JP2003220406A - 板材の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 メンテナンスの作業性が良好で、板材の製品
品質や歩留の向上を可能とする板材の冷却装置を提供す
る。 【解決手段】 搬送される板材１１を横切って配設さ
れ、その一端には入水口１２が設けられたヘッダー管１
３と、ヘッダー管１３の上端部にある放水口１４に、そ
の流入口１５が連通した状態で並べて配置され、ヘッダ
ー管１３に送られる冷却水を板材１１に放水する複数の
ラミナーノズル１６とを有する板材の冷却装置１０であ
って、ヘッダー管１３の入水口１２がヘッダー管１３の
下側に偏心して設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高温となった板材
の表面に冷却水を放水し冷却する板材の冷却装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばホットストリップ圧延設備
には、圧延終了後の鋼板（板材）を巻取る前に、鋼板の
表面に冷却水を放水し、鋼板の冷却を行う装置がある。
この冷却装置は、搬送される鋼板の幅方向に渡って配設
され、一端に冷却水の入水口が設けられたヘッダー管
と、このヘッダー管の上端部に取付けられ、ヘッダー管
から送られる冷却水を鋼板上に放水する複数のラミナー
ノズルとを有している。なお、ヘッダー管の他端にはエ
ンドカバーが取付けられ、ヘッダー管内に送られた冷却
水は、複数のラミナーノズルから鋼板上へと放水され
る。この冷却装置を、鋼板の搬送方向に複数配置するこ
とで、例えば７００℃程度の高温となった鋼板を、２０
０℃程度の温度まで冷却している。しかしこの冷却装置
を使用した場合、ヘッダー管の入水口側に設けられたラ
ミナーノズルの数本（例えば、４〜７本程度）は、その
流水量が他のラミナーノズルの流水量と比較して少なく
なっていた（例えば、５％程度）。このため、冷却を行
う鋼板の幅方向の冷却速度が場所によって異なり、製品
品質の低下や、歩留の悪化を招く可能性があった。そこ
で、特開平９−１２２７３４号公報には、ヘッダー管内
に斜板を組み込み、各ラミナーノズルから放水される冷
却水の流速分布（流量分布）を均一にする板材の冷却装
置が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た板材の冷却装置には以下の問題がある。ヘッダー管の
他端は閉じているので、冷却水中に不純物（例えば、ス
ケールダスト等）が混入した場合、この不純物がヘッダ
ー管内に溜り易い。これにより、ヘッダー管内に供給さ
れる冷却水の流れに乱れが発生し、板材上に注がれる冷
却水の流量が各ラミナーノズルで不均一となる可能性が
ある。そこで、各ラミナーノズルからの冷却水の流量を
均一にするため、ヘッダー管内の掃除を定期的に行う必
要があるが、このとき、ヘッダー管から斜板を引き抜く
ので、斜板を放置するための場所が必要となる。従っ
て、斜板を置くための十分な場所が確保できない所で
は、この板材の冷却装置を設置できない可能性がある。
また、ヘッダー管内に斜板を組み込むことで、ヘッダー
管内の内容積が小さくなる。このため、各ラミナーノズ
ルから放水される冷却水の流量は、ヘッダー管内に斜板
を組み込まない場合と比較して、不純物による影響を受
け易くなる。従って、各ラミナーノズルから放水される
冷却水の流量が、短期間で不均一となり易く、製品品質
の低下や、歩留の悪化を招く可能性がある。また、不純
物による影響を小さくするため、掃除の頻度を増やすこ
とも可能であるが、この場合、板材の冷却装置を停止す
る必要があり、板材の生産性を低下させると共に、作業
性が悪くなる可能性がある。本発明はかかる事情に鑑み
てなされたもので、メンテナンスの作業性が良好で、板
材の製品品質や歩留の向上を可能とする板材の冷却装置
を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に
係る板材の冷却装置は、搬送される板材を横切って配設
され、その一端には入水口が設けられたヘッダー管と、
ヘッダー管の上端部にある放水口に、その流入口が連通
した状態で並べて配置され、ヘッダー管に送られる冷却
水を板材に放水する複数のラミナーノズルとを有する板
材の冷却装置であって、ヘッダー管の入水口がヘッダー
管の下側に偏心して設けられている。このように構成す
ることで、ヘッダー管の長手方向の各位置において、ヘ
ッダー管の中央部に入水口を設けた場合と比較し、ヘッ
ダー管の上側の冷却水の流れを遅くした状態で、各ラミ
ナーノズルから板材へ冷却水を放水できる。

