JP2000319732A

JP2000319732A - 厚鋼板の冷却方法

Info

Publication number: JP2000319732A
Application number: JP11123591A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Fukuoka; 和也福岡; Naoto Hirata; 直人平田; Toshiki Moriuchi; 俊樹森内; Kazuhiro Kitani; 和弘木谷
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2000-11-21

Abstract

(57)【要約】【課題】比較的簡便な方法で厚鋼板を安定して均一に
加速冷却する。【解決手段】厚鋼板を圧延する仕上圧延機２の後工程
に冷却装置４を配置して、熱間圧延後の高温の厚鋼板１
を前記冷却装置内を搬送させながら加速冷却する厚鋼板
の冷却方法において、厚鋼板の寸法、材質、及び冷却停
止目標温度に基づいて予め冷却条件を定めておき、個々
の厚鋼板の冷却時には、個々の厚鋼板の冷却装置入り側
での表面温度の測定値に基づき前記冷却条件を修正し、
修正した冷却条件で厚鋼板を冷却する。更に、冷却終了
後の厚鋼板の表面温度の測定値に基づき予め定めた冷却
条件を修正することが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱間圧延後の高温
の厚鋼板をオンラインに設けた冷却装置を用いて均一に
冷却する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱間圧延機によって熱間圧延された高温
の厚鋼板は、その使用性能を高めるために、熱間圧延機
出側に設けられた冷却装置によりオンラインで冷却さ
れ、製造されるようになった。高温の厚鋼板をオンライ
ンで数秒から数十秒の間に数十度から数百度冷却するこ
とを加速冷却と呼んでいる。

【０００３】一般に、熱間圧延された高温の厚鋼板は、
圧延直後の厚鋼板の温度分布や厚鋼板の形状、及び厚鋼
板の表面状態の相違に起因して、冷却中に冷却ムラが生
じ易い。特に、オンラインで加速冷却する場合には、厚
鋼板の上面及び下面に対する冷却が上下で対称になり難
いことや、冷却装置内を搬送させながら厚鋼板の先端か
ら順次冷却していくので、厚鋼板の長手方向各位置で冷
却開始時刻に差が生じ、厚鋼板長手方向の冷却が均一に
ならない等のため、各部の冷却停止温度に差が発生する
ばかりか、冷却中の厚鋼板の変形による搬送障害等の操
業上トラブルが生じることもある。その結果、加速冷却
後の厚鋼板に変形、残留応力、更には材質のバラツキ等
が生じ易い。そのため、加速冷却を均一に行うために多
くの提案が行われている。

【０００４】例えば、上下面を均一に冷却する手段とし
て、実開昭５３−３９５０８号公報には、上面側の水冷
用ノズルの後方に水切り用のエアーノズルを設けて、加
速冷却後直ちに上面に残留する水を除去し、上下面の冷
却の均一化を図る冷却装置が開示され、又、特開昭６０
−２０６５１６号公報には、吹き付けた冷却水を厚鋼板
幅方向外側に押し流すことで上下面の冷却の均一化を図
るために、水冷ノズルの噴射方向を厚鋼板の搬送方向と
相対させ、且つ厚鋼板の幅方向外側に向けた冷却装置が
開示されている。

【０００５】厚鋼板長手方向の冷却を均一化する手段と
して、特開昭６２−１９９７２３号公報には、冷却装置
入り側で厚鋼板の長手方向の温度を測定し、この温度に
基づき、冷却装置への進入時の厚鋼板の搬送速度を変更
しつつ冷却する方法が開示されている。又、特開平２−
１７９８２６号公報には、厚鋼板の各部の温度が冷却装
置を出る際には予め定めた温度となるように各部毎の冷
却時間を演算する冷却時間演算手段と、演算された冷却
時間に基づいて厚鋼板の搬送速度パターンを演算し、且
つ演算した搬送速度パターンとなるように搬送速度を制
御する制御手段とを設け、厚鋼板の搬送速度を時間的に
変化させて厚鋼板の各部を所定の温度に均一に冷却する
冷却装置が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上下面の冷却を均一に
するためには、実開昭５３−３９５０８号公報及び特開
昭６０−２０６５１６号公報で提案された技術は有効で
あり、厚鋼板を均一に冷却するための必須条件ではある
が、これだけでは厚鋼板全面に渡って均一に冷却するこ
とはできない。

