JPS6318649B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えば金属ストリツプのような長い連
続的な金属薄板が冷却される炉に関し、特に高強
度鋼の製造に用いられる焼なまし炉のガス噴射冷
却部に関する。

このような焼なまし炉において、連続する金属
ストリツプはいわゆる「ガス噴射冷却部」に入る
前に別個の加熱部および、均熱部を通つて連続し
て移動する。「ガス噴射冷却部」という名称は高
温の金属ストリツプが該ガス噴射冷却部を通つて
一つまたはそれ以上の方向に移動するとき、該金
属ストリツプに対して特殊の保護冷却ガスの噴射
または流れが衝突せしめられ、該金属ストリツプ
が、例えば、約760℃（1400〓）の温度から約540
℃（1000〓）まで冷却されるために付された。ス
トリツプの冷却というのは相対的なものである。
なぜならば、ストリツプがガス噴射冷却部を出る
ときは約540℃（1000〓）程度の非常に高い温度
であり、該ストリツプは、その後、急冷および再
加熱される。冷却ガスの温度は重要な要因であ
り、例えば、要求されるストリツプの冷却、所望
のストリツプの生産速度および使用される冷却ガ
ス量に依存する。

より均一乃至一様な冷却は実質的に低い温度で
ガスの少量の流れを金属ストリツプに接触させる
よりも、冷却されるべき金属ストリツプの温度に
近いかまたはほぼ等しい温度のガスの大量の流れ
を金属ストリツプに接触させることにより得られ
る。上記した例に関係づけて説明すると、例えば
約150℃（300〓）程度の非常に低い温度の非常に
少量の冷却ガス流をストリツプに接触させるより
も、例えば480℃（900〓）程度の温度の大量の冷
却ガス流をストリツプに接触させることにより、
ストリツプを530℃（1000〓）まで冷却する方が
好ましい。

すなわち、本発明でいう冷却ガスは他の方法で
は非常に高い温度であると考えられるようなもの
であり得る。

本発明の焼なまし炉は、金属ストリツプがこの
ような冷却部中を通つている際、該冷却部中で生
じ、金属ストリツプの温度調整の均一性乃至一様
性に対して悪影響を及ぼすコールドスポツトをな
くすかまたは実質的に減少させることにより、焼
なまし炉のガス噴射冷却部内をより一層均一乃至
一様な温度に維持するように構成されている。簡
単に述べると、本発明は、焼なまし炉の冷却部に
あり、より詳細には、金属ストリツプ乃至金属シ
ートの如き連続物品を冷却するための装置であつ
て、 (a) 周囲の雰囲気からシールされた鉛直方向に細
長い室を有するハウジングと、 (b) 冷却されるべき前記連続物品を前記室を一つ
又はそれ以上の方向に通過せしめる装置と、 (c) 前記室に対するガスの流入、流出を行わせる
装置と、 (d) ガスを加熱するために前記室内に配置された
装置と、 (e) 前記連続物品が前記室内を鉛直方向に通過し
ている際冷却ガス流を該連続物品の両側に衝突
させるための装置と、 (f) 前記室に隣接し且つ該室と連通するように配
置されたガス取出冷却装置であつて、前記冷却
ガスを前記連続物品に衝突させるべく再使用す
る前に前記室からの加熱されたガスが該室から
前記衝突装置の方へ順方向に該取出冷却装置を
通過する際、前記室からの加熱された該ガスを
冷却するための装置と、 (g) 前記ガス取出冷却装置で冷却されたガスが前
記室の方へ逆流するのを防ぐべく前記ガス取出
冷却装置と前記室との間にガス不透過性障壁を
形成する装置とを有するものにある。

前記の逆流を防止するための装置はガス冷却装
置により冷却され、連続物品の均一な処理に悪影
響を及ぼすコールドスポツトを室内に生じさせる
室へのガスの逆流をなくすか抑制するために設け
られている。なぜならば、連続物品の冷却に用い
られるガスの循環は、連続閉ループシステムとい
われるものであり、室内の移動する物品に対して
衝突せしめられるガスが最初に室から取出され、
冷却され、ついで該物品に対し衝突せしめられる
ように室に再循環される。

