JP2012051013A - 熱鋼板の水切り装置および水切り方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱鋼板が搬送される冷却ラインにおいて、冷却装置により熱鋼板に供給される冷却水が熱鋼板上面で冷却装置入側の上流側や冷却装置出側の下流側に流出することを防止して、熱鋼板を均一に冷却材質のばらつきや鋼板の変形を小さくできる、熱鋼板上面の水切り装置および水切り方法を提供する。
【解決手段】
冷却装置の入側上流および出側下流に水切り装置を配置して、該水切り装置のノズルから、水切り水の単位時間、単位幅あたりの運動量を、熱鋼板上面に滞留する冷却水の同運動量の１．５〜５倍の値に維持しつつ、熱鋼板の幅方向に直交する方向に、かつ熱鋼板の全幅にわたって熱鋼板上面に噴射する。また、さらに水切り装置を水切りロールを有するものにして、熱鋼板上面に滞留する冷却水の運動量を低減して、水切り水を噴射することもできる。
【選択図】図１

Description

この発明は、冷却ラインにおいて冷却水により冷却される熱鋼板の水切り装置および水切り方法に関するものである。

高温の鋼板（以下、「熱鋼板」という）として、例えば、熱間圧延後の熱延鋼帯や厚板があるが、これらの熱鋼板は、熱間圧延後に、冷却ラインにおいて冷却装置により冷却水（冷却媒体）を熱鋼板に噴射して冷却が施される。例えば、熱延鋼帯は、図３にその製造ラインが示されているが、加熱炉７から搬出されたスラブを粗圧延機８により粗圧延後、仕上圧延機９により仕上げ圧延が施されてスラブは鋼帯（熱鋼板）１に成形される。次いで冷却装置２ａにより冷却水を熱鋼板に噴射して冷却、あるいはさらには空冷を行い、鋼帯の組織を制御している。

冷却水による冷却を行った場合、熱間圧延後の高温の熱鋼板の上面では冷却水が冷却装置の入側上流や出側下流に流出して、熱鋼板上面に滞留していわゆる滞留水が発生する。この滞留水はすみやかに除去しないと、滞留水が滞留する熱鋼板の部位では過冷却が発生し、熱鋼板の面内に温度差が生じる。この温度差が大きいと、冷却後の鋼板に機械的性質がばらついたり形状不良が起こったりして、品質を低下する。このため、熱鋼板上面の滞留水は速やかに除去することが重要である。

熱鋼板上面の滞留水を除去する技術として、熱鋼板上面に滞留した冷却水（滞留水）を最終的にスプレーノズルから水切り水を噴射して熱鋼板の片方の側縁部に排出し、熱鋼板上面の滞留水を除去する水切り装置や水切り方法が知られている（特許文献１、２）。

特開平１１−１２３４３９号公報 特開２００１−３５３５１５号公報

特許文献１に記載されている技術は、図４に示されるように、冷却装置の出側の下流あるいは入側の上流では、冷却装置の冷却ヘッダ２ｂから噴射された冷却水が流出して残留し滞留水となるが、水切り装置４のスプレーノズルから水切り水（高圧水）５を、熱鋼板１上面に冷却水の流出方向に対向する方向（すなわち出側では上流側、入側では下流側）に噴射して水切りをし、そして水切り不良となった冷却水をさらに外側のサイドスプレー１１の２本のノズルからの高圧水の噴射によって、熱鋼板の側縁部に押し流して冷却水を除去するというものである。
しかし、サイドスプレー１１によって完全には除去されず、冷却水の一部が熱鋼板上面で、とりわけ両側縁部近傍に滞留水となって残留し、温度分布が不均一になり熱鋼板に過冷却が発生する。また、サイドスプレーからの噴射水が冷却ラインのサイドガイドで跳ね返り、やはり熱鋼板の両側縁部近傍に再び乗ることによっても過冷却が発生する。この過冷却によって、前述したように品質の低下を招いてしまい、問題であった。

また、特許文献２に記載されている技術は、図５に示されるように、冷却水３ｂが冷却ヘッダ２ｂから噴出された後に、冷却装置の出側の下流や入側の上流に熱鋼板上面に残留した冷却水（滞留水）３ａを、熱鋼板全幅にわたって水切り流体（水や空気）５を一方の側縁部方向に向かって噴射することにより、熱鋼板の一方の側縁部へと最終的に押し流して除去するというものである。この場合も、水切り装置４で熱鋼板上面に滞留した冷却水３ａを除去できないと、一方の側縁部方向に水切り水を噴射しているため、図５に示すように冷却水が側縁部の一方側に滞留し、幅方向の温度分布が不均一になり冷却水が流れ落ちるまでに過冷却が発生し、その結果、熱鋼板の面内に温度差が生じ、前述したように品質の低下を招いてしまい、問題であった。

