JP2008110353A - 熱延鋼帯の冷却方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】熱間圧延後の熱延鋼帯を冷却水と接触させて冷却する方法において、第一の冷却工程とこれに続く第二の冷却工程とを有し、前記第一の冷却工程では、遷移沸騰開始温度よりも高い鋼帯温度で冷却を停止し、続く第二の冷却工程では、核沸騰となる水量密度の冷却水により冷却する。遷移沸騰温度領域の通過を回避できるため、遷移沸騰による冷却不安定を確実に回避でき、冷却後の鋼帯の温度ムラが少なく且つ冷却終了温度を高精度に制御することができる。
【選択図】なし
Description
熱間圧延後の冷却工程では、冷却媒体としてコストが安い水を使うことが多いが、このような水冷却では、冷却終了温度が低くなると温度ムラが発生したり、狙いどおりの温度に精度よく停止できなくなるなどの問題がある。このような問題を生じる主たる原因は、以下のような点にある。
ここで、鋼帯を水冷却した場合の沸騰形態について説明すると、被水する鋼帯の表面温度が高温域の場合には膜沸騰、低温域の場合には核沸騰、高温域と低温域の間の中間温度域の場合には遷移沸騰となる。高温域で生じる膜沸騰では、鋼帯表面と冷却水との間に蒸気膜が発生し、この蒸気膜内の熱伝導により伝熱がなされるため、冷却能力は低い。一方、低温域で生じる核沸騰では、鋼帯表面と冷却水は直接接触し、且つ鋼帯表面から冷却水の一部が蒸発してできた蒸気泡が発生し、直ぐに周りの冷却水によって凝縮されて消滅するといった複雑な現象が起こり、蒸気泡の生成・消滅に伴う冷却水の撹拌が発生することから、極めて高い冷却能力を有する。また、中間温度域では膜沸騰と核沸騰が混在した状態である遷移沸騰状態となる。この遷移沸騰では、核沸騰や膜沸騰とは異なり、鋼帯温度が低くなるにつれ熱流束が大きくなる現象が起こる。材質制御の観点からは温度によって冷却速度が変化することは好ましくなく、且つ膜沸騰状態から遷移沸騰状態に遷移する温度域で冷却を終了(停止)させようとすると、遷移沸騰領域では加速度的に冷却速度が高くなることから、わずかに冷却制御時間が長くなっただけで鋼帯温度は狙いより大幅に低くなってしまう問題がある。
次に、第二の原因として、鋼帯上に冷却水が滞留することが挙げられる。すなわち、通常のランナウトテーブルにおいて鋼帯上面側を冷却する場合、円管ノズルやスリットノズルを用いたラミナー冷却が行われるが、鋼帯上面に衝突した冷却水は、鋼帯上に乗ったまま鋼帯進行方向に流出していく。通常、鋼帯上面の冷却水は水切りパージなどで排除されるが、従来の水切りパージは冷却水を鋼帯に注水した地点から離れたところで実施するため、そこまで到達する間に、鋼帯面上に冷却水が滞留している部分だけが過冷却されてしまう。特に、500℃以下の低温域の場合、この滞留水が膜沸騰状態から遷移沸騰状態に変化するため冷却能力が高くなり、滞留水がある部位とない部位とで大きな温度偏差が生じる。
以上の理由から、遷移沸騰開始温度である500℃以下で熱延鋼帯の冷却を終了させようとすると、コイル内の温度のバラツキが大きくなる。
例えば、特許文献1には、冷却水が膜沸騰となる高温域では熱延鋼帯の上下両面に冷却水を注水し、遷移沸騰温度領域では鋼帯下面のみに冷却水を注水する方法が開示されている。この冷却方法は、遷移沸騰温度域を下面冷却することによって、鋼帯上面に形成される水膜とそれに伴う冷却能の不安定性を排除し、安定冷却を実現しようとするものである。
特許文献2には、まず低温の冷却水で冷却しておき、遷移沸騰温度域からは80℃以上の高温の冷却水で冷却する方法が開示されている。この冷却方法は、冷却水として温水を使用することによって遷移沸騰開始温度を低温側にずらし、これにより膜沸騰持続時間を長くして安定冷却を実現しようとするものである。
