WO2019097713A1 - 金属板の冷却装置及び金属板の連続熱処理設備 - Google Patents

金属板の冷却装置及び金属板の連続熱処理設備 Download PDF

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孝典 永井
吉川　雅司
隆介 木本
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    • F27D2009/0075—Cooling of charges therein the cooling medium being a gas in direct contact with the charge

Definitions

  • the present disclosure relates to a cooling device for a metal plate and a continuous heat treatment facility for the metal plate.
  • Patent Document 1 discloses a gas jet cooling device that cools a steel plate by spraying a cooling gas onto the steel plate from a plurality of nozzles provided in pressure headers provided to face both sides of a steel strip. ing.
  • a plurality of nozzles are arranged in a zigzag form on each side of the steel strip to form a nozzle group.
  • the nozzles forming the respective nozzle groups are the nozzles of the nozzle group on one side of the steel strip front and back, the nozzles of the nozzle group on the other side of the steel strip front and back are steel It is disposed to be shifted in the longitudinal direction of the strip and in the width direction of the steel strip.
  • the respective nozzle groups disposed on both sides of the steel strip front and back are made 1/1 of the nozzle interval in the longitudinal direction in the longitudinal direction of the steel strip.
  • shifting by a length of 3 or more and 2/3 or less and by shifting by a length of 1/6 or more and 1/3 or less of the nozzle interval in the width direction of the steel strip in the width direction We are trying to suppress the vibration of the steel strip and make the temperature distribution of the steel strip uniform.
  • At least one embodiment of the present invention aims to provide a cooling device for a metal plate and a continuous heat treatment facility for a metal plate which can make the temperature distribution of the metal plate after cooling uniform.
  • the metal plate cooling device is A plurality of first nozzles and a plurality of second nozzles provided on both sides of the metal plate in the thickness direction of the metal plate across the pass line of the metal plate;
  • the pitch in the plate width direction of the metal plate is Xn
  • the pitch in the longitudinal direction of the metal plate is Yn
  • the longitudinal direction Forming a staggered arrangement in which the amount of deviation of the pair of adjacent first nozzles or second nozzles in the plate width direction is ⁇ X n
  • the half axis in the plate width direction is ⁇ Xn / 4
  • the half axis in the longitudinal direction is Yn / 3, with the center being a position shifted from the center of the first nozzle by the shift amount S in the plate width direction.
  • the staggered arrangement of the first nozzles and the staggered arrangement of the second nozzles are offset from one another such that the center of the second nozzles is located within a region defined by an ellipse;
  • a cooling device for a metal plate and a continuous heat treatment facility for a metal plate capable of equalizing the temperature distribution of the metal plate after cooling are provided.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of the continuous heat processing installation of the metal plate which concerns on one Embodiment.
  • the continuous heat treatment facility 100 includes a furnace (not shown) for continuously heat treating the strip-like metal plate 2 (for example, a steel plate), and rolls 6A and 6B for conveying the metal plate 2.
  • the cooling device 1 for cooling the metal plate 2 heated by the above-mentioned furnace. Arrows in FIG. 1 indicate the transport direction (moving direction) of the metal plate 2.
  • the roll 6A and the roll 6B are vertically separated from each other, and between the roll 6A and the roll 6B, the metal plate 2 is in the vertical direction (in the example shown in FIG. Toward the transport).
  • a pair of guide rolls 8A and 8B are provided between the roll 6A and the roll 6B so as to sandwich the metal plate 2, thereby suppressing the bending and twisting of the metal plate 2 .
  • Cooling device 1 includes a pair of jetting units 10A and 10B provided on both sides of metal plate 2 in the thickness direction of metal plate 2 (hereinafter, also simply referred to as "thickness direction") with pass line 3 of metal plate 2 interposed therebetween. .
  • the pair of ejection units 10A and 10B are configured to eject the cooling gas toward the metal plate 2.
  • the metal plate 2 can be effectively cooled by blowing a cooling gas (for example, air) from the pair of jet units 10A, 10B toward both surfaces of the metal plate 2.
  • a cooling gas for example, air
  • the continuous heat treatment facility 100 may be a continuous annealing furnace for continuously annealing the metal plate 2 by cooling the metal plate 2 by the cooling device 1 after heating the metal plate 2 by the above-described furnace .
  • FIG. 2 is a schematic view of the cooling device 1 according to one embodiment as viewed in the thickness direction of the metal plate 2. More specifically, in the thickness direction of the metal plate 2, a pair of jets of the cooling device 1 are jetted. It is the figure which looked at the ejection unit 10A which is one side of unit 10A, 10B from the other ejection unit 10B.
  • the jet units 10A and 10B of the cooling device 1 have the sheet width direction of the metal plate 2 on both sides in the thickness direction of the metal plate 2 across the pass line 3 of the metal plate 2 , And simply referred to as "plate width direction”.
  • Each of the jet units 10A, 10B includes a header portion 12 configured to be supplied with a high-pressure cooling gas, and a plurality of nozzles 14A, 14B provided in the header portion 12.
  • the plurality of nozzles 14A and 14B include a plurality of first nozzles provided to the ejection unit 10A and a plurality of second nozzles provided to the ejection unit 10B. That is, the plurality of first nozzles 14A and the plurality of second nozzles 14B are respectively provided on both sides of the metal plate 2 across the pass line 3 in the thickness direction of the metal plate 2.
  • Each of the plurality of nozzles 14A and 14B is in communication with the header portion 12, and the high-pressure cooling gas supplied to the header portion is directed from the plurality of nozzles 14A to one surface of the metal plate 2; It is jetted from 14 B toward the other surface of the metal plate 2.
