JPH0816246B2 - 熱処理炉のスプレー冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は金属等の熱処理のために、被熱処理材に直接
冷却水を噴射する目的で、炉内に設置した冷却用スプレ
ーヘツダーにおいて、被熱処理材のヒートサイクルの関
係から、当該冷却用スプレーヘツダーを被熱処理材の冷
却に使用せずに、熱処理を行なう場合における熱処理炉
のスプレー冷却装置に関するものである。

（従来の技術） 金属等の熱処理における冷却過程において、第５図お
よび第６図に一例を示す様に、被熱処理材１に、上下部
スプレーヘツダー2a,2bに取付けたスプレーノズル３か
ら、直接冷却水４を噴射して冷却する方法が周知であ
る。

ここで第５図は、被熱処理材１の進行方向正面より見
た熱処理炉５の断面図であり、第６図は第５図における
Ａ方向から見た側面図である。

第５図および第６図において、冷却水４は被熱処理材
１を冷却後一部は蒸発するが、残余は熱処理炉５の下部
にある排水管６から炉外に排出される。

ところがある種の熱処理プロセスにおいては、たとえ
ば第７図に示すように、被熱処理材１を、熱処理炉５中
を順次加熱ゾーン７、均熱ゾーン８、冷却ゾーン９と通
して熱処理するに際し、第８図に（１），（２）で例を
示す様に、ヒートサイクルが種々に異なる被熱処理材１
を、同一の熱処理炉５にて熱処理する場合がある。

この際に、第６図に示すように被熱処理材１の進行方
向に、多数配列してあるスプレーヘツダー2a,2bのう
ち、一部のスプレーヘツダー2a,2bを使用しない場合が
生じる。

（発明が解決しようとする問題点） 第８図の（２）で示すように、例えば冷却開始の部分
で、被熱処理材１を徐冷しなければならない為に、その
部分のスプレーヘツダー2a,2bを被熱処理材１の冷却に
使用しない場合には、スプレーヘツダー内に冷却水が存
在せず、かつ被熱処理材１がまだ高温であるため、スプ
レーヘツダー2a,2bがその熱影響を受けて熱変形を起し
たり、ノズル３をヘツダー2a,2bに取付けてある溶接部
に割れが入る等の故障が発生し、その修理・取替のため
に熱処理炉５の稼働率が低下し、生産能率が低下する。

一般に高温環境において使用する配管等においては、
２重管構造となし、内管には本来の目的である流体を流
し、内管と外管との間隙に冷却水等の冷却用流体を通す
のが通常の方法であるが、２重管は高価であり、かつス
プレーヘツダー2a,2bを被熱処理材１の冷却に使用して
いる際には、被熱処理材１冷却のためのスプレー水自身
が、スプレーヘツダー2a,2bの冷却用としての作用もす
るから、かかるスプレーヘツダー2a,2bの非使用時の熱
影響対策として、２重管を使用するのは無駄の多い方法
と言わなければならない。

本発明は、熱処理炉５内で使用する、被熱処理材１の
上下に配置した多数のスプレーノズル３を配置した冷却
用スプレーヘツダー2a,2bにおいて、上記スプレーヘツ
ダー2a,2bを使用しないで被熱処理材１を熱処理する場
合に、高温の被熱処理材１から受ける熱影響を安価な方
法で防止し、上記熱影響によるスプレーヘツダー2a,2b
の故障修理・取替による熱処理炉５の生産能率の低下を
防止することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明の要旨は次の通りである。

（１）熱処理炉内で使用する被熱処理材の上下に、多数
のスプレーノズルを配置した熱処理炉のスプレー冷却装
置において、被熱処理材より上部に配置した上部スプレ
ーヘッダーを回転可能に設けると共に、上部スプレーヘ
ッダーの閉塞端側に、スプレーノズルと同列に排水筒を
設け、排水筒の冷却水出口の高さをスプレーノズルの先
端より低く設け、冷却用スプレーヘッダーを使用せずに
被熱処理材を通過させる場合に、上部スプレーヘッダー
を回転してスプレーノズル口と排水筒口を上向きにする
と共に、水圧の調整によりスプレーノズルからは冷却水
を流出させずに、排水筒からのみ冷却水を流出させて、
この冷却水を被熱処理材に流下しない径路で排水せし
め、被熱処理材より下部に配置した下部スプレーヘッダ
ーにおいては、被熱処理材には到達しない程度の水圧を
加えて、スプレーノズルより冷却水を流出せしめること
を特徴とする熱処理炉のスプレー冷却装置。