特許文献4には、ランナウトテーブル前半では80〜100℃の温水で400℃程度まで冷却し、しかる後、ランナウトテーブル前半の冷却水温よりも低い水温の冷却水で冷却する方法が開示されている。この冷却方法は、ランナウトテーブル前半の冷却水を温水とすることで遷移沸騰開始温度を低温側にずらし、且つ低温側を核沸騰で冷却ができる水温の冷却水で冷却することにより、
低温域での温度安定性を実現しようとするものである。
特許文献1の方法では、鋼帯上面の滞留水による温度ムラなどは低減できるものの、鋼帯下面に冷却水を注水しただけでは、冷却不安定が発生する遷移沸騰温度領域を通過することが避けられないため、それに伴って冷却終了温度の精度低下は避けられない。
特許文献2の方法では、温水を使用することにより遷移沸騰開始温度を低温側にずらす効果は得られるものの、その効果には限界があり、さらなる低い冷却終了温度に制御しようとすると、冷却不安定が発生する遷移沸騰温度領域を通過することが避けられないため、それに伴って冷却終了温度の精度低下は避けられない。また、鋼帯上の滞留水の影響については考慮しておらず、温度偏差の発生が避けられない。
特許文献3の方法は、ガス冷却を実施することから、沸騰現象がないため冷却不安定が発生せず、このため冷却終了温度の精度向上は可能である。しかし、ガス冷却は、水冷却に較べて冷却能力のオーダーが一桁から二桁小さいため、冷却速度が極めて遅くなり、このため所望の材質が得られないという問題がある。また、ガス冷却は冷却速度が低いために、熱延鋼帯のランナウト冷却では非常に長大な冷却設備が必要となり、その実現は極めて難しい。
[1]熱間圧延後の熱延鋼帯を冷却水と接触させて冷却する方法において、
第一の冷却工程とこれに続く第二の冷却工程とを有し、
前記第一の冷却工程では、遷移沸騰開始温度よりも高い鋼帯温度で冷却を停止し、続く第二の冷却工程では、核沸騰となる水量密度の冷却水により冷却することを特徴とする熱延鋼帯の冷却方法。
[2]上記[1]の冷却方法において、第一の冷却工程では、350〜1200L/min.m2の水量密度の冷却水により冷却するとともに、500℃よりも高い鋼帯温度で冷却を停止し、続く第二の冷却工程では、少なくとも鋼帯上面に対して2000L/min.m2以上の水量密度の冷却水を注水し、500℃以下の鋼帯温度まで冷却することを特徴とする熱延鋼帯の冷却方法。
[4]上記[2]又は[3]の冷却方法において、第一の冷却工程では、550〜600℃の鋼帯温度で冷却を停止し、続く第二の冷却工程では、少なくとも鋼帯上面に対して2500L/min.m2以上の水量密度の冷却水を注水することを特徴とする熱延鋼帯の冷却方法。
[6]上記[1]〜[5]のいずれかの冷却方法において、第二の冷却工程において、鋼帯上面に注水された冷却水を水切り手段により鋼帯両側の外方に排出させることを特徴とする熱延鋼帯の冷却方法。
[7]上記[6]の冷却方法において、水切り手段が、鋼帯上面の幅方向に配置されるロールであることを特徴とする熱延鋼帯の冷却方法。
[8]上記[6]の冷却方法において、水切り手段が、鋼帯上面の冷却水に吹き付けられる高圧流体であることを特徴とする熱延鋼帯の冷却方法。
[9]上記[1]〜[5]のいずれかの冷却方法において、2つの冷却水供給ノズル又は2つの冷却水供給ノズル群から噴射された冷却水が、鋼帯通板ライン方向で斜めに対向した状態で斜め上方から鋼帯上面に各々衝突した後、両冷却水流が鋼帯面上で衝突するように、冷却水供給ノズルから鋼帯上面に注水を行うことを特徴とする熱延鋼帯の冷却方法。
なお、本発明において、鋼帯温度とは鋼帯表面温度のことである。