【０００７】又、特開昭６２−１９９７２３号公報及び
特開平２−１７９８２６号公報で提案された技術は厚鋼
板の均一冷却には有効な手段であるが、厚鋼板の温度や
形状の差に基づき、その都度、冷却水による抜熱、ロー
ル接触伝熱、厚鋼板の覆熱等を考慮しつつ、最適冷却時
間即ち最適搬送速度の適性解を得るためには、高精度の
伝熱モデルや収束計算が必要となる。しかし、実際に
は、オンラインで行うために限られた時間で計算する必
要があり、従って、高い精度で適性解、即ち適正な冷却
条件を得ることができない。

【０００８】本発明はこのような問題を解決するために
なされたものであり、その目的とするところは、比較的
簡便な方法で厚鋼板を安定して均一に加速冷却すること
ができる冷却方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る厚鋼板
の冷却方法は、厚鋼板を圧延する仕上圧延機の後工程に
冷却装置を配置して、熱間圧延後の高温の厚鋼板を前記
冷却装置内を搬送させながら加速冷却する厚鋼板の冷却
方法において、厚鋼板の寸法、材質、及び冷却停止目標
温度に基づいて予め冷却条件を定めておき、個々の厚鋼
板の冷却時には、個々の厚鋼板の冷却装置入り側での表
面温度の測定値に基づき前記冷却条件を修正し、修正し
た冷却条件で厚鋼板を冷却することを特徴とするもので
ある。

【００１０】第２の発明に係る厚鋼板の冷却方法は、第
１の発明において、冷却終了後の厚鋼板の表面温度の測
定値に基づき予め定めた冷却条件を修正することを特徴
とするものである。

【００１１】本発明においては、厚鋼板の寸法、材質、
及び冷却停止目標温度に基づいて加速冷却時の冷却条件
を予め設定しておき、個々の厚鋼板の冷却の際には、個
々の厚鋼板に対応する冷却条件を選出し、選出した冷却
条件を冷却前の厚鋼板の表面温度に基づいて修正し、こ
の修正した冷却条件で冷却するので、安定して冷却する
ことが可能となり、高精度の冷却停止温度制御が行える
ようになる。その際、冷却条件の修正時には、高度な伝
熱計算や収束計算を必要としないので、短時間で修正す
ることができる。更に、冷却停止温度の実績値と冷却停
止目標温度とに差が生じた場合には、その都度冷却条件
を修正するので、より一層高精度の冷却停止温度制御が
行えるようになる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づき説明
する。図１は、本発明の実施の形態の１例である厚鋼板
製造ラインの概略構成図である。図１に示すように、厚
鋼板製造ラインには、厚鋼板１を所定の厚みまで圧延す
る仕上圧延機２と、圧延された高温の厚鋼板１を搬送し
ながら加速冷却する冷却装置４とが配置されており、仕
上圧延機２と冷却装置４とは複数のローラーからなる搬
送テーブル３で結ばれている。搬送テーブル３は搬送速
度制御装置１２にて、その搬送速度を制御され、搬送速
度制御装置１２は制御装置１０により制御される。

【００１３】冷却装置４には、その内部を搬送される厚
鋼板１の上面及び下面に冷却水を噴霧する複数個のノズ
ル５が厚鋼板１の搬送方向に配置されている。同時にノ
ズル５は厚鋼板１の幅方向にも配置されており、厚鋼板
１の全幅を冷却するようになっている。ノズル５からの
噴霧量及びノズル５の使用数は、冷却水量制御装置１１
にて制御され、冷却水量制御装置１１は制御装置１０に
より制御される。

【００１４】冷却装置４の入り側には、冷却前の厚鋼板
１の上面側表面温度を測定する温度計６Ａと下面側表面
温度を測定する温度計６Ｂとが設置され、冷却装置４の
出側には、冷却後の厚鋼板１の上面側表面温度を測定す
る温度計７Ａと下面側表面温度を測定する温度計７Ｂと
が設置されている。温度計６Ａ、６Ｂ、７Ａ、７Ｂによ
る温度測定値は記憶・演算装置９に送信される。