（２）上部スプレーヘッダーと同列に設けた排水筒に冷
却水出口を開口し、排水筒内に冷却水出口を閉塞自在の
鋼球を封入したことを特徴とする（１）記載の装置。

以下本発明の一実施例を示す第１〜第４図にて発明の
内容を説明する。

第１図は上部スプレーヘツダー2aおよび下部スプレー
ヘツダー2bより、冷却水４を被熱処理材１に噴射してい
る時の被熱処理材１の進行方向正面より見た熱処理炉５
の断面図であり、第２図は被熱処理材１のヒートサイク
ルの関係から、スプレーヘツダー2a,2bを被熱処理材１
の冷却には使用していない時の熱処理炉５の正面より見
た断面図である。

第１図、第２図において3,6は第５図、第６図におけ
ると同じく、それぞれスプレーノズルおよび排水管を示
している。

第１図、第２図において、上部ヘツダー2aは軸受11a,
11bにて回転可能に支持されており、上部ヘツダー2aに
はスプロケツト12が嵌められていて、チエーン12′を介
して第１図、第２図では図示を省略したドライブ機構に
接続されている。上部ヘツダー2aの一端は、回転継手13
を介して給水管14に接続され、他端には排水筒15が取付
けられている。

一方下部ヘツダー2bは、上部ヘツダー2aのように回転
可能にはなつておらず、ヘツダー支持金具16にて固定し
て支持されている。また17は被熱処理材１の幅が広い場
合に、必要に応じて取付ける防水板で、炉殻に取付けら
れた防水板受金具18にて保持されている。さらに、19は
スプレーヘツダー冷却水用バルブ、20はスプレー水用バ
ルブである。

第３図は第１図のＢ方向より見た断面図、第４図は第
２図のＣ方向より見た断面図である。

スプレーヘツダー2a,2bの各スプレーノズル３から冷
却水４をスプレーして、被熱処理材１の冷却を行なう場
合には、第５図、第６図と同様、第１図の様に、上部ス
プレーヘツダーはスプレーノズル３が下向きになる位置
にある。

この場合排水筒15から冷却水が出ることは、被熱処理
材１の冷却に寄与しない水が無駄に流れることになるの
で、第３図のように、冷却水の出口22を塞ぐように、鋼
球21を入れておくことにより、冷却水の流出を防止す
る。

第３図において、23はスプレーヘツダー2aから排水筒
15への水の流入口で、図の例では排水筒15の外周に４個
開いている場合を示している。このような逆止弁の作用
を持つ鋼球21を入れずに、単に排水筒15の向きを、上部
ヘツダー2aのスプレーノズル３と反対に上向きにするだ
けでは、スプレーに要するヘツダー内の水圧により、排
水筒15から冷却水が上向きに噴出するので、排水筒15は
上部スプレーヘツダー2aのスプレーノズル３と同列に、
上部スプレーヘツダー2aに取付けた上で、逆止弁の作用
をする鋼球21を入れておくものである。

次にこのスプレーヘツダー2a,2bを、被熱処理材１の
ヒートサイクルの関係から、被熱処理材１の冷却に使用
しない場合には、第２図に示すように、上部スプレーヘ
ツダー2aを回転してスプレーノズル３を上向きとする。

この場合には第４図に示すように、鋼球21はスプレー
ヘツダー2aの底まで沈んでおり、スプレーヘツダー2aの
冷却水４′（第２図参照）は流入口23より入り、冷却水
出口22より流出して、第２図のように被熱処理材１の幅
が広いために、防水板17を設けてある場合には、防水板
17の外側面を流下し、被熱処理材１にかかることなく排
水管６へ流下する。

