JP6662320B2 - 鋼板の冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、鋼板の冷却装置に関する。

鋼板の製造プロセス、例えば熱延鋼板の製造ラインでは、鋼板の変態組織を制御して、目的の材質特性を得るために冷却装置による制御冷却が行われている。前記冷却装置は、板幅方向に配列された複数のノズルを有しており、前記ノズルから鋼板表面に冷却水を噴射することで鋼板を冷却する。

しかし、鋼板の板幅方向端部は、板幅中央部に比べて放熱が大きく、板幅中央部と板幅方向端部とで温度差が生じ、板幅方向の温度分布が不均一になる。これにより、鋼板の板幅中央部と板幅方向端部とで均一な材質特性が得られなくなり、その結果、目的とする材質特性が得られないという問題が生じる。そこで、鋼板の板幅方向端部については、ノズルから噴射される冷却水から当該板幅方向端部を遮蔽する遮蔽手段を備える冷却装置を用いて過冷却を抑制することで、板幅中央部と板幅方向端部の温度差を抑える検討が行われている。

かかる鋼板の冷却装置として、特許文献１には、個々のノズルに対してノズルからの冷却水流を遮断するフラッパを備え、前記フラッパをエアーシリンダーにより駆動する冷却装置が開示されている。また、特許文献２には、冷却水ヘッダを内管と外管からなる二重管とし、貫通穴が形成された内管を回転駆動させることで、鋼板の板幅方向において冷却水の噴射範囲を調整し得る冷却装置が開示されている。

特許第３３０５５５０号公報 特開２０１５−１６０２４０号公報

鋼板の下面冷却装置による冷却は、鋼板を搬送しながら行われることが一般的であり、鋼板を搬送する搬送ロール間に、鋼板の板幅方向にノズルを配列した冷却ヘッダが取り付けられる。このため、冷却装置が設置される製造ラインの周辺には、搬送ロールの駆動機構や、前記冷却ヘッダに冷却水を供給する配管等が密集しており、冷却装置の設置スペースを十分に確保できないという問題がある。

特許文献１の技術では、個々のノズルごとに、フラッパとこれを駆動させるエアーシリンダーが必要となる。そのため、例えば、鋼板の板幅方向のノズルピッチが８０ｍｍ、ノズル直径が４０ｍｍの場合、フラッパやその駆動装置を板幅方向に並べて配置するスペースを確保することが困難であり、板幅方向に短いピッチでノズルを設置する場合に適用できない。加えて、冷却装置の構造が複雑となり、設備コストも大きくなるという問題がある。
また、特許文献２の技術では、上述の設置スペースの問題に対しては有用であるが、冷却水ヘッダが内管と外管からなる二重管で構成されており、内管と外管の隙間部に冷却水中に含まれるスケールが噛み込み、作動不良を起こす懸念がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、より簡易な構成で、鋼板の板幅方向端部をノズルから噴射される冷却水から遮蔽することができる鋼板の冷却装置を提供することを目的としている。

このような目的を達成するための本発明の特徴は以下の通りである。

［１］鋼板の製造ラインにおいて鋼板を冷却する鋼板の冷却装置であって、鋼板の板幅方向に配列され冷却水を噴射する複数のノズルと、前記ノズルから噴射される冷却水から鋼板を遮蔽する遮蔽板と、前記遮蔽板の駆動機構とを備え、前記遮蔽板には、前記ノズルから噴射される冷却水を通過させる複数の開口部が、鋼板の板幅方向に離間して形成され、かつ、前記遮蔽板が、前記駆動機構により鋼板の板幅方向に移動可能とされた、鋼板の冷却装置。
［２］前記開口部は、鋼板の板幅方向端部から板幅中央に向かって段階的に大きく形成された、［１］に記載の鋼板の冷却装置。
［３］前記遮蔽板が、台車上に設置された、［１］または［２］に記載の鋼板の冷却装置。
［４］前記遮蔽板が、鋼板の板幅方向の両端の領域に設けられた、［１］〜［３］のいずれかに記載の鋼板の冷却装置。
［５］前記駆動機構が前記遮蔽板の駆動装置を備え、当該駆動装置が鋼板の板幅方向の片側のみに設置された、［１］〜［４］のいずれかに記載の鋼板の冷却装置。

