JPS6231053B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属ストリツプの冷却または加熱方法
および装置に係り、特に連続焼鈍炉等の熱処理炉
において連続的に金属ストリツプを冷却または加
熱するに好適な方法および装置に関する。

従来、熱媒体すなわち冷媒または熱媒を収容し
ているロールの外周面に金属ストリツプを接触さ
せ、その金属ストリツプと熱媒体とのロールシエ
ルを介した熱伝達によつて、金属ストリツプを冷
却または加熱する方法が用いられている。ここ
で、金属ストリツプに対する冷却量または加熱量
を調整する手段としては、(1)ロールと金属ストリ
ツプとの接触時間を変更する方法、または(2)ロー
ル内に収容される熱媒体の温度を変更する方法が
ある。

上記(1)の方法を具体的に実現するには、（1A）
金属ストリツプの通板速度を変化する方法、
（1B）ロールと金属ストリツプとの接触面積を変
更する方法がある。ここで、所定速度で通板して
いる金属ストリツプに対する冷却量または加熱量
を調整する方法としては上記（1B）の方法、す
なわち第１図ＡおよびＢに示すように、ストリツ
プ１の一方の表面に接するロール２Ａと、他方の
表面に接触するロール２Ｂとの間隔ｌ_A，ｌ_Bを変
更し、ストリツプ１と各ロール２Ａ，２Ｂとの接
触角θ_A，θ_Bを変更可能とする方法が採用されて
いる。しかしながら、この方法による場合には、
ロール間隔を変更する際に、各ロール間の平行度
を保つことが困難であり、各ロール間の平行度が
損われるとストリツプに蛇行を生ずる危険があ
る。また、各ロール間の平行度を保ちつつ、ロー
ル間隔を変更可能とするためには、複雑な構造の
装置が必要となる。

上記(2)の方法は、熱媒体の物性によつて、熱媒
体が許容し得る温度変化範囲が限定されるため、
金属ストリツプに対する冷却量または加熱量の変
更幅を大きくとることが困難である。また、この
方法において熱媒体の温度を急速に変更するため
には、大容量のクーラーまたはヒーターが必要と
なる。

本発明は、簡素な構成によつて、比較的大幅な
温度範囲で金属ストリツプを冷却または加熱する
ことができる方法および装置を提供することを目
的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る金属
ストリツプの冷却または加熱方法は、ロールの熱
媒体収容室内面と熱媒体との接触面積を調整する
ようにしたものである。

また、本発明に係る金属ストリツプの冷却また
は加熱装置は、ロールの熱媒体収容室における熱
媒体の収容量を調整可能とする手段を有してなる
ようにしたものである。

以下、本発明をより具体的に説明する。

まず、本発明成立の原理について説明する。第
２図は、ロール１１の熱媒体収容室１２に熱媒体
１３を収容し、そのロール１１の外周面に金属ス
トリツプ１を接触させ、金属ストリツプ１を冷却
または加熱する状態を示す説明図である。金属ス
トリツプ１は矢印で示す方向に移動し、接触開始
点Ｐ１から接触角θ_１の範囲でロール１１に接触
し、接触終了点Ｐ２においてロール１１から離れ
るようになつている。また、ロール１１は矢印の
方向に回転し、ロール１１における熱媒体収容室
１２の内面は、接触開始点Ｒ１から接触角θ_２の
範囲において熱媒体１３に接触し、接触終了点Ｒ
２で熱媒体１３から離れるようになつている。

ここで、金属ストリツプ１のロール１１に対す
る接触開始点Ｐ１における温度θ_S1（℃）と、接
触終了点Ｐ２における温度θ_S2（℃）の関係は、
熱媒体収容室１２における熱媒体１３の温度をθ
_W（℃）、金属ストリツプ１の比熱をＣ（Kcal／
Kg℃）、金属ストリツプ１の比重をρ（Kg／m³）、
金属ストリツプ１の厚さをｈ（ｍ）、金属ストリ
ツプ１とロール１１との接触時間をｔ（ｈ）、金
属ストリツプ１と熱媒体１３との間の熱通過率を
Ｋ（Kcal／m²ｈ℃）とすれば、下記(1)式によつ
て表わされる。

ln（θ_Ｓ２−θ_Ｗ）／（θ_Ｓ１−θ_Ｗ）＝−Ｋ・ｔ
／ｃρｈ………(1) 上記(1)式によれば、熱媒体１３の温度θ_W、金
属ストリツプ１とロール１１との接触時間ｔが一
定である場合に、接触終了点Ｐ２における金属ス
トリツプ１の温度θ_S2を変化させるためには、上
記熱通過率Ｗを変更すれば良いことが認められ
る。

