JP6179673B1 - 連続焼鈍炉における冷却設備 - Google Patents

Abstract

本発明の一態様に係る連続焼鈍炉における冷却設備は、帯状の鋼板が順に送られる加熱帯、均熱帯、及び、冷却帯を有する連続焼鈍炉における前記冷却帯にそれぞれ配置されると共に、前記鋼板の送り方向に並び、水素が添加された冷却ガスを複数の噴射ノズルから前記鋼板にそれぞれ噴射する複数の噴射部と、前記冷却帯のうち前記複数の噴射部が配置された空間では、上流側の領域の方が下流側の領域よりも水素濃度が高い水素濃度分布が形成されるように、前記複数の噴射部の各々から噴射される冷却ガスの水素濃度を調節する水素濃度調節部と、を備え、前記複数の噴射部における各前記複数の噴射ノズルは、前記鋼板の送り方向を配列方向として並ぶと共に、それぞれ前記鋼板に向けて延びており、各前記複数の噴射ノズルのうち少なくとも前記配列方向の両側に位置する噴射ノズルは、先端側に向かうに従って前記配列方向の中央側に向かうように傾斜している。

Description

本発明は、帯状の鋼板が順に送られる加熱帯、均熱帯、及び、冷却帯を有する連続焼鈍炉における冷却帯に適用される冷却設備であって、特に、水素が添加された冷却ガスを鋼板に噴射し、鋼板を冷却する冷却設備に関する。

冷間圧延後の鋼板は、塑性変形によって材料が硬化しているため、硬化した材料を軟化させるためには焼鈍処理が必要になる。通常、その焼鈍処理は、加熱帯、均熱帯、及び、冷却帯を有する連続焼鈍炉において行われる（例えば、特許文献１〜８参照）。この連続焼鈍炉において、帯状の鋼板は、加熱帯、均熱帯、及び、冷却帯に順に送られる。

この連続焼鈍炉による焼鈍処理では、鋼板の均熱後の冷却速度、すなわち、冷却帯における鋼板の冷却開始からの冷却速度が高いほど、少ない合金量で高い強度が得られる。

そこで、この連続焼鈍炉による焼鈍処理では、冷却帯における鋼板の冷却開始からの冷却速度を高めるために、水素が添加された冷却ガスを鋼板に噴射している。この方法によれば、水素は窒素に比して熱伝導率が約７倍程度であるため、鋼板の冷却速度を高めることができるとされている。

特公昭５５−１９６９号公報 特開平９−２３５６２６号公報 特開平１１−８０８４３号公報 特開２００２−３９５４号公報 特開２００５−６０７３８号公報 特開平１１−２３６６２５号公報 特開平１１−３３５７４４号公報 特開２００３−２７７８３５号公報

しかしながら、一般に水素は高価であるため、鋼板の製造コストを低減するためには、水素の使用量を低減できることが望まれる。

そこで、本発明は、冷却帯における鋼板の冷却開始からの冷却速度を高めつつ、水素の使用量を低減できる連続焼鈍炉における冷却設備を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る連続焼鈍炉における冷却設備は、帯状の鋼板が順に送られる加熱帯、均熱帯、及び、冷却帯を有する連続焼鈍炉における前記冷却帯にそれぞれ配置されると共に、前記鋼板の送り方向に並び、水素が添加された冷却ガスを複数の噴射ノズルから前記鋼板にそれぞれ噴射する複数の噴射部と、前記冷却帯のうち前記複数の噴射部が配置された空間では、上流側の領域の方が下流側の領域よりも水素濃度が高い水素濃度分布が形成されるように、前記複数の噴射部の各々から噴射される冷却ガスの水素濃度を調節する水素濃度調節部と、を備え、前記複数の噴射部における各前記複数の噴射ノズルは、前記鋼板の送り方向を配列方向として並ぶと共に、それぞれ前記鋼板に向けて延びており、各前記複数の噴射ノズルのうち少なくとも前記配列方向の両側に位置する噴射ノズルは、先端側に向かうに従って前記配列方向の中央側に向かうように傾斜している。

本発明の一態様に係る連続焼鈍炉における冷却設備によれば、冷却帯における鋼板の冷却開始からの冷却速度を高めつつ、水素の使用量を低減することができる。

連続焼鈍炉を示す正面図である。 本発明の第一実施形態に係る冷却設備が適用された冷却帯の正面図である。 図２の入側シール装置の周辺部の一部断面を含む正面図である。 図２の複数の噴射装置の周辺部の一部断面を含む正面図である。 図４の噴射装置の側面図である。 図４の上流側の噴射装置の周辺部の一部断面を含む正面図である。 図４の下流側の噴射装置の周辺部の一部断面を含む正面図である。 図４の中間シール装置の周辺部の一部断面を含む正面図であって、上流側支持ロール及び下流側支持ロールが鋼板に接している状態を示す図である。 図４の中間シール装置の周辺部の一部断面を含む正面図であって、上流側支持ロール及び下流側支持ロールが鋼板から離れている状態を示す図である。 図４の中間シール装置における上流側シール部の周辺部の一部断面を含む平面図であって、上流側支持ロールが鋼板から離れている状態を示す図である。 図５の噴射装置の第一変形例を示す側面図である。 図５の噴射装置の第二変形例を示す側面図である。 図５の噴射装置の第三変形例を示す側面図である。 図２の冷却設備の変形例を示す正面図である。 本発明の第二実施形態に係る冷却設備が適用された冷却帯における複数の噴射部の周辺部の一部断面を含む正面図である。 図１５の上流側の噴射部の第一変形例を示す正面図である。 図１５の上流側の噴射部の第二変形例を示す正面図である。 図１５の上流側の噴射部の第三変形例を示す正面図である。 図１５の上流側の噴射部の第四変形例を示す正面図である。 比較例に係る冷却設備が適用された冷却帯の正面図である。

［第一実施形態］
はじめに、本発明の第一実施形態を説明する。

図１に示される連続焼鈍炉１０は、冷間圧延後の帯状の鋼板１２を焼鈍処理するためのものであり、筒状の炉体１４を有する。炉体１４は、処理工程別に、加熱帯１６、均熱帯１８、及び、冷却帯２０を有しており、鋼板１２は、加熱帯１６、均熱帯１８、及び、冷却帯２０の順に送られる。加熱帯１６では、鋼板１２が加熱され、均熱帯１８では、鋼板１２が均熱状態に保たれ、冷却帯２０では、鋼板１２が冷却される。

図２に示されるように、本発明の第一実施形態に係る冷却設備５０は、上述の連続焼鈍炉１０における冷却帯２０に適用される。この冷却帯２０において、炉体１４は、入側パス空間２２、アップパス空間２４、中間パス空間２６、ダウンパス空間２８、及び、出側パス空間３０を有する。入側パス空間２２、出側パス空間３０、及び、中間パス空間２６は、水平方向に延びており、アップパス空間２４及びダウンパス空間２８は、上下方向（鉛直方向）に延びている。

アップパス空間２４の上流端は、入側パス空間２２の下流端に接続されており、中間パス空間２６は、アップパス空間２４の下流端とダウンパス空間２８の上流端とを連結している。ダウンパス空間２８の下流端は、出側パス空間３０の上流端に接続されている。

鋼板１２は、入側パス空間２２から出側パス空間３０に向けて送られる。アップパス空間２４では、鋼板１２が上下方向上側に向けて送られ、ダウンパス空間２８では、鋼板１２が上下方向下側に向けて送られる。また、入側パス空間２２、中間パス空間２６、及び、出側パス空間３０では、鋼板１２が水平方向に沿って送られる。

入側パス空間２２の下流端、中間パス空間２６の上流端、中間パス空間２６の下流端、出側パス空間３０の上流端、及び、出側パス空間３０の下流端には、鋼板１２の向きを変更する転向ロール３２がそれぞれ設けられている。

冷却帯２０には、後に詳述する本発明の第一実施形態に係る冷却設備５０の他に、入側シール装置３４、入側排気装置３６、出側シール装置３８、及び、出側排気装置４０が設けられている。

