KR101625810B1 - 노즐 헤더, 냉각 장치, 열연 강판의 제조 장치, 및 열연 강판의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
고온의 목적물에 가압수를 분사하는 노즐 헤더에 있어서, 그 고온의 목적물로부터의 복사열에서 기인하여 발생하는, 조업시에 있어서의 스프레이 노즐에 구비되는 부재의 열에 의한 변형이나 손상을 억제할 수 있는 노즐 헤더를 제공한다. 목표로 하는 대상에 물을 분사하기 위한 노즐 헤더로서, 가압수를 공급하는 헤더와, 헤더로부터 가압수가 제공되고, 그 가압수를 분사하는 1 또는 복수의 스프레이 노즐과, 스프레이 노즐의 적어도 1 개에 접하여 장착된 제열 구조체를 구비하고, 제열 구조체는, 그 제열 구조체 자체 및 스프레이 노즐을 냉각시키는 냉각 매체를 통과시키는 냉매 유로를 구비한다.
Description
본 발명은, 목적물에 물을 분사하는 노즐 헤더, 그 노즐 헤더를 구비하는 냉각 장치, 열연 강판의 제조 장치, 및 노즐 헤더를 사용한 열연 강판의 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 목적물인 열연 강판 등의 고온의 물체에 근접하여 물을 분사하는 데에 적합한 것이다.
여기서 「노즐 헤더」는, 가압수를 공급하는 헤더와, 헤더에 접속되어 공급된 가압수를 분사하는 스프레이 노즐을 구비하는 구조체를 의미한다.
강재의 기계 특성을 향상시키기 위해 강의 결정립을 극세립화시키는 기술로서, 열연 강판의 제조시에, 마무리 압연시에 고압하율로 압연하고, 마무리 압연 직후의 강판을 급랭시키는 방법이 제안되어 있다. 이것과 관련하여, 예를 들어 특허문헌 1 에 개시되는 냉각 장치와 같이, 높은 냉각 속도와 균일한 냉각 (냉각 균일성) 을 양립시키는 기술 개발이 진행되고 있다 (이하, 마무리 압연 직후에 급랭시키는 것을 「직후 급랭 (시킨다)」, 그를 위한 냉각 장치를 「(압연) 직후 급랭 장치」라고 칭하는 경우가 있다.).
여기서, 실제의 열연 강판 제조 라인에서는, 상기 서술한 결정립을 극세립화시킨 강판만을 제조하는 것은 아니고, 일반적인 열연 강판 (통상재) 도 동일한 라인으로 제조되는 경우가 많고, 전술한 압연 직후 급랭 장치를 항상 사용하는 것은 아니다. 그래서, 압연 직후 급랭 장치에는, 분사의 온오프 (ON/OFF) 를 전환하는 개폐 기구가 구비된다.
예를 들어 강판의 제조 스케줄의 사정으로 장시간에 걸쳐 연속하여 통상재를 제조하는 경우, 압연 직후 급랭 장치를 장기간 사용하지 않는 경우가 있다. 이 때에는, 가이드판을 통과시켜 고온의 강판 (800 ℃ 내지 900 ℃) 으로부터의 복사열에 의해, 스프레이 노즐에 열변형에서 기인하는 변형이 발생하여, 경시적으로 균일하게 냉각시킬 수 없는 것이 우려된다. 이러한 열변형을 피하기 위해서, 압연 직후 급랭 장치를 사용하지 않는 경우, 또는 압연 직후 급랭 장치의 일부를 사용하지 않고 제조하는 열연 강판이 계속되는 경우에는, 선행하는 강판의 압연이 종료하고 속행되는 강판의 압연이 시작될 때까지의 15 초 내지 20 초 정도의 사이, 스프레이 노즐로부터 물을 분사하여 스프레이 노즐 내부의 냉각을 실시하는 것이 생각된다.
그러나, 이 경우에도, 압연시에는 가압수를 분사할 수는 없고, 고온의 강판 (800 ℃ 내지 900 ℃) 으로부터 다량의 복사열을 받기 때문에, 냉각과 가열의 반복으로, 스프레이 노즐의 변형을 억제할 수 없는 우려가 있다.
또, 이와 같이 스프레이 노즐의 사용, 불사용을 전환하는 경우, 스프레이 노즐에 가압수를 공급하는 급수관에 개폐 밸브를 형성하는 경우가 있다.
그러나, 이러한 개폐 밸브에 의해 냉각수의 분사 개시/정지를 제어한 경우, 특히 강판의 상면측의 헤더에 있어서, 냉각수의 분사 정지시에 개폐 밸브로부터 스프레이 노즐까지의 사이의 배관에 모여 있는 냉각수가 중력에 의해 스프레이 노즐로부터 유출된다. 그러면, 다음으로 개폐 밸브를 열어 냉각수의 분사를 개시했을 때, 유출된 부위에 냉각수가 충만할 때까지 스프레이 노즐로부터 냉각수의 분사가 개시되지 않는다. 이것은, 냉각수의 분사 지령으로부터 실제의 분사 개시까지의 시간차가 커진다는 문제가 된다. 이러한 시간차는, 냉각의 지연이나 편차가 되어 강판 성능의 편차의 원인이 될 수 있다.
이러한 관점에서, 개폐 밸브는 개개의 스프레이 노즐에 구비되는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 상기와 같은 시간차를 해소할 수 있다. 그 때에는 예를 들어 특허문헌 2, 3 에 기재된 바와 같은 개폐 밸브를 사용할 수 있다.
그런데, 상기와 같이 스프레이 노즐에는 가이드판을 통과시켜 고온의 강판 (800 ℃ 내지 900 ℃) 으로부터의 복사열이 조사된다. 따라서 스프레이 노즐에 개폐 밸브를 사용한 경우에는 그 개폐 밸브를 구성하는 각 부재를 복사열로부터 보호할 필요가 있었다. 특히 개폐 밸브에는 예를 들어 시일재와 같이 열에 비교적 약한 부재도 구비되어 있고, 열의 영향은 경시적인 문제에 그치지 않고 단기간에도 일어날 수 있는 문제가 된다.
그래서 본 발명은, 고온의 목적물에 가압수를 분사하는 노즐 헤더에 있어서, 그 고온의 목적물로부터의 복사열에서 기인하여 발생하는, 스프레이 노즐에 구비되는 부재의 열에 의한 변형이나 손상을 억제할 수 있는 노즐 헤더를 제공하는 것을 과제로 한다. 또한 이러한 노즐 헤더를 구비하는 냉각 장치, 열연 강판의 제조 장치, 및 노즐 헤더를 사용한 열연 강판의 제조 방법을 제공한다.
이하, 본 발명에 대해서 설명한다.
청구항 1 에 기재된 발명은, 목표로 하는 대상에 물을 분사하기 위한 노즐 헤더로서, 가압수를 공급하는 헤더와, 헤더로부터 가압수가 제공되고, 그 가압수를 분사하는 1 또는 복수의 스프레이 노즐과, 스프레이 노즐의 적어도 1 개에 접하여 장착된 제열 (除熱) 구조체를 구비하고, 제열 구조체는, 그 제열 구조체 자체 및 스프레이 노즐을 냉각시키는 냉각 매체를 통과시키는 냉매 유로를 구비하는 노즐 헤더이다.
