JPS61217531A - 鋼帯の冷却方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 鋼帯の連続熱処理ラインの冷却ゾーンを通過させた鋼帯
を、冷却水槽内に浸漬して最終冷却する鋼帯の冷却方法
の改良に関し、この明細書で述べる技術内容は、この最
終冷却でしばしば発生する鋼帯の表面不良を、所要の動
力経費の削減と適切な熱回収の下で、有効に回避するこ
とについての開発成果を提案するところである。

（従来の技術） 従来、鋼帯の連続焼鈍炉あるいは、連続熱処理炉におけ
る最終冷却は、鋼帯を冷却水槽内に連続して浸漬して冷
却するという方法がとられている。

通常冷却水槽には、水温検出器、冷却水供給ポンプおよ
び温度制御装置を設置し、冷却水槽内に浸漬した鋼帯を
、所定の温度に冷却するとともに、鋼帯のもつ熱エネル
ギーを冷却水に付与して、この冷却水を一定の高温水と
して回収するような温度制御がなされている。

この点例えば特公昭５７−１１９３３が参照され得る。

（発明が解決しようとする問題点） ところで上述したように鋼帯を冷却水槽に浸漬して冷却
した場合、しばしば鋼帯に表面不良を発生することがあ
った。

とくに冷却水槽入側における鋼帯温度が高いほど、また
処理量が多いほど発生し易かった。

これは、冷却水槽内に浸漬した高温の鋼帯が、最初のシ
ンクロールに接触するまでめ間に、十分冷却されずに巻
き付くため、鋼帯とシンクロールの間隙に存在する水膜
が蒸発し、水膜中に含まれていた汚濁物が鋼帯表面に付
着することに起因する。

従って、シンクロールに巻き付くときの鋼帯温度を下げ
るためには、鋼帯の冷却水槽入側温度をあらかじめ十分
に下げるか、冷却水槽設備をより大きいものとし、鋼帯
が最初のシンクロールに達するまでに十分冷却できるよ
うな操業が必要であった。

しかし単に鋼帯の温度を下げて冷却水槽に浸漬すれば、
冷却水を高温水として回収できないばかりか、冷却水槽
前に設置されている冷却帯での消費電力量の増大につな
がり、また、大きな冷却水槽設備とすれば、設備コスト
が嵩むという不具合があった。

この発明は、鋼帯を冷却水槽内に浸漬して最終冷却する
際に生じるこのような不具合を、鋼帯の表面不良の発生
なしに、かつ、所望の動力経費の削減と適切な熱回収の
下で有効に回避することを目的としている。

（問題点を解決するための手段） この発明は、連続熱処理ラインの冷却ゾーンを通過させ
た鋼帯を、冷却水槽内に浸漬して最終冷却する際、 冷却水槽の最初のシンクロールに鋼帯が接触するまでの
間に、該鋼帯に冷却水槽内の水中噴射ノズル群による冷
却水の噴射を施し、シンクロール表面との間に挟在する
水膜の蒸散を防止する鋼帯温度に制御して鋼帯に最終冷
却を施すことを特徴とする鋼帯の冷却方法である。

上記水中噴射ノズル群による冷却水の噴射は、次式 ｌ　：水中噴射ノズルによる冷却水噴射で鋼帯を冷却す
る冷却長さくｍ） Ｔｓ　　；鋼帯の冷却水槽入側温度（’Ｃ）Ｔｗ：冷却
水の温度（”Ｃ） Ｃｐ：鋼帯の比熱（ｋｃａ　ｌ／　ｋｇ　’Ｃ）Ｖ　：
鋼帯速度（ｍ／ｈ） ｄ　：鋼帯の板厚（ｍ） ρ　：鋼帯の密度（ｋｇ／ｒｒ？） で与えられることが好ましい。

第１図は、この発明による鋼帯の冷却を行うための１例
を示したもので、１は冷却水槽、２はシンクロール、３
は水温計、４は水温を制御する温度制御装置、５は冷却
水供給ポンプであり、６は排水管、７は鋼帯、８は冷却
水供給管、９は水中噴射ノズル、そして１０は冷却水槽
ｌの冷却水を循環する水中噴射ポンプである。

冷却水槽１に浸漬した鋼帯７は、最初のシンクロール２
に達するまでに、噴射ノズル９より噴射する冷却水にて
冷却されるのである。

（作　用） 鋼帯７を冷却水槽１に浸漬して冷却する場合の冷却状況
を把握するため、以下に説明する実験を行った。

先ず厚みの異なる鋼板にそれぞれ熱電対を取付け、２０
０〜３００℃程度に加熱し、冷却水槽に浸漬した。表−
１は、加熱した］帯を、単に冷却水槽に浸漬して冷却し
た場合の結果であり、また、表−２は、浸漬後水中噴射
ノズルより、冷却水を噴射して冷却した場合の結果であ
る。

