(57)【要約】【課題】既存の熱間圧延工場の設備や作業への影響を小さくし、簡便かつ効果的に鋼板の顕熱を回収する方法を提供する。【解決手段】熱間圧延ラインの後段で熱間圧延された鋼板をコイル化し、この熱間圧延コイルを搬送台車上の相変化物質が固相で充填された置き台に載せると共に、コイルの上部を相変化物質が固相で充填されたコイル上面カバーで覆い、その後、搬送台車をコイルヤードに搬送し、搬送台車がコイルヤードに到着後、このコイルをコイル上面カバーにて覆ったままコイルヤードに降ろして放置し、搬送中および放置中にコイルの顕熱を置き台およびコイル上面カバー内の相変化物質へと熱回収して蓄熱し、蓄熱された相変化物質が液相となった後、コイル上面カバーと置き台を搬送台車で相変化物質が充填された蓄熱槽へ移送し、コイル上面カバーと置き台内の相変化物質の顕熱および潜熱を、熱媒を介して蓄熱槽へと移動させて蓄熱槽中の相変化物質に蓄熱する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延ラインの後段で熱間圧延された鋼板をコイル化し、当該熱間圧延コイルを搬送台車上の相変化物質が固相で充填された置き台に載せると共に、当該コイルの上部を相変化物質が固相で充填されたコイル上面カバーで覆い、その後、前記搬送台車をコイルヤードに搬送し、当該搬送途中で前記コイルの顕熱を前記置き台および前記コイル上面カバー内の相変化物質へと熱回収して蓄熱し、前記搬送台車が前記コイルヤードに到着後、前記コイルを前記コイル上面カバーにて覆ったまま前記コイルヤードに降ろして放置し、当該放置中に前記コイルの顕熱を前記コイル上面カバー内の相変化物質へと更に熱回収して蓄熱し、前記蓄熱された相変化物質が液相となった後、前記コイル上面カバーと前記置き台を搬送台車で相変化物質が充填された蓄熱槽へ移送し、前記コイル上面カバーと前記置き台内の相変化物質の顕熱および潜熱を、熱媒を介して前記蓄熱槽へと移動させて前記蓄熱槽中の相変化物質に蓄熱することを特徴とする熱間圧延鋼板の顕熱回収方法。
【請求項２】
前記搬送台車が前記コイルヤードに到着した際に、前記置き台中の相変化物質が固相状態の場合は、当該置き台に、熱回収前の前記熱間圧延コイルを載せて、前記コイルの上部を相変化物質が固相で充填されたコイル上面カバーで覆い、その後、前記搬送台車をコイルヤードに搬送し、当該搬送途中で前記コイルの顕熱を前記置き台および前記コイル上面カバー内の相変化物質へと熱回収して蓄熱することを繰り返して、置き台中の相変化物質を液相とした後、当該置き台の相変化物質から前記蓄熱槽へと熱回収することを特徴とする請求項１に記載の熱間圧延鋼板の顕熱回収方法。
【請求項３】
前記蓄熱槽に蓄熱された顕熱および潜熱を、顕熱利用媒体を介して外部へ取り出すことを特徴とする請求項１又は２に記載の熱間圧延鋼板の顕熱回収方法。
【請求項４】
前記コイル上面カバー、前記置き台、及び、前記蓄熱槽の内部には、前記熱媒を通過させる伝熱管が配管され、前記コイル上面カバーおよび前記置き台それぞれの内部の伝熱管と前記蓄熱槽内部の伝熱管とを接続して伝熱管による熱媒の循環経路を構成し、当該伝熱管の循環経路に熱媒を循環することにより、前記コイル上面カバーと前記置き台内の相変化物質の顕熱および潜熱を、前記熱媒を介して前記蓄熱槽へと移動させて前記蓄熱槽中の相変化物質に蓄熱することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱間圧延鋼板の顕熱回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間圧延鋼板の顕熱を回収し利用する方法に関わる。
【背景技術】
【０００２】
熱間圧延鋼板は通常４５０〜７５０℃でコイルの形態に巻き取られる。コイルが保有する顕熱は多くの場合回収されず、酸洗・梱包が可能となる１００℃以下〜室温となるまで自然放冷されている。
