JP6569843B1 - Thick steel plate cooling device and cooling method, and thick steel plate manufacturing equipment and manufacturing method - Google Patents

Thick steel plate cooling device and cooling method, and thick steel plate manufacturing equipment and manufacturing method

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Abstract

拘束ロールピッチＰと拘束ロール径Ｄとの比率Ｐ／Ｄを２．５以下とし、拘束ロール間に複数の冷却ヘッダを配置し、各冷却ヘッダは２つ以上の冷却水供給系統の何れかに接続され、各冷却水供給系統は給水のオンオフ及び流量制御が独立して可能な調整弁を有し、各冷却ヘッダは鋼板幅方向に複数の冷却スプレーノズルを有し、鋼板幅方向に隣り合う冷却スプレーノズルはそれぞれ異なる冷却水供給系統の冷却ヘッダに接続されると共に、鋼板幅方向に隣り合う冷却スプレーノズルから噴射される冷却水の流量密度は相異なる流量密度とし、同一の噴射圧力に対して、最大流量密度の冷却水を噴射する冷却スプレーノズルからは最小流量密度の冷却水を噴射する冷却スプレーノズルからの３倍以上の流量密度の冷却水が噴射可能であり、各冷却水供給系統を個別に選択して冷却スプレーノズルから冷却水を噴射するように調整弁を用いて制御する制御機構を備えた、厚鋼板の冷却装置。The ratio P / D between the constraining roll pitch P and the constraining roll diameter D is set to 2.5 or less, a plurality of cooling headers are arranged between the constraining rolls, and each cooling header is connected to one of two or more cooling water supply systems. Connected, each cooling water supply system has an adjustment valve that can independently control on / off of water supply and flow control, each cooling header has a plurality of cooling spray nozzles in the steel plate width direction, and is adjacent to the steel plate width direction The cooling spray nozzles are connected to the cooling headers of different cooling water supply systems, and the cooling water flow densities injected from the cooling spray nozzles adjacent in the width direction of the steel sheet are different from each other with respect to the same injection pressure. The cooling spray nozzle that injects cooling water with the maximum flow density can inject cooling water with a flow density more than three times that from the cooling spray nozzle that injects cooling water with the minimum flow density. Comprising a control mechanism for controlling using the adjustment valve so that 却水 supply system individually select and injects cooling water from the cooling spray nozzles, the steel plate cooling apparatus.

Description

本発明は、厚鋼板の製造ラインで、熱間圧延後の制御冷却若しくは熱間圧延後に室温まで冷却された鋼板を再加熱焼き入れで冷却する場合に、形状を制御しつつ冷却速度を従来よりも幅広い範囲で調整することを可能とする冷却装置および冷却方法に関する。また、本発明は、この冷却装置を用いた厚鋼板の製造設備およびこの冷却方法を用いた厚鋼板の製造方法に関する。  In the production line of the thick steel plate, the present invention provides a cooling rate higher than that of the conventional one while controlling the shape when the steel plate cooled to room temperature after hot rolling or controlled cooling after hot rolling is cooled by reheating quenching. Further, the present invention relates to a cooling device and a cooling method that can be adjusted in a wide range. Moreover, this invention relates to the manufacturing method of the thick steel plate using this cooling device, and the manufacturing method of the thick steel plate using this cooling method.

特に厚鋼板（単に鋼板と称することもある。）の製造においては、鋼板に要求される機械的性質、特に強度と靭性を確保する必要がある。これを達成するために、圧延後の高温の厚鋼板をそのまま冷却したり、一旦室温まで空冷して、オフラインで再加熱・焼入れしたりする作業が行われる。この冷却作業では、鋼板に要求される材質上の特性、特に高強度化の点から速い冷却速度で冷却することが多い。  In particular, in the production of a thick steel plate (sometimes simply referred to as a steel plate), it is necessary to ensure mechanical properties required for the steel plate, particularly strength and toughness. In order to achieve this, an operation of cooling the high-temperature thick steel plate after rolling as it is, or once air-cooling to room temperature and reheating and quenching offline is performed. In this cooling operation, cooling is often performed at a high cooling rate in view of the material properties required for the steel sheet, particularly in terms of high strength.

一方、至近の材質制御の高度化により、高強度化のニーズのみならず軟質な変態組織と硬質な変態組織を複合するニーズが増加してきた。例えば、冷却の初期若しくは後期に比較的冷却速度の遅い条件とすることで、フェライト＋ベイナイトやフェライト＋マルテンサイトのような複合組織を得る手法である。この複合組織化により、例えば引張強度に対する降伏強度の比である降伏比を低くすることができ、耐震性に優れた鋼板などが製造できる可能性がある。  On the other hand, with the recent advancement of material control, not only the need for higher strength but also the need to combine soft and hard transformation structures has increased. For example, this is a method of obtaining a composite structure such as ferrite + bainite or ferrite + martensite by setting the cooling rate to a relatively slow condition in the early or late stages of cooling. With this composite structure, for example, the yield ratio, which is the ratio of the yield strength to the tensile strength, can be lowered, and a steel plate having excellent earthquake resistance may be manufactured.

従来、このような複合組織化を厚鋼板で実現するためには、再加熱焼き入れを複数回実施する多段熱処理が行われてきたが、省工程化の点で、一回の焼き入れ時に任意のタイミングで冷却速度を変化させることが可能な冷却技術が求められている。特にフェライト生成を促すには、極めて遅い冷却速度（たとえば、２〜２０℃／ｓ程度）で長時間かけて冷却する必要がある。このため、一般的なオンラインの制御冷却装置や熱処理時の焼き入れ装置の冷却速度（板厚２０ｍｍでおおよそ３０〜６０℃／ｓ程度）に比べて極めて遅い冷却速度に調整することが求められている。  Conventionally, in order to realize such a composite structure with a thick steel plate, multistage heat treatment in which reheating and quenching is performed a plurality of times has been performed, but in terms of process saving, it is optional at the time of one quenching. There is a need for a cooling technique capable of changing the cooling rate at the timing. In particular, in order to promote the formation of ferrite, it is necessary to cool over a long time at an extremely slow cooling rate (for example, about 2 to 20 ° C./s). For this reason, it is required to adjust the cooling rate to a very low speed compared with the cooling rate of a general online control cooling device or a quenching device during heat treatment (approximately 30 to 60 ° C./s at a plate thickness of 20 mm). Yes.

厚鋼板の冷却中に任意のタイミングで冷却速度を変更する技術として、以下のような特許文献がある。  As a technique for changing the cooling rate at an arbitrary timing during cooling of a thick steel plate, there are the following patent documents.

特許文献１には、下面の冷却ヘッダに関して、水槽と水槽内に設置されたスプレーノズルを配置し、水槽の液面高さを変更することにより冷却能力を広範囲に変更する技術が開示されている。特許文献１では、冷却能力を高くする場合は、水槽の液面を高くしてノズル先端を水没させ、スプレーの冷却水に加えて水槽内の水をスプレー水で随伴させることで、スプレーノズルの噴射流量よりも多い水量を鋼板に被水させることができる。また、冷却能力を低くする場合は水槽の液面高さを低くして、スプレーノズル先端を水没させないようにして、先に述べた随伴流を発生させないことで少ない水量が鋼板に被水させることができる。一方、このような技術ではテーブルロール間に水槽を配置する必要があるため、冷却が鋼板の下面に限定され、上面の冷却に使用することができない。更に、厚板の焼き入れ装置のようにテーブルロール間隔が狭い設備では、そもそも水槽をロール間に設置することができない。  Patent Document 1 discloses a technique for changing a cooling capacity over a wide range by disposing a water tank and a spray nozzle installed in the water tank and changing the liquid surface height of the water tank with respect to the cooling header on the lower surface. . In Patent Document 1, in order to increase the cooling capacity, the liquid level of the water tank is increased to submerge the nozzle tip, and the water in the water tank is accompanied by the spray water in addition to the spray cooling water. The amount of water larger than the injection flow rate can be flooded onto the steel plate. In addition, when lowering the cooling capacity, the water level of the water tank should be lowered so that the tip of the spray nozzle is not submerged, and a small amount of water is allowed to flood the steel plate by not generating the accompanying flow described above. Can do. On the other hand, in such a technique, since it is necessary to arrange | position a water tank between table rolls, cooling is limited to the lower surface of a steel plate, and cannot be used for cooling of an upper surface. Further, in a facility where the distance between table rolls is narrow, such as a thick plate quenching apparatus, a water tank cannot be installed between rolls in the first place.

特許文献２は、幅方向に複数取り付けられたノズルについて隣り合うノズルを独立した系統から給水し、流量を低くする場合はその一方のみを噴射することで流量を調整する技術である。一方、このような技術でも流量の調整代は最大の冷却速度に対して５０％程度の調整しかできない。  Patent Document 2 is a technique for adjusting the flow rate by supplying water from an independent system to adjacent nozzles of a plurality of nozzles attached in the width direction and injecting only one of them when the flow rate is lowered. On the other hand, even with such a technique, the adjustment amount of the flow rate can only be adjusted by about 50% with respect to the maximum cooling rate.

そこで特許文献３には、上記の点を改善するために、流量の特性の異なる棒状冷却水ノズルを備えた急冷却装置と緩冷却装置を前後に配置して、一つの冷却エリアで急冷却装置と緩冷却装置を切り替えて噴射することにより、広い範囲で冷却速度を調整する技術が記載されている。  Therefore, in Patent Document 3, in order to improve the above points, a rapid cooling device and a slow cooling device having rod-shaped cooling water nozzles having different flow rate characteristics are arranged at the front and rear, and the rapid cooling device is provided in one cooling area. And a technique for adjusting the cooling rate in a wide range by switching the slow cooling device and spraying.

特開昭５９―４７０１０号公報JP 59-47010 A 特開２０１４-１２４６３４号公報JP 2014-124634 A 特開２０１１-１６７７５９号公報JP 2011-167759 A

厚鋼板の冷却、特にオフラインの熱処理では鋼板をロールで拘束しながら通過して冷却する、いわゆるローラークエンチが採用されることが多い。この形式は、鋼板をロールで拘束しながら冷却するので冷却後の鋼板の平坦度が良好で、その後の形状矯正処理を少なくすることができることから、広く使われている。一方で、ローラークエンチは冷却形状を良好とするために、比較的大きな径のロールを使い、狭いロールピッチで鋼板を拘束することから、ロール間に設置する冷却装置のために広いスペースを確保することができない。このため、特許文献３の技術をローラークエンチタイプの冷却装置に適用することは難しい。  In the cooling of thick steel plates, particularly offline heat treatment, so-called roller quench is often employed in which the steel plates are cooled while being constrained by a roll. This type is widely used because the steel plate is cooled while being constrained by a roll so that the flatness of the steel plate after cooling is good and the subsequent shape correction treatment can be reduced. On the other hand, roller quench uses a relatively large diameter roll and constrains the steel sheet with a narrow roll pitch in order to improve the cooling shape, thus ensuring a wide space for the cooling device installed between the rolls. I can't. For this reason, it is difficult to apply the technique of Patent Document 3 to a roller quench type cooling device.

そこで、本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり、厚鋼板の冷却において、形状を制御しつつ冷却水量を広い範囲で調整することにより広い範囲で冷却速度を調整できるとともに、特に厚鋼板拘束用のロール間に冷却装置を設置するローラークエンチタイプの冷却装置において、狭い冷却スペースに対して有効な冷却装置および冷却方法を提供することを目的とする。また、本発明は、この冷却装置を用いた厚鋼板の製造設備およびこの冷却方法を用いた厚鋼板の製造方法を提供することを目的とする。  Therefore, the present invention has been made in view of the circumstances as described above, and in cooling the thick steel plate, the cooling rate can be adjusted in a wide range by adjusting the amount of cooling water in a wide range while controlling the shape, In particular, in a roller quench type cooling device in which a cooling device is installed between rolls for restraining thick steel plates, an object is to provide a cooling device and a cooling method effective for a narrow cooling space. Moreover, an object of this invention is to provide the manufacturing equipment of the thick steel plate using this cooling device, and the manufacturing method of the thick steel plate using this cooling method.

