JP2012071339A - Nozzle, cooling device and cooling method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヘッダに設けられ、熱鋼板上面を冷却するノズル、およびこのノズルを使用した冷却装置、冷却方法に関わり、特に、熱間圧延された熱延鋼帯、厚板等の加熱された熱鋼板を上方から冷却するノズル、該ノズルを使用した冷却装置および冷却方法に関するものである。 The present invention relates to a nozzle provided on a header for cooling the upper surface of a hot steel plate, a cooling device using the nozzle, and a cooling method. In particular, a hot rolled steel strip, a thick plate, and the like are heated. The present invention relates to a nozzle for cooling a hot steel plate from above, a cooling device using the nozzle, and a cooling method.
図１に示すように、熱鋼板の１つとして例えば、熱延鋼帯を製造するには、加熱炉１においてスラブを所定温度に加熱し、加熱されたスラブを粗圧延機２で圧延して粗バーとなし、ついでこの粗バーを複数基の圧延スタンドからなる連続熱間仕上圧延機３において所定の厚みの熱延鋼帯６となす。そして、ランアウトテーブルに設置された冷却装置４から熱延鋼帯の上部および下部から冷却水を供給することによって熱延鋼帯を冷却した後、巻取機５で巻き取ることにより製造される。 As shown in FIG. 1, for example, in order to manufacture a hot-rolled steel strip as one of the hot steel plates, the slab is heated to a predetermined temperature in a heating furnace 1, and the heated slab is rolled by a roughing mill 2. A rough bar is formed, and then this hot bar is formed into a hot rolled steel strip 6 having a predetermined thickness in a continuous hot finishing rolling mill 3 composed of a plurality of rolling stands. And after cooling a hot-rolled steel strip by supplying a cooling water from the upper part and lower part of a hot-rolled steel strip from the cooling device 4 installed in the runout table, it manufactures by winding with the winder 5. FIG.
鋼板の品質はこの冷却装置による熱鋼板の冷却により大きく変化する。熱鋼板の長手・幅方向で冷却能力がばらつくと、材質のばらつきが生じる。通常、熱鋼板を上面から冷却する冷却装置では、ヘッダに接続された円管状の冷却ノズルから冷却水が熱鋼板上に注水されるが、ノズルから噴出する流れが不安定である場合、ノズルから噴射した後の流れが捩れたりし、ノズル毎に冷却能力のばらつきが発生することにより、熱鋼板の長手・幅方向で材質のばらつきを生じさせる。そのため、ノズルから噴出する流れ（以降、ラミナーと称する）を安定化させる試みがなされてきた。 The quality of the steel sheet varies greatly with the cooling of the hot steel sheet by this cooling device. If the cooling capacity varies in the longitudinal and width directions of the hot steel sheet, the material will vary. Normally, in a cooling device that cools a hot steel plate from the upper surface, cooling water is poured onto the hot steel plate from a circular cooling nozzle connected to the header, but if the flow ejected from the nozzle is unstable, The flow after jetting is twisted and the cooling capacity varies from nozzle to nozzle, resulting in material variations in the longitudinal and width directions of the hot steel sheet. Therefore, attempts have been made to stabilize the flow ejected from the nozzle (hereinafter referred to as laminar).
一般に、ノズルの内径が大きくなるにしたがい、ノズルから噴射される冷却水の流れが安定することが知られている。しかし、ノズル内径が大きくなるにしたがい、ノズルにおける圧力損失が減少するため、ヘッダ内の圧力が低い状態で冷却水を噴射しなければならない。その場合、熱鋼板の幅方向に複数あるノズルの一部で安定したラミナーフローが得られない。そのため、特許文献１に記載された技術のように、ノズルの冷却水流入口に絞り部を設置する等の工夫が必要である。 In general, it is known that the flow of cooling water injected from a nozzle becomes stable as the inner diameter of the nozzle increases. However, as the inner diameter of the nozzle increases, the pressure loss in the nozzle decreases, so the cooling water must be injected with the pressure in the header low. In that case, a stable laminar flow cannot be obtained with some of the plurality of nozzles in the width direction of the hot steel sheet. Therefore, like the technique described in Patent Document 1, it is necessary to devise such as installing a throttle portion at the cooling water inlet of the nozzle.
ところで、従来一般的に使用されてきた、熱鋼板の上面に冷却水を注水して冷却する冷却装置の冷却ノズルは図２や図３に示されるようなものである。
図２には、熱間圧延ラインの熱鋼板の冷却において多用されているタイプの１つである冷却ノズル８が示されている。このノズルはヘアピン型と呼ばれているもので、一端がヘッダ７の上部に接続され、ヘッダからの冷却水を噴射する他端がヘッダ７の左右の側面に隣接する位置に垂下しており、逆Ｕ字状をなしている。そして、このようなノズルがヘッダに、熱鋼板の幅方向に所定の間隔をとって複数本接続されている。
By the way, the cooling nozzle of the cooling device which is conventionally used and cools by pouring cooling water on the upper surface of the hot steel sheet is as shown in FIGS.
FIG. 2 shows a cooling nozzle 8 which is one of the types frequently used for cooling hot steel sheets in a hot rolling line. This nozzle is called a hairpin type, one end is connected to the upper part of the header 7, and the other end for injecting the cooling water from the header is suspended at a position adjacent to the left and right side surfaces of the header 7, It has an inverted U shape. A plurality of such nozzles are connected to the header at a predetermined interval in the width direction of the hot steel plate.
また、図３に示されるように、ヘアピン型とは異なる直管型のノズルを備える冷却装置も使用されている。図３に示される冷却装置では、下部ヘッダ７に山型の屋根部９を重ねて冠着し、該下部ヘッダ７の上部壁と該屋根部９とで形成される室で上部ヘッダ１０を形成し、冷却水が下部ヘッダ７から上部ヘッダ１０へ供給できるようになっており、直管状のノズル８が上部ヘッダ１０内より下部ヘッダ７を貫通して垂下している。下部ヘッダ７に給水された冷却水は、上部ヘッダ１０に至り、ノズル８上端の冷却水流入口からノズル８内部に流入し、ノズル下端から噴射される。そして、このようなノズル８が、上部ヘッダと下部ヘッダからなるヘッダに、熱鋼板の幅方向に所定の間隔をとって、複数本接続されている。 Moreover, as shown in FIG. 3, a cooling device having a straight tube type nozzle different from the hairpin type is also used. In the cooling device shown in FIG. 3, a mountain-shaped roof portion 9 is overlapped and crowned on the lower header 7, and an upper header 10 is formed in a chamber formed by the upper wall of the lower header 7 and the roof portion 9. The cooling water can be supplied from the lower header 7 to the upper header 10, and the straight tubular nozzle 8 hangs down from the upper header 10 through the lower header 7. The cooling water supplied to the lower header 7 reaches the upper header 10, flows into the nozzle 8 from the cooling water inlet at the upper end of the nozzle 8, and is injected from the lower end of the nozzle. A plurality of such nozzles 8 are connected to a header composed of an upper header and a lower header at a predetermined interval in the width direction of the hot steel plate.
