WO2018061382A1 - 帯状ワーク処理設備のシャッター機構 - Google Patents

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WO2018061382A1
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strip
shaped workpiece
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英男 山口
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中外炉工業株式会社
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    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34—Methods of heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H20/00—Advancing webs
    • B65H20/10—Advancing webs by a feed band against which web is held by fluid pressure, e.g. suction or air blast
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/06—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity heated without contact between combustion gases and charge; electrically heated
    • F27B9/10—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity heated without contact between combustion gases and charge; electrically heated heated by hot air or gas

Definitions

  • the present invention relates to a shutter mechanism of a strip work processing facility capable of stopping the blowing of gas to the strip work in a short time.
  • Examples of the heat treatment furnace include a vertical continuous heat treatment furnace (see, for example, Patent Document 1) that includes a chamber for blowing hot air inside the furnace body and heats the metal strip while transporting the steel strip.
  • a vertical drying baking oven for example, refer to Patent Document 2
  • a vertical dryer for example, refer to Patent Document 3
  • the thicknesses of the metal strip supplied first and the metal strip supplied later are different from each other There is.
  • the running speed is constant, the temperature rises slower when the metal strip is thicker, and the temperature rises faster when the metal strip is thinned, so heat treatment cannot be performed at a desired temperature rise pattern or final temperature. Therefore, it is necessary to change the temperature of the hot air based on the thickness of the metal strip and also to change the furnace temperature itself.
  • a method of changing the hot air flow rate of some nozzles using a damper or the like provided in the hot air piping can be considered.
  • the damper is closed to reduce the air flow rate of a predetermined nozzle, the internal pressure of the hot air piping is reduced.
  • it is difficult to control such as increasing the air volume of other nozzles.
  • the present invention was devised in view of the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a shutter mechanism for a strip-shaped workpiece processing facility capable of stopping the blowing of gas to the strip-shaped workpiece in a short time. .
  • the shutter mechanism of the strip-shaped workpiece processing facility can be arranged with a gap between the nozzle and the nozzle and the strip-shaped workpiece provided with an injection port for blowing gas to the traveling strip-shaped workpiece, with respect to the nozzle. And a moving device that moves the shutter to a first position where the shutter blocks between the nozzle and the belt-like workpiece and a second position where the shutter does not block between the nozzle and the belt-like workpiece. And the moving device moves the rod, which is engaged with the shutter and provided along the traveling direction, in the traveling direction.
  • a plurality of the nozzles are provided at intervals in the traveling direction, and the shutter is provided for each nozzle and is individually movable.
  • the nozzle is provided along a width direction intersecting a traveling direction of the belt-like workpiece, and the injection port of the nozzle is provided in a slit shape along the width direction of the nozzle.
  • the traveling direction is a vertical direction, and the shutter is lowered from the second position and moved to the first position.
  • the shutter is brought into contact to restrict the lowering of the shutter. It has the stopper which carries out.
  • the shutter is characterized in that a portion facing the nozzle is divided into a plurality of members in the width direction.
  • the strip-shaped work is a metal strip that travels in a hot-air heat treatment furnace, the gas blown by the nozzle is hot air, and hot air from the nozzle is blown over the metal strip over its entire width.
  • the shutter mechanism of the strip-shaped workpiece processing facility it is possible to instantaneously stop the gas blowing to the strip-shaped workpiece, and to decrease the temperature increase rate of the strip-shaped workpiece or to reduce the final temperature in a short time.
  • (A) is a front view
  • (B) is an expanded sectional view of the connection part of a rod. It is a side view of the shutter mechanism of the strip
  • (B) is a principal part perspective view which shows a 2nd example. It is a figure which shows operation
  • the shutter mechanism of the strip-shaped workpiece processing facility according to the present embodiment is used in a hot-air heat treatment furnace 1 that heats a strip-shaped workpiece traveling by blowing a gas, for example, hot air.
  • a gas for example, hot air.
  • a metal strip will be described as an example of a strip-shaped work
  • hot air will be described as an example of gas.
  • the object to be treated is not limited to the metal strip
  • the gas is not limited to hot air.
  • the hot air heat treatment furnace 1 is configured to perform heat treatment such as quenching and annealing by blowing hot air when the metal strip 2 traveling by a driving device (not shown) travels from top to bottom.
  • the hot-air heat treatment furnace 1 includes idle rollers (not shown below) 3 disposed above and below a heat treatment region in which the metal strip 2 travels in the vertical direction, and a metal strip 2 provided on a furnace wall 1a in the heat treatment region.
  • the nozzle 4 has a slit shape formed along the width direction of the metal strip 2, and a plurality of nozzles 4 are provided at intervals in the running direction, that is, the vertical direction. Under each nozzle 4, a stopper 6 of a shutter 5 is provided so as to protrude from the furnace wall 1 a and project beyond the nozzle 4 toward the metal strip 2 side.
  • the plurality of nozzles 4 are respectively provided on the furnace wall 1a facing the both surfaces of the traveling metal strip 2 and are disposed at positions facing each other. And it forms so that a hot air may be injected simultaneously from the nozzle 4 which opposes. For this reason, since the hot air is simultaneously blown from the front and back surfaces to the metal strip 2 that passes between the nozzles 4 arranged at the opposing positions, the metal strip 2 is heat-treated evenly.
  • the nozzles 4 arranged in the traveling direction can have different timings for injecting hot air.
  • the shutter 5 located on the left side of the metal strip 2 is in a first position where the nozzle 4 and the metal strip 2 are blocked, and the shutter 5 located on the right side. 2 are arranged side by side in a state where the nozzles 4 and the metal strip 2 are not blocked, but the shutters 5 facing each other in the left-right direction in FIG. 2 are configured to move at the same timing. Has been.
