(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却ガスを噴射する対向ノズル群と、該対向ノズル群間に鋼帯を供給し、抜出すハースロールと、該対向ノズル群とハースロールの設置位置を上下に分け、鋼帯が通過するスリット状貫通孔を有する仕切壁と、該仕切壁よりも上記対向ノズル群側に、鋼帯の両面に対してそれぞれ片面のみが別個に接触するよう上下に千鳥配設したシールロールとを備え、これら全体を炉体で囲んでなることを特徴とする連続焼鈍炉の冷却帯。
【請求項２】
上記シールロールが、次式の関係を満足することを特徴とする請求項１記載の連続焼鈍炉の冷却帯。
Ｌ／（Ｄ−ｄ）≧３                ・・・（１）
ここで、ｄ：  鋼帯と接触するシールロール径、
Ｄ：  上下シールロールの中心間距離
Ｌ：  対向ノズル群側シールロール中心と上記仕切壁内面までの距離
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼帯を連続的に焼鈍する所謂連続焼鈍炉のガスシール装置に関し、特に、該連続焼鈍炉のガス噴射冷却帯（以下、単に冷却帯という）において、炉内を仕切壁によって複数の領域に分け、各領域に独自の雰囲気を持たせるためのガスシール装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
鋼帯を連続的に焼鈍する連続焼鈍炉の冷却帯においては、通常、図７に示すようなガス噴射による冷却設備が設けられている。その設備は、ロール室１４内のハースロール１０を経た高温の鋼帯１が、プレナムチャンバ１２のガス噴射ノズル群４間を通過する際に、該ノズル群４から噴射されるガスで冷却される。なお、図７は、高温の鋼帯１をプレナムチャンバ１２へ供給する側のみが図示され、抜出側を省略してある。
【０００３】
一方、上記ノズル群４から噴射されたガスの一部は、鋼帯１に衝突した後、該鋼帯１に沿って下降又は上昇し、上記ロール室１４との仕切壁５のスリット状貫通孔６を抜けてハースロール１０周辺に進入する。また、鋼帯１は、冷却中でも数百度℃と高温であるが、上記冷却ガスは１００℃程度であるため、ハースロール１０の鋼帯１と接触する部分と接触しない両端近傍部分では、温度差が生じ、ハースロール１０には、該温度差による熱膨張差に起因した所謂サーマルクラウン（ふくれ）が形成される。そのため、鋼帯１には、ハースロール１０の中央部に両端側の鋼帯１を移動させる分力が生じ、鋼帯１にバックリング（通称、クーリングバックル９という、所謂しわ）が発生して（図８参照）、最悪の場合は通板不能といった状況にもなる。
【０００４】
そこで、従来は、前記仕切壁５のスリット状貫通孔６を絞り、その面積を小さくする１対の対向式シールロール１３を設けて、該ロール室１４への噴射ガスの流入を抑制して各領域を異なる温度条件にすると共に、ハースロール１０のクラウンを抑制するようにしていた（図４及び５参照）。また、実開平５−６９１５２号公報は、加熱帯の設定温度の変更に伴う鋼帯１の蛇行やクーリングバックル９の発生を防止するため、まったく同様なシールロール１３を冷却帯の入出口に各１対ずつ設けることを提案している。かかる対策は、鋼帯１を完全に挟圧できれば良いが、鋼帯１には先行鋼帯と後行鋼帯とを溶接した厚肉の溶接部や、熱変形を生じた部分があり、それらの部分が該シールロール１３を通過すると該ロールに疵をつけ、その後に通過する鋼帯１に転写したり、しわを発生させることが多い。したがって、上記対向シールロール１３は、鋼帯１と接触しないように、板厚以上のロールギャップを考慮して対向させる必要があり、鋼帯表面近くの冷却ガスがハースロール１０側の領域に侵入し、温度制御が精度よくできず、また冷却ガスの流速を上げることもできなかった。
【０００５】
さらに、実開平４−６９４４７号公報は、上記問題点を克服するため、上記仕切壁５のスリット状貫通孔６を挟み、上下流側に対向シールロール１３を２組設け、各対向シールロール１３の一方は鋼帯１面に接触させることでガスシールを万全にする技術を開示している。この技術は、確かにシールロール１３の断面方向にのみ着眼した場合にはかなりの効果が期待できる。しかしながら、該シール部では、シールロールの幅方向でのシール性も重要であり、その点でこの技術はシール効果が不十分であった。すなわち、図９に示すように、シールロール２、３の両端部で冷却ガスがリークするという欠点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情を鑑み、ガス噴射冷却帯において、所謂プレナムチャンバから吐出した噴射ガスのハースロール側への侵入量を従来より大幅に低減できる連続焼鈍炉のシール装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため、上記仕切壁５のスリット状貫通孔６を通過する噴射ガスの流れを鋭意研究し、噴出ガスのハースロール１０側への流出を防止する条件を見出した。その一例を図１０に示す。これは、噴射速度  １００ｍ／ｓｅｃで鋼帯１に吹付けられた冷却ガス７の流れを乱流モデルによって解析したもので、矢印が冷却ガス７の流れの方向と大きさを示すベクトルとなっている。この図１０より、２個のシールロール２、３をそれぞれ鋼帯１の片面に接触させ千鳥状に配置すると、冷却ガス７はそれらロール２、３にせき止められて流れの方向を変え、またこれらロール位置と仕切壁５までの距離を適切にすることで、該仕切壁５のスリット状貫通孔６からの流出量をかなり抑制できることが知られた。そこで、本発明は、この研究成果を具現化したもので，冷却ガスを噴射する対向ノズル群と、該対向ノズル群間に鋼帯を供給し、抜出すハースロールと、該対向ノズル群とハースロールの設置位置を上下に分け、鋼帯が通過するスリット状貫通孔を有する仕切壁と、該仕切壁よりも上記対向ノズル群側に、鋼帯の両面に対してそれぞれ片面のみが別個に接触するよう上下に千鳥配設したシールロールとを備え、これら全体を炉体で囲んでなることを特徴とする連続焼鈍炉の冷却帯である。従って、鋼帯と接触するロールを２本、鋼帯をはさみ込む形で有効に配置し、鋼帯とロールの間の隙間をなくしたので、従来の冷却帯より一段と冷却ガスの流出が防止できるようになる。