上記の図２に示されるヘアピン型ノズルにおいて、ノズルから噴射される冷却水の流れを安定化させる技術として、特許文献１には、ノズルの曲がり部とヘッダの接続部との間に絞り部を設けることにより、広い水量範囲に渡ってラミナーフローを維持できるノズルの発明が記載されている。 In the hairpin type nozzle shown in FIG. 2 described above, as a technique for stabilizing the flow of cooling water ejected from the nozzle, Patent Document 1 discloses a throttle portion between the bent portion of the nozzle and the connecting portion of the header. The invention of the nozzle which can maintain a laminar flow over a wide water quantity range by providing is described.
しかし、このヘアピン型ノズルは、ノズル曲がり部や絞り部を有しているため、その内面には水垢や錆が固着、堆積しやすく、清掃を頻繁に実施する必要があり、しかもその清掃には困難をともなう。
また、従来の直管型のノズルは、後述するように、十分に安定した柱状の冷却水を噴出することが困難であった。
However, since this hairpin type nozzle has a nozzle bent part and a narrowed part, it is easy for water scale and rust to adhere and accumulate on the inner surface, and it is necessary to perform cleaning frequently. With difficulty.
In addition, it has been difficult for conventional straight pipe type nozzles to eject sufficiently stable columnar cooling water, as will be described later.
本発明は、上記の実情に鑑み、ノズルから鋼板上面に柱状の冷却水を安定した状態で噴出することができるヘッダのノズル、およびこのノズルを使用した冷却装置、冷却方法を提供することを課題とする。 In view of the above circumstances, the present invention is to provide a nozzle of a header capable of stably ejecting columnar cooling water from the nozzle to the upper surface of a steel plate, a cooling device using the nozzle, and a cooling method. And
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の手段を採用する。
［１］ヘッダに設けられ、柱状の冷却水を噴射して熱鋼板上面を冷却するノズルであっ
て、該ノズルは直管状の外ノズルと、長さが外ノズルよりも短く、かつ外径が外
ノズルの内径よりも小さい直管状の内ノズルとからなり、内ノズルは外ノズル内
に同心円状に配置して外ノズルと内ノズルとで二重管構造とし、かつ内ノズル下
端部の冷却水流出口は外ノズル下端部の冷却水流出口よりも上方に位置してい
ることを特徴とする、柱状の冷却水を噴射して熱鋼板上面を冷却するノズル。
［２］外ノズルの内径を１０〜５０ｍｍとし、内ノズルの内径を外ノズルの内径の３０
％〜６０％とすることを特徴とする、［１］に記載の柱状の冷却水を噴射して熱
鋼板上面を冷却するノズル。
［３］内ノズル下端部の冷却水流出口は外ノズル下端部の冷却水流出口よりも３０ｍｍ
〜１８０ｍｍ上方に位置することを特徴とする、［１］または［２］に記載の柱
状の冷却水を噴射して熱鋼板上面を冷却するノズル。
［４］内ノズル下端部先端の内面を面取りしたことを特徴とする、［１］〜［３］のい
ずれかに記載の柱状の冷却水を噴射して熱鋼板上面を冷却するノズル。
［５］内ノズル下端部先端の内面を、ノズル軸方向に対して１５〜４５°の角度となす
ように面取りしたことを特徴とする、［４］に記載の柱状の冷却水を噴射して熱
鋼板上面を冷却するノズル。
［６］［１］〜［５］のいずれかに記載の前記ノズルを複数本、搬送される熱鋼板の幅
方向にヘッダに設けたことを特徴とする、熱鋼板の冷却装置。
［７］［６］に記載の熱鋼板の冷却装置を使用した熱鋼板の冷却方法。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
[1] A nozzle that is provided in the header and cools the upper surface of the hot steel plate by injecting column-shaped cooling water, the nozzle being a straight tubular outer nozzle, a length shorter than the outer nozzle, and having an outer diameter It consists of a straight tubular inner nozzle that is smaller than the inner diameter of the outer nozzle. The inner nozzle is concentrically arranged inside the outer nozzle to form a double tube structure with the outer nozzle and inner nozzle, and cooling the lower end of the inner nozzle. A nozzle for injecting column-shaped cooling water to cool the upper surface of a hot steel sheet, wherein the water outlet is positioned above the cooling water outlet at the lower end of the outer nozzle.
[2] The inner diameter of the outer nozzle is 10 to 50 mm, and the inner diameter of the inner nozzle is 30 which is the inner diameter of the outer nozzle.
% To 60%, the nozzle for injecting the columnar cooling water according to [1] to cool the upper surface of the hot steel sheet.
[3] The cooling water outlet at the lower end of the inner nozzle is 30 mm than the cooling water outlet at the lower end of the outer nozzle.
The nozzle which cools the hot steel plate upper surface by injecting the columnar cooling water as described in [1] or [2], which is located up to 180 mm.
[4] The nozzle for cooling the upper surface of the hot steel sheet by jetting the columnar cooling water according to any one of [1] to [3], wherein the inner surface of the lower end of the inner nozzle is chamfered.
[5] The columnar cooling water according to [4], wherein the inner surface of the lower end of the inner nozzle is chamfered so as to form an angle of 15 to 45 ° with respect to the nozzle axial direction. Heat Nozzle that cools the upper surface of the steel sheet.
[6] A cooling apparatus for a hot steel sheet, wherein a plurality of the nozzles according to any one of [1] to [5] are provided in a header in a width direction of the hot steel sheet to be conveyed.
[7] A method for cooling a hot steel sheet using the hot steel sheet cooling device according to [6].
本発明の冷却ヘッダに設けられたノズルは、柱状の冷却水を安定した流れの状態で噴出することができるので、熱鋼板の冷却において、長手・幅方向で高い冷却均一性を有した冷却が可能となり、材質のばらつきが小さく品質の高い鋼板を製造することができる。 Since the nozzle provided in the cooling header of the present invention can eject columnar cooling water in a stable flow state, in cooling the hot steel sheet, cooling with high cooling uniformity in the longitudinal and width directions is possible. This makes it possible to manufacture a high-quality steel sheet with small variations in material.
図９に本発明の冷却装置の実施形態の１例の概略図を示す。
図９における冷却装置は、下部ヘッダ７に山型の屋根部９を重ねて冠着し、該ヘッダ７の上部壁と該屋根９とで形成される室で上部ヘッダ１０を形成し、下部ヘッダ７上部壁の数箇所に形成された、図示しない孔を経て冷却水が下部ヘッダ７から上部ヘッダ１０へ供給できるようになっており、該鋼板の幅方向に所定の間隔で取り付けられた複数本の直管状の外ノズル８が上部ヘッダ１０内より下部ヘッダ７を貫通して垂下している。
FIG. 9 shows a schematic diagram of an example of an embodiment of the cooling device of the present invention.
In the cooling device in FIG. 9, a mountain-shaped roof portion 9 is overlapped on the lower header 7 and is crowned, and an upper header 10 is formed by a chamber formed by the upper wall of the header 7 and the roof 9. 7 Cooling water can be supplied from the lower header 7 to the upper header 10 through holes (not shown) formed in several places on the upper wall, and a plurality of pipes attached at predetermined intervals in the width direction of the steel plate. A straight tubular outer nozzle 8 hangs down from the inside of the upper header 10 through the lower header 7.