本発明の鋼板の冷却装置によれば、より簡易な構成で、鋼板の板幅方向端部をノズルから噴射される冷却水から遮蔽することができる。

本発明の鋼板の冷却装置によれば、個々のノズルごとに、当該ノズルから噴射される冷却水から鋼板を遮蔽する駆動装置を設ける必要がなく、設置スペースの確保が容易となる。また、冷却水ヘッダを二重管等で構成する必要がなく、冷却水中に含まれるスケールが冷却装置に噛み込んで作動不良を起こす懸念が低減される。

図１は、本発明の一実施形態の冷却装置が設置された鋼板の製造ラインの一例を示す平面図である。 図２は、図１の冷却装置の遮蔽板の駆動機構を説明する説明図である。 図３は、図１の冷却装置による遮蔽パターンを説明する説明図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施形態に限定されない。

図１は、本発明の鋼板の冷却装置２０が設置された鋼板の製造ライン１の一例を示す平面図である。図１では、前記製造ラインとして、鋼板の圧延ラインを想定しており、より具体的には、鋼板の熱間圧延ラインを想定している。
図１に示す鋼板の製造ライン１は、鋼板を搬送する搬送装置１０と、鋼板を冷却する鋼板の冷却装置２０とを有している。

（搬送装置１０）
搬送装置１０は、圧延後の鋼板を搬送する搬送ロール１２と、前記搬送ロール１２を駆動する駆動装置１４を備える。前記搬送ロール１２は、鋼板の搬送方向（以下、単に「搬送方向」ともいう）に複数並列して配置されており、該搬送ロール１２により、鋼板が図１中の上方から下方（図１中の矢印Ａ方向）に搬送される。搬送ロール１２の平面視左側（オペレーター側）には、搬送ロール１２の駆動装置１４が設置されている。

（鋼板の冷却装置２０）
鋼板の冷却装置２０は、前記搬送装置１０の間に設置されている。前記冷却装置２０は、冷却水を噴射するノズル２１と、前記ノズル２１から噴射される冷却水から鋼板を遮蔽する遮蔽板２２と、前記遮蔽板２２の駆動機構３０を備える。

＜ノズル２１＞
前記ノズル２１は、鋼板の板幅方向（以下、単に「板幅方向」ともいう）に配列されている。本実施形態においては、前記ノズル２１としてノズルの先端がスリットｓ状とされたスリットノズルを想定している。また、本実施形態において、前記ノズル２１には、当該ノズル２１に冷却水を供給する供給配管（図示せず）が、冷却装置２０の平面視右側（ドライブ側）から接続されており、冷却水は前記供給配管を経由してドライブ側からノズル２１に供給されるように構成されている。なお、本実施形態においては、前記ノズル２１が、搬送方向に２列並んだ組とされ、各組が前記搬送ロール１２の間に配列されているが、これに限定されない。前記ノズル２１は、搬送方向に１列だけ配列されてもよいし、３列以上並んだ組とされ配列されてもよい。さらにノズル２１のスリットｓのスリット長さ、スリット幅は任意である。また、ノズル２１は、スリットノズルに限定されず、円形ノズル等の任意のノズルを採用できる。

