JPH0368762B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は表面に冷却水を供給して熱鋼板を冷
却する方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) This invention relates to a method for cooling a hot steel plate by supplying cooling water to the surface.

（従来の技術） 最近、厚板製造工程において、新鋼種の開発、
合金元素の低減、省熱処理などを目的として調質
冷却プロセスの研究が盛んである。調質冷却プロ
セスは、素材の加熱温度および加熱時間の制御、
ならびにコントロールド圧延に圧延直後の強制冷
却を組み合わせた技術によりなつている。これら
加熱、圧延から冷却に至る一連の制御は、厚鋼板
の変態組織の制御と機械的性質の向上を狙つたも
のであり、一般に、加工熱処理（T.M.C.P）技術
と呼ばれている。(Conventional technology) Recently, in the thick plate manufacturing process, new steel types have been developed,
There is active research into thermal refining cooling processes for the purpose of reducing alloying elements and reducing heat treatment. Thermal cooling process involves controlling the heating temperature and heating time of the material,
It is also made using a technology that combines controlled rolling with forced cooling immediately after rolling. This series of controls from heating, rolling to cooling is aimed at controlling the transformed structure and improving the mechanical properties of thick steel plates, and is generally referred to as thermomechanical processing (TMCP) technology.

上記加工熱処理技術のうちの加熱および圧延制
御技術は、過去10年来主として寒冷地向け高張力
ラインパイプ材の製造等における治金的機構の解
明とともに、オンライン製造技術が確立されてい
る。 Among the above-mentioned processing and heat treatment technologies, heating and rolling control technologies have been developed over the past 10 years, with the elucidation of metallurgical mechanisms mainly used in the production of high-tensile line pipe materials for cold regions, and online production technologies have been established.

（発明が解決しようとする問題点） ところで、制御冷却技術についてはまだ温度制
御技術および形状制御技術の面で不十分な状態に
ある。すなわち、コントロールド圧延された鋼板
は直ちに700〜850℃近傍の高温域から150〜550℃
程度まで強制冷却されるが、冷却中に高板形状を
維持しながら、鋼板全体を均一に冷却する必要が
ある。しかし、このような要件はまだ十分に満た
されてはいない。したがつて、工業化のために、
冷却装置および冷却制御方法の研究、改良が続け
られている。(Problems to be Solved by the Invention) By the way, controlled cooling technology is still insufficient in terms of temperature control technology and shape control technology. In other words, the controlled rolled steel sheet is immediately heated from the high temperature range of 700 to 850℃ to 150 to 550℃.
However, it is necessary to cool the entire steel plate uniformly while maintaining the high plate shape during cooling. However, these requirements have not yet been fully met. Therefore, for industrialization,
Research and improvement of cooling devices and cooling control methods continues.

一方、冷却対象鋼板側に着目すると、 冷却前鋼板の偏熱、 冷却前鋼板の形状（圧延後の形状） 冷却前鋼板の表面性状（スケール付着および
表面粗さ） の冷却前鋼板側の影響も大きい。これらの影響が
複合して、冷却直後の温度不均一および板形状の
不安定を生ずることが経験的にも把握されてい
る。したがつて、冷却装置および冷却制御の高精
度勝と同時に冷却対象鋼板の前記、および
の安定化が、冷却後の鋼板の均一温度分布および
形状の安定化を図る上では必要不可欠である。こ
の発明は以上の点に鑑みなされたもので、均一冷
却、鋼板形状の安定化、および鋼板内材質変動の
減少を狙つたものである。 On the other hand, if we focus on the steel plate side to be cooled, we can also see the influence of the uneven heat of the steel plate before cooling, the shape of the steel plate before cooling (shape after rolling), and the surface texture of the steel plate before cooling (scale adhesion and surface roughness). big. It has been empirically understood that these effects combine to cause temperature non-uniformity immediately after cooling and instability of the plate shape. Therefore, it is essential to achieve high precision in the cooling device and cooling control, as well as to stabilize the steel plate to be cooled in order to stabilize the uniform temperature distribution and shape of the steel plate after cooling. This invention was made in view of the above points, and aims at uniform cooling, stabilization of the shape of a steel plate, and reduction of material quality variation within the steel plate.

（問題点を解決するための手段） この発明では熱鋼板をこれの長手方向に移送し
ながら鋼板表面に冷却水を供給して熱鋼板を冷却
する。熱鋼板の移送および冷却は、たとえば次の
ようにして行われる。すなわち、送り方向に配列
した複数対の上下ローラで鋼板を挟持して上下ロ
ーラーを回転駆動する。また、隣り合う上下ロー
ラーの対の間に位置し、送り方向に配列した複数
の冷却手段のノズルからの鋼板の上下面に冷却水
を供給して、鋼板を冷却する。(Means for Solving the Problems) In the present invention, the hot steel plate is cooled by supplying cooling water to the surface of the steel plate while transporting the hot steel plate in its longitudinal direction. The hot steel plate is transferred and cooled, for example, as follows. That is, the steel plate is held between a plurality of pairs of upper and lower rollers arranged in the feeding direction, and the upper and lower rollers are rotationally driven. Further, cooling water is supplied to the upper and lower surfaces of the steel plate from the nozzles of a plurality of cooling means arranged in the feeding direction and located between pairs of adjacent upper and lower rollers, thereby cooling the steel plate.

