JP2009279629A - 熱延鋼板の製造装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼板先端の通板トラブルや擦り傷を生じずに、圧延機の最終スタンド出側の短距離間で鋼板を急速に冷却できる冷却設備を提供し、この冷却設備を用いて、フェライト結晶粒が微細で高強度の熱延薄鋼板を安定して製造する。
【解決手段】鋼板１の熱間仕上圧延機２、複数設置される搬送テーブルローラー５と、隣接する二基の搬送テーブルローラー５、５の間の複数の位置に配置され、鋼板１に向けて扇状又は円錐状に冷却水４ｃを噴射する複数の鋼板冷却用スプレーノズル４ｂを有する第１の鋼板冷却装置１１とを備える熱延鋼板の製造装置１０である。所定の張力を付与された後の鋼板１の搬送時に、複数の搬送テーブルローラー５の設置位置が上昇位置及び下降位置の範囲で変更自在である。これにより、複数の鋼板冷却用スプレーノズル４ｂから噴射される冷却水４ｃが鋼板１に衝突する有効冷却域を拡大できるので、熱間仕上圧延機２の最終スタンド出側の短距離間で鋼板１を急速に冷却できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱延鋼板の製造装置に関し、具体的には、熱間圧延を終了した鋼板を確実に急冷することにより、炭素鋼のフェライト結晶粒径が微細化された熱延鋼板を製造することができる熱延鋼板の製造装置に関する。

構造部材として用いられる鋼材の強度を高めればその使用量を削減することができるので、資源の節約に繋がる。特に自動車に多量に用いられる薄鋼板の高強度化は自動車の軽量化に寄与し、省エネルギーやＣＯ_２排出削減に繋がるため、近年重要視されている。

周知のように、鋼材の高強度化法として、固溶強化、析出強化さらには変態強化等といった様々な冶金的手段が用いられるが、フェライト結晶粒の微細化による強化法は、靱性や疲労強度の改善も期待できるとともに、希少資源である特殊な元素を用いずに鋼材を高強度化できることから、将来的に極めて有望な強化法である。しかしながら、フェライト結晶粒を微細化するための製造技術は必ずしも十分には確立されているとはいえない。

例えば、微細なフェライト組織を有する鋼板の製造技術として、特許文献１には、熱間圧延機の最終圧延パスの直後の０．４秒間以内の短時間で鋼板を所定温度以下まで急冷する方法に係る発明が開示される。しかし、一般的な熱間圧延機の冷却装置は、最終スタンドの約１０ｍ下流側に設けられているので、仮に、熱間圧延を終了した鋼板を、１０ｍ／ｓ（６００ｍｐｍ）という高速の搬送速度で搬送したとしても、冷却開始までに１秒間も要してしまい、０．４秒間以内で鋼板を所定温度まで冷却することは到底できない。

一般的に熱間圧延機と冷却装置とが離れて設置される理由は、その間に計測機器を設置して熱間圧延を終了した鋼板の厚み、幅さらには温度等を測定するが、これらの計測機器は鋼板の上に冷却水が存在すると機能しないとともに、厚み計はその計測結果をフィードバックして板厚制御に用いるために応答性を高める狙いから極力圧延機に近づけて配置することが望ましいからである。このため、必然的に、上流から下流へ向けて熱間圧延機、計測機器及び冷却装置の順に配置される。

また、フェライト結晶粒の微細化のための冷却では高い冷却速度も求められており、上述した特許文献１には４００℃／秒以上の冷却速度が開示される。所定温度までの冷却終了時間の短縮、高冷却速度と、厚み計のミル近接配置の必要性とを勘案すれば、極めて冷却能力が高く、これにより装置長を短縮できるコンパクトな冷却装置を、熱間圧延機、冷却装置及び計測機器の順で配置することが有効である。

急冷装置をコンパクト化するには、短距離間に冷却水の噴流を密集させる必要があり、しかも強冷却のためには高圧スプレーを直接鋼板に当てて沸騰膜を破る方式が有効である。図７は、特許文献２により開示された発明により鋼板１に冷却水を噴射する状況を示す説明図である。同図に示すように、特許文献２には、鋼板搬送用のテーブルローラー５、５により搬送される鋼板１に上下面に、熱間圧延機の出側に配置する強冷却装置である水冷装置内の冷却水ヘッダー４により鋼板１の近距離から柱状のジェット水４ａを噴射することが開示される。

しかし、図７に示すように、この冷却装置では、鋼板１の下面へ噴射する柱状のジェット水４ａは、隣接するテーブルローラー５、５の間でしか噴射することができず、また鋼板１の上下の対称性を保つ必要性から、鋼板１の上面へのジェット水も、下面の冷却に対向する位置でしか噴射することができない。このため、特許文献２により開示された発明では、冷却水ヘッダー４により構成される強冷ゾーンが鋼板１の搬送方向について間欠した配置となるので、冷却装置全体における鋼板１の平均冷却速度は、この強冷ゾーンにおける鋼板１の冷却速度よりも大幅に低下する。図７に示す例では、テーブルローラー５のロール径に対して広いローラー間隔を設定することにより強冷ゾーンを何とか確保しようとしているものの、それでも隣接するテーブルローラー５、５の間の距離に対して５０％以下の強冷ゾーンしか確保できない。

