JP5392023B2 - Non-contact sealing device and continuous heat treatment furnace - Google Patents
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Description
本発明は、非接触シール装置および連続熱処理炉に関し、具体的には、金属帯を連続的に熱処理する連続熱処理炉の内部の熱処理領域間の雰囲気ガスの漏洩を防止するための非接触シール装置、およびこれを有する連続熱処理炉に関する。 The present invention relates to a non-contact sealing device and a continuous heat treatment furnace, and more specifically, a non-contact sealing device for preventing leakage of atmospheric gas between heat treatment regions inside a continuous heat treatment furnace for continuously heat-treating a metal strip. And a continuous heat treatment furnace having the same.
金属帯の連続熱処理炉、例えば、鋼帯の連続焼鈍炉は、加熱帯、均熱帯、徐冷帯、急冷帯および過時効帯等の各種の熱処理領域により構成される炉体の内部に、鋼帯を順次通過させて鋼帯に所定のヒートパターンを与えることにより、鋼帯の熱処理を行う。例えば、加熱帯には直火加熱方式や誘導加熱方式といった各種の加熱方式が採用され、また急冷帯にはミスト冷却方式、ガスジェット冷却方式、ロール冷却方式さらには浸漬冷却方式といった各種の冷却方式が採用される。 A metal strip continuous heat treatment furnace, for example, a steel strip continuous annealing furnace, has a steel body inside a furnace body constituted by various heat treatment regions such as a heating zone, a soaking zone, a slow cooling zone, a quenching zone and an overaging zone. The steel strip is heat treated by sequentially passing the strip and giving a predetermined heat pattern to the steel strip. For example, various heating methods such as direct flame heating method and induction heating method are adopted for the heating zone, and various cooling methods such as mist cooling method, gas jet cooling method, roll cooling method and immersion cooling method are used for the quenching zone. Is adopted.
熱処理中は、鋼帯の表面の酸化による表面外観の劣化を防止するために、一般的に、水素を少量含有した水素および窒素混合ガスが連続熱処理炉の雰囲気ガスとして用いられる。鋼帯がこのような雰囲気を通過すると、還元反応により水素が消費され水蒸気が発生するため、鋼帯の酸化抑制を図ることが困難になる。そこで、炉体の各熱処理領域には、雰囲気ガスの排出口と供給口とが設けられ、必要とされる水素濃度に保たれている。 During the heat treatment, in order to prevent the deterioration of the surface appearance due to the oxidation of the surface of the steel strip, a hydrogen and nitrogen mixed gas containing a small amount of hydrogen is generally used as the atmosphere gas of the continuous heat treatment furnace. When the steel strip passes through such an atmosphere, hydrogen is consumed by the reduction reaction and water vapor is generated, so that it is difficult to suppress oxidation of the steel strip. Thus, each heat treatment region of the furnace body is provided with an atmospheric gas discharge port and a supply port to maintain the required hydrogen concentration.
このように、連続熱処理炉を構成する各種の熱処理領域それぞれの内部の雰囲気は、必ずしも同一ではなく、例えば、特定の熱処理領域で他とは異なる雰囲気ガスを使用する場合や、水を用いた冷却を行い大量の水蒸気が発生する場合、あるいはバーナー等の炉内設備から水蒸気等のガスが発生する場合等がある。このため、これらの場合には、他の熱処理領域の雰囲気ガスとの混合を防ぐ必要がある。 Thus, the atmosphere inside each of the various heat treatment regions constituting the continuous heat treatment furnace is not necessarily the same. For example, when a different atmosphere gas is used in a specific heat treatment region, cooling using water is performed. In some cases, a large amount of water vapor is generated, or a gas such as water vapor is generated from in-furnace equipment such as a burner. For this reason, in these cases, it is necessary to prevent mixing with the atmospheric gas in other heat treatment regions.
そこで、様々なシール手段が連続熱処理炉の炉体の熱処理領域間に配置される。また、水を用いた冷却の場合、水と鋼帯との衝突や水蒸気の発生の時間的な変動に伴って、絶対値は小さいものの予測不能な圧力変動が不可避的に発生し、これにより、流動が発生して雰囲気ガスが移動することがあり、このような現象の発生を抑制する必要もある。 Therefore, various sealing means are disposed between the heat treatment regions of the furnace body of the continuous heat treatment furnace. In addition, in the case of cooling using water, an unpredictable pressure fluctuation is inevitably generated although the absolute value is small, with the time fluctuation of the collision between water and the steel strip and the generation of water vapor, The atmospheric gas may move due to the flow, and it is necessary to suppress the occurrence of such a phenomenon.
連続熱処理炉のシール手段に関する様々な構成が、従来から多数提案されている。例えば、シール手段として仕切り板を用いて炉内流れの発生を防止する技術、接触または非接触のシールロールをシール手段として用いて炉内の流れを遮る技術、鋼帯の表面への弾性材の接触により隣接する二つの熱処理領域の間の開口部を塞ぐ技術、ノズルからシールガスを供給して強制的に漏洩ガスを押し戻す技術、さらにはこれらを組み合わせた技術が知られている。 Many various structures related to the sealing means of the continuous heat treatment furnace have been proposed. For example, a technique for preventing the generation of flow in the furnace using a partition plate as a sealing means, a technique for blocking a flow in the furnace using a contact or non-contact sealing roll as a sealing means, and an elastic material on the surface of a steel strip There are known a technique for closing an opening between two adjacent heat treatment regions by contact, a technique for supplying a sealing gas from a nozzle and forcibly pushing back a leaked gas, and a technique combining these techniques.
例えば、特許文献１には、鋼帯に対向する位置に配置されたスリット状ノズルを持つ貯気室をシール手段として用い、この貯気室により鋼帯にシールガスを吹き付けるととも、向きをずらしてスリット状ノズルを配置することによって鋼帯が存在しない部分でのシール性をも維持する発明が開示されている。 For example, in Patent Document 1, an air storage chamber having a slit-like nozzle arranged at a position facing a steel strip is used as a sealing means, and a seal gas is blown onto the steel strip by the air storage chamber, and the direction is shifted. Further, an invention has been disclosed in which a slit-like nozzle is arranged to maintain a sealing property in a portion where a steel strip does not exist.