청구항 2 에 기재된 발명은, 청구항 1 에 기재된 노즐 헤더에 있어서, 추가로, 제열 구조체는, 스프레이 노즐 및 냉각 유로를 덮는 내열 커버를 구비한다.
청구항 3 에 기재된 발명은, 청구항 1 또는 2 에 기재된 노즐 헤더에 있어서, 스프레이 노즐은, 가압수의 분사 개시와 정지를 전환하는 개폐 밸브를 내장한다.
청구항 4 에 기재된 발명은, 청구항 3 에 기재된 노즐 헤더에 있어서, 제열 구조체는, 개폐 밸브를 작동시키는 작동 유체를 통과시키는 작동 유체 유로를 내장한다.
청구항 5 에 기재된 발명은, 열간 압연 라인에 배치되는 강판의 냉각 장치로서, 강판의 패스라인의 상방에 배치되고 패스라인을 향하여 가압수를 분사하는 청구항 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 노즐 헤더, 및/또는 강판의 패스라인의 하방에 배치되고 패스라인을 향하여 가압수를 분사하는 청구항 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 노즐 헤더를 구비하는 냉각 장치이다.
청구항 6 에 기재된 발명은, 열간 마무리 압연기와, 열간 마무리 압연기의 하 공정측에 배치되는 청구항 5 에 기재된 냉각 장치를 구비하는 열연 강판의 제조 장치이다.
청구항 7 에 기재된 발명은, 청구항 6 에 기재된 열연 강판의 제조 장치에 있어서, 냉각 장치의 상 공정측 단부 (端部) 가 열간 마무리 압연기의 하우징의 내측에 배치되어 있다.
청구항 8 에 기재된 발명은, 청구항 6 또는 7 에 기재된 열연 강판의 제조 장치로 열연 강판을 제조하는 방법으로서, 냉각 장치를 사용하지 않을 때, 또는 복수의 스프레이 노즐 중 적어도 일부를 사용하지 않을 때에는, 가압수를 분사하지 않는 스프레이 노즐의 제열 구조체의 냉매 유로에 냉매를 흘리는, 열연 강판의 제조 방법이다.
본 발명에 의하면, 냉매 유로를 구비하는 제열 구조체가 스프레이 노즐에 접하여 배치되어 있기 때문에, 냉매에 의해 스프레이 노즐을 효율적으로 냉각시킬 수 있다. 따라서, 스프레이 노즐을 구성하는 각 부재를 복사열로부터 보호하는 것이 가능하다. 이것에 의해, 강판 등의 목표로 하는 대상으로부터의 복사열에서 기인하여 발생하는, 스프레이 노즐의 열변형에 의한 변형이 억제되고, 균일한 가압수의 분사가 유지된다.
또, 스프레이 노즐에 개폐 밸브를 구비하는 양태로 했을 때에는, 가압수의 응답성이 향상되고, 분사 타이밍의 정밀도를 높일 수 있다. 그리고 그 때에도 스프레이 노즐이 가열되는 것에 의한 문제가 제열 구조체에 의해 해소된다.
도 1 은 1 개의 형태를 설명하는 도면이고, 열연 강판의 제조 장치 (10) 의 일부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2 는 도 1 중 냉각 장치 (20) 가 구비된 부위를 확대하여 나타내고, 냉각 장치 (20) 의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 은 도 2 에 III 으로 나타낸 방향으로부터 제조 장치 (10) 를 본 모식도이다.
도 4 는 도 3 중 노즐 헤더 (21) 의 부분에 주목한 도면이다.
도 5 는 도 4 중 제 2 제어 영역 (B) 의 부분을 확대한 도면이다.
도 6 의 (a) 는 도 5 에 VIa-VIa 로 나타낸 선에 따른 단면도이고, 도 6 의 (b) 는 정류기 (71) 의 단면도이다.
도 7 은 냉매의 흐름을 설명하는 도면이다.
도 8 은 작동 유체의 흐름을 설명하는 도면이다.
도 9 는 다른 예의 노즐 헤더 (21') 를 설명하는 단면도이다.
도 10 은 실시예 1 의 조건을 설명하는 도면이다.
도 11 은 실시예 2 의 결과를 나타내는 도면이다.
도 12 는 실시예 3 의 결과를 나타내는 도면이다.
도 2 는 도 1 중 냉각 장치 (20) 가 구비된 부위를 확대하여 나타내고, 냉각 장치 (20) 의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 은 도 2 에 III 으로 나타낸 방향으로부터 제조 장치 (10) 를 본 모식도이다.
도 4 는 도 3 중 노즐 헤더 (21) 의 부분에 주목한 도면이다.
도 5 는 도 4 중 제 2 제어 영역 (B) 의 부분을 확대한 도면이다.
도 6 의 (a) 는 도 5 에 VIa-VIa 로 나타낸 선에 따른 단면도이고, 도 6 의 (b) 는 정류기 (71) 의 단면도이다.
도 7 은 냉매의 흐름을 설명하는 도면이다.
도 8 은 작동 유체의 흐름을 설명하는 도면이다.
도 9 는 다른 예의 노즐 헤더 (21') 를 설명하는 단면도이다.
도 10 은 실시예 1 의 조건을 설명하는 도면이다.
도 11 은 실시예 2 의 결과를 나타내는 도면이다.
도 12 는 실시예 3 의 결과를 나타내는 도면이다.
본 발명의 상기한 작용 및 이득은, 다음으로 설명하는 발명을 실시하기 위한 형태로부터 분명해진다. 이하 본 발명을 도면에 나타내는 형태에 기초하여 설명한다. 단 본 발명은 이들 형태에 한정되는 것은 아니다.
도 1 은, 1 개의 형태를 설명하는 도면이고, 열연 강판의 제조 장치 (10) 의 일부를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1 에서는, 강판 (1) 은 지면 좌측 (상 공정측, 상류측) 으로부터 우측 (하 공정측, 하류측) 방향으로 반송되고 있고, 지면 상하 방향이 연직 방향이다. 당해 상 공정측 (상류측) 으로부터 하 공정측 (하류측) 방향을 통판 방향으로 기재하는 경우가 있고, 이것에 직교하는 방향이며, 통판되는 강판의 판폭의 방향을 판폭 방향으로 기재하는 경우가 있다. 또한, 도면에 있어서 보기 쉽게 하기 위해 반복이 되는 부호의 기재는 생략하는 경우가 있다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 열연 강판의 제조 장치 (10) 는, 열간 마무리 압연기열 (11), 반송 롤 (12), 물기 제거 롤 (13), 및 냉각 장치 (20) 를 구비하고 있다.
또한 도시 및 설명은 생략하지만, 열간 마무리 압연기열 (11) 보다 상 공정측에는, 가열로나 조 (粗) 압연기열 등이 배치되고, 열간 마무리 압연기열 (11) 에 들어가기 위한 강판의 조건을 갖추고 있다. 또한, 열간 마무리 압연기열 (11) 의 입측 (入側) 에는 급랭 개시 온도를 측정하기 위한 입측 온도계가 설치되어 있다.