本発明者らは鋭意検討した結果、拘束ロールピッチＰと拘束ロール径Ｄとの比率Ｐ／Ｄを所定の範囲にすることで鋼板の形状を制御するとともに、流量密度の異なる冷却スプレーノズルを用いることで広い範囲で冷却速度を調整することができることを見出した。  As a result of intensive studies, the present inventors controlled the shape of the steel sheet by setting the ratio P / D of the constraining roll pitch P and the constraining roll diameter D to a predetermined range, and used cooling spray nozzles having different flow density. It was found that the cooling rate can be adjusted in a wide range.

本発明の要旨は、以下の通りである。
［１］鋼板搬送方向に拘束ロールを複数設置し、各拘束ロール間に複数の冷却ヘッダを配置した冷却装置において、
拘束ロールピッチＰと拘束ロール径Ｄとの比率Ｐ／Ｄを２．５以下とし、
それぞれの冷却ヘッダは、２つ以上の冷却水供給系統のいずれかに接続され、
各冷却水供給系統には給水のオンオフ及び流量制御が独立して可能なように調整弁が取り付けられており、
各冷却ヘッダには、鋼板幅方向に複数の冷却スプレーノズルが取り付けられており、
鋼板幅方向に隣り合う冷却スプレーノズルはそれぞれ異なる冷却水供給系統の冷却ヘッダに接続されるとともに、
鋼板幅方向に隣り合う冷却スプレーノズルから噴射される冷却水の流量密度は相異なる流量密度とし、同一の噴射圧力に対して、最大の流量密度の冷却水を噴射する冷却スプレーノズルからは、最小の流量密度の冷却水を噴射する冷却スプレーノズルからの３倍以上の流量密度の冷却水を噴射可能であり、
各冷却水供給系統を個別に選択して冷却スプレーノズルから冷却水を噴射するように調整弁を用いて制御する制御機構
を備える厚鋼板の冷却装置。
［２］各冷却スプレーノズルの先端から鋼板までの距離は、拘束ロール中心軸高さに対して±５０ｍｍ以下の範囲の位置になるように設置されてなる［１］に記載の厚鋼板の冷却装置。
［３］各冷却スプレーノズルは、フラットスプレーノズル、フルコーンスプレーノズル、角吹きスプレーノズル、楕円吹きスプレーノズルのいずれか１種以上であり、各冷却スプレーノズルから冷却水が噴射される際の冷却水の噴射角度は６０〜１２０゜の範囲である［１］または［２］に記載の厚鋼板の冷却装置。
［４］鋼板搬送方向に拘束ロールを複数設置し、各拘束ロール間に複数の冷却ヘッダを配置した冷却装置を用いる厚鋼板の冷却方法において、
拘束ロールピッチＰと拘束ロール径Ｄとの比率Ｐ／Ｄを２．５以下とし、
それぞれの冷却ヘッダは、２つ以上の冷却水供給系統のいずれかに接続され、
各冷却水供給系統には給水のオンオフ及び流量制御が独立して可能なように調整弁が取り付けられており、
各冷却ヘッダには、鋼板幅方向に複数の冷却スプレーノズルが取り付けられており、
鋼板幅方向に隣り合う冷却スプレーノズルはそれぞれ異なる冷却水供給系統の冷却ヘッダに接続されるとともに、
鋼板幅方向に隣り合う冷却スプレーノズルから噴射される冷却水の流量密度は相異なる流量密度とし、同一の噴射圧力に対して、最大の流量密度の冷却水を噴射する冷却スプレーノズルからは、最小の流量密度の冷却水を噴射する冷却スプレーノズルからの３倍以上の流量密度の冷却水を噴射可能であり、
各冷却水供給系統を個別に選択して冷却スプレーノズルから冷却水を噴射するように調整弁を用いて制御する
厚鋼板の冷却方法。
［５］各冷却スプレーノズルの先端から鋼板までの距離は、拘束ロール中心軸高さに対して、±５０ｍｍ以下の範囲の位置になるように設置されてなる［４］に記載の厚鋼板の冷却方法。
［６］各冷却スプレーノズルは、フラットスプレーノズル、フルコーンスプレーノズル、角吹きスプレーノズル、楕円吹きスプレーノズルのいずれか１種以上であり、各冷却スプレーノズルから冷却水が噴射される際の冷却水の噴射角度は６０〜１２０゜の範囲である［４］または［５］に記載の厚鋼板の冷却方法。
［７］［１］〜［３］のいずれかに記載の冷却装置を備えた厚鋼板の製造設備。
［８］［４］〜［６］のいずれかに記載の冷却方法で冷却する工程を有する厚鋼板の製造方法。The gist of the present invention is as follows.
[1] In a cooling device in which a plurality of restraining rolls are installed in the steel plate conveyance direction and a plurality of cooling headers are arranged between the restraining rolls,
The ratio P / D between the constraint roll pitch P and the constraint roll diameter D is 2.5 or less,
Each cooling header is connected to one of two or more cooling water supply systems,
Each cooling water supply system is equipped with a regulating valve so that water supply can be turned on and off independently and the flow rate can be controlled independently.
Each cooling header is equipped with multiple cooling spray nozzles in the steel plate width direction,
The cooling spray nozzles adjacent in the steel plate width direction are connected to cooling headers of different cooling water supply systems,
The cooling water flow density injected from the cooling spray nozzles adjacent to each other in the width direction of the steel sheet is different from the flow density of the cooling water. Cooling water with a flow rate density more than 3 times that of the cooling spray nozzle that injects cooling water with a flow rate density of
A cooling apparatus for a thick steel plate, comprising a control mechanism that controls each cooling water supply system by using an adjustment valve so as to individually select cooling water supply systems and inject cooling water from cooling spray nozzles.
[2] The cooling of the thick steel plate according to [1], wherein the distance from the tip of each cooling spray nozzle to the steel plate is set to be within a range of ± 50 mm or less with respect to the height of the central axis of the restraint roll. apparatus.
[3] Each cooling spray nozzle is one or more of a flat spray nozzle, a full cone spray nozzle, a square spray nozzle, and an elliptical spray nozzle, and cooling when cooling water is jetted from each cooling spray nozzle The cooling apparatus for thick steel plates according to [1] or [2], wherein the water injection angle is in the range of 60 to 120 °.
[4] In a cooling method for a thick steel plate using a cooling device in which a plurality of restraining rolls are installed in the steel plate conveyance direction and a plurality of cooling headers are arranged between the restraining rolls,
The ratio P / D between the constraint roll pitch P and the constraint roll diameter D is 2.5 or less,
Each cooling header is connected to one of two or more cooling water supply systems,
Each cooling water supply system is equipped with a regulating valve so that water supply can be turned on and off independently and the flow rate can be controlled independently.
Each cooling header is equipped with multiple cooling spray nozzles in the steel plate width direction,
The cooling spray nozzles adjacent in the steel plate width direction are connected to cooling headers of different cooling water supply systems,
The cooling water flow density injected from the cooling spray nozzles adjacent to each other in the width direction of the steel sheet is different from the flow density of the cooling water. Cooling water with a flow rate density more than 3 times that of the cooling spray nozzle that injects cooling water with a flow rate density of
A method for cooling a thick steel plate, wherein each cooling water supply system is individually selected and controlled using an adjustment valve so as to inject cooling water from a cooling spray nozzle.
[5] The distance from the tip of each cooling spray nozzle to the steel plate is set so that the distance from the central axis height of the restraining roll is within a range of ± 50 mm or less. Cooling method.
[6] Each cooling spray nozzle is at least one of a flat spray nozzle, a full cone spray nozzle, a square spray nozzle, and an elliptical spray nozzle, and cooling when cooling water is jetted from each cooling spray nozzle The method for cooling a thick steel plate according to [4] or [5], wherein the water injection angle is in a range of 60 to 120 °.
[7] A thick steel plate manufacturing facility comprising the cooling device according to any one of [1] to [3].
[8] A method for producing a thick steel plate having a step of cooling by the cooling method according to any one of [4] to [6].

本発明によれば、厚鋼板の冷却において、形状を制御しつつ広い範囲で冷却速度の調整を可能とし、様々な強度を持つ厚鋼板の製造が可能となる。また、特に搬送方向に狭いピッチで設置された拘束ロール間に冷却装置を設置するような、狭い冷却スペースに対して有効な技術である。  ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in cooling of a thick steel plate, adjustment of a cooling rate is possible in a wide range, controlling a shape, and manufacture of the thick steel plate with various intensity | strength is attained. In particular, this is an effective technique for a narrow cooling space in which a cooling device is installed between restraining rolls installed at a narrow pitch in the transport direction.

図１は、本発明の冷却装置を用いた厚鋼板のオフライン熱処理設備の模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of an off-line heat treatment facility for thick steel plates using the cooling device of the present invention. 図２は、本発明の冷却装置の一実施形態を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic view showing an embodiment of the cooling device of the present invention. 図３は、本発明の冷却スプレーノズルと拘束ロールの位置関係を説明する図である。FIG. 3 is a view for explaining the positional relationship between the cooling spray nozzle and the restraining roll of the present invention. 図４は、冷却スプレーノズルから噴射される冷却水（噴霧水）の噴射角度を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an injection angle of cooling water (spray water) injected from the cooling spray nozzle. 図５は、本発明の冷却装置を上からみた模式図であり、図５（ａ）は冷却ヘッダの構成を示す図、図５（ｂ）および（ｃ）は冷却スプレーノズルから噴射される噴霧水の様子を示す図である。FIG. 5 is a schematic view of the cooling device of the present invention as viewed from above, FIG. 5 (a) is a diagram showing the configuration of the cooling header, and FIGS. 5 (b) and 5 (c) are sprays injected from the cooling spray nozzle. It is a figure which shows the mode of water. 図６は、冷却ヘッダの系統を多数化（４系統化）した場合の、冷却ヘッダと冷却スプレーノズルの配置を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the arrangement of cooling headers and cooling spray nozzles when the number of cooling header systems is increased (four systems). 図７は、２系統の冷却ヘッダから冷却水を噴射する場合における、小流量冷却スプレーノズルの噴霧水が厚鋼板に衝突する様子を上から見た図であり、図７（ａ）はフラットスプレーノズルを用いた場合、図７（ｂ）はオーバルスプレーノズルを用いた場合、図７（ｃ）はフルコーンスプレーノズルを用いた場合、図７（ｄ）は角吹きスプレーノズルを用いた場合である。FIG. 7 is a top view of a state in which spray water from a small flow rate cooling spray nozzle collides with a thick steel plate when cooling water is injected from two cooling headers. FIG. 7 (a) is a flat spray. When a nozzle is used, FIG. 7B shows a case where an oval spray nozzle is used, FIG. 7C shows a case where a full cone spray nozzle is used, and FIG. 7D shows a case where a square blow spray nozzle is used. is there. 図８は、大流量冷却スプレーノズルと小流量冷却スプレーノズルについて、ノズルピッチを異なるものとした場合の模式図であり、図８（ａ）は冷却ヘッダの構成を示す図、図８（ｂ）は大流量冷却スプレーノズルの噴霧水の様子を示す図、図８（ｃ）は小流量冷却スプレーノズルの噴霧水の様子を示す図である。FIG. 8 is a schematic view of the large flow cooling spray nozzle and the small flow cooling spray nozzle when the nozzle pitch is different. FIG. 8 (a) is a diagram showing the configuration of the cooling header, and FIG. 8 (b). Fig. 8 is a view showing the state of water sprayed by a large flow rate cooling spray nozzle, and Fig. 8 (c) is a view showing the state of water sprayed by a small flow rate cooling spray nozzle. 図９は、本発明の冷却装置を用いた厚鋼板の冷却処理設備の模式図である。FIG. 9 is a schematic view of a cooling treatment facility for thick steel plates using the cooling device of the present invention. 図１０は、大流量冷却スプレーノズルと小流量冷却スプレーノズルにおける、噴射圧力と流量密度との関係を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the relationship between the injection pressure and the flow density in the large flow cooling spray nozzle and the small flow cooling spray nozzle. 図１１は、鋼板を冷却した際の、板厚方向中心において８００℃から４００℃に達するまでの冷却速度と流量密度との関係を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing the relationship between the cooling rate and the flow density until the temperature reaches 800 ° C. to 400 ° C. at the center in the thickness direction when the steel plate is cooled.