入側シール装置３４は、入側パス空間２２に設けられている。図３に示されるように、この入側シール装置３４は、複数のシールセット４４を有する。複数のシールセット４４は、入側パス空間２２の長さ方向に並んで配置されている。

各シールセット４４は、上下方向に対向する支持ロール４６及び断熱材４８を有する。支持ロール４６及び断熱材４８は、入側パス空間２２において鋼板１２の板厚方向両側に位置するように配置されている。

各シールセット４４において、支持ロール４６は、鋼板１２を支持し、断熱材４８の先端部は、鋼板１２に近接するか、又は、鋼板１２に接触する。断熱材４８は、例えばファイバーブランケットなどの可撓性を有する部材で構成されている。複数のシールセット４４のうち隣り合うシールセット４４では、支持ロール４６及び断熱材４８の配置が相互に異なっている。

入側排気装置３６は、入側シール装置３４と対応する位置に設けられている。この入側排気装置３６は、入側パス空間２２の冷却ガスを外部に排出するように作動する。入側排気装置３６の吸入口は、一例として、入側シール装置３４に設けられた複数のシールセット４４の間に開口している。

図２に示される出側シール装置３８及び出側排気装置４０は、上述の入側シール装置３４及び入側排気装置３６と同様の構成である。出側シール装置３８は、出側パス空間３０に設けられており、複数のシールセット４４を有する。出側排気装置４０は、出側シール装置３８と対応する位置に設けられており、出側パス空間３０の冷却ガスを外部に排出するように作動する。

本発明の第一実施形態に係る冷却設備５０は、鋼板１２を冷却するためのものである。図４に示されるように、この冷却設備５０は、複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄと、複数の中間シール装置５６を備える。この複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄ、及び、複数の中間シール装置５６は、一例として、冷却帯２０のうちのダウンパス空間２８に配置されている。

複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄは、鋼板１２に冷却ガスを噴射するためのものであり、本発明における「複数の噴射部」に相当する。この複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄは、ダウンパス空間２８の上下方向の上側から下側、すなわち、ダウンパス空間２８における鋼板１２の送り方向の上流側から下流側に順に並んでいる。

複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄのうち、複数の噴射装置５２Ａ、５２Ｂは、ダウンパス空間２８における上下方向の中央部よりも上側、すなわち上流側に配置されている。一方、この複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄのうち複数の噴射装置５２Ｃ、５２Ｄは、ダウンパス空間２８における上下方向の中央部よりも下側、すなわち下流側に配置されている。

また、複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄは、鋼板１２を挟んだ両側にそれぞれ配置されており、一方の複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄは、鋼板１２の一方の板面と対向しており、他方の複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄは、鋼板１２の他方の板面と対向している。

複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄは、互いに同一の構成とされている。以下、複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄのそれぞれをまとめて説明する場合には、複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄのそれぞれを単に噴射装置５２と称する。図５に示されるように、各噴射装置５２は、いわゆる高速ガスジェット式の構成であり、直線筒状に形成された複数の噴射ノズル６０を有する。なお、噴射ノズル１２は高速なガスを噴出できれば良く、管状だけでなくスリット状ほか如何なる形状でも良い。

複数の噴射ノズル６０は、鋼板１２に向けて延びており、この複数の噴射ノズル６０の先端には、冷却ガスを噴射するための噴射口６２が形成されている。この複数の噴射ノズル６０の先端は、上下方向下側に送られる鋼板１２と干渉しない限度で鋼板１２に近づけて配置される。

また、複数の噴射ノズル６０は、鋼板１２の送り方向を配列方向として並んでいる。第一実施形態において、この複数の噴射ノズル６０の配列方向は、噴射装置５２の上下方向と一致する。なお、複数の噴射ノズル６０は、鋼板１２の横幅方向と一致する噴射装置５２の横幅方向にも配列されている。

複数の噴射ノズル６０のうち噴射装置５２の上下方向の両側に位置する噴射ノズル６０は、先端側に向かうに従って噴射装置５２の上下方向の中央側に向かうように傾斜している。この噴射ノズル６０における噴射装置５２の上下方向に対する傾斜角度θは、例えば、約２０°〜約４５°に設定される。傾斜角度θが２０°よりも小さいと、後述の冷却ガスが上下に広がる効果が得にくく、傾斜角度θが４５°よりも大きいと、噴出ノズル６０の先端から噴出方向の鋼板１２までの距離が大きくなりすぎて、その噴出ノズル６０から噴出する冷却ガスの冷却効果が低減するためである。

一方、複数の噴射ノズル６０のうち上述の両側に位置する噴射ノズル６０を除く残りの複数の噴射ノズル６０は、噴射装置５２の前後方向、すなわち、鋼板１２の板面の法線方向に沿って延びている。

図６に示されるように、互いに向かい合う一対の噴射装置５２Ａの間には、一対の噴射装置５２Ａから噴射された冷却ガスを吸い込むための吸込口６４が設けられている。この吸込口６４は、噴射装置５２Ａの上下方向の両側に位置する噴射ノズル６０の間に配置されている。この吸込口６４と一対の噴射装置５２Ａとは、循環機構６６を介して接続されている。

循環機構６６は、往路管６８、復路管７０、熱交換器７２、水素供給源７４、及び、ブロワ７６を有する。熱交換器７２は、復路管７０を介して吸込口６４と接続されており、一対の噴射装置５２Ａは、往路管６８を介して熱交換器７２と接続されている。熱交換器７２は、空冷又は水冷により冷却ガスを冷却する。

水素供給源７４は、往路管６８に接続されており、往路管６８内に水素（水素ガス）を供給するように作動する。水素供給源７４から往路管６８内に水素が供給されることにより、一対の噴射装置５２Ａから噴射される冷却ガスに水素が添加される。ブロワ７６は、往路管６８に設けられており、一対の噴射装置５２Ａから冷却ガスを噴射させると共に、吸込口６４と一対の噴射装置５２Ａとの間で冷却ガスを循環させるように作動する。

図６に示されるように、上述の一対の噴射装置５２Ａに対して設けられた吸込口６４及び循環機構６６と同様の吸込口６４及び循環機構６６は、一対の噴射装置５２Ｂに対しても設けられている。また、上述の一対の噴射装置５２Ａに対して設けられた吸込口６４及び循環機構６６と同様の吸込口６４及び循環機構６６は、図７に示される一対の噴射装置５２Ｃ、５２Ｄに対してもそれぞれ設けられている。

複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄに対して設けられた複数の循環機構６６における水素供給源７４は、本発明における「水素濃度調節部」に相当し、複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄの各々へ供給する水素の流量を流量調整弁等によりそれぞれ調節可能となっている。

なお、上述の複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄから噴射される冷却ガスには、添加された水素の他に窒素が含まれる。また、冷却ガスに添加される水素としては、例えば、アンモニアを分解することにより得られたものを用いることができる。

複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄから噴射される冷却ガスは、好ましくは、水素が体積比で約１０％〜約７０％含まれるように設定される。水素が体積比で約１０％〜約７０％含まれる冷却ガスを用いるのは、鋼板１２に対する冷却効果と経済性とを両立させるためである。

すなわち、冷却ガス中の水素が体積比で約７０％を超えると、熱伝達係数が飽和して高い冷却効果を得ることができなくなると共に、コストが高くなる。一方、冷却ガス中の水素が体積比で約１０％未満になると、所望の冷却効果を得られなくなる。そのため、水素が体積比で約１０％〜約７０％含まれる冷却ガスを用いることにより、鋼板１２に対する冷却効果を十分に確保しつつ、経済性も確保できるようにしている。

図４に示されるように、複数の中間シール装置５６は、鋼板１２の送り方向に並んで配置されている。複数の中間シール装置５６は、一対の噴射装置５２Ａと一対の噴射装置５２Ｂとの間、一対の噴射装置５２Ｂと一対の噴射装置５２Ｃとの間、及び、一対の噴射装置５２Ｃと一対の噴射装置５２Ｄとの間にそれぞれ配置されている。