コイルが保有する顕熱を回収する手段として、例えば特許文献１では、粉体流動層と水槽にコイルを収容して熱を回収する方法が提案されている。
また特許文献２では、コイルをカバーで覆い、カバー内の熱媒体によって熱を回収する方法が提案されている。
また特許文献３では、巻き取られたコイルを解いた鋼板に、相変化物質を封入した球体（潜熱ボール）を接触させ、潜熱ボールより噴流熱交換器によって熱を回収する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−１６８６０９号公報
【特許文献２】実開昭５７−３２７０１号公報
【特許文献３】特開昭６３−２５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記各従来技術には、以下のような解決課題があった。
すなわち、上記特許文献１に記載の熱間圧延鋼板の顕熱回収方法においては、粉体流動層と水槽の設備が複雑で広い設置面積を要し、コイルの出し入れ作業も煩雑であるという問題があった。
また、上記特許文献２に記載の熱間圧延鋼板の顕熱回収方法においては、コイルとカバーの間の空気が断熱層となって伝熱速度が低くなり、回収できる熱量が減少するという問題があった。
また、上記特許文献３に記載の熱間圧延鋼板の顕熱回収方法においては、潜熱ボールと鋼板を接触させるため一度コイルを解いて長大な熱交換部を通過させる必要があり、潜熱ボールの循環機構等と併せ、設備が大規模・複雑になるという問題があった。
本発明は、既存の熱間圧延工場の設備や作業への影響が小さくなるよう、簡便かつ効果的に鋼板の顕熱を回収する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】
【０００５】
（１）熱間圧延ラインの後段で熱間圧延された鋼板をコイル化し、当該熱間圧延コイルを搬送台車上の相変化物質が固相で充填された置き台に載せると共に、当該コイルの上部を相変化物質が固相で充填されたコイル上面カバーで覆い、その後、前記搬送台車をコイルヤードに搬送し、当該搬送途中で前記コイルの顕熱を前記置き台および前記コイル上面カバー内の相変化物質へと熱回収して蓄熱し、前記搬送台車が前記コイルヤードに到着後、前記コイルを前記コイル上面カバーにて覆ったまま前記コイルヤードに降ろして放置し、当該放置中に前記コイルの顕熱を前記コイル上面カバー内の相変化物質へと更に熱回収して蓄熱し、前記蓄熱された相変化物質が液相となった後、前記コイル上面カバーと前記置き台を搬送台車で相変化物質が充填された蓄熱槽へ移送し、前記コイル上面カバーと前記置き台内の相変化物質の顕熱および潜熱を、熱媒を介して前記蓄熱槽へと移動させて前記蓄熱槽中の相変化物質に蓄熱することを特徴とする熱間圧延鋼板の顕熱回収方法。
【０００６】
（２）前記搬送台車が前記コイルヤードに到着した際に、前記置き台中の相変化物質が固相状態の場合は、当該置き台に、前記熱回収前の熱間圧延コイルを載せて、前記コイルの上部を相変化物質が固相で充填されたコイル上面カバーで覆い、その後、前記搬送台車をコイルヤードに搬送し、当該搬送途中で前記コイルの顕熱を前記置き台および前記コイル上面カバー内の相変化物質へと熱回収して蓄熱することを繰り返して、置き台中の相変化物質を液相とした後、当該置き台の相変化物質から前記蓄熱槽へと熱回収することを特徴とする（１）に記載の熱間圧延鋼板の顕熱回収方法。
【０００７】
（３）前記蓄熱槽に蓄熱された顕熱および潜熱を、顕熱利用媒体を介して外部へ取り出すことを特徴とする（１）又は（２）に記載の熱間圧延鋼板の顕熱回収方法。
【０００８】
