JP2002361315A

JP2002361315A - カーテンウォール冷却装置

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Publication number: JP2002361315A
Application number: JP2001165953A
Authority: JP
Inventors: Masato Motowaki; 正人本脇; Koji Sumino; 康治角野; Ichiro Takeshi; 伊知郎竹士; Takashi Otani; 崇大谷; Masanori Takahashi; 昌範高橋; Akio Adachi; 明夫足立; Hirotaka Nakamura; 博卓中村; Shinji Takaoka; 真司高岡
Original assignee: Nakayama Steel Works Ltd; Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Nakayama Steel Works Ltd; Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-05-31
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2002-12-17
Anticipated expiration: 2021-05-31
Also published as: JP3498953B2

Abstract

(57)【要約】【課題】微細なフェライト組織を有する細粒鋼熱延鋼
板の生産に適したカーテンウォール冷却装置を提供す
る。【解決手段】熱間圧延機のうち後段における複数ス
タンドの後部に配置したこと、および、冷却水の流路
のうちノズル４０の先端開口４３に向かう真上または真
下の位置に、横断面が正六角形である縦向きの通孔３１
が密に配列された整流器３０を内蔵したこと−を特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】請求項に係る発明は、熱間圧
延ラインに設けられ、幕のように連なった冷却水を当て
ることによって圧延材（ストリップ等）を冷却するカー
テンウォール冷却装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】カーテンウォール冷却装置は、熱間圧延
された鋼板等の圧延材を冷却する手段である。上方（ま
たは下方）に設けたノズルから幕（カーテン）のように
連なった整流状態の冷却水（ラミナーフロー）を流出さ
せ、それを圧延材表面に当てることにより圧延材を冷却
する。整流された冷却水を当てるため圧延材表面での水
の跳ね返りが少ないこと等から、カーテンウォール冷却
装置によれば、一般に、スプレー水などによるよりも圧
延材を強く冷却できる。

【０００３】カーテンウォール冷却装置については、た
とえば実開昭６１−１８３９５７号公報に記載がある。
同公報に記載の装置は、対向配置して間隔を変更できる
ようにした二枚のノズルプレートの間に冷却水を供給
し、それらの下端部より幕状のラミナーフローを得ると
いうシンプルなものである。

【０００４】ところで、内部に微細なフェライト組織を
有していて機械的性質の高いいわゆる細粒鋼熱延鋼板を
製造するためには、冷却のためにカーテンウォール冷却
装置を使用するのがよいと考えられる。細粒鋼を製造す
る方法には、大圧下圧延法や制御圧延法があるが、いず
れの方法をとる場合にも、圧延によって細粒化したフェ
ライト粒の成長を抑えるとともに圧延中の加工発熱を抑
えて望ましい圧延温度を実現するためには、強い冷却手
段によって圧延材を効果的に冷却することが望まれるか
らである。

【０００５】なお、大圧下圧延法とは、オーステナイト
粒に大きな圧下を加えることによってオーステナイト
（γ）相からフェライト（α）相への歪誘起変態を促進
し、もって組織の微細化をはかる方法である。また制御
圧延法とは、Ｎｂ（ニオブ）やＴｉ（チタン）を成分に
含有してＮｂ、Ｔｉの析出強化作用で高張力化が容易に
図れるだけでなく、Ｎｂ、Ｔｉのオーステナイト粒の再
結晶抑制作用によって低温圧延（フェライト領域圧延）
を施したときにγ相からα相への歪誘起変態が促進され
フェライト粒の微細化が図れる方法である。圧延温度
は、大圧下圧延法ではＡｒ₃変態点〜Ａｒ₃＋５０℃の範
囲に、また制御圧延法では７００〜８００℃の範囲に保
つ必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のカーテンウォー
ル冷却装置は、スプレー等よりも強く圧延材を冷却でき
るとはいえ、細粒鋼熱延鋼板の生産を可能にするほどの
冷却能力はもち合わせていない。それは、つぎのような
点に原因がある。すなわち、

【０００７】イ) ラミナーフローの厚さを１０ｍｍ以上
にするなどして冷却水の流量を増すとその流れが乱れや
すく、厚みのある大流量の冷却水を整流状態で圧延材に
当てることが困難だからである。整流状態でない冷却水
は、圧延材に当たったとき飛び跳ねが多く、そのために
十分な冷却効果をもたらさない。

【０００８】ロ) 冷却水の流量を増す場合、流れが乱れ
るために、幅方向（圧延材の幅方向）に流れの均一さを
維持することも困難だからである。幅方向に流れが不均
一になると、圧延材の温度が幅方向に不均一になり、良
好な圧延製品が得られなくなる。なお、従来のカーテン
ウォール冷却装置では、冷却水流量を減らした場合に幕
切れを起こしやすく、幅方向に均一なラミナーフローを
維持できる流量範囲がせまい。

【０００９】ハ) 装置の配置に関しても、従来のものは
細粒鋼の生産に適していなかった。従来のカーテンウォ
ール冷却装置は、最終段圧延機の後部から巻取機までの
間の部分（ランアウトテーブル等）のみに配置されてい
たが、そうした配置では、各段の圧延機における加工発
熱を抑制することができず、細粒鋼の製造に適した温度
維持が不可能である。