特許文献２には、ガス噴射冷却帯からハースロールへの冷却ガスの進入を防ぐために、接触型のシールロールを千鳥状に配置してシール手段を構成し、これにより、冷却帯とハースロール部とを仕切る壁に設けられたスリット状開口部へ冷却ガスが流入することを防止する発明が開示されている。 In Patent Document 2, in order to prevent the cooling gas from entering from the gas injection cooling zone to the hearth roll, contact type seal rolls are arranged in a staggered manner to constitute a sealing means, whereby the cooling zone and the hearth roll portion An invention for preventing cooling gas from flowing into a slit-like opening provided on a wall that separates the two is disclosed.
特許文献３には、熱処理領域間を区切る仕切り板によりシール手段を構成し、その内部のシールロールを鋼帯に近接配置し、シールロールの回転数を制御するとともにシールロールを水冷することにより、シールロールを鋼帯に近接させ高いシール効果を得るとともに、鋼帯とシールロールとの接触を防ぎ、鋼帯の疵の発生を防ぐ発明が開示されている。 In Patent Document 3, a sealing means is constituted by a partition plate that divides between heat treatment regions, a seal roll inside thereof is disposed close to the steel strip, and the rotation speed of the seal roll is controlled and the seal roll is water-cooled, An invention is disclosed in which a seal roll is brought close to a steel strip to obtain a high sealing effect, and contact between the steel strip and the seal roll is prevented to prevent generation of wrinkles on the steel strip.
さらに、特許文献４には、炉の出入口への設置を想定したシール手段により弾性ロールを鋼帯に接触させることによってシール効果を確保するとともに、弾性ロールを多数組み合わせることによりシールのための空間を構成し、そこにシールガスを供給することによりシール性をさらに向上させる発明が開示されている。 Furthermore, in Patent Document 4, a sealing effect is ensured by bringing the elastic roll into contact with the steel strip by a sealing means that is assumed to be installed at the entrance of the furnace, and a space for sealing is provided by combining a large number of elastic rolls. An invention is disclosed in which the sealing performance is further improved by constituting and supplying a sealing gas thereto.
特許文献１により開示された発明では、シール性能を高めるためには貯気室又はスリットノズル先端と鋼帯との間の距離を近接させるか、シールガスの流量を増大させる必要がある。しかし、前者では鋼帯の形状によっては貯気室の壁、若しくはノズル先端と鋼帯とが接触して鋼帯の表面を疵つけるおそれがある。また、後者では流量を増大させるために、シールガスのコストが増大するとともに、過剰に供給されたシールガスが炉内の流動状況を乱すおそれもある。 In the invention disclosed in Patent Document 1, in order to improve the sealing performance, it is necessary to make the distance between the air storage chamber or the slit nozzle tip and the steel strip closer or to increase the flow rate of the sealing gas. However, in the former case, depending on the shape of the steel strip, the wall of the gas storage chamber or the tip of the nozzle and the steel strip may come into contact with each other and scratch the surface of the steel strip. In the latter case, since the flow rate is increased, the cost of the seal gas increases, and the excessively supplied seal gas may disturb the flow state in the furnace.
特許文献２により開示された発明では、冷却ガスの仕切り板開口部への直接的な流入を防ぐことは確かに可能であるが、鋼帯がシールロールを通過した時以降に発生した随伴流によって冷却帯内の雰囲気ガスがハースロール側に持ち込まれてしまう。また、炉内に圧力差が発生し、冷却帯側の圧力がハースロール側よりも高くなった場合には、圧力差の存在によって発生する流れを抑制することができず、冷却帯側からのガス漏洩を防ぐことができない。 In the invention disclosed in Patent Document 2, it is certainly possible to prevent the cooling gas from directly flowing into the opening of the partition plate, but by the accompanying flow generated after the steel strip passes through the seal roll. The atmosphere gas in the cooling zone is brought to the hearth roll side. In addition, when a pressure difference occurs in the furnace and the pressure on the cooling zone side becomes higher than that on the hearth roll side, the flow generated due to the presence of the pressure difference cannot be suppressed. Gas leakage cannot be prevented.
特許文献３により開示された発明では、鋼帯にシールロールを接触させないため、鋼帯とシールロールによる随伴流による流れが発生し、熱処理領域間の圧力差等により発生する鋼帯の走行方向と逆方向の漏洩に対しては効果があるものの、随伴流自体による漏洩、または領域間の圧力差によって発生する鋼帯の走行方向と同一方向へのガス漏洩を防ぐことができない。また、シールロールと仕切り板の間には鋼帯の随伴流とは逆方向への漏洩をもたらす随伴流が存在するため、シールロールと鋼帯との間においては鋼帯の走行方向と逆方向への漏洩は抑制されるが、仕切り板とシールロールとの間での漏洩は防止できない。 In the invention disclosed in Patent Document 3, since the seal roll is not brought into contact with the steel strip, a flow caused by the accompanying flow by the steel strip and the seal roll is generated, and the traveling direction of the steel strip generated by a pressure difference between the heat treatment regions and the like Although effective against reverse leakage, leakage due to the accompanying flow itself or gas leakage in the same direction as the running direction of the steel strip caused by the pressure difference between the regions cannot be prevented. In addition, there is an accompanying flow that causes leakage in the opposite direction to the accompanying flow of the steel strip between the seal roll and the partition plate. Therefore, between the sealing roll and the steel strip, the traveling direction of the steel strip is reversed. Leakage is suppressed, but leakage between the partition plate and the seal roll cannot be prevented.
さらに、特許文献４により開示された、弾性ロールを仕切り板および鋼帯の双方に接触させて完全に開口部を密封する発明は、炉外若しくは炉内においても低温部分での設置は可能であるものの、熱処理炉の高温領域間のシールに用いると弾性ロールの耐久性が不足する。また、弾性材を用いたシールロールを用いるので、鋼帯との金属−金属接触を回避することは可能であるものの、炉の内外で発生した異物等を巻き込んだ場合には鋼帯の表面疵が発生することとなる。 Furthermore, the invention disclosed in Patent Document 4 in which the elastic roll is brought into contact with both the partition plate and the steel strip to completely seal the opening can be installed outside the furnace or in the furnace at a low temperature portion. However, the durability of the elastic roll is insufficient when used for sealing between the high temperature regions of the heat treatment furnace. In addition, since a seal roll using an elastic material is used, it is possible to avoid metal-metal contact with the steel strip. However, if foreign matter generated inside or outside the furnace is involved, Will occur.
