JPS6319314Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、加熱炉で加熱されて抽出された金属
板を冷却する金属板の冷却装置に関するものであ
る。

〔従来技術〕

金属板の強制冷却装置としてローラーコンベア
ーで水平に搬送し、搬送中の金属板の上下から高
圧水を大量に噴射して冷却する装置は良く知られ
ている。この高圧水を供給する手段として、普通
はポンプが使用されている。

冷却装置の前工程として加熱炉内が設置されて
いて、金属板はこの加熱炉内で所定温度、例えば
ステンレス板では1100℃まで均一に加熱される。
ステンレス板の場合、板厚（mm）×1.2＝加熱炉在
炉時間（分）の経験式で計算されており、板厚25
mmのステンレス板では、25×1.2＝30で、30分の
加熱炉在炉時間が必要である。これに対して金属
板の冷却は、冶金上の要求から短時間に実施さ
れ、２〜３分程度で冷却を完了する。従つて、加
熱炉と冷却装置とが直列配列で設置されている熱
処理設備においては、冷却装置の稼動時間は極め
て短く、ほとんど休止していることになる。

ところで、冷却装置の給水設備として使用して
いるポンプは交流モーターで駆動されるようにな
つているが、交流モーター付ポンプは大型になる
ほど、起動停止の頻度が制限される。ステンレス
板で厚さ25mm、幅4000mm、長さ10ｍを処理する冷
却装置のポンプは、1000〜2000KW総量のモータ
ーを必要とし、この容量のモーター及びポンプ
は、１時間に１〜２回しか起動できないため、冷
却装置に給水する必要のない時には止むを得ずポ
ンプ出口側の弁で給水を停止し、モーターの電流
値を小さくしている。この手段による電流値は、
100％負荷のときの電流値の40〜50％減しか期待
できない。

このため、従来使用している金属板の冷却装置
は、次のような欠点がある。

(i) ポンプ吐出側の弁で抵抗を付けるるか、また
は締切るので、冷却水を噴射しないときのモー
ターの電流値があまり下がらない。

(ii) 弁で抵抗を付けるとポンプ吐出圧が上昇し、
配管系に無理な力が作用する。

(iii) 電力費や設備費がかさみ、建設費、運転費共
不経済である。

このような欠点を解決する一対策として、イン
バータによる電気的回転数制御器を備えたモータ
ーの採用が提案されているが、この制御器はモー
ターの設備費の数倍となり、モーターの台数が少
ない場合にはかえつて費用がかさむため、精密な
回転数制御を必要としない金属板の冷却装置に
は、殆んど採用されていない。

〔考案の目的〕

本考案は、簡単な装置によつて金属板抽出待ち
時間における冷却装置のモーター電流値が微少に
なるようにして、冷却装置の設備費及び運転費が
少なくなるようにすることを目的とするものであ
る。

〔考案の構成〕

本考案は、冷却水を供給するポンプと、可変速
クラツチを介して前記ポンプを駆動するモーター
と、加熱炉から抽出された金属板の上下からこの
金属板に冷却水を噴射し、その噴射方向を該金属
板の進行方向とし、その角度を水平から10゜〜30゜
に維持する上下１対のノズルを含むノズル群と、
前記ポンプとノズルとの間に接続された流量調整
手段と、を備えた金属板の冷却装置としたもので
ある。

〔実施例〕

本考案の一実施例を図面に基づいて説明する
と、１は加熱炉であつて、この中で加熱した金属
板を抽出する抽出口ドアー２の外側には、本考案
に基づく冷却装置３が設置されている。冷却装置
３には支持枠４があつて、この支持枠４には、シ
リンダー装置５を介して昇降フレーム６が取付け
られており、また下部フレーム７が固定されてい
る。昇降フレーム６の下側には、多数の上部ロー
ラー８が図示しない軸受によつて水平に並ぶよう
に昇降フレーム６に軸支されており、下部フレー
ム７の上側には、多数の下部ローラー９が図示し
ない軸受によつて水平に並ぶように下部フレーム
７に軸支されていて、加熱炉１の抽出口ドアー２
から抽出された金属板１０は、上部ローラー８、
下部ローラー９によつて第１図の右方に移送され
るようになつている。

１１は冷却水貯水槽であつて、ここに貯水され
ている冷却水は、モーター１２から可変速クラツ
チ１３を介して駆動されるポンプ１４によつて吸
引されるようになつている。可変速クラツチ１３
は基本的には湿式多板クラツチであつて、第２図
に示すようにモーター１２の出力軸１５に取付け
られた駆動側クラツチ板１６と、ポンプ１４（第
１図参照）の入力軸１７に取付けられた被動側ク
ラツチ板１８とが交互に重ねられている。そして
油圧管１９で給排される圧油で制御されるピスト
ン２０の作動によつて駆動側クラツチ板１６と被
動側クラツチ板１８の結合度合が変り、入力軸１
７の回転数を任意に変えられるようになつてい
る。

