JP2010284680A - 厚鋼板の冷却設備およびその冷却方法 - Google Patents

Abstract

【課題】厚鋼板の下面に冷却水を供給する場合において、冷却水を効率よく使用して、高冷却速度で均一に冷却する技術を提供することを目的とする。
【解決手段】厚鋼板の熱間圧延ラインに設置される厚鋼板の冷却設備であって、テーブルロール間に設置され厚鋼板の下面に冷却水を供給するヘッダと、該ヘッダから突出して設けられ厚鋼板の下面に向けて棒状冷却水を噴射する冷却水噴射ノズル群とを備え、前記冷却水噴射ノズル群は厚鋼板の搬送方向に複数のノズル列を形成するとともに、前記複数のノズル列のうち最上流の列を含む１以上のノズル列からなる上流側ノズル列群を構成する各ノズル列内の厚鋼板幅方向のノズルピッチを、その下流側の複数のノズル列からなる下流側ノズル列群を構成する各ノズル列内の幅方向のノズルピッチよりも短くすることを特徴とする厚鋼板の冷却設備。
【選択図】図１

Description

本発明は、厚鋼板の冷却設備およびその冷却方法に関するものである。

熱間圧延によって厚鋼板を製造するプロセスでは、例えば図５に示すような設備において、熱間粗圧延、仕上圧延を行った後、水冷または空冷を行って組織を制御している。水冷によって比較的低い温度、例えば４５０〜６５０℃程度に冷却すると、微細なフェライトやベイナイト組織が得られ、強度を確保できるので、スプレー冷却水やラミナー冷却水などによって厚鋼板を冷却する技術が一般的である。また近年では、高い冷却速度を得て組織をより微細化し、厚鋼板の強度を上げる技術の開発が盛んである。

例えば、大量の棒状冷却水を供給して鋼板下面を冷却する技術として特許文献１の技術がある。これは、水槽中の円管内に棒状冷却水を噴射して、円管内の水を随伴させて、みかけ上の冷却水量を多くすることによって、高い冷却速度を得ることができ、材料特性に優れた製品を製造出来るとされている。

また、冷却水を供給して熱鋼板を冷却する他の技術として、特許文献２の技術がある。これは、エプロンを兼ねた冷却ヘッダの上面に多数の小孔を空けて冷却水を噴射し、鋼板下面を冷却する構造であり、冷却の効率が高く、かつ均一性のよい冷却ができるとされている。

特開２００１−１０２７号公報 特公平０５−８６２９８号公報

しかしながら、従来の技術は、冷却能力や冷却均一性の確保に問題があった。

特許文献１の技術では、ノズルの幅方向ピッチは長手方向に並ぶノズル列で一定である実施例が示されている。

しかしながら、厚鋼板下面全体を効率よく冷却するためには、以下のような理由で最適なノズル配置ではなかった。図６は従来の下面冷却水噴射ノズルの配置および下面冷却水の流れを模式的に示す上面図および側面図であるが、厚鋼板の冷却が進行するにつれて、厚鋼板下面の表面温度は徐々に低下するので、厚鋼板表面の濡れ性がよくなり、噴水状に噴射した冷却水が厚鋼板下面を伝って拡がる円形の面積（図６に示す周辺冷却部）は、厚鋼板下流側ほど広くなる。特に、厚鋼板を低速で搬送する場合は、その差が歴然とする。したがって、ノズルの幅方向ピッチが一定であると、厚鋼板下面を伝って拡がる冷却水が到達しない部分の面積が、厚鋼板下面の表面温度が低い下流側に対して温度が高い上流側で広いため、厚鋼板下面を効率よく冷却することができない。

また、冷却均一性の確保には以下のような理由で最適なノズル配置ではなかった。例えば、ノズルを千鳥配置として厚鋼板を低速（０．１ｍ／ｓ程度）で搬送して冷却する場合、第１列目のノズル位置を通過する際に、ノズル直上を通過する部分（図６のＡの位置）の表面は高い冷却速度が得られるが、ノズル直上の中間を通る部分（図６のＢの位置）についても、高い冷却速度で冷却された部分（図６のＡの位置）に熱拡散することによってある程度冷やされてしまう。