  • the header portion 12 has a box-like shape extending along the plate width direction, and the plurality of header portions 12 extend in the longitudinal direction of the metal plate 2 (transport direction; Hereinafter, they are simply arranged along the “longitudinal direction”. And as shown in FIG. 2, in each header part 12 arranged along the above-mentioned longitudinal direction (conveyance direction), the plurality of nozzles 14A and 14B are arranged along the plate width direction. As described above, in each of the plurality of header portions 12 aligned in the longitudinal direction, the plurality of nozzles 14A and 14B forming a row along the plate width direction form a staggered array as described below.
  • the staggered arrangement of the plurality of nozzles 14A, 14B has the features described below.
  • FIG.3 and FIG.4 is a schematic diagram which shows a part of stagger arrangement
  • the nozzle 14A is indicated by a solid circle and the nozzle 14B is indicated by a broken circle. Further, FIG. 3 does not show all the nozzles 14A and 14B included in the cooling device 1 but, in a range necessary for the description of the staggered arrangement formed by the plurality of nozzles 14A and 14B, A portion of each of the plurality of nozzles 14A, 14B is shown.
  • the pitch in the plate width direction of the metal plate 2 is Xn
  • the pitch in the longitudinal direction of the metal plate 2 is Yn
  • a staggered arrangement is formed in which the displacement amount in the plate width direction of the pair of adjacent first nozzles 14A is ⁇ Xn.
  • the plurality of second nozzles 14B also form the same staggered arrangement as the plurality of first nozzles 14A.
  • the pitch in the plate width direction of the metal plate 2 is Xn
  • the pitch in the longitudinal direction of the metal plate 2 is Yn
  • the pair of second nozzles 14B adjacent in the longitudinal direction A staggered arrangement is formed in which the displacement amount in the plate width direction is ⁇ X n.
  • the staggered arrangement of the first nozzles 14A and the staggered arrangement of the second nozzles 14B are arranged mutually offset in the plate width direction and / or the longitudinal direction. More specifically, as shown in FIG. 4, the position shifted by the shift amount S from the center O 1 of the first nozzle 14A to the center O 2 in the plate width direction, semi-axes of the plate width direction in .DELTA.Xn / 4 And the center of the second nozzle 14B is located in the area defined by the ellipse E1 where the longitudinal half axis is Yn / 3 (the portion shown by oblique lines in FIG. 4). The staggered array and the staggered array of the second nozzles 14B are arranged offset from each other.
  • ⁇ Xn / 4 and Yn / 3 may be equal depending on the combination of the deviation amount ⁇ Xn of the staggered arrangement of the first nozzles 14A and the second nozzles 14B and the pitch Yn in the longitudinal direction.
  • the shift amount S described above is an indicator of the amount of deviation in the plate width direction of the staggered arrangement formed by the plurality of first nozzles 14A and the plurality of second nozzles 14B provided on both sides of the metal plate 2 in the plate thickness direction. is there.
  • the shift amount S is close to Xn / 2
  • the shift amount S is an odd multiple of ⁇ Xn / 2 while the spacing between the nozzles becomes uniform, the positions in the plate width direction of the first nozzles 14A and the second nozzles 14B arranged in the longitudinal direction do not overlap. Therefore, according to the above-mentioned embodiment, temperature distribution of metal plate 2 after 1st nozzle 14A and 2nd nozzle 14B passage can be equalized effectively.
  • the ratio ⁇ Xn / Xn of the displacement amount ⁇ Xn to the pitch Xn in the sheet width direction is not less than 1 ⁇ 4 and not more than 1 ⁇ 2.
  • the temperature distribution of the metal plate 2 after passing through the first nozzle 14A and the second nozzle 14B is effectively equalized because the deviation amount in the plate width direction of the nozzles adjacent in the longitudinal direction is not too small and is appropriate. be able to.
  • the ratio ⁇ Xn / Xn of the aforementioned displacement amount ⁇ Xn to the pitch Xn in the sheet width direction is 1/3 or 1/4.
  • the temperature distribution of the metal plate 2 after passing through the first nozzle 14A and the second nozzle 14B can be more effectively equalized.
  • each staggered arrangement of the first nozzles 14A and the second nozzles 14B is a row of nozzles formed by a plurality of first nozzles 14A or second nozzles 14B arranged along the plate width direction. Contains 10 or more columns.
  • the temperature distribution of the metal plate 2 after passing through the first nozzle 14A and the second nozzle 14B can be easily made uniform as compared to the case where the number of rows of nozzles forming the staggered arrangement is smaller.
  • the periodicity (non-uniformity) of the temperature distribution in the plate width direction may appear more pronounced as the number of nozzle rows increases. According to the above-described embodiment, even if the number of rows of nozzles is 10 or more, the temperature distribution of the metal plate after passing through the first nozzle 14A and the second nozzle 14B can be easily made uniform.
  • the shift amount S may be Xn / 3 or more and Xn ⁇ 2/3 or less.
  • FIG. 11 is a schematic view showing a part of the staggered array formed by the plurality of nozzles 14A and 14B according to one embodiment, and is a partially enlarged view similar to FIG.
  • the staggered array formed by the first nozzles 14A and the staggered array formed by the second nozzles are offset by a distance L in the longitudinal direction. That is, the center O 2 of the second nozzle 14B, the distance in the longitudinal direction of the center O 1 of the first nozzle 14A is L.
  • the center O 2 of the second nozzle 14B when the distance in the longitudinal direction of the center O 1 of the first nozzle 14A and the L (see FIG. 11), 0 ⁇ L / Yn ⁇ 1 / The relationship of 3 holds.
  • the uneven cooling of the metal plate 2 in the longitudinal direction can be effectively reduced, and the temperature distribution of the metal plate 2 after passing through the first nozzle 14A and the second nozzle 14B can be more effectively uniformed. it can.
  • FIGS. 5 to 10 The calculation results of each temperature distribution for the above-mentioned patterns 1 to 6 are shown in FIGS. 5 to 10, respectively.
