JPH11181529A - 連続焼鈍炉の最終冷却帯における鋼板冷却方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋼板の不均一冷却や高温急冷開始に起因する
板形状不良や表面品質不良の発生を防止して高品質の鋼
板を製造することができる連続焼鈍炉の最終冷却帯にお
ける鋼板冷却方法及び装置を提供する。 【解決手段】 連続焼鈍炉の最終冷却帯１２に搬送され
てきた鋼板１０を、鋼板温度が１７０〜２００℃の範囲
内の特定温度になるまで緩冷却を行ない、特定温度にな
ってから急冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続焼鈍炉の最終
冷却帯において鋼板を冷却する方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続焼鈍炉の一形態として、図３に示す
ように、上流側から下流側に向けて、順に、加熱帯７
１、１次均熱帯７２、１次冷却帯７３、過時効帯７４、
２次冷却帯７５、及び、最終冷却帯７６を具備する連続
焼鈍炉７０がある。

【０００３】ここに、最終冷却帯７６は、焼鈍後の鋼板
を常温近くの温度まで低下するために設けられたもので
あり、その具体的構成が図４に示されている。即ち、最
終冷却帯７６は、上流側をなす水噴出冷却装置７７と、
下流側をなすディップ装置７８とから構成され、共に鋼
板７９を水で冷却することによって、鋼板７９の温度は
約２５０℃前後（図５では、２２０℃）から常温に近い
８０℃以下（図５では、６４℃）まで冷却されることに
なる。また、鋼板７９の熱を吸収したディップ装置７８
の温水は、循環タンク８０を経由してポンプ８１で昇圧
され、熱交換器８２を通って冷やされ、水噴出冷却装置
７７において再使用される。そして、水噴出冷却装置７
７より噴出された水は鋼板７９の熱を奪い、温水となっ
てディップ装置７８に落下する。この冷却水の循環によ
って、鋼板７９は冷却されることになる。

【０００４】また、図４において、最終冷却帯７６の上
流側にはシール装置８３が設けられており、このシール
装置８３に窒素ガス等の不活性ガスをガス供給管８４を
通して流入して、最終冷却帯７６で発生する水蒸気が連
続焼鈍炉の炉内に流入するのを防止している。なお、こ
の際、不活性ガスの一部は最終冷却帯７６内に流入する
ことになるが、不活性ガスは最終冷却帯７６内の水蒸気
と共に排気ブロワー８５を具備する排気管８６を通して
大気中に放出されることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した連続
焼鈍炉の最終冷却帯における鋼板冷却方法は、未だ、以
下の解決すべき課題を有していた。即ち、本出願の発明
者が行なった実験によれば、図５に示すように、連続焼
鈍炉の最終冷却帯７６に搬送されてきた鋼板７９を、２
００℃を少し超えた温度（図５における２２０℃）から
１７０〜２００℃まで急冷却（冷却速度１００℃／ｓｅ
ｃ）した場合、最終的な製品としての鋼板７９に形状不
良や傷が生じることが判明した（なお、急冷却全体は、
その後も鋼板７９の温度が９７℃になるまで同じ急冷却
速度で行われる）。これは、図４に示すように、水噴出
冷却装置７７からの噴射水によって鋼板７９を急冷する
場合、鋼板７９は高温から急冷されるが、一方で、鋼板
７９の表面が不均一にしか冷却されないので、鋼板７９
内部の熱応力が降伏点より大きくなり、その結果、鋼板
７９に形状不良や傷を発生すると考えられる。

【０００６】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、鋼板の不均一冷却や高温急冷開始に起因する板形状
不良や表面品質不良の発生を防止して高品質の鋼板を製
造することができる連続焼鈍炉の最終冷却帯における鋼
板冷却方法及び装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の連続焼鈍炉の最終冷却帯における鋼板冷却方法
は、連続焼鈍炉の最終冷却帯に搬送されてきた鋼板を、
鋼板温度が１７０〜２００℃の範囲内の特定温度になる
まで緩冷却を行ない、前記特定温度になってから直ちに
急冷却するようにしている。

