JP2014201752A - 冷却帯及び連続焼鈍炉 - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギー消費を確実に削減できる冷却帯及び連続焼鈍炉を提供する。【解決手段】連続焼鈍炉１の一次冷却帯４は、互いに逆向きに搬送される加熱前の鋼板Ｗ及び加熱後の鋼板Ｗが通過する冷却室Ｓ４と、冷却室Ｓ４の上に設けられた複数の第１上部ロール４１と、冷却室Ｓ４の下に設けられ、第１上部ロール４１と協働して加熱後の鋼板Ｗを導き、冷却室Ｓ４の上下の間を往復させる複数の第１下部ロール４３と、冷却室Ｓ４の上において複数の第１上部ロール４１の下方にそれぞれ設けられた複数の第２上部ロール４２と、冷却室Ｓ４の下において複数の第１下部ロールの下方にそれぞれ設けられ、第２上部ロール４２と協働して加熱前の鋼板Ｗを導き、加熱後の鋼板Ｗに倣うように往復させる第２下部ロール４４とを備え、ロール４１，４２，４３，４４は、冷却室Ｓ４において、加熱前の鋼板Ｗと加熱後の鋼板Ｗとが隙間をもって対向するように、鋼板Ｗを導く。【選択図】図１

Description

本発明は、冷却帯及び連続焼鈍炉に関する。

加熱帯と、均熱帯と、冷却帯とを備える連続焼鈍炉が知られている。加熱帯は鋼板を加熱し、均熱帯は鋼板の温度を均一に保ち、冷却帯は加熱された鋼板を冷却する。このような連続焼鈍炉は、大きなエネルギーを消費する。特に、加熱帯では鋼板を加熱するためのバーナでガスを燃焼させることで大きなエネルギーを消費する。冷却帯では鋼板を空冷するためのブロワが大きな電気エネルギーを消費すると共に、空冷用のガスを冷却するための熱交換器で大量の冷却水も消費する。そこで、連続焼鈍炉のエネルギー消費の削減が望まれている。

特許文献１には、冷却帯として機能する熱交換帯を有する連続焼鈍炉が開示されている。熱交換帯は、互いに逆向きに搬送される加熱後の鋼板及び加熱前の鋼板が通過する熱交換室を有する。加熱前の鋼板は、熱交換室の上下に設けられたロールにより導かれ、熱交換室の上下の間を往復しながら熱交換室を通過する。加熱後の鋼板も、熱交換室の上下に設けられたロールにより導かれ、加熱前の鋼板に倣って往復しながら熱交換室を通過する。加熱前の鋼板と加熱後の鋼板との間には、複数の熱交換ロールが配置され、両方の鋼板は押さえロールにより熱交換ロールに押しつけられる。この熱交換帯によれば、熱交換ロールを介して加熱後の鋼板から加熱前の鋼板に熱が伝わり、加熱前の鋼板が冷却されると共に加熱前の鋼板が予熱される。このため、鋼板の冷却及び加熱に必要なエネルギーの削減が期待される。

特開昭５６−９３８２７号公報

しかしながら、上述した熱交換帯（冷却帯）では、熱交換ロールの熱容量に起因して加熱前及び加熱後の鋼板の熱交換が十分に行われず、加熱前の鋼板の予熱及び加熱後の鋼板の冷却が十分に行われない可能性がある。例えば、熱交換ロールの温度が低いときには熱交換ロールに熱が吸収され、加熱前の鋼板が十分に予熱されない可能性がある。このため、期待通りにエネルギー消費を削減できないおそれがある。

そこで本発明は、エネルギー消費を確実に削減できる冷却帯及び連続焼鈍炉を提供することを目的とする。

本発明は、連続焼鈍炉用の冷却帯であって、互いに逆向きに搬送される加熱前の鋼板及び加熱後の鋼板が通過する冷却室と、冷却室の上に設けられた複数の第１上部ロールと、冷却室の下に設けられ、第１上部ロールと協働して加熱前及び加熱後のいずれか一方の鋼板を導き、冷却室の上下の間を往復させる複数の第１下部ロールと、冷却室の上において複数の第１上部ロールの下方にそれぞれ設けられた複数の第２上部ロールと、冷却室の下において複数の第１下部ロールの下方にそれぞれ設けられ、第２上部ロールと協働して加熱前及び加熱後の他方の鋼板を導き、一方の鋼板に倣うように往復させる第２下部ロールとを備え、第１上部ロール、第１下部ロール、第２上部ロール及び第２下部ロールは、冷却室において、加熱前の鋼板と加熱後の鋼板とが隙間をもって対向するように、鋼板を導く。

この冷却帯によれば、加熱前の鋼板及び加熱後の鋼板は、上下方向に沿う複数のパスを通って冷却室を通過する。このため、直線状の一パスのみを通って冷却室を通過するのに比べ長い道のりで冷却室を通過する。各パスでは、加熱前の鋼板と加熱後の鋼板とは隙間をもって互いに対向するので、加熱後の鋼板の顕熱は、輻射により加熱前の鋼板に伝わる。これらのことから、他の部材に妨げられることなく広い面において熱交換が行われる。このため、加熱後の鋼板は十分に冷却され、加熱前の鋼板は十分に予熱される。従って、エネルギー消費を確実に削減できる。

互いに対向する加熱前の鋼板と加熱後の鋼板との間に設けられた複数のノズルを有し、冷却室内のガスを循環させて複数のノズルから吐出するガス循環装置を更に備えてもよい。この場合、ガスの循環により熱の伝わりを促進し、加熱前の鋼板と加熱後の鋼板との熱交換をより促進できる。また、循環させるガスの流量を制御することにより、加熱後の鋼板の冷却温度及び加熱前の鋼板の予熱温度を制御できる。なお、ノズルから吐出されたガスは、加熱後の鋼板から熱を吸収すると共に加熱前の鋼板に熱を放出するので、循環中のガスの温度は加熱後の鋼板の温度と加熱前の鋼板の温度との間に保たれる。このため、ガス循環装置に熱交換器を設けてガスを加熱又は冷却しなくても、加熱前の鋼板と加熱後の鋼板との間の熱媒体としてガスを機能させ続けることができる。このことも、エネルギー及び冷却水の消費削減に寄与する。