【００１０】請求項の発明は、このような課題を解決
し、細粒鋼熱延鋼板の生産に適したカーテンウォール冷
却装置を提供しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載したカー
テンウォール冷却装置は、・熱間圧延機のうち後段における複数スタンド（つま
り最終スタンドを含む少なくとも２スタンド）の後部ま
たは間に配置したこと、および、・冷却水の流路のうちノズルの先端開口に向かう真上
または真下の位置に、横断面が四角形以上の多角形であ
る縦向きの（すなわち中心線が上下方向に延びた）通孔
が密に配列された整流器を内蔵したことを特徴とする。
「先端開口に向かう真上または真下の位置」とは、圧延
材に対して上方から冷却水を流す装置では先端開口の真
上の位置をさし、また下方から流すものでは先端開口の
真下の位置をさす。「四角形以上の多角形」には、正五
角形や正六角形・正八角形等の多角形（正多角形である
ことがとくに好ましい）のほか、円と実質上等しい多角
形も含まれる。

【００１２】こうしたカーテンウォール冷却装置では、
冷却水の流量を多くした場合にもノズルからの冷却水の
流れ（ラミナーフロー）が乱れにくい。流量が多くても
流れが乱れ難い理由は、冷却水流路のうちノズルの先端
開口に至るまでの真上または真下の位置に整流器があ
り、しかもその整流器が、冷却水の流れを極めて乱しに
くい好ましいものだからである。すなわちまず、先端開
口のたとえば真上に整流器が配置されると、整流された
冷却水が水平方向（ラミナーフローの厚さ方向および幅
方向）に不均一な流れ成分をほとんど生じさせずに先端
開口等を下向きに流れるため、流量が多い場合にもラミ
ナーフローが整流状態に維持されやすい。また整流器
が、上記のとおり横断面が四角形以上の多角形である通
孔を密に配列されたものであるためそれ自身が冷却水の
流れを乱す程度が低いという点も、ラミナーフローの安
定性の関して好ましい。通孔の横断面が三角形なら、冷
却水の流路であるその通孔のうちに二つの壁面が鋭角を
はさんで隣接する部分が存在し両壁面との接触によって
流れが乱れやすいのに対し、四角形以上の多角形である
なら壁面間の鋭角的な隣接部をなくす（またはすべての
隣接部分を直角または鈍角に近づける）ことができ、し
たがって壁面による流れの乱れが生じにくいのである
（この点で、四角形よりも六角形断面であることが好ま
しく、八角形以上のもの（とくに正多角形）であればさ
らに好ましい）。

【００１３】冷却水流量が多くてもラミナーフローが乱
れにくいことから、このカーテンウォール冷却装置は、
整流状態の厚い幕（たとえば厚さ１０ｍｍ以上）にして
多量の冷却水を圧延材表面に当てることにより、従来の
装置より格段に優れた冷却能力を発揮することができ
る。そのため、圧延材を十分に強く冷却して細粒鋼熱延
鋼板の生産を可能にする。

【００１４】このカーテンウォール冷却装置はまた、熱
間圧延機のうち最終スタンドを含む後段の複数スタンド
の後部または間に配置したことから、各段スタンドにお
ける加工発熱を抑制することができ、細粒鋼の製造に適
した温度維持を行うことができる。各段での加工発熱を
抑制するには全スタンドの後段等に本装置を配置するの
が最適だが、金属組織に対する影響が後段ほど強くて前
段では弱いことから、最終スタンドを含む後段の少なく
とも２スタンドの後部または間に本装置を配置すること
により、圧延材を適切に冷却することが可能である。

【００１５】請求項２に記載のカーテンウォール冷却装
置はとくに、・端部から送られる冷却水を、長さ方向（管の長さ方
向）に沿って側部に配置された開口から流出させる第一
給水管を、上記ノズルにつながる開口を有する第二給水
管の内側に軸心を平行にして設け、・上記の整流器を、第二給水管の内側であって第一給
水管よりもノズルに近い側に配置し、・当該整流器を経てノズルの先端開口に至る流路に
は、滑らかな曲面をもつ横断面縮小部分につづいて平行
内壁面の連続する直線部分を設け、内部に突出物（上記
と別の整流器など）を設けないことを特徴とする。かか
る冷却装置は、たとえば図１および図２のように構成す
ることができる。

【００１６】このカーテンウォール冷却装置は、前記
（請求項１）したとおり整流器を内蔵したものであるた
め、冷却水の流量を多くしてもノズルからのラミナーフ
ローが乱れにくく、したがって圧延材を強く冷却して細
粒鋼熱延鋼板の生産を可能にする。しかしこの装置で
は、ラミナーフローの整流状態がとくに安定的であり、
同フローが幅方向にも一層均一であるといえる。

