JPH04110425A

JPH04110425A - 伝熱管装置

Info

Publication number: JPH04110425A
Application number: JP22885690A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Nakanishi; 中西　克之; Tsugihiko Nakagawa; 二彦中川; Masamitsu Kobashi; 小橋　正満; Hiroshi Kuramoto; 蔵本　浩史
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1990-08-30
Filing date: 1990-08-30
Publication date: 1992-04-10

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業」二の利用分野〕本発明は，ストリップの連続加熱又は冷却，具体的には
連続焼鈍や連続塗装焼付は等に使用される伝熱管装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

帯鋼板等のストリップを連続加熱する場合，ストリップ
表面の品質に悪影響が及ぶのを防止するために，加熱効
率の高い直火加熱に代えて間接加熱を採用する場合が多
い。そして、高温域での間接加熱装置としては，伝熱管
内に熱源を通し，主として管壁からの輻射熱によってス
１・リップを加熱するいわゆる輻射管（ラジアントチュ
ーブ）が広く使用されている。

しかし、この輻射管は直火加熱に比べると加熱効率が低
いという問題をもっている。

従来．こうした加熱効率を向上させるために様々な手段
がとられてきた。例えば、ス｝　ＩＪジップ連続加熱す
る連続焼鈍炉等の装置においては，輻射管を耐熱性に優
れたセラミックス製としたり　（例えば実開昭５７−４
４１６５号）、伝熱管による輻射伝熱と共に装置内のガ
スを還流させたり（特開昭６０２６３２号）、さらには
輻射管に輻射フィンあるいは輻射板を殴りたり（実公昭
４９−１３号，特開昭６１１９９０２８号）したものが
それである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、こうした従来装置にあっても、伝熱管からの輻
射伝熱によってス）ＩＪツブを加熱するという機構上の
理由から１バーナ炎等による直火式と比較して未だ熱効
率が低く、そのため加熱性能を高めるために装置の長大
化が避げられす、設備建設費が高くなるとい・う問題が
あった。

又、高負荷条件でスｌ−ＩＪツブを加熱する場合伝熱管
が１０００℃以」二の高温となるのでクリープ変形によ
り短寿命となっていた。

又、一般に、こうした装置における加熱炉の熱容量は大
きいために熱的な応答性が悪く　よって過渡操業時にお
けるスｌ−ＩＪツブの板温制御が困難となり、その結果
、いわゆる板温外れと呼ばれる品質不良が発生する原因
となっていた。

さらに、これら従来技術においては、ス）　ＩＪツブを
加熱する場合には、ある程度の効果が期待出来るものの
、逆に冷却する場合には殆どその効果がみられないもの
となっていた。

本発明はこうした問題に鑑み創案されたものでストリッ
プを効果的に加熱あるいは冷却することの出来る伝熱管
装置を提供することをその課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

そのための手段として、低周波振動発生装置１共鳴管２
および伝熱室３とで構成した。

低周波振動発生装置１は５周波数が１０〜２０　Ｈｚ付
近のいわゆる低周波音波を連続的に発生ずる装置である
。

共鳴管２は、低周波振動発生装置１の両側開口部から連
通されてループ状の閉路を形成すると共に、低周波振動
発生装置１が発する低周波音波の波長の半分の長さを有
するものである、。

そして伝熱室３は、共鳴管２の中間部分に管路の一部と
して連通され、管路の一部を形成する側壁４を伝熱管５
の後方近傍に位置すると共に　ス１−　ＩＪツブ７が出
入りするスリン）・状の開口部９を形成して構成したも
のである。

〔作用〕

まず低周波振動発生装置１によって、その両開口部から
位相を１８０°ずらして低周波振動をおこし、この低周
波振動によって発生する低周波音波が１発生装置１の両
側に連通された共鳴管２を通って伝熱室３に達する。

伝熱室３は、スリット状の開口部９を除き、側壁４によ
って共鳴管２の管路の一部となるべく密閉されているの
で、低周波音波は外部に漏れることなく伝熱室３内で常
に高い共鳴効率で共鳴する。

共鳴効率とは、共鳴管２での音圧レベルの増幅率であり
、共鳴管２の共鳴振動数と低周波振動発生装置１の低周
波振動数が一致した時に１．　Ｄ　０％の効率が得られ
る。本発明では、共鳴管２の長さを低周波振動によって
発生する低周波音波の波長の１／２波長とする共鳴条件
を使用するのが最適である。

この共鳴管２は、その長さが発生装置１から発せられる
低周波音波の波長の半分の長さに設定され１又、伝熱室
３は、その共鳴管２の中間部分に設けられている。こう
することによって、伝熱室３を低周波振動発生装置１か
ら低周波音波の波長の四分の−の地点に位置させている
。

周波数がＩＤ〜２〇七付近のものを低周波音波というが
、この低周波音波は、共鳴管２を閉ループ（ループ状の
閉路）とし、かつ閉ループの長さをその低周波音波の二
倍の−に設定した場合、その音源から波長の四分の−の
距離の地点で音圧が零となると共に、振幅が最大となっ
て音波伝搬方向に往復動する気体の速度が最高に達する
という性質をもっている。本発明においては、伝熱室３
を音源である低周波振動発生装置１から波長の四分の−
の地点に設けているので、この伝熱室３において」二連
した気体の速度が最大に達する。

