JP3867073B2 - 熱間圧延鋼板の冷却装置および冷却方法 - Google Patents
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Description
本発明は、熱間圧延して得られた鋼板の冷却装置に関し、より詳しくは、形状特性が良好で材質が均一な圧延鋼板を得るために適用される熱間圧延鋼板の冷却装置および冷却方法に関するものである。
熱間圧延により鋼板を製造する場合、熱間圧延された熱間鋼板は、巻取や酸洗工程に搬送する際、あるいは材質制御のために冷却されるが、この際に、均一な材質特性および形状特性（平坦度）を確保することが重要であることから、特に板幅方向の温度分布が一様となるように冷却制御を行う必要がある。
このような冷却制御を行うための冷却装置として、例えば、特許文献１には、圧延後の搬送ラインを走行する熱鋼板と、それを取り囲むように設けたカバーとの間に冷却水室を形成し、その冷却水室の水中で熱鋼板にジェット水流を当て、冷却水室中で熱鋼板上に高速水流を生じさせて急速冷却を可能にし、熱鋼板上に幅方向の排出流を生じさせないようにし、冷却水室の前後からカバー上面に溢流による排出流路を形成して片冷えをなくして均一冷却を可能にすることを意図したものが開示されている。
しかし、この特許文献１の冷却装置は、複雑構造の冷却水室を必要とするものであることから設備費およびメンテナンス負担が大きいという問題に加え、厚鋼板は全幅にわたって一様に冷却されるため、エッジ部が過冷却になり反りや組織の偏析が生じやすく、均質な厚鋼板を得ることが難しいという問題がある。
また、スプレーノズルがスリットノズルであり、噴射流は幅方向に一様に形成されるが、冷却水室の上部にカバーがあるため、冷却水室での対流が抑制されることから充分な冷却効率が得られず、必要水量増加など冷却コストが増大するという問題もある。
特開昭５８−８６９０４号公報
このような冷却制御を行うための冷却装置として、例えば、特許文献１には、圧延後の搬送ラインを走行する熱鋼板と、それを取り囲むように設けたカバーとの間に冷却水室を形成し、その冷却水室の水中で熱鋼板にジェット水流を当て、冷却水室中で熱鋼板上に高速水流を生じさせて急速冷却を可能にし、熱鋼板上に幅方向の排出流を生じさせないようにし、冷却水室の前後からカバー上面に溢流による排出流路を形成して片冷えをなくして均一冷却を可能にすることを意図したものが開示されている。
しかし、この特許文献１の冷却装置は、複雑構造の冷却水室を必要とするものであることから設備費およびメンテナンス負担が大きいという問題に加え、厚鋼板は全幅にわたって一様に冷却されるため、エッジ部が過冷却になり反りや組織の偏析が生じやすく、均質な厚鋼板を得ることが難しいという問題がある。
また、スプレーノズルがスリットノズルであり、噴射流は幅方向に一様に形成されるが、冷却水室の上部にカバーがあるため、冷却水室での対流が抑制されることから充分な冷却効率が得られず、必要水量増加など冷却コストが増大するという問題もある。
本発明は、搬送中の熱間圧延鋼板に対して冷却媒体を噴射するスプレーノズルを複数列配置してなる熱間圧延鋼板を冷却する場合において、熱間圧延鋼板の両側端部の過冷却を防止して、圧延鋼板の幅方向の形状特性および材質特性の均一性を、低コストで容易に確保できる熱間圧延鋼板の冷却装置と冷却方法を提供するものである。
本発明は、上記課題の解決のため、以下の（１）〜（６）を要旨とするものである。
（１） 搬送中の熱間圧延鋼板を複数の拘束ロールで拘束状態にして、拘束ロール間の上部に複数のスプレーノズルを備えた冷却装置から冷媒を噴射して該熱間圧延鋼板を冷却する冷却装置であって、拘束ロール間に拘束された熱間圧延鋼板上面の両側端部に、側端から幅方向中心側に１０〜３００ｍｍ離れた位置に、両側端部への冷媒の流出を抑制して冷媒溜をつくりこの冷媒溜の後部端と拘束ロールとの間に冷媒の排出流路を形成する堰を配置したことを特徴とする熱間圧延鋼板の冷却装置。
