JP2010105002A - ヘッダー、冷却装置、及び、鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スリット状のノズルから均一な流量分布の流体を噴射し得るヘッダー、当該ヘッダーを備える冷却装置、及び、当該冷却装置を用いる鋼板の製造方法を提供する。
【解決手段】流体を供給する主配管４、複数の給水管１、及び、該給水管を介して供給された流体が流通するノズル部２を備え、ノズル部はスリット状の流体噴出口３を有し、ノズル部の内部に、流体を水平方向へと拡散可能な水平整流板、及び、該水平整流板を通過した流体を流体噴出口の方へと導く垂直整流板が備えられるヘッダー、該ヘッダーを備える冷却装置、並びに、該冷却装置を用いて鋼板を冷却する工程を有する鋼板の製造方法とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヘッダー、当該ヘッダーを備える冷却装置、及び、当該冷却装置を用いた鋼板の製造方法に関する。本発明は、特に、スリット状のノズル先端部から均一な流量分布の流体を噴射し得るヘッダー、当該ヘッダーを備える冷却装置、及び、当該冷却装置を用いた鋼板の製造方法に関する。

鋼板の焼入工程では、均一な焼入組織（マルテンサイト組織）および良好な平坦度を得ることが重要である。前者は鋼板の機械的特性の保証、後者は焼入作業後の平坦度矯正作業の省略による生産性向上に繋がる。そのためには、鋼板を均一に冷却する必要があり、冷却水の鋼板幅方向流量分布を均一にすることが求められる。

幅広の高温鋼材を水冷する場合において、スリット状の噴出口（以下において、「スリットノズル」と記述することがある。）から吐出された噴流又は層流状態の水を用いて冷却する方式は、他の方式よりも高い冷却能力を有している。そのため、厚鋼板の制御冷却や熱延ホットランテーブル等では、スリットジェット方式やスリットラミナー方式による冷却法が多用されてきている。しかしながら、最近では、高温鋼材の冷却にも一段と細かい制御が要求されるようになってきている等の理由から、スリットノズルを用いた水冷方式においても、上述の如く冷却速度や冷却均一性確保等に関する様々な問題が指摘されている。

オンラインにて厚鋼板を制御冷却する場合には、高い冷却能力を有する冷却装置を用いて厚鋼板を均一に冷却することが望まれるため、スリットノズルを有するヘッダーを備えた冷却装置が利用される。しかし、従来の冷却装置は、高い冷却能力を有する反面、厚鋼板の幅方向において、当該ヘッダーから吐出される水の流量分布が不均一になりやすく、厚鋼板の長手方向にスジ状の冷却ムラが生じやすい。この冷却ムラは、同一鋼板内における機械試験値のバラツキ、及び／又は、平坦度不良の一因となり、鋼板品質の低下を招くため、スリットノズルから吐出される水の流量分布を均一にすることで、冷却ムラを低減することが望まれている。

他方、高温鋼材の水冷に使用される冷却装置に備えられるヘッダーでは、一般に、複数の給水管がヘッダーの上方に配置されている。そのため、給水管から供給された水が流通するヘッダーのノズル部では、給水管の直下に位置する部位と直下以外の部位との間で水の圧力勾配が生じ、かかる圧力勾配が不均一な流量分布の一因であると考えられている。

そのため従来では、鋼板の焼入用ヘッダーとしてスリットジェット型のノズルを有する冷却装置を使用する場合においては、ノズル先端の隙間間隔が鋼板幅方向で均一となるように管理を行っていた。また、これまでに、冷却水の均圧化を図る等の方法により上記冷却ムラを低減することを目的とした技術がいくつか開示されてきている。例えば、特許文献１及び特許文献２には、整流板を設けることでヘッダーのノズル部内の冷却水を均圧化し得る技術が開示されている。これらの技術によれば、鋼板の板幅方向における流量分布を均一化することが可能になるため、当該板幅方向における冷却能力を均一にすることが可能になるとされている。一方、特許文献３には、小容量のサブスリットラミナーフロー冷却装置を備える冷却設備とすることで、流量分布を均一化し得る技術が開示されている。また、特許文献４には、ヘッダーのノズル先端の嘴部端面にノッチを形成又はテーパ状に形成することで高い流体噴射能と均一な流体噴射能を得る技術が開示されている。