そして、外ノズル８の内側（管内側）には、長さが外ノズルよりも短く、かつ外径が外ノズルの内径よりも小さい直管状の内ノズル１２が、外ノズルと同心円状に、かつ、内ノズル下端部が外ノズル下端部よりも上方に位置するように配置されている。したがって、外ノズルと内ノズルとにより、二重管構造を形成している。ここでは、内ノズル上端部と外ノズル上端部の双方の先端をおおむね同一高さになるように揃えて、外ノズルと内ノズルとで、二重管構造を形成している。
なお、内ノズルは外ノズル８の内側に図示しない支持器具で固定されている。この支持器具は冷却水の流れを実質的に妨げるものではない。
給水管１５から下部ヘッダ７に給水された冷却水は、前記孔を経て上部ヘッダ１０に至り、外ノズル８の上端および内ノズル１２の上端から流入し、外ノズル８下端部および内ノズル１２の下端部の流出口から噴射される。１３は冷却水を、１４はテーブルローラをそれぞれ示している。
Further, a straight tubular inner nozzle 12 having a length shorter than the outer nozzle and having an outer diameter smaller than the inner diameter of the outer nozzle is concentrically formed with the outer nozzle inside the outer nozzle 8 (inner pipe). The lower end portion of the inner nozzle is disposed above the lower end portion of the outer nozzle. Therefore, a double tube structure is formed by the outer nozzle and the inner nozzle. Here, both the upper end of the inner nozzle and the upper end of the outer nozzle are aligned so as to have substantially the same height, and the outer nozzle and the inner nozzle form a double tube structure.
The inner nozzle is fixed to the inner side of the outer nozzle 8 with a support device (not shown). This support device does not substantially impede the flow of cooling water.
Cooling water supplied to the lower header 7 from the water supply pipe 15 reaches the upper header 10 through the holes, flows in from the upper end of the outer nozzle 8 and the upper end of the inner nozzle 12, and flows from the lower end of the outer nozzle 8 and the inner nozzle 12. Injected from the outlet at the lower end. Reference numeral 13 denotes cooling water, and reference numeral 14 denotes a table roller.
図４に基づいて、本発明のノズルおよび冷却装置をさらに詳しく説明する。
外ノズル８と内ノズル１２とは同心円状に配置されており、上部ヘッダ１０の冷却水は、外ノズル上端部の流入口と内ノズル上端部の流入口とから、ノズル内に流入することになる。
The nozzle and cooling device of the present invention will be described in more detail based on FIG.
The outer nozzle 8 and the inner nozzle 12 are arranged concentrically, and the cooling water of the upper header 10 flows into the nozzle from the inlet at the upper end of the outer nozzle and the inlet at the upper end of the inner nozzle. Become.
流入口は、流量調整部材１１により、各ノズルの流量が適切になるように調整されてもよい。
この流量調整部材１１は、例えば、特許文献２に記載のオリフィスこまのように、小径の孔を有する部材を流入口に装着して、流路を狭くして変化させることにより圧力損失を調整し、各ノズルが所定の流量になるようにするものである。このように流量調整部材１１は、流路を狭くしてノズル（内ノズルと外ノズル、あるいはその一方）の流量を変えられるものであればよい。
The inlet may be adjusted by the flow rate adjusting member 11 so that the flow rate of each nozzle is appropriate.
The flow rate adjusting member 11 adjusts the pressure loss by, for example, attaching a member having a small-diameter hole to the inflow port and narrowing and changing the flow path, such as an orifice top described in Patent Document 2. Each nozzle has a predetermined flow rate. As described above, the flow rate adjusting member 11 only needs to change the flow rate of the nozzle (inner nozzle and / or outer nozzle) by narrowing the flow path.
図４では、内ノズル１２の流入口に設けられた流量調整部材１１が示されている。ここでの流量調節部材１１は、内ノズルの内径よりも小さい内径を有する円環状のリング状部材であり、リング状部材の内側部分が小孔を形成して、内ノズルの流路を狭めている。また、リング状部材の外側部分が外ノズルの流路を若干狭めている。このように、リング状部材の内径と外径とを変えることにより、内ノズルの流量と内ノズルと外ノズルで形成される流路の流量を調節することができる。
また、このようなリング状部材を、内径を内ノズルの外径よりも大きくして、内ノズルではなく外ノズルに設け、内ノズルと外ノズルで形成される流路の流量を狭くすることにより、相対的に内ノズルの流量と内ノズルと外ノズルで形成される流路の流量を調節することもできる。
In FIG. 4, the flow rate adjusting member 11 provided at the inlet of the inner nozzle 12 is shown. Here, the flow rate adjusting member 11 is an annular ring-shaped member having an inner diameter smaller than the inner diameter of the inner nozzle, and the inner portion of the ring-shaped member forms a small hole to narrow the flow path of the inner nozzle. Yes. Further, the outer part of the ring-shaped member slightly narrows the flow path of the outer nozzle. Thus, by changing the inner diameter and the outer diameter of the ring-shaped member, the flow rate of the inner nozzle and the flow rate of the flow path formed by the inner nozzle and the outer nozzle can be adjusted.
In addition, by providing such a ring-shaped member with an inner diameter larger than the outer diameter of the inner nozzle, provided in the outer nozzle instead of the inner nozzle, the flow rate of the flow path formed by the inner nozzle and the outer nozzle is reduced. It is also possible to relatively adjust the flow rate of the inner nozzle and the flow rate of the flow path formed by the inner nozzle and the outer nozzle.
なお、内ノズルと外ノズルの径（外径や内径）等を予め、内ノズルの流量と内ノズルと外ノズルで形成される流路の流量が所定のものになるように製作しておけば、流量調節部材１１は取り付ける必要はない。また、流路調整部材１１に相当するものを内ノズルや外ノズルに一体的に製作することもできる。 If the inner nozzle and outer nozzle diameters (outer diameter and inner diameter), etc. are prepared in advance so that the flow rate of the inner nozzle and the flow rate of the flow path formed by the inner and outer nozzles are predetermined. The flow rate adjusting member 11 does not need to be attached. Moreover, what is corresponded to the flow-path adjustment member 11 can also be manufactured integrally with an inner nozzle or an outer nozzle.
他方、各ノズルの冷却水流出口については、内ノズル下端部の流出口は外ノズル下端部の流出口の位置よりも上方にある。このため、内ノズルの流出口から噴射された冷却水は、外ノズル内の冷却水と合流し、外ノズル下端部の流出口から噴射される。内ノズルと外ノズルとは、内ノズルと外ノズルの中心軸が一致するように、すなわち同心円状に、図示しないスペーサ等により調整される。なお、このスペーサ等も冷却水の流れを実質的に妨げるものではない。 On the other hand, for the cooling water outlet of each nozzle, the outlet at the lower end of the inner nozzle is above the position of the outlet at the lower end of the outer nozzle. For this reason, the cooling water injected from the outlet of the inner nozzle merges with the cooling water in the outer nozzle, and is injected from the outlet of the lower end of the outer nozzle. The inner nozzle and the outer nozzle are adjusted by a spacer (not shown) or the like so that the central axes of the inner nozzle and the outer nozzle coincide, that is, concentrically. This spacer or the like does not substantially interfere with the flow of the cooling water.