【０００５】ここで、本発明に係る板材の冷却装置にお
いて、ヘッダー管の上部に、複数のラミナーノズルの流
入口を固定するソケット台が設けられ、ソケット台を介
してラミナーノズルの流入口がヘッダー管の放水口に固
定されていることが好ましい。これにより、各ラミナー
ノズルをヘッダー管に取付ける場合には、ラミナーノズ
ルの取付け位置を予め設定したソケット台を介して、各
ラミナーノズルをヘッダー管に取付けることができるの
で、各ラミナーノズルの高さ位置をヘッダー管に対して
容易に揃えることができる。本発明に係る板材の冷却装
置において、各ラミナーノズルの流入口は、ヘッダー管
の内径位置より半径方向外側の特定位置に配置されてい
ることが好ましい。これにより、ラミナーノズルの流入
口が、ヘッダー管の内径位置より内側に突出することを
防止できる。

【０００６】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに、図１は本発明の第１の実施
の形態に係る板材の冷却装置の正面図、図２（Ａ）は図
１のＡ−Ａ矢視断面図、（Ｂ）はラミナーノズルの流入
口近傍の側断面図、図３（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発
明の第１の実施の形態に係る板材の冷却装置に使用する
ソケット台の平面図、変形例に係るソケット台の平面
図、図４（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第２の実施
の形態に係る板材の冷却装置の側断面図、ラミナーノズ
ルの流入口近傍の側断面図、図５は実施例に係る板材の
冷却装置の説明図、図６は各ラミナーノズルの流量分布
の説明図、図７は各ラミナーノズルの流量変動の説明図
である。

【０００７】図１、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、
本発明の第１の実施の形態に係る板材の冷却装置１０
は、搬送される圧延終了後の鋼板１１（板材の一例）を
横切って（鋼板１１の幅方向に）配設され、その一端に
は入水口１２が設けられたヘッダー管１３と、ヘッダー
管１３の上端部にある放水口１４に、その流入口１５が
連通した状態で並べて配置され、ヘッダー管１３に送ら
れる冷却水を鋼板１１に放水する複数のラミナーノズル
１６とを有する装置である。以下、詳しく説明する。

【０００８】ヘッダー管１３は、冷却を行う鋼板１１の
幅に応じて、長さが例えば２〜５ｍ程度、直径が例えば
１０〜３０ｃｍ程度で、略円筒形状のものである。ヘッ
ダー管１３の一端には、冷却水が送られる入水口１２
が、その軸心をヘッダー管１３の軸心と異なる位置へず
らし、ヘッダー管１３の下側に偏心して設けられ、この
偏心量は２倍以上とすることが好ましく、また他端には
エンドカバー１７が取付けられている。この入水口１２
の直径は、ヘッダー管１３の直径の例えば１／３〜２／
３程度であり、入水口１２からヘッダー管１３の他端方
向へかけては、拡径する傾斜部１８が設けられている。
これにより、入水口１２から送られる冷却水の流れの乱
れを防止できると共に、ヘッダー管１３の上側（放水口
１４近傍）での冷却水の流れを防止して、淀んだ状態に
することができ、各ラミナーノズル１６から流出する冷
却水量が均等で、その流れもラミナーフローとなる。な
お、ヘッダー管１３の一端に傾斜部１８を設けることな
く、ヘッダー管１３の下側に入水口を設けることも可能
である（図１中の点線参照）。また、ヘッダー管１３の
他端に取付けられたエンドカバー１７は、例えばボルト
等で取外し可能な構成となっている。これにより、ヘッ
ダー管１３内のメンテナンス、例えば清掃時において
は、エンドカバー１７をヘッダー管１３から取外すこと
で容易に行うことができるので、作業性が良好となる。