図８は、特許文献３により開示された、さらにコンパクトな急速冷却装置３を示す説明図である。この急速冷却装置３では、冷却ノズルが鋼板１の走行方向について密に並設されているので、装置全体の冷却速度を極めて大きくすることが可能である。しかし、図８では、それを実現するために本来配置される鋼板搬送用のテーブルローラーが省略されている。すなわち、図８に示す例では、熱間圧延機２と冷却装置出側のピンチロール６との間には僅かに１本のテーブルローラー５が配置されるのみで、このテーブルローラー５の上下流側では、鋼板１に近接して配置される通板用ガイド板７、７に設けられた多数の貫通穴を通じて、鋼板１の表面に冷却水がほぼ連続的に噴射される。
特開２００５−２１３５９５号公報 特許第３７７３２１６号公報 特開２００５−３４２７６７号公報

しかし、特許文献３により開示された急速冷却装置３では、鋼板１自体にある程度の剛性がある場合にはあまり問題ないものの、鋼板１が例えば薄厚材、狭幅材あるいは軟質材であるといったように鋼板１の剛性が小さい場合には、鋼板１の先端が、急速冷却装置３に進入した際に鋼板１に近接して配置される通板用ガイド板７に干渉し、円滑な走行が難しくなるために、急速冷却装置３を通過できずに通板不良を生じる可能性がある。

また、鋼板１が波打ち形状を有するような場合には、鋼板１の先端部が通過した後に鋼板１の波打ち部の腹が通板用ガイド板７と擦れ合って、鋼板１に擦り傷を生じるおそれもある。

本発明者らは、この課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、搬送テーブルローラー、及び鋼板冷却用スプレーノズルの相対的な設置位置を、鋼板の搬送時に変更自在とすること、例えば、搬送テーブルローラーの設置位置を、例えば上下方向に、鋼板の搬送時に変更することができるようにすることによって、装置長を短縮できるコンパクトな冷却装置を実現でき、これにより、熱間圧延機、冷却装置及び計測機器の順で配置できるようになることを知見し、さらに検討を重ねて、本発明を完成した。

本発明は、最も広義には、鋼板の熱間仕上圧延機と、この熱間仕上圧延機の最終スタンドの出側に設置される複数の搬送テーブルローラーと、隣接する二基の搬送テーブルローラーの間に配置され、鋼板に向けて扇状又は円錐状に冷却水を噴射する複数の鋼板冷却用スプレーノズルを有する第１の鋼板冷却装置と、複数の搬送テーブルローラーの下流に配置され、鋼板に張力を付与する張力付与装置とを備え、複数の搬送テーブルローラー、及び複数の鋼板冷却用スプレーノズルの相対的な設置位置を、前記鋼板の搬送時に変更することができることを特徴とする熱延鋼板の製造装置であり、又は、熱間圧延を行われて、複数設置される搬送テーブルローラーにより搬送される鋼板に向けて、隣接する二基の搬送テーブルローラーの間に配置される、第１の鋼板冷却装置に設けられる複数の鋼板冷却用スプレーノズルから、扇状又は円錐状に冷却水を噴射することによりこの鋼板を冷却することによって熱延鋼板を製造する際に、鋼板に張力が付与されている時に、複数の搬送テーブルローラー、及び複数の鋼板冷却用スプレーノズルの相対的な設置位置を変更することを特徴とする熱延鋼板の製造方法である。

また、本発明は、鋼板の熱間仕上圧延機と、この熱間仕上圧延機の最終スタンドの出側に設置される複数の搬送テーブルローラーと、隣接する二基の搬送テーブルローラーの間に配置され、鋼板に向けて扇状又は円錐状に冷却水を噴射する複数の鋼板冷却用スプレーノズルを有する第１の鋼板冷却装置と、複数の搬送テーブルローラーの下流に配置され、鋼板に張力を付与する張力付与装置とを備え、複数の搬送テーブルローラーの設置位置を、鋼板の搬送時に変更することができることを特徴とする熱延鋼板の製造装置であり、又は、熱間圧延を行われて、複数設置される搬送テーブルローラーにより搬送される鋼板に向けて、隣接する二基の搬送テーブルローラーの間に配置される、第１の鋼板冷却装置に設けられる複数の鋼板冷却用スプレーノズルから、扇状又は円錐状に冷却水を噴射することによりこの鋼板を冷却することによって熱延鋼板を製造する際に、鋼板に張力が付与されている時に、複数の搬送テーブルローラーの設置位置を、例えば上昇位置及び下降位置の範囲で変更することを特徴とする熱延鋼板の製造方法である。