図５（ａ）に従来の、内ノズルを有さない単管型のノズルの流速分布を、図５（ｂ）に本発明の内ノズルと外ノズルからなり、両ノズル長が重複する部分で二重管を構成するノズルで、内ノズルの先端の内側を面取りしていない場合の流速分布を、図５（ｃ）に、図５（ｂ）と同様の本発明の内ノズルと外ノズルからなる二重管を構成するノズルで、内ノズル下端部の先端内側を面取りした場合の流速分布を示す。
以下において、図５（ｂ）および図５（ｃ）に示されるノズルを二重管型のノズルということがある。
Fig. 5 (a) shows the flow velocity distribution of a conventional single tube type nozzle having no inner nozzle. Fig. 5 (b) shows the flow rate distribution of the inner and outer nozzles according to the present invention. FIG. 5 (c) shows the flow velocity distribution in the case where the inner end of the inner nozzle is not chamfered with the nozzles constituting the double pipe, from the inner nozzle and the outer nozzle of the present invention similar to FIG. 5 (b). The flow velocity distribution when the inner end of the lower end of the inner nozzle is chamfered with the nozzle constituting the double pipe is shown.
Hereinafter, the nozzles shown in FIGS. 5B and 5C may be referred to as double-tube type nozzles.
図５（ａ）に示すような従来のノズルでの流速分布が示すように、ノズルから噴射された柱状の冷却水は、ノズルの内壁面での半径方向の速度勾配が大きいため乱れが大きく、柱状の安定した流れを維持することができない。
他方、図５（ｂ）に示すような本発明の内ノズルと外ノズルからなる二重管型のノズルを用いることにより、外ノズルの内壁面における速度勾配を緩やかにすることで、柱状冷却水の乱れを抑制して、柱状の安定した流れを維持することができる。さらに、図５（ｃ）のように、内ノズル下端部の先端内面を面取りすることにより、内ノズルの流出口における非連続な流速分布を解消することができ、一層、柱状冷却水の乱れを抑制して、柱状の安定した流れを維持することができる。
As shown by the flow velocity distribution in the conventional nozzle as shown in FIG. 5 (a), the columnar cooling water jetted from the nozzle has a large turbulence due to the large radial velocity gradient on the inner wall surface of the nozzle, A columnar stable flow cannot be maintained.
On the other hand, by using a double tube type nozzle comprising an inner nozzle and an outer nozzle according to the present invention as shown in FIG. The columnar stable flow can be maintained by suppressing the disturbance. Furthermore, as shown in FIG. 5 (c), by chamfering the inner surface at the lower end of the inner nozzle, the discontinuous flow velocity distribution at the outlet of the inner nozzle can be eliminated, and the disturbance of the columnar cooling water can be further reduced. It can suppress and can maintain the column-shaped stable flow.
本発明の二重管型ノズルの場合においては、内ノズル下端の流出口における内ノズルの冷却水の平均流速をｖ１、内ノズル下端の流出口部位における外ノズルの冷却水（内ノズルの冷却水は含まない）の平均流速をｖ２、外ノズル下端の流出口における冷却水の平均流速をｖ３とし、従来および本発明のノズルを用いた場合の、ｖ３と圧力変動値の関係およびｖ１／ｖ２（上部の横軸）と圧力変動値の関係を図６に示す。
また、従来の単管型ノズルの場合においては、ｖ１、ｖ２は存在しないが、単管型ノズル下端の流出口における冷却水の平均流速をｖ３として、ｖ３と圧力変動値の関係を図６に示す。
ここで、実線はノズルは、図５（ｂ）の二重管型のノズルの場合を表し、破線は図５（ａ）の従来の単管型ノズルの場合を示している。前者の二重管型のノズルについては、外ノズルの外径と内径はそれぞれ１９ｍｍ、１５ｍｍ、長さは１０００ｍｍ、内ノズルの外径と内径はそれぞれ７ｍｍ、５ｍｍ、長さは９００ｍｍである。後者の単管型ノズルについては、ノズルの外径と内径はそれぞれ１９ｍｍ、１５ｍｍ、長さは１０００ｍｍである。
In the case of the double pipe type nozzle of the present invention, the average flow velocity of the cooling water of the inner nozzle at the outlet at the lower end of the inner nozzle is v1, the cooling water of the outer nozzle at the outlet portion of the lower end of the inner nozzle (the cooling water of the inner nozzle) V2), the average flow velocity of the cooling water at the outlet of the lower end of the outer nozzle is v3, and the relationship between v3 and the pressure fluctuation value and v1 / v2 ( The relationship between the upper horizontal axis) and the pressure fluctuation value is shown in FIG.
In the case of the conventional single tube type nozzle, v1 and v2 do not exist, but the average flow rate of the cooling water at the outlet of the single tube type nozzle lower end is v3, and the relationship between v3 and the pressure fluctuation value is shown in FIG. Show.
Here, the solid line represents the case of the double tube type nozzle of FIG. 5B, and the broken line represents the case of the conventional single tube type nozzle of FIG. 5A. Regarding the former double tube type nozzle, the outer diameter and inner diameter of the outer nozzle are 19 mm and 15 mm, respectively, the length is 1000 mm, the outer diameter and inner diameter of the inner nozzle are 7 mm and 5 mm, respectively, and the length is 900 mm. For the latter single tube type nozzle, the outer diameter and inner diameter of the nozzle are 19 mm and 15 mm, respectively, and the length is 1000 mm.
ここで、圧力変動値とは、冷却水が鋼板上に着水する位置に設置した圧力センサで圧力を測定した値の変動のことを言う。ノズル流出口から噴射される柱状の冷却水の流れ（ラミナー）が安定である条件は、圧力変動値が±１０％以内である。 Here, the pressure fluctuation value means a fluctuation of a value measured by a pressure sensor installed at a position where the cooling water lands on the steel plate. The condition that the flow (laminar) of the columnar cooling water injected from the nozzle outlet is stable is that the pressure fluctuation value is within ± 10%.
図６に示すように、本発明のノズルではｖ３が４．２ｍ／ｓ、ｖ１／ｖ２が１．５で圧力変動値が最も小さく、ラミナー性が最も良くなり、従来のノズルよりもラミナー性が著しく良くなる。ｖ１／ｖ２が１．１〜１．９の範囲で圧力変動値が±１０％以内であり、かつ従来よりも圧力変動値が小さい。したがって、ｖ１／ｖ２が１．１〜１．９の範囲が好適である。ｖ１／ｖ２を１．２〜１．８とすると、圧力変動値が±７％以内あるいは±６％以内となりさらに好適である。
ｖ１／ｖ２が１．８を超えた場合、内ノズルの流出口における流速分布に大きな段差ができるため、流れが乱れる。また、ｖ１／ｖ２が１．１未満の場合、従来のノズルと同様の流れとなり、効果がない。
As shown in FIG. 6, in the nozzle of the present invention, v3 is 4.2 m / s, v1 / v2 is 1.5, the pressure fluctuation value is the smallest, the laminarity is the best, and the laminarity is better than the conventional nozzle. Remarkably better. When v1 / v2 is in the range of 1.1 to 1.9, the pressure fluctuation value is within ± 10%, and the pressure fluctuation value is smaller than the conventional value. Therefore, v1 / v2 is preferably in the range of 1.1 to 1.9. When v1 / v2 is 1.2 to 1.8, the pressure fluctuation value is within ± 7% or within ± 6%, which is more preferable.
