JPS6252013B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鋼板材等の冷却装置に係り、特に、加
熱処理された比較的厚板状の鋼板材等を搬送しつ
つ冷却するに際して、これをその全面に亘つて略
均一に徐冷することができ、もつて厚板材の局部
的な冷却に伴う変形を防止すると共に、比較的長
い厚板材であつても均質な厚板材を得ることので
きる冷却装置に関するものである。

一般に炭素鋼、ステンレス鋼、アルミ合金等の
厚板材を熱処理する目的で強制冷却する装置とし
ては、第１図に示すような冷却装置が用いられて
いる。この冷却装置は鋼板等の厚板材ａを略水平
に搬送するために回転駆動されている下ピンチロ
ールｂと、その厚板材ａが冷却されるに従つて変
形するのを防止するための上ピンチロールｃとが
厚板材ａを挾持すべくその上下に１対となつてそ
れぞれ適宜間隔で配設されている。また搬送方向
に並んで隣合う上ピンチロールｃ間及び下ピンチ
ロールｂ間には厚板材ａに水等の冷却剤ｄを吹き
かけるための上ノズルｅ及び下ノズルｆがそれぞ
れに配設されている。

厚板材ａに吹き付けられる冷却剤ｄとしては主
に水が用いられているが、その水量、吹き付け角
度ならびにその速度は、行おうとする熱処理の種
類によつてそれぞれ異なり、特に水量においては
厚板材ａの表面積１m²（片面）当り毎分0.01m³か
ら10m³程の非常に広い範囲に亘つて設定されてい
る。しかし乍らこの種の冷却装置にあつてはいず
れの場合でも冷却剤ｄ、特に水を厚板材ａに直接
接触させ、その蒸発熱により厚板材ａから大量の
顕熱を奪うものであり、直接冷却方式と呼ばれる
ものである。この直接冷却方式によると第２図に
示す如く、厚板材ａに吹き付けられた冷却剤ｄは
その表裏面ｇ上に沿つて左右へ流れつつ厚板材ａ
から熱を奪い、その熱を奪う率（熱伝達率α）は
第２図に示す如く、冷却剤ｄが吹き付けられて厚
板材ａの表裏面ｇ上に衝突した箇所とその付近が
高く、周辺へ広がるにつれて熱伝達率αは低くな
つている。これは一般に厚板材ａの表裏面ｇ上に
形成される水蒸気の膜がその表裏面ｇ上を覆う形
となつてその熱伝達乃至冷却を防げるのである
が、衝突点付近はその水蒸気の膜が吹き付けられ
る冷却剤ｄの持つ運動エネルギ即ちその流れの勢
いによつて突き破られるため熱伝達率αが高くな
ると説明されている。

第１図に示した従来の装置は上述した冷却の不
均一性を改善すべく冷却剤ｄをなるべく均一に吹
き付けるように配慮されて来たが厚板材ａの全面
に亘つて均一にすることは困難であり、局部的に
は第２図の説明で述べた不均一冷却が内在すると
いう問題があつた。

また、水量を極度に絞り、徐冷を目的とした冷
却装置にあつては、冷却剤ｄが霧の状態で厚板材
ａに吹きかけられるが、霧の粒が衝突した点が局
部冷却点となり、その周囲が徐冷環となり、厚板
材ａの表裏面ｇの硬度分布が不均一になるという
問題があつた。更にまた、この不均一冷却に伴つ
て冷却変形が顕著であるという問題も含んでい
た。

あるいは、従来装置の冷却過程にあつては、そ
の途中で搬送速度を制御することはなく、最初に
与えた初期条件（搬送速度、冷却剤の吹き付け角
度、速度およびその流量等）の下において一定の
運転状態で冷却されるのが一般的であつた。従つ
てこれら初期条件を決定する諸要素が、これに作
用する外乱等によつて変化してもそれに対応して
運転状態を制御しないため、比較的長い厚板材の
冷却にあつては不均一なものができる虞れが大で
あつた。