本発明は図面を参照した好ましい一実施例の説
明により、さらに良く理解されるであろう。

第１図には、高強度鋼の製造のために設計さ
れ、焼なましのために連続物品としての鋼等の金
属製シートまたはストリツプ１４が連続的に移動
せしめられる予熱部６、加熱部７、均熱部８、ガ
ス噴射冷却部９、急冷乃至焼入れ部１０、再加熱
部１１、過エージング部１２、および急速冷却部
１３からなるストリツプ温度調整処理部分を本質
的に有する焼なまし炉が示されている。金属スト
リツプ１４の露出表面の酸化を防止すべく約200
℃（400〓）を越えない低い温度まで金属ストリ
ツプ１４を予熱するように、加熱部７または均熱
部８のいづれか一方または両方の輻射加熱器から
の高温排気ガス循環せしめられる予熱部６以外で
は、保護用ガス雰囲気が全ての処理部に形成され
ている。保護用ガス雰囲気は、所望の結果に応じ
て、実質的に92〜98体積％の窒素と８〜２体積％
の水素からなる。適当な急冷用液体、例えば、水
１５は連続的な金属ストリツプがガス噴射冷却部
９と再加熱部１１との間を移動している際、該金
属ストリツプ１４を接触させるために急冷乃至焼
入れ装置１０内に設けられている。

第２図および第３図において、ガス噴射冷却部
９は、基本的には、金属ストリツプ１４が急冷乃
至焼入れされる前に主に冷却のため鉛直方向の上
向乃至下向に通過せしめられる鉛直方向に細長く
かつ分割された二つの温度調整室１７，１８を有
する外部ハウジング１６を有する。外部ハウジン
グ１６は適当な装置、すなわち、室１７，１８に
対するガスの流入、流出を行わせる装置としての
ガス入口開口１９，２０およびガス出口開口を有
し、窒素および水素からなる保護用雰囲気ガスが
室１７，１８に循環され室１７，１８から放出さ
れるようにする。前記ガス出口開口は、例えば、
第２図中、矢印Ａ，Ｂ又は矢印Ｃ，Ｄで示す位置
にガスの流出を可能にするように形成される。ガ
ス噴射冷却部９の室１７，１８には、該室１７，
１８内の雰囲気ガスを輻射加熱するために適当な
輻射加熱器２１が設けられている。向きあつたノ
ズル対２４，２５が鉛直方向に伸長してなり相互
に隔てられているノズル列２２，２３は、金属ス
トリツプ１４が水平方向に間隔を置いて位置し、
整合され向き合つたノズル対２４，２５の間を移
動する際、該金属ストリツプ１４に対して冷却ガ
スの流れまたは噴射を衝突させるために、各室１
７，１８に設けられている。特にテーパのある圧
力室２６，２７は各列２２，２３のノズル２４，
２５に温度調整ガスを循環供給するのに用いられ
る。テーパのある圧力室２６，２７は、横方向に
伸長する水平供給ダクト２８に接続されている。
水平供給ダクトは、ハウジング１６に対して横方
向にズレた位置にある四つのウイング部３０内で
室１７，１８の傍に形成された隣接区画２９まで
伸びている。各区画２９は鉛直方向最上部に流体
出口３１を有し、これを通つて区画２９のガスが
流出する。区画２９から流出したガスは、圧力室
２６，２７およびこれに連通した対向ノズル対２
４，２５に送られるように隣接する供給ダクト２
８に入る。

可変速度フアン乃至ブロワ３２は、ガスを圧力
下でノズル２４，２５に循環供給すべく、区画２
９から水平供給ダクト２８にガスを送るために、
各供給ダクト２８に設けられている。圧力室２
６，２７およびノズル２４，２５を介してガスの
流れを制御するように可変速度フアン３２を使用
することは、供給ダクト２８が圧力室２６，２７
へガスの流れを妨げたり流れの抵抗となつたり、
流れを制御する装置として機能しなくてもよい
故、他のガス噴射冷却部９で通常用いられている
回転ダンパ３３（破線で示す）の使用の場合より
も改良されている。可変速度フアン３２はより均
一に調整されたガスの質量流を供給ダクト２８を
介して送ることを可能にする。流体入口３４は各
区画２９の鉛直方向の最低部分に設けられてい
る。ガス調節窓３５が、各流体入口３４全体に設
けられており、各窓３５の頂部には冷却装置３６
が取付けられている。

