JPH0365410B2 - - Google Patents

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JPH0365410B2
JPH0365410B2 JP3912383A JP3912383A JPH0365410B2 JP H0365410 B2 JPH0365410 B2 JP H0365410B2 JP 3912383 A JP3912383 A JP 3912383A JP 3912383 A JP3912383 A JP 3912383A JP H0365410 B2 JPH0365410 B2 JP H0365410B2
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cooling
steel strip
temperature
roll
gas
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JP3912383A
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JPS59166629A (ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/573Continuous furnaces for strip or wire with cooling

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内部を冷却したロールにより鋼帯を冷
却するに際し鋼帯のロールへの密着度を良好にし
て幅方向に均一な冷却を得る方法に関する。
連続焼鈍炉等における高温の鋼帯の冷却方法と
してはガスを吹付けるガスジエツト方式、気液混
合のミストを吹付けるミスト冷却、水スプレー方
式、水中へ浸漬させる方式、および内部を冷却し
たロールに鋼帯を巻付けて冷却するロール冷却法
などがある。これらの方法のうちガスジエツト方
式は送風機のエネルギー消費量が大であるという
欠点がある。また、水と鋼帯が直接に接触するよ
うな方式においては水中の酸素によ鋼帯表面に酸
化膜が形成され色が付く等の問題があり、その場
合後処理設備が必要となり設備費が大となる欠点
がある。これらの方式に対してロール冷却法はエ
ネルギー消費量や設備費が小であるとともに鋼帯
の表面性状も良好に保たれるという特徴があるた
め連続焼鈍炉等に採用されつつある。
しかしながら、ロール冷却法においては冷却が
幅方向に不均一になりやすく、そのため特に薄物
において冷却不均一に起因する平坦度悪化が生じ
やすいという問題がある。発明者らはこの問題に
ついて種々の検討を行い、ロール・鋼帯間の間隙
のガスの熱膨張による鋼帯の浮上りが冷却不均一
の原因のひとつであることをつきとめ本発明を導
出するのに至つた。以下にその内容を説明する。
鋼帯と冷却ロールの接触面をミクロに見ると、
鋼帯の張力により発生する接触面圧が非常に小さ
いため第1図のように表面の細かい凹凸のごく一
部で接しているにすぎない。ここで、真に接して
いる面積S1と見かけ上の接触面積S0との比は近似
的に次式で求められる。
S1/S0=P/H (1) ここで P:接触圧力(Kg/mm2) H:軟い方の材料のかたさ(Kg/mm2) ロールに鋼帯が巻き付いている(巻付角は任
意)ときの接触圧力Pは次式で求められる。
P=σt/R(Kg/mm2) (2) ここで σ:張力応力(Kg/mm2) t:板厚(mm) R:ロール半径(mm) 標準的な計算例を述べると、例えばσ=1Kg/
mm2、t=0.4mm、R=400mmとするとP=0.001
Kg/mm2即ち、約0.1気圧となり、高温を想定して
H=20Kg/mm2とするとS1/S0=0.00005(0.005%)と なる。即ちS1/S0はきわめて小さく、条件が変わつ てS1/S0が変化しても見かけ上の接触面積の殆ど大 部分は非接触であることがわかる。この非接触の
部分には鋼帯がローに巻付くときに巻込まれた雰
囲気ガスが存在している。したがつて、このガス
の温度TGは、ロールと鋼帯との間にはさまれる
直前には雰囲気ガスの温度T0に等しく、また、
鋼帯とロールとの間にはさまれた直後(きわめて
短い時間の間)も雰囲気ガスの温度にほぼ等し
い。そして鋼帯とロール間にはさまれてからは鋼
帯による加熱とロールによる冷却を受け、短い時
間で鋼帯温度TSとロール表面温度TRの平均値
TS+TR/2程度の値T1に達する。(より詳細に見れ ば、間隙のうち鋼帯に近い位置ほどTSに近い温
度になりロールに近い位置ほどTRに近い温度と
なるが、このような温度の分布は以下に説明する
現象にはあまり影響しないので、以下、TGとし
ては間隙内のガス温度の平均値を考える。)この
ように、鋼帯とロール間にはさまれてから温度が
T0からT1に変化するため、ガスの圧力PGおよ
び/又は体積VGが変化する。ガスを完全ガスと
考えるとこのときの変化は次式に従う。
