(57)【要約】【課題】設備コストやランニングコストの低減が可能であると共に、設備スペースも狭めることが可能な金属ストリップの冷却装置及び冷却方法を提供する。【解決手段】長尺な金属ストリップＳをその長さ方向に送って連続的に冷却処理する金属ストリップの冷却装置において、円筒体状に形成され、金属ストリップの長さ方向に複数配設されると共にそれらの軸心Ｙが金属ストリップの幅方向に沿って配置されて、金属ストリップを冷却するために当該金属ストリップがそのロール表面２ａに接触される冷却用ロール２と、円筒体状に形成され、少なくともいずれかの冷却用ロールと並行に配置されて、金属ストリップの幅方向両端側を冷却用ロールのロール表面に向かって強制的に押圧する押さえ用ロール３とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺な金属ストリップをその長さ方向に送って連続的に冷却処理する金属ストリップの冷却装置において、円筒体状に形成され、上記金属ストリップの長さ方向に複数配設されると共にそれらの軸心が該金属ストリップの幅方向に沿って配置されて、該金属ストリップを冷却するために当該金属ストリップがそのロール表面に接触される冷却用ロールと、円筒体状に形成され、少なくともいずれかの上記冷却用ロールと並行に配置されて、上記金属ストリップの幅方向両端側を該冷却用ロールの上記ロール表面に向かって強制的に押圧する押さえ用ロールとを備えたことを特徴とする金属ストリップの冷却装置。
【請求項２】
前記押さえ用ロールは、前記金属ストリップが前記ロール表面に接触する区間内に、複数配設されることを特徴とする請求項１に記載の金属ストリップの冷却装置。
【請求項３】
前記押さえ用ロールは、前記金属ストリップが前記ロール表面に接触を開始する、これら金属ストリップとロール表面の接点位置に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の金属ストリップの冷却装置。
【請求項４】
前記押さえ用ロールには、これを位置調整するための移動手段が設けられることを特徴とする請求項１〜３いずれかの項に記載の金属ストリップの冷却装置。
【請求項５】
前記押さえ用ロールには、これを前記金属ストリップに押圧する押圧力の調整が可能な押圧手段が備えられることを特徴とする請求項１〜４いずれかの項に記載の金属ストリップの冷却装置。
【請求項６】
前記押さえ用ロールには、前記金属ストリップを冷却するために、該押さえ用ロールに冷媒を供給する冷媒供給手段が設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金属ストリップの冷却装置。
【請求項７】
長尺な金属ストリップをその長さ方向に送って連続的に冷却処理する金属ストリップの冷却方法において、上記金属ストリップを冷却用ロールのロール表面に接触させて冷却する際に、該金属ストリップの幅方向両端側を該冷却用ロールの該ロール表面に向かって強制的に押圧する押圧工程を備えることを特徴とする金属ストリップの冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、設備コストやランニングコストの低減が可能であると共に、設備スペースも狭めることが可能な金属ストリップの冷却装置及び冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼帯などの長尺な金属ストリップの冷却装置、例えば連続焼鈍設備には、金属ストリップを冷却するための冷却帯が設けられている。
【０００３】
高張力鋼板の様に、高強度の鋼板を製造するには急速冷却が必要であり、各種のアイデアが検討され、その内の幾つかが、実用されている。その代表例は水焼入である。巨大な冷却能を有するが、表面の酸化膜を除去する為に酸洗設備が必要となる。又、金属ストリップは、水温迄冷却される為、以降のプロセスの関係上、４００〜５００℃迄の再加熱が必須となり、省エネ、ＣＯ2削減の観点からは、望ましくない。
【０００４】