한편, 물기 제거 롤 (13) 의 하 공정측에는, 물기 제거 롤 (13) 과 강판 (1) 의 간극으로부터 약간 새어 나오는 냉각 장치로부터 분사된 가압수를 제거하기 위한 물기 제거 스프레이가 설치되어 있다. 또한 물기 제거 롤 (13) 의 출측 (出側) 에는, 급랭 정지 온도 (급랭을 하지 않는 경우에는 압연 마무리 온도) 를 측정하기 위한 출측 온도계가 설치되어 있다.
열연 강판은 대략 다음과 같이 제조된다. 즉, 가열로로부터 추출되고, 조압연기로 소정의 두께까지 압연된 조바 (rough bar) 가, 온도가 제어되면서 연속적으로 열간 마무리 압연기열 (11) 에서 소정의 두께까지 압연된다. 그 후, 강재의 종류에 따라서는 냉각 장치 (20) 내에서 냉각된다. 여기에, 냉각 장치 (20) 는, 열간 마무리 압연기열 (11) 의 최종 스탠드 (11g) 에 있어서, 워크 롤 (11gw) 을 지지하는 하우징 (11gh) 의 내측에, 당해 워크 롤 (11gw) 에 최대한 근접하도록 하여 설치되어 있다. 이것에 의해 냉각 장치 (20) 는 압연 직후 급랭 장치로서 기능할 수 있다.
물기 제거 롤 (13) 을 통과한 강판은 다른 냉각 장치에 의해 소정의 권취 온도까지 냉각되고, 권취기에 의해 코일상으로 권취된다.
이하, 열연 강판의 제조 장치 (10) (이하 간단히 「제조 장치 (10)」라고 기재하는 경우가 있다.) 에 대해서 상세하게 설명한다. 도 2 는, 도 1 중 냉각 장치 (20) 가 구비된 부위를 확대하여 나타내고, 냉각 장치 (20) 의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 3 은, 도 2 에 III 으로 나타낸 방향으로부터 제조 장치 (10) 를 본 모식도이다. 따라서 도 3 에서는 지면 상하가 제조 장치 (10) 의 연직 방향, 지면 좌우가 판폭 방향이 되고, 및 지면 안쪽으로부터 앞쪽 방향이 통판 방향이 된다.
본 형태에 있어서의 열간 마무리 압연기열 (11) 은, 도 1 로부터 알 수 있는 바와 같이 7 기 (機) 의 스탠드 (11a, …, 11f, 11g) 가 통판 방향을 따라 병렬되어 있다. 각각의 스탠드 (11a, …, 11f, 11g) 는, 압연기를 구비하고 있고, 최종 제품의 강판에 필요로 하는 두께, 기계적 성질, 표면 품질 등의 조건을 만족할 수 있도록 압하율 등의 압연 조건이 설정되어 있다. 여기서, 각 스탠드의 압하율은 제조되는 강판이 가져야 할 성능을 만족하도록 설정되지만, 고압하 압연을 실시하여 오스테나이트 입자를 미세화함과 함께 강판에 압연 변형을 축적시키고, 압연 후에 얻어지는 페라이트 입자의 미세화를 도모하는 관점에서 최종 스탠드 (11g)에 있어서 압하율이 큰 것이 바람직하다.
각 스탠드 (11a, …, 11f, 11g) 의 압연기는, 실제로 강판을 끼워 압하하는 한 쌍의 워크 롤 (11aw, …, 11fw, 11gw) 과, 그 워크 롤에 외주끼리를 접하도록 배치된 한 쌍의 백업 롤 (11ab, …, 11fb, 11gb) 을 갖고 있다. 또한 당해 워크 롤, 및 백업 롤의 회전축은, 그 워크 롤 및 백업 롤을 내측에 포함하도록 형성된 하우징 (11ah, …, 11fh, 11gh) 의 대향하여 세워 형성된 수직 형성부 (최종 스탠드 (11g) 에 있어서는 도 3 의 수직 형성부 (11gr) 를 참조) 사이에 배치되어 있다. 즉, 하우징의 수직 형성부는, 도 3 으로부터 알 수 있는 바와 같이, 강판 (1) 의 통판의 라인 (패스라인) 을 끼우도록 세워 형성되어 있다.
여기서, 후술하는 바와 같이 냉각 장치 (20) 의 상 공정측 단의 일부는, 최종 스탠드 (11g) 의 워크 롤 (11gw) 에 가깝게 하여 배치되고, 하우징 (11gh) 의 내측에 삽입하도록 설치할 수 있다. 이것에 의해 강판 (1) 을 압연 후 바로 냉각시킬 수 있게 되고, 냉각 장치 (20) 는 압연 직후 급랭 장치로서 기능한다.
반송 롤 (12) 은, 강판 (1) 의 테이블임과 함께 그 강판 (1) 을 통판 방향으로 반송하는 롤이다. 따라서, 반송 롤 (12) 은 통판 방향을 따라 소정의 간격으로 복수 나열되어 있다.
물기 제거 롤 (13) 은, 압연시에 강판 (1) 을 끼워 넣음으로써 냉각 장치 (20) 로부터 분사된 가압수가 하 공정측으로 유출되는 것을 방지하는 롤이다.
냉각 장치 (20) 는, 열간 마무리 압연기열 (11) 과 물기 제거 롤 (13) 사이에 배치되고 압연 직후 급랭 장치로서도 기능할 수 있는 냉각 장치이다. 냉각 장치 (20) 는 상면측의 노즐 헤더 (21), 하면측의 노즐 헤더 (31), 상면측의 가이드판 (41), 하면측의 가이드판 (42) 을 구비하고 있다.
상면측의 노즐 헤더 (21) 는, 패스라인의 상방에 배치되고, 강판 (1) 의 상면측에 냉각수를 공급하는 수단이고, 헤더 (22), 스프레이 노즐 (23), 및 제열 구조체 (25) 를 구비하고 있다.
헤더 (22) 는, 도 2, 도 3 으로부터 알 수 있는 바와 같이, 판폭 방향으로 연장되는 배관이고, 이러한 헤더 (22) 가 통판 방향으로 복수 병렬되어 있다. 헤더 (22) 로는 도 3 에 나타내고 있는 바와 같이 급수관 (20a) 으로부터 냉각수가 공급되고, 각 스프레이 노즐 (23) 에 냉각수를 공급한다.
스프레이 노즐 (23) 은 헤더 (22) 로부터 분기되는 복수의 스프레이 노즐이고, 그 분사구가 강판 (1) (패스라인) 의 상면측을 향하고 있다. 도 4 에는 도 3 중 노즐 헤더 (21) 의 부분에 주목한 도면을 나타냈다. 도 5 에는 도 4 중 제 2 제어 영역 (B) 의 부분을 확대한 도면을 나타냈다. 또한 도 6 의 (a) 에는 도 5 에 VIa-VIa 로 나타낸 선에 따른 단면을 나타냈다. 따라서 도 6 의 (a) 에는 스프레이 노즐 (23) 의 단면, 및 나중에 상세하게 설명하는 제열 구조체 (25) 의 단면이 나타나 있다.
스프레이 노즐 (23) 은, 도 3, 도 4, 도 5 로부터 알 수 있는 바와 같이, 헤더 (22) 의 관 길이 방향을 따라, 즉 판폭 방향으로 복수, 빗살상으로 형성되어 있다. 스프레이 노즐 (23) 은, 스프레이 노즐 클램프판 및 스프레이 노즐 클램프 볼트 (도시하지 않음) 를 사용하여 헤더 (22) 에 분리 가능하게 장착되어 있다.
