(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被冷却材を通板しながら冷却する冷却装置において、
通板方向に移動する前記被冷却材に対して接触しながら回転する少なくとも１つの冷却ロールを備え、
前記冷却ロールは、
前記冷却ロールの内部に設けられた冷媒供給路と、
前記冷却ロールの内部に設けられた冷媒排出路と、
前記冷却ロールのロール周面に形成された複数の凸部と、
前記ロール周面に形成され、前記冷媒供給路を通じて供給された冷媒を前記複数の凸部間の空隙に噴出する噴出孔と、
前記ロール周面に形成され、前記複数の凸部間の空隙に存在する前記冷媒及び該冷媒の蒸気を前記冷媒排出路に排出する排出孔と、
を備えることを特徴とする、冷却装置。
【請求項２】
前記冷却ロールは、前記被冷却材を両側から挟むように少なくとも一対設けられ、前記通板方向に移動する前記被冷却材を両側から冷却することを特徴とする、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記被冷却材は、連続熱延設備により熱延された後にコイル状に巻き取られる薄板であり、
前記冷却ロールは、前記連続熱延設備の圧延機と巻き取り装置の間に、前記薄板の通板方向に沿って複数対設けられ、
前記複数対の冷却ロールは、前記通板方向に移動する前記薄板を両側から冷却することを特徴とする、請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記被冷却材は、厚板熱延設備により熱延された後に制御冷却又は形状矯正される厚板であり、
前記冷却ロールは、前記厚板圧延設備の圧延機の後段に、前記厚板の通板方向に沿って複数対設けられ、
前記複数対の冷却ロールは、前記通板方向に移動する前記厚板を両側から冷却しつつ、制御冷却又は形状矯正することを特徴とする、請求項２に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記冷却ロールは、該冷却ロールに巻き付けられた前記被冷却材の通板に伴って回転しながら、前記被冷却材を冷却することを特徴とする、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記被冷却材は、連続冷延設備により冷延された薄板であり、
前記冷却ロールは、前記薄板を加熱する加熱炉の後段に設けられた少なくとも１対のブライドルロールとして用いられ、前記加熱炉で加熱された前記薄板を冷却しつつ、形状矯正することを特徴とする、請求項５に記載の冷却装置。
【請求項７】
被冷却材を通板しながら冷却する冷却方法において、
ロール周面に複数の凸部が形成された冷却ロールを回転させながら、通板方向に移動する前記被冷却材に対して前記ロール周面を連続的に接触させることにより、前記被冷却材を間接冷却するとともに、
前記冷却ロールの内部に設けられた冷媒供給路を介して供給される冷媒を、前記ロール周面に形成された噴出孔から、前記複数の凸部間の空隙に噴出しつつ、前記複数の凸部間の空隙に存在する前記冷媒、及び前記被冷却材の熱により気化した前記冷媒の蒸気を、前記ロール周面に形成された排出孔から、前記冷却ロールの内部に設けられた冷媒排出路を介して排出することにより、前記冷媒を用いて前記被冷却材を直接冷却することを特徴とする、冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却ロールを用いて被冷却材を冷却する冷却装置及び冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼帯の連続焼鈍工程や熱処理工程において、鋼帯を通板しながら冷却するために、鋼帯を冷却ロールに巻き付ける接触抜熱式の冷却方法が用いられている。例えば、特許文献１、２には、冷却ロールの内部に形成された流路に冷媒を流通させながら、該冷却ロールの周面を鋼帯に接触させる冷却方法が開示されている。
【０００３】
また、特許文献３には、鋼帯を冷却ロールに巻き付けて冷却する際に、ロール周面に形成された貫通孔を利用して、鋼帯とロール周面の間に巻き込まれたガスを排出することによって、鋼帯をロール周面に密着させる技術が開示されている。さらに、特許文献４には、ロール周面に多数の微小突起を形成することによって、鋼帯とロール周面の密着性を向上させ、上記巻き込みガスの影響を軽減する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２６９５５８号公報
【特許文献２】特開平５−２０９２２９号公報
【特許文献３】特開平７−６２４５２号公報
【特許文献４】特開平９−１８４０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１〜４記載の従来の冷却方法はいずれも、接触抜熱式の冷却にのみ依存しており、鋼帯から冷却ロールへの熱伝達には限界があった。このため、冷却効率が不十分であり、鋼帯を急冷することができないという問題があった。なお、特許文献３、４のような冷却ロールの周面に対する工夫（貫通孔や突起部）も、鋼帯と冷却ロールの密着性を高めることを目的としおり、あくまでも接触抜熱式の冷却方法のみに依存していることには変わりない。
【０００６】
さらに、上記従来の冷却方法では、鋼帯とロール周面を完全に均一に接触させることは極めて困難であるので、どうしても鋼帯に冷却ムラが生じてしまい、冷却の均一性が不十分であるという問題もあった。
【０００７】
また、冷却ロールを用いずに、冷却水等の冷媒を鋼板にスプレーして冷却する従来の冷却方法においても、冷却効率が不十分であり、冷却の均一性が不十分であるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、冷却ロールによる冷却効率と均一性を向上することが可能な、新規かつ改良された冷却装置及び冷却方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、被冷却材を通板しながら冷却する冷却装置において、通板方向に移動する前記被冷却材に対して接触しながら回転する少なくとも１つの冷却ロールを備え、前記冷却ロールは、前記冷却ロールの内部に設けられた冷媒供給路と、前記冷却ロールの内部に設けられた冷媒排出路と、前記冷却ロールのロール周面に形成された複数の凸部と、前記ロール周面に形成され、前記冷媒供給路を通じて供給された冷媒を前記複数の凸部間の空隙に噴出する噴出孔と、前記ロール周面に形成され、前記複数の凸部間の空隙に存在する前記冷媒及び該冷媒の蒸気を前記冷媒排出路に排出する排出孔と、を備えることを特徴とする、冷却装置が提供される。