複数の中間シール装置５６は、互いに同一の構成とされている。図８、図９に示されるように、各中間シール装置５６は、上流側シール部８８及び下流側シール部９０を有する。上流側シール部８８は、上流側支持ロール９２、上流側第一シール部９４、上流側第二シール部９６、及び、上流側ロールシール部９８によって構成されている。一方、下流側シール部９０は、下流側支持ロール１０２、下流側第一シール部１０４、下流側第二シール部１０６、及び、下流側ロールシール部１０８によって構成されている。

上流側支持ロール９２及び下流側支持ロール１０２は、鋼板１２の幅方向を軸方向として配置されている。この上流側支持ロール９２及び下流側支持ロール１０２は、鋼板１２の幅方向に延びる回転軸１００、１１０によりそれぞれ回転可能に支持されている。上流側支持ロール９２は、鋼板１２の板厚方向一方側に配置されており、下流側支持ロール１０２は、鋼板１２の板厚方向他方側に配置されている。また、下流側支持ロール１０２は、上流側支持ロール９２に対する上下方向下側、すなわち、上流側支持ロール９２に対する鋼板１２の送り方向の下流側に配置されている。

図１０に示されるように、炉体１４には、回転軸１００の両端部が貫通する一対のガイド孔１１２が形成されている。一対のガイド孔１１２は、平面視にて回転軸１００の軸方向と直交する方向に延びる長孔により形成されている。一対のガイド孔１１２によって回転軸１００がガイドされることにより、上流側支持ロール９２は、鋼板１２に対して接離可能となっている。

炉体１４には、図１０に示される一対のガイド孔１１２と同様のガイド孔が図８、図９に示される下流側支持ロール１０２に対しても形成されており、下流側支持ロール１０２は、上流側支持ロール９２と同様に、鋼板１２に対して接離可能となっている。

図８には、上流側支持ロール９２及び下流側支持ロール１０２が鋼板１２に接した状態が示されており、図９には、上流側支持ロール９２及び下流側支持ロール１０２が鋼板１２から離れた状態が示されている。また、図１０には、上流側支持ロール９２が鋼板１２から離れた状態が示されている。

図１０に示されるように、中間シール装置５６は、駆動機構１１４を有する。図１０に示される駆動機構１１４は、上流側支持ロール９２を鋼板１２に対して接離させるためのものであり、炉体１４の外に設けられている。この駆動機構１１４は、モータ１１６、駆動軸１１８、一対の従動軸１２０、一対の駆動ギア１２２、及び、一対の従動ギア１２４、一対のスライダ１２６、及び、一対のベローズ１２８を有する。

駆動軸１１８は、モータ１１６の出力軸と接続されており、回転軸１００と平行に配置されている。駆動軸１１８の両端部には、駆動ギア１２２がそれぞれ固定されている。一対の従動軸１２０は、平面視にて回転軸１００と直交する方向に延びている。一対の従動軸１２０の一端部には、従動ギア１２４がそれぞれ固定されており、各従動ギア１２４は、駆動ギア１２２と噛合されている。従動軸１２０及びスライダ１２６は、ボールネジ機構を構成しており、一対のスライダ１２６には、回転軸１００の両端部が固定されている。

この駆動機構１１４では、モータ１１６の出力軸の正方向及び逆方向の回転に伴いスライダ１２６が往復動し、上流側支持ロール９２が鋼板１２に対して接離される。一対のベローズ１２８は、例えば、シリコーンゴムなどの耐熱性の高い材料で形成される。ガイド孔１１２の周縁部とスライダ１２６とは、ベローズ１２８によって接続されており、このベローズ１２８によりガイド孔１１２がシールされている。

中間シール装置５６には、図１０に示される駆動機構１１４と同様の駆動機構１５４が図８、図９に示される下流側支持ロール１０２に対しても設けられており、この駆動機構１５４により下流側支持ロール１０２が鋼板１２に対して接離される。上流側支持ロール９２及び下流側支持ロール１０２は、鋼板１２に接した状態において鋼板１２の板厚方向一方側及び他方側から鋼板１２をそれぞれ支持する。

図８、図９に示されるように、上流側第一シール部９４は、上流側支持ロール９２に対する鋼板１２と反対側に配置されており、炉体１４の内壁から上流側支持ロール９２に向けて延びている。一方、上流側第二シール部９６は、鋼板１２に対する上流側支持ロール９２と反対側に配置されており、炉体１４の内壁から鋼板１２に向けて延びている。上流側第二シール部９６における鋼板１２側の端部は、鋼板１２に近接される。上流側第一シール部９４と上流側第二シール部９６との間には、鋼板１２を通過させるための隙間と、上流側支持ロール９２を鋼板１２に対して接離する方向に移動させるための隙間が確保されている。

図１０に示されるように、上流側ロールシール部９８は、回転軸１００に固定されており、回転軸１００及び上流側支持ロール９２と一体に移動する。この上流側ロールシール部９８には、上流側支持ロール９２を収容する凹部１３０が形成されている。図８に示されるように、上流側支持ロール９２が鋼板１２に接した状態では、上流側支持ロール９２及び上流側ロールシール部９８によって、上流側第一シール部９４と鋼板１２との間の隙間が塞がれる。上流側ロールシール部９８における上流側第一シール部９４側の端部は、上流側第一シール部９４における上流側ロールシール部９８側の端部と重ね合わされている。

図８、図９に示される下流側支持ロール１０２、下流側第一シール部１０４、下流側第二シール部１０６、及び、下流側ロールシール部１０８は、上述の上流側支持ロール９２、上流側第一シール部９４、上流側第二シール部９６、及び、上流側ロールシール部９８に対して配置が逆になっている。

下流側第一シール部１０４は、下流側支持ロール１０２に対する鋼板１２と反対側に配置されており、炉体１４の内壁から下流側支持ロール１０２に向けて延びている。一方、下流側第二シール部１０６は、鋼板１２に対する下流側支持ロール１０２と反対側に配置されており、炉体１４の内壁から鋼板１２に向けて延びている。下流側第二シール部１０６における鋼板１２側の端部は、鋼板１２に近接される。下流側第一シール部１０４と下流側第二シール部１０６との間には、鋼板１２を通過させるための隙間と、下流側支持ロール１０２を鋼板１２に対して接離する方向に移動させるための隙間が確保されている。

また、上流側ロールシール部９８と同様に、下流側ロールシール部１０８は、回転軸１１０に固定されており、下流側支持ロール１０２と一体に移動する。図９に示されるように、下流側支持ロール１０２が鋼板１２に接した状態では、下流側支持ロール１０２及び下流側ロールシール部１０８によって、下流側第一シール部１０４と鋼板１２との間の隙間が塞がれる。下流側ロールシール部１０８における下流側第一シール部１０４側の端部は、下流側第一シール部１０４における下流側ロールシール部１０８側の端部と重ね合わされている。

なお、図２に示されるように、ダウンパス空間２８には、鋼板１２をその板厚方向から支持する複数の支持ロール１３１、１３２が設けられている。支持ロール１３１は、ダウンパス空間２８の上部に配置され、支持ロール１３２は、ダウンパス空間２８の下部に配置されている。上述の各中間シール装置５６に設けられた上流側支持ロール９２、下流側支持ロール１０２、及び、複数の支持ロール１３１、１３２は、鋼板１２に接触することで鋼板１２のフラッタリングを抑制する機能を有する。

続いて、本発明の第一実施形態に係る冷却設備５０を用いた連続焼鈍炉における冷却方法を説明する。この連続焼鈍炉における冷却方法は、以下に説明する如く、シールステップと、冷却ガス噴射ステップとを備える。

［シールステップ］
シールステップでは、複数の中間シール装置５６がシールするように作動する。すなわち、図１０に示されるモータ１１６が作動し、このモータ１１６の駆動力が、駆動軸１１８、一対の駆動ギア１２２、一対の従動ギア１２４、及び、一対の従動軸１２０を介して一対のスライダ１２６に伝達される。そして、一対のスライダ１２６と共に上流側支持ロール９２が鋼板１２に近づくように移動し、図８に示されるように、上流側支持ロール９２が鋼板１２に接した状態とされる。上流側支持ロール９２が鋼板１２に接した状態では、上流側支持ロール９２及び上流側ロールシール部９８によって、上流側第一シール部９４と鋼板１２との間の隙間が塞がれる。