  • the horizontal axis indicates the position of the steel strip in the plate width direction in the above-mentioned analysis area A1 (see FIG. 3), and the vertical axis indicates the temperature of the steel plate.
  • T 0 means the initial temperature (temperature before passing the nozzle)
  • Tn means the temperature at the time of passing the nozzle row of the n-th row (n-th stage).
  • the patterns 1 to 3, 5 and 6 are examples of the present invention, and the pattern 4 is a comparative example in which “m” is an even number.
  • the temperature distribution of the steel plate after passing through the nozzle array is extremely uniform, and the ratio ⁇ Xn / Xn of the deviation amount ⁇ Xn to the pitch Xn in the sheet width direction is 1/3 or 1
  • the temperature distribution of the metal plate 2 after passing through the first nozzle 14A and the second nozzle 14B can be more effectively equalized.
  • the shape of the staggered arrangement of the first nozzle 14A and the second nozzle 14B is the same, but the size of the positional deviation of the first nozzle 14A and the second nozzle 14B in the longitudinal direction Is different.
  • the temperature distribution of the metal plate 2 after passing through the first nozzle 14A and the second nozzle 14B is made relatively uniform in any of these patterns.
  • a cooling device for a metal plate A plurality of first nozzles and a plurality of second nozzles provided on both sides of the metal plate in the thickness direction of the metal plate across the pass line of the metal plate;
  • the pitch in the plate width direction of the metal plate is Xn
  • the pitch in the longitudinal direction of the metal plate is Yn
  • the pair of first nozzles adjacent in the longitudinal direction Forming a staggered arrangement in which the displacement amount in the plate width direction is ⁇ X n
  • the pitches in the plate width direction of the plurality of second nozzles are Xn
  • the pitch in the longitudinal direction is Yn
  • the deviation in the plate width direction of the pair of second nozzles adjacent in the longitudinal direction Form a staggered array of quantities ⁇ X n
  • the half axis in the plate width direction is ⁇ Xn / 4
  • the half axis in the longitudinal direction is Yn / 3, with the center being a position
  • the staggered arrangement of the first nozzles and the staggered arrangement of the second nozzles are offset from one another such that the center of the second nozzles is located within a region defined by an ellipse;
  • the shift amount S described above is an index of the amount of deviation in the plate width direction of the staggered arrangement formed by the plurality of first nozzles and the plurality of second nozzles provided on both sides in the plate thickness direction of the metal plate.
  • the shift amount S described above since the shift amount S described above is close to Xn / 2, it includes the first nozzle and the second nozzle arranged along the plate width direction when viewed from a certain longitudinal position Since the intervals S of the plurality of nozzles are nearly equal and the shift amount S is an odd multiple of ⁇ Xn / 2, the positions in the plate width direction of the first nozzles and the second nozzles arranged in the longitudinal direction do not easily overlap. Therefore, according to the structure of said (1), temperature distribution of the metal plate after 1st nozzle and 2nd nozzle passage can be equalized.
  • a ratio ⁇ Xn / Xn of the displacement amount ⁇ Xn to the pitch Xn in the sheet width direction is not less than 1 ⁇ 4 and not more than 1 ⁇ 2.
  • ⁇ Xn / Xn is not less than 1 ⁇ 4 and not more than 1 ⁇ 2, and the shift amount in the plate width direction of the nozzles adjacent in the longitudinal direction is not too small and appropriate. And the temperature distribution of the metal plate after passing through the second nozzle can be effectively made uniform.
  • the staggered arrangement of the first nozzles includes ten or more nozzle rows formed by a plurality of the first nozzles arranged along the plate width direction
  • the staggered arrangement of the second nozzles includes ten or more nozzle rows formed by the plurality of second nozzles arranged along the plate width direction.
  • each of the first nozzle and the second nozzle in the staggered arrangement includes ten or more nozzle rows, and therefore, the first nozzles and the first nozzles are compared with the case where the number of nozzle rows is smaller. It is easy to make uniform the temperature distribution of the metal plate after passing through the second nozzle.
  • the periodicity (non-uniformity) of the temperature distribution in the plate width direction may appear more pronounced as the number of nozzle rows increases.
  • the configuration of the above (4) even if the number of rows of the nozzles is 10 or more, the temperature distribution of the metal plate after passing through the first nozzle and the second nozzle can be easily made uniform.
  • the shift amount S is not less than Xn / 3 and not more than Xn ⁇ 2/3.
  • a continuous heat treatment facility for a metal plate according to at least one embodiment of the present invention A furnace for heat treating the metal plate, The cooling device according to any one of (1) to (6), wherein the cooling device is configured to cool the heat-treated metal plate in the furnace. And the like.
  • the shift amount S described above since the shift amount S described above is close to Xn / 2, it includes the first nozzle and the second nozzle arranged along the plate width direction when viewed from a certain longitudinal position. Since the intervals S of the plurality of nozzles are nearly equal and the shift amount S is an odd multiple of ⁇ Xn / 2, the positions in the plate width direction of the first nozzle and the second nozzle arranged in the longitudinal direction do not overlap. Therefore, according to the structure of said (7), temperature distribution of the metal plate after 1st nozzle and 2nd nozzle passage can be equalized.
  • a representation representing a relative or absolute arrangement such as “in a direction”, “along a direction”, “parallel”, “orthogonal”, “center”, “concentric” or “coaxial”
  • a representation representing a relative or absolute arrangement such as “in a direction”, “along a direction”, “parallel”, “orthogonal”, “center”, “concentric” or “coaxial”
  • expressions that indicate that things such as “identical”, “equal” and “homogeneous” are equal states not only represent strictly equal states, but also have tolerances or differences with which the same function can be obtained. It also represents the existing state.