（２） （１）において、堰が、その中間部から後部側にかけて冷媒溜から冷媒の一部が溢流可能な高さを有し、かつ後部側で冷媒の溢流量が漸増するような冷媒の排出流路を形成したものであることを特徴とする熱間圧延鋼板の冷却装置。
（３） （１）において、堰が、幅中心側に角度αで噴射される複数のスプレー噴流で形成されていることを特徴とする熱間圧延鋼板の冷却装置。
（４） （１）〜（３）のいずれかにおいて、堰が、熱間圧延鋼板の幅方向中心線を中心として対称に変位可能で、堰間距離を可変であることを特徴とする熱間圧延鋼板の冷却装置。
（１） 搬送中の熱間圧延鋼板を複数の拘束ロールで拘束状態にして、拘束ロール間の上部に複数のスプレーノズルを備えた冷却装置から冷媒を噴射して該熱間圧延鋼板を冷却する冷却装置であって、拘束ロール間に拘束された熱間圧延鋼板上面の両側端部に、側端から幅方向中心側に１０〜３００ｍｍ離れた位置に、両側端部への冷媒の流出を抑制して冷媒溜をつくりこの冷媒溜の後部端と拘束ロールとの間に冷媒の排出流路を形成する堰を配置したことを特徴とする熱間圧延鋼板の冷却装置。
（２） （１）において、堰が、その中間部から後部側にかけて冷媒溜から冷媒の一部が溢流可能な高さを有し、かつ後部側で冷媒の溢流量が漸増するような冷媒の排出流路を形成したものであることを特徴とする熱間圧延鋼板の冷却装置。
（３） （１）において、堰が、幅中心側に角度αで噴射される複数のスプレー噴流で形成されていることを特徴とする熱間圧延鋼板の冷却装置。
（４） （１）〜（３）のいずれかにおいて、堰が、熱間圧延鋼板の幅方向中心線を中心として対称に変位可能で、堰間距離を可変であることを特徴とする熱間圧延鋼板の冷却装置。
（５） （１）〜（４）のいずれかの、複数のスプレーノズルと堰を備えた熱間圧延鋼板の冷却装置を、熱間圧延ラインの冷却ゾーンに、搬送中の熱間圧延鋼板を上面側から冷却可能に配置し、複数のスプレーノズルからの噴射冷媒の熱間圧延鋼板の両側端部からの排出を堰によって抑制して冷媒溜をつくり、この冷媒溜で熱間圧延鋼板を効率よく冷却し、冷媒溜からの冷媒を堰の後部側に形成した排出流路から熱間圧延鋼板の側端部経由で外方に排出することを特徴とする熱間圧延鋼板の冷却方法。
（６） （５）において、（３）または（４）の、複数のスプレーノズルと複数のスプレー噴流で形成した堰を備えた熱間圧延鋼板の冷却装置を、熱間圧延ラインの冷却ゾーンに搬送中の熱間圧延鋼板を上面側から冷却可能に配置し、複数のスプレー噴流で形成した堰のスプレーの水量を調節あるいはＯＮ／ＯＦＦして冷媒溜の冷媒量を調整することを特徴とする熱間圧延鋼板の冷却方法。
（６） （５）において、（３）または（４）の、複数のスプレーノズルと複数のスプレー噴流で形成した堰を備えた熱間圧延鋼板の冷却装置を、熱間圧延ラインの冷却ゾーンに搬送中の熱間圧延鋼板を上面側から冷却可能に配置し、複数のスプレー噴流で形成した堰のスプレーの水量を調節あるいはＯＮ／ＯＦＦして冷媒溜の冷媒量を調整することを特徴とする熱間圧延鋼板の冷却方法。
本発明においては、各スプレーノズルからの噴射冷媒の鋼板両側端部からの流出を堰または噴流堰によって抑制して、冷却されやすい鋼板の両側端部の過冷却による鋼板幅方向での形状特性および材質特性の不均一を防止することができる。
また、各スプレーノズルからの冷媒噴流で対流が活発な冷媒溜において、冷媒重力による圧力で蒸気膜を薄くして破壊・拡散させることにより冷却効率を高めて冷却することができ、冷却コストを低減でき、冷却後の鋼板３の幅方向の温度分布の変化幅を１０〜３０℃にし、鋼板の形状特性および材質特性を均質化することができる。
また、各スプレーノズルからの冷媒噴流で対流が活発な冷媒溜において、冷媒重力による圧力で蒸気膜を薄くして破壊・拡散させることにより冷却効率を高めて冷却することができ、冷却コストを低減でき、冷却後の鋼板３の幅方向の温度分布の変化幅を１０〜３０℃にし、鋼板の形状特性および材質特性を均質化することができる。