（４）前記コイル上面カバー、前記置き台、及び、前記蓄熱槽の内部には、前記熱媒を通過させる伝熱管が配管され、前記コイル上面カバーおよび前記置き台それぞれの内部の伝熱管と前記蓄熱槽内部の伝熱管とを接続して伝熱管による熱媒の循環経路を構成し、当該伝熱管の循環経路に熱媒を循環することにより、前記コイル上面カバーと前記置き台内の相変化物質の顕熱および潜熱を、前記熱媒を介して前記蓄熱槽へと移動させて前記蓄熱槽中の相変化物質に蓄熱することを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の熱間圧延鋼板の顕熱回収方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の鋼板の顕熱回収方法によれば、コイルの移送作業自体は従来と変わらず、カバーの掛け外し等の若干の追加作業のみで鋼板からの顕熱回収利用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明において高温の熱延鋼板コイルから熱回収するために使用する装置の概略を示す側面図である。
【図２】本発明において熱回収するために使用する置き台の一構成例を示す斜視図である。
【図３】本発明において熱回収するために使用するコイル上面カバーの一構成例を示す側面図である。
【図４】コイル上面カバーを構成する金属製容器の構造を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】本発明において熱回収するために使用するコイル上面カバーの他の構成例を示す側面図である。
【図６】本発明において熱回収するために使用する蓄熱槽の構成を示す概念図である。
【図７】本発明を実施する工場での操業方法の一例を示す概念図である。
【図８】本発明を実施する工場のレイアウトの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
本発明は、熱間圧延ラインの後段でコイル化された高温（４５０〜７５０℃程度）のコイルからその顕熱を回収する。
図１は、本発明を実施する際に搬送台車４上の熱延後の高温のコイル３から熱回収するための装置の概略を表す側面図である。置き台２とコイル上面カバー１は中空ケースの内部に相変化物質を充填させてある。熱延後の高温のコイル３をクレーンないしは移載機を用いて搬送台車４の置き台２に乗せ、コイル３の上面を覆うようにカバー１をクレーン等により被せ、接触伝熱によりコイル３の顕熱を、置き台２およびカバー１に伝導させる。コイル３の顕熱は置き台２およびカバー１に内蔵させた相変化物質が固相から液相に相変化することにより潜熱として蓄熱される。
【００１２】
図２は、本発明の実施の形態において使用する置き台２の詳細斜視図である。置き台２内部に設けた空間には相変化物質を充填してある。該空間内部には相変化物質とは別に熱媒の流通する伝熱管６が内蔵され、その両端は接続口７として置き台２の側面に配置され、通常はバルブ８で閉じられている。高温コイル３から置き台２内の相変化物質へと伝導伝熱で移動した熱を回収する際には、一方の接続口７から熱媒を注入し、置き台２の伝熱管６内部に熱媒が流れ、もう一方の接続口７から熱媒を流出させた後、この熱媒を回収すれば良い。これにより、高温コイル３から置き台２内の相変化物質へと伝導伝熱で移動した熱を、更に熱媒へと熱交換し、熱交換後の熱媒を回収することで、高温コイル３の顕熱を熱媒へと回収することができる。回収した熱媒の取り扱いは後述する。なお、置き台の形状は図1に示すように、従来、熱間圧延鋼板のコイルの搬送に使用されるものと略同等の形状ものでよく、断面が片台形状であって略コイルと同等の幅を有する２つの片台形体の斜面を対向配置して構成することができる。
【００１３】