【００１５】冷却水量制御装置１１及び搬送速度制御装
置１２を制御する制御装置１０は記憶・演算装置９から
の信号を受信して作動し、又、記憶・演算装置９は入力
装置８からの信号を受信するようになっている。

【００１６】上記構成の厚鋼板製造ラインにおける本発
明に係る冷却方法を図２に基づき以下に説明する。図２
は本発明に係る冷却方法の工程図である。

【００１７】先ず圧延前に、厚鋼板１の板厚、板幅、材
質等の諸元と、冷却停止目標温度等の冷却目標とを要因
として予め加速冷却時の冷却条件を設定し、設定した冷
却条件を冷却パターン番号別に入力装置８を介して入力
し、記憶・演算装置９に登録する（ステップＳ１）。登
録する内容は、パターンＮｏ．と、板厚、板幅、材質等
の諸元データと、噴霧流量、使用ノズル数、冷却時間、
冷却開始目標温度、冷却停止目標温度等の冷却条件デー
タ等とする。尚、冷却時間とは厚鋼板１がノズル５によ
り冷却水を噴霧されている時間であり、冷却装置４内の
厚鋼板１の搬送速度を制御することで調整することがで
きる。

【００１８】仕上圧延機２での圧延が終了したならば
（Ｓ２）、厚鋼板１の板厚、板幅、材質等の諸元と冷却
停止目標温度等の冷却目標とに対応する冷却パターンＮ
ｏ．を予め登録してある冷却パターンＮｏ．と照らし合
せて検索し（Ｓ３）、冷却条件を仮設定する（Ｓ４）。
この間、搬送テーブル３を介して厚鋼板１を冷却装置４
の入り側に設置した温度計６Ａ、６Ｂの位置まで搬送し
て、厚鋼板１の表面温度を測定し（Ｓ５）、温度測定値
を記憶・演算装置９に送信する。

【００１９】記憶・演算装置９では、温度計６Ａ、６Ｂ
の温度測定値と登録されている冷却開始目標温度とを比
較して、数１式に基づき登録されている冷却時間を自動
的に修正する（Ｓ６）。即ち、冷却開始前の温度測定値
が冷却開始目標温度よりも高い場合には冷却時間が長く
なるように、又、温度測定値が冷却開始目標温度よりも
低い場合には冷却時間が短くなるように修正する。その
際、数１式における冷却開始温度測定値として、温度計
６Ａ、６Ｂの温度測定値の平均値を用いても又どちらか
一方の温度測定値を用いても、どちらでも良い。

【００２０】

【数１】

【００２１】このようにして冷却条件の内の冷却時間の
みを修正して冷却条件を決定し（Ｓ７）、決定した冷却
条件を制御装置１０に送信する。次いで、厚鋼板１の冷
却を開始する（Ｓ８）。冷却時間が修正した冷却時間と
なるように、制御装置１０により搬送速度制御装置１
２、即ち厚鋼板１の搬送速度を制御する。冷却水の噴霧
量、使用ノズル数は予め登録された冷却条件となるよう
に制御装置１０により冷却水量制御装置１１を制御す
る。所定の冷却条件で冷却して厚鋼板の冷却を終了する
（Ｓ９）。

【００２２】冷却した厚鋼板１の表面温度を冷却装置４
の出側に設置した温度計７Ａ、７Ｂにて測定し（Ｓ１
０）、冷却停止時の温度として測定値を記憶・演算装置
９に送信する。温度測定が終了した厚鋼板１は次工程の
熱間矯正機等に払い出す（Ｓ１５）。

【００２３】記憶・演算装置９では、温度計７Ａ、７Ｂ
の温度測定値と登録されている冷却停止目標温度とを比
較して（Ｓ１１）、冷却停止時の温度測定値と冷却停止
目標温度との差が大きい場合には、冷却条件を修正し
（Ｓ１２）、修正した冷却条件を記憶・演算装置９に再
登録する（Ｓ１３）。一方、冷却停止時の温度測定値と
冷却停止目標温度との差が小さい場合には、冷却条件の
修正は不要であり（Ｓ１４）、登録済みの冷却条件をそ
のまま継続して記憶する。

