JPH0368084B2 - - Google Patents

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JPH0368084B2
JPH0368084B2 JP27186084A JP27186084A JPH0368084B2 JP H0368084 B2 JPH0368084 B2 JP H0368084B2 JP 27186084 A JP27186084 A JP 27186084A JP 27186084 A JP27186084 A JP 27186084A JP H0368084 B2 JPH0368084 B2 JP H0368084B2
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JP
Japan
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nozzle
water
flat
laminar
flow
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JP27186084A
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English (en)
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JPS61150712A (ja
Inventor
Motoji Tagashira
Hiroshi Kamio
Toyokazu Teramoto
Shuzo Fukuda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Kokan Ltd filed Critical Nippon Kokan Ltd
Priority to JP27186084A priority Critical patent/JPS61150712A/ja
Priority to GB08524678A priority patent/GB2165784B/en
Priority to DE19853537508 priority patent/DE3537508A1/de
Priority to FR8515657A priority patent/FR2571984B1/fr
Publication of JPS61150712A publication Critical patent/JPS61150712A/ja
Publication of JPH0368084B2 publication Critical patent/JPH0368084B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/005Curtain coaters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B45/00Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0203Cooling
    • B21B45/0209Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
    • B21B45/0215Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
    • B21B45/0233Spray nozzles, Nozzle headers; Spray systems
    • 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
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62Quenching devices
    • C21D1/667Quenching devices for spray quenching