この際に、第４図に示す如く排水筒15の冷却水出口22
の高さが、スプレーヘツダー2aのスプレーノズル３の先
端の高さより低くなるように、第３図、第４図で、ｌで
示すスプレーヘツダー2aの外周から、排水筒15の先端ま
での長さを、ｍで示すスプレーヘツダー2aの外周からス
プレーノズル３の先端までの長さより短かくしておき、
かつスプレーヘツダー2a内の水圧をバルブ19の開度によ
り調整して、スプレーノズルからは冷却水を流出させず
に、第２図に４′で示すように排水筒15からのみ流出さ
せ、上部スプレーヘツダー2aを冷却する。

被熱処理材１にスプレーをしない場合の下部スプレー
ヘツダー2bについては、第２図に示すように、被熱処理
材１には冷却水４″が到達しない程度の水圧にして、冷
却水４″をスプレーノズル３から流出させ、下部スプレ
ーヘツダー2bを冷却する。

通常、被熱処理材１の冷却のために、冷却水４をスプ
レーする時のスプレーヘツダー2a,2b内の水圧（本実施
例では約3kg/cm²）は、スプレーヘツダー2a,2bのみを冷
却する冷却水を流すに必要なスプレーヘツダー2a,2b内
の水圧（本実施例では0.5kg/cm²以下）にくらべて、遥
かに大きい。

従つて本実施例では第１図、第２図に示すように、被
熱処理材１に冷却水４をスプレーする時には、バルブ19
を閉じてバルブ20を開き、またスプレーヘツダー2a,2b
のみの冷却の時には、バルブ20を閉じてバルブ19を開く
と言う様に、それぞれ別個の給水配管を設けているが、
非常に性能の良いバルブで、広い範囲に水圧・水量をコ
ントロールできるものを使用する場合には、敢えて別配
管にする必要はない。

また上部ヘツダー2aの回転は第１図、第２図の例で
は、スプロケツト12を上部スプレーヘツダー2aに嵌め、
第１図、第２図ではチエーン12′の一部以外は、図示を
省略したチエーンドライブ機構によつて行なつている
が、上部スプレーヘツダー2aを回転させる方式は、本例
に限るものではなく、たとえばスプレーヘツダー2aに回
転用のレバーを取付け、それを流体圧シリンダーで動か
す等の方法でも差支えない。

以上の様に、スプレーヘツダー2a,2bを使用せずに、
被熱処理材１を熱処理する時に、上部スプレーヘツダー
2aについては、スプレーノズル３が上向きになる迄回転
してから、スプレーヘツダー2aの端部に設けた排水筒15
のみから冷却水を流出させ、下部スプレーヘツダー2bに
ついては、被熱処理材１に到達しない程度の冷却水をス
プレーノズル３から流出させ、これらスプレーヘツダー
2a,2bの冷却水を、被熱処理材１に当てることなく排水
することにより、被熱処理材１のヒートサイクルを乱す
ことなく、高温の被熱処理材１からスプレーヘツダー2
a,2bに対する熱影響を防止し、スプレーヘツダー2a,2b
の熱変形や、溶接部の割れ等を防止することができる。

（実施例） 第７図のように熱延鋼帯のホツトコイル焼鈍を行なう
加熱帯、均熱帯、冷却帯を有する連続焼鈍炉の冷却帯
に、第１図〜第４図に示す構造のスプレーヘツダーを設
置して、第８図の（１），（２）に示す様な異なるヒー
トサイクルの鋼帯の熱処理に使用した。

スプレーヘツダー2a,2bとスプレーノズル３の材質
は、SUS 304で、鋼帯からスプレーヘツダー2a,2bの外
周までは約340mm、第３図、第４図においてそれぞれl,m
で示す排水筒15およびノズル３の長さは、各々約5mm,35
mmであつた。