第１図に示すポンプ１４によつて吸引された冷
却水は、弁２１、濾過器２２、管２３を通つてメ
インヘツダー２４に供給されるようになつてい
る。メインヘツダー２４に供給された冷却水は、
仕切弁２５，２６，２７，２８を通り、次に説明
する経路で金属板１０の上下から金属板１０に向
けて噴射されるようになつている。

仕切弁２５を通つた冷却水の約半分は、流量調
整弁２９、流量計３０、ゾーン３１、フレキシブ
ルホース３２を通り、昇降フレーム６の最も加熱
炉１に近い側に取付けられている高圧１番ノズル
３３に供給され、金属板１０の上側から金属板１
０の移送方向に斜めに噴射されるようになつてい
る。仕切弁２５を通つた冷却水の残りの約半分
は、流量調整弁３４、流量計３５を通り、下部フ
レーム７の最も加熱炉１に近い側に取付けられて
いる高圧１番ノズル３６に供給され、金属板１０
の下側から金属板１０の移送方向に斜めに噴射さ
れるようになつている。

仕切弁２６，２７，２８を通つた冷却水のそれ
ぞれ約半分は、ゾーン管３７，３８，３９、フレ
キシブルホース４０，４１，４２を通つて昇降フ
レーム６に取付けられているサブヘツダー４３，
４４，４５に入り、ここからやはり昇降フレーム
６に取付けられているそれぞれ複数の高圧２番ノ
ズル４６、低圧１番ノズル４７、低圧２番ノズル
４８に供給され、金属板１０の上側から下方に向
けて噴射されるようになつている。

仕切弁２６，２７，２８を通つた冷却水の残り
の約半分は、ゾーン管４９，５０，５１を通つて
下部フレーム７に取付けられているサブヘツダー
５２，５３，５４に入り、ここからやはり下部フ
レーム７に取付けられているそれぞれ複数の高圧
２番ノズル５５、低圧１番ノズル５６、低圧２番
ノズル５７に供給され、金属板１０の下側から上
方に向けて噴射されるようになつている。

第１図の装置を使用する際にはシリンダー装置
５を伸縮して昇降フレーム６の高さを調節し、上
部ローラー８と下部ローラー９との間の間隔を、
金属板１０の厚さに保つておく。そしてモーター
１２を回転してポンプ１４を駆動し、冷却水を吸
引して加圧し、弁２１、濾過器２２、管２３を通
してメインヘツダー２４に冷却水を供給する。仕
切弁２５，２６，２７，２８を開くと、冷却水は
高圧１番ノズル３３，３６、高圧２番ノズル４
６，５５、低圧１番ノズル４７，５６、低圧２番
ノズル４８，５７から噴射するようになる。

高圧１番ノズル３３，３６から噴射する冷却水
は、金属板１０の移送方向に斜めに、水平面に対
して10゜〜30゜の角度で噴射する。このように斜め
に噴射するようにしたのは、いわゆる冷却開始線
を保つためであつて、金属板１０上面の溜り水が
高圧１番ノズル３３より加熱炉１側に来ると金属
板１０の冷却が不揃いになるので、溜り水が加熱
炉１側に流れないようにして金属板１０が一様な
状態で冷却開始されるようにするためである。こ
れにより、短時間冷却が可能となる。二次的冷却
を行なう高圧２番ノズル４６，５５以降のノズル
は、噴射角度および方向を特定しなくてもよい。

加熱炉１で加熱した金属板は、抽出口ドアー２
を開いて上部ローラー８、下部ローラー９の間に
抽出され、高圧１番ノズル３３，３６、高圧２番
ノズル４６，５５、低圧１番ノズル４７，５６、
低圧２番ノズル４８，５７から噴射する冷却水に
よつて冷却される。

金属板１０が厚さ25mmのステンレス板の場合、
次の金属板１０を冷却開始するまで、冷却装置３
は約27分程度待たなければならない。冷却装置３
の休止中は、第２図のピストン２０を制御して駆
動側クラツチ板１６と被動側クラツチ板１８との
間の隙間が最大になるようにするとモーター１２
はほぼ無負荷となり、わずかに駆動側クラツチ板
１６と被動側クラツチ板１８との間に介在してい
る潤滑油の粘性抵抗により、ポンプ１４（第１図
参照）の入力軸１７は極めて緩やかに回転するの
みとなる。この間、仕切弁２５，２６，２７，２
８開いておいても閉じておいてもよい。