PGVG/(TG+273)=const. (3) ただし、TGの単位は〔℃〕である。
ここで、従来のロール冷却法の場合の現象を、
計算例により検討する。従来のロール冷却法では
冷却室の雰囲気温度T0は鋼帯温度TSに比べると
かなり低い。ここでは冷延鋼板の連続焼鈍炉の1
次冷却帯の場合を考え、TO=150℃とする。ま
た、TS=700℃、TR=100℃、雰囲気の圧力は1
気圧とする。張力σ、板厚t、ロール半径Rにつ
いては前述の計算例と同じとする。したがつて、
張力により発生する面圧Pは0.1気圧である、前
記理論によりT1は T1=TS+TR/2=400℃となる。
したがつてTGは150℃から400℃に上昇するこ
とになり、式(3)より、RGVGの値は400+273/150+273
= 1.6倍になる。したがつて、もし、ガスの体積が
変化しないとすれば圧力は1.6倍になり1.6気圧に
なることになる。ところが、鋼帯をロールに押し
付けようとする力は、外側の雰囲気圧力1気合と
前記の張力による面圧0.1気圧を加えた1.1気圧で
あり、これは1.6気圧より小さくつりあわない。
したがつて実際にはガスの体積が約1.45倍になる
ことによりPGVGが1.6倍、PGが1.1気圧となる。こ
のとき、ガスの体積が1.45倍になるため、鋼帯は
ロールから離れ浮いた状態となる。
以上の計算より、従来法ではガスの熱膨張に起
因する鋼帯の浮きが生じる場合が多いと考えられ
る。さらに、膨張したガスが周囲のすきまから次
第に逃げるため浮きの程度が幅方向に異なつたも
のになると考えられる。
以上に分析した如く、従来技術に於いては鋼帯
と冷却ロールの接触部分の密着性が不十分であ
り、冷却効率が落ちるとともに鋼帯の幅方向の冷
却も不均一となる問題があつた。
本発明の目的はこのような従来技術の問題を解
決し、冷却効率が良好で幅方向に均一な鋼帯の冷
却方法を提供することにある。
本発明に従うと、冷却ロールの表面に鋼帯を連
続的に接触させて鋼帯を冷却する方法に於いて、
該冷却ロールと該鋼帯との間隙に巻込まれる直前
の雰囲気ガスの温度を冷却前の鋼帯温度と該冷却
ロールの表面温度の平均値より大きくすることを
特徴とする上記鋼帯の冷却方法が提供される。
本発明の方法は、冷却ロールを収容する冷却室
の雰囲気ガス全体の温度を冷却前の鋼帯温度を冷
却ロールの表面温度の平均値より大きくすること
により達成できるが、或いは、冷却ロールに鋼帯
が巻き付く直前の位置で鋼帯とロールの間の楔状
空間にガスを吹き付け、該ガスの温度を冷却前の
鋼帯温度と冷却ロールの表面温度の平均値より大
きくすることによつても達成できる。
以下本発明を添付の図面を参照して更に詳細に
説明する。
第2図は本発明の方法を実施するための全体を
冷却室内に配置されたロール冷却装置の概略図で
ある。
鋼帯1は内部を冷却されたロール群2a,2
b,2c,2d、及び2eの周りに巻付けられて
走行する。この冷却装置全体は冷却室3内に配置
され、雰囲気ガスが調整されている。
本発明に従い、冷却室3の雰囲気全体の温度を
冷却前の鋼帯1の温度と冷却ロール2aの表面温
度の平均温度より高く保持してもよく、或いは第
2図に示す如く、鋼帯1と冷却ロール2a,2
b,2c,2d、2eの各々との間の楔状の空間
に配置された平型ノズル4a,4b,4c,4
d,4eで高温のガスを噴射してもよい。
本発明の方法に従い、冷却室の雰囲気温度T0
を400℃又は700℃にした場合の現象を前述同様に
理論的に分析する。
T0が400℃のときには、ガスの温度変化がない
ため、間隙のガスは1気圧であり、外からの圧力
1.1気圧のうち1気圧を間隙のガスが受け持ち0.1
気圧を直接接触部においてロールが受け持つこと
になる。さらにT0を400℃より高くしてたとえば
TSとおなじ700℃とすれば、前記と同様の計算に
よりPGVGの値は間隙において400+273/700+273=0.7
倍 になる。したがつてVGが変化しないと考えると
PGは0.7倍すなわち0.7気圧となり、外からの圧力
1.1気圧のうち0.7気圧を間隙のガスが受け持ち残
り0.4気圧を直接接触部においてロールが受け持
つことになる。すなわち鋼帯は、張力による面圧
の4倍の圧力でロールに押し付けられることにな
る。(実際には、このような場合には鋼帯がロー
ルに吸いつけられる状態になるため、間隙の体積
すなわちガスの体積VGは多少減少し、PGは0.7気
圧より多少大きい値となる。) 以上のような現象が計算通りに起こつているか
どうかを調べることは困難であるが、以下に説明
するように雰囲気のガス温度又は噴射ガス温度
T0を高くする本発明の実験により本発明の効果
が確認され、以下の推定が少くとも定性的には正
しいことが確認された。
実施例 冷延鋼板の連続焼鈍炉の1次冷却帯に設置され
た冷却ロールの入側にガス吹付けノズルを設置
し、各種温度のガスをロールと鋼帯との間に吹付
けるようにし、板厚0.4mm、板幅1200mm、入側温
度650℃、張力応力1Kg/mm2の鋼帯の冷却実験を