本発明における上記熱通過率Ｋの具体的変更方
法は以下の通りである。すなわち、熱通過率Ｋ
は、金属ストリツプ１のロール１１に対する接触
角θ_１（deg）、熱媒体１３のロール１１に対す
る接触角をθ_２（deg）、金属ストリツプ１とロ
ール１１との間の熱伝達率をα_１（Kcal／m²ｈ
℃）、熱媒体１３とロール１１との間の熱電達率
をα_２（Kcal／m²ｈ℃）、ロール１１のシエル厚
みをΔｘ（ｍ）、ロール１１のシエルの熱伝導率
をλ（Kcal／ｍｈ℃）とすれば、下記(2)式によ
つて表わされる。

１／Ｋ＝１／α_１＋θ_１／θ_２ １／α_２＋θ_１
／３６０ Δｘ／Ｘ………(2) 上式(2)式によれば、熱媒体１３のロール１１に
対する接触角θ_２を変更することによつて、前記
熱通過率Ｋを変更できることが認められる。すな
わち、ロール１１における熱媒体収容室１２の内
面と熱媒体１３との接触面積を変更することによ
り、金属ストリツプ１と熱媒体１３との間の熱通
過率が変更可能となり、ロール１１に接触してい
る金属ストリツプ１に対する冷却量または加熱量
を変更することが可能となる。

次に、本発明に係る方法の実施に用いられる装
置について説明する。

第３図は本発明に係る装置の第１実施例を示す
説明図である。ロール２１は、その両側面に一体
化されているロール軸２２，２３を軸受２４に支
持されて、回動可能とされている。ロール２１に
は熱媒体収容室２５が形成され、その内部に熱媒
体２６を収容可能としている。

ロール２１の一方のロール軸２２には中空部２
７が穿設され、中空部２７にはロータリー継手２
８を介して熱媒体２６の注入管２９が接続されて
いる。すなわち、熱媒体２６は、注入管２９およ
び中空部２７を介して熱媒体収容室２５に注入可
能とされている。また、ロール２１の他方のロー
ル軸２３には中空部３０が形成され、中空部３０
には排出管３１が遊挿されている。排出管３１は
熱媒体収容室２５においてＬ字型に屈曲され、そ
の開口３２を熱媒体収容室２５の内面に臨ませて
いる。排出管３１の外部突出端にはスイベル継手
３３を介して、排出ポンプ３４の吸込管３５が接
続されている。

ここで、排出管３１は、ロール２１とは独立に
支持されており、その開口３２はロール２１の回
転とは無関係に一定位置に保持可能とされ、した
がつて、熱媒体収容室２５における熱媒体２６の
上面レベル２６Ａは常に排出管３１の開口３２が
位置するレベルに保持可能となる。さらに、排出
管３１は、スイベル継手３３の存在により、図示
されない回動手段によつて第４図または第５図に
示すように揺動し、開口３２の滞留レベルを変更
可能としている。したがつて、熱媒体２６の上面
レベル２６Ａは、開口３２の滞留レベルの変化に
応じて上下し、熱媒体２６のロール２１に対する
接触角は例えば第４図に示すθ_2Aないしは第５図
に示すθ_2Bに変更可能となつている。

なお、第３図において３６はロール軸２３の中
空部３０と排出管３１との間を密封可能とする回
転シール部材を示し、３７は熱媒体収容室２５の
内部が負圧となることを防止可能とする逆止弁を
示している。

次に、上記第１実施例の作用について説明す
る。金属ストリツプ１は、回転するロール２１の
外周部に接触して移動しつつ、シエル肉厚を介し
て、熱媒体２６との間に熱伝達を生じ、冷却また
は加熱される。熱媒体２６は、注入管２９、中空
管２７を経て熱媒体収容室２５に流入し、熱媒体
収容室２５の下方に溜つた後、排出ポンプ３４の
作動により排出管３１の開口３２から外部に排出
される。ここで、排出管３１を自軸を中心として
回転することにより、排出管３１の開口３２の滞
留レベルを変更すれば、前述のように、熱媒体２
６の上面レベル２６Ａは第４図ないしは第５図に
示すように上下動し、ロール２１における熱媒体
収容室２５の内面と熱媒体２６との接触角が例え
ば第４図のθ_2Aないしは第５図のθ_2Bに変化す
る。すなわち、熱媒体２６と熱媒体収容室２５の
内面との接触面積が変更し、熱媒体２６と金属ス
トリツプ１との間の熱通過率が変更することとな
り、金属ストリツプ１に対する冷却量または加熱
量を変更することが可能となる。