近年脚光を浴びているのは、ガスジェットによる急速冷却である。最終冷却温度を任意に設定できる為、水焼入の様な再加熱が不要である。又、不活性あるいは還元性ガスを用いる為、酸洗も不要である。対流による熱伝達の為、応答性が良く、金属ストリップの巾方向の温度分布制御も容易である。しかしながら、冷却速度を上げる為には、冷却ファンの容量を大きくせざるを得ず、結果モータ容量の巨大化を招く。又、更なる冷却能の向上には、炉内の水素濃度を高めざるを得ず、防爆対策等安全面での配慮が不可欠である。
【０００５】
上記の欠点を克服し、両者の中間の冷却能を有するものとして、ロール冷却がある。ロール冷却では、長さ方向に送られる金属ストリップを冷却用のロールの表面に接触させ、これにより金属ストリップを急速冷却するようにしている。しかしながら、金属ストリップをロールで曲げるようにしているため、金属ストリップに反りが発生し、金属ストリップの幅方向両端部をロールに接触させることができず、温度ムラが発生するという問題が知られている。
【０００６】
この種の問題を解決するために、特許文献１では、ロール冷却帯を有する薄鋼板連続焼鈍設備において、該ロール冷却帯直後に巾方向冷却分布調整型噴流冷却装置を配設するようにしている。
【０００７】
特許文献２では、冷却ロールの入側と出側にブライドルロールを夫々配し、冷却ロールとブライドルロールとの間に、ガスジェットノズルを設けると共に、ブライドルロール側にストリップ幅方向の温度プロフィルを測定できる板温計を設置して、その測定値を制御演算装置に入力する。この制御演算装置は上記測定値入力により、ストリップ幅方向の板温分布が均一になるように、ガスジェットノズルに指令を出し、これらのストリップ幅方向冷却量調整を行うようにしている。
【０００８】
特許文献３では、冷却ロールの入側と出側にブライドルロールを夫々配し、入側ブライドルロールと冷却ロールとの間及び冷却ロールと出側ブライドルロールの間に、夫々ガスジェットノズルを設けると共に、ブライドルロール側にストリップ幅方向の温度プロフィルを測定できる板温計を設置して、その測定値を制御演算装置に入力する。この制御演算装置は上記測定値入力により、ストリップ幅方向の板温分布が均一になるように、ガスジェットノズルに指令を出し、これらのストリップ幅方向冷却量調整を行うようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平２−２７４８２２号公報
【特許文献２】特開平５−２０２４２８号公報
【特許文献３】特開平５−２０２４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
いずれの特許文献にあっても、温度ムラの発生を防止するために、適宜位置に噴流冷却装置やガスジェットノズルを設けるようにしている。しかしながら、この種のガスジェットノズル等は、ガスの供給系（冷却ファン、ガスクーラ、ヒータ、循環ダクト等）を有していて構造が複雑であると共に、設備コストやランニングコストが嵩むという課題があった。また、ブライドルロールと冷却ロールの間などにガスジェットノズル等を設けなければならないために、長い設備スペースが必要になるという課題もあった。
【００１１】
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、ガスジェットノズル等よりも設備コストやランニングコストの低減が可能であると共に、設備スペースも狭めることが可能な金属ストリップの冷却装置及び冷却方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明にかかる金属ストリップの冷却装置は、長尺な金属ストリップをその長さ方向に送って連続的に冷却処理する金属ストリップの冷却装置において、円筒体状に形成され、上記金属ストリップの長さ方向に複数配設されると共にそれらの軸心が該金属ストリップの幅方向に沿って配置されて、該金属ストリップを冷却するために当該金属ストリップがそのロール表面に接触される冷却用ロールと、円筒体状に形成され、少なくともいずれかの上記冷却用ロールと並行に配置されて、上記金属ストリップの幅方向両端側を該冷却用ロールの上記ロール表面に向かって強制的に押圧する押さえ用ロールとを備えたことを特徴とする。