  • the shutter 5 is provided corresponding to each nozzle 4 at a position facing each nozzle 4.
  • the shutter 5 is provided outside the portion of the shutter main body 8 that is wider than the width of the metal strip 2 and the portion of the shutter main body 8 that faces the metal strip 2 in the width direction, and is provided later along a rod 9 that is provided along the traveling direction. And a rod insertion part 10 through which is inserted.
  • the shutter body 8 includes a plate member 11 that opposes the nozzle 4 and blocks hot air, and a frame body 12 on which the plate member 11 is mounted.
  • the plate material 11 is provided by being divided into a plurality of pieces in the width direction of the metal strip 2. In this embodiment, it is divided into five.
  • the rod insertion portion 10 is attached so as to protrude from the side surface of the shutter main body portion 8 in FIGS. 1, 2, and 3A. However, as shown in FIG. You may attach so that it may protrude from 8 back or front.
  • the frame body 12 has a plurality of holding portions 13 each holding the plate material 11 inserted from above on the side facing the nozzle 4. Between the holding portion 13 and the plate material 11, a relief of the hot extension of the plate material 11 is provided. I have a bill C.
  • the recessed part 14 is provided in the site
  • the concave portion 14 and the holding portion 13 also function as deformation preventing ribs.
  • the rod insertion part 10 is a part having a U-shape in plan view, which is provided integrally with the frame body 12 so as to protrude from the part of the frame body 12 where the recess 14 is formed to the side opposite to the plate material 11.
  • Two parallel portions 10a that are parallel to each other on the open end side of the U-shape are joined to the frame body 12, and the protruding tip of the parallel portion 10a forms a semicircular curved portion 10b.
  • the interval between the parallel portions 10a is slightly wider than the diameter of the rod 9 to be inserted.
  • the moving device 7 includes a lifting cylinder 15 provided above the metal strip 2 that runs over the idle roller 3 and travels from top to bottom, and a rod 9 that is provided on the lifting cylinder 15 and is lifted and lowered by the lifting cylinder 15. ,have.
  • the raising / lowering cylinder 15 is provided corresponding to each shutter 5, and the rod 9 is provided along the vertical direction so as to be positioned on the outer side in the width direction of the metal strip 2 traveling from top to bottom. .
  • the rod 9 is introduced into the hot air heat treatment furnace 1 through a heat insulating sliding seal 17 provided on the furnace wall 1a.
  • the connecting plate 18 is used to lift and lower the two rods 9 simultaneously with one lifting cylinder 15.
  • the elevating cylinder 15 is held by a support column 19.
  • the rod 9 provided in the elevating cylinder 15 is provided with an engaging portion 16 that engages with the rod insertion portion 10 provided in the shutter 5.
  • the engaging portion 16 has a substantially columnar shape, and is configured such that the rod 9 penetrates the center of the columnar circle in the column height direction.
  • the diameter of the circle of the engaging portion 16 is formed wider than the interval between the parallel portions 10 a of the rod insertion portion 10 included in the shutter 5.
  • the engaging portion 16 is provided with a hole penetrating vertically, and the rod 9 is screwed or inserted and welded from above and below to form a long rod 9. It can also be used as a joint to improve assembly performance.
  • the engaging portion 16 is placed on the stopper 6 in a state where the rod 9 is lowered by the elevating cylinder 15 and is positioned below the rod insertion portion 10 of the rod 9 inserted into the rod insertion portion 10 of the shutter 5.
  • the rod insertion part 10 is slightly spaced. For this reason, when the rod 9 is raised by the elevating cylinder 15, the engaging portion 16 integrated with the rod 9 is engaged with the rod insertion portion 10 and the shutter 5 is pulled up.
  • both the engaging portion 16 and the shutter 5 placed on the engaging portion 16 are lowered.
  • the shutter 5 continues to descend, the shutter 5 comes into contact with the stopper 6 and stops while being placed on the stopper 6. Thereafter, the elevating cylinder 15 is set to stop at a position where the engaging portion 16 is slightly lowered from the rod insertion portion 10.
  • the shutter 5 blocks the gap between the nozzle 4 associated with the shutter 5 and the metal strip 2. Arranged at one position. At this time, a gap S is provided between the nozzle 4 and the shutter 5, and the shutter 5 is disposed so as not to block the nozzle 4.
  • the shutter 5 moves upward between the nozzle 4 and the metal strip 2 associated with the shutter 5, and the nozzle 4 and the metal strip 2 are moved. It arrange
  • the shutter mechanism of the belt-like workpiece processing facility of the present embodiment performs heat treatment by increasing the heating rate of the metal strip 2. For example, when the metal strip 2 is a thick steel plate, all the shutters 5 are set to the second position. The hot air from the nozzle 4 is blown directly onto the metal strip 2. On the other hand, heat treatment is performed by slowing the heating rate. For example, when the metal strip 2 is a thin steel plate, all the shutters 5 are moved to the first position, and hot air from the nozzles 4 is blown onto the shutters 5. Hot air is diffused into the hot air heat treatment furnace 1 from the gap S between the nozzle 4 and the shutter 5, and heat treatment is performed while maintaining the furnace temperature.
  • the shutters 5 are individually moved separately, and all the shutters 5 are adjusted according to the thickness of the preceding metal strip 2.
  • the shutter 5 associated with the nozzle 4 that has passed through the boundary portion with the subsequent metal strip 2 is moved at the first position or the second position, and the boundary portion with the subsequent metal strip 2 is moved. It is also possible to move to the first position or the second position sequentially according to the above.
