぬれ角度θ2との関係について詩べた結
果を第8図に示す。なお実験条件は次のとおりであった
λf= 0.04 KCal/mh″C9ΔX’=22
μm。
θ1=120°       ΔX=45mmλ= 3
6  Kcal/m h’c 同図から明らかなように、ロール内冷媒ぬれ角度θ2を
変更することによって、熱貫流率Kを0から約1000
 Kcal/m”h”c ’i テノ[Im+: bタ
ー)テ変化させることができた。
またぬれ角度θ2は一定として、冷却ロール内面と冷媒
との間の熱伝達率α2を変化させることによっても同様
に、熱貫流率Kを変更することができた。
ちなみに冷媒として水を利用した場合、供給状態の違い
による熱伝達率α2の変化は、ロール内への貯溜による
対流冷却の場合は、ロール内面の表面粗度やロールの回
転数によって異なるものの大体3000〜4000 K
cal/m”hoCXまたロール内面へのスプレー水噴
射の場合ならひにフォグやミストの噴射の場合は、噴射
圧、ノズル形状および水量密質などによって幾分変化す
るものの、大よそ、500〜4000 Kcal/m”
h℃およびioo”’〜1000 KcaA/m”h”
G程度の熱伝達率カッt−1,ソt−を得られ、しかも
上述した3つの供給法はそれぞれ単独使用でもまた2種
以上の併用も勿論可能であるので、適宜に熱伝達率α2
の変更ができるのである。
そこで発明者らは、次に、上記したぬれ角□□□θ2な
らびに熱伝達率α2の変更を容易に実現し得る冷却ロー
ルを開発すべく鋭意研究をA1ねた結果、以下(こ示す
ような冷却ロールを開発したのである。
第4図および第5図に、この発明に従う冷却ロールの一
好適例を示す0 図中番号8は冷却ロール全体を示し、その内部は円筒状
の空洞口こなっている。5は空洞4内(こ冷媒を供給す
る主供給管、また6は補助供給管である。これらの供給
管5,6から冷却ロール3の内部に導入された冷媒は、
排出管7からまとめて排出される。ここに補助供給管6
は、ロール軸心近傍で該軸心に沿って平行にさし渡した
複数本この例では4本の噴射ノズル管Bと連通し、これ
らの噴射ノズル管Bはそれぞれ、冷却ロール3の内面(
こ向って均等間隔で開口する腹数個の噴射孔9をそなえ
ている。なお図中10はロータリージヨイント、11は
軸受、そして12は補助供給管の流量調節弁である。
さて冷却ロール内に冷媒たとえば冷却水を導入するには
、主供給管5および補助供給管6のいずれか一方または
両方を用いて行うことができるが、とくに迅速な冷却速
度の増加を望む場合には補助供給管6を用いることが好
ましい。というのは補助供給管6を利用した場合、冷媒
は各噴射ノズル管Bの噴射孔9から一斉にロール内面に
向って噴射されるわけであるから、ぬれ角度ならびに熱
伝達率の急歯な増加を容易に達成できるからであり、し
かもぬれ角度の大きさは噴射圧の調節によって適宜にコ
ントロールできる点でも有利である。
次に、かような冷却ロールにおける熱貫流率にの制御要
領を、冷媒として冷却水を用いた場合につき説明する。
まず中間値的な熱貫流率Kを得るには、補助供給管から
の冷却水の供給は停止して主供給管からのみ供給するも
のとし、ロール内面のぬれ角度θ2がたとえば180°
と一定となるように、しかも給排水の温度差か所定の範
囲内におさまるように給排水すればよい。
次にこの状態よりも熱貫流率に&大きくするには、補助
供給管からの給水も同時に行い、スプレー状ないし【ま
フォグ、ミスト状の冷媒をロール内面に噴射することに
よってぬれ角度さらには熱伝達率の増大をはかる。
一方熱貫流率Kを小さくするには、主供給管からの給水
を止め、ロール内部の冷却水を蒸発させて所定のぬれ角
度および熱伝達率にi?1mすればよい。
上述(7)ようにしてロール内面のぬれ角変および/ま
たは熱伝達率を調節することにより、熱貫流率従って金
属ス) IJツブの冷却速度の適切なコントロールが実
現されるのである。
次に第6図および第7図に、この発明に従う冷却ロール
の他の好適例な示す。
この例において構成の骨子は、前掲第4,5図に示した
第1例と同じであるが、とくに補助供給管と噴射ノズル
管とを貼々に連通させて、複数本この例では4本の噴射
ノズル管をそれぞれ独立して操作できるようにしたもの
であり、図中6′が補助供給管、8′が噴射ノズル管で
ある。なお12′は流量調節弁である。
かような冷却ロールにおいては、各噴射ノズル管をそれ
ぞれ個別に独立して制仰できるので、たとえば噴射ノズ
ル管一本当りの流量調節範囲を1〜v5としておけば、
ロール内に噴射する冷媒量を1〜1/20の範囲にわた
って細かく調節することができる。なお上記の流N調節
範囲は、冷却速度の制画に8装とする冷媒の流量゛範囲
と合致させることが肝要であり、従ってその条件を満足
スべく、噴射ノズル管の本数および噴射孔の個数を決定
する8装かある。
さらにこの発明に従う冷却ロールでは、補以供紛管を二
重管構造として冷却液および高圧エアーの同時供給を行
うことにより、噴射ノズル管から、ミスト状またはフォ
グ状とした冷媒を噴射することもできる。
第8図に、板厚か0.8 mm、 0.6 mmおよO
:1.2mmでいずれも板温600°Cの金属スト1ノ
゛ンブを、直径1.5mの冷却ロール(こ巻寸角120
度で接触させて冷却したときの、熱貫流率にと冷却速度
Vとの関係について調べた結果を、敦厚ならひOこライ
ンスピードをパラメータとして示す。なお冷却速度■は
、冷媒として50°Cの水を用いたときの冷却ロールと
の接触部分(こおける値であり、図q:実線はラインス
ピード300mpm、破線は同100mpmの場合であ
る。
材質の面から要求される冷却速度は通常100±10°
C/S 程度であるが、この程度の冷却速度(ま、第8
図に示した実験結果から明らかなよう(こ、板厚が0.
