JP2003112216A - 鋼板の冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温の鋼板を冷却水を用いて目標温度に冷却
するに際し、水冷終了後に鋼板上面に滞留する残留冷却
水による局所的な冷却を抑制し、水冷終了温度の精度向
上と板内温度不均一の低減を可能とする鋼板の冷却方法
を提供する。 【解決手段】 粗圧延機２により粗圧延された鋼板５が
水冷装置４に向けて圧延ライン１上を移動し、温度計１
０で測定された水冷開始前温度と目標冷却温度等に基づ
いて、水冷制御装置１２によって水冷条件が決定され、
その水冷条件にしたがって水冷装置４から冷却水が鋼板
５に向けて噴射される。そして、冷却水の噴射が停止
後、直ちに、水切りノズル群６から鋼板５の一方のエッ
ジ側から鋼板５の上面に向けて空気が一斉に噴射され、
鋼板５上に滞留する残留冷却水が鋼板５の上面から排除
される。そして、温度計１１Ａで水冷終了後の鋼板温度
が測定され、水冷終了温度が目標冷却温度になっている
ことが確認される。

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、鋼板の冷却方法
に関するものであり、特に、熱間圧延工程において高温
鋼板を冷却水で冷却するにあたり、水冷終了温度の精度
向上と板内温度不均一の低減を可能とする鋼板の冷却方
法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】制御圧延等、熱間圧延前あるいは熱間圧
延途中の高温の鋼板を冷却水を用いて冷却し、所定の温
度で圧延を行うことで、所望の特性を有する鋼板を製造
することは通常行われている。その際、水冷終了後の高
温鋼板上面に滞留する残留冷却水が、過冷却による温度
制御性の低下、温度ムラに起因する材質の不均一、上下
温度差に起因する鋼板形状不良の原因となることがあ
る。このため、従来から高温鋼板上面に滞留する残留冷
却水の水切りが行なわれている。 【０００３】高温鋼板上面の水切り技術としては、特公
昭５９−１３５７３号公報、特開平９−１４１３２２号
公報、特開平１１−１２３４３９号公報に下記の技術が
開示されている。 【０００４】特公昭５９−１３５７３号公報に開示され
た先行技術１は、仕上圧延機から送出される熱延鋼材
に、複数の冷却バンクから冷却液を注入して熱延鋼材を
冷却する熱延鋼材の冷却装置において、前記複数の冷却
バンクの間に、熱延鋼材に向かって高圧流体を噴出する
水切り用ノズルを設け、前記ノズルより上流側の冷却液
の影響を下流側が受けないように、前記水切り用ノズル
を配置したことを特徴とするものである。 【０００５】特開平９−１４１３２２号公報に開示され
た先行技術２は、熱間薄板連続圧延ラインのホットラン
冷却時に、水と空気とを混合したものを水切りノズルか
ら噴射し、鋼帯上に滞留する残留冷却水を排除すること
を特徴とするものである。 【０００６】特開平１１−１２３４３９号公報に開示さ
れた先行技術３は、ラインテーブルより搬送される鋼板
の上に滞留する残留冷却水を排除する目的で使用される
水切りスプレー装置において、ラインテーブルの上方に
給水ヘッダーをラインテーブルを横切るように設け、ラ
インテーブル上からラインと直行する方向の外側に向け
て高圧水を鋼板に噴射するサイドスプレーノズルを、前
記給水へッダーに複数配設したことを特徴とするもので
ある。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】ところが、前述の先行
技術１から３は、いずれも、通過する高温鋼板上面に滞
留する残留冷却水を水切りする技術であり、停止してい
る鋼板上面の残留冷却水を排除するには不向きである。 【０００８】したがって、水冷終了後も水冷装置内にそ
のまま留まる等、鋼板が停止している場合には、従来技
術では鋼板上面の残留冷却水を充分に排除することがで
きないため、過冷却による温度制御性の低下、温度ムラ
に起因する材質の不均一、上下温度差に起因する鋼板形
状不良の問題が依然として発生する。また、残留冷却水
の影響で水冷終了時の鋼鈑温度の正確な測定が困難であ
るため、残留冷却水による過冷却を懸念して水冷が不充