  • the preceding metal strip 2a when the preceding metal strip 2a is thick and the following metal strip 2b is thin, the preceding metal strip 2a is used as the nozzles 4a, 4b, 4c.
  • the shutters 5a, 5b, 5c are arranged at the second position, and the hot air from the nozzles 4a, 4b, 4c is directly blown onto the preceding metal strip 2a (FIG. 4 ( a)).
  • the uppermost shutter 5a is moved to the first position to block between the uppermost nozzle 4a and the subsequent metal strip 2b ( (Refer FIG.4 (b)).
  • the second shutter 5b is moved to the first position, and the second nozzle 4b and the subsequent metal strip 2b are moved. The gap is blocked (see FIG. 4C).
  • the lowermost shutter 5c is moved to the first position, and the space between the lowermost nozzle 4c and the subsequent metal strip 2b is reached. (See FIG. 4D), all the shutters 5a, 5b, 5c are arranged in the first position, and the hot air from the nozzles 4a, 4b, 4c is not directly blown onto the subsequent metal strip 2b. It becomes a state.
  • FIGS. 6 and 7 The structure in this case is shown in FIGS. 6 and 7 as a modification. That is, as shown in FIG. 6, a plurality of elevating mechanisms including the elevating cylinder 15, the heat insulating sliding seal 17, the connecting plate 18, and the rod 9 are provided and operated separately, or as shown in FIG. Alternatively, the rod 9 in which the position of the engaging portion 16 is shifted (see dimensions L1 and L2 in the figure) may be used, and the rod 9 may be moved up and down by one lifting cylinder 15. In the case of FIG. 7, as the rod 9 is lowered, the longer shutter 5a having the dimension L1 is first placed on the stopper 6 (the uppermost one in the figure) and moved to the first position of the uppermost nozzle 4a. The short shutter 5b having the dimension L2 is moved and placed on the stopper 6 (second one from the top in the drawing).
  • a hot air heat treatment furnace for a metal strip equipped with a general convection heating type nozzle when processing from a thick plate to a thin plate continuously, the temperature and wind speed at which the thick plate can be raised to a predetermined temperature are maintained. If a thin plate is passed through, the temperature of the thin plate rises too much and the product conditions are not met. For example, if the target treatment is annealing, it will be over-annealed.
  • the operation is usually performed by reducing the wind speed of the heated gas from the nozzle, but if the temperature rises excessively, the furnace temperature will be lowered. Although the time required for this temperature reduction depends on the processing conditions, it takes several hours at the maximum, and the metal strip passing therethrough cannot be made into a product and is wasted.
  • the temperature is lowered, usually, a dummy material is passed through or a cooling function is added to the furnace temperature circulation line so as to lower the furnace temperature.
  • time loss and energy loss occur.
  • a general temperature decrease rate is ⁇ 100 ° C./h at maximum in a furnace using refractory bricks, and ⁇ 150 ° C./h in a furnace using only ceramic fibers without using bricks.
  • the temperature at which the strip is processed may need to be lowered by 200 ° C. or more if the material is different or the type of treatment is different.
  • the inventor of the shutter mechanism 1 of the belt-like workpiece processing equipment has the effect when the shutter 5 is provided between the nozzle 4 and the metal strip 2, that is, if the hot air from the nozzle 4 is blown directly, over-annealing is performed.
  • the shutter 5 of the shutter mechanism of the belt-like work processing facility of the present invention The surface temperature is confirmed.
  • the hot-air heat treatment furnace 1 used for the confirmation has five stages of nozzles in the traveling direction of the metal strip 2 that travels from top to bottom, and a shutter that blocks between each nozzle and the metal strip.
  • FIG. 5 shows the result.
  • the vertical axis indicates the surface temperature of the metal strip, and the horizontal axis indicates the moving distance of the metal strip.
  • a five-stage shutter is provided in the range of 2 m to 10 m. At a position about 11 m below the nozzle, it was confirmed that when the five-stage shutter was lowered, the surface temperature of the metal strip was about 60 ° C. lower than when the shutter was not lowered.
  • the plurality of nozzles 4 for blowing hot air are provided over the entire width of the metal strip 2 along the width direction of the metal strip 2. It is possible to blow the hot air over the entire area of the strip 2 and perform a substantially uniform heat treatment over the entire area of the metal strip 2. Further, the shutter 5 is moved by the moving device 7 to a first position that blocks between the plurality of nozzles 4 and the metal strip 2 and a second position that does not block between the plurality of nozzles 4 and the metal strip 2. Therefore, it is possible to easily switch between heating by blowing hot air or blocking heating by blocking hot air.
  • the shutter 5 since the shutter 5 is moved in the traveling direction together with the rod 9 along the traveling direction, it can be moved instantaneously. For this reason, even if the metal strips 2 having different thicknesses are continuously run, the position of the shutter 5 can be quickly changed.
  • the nozzle 4 has a slit shape along the width direction, it is possible to reliably heat-treat the region facing the slit-shaped nozzle 4 in the traveling metal strip 2. Further, a plurality of nozzles 4 are provided at intervals in the traveling direction, and the shutters 5 provided for each nozzle 4 can be individually moved. Therefore, the shutter 5 is set to the first position or the first for each nozzle 4. By disposing at two positions, it is possible to change the amount of hot air sprayed onto the traveling metal strip 2.
  • the shutter 5 when the shutter 5 is lowered from the second position, the movement is restricted by the stopper 6 and is disposed at the first position. For example, even when the rod 9 is thermally extended, the shutter 5 is placed at the same position. It is possible to arrange. For this reason, it is possible to block the blowing of hot air to the metal strip 2 more reliably.