また、従来、熱鋼板上面に滞留した冷却水を除去するための水切り水の噴射については具体的な指標がなかった。完全な水切りをするために必要以上の水切り水を噴射させた場合、水切り水自体で熱鋼板が過冷却されてしまい、品質の低下を招く。また、水切り装置の設置費用が膨大なものとなるという問題があった。

本発明は、上記に鑑み、熱鋼板が搬送される冷却ラインにおいて、熱鋼板に供給される冷却水が熱鋼板上面で冷却装置の冷却装置入側の上流側や冷却装置出側の下流側に流出することを防止して、熱鋼板を均一に冷却材質のばらつきや鋼板の変形を小さくできる、熱鋼板上面の水切り装置および水切り方法を提供することを目的としている。

そこで本発明者らは、本発明において、水切り装置を冷却装置の入側上流および出側下流に配置し、そして、水切り装置のノズルから噴射する水切り水を、熱鋼板の側縁部に向けて噴射するのではなく、冷却装置の冷却ゾーンを搬送される熱鋼板の幅方向に直交する方向（冷却ラインの進行方向、すなわち熱鋼板の搬送方向）であって、冷却装置の入側に設けられた水切り装置の水切り水は該入側の下流に向けて、冷却装置の出側に設けられた水切り装置の水切り水は該出側の上流に向けて、それぞれ熱鋼板上面の全幅にわたって噴射する。
さらに、本発明者らは、冷却後の熱鋼板上面に滞留する冷却水を速やかに除去することができる水切り水の条件を検討した。その結果、水切り装置からの水切り水の単位時間、単位幅あたりの運動量が、冷却後の滞留水のライン進行方向の単位時間、単位幅あたりの運動量に対して、所定の範囲内にあることが必要であるとの知見を得、このことに基づき、水切り水の運動量を所定の範囲に調整して、本発明を完成させた。

上記の課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
［１］冷却装置の入側上流および出側下流に配置される熱鋼板上面の水切り装置であっ
て、該水切り装置は、熱鋼板上面に水切り水を噴射するノズルが設けられたヘッ
ダからなり、水切り水の単位時間、単位幅当たりの運動量を、冷却装置の入側お
よび出側での熱鋼板上面に滞留する冷却水が有する単位時間、単位幅当たりの運
動量の１．５〜５倍の範囲内に維持して、熱鋼板の幅方向に直交する方向に、か
つ熱鋼板の全幅にわたって、ノズルから水切り水を噴射し、冷却装置の入側の上
流側および出側の下流側に、冷却水が流出することを防止することができること
を特徴とする、冷却装置の入側上流と出側下流に配置される熱鋼板上面の水切り
装置。
［２］冷却装置の入側上流および出側下流に配置される熱鋼板上面の水切り装置であっ
て、該水切り装置は、熱鋼板上面に水切り水を噴射するノズルが設けられたヘッ
ダと該ヘッダよりも冷却装置寄りに、熱鋼板上面に近接して配置される水切りロ
ールとからなり、水切り水の単位時間、単位幅当たりの運動量を、水切りロール
と熱鋼板の隙間での冷却水が有する単位時間、単位幅当たりの運動量の１．５〜
５倍の範囲内に維持して、熱鋼板の幅方向に直交する方向に、かつ熱鋼板の全幅
にわたって、ノズルから水切り水を噴射し、冷却装置の入側の上流側および出側
の下流側に、冷却水が流出することを防止することができることを特徴とする、
冷却装置の入側上流と出側下流に配置される熱鋼板上面の水切り装置。
［３］前記冷却装置の入側上流および出側下流に設けられた水切り装置から噴射される
水切り水の噴射方向が鉛直下向きに対して３０〜７０°の角度を有することを特
徴とする、［１］または［２］に記載の冷却装置の入側上流と出側下流に配置さ
れる熱鋼板上面の水切り装置。
［４］前記冷却装置の入側上流および出側下流に設けられた水切り装置の少なくとも一
方の水切り装置のノズルがスリット型ノズルであることを特徴とする、［１］〜
［３］のいずれかに記載の冷却装置の入側上流と出側下流に配置される熱鋼板上
面の水切り装置。
［５］前記冷却装置の入側上流および出側下流に設けられた水切り装置の少なくとも一
方の水切り装置が多孔式の直射ノズルを有する１列以上のヘッダからなり、該ノ
ズルの孔径が１〜６ｍｍで、ピッチが該孔径の１０倍以下であることを特徴とす
る、［１］〜［３］のいずれかに記載の冷却装置の入側上流と出側下流に配置さ
れる熱鋼板上面の水切り装置。
［６］前記冷却装置の入側上流および出側下流に設けられた水切り装置の少なくとも一
方の水切り装置がスプレーノズルが複数個設けられたヘッダからなり、該ノズル
から噴射される水切り水（スプレー水）の拡がり角が４０〜９０°であり、熱鋼
板上面での幅方向噴射領域が隣接するノズルの水切り水（スプレー水）と３０％
以上重複することを特徴とする、［１］〜［３］のいずれかに記載の冷却装置の
入側上流と出側下流に配置される熱鋼板上面の水切り装置。
［７］冷却装置の入側上流および出側下流に熱鋼板上面に水切り水を噴射するノズルが
設けられたヘッダからなる水切り装置を配置して、水切り水の単位時間、単位幅
当たりの運動量を、冷却装置の入側および出側での熱鋼板上面に滞留する冷却水
が有する単位時間、単位幅当たりの運動量の１．５〜５倍の範囲内に維持して、
熱鋼板の幅方向に直交する方向に、かつ熱鋼板の全幅にわたって、ノズルから水
切り水を噴射し、冷却装置の入側の上流側および出側の下流側に、冷却水が流出
することを防止することができることを特徴とする、熱鋼板上面の水切り方法。
［８］冷却装置の入側上流および出側下流に熱鋼板上面に水切り水を噴射するノズルが
設けられたヘッダと該ヘッダよりも冷却装置寄りに、熱鋼板上面に近接して配置
される水切りロールからなる水切り装置を配置して、水切り水の単位時間、単位
幅当たりの運動量を、水切りロールと熱鋼板の隙間での冷却水が有する単位時
間、単位幅当たりの運動量の１．５〜５倍の範囲内に維持して、熱鋼板の幅方向
に直交する方向に、かつ熱鋼板の全幅にわたって、ノズルから水切り水を噴射
し、冷却装置の入側の上流側および出側の下流側に、冷却水が流出することを防
止することができることを特徴とする、熱鋼板上面の水切り方法。
［９］冷却装置を有する熱鋼板の製造ラインにおいて、［１］〜［６］のいずれかに記
載の水切り装置を用いることを特徴とする熱鋼板上面の水切り方法。
［１０］熱鋼板を冷却する冷却装置と［１］〜［６］のいずれかに記載の水切り装置と
からなる熱鋼板の冷却設備。