この炉においては、冷却開始時の鋼板温度は約1000℃
で、これより約800℃までの間を、冷却水のスプレーヘ
ツダー2a,2bを使用せずに鋼帯を徐冷する鋼種と、最初
から冷却水をスプレーして、一気に常温付近まで急冷す
る鋼種とに、２〜３日おきに交互に使用した。

本発明の方法により、スプレーヘツダー2a,2bを、鋼
帯の冷却に使用しないで上記鋼帯の熱処理を行なう時に
は、鋼帯に冷却水をスプレーする時の約1/20〜1/30程度
のスプレーヘツダー2a,2b冷却用の冷却水を流すことに
より、従来毎月、スプレーヘツダー設置数の30〜40％程
度を、鋼板からの熱影響による故障のために修理あるい
は取替えていたものが、６ケ月間の修理・取替本数がゼ
ロという実績が得られている。

（発明の効果） 本発明によれば次の効果が得られる。熱処理炉内で使
用する、被熱処理材の上下に配置した、多数のスプレー
ノズルを配置した冷却用スプレーヘツダーにおいて、上
記スプレーヘツダーを使用せずに被熱処理材の熱処理を
行なう場合に、被熱処理材のヒートサイクルを乱すこと
なく、少量のスプレーヘツダー冷却水を上記スプレーヘ
ツダーに流すことにより、高温の被熱処理材から上記ス
プレーヘツダーへの熱影響を安価な方法で防止し、上記
熱影響によるスプレーヘツダーの故障を修理しあるいは
故障したスプレーヘツダーを取替えるために、熱処理炉
の稼働率が落ち、生産能率が低下するのを防ぐことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による冷却用スプレーヘツダー装備の熱
処理炉の冷却用スプレーヘツダー使用時の正面図、第２
図は上記熱処理炉の冷却用スプレーヘツダー不使用にて
熱処理中の正面図、第３図は第１図のＢ方向断面図、第
４図は第２図のＣ方向断面図、第５図は従来の熱処理炉
の正面図、第６図は第５図のＡ方向断面図、第７図は一
般的な熱処理炉の構成図、第８図はヒートサイクルの一
例を示す図である。 １……被熱処理材、2a……上部スプレーヘツダー、2b…
…下部スプレーヘツダー、３……スプレーノズル、４…
…冷却水、５……熱処理炉、６……排水筒、11a,11b…
…軸受、12……スプロケツト、12′……チエーン、13…
…回転継手、14……給水管、15……排水筒、16……ヘツ
ダー支持金具、17……防水板、18……防水板受金具、19
……ヘツダー冷却水用バルブ、20……スプレー水用バル
ブ、21……鋼球、22……冷却水出口、23……冷却水流入
口

フロントページの続き (72)発明者 三浦 覚 兵庫県姫路市広畑区富士町１ 新日本製鐵 株式会社広畑製鐵所内 (56)参考文献 特開 昭60−184635（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱処理炉内で使用する被熱処理材の上下
   に、多数のスプレーノズルを配置した熱処理炉のスプレ
   ー冷却装置において、被熱処理材より上部に配置した上
   部スプレーヘッダーを回転可能に設けると共に、上部ス
   プレーヘッダーの閉塞端側に、スプレーノズルと同列に
   排水筒を設け、排水筒の冷却水出口の高さをスプレーノ
   ズルの先端より低く設け、冷却用スプレーヘッダーを使
   用せずに被熱処理材を通過させる場合に、上部スプレー
   ヘッダーを回転してスプレーノズル口と排水筒口を上向
   きにすると共に、水圧の調整によりスプレーノズルから
   は冷却水を流出させずに、排水筒からのみ冷却水を流出
   させて、この冷却水を被熱処理材に流下しない径路で排
   水せしめ、被熱処理材より下部に配置した下部スプレー
   ヘッダーにおいては、被熱処理材には到達しない程度の
   水圧を加えて、スプレーノズルより冷却水を流出せしめ
   ることを特徴とする熱処理炉のスプレー冷却装置。
2. 【請求項２】上部スプレーヘッダーと同列に設けた排水
   筒に冷却水出口を開口し、排水筒内に冷却水出口を閉塞
   自在の鋼球を封入したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の装置。