このような冷却方法において、冷却前胃に20μ
ｍR_z以上100μｍR_z以下（R_z：JIS BO601十点平
均粗さ）の突起高さを有し、更にそのピツチが
50μｍＳｍ以上500μｍＳｍ以下（Ｓｍ：ISO468凹
凸の平均間隔）となる表面粗さを板幅方向にほぼ
均一に鋼板表面に形成する。鋼板表面に形成する
表面粗さの上限は、鋼板に要求される品質により
決定されるものであり、突起高さは100μｍR_zそ
のピツチは500μｍＳｍである。 In such a cooling method, 20μ
It has a protrusion height of mR _z or more and 100 μm _or less (R _z : JIS BO601 10-point average roughness), and its pitch is
A surface roughness of 50 μmSm or more and 500 μmSm or less (Sm: average spacing of unevenness according to ISO468) is formed on the steel sheet surface almost uniformly in the sheet width direction. The upper limit of the surface roughness formed on the steel plate surface is determined by the quality required of the steel plate, and the protrusion height is 100 μmRz _and the pitch is 500 μmSm.

前記表面粗さを形成する一つの方法は、表面粗
さの突起高さが20〜100μｍR_zで突起のピツチが
50〜500μｍＳｍの範囲とした圧延ロールにより
鋼板を圧延し、圧延ロールの表面粗さを鋼板表面
に転写する。圧延ロールの代わりに圧延設備と冷
却装置との間に配置されるレベリング装置のピン
チロールあるいは冷却装置の前段ロールまたは前
記粗さをもつた粗度付加専用のピンチロールであ
つてもよい。 One method for forming the surface roughness is to create a surface roughness with a protrusion height of 20 to _100μmRz and a protrusion pitch.
A steel plate is rolled by a rolling roll having a roughness in the range of 50 to 500 μmSm, and the surface roughness of the rolling roll is transferred to the surface of the steel plate. Instead of the rolling rolls, a pinch roll of a leveling device disposed between the rolling equipment and the cooling device, a front roll of the cooling device, or a pinch roll dedicated to adding roughness having the above-mentioned roughness may be used.

鋼板の所要の表面粗さを維持するには、冷却前
に鋼板の表面粗さを検出し、検出結果に基づき表
面粗さの突起高さが20〜100μｍR_zで突起のピツ
チが50〜500μｍＳｍの範囲となるように前記圧
延ロール等をドレツシングする。表面粗さの検出
には、非接触式の表面粗さ計が用いられる。ま
た、鋼板の圧延により前記圧延ロールに突起高さ
が20〜100μｍR_zで突起のピツチが50〜500μｍＳ
ｍの範囲とした表面粗さを形成するようにしても
よい。 In order to maintain the required surface roughness of the steel plate, the surface roughness of the steel plate is detected before cooling, and based on the detection results, the protrusion height of the surface roughness is 20 to _100μmRz and the protrusion pitch is 50 to 500μmSm. The rolling rolls etc. are dressed so as to fit within the range. A non-contact surface roughness meter is used to detect surface roughness. In addition, due to the rolling of the steel plate, the height of the protrusions on the rolling roll is 20 to 100 μm _Rz , and the pitch of the protrusions is 50 to 500 μm S.
The surface roughness may be formed within the range of m.

（作用） 上記のように構成されたこの発明の作用の理解
を助けるために、ここで高温物体の強制水冷却に
ついて説明する。(Operation) In order to help understand the operation of the present invention configured as described above, forced water cooling of a high-temperature object will be explained here.

熱鋼板表面に冷却水を供給すると、冷却水は沸
騰しながら鋼板を冷却する。従来知見を引用する
と、第１図の様なモデルでこのような冷却を説明
することができる。第１図は沸騰冷却における冷
却曲線と沸騰曲線を比較して示した図である。沸
騰冷却における冷却曲線の特徴は、徐冷、急冷、
および徐冷の３段階を経ることである。高温物体
中のある点の冷却曲線は、物体寸法、物体の熱伝
導性および物体表面における境界条件（熱伝達
率）により決定される。沸騰冷却における冷却曲
線が上記３段階を経ることは、沸騰曲線が、膜沸
騰域、遷移沸騰域および核沸騰域の３領域より構
成されることによる。 When cooling water is supplied to the surface of a heated steel plate, the cooling water cools the steel plate while boiling. Citing conventional knowledge, such cooling can be explained using a model as shown in FIG. FIG. 1 is a diagram comparing a cooling curve and a boiling curve in boiling cooling. The characteristics of the cooling curve in boiling cooling are gradual cooling, rapid cooling,
and slow cooling. The cooling curve at a point in a hot object is determined by the object's dimensions, the object's thermal conductivity, and the boundary conditions (heat transfer coefficient) at the object's surface. The reason why the cooling curve in boiling cooling passes through the three stages described above is that the boiling curve is composed of three regions: a film boiling region, a transition boiling region, and a nucleate boiling region.

すなわち、冷却曲線と沸騰曲線において、 高温域…膜沸騰域 中温域…遷移沸騰域 低温域…核沸騰域 といつた対応が成立する。ただし、厳密には第１
図で示されるように、たとえば、極小熱流束点
q_nioとクエンチ点とは若干ずれる。また、第１図
に示されているように、物体表面温度が極小熱流
束点q_nio温度以下になると急冷が起こるので、そ
れ以降の冷却時間は短い。したがつて、冷却曲線
あるいは冷却時間に対しては膜沸騰域および極小
熱流束点条件が重要な位置を占める。 That is, in the cooling curve and the boiling curve, the following correspondences are established: high temperature region...film boiling region, medium temperature region...transition boiling region, low temperature region...nucleate boiling region. However, strictly speaking, the first
As shown in the figure, for example, the minimum heat flux point
There is a slight deviation between q _nio and the quench point. Furthermore, as shown in Figure 1, rapid cooling occurs when the surface temperature of the object falls below the minimum heat flux point q _nio temperature, so the subsequent cooling time is short. Therefore, the film boiling region and minimum heat flux point conditions play an important role in the cooling curve or cooling time.