各冷却装置３６は本質的に熱交換器を有し、流
体入口３４を通り区画２９に入る高温ガスと熱交
換されるように、水のような冷却液体が熱交換器
中を連続的に循環する。各窓３５には、ガスが区
画２９に流入する流体入口３４を閉じるように、
一斉に操作できる二組の回転ダンパ３７，３８が
設けられている。各冷却装置３６は該冷却装置３
６に隣接並置された窓３５より面積が小さいの
で、ガスが区画２９に入る際、ガスが冷却装置３
６をバイパスできる開口３９が窓３５に形成され
る。第一組のダンパ３７は冷却装置３６と関連
し、第二組のダンパ３８はバイパス開口３９と関
連する。第二組のダンパ３８を閉じ、第一組のダ
ンパ３７を開いた場合、高温ガスは冷却装置３６
を経由して区画２９に流入せしめられる。第一組
のダンパ３７を閉じ、第二組のダンパ３８を開い
た場合、高温ガスはバイパス開口３９を経由して
区画２９に流入せしめられる。また、区画２９に
入る加熱ガスが一部は冷却装置３６を通り残りの
一部はバイパス開口３９を通るようにダンパを調
整できる。このようにして、移動する金属ストリ
ツプ１４に対して衝突せしめられるガスの温度
は、金属ストリツプ１４の温度を維持しまたは低
下するように調整される。輻射加熱器２１は、室
１７，１８に、金属ストリツプ１４の温度より高
い温度の加熱雰囲気ガスをつくるように動作し得
るので、ある場合には、高温ガスを冷却装置３６
をバイパスさせることにより、またはフアン３２
を単に停止させることにより金属ストリツプ１４
を実際に加熱できる。

冷却水を冷却装置３６に連続的に循環させるこ
とが重要なことは当業者にはわかるだろう。しか
しながら、窓３５に回転ダンパを用いている故区
画２９の流体入口３４を完全にシールしてしまう
ことは実際上不可能であるから、特に可変速度フ
アン３２が動作されていない場合、通常、冷却装
置３６を介して区画２９から室１７，１８への冷
却ガスの僅かな逆流がある。室１７，１８内への
冷却ガスの漏出は室１７，１８内の雰囲気ガスの
温度の一様性乃至均一性及びノズルから衝突せし
められるガスの温度の一様性乃至均一性に悪影響
を及ぼすコールドスポツトを該室内に生じさせ
る。なぜならば、ガス噴射冷却部９では閉ループ
ガス循環システムが採用されているからである。
室１７，１８内のある量の高温雰囲気ガスは金属
ストリツプ１４がガス噴射冷却部９に入る際及び
該冷却部から出る際に失われるから、補給の保護
ガスが室１７，１８の流体入口開口１９，２０を
介して室１７，１８内に断えず流入せしめられ
る。

室１７，１８内への冷却ガスの逆流の問題は、
室１７，１８により近い側で閉塞された区画２９
から離れたところに鉛直方向に直立した中実なガ
ス不透過性壁状調節板４０を、横方向にズレて位
置する各ウイング部３０に設けることにより克服
され得る。直立した調節板４０の鉛直方向最上の
頂部は冷却装置３６の鉛直方向上方に離れたとこ
ろに位置しており、実際には、横方向にズレたウ
イング部３０の床及び壁と協働して、各冷却装置
３６のまわりに、区画２９から室１７，１８への
冷却装置３６を介するガスの逆流を阻止するコー
ルドシンク、すなわち冷温の吸収放出部を形成す
る。調節板４０は適宜の材料からなり、冷却装置
３６により冷却されたガスの室１７，１８への逆
流を文字通り阻止するガス不透過性障壁として働
き、室内１７，１８をより均一な温度にするよう
に室１７，１８内の好ましくないコールドスポツ
トをなくすかまたは実質的に減少させる故、ガス
冷却および加熱装置がより効率よく且つより効果
的に動作させ得る。