本発明は、従来の技術が有するこれらの課題に鑑みてなされたものであり、例えば鋼帯といった金属帯を連続的に熱処理する連続熱処理炉の内部を確実にシールすることができ、これにより、雰囲気ガスの漏洩を、金属帯の品質を低下することなく低コストで確実に防止することができる非接触シール装置と、この非接触シール装置を有する連続熱処理炉とを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these problems of the prior art, and can reliably seal the inside of a continuous heat treatment furnace that continuously heats a metal strip such as a steel strip, for example. It is an object of the present invention to provide a non-contact sealing device that can reliably prevent leakage of atmospheric gas at a low cost without deteriorating the quality of a metal strip, and a continuous heat treatment furnace having the non-contact sealing device. .
本発明は、搬送される金属帯を加熱または冷却するために並んで設置されるとともに連続熱処理炉を構成する複数の熱処理領域のうちの少なくとも一の熱処理領域の内部または外部に配置されて、この熱処理領域の気密性を維持するためのシール装置であって、金属帯との間に金属帯の板厚よりも大きい隙間を形成して、金属帯に非接触で金属帯を挟んで配置される一対の仕切り部材と、一対の仕切り部材に非接触で近接して、かつ金属帯との間に金属帯の板厚よりも大きい隙間を形成して、金属帯に非接触で金属帯を挟んで配置される一対のシールロールと、仕切り部材とシールロールとの間に形成される間隙にシールガスを供給するために配置されるシールガス供給ノズルとを備え、かつ、シールガス供給ノズルは、シールガスの噴出方向を調整可能に配置されるとともに、シールロールの回転方向と同じ向きにシールガスを噴出することを特徴とする連続熱処理炉のシール装置である。 The present invention is arranged side by side to heat or cool the metal strip to be conveyed, and is disposed inside or outside at least one of the plurality of heat treatment regions constituting the continuous heat treatment furnace. A sealing device for maintaining the hermeticity of a heat treatment region, wherein a gap larger than the thickness of the metal band is formed between the metal band and the metal band is disposed without contact with the metal band. The gap between the pair of partition members and the pair of partition members in a non-contact manner is larger than the thickness of the metal strip between the metal strips, and the metal strip is sandwiched between the metal strips in a non-contact manner. A seal gas supply nozzle arranged to supply a seal gas to a gap formed between the partition member and the seal roll , and the seal gas supply nozzle is a seal How to spout gas While being adjustably placing a sealing device of a continuous heat treatment furnace, characterized by ejecting a seal gas in the same direction as the rotation direction of the seal rolls.
この本発明に係る連続熱処理炉のシール装置では、シールロールは、その回転数が制御可能であって、かつその外周速度が金属帯の搬送速度と同一であることが、金属帯の擦傷を防止するために望ましい。 In the sealing device for a continuous heat treatment furnace according to the present invention, the rotation speed of the sealing roll is controllable and the outer peripheral speed is the same as the conveying speed of the metal band to prevent the metal band from being scratched. Desirable to do.
これらの本発明に係る連続熱処理炉のシール装置では、板厚、板形態及び炉内状況に応じて、仕切り部材は金属帯の板厚方向と略平行な方向へ移動可能に配置されるとともに、この方向への隙間の距離は調整可能であることが、金属帯の擦傷防止とシール性の確保とを図るために望ましい。 In these continuous heat treatment furnace sealing devices according to the present invention, the partition member is arranged to be movable in a direction substantially parallel to the plate thickness direction of the metal strip, depending on the plate thickness, plate configuration and in-furnace situation. It is desirable that the distance of the gap in this direction be adjustable in order to prevent scratches on the metal strip and to ensure sealing performance.
これらの本発明に係る連続熱処理炉のシール装置では、板厚、板形態及び炉内状況に応じて、シールロールは金属帯の板厚方向と略平行な方向へ移動可能に配置されるとともに、この方向への前記隙間の距離は調整可能であることが、さらにシール性を確保するために望ましい。 In these continuous heat treatment furnace sealing devices according to the present invention, the seal roll is arranged so as to be movable in a direction substantially parallel to the thickness direction of the metal strip, depending on the plate thickness, plate form, and in-furnace condition, It is desirable that the distance of the gap in this direction is adjustable in order to further secure the sealing performance.
これらの本発明に係る連続熱処理炉のシール装置では、金属帯サイズ、搬送速度及び炉内状況に応じて、シールガス供給ノズルは、シールガスの供給量を調整可能に配置されることが、さらに、シール性を確保するために望ましい。 In these continuous heat treatment furnace sealing devices according to the present invention, the seal gas supply nozzle may be arranged so that the supply amount of the seal gas can be adjusted according to the metal band size, the conveyance speed, and the state in the furnace. Desirable to ensure sealing performance.
これらの本発明に係る連続熱処理炉のシール装置では、さらに、一対のシールロールそれぞれの軸方向の両端部の間にシールガスを供給するために配置される一つ以上の補助シールガス供給ノズルを備えることが、ラインの端のシール性を確保するために望ましい。この場合に、金属帯サイズ、搬送速度及び炉内状況に応じて、補助シールガス供給ノズルは、シールガスの供給量を調整可能に配置されることが、さらに、シール性を確保するために望ましい。 In the sealing device for the continuous heat treatment furnace according to the present invention, the one or more auxiliary seal gas supply nozzles arranged to supply the seal gas between the axial ends of the pair of seal rolls are further provided. It is desirable to provide it in order to ensure the sealing performance at the end of the line. In this case, it is desirable for the auxiliary seal gas supply nozzle to be arranged so that the supply amount of the seal gas can be adjusted according to the metal band size, the conveyance speed, and the in-furnace situation, in order to further ensure the sealing performance. .