したがって、第１列目のノズル直上の中間を通る部分（図６のＢの位置が）第２列目のノズル直上を通過する際には既に温度が低下しているため、（図６のＡの位置が）第１列目を通過した時のような高い冷却速度は得られない。このような場合、初期の冷却速度が変わるので、幅方向で硬度むらが発生してしまう。それゆえ、耐摩耗鋼のように厚鋼板の上下全表面で高い硬度が要求される厚鋼板を製造することが困難であった。

特許文献２の技術は、エプロンを兼ねた冷却ヘッダの上面に多数の孔をあけるだけの構造であるから、鋼板下面に供給した棒状冷却水が落下すると、エプロン上で滞留水となり、後続で噴射する冷却水の障害となる。

本発明は、上記に鑑み、厚鋼板、特に搬送速度０．５ｍ／ｓ以下の低速で搬送される厚鋼板の下面に冷却水を供給する場合において、冷却水を効率よく使用して、高冷却速度で均一に厚鋼板を冷却する技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。

第一の発明は、厚鋼板の熱間圧延ラインに設置される厚鋼板の冷却設備であって、テーブルロール間に設置され厚鋼板の下面に冷却水を供給するヘッダと、該ヘッダから突出して設けられ厚鋼板の下面に向けて棒状冷却水を噴射する冷却水噴射ノズル群とを備え、前記冷却水噴射ノズル群は厚鋼板の搬送方向に複数のノズル列を形成するとともに、前記複数のノズル列のうち最上流の列を含む１以上のノズル列からなる上流側ノズル列群を構成する各ノズル列内の厚鋼板幅方向のノズルピッチを、その下流側の複数のノズル列からなる下流側ノズル列群を構成する各ノズル列内の幅方向のノズルピッチよりも短くすることを特徴とする厚鋼板の冷却設備である。

第二の発明は、前記上流側ノズル列群に含まれる各ノズル列内の厚鋼板幅方向のノズルピッチを３０〜９０ｍｍとすることを特徴とする第一の発明に記載の厚鋼板の冷却設備である。

第三の発明は、前記上流側ノズル列群が厚鋼板の搬送方向５０ｍｍの範囲内にある２以上のノズル列により構成され、前記上流側ノズル列群に含まれる全てのノズルが幅方向に１５〜３０ｍｍの等ピッチで並んでいることを特徴とする第一または第二の発明に記載の厚鋼板の冷却設備である。

第四の発明は、前記冷却水噴射ノズルの内径を５〜１２ｍｍ、前記冷却水噴射ノズルから噴射される冷却水の流速を２〜２０ｍ／ｓとし、前記冷却水噴射ノズル群から噴射される冷却水の前記テーブルロール間の平均水量密度を１．５〜４．０ｍ^３／ｍ^２・ｍｉｎとすることを特徴とする第一乃至第三の発明のいずれかに記載の厚鋼板の冷却設備である。

第五の発明は、テーブルロール間に設置されるヘッダに設けられた冷却水噴射ノズル群から厚鋼板の下面に向けて棒状冷却水を噴射する、厚鋼板の熱間圧延ラインにおける厚鋼板の冷却方法であって、前記棒状冷却水が厚鋼板下面に衝突する着水部が厚鋼板の搬送方向に複数の着水部列を形成するとともに、前記複数の着水部列のうち最上流の列を含む１以上の着水部列からなる上流側着水部列群を構成する各着水部列内の厚鋼板幅方向の着水部間隔が、その下流側の複数の着水部列からなる下流側着水部列群を構成する各着水部列内の幅方向の着水部間隔よりも短くなるように、前記棒状冷却水を噴射することを特徴とする厚鋼板の冷却方法である。

第六の発明は、前記上流側着水部列群に含まれる各着水部列内の厚鋼板幅方向の着水部間隔を３０〜９０ｍｍとすることを特徴とする第五の発明に記載の厚鋼板の冷却方法である。

第七の発明は、前記上流側着水部列群が厚鋼板の搬送方向５０ｍｍの範囲内にある２以上の着水部列により構成され、前記上流側着水部列群に含まれる全ての着水部が幅方向に１５〜３０ｍｍの等間隔で並んでいることを特徴とする第五または第六の発明に記載の厚鋼板の冷却方法である。

第八の発明は、前記棒状冷却水を噴射する冷却水噴射ノズルの内径を５〜１２ｍｍ、前記棒状冷却水の流速を２〜２０ｍ／ｓとし、前記棒状冷却水の前記テーブルロール間の平均水量密度を１．５〜４．０ｍ^３／ｍ^２・ｍｉｎとすることを特徴とする第五乃至第七の発明のいずれかに記載の厚鋼板の冷却方法である。