図３は、本発明の実施の形態において使用するコイル上面カバー１の詳細斜視図である。コイル上面カバー１は、相変化物質を内蔵する金属製容器９を、図１に示すようにコイル３の周方向に亘ってカバーできるように屈曲自在に複数個連結させ、コイル表面の曲面に沿って屈曲し密着するようにしてある。図４に金属製容器９の詳細を示す。該容器内部には相変化物質とは別に熱媒の流通する伝熱管６が内蔵され、その両端は接続口７として該容器側面に配置され、それぞれが隣接する別々の容器の接続口７と可撓性の管（例えば、金属製の耐熱フレキシブルホース）により接続されている。また、左右の末端に位置する金属製容器９（図１参照）の接続口７は、通常、バルブ（図示せず）で閉じられている。該容器内部の伝熱管６は接続口７を両端とする流路を形成するようにしてあり、隣り合う容器の伝熱管６同士を接続口７を介して接続することで、コイル上面カバー１の片側の末端に位置する金属製容器９の接続口７から熱媒を注入すると、連結された金属製容器９の内部を順に熱媒が流れ、反対側の末端に位置する金属製容器９の接続口７から熱媒を流出させて、回収できるよう構成している。これにより、高温コイル３からコイル上面カバー１内の相変化物質へと伝導伝熱で移動した熱を、更に熱媒へと熱交換し、熱交換後の熱媒を回収することで、高温コイル３の顕熱を熱媒へと回収することができる。回収した熱媒の取り扱いは後述する。
【００１４】
コイル上面カバーの金属製容器９は、図３では横方向に張り出した蝶番部９ａによりコイルの周方向に可動するように構成しているが、接続の手段はこれに限るものではなく、例えば図５のようにチェーン９ｂによって接続しても良い。ただし、コイル表面に沿う方向以外の方向（例えばコイルの軸方向など）への変形（例えばねじれ）の無い構造が好ましい。また、金属製容器９の上面側に張り出す形でストッパーを設け、蝶番部の可動をコイルに巻き付く側のみに曲がるよう制限すると、クレーン等によりコイル上面カバー１を吊り上げた際に不要な変形が抑制されてコイル３に被せやすくなり、より好ましい。コイル上面カバーの金属製容器９の形状は、その幅はコイルの幅と略同等とすることが好ましいが、長さは特に制限されない。しかしながら、あまり長いと複数連結して周方向に配置する際にコイルとの密着が不十分となる可能性がある。また、短すぎるとコイルの上面を覆うに十分な長さの上面カバーとするために多数の金属製容器を連結する必要が生じ、製作、整備などが煩雑になる可能性がある。従って、コイルの大きさ（曲率）などを勘案して長さを設定することが好ましい。また、コイル上面カバーの金属製容器９の厚さは、金属製容器９の内部に必要な蓄熱量を保持できるような相変化物質充填量を確保できれば良く、好ましくは、３０〜５００ｍｍである。
【００１５】
コイル上面カバー１および置き台２に充填する相変化物質の種類は熱間圧延工場の操業条件に合わせて選択する。例えば巻取機におけるコイルの温度域が５００〜６００℃であればＡｌ−Ｓｉ合金（融点５２０〜５８０℃程度）等が利用でき、また４００〜５００℃では塩化カルシウム−塩化マグネシウム複合塩（融点４５０℃程度）や、Ｚｎ−Ａｌ合金（融点３８０〜４３０℃程度）等が利用できるが、特にこれらに限定するものではない。
また、熱媒にはコイル上面カバー１および置き台２に充填された相変化物質の相変化温度から、後述する蓄熱槽５の温度の間で液相を保つ物質を用いる。市販の熱媒（例えば、商品名ＤＡＷＴＨＥＲＭ、ＮｅｏＳＫ−ＳＡＬＴ等）を用いることが出来る。
コイル上面カバー１および置き台２には熱電対等の測温手段を設け、相変化温度に達し蓄熱ができていることを外部から確認できるようにすることが望ましい。
【００１６】
上面カバー及び置き台は、コイルからの接触伝導伝熱を円滑にするために、金属製とするが、その内部には相変化物質が充填されるので、相変化物質に対する耐食性を考慮した金属材料とすることが好ましい。材質としては、例えば、耐食性を重視する場合は、ステンレス鋼などを用いることができ、熱伝導性を重視する場合は、銅やアルミを使用することができる。使用する相変化物質の性状に応じて、耐食性を有する金属材料を選択するか、あるいは、上面カバー及び置き台の内面を相変化物質に耐食性を有する材料で被覆するなどの手段を講じることが好ましい。