膜沸騰域および極小熱流束点条件に対して影響
するパラメータには水温、水流流速、圧力、冷却
対象物の表面性状（スケール付着、粗さ、スケー
ルのぬれ性など）サイズ、熱伝導率、重力加速度
等があげられる。 Parameters that affect the film boiling region and minimum heat flux point conditions include water temperature, water flow rate, pressure, surface properties of the object to be cooled (scale adhesion, roughness, scale wettability, etc.) size, thermal conductivity, and gravity. Examples include acceleration.

第２図にはそれぞれのパラメータがどのように
影響を与えるかを示した。たとえば、第２図中の
実線と一点鎖線のように冷却曲線が異なつた場
合、沸騰曲線上の何が、どのパラメータにより変
化したかを把握することが重要である。 Figure 2 shows how each parameter affects the results. For example, when the cooling curves differ as shown by the solid line and the dashed-dotted line in FIG. 2, it is important to understand what on the boiling curve and which parameter changed.

以上が冷却に関する従来知見の概要である。 The above is an overview of conventional knowledge regarding cooling.

したがつて、制御冷却における冷却停止温度が
中温域（350〜550℃）の場合、遷移沸騰での冷却
能のバラツキ（第１図におけるq_nio、q_BOの挙動）
が重要なポイントである。特に極小熱流束点q_nio
は蒸気膜が崩壊し始める点（≒クエンチ点）でも
あり、その挙動は冷却能に大きな影響を与えるこ
とを意味している。 Therefore, if the cooling stop temperature in controlled cooling is in the intermediate temperature range (350 to 550°C), there will be variations in cooling capacity at transition boiling (behavior of q _nio and q _BO in Figure 1).
is an important point. Especially the minimum heat flux point q _nio
is also the point at which the vapor film begins to collapse (≒ quench point), meaning that its behavior has a significant impact on the cooling capacity.

つぎに、冷却前に鋼板に形成された突起高さが
20〜100μｍR_zで突起のピツチが50〜500μｍＳｍ
の範囲とした表面粗さ、すなわち表面の凹凸の作
用について説明する。 Next, the height of the protrusions formed on the steel plate before cooling is
20-100μmR _z and protrusion pitch 50-500μmSm
The effect of the surface roughness, that is, the surface irregularities, will be explained below.

基礎研究によれば、焼入れムラおよび変形の基
本的要因は、伝熱面の物理的、化学的諸性質によ
つて鋼板の部位や場所により冷却曲線が変動する
ことにある。それゆえ、冷却曲線が場所および時
間によつて変動しないような、安定した伝熱面を
形成することが、基本的かつ本質的な解決策であ
る。 According to basic research, the fundamental cause of uneven hardening and deformation is that the cooling curve varies depending on the location and location of the steel sheet due to the physical and chemical properties of the heat transfer surface. Therefore, the basic and essential solution is to create a stable heat transfer surface whose cooling curve does not vary with location and time.

熱鋼板を冷却する時には通常冷媒として沸騰現
象を行なう工業用水を用いる。したがつて、膜沸
騰の終了温度q_BO（限界熱流束点）が伝熱面の物理
的あるいは化学的諸性質によつて変動し易い。研
究によれば、比較的規則正しい密な凹凸状突起を
伝熱面に形成することにより、膜沸騰の終了温度
が安定化することが明らかになつた。すなわち、
第３図に示すように、これらの突起は伝熱面上の
振動する蒸気膜を突き破つて冷媒液体と直接接触
する。この結果、膜沸騰の終了温度は狭い範囲に
落ち着き、冷却曲線は安定化し、ひいては冷却終
了温度はほぼ一定となる。 When cooling hot steel sheets, industrial water, which undergoes a boiling phenomenon, is usually used as a refrigerant. Therefore, the end temperature of film boiling q _BO (critical heat flux point) is likely to vary depending on the physical or chemical properties of the heat transfer surface. Research has revealed that the end temperature of film boiling can be stabilized by forming relatively regular and dense uneven protrusions on the heat transfer surface. That is,
As shown in FIG. 3, these projections penetrate the vibrating vapor film on the heat transfer surface and come into direct contact with the refrigerant liquid. As a result, the end temperature of film boiling settles within a narrow range, the cooling curve becomes stable, and the end temperature of cooling becomes approximately constant.

この理由を伝熱工学的に考察すれば、以下の通
りである。 The reason for this, when considered from a heat transfer engineering perspective, is as follows.

冷却水の温度が20〜30℃前後の時、蒸気膜の厚
さは、大略数μｍから10μｍ程度であり、さらに
蒸気膜上の冷却水面は振動や脈動している。した
がつて、伝熱面上に比較的規則正しい密な凹凸状
突起があれば蒸気膜層を突き破つて、突起が冷却
水層に突入し、突起は固体−液体接触やフイン効
果で局部的に表面温度が低下し、蒸気膜崩壊の核
となる。この時、その突起ピツチが小さ過ぎる
と、液体の表面エネルギーにより固体表面上に生
成する蒸気膜厚が見掛け上大きくなり、固体−液
体接触を阻害し、更にそのフイン効果も小さくな
る。 When the temperature of the cooling water is around 20 to 30°C, the thickness of the steam film is about several μm to about 10 μm, and the cooling water surface on the steam film vibrates or pulsates. Therefore, if there are relatively regular and dense uneven protrusions on the heat transfer surface, the protrusions will break through the vapor film layer and enter the cooling water layer, and the protrusions will be locally caused by solid-liquid contact or the Finn effect. The surface temperature decreases and becomes the core of vapor film collapse. At this time, if the pitch of the protrusions is too small, the thickness of the vapor film formed on the solid surface due to the surface energy of the liquid becomes apparently large, inhibiting solid-liquid contact, and furthermore, the fin effect becomes small.