複数のノズルは、加熱後の鋼板の送出口側に偏在していてもよい。この場合、冷却帯から出るときの加熱後の鋼板の温度をより高い精度で制御できる。

互いに対向する加熱前の鋼板同士の間又は互いに対向する加熱後の鋼板同士の間に配置された複数の通気性固体を更に備えてもよい。仮に、互いに対向する加熱前の鋼板と加熱後の鋼板との間に通気性固体を配置すると、熱交換が妨げられる可能性がある。これに対し、加熱前の鋼板同士の間又は加熱後の鋼板同士の間に通気性固体を配置しても熱交換は妨げられない。通気性固体を配置すると、鋼板と冷却室内のガスとの熱交換が促進される。このため、加熱前の鋼板と加熱後の鋼板とが対向していない部分においても、冷却室内のガスを媒体として熱交換が促進される。従って、加熱前の鋼板と加熱後の鋼板との熱交換を更に促進できる。

本発明に係る連続焼鈍炉は、加熱帯と、均熱帯と、上記冷却帯とを備え、加熱帯は、加熱前の鋼板を受け入れ、加熱した後に送り出し、均熱帯は、加熱帯で加熱された鋼板を受け入れ、略一定の温度に保った後に送り出し、冷却帯は、均熱帯で保温された鋼板を、加熱後の鋼板として受け入れる。

この連続焼鈍炉によれば、冷却帯においては、加熱後の鋼板が加熱前の鋼板との熱交換により冷却されるので、より小さいエネルギーで加熱後の鋼板を冷却できる。また、この熱交換により加熱前の鋼板が予熱されるので、加熱帯ではより小さいエネルギーで鋼板を加熱できる。従って、エネルギー消費を確実に削減できる。

均熱帯は、冷却帯から送り出された加熱前の鋼板をも受け入れ、加熱帯に導いてもよい。この場合、冷却帯で予熱された加熱前の鋼板を外部に露出させることなく加熱帯に導くことができるため、加熱前の鋼板の酸化を抑制できる。

加熱帯は、加熱対象の鋼板を挟むように配置されたバーナを有し、加熱対象の鋼板と共にバーナを挟む位置を通るように加熱前の鋼板を導いてもよい。この場合、バーナから加熱対象の鋼板の逆側に伝わる熱を利用して加熱前の鋼板を更に予熱できる。

本発明に係る冷却帯及び連続焼鈍炉によれば、エネルギー消費を確実に削減できる。

連続焼鈍炉の概略構成を示す模式図である。 一次冷却帯の上部ロールの拡大図である。 図２中のノズルの拡大図である。 竪型の溶融亜鉛めっき設備の概略構成を示す模式図である。 横型の溶融亜鉛めっき設備の概略構成を示す模式図である。 一次冷却帯の上部ロール及び下部ロールの変形例を示す拡大図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

＜連続焼鈍炉＞
図１に示すように、連続焼鈍炉１は、加熱帯２と、均熱帯３と、一次冷却帯４と、二次冷却帯５とを備え、連続的に搬送される長尺の鋼板Ｗを受け入れ、焼鈍を行って送り出す。加熱帯２は、加熱前の鋼板Ｗを受け入れ、加熱した後に送り出す。均熱帯３は、加熱帯２に隣接しており、加熱帯２で加熱された鋼板Ｗを受け入れ、略一定の温度に保った後に送り出す。一次冷却帯４は、本発明に係る冷却帯である。一次冷却帯４は、均熱帯３に隣接しており、均熱帯３で保温された鋼板Ｗを受け入れ、冷却して送り出す。二次冷却帯５は、一次冷却帯４に隣接しており、一次冷却帯４で冷却された鋼板Ｗを更に冷却する。以下の説明において、「前後」は、二次冷却帯５側を後側、加熱帯２側を前側とした方向を意味する。

（加熱帯）
加熱帯２は、中空の炉体２０と、複数の上部ロール２１と、複数の下部ロール２２と、複数の導入ロール２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄと、複数のバーナ２４と、複数の通気性固体２５とを有する。

炉体２０内は、断熱隔壁２６Ａ，２６Ｂにより、加熱室Ｓ１と、加熱室Ｓ１の上下に位置するロール室Ｓ２，Ｓ３とに区画されている。炉体２０の後側の下部には、後方に開口する受入口２０ａが設けられ、炉体２０の後側の上部には後方に開口する送出口２０ｂが設けられている。受入口２０ａは、加熱前の鋼板Ｗを受け入れ、送出口２０ｂは、加熱後の鋼板Ｗを送り出す。

複数の上部ロール２１は、ロール室Ｓ２内において前後方向に沿って並んでいる。複数の下部ロール２２は、ロール室Ｓ３内において前後方向に沿って並ぶと共に、前後方向において複数の上部ロール２１と交互に並んでいる。下部ロール２２の数は上部ロール２１の数に比べ一つ少ないので、全ての下部ロール２２は上部ロール２１同士の間に位置している。

導入ロール２３Ａ，２３Ｃは、炉体２０内の下部に設けられており、前後方向に沿って並んだ状態で受入口２０ａの近傍に位置している。導入ロール２３Ａ，２３Ｃは、下部ロール２２より下方に位置すると共に、最も後側の下部ロール２２より後方に位置している。導入ロール２３Ｄも炉体２０内の下部に設けられている。導入ロール２３Ｄは、導入ロール２３Ａ，２３Ｃと同じ高さに位置すると共に、最も前側の上部ロール２１の真下に位置している。導入ロール２３Ｂは、炉体２０内の上部に設けられており、前後方向において導入ロール２３Ａ，２３Ｃの間に位置している。導入ロール２３Ｂは、上部ロール２１より下方に位置すると共に、最も後側の上部ロール２１より後方に位置している。

導入ロール２３Ａは、受入口２０ａから前方に向かって受け入れられた鋼板Ｗを上方へ導く。導入ロール２３Ｂは、導入ロール２３Ａから上方に向かう鋼板Ｗを下方へ導く。導入ロール２３Ｃは、導入ロール２３Ｂから下方に向かう鋼板Ｗを前方へ導く。導入ロール２３Ｄは、導入ロール２３Ｃから前方に向かう鋼板Ｗを上方へ導く。