【００１０】
前記冷却ロールは、前記被冷却材を両側から挟むように少なくとも一対設けられ、前記通板方向に移動する前記被冷却材を両側から冷却するようにしてもよい。
【００１１】
前記被冷却材は、連続熱延設備により熱延された後にコイル状に巻き取られる薄板であり、前記冷却ロールは、前記連続熱延設備の圧延機と巻き取り装置の間に、前記薄板の通板方向に沿って複数対設けられ、前記複数対の冷却ロールは、前記通板方向に移動する前記薄板を両側から冷却するようにしてもよい。
【００１２】
前記被冷却材は、厚板熱延設備により熱延された後に制御冷却又は形状矯正される厚板であり、前記冷却ロールは、前記厚板圧延設備の圧延機の後段に、前記厚板の通板方向に沿って複数対設けられ、前記複数対の冷却ロールは、前記通板方向に移動する前記厚板を両側から冷却しつつ、制御冷却又は形状矯正するようにしてもよい。
【００１３】
前記冷却ロールは、該冷却ロールに巻き付けられた前記被冷却材の通板に伴って回転しながら、前記被冷却材を冷却するようにしてもよい。
【００１４】
前記被冷却材は、連続冷延設備により冷延された薄板であり、前記冷却ロールは、前記薄板を加熱する加熱炉の後段に設けられた少なくとも１対のブライドルロールとして用いられ、前記加熱炉で加熱された前記薄板を冷却しつつ、形状矯正するようにしてもよい。
【００１５】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、被冷却材を通板しながら冷却する冷却方法において、ロール周面に複数の凸部が形成された冷却ロールを回転させながら、通板方向に移動する前記被冷却材に対して前記ロール周面を連続的に接触させることにより、前記被冷却材を間接冷却するとともに、前記冷却ロールの内部に設けられた冷媒供給路を介して供給される冷媒を、前記ロール周面に形成された噴出孔から、前記複数の凸部間の空隙に噴出しつつ、前記複数の凸部間の空隙に存在する前記冷媒、及び前記被冷却材の熱により気化した前記冷媒の蒸気を、前記ロール周面に形成された排出孔から、前記冷却ロールの内部に設けられた冷媒排出路を介して排出することにより、前記冷媒を用いて前記被冷却材を直接冷却することを特徴とする、冷却方法が提供される。
【００１６】
上記構成により、高温の被冷却材と冷却ロールとの接触部において、被冷却材を直接冷却するための冷媒が噴出孔から噴出され、被冷却材の表面と複数の凸部とで形成される空隙をランダムに流通して、排出孔から排出される。このとき、当該空隙に供給された冷媒は、高温の被冷却材と接触して気化するため、このときの気化潜熱により被冷却材が冷却される（直接冷却）。また、被冷却材と冷却ロールとの接触部において、冷媒とその蒸気をランダムに流通させることで、被冷却材の表面を均一に冷却することができる。一方、冷却ロールの内部に形成された冷媒供給路及び冷媒排出路を冷媒が循環することにより、冷却ロール自体も冷却されている。このため、該冷却ロールの複数の凸部が被冷却材の表面と接触することで、冷却ロール自体の接触抜熱により被冷却材が冷却される（間接冷却）。
【００１７】
このように、被冷却材の表面と冷却ロールの周面との間でランダムに流通する冷媒の気化潜熱（直接冷却）と、被冷却材から冷却ロールへの接触抜熱（間接冷却）との双方の冷却作用によって、被冷却材の冷却効率を向上できるとともに、被冷却材の表面全体をムラ無く均一に冷却できる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明によれば、冷却ロールの接触抜熱による間接冷却と、冷媒の気化潜熱による直接冷却とを併用することによって、冷却ロールによる冷却効率と均一性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る冷却ロールを示す側面図である。
【図２】同実施形態に係る冷却ロールのロール周面を示す正面図（ａ）及び部分拡大図（ｂ）である。
【図３】同実施形態に係る冷却ロールのロール周面と被冷却材との接触部における冷媒３の流通状態を示す部分拡大断面図である。
【図４】同実施形態に係る冷却ロールの変更例を示す部分拡大断面図である。
【図５】同実施形態に係る冷却ロールの変更例を示す側面図である。
【図６】同実施形態に係る冷却ロールが適用された連続熱延設備を示す模式図である。
【図７】同実施形態に係る冷却ロールが適用された厚板熱延設備を示す模式図である。
【図８】同実施形態に係る冷却ロールが適用された連続焼鈍設備又は連続溶融金属めっき設備の加熱炉を示す模式図である。
【図９】本発明の実施例に係る冷却ロールを用いたストリップ冷却方法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２１】
［１．冷却ロールの構成］
まず、図１〜図３を参照して、本発明の第１の実施形態に係る冷却装置である冷却ロール１の構成について詳述する。図１は、本実施形態に係る冷却ロール１を示す側面図である。図２は、該冷却ロール１のロール周面２を示す正面図（ａ）及び部分拡大図（ｂ）である。図３は、該冷却ロール１のロール周面２と被冷却材１０との接触部における冷媒３の流通状態を示す部分拡大断面図である。
【００２２】
［１．１．冷却ロールの全体構成］
図１〜図３に示すように、冷却ロール１は、被冷却材１０を通板しながら冷却するための冷却装置として機能する。冷却ロール１は、被冷却材１０の種類やサイズに応じたロール幅及びロール径を有するロール体からなり、冷却用途や被冷却材１０の種類に応じて、駆動式でも無駆動式であってもよい。被冷却材１０は、板状又は帯状の金属材、例えば、熱延さえた薄板（熱延鋼板）、熱延された厚板、各種熱処理装置で処理された薄板（冷延鋼板）などであるが、詳細は後述する（図６〜図８参照。）。
【００２３】
なお、図１の例では、比較的厚い平板状の被冷却材１０（厚板等）が、冷却ロール１のロール周面２に対して狭い範囲で接触する例を図示しているが、比較的薄い帯状の被冷却材が冷却ロール１のロール周面２に対して所定の巻き付き角で巻き付くように接触する場合であってもよい。
【００２４】
図１に示すように、冷却ロール１の内部には、該ロール内部からロール周面２に冷媒３を供給するための冷媒供給路４と、ロール周面２からロール内部に冷媒３を排出するための冷媒排出路５が形成されている。
【００２５】
冷媒供給路４は、１つの中央流路４１と、複数の分岐流路４２から構成される。中央流路４１は、冷却ロール１内部の中心に、ロール軸方向に延設された直線状の流路である。この中央流路４１は、径方向に延設される複数の分岐流路４２に分岐している。該複数の分岐流路４２は、中央流路４１からロール周面２に向かって放射状に延び、各々の分岐流路４２は、ロール周面２に形成された噴出孔３１にそれぞれ連通している。
