JP2008073765A - Cooler and cooling method of hot rolled steel band - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱間圧延された高温鋼帯を冷却するための冷却装置および冷却方法に関する。 The present invention relates to a cooling device and a cooling method for cooling a hot-rolled high-temperature steel strip.
一般に、熱延鋼帯を製造するには、加熱炉においてスラブを所定温度に加熱し、加熱されたスラブを粗圧延機で所定厚みに圧延して粗バーとなし、ついでこの粗バーを複数基の圧延スタンドからなる連続熱間仕上圧延機において所定の厚みの鋼帯となす。そして、この熱延鋼帯をランナウトテーブル上の冷却装置によって冷却した後、巻き取り機で巻き取ることにより製造される。 In general, in order to manufacture a hot-rolled steel strip, a slab is heated to a predetermined temperature in a heating furnace, and the heated slab is rolled to a predetermined thickness with a roughing mill to form a rough bar. In a continuous hot finishing rolling mill comprising a rolling stand, a steel strip having a predetermined thickness is formed. And after cooling this hot-rolled steel strip with the cooling device on a run-out table, it manufactures by winding up with a winder.
その際、熱間圧延された高温の鋼帯を連続的に冷却するランナウトテーブルの冷却装置では、鋼帯の上面冷却をなすため、円管状のラミナー冷却ノズルから鋼帯搬送用のテーブルローラ上に、この幅方向に亘って直線状に複数のラミナー冷却水を注水している。一方、鋼帯の下面冷却をなすため、テーブルローラ間にそれぞれスプレーノズルが設けられ、ここから冷却水を噴射する方法が一般的である。 At that time, in the run-out table cooling device that continuously cools the hot-rolled hot steel strip, in order to cool the upper surface of the steel strip, a circular laminar cooling nozzle is placed on the steel roller transport table roller. A plurality of laminar cooling water is poured in a straight line over the width direction. On the other hand, in order to cool the lower surface of the steel strip, a spray nozzle is provided between the table rollers, and a method of injecting cooling water therefrom is generally used.
しかし、このような従来の冷却装置では、鋼帯の上面側に注水された冷却水は、冷却後、鋼帯の上面に滞留し、上面側の過冷却を引き起こす。過冷却状態は、鋼帯の長手方向において一様とはならず、したがってこの方向における冷却停止温度にばらつきが生じていた。さらに、鋼帯の上面冷却に使われている円管ラミナーノズルからの冷却水は自由落下流であるので、鋼帯の上面に滞留水の水膜があると鋼帯まで冷却水が到達しにくく、鋼帯の上面に滞留水がある場合とない場合で冷却能力に違いが生じるという問題や、鋼帯上に落下した冷却水が自由に前後左右に広がるので冷却領域(冷却ゾーン)が変化し、冷却能力が安定しないという問題等がある。このような冷却能力の変動の結果、鋼帯の材質が不均一になりやすくなっていた。 However, in such a conventional cooling device, the cooling water poured into the upper surface side of the steel strip stays on the upper surface of the steel strip after cooling, and causes overcooling on the upper surface side. The supercooled state was not uniform in the longitudinal direction of the steel strip, and thus the cooling stop temperature in this direction varied. Furthermore, since the cooling water from the circular tube laminar nozzle used for cooling the upper surface of the steel strip is a free-falling flow, if there is a water film of retained water on the upper surface of the steel strip, it is difficult for the cooling water to reach the steel strip. The problem is that there is a difference in cooling capacity with and without stagnant water on the upper surface of the steel strip, and the cooling water that falls on the steel strip freely spreads back and forth and left and right, so the cooling zone (cooling zone) changes. There is a problem that the cooling capacity is not stable. As a result of such fluctuations in cooling capacity, the material of the steel strip tends to be uneven.
そこで、鋼帯上の冷却水(滞留水)の水切りを行なって、安定した冷却能力を得るために、鋼帯上面を横切るように流体を斜め方向に噴射して滞留水を排出する方法(例えば、特許文献1参照)や、鋼帯の上下動を拘束するための拘束ロールを水切りロールとして滞留水を堰き止めることで冷却領域を一定にする方法(例えば、特許文献2参照)が提案されている。また、冷却水を鋼帯上に閉じ込めることで冷却領域を一定にする冷却方式として、図4に示すような、スリット状のノズルを傾斜させて互いに向き合う方向に対向させて冷却水を噴射する方式(例えば、特許文献3参照)が提案されている。
しかしながら、特許文献1に記載の方法によると、下流に行くに従って鋼帯上に大量の冷却水が滞留していくので、下流側になるほど水切り効果がきかなくなる。 However, according to the method described in Patent Document 1, since a large amount of cooling water stays on the steel strip as it goes downstream, the draining effect becomes less effective toward the downstream side.