鉛直なガス圧力室２６，２７および水平な供給
ダクト２８が、室１７，１８内の高温雰囲気ガス
及び輻射加熱器２１により加熱されることもまた
当業者にはわかるだろう。これらのガス管路か
ら、直立した調節板４０及び閉鎖区画２９の流体
入口３４への水平部により形成された折れ曲つた
流体通路としてのＬ字形流体通路４１内に下方に
熱が放射されることが判明した。この熱放射は好
ましくなく、各閉鎖区画２９とこれに隣接する調
節板４０との間に鉛直に直立した分割壁４２を設
けることにより実質的に低減され得る。分割壁４
２は、横方向にズレて位置するウイング部３０の
床４３から上方に離れたところに設けられ、流体
通路４１の口４４の大きさを効果的に低減させ
る。ところで、各流体通路４１内への放射熱量は
流体通路４１の口４４の大きさに比例するので、
分割壁４２は通路４１への放熱を効果的に低減さ
せる。

以上の如きガス噴射冷却部では、急冷乃至焼入
れタンクへの次の移行のために、高温の金属スト
リツプの温度が維持、冷却または加熱され得る。
このように、金属ストリツプの温度調整を柔軟に
行ない得ることは、主として焼なまし炉の冷却部
に通常設けられた輻射管型冷却器を介して冷却用
ガスまたは液体を循環させて金属ストリツプの冷
却を行ない得るのみの従来の柔軟性のない装置と
比較して、非常に有利である。従来の他の装置に
おいて通常みられた室内への好ましくない逆流の
問題は、金属ストリツプが冷却部を通過している
際、高温金属ストリツプに対して後で衝突せしめ
られるガスの冷却に用いられる冷却装置の周りに
低温部をなくすべく働くコールド・シンクを形成
することにより解消され得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は連続的な金属ストリツプの処理のため
に該ストリツプが通過せしめられる種々の処理部
を示す焼なまし炉の略図、第２図は本発明による
好ましい一実施例の焼なまし炉のガス噴射冷却部
の断面略図、第３図は金属ストリツプが焼なまし
炉のガス噴射冷却部を移動するとき、金属ストリ
ツプに対して冷却ガスの流れまたは噴射を衝突さ
せるように構成された圧力室及びノズル装置の断
面図である。 ５：焼なまし炉、７：加熱部、８：均熱部、
９：ガス噴射冷却部、１０：焼入れ装置、１４：
金属ストリツプ、１５：水、１６：外部ハウジン
グ、１７，１８：温度調節室、１９，２０：流体
入口開口、２１：輻射加熱器、２４，２５：ノズ
ル、２６，２７：テーパーのあるガス圧力室、２
８：水平供給ダクト、２９：区画、３０：横方向
にズレて位置するウイング部、３１：流体出口、
３２：可変速度フアン、３４：流体入口、３６：
冷却装置、３７，３８：回転ダンパ、３９：バイ
パス開口、４０：ガス不透過性壁状調節板、４
１：Ｌ形状流体通路、４２：分割壁、４３：床。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 連続物品を冷却するための装置であつて、 (a) 周囲の雰囲気からシールされた鉛直方向に細
   長い室を有するハウジングと、 (b) 冷却されるべき前記連続物品を前記室を鉛直
   方向に通過せしめる装置と、 (c) 前記室に対するガスの流入、流出を行わせる
   装置と、 (d) ガスを加熱するために前記室内に配置された
   装置と、 (e) 前記連続物品が前記室内を鉛直方向に通過し
   ている際冷却ガス流を該連続物品に衝突させる
   ための装置と、 (f) 前記室に隣接し且つ該室と連通するように配
   置されたガス取出冷却装置であつて、前記冷却
   ガスを前記連続物品に衝突させる前に前記室か
   らの加熱されたガスが該室から前記衝突装置の
   方へ順方向に該取出冷却装置を通過する際、前
   記室からの加熱された該ガスを冷却するための
   装置と、 (g) 前記ガス取出冷却装置で冷却されたガスが前