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。  Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の冷却装置について、厚鋼板のオフライン熱処理に適用した場合を説明する図である。厚鋼板Ｓは予め圧延設備で所定の厚み（例えば４０ｍｍ）及び幅（例えば２５００ｍｍ）に加工されており、本熱処理ラインに搬送され、その後加熱炉１で所定の温度（例えば９２０℃）まで加熱されたのち、加熱炉１の出側に設置されている冷却装置２で冷却される。冷却装置２は、厚鋼板Ｓを搬送するテーブルロール３と、厚鋼板Ｓを拘束する拘束ロール４と、厚鋼板Ｓの上下面に設けられる冷却ヘッダ５とから構成されている。  FIG. 1 is a diagram illustrating a case where the cooling device of the present invention is applied to offline heat treatment of a thick steel plate. The thick steel plate S is previously processed into a predetermined thickness (for example, 40 mm) and width (for example, 2500 mm) by a rolling facility, and is transported to the main heat treatment line and then heated to a predetermined temperature (for example, 920 ° C.) in the heating furnace 1. After that, it is cooled by the cooling device 2 installed on the exit side of the heating furnace 1. The cooling device 2 includes a table roll 3 that conveys the thick steel plate S, a restraining roll 4 that restrains the thick steel plate S, and a cooling header 5 that is provided on the upper and lower surfaces of the thick steel plate S.

本発明の一実施形態である冷却装置２について、詳細を図２に示す。図２に示すように、厚鋼板Ｓを搬送するテーブルロール３と厚鋼板Ｓを拘束する拘束ロール４がそれぞれ複数あり、拘束ロール４間の上面および下面（テーブルロール３間）には大流量冷却ヘッダ５１および小流量冷却ヘッダ５２が複数設置される。それぞれの冷却ヘッダでは、冷却ヘッダに供給される冷却水の流量を流量計６により測定し、測定した結果に基づいて所定の流量に調整可能なように流量調整弁７を設置している。また、流量調整弁７は制御機構（図示しない）に接続されており、個別に冷却水のオンオフ（給水／遮断）が設定できるようになっている。なお、各冷却ヘッダには冷却スプレーノズル５３（５４）が複数取り付けられている。冷却スプレーノズル５３（５４）については後述にて詳細を説明する。  Details of the cooling device 2 according to an embodiment of the present invention are shown in FIG. As shown in FIG. 2, there are a plurality of table rolls 3 for conveying the thick steel plates S and a plurality of restraining rolls 4 for restraining the thick steel plates S, and a large flow rate cooling is performed on the upper surface and the lower surface (between the table rolls 3) between the restraining rolls 4 A plurality of headers 51 and small flow rate cooling headers 52 are installed. In each cooling header, the flow rate adjustment valve 7 is installed so that the flow rate of the cooling water supplied to the cooling header is measured by the flow meter 6 and can be adjusted to a predetermined flow rate based on the measurement result. Further, the flow rate adjusting valve 7 is connected to a control mechanism (not shown) so that the cooling water can be individually turned on / off (water supply / shutoff). A plurality of cooling spray nozzles 53 (54) are attached to each cooling header. Details of the cooling spray nozzle 53 (54) will be described later.

以下、厚鋼板上面における冷却ヘッダ（冷却スプレーノズル）と拘束ロール４の位置関係について説明する。なお、テーブルロール３と拘束ロール４とのピッチは同一である。したがって、厚鋼板下面における冷却ヘッダ（冷却スプレーノズル）とテーブルロール３との位置関係についても厚鋼板上面における冷却ヘッダ（冷却スプレーノズル）と拘束ロール４の位置関係と同様である。  Hereinafter, the positional relationship between the cooling header (cooling spray nozzle) and the restraining roll 4 on the upper surface of the thick steel plate will be described. In addition, the pitch of the table roll 3 and the restraint roll 4 is the same. Therefore, the positional relationship between the cooling header (cooling spray nozzle) and the table roll 3 on the lower surface of the thick steel plate is the same as the positional relationship between the cooling header (cooling spray nozzle) and the restraining roll 4 on the upper surface of the thick steel plate.

図３は、本発明の冷却スプレーノズルと拘束ロールの位置関係を説明する図である。本発明では、厚鋼板への適用を主として考えており、厚鋼板の冷却時に発生する面外変形を防止することが重要な課題となる。そこで、面外変形を防止する観点で、拘束ロール４とテーブルロール３で厚鋼板Ｓを拘束しながら冷却する方式とする。その際、拘束ロール４の搬送方向に対する設置ピッチ（拘束ロールピッチＰ）は、可能な限り狭い方が、鋼板の面外変形を防止する観点で有利である。更に拘束ロール４は、適切に面外変形を防止する観点で、大きな荷重をかけても拘束ロール４のたわみを小さくするために、可能な限り拘束ロール径Ｄは大きいほうが好ましい。一方、拘束ロール４の拘束ロールピッチＰを狭く配置するほど、ロール間ギャップＧが狭くなることから、冷却装置２を設置するためのスペースは小さくなる。このため、特に特許文献３に記載されているような、大きな冷却ヘッダを必要とするノズルでは本発明のような冷却装置の設置が不可能である。また、均一冷却の観点から拘束ロール４と厚鋼板Ｓの接触点近傍まで冷却するために、冷却スプレーノズル５３（もしくは冷却スプレーノズル５４）を側面から見た時の噴霧長さＬは、ロール間ギャップＧよりも広くして拘束ロール４の下の領域まで冷却水が厚鋼板Ｓに被水するのが好ましい。このような観点からも、スプレー冷却のような広い範囲に冷却水を噴霧できる方式が好適である。  FIG. 3 is a view for explaining the positional relationship between the cooling spray nozzle and the restraining roll of the present invention. In the present invention, application to thick steel plates is mainly considered, and it is an important issue to prevent out-of-plane deformation that occurs when cooling thick steel plates. Therefore, from the viewpoint of preventing out-of-plane deformation, a cooling method is adopted in which the thick steel plate S is restrained by the restraining roll 4 and the table roll 3. At that time, the narrowest possible installation pitch (constraint roll pitch P) with respect to the conveying direction of the restraint roll 4 is advantageous from the viewpoint of preventing out-of-plane deformation of the steel sheet. Further, in order to appropriately prevent the out-of-plane deformation of the constraining roll 4, it is preferable that the constraining roll diameter D is as large as possible in order to reduce the deflection of the constraining roll 4 even when a large load is applied. On the other hand, as the constraining roll pitch P of the constraining roll 4 is arranged narrower, the gap G between the rolls becomes narrower, so the space for installing the cooling device 2 becomes smaller. For this reason, it is impossible to install the cooling device as in the present invention in a nozzle that requires a large cooling header as described in Patent Document 3, in particular. Moreover, in order to cool to the contact point vicinity of the restraint roll 4 and the thick steel plate S from the viewpoint of uniform cooling, the spray length L when the cooling spray nozzle 53 (or the cooling spray nozzle 54) is viewed from the side is determined between the rolls. It is preferable that the cooling water is wetted by the thick steel plate S up to an area below the constraining roll 4 wider than the gap G. From this point of view, a method that can spray the cooling water over a wide range such as spray cooling is preferable.

これらを踏まえて本発明者らが鋭意検討した結果、鋼板の形状制御の観点から、拘束ロール４の拘束ロールピッチＰと拘束ロール径Ｄの比率Ｐ／Ｄは、２．５以下の範囲にする。なお、Ｐ／Ｄが１．０の時は、拘束ロールピッチと拘束ロール径が同じとなり、前後する拘束ロール間には隙間が無く、冷却スプレーノズルを設置ができない。そのため、Ｐ／Ｄは１．０超えが好ましく、また、前後する拘束ロールの隙間（Ｐ−Ｄ）は少なくとも５０ｍｍ以上は確保できるようにする。そのため、操業上の点から、Ｐ／Ｄは１．１７以上とするのがさらに好適である。また、Ｐ／Ｄは、形状制御の点から可能な限り小さいほうが良いため、好ましくはＰ／Ｄを２．０以下とする。  As a result of intensive studies by the present inventors based on these, the ratio P / D between the restraint roll pitch P and the restraint roll diameter D of the restraint roll 4 is set to a range of 2.5 or less from the viewpoint of shape control of the steel sheet. . When P / D is 1.0, the restraint roll pitch and the restraint roll diameter are the same, there is no gap between the front and rear restraint rolls, and the cooling spray nozzle cannot be installed. Therefore, P / D is preferably greater than 1.0, and the clearance (P-D) between the front and rear restraint rolls is ensured to be at least 50 mm. Therefore, from the viewpoint of operation, it is more preferable that P / D is 1.17 or more. Moreover, since P / D should be as small as possible from the point of shape control, P / D is preferably 2.0 or less.

なお、テーブルロール３のロール径と拘束ロール径Ｄは必ずしも同じ径である必要はない。厚鋼板上下面でテーブルロール３のロール径と拘束ロール径Ｄが同じである場合も異なる場合も、上述したように比率Ｐ／Ｄが２．５以下を満たせばよい。また、厚鋼板下面におけるテーブルロール３のロールピッチとテーブルロール径についても、比率が２．５以下を満たせばよい。  Note that the roll diameter of the table roll 3 and the constraining roll diameter D are not necessarily the same. Even when the roll diameter of the table roll 3 and the restraint roll diameter D are the same on the upper and lower surfaces of the thick steel plate, the ratio P / D may satisfy 2.5 or less as described above. Further, the ratio of the roll pitch and the table roll diameter of the table roll 3 on the lower surface of the thick steel plate only needs to satisfy 2.5 or less.