また、特許文献2に記載の方法においては、圧延機を出てから巻き取り機に至るまでの鋼帯先端部は拘束ロールによる拘束が無い状態で搬送されるので、拘束ロール(水切りロール)による水切り効果が得られない。しかも、鋼帯先端部が上下動しながら波を打ったような状態でランナウトテーブル上を通過するので、この鋼帯先端部の上面に冷却水を供給すると、上下に波を打つ底の部分に選択的に冷却水が滞留しやすく、鋼帯先端が巻き取り機で巻き取られて張力が働き、鋼帯が張られて上下波が解消されるまでは、冷却温度のハンチング現象が生じる。この冷却温度のハンチング現象も鋼帯の機械的性質のバラツキを生じさせていた。
Moreover, in the method of
一方、特許文献3に記載のスリット状のノズルを傾斜させて互いに向き合う方向に対向させて冷却水を噴射して冷却水を鋼帯上に閉じ込める冷却方式では、冷却水流が切れ目のないスリット状の冷却水でないと冷却水を堰き止めることができないが、冷却水流を切れ目がないスリット状に保つためには、ノズルと鋼帯の距離を離すことができない上に、同方法では、冷却水を充満させるためにノズル先端部近傍に仕切板を設けていることから、鋼帯とノズルおよび仕切板との距離が近づかざるを得ず、鋼帯がノズルや仕切板に衝突する危険性が高い。特に、形状が悪い波板状の鋼帯では、ノズルや仕切板との接触が避けられずに、鋼帯にキズが発生してしまう。したがって、実操業に適用することは困難である。 On the other hand, in the cooling method in which the slit-shaped nozzles described in Patent Document 3 are inclined and opposed to each other in a direction facing each other and the cooling water is jetted to confine the cooling water on the steel strip, the cooling water flow is slitless. Cooling water cannot be blocked unless it is cooling water, but in order to keep the cooling water flow in a continuous slit shape, the distance between the nozzle and the steel strip cannot be separated, and in this method, the cooling water is filled. Therefore, since the partition plate is provided in the vicinity of the tip of the nozzle, the distance between the steel strip and the nozzle and the partition plate must be reduced, and there is a high risk of the steel strip colliding with the nozzle and the partition plate. In particular, in a corrugated steel strip having a bad shape, contact with a nozzle or a partition plate is unavoidable, and the steel strip is scratched. Therefore, it is difficult to apply to actual operation.
このように、特許文献1〜3に記載された方法では、高い冷却能力と安定した冷却能力を適切に得ることができない。 As described above, the methods described in Patent Documents 1 to 3 cannot appropriately obtain a high cooling capacity and a stable cooling capacity.
また、熱延鋼帯の製造においては、ランナウトテーブルの巻き取り機に近い領域では、表面の温度が例えば550℃以下となる場合があり、以下のような問題もある。 In the production of hot-rolled steel strip, the surface temperature may be, for example, 550 ° C. or less in the region close to the run-out table winder, and there are the following problems.
すなわち、このような領域では、冷却が膜沸騰を主体とした鋼帯と冷却水との間に蒸気膜が存在するような伝熱状態から、鋼帯と冷却水が直接接触して沸騰するいわゆる核沸騰が主体の領域に移行する。この沸騰状態が遷移する沸騰現象は、遷移沸騰と呼ばれ、急激に冷却が促進される。そのように冷却が促進される結果として、鋼帯の表層のみが急冷されて、目標と違う組織が形成されることがある。例えば、表層極近傍が400℃以下となると組織がマルテンサイトとなり、その後、表層温度が復熱して、巻き取りが500℃で終わったとしても表層は焼き戻しマルテンサイトのような内部と異なった組織が形成されることがある。 That is, in such a region, from the heat transfer state in which a vapor film exists between the steel strip whose cooling is mainly film boiling and the cooling water, the steel strip and the cooling water are brought into direct contact and boil. It shifts to an area mainly composed of nucleate boiling. This boiling phenomenon in which the boiling state transitions is called transition boiling, and cooling is rapidly accelerated. As a result of such accelerated cooling, only the surface layer of the steel strip may be quenched and a structure different from the target may be formed. For example, when the vicinity of the surface layer is 400 ° C. or less, the structure becomes martensite, and then the surface layer is reheated and the surface layer has a structure different from the inside such as tempered martensite even if the winding ends at 500 ° C. May be formed.
さらに、遷移沸騰から核沸騰領域においては、冷却水が鋼帯に付着したような状態となるので、冷却装置(ゾーン)から出た後の空冷ゾーンにおいて、冷却水が残存し、いわゆる水切りが不良の状態となりやすい。このような部分では過冷却となって鋼帯の品質にばらつきが生じる。 Furthermore, in the transition boiling to nucleate boiling region, the cooling water is attached to the steel strip, so the cooling water remains in the air cooling zone after exiting the cooling device (zone), and so-called drainage is poor. It is easy to become a state of. In such a part, it becomes overcooled and the quality of the steel strip varies.
また、従来、材質の観点から冷却速度を速くする場合に、単純に円管状のラミナー冷却水の水量を多くして対応しているが、鋼帯に対して垂直に大水量を噴射すると特許文献1や特許文献2に記載されている手法では水を堰き止めることができず、鋼帯上に大量の滞留水が発生した結果、極めて酷い温度ムラが発生していた。
Conventionally, when increasing the cooling rate from the viewpoint of material, it is possible to simply increase the amount of laminar cooling water in a circular tubular shape, but if a large amount of water is injected perpendicularly to the steel strip, Patent Document In the method described in No. 1 and
本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、熱間圧延された鋼帯を冷却水で冷却する際に、高い冷却能力と安定した冷却領域を適切に実現することにより、鋼帯の先端から尾端まで均一に冷却を施すことができる熱延鋼帯の冷却装置および冷却方法を提供しようとするものである。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and the purpose of the present invention is to appropriately provide a high cooling capacity and a stable cooling region when cooling a hot-rolled steel strip with cooling water. By realizing the above, an object of the present invention is to provide a cooling apparatus and a cooling method for a hot-rolled steel strip that can uniformly cool the steel strip from the tip to the tail.