본 형태의 스프레이 노즐 (23) 은, 부채상의 냉각수 분류 (噴流) (예를 들어, 5 ㎜ 내지 30 ㎜ 정도의 두께) 를 형성 가능한 플랫 타입의 스프레이 노즐이다. 단 이것에 한정되지 않고, 스프레이 노즐 (23) 은, 타원 블로우 스프레이 노즐, 또는 풀콘 스프레이 노즐 등을 사용할 수 있다. 이들에 의하면 냉각시에 온도 불균일이 발생하기 어렵다.
또한, 도 6 의 (a) 로부터 알 수 있는 바와 같이 스프레이 노즐 (23) 에는, 그 내측에 해칭하여 나타낸 바와 같이 개폐 밸브 (24) 가 배치되어 있다. 본 형태에서는 개폐 밸브 (24) 는 스프레이 노즐 (23) 의 유로 내에 삽입되고, 개폐 밸브 (24) 가 스프레이 노즐 (23) 의 유로 내를 이동함으로써 유로의 폐쇄 및 개방을 전환할 수 있도록 구성되어 있다. 구체적으로는 후술하는 바와 같이 제열 구조체 (25) 에 구비된 유로 (26b) 내의 작동 유체가 가압되면 개폐 밸브 (24) 는 도 6 의 (a) 에 화살표 q 로 나타낸 방향으로 움직이고, 유로가 개방된다. 한편, 제열 구조체 (25) 에 구비된 유로 (26c) 내의 작동 유체가 가압되면 개폐 밸브 (24) 는 도 6 의 (a) 에 화살표 p 로 나타낸 방향으로 움직이고, 유로가 폐쇄된다.
또한, 개폐 밸브 (24) 중, 스프레이 노즐 (23) 의 개방단측에는 정류기 (71) 가 장착되어 있다. 도 6 의 (b) 에는, 도 6 의 (a) 에 VIb-VIb 에 따른 정류기 (71) 의 단면을 나타냈다. 도 6 의 (b) 로부터 알 수 있는 바와 같이, 정류기 (71) 는 유로 단면에 있어서의 둘레 방향으로 복수의 정류공 (整流孔) (71a) 이 형성되어 있다. 개폐 밸브 (24) 의 유로가 개방되어 있는 경우에는, 가압수가 정류공 (71a) 을 흐르는 것에 의해 흐름이 정류되고, 또한 그 출측에 형성된 드로잉부 (71b) 에서 흐름을 축류 (縮流) 시킴으로써 정류 효과가 촉진된다. 이것에 의해, 스프레이 노즐 (23) 내의 가압수의 흐름의 변동이 대폭 저감되고, 스프레이 노즐 (23) 로부터 분사되는 분류의 유량 분포를 더욱 더 균일화할 수 있다.
여기서, 개폐 밸브 (24) 는 가압수나 작동 유체의 누설을 방지하기 위해서, 그 일부가 스프레이 노즐 (23) 의 유로의 내벽에 시일재 (예를 들어 도 6 의 시일재 (24a)) 를 개재하여 밀착되어 있다. 이 시일재는 시일성을 높이기 위해서, 통상 고무 등의 열에 약한 재료에 의해 구성되어 있는 경우가 많다.
본 형태에서는, 스프레이 노즐 (23) 에 개폐 밸브 (24) 를 형성하는 예를 설명했지만 반드시 개폐 밸브를 형성할 필요는 없다. 단, 상기한 바와 같이, 가압수의 분사 타이밍 정밀도를 향상시키는 관점에서 스프레이 노즐 (23) 마다 개폐 밸브 (24) 를 형성하는 것이 바람직하다. 또, 본 형태에서는, 스프레이 노즐 (23) 의 물 분사구 부근에서 유로의 개폐가 이루어지는데, 헤더와의 접속부측에서 개폐가 이루어지는 형태 (이 경우에는 개폐 밸브의 상승시에 유로는 폐쇄되고, 개폐 밸브의 하강시에 유로가 개방되는 형태) 로 해도 된다.
또, 본 형태에서는, 개폐 밸브의 동작이 작동 유체에 의해 실시되는 예를 설명했지만, 사용되는 개폐 밸브의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니고 예를 들어 전자 밸브 등을 사용할 수도 있다. 단, 고온 환경에서의 동작의 확실성의 관점에서, 본 형태와 같이 전기적인 회로를 구비하고 있지 않은 기구적인 구조를 갖는 개폐 밸브인 것이 바람직하다.
제열 구조체 (25) 는, 스프레이 노즐 (23) 중 상 공정측 및/또는 하 공정측에 장착된 구조체이고, 냉매 유로 (26a) 를 구비하는 냉각 부재 (26), 및 내열 커버 (27) 를 구비하여 구성되어 있다.
냉각 부재 (26) 는, 도 6 의 (a) 로부터 알 수 있는 바와 같이, 그 내측에 냉매가 유통하는 유로인 냉매 유로 (26a) 가 형성된 블록상의 부재이고, 그 1 개의 면이 스프레이 노즐 (23) 의 외면에 접촉하도록 배치되어 있다. 구체적인 냉매의 흐름에 대해서는 나중에 설명한다.
냉매 유로 (26a) 에 흘려야 할 냉매는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 물을 흘릴 수 있다. 냉매를 흘림으로써, 먼저 냉각 부재 (26) 자체가 냉각되고, 스프레이 노즐 (23) 과의 접촉면을 통하여 열전도에 의해 스프레이 노즐 (23) 이 냉각된다. 따라서 냉각 부재 (26) 는 열전도율이 높은 재료에 의해 구성되는 것이 바람직하고, 이것에는 구리, 알루미늄, 구리 합금, 알루미늄 합금 등을 들 수 있다. 또한 내구성을 중시하는 경우에는, 냉각 효율은 약간 저하되지만 스테인리스강 등을 사용해도 된다.
내열 커버 (27) 는, 냉각 부재 (26), 및 스프레이 노즐 (23) 의 측면 그리고 선단측까지의 적어도 일부를 덮도록 배치되는 이른바 커버 (피복) 부재이다. 이것에 의해 스프레이 노즐 (23) 및 냉각 부재 (26) 가 강판 (1) 이나 가이드판 (41) 으로부터 받는 복사열을 저감시키고, 스프레이 노즐 (23) 에 대한 열의 영향을 더욱 억제할 수 있다. 이러한 관점에서 내열 커버는 강도, 내열성이 높고, 열전도율이 낮은 부재인 것이 바람직하다. 이것에는 예를 들어 스테인리스강을 들 수 있다.
이러한 냉각 부재 (26) 및 내열 커버 (27) 는, 도시를 생략한 클램프 볼트를 사용하여, 도 6 의 (a) 에 나타낸 배치가 되도록 스프레이 노즐 (23) 에 고정된다. 그 때에는 스프레이 노즐 (23) 을 상 공정측 및 하 공정측으로부터 끼워 넣는 양태로 장착되어 있다. 이 때, 스프레이 노즐 (23) 중 냉각 부재 (26) 가 배치된 측과는 반대측의 면에는, 내열 커버 (27) 와 스프레이 노즐 (23) 사이에 내열 커버 (27) 가 클램프시에 변형되지 않도록 보강하기 위한 클램프판 (28) 및 세라믹 보드 등과 같이 단열성이 높은 재료에 의해 형성된 단열판 (29) 이 배치되는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 추가로 스프레이 노즐 (23) 을 구성하는 각 부재의 보호를 도모할 수 있다.