＜遮蔽板２２＞
前記遮蔽板２２には、前記ノズル２１から噴射された冷却水を通過させる複数の開口部２３が板幅方向に離間して形成されている。開口部２３は、平面視で平行四辺形の形状とされている。前記開口部２３を形成する一組の対辺（２３ａ、２３ａ）は、ノズル２１のスリットｓの長辺と略平行とされている。また、前記開口部２３を形成する他の一組の対辺（２３ｂ、２３ｂ）は、板幅方向と略平行とされている。本実施形態において、前記開口部２３は、鋼板の板幅方向端部から板幅中央方向に向かって段階的に大きく形成されている。後述するように、遮蔽板２２にこのような開口部２３を形成することで、鋼板の板幅方向端部の領域を段階的にノズル２１から噴射される冷却水から遮蔽することが可能となる。なお、前記開口部２３の形状は、上記平行四辺形の形状に限定されず、矩形状等の他の形状とされてもよい。

遮蔽板２２において、板幅方向で前記開口部２３の間の領域は、ノズル２１から噴射される冷却水の水流を遮断し、前記冷却水から鋼板を遮蔽する遮蔽部２４として機能する。遮蔽板２２には、前記遮蔽部２４が複数存在し、前記開口部２３と前記遮蔽部２４が、板幅方向に交互に配列した構成となっている。本実施形態において、前記遮蔽部２４は、平面視で平行四辺形の平板状とされており、鋼板の板幅中央から板幅方向端部に向かって段階的に大きくされている。また、本実施形態において、前記遮蔽板２２は、枠材２５によって支持されている。

本実施形態において、遮蔽板２２は、鋼板の板幅方向の両端の領域に設けられている。すなわち、本実施形態の冷却装置２０は、鋼板の板幅方向の左端部の領域を遮蔽する左端部遮蔽板２２Ａと、同右端部の領域を遮蔽する右端部遮蔽板２２Ｂとを備える。

なお、本実施形態においては、搬送方向に２列並んだ組とされたノズル２１の配列パターンに対応させて、遮蔽板２２の搬送方向に、前記開口部２３と遮蔽部２４とからなる板幅方向の列を２列設けているが、これに限定されない。例えば、ノズル２１が搬送方向に１列だけ配列された場合には、遮蔽板２２の搬送方向に、前記開口部２３と遮蔽部２４とからなる板幅方向の列を１列だけ設ければよいし、ノズル２１が搬送方向に３列以上並んだ組とされた場合には、これに対応させて、遮蔽板２２の搬送方向に、前記開口部２３と遮蔽部２４とからなる板幅方向の列を３列以上設けてもよい。また、遮蔽板２２に、前記開口部２３と遮蔽部２４とからなる板幅方向の列を複数設ける場合には、各列の間に遮蔽板２２の強度を保つための支持軸等を設けてもよい。

図２は、図１に示す冷却装置２０の遮蔽板２２の駆動機構３０を説明する説明図であり、図２（ａ）は、その平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＸＸ線での断面図である。図２においてノズル２１は省略している。

図２（ｂ）に示すように、前記遮蔽板２２の下方には、台車２６が配置されている。そして、前記遮蔽板２２の枠材２５と台車２６を支柱２７により接続することで、前記遮蔽板２２が台車２６上に設置されている。

前記台車２６は、板幅方向に敷設されたレール２８上に載置されている。台車２６は、後述する駆動機構３０からの動力によりレール２８上を板幅方向に走行する。これにより台車２６上に設置された遮蔽板２２が板幅方向に移動可能とされている。

（駆動機構３０）
遮蔽板２２の駆動機構３０は、遮蔽板２２の駆動装置３２と、ラックピニオン機構３４と、遮蔽板２２に動力を伝える遮蔽板駆動用ロッド３６を備える（図２（ａ）、（ｂ））。
前記駆動装置３２は、オペレーター側に設置されており、板幅方向への動力を与える。本実施形態においては、前記駆動装置３２として、直線作動装置を想定しており、具体的には、パワーシリンダーを想定している。前記駆動装置３２としてパワーシリンダーを用いることで、後述する遮蔽板２２の板幅方向への移動距離の調節をより正確に行うことができ、遮蔽板２２を任意の位置で停止等できる。