最も前側の上部ロール２１は、導入ロール２３Ｄから上方に向かう鋼板Ｗを下方へ導く。最も前側の下部ロール２２は、上部ロール２１から下方に向かう鋼板Ｗを上方へ導く。以後、上部ロール２１と下部ロール２２とが交互に鋼板Ｗを導き、加熱室Ｓ１の上下の間を往復させる。最も後側の上部ロール２１は、最も後側の下部ロール２２から上方に向かう鋼板Ｗを後方へ導く。上部ロール２１により後方に導かれた鋼板Ｗは、送出口２０ｂから均熱帯３に送り出される。このように、上部ロール２１と下部ロール２２とは、協働して鋼板Ｗを上下の間で往復させ、上下方向に沿う複数のパスＰＡを通して加熱室Ｓ１を通過させる。なお、隔壁２６Ａ，２６Ｂには、パスＰＡを通る鋼板Ｗを通過させる複数のスリットが形成されている。

複数のバーナ２４は、例えばラジアントチューブバーナであり、複数のパスＰＡを通る鋼板Ｗを加熱する。複数のバーナ２４は、加熱室Ｓ１内に設けられており、複数のパスＰＡと交互に並ぶ位置のそれぞれにおいて上下方向に並んでいる。上下方向に並ぶバーナ２４の列の本数は、パスＰＡの数より一つ多い。このため、全てのパスＰＡがバーナ２４の列により挟まれている。すなわち、バーナ２４は、加熱対象の鋼板Ｗを挟むように配置されている。

最も後側のバーナ２４は、最も後側のパスＰＡを通る鋼板Ｗと、導入ロール２３Ｂから導入ロール２３Ｃに向かう加熱前の鋼板Ｗとの間に位置する。最も前側のバーナ２４は、最も前側のパスＰＡを通る鋼板Ｗと、導入ロール２３Ｄから上部ロール２１に向かう加熱前の鋼板Ｗとの間に位置する。すなわち、加熱帯２は、加熱対象の鋼板Ｗと共にバーナ２４を挟む位置を通るように加熱前の鋼板Ｗを導く。

複数の通気性固体２５は、例えば多孔質で通気性を有するセラミクスの固体であり、加熱室Ｓ１内のガスの熱を吸収し、加熱前の鋼板Ｗに向かって放射する。複数の通気性固体２５は、導入ロール２３Ａから導入ロール２３Ｂに向かう加熱前の鋼板Ｗを挟む位置と、導入ロール２３Ｃから導入ロール２３Ｄに向かう加熱前の鋼板Ｗを挟む位置とに設けられている。

（均熱帯）
均熱帯３は、中空の炉体３０と、複数の上部ロール３１と、複数の下部ロール３２と、導入ロール３３と、導出ロール３４と、断熱壁３５とを有する。

炉体３０の前側の上部には、前方に開口する受入口３０ａが設けられている。炉体３０の前側の下部には、前方に開口する送出口３０ｃが設けられている。炉体３０の後側の上部には、後方に開口する送受口３０ｂが設けられている。受入口３０ａは、スロート１１を介して加熱帯２の送出口２０ｂに接続されており、加熱帯２で加熱された加熱後の鋼板Ｗを受け入れる。送受口３０ｂは、受入口３０ａから受け入れられた加熱後の鋼板Ｗを送り出すと共に、一次冷却帯４から加熱前の鋼板Ｗを受け入れる。送出口３０ｃは、スロート１２を介して加熱帯２の受入口２０ａに接続されており、送受口３０ｂから受け入れられた加熱前の鋼板Ｗを加熱帯２に送り出す。

複数の上部ロール３１は、炉体３０内の上部において前後方向に沿って並んでいる。複数の下部ロール３２は、炉体３０内の下部において前後方向に沿って並ぶと共に、前後方向において複数の上部ロール３１と交互に並んでいる。下部ロール３２の数は上部ロール３１の数に比べ一つ少ないので、全ての下部ロール３２は上部ロール３１同士の間に位置している。

導入ロール３３は、炉体３０内の上部に設けられており、送受口３０ｂの近傍に位置している。導入ロール３３は、上部ロール３１より下方に位置すると共に、最も後側の上部ロール３１より後方に位置している。導出ロール３４は、炉体３０内の下部に設けられている。導出ロール３４は、下部ロール３２より下方に位置すると共に、最も後側の下部ロール３２より後方に位置している。

最も前側の上部ロール３１は、受入口３０ａから後方に向かって受け入れられた加熱後の鋼板Ｗを下方へ導く。最も前側の下部ロール３２は、上部ロール３１から下方に向かう加熱後の鋼板Ｗを上方へ導く。以後、上部ロール３１と下部ロール３２とが交互に加熱後の鋼板Ｗを導き、炉体３０内の上下の間を往復させる。最も後側の上部ロール３１は、最も後側の下部ロール３２から上方に向かう加熱後の鋼板Ｗを後方へ導く。上部ロール３１により後方に導かれた加熱後の鋼板Ｗは、送出口３０ｃから一次冷却帯４に送り出される。このように、上部ロール３１と下部ロール３２とは、協働して加熱後の鋼板Ｗを往復させ、上下方向に沿う複数のパスＰＢを通して炉体３０内を通過させる。複数のパスＰＢを通る加熱後の鋼板Ｗの温度は、炉体３０に内蔵されたバーナ（不図示）等により略一定に保たれる。

導入ロール３３は、送受口３０ｂから前方に向かって受け入れられた加熱前の鋼板Ｗを下方へ導く。導出ロール３４は、導入ロール３３から下方に向かう加熱前の鋼板Ｗを前方へ導く。導出ロール３４から前方に向かう加熱前の鋼板Ｗは、送出口３０ｃから加熱帯２に送り出される。すなわち、均熱帯３は、一次冷却帯４から送り出された加熱前の鋼板Ｗをも受け入れ、加熱帯２に導く。