본 형태에서는 추가로 냉각 부재 (26) 의 내부에, 스프레이 노즐 (23) 의 개폐 밸브 (24) 를 개방시키는 작동 유체를 공급하기 위한 유로 (26b), 및 개폐 밸브 (24) 를 폐쇄시키는 작동 유체를 공급하기 위한 유로 (26c) 를 구비하고 있다. 따라서 이 유로 (26b, 26c) 는 도 6 의 (a) 로부터 알 수 있는 바와 같이, 스프레이 노즐 (23) 의 내측에 연통하도록 스프레이 노즐 (23) 측에 형성된 구멍에 겹치도록 배치된다. 작동 유체로는 특별히 한정되지는 않지만 예를 들어 압축 공기를 사용할 수 있다.
여기서, 스프레이 노즐 (23) 과 냉각 부재 (26) 의 접촉면에는 작동 유체 유로를 둘러싸도록 시일재 (O 링) 가 끼워 넣어지고, 작동 유체가 외부에 새는 것을 방지하고 있다.
이와 같은 제열 구조체 (25) 는, 스프레이 노즐 (23) 마다 장착되어 있어도 되는데, 본 형태와 같이 복수의 스프레이 노즐 (23) 에 대하여 1 개의 제열 구조체 (25) 가 장착되는 것이 바람직하다. 즉, 본 형태에서는, 도 4 로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 1 제어 영역 (A) 에서 제 5 제어 영역 (E) 으로 나누어지고, 각각의 영역에 1 개의 제열 구조체 (25) 가 형성되어 있다. 각각의 제열 구조체 (25) 는, 복수의 스프레이 노즐 (23) 의 각각이 제열 구조체 (25) 에 접하도록 배치되어 있다. 예를 들어 제 3 제어 영역 (C) 이외에는 각각 5 개의 스프레이 노즐 (23) 이 접하고 있다. 한편, 제 3 제어 영역 (C) 에는 다수의 스프레이 노즐 (23) 이 접하고 있다.
이와 같이, 복수의 스프레이 노즐 (23) 을 1 개의 제열 구조체 (25) 로 일괄하여 유지함으로써, 각각의 스프레이 노즐 (23) 의 변형을 소정의 방향으로 구속할 수 있다. 이것에 의해, 각각의 스프레이 노즐 (23) 의 변형의 편차를 억제하고, 균일 냉각성의 저하를 최소한으로 억제할 수 있다. 또한, 복수의 스프레이 노즐 (23) 이 1 개의 제열 구조체 (25) 에 장착되어 있는 것이 스페이스 절약으로 하는 관점에서도 효율적인 구조라고 할 수 있다.
이상 설명한 상면측의 노즐 헤더 (21) 는, 도 2 로부터 알 수 있는 바와 같이 상 공정측 단의 일부는, 열간 마무리 압연기열 (11) 의 최종 스탠드 (11g) 의 하우징 (11gh) 의 내측에 배치되어 있다. 바람직하게는 워크 롤 (11gw) 에 가깝게 하고, 다른 스프레이 노즐 (23) 에 비해 낮은 위치에 배치되고, 그 분사 방향도 연직보다 워크 롤 (11gw) 측으로 기울어져 있다.
이와 같이 배치함으로써, 열간 마무리 압연기열 (11) 에 의한 압연 직후의 강판 (1) 을 급랭시키는 것이 가능하게 된다.
하면측의 노즐 헤더 (31) 는, 도 2, 도 3 으로부터 알 수 있는 바와 같이, 패스라인의 하방에 배치되고, 강판 (1) 의 하면측에 가압수를 공급하는 수단이다. 하면측의 노즐 헤더 (31) 는, 상기한 상면측의 노즐 헤더 (21) 에 대향하여 형성되고, 가압수의 분사 방향이 상이하지만, 그 개개의 구성은 상기한 상면측의 노즐 헤더 (21) 와 동일하다.
단, 강판 (1) 의 하방에는 반송 롤 (12) 이 배치되어 있기 때문에, 하면의 노즐 헤더 (31) 는 반송 롤 (12) 사이로부터 가압수를 강판 (1) 의 하면측에 분사하는 양태가 된다.
상면측의 가이드판 (41) 은, 강판 (1) 이 반송되는 패스라인과 상면측의 노즐 헤더 (21) 사이에 배치되는 판상의 부재이다. 상면측의 가이드판 (41) 은 강판 (1) 의 선단, 및 그것 이외의 강판 (1) 의 부위가 상면측의 노즐 헤더 (21) 에 접촉하거나, 걸리거나 하는 것을 방지한다. 보다 구체적으로는, 워크 롤 (11gw) 의 직근 (直近) 에서 패스라인으로부터 100 ㎜ 내지 150 ㎜ 의 높이로 하고, 하 공정측을 향하여 서서히 높아지도록 10°내지 20°의 경사로 비스듬하게 배치되고, 300 ㎜ 정도의 높이에 도달한 이후에는, 물기 제거 롤 (13) 의 앞까지 거의 일정한 높이로 유지되고 있다.
상면측의 가이드판 (41) 에는 스프레이 노즐 (23) 로부터 분사된 가압수가 통과하는 구멍이 형성되어, 스프레이 노즐 (23) 로부터 분사된 가압수는 당해 구멍을 통과하여 강판 (1) 에 도달한다. 또한 상면측의 가이드판 (41) 에는 배수를 통과시키는 배수공 (排水孔) 이 형성되어도 된다.
하면측의 가이드판 (42) 은, 하면측의 노즐 헤더 (31) 와 강판 (1) 이 반송되는 패스라인 사이에 배치되는 판상의 부재이다. 이것에 의해, 특히 강판 (1) 을 제조 장치 (10) 에 통과시킬 때에 강판 (1) 의 최선단이 노즐 헤더 (31) 나 반송 롤 (12) 에 걸리는 것을 방지할 수 있다. 보다 구체적으로는, 하면측의 가이드판 (42) 은 패스라인으로부터 10 ㎜ 내지 20 ㎜ 하방에 설치된다.
또, 하면측의 가이드판 (42) 에는 하면측의 노즐 헤더 (31) 로부터의 가압수의 분류를 통과시키는 유입공 (流入孔) 이 형성되어 있다. 이것에 의해, 하면측의 노즐 헤더 (31) 로부터의 가압수 분류가 하면측의 가이드판 (42) 을 통과하여 강판 (1) 의 하면에 도달하고, 적절한 냉각을 하는 것이 가능해진다. 또한 하면측의 가이드판 (42) 에는 배수를 통과시키는 배수공이 형성되어도 된다.
여기서 하면측의 가이드판 (42) 은, 워크 롤 (11gw) 과 반송 롤 (12) 사이, 2 개의 반송 롤 (12) 의 사이, 및 반송 롤 (12) 과 물기 제거 롤 (13) 사이에 각각 배치되어 있다.
