JPH10291018A - 高温鋼板の冷却方法及び高温鋼板の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ない流量の冷却水でも、液切れや水流乱れ
を発生させることなく、鋼板との間で高い相対速度の冷
却水流が得られ、高効率均一な冷却を行える高温鋼板の
冷却方法、及び冷却装置を提供する。 【解決手段】 鋼板１は下ロール３上を搬送され、上ロ
ール２との間で拘束される。上ロール２の間には、２つ
のスリットノズル４、６が上下２段に設けられ、鋼板１
搬送方向の上流側から、下流側の上ロール２に向かっ
て、スリット流（断面が略矩形である層流）の冷却水を
流している。そして、下スリットノズル６から流出する
スリット流の流速は、上スリットノズル４から流出する
スリット流の流速より早くなるように設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、熱間圧延された
高温鋼板を、効率的に冷却する方法及び装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、熱間圧延された高温の鋼板は、焼
き入れ熱処理による高強度化や低合金化によるコスト削
減を狙って、圧延直後に強冷却を施されることが多い。
この冷却は、圧延後の高温の鋼板をオンラインで通過さ
せながら行うことが一般的で、鋼板は水平の状態で搬送
されながら、上下から冷却水を注水されることにより冷
却される。

【０００３】この時、板幅方向および板長手方向の冷却
が平均的に同一に行われるように水量を調整、制御する
ことが重要である。

【０００４】通常、圧延直後の鋼板の冷却には、スリッ
ト状のラミナーノズルから、断面が略矩形状で連続流の
冷却水を鋼板の搬送方向に流して冷却を行う。厚鋼板の
冷却装置では様々な板幅の鋼板が冷却されるのでスリッ
トノズルの幅は最大幅の鋼板に合わせて幅の広いノズル
が用いられる。

【０００５】強冷却及び均一冷却を行うためには、鋼板
と冷却水の相対速度を大きくとることが大切である。し
かし、冷却水量を多くすることで流速を上げることは経
済的ではないので、スリット状のノズルのギャップ（ス
リットギャップ）を狭くすることにより、少ない流量で
高流速を得ることが指向されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このス
リットギャップがスリットの加工不良や長期間の使用に
よる経時劣化により目的とする形状とならなかった場
合、冷却水流の乱れや液切れが発生して不均一冷却の原
因になる。スリットギャップを狭くすると、それにつれ
てこれらの影響が大きくなる。

【０００７】従ってスリットギャップを狭くするにして
も限界があり、通常はスリットギャップは８−１０ｍｍ
以上とする必要がある。よって、少ない冷却水により高
効率の冷却を行うには、自ずと限界があるという問題点
がある。

【０００８】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、少ない流量の冷却水でも、液切れや
水流乱れを発生させることなく、鋼板との間で高い相対
速度の冷却水流が得られ、高効率均一な冷却を行える高
温鋼板の冷却方法、及び冷却装置を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題は、高温鋼板の
上方近傍に設けられたスリットノズルから、冷却水を当
該高温鋼板の上表面に沿って流すことにより、高温鋼板
を冷却する方法であって、２つのスリットノズルを上下
２段に近接して設け、下側のスリットノズルから流出す
る冷却水の流速を、上側のスリットノズルから流出する
冷却水の流速よりも早くしたことを特徴とする高温鋼板
の冷却方法（請求項１）により解決される。

【００１０】下側のスリットノズルから流出する冷却水
の流速が早いので、鋼板との相対速度が大きく、従っ
て、熱伝達効率がよく均一な冷却が実現される。さら
に、上側のスリットノズルから流速の遅い冷却水が供給
され、流出後直ちに前記水流と合流するので下流側で液
切れや水流の乱れが発生することなく冷却が施される。

【００１１】この理由は、以下のように考えられる。

【００１２】液膜厚みが薄い場合、液体の流速を速くし
ていくと小さな擾乱でも液切れが発生しやすい。これに
対して、２重スリットノズルから噴射されたラミナー流
はラミナー流の上部は流速の遅い液膜流であるが、全体
として液膜厚みが厚くなっているために多少の擾乱でも
液切れが発生しにくい。なお、ここで言う小さな擾乱と
は例えば、スリットノズル出口に経時的に発生する凹凸
やゴミの付着などを起点とした液体の速度の乱れであ
る。