同様に、図９に示される下流側支持ロール１０２に対して設けられた駆動機構１５４が作動し、下流側支持ロール１０２が鋼板１２に接した状態とされる。下流側支持ロール１０２が鋼板１２に接した状態では、下流側支持ロール１０２及び下流側ロールシール部１０８によって、下流側第一シール部１０４と鋼板１２との間の隙間が塞がれる。

そして、複数の中間シール装置５６により、図２に示される一対の噴射装置５２Ａと一対の噴射装置５２Ｂとの間、一対の噴射装置５２Ｂと一対の噴射装置５２Ｃとの間、及び、一対の噴射装置５２Ｃと一対の噴射装置５２Ｄとの間がそれぞれシールされる。上流側支持ロール９２及び下流側支持ロール１０２は、ダウンパス空間２８を通過する鋼板１２に接することで回転しながら、この鋼板１２をその板厚方向両側から支持する。

［冷却ガス噴射ステップ］
続いて、冷却ガス噴射ステップでは、図６、図７に示される各ブロワ７６が作動し、複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄから鋼板１２に冷却ガスがそれぞれ噴射される。このとき、鋼板１２の冷却性を高めるために、複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄからは冷却ガスが最大限の流速で噴射（ジェット噴射）される。

また、複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄから冷却ガスが噴射されるときには、図６、図７に示される各水素供給源７４が作動して水素を往路管６８内に供給する。このため、複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄから噴射される冷却ガスは、いずれも水素が添加された冷却ガスとされる。

また、図６に示される上流側の各循環機構６６の水素供給源７４は、図７に示される下流側の各循環機構６６の水素供給源７４よりも多い量の水素を往路管６８内に供給する。したがって、上流側の複数の噴射装置５２Ａ、５２Ｂからは、下流側の複数の噴射装置５２Ｃ、５２Ｄが噴射する冷却ガスよりも高い水素濃度の冷却ガスが噴射される。そして、ダウンパス空間２８では、複数の噴射装置５２Ａ、５２Ｂが配置された上流側の領域の方が複数の噴射装置５２Ｃ、５２Ｄが配置された下流側の領域よりも水素濃度が高い水素濃度分布が形成される。

これにより、例えば、複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄから同じ水素濃度の冷却ガスが噴射されて水素濃度分布が一定となる場合に比して、鋼板１２の均熱後の冷却速度、すなわち、冷却帯２０における鋼板１２の冷却開始からの冷却速度が高められ、鋼板１２がより温度の高い状態から急速に冷却される。本実施形態では、所望の冷却速度が得られるように、上流側の複数の噴射装置５２Ａ、５２Ｂから噴射される冷却ガスについて、水素濃度及び流量の少なくともいずれかが調節される。

なお、噴射装置５２Ａと噴射装置５２Ｂとは、噴射する冷却ガスの水素濃度が同一でも良く、また、噴射装置５２Ａの方が噴射装置５２Ｂよりも噴射する冷却ガスの水素濃度が高くても良い。同様に、噴射装置５２Ｃと噴射装置５２Ｄとは、噴射する冷却ガスの水素濃度が同一でも良く、また、噴射装置５２Ｃの方が噴射装置５２Ｄよりも噴射する冷却ガスの水素濃度が高くても良い。

噴射装置５２Ａの方が噴射装置５２Ｂよりも噴射する冷却ガスの水素濃度が高く、かつ、噴射装置５２Ｃの方が噴射装置５２Ｄよりも噴射する冷却ガスの水素濃度が高い場合には、噴射装置５２Ｄが配置された領域、噴射装置５２Ｃが配置された領域、噴射装置５２Ｂが配置された領域、噴射装置５２Ａが配置された領域の順に水素濃度が高い水素濃度分布が形成される。本実施形態では、一例として、このように複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄから噴射される冷却ガスの水素濃度が、下流側の噴射装置５２Ｄから上流側の噴射装置５２Ａへ順に高くなるように調節される。

また、図６に示されるように、各噴射装置５２において、複数の噴射ノズル６０のうち噴射装置５２の上下方向の両側に位置する噴射ノズル６０は、先端側に向かうに従って噴射装置５２の上下方向の中央側に向かうように傾斜している。したがって、この両側の噴射ノズル６０からは、噴射装置５２の上下方向の中央側に向けて冷却ガスが噴射される。これにより、この両側の噴射ノズル６０から噴射され鋼板１２に当たった冷却ガスが噴射装置５２の上下に広がることが抑制される。

一方、各噴射装置５２において、複数の噴射ノズル６０のうち上述の両側に位置する噴射ノズル６０を除く残りの複数の噴射ノズル６０は、鋼板１２の板面の法線方向に沿って延びている。したがって、この残りの噴射ノズル６０からは、鋼板１２の板面の法線方向に沿って冷却ガスが噴射される。これにより、この残りの噴射ノズル６０からは、鋼板１２に向けて最短距離で冷却ガスが噴射され、かつ、この冷却ガスが鋼板１２に垂直に当たるので、鋼板１２が効率良く冷却される。

そして、以上のようにして各噴射装置５２から噴射された冷却ガスは、吸込口６４から吸い込まれ、熱交換器７２で冷却される。熱交換器７２で冷却された冷却ガスには、水素供給源７４から供給された水素が添加される。この冷却ガスは、ブロワ７６を通じて噴射装置５２に供給され、噴射装置５２から噴射される。噴射装置５２から噴射される冷却ガスが所望の水素濃度に保たれるように、水素供給源７４から供給される水素の流量は流量調整弁等により調整される。

なお、下流側の噴射装置５２Ｄから噴射される冷却ガスは、他の複数の噴射装置５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃから噴射される冷却ガスよりも低い水素濃度に設定される。このため、下流側の噴射装置５２Ｄが配置された領域では、他の複数の噴射装置５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃが配置された領域に比して鋼板１２が緩やかに冷却される。

ここで、例えば、「特願２００４−３７５７５６（特開２００６−１８３０７５号公報）」、及び、「Steel Times International-January/February 2011 Flash Cooling technology for the production of high strength galvanised steels」に記載されている通り、鋼板１２の急冷終点温度は、鋼板１２の強度を確保するためには重要である。

そこで、本実施形態では、鋼板１２が所望の急冷終点温度になるように、下流側の噴射装置５２Ｄから噴射される冷却ガスについて、水素濃度及び流量の少なくともいずれかが調節される。本実施形態では、以上の要領にて、鋼板１２が冷却される。

続いて、本発明の第一実施形態の作用及び効果を説明する。

先ず、本発明の第一実施形態の作用及び効果を明確にするために、比較例について説明する。図２０に示される比較例に係る冷却設備３５０は、上述の本発明の第一実施形態に係る冷却設備５０に対し、次のように構成が異なっている。

すなわち、比較例に係る冷却設備３５０では、複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄから同じ濃度の冷却ガスが噴射される。また、比較例に係る冷却設備３５０では、複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄから同じ濃度の冷却ガスが噴射されることでダウンパス空間２８の水素濃度分布が上下方向に一定となるので、複数の中間シール装置５６（図２参照）が不要である。このため、比較例に係る冷却設備３５０からは、複数の中間シール装置５６が省かれている。

また、鋼板１２の冷却性を高めるために、複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄにおける各複数の噴射ノズル６０は、冷却ガスが鋼板１２に垂直に、すなわち最短距離で当たるように、いずれも鋼板１２の板面の法線方向に沿って延びている。さらに、鋼板１２の冷却性をより高めるために、複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄからは冷却ガスが最大限の流速で噴射（ジェット噴射）される。