上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。 In order to solve the above problems, the present invention has the following features.
[1]ランナウトテーブル上を搬送される仕上圧延後の熱延鋼帯を冷却する熱延鋼帯の冷却装置であって、
鋼帯の上面側に、テーブルロールの上流側から該テーブルロール直上へ向けて傾斜させた棒状冷却水を噴射する冷却ノズルとテーブルロールの下流側から該テーブルロール直上へ向けて傾斜させた棒状冷却水を噴射する冷却ノズルとを対向するように配置したことを特徴とする熱延鋼帯の冷却装置。
[1] A cooling device for a hot-rolled steel strip for cooling a hot-rolled steel strip after finish rolling conveyed on a run-out table,
A cooling nozzle for injecting a rod-shaped cooling water inclined from the upstream side of the table roll toward directly above the table roll on the upper surface side of the steel strip, and a rod-shaped cooling inclined from the downstream side of the table roll toward immediately above the table roll. A cooling device for a hot-rolled steel strip, wherein the cooling nozzle for jetting water is arranged so as to face the cooling nozzle.
[2]前記冷却ノズルは鋼帯幅方向に複数個配置されるとともに、前記冷却ノズルにより噴射される棒状冷却水と鋼帯との成す角度が60°以下であることを特徴とする前記[1]に記載の熱延鋼帯の冷却装置。 [2] A plurality of the cooling nozzles are arranged in the width direction of the steel strip, and an angle formed between the rod-shaped cooling water sprayed by the cooling nozzle and the steel strip is 60 ° or less. ] The cooling apparatus of the hot-rolled steel strip described in the above.
[3]鋼帯上面側の冷却水による冷却量と鋼帯下面側の冷却水による冷却量とが等しくなるように、鋼帯の上面側および下面側の冷却ノズルを配置することを特徴とする前記[1]または[2]に記載の熱延鋼帯の冷却装置。 [3] The cooling nozzles on the upper surface side and the lower surface side of the steel strip are arranged so that the cooling amount by the cooling water on the upper surface side of the steel strip is equal to the cooling amount by the cooling water on the lower surface side of the steel strip. The cooling apparatus for hot-rolled steel strips according to [1] or [2].
[4]鋼帯の下面側に、テーブルロール間から鋼帯下面へ向けて棒状冷却水を噴射する冷却ノズルを配置したことを特徴とする前記[1]乃至[3]のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却装置。 [4] The cooling nozzle for injecting rod-shaped cooling water from between the table rolls toward the lower surface of the steel strip is disposed on the lower surface side of the steel strip, according to any one of the above [1] to [3] Cooling device for hot-rolled steel strip.
[5]前記[1]乃至[4]のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却装置を1つの冷却装置ユニットとし、該冷却装置ユニットを鋼帯の進行方向に複数配置したことを特徴とする熱延鋼帯の冷却装置。 [5] The hot-rolled steel strip cooling device according to any one of [1] to [4] is a single cooling device unit, and a plurality of the cooling device units are arranged in the traveling direction of the steel strip. To cool the hot-rolled steel strip.
[6]前記冷却装置の下流側に、鋼帯上面の冷却水の水切りを行なう水切り手段を配置したことを特徴とする前記[1]乃至[5]のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却装置。 [6] The hot-rolled steel strip according to any one of [1] to [5], wherein draining means for draining the cooling water on the upper surface of the steel strip is disposed downstream of the cooling device. Cooling system.
[7]ランナウトテーブル上を搬送される仕上圧延後の熱延鋼帯の冷却方法であって、
鋼帯の上面側に、テーブルロールの上流側から該テーブルロール直上へ向けて傾斜させた棒状冷却水とテーブルロールの下流側から該テーブルロール直上へ向けて傾斜させた棒状冷却水とを対向させて噴射することを特徴とする熱延鋼帯の冷却方法。
[7] A method for cooling a hot-rolled steel strip after finish rolling conveyed on a run-out table,
The upper surface of the steel strip is opposed to the rod-shaped cooling water inclined from the upstream side of the table roll toward directly above the table roll and the rod-shaped cooling water inclined from the downstream side of the table roll toward directly above the table roll. A method of cooling a hot-rolled steel strip.
[8]前記棒状冷却水と鋼帯との成す角度が60°以下であることを特徴とする前記[7]に記載の熱延鋼帯の冷却方法。 [8] The method for cooling a hot-rolled steel strip according to [7], wherein an angle formed between the rod-shaped cooling water and the steel strip is 60 ° or less.
[9]鋼帯上面側の冷却水による冷却量と鋼帯下面側の冷却水による冷却量とが等しくなるように、鋼帯の上面側および下面側へ冷却水を噴射することを特徴とする前記[7]または[8]に記載の熱延鋼帯の冷却方法。 [9] The cooling water is jetted to the upper surface side and the lower surface side of the steel strip so that the cooling amount by the cooling water on the upper surface side of the steel strip is equal to the cooling amount by the cooling water on the lower surface side of the steel strip. The method for cooling a hot-rolled steel strip according to [7] or [8].
[10]鋼帯の下面側に、テーブルロール間から鋼帯下面へ向けて棒状冷却水を噴射することを特徴とする前記[7]乃至[9]のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却方法。 [10] The hot-rolled steel strip according to any one of [7] to [9], wherein bar-like cooling water is sprayed on the lower surface side of the steel strip from between the table rolls toward the lower surface of the steel strip. Cooling method.