【００２４】冷却条件を修正するか否かを決める冷却停
止時の温度の実績値と目標値との差は、厚鋼板１の材
質、用途等により一概に決めることができないが、本発
明者等の経験によれば、その差が±１０℃以内であれば
修正の必要性は少ないことが分かっている。冷却条件の
修正は、噴霧流量、使用ノズル数、冷却時間等の冷却条
件を変更して行うこととする。

【００２５】この内、冷却時間の修正は、例えば数２式
に示すようにして修正しても良い。数２式では冷却前後
の温度測定値と冷却停止目標温度とから登録されている
冷却時間を修正するもので、冷却停止時の温度測定値が
冷却停止目標温度よりも高い場合には冷却時間が長くな
るように、又、温度測定値が低い場合には冷却時間が短
くなるように修正する。その際、数２式における冷却停
止温度測定値として、温度計７Ａ、７Ｂの温度測定値の
平均値を用いても又どちらか一方の温度測定値を用いて
も、どちらでも良い。

【００２６】

【数２】

【００２７】このように、予め登録した冷却条件を用い
て冷却し、更にはその都度冷却条件を修正していくこと
で、高精度の冷却停止温度の制御が可能となる。尚、本
発明は、特に厚鋼板の材質や寸法等の諸元からは冷却条
件の予測が困難な厚鋼板や、製造諸元が同一であり多数
圧延する厚鋼板に適用した場合、上記効果が顕著とな
る。図３は、製造諸元が同一な多数の厚鋼板に本発明を
適用して冷却した際の冷却停止時の温度測定値を示した
図である。図から明らかなように、本発明により、冷却
停止目標温度の５００℃に対して±１０℃以内に制御さ
れることが分かる。

【００２８】

【発明の効果】本発明では、厚鋼板の寸法、材質、及び
冷却停止目標温度に基づいて加速冷却時の冷却条件を予
め設定しておき、個々の厚鋼板の冷却の際には、個々の
厚鋼板に対応する冷却条件を選出し、選出した冷却条件
を冷却前の厚鋼板の表面温度に基づいて修正し、この修
正した冷却条件で冷却するので、高精度の冷却停止温度
制御を行うことが可能となる。その際、冷却条件の修正
には高度な伝熱計算や収束計算を必要としないので、短
時間で修正することができる。更に、冷却停止温度の実
績値と冷却停止目標温度とに差が生じた場合には、その
都度冷却条件を修正するので、より一層高精度の冷却停
止温度制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の１例である厚鋼板製造ラ
インの概略構成図である。

【図２】本発明に係る冷却方法の工程図である。

【図３】本発明を適用して冷却した際の冷却停止時の温
度測定値を示した図である。

【符号の説明】

１厚鋼板２仕上圧延機３搬送テーブル４冷却装置５ノズル６Ａ、６Ｂ温度計７Ａ、７Ｂ温度計８入力装置９記憶・演算装置１０制御装置１１冷却水量制御装置１２搬送速度制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森内俊樹東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者木谷和弘東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内Ｆターム(参考） 4K032 CD06 4K038 AA01 BA01 CA03 DA01 EA01 FA02 4K043 CB02 DA01 EA02 FA03 FA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】厚鋼板を圧延する仕上圧延機の後工程に
冷却装置を配置して、熱間圧延後の高温の厚鋼板を前記
冷却装置内を搬送させながら加速冷却する厚鋼板の冷却
方法において、厚鋼板の寸法、材質、及び冷却停止目標
温度に基づいて予め冷却条件を定めておき、個々の厚鋼
板の冷却時には、個々の厚鋼板の冷却装置入り側での表
面温度の測定値に基づき前記冷却条件を修正し、修正し
た冷却条件で厚鋼板を冷却することを特徴とする厚鋼板
の冷却方法。
【請求項２】冷却終了後の厚鋼板の表面温度の測定値
に基づき予め定めた冷却条件を修正することを特徴とす
る請求項１に記載の厚鋼板の冷却方法。