  • the shutter 5 has a plurality of plate members 11 divided in the width direction, and further has a clearance allowance C for escaping the thermal extension. Therefore, the shutter 5 is connected to the width direction and is a single member. In addition, it is possible to reduce deformation such as curvature and unevenness due to heat. Moreover, the shutter 5 is provided with the board
  • the recessed part 14 is separated by the air heat insulation layer, it is hard to deform
  • the parallelism between the surface of the metal strip 2 and the surface of the shutter 5 (plate material 11) is maintained, and it is possible to avoid contact with each other due to thermal deformation of the shutter 5 and deterioration in temperature distribution. it can.
  • nozzle 4 has a slit shape
  • a plurality of round hole-shaped nozzles may be provided in a row along the width direction of the metal strip. .
  • the traveling of the metal strip 2 may be from the bottom to the top, and the first position and the second position may be interchanged accordingly. Further, the object to be heated may be other than the metal strip 2.
  • the number of nozzles 4 provided at intervals in the vertical direction is not limited to the above embodiment.
  • Hot-air heat treatment furnace 1a Furnace wall 2 Metal strip 2a Preceding metal strip 2b Subsequent metal strip 3 Idle roller 4 Nozzle 4a Top nozzle 4b Second nozzle 4c Bottom nozzle 5 Shutter 5a Top shutter 5b Second Shutter 5c Lowermost shutter 6 Stopper 7 Moving device 8 Shutter body portion 9 Rod 10 Rod insertion portion 10a Parallel portion 10b Bending portion 11 Plate material 12 Frame body 13 Holding portion 14 Recessed portion 15 Lifting cylinder 16 Engaging portion 17 Insulating sliding seal 18 Connecting plate 19 Strut C Relief allowance of hot extension J Boundary S S Gap

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Abstract

帯状ワークへの気体の吹き付けを瞬時に停止し、短時間で帯状ワークの昇温速度を下げたり、最終温度を下げたりすることができる帯状ワーク処理設備のシャッター機構を提供する。走行する金属ストリップ２に熱風を吹き付けるノズル４と、ノズルと金属ストリップとの間に、ノズルに対し空隙を空けて配置可能なシャッター５と、シャッターがノズルと金属ストリップとの間を遮る第１位置及びシャッターがノズルと金属ストリップとの間を遮らない第２位置にシャッターを移動させる移動装置７とを有し、移動装置は、シャッターと係合し走行方向に沿って設けられたロッド９を走行方向に移動させる。

Description

帯状ワーク処理設備のシャッター機構
　本発明は、帯状ワークへの気体の吹き付けを短時間で停止することが可能な帯状ワーク処理設備のシャッター機構に関する。
　熱処理炉としては、例えば、炉体の内部に熱風吹き付け用のチャンバを備え金属ストリップを搬送させながら熱処理する竪型連続熱処理炉（例えば、特許文献１参照）や、熱風吹き付けにより鋼帯を加熱する竪形乾燥焼付オーブン（例えば、特許文献２参照）や、走行させた鋼帯の両面に熱風を吹き付けて鋼帯を乾燥させる竪型ドライヤ（例えば、特許文献３参照）が知られている。
　また、熱風ノズルの噴射口としては、ストリップ材の幅方向に沿って設けられたスリット（例えば、特許文献４参照）や、走行する鋼帯の両端部に指向した小孔状をなす複数の加熱ガス吹き付けノズル（例えば、特許文献５参照）が知られている。