【００１７】ラミナーフローの整流状態が安定的である
のは、整流器を経てノズルの先端開口に至る流路に、滑
らかな曲面をもつ横断面縮小部分と、平行内壁面の連続
する直線部分とをつづけて設けるからである。冷却水
は、整流器を通って整流されたのち、滑らかな曲面に沿
い流路横断面を縮小して上記の直線部分へ流入すること
から、流れが乱流に移行しがたく、また、平行内壁面の
連続するその直線部分を通る間に再び整流化させられ
る。ノズルの先端開口に近い上記の横断面縮小部分や直
線部分に、内部への突出物を設けないことも、整流状態
の安定性を高くしている。たとえばあらゆる整流器は、
乱れた流れを整える作用を有するものではあるが、流路
内への突出物である仕切板等によって複数の通孔を形成
したものであるため、整った流れの中では当該突出物
（仕切板等）の作用で多少でも流れを乱すことが多い。
そのような整流器を含む突出物をノズルの先端開口に近
い部分には何ら設けないために、この冷却装置では、ラ
ミナーフローの整流状態が一層安定的なのである。

【００１８】ラミナーフローが幅方向にとくに均一であ
るといえるのは、ノズルにつながる管（上記の第二給水
管）の内部に一端から直接冷却水を送るのではなく、冷
却水の流出用開口を長さ方向に沿って側部に有する第一
給水管を、ノズルにつながる第二給水管の内側に平行に
設けたからである。ノズルにつながる管の内部に一端か
ら直接冷却水を送ると、その一端に近い部分とそれより
離れた部分とで整流器内に供給される冷却水の量に差が
生じることがある。これに対し、上記のように第一給水
管を配置したなら、端部からその内部に冷却水を送り込
むことにより、冷却水は、側部に設けられた上記開口か
ら、長さ方向（管長方向、つまり圧延材の幅の方向）に
沿って均一に第二給水管内に流出し、特定部分に偏るこ
となく整流器内に供給される。したがって、幅方向に均
一なラミナーフローが形成されるのである。幅方向に均
一であると、冷却水流量を減らした場合にも幕切れを起
こし難いうえ、圧延材の温度が全幅において均一にな
る。

【００１９】請求項３に記載のカーテンウォール冷却装
置はさらに、第一給水管よりも冷却水の上流部分に、遠
隔操作の可能な流量制御手段を設けたことを特徴とす
る。流量制御手段としては、図６のように給水配管系に
設ける開度調節弁７ａなどが適している。

【００２０】このカーテンウォール冷却装置では、圧延
中などに、遠隔操作によって冷却水流量を変更すること
ができる。前記したように発明の冷却装置は、細粒鋼熱
延鋼板を製造できる大流量を含む広い流量範囲で冷却水
のラミナーフローを形成することができるが、実際の圧
延では、圧延材の材質や圧延条件に合わせて最適な圧延
温度は異なり、冷却強さも適宜に変更される必要があ
る。その点、この冷却装置では、設定した圧延条件等に
合わせて、または実際に計測する圧延材表面の温度等に
合わせて、冷却水流量を変更し冷却強さを最適化するこ
とができ、好ましい圧延を可能にする。

【００２１】請求項４に記載のカーテンウォール冷却装
置はさらに、ノズルの先端開口の付近であって幅方向
（圧延材およびラミナーフローの幅方向）の両端付近
に、幅方向位置の変更可能な水受け具を含む冷却水の振
分け手段を付設したことを特徴とする。

【００２２】圧延材に冷却水のラミナーフローを当てる
カーテンウォール冷却装置は、ラミナーフローの幅とし
て、圧延される圧延材の最大幅以上の寸法をもたせる必
要がある。しかし、幅のせまい圧延材を圧延する場合に
は、その幅に合わせてラミナーフローの幅を狭めるのが
好ましい。この冷却装置では、ノズルの先端開口の付近
で幅方向の両端付近に水受け具（を含む振分け手段）を
設けていて幅方向位置が変更可能であるので、その位置
を適宜に変更して、先端開口から圧延材に向けて流すラ
ミナーフローのうち圧延材の幅を超える部分を受け取ら
せることができる。水受け手段が受け取った冷却水は、
他の部分へ流したり、直接回収して給水源へ戻したりす
るとよい。

【００２３】請求項５に記載のカーテンウォール冷却装
置は、上記の振分け手段としてとくに、鉛直軸を中心に
旋回可能に支持された水受け具が旋回にともないノズル
の幅方向に縁部の位置を変更する形式のものを配置した
ことを特徴とする。たとえば図３および図４に示す水受
け具６１は、幅方向の両端付近に配置されてラミナーフ
ローの一部を受け取るもので、鉛直な軸６１ｂを中心に
旋回可能に支持されていて、旋回することにより縁部６
１ａの位置（ノズルの先端開口４３を横切る位置）がノ
ズルの幅方向に変更される。