ところで、鋼板１２の製造上必要とされる冷却速度に関しては、ＴＴＴ（time-temperature-transformation）図の横軸が対数になっていることから分かる通り、鋼板１２の温度の高い領域ほど鋼板１２を急速に冷却にした方が合金の添加量を低減できることが知られている。したがって、鋼板１２の均熱後の冷却速度、すなわち、冷却帯２０における鋼板１２の冷却開始からの冷却速度が高いほど、少ない合金量で高い強度が得られる。

ここで、比較例に係る冷却設備３５０において、例えば、複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄから噴射される冷却ガスの水素濃度を、上述の本発明の第一実施形態に係る冷却設備５０において最も上流側の噴射装置５２Ａから噴射される冷却ガスの水素濃度と同じにした場合には、冷却帯２０における鋼板１２の冷却開始からの冷却速度を高めることができるものの、水素の使用量が増加し、鋼板１２の製造コストが増加する。

一方、比較例に係る冷却設備３５０において、例えば、複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄから噴射される冷却ガスの水素濃度を、上述の本発明の第一実施形態に係る冷却設備５０において最も下流側の噴射装置５２Ｄから噴射される冷却ガスの水素濃度と同じにした場合には、水素の使用量、ひいては、鋼板１２の製造コストを低減できるものの、冷却帯２０における鋼板１２の冷却開始からの冷却速度が低くなるため、鋼板１２の合金量が増加し鋼板１２の強度が低下する。

したがって、鋼板１２の品質向上とコストダウンとを両立させるためには、冷却帯２０における鋼板１２の冷却開始からの冷却速度を高めつつ、水素の使用量を低減できることが望まれる。

この点に関し、図２に示される本発明の第一実施形態に係る冷却設備５０では、一例と沿いて、複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄから噴射される冷却ガスの水素濃度が、下流側の噴射装置５２Ｄから上流側の噴射装置５２Ａへ順に高くなる。そして、噴射装置５２Ｄが配置された領域、噴射装置５２Ｃが配置された領域、噴射装置５２Ｂが配置された領域、噴射装置５２Ａが配置された領域の順に水素濃度が高い水素濃度分布が形成される。

したがって、鋼板１２の均熱後の冷却速度、すなわち、冷却帯２０における鋼板１２の冷却開始からの冷却速度を高めることができ、鋼板１２をより温度の高い状態から急速に冷却することができる。これにより、例えばケイ素（Ｓｉ）やマンガン（Ｍｎ）などの合金の量を少なく抑えながらも、高い強度を得ることができる。

また、複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄから噴射される冷却ガスの水素濃度は、上流側の噴射装置５２Ａから下流側の噴射装置５２Ｄへ順に低くなる。したがって、水素の使用量を低減することができる。

ところで、図２０に示される比較例に係る冷却設備３５０において、例えば、複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄから噴射される冷却ガスの水素濃度を、上述の第一実施形態と同様に、下流側の噴射装置５２Ｄから上流側の噴射装置５２Ａへ順に高くすることも考えられる。

しかしながら、比較例に係る冷却設備３５０において、複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄにおける各複数の噴射ノズル６０は、いずれも鋼板１２の板面の法線方向に沿って延びている。噴射ノズル６０の先端から、噴出方向の鋼板１２までの距離が短いほど、鋼板１２の冷却能を高めることができる。一方、噴射ノズル６０の先端を鋼板１２に近づけすぎると、形状の崩れた鋼板１２が通板されたり、鋼板１２が振れたりしたときに、噴射ノズル６０の先端が鋼板１２に接触し、噴射ノズル６０を損傷したり、鋼板１２を疵付けたりする。そのため、鋼板１２と噴射ノズル６０の隙間を通板可能な最低距離とし、噴射ノズル６０を鋼板１２の板面の法線方向に沿って延ばすのが、当業者の技術常識であるためであった。

したがって、例えば、上流側の噴射装置５２Ａから噴射された水素濃度の高い冷却ガスは、鋼板１２に当たって水素濃度の低い他の領域に流れてしまう。その一方で、上流側の噴射装置５２Ａと対応する吸込口６４には、その下流側に位置する噴射装置５２Ｂから噴射された水素濃度の低い冷却ガスや、噴射装置５２Ａよりも上流側に位置する中間パス空間２６等からの水素を含まないガスが混じって吸入される。このため、上流側の噴射装置５２Ａから水素濃度の高い冷却ガスを噴射させることができなくなってしまう。

また、上流側の噴射装置５２Ａから噴射される冷却ガスの水素濃度を確保しようとすると、上流側の噴射装置５２Ａから噴射される冷却ガスに水素を添加する必要があり、鋼板１２の製造コストが増加する。

さらに、下流側の噴射装置５２Ｄについても、この下流側の噴射装置５２Ｄと対応する吸込口６４には、その上流側に位置する噴射装置５２Ｃ等から噴射された水素濃度の高い冷却ガスが混じって吸入される。このため、下流側の噴射装置５２Ｄから噴射される冷却ガスの水素濃度が高くなってしまい、所定の水素濃度が得られなくなってしまう。

この点に関し、図２に示される本発明の第一実施形態に係る冷却設備５０では、図５に示されるように、各噴射装置５２において、複数の噴射ノズル６０のうち噴射装置５２の上下方向の両側に位置する噴射ノズル６０は、先端側に向かうに従って噴射装置５２の上下方向の中央側に向かうように傾斜している。そして、この両側の噴射ノズル６０からは、噴射装置５２の上下方向の中央側に向けて冷却ガスが噴射される。したがって、この両側の噴射ノズル６０から噴射され鋼板１２に当たった冷却ガスが噴射装置５２の上下に広がることを抑制することができる。

これにより、図４に示されるように、噴射装置５２Ｄが配置された領域、噴射装置５２Ｃが配置された領域、噴射装置５２Ｂが配置された領域、噴射装置５２Ａが配置された領域の順に水素濃度が高い水素濃度分布を維持することができると共に、水素の使用量をより一層低減することができる。特に、急速冷却が望まれる、最上段の噴射装置５２Ａにおいては、高い水素濃度分布を維持できることにより、噴射ノズル６０を傾斜させたことによる噴射ノズル６０の先端から鋼板１２までの噴射距離の増大による冷却能の低下を補って余りある高い冷却能を確保することができる。

また、図５に示されるように、各噴射装置５２において、複数の噴射ノズル６０のうち上述の両側に位置する噴射ノズル６０を除く残りの複数の噴射ノズル６０は、鋼板１２の板面の法線方向に沿って延びている。そして、この残りの噴射ノズル６０からは、鋼板１２の板面の法線方向に沿って冷却ガスが噴射される。したがって、この残りの噴射ノズル６０から鋼板１２に向けて最短距離で冷却ガスが噴射され、かつ、この冷却ガスが鋼板１２に垂直に当たるので、鋼板１２を効率良く冷却することができ、鋼板１２の冷却性を高めることができる。

また、吸込口６４は、各噴射装置５２の上下方向の両側に位置する噴射ノズル６０の間に配置されている。したがって、複数の噴射ノズル６０から噴射された冷却ガスが拡散せずに吸込口６４に吸い込まれるので、冷却ガスを吸込口６４によって効率良く回収することができる。

また、図４に示されるように、一対の噴射装置５２Ａと一対の噴射装置５２Ｂとの間、一対の噴射装置５２Ｂと一対の噴射装置５２Ｃとの間、及び、一対の噴射装置５２Ｃと一対の噴射装置５２Ｄとの間は、それぞれ中間シール装置５６によってシールされている。したがって、各中間シール装置５６の両側に位置する領域の一方から他方へ冷却ガスが流出することを抑制することができるので、水素濃度分布を適切に維持することができる。

また、図８、図９に示されるように、各中間シール装置５６は、上流側シール部８８及び下流側シール部９０の二重のシール構造になっている。したがって、中間シール装置５６によるシール性を向上させることができる。

また、中間シール装置５６において、上流側支持ロール９２、上流側第一シール部９４、上流側第二シール部９６、及び、上流側ロールシール部９８は、下流側支持ロール１０２、下流側第一シール部１０４、下流側第二シール部１０６、及び、下流側ロールシール部１０８に対して配置が逆になっている。

