JPS63317618A - 加熱された材料を冷却する方法及びその実施のための装置 - 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】 本発明は、加熱された材料を溶融冷媒によって冷却し、
次いでその加熱された冷媒を冷却し、その際に抽出され
た熱を利用しながら冷媒を循環系に通過させる、加熱材
料の冷却方法、ならびにこの方法を実施するための装置
に関する。

本発明の主要な考え方は、加熱された材料の冷却中に冷
媒へ移行される熱の可及的に高い利用を可能とさせるこ
とである。極めて高温の物質または材料（例えば約１０
００℃の温度）を冷却し、そのために溶融冷媒を使用す
る際には、従って、熱回収の効率のために可及的に周囲
温度に近い低融点、ならびに冷却されるべき材料の沸点
よりも可成り高い沸点を有し、従って沸点における蒸気
張力が可及的に低い（冷媒損失を可及的に少なくする）
冷媒を用いるのが望ましい。熱回収効率は、冷却後の材
料の温度に反比例して増加する。このことによって、液
体冷媒の融点は可及的に低くあるべきことが要求される
。さらには、冷媒は、高度な化学安定性を有すべきであ
り、また、冷却されるべき材料とそれが直接に接触する
ときには、冷媒は非湿潤性であるべきである（なんとな
れば、そうでないと冷媒と被冷却材料との分離のときに
被冷却材料が冷媒の一部を吸収または吸着し、冷媒の損
失を生じさせ、また加うるにその材料の表面上で望まし
くない異物が形成されるおそれがあるからである）。ま
た、冷媒と被冷却材料との間で好適な熱移行が行なわれ
、かくして冷却所要時間が相対的に短いことも、重要な
ことである。

従って本発明の目的は、加熱された材料を溶融冷媒によ
って冷却し、次いでその加熱された冷媒を冷却し、その
際に抽出された熱を利用しながら冷媒を循環系に通過さ
せることからなる加熱材料の冷却方法であって、殊に、
高水準の熱回収効率が達成され、運転時の冷媒１員失が
少なく、また高度の熱移動が達成されて、少なくとも冷
却所要時間が比較的短い、冷却方法を特定することにあ
る。

これらの課題は、本発明によって解決される。

本発明による方法の特徴及び本発明方法を実施するため
に適当な装置を以下に説明する。

Ｐｂ　−Ｓｎ−Ｂｉ三元合金は、その共晶内に３３％の
Ｐｂ　、　１５．５％のＳｎ及び５１．５％のＢｉの組
成を有する。この合金の融点は８７℃であり、それら個
々の成分の沸点は１４５０’Ｃを越える。従って、これ
を冷媒とすれば、冷却と加熱との間で１２０〜１３００
℃の温度範囲にわたり通すことができる。

このＰｂ　−Ｓｎ−Ｂｉ三元合金の組成は共晶範囲内で
あるのが好ましい。しかし、この合金の個々の金属の価
格が可成りの差異があることに鑑み、十記組成から変動
させること（特により高いｐｂ含量とすること）が望ま
しいことがある。ｐｂ含川用増加させると融点がわずか
に上昇する。４１％のＰｂ　、　２１％Ｓｎ及び３８％
のＢｉ　の合金は、１１５℃の融点を有する。この値は
、共晶組成の場合の融点よりも著しく高い値ではない。

しかし、この合金は共晶組成合金よりも著しく安価であ
る。このようなことは、熱回収効率の低減を考えながら
検討することができよう。

この冷媒合金の各成分金属は酸素の存在下で非常に迅速
に酸化する。従って、冷媒と接触する気体は酸素を含ま
ないものであるのが望ましい。この目的のために適当な
気体は窒素のような不活性ガスである。合金材料の酸化
は完全には防止できないので、冷媒を回路内部で還元剤
と接触させるのが好ましいであろう。微細コークスはこ
の目的のために適当であると考えられ、それは冷媒の上
に浮いて、形成された金属酸化物を還元、するので、合
金金属の即座の回復がもたらされる。