これらの本発明において「隣接する二基の搬送テーブルローラーの間」を単に「搬送テーブルローラー間」と呼称すると、本発明における第１の鋼板冷却装置は、鋼板の搬送方向に連続する複数の搬送テーブルローラー間に配置され、鋼板に向けて扇状又は円錐状に冷却水を噴射する複数の鋼板冷却用スプレーノズルを有するものである。

さらに、具体的に説明すると、この本発明における第１の鋼板冷却装置は、上述した鋼板冷却用スプレーノズルを鋼板の幅方向へ並設されてなるスプレーノズル列、又はこのプレーノズル列からなる冷却水ヘッダーを、鋼板の搬送方向に連続する複数の搬送テーブルローラー間にそれぞれ有するものである。

これらの本発明において、テーブルローラーの下流に配置され、鋼板に張力を付与する張力付与装置としては、例えば、（ａ）鋼板の巻取り装置や、（ｂ）熱間仕上圧延と、鋼板の巻取り装置の上流に配置される計測機器との間に配置され、鋼板を上下から挟み回転制御される一対のピンチロール等を例示することができる。

これらの本発明によれば、複数の鋼板冷却用スプレーノズルから噴射される冷却水が鋼板に衝突する領域を拡大することが可能になり、これにより、熱間仕上圧延機の最終スタンド出側の短距離間で鋼板を急速に冷却することができるようになる。

これらの本発明では、複数の鋼板冷却用スプレーノズルから噴射される冷却水が、（ａ）複数の搬送テーブルローラーが上昇位置に設置される場合にはその一部が複数の搬送テーブルローラーに衝突するとともに、（ｂ）複数の搬送テーブルローラーが下降位置に設置される場合には複数の搬送テーブルローラーに衝突しないことが望ましい。

これらの本発明では、複数の鋼板冷却用スプレーノズルそれぞれから噴射される冷却水が、複数の搬送テーブルローラーが下降位置に設置される場合には、ほぼ連続的に鋼板に衝突することが望ましい。

これらの本発明では、鋼板の上方に配置され、第１の鋼板冷却装置が有する冷却能力と同等以上の冷却能力を有する第２の鋼板冷却装置を備えることが望ましい。
これらの本発明では、複数の搬送テーブルローラーが下降位置に設置される場合には、複数の搬送テーブルローラーの最上点が、複数の鋼板冷却用スプレーノズルの先端よりも高い位置に存在することが望ましい。

さらに、これらの本発明では、複数の搬送テーブルローラーが、上昇位置及び下降位置の間の任意の位置に配置され、複数の鋼板冷却用スプレーノズルから噴射される冷却水が複数の搬送テーブルローラーに衝突する程度を変更可能であることが望ましい。

本発明によれば、鋼板の先端の通板トラブルや擦り傷を生じることなく、熱間仕上圧延機の最終スタンド出側の短距離間で鋼板を急速に冷却することができ、これにより、フェライト結晶粒が微細で高強度の熱延鋼板を安定して製造することができる。

以下、本発明に係る熱延鋼板の製造装置及び製造方法を実施するための最良の形態を、詳細に説明する。
はじめに、本発明の基となる基礎的な知見について説明する。

一般に、熱間仕上圧延機は、鋼板の先端付近では低めの速度で圧延し、鋼板の先端が巻取り装置に到達して熱間仕上圧延機と巻取り装置との間で所定の張力が付与された後に加速する。鋼板の中間は高めの一定速度で圧延し、鋼板の尾端が熱間仕上圧延機を抜けるまでに減速する。このため、圧延速度が最高速となり冷却装置に最大の能力が求められるのは、鋼板に所定の張力が付与される期間である。

一方、搬送テーブルローラーは、鋼板の先端及び尾端が通過する、鋼板の無張力時には鋼板を支持するために必須の設備であるものの、熱間仕上圧延機と巻取り装置との間、あるいは熱間仕上圧延機と冷却装置の出側に設けられるピンチロールとの間で鋼板に所定の張力が付与された時以降は、ある程度の限定された区間であれば不要である。すなわち、この区間であれば、搬送テーブルローラーを鋼板から離して退避させることが可能である。

そこで、鋼板の先端が通過して鋼板に所定の張力が付与された後に、複数の搬送テーブルローラー、及び複数の鋼板冷却用スプレーノズルの相対的な設置位置を変更すること、本実施の形態では、複数の搬送テーブルローラーの設置位置を変更すること、具体的には、複数の搬送テーブルローラーを鋼板から離して退避させて、複数の鋼板冷却用スプレーノズルから噴射される冷却水の一部が、複数の搬送テーブルローラーに衝突してしまうために鋼板には衝突しないことを抑制することによって、複数の鋼板冷却用スプレーノズルそれぞれから噴射される冷却水が鋼板に衝突する領域（本明細書では「有効冷却域」ともいう）を高めることができ、これにより、熱間仕上圧延機の最終スタンドの出側の短距離間であっても鋼板を急速に冷却できるようになる。