前記ラックピニオン機構３４は、前記駆動装置３２と左端部遮蔽板２２Ａとの間に設置され、前記駆動装置３２の動力を分割して遮蔽板２２（左端部遮蔽板２２Ａ、右端部遮蔽板２２Ｂ）に伝達する。

前記遮蔽板駆動用ロッド３６は、前記駆動装置３２からの動力を遮蔽板２２に伝達し遮蔽板２２を駆動させる。本実施形態において、前記駆動機構３０は、左端部遮蔽板２２Ａに前記駆動装置３２からの動力を伝達する左端部遮蔽板駆動用ロッド３６Ａと、右端部遮蔽板２２Ｂに前記駆動装置３２からの動力を伝達する右端部遮蔽板駆動用ロッド３６Ｂとを備える。

図２（ｂ）に示すように、前記ロッド３６Ａの後端（オペレーター側）は、前記ラックピニオン機構３４の上方のラックＲ１に接続している。また、前記ロッド３６Ａの先端（ドライブ側）は、左端部遮蔽板２２Ａが設置された台車２６Ａの支柱２７に接続している。

図２（ａ）に示すように、本実施形態において、前記ロッド３６Ｂは、２本のロッドから構成されている。この２本のロッド３６Ｂの後端（オペレーター側）は、合流点Ｍで合流し、その後、前記ラックピニオン機構３４の下方のラックＲ２に接続している（図２（ｂ））。また、前記ロッド３６Ｂの各々の先端（ドライブ側）は、右端部遮蔽板２２Ｂが設置された台車２６Ｂの支柱２７に接続している。ここで、前記ロッド３６Ｂは、左側の台車２６Ａによって支持されることが好ましい。右端部遮蔽板２２Ｂは前記駆動装置３２から遠いドライブ側に位置するため、前記ロッド３６Ｂを長尺とする必要があり、前記ロッド３６Ｂがたわみ易くなる。前記ロッド３６Ｂを前記台車２６Ａで支持することで、前記ロッド３６Ｂのたわみを無くし、駆動装置３２からの動力をより確実に右端部遮蔽板２２Ｂに伝達することができる。なお、前記ロッド３６Ｂを前記台車２６Ａにより支持する方法は特に限定されず、例えば、前記台車２６Ａの支柱２７に、前記ロッド３６Ｂを支持可能な凸部ないし凹部を形成する方法等が挙げられる。

本実施形態の鋼板の冷却装置２０において、駆動装置３２の板幅方向への動力は、前記ラックピニオン機構３４のラックＲ１に伝達され、さらに、ピニオンＰにより分割されラックＲ２に伝達される。これにより、例えば、駆動装置３２からラックＲ１にピニオンＰを反時計回りに回動（図２（ｂ）中の矢印方向）する動力を与えると、左端部遮蔽板２２Ａは、ラックＲ１に接続された前記ロッド３６Ａを介して板幅中央から板幅左端部の方向（図２（ｂ）中の矢印方向）に移動する。同時に、右端部遮蔽板２２Ｂは、ラックＲ２に接続された前記ロッド３６Ｂを介して板幅中央から板幅右端部の方向（図２（ｂ）中の矢印方向）へ移動する。

すなわち、本実施形態の鋼板の冷却装置２０によれば、板幅方向の両端の領域に設けられた左端部遮蔽板２２Ａと右端部遮蔽板２２Ｂとを、同一の駆動装置３２により、同時に移動させることができる。前記駆動装置３２は、鋼板の板幅方向の片側（オペレーター側）のみに設置すればよく、設置スペースの確保がより容易となる。例えば、本実施形態では、前記駆動装置３２を、搬送装置１０の駆動装置１４間の空きスペースを活用して設置している。さらに、本実施形態の遮蔽板２２を用いることで、鋼板の板幅方向の両端の領域を、同時に、かつ、段階的にノズル２１から噴射される冷却水から遮蔽することができる。