本発明では、水切り水の運動量を所定の範囲に調整して、冷却装置の入側上流および出側下流に冷却装置の冷却ゾーンから冷却水が流出して滞留水となることを防止し、かつ冷却水を熱鋼板の一方の側縁部からではなく、両側縁部から排出することにより、過冷却がなくなるとともに、鋼板の幅方向により均一な冷却ができ、材質や形状が安定し、品質の高い熱鋼板を製造できる。

本発明の水切り装置を示す。 本発明の水切り装置を示す（水切りロールがある場合）。 熱間圧延設備を示す。 従来技術（特許文献１）の水切り装置および板幅方向の温度分布を示す。 他の従来技術（特許文献２）の水切り装置および板幅方向の温度分布を示す。 本発明の水切り装置を示す（スリットノズル）。 本発明の水切り装置を示す（多孔式直射ノズル） 本発明の水切り装置を示す（スプレーノズル）

以下、熱鋼板として熱延鋼帯の製造ラインに基づいて、本発明の実施形態を説明する。
図３に示すように、加熱炉７から搬出されたスラブを粗圧延機８により粗圧延後、熱間仕上圧延機９により仕上圧延を施して熱延鋼帯１に圧延成形し、次いで冷却装置２ａの冷却ヘッダから冷却水を噴射して冷却し、巻取機１０によりコイルとして巻き取る。
冷却装置の冷却ゾーンには、通常、熱鋼板を幅方向に横断する冷却ヘッダ２ｂが熱鋼板の搬送方向に多数配置され、熱鋼板の上面に冷却水を噴射して冷却処理が行えるようになっている。

冷却装置２ａの入側上流および出側下流には、本発明の水切り装置が設けられ、図１に、熱鋼板上面に滞留する冷却水（滞留水）を除去する水切り装置の本発明の実施形態を概略的に示している。
なお、図１には熱鋼板上面に冷却水を供給する冷却装置２ａにおける冷却ヘッダ２ｂと水切り水を噴射する水切り装置４が示されている。熱鋼板が図面の左側から右側に搬送される場合は冷却装置２ａの出側下流での水切り装置を、熱鋼板が図面の右側から左側に搬送される場合は冷却装置２ａの入側上流での水切り装置を、それぞれ示している。