断熱壁３５は、最も後側のパスＰＢを通る加熱後の鋼板Ｗと、導入ロール３３から導出ロール３４に向かう加熱前の鋼板Ｗとの間を仕切っている。断熱壁３５は、パスＰＢを通る加熱後の鋼板Ｗから加熱前の鋼板Ｗへの熱の伝わりを防止し、パスＰＢを通る加熱後の鋼板Ｗの温度の変動を抑制する。

（一次冷却帯）
一次冷却帯４は、中空の炉体４０と、複数の第１上部ロール４１と、複数の第２上部ロール４２と、複数の第１下部ロール４３と、複数の第２下部ロール４４と、複数の導入ロール４５Ａ，４５Ｂと、複数の導出ロール４６Ａ，４６Ｂと、ガス循環装置４７（図２参照）と、複数の通気性固体４８とを備える。

炉体４０内は、断熱材からなる２枚の隔壁４９Ａ，４９Ｂにより、冷却室Ｓ４と、冷却室Ｓ４の上下に位置するロール室Ｓ５，Ｓ６とに区画されている。炉体４０の前側の上部には、前方に開口する送受口４０ａが設けられている。炉体４０の後側の下部には、後方に開口する送出口４０ｂと下方に開口する受入口４０ｃとが設けられている。受入口４０ｃは、加熱前の鋼板Ｗを受け入れる。送受口４０ａは、スロート１３を介して均熱帯３の送受口３０ｂに接続されており、受入口４０ｃから受け入れられた加熱前の鋼板Ｗを送り出すと共に、均熱帯３で保温された加熱後の鋼板Ｗを受け入れる。送出口４０ｂは、送受口４０ａから受け入れられた加熱後の鋼板Ｗを二次冷却帯５に送り出す。

複数の第１上部ロール４１は、ロール室Ｓ５内において前後方向に沿って並んでいる。複数の第１下部ロール４３は、ロール室Ｓ６内において前後方向に沿って並ぶと共に、前後方向において複数の第１上部ロール４１と交互に並んでいる。第１上部ロール４１の数と第１下部ロール４３の数は等しい。第１上部ロール４１と第１下部ロール４３の配列において、最も後側には第１上部ロールが位置し、最も前側には第１下部ロール４３が位置している。

複数の第２上部ロール４２は、ロール室Ｓ５内において複数の第１上部ロール４１の下方にそれぞれ設けられている。第２上部ロール４２の外径は第１上部ロール４１の外径に比べ小さい。複数の第２下部ロール４４は、ロール室Ｓ６内において複数の第１下部ロール４３の下方にそれぞれ設けられている。第１下部ロール４３の外径は第２上部ロール４２の外径に等しく、第２下部ロール４４の外径は第１上部ロール４１の外径に等しい。すなわち、第１下部ロール４３の外径は第２下部ロール４４の外径に比べ小さい。

導入ロール４５Ａ及び導出ロール４６Ａは炉体４０内に設けられており、送受口４０ａの近傍に位置している。導入ロール４５Ａは導出ロール４６Ａより上方に位置すると共に、導出ロール４６Ａより後方に位置している。導入ロール４５Ａ及び導出ロール４６Ａは、最も前側の第１下部ロール４３より前方に位置している。導出ロール４６Ｂは、炉体４０内に設けられており、送出口４０ｂの近傍に位置している。導出ロール４６Ｂは、最も後側の第１上部ロール４１より後方に位置している。導入ロール４５Ｂは、炉体４０外に設けられており、受入口４０ｃの下方に位置している。導入ロール４５Ｂは、最も後側の第１上部ロール４１の真下に位置している。導入ロール４５Ｂと導出ロール４６Ｂとは、前後方向において離間している。

導入ロール４５Ａは、送受口４０ａから後方に向かって受け入れられた加熱後の鋼板Ｗを下方へ導く。最も前側の第１下部ロール４３は、導入ロール４５Ａから下方に向かう加熱後の鋼板Ｗを上方へ導く。最も前側の第１上部ロール４１は、第１下部ロール４３から上方に向かう加熱後の鋼板Ｗを下方へ導く。以後、第１下部ロール４３と第１上部ロール４１とが交互に加熱後の鋼板Ｗを導き、冷却室Ｓ４の上下の間を往復させる。導出ロール４６Ｂは、最も後側の第１上部ロール４１から下方に向かう加熱後の鋼板Ｗを後方へ導く。導出ロール４６Ｂにより後方に導かれた加熱後の鋼板Ｗは、送出口４０ｂから送り出される。このように、第１上部ロール４１と第１下部ロール４３とは、協働して加熱後の鋼板Ｗを往復させ、上下方向に沿う複数のパスＰＣを通して冷却室を通過させる。

導入ロール４５Ｂは、加熱帯２及び均熱帯３の下方で後方に搬送された加熱前の鋼板Ｗを上方へ導き、受入口４０ｃに導入する。最も後側の第２上部ロール４２は、受入口４０ｃから上方に向かって受け入れられた加熱前の鋼板Ｗを下方へ導く。最も後側の第２下部ロール４４は、第２上部ロール４２から下方に向かう加熱前の鋼板Ｗを上方へ導く。以後、第２上部ロール４２と第２下部ロール４４とが交互に加熱前の鋼板Ｗを導き、加熱後の鋼板Ｗに倣うように往復させる。導出ロール４６Ａは、最も前側の第２下部ロール４４から上方に向かう加熱前の鋼板Ｗを前方へ導く。導出ロール４６Ａにより前方に導かれた加熱前の鋼板Ｗは、送受口４０ａから均熱帯３に送り出される。このように、第２上部ロール４２と第２下部ロール４４とは、協働して加熱前の鋼板Ｗを往復させ、複数のパスＰＣを通して冷却室Ｓ４を通過させる。なお、隔壁４９Ａ，４９Ｂには、パスＰＣを通る鋼板Ｗを通過させる複数のスリットが設けられている。