別の観点からは、本発明は、搬送される金属帯を加熱または冷却するために並んで設置される複数の熱処理領域を備える連続熱処理炉であって、隣接する二つの熱処理領域の間、または熱処理領域の内部に設けられた、上述した本発明に係るシール装置を少なくとも一つ有することを特徴とする連続熱処理炉である。 From another aspect, the present invention is a continuous heat treatment furnace comprising a plurality of heat treatment regions installed side by side to heat or cool a metal strip being conveyed, or between two adjacent heat treatment regions, or A continuous heat treatment furnace having at least one sealing device according to the present invention provided inside a heat treatment region.
本発明により、金属帯を連続的に熱処理する連続熱処理炉の内部を確実にシールすることができ、これにより、雰囲気ガスの漏洩を、金属帯の品質を低下することなく低コストで確実に防止することができるようになる。 According to the present invention, the inside of a continuous heat treatment furnace for continuously heat-treating a metal strip can be reliably sealed, thereby reliably preventing leakage of atmospheric gas at a low cost without degrading the quality of the metal strip. Will be able to.
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以降の説明では金属帯が鋼帯である場合を例にとるが、本発明が鋼帯に限定されるものではなく、鋼帯以外の金属帯にも同様に適用可能である。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, the case where the metal strip is a steel strip is taken as an example, but the present invention is not limited to the steel strip, and can be similarly applied to a metal strip other than the steel strip.
連続熱処理炉のシール装置に求められる主な要件として、雰囲気ガスの移動を抑制できること、および、鋼帯に疵等の欠陥を生じないことがある。前者に対しては、接触型シール装置を用いて開口部を完全に密閉することが最も効率的である。 The main requirements for a sealing device for a continuous heat treatment furnace are that the movement of the atmospheric gas can be suppressed and that the steel strip is free from defects such as wrinkles. For the former, it is most efficient to completely seal the opening using a contact-type sealing device.
しかし、接触型シール装置における搬送される鋼帯との接触は、鋼帯に疵等の欠陥を不可避的に生じる。このため、これまでにも、シール部近傍に迷路状に多段に形成された凹凸の隙間により高圧の空気や蒸気の漏れ圧を徐々に低下するラビリンスシールや、非接触型シールロールが用いられてきたものの、ラビリンスシールによって圧力変動によるリークを抑制するためには、ラビリンスと鋼帯とを極めて近接させる必要があり、不可避的に発生する鋼帯の振動により、鋼帯の表面に疵が発生する。 However, contact with the steel strip being conveyed in the contact-type sealing device inevitably causes defects such as wrinkles in the steel strip. For this reason, labyrinth seals and non-contact type seal rolls that gradually reduce the leak pressure of high-pressure air or steam by the uneven gaps formed in multiple stages in the maze shape near the seal portion have been used so far. However, in order to suppress leakage due to pressure fluctuations with the labyrinth seal, it is necessary to bring the labyrinth and the steel strip very close to each other, and inevitably generated vibration of the steel strip causes wrinkles on the surface of the steel strip. .
図６は、従来の非接触シールロール４の周囲の流動を模式的に示す説明図である。同図に示すように、熱処理炉の炉体の領域間を区切る仕切り板３、３によりシール室を構築し、その内部のシールロール４、４を鋼帯２に近接配置し、シールロール４、４、の回転数を制御することによってシール効果が得られる。 FIG. 6 is an explanatory view schematically showing the flow around the conventional non-contact seal roll 4. As shown in the figure, a seal chamber is constructed by partition plates 3 and 3 that divide the regions of the furnace body of the heat treatment furnace, the seal rolls 4 and 4 inside thereof are arranged close to the steel strip 2, By controlling the rotational speed of 4, a sealing effect can be obtained.
しかし、鋼帯２の接触疵の発生を防止するためにシールロール４、４を回転させるため、シールロール４、４の周囲に随伴流Ｆ１が発生する。この随伴流Ｆ１は、シール性に対して一部はプラスに作用するものの一部はマイナスに作用し、結果としてシール性能の維持が困難になる。 However, since the seal rolls 4 and 4 are rotated in order to prevent the occurrence of contact flaws in the steel strip 2, an accompanying flow F <b> 1 is generated around the seal rolls 4 and 4. This accompanying flow F1 partially acts positively on the sealing performance, but part acts negatively. As a result, it becomes difficult to maintain the sealing performance.
図１は、本発明に係るシール装置の構成の概要を、模式的に示す説明図である。
図１に示すように、本発明に係るシール装置０は、一対のシールロール４、４の周囲の流動現象を詳細に検討して得られたものであり、一対のシールロール４、４と一対の仕切り部材（仕切り板）３、３、との間隙に、新たに配置するシールガス供給ノズル５、５を介してシールガス（リークしても問題を生じない成分を有するガス）を吹き付けることによって、この間隙の圧力を部分的に上昇させるとともに、随伴流Ｆ１の成長を抑制でき、また、シールガス供給ノズル５からのシールガスの吹きつけによってシールロール４、４を設置した空間８（例えばシールボックスの内部空間）の静圧を上昇させることが可能となり、圧力変動によるこの空間８への雰囲気ガスの流入を抑制できるという技術思想に基づくものである。
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing an outline of a configuration of a sealing device according to the present invention.
As shown in FIG. 1, the sealing device 0 according to the present invention is obtained by examining in detail the flow phenomenon around a pair of seal rolls 4, 4. By spraying a seal gas (a gas having a component that does not cause a problem even if leaked) through the seal gas supply nozzles 5 and 5 newly disposed in the gap between the partition members (partition plates) 3 and 3. The pressure in the gap can be partially increased, the growth of the accompanying flow F1 can be suppressed, and a space 8 (for example, a seal) in which the seal rolls 4 and 4 are installed by blowing a seal gas from the seal gas supply nozzle 5 can be used. This is based on the technical idea that it is possible to increase the static pressure of the internal space of the box and to suppress the inflow of atmospheric gas into the space 8 due to pressure fluctuation.