伝熱室３では、ストリップ７が伝熱管５からの輻射熱に
よって加熱あるいは冷却されるが、本発明の場合、伝熱
室３内の気体が低周波音波によって激しく振動して対流
し、いわゆる輻射効果以上に対流効果が発揮され、よっ
てス）　ＩＪツブ７の加熱あるいは冷却がより効果的に
達成される。

輻射伝熱と対流伝熱を什較した場合１後者の伝熱効率の
方が高く、又、対流伝熱は輻射伝熱と異なり低温域でも
貰い伝熱効率を発揮する。従って対流伝熱をも利用する
本発明装置は、スＩ−ｊＪツブ７の加熱のみでなく冷却
にも極めて有効である。

〔実施例」第１図から第３図に１本発明の一実施例を示す。

これは、竪型炉の一つのバスに１本発明装置を設けたも
のである。側壁４は、伝熱管５の後方近傍に管路の一部
を形成すべく、かつ気密性を維持すべく設けることによ
って、伝熱室３としての密閉性を維持し、低周波音波が
伝熱室３の外に逃げないように設定している。

伝熱室３の」１端と下端にはそれぞれ開口壁６を設け、
伝熱室３にスｈ　ＩＪツブ７が出入りするスリット状の
開口部９を形成している。この開口部９は　ストリップ
７が接触しない程度に可能な限り狭く設定している。

伝熱室３の断面形状は、ストリップ７を囲む偏平形状と
し、その断面積を共鳴管２のそれとほぼ等しく設定して
いる。これによって低周波音波の損失を少なくシ、伝熱
室３内でも共鳴管２内と同じように共鳴し、その特質を
維持すべく設定している。

又、伝熱室３は、低周波音波の振幅が最大で媒体である
気体の速度が最大に作用する部分であるので、その伝熱
室３と共鳴管２との連接部分においても、低周波振動の
損失を防止するために、突出部分を少なくし滑らかな流
線形で管壁を接続すると共に、伝熱管５の配設方向を低
周波音波の伝搬方向に設定している。

さらに伝熱室３は、ス）　ＩＪツブ７を中心として左右
対称の形状とし、これによってスｌ−１）ツブ７の表裏
両面に作用する音圧を均等とし、音圧の影響によってス
トリップ７にいわゆるばたつきが生じるのを防止してい
る。

第４図は他の実施例を示すもので、竪型炉の一つのパス
に伝熱室３を形成して構成したものである。

第５図はさらに他の実施例を示すもので１本発明装置を
水平炉に設５またものを示している。本実施例において
は、伝熱室３を二つ連続して設けることによって伝熱効
果を高めている。

以下に２本発明装置の効果を、一実施例に基づき述べる
。

本発明装置を５伝熱室３内での雰囲気ガスの板面流速が
５０　［ｍ／秒］で、それによる対流熱伝達が１７０［
ｋｃａｌ／　ｍ’・１ぼ・℃］とした伝達条件で連続焼
鈍炉加熱帯に設けた。このとき加熱帯を通過するス）　
ＩＪツブ７の板厚は０．９＋ｎｍで板幅は１２００　ｍ
ｍであった。又、このストリップ７の走行速度は２５０
　ｍ／分の定常操業で、８２０℃まで昇温させる加熱条
件であった。

この結果、加熱帯内の伝熱管５の温度をこれまでより１
５０℃下げて操業出来ると共に、ストリップ７を１４パ
スで設定温度まで昇温することが出来た。ぢなみに従来
は２０パスを必要としており１よって本発明装置の使用
によって６パス削減することが出来、連続焼鈍炉の小型
化が可能となった。

〔発−〇効果〕

このように本発明においては、ストリップの加熱あるい
は冷却を、低周波音波の性質を利用して輻射効果の他に
対流効果によっても行うものとしたので、熱伝達がより
効率的に達成され、加熱あるいは冷却装置の小型化が図
れて設備建設費を低減することが出来る。

又、熱伝達が効率的になったことによって、伝熱管を従
来のように高温化する必要がないと共に熱的な応答性も
向上させることが出来、従って高温クリープならびに板
温はずれの発生を防止出来る。

さらに＋　１ｍ射効果のみでなく対流効果を利用したこ
とによって、ス）　ｌ）ツブの加熱のみでなく冷却をも
効率的に達成することが出来る等、多くの優れた効果を
発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す部分断面平面図、
第２図はその正面図、第３図は第２図のＡ−Ａ線矢視図
、第４図は他の実施例を示す構成図、第５図はさらに他
の実施例を示す構成図である。符号の説明１：低周波振動発生装置、　　２３：伝熱室、　　４：側壁、　　５６；開口壁、　　７；ストリップ８；断熱壁、　　９：開口部。共鳴管伝熱管。

Claims

【特許請求の範囲】ストリップ（７）を連続的に加熱あるいは冷却する装置
であって、低周波振動発生装置（１）と、該低周波振動発生装置（１）の両側開口部から連通され
てループ状の閉路を形成すると共に、前記低周波振動発
生装置（１）が発する低周波音波の波長の半分の長さを
有する共鳴管（２）と、該共鳴管（２）の中間部分に管路の一部として連通され
、該管路の一部を形成する側壁（４）を伝熱管（５）の
後方近傍に位置すると共に、ストリップ（７）が出入り
するスリット状の開口部（９）を設けた伝熱室（３）と
から成る伝熱管装置。