【０００８】
また、本発明では、上記シールロールが、次式の関係を満足するようにしたので、対向ノズル群シールロールと仕切壁までの距離が大きくなり、噴射ガスがロール幅方向を回って板状貫通孔からハースロール側の領域へ侵入するのも防止できるようになる。
Ｌ／（Ｄ−ｄ）≧３                ・・・（１）
ここで、ｄ：  鋼帯と接触するシールロール径、
Ｄ：  上下シールロールの中心間距離
Ｌ：  対向ノズル群側シールロール中心と上記仕切壁内面までの距離
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明にかかる連続焼鈍炉の冷却帯を下側のみ、及び上下側共に示す縦断面図の一例である。前述したように、プレナムチャンバ１２間を上方へ移動する鋼帯１に、片面ずつ接触するシールロール２、３を千鳥に配置したので、ノズル４から噴射される冷却ガス７はハースロール１０側への流出が抑えられる。そして、鋼帯１と接触するシールロール２、３の径ｄと、該シールロール２、３の中心間上下方向の距離Ｄと、ロール２の中心と仕切壁５の距離Ｌとにおいて、ｄ及びＤは装置設計で定まっているので、冷却ガス７が仕切壁５のスリット状貫通孔６からできるだけ流出しない条件を、冷却ガス７の噴射速度との関係において求めた。その結果の一例を噴射速度１００ｍ／ｓｅｃの場合で図３に示す。図３によると，噴射ノズル４からの冷却ガス７が前記貫通孔６を通ってハースロール１０近傍へ侵入する量とＬ／（Ｄ−ｄ）との間で一定の関係があることがわかった。つまり、ノズル４側のシールロール２と仕切壁までの距離Ｌは（Ｄ−ｄ）の３倍以上あれば（無次元化距離）、冷却ガス７の侵入量を最小に抑えることができた。なお、（１）式は、冷却ガスの噴射速度を１００ｍ／ｓｅｃとした場合で導出してあるが、実用上の冷却帯ではこの１００ｍ／ｓｅｃが最大流速であるので、（１）式を満足すればこれ以下の噴射速度でも良好な結果が得られる。また、図４及び５に従来の冷却帯を示したが、この冷却帯と本発明に係る冷却帯を用いた場合の前記冷却ガス７の侵入量を比較して図６に示す。図６より、本発明に係る冷却帯では、該冷却ガス７の侵入量は従来冷却帯を用いた場合の１３％と減少していた。なお、冷却ガス７の侵入量の測定は熱収支による計算値である。また、図１及び図２には、冷却帯を下側のみ、上下側共の場合を示したが、本発明には、上側のみ、つまり鋼帯の抜出側を対象にした場合も含むものである。
【００１０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、所謂プレナムチャンバのノズルから噴射した冷却ガスのハースロール側への侵入量を従来より大幅に低減できる連続焼鈍炉の冷却帯を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る連続焼鈍炉の冷却帯を下側のみ示す縦断面図である。
【図２】本発明に係る連続焼鈍炉の冷却帯を上下共に示す縦断面図である。
【図３】噴射ガスの侵入量とＬ／（Ｄ−ｄ）の関係を示すグラフである。
【図４】従来の対向シールロールを備えた冷却帯を下側のみ示す縦断面図である。
【図５】従来の対向シールロールを備えた冷却帯を上下共に示す縦断面図である。
【図６】従来装置と本発明に係る装置とで、噴出ガスの侵入量を比較した棒グラフである。
【図７】従来のシールロールを備えていない冷却帯を示す図である。
【図８】鋼帯に発生するクーリングバックルを示す図である。
【図９】鋼帯両端側からハースロール側へ流出する噴射ガスの流れを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。
【図１０】噴射ガスの冷却帯内の流れを解析した一例を示す図である。
【符号の説明】
１    鋼帯
２    上シールロール
３    下シールロール
４    噴射ノズル
５    仕切壁
６    スリット状貫通孔
７    冷却ガス
８    鋼帯進行方向
９    クーリングバックル
１０  ハースロール
１１  炉壁
１２  プレナムチャンバ
１３  対向シールロール
１４  ロール室
【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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【図９】
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【図１０】
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