すなわち、本発明は、搬送される鋼帯２を加熱または冷却するために並んで設置されるとともに連続熱処理炉を構成する複数の熱処理領域のうちの少なくとも一の熱処理領域の内部または外部に配置されて、この熱処理領域の気密性を維持するためのシール装置０であって、
（ｉ）鋼帯２との間に鋼帯２の板厚よりも大きい隙間を形成して、鋼帯２に非接触で鋼帯２を挟んで配置される一対の仕切り部材（仕切り板）３と、
（ｉｉ）一対の仕切り板３に非接触で近接して、かつ鋼帯２との間に鋼帯２の板厚よりも大きい隙間を形成して、鋼帯に非接触で鋼帯を挟んで配置される一対のシールロール４と、
（ｉｉｉ）仕切り板３とシールロール４との間に形成される間隙にシールガスＦ１を供給するために配置されるシールガス供給ノズル５と
を備えるものである。
That is, the present invention is installed side by side to heat or cool the steel strip 2 to be conveyed, and is arranged inside or outside at least one of the plurality of heat treatment regions constituting the continuous heat treatment furnace. A sealing device 0 for maintaining the airtightness of the heat treatment region,
(I) A pair of partition members (partition plates) 3 that are disposed between the steel strip 2 and a gap larger than the thickness of the steel strip 2 and are disposed in contact with the steel strip 2 in a non-contact manner. When,
(Ii) A gap larger than the plate thickness of the steel strip 2 is formed between the pair of partition plates 3 in a non-contact manner and between the steel strip 2 and the steel strip is sandwiched between the steel strips in a non-contact manner. A pair of seal rolls 4 disposed;
(Iii) A seal gas supply nozzle 5 arranged to supply the seal gas F1 to a gap formed between the partition plate 3 and the seal roll 4 is provided.
このシール装置０では、鋼帯２がシールロール４に接触しても鋼帯２に疵をつけないように、シールロール４の回転数及び位置を制御可能とし、シールロール４の周速度を鋼帯２の搬送速度と同一とすることが望ましい。 In this sealing device 0, the rotational speed and position of the seal roll 4 can be controlled so that the steel strip 2 does not wrinkle even if the steel strip 2 contacts the seal roll 4, and the peripheral speed of the seal roll 4 is adjusted to the steel. It is desirable to make it the same as the conveyance speed of the belt 2.
また、シールロール４、４間の間隙も、鋼帯２への疵の発生防止とシール性との両立を図るため、鋼帯２の板厚や形態に応じて調整可能とすることが望ましい。具体的には、鋼帯２の板厚が厚い場合には、板厚に応じてシールロール４、４間を広く調整し、鋼帯２の形状が波打っているような場合には鋼帯２と設備とが接触しないようにさらにシールロール４、４、間を広く調整し、逆に、シールロール４、４間の間隙が広すぎるとシールロール４と鋼帯２との間隙が広くなってシール性を損なうため、シールロール４、４間の間隙は過剰に広く設定しないことが望ましい。 Further, it is desirable that the gap between the seal rolls 4, 4 can be adjusted according to the thickness and form of the steel strip 2 in order to achieve both the prevention of wrinkles on the steel strip 2 and the sealing performance. Specifically, when the steel strip 2 is thick, the gap between the seal rolls 4 and 4 is adjusted widely according to the thickness of the steel strip 2, and when the shape of the steel strip 2 is wavy, the steel strip 2 and the gap between the seal rolls 4 and 4 are further adjusted so that they do not come into contact with each other. Conversely, if the gap between the seal rolls 4 and 4 is too wide, the gap between the seal roll 4 and the steel strip 2 becomes wide. Therefore, it is desirable not to set the gap between the seal rolls 4 and 4 excessively wide.
一対の仕切り板３も、一対のシールロール４と同様に移動可能とし、鋼帯２の厚さやその形態に応じて仕切り板３、３間の間隙を調整できるようにすることが望ましい。
仕切り板３とシールロール４との間にシールガスＦ１を供給するシールガス供給ノズル５は、その噴出角度を調整可能とし、噴出方向をシールロール４の回転と同一方向とするとともに、そのガス噴出量も調整可能としシール能力の向上を図ることが望ましい。具体的には、このシール装置０が隣接する二つの熱処理領域の圧力差が高い場合、鋼帯２の搬送速度が速いために高速回転するシールロール４の周囲の随伴流が大きくなる場合、または、シールロール４及び／又は仕切り板３と鋼帯２との間隙が広い場合には、シールガスの噴出量を多くする。
It is desirable that the pair of partition plates 3 is also movable in the same manner as the pair of seal rolls 4 so that the gap between the partition plates 3 and 3 can be adjusted according to the thickness of the steel strip 2 and its form.
The seal gas supply nozzle 5 that supplies the seal gas F1 between the partition plate 3 and the seal roll 4 is capable of adjusting the jet angle, and the jet direction is the same as the rotation of the seal roll 4, and the gas jet is performed. It is desirable to improve the sealing capability by adjusting the amount. Specifically, when the pressure difference between the two heat treatment regions adjacent to the seal device 0 is high, the accompanying flow around the seal roll 4 that rotates at a high speed because the conveyance speed of the steel strip 2 is high, or When the gap between the seal roll 4 and / or the partition plate 3 and the steel strip 2 is wide, the amount of seal gas ejected is increased.
また、鋼帯２の幅方向の両端部の位置、及びシールロール４の軸方向の両端部の位置での雰囲気の漏洩を防止するために、鋼帯２の端部の位置のシールロール４、４の間に、シールガスを供給するための補助シールガス供給ノズルの対を１組以上配置し、鋼帯２の幅方向の両端部でのシール性の向上を図ることが望ましい。 Moreover, in order to prevent the leakage of the atmosphere at the positions of both ends in the width direction of the steel strip 2 and the positions of both ends in the axial direction of the seal roll 4, the seal roll 4 at the position of the end of the steel strip 2; It is desirable to arrange one or more pairs of auxiliary seal gas supply nozzles for supplying the seal gas between 4 and improve the sealing performance at both ends in the width direction of the steel strip 2.
