(57)【要約】【課題】気水冷却装置における炉内水ヘッダへの冷却水の供給バランスが変動することを防止でき、冷却負荷が変動しても給水バランスを維持することができる気水冷却装置の水ヘッダを提供する。【解決手段】気体と水とを混合した気水を溶融亜鉛メッキされた鋼帯に吹き付けて該鋼帯を冷却する気水冷却装置の水ヘッダにおいて、前記水ヘッダを上下方向に複数段に分割し、最上段の水ヘッダに外部から給水し、該最上段の水ヘッダに設けた堰から水を流出させて下段の水ヘッダに順次補給することを特徴とする気水冷却装置の水ヘッダ。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体と水とを混合した気水を溶融亜鉛メッキされた鋼帯に吹き付けて該鋼帯を冷却する気水冷却装置の水ヘッダにおいて、前記水ヘッダを上下方向に複数段に分割し、最上段の水ヘッダに外部から給水し、該最上段の水ヘッダに設けた堰から水を流出させて下段の水ヘッダに順次補給することを特徴とする気水冷却装置の水ヘッダ。
【請求項２】
前記水ヘッダを幅方向に分割することを特徴とする請求項１に記載の気水冷却装置の水ヘッダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融亜鉛メッキ設備に使用されるメッキ後の鋼帯の冷却装置に用いる水ヘッダに関する。
具体的には、気体と水とを混合した気水を溶融亜鉛メッキされた鋼帯に吹き付けて該鋼帯を冷却する気水冷却装置の水ヘッダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶融亜鉛メッキ設備においては、連続焼鈍設備で熱処理した鋼帯を、溶融亜鉛温度近傍の温度で溶融亜鉛ポット内を通過させて、この鋼帯に溶融亜鉛をメッキした後、デフレクターロールを介して上方に引き上げ、その間で所定の処理、例えば、加熱帯や保熱帯を設置してメッキされた亜鉛を鋼帯に焼き付けるいわゆる合金化処理や、メッキしたままメッキ厚みを調整して自然に凝固させてそのまま出側設備に通板する処理など、要求によってさまざまな処理が行われている。
【０００３】
溶融亜鉛メッキ設備では、メッキされた鋼帯はメッキポットから出て、垂直に上昇し冷却装置を通過して冷却される。この垂直部は、鋼帯が亜鉛ポットから出て冷却し得るだけの高さが必要であり、ライン速度が速くなれば当然その高さは増大することとなる。通常、最上部に設置されるデフレクターロールでは、メッキされた亜鉛がロール表面に付着しないように鋼帯温度を３５０℃以下に冷却する必要がある。
前述の垂直部における冷却は、自然冷却あるいはエアージェットによる冷却では冷却能力に限度があるため、垂直部の高さが高くなり、これに合わせて建屋の高さも高くなってしまう。このため設置スペースおよび建設費の両面から、高性能の冷却手段が望まれており、従来から種々の提案がなされている。
【０００４】
例えば、高冷却能力の冷却装置に関しては、特公昭５８−５６０２９号公報に開示されている。
この従来技術は、気水混合噴霧冷却装置に関するもので、気体あるいは液体供給管に連設した多数のノズル群を鋼帯に向けて相対設し、この液体供給管の途中に液体供給遮断弁を配設するとともに、冷却装置の下方に水切り用ノズルを配設し、かつ前記冷却ノズル群の相対設間に噴霧遮断ダンパを移動可能に配設して、鋼帯幅方向の任意位置での冷却遮断を可能とし鋼帯の冷却を行うものである。
【０００５】
特公昭５８−５６０２９号公報に開示された技術では、溶融亜鉛ポットから引き上げられたメッキ鋼帯をメッキ溶融温度近傍から３５０℃以下まで冷却されるため、冷却能力の大きい気水冷却装置が使用されている。
気水冷却装置は、冷却能力は大きいが、装置を構成する付属装置が大掛かりとなる。まず、鋼帯に噴霧された気水のうち気体は気水冷却装置の上方に上昇するため、この気体を排出する排気口を冷却装置の上部に配設する必要がある。この排気口が小さいと冷却装置の内圧が上昇して、気水冷却装置の下部より冷却水が一緒に噴出し、冷却水が下方に設置されている溶融亜鉛ポットに落下して水蒸気爆発を起こす危険性がある。
【０００６】
また、鋼帯に噴霧された気水のうち、冷却水は気水冷却装置の下方に落下する。落下した冷却水が下方に設置した溶融亜鉛ポットに落下しないように気水冷却装置の下部には水切り装置が配設されている。この水切り装置は、鋼帯に向けて高速の空気を吹き付けるためのスリットノズルがパイプヘッダに設けられており、この高速の空気により落下する冷却水を吹き上げて冷却装置内に設置した排水口から排水するものであり、この装置を設置するスペースが必要となる。
このように、気水冷却装置は、鋼帯の冷却に直接寄与する気水冷却ノズルのほかに、付属装置として、空気を排出する排出口や冷却水の落下を防止する水切り装置などで構成されており、これらの付属装置の設置スペースが必要となる。従って、気水冷却装置では、ノズル部分での冷却能力は高いが付属装置が必要なため、高さの高い冷却装置が必要となる。