【００１３】従って、本発明によれば、鋼板との相対速
度が高い状態で少ない流量の冷却水で板幅方向および板
長手方向にムラのない均一な冷却が得られる。

【００１４】前記方法は、高温鋼板の上方近傍に設けら
れ、スリットノズルから冷却水を当該高温鋼板の上表面
に沿って流す高温鋼板の冷却装置であって、２つのスリ
ットノズルが上下２段に近接して設けられ、各々のスリ
ットノズルから流出する冷却水の流速が、独立に調節可
能とされていることを特徴とする高温鋼板の冷却装置
（請求項２）の装置により、効果的に実現される。

【００１５】この装置においては、上下のスリットノズ
ルから流出する冷却水の流速が、独立に調節可能とされ
ているので、下側のスリットノズルから流出する冷却水
の流速を上側のスリットノズルから流出する冷却水の流
速より早くすることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
用いて説明する。

【００１７】図１は本発明の実施の形態の例を示す概要
図である。図１において、１は鋼板、２は上ロール、３
は下ロール、４は上スリットノズル、５は円管ノズル、
６は下スリットノズルである。

【００１８】下ロール３は搬送ロールとしての役割を持
っており、鋼板１は下ロール３上を搬送され、上ロール
２との間で拘束される。この実施の形態においては、各
下ロールのピッチは１０００ｍｍである。又、上ロール
２は下ロール２本毎に１本設けられている。

【００１９】各上ロール２の間には、２つのスリットノ
ズル４、６が上下２段に設けられ、鋼板１搬送方向の上
流側から、下流側の上ロール２に向かって、スリット流
（断面が略矩形である連続流）の冷却水を流している。
この実施の形態においては、上スリットノズル４のスリ
ットギャップは１０ｍｍ、下スリットノズル６のスリッ
トギャップは５ｍｍで、幅はそれぞれ５ｍである。

【００２０】そして、下スリットノズル６から流出する
スリット流の流速は、上スリットノズル４から流出する
スリット流の流速より早くなるように設定されている。

【００２１】鋼板２の下面側は、水中に没した円管ノズ
ル５から水を噴射し、その随伴流で生じた液流で冷却を
施している。

【００２２】図２にスリットノズルの例の詳細図を示
す。以下の図において、前出の図に記載されている要素
には同一の符号を付し、その説明を省略する。図２にお
いて、７、７’は冷却水供給管、８、８’はヘッダ管、
９、９’はスカート部、１０、１０’は流出口である。

【００２３】冷却水は、独立に流量制御が可能な２つの
流量調整弁（図示せず）とON-OFFするための２つの遮断
弁（図示せず）を介して冷却水供給管７、７’から各ヘ
ッダー管８、８’に導かれる。ヘッダー管８、８’か
ら、鋼板上に冷却水を注水するためにスカート部９、
９’が延びており、冷却水はスカート９、９’内を通っ
て吐出口１０、１０’から鋼板に対して角度約１５度で
注水される。

【００２４】冷却水の流れの様相を図３に示す。上下の
２つのスリットノズルの吐出口１０、１０’から噴射さ
れた冷却水は直ちに合流しながら鋼板１に衝突するが、
同図に示した流速分布（→の大きさが速度に対応）が示
すとおり、鋼板１上には下スリットノズル６の吐出口１
０’から噴射された流速の速い層が存在しており、強冷
却、均一冷却が実現される。

【００２５】前述したように、この実施の形態において
は、下スリットノズル６のスリットギャップは５ｍｍで
あり、下スリットノズル６だけであれば、冷却水流の乱
れや液切れが発生して不均一冷却の原因になる領域であ
る。しかし、この実施の形態においては、上スリットノ
ズル４から遅い流れのスリット流が流出しているため、
下スリットノズル６で発生する冷却水流の乱れや液切れ
を防止することができる。

【００２６】

【実施例】

（実施例）図１、図２に示す装置を使用して、高温鋼板
の冷却を行った。

【００２７】上スリットノズル４からは出口速度0.2ｍ/
ｓで、下スリットノズル６からは出口速度5ｍ/ｓで冷却
水を流出させた。冷却水流量は、上スリットノズル４で
幅５ｍあたり0.01ｍ³/s、下スリットノズル６で幅５ｍ
あたり0.125ｍ³/s、トータル0.135ｍ³/sであった。一方
下面は１００ｍｍピッチで設けられた円管ノズル５から
鋼板下面に冷却水を供給して冷却を施した。