　このような熱処理炉により、金属ストリップを走行させながら連続的に熱処理を行う場合には、走行している金属ストリップの終端部に、続けて供給するコイル状に巻かれた金属ストリップの先端を溶接し、継続して熱処理を行うことが行われている。
特開平１１－２３６６２４号公報 特開平６－４３２号公報 特開平５－２３０６６８号公報 特開２０１０－１６３６３４号公報 特開２００１－２９４９４０号公報
　上記のように、熱処理炉に互いに異なるコイルの金属ストリップが溶接等により繋げられて供給される場合には、先に供給される金属ストリップと後に供給される金属ストリップとの厚みが互いに相違する場合がある。この際、走行速度一定の場合、金属ストリップが厚くなると昇温が遅くなり、薄くなると昇温が早くなるため、所望の昇温パターンや最終温度で熱処理ができなくなる。そこで、金属ストリップの厚みに基づいて、熱風の温度を変更し、また、炉内温度そのものも変更する必要がある。このとき、熱風の温度の変更及び炉内温度の変更には長い時間が必要であり、その間に走行した金属ストリップには適切な熱処理が施されていないため、多大な無駄が生じるという課題がある。
　また、熱風の配管に設けたダンパー等を用いて一部のノズルの熱風の風量を変更するという方法も考えられるが、例えば、所定のノズルの風量を下げるべくダンパーを閉めると熱風の配管の内圧が上昇し、他のノズルの風量が増える等、コントロールが難しいという課題がある。
　本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、帯状ワークへの気体の吹き付けを短時間で停止することが可能な帯状ワーク処理設備のシャッター機構を提供することを目的とする。
　本発明にかかる帯状ワーク処理設備のシャッター機構は、走行する帯状ワークに気体を吹き付ける噴射口を備えたノズルと、前記ノズルと前記帯状ワークとの間に、前記ノズルに対し空隙を空けて配置可能なシャッターと、前記シャッターが前記ノズルと前記帯状ワークとの間を遮る第１位置及び前記シャッターが前記ノズルと前記帯状ワークとの間を遮らない第２位置に前記シャッターを移動させる移動装置とを有し、前記移動装置は、前記シャッターと係合し前記走行方向に沿って設けられたロッドを前記走行方向に移動させることを特徴とする。
　前記ノズルは、前記走行方向に互いに間隔を空けて複数設けられており、前記シャッターは、前記ノズル毎に設けられて、個別に移動可能であることを特徴とする。
　前記ノズルは、前記帯状ワークの走行方向と交差する幅方向に沿って設けられ、前記ノズルの前記噴射口は、前記ノズルの幅方向に沿ってスリット状に設けられていることを特徴とする。
　前記走行方向は上下方向であり、前記シャッターは前記第２位置から降下して前記第１位置に移動し、前記第１位置に移動したときに前記シャッターが当接されて前記シャッターの降下を規制するストッパーを有していることを特徴とする。
　前記シャッターは、前記ノズルと対向する部位が、前記幅方向において複数の部材に分割されていることを特徴とする。
　前記帯状ワークは、熱風式熱処理炉内を走行する金属ストリップであり、前記ノズルが吹き付ける気体は熱風であり、前記金属ストリップには、前記ノズルからの熱風がその全幅に渡って吹き付けられることを特徴とする。
　本発明に係る帯状ワーク処理設備のシャッター機構によれば、帯状ワークへの気体の吹き付けを瞬時に停止し、短時間で帯状ワークの昇温速度を下げたり、最終温度を下げたりすることができる。
本発明にかかる帯状ワーク処理設備のシャッター機構の好適な一実施形態を説明する説明図であって、（Ａ）は正面図、（Ｂ）はロッドの接続部分の拡大断面図である。 図１に示した帯状ワーク処理設備のシャッター機構の側面図である。 図１に示した帯状ワーク処理設備のシャッター機構の構成を示す説明図であって、（Ａ）は第１例を示す斜視図、（Ｂ）は第２例を示す要部斜視図である。 互いに厚みが異なる金属ストリップを連続して熱処理する際のシャッターの動作を示す図である。 シャッターによる効果を示すグラフである。 本発明にかかる帯状ワーク処理設備のシャッター機構の変形例を示す正面図である。 本発明にかかる帯状ワーク処理設備のシャッター機構の他の変形例を示す正面図である。
　以下に、本発明にかかる帯状ワーク処理設備のシャッター機構の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１、図２に示すように、本実施形態に係る帯状ワーク処理設備のシャッター機構は、走行する帯状ワークに気体、例えば熱風を吹き付けて熱処理する熱風式熱処理炉１に用いられる。以下、本実施形態では、帯状ワークとして金属ストリップを、また気体として熱風を、例示して説明する。しかしながら、処理対象が金属ストリップに限られず、また気体が熱風に限られないことはもちろんである。この熱風式熱処理炉１内では、図示しない駆動装置により走行する金属ストリップ２が上から下に走行する際に、熱風を吹き付けて焼き入れ・焼き鈍し等の熱処理を行うように構成されている。
　熱風式熱処理炉１は、上下方向に沿って金属ストリップ２が走行する熱処理領域の上下に配置されたアイドルローラー（下は不図示）３と、熱処理領域における炉壁１ａに設けられ金属ストリップ２に熱風を吹き付けるノズル４と、ノズル４と金属ストリップ２との間を遮ることが可能なシャッター５と、シャッター５を所定の位置に配置するためのストッパー６と、シャッター５を昇降させる移動装置７と、を有している。
　ノズル４は、金属ストリップ２の幅方向に沿って形成されたスリット状をなし、複数のノズル４が走行方向、すなわち上下方向に互いに間隔を隔てて設けられている。各ノズル４の下には、炉壁１ａから突出させて、当該ノズル４よりも金属ストリップ２側に張り出すように、シャッター５のストッパー６が設けられている。