[11]鋼帯上面側の前記テーブルロール直上へ傾斜させた棒状冷却水の対向噴射を、鋼帯の進行方向に間隔を空けて複数箇所で行なうことにより、水冷と空冷とを繰り返す間欠的な冷却を行なうことを特徴とする前記[7]乃至[10]のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却方法。 [11] Intermittent injection of rod-shaped cooling water inclined right above the table roll on the upper surface side of the steel strip at a plurality of locations at intervals in the traveling direction of the steel strip, thereby repeating intermittent water cooling and air cooling The method for cooling a hot-rolled steel strip according to any one of [7] to [10], wherein cooling is performed.
[12]前記傾斜させた棒状冷却水が対向噴射される鋼帯位置よりも下流側に設けられた水切り手段により、冷却水の水切りを行なうことを特徴とする前記[7]乃至[11]のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却方法。 [12] In the above [7] to [11], the cooling water is drained by draining means provided on the downstream side of the steel strip position where the inclined rod-shaped cooling water is jetted oppositely. The method for cooling a hot-rolled steel strip according to any one of the above.
本発明によれば、鋼帯の先端から尾端まで均一に冷却を施すことができ、鋼帯の品質が安定する。それにともなって鋼帯の切り捨て代が少なくなって歩留まりが高くなる。 According to the present invention, cooling can be performed uniformly from the front end to the tail end of the steel strip, and the quality of the steel strip is stabilized. Along with this, the cutting margin of the steel strip is reduced and the yield is increased.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態における熱延鋼帯の製造設備を示すものである。 FIG. 1 shows a hot-rolled steel strip manufacturing facility in one embodiment of the present invention.
粗圧延機1で圧延された粗バー2はテーブルローラ3上を搬送されて、連続的に7つの連続仕上げ圧延機群4で所定の厚みまで圧延されて鋼帯12となった後、最終仕上圧延機4Eの後方の鋼帯搬送路を構成するランナウトテーブル5に導かれる。このランナウトテーブル5は全長約100mあり、その一部またはほとんど大部分に冷却装置が設けられていて、鋼帯12がここで冷却されたあと、下流側の巻き取り機6で巻き取られて熱延コイルとなる。
The
そして、この実施形態においては、一例として、ランナウトテーブル5に設けられる鋼帯上面冷却の冷却装置として、従来型の冷却装置7と本発明の冷却装置11がその順に配置されている。
In this embodiment, as an example, as a cooling device for cooling the steel strip upper surface provided on the run-out table 5, a
従来型の冷却装置7は、ランナウトテーブル5の上面側に所定ピッチで配置され、鋼帯に対して冷却水を自由落下流として供給する複数の円管ラミナーノズル8を備えている。
The
また、鋼帯下面冷却用の冷却装置としては、鋼帯搬送用のテーブルローラ9間に複数のスプレーノズル10が幅方向に列状に配置されている。これらのスプレーノズル10は、その噴出圧力や水量密度が調整できるようになっている。
As a cooling device for cooling the steel strip lower surface, a plurality of
そして、本発明の冷却装置11の一例を、図2に示す部分拡大図に基づいて述べる。ランナウトテーブル5には、例えば長手方向に約400mmピッチで、直径330mmの回転する鋼帯搬送用のテーブルローラ9が配置されており、これらテーブルローラ9上を鋼帯12が進行していく。本発明の冷却装置11においては、その鋼帯12の上面側に、同一のテーブルロール9の上流側と下流側とからそれぞれ該テーブルロール直上へ向けて傾斜させた棒状冷却水を対向して噴射する上面冷却ユニット17が鋼帯の進行方向に複数ユニット設けられている。
And an example of the
それぞれの上面冷却ユニット17は、進行方向の上流側と下流側に分かれて、所定列数(ここでは各4列)の冷却ノズルヘッダ13を備えている。各冷却ノズルヘッダ13には、供給管15がつながれていて、それぞれの供給管15は噴射弁16によって独立にオン−オフ制御が可能になっているとともに、各冷却ノズルヘッダ13には、進行方向に対して所定の噴射角度θ(例えば、50°)を有する円管ノズル14が、幅方向に所定のピッチで1列に並んで配置されている。
Each upper
これらの円管ノズル14は、内径が3〜10mmφで内面が滑らかな直管ノズルであり、噴射される冷却水は棒状冷却水である。この棒状冷却水は、一定の方向、すなわち、鋼帯12の進行方向には、鋼帯12と所定角度θをなすようになる。また、鋼帯12の幅方向には、鋼帯12と平行にしてもよいが、噴射された冷却水を速やかに鋼帯12の両幅端部から外側に流下させるためには、鋼帯12の幅方向中心から1°〜30°、好ましくは5°〜15°程度外側へ向けて傾斜させることが望ましい。また、円管ノズル14の出口の高さ位置は、鋼帯12が上下動しても円管ノズル14に接触しないように、鋼帯12上面から所定の高さ(例えば、1000mm)離すようにしている。
These
ここで、本発明における棒状冷却水とは、円形状(楕円や多角の形状も含む)のノズル噴出口からある程度加圧された状態で噴射される冷却水であって、ノズル噴出口からの冷却水の噴射速度が7m/s以上であり、ノズル噴出口から鋼帯に衝突するまでの水流の断面がほぼ円形に保たれた連続性と直進性のある水流の冷却水のことをいう。すなわち、円管ラミナーノズルからの自由落下流や、スプレーのような液滴状態で噴射されるものとは異なる。 Here, the rod-shaped cooling water in the present invention is cooling water injected in a state of being pressurized to some extent from a circular (including elliptical or polygonal) nozzle outlet, and is cooled from the nozzle outlet. The water jet velocity is 7 m / s or more, and the water flow has a continuous and straight running cooling water in which the cross section of the water flow from the nozzle outlet to the steel strip is maintained in a substantially circular shape. That is, it is different from a free fall flow from a circular tube laminar nozzle or a liquid ejected in a droplet state such as a spray.