When v1 / v2 exceeds 1.8, a large step is formed in the flow velocity distribution at the outlet of the inner nozzle, so that the flow is disturbed. On the other hand, when v1 / v2 is less than 1.1, the flow is the same as that of the conventional nozzle and there is no effect.
また、図６より、外ノズル下端部の流出口における平均流速は３．３〜５ｍ／ｓの範囲で、圧力変動値が±１０％以内であり好適である。平均流速が３．３ｍ／ｓ未満であれば、従来のノズルの方が乱れを抑制できるため、わざわざ２重管構造のノズルを使う意味がない。また、平均流速が５ｍ／ｓを超えると、流速が速すぎるため、乱れが非常に大きくなる。
これに対して、単管型ノズル（破線）の場合は、圧力変動値が比較的高く、単管型ノズル下端の流出口における冷却水の平均流速ｖ３が比較的小さい範囲で圧力変動値が±１０％以内になるが、ｖ３の増加とともに圧力変動値が単調増加傾向を示し、ｖ３が３．７ｍ／ｓあたりで±１０％を超えることが分かる。
From FIG. 6, the average flow velocity at the outlet at the lower end of the outer nozzle is in the range of 3.3 to 5 m / s, and the pressure fluctuation value is within ± 10%, which is preferable. If the average flow velocity is less than 3.3 m / s, the conventional nozzle can suppress the disturbance, so there is no point in using a double tube structure nozzle. On the other hand, when the average flow velocity exceeds 5 m / s, the turbulence becomes very large because the flow velocity is too high.
On the other hand, in the case of the single tube type nozzle (broken line), the pressure fluctuation value is relatively high, and the pressure fluctuation value is ±± in the range where the average flow velocity v3 of the cooling water at the outlet at the lower end of the single tube type nozzle is relatively small. Although it is within 10%, it can be seen that the pressure fluctuation value shows a monotonously increasing tendency as v3 increases, and v3 exceeds ± 10% per 3.7 m / s.
図７に、ｖ１／ｖ２は最適値の１．５とした場合の、外ノズルの流出口と内ノズルの流出口との距離Ｌと圧力変動値の関係を示す。
図７に示すように、外ノズルの流出口と内ノズルの流出口との距離は３０ｍｍ〜１８０ｍｍの範囲において、圧力変動が±１０％となるため、好適である。
外ノズル下端部の流出口と内ノズル下端部の流出口との距離が３０ｍｍ未満の場合、内ノズルと外ノズルの冷却水が合流し、流れが発達する間がなく、なだらかな流速分布になる前に外ノズル流出口から冷却水が噴射されるため、柱状冷却水の乱れが大きい。
また、外ノズル下端部の流出口と内ノズル下端部の流出口との距離が１８０ｍｍより大きい場合、外ノズル内で流速分布が十分に発達し、図５（ａ）のような、従来のノズルと同様の流速分布となり、乱れが大きい。
FIG. 7 shows the relationship between the distance L between the outlet of the outer nozzle and the outlet of the inner nozzle and the pressure fluctuation value when v1 / v2 is set to an optimum value of 1.5.
As shown in FIG. 7, the distance between the outlet of the outer nozzle and the outlet of the inner nozzle is preferably in the range of 30 mm to 180 mm because the pressure fluctuation is ± 10%.
When the distance between the outlet at the lower end of the outer nozzle and the outlet at the lower end of the inner nozzle is less than 30 mm, the cooling water of the inner nozzle and the outer nozzle merges, and there is no time for the flow to develop, resulting in a gentle flow velocity distribution. Since the cooling water is jetted from the outer nozzle outlet before, the disturbance of the columnar cooling water is large.
When the distance between the outlet at the lower end of the outer nozzle and the outlet at the lower end of the inner nozzle is greater than 180 mm, the flow velocity distribution is sufficiently developed in the outer nozzle, and the conventional nozzle as shown in FIG. The flow velocity distribution is the same, and the turbulence is large.
図８に、内ノズル下端部の先端内面での面取りがない場合とある場合とについて、ｖ１／ｖ２と圧力変動値の関係を示す。実線は内ノズル下端部の先端内面が面取りされていないノズルの場合、破線は内ノズル下端部の先端内面がノズル軸方向に対して３０°で面取りされている場合を示す。
図８に示すように、本発明の冷却装置では、内ノズル下端部の先端内面が面取りされているノズルの方が圧力変動値が小さくなり、ラミナー性が良くなる。
面取りをすることにより、内ノズルの流出口において、図５（ｃ）に示すように、内ノズルと外ノズルの流速分布の不連続性が解消されてなだらかになり、流れの安定性が向上する。
FIG. 8 shows the relationship between v1 / v2 and the pressure fluctuation value when there is no chamfering at the inner surface of the tip of the inner nozzle lower end and when there is chamfering. A solid line indicates a case where the inner surface of the lower end of the inner nozzle is not chamfered, and a broken line indicates a case where the inner surface of the lower end of the inner nozzle is chamfered at 30 ° with respect to the nozzle axial direction.
As shown in FIG. 8, in the cooling device of the present invention, the pressure fluctuation value is smaller in the nozzle in which the tip inner surface of the lower end of the inner nozzle is chamfered, and the laminarity is improved.
By chamfering, the discontinuity of the flow velocity distribution between the inner nozzle and the outer nozzle is eliminated at the outlet of the inner nozzle, as shown in FIG. 5C, and the flow stability is improved. .
面取りは、内ノズル下端部の先端内面をノズル軸方向に対して１５〜４５°の角度の面取りとするのが好ましい。
面取りの角度が１５°より小さい場合は先端が鋭利になり、加工費が増大するため、よくない。また、面取りの角度が４５°を超える場合は、面取りの効果がなくなるため、よくない。
The chamfering is preferably performed by chamfering the inner surface at the lower end of the inner nozzle at an angle of 15 to 45 ° with respect to the nozzle axial direction.
If the angle of chamfering is less than 15 °, the tip becomes sharp and the processing cost increases, which is not good. Further, when the chamfering angle exceeds 45 °, the chamfering effect is lost, which is not good.
外ノズルの内径を１０〜５０ｍｍ、内ノズルの内径を外ノズルの内径の３０％〜６０％とするのが好適である。
外ノズルの内径が５０ｍｍより大きい場合、冷却水がノズル内部に充満しにくくなり、また、外ノズルの内径が１０ｍｍより小さい場合、噴射される冷却水の速度が速くなりすぎて流れが乱れる。
The inner diameter of the outer nozzle is preferably 10 to 50 mm, and the inner diameter of the inner nozzle is preferably 30% to 60% of the inner diameter of the outer nozzle.
When the inner diameter of the outer nozzle is larger than 50 mm, it becomes difficult for the cooling water to fill the inside of the nozzle, and when the inner diameter of the outer nozzle is smaller than 10 mm, the speed of the injected cooling water becomes too fast and the flow is disturbed.
内ノズルの内径が外ノズルの３０％より小さい場合、内ノズルの流路が小さ過ぎて、内ノズルから噴射される流れが乱れる。また、内ノズルの内径が外ノズルの６０％より大きい場合、外ノズルの流路が狭くなり、内ノズルと外ノズルの流れが合流する位置で乱れが大きくなる。 When the inner diameter of the inner nozzle is smaller than 30% of the outer nozzle, the flow path of the inner nozzle is too small and the flow injected from the inner nozzle is disturbed. Further, when the inner diameter of the inner nozzle is larger than 60% of that of the outer nozzle, the flow path of the outer nozzle becomes narrow, and the turbulence increases at the position where the flows of the inner nozzle and the outer nozzle merge.