凹凸状突起が比較的規則正しく密にあれば、蒸
気膜崩壊の核が沢山できるとともに全面ほぼ同時
に均一に蒸気膜が崩壊し、遷移沸騰に移行する。
これにより、冷却終了温度が極めて狭い範囲に安
定し、同一温度履歴をたどることになる。 If the uneven protrusions are relatively regular and dense, many nuclei for vapor film collapse are formed, and the vapor film collapses uniformly over the entire surface almost simultaneously, resulting in a transition to transition boiling.
As a result, the cooling end temperature is stabilized within an extremely narrow range and follows the same temperature history.

このような機構で表面に規則的でかつ適度な表
面粗さを与えることが冷却の均一化を図る手段と
して有効である。また、表面粗さの大きさは突起
高さが20μｍR_z以上及びそのピツチが50μｍＳｍ
以上でなければならない。一方、突起高さの上限
は、鋼板に要求される品質により決定されるもの
であつて、100μｍR_zが限度である。また突起の
ピツチの上限は、ピツチが大き過ぎると固体表面
上に生成する蒸気膜の表面エネルギーにより、突
起を付けることによりフイン効果（固体と液体の
接解）が阻害されるため、500μｍＳｍが限度で
ある。 Providing regular and appropriate surface roughness to the surface using such a mechanism is effective as a means for achieving uniform cooling. In addition, the surface roughness is determined when the protrusion height is 20μmRz _or more and the pitch is 50μmSm.
Must be above. On the other hand, the upper limit of the protrusion height is determined by the quality required of the steel plate, and the upper limit is 100 _μmRz . In addition, the upper limit of the pitch of the protrusions is 500 μmSm because if the pitch is too large, the surface energy of the vapor film generated on the solid surface will inhibit the Finn effect (the fusion of solid and liquid). It is.

（実施例） 第４図は冷却鋼板の表面粗さR_z及びＳｍを任
意に変化させ、平均冷却速度（℃／Ｓ）を求めた
例である。第４図によると、表面の凹凸により伝
熱面積が増大し、さらには第３図で説明した凸部
が蒸気膜を突き破り、局的的な固液接触が発生し
ているものと推定される。また、表面粗さがある
大きさ以上になると冷却能の変動が鈍感になるこ
ともわかる。(Example) FIG. 4 is an example in which the average cooling rate (° C./S) was determined by arbitrarily changing the surface roughness _Rz and Sm of the cooled steel plate. According to Figure 4, it is presumed that the heat transfer area increases due to the surface irregularities, and that the convex portions explained in Figure 3 break through the vapor film, causing localized solid-liquid contact. . It can also be seen that when the surface roughness exceeds a certain level, fluctuations in cooling capacity become insensitive.

第５図は冷却鋼板の表面粗さの突起ピツチＳｍ
を一定にその高さR_zを任意に変化させたときの
熱伝達係数の差をみたものである。つまり、突起
高さのR_zの影響は高温部（≧500℃）の膜沸騰域
で大きく差が生ずる。また、突起高さが30μｍR_z
以上になると熱伝達係数の変化は小さい。第５図
をベースにして500℃以上の熱伝達係数曲線を突
起高さ30μｍR_zと5μｍR_zで冷却停止狙い温度を
450℃で試算（熱伝導差分方程式による）すると、
板厚15mm、水量密度0.65m³／m²・minの場合、
120℃程度の冷却停止温度差が生ずる。つまり、
突起高さの小さい5μｍR_zの方が冷却されにくく、
冷却停止温度は570℃（450＋120℃）程度と高温
停止となる。 Figure 5 shows the protrusion pitch Sm of the surface roughness of the cooling steel plate.
This figure shows the difference in heat transfer coefficient when the height _Rz is arbitrarily changed while Rz is kept constant. In other words, the influence of the protrusion height _Rz varies greatly in the film boiling region of the high temperature region (≧500°C). In addition, the protrusion height is 30μmR _z
Above that, the change in the heat transfer coefficient is small. Based on Figure 5, the target cooling stop temperature is calculated using the heat transfer coefficient curve above 500°C with protrusion heights of _30μmRz and _5μmRz .
Estimated at 450℃ (based on heat conduction difference equation),
When the plate thickness is 15 mm and the water density is 0.65 m ³ /m ² min,
A difference in cooling stop temperature of approximately 120°C occurs. In other words,
5μmR _z with a small protrusion height is less likely to be cooled,
The cooling stop temperature is about 570℃ (450+120℃), which is a high temperature shutdown.