【００２４】このような冷却装置では、振分け手段にお
ける水受け具を鉛直軸を中心に旋回させるだけで、ラミ
ナーフローのうち圧延材に当てないよう受け取らせる部
分の範囲を変更することができる。幅方向に沿った位置
を変更するためには、水受け具を当該幅方向に直線状に
移動させるのもよいが、上記のように鉛直軸を中心に旋
回させる形式にすると、水受け具を、冷却装置や圧延機
から幅方向にはみ出さないようコンパクトに配置できる
ことになる。

【００２５】請求項６に記載したカーテンウォール冷却
装置はさらに、圧延材（パスライン）の上方に配置する
ものとし、装置全体の高さを遠隔にて変更し得る昇降手
段を設けたことを特徴とする。たとえば図３に示すよう
に、昇降手段７０を付設してパスラインＬの上方に配置
したものがこれに含まれる。

【００２６】熱間圧延機には、圧延ミス等によって、上
下に大きく反ったり変形したりした圧延材が稀に送られ
る。カーテンウォール冷却装置は圧延機ほどの頑丈さを
有しないうえ、圧延材に向けて延びたノズルが少しでも
損傷・変形等するとラミナーフローが乱れてしまうた
め、圧延材との接触を極力回避する必要がある。請求項
６のカーテンウォール冷却装置なら、昇降手段によって
装置全体の高さを遠隔操作にて変更することができるた
め、圧延材中に上方に反ったり変形したりした部分があ
るときにはただちに装置を上方へ退避させ、もって圧延
材との接触を回避することが可能である。そのため、損
傷や変形を受けにくいノズルによって、長期間安定して
機能を発揮することができる。なお、圧延機やその前後
ではローラテーブルや各種のガイドによって圧延材が下
から支えられ案内されているので、圧延材中の変形部分
等がパスラインよりも下方へはみ出して通ることは通常
ではあり得ない。そのため、昇降手段を備えるカーテン
ウォール冷却装置は上記のとおり圧延材の上方に配置す
るものとすれば足りる。

【００２７】請求項７に記載のカーテンウォール冷却装
置は、とくに、複数スタンドの異径ロールミルまたは極
小径ロールミルを後段（最終段とその付近）に配置した
熱間圧延機に対して配置したものであることを特徴とす
る。極小径ロールミルとは、一対のワークロールがとも
に直径６００ｍｍを下回る小径のものである圧延機をさ
し、異径ロールミルとは、一対のワークロールについて
直径が等しくなく、上下一対のワークロールの等価ロー
ル径（ロール径の平均値）が直径で６００ｍｍ未満のも
のをいう。

【００２８】このようなカーテンウォール冷却装置な
ら、微細なフェライト組織を有する細粒鋼熱延鋼板を円
滑に製造するうえでとくに好適である。なぜなら、熱間
圧延機の後段に配置された複数スタンドの異径ロールミ
ルまたは極小径ロールミルは、ワークロール径が小さい
ために、低い圧延荷重で大圧下、つまり高圧下率の圧延
を行えるからである。圧延荷重が小さくなれば、ロール
偏平のために高圧下率圧延ができないという現象がなく
なるほか、圧延ロールの扁平変形量が減ってエッジドロ
ップと呼ばれる不都合も軽減される。そして、そのよう
な高圧下率圧延にともなう加工発熱による圧延材の温度
上昇は、上述のカーテンウォール冷却装置によって効果
的に抑制することができる。すなわち、前記のように後
段の複数スタンドの出側に同冷却装置を設けるので、そ
れら後段のスタンドでの加工発熱を効果的に抑制して適
切な温度維持をはかり、かつ、圧延直後の圧延材を強く
冷却して微細組織の粒成長を停止させ得るのである。

【００２９】

【発明の実施の形態】発明の実施についての一形態を図
１〜図６に示す。図１および図２はカーテンウォール冷
却装置１の主要部を示す図面であり、図１（ａ）は縦断
面図、同（ｂ）は同（ａ）におけるｂ−ｂ断面図、図２
は、図１（ａ）におけるII−II断面図である。図３は、
図１・図２に示した主要部に付属部分を加えて示すカー
テンウォール冷却装置１の全体図であって、図３（ａ）
は正面図、同（ｂ）は側面図である。図４は、カーテン
ウォール冷却装置１に付設した冷却水の振分け手段６０
を示す下方視図である。図５は熱間圧延機Ｍと複数台の
カーテンウォール冷却装置１・２・３等との配置を示す
側面図である。そして図６は、カーテンウォール冷却装
置１とそれへの給水系統とを模式的に示す平面配置図で
ある。

【００３０】図５には、仕上げ圧延機として６スタンド
をタンデムに配置した熱間圧延機Ｍのうち、前段から数
えて第４・第５・第６の各段にあたる後段の三つのスタ
ンドＦ４・Ｆ５・Ｆ６と、その周辺の機器とを示してい
る。図示のように、スタンドＦ４・Ｆ５・Ｆ６（および
図示しない前段のスタンド）のそれぞれは、ワークロー
ルＲ１・Ｒ２やバックアップロールＲ３・Ｒ４を含む圧
延ロールＲをハウジングＨの内部に配置したものであ
る。ワークロールの間をパスラインＬとし、そこに圧延
材（鋼のストリップ）ｘを通すことによって圧延を進め
る。圧延機Ｍでは通常、粗圧延された厚さ４０ｍｍ程度
の鋼板を厚さ２ｍｍ前後にまで連続圧延する。なお、図
中、符号Ｇを付した部分はガイドプレート、符号Ｔの部
分はローラテーブルである。