  • expressions representing shapes such as a square shape and a cylindrical shape not only indicate shapes such as a square shape and a cylindrical shape in a geometrically strict sense, but also within the range where the same effect can be obtained. Also, the shape including the uneven portion, the chamfered portion, and the like shall be indicated. Moreover, in the present specification, the expressions “comprising”, “including” or “having” one component are not exclusive expressions excluding the presence of other components.
  • Reference Signs List 1 cooling device 2 metal plate 3 pass line 6A roll 6B roll 8A guide roll 8B guide roll 10A ejection unit 10B ejection unit 12 header portion 14A first nozzle 14B second nozzle 100 continuous heat treatment facility

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Abstract

金属板の冷却装置は、金属板のパスラインを挟んで前記金属板の板厚方向における両側にそれぞれ設けられる複数の第１ノズル及び複数の第２ノズルを備え、前記複数の第１ノズル及び前記複数の第２ノズルは、それぞれ、前記金属板の板幅方向のピッチがＸｎであり、前記金属板の長手方向のピッチがＹｎであり、かつ、前記長手方向において隣接する一対の前記第１ノズル又は前記第２ノズルの前記板幅方向におけるずれ量がΔＸｎである千鳥配列を形成し、前記板幅方向において前記第１ノズルの中心からシフト量Ｓだけずれた位置を中心とし、前記板幅方向の半軸がΔＸｎ／４であり、かつ、前記長手方向の半軸がＹｎ／３である楕円によって規定される領域内に前記第２ノズルの中心が位置するように、前記第１ノズルの前記千鳥配列と前記第２ノズルの前記千鳥配列とが互いにずれて配置され、前記シフト量Ｓは、Ｓ＝ｍ×ΔＸｎ／２で表され、ｍはＳがＸｎ／２に最も近くなる奇数である。

Description

金属板の冷却装置及び金属板の連続熱処理設備
　本開示は、金属板の冷却装置及び金属板の連続熱処理設備に関する。
　帯状の金属板を連続的に熱処理する設備において、冷却ガスの噴出流（ガスジェット）を用いて金属板を冷却することが知られている。
　例えば、特許文献１には、鋼帯の両面に対向するように設けられた圧力ヘッダに設けられた複数のノズルから冷却ガスを鋼板に吹き付けることにより、鋼板を冷却するガスジェット冷却装置が開示されている。このガスジェット冷却装置では、鋼帯の両側の各々において、複数のノズルが千鳥状に配列されてノズル群を形成している。そして、鋼帯の両側の各々において、各ノズル群を形成するノズルは、鋼帯表裏の一方の側のノズル群のノズルに対して、鋼帯表裏の他方の側のノズル群のノズルが、鋼帯長手方向及び鋼帯幅方向にそれぞれずらして配置されている。
特許第４９７７８７８号公報
　特許文献１に記載されるガスジェット冷却装置では、上述のように、鋼帯表裏の両側に配置されるそれぞれのノズル群を、鋼帯の長手方向においては、該長手方向におけるノズル間隔の１／３以上２／３以下の長さ分ずらして配置するとともに、鋼帯の幅方向においては、該幅方向におけるノズル間隔の１／６以上１／３以下の長さ分ずらして配置することにより、鋼帯の振動の抑制及び、鋼帯の温度分布の均一化を図っている。
　しかしながら、冷却後の金属板の温度分布をより一層均一化できることが望まれる。
　上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、冷却後の金属板の温度分布の均一化が可能な金属板の冷却装置及び金属板の連続熱処理設備を提供することを目的とする。
　本発明の少なくとも一実施形態に係る金属板の冷却装置は、
　金属板のパスラインを挟んで前記金属板の板厚方向における両側にそれぞれ設けられる複数の第１ノズル及び複数の第２ノズルを備え、
　前記複数の第１ノズル及び前記複数の第２ノズルは、それぞれ、前記金属板の板幅方向のピッチがＸｎであり、前記金属板の長手方向のピッチがＹｎであり、かつ、前記長手方向において隣接する一対の前記第１ノズル又は前記第２ノズルの前記板幅方向におけるずれ量がΔＸｎである千鳥配列を形成し、
　前記板幅方向において前記第１ノズルの中心からシフト量Ｓだけずれた位置を中心とし、前記板幅方向の半軸がΔＸｎ／４であり、かつ、前記長手方向の半軸がＹｎ／３である楕円によって規定される領域内に前記第２ノズルの中心が位置するように、前記第１ノズルの前記千鳥配列と前記第２ノズルの前記千鳥配列とが互いにずれて配置され、
　前記シフト量Ｓは、Ｓ＝ｍ×ΔＸｎ／２で表され、ｍはＳがＸｎ／２に最も近くなる奇数である。
　本発明の少なくとも一実施形態によれば、冷却後の金属板の温度分布の均一化が可能な金属板の冷却装置及び金属板の連続熱処理設備が提供される。