【０００９】このヘッダー管１３の上部には、複数のラ
ミナーノズル１６の流入口１５を固定するソケット台１
９が設けられている。なお、ソケット台１９は、略直方
体の形状であり、平面視したソケット台１９の形状に対
応した部分が切除されたヘッダー管１３の切除部分に、
ソケット台１９の下端部２０を嵌入させ接合し、一体的
に取付けられている。このとき、ソケット台１９の下面
２１は、ヘッダー管１３の内面２２と連続した状態で固
定する。ここで、ソケット台１９としては、ソケット台
１９の下面２１を、ヘッダー管１３の内面２２と同一の
半径を備えるように加工したものを使用することも可能
である。これにより、ヘッダー管１３の上側を流れる冷
却水の流れの乱れを防止できる。

【００１０】図２（Ｂ）、図３（Ａ）に示すように、こ
のソケット台１９には、長手方向に等間隔（例えば５〜
１５ｃｍ程度）に、ラミナーノズル１６の本数と同数の
貫通孔２３が設けられている。この貫通孔２３は、下側
がラミナーノズル１６の内径と同一の径で、ラミナーノ
ズル１６の基端部が嵌入する上側がラミナーノズル１６
の外径と同一の径で構成されており、この２つの径の違
いにより形成される段差部２４に、ラミナーノズル１６
の基端部の端面が当接している。このように、ラミナー
ノズル１６の基端部の端面を段差部２４に当接させた状
態で、ソケット台１９から突出した部分を溶接し、溶接
部２５によってラミナーノズル１６をソケット台１９に
固定している。これにより、ソケット台１９を介してラ
ミナーノズル１６の流入口１５がヘッダー管１３の放水
口１４に固定される。

【００１１】なお、全ての貫通孔２３において、ソケッ
ト台１９の下端から段差部２４までの距離Ｄは同じであ
るため、各ラミナーノズル１６の高さ位置を、容易に同
じ位置に揃えることができる。これにより、各ラミナー
ノズル１６の流入口１５は、ヘッダー管１３の内径位置
より半径方向外側の特定位置、即ちソケット台１９の段
差部２４に配置されるので、ラミナーノズル１６をヘッ
ダー管１３の内径で構成される空間部２６の外側に位置
させることができる。

【００１２】また、ソケット台１９の代わりに、図３
（Ｂ）に示すように、幅方向中央部の下側に、ラミナー
ノズル１６の内径と同じ幅Ｘを備えた凹部（溝部）２７
を設けたソケット台２８を使用することもできる。ソケ
ット台１９と異なる部分は、貫通孔２３のように貫通孔
の下側が各ラミナーノズル１６で独立して設けられるこ
となく、ソケット台２８の長手方向に連続して設けられ
ている点である。このソケット台２８の上側には、長手
方向に等間隔（例えば５〜１５ｃｍ程度）に、内径がラ
ミナーノズル１６の外径と同じで、しかも凹部２７に連
通する貫通孔２９が、ラミナーノズル１６の本数と同数
設けられている。これにより、凹部２７と貫通孔２９と
の境界部分に段差部３０ができるので、この段差部３０
にラミナーノズル１６の基端部の端面を当接できる。こ
のように、ラミナーノズル１６の基端部の端面を段差部
３０に当接させた状態で、ソケット台２８から突出した
部分を溶接し、溶接部によってラミナーノズル１６をソ
ケット台２８に固定している。