【００２６】
一方、冷媒排出路５は、複数の中央流路５１と、複数の分岐流路５２と、環状流路５３とから構成される。中央流路５１は、上記冷媒供給路４の中央流路４１の周囲に、ロール軸方向に延設された直線状の流路であり、周方向に等間隔で設けられる。中央流路５１も、径方向に延設される複数の分岐流路５２に分岐している。該複数の分岐流路５２は、各中央流路５１からロール周面２に向かって放射状に延び、各々の分岐流路５２は、該ロール周面２に形成された排出孔３２にそれぞれ連通している。また、上記複数の中央流路５１は、ロール軸方向に適宜の間隔で配置される環状流路５３により相互に連通している。
【００２７】
また、冷媒供給路４の分岐流路４２と、冷媒排出路５の分岐流路５２は、冷却ロール１の周方向に交互に等間隔で配置されている。これにより、分岐流路４２を通じてロール周面２全体に対して冷媒３を均一に供給できるとともに、分岐流路５２を通じてロール周面２全体から冷媒３を均一に回収及び排出できる。なお、図１の例では、冷却ロール１のある縦断面において、周方向に１０本の分岐流路４２、５２が形成されているが、分岐流路４２、５２の数は、冷却ロール１のロール径や冷媒３の噴出量等に応じて、適宜変更してもよい。
【００２８】
かかる冷却ロール１は、通板方向に移動する被冷却材１０に従動して回転しながら、ロール周面２を被冷却材１０に部分的に接触させる。これにより、冷却ロール１は、接触抜熱による間接冷却機能のみならず、冷媒３による直接冷却機能を発揮する。つまり、ロール周面２と被冷却材１０との接触部において、被冷却材１０から冷却ロール１に抜熱されることにより、被冷却材１０が間接的に冷却されるとともに、ロール周面２と被冷却材１０との接触部周辺８を流通する冷媒３により、被冷却材１０が直接的に冷却される。また、上記冷媒供給路４及び冷媒排出路５は、冷却ロール１自体を冷却する内部冷却機構としても機能し、該冷媒供給路４及び冷媒排出路５内を冷媒３が流通することで、冷却ロール１自体が冷却される。
【００２９】
［１．２．ロール周面の構成］
ここで、図２を参照して、冷却ロール１のロール周面２の構成について詳述する。図２に示すように、ロール周面２には、径方向外側に向かって突出した複数の凸部３０と、ロール周面２上に冷媒３を噴出する複数の噴出孔３１と、ロール周面２上から冷媒３を排出する複数の排出孔３２とが形成されている。噴出孔３１は、上記冷媒供給路４の分岐流路４２と連通しており、冷媒供給路４を通じて供給された冷媒３を、ロール周面２上の複数の凸部３０間の空隙３３（凸部３０間の凹部）に噴出する。一方、排出孔３２は、上記冷媒排出路５の分岐流路５２と連通しており、ロール周面２上の複数の凸部３０間の空隙３３に存在する余剰の冷媒３、及び、被冷却材１０の熱により気化した冷媒３の蒸気を、冷媒排出路５に排出する。
【００３０】
これら凸部３０、噴出孔３１及び排出孔３２はそれぞれ、ロール周面２上で縦横に所定間隔で均等に配置されている。凸部３０の分布密度は、噴出孔３１及び排出孔３２の分布密度よりも高い（例えば、図示の例では凸部３０の分布密度が約３６倍）。これにより、冷媒３は、ロール周面２上で噴出孔３１から排出孔３２に至るまでの間に、様々な方向にランダムに流動するようになる。
【００３１】
また、噴出孔３１の分布密度と排出孔３２の分布密度は略同一である。ある１つの噴出孔３１に隣接する４つの排出孔３２を頂点とする正方形の中心に、該噴出孔３１が配置されており、同様に、ある１つの排出孔３２に隣接する４つの噴出孔３１を頂点とする正方形の中心に、該排出孔３２が配置されている。このように複数の噴出孔３１及び排出孔３２を等間隔で交互に千鳥配置することで、ロール周面２上で冷媒３を均等に流通させることができる。なお、噴出孔３１と排出孔３２を異なる分布密度にすることも可能である。
【００３２】
［１．３．凸部の構成］
ここで、ロール周面２に形成される凸部３０について詳述する。ロール周面２に、一つ一つが独立した複数の凸部３０を設けることにより、被冷却材１０の表面１１と複数の凸部３０とで囲まれた空隙３３を流路として、ロール周面２上で冷媒３を流通させることが可能となる。
【００３３】
図２に示すように凸部３０は、冷却ロール１のロール周面２に所定の間隔で設けられた円柱状の突起で構成される。この凸部３０の水平断面形状は、例えば円状、楕円状、多角形状又は星型形状の何れかであることが好ましく、垂直断面形状は、例えば長方形又は台形であることが好ましい。また、凸部３０は半球状であってもよい。また、複数の凸部３０間の空隙３３に冷媒３をランダムに流通させるためには、凸部３０の水平断面の形状が、上下左右に対称な形状、例えば円、正方形、楕円等であることが好ましい。また、凸部３０は、ロール周面２の全面に設けられることが好ましいが、ロール周面２の一部にのみ設けてもよい。
【００３４】
また、凸部３０の高さは、例えば０．０２５〜１０ｍｍであることが好ましい。凸部３０の高さが０．０２５ｍｍよりも低いと、ロール周面２と被冷却材１０の表面１１との隙間が小さすぎるため、凸部３０間の空隙３３に冷媒３を円滑に流通させることが困難となる。一方、凸部３０の高さが１０ｍｍよりも大きいと、ロール周面２と被冷却材１０の表面１１との隙間が大きくなりすぎて、冷媒３の供給量を多くする必要があり、不経済である。
【００３５】
また、ロール周面２上における凸部３０の面積率は、例えば２０〜９０％であることが好ましい。凸部３０の面積率が２０％よりも小さいと、ロール周面２の凸部３０の形状が被冷却材１０に転写し易くなる。一方、凸部３０の面積率が、９０％よりも大きい場合は、凸部３０間の空隙３３が狭く、圧力損失が大きくなり、冷媒３が充填又は流動できないため、冷却効率が若干低下する。
【００３６】
凸部３０の水平断面形状が円状である場合には、凸部３０の直径（水平断面の形状が多角形状又は星型形状である場合には、凸部の外接円の直径）は、例えば０．０５〜５０ｍｍであることが好ましい。これは、凸部３０の直径が０．０５ｍｍよりも小さい場合は、凸部３０の摩耗が大きく、長期間に渡り効果を得られず、５０ｍｍよりも大きい場合、均一な冷却ができないためである。
【００３７】
なお、所定形状に成形された別部材を平坦なロール周面２に装着することで、凸部３０を設けてもよいが、凸部３０の成形条件によっては、凸部３０の痕が被冷却材１０に転写されることがある。これを防止するために、ロール周面２における凸部３０を設ける部位の周囲を、凸部３０の高さと同等の深さ分だけ除去することで、凸部３０を設けるようにしてもよい。