이상과 같은 제조 장치 (10) 의 특히 노즐 헤더 (21, 31) 의 구성에 의해, 냉매 유로 (26a) 를 구비하는 제열 구조체 (25) 가 스프레이 노즐 (23) 에 접하여 배치되어 있기 때문에, 냉매에 의해 스프레이 노즐 (23) 을 효율적으로 냉각시킬 수 있고, 스프레이 노즐 (23) 을 구성하는 각 부재를 복사열로부터 보호하는 것이 가능하다. 단열 커버 (27) 를 구비함으로써, 추가로 복사열로부터의 보호를 효율적으로 실시할 수 있다. 이것에 의해, 강판 등으로부터의 복사열에서 기인하여 발생하는, 스프레이 노즐 (23) 의 열변형에 의한 변형이 억제되고, 균일한 냉각이 유지된다. 그리고, 작은 스페이스에서 스프레이 노즐 (23) 을 계속적으로 냉각시키는 것이 가능해진다.
또, 스프레이 노즐 (23) 에 개폐 밸브 (24) 를 구비함으로써 가압수의 응답성이 향상되고, 냉각의 정밀도를 높일 수 있다. 그리고 그 때 문제로 되어 있던 스프레이 노즐 (23) 이 가열되는 것에 의한 문제도 제열 구조체 (25) 에 의해 해소하는 것이 가능해진다. 구체적으로는, 제열 구조체 (25) 에 의한 계속적인 냉각에 의해 개폐 밸브 (24) 둘레의 시일재나 스프레이 노즐과 작동 유체 유로의 접속부의 시일재의 손상을 작게 억제하고, 가압수의 누설이나 작동 유체의 누설을 억제할 수 있다.
다음으로, 노즐 헤더 (21, 31) 를 사용한 열연 강판의 제조 방법의 예를 설명한다. 여기서는, 1 개의 예시로서 노즐 헤더 (21, 31) 및 이것을 구비하는 제조 장치 (10) 를 사용한 경우에 대해서 설명하지만, 반드시 이것에 한정되지 않고 다른 장치를 사용하여 실시되어도 된다.
상기한 제조 장치 (10) 에 의해, 전체로서 예를 들어 다음과 같이 강판의 제조를 실시한다. 즉, 선행하는 강판 (1) 이 권취기에 의해 권취되고, 그 후, 다음 강판 (1) 의 압연이 개시된다.
당해 다음 강판 (1) 의 선단이 마무리 압연기열 (11) 을 통과하고, 강판 (1) 의 선단이 핀치 롤을 통과한 직후에 강판 (1) 의 핀치를 개시한다. 이것에 의해 강판 (1) 에 소정의 장력이 확립되고, 그 후 정상 영역의 압연이 개시된다. 강판 (1) 은 마무리 압연기열 (11) 을 축차 통과하여 원하는 형상 및 표면 성상의 강판 (1) 을 얻는다.
압연된 강판 (1) 은 최종적으로 권취기에 의해 코일상으로 권취된다.
이러한 일련의 열간 압연에 있어서 열간 마무리 압연기열 (11) 의 직후에 냉각 장치 (20) 가 배치되고, 강판 (1) 에 대하여 노즐 헤더 (21, 31) 로부터 가압수를 분사함으로써 강판 (1) 을 원하는 온도가 되도록 제어한다. 노즐 헤더 (21, 31) 의 기본적인 동작은 다음과 같다. 여기서는 노즐 헤더 (21) 를 예로 설명한다.
스프레이 노즐 (23) 로부터는 다음과 같이 가압수가 분사된다. 즉, 도 6 의 (a) 에 파선으로 나타낸 바와 같이, 개폐 밸브 (24) 의 개방 자세로 헤더 (22) 의 관내로부터 스프레이 노즐 (23) 의 내측에 가압수가 흘러 들어가고, 스프레이 노즐 (23) 의 개방단으로부터 가압수가 강판 (1) 을 향하여 분사된다. 한편, 개폐 밸브 (24) 가 폐쇄 자세 (도 6 의 (a) 로부터 개폐 밸브 (24) 가 하강한 자세) 에서는, 가압수의 유로가 폐쇄되고, 스프레이 노즐 (23) 로부터의 가압수의 분사가 금지된다.
제열 구조체 (25) 의 냉각 부재 (26) 에 의한 스프레이 노즐 (23) 의 냉각은, 냉각 부재 (26) 의 냉매 유로 (26a) 에 냉매가 흐름으로써 실시된다. 도 7 에 모식도를 나타냈다. 도 7 은 도 5 와 동일한 시점에 의한 도면이다. 도 7 로부터 알 수 있는 바와 같이 냉매 유로 (26a) 는, 연직 방향으로 지그재그로 사행하면서 판폭 방향으로 연속되는 형태를 갖는다. 따라서 냉매는 냉매 유로 (26a) 내를 스프레이 노즐 (23) 의 열을 뺏으면서 흐른다. 냉매는 1 개의 헤더 (22) 에 대해서, 분할된 제 1 제어 영역 (A) 으로부터 제 5 제어 영역 (E) 의 제열 구조체 (25) 까지를 통과하여 흐르고, 1 개의 헤더 (22) 전체의 제열 구조체 (25) 를 정리하여 냉각시키는 것이 가능하게 되어 있다.
냉매 유로 (26a) 는, 이와 같이 지그재그로 사행한 유로로 함으로써 열교환에 제공하는 전열 면적을 증가시킬 수 있고, 효율이 좋은 스프레이 노즐 (23) 의 냉각이 가능해진다.
이상과 같이 냉매를 흘림으로써, 스프레이 노즐 (23) 에 포함되는 각 부위의 열에 의한 변형이나 손상을 방지할 수 있다. 강판 (1) 등으로부터의 복사열에서 기인하여 발생하는, 스프레이 노즐 (23) 의 열변형에 의한 변형이 억제되고, 균일한 냉각이 유지된다. 또한 개폐 밸브 (24) 에 대해서는, 그 개폐 밸브 (24) 둘레의 시일재나 스프레이 노즐과 작동 유체 유로의 접속부의 시일재의 손상을 작게 억제하고, 가압수의 누설이나 작동 유체의 누설을 억제할 수 있다.
개폐 밸브 (24) 의 개폐는, 제열 구조체 (25) 의 유로 (26b, 26c) 에 작동 유체가 흐름으로써 실시된다. 도 8 에 설명을 위한 도면을 나타냈다. 도 8 은 도 7 을 화살표 VIII 방향에서 본 도면이다. 또한 도 8 에는, 인접하는 노즐 헤더 (21) 도 함께 나타내고 있다. 도 8 로부터 알 수 있는 바와 같이, 개폐 밸브 (24) 의 작동 유체에 대해서는 제열 구조체 (25) 의 분할한 제어 영역마다 작동 유체의 공급을 제어 가능하게 하고, 제열 구조체 (25) 에 밸브 개방용 유로 (26b) 와 밸브 폐쇄용 유로 (26c) 를 독립시키고 있다. 따라서, 밸브 개방용 유로 (26b) 내를 가압하고, 작동 유체를 압입하면 도 6 의 (a) 로부터 알 수 있는 바와 같이 개폐 밸브 (24) 는 화살표 q 의 방향으로 이동하여 개방 자세가 된다. 그 때에는 밸브 폐쇄용 유로 (26c) 의 작동 유체는 압출되도록 이동한다. 개폐 밸브 (24) 를 폐쇄시킬 때에는 반대로 유로 (26c) 내를 가압하면 된다.