第６図は冷却停止温度をパラメータとして実験
により求めた冷却速度曲線を示している。実験の
条件は板厚が15mm、水量密度0.65m³／m²・min、
および冷却開始温度が750℃である。第６図から
分ることは、突起高さR_zはできるだけ大きい方
が冷却速度が大きくなり、突起高さR_zが約20μｍ
以上では冷却速度の変化が小さい。逆に、突起高
さR_zが20μｍ未満になると、冷却速度が急激に小
さくなる。つまり、突起高さR_zが大きいほど冷
却停止温度偏差が小さくなることを意味してい
る。 FIG. 6 shows a cooling rate curve determined by experiment using the cooling stop temperature as a parameter. The experimental conditions were: plate thickness 15 mm, water density 0.65 m ³ /m ² min,
and the cooling start temperature is 750°C. It can be seen from Figure 6 that the cooling rate increases when the protrusion height R _z is as large as possible, and the protrusion height R _z is approximately 20 μm.
Above that, the change in cooling rate is small. Conversely, when the protrusion height R _z becomes less than 20 μm, the cooling rate decreases rapidly. In other words, this means that the larger the protrusion height _Rz is, the smaller the cooling stop temperature deviation is.

一方、膜沸騰域で生ずる蒸気膜厚さδをツウー
バー（“On the Stability of Boiling Heat
Transfer”Transactions of the ASME P711
（1957−４）Ｎ，Zuber）、ベレンソン（“Film
Boiling Heat Transfer from ａ Horizontal
Surface”Journal of Heat Transfer Ｐ 351
（1961−８）P.J.Berenson）等の式で求めると、
第７図に示すように蒸気膜厚さδは鋼板表面温度
と水温によつて整理される。ここで蒸気膜が崩壊
し始める点（q_nio）は熱バランス上、約13μｍと
なり、そのときの表面温度ぱ水温25℃で約600℃
である。これは発明者らの冷却実験におけるクエ
ンチ点（≒q_nio）とよく一致している。第７図に
よれば、水温の影響は蒸気膜厚さδにして約0.3μ
ｍ／10℃と小さいが、クエンチ点は鋼板表面温度
にして、約50℃／10℃に相当する。すなわち、水
温10℃に対してクエンチ点が50℃も変る。また、
第７図から鋼板表面温度300〜800℃の範囲では蒸
気膜厚さδが約10〜15μｍであることが分る。こ
れを第３図の表面粗さモデルで考えると、蒸気膜
厚さδが10〜15μｍということになる。そして、
表面粗さの突起高さはR_z≒2δμｍであるから、こ
の蒸気膜厚さδを表面粗さの突起高さR_zに換算
すると20〜30μｍとなる。これは、先に述べた第
３図の概念を定量的に説明するものであり、第６
図の現象を裏づけている。 On the other hand, the vapor film thickness δ that occurs in the film boiling region is defined by Zuber (“On the Stability of Boiling Heat”).
Transfer”Transactions of the ASME P711
(1957-4) N. Zuber), Berenson (“Film
Boiling Heat Transfer from a Horizontal
Surface”Journal of Heat Transfer P 351
(1961-8) PJ Berenson) etc.
As shown in FIG. 7, the vapor film thickness δ is determined by the steel plate surface temperature and water temperature. The point at which the vapor film begins to collapse (q _nio ) is approximately 13 μm due to thermal balance, and at that time the surface temperature and water temperature are approximately 600 °C and 25 °C.
It is. This agrees well with the quench point (≒q _nio ) in the inventors' cooling experiments. According to Figure 7, the effect of water temperature is approximately 0.3μ on the vapor film thickness δ.
Although the temperature is small at m/10°C, the quench point corresponds to approximately 50°C/10°C in terms of the steel plate surface temperature. In other words, the quench point changes by 50°C for a water temperature of 10°C. Also,
It can be seen from FIG. 7 that the vapor film thickness δ is about 10 to 15 μm when the steel plate surface temperature is in the range of 300 to 800°C. Considering this using the surface roughness model shown in FIG. 3, the vapor film thickness δ is 10 to 15 μm. and,
Since the protrusion height of the surface roughness is R _z ≈2 δ μm, when this vapor film thickness δ is converted into the protrusion height R _z of the surface roughness, it becomes 20 to 30 μm. This is a quantitative explanation of the concept in Figure 3 mentioned earlier, and is similar to Figure 6.
This confirms the phenomenon shown in the figure.

なお、第８図は冷却実験において、クエンチ点
を求めた図であり、第７図にそれぞれのクエンチ
点を記入している。 In addition, FIG. 8 is a diagram in which the quench points were determined in the cooling experiment, and each quench point is written in FIG. 7.

以上記述した冷却理論ならびに冷却基礎実験デ
ータから判断して、途中冷却停止時の鋼板の板内
温度バラツキを小さくするための条件としては鋼
板全面（表裏面も含めて）の表面粗さ突起高さが
20〜100μｍR_zで突起のピツチが50〜500μｍＳｍ
の範囲内で、しかも均一表面粗さにすることが重
要であることが分る。 Judging from the cooling theory and basic cooling experiment data described above, the conditions for reducing the temperature variation within the steel plate when cooling is stopped midway are the surface roughness and protrusion height of the entire surface of the steel plate (including the front and back surfaces). but
20-100μmR _z and protrusion pitch 50-500μmSm
It can be seen that it is important to have a uniform surface roughness within the range of .

つぎに、鋼板表裏面に均一な表面粗さをつける
方法について説明する。 Next, a method for imparting uniform surface roughness to the front and back surfaces of the steel plate will be explained.

厚板圧延の例で鋼板表面粗さを測定すると、第
９図のように５〜45μｍR_z及び100〜300μｍＳｍ
程度の表面粗さが観察される。これは仕上圧延機
のワークロール表面粗さとほぼ対応している。つ
まり、ワークロール表面粗さが鋼板にプリントさ
れているのである。したがつて、ワークロールの
表面粗さを管理することによつて所望の鋼板表面
粗さを制御することにつながる。 When measuring the surface roughness of a steel plate in the example of thick plate rolling, as shown in Figure 9, it is 5 to 45 μm R _z and 100 to 300 μm Sm.
Some degree of surface roughness is observed. This approximately corresponds to the surface roughness of the work roll of a finishing mill. In other words, the work roll surface roughness is printed on the steel plate. Therefore, controlling the surface roughness of the work roll leads to controlling the desired steel plate surface roughness.