　複数のノズル４は、走行する金属ストリップ２の両面と各々対向する炉壁１ａにそれぞれ設けられ、互いに対向する位置に配置されている。そして、対向するノズル４からは、同時に熱風が噴射されるように形成されている。このため、対向する位置に配置されたノズル４間を通過する金属ストリップ２には、表裏面から同時に熱風が吹き付けられるため、金属ストリップ２はムラ無く熱処理される。また、走行方向に並ぶノズル４は、互いに熱風を噴射するタイミングを異ならせることが可能である。尚、図２においては、便宜上、金属ストリップ２の左側に位置するシャッター５が、ノズル４と金属ストリップ２との間を遮る第１位置に位置している状態を示し、右側に位置するシャッター５がノズル４と金属ストリップ２との間を遮らない第２位置に位置している状態を並べて図示しているが、図２の左右方向において互いに対向するシャッター５は同じタイミングで移動するように構成されている。
　シャッター５は、各ノズル４と対向する位置にノズル４毎に対応させて設けられている。シャッター５は、金属ストリップ２の幅より広いシャッター本体部８と、シャッター本体部８の、幅方向において金属ストリップ２と対向する部位より外側に設けられ、走行方向に沿って設けられる後述するロッド９が挿通されるロッド挿通部１０と、を有している。
　シャッター本体部８は、図３に示すように、ノズル４と対向して熱風を遮る板材１１と、板材１１が装着される枠体１２と、を有している。板材１１は、金属ストリップ２の幅方向に複数に分割されて設けられている。本実施形態においては５つに分割されて設けられている。ロッド挿通部１０は、図１，図２，図３（Ａ）では、シャッター本体部８の側面から突出させて取り付けられているが、図３（Ｂ）に示しているように、シャッター本体部８の背面もしくは正面から突出するように取り付けてもよい。
　枠体１２は、ノズル４と対向する側に上方から差し込まれる板材１１を各々保持する保持部１３を複数有しており、保持部１３と板材１１の間には、板材１１の熱延びの逃げ代Ｃを有している。保持部１３の、金属ストリップ２側には、金属ストリップ２側に窪ませた凹部１４を有している。凹部１４は、装着される板材１１毎に、当該板材１１と対向する部位に設けられており、枠体１２に板材１１が装着されると、凹部１４と板材１１とにより中空部が形成されるように構成されている。凹部１４や保持部１３は、変形防止のリブとしても機能する。
　ロッド挿通部１０は、枠体１２の凹部１４を形成する部位から板材１１と反対側に突出させて枠体１２に一体に設けられた平面視Ｕ字状をなす部位である。Ｕ字の開放端側にて２本の平行をなす平行部１０ａが枠体１２に接合されており、平行部１０ａの突出している先端が半円状の湾曲部１０ｂをなしている。平行部１０ａの間隔は挿通されるロッド９の直径より僅かに広く間隔が隔てられている。
　移動装置７は、アイドルローラー３に架け渡されて上から下に走行する金属ストリップ２の上方に設けられた昇降シリンダー１５と、昇降シリンダー１５に設けられ、昇降シリンダー１５により昇降されるロッド９と、を有している。
　昇降シリンダー１５は、各シャッター５に対応させて設けられており、ロッド９は、上から下に走行する金属ストリップ２の、幅方向における外側に位置させて、上下方向に沿って設けられている。
　ロッド９は、炉壁１ａに設けた断熱摺動シール１７を介して、熱風式熱処理炉１の内部に導入される。また、連結板１８を用いて、１つの昇降シリンダー１５で、２本のロッド９を同時に昇降するようにしている。昇降シリンダー１５は、支柱１９で保持されている。
　昇降シリンダー１５に設けられているロッド９には、シャッター５に設けられているロッド挿通部１０と係合する係合部１６が設けられている。係合部１６は、ほぼ円柱状をなしており、円柱の円の中心を、円柱の高さ方向にロッド９が貫通するように構成されている。係合部１６の円の直径は、シャッター５が有するロッド挿通部１０の平行部１０ａの間隔より広く形成されている。
　係合部１６には、図１（Ｂ）に示すように、上下に貫通する穴を設けており、その上下からロッド９をねじ込んだり差し込んで溶接したりして接続し、長いロッド９を構成する際のジョイントとしても利用できて、組立性の向上を図っている。
　係合部１６は、昇降シリンダー１５によってロッド９が降下した状態において、ストッパー６上に載置され、シャッター５のロッド挿通部１０に挿通されたロッド９の、ロッド挿通部１０よりも下に位置して、ロッド挿通部１０と僅かに間隔が隔てられている。このため、昇降シリンダー１５によってロッド９が上昇すると、ロッド９と一体をなす係合部１６がロッド挿通部１０と係合して、シャッター５が引き上げられる。
　また、昇降シリンダー１５によってロッド９が降下されると、係合部１６、及び、係合部１６上に載置されているシャッター５が共に降下する。シャッター５が降下し続けると、シャッター５はストッパー６に当接されて、ストッパー６上に載置された状態で停止する。その後、係合部１６がロッド挿通部１０より僅かに降下した位置で昇降シリンダー１５が停止するように設定されている。
　昇降シリンダー１５によってロッド９が降下して、シャッター５がストッパー６上に載置されているときには、シャッター５が、当該シャッター５に対応付けられているノズル４と金属ストリップ２との間を遮る第１位置に配置される。このとき、ノズル４とシャッター５との間には空隙Ｓが設けられており、シャッター５がノズル４を塞がないように配置されている。また、昇降シリンダー１５によってロッド９が上昇したときには、シャッター５が、当該シャッター５に対応付けられているノズル４と金属ストリップ２との間より上方に移動して、ノズル４と金属ストリップ２との間を遮らない第２位置に配置される。
　本実施形態の帯状ワーク処理設備のシャッター機構は、金属ストリップ２の昇温速度を早くして熱処理を施す、たとえば、金属ストリップ２が厚い鋼板の場合には、全てのシャッター５を第２位置に移動させ、ノズル４からの熱風を金属ストリップ２に直接吹き付ける。一方、昇温速度を遅くして熱処理を施す、例えば、金属ストリップ２が薄い鋼板の場合には、全てのシャッター５を第１位置に移動させ、ノズル４からの熱風をシャッター５に吹き付けることによりノズル４とシャッター５との空隙Ｓから熱風を熱風式熱処理炉１内に拡散して、炉内温度を維持しながら熱処理を施す。