金属板１０の冷却を開始する場合には、第２図
のピストン２０を制御して駆動側クラツチ板１６
と被動側クラツチ１８とを結合させるようにす
る。この結合度合によつて入力軸１７の回転数が
変り、ポンプ１４によつてメインヘツダー２４に
供給される冷却水の水量と水圧とが変ることにな
る。金属板１０の種類及び板厚により、冷却水の
水量と水圧とを変える必要があつて、金属板１０
が薄板の場合には、冷却水の水量は少なく、水圧
は低くてよい。

高圧１番ノズル３３，３６の水量は特に重要で
あつて、金属板１０がステンレス板の場合、下側
の高圧１番ノズル３６から噴射される冷却水の水
量が多過ぎると、冷却初期に下面が冷却により縮
み、同時に上面が塑性変形する。次に遅れて上面
が冷却により縮み、下面は既に低温になつている
のであまり縮まず、その結果ステンレス板は皿形
に変形することになる。このようなことを防ぐた
め、高圧１番ノズル３３，３６から噴射する冷却
水の水量は、流量調整弁２９，３４で調整する。
薄板の場合は上下の水量の比率を保ちながら水量
を調整し、平坦な金属板１０を得るようにする。

高圧２番ノズル４６，５５、低圧１番ノズル４
７，５６、低圧２番ノズル４８，５７から噴出す
る冷却水の水量調整は、可変速クラツチ１３の結
合度合の調整によつて行なう。このためゾーン管
３７，４９，３８，５０，３９，５１には従来必
要であつた流量調整弁やオリフイスが不要とな
り、配管系を簡単にすることができる。

第３図はポンプ負荷の状態、第４図はモーター
電流の状態を示すもので、冷却装置３の休止中
は、ポンプ１４は全負荷時の約20％の負荷とな
り、モーター１２の電流値は全負荷時の約６％に
なることが示されている。

第５図は本考案の他の実施例を示すもので、第
１図と同一部分には同一符号を付してある。

第５図に示す実施例は低圧冷却水系統としてモ
ーター５８、可変速クラツチ５９、ポンプ６０、
弁６１、濾過器６２、管６３、低圧ヘツダー６４
を設け、低圧１番ノズル４７，５６、低圧２番ノ
ズル４８，５７には、低圧の冷却水を供給するよ
うにしている。第６図は各ノズルに供給する冷却
水の水圧を示すもので、ａは金属板１０の板厚が
25mm以上の場合、ｂは板厚12〜25mm未満の場合、
ｃは板厚４〜12mm未満の場合を示している。モー
ター１２，５８の容量は水圧に比例するので、第
５図に示すように冷却前期を高圧冷却水、冷却後
期を低圧冷却水として冷却水系統を高圧と低圧と
に分離すると、経済的効果が大きくなる。

〔考案の効果〕

本考案は次のような効果がある。

〔〕 金属板の抽出待ち時間には、ポンプを駆
動するモーターの電流値が微小となり、またポ
ンプの空転加熱が小さくなるので、ポンプ保護
用バイパスが小形にできる。

〔〕 金属板の薄板を冷却する時はポンプの回
転数を下げて冷却水量を少なくすることが可能
であるため、電気的損失を小さくすることがで
きる。

〔〕 ポンプ吐出側が締切状態でもポンプ吐出
圧が過大とならず、冷却水配管系の耐圧を特に
大きくしなくてすむ。

〔〕 運転経費、設備を少なくすることがで
き、経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の系統図、第２図は
可変速クラツチの断面図、第３図はポンプ負荷の
グラフ、第４図はモーター電流のグラフ、第５図
は本考案の他の実施例の系統図、第６図は第５図
における各ノズルの水圧を示すグラフである。 図中、１は加熱炉、３は冷却装置、１０は金属
板、１２はモーター、１３は可変速クラツチ、１
４はポンプ、２９，３４は流量調整弁、３３，３
６は高圧１番ノズルを示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 冷却水を供給するポンプと、可変速クラツチを
   介して前記ポンプを駆動するモーターと、加熱炉
   から抽出された金属板の上下から該金属板に冷却
   水を噴射し、その噴射方向を該金属板の進行方向
   とし、その角度を水平から10゜〜30゜に維持する上
   下１対のノズルを含むノズル群と、前記ポンプと
   ノズルとの間に接続された流量調整手段と、を備
   えたことを特徴とする金属板の冷却装置。