なお、図2によれば、特許文献5に記載の方法のように、後段ランナウトテーブルにおいて水量密度0.05〜0.3m3/min.m2(50〜300L/min.m2)の冷却水で冷却した場合では、遷移沸騰開始温度を400℃程度まで下げられるため、400℃まで安定冷却が可能であるが、これ以下の温度ではやはり遷移沸騰温度領域で冷却がなされるため、冷却後の温度ムラや冷却終了温度の精度低下が避けられない。これに対して本発明の好ましい実施形態では、低温側を完全に核沸騰温度域で冷却することができるため、冷却終了温度をいくら低くしても、冷却後の温度ムラや冷却終了温度の精度低下は生じない。
さきに述べたような本発明の好ましい実施形態では、第二の冷却工程において鋼帯に注水する冷却水量密度を2000L/min.m2以上、望ましくは2500L/min.m2以上とする必要があるが、これだけの水量を鋼帯に噴射した場合、鋼帯上面では冷却水は鋼帯両側方向にしか排水されないため、鋼帯上に厚い液膜ができてしまう。そして、冷却水は、この液膜を貫通して鋼帯に直接打力を発生させるように注水されなければ、大流量投入しても膜沸騰が発生する危険性がある。図4は、板幅2mの鋼帯上面に冷却水を注水する実験において、冷却水の水量密度と鋼帯上面の液膜厚みとの関係を調べた結果を示しており、2000L/min.m2以上の水量密度の場合には50mm近い液膜厚みとなることが判る。そして、このような液膜を貫通するには、冷却水の直進性が高く、連続性のあるラミナー冷却又はジェット冷却とすることが好ましい。スプレー冷却やミスト冷却では、ノズルから噴射された冷却水は液滴状に分断されるが、このような液滴状態の注水では空気抵抗が大きくなり減速しやすいため、液膜を貫通するには不向きである。
ラミナー冷却やジェット冷却で使用する冷却水供給ノズルとしては、一般に円管ノズルやスリットノズルなどがあるが、どちらを採用しても問題はない。
一方、鋼帯下面については、注水された冷却水は重力により鋼帯面からすぐに離れ、鋼帯面に液膜ができないため、スプレー冷却などの冷却方式を用いてもよいし、ラミナー冷却やジェット冷却を使用した場合でも、冷却水の噴射速度は7m/秒未満でもよい。
なお、水切り手段としては、上述した水切り用ロールと高圧流体を併用してもよい。
一方、後段ランナウトテーブル21は、前段ランナウトテーブル20と同じ形式のノズルのほかに、種々の形式のノズルを設置可能とするとともに、冷却水の流量調整も可能とし、さらに、従来技術(特許文献1,2,4,5)の方法を実施できる構成と機能を備えさせた。
本実施例では、冷却終了後の鋼帯の長手方向平均温度及び1つの鋼帯(コイル)内の温度の(最大値−最小値)で定義される温度偏差を調べた。その結果を、冷却条件とともに表1及び表2に示す。
圧延後の熱延鋼帯を、前段ランナウトテーブル20では30℃の冷却水により550℃まで冷却し、引き続き、後段ランナウトテーブル21では、鋼帯上面については図5に示すように2つの円管ジェットノズル群A1,A2から鋼帯通板ライン方向で斜めに対向した状態で冷却水を注水してジェット冷却し、鋼帯下面側についてはスプレー冷却した。後段ランナウトテーブ21で使用した冷却水は、水温30℃、水量密度を鋼帯上面側・下面側ともに2500L/min.m2、鋼帯上面側での噴射速度を4m/秒とした。
本発明例では、冷却終了後の鋼帯長手方向の平均温度は302℃であり、ほぼ目標どおりとなった。また、鋼帯長手方向温度偏差も50℃と目標値以内となった。なお、後段ランナウトテーブル21出側での鋼帯長手方向の温度チャートを図9に示す。
圧延後の熱延鋼帯を、前段ランナウトテーブル20では30℃の冷却水により550℃まで冷却し、引き続き、後段ランナウトテーブル21では、鋼帯上面側については図5に示すように2つの円管ジェットノズル群A1,A2から鋼帯通板ライン方向で斜めに対向した状態で冷却水を注水してジェット冷却し、鋼帯下面側についてはスプレー冷却した。後段ランナウトテーブ21で使用した冷却水は、水温30℃、水量密度を鋼帯上面側・下面側ともに3000L/min.m2、鋼帯上面側での噴射速度を4m/秒とした。