特開平６−１８２４２５号公報 実開平５−７０７１１号公報 特開平８−３９１２６号公報 特開２００６−１０２８０２号公報

特許文献１〜特許文献３では整流板が用いられる技術が開示され、特許文献４では整流体が用いられる技術が開示されている。そのため、特許文献１〜特許文献４に開示されている技術によれば、ノズル内を流通する流体を整流化することも可能になると考えられる。しかしながら、これらの技術では、整流板の構成等を変更することによって、ヘッダーから吐出される冷却水（流体）の流量分布をさらに均一化し得る余地があった。

そこで、本発明は、スリット状のノズルから均一な流量分布の流体を噴射し得るヘッダー、当該ヘッダーを備える冷却装置、及び、当該冷却装置を用いる鋼板の製造方法を提供することを課題とする。

本発明者らは、高い冷却能力を有するスリットノズル型ヘッダーを備える冷却装置を用いて鋼板の焼入れ試験を行い、鋼板の板内温度分布を調査した。より具体的には、スラブを長さ約６０００ｍｍ、幅約２５００ｍｍ、厚み約２０ｍｍに圧延して板状にした後、図１２に概略的に示すスリットノズル型ヘッダーを備える冷却装置を用いて鋼板を約９００℃から水冷（焼入れ）し、焼入れ後の鋼板について幅方向温度計（サーモトレーサー）を用いて板内の温度分布を測定する試験を行った。

図１３は、図１２に示すスリットノズル型ヘッダーを備える冷却装置を用いて焼入れされた後の鋼板の板内温度分布を示す図である。図１３によれば、鋼板の長さ方向における温度ムラは観測されなかったが、鋼板の幅方向に大きな温度ムラが観測された。

そこで、本発明者らは、鋼板幅方向の温度ムラについて解析した。その結果、ヘッダーの給水管ピッチ（以下において、給水管は「配管」ともいう）に対応して温度ムラができていることが判明した。図１２に示すように、給水管は中央部の給水管を除き一定のピッチでノズル部に接続されている。図１２及び図１３より、鋼板幅方向の温度ムラは、給水管のピッチと対応していることが判明した。具体的には、後述する過冷却を起こしている部分を除き、図１３において流量ムラを表す波線の谷部と対応する領域の温度は、当該破線の山部と対応する領域の温度よりも高いことが判明した。また、一部には、ヘッダーから供給された冷却水が板の表面に滞留し、過冷却を起こしている部分（図１３の「水乗り部分」）も見られた。以上の結果から、本発明者らは、給水管を通過した後の冷却水が整流機構により整流化されれば鋼板幅方向の温度ムラを解消可能であることを知見し、本発明を完成させた。以下、本発明について説明する。

第１の本発明は、流体を供給する給水管、及び、該給水管を介して供給された流体が流通するノズル部を備え、ノズル部は、スリット状の流体噴出口を有し、ノズル部の内部に、流体を水平方向へと拡散可能な水平整流板、及び、水平整流板を通過した流体を流体噴出口の方へと導く垂直整流板が備えられることを特徴とする、ヘッダーである。

また、第１の本発明において、流体噴出口の幅方向が長軸方向である複数のスリットを有する第一の整流板、及び、流体噴出口の長さ方向が長軸方向である複数のスリットを有する第二の整流板が、水平整流板に備えられることが好ましい。

ここに、第１の本発明において、「流体噴出口の幅方向」とは、スリット状である流体噴出口のスリットの幅方向（スリットの短辺の方向）をいい、「流体噴出口の長さ方向」とは、水平面において、流体噴出口のスリットの幅方向と直交する方向（スリットの長辺の方向）をいう。以下に示す第２の本発明においても同様である。