第１０図はワークロールを組替えた直後からの
ロール表面粗さの突起高さR_zをロール胴長方向
中式で実測した例である。 FIG. 10 shows an example in which the protrusion height _Rz of the roll surface roughness immediately after the work rolls were rearranged was actually measured using the formula in the roll body length direction.

しかし、周知の通り、上、下ワークロールの組
替えから組外し（１ロールチヤンスともいう）ま
での間には、各種の鋼種、サイズ（特に幅）のも
のを圧延するために、ロール胴長方向でみると摩
耗は一様でなく、また表面粗さも一様ではない。 However, as is well known, between the reassembly and disassembly of the upper and lower work rolls (also called one roll chance), in order to roll various steel types and sizes (especially widths), there is a The wear is not uniform, and the surface roughness is also not uniform.

第１１図はロール組外し時のロール摩耗および
ロール表面粗さの一例を示している。当然のこと
ながら、ロール表面硬度や材質、通板材の板幅、
鋼種によつてワークロール表面粗度は異なる。ま
た、上、下ロール間でも表面粗度は異なる。第１
１図ａ，ｂ，ｃ各点の表面粗さのように、ロール
胴長方向に表面粗さに偏差があると、先述の通り
それだけ冷却時に温度偏差が板幅方向に発生する
ことになる。この温度偏差が鋼板常温時の残留応
力発生の原因になり、鋼板形状の悪化につなが
る。 FIG. 11 shows an example of roll wear and roll surface roughness during roll removal. Naturally, the roll surface hardness and material, the plate width of the threaded material,
Work roll surface roughness differs depending on the steel type. Furthermore, the surface roughness differs between the upper and lower rolls. 1st
If there is a deviation in the surface roughness in the length direction of the roll body, as in the surface roughness at points a, b, and c in Figure 1, a temperature deviation will occur in the sheet width direction during cooling, as described above. This temperature deviation causes the generation of residual stress in the steel sheet at room temperature, leading to deterioration of the shape of the steel sheet.

第１１図に示す圧延幅Ａ（幅狭材）およびＢ（幅
広材）の鋼板について、冷却後の鋼板表面温度分
布を実測すると、第１２図のように板幅方向温度
プロフイールとなる。この板幅方向温度偏差が20
〜30℃程度を超えると温度偏差に比例して冷却後
の鋼板形状は悪化する。そこで、厚板圧延〜冷却
プロセスにおける鋼板の形状悪化を避けるため
に、次の方法が採られる。 When the steel plate surface temperature distribution after cooling is actually measured for the steel plates with rolling widths A (narrow material) and B (wide material) shown in FIG. 11, the temperature profile in the width direction of the steel sheet is as shown in FIG. 12. This temperature deviation in the width direction of the plate is 20
If the temperature exceeds ~30°C, the shape of the steel sheet after cooling deteriorates in proportion to the temperature deviation. Therefore, in order to avoid deterioration of the shape of the steel plate during the thick plate rolling to cooling process, the following method is adopted.

(1) 第１０図に示す圧延トン数〜ロール表面粗さ
特性を利用する。すなわち、まず制御冷却しな
い圧延材を、1000トン以上圧延する。その圧延
材の板幅は制御冷却対象材の板幅よりも広い。
これより、圧延ロールには制御冷却しない圧延
板幅内のロール胴長方向に比較的均一で突起高
さが20〜100μｍR_zで突起のピツチが50〜500μ
ｍＳｍの表面粗さが形成される。ついで、その
圧延ロールを用いて強制冷却対象材を圧延し、
冷却する。圧延した鋼板には、圧延ロールの表
面粗さがそのまま転写される。この結果、冷却
した鋼板の冷却後の幅方向温度プロフイールは
比較的均一で、鋼板形状も良好である。(1) Utilize the rolling tonnage to roll surface roughness characteristics shown in FIG. That is, first, 1000 tons or more of rolled material without controlled cooling is rolled. The plate width of the rolled material is wider than the plate width of the material to be controlled and cooled.
From this, it can be seen that the rolling roll is relatively uniform in the lengthwise direction of the roll body within the rolling plate width without controlled cooling, with a protrusion height of 20 to 100 μmRz _and a protrusion pitch of 50 to 500 μm.
A surface roughness of mSm is formed. Next, the material to be forcibly cooled is rolled using the rolling roll,
Cooling. The surface roughness of the rolling rolls is directly transferred to the rolled steel plate. As a result, the temperature profile in the width direction of the cooled steel sheet after cooling is relatively uniform, and the shape of the steel sheet is also good.

(2) 制御冷却材の板幅が大きく変動する場合、上
記(1)の方法には限界がある。この場合には、積
極的に板幅方向表面粗さの均一化を図る方法を
採る。(2) If the plate width of the control coolant varies greatly, the method (1) above has limitations. In this case, a method is adopted to actively make the surface roughness in the width direction of the plate uniform.