또한, 본 형태에서는, 인접하는 노즐 헤더 (21, 21) 사이의 동일한 제어 영역에서는 작동 유체의 유로가 접속되고, 일괄하여 제어 가능하게 하고 있다. 이것에 의해, 본 형태에서는 스프레이 노즐의 분사의 개시/정지를 판폭 방향으로 5 분할한 제어 단위로, 또한 복수 개의 노즐 헤더를 정리하여 제어 가능해진다. 따라서, 예를 들어 좁은 폭의 강재를 급랭시키는 경우, 판폭 방향 외측의 스프레이 노즐 분사를 정지하고, 가압수의 사용량 (펌프의 소비 전력) 을 절약하는 것이 가능해진다. 또 정리하여 제어를 실시하는 헤더 수는 2 개이어도 되고, 또한 필요에 따라 3 개 이상으로 해도 된다.
이상과 같은 노즐 헤더에 의해, 예를 들어 미세립강을 제조할 때에는, 냉각 장치 (20) 에 구비된 스프레이 노즐을 모두 사용함으로써 급랭을 실시한다. 여기서 급랭은 가압수의 수량 (水量) 밀도가 10 ㎥/(㎡·min) 이상인 것이 바람직하다.
한편, 통상재를 제조할 때에는, 냉각 장치 (20) 를 전혀 사용하지 않거나, 또는 필요한 노즐 헤더만을 사용하여 가압수를 분사하고, 필요가 없는 스프레이 노즐은 개폐 밸브를 닫음으로써 분사를 금지하면 된다. 그 때에는 사용하고 있지 않은 스프레이 노즐 (23) 에 대하여 제열 구조체 (25) 에 냉매를 흘림으로써, 사용하고 있지 않은 스프레이 노즐 (23) 의 온도 상승을 억제하고, 스프레이 노즐 (23) 에 포함되는 구성 부재를 열로부터 보호할 수 있다.
도 9 는 다른 예의 노즐 헤더 (21') 를 나타낸 도면이다. 도 9 는 도 6 과 동일한 시점에 의한 도면이다.
본 예의 노즐 헤더 (21') 는 제열 구조체 (25) 대신에 제열 구조체 (25') 를 구비하고 있는 점이 상이하다. 제열 구조체 (25') 에서는, 냉매 유로 (26a') 를 형성하는 벽면의 1 개가 스프레이 노즐 (23) 의 외면이다. 이것에 의해, 냉매가 스프레이 노즐 (23) 의 외면에 직접 접촉하고 있기 때문에, 스프레이 노즐 (23) 을 보다 효율적으로 냉각시키는 것이 가능하다.
상기 설명한 형태에서는, 제열 구조체가 모든 노즐 헤더에 구비되어 있는 것을 예로 설명했지만, 반드시 이것에 한정되지 않고, 일부의 노즐 헤더에 대하여 제열 구조체를 구비하고 있어도 된다. 그 때에는, 가압수의 분사가 금지되었을 때에 강판 및 가이드판으로부터의 열의 영향이 큰 부위에 제열 구조체를 구비하는 것이 바람직하고, 이것에는 예를 들어 마무리 압연기의 최종 스탠드의 내측에 배치된 노즐 헤더를 들 수 있다. 기타, 상측의 노즐 헤더만, 또는 하측의 노즐 헤더에만 제열 구조체를 구비하는 형태이어도 된다.
상기한 노즐 헤더 및 냉각 장치는, 열연 강판 제조 라인에 있어서의 강판의 냉각 장치용, 특히 급랭 장치로서 유용하다. 이것 이외에도, 예를 들어 냉각을 주요한 목적으로 하고 있지 않은 열연 강판의 디스케일링 장치 (용) 로서의 적용도 생각된다.
실시예
(실시예 1)
실시예 1 에서는, 본 발명예로서 상기 제열 구조체 (25) 를 사용했을 때에 스프레이 노즐의 열팽창에 의한 변형이 억제되는 것에 대하여 시뮬레이션에 의해 계산하였다. 대상으로 한 것은, 합계 21 개의 스프레이 노즐을 1 개의 제열 구조체로 일괄하여 유지한 노즐 헤더의 모델이다. 당해 노즐 헤더의 모델에 대해서, 제열 구조체의 내부를 냉각시킨 경우 (냉매 유로에 냉각수를 통과시킨 경우를 상정하고, 제열 구조체 (냉각 부재) 의 온도를 80 ℃ 로 가정) 에 스프레이 노즐에 발생하는 열팽창에 의한 변형량을 연산하였다. 또한 비교예로서 제열 구조체를 장착하지 않은 모델 (제열 구조체 (냉각 부재) 의 온도를 200 ℃ 로 가정) 에 대해서도 열팽창에 의한 변형량을 연산하였다.
또, 헤더의 온도는 내부에 모여 있는 가압수 및 급수관을 통한 발열 (拔熱) 에 의해, 온도 40 ℃ 에서 일정하게 유지되어 있다고 가정하였다. 도 10 및 표 1 에, 계산의 전제 조건 및 계산 결과를 함께 나타낸다.
표 1 로부터 알 수 있는 바와 같이, 스프레이 노즐이 200 ℃ 로 과열되면, 제열 구조체 중심의 스프레이 노즐과 최단부의 스프레이 노즐의 간격은 열팽창이 없는 경우에 비해 1.73 ㎜ 나 넓어진다. 이것에 대하여 내부 냉각을 실시한 경우에는, 제열 구조체 중심의 스프레이 노즐과 최단부의 스프레이 노즐의 간격의 확대량도 0.43 ㎜ 로 억제된다.
또한, 스프레이 노즐의 근원이 고정되어 있는 헤더가 열팽창하지 않기 때문에, 스프레이 노즐은 열팽창으로 판폭 방향 외측으로 넓어지도록 경사진다. 따라서, 패스라인 상에서의 분류 충돌 중심 위치의 간격은, 내부 냉각이 없는 경우에는 7.60 ㎜ 로 넓어진다. 이것에 대하여 내부 냉각을 실시함으로써 1.90 ㎜ 로 당해 확대량을 억제하는 것이 가능해진다.
(실시예 2)
실시예 2 에서는, 도 1 내지 도 5 에 나타내는 제조 장치로 통상재를 연속 압연하였다. 즉, 실시예 2 에서는, 냉각 장치 (20) 는 사용하지 않았다. 단, 선행하는 강판의 압연 종료로부터 속행되는 강판의 압연 개시까지의 약 10 초간, 가압수를 분사하여 스프레이 노즐을 냉각시켰다. 이 때에 있어서의, 워크 롤 직근의 상면측의 가이드판 (마무리 압연기의 하우징 내에 배치되어 있는 부위) 에 장착된 스프레이 노즐의 온도 (온도 상승이 포화되어 거의 일정해진 시점의 온도) 를 측정하였다. 표 2 에 조건을 나타내고, 그 결과를 도 11 에 나타냈다. 표 2 에서, No.2-2 는 도 6 의 (a), 도 6 의 (b) 에 나타내는 구조이고, No.2-1 은 거기에서 내열 커버 (27) 를 제거한 구조, No.2-3 은 제열 구조체 통째로 제거한 구조이다. 도 11 에서 「○」는 제열 구조체의 내부의 온도를 나타내고, 「△」는 스프레이 노즐 내부의 온도를 나타내고 있다.