本発明は上述の如き問題点に鑑み、これらを有
効に解決すべく創案されたものである。

本発明の目的は、加熱処理された比較的厚板材
の鋼板材等を搬送しつつ冷却するに際して、これ
をその全面に亘つて略均一に徐冷することがで
き、もつて厚板材の局部的な冷却に伴う変形を防
止すると共に、比較的長い厚板材であつても均質
な厚板材を得ることのできる冷却装置を提供する
ことにある。

以下に本発明の好適一実施例について添付図面
に従つて説明する。

本発明の冷却装置は加熱炉等の搬出側に連設さ
れることになる。

本冷却装置は第３図に示す如く、加熱処理され
た比較的厚板状の鋼板材１等（以下厚板材と称
す）を挾むと共にこれを搬送すべくその上下に、
それぞれ適宜間隔に上ピンチロール２及び下ピン
チロール３が対になつて配設されている。

厚板材１の搬送方向に並んで隣合う上ピンチロ
ール２間及び下ピンチロール３間には冷却手段と
して冷却用ロール４が図示例にあつては３本づつ
配設されている。

この冷却用ロール４は第３図乃至第５図に示す
如く、厚板材１の表裏面５上を挾持しつつその幅
方向に掛け渡されて回動自在に設けられている。
即ち、その両端が軸受６によつて軸支されると共
に、その軸受６が固定側（図示せず）の軸受ガイ
ド７に嵌装されており、更にこの軸受ガイド７内
に設けられたバネ部材８によつて上記軸受６が厚
板材１側へ付勢されつつ支承されており、従つて
上記冷却ロール４は厚板材１側へ付勢されること
になる。

また、この冷却用ロール４は、その内部に冷却
剤（一般的には水が用いられる。）を通過させる
べく管状に成形されている。具体的には第４図及
び第５図に示す如く、冷却用ロール４の一端には
給水ホース９が、他端には排水ホース１０がそれ
ぞれ接続されており、その接続部には冷却用ロー
ル４が回転し得るように回転継手１１が用いられ
ている。冷却用ロール４内では二重管構造となつ
ており、内管１２には給水ホース９が、外管１３
には排水ホース１０が接続されている。外管１３
内に挿入された内管１２には多数の小孔１４が穿
設されており、熱交換前の冷却剤がこの小孔１４
から厚板材１の幅方向に対して均等に吹出される
ように構成されている。このとき、吹出された冷
却剤は外管１３を介して厚板材１を冷却すべく間
接的に熱交換されるが、その熱交換面となる外管
１３の内周面２３上に蒸気膜が生じてその熱交換
を妨げることのないよう、充分な吹出速度を持つ
て吹出されるように構成されている。

また、上述の給水ホース９及び排水ホース１０
は第６図に示す如く、ヘツダ１５…でそれぞれそ
の端部が連結されており、冷却剤がヘツダ１５か
らヘツダ１６へ、更にヘツダ１６からヘツダ１７
へと厚板材１上をその幅方向に往復する如く冷却
用ロール４内を流れるようにその流路が形成され
ている。

更に各ヘツダ１５…には、その中の冷却剤の温
度変化を監視すべく温度計測手段として温度計２
０が設けられている。この温度計２０は、上記温
度変化に応じて上下ピンチロール２，３の回転速
度、即ち厚板材１の搬送速度を制御するピンチロ
ール制御手段２４に連結され、更にこのピンチロ
ール制御手段２４からは、上下ピンチロール２，
３（図示しないがその駆動部）へとその制御信号
を伝達すべく連結されている。

次に本発明の作用について述べる。

加熱処理された厚板材１は上下ピンチロール
２，３及び冷却用ロール４に挾持されながら水平
搬送される。この間冷却剤はヘツダ１５から冷却
用ロール４を経てヘツダ１６へ、更にヘツダ１６
から再び冷却用ロール４を経てヘツダ１７へと厚
板材１の表裏面５上をその幅方向に往復しながら
流れて厚板材１を冷却する。そのとき、冷却剤は
直接厚板材１に接触することなく二重管構造の冷
却用ロール４の外管１３を介して厚板材１を冷却
することになり、従つて厚板材１は局部冷却され
ることがない。