また、第１の本発明において、垂直整流板が、垂直方向に任意の高さを有する格子状の整流板であることが好ましい。

第２の本発明は、流体を供給する給水管、及び、該給水管を介して供給された流体が流通するノズル部を備え、ノズル部は、スリット状の流体噴出口を有し、流体噴出口の幅方向が長軸方向である複数のスリットを有する第一の整流板、及び、流体噴出口の長さ方向が長軸方向である複数のスリットを有する第二の整流板、を備える水平整流板、並びに、垂直方向に任意の高さを有する格子状の整流板が、ノズル部の内部に備えられることを特徴とする、ヘッダーである。

第３の本発明は、上記第１の本発明又は上記第２の本発明にかかるヘッダーを備えることを特徴とする、冷却装置である。

第４の本発明は、上記第３の本発明にかかる冷却装置を用いて鋼板を冷却する工程を有することを特徴とする、鋼板の製造方法である。

第１の本発明では、流体を水平方向へと拡散可能な水平整流板に加え、水平整流板を通過した流体を流体噴出口の方へと導く垂直整流板が備えられる。かかる形態とすることにより、水平方向及び垂直方向の流量分布を均一化することが可能になる。したがって、第１の本発明によれば、スリット状のノズルから、流量分布が均一化された流体を噴射することが可能な、ヘッダーを提供することができる。

また、第１の本発明において、水平整流板に第一の整流板及び第二の整流板が備えられることにより、流体の水平方向の流量分布を容易に均一化することが可能な、ヘッダーを提供することができる。

また、第１の本発明において、垂直整流板が垂直方向に任意の高さを有する格子状の整流板であることにより、圧力損失を抑制しながら流体の垂直方向の流量分布を容易に均一化することが可能な、ヘッダーを提供することができる。

第２の本発明では、第一の整流板及び第二の整流板を備える水平整流板、並びに、垂直方向に任意の高さを有する格子状の整流板が備えられる。かかる形態とすることにより、水平方向及び垂直方向の流量分布を均一化することが可能になる。したがって、第２の本発明によれば、スリット状のノズルから、流量分布が均一化された流体を噴射することが可能な、ヘッダーを提供することができる。

第３の本発明にかかる冷却装置には、上記第１の本発明又は上記第２の本発明にかかるヘッダーが備えられる。そのため、第３の本発明によれば、スリット状のノズルから、流量分布が均一化された流体を噴射することが可能な、冷却装置を提供することができる。

第４の本発明では、上記第３の本発明にかかる冷却装置を用いて鋼板を冷却する工程が備えられる。上記第３の本発明にかかる冷却装置は、流量分布が均一化された流体を噴射することができるので、かかる冷却装置を用いて鋼板を冷却することにより、鋼板を均一に冷却することができる。そのため、第４の本発明によれば、均一な組織及び良好な平坦度を有する鋼板を製造することが可能な、鋼板の製造方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について被冷却体が鋼板である場合を例として説明する。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明は図示の形態に限定されるものではない。

１．ヘッダー
図１は、本発明のヘッダーの形態例を概略的に示す図である。図１の紙面上下方向が、垂直方向（鉛直方向）である。本発明の理解を容易にするため、図１では、一部符号の記載を省略する。図１に示すように、本発明のヘッダー１０は、複数の給水管１、１、…、及び、当該複数の給水管１、１、…から流体が供給されるノズル部２を有している。ノズル部２は、スリット状の流体噴出口３を有し、複数の給水管１、１、…は、不図示の水供給源からポンプにより水が供給される主配管４に接続されている。すなわち、主配管４へと供給された流体が、複数の給水管１、１、…へと流入し、当該複数の給水管１、１、…を経てノズル部２へと流入した流体が、流体噴出口３から噴射される。

本発明のヘッダー１０には、いわゆるスリットノズル型ヘッダー（以下において、「スリットノズル型ヘッダー１０」又は「ヘッダー１０」ということがある。）が含まれる。本発明にかかるヘッダー１０の一実施形態において、ノズル部２の上方には複数の給水管１、１、…が存在し、その給水管１、１、…からノズル部２へ、流体（冷却水）が供給される。