【００１３】各ラミナーノズル１６は、同一内径かつ同
一形状であり、内径が例えば１０〜２０ｍｍ程度で、形
状は実質的に逆Ｕ字状となっており、基端部はソケット
台１９に取付けられ、他端はヘッダー管１３の下端と略
同一の高さに位置している。また、ヘッダー管１３の側
部には固定板３１が取付けられ、この固定板３１の長手
方向にはラミナーノズル１６の本数と同数の孔３２が形
成され、この孔３２にラミナーノズル１６の先端側が貫
通して固定されている。これにより、ラミナーノズル１
６内を冷却水が通過した場合においても、冷却水の流水
速度の影響によってラミナーノズル１６の固定位置が変
わることを防止できるので、常に同じ状態で鋼板１１に
冷却水を放水できる。

【００１４】続いて、本発明の第２の実施の形態に係る
板材の冷却装置３５について説明するが、ヘッダー管３
６に直接ラミナーノズル１６の基端部を取付けること以
外は、本発明の第１の実施の形態に係る板材の冷却装置
１０と同じであるため、同一の構成要素には同一の番号
を付し詳しい説明を省略する。図４（Ａ）、（Ｂ）に示
すように、板材の冷却装置３５のヘッダー管３６の上部
には、ヘッダー管３６の長手方向にラミナーノズル１６
の本数と同数の貫通孔３７が設けられ、この貫通孔３７
にラミナーノズル１６の基端部を嵌入させている。この
とき、ラミナーノズル１６の基端部の端面３８は、ヘッ
ダー管３６の内面３９と連続した状態で固定する。ここ
で、ラミナーノズル１６としては、ラミナーノズル１６
の基端部の端面３８を、ヘッダー管３６の内面３９と同
一の半径を備えるように加工したものを使用することが
好ましい。これにより、ヘッダー管３６の上側を流れる
冷却水の流れの乱れを防止できる。この状態で固定し、
ヘッダー管３６から突出するラミナーノズル１６をヘッ
ダー管３６に接合して、接合部４０によってヘッダー管
３６にラミナーノズル１６を固定する。このとき、各ラ
ミナーノズル１６の流入口１５は、ヘッダー管３６の内
径位置より半径方向外側の特定位置、即ちヘッダー管３
６の内面３９位置より半径方向外側に配置される。

【００１５】なお、ヘッダー管３６にラミナーノズル１
６を直接取付ける場合、ラミナーノズル１６の基端部の
端面３８の位置を確認することが困難である。このた
め、ラミナーノズル１６の基端部外側に対して、ヘッダ
ー管３６の厚みに相当する位置に罫書き線を入れ、この
罫書き線を用いてラミナーノズル１６をヘッダー管３６
の貫通孔３７に嵌入させた状態で固定し、ヘッダー管３
６にラミナーノズル１６を接合することが好ましい。こ
れにより、ラミナーノズル１６の流入口１５を、ヘッダ
ー管３６の内径位置より内側に突出することを防止でき
るので、ヘッダー管３６内において、各ラミナーノズル
１６の基端部による冷却水の流れの乱れを抑制できる。

【００１６】

【実施例】本発明に係る板材の冷却装置１０を使用し、
試験を行った結果について説明する。図５に示すよう
に、板材の冷却装置１０の大きさは、ヘッダー管１３の
大径部の直径が２００Ａ（２０４．７ｍｍ）、入水口１
２を構成する配管の直径が１００Ａ（１０５．３ｍ
ｍ）、入水口１２からヘッダー管１３の大径部までの距
離が１９５ｍｍ、入水口１２からソケット台１９の一端
（入水口側）までの距離が１０３５ｍｍである。

【００１７】また、入水口１２に供給される冷却水の流
入速度は１．３６ｍ／ｓに設定してあり、このときヘッ
ダー管１３にかかる圧力は、３１０〜３２０ｍｍＨ₂ Ｏ
となっている。このときの各ラミナーノズル１６から放
水される冷却水の流量を表１に示す。なお、ノズル（ラ
ミナーノズル）番号は、ヘッダー管の他端側（エンドカ
バー側）のラミナーノズル１６から順次番号が付けられ
ている。従って、ノズル番号２９が入水口１２に最も近
いラミナーノズルであり、ノズル番号１がエンドカバー
に最も近いラミナーノズルを意味している。