【００３８】
また、ロール周面２の凸部３０は、例えば、機械的切削加工、電解加工、化学エッチング、放電加工、又はめっき法により形成することができる。
【００３９】
このうち、例えば化学エッチングは、以下のようにして行うことができる。まず、可視光硬化型感光性樹脂を冷却ロール１のロール周面２に塗布、乾燥した後、可視光を遮断するマスクで被覆して可視光を照射し、照射部を硬化させる。次に、硬化部以外の樹脂を有機溶剤により除去する。例えば、塩化第２鉄等のエッチング液に、冷却ロール１のロール周面２を１〜３０分程度浸漬し、エッチングすればよい。凸部３０の直径又はピッチは、可視光を遮断するマスクの形状によって適宜選択することが可能であり、凸部３０の高さはエッチング時間によって適宜調整することができる。
【００４０】
放電ダル加工は、目的とする凸部形状を反転させた凹部を表面パターンとして有する銅電極を、冷却ロール１のロール周面２に対向して設置し、加工電流条件を冷却ロール１の材質、及び所望の凸部形状に応じて、適宜調整すればよい。
【００４１】
めっき法の場合、半球状凸部３０の直径を１０μｍ以上とするため、めっきの厚みを１０μｍ以上とすることが好ましく、剥離を防止するため、めっきの厚みの上限は８００μｍ以下とすることが好ましい。めっき層は、アルカリ脱脂し、めっき液中で金型を陽極として電解処理する電解エッチングを行った後、所定の浴温、電流密度で形成することができる。なお、半球状凸形状を有するめっき層を形成するには、例えば、電流密度を段階的に増加させた後、一定電流密度でめっきすればよい。
【００４２】
［１．４．噴出孔及び排出孔の構成］
次に、ロール周面２に形成される噴出孔３１、排出孔３２について詳述する。噴出孔３１、排出孔３２の形状が円形である場合、それらの直径が０．１ｍｍ未満では、目詰まりが起きやすいため、噴出孔３１、排出孔３２の直径の下限を０．１ｍｍ以上とすることが好ましい。一方、噴出孔３１、排出孔３２の直径が１００ｍｍよりも大きいと、被冷却材１０に形状が転写するため、直径の上限を１００ｍｍ以下とすることが好ましい。なお、噴出孔３１、排出孔３２の形状が矩形、楕円形である場合、多孔質金属の孔のような不定形である場合には、流路面積が直径０．１〜１００ｍｍの円と同等であればよい。
【００４３】
また、噴出孔３１、排出孔３２のピッチ（即ち、隣接する噴出孔３１同士の若しくは排出孔３２同士の距離）が、０．１ｍｍよりも小さい場合、孔の数が増加して冷却ロール１の製造コストが高くなる。一方、噴出孔３１、排出孔３２のピッチが１０００ｍｍよりも大きい場合は、冷却能力が不足することがある。従って、噴出孔３１、排出孔３２のピッチは、０．１〜１０００ｍｍであることが好ましい。
【００４４】
なお、上記の噴出孔３１、排出孔３２、冷媒供給路４及び冷媒排出路５等は、冷却ロール１に対するドリルによる機械的な穿孔、又は、放電加工による穿孔によって設けることができる。また、冷媒３の噴出孔３１及び排出孔３２を冷却ロール１に穿孔する代わりに、内部から外表面に貫通する気孔を有する多孔質金属に、冷媒３の供給配管及び排出配管を接続して、冷却ロール１を構成してもよい。この場合、肉厚方向に貫通する直径、ピッチの孔を複数有する多孔質金属を使用することが好ましい。このような多孔質金属は、粉末を成形後に焼結するか、又は金属を溶融させた後、温度制御により凝固組織の方向を一定にする一方向凝固によって製造することができる。
【００４５】
また、冷媒３は、難燃性、腐食性の観点から、水、多価アルコール類、多価アルコール類水溶液、ポリグリコール、引火点１２０℃以上の鉱物油、合成エステル、シリコンオイル、フッ素オイル、滴点１２０℃以上のグリース、鉱物油、合成エステルに界面活性剤を配合した水エマルションの何れでもよく、これらの混合物を用いてもよい。また、冷媒３は、流体であれば、常温にて液体でも気体であってもよいが、本実施形態では、冷媒３として、例えば液体の冷却水を用いる。
【００４６】
上記のように、冷却ロール１のロール周面２に複数の凸部３０、噴出孔３１及び排出孔３２を設けることにより、ロール周面２と被冷却材１０の接触部周辺８において、被冷却材１０の表面１１と複数の凸部３０で囲まれた空隙３３を冷媒３が流通する。これにより、冷媒３を用いて被冷却材１０を直接冷却できるので、被冷却材１０の冷却効率を高めることができる。
【００４７】
［１．５．冷媒流路］
次に、図３を参照して、冷却ロール１のロール周面２上における冷媒３の流路について説明する。上述した複数の凸部３０間の空隙３３は、ロール周面２上における冷媒３の流路として機能する。つまり、ロール周面２上に複数の凸部３０を形成することで、当該複数の凸部３０の間隙に凹部（即ち、空隙３３）が形成され、この複数の凸部３０間の空隙３３はロール周面２全体に渡って連通している。
【００４８】
そして、図３に示すように、冷却ロール１のロール周面２の一側を被冷却材１０に接触させたときには、ロール周面２のうち一部の円弧部が被冷却材１０の表面１１に接触する。例えば、冷却ロール１のロール径が４００ｍｍである場合には、巻き付き角が約３°に相当するロール周面２の円弧部が被冷却材１０の表面１１に接触する。なお、被冷却材１０が板厚の薄い鋼帯であり、当該鋼帯を冷却ロール１に巻き付ける場合（例えば、巻き付き角が１８０°、２７０°）、冷却ロール１と鋼帯が広い範囲で接触する（図８参照。）。
【００４９】
かかる接触により、ロール周面２の一部の凸部３０の先端部が被冷却材１０に当接するため、被冷却材１０の表面１１と冷却ロール１のロール周面２との間には、少なくとも凸部３０の高さ以上の空隙３３が生じる。このとき、該空隙３３は、被冷却材１０と複数の凸部３０とロール周面２とで囲まれて、被冷却材１０と冷却ロール１との接触部周辺８における冷媒３の流路として機能する。
【００５０】
かかるロール周面２の構造により、図３に示すように、冷媒供給路４の分岐流路４２から供給される冷媒３は、ロール周面２の噴出孔３１から噴出して、ロール周面２と被冷却材１０との間に供給された後に、複数の凸部３０間の空隙３３を縫うように流動して、排出孔３２から冷媒排出路５の分岐流路５２に排出される。このとき、空隙３３を流れる冷媒３は、高温の被冷却材１０と接触することで、その一部又は全部が気化するので、この気化潜熱により被冷却材１０を冷却する。このように、被冷却材１０と複数の凸部３０の間の空隙３３内で、冷媒３を流通及び気化させることで、冷媒３の気化潜熱により、被冷却材１０を直接冷却することができる。
【００５１】