【００３１】熱間圧延機Ｍは、圧延材ｘを連続圧延して
微細なフェライト組織を有する細粒鋼熱延鋼板を製造す
ることを目的とし、下記1)・2)のように構成している。

【００３２】1) 後段の３スタンドＦ４・Ｆ５・Ｆ６と
して、いわゆる異径ロールミルを使用している。異径ロ
ールミルであるから、上下のワークロールＲ１・Ｒ２は
互いに直径が異なり、ワークロールＲ１は４８０ｍｍ、
ワークロールＲ２は６００ｍｍ（両者の平均である等価
ロール径は５４０ｍｍ）である。下部にある大径のロー
ルＲ２のみをモータ等（図示せず）にて回転駆動し、上
部の小径のロールＲ１については、回転自在にして駆動
力をかけない。ワークロールＲ１・Ｒ２にはベンダー
（図示せず）を付設し、ベンディングをかけられるよう
にもしている。このようなスタンドＦ４・Ｆ５・Ｆ６
は、等価ロール径が小径であることと、一方のワークロ
ールＲ２のみを駆動するため圧延材ｘに剪断力が作用す
ることから、比較的低い圧延荷重でも圧下率の高い（た
とえば圧下率５０％の）圧延を実施できる。そのため、
圧延材ｘ中に微細なフェライト組織を形成する大圧下圧
延等を小さな圧延荷重で行うことができ、しかも、圧延
荷重が小さいために、ロール偏平やエッジドロップによ
る不都合も発生しない。

【００３３】2) 図示を省略した前段の３スタンドには
ＣＶＣミルを配置している。ＣＶＣミルであるから、ワ
ークロールに、軸方向に直径が連続的に変化したクラウ
ン（ＣＶＣ）をもたせている。上下のワークロールを互
いに軸長方向へ移動させることによってロールギャップ
を調整することができる。異径ロールミルである後段の
スタンドＦ４・Ｆ５・Ｆ６では圧延による加工発熱に起
因したサーマルクラウン等が発生しやすいが、前段に置
いた３スタンドのＣＶＣミルによってあらかじめ板クラ
ウンを修正すれば、中絞り等を軽減して圧延材ｘのクラ
ウン（形状）を好適に保つことができる。

【００３４】細粒鋼熱延鋼板を連続圧延するためには、
圧延材ｘを十分に冷却して適切な温度範囲に保つ必要が
あるため、熱間圧延機Ｍにおける後段のスタンドＦ４・
Ｆ５・Ｆ６の各後部または前部に、図５のとおりカーテ
ンウォール冷却装置１・２・３を配置している。上方の
冷却装置１はスタンドＦ４の後部とスタンドＦ５・Ｆ６
の前部および後部とに配置し、下方の冷却装置２はスタ
ンドＦ４・Ｆ５の後部に、同じく下方の冷却装置３はス
タンドＦ６の後部にそれぞれ配置している。冷却装置１
・２・３のそれぞれは、圧延材ｘの全幅表面へ向けて上
方または下方から幕状（カーテンウォール状）に大量の
常温冷却水（ラミナーフロー。たとえば図５中の符号
ｆ）を流し当てる冷却手段である。冷却装置１および２
は、各スタンドのハウジングＨに取り付ける形で配置
し、冷却装置３は、第６段スタンドＦ６の後部において
ローラテーブルＴのフレームに取り付けている。冷却装
置１・２・３を使用することにより、圧延中の各スタン
ドＦ４・Ｆ５・Ｆ６での加工発熱による圧延材ｘの温度
上昇を抑制して大圧下圧延法または制御圧延法に適した
温度範囲に圧延材ｘを保つとともに、圧延後に微細組織
が粒成長を起こすことを抑制することができる。なお、
図５の熱間圧延機Ｍの下流側にあるランアウトテーブル
（前記。図示せず）においても、粒成長を防止すべく冷
却水にて圧延材ｘを冷却している。