この補助シールガス供給ノズルは、前述したシールガス供給ノズル５と同様に、シールガスの噴出量を制御可能にすることが望ましい。
さらに、搬送される鋼帯２を加熱または冷却するために並んで設置される複数の熱処理領域を備える連続熱処理炉は、隣接する二つの熱処理領域の間、または熱処理領域の内部に設けられた、上述した本発明に係るシール装置０を少なくとも一つ有することが望ましい。
It is desirable that this auxiliary seal gas supply nozzle be able to control the ejection amount of the seal gas, similarly to the seal gas supply nozzle 5 described above.
Furthermore, the continuous heat treatment furnace including a plurality of heat treatment regions installed side by side to heat or cool the steel strip 2 to be conveyed is provided between two adjacent heat treatment regions or inside the heat treatment region. It is desirable to have at least one sealing device 0 according to the present invention described above.
図２（ａ）は、本発明に係るシール装置０を適用した鋼帯２の連続熱処理炉を示す正面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）中のＡ−Ａ断面図であり、図１（ｃ）は、Ｂ−Ｂ断面図である。 Fig.2 (a) is a front view which shows the continuous heat processing furnace of the steel strip 2 to which the sealing apparatus 0 which concerns on this invention is applied, FIG.1 (b) is AA sectional drawing in Fig.1 (a). FIG.1 (c) is BB sectional drawing.
このシール装置０は、図２（ａ）に示すゾーン２からゾーン１へのリークを防ぐことを目的とするものである。
このシール装置０は、気密性を要求されるゾーン２〜１間にシールボックス１を配置し、鋼帯２を挟む状態でシールボックス１の壁と鋼帯２が存在する位置との間の空間に、鋼帯２の板厚よりも大きい間隙をおいて鋼帯２を挟み込むように配置される一対の仕切り板３、３と、仕切り板３、３に非接触状態で近接させ鋼帯２の板厚よりも大きい間隙をおいて鋼帯２を挟みこむように配置された一対のシールロール４、４と、シールロール４と仕切り板３との間隙にシールガスを供給するシールガス供給ノズル５と、シールロール４の軸方向の両端部のロール軸６において軸径が減少している部分でのシール効果を向上させるための補助シールガス供給ノズル７とを備える。
This sealing device 0 is intended to prevent leakage from the zone 2 to the zone 1 shown in FIG.
In this sealing device 0, a seal box 1 is disposed between zones 2 and 1 where airtightness is required, and a space between a wall of the seal box 1 and a position where the steel strip 2 is present with the steel strip 2 interposed therebetween. The pair of partition plates 3 and 3 disposed so as to sandwich the steel strip 2 with a gap larger than the thickness of the steel strip 2 and the partition plates 3 and 3 are brought close to each other in a non-contact state. A pair of seal rolls 4, 4 disposed so as to sandwich the steel strip 2 with a gap larger than the plate thickness, and a seal gas supply nozzle 5 for supplying a seal gas to the gap between the seal roll 4 and the partition plate 3; And an auxiliary seal gas supply nozzle 7 for improving the sealing effect at the portion where the shaft diameter is reduced in the roll shaft 6 at both ends in the axial direction of the seal roll 4.
なお、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すシール装置０例は、一対のシールロール２を上下に二段配置された場合を示す。
このシール装置０を詳述すると、シールロール４のロール軸６は、図示しない軸受けにより保持され回転可能に支持される。シールロール４は、駆動することにより静止状態から鋼帯２の搬送速度と同期した回転数に調整することが可能なように構成されている。また、ロール軸６を保持する軸受けは、鋼帯２の板厚方向（図２（ｂ）における左右方向）へ移動可能に配置されており、鋼帯２を挟んで相対する対となるシールロール４、４間の距離及びそれぞれ近接して配置される仕切り板３、３との距離の調整を可能に配置されている。
2A to 2C show a case where a pair of seal rolls 2 are vertically arranged in two stages.
The seal device 0 will be described in detail. The roll shaft 6 of the seal roll 4 is held by a bearing (not shown) and is rotatably supported. The seal roll 4 is configured to be able to be adjusted from a stationary state to a rotational speed synchronized with the conveying speed of the steel strip 2 by driving. Moreover, the bearing which hold | maintains the roll axis | shaft 6 is arrange | positioned so that a movement in the plate | board thickness direction (left-right direction in FIG.2 (b)) of the steel strip 2 is carried out, The seal roll which becomes a pair which opposes across the steel strip 2 4 and 4 and the distance with the partition plates 3 and 3 arranged close to each other are arranged to be adjustable.
一対の仕切り板３、３は、鋼帯２の板厚方向に移動可能であり、板厚や板形状に応じて鋼帯２との距離を調整可能に配置されている。
仕切り板３とシールロール４との間にシールガスを供給するシールガス供給ノズル５は、シールガスの噴出角度を可変にするように構成されており、シールロール４と仕切り板３との相対的な位置関係によってシールガスの吹き出し方向を制御できるように構成されている。また、このシールガス供給ノズル５は、図示しないガス供給装置及び流量制御装置に接続されおり、供給されるガス流量が個々に制御されるように構成されている。
The pair of partition plates 3 and 3 are movable in the plate thickness direction of the steel strip 2 and are arranged such that the distance from the steel strip 2 can be adjusted according to the plate thickness and plate shape.
A seal gas supply nozzle 5 that supplies a seal gas between the partition plate 3 and the seal roll 4 is configured to make the injection angle of the seal gas variable, and the relative relationship between the seal roll 4 and the partition plate 3. It is configured such that the blowing direction of the seal gas can be controlled by a proper positional relationship. The seal gas supply nozzle 5 is connected to a gas supply device and a flow rate control device (not shown), and is configured to individually control the gas flow rate to be supplied.
鋼帯２の板幅方向の両端部に設けられた補助シールガス供給ノズル７は、シールロール４の位置に応じて、シールガスの噴出し方向を制御できるように構成されている。また、この補助シールガス供給ノズル７は、図示しないガス供給装置及び流量制御装置に接続されており、供給されるガス流量が個々に制御されるようになっている。 The auxiliary seal gas supply nozzles 7 provided at both ends of the steel strip 2 in the plate width direction are configured so as to control the jet direction of the seal gas according to the position of the seal roll 4. The auxiliary seal gas supply nozzle 7 is connected to a gas supply device and a flow rate control device (not shown) so that the supplied gas flow rate is individually controlled.