［遮蔽パターン］
図３は、本実施形態の冷却装置２０による冷却水の遮蔽パターンを説明する説明図（平面図）である。

図３（ａ）では、板幅方向の左端部の領域に配列されたノズル２１ａ〜２１ｄの上方に、左端部遮蔽板２２Ａの開口部２３が位置しており、ノズル２１ａ〜２１ｄから噴射される冷却水は、前記開口部２３を通過し鋼板の左端部の領域を冷却する。同様に、図３（ａ）では、板幅方向の右端部の領域に配列されたノズル２１ｅ〜２１ｈの上方に、右端部遮蔽板２２Ｂの開口部２３が位置しており、ノズル２１ｅ〜２１ｈから噴射される冷却水は、前記開口部２３を通過し鋼板の右端部の領域を冷却する。

図３（ｂ）は、図３（ａ）から左端部遮蔽板２２Ａを板幅中央から板幅左端部方向に移動させた図である。図３（ｂ）では、ノズル２１ａ、２１ｂの上方に、左端部遮蔽板２２Ａの遮蔽部２４が位置し、前記ノズル２１ａ、２１ｂから鋼板に噴射される冷却水の水流を遮断し、鋼板の板幅方向左端部を前記冷却水から遮蔽する。一方、ノズル２１ｃ、２１ｄの上方には、左端部遮蔽板２２Ａの開口部２３が位置し、前記ノズル２１ｃ、２１ｄからの冷却水は、開口部２３を通過して鋼板を冷却する。また、上述した駆動機構３０により、左端部遮蔽板２２Ａを板幅中央から板幅左端部方向に移動させるのと同時に、右端部遮蔽板２２Ｂも、板幅中央から板幅右端部方向に移動し、前記ノズル２１ｇ、２１ｈから鋼板に噴射される冷却水の水流を右端部遮蔽板２２Ｂの遮蔽部２４が遮断し、鋼板の板幅方向右端部を前記冷却水から遮蔽する。

図３（ｃ）は、図３（ｂ）から、さらに左端部遮蔽板２２Ａを板幅中央から板幅左端部方向に移動させた図である。図３（ｃ）では、ノズル２１ａ〜２１ｃの上方に左端部遮蔽板２２Ａの遮蔽部２４が位置し、前記ノズル２１ａ〜２１ｃから鋼板に噴射される冷却水の水流を遮断する。一方、ノズル２１ｄの上方には、左端部遮蔽板２２Ａの開口部２３が位置し、前記ノズル２１ｄからの冷却水は、開口部２３を通過して鋼板を冷却する。本実施形態によれば、開口部２３を板幅方向端部から板幅中央に向かって段階的に大きく形成したことで、図３（ｂ）から図３（ｃ）に移行する際に、ノズル２１ａ、２１ｂから噴射される冷却水の遮断を継続したまま、ノズル２１ｃから噴射される冷却水を遮断することができる。また、上述した駆動機構３０により、左端部遮蔽板２２Ａを図３（ｂ）から図３（ｃ）のように移動させるのと同時に、右端部遮蔽板２２Ｂも、板幅中央から板幅右端部方向に移動し、前記ノズル２１ｆ〜２１ｈから鋼板に噴射される冷却水の水流を右端部遮蔽板２２Ｂの遮蔽部２４が遮断し、鋼板の板幅方向右端部を前記冷却水から遮蔽する。