   記室の方へ逆流するのを防ぐべく前記ガス取出
   冷却装置と前記室との間にガス不透過性障壁を
   形成する装置と を有してなる連続物品の冷却装置。 ２ 前記ガス取出冷却装置(f)が、 (I) 熱交換器と、 () 該熱交換器に冷却液を循環させるための装
   置と、 () 前記熱交換器を通つて循環している冷却液
   と熱交換せしめられるように冷却されるべきガ
   スを前記熱交換器に通す装置と を有している特許請求の範囲第１項に記載の装
   置。 ３ 前記ガス取出冷却装置(f)は、 () 前記ガスが前記連続物品に衝突せしめられ
   るに適する温度に調整されている場合前記熱交
   換器をバイパスせしめる装置 を有している特許請求の範囲第２項に記載の装
   置。 ４ 前記ガス取出冷却装置(f)、前記障壁形成装置
   (g)、及び前記ガスを熱交換器に通す前記装置
   （）は、 (V) 前記室のそばに位置しており、鉛直方向の
   最も下の底部の水平な流体入口以外では前記室
   からシールされている区画と、 () バイパス開口が形成されるように前記入口
   開口よりも小さい前記熱交換器を、該入口開口
   から鉛直方向上方に間隔をおいて前記区画内に
   水平方向に位置せしめる装置と、 () 前記入口開口と前記熱交換器と前記バイパ
   ス開口との間に配置されており独立に動作する
   二組の回転ダンパであつて、一方の組のダンパ
   が前記熱交換器に関連づけられて前記区画への
   ガスの流れを調整するように構成されており、
   他方の組のダンパが前記バイパス開口に関連づ
   けられて前記区画へのガスの流れを調整するよ
   うに構成されているダンパと、 () 前記区画と前記室との間に鉛直に配置され
   ており、前記室から前記熱交換器及び流体入口
   を逆方向に通つて該室にいたるガスの流れを防
   ぐように構成されたガス不透過性障壁からなる
   調節板であつて、端部が熱交換器から鉛直方向
   上方に間隔をおいて位置し、前記区画と協働し
   て前記熱交換器に通じる折れ曲がつた流体通路
   を形成している調節板と を有している特許請求の範囲第３項に記載の装
   置。 ５ 下方の前記流体通路への熱の放射を低減させ
   るべく前記調整板と前記区画との間で前記流体通
   路中に鉛直に分割壁が配置されており、該分割壁
   は前記調整板の鉛直方向最下点から鉛直方向上方
   に離れたところに端部が位置している特許請求の
   範囲第４項に記載の装置。 ６ 前記連続物品に冷却ガスを衝突させる装置(e)
   が、 (I) 前記連続物品が前記室を通過している際、
   該物品の両側面に冷却ガス流を衝突させるため
   の対向した複数のノズルと、 () 該ノズルに冷却ガスを供給するための圧力
   室と、 () 前記ノズルに前記圧力室を介して冷却され
   たガスを加圧下で循環させるために前記ガス取
   出冷却装置と圧力室との間で協働する装置と、 () 圧力室を通る冷却ガスの流れを変えるため
   の装置と を有する特許請求の範囲第５項に記載の装置。 ７ 冷却されたガスを前記圧力室を介して前記ノ
   ズルに循環させる前記装置及び前記圧力室を通る
   前記冷却ガスの流れを変える前記装置が、可変速
   度フアン及び該フアンが動作する速度を変えるた
   めの装置を含む特許請求の範囲第６項に記載の装
   置。 ８ (h) 前記連続物品が前記細長室に入る前に該
   物品を加熱する装置と、 (i) 前記連続物品が前記細長室を出た直後に該物
   品を冷却液で急冷する装置と を有する特許請求の範囲第７項に記載の装置。 ９ 連続的金属ストリツプが順々に通過せしめら
   れる加熱部と、均熱部と、冷却部とを有する焼な
   まし炉において、 前記冷却部が、 (a) 鉛直方向に細長い室、並びに該室から横に突