【０００８】ここで、鋼板温度が１７０〜２００℃の範
囲内の特定温度になるまで緩冷却を行なうようにしたの
は、鋼板をこの特定温度に達するまで急冷却した場合に
生じる形状不良や表面品質不良の発生を避けることがで
きるからである。また、鋼板温度が特定温度になってか
ら直ちに急冷却するようにしたのは、特定温度より下の
温度域では急冷却しても形状不良や表面品質不良をもは
や生じず、最終冷却帯の冷却長さを短くする上で急冷却
するのが望ましいからである。

【０００９】請求項２記載の連続焼鈍炉の最終冷却帯に
おける鋼板冷却方法は、請求項１記載の連続焼鈍炉の最
終冷却帯における鋼板冷却方法において、水蒸気と不活
性ガスの混合体と冷却水とからなる気水を前記鋼板の全
体にわたって噴霧状に吹きかけ、前記緩冷却を行なう。
気水を用いるのは、鋼板の全面にわたって均一に冷却す
ることができるからである。

【００１０】請求項３記載の連続焼鈍炉の最終冷却帯に
おける鋼板冷却方法は、請求項２記載の連続焼鈍炉の最
終冷却帯における鋼板冷却方法において、前記気水に用
いる不活性ガスの一部として、前記最終冷却帯に設けた
シール装置から排気される不活性ガスの少なくとも一部
を用いる。

【００１１】請求項４記載の連続焼鈍炉の最終冷却帯に
おける鋼板冷却装置は、連続焼鈍炉の最終冷却帯に、上
流側から下流側に向けて、順に、鋼板を緩冷却する気水
噴霧冷却装置と、前記鋼板を急冷却する水噴出冷却装置
と、急冷却後の前記鋼板を常温まで冷却するディップ冷
却装置と、該ディップ冷却装置による冷却を補助する補
助冷却装置を配列する。

【００１２】請求項５記載の連続焼鈍炉の最終冷却帯に
おける鋼板冷却装置は、請求項４記載の連続焼鈍炉の最
終冷却帯における鋼板冷却装置において、前記最終冷却
帯に設けたシール装置から排気される不活性ガスの少な
くとも一部を降温する熱交換器と、該降温された不活性
ガスの圧力を高める昇圧器と、前記気水噴霧冷却装置に
前記不活性ガスを供給する不活性ガス供給流路とを具備
する。

【００１３】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。

【００１４】まず、図１を参照して、本発明の一実施の
形態に係る連続焼鈍炉の最終冷却帯における鋼板冷却装
置Ａの構成について説明する。図１に示すように、本実
施の形態に係る連続焼鈍炉の最終冷却帯における鋼板冷
却装置Ａも、前述した従来技術における最終冷却帯７６
と同様に、焼鈍後の鋼板１０を常温近くの温度まで低下
するために設けられたものであり、連続焼鈍炉の２次冷
却帯１１の終端部に配設されている。

【００１５】図１に示すように、連続焼鈍炉の最終冷却
帯における鋼板冷却装置Ａは、実質的に、最終冷却帯１
２の上流側から下流側に向けて、順に、鋼板１０の緩冷
却を行なう気水噴霧冷却装置１３と、鋼板１０の急冷却
を行なう水噴出冷却装置１４と、急冷却後の鋼板１０を
常温まで緩冷却するディップ冷却装置１５と、ディップ
冷却装置１５による降温が不十分な場合に鋼板１０の補
助冷却を行なう補助冷却装置１６を配列することによっ
て構成されている。

