JP5482070B2 - 熱延鋼板の冷却方法及び冷却装置 - Google Patents
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Q=h×(T−W)・・・・(2)
これらのうねりがあると、進行方向の前面になる斜面では強く冷却水が当たり、後面になる斜面では弱く冷却水が当たり、冷却に強弱が生じる。また、うねりの谷の部分では冷却水が溜まり、山の部分よりも強く冷却される。したがって、うねりの無い方が均一に冷却されやすく、温度偏差もつきにくい。これはとくに膜沸騰領域でも核沸騰段階でも言えることであるが、うねりがあると遷移沸騰領域での温度偏差の拡大が助長されることになる。
特許文献2は、板幅方向のネッキングを低減させることが目的であって、ピンチロールの設置は、少なくとも1セット以上であり、鋼板の温度が650℃以下になる位置と開示されている。しかしながら、通常、仕上げ圧延機を通過直後の鋼板の温度は約840℃以上1000℃以下であり、上記特許文献2に開示された650℃になるまでには、仕上げ圧延機を通過後の冷却工程に多くの距離を要する。そのため、鋼板の先端が、仕上げ圧延機から離れた位置のピンチロールに達するまでの間は、鋼板の先端部が挟持されない。また、鋼板にかける張力に関しては記載されておらず、上記問題点である鋼板の先尾端部の板形状の改善可否に関しての言及はない。さらに鋼板の振動の抑制に関する言及はない。
(1)熱間圧延工程の仕上げ圧延後の熱延鋼板をその下流側で通板速度3m/sec以上で通板させながら冷却する冷却方法であって、
前記熱延鋼板の上面温度が850℃から650℃までのときに、圧延形状矯正用ピンチロールを用いて0.4kgf/mm2(3.92MPa)以上の張力を前記仕上げ圧延機側に付与して前記熱延鋼板を挟持し、
前記熱延鋼板の上面温度が650℃から350℃までの範囲内で前記熱延鋼板を冷却する際に、前記熱延鋼板の上面に対して水量密度を3.5m3/m2/min超の冷却水を使用して冷却することを特徴とする、熱延鋼板の冷却方法。
d=f(q、p、tw) ・・・(1)
d:冷却能力、u:上面側、l:下面側
q:冷却水量[m3/m2/min]、p:衝突圧力[kPa]、tw:水温
前記熱延鋼板の上面温度が650℃以上850℃以下になる位置に、0.4kgf/mm2(3.92MPa)以上の張力を前記仕上げ圧延機側にかけて前記熱延鋼板を挟持する圧延形状矯正用ピンチロールが配置され、
650℃から350℃の範囲内で前記熱延鋼板の上面に対して水量密度3.5m3/m2/min超の冷却水を使用して遷移沸騰領域と核沸騰領域で当該熱延鋼板の冷却を行う冷却機を有することを特徴とする熱延鋼板の冷却装置。
d=f(q、p、tw) ・・・(1)
d:冷却能力、u:上面側、l:下面側
q:冷却水量[m3/m2/min]、p:衝突圧力[kPa]、tw:水温
また、張力を1.5kgf/mm2(14.7MPa)とした場合のうねりの低減量は、図2(A)に示すように1/8程度であった。張力が0.4kgf/mm2(3.92MPa)以上の領域では、図2(A)に示すようにうねりの低減の仕方は小さくなっている。なお、付与張力は高くても2kgf/mm2(19.6MPa)程度である。
なお、張力は0.4kgf/mm2(3.92MPa)以上あればうねり低減の効果が大きいが、張力を0.5kgf/mm2(4.90MPa)以上にするなどしてうねりをさらに低減すれば、材質均一性もさらに向上する。
なお、ラミナーノズル11での冷却で温度偏差がつかないようにその配置に配慮する必要があり、必要に応じてスプレーノズルで代替してもよい。また、冷却機での冷却は冷却水のみでなくてもよく、ガス冷却や気水混合冷却(ミスト冷却)が混合されていてもかまわない。
また、図5に示すように、この冷却水の噴射角度αは、例えば3度以上かつ30度以下であって、当該冷却水の鋼板3の上面に対する衝突角度βは水平方向から75度以上であることが望ましい。冷却水の衝突角度βは鋼板3に対して垂直に近い方が、衝突圧力を上げやすいことや、噴射範囲内の均一性が向上すること等により、冷却能力および均一性の向上の両面での効果を上げるので望ましい。ただし、完全に垂直にしてしまうと、噴流衝突面で鋼板の80%以上の面積を覆うことが設備レイアウト上で困難となるので望ましくない。さらに、この冷却水の鋼板3の上面に対する衝突速度は20m/sec以上で、衝突圧力が2kPa以上であることが望ましい。このような衝突速度又は衝突圧力であることにより、大容量の水量密度で冷却する際に、冷却水噴流を鋼板3の上面に届かせることができる。冷却水噴流が鋼板3の上面に届かないと鋼板3の上面の蒸気膜の排除が十分に行えず、遷移沸騰領域の時間が長くなってしまう。