【００１７】
図６は、本発明の実施形態において使用する蓄熱槽５の構成を示す概念図である。
置き台２やコイル上面カバー１から回収された熱媒の顕熱は、この蓄熱槽５に蓄熱される。蓄熱槽５には、相変化物質が充填されていると共に、置き台２やコイル上面カバー１から回収された熱媒が流通する伝熱管６’が配管されており、熱媒の顕熱を蓄熱槽内の相変化物質へと熱交換することにより蓄熱させることができる。
【００１８】
また、蓄熱槽５には、顕熱利用媒体が流通する熱交換パイプ１０が配管されている。蓄熱槽５に蓄熱された熱は、この顕熱利用媒体へと熱交換により移動して、外部利用が可能となる。ここで、顕熱利用媒体は定常的な熱利用を行うための流体であり、通常は水を供給し、蒸気として熱交換パイプ１０より取り出すが、他の加熱を要する流体であっても良い。
【００１９】
伝熱管６’は、蓄熱槽５の外部に熱媒の取り込み口７’および排出口７”を有し、それぞれの口は普段はバルブで閉じられている。排出口７”に向かう伝熱管６’の中途には熱媒を輸送するためのポンプ１１と、熱媒タンク１５が設けてある。熱交換パイプ１０の流入側（低温側）と伝熱管６’の流出側（低温側）の配管には熱交換器である熱媒冷却部１２を設けてあり、伝熱管６’を通り流出する熱媒の顕熱を熱交換パイプの内部流体の予熱に用いるよう構成してある。
【００２０】
コイル上面カバー１および置き台２に蓄えられた熱を蓄熱槽５に移送する際は、コイル上面カバー１または置き台２の熱媒出側の接続口７と蓄熱槽５内部を通過する伝熱管６’の熱媒取り込み口７’とを接続すると共に、コイル上面カバー１および置き台２の熱媒入側の接続口７と蓄熱槽５内部を通過する伝熱管６’の熱媒排出口７”とを接続し、バルブを開けると共にポンプ１１を稼動させて、予め熱媒タンク１５に注入していた熱媒を循環させる。
【００２１】
コイル上面カバー１または置き台２内部の伝熱管６にはまず熱媒タンク１５から送られた熱媒が満たされ、その後、コイル上面カバー１または置き台２内部の相変化物質から熱交換により加熱された熱媒は、伝熱管６’を通って蓄熱槽５内部を通過して相変化物質との熱交換を行い、熱媒冷却部１２にて顕熱利用媒体との熱交換で冷却され、再び熱媒タンク１５に貯留される。熱媒タンク１５上部の空間は熱媒と反応しない気体を充填し、熱媒の熱膨張を吸収するように構成している。
【００２２】
熱の移送が十分進みコイル上面カバー１または置き台２の温度が低下した場合など、熱の移送を終了させる場合、ポンプ１１を停止し、伝熱管中の熱媒を熱媒タンク１５に回収する。この際、顕熱利用媒体は熱媒冷却部で加熱されることはなくなるが、蓄熱槽５内部で加熱されるため熱媒循環の有無に関わらず熱利用を継続できる。
また、熱の移送が完了したコイル上面カバー１または置き台２を、次の熱を十分に保持している熱移送前のコイル上面カバー１または置き台２と交換する間は、蓄熱槽５への蓄熱はされず、熱交換パイプ１０からの抜熱のみとなるが、蓄熱槽５に蓄熱されている液相における顕熱および液相から固相へ変化する際の潜熱により、熱交換パイプ１０内の顕熱利用媒体へ必要な熱を供給することができる。
【００２３】
蓄熱槽５に充填する相変化物質は顕熱利用媒体による熱利用の条件に合わせて選択する。１２０〜１８０℃ではエリスリトール、マンニトール等が利用できるが、特にこれらに限定するものではない。
【００２４】
コイル上面カバー１または置き台２と蓄熱槽５との熱輸送に用いる熱媒は、それぞれの温度条件で液体である物質を用いる。市販の熱媒（商品名ＤＡＷＴＨＥＲＭ（ダウケミカル社製）、ＮｅｏＳＫ−ＳＡＬＴ（綜研テクニックス社製）等）を用いることが出来る。
【００２５】
図７は、本発明の実施の形態に係る工場操業方法の概念図である。