このシール装置０は、一対のシールロール４、４と一対の仕切り板３、３との二つの間隙に、シールガス供給ノズル５、５を介してシールガスを吹き付けるとともに、一対のシールロール４、４の軸方向の両端部の間に、補助シールガス供給ノズル７を介してシールガスを吹き付けるため、一対のシールロール４、４と一対の仕切り板３、３との二つの間隙の圧力を部分的に上昇させるとともに、随伴流Ｆ１の成長を抑制でき、また、シールガス供給ノズル５からのシールガスの吹きつけによってシールロール４、４を設置したシールボックス１の内部空間８の静圧を上昇させることが可能となり、圧力変動によるこの内部空間８への雰囲気ガスの流入を抑制でき、さらに、鋼帯２の搬送ラインの端のシール性を確保することができる。 The sealing device 0 sprays seal gas through two seal gas supply nozzles 5 and 5 into two gaps between the pair of seal rolls 4 and 4 and the pair of partition plates 3 and 3, The pressure in the two gaps between the pair of seal rolls 4, 4 and the pair of partition plates 3, 3 is partially applied in order to blow seal gas between the two axial ends of the four via the auxiliary seal gas supply nozzle 7. And the growth of the accompanying flow F1 can be suppressed, and the static pressure in the internal space 8 of the seal box 1 in which the seal rolls 4 and 4 are installed is increased by blowing the seal gas from the seal gas supply nozzle 5. It is possible to suppress the inflow of atmospheric gas into the internal space 8 due to pressure fluctuations, and further, it is possible to secure the sealing performance of the end of the conveying line of the steel strip 2.
このため、このシール装置０によれば、鋼帯２を連続的に熱処理する連続熱処理炉の内部を確実にシールすることができ、これにより、雰囲気ガスの漏洩を、鋼帯２の品質を低下することなく低コストで確実に防止することができる。 For this reason, according to this sealing device 0, the inside of the continuous heat treatment furnace for continuously heat-treating the steel strip 2 can be reliably sealed, thereby leaking the atmospheric gas and reducing the quality of the steel strip 2 Can be surely prevented at low cost.
本発明を、実施例を参照しながら、より具体的に説明する。
本実施例では、本発明に係るシール装置の効果を確認するため、数値シミュレーションを行った。シール装置０の構成は、図２に示した構成と同一（一対のシールロール４、４を二組）とした。以下、本発明に係るシール装置０の動作時の効果と、このシール装置０の非動作時の比較例（シールロール４停止、シールガス供給無し）の結果を示す。
The present invention will be described more specifically with reference to examples.
In this example, a numerical simulation was performed in order to confirm the effect of the sealing device according to the present invention. The configuration of the sealing device 0 was the same as the configuration shown in FIG. 2 (two pairs of seal rolls 4 and 4). Hereinafter, the effect at the time of operation | movement of the sealing apparatus 0 which concerns on this invention, and the result of the comparative example at the time of the non-operation | movement of this sealing apparatus 0 (the seal roll 4 stop, no seal gas supply) are shown.
想定した条件は、鋼帯２の板幅１２００ｍｍ、ライン速度１００ｍ／ｍｉｎとし、本発明者らは、この条件においてシール装置０が機能していない場合、ΔＰ＝Ｐ２−Ｐ１＝４Ｐａ程度の定常的圧力差があると、ゾーン２からの１００Ｎｍ３／ｈ程度のガスリークが発生することを、実際の連続熱処理炉により確認している。シミュレーションで想定した圧力パルスを図３にグラフで示す。Ｃａｓｅ１は常時ΔＰ＜４Ｐａであるが、Ｃａｓｅ２〜４は圧力変動の際ΔＰ＞４Ｐａとなる圧力パルスである。 The assumed conditions are a plate width of the steel strip 2 of 1200 mm and a line speed of 100 m / min. When the sealing device 0 is not functioning under these conditions, the present inventors set ΔP = P 2 −P 1 = 4 Pa or so. It is confirmed by an actual continuous heat treatment furnace that a gas leak of about 100 Nm 3 / h from zone 2 occurs when there is a steady pressure difference. The pressure pulse assumed in the simulation is shown in a graph in FIG. Case 1 is always ΔP <4 Pa, while Cases 2 to 4 are pressure pulses that satisfy ΔP> 4 Pa during pressure fluctuations.
シール装置の各構成機器の配置は、以下に列記の通りとした。
仕切り板３と鋼板２の距離：１００ｍｍ
シールロール４と仕切り板３との間隙：１０ｍｍ
シールロール４と鋼板２との距離：２０ｍｍ
シールノズル５：先端のスリット間隙を３ｍｍとし、各ノズルあたり８０Ｎｍ３／ｈの流量でゾ−ン１側雰囲気と同一ガスを供給する。
補助シールガスノズル７：仕切り板３から鋼帯２の搬送方向で１００ｍｍ離れた、仕切り板３と金属帯２の中間位置に配し、スリット間隙を３ｍｍとし、各ノズルあたり３．４３Ｎｍ３／ｈの流量でゾ−ン１側雰囲気と同一ガスを鋼帯２の搬送方向と同一方向に供給した。
The arrangement of each component device of the sealing device is as listed below.
Distance between partition plate 3 and steel plate 2: 100 mm
Gap between the seal roll 4 and the partition plate 3: 10 mm
Distance between seal roll 4 and steel plate 2: 20 mm
Seal nozzle 5: The slit gap at the tip is 3 mm, and the same gas as the zone 1 side atmosphere is supplied at a flow rate of 80 Nm 3 / h for each nozzle.
Auxiliary seal gas nozzle 7: Arranged in the intermediate position between the partition plate 3 and the metal strip 2, 100 mm away from the partition plate 3 in the conveying direction of the steel strip 2, the slit gap is 3 mm, and 3.43 Nm 3 / h for each nozzle The same gas as the zone 1 side atmosphere was supplied in the same direction as the conveying direction of the steel strip 2 at a flow rate.