一実施形態に係る金属板の連続熱処理設備の概略構成図である。 一実施形態に係る冷却装置を金属板の板厚方向に見た模式図である。 一実施形態に係る複数のノズルによって形成される千鳥配列の一部を示す模式図である。 図３に示す千鳥配列を部分的に拡大して示す図である。 鋼板冷却時の温度分布の計算結果の一例である。 鋼板冷却時の温度分布の計算結果の一例である。 鋼板冷却時の温度分布の計算結果の一例である。 鋼板冷却時の温度分布の計算結果の一例である。 鋼板冷却時の温度分布の計算結果の一例である。 鋼板冷却時の温度分布の計算結果の一例である。 一実施形態に係るノズルによって形成される千鳥配列の一部を示す模式図である。
　以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
　まず、図１を参照して、幾つかの実施形態に係る冷却装置１が適用される金属板の連続熱処理設備について説明する。
　図１は、一実施形態に係る金属板の連続熱処理設備の概略構成図である。図１に示すように、連続熱処理設備１００は、帯状の金属板２（例えば鋼板）を連続的に熱処理するための炉（不図示）と、金属板２を搬送するためのロール６Ａ，６Ｂと、上述の炉で加熱された金属板２を冷却するための冷却装置１と、を備えている。なお、図１中の矢印は、金属板２の搬送方向（移動方向）を示す。
　図１に示すように、ロール６Ａとロール６Ｂとは、上下方向に離れて設置されており、ロール６Ａとロール６Ｂとの間を、金属板２が上下方向に（図示する例では下方から上方に向かって）搬送されるようになっている。ロール６Ａとロール６Ｂとの間には、金属板２を挟むように一対のガイドロール８Ａ，８Ｂが設けられており、これにより、金属板２の撓みや捩れが抑制されるようになっている。
　冷却装置１は、金属板２のパスライン３を挟んで、金属板２の板厚方向（以下、単に「板厚方向」ともいう。）における両側に設けられる一対の噴出ユニット１０Ａ，１０Ｂを含む。一対の噴出ユニット１０Ａ，１０Ｂは、金属板２に向けて冷却ガスを噴き出すように構成されている。
　このように、金属板２の両面に向けて一対の噴出ユニット１０Ａ，１０Ｂから冷却ガス（例えば空気）を吹き付けることにより、金属板２を効果的に冷却することができる。
　連続熱処理設備１００は、上述の炉によって金属板２を加熱した後、冷却装置１によって該金属板２を冷却することにより金属板２を連続的に焼鈍するための連続焼鈍炉であってもよい。
　以下、幾つかの実施形態に係る冷却装置１についてより詳細に説明する。
　図２は、一実施形態に係る冷却装置１を金属板２の板厚方向に見た模式図であり、より具体的には、金属板２の板厚方向において、冷却装置１の一対の噴出ユニット１０Ａ，１０Ｂの一方である噴出ユニット１０Ａを他方の噴出ユニット１０Ｂから見た図である。
　図１及び図２に示すように、冷却装置１の噴出ユニット１０Ａ，１０Ｂは、金属板２のパスライン３を挟んで金属板２の板厚方向における両側に金属板２の板幅方向（以下、単に「板幅方向」ともいう。）に沿って設けられている。
　噴出ユニット１０Ａ，１０Ｂの各々は、高圧の冷却ガスが供給されるように構成されたヘッダ部１２と、該ヘッダ部１２に設けられた複数のノズル１４Ａ，１４Ｂと、を含む。
　複数のノズル１４Ａ，１４Ｂは、噴出ユニット１０Ａに設けられる複数の第１ノズルと、噴出ユニット１０Ｂに設けられる複数の第２ノズルと、を含む。すなわち、複数の第１ノズル１４Ａと、複数の第２ノズル１４Ｂとは、金属板２のパスライン３を挟んで金属板２の板厚方向における両側にそれぞれ設けられている。
　複数のノズル１４Ａ，１４Ｂの各々とヘッダ部１２とは連通しており、ヘッダ部に供給される高圧の冷却ガスが、複数のノズル１４Ａから金属板２の一方の面に向けて、複数のノズル１４Ｂから金属板２の他方の面に向けてそれぞれ噴出されるようになっている。
　図１～図２に示す冷却装置１では、ヘッダ部１２は板幅方向に沿って延びる箱型の形状を有しており、複数のヘッダ部１２が、金属板２の長手方向（搬送方向；以下、単に「長手方向」ともいう。）に沿って配列されている。そして、図２に示すように、上述の長手方向（搬送方向）に沿って配列された各ヘッダ部１２において、複数のノズル１４Ａ，１４Ｂは、板幅方向に沿って配列されている。
　このように、長手方向に並ぶ複数のヘッダ部１２の各々において板幅方向に沿った列をなす複数のノズル１４Ａ，１４Ｂは、以下に説明するように、千鳥配列を形成している。
　幾つかの実施形態では、複数のノズル１４Ａ，１４Ｂの千鳥配列は、以下に述べる特徴を有する。
　図３及び図４は、複数のノズル１４Ａ，１４Ｂによって形成される千鳥配列の一部を示す模式図である。なお、図４は、図３に示す千鳥配列を部分的に拡大して示す図である。
　図３及び図４には、複数のノズル１４Ａ，１４Ｂを板厚方向に同一の方向に見た場合の各ノズル１４Ａ，１４Ｂの配置が示されており、複数のノズル１４Ａによって形成される千鳥配列と、複数のノズル１４Ｂによって形成される千鳥配列とが重ねて示されている。なお、図３及び図４において、ノズル１４Ａは実線の丸で、ノズル１４Ｂは破線の丸で表示されている。
　また、図３には、冷却装置１に含まれる全てのノズル１４Ａ，１４Ｂが示されているわけではなく、複数のノズル１４Ａ，１４Ｂによって形成される千鳥配列の説明に必要な範囲で、これらの複数のノズル１４Ａ，１４Ｂの各々のうちの一部が示されている。
　図３及び図４に示すように、複数の第１ノズル１４Ａは、金属板２の板幅方向のピッチがＸｎであり、金属板２の長手方向のピッチがＹｎであり、かつ、長手方向において隣接する一対の第１ノズル１４Ａの板幅方向におけるずれ量がΔＸｎである千鳥配列を形成している。