また、閉空間である空隙３３内で冷媒３が気化すると、空隙３３内の圧力が増大して、冷媒３の蒸気膜が形成され、冷媒３の流通を阻害する。そこで、空隙３３内に存在する余剰の冷媒３（液体）と、気化した冷媒３の蒸気を、ロール周面２上の排出孔３２から冷媒排出路５の分岐流路５２に排出する。不図示の真空ポンプ等の吸引手段を用いて冷媒排出路５の内圧を負圧にすれば、該冷媒排出路５に連通する排出孔３２から、上記空隙３３内の余剰の冷媒３及び該冷媒３の蒸気を吸引し、該冷媒排出路５を通じて排出することができる。このように排出孔３２から冷媒３を排出することで、被冷却材１０との接触により空隙３３内に発生した冷媒３の蒸気による圧力上昇を防ぎ、空隙３３内の圧力を減圧できる。従って、空隙３３内における冷媒３の流通を円滑化及び促進できるので、ロール周面２上で流通する冷媒３を用いた冷却効率が大幅に向上する。
【００５２】
また、間接冷却としては、ロール周面２の複数の凸部３０が被冷却材１０の表面１１に接触するので、被冷却材１０の熱を、凸部３０を介して冷却ロール１に抜熱することができる。上述したように冷媒供給路４及び冷媒排出路５は、冷却ロール１自体を冷却する内部冷却機構として機能し、冷却ロール１の内部の冷媒供給路４及び冷媒排出路５に冷媒３を循環させることで、冷却ロール１自体を冷却できる。特に、冷却ロール１のロール周面２側に、複数の分岐流路４２、５２を形成することで、ロール周面２付近の冷却を促進できる。このように内部冷却機構により冷却された冷却ロール１のロール周面２を被冷却材１０に接触させることで、被冷却材１０の熱を冷却ロール１に抜熱して、被冷却材１０を好適に間接冷却することができる。
【００５３】
［１．６．冷媒供給範囲の制御機構］
次に、図４及び図５を参照して、本実施形態に係る冷却ロール１の変更例について説明する。以下に示す変更例は、被冷却材１０と冷却ロール１との接触部周辺８のみに冷媒３を供給する冷媒供給制御手段を具備している。
【００５４】
図４に示すように、被冷却材１０に対して冷媒３を供給する範囲と冷媒を供給しない範囲とを区切るためのカバー６を、ロール周面２に隣接して設けてもよい。図４の例では、冷却ロール１と被冷却材１０との接触部周辺８の両側に、一対のカバー６、６が設けられている。該カバー６は、ロール周面２に沿って湾曲した円弧板であり、冷却ロール１の回転を妨げないように、ロール周面２から所定距離だけ離隔した状態で、ロール周面２に沿って配設されている。
【００５５】
これにより、ロール周面２のうちカバー６で覆われていない部分（つまり、接触部周辺８）のみにおいて、被冷却材１０に冷媒３が供給され、カバー６で覆われた部分では、被冷却材１０に冷媒３が供給されない。従って、当該カバー６により、ロール周面２と被冷却材１０との接触部周辺８のみに冷媒３を作用させ、それ以外の部分に対する冷媒３の接触を抑制できる。よって、当該接触部周辺８以外の部分での想定外の冷却を阻止できるので、冷媒３による冷却の均一性を向上できる。
【００５６】
また、図５に示すように、冷却ロール１のロール周面２のうち被冷却材１０に接触部周辺８だけに冷媒３が供給されるように、冷媒供給系統を制御する制御機構を設けてもよい。図示の例では、冷媒供給路４の各分岐流路４２に電磁弁７をそれぞれ設け、冷却ロール１の回転角度に応じて、制御部（図示せず。）から各電磁弁７に開閉信号を送り、該各電磁弁７を開閉させるようになっている。
【００５７】
かかる電磁弁７により、ロール周面２のうち被冷却材１０との接触部周辺８に対応する一部の分岐流路４２のみを開放し、その他の分岐流路４２を閉塞できる。かかる制御機構によっても、ロール周面２と被冷却材１０との接触部周辺８のみに冷媒３を作用させ、それ以外の部分に対する冷媒３の接触を抑制できる。よって、当該接触部周辺８以外の部分での想定外の冷却を阻止できるので、冷媒３による冷却の均一性を向上できる。なお、図５の例の制御機構では、冷却ロール１内に電磁弁７を設けることで、冷媒供給を制御したが、制御弁の設置位置はこの例に限定されず、冷媒供給系統の他の箇所であってもよい。
【００５８】
［２．冷却ロールを用いた冷却方法］
次に、本実施形態に係る冷却ロール１を用いた冷却方法について説明する。本実施形態に係る冷却ロール１を用いることで、板状又は帯状の被冷却材１０を通板しながら冷却することができる。
【００５９】
図３に示したように、高温の被冷却材１０の通板中に、冷却ロール１内に冷媒３を流通させながら、該冷却ロール１のロール周面２を被冷却材１０に接触させる。これにより、冷却ロール１のロール周面２が、通板方向に移動する被冷却材１０に接触しながら、冷却ロール１が被冷却材１０に追従して回転する。この結果、ロール周面２の複数の凸部３０が被冷却材１０に対して連続的に接触するため、被冷却材１０の熱が冷却ロール１に抜熱されて、被冷却材１０が間接冷却されるとともに、接触部周辺８のロール周面２上で流動する冷媒３によって、被冷却材１０が直接冷却される。
【００６０】
かかる冷媒３による直接冷却では、冷却ロール１内部の冷媒供給路４を介して供給される冷媒３を、噴出孔３１からロール周面２上に噴出しながら、当該ロール周面２上の冷媒３を排出孔３２から冷媒排出路５に排出する。これにより、噴出孔３１から噴出された冷媒３は、ロール周面２と被冷却材１０との接触部周辺８において、被冷却材１０の表面１１と複数の凸部３０とで囲まれた空隙３３に供給される。該冷媒３は、当該空隙３３内を排出孔３２に向けてランダムに流通しつつ、その一部が高温の被冷却材１０に接触して気化し、この気化潜熱により被冷却材１０が冷却される。さらに、空隙３３内の余剰の冷媒３と、上記気化した冷媒３の蒸気は、吸引口である排出孔３２から冷媒排出路５を介して外部に排出される。
【００６１】
以上説明したように、冷却ロール１を用いた冷却方法により、ロール周面２上の空隙３３内を流通する冷媒３の気化潜熱を用いた直接冷却作用と、被冷却材１０と冷却ロール１との接触による接触抜熱を用いた間接冷却作用の双方によって、被冷却材１０を効率的に冷却できる。従って、被冷却材１０の冷却効率を大幅に向上できるので、被冷却材１０の通板速度を高速にしても、急速冷却が可能となる。よって、冷却ロール１が適用される各種設備により製造される製品（薄板、厚板、めっき鋼板等）の生産性を向上できる。
【００６２】
また、冷却ロール１のロール周面２に形成される複数の凸部３０は、十分に小さく、かつ、ロール周面２上において、冷媒３の流通方向に指向性を持たせないような形状及び配置で設けられている。また、複数の凸部３０と、噴出孔３１及び排出孔３２との相対位置関係も、冷媒３の流通方向に指向性を持たせないように調整されている。さらに、被冷却材１０に接触する個々の凸部３０の面積サイズが小さく、かつ、冷媒３の流路である空隙３３、噴出孔３１及び排出孔３２が、ロール周面２の軸方向及び周方向に細かく分散配置されている。