本発明の熱間圧延鋼板の冷却装置は、例えば、図１に示すように、熱間圧延機２の後段に配置した熱間圧延鋼板の冷却装置１で、熱間圧延機２で熱間圧延して得られた表面温度が９５０〜７００℃の高温の鋼板３を搬送中に冷媒（水などの流体からなる冷却媒体であり、以下「冷媒」と呼称する。）噴射により、７００℃〜室温に急速冷却する場合に適用して特に顕著な効果を奏するのものである。
以下に本発明の熱間圧延鋼板の冷却装置１の構造例について説明する。
本発明の熱間圧延鋼板の冷却装置１は、基本的には、図２に示すように、拘束ロール４ａ、４ｂ間に拘束された鋼板３上面の両側端部に、側端から幅方向中心側に距離ａ（１０〜３００ｍｍ）離れた位置（板厚、板幅、圧延条件による異なる位置）に、それぞれ、高さｈ、長さＬの堰５ａ、５ｂを配置して鋼板３の両端部への冷媒の流出を抑制し、両端部の過冷却を防止しながら冷却できるように構成したものである。
以下に本発明の熱間圧延鋼板の冷却装置１の構造例について説明する。
本発明の熱間圧延鋼板の冷却装置１は、基本的には、図２に示すように、拘束ロール４ａ、４ｂ間に拘束された鋼板３上面の両側端部に、側端から幅方向中心側に距離ａ（１０〜３００ｍｍ）離れた位置（板厚、板幅、圧延条件による異なる位置）に、それぞれ、高さｈ、長さＬの堰５ａ、５ｂを配置して鋼板３の両端部への冷媒の流出を抑制し、両端部の過冷却を防止しながら冷却できるように構成したものである。
また、堰５ａ、５ｂと、鋼板３上面と、拘束ロール４ａ、４ｂによって冷媒溜６を形成して、この冷媒溜６に、例えば冷媒衝突面７ｆを間隔をおいて配置した充円錐スプレーノズル７間隔をおいて配置し、各充円錐スプレーノズル７から冷媒を噴射し、この冷媒噴射流を冷媒溜６内に貫通させて対流域をつくり、冷媒溜６の重さによる圧力の作用とによって、蒸気膜の破壊・拡散を促進し、また、冷媒溜６内を噴射冷媒が通過する際に、冷媒溜の冷媒を巻き込み、疑似的に噴射冷媒量が増加することで冷却効率の高い冷却を実現するものである。
この場合、より高い冷却効率を確保するために、各充円錐スプレーノズル７からの冷媒噴射流が鋼板３の表面に到達する条件を考慮することが好ましい。
ここで用いる充円錐スプレーノズル７は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、充円錐形の冷媒噴射流７ａを形成し、鋼板３の上面との冷媒衝突面７ｆが円形であり、冷媒を広範囲に分散・噴射衝突させることができるノズル７（以下「充円錐スプレーノズル」と呼称する。）であり、ヘッダー管８に連結されている。
なお、充円錐スプレーノズル以外にフラットスプレーノズル、長円吹きスプレーノズル、オーバルスプレーノズルなど、他のスプレーノズルを用いてもよい。
この場合、より高い冷却効率を確保するために、各充円錐スプレーノズル７からの冷媒噴射流が鋼板３の表面に到達する条件を考慮することが好ましい。
ここで用いる充円錐スプレーノズル７は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、充円錐形の冷媒噴射流７ａを形成し、鋼板３の上面との冷媒衝突面７ｆが円形であり、冷媒を広範囲に分散・噴射衝突させることができるノズル７（以下「充円錐スプレーノズル」と呼称する。）であり、ヘッダー管８に連結されている。
なお、充円錐スプレーノズル以外にフラットスプレーノズル、長円吹きスプレーノズル、オーバルスプレーノズルなど、他のスプレーノズルを用いてもよい。
堰５ａ、５ｂの後端と後部拘束ロール４ｂ間に、冷媒溜６の冷媒排出流６ｏの排出流路９を形成するが、この排出流路９は、冷媒溜６において２０〜２００ｍｍの高さ（深さ）ｈの冷媒の対流域を形成可能にするために、噴射冷媒を冷媒溜６に充満させ、余剰になった冷媒を堰５ａ、５ｂの上端から溢流させるようにしている。