仕上圧延後の熱延鋼帯（熱鋼板）１は、冷却ラインにおいて冷却装置２ａの冷却ヘッダ２ｂから噴射される冷却水３ｂにより冷却される。該冷却装置２ａの入側上流および出側下流には、本発明の水切り装置であるヘッダ４が熱鋼板を幅方向に横断するように設けられて、該ヘッダのノズルから熱鋼板の幅方向に直交する方向（ラインの進行方向、熱鋼板の搬送方向）に熱鋼板全幅にわたって、冷却装置の入側上流や出側下流に流出した鋼帯上面の冷却水３ａに向けて水切り水５が噴出されるが、冷却装置の入側上流に設けられた水切り装置の水切り水は該入側の下流に向けて、冷却装置の出側下流に設けられた水切り装置の水切り水は該出側の上流に向けて噴射される。

したがって、本発明では、冷却装置の入側上流と出側下流に設けた水切り装置により、冷却水はいわば堰き止められて、冷却水が滞留水となって熱鋼板上面に滞留することを防止できるとともに、熱鋼板の両側縁部から概ね均等に流出することになる。前述の従来技術のように、両側縁部の一方の側縁部から滞留水が流出することはないので、本発明の水切り装置により、過冷却がなくなり、また熱鋼板の幅方向により均一な冷却がもたらされる。
また、水切り水が熱鋼板の冷却に影響するとしても、予め実験等でその影響の度合いを求めて、冷却装置の冷却水の熱鋼板への供給量も調節することも可能である。

ヘッダ４に設けられたノズルは、図６に示される単一のスリットノズルでもよいし、図７に示されるように多孔式の直射ノズルでも、図８に示されるように、複数のスプレーノズルでもよい。いずれにしても、熱鋼帯の全幅を水切り水でカバーすることが必要である。また、このようなヘッダを２列以上、熱鋼板の幅方向に設置して水切り装置とすることもできる。

冷却装置の入側および出側での熱鋼板上面に滞留する冷却水のライン進行方向（すなわち熱鋼板の搬送方向）の、単位時間、単位幅あたりの運動量は、下記のようにして求めることができる。
熱鋼板上面に滞留水がある場合、液面からの深さｘにおける流速は、ベルヌーイの式より、（２ｇｘ）^０．５であり、単位時間、単位幅あたりの運動量は、２ρｇｘである。ここでｇは重力加速度，ρは流体（ここでは水）の密度である。

図１に示すように、冷却装置のライン進行方向入側及び出側で水切りが行われているから、冷却によって冷却ゾーンの熱鋼板上面に滞留する冷却水の液面高さｈは、熱鋼板上面への投入水量と板側縁部から流れ落ちる水量の関係から、下記の式（１）にて求めることができる。

（冷却水量＝板側縁部からの流出水量）

ここでＱは冷却設備の水量密度、Ｗは熱鋼板の幅、Ｌは熱鋼板の搬送方向に測定した冷却装置における冷却長である。

この液面高さｈに対して、熱鋼板上面の冷却水のライン進行方向に流出しようとする単位時間、単位幅あたりの運動量ｍ_０は下記の式（２）にて求めることができる。

式（２）で示すように、ｍ_０はＱとＷによって変化する。

Ｗは通常、製品ごとに異なるが、Ｗが最大製品幅Ｗ_０であるときは、熱鋼板上面の冷却水のライン進行方向に流出しようとする単位時間、単位幅あたりの運動量Ｍ_０は以下の式（３）から求めることができる。

また、図２に示すように冷却装置の冷却ゾーンの外側の冷却ゾーン寄りに水切りロール６を熱鋼板上面に近接して配置して、冷却水の運動量を低減することができる。すなわち、冷却装置の入側上流においては、ラインの進行方向に水切り水５を噴射するヘッダ４と水切りロール６とが配置され、冷却装置の出側下流においては、ラインの進行方向に水切りロール６とヘッダ４とが配置されている場合、冷却ゾーンの入側および出側での熱鋼板上面に滞留する冷却水のライン進行方向に流出しようとする単位時間、単位幅あたりの運動量ｍ_０′は下記の式（４）にて求めることができる。

ここでｄは水切りロールと熱鋼板との隙間の距離である。

式（４）におけるＷも通常、製品ごとに異なるが、Ｗが最大製品幅Ｗ_０であるときは、水切りロールがある場合の、熱鋼板上面の冷却水のライン進行方向に流出しようとする単位時間、単位幅あたりの運動量Ｍ_０′は以下の下記の式（５）から求めることができる。

水切り装置のノズルからの噴射水の単位時間、単位幅あたりの運動量Ｍ_１〜Ｍ_３は、水切り装置のノズルの形態により、以下のように式（６）〜（８）で求めることができる。求めることができる。
・水切り装置のノズルが単一のスリット型ノズルである場合

