JP2005238283A - 熱延金属ストリップの冷却方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【要 約】
【課 題】 低温巻き取り型鋼板の熱間圧延における幅方向温度偏差を解消する。
【解決手段】 冷却水ノズルの、少なくとも中央位置を含む金属ストリップの幅方向位置毎に、ノズル11から流下する冷却水を一旦受け入れる中間樋51、下部ノズル52、下部ノズルへの流出孔の上部をふさぐふさぎ部材54、移動機構55、オーバーフローを流入させるガター53からなる冷却水量調整手段５を設け、幅方向位置毎に冷却水量調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、熱延金属ストリップ、特に自動車用鋼板を主体とする低温巻き取り型高張力鋼板の熱間圧延工程において幅方向の材質を均一化するのに有効な冷却方法およびその装置に関する。

金属ストリップ、例えば鋼帯の熱間圧延においては、仕上げ圧延機出側のホットランテーブルと呼ばれるローラテーブルにおいて鋼帯の上下から冷却水を噴射し、巻き取り目標温度まで冷却して巻き取り機でコイルに巻き取ることが行われている。ホットランテーブルにおける冷却で問題になるのは金属ストリップの上面に対する冷却水である。すなわち、進行方向と直角に設けたヘッダに幅方向に複数のノズルを取り付け、各ノズルから一斉に冷却水を流下させるのであるが、板面に到達した冷却水がストリップの幅方向に水流を形成するため、エッジ部に向かうほど通過水量が増加し、より多く冷却され、一般に幅方向の中心寄り部分は冷却が不足して充分低温にならず、エッジ寄り部分は冷却が充分なされて低温になるため逆Ｖ字型の温度分布となることが多い。

このような幅方向中央部とエッジ部との冷却時における温度差の解消については、従来さまざまな試みがなされてきた。例えば特許文献１には、温度降下の大きい部分に遮蔽板を移動させて幅方向に複数設けられたノズルから噴射される冷却水を遮断し、均一化を図ることが記載されている。図７によりこれを簡単に説明する。この図はホットランテーブルと呼ばれる熱間圧延設備の仕上げ圧延機出側におけるストリップＳの冷却設備を示すストリップＳの進行方向から見た側面図で、１は冷却水のヘッダ、11はこのヘッダ１にストリップＳの幅方向に複数基設けられたノズル、Ｗは冷却水、４はストリップＳを搬送するローラテーブル（ホットランテーブル）、６は冷却水遮蔽手段で、61は遮蔽板（可動板）、62はこの遮蔽板61をストリップＳの幅方向に移動させる遮蔽板移動機構である。特許文献１に記載の発明の目的とするところは、ストリップＳの幅方向の中心位置を検出し、遮蔽板移動機構62がストリップＳの蛇行に追随して所望の冷却効果を達成することにあるが、その詳細は本発明と直接関係がないので省略する。特許文献２にも、図８に示すような冷却水遮蔽手段が記載されている。これらの例では、遮蔽された冷却水は遮蔽板61の上面を流下してストリップＳの外側へ排出される。そしてこれらの例では遮蔽板61の内側には遮蔽効果が及ばないから、ストリップＳの中心寄りが温度が高く、エッジ部分が過冷却になる場合の対策として有効であるが、逆の場合には効果がない。

一方、特許文献３には幅方向の位置に関係なく、個々のノズルに対して冷却水の流下を遮蔽することのできる冷却装置が記載されている。図９によりこれを説明する。

この図は１基のノズルのみを示すストリップＳの進行方向に対して直角方向から見た冷却装置の部分正面図で、冷却水遮蔽手段６は支点66を中心に揺動するフラッパ63とこれを揺動させる空気シリンダである揺動機構64で構成されている。図の実線で示した状態ではフラッパ63はノズル11の直下にあり、ノズル11からの水流はこれに遮蔽されて流下せず、ノズル11の直下からやや離れて設けられている排水樋であるガター65に流入し、系外に排出される。またフラッパ63が図の鎖線の位置にあるときはノズル11からの水流は遮断されずにそのまま流下するので、下方のストリップＳを冷却することができる。

特許文献４に記載されている冷却装置もこれとほぼ同様の構成で、図10に示すように、相違点は水流を遮断しないときにフラッパ63が退避する方向がガター65と同じ側になっている点であり、図９の構成であると遮断状態から冷却状態に切り替わる瞬間にフラッパ63の上に滞留していた水が大量に落下して冷却温度に外乱を生じるので、作動方向を逆にすることによりこの問題点を解消したのである。いずれにせよ特許文献３および４に記載の冷却装置は個々のノズルに対して冷却水を流下させるか遮蔽するかのオンオフ制御であり、中間の流量を選択することはできないので、きめ細かい温度制御ができないという問題点があった。
特開昭６４−６２２０８号公報 特開昭６１−８６０２２号公報 実開昭６１−５８９１２号公報 特開平９−１４１３２１号公報

