JP2013123723A - 連続式コイル冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大掛かりな温度管理システムが不要で、メンテナンスの費用も抑制できる連続式冷却装置を提供する。
【解決手段】水槽１内に列設方向に沿って配設されコイル２を浸漬した状態で保持可能な複数の固定スキッド３と、列設方向の一方における水槽１よりも外側の搬入位置でコイル２を保持可能な搬入スキッド５と、列設方向の他方における水槽１よりも外側の搬出位置でコイル２を保持可能な搬出スキッド７と、列設方向に沿って並び且つ列設方向に沿って進退可能な複数の移動体と、移動体の夫々に支持された状態で昇降可能で且つコイル２を保持可能な可動スキッド１１とを備える。そして、移動体の進退及び可動スキッド１１の昇降により、搬入スキッド５と固定スキッド３との間、固定スキッド３同士の間、及び固定スキッド３と搬出スキッド７との間で、列設方向の一方から他方に向けて順にコイル２を移動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱間圧延後に巻き取られたコイルを冷却する連続式コイル冷却装置に関するものである。

熱間圧延されて巻き取られたコイルは、出荷や次工程までに常温近くまで冷却する必要がある。一般的には、熱延工場に併設されたコイルヤードで空冷されるが、次工程や客先へのリードタイムを短縮するために水冷する場合もある。コイルの水冷には、次のような方法が知られている。
先ず、コイルヤードのスキッド毎にノズルを設け、コイルに対してノズルから冷却水を噴霧又は噴射する方法がある（特許文献１、２参照）。また、冷却水を溜めた水槽にコイルを浸漬する方法もある（特許文献３参照）。

特開昭６３−２０４１７号公報 特開平５−１７７２４０号公報 特開昭５６−１１６８３４号公報

コイルに冷却水を噴霧又は噴射したり、コイルを水槽に浸漬したりする方法では、冷却前と冷却後にコイルを搬送する際にクレーンが使用されるが、こうした冷却設備では水蒸気が充満しているため、クレーンが腐食しやすく、メンテナンスの費用が高くなってしまう。また、設備自体も老朽化しやすい。
さらに、冷却するためヤードのうち、空いた番地にコイルをランダムに置いてゆくと、コイル毎に冷却時間を計測しなければならないため、温度管理のシステムが大掛かりになってしまう。
本発明の課題は、大掛かりな温度管理システムが不要で、メンテナンスの費用も抑制できる連続式冷却装置を提供することである。

本発明の一態様に係る連続式コイル冷却装置では、冷却水を貯留し、水平面における予め設定した列設方向に沿って複数のコイルを浸漬可能な水槽と、列設方向に沿って水槽内に配設され、コイルを浸漬させた状態で保持可能な複数の固定スキッドと、列設方向の一方側であり水槽よりも外側の搬入位置で、水槽に搬入する前のコイルを保持可能な搬入スキッドと、列設方向の他方側であり水槽よりも外側の搬出位置で、水槽から搬出した後のコイルを保持可能な搬出スキッドと、少なくとも水槽に貯留された冷却水の外で、列設方向に沿って並び、且つ列設方向に沿って進退可能な複数の移動体と、移動体の夫々に支持された状態で、昇降可能で、且つコイルを保持可能な可動スキッドと、を備え、移動体の進退、及び可動スキッドの昇降により、搬入スキッドと固定スキッドとの間、固定スキッド同士の間、及び固定スキッドと搬出スキッドとの間で、列設方向の一方から他方に向けて順にコイルを移動させることを特徴とする。

本発明の一態様に係る連続式コイル冷却装置では、固定スキッド、搬入スキッド、及び搬出スキッドは、コイルにおける軸方向の中央を保持し、可動スキッドは、コイルにおける軸方向の両端側を保持することを特徴とする。
本発明の一態様に係る連続式コイル冷却装置では、搬入スキッドは、搬入位置までコイルを搬入する搬入台車に搭載され、搬出スキッドは、搬出位置からコイルを搬出する搬出台車に搭載されることを特徴とする。
本発明の一態様に係る連続式コイル冷却装置では、可動スキッドは、移動体との間に介装された伸縮機構の伸縮により、上下方向に昇降可能に構成され、伸縮機構は、少なくとも水槽に貯留された冷却水の外に配置されることを特徴とする。