この場合、冷媒は排出流路９と堰５ａ、５ｂの上端から溢流させ、鋼板３の側端部に流出させて外方に排出することになるが、鋼板３の形状特性や材質特性を阻害するような過冷却を確実に防止するために、鋼板３が冷媒溜６で幅方向に均一に急速冷却され温度降下した後の鋼板３の側端部に流出させることが好ましい。
例えば、堰５ａ、５ｂを、上端から冷媒の溢流量が後部側に漸増させるように、図５に示すように、高さが後部側で低くなるように上端の高さを傾斜させた形状にすることも有効である。
なお、堰５ａ、５ｂの下端面と、鋼板３の表面間に多少の隙間があって冷媒が多少漏れても悪影響はないが、この冷媒の漏れをより少なくするために隙間をさらに小さくした場合には、鋼板３表面に接触して鋼板３表面に疵が発生する懸念があるので、堰５ａ、５ｂの下端面に例えば不燃布やワイヤブラシ、ころなどのシール材、あるいはシール代替物を介在（垂下）させるなどの配慮も有効である。
この場合、冷媒は排出流路９と堰５ａ、５ｂの上端から溢流させ、鋼板３の側端部に流出させて外方に排出することになるが、鋼板３の形状特性や材質特性を阻害するような過冷却を確実に防止するために、鋼板３が冷媒溜６で幅方向に均一に急速冷却され温度降下した後の鋼板３の側端部に流出させることが好ましい。
例えば、堰５ａ、５ｂを、上端から冷媒の溢流量が後部側に漸増させるように、図５に示すように、高さが後部側で低くなるように上端の高さを傾斜させた形状にすることも有効である。
なお、堰５ａ、５ｂの下端面と、鋼板３の表面間に多少の隙間があって冷媒が多少漏れても悪影響はないが、この冷媒の漏れをより少なくするために隙間をさらに小さくした場合には、鋼板３表面に接触して鋼板３表面に疵が発生する懸念があるので、堰５ａ、５ｂの下端面に例えば不燃布やワイヤブラシ、ころなどのシール材、あるいはシール代替物を介在（垂下）させるなどの配慮も有効である。
図６〜図８は、本発明の熱間圧延鋼板の冷却装置の他の構造例を示したものであり、堰として、フラットスプレーノズル１０からのスプレー噴流１０ａを利用した噴流堰１１ａ、１１ｂを用いた点において、図２〜図５に示した熱間圧延鋼板の冷却装置と異なるものである。
図２〜図５に示した熱間圧延鋼板の冷却装置では、堰５ａ、５ｂを用いているため、この堰と拘束ロール４ａ４ｂとの間や堰と鋼板３の上面との間で、隙間からの冷媒の過剰な漏れや摩擦を生じた場合の疵発生の懸念があるが、堰として、図６および図７（ａ）に示すように、鋼板３の搬送方向に並べて配置した複数のフラットスプレーノズル１０からのスプレー噴流１０ａを利用した噴流堰１１ａ、１１ｂとすることにより、これらの懸念を解消することができる。
ここで、噴流堰１１を形成するフラットスプレーノズル１０は、隣接するスプレー噴流１０ａが冷媒溜６の高さ（深さ）ｈより上位で一部が干渉するように配置することにより、スプレー噴流１０ａ間から冷媒溜６の冷媒が外方へ流出するのを抑制できる、均一な噴流による噴流堰１１ａ、１１ｂの形成が容易である。
図２〜図５に示した熱間圧延鋼板の冷却装置では、堰５ａ、５ｂを用いているため、この堰と拘束ロール４ａ４ｂとの間や堰と鋼板３の上面との間で、隙間からの冷媒の過剰な漏れや摩擦を生じた場合の疵発生の懸念があるが、堰として、図６および図７（ａ）に示すように、鋼板３の搬送方向に並べて配置した複数のフラットスプレーノズル１０からのスプレー噴流１０ａを利用した噴流堰１１ａ、１１ｂとすることにより、これらの懸念を解消することができる。
ここで、噴流堰１１を形成するフラットスプレーノズル１０は、隣接するスプレー噴流１０ａが冷媒溜６の高さ（深さ）ｈより上位で一部が干渉するように配置することにより、スプレー噴流１０ａ間から冷媒溜６の冷媒が外方へ流出するのを抑制できる、均一な噴流による噴流堰１１ａ、１１ｂの形成が容易である。