スリットノズル型ヘッダー１０のノズル部２は、被冷却体、すなわち鋼板の幅方向に、幅広形状の先端部を有する。ノズル部２の先端部は、ヘッダー１０の全長（鋼板の幅方向の長さ）に亘ってスリット状の流体噴出口３を有し、この流体噴出口３から噴出された流体（冷却水）により、鋼板が冷却される。このとき、流体が均一に噴射されれば、鋼板を均一に冷却することが可能になる。

ここで、均一な流体を噴出させるためには、ノズル部２の内部において適切な流体制御を行うことが重要である。以下、ノズル部２の内部において流体制御を行う整流板について説明する。なお、以下に示す実施形態において、整流板は、水平整流板及び垂直整流板に分類される。本発明において、水平整流板及び垂直整流板は、それぞれの機能を果たせれば良い。そのため、本発明において、それぞれの整流板の枚数は１枚に限定されるものではなく、例えば、複数枚の水平整流板及び／又は垂直整流板が備えられる形態とすることも可能である。

＜水平整流板＞
ノズル部２の内部に配設される水平整流板は、ノズル部２の内部の上方（給水管１、１、…側）に配置される。このため、水平整流板は、ノズル部２の上方に存在する給水管１、１、…を介して供給された流体を、直接受け止めて整流する。ノズル部２への流体の供給は、通常、流体量のムラを抑制するために複数の給水管１、１、…を用いて行われるが、かかる形態で流体をノズル部２へ供給したとしても、ノズル部２の各位置における流体量のムラを完全に避けることは困難である。このため、従来の技術では、上述のように、給水管ピッチに対応して流体量のムラが生じていた。そこで、本発明では、ノズル部２の内部に水平整流板が備えられる形態とすることにより、ノズル部へ供給された流体を水平方向へと分散させ、流体量のムラを低減させる。

ここで、ノズル部２の内部に備えられる水平整流板は１つでも良いが、異なる方向へ流体を分散させる２以上の整流板を有する水平整流板が備えられることが好ましい。すなわち、２つの整流板からなる水平整流板を例に取れば、第一の整流板により、冷却される鋼板の幅方向（流体噴出口の長さ方向）へ流体を分散させ、他方の整流板（第二の整流板）により、鋼板の長さ方向（流体噴出口の幅方向；鋼板の幅方向と垂直な方向。以下同じ。）へ流体を分散させれば良い。

鋼板の幅方向へ流体を分散させるには、鋼板の長さ方向が長軸方向である複数のスリットを有する形態の整流板とすれば良い。また、鋼板の長さ方向へ流体を分散させるには、鋼板の幅方向が長軸方向である複数のスリットを有する形態の整流板とすれば良い。

本発明において、ノズル部２の内部に備えられる水平整流板が、鋼板の幅方向へ流体を分散させる第一の整流板、及び、鋼板の長さ方向へ流体を分散させる第二の整流板からなる場合、いずれの整流板をノズル部２の内部の上方（給水管１、１、…により近い側）に設置するかについては特に限定されるものではないが、第一の整流板を第二の整流板よりも上方に設置することが好ましい。

以下、好ましい態様として、第一の整流板を第二の整流板の上方に、第二の整流板を第一の整流板の下方にそれぞれ設置した場合について説明する。

（第一の整流板）
図２は、第一の整流板５の形態例を示す概念図である。図２の紙面上下方向が流体噴出口３の幅方向である。本発明の理解を容易にするため、図２では、一部符号の記載を省略する。図２に示すように、第一の整流板５は、上記流体噴出口３の幅方向（鋼板の長さ方向）が長軸方向である複数のスリット５ａ、５ａ、…を有している。第一の整流板５では、まず、流体を鋼板の幅方向（流体噴出口３の長さ方向）へ分散させる。第一の整流板５に、鋼板の長さ方向が長軸方向である複数のスリット５ａ、５ａ、…を形成することにより、このような分散をより効果的に達成することができる。