上述したように、第２上部ロール４２及び第１下部ロール４３の外径は、第１上部ロール４１及び第２下部ロール４４の外径に比べ小さい。このため、各パスＰＣにおいて、加熱前の鋼板Ｗと加熱後の鋼板Ｗとは隙間をもって対向する。導入ロール４５Ａは導出ロール４６Ａより後方に位置しているため、第２下部ロール４４から導出ロール４６Ａに向かう加熱前の鋼板Ｗも、導入ロール４５Ａから第１下部ロール４３に向かう加熱後の鋼板Ｗと隙間をもって対向する。導入ロール４５Ｂと導出ロール４６Ｂとは前後方向において離間しているので、導入ロール４５Ｂから第２上部ロール４２に向かう加熱前の鋼板Ｗも、第１上部ロール４１から導出ロール４６Ｂに向かう加熱後の鋼板Ｗと隙間をもって対向する。加熱前の鋼板Ｗと加熱後の鋼板Ｗとの隙間は、例えば２００〜３００ｍｍであることが好ましい。

図２に示されるように、ガス循環装置４７は、複数のノズル４７ａと、複数の吸気口４７ｂと、ブロワ４７ｃとを有する。複数のノズル４７ａは、パスＰＣにおいて鋼板Ｗａ，Ｗｃの間に設けられ、上下方向に沿って並んでいる。ノズル４７ａは、鋼板Ｗａ，Ｗｃの両方に開口している（図３参照）。複数の吸気口４７ｂは、隣り合うパスＰＣの間に設けられ、上下方向に沿って並んでいる。ブロワ４７ｃは、吸気口４７ｂ及びノズル４７ａに接続されており、冷却室Ｓ４内のガスを吸気口４７ｂから吸引し、ノズル４７ａから鋼板Ｗａ，Ｗｃに吹き付ける。

ノズル４７ａ及び吸気口４７ｂは、全てのパスＰＣに設けられていてもよいし、一部のパスＰＣに偏在していてもよい。一例として、本実施形態のノズル４７ａは前側の５本のパスＰＣ１に偏在している（図１参照）。すなわち、ノズル４７ａは、加熱後の鋼板Ｗｂの送出口４０ｂ側に偏在している。吸気口４７ｂもノズル４７ａに合わせて偏在している。

複数の通気性固体４８は、例えば多孔質で通気性を有するセラミクスの固体であり、冷却室Ｓ４内に設けられておいる。複数の通気性固体４８は、加熱後の鋼板Ｗｂ同士の間のそれぞれにおいて、上下方向に沿って並んでいる。通気性固体４８は、加熱前の鋼板Ｗａ同士の間に設けられていてもよいし、加熱前の鋼板Ｗａ同士の間と加熱後の鋼板Ｗｂ同士の間の両方に設けられていてもよい。通気性固体４８は、加熱後の鋼板Ｗｂの熱を吸収し、冷却室Ｓ４内のガスに伝える。

（二次冷却帯）
二次冷却帯５は、空冷部６と、空冷部６に隣接する水冷部７とを有する。空冷部６は、中空の炉体６０と、複数の上部ロール６１と、複数の下部ロール６２と、ガス循環冷却装置（不図示）とを有する。炉体６０の前側の下部には、前方に開口する受入口６０ａが設けられている。炉体６０の後側の上部には、後方に開口する送出口６０ｂが設けられている。受入口６０ａは、スロート１４を介して一次冷却帯４の送出口４０ｂに接続されており、一次冷却帯４から送り出された加熱後の鋼板Ｗを受け入れる。送出口６０ｂは、受入口６０ａから受け入れられた加熱後の鋼板Ｗを送り出す。

複数の上部ロール６１は、炉体６０内の上部に設けられており、前後方向に沿って並んでいる。複数の下部ロール６２は、炉体６０内の下部に設けられており、前後方向に沿って並ぶと共に、前後方向において複数の上部ロール６１と交互に並んでいる。

下部ロール６２の数は上部ロール６１の数に等しい。下部ロール６２と上部ロール６１の配列において、最も前側には下部ロール６２が位置し、最も後側には上部ロール６１が位置している。

最も前側の下部ロール６２は、受入口６０ａから後方に向かって受け入れられた加熱後の鋼板Ｗを上方へ導く。最も前側の上部ロール６１は、下部ロール６２から上方に向かう加熱後の鋼板Ｗを下方へ導く。以後、下部ロール６２と上部ロール６１とが交互に加熱後の鋼板Ｗを導き、炉体６０内の上下の間を往復させる。最も後側の上部ロール６１は、最も後側の下部ロール６２から上方に向かう加熱後の鋼板Ｗを後方へ導く。上部ロール６１により後方に導かれた加熱後の鋼板Ｗは、送出口６０ｂから送り出される。このように、上部ロール６１と下部ロール６２とは、協働して加熱後の鋼板Ｗを往復させ、上下方向に沿う複数のパスＰＤを通して炉体６０内を通過させる。

ガス循環冷却装置は、炉体６０内のガスを熱交換器で冷却しながら循環させ、パスＰＤを通る加熱後の鋼板Ｗにそのガスを吹き付けることで、パスＰＤを通る加熱後の鋼板Ｗをガスジェット冷却する。

炉体６０の送出口６０ｂの外側には、後方に突出し、下方に折れ曲がった導出筒６０ｃが設けられている。導出筒６０ｃ内の折れ曲がり部には、導出ロール６３が設けられている。導出ロール６３は、送出口６０ｂから送り出された加熱後の鋼板Ｗを下方へ導き、導出筒６０ｃに沿わせる。導出ロール６３から下方に向かう加熱後の鋼板Ｗは、導出筒６０ｃの端部から送り出される。

水冷部７は、水冷槽７０と、浸漬ロール７１とを有する。水冷槽７０は冷却水を収容し、導出筒６０ｃの端部の下に配置されている。浸漬ロール７１は、水冷槽７０内に設けられ、冷却水に浸漬される。水冷槽７０は、導出筒６０ｃから下方に送り出された加熱後の鋼板Ｗを受け入れる。浸漬ロール７１は、加熱後の鋼板Ｗを上方に導きながら、冷却水内に通す。これにより加熱後の鋼板Ｗが水冷される。

＜連続焼鈍工程＞
続いて、連続焼鈍炉１において行われる連続焼鈍工程について説明する。加熱前の鋼板Ｗは、加熱帯２、均熱帯３の下を通って後方に向かい、一次冷却帯４の受入口４０ｃに進入し、複数のパスＰＣを通って冷却室Ｓ４を通過する。各パスＰＣにおいて、加熱前の鋼板Ｗは加熱後の鋼板Ｗと隙間をもって対向し、加熱後の鋼板Ｗとの熱交換により予熱される。全てのパスＰＣを通過した加熱前の鋼板Ｗは、スロート１３を通って均熱帯３に進入する。