本発明の厚鋼板の冷却設備を用いることにより、冷却水を効率よく使い、高い冷却速度が得られ、厚鋼板を目標温度まで早く冷却できるので、生産性向上に寄与できる。また、厚鋼板下面の冷却を、厚鋼板幅方向に温度むらがなく、均一に行うことができるので、特に幅方向の硬度分布が均一な品質の高い厚鋼板を製造することができる。

本発明の一実施の形態に係る上下面冷却設備の配置を示す側面図である。 下面冷却水の流れを示す模式図である。 下冷却水噴射ノズルの配置を示す上面および側面図である。 下面表面温度と板厚平均温度との鋼板搬送方向の温度履歴を示す図である。 本発明が用いられる厚板圧延ラインの概略を説明する図である。 従来技術の下冷却水噴射ノズルの配置を示す上面および側面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図５は、本発明が用いられる厚板圧延ラインの一例を示す概略図である。
加熱炉から抽出されたスラブは、圧延機によって粗圧延と仕上圧延が施され、所定の仕上温度、仕上板厚とされた後、オンラインにて加速冷却設備に搬送される。冷却前にプリレベラを通して厚鋼板の形状を整えてから加速冷却を行うのが均一な材質を得るには好適である。加速冷却設備では、上面冷却設備と下面冷却設備とから噴射される冷却水によって厚鋼板は所定温度まで冷却される。

そして、図１は本発明の一実施の形態に係る上下面冷却設備の配置を示す側面図である。上面冷却設備は厚鋼板１２の上面に冷却水を供給する上ヘッダ１と、該上ヘッダ１から懸垂した上冷却水噴射ノズル３とを備えており、上冷却水噴射ノズル３は棒状の冷却水を噴射する円管ノズル３からなる。上面冷却は、上部ヘッダ１に設けた円管ノズル３から厚鋼板上面に対して垂直に、高速で冷却水を供給して行う。冷却水は、滞留水膜を破って厚鋼板上面に到達し、高い冷却能力を得ることができる。
一方、下面冷却設備は、テーブルロール１１間に設置され、厚鋼板１２の下面に冷却水を供給する下ヘッダ２と、該下ヘッダ２から突出して設けられ、鉛直方向上向きに冷却水を噴射する下冷却水噴射ノズル４とを備えており、下冷却水噴射ノズル４は棒状冷却水を噴射する円管ノズル４からなる。そして、これらの下冷却水噴射ノズル４は厚鋼板搬送方向に複数のノズル列を形成するとともに、最上流の列を含む１以上のノズル列からなる上流側ノズル列群４１と、その下流側の複数のノズル列からなる下流側ノズル列群４２を構成している。下面冷却は、下面ヘッダに設けた下冷却水噴射ノズル４から厚鋼板下面に対して垂直に、冷却水を供給して行う。なお、厚鋼板下面側の冷却では、噴射された冷却水は厚鋼板に衝突した後に自然落下する。

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２ｍ/ｓ以上であり、ノズル噴出口から噴射された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。

次に、厚鋼板下面側の冷却水の流れを詳細に検討する。
図２は下面冷却水６の流れを示す模式図であり、図３は下冷却水噴射ノズル４の配置および下面冷却水の流れを模式的に示す上面図および側面図である。下冷却水噴射ノズル４より棒状に噴射された冷却水は、厚鋼板１２（図中、着水部２１とよぶ部分）に衝突した後、厚鋼板下面に沿って水平方向に流れ、周辺冷却部２２とよぶ部分を冷却し、厚鋼板下面から離脱・落下する。着水部２１と周辺冷却部２２は、冷却水が厚鋼板下面と直接接触する部分であり、冷却設備が高い冷却能力を持つためには、この２つの部分が占める面積をなるべく広くするようなノズルレイアウトとすることが重要である。

ところで、表面温度が低いほど厚鋼板表面での濡れ性がよくなるので、冷却水が厚鋼板下面に沿って拡がりやすくなる。したがって、図３のノズル列Ａ１とノズル列Ｂ１（上流側ノズル列群４１）での円形の冷却部分（着水部２１と周辺冷却部２２とを合わせた部分）よりもノズル列Ａ２とノズル列Ｂ２（下流側ノズル列群４２）での冷却部分（着水部２１と周辺冷却部２２とを合わせた部分）の方が広くなる。