また、各拘束ロール４間において、冷却スプレーノズル５３（５４）の搬送方向の噴霧長さＬは、可能な限り拘束ロールピッチＰに近いほうが、拘束ロール４間の非冷却部が少なくなり、効率的な冷却が可能である。このため、少なくとも噴霧長さＬは、ロール間ギャップＧよりも大きくするのが好ましい。一方、噴霧長さＬを長くするためには、図４に示す冷却スプレーノズル５３（５４）の噴射角度θを大きくする必要がある。その際に冷却スプレーノズル５３（５４）の噴射角度θを大きくしすぎたり、また、冷却スプレーノズル５３（５４）のノズル中心軸が拘束ロール４間の中央位置より搬送方向（図面上の左右の方向)にずれた状態で冷却スプレーノズル５３（５４）が設置されると、冷却スプレーノズル５３（５４）からの噴霧水５５（５６）は厚鋼板Ｓに衝突する前に拘束ロール４に衝突し、厚鋼板Ｓを効率的に冷却できない可能性がある。そのため、適切な噴射角度θを選定するとともに、冷却スプレーノズル５３（５４）のノズル中心軸は、拘束ロール４間の中央位置から搬送方向（図面上の左右の方向）に対して±１０ｍｍ以内に冷却スプレーノズル５３（５４）のノズル中心軸を配置するのが好ましく、拘束ロール４間のほぼ中央位置が最も好ましい。  Further, the spray length L in the conveying direction of the cooling spray nozzle 53 (54) between the restraint rolls 4 is as close to the restraint roll pitch P as possible, so that the number of non-cooling portions between the restraint rolls 4 is reduced, and the efficiency is increased. Cooling is possible. For this reason, it is preferable that at least the spray length L is larger than the gap G between rolls. On the other hand, in order to increase the spray length L, it is necessary to increase the injection angle θ of the cooling spray nozzle 53 (54) shown in FIG. At that time, the spray angle θ of the cooling spray nozzle 53 (54) is excessively increased, or the nozzle central axis of the cooling spray nozzle 53 (54) is moved in the transport direction (left and right in the drawing) from the central position between the restraining rolls 4. When the cooling spray nozzle 53 (54) is installed in a state shifted in the direction), the spray water 55 (56) from the cooling spray nozzle 53 (54) collides with the restraining roll 4 before colliding with the thick steel plate S. The thick steel plate S may not be cooled efficiently. Therefore, an appropriate injection angle θ is selected, and the nozzle central axis of the cooling spray nozzle 53 (54) is within ± 10 mm from the central position between the restraining rolls 4 with respect to the transport direction (left and right direction in the drawing). It is preferable to arrange the nozzle central axis of the cooling spray nozzle 53 (54), and the substantially central position between the restraining rolls 4 is most preferable.

次に、冷却装置２の冷却ヘッダについて説明する。図５（ａ）は本発明の冷却装置２を上から見た模式図であり、冷却ヘッダの構成を説明する図である。大流量冷却ヘッダ５１には、鋼板幅方向に大流量冷却スプレーノズル５３が複数取り付けられている。一方で、小流量冷却ヘッダ５２には、鋼板幅方向に小流量冷却スプレーノズル５４が複数取り付けられている。  Next, the cooling header of the cooling device 2 will be described. Fig.5 (a) is the schematic diagram which looked at the cooling device 2 of this invention from the top, and is a figure explaining the structure of a cooling header. A plurality of large-flow-rate cooling spray nozzles 53 are attached to the large-flow-rate cooling header 51 in the steel plate width direction. On the other hand, a plurality of small flow rate cooling spray nozzles 54 are attached to the small flow rate cooling header 52 in the steel plate width direction.

本発明において、冷却スプレーノズルは、単位面積および単位時間あたりの流量が異なる冷却スプレーノズルが配置されるようにする。なお、ここでいう単位面積および単位時間あたりとは、隣り合う冷却スプレーノズルの間隔Ｐ´の範囲に噴射される冷却水の流量とする。この単位面積および単位時間あたりの流量を以後、流量密度（単位：Ｌ／（ｍｉｎ・ｍ２））と称する。In the present invention, the cooling spray nozzles are arranged so that the flow rates per unit area and unit time are different. Here, the unit area and the unit time are the flow rate of the cooling water injected into the range of the interval P ′ between the adjacent cooling spray nozzles. Hereinafter, the flow rate per unit area and unit time is referred to as a flow rate density (unit: L / (min · m 2 )).

すなわち、図５（ａ）に示すように、大流量冷却ヘッダ５１には大きな流量密度の冷却スプレーノズルを取りつけるとともに、小流量冷却ヘッダ５２には小さな流量密度の冷却スプレーノズルを取り付けることで、幅方向に隣り合う冷却スプレーノズルはそれぞれ異なる系統の冷却ヘッダに接続される。  That is, as shown in FIG. 5A, a large flow density cooling spray nozzle is attached to the large flow rate cooling header 51 and a small flow density cooling spray nozzle is attached to the small flow rate cooling header 52. The cooling spray nozzles adjacent to each other are connected to cooling headers of different systems.

なお、本発明では、流量密度の異なる冷却スプレーノズルが幅方向に隣り合うように配置される。大流量冷却スプレーノズル５３および小流量冷却スプレーノズル５４は、厚鋼板Ｓの幅方向に一列に所定のピッチで配置されればよい。  In the present invention, the cooling spray nozzles having different flow densities are arranged adjacent to each other in the width direction. The large flow rate cooling spray nozzle 53 and the small flow rate cooling spray nozzle 54 may be arranged in a row in the width direction of the thick steel plate S at a predetermined pitch.

本発明では、鋼板の冷却速度を早くする場合は、小流量冷却スプレーノズル５４から冷却水が噴射されないように、流量調整弁７により小流量冷却ヘッダ５２への給水を遮断し、大流量冷却スプレーノズル５３から冷却水が噴射されるようにする。一方で、冷却速度を遅くする場合は、流量調整弁７により大流量冷却スプレーノズル５３から冷却水が噴射されないように、流量調整弁７により大流量冷却ヘッダ５１への給水を遮断し、小流量冷却スプレーノズル５４から冷却水を噴射する。すなわち、本発明では各冷却水供給系統を個別に選択して冷却水を噴射することで広い範囲で流量調整が可能となり、広い範囲で冷却速度を調整することが可能となる。  In the present invention, when the cooling rate of the steel plate is increased, the water supply to the small flow rate cooling header 52 is shut off by the flow rate adjusting valve 7 so that the cooling water is not jetted from the small flow rate cooling spray nozzle 54, and the large flow rate cooling spray. Cooling water is jetted from the nozzle 53. On the other hand, when slowing down the cooling rate, the flow rate adjusting valve 7 shuts off the water supply to the large flow rate cooling header 51 so that the cooling water is not jetted from the large flow rate cooling spray nozzle 53 by the flow rate adjusting valve 7. Cooling water is sprayed from the cooling spray nozzle 54. That is, in the present invention, the flow rate can be adjusted in a wide range by individually selecting each cooling water supply system and injecting the cooling water, and the cooling rate can be adjusted in a wide range.

一般的に、ある特性を持つノズルを選定し、そのノズルから冷却水を噴射した場合、冷却水の流量は噴射圧力の０．５乗に比例するため、噴射圧力を下げても流量の変化が少なく、冷却速度を大きく変化させることがかなり難しい。一般的には、冷却速度は流量密度の約０．７乗に比例するといわれている。よって、冷却速度は、噴射圧力の約０．３５乗に比例する。  Generally, when a nozzle having a certain characteristic is selected and cooling water is injected from the nozzle, the flow rate of the cooling water is proportional to the 0.5th power of the injection pressure. It is very difficult to change the cooling rate greatly. In general, it is said that the cooling rate is proportional to about 0.7 of the flow density. Therefore, the cooling rate is proportional to about 0.35 of the injection pressure.

このことから、例えば冷却速度を半分程度にする場合には、噴射圧力を１／７程度まで低くする必要がある。一般的な流量調整弁では、噴射圧力を定格の約１０〜１００％の範囲までは調整できるため、冷却能力はせいぜい約５０〜１００％の調整が実質的に限界となる。また、噴射流量は噴射圧力の０．５乗に比例するため、上記で説明したように噴射圧力を約１０〜１００％の範囲で調整可能と考えると、噴射流量は、３１．６〜１００％の範囲での調整が限界である。そのため、本発明では拘束ロール４間に、流量密度の異なる冷却スプレーノズルを配置することで、広い範囲の冷却速度の調整を可能とする。  For this reason, for example, when the cooling rate is about half, the injection pressure needs to be lowered to about 1/7. In a general flow rate adjusting valve, the injection pressure can be adjusted to a range of about 10 to 100% of the rated value, so that the adjustment of the cooling capacity is about 50 to 100% at most. Moreover, since the injection flow rate is proportional to the 0.5th power of the injection pressure, the injection flow rate is 31.6 to 100% when it is considered that the injection pressure can be adjusted in the range of about 10 to 100% as described above. Adjustment within this range is the limit. Therefore, in the present invention, a cooling spray nozzle having a different flow density is disposed between the restraining rolls 4 to enable adjustment of a wide range of cooling rates.

本発明において、鋼板幅方向に隣り合う冷却スプレーノズルから噴射される冷却水の流量密度は相異なる流量密度とし、同一の噴射圧力に対して、最大の流量密度の冷却水を噴射する冷却スプレーノズルからは、最小の流量密度の冷却水を噴射する冷却スプレーノズルからの３倍以上の流量密度の冷却水を噴射可能とする。図５（ａ）において、ピッチＰ´の間隔で配置される大流量冷却スプレーノズル５３の流量密度は、小流量冷却スプレーノズル５４に比べて、同一の噴射圧力に対して少なくとも３倍以上の流量密度となる。  In the present invention, the flow density of the cooling water sprayed from the cooling spray nozzles adjacent to each other in the width direction of the steel sheet is different from the flow density, and the cooling spray nozzle that sprays the cooling water having the maximum flow density with respect to the same spray pressure. From the above, it is possible to inject cooling water having a flow rate density of three times or more from the cooling spray nozzle that injects cooling water having the minimum flow rate density. In FIG. 5A, the flow rate density of the large flow rate cooling spray nozzles 53 arranged at intervals of the pitch P ′ is at least three times the flow rate of the same injection pressure as compared to the small flow rate cooling spray nozzles 54. It becomes density.

次に、２系統の冷却ヘッダから冷却水を噴射する場合を例に、具体的な冷却スプレーノズルの選択方法について説明する。  Next, a specific method for selecting the cooling spray nozzle will be described with reference to an example in which cooling water is injected from two cooling headers.

大流量冷却スプレーノズル５３と小流量冷却スプレーノズル５４の鋼板幅方向のノズルピッチを同一として、圧力０．４ＭＰａで冷却水を噴射した場合、大流量冷却スプレーノズル５３の流量密度を１５００Ｌ／（ｍｉｎ・ｍ２）、小流量冷却スプレーノズル５４の流量密度を５００Ｌ／（ｍｉｎ・ｍ２）に選択する。このような構成で、さらに流量調整弁７を使い流量制御することで、大流量冷却スプレーノズル５３の流量密度は５００Ｌ／（ｍｉｎ・ｍ２）（定格の１／３）、小流量冷却スプレーノズル５４の流量密度は１６７Ｌ／（ｍｉｎ・ｍ２）（定格の１／３）まで調整が可能となる。そのため、流量制御と冷却スプレーノズルの切り替えにより、大流量冷却スプレーノズルの最大流量密度１５００Ｌ／（ｍｉｎ・ｍ２）から小流量冷却スプレーノズルの最小流量密度１６７Ｌ／（ｍｉｎ・ｍ２）まで連続的に流量の調整が可能となる。なお、鋼板の製造において、上記で説明したように大流量冷却スプレーと小流量冷却スプレーノズル５４における流量密度が連続的に変化するような調整が不要な場合は、小流量冷却スプレーノズル５４の最大流量密度は大流量冷却スプレーノズル５３の最小流量密度と同じ流量密度である必要はなく、例えば、大流量冷却スプレーノズル５３の最大流量密度を１５００Ｌ／（ｍｉｎ・ｍ２）、小流量冷却スプレーノズル５４の最大流量密度を５０Ｌ／（ｍｉｎ・ｍ２）のような選択をしてもかまわない。When the nozzle flow in the steel sheet width direction of the large flow cooling spray nozzle 53 and the small flow cooling spray nozzle 54 is the same, and cooling water is injected at a pressure of 0.4 MPa, the flow density of the large flow cooling spray nozzle 53 is 1500 L / (min. M 2 ), and the flow density of the small flow rate cooling spray nozzle 54 is selected to be 500 L / (min · m 2 ). With such a configuration, by controlling the flow rate using the flow rate adjusting valve 7, the flow rate density of the large flow rate cooling spray nozzle 53 is 500 L / (min · m 2 ) (1/3 of the rating), and the small flow rate cooling spray nozzle. The flow density of 54 can be adjusted to 167 L / (min · m 2 ) (1/3 of the rating). Therefore, by switching the cooling spray nozzles and flow control, continuously from the large flow cooling maximum flow density of the spray nozzle 1500L / (min · m 2) to a small flow cooling minimum flow density of the spray nozzle 167L / (min · m 2) The flow rate can be adjusted. In addition, in the manufacture of the steel sheet, as described above, when it is not necessary to adjust the flow density in the large flow cooling spray and the small flow cooling spray nozzle 54 continuously, the maximum of the small flow cooling spray nozzle 54 is used. The flow density need not be the same as the minimum flow density of the large flow cooling spray nozzle 53. For example, the maximum flow density of the large flow cooling spray nozzle 53 is 1500 L / (min · m 2 ), and the small flow cooling spray nozzle is used. The maximum flow density of 54 may be selected as 50 L / (min · m 2 ).