以上の実施の形態によれば、冷却機6cにおいて、4m3/m2/min以上の水量密度の冷却水を鋼板3の上面に噴射し、遷移沸騰領域Cでの鋼板3の冷却を冷却機6cによる冷却時間の20%未満に抑え、核沸騰領域Bでの鋼板の冷却をその冷却時間が当該冷却時間の80%以上になるようにすることができた。かかる場合、発明者らの知見によれば、冷却装置5における冷却前の鋼板3の温度偏差を、冷却装置5における冷却後の鋼板3の温度偏差以下にできる。したがって、鋼板3の温度に局所的なバラツキが発生しても、温度が高いところは冷え易いが、温度が低いところは冷え難く、鋼板3の温度分布は均一になっていき、その結果、鋼板3を均一に冷却することができる。すなわち、強冷却工程では核沸騰領域Bでの鋼板3の冷却を当該強冷却工程の冷却時間の80%以上の時間行うことが望ましい。
冷却機6dは冷却機6a及び冷却機6bと同様にラミナーノズル11を有していてもよく、これに代えて、スプレーノズル(図示せず)を有していてもよい。
冷却機6dも冷却機6a及び冷却機6bと同様にガスでも冷却水でも必要に応じて適当な冷却媒体を使ってよい。
例えば、圧延形状矯正用ピンチロール10が、鋼板の上面温度が650℃となる位置に設けられ、第一の中間ピンチロール27を兼用してもよい。ただし、このとき、当該ピンチロールの両側の張力を制御しなければならなくなり、制御は複雑化する。さらに、第一及び第二のピンチロール27、24は、水切りロールの役目を有効に果たすので、張力を付与しない稼働でも効果がある。
なお、冷却機6dでは温度降下が少ないので、冷却機6c出側の温度偏差にほぼ等しい。また、表4中の冷却水量密度は上面のものであり、上下面を冷却するものは上下からほぼ等量の水量が噴射されるので、上下面で冷却するものは合計でこの倍の水量が供給されている。
3 鋼板
4 ランアウトテーブル
4a 搬送ロール
5 冷却装置
6 冷却機
6a 仕上げ圧延機出側冷却機(圧延形状矯正用ピンチロールの上流側)
6b 仕上げ圧延機出側冷却機(圧延形状矯正用ピンチロールの下流側)
6c 水量密度3.5m3/m2/min超の噴射能力を持つ冷却機
6d コイラー前側の冷却機
7 コイラー直前ピンチロール
8 コイラー
10 圧延形状矯正用ピンチロール
11 ラミナーノズル
21 (上面側)スプレーノズル
21a 噴流衝突面
22 (下面側)スプレーノズル
23 水切り機
24 水切りロール(第二中間ピンチロール)
25 スプレーノズル
26 他の水切り機
27 水切りロール(第一中間ピンチロール)
28 スプレーノズル
30 制御部
A 膜沸騰領域
B 核沸騰領域
C 遷移沸騰領域
α 冷却水の噴射角度
β 冷却水の衝突角度
E スプレーノズルの高さ
Claims (18)
- 熱間圧延工程の仕上げ圧延後の熱延鋼板をその下流側で通板速度3m/sec以上で通板させながら冷却する冷却方法であって、
前記熱延鋼板の上面温度が850℃から650℃までのときに、圧延形状矯正用ピンチロールを用いて0.4kgf/mm2(3.92MPa)以上の張力を前記仕上げ圧延機側に付与して前記熱延鋼板を挟持し、
前記熱延鋼板の上面温度が650℃から350℃までの範囲内で前記熱延鋼板を冷却する際に、前記熱延鋼板の上面に対して水量密度を3.5m3/m2/min超の冷却水を使用して冷却することを特徴とする、熱延鋼板の冷却方法。 - 前記冷却水の前記熱延鋼板の上面に対する衝突速度を20m/sec以上とし、前記冷却水で当該熱延鋼板の上面の80%以上の面積を覆うことを特徴とする請求項1に記載の熱延鋼板の冷却方法。
- 前記冷却水の前記熱延鋼板の上面に対する衝突圧力を2kPa以上とし、前記冷却水で当該熱延鋼板の上面の80%以上の面積を覆うことを特徴とする、請求項1に記載の熱延鋼板の冷却方法。
- 前記冷却水の水流は円錐状であって、熱延鋼板の上面に対する前記冷却水の衝突角度が水平方向から75度以上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延鋼板の冷却方法。