上述したことを具体的試験結果に基づいて説明すると、厚鋼板温度を８００℃、厚鋼板搬送速度を０．２ｍ／ｓとした時、内径５ｍｍの下冷却水噴射ノズル４から冷却水を噴射すると、ノズル列Ａ１とノズル列Ｂ１の冷却部分（着水部２１と周辺冷却部２２とを合わせた部分）の直径は２０ｍｍ程度、ノズル列Ａ２とノズル列Ｂ２の冷却部分（着水部２１と周辺冷却部２２とを合わせた部分）の直径は４０ｍｍ程度であった。

この時の厚鋼板１２の下面側表面温度と板厚平均温度との鋼板搬送方向の温度履歴を図４に示す。図３中のＡの位置の厚鋼板下面側表面温度がＡｓ、板厚平均温度がＡｍ、同じく、図３のＢの位置の厚鋼板下面側表面温度がＢｓ、板厚平均温度がＢｍである。図４に示すように、Ａの位置とＢの位置とでは、これらの温度履歴はほぼ等しく、厚鋼板幅方向に硬度むらは発生しない。しかし、ノズル列Ａ１からノズル列Ｂ１までの搬送時間が長い場合、Ｂの位置ではノズル列Ａ１からの熱拡散の影響によってノズル列Ｂ１の位置に達する前に厚鋼板下面側表面温度が低下し始め、図４のＢｓ’のような温度履歴となる。この場合は、Ａｒ_３変態開始温度からの冷却速度が低くなるために、この部分で高い強度が得られなくなる。

このような冷却の不均一を生じさせないためには、ノズル列Ａ１とノズル列Ｂ１の通過時間差が０．５ｓｅｃ以内であることが必要である。厚鋼板の搬送速度は、最も遅いもので０．１ｍ／ｓ程度であるから、ノズル列Ａ１とノズル列Ｂ１の距離Ｌ１は５０ｍｍ以内であることが望ましい。

なお、ノズル列Ａ１とノズル列Ｂ１（上流側ノズル列群４１）の冷却部分（着水部２１と周辺冷却部２２とを合わせた部分）の直径は、ノズルの内径や噴射速度、厚鋼板表面温度などによって変化するが、一般的な条件では１５〜３０ｍｍである。したがって、例えば、冷却部分の直径が２０ｍｍである条件では、ノズル列Ａ１とノズル列Ｂ１それぞれのノズル列内での厚鋼板幅方向のノズルピッチＳ１はその２倍の４０ｍｍとすればよい。また、上流側ノズル列群４１として、搬送方向５０ｍｍの範囲に３つのノズル列（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１）を搬送方向に２５ｍｍ間隔で配してもよく、その場合は、それぞれのノズル列内での厚鋼板幅方向のノズルピッチＳ１をその３倍の６０ｍｍとすればよい。

すなわち、上流側ノズル列群４１は、最上流のノズル列Ａ１から搬送方向５０ｍｍの範囲内にある２以上のノズル列により構成することが好ましく、また、そのノズル列内の厚鋼板幅方向のノズルピッチＳ１は、冷却部分（着水部２１と周辺冷却部２２とを合わせた部分）の大きさや上流側ノズル列群のノズル列数などに応じて適宜設定すればよいが、３０ｍｍ（冷却部分直径１５ｍｍで２列の場合）〜９０ｍｍ（冷却部分直径３０ｍｍで３列の場合）の範囲が好適である。ノズルは工具で取り付けなければならないから、厚鋼板幅方向のピッチを３０ｍｍ未満にすることは難しい。幅方向のピッチが９０ｍｍを超えるとノズル列を４列以上設けなければならないが、それよりも幅方向のピッチを短く、ノズル列を少なくして水冷開始の時間差を短くする方がよい。

また、前述したように、上流側ノズル列群４１の冷却部分（着水部２１と周辺冷却部２２とを合わせた部分）の直径は、ノズルの内径や噴射速度、厚鋼板表面温度などによって変わるが、一般的な条件では１５〜３０ｍｍである。したがって、厚鋼板幅方向の全ての部分が、上流側ノズル列群４１の冷却部分（着水部２１と周辺冷却部２２とを合わせた部分）を通過するように、上流側のノズル列群４１に含まれる全てのノズルの幅方向間隔（Ｓ２）が１５〜３０ｍｍの等ピッチで並んでいることが好ましい。
例えば、上流側ノズル列群４１のノズル列が２列である場合には、図３に示すように、ノズル列Ａ１とノズル列Ｂ１の幅方向ノズル位置を、幅方向ノズルピッチの１／２だけずらして設置することが好ましい。同様に、上流側ノズル列群４１のノズル列が３列である場合には、ノズル列内のノズルピッチの１／３だけ、幅方向のノズル位置をノズル列間でずらして設置すればよい。