表−１ 表−２ 表−１、表−２に示すように、鋼板の厚み、冷却水温度
にあまり関係なく、単に冷却水槽に浸漬して冷却した場
合、平均熱伝達係数α、は約５０００（ｋｃａ　１！　
／ｍ”ｈ　”Ｃ）が得られ、水中噴射ノズルによる冷却
の場合、平均熱伝達係数α２は約９５００（ｋｃａ　ｌ
　／ｍ”ｈ　’Ｃ）が得られた。

上記結果より鋼板に冷却水を噴射して冷却した場合では
、単に冷却水槽内に浸漬して冷却した倍と比較し、熱伝
達を飛躍的に向上させることができる。

従って、鋼帯７を冷却水槽１に浸漬して冷却する場合、
最初のシンクロール２に達するまでに、水中噴射ノズル
より噴射する冷却水を、鋼帯７に吹き付ければ、高温の
鋼帯を冷却水槽１に浸漬させて、冷却しても速やかに冷
却することが可能である。

ここで噴射ノズル９より噴射する冷却水は以下の条件を
満足するような制御が必要である。

まず第２図は、鋼帯の冷却水槽入側温度Ｔｓ　＝　２０
０〜３００℃、冷却水温度Ｔｗ　＝　７０〜９０℃とし
た場合、汚れの付着の有無を調べた結果を示したグラフ
である。鋼帯の表面不良は、鋼帯速度（Ｖ／６０）　Ｘ
鋼帯の板厚（ｄ　Ｘ　１０３）の大きさに拘らず、最初
のシンクロールに接触するときの鋼帯温度Ｔｓ”が、１
２０℃程度以上の場合に発生していることがわかる。

最初のシンクロール２に接触するときの鋼帯温度Ｔｓ’
　は、下記式で与えられる。

ここで Ｔｓ：鋼帯の冷却水槽入側温度（’Ｃ）Ｔ−：冷却水の
温度（℃） Ｃρ　：鋼帯の比熱（ｋｃａ　ｌ　／　ｋｇ　”Ｃ）β
　：鋼帯が冷却水槽に浸漬してからシンクロールに接す
るまでの冷却長さ軸） ■　：鋼帯速度（ｍ／ｈ） ｄ　：鋼帯の板厚（ｍ） ρ　：ｊｌｔｆｌ帯の密度（ｋｇ／ｒ＋？）従ってＴｓ
’≦１２０’Ｃとなるような鋼帯の冷却制御を行えば鋼
帯の表面不良は発生しないことになる。

弐＋１１より つまり ここに実験より得られた平均熱伝達係数α、＝９５００
（ｋｃａ　１　／ｍ”ｈ　’Ｃ）　、ならびに鋼帯密度
ρ＝　７８５０（ｋｇ／ｍ’）を代入し、 となる冷却水温度Ｔｗ（’Ｃ）として鋼帯の冷却水槽入
側温度ＴＳ％鋼帯速度（ｖ）×板厚（ｄ）より鋼帯の冷
却制御を行えばよい。

なおこの時噴射ノズル９より噴射する冷却水の噴射流量
Ｗは、Ｈｍ’／ｍｉｎ−〜２）以上また、吐出圧は３〜
５　　（ｋｇ　／　ｃｕｔ　）とする。

第３図は、噴射流量Ｗと熱伝達係数α２の関係を示すグ
ラフである。噴射流量ＷがＨｍ３／ｍｉｎ−ｍ”）以上
であれば熱伝達係数α２を９０００〜１００００（ｋｃ
ａ　＆　／ｍ”ｈ　’Ｃ）　　とすることができる。し
かしながら噴射流量Ｗをしだいに大きくしても熱伝達係
数α２は飽和に達し、水中噴射のための必要電力量が多
くなるだけで効果が小さい。従って噴射流量Ｗは１〜２
　（ｍ３／ｍｉｎ−ｍ”）の範囲で制御するのが望まし
い。

次にこの発明による鋼帯の冷却に好適な制御例について
説明する。

まず、第４図は、水中噴射ノズル９より噴射する冷却水
温度を、温度検出器１１にて検出し、この温度Ｔ−とあ
らかじめ設定した鋼帯速度（ｖ）×板厚（ｄ）から、前
述した式（４）にて鋼帯の冷却水槽入側温度Ｔｓを演算
装置１２にて演算する。そしてこの値と鋼帯温度検出器
１４より得られた値とを比較し、鋼帯の入側温度Ｔｓが
所定の温度となるように温度制御装置１３より冷却帯１
６にてと限を制限し、噴射ノズルから噴射する冷却水を
制御して冷却する例である。