第１３図は仕上圧延機１の後方に冷却装置５
を配置した厚板圧延−冷却設備を示している。
仕上圧延機１の直後に表面粗さ制御装置３が配
置されている。圧延する先行スラブＳと次のス
ラブＳとの間の空いた時間に、表面粗さ制御装
置３は任意のタイミングで上、下ワークロール
２にロール胴長方向に均一な表面粗さをオンラ
インで与える。 Figure 13 shows a cooling device 5 behind the finishing rolling mill 1.
The figure shows a plate rolling-cooling facility equipped with
A surface roughness control device 3 is placed immediately after the finishing mill 1. During the free time between the preceding slab S to be rolled and the next slab S, the surface roughness control device 3 controls the upper and lower work rolls 2 to have a uniform surface roughness in the length direction of the roll body at an arbitrary timing. give.

これによつて、所望のロール表面粗さ（肌荒
れ）を得ることが可能である。 This makes it possible to obtain a desired roll surface roughness (rough skin).

以上は仕上圧延ワークロール２に着目したも
のであるが、鋼板Ｓが冷却装置５に入る前のた
とえばホツトレベラーロールまたは冷却装置の
前段ロールさらには鋼板に突起高さ20〜100μ
ｍR_zで突起のピツチが50〜500μｍＳｍの表面
粗さを均一に付加することを目的にした専用ピ
ンチロール等に同じ機能を設けることも可能で
ある。 The above description focuses on the finish rolling work roll 2, but for example, a hot leveler roll before the steel plate S enters the cooling device 5, a pre-stage roll of the cooling device, and a protrusion height of 20 to 100 μm on the steel plate.
It is also possible to provide the same function with a dedicated pinch roll or the like for the purpose of uniformly adding a surface roughness with a protrusion pitch of 50 to 500 μmSm at mR _z .

(3) また、第１３図には鋼板表裏面の表面粗さを
検出する表面粗さ計４を示している。この表面
粗さ計４（板幅方向スキヤニング型が望まし
い）の表面粗さ情報をもとに、前記の表面粗さ
制御装置３を制御すると同時に冷却装置５の
上、下水量比制御へのフイードフオワードも可
能である。なお上、下水量比制御は鋼板Ｓの幅
方向歪を減少する。また、前述の表面粗さと冷
却能の関係（たとえば第４図）を利用すること
によつて鋼板表裏面を対称に冷却することがで
きる。(3) Also, FIG. 13 shows a surface roughness meter 4 that detects the surface roughness of the front and back surfaces of the steel plate. Based on the surface roughness information from this surface roughness meter 4 (preferably a scanning type in the plate width direction), the surface roughness control device 3 is controlled, and at the same time, the flow to the upper and sewage flow ratio control of the cooling device 5 is controlled. Eid rewards are also possible. Furthermore, the sewage flow ratio control reduces the strain in the width direction of the steel plate S. Moreover, by utilizing the above-mentioned relationship between surface roughness and cooling capacity (for example, FIG. 4), the front and back surfaces of the steel plate can be cooled symmetrically.

鋼板Ｓの表面粗さの代わりにワークロール２
の表面粗さを直接計測して、鋼板Ｓの表面粗さ
を近似的に求めてもよい。 Work roll 2 instead of surface roughness of steel plate S
The surface roughness of the steel plate S may be approximately determined by directly measuring the surface roughness of the steel plate S.

第１４図は、本発明の実施例で、ロール表面
粗さの違いによる強制冷却後の鋼板温度のバラ
ツキΔTを示すものであるが、同図に示すとお
り本発明によれば、強制冷却後の鋼板温度のバ
ラツキが小さく、鋼板形状の良好な制御冷却材
を工業的に製造することができる。鋼板温度の
バラツキΔTは冷却装置５の後面に設置した放
射温度計６のデータを鋼板の長手方向及び幅方
向の各５点、計25点の温度偏差値である。 FIG. 14 shows the variation ΔT in the steel plate temperature after forced cooling due to the difference in roll surface roughness in an embodiment of the present invention. It is possible to industrially produce a coolant with small variations in steel plate temperature and a well-controlled steel plate shape. The variation ΔT in the temperature of the steel plate is the temperature deviation value of the data from the radiation thermometer 6 installed at the rear of the cooling device 5 at 5 points each in the longitudinal direction and width direction of the steel plate, 25 points in total.