【０００７】
図６は、従来の気水冷却装置の概略を示す図である。
この気水冷却装置の気体ヘッダ４および水ヘッダ３は、高さ方向に複数段に分割され、冷却負荷に応じて段数制御が行われている。この内、冷却水は、図示されていないブロワ上に載置された給水ヘッダ１４から各段の炉内水ヘッダ３へ、それぞれ給水配管８により給水される。
各段に設置された気水ヘッダは上下方向で圧力差を生じる。例えば、最下段のヘッダと最上段のヘッダでは高さが６ｍ程度あり、このヘッド差により各段の炉内水ヘッダ３における冷却水の水バランスが壊れてしまう。このため、各炉内水ヘッダの水の給水分布が均等になるように、各給水配管に手動弁１９を設置し、この手動弁１９の開度を調節して、各炉内水ヘッダ３へ供給される給水量を均等に制御していた。
【０００８】
また、別の冷却手段として、特開平１１−４３７５８号公報には、メッキされた鋼帯を冷却する際に冷却負荷が大きい時は、ミスト冷却（気水冷却）を行い、冷却負荷が小さいときは空気冷却を行う方法が開示されている。
しかし、特開平１１−４３７５８号公報に開示された方法では、気水冷却装置のうち、冷却負荷が高いときは気水冷却を行い、冷却負荷が低いときは、空気のみを噴射させて冷却するとしても、設備としては気水冷却装置としての設備が必要となり、気水冷却装置に必要な高さが必要となる。
【０００９】
【特許文献１】特公昭５８−５６０２９号公報
【特許文献２】特開平１１−４３７５８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、気水冷却装置では、冷却負荷に応じて、炉内水ヘッダを高さ方向に複数段に分割して段数制御を行っている。段数制御を行うためには、各炉内水ヘッダへの冷却水の供給を均等に行う必要がある。各炉内水ヘッダで給水のバラツキが発生すると、ある段では気体のみが噴射されて気体冷却となり、また、ある段では水が多いと気水混合がうまくできず、気水冷却の持つ本来の冷却能力を発揮することができないという問題があった。このため、各給水配管に手動弁を設け、この手動弁により各炉内水ヘッダへの給水量が均等になるように開度を調整していた。
【００１１】
しかし、冷却負荷が最大時のことを考慮して各炉内水ヘッダの給水量を調整するため、冷却負荷が低下した際、給水配管に設けた遮断弁を閉じて段数制御を行うため、遮断弁を閉じることで、給水している炉内水ヘッダの圧力が変動し、給水バランスが壊れて、給水されている炉内水ヘッダへの冷却水の供給にバラツキが生じていた。この状態から処理量が上がって冷却負荷を上げた場合、上下のバランスが壊れてしまい、再度手動弁の調整が必要となっていた。この結果、立ち上げ時での上下炉内水ヘッダの供給バランス調整には多大な時間と労力が必要だった。
そこで、本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、気体と水とを混合した気水を溶融亜鉛メッキされた鋼帯に吹き付けて該鋼帯を冷却する気水冷却装置における炉内水ヘッダへの冷却水の供給バランスが変動することを防止でき、冷却負荷が変動しても給水バランスを維持することができる気水冷却装置の水ヘッダを提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題を解決するために、鋭意検討の結果なされたものであり、その要旨とするところは特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。（１）気体と水とを混合した気水を溶融亜鉛メッキされた鋼帯に吹き付けて該鋼帯を冷却する気水冷却装置の水ヘッダにおいて、前記水ヘッダを上下方向に複数段に分割し、最上段の水ヘッダに外部から給水し、該最上段の水ヘッダに設けた堰から水を流出させて下段の水ヘッダに順次補給することを特徴とする気水冷却装置の水ヘッダ。
（２）前記水ヘッダを幅方向に分割することを特徴とする請求項１に記載の空気流路の中間部に熱を吸収する仕切板を設置することを特徴とする請求項１に記載の気水冷却装置の水ヘッダ。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、図１乃至図５を用いて詳細に説明する。
図１は、溶融亜鉛メッキ設備の概略図である。
図１において、鋼帯１は、図示していない連続焼鈍炉にて所定の処理が行われた後、ターンダウンロール１１を介して溶融亜鉛ポット１３内に浸入し、表面に亜鉛メッキされた鋼帯１が上方に引き上げられ、メッキ厚みが調整された後、上部に設置した冷却装置２を通過する際に３５０℃以下まで冷却される。
【００１４】
図２は、本発明の給水ヘッダを採用した気水冷却装置の実施形態を例示する図である。
