JP2023094237A - 熱延鋼帯の製造装置、及び熱延鋼帯の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】効果的な水切りを実現することが可能な熱延鋼帯の製造装置、及び熱延鋼帯の製造方法を提供する。【解決手段】熱間圧延された鋼帯に対して使用された冷却水を水切りするための流体を噴射する噴射部と、噴射部と鋼帯の板幅方向において対向する位置に設けられ、かつ鉛直方向の下方に行くほど、鉛直方向に対して鋼帯から離隔する方向に傾斜しているサイドガイドと、を備える熱延鋼帯の製造装置。【選択図】図３

Description

本発明は、熱延鋼帯の製造装置、及び熱延鋼帯の製造方法に関する。

熱間圧延工程の仕上げ圧延後の熱延鋼帯は、仕上げ圧延機から巻取装置までをランアウトテーブルによって搬送される間に、ランアウトテーブルの上下に設けられている冷却装置によって所定の温度まで冷却された後、巻取装置に巻き取られる。熱延鋼帯の熱間圧延においては、この仕上げ圧延後の冷却の履歴が熱延鋼帯の強度や延性、靭性などの機械的特性や、成形加工性、溶接性などの材質を決定する重要な因子となっており、熱延鋼帯を均一に所定の温度に冷却することが重要となっている。

この仕上げ圧延後の冷却工程では、通常、冷却媒体として例えば水（以下、冷却水と呼称する）を用いて熱延鋼帯を冷却する。具体的には、熱延鋼帯の材質を造り込むための所定の冷却履歴を得るための冷却領域において、冷却水を用いて熱延鋼帯を冷却している。そして、上述したように熱延鋼帯を均一に所定の温度に冷却するためには、この冷却領域以外に余分な冷却水が流出するのを防止する必要がある。

そこで、このような冷却領域から流出した余分な熱延鋼帯上の冷却水（以下、「板上水」ともいう。）の水切り（すなわち、熱延鋼帯の表面上からの冷却水の排出）が行われている。この冷却水の水切り方法としては、例えば、特許文献１には、冷却水に対して水切りのための流体を噴射し、鋼帯表面に滞留する冷却水を除去する技術が記載されている。

特許第３９７０５０９号

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、冷却水の一部が鋼帯上に残存することがあり、依然として冷却水の除去を効果的に行うには改善の余地があるといった問題があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、より効果的な水切りを実現することが可能な熱延鋼帯の製造装置、及び熱延鋼帯の製造方法を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、熱間圧延された鋼帯に対して使用された冷却水を水切りするための流体を噴射する噴射部と、上記鋼帯の板幅方向において上記噴射部と対向する位置に設けられ、かつ鉛直方向の下方に行くほど、上記鉛直方向に対して上記鋼帯から離隔する方向に傾斜しているサイドガイドと、を備える
熱延鋼帯の製造装置が提供される。

上記対向する位置は、上記流体の噴射方向から所定の角度の範囲を含む位置であってもよい。

上記所定の角度は、下記式（１）で求められてもよい。
α＝ａｒｃｔａｎ(ｐ１／ｐ２）・・・（１）
ここで、α：所定の角度
ｐ１：上記鋼帯とともに移動する冷却水の運動量
ｐ２：上記流体の運動量

上記サイドガイドは、上記鋼帯の搬送方向の上流に行くほど上記搬送方向に対して上記鋼帯から離隔する方向に傾斜してもよい。

上記サイドガイドは、上記鋼帯の搬送方向の上流側において、上記鉛直方向の下方に行くほど上記鋼帯から離隔する方向に傾斜し、上記搬送方向の下流側において、上記鉛直方向に沿っていてもよい。

上記課題を解決するために、本発明のその他の観点によれば、熱間圧延された鋼帯に対して使用された冷却水を水切りするための流体を噴射すること、及び、上記流体が噴射された位置と上記鋼帯の板幅方向において対向する位置に設けられ、かつ鉛直方向に対して下方に行くほど、上記鋼帯から離隔する方向に傾斜しているサイドガイドを介して上記冷却水を排出すること、を含む熱延鋼帯の製造方法が提供される。

以上、説明したように本発明によれば、より効果的な水切りを実現することが可能な熱延鋼帯の製造装置、及び熱延鋼帯の製造方法が提供される。

本発明の第１の実施形態に係る熱延鋼帯の製造装置の概略構成の一例を示す模式図である。 従来技術に係る冷却装置及び水切り装置の概略構成の一例を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る冷却装置及び水切り装置の概略構成の一例を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係るサイドガイドの概略構成の一例を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る所定角度を説明するための概念図である。 本発明の第１の実施形態に係るサイドガイドの概略構成の一例を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る熱延鋼帯の製造工程の一例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係るサイドガイドの概略構成の一例を示す平面図である。 本発明の第２の実施形態に係るサイドガイドの概略構成の一例を示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係るサイドガイドの概略構成の一例を示す平面図である。 本発明の第３の実施形態に係るサイドガイドの概略構成の一例を示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態の変形例に係るサイドガイドの概略構成の一例を示す平面図である。 本発明の第３の実施形態の変形例に係るサイドガイドの概略構成の一例を示す斜視図である。 本発明の実施例に係る板上水量の比較結果を示すグラフである。 本発明の一の変形例に係るサイドガイドの概略構成の一例を示す平面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜第１の実施形態＞
まず、図１～図６を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る熱延鋼帯の製造装置１０の概略構成について説明する。図１は、熱延鋼帯の製造装置１０の概略構成を示す図である。