近年、高張力鋼板の需要拡大に伴い、プレス成形性の向上対策として、高炭素当量成分素材を低温で巻き取ることにより高伸び特性を達成する複合組織の高張力鋼板のニーズが高まる趨勢にある。このような低温巻き取り型鋼板の製造においては、ホットランテーブルにおいて多量の冷却水の供給が必要であり、かつ目標とする低温巻き取りを達成するには冷却能力を確保するため圧延速度を低く抑えることが必要である。したがって被圧延材の上面には冷却水が排出しきれずに滞留し、その影響により、これまでとは逆に幅方向の中心寄り部分は効率よく冷却され低温となるがエッジ寄り部分は冷却水が充分排除されないため低温にならない中央Ｖ字型の温度分布となる。図11は従来の設備のまま大水量低速圧延を行った場合の、幅方向位置と温度の関係を示すグラフである。この結果として、幅方向の材質の均一性が劣化する。これは従来の中温ないし高温巻き取りにおいては顕在化しなかった、新たな問題点である。

本発明はこの問題点を解消し、低温巻き取り型高張力鋼板の品質を向上させることのできる冷却装置を提供することを目的とする。

本発明の熱延金属ストリップの冷却方法は、金属ストリップの上方に配置されたヘッダに金属ストリップの幅方向に複数基配置されたノズルから金属ストリップに向けて冷却水を流下させる熱延金属ストリップの冷却方法において、前記ノズルと金属ストリップとの間に、前記ノズルの、少なくとも中央位置を含む金属ストリップの幅方向位置毎に、進行方向の複数のヘッダ位置にわたって、前記ノズルから流下する冷却水を一旦受け入れる冷却水量調整手段を設け、冷却水量を調整してから金属ストリップに向けて冷却水を流下させることを特徴とする。

また本発明の熱間金属ストリップの冷却装置は、金属ストリップの上方に配置されたヘッダに金属ストリップの幅方向に複数基配置されたノズルから金属ストリップに向けて冷却水を流下させる熱延金属ストリップの冷却装置において、前記ノズルと金属ストリップとの間に、前記ノズルの、少なくとも中央位置を含む金属ストリップの幅方向位置毎に、進行方向の複数のヘッダ位置にわたって、前記ノズルから流下する冷却水を一旦受け入れる金属ストリップの進行方向に配置された中間樋と、この中間樋の底面に設けられた複数個の流出孔からそれぞれ下方に向けて取り付けられた下部ノズルと、中間樋の底面を水平移動して前記流出孔の上部をふさぐことのできるふさぎ部材と、このふさぎ部材を水平移動させる移動機構と、前記中間樋に沿ってこの中間樋からのオーバーフローを流入させるガターとからなる冷却水量調整手段を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、幅方向の位置にかかわりなく、各ノズルの水量が任意に調整可能であるから幅方向の温度偏差が均一化され、低温巻き取り型高張力鋼板の熱間圧延における品質が向上するばかりでなく、中温ないし高温巻き取りを行う在来の鋼種においても品質が向上するという、優れた効果を奏する。

本発明においては、従来の冷却水ノズルと金属ストリップとの間に、ノズルの少なくとも中央位置を含む金属ストリップの幅方向位置毎に冷却水を一旦受け入れる中間樋を有する冷却水量調整手段を設け、ここで冷却水量を調整した上で下部ノズルから冷却水を流下させるようにして、幅方向の冷却水量分布をきめ細かく任意に制御できるようにした。

以下金属ストリップが鋼帯である場合の熱間圧延の例で説明する。図3は本発明の冷却装置を含む鋼帯の熱間圧延設備の要部を示す正面図、図4はそのＸＸ矢視による断面図で、１は鋼帯の進行方向と直角にテーブルローラ４の上方に配置された冷却水のヘッダ、11はこのヘッダ１に設けられたノズル、２は下面用のヘッダ、21はこれに設けられたノズル、４はホットランテーブルのテーブルローラ、５はノズルの幅方向位置毎に複数のヘッダ位置にわたって設けた冷却水量調整手段で、これについては追って詳しく説明する。51はそのうちの中間樋、52は中間樋の底面に下方に向けて取り付けられた下部ノズル、8は仕上げ圧延機の最終スタンド、９は巻き取り機、Ｓはストリップである。中間樋51は被圧延材の進行方向に少なくとも２以上の複数のヘッダ１にまたがり連続しており、かつ幅方向にはノズル11に対応して同じ数だけ別個に設けられる。

冷却能力でいま問題になっているのは水が板面に滞留する上面の冷却であり下面は問題がないので、本発明は上面の冷却に関するものであり、これらの図に見るように冷却水は従来のノズル11から流下したのち一旦中間樋51に入り、ここで流量を調整されて下部ノズル52から流下してストリップＳを冷却する。

図１はヘッダ１および本発明の冷却水量調整手段５を示す斜視図、図２は同じく断面図で、これまでに説明したものの他53は中間樋51に沿って中間樋51よりもやや低い位置に設けられたガター、54は中間樋51底面に設けられた下部ノズル52への流出孔の位置に配置され、流出孔の上部をふさぐことのできるふさぎ部材、55はこのふさぎ部材を図２の太い矢印方向に水平移動させるアクチュエータ等の移動機構である。移動機構は前進、後退の２位置のみでなく、任意の中間位置をも保持しうる機能のものが必要である。