このように、流量調整弁７により１系統の冷却ヘッダを選択して冷却スプレーノズルから冷却水を噴射することにより、連続的に広い範囲の噴霧水量の調整を可能とする。  As described above, by selecting one system cooling header by the flow rate adjusting valve 7 and injecting the cooling water from the cooling spray nozzle, the amount of spray water in a wide range can be adjusted continuously.

また、本発明では流量密度の異なる冷却スプレーノズルが隣り合うように配置し、その一方のみ噴射するため、その配置は例えば図５（ｂ）、図５（ｃ）のように扇型に噴霧させるフラットスプレー形状の例で説明すると、図５（ｂ）の大流量冷却スプレーノズル５３から噴射される噴霧水５５の幅端部が、隣り合う噴霧水５５とほぼ同一位置となるような噴射角度θ（図４参照）および捩り角度α（図５（ｃ）参照）を持たせることで、鋼板が通過冷却した時に、鋼板側から見て幅方向に亘り、冷却水が鋼板と衝突しない部分を生じることなく、均一に鋼板を冷却することができる。  Further, in the present invention, the cooling spray nozzles having different flow densities are arranged so as to be adjacent to each other, and only one of them is sprayed. Therefore, the arrangement is sprayed in a fan shape as shown in FIGS. 5 (b) and 5 (c), for example. In the example of the flat spray shape, the injection angle θ such that the width end portion of the spray water 55 sprayed from the large-flow-rate cooling spray nozzle 53 in FIG. (See FIG. 4) and a twist angle α (see FIG. 5 (c)), when the steel sheet is cooled by passage, a portion where the cooling water does not collide with the steel sheet is generated across the width direction when viewed from the steel sheet side. The steel sheet can be uniformly cooled without any problem.

また、図５（ｃ）の場合も同様に、小流量冷却スプレーノズル５４から噴射される噴霧水５６の幅端部が、隣り合う噴霧水５６とほぼ同一位置となるような噴射角度θ（図４参照）および捩り角度α（図５（ｃ）参照）を持たせることで、鋼板が通過冷却した時に、鋼板側から見て幅方向に亘り、冷却水が鋼板に衝突しない部分を生じることなく、均一に鋼板を冷却することができる。  Similarly, in the case of FIG. 5C, the spray angle θ (see FIG. 5) such that the width end portion of the spray water 56 sprayed from the small flow rate cooling spray nozzle 54 is substantially at the same position as the adjacent spray water 56. 4) and a torsion angle α (see FIG. 5C), when the steel sheet passes and is cooled, there is no portion where the cooling water does not collide with the steel sheet in the width direction when viewed from the steel sheet side. The steel sheet can be cooled uniformly.

冷却スプレーノズル（大流量冷却スプレーノズル５３もしくは小流量冷却スプレーノズル５４）の噴射角度θとしては、狭い拘束ロール４間に冷却スプレーノズルを設置し、噴霧した冷却水が拘束ロール４に衝突せず、鋼板が被水することが好ましいため、可能な限り広い角度で散布できるものがよい。本発明では、冷却スプレーノズルの噴射角度θ（図４参照）は、少なくとも６０〜１２０゜が好適である。噴射角度θが６０゜未満の場合は、広い面積にわたって冷却水が散布されないので、冷却水の非衝突部による温度ムラが懸念される。一方、噴射角度が１２０゜よりも大きい場合は、噴霧水の鋼板までの飛距離について、ノズル直下までの飛距離とそれ以外の場所までの飛距離とで大きく変化することから、冷却の均一性の確保が困難になるためである。  As the spray angle θ of the cooling spray nozzle (large flow cooling spray nozzle 53 or small flow cooling spray nozzle 54), a cooling spray nozzle is installed between the narrow restricting rolls 4 so that the sprayed cooling water does not collide with the restricting rolls 4. Since it is preferable that the steel plate is wetted, it is preferable that the steel plate can be sprayed at as wide an angle as possible. In the present invention, the spray angle θ of the cooling spray nozzle (see FIG. 4) is preferably at least 60 to 120 °. When the injection angle θ is less than 60 °, the cooling water is not sprayed over a wide area, so there is a concern about temperature unevenness due to the non-impact portion of the cooling water. On the other hand, when the spray angle is larger than 120 °, the flying distance to the steel plate of the spray water varies greatly depending on the flying distance to the nozzle and the flying distance to other places. This is because it is difficult to ensure the above.

また、図３を用いて、冷却スプレーノズルの先端から鋼板までの距離（ノズル高さＨ）について説明する。冷却スプレーノズル（大流量冷却スプレーノズル５３もしくは小流量冷却スプレーノズル５４）と厚鋼板Ｓとの距離は、拘束ロール４と噴霧水との衝突の点から考えると、冷却スプレーノズル先端が鋼板に近いほど、広い噴射角度θで噴射しても、冷却水は拘束ロール４に衝突しにくい。特に、拘束ロール４間の隙間が最も狭くなる拘束ロール径Ｄの半分よりも、冷却スプレーノズルと厚鋼板Ｓとの距離が大きい合は、拘束ロール４間の最小隙間部で冷却スプレーノズルからの噴霧水が拘束ロール４に衝突しやすい。そのため、可能な限り冷却スプレーノズルと厚鋼板Ｓとの距離は、拘束ロール径Ｄの半分（半径）近傍よりも低い位置が好ましい。一方、冷却スプレーノズル先端と厚鋼板Ｓとの距離が近い場合は、広い角度で噴霧水を噴射しなければならず、上記に示した噴射角度θが１２０゜を超える危険がある。また、通板中の鋼板先端部と冷却スプレーノズル先端が衝突する危険性もある。両者の点から実用を考えると厚鋼板を冷却する際には、各冷却スプレーノズルの先端から鋼板までの距離Ｈは、スプレーノズルに対して鋼板搬送方向の上流側および下流側の拘束ロールの中心軸から鋼板までの距離である、拘束ロール中心軸高さに対して±５０ｍｍ以内にスプレーノズルの先端を設置するのが好適である。  Moreover, the distance (nozzle height H) from the front-end | tip of a cooling spray nozzle to a steel plate is demonstrated using FIG. The distance between the cooling spray nozzle (large flow cooling spray nozzle 53 or small flow cooling spray nozzle 54) and the thick steel plate S is considered from the point of collision between the restraining roll 4 and the spray water, and the tip of the cooling spray nozzle is close to the steel plate. As such, the cooling water hardly collides with the restraining roll 4 even if it is injected at a wide injection angle θ. In particular, when the distance between the cooling spray nozzle and the thick steel plate S is larger than half of the restraining roll diameter D where the gap between the restraining rolls 4 is the narrowest, the minimum gap between the restraining rolls 4 is from the cooling spray nozzle. The spray water easily collides with the restraining roll 4. Therefore, it is preferable that the distance between the cooling spray nozzle and the thick steel plate S be as low as possible near the half (radius) of the constraining roll diameter D. On the other hand, when the distance between the cooling spray nozzle tip and the thick steel plate S is short, the spray water must be sprayed at a wide angle, and there is a risk that the spray angle θ shown above exceeds 120 °. There is also a risk that the tip of the steel plate in the plate will collide with the tip of the cooling spray nozzle. Considering practical use from both points, when cooling a thick steel plate, the distance H from the tip of each cooling spray nozzle to the steel plate is the center of the upstream and downstream restraint rolls in the steel plate conveying direction with respect to the spray nozzle. It is preferable to install the tip of the spray nozzle within ± 50 mm with respect to the height of the central axis of the restraint roll, which is the distance from the shaft to the steel plate.

上述では、大流量冷却スプレーノズル５３と小流量冷却スプレーノズル５４の２系統の流量密度で冷却速度を調整する例について説明したが、２つ以上の系統であれば本発明を適用することができる。例えば、図６のように冷却ヘッダの系統を多数化（４系統化）して更に広い範囲に冷却速度を調整することもできる。  In the above description, the example in which the cooling rate is adjusted with the flow density of two systems of the large flow cooling spray nozzle 53 and the small flow cooling spray nozzle 54 has been described. However, the present invention can be applied to two or more systems. . For example, as shown in FIG. 6, the number of cooling header systems can be increased (four systems), and the cooling rate can be adjusted to a wider range.

図６では、鋼板幅方向に大流量冷却スプレーノズル５３が複数取り付けられている大流量冷却ヘッダ５１と、鋼板幅方向に小流量冷却スプレーノズル５４が複数取り付けられている小流量冷却ヘッダ５２の他に、中流量冷却ヘッダ５７、５８が配置されている。中流量冷却ヘッダ５７、５８にはそれぞれ鋼板幅方向に中流量冷却スプレーノズル５９、６０が複数取り付けられている。  In FIG. 6, in addition to the large flow cooling header 51 in which a plurality of large flow cooling spray nozzles 53 are attached in the steel sheet width direction, and the small flow cooling header 52 in which a plurality of small flow cooling spray nozzles 54 are attached in the steel sheet width direction. In addition, medium flow cooling headers 57 and 58 are arranged. A plurality of medium flow cooling spray nozzles 59 and 60 are attached to the medium flow cooling headers 57 and 58 in the steel plate width direction, respectively.

図６の場合における具体的な冷却スプレーノズルの選択方法としては、各冷却スプレーノズルの幅方向のノズルピッチを同一として、圧力０．４ＭＰａで噴霧するとした場合、大流量冷却スプレーノズル５３の流量密度を１５００Ｌ／（ｍｉｎ・ｍ２）、中流量冷却スプレーノズル５９の流量密度を１５０Ｌ／（ｍｉｎ・ｍ２）、中流量冷却スプレーノズル６０の流量密度を４０Ｌ／（ｍｉｎ・ｍ２）、小流量冷却スプレーノズル５４の流量密度を１０Ｌ／（ｍｉｎ・ｍ２）のように選択をする。このようにすることにより、最も大きい流量密度の冷却スプレーノズルと、最も小さい流量密度の冷却スプレーノズルにおいて、同一の噴射圧力に対して少なくとも３倍以上の流量密度の差を設けることとなる。このような構成で、さらに流量調整弁７を使い流量制御することで、連続的に広い範囲の冷却速度の調整を可能とする。As a specific cooling spray nozzle selection method in the case of FIG. 6, when the nozzle pitch in the width direction of each cooling spray nozzle is the same and spraying is performed at a pressure of 0.4 MPa, the flow density of the large flow cooling spray nozzle 53 is the 1500L / (min · m 2) , the flow density of the medium flow cooling spray nozzles 59 150L / (min · m 2 ), the flow density of the medium flow cooling spray nozzles 60 40L / (min · m 2 ), a low flow rate The flow density of the cooling spray nozzle 54 is selected to be 10 L / (min · m 2 ). By doing in this way, in the cooling spray nozzle of the largest flow density and the cooling spray nozzle of the smallest flow density, the difference of the flow density of at least 3 times is provided with respect to the same injection pressure. With such a configuration, the flow rate is further controlled by using the flow rate adjusting valve 7 to continuously adjust the cooling rate in a wide range.