熱延鋼帯の製造装置１０では、加熱したスラブをロールで上下に挟んで連続的に圧延し、例えば１ｍｍの板厚まで薄くして熱延鋼帯１（以下単に「鋼帯１」と称する）を巻き取る。熱延鋼帯の製造装置１０は、スラブを加熱するための加熱炉（図示省略）と、この加熱炉において加熱されたスラブを幅方向に圧延する幅方向圧延機（図示省略）と、この幅方向に圧延されたスラブを上下方向から圧延して粗バーにする粗圧延機（図示省略）とを備えている。

図１に示すように、熱延鋼帯の製造装置１０は、粗バーをさらに所定の厚みまで連続して熱間仕上圧延をする仕上圧延機１４と、この仕上圧延機１４により熱間仕上圧延された鋼帯１を冷却水Ｗにより冷却する冷却装置１５と、冷却装置１５から噴射された冷却水を水切りする水切り装置１６と、冷却装置１５により冷却された鋼帯１をコイル状に巻き取る巻取装置１７とを備えている。

仕上圧延機１４は、搬送されてきた粗バーを数ｍｍ程度の板厚まで仕上げ圧延する。これら仕上圧延機１４は、６～７スタンドに亘って上下一直線に並べた仕上圧延ロール１４ａの間隙に粗バーを通過させ、これを徐々に圧下していく。この仕上圧延機１４により所定の板厚まで仕上げ圧延された鋼帯１は、搬送ロール１８により搬送されて冷却装置１５へと送られる。

冷却装置１５は、冷却水Ｗにより鋼帯１を冷却する設備である。冷却装置１５は、例えば、パイプラミナーノズル方式の冷却装置である。すなわち、鋼帯１の搬送方向（すなわち、図１に示すＹ方向）に沿って複数列設けられ、かつ鋼帯１の幅方向（すなわち、図１に示すＸ方向）に沿って複数列設けられたパイプラミナーノズルから冷却水Ｗが鋼帯１に対して供給される。なお、冷却方式は、これに限定されず、例えば、スプレーノズル方式の冷却装置であってもよい。

水切り装置１６は、鋼帯１の表面に対して、冷却水Ｗを水切りするための流体Ｆを噴射する装置である。水切り装置１６は、水切りノズル１６ａを備える。流体Ｆが水切りノズル１６ａから噴射されることにより、鋼帯１の表面に滞留した冷却水Ｗが、鋼帯１の表面外に排出される。具体的には、所定の圧力及び流量で噴射された流体Ｆが冷却水Ｗと衝突することで、冷却水Ｗが鋼帯１の表面から板幅方向に押し流される。この結果、冷却水Ｗが鋼帯１の表面上から排出される。流体Ｆは、例えば、水であってもよいし、空気及び水から成る混合流体であってもよい。流体Ｆが噴射される際の圧力及び流量は、冷却水Ｗの流量等に応じて適宜設定される。

巻取装置１７は、冷却装置１５により冷却された鋼帯１を所定の巻取温度で巻き取る。巻取装置１７によりコイル状に巻き取られた鋼帯１は、熱延鋼帯の製造装置１０から次工程へと搬送される。以上、熱延鋼帯の製造装置１０について説明した。

ここで、鋼帯１を搬送する際、鋼帯１に生じる張力の変化、又は鋼帯１の搬送速度の変化等に起因して鋼帯１が蛇行（すなわち、板幅方向ＷＤに移動）する場合がある。この蛇行に伴う板幅方向ＷＤの移動量が過度になることを抑制するために、熱延鋼帯の製造装置１０には、図２に示すように、サイドガイド１９が設けられている。サイドガイド１９は、搬送ロール１８の軸方向端部１８ａの近傍に設けられた板状の部材である。サイドガイド１９は、その板厚方向が鋼帯１の板幅方向ＷＤに沿うように配置されている。すなわち、サイドガイド１９は、板厚方向を法線方向とする平面が鋼帯１の板幅方向ＷＤの端面と対向するように配置されている。ここで、図２に示したような、従来技術に係るサイドガイド１９のように、搬送方向ＴＤに沿って長手方向を有する平板状のサイドガイドを考える。サイドガイド１９は、搬送方向ＴＤに沿って連続しているため水切りによって板幅方向ＷＤに移動した冷却水Ｗは、その一部が搬送ロール１８の隙間から排出されるものの、それ以外はサイドガイド１９に衝突する。サイドガイド１９は、その板幅方向が鉛直方向に沿って配置されている。従って、冷却水Ｗの大部分は、サイドガイド１９によって反射され、再び鋼帯１の表面上に戻ってくる。この結果、冷却領域以外での冷却が過度に進行することとなり、鋼帯１の材質に影響を及ぼす可能性がある。