（発明の効果） 以上述べたように、本発明によれば、強制冷却
後の鋼板温度のバラツキが小さくなり、鋼板形状
の良好な制御冷却材を工業的に製造することがで
きる。(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, variations in the temperature of a steel plate after forced cooling are reduced, and a coolant with good control of the shape of the steel plate can be industrially manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は沸騰冷却における冷却曲線と沸騰曲線
を比較して示した線図、第２図は冷却曲線および
沸騰曲線に与える冷却条件の影響を示す線図、第
３図は伝熱面の模式図、第４図は冷却鋼板の表面
粗さR_zａ及びＳｍｂと平均冷却速度との関係を
示す線図、第５図は冷却鋼板の表面粗さR_zをパ
ラメータとしたときの鋼板表面温度と熱伝達係数
との関係を示す線図、第６図は冷却停止温度をパ
ラメータとしたときの表面粗さの突起高さR_zと
冷却速度との関係を示す線図、第７図は冷却水温
をパラメータとしたときの鋼板表面温度と蒸気膜
厚さとの関係を示す線図、第８図は水温によりク
エンチ点の変化を求めた冷却曲線の例、第９図は
鋼板の表面粗さ曲線の例、第１０図は圧延トン数
〜ロール表面粗さR_z特性を示す線図、第１１図
はロール組外し時のロール摩耗およびロール表面
粗さR_zの一例を示す線図、第１２図は板幅方向
の温度プロフイールを示す線図、および第１３図
はこの発明の方法を実施する厚板圧延−冷却設備
の一例を示す設備構成図、第１４図は本発明の実
施例で、ロールの表面粗さの違いによる冷却後の
鋼板温度のバラツキを示す図である。 １……仕上げ圧延機、２……ワークロール、３
……表面粗さの制御装置、４……表面粗さ計、５
……冷却装置。 Figure 1 is a diagram comparing the cooling curve and boiling curve in boiling cooling, Figure 2 is a diagram showing the influence of cooling conditions on the cooling curve and boiling curve, and Figure 3 is a schematic diagram of the heat transfer surface. Figure 4 is a diagram showing the relationship between the surface roughness R _z a and Smb of the cooling steel plate and the average cooling rate, and Figure 5 is a graph showing the steel plate surface temperature when the surface roughness R _z of the cooling steel plate is used as a parameter. Figure 6 is a diagram showing the relationship between surface roughness protrusion height _Rz and cooling rate when the cooling stop temperature is used as a parameter. Figure 7 is a diagram showing the relationship between cooling rate and heat transfer coefficient. A diagram showing the relationship between the steel plate surface temperature and steam film thickness when water temperature is used as a parameter. Figure 8 is an example of a cooling curve that shows the change in quench point depending on water temperature. Figure 9 is a steel plate surface roughness curve. Figure 10 is a diagram showing rolling tonnage to roll surface roughness _Rz characteristics, Figure 11 is a diagram showing an example of roll wear and roll surface roughness Rz during roll removal, Figure 12 is a diagram showing an example of roll wear and roll surface roughness _Rz during roll removal. The figure is a diagram showing the temperature profile in the plate width direction, FIG. 13 is an equipment configuration diagram showing an example of thick plate rolling-cooling equipment for carrying out the method of the present invention, and FIG. 14 is an example of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing variations in temperature of a steel sheet after cooling due to differences in surface roughness of rolls. 1... Finish rolling mill, 2... Work roll, 3
...Surface roughness control device, 4...Surface roughness meter, 5
……Cooling system.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １ 制御圧延した直後の熱鋼板の表面に突起高さ
が20〜100μｍR_zで突起のピツチが50〜500μｍＳ
ｍの範囲となる表面粗さを形成させ、その熱鋼板
を700〜850℃の高温域から150〜550℃までの間を
水により強制冷却することを特徴とする熱鋼板の
冷却方法。 ２ 突起高さが20〜100μｍR_zで突起のピツチが
50〜500μｍＳｍの範囲となる表面粗さに調整し
たロールを用いて熱鋼板の表面粗さを形成するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の冷却
方法。 ３ 制御圧延した後の熱鋼板の表面粗さを強制冷
却前に検出し、その検出結果に基づいて圧延ロー
ルの表面粗さを突起高さが20〜100μｍR_zで突起
のピツチが50〜500μｍＳｍの範囲となるように
圧延ロール表面をドレツシングした後この圧延ロ
ールで熱鋼板を圧延し、圧延後の熱鋼板を700〜
850℃の高温域から150〜550℃までの間を水によ
り強制冷却することを特徴とする熱鋼板の冷却方
法。 ４ 圧延ロールの表面粗さを予め検出し、その検
出結果に基づいて圧延ロール表面をドレツシング
することを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
の冷却方法。 ５ 制御冷却を行う前に制御冷却をすべき熱鋼板
よりも板幅の広い熱鋼板を非制御冷却により1000
トン以上圧延して圧延ロールに突起高さが20〜
100μｍR_zで突起のピツチが50〜500μｍＳｍの表
面粗さを形成させ、この圧延ロールで熱鋼板を圧
延して圧延後の熱鋼板を700〜850℃の高温域から
150〜550℃までの間を水により強制冷却すること
を特徴とする熱鋼板の冷却方法。[Claims] 1. The height of the protrusions on the surface of the heated steel sheet immediately after controlled rolling is 20 to 100 _μmRz , and the pitch of the protrusions is 50 to 500 μmS.
1. A method for cooling a hot steel sheet, which comprises forming a surface roughness in the range of m, and forcibly cooling the hot steel sheet from a high temperature range of 700 to 850°C to 150 to 550°C with water. 2 The height of the protrusion is 20 to _100μmRz and the pitch of the protrusion is
The cooling method according to claim 1, characterized in that the surface roughness of the hot steel plate is formed using a roll whose surface roughness is adjusted to a range of 50 to 500 μmSm. 3 The surface roughness of the heated steel sheet after controlled rolling is detected before forced cooling, and based on the detection results, the surface roughness of the rolling roll is determined as follows: the protrusion height is 20 to 100 μm _Rz and the protrusion pitch is 50 to 500 μm Sm. After dressing the surface of the rolling roll so that it is within the range of 700~
A cooling method for hot steel sheets characterized by forced cooling using water from a high temperature range of 850°C to 150 to 550°C. 4. The cooling method according to claim 3, wherein the surface roughness of the mill roll is detected in advance and the surface of the mill roll is dressed based on the detection result. 5 Before performing controlled cooling, a hot steel plate that is wider than the hot steel plate that should be cooled is heated to 1000 mm by uncontrolled cooling.
After rolling more than a ton, the protrusion height on the rolling roll is 20 ~
A surface roughness with a protrusion pitch of 50 to 500 μm _Sm is formed using 100 μmRz, and the hot steel plate is rolled with this rolling roll, and the hot steel plate after rolling is heated from a high temperature range of 700 to 850°C.
A cooling method for hot steel sheets characterized by forced cooling with water between 150 and 550°C.