したがって、鋼板１２と上流側第二シール部９６との間の隙間１４２を、下流側支持ロール１０２、下流側第一シール部１０４、及び、下流側ロールシール部１０８で塞ぐことができる。同様に、鋼板１２と下流側第二シール部１０６との間の隙間１４４を、上流側支持ロール９２、上流側第一シール部９４、及び、上流側ロールシール部９８で塞ぐことができる。これにより、中間シール装置５６によるシール性をより一層向上させることができる。

また、図２に示されるように、複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄ、及び、複数の中間シール装置５６は、ダウンパス空間２８に配置されており、複数の噴射装置５２Ａは、ダウンパス空間２８の上部に配置されている。したがって、比重の小さい水素が中間シール装置５６の隙間等を通じて上方に移動することにより、複数の噴射装置５２Ａが配置された領域では、上流側に向かうほど水素濃度が高くなる濃度勾配が形成される。これにより、鋼板１２がダウンパス空間２８に送られた直後から急冷されるので、冷却帯２０における鋼板１２の冷却開始からの冷却速度をより一層高めることができる。

また、下流側の噴射装置５２Ｄから噴射される冷却ガスは、他の複数の噴射装置５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃから噴射される冷却ガスよりも低い水素濃度に設定される。このため、下流側の噴射装置５２Ｄが配置された領域では、他の複数の噴射装置５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃが配置された領域に比して鋼板１２を緩やかに冷却することができる。これにより、鋼板１２の温度の調節が容易になるので、鋼板１２の強度に重要とされている急冷終点温度の制御性を向上させることができる。

続いて、本発明の第一実施形態の変形例を説明する。

上記第一実施形態では、各噴射装置５２において、複数の噴射ノズル６０のうち噴射装置５２の上下方向の両側に位置する噴射ノズル６０を除く残りの複数の噴射ノズル６０は、鋼板１２の板面の法線方向に沿って延びている。

しかしながら、例えば、図１１に示されるように、各噴射装置５２において、複数の噴射ノズル６０のうち噴射装置５２の上下方向の中央部よりも上側に位置する複数の噴射ノズル６０は、先端側に向かうに従って噴射装置５２の上下方向の下側に向かうように傾斜していても良い。また、複数の噴射ノズル６０のうち噴射装置５２の上下方向の中央部よりも下側に位置する複数の噴射ノズル６０は、先端側に向かうに従って噴射装置５２の上下方向の上側に向かうように傾斜していても良い。すなわち、各噴射装置５２において、複数の噴射ノズル６０は、全て傾斜していても良い。

このように構成されていると、各噴射装置５２から噴射された冷却ガスが噴射装置５２の上下方向に広がることをより一層抑制することができる。

また、例えば、図１２に示されるように、各噴射装置５２における上下方向の両側には、傾斜する噴射ノズル６０がそれぞれ複数設けられていても良い。すなわち、各噴射装置５２における上下方向の両側に設けられ傾斜する噴射ノズル６０の本数は、複数ずつでも良い。

このように構成されていると、傾斜する噴射ノズル６０が増える分、噴射装置５２から噴射された冷却ガスが噴射装置５２の上下方向に広がることを抑制することができる。ただし、噴射ノズル６０が傾斜すると、この傾斜する噴射ノズル６０から噴射される冷却ガスの鋼板１２までの経路が長くなり鋼板１２の冷却性が低下する虞があるので、傾斜する噴射ノズル６０の本数は、鋼板１２の冷却性を確保できる範囲で設定されることが望ましい。

また、例えば、図１３に示されるように、各噴射装置５２において、複数の噴射ノズル６０のうち噴射装置５２の上下方向の中央部よりも上側に位置する複数の噴射ノズル６０は、上側の噴射ノズル６０から下側の噴射ノズル６０へ順に傾斜角度が小さくなるように構成されていても良い。また、複数の噴射ノズル６０のうち噴射装置５２の上下方向の中央部よりも下側に位置する複数の噴射ノズル６０は、下側の噴射ノズル６０から上側の噴射ノズル６０へ順に傾斜角度が小さくなるように構成されていても良い。

このように構成されていても、各噴射装置５２から噴射された冷却ガスが噴射装置５２の上下方向に広がることを抑制しつつ、噴射装置５２から噴射された冷却ガスによる鋼板１２の冷却性を確保することができる。

また、上記第一実施形態では、上流側の複数の噴射装置５２Ａ、５２Ｂと下流側の複数の噴射装置５２Ｃ、５２Ｄとが同一の構成とされており、上流側の複数の噴射装置５２Ａ、５２Ｃと下流側の複数の噴射装置５２Ｃ、５２Ｄとで複数の噴射ノズル６０の配置や傾斜する噴射ノズル６０の本数等が同じとなっている。

しかしながら、上流側の複数の噴射装置５２Ａ、５２Ｂと下流側の複数の噴射装置５２Ｃ、５２Ｄとで複数の噴射ノズル６０の配置や傾斜する噴射ノズル６０の本数等が異なっていても良い。また、噴射装置５２Ａと噴射装置５２Ｂとで複数の噴射ノズル６０の配置や傾斜する噴射ノズル６０の本数等が異なっていても良く、同様に、噴射装置５２Ｃと噴射装置５２Ｄとで複数の噴射ノズル６０の配置や傾斜する噴射ノズル６０の本数等が異なっていても良い。

また、上記第一実施形態において、冷却設備５０は、四段の複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄを有するが、複数の噴射装置の段数は、何段でも良い。

また、上記第一実施形態において、各中間シール装置５６は、上流側シール部８８及び下流側シール部９０を有する二重構造とされているが、一重や三重以上の構造とされていても良い。

また、中間シール装置５６は、上流側支持ロール９２、上流側第一シール部９４、上流側第二シール部９６、上流側ロールシール部９８、下流側支持ロール１０２、下流側第一シール部１０４、下流側第二シール部１０６、及び、下流側ロールシール部１０８によって構成されているが、これら以外の部材を有する構成とされていても良い。

また、上記第一実施形態において、複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄ、及び、複数の中間シール装置５６は、ダウンパス空間２８に配置されている。しかしながら、例えば、設備の都合上、アップパス空間２４にて鋼板１２を冷却せざるを得ないような場合には、図１４に示されるように、複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄ、及び、複数の中間シール装置５６がアップパス空間２４に配置されていても良い。

また、複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄ、及び、複数の中間シール装置５６は、ダウンパス空間２８やアップパス空間２４以外の空間に配置されても良い。

また、上記第一実施形態において、冷却設備５０は、複数の中間シール装置５６を備えるが、この複数の中間シール装置５６のうちいずれかの中間シール装置５６は、省かれても良い。また、冷却設備５０から全ての中間シール装置５６が省かれても良い。

また、上記第一実施形態では、鋼板１２を挟んで互いに向かい合う各一対の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄに対して循環機構６６がそれぞれ設けられているが、複数の噴射装置５２Ａ〜５２Ｄのうち鋼板１２の送り方向に並ぶ噴射装置で冷却ガスの水素濃度が同じである場合には、この鋼板１２の送り方向に並ぶ噴射装置に対して共通の循環機構６６が設けられても良い。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態を説明する。

図１５に示される本発明の第二実施形態に係る冷却設備２５０は、上述の第一実施形態に係る冷却設備５０（図４参照）に対し、次のように構成が異なっている。

すなわち、本発明の第二実施形態に係る冷却設備２５０では、一対の噴射装置５２Ａと一対の噴射装置５２Ｂとの間の中間シール装置５６、及び、一対の噴射装置５２Ｃと一対の噴射装置５２Ｄとの間の中間シール装置５６がそれぞれ省かれており、一対の噴射装置５２Ｂと一対の噴射装置５２Ｃとの間にのみ中間シール装置５６が配置されている。