【００６３】
従って、冷媒３は、ロール周面２上を噴出孔３１から排出孔３２に至るまでの間に、上記複数の凸部３０間の空隙３３をランダムな方向に均等に流通して、被冷却材１０の表面１１全体に対して均一に作用する。このため、被冷却材１０と冷却ロール１との接触状態がある程度悪くても、被冷却材１０全体を冷却ムラ無く、均一に冷却することができるので、被冷却材１０の品質を向上できる。
【００６４】
さらに、冷却ロール１を無駆動式とした場合、冷却ロール１は、被冷却材１０に追従して自動的に回転するので、別途の回転駆動機構が不要である。従って、比較的簡易な装置構成で、上記冷却方法を実現できる。また、既存の設備に設置されている各種ロール（例えば、ブライドルロール、デフレクタロール、ステアリングロール、搬送ロール、ピンチロール、サポートロール等）を冷却ロール１に交換するだけで、上記冷却方法を実現できるので、追加設備コストやランニングコストを抑制できる。
【００６５】
［３．冷却ロールの適用例］
次に、上述した冷却ロール１を、鉄鋼業で用いられる各種設備の冷却装置として適用する例について説明する。
【００６６】
［３．１．冷却ロールの第１適用例］
まず、図６を参照して、上述した冷却ロール１を、連続熱延設備６０における薄板１２の冷却装置として適用する例について説明する。図６は、本実施形態に係る冷却ロール１が適用された連続熱延設備６０を示す模式図である。この適用例では、上記被冷却材１０は、連続熱延設備６０により熱延された後にコイル状に巻き取られる前の薄板１２（熱延鋼板）に相当する。
【００６７】
図６に示すように、連続熱延設備６０は、スラブ（板厚約２５０ｍｍ）を加熱した状態で連続的に圧延し、帯状の薄板１２を連続的に製造する設備であり、加熱炉（図示せず。）、複数の圧延機６１、冷却装置６２、ピンチロール６３、巻き取り装置６４等を備える。この連続熱延設備６０で製造される薄板１２は、例えば板厚１．２ｍｍ〜２５．４ｍｍの帯状の熱延鋼板（ストリップ）である。
【００６８】
かかる連続熱延設備６０では、加熱炉により１０００℃以上の高温に加熱されたスラブは、粗圧延機、仕上圧延機等の複数の圧延機６１により連続的に熱間圧延されて薄板１２となる。該薄板１２は、冷却装置６２により冷却された後に、最終的には巻き取り装置６４によりコイル状に巻き取られる。このとき、冷却装置６２の後段に設けられた一対のピンチロール６３により薄板１２が搬送される。
【００６９】
従来では、上記連続熱延設備６０における薄板１２の冷却工程では、スプレー式の冷却水噴射装置を用いることが一般的であり、通板方向に走行する薄板１２に対して多量の高圧水を噴射して冷却する方法が一般的であった。しかし、スプレー式の冷却方法では、冷却効率を上げるためには、大量の冷却水を消費したり、通板速度を低下させたりする必要があるだけでなく、冷却の均一性の制御が困難であった。
【００７０】
そこで、本適用例では、従来のスプレー式の冷却装置に代えて、上記冷却ロール１を連続熱延設備６０の冷却装置６２に適用する。図６に示すように、連続熱延設備６０の圧延機６１の後段で巻き取り装置６４の前段に、薄板１２の通板方向に沿って複数対の冷却ロール１を設ける。この複数対の冷却ロール１は、薄板１２を板厚方向の両側から挟むようにして通板方向の両側（上下）に設けられ、通板方向に移動する薄板１２を両側から冷却する。このとき、複数対の冷却ロール１は、圧延機６１及びピンチロール６３により通板される薄板１２に伴って回転しながら、ロール周面２を薄板１２の上面及び下面に連続的に接触させることで、該薄板１２を冷却する。
【００７１】
かかる冷却ロール１を用いることで、上記図３で説明した間接冷却機能と直接冷却機能の双方を発揮できるので、従来のスプレー式の冷却装置よりも、高い冷却効率で、かつ、均一に薄板１２を急冷できる。また、冷却ロール１による冷却効率が高いので、薄板１２を高速で通板可能である。このように冷却ロール１を用いて薄板１２を圧下せずに均一に急冷することで、薄板１２の組織を制御（例えば、熱延鋼板の強度、靭性を改善）できる。また、上記冷却ロール１により薄板１２を均一かつ高精度に冷却制御することで、各種の熱処理プロセスにおける制御精度を向上でき、例えば、１００℃未満の温度ばらつきにすることができる。
【００７２】
また、図６に示したように、薄板１２の上側と下側で、冷却ロール１の軸心を通板方向にずらし、薄板１２の上下で千鳥状に配置することが好ましい（レベラーロール配置）。これにより、薄板１２に対して個々の冷却ロール１を板厚方向に押し付けて、ある程度の巻き付け角度を得ることができるので、薄板１２の表面に対するロール周面２の接触面積を増加させることができる。従って、冷却ロール１による冷却作用時間を増加させて、冷却効率を更に高めることができる。よって、短時間で薄板１２を急冷できるとともに、通板速度を上昇できる。
【００７３】
なお、上記連続熱延設備６０の冷却装置６２としての冷却ロール１は、薄板１２を冷却する機能だけを有し、ロール圧下による薄板１２の形状矯正等の機能は有さない。よって、薄板１２は、複数対の冷却ロール１を通過する際に、熱収縮以外には板厚が減少しない。
【００７４】
［３．２．冷却ロールの第２適用例］
次に、図７を参照して、上述した冷却ロール１を、厚板熱延設備７０における薄板１２の冷却装置として適用する例について説明する。図７は、本実施形態に係る冷却ロール１が適用された厚板熱延設備７０を示す模式図である。この適用例では、上記被冷却材１０は、厚板熱延設備７０により熱延された後に制御冷却又は形状矯正される厚板１３に相当する。
【００７５】
図７に示すように、厚板熱延設備７０は、スラブを加熱した状態で連続的に圧延し、所望の板厚の厚板１３を製造する設備であり、加熱炉（図示せず。）、複数の圧延機７１、熱間矯正機７２、制御冷却機７３等を備える。この厚板熱延設備７０で製造される厚板１３は、例えば板厚６ｍｍ〜２００ｍｍの板状の熱延鋼板である。
【００７６】
図７に示す例の厚板熱延設備７０は、ＣＬＣプロセス（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｏｎ  Ｌｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）により高張力鋼板を製造する。ＣＬＣプロセスは、圧延機７１及び熱間矯正機７２による制御圧延と、制御冷却機７３による制御冷却との組み合わせを基本とした厚板製造プロセスである。このＣＬＣプロセスと極低炭素当量化の活用により、厚板１３の強度及び靭性を向上させ、溶接性に優れた鋼張力鋼板を製造できる。