本発明において、各冷却スプレーノズルは、フラットスプレーノズル、フルコーンスプレーノズル、角吹きスプレーノズル、楕円吹きスプレーノズルのいずれか１種以上であることが好ましい。  In the present invention, each cooling spray nozzle is preferably one or more of a flat spray nozzle, a full cone spray nozzle, a square spray nozzle, and an elliptical spray nozzle.

なお、各冷却スプレーノズルの噴射角度は、スプレー噴射水を側面から見たときに、各方向で最も噴射角度が広くなる角度のことを意味する。図７は、冷却スプレーノズル５３（５４）の噴霧水５５（５６）が厚鋼板に衝突する様子を上から見た図である。図７（ａ）はほぼ扇形に噴射され、衝突面は薄い厚み（２０ｍｍ程度）と広幅を持つフラットスプレーノズル、図７（ｂ）は衝突面が楕円形となるオーバルスプレーノズルの例である。フラットスプレーノズルやオーバルスプレーノズルのように冷却水の衝突面が楕円形状の場合、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、衝突面の長軸方向に広がる角度が最も広い角度になるため、この角度を噴射角度とすればよい。また、図７（ｃ）のように衝突面が円状のフルコーンスプレーノズルでは、側面図においてどの方向から見ても噴射角度は同じとなる。図７（ｄ）のように衝突面が矩形（正方形や長方形）となる角吹きスプレーノズルなどは、衝突面の対角方向に広がる角度が最も広い角度になるため、この角度を噴射角度とすればよい。  The spray angle of each cooling spray nozzle means the angle at which the spray angle is the widest in each direction when the spray spray water is viewed from the side. FIG. 7 is a top view of the spray water 55 (56) of the cooling spray nozzle 53 (54) colliding with the thick steel plate. FIG. 7A shows an example of a flat spray nozzle having a substantially fan-shaped jet, a collision surface having a thin thickness (about 20 mm) and a wide width, and FIG. 7B an example of an oval spray nozzle having an elliptical collision surface. When the collision surface of the cooling water is elliptical like a flat spray nozzle or an oval spray nozzle, as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), the angle extending in the major axis direction of the collision surface is the widest angle. Therefore, this angle may be set as the injection angle. In addition, in the full cone spray nozzle having a circular collision surface as shown in FIG. 7C, the injection angle is the same regardless of the direction in the side view. As shown in FIG. 7 (d), the angle spray nozzle or the like in which the collision surface is rectangular (square or rectangular) has the widest angle spreading in the diagonal direction of the collision surface. That's fine.

また、図８に示すように、大流量冷却スプレーノズル５３と小流量冷却スプレーノズル５４の幅方向のノズルの取り付けピッチについて、異なるノズルピッチにしてもよい。図８（ａ）は、大流量冷却スプレーノズル５３の幅方向の取り付けピッチに対して小流量冷却スプレーノズル５４の取り付けピッチを２倍とした場合の冷却ヘッダの構成を示す図、図８（ｂ）は大流量スプレーノズル５３の噴霧水の様子を示す図、図８（ｃ）は小流量冷却スプレーノズル５４の噴霧水の様子を示す図である。なお、図８（ｂ）（ｃ）において、いずれのスプレーノズルもフラットスプレーノズルを用いた場合である。例えば、流量密度が３倍よりも大きくなる例として、大流量冷却スプレーノズル５３の流量密度が小流量冷却スプレーノズル５４の流量密度の４倍である場合、圧力０．４ＭＰａで噴霧すると、大流量冷却スプレーノズル５３の最大流量密度は１５００Ｌ／（ｍｉｎ・ｍ２）、小流量冷却スプレーノズル５４の最小流量密度は、３７５Ｌ／（ｍｉｎ・ｍ２）のようになる。Further, as shown in FIG. 8, the nozzle pitches in the width direction of the large flow cooling spray nozzle 53 and the small flow cooling spray nozzle 54 may be different nozzle pitches. FIG. 8A is a diagram showing the configuration of the cooling header when the mounting pitch of the small flow cooling spray nozzle 54 is doubled with respect to the mounting pitch in the width direction of the large flow cooling spray nozzle 53, FIG. ) Is a view showing the state of spray water from the large flow rate spray nozzle 53, and FIG. 8C is a view showing the state of spray water from the small flow rate cooling spray nozzle 54. In FIGS. 8B and 8C, each spray nozzle is a flat spray nozzle. For example, as an example in which the flow rate density is larger than three times, when the flow rate density of the large flow rate cooling spray nozzle 53 is four times the flow rate density of the small flow rate cooling spray nozzle 54, spraying at a pressure of 0.4 MPa causes a large flow rate. minimum flow density of the cooling maximum flow density of the spray nozzle 53 1500L / (min · m 2) , low-flow cooling spray nozzles 54 are as 375L / (min · m 2) .

なお、大流量冷却スプレーノズル５３と小流量冷却スプレーノズル５４については、異なる噴霧形式としてもかまわない。  Note that the high flow cooling spray nozzle 53 and the small flow cooling spray nozzle 54 may have different spray formats.

以上では、厚鋼板のオフライン熱処理工程の例で説明したが、むろん図９のように、スラブを加熱炉１で加熱したのちに圧延機８で所定のサイズに圧延した後、本発明のような拘束ロール４間に冷却ヘッダ５を備えた冷却装置２で冷却してもかまわない。なお、圧延直後の厚鋼板Ｓを円滑に冷却装置２へ搬送させるために、熱間矯正機９により鋼板を予め平坦にした後、冷却装置２に搬送させるのが好適である。  In the above, although the example of the offline heat treatment process of the thick steel plate has been described, as shown in FIG. 9, the slab is heated in the heating furnace 1 and then rolled to a predetermined size in the rolling mill 8, and then as in the present invention. You may cool with the cooling device 2 provided with the cooling header 5 between the restraint rolls 4. In order to smoothly convey the thick steel plate S immediately after rolling to the cooling device 2, it is preferable that the steel plate is flattened in advance by the hot straightening machine 9 and then conveyed to the cooling device 2.

なお、本発明の冷却装置は、板厚４．０ｍｍ以上、板幅１００ｍｍ以上の厚鋼板に好適に用いることができる。  The cooling device of the present invention can be suitably used for a thick steel plate having a plate thickness of 4.0 mm or more and a plate width of 100 mm or more.

したがって、本発明の冷却装置を備えた厚鋼板の製造設備であれば、厚鋼板の形状を制御しつつ冷却速度を広い範囲で調整することができるので、様々な強度を持つ厚鋼板を製造可能である。また、本発明の冷却方法によれば、厚鋼板の形状を制御しつつ広い範囲の冷却速度で厚鋼板を冷却できるので、本発明の冷却方法により厚鋼板を冷却する工程を備えた製造方法であれば、様々な強度を持つ厚鋼板を製造できる。  Therefore, if the steel plate manufacturing equipment equipped with the cooling device of the present invention, the cooling rate can be adjusted over a wide range while controlling the shape of the steel plate, so that it is possible to manufacture steel plates with various strengths. It is. Further, according to the cooling method of the present invention, the thick steel plate can be cooled at a wide range of cooling rates while controlling the shape of the thick steel plate. Therefore, in the manufacturing method including the step of cooling the thick steel plate by the cooling method of the present invention. If it exists, thick steel plates with various strengths can be manufactured.

本発明の第一の実施例として、図１に示す厚鋼板のオフライン熱処理設備を用いて厚鋼板を製造した。加熱炉１で室温状態の鋼板（厚み２５ｍｍ、板幅３５００ｍｍ、鋼板長さ７ｍ）の鋼板を９２０℃まで加熱したのちに、加熱炉１後方２．５ｍ位置にある冷却装置２において鋼板温度が１００℃になるように通板速度を調整して冷却した。冷却装置２の構成は、図２と同様であり、テーブルロール３および拘束ロール４の直径は３００ｍｍ、テーブルロール３および拘束ロール４のロールピッチＰは６００ｍｍとし、拘束ロール４間に冷却スプレーノズル５３、５４を設置した（Ｐ／Ｄ＝２．０）。なお、冷却スプレーノズル５３、５４と拘束ロール４は、鋼板搬送方向に対して１５基（冷却装置２長９．０ｍ）設置した。  As a first embodiment of the present invention, a thick steel plate was manufactured using the offline heat treatment facility for thick steel plate shown in FIG. After heating a steel plate having a room temperature (thickness 25 mm, plate width 3500 mm, steel plate length 7 m) to 920 ° C. in the heating furnace 1, the steel plate temperature is 100 in the cooling device 2 located 2.5 m behind the heating furnace 1. Cooling was carried out by adjusting the plate passing speed so that the temperature became 0 ° C. The configuration of the cooling device 2 is the same as in FIG. 2, the diameter of the table roll 3 and the restraining roll 4 is 300 mm, the roll pitch P of the table roll 3 and the restraining roll 4 is 600 mm, and the cooling spray nozzle 53 is placed between the restraining rolls 4. , 54 (P / D = 2.0). In addition, the cooling spray nozzles 53 and 54 and the restraint roll 4 were installed 15 units (cooling device 2 length 9.0 m) in the steel plate conveyance direction.

また、冷却スプレーノズル５３、５４の配置は図３と同じであり、冷却スプレーノズルと鋼板との距離は２００ｍｍとした。大流量冷却スプレーノズル５３は噴射圧力０．４ＭＰａで１５０Ｌ／ｍｉｎ噴射されるフラットスプレーノズルとした。大流量冷却スプレーノズル５３の噴射角度θは１００゜、隣り合う大流量冷却スプレーノズル５３の幅方向ピッチＰ´は１６０ｍｍ、鋼板進行方向に捩り角度αを４８゜とした。この時、噴射圧力が０．４ＭＰａの時の大流量冷却スプレーノズル５３の流量密度は１５６３Ｌ／（ｍｉｎ・ｍ２）となる。小流量冷却スプレーノズル５４は、噴射圧力０．４ＭＰａで４０Ｌ／ｍｉｎ噴射されるフラットスプレーノズルとした。小流量冷却スプレーノズル５４の噴射角度θは１００゜、隣り合う小流量冷却スプレーノズル５４の幅方向ピッチＰ´は１６０ｍｍ、鋼板進行方向に捩り角度αを４８゜とした。この時、噴射圧力が０．４ＭＰａの時の小流量冷却スプレーノズル５４の流量密度は４１７Ｌ／（ｍｉｎ・ｍ２）となる。The arrangement of the cooling spray nozzles 53 and 54 is the same as that in FIG. 3, and the distance between the cooling spray nozzle and the steel plate is 200 mm. The large flow rate cooling spray nozzle 53 was a flat spray nozzle sprayed at 150 L / min at a spray pressure of 0.4 MPa. The injection angle θ of the large flow cooling spray nozzle 53 is 100 °, the pitch P ′ in the width direction of the adjacent large flow cooling spray nozzles 53 is 160 mm, and the twist angle α is 48 ° in the steel plate traveling direction. At this time, the flow density of the large flow cooling spray nozzle 53 when the injection pressure is 0.4 MPa is 1563 L / (min · m 2 ). The small flow rate cooling spray nozzle 54 was a flat spray nozzle that was sprayed at 40 L / min at a spray pressure of 0.4 MPa. The injection angle θ of the small flow rate cooling spray nozzle 54 is 100 °, the pitch P ′ in the width direction of the adjacent small flow rate cooling spray nozzles 54 is 160 mm, and the twist angle α is 48 ° in the steel plate traveling direction. At this time, the flow rate density of the small flow rate cooling spray nozzle 54 when the injection pressure is 0.4 MPa is 417 L / (min · m 2 ).