なお、全てのシールロール４は、鋼帯２との近接位置で同一方向かつ同一周速度で回転させた。
図４は、図３のグラフにおける矢印が示す時におけるゾーン２からのリーク状況を示す説明図であり、具体的にはゾーン２の雰囲気成分の質量分率分布を示す。
All the seal rolls 4 were rotated at the same position and the same peripheral speed at positions close to the steel strip 2.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a leak situation from the zone 2 when the arrow in the graph of FIG. 3 indicates, and specifically shows the mass fraction distribution of the atmospheric components in the zone 2.
図４に示す分布は、圧力差が最大となったタイミングでの値を示すが、シール装置０利用しない場合には、実際の連続熱処理炉において頻発すると考えられるリーク時の圧力変動レベル（Ｃａｓｅ２）でシールボックス１内にゾーン２の成分が流入しているのに対して、本発明によるシール装置０を動作させた場合、圧力差の小さい時はシールボックス１内の圧力が高められていることにより、ゾーン２からの雰囲気はシールボックス１内に流入しない。また、実機想定を大きく超える圧力差レベルにおいてもゾーン２からシールボックス１内に流入したゾーン２の雰囲気は、シールロール４および仕切り板３で留められており、ゾーン２からのガスリークを防止できたことがわかる。 The distribution shown in FIG. 4 shows the value at the timing when the pressure difference becomes maximum, but when the seal device 0 is not used, the pressure fluctuation level at the time of leak (Case 2) that is considered to occur frequently in the actual continuous heat treatment furnace. In contrast, when the seal device 0 according to the present invention is operated, the pressure in the seal box 1 is increased when the pressure difference is small. Therefore, the atmosphere from the zone 2 does not flow into the seal box 1. In addition, the atmosphere in zone 2 that flowed from zone 2 into seal box 1 was retained by seal roll 4 and partition plate 3 even at a pressure difference level that greatly exceeded the actual machine assumption, and gas leakage from zone 2 could be prevented. I understand that.
次に、本発明において板幅方向端部に設けられた補助シールガス供給ノズル７の効果についてシミュレーション結果を説明する。
図５は、補助シールガス供給ノズル７の効果を示すために実施したシミュレーションにより、シールロール４の周囲の流動を模式的に示す説明図である。
Next, a simulation result is demonstrated about the effect of the auxiliary seal gas supply nozzle 7 provided in the board width direction edge part in this invention.
FIG. 5 is an explanatory view schematically showing the flow around the seal roll 4 by a simulation carried out to show the effect of the auxiliary seal gas supply nozzle 7.
ここでは、ゾーン１とゾーン２との間には、定常的な圧力差ΔＰ＝Ｐ２−Ｐ１＝１５Ｐａが存在するものとし、他の条件は実施例と同一として補助シールガス供給ノズル７の使用の有無を比較した。 Here, it is assumed that there is a steady pressure difference ΔP = P 2 −P 1 = 15 Pa between zone 1 and zone 2, and other conditions are the same as in the embodiment, and the auxiliary seal gas supply nozzle 7 has the same conditions. The presence or absence of use was compared.
図６に示すように、補助シールガス供給ノズル７を用いない場合、鋼帯２の板幅方向の中心部でのシール性は確保されるものの、鋼帯２の板幅方向の両端部よりリークしたゾーン２の雰囲気ガスがゾーン１に達してしまう。一方、補助シールガス供給ノズル７を使用すれば、鋼帯２の板幅方向の両端部においても鋼帯２の板幅方向の中心部と同レベルのシール性が維持されることがわかる。 As shown in FIG. 6, when the auxiliary seal gas supply nozzle 7 is not used, the sealing performance at the center of the steel strip 2 in the plate width direction is secured, but leakage occurs from both ends of the steel strip 2 in the plate width direction. The atmospheric gas in the zone 2 reaches the zone 1. On the other hand, if the auxiliary seal gas supply nozzle 7 is used, it can be seen that the same level of sealing performance as the central portion of the steel strip 2 in the plate width direction is maintained at both ends of the steel strip 2 in the plate width direction.
０ 本発明に係るシール装置
１ シールボックス
２ 鋼帯（金属帯）
３ 仕切り部材（仕切り板）
４ シールロール４
５ シールガス供給ノズル
６ ロール軸
７ 補助シールガス供給ノズル
８ 内部空間
Ｆ１ 随伴流
0 Sealing device 1 according to the present invention Sealing box 2 Steel strip (metal strip)
3 Partition member (partition plate)
4 Seal roll 4
5 Seal gas supply nozzle 6 Roll shaft 7 Auxiliary seal gas supply nozzle 8 Internal space F1 Adjacent flow
Claims (8)
前記金属帯との間に該金属帯の板厚よりも大きい隙間を形成して、前記金属帯に非接触で該金属帯を挟んで配置される一対の仕切り部材と、
前記一対の仕切り部材に非接触で近接して、かつ前記金属帯との間に該金属帯の板厚よりも大きい隙間を形成して、前記金属帯に非接触で該金属帯を挟んで配置される一対のシールロールと、
前記仕切り部材と前記シールロールとの間に形成される間隙にシールガスを供給するために配置されるシールガス供給ノズルと
を備え、かつ
前記シールガス供給ノズルは、前記シールガスの噴出方向を調整可能に配置されるとともに、前記シールロールの回転方向と同じ向きに前記シールガスを噴出すること
を特徴とする連続熱処理炉のシール装置。 It is installed side by side to heat or cool the metal strip to be conveyed, and is disposed inside or outside at least one of the plurality of heat treatment regions constituting the continuous heat treatment furnace, and the heat treatment region is hermetically sealed. A sealing device for maintaining the performance,
A pair of partition members disposed between the metal band and a gap larger than the thickness of the metal band, and disposed so as to sandwich the metal band without contact with the metal band;
A gap larger than the thickness of the metal band is formed in contact with the pair of partition members in a non-contact manner and between the metal bands, and the metal band is disposed without contact with the metal bands. A pair of sealing rolls,
A seal gas supply nozzle arranged to supply a seal gas to a gap formed between the partition member and the seal roll ; and
The seal gas supply nozzle is arranged so that a jet direction of the seal gas can be adjusted, and the seal gas is jetted in the same direction as a rotation direction of the seal roll .
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