【００１８】

【表１】

【００１９】この各ラミナーノズル１６から放水される
冷却水の流量結果を図示したものが図６である。また、
表１中の平均流量は、５本又は４本のラミナーノズル１
６を１グループとして、その流量の平均を求めた結果で
ある。なお、流量変動（率）は、各ラミナーノズル１６
から放水される冷却水の合計量（７０４．７６Ｌ／ｍｉ
ｎ）から、ラミナーノズル１６の１本当りの平均流量
（基準値：２４．３０Ｌ／ｍｉｎ）を求め、この基準値
に対する各グループの平均流量の変動率を求めた結果で
ある。この結果を図７に示す。

【００２０】各ラミナーノズル１６から放水される冷却
水の流量は、２４．１６〜２４．４６Ｌ／ｍｉｎの範囲
内で安定している。また、特に問題となる入水口１２近
傍のラミナーノズル１６（ノズル番号２６〜２９）の流
量についても、他のラミナーノズル１６の流量と比較し
て、大幅な低下は認められない。また、各グループでの
流量変動については、９９．８〜１００．３％の範囲内
で安定している。そして、特に問題となる入水口１２近
傍のグループ（ノズル番号２６〜２９）の流動変動につ
いても、他のグループの流動変動と比較して大幅な違い
はない。なお、従来使用していたヘッダー管の中央部に
入水口を設けた冷却装置の場合、５％程度の流動変動が
発生していたが、本発明の板材の冷却装置を使用した場
合、入水口１２近傍のグループの流動変動は、基準値と
０．１％、他のグループの最大値とは０．４％の差であ
り、大幅な改善ができたことが分かる。

【００２１】以上、本発明を、実施の形態を参照して説
明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載
の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更
しない範囲での変更は可能であり、例えば、前記したそ
れぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わ
せて本発明の板材の冷却装置を構成する場合にも本発明
は適用される。例えば、冷却する板材として鋼板を用い
ることなく、他の板材、例えば圧延終了後の銅板の冷却
に板材の冷却装置を使用することも可能である。また、
前記第１の実施の形態においては、複数のラミナーノズ
ルを載置できるソケット台をヘッダー管の上部に設けた
場合について説明した。しかし、ラミナーノズルの本数
と同数のソケット台をヘッダー管の上部に設け、それぞ
れラミナーノズルを固定することも可能である。

【００２２】

【発明の効果】請求項１〜３記載の板材の冷却装置にお
いては、ヘッダー管の中央部に入水口を設けた場合と比
較し、ヘッダー管の上側の冷却水の流れを遅くした状態
で、ヘッダー管の長手方向の各位置において、各ラミナ
ーノズルから板材へ冷却水を放水できる。これにより、
各ラミナーノズルから板材へ放水される冷却水の流量
を、各ラミナーノズルでより均一な流量に近づけること
ができる。従って、板材の幅方向に渡って均一に冷却水
を注ぐことができるので、冷却時における板材の製品品
質や歩留の向上を行うことができ経済的である。また、
例えばヘッダー管内に他の部材を組み込むことなく、各
ラミナーノズルから板材へ放水される冷却水の流量を、
各ラミナーノズルでより均一な流量に近づけることがで
きる。このため、板材の冷却装置のメンテナンス、例え
ばヘッダー管内の清掃時において、他の部材の配置場所
が必要とならないので、十分な場所を保有しない場所で
も、板材の冷却装置を容易に設置できる。そして、ヘッ
ダー管内に不純物が堆積した場合において、他の部材を
組み込むことで内容積が小さくなったヘッダー管を有す
る板材の冷却装置と比較し、不純物による影響を受けに
くい。従って、ヘッダー管内の清掃頻度の増加を抑制で
きるので、板材の生産性を低下させることなく、しかも
作業性も良好にできる。