第一の整流板５において、スリット５ａ、５ａ、…の形状は、流体噴出口３の幅方向が長軸方向であれば、その形状は特に限定されるものではなく、長方形のほか、長軸の先端部に丸みを帯びた形状等とすることができる。スリット５ａ、５ａ、…の大きさは、鋼板の幅方向への整流効果を保ちつつ、圧力損失を抑制可能な大きさとすることが好ましい。スリット５ａ、５ａ、…の長軸の長さは、例えば、第一の整流板５の幅（鋼板の長さ方向における第一の整流板５の長さ）の１／３以上９／１０以下とすることが好ましい。一方、スリット５ａ、５ａ、…の短軸の長さは、例えば、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下とすることが好ましい。また、隣り合うスリット５ａ、５ａの間隔は、例えば、４０ｍｍ以上７０ｍｍ以下とすることが好ましい。

さらに、第一の整流板５の厚さは、給水管１、１、…を介して供給される流体の圧力に耐え得る厚さであれば特に限定されるものではなく、例えば、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができる。また、第一の整流板５の厚さ方向から見たときに、スリット５ａ、５ａ、…がテーパ状に形成されていると、テーパ部に衝突した流体が垂直に落下せず、整流作用を低下させる虞がある。そのため、スリット５ａ、５ａ、…は、第一の整流板５の厚さ方向へ垂直に形成されていることが好ましい。

（第二の整流板）
図３は、第二の整流板６の形態例を示す概念図である。図３の紙面左右方向が流体噴出口３の長さ方向である。本発明の理解を容易にするため、図３では、一部符号の記載を省略する。図３に示すように、第二の整流板６は、上記流体噴出口３の長さ方向（鋼板の幅方向）が長軸方向である複数のスリット６ａ、６ａ、…を有している。第二の整流板６は、上記第一の整流板５によって整流化された流体を、さらに整流する。第一の整流板５を通過した流体は、鋼板の幅方向（流体噴出口３の長さ方向）に略均一な量となっている。しかしながら、その流体は、第一の整流板５を通った影響を受け、鋼板の長さ方向（流体噴出口３の幅方向）に流体量のばらつきを有する。

そこで、第二の整流板６では、第一の整流板５を通過した流体の方向性（偏り）を打ち消して流体の流量分布を均一化する。すなわち、第二の整流板６により、第一の整流板５を通過した流体を鋼板の長さ方向へ分散させて、この偏りを低減させる。具体的には、第二の整流板６に、鋼板の幅方向が長軸方向である複数のスリット６ａ、６ａ、…を形成することにより、このような偏りを低減する。スリット６ａ、６ａ、…の形状は、流体噴出口３の長さ方向が長軸方向であれば、その形状は特に限定されるものではなく、長方形のほか、長軸の先端部に丸みを帯びた形状とすることができる。スリット６ａ、６ａ、…の大きさは、鋼板の幅方向への整流効果を保ちつつ、圧力損失を抑制可能な大きさとすることが好ましい。スリット６ａ、６ａ、…の長軸の長さは、例えば、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下とすることが好ましい。一方、スリット６ａ、６ａ、…の短軸の長さは、例えば、８ｍｍ以上１２ｍｍ以下とすることが好ましい。また、隣り合うスリット６ａ、６ａの間隔は、例えば、３０ｍｍ以上７０ｍｍ以下とすることが好ましい。また、第一の整流板５と異なり、ノズル部２の内部のスペースに余裕があれば、鋼板の長さ方向に複数列のスリット６ａ、６ａ、…が形成されていてもよい。複数列のスリット６ａ、６ａ、…を形成する場合、隣り合うスリット列の間隔は、例えば、１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下とすることが好ましい。