本発明の一態様に係る連続式コイル冷却装置によれば、コイルをスキッド上に載せるためのクレーン設備が不要となるので、メンテナンスの費用を抑制することができる。また、搬入側から搬出側へと順に移動させてゆくので、水槽への浸漬時間によって冷却後のコイル温度が求まるので、大掛かりな温度管理システムも不要となる。

連続式コイル冷却装置の全体図である。 水槽の断面図である。 移動体及び昇降用シリンダの動作について説明した図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、連続式コイル冷却装置の全体図である。
図２は、水槽の断面図である。
水槽１には、冷却水を貯留してあり、この水槽１は、水平面における予め設定した設定した列設方向に沿って複数のコイル２を浸漬するのに充分な深さと広さがある。水槽１内の底面には、コイル２を浸漬した状態で保持可能な複数の固定スキッド３を、列設方向に沿って固定している。なお、列設方向の一方を搬入側と定義し、他方を搬出側と定義し、さらに水平面上で列設方向と直交する方向を幅方向と定義する。

固定スキッド３の上面には、幅方向から見て、略Ｖ字形の溝が形成されており、幅方向にコイル２の軸方向を合わせた状態で、固定スキッド３の溝にコイル２を載置できる。複数の固定スキッド３のうち、列設方向の両端に位置するものは、コイル２を水面近傍で保持する高さに設定されており、それ以外のものは、コイル２の全体を水中に浸漬させた状態で保持する高さに設定されている。

固定スキッド３は、水槽１における幅方向の略中央に固定してある。固定スキッド３の幅方向長さは、コイル２の軸方向長さよりも短く設定されており、固定スキッド３は、コイル２の軸方向中央を保持する。
列設方向の搬入側で、水槽１よりも外側では、所定の軌道に沿って搬入台車４が走行する。この搬入台車４には、コイル２を保持可能な搬入スキッド５が搭載されており、この搬入スキッド５に冷却前のコイル２を載置して予め設定した搬入位置まで搬入する。この搬入位置とは、搬入スキッド５が前述した固定スキッド３と同列となる位置である。

搬入スキッド５の上面には、幅方向から見て、略Ｖ字形の溝が形成されており、幅方向にコイル２の軸方向を合わせた状態で、搬入スキッド５の溝にコイル２を載置できる。この搬入スキッド５におけるコイル２の保持位置は、固定スキッド３のうち、列設方向における最も搬入側に位置するものと同等である。つまり、水槽１に貯留された冷却水の水位近傍でコイル２を保持する高さに設定されている。
搬入スキッド５の幅方向長さは、コイル２の軸方向長さよりも短く設定されており、搬入スキッド５は、コイル２の軸方向中央を保持する。

列設方向の搬出側で、水槽１よりも外側では、所定の軌道に沿って搬出台車６が走行する。この搬出台車６には、コイル２を保持可能な搬出スキッド７が搭載されており、この搬出スキッド７に冷却後のコイル２を載置して予め設定した搬出位置から搬出する。この搬出位置とは、搬出スキッド７が前述した固定スキッド３と同列となる位置である。

搬出スキッド７の上面には、幅方向から見て、略Ｖ字形の溝が形成されており、幅方向にコイル２の軸方向を合わせた状態で、搬出スキッド７の溝にコイル２を載置できる。この搬出スキッド７におけるコイル２の保持位置は、固定スキッド３のうち、列設方向における最も搬出側に位置するものと同等である。つまり、水槽１に貯留された冷却水の水位近傍でコイル２を保持する高さに設定されている。
搬出スキッド７の幅方向長さは、コイル２の軸方向長さよりも短く設定されており、搬出スキッド７は、コイル２の軸方向中央を保持する。

水槽１を構成する幅方向両端の側壁上面には、夫々、列設方向に沿って延びる一対のレール８が敷設されており、この一対のレール８に沿って複数の移動体９が進退する。レール８は、列設方向の長さが、水槽１の長さよりも長く、搬入側は、少なくとも搬入位置にある搬入スキッド５の上方にまで延在し、搬出側は、少なくとも搬出位置にある搬出スキッド７の上方にまで延在する。
この移動体９は、水槽１に貯留された冷却水を挟んで幅方向で対向する、つまり対岸に位置する移動体９同士が一対となり、同期して進退する。