【００１６】また、２次冷却帯１１に最も近い最終冷却
帯１２の上流側には、最終冷却帯１２で発生した水蒸気
が２次冷却帯１１に流入するのを防止するためのシール
装置１７が取付けられており、シール装置１７には、窒
素ガス等の不活性ガスをシール装置１７に供給する不活
性ガス供給管１８が接続されている。また、最終冷却帯
１２の上流側には、最終冷却帯１２内に流入した不活性
ガスを水蒸気と共に大気に放出するための排気管１９が
接続されており、排気管１９には、後述するように不活
性ガスの圧力を高める昇圧器としても用いられる排気ブ
ロワー２０が取付けられている。

【００１７】上記した構成を有する連続焼鈍炉の最終冷
却帯における鋼板冷却装置Ａの各部の構成について以下
説明する。まず、鋼板１０の緩冷却を行なう気水噴霧冷
却装置１３について説明すると、最終冷却帯１２の上流
側には、それぞれ多数の水噴出管２１からなる第１の水
噴出管群２２が鋼板１０の側面に沿って配設されてい
る。なお、図示では、説明の都合上、第１の水噴出管群
２２は鋼板１０の一側面に沿って配設された状態で示さ
れているが、実際には、第１の水噴出管群２２は鋼板１
０の両面に沿って配設されている。

【００１８】第１の水噴出管群２２は、循環タンク２３
に、冷却水供給管２４を介して連通連結されており、冷
却水供給管２４の中途には、循環タンク２３から第１の
水噴出管群２２に向けて、順に、吐出ポンプ２５、フィ
ルタ２６及び熱交換器２７が取付けられている。また、
冷却水供給管２４は第１の冷却水分岐供給管２８を介し
て第１の水噴出管群２２に接続されており、第１の冷却
水分岐供給管２８には第１の開閉弁２９が取付けられて
いる。

【００１９】一方、図１に示すように、最終冷却帯１２
の２次冷却帯１１に近い上流側には、それぞれ多数の気
体噴出管３０からなる気体噴出管群３１が鋼板１０の側
面に沿って配設されている。なお、図示では、説明の都
合上、気体噴出管群３１は鋼板１０の一側面に沿って配
設された状態で示されているが、実際には、気体噴出管
群３１は鋼板１０の両面に沿って配設されている。そし
て、各気体噴出管３０は、前記した第１の水噴出管群２
２における水噴出管２１と平行に配列され、かつ、その
先部は水噴出管２１の先部と合流して気水噴出管３２を
構成している。

【００２０】また、排気管１９上であって、排気ブロワ
ー２０の上流側にはシール装置１７、最終冷却帯１２の
上流側及び排気管１９を通して排気される不活性ガスと
水蒸気との混合物からなる排気を降温するための熱交換
器３３が取付けられており、排気ブロワー２０の下流側
には開閉弁３４が取付けられている。排気ブロワー２０
と開閉弁３４の中途から圧縮気体供給管３５が分岐され
ている。圧縮気体供給管３５は気体噴出管群３１に接続
されており、圧縮気体供給管３５の上流側と下流側には
それぞれ開閉弁３６、３７が取付けられている。

【００２１】鋼板１０の急冷却を行なう水噴出冷却装置
１４について説明すると、最終冷却帯１２において気水
噴霧冷却装置１３より下流側をなす個所には、それぞれ
多数の水噴出管３８からなる第２の水噴出管群３９が鋼
板１０の側面に沿って配設されている。なお、図示で
は、説明の都合上、第２の水噴出管群３９は鋼板１０の
一側面に沿って配設された状態で示されているが、実際
には、第２の水噴出管群３９は鋼板１０の両面に沿って
配設されている。