【００３５】カーテンウォール冷却装置１の具体的な構
造は、図１〜図４および図６に示すとおりであって、下
記3)〜6)の特徴を有するものである。

【００３６】3) まず、カーテンウォール冷却装置１の
主要部は、図１および図２のとおり構成している。つま
り、水平方向に２ｍ近い長さ寸法を有する内径の大きな
（直径が約４００ｍｍ）第二給水管２０の内部に、ほぼ
長さの等しいやや小径（直径が約１５０ｍｍ）の第一給
水管１０と整流器３０とを配置し、第二給水管２０の下
部に、やはり２ｍ近い水平方向寸法と８００ｍｍ前後の
縦方向長さを有するノズル４０を接続する。これらに関
して、 i) 第一給水管１０は、図２の右方の端部（後述の配管
８との接続部）から送られる冷却水を、長さ方向に沿っ
て側部に複数配置された開口１１から流出させる管であ
り、図示左方の端部には蓋１２を取り付けている。 ii) そのような第一給水管１０を、第二給水管２０の
中心線と平行にしやや上部に偏心させて配置するととも
に、第二給水管２０の内部で第一給水管１０の下になる
位置に、ハニカム構造の整流器３０を取り付ける。 iii) 図１（ｂ）のように整流器３０は、ステンレスの
薄板３２（厚さは０．２〜１．０ｍｍ程度がよい）によ
って、横断面が正六角形で中心線を鉛直に向ける通孔３
１（開口断面中の対向する頂点間ｗ１および対向する辺
間ｗ２の寸法は５〜２０ｍｍ程度にするのがよい）をフ
レーム３３内に多数、薄板３２の厚さのみを介して密に
形成したものである。整流器３０には、第二給水管２０
の全長と内径（直径）にほぼ等しい水平方向寸法を与
え、第二給水管２０のほぼ中央を通る横断面のほとんど
すべてを覆うように通孔３１を形成することとして、第
一給水管１０から流出した冷却水の全量がこの整流器３
０を通過するようにした。整流器３０は、第二給水管２
０内に設けたブラケット２２に、ボルト３４等によって
固定する。 iv) 図１（ａ）のように、整流器３０の下に位置する
第二給水管２０の下部には、ノズル４０の上端の水平方
向寸法とほぼ等しい寸法の開口２１をあけ、そこにノズ
ル４０の上端部を挿入する。 v) ノズル４０は、第二給水管２０における上記の開口
２１に連続する上端部の下に、滑らかな曲面４１（ノズ
ル４０の開口中心面に関して対称であり曲率半径が３０
ｍｍ程度以上の曲面）によって開口を狭める横断面縮小
部分と、それにつづいて平行内壁面４２が下方へ長く
（３００ｍｍ以上とするのがよい）連続する直線部分と
をこの順に形成し、下端に先端開口４３を設けている。
平行内壁面４２の間隔、すなわち先端開口４３の開口隙
間は、図示の例では１６ｍｍに設定した。第一給水管１
０内に供給され、その開口１１から流出する冷却水は、
整流器３０を通って鉛直下向きに整流され、第二給水管
２０の下部とノズル４０の上部との滑らかな壁面に沿っ
て下部の平行内壁面４２内を通り、不規則運動をともな
わない層流状のラミナーフロー（最大厚さは１６ｍｍ）
として先端開口４３から流出し、１ｍ程度下方にある圧
延材ｘに当たることになる。 vi) 上記した曲面４１と平行内壁面４２とを含むノズ
ル４０の本体には、外側に補強部材４６を一体化し、上
端に取付けフランジ４５を設けている。第二給水管２０
の下部に設けたフランジ２５に対し、ボルト２５ａ等に
よって当該フランジ４５を接合することによりノズル４
０を所定位置に固定し、またそのフランジ４５等による
接合を解くことによりノズル４０の交換等が可能にな
る。 vii) なお、図５のようにパスラインＬの下方に設けた
カーテンウォール冷却装置２および３も、上記したもの
と同様の第一給水管・第二給水管・整流器およびノズル
を含めて構成している。しかし、ノズルの先端開口と圧
延材ｘとの距離は１００ｍｍ前後と短く、また下記する
冷却水の振分け手段や昇降手段を付設してはいない。

【００３７】4) カーテンウォール冷却装置１には、図
３（ａ）のように、冷却水の振分け手段６０を付設して
いる。振分け手段６０は、ノズル４０の先端開口４３の
真下であって幅方向（圧延材ｘの幅の方向。第二給水管
２０等の長さ方向）の両端付近に設け、ノズル４０から
圧延材ｘに向けて流れるラミナーフローの幅を、圧延材
ｘの幅に合わせて調整するものである。具体的には、先
端開口４３から流れ落ちる冷却水を受ける樋状の水受け
具６１を、ノズル４０の側面（幅方向の端部）に固定し
た軸受６３により、鉛直軸６１ｂを中心に水平旋回可能
なように支持させている。その鉛直軸６１ｂに連結した
ウォームギヤ６４をハンドル６４ａで操作することによ
り、水受け具６１を水平旋回させることができる。図４
に示すように、水受け具６１の一方の縁部６１ａは特殊
な曲線により形成しており、鉛直軸６１ｂを中心に水受
け具６１を５゜旋回させるごとに、ノズル４０の先端開
口４３を横切るその縁部６１ａの位置を一定幅Δ（約５
０ｍｍ）ずつ変化させることができる。先端開口４３の
うちこの縁部６１ａよりも外側から流れ出る冷却水は、
水受け具６１で受け止められ、鉛直軸６１ｂに近い位置
に一体に設けた排水口６２から、圧延材ｘと離れた箇所
に流し落とされ、または直接回収されて給水源に戻され
る。この振分け手段６０を用いれば、圧延材ｘの中央付
近よりも一般に冷却されすぎる傾向にある幅方向の端部
について、適宜に冷却水を制限して冷却度合いを均一に
することも可能になる。