そこで、本実施形態に係る熱延鋼帯の製造装置１０は、図３に示すように、サイドガイド部１００を備える。サイドガイド部１００は、第１サイドガイド１０１と、第２サイドガイド１０２とを含んでいる。第１サイドガイド１０１は、図３及び図４に示すように、鋼帯１の板幅方向ＷＤ（すなわち、図中に示すＸ方向）において、水切りノズル１６ａと対向する位置に設けられている。第１サイドガイド１０１は、板状部材であり、板厚方向を法線方向とする面を鋼帯１の側に向けて配置されている。第１サイドガイド１０１は、搬送ロール１８の軸方向端部１８ａの近傍に設けられている。

第１サイドガイド１０１は、図３に示すように鉛直方向（すなわち、図３に示すＺ方向）の下方に行くほど、鉛直方向に対して鋼帯１から離隔する方向に傾斜している。換言すれば、第１サイドガイド１０１と搬送ロール１８の軸方向端部１８ａとの間隔は、鉛直方向の下方に行くほど広くなっている。第１サイドガイド１０１の傾斜角度は、特に限定されず、第１サイドガイド１０１による冷却水Ｗの排出を実現でき、かつ鋼帯１の蛇行を抑制するという趣旨を逸脱しない範囲で設定される。また、第１サイドガイド１０１の上端縁１１１は、第２サイドガイド１０２の上流側端部１０２ａ以外の部位と、搬送方向ＴＤにおいて延長線上にあるように配置されている。

第２サイドガイド１０２は、板状部材であり、板厚方向を法線方向とする面を鋼帯１の側に向けて配置されている。第２サイドガイド１０２は、第１サイドガイド１０１が設けられた位置以外の搬送ロール１８の軸方向端部１８ａの近傍に設けられている。図３に示す例では、第２サイドガイド１０２は、複数設けられている。複数の第２サイドガイド１０２は、複数の搬送ロール１８の各々に対応して設けられている。

図４に示すように、第２サイドガイド１０２を平面視したとき、第２サイドガイド１０２の搬送方向ＴＤの上流側端部１０２ａは、搬送方向ＴＤに対して鋼帯１と離隔する方向に傾斜している。第２サイドガイド１０２の搬送方向ＴＤにおける上流側端部１０２ａが、鋼帯１と離隔する方向に傾斜していることで、冷却水Ｗがより排出されやすくなる。なお、図３及び図４に示した第２サイドガイド１０２が複数設けられている形態は、あくまでも例示に過ぎず、第２サイドガイド１０２は、搬送方向ＴＤに沿って連続していてもよく、複数の搬送ロール１８に亘って設けられていてもよい。また、第２サイドガイド１０２の上流側端部１０２ａは、搬送方向ＴＤに対して鋼帯１と離隔していない形状（すなわち、平板形状）であってもよい。

図４に示すように、第１サイドガイド１０１は、水切りノズル１６ａに対して対向する位置に設けられている。ここで、対向する位置とは、水切りノズル１６ａから噴射される流体Ｆの噴射方向から所定の角度の範囲を含んだ位置である。具体的には、鋼帯１の平面視（すなわち、鉛直方向視）において、水切りノズル１６ａから流体Ｆが噴射される方向に沿った直線を仮想直線Ｌ１とする。また、同じく鋼帯１の平面視において、仮想直線Ｌ１との間で所定の角度αを成す直線であって、板幅方向ＷＤに対して搬送方向ＴＤの下流側に傾斜した直線を仮想直線Ｌ２とする。なお、仮想直線Ｌ２の起点は、鋼帯１における水切りの開始位置（すなわち、流体Ｆが鋼帯１に接触を開始する位置）である。水切りの開始位置は、例えば、鋼帯１の板幅方向ＷＤの中央部分である。対向する位置とは、サイドガイド部１００の設置される搬送ロール１８の軸方向端部１８ａの近傍において、仮想直線Ｌ１と仮想直線Ｌ２とに挟まれる領域を指す。

ここで、所定の角度αは、次式（１）で表される。
α＝ａｒｃｔａｎ(ｐ１／ｐ２）・・・（１）
ここで、α：所定の角度
ｐ１：鋼帯１とともに移動する冷却水Ｗの運動量
ｐ２：水切りノズル１６ａから噴射される流体Ｆの運動量

鋼帯１とともに移動する冷却水Ｗの運動量ｐ１は、冷却水Ｗの流量と鋼帯１の表面上で移動する冷却水Ｗの移動速度の積である。ここで、冷却水Ｗの移動速度は、例えば、鋼帯１の搬送速度の半分として見積もることができる。また、冷却水Ｗの流量は、例えば、２本の水切りノズル１６ａで鋼帯１の両側から水切りする場合には、鋼帯１上の冷却水Ｗの半分として見積もることができる。また、水切りノズル１６ａから噴射される流体Ｆの運動量ｐ２は、流体Ｆの流量と流体Ｆの噴射速度の積である。流体の噴射速度は、一例として、２０ｍ／ｓが挙げられる。