また、複数の搬送テーブルローラーの待避機構と複数の鋼板冷却用スプレーノズルとについて種々検討した結果、以下の方式を用いることが、安定かつ合理的に鋼板を冷却するためには最も望ましいことを知見した。

（ｉ）搬送テーブルローラーの移動方向、すなわち退避方向は、その軸方向や鋼板の搬送方向と平行な方向ではなく、下方向（上下方向）とすること、すなわち、搬送テーブルローラーを、所定の張力を付与された鋼板の搬送時に昇降させることが最も望ましいこと。

（ｉｉ）鋼板冷却用スプレーノズルとして、鋼板に向けて扇状又は円錐状の広角度に広がるタイプの冷却水の噴射を行うことができるノズル、すなわちコーンやフラット等のノズルを用い、搬送テーブルローラーの下降により有効冷却域を拡大し、この有効冷却域を最大に拡大して、複数の鋼板冷却用スプレーノズルから噴射される冷却水が鋼板にほぼ連続して衝突するようにすることが最も望ましいこと。

（ｉｉｉ）搬送テーブルローラーの昇降量は、この搬送テーブルローラーの直径程度とし、搬送テーブルローラーが最下降位置に移動した際にも、鋼板冷却用スプレーノズルの先端がこの搬送テーブルローラーの最上面より上方に位置しないようにすることが望ましいこと。

（ｉｖ）鋼板の先端の通板等の非定常圧延時には、搬送テーブルローラーは、下降させずに正規のパスライン位置に配置し、水冷は行わない（以下、「ケース１」という。）。あるいは、噴射される冷却水の一部が搬送テーブルローラーに衝突し流路が狭められること、すなわち有効冷却域が減少することを考慮した上で冷却する（以下、「ケース２」という）。

（ｖ）非定常圧延部は、鋼板の先端のみとは限らず、鋼板の尾端部も同様に鋼板の搬送性を重視して、搬送テーブルローラーを下降させずに正規のパスライン位置に配置することが望ましい。一般に、鋼板の先端や尾端の非定常圧延時には圧延速度が小さいのに対し、定常圧延時には圧延速度が大きい。例えば、鋼板の先端等の非定常圧延時の圧延速度が６００ｍｐｍである場合には定常圧延時の圧延速度の最高値は１２００ｍｐｍ程度である。このため、定常圧延時の有効冷却域を最大とすれば、非定常圧延時に約（１／２）の有効冷却域を確保できれば、非定常圧延時にも定常圧延時とほぼ同等の冷却効果を得られる。

（ｖ）途中の加速段階では、速度に応じて冷却水の流量を調整可能としておくことが望ましい。

（ｖｉ）非定常圧延時の冷却方式としてケース２を選択する場合は、搬送テーブルローラーの昇降位置を調整することによって、有効冷却域の大きさを調整することも可能である。

（ｖｉｉ）搬送テーブルローラーが熱間圧延機のハウジング内に設置されている場合、通常は搬送テーブルローラーの駆動軸がハウジングポストの貫通穴を貫通しているので、搬送テーブルローラーを昇降させるにはこの貫通穴を上下方向への長穴に変更する必要があるが、これではハウジングポストの強度低下を招くので、搬送テーブルローラーをチェーンやベルトによる駆動、あるいは小型モーターによって、自立駆動することが望ましい。

次に、本発明に係る熱延鋼板の製造装置及び製造方法を実施するための最良の形態を、添付図面を参照しながら、詳細に説明する。なお、以降の最良の形態の説明では、搬送テーブルローラーを上下方向に昇降自在に配置する場合を例にとる。

図１は、本発明に係る熱延鋼板の製造装置１０の全体構成を示す説明図であり、図２〜５は、搬送テーブルローラー５の昇降に伴う、鋼板冷却用スプレーノズル４ａから噴射される冷却水の状況を示す説明図であって、図２は、鋼板１に所定の張力が付与された後の定常圧延時の冷却状態を、鋼板１の下面側について示すものであり、搬送テーブルローラー５がその直径に相当する距離以内で下降して配置される状況を示し、図３は図２に示す状況における鋼板１を上方から透視した状態で示す説明図であり、図４、５は、いずれも、鋼板に所定の張力が付与されていない非定常圧延時における上述したケース１、２に相当する状態を示す説明図である。

図１に示すように、この製造装置１０は、熱間仕上圧延機２と、搬送テーブルローラー
５と、第１の鋼板冷却装置１１と、第２の鋼板冷却装置１２と、ピンチロール６と、巻取り装置１４と備えるので、これらの構成要素について順次説明する。