　別の実施様態として、互いに異なる厚みの金属ストリップ２を連続して熱処理する場合には、シャッター５を個別に別々に動かすようにし、先行する金属ストリップ２の厚みに合わせて、全てのシャッター５を第１位置または第２位置に配置して熱処理を施し、後続する金属ストリップ２との境界部分が通過したノズル４に対応付けられているシャッター５を、後続する金属ストリップ２との境界部分の移動に合わせて順次第１位置または第２位置に移動していくというやり方もできる。
　より具体的には、例えば、図４に示すように、先行する金属ストリップ２ａの厚みが厚く、後続する金属ストリップ２ｂの厚みが薄い場合には、先行する金属ストリップ２ａがノズル４ａ、４ｂ、４ｃと対向しつつ走行している状態では、全てのシャッター５ａ、５ｂ、５ｃを第２位置に配置して、ノズル４ａ、４ｂ、４ｃからの熱風を先行する金属ストリップ２ａに直接吹き付ける（図４（ａ）参照）。そして、後続する金属ストリップ２ｂとの境界部Ｊが最上のノズル４ａを通過するときに最上のシャッター５ａを第１位置に移動して最上のノズル４ａと後続する金属ストリップ２ｂとの間を遮る（図４（ｂ）参照）。次に、後続する金属ストリップ２ｂとの境界部Ｊが２番目のノズル４ｂを通過するときに２番目のシャッター５ｂを第１位置に移動して２番目のノズル４ｂと後続する金属ストリップ２ｂとの間を遮る（図４（ｃ）参照）。そして、後続する金属ストリップ２ｂとの境界部Ｊが最下のノズル４ｃを通過するときに最下のシャッター５ｃを第１位置に移動して最下のノズル４ｃと後続する金属ストリップ２ｂとの間を遮る（図４（ｄ）参照）ことにより、全てのシャッター５ａ、５ｂ、５ｃを第１位置に配置して、ノズル４ａ、４ｂ、４ｃからの熱風が後続する金属ストリップ２ｂに直接吹き付けられない状態となる。
　この場合の構造が、変形例として図６及び図７に示されている。すなわち、図６に示したように、昇降シリンダー１５、断熱摺動シール１７、連結板１８、並びにロッド９からなる昇降機構を複数設けて、別々に作動させたり、あるいは、図７に示したように、係合部１６の位置をずらした（図中、寸法Ｌ１，Ｌ２参照）ロッド９を用い、このロッド９を一つの昇降シリンダー１５によって昇降させるようにしてもよい。図７の場合、ロッド９を降ろすに従い、寸法Ｌ１の長いシャッター５ａの方が、先にストッパー６（図中、一番上のもの）に載置されて、最上のノズル４ａの第１位置へ移動され、寸法Ｌ２の短いシャッター５ｂが後からストッパー６（図中、上から二番目のもの）に載置される。
　一般的な対流加熱式のノズルを具備した金属ストリップ用の熱風式熱処理炉において、厚板から薄板に連続的に処理する場合、厚板が所定の温度まで上昇できる温度と風速を維持した状態で薄板を通板すると、薄板は温度が上がり過ぎて製品の条件を外れてしまう。例えば、目的の処理が焼鈍であれば過焼鈍になってしまう。
　これを防ぐためには、通常、ノズルからの加熱ガスの風速を下げて運転するが、それでも過昇温を起こす場合には、炉温を下げることになる。この降温に要する時間は、処理する条件にもよるが、最大で数時間に及び、その間に通過する金属ストリップは製品とすることはできず、無駄となる。降温する際には、通常、ダミー材を通板したり、炉温の循環ラインに冷却機能を追加したりして炉温を下げる工夫をするが、時間のロスとエネルギーのロスが発生する。
　尚、一般的な降温速度は、耐火レンガを使用している炉では最大でも－１００℃／ｈ、レンガを使用しておらず、セラミックファイバーだけの炉だと、－１５０℃／ｈである。また、帯板を処理する温度は材質が違ったり、処理の種類が違ったりすると２００℃以上下げる必要がある場合がある。
　そして、本帯状ワーク処理設備のシャッター機構１の発明者は、ノズル４と金属ストリップ２との間にシャッター５を設けたときの効果、すなわち、ノズル４からの熱風を直接吹き付けてしまうと過焼鈍となる金属ストリップ２を用いて、本発明の帯状ワーク処理設備のシャッター機構のシャッター５により金属ストリップ２とノズル４との間を遮ったときの、複数のノズル４を通過中の金属ストリップ２の表面温度を確認している。確認に用いた熱風式熱処理炉１は、上から下に走行する金属ストリップ２の走行方向に５段のノズルと、各ノズルと金属ストリップとの間を遮るシャッターとを有している。そして、低い温度での熱処理を必要とする金属ストリップが、高い温度での熱処理が施されて先行する金属ストリップとつながって進入してきた際に、その走行に合わせて５段のシャッターを一度にノズルの前となる第１位置に移動させている。
　図５はその結果を示している。縦軸は金属ストリップの表面温度を示し、横軸は金属ストリップの移動距離を示していて、２ｍから１０ｍの範囲に５段のシャッターを設けている。ノズルから約１１ｍ下の位置では、５段のシャッターを下ろした場合には、降ろさなかった場合より金属ストリップの表面温度が約６０℃下がることが確認された。
　本実施形態の帯状ワーク処理設備のシャッター機構によれば、熱風を吹き付ける複数のノズル４は金属ストリップ２の幅方向に沿って、金属ストリップ２の全幅に渡って設けられているので、走行する金属ストリップ２の全域に熱風を吹き付けて、金属ストリップ２の全域にほぼ均一な熱処理を施すとこが可能である。また、シャッター５は、移動装置７により、複数のノズル４と金属ストリップ２との間を遮る第１位置と複数のノズル４と金属ストリップ２との間を遮らない第２位置とに移動されるので、熱風を吹き付けて加熱したり、熱風を遮って加熱を抑えたりすることを容易に切り替えることが可能である。このとき、シャッター５は、走行方向に沿うロッド９とともに走行方向に移動されるので、瞬時に移動させることが可能である。このため、厚みが異なる金属ストリップ２が連続して走行されても素早くシャッター５の位置を変更することが可能である。