分になり、再水冷が必要となって生産能率の低下を招く
こともある。 【０００９】そこで、この発明の目的は、停止している
か、あるいは、ある一定の場所でオッシレーション（揺
動）している鋼板の上面に滞留する残留冷却水による局
所的な冷却を抑制し、水冷終了温度の精度向上および板
内温度不均一の低減を可能とする鋼板の冷却方法を提供
することにある。 【００１０】 【課題を解決するための手段】この発明は、高温の鋼板
を冷却水を用いて目標冷却温度に冷却するに際し、水冷
開始前の鋼板の温度を測定する工程と、測定された水冷
開始前温度と目標冷却温度に基づいて水冷条件を決定す
る工程と、決定された水冷条件にしたがって鋼板を水冷
する工程と、鋼板を水冷する工程終了後直ちに複数本の
ノズルを有する水切りノズル群から鋼板に向けて流体を
噴射して鋼板上面に滞留する残留冷却水を排除する工程
と、残留冷却水を排除する工程終了後に鋼板の温度を測
定する工程とを有していることを特徴とする鋼板の冷却
方法である。 【００１１】 【発明の実施の形態】この発明に係る鋼板の冷却方法の
実施形態を、図面を参照しながら説明する。 【００１２】図１は、この発明に係る鋼板の冷却方法の
実施形態を示す説明図、図２は、この発明における水切
りノズル群による水切り状態を示す平面図、図３は、図
２のＡ方向視図である。なお、以下の説明では、鋼板に
噴射する水切り用流体として空気を例にあげて説明する
が、空気以外の流体、例えば、不活性ガス等であっても
良い。 【００１３】図１から図３において、１は圧延ライン、
２は圧延ライン１に設けられた粗圧延機、３は粗圧延機
２の下流側の圧延ライン１に設けられた仕上圧延機、４
は粗圧延機２と仕上圧延機３との間の圧延ライン１に沿
って設けられた水冷装置である。水冷装置４は、圧延ラ
イン１に沿って複数のブロック（この例では４ブロッ
ク、４Ａ〜４Ｄ）に分けられていて、粗圧延機２により
粗圧延された圧延ライン１上の鋼板５に向けて冷却水を
噴射して鋼板４を所定温度に冷却する。例えば、１枚の
鋼板を水冷する場合は、水冷ブロック４Ａ、４Ｂを用い
て水冷し、圧延ラインに沿って２枚の鋼板を水冷する場
合は、一方の鋼板を水冷ブロック４Ａ、４Ｂを用いて水
冷し、他方の鋼板を水冷ブロック４Ｃ、４Ｄを用いて水
冷するといった運用が行われる。 【００１４】６は、鋼板５上に滞留する残留冷却水を排
除する水切りノズル群であり、圧延ライン１と直交し且
つ圧延ライン１の片側に設置されている。水切りノズル
群６は、図２に示すように、複数本の空気噴射ノズル７
を有し、水冷装置４の各ブロックに対応して複数ブロッ
ク（この例では４ブロック、６Ａ〜６Ｄ）に分けられて
いて、エアレシーバー８からヘッダー管９を介してそれ
ぞれ空気が供給される。 【００１５】１０は温度計であり、水冷開始前の鋼板の
温度を測定する。１１Ａ、１１Ｂも温度計であり、温度
計１１Ａは水冷ブロック４Ａ、４Ｂで水冷された鋼板の
水冷終了後の温度を測定し、１１Ｂは水冷ブロック４
Ｃ、４Ｄで水冷された鋼板の水冷終了後の温度を測定す
る。１２は水冷制御装置であり、一連の水冷作業を制御
する。なお、１３は仕上圧延機３の前面に設置された温
度計であり、制御圧延等において仕上圧延開始前の鋼板
温度を確認するためのものである。 【００１６】鋼板の冷却は以下のようにして行なわれ
る。 【００１７】粗圧延機２により粗圧延された鋼板５が水
冷装置４に向けて圧延ライン１上を移動し、温度計１０
によって水冷開始前の鋼板の温度が測定される。水冷制
御装置１２によって、温度計１０で測定した水冷開始前
温度と、水冷終了後の空冷による温度降下を見込んで所
定の仕上圧延開始温度になるように定められた水冷終了
時の目標冷却温度と、鋼板の材質及び寸法等に基づい
て、水冷装置４の冷却水量及び水冷時間等の水冷条件が
決定される。なお、温度計１０での測定前に水冷開始前
温度を予測して水冷条件を予備決定しておき、温度計１
０での水冷開始前温度の測定結果によって水冷条件を最
終決定することでもよい。そして、鋼板５が水冷装置４
の中に停止すると、水冷制御装置１２の指示により、前
述の水冷条件にしたがって水冷装置４から冷却水が鋼板
５に向けて噴射される。所定の水冷時間が終了し水冷装
置４からの冷却水の噴射が停止された後、直ちに、水冷