さらに、円管ノズル14の配置については、前の列の棒状冷却水の衝突位置のほぼ中間に次の列の棒状冷却水の衝突位置が来るように、列ごとに円管ノズル14の幅方向位置をずらして配置することが好ましい。これによって、幅方向に隣り合う棒状冷却水の間で冷却が弱くなる部分に次の列の棒状冷却水が衝突し、冷却が補完されて幅方向に均一な冷却がなされる。
Further, regarding the arrangement of the
そして、各4列の円管ノズル14から、鋼帯12の略同一位置に向けて(例えば同一のテーブルローラ9に向けて)、鋼帯進行方向の上流側と下流側から対向して冷却水が噴射される。
Then, from each of the four rows of
このように、1列に並んだ円管ノズル14から棒状冷却水を噴射すると、棒状冷却水流群は各棒状冷却水が並走して断続的ではあるが擬似平面状に流れる。その上で、各4列の円管ノズル14が鋼帯の進行方向上流側と下流側から対向して噴射しているために、鋼帯12に衝突した冷却水は互いに堰き止め合って、衝突した位置で鋼帯12の両幅端部から外側に流下するようになるので、冷却水が鋼帯上を上流側および下流側に流出することが抑止される。
Thus, when rod-shaped cooling water is ejected from the
その際、噴射角度θが60°を越えると、鋼帯12の速度によっては、鋼帯上を冷却水が上流側および下流側に流出する可能性があるので、噴射角度θは60°以下とするのが好ましい。噴射角度θを60°以下にすれば、鋼帯12の速度によらず、鋼帯上を冷却水が上流側および下流側に流出することはない。より好ましくは噴射角度θは50°以下である。ただし、噴射角度θを45°より小さくすると、鋼帯12と円管ノズル14の衝突を回避するために鋼帯12からの円管ノズル14の高さを所望の値(例えば、1000mm)にしようとすると、円管ノズル14から噴射された棒状冷却水が鋼帯12に衝突するまでの距離が離れすぎてしまい、途中で棒状冷却水が分散して、冷却特性が落ちる危険性がある。したがって、噴射角度θを45°〜60°とするのが好ましく、さらには45°〜50°程度とするのが一層好ましい。
At that time, if the injection angle θ exceeds 60 °, depending on the speed of the
ちなみに、本発明の冷却装置11において、鋼帯12上面の冷却水ノズルとして棒状冷却水を形成する円管ノズル14を採用しているのは、次の理由による。
Incidentally, in the
すなわち、冷却を確実に行なうには、鋼帯12まで冷却水を確実に到達させ、衝突させる必要がある。そのためには、鋼帯12上面の滞留水の水膜を破って鋼帯12まで新鮮な冷却水を到達させなければならず、スプレーノズルから噴射された液滴群のような貫通力が弱い冷却水滴流ではなく、連続性と直進性のある高い貫通力を持った水流となる棒状冷却水である必要がある。さらに、従来使われている円管ラミナーノズルによるラミナー流は、自由落下流であるので、滞留水膜があると鋼帯12まで冷却水が到達しにくい上に、滞留水がある場合とない場合で冷却能力に違いが生じることや、鋼帯12上に落下した水が前後左右に広がるので鋼帯の速度が変化した場合に冷却能力が変化する等の問題がある。したがって、本発明では、円管ノズル14(楕円や多角の形状であってもよい)を用い、ノズル噴出口からの冷却水の噴射速度が7m/s以上であり、ノズル噴出口から鋼帯に衝突するまでの水流の断面がほぼ円形に保たれる連続性と直進性のある棒状冷却水を噴射するようにしている。ノズル噴出口からの冷却水の噴射速度が7m/s以上である棒状冷却水によれば、冷却水を傾斜させて噴射した場合であっても安定的に鋼帯上面の滞留水の水膜を突き破ることができるからである。
That is, in order to surely perform the cooling, it is necessary to reliably make the cooling water reach the
また、棒状冷却水流群の代わりに連続的なカーテン上のラミナー流を採用することが考えられるが、ノズルが目詰まりしない程度のギャップ(現実的には3mm以上必要)を持つスリット状ノズルとした場合、円管ノズル15を幅方向に間隔を空けて設置した場合と比較してノズル断面積が極めて大きくなる。そのため、滞留水膜への貫通力を持たせるためにノズル噴出口からの噴射速度7m/s以上で冷却水を噴射しようとすると、極めて多い水量が必要となり、設備コストが甚大となって実現困難である。さらに、カーテン上のラミナー流では1列目で鋼帯12に衝突した冷却水が層状になって2列目以降の冷却水の衝突を妨げるので、2列目以降の冷却能力が落ちるあるいは幅方向に冷却能力に差が生じるなどの問題がある。これに対して、棒状冷却水であれば層状の滞留水を部分的に押しのけて棒状冷却水は鋼帯12に到達する。押しのけられた冷却水は断続的に途切れた棒状冷却水流の間をかいくぐって流れるので冷却後の滞留冷却水が後の冷却の妨げとなりにくい。
Although it is conceivable to use a laminar flow on a continuous curtain instead of a rod-shaped cooling water flow group, a slit-like nozzle having a gap (practically 3 mm or more is required) that does not clog the nozzle. In this case, the nozzle cross-sectional area becomes extremely large as compared with the case where the
一方、本発明の冷却装置11においては、鋼帯下面側の冷却ノズルを特に限定するものではないが、テーブルロール間などの狭いスペースに水設置が容易で且つ大水量噴射するときに液膜を貫通する能力の高い棒状冷却水を噴射する円管ノズルを用いるのが好ましい。すなわち、本実施形態では、隣り合うテーブルローラ9の間にそれぞれ冷却ノズルヘッダ18が配置され、各冷却ノズルヘッダ18には、棒状冷却水を噴射する円管ノズル19が幅方向に所定のピッチで所定列数(ここでは2列)配置されている。また、各冷却ノズルヘッダ18には、供給管20がつながれていて、それぞれの供給管20は噴射弁21によって独立にオン−オフ制御が可能になっている。このように、鋼帯下面側の冷却ノズルとして、冷却能力が高い棒状冷却水を噴射する円管ノズルを用いることによって、冷却ゾーン長を短くして、コンパクトな装置とすることができる。