【００７７】
上記厚板熱延設備７０では、加熱炉により１０００℃以上の高温に加熱されたスラブは、粗圧延機、仕上圧延機等の複数の圧延機７１により熱間圧延され、さらに、熱間矯正機７２により形状矯正される（制御圧延）。さらに、該制御圧延後の厚板１３は、制御冷却機７３により制御冷却されて、厚板製品となる。
【００７８】
さらに、圧延後〜熱間矯正の間における厚板１３の冷却の不均一は、板内温度のむらを生じさせ、変態のタイミングにばらつきを起こし、鋼板の変形（形状悪化）をおこすため、後に再矯正をしなければならなくなる場合がある。そのため、よりむらのない均一な冷却が必要である。この制御冷却処理は、温度のばらつきを目標温度の±１０℃以内にすることが望ましい。
【００７９】
従来では、制御冷却機７３における冷却装置として、スプレー式の冷却装置を用いることが一般的であったが、厚板１３を急冷するためには、大量の冷却水を消費する問題や、通板速度を低下させるといった問題があった。また、冷却装置用の設置スペースが必要となるという問題もあった。
【００８０】
そこで、本適用例では、制御冷却機７３内に厚板１３の通板方向に沿って設けられる複数対の制御冷却用ロール７５の全部又は一部を、上記冷却ロール１で構成する。この複数対の冷却ロール１（制御冷却用ロール７５）は、厚板１３を両側から挟むようにして通板方向の両側（上下）に設けられ、通板方向に移動する厚板１３を両側から冷却しつつ、制御冷却する。
【００８１】
このとき、複数対の冷却ロール１は、厚板１３の通板に伴って回転しながら、ロール周面２を厚板１３の上面及び下面に連続的に接触させることで、該厚板１３を急冷する。このように、制御冷却機７３のロール７５として冷却ロール１を用いることで、上記図３で説明した間接冷却機能と直接冷却機能の双方を発揮できるので、従来のスプレー式の冷却装置よりも、高い冷却効率で、かつ、均一に厚板１３を急冷できる。さたに、冷却ロール１による冷却効率が高いので、厚板１３を高速通板可能である。
【００８２】
また、図７に示したように、厚板１３の上側と下側で、制御冷却用ロール７５（冷却ロール１）の軸心を通板方向にずらし、厚板１３の上下で千鳥状に配置することが好ましい（レベラーロール配置）。これにより、上述した薄板１２の場合と同様、厚板１３の表面に対するロール周面２の接触面積の増加により、冷却ロール１による冷却効率を更に高めることができるので、厚板１３の急冷と通板速度の上昇を実現できる。
【００８３】
なお、上記では、厚板熱延設備７０において、冷却ロール１を制御冷却機７３のロール７５に適用する例について説明したが、厚板１３を制御冷却しない場合には、冷却ロール１を熱間矯正機７２のレベラーロール７４に適用することも可能である。これにより、熱間矯正機７２において、レベラーロール７４（冷却ロール１）を用いて、熱延後の厚板１３の形状を矯正（例えば歪み矯正）すると同時に、当該厚板１３を急冷することができる。このように冷却ロール１を熱間矯正に適用する場合と、上記制御冷却に適用する場合とでは、冷却ロール１にかかる荷重の大小が相違する。
【００８４】
［３．３．冷却ロールの第３適用例］
次に、図８を参照して、上述した冷却ロール１を、連続焼鈍設備又は連続溶融金属めっき設備における各種ロールに適用する例について説明する。図８は、本実施形態に係る冷却ロール１が適用された連続焼鈍設備又は連続溶融金属めっき設備の加熱炉８０を示す模式図である。この適用例では、上記被冷却材１０は、不図示の連続冷延設備により冷延された薄板１４（冷延鋼板）に相当する。
【００８５】
連続焼鈍設備は、冷延工程で製造された薄板１４を目標の硬さに調整するために、該薄板１４を連続的に焼鈍する設備である。連続溶融金属めっき設備は、冷延工程で製造された薄板１４の表面を、亜鉛などの溶融金属で連続的にコーティング処理するための設備である。これら連続焼鈍設備や連続溶融金属めっき設備で用いられる薄板１４は、例えば板厚０．１４ｍｍ〜３．２ｍｍの帯状の冷延鋼板（ストリップ）である。
【００８６】
図８に示すように、上記連続焼鈍設備や連続溶融金属めっき設備は、処理対象の薄板１４を高温（例えば８００℃）に加熱する加熱炉８０を備えている。加熱炉８０の内部には、複数のデフレクタロール８２が設けられており、加熱炉８０の出側には、一対のサポートロール８３が設けられている。また、加熱炉８０の後段には、複数のブライドルロール８４が設けられている。
【００８７】
デフレクタロール８２は、薄板１４の通板方向を変更するためのロールである。加熱炉８０内に複数のデフレクタロール８２を設けて、通板する薄板１４を往復移動させることで、加熱炉８０内で薄板１４が目標温度（例えば８００℃）まで加熱される。
【００８８】
ブライドルロール８４は、薄板１４の形状を矯正するためのロールであり、例えば図８のように４つのデフレクタロール８２を配置することで、連続ストレッチャーレベラーが構成される。連続ストレッチャーレベラーでは、入側と出側のデフレクタロール８２に回転速度差をつけることで、これらデフレクタロール８２、８２間を通板する薄板１４に張力を生じさせ、薄板１４の歪みを連続的に矯正する。
【００８９】
かかる構成により、上記デフレクタロール８２及びブライドルロール８４に張架された帯状の薄板１４を通板しながら、加熱炉８０内で該薄板１４を加熱し、加熱炉８０の後段で該薄板１４の歪みを連続的に矯正できる。
【００９０】
ところで、焼鈍プロセスによっては、加熱炉、均熱炉、１次冷却炉、過時効炉、２次冷却炉といった複数の炉に、薄板１４を連続的に通過させ、所定の熱サイクルを薄板１４に与える場合がある。前述の１次冷却炉や２次冷却炉では、薄板１４を冷却する方法として、冷却水槽内にシンクロールを設置し、上記薄板１４を冷却水中に浸漬する方法や、薄板１４に冷却水をスプレーする方法などがある。しかし、これらの冷却方法はいずれも、冷却効率が低いために、薄板１４の通板速度を遅くしなければならず、また、当該冷却装置を別途追加設置するためのコストやスペースが必要となる問題がある。
【００９１】
そこで、本適用例では、加熱炉８０の後段に設けられる複数のブライドルロール８４（またはデフレクターロール）の全部又は一部を、上記冷却ロール１で構成する。このように冷却ロール１が適用されたブライドルロール８４は、そのロール周面２に巻き付けられた薄板１４の通板に伴って回転しながら、該薄板１４を一側から冷却しつつ通板する。
【００９２】