さらに、第二の整流板６の厚さも、給水管１、１、…を介して供給される流体の圧力に耐え得る厚さであれば特に限定されるものではなく、例えば、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができる。また、第二の整流板６の厚さ方向から見たときに、スリット６ａ、６ａ、…がテーパ状に形成されていると、テーパ部に衝突した流体が垂直に落下せず、整流作用を低下させる虞がある。そのため、スリット６ａ、６ａ、…も、第二の整流板６の厚さ方向へ垂直に形成されていることが好ましい。

＜垂直整流板＞
図４は、ノズル部２の内部に配設される垂直整流板７の形態例を示す概念図である。図４の紙面奥／手前方向が、垂直方向（鉛直方向）である。図５は、図４に示す垂直整流板７を構成する部材７ａの形態例を示す概念図である。図６は、図４に示す垂直整流板７を構成する部材７ｂの形態例を示す概念図である。本発明の理解を容易にするため、図４及び図６では、一部符号の記載を省略する。図４〜図６を参照しつつ、垂直整流板７について説明する。

ノズル部２の内部に配設される垂直整流板７は、水平整流板（第一の整流板５及び第二の整流板６）の下方に配置される。第一の整流板５及び第二の整流板６を通過した流体は、流量のムラ、すなわち、鋼板の幅方向及び長さ方向（流体噴出口３の長さ方向及び幅方向）における流体量のムラ・偏りが、低減されている。本発明では、水平整流板の下方に垂直整流板７を配置することにより、鋼板の幅方向及び長さ方向に加えて、さらに垂直方向における整流を行う。すなわち、本発明のヘッダー１０において、垂直整流板７は、水平整流板を通過した流体を垂直方向へ整流し、垂直方向へ整流した流体をノズル部２の流体噴出口３へと導く機能を担う。

図４〜図６に示すように、垂直整流板７は、溝７ｘ、７ｘ、…を有する複数の部材７ａ、７ａ、…、及び、溝７ｙ、７ｙ、…を有する複数の部材７ｂ、７ｂ、…を格子状に組付け、例えばスポット溶接することにより作製される格子状の整流板であり、垂直方向に任意の高さを有している。垂直方向に任意の高さを有する形態とすることにより、流体を垂直方向へ整流化することができ、垂直方向へ整流化した流体を垂直整流板７の下方に位置する流体噴出口３へと導くことができる。本発明のヘッダー１０では、水平整流板に加えて、さらに、垂直整流板７が備えられる形態とすることにより、流体噴出口３から噴出される流体がハの字状に広がろうとする事態を抑制することができる。したがって、本発明によれば、水平方向及び垂直方向の流量分布が均一化された流体を流体噴出口３から噴射することが可能な、ヘッダー１０を提供することができる。

本発明のヘッダー１０において、垂直整流板７を構成する部材７ａ及び部材７ｂの厚さは、水平整流板を通過した流体を垂直方向へ整流することができ、かつ、当該流体の圧力に耐え得る厚さであれば特に限定されるものではない。部材７ａ及び部材７ｂの厚さは、例えば１ｍｍ程度とすることができる。さらに、部材７ａ、７ａ、及び、部材７ｂ、７ｂによって囲まれた格子の大きさは特に限定されるものではないが、流体を垂直方向へ整流化することができ、かつ、圧力損失を抑制可能な大きさとすることが好ましい。格子の大きさは、例えば、１０ｍｍ角〜２０ｍｍ角程度とすることが好ましい。さらに、垂直整流板７の垂直方向の高さは、流体を垂直方向へ整流化することが可能であれば特に限定されるものではない。垂直整流板７の垂直方向の高さは、例えば、３０ｍｍ以上６０ｍｍ以下とすることが好ましい。

２．冷却装置及び鋼板の製造方法
図７は、本発明の冷却装置２０を用いて鋼板３０を冷却する工程の形態例を概略的に示す図である。図７の紙面上下方向が垂直方向（鉛直方向）であり、図７の紙面左右方向が、冷却装置２０に備えられる流体噴出口３の幅方向である。本発明の理解を容易にするため、図７では、冷却装置２０に備えられるヘッダー１０を強調し、冷却装置２０に備えられる他の部材の記載を適宜省略している。

