JP2008246488A - Method of cooling steel and apparatus for it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱間圧延された鋼材の冷却方法およびその装置に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for cooling a hot-rolled steel material.
近年、厚板等の熱間圧延鋼材に対して、冷却温度や冷却速度を制御する温度制御圧延プロセス(TMCP,Thermo-mechanical Controlled Processing)により材料に強度や靱性を付与することが行われている。制御圧延(制御冷却)における最初の温度範囲は700〜1000℃とかなり高温であるため、冷却媒体としては通常、水が使用される。冷却のやり方としては、配管の先端に取り付けたノズルから鋼材の上下面に向けて冷却水を噴射するのが普通である。冷却を行う時間は短いほど生産性が高いので、冷却水の量は増加の傾向にある。 In recent years, hot rolled steel materials such as thick plates have been given strength and toughness to materials by a temperature-controlled rolling process (TMCP, Thermo-mechanical Controlled Processing) that controls the cooling temperature and cooling rate. . Since the initial temperature range in the controlled rolling (controlled cooling) is as high as 700 to 1000 ° C., water is usually used as the cooling medium. As a cooling method, cooling water is usually sprayed from the nozzle attached to the end of the pipe toward the upper and lower surfaces of the steel material. Since the productivity is higher as the cooling time is shorter, the amount of cooling water tends to increase.
厚板製造設備の一例を図3に示す。1は素材であるスラブを加熱する加熱炉、2は加熱によってスラブの表面に生成されたスケール(酸化皮膜)を除去するスケールブレーカ、3は第1の圧延機、4は前記の温度制御圧延プロセスを実行する制御冷却装置、5は第2の圧延機、6は2次冷却装置、7は矯正機(レベラ)である。
制御冷却装置4における冷却水配管の一例を図4に示す。41は鋼材の幅方向に設けられたヘッダ、42は各ヘッダにほぼ等間隔に取り付けられたノズル、44は配管、45は流量調整機能付きの遮断弁である。例えば1本のヘッダ41は長さが約5mで、鋼材の長さ方向に3m間隔に複数本設けられ、これが配管44にまとめられ、1基の遮断弁45により冷却水の噴射、停止が行われる。ノズル42の1個当たりの水量は毎分例えば50〜200リッター程度である。
An example of the plate manufacturing equipment is shown in FIG. DESCRIPTION OF
An example of the cooling water piping in the control cooling device 4 is shown in FIG. 41 is a header provided in the width direction of the steel material, 42 is a nozzle attached to each header at approximately equal intervals, 44 is a pipe, and 45 is a shut-off valve with a flow rate adjusting function. For example, one
遮断弁45により冷却水の噴射を停止しても、鋼材の下面側では別に問題はないが、遮断弁45からノズル42までにかなりの距離があるので、上面側ではこの間の配管内の残留水がノズル42からしばらく滴下し続ける。この現象を「水漏れ」と称する。その時間は時におよそ30秒にも達する。
制御冷却では、板厚が50mm程度にまで薄くなっていることが多いので、残留水や水漏れの影響を受けやすい。とくに熱間圧延中の鋼材が冷却装置の位置で停止、あるいは揺動しているため、水漏れがあると鋼材が局部的に、あるいは長手方向に筋状に過冷却されるという現象が発生する。図5は鋼材の幅方向の表面の温度分布の例を示すグラフである。熱間圧延中に制御冷却によって表面平均温度が920℃から850℃まで低下した後、ノズルからは約30秒間にわたって水漏れが続いたため、ノズルの位置ごとに40〜100℃の温度低下が認められ、過冷却部分が発生している。
Even if the injection of the cooling water is stopped by the shut-off
In controlled cooling, the plate thickness is often as thin as about 50 mm, so that it is easily affected by residual water and water leakage. In particular, since the steel material being hot-rolled stops or swings at the position of the cooling device, if there is a water leak, a phenomenon occurs in which the steel material is supercooled locally or longitudinally in a streak shape. . FIG. 5 is a graph showing an example of the temperature distribution on the surface in the width direction of the steel material. After the surface average temperature decreased from 920 ° C. to 850 ° C. by controlled cooling during hot rolling, the nozzle continued to leak for about 30 seconds, so a temperature decrease of 40-100 ° C. was observed for each nozzle position. A supercooled part has occurred.