図３（ｄ）は、図３（ｃ）から、さらに左端部遮蔽板２２Ａを板幅中央から板幅左端部方向に移動させた図である。図３（ｄ）では、ノズル２１ａ〜２１ｄの上方に左端部遮蔽板２２Ａの遮蔽部２４が位置し、前記ノズル２１ａ〜２１ｄから鋼板に噴射される冷却水の水流を遮断する。本実施形態によれば、開口部２３を板幅方向端部から板幅中央に向かって段階的に大きく形成したことで、図３（ｃ）から図３（ｄ）に移行する際に、ノズル２１ａ〜ノズル２１ｃから噴射される冷却水の遮断を継続したまま、ノズル２１ｄから噴射される冷却水を遮断することができる。また、上述した駆動機構３０により、左端部遮蔽板２２Ａを図３（ｃ）から図３（ｄ）のように移動させるのと同時に、右端部遮蔽板２２Ｂも、板幅中央から板幅右端部方向に移動し、前記ノズル２１ｅ〜２１ｈから鋼板に噴射される冷却水の水流を右端部遮蔽板２２Ｂの遮蔽部２４が遮断し、鋼板の板幅方向右端部を前記冷却水から遮蔽する。

本実施形態の鋼板の冷却装置２０によれば、図３（ａ）〜（ｄ）のように遮蔽パターンを切り替えることで、鋼板の板幅方向両端部の領域の冷却速度を制御することができる。これにより、板幅中央と板幅方向両端部の温度差を小さくでき、より均一な材質特性の鋼板を得ることができる。

また、本実施形態の冷却装置２０によれば、開口部２３を板幅方向端部から板幅中央に向かって段階的に大きく形成したことで、ノズル２１から噴射される冷却水を、板幅方向端部から段階的に遮断することができる。そのため、例えば、搬送する鋼板の板幅が狭くなるような場合であっても、鋼板の両端部を鋼板の両端側から段階的に遮蔽することができる。また、遮蔽板２２を板幅中央から板幅端部方向に移動させて新たにノズル２１から噴射される冷却水を遮断した際に、移動直前まで遮断していた冷却水の遮断を継続できる。

本実施形態の鋼板の冷却装置２０によれば、板幅方向の両端の領域に設けられた左端部遮蔽板２２Ａと右端部遮蔽板２２Ｂとを、同一の駆動装置３２により、同時に移動させることができる。前記駆動装置３２は、鋼板の板幅方向の片側（オペレーター側）のみに設置すればよく、設置スペースの確保がより容易となる。さらに、本実施形態の鋼板の冷却装置２０によれば、鋼板の板幅方向の両端の領域を、同時に、かつ、段階的に冷却水から遮蔽することができる。

１ 鋼板の製造ライン
１０ 搬送装置
１２ 搬送ロール
１４ 搬送ロールの駆動装置
２０ 冷却装置
２１ ノズル
２２ 遮蔽板
２３ 開口部
２４ 遮蔽部
２５ 枠材
２６ 台車
２７ 支柱
２８ レール
３０ 遮蔽板の駆動機構
３２ 遮蔽板の駆動装置
３４ ラックピニオン機構
３６ 遮蔽板駆動用ロッド

Claims (3)

1. 鋼板の製造ラインにおいて鋼板を冷却する鋼板の冷却装置であって、
   鋼板の板幅方向に配列され冷却水を噴射する複数のノズルと、前記ノズルから噴射される冷却水から鋼板を遮蔽する遮蔽板と、前記遮蔽板の駆動機構とを備え、
   前記遮蔽板は、鋼板の板幅方向の両端の領域に設けられ、
   前記遮蔽板には、前記ノズルから噴射される冷却水を通過させる複数の開口部が、鋼板の板幅方向に離間して鋼板の板幅方向端部から板幅中央に向かって段階的に大きく形成され、かつ、
   前記鋼板の板幅方向の両端の領域に設けられた遮蔽板が、前記駆動機構が備える鋼板の板幅方向の片側のみに設置された同一の駆動装置により鋼板の板幅方向に同時に移動可能とされた、鋼板の冷却装置。
2. 前記遮蔽板が、台車上に設置された、請求項１に記載の鋼板の冷却装置。
3. 前記駆動機構が、ラックピニオン機構と、前記遮蔽板に前記駆動装置からの動力を伝達する遮蔽板駆動用ロッドを備える、請求項１または２に記載の鋼板の冷却装置。

Images