　また、複数の第２ノズル１４Ｂも、複数の第１ノズル１４Ａと同様の千鳥配列を形成している。すなわち、複数の第２ノズル１４Ｂは、金属板２の板幅方向のピッチがＸｎであり、金属板２の長手方向のピッチがＹｎであり、かつ、長手方向において隣接する一対の第２ノズル１４Ｂの板幅方向におけるずれ量がΔＸｎである千鳥配列を形成している。
　そして、第１ノズル１４Ａの千鳥配列と、第２ノズル１４Ｂの千鳥配列とが、板幅方向及び／又は長手方向において互いにずれて配置されている。
　より具体的には、図４に示すように、板幅方向において第１ノズル１４Ａの中心Ｏ１からシフト量Ｓだけずれた位置を中心Ｏ２とし、板幅方向の半軸がΔＸｎ／４であり、かつ、長手方向の半軸がＹｎ／３である楕円Ｅ１によって規定される領域内（図４において斜線で示す部分）に第２ノズル１４Ｂの中心が位置するように、第１ノズル１４Ａの千鳥配列と第２ノズル１４Ｂの千鳥配列とが互いにずれて配置されている。
　ここで、上述のシフト量Ｓは、Ｓ＝ｍ×ΔＸｎ／２で表され、ｍはＳがＸｎ／２に最も近くなる奇数である。
　なお、第１ノズル１４Ａ及び第２ノズル１４Ｂの千鳥配列の上述のずれ量ΔＸｎと長手方向のピッチＹｎとの組み合わせによっては、ΔＸｎ／４とＹｎ／３とが等しくなる場合がある。この場合、板幅方向の半軸がΔＸｎ／４であり、かつ、長手方向の半軸がＹｎ／３である上述の楕円Ｅ１は、半径がΔＸｎ／４（＝Ｙｎ／３）の円となる。
　上述のシフト量Ｓは、金属板２の板厚方向における両側に設けられる複数の第１ノズル１４Ａ及び複数の第２ノズル１４Ｂによりそれぞれ形成される千鳥配列の、板幅方向におけるずれ量の指標である。
　上述の実施形態によれば、シフト量ＳがＸｎ／２に近いので、ある長手方向位置でみたときに、板幅方向に沿って配列される第１ノズル１４Ａ及び第２ノズル１４Ｂを含む複数のノズルの間隔が均等に近くなるとともに、シフト量ＳはΔＸｎ／２の奇数倍であるので、長手方向に配列される第１ノズル１４Ａと第２ノズル１４Ｂの板幅方向位置が重ならなくなる。よって、上述の実施形態によれば、第１ノズル１４Ａ及び第２ノズル１４Ｂ通過後の金属板２の温度分布を効果的に均一化することができる。
　幾つかの実施形態では、上述のずれ量ΔＸｎと板幅方向のピッチＸｎとの比ΔＸｎ／Ｘｎが１／４以上１／２以下である。
　この場合、長手方向に隣接するノズルの板幅方向におけるずれ量が小さすぎず適度であるため、第１ノズル１４Ａ及び第２ノズル１４Ｂ通過後の金属板２の温度分布を効果的に均一化することができる。
　幾つかの実施形態では、上述のずれ量ΔＸｎと板幅方向のピッチＸｎとの比ΔＸｎ／Ｘｎが１／３又は１／４である。
　この場合、第１ノズル１４Ａ及び第２ノズル１４Ｂ通過後の金属板２の温度分布をより効果的に均一化することができる。
　幾つかの実施形態では、第１ノズル１４Ａ及び第２ノズル１４Ｂのそれぞれの千鳥配置は、板幅方向に沿って配列された複数の第１ノズル１４Ａ又は第２ノズル１４Ｂによって形成されるノズル列を１０列以上含む。
　この場合、千鳥配列を形成するノズルの列数がより少ない場合に比べて、第１ノズル１４Ａ及び第２ノズル１４Ｂ通過後の金属板２の温度分布を均一化しやすい。
　なお、ノズルの配列の仕方によっては、ノズル列数が多いほど、板幅方向の温度分布の周期性（不均一性）が顕著に表れる場合がある。上述の実施形態によれば、ノズルの列数が１０列以上であっても、第１ノズル１４Ａ及び第２ノズル１４Ｂ通過後の金属板の温度分布を均一化しやすい。
　幾つかの実施形態では、前記シフト量ＳはＸｎ／３以上Ｘｎ×２／３以下であってもよい。
　ここで、図１１は、一実施形態に係る複数のノズル１４Ａ，１４Ｂによって形成される千鳥配列の一部を示す模式図であり、図４と同様の部分的な拡大図である。
　図１１に示す例示的な実施形態では、第１ノズル１４Ａによって形成される千鳥配列と、第２ノズルによって形成される千鳥配列とが、長手方向において距離Ｌだけずれている。すなわち、第２ノズル１４Ｂの中心Ｏ２と、第１ノズル１４Ａの中心Ｏ１との長手方向における距離がＬである。
　幾つかの実施形態では、第２ノズル１４Ｂの中心Ｏ２と、第１ノズル１４Ａの中心Ｏ１との長手方向における距離をＬ（図１１参照）としたとき、０≦Ｌ／Ｙｎ≦１／３の関係が成り立つ。
　この場合、長手方向における金属板２の冷却ムラを効果的に低減することができ、第１ノズル１４Ａ及び第２ノズル１４Ｂ通過後の金属板２の温度分布をより効果的に均一化することができる。
　なお、図３及び図４に示す実施形態では、第２ノズル１４Ｂの中心Ｏ２と、第１ノズル１４Ａの中心Ｏ１との長手方向における位置が一致しているので、上述の距離Ｌはゼロであるため、図３及び図４において、上述の距離Ｌを示す符号は示されていない。
　以上述べた幾つかの実施形態に係る冷却装置１による金属板の温度分布の均一化の効果について、シミュレーション結果により示す。
（計算条件）
　以下に示すパターン１～６の千鳥配列を形成する複数の第１ノズル１４Ａ及び第２ノズル１４Ｂを含む冷却装置１を鋼帯（金属板）が通過する際の、各ノズル列の位置における鋼帯の板幅方向における温度分布について、下記条件で計算を行った。
 
　計算対象とする鋼帯の板幅方向の長さ：Ｘｎ（千鳥配列の板幅方向ピッチＸｎと同じ長さ；図３に示す解析領域Ａ１参照）
　千鳥配列を形成するノズル列の列数：２０列（２０段）
　各パターンの千鳥配列の特徴を示す各種パラメータ（Ｘｎ、Ｙｎ、ΔＸｎ、Ｓ、Ｌ）の比：下記表に示すとおり。
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  
 
　上述のパターン１～６について各温度分布の計算結果を、図５～図１０にそれぞれ示す。なお図５～図１０の各グラフにおいて、横軸は、上述の解析領域Ａ１（図３参照）における鋼帯の板幅方向の位置を示し、縦軸は、鋼板の温度を示す。また、各グラフにおいて、Ｔ０は初期温度（ノズル通過前の温度）を意味し、Ｔｎは、ｎ列目（ｎ段目）のノズル列通過時の温度を意味する。