On the other hand, in the
その際、鋼帯上面側の冷却水(円管ノズル14からの棒状冷却水)による冷却量と鋼帯下面側の冷却水(円管ノズル19からの棒状冷却水)による冷却量とが等しくなるように、鋼帯12の上面側および下面側の冷却ノズルの配置や、冷却水の水量密度や到達速度等を調整するのが好ましい。
At that time, the cooling amount by the cooling water on the upper surface side of the steel strip (bar-shaped cooling water from the circular tube nozzle 14) is equal to the cooling amount by the cooling water on the lower surface side of the steel strip (bar-shaped cooling water from the circular tube nozzle 19). As described above, it is preferable to adjust the arrangement of the cooling nozzles on the upper surface side and the lower surface side of the
そして、本発明の冷却装置11においては、上面冷却ユニット17から同一のテーブルロール9の直上へ向けて傾斜させた棒状冷却水を対向して噴射するようにしているので、鋼帯12が棒状冷却水によってテーブルロール9に押付けられながらランアウトテーブル5上を進行するようになり、鋼帯12の先端が巻き取り機6で巻き取られるまでの無張力状態においても、鋼帯12の通板が安定する。
And in the
また、本発明の冷却装置11においては、鋼帯の進行方向に複数の冷却ユニット17を配置しているので、鋼帯12上面側の棒状冷却水の対向噴射を鋼帯12の進行方向に間隔を空けて複数箇所で行なうことで、水冷と空冷とを繰り返す間欠的な冷却(間欠冷却)を行なうことができる。したがって、特に、表面が過冷却されてマルテンサイトのような硬質層が生成しやすい鋼帯の冷却の場合に、表層の温度が下がっても、その次の空冷で内部からの熱によって復熱するので、表層の過冷却を抑制し、温度バラツキだけでなくミクロな組織の鋼帯厚み方向のバラツキを少なくする効果がある。
Moreover, in the
さらに、本発明の冷却装置11においては、冷却ユニット17の下流側に、鋼帯上面の冷却水が流出しないように、空気噴射ノズル22を設けて水切りを行なうようにしている。その際、水切り手法としては、水を噴射する水切り手法が一般的に用いられるが、鋼帯表面温度が550℃以下の場合には水による水切りは鋼板の表面に冷却水が張り付き、水切りを不完全とし、局所的な過冷却を引き起こすおそれがあるので、その場合は空気を噴射する水切りが望ましい。なお、空気噴射ノズル22は、全ての冷却ユニット17の下流側に設けることが望ましいが、少なくとも最下流側の冷却ユニット17の下流側に設ければよい。
Furthermore, in the
そして、上記のように構成された冷却装置11を用いる際には、冷却の制御は次のようにして行なう。
And when using the
まず、鋼帯の速度、計測した温度、板厚目標の冷却停止温度までの冷却量から、噴射する上面および下面の冷却ゾーンの長さを求める。そして、求めた上面の冷却ゾーン長をカバーする冷却ユニット17の数と、その冷却ユニット17において噴射する冷却ノズルヘッダ13の列数を決定し、対応する噴射弁16を開くとともに、求めた下面の冷却ゾーン長をカバーする冷却ノズルヘッダ18の数を決定し、対応する噴射弁21を開く。その際に、鋼帯上面側の冷却水による冷却量と鋼帯下面側の冷却水による冷却量とが等しくなるようにすることが望ましい。
First, the length of the cooling zone of the upper surface and the lower surface to be ejected is determined from the speed of the steel strip, the measured temperature, and the cooling amount up to the target cooling stop temperature. Then, the number of
それ以降は、冷却後の温度計の実績をみて、鋼板速度の変更(加速・減速)を勘案しながら、冷却ゾーン長さを変更すべく、上面の冷却ユニット17の数と噴射する冷却ノズルヘッダ13の列数および下面の噴射する冷却ノズルヘッダ18の数を調整する。冷却ノズルヘッダ13の列数を変更する際は、冷却水が鋼帯上の非冷却ゾーン(空冷ゾーン)に流出することを極力防止するために、上流側から下流側へ向けて噴射する列数と下流側から上流側へ向けて噴射する列数を、冷却水の流体圧力が鋼帯の上流側と下流側でバランスするように調整することが望ましい。例えば、上流側と下流側の冷却ノズルヘッダを対にしてオン−オフさせることが望ましい。
Thereafter, the number of
以上のようにして、この実施形態においては、以下に述べるような効果を得ることができる。
(1)鋼帯の先端から尾端まで均一に冷却を施すことができ、鋼帯の品質が安定する。それにともなって鋼帯の切り捨て代が少なくなって歩留まりが高くなる。
(2)鋼帯が棒状冷却水によってテーブルロールに押付けられながらランアウトテーブル上を進行するので、鋼帯の先端が巻き取られるまでの無張力状態においても、鋼帯の通板が安定する。それにより、鋼帯の詰りや操業停止などのトラブルの発生が少なくてすむ。
As described above, in this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The steel strip can be uniformly cooled from the tip to the tail, and the quality of the steel strip is stabilized. Along with this, the cutting margin of the steel strip is reduced and the yield is increased.