以下、図５を参照して、水切りの際の冷却水Ｗの移動方向の変化について説明する。なお、以下の説明においては、図３及び図４に示したように鋼帯１の両側から水切りが行われる態様を示すが、これはあくまでも一例に過ぎない。水切りは、鋼帯１の片側から行われる態様であってもよい。図５に示すように、所定の角度αは、流体Ｆによって水切りされる冷却水Ｗの移動方向の変化の範囲に対応している。冷却水Ｗは、鋼帯１上において鋼帯１とともにある速度（例えば、１．５ｍ／ｓ）で移動している。そして、冷却水Ｗは、水切りノズル１６ａから噴射された流体Ｆによって水切りされる。ここで、水切りノズル１６ａから板幅方向ＷＤに沿って流体Ｆが噴射されるとする。これにより、鋼帯１上の冷却水Ｗは、鋼帯１の移動に伴う運動量ベクトルＶｐ１と流体Ｆの噴射に伴う運動量ベクトルＶｐ２との合成ベクトルを有する運動量ベクトルＶｐ３で示される運動量を得る。図５に示すように、運動量ベクトルＶｐ３と運動量ベクトルＶｐ１との成す角は、上記式（１）で表される角度αである。すなわち、冷却水Ｗは、水切りによって、流体Ｆの噴射方向から所定の角度αの範囲に移動方向が変化する。

例えば、鋼帯１とともに移動する冷却水Ｗの運動量ｐ１を、２５０Ｌ／ｍｉｎ（鋼帯１上の冷却水Ｗの半分と仮定）×１．５ｍ／ｓ（水切り開始位置での流速）とする。また、流体Ｆの運動量ｐ２を８０Ｌ／ｍｉｎ×２０ｍ／ｓとする。このとき、これらを合成した運動量の向き（α）は１３°となる。従って、冷却水Ｗの水切りによる移動方向の変化の範囲は、α＝１３°下流側に拡がる範囲と考えられる。

図６に示すように、冷却水Ｗは、水切りノズル１６ａ（図３及び図４参照）から噴射される流体Ｆによって水切りされる。具体的には、冷却水Ｗは、流体Ｆの噴射によって、鋼帯１の板幅方向ＷＤの端部に向かって移動する。さらに、冷却水Ｗの一部は、第１サイドガイド１０１に衝突する。このとき、第１サイドガイド１０１は、鉛直方向の下方に行くほど、鉛直方向に対して鋼帯１から離隔する方向に傾斜している。従って、第１サイドガイド１０１に衝突した冷却水Ｗは、鉛直方向の下方に移動方向が変化する（図中矢印Ａ参照）。すなわち、冷却水Ｗは、第１サイドガイド１０１に衝突した後、その大部分が鉛直方向の下方に排出される。このように、冷却水Ｗは、鋼帯１の表面上から排出される。

次に、図７を参照しながら、本実施形態に係る熱延鋼帯１の製造方法について説明する。図７は、本実施形態に係る熱延鋼帯１の製造工程の一部を説明するためのフローチャートである。図７に示すように、先ず、ステップＳＴ１０において、鋼帯１の表面上に滞留する冷却水Ｗを水切りするための流体Ｆが噴射される。ステップＳＴ１０の工程が実行された後、製造工程は、ステップＳＴ１２に移行する。ステップＳＴ１２において、ステップＳＴ１０で噴射された流体Ｆによって、鋼帯１の表面上の冷却水Ｗは、鋼帯１の板幅方向ＷＤの端部に向かって移動する。さらに、冷却水Ｗは、第１サイドガイド１０１を介して排出される。上述したように、第１サイドガイド１０１は、鉛直方向の下方に行くほど、鉛直方向に対して鋼帯１から離隔する方向に傾斜している。このため、冷却水Ｗの大部分が、鉛直方向の下方に排出される。ステップＳＴ１２の工程が実行された後、本実施形態に係る熱延鋼帯１の製造工程の一部は終了する。

以上説明したように、本第１実施形態に係る熱延鋼帯の製造装置１０では、水切りノズル１６ａと鋼帯１の板幅方向ＷＤにおいて対向する位置に設けられ、かつ鉛直方向の下方に行くほど、鉛直方向に対して鋼帯１から離隔する方向に傾斜している第１サイドガイド１０１が設けられている。これにより、流体Ｆが噴射されることで水切りされた冷却水Ｗが、第１サイドガイド１０１に衝突した後、その大部分が鉛直方向の下方に排出される。この結果、鋼帯１の表面上に滞留している冷却水Ｗに対して、より効果的な水切りが実現される。

すなわち、図２に示したサイドガイド１９のように鉛直方向に沿って配置された場合では、サイドガイド１９に衝突した冷却水Ｗの大部分が、鋼帯１の表面上に戻ってくるため、水切りが十分に行われないことがあった。本実施形態に係る熱延鋼帯の製造装置１０では、流体Ｆが噴射されることで水切りされた冷却水Ｗが、第１サイドガイド１０１に衝突した後、その大部分が鉛直方向の下方に排出される。このため、冷却水Ｗが鋼帯１の表面上に戻ることが抑制される。この結果、鋼帯１の表面上に滞留している冷却水Ｗに対して、より効果的な水切りが実現される。