　なお、パターン１～３、５、６は、本発明の実施例であり、パターン４は、「ｍ」が偶数となる比較例である。
　パターン１～３とパターン４の計算結果を比べると、鋼板が通過するノズル列数が増加するにつれ、パターン４では、板幅方向における温度分布が一様でなく周期的に増減しているのに対し、本発明の特徴を有するパターン１～３では、ノズルでの冷却後の温度分布が徐々に均一化されている。
　これは、パターン１～３では、シフト量ＳがＸｎ／２に近く、かつ、シフト量ＳはΔＸｎ／２の奇数倍であるので、板幅方向に沿って配列される第１ノズル１４Ａ及び第２ノズル１４Ｂを含む複数のノズルの間隔が均等に近くなるとともに、長手方向に配列される第１ノズル１４Ａと第２ノズル１４Ｂの板幅方向位置が重ならないためであると考えられる。
　特に、パターン２～３では、ノズル列通過後の鋼板の温度分布が得に均一になっており、上述のずれ量ΔＸｎと板幅方向のピッチＸｎとの比ΔＸｎ／Ｘｎが１／３又は１／４であるときに、温度分布の均一化の効果が高いことが示されている。
　この場合、第１ノズル１４Ａ及び第２ノズル１４Ｂ通過後の金属板２の温度分布をより効果的に均一化することができる。
　また、パターン２，５，６は、第１ノズル１４Ａ及び第２ノズル１４Ｂの千鳥配列の形状は同一であるが、第１ノズル１４Ａと第２ノズル１４Ｂの、長手方向における位置のずれの大きさが異なる。
　この点、パターン２，５，６の計算結果によれば、これらのパターンのいずれの場合にも、第１ノズル１４Ａ及び第２ノズル１４Ｂ通過後の金属板２の温度分布を比較的均一化することが示されているが、Ｌ／Ｙｎがより小さいほうがその効果が大きく、Ｌ／Ｙｎ＝０を満たす（すなわち、第２ノズル１４Ｂの中心Ｏ２と、第１ノズル１４Ａの中心Ｏ１との長手方向における位置が一致している）パターン２では、その効果が特に大きいことがわかる。
　以下、幾つかの実施形態に係る金属板の冷却装置及び連続熱処理設備について概要を記載する。
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る金属板の冷却装置は、
　金属板のパスラインを挟んで前記金属板の板厚方向における両側にそれぞれ設けられる複数の第１ノズル及び複数の第２ノズルを備え、
　前記複数の第１ノズルは、前記金属板の板幅方向のピッチがＸｎであり、前記金属板の長手方向のピッチがＹｎであり、かつ、前記長手方向において隣接する一対の前記第１ノズルの前記板幅方向におけるずれ量がΔＸｎである千鳥配列を形成し、
　前記複数の第２ノズルは、前記板幅方向のピッチがＸｎであり、前記長手方向のピッチがＹｎであり、かつ、前記長手方向において隣接する一対の前記第２ノズルの前記板幅方向におけるずれ量がΔＸｎである千鳥配列を形成し、
　前記板幅方向において前記第１ノズルの中心からシフト量Ｓだけずれた位置を中心とし、前記板幅方向の半軸がΔＸｎ／４であり、かつ、前記長手方向の半軸がＹｎ／３である楕円によって規定される領域内に前記第２ノズルの中心が位置するように、前記第１ノズルの前記千鳥配列と前記第２ノズルの前記千鳥配列とが互いにずれて配置され、
　前記シフト量Ｓは、Ｓ＝ｍ×ΔＸｎ／２で表され、ｍはＳがＸｎ／２に最も近くなる奇数である。
　上述のシフト量Ｓは、金属板の板厚方向における両側に設けられる複数の第１ノズル及び複数の第２ノズルによりそれぞれ形成される千鳥配列の、板幅方向におけるずれ量の指標である。
　上記（１）の構成によれば、上述のシフト量ＳがＸｎ／２に近いので、ある長手方向位置でみたときに、板幅方向に沿って配列される第１ノズル及び第２ノズルを含む複数のノズルの間隔が均等に近くなるとともに、シフト量ＳはΔＸｎ／２の奇数倍であるので、長手方向に配列される第１ノズルと第２ノズルの板幅方向位置が重なりにくくなる。よって、上記（１）の構成によれば、第１ノズル及び第２ノズル通過後の金属板の温度分布を均一化することができる。
　（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
　前記ずれ量ΔＸｎと前記板幅方向のピッチＸｎとの比ΔＸｎ／Ｘｎが１／４以上１／２以下である。
　上記（２）の構成によれば、ΔＸｎ／Ｘｎが１／４以上１／２以下であり、長手方向に隣接するノズルの板幅方向におけるずれ量が小さすぎず適度であるため、第１ノズル及び第２ノズル通過後の金属板の温度分布を効果的に均一化することができる。
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、
　前記比ΔＸｎ／Ｘｎが１／３又は１／４である。
　上記（３）の構成によれば、ΔＸｎ／Ｘｎが１／３又は１／４であるので、第１ノズル及び第２ノズル通過後の金属板の温度分布をより効果的に均一化することができる。
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの構成において、
　前記第１ノズルの前記千鳥配列は、前記板幅方向に沿って配列された複数の前記第１ノズルによって形成されるノズル列を１０列以上含み、
　前記第２ノズルの前記千鳥配列は、前記板幅方向に沿って配列された複数の前記第２ノズルによって形成されるノズル列を１０列以上含む。
　上記（４）の構成によれば、第１ノズル及び第２ノズルのそれぞれの千鳥配列は、１０列以上のノズル列を含むので、ノズルの列数がより少ない場合に比べて、第１ノズル及び第２ノズル通過後の金属板の温度分布を均一化しやすい。