ここで、式（６）は、図６に示すような、スリットノズルの単位時間、単位幅あたりの運動量を表す式であり、Ｑ_１はノズルの単位幅あたりの水量、ａ_１はノズルギャップ、θは水切り水の噴射線と鉛直下向きとなす角度である。
・水切り装置のノズルが多孔式の直射ノズルである場合

ここで、式（７）は、図７に示すような、水切り装置のノズルが多孔式の直射ノズルの単位時間、単位幅あたりの運動量を表す式であり、ｌ（エル）はノズルピッチ、
ｎはノズル列数、Ｑ_２はノズル１列の単位幅あたりの流量、ａ_２はノズル径である。
・水切り装置のノズルが複数のスプレーノズルで構成される場合

ここで、式（８）は、図８に示すような、水切り装置のノズルがスプレーノズルの単位時間、単位幅あたりの運動量を表す式であり、Ｑ_３はノズル１本あたりの流量、ｐは噴射圧力である。

水切りを行う場合には、式（２）で求められるｍ_０に対して、水切り装置の噴射方法で式（６）〜（８）に対応するＭ_１〜Ｍ_３が１．５〜５倍となるように噴射することにより、冷却水が水切り水により漏れることなく、水切りが可能となる。１．５倍より小さい場合、熱鋼板上面に滞留する冷却水を完全に除去できず、過冷却が発生し、品質の低下を招く。
また、５倍より大きい場合、冷却水の水量密度が高い場合に、水切り装置から大量の水切り水が噴射されることになり、水切り水自体で熱鋼板を過冷却し、品質の低下を招く。

冷却装置の外側に水切りロールを配置した場合には、熱鋼板上面に滞留する冷却水の流出方向の単位時間、単位幅あたりの運動量を式（２）の代わりに式（４）を用いればよい。
なお、すでに記載したように、Ｗは製品ごとに異なるため、予想される最大製品幅Ｗ_０の運動量を式（３）や式（５）でＭｏやＭｏ′を求めておき、これらの値に対して、Ｍ_１〜Ｍ_３を１．５〜５倍の範囲内に定め、かつＷｏより小さいＷに対しても、Ｍ_１〜Ｍ_３がｍ_０やｍ_０′の１．５〜５倍の範囲内になるようにしておけば、製品幅Ｗの値ごとにＭ_１〜Ｍ_３を制御する必要はない。

水切り装置の水切り水の噴射方向は、すでに記載したように、冷却装置の入側に設けられた水切り装置の水切り水は、該入側の下流に向けて、冷却装置の出側に設けられた水切り装置の水切り水は該出側の上流に向けて、それぞれ熱鋼板上面の全幅にわたって、かつ熱鋼板の幅方向（熱鋼板の搬送方向）に直交する方向に、噴射する必要がある。
熱鋼板の幅方向に直交しない方向に水切り水を噴射して、すなわち一方の熱鋼板側縁部に向けて水切り水を噴射させた場合は、図５に示すように、冷却装置の出側では一方の側縁部側の方がより冷却されて、幅方向に温度差が生じ、品質の低下を招く。

また、水切り装置の水切り水の噴射方向は、図６〜８に示すように、鉛直方向に対して３０〜７０°の角度を有するのがよい。好ましくは４０〜６０°がよい。７０°より大きいと、水切り装置と熱鋼板上面の水切り位置との距離が長くなり、他の設備との干渉し、設置できなくなる恐れがある。また、３０°より小さいと、水切り装置から噴射された水切り水のバックフローによって、過冷却となり、品質の低下を招く。

水切り装置のノズルが多孔式の直射ノズルの場合、ノズルの穴径は１〜６ｍｍがよい。１ｍｍより小さいとノズルが詰まりやすくなるため、長期で使用した場合に、水切り不良が発生し、品質の低下を招く。また、６ｍｍより大きいと、所望の運動量を確保するために、多量の水が必要となるため、設備コストの増大を招く。ノズルピッチは、ノズル穴径の１０倍以下がよい。１０倍より大きいと、ノズルの間から水切りできない滞留水が流出するため、過冷却が発生し、品質の低下を招く。

水切り装置のノズルがスプレーノズルの場合、スプレーの拡がり角は４０〜９０°、幅方向の噴射領域が熱鋼板上面で３０％以上重複するのがよい。重複代が３０％より小さいと、熱鋼板が上反りした場合に、スプレーの重複切れが発生し、そこで水切り不良となり、品質の低下を招く。また、スプレーの拡がり角が４０°より小さいと、ノズル本数が多くなり、所望の重複が取れなくなる。９０°より大きいと、幅方向の噴射速度成分が大きくなるため、熱鋼板の搬送方向（冷却装置の出側では上流側に向かう方向）の運動量が小さくなり、水切り不良が発生し、品質の低下を招く。