実施例は、熱鋼板として熱延鋼帯を採用し、図１に示す熱延鋼帯の圧延ラインにおいて、図９に示す上部ヘッダと下部ヘッダを有する冷却装置により冷却を行い、冷却装置のヘッダに設けるノズルを換えることにより実施した。
以下の実施例（本発明例１〜３および比較例１〜４）では、いずれもヘッダに設けられるノズルの熱鋼板幅方向におけるピッチが５０ｍｍ、ノズルの本数が４８本である。
なお、いずれの実施例にも流量調整部材は使用していない。
The embodiment employs a hot-rolled steel strip as a hot steel plate, and in the hot-rolled steel strip rolling line shown in FIG. 1, cooling is performed by a cooling device having an upper header and a lower header shown in FIG. This was carried out by changing the nozzle provided in the above.
In the following examples (Invention Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4), the pitch of the nozzles provided in the header in the hot steel plate width direction is 50 mm, and the number of nozzles is 48.
Note that no flow rate adjusting member is used in any of the embodiments.
比較例１として、図９に示す装置において、図５（ａ）に示される、従来の単管型のノズルを使用して熱鋼板を冷却した。
該ノズルは、内径が１５ｍｍ、外径が１９ｍｍ、長さが１０００ｍｍ、下端の冷却水流出口と熱鋼板上面との距離は１５００ｍｍとした。
ノズル１本当りの流量は４０Ｌ／minである。ノズル下端の流出口と熱鋼板表面との距離は１５００ｍｍである。なお、L／minの「L」はリットルを指している（以下同じ）。
As Comparative Example 1, in the apparatus shown in FIG. 9, the hot steel sheet was cooled using a conventional single tube type nozzle shown in FIG.
The nozzle had an inner diameter of 15 mm, an outer diameter of 19 mm, a length of 1000 mm, and the distance between the cooling water outlet at the lower end and the upper surface of the hot steel plate was 1500 mm.
The flow rate per nozzle is 40 L / min. The distance between the outlet at the lower end of the nozzle and the hot steel sheet surface is 1500 mm. In addition, “L” of L / min indicates liter (the same applies hereinafter).
以下の本発明例１〜３および比較例２〜４では、図９に示す装置において、図５（ｂ）あるいは５図（ｃ）に示される、内ノズルと外ノズルからなる二重管型のノズルを使用して冷却を行った。これらの実施例において、外ノズルの長さは、いずれも１０００ｍｍ、外ノズルと熱鋼板上面との距離は、いずれも単管型のノズルの場合と同様に１５００ｍｍとした。
本発明例１として、図５（ｂ）に示される、内ノズルと外ノズルからなる二重管型のノズルを使用して冷却を行った。
外ノズルは、内径が１５ｍｍ、内ノズルは、内径が５ｍｍ、外径が７ｍｍ、長さが９００ｍｍである。内ノズル下端の冷却水流出口は、外ノズル下端の冷却水流出口よりも、１００ｍｍ上方に位置し、内ノズルの先端内面は面取りされていない。
外ノズルの流量は３３Ｌ／min、内ノズルの流量は７Ｌ／minである。
In the following present invention examples 1 to 3 and comparative examples 2 to 4, in the apparatus shown in FIG. 9, a double tube type consisting of an inner nozzle and an outer nozzle shown in FIG. 5 (b) or FIG. 5 (c) is used. Cooling was performed using a nozzle. In these examples, the length of the outer nozzle was 1000 mm for all, and the distance between the outer nozzle and the upper surface of the hot steel plate was 1500 mm, as in the case of the single tube type nozzle.
As Example 1 of the present invention, cooling was performed using a double tube type nozzle composed of an inner nozzle and an outer nozzle, as shown in FIG.
The outer nozzle has an inner diameter of 15 mm, the inner nozzle has an inner diameter of 5 mm, an outer diameter of 7 mm, and a length of 900 mm. The cooling water outlet at the lower end of the inner nozzle is located 100 mm above the cooling water outlet at the lower end of the outer nozzle, and the inner surface of the tip of the inner nozzle is not chamfered.
The flow rate of the outer nozzle is 33 L / min, and the flow rate of the inner nozzle is 7 L / min.
比較例２として、図９に示す装置において、図５（ｂ）に示される、内ノズルと外ノズルからなる二重管型のノズルを使用して冷却を行った。
外ノズルは、内径が１５ｍｍ、内ノズルは、内径が５ｍｍ、外径が７ｍｍ、長さが９００ｍｍである。内ノズル下端の冷却水流出口は、外ノズルの冷却水流出口よりも、１００ｍｍ上方に位置し、内ノズルの先端内面は面取りされていない。
外ノズルの流量は３０Ｌ／min、内ノズルの流量は１０Ｌ／minである。
As Comparative Example 2, in the apparatus shown in FIG. 9, cooling was performed using a double tube type nozzle composed of an inner nozzle and an outer nozzle shown in FIG.
The outer nozzle has an inner diameter of 15 mm, the inner nozzle has an inner diameter of 5 mm, an outer diameter of 7 mm, and a length of 900 mm. The cooling water outlet at the lower end of the inner nozzle is located 100 mm above the cooling water outlet of the outer nozzle, and the inner surface of the tip of the inner nozzle is not chamfered.
The flow rate of the outer nozzle is 30 L / min, and the flow rate of the inner nozzle is 10 L / min.
比較例３として、図９に示す装置において、図５（ｂ）に示される、内ノズルと外ノズルからなる二重管型のノズルを使用して冷却を行った。
外ノズルは、内径が１５ｍｍ、内ノズルは、内径が５ｍｍ、外径が７ｍｍ、長さが８００ｍｍである。内ノズル下端の冷却水流出口は、外ノズルの冷却水流出口よりも、２００ｍｍ上方に位置し、内ノズルの先端内面は面取りされていない。
外ノズルの流量は３３L／min、内ノズルの流量は７L／minである。
As Comparative Example 3, in the apparatus shown in FIG. 9, cooling was performed using a double tube type nozzle composed of an inner nozzle and an outer nozzle shown in FIG. 5B.
The outer nozzle has an inner diameter of 15 mm, and the inner nozzle has an inner diameter of 5 mm, an outer diameter of 7 mm, and a length of 800 mm. The cooling water outlet at the lower end of the inner nozzle is located 200 mm above the cooling water outlet of the outer nozzle, and the inner surface of the tip of the inner nozzle is not chamfered.
The flow rate of the outer nozzle is 33 L / min, and the flow rate of the inner nozzle is 7 L / min.
比較例４として、図９に示す装置において、図５（ｂ）に示される、内ノズルと外ノズルからなる二重管型のノズルを使用して冷却を行った。
外ノズルは、内径が５ｍｍ、内ノズルは、内径が１ｍｍ、外径が３ｍｍ、長さが９００ｍｍである。内ノズル下端の冷却水流出口は、外ノズルの冷却水流出口よりも、１００ｍｍ上方に位置し、内ノズルの先端内面は面取りされていない。
外ノズルの流量は１２Ｌ／min、内ノズルの流量は１．２Ｌ／minである。
As Comparative Example 4, in the apparatus shown in FIG. 9, cooling was performed using a double tube type nozzle composed of an inner nozzle and an outer nozzle shown in FIG.