【００１３】
前記押さえ用ロールは、前記金属ストリップが前記ロール表面に接触する区間内に、複数配設されることを特徴とする。
【００１４】
前記押さえ用ロールは、前記金属ストリップが前記ロール表面に接触を開始する、これら金属ストリップとロール表面の接点位置に配置されることを特徴とする。
【００１５】
前記押さえ用ロールには、これを位置調整するための移動手段が設けられることを特徴とする。
【００１６】
前記押さえ用ロールには、これを前記金属ストリップに押圧する押圧力の調整が可能な押圧手段が備えられることを特徴とする。
【００１７】
前記押さえ用ロールには、前記金属ストリップを冷却するために、該押さえ用ロールに冷媒を供給する冷媒供給手段が設けられることを特徴とする。
【００１８】
本発明にかかる金属ストリップの冷却方法は、長尺な金属ストリップをその長さ方向に送って連続的に冷却処理する金属ストリップの冷却方法において、上記金属ストリップを冷却用ロールのロール表面に接触させて冷却する際に、該金属ストリップの幅方向両端側を該冷却用ロールの該ロール表面に向かって強制的に押圧する押圧工程を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明にかかる金属ストリップの冷却装置及び冷却方法にあっては、ガスジェットノズル等よりも設備コストやランニングコストを低減できると共に、設備スペースも狭めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る金属ストリップの冷却装置及び冷却方法の好適な一実施形態を説明するための冷却帯を示す概略図である。
【図２】図１に示した冷却帯の要部拡大構成図である。
【図３】本発明に係る金属ストリップの冷却装置及び冷却方法の第１変形例を示す概略図である。
【図４】本発明に係る金属ストリップの冷却装置及び冷却方法の第２変形例を示す概略図である。
【図５】金属ストリップに発生する反りの様子を説明する概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明に係る金属ストリップの冷却装置及び冷却方法の好適な実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１及び図２には、金属ストリップの冷却装置の一例である連続焼鈍装置に備えられる、ガスタイトな冷却帯１が示されている。
【００２２】
金属ストリップの連続焼鈍装置は、長尺な鋼帯等の金属ストリップＳをその長さ方向に送って連続的に焼鈍処理するようになっている。金属ストリップの連続焼鈍装置には、加熱処理後の金属ストリップＳが送り込まれ、この金属ストリップＳを順次連続的に冷却するための冷却帯１が設けられる。
【００２３】
冷却帯１には従来周知のように、金属ストリップＳの長さ方向に沿う送り方向に、互いに隙間Ｃを隔てて、水冷式などの冷却用ロール２が複数配設される。これら冷却用ロール２は、円筒体状に形成され、円筒面であるロール表面２ａが冷却面とされる。
【００２４】
円筒体状の冷却用ロール２は、その軸心Ｙが金属ストリップＳの長さ方向（送り方向）と直交する幅方向に沿って配置される。冷却用ロール２は、これを図示しない駆動手段で回転駆動するために、軸心Ｙ周りに回転自在に支持される。冷却帯１に送り込まれる金属ストリップＳは、冷却用ロール２のロール表面２ａに接触して冷却されつつ、冷却用ロール２の回転作用で送られるようになっている。
【００２５】
隣接配置される冷却用ロール２の相互関係について説明すると、これら冷却用ロール２は、隣り合うもの同士で金属ストリップＳの表裏面を交互に冷却しつつ送るために、互いに反対方向に回転駆動されて、冷却用ロール２間の隙間Ｃが金属ストリップＳの送り経路となるように設定されている。
【００２６】
図示例にあっては、金属ストリップＳを左方から右方へ送る場合が示されていて、最も左側の初段の冷却用ロール２が右回りに回転駆動され、これよりも順次右方へ向かって配列される冷却用ロール２は交互に、左回り及び右回りに回転駆動される。そして、金属ストリップＳは、冷却用ロール２間の隙間Ｃを通るように、送り方向前方の冷却用ロール２の出側で曲げられつつ、送り方向後方の冷却用ロール２の入側へ送られるようになっている。