- 前記熱延鋼板の上面温度が650℃から550℃までになる位置に第一の中間ピンチロールを、450℃から350℃までになる位置に第二の中間ピンチロールをそれぞれを配置して、前記第一及び第二の中間ピンチロール間の前記熱延鋼板に0.4kgf/mm2(3.92MPa)以上の張力を付与することを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の熱延鋼板の冷却方法。
- 前記熱延鋼板の上面に噴射された冷却水が当該冷却工程の開始前及び終了後の熱延鋼板に流れるのを抑制する水切りが行われることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の熱延鋼板の冷却方法。
- 前記熱延鋼板の上面のみを冷却することを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の熱延鋼板の冷却方法。
- 下記式(1)で冷却能力dを定義し、前記熱延鋼板上面の冷却能力duを下面の冷却能力dlに比して0.8倍以上1.2倍以下として冷却することを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の熱延鋼板の冷却方法。
d=f(q、p、tw) ・・・(1)
d:冷却能力、u:上面側、l:下面側
q:冷却水量[m3/m2/min]、p:衝突圧力[kPa]、tw:水温 - 熱間圧延工程の仕上げ圧延後の熱延鋼板をその下流側で通板速度3m/sec以上で通板させながら冷却する冷却装置であって、
前記熱延鋼板の上面温度が650℃以上850℃以下になる位置に、0.4kgf/mm2(3.92MPa)以上の張力を前記仕上げ圧延機側にかけて前記熱延鋼板を挟持する圧延形状矯正用ピンチロールが配置され、
650℃から350℃の範囲内で前記熱延鋼板の上面に対して水量密度3.5m3/m2/min超の冷却水を使用して遷移沸騰領域と核沸騰領域で当該熱延鋼板の冷却を行う冷却機を有することを特徴とする熱延鋼板の冷却装置。 - 前記冷却機は複数のノズルを有し、当該複数のノズルから噴射される冷却水は、熱延鋼板の上面に対する衝突速度が20m/sec以上であり、前記複数のノズルは、当該熱延鋼板の上面の80%以上の面積を覆うように冷却水を噴射するように配置されたことを特徴とする、請求項9に記載の熱延鋼板の冷却装置。
- 前記冷却機は複数のノズルを有し、当該複数のノズルは、熱延鋼板の上面に対する衝突圧力が2kPa以上の冷却水で、当該熱延鋼板の上面の80%以上の面積を覆うように冷却水を噴射する能力を有することを特徴とする、請求項9に記載の熱延鋼板の冷却装置。
- 前記冷却機の複数のノズルは、円錐状の水流の冷却水を噴射し、熱延鋼板の上面に対する前記冷却水の衝突角度が水平方向から75度以上であることを特徴とする、請求項10又は11に記載の熱延鋼板の冷却装置。
- 前記熱延鋼板の上面温度が650℃から550℃までになる位置及び、450℃から350℃までになる位置に、それぞれ第一、第二の中間ピンチロールを配置し、前記第一及び第二の中間ピンチロール間の前記熱延鋼板に0.4kgf/mm2(3.92MPa)以上の張力付与機能を有することを特徴とする、請求項9〜12のいずれかに記載の熱延鋼板の冷却装置。
- 前記冷却機の上流側及び下流側には、水切り機が設けられていることを特徴とする、請求項9〜13のいずれかに記載の熱延鋼板の冷却装置。
- 前記水切り機は、前記熱延鋼板に対して水切り水を噴射するノズルを有することを特徴とする、請求項14に記載の熱延鋼板の冷却装置。
- さらに前記水切り機は、前記熱延鋼板に接するように設けられた水切りロールを有することを特徴とする、請求項15に記載の熱延鋼板の冷却装置。
- 前記冷却機は、熱延鋼板の上面のみを冷却することを特徴とする、請求項9〜16のいずれかに記載の熱延鋼板の冷却装置。
- 前記冷却機は、下記式(1)で定義された冷却能力dを用い、前記熱延鋼板上面の冷却能力duを下面の冷却能力dlに比して0.8倍以上1.2倍以下として冷却する能力を有することを特徴とする、請求項9〜16のいずれかに記載の熱延鋼板の冷却装置。
d=f(q、p、tw) ・・・(1)
d:冷却能力、u:上面側、l:下面側
q:冷却水量[m3/m2/min]、p:衝突圧力[kPa]、tw:水温
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