本発明例では、冷却終了後の鋼帯長手方向の平均温度は303℃であり、ほぼ目標どおりとなった。また、鋼帯長手方向温度偏差も40℃と目標値以内であって且つ好ましい温度範囲となった。発明例1に較べて鋼帯長手方向温度偏差が小さくなったが、これは発明例1よりも後段ランナウトテーブ21での冷却水量密度を大きくしたためであると考えられる。
圧延後の熱延鋼帯を、前段ランナウトテーブル20では30℃の冷却水により550℃まで冷却し、引き続き、後段ランナウトテーブル21では、鋼帯上面側については図5に示すように2つの円管ジェットノズル群A1,A2から鋼帯通板ライン方向で斜めに対向した状態で冷却水を注水してジェット冷却し、鋼帯下面側についてはスプレー冷却した。後段ランナウトテーブ21で使用した冷却水は、水温30℃、水量密度を鋼帯上面側・下面側ともに2500L/min.m2、鋼帯上面側での噴射速度を7m/秒とした。
本発明例では、冷却終了後の鋼帯長手方向の平均温度は297℃であり、ほぼ目標どおりとなった。また、鋼帯長手方向温度偏差も38℃と目標値以内であって且つ好ましい温度範囲となった。発明例1に較べて鋼帯長手方向温度偏差が小さくなったが、これは発明例1よりも後段ランナウトテーブル21での冷却水の噴射速度を大きくしたことにより、鋼帯上面での冷却水の液膜を貫通する作用が高まり、安定した核沸騰が得られたためであると考えられる。
圧延後の熱延鋼帯を、前段ランナウトテーブル20では30℃の冷却水により510℃まで冷却し、引き続き、後段ランナウトテーブル21では、鋼帯上面側については図5に示すように2つの円管ジェットノズル群A1,A2から鋼帯通板ライン方向で斜めに対向した状態で冷却水を注水してジェット冷却し、鋼帯下面側についてはスプレー冷却した。後段ランナウトテーブ21で使用した冷却水は、水温30℃、水量密度を鋼帯上面側・下面側ともに2000L/min.m2、鋼帯上面側での噴射速度を7m/秒とした。
本発明例では、冷却終了後の鋼帯長手方向の平均温度は298℃であり、ほぼ目標どおりとなった。また、鋼帯長手方向温度偏差も40℃と目標値以内であって且つ好ましい温度範囲となった。
圧延後の熱延鋼帯を、前段ランナウトテーブル20では30℃の冷却水により600℃まで冷却し、引き続き、後段ランナウトテーブル21では、鋼帯上面側については図5に示すように2つの円管ジェットノズル群A1,A2から鋼帯通板ライン方向で斜めに対向した状態で冷却水を注水してジェット冷却し、鋼帯下面側についてはスプレー冷却した。後段ランナウトテーブ21で使用した冷却水は、水温30℃、水量密度を鋼帯上面側・下面側ともに2800L/min.m2、鋼帯上面側での噴射速度を7m/秒とした。
本発明例では、冷却終了後の鋼帯長手方向の平均温度は301℃であり、ほぼ目標どおりとなった。また、鋼帯長手方向温度偏差も36℃と目標値以内であって且つ好ましい温度範囲となった。
圧延後の熱延鋼帯を、前段ランナウトテーブル20では30℃の冷却水により550℃まで冷却し、引き続き、後段ランナウトテーブル21では、鋼帯上面側については図5に示すように2つの円管ジェットノズル群A1,A2から鋼帯通板ライン方向で斜めに対向した状態で冷却水を注水してジェット冷却し、鋼帯下面側についてはスプレー冷却した。後段ランナウトテーブ21で使用した冷却水は、水温30℃、水量密度を鋼帯上面側・下面側ともに3000L/min.m2、鋼帯上面側での噴射速度を7m/秒とした。