第６図は本発明の第２実施例に係る装置を示す
説明図であり、前記第１実施例におけると同様な
部材は同一の符号を付すことによつて説明を省略
する。この第２実施例において、前記第１実施例
におけると異なる点は以下の通りである。すなわ
ち、ロール２１のロール軸２３に形成されている
中空部３０には排出管４１が遊挿され、排出管４
１は熱媒体収容室２５において屈曲され、その開
口４２を熱媒体収容室２５の下部に位置せしめて
いる。すなわち、熱媒体収容室２５内の熱媒体２
６は、サイフオン現象によつて、排出管４１から
外部に排出可能とされている。また、熱媒体収容
室２５は気密状態とされ、その上部空間には外部
から引込まれている圧力調整用管４３が開口せし
められている。すなわち、圧力調整用管４３から
圧送される気体圧力によつて熱媒体収容室２５に
おける上部空間の圧力が調整され、熱媒体２６の
上面レベル２６Ａを上下に変更可能としている。

したがつて、上記第２実施例によれば、熱媒体
収容室２５における上部空間の圧力を調整するこ
とにより、熱媒体２６の上面レベル２６Ａを上下
動し、熱媒体収容室２５の内面と熱媒体２６との
接触角を変更することが可能となり、前記第１実
施例におけると同様に、熱媒体収容室２５の内面
と熱媒体２６との接触面積を変更し、熱媒体２６
と金属ストリツプ１との間の熱通過率を変更し、
金属ストリツプ１に対する冷却量または加熱量を
変更することが可能となる。

次に、本発明を連続焼鈍ラインの冷却帯に適用
した実験結果について説明する。この実験におい
ては、本発明に係るロールを第７図に示すように
直径Ｄ＝1.5ｍ、シエル厚みΔｘ＝30mm、材質を
SS41で製作し、このロールに金属ストリツプを
巻付角θ_１＝180゜で巻付け、100mpmの速度で
移動せしめた。また熱媒としては50℃の水を用
い、ロール外周雰囲気は約400℃のN₂ガスとし
た。金属ストリツプは厚さ１mmの鋼管で、ロール
に接触する前の温度T₁は500℃であつた。このよ
うな条件下で、ロールの熱媒体収容室内面と熱媒
体との接触角をθ_２を30゜〜180゜の間で変化さ
せた結果、熱媒体と金属ストリツプとの間の熱伝
達率Ｋの測定値は第８図Ａに示す通りとなり、金
属ストリツプのロール接触後における温度T₂は
第８図Ｂに示す通りであつた。上記実験結果によ
れば、本発明の実施により、熱媒体と金属ストリ
ツプとの間の熱伝達を変化させ、金属ストリツプ
に対する冷却量または加熱量を比較的大幅な範囲
において変更可能となることが認められる。

なお、本発明の実施に用いられる熱媒体として
は、水、油、溶融塩、溶融金属等がある。ここ
で、冷却速度の大なるものは水、油等であり、冷
却速度が小で加熱用に用いられるものは溶融塩、
溶融金属等である。

以上のように本発明に係る金属ストリツプの冷
却または加熱方法および装置によれば、簡素な構
成によつて、比較的大幅な温度範囲で金属ストリ
ツプを冷却または加熱することができるという効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図ＡおよびＢは従来例に係る金属ストリツ
プの冷却または加熱方法を示す説明図、第２図は
本発明の原理を説明するモデル図、第３図は本発
明に係る装置の第１実施例を示す断面図、第４図
は第３図の−線に沿う断面図、第５図は第４
図の異なる状態を示す断面図、第６図は本発明に
係る装置の第２実施例を示す断面図、第７図は本
発明の実験に用いたロールを示す断面図、第８図
Ａは本発明の実験結果における熱媒体とロールと
の接触角と熱通過率との関係を示す線図、第８図
Ｂは本発明の実験結果における熱媒体とロールと
の接触角とストリツプ出側温度との関係を示す線
図である。 １……金属ストリツプ、１１，２１……ロー
ル、１２，２５……熱媒体収容室、１３，２６…
…熱媒体、２９……注入管、３１，４１……排出
管、３２，４２……開口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱媒体を収容しているロールの外周面に金属
   ストリツプを接触させ、金属ストリツプを冷却ま
   たは加熱する金属ストリツプの冷却または加熱方
   法において、ロールの熱媒体収容室内面と熱媒体
   との接触面積を調整する金属ストリツプの冷却ま
   たは加熱方法。 ２ 熱媒体を収容しているロールの外周面に金属
   ストリツプを接触させ、金属ストリツプを冷却ま
   たは加熱する金属ストリツプの冷却または加熱装
   置において、ロールの熱媒体収容室における熱媒
   体の収容量を調整可能とする手段を有してなる金
   属ストリツプの冷却または加熱装置。