（熱間仕上圧延機２）
熱間仕上圧延機２は、鋼板に熱間仕上圧延を行う周知慣用の熱間仕上圧延機であればよいので、熱間仕上圧延機２に関する説明は省略する。

（第１の鋼板冷却装置１１、第２の鋼板冷却装置１２）
第１の鋼板冷却装置１１は、冷却水ヘッダー４に接続される鋼板冷却用スプレーノズル４ｂを多数有する。この鋼板冷却用スプレーノズル４ｂは、隣接する二基の搬送テーブルローラー５、５の間に配置され、鋼板１へ向けて扇状又は円錐状に冷却水４ｃを噴射する。本実施の形態では、鋼板冷却用スプレーノズル４ｂは、広がり角８０度のフラットスプレー型のノズルである。

この鋼板冷却用スプレーノズル４ｂは、隣接する搬送テーブルローラー５、５同士の間のパスラインよりも２９８ｍｍ低い位置に設置される。
図３に示すように、鋼板冷却用スプレーノズル４ｂは、上方から見てライン方向に対して５３．１度のねじり角で設置される。噴射された冷却水４ｃは鋼板１の下面に対し長さ５００ｍｍの線状に衝突する。これはライン方向では４００ｍｍの広がりとなり、隣接する搬送テーブルローラー５、５の軸芯間の距離に相当する。また、鋼板１の幅方向には３００ｍｍの広がりとなるが、噴射される冷却水４ｃの水量密度を高めるために、鋼板冷却用スプレーノズル４ｂは鋼板１の幅方向にその１／３幅、すなわち１００ｍｍ間隔で設置される。鋼板冷却用スプレーノズル４ｂには圧力約１．５ＭＰａで冷却水が供給され、第１の冷却装置１１全体での平均流量密度（片面）が２０ｍ^３／ｍ^２分となるように、鋼板冷却用スプレーノズル４ｂのノズル孔径が設定される。

また、鋼板１の上面側の上方には、第１の鋼板冷却装置１１が有する冷却能力と同等である冷却能力を有する第２の鋼板冷却装置１２が設置される。なお、第２の鋼板冷却装置１２の冷却能力を、第１の鋼板冷却装置１１の冷却能力以上と設定してもよい。

鋼板冷却用スプレーノズル４ｂの形式は、フラットタイプに限定する必要はなく、所定の広がり角を有するものであれば良い。
鋼板冷却用スプレーノズル４ｂの鋼板１幅方向の設置間隔や水圧、流量は、いずれも、必要に応じて適宜選択して決定すればよい。

本実施の形態では、第１の鋼板冷却装置１１及び第２の鋼板冷却装置１２は、いずれも、熱間仕上圧延機２の最終スタンドの直後から４ｍの区間に渡って設置される。
本実施の形態では、第１の鋼板冷却装置１１及び第２の鋼板冷却装置１２は、以上のように構成される。

（ピンチロール６）
ピンチロール６は、第１の鋼板冷却装置１１及び第２の鋼板冷却装置１２の下流にこれらに隣接して配置され、熱間仕上圧延機２との間の鋼板１に張力を付与する。

具体的には、ピンチロール６は、熱間仕上圧延２と、鋼板の巻取り装置１４の上流に配置される計測機器８との間に配置され、上下一対のロールからなり、鋼板１を上下から挟み回転制御される。

ピンチロール６は、鋼板１の表面に存在する冷却水を除去する水切り機能を有し、下流側への冷却水の流出を防止するとともに、回転制御されることにより、鋼板１の先端の通過直後から上流側の第１の鋼板冷却装置１１及び第２の鋼板冷却装置１２内に存在する鋼板１に対して所定の張力を付与する。

この「所定の張力」とは、搬送テーブルローラー５を下降させた後においても、熱間仕上圧延機２とピンチロール６との間で鋼板１が撓まずに略水平を保つために必要十分な張力を意味する。過大な張力設定は鋼板１に伸び変形を生じさせてしまう恐れがあり、ピンチロール６自体も不必要に強大なものにする必要が生じてしまうからである。

なお、本実施の形態では、図１に示すように、このピンチロール６の下流側に、計測機器８が配置されており、第１の鋼板冷却装置１１及び第２の鋼板冷却装置１２による冷却を終了した鋼板１の厚み、幅さらには温度等が測定される。

また、図１における符号１３は、結晶粒微細化を行わない熱延鋼板を製造する場合に用いる第３の鋼板冷却装置である。この第３の鋼板冷却装置１３は、熱間圧延工程に配置される周知慣用の冷却装置である。第３の鋼板冷却装置１３を配置する理由は、結晶粒微細化を行わない熱延鋼板を製造する場合には高い冷却能力を必要としないとともに、計測機器８の下流側に配置される第３の鋼板冷却装置１３により鋼板を冷却したほうが、上述したように、計測機器８による鋼板１の測定や、厚み計による鋼板１の板厚のフィードバック制御を確実に行うことができるからである。