均熱帯３に進入した加熱前の鋼板Ｗは、導入ロール３３及び導出ロール３４に導かれて炉体３０内を通過し、スロート１２を通って加熱帯２に進入する。加熱帯２に進入した加熱前の鋼板Ｗは、通気性固体２５の間を通りながら導入ロール２３Ａから導入ロール２３Ｂに向かい、最も後側のバーナ２４に対向しながら導入ロール２３Ｂから導入ロール２３Ｃに向かい、通気性固体２５の間を通りながら導入ロール２３Ｃから導入ロール２３Ｄに向かい、最も前側のバーナ２４に対向しながら導入ロール２３Ｄから上部ロール２１に向かう。上部ロール２１に達した鋼板Ｗは、複数のパスＰＡを通って加熱室Ｓ１を通過し、バーナ２４により加熱される。全てのパスＰＡを通過した加熱後の鋼板Ｗは、スロート１１を通って均熱帯３に進入する。

均熱帯３に進入した加熱後の鋼板Ｗは、複数のパスＰＢを通って炉体３０内を通過する。パスＰＢを通過する加熱後の鋼板Ｗの温度は略一定に保たれる。全てのパスＰＢを通過した加熱後の鋼板Ｗは、スロート１３を通って一次冷却帯４に戻る。一次冷却帯４に戻った加熱後の鋼板Ｗは、加熱前の鋼板Ｗと逆向きに複数のパスＰＣを通って冷却室Ｓ４を通過する。全てのパスＰＣを通過した加熱後の鋼板Ｗは、スロート１４を通って二次冷却帯５の空冷部６に進入する。各パスＰＣにおいて、加熱後の鋼板Ｗは加熱前の鋼板Ｗと隙間をもって対向し、加熱前の鋼板Ｗとの熱交換により冷却される。全てのパスＰＣを通過した加熱後の鋼板Ｗは、スロート１４を通って二次冷却帯５の空冷部６に進入する。

空冷部６に進入した加熱後の鋼板Ｗは、複数のパスＰＤを通って炉体６０内を通過して冷却される。全てのパスＰＤを通過した加熱後の鋼板Ｗは、導出筒６０ｃを通って水冷部７に進入する。水冷部７に進入した加熱後の鋼板Ｗは、冷却水に浸漬され、水冷槽７０から上方に引き出される。

以上で連続焼鈍工程が完了する。上述したように、一次冷却帯４において、加熱前の鋼板Ｗ及び加熱後の鋼板Ｗは、上下方向に沿う複数のパスＰＣを通って冷却室Ｓ４を通過する。このため、直線状の一パスのみを通って冷却室Ｓ４を通過するのに比べ長い道のりで冷却室Ｓ４を通過する。各パスＰＣでは、加熱前の鋼板Ｗと加熱後の鋼板Ｗとは隙間をもって互いに対向するので、加熱後の鋼板Ｗの顕熱は、他の部材に吸収されることなく輻射により加熱前の鋼板Ｗに伝わる。これらのことから、他の部材に妨げられることなく広い面において熱交換が行われる。このため、加熱後の鋼板Ｗは十分に冷却され、加熱前の鋼板Ｗは十分に予熱される。

このように、一次冷却帯４において加熱後の鋼板Ｗが加熱前の鋼板Ｗとの熱交換により十分に冷却されるので、より小さいエネルギーで加熱後の鋼板Ｗを冷却できる。また、加熱前の鋼板Ｗが十分に予熱されるので、加熱帯２ではより小さいエネルギーで加熱前の鋼板Ｗを加熱できる。従って、エネルギー消費を確実に削減できる。

一次冷却帯４は、ガス循環装置４７を備えており、ガス循環装置４７は、冷却室Ｓ４内のガスを循環させて複数のノズル４７ａから吐出する。このため、ガスの循環により熱の伝わりを促進し、加熱前の鋼板Ｗと加熱後の鋼板Ｗとの熱交換をより促進できる。更に、ノズル４７ａは加熱前及び加熱後の鋼板Ｗの両方にガスを吹き付けるため、熱交換をより一層促進できる。

また、ガスの循環速度を制御することにより、加熱後の鋼板Ｗの冷却温度及び加熱前の鋼板Ｗの予熱温度を制御できる。このことは、厚さが異なる複数種類の鋼板Ｗに連続焼鈍炉１を適用する場合に特に有用である。例えば、鋼板Ｗの厚さが大きい場合又は鋼板Ｗの搬送速度が大きい場合には、ガスの循環速度を大きくして冷却温度を維持できる。

なお、ノズル４７ａから吐出されたガスは、加熱後の鋼板Ｗから熱を吸収すると共に加熱前の鋼板Ｗに熱を放出するので、循環中のガスの温度は加熱後の鋼板Ｗの温度と加熱前の鋼板Ｗの温度との間に保たれる。このため、ガス循環装置４７においてガスを加熱又は冷却することなく、加熱前の鋼板Ｗと加熱後の鋼板Ｗとの間の熱媒体としてガスを機能させ続けることができる。このことも、エネルギー及び冷却水の消費削減に寄与する。

更に、ノズル４７ａは、加熱後の鋼板Ｗの送出口４０ｂ側に偏在している。このため、一次冷却帯４から出るときの加熱後の鋼板Ｗの温度をより高い精度で制御できる。

冷却室Ｓ４において、加熱後の鋼板Ｗ同士の間には通気性固体４８が設けられている。仮に、互いに対向する加熱前の鋼板Ｗと加熱後の鋼板Ｗとの間に通気性固体４８を配置すると、熱交換が妨げられる可能性がある。これに対し、加熱前の鋼板Ｗ同士の間又は加熱後の鋼板Ｗ同士の間に通気性固体４８を配置しても熱交換は妨げられない。通気性固体４８を配置すると、鋼板Ｗと冷却室Ｓ４内のガスとの熱交換が促進される。このため、加熱前の鋼板Ｗと加熱後の鋼板Ｗとが対向していない部分においても、冷却室Ｓ４内のガスを媒体として熱交換が促進される。従って、加熱前の鋼板Ｗと加熱後の鋼板Ｗとの熱交換を更に促進できる。