【００２８】この冷却装置に圧延直後の厚鋼板、幅２８
００ｍｍ、長さ２８ｍ板厚３２ｍｍ、初期温度９２０℃
の厚鋼板を速度３０ｍｐｍで通過させて冷却を施した。
冷却装置通過後３０秒経過した段階での板幅方向の温度
プロファイルを温度計で計測したところ、平均温度５２
０℃、ばらつき±１０℃であった。この鋼板は冷却床で
常温まで冷却されたが反り等の歪みは全く発生しなかっ
た。冷却後幅方向に４００ｍｍの条材に切断したがキャ
ンバーは発生しなかった。また板幅方向の硬度を測定し
たが特にヤキムラはなく均一な硬度分布であった。

【００２９】（比較例１）実施例に使用したと同じ設備
を使用して高温鋼板の冷却を行った。ただし、この場合
は、下スリットノズル６は使用しなかった。又、上スリ
ットノズル４のスリットギャップは、実施例における上
スリットノズル４のスリットギャップ１０ｍｍと下スリ
ットノズル６のスリットギャップ５ｍｍの合計である１
５ｍｍとした。この時、スリットからは実施例の下スリ
ットノズル６からの冷却水流出速度と同じ５ｍ/ｓで冷
却水を流出させた。このために、冷却水の流量は0.375
ｍ³/ｓ必要であった。

【００３０】鋼板の冷却結果としては、実施例と同等の
結果が得られたが、実施例に比して多くの冷却水量を必
要とした。

【００３１】（比較例２） 上スリットノズル４のスリッ
トギャップを５ｍｍとした他は、比較例１と同じ条件で
高温鋼板の冷却を行った（スリットノズルからの冷却水
流出速度は５ｍ/ｓとし、この時の冷却水流量は0.125ｍ
³/ｓであった）。すると、冷却水流に乱れが生じ、液切
れをおこした。そのためこの液切れが生じた以降の鋼板
部分には、冷却水が到達しなかった部分に高温の冷却不
足の領域が存在した。

【００３２】（比較例３）上スリットノズル４からの冷
却水流出速度を0.2 m/s（冷却水流量は0.01ｍ³/s）とし
た他は、比較例１と同じ条件で高温鋼板の冷却を行っ
た。このとき、上スリットノズルの下流側５０ｃｍ以降
で冷却ムラが観察された。

【００３３】冷却装置通過後の鋼板温度は、平均温度で
５７０℃、バラツキ７０℃であった。

【００３４】以上の結果を表１にまとめて示すが、本実
施例ではいずれの比較例に比べても、少ない流量で、冷
却能力、均一冷却の点で優れた冷却を行うことができる
ことがわかる。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、下側のスリットノズルから流出する冷却水の流速が
早いので、鋼板との相対速度が大きく、従って、熱伝達
効率がよく均一な冷却が実現される。さらに、上側のス
リットノズルから流速の遅い冷却水が供給され、流出後
直ちに前記水流と合流するので下流側で液切れや水流の
乱れが発生することなく冷却が施される。従って、少な
い流量の冷却水で鋼板との相対速度を高区することがで
き、板幅方向および板長手方向にムラのない均一な冷却
が得られる。

【００３７】よって、鋼板の冷却後に変形が生じること
がなく、後にプレスやレベリング等の矯正作業を必要と
しない。又、鋼板内の焼きムラが少なくなることによ
り、鋼板の材質が向上する。更に、鋼板中に残留する歪
みがなくなり、焼戻し作業を必要としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の例を示す概略図である。

【図２】スリットノズル例の詳細を示す図である。

【図３】スリットノズルから流出した冷却水の流れの状
態を示す図である。

【符号の説明】

１ 鋼板 ２ 上ロール ３ 下ロール ４ 上スリットノズル ５ 円管ノズル ６ 下スリットノズル ７、７’ 冷却水供給管 ８、８’ ヘッダ管 ９、９’ スカート部、 １０、１０’ 流出口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高温鋼板の上方近傍に設けられたスリッ
   トノズルから、冷却水を当該高温鋼板の上表面に沿って
   流すことにより高温鋼板を冷却する方法であって、２つ
   のスリットノズルを上下２段に近接して設け、下側のス
   リットノズルから流出する冷却水の流速を、上側のスリ
   ットノズルから流出する冷却水の流速よりも早くしたこ
   とを特徴とする高温鋼板の冷却方法。
2. 【請求項２】 高温鋼板の上方近傍に設けられ、スリッ
   トノズルから冷却水を当該高温鋼板の上表面に沿って流
   す高温鋼板の冷却装置であって、２つのスリットノズル
   が上下２段に近接して設けられ、各々のスリットノズル
   から流出する冷却水の流速が、独立に調節可能とされて
   いることを特徴とする高温鋼板の冷却装置。