The outer nozzle has an inner diameter of 5 mm, and the inner nozzle has an inner diameter of 1 mm, an outer diameter of 3 mm, and a length of 900 mm. The cooling water outlet at the lower end of the inner nozzle is located 100 mm above the cooling water outlet of the outer nozzle, and the inner surface of the tip of the inner nozzle is not chamfered.
The flow rate of the outer nozzle is 12 L / min, and the flow rate of the inner nozzle is 1.2 L / min.
本発明例２として、図９に示す装置において、図５（ｃ）に示される、内ノズルと外ノズルからなる二重管型のノズルを使用して冷却を行った。
外ノズルは、内径が１５ｍｍ、内ノズルは、内径が５ｍｍ、外径が７ｍｍ、長さが９００ｍｍである。内ノズル下端の冷却水流出口は、外ノズルの冷却水流出口よりも、１００ｍｍ上方に位置し、内ノズルの先端内面はノズル軸方向に対して６０°で面取りされている。
外ノズルの流量は３３Ｌ／min、内ノズルの流量は７Ｌ／minである。
As Example 2 of the present invention, in the apparatus shown in FIG. 9, cooling was performed using a double-tube type nozzle composed of an inner nozzle and an outer nozzle shown in FIG.
The outer nozzle has an inner diameter of 15 mm, the inner nozzle has an inner diameter of 5 mm, an outer diameter of 7 mm, and a length of 900 mm. The cooling water outlet at the lower end of the inner nozzle is located 100 mm above the cooling water outlet of the outer nozzle, and the inner surface of the tip of the inner nozzle is chamfered at 60 ° with respect to the nozzle axial direction.
The flow rate of the outer nozzle is 33 L / min, and the flow rate of the inner nozzle is 7 L / min.
本発明例３として、図９に示す装置において、図５（ｃ）に示される、内ノズルと外ノズルからなる二重管型のノズルを使用して冷却を行った。
外ノズルは、内径が１５ｍｍ、内ノズルは、内径が５ｍｍ、外径が７ｍｍ、長さが９００ｍｍである。内ノズル下端の冷却水流出口は、外ノズルの冷却水流出口よりも、１００ｍｍ上方に位置し、内ノズルの先端内面はノズル軸方向に対して３０°で面取りされている。
外ノズルの流量は３３Ｌ／min、内ノズルの流量は７Ｌ／minである。
As Example 3 of the present invention, in the apparatus shown in FIG. 9, cooling was performed using a double tube type nozzle composed of an inner nozzle and an outer nozzle, as shown in FIG.
The outer nozzle has an inner diameter of 15 mm, the inner nozzle has an inner diameter of 5 mm, an outer diameter of 7 mm, and a length of 900 mm. The cooling water outlet at the lower end of the inner nozzle is located 100 mm above the cooling water outlet of the outer nozzle, and the inner surface of the tip of the inner nozzle is chamfered at 30 ° with respect to the nozzle axial direction.
The flow rate of the outer nozzle is 33 L / min, and the flow rate of the inner nozzle is 7 L / min.
上記の本発明例１〜３および比較例１〜４のノズルを有する冷却装置を使用して、仕上げ板厚３．０ｍｍ、引張強度５５０ＭＰａの鋼帯を製造した。仕上圧延機出側での搬送速度は鋼板先端部で６５０ｍｐｍ、鋼帯先端部が巻取機に到達して以降は順次速度を上げて最高８００ｍｐｍまで増速した。鋼板の仕上圧延機出側の温度は８６０℃で、冷却装置を使って、巻取機手前の温度計の指示が５００℃となるように冷却ゾーンの長さを制御した。
それぞれについて、ノズルから噴出する冷却水の圧力変動値をオフラインで測定した。また、巻取温度のばらつきΔＴおよび引張強度のばらつきΔＴＳを測定した。その結果を表１に示す。
A steel strip having a finished plate thickness of 3.0 mm and a tensile strength of 550 MPa was manufactured using the cooling devices having the nozzles of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4 described above. The conveying speed on the delivery side of the finish rolling mill was 650 mpm at the front end of the steel plate, and after the end of the steel strip reached the winder, the speed was gradually increased to a maximum of 800 mpm. The temperature at the delivery side of the finishing mill of the steel sheet was 860 ° C., and the cooling zone was used to control the length of the cooling zone so that the instruction of the thermometer in front of the winder was 500 ° C.
About each, the pressure fluctuation value of the cooling water ejected from a nozzle was measured off-line. Further, the winding temperature variation ΔT and the tensile strength variation ΔTS were measured. The results are shown in Table 1.
単管型のノズルである比較例１では、圧力変動値が１５％、ΔＴが２３℃であり、その結果、ＴＳが５５０ＭＰａに対し、ΔＴＳが２２ＭＰａに達しした。
これは、すでに記載したように、ノズルから噴射された柱状冷却水のノズル内壁面での半径方向の速度勾配が大きいため、柱状冷却水の乱れが大きいためと考えられる。
In Comparative Example 1, which is a single tube type nozzle, the pressure fluctuation value was 15% and ΔT was 23 ° C. As a result, TS reached 550 MPa and ΔTS reached 22 MPa.
This is presumably because the columnar cooling water is largely disturbed because the radial velocity gradient in the inner wall surface of the columnar cooling water jetted from the nozzle is large as described above.
外ノズルと内ノズルからなる二重管型のノズルである本発明例１では、内ノズルの下端の流出口と外ノズルの下端の流出口との距離（この距離を「Ｌｏｉ」と表記する）が１００ｍｍであり、ｖ１、ｖ２がそれぞれ５．９ｍ／ｓ、４．０ｍ／ｓとなりｖ１／ｖ２は１．５である。そして、冷却水の圧力変動値が８％であり１０％以下の抑えることができ、ΔＴは１４℃、ＴＳの変動ΔＴＳは１３ＭＰａに低減することができた。 In the present invention example 1, which is a double tube type nozzle composed of an outer nozzle and an inner nozzle, the distance between the outlet at the lower end of the inner nozzle and the outlet at the lower end of the outer nozzle (this distance is expressed as “Loi”) Is 100 mm, v1 and v2 are 5.9 m / s and 4.0 m / s, respectively, and v1 / v2 is 1.5. The pressure fluctuation value of the cooling water was 8% and could be suppressed to 10% or less, ΔT was reduced to 14 ° C., and TS fluctuation ΔTS was reduced to 13 MPa.
なお、ｖ１は内ノズル下端の流出口での冷却水の平均流速であり、流量を該流出口の面積で除することにより求めることができる。また、ｖ２は内ノズル下端の流出口部位での外ノズルの冷却水の平均流速であり、外ノズルの流量（内ノズルの流量は含まない）を、内ノズル下端の冷却水の流出口面積を除いた、内ノズル下端の流出口部位での外ノズル流路面積で除することにより求めることができる。 In addition, v1 is the average flow velocity of the cooling water at the outlet at the lower end of the inner nozzle, and can be obtained by dividing the flow rate by the area of the outlet. Moreover, v2 is the average flow velocity of the cooling water of the outer nozzle at the outlet portion at the lower end of the inner nozzle, and the flow rate of the outer nozzle (not including the flow rate of the inner nozzle) is expressed as the cooling water outlet area of the lower end of the inner nozzle. It can be determined by dividing by the area of the outer nozzle flow path at the outlet portion at the lower end of the inner nozzle.