均熱帯３は、一次冷却帯４から送り出された加熱前の鋼板Ｗをも受け入れ、加熱帯２に導く。このため、一次冷却帯４で予熱された加熱前の鋼板Ｗを外部に露出させることなく加熱帯２に導くことができるため、加熱前の鋼板Ｗの酸化を抑制できる。

加熱帯２は、加熱対象の鋼板Ｗを挟むように配置されたバーナ２４を有し、加熱対象の鋼板Ｗと共にバーナ２４を挟む位置を通るように加熱前の鋼板Ｗを導く。このため、バーナ２４から加熱対象の鋼板Ｗの逆側に伝わる熱を利用して加熱前の鋼板Ｗを更に予熱できる。

更に、加熱帯２は、複数の通気性固体２５を有し、通気性固体２５の近傍を通るように加熱前の鋼板Ｗを導く。これにより、加熱帯２内のガスの熱が通気性固体２５に吸収され、加熱前の鋼板Ｗに放射される。このため、加熱前の鋼板Ｗを更に予熱できる。

なお、本発明に係る冷却帯は、途中で連続焼鈍工程を行う様々な設備に応用可能である。以下にその例を示す。図４に示される竪型の溶融亜鉛メッキ設備１Ａは、上述した連続焼鈍炉１と同様に加熱帯２と、均熱帯３と、一次冷却帯４とを備えるのに加え、溶融亜鉛メッキ装置８を備える。

溶融亜鉛メッキ装置８は、一次冷却帯４の後側に隣接している。図４は、溶融亜鉛メッキ装置８のうち、溶融亜鉛を収容する溶融亜鉛槽８０のみを図示している。溶融亜鉛槽８０内には、浸漬ロール８１が設けられている。浸漬ロール８１は、溶融亜鉛槽８０内の溶融亜鉛に浸漬される。一次冷却帯４の送出口４０ｂの外側には、加熱後の鋼板Ｗを溶融亜鉛槽８０に導く導出筒４０ｄが設けられている。導出筒４０ｄ内には、鋼板を導出筒４０ｄに沿わせるための複数の導出ロール４６Ｃ，４６Ｄが設けられている。溶融亜鉛槽８０は、導出筒４０ｄから送り出された加熱後の鋼板Ｗを受け入れる。浸漬ロール８１は、加熱後の鋼板Ｗを上方に導きながら、溶融亜鉛内に通す。

図５に示される横型の溶融亜鉛メッキ設備１Ｂは、横型の加熱帯９と、一次冷却帯４Ａと、溶融亜鉛メッキ装置８とを備える。加熱帯９は、前後方向に延在する中空の炉体９０と、複数のバーナ９１と、２個の前部ロール９２とを有する。炉体９０の後側は後方に開口して送受口９０ａを構成している。送受口９０ａは、一次冷却帯４Ａから加熱前の鋼板Ｗを受け入れ、加熱後の鋼板Ｗを一次冷却帯４Ａに送り出す。

２個の前部ロール９２は、炉体９０内の前部に設けられ、上下方向に沿って並んでいる。下側の前部ロール９２は、送受口９０ａの下部から前方に導入された加熱前の鋼板Ｗを上方へ導く。上側の前部ロール９２は、下側の前部ロール９２から上方に向かう加熱前の鋼板Ｗを後方へ導く。前部ロール９２により後方に導かれた鋼板Ｗは、送受口９０ａの上部から一次冷却帯４Ａに送り出される。

複数のバーナ２４は、上側の前部ロール９２から後方に向かう鋼板Ｗの上下において、前後方向に沿って並んでおり、鋼板Ｗを加熱する。すなわち、複数のバーナ２４は、加熱対象の鋼板Ｗを挟むように配置されている。

下側のバーナ２４は、上側の前部ロール９２から後方に向かう鋼板Ｗと、後方から下側の前部ロール９２に向かう加熱前の鋼板Ｗとの間に位置する。すなわち、加熱帯２は、加熱対象の鋼板Ｗと共にバーナ２４を挟む位置を通るように加熱前の鋼板Ｗを導く。

一次冷却帯４Ａは、送受口４０ａが炉体４０の後側の下部に位置する点で、上述した一次冷却帯４と異なっている。送受口４０ａは、加熱帯２の送受口９０ａに接続されている。加熱前の鋼板Ｗは、ルーパー１５及び入側洗浄装置１６を経て一次冷却帯４に導入される。

以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は、必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

例えば図６に示されるように、第１上部ロール４１を、前後方向に並ぶ一対の第１上部ロール４１Ａに置き換え、第２下部ロール４４を、前後方向に並ぶ一対の第２下部ロール４４Ａに置き換えてもよい。この場合、第１上部ロール４１及び第２下部ロール４４の外径を第２上部ロール４２及び第１下部ロール４３の外径に比べ小さくしつつ、加熱前の鋼板Ｗと加熱後の鋼板Ｗの間に隙間をもたせることができる。第１上部ロール４１及び第２下部ロール４４の外径を小さくすることにより、一次冷却帯４の高さを削減できる。

また、第１上部ロール４１と第１下部ロール４３により加熱前の鋼板Ｗを導き、第２上部ロール４２と第２下部ロール４４により加熱後の鋼板Ｗを導いてもよい。また、上述した連続焼鈍炉１は、対象とする鋼種に応じて、二次冷却帯５の直前に過時効帯（不図示）を更に備えていてもよい。

続いて、実施例について説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

＜溶融亜鉛メッキライン＞
上述した１次冷却帯４を、竪型の溶融亜鉛メッキラインに適用した（溶融亜鉛メッキ設備１Ａ）。一次冷却帯４として、１２本のパスＰＣに鋼板Ｗを通すものを準備し，１２本のパスＰＣを合計した長さを２８０ｍとした。ガス循環装置４７のノズル４７ａは、前側の５本のパスＰＣ１に偏在させた。第１上部ロール４１及び第２下部ロール４４の直径を約１２００ｍｍとし、第２上部ロール４２及び第１下部ロール４３の直径を約８００ｍｍとすることで、各パスＰＣにおける加熱前の鋼板Ｗと加熱後の鋼板Ｗとの隙間を約２００ｍｍとした。