さらに、厚鋼板を効率よく冷却するためには、下冷却水噴射ノズル４の内径、冷却水の噴射速度やノズル距離も最適にする必要がある。

即ち、下冷却水噴射ノズル４の内径は５〜１２ｍｍが好適である。５ｍｍ未満ではノズルから噴射する水の束が細くなり、厚鋼板下面に衝突した後の冷却水の拡がりが小さいからである。一方、下冷却水噴射ノズル４のノズル径が１２ｍｍを超えると流速が遅くなり、厚鋼板下面に衝突した後の冷却水の拡がりが小さくなる。また、冷却水が厚鋼板下面に直接あたる点の数を減らすと冷却能力が低下するので、ノズル径を１２ｍｍ以下としてノズルの設置密度を高くする方が、厚鋼板下面を効率よく冷却することができる。

下冷却水噴射ノズル４の噴射速度は、２ｍ／ｓ以上が好ましい。２ｍ／ｓ未満では、噴水の高さが２００ｍｍ以下となってしまい、冷却水の厚鋼板下面への当たり方にばらつきが生じ、幅方向の温度むらが発生しやすくなるからである。また、２０ｍ／ｓ以下が好ましい。流速が速すぎると、ポンプの送水圧を上げなくては成らなくなり、設備コストが高くなる。そのうえ、必要な水量密度とするためのノズル設置密度が低くなり、厚鋼板下面を効率よく冷却できなくなる。

テーブルロール間の平均水量密度は、１．５〜４．０ｍ^３／ｍ^２・ｍｉｎとするのが望ましい。１．５ｍ^３／ｍ^２・ｍｉｎ未満だと、冷却の初期で十分な冷却速度が得られず、耐摩耗鋼のように表面が硬い厚鋼板を製造することができない。４．０ｍ^３／ｍ^２・ｍｉｎを超える場合でも、本発明の技術を用いることは有効であるが、設備コストが高くなって、水量を効率的に使用して冷却する観点からは好ましくない。

本発明は、最初に冷却されるタイミングを幅方向の位置によって大きくずれないようにするとともに、高い冷却効率を得ようとするものである。したがって、図１では、下冷却水噴射ノズル４の向きを垂直方向としたが、ノズルの着水部２１が上述のノズル配置の関係を満たしていれば、ノズルの向きは垂直でなくてもよく、例えばノズルをテーブルロールの方に傾けて噴射するなどしてもよい。

すなわち、複数の着水部列のうち最上流の列を含む１以上の着水部列からなる上流側着水部列群を構成する各着水部列内の厚鋼板幅方向の着水部間隔が、その下流側の複数の着水部列からなる下流側着水部列群を構成する各着水部列内の幅方向の着水部間隔よりも短くなるように、棒状冷却水を噴射することにより、上述のノズル配置からなる図１に示す実施形態と同様の効果を奏することができる。

なお、以上の説明では、主に下面冷却設備と下面冷却水の流れを詳述したが、本発明では、上面冷却については特に規定しない。すなわち、図１では、上面冷却設備についても下面冷却設備と同様の冷却設備として描かれているが、これに限定されるものではない。水冷中に厚鋼板の上下で温度差が生じると厚鋼板が反ってしまうので、本発明の下面冷却技術を用いる場合でも、上下で均等な冷却を行うことが好ましいが、上面冷却は、下面冷却とつりあう冷却能力を持たせればよく、公知の技術を用いればよい。

以下、本発明の一実施例として、厚板圧延のプロセスにおいて、鋼板の冷却を行う場合について、図面に基づいて説明する。

図５に概略を示す厚板熱間圧延設備において、加熱炉から抽出されたスラブを圧延機によって、成形、幅出し圧延を行った後、粗圧延、仕上圧延を行った。仕上圧延直後に測定した厚鋼板表面温度、すなわち仕上温度は８２０℃であった。この後に、ホットレベラを通して、加速冷却設備において加速冷却を行った。