本発明を以下、添付図を参照して説明する。

公知圧延プラント（１）において、圧延用金属材料は適
当な温度において所要形態に圧延される。圧延プラン）
　（１）から出る金属材料の温度は、例えば９００℃で
ある。この圧延材料は圧延プラント（１）から冷却浴（
２）中に移行し、この中で材料は１３０〜３００　’Ｃ
の範囲内の所要温度にまで冷却される。この温度は、溶
融Ｐｂ　−Ｓｎ−Ｂｉ合金金組成に依存する。

圧延材料は圧延プラン）　（１）に入る前に、加熱浴（
３）中で周囲温度から所要圧延温度にされる。この加熱
は、冷却浴（２）中で圧延済材料との熱交換により加熱
された後、パイプ（４）によりまず再加熱炉（５）に、
そこからパイプ（６）を経て加熱浴（３）へ運ばれた冷
媒との、熱交換により行なわれる。再加熱炉（５）にお
いては、冷媒は圧延温度よりもわずかに高い温度、例え
ば１２００℃にされる。再加熱炉（５）は任意のタイプ
のものであってよいが、冷媒温度の正確、簡単かつ迅速
な制でｎのためには誘導加熱炉（トンネル炉）の使用が
望ましい。このような炉は溶融冷媒を非常に高速度で循
環させるという別の利点もある。加熱浴（３）において
１３０〜３００℃の範囲内の温度にまで冷却された冷媒
は、今度は、ポンプｔ７）によりパイプ（８）を経て冷
却浴（２）へ戻され、ここでは＠述のように圧延プラン
ト（１）からの圧延加工済の材料が冷却される。冷却浴
（２）及び加熱浴（３）は、それぞれ向流式熱交換器を
なしている。　　′冷間シャー（９）を通過した後に、
冷却浴の圧延加工材料−は移送袋Ｗｔｏｏｌへ移る。も
し圧延加工材料が、直状整形されるべき鋼棒であるなら
ば、その温度は約１５０　’Ｃであるべきである。なん
となれば、１６０℃を越える温度で鋼棒を直状整形（真
直ぐにする加工）することは望ましくないからである。

圧延材料の周囲温度への最終冷却は後続の水浴で実施す
るのが好ましい。

冷却浴（２）及び加熱浴（３）は同し構成であってよく
、冷却浴（２）に課される要件はわずかにゆるい。なん
となれば冷却浴中で生じうる最高温度は加熱浴（３）中
の最高温度より約２００〜３００℃低くなるからである
。これら二つの浴は、それぞれセラミックライニング付
き溝からなっている。この溝の中を、圧延されるべき材
料（または圧延加工済材料）が溝の長袖と直角の状態で
段階的に通される。これに関連して、圧延用または圧延
加工済材料が冷媒（比重＝約８．５ｇ／ｃＩＴ１）の上
に浮き上がり、従ってローラー機構によって材料を上か
ら下方へ向けるようにする必要がある。

冷媒より上の浴空隙は完全に閉鎖されており、窒素で満
たされて、冷媒をできる限り酸化しないようにしである
。このようにすると熱損失も小さくすることができる。

この目的のために、冷却浴（２）はパイプ（１１）を介
して、そして加熱浴（３）はバイブ０２）を介して窒素
源０３）に接続されている。

閉鎖浴空隙は、各場合に二つの通路のみで外部と接続さ
れている。すなわち圧延用材料の出入口（及び圧延済材
料の出入口）が設けられている。

これらの通路は可及的に小さいように設計され、必要な
らばロック付きとすることができる。さらには、これら
の出入口通路には、垂直、ずなわら上から下へ作用する
吸引機（有害な金属蒸気が大気中へ放散するのを防止す
る）が設けられている。