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、高温鋼材の冷却に使用されるフラツ
トラミナーノズルヘツダの改良に関するものであ
る。
[従来の技術] 熱間圧延設備におけるオンライン熱鋼板や再加
熱した熱鋼板の強制冷却又は焼入れには、冷却能
力が大きく板幅方向の冷却が均一なフラツトラミ
ナーフロー(平板状層流)の使用が適しており、
従来このためには第4図aに示す解放型ノズルヘ
ツダ10、又は同bに示すヘツダ内の空気をすべ
て抜き出した密閉型ノズルヘツダ20が使用され
ている。解放型ノズルヘツダ10においては、給
水管11の下側に多数穿設された流出口12より
抽水された冷却水13を、スリツトノズル14よ
り流出せしめて層流の吐出流15を形成し、この
吐出流15により熱鋼板を冷却させている。
又密閉型ノズルヘツダ20においては、給水管
22より給水された冷却水をタンク21内に充満
させた上でスリツトノズル23より流出させ、層
流の吐出流24を得るのである。
ところでこのスリツトノズルの構造では、第4
図のノズル間〓tによつて層流を維持できる最低
流量があり、それ以下まで流量を絞つてゆくと、
スリツトノズル14,23の出口から空気お捲き
こんでスリツトノズル14,23からの吐出流は
不連続、不均一粒径の滴下水となり層粒状態が維
持されない。また流量を増加させてゆくとノズル
からの吐出流速が速くなり、スリツトノズルから
の吐出流15,24が乱流状態となつてフラツト
ラミナーフローが得らえなくなる。そして従来の
単一のスリツトノズルでは、流量を制御できる範
囲は最大、最小、の流量比でせいぜい5倍程度
で、冷却能力の調整範囲が狭く、さらにスリスト
ギヤツプを板幅方法に均一に製作することが困難
であるなどの欠点を有している。
この欠点を解消するために開発されたのが、特
願昭59−222277号(特開昭61−103616号)に記載
の発明である。第5図は該発明の実施例を示すフ
ラツトラミナーノズルヘツダの断面図で、該ノズ
ルヘツダは、水槽1の前側板2に平板状ノズル3
を取りつけ、給水管11の給水口12より冷却水
4を供給し、冷却水の水面5が平板状ノズル3を
越すと、冷却水4は該ノズル3に沿つて流れ、ノ
ズルの先端より流下して層流の吐出流6が得られ
るように構成されている。このフラツトラミナー
ノズルヘツダにより得られる層流の吐出流6は、
板幅方向の流量分布が均一で、流量調整範囲も非
常に大きく、またノズルヘツダの構造も簡単であ
るため、前述の従来のノズルヘツダ10,20に
比べはるかに優れたものである。
[発明が解決しようとする問題点] ところでこのフラツトラミナーノズルヘツダに
よる層状吐出流は、その落下の軌跡が放物選であ
り、この軌跡はノズルからの吐出速度すなわち供
給水量によつて変化する。第5図において、層状
吐出流6が落下し、冷却すべき鋼板35の表面に
衝突する位置Pのノズル先端からの距離X[m]
は、ノズルヘツダから鋼板表面までの高さをH
[m]、ノズル吐出流速をV0[m/sec]、重力の加
速度を9.8[m/sec2]とすれば、Hが2.5m以下の
範囲であれば次式で表示できる。
今Hを1.5mとして、給水流量Qを0.3〜2.5m3
sec.mの範囲で変化せしめると、P点の位置すな
わちXは350mmの範囲で変化する。
一般に高温のストリツプ鋼板を冷却する場合
は、冷却歪の防止や材質の均一化等の理由から、
鋼板の上面とともに下面も同時に冷却している。
そのため上面に対しては上方から冷却水を落下さ
せ、仮面に対しては下方から鋼板下面に冷却水を
噴射させているが、この上方からの冷却水の落下
位置と下方からの噴射位置とが異なると、落下水
及び噴射水の水圧によりストリツプにモーメント
が生ずるため、ストリツプがおどり操業に支障を
きたすこととなる。下面に対する噴射位置は噴射
ノズルの位置が一定しているので問題はないが、
上面に対する冷却水の落下位置が流量などにより
変化すると、ストリツプ上下面での落下位置、噴
射位置が一致せず、上記現象を生ずることとな
る。
またこの層状吐出流で鋼管の外面の冷却を行な
うような場合は、鋼管の頂部に常に層状吐出流を
落下させることができなくなり、鋼管の冷却効果
の面で不都合である。こうした欠点を防止するた
め水量に応じノズルヘツダの位置を前後させる装
置を備えることが考えられるが、設備コストの点
およびメンテナンスの点で問題が残る。
本発明は上述の従来のノズルヘツダの問題点を
解消した、水量が変化しても層流の吐出流の落下
点が変化しないフラツトラミナーノズルヘツダを
提供しようとするものである。
[発明の実施例] 第1図は本発明の一実施例を示すフラツトラミ
ナーノズルヘツダのaは側面断面図、bは平面
図、第2図は要部断面図である。図中1〜6,1
1,12は従来の装置と同一部品、8は吐出流の
衝突板、9は層状落下流、17は側板である。ま
たAはノズル3の先端より衝突板8までの距離
[m]、Bはノズル3の上面より衝突板8の下端ま
での距離[m]、Dはノズル3における吐出流の
水膜の厚さ[m]、Qはノズル3を流れる冷却水
の流量[m3/sec.m]でQmaxは最大流量、
Qminは最小流量である。
図に示すように、水槽1の側板17を延長し、
その先端に衝突板8を装着する。給水管11に穿
設された流出孔12より供給される冷却水4の水
面5が、水槽1の前側壁2の高さより高くなる
と、冷却水4は前側壁2をオーバフローしてノズ
ル3上を流れ、ノズル3の先端より吐出する。吐
出流の前方には吐出流の衝突板8を配置してある
ので、吐出流6は該衝突板8に当つて垂直下方に
流下し、層状落下流9となる。
なおノズル3の先端より吐出する吐出流6を衝
突板8に衝突させ所要の層状落下流9を得るに
は、第2図におけるA,B,D及び流量Qが次の
(1)、(2)式の条件を満足する必要がある。
A≦Dmax. ……(1) 但しDmaxは最大流量Qmaxに対するDの値
で、その単位は[m]である。
B≧G×A2/2×Qmin/Dmin ……(2) 但し Gは重力の加速度でその単位は [m3/sec.m] Dminは最小流量Qminに対応するDの値で、