本発明例では、冷却終了後の鋼帯長手方向の平均温度は297℃であり、ほぼ目標どおりとなった。また、鋼帯長手方向温度偏差も25℃と目標値以内であって且つ好ましい温度範囲となった。発明例1に較べて鋼帯長手方向温度偏差が小さくなったが、これは発明例1よりも後段ランナウトテーブル21での冷却水量密度を大きくし、且つ冷却水の噴射速度を大きくしたことにより、上述したような理由によって安定した核沸騰が得られたためであると考えられる。
圧延後の熱延鋼帯を、前段ランナウトテーブル20では30℃の冷却水により550℃まで冷却し、引き続き、後段ランナウトテーブル21では、鋼帯上面側については図8に示すように噴射ノズル8a,8bから噴射される高圧流体9による水切りパージを行いつつ、円管ラミナーノズル群5Aから冷却水を注水してラミナー冷却し、鋼帯下面側についてはスプレー冷却した。後段ランナウトテーブ21で使用した冷却水は、水温30℃、水量密度を鋼帯上面側・下面側ともに2500L/min.m2、鋼帯上面側での噴射速度を4m/秒とした。
本発明例では、冷却終了後の鋼帯長手方向の平均温度は294℃であり、ほぼ目標どおりとなった。また、鋼帯長手方向温度偏差も47℃と目標値以内となった。
圧延後の熱延鋼帯を、前段ランナウトテーブル20では30℃の冷却水により550℃まで冷却し、引き続き、後段ランナウトテーブル21では、鋼帯上面側については図8に示すように噴射ノズル8a,8bから噴射される高圧流体9による水切りパージを行いつつ、円管ラミナーノズル群5Aから冷却水を垂直状に注水してラミナー冷却し、鋼帯下面側についてはスプレー冷却した。後段ランナウトテーブ21で使用した冷却水は、水温30℃、水量密度を鋼帯上面側・下面側ともに2500L/min.m2、鋼帯上面側での噴射速度を7m/秒とした。
本発明例では、冷却終了後の鋼帯長手方向の平均温度は308℃であり、ほぼ目標どおりとなった。また、鋼帯長手方向温度偏差も38℃と目標値以内であって且つ好ましい温度範囲となった。発明例7に較べて鋼帯長手方向温度偏差が小さくなったが、これは発明例7よりも後段ランナウトテーブル21での冷却水の噴射速度を大きくしたことにより、鋼帯上面での冷却水の液膜を貫通する作用が高まり、安定した核沸騰が得られたためであると考えられる。
圧延後の熱延鋼帯を、前段ランナウトテーブル20では30℃の冷却水により550℃まで冷却し、引き続き、後段ランナウトテーブル21では、鋼帯上面側については図6に示すように注水位置の鋼帯通板ライン上流側・下流側に水切り用ロール7a,7bを配置して水切りを行いつつ、円管ラミナーノズル群A3から冷却水を垂直状に注水してラミナー冷却し、鋼帯下面側についてはスプレー冷却した。後段ランナウトテーブ21で使用した冷却水は、水温30℃、水量密度を鋼帯上面側・下面側ともに2500L/min.m2、鋼帯上面側での噴射速度を7m/秒とした。
本発明例では、冷却終了後の鋼帯長手方向の平均温度は306℃であり、ほぼ目標どおりとなった。また、鋼帯長手方向温度偏差も36℃と目標値以内であって且つ好ましい温度範囲となった。
圧延後の熱延鋼帯を、前段ランナウトテーブル20では30℃の冷却水により550℃まで冷却し、引き続き、後段ランナウトテーブル21では、鋼帯上面側については図7に示すように注水位置の鋼帯通板ライン下流側に水切り用ロール7を配置して水切りを行いつつ、円管ジェットノズル群A4から冷却水を鋼帯通板ライン下流側に向けて斜め(鋼帯面とのなす角度α:45°)に注水してジェット冷却し、鋼帯下面側についてはスプレー冷却した。後段ランナウトテーブ21で使用した冷却水は、水温30℃、水量密度を鋼帯上面側・下面側ともに2500L/min.m2、鋼帯上面側での噴射速度を7m/秒とした。
本発明例では、冷却終了後の鋼帯長手方向の平均温度は302℃であり、ほぼ目標どおりとなった。また、鋼帯長手方向温度偏差も37℃と目標値以内であって且つ好ましい温度範囲となった。