【００３８】5) カーテンウォール冷却装置１は、装置
全体の高さを変更する図３の昇降手段７０を介して圧延
機の各ハウジングＨに取り付けている。すなわち、冷却
装置１は、ハウジングＨに固定したブラケット７２およ
び旋回アーム７３によって上部を支持することとし、下
部のブラケット７５上に設けた伸縮手段（電動式シリン
ダなど）７１によって、旋回アーム７３とともに冷却装
置１を上下に変位させる。圧延ミス等のために変形等し
た圧延材ｘが送られる場合には、伸縮手段７１を遠隔で
操作して冷却装置１を上方に退避させることにより、圧
延材ｘとの接触を避けてノズル４０等の損傷や変形を防
ぐのがよい。

【００３９】6) カーテンウォール冷却装置１および２
・３への冷却水の供給は、図６に示す給水系統により行
っている。すなわち、給水源６ａ（タンクやポンプを含
む）から給水管路６ｂによって冷却装置１へ給水し、管
路６ｂから分岐した給水管路６ｃによって冷却装置２・
３へ給水する。給水管路６ｂまたは６ｃから冷却装置１
・２または３に至る管路部分には、手動型の開閉弁７ｂ
や変位可能な管８またはフレキシブルホース９ととも
に、流量制御手段としての遠隔操作型の開度調節弁７ａ
を設けている。開度調節弁７ａを操作することにより圧
延中等に冷却水流量を適宜変更することができるので、
冷却装置１・２・３では、圧延条件等に合わせ、または
実際に計測する圧延材表面の温度等に合わせて、冷却の
強さを最適化することができる。冷却水の量は、圧延材
ｘの単位幅（１ｍ）あたり１００〜５００ｍ³／ｈの範
囲内で調節可能とし、冷却による圧延材ｘの温度降下が
２０℃／ｓｅｃ以上になるようにしている。単位幅あた
りに３５０ｍ³／ｈの冷却水を使用する通常運転時に
は、圧延材ｘの温度降下は、板厚と速度との積が１２０
０ｍｍ・ｍｐｍであるとき６０〜８０℃／ｓｅｃ（加工
発熱による温度上昇を含めて４０℃／ｓｅｃ前後）に達
する。なお、冷却装置１・２・３では、前記した整流器
３０等の作用により、流量を絞ってラミナーフローの厚
さを１０ｍｍ程度に薄くしたときにも幕切れ等が起き
ず、流れの均一性を保つことができた。

【００４０】7) 図示を省略したが、図５・図６に示す
最終段のスタンドＦ６の後部には、カーテンウォール型
冷却装置１から数百ｍｍ〜１ｍほど後方に離して、水噴
射スプレーを配置している。冷却装置１によって圧延材
ｘの上面に載った冷却水を除去するためのものである。
このようなスプレーを使用すれば、冷却装置１の作用で
圧延材ｘ上に載った冷却水を円滑に除去できるので、そ
の下流側にある各種計測器によって、圧延後の圧延材ｘ
に関する種々の計測を適切に行うことが可能になる。

【００４１】テストによると、上記1)・2)のように構成
した熱間圧延機Ｍと、上記3)〜7)のように構成したカー
テンウォール冷却装置１・２・３とを組み合わせて使用
することにより、粒径が４μｍ前後のフェライト組織を
有していて機械的性質にすぐれた鋼板を得ることができ
た。とくに、後段の３スタンドＦ４・Ｆ５・Ｆ６におけ
る圧延材ｘの累積歪みを０．９以上にとり、最終スタン
ドＦ６を出た直後における圧延材ｘが毎秒２０℃以上の
速度で冷却されるように冷却装置１・２・３を使用した
とき、極めて好ましい結果が得られた。なお、ここでい
う「歪み」とは、各段のスタンドの入り側での鋼板の厚
さｈ₀と出側での厚さｈ₁の差を両者の平均厚さで除した

【００４２】ε＝（ｈ₀−ｈ₁）／｛（ｈ₀＋ｈ₁）／２｝をいう。また「累積歪み」とは、後段３スタンドの各段
での歪みを金属組織への影響力を考慮して加重積算した
もので、各スタンドＦ４・Ｆ５・Ｆ６での歪みをそれぞ
れε₄、ε₅、ε₆とするとき、

【００４３】ε_c＝ε₄／４＋ε₅／２＋ε₆ で表されるε_cをいうものとする。

【００４４】

【発明の効果】請求項１に記載したカーテンウォール冷
却装置では、冷却水流量の多少にかかわらず、ノズルか
ら整流状態で流れ出る冷却水流（ラミナーフロー）が乱
れにくい。そのためにこの冷却装置は、多量の冷却水を
適切な状態で圧延材表面に当てて優れた冷却効果をもた
らすことができ、連続圧延による細粒鋼熱延鋼板の生産
を可能にする。また、熱間圧延機に対する配置が適切で
あるために各段スタンドにおける加工発熱を抑制できる
点においても、この冷却装置は細粒鋼の製造に適してい
る。