　なお、ノズルの配列の仕方によっては、ノズル列数が多いほど、板幅方向の温度分布の周期性（不均一性）が顕著に表れる場合がある。この点、上記（４）の構成によれば、ノズルの列数が１０列以上であっても、第１ノズル及び第２ノズル通過後の金属板の温度分布を均一化しやすい。
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかの構成において、
　前記シフト量ＳはＸｎ／３以上Ｘｎ×２／３以下である。
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの構成において、
　第２ノズル１４Ｂの中心Ｏ２と、第１ノズル１４Ａの中心Ｏ１との前記長手方向における距離をＬとしたとき、０≦Ｌ／Ｙｎ≦１／３の関係が成り立つ。
　上記（６）の構成によれば、第２ノズルの中心は、長手方向において第１ノズルの中心と同じ位置に位置するので、長手方向における金属板の冷却ムラを低減することができ、第１ノズル及び第２ノズル通過後の金属板の温度分布を効果的に均一化することができる。
（７）本発明の少なくとも一実施形態に係る金属板の連続熱処理設備は、
　金属板を熱処理するための炉と、
　前記炉で熱処理された前記金属板を冷却するように構成された上記（１）乃至（６）何れかに記載の冷却装置と、
を備えることを特徴とする。
　上記（７）の構成によれば、上述のシフト量ＳがＸｎ／２に近いので、ある長手方向位置でみたときに、板幅方向に沿って配列される第１ノズル及び第２ノズルを含む複数のノズルの間隔が均等に近くなるとともに、シフト量ＳはΔＸｎ／２の奇数倍であるので、長手方向に配列される第１ノズルと第２ノズルの板幅方向位置が重ならない。よって、上記（７）の構成によれば、第１ノズル及び第２ノズル通過後の金属板の温度分布を均一化することができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
　本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
　例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
　また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
　また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
１　　　冷却装置
２　　　金属板
３　　　パスライン
６Ａ　　ロール
６Ｂ　　ロール
８Ａ　　ガイドロール
８Ｂ　　ガイドロール
１０Ａ　噴出ユニット
１０Ｂ　噴出ユニット
１２　　ヘッダ部
１４Ａ　第１ノズル
１４Ｂ　第２ノズル
１００　連続熱処理設備
Ａ１　　解析領域
Ｏ１　　第１ノズルの中心
Ｏ２　　第２ノズルの中心
Ｓ　　　シフト量
Ｘｎ　　板幅方向のピッチ
Ｙｎ　　長手方向のピッチ
ΔＸｎ　ずれ量

Claims (7)

  1. 　金属板のパスラインを挟んで前記金属板の板厚方向における両側にそれぞれ設けられる複数の第１ノズル及び複数の第２ノズルを備え、
    　前記複数の第１ノズルは、前記金属板の板幅方向のピッチがＸｎであり、前記金属板の長手方向のピッチがＹｎであり、かつ、前記長手方向において隣接する一対の前記第１ノズルの前記板幅方向におけるずれ量がΔＸｎである千鳥配列を形成し、
    　前記複数の第２ノズルは、前記板幅方向のピッチがＸｎであり、前記長手方向のピッチがＹｎであり、かつ、前記長手方向において隣接する一対の前記第２ノズルの前記板幅方向におけるずれ量がΔＸｎである千鳥配列を形成し、
    　前記板幅方向において前記第１ノズルの中心からシフト量Ｓだけずれた位置を中心とし、前記板幅方向の半軸がΔＸｎ／４であり、かつ、前記長手方向の半軸がＹｎ／３である楕円によって規定される領域内に前記第２ノズルの中心が位置するように、前記第１ノズルの前記千鳥配列と前記第２ノズルの前記千鳥配列とが互いにずれて配置され、
    　前記シフト量Ｓは、Ｓ＝ｍ×ΔＸｎ／２で表され、ｍはＳがＸｎ／２に最も近くなる奇数である
    ことを特徴とする金属板の冷却装置。
  2. 　前記ずれ量ΔＸｎと前記板幅方向のピッチＸｎとの比ΔＸｎ／Ｘｎが１／４以上１／２以下である
    ことを特徴とする請求項１に記載の金属板の冷却装置。
  3. 　前記比ΔＸｎ／Ｘｎが１／３又は１／４である
    ことを特徴とする請求項２に記載の金属板の冷却装置。
  4. 　前記第１ノズルの前記千鳥配列は、前記板幅方向に沿って配列された複数の前記第１ノズルによって形成されるノズル列を１０列以上含み、
    　前記第２ノズルの前記千鳥配列は、前記板幅方向に沿って配列された複数の前記第２ノズルによって形成されるノズル列を１０列以上含む
    ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の金属板の冷却装置。
  5. 　前記シフト量ＳはＸｎ／３以上Ｘｎ×２／３以下である
    ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の金属板の冷却装置。
  6. 　前記第２ノズルの中心と、前記第１ノズルの中心との前記長手方向における距離をＬとしたとき、０≦Ｌ／Ｙｎ≦１／３の関係が成り立つ
    ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の金属板の冷却装置。
  7. 　金属板を熱処理するための炉と、
    　前記炉で熱処理された前記金属板を冷却するように構成された請求項１乃至６の何れか一項に記載の冷却装置と、
    を備えることを特徴とする金属板の連続熱処理設備。
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