本発明では、冷却装置の入側と出側に水切り装置を配置しているが、入側と出側の水切り装置が同じである必要はない。例えば、冷却装置の入側の水切り装置のノズルにスリット型ノズルを採用し、冷却装置の出側には多孔式の直射ノズルを採用してもよい。

また、熱延鋼帯の熱間圧延後の冷却ライン等では、熱鋼板上面へ冷却水を供給するヘッダを備えた冷却装置を複数台、所定間隔で鋼板の搬送方向に配備することも行われている。このような場合は、本発明の水切り装置の配備形態としては以下のようなものが考えられる。
（ａ）冷却ラインの配備された各冷却装置の入側上流と出側下流とに水切り装置を配置
する。
（ｂ）冷却ラインの最上流側に位置する冷却装置の入側上流と最下流側に位置する冷却
装置の出側下流とに水切り装置を配置する。
（ｃ）冷却ラインの最下流側に位置する１台の冷却装置の入側上流と出側下流とに水切
り装置を配置する。
（ｄ）冷却ラインの最下流側に配備された数台の冷却装置の最上流側に位置する冷却装
置の入側上流と最下流側に位置する冷却装置の出側下流とに水切り装置を配置
する。
したがって、本発明では、冷却装置は単一の冷却装置だけでなく、複数の冷却装置を指す場合がある。

本発明を熱鋼板として熱延鋼帯に適用した場合について説明する。
図３に示すように、加熱炉７から抽出されたスラブを、粗圧延機８および仕上圧延機により熱間圧延して板厚６ｍｍ、製品幅２３００ｍｍの熱延鋼帯に成形し、次いで、冷却ラインに熱延鋼帯を搬送し、その間、冷却装置２ａにより冷却水を供給して冷却し、巻取機１０でコイルに巻き取った。
冷却ラインには冷却長Ｌが５０００ｍｍの冷却装置を６台配備し、各冷却装置の入側上流および出側下流に同じ水切り装置を設置した。
表１に実施した条件および結果を示す。

本発明例１は水量密度２ｍ^３／ｍ^２ｍｉｎで冷却し、スリットノズルを用いて、ノズルギャップａ_１＝１ｍｍ、ノズルの単位幅当たりの水量Ｑ_１＝６００Ｌ／ｍｉｎ、水切り噴射水の噴射線と鉛直下向きとのなす角θ＝３０°で水切りした。冷却水と水切り噴射水のライン進行方向の単位時間、単位幅あたりの運動量の比（以下「Ｂ／Ａ」と表記する）は１．７、であった。その結果、水切り装置の外側、すなわち冷却装置の入側における水切り装置の上流側および冷却装置の出側における水切り装置の下流側に、冷却水が流出することなく水切り性は良好であり、滞留水の発生はほとんどなかった。そのため、幅方向温度差が１３℃と小さく、きわめて良好であった。なお、ここでのＬはリットルである（以下同じ）。

本発明例２として、水量密度３ｍ^３／ｍ^２ｍｉｎで冷却し、多孔式の直射ノズルを用いて、ノズルピッチｌ（エル）＝３ｍｍ、ノズル列数ｎ＝２、ノズル１列の単位幅あたりの流量Ｑ_２＝２５０Ｌ／ｍｉｎ、ノズル径ａ_２＝６ｍｍ、水切り噴射水の噴射線と鉛直下向きとのなす角θ＝４５°で水切りした。Ｂ／Ａは３．６であった。その結果、水切り装置の外側に冷却水が流出することなく水切り性は良好であり、滞留水の発生はほとんどなかった。そのため、幅方向温度差が２４℃と小さく、きわめて良好であった。

本発明例３として、水量密度４ｍ^３／ｍ^２ｍｉｎで冷却し、スプレーノズルを用いて、 ｌ（エル）＝２００ｍｍ、ノズル１本あたりの流量Ｑ_３＝５０Ｌ／ｍｉｎ、噴射圧力ｐ＝１．５ＭＰａ、θ＝６０°で水切りした。Ｂ／Ａは２．６であった。その結果、水切り装置の外側に冷却水が流出することなく、水切り性は良好であり、滞留水の発生はほとんどなかった。そのため、幅方向温度差が２１℃と小さく、きわめて良好であった。

また、本発明例４として、冷却装置の入側および出側に水切りロールを隙間ｄ＝１０ｍｍで配置し、水量密度４ｍ^３／ｍ^２ｍｉｎで冷却し、スプレーノズルを用いて、ｌ（エル）＝２００ｍｍ、ノズル１本あたりの流量Ｑ_３＝２９Ｌ／ｍｉｎ、噴射圧力ｐ＝０．５ＭＰａ、θ＝６０°で水切りした。
したがって、鋼帯の搬送方向（下流方向）に、冷却装置の入側では水切り装置としてスプレーノズルを有するヘッダと水切りロールとが配置され、冷却装置の出側では鋼帯の搬送方向に水切りロールと水切り装置としてスプレーノズルとが配置されている。