幅方向で一対の移動体９は、列設方向に、固定スキッド３の数量よりも一組だけ多い台数が並べてある。したがって、搬入スキッド５及び各固定スキッド３に対応する位置に、夫々、一対の移動体９を配置させると、搬出スキッド７に対応する位置だけ、一対の移動体９がない空車状態となる。この幅方向で一対となる夫々の移動体９を、搬入スキッド５及び各固定スキッド３に対応させて、搬入側に寄せた状態をコイル受け取り状態と称す。一方、各固定スキッド３及び搬出スキッド７に対応する位置に、夫々、一対の移動体９を配置させると、搬入スキッド５に対応する位置だけ、一対の移動体９がない空車状態となる。この幅方向で一対となる夫々の移動体９を、各固定スキッド３及び搬出スキッド７に対応させて、搬入側に寄せた状態をコイル受け渡し状態と称す。

移動体９は、進退方向に離れた前輪車軸及び後輪車軸を有し、計４つの車輪を介してレール８に接地している。また、移動体９には、進退方向に離れた２箇所に、上下方向に伸縮可能な昇降用シリンダ１０を設けている。
昇降用シリンダ１０の上端には、昇降用シリンダ１０（伸縮機構）の伸縮に伴って昇降し、コイル２を保持可能な可動スキッド１１を設けている。
可動スキッド１１は、昇降用シリンダ１０の上端に固定され水槽１の幅方向内側に延びる水平フレーム１２と、この水平フレーム１２の幅方向内側から下方に延びる垂直フレーム１３と、この垂直フレーム１３の下端から幅方向内側に延びるスキッドフレーム１４と、を備える。
なお、幅方向で一対の移動体９は、夫々、水平フレーム１２同士を連結してもよく、これによれば構造的な強度が増す。

幅方向で対向する一対の垂直フレーム１３は、幅方向における内周面同士の距離が、コイル２の軸方向の長さよりも大きく、幅方向における外周面同士の距離が、水槽１を構成する側壁同士の距離よりも小さくなるように設定されている。これにより、水槽１の幅方向の一端側において、垂直フレーム１３は、固定スキッド３に載置したコイル２と、水槽１を構成する側壁との隙間を、コイル２及び水槽１を構成する側壁に接触（干渉）することなく、列設方向及び上下方向に移動することができる。

幅方向で対向する一対のスキッドフレーム１４は、幅方向の内側に向いた先端同士の距離が、固定スキッド３の幅よりも大きくなるように設定されている。これにより、スキッドフレーム１４は、固定スキッド３に接触（干渉）することなく、列設方向及び上下方向に移動することができる。
幅方向で対向する一対のスキッドフレーム１４は、幅方向の内側に向いた先端同士の距離が、コイル２の軸方向長さよりも小さくなるように設定されており、スキッドフレーム１４の上面には、幅方向から見て、略Ｖ字形の溝が形成されている。これにより、幅方向にコイル２の軸方向を合わせた状態で、コイル２の軸方向両側を、幅方向で対向する一対のスキッドフレーム１４の溝に載置できる。
上記のレール８、移動体９、昇降用シリンダ１０等は、少なくとも水槽１に貯留された冷却水の外に配置する。これにより、レール８、移動体９、昇降用シリンダ１０等の防水処理を省くことができる。

一方、固定スキッド３、スキッドフレーム１４等は、水槽１に貯留された冷却水の中に浸すため、防水処理や防錆処理を必要とする。
各移動体９の進退、及び昇降用シリンダ１０の伸縮は、図示しない制御装置によって駆動制御される。
制御装置は、搬入スキッド５と最も搬入側に位置する固定スキッド３との間、隣接する固定スキッド３同士の間、及び最も搬出側に位置する固定スキッド３と搬出スキッド７との間で、列設方向の搬入側から搬出側に向けて順にコイル２を移動させる。

ここで、動作について説明する。
図３は、移動体９及び昇降用シリンダ１０の動作について説明した図である。
図中の（ａ）では、固定スキッド３にコイル２を載置しており、この固定スキッド３に対して移動体９は列設方向の搬入側にある。また、スキッドフレーム１４の上面が、コイル２の下部よりも下方となるように、昇降用シリンダ１０は収縮させてある。この状態から移動体９をレール８に沿って搬出側に前進させる。このとき、垂直フレーム１３及びスキッドフレーム１４がコイル２及び固定スキッド３に接触（干渉）することはない。