   出しており少なくとも三つの側壁及び床で規定
   され且つ該室の両側に逆向きに伸長している少
   なくとも一対のウイング部と、 (b) 連続的金属ストリツプを前記室を鉛直方向に
   通過させる装置と、 (c) 前記金属ストリツプの両側に水平に配置され
   ており、該金属ストリツプの隣接側面にガス流
   を衝突せしめる複数のノズルと、 (d) 該ノズルと前記の横方向に伸長するウイング
   部との間に位置し前記ノズルに連通しており鉛
   直に配置された一対の圧力室であつて、夫々
   が、最隣接の前記ウイング部及び該ウイング部
   内に形成された区画に水平に伸長している連通
   供給ダクトを有しており、前記室から該区画に
   ガスが流入する流体入口以外では前記区画が前
   記室からシールされており、前記区画が位置す
   るウイング部の床から鉛直方向上方に離れたと
   ころに前記流体入口が形成されており、各区画
   から隣接する供給ダクトにガスが流れるガス出
   口を該各区画が有している一対の圧力室と、 (e) 前記流体入口から鉛直方向上方に離れたとこ
   ろで各区画内に水平に配置されており、ガスを
   流体入口に流入させるためのバイパス開口が形
   成されるように流体入口よりも小さい熱交換器
   であつて、ガスが前記区画に流入する際該熱交
   換器をバイパスするようにした熱交換器と、 (f) 炉の冷却部の運転の間前記熱交換器を介して
   冷却液を連続的に循環せしめる装置と、 (g) 前記入口開口と熱交換器とバイパス開口との
   間に位置する二組のダンパであつて、(i)前記入
   口開口の閉鎖、(ii)該入口開口と、前記熱交換器
   であつて該熱交換器を通つて循環している冷却
   液とガスとが熱交換せしめられる熱交換器とを
   介して、ガスを前記区画に流入せしめること、
   並びに(iii)前記流体入口及びバイパス開口を介し
   て前記区画にガスを流入せしめることを交互に
   行い得る二組のダンパと、 (h) 前記各ウイング部に形成された区画から水平
   方向に間隔をおいて該ウイング部の床から鉛直
   方向に伸長している中実でガス不透過性の調整
   板であつて、各調整板は隣接区画よりも前記室
   に近い側で且つ該隣接区画の熱交換器よりも鉛
   直方向上方に端部が位置し、前記区画並びに前
   記ウイング部の床及び側壁と協働して前記区画
   の入口開口に通じる流体通路を形成しており、
   前記ウイング部の各々において前記区画から前
   記熱交換器を介して前記室に到るガスの逆流を
   防ぐべくコールド・シンクを形成している調整
   板と、 (i) 圧力室及びこれに連通するノズルに、加圧下
   においてガスを循環させるべく、これに連通す
   る区画から前記流体入口を介して供給ダクトに
   循環のためのガスを導くための各水平供給ダク
   トと協働するフアンと を有してなる焼なまし炉。 １０ 前記流体通路の夫々に鉛直に配置されてお
   り前記流体通路への熱の放射を実質的に減少せし
   める分割壁を有しており、該分割壁が前記伸長部
   の床から鉛直方向上方に離れたところに端部を有
   している特許請求の範囲第９項に記載の焼なまし
   炉。 １１ 前記細長室内のガスを加熱すべく該細長室
   内に配置された複数の輻射加熱器を有している特
   許請求の範囲第１０項に記載の焼なまし炉。 １２ 急冷用液体を収容するタンクと、前記金属
   ストリツプが冷却部の前記細長室を出た直後に該
   金属ストリツプを前記冷却液体に向ける装置とを
   有する特許請求の範囲第１１項に記載の焼なまし
   炉。 １３ フアンの速度を変えて供給ダクトを通つて
   流れるガス流を変えるための装置を有する特許請
   求の範囲第９項、第１１項及び第１２項のうちの
   いずれか１つの項に記載の焼なまし炉。