(2) Since the steel strip travels on the run-out table while being pressed against the table roll by the rod-shaped cooling water, the plate passing through the steel strip is stabilized even in a non-tensioned state until the tip of the steel strip is wound up. As a result, troubles such as clogging of the steel strip and operation stoppage can be reduced.
なお、上記実施形態では、図2に示すように、鋼帯の上面側に、同一のテーブルロールの上流側と下流側とからそれぞれ該テーブルロール直上へ向けて傾斜させた棒状冷却水を対向して噴射しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図3に示すように、テーブルロールの上流側から該テーブルロール直上へ向けて傾斜させた棒状冷却水と、その下流側に配置されたテーブルロールの下流側から該テーブルロール直上へ向けて傾斜させた棒状冷却水とを対向させて噴射するものであってもよい。ただし、鋼帯上面に噴射された冷却水を速やかに鋼帯の両幅端部から外側に流下させるため、また、通板安定性のためには、同一のテーブルロール直上へ向けて対向噴射する方が望ましい。 In the above embodiment, as shown in FIG. 2, the bar-shaped cooling water inclined from the upstream side and the downstream side of the same table roll toward the upper side of the table roll is opposed to the upper surface side of the steel strip. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 3, the rod-shaped cooling water inclined from the upstream side of the table roll toward directly above the table roll, and from the downstream side of the table roll disposed on the downstream side to directly above the table roll. You may inject | pour the inclined rod-shaped cooling water to oppose. However, the cooling water sprayed on the upper surface of the steel strip is allowed to flow down from both width ends of the steel strip to the outside, and in order to stabilize the plate, it is sprayed oppositely directly onto the same table roll. Is preferable.
また、上記実施形態では、ランナウトテーブル5に設けられる鋼帯上面冷却の冷却装置として、従来型の冷却装置7と本発明の冷却装置11がその順に配置されているが、これに限定されるものではなく、ランナウトテーブル5に設けられる冷却装置の一部または全部が本発明の冷却装置11により構成されていればよい。ただし、前述したように、巻き取り温度によっては巻き取り機に近い領域で冷却が遷移沸騰とよばれる不安定な状態となる場合があるが、本発明の冷却装置11によれば、全面核沸騰となり、冷却が不安定となる遷移沸騰領域を回避することができる。従って、巻き取り温度によらず、安定した冷却が可能となり、巻き取り温度を精度よく制御することができるため、少なくとも巻き取り機の直前に本発明の冷却装置11を配置することが好ましい。このような配置とすることで、低温(500℃以下)の巻き取り温度においても不安定な冷却がなく、温度ばらつきが小さい。その結果、強度や伸びといった鋼帯の品質が鋼帯全長にわたって均質となる。
Moreover, in the said embodiment, although the
本発明の実施例を説明する。 Examples of the present invention will be described.