【００２２】第２の水噴出管群３９は第２の冷却水分岐
供給管４０を介して冷却水供給管２４に連通連結されて
おり、第２の冷却水分岐供給管４０の中途には第２の開
閉弁４１が取付けられている。次に、急冷却後の鋼板１
０を常温まで緩冷却するディップ冷却装置１５について
説明すると、ディップ冷却装置１５は、実質的に、最終
冷却帯１２の下流側に配置されたディップタンク４２か
ら構成されており、ディップタンク４２内には冷却水が
貯蔵されている。そして、鋼板１０をディップタンク４
２内の冷却水に浸漬させることによって、鋼板１０を緩
冷却することができる。また、ディップタンク４２は、
気水噴霧冷却装置１３において鋼板１０に噴霧された気
水のうち、水分（冷却水）を回収することができると共
に、水噴出冷却装置１４から噴射された冷却水も回収す
ることができる。さらに、ディップタンク４２は冷却水
還流管４３を通して循環タンク２３に接続されているの
で、回収した冷却水を循環タンク２３に還流して、気水
噴霧冷却装置１３及び水噴出冷却装置１４のための冷却
水として用いることができる。

【００２３】ディップ冷却装置１５による降温が不十分
な場合に鋼板１０の補助冷却を行なう補助冷却装置１６
について説明する。ここでは補助冷却装置１６として、
水噴出冷却装置を採用しており、図１に示すように、最
終冷却帯１２の最下流側を通過する鋼板１０に沿って、
多数の水噴出管４４からなる第３の水噴出管群４５が鋼
板１０の側面に沿って配設されている。なお、図示で
は、説明の都合上、第３の水噴出管群４５は鋼板１０の
一側面に沿って配設された状態で示されているが、実際
には、第３の水噴出管群４５は鋼板１０の両面に沿って
配設されている。そして、第３の水噴出管群４５は、第
３の冷却水分岐供給管４６を介して冷却水供給管２４に
連通連結されており、第３の冷却水分岐供給管４６の中
途には第３の開閉弁４７が取付けられている。

【００２４】次に、上記した構成を有する連続焼鈍炉の
最終冷却帯における鋼板冷却装置Ａを用いた連続焼鈍炉
の最終冷却帯における鋼板冷却方法について、図１及び
図２を参照して説明する。まず、気水噴霧冷却装置１３
を用いて、焼鈍炉本体で焼鈍された後に最終冷却帯１２
に移送されてきた鋼板１０の両面に向けて気水を噴射し
て緩冷却を行なう。

【００２５】即ち、図１に示すように、循環タンク２３
より冷却水供給管２４、熱交換器２７及び第１の冷却水
分岐供給管２８を通して第１の水噴出管群２２における
各水噴出管２１に約５０〜７０℃の冷却水を供給する。
一方、不活性ガス供給管１８、シール装置１７、最終冷
却帯１２の上流側、排気管１９、熱交換器３３、排気ブ
ロワー２０、圧縮気体供給管３５から構成される不活性
ガス供給流路を通して気体噴出管群３１の各気体噴出管
３０に、約５０℃の不活性ガスと水蒸気との混合体を圧
送する。その後、気水噴出管３２を用いて、冷却水と混
合気体を混合した後、鋼板１０の両表面に向けて約５５
℃の気水を噴射する。この際、気水は噴霧状態にあるの
で、通過する鋼板１０の両表面全体にわたって均一に付
着して、鋼板１０を均一にしかも緩やかに冷却すること
ができる。即ち、図２に示すように、鋼板１０を、約４
０〜７０℃／ｓｅｃの緩やかな冷却速度で、２２０℃か
ら１８０℃まで冷却することができる。従って、鋼板１
０に生じる熱応力を降伏点以下に抑えることができ、こ
の温度域において鋼板１０を急冷した場合に生じる板形
状不良や表面品質不良を防止することができる。

【００２６】次に、水噴出冷却装置１４によって鋼板１
０に第２の水噴出管群３９から約５０〜７０℃の冷却水
を噴射し、鋼管１０を急冷する。即ち、図２に示すよう
に、鋼板１０を、約８０〜１２０℃／ｓｅｃの急冷却速
度で、１８０℃から１１７℃まで冷却する。その後、デ
ィップ冷却装置１５において、約６０℃の冷却水中に鋼
板１０を浸漬して緩冷却する。即ち、図２に示すよう
に、鋼板１０を、１５〜２５℃／ｓｅｃの緩冷却速度
で、１１７℃から６７℃まで冷却し、さらに、補助冷却
装置１６によって６７℃から６４℃まで降温する。