そして、鋼板１２の送り方向に並ぶ噴射装置５２Ａ、５２Ｂによって噴射部２５２Ａが構成され、鋼板１２の送り方向に並ぶ噴射装置５２Ｃ、５２Ｄによって噴射部２５２Ｂが構成されている。複数の噴射部２５２Ａ、２５２Ｂは、互いに同一の構成とされている。なお、以下、複数の噴射部２５２Ａ、２５２Ｂのそれぞれをまとめて説明する場合には、複数の噴射部２５２Ａ、２５２Ｂのそれぞれを単に噴射部２５２と称する。

噴射部２５２Ａは、鋼板１２の送り方向に並ぶ噴射装置５２Ａ、５２Ｂに跨って複数の噴射ノズル６０を有する。つまり、噴射部２５２Ａの複数の噴射ノズル６０は、噴射装置５２Ａに設けられた複数の噴射ノズル６０と、噴射装置５２Ｂに設けられた複数の噴射ノズル６０とによって構成されている。

この噴射部２５２Ａにおいて、複数の噴射ノズル６０のうち噴射部２５２Ａの上下方向の両側に位置する噴射ノズル６０、つまり、噴射装置５２Ａにおける上側の噴射ノズル６０と、噴射装置５２Ｂにおける下側の噴射ノズル６０とは、先端側に向かうに従って噴射部２５２Ａの上下方向の中央側に向かうように傾斜している。

一方、噴射部２５２Ａにおいて、複数の噴射ノズル６０のうち噴射部２５２Ａの上下方向の両側に位置する噴射ノズル６０を除く残りの複数の噴射ノズル６０は、噴射部２５２Ａの前後方向、すなわち、鋼板１２の板面の法線方向に沿って延びている。

同様に、噴射部２５２Ｂは、鋼板１２の送り方向に並ぶ噴射装置５２Ｃ、５２Ｄに跨って複数の噴射ノズル６０を有する。つまり、噴射部２５２Ｂの複数の噴射ノズル６０は、噴射装置５２Ｃに設けられた複数の噴射ノズル６０と、噴射装置５２Ｄに設けられた複数の噴射ノズル６０とによって構成されている。

この噴射部２５２Ｂにおいて、複数の噴射ノズル６０のうち噴射部２５２Ｂの上下方向の両側に位置する噴射ノズル６０、つまり、噴射装置５２Ｃにおける上側の噴射ノズル６０と、噴射装置５２Ｄにおける下側の噴射ノズル６０とは、先端側に向かうに従って噴射部２５２Ａの上下方向の中央側に向かうように傾斜している。

一方、噴射部２５２Ｂにおいて、複数の噴射ノズル６０のうち噴射部２５２Ｂの上下方向の両側に位置する噴射ノズル６０を除く残りの複数の噴射ノズル６０は、噴射部２５２Ｂの前後方向、すなわち、鋼板１２の板面の法線方向に沿って延びている。

そして、この本発明の第二実施形態に係る冷却設備２５０において、噴射部２５２Ａを構成する複数の噴射装置５２Ａ、５２Ｂからは、噴射部２５２Ｂを構成する複数の複数の噴射装置５２Ｃ、５２Ｄから噴射される冷却ガスよりも高い水素濃度の冷却ガスが噴射される。そして、ダウンパス空間２８では、噴射部２５２Ａが配置された上流側の領域の方が噴射部２５２Ｂが配置された下流側の領域よりも水素濃度が高い水素濃度分布が形成される。

なお、噴射装置５２Ａと噴射装置５２Ｂとは、噴射する冷却ガスの水素濃度が同一でも良く、また、噴射装置５２Ａの方が噴射装置５２Ｂよりも噴射する冷却ガスの水素濃度が高くても良い。同様に、噴射装置５２Ｃと噴射装置５２Ｄとは、噴射する冷却ガスの水素濃度が同一でも良く、また、噴射装置５２Ｃの方が噴射装置５２Ｄよりも噴射する冷却ガスの水素濃度が高くても良い。

また、本発明の第二実施形態に係る冷却設備２５０には、噴射部２５２Ａ、２５２Ｂのそれぞれと対応する吸込口６４が形成されている。上流側の噴射部２５２Ａと上流側の吸込口６４とは、上述の第一実施形態と同様の循環機構によって接続されており、同様に、下流側の噴射部２５２Ｂと下流側の吸込口６４も、循環機構によって接続されている。

上流側の吸込口６４は、好ましくは、噴射部２５２Ａの上下方向の両側に位置する噴射ノズル６０の間に配置される。本実施形態では、一例として、上流側の吸込口６４は、噴射部２５２Ａ（複数の噴射装置５２Ａ、５２Ｂ）が配置された高水素濃度領域の中央部に配置されている。

下流側の吸込口６４も、好ましくは、噴射部２５２Ｂの上下方向の両側に位置する噴射ノズル６０の間に配置される。本実施形態では、一例として、下流側の吸込口６４は、噴射部２５２Ｂ（複数の噴射装置５２Ｃ、５２Ｄ）が配置された低水素濃度領域の中央部に配置されている。

続いて、本発明の第二実施形態の作用及び効果を説明する。

本発明の第二実施形態に係る冷却設備２５０においても、上述の本発明の第一実施形態と同様に、上流側の複数の噴射装置５２Ａ、５２Ｂによって構成された噴射部２５２Ａから噴射される冷却ガスは、下流側の複数の噴射装置５２Ｃ、５２Ｄによって構成された噴射部２５２Ｂから噴射される冷却ガスよりも水素濃度が高く設定される。そして、ダウンパス空間２８では、噴射部２５２Ａが配置された上流側の領域の方が噴射部２５２Ｂが配置された下流側の領域よりも水素濃度が高い水素濃度分布が形成される。

したがって、鋼板１２の均熱後の冷却速度、すなわち、冷却帯２０における鋼板１２の冷却開始からの冷却速度を高めることができ、鋼板１２をより温度の高い状態から急速に冷却することができる。これにより、例えばケイ素（Ｓｉ）やマンガン（Ｍｎ）などの合金の量を少なく抑えながらも、高い強度を得ることができる。

また、下流側の噴射部２５２Ｂから噴射される冷却ガスは、上流側の噴射部２５２Ａから噴射される冷却ガスよりも水素濃度が低く設定される。したがって、水素の使用量を低減することができる。

しかも、各噴射部２５２において、複数の噴射ノズル６０のうち噴射部２５２の上下方向の両側に位置する噴射ノズル６０は、先端側に向かうに従って噴射装置５２の上下方向の中央側に向かうように傾斜している。そして、この両側の噴射ノズル６０からは、噴射部２５２の上下方向の中央側に向けて冷却ガスが噴射される。したがって、この両側の噴射ノズル６０から噴射され鋼板１２に当たった冷却ガスが噴射部２５２の上下に広がることを抑制することができる。

これにより、噴射部２５２Ａが配置された上流側の領域の方が、噴射部２５２Ｂが配置された下流側の領域よりも水素濃度が高い水素濃度分布を維持することができると共に、水素の使用量をより一層低減することができる。

また、各噴射部２５２において、複数の噴射ノズル６０のうち噴射部２５２の上下方向の両側に位置する噴射ノズル６０を除く残りの複数の噴射ノズル６０は、鋼板１２の板面の法線方向に沿って延びている。そして、この残りの噴射ノズル６０からは、鋼板１２の板面の法線方向に沿って冷却ガスが噴射される。したがって、この残りの噴射ノズル６０から鋼板１２に向けて最短距離で冷却ガスが噴射され、かつ、この冷却ガスが鋼板１２に垂直に当たるので、鋼板１２を効率良く冷却することができ、鋼板１２の冷却性を高めることができる。

また、上流側の吸込口６４は、噴射部２５２Ａにおける上下方向の両側に位置する噴射ノズル６０の間に配置されている。したがって、噴射部２５２Ａにおける複数の噴射ノズル６０から噴射された冷却ガスが拡散せずに上流側の吸込口６４に吸い込まれるので、冷却ガスを上流側の吸込口６４によって効率良く回収することができる。同様に、下流側の吸込口６４も、噴射部２５２Ｂにおける上下方向の両側に位置する噴射ノズル６０の間に配置されているので、噴射部２５２Ｂにおける複数の噴射ノズル６０から噴射された冷却ガスを下流側の吸込口６４によって効率良く回収することができる。