図２において、ノズル11からの冷却水ａは一旦中間樋51に流入する。中間樋51底部の下部ノズル52への流出孔の位置には前記したとおりふさぎ部材54が配置されており、その位置によって流出孔の開口面積を全閉から全開まで中間位置を含め任意に変化させることができる。この開口面積によって調整された流量の水ｃが下部ノズル52から流下し、オーバーフローした水ｂはガター53に流出し、系外に排出される。

本発明の冷却は図11に示した従来例における中央Ｖ字型の温度分布を是正するのが主眼であるから、中央部の冷却を抑制することが必要であり、冷却制御は少なくとも中央位置を含む鋼帯の幅方向において行うことが重要である。従来技術による比較例と本発明による実施例との操業条件ならびに測定した幅方向温度偏差を表１に示す。さきに示した図11のグラフは比較例２に対するものであり、一方図５は実施例２に対応するグラフである。表１からもわかるように幅方向温度偏差は従来法のときの80〜180℃に対して40〜50℃であり、従来の１／３ないし１／４に減少している。また図５からわかるように測定された温度偏差も幅方向に見て特に何らかの傾向は示しておらず、ばらつきの範囲と考えられる。

なお、幅方向の中央より部分、例えば幅方向中央部を含む鋼帯幅の１／３の範囲のみで本発明を実施し、エッジ部分は従来どおりのノズル冷却を行った場合も中央Ｖ字型の温度分布は改善され、品質均一化の効果が認められる。その一例を図６に示す。

以上、低温巻き取り型高張力鋼板の熱間圧延の場合を例として説明したが、本発明においては幅方向の位置にかかわりなくノズルの水量が任意に調整可能であるから、温度偏差が逆パターンとなる在来の中温ないし高温巻き取りを行う鋼種の冷却においても温度偏差の解消に有効であることはいうまでもない。

本発明の実施例における冷却装置の要部を示す斜視図である。 本発明の実施例における冷却装置の要部を示す断面図である。 本発明の実施例における熱間圧延設備の要部を示す正面図である。 図3のＸＸ矢視による断面図である。 本発明の実施例における幅方向位置と温度の関係を示すグラフである。 本発明の他の実施例における幅方向位置と温度の関係を示すグラフである。 従来の技術における熱間圧延設備の冷却設備を示す断面図である。 同じく従来の技術における熱間圧延設備の冷却設備を示す断面図である。 従来の技術における熱間圧延設備の冷却装置を示す部分正面図である。 同じく従来の技術における熱間圧延設備の冷却装置を示す部分正面図である。 従来の技術における幅方向位置と温度の関係を示すグラフである。

符号の説明

１ ヘッダ
２ 下面用ヘッダ
３ 受け樋
４ ローラテーブル
５ 冷却水量調整手段
６ 冷却水遮蔽手段
８ （仕上げ圧延機の）最終スタンド
９ 巻き取り機
11、21 ノズル
51 中間樋
52 下部ノズル
53、65 ガター
54 ふさぎ部材
55 移動機構
61 遮蔽板（可動板）
62 遮蔽板移動機構
63 フラッパ
64 揺動機構
66 支点
Ｗ 冷却水
Ｓ ストリップ（金属ストリップ）

Claims (2)

1. 金属ストリップの上方に配置されたヘッダに金属ストリップの幅方向に複数基配置されたノズルから金属ストリップに向けて冷却水を流下させる熱延金属ストリップの冷却方法において、前記ノズルと金属ストリップとの間に、前記ノズルの、少なくとも中央位置を含む金属ストリップの幅方向位置毎に、進行方向の複数のヘッダ位置にわたって、前記ノズルから流下する冷却水を一旦受け入れる冷却水量調整手段を設け、冷却水量を調整してから金属ストリップに向けて冷却水を流下させることを特徴とする熱延金属ストリップの冷却方法。
2. 金属ストリップ（Ｓ）の上方に配置されたヘッダ（１）に金属ストリップ（Ｓ）の幅方向に複数基配置されたノズル（11）から金属ストリップ（Ｓ）に向けて冷却水を流下させる熱延金属ストリップの冷却装置において、前記ノズル（11）と金属ストリップ（Ｓ）との間に、前記ノズル（11）の、少なくとも中央位置を含む金属ストリップ（Ｓ）の幅方向位置毎に、進行方向の複数のヘッダ（１）位置にわたって、
   前記ノズル（11）から流下する冷却水を一旦受け入れる金属ストリップ（Ｓ）の進行方向に配置された中間樋（51）と、この中間樋（51）の底面に設けられた複数個の流出孔からそれぞれ下方に向けて取り付けられた下部ノズル（52）と、中間樋（51）の底面を水平移動して前記流出孔の上部をふさぐことのできるふさぎ部材（54）と、このふさぎ部材（54）を水平移動させる移動機構（55）と、前記中間樋（51）に沿ってこの中間樋（51）からのオーバーフローを流入させるガター（53）とからなる冷却水量調整手段（５）
   を設けたことを特徴とする熱間金属ストリップの冷却装置。