圧延後の熱延鋼帯を、前段ランナウトテーブル20では30℃の冷却水により550℃まで冷却し、引き続き、後段ランナウトテーブル21では、鋼帯上面側については図5に示すように2つのスリットジェットノズル群A1,A2から鋼帯通板ライン方向で斜めに対向した状態で冷却水を注水してジェット冷却し、鋼帯下面側についてはスプレー冷却した。後段ランナウトテーブ21で使用した冷却水は、水温30℃、水量密度を鋼帯上面側・下面側ともに2500L/min.m2、鋼帯上面側での噴射速度を4m/秒とした。
本発明例では、冷却終了後の鋼帯長手方向の平均温度は307℃であり、ほぼ目標どおりとなった。また、鋼帯長手方向温度偏差も43℃と目標値以内となった。
圧延後の熱延鋼帯を、前段ランナウトテーブル20では30℃の冷却水を使用し、その前半では水量密度2000L/min.m2で650℃まで冷却し、その後半では水量密度1000L/min.m2で550℃まで冷却した。引き続き、後段ランナウトテーブル21では、鋼帯上面側については図5に示すように2つの円管ジェットノズル群A1,A2から鋼帯通板ライン方向で斜めに対向した状態で冷却水を注水してジェット冷却し、鋼帯下面側についてはスプレー冷却した。後段ランナウトテーブ21で使用した冷却水は、水温30℃、水量密度を鋼帯上面側・下面側ともに2500L/min.m2、鋼帯上面側での噴射速度を4m/秒とした。
本発明例では、冷却終了後の鋼帯長手方向の平均温度は303℃であり、ほぼ目標どおりとなった。また、鋼帯長手方向温度偏差も45℃と目標値以内となった。
圧延後の熱延鋼帯を、30℃の冷却水を用いて、前段ランナウトテーブル20で550℃まで冷却し、引き続き、後段ランナウトテーブル21で冷却した。ランナウトテーブル全体を通じて、鋼帯上面側はラミナー冷却、鋼帯下面側はスプレー冷却とし、鋼帯上面側は冷却水の水量密度を1000L/min.m2、噴射速度を4m/秒、鋼帯下面側は冷却水の水量密度を1000/min.m2とした。
本比較例では、冷却終了後の鋼帯長手方向の平均温度は280℃であり、目標温度よりも20℃低くなった。また、鋼帯長手方向温度偏差も80℃と目標よりも大きくなってしまった。なお、後段ランナウトテーブル21出側での鋼帯長手方向の温度チャートを図10に示す。
特許文献1の方法に従い熱延鋼帯の冷却を行った。圧延後の熱延鋼帯を、30℃の冷却水を用いて、前段ランナウトテーブル20で550℃まで冷却し、引き続き、後段ランナウトテーブル21では鋼帯下面だけに冷却水で注水して冷却した。後段ランナウトテーブル21ではスプレー冷却とし、スプレーノズルから水量密度1000L/min.m2の冷却水を鋼帯下面に噴射した。
本比較例では、冷却終了後の鋼帯長手方向の平均温度は290℃であり、目標温度よりも若干低い程度であったが、鋼帯長手方向温度偏差は120℃と目標よりも大きくなってしまった。冷却が不安定になる500℃以下の温度域を鋼帯下面のみで冷却しても、遷移沸騰領域の通過が避けられないことから、鋼帯長手位置によって温度が急激に低くなったとものと考えられる。
特許文献2の方法に従い熱延鋼帯の冷却を行った。前段ランナウトテーブル20では30℃の冷却水により550℃まで冷却し、引き続き、後段ランナウトテーブル21では90℃の冷却水により冷却した。ランナウトテーブル全体を通じて、鋼帯上面側はラミナー冷却、鋼帯下面側はスプレー冷却とし、後段ランナウトテーブル21では、冷却水の水量密度を1000L/min.m2、鋼帯上面側の噴射速度を4m/sとした。
本比較例では、冷却終了後の鋼帯長手方向の平均温度は290℃であり、目標温度よりも若干低い程度であったが、鋼帯長手方向温度偏差は70℃と目標よりも大きくなってしまった。後段ランナウトテーブル21で温水を用いることにより遷移沸騰開始温度が低くなったが、やはり膜沸騰から遷移沸騰への変化を避けることができなかったため、鋼帯長手方向温度がばらついたものと考えられる。