また、本第１実施形態に係る熱延鋼帯の製造装置１０では、第１サイドガイド１０１は、水切りノズル１６ａに対向する位置に設けられる。ここで、水切りノズル１６ａに対向する位置は、流体Ｆの噴射方向から所定の角度の範囲を含む位置である。すなわち、水切りノズル１６ａから流体Ｆが噴射される方向に沿った直線を仮想直線Ｌ１とする。また、同じく鋼帯１の平面視において、仮想直線Ｌ１との間で所定の角度αを成す直線であって、板幅方向ＷＤに対して、搬送方向ＴＤにおける下流側に傾斜した直線を仮想直線Ｌ２とする。このとき、対向する位置は、所定の角度αで規定される範囲となっている。従って、本構成によれば、第１サイドガイド１０１が流体Ｆの噴射方向に対して十分な範囲とされるので、冷却水Ｗを効果的に排出することができるとともに、サイドガイド部１００として鋼帯１の蛇行を抑制できる。

また、本実施形態に係る熱延鋼帯の製造装置１０では、所定の角度αは、上記数式（１）で求められる。上記数式（１）は、冷却水Ｗの運動量ｐ１及び流体Ｆの運動量ｐ２を考慮した式である。従って、本構成によれば、所定の角度αが、冷却水Ｗ及び流体Ｆの運動量との関係で適切な範囲に設定されるので、冷却水Ｗを効果的に排出することができるとともに、サイドガイド部１００として鋼帯１の蛇行を抑制できる。

すなわち、鋼帯１上に滞留する冷却水Ｗが流体Ｆによって水切りされる際、冷却水Ｗの移動方向が変化する。換言すれば、冷却水Ｗは水切りされることにより、冷却水Ｗの運動量と流体Ｆの運動量とが合成された運動量の向きに、冷却水Ｗの移動方向の範囲が広がる。本実施形態に係る熱延鋼帯の製造装置１０では、所定の角度αで規定される範囲に第１サイドガイド１０１が配置されているので、移動方向が変化した冷却水Ｗを効果的に排出できる。

＜第２の実施形態＞
次に、図８及び図９を参照しながら、本発明の第２の実施形態に係る熱延鋼帯の製造装置１０について説明する。上記第１実施形態に係る熱延鋼帯の製造装置１０では、第１サイドガイド１０１は、鉛直方向に対して傾斜している形態を挙げて説明したが、本第２実施形態に係る第１サイドガイド１０１Ａは、鉛直方向だけではなく、鋼帯１を平面視したときに第１サイドガイド１０１Ａの全体が搬送方向ＴＤに対して傾斜している。なお、本第２実施形態の説明において、上記第１実施形態と共通する構成の説明は省略する。

図８に示すように、本第２実施形態に係る第１サイドガイド１０１Ａは、鋼帯１の搬送方向ＴＤの上流に行くほど搬送方向ＴＤに対して鋼帯１から離隔する方向に傾斜している。換言すれば、第１サイドガイド１０１Ａと搬送ロール１８の軸方向端部１８ａとの間隔は、搬送方向ＴＤの上流に行くほど広くなっている。また、第１サイドガイド１０１Ａの上端縁１１１の下流側端部１１１Ａは、第２サイドガイド１０２の上流側端部１０２ａ以外の部位と搬送方向ＴＤにおいて延長線上にあるように配置されている。

第１サイドガイド１０１Ａの搬送方向ＴＤに対する角度βは、特に限定されず、第１サイドガイド１０１Ａによる冷却水Ｗの排出を実現でき、かつ鋼帯１の蛇行を抑制するという趣旨を逸脱しない範囲で設定される。例えば、角度βは、冷却水Ｗの排出に関する流体シミュレーション結果、又は実機を用いた試験結果に基づいて設定される。

また、第１サイドガイド１０１Ａは、鉛直方向の下方に行くほど鉛直方向に対して鋼帯１から離隔する方向に傾斜している。さらに、第１サイドガイド１０１Ａは、水切りノズル１６ａに対して対向する位置に設けられている。ここで、対向する位置とは、水切りノズル１６ａから噴射される流体Ｆの噴射方向から所定の角度の範囲を含んだ位置である。所定の角度αは、上記数式（１）を用いて求められる。

図９に示すように、冷却水Ｗは、水切りノズル１６ａから噴射される流体Ｆによって水切りされる。具体的には、冷却水Ｗは、流体Ｆの噴射によって、鋼帯１の板幅方向ＷＤの端部に向かって移動する。さらに、冷却水Ｗの一部は、第１サイドガイド１０１Ａに衝突する。第１サイドガイド１０１Ａは、鋼帯１の搬送方向ＴＤの上流に行くほど、搬送方向ＴＤに対して鋼帯１から離隔する方向に傾斜している。従って、第１サイドガイド１０１Ａに衝突した冷却水Ｗの一部は、搬送方向ＴＤの上流側に移動方向が変化する（図中矢印Ｂ参照）。すなわち、冷却水Ｗは、第１サイドガイド１０１Ａに衝突した後、その一部が搬送方向ＴＤの上流側に向かって排出される。このように、冷却水Ｗは、鋼帯１の表面上から排出される。