この発明例４では、冷却水の運動量が水切りロールにより低減されて、ライン進行方向の単位時間、単位幅あたりの運動量は１６．２ｋｇ／ｓ^２であった。Ｂ／Ａは４．０であった。その結果、水切りロールにより、鋼板と水切り装置の間隙から漏れ出る冷却水に対して水切り噴射水を噴射するので、本発明例３に比べて更に少ない水量にて、水切りが可能となり、冷却設備出側の水切り装置の外側に冷却水が漏れることなく、水切り性は良好であり、滞留水の発生はほとんどなかった。そのため、幅方向温度差が１４℃と小さく、きわめて良好であった。

一方、比較例１として、水量密度４ｍ^３／ｍ^２ｍｉｎで冷却し、特許文献１に記載された水切り方法でスプレーノズルを用いて、ｌ（エル）＝８００ｍｍ、Ｑ_３＝１３８Ｌ／ｍｉｎ、ｐ＝１ＭＰａ、θ＝６０°で水切りし、その外側にサイドスプレーを１１００Ｌ／ｍｉｎ、ｐ＝１ＭＰａで熱鋼板の両端部から噴射した。その結果、冷却水の一部がノズルとノズルの間の位置から流出した。その後のサイドスプレーにおいて、一方の熱鋼板端部へ流出した水を押し流したが、サイドスプレーの噴射水の一部が、製造ラインのサイドガイドで跳ね返り、流出した水と合流して、サイドスプレー位置から３０ｍ下流で鋼帯上面から流れ落ちた。その際に幅方向温度差は１５７℃となり、所望の鋼帯の機械的性質が得られなかった。

また、比較例２として、水量密度４ｍ^３／ｍ^２ｍｉｎで冷却し、特許文献２に記載された水切り方法でスプレーノズルを用いて、ｌ（エル）＝８００ｍｍ、Ｑ_３＝１３０Ｌ／ｍｉｎ、ｐ＝０．９ＭＰａ、θ＝６０°で水切りした。その結果、水切りは可能となったが、水切り装置からの噴射水が冷却水を一方の端部へ押し流すことになり、冷却水が一方の側縁部へ流れ落ちるまでに、幅方向幅方向の温度差が６５℃となり、所望の熱延鋼帯の機械的性質が得られなかった。

比較例３として、水量密度２ｍ^３／ｍ^２ｍｉｎで冷却し、スリットノズルを用いて、
ａ_１＝１ｍｍ、Ｑ_１＝３００Ｌ／ｍｉｎ、θ＝３０°で水切りした。Ｂ／Ａは０．４であった。その結果、水切り噴射水の運動量が小さいため、一部水切り不良が発生し、幅方向温度差が１８７℃となり、所望の熱延鋼帯の機械的性質が得られなかった。

また、比較例４として、水量密度２ｍ^３／ｍ^２ｍｉｎで冷却し、スリットノズルを用いて、ａ_１＝１ｍｍ、Ｑ_１＝１２００Ｌ／ｍｉｎ、θ＝３０°で水切りした。Ｂ／Ａは６．７であった。その結果、水切り装置の噴射水のライン進行方向と反対側の運動量が大きすぎるため、水切りは良好であったが、水切り噴射水自体で熱鋼板が強冷却され、幅方向温度差が６７℃となり、所望の熱鋼板の機械的性質が得られなかった。

さらに、比較例５として、水量密度３ｍ^３／ｍ^２ｍｉｎで冷却し、スプレーノズルを用いて、ｌ（エル）＝２００ｍｍ、Ｑ_３＝５０Ｌ／ｍｉｎ、ｐ＝１．５ＭＰａ、θ＝２０°で水切りした。Ｂ／Ａは１．５であった。冷却設備から漏出した冷却水は水切りできたが、θが２０°と小さいため、水切り噴射水の一部が熱延鋼帯に衝突した後に、バックフローとしてライン進行方向に流れ、熱鋼板上面に滞留したので、幅方向温度差が９０℃となり、所望の熱鋼板の機械的性質が得られなかった。

１：熱鋼板、熱延鋼帯
２ａ：冷却装置
２ｂ：冷却ヘッダ
３ａ：冷却装置から熱鋼板上面に滞留する冷却水
３ｂ：冷却装置から噴射された冷却水
４：水切り装置（ヘッダ）
５：水切り水、水切り流体
６：水切りロール
７：加熱炉
８：粗圧延機
９：仕上圧延機
１０：巻取機
１１：サイドスプレー