第５図は、水中噴射ポンプ１０の吐出側に熱交換器１７
を設置し、この熱交換器１７に流入する冷却水の水量を
、調節弁１９にて制御し、噴射ノズル９より噴射する冷
却水温度Ｔｗを制御する例であり、この場合、鋼帯速度
（ｖ）×板厚（ｄ）より、前述した弐（４）から綱帯の
冷却水槽入側温度Ｔｓおよび冷却水温度Ｔｗの関係を演
算装置１２にて演算し、いずれか一方あるいは両方を制
御する例である。

第６図は、冷却水槽を２槽設置した場合で、冷却水槽１
を通過した綱帯７が、後段水槽２０の浸漬通過によって
目標の鋼帯温度となるように、後段水槽２０の冷却水温
度を制御し、後段水槽２０よりオーバーフローした冷却
水を、冷却水槽１にて高温水として排出管６より回収可
能とした例である。

（実施例） 以下実施例について説明する。

第４図に示した制御要領にて、厚さ０．５〜１．５ｍｍ
。

幅９００〜１４００ｍｍの鋼帯を、冷却水温度Ｔｗ　＝
　８０℃。

噴射ノズルによる冷却水噴射で鋼帯を冷却する冷却長さ
Ａ＝１．２ｍ、　　（鋼帯速度（Ｖ／６０）ｍ／ｍｉｎ
　ｘ板厚（ｄ　Ｘ　１０’）ｍｍ）・２５０、および鋼
帯の冷却水槽入側温度Ｔｓ・３５０℃とする冷却条件に
て冷却した。

冷却帯１６では、鋼帯の冷却水槽入側温度Ｔｓが２７０
℃となるように制御された。

冷却終了後、鋼帯の表面不良の有無を調べるために目視
検査を行ったが、表面不良の発生はなかった。

一方比較のため同一条件で、従来の浸漬冷却を行った。

この場合、冷却帯１６では鋼帯の冷却水槽入側温度Ｔｓ
は３５０℃から１６８℃まで冷却してから冷却水槽１に
浸漬しなければ、鋼帯の表面不良の発生を防ぐことがで
きなかった。

第７図は上記冷却条件で鋼帯７の冷却における操業限界
を従来の浸漬冷却による操業限界と比較して示したグラ
フである。

また、第８図は冷却帯１６で使用した電力量を比較した
グラフであるが、この発明による鋼帯の冷却では、水中
噴射ポンプに使用した電力量を合せても０．７ＫＷＨ／
Ｔ程度であり、冷却帯１６での冷却コストを大巾に削減
することができた。

（発明の効果） この発明によれば冷却水槽内での冷却能力が大きいため
、鋼帯の入側温度が、従来の冷却方法と比較して高温で
冷却水槽に浸漬しても、鋼帯の表面不良の発生なしに冷
却することが可能で、かつ冷却帯で冷却コストを大幅に
削減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明により鋼帯を冷却する場合の説明図
、 第２図は、鋼帯の汚れの付着を調べたグラフ、第３図は
、熱伝達係数α２と噴射流量Ｗとの関係を示すグラフ、 第４図、第５図および第６図は、この発明による鋼帯の
冷却制御の説明図、 第７図は、この発明の操業限界と、従来の冷却での操業
限界を示すグラフ、 第８図は、従来の冷却帯と本発明で使用した電力量を比
較したグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、連続熱処理ラインの冷却ゾーンを通過させた鋼帯を
   、冷却水槽内に浸漬して最終冷却する際、 冷却水槽の最初のシンクロールに鋼帯が接 触するまでの間に、該鋼帯に冷却水槽内の水中噴射ノズ
   ルによる冷却水の噴射を施し、シンクロール表面との間
   に挟在する水膜の蒸散を防止する鋼帯温度に制御して、
   鋼帯に最終冷却を施すことを特徴とする鋼帯の冷却方法
   。 ２、水中噴射ノズル群による冷却水の噴射が、下記式で
   与えられる冷却長さによるものである特許請求の範囲第
   １項記載の鋼帯の冷却方法。 記 ｌ≧ρ・Ｃｐ・ｖ・ｄ／２α・ｌｎ［（Ｔｓ−Ｔｗ）／
   （１２０−Ｔｗ）］ｌ：水中噴射ノズルによる冷却水噴
   射 で鋼帯を冷却する冷却長さ（ｍ） Ｔｓ：鋼帯の冷却水槽入側温度（℃） Ｔｗ：冷却水の温度（℃） Ｃｐ：鋼帯の比熱（ｋｃａｌ／ｋｇ℃） ｖ：鋼帯速度（ｍ／ｈ） ｄ：鋼帯の板厚（ｍ） α：熱伝達係数 （８，５００〜１０，５００ｋｃａｌ／ｍ＾２ｈ℃）ρ
   ：鋼帯の密度（ｋｇ／ｍ＾３）