行なつた。本実験においては、ロール表面温度は
約120℃であつた。実験の結果、吹付ガス温度T0
が低いほど幅方向の冷却が不均一となり、エツジ
付近の冷却が不十分になる傾向が現われ、同時に
平坦度の悪化が顕著となつた。これに対してT0
が600℃以上では幅方向の冷却不均一および平坦
度の悪化はほとんど認められなかつた。第3図に
は噴射ガス温度T0と鋼帯の冷却速度の関係を示
す。冷却速度は幅中央での値である。第3図より
T0が高いとかえつて冷却速度が大きくなるとい
う一見常識に反するが前述の理論から予測される
現象が現われていることがわかる。なお、T0
小の場合にはエツジが冷えにくい現象が加わるた
め、もし鋼帯の冷却速度を全幅にわたつての平均
で考えれば、この傾向はさらに強くなる。
以上の実験の結果は以下のように解釈される。
鋼帯からの熱による冷却ロールのサーマルクラウ
ン(凸になる)や入側の板形状(中伸び、耳波な
ど。ただし実験に使用した鋼帯はほぼフラツト)
の影響で鋼帯とロールの密着度は幅方向に異な
る。すなわち、面圧の弱い部分さらに極端な場合
には浮いた部分等が生じる。T0が低い場合の間
隙のガスの熱膨張はそのような浮きを助長するこ
とになり、また、前述のようにすきまからのガス
の逃げ等も幅方向に異なると推定され、幅方向に
浮いた部分が多くなるとともに浮きの程度も幅方
向に異なるようになる。このため幅方向に冷却速
度が異なることになり、温度低下による収縮の度
合が幅方向に異なつて平坦度悪化が生じることに
なる。これに対してT0が高い場合には鋼帯がロ
ールに吸いつけられるため鋼帯とロールは全幅に
わたつて密着する。このときにも、サーマルクラ
ウン、板形状等の影響で、直接接触部を通しての
接触圧力は幅方向に異なると考えられるが、間隙
のガスの圧力が低くなつた場合には第1図のよう
な状態の鋼帯とロールが通常よりさらに接近し間
隙の体積が小さくなる度合はかなり小さいと考え
られる。このことと、ロール冷却法においては面
積が非常に小さい直接接触部を通しての熱伝導よ
り間隙のガスを通しての熱伝導の方が大きな割合
を占めることから、圧力が変わつてS1/S0が変わつ ても熱の伝わり方はあまり変わらないと推定され
る。このため、T0が高い場合には幅方向に均一
な冷却になると考えられる。第3図のグラフの傾
きがT0大では小さくT0小では大きいことも以上
の推論と合致している。
以上のように本発明により鋼帯の均一冷却が可
能となつた。なおロールと鋼帯との間の間隙は表
面あらさと同じ程度の大きさであるため間隙中の
ガスの量は非常に少なく、このためノズルを用い
てロールと鋼帯との間に高温ガスを吹き付ける場
合、その量はかなり少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は冷却ロール表面と鋼帯との接触状態の
概略図である。第2図は本発明の方法の1実施例
を実施する装置の概略図である。第3図は噴射ガ
スの温度と鋼帯の冷却速度の関係を示すグラフで
ある。 (主な参照番号)1:鋼帯、2a〜2e:冷却
ロール、3:冷却室、4a〜4e:ガス噴射ノズ
ル。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 冷却ロールの表面に鋼帯を連続的に接触させ
    て鋼帯を冷却する方法に於いて、該冷却ロールと
    該鋼帯との間隙に巻込まれる直前の雰囲気ガスの
    温度を冷却前の鋼帯温度と該冷却ロールの表面温
    度の平均値より大きくすることを特徴とする鋼帯
    の冷却方法。 2 冷却ロールを収容する冷却室内で鋼帯を該冷
    却ロールの表面に連続的に接触せしめて鋼帯を冷
    却する方法に於いて、該冷却室の雰囲気ガスの温
    度を冷却前の鋼帯温度と該冷却ロールの表面温度
    の平均値より大きくすることを特徴とする鋼帯の
    冷却方法。 3 冷却ロールの表面に鋼帯を連続的に接触させ
    て鋼帯を冷却する方法に於いて、該冷却ロールに
    鋼帯が巻き付く直前の位置で鋼帯とロールの間の
    楔状空間にガスを吹き付け、該ガスの温度を冷却
    前の鋼帯温度と冷却ロールの表面温度の平均値よ
    り大きくすることを特徴とする鋼帯の冷却方法。
JP3912383A 1983-03-11 1983-03-11 鋼帯の冷却方法 Granted JPS59166629A (ja)

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JP3912383A JPS59166629A (ja) 1983-03-11 1983-03-11 鋼帯の冷却方法

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JPS59166629A JPS59166629A (ja) 1984-09-20
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