また、第１サイドガイド１０１Ａは、鉛直方向の下方に行くほど、鉛直方向に対して鋼帯１から離隔する方向に傾斜している。従って、第１サイドガイド１０１Ａに衝突した冷却水Ｗの一部は、鉛直方向の下方に移動方向が変化する（図中矢印Ａ参照）。すなわち、冷却水Ｗは、第１サイドガイド１０１Ａに衝突した後、その一部が鉛直方向の下方に排出される。このように、冷却水Ｗは、鋼帯１の表面上から排出される。

以上説明したように、本第２実施形態に係る熱延鋼帯の製造装置１０では、第１サイドガイド１０１Ａは、鋼帯１の搬送方向ＴＤの上流に行くほど搬送方向ＴＤに対して鋼帯１から離隔する方向に傾斜している。従って、本構成によれば、流体Ｆが噴射されることで水切りされた冷却水Ｗの一部が、鋼帯１の平面視において、第１サイドガイド１０１Ａに対して９０度より大きい角度で衝突することが実現される。すなわち、第１サイドガイド１０１Ａにおいて、冷却水Ｗの第１サイドガイド１０１Ａに対する衝突角度が、９０度よりも大きい角度となる領域が存在する。これにより、第１サイドガイド１０１Ａに衝突した後、冷却水Ｗの一部は、搬送方向ＴＤの上流側に向かって排出される。このため、冷却水Ｗが鋼帯１の表面上に戻ることが抑制される。この結果、鋼帯１の表面上に滞留している冷却水Ｗに対して、より効果的な水切りが実現される。

また、本第２実施形態に係る第１サイドガイド１０１Ａは、鉛直方向の下方に行くほど、鉛直方向に対して鋼帯１から離隔する方向に傾斜している。従って、本構成によれば、流体Ｆが噴射されることで水切りされた冷却水Ｗが、第１サイドガイド１０１Ａに衝突した後、その一部が鉛直方向の下方に排出される。この結果、鋼帯１の表面上に滞留している冷却水Ｗに対して、より効果的な水切りが実現される。

このように本第２実施形態に係る第１サイドガイド１０１Ａでは、冷却水Ｗの一部が、鋼帯１の平面視において、第１サイドガイド１０１Ａに対して９０度より大きい角度で衝突することが実現される。一方、冷却水Ｗの一部が、第１サイドガイド１０１Ａに対して９０度以下の角度で衝突する場合でも、第１サイドガイド１０１Ａが鉛直方向に対して傾斜しているので、冷却水Ｗの一部は、鉛直方向の下方に排出される。従って、本構成によれば、第１サイドガイド１０１Ａの搬送方向ＴＤに対する角度βが十分に取れない配置であっても、冷却水Ｗが鋼帯１の表面上に戻ることが抑制され、より効果的な水切りが実現される。

＜第３の実施形態＞
次に、図１０及び図１１を参照しながら、本発明の第３の実施形態に係る熱延鋼帯の製造装置１０について説明する。上記第１実施形態に係る熱延鋼帯の製造装置１０では、第１サイドガイド１０１Ｂの全体が、鉛直方向に対して傾斜している形態を挙げて説明したが、本第３実施形態に係る第１サイドガイド１０１Ｂでは、搬送方向ＴＤにおける上流側の部分が、鉛直方向に対して傾斜している。なお、本第３実施形態の説明において、上記第１実施形態と共通する構成の説明は省略する。

図１０に示すように、第１サイドガイド１０１Ｂは、搬送方向ＴＤの上流側において、鉛直方向の下方に行くほど、鋼帯１から離隔する方向に傾斜している。一方、第１サイドガイド１０１Ｂは、搬送方向ＴＤの下流側において、鉛直方向に沿っている。換言すれば、第１サイドガイド１０１Ｂの上端縁１１１は、搬送方向ＴＤに沿っている。一方、第１サイドガイド１０１Ｂの下端縁１１３は、搬送方向ＴＤの上流側において、鋼帯１から離隔する方向に傾斜している。

すなわち、図１１に示すように、第１サイドガイド１０１Ｂは、搬送方向ＴＤの上流側から下流側にかけて、鉛直方向に対して傾斜した部位が、次第に鉛直方向に沿った部位に変化するように、ねじれた形状を有している。換言すれば、第１サイドガイド１０１Ｂは、搬送方向ＴＤの下流側端縁１２１は鉛直方向に沿っており、上流側端縁１２３は鉛直方向下側が開き、かつ下流側端縁１２１と上流側端縁１２３の２辺を曲面で繋げたねじり形状ともいえる。なお、「第１サイドガイド１０１Ｂの上流側において」とは、第１サイドガイド１０１Ｂの下流側端縁１２１を除く領域を指す。すなわち、図１１に示すように、第１サイドガイド１０１Ｂの下流側端縁１２１のみが鉛直方向に沿っており、下流側端縁１２１以外の領域が傾斜している態様を含み、さらに、下流側端縁１２１から搬送方向ＴＤにおける所定範囲の領域が鉛直方向に沿っており、それ以外の領域が傾斜している態様も含む。なお、第１サイドガイド１０１Ｂのねじれの度合いを、第１サイドガイド１０１Ｂを平面視したときの上端縁１１１と下端縁１１３との距離Ｄ（図１０参照）とする。この場合、距離Ｄは、第１サイドガイド１０１Ｂによる冷却水Ｗの排出を実現でき、かつ鋼帯１の蛇行を抑制するという趣旨を逸脱しない範囲で設定される。