【００２７】
これにより、金属ストリップＳは、隣接配置される冷却用ロール２の一方のロール表面２ａで、例えばその裏面が冷却され、他方の冷却用ロール２のロール表面２ａで表面が冷却される。
【００２８】
冷却用ロール２では、金属ストリップＳは、ロール表面２ａに接触する区間Ｄで冷却作用を受ける。隣接する冷却用ロール２相互の軸心Ｙ位置を上下方向に大きく位置ずれさせると、接触区間Ｄが拡張される。
【００２９】
金属ストリップＳは、円筒面であるロール表面２ａに対し、接線方向から進入し、接線方向へ送り出されるようになっていて、金属ストリップＳがロール表面２ａに接触を開始する接触開始位置と接触を終了する接触終了位置は幾何学的に、これら金属ストリップＳとロール表面２ａとの接点位置Ｅとなる。
【００３０】
冷却用ロール２には、金属ストリップＳが接触する区間Ｄのロール表面２ａに面して、当該冷却用ロール２と並行に、押さえ用ロール３が配置される。押さえ用ロール３はすべての冷却用ロール２に、対で設けても良いし、いずれかの冷却用ロール２に対して選択的に設けても良い。押さえ用ロール３は、金属ストリップＳの幅方向両端外方へ迫り出す長さ寸法の円筒体状に形成される。
【００３１】
押さえ用ロール３の両端には、当該押さえ用ロール３を回転自在に支持する一対の支軸４が設けられる。押さえ用ロール３の支軸４には、冷却用ロール２のロール表面２ａに接触する金属ストリップＳの幅方向両端側を当該ロール表面２ａに向かって強制的に押圧するために、押さえ用ロール３をロール表面２ａに向かって押し付ける押圧手段５が設けられる。
【００３２】
これにより、金属ストリップＳは、少なくともその幅方向両端側がロール表面２ａと押さえ用ロール３との間に挟み込まれるようになっている。押圧手段５は例えば、空圧・油圧シリンダやモータなどで構成される。押圧手段５は、押さえ用ロール３を金属ストリップＳに押圧する押圧力を調整することが可能な構造であることが好ましい。
【００３３】
押さえ用ロール３には、これを位置調整するための移動手段７が設けられる。本実施形態にあっては移動手段７は、支軸４及び押圧手段５を介して、押さえ用ロール３に設けられている。移動手段７は例えば、上下方向位置を調整する第１ラックアンドピニオン装置８と、第１ラックアンドピニオン装置８に搭載され、前後方向位置を調整する第２ラックアンドピニオン装置９とから構成される。
【００３４】
第１ラックアンドピニオン装置８の第１ラック８ａに設けた上下移動ブリッジ８ｂに、第２ラックアンドピニオン装置９が設けられ、第２ラックアンドピニオン装置９の前後移動する第２ラック９ａに、押圧手段５を介して、押さえ用ロール３の支軸４が取り付けられている。
【００３５】
押さえ用ロール３には、金属ストリップＳを冷却するために、押さえ用ロール３に冷却水などの冷媒を供給する冷媒供給手段１０が設けられる。冷媒供給手段１０は、冷媒を吸引吐出するポンプ１１と、冷媒をポンプ１１から一方の支軸４へ供給し、他方の支軸４からポンプ１１へ戻す循環系１２と、循環系１２に設けられ、冷媒を冷却する冷却器１３とから構成される。押さえ用ロール３は、冷媒を流通させるための流路を有する。
【００３６】
これにより、押さえ用ロール３によっても、金属ストリップＳが冷却される。また、冷却用ロール２のサーマルクラウンも防止することができる。押さえ用ロール３には、金属ストリップＳの幅方向に、押さえ用ロール３の温度を調整する温度調整手段を設けることも可能である。
【００３７】
次に、本実施形態に係る金属ストリップの冷却方法について説明する。金属ストリップＳを冷却用ロール２のロール表面２ａに接触させて冷却する際に、押さえ用ロール３を押圧手段５で押圧することにより、金属ストリップＳの幅方向両端側をロール表面２ａに向かって強制的に押圧する押圧工程を備える。
【００３８】
押圧する際には、押さえ用ロール３位置を移動手段７によって調整する。押圧力は、押圧手段５によって調整される。押さえ用ロール３に供給する冷媒によって、金属ストリップＳは押さえ用ロール３によっても冷却される。これにより、金属ストリップＳの幅方向両端側をロール表面２ａに押し付けて密着させることができ、金属ストリップＳは幅方向全域に亘って均一に冷却される。