図中の（ｂ）では、移動体９がレール８に沿って搬出側に前進したことで、固定スキッド３と移動体９とが列設方向の同一位置にある。すなわち、固定スキッド３に載置されたコイル２の真下にスキッドフレーム１４がある。この状態から昇降用シリンダ１０を伸張させる。このとき、垂直フレーム１３及びスキッドフレーム１４が固定スキッド３に接触（干渉）することはないが、スキッドフレーム１４の上面がコイル２の下部に当接する。したがって、コイル２が固定スキッド３に載置された状態からスキッドフレーム１４に載置された状態へと切り替る。

図中の（ｃ）では、昇降用シリンダ１０を伸張させたことで、スキッドフレーム１４の上昇に伴ってコイル２が上昇する。このとき、コイル２が冷却水の水面から露出することはなく、冷却水に浸漬した状態を維持しており、且つコイル２の下部が固定スキッド３の上面よりも上方となる。この状態から移動体９をレール８に沿って搬出側に前進させる。このとき、垂直フレーム１３及びスキッドフレーム１４がコイル２及び固定スキッド３に接触（干渉）することはなく、且つコイル２が固定スキッド３に接触（干渉）することはない。

そして、移動体９をレール８に沿って搬出側に前進させて、隣接する搬出側の固定スキッド３と移動体９とを列設方向の同一位置にする。すなわち、コイル２が載置されていない固定スキッド３の真上にスキッドフレーム１４を配置させる。この状態から昇降用シリンダ１０を収縮させる。このとき、垂直フレーム１３及びスキッドフレーム１４が固定スキッド３に接触（干渉）することはないが、コイル２の下部が固定スキッド３の上面に当接する。したがって、コイル２がスキッドフレーム１４に載置された状態から固定スキッド３に載置された状態へと切り替る。この状態から移動体９をレール８に沿って搬入側に後退させる。このとき、垂直フレーム１３及びスキッドフレーム１４がコイル２及び固定スキッド３に接触（干渉）することはない。

ここでは、隣接する固定スキッド３同士の間、つまり水中で、搬出側に向けてコイル２を移動させる動作について説明したが、搬入スキッド５と最も搬入側に位置する固定スキッド３との間、及び最も搬出側に位置する固定スキッド３と搬出スキッド７との間で、搬出側に向けてコイル２を移動させる動作についても同様の手順を実行する。
なお、水中で搬出側に向けてコイル２を移動させる場合には、スキッドフレーム１４の上面がコイル２の下部よりも下方となる位置を最下位とし、コイル２が冷却水の水面から露出することなく、且つコイル２の下部が固定スキッド３の上面よりも上方となる位置を最高位としている。こうした条件を満たすために、コイル２の直径を考慮しつつ、垂直フレーム１３の上下方向長さ、昇降用シリンダ１０のストローク量、固定スキッド３の高さ、スキッドフレーム１４の上下方向厚み、水槽１の深さ、冷却水の水位等を設定する必要がある。

また、最も搬入側に位置する固定スキッド３とその次に搬入側に位置する固定スキッド３との間、及び最も搬出側に位置する固定スキッド３とその次に搬出側に位置する固定スキッド３との間で、搬出側に向けてコイル２を移動させる場合には、コイル２を水面近傍で保持する位置と、コイル２の全体を水中に浸漬させた状態で保持する位置との間で、スキッドフレーム１４を昇降させる必要がある。したがって、水中で搬出側に向けてコイル２を移動させる場合よりも、昇降用シリンダ１０のストローク量を確保しなければならない。

また、搬入スキッド５と最も搬入側に位置する固定スキッド３との間、及び最も搬出側に位置する固定スキッド３と搬出スキッド７との間で、搬出側に向けてコイル２を移動させる場合には、水槽１を構成する列設方向両端の側壁を越えなければならない。したがって、水槽１を構成する列設方向両端の側壁の高さに応じて、昇降用シリンダ１０のストローク量を設定する必要がある。

本実施形態では、幅方向で一対の移動体９は、列設方向に、固定スキッド３の数量よりも一組だけ多い台数が並べてある。それで、幅方向で一対となる夫々の移動体９を、搬入側に寄せたコイル受け取り状態と、搬入側に寄せたコイル受け渡し状態との間で、交互に進退させることで、列設方向の搬入側から搬出側に向けて順にコイル２を移動させることができる。
このように、従来のように広大な冷却用のコイルヤードの設備を不要とし、またコイル２をスキッド上に載せるためのクレーンの設備が不要となるので、メンテナンス費用の削減に繋がる。