先ずは、高温のコイル３からコイル状面カバーおよび置き台２へと熱移動させる操業方法を説明する。巻取機によりコイルとなった熱延鋼板を、冷却状態の置き台２に載せ、コイル上面カバー１を設置する。コイル３の顕熱は搬送中に伝導伝熱により置き台２とコイル上面カバー１の内部の相変化物質に移動し、相変化物質は固体から液体（融液）へと相変化し、潜熱として蓄熱される。
【００２６】
搬送台車４がコイルヤードに到着した後、コイル３は、コイル上面カバー１を載せたまま、クレーン等を用いてコイルヤード１７に荷降ろしする。置き台２は、搬送台車４に載せたままとしておく。コイル上面カバー１はコイルヤードにおいてもコイルからの蓄熱を継続する。蓄熱が終了したコイル上面カバー１は、コイルを降ろした後の空の搬送台車４に積まれ、コイルヤードと巻取機１６の間に設置される蓄熱槽５の近傍でクレーン等により搬送台車４から降ろされる。また、置き台２についても、十分蓄熱が進んだものは蓄熱槽５の近傍でクレーン等により搬送台車４から降ろされる。蓄熱が不十分な置き台２については、次のコイルを載せて、上記作業を蓄熱が十分進むまで繰り返す。
【００２７】
次に、コイル上面カバー１および置き台２に移動して蓄熱された熱を、蓄熱槽５に移動させる操業方法を説明する。
蓄熱槽５の近傍でクレーン等により搬送台車４から降ろされた蓄熱済みのコイル上面カバー１および置き台２は、それぞれの接続口７に、蓄熱槽５を通過する伝熱管６’を接続した後、ポンプ１１によって熱媒タンク１５内の熱媒を循環させ、それぞれが蓄熱した熱を、熱媒を介して蓄熱槽５に回収する。
【００２８】
図８は、本発明を実施する工場のレイアウトの例である。図の例では巻取機１６とコイルヤード１７の間に搬送台車が走行する軌条が２本平行に敷設されている。搬送台車４は軌条の両端で横行装置１８により軌条間を移動することで、全体として巻取機からコイルヤードを経由して蓄熱槽５に移動し、再び巻取機１６に戻る環状の経路を形成している。
【実施例】
【００２９】
生産能力４００トン／Ｈの熱間圧延ラインで、本発明の熱回収方法を実施した。コイル置き台は図２に示した装置、コイル上面カバーは図３および図４に示した装置、蓄熱槽は図６に示した装置を用いた。コイルは幅約２２００ｍｍ、外径約２０００ｍｍ、重量約４．５トンである。相変化物質の種類はコイル上面カバーと置き台中にＡｌ−Ｓｉ系合金、蓄熱槽中にマンニトールを使用し、コイル上面カバーと置き台を５５組使用してコイルの熱を回収した。熱媒としてはＤＡＷＴＨＥＲＭ  Ａを５０ｋｇ用いた。コイル上面カバーに２トン、置き台に４．５トン、蓄熱槽に３０トンの相変化物質を格納し使用した。コイル温度が６００℃から５００℃に降下する熱量をコイル一つ当たり平均６時間で回収して蓄熱槽に貯留し、蓄熱槽の熱交換パイプを介して１６０℃の飽和蒸気を７．４トン／Ｈ製造した。これにより、コイル温度１００℃に相当する顕熱の約８３％を蒸気として回収したことになる。
このように、相変化物質を充填した置き台２とコイル上面カバー１を用いることにより、熱間圧延鋼板のコイルより顕熱を回収し利用することが可能となった。
【符号の説明】
【００３０】
１    コイル上面カバー
２    置き台
３    コイル
４    搬送台車
５    蓄熱槽
６、６’    伝熱管
７    接続口
７’    熱媒取り込み口
７”    熱媒排出口
８    バルブ
９    金属製容器
９ａ    蝶番部
９ｂ    チェーン
１０    熱交換パイプ
１１    ポンプ
１２    熱媒冷却部
１４    熱媒
１５    熱媒タンク
１６    巻取機
１７    コイルヤード
１８    横行装置
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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