図１０は、大流量冷却スプレーノズル５３と小流量冷却スプレーノズル５４における、噴射圧力と流量密度との関係を示すグラフである。  FIG. 10 is a graph showing the relationship between the injection pressure and the flow density in the large flow cooling spray nozzle 53 and the small flow cooling spray nozzle 54.

まず、大流量冷却ヘッダ５１に通水し、大流量冷却スプレーノズル５３における噴射圧力を０．４ＭＰａから徐々に低下させたところ、噴射圧力が約０．０４ＭＰａまでは流量調整弁７で圧力調整できたが、これよりも圧力を低くすると流量調整弁７の微妙な開度の違いで圧力が大きく変動したため、安定して圧力の調整ができなかった。大流量冷却スプレーノズル５３の流量密度は、噴射圧力０．４ＭＰａの時は１５６３Ｌ／（ｍｉｎ・ｍ２）、噴射圧０．０４ＭＰａの時は４９４Ｌ／（ｍｉｎ・ｍ２）であった。First, water is passed through the large flow rate cooling header 51 and the injection pressure at the large flow rate cooling spray nozzle 53 is gradually reduced from 0.4 MPa. As a result, the flow rate adjustment valve 7 can adjust the pressure until the injection pressure reaches about 0.04 MPa. However, when the pressure was lower than this, the pressure fluctuated greatly due to a slight difference in the opening degree of the flow rate adjusting valve 7, so that the pressure could not be adjusted stably. Flow density of large flow cooling spray nozzles 53, 1563L / when the injection pressure 0.4MPa (min · m 2), when the injection pressure 0.04MPa was 494L / (min · m 2) .

次に、大流量冷却ヘッダ５１の通水を停止して、小流量冷却ヘッダ５２の通水を行った。小流量冷却スプレーノズル５４における噴射圧力が０．４ＭＰａの時の流量密度は４１７Ｌ／（ｍｉｎ・ｍ２）であり、大流量冷却スプレーノズル５３の下限水量とほぼ同じ流量密度の冷却水を噴射できることがわかる。また、小流量冷却スプレーノズル５４の噴射圧力を０．４ＭＰａから徐々に低下させたところ、噴射圧力が約０．０４ＭＰａまでは流量調整弁７で圧力調整できたが、これよりも圧力を低くすると流量調整弁７の微妙な開度の違いで圧力が大きく変動して安定して圧力の調整ができなかった。小流量冷却スプレーノズル５４の流量密度は、噴射圧力０．０４ＭＰａの時は１３２Ｌ／（ｍｉｎ・ｍ２）であった。Next, water flow of the large flow rate cooling header 51 was stopped, and water flow of the small flow rate cooling header 52 was performed. The flow rate density when the injection pressure in the small flow rate cooling spray nozzle 54 is 0.4 MPa is 417 L / (min · m 2 ), and cooling water having the same flow rate density as the lower limit water amount of the large flow rate cooling spray nozzle 53 can be injected. I understand. Further, when the injection pressure of the small flow rate cooling spray nozzle 54 was gradually reduced from 0.4 MPa, the pressure adjustment was possible with the flow rate adjustment valve 7 until the injection pressure was about 0.04 MPa. The pressure greatly fluctuated due to a slight difference in the opening degree of the flow rate adjusting valve 7, and the pressure could not be adjusted stably. The flow density of the small flow rate cooling spray nozzle 54 was 132 L / (min · m 2 ) when the injection pressure was 0.04 MPa.

図１０の結果から、流量密度の異なる冷却スプレーノズルを用いることで、広い範囲の噴霧水量を達成することができることが確認できた。  From the result of FIG. 10, it was confirmed that a wide range of spray water amounts can be achieved by using cooling spray nozzles having different flow density.

次に、鋼板を実際に冷却した際の、板厚方向中心において８００℃から４００℃に達するまでの冷却速度と流量密度との関係を図１１に示す。なお、各冷却スプレーノズルは図１０の場合と同様の構成とした。冷却装置の入側と出側に走査型放射温度計（図示しない）を設置しており、鋼板の表面温度を板幅方向及び長手方向に亘って測定している。入側及び出側の温度計の情報を元に伝熱計算で鋼板の板厚方向の平均温度を算出し、水冷中の冷却速度を算出した。冷却速度は板幅中央部かつ鋼板長手方向中央部の測定結果を鋼板中心の冷却速度とした。  Next, FIG. 11 shows the relationship between the cooling rate and the flow density until the temperature reaches 800 ° C. to 400 ° C. at the center in the plate thickness direction when the steel plate is actually cooled. Each cooling spray nozzle has the same configuration as in FIG. Scanning radiation thermometers (not shown) are installed on the inlet side and the outlet side of the cooling device, and the surface temperature of the steel plate is measured in the plate width direction and the longitudinal direction. The average temperature in the thickness direction of the steel sheet was calculated by heat transfer calculation based on the information on the inlet and outlet thermometers, and the cooling rate during water cooling was calculated. For the cooling rate, the measurement result at the central part of the plate width and the central part in the longitudinal direction of the steel sheet was taken as the cooling rate at the center of the steel sheet.

図１１に示すように、大流量冷却スプレーノズル５３で冷却することにより約２０〜３０℃／ｓの範囲で冷却速度を調整することができるとともに、小流量冷却スプレーノズル５４で冷却することにより約７〜２０℃／ｓの範囲で冷却速度を調整することができ、それぞれの冷却スプレーノズルを単体で使用した場合よりも広い範囲で冷却速度の調整が可能であることがわかった。  As shown in FIG. 11, the cooling rate can be adjusted in the range of about 20 to 30 ° C./s by cooling with the large-flow-rate cooling spray nozzle 53, and about 30% by cooling with the small-flow-rate cooling spray nozzle 54. It was found that the cooling rate can be adjusted in the range of 7 to 20 ° C./s, and the cooling rate can be adjusted in a wider range than when each cooling spray nozzle is used alone.

本発明の第二の実施例として、第一の実施例と同じく、加熱炉１で室温状態の鋼板（厚み２５ｍｍ、板幅３５００ｍｍ、鋼板長さ７ｍ）の鋼板を９２０℃まで加熱したのちに、加熱炉１後方２．５ｍ位置にある冷却装置２において鋼板温度が１００℃になるように通板速度を調整して冷却した際の、板厚方向中心において８００℃から４００℃に達するまでの冷却速度と冷却後の鋼板の幅方向の温度偏差について調べた。なお、幅方向の温度偏差は、走査型放射温度計を用いて幅方向に２０ｍｍピッチ、長手方向に１００ｍｍピッチで測定し、鋼板長手方向中央部における値を幅方向の温度偏差とした。  As a second embodiment of the present invention, as in the first embodiment, after heating a steel plate of a room temperature state (thickness 25 mm, plate width 3500 mm, steel plate length 7 m) to 920 ° C. in the heating furnace 1, Cooling from 800 ° C. to 400 ° C. at the center in the plate thickness direction when cooling is performed by adjusting the plate passing speed so that the steel plate temperature becomes 100 ° C. in the cooling device 2 located 2.5 m behind the heating furnace 1. The speed and temperature deviation in the width direction of the steel sheet after cooling were examined. The temperature deviation in the width direction was measured with a scanning radiation thermometer at a pitch of 20 mm in the width direction and a pitch of 100 mm in the longitudinal direction, and the value at the central part in the longitudinal direction of the steel sheet was taken as the temperature deviation in the width direction.

冷却装置２の構成は図２と同様であり、テーブルロール３および拘束ロール４の直径は表１に示すとおりである。また、大流量スプレーノズル５３および小流量スプレーノズル５４はいずれもフラットスプレーノズルを用い、噴射角度θ、幅方向のピッチＰ´、捩り角度αはそれぞれ表１に示すとおりとした。また、冷却装置２長は９．０ｍとし、拘束ロール４と冷却スプレーノズル５３（５４）の設置数は表１に示すとおりとした。  The configuration of the cooling device 2 is the same as in FIG. 2, and the diameters of the table roll 3 and the restraining roll 4 are as shown in Table 1. The large flow spray nozzle 53 and the small flow spray nozzle 54 are both flat spray nozzles, and the spray angle θ, the pitch P ′ in the width direction, and the twist angle α are set as shown in Table 1, respectively. The length of the cooling device 2 was 9.0 m, and the number of restraint rolls 4 and cooling spray nozzles 53 (54) installed was as shown in Table 1.

Figure 0006569843
Figure 0006569843

実施例１〜８について、大流量冷却スプレーノズル５３で冷却することにより約２０〜３０℃／ｓの範囲で冷却速度を調整することができるとともに、小流量冷却スプレーノズル５４で冷却することにより約７〜２０℃／ｓの範囲で冷却速度を調整することができた。なお、このときの板幅方向の温度偏差はいずれも１５℃未満であった。後に、冷却素材の強度など測定したが、品質には特に問題ないレベルであった。  For Examples 1 to 8, the cooling rate can be adjusted in the range of about 20 to 30 ° C./s by cooling with the large flow rate cooling spray nozzle 53, and the cooling rate with the small flow rate cooling spray nozzle 54 is about The cooling rate could be adjusted in the range of 7 to 20 ° C./s. The temperature deviation in the plate width direction at this time was less than 15 ° C. Later, the strength of the cooling material was measured, but the quality was not particularly problematic.

実施例９〜１６について、大流量冷却スプレーノズル５３で冷却することにより約２０〜３０℃／ｓの範囲で冷却速度を調整することができるとともに、小流量冷却スプレーノズル５４で冷却することにより約７〜２０℃／ｓの範囲で冷却速度を調整することができた。なお、この時の板幅方向の温度偏差は、２０℃未満であった。温度偏差は、Ｐ／Ｄが２．０の時よりも若干拡大したものの、後に冷却素材の強度など測定し、品質には特に問題ないレベルであった。  For Examples 9 to 16, the cooling rate can be adjusted in the range of about 20 to 30 ° C./s by cooling with the large flow rate cooling spray nozzle 53, and the cooling rate with the small flow rate cooling spray nozzle 54 is about The cooling rate could be adjusted in the range of 7 to 20 ° C./s. In addition, the temperature deviation of the board width direction at this time was less than 20 degreeC. Although the temperature deviation was slightly larger than when P / D was 2.0, the strength of the cooling material was measured later, and the level was not particularly problematic.

比較例１〜８は、拘束ロールピッチＰを実施例１〜８よりも大きくした例である。Ｐ／Ｄは３．０であり、本発明の範囲外である。大流量冷却スプレーノズル５３で冷却することにより約２０〜３０℃／ｓの範囲で、小流量冷却スプレーノズル５４で冷却することにより約７〜２０℃／ｓの範囲で冷却速度を調整することができた。一方、すべての条件において、鋼板が波形状に変形していた。冷却作業中に、冷却装置２入側の拘束ロール４を目視観察したところ、拘束ロール４と鋼板の間に隙間があり、この隙間から幅方向の一部に冷却水が漏えいし、鋼板を局所的に冷却していたためと考えられる。また、冷却後の板幅方向の温度偏差は、２７〜６０℃の範囲でばらついており、後に冷却素材の強度など測定したところ、漏えい水が乗っていた部位の鋼板の硬度が高くなり、品質上問題があった。  Comparative Examples 1 to 8 are examples in which the constraining roll pitch P is larger than those in Examples 1 to 8. P / D is 3.0, which is outside the scope of the present invention. The cooling rate can be adjusted in the range of about 20-30 ° C./s by cooling with the large flow rate cooling spray nozzle 53 and in the range of about 7-20 ° C./s by cooling with the small flow rate cooling spray nozzle 54. did it. On the other hand, the steel plate was deformed into a wave shape under all conditions. When the restraining roll 4 on the inlet side of the cooling device 2 was visually observed during the cooling operation, there was a gap between the restraining roll 4 and the steel sheet, and cooling water leaked from this gap to a part in the width direction, and the steel sheet was locally This is thought to be due to cooling. Moreover, the temperature deviation in the plate width direction after cooling varies in the range of 27 to 60 ° C. When the strength of the cooling material is measured later, the hardness of the steel plate where the leaked water has been placed becomes high, and the quality There was a problem above.