図７に示すように、本発明の冷却装置２０は、本発明のヘッダー１０を備えている。そのため、本発明によれば、スリット状の流体噴出口３から、水平方向及び垂直方向の流量分布が均一化された流体を噴射することが可能な、冷却装置２０を提供することができる。そして、当該冷却装置２０から噴射される流体は、水平方向及び垂直方向の流量分布が均一化されているので、冷却装置２０を用いて鋼板３０を冷却する工程が備えられる形態とすることにより、鋼板３０を均一に冷却することができる。したがって、冷却装置２０を用いて鋼板３０を冷却する工程が備えられる形態とすることにより、本発明によれば、均一な組織及び良好な平坦度を有する鋼板を製造することが可能な、鋼板の製造方法を提供することができる。

本発明の鋼板の製造方法において、本発明の冷却装置を用いて冷却される鋼板の形態は特に限定されるものではない。本発明の冷却装置を用いて冷却される鋼板の具体例としては、厚鋼板等を挙げることができる。

図８は、実施例で用いたヘッダー（本発明にかかるヘッダー）の形態を示す図である。第一の整流板及び第二の整流板からなる水平整流板、並びに、垂直整流板を、図８に示す、長さ（鋼板の幅方向における長さ）が１４００ｍｍであるヘッダーの内部に配置した。そして、当該ヘッダーへ、給水管を介して毎分２８００Ｌの水を供給し、ヘッダーのスリット状の流体噴出口から噴射される水の流れを目視した。さらに、ヘッダーの幅方向の中央付近に、８個の流水計を、ヘッダーの長さ方向に１００ｍｍピッチで配置し、ヘッダーの長さ方向の流水量を測定した。本発明にかかるヘッダーに配置された水平整流板（第一の整流板及び第二の整流板）の寸法を表１に、本発明にかかるヘッダーに配置された垂直整流板の寸法を表２に、それぞれ示す。さらに、本発明にかかるヘッダーから噴射された流水量の測定結果を図９に示す。

一方、水平整流板及び垂直整流板が配置されないほかは図８に示すヘッダーと同様の形態のヘッダー（比較例にかかるヘッダー）を用いて、同様の実験を行った。比較例にかかるヘッダーから噴射された流水量の測定結果を図１０に示す。

図９に示すように、本発明にかかるヘッダーから噴射された水の流量（以下において、「本発明例にかかる流量」ということがある。）は、平均で８．５［Ｌ／ｍｉｎ］となった。加えて、本発明例にかかる流量は、ばらつきが小さかった。具体的には、８個の流水計を用いて測定した本発明例にかかる流量のうち、流水計Ｄにより測定された最大流量を１００とするとき、流水計Ａにより測定された最小流量は９４．３であり、本発明例にかかる流量の標準偏差値σは０．２であった。これに対し、図１０に示すように、比較例にかかるヘッダーから噴射された水の流量（以下において、「比較例にかかる流量」ということがある。））は、平均で９．２［Ｌ／ｍｉｎ］となった。加えて、比較例にかかる流量は、ばらつきが大きかった。具体的には、８個の流水計を用いて測定した比較例にかかる流量のうち、流水計Ｅにより測定された最大流量を１００とするとき、流水計Ｂにより測定された最小流量は４５となり、比較例にかかる流量の標準偏差値σは３．２であった。また、目視観察においても両者には明確な違いが確認された。すなわち、本発明にかかるヘッダーから噴射された流水には、鋼板の幅方向及び長さ方向のばたつきが確認されなかったのに対し、比較例にかかるヘッダーから噴射された流水には、鋼板の幅方向及び長さ方向のばたつきが確認された。以上の実験より、本発明にかかるヘッダーによれば、スリット状のノズルから、流量分布が均一化された流体を噴射することが可能であった。