図２に示すように、冷却装置２には、鋼帯１に対向して上下各段に分割された気体ヘッダ４と炉内水ヘッダ３が配置されている。このうち、気体ヘッダ４へはブロワ２１によってダクト２２を介して気体が供給される。また炉内水ヘッダ３には冷却装置２の外部に設置された水ヘッダ５により冷却水が供給される。
本実施形態では、給水ヘッダ５の内部は、上下７段に分割され、７段それぞれがヘッダ５ａ〜５ｇを形成している。ヘッダ５ａへの給水は、最上段に位置するヘッダ５ａに上部から給水され、その下段に位置するヘッダ５ｂへは最上段５ａからオーバーフローする冷却水によって供給され、以下ヘッダ５ｂからのオーバーフロー水によってヘッダ５ｃへ給水され、ヘッダ５ｇまでの給水が行われる。
水ヘッダ５内に形成されるヘッダ５ａ〜５ｇはそれぞれ同じヘッド（高さ）を有している。そして水ヘッダ５内の最上段に位置するヘッダ５ａは冷却装置２内の最上段に位置する炉内水ヘッダ３ａに給水配管８によって接続されている。
水ヘッダ５内に形成されるヘッダ５ａ〜５ｂは、冷却装置内に設置されている炉内水ヘッダ３へ供給するだけの圧力が必要なので、その必要な高さのヘッドを有している。このように、水ヘッダ５内に上下方向に同じヘッドを持つヘッダ５ａ〜５ｇを形成したので、冷却負荷によって段数を切り替えてもヘッド差による高さ方向の給水バランスが変動することはない。
また、処理量によって冷却負荷が減少した場合、遮断弁２０を用いて、下方の炉内水ヘッダから順次遮断する。
この場合、炉内水ヘッダ３への水の供給が遮断弁２０によって遮断されるが、炉内水ヘッダ３からオーバーフローした冷却水は、水ヘッダ５に設けた排水配管９から排水され、循環して使用される。
【００１５】
図３は、本発明の給水ヘッダを図２のＢ−Ｂ部より見た矢視図である。
上下方向に７段に分割されたヘッダ５は、幅方向にも３分割されている。
すなわち、ヘッダ５ａ〜５ｇは、それぞれ幅方向に３分割されており、それぞれの給水配管８にも遮断弁が設置されている。これは、炉内水ヘッダ３が気体ヘッダ５ａに対して３段設置されているため、この３段の炉内水ヘッダに対応させている。本図では給水ヘッダを上下７段に分割しているが、炉内水ヘッダに合わせて分割してもよい。
図４は、本発明の給水ヘッダの部分鳥瞰図である。
図４において、水ヘッダ５内の最上段ヘッダ５ａに給水する給水配管８が幅方向に分割されたヘッダ５ａにそれぞれ接続されていて、各々給水が開始される。
【００１６】
図５は、図２のＡ−Ａ矢視図であり、給水ヘッダ５に設けられている堰を示す図である。
この堰２３から流れる給水量を調整することで、炉内水ヘッダの給水量を調整することができ、必要に応じて水量密度を制御することができる。
また、給水ヘッダへの級水量は流量調整弁７にて調整され、最上段に設けた給水ヘッダ５ａの堰から流れる水量を調整することで給水ヘッダのヘッド（高さ）を調整することができ、このヘッド（高さ）を調整することにより、炉内水ヘッダへの給水量を調整し、必要な水量密度を得ることができる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、気水冷却装置に供給される水ヘッダを上下方向に複数段に分割したので、上下方向の圧力差による各炉内水ヘッダへの供給バランスは均等となり、冷却負荷が変動しても給水バランスが壊れることがない。従って、常時、冷却水が均等に供給されるため、常に、気水本来の冷却能力を発揮することができる。また、手動弁等による事前の調整も不要となるので、調整時間および労力を大幅に低減することができるなど、産業上有用な著しい効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶融亜鉛メッキ設備の概略図である。
【図２】本発明の給水ヘッダを採用した気水冷却装置の実施形態を例示する図である。
【図３】本発明の給水ヘッダを図２のＢ−Ｂ部より見た矢視図である。
【図４】本発明の給水ヘッダの部分鳥瞰図である。
【図５】図２のＡ−Ａ矢視図であり、給水ヘッダ５に設けられている堰を示す図である。
【図６】従来の気水冷却装置の概略を示す図である。
【符号の説明】
１・・・鋼帯、
２・・・冷却装置、
３・・・炉内水ヘッダ、
４・・・気体ヘッダ、
５・・・給水ヘッダ、
６・・・給水配管、
７・・・流量調整弁、
８・・・給水配管、
９・・・排水配管、
１０・・・デフレクターロール、
１１・・・ターダウンロール、
１２・・・シンクロール、
１３・・・溶融亜鉛ポット、
１４・・・給水ヘッダ、
１５・・・電磁弁、
１６・・・排気口、
１７・・・排水配管、
１８・・・水切りヘッダ、
１９・・・手動弁、
２０・・・遮断弁、
２１・・・ブロワ、
２２・・・ダクト、
２３・・・堰
【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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