フラットスプレーノズル１０とは、例えば図８（ａ）、（ｂ）に示すように、末広がり形状のガイド筒１０ｋ経由で略長方形断面の冷媒噴射流１０ａを形成し、鋼板３の上面との冷媒衝突面７ｆを略長方形に形成するものであり、冷媒を一方向に広範囲に分散・噴射衝突させることができるノズル１０（以下「フラットノズル」と呼称する。）を意味する。
このフラットスプレーノズル１０で噴流堰１１ａ、１１ｂを形成する場合は、噴流１０ａの長径側を搬送方向にして、隣接する噴流１０ａの一部が干渉するように配置するものであり、拘束ロール４ａ、４ｂ間に拘束された鋼板３上面の両側端部において、側端から幅方向中心側に距離ａ（１０〜３００ｍｍ）離れた位置に、長さＬの噴流堰１１ａ、１１ｂを形成し、鋼板３の両側端部への冷媒の流出を抑制し高さ（深さ）ｈが２０〜２００ｍｍの冷媒溜６を形成可能にし、両側端部の過冷却を防止しながら、冷媒溜６で効率的に冷却できるように構成するものである。
この場合、フラットスプレーノズル１０は、図７（ｂ）に示すように、鋼板３の側端側から中心部側に角度α（好ましくは０〜４５度）傾斜させて配置し、スプレー噴流１０ａを冷媒溜６に噴射された充円錐スプレーノズル７からの冷媒噴射流７ａに対して鋼板３の中心側に押し戻すように衝突させることにより、噴流堰１１から鋼板３の側端部への冷媒流出を抑制するとともに、堰機能を強化させ、冷媒溜６での噴射冷媒の対流をさらに活発化させることができる。
このフラットスプレーノズル１０で噴流堰１１ａ、１１ｂを形成する場合は、噴流１０ａの長径側を搬送方向にして、隣接する噴流１０ａの一部が干渉するように配置するものであり、拘束ロール４ａ、４ｂ間に拘束された鋼板３上面の両側端部において、側端から幅方向中心側に距離ａ（１０〜３００ｍｍ）離れた位置に、長さＬの噴流堰１１ａ、１１ｂを形成し、鋼板３の両側端部への冷媒の流出を抑制し高さ（深さ）ｈが２０〜２００ｍｍの冷媒溜６を形成可能にし、両側端部の過冷却を防止しながら、冷媒溜６で効率的に冷却できるように構成するものである。
この場合、フラットスプレーノズル１０は、図７（ｂ）に示すように、鋼板３の側端側から中心部側に角度α（好ましくは０〜４５度）傾斜させて配置し、スプレー噴流１０ａを冷媒溜６に噴射された充円錐スプレーノズル７からの冷媒噴射流７ａに対して鋼板３の中心側に押し戻すように衝突させることにより、噴流堰１１から鋼板３の側端部への冷媒流出を抑制するとともに、堰機能を強化させ、冷媒溜６での噴射冷媒の対流をさらに活発化させることができる。
また、堰として噴流堰１１ａ、１１ｂを設けた場合には、スプレー噴射量や噴射圧力を調節することにより冷媒溜６からの冷媒の排出量を調整（冷媒溜の深さを調整）することが可能である。あるいは、スプレー噴射のＯＮ／ＯＦＦにより冷媒溜６からの冷媒の排出量を調整することが可能である。
また、この場合、スプレー噴射量や噴射圧力を搬送方向で調整可能にすることにより搬送方向で冷媒溜６からの冷媒の排出量に勾配をつけることもできる。
本発明で用いる堰５ａ、５ｂ、あるいは噴流堰１１ａ、１１ｂは、鋼板３の側端から１０〜３００ｍｍの範囲に配置して、鋼板３の側端部の冷却を抑制するものであることから、鋼板３のサイズ（特に幅）変更がある場合には、鋼板３の幅方向の配置位置を変更する必要がある。そのために、鋼板３の幅方向中心線を中心として対称に変位可能で、堰間距離を可変とすることを考慮するものである。また、冷却用の充円錐スプレーノズル７も、鋼板３の幅方向中心線を中心として対称に変位可能とすることも考慮するものである。
また、この場合、スプレー噴射量や噴射圧力を搬送方向で調整可能にすることにより搬送方向で冷媒溜６からの冷媒の排出量に勾配をつけることもできる。
本発明で用いる堰５ａ、５ｂ、あるいは噴流堰１１ａ、１１ｂは、鋼板３の側端から１０〜３００ｍｍの範囲に配置して、鋼板３の側端部の冷却を抑制するものであることから、鋼板３のサイズ（特に幅）変更がある場合には、鋼板３の幅方向の配置位置を変更する必要がある。そのために、鋼板３の幅方向中心線を中心として対称に変位可能で、堰間距離を可変とすることを考慮するものである。また、冷却用の充円錐スプレーノズル７も、鋼板３の幅方向中心線を中心として対称に変位可能とすることも考慮するものである。