本実施の形態では、ピンチロール６は以上のように構成される。

（搬送テーブルローラー５）
本実施の形態では、搬送テーブルローラー５は、熱間仕上圧延機２の最終スタンドの出側に複数設置される。

本実施の形態の搬送テーブルローラー５は、直径３００ｍｍのテーブルローラーであって、鋼板１の走行方向（以下「ライン方向」という）に４００ｍｍ間隔で並設される。搬送テーブルローラー５は、圧延される鋼板１の速度と同じか、あるいは若干の速度差を持って回転制御される。

本実施の形態では、これら多数の搬送テーブルローラー５のうち、熱間仕上圧延機２の最終スタンドに近い１０本の搬送テーブルローラー５がパスラインを基準に２００ｍｍの範囲で下降し、かつ復帰可能な昇降機構を有する。この昇降は、１０本の搬送テーブルローラー５とその駆動モーターを搭載するフレーム全体を昇降させることが簡便であるが、搬送テーブルローラー５を数本毎にまとめて昇降させるように構成してもよいし、搬送テーブルローラー５の駆動軸を角度、長さ可変な軸としモーターを固定配置するようにしてもよい。この昇降装置は、油圧式とすることが好適であるが、電動式であってもよい。

搬送テーブルローラー５の昇降範囲は、パスラインから、搬送テーブルローラー５の直径に相当する距離の下方までとすることが望ましい。その理由は、下降した搬送テーブルローラー５が下部の冷却水ヘッダー４や冷却水を供給するための配管と干渉しないようにすることができるだけではなく、下降時にも鋼板冷却用スプレーノズル４ｂの先端を搬送テーブルローラー５の外面よりも上方に突出させないこと、すなわち搬送テーブルローラー５の最上点が、鋼板冷却用スプレーノズル４ｂの先端よりも高い位置に存在することによって、鋼板冷却用スプレーノズル４ｂが高温の鋼板１からの熱により損傷することを防ぐことができるからである。

搬送テーブルローラー５が上昇位置にある場合には、鋼板冷却用スプレーノズル４ｂから噴射される冷却水４ｃが搬送テーブルローラー５と干渉するが、下降位置にある場合には干渉せずに冷却水４ｃは鋼板１に直接衝突する。

この際、鋼板１の下面における冷却水４ｃの衝突域のライン方向の長さを、隣接する搬送テーブルローラー５、５のライン方向の距離と略等しくすること、すなわち隣接する搬送テーブルローラー５、５間において噴射される冷却水４ｃがほぼ連続的に鋼板１に衝突することが望ましい。

さらに、搬送テーブルローラー５が、上昇位置及び下降位置の間の任意の位置に配置される場合には、鋼板冷却用スプレーノズルから噴射される冷却水４ｃが搬送テーブルローラー５に衝突する程度を変更することができる。

以上説明したように、本実施の形態の搬送テーブルローラー５は、上昇位置及び下降位置の範囲で昇降可能に設置される。
本実施の形態では、搬送テーブルローラー５は以上のように構成される。

（巻取り装置１４）
本実施の形態では、搬送テーブルローラー５の下流側であって上述した第３の鋼板冷却装置１３の下流側に、鋼板１をコイル１ａに巻き取るための巻取り装置１４が設けられる。巻取り装置１３は、通常の場合には第１の鋼板冷却装置１１の出側に配置されたピンチロール６とともに、このピンチロール６を用いない特殊な場合には単独で、熱間仕上圧延機２との間の鋼板１に所定の張力を付与する。

本実施の形態では、巻取り装置１４として周知慣用のものを用いるので、巻取り装置１４に関するこれ以上の説明は省略する。
本実施の形態の熱延鋼板の製造装置１０は、以上のように構成される。次に、この製造装置１０を用いて、熱間仕上圧延機２の最終スタンド出側の短距離間で鋼板１を急速に冷却する状況を説明する。

図１に示す製造装置１０を用いて、例えば以下の方法で鋼板１を冷却する。
鋼板１の先端部が通過する際には、搬送テーブルローラー５を正規のパスライン位置に配置し、第１の鋼板冷却装置１１に設けられる鋼板冷却用スプレーノズル４ｂから冷却水４ｃを噴射する。

次に、鋼板１の先端がピンチロール６に到達し、鋼板１に所定の張力が付与され次第、搬送テーブルローラー５を下降する。上述したように、本実施の形態では連続冷却ゾーンの長さを４ｍとし、流量密度２０ｍ^３／ｍ^２分、水圧１．５ＭＰａの冷却水４ｃを、第１の鋼板冷却装置１１及び第２の鋼板冷却装置１２から噴射すれば、平均熱伝達係数は２４．４ｋＷ／(ｍ^２・℃)となり、板厚３．２ｍｍの鋼板１を１２００ｍｐｍの圧延速度で圧延する場合であっても、冷却速度９２０℃／ｓ、温度降下１８４℃の冷却を行うことができる。