【００３９】
従来、冷却ムラの発生は、冷却用ロール１と金属ストリップＳとの接触面圧が低いために生ずると考えられている。すなわち、金属ストリップＳを冷却用ロール１に巻き付けて曲率を与えると、金属ストリップＳのロール接触面側にはロール軸方向に引張応力が生じ、またその反対側には圧縮応力が生じることとなって、この結果、図５に示すように、金属ストリップＳの両端側に、冷却用ロール１と完全に接触しない部分Ａが発生している。
【００４０】
本実施形態に係る金属ストリップの冷却装置及び冷却方法によれば、反りが発生して幅方向両端側をロール表面２ａに接触させることが困難で温度ムラが発生する金属ストリップＳの当該両端側を、押さえ用ロール３によってロール表面２ａに密着させることができ、これによって反り自体の発生を緩和することができるとともに、金属ストリップＳの幅方向温度分布も均一化でき、さらには金属ストリップＳの機械的性質も向上することができる。又、接触面圧を高める必要がないため、炉内ブライドルが不要となる。或いは、ブライドル容量を下げることが可能である。
【００４１】
また、背景技術のようにガスの供給系が必要なガスジェットノズル等に比べ、基本的に機械的構造の押さえ用ロール３を設けるのみで良く、構造が単純であって設備コストを低減できると共に、電力消費が少なく、ランニングコストも低減することができる。また、冷却用ロール２に並行に配置するものであるので、冷却帯１の長さ方向スペースを増大させる必要がなく、設備スペースも狭めることができる。
【００４２】
図３には、上記実施形態の第１変形例が示されている。押さえ用ロール３は、金属ストリップＳがロール表面２ａに接触する区間Ｄ内に複数配設される。これにより、各冷却用ロール２において金属ストリップＳを連続的にロール表面２ａに押圧することができて、金属ストリップＳをさらに均質に冷却することができる。
【００４３】
図４には、上記実施形態の第２変形例が示されている。金属ストリップＳとの接触区間長さ（接触時間）を調節して冷却度合を調整する目的で、冷却用ロール２を昇降動作させる場合であっても、上記移動手段７により、冷却用ロール２の位置に応じて押さえ用ロール３を位置調整することができる。
【００４４】
また、押さえ用ロール３は、金属ストリップＳがロール表面２に接触を開始する、これら金属ストリップＳとロール表面２ａの接点位置Ｅに配置することが好ましい。上記図４の構造を採用することで、冷却用ロール２が昇降しても、常に接点位置Ｅに押さえ用ロール３を配置することが可能となる。
【００４５】
接点位置Ｅは、幾何学的に予め求めることが可能である。もちろん、センサによって接点位置Ｅを検知し、検知された位置に向けて移動手段７により押さえ用ロール３を移動させるようにしてもよいことはもちろんである。
【００４６】
これら変形例にあっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。
【００４７】
また、図２に示すように、押さえ用ロール３は、例えばモータ等で、回転駆動させるようにしても良い。このようにすれば、押さえ用ロール３によって金属ストリップＳを円滑に送り出すことができる。
【００４８】
また、押さえ用ロール３は、金属ストリップＳの幅方向両端側を強制的にロール表面２ａに向かって押圧することができれば良く、従って、金属ストリップＳの幅方向に２分割した構成（図中、分割ロール３ａで示す）としても良い。
【符号の説明】
【００４９】
２  冷却用ロール
２ａ  ロール表面
３  押さえ用ロール
５  押圧手段
７  移動手段
１０  冷媒供給手段
Ｄ  金属ストリップがロール表面に接触する区間
Ｅ  金属ストリップとロール表面の接点位置
Ｓ  金属ストリップ
Ｙ  冷却用ロールの軸心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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