上記の本発明の熱間圧延鋼板の冷却装置を、例えば図１に示すような鋼板の熱間圧延ラインの冷却ゾーンに搬送中の熱間圧延鋼板３を上面側から冷却可能に配置し、各スプレーノズルからの噴射冷媒の鋼板３両側端部からの流出を、堰（噴流堰）によって抑制して、鋼板３の両側端部の過冷却による形状特性および材質特性の不均一を防止することができる。
また、各スプレーノズル７からの冷媒噴流で対流が活発な冷媒溜６を形成して、冷媒重力による圧力で蒸気膜を薄くして破壊・拡散させることにより、また、冷媒溜６内を噴射冷媒が通過する際に、冷媒溜の冷媒を巻き込み、疑似的に噴射冷媒量が増加することで冷却効率の高い冷却を実現するものである。
したがって、本発明によれば、冷却効率を高めて冷却コストを低減でき、鋼板の幅方向冷却の均一性を高めることにより、冷却後の鋼板３の幅方向の温度分布の変化幅を１０〜３０℃にし、鋼板３の形状特性および材質特性を均質化することができる。
また、各スプレーノズル７からの冷媒噴流で対流が活発な冷媒溜６を形成して、冷媒重力による圧力で蒸気膜を薄くして破壊・拡散させることにより、また、冷媒溜６内を噴射冷媒が通過する際に、冷媒溜の冷媒を巻き込み、疑似的に噴射冷媒量が増加することで冷却効率の高い冷却を実現するものである。
したがって、本発明によれば、冷却効率を高めて冷却コストを低減でき、鋼板の幅方向冷却の均一性を高めることにより、冷却後の鋼板３の幅方向の温度分布の変化幅を１０〜３０℃にし、鋼板３の形状特性および材質特性を均質化することができる。
この実施例１は、例えば図１に示すように、熱間仕上圧延機２によって熱間圧延した、８０ｍ／分の速度で搬送中の厚み３０ｍｍ、幅１３００ｍｍで表面温度が８００〜８２０℃の鋼板３を複数の拘束ロール４ａ、４ｂ間に拘束した状態で、図２〜図４に示すような構造を有する本発明の熱間圧延鋼板の冷却装置により、冷媒として水をスプレー噴射して４００〜４２０℃まで冷却する場合のものである。
この実施例１での拘束ロール４ａ、４ｂは、径が４００ｍｍで１０００ｍｍの間隔で搬送方向に配設したものであり、拘束ロール間で拘束状態にした鋼板３上の両端部において、高さｈが２００ｍｍ、長さＬが５００ｍｍの堰５ａ、５ｂを、該鋼板３の側端から１５０ｍｍの位置に配置し、鋼板３上に、この堰と拘束ロール４ａ、４ｂによる冷媒溜６を形成するようにし、堰５ａ、５ｂの後端と後部拘束ロール４ｂ間に冷媒の排出流路９を形成した。
この実施例１での拘束ロール４ａ、４ｂは、径が４００ｍｍで１０００ｍｍの間隔で搬送方向に配設したものであり、拘束ロール間で拘束状態にした鋼板３上の両端部において、高さｈが２００ｍｍ、長さＬが５００ｍｍの堰５ａ、５ｂを、該鋼板３の側端から１５０ｍｍの位置に配置し、鋼板３上に、この堰と拘束ロール４ａ、４ｂによる冷媒溜６を形成するようにし、堰５ａ、５ｂの後端と後部拘束ロール４ｂ間に冷媒の排出流路９を形成した。
冷媒溜６には、水を噴射する充円錐スプレーノズル７が、鋼板３の表面から１５０ｍｍの位置で複数配置されている。この各充円錐スプレーノズル７から、噴射圧力０．３ＭＰａで、１本当たり０．０２ｍ３／分の水を噴射して該鋼板を目標温度４００〜４２０℃になるように冷却した。
なお、冷媒溜６からの冷却後の水は、水切り機能も有する拘束ロール４ｂに衝突させ排出流路９から鋼板３の両側端部経由で外方に排出するようにした。この冷却水の排出流に、堰の上端から溢流した冷却水も合流させて排出した。
上記のような条件で鋼板を冷却した結果、後部拘束ロール４ｂを通過した直後の鋼板３の幅方向の表面温度分布の変化幅は約２０℃で、反りもなく形状特性は満足できるものであった。
また、サンプル採取して組織分析したところ、表層の組織の均一性は充分に満足できるものであり、機械的性質の低下要因は認められなかった。