【００２７】このように、本実施の形態では、図２に示
すように、鋼板１０を、２００℃を少し超えた温度（本
実施例では２２０℃）から１７０〜２００℃（本実施例
では１８０℃）の温度域まで急冷却することなく、緩冷
却を行なうようにしたので、その温度域で急冷却した場
合に生じる最終的な製品としての鋼板１０に形状不良や
表面品質不良が生じるのを確実に防止することができ、
高品質の鋼板１０を製造することができる。

【００２８】また、本実施の形態では、鋼板１０を２０
０℃を少し超えた温度から１７０〜２００℃までの温度
域を除いて、鋼板１０を急冷却しても鋼板１０に形状不
良や表面品質不良が生じることがないことに鑑み、緩冷
却をした後は水噴出冷却装置１４によって急冷却を行な
うようにしている。従って、鋼板１０の温度が１７０〜
２００℃以下に下がった場合でも緩冷却を続行する場合
と比較して、最終冷却帯１２の長さを著しく短縮するこ
とができる。

【００２９】さらに、本実施の形態では、最終冷却帯１
２に設けたシール装置１７から排気される不活性ガスの
少なくとも一部を気水用の圧縮気体として用いるように
しているので、不活性ガスの有効利用を図ることができ
る。

【００３０】以上、本発明を、一実施の形態を参照して
説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記
載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に
記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施
の形態や変形例も含むものである。

【００３１】

【発明の効果】請求項１〜５記載の連続焼鈍炉の最終冷
却帯における鋼板冷却方法及び装置においては、鋼板
を、１７０〜２００℃の温度範囲内の特定温度に達する
までは緩冷却を行なうようにしたので、その特定温度に
達するまで急冷却した場合に生じる鋼板への形状不良や
表面品質不良の発生を確実に防止することができ、高品
質の鋼板を製造することができる。また、緩冷却後は急
冷却を行なうので、最終冷却帯の冷却長が長くなるのも
防止できる。

【００３２】請求項２記載の連続焼鈍炉の最終冷却帯に
おける鋼板冷却方法においては、水蒸気と不活性ガスの
混合体と冷却水とからなる気水を前記鋼板の全体にわた
って噴霧状に吹きかけ、緩冷却を行なうようにしたの
で、鋼板を全面積にわたって均一に緩冷却することがで
き、鋼板への形状不良や表面品質不良の発生をさらに確
実に防止することができる。

【００３３】請求項３記載の連続焼鈍炉の最終冷却帯に
おける鋼板冷却方法においては、気水に用いる不活性ガ
スの一部として、最終冷却帯に設けたシール装置から排
気される不活性ガスの少なくとも一部を用いるようにし
ているので、今まで大気中に排気していた不活性ガスの
有効利用を図ることができる。

【００３４】請求項４記載の連続焼鈍炉の最終冷却帯に
おける鋼板冷却装置においては、連続焼鈍炉の最終冷却
帯に、上流側から下流側に向けて、順に、鋼板を緩冷却
する気水噴霧冷却装置と、鋼板を急冷却する水噴出冷却
装置と、急冷却後の鋼板を常温まで冷却するディップ冷
却装置と、ディップ冷却装置による冷却を補助する補助
冷却装置を配列したので、鋼板への形状不良や表面品質
不良の発生を確実に防止する最終冷却を、円滑かつ最終
冷却帯をコンパクトに保持しながら行うことができる。

【００３５】請求項５記載の連続焼鈍炉の最終冷却帯に
おける鋼板冷却装置においては、最終冷却帯に設けたシ
ール装置から排気される不活性ガスの少なくとも一部を
降温すると共に昇圧して気水噴霧冷却装置に供給するよ
うにしたので、不活性ガスの有効利用を図ることができ
ると共に、気水を強力に鋼板に向けて噴霧して均一かつ
効果的な緩冷却を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る連続焼鈍炉の最終
冷却帯における鋼板冷却装置の概念的構成説明図であ
る。