これに対し、本発明の特徴である搬送テーブルローラー５の昇降を行わない場合における冷却能力は次のようになる。鋼板冷却用スプレーノズル４ｂは上記と同仕様の８０度の広がり角を持つフラットスプレーノズルとし、ラインに対するねじり角も５３．１度とする。

噴射される冷却水４ｃと搬送テーブルローラー５との干渉を避けつつ、鋼板１の下面に噴射された冷却水４ｃが衝突する有効冷却域のライン方向の長さを最大とするために、鋼板冷却用スプレーノズル４ｂはパスラインから１７０ｍｍ下方に配置するが、そのときの有効冷却域のライン方向長さは２３０ｍｍにしかならない。この様子を図６に示す。

この状態で上記と同量の冷却水を鋼板冷却用スプレーノズル４ｂに供給しても、平均熱伝達係数は１８．５ｋＷ／(ｍ^２・℃)であり、板厚３．２ｍｍの鋼板１を１２００ｍｐｍの圧延速度で圧延する場合の冷却速度は７８０℃／ｓであり、１５６℃の温度降下しか得られない。

なお、鋼板１の最先端から冷却水４ｃを噴射することに起因して鋼板１の通板性が問題となる場合、例えば鋼板１の板厚が薄い場合には、鋼板１の先端部の通板時には水冷せずに鋼板１に張力が付与され次第、搬送テーブルローラー５を下降するとともに、鋼板冷却用スプレーノズル４ｂから鋼板１へ向けて冷却水４ｃを噴射するようにすればよい。

このようにして、本実施の形態によれば、鋼板１の先端の通板トラブルや擦り傷を生じることなく、熱間仕上圧延機２の最終スタンド出側の短距離間で鋼板１を急速に冷却することができ、これにより、フェライト結晶粒が微細で高強度の熱延鋼板を安定して製造することができるようになる。

（変形形態）
以上の説明では、搬送テーブルローラー５の設置位置を、上下方向に変更自在に設定する場合を例にとった。しかし、本発明は、この形態に限定されるものではなく、例えば搬送テーブルローラー５の軸方向や鋼板１の搬送方向と平行な方向といった、上下方向以外の方向へ搬送テーブルローラー５の設置位置を変更する場合にも、成り立つものである。

また、以上の説明では、搬送テーブルローラー５の設置位置を変更自在とすることによって、搬送テーブルローラー５及び鋼板冷却用スプレーノズル４ｂの相対的な設置位置を変更自在とする場合を例にとったが、本発明は、この形態に限定されるものではなく、周知慣用の適宜手段によって、鋼板冷却用スプレーノズル４ｂの設置位置、さらにはこれに加えて搬送テーブルローラー５の設置位置を変更自在とすることによって、搬送テーブルローラー５及び鋼板冷却用スプレーノズル４ｂの相対的な設置位置を変更自在とする場合にも、同様に成り立つものである。

なお、鋼板冷却用スプレーノズル４ｂの設置位置を変更する場合には、噴射された冷却水４ｃの広がり角度が異なる複数種のノズルチップを設けておき、鋼板冷却用スプレーノズル４ｂの先端が搬送テーブルローラー５の外面よりも上方に突出しないように留意しながら、鋼板冷却用スプレーノズル４ｂの設置位置に応じてこれら複数種のノズルチップを適宜選択して用いるようにすればよい。

本発明に係る熱延鋼板の製造装置の全体構成を示す説明図である。 搬送テーブルローラーの昇降に伴う、鋼板冷却用スプレーノズルから噴射される冷却水の状況を示すとともに、鋼板に所定の張力が付与された後の定常圧延時の冷却状態を、鋼板の下面側について示す説明図である。 図２に示す状況における鋼板を上方から透視した状態で示す説明図である。 搬送テーブルローラーの昇降に伴う、鋼板冷却用スプレーノズルから噴射される冷却水の状況を示す説明図であって、鋼板に所定の張力が付与されていない非定常圧延時におけるケース１に相当する状態を示す説明図である。 搬送テーブルローラーの昇降に伴う、鋼板冷却用スプレーノズルから噴射される冷却水の状況を示す説明図であって、鋼板に所定の張力が付与されていない非定常圧延時におけるケース２に相当する状態を示す説明図である。 ローラー固定式で広角ノズルを用いた従来の冷却状態を示す説明図である。 特許文献２により開示された発明により鋼板に冷却水を噴射する状況を示す説明図である。 特許文献３により開示された、さらにコンパクトな急速冷却装置を示す説明図である。