その単位は[m]である。
この(1)、(2)の式を満足すれば、給水流量が変化
しても、上記層状落下流9の鋼板表面への落下点
を常に一定にすることができる。
しかしDがAより大きくなれば、落下する水流
の厚さはA以上となるため、落下水流は加速され
層流が保てなくなるだけでなく、所定の水量(冷
却速度)が得られなくなる。従つて設計の最大水
量に対応するDmaxに対し、Aは少なくとも等し
いかそれ以上にする必要がある。
また給水流量Qが大きい場合は、Dが大で当然
ノズル3の先端からの吐出流の初速V0も大きく
なり、従つて第3図aに示すように、吐出流の描
く放物線の先端は衝突板8に衝突して、鉛直下方
への層流の落下流を形成するが、給水流量Qが小
さく従つてDも小で、ノズル3の先端からの吐出
流の初速V0が小さい場合は、衝突板の長さすな
わちBが小さいと、第3図bに示すように吐出流
の描く放物線が衝突板8の衝突せず、従つて鋼板
への衝突位置がノズル3の先端からAだけの距離
を有する所要の層状落下流9は得られなくなる。
すなわち衝突板8のノズル3の上面からの高さB
が(2)式を満足させることは、所定位置に層状落下
9を得るための必須条件である。
[発明の効果] 本発明はフラツトラミナーノズルヘツダにおい
て、平板状ノズルの前方に吐出流の衝突板を配置
して、ノズルからの吐出流を該衝突板に衝突させ
て鉛直下方へ落下する層流を形成したので、次に
掲げるような優れた効果を上げることとなつた。
(1) フラツトラミナーノズルヘツダからの層流の
落下流が常に一定位置に落下するので、被冷却
物の熱鋼板や熱鋼管の冷却効率が大きく向上し
た。
(2) 特に高精度の加工を必要としないので、製造
コストが安くメンテナンスも容易である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すaは側面断面
図、bは平面図、第2図はその要部拡大図、第3
図はノズルからの吐出流と衝突板との関係を示す
説明図、第4図a及びbは従来のノズルヘツダの
断面図と斜視図、第5図は従来のフラツトラミナ
ーノズルヘツダの側面図である。 図中1は水槽、2は前側壁、3は平板状ノズ
ル、4は冷却水、5はその水面、6は吐出流、7
は鋼板、8は吐出流の衝突板、9は層状落下流で
ある。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 給水管を備えた水槽と、該水槽の一個の側壁
    の上辺に設けた平板状ノズルと、該平板状ノズル
    の前方にノズルの幅より僅かに大きい幅を有し、
    その面がノズルの平面に直交するように垂直に配
    設された衝突板とより構成されたフラツトラミナ
    ーノズルヘツダであつて、 上記平板状ノズルの先端と衝突板との間隔をA
    [m]、該平板状ノズルの先端上面から衝突板の下
    辺端までの垂直距離をB[m]、上記平板状ノズル
    上の水流の流量をQ[m3/sec.m]、平板状ノズル
    の先端における水膜の厚さをD[m]としたとき、
    A、B、D及びQが下記(1)及び(2)式を満足するこ
    とを特徴とするフラツトラミナーノズルヘツダ。 A≧Dmax. ……(1) B≧G×A2/2×Qmin/Dmin ……(2) Dmax:平板状ノズル上の水流が最大のときの平
    板状ノズルの先端における水膜の厚さ[m] Dmin:平板状ノズル上の水流が最小のときの平
    板状ノズルの先端における水膜の厚さ[m] Qmin:平板状ノズル上の水流の最小の流量
    [m3/sec.m] G:重量の加速度9.8[m/sec2]とする。
JP27186084A 1984-10-24 1984-12-25 フラツトラミナ−ノズルヘツダ Granted JPS61150712A (ja)

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JP27186084A JPS61150712A (ja) 1984-12-25 1984-12-25 フラツトラミナ−ノズルヘツダ
GB08524678A GB2165784B (en) 1984-10-24 1985-10-07 Nozzle header for producing a flat laminar flow
DE19853537508 DE3537508A1 (de) 1984-10-24 1985-10-22 Duesenverteilerkopf zur erzeugung einer flachen laminaren stroemung
FR8515657A FR2571984B1 (fr) 1984-10-24 1985-10-22 Distributeur a ajutage pour produire un ecoulement laminaire plat

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JP27186084A JPS61150712A (ja) 1984-12-25 1984-12-25 フラツトラミナ−ノズルヘツダ

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JPS61150712A JPS61150712A (ja) 1986-07-09
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JP4239354B2 (ja) * 2000-03-31 2009-03-18 Jfeスチール株式会社 電気錫めっき鋼板のラミナーフローノズル、冷却装置および冷却方法

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JPS61150712A (ja) 1986-07-09

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