搬送速度を０．２ｍ／ｓとして、冷却開始温度８００℃から冷却終了温度（加速冷却設備出側で復熱後の温度を測定した値）２００℃まで冷却を行い、表層硬度（ブリネル硬度；荷重３０００ｋｇｆ、１０ｍｍ鋼球）４００ＨＢクラス、板厚６０ｍｍ、板幅３．０ｍの耐摩耗鋼板を製造した。

本発明例として、上述した実施形態に示した冷却設備を用いた。冷却水噴射ノズルの内径５ｍｍ、外径９ｍｍとし、冷却水噴射速度は上面冷却を１１．５ｍ／ｓ、下面冷却を１６．８〜１８．３ｍ／ｓとした。上面冷却の厚鋼板幅方向のノズルピッチは、６０ｍｍとして、下面ノズルのレイアウトを変更して、冷却の効率を比較した。

テーブルロール間距離０．９ｍのゾーン内で厚鋼板の搬送方向に並ぶノズル列は、発明例１と比較例では６列、発明例２では９列とした。

図３に示す、円形の水冷部分の直径は、最初の冷却を行う上流側ノズル列群４１（ノズル列Ａ１、ノズル列Ｂ１、ノズル列Ｃ１）では２０ｍｍ程度、第２の冷却を行う下流側ノズル列群４２（ノズル列Ａ２、ノズル列Ｂ２、ノズル列Ｃ２）では４０ｍｍ程度であると仮定し、以下のノズル配列を決定した。

発明例１では、搬送方向最上流の５０ｍｍ内にノズル列Ａ１、ノズル列Ｂ１の２列を配し、列内での厚鋼板幅方向のノズルピッチ（Ｓ１）を４０ｍｍとし、ノズル列Ａ１とノズル列Ｂ１とで、幅方向のノズル位置のずれ（Ｓ２）が２０ｍｍとなるように設置した。ノズル列Ａ１、ノズル列Ｂ１よりも下流にあるノズル列Ａ２、ノズル列Ｂ２でのノズルピッチは、厚鋼板の搬送方向で８０ｍｍ、列内での厚鋼板幅方向で８０ｍｍとした。冷却水が厚鋼板下面と接触する円形の冷却部分（着水部２１と周辺冷却部２２とを合わせた部分）が最適に分散された結果、高い冷却能力が得られた。

上面冷却の水量密度１．５ｍ^３／ｍ^２・ｍｉｎと冷却能力がつりあう下面水量密度は２．２ｍ^３／ｍ^２・ｍｉｎであった。冷却の厚鋼板の幅方向均一性は良好で、耐摩耗鋼板の幅方向の表層硬度はＨＢ３９０〜４００の範囲におさまった。

発明例２では、搬送方向最上流の５０ｍｍ内にノズル列Ａ１、ノズル列Ｂ１、ノズル列Ｃ１の３列を配し、列内での厚鋼板幅方向のノズルピッチ（Ｓ１）を６０ｍｍとし、ノズル列Ａ１、ノズル列Ｂ１、ノズル列Ｃ１とで、幅方向のノズル位置のずれ（Ｓ２）がそれぞれ２０ｍｍとなるように設置した。ノズル列Ａ１、ノズル列Ｂ１、ノズル列Ｃ１よりも下流にあるノズル列Ａ２、ノズル列Ｂ２、ノズル列Ｃ２でのノズルピッチは、厚鋼板の搬送方向で５０ｍｍ、列内での厚鋼板幅方向で１２０ｍｍとした。冷却水が鋼板下面と接触する円形の冷却部分（着水部２１と周辺冷却部２２とを合わせた部分）が最適に分散された結果、高い冷却能力が得られた。

上面冷却の水量密度１．５ｍ^３／ｍ^２・ｍｉｎと冷却能力がつりあう下面水量密度は２．２ｍ^３／ｍ^２・ｍｉｎであった。冷却の厚鋼板の幅方向均一性は良好で、耐摩耗鋼板の幅方向の表層硬度はＨＢ３９０〜４２０の範囲におさまった。