符号の説明

１ 鋼板
２ 熱間仕上圧延機
３ 水冷装置
４ 水冷装置内の冷却水ヘッダー
４ａ 柱状に噴射された冷却水
４ｂ 鋼板冷却用スプレーノズル
４ｃ 扇状又は円錐状に噴射された冷却水
５ 搬送テーブルローラー
６ ピンチロール
７ 通板用ガイド板
８ 計測機器
１０ 実施の形態の熱延鋼板の製造装置
１１ 第１の鋼板冷却装置
１２ 第２の鋼板冷却装置
１３ 第３の鋼板冷却装置
１４ 巻取り装置

Claims (12)

1. 鋼板の熱間仕上圧延機と、該熱間仕上圧延機の最終スタンドの出側に設置される複数の搬送テーブルローラーと、隣接する二基の前記搬送テーブルローラーの間に配置され、前記鋼板に向けて扇状又は円錐状に冷却水を噴射する複数の鋼板冷却用スプレーノズルを有する第１の鋼板冷却装置と、前記複数の搬送テーブルローラーの下流に配置され、前記鋼板に張力を付与する張力付与装置とを備え、前記複数の搬送テーブルローラー、及び前記複数の鋼板冷却用スプレーノズルの相対的な設置位置を、前記鋼板の搬送時に変更することができることを特徴とする熱延鋼板の製造装置。
2. 鋼板の熱間仕上圧延機と、該熱間仕上圧延機の最終スタンドの出側に設置される複数の搬送テーブルローラーと、隣接する二基の前記搬送テーブルローラーの間に配置され、前記鋼板に向けて扇状又は円錐状に冷却水を噴射する複数の鋼板冷却用スプレーノズルを有する第１の鋼板冷却装置と、前記複数の搬送テーブルローラーの下流に配置され、前記鋼板に張力を付与する張力付与装置とを備え、前記複数の搬送テーブルローラーの設置位置を、前記鋼板の搬送時に変更することができることを特徴とする熱延鋼板の製造装置。
3. 前記設置位置は、上昇位置及び下降位置の範囲で変更自在であることを特徴とする請求項２に記載された熱延鋼板の製造装置。
4. 前記複数の鋼板冷却用スプレーノズルから噴射される冷却水は、前記複数の搬送テーブルローラーが前記上昇位置に設置される場合にはその一部が該複数の搬送テーブルローラーに衝突するとともに、前記複数の搬送テーブルローラーが前記下降位置に設置される場合には前記複数の搬送テーブルローラーに衝突しない請求項３に記載された熱延鋼板の製造装置。
5. 前記複数の鋼板冷却用スプレーノズルそれぞれから噴射される冷却水は、前記複数の搬送テーブルローラーが前記下降位置に設置される場合には、ほぼ連続的に前記鋼板に衝突することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載された熱延鋼板の製造装置。
6. 前記複数の搬送テーブルローラーが前記下降位置に設置される場合には、該複数の搬送テーブルローラーの最上点は、前記複数の鋼板冷却用スプレーノズルの先端よりも高い位置に存在することを特徴とする請求項２から請求項５までのいずれか１項に記載された熱延鋼板の製造装置。
7. 前記鋼板の上方に配置され、前記第１の鋼板冷却装置が有する冷却能力と同等以上の冷却能力を有する第２の鋼板冷却装置を備えることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載された熱延鋼板の製造装置。
8. 前記張力付与装置は、前記熱間仕上圧延と、前記鋼板の巻取り装置の上流に配置される計測機器との間に配置される一対のピンチロールである請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された熱延鋼板の製造装置。
9. 前記搬送テーブルローラーは、前記上昇位置及び前記下降位置の間の任意の位置に配置され、前記鋼板冷却用スプレーノズルから噴射される冷却水が該搬送テーブルローラーに衝突する程度を変更可能である請求項３から請求項８までのいずれか１項に記載された熱延鋼板の製造装置。
10. 熱間圧延を行われて、複数設置される搬送テーブルローラーにより搬送される鋼板に向けて、隣接する二基の前記搬送テーブルローラーの間に配置される、第１の鋼板冷却装置に設けられる複数の鋼板冷却用スプレーノズルから、扇状又は円錐状に冷却水を噴射することにより該鋼板を冷却することによって熱延鋼板を製造する際に、
    前記鋼板に張力が付与されている時に、前記複数の搬送テーブルローラー、及び前記複数の鋼板冷却用スプレーノズルの相対的な設置位置を変更することを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
11. 熱間圧延を行われて、複数設置される搬送テーブルローラーにより搬送される鋼板に向けて、隣接する二基の前記搬送テーブルローラーの間に配置される、第１の鋼板冷却装置に設けられる複数の鋼板冷却用スプレーノズルから、扇状又は円錐状に冷却水を噴射することにより該鋼板を冷却することによって熱延鋼板を製造する際に、
    前記鋼板に張力が付与されている時に、前記複数の搬送テーブルローラーの設置位置を変更することを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
12. 前記設置位置を、上昇位置及び下降位置の範囲で変更することを特徴とする請求項１１に記載された熱延鋼板の製造方法。

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