また更には冷却用ロール４内における冷却剤は
内管１２の小孔１４から厚板材１の幅方向に沿つ
て略均等に且つ充分な速度を持つて外管１３側へ
吹き出されるため、冷却用ロール４の給水ホース
９側と排水ホース１０側とは略同温度となり、更
に蒸気膜の影響も受けないので、厚板材１はその
幅方向に略均一な冷却が行われる。

この様にして厚板材１が冷却搬送されるに従い
冷却剤は熱交換されて次第にその温度が上昇す
る。この温度変化は温度計２０で読み取ることが
でき、従つて厚板材１の冷却された度合を知るこ
とができる。即ちこの温度変化を所定の値に保つ
よう、ピンチロール制御手段２４によつて上下ピ
ンチロール２，３の回転速度、即ち厚板材１の搬
送速度を調整し、所望の熱処理をすることができ
る。従つて搬送中常にその状態変化を同時的に監
視し、調整することができるので、１枚の厚板材
１の長さが比較的長い場合においても一定の品質
の厚板材１を得ることができる。

また、軸受６と軸受ガイド７との間に介設した
バネ部材８が有する弾発力のため、厚板材１が冷
却用ロール４間に挿入される際に軸受６に加わる
衝撃は、これにより緩衝することができる。

尚、本実施例では上下ピンチロール２，３は冷
却機能を有してはいないが、装置の冷却能力を高
める目的で第７図に示す如くピンチロールと冷却
用ロールとを区別することなく全て同形状の冷却
用兼ピンチロールとしてもよい。（図中の矢印は
冷却剤の流れる経路を表わす。） また厚板材の冷却むら、あるいはそれによる変
形の発生は、冷却過程の初期にほとんど発生し、
ある程度まで温度が低下するとその虞れはない。
従つて設備の簡略を計るため、第８図に示す如
く、冷却用ロールユニツト２１の後方に従来の散
水方式による冷却装置２２を設けても良い。

更には発明に係る冷却用ロールは熱伝達率を制
御するという観点から考えると、回転しなくとも
その効果を得ることはでき、従つて冷却用ロール
の形状はその断面が矩形、三角形あるいは楕円で
あつても実質的には厚板材にそれが接触していれ
ば問題はない。

以上の説明より明らかなように本発明によれば
次の如き優れた効果が発揮される。

(1) 比較的厚板状の鋼板材等を搬送中に冷却する
に際して、これを略均一に徐冷することができ
る。

(2) 従つて厚板材の局部的な冷却による変形を防
止することができる。

(3) また、比較的長い厚板材においても略均質な
ものを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の冷却装置を示す側面図、第２図
は従来例における冷却剤の吹き付け状態とその位
置とを対比させて厚板材から冷却剤への熱伝達率
の変化特性を示すグラフ図、第３図は本発明の一
実施例を示す側面図、第４図は第３図の−線
矢視図、第５図は第４図の要部断面図、第６図は
本発明の一実施例を示す平面図、第７図は本発明
の他の実施例を示す側面図、第８図は本発明のも
う一つの他の実施例を示す側面図である。 図中、１は鋼板材等の厚板材、２，３はピンチ
ロール、４は冷却用ロール、５は鋼板材等の表裏
面、２０は温度計で例示した温度計測手段であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 加熱炉等により加熱処理された比較的厚板状
   の鋼板材等を搬送しつつ冷却処理する装置におい
   て、上記加熱処理された厚板状鋼板材を搬送する
   ために設けられたピンチロールと、これらピンチ
   ロール間に上記鋼板材の表裏面上を挾持しつつそ
   の幅方向に掛け渡されて回動自在に設けられ、そ
   の内部に冷却剤を通過する冷却用ロールと、該冷
   却用ロール内を通過した冷却剤の温度計測手段と
   を備えたことを特徴とする鋼板材等の冷却装置。