比較例２は、本発明例１と同様に二重管型ノズルであり、Ｌｏｉが１００ｍｍであるが、ｖ１、ｖ２がそれぞれ８．５ｍ／ｓ、３．６ｍ／ｓとなりｖ１／ｖ２が２．４であり、ｖ１／ｖ２の好適な範囲１．１〜１．８を外れるため、圧力変動値が２０％、ΔＴが３１℃であり、その結果、ＴＳが５５０ＭＰａに対し、ΔＴＳが３０ＭＰａにも達した。 Comparative Example 2 is a double tube type nozzle as in Example 1 of the present invention, and Loi is 100 mm, but v1 and v2 are 8.5 m / s and 3.6 m / s, respectively, and v1 / v2 is 2. 4 and out of the preferable range 1.1 to 1.8 of v1 / v2, the pressure fluctuation value is 20% and ΔT is 31 ° C. As a result, the TS is 550 MPa and the ΔTS is 30 MPa. Reached.
比較例３は、本発明例１と同様に二重管型ノズルでありｖ１／ｖ２は本発明例１と同じ１．５であるが、Ｌｏｉが２００ｍｍであるため、圧力変動値が１８％、ΔＴが２９℃であり、その結果、ＴＳが５５０ＭＰａに対し、ΔＴＳが２９ＭＰａに達した。 Comparative Example 3 is a double-pipe nozzle as in Inventive Example 1, and v1 / v2 is 1.5, the same as in Inventive Example 1. However, since Loi is 200 mm, the pressure fluctuation value is 18%, ΔT was 29 ° C. As a result, ΔTS reached 29 MPa while TS was 550 MPa.
比較例４は、本発明例１と同様に二重管型ノズルであり、上記の距離Ｌｏｉが１００ｍｍ、ｖ１／ｖ２が１．５であり、本発明例１と同じであるが、外ノズルの内径が５ｍｍであり、好適な範囲１０〜５０ｍｍを外れ、また内ノズルの内径と外ノズルの内径の比（Ｂ／Ａ）も０．２０であり、好適な範囲（すなわち内ノズルの内径を外ノズルの内径の３０％〜６０％とする）を外れている。このため、圧力変動値が２５％、ΔＴが３７℃であり、その結果、ＴＳが５５０ＭＰａに対し、ΔＴＳが３６ＭＰａにも達した。 Comparative Example 4 is a double-pipe type nozzle as in Inventive Example 1, and the distance Loi is 100 mm and v1 / v2 is 1.5, which is the same as Inventive Example 1, but the outer nozzle The inner diameter is 5 mm, which is outside the preferable range of 10 to 50 mm, and the ratio of the inner diameter of the inner nozzle to the inner diameter of the outer nozzle (B / A) is also 0.20. 30% to 60% of the inner diameter of the nozzle). For this reason, the pressure fluctuation value was 25% and ΔT was 37 ° C. As a result, TS reached 550 MPa and ΔTS reached 36 MPa.
本発明例２では、本発明例１と同様に、二重管型ノズルであり、Ｌｏｉが１００ｍｍ、ｖ１／ｖ２は１．５であり、本発明例１と同じであるが、内ノズル先端内面が面取りされている。
面取りの角度が６０°であり、好適な範囲１５〜４５°を外れているものの、冷却水の圧力変動値が７％であり１０％以下の抑えることができ、ΔＴは１３℃、ＴＳの変動ΔＴＳは１３ＭＰａに低減することができた。
In the present invention example 2, similarly to the present invention example 1, it is a double tube type nozzle, Loi is 100 mm, v1 / v2 is 1.5, which is the same as the present invention example 1, but the inner surface of the inner nozzle tip Is chamfered.
Although the chamfering angle is 60 ° and is outside the preferred range of 15 to 45 °, the pressure fluctuation value of the cooling water is 7% and can be suppressed to 10% or less, ΔT is 13 ° C., and TS fluctuation ΔTS could be reduced to 13 MPa.
本発明例３は、本発明１、２と同様に、二重管型ノズルであり、Ｌｏｉが１００ｍｍ、ｖ１／ｖ２は１．５であり、内ノズル先端内側が面取りされている点は、本発明例２と同じであるが、面取りの角度が３０°であり、好適な範囲１５〜４５°内である。このため、冷却水の圧力変動値は４％であり、本発明例２よりもさらに小さく抑えることができ、ΔＴは６℃、ＴＳの変動ΔＴＳは５ＭＰａに低減することができた。 Inventive Example 3 is a double-pipe type nozzle, as in Inventive Examples 1 and 2, wherein Loi is 100 mm, v1 / v2 is 1.5, and the inner nozzle tip inner side is chamfered. Although it is the same as that of invention example 2, the angle of chamfering is 30 °, and it is within a preferable range of 15 to 45 °. For this reason, the pressure fluctuation value of the cooling water was 4%, which could be further reduced as compared with Example 2 of the present invention, and ΔT was reduced to 6 ° C. and TS fluctuation ΔTS was reduced to 5 MPa.
以上のように、本発明のノズルを使用した冷却装置により均一な冷却が可能となり、熱鋼板の長手・幅方向における鋼板温度のばらつきを低減でき、材質の均一性を向上することができた。
なお、本発明の実施例では、熱延鋼帯の冷却装置について示したが、本発明の内容はこれに限るものではなく、厚板など他の熱鋼板などの冷却対象物を柱状冷却水で冷却する場合において適用することも可能である。
また、冷却装置として、上部ヘッダと下部ヘッダを有する冷却装置について示したが、本発明のノズルは、これに限らず、直管型のノズルを有する冷却装置に適用できることはいうまでもない。
As described above, the cooling device using the nozzle according to the present invention enables uniform cooling, variation in the steel plate temperature in the longitudinal and width directions of the hot steel plate can be reduced, and the material uniformity can be improved.
In the embodiment of the present invention, the cooling device for the hot-rolled steel strip has been shown. However, the content of the present invention is not limited to this, and a cooling object such as another hot steel plate such as a thick plate is made of columnar cooling water. It can also be applied in the case of cooling.
Moreover, although the cooling device having the upper header and the lower header has been shown as the cooling device, it is needless to say that the nozzle of the present invention is not limited to this and can be applied to a cooling device having a straight tube type nozzle.
１ 加熱炉
２ 粗圧延機
３ 仕上圧延機
４ 冷却装置
５ 巻取機
６ 熱鋼板（熱延鋼帯）
７ ヘッダ、下部ヘッダ
８ ノズル、外ノズル
９ 屋根部
１０ 上部ヘッダ
１１ 流量調整部材
１２ 内ノズル
１３ 冷却水
１４ テーブルローラ
１５ 給水管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heating furnace 2 Rough rolling mill 3 Finish rolling mill 4 Cooling device 5 Winding machine 6 Hot-steel sheet (hot-rolled steel strip)
7 Header, lower header 8 Nozzle, outer nozzle 9 Roof portion 10 Upper header 11 Flow rate adjusting member 12 Inner nozzle 13 Cooling water 14 Table roller 15 Water supply pipe
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