また、冷却水で満たされた水槽１の中にコイル２を浸す冷却方法なので、冷却水を熱交換機などで適切な温度に保つことにより、従来のようにコイル２に冷却水を噴射又は噴霧したりする方法と比べて、次工程で処理可能となるコイル温度まで冷却するための所要時間が短縮されるので、顧客への納期も短縮することができる。
また、本設備では連続的にコイル２を冷却しているので、冷却開始時のコイル温度と水槽１内で滞留する時間とに基づいて、冷却後のコイル温度が計算によって求まるので、従来のようなコイルヤードでの大規模な温度管理システムを構築しなくてもよい。

また、移動体９、昇降用シリンダ１０、可動スキッド１１などを含めて、水槽１の全体を覆えば、水蒸気が設備環境に充満することを防ぐことができるので、屋内に設置する場合であっても、従来と比べて建屋自体の腐食を最小限に抑制することができる。したがって、建屋の補修費用を従来よりも抑制することができる。
本実施形態では、冷却前のコイル２を搬入位置まで搬入台車４によって搬入し、冷却後のコイル２を搬出位置まで搬出台車６によって搬出しているが、これに限定されるものではない。すなわち、搬入位置や搬出位置が、水蒸気の充満する環境でなければ、搬入位置までの搬入や、搬出位置からの搬出には、クレーンを使用してもよい。

また、本実施形態では、水槽１を構成する幅方向両端の側壁上面に、レール８を敷設しているが、これに限定されるものではない。要は、列設方向に沿って移動体９が進退できればよいので、水槽１以外の他の構造物、例えば屋内の床面等にレール８を敷設してもよい。
その他、本実施形態の趣旨を逸脱しない範囲で、各構成の数量、サイズ、形状等は任意に変更することができる。

１ 水槽
２ コイル
３ 固定スキッド
４ 搬入台車
５ 搬入スキッド
６ 搬出台車
７ 搬出スキッド
８ レール
９ 移動体
１０ 昇降用シリンダ
１１ 可動スキッド
１２ 水平フレーム
１３ 垂直フレーム
１４ スキッドフレーム

Claims (4)

1. 冷却水を貯留し、水平面における予め設定した列設方向に沿って複数のコイルを浸漬可能な水槽と、
   前記列設方向に沿って前記水槽内に配設され、前記コイルを浸漬させた状態で保持可能な複数の固定スキッドと、
   前記列設方向の一方側であり前記水槽よりも外側の搬入位置で、前記水槽に搬入する前の前記コイルを保持可能な搬入スキッドと、
   前記列設方向の他方側であり前記水槽よりも外側の搬出位置で、前記水槽から搬出した後の前記コイルを保持可能な搬出スキッドと、
   少なくとも前記水槽に貯留された冷却水の外で、前記列設方向に沿って並び、且つ前記列設方向に沿って進退可能な複数の移動体と、
   前記移動体の夫々に支持された状態で、昇降可能で、且つ前記コイルを保持可能な可動スキッドと、を備え、
   前記移動体の進退、及び前記可動スキッドの昇降により、前記搬入スキッドと前記固定スキッドとの間、前記固定スキッド同士の間、及び前記固定スキッドと前記搬出スキッドとの間で、前記列設方向の一方から他方に向けて順に前記コイルを移動させることを特徴とする連続式コイル冷却装置。
2. 前記固定スキッド、前記搬入スキッド、及び前記搬出スキッドは、前記コイルにおける軸方向の中央を保持し、
   前記可動スキッドは、前記コイルにおける軸方向の両端側を保持することを特徴とする請求項１に記載の連続式コイル冷却装置。
3. 前記搬入スキッドは、前記搬入位置まで前記コイルを搬入する搬入台車に搭載され、
   前記搬出スキッドは、前記搬出位置から前記コイルを搬出する搬出台車に搭載されることを特徴とする請求項１又は２に記載の連続式コイル冷却装置。
4. 前記可動スキッドは、前記移動体との間に介装された伸縮機構の伸縮により、上下方向に昇降可能に構成され、
   前記伸縮機構は、少なくとも前記水槽に貯留された冷却水の外に配置されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の連続式コイル冷却装置。
   

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