特許文献4の方法に従い熱延鋼帯の冷却を行った。圧延後の熱延鋼帯を、前段ランナウトテーブル20では80℃の冷却水により400℃まで冷却し、引き続き、後段ランナウトテーブル21では30℃の冷却水により冷却した。ランナウトテーブル全体を通じて、鋼帯上面側はラミナー冷却、鋼帯下面側はスプレー冷却とし、後段ランナウトテーブル21では、冷却水の水量密度を1000L/min.m2、鋼帯上面側の噴射速度を4m/sとした。
本比較例では、前段ランナウトテーブル出側温度で400℃を目標としたが、鋼帯長手方向温度がハンチングしたため、この時点で鋼帯長手方向温度偏差が80℃となってしまった。このように前段ランナウトテーブル20出側温度がばらついた結果、後段ランナウトテーブル21の出側でも連動して鋼帯長手方向温度がばらつてしまい、結局、後段ランナウトテーブル出側温度の平均温度は295℃とほぼ目標どおりにはなったものの、鋼帯長手方向温度偏差は95℃と目標よりも大きくなってしまった。前段ランナウトテーブル20で温水を使用したことにより遷移沸騰開始温度が低くなったと思われるが、前段ランナウトテーブル20で400℃まで冷却するには遷移沸騰開始温度があまり下がらず、前段ランナウトテーブル20内で遷移沸騰領域を跨いでしまい、温度のばらつきが大きくなったものと考えられる。
特許文献5の方法に従い熱延鋼帯の冷却を行った。前段ランナウトテーブル20では、30℃の冷却水により550℃まで冷却し、引き続き、後段ランナウトテーブル21では、30℃で水量密度が200L/min.m2の冷却水により鋼帯上面側・下面側ともスプレー冷却で冷却した。
本比較例では、冷却終了後の鋼帯長手方向の平均温度は309℃となりほぼ目標温度となったものの、鋼帯長手方向温度偏差が70℃と目標よりも大きくなってしまった。前段ランナウトテーブル20において冷却水量密度を少なくすることにより、遷移沸騰開始温度は低くなったものの、膜沸騰から遷移沸騰への冷却形態の変化を避けることができなかったため、冷却終了後の温度がばらついたものと考えられる。
圧延後の熱延鋼帯を、前段ランナウトテーブル20では30℃の冷却水により550℃まで冷却し、引き続き、後段ランナウトテーブル21では、鋼帯上面側については図5に示すように2つの円管ジェットノズル群A1,A2から鋼帯通板ライン方向で斜めに対向した状態で冷却水を注水してジェット冷却し、鋼帯下面側についてはスプレー冷却した。後段ランナウトテーブ21で使用した冷却水は、水温30℃、水量密度を鋼帯上面側1500L/min.m2、鋼帯下面側1800L/min.m2、鋼帯上面側での噴射速度を4m/秒とした。
本比較例では、冷却終了後の鋼帯長手方向の平均温度は308℃であり、ほぼ目標どおりとなったが、鋼帯長手方向温度偏差が65℃と目標温度よりも大きくなってしまった。これは、後段ランナウトテーブル21での冷却水量密度が小さいために、安定した核沸騰が得られなかったためであると考えられる。
圧延後の熱延鋼帯を、前段ランナウトテーブル20では30℃の冷却水により450℃まで冷却し、引き続き、後段ランナウトテーブル21では、鋼帯上面側については図5に示すように2つの円管ジェットノズル群A1,A2から鋼帯通板ライン方向で斜めに対向した状態で冷却水を注水してジェット冷却し、鋼帯下面側についてはスプレー冷却した。後段ランナウトテーブ21で使用した冷却水は、水温30℃、水量密度を鋼帯上面側・下面側ともに2500L/min.m2、鋼帯上面側での噴射速度を4m/秒とした。