冷却浴（２）の上流側には供給されてくる圧延材料のた
めの方向転換ギヤを設けて、圧延加工済型材の凹表面が
上面または側面となるようにして空気泡のトラップがな
されないようにすることできる。

加熱浴（３）から冷却浴（２）への冷媒の移送はポンプ
（７）によって行なうことができる。ポンプ（７）のと
ころでは冷媒温度が最も低い。他方、冷却浴（２）から
加熱浴（３）への冷却の移送は、冷媒の温度が高いので
ポンプ輸送ができず、悄用の溶融金雇用ポンプを使用す
ることができない。冷却浴（２）と再加熱炉（５）との
間、及び再加熱炉（５）と加熱浴（３）との間には、約
０．５％のわずかな傾斜を与えて冷媒が重力で移送され
るようにする必要がある。従って、圧延プラント（１）
もわずかに傾斜させて構成する必要があることもある。

この場合には冷却浴（２）との関係で、各ロールスタン
ドを直前のものより数ｍｍ高くするようにする。

二つの浴の圧延材料出口にプランジまたはブラスト清浄
装置を設けて、材料が浴９■域を去る前に材料の表面か
ら冷媒が除去されるようにするのが望ましい。このよう
にすると、有毒な鉛蒸気が大気中へ飛散するのを防止す
ることができ、また冷媒損失を低減することができる。

冷媒金属の長門酸化（殊に圧延済材料のスケ−゛　　ル
外殻付き表面の還元による酸化）は、防止することがで
きない。かかる酸化は、一方または両方の浴中の冷媒上
に微砕コークスの層を広げ設けることにより、冷媒回路
において逆方向へ進行（すなわち還元）させうる。この
ようにすると、Ｐｂ。

ＳｎまたはＢｉのいずれの酸化物をも還元し、これらの
物質の即座の回復がなされる。

Ｐｂ　−Ｓｎ−Ｂｉ三元合金を冷媒として使用すること
により、圧延材料のスケール付着及び脱炭が加熱及び冷
却中に防止されるという利点も得られる。

図示の装置においては、冷媒用の製造とりべ０４）が示
されている。この中で冷媒が液化されてから回路中へ供
給される。

この装置は、一つの共通な冷媒移送系によって、いくつ
かの圧延プラント、連ａ鋳造プラント熱処理プラント等
と接続することにより、拡散されうる。

経費を節減するために、Ｐｂ　−Ｓｎ−Ｂｉ金合金代り
に冷媒としてｐｂを単独で使用することもできる。

【図面の簡単な説明】

図面は圧延工場用の本発明による冷却及び熱回収装置の
概略流れ線図である。 冷却浴　−２ 加熱浴　−＝３ 再加熱炉・−５ ポンプ　−７ 窒素源　−・−１３ 手続補正書 特許庁長官　　小　川　邦　夫　殿 １、事件の表示 昭和６３年特許願第９９２７５号 ２、発明の名称 加熱された材料を冷却する方法及びその実施のための装
置３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所 名　称　　コルフ◆エンジニアリング・ゲーエムペーハ
ー４、代理人 住　所　　東京都千代田区大手町二丁目２番１号新大手
町ビル　２０６区 ５、補正の対象