このように、ブライドルロール８４（もしくはデフレクタロール）と冷却ロール１を兼用することで、別途の冷却装置を追加設置することなく、加熱炉８０で加熱された直後の薄板１４を、ブライドルロール８４（冷却ロール１）を用いて急冷することができる。また、冷却ロール１は、上記図３で説明した間接冷却機能と直接冷却機能の双方を発揮できるので、従来の冷却方法よりも、高い冷却効率で、かつ、均一に薄板１４を急冷できる。さらに、冷却ロール１による冷却効率が高いので、薄板１４を高速通板可能である。また、上記冷却ロール１により薄板１４を急冷することで、各種の熱処理プロセスにおける制御精度を向上できる。例えば、連続焼鈍設備における高張力鋼の作り込み（焼鈍プロセス）の制御に有効である。また、溶融メッキののちの合金化の過程で急冷ロールを通過させることで、連続溶融金属めっき設備におけるめっき組織制御（非平衡組織）を効率よく実現できる。
【００９３】
なお、上記では、連続焼鈍設備や連続溶融金属めっき設備において、加熱炉８０の後段に設けられたブライドルロール８４に、冷却ロール１を適用する例について説明したが、かかる例に限定されない。例えば、上記デフレクタロール８２、サポートロール、ステアリングロール、ピンチロール、テーブルロール、圧延ロールなど、鉄鋼業の各種設備において帯状又は板状の鋼板を搬送又は処理するために用いられる様々なロールに対して、冷却ロール１を適用することも可能である。
【実施例】
【００９４】
次に本発明の実施例について説明する。なお、以下の実施例は本発明の効果を説明するための一例に過ぎず、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００９５】
本実施例では、上記実施形態に係る冷却ロール１の冷却効果を検証するために、ストリップの冷却試験を行った。図９に示すように、一対のブライドルロール９２、９２と一対のブライドルロール９４、９４の間に一対の冷却ロール１、１を設置し、当該冷却ロール１、１のロール周面２、２を普通鋼のストリップ９０（薄板）に接触させて、ストリップ９０を冷却した。冷却ロール１、１の前段には、近赤外線を用いた加熱ランプ９６を設け、冷却ロール１、１に導入されるストリップ９０を４００℃に加熱した（板幅方向の温度差±２０℃）。各冷却ロール１はストリップ９０に対して中心角６０°で接触し、当該接触部以外の冷却ロール１の周囲には、冷却水等の飛散を防止するためのカバー９８を設置した。本実施例に係る冷却試験の試験条件は以下の通りである。
【００９６】
冷却ロール１のロール径：φ４００ｍｍ
冷却ロール１のロール長：５００ｍｍ
冷媒                  ：２０℃の水
噴出孔３１、排出孔３２の直径：φ１ｍｍ
噴出孔３１、排出孔３２の配置：５０ｍｍピッチの千鳥配置
冷媒の噴出圧          ：０．２ＭＰａ
冷媒の吸引圧          ：−０．００１ＭＰａ（対大気圧）
ストリップ幅          ：４００ｍｍ
ストリップ厚          ：２ｍｍ
ブライドルロール間の引張応力（ユニットテンション）：２ＭＰａ
【００９７】
また、比較例として、従来のスプレーノズルを用いた冷却方法によりストリップ９０を冷却する試験を行った。比較例に係る冷却試験の試験条件は以下の通りである。
【００９８】
ノズル仕様    ：充円錐ノズル、平均粒径２７０μｍ
冷媒          ：２０℃の水
ノズルの配置  ：ストリップ９０の上面側に板幅方向に一列で５個設置（１００ｍｍピッチ）。ストリップ９０の上面からノズル先端までの距離は２００ｍｍ。
冷媒の噴水量  ：１ノズル当たり０．５リットル／ｍｉｎ
冷媒の噴出圧  ：０．２ＭＰａ
噴霧角        ：５５°
【００９９】
以上の試験条件で本実施例及び比較例に係る冷却試験を行い、冷却ロール１又はスプレーノズルによる冷却後のストリップ９０の温度ｘ［℃］（板幅方向の平均温度）と、ストリップ９０の長手方向１ｍ当たりの最大温度差ｙ［℃］を、サーモビュア（放射温度計）により測定した。そして、ｘ＜１００℃、かつｙ＜２５℃である場合に、冷却効果の評価を“○”とし、それ以外は評価を“×”とした。かかる試験結果を表１に示す。
【０１００】
【表１】
0005482705.tif 000002
【０１０１】
表１に示すように、比較例に係るスプレーノズルを用いた場合には、ｘ＝１００℃であり、ストリップ９０を十分に冷却できておらず、冷却効率が悪い。また、比較例では、ｙ＝５０℃であり、ストリップ９０の長手方向に大きな冷却ムラが生じており、冷却の均一性も悪い。
【０１０２】
これに対し、本実施例１に係る冷却ロール１を用いた場合には、ｘ＝４０℃であり、比較例と比べて冷却効率が大幅に向上している。また、ｙも１０℃以下であり、比較例と比べてストリップ９０の長手方向の冷却ムラが大幅に改善されており、高い冷却均一性を実現できている。さらに実施例２では、ストリップ９０の通板速度ｖを、上記比較例及び実施例１の２倍に上昇させているが、冷却効率の条件（ｘ＜１００℃）及び冷却均一性の条件（ｙ＜２５℃）の双方を満足している。
【０１０３】
従って、以上の試験結果によれば、冷却ロール１を用いてストリップ９０を冷却することで、冷却効率及び冷却均一性を大幅に向上でき、これにより通板速度ｖを上昇させて生産性の向上も実現できることが実証されたと言える。
【０１０４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１０５】
１  冷却ロール
２  ロール周面
３  冷媒
４  冷媒供給路
５  冷媒排出路
６  カバー
７  電磁弁
８  接触部周辺
１０  被冷却材
１２  薄板
１３  厚板
１４  薄板
３０  凸部
３１  噴出孔
３２  排出孔
３３  空隙
４２  分岐流路
５２  分岐流路
６０  連続熱延設備
６１  圧延機
６２  冷却装置
６４  巻き取り装置
７０  厚板熱延設備
７１  圧延機
７２  熱間矯正機
７３  制御冷却機
８０  加熱炉
８２  デフレクタロール
８４  ブライドルロール
【図１】
0005482705.tif 000003
【図２】
0005482705.tif 000004
【図３】
0005482705.tif 000005
【図４】
0005482705.tif 000006
【図５】
0005482705.tif 000007
【図６】
0005482705.tif 000008
【図７】
0005482705.tif 000009
【図８】
0005482705.tif 000010
【図９】
0005482705.tif 000011