なお、堰を設けない場合には、鋼板３の幅方向の表面温度分布の変化幅は６０℃にもなり、冷却の均一性を充分確保できないことがある。
なお、冷媒溜６からの冷却後の水は、水切り機能も有する拘束ロール４ｂに衝突させ排出流路９から鋼板３の両側端部経由で外方に排出するようにした。この冷却水の排出流に、堰の上端から溢流した冷却水も合流させて排出した。
上記のような条件で鋼板を冷却した結果、後部拘束ロール４ｂを通過した直後の鋼板３の幅方向の表面温度分布の変化幅は約２０℃で、反りもなく形状特性は満足できるものであった。
また、サンプル採取して組織分析したところ、表層の組織の均一性は充分に満足できるものであり、機械的性質の低下要因は認められなかった。
なお、堰を設けない場合には、鋼板３の幅方向の表面温度分布の変化幅は６０℃にもなり、冷却の均一性を充分確保できないことがある。
この実施例２は、図６〜図８に示したように、堰５ａ、５ｂに代えて、フラットスプレーノズル１０からのスプレー噴流１０ａを噴流堰１１ａ、１１ｂとした点において、実施例１と異なるものである。他は概ね共通するので、共通部分は説明を省略する。
拘束ロール間で拘束状態にした鋼板３上の両端部において、複数のフラットスプレーノズル１０を搬送方向に近接配置して、長さＬが５００ｍｍの噴流堰１１ａ、１１ｂを、スプレー噴流１０ａの衝突部が鋼板３の側端から１５０ｍｍの位置になるように配置し、鋼板３上に、この堰と拘束ロール４ａ、４ｂによる深さ１５０〜２００ｍｍの冷媒溜６を形成するようにし、噴流堰１１ａ、１１ｂの後端と拘束ロール４ａ、４ｂ間に、フラットスプレーノズル１０からのスプレー噴流１０ａのない空間（隙間）または疎な噴流による排出流路９を形成した。
この堰を形成するためのフラッスプレートノズル１０は、鋼板３の幅方向中心側に角度α（２０度）で傾斜配置し、このノズルからの噴流を冷媒溜に衝突させ、充円錐スプレーノズル７からの噴射水流を押し戻して、この噴射水流が鋼板３の側端部に流出しないように配置したものである。この各フラットスプレーノズル１０から噴射圧力０．３ＭＰａで、１本当たり０．１ｍ３／分の水を噴射して、スプレー噴流１０ａによる噴流堰１１ａ、１１ｂを形成した。
拘束ロール間で拘束状態にした鋼板３上の両端部において、複数のフラットスプレーノズル１０を搬送方向に近接配置して、長さＬが５００ｍｍの噴流堰１１ａ、１１ｂを、スプレー噴流１０ａの衝突部が鋼板３の側端から１５０ｍｍの位置になるように配置し、鋼板３上に、この堰と拘束ロール４ａ、４ｂによる深さ１５０〜２００ｍｍの冷媒溜６を形成するようにし、噴流堰１１ａ、１１ｂの後端と拘束ロール４ａ、４ｂ間に、フラットスプレーノズル１０からのスプレー噴流１０ａのない空間（隙間）または疎な噴流による排出流路９を形成した。
この堰を形成するためのフラッスプレートノズル１０は、鋼板３の幅方向中心側に角度α（２０度）で傾斜配置し、このノズルからの噴流を冷媒溜に衝突させ、充円錐スプレーノズル７からの噴射水流を押し戻して、この噴射水流が鋼板３の側端部に流出しないように配置したものである。この各フラットスプレーノズル１０から噴射圧力０．３ＭＰａで、１本当たり０．１ｍ３／分の水を噴射して、スプレー噴流１０ａによる噴流堰１１ａ、１１ｂを形成した。
冷媒溜６には、実施例１と同様、水を噴射する充円錐スプレーノズル７が、鋼板３の表面から１５０ｍｍの位置で複数配置されている。この各充円錐スプレーノズル７から、噴射圧力０．３ＭＰａで、１本当たり０．０２ｍ３／分の水を噴射して該鋼板を目標温度４００〜４２０℃になるように冷却した。
なお、冷却後の水は、水切り機能も有する拘束ロール４ｂに衝突させ排出流路９から鋼板３の両側端部経由で外方に排出するようにした。
上記のような条件で鋼板を冷却した結果、後部拘束ロール４ｂを通過した直後の鋼板３の幅方向の表面温度分布の変化幅は約１５℃で、反りもなく形状特性は満足できるものであった。