【００２３】特に、請求項２記載の板材の冷却装置にお
いては、各ラミナーノズルをヘッダー管に取付ける場合
に、ラミナーノズルの取付け位置を予め設定したソケッ
ト台を介して、各ラミナーノズルをヘッダー管に取付け
ることができるので、各ラミナーノズルの高さ位置をヘ
ッダー管に対して容易に揃えることができる。これによ
り、各ラミナーノズルから板材へ放水される冷却水の流
量を、各ラミナーノズルでより均一な流量に近づけるこ
とができる。従って、冷却時における板材の製品品質や
歩留の向上を行うことができ、しかも製造時における作
業性が良好な板材の製造装置を提供できる。請求項３記
載の板材の冷却装置においては、ラミナーノズルの流入
口が、ヘッダー管の内径位置より内側に突出することを
防止できる。これにより、ヘッダー管内において、各ラ
ミナーノズルの基端部による冷却水の流れの乱れを抑制
できるので、ラミナーノズルから板材へ放水される冷却
水の流量を、各ラミナーノズルでより均一な流量に近づ
けることができる。従って、冷却時における板材の製品
品質や歩留の向上を更に行うことが可能な板材の製造装
置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る板材の冷却装
置の正面図である。

【図２】（Ａ）は図１のＡ−Ａ矢視断面図、（Ｂ）はラ
ミナーノズルの流入口近傍の側断面図である。

【図３】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第１の実施
の形態に係る板材の冷却装置に使用するソケット台の平
面図、変形例に係るソケット台の平面図である。

【図４】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第２の実施
の形態に係る板材の冷却装置の側断面図、ラミナーノズ
ルの流入口近傍の側断面図である。

【図５】実施例に係る板材の冷却装置の説明図である。

【図６】各ラミナーノズルの流量分布の説明図である。

【図７】各ラミナーノズルの流量変動の説明図である。

【符号の説明】

１０：板材の冷却装置、１１：鋼板（板材の一例）、１
２：入水口、１３：ヘッダー管、１４：放水口、１５：
流入口、１６：ラミナーノズル、１７：エンドカバー、
１８：傾斜部、１９：ソケット台、２０：下端部、２
１：下面、２２：内面、２３：貫通孔、２４：段差部、
２５：溶接部、２６：空間部、２７：凹部、２８：ソケ
ット台、２９：貫通孔、３０：段差部、３１：固定板、
３２：孔、３５：板材の冷却装置、３６：ヘッダー管、
３７：貫通孔、３８：端面、３９：内面、４０：接合部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石丸 豊 大分県大分市大字西ノ洲１番地 新日本製 鐵株式会社大分製鐵所内 Ｆターム(参考） 4K034 AA02 AA14 AA17 BA04 CA01 DB03 EA11 FA05 FB04 4K043 AA01 CB01 EA07 FA13

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 搬送される板材を横切って配設され、そ
   の一端には入水口が設けられたヘッダー管と、該ヘッダ
   ー管の上端部にある放水口に、その流入口が連通した状
   態で並べて配置され、前記ヘッダー管に送られる冷却水
   を前記板材に放水する複数のラミナーノズルとを有する
   板材の冷却装置であって、前記ヘッダー管の入水口が該
   ヘッダー管の下側に偏心して設けられていることを特徴
   とする板材の冷却装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の板材の冷却装置におい
   て、前記ヘッダー管の上部に、複数の前記ラミナーノズ
   ルの流入口を固定するソケット台が設けられ、該ソケッ
   ト台を介して前記ラミナーノズルの流入口が前記ヘッダ
   ー管の放水口に固定されていることを特徴とする板材の
   冷却装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の板材の冷却装置におい
   て、前記各ラミナーノズルの流入口は、前記ヘッダー管
   の内径位置より半径方向外側の特定位置に配置されてい
   ることを特徴とする板材の冷却装置。