3〜1.2 mmで、ラインスピードが100〜800
 mpmの通常の操業条件の下であれGゴ、薗〜貫流率
を100〜900の範囲で調整することQこより、容易
に達成できる。
以上述べたよう(ここの発明によれば、焼鈍を経た金属
ス) IJツブの冷却に際し、冷却ロール内へ導入する
冷媒の該ロール内面に対する接触角および/または該ロ
ール内面と冷媒との間の熱伝達率を適宜に調整すること
により、金属ストリップの冷却速度の的確なコントロー
ルが実現でき、有利である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の冷却ロールのロール軸心に沿う断面図、 第2図はロール内冷媒のぬれ角度θ2を示す断面図、 第8図はぬれ角度θ2と熱貫流率にとの関係を示すグラ
フ、 第4図、第5図はそれぞれこの発明に従う一好適冷却ロ
ールのロール軸心に沿う断面図ならひにそのA−A矢視
図、 第6図、第7図はそれぞれこの発明に従う他の好適冷却
ロールのロール軸心に沿う安部断面図ならびにそのB−
B矢視図、 第8図は熱貫流率にと金属ストリップとの冷却゛′□速
度■との関係を、該ストリップの板厚とラインスピード
をパラメーターとして示したグラフである。 1、・・ロールシェル   3・・・冷却ロール4・・
・内部空洞     5・・・主供給管6.6′・・・
補助供給管   7・・・排出管8.8’、・・噴射ノ
ズル管 9・・・噴射孔。 特許出願人  川崎製鉄株式会社 第1図 第2図 第3図 ロール内A9某碌れ角度ごθ2 第4図 第5図 第6図 第7図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 L 金属ストリップの連続焼鈍ラインにおいて、金属ス
    トリップを冷却室に導き、該冷却室に設置した複数の冷
    却ロールに順次にかけ回して該金属ストリップを冷却す
    るに際し、内部を円筒状にくり抜いた冷却ロール内に液
    体状・および/または霧状の冷媒を供給して抜熱するも
    のとし、該冷媒の冷却ロール内面に対するぬれ角度およ
    び冷却ロール内面と冷媒との間の熱伝達率のうち少くと
    も一つを調整するコトニヨリ、金属ストリップから冷却
    ロール内冷媒への熱移動量をコントロールすることを特
    徴とする金属ス) IJツブの冷却速度制御方法。 2 冷却ロール内への冷媒の供給が、該冷却ロール内面
    への噴射である特許請求の範囲第1項記載の方法。 & 焼鈍を経た金属ストリップを胴周に沿わせてかけ回
    す間に冷却を施す冷却ロールであって、その一端には円
    筒状にくり抜いた該冷却ロールの内部空洞に冷媒を導く
    主供給戦・および補助供給管を有し、他端には該冷媒の
    排出を司る排出管をそれぞれ有し、補助供給管は、ロー
    ル軸心近傍で該軸心に平行にさし渡した複数本の噴射ノ
    ズル管と連通し、各噴射ノズル管にはそれぞれ、ロール
    内面に対し冷媒を吹けける腹数個の噴射孔を均等間隔で
    設けたことを特徴とする冷却ロール。 4 補助供給管が、複数本であって噴射ノズル管との連
    結かそれぞれ独立したものである特許請求の範囲第8項
    記載の冷却ロール。 氏 補助供給管が、冷媒とガスとの同時供給をもたらす
    二重管構造になる特許請求の範囲第8項または第4項記
    載の冷却ロール。
JP21276582A 1982-12-06 1982-12-06 金属ストリツプの冷却速度制御方法および冷却ロ−ル Granted JPS59104435A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6318025A (ja) * 1986-07-11 1988-01-25 Nippon Kokan Kk <Nkk> 冷却ロ−ル
KR20040022271A (ko) * 2002-09-03 2004-03-12 주식회사 포스코 압연용 워크롤의 온도 제어 시스템
JP2016520433A (ja) * 2013-06-10 2016-07-14 ベルンドルフ バント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 連続鋳造設備用の加熱可能又は冷却可能な転向ドラム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6318025A (ja) * 1986-07-11 1988-01-25 Nippon Kokan Kk <Nkk> 冷却ロ−ル
KR20040022271A (ko) * 2002-09-03 2004-03-12 주식회사 포스코 압연용 워크롤의 온도 제어 시스템
JP2016520433A (ja) * 2013-06-10 2016-07-14 ベルンドルフ バント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 連続鋳造設備用の加熱可能又は冷却可能な転向ドラム

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