また、サンプル採取して組織分析したところ、表層の組織の均一性は充分に満足できるものであり、機械的性質の低下要因は認められなかった。
なお、冷却後の水は、水切り機能も有する拘束ロール４ｂに衝突させ排出流路９から鋼板３の両側端部経由で外方に排出するようにした。
上記のような条件で鋼板を冷却した結果、後部拘束ロール４ｂを通過した直後の鋼板３の幅方向の表面温度分布の変化幅は約１５℃で、反りもなく形状特性は満足できるものであった。
また、サンプル採取して組織分析したところ、表層の組織の均一性は充分に満足できるものであり、機械的性質の低下要因は認められなかった。
なお、本発明は、上記の内容に限定されるものではない。例えば、堰の構造、配置条件、各ノズルの種類、構造、配置条件、冷媒およびその噴射条件などは、冷却対象の鋼板条件（材質、サイズ、温度）、鋼板に要求される表面品質、形状、機械的性質などを考慮して設定される冷却条件などに応じて、上記請求項を満足する範囲内で変更のあるものである。
１ 熱間圧延鋼板の冷却装置 ２ 熱間仕上圧延機
３ 鋼板 ４ａ、４ｂ 拘束ロール
５ａ、５ｂ 堰 ６ 冷媒溜
６ｏ 排出流 ７ 充円錐スプレーノズル
７ａ スプレー噴流 ８ ヘッダー管
９ 排出流路 １０ フラットスプレーノズル
１０ａ スプレー噴流 １０ｋ ガイド筒
１１ａ、１１ｂ 噴流堰
３ 鋼板 ４ａ、４ｂ 拘束ロール
５ａ、５ｂ 堰 ６ 冷媒溜
６ｏ 排出流 ７ 充円錐スプレーノズル
７ａ スプレー噴流 ８ ヘッダー管
９ 排出流路 １０ フラットスプレーノズル
１０ａ スプレー噴流 １０ｋ ガイド筒
１１ａ、１１ｂ 噴流堰
Claims (6)
- 搬送中の熱間圧延鋼板を複数の拘束ロールで拘束状態にして、拘束ロール間の上部に複数のスプレーノズルを備えた冷却装置から冷媒を噴射して該熱間圧延鋼板を冷却する冷却装置であって、拘束ロール間に拘束された熱間圧延鋼板上面の両側端部に、側端から幅方向中心側に１０〜３００ｍｍ離れた位置に、両側端部への冷媒の流出を抑制して冷媒溜をつくりこの冷媒溜の後部端と拘束ロールとの間に冷媒の排出流路を形成する堰を配置したことを特徴とする熱間圧延鋼板の冷却装置。
- 堰が、その中間部から後部側にかけて冷媒溜から冷媒の一部が溢流可能な高さを有し、かつ後部側で冷媒の溢流量が漸増するような冷媒の排出流路を形成したものであることを特徴とする請求項１に記載の熱間圧延鋼板の冷却装置。
- 堰が、幅中心側に角度αで噴射される複数のスプレー噴流で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱間圧延鋼板の冷却装置。
- 堰が、熱間圧延鋼板の幅方向中心線を中心として対称に変位可能で、堰間距離を可変であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱間圧延鋼板の冷却装置。
- 請求項１〜４のいずれかに記載された、複数のスプレーノズルと堰を備えた熱間圧延鋼板の冷却装置を熱間圧延ラインの冷却ゾーンに、搬送中の熱間圧延鋼板を上面側から冷却可能に配置し、複数のスプレーノズルからの噴射冷媒の熱間圧延鋼板の両側端部からの排出を堰によって抑制して冷媒溜をつくり、この冷媒溜で熱間圧延鋼板を冷却し、冷媒溜からの冷媒を堰の後部側に形成した排出流路から圧延鋼板の側端部経由で外方に排出することを特徴とする熱間圧延鋼板の冷却方法。
- 請求項３または４に記載された、複数のスプレーノズルと複数のスプレー噴流で形成した堰を備えた熱間圧延鋼板の冷却装置を、熱間圧延ラインの冷却ゾーンに搬送中の熱間圧延鋼板を上面側から冷却可能に配置し、複数のスプレー噴流で形成した堰のスプレーの水量を調節あるいはＯＮ／ＯＦＦして冷媒溜の冷媒量を調整することを特徴とする請求項５に記載の熱間圧延鋼板の冷却方法。
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