以上説明したように、本第３実施形態に係る熱延鋼帯の製造装置１０では、第１サイドガイド１０１Ｂの上流側が鉛直方向の下方に行くほど鋼帯１から離隔する方向に傾斜しており、かつ下流側が鉛直方向に沿っている。これにより、流体Ｆが噴射されることで水切りされた冷却水Ｗが、第１サイドガイド１０１Ｂに衝突した後、その大部分が鉛直方向の下方に排出される（図１１中矢印Ａ参照）。この結果、鋼帯１の表面上に滞留している冷却水Ｗに対して、より効果的な水切りが実現される。

また、本第３実施形態に係る第１サイドガイド１０１Ｂは、下流側が鉛直方向に沿っている。また、第１サイドガイド１０１Ｂの搬送方向ＴＤの下流側には、第２サイドガイド１０２が設けられている。第２サイドガイド１０２は、鉛直方向に沿って配置されている。これにより、第１サイドガイド１０１Ｂと第２サイドガイド１０２との間で設置角度の差が低減されるので、鋼帯１の蛇行が生じても、第１サイドガイド１０１Ｂと第２サイドガイド１０２との間に鋼帯１が引っ掛かる現象（すなわち、鋼帯１の噛み込み）が生じにくくなる。

（変形例）
なお、上記第３実施形態では、第１サイドガイド１０１Ｂの上端縁１１１は搬送方向ＴＤに沿っており、下端縁１１３は、搬送方向ＴＤに対して傾斜している形態例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。変形例に係る第１サイドガイド１０１Ｃは、第１サイドガイド１０１Ｃの全体が搬送方向ＴＤに対して傾斜して配置されている。

図１２に示すように、第１サイドガイド１０１Ｃの全体が、搬送方向ＴＤの上流側において、鉛直方向の下方に行くほど、鋼帯１から離隔する方向に角度βで傾斜して配置されている。換言すれば、第１サイドガイド１０１Ｃと搬送ロール１８の軸方向端部１８ａとの間隔は、搬送方向ＴＤの上流に行くほど広くなっている。

第１サイドガイド１０１Ｃは、搬送方向ＴＤの上流側において、鉛直方向の下方に行くほど、鋼帯１から離隔する方向に傾斜している。一方、第１サイドガイド１０１Ｃは、搬送方向ＴＤの下流側において、鉛直方向に沿っている。換言すれば、第１サイドガイド１０１Ｃの上端縁１１１は、搬送方向ＴＤに対して角度βで傾斜している。一方、第１サイドガイド１０１Ｃの下端縁１１３は、搬送方向ＴＤの上流側において、上端縁１１１よりもさらに鋼帯１から離隔する方向に傾斜している。すなわち、図１３に示すように、第１サイドガイド１０１Ｃは、搬送方向ＴＤの上流側から下流側にかけて、鉛直方向に対して傾斜した部位が鉛直方向に沿った部位となるように、ねじれた形状を有している。なお、第１サイドガイド１０１Ｃのねじれの度合いを、第１サイドガイド１０１Ｃを平面視したときの上端縁１１１と下端縁１１３との距離Ｄ（図１２参照）とする。この場合、距離Ｄは、第１サイドガイド１０１Ｃによる冷却水Ｗの排出を実現でき、かつ鋼帯１の蛇行を抑制するという趣旨を逸脱しない範囲で設定される。例えば、距離Ｄは、角度βが大きくなるに従って小さくなるように、冷却水Ｗの排出に関する流体シミュレーション結果、又は実機を用いた試験結果に基づいて設定される。

以上説明したように、本変形例によれば、上記第３実施形態の第１サイドガイド１０１Ｂと同様な効果が得られるとともに、上記第２実施形態の第１サイドガイド１０１Ａと同様な効果が得られる。

なお、本第３実施形態及び変形例では、第１サイドガイド１０１Ｂ及び１０１Ｃが、曲面状にねじれている形態例を挙げて説明したが、本開示の技術は、これに限定されない。第１サイドガイド１０１Ｂ及び１０１Ｃは、上流側において鉛直方向に対して傾斜し、下流側において鉛直方向に沿っていればよく、平面と曲面とを組み合わせたり、平面を繋ぎ合わせたりすることでねじれ形状を実現してもよい。

本発明に係る熱延鋼帯の製造装置１０及び熱延鋼帯の製造方法について性能を評価するため、流体シミュレーションを用いて、冷却水Ｗの排出挙動を調べた。具体的には、シミュレーション結果に基づいて、水切りが行われた後に、鋼帯１の表面上に滞留している水量を算出した。