水漏れは、例えば遮断弁45を各ノズル42毎にその近傍に設ければ解決するが、ノズルの周辺は高温、かつ水しぶきがかかる場所で電気・電子作動の機器が設置できないばかりでなく、電磁式の弁でも水が完全に止まるまでに約5秒かかり、さらに弁の大きさや価格などを考慮すると、ノズル毎にこのようなものを取り付けることは現実的でない。
特許文献1、特許文献2には、鋼材の搬送ラインの片側に搬送方向と直角に設置された複数基の「水切りノズル群」から鋼材の表面に向けて流体を噴射して、鋼材の表面に残留する冷却水を排除することが記載されている。流体は、例えば空気である。また特許文献3では、同様の水切りノズルであるが、流体は水と空気とを混合したもの、としている。
For example, water leakage can be solved by providing a shut-off
In
しかしこれらの水切りノズルでは、一旦滞留した冷却水は排除できるが、ノズルからの水漏れが所定時間続く場合には対応できない。また、厚板の制御冷却のように板を停止させたり前後に揺動させたりする操業方法においては、水切りノズルでは局部的な過冷却に十分対処することはできない。
本発明は、従来の技術におけるこれらの問題点を解消し、現実的な手段で水漏れを完全に防止するようにした鋼材の冷却方法およびその装置を実現することを目的とする。 An object of the present invention is to realize a steel material cooling method and apparatus for solving these problems in the prior art and completely preventing water leakage by a practical means.
本発明の鋼材の冷却方法は、配管の先端に取り付けた複数基のノズルから冷却水を噴射して熱間圧延された鋼材を冷却するに際して、前記各ノズルの直近に水漏れ防止手段を設けて残留水を遮断することを特徴とし、望ましくは前記の鋼材の冷却が、冷却開始温度が700〜1000℃、冷却停止温度が600〜900℃の範囲である前記の鋼材の冷却方法である。 The steel material cooling method of the present invention is provided with water leakage prevention means in the immediate vicinity of each nozzle when cooling hot-rolled steel material by injecting cooling water from a plurality of nozzles attached to the tip of a pipe. Residual water is cut off, and preferably the cooling of the steel material is the cooling method of the steel material, wherein the cooling start temperature is in the range of 700 to 1000 ° C and the cooling stop temperature is in the range of 600 to 900 ° C.
また本発明の鋼材の冷却装置は、配管の先端に取り付けた複数基のノズルから熱間圧延された鋼材に冷却水を噴射する鋼材の冷却装置において、前記各ノズルの直近に残留水を遮断する水漏れ防止手段を設け、あるいはさらに前記の冷却装置の設置範囲で、鋼材の搬送方向側面から鋼材の幅方向に流体を噴射する水切りノズル群を設けたことを特徴とし、望ましくは前記の水漏れ防止手段が前記ノズルと一体に結合されているものであり、また前記の水漏れ防止手段が配管内の水圧により作動するものである前記の鋼材の冷却装置である。 Moreover, the steel material cooling device of the present invention is a steel material cooling device that injects cooling water from a plurality of nozzles attached to the tip of a pipe to hot-rolled steel material, and blocks residual water in the immediate vicinity of each nozzle. Water leakage prevention means is provided, or further, in the installation range of the cooling device, a water draining nozzle group for injecting fluid in the width direction of the steel material from the side surface in the steel material conveyance direction is provided. In the steel material cooling device, the prevention means is integrally coupled with the nozzle, and the water leakage prevention means is operated by water pressure in the pipe.
本発明によれば、ノズルの直近で水を遮断するので配管内に残留する水がほとんどなく、水漏れによる局部的な過冷却の発生が防止されて硬度むらがなくなり、鋼材の品質が向上することによりTMCP圧延を安定して行うことができるという、すぐれた効果を奏する。 According to the present invention, water is shut off in the immediate vicinity of the nozzle, so that there is almost no water remaining in the piping, local overcooling due to water leakage is prevented, hardness unevenness is eliminated, and the quality of the steel material is improved. Thus, the excellent effect that TMCP rolling can be performed stably is achieved.
本発明の水漏れ防止装置の一例を図1により説明する。この図はノズルと、その上流側にねじ込み等により一体に結合した水漏れ防止装置とを示す断面図で、42はノズル、421は噴出孔である。43は筒状の水漏れ防止装置で、筒体の内部に弁座431、弁体432、釣り合いばね433、ばね支え(ばね座)434が上流側からこの順に組み込まれている。ばね支え434の位置、あるいは釣り合いばね433のばね力を調整することにより、図の上方から作用する水圧が所定値以下になると、弁体432が弁座に押しつけられて水流が遮断され、釣り合いばね433のばね力に打ち勝つ水圧が作用すれば弁体432は弁座431から離れ、水が流れる。したがって、たとえば冷却水の最大流量のときの水圧が0.4MPa、最小流量の時の水圧が0.04MPaであるとき、ばねの作動圧力(弁がふさがるときの水圧)を0.025MPaに調整しておけば、最小流量の場合でも冷却水を流せば弁が開いて水を通し、停止すれば水圧が作用しなくなるので弁がふさがり、この先には滞留水はないので水漏れは発生しない。このように、水漏れ防止装置とノズル先端との距離を少なくし、この部分の容積を最小とすることが水漏れ防止に有効である。なお、弁座431の上流側に、ごみを除去するフィルタを設けてもよい。
An example of the water leakage preventing apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. This figure is a cross-sectional view showing a nozzle and a water leakage prevention device integrally connected to the upstream side thereof by screwing or the like, wherein 42 is a nozzle, and 421 is an ejection hole.