本発明例として、図1、図2に示す設備を使って、上記の実施形態に基づいて、仕上げ板厚2.8mmの鋼帯を製造した。仕上げ圧延機4出側での鋼帯速度は鋼帯先端部で700mpm、鋼帯先端部が巻き取り機6に到達して以降は順次速度を上げて最高1000mpmまで増速した。鋼帯の仕上げ圧延機出側の温度は850℃で、従来の冷却装置10を使っておよそ650℃まで冷却し、以降目標の巻き取り温度である400℃までは本発明の冷却装置11を使って冷却した。なお、ここでは、冷却装置11からの冷却水の噴射角度θを50°とし、鋼帯と衝突した時点での冷却水の鋼帯長手方向の流速が鋼帯の最高速度以上となるように、冷却水の噴射速度を30m/sとした。これにより、鋼帯長手方向の流速は30m/s×cos50°≒1152mpmとなる。
As an example of the present invention, a steel strip having a finished plate thickness of 2.8 mm was manufactured based on the above embodiment using the equipment shown in FIGS. The steel strip speed on the exit side of the
そして、冷却の制御は次のように行った。まず、鋼帯の速度、計測した温度、板厚目標の冷却停止温度までの冷却量から冷却水を噴射する上面と下面の冷却ゾーンの長さを求めた。そして、求めた上面の冷却ゾーン長をカバーする冷却ユニット17の数と、その冷却ユニット17において噴射する冷却ノズルヘッダ13の列数を決定し、対応する噴射弁16を開くとともに、求めた下面の冷却ゾーン長をカバーする冷却ノズルヘッダ18の数を決定し、対応する噴射弁21を開いた。その際に、鋼帯上面側の冷却水による冷却量と鋼帯下面側の冷却水による冷却量とが等しくなるようにした。それ以降は、冷却後の温度計の実績をみて、鋼板速度の変更(加速・減速)を勘案しながら、冷却ゾーン長さを変更すべく、上面の冷却ユニット17の数と噴射する冷却ノズルヘッダ13の列数および下面の噴射する冷却ノズルヘッダ18の数を調整した。ただし、噴射する冷却ノズルヘッダの列数を変更する際は、上流側から噴射する列数と下流側から噴射する列数を、冷却水の流体圧力が鋼帯の上流側と下流側でバランスするように、上流側と下流側の冷却ノズルヘッダを対にしてオン−オフさせた。
And cooling control was performed as follows. First, the length of the cooling zone of the upper surface and the lower surface for injecting the cooling water was determined from the speed of the steel strip, the measured temperature, and the cooling amount up to the target cooling stop temperature. Then, the number of
さらに、各冷却ユニット17出側で鋼帯上面表面がマルテンサイトにならないように、冷却ユニット17のゾーン長さを調整し、さらに次の空冷ゾーンで内部からの熱の拡散で十分復熱が完了するように空冷ゾーン長さを決定し、以降の冷却ユニット17の使用条件を決定した。ちなみに、ここで用いた鋼は、350℃以下でマルテンサイト組織が生成するので、表面が350℃以下にならないように冷却を制御した。
In addition, the zone length of the cooling
その結果、本発明例においては、巻き取り機6における鋼帯温度が全長に渡って400℃±10℃以内となり、非常に均一な冷却が実現できた。また、鋼帯上面表層に焼き戻されたマルテンサイト組織が存在することもなかった。これによって、安定した品質の鋼帯を得ることができた。
As a result, in the present invention example, the steel strip temperature in the
これに対して、比較例として、上記の本発明例と同じ設備において、本発明の冷却装置11は使用せずに、従来の冷却装置7(上面の円管ラミナーノズル8と下面のスプレーノズル10)だけで目標の巻き取り温度である400℃まで冷却した。その他は、本発明例と同様にした。
On the other hand, as a comparative example, in the same equipment as the above-described present invention example, the
その結果、比較例においては、円管ラミナーノズル8によるラミナー流が自由落下流であるので、滞留水膜があると鋼帯12まで冷却水が到達しにくい上に、滞留水がある場合とない場合で冷却能力に違いが生じ、鋼帯長手方向に温度のハンチングが見られた。特に、巻き取り機6での巻き取りが開始して鋼帯に張力が掛かるまでの間に、鋼帯先端部で凹状になった部分に滞留水が滞留し、それによって鋼帯長手方向に温度のムラが生じた。したがって、鋼帯内の温度のばらつきが大きく、巻き取り機6での狙いの温度400℃に対して250℃〜450℃と大きくばらついた。そのために、鋼帯内の強度のばらつきが大きかった。
As a result, in the comparative example, the laminar flow by the circular tube
1…粗圧延機
2…粗バー
3…テーブルローラ
4…連続仕上げ圧延機群
4E…最終仕上げ圧延機
5…ランナウトテーブル
6…巻き取り機
7…従来型の冷却装置
8…円管ラミナーノズル
9…テーブルローラ
10…スプレーノズル
11…本発明の冷却装置
12…鋼帯
13…冷却ノズルヘッダ
14…円管ノズル
15…供給管
16…噴射弁
17…上面の冷却ユニット
18…冷却ノズルヘッダ
19…円管ノズル
20…供給管
21…噴射弁
22…空気噴射ノズル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (12)
鋼帯の上面側に、テーブルロールの上流側から該テーブルロール直上へ向けて傾斜させた棒状冷却水を噴射する冷却ノズルとテーブルロールの下流側から該テーブルロール直上へ向けて傾斜させた棒状冷却水を噴射する冷却ノズルとを対向するように配置したことを特徴とする熱延鋼帯の冷却装置。 A hot-rolled steel strip cooling device for cooling the hot-rolled steel strip after finish rolling conveyed on the run-out table,
A cooling nozzle for injecting a rod-shaped cooling water inclined from the upstream side of the table roll toward directly above the table roll on the upper surface side of the steel strip, and a rod-shaped cooling inclined from the downstream side of the table roll toward immediately above the table roll. A cooling device for a hot-rolled steel strip, wherein the cooling nozzle for jetting water is arranged so as to face the cooling nozzle.
鋼帯の上面側に、テーブルロールの上流側から該テーブルロール直上へ向けて傾斜させた棒状冷却水とテーブルロールの下流側から該テーブルロール直上へ向けて傾斜させた棒状冷却水とを対向させて噴射することを特徴とする熱延鋼帯の冷却方法。 A method for cooling a hot-rolled steel strip after finish rolling conveyed on a run-out table,
The upper surface of the steel strip is opposed to the rod-shaped cooling water inclined from the upstream side of the table roll toward directly above the table roll and the rod-shaped cooling water inclined from the downstream side of the table roll toward directly above the table roll. A method of cooling a hot-rolled steel strip.
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