また、噴射部２５２Ａと噴射部２５２Ｂとの間は、中間シール装置５６によってシールされている。したがって、中間シール装置５６の両側に位置する領域の一方から他方へ冷却ガスが流出することを抑制することができるので、水素濃度分布を適切に維持することができる。

続いて、本発明の第二実施形態の変形例を説明する。

上記第二実施形態では、噴射部２５２Ａにおいて、複数の噴射ノズル６０のうち噴射部２５２Ａの上下方向の両側に位置する噴射ノズル６０を除く残りの複数の噴射ノズル６０は、鋼板１２の板面の法線方向に沿って延びている。

しかしながら、例えば、図１６に示されるように、噴射部２５２Ａを構成する複数の噴射装置５２Ａ、５２Ｂのうち上流側の噴射装置５２Ａでは、複数の噴射ノズル６０がいずれも先端側に向かうに従って噴射装置５２Ａの上下方向の下側に向かうように傾斜していても良い。また、噴射部２５２Ａを構成する複数の噴射装置５２Ａ、５２Ｂのうち下流側の噴射装置５２Ｂでは、複数の噴射ノズル６０がいずれも先端側に向かうに従って噴射装置５２Ｂの上下方向の上側に向かうように傾斜していても良い。すなわち、噴射部２５２Ａにおいて、複数の噴射ノズル６０は、全て傾斜していても良い。

このように構成されていると、噴射部２５２Ａから噴射された冷却ガスが噴射部２５２Ａの上下方向に広がることをより一層抑制することができる。

また、例えば、図１７に示されるように、噴射部２５２Ａを構成する複数の噴射装置５２Ａ、５２Ｂのうち上流側の噴射装置５２Ａでは、上側の複数の噴射ノズル６０が先端側に向かうに従って噴射装置５２Ａの上下方向の下側に向かうように傾斜していても良い。また、噴射部２５２Ａを構成する複数の噴射装置５２Ａ、５２Ｂのうち下流側の噴射装置５２Ｂでは、下側の複数の噴射ノズル６０が先端側に向かうに従って噴射装置５２Ｂの上下方向の上側に向かうように傾斜していても良い。すなわち、噴射部２５２Ａにおける上下方向の両側に設けられ傾斜する噴射ノズル６０の本数は、複数でも良い。

このように構成されていると、傾斜する噴射ノズル６０が増える分、上流側の噴射部２５２Ａから噴射された冷却ガスが噴射部２５２Ａの上下方向に広がることを抑制することができる。

また、図１６、図１７に示される変形例において、噴射部２５２Ａを構成する複数の噴射装置５２Ａ、５２Ｂのうち上流側の噴射装置５２Ａでは、上側の噴射ノズル６０から下側の噴射ノズル６０へ順に傾斜角度が小さくなるように構成されていても良い。また、噴射部２５２Ａを構成する複数の噴射装置５２Ａ、５２Ｂのうち下流側の噴射装置５２Ｂでは、下側の噴射ノズル６０から上側の噴射ノズル６０へ順に傾斜角度が小さくなるように構成されていても良い。

また、上記第二実施形態において、噴射部２５２Ａは、一例として、二段の噴射装置５２Ａ、５２Ｂによって構成されているが、噴射部２５２Ａを構成する噴射装置の段数は、何段でも良い。

ここで、図１８、図１９には、一例として、噴射部２５２Ａを三段の噴射装置で構成した変形例が示されている。図１８に示される変形例は、上述の図１５に示される変形例に対し、噴射部２５２Ａにおける上流側の噴射装置５２Ａと下流側の噴射装置５２Ｂとの間に中間の噴射装置５２Ｅを追加した例である。また、図１９に示される変形例は、上述の図１６に示される変形例に対し、噴射部２５２Ａにおける上流側の噴射装置５２Ａと下流側の噴射装置５２Ｂとの間に中間の噴射装置５２Ｅを追加した例である。

図１８、図１９に示されるように、噴射部２５２Ａが中間の噴射装置５２Ｅを備える場合、この中間の噴射装置５２Ｅでは、複数の噴射ノズル６０が鋼板１２の板面の法線方向に沿って延びていても良い。

なお、噴射部２５２Ｂにおける複数の噴射ノズル６０についても、上述の噴射部２５２Ａにおける複数の噴射ノズル６０についての変形例と同様の変形例を採用することが可能である。

また、上記第二実施形態では、噴射部２５２Ａと噴射部２５２Ｂとが同一の構成とされており、噴射部２５２Ａと噴射部２５２Ｂとで複数の噴射ノズル６０の配置や傾斜する噴射ノズル６０の本数等が同じとなっている。しかしながら、噴射部２５２Ａと噴射部２５２Ｂとで複数の噴射ノズル６０の配置や傾斜する噴射ノズル６０の本数等が異なっていても良い。また、噴射部２５２Ａと噴射部２５２Ｂとで噴射装置の段数が異なっていても良い。

また、上記第二実施形態においても、中間シール装置５６の構成や冷却設備２５０の設置位置については、上記第一実施形態と同様の変形例が採用されても良い。

また、上記第二実施形態において、冷却設備２５０は、中間シール装置５６を備えるが、この中間シール装置５６は、省かれても良い。

以上、本発明の第一及び第二実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

Claims (3)

1. 帯状の鋼板が順に送られる加熱帯、均熱帯、及び、冷却帯を有する連続焼鈍炉における前記冷却帯にそれぞれ配置されると共に、前記鋼板の送り方向に並び、水素が添加された冷却ガスを複数の噴射ノズルから前記鋼板にそれぞれ噴射する複数の噴射部と、
   前記冷却帯のうち前記複数の噴射部が配置された空間では、上流側の領域の方が下流側の領域よりも水素濃度が高い水素濃度分布が形成されるように、前記複数の噴射部の各々から噴射される冷却ガスの水素濃度を調節する水素濃度調節部と、
   を備え、
   前記複数の噴射部における各前記複数の噴射ノズルは、前記鋼板の送り方向を配列方向として並ぶと共に、それぞれ前記鋼板に向けて延びており、
   各前記複数の噴射ノズルのうち少なくとも前記配列方向の両側に位置する噴射ノズルは、先端側に向かうに従って前記配列方向の中央側に向かうように傾斜している、
   連続焼鈍炉における冷却設備。
2. 各前記複数の噴射ノズルのうち、前記配列方向の両側に位置する噴射ノズルを除く残りの噴射ノズルは、前記鋼板の板面の法線方向に沿って延びている、
   請求項１に記載の連続焼鈍炉における冷却設備。
3. 前記複数の噴射部の間に配置された中間シール装置をさらに備え、
   前記中間シール装置は、
   前記鋼板の板厚方向一方側から前記鋼板を支持する上流側支持ロールと、
   前記上流側支持ロールに対する前記鋼板の送り方向の下流側に配置され、前記鋼板の板厚方向他方側から前記鋼板を支持する下流側支持ロールと、
   前記上流側支持ロールに対する前記鋼板と反対側に配置され、前記冷却帯を形成する炉体の内壁から前記上流側支持ロールに向けて延びる上流側第一シール部と、
   前記鋼板に対する前記上流側支持ロールと反対側に配置され、前記炉体の内壁から前記鋼板に向けて延びる上流側第二シール部と、
   前記下流側支持ロールに対する前記鋼板と反対側に配置され、前記炉体の内壁から前記下流側支持ロールに向けて延びる下流側第一シール部と、
   前記鋼板に対する前記下流側支持ロールと反対側に配置され、前記炉体の内壁から前記鋼板に向けて延びる下流側第二シール部と、
   前記上流側支持ロールとで、前記上流側第一シール部と前記鋼板との間の隙間を塞ぐ上流側ロールシール部と、
   前記下流側支持ロールとで、前記下流側第一シール部と前記鋼板との間の隙間を塞ぐ下流側ロールシール部と、
   を有する、
   請求項１又は請求項２に記載の連続焼鈍炉における冷却設備。