制御装置１２の指示により、水切りノズル群６から鋼板
５の一方のエッジ側から鋼板５の上面に向けて空気が一
斉に噴射される。これによって、鋼板５上に滞留する残
留冷却水は、鋼板５の上面から排除される。そして、温
度計１１Ａによって水冷終了後の鋼板の温度が測定さ
れ、水冷終了温度が目標冷却温度になっているか否かが
水冷制御装置１２によってチェックされる。なお、２枚
の鋼材を水冷装置に入れて冷却する場合には、一方の鋼
板の水冷終了温度は温度計１１Ａによって測定され、他
方の鋼板の水冷終了温度は温度計１１Ｂによって測定さ
れる。そして、鋼板温度が目標冷却温度になっているこ
とを確認後、鋼板５は仕上圧延機３に向けて搬送され
る。温度計１３で仕上圧延開始前温度が所定温度になっ
ていることが最終確認され、仕上圧延機３にて圧延され
る。 【００１８】このように、鋼板５の水冷が終了した後、
直ちに、鋼板５上面に滞留する残留冷却水が鋼板５の上
面から排除されるので、残留冷却水による局所的な冷却
がなくなり、過冷却、温度ムラ、あるいは形状不良の発
生を防止することができる。 【００１９】また、鋼板５上面に滞留する残留冷却水が
排除されることにより、温度計１１Ａ、１１Ｂによって
水冷終了時の鋼板の温度が精度良く測定できるので、水
冷終了温度が目標冷却温度になっているか否かが的確に
確認できる。そして、その情報を次の鋼板の水冷条件決
定に対してフィードバックすることにより、一層精度良
い水冷条件の決定とその実施が可能となる。その結果、
水冷終了温度の精度が向上し、材質のバラツキが低減で
きるとともに、再冷却の頻度が減少し生産能率の向上を
図ることができる。ちなみに、本発明の適用により、再
冷却の頻度が従来の１／２に低減したという実施結果が
得られている。 【００２０】また、従来、水冷終了時の鋼板の温度が精
度良く測定できないため、仕上圧延機前面の温度測定に
よってはじめて再冷却が必要なことが判明し、その場合
には水冷装置まで逆送せざるを得なかったが、水冷装置
内で水冷終了時の鋼板の温度が精度良く測定できるの
で、再冷却が必要な場合でも水冷装置内でそのまま水冷
を再開すればよく、逆送による余分な時間ロスも無くす
ことができる。 【００２１】なお、水切りノズル群６は、鋼板５の上面
に対して平行に設置しても良いが、ノズル７からの空気
噴射角度が零であると、流速低下が大きいので、図３に
示すように、圧延ライン（搬送ローラー）上の鋼板５の
上面に対して、角度(θ)だけ下向きに傾斜させると良
い。また、水切りノズル群６は、複数本のノズル７によ
り構成する以外に、圧延ライン１と平行なスリットノズ
ルにより構成しても良い。 【００２２】鋼板上面に滞留する残留冷却水の水切りを
より確実に行なうには、水切りノズル群から鋼板に向け
て噴射する空気の流速を、４００℃以上の温度の鋼板の
上面から１ｍｍ離れた位置において３ｍ／ｓｅｃ以上に
調整すれば良い。これは、４００℃以上の温度の鋼板で
は、鋼板上面の残留冷却水が膜沸騰状態になるため、空
気のわずかな流速でも水切りが可能であることによる。 【００２３】 【実施例】この発明に係る鋼板の冷却方法の実施例を、
以下に説明する。 【００２４】図１に示すように、圧延ライン１に粗圧延
機２および仕上圧延機３の２台の圧延機を備えた厚板工
場において、粗圧延機２と仕上圧延機３との間に水冷装
置４と水切りノズル群６が設置されている。そして、水
冷開始前の鋼板温度を測定する温度計１０と水冷終了後
の鋼板温度を測定する温度計１１Ａ、１１Ｂと仕上圧延
開始前の鋼板温度を測定する温度計１３が設置されてお
り、一連の水冷作業は水冷制御装置１２によって制御さ
れている。 【００２５】水冷装置４の長さは２０ｍで、粗圧延機２
の下流側１０ｍの位置から設置されている。粗圧延機２
と仕上圧延機３との間の距離は５０ｍである。水冷装置
４は、５ｍ毎に上流側から第１、第２、第３および第４
ブロック４Ａ、４Ｂ、４Ｃおよび４Ｄに４分割されてい
る。水切りノズル群６も上流側から第１、第２、第３お
よび第４ブロック６Ａ、６Ｂ、６Ｃおよび６Ｄに４分割
されている。各ブロックの空気噴射ノズル７は、７ｍｍ
の口径を有し、５００ｍｍ間隔で、圧延ライン１の片側
に、１ブロック当たり１０本、４ブロックで計４０本設