No.2-3 의 비교예 (종래의 예) 의 경우에는, 스프레이 노즐 내부의 온도가 약 250 ℃ 에나 도달하고, 수일간 사용한 것만으로 개폐 밸브 내부의 시일재가 열로 경화되어 본래의 탄력성이 상실되고, 개폐 밸브를 닫은 경우에도 누수가 발생하게 되었다. 또한 작동 유체 배관의 스프레이 노즐에 대한 장착부에서도 동일하게 시일재가 열화되고, 작동 유체 (에어) 누설이 빈번하게 발생하였다.
한편, No.2-1 의 예는, 스프레이 노즐 및 제열 구조체의 내부 모두 100 ℃ 이하로 유지되었다. 실제, 3 개월간 사용 후의 점검에서도 스프레이 노즐 개폐 밸브 및 작동 유체 유로의 접합부의 모두에 있어서 누설의 발생은 발견되지 않았다. No.2-2 와 같이, 내열 커버의 내측에 단열판을 첩부한 노즐 헤더에서는, 추가로 10 ℃ 내지 20 ℃ 정도 온도를 저하시킬 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
(실시예 3)
실시예 3 에서는, 실시예 2 의 No.2-2 및 No.2-3 의 노즐 헤더를 사용하고, 직후 급랭 조건에서 열연 강판을 직후 급랭시켰을 때의 강판 온도 편차의 경시적인 추이를 조사하였다. 여기서 「강판 온도 편차」는, 물기 제거 롤 (13) 의 후방에 설치한 판폭 방향의 온도 분포를 측정 가능한 온도계를 사용하여 측정한 급랭 정지 후의 강판 상면의 폭 방향 온도 분포에 있어서, 선후단의 장력이 부하되어 있지 않은 상태에서 냉각된 비정상부 및 판폭 방향 양단부로부터 각각 50 ㎜ 까지의 범위를 제외한 중앙 부분의 표준 편차이다. 당해 표준 편차는, 각 시기의 데이터 수집 개시부터 약 1 개월 사이에 직후 급랭을 적용한 전체 강판의 평균값으로서 산출하였다.
또, 조사 기간 중에는, 직후 급랭에 의한 강재만이 제조된 것이 아니라, 통상재의 연속 압연 (그 때 스프레이 노즐의 냉각에 대해서는, 실시예 2 와 동일) 의 시간대도 빈번하게 포함되어 있었다. 조사한 결과를 도 12 에 나타낸다. 도 12 에 있어서 「△」가 No.2-3 의 예 (비교예), 「○」가 No.2-2 의 예 (본 발명예) 이다.
도 12 로부터 알 수 있는 바와 같이, No.2-2 의 노즐 헤더를 사용한 경우에는, 6 개월 후에도 냉각 균일성의 악화는 거의 보이지 않았다. 이것은 실시예 2 에서 나타내는 바와 같이, 스프레이 노즐 및 제열 구조체가 항상 100 ℃ 이하로 유지되고 있기 때문에, 열변형에 의한 소성 변형이 거의 발생하지 않았기 때문이라고 생각된다.
이것에 대하여, No.2-3 의 노즐 헤더의 경우에는, 초기의 설정 상태로부터 변화되어 강판 온도 편차가 증대되어 갔다. 사용 기간을 지남과 함께, 강판이나 가이드판으로부터의 복사열에 의한 가열과 스프레이 노즐 분사에 의한 냉각의 반복에 의해, 헤더나 스프레이 노즐이 소성 변형되어 스프레이 노즐의 장착 각도가 변동된 것으로 생각된다. 이것에 더하여, No.2-3 의 예에서는, 복사열에 의해 작동 유체 배관의 장착부 및 개폐 밸브의 시일재가 손상되고, 빈번하게 작동 유체의 누설이나 개폐 밸브로부터의 누수가 발생하였다. 그 때마다, 시일재를 교환하여 대응했지만, 원래 다수의 배관을 좁은 공간에 배치한 구조이기 때문에, 작동 유체 배관의 장착부의 시일재 교환에 시간을 요하고, 압연기의 가동 시간 감소에 의한 강판의 생산량이 저하되었다.
1 : 강판
10 : 제조 장치
11 : 마무리 압연기열
12 : 반송 롤
13 : 물기 제거 롤
20 : 냉각 장치
21 : 상면측의 노즐 헤더
22 : 헤더
23 : 스프레이 노즐
24 : 개폐 밸브
25 : 제열 구조체
31 : 하면측의 노즐 헤더
10 : 제조 장치
11 : 마무리 압연기열
12 : 반송 롤
13 : 물기 제거 롤
20 : 냉각 장치
21 : 상면측의 노즐 헤더
22 : 헤더
23 : 스프레이 노즐
24 : 개폐 밸브
25 : 제열 구조체
31 : 하면측의 노즐 헤더
Claims (8)
- 목표로 하는 대상에 물을 분사하기 위한 노즐 헤더로서,
가압수를 공급하는 헤더와,
상기 헤더로부터 상기 가압수가 제공되고, 그 가압수를 분사하는 1 또는 복수의 스프레이 노즐과,
상기 스프레이 노즐의 적어도 1 개에 접하여 장착된 제열 구조체를 구비하고,
상기 제열 구조체는, 그 제열 구조체 자체 및 상기 스프레이 노즐을 냉각시키는 냉각 매체를 통과시키는 냉매 유로를 구비하고,
추가로, 상기 제열 구조체는, 상기 스프레이 노즐 및 상기 냉매 유로를 덮는 내열 커버를 구비하는 노즐 헤더. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 스프레이 노즐은, 상기 가압수의 분사 개시와 정지를 전환하는 개폐 밸브를 내장하는 노즐 헤더. - 제 3 항에 있어서,
상기 제열 구조체는, 상기 개폐 밸브를 작동시키는 작동 유체를 통과시키는 작동 유체 유로를 내장하는 노즐 헤더. - 열간 압연 라인에 배치되는 강판의 냉각 장치로서,
상기 강판의 패스라인의 상방에 배치되고 상기 패스라인을 향하여 가압수를 분사하는 제 1 항에 기재된 노즐 헤더, 및 상기 강판의 패스라인의 하방에 배치되고 상기 패스라인을 향하여 가압수를 분사하는 제 1 항에 기재된 노즐 헤더 중 어느 하나 이상을 구비하는 냉각 장치. - 열간 마무리 압연기와,
상기 열간 마무리 압연기의 하 공정측에 배치되는 제 5 항에 기재된 냉각 장치를 구비하는 열연 강판의 제조 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 냉각 장치의 상 공정측 단부가 상기 열간 마무리 압연기의 하우징의 내측에 배치되어 있는 열연 강판의 제조 장치. - 제 6 항 또는 제 7 항에 기재된 열연 강판의 제조 장치로 열연 강판을 제조하는 방법으로서,
상기 냉각 장치를 사용하지 않을 때, 또는 복수의 상기 스프레이 노즐 중 적어도 일부를 사용하지 않을 때에는, 상기 가압수를 분사하지 않는 상기 스프레이 노즐의 상기 제열 구조체의 상기 냉매 유로에 냉매를 흘리는 열연 강판의 제조 방법.
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