図2は本発明の制御冷却装置を設置した圧延機間の搬送テーブルの平面図で、46は搬送ローラ、47は水切りノズルである。この上に、図示しない冷却水配管がある。
水切りノズル47は従来の技術の項で説明したものと同様のもので、鋼材Pの搬送方向側面から鋼材Pの幅方向に空気等の流体を噴射する。前記の水漏れ防止装置によって冷却水停止後の水漏れは防止しても、すでに噴射されて鋼材Pの表面に残っている滞留水を完全に除去することはできないので、特に冷却停止後すぐには圧延を開始しない鋼材に対して、水切りノズル47を併用すると一層効果的である。
FIG. 2 is a plan view of a conveyance table between rolling mills equipped with the control cooling device of the present invention, 46 is a conveyance roller, and 47 is a draining nozzle. Above this, there is a cooling water pipe (not shown).
The
(実施例1)
図3における第1の圧延機3で表面温度920℃で仕上げた板厚45mmの圧延材を、制御冷却装置4で850℃まで冷却した。制御冷却装置4の各ノズルには図1に示した水漏れ防止装置43を取り付けてある。冷却停止後、冷却水の滴下は5秒程度で停まり、水漏れによる過冷却は発生しなかった。ついで第2の圧延機5により板厚22mmに仕上げた。製品の表面硬度差はHVで20以内で、良好であった。
Example 1
The rolled material having a sheet thickness of 45 mm finished at the surface temperature of 920 ° C. by the first rolling
(実施例2)
この実施例では、図2に示した水切りノズル47を取り付け、冷却停止後に鋼材上の滞留水を除去するようにした。
第1の圧延機3で表面温度920℃で仕上げた板厚45mmの圧延材を、制御冷却装置4で850℃まで冷却した。冷却停止後の冷却水の滴下は5秒以内であり、水漏れによる過冷却は発生しなかった。しかし第2の圧延機5が前の材料を圧延中であったため、圧延待ちが30秒発生し、この間に水切りノズル47により滞留水を除去した。ついで第2の圧延機5により板厚22mmに仕上げた。製品の表面硬度差はHVで20以内で、良好であった。
(Example 2)
In this embodiment, the
The rolled material having a sheet thickness of 45 mm finished at the surface temperature of 920 ° C. by the first rolling
(比較例1)
第1の実施例と同様、図3における第1の圧延機3で表面温度920℃で仕上げた板厚45mmの圧延材を、制御冷却装置4で850℃まで冷却した。ただし制御冷却装置4の各ノズルには水漏れ防止装置43は取り付けなかった。冷却停止後、冷却水の滴下は約30秒間続き、ついで第2の圧延機5により板厚22mmに仕上げたが、製品を検査したところ、過冷却部分にHVで80以上の表面硬度差が見られ、この製品は不合格となった。
(Comparative Example 1)
As in the first example, the rolled material having a sheet thickness of 45 mm finished at the surface temperature of 920 ° C. by the
(比較例2)
この比較例では、実施例2と同様に図2に示した水切りノズル47を取り付け、冷却停止後に鋼材上の滞留水を除去するようにした。ただし制御冷却装置4の各ノズルには水漏れ防止装置43は取り付けなかった。
第1の圧延機3で表面温度920℃で仕上げた板厚45mmの圧延材を、制御冷却装置4で850℃まで冷却した。冷却停止後、水切りノズル47によって滞留水は除去したが、第2の圧延機5の圧延待ちの間、冷却装置のノズルからは約30秒間にわたって水漏れが続いたので、ノズル直下の圧延材は局部的に約120℃以上過冷却された。第2の圧延機5により板厚22mmに仕上げた後、製品を検査したところ、過冷却部分にHVで110以上の表面硬度差が見られ、この製品は不合格となった。
(Comparative Example 2)
In this comparative example, the draining
The rolled material having a sheet thickness of 45 mm finished at the surface temperature of 920 ° C. by the
1 加熱炉
2 スケールブレーカ
3 第1の圧延機
4 制御冷却装置
5 第2の圧延機
6 強制冷却装置
7 矯正機(レベラ)
41 ヘッダ
42 ノズル
43 水漏れ防止装置
44 配管
45 遮断弁
46 搬送ローラ
47 水切りノズル
421 噴出孔
431 弁座
432 弁体
433 釣り合いばね
434 ばね支え(ばね座)
P 鋼材(厚板)
DESCRIPTION OF
41
P Steel (thick plate)
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