置されていて、それぞれエアレシーバー８からヘッダー
管９を介して空気が供給される。ノズル７と搬送ローラ
ーとの水平距離は２００ｍｍ、垂直距離は２５０ｍｍ、
傾斜角度（θ）は２度とした。 【００２６】そして、実施例で用いた高温鋼板５の粗圧
延後の寸法は、厚み約８０ｍｍ、幅約４．５ｍ、長さ約
７．５ｍであり、水冷開始前の表面平均温度は、温度計
１０の測定で９１０℃であった。また、目標冷却温度は
８３０℃であった。 【００２７】上記の鋼板寸法、水冷開始前の表面平均温
度、目標冷却温度等に基づいて水冷制御装置１２が水冷
条件を決定した後、鋼板５を冷却装置４の第１、第２ブ
ロック４Ａ、４Ｂ内に搬入し、水冷条件にしたがって水
冷を行なった。水冷終了後、直ちに、水切りノズル群６
の第１、第２ブロック６Ａ、６Ｂのノズル７から噴射圧
０．５ＭＰａで空気を鋼板５の上面に向けて噴射した。
水冷中および水切り実施時は、６００ｍｍのストローク
で鋼板５を圧延ライン１方向にオシレーションさせた。 【００２８】なお、ノズル７先端から反対側の鋼板５の
エッジまでの距離は、約５ｍであり、非圧延時に実施し
た鋼板５の上面から１ｍｍの位置での噴射空気の流速
は、ピトー管測定により、平均７．２ｍ／ｓｅｃであっ
た。 【００２９】このようにして、鋼板５の水冷を実施した
結果、水切り実施後約８秒で、鋼板５の上面上に滞留し
ていた残留冷却水は、鋼板上面上からほぼ一掃された。
温度計１１Ａの測定では、水冷終了後の鋼板５の表面平
均温度は８２８℃、温度のばらつきは１５℃以内であっ
た。 【００３０】そして、温度計１３により仕上圧延前の鋼
板温度が所定温度であることを確認した後、仕上圧延機
３により仕上圧延をした結果、形状、材質共に良好であ
った。 【００３１】 【発明の効果】この発明によれば、冷却装置から圧延ラ
イン上の鋼板に向けて冷却水を噴射して鋼板を冷却した
後、直ちに、複数本のノズルを有する水切りノズル群か
ら鋼板上面に向けて流体を一斉に噴射することで、鋼板
上面に滞留する残留冷却水を一斉に水切りすることによ
り、残留冷却水による局所的な冷却を防止するので、温
度制御性が向上するとともに、温度ムラを抑制すること
で材質の均一化を図ることができる。また、滞留する残
留冷却水が排除されることにより、水冷終了後の鋼板の
温度が精度良く測定できるので、目標の冷却温度になっ
ているか否かが的確に確認でき、材質のバラツキが低減
できるとともに、再冷却による生産能率の低下を防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】この発明の実施の形態を示す説明図である。 【図２】この発明における水切りノズル群による水切り
状態を示す平面図である。 【図３】図２のＡ方向矢視図である。 【符号の説明】 １：圧延ライン ２：粗圧延機 ３：仕上圧延機 ４：冷却装置 ４Ａ〜４Ｄ：冷却装置のブロック ５：鋼板 ６：水切りノズル群 ６Ａ〜６Ｄ：水切りノズル群のブロック ７：空気噴射ノズル ８：エアーレシーバー ９：ヘッダー管 １０：温度計 １１Ａ、１１Ｂ：温度計 １２：水冷制御装置 １３：温度計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中世古 誠 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） 4E024 BB08 4K034 AA02 BA04 CA01 DA06 DB03 DB04 EA11 FA05 FB03

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 高温の鋼板を冷却水を用いて目標冷却温
   度に冷却するに際し、水冷開始前の鋼板の温度を測定す
   る工程と、測定された水冷開始前温度と目標冷却温度に
   基づいて水冷条件を決定する工程と、決定された水冷条
   件にしたがって鋼板を水冷する工程と、鋼板を水冷する
   工程終了後直ちに複数本のノズルを有する水切りノズル
   群から鋼板に向けて流体を噴射して鋼板上面に滞留する
   残留冷却水を排除する工程と、残留冷却水を排除する工
   程終了後に鋼板の温度を測定する工程とを有しているこ
   とを特徴とする鋼板の冷却方法。