Claims (10)

1. 冷却装置の入側上流および出側下流に配置される熱鋼板上面の水切り装置であって、該水切り装置は、熱鋼板上面に水切り水を噴射するノズルが設けられたヘッダからなり、水切り水の単位時間、単位幅当たりの運動量を、冷却装置の入側および出側での熱鋼板上面に滞留する冷却水が有する単位時間、単位幅当たりの運動量の１．５〜５倍の範囲内に維持して、熱鋼板の幅方向に直交する方向に、かつ熱鋼板の全幅にわたって、ノズルから水切り水を噴射し、冷却装置の入側の上流側および出側の下流側に、冷却水が流出することを防止することができることを特徴とする、冷却装置の入側上流と出側下流に配置される熱鋼板上面の水切り装置。
2. 冷却装置の入側上流および出側下流に配置される熱鋼板上面の水切り装置であって、該水切り装置は、熱鋼板上面に水切り水を噴射するノズルが設けられたヘッダと該ヘッダよりも冷却装置寄りに、熱鋼板上面に近接して配置される水切りロールとからなり、水切り水の単位時間、単位幅当たりの運動量を、水切りロールと熱鋼板の隙間での冷却水が有する単位時間、単位幅当たりの運動量の１．５〜５倍の範囲内に維持して、熱鋼板の幅方向に直交する方向に、かつ熱鋼板の全幅にわたって、ノズルから水切り水を噴射し、冷却装置の入側の上流側および出側の下流側に、冷却水が流出することを防止することができることを特徴とする、冷却装置の入側上流と出側下流に配置される熱鋼板上面の水切り装置。
3. 前記冷却装置の入側上流および出側下流に設けられた水切り装置から噴射される水切り水の噴射方向が鉛直下向きに対して３０〜７０°の角度を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の冷却装置の入側上流と出側下流に配置される熱鋼板上面の水切り装置。
4. 前記冷却装置の入側上流および出側下流に設けられた水切り装置の少なくとも一方の水切り装置のノズルがスリット型ノズルであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷却装置の入側上流と出側下流に配置される熱鋼板上面の水切り装置。
5. 前記冷却装置の入側上流および出側下流に設けられた水切り装置の少なくとも一方の水切り装置が多孔式の直射ノズルを有する１列以上のヘッダからなり、該ノズルの孔径が１〜６ｍｍで、ピッチが該孔径の１０倍以下であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷却装置の入側上流と出側下流に配置される熱鋼板上面の水切り装置。
6. 前記冷却装置の入側上流および出側下流に設けられた水切り装置の少なくとも一方の水切り装置がスプレーノズルが複数個設けられたヘッダからなり、該ノズルから噴射される水切り水（スプレー水）の拡がり角が４０〜９０°であり、熱鋼板上面での幅方向噴射領域が隣接するノズルの水切り水（スプレー水）と３０％以上重複することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷却装置の入側上流と出側下流に配置される熱鋼板上面の水切り装置。
7. 冷却装置の入側上流および出側下流に熱鋼板上面に水切り水を噴射するノズルが設けられたヘッダからなる水切り装置を配置して、水切り水の単位時間、単位幅当たりの運動量を、冷却装置の入側および出側での熱鋼板上面に滞留する冷却水が有する単位時間、単位幅当たりの運動量の１．５〜５倍の範囲内に維持して、熱鋼板の幅方向に直交する方向に、かつ熱鋼板の全幅にわたって、ノズルから水切り水を噴射し、冷却装置の入側の上流側および出側の下流側に、冷却水が流出することを防止することができることを特徴とする、熱鋼板上面の水切り方法。
8. 冷却装置の入側上流および出側下流に熱鋼板上面に水切り水を噴射するノズルが設けられたヘッダと該ヘッダよりも冷却装置寄りに、熱鋼板上面に近接して配置される水切りロールからなる水切り装置を配置して、水切り水の単位時間、単位幅当たりの運動量を、水切りロールと熱鋼板の隙間での冷却水が有する単位時間、単位幅当たりの運動量の１．５〜５倍の範囲内に維持して、熱鋼板の幅方向に直交する方向に、かつ熱鋼板の全幅にわたって、ノズルから水切り水を噴射し、冷却装置の入側の上流側および出側の下流側に、冷却水が流出することを防止することができることを特徴とする、熱鋼板上面の水切り方法。
9. 冷却装置を有する熱鋼板の製造ラインにおいて、請求項１〜６のいずれか一項に記載の水切り装置を用いることを特徴とする熱鋼板上面の水切り方法。
10. 熱鋼板を冷却する冷却装置と請求項１〜６のいずれか一項に記載の水切り装置とからなる熱鋼板の冷却設備。
    

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