　また、ノズル４は幅方向に沿うスリット状をなしているので、走行する金属ストリップ２においてスリット状のノズル４と対向する領域を確実に熱処理することが可能である。また、ノズル４は走行方向に間隔を隔てて複数設けられており、ノズル４毎に設けられたシャッター５を各々個別に移動することも可能なので、ノズル４毎にシャッター５を第１位置または第２位置に配置することにより、走行する金属ストリップ２への熱風の吹き付け量を変更することが可能である。
　また、シャッター５とノズル４との間には空隙Ｓが設けられており、ノズル４はシャッター５により塞がれないので、ノズル４から吹き出される熱風は炉内に拡散される。このため、金属ストリップ２に熱風を吹き付けることなく炉内温度を維持することが可能である。また、シャッター５がノズル４と金属ストリップ２との間を遮る第１位置に移動してもノズル４からは熱風が吹き出されるので、熱風配管が全ノズル４で共通の場合であっても、ノズル４が塞がれたことで熱風が他のノズル４側に移動しない。このため、シャッター５がノズル４と金属ストリップ２との間を遮ったとしても他のノズル４の風圧への影響を抑えることが可能である。
　また、シャッター５は、第２位置から降下したときにストッパー６により移動が規制されて第１位置に配置されるので、例えば、ロッド９が熱伸びした場合であっても、シャッターを同じ位置に配置することが可能である。このため、より確実に金属ストリップ２への熱風の吹き付けを遮ることが可能である。
　また、シャッター５は、幅方向に分割された複数の板材１１を有し、その上で、熱延びを逃がせる逃げ代Ｃを有しているので、幅方向につながって１つの部材でなるシャッターよりも熱による湾曲や凹凸のような変形を小さくすることが可能である。また、シャッター５は、板材１１と凹部１４とを備えていて、その間の空間を空気断熱層として働かせることができる。板材１１と凹部１４はどちらがノズル４に向いていてもよいが、シャッター５を第１位置へ移動したときにノズル４からの熱風が直接当たる高温側に、熱延びを吸収できる板材１１を配置することが好ましい。そうすれば、凹部１４は空気断熱層で隔てられるので、変形しにくく、シャッター５全体として熱変形しにくい。これにより、金属ストリップ２の面と、シャッター５（板材１１）の面との平行度が保たれ、シャッター５の熱変形によって互いに接触したり、温度分布が悪くなったりすることを回避することができる。
　上記実施形態においては、ノズル４がスリット状をなしている例について説明したが、例えば複数の丸孔状のノズルが列をなして、金属ストリップの幅方向に沿って設けられていても構わない。
　金属ストリップ２の走行は、下から上でもよく、これに合わせて、第１位置と第２位置を入れ替えてもよい。また、加熱対象物は、金属ストリップ２以外であってもよい。
　また、上下方向に間隔を隔てて設けられるノズル４の数は、上記実施形態に限るものではない。
　また、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。
　１　熱風式熱処理炉
　１ａ　炉壁
　２　金属ストリップ
　２ａ　先行する金属ストリップ
　２ｂ　後続する金属ストリップ
　３　アイドルローラー
　４　ノズル
　４ａ　最上のノズル
　４ｂ　２番目のノズル
　４ｃ　最下のノズル
　５　シャッター
　５ａ　最上のシャッター
　５ｂ　２番目のシャッター
　５ｃ　最下のシャッター
　６　ストッパー
　７　移動装置
　８　シャッター本体部
　９　ロッド
　１０　ロッド挿通部
　１０ａ　平行部
　１０ｂ　湾曲部
　１１　板材
　１２　枠体
　１３　保持部
　１４　凹部
　１５　昇降シリンダー
　１６　係合部
　１７　断熱摺動シール
　１８　連結板
　１９　支柱
　Ｃ　熱延びの逃げ代
　Ｊ　境界部
　Ｓ　空隙

Claims (6)

  1. 　走行する帯状ワークに気体を吹き付ける噴射口を備えたノズルと、
    　前記ノズルと前記帯状ワークとの間に、前記ノズルに対し空隙を空けて配置可能なシャッターと、
    　前記シャッターが前記ノズルと前記帯状ワークとの間を遮る第１位置及び前記シャッターが前記ノズルと前記帯状ワークとの間を遮らない第２位置に前記シャッターを移動させる移動装置とを有し、
    　前記移動装置は、前記シャッターと係合し前記走行方向に沿って設けられたロッドを前記走行方向に移動させることを特徴とする帯状ワーク処理設備のシャッター機構。
  2. 　前記ノズルは、前記走行方向に互いに間隔を空けて複数設けられており、前記シャッターは、前記ノズル毎に設けられて、個別に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の帯状ワーク処理設備のシャッター機構。
  3. 　前記ノズルは、前記帯状ワークの走行方向と交差する幅方向に沿って設けられ、前記ノズルの前記噴射口は、前記ノズルの幅方向に沿ってスリット状に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の帯状ワーク処理設備のシャッター機構。
  4. 　前記走行方向は上下方向であり、前記シャッターは前記第２位置から降下して前記第１位置に移動し、前記第１位置に移動したときに前記シャッターが当接されて前記シャッターの降下を規制するストッパーを有していることを特徴とする請求項１～３いずれかの項に記載の帯状ワーク処理設備のシャッター機構。
  5. 　前記シャッターは、前記ノズルと対向する部位が、前記幅方向において複数の部材に分割されていることを特徴とする請求項１～４いずれかの項に記載の帯状ワーク処理設備のシャッター機構。
  6. 　前記帯状ワークは、熱風式熱処理炉内を走行する金属ストリップであり、前記ノズルが吹き付ける気体は熱風であり、前記金属ストリップには、前記ノズルからの熱風がその全幅に渡って吹き付けられることを特徴とする請求項１～５いずれかの項に記載の帯状ワーク処理設備のシャッター機構。
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