流量分布の測定及び目視による測定によって得られた上記結果を基に、整流板の有無による冷却温度差（温度ムラ）をシミュレーションで求めた。具体的には、流量が最小及び最大となった箇所（図９の測定位置Ａ及びＤ、並びに、図１０の測定位置Ｂ及びＥ）を鋼板が通過したと仮定し、冷却開始から１秒後までの温度変化をシミュレーションで求めることにより、本発明にかかるヘッダー及び比較例にかかるヘッダーのそれぞれを用いた場合における、冷却開始１秒後の温度差を算出した。なお、鋼板の板厚は２４ｍｍ、冷却水の温度は３５℃、鋼板の搬送速度は毎分１８ｍとした。温度差の算出結果を図１１に示す。

図１１より、実施例にかかるヘッダーを用いた場合には温度差が１５℃であったのに対し、比較例にかかるヘッダーを用いた場合には温度差が１２０℃となった。したがって、本発明のヘッダーを備える冷却装置（本発明の冷却装置）を用いて鋼板を冷却することにより、鋼板を均一に冷却可能であることが確認された。したがって、本発明の冷却装置を用いて鋼板を冷却する工程を有する、本発明にかかる鋼板の製造方法によれば、均一な組織（マルテンサイト）及び良好な平坦度を有する鋼板を製造することが可能になると考えられる。

本発明のヘッダー１０の形態例を概略的に示す図である。 第一の整流板５の形態例を概略的に示す図である。 第二の整流板６の形態例を概略的に示す図である。 垂直整流板７の形態例を概略的に示す図である。 部材７ａの形態例を概略的に示す図である。 部材７ｂの形態例を概略的に示す図である。 本発明の冷却装置２０を用いて鋼板３０を冷却する工程の形態例を概略的に示す図である。 実施例で用いたヘッダーの形態を示す図である。 本発明にかかるヘッダーから噴射された流水量の測定結果を示す図である。 比較例にかかるヘッダーから噴射された流水量の測定結果を示す図である。 温度差の算出結果を示す図である。 スリットノズル型ヘッダーの形態例を示す図である。 鋼板の板内温度分布を示す図である。

符号の説明

１…給水管
２…ノズル部
３…流体噴出口
４…主配管
５…第一の整流板（水平整流板）
５ａ…スリット
６…第二の整流板（水平整流板）
６ａ…スリット
７…垂直整流板
７ａ…部材
７ｂ…部材
７ｘ…溝
７ｙ…溝
１０…ヘッダー
２０…冷却装置
３０…鋼板

Claims (6)

1. 流体を供給する給水管、及び、該給水管を介して供給された前記流体が流通するノズル部を備え、
   前記ノズル部は、スリット状の流体噴出口を有し、
   前記ノズル部の内部に、前記流体を水平方向へと拡散可能な水平整流板、及び、前記水平整流板を通過した前記流体を前記流体噴出口の方へと導く垂直整流板が備えられることを特徴とする、ヘッダー。
2. 前記流体噴出口の幅方向が長軸方向である複数のスリットを有する第一の整流板、及び、前記流体噴出口の長さ方向が長軸方向である複数のスリットを有する第二の整流板が、前記水平整流板に備えられることを特徴とする、請求項１に記載のヘッダー。
3. 前記垂直整流板が、垂直方向に任意の高さを有する格子状の整流板であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のヘッダー。
4. 流体を供給する給水管、及び、該給水管を介して供給された前記流体が流通するノズル部を備え、
   前記ノズル部は、スリット状の流体噴出口を有し、
   前記流体噴出口の幅方向が長軸方向である複数のスリットを有する第一の整流板、及び、前記流体噴出口の長さ方向が長軸方向である複数のスリットを有する第二の整流板、を備える水平整流板、並びに、垂直方向に任意の高さを有する格子状の整流板が、前記ノズル部の内部に備えられることを特徴とする、ヘッダー。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のヘッダーを備えることを特徴とする、冷却装置。
6. 請求項５に記載の冷却装置を用いて鋼板を冷却する工程を有することを特徴とする、鋼板の製造方法。