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱された材料を溶融冷媒によって冷却し、次い
   でその加熱された冷媒を冷却し、その際に抽出された熱
   を利用しながら冷媒を循環系に通過させる加熱材料の冷
   却方法において： Ｐｂ−Ｓｎ−Ｂｉ三元合金を冷媒として使用することを
   特徴とする上記冷却方法。
2. （２）冷却と加熱との間で冷媒は１２０〜１３００℃の
   最高温度範囲を通過する特許請求の範囲第１項に記載の
   方法。
3. （３）Ｐｂ−Ｓｎ−Ｂｉ三元合金の組成はその共晶範囲
   内である特許請求の範囲第１または２項に記載の方法。
4. （４）冷媒と接触される気体は不活性である特許請求の
   範囲第１〜３項のいずれかに記載の方法。
5. （５）窒素を不活性ガスとして使用する特許請求の範囲
   第４項に記載の方法。
6. （６）循環系中のＰｂ−Ｓｎ−Ｂｉ三元合金を還元剤と
   接触させる特許請求の範囲第１〜５項のいずれかに記載
   の方法。
7. （７）環元剤はコークスである特許請求の範囲第６項に
   記載の方法。
8. （８）加熱された材料のための冷媒浴（２）が設けられ
   、冷媒から熱を抽出するための加熱浴（３）が設けられ
   、かつこれらが冷媒回路（４、６、８）中に直列に配置
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１〜７項
   のいずれかに記載の方法を実施するための装置。
9. （９）冷媒のための追加の加熱及び／または冷却装置が
   回路（４、６、８）中に配置されている特許請求の範囲
   第８項に記載の装置。
10. （１０）冷却浴（２）及び加熱浴（３）は気密となるよ
    うに外部遮閉され、かつ窒素源（１３）に接続されてい
    る特許請求の範囲第８または９項に記載の装置。
11. （１１）冷却浴（２）は圧延加工金属を冷却するための
    ものであり、加熱浴（３）は圧延されるべき金属を加熱
    するためのものである特許請求の範囲第８〜１０項のい
    ずれかに記載の装置。
12. （１２）圧延加工金属のための冷却浴（２）の供給口は
    圧延プラント（１）の出口に接続されており、そして圧
    延されるべき金属のための加熱浴（３）の出口は圧延プ
    ラント（１）の供給口に接続されている特許請求の範囲
    第１１項記載の装置。
13. （１３）加熱浴（３）から冷却浴（２）への冷媒回路部
    分（８）中にポンプ（７）を設け、そして冷却浴（２）
    から加熱浴（３）への回路部分（４、６）中に加熱浴（
    ３）へ向けての下り勾配が設けられている特許請求の範
    囲第８〜１２項のいずれかに記載の装置。
14. （１４）勾配は約０．５％である特許請求の範囲第１３
    項記載の装置。
15. （１５）加熱浴（３）及び冷却浴（２）は向流熱交換方
    式である特許請求の範囲第８〜１４項のいずれかに記載
    の装置。
16. （１６）圧延プラント（１）は鋼圧延プラントである特
    許請求の範囲第１２〜１５項のいずれかに記載の装置。
17. （１７）圧延プラント（１）はその出口に向けてわずか
    に上り勾配である特許請求の範囲第１３〜１６項のいず
    れかに記載の装置。
18. （１８）冷却浴（２）から加熱浴（３）への冷媒回路部
    分（４、６）中に再加熱炉（５）が設けられている特許
    請求の範囲第８〜１７項のいずれかに記載の装置。
19. （１９）圧延プラント（１）と冷却浴（２）との間に方
    向転換ギヤが設けられている特許請求の範囲第１２〜１
    ８項のいずれかに記載の装置。
20. （２０）冷却浴（２）及び／または加熱浴（３）への材
    料の供給及びそれらからの材料の取出しのための通路は
    、冷媒の表面よりも上の位置に設けられ、外部から遮閉
    されている特許請求の範囲第８〜１９項に記載の装置。
21. （２１）それらの通路にはロックが設けられている特許
    請求の範囲第２０項記載の装置。
22. （２２）それらの通路には垂直方向に作用する吸引装置
    が設けられている特許請求の範囲第２０または２１項記
    載の装置。
23. （２３）冷却浴（２）及び／または加熱浴（３）の材料
    出口側通路に、材料清浄装置が設けられている特許請求
    の範囲第８〜２２項のいずれかに記載の装置。
24. （２４）加熱された材料を溶融冷媒によって冷却し、次
    いでその加熱された冷媒を冷却し、その際に抽出された
    熱を利用しながら冷媒を循環系に通過させる、加熱材料
    の冷却方法において：Ｐｂを冷媒として使用することを
    特徴とする上記冷却方法。