本比較例では、冷却終了後の鋼帯長手方向の平均温度は280℃であり、ほぼ目標どおりとなったが、鋼帯長手方向温度偏差は70℃と目標温度よりも大きくなってしまった。前段ランナウトテーブル20での鋼帯長手方向温度偏差をみると60℃であり、すでにこの時点で温度偏差が発生していた。これは、前段ランナウトテーブル20において500℃以下まで冷却したため、前段ランナウトテーブル20で膜沸騰から遷移沸騰への冷却形態の変化が生じたためであると考えられる。このため、後段ランナウトテーブル21で安定した核沸騰で冷却しても、もともと温度偏差が発生していたため、目標の温度偏差にすることができなかったものと考えられる。
2 ランナウトテーブル
3 コイラー
4a,4b 冷却水供給手段
5,5a〜5c 冷却水供給ノズル
6 噴射水流
7,7a,7b 水切り用ロール
8a,8b 噴射ノズル
9 高圧流体
10 放射温度計
20 前段ランナウトテーブル
21 後段ランナウトテーブル
A1〜A5 ノズル群
S 鋼帯
Claims (9)
- 熱間圧延後の熱延鋼帯を冷却水と接触させて冷却する方法において、
第一の冷却工程とこれに続く第二の冷却工程とを有し、
前記第一の冷却工程では、遷移沸騰開始温度よりも高い鋼帯温度で冷却を停止し、続く第二の冷却工程では、核沸騰となる水量密度の冷却水により冷却することを特徴とする熱延鋼帯の冷却方法。 - 第一の冷却工程では、350〜1200L/min.m2の水量密度の冷却水により冷却するとともに、500℃よりも高い鋼帯温度で冷却を停止し、続く第二の冷却工程では、少なくとも鋼帯上面に対して2000L/min.m2以上の水量密度の冷却水を注水し、500℃以下の鋼帯温度まで冷却することを特徴とする請求項1に記載の熱延鋼帯の冷却方法。
- 第一の冷却工程の前段では、1200L/min.m2を超える水量密度の冷却水により冷却し、続く同工程の後段では、350〜1200L/min.m2の水量密度の冷却水により冷却するとともに、500℃よりも高い鋼帯温度で冷却を停止し、続く第二の冷却工程では、少なくとも鋼帯上面に対して2000L/min.m2以上の水量密度の冷却水を注水し、500℃以下の鋼帯温度まで冷却することを特徴とする請求項1に記載の熱延鋼帯の冷却方法。
- 第一の冷却工程では、550〜600℃の鋼帯温度で冷却を停止し、続く第二の冷却工程では、少なくとも鋼帯上面に対して2500L/min.m2以上の水量密度の冷却水を注水することを特徴とする請求項2又は3に記載の熱延鋼帯の冷却方法。
- 第二の冷却工程において、少なくとも鋼帯上面をラミナー冷却又はジェット冷却で冷却するとともに、該ラミナー冷却又はジェット冷却における冷却水供給ノズルからの冷却水の噴射速度を7m/秒以上とすることを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却方法。
- 第二の冷却工程において、鋼帯上面に注水された冷却水を水切り手段により鋼帯両側の外方に排出させることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却方法。
- 水切り手段が、鋼帯上面の幅方向に配置されるロールであることを特徴とする請求項6に記載の熱延鋼帯の冷却方法。
- 水切り手段が、鋼帯上面の冷却水に吹き付けられる高圧流体であることを特徴とする請求項6に記載の熱延鋼帯の冷却方法。
- 2つの冷却水供給ノズル又は2つの冷却水供給ノズル群から噴射された冷却水が、鋼帯通板ライン方向で斜めに対向した状態で斜め上方から鋼帯上面に各々衝突した後、両冷却水流が鋼帯面上で衝突するように、冷却水供給ノズルから鋼帯上面に注水を行うことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却方法。
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