【００４５】請求項２に記載のカーテンウォール冷却装
置では、ラミナーフローの整流状態がとくに安定的であ
り、同フローが幅方向にも一層均一である。

【００４６】請求項３に記載のカーテンウォール冷却装
置なら、圧延中などに遠隔操作によって冷却水流量を変
更することができるので、圧延条件に合わせるなど冷却
強さを最適にすることができ、つねに好ましい圧延を可
能にする。

【００４７】請求項４に記載のカーテンウォール冷却装
置なら、圧延材の幅に合わせてラミナーフローの幅を変
更することができる。請求項５の冷却装置ならとくに、
幅方向にはみ出す部分の少ないコンパクトな装置構成と
なる。

【００４８】請求項６に記載したカーテンウォール冷却
装置によると、昇降手段によって装置全体の高さが変更
可能であるため、圧延材に変形等した部分がある場合に
もそれとノズル等との接触が回避され、機能が損なわれ
難い。

【００４９】請求項７に記載のカーテンウォール冷却装
置は、圧延機との組み合わせが最適であるために、微細
なフェライト組織を有する細粒鋼熱延鋼板を円滑に製造
するうえでとくに好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施についての一形態を示す図であっ
て、カーテンウォール冷却装置１の主要部を示す。図１
（ａ）は当該冷却装置１の縦断面図、同（ｂ）は同
（ａ）におけるｂ−ｂ断面図である。

【図２】やはりカーテンウォール冷却装置１の主要部を
示すもので、図１（ａ）におけるII−II断面図である。

【図３】付属部分とともに示すカーテンウォール冷却装
置１の全体を示すもので、図３（ａ）は正面図、同
（ｂ）は側面図である。

【図４】カーテンウォール冷却装置１に付設した冷却水
の振分け手段６０等を示す下方視図（下方から見上げて
示す図）である。

【図５】熱間圧延機Ｍと複数台のカーテンウォール冷却
装置１・２・３等との配置を示す側面図である。

【図６】カーテンウォール冷却装置１とそれへの給水系
統とを模式的に示す平面配置図である。

【符号の説明】

１・２・３カーテンウォール冷却装置７ａ開度調節弁１０第一給水管２０第二給水管３０整流器４０ノズル４３先端開口６０振分け手段７０昇降手段Ｍ圧延機Ｆ４・Ｆ５・Ｆ６スタンドｘ圧延材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者角野康治大阪市大正区船町１丁目１番66号株式会社中山製鋼所内 (72)発明者竹士伊知郎大阪市大正区船町１丁目１番66号株式会社中山製鋼所内 (72)発明者大谷崇大阪市大正区船町１丁目１番66号株式会社中山製鋼所内 (72)発明者高橋昌範兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者足立明夫兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者中村博卓兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者高岡真司兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号川崎重工業株式会社神戸工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】幕のように連なった冷却水をノズルの先
端開口から圧延材表面に向けて流すカーテンウォール冷
却装置であって、熱間圧延機のうち後段における複数スタンドの後部また
は間に配置され、冷却水流路のうち上記先端開口に向かう真上または真下
の位置に、横断面が四角形以上の多角形である縦向きの
通孔を密に配列した整流器が内蔵されていることを特徴
とするカーテンウォール冷却装置。
【請求項２】端部から送られる冷却水を、長さ方向に
沿って側部に配置された開口から流出させる第一給水管
が、上記ノズルにつながる開口を有する第二給水管の内
側に軸心を平行にして設けられ、上記の整流器が、第二給水管の内側であって第一給水管
よりもノズルに近い側に配置され、当該整流器を経てノズルの先端開口に至る流路には、滑
らかな曲面をもつ横断面縮小部分につづいて平行内壁面
の連続する直線部分があり、内部に突出物がないことを
特徴とする請求項１に記載のカーテンウォール冷却装
置。
【請求項３】第一給水管よりも冷却水の上流部分に、
遠隔操作の可能な流量制御手段を有することを特徴とす
る請求項１または２に記載のカーテンウォール冷却装
置。
【請求項４】ノズルの先端開口の付近であって幅方向
の両端付近に、幅方向位置の変更可能な水受け具を含む
冷却水の振分け手段が付設されていることを特徴とする
請求項１〜３のいずれかに記載のカーテンウォール冷却
装置。
【請求項５】上記の振分け手段として、鉛直軸を中心
に旋回可能に支持された水受け具が旋回にともないノズ
ルの幅方向に縁部の位置を変更する形式のものが設けら
れていることを特徴とする請求項４に記載のカーテンウ
ォール冷却装置。
【請求項６】圧延材の上方に配置されるカーテンウォ
ール冷却装置であって、装置全体の高さを遠隔にて変更
し得る昇降手段を有することを特徴とする請求項１〜５
のいずれかに記載のカーテンウォール冷却装置。
【請求項７】上記した熱間圧延機が、複数スタンドの
異径ロールミルまたは極小径ロールミルを後段に配置さ
れたものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれ
かに記載のカーテンウォール冷却装置。