比較例１は、冷却水Ｗの水切りを行わない場合とした。図１４に示すように、比較例１において、鋼帯１の表面上に滞留している水量（以下、板上水量と称する）は、５０２（Ｌ／ｍｉｎ）であった。比較例２は、水切りを行い、かつ第２サイドガイド１０２のみでサイドガイド部１００が構成された場合とした。比較例２では、板上水量は、２２（Ｌ／ｍｉｎ）であった。比較例３は、水切りを行い、かつ第１サイドガイド１０１が、搬送方向に対してのみ傾斜している場合とした。比較例３では、板上水量は、１４（Ｌ／ｍｉｎ）であった。

一方、実施例１は、水切りを行い、かつ第１サイドガイド１０１が、鉛直方向に対して傾斜している構成とした。図１４に示すように、実施例１では、板上水量は、１０（Ｌ／ｍｉｎ）であった。実施例２は、水切りを行い、かつ第１サイドガイド１０１が、鉛直方向に対して傾斜し、かつ搬送方向に対して傾斜している構成とした。図１４に示すように、実施例２では、板上水量は、８（Ｌ／ｍｉｎ）であった。このように本実施形態に係る熱延鋼帯の製造装置１０では、第１サイドガイド１０１を備えることにより、板上水量が低減できることから、水切りによって冷却水Ｗが効果的に排出できることが示された。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は応用例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態において、水切りノズル１６ａが板幅方向ＷＤの両側に設けられ、鋼帯１上の冷却水Ｗに対して板幅方向ＷＤの両側から水切りが行われる例を示したが、本発明は、かかる例に限定されない。例えば、図１５に示すように、水切りノズル１６ａが板幅方向ＷＤの一方に設けられ、冷却水Ｗに対して板幅方向ＷＤの片側から水切りが行われる態様であってもよい。この場合、水切りが開始される位置は、一例として水切り水が鋼帯１に噴射される範囲の水切りノズル１６ａ側（例えば、鋼帯１の板幅方向ＷＤにおける水切りノズル１６ａ側の端部近傍）である。

また、上記実施形態において、サイドガイド部１００が、第２サイドガイド１０２を含んだ例を示したが、本発明は、かかる例に限定されない。本発明に係るサイドガイド部１００は、水切りノズル１６ａに対向する位置に第１サイドガイド１０１を有していればよく、その他の領域のガイド部材の形状は、例えば、長手方向が搬送方向ＴＤに沿って配置された平板状の長板であってもよい。

１ 熱延鋼帯
１０ 熱延鋼帯の製造装置
１４ 仕上圧延機
１４ａ 仕上圧延ロール
１５ 冷却装置
１６ 水切り装置
１６ａ 水切りノズル（噴射部）
１７ 巻取装置
１８ 搬送ロール
１８ａ 軸方向端部
１９ サイドガイド
１００ サイドガイド部
１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ 第１サイドガイド（サイドガイド）
１０２ 第２サイドガイド
１１１ 上端縁
１１３ 下端縁
１２１ 下流側端縁
１２３ 上流側端縁
α 角度
β 角度
Ｆ 流体
Ｌ１ 仮想直線
Ｌ２ 仮想直線
ＳＴ１０ ステップ
ＳＴ１２ ステップ
Ｗ 冷却水
ＴＤ 搬送方向
ＷＤ 板幅方向

Claims (6)

1. 熱間圧延された鋼帯に対して使用された冷却水を水切りするための流体を噴射する噴射部と、
   前記鋼帯の板幅方向において前記噴射部と対向する位置に設けられ、かつ鉛直方向の下方に行くほど、前記鉛直方向に対して前記鋼帯から離隔する方向に傾斜しているサイドガイドと、を備える
   熱延鋼帯の製造装置。
2. 前記対向する位置は、前記流体の噴射方向から所定の角度の範囲を含む位置である
   請求項１に記載の熱延鋼帯の製造装置。
3. 前記所定の角度は、下記式（１）で求められる
   請求項２に記載の熱延鋼帯の製造装置。
   α＝ａｒｃｔａｎ(ｐ１／ｐ２）・・・（１）
   ここで、α：所定の角度
   ｐ１：前記鋼帯とともに移動する冷却水の運動量
   ｐ２：前記流体の運動量
4. 前記サイドガイドは、前記鋼帯の搬送方向の上流に行くほど前記搬送方向に対して前記鋼帯から離隔する方向に傾斜している
   請求項１から請求項３の何れか一項に記載の熱延鋼帯の製造装置。
5. 前記サイドガイドは、前記鋼帯の搬送方向の上流側において、前記鉛直方向の下方に行くほど前記鋼帯から離隔する方向に傾斜し、前記搬送方向の下流側において、前記鉛直方向に沿っている
   請求項１から請求項４の何れか一項に記載の熱延鋼帯の製造装置。
6. 熱間圧延された鋼帯に対して使用された冷却水を水切りするための流体を噴射すること、及び、
   前記流体が噴射された位置と前記鋼帯の板幅方向において対向する位置に設けられ、かつ鉛直方向に対して下方に行くほど、前記鋼帯から離隔する方向に傾斜しているサイドガイドを介して前記冷却水を排出すること、
   を含む熱延鋼帯の製造方法。

Images