＜厚さ０．８ｍｍの鋼板における運転成績＞
厚さ０．８ｍｍの鋼板Ｗを、毎分１５０ｍの速度で連続焼鈍炉１に通し、連続焼鈍工程を実施した。送受口４０ａから均熱帯３に送り出される加熱前の鋼板Ｗの目標温度を３７０℃とし、均熱帯３から送受口４０ａに受け入れられる加熱後の鋼板Ｗの目標温度を８００℃とし、一次冷却帯４から送り出される加熱後の鋼板Ｗの目標温度を４５０℃とした。加熱前の鋼板Ｗの温度は約２０℃であった。この条件下において、ガス循環装置４７の駆動電力は３００ｋＷであり、加熱帯２におけるバーナ２４の燃焼エネルギーは毎時１０００万ｋｃａｌであった。

加熱後の鋼板のみを通すガスジェット冷却式の一次冷却帯を用いた既存の溶融亜鉛メッキラインにおいて、８００℃の加熱後の鋼板Ｗを４５０℃に冷却する場合、ブロワの運転に７００〜７５０ｋＷの電力を消費し、空冷用のガスを冷却するために毎時５００ｍ３の水を消費することが予測される。また、一次冷却帯４において予熱を行わず、２０℃から３７０℃への昇温をも加熱帯２において行う場合、加熱帯２のバーナ２４の燃焼エネルギーは毎時１４００万ｋｃａｌに上昇することが予測される。これに対し、本実施例では、ガス循環装置４７の消費電力は３００ｋＷであり、空冷用のガスを冷却する水は不要であり、加熱帯２のバーナ２４の燃焼エネルギーは毎時１０００万ｋｃａｌであった。従って、本実施例に係る連続焼鈍炉１によれば、既存の溶融亜鉛メッキラインに対し、消費電力を約６０％削減し、冷却水の消費量を約９０％削減し、加熱帯２のバーナ２４の燃焼エネルギーを約３０％削減できることが確認された。

＜厚さ１．０ｍｍの鋼板における運転成績＞
厚さ１．０ｍｍの鋼板Ｗを、毎分１５０ｍの速度で連続焼鈍炉１に通し、ガス循環装置４７の出力のみを調節し、板温の制御を試みた。その結果、厚さ１．０ｍｍの鋼板Ｗにおいても、鋼板Ｗの温度を、厚さ０．８ｍｍの鋼板を用いた場合と略同等の値に制御できた。従って、本実施例に係る連続焼鈍炉１によれば、鋼板Ｗの厚さが異なっても、加熱後の鋼板Ｗの冷却温度及び加熱前の鋼板Ｗの予熱温度を一定にできることが確認された。

１…連続焼鈍炉、２…加熱帯、３…均熱帯、４，４Ａ…一次冷却帯、９…加熱帯、２４…バーナ、４０ｂ…送出口、４１，４１Ａ…第１上部ロール、４２…第２上部ロール、４３…第１下部ロール、４４，４４Ａ…第２下部ロール、４７…ガス循環装置、４７ａ…ノズル、４８…通気性固体、９１…バーナ、ＰＣ，ＰＣ１…パス、Ｓ４…冷却室、Ｗ…鋼板、Ｗａ…加熱前の鋼板、Ｗｂ…加熱後の鋼板。

Claims (7)

1. 連続焼鈍炉用の冷却帯であって、
   互いに逆向きに搬送される加熱前の鋼板及び加熱後の鋼板が通過する冷却室と、
   前記冷却室の上に設けられた複数の第１上部ロールと、
   前記冷却室の下に設けられ、前記第１上部ロールと協働して前記加熱前及び加熱後のいずれか一方の鋼板を導き、前記冷却室の上下の間を往復させる複数の第１下部ロールと、
   前記冷却室の上において前記複数の第１上部ロールの下方にそれぞれ設けられた複数の第２上部ロールと、
   前記冷却室の下において前記複数の第１下部ロールの下方にそれぞれ設けられ、前記第２上部ロールと協働して前記加熱前及び加熱後の他方の鋼板を導き、前記一方の鋼板に倣うように往復させる第２下部ロールと、を備え、
   前記第１上部ロール、前記第１下部ロール、前記第２上部ロール及び前記第２下部ロールは、前記冷却室において、前記加熱前の鋼板と前記加熱後の鋼板とが隙間をもって対向するように、前記鋼板を導く、冷却帯。
2. 互いに対向する前記加熱前の鋼板と前記加熱後の鋼板との間に設けられた複数のノズルを有し、前記冷却室内のガスを循環させて前記複数のノズルから吐出するガス循環装置を更に備える、請求項１記載の冷却帯。
3. 前記複数のノズルは、前記加熱後の鋼板の送出口側に偏在している、請求項２記載の冷却帯。
4. 互いに対向する前記加熱前の鋼板同士の間又は互いに対向する前記加熱後の鋼板同士の間に配置された複数の通気性固体を更に備える、請求項１〜３のいずれか一項記載の冷却帯。
5. 加熱帯と、均熱帯と、請求項１〜４のいずれか一項記載の冷却帯とを備え、
   前記加熱帯は、前記加熱前の鋼板を受け入れ、加熱した後に送り出し、
   前記均熱帯は、前記加熱帯で加熱された前記鋼板を受け入れ、略一定の温度に保った後に送り出し、
   前記冷却帯は、前記均熱帯で保温された前記鋼板を、前記加熱後の鋼板として受け入れる、連続焼鈍炉。
6. 前記均熱帯は、前記冷却帯から送り出された前記加熱前の鋼板をも受け入れ、前記加熱帯に導く、請求項５記載の連続焼鈍炉。
7. 前記加熱帯は、加熱対象の前記鋼板を挟むように配置されたバーナを有し、前記加熱対象の鋼板と共に前記バーナを挟む位置を通るように前記加熱前の鋼板を導く、請求項５又は６記載の連続焼鈍炉。

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