【図２】本発明の一実施の形態に係る連続焼鈍炉の最終
冷却帯における鋼板冷却方法による鋼板温度の冷却過程
を示すグラフである。

【図３】連続焼鈍炉の一般的構成を示す概念的構成説明
図である。

【図４】従来の連続焼鈍炉の最終冷却帯における鋼板冷
却装置の概念的構成説明図である。

【図５】従来の連続焼鈍炉の最終冷却帯における鋼板冷
却方法による鋼板温度の冷却過程を示すグラフである。

【符号の説明】

Ａ 連続焼鈍炉の最終冷却帯における鋼板冷却装置 １０ 鋼板 １１ ２次冷却
帯 １２ 最終冷却帯 １３ 気水噴霧
冷却装置 １４ 水噴出冷却装置 １５ ディップ
冷却装置 １６ 補助冷却装置 １７ シール装
置 １８ 不活性ガス供給管 １９ 排気管 ２０ 排気ブロワー ２１ 水噴出管 ２２ 第１の水噴出管群 ２３ 循環タン
ク ２４ 冷却水供給管 ２５ 吐出ポン
プ ２６ フィルタ ２７ 熱交換器 ２８ 第１の冷却水分岐供給管 ２９ 第１の開
閉弁 ３０ 気体噴出管 ３１ 気体噴出
管群 ３２ 気水噴出管 ３３ 熱交換器 ３４ 開閉弁 ３５ 圧縮気体
供給管 ３６ 開閉弁 ３７ 開閉弁 ３８ 水噴出管 ３９ 第２の水
噴出管群 ４０ 第２の冷却水分岐供給管 ４１ 第２の開
閉弁 ４２ ディップタンク ４３ 冷却水還
流管 ４４ 水噴出管 ４５ 第３の水
噴出管群 ４６ 第３の冷却水分岐供給管 ４７ 第３の開
閉弁

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続焼鈍炉の最終冷却帯に搬送されてき
   た鋼板を、鋼板温度が１７０〜２００℃の範囲内の特定
   温度になるまで緩冷却を行ない、前記特定温度になって
   から直ちに急冷却するようにしたことを特徴とする連続
   焼鈍炉の最終冷却帯における鋼板冷却方法。
2. 【請求項２】 水蒸気と不活性ガスの混合体と冷却水と
   からなる気水を前記鋼板の全体にわたって噴霧状に吹き
   かけ、前記緩冷却を行なうようにしたことを特徴とする
   請求項１記載の連続焼鈍炉の最終冷却帯における鋼板冷
   却方法。
3. 【請求項３】 前記気水に用いる不活性ガスの一部とし
   て、前記最終冷却帯に設けたシール装置から排気される
   不活性ガスの少なくとも一部を用いることを特徴とする
   請求項２記載の連続焼鈍炉の最終冷却帯における鋼板冷
   却方法。
4. 【請求項４】 連続焼鈍炉の最終冷却帯に、上流側から
   下流側に向けて、順に、鋼板を緩冷却する気水噴霧冷却
   装置と、前記鋼板を急冷却する水噴出冷却装置と、急冷
   却後の前記鋼板を常温まで冷却するディップ冷却装置
   と、該ディップ冷却装置による冷却を補助する補助冷却
   装置を配列したことを特徴とする連続焼鈍炉の最終冷却
   帯における鋼板冷却装置。
5. 【請求項５】 前記最終冷却帯に設けたシール装置から
   排気される不活性ガスの少なくとも一部を降温する熱交
   換器と、該降温された不活性ガスの圧力を高める昇圧器
   と、前記気水噴霧冷却装置に前記不活性ガスを供給する
   不活性ガス供給流路とを具備することを特徴とする請求
   項４記載の連続焼鈍炉の最終冷却帯における鋼板冷却装
   置。