これに対し、比較例では、冷却水噴射ノズルのピッチを厚鋼板の搬送方向で７０ｍｍ、列内での厚鋼板幅方向で６０ｍｍ一定とした。冷却水が厚鋼板下面と接触する円形の冷却部分の面積は、搬送方向上流で狭く、下流で広くなって偏ってしまい、同じ水量密度での冷却能力は発明例１、２に比べて若干低かった。上面冷却の水量密度１．５ｍ^３／ｍ^２・ｍｉｎと冷却能力がつりあう下面水量密度は２．４ｍ^３／ｍ^２・ｍｉｎであり、ランニングコストが余計にかかった。初期の冷却において幅方向に強弱があったので、冷却の厚鋼板の幅方向均一性は発明例１、２よりは劣り、耐摩耗鋼板の幅方向の表層硬度はＨＢ３４０〜４２０の範囲でばらついた。

１ 上ヘッダ
２ 下ヘッダ
３ 上冷却水噴射ノズル
４ 下冷却水噴射ノズル
４１ 上流側ノズル列群
４２ 下流側ノズル列群
５ 上面冷却水
６ 下面冷却水
７ 落下水
８ 滞留水膜
１０ 水切ロール
１１ テーブルロール
１２ 厚鋼板
２１ 着水部
２２ 周辺冷却部
２３ 直射領域

Claims (8)

1. 厚鋼板の熱間圧延ラインに設置される厚鋼板の冷却設備であって、テーブルロール間に設置され厚鋼板の下面に冷却水を供給するヘッダと、該ヘッダから突出して設けられ厚鋼板の下面に向けて棒状冷却水を噴射する冷却水噴射ノズル群とを備え、前記冷却水噴射ノズル群は厚鋼板の搬送方向に複数のノズル列を形成するとともに、前記複数のノズル列のうち最上流の列を含む１以上のノズル列からなる上流側ノズル列群を構成する各ノズル列内の厚鋼板幅方向のノズルピッチを、その下流側の複数のノズル列からなる下流側ノズル列群を構成する各ノズル列内の幅方向のノズルピッチよりも短くすることを特徴とする厚鋼板の冷却設備。
2. 前記上流側ノズル列群に含まれる各ノズル列内の厚鋼板幅方向のノズルピッチを３０〜９０ｍｍとすることを特徴とする請求項１に記載の厚鋼板の冷却設備。
3. 前記上流側ノズル列群が厚鋼板の搬送方向５０ｍｍの範囲内にある２以上のノズル列により構成され、前記上流側ノズル列群に含まれる全てのノズルが幅方向に１５〜３０ｍｍの等ピッチで並んでいることを特徴とする請求項１または２に記載の厚鋼板の冷却設備。
4. 前記冷却水噴射ノズルの内径を５〜１２ｍｍ、前記冷却水噴射ノズルから噴射される冷却水の流速を２〜２０ｍ／ｓとし、前記冷却水噴射ノズル群から噴射される冷却水の前記テーブルロール間の平均水量密度を１．５〜４．０ｍ^３／ｍ^２・ｍｉｎとすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の厚鋼板の冷却設備。
5. テーブルロール間に設置されるヘッダに設けられた冷却水噴射ノズル群から厚鋼板の下面に向けて棒状冷却水を噴射する、厚鋼板の熱間圧延ラインにおける厚鋼板の冷却方法であって、前記棒状冷却水が厚鋼板下面に衝突する着水部が厚鋼板の搬送方向に複数の着水部列を形成するとともに、前記複数の着水部列のうち最上流の列を含む１以上の着水部列からなる上流側着水部列群を構成する各着水部列内の厚鋼板幅方向の着水部間隔が、その下流側の複数の着水部列からなる下流側着水部列群を構成する各着水部列内の幅方向の着水部間隔よりも短くなるように、前記棒状冷却水を噴射することを特徴とする厚鋼板の冷却方法。
6. 前記上流側着水部列群に含まれる各着水部列内の厚鋼板幅方向の着水部間隔を３０〜９０ｍｍとすることを特徴とする請求項５に記載の厚鋼板の冷却方法。
7. 前記上流側着水部列群が厚鋼板の搬送方向５０ｍｍの範囲内にある２以上の着水部列により構成され、前記上流側着水部列群に含まれる全ての着水部が幅方向に１５〜３０ｍｍの等間隔で並んでいることを特徴とする請求項５または６に記載の厚鋼板の冷却方法。
8. 前記棒状冷却水を噴射する冷却水噴射ノズルの内径を５〜１２ｍｍ、前記棒状冷却水の流速を２〜２０ｍ／ｓとし、前記棒状冷却水の前記テーブルロール間の平均水量密度を１．５〜４．０ｍ^３／ｍ^２・ｍｉｎとすることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の厚鋼板の冷却方法。