比較例９〜１６は、本発明の実施例１〜８に対して、ロール径Ｄを小さくした例である。Ｐ／Ｄは２．７であり、本発明の範囲外である。大流量冷却スプレーノズル５３で冷却することにより約２０〜３０℃／ｓの範囲で、小流量冷却スプレーノズル５４で冷却することにより約７〜２０℃／ｓの範囲で冷却速度を調整することができた。一方、すべての条件において、鋼板が波形状に変形していた。冷却作業中に、冷却装置侵入側の拘束ロールを目視観察したところ、拘束ロールと鋼板の間に隙間があり、この隙間から幅方向の一部に冷却水が漏えいし、鋼板を冷却していたためと考えられる。また、この時の板幅方向の温度偏差は、３５〜６０℃の範囲でばらついており、後に冷却素材の強度など測定したところ、漏えい水が乗っていた部位の鋼板の硬度が高くなり、品質上問題があった。  Comparative Examples 9 to 16 are examples in which the roll diameter D is reduced with respect to Examples 1 to 8 of the present invention. P / D is 2.7, which is outside the scope of the present invention. The cooling rate can be adjusted in the range of about 20-30 ° C./s by cooling with the large flow rate cooling spray nozzle 53 and in the range of about 7-20 ° C./s by cooling with the small flow rate cooling spray nozzle 54. did it. On the other hand, the steel plate was deformed into a wave shape under all conditions. During the cooling work, when the restraint roll on the cooling device intrusion side was visually observed, there was a gap between the restraint roll and the steel sheet, and cooling water leaked to a part of the width direction from this gap, cooling the steel sheet. it is conceivable that. In addition, the temperature deviation in the plate width direction at this time varies in the range of 35 to 60 ° C., and when the strength of the cooling material is measured later, the hardness of the steel plate where the leaked water is placed increases, and the quality There was a problem above.

１ 加熱炉
２ 冷却装置
３ テーブルロール
４ 拘束ロール
５ 冷却ヘッダ
５１ 大流量冷却ヘッダ
５２ 小流量冷却ヘッダ
５３ 大流量冷却スプレーノズル
５４ 小流量冷却スプレーノズル
５５ 噴霧水
５６ 噴霧水
５７ 中流量冷却ヘッダ
５８ 中流量冷却ヘッダ
５９ 中流量冷却スプレーノズル
６０ 中流量冷却スプレーノズル
６ 流量計
７ 流量調整弁
８ 圧延機
９ 熱間矯正機
Ｓ 厚鋼板
Ｐ 拘束ロールピッチ
Ｄ 拘束ロール径
Ｇ ロール間ギャップ
Ｌ 噴霧長さ
Ｈ ノズル高さ
Ｐ´ （幅方向の）ピッチ
θ 噴射角度
α 捩り角度DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heating furnace 2 Cooling device 3 Table roll 4 Restraint roll 5 Cooling header 51 Large flow cooling header 52 Small flow cooling header 53 Large flow cooling spray nozzle 54 Small flow cooling spray nozzle 55 Spray water 56 Spray water 57 Medium flow cooling header 58 Medium Flow Cooling Header 59 Medium Flow Cooling Spray Nozzle 60 Medium Flow Cooling Spray Nozzle 6 Flow Meter 7 Flow Control Valve 8 Rolling Machine 9 Hot Straightening Machine S Thick Steel Plate P Constraining Roll Pitch D Constraining Roll Diameter G Gap Between Rolls L Spray Length H Nozzle height P ′ (width direction) pitch θ injection angle α twist angle

Claims (8)

鋼板搬送方向に拘束ロールを複数設置し、各拘束ロール間に複数の冷却ヘッダを配置した冷却装置において、
拘束ロールピッチＰと拘束ロール径Ｄとの比率Ｐ／Ｄを２．５以下とし、
それぞれの冷却ヘッダは、２つ以上の冷却水供給系統のいずれかに接続され、
各冷却水供給系統には給水のオンオフ及び流量制御が独立して可能なように調整弁が取り付けられており、
各冷却ヘッダには、鋼板幅方向に複数の冷却スプレーノズルが取り付けられており、
鋼板幅方向に隣り合う冷却スプレーノズルはそれぞれ異なる冷却水供給系統の冷却ヘッダに接続されるとともに、
鋼板幅方向に隣り合う冷却スプレーノズルから噴射される冷却水の流量密度は相異なる流量密度とし、同一の噴射圧力に対して、最大の流量密度の冷却水を噴射する冷却スプレーノズルからは、最小の流量密度の冷却水を噴射する冷却スプレーノズルからの３倍以上の流量密度の冷却水を噴射可能であり、
各冷却水供給系統を個別に選択して冷却スプレーノズルから冷却水を噴射するように調整弁を用いて制御する制御機構
を備える厚鋼板の冷却装置。In a cooling device in which a plurality of restraining rolls are installed in the steel plate conveyance direction and a plurality of cooling headers are arranged between the restraining rolls,
The ratio P / D between the constraint roll pitch P and the constraint roll diameter D is 2.5 or less,
Each cooling header is connected to one of two or more cooling water supply systems,
Each cooling water supply system is equipped with a regulating valve so that water supply can be turned on and off independently and the flow rate can be controlled independently.
Each cooling header is equipped with multiple cooling spray nozzles in the steel plate width direction,
The cooling spray nozzles adjacent in the steel plate width direction are connected to cooling headers of different cooling water supply systems,
The cooling water flow density injected from the cooling spray nozzles adjacent to each other in the width direction of the steel sheet is different from the flow density of the cooling water. Cooling water with a flow rate density more than 3 times that of the cooling spray nozzle that injects cooling water with a flow rate density of
A cooling apparatus for a thick steel plate, comprising a control mechanism that controls each cooling water supply system by using an adjustment valve so as to individually select cooling water supply systems and inject cooling water from cooling spray nozzles. 各冷却スプレーノズルの先端から鋼板までの距離は、拘束ロール中心軸高さに対して±５０ｍｍ以下の範囲の位置になるように設置されてなる請求項１に記載の厚鋼板の冷却装置。  The apparatus for cooling a thick steel plate according to claim 1, wherein the cooling spray nozzle is installed such that the distance from the tip of each cooling spray nozzle to the steel plate is within a range of ± 50 mm or less with respect to the height of the central axis of the constraining roll. 各冷却スプレーノズルは、フラットスプレーノズル、フルコーンスプレーノズル、角吹きスプレーノズル、楕円吹きスプレーノズルのいずれか１種以上であり、各冷却スプレーノズルから冷却水が噴射される際の冷却水の噴射角度は６０〜１２０゜の範囲である請求項１または２に記載の厚鋼板の冷却装置。  Each cooling spray nozzle is at least one of a flat spray nozzle, a full cone spray nozzle, a square spray nozzle, and an elliptical spray nozzle, and the cooling water is sprayed when the cooling water is sprayed from each cooling spray nozzle. The cooling apparatus for a thick steel plate according to claim 1 or 2, wherein the angle is in a range of 60 to 120 °. 鋼板搬送方向に拘束ロールを複数設置し、各拘束ロール間に複数の冷却ヘッダを配置した冷却装置を用いる厚鋼板の冷却方法において、
拘束ロールピッチＰと拘束ロール径Ｄとの比率Ｐ／Ｄを２．５以下とし、
それぞれの冷却ヘッダは、２つ以上の冷却水供給系統のいずれかに接続され、
各冷却水供給系統には給水のオンオフ及び流量制御が独立して可能なように調整弁が取り付けられており、
各冷却ヘッダには、鋼板幅方向に複数の冷却スプレーノズルが取り付けられており、
鋼板幅方向に隣り合う冷却スプレーノズルはそれぞれ異なる冷却水供給系統の冷却ヘッダに接続されるとともに、
鋼板幅方向に隣り合う冷却スプレーノズルから噴射される冷却水の流量密度は相異なる流量密度とし、同一の噴射圧力に対して、最大の流量密度の冷却水を噴射する冷却スプレーノズルからは、最小の流量密度の冷却水を噴射する冷却スプレーノズルからの３倍以上の流量密度の冷却水を噴射可能であり、
各冷却水供給系統を個別に選択して冷却スプレーノズルから冷却水を噴射するように調整弁を用いて制御する
厚鋼板の冷却方法。In the cooling method of the thick steel plate using a cooling device in which a plurality of restraint rolls are installed in the steel plate conveyance direction and a plurality of cooling headers are arranged between the restraint rolls,
The ratio P / D between the constraint roll pitch P and the constraint roll diameter D is 2.5 or less,
Each cooling header is connected to one of two or more cooling water supply systems,
Each cooling water supply system is equipped with a regulating valve so that water supply can be turned on and off independently and the flow rate can be controlled independently.
Each cooling header is equipped with multiple cooling spray nozzles in the steel plate width direction,
The cooling spray nozzles adjacent in the steel plate width direction are connected to cooling headers of different cooling water supply systems,
The cooling water flow density injected from the cooling spray nozzles adjacent to each other in the width direction of the steel sheet is different from the flow density of the cooling water. Cooling water with a flow rate density more than 3 times that of the cooling spray nozzle that injects cooling water with a flow rate density of
A method for cooling a thick steel plate, wherein each cooling water supply system is individually selected and controlled using an adjustment valve so as to inject cooling water from a cooling spray nozzle. 各冷却スプレーノズルの先端から鋼板までの距離は、拘束ロール中心軸高さに対して、±５０ｍｍ以下の範囲の位置になるように設置されてなる請求項４に記載の厚鋼板の冷却方法。  The method for cooling a thick steel plate according to claim 4, wherein the distance from the tip of each cooling spray nozzle to the steel plate is set so as to be within a range of ± 50 mm or less with respect to the height of the central axis of the constraining roll. 各冷却スプレーノズルは、フラットスプレーノズル、フルコーンスプレーノズル、角吹きスプレーノズル、楕円吹きスプレーノズルのいずれか１種以上であり、各冷却スプレーノズルから冷却水が噴射される際の冷却水の噴射角度は６０〜１２０゜の範囲である請求項４または５に記載の厚鋼板の冷却方法。  Each cooling spray nozzle is at least one of a flat spray nozzle, a full cone spray nozzle, a square spray nozzle, and an elliptical spray nozzle, and the cooling water is sprayed when the cooling water is sprayed from each cooling spray nozzle. The method for cooling a thick steel plate according to claim 4 or 5, wherein the angle is in a range of 60 to 120 °. 請求項１〜３のいずれかに記載の冷却装置を備えた厚鋼板の製造設備。  A facility for manufacturing a thick steel plate, comprising the cooling device according to claim 1. 請求項４〜６のいずれかに記載の冷却方法で冷却する工程を有する厚鋼板の製造方法。  The manufacturing method of the thick steel plate which has the process cooled with the cooling method in any one of Claims 4-6.
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