JP2607340B2 - 水冷用ノズルの冷却水噴射状況診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、製鉄工場にお
ける厚板加速冷却ラインや熱間圧延材冷却ラインにおい
て高温の板材を冷却する水冷用ノズルから噴射される冷
却水の噴射状況を正確に把握することを可能ならしめる
ようにした水冷用ノズルの冷却水噴射状況診断装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、製鉄工場では熱間圧延直後の熱
間圧延鋼材に多量の冷却水を噴射してこれを加速冷却
し、通常のＦｅ−Ｃ系の材質で合金鋼の引張強度に負け
ない引張強度を有する製品鋼板を製造しているが、この
製品鋼板の引張強度は熱間圧延鋼材の冷却速度、冷却履
歴によって決まってしまうために、熱間圧延鋼材の冷却
の良否は圧延製品の品質にとって極めて重要である。

【０００３】以下、熱間圧延鋼材を冷却する冷却ライン
を、その模式的構成説明斜視図の図３を参照しながら説
明すると、これは、熱間圧延鋼材ｗを搬送する搬送ライ
ンの搬送ローラ１０と搬送ローラ１０との間に、上方に
冷却水を噴射する複数の下部水冷用ノズル１１ｄを備え
た下部ノズルヘッダ１２がこれら搬送ローラ１０と平行
に配設され、さらに熱間圧延鋼材ｗの上方にも、下方に
冷却水を噴射する複数の上部水冷用ノズル１１ｕを備え
た上部ノズルヘッダ１３が、これら搬送ローラ１０と平
行に配設されている。従って、搬送ローラ１０で搬送さ
れる熱間圧延鋼材ｗの上・下面のそれぞれに、上部水冷
用ノズル１１ｕおよび下部水冷用ノズル１１ｄからそれ
ぞれ所定量の冷却水が噴射され、熱間圧延鋼材ｗが冷却
される。

【０００４】ところで、上・下部ノズルヘッダ１３，１
２は設備によっても異なるが、例えば、長さが４〜５
ｍ、また熱間圧延鋼材ｗの搬送方向の配設範囲は１５〜
２０ｍにも及び、上・下部水冷用ノズル１１ｕ、１１ｄ
の総数は数千にも達している。また、上部ノズルヘッダ
１３は、その断面構成説明図の図４に示すように、その
長さ方向の水圧分布を一定に保持して逆Ｕの字状の上部
水冷用ノズル１１ｕから噴射される冷却水が、全て同等
の圧力で噴射されるように２重管構造になっているが、
上部ノズルヘッダ１３内の冷却水の流速が低速であるた
めに冷却水に混入しているダスト等が沈降し易く、上部
水冷用ノズル１１ｕが詰まりし易い。さらに、上・下部
ノズルヘッダ１２，１３への給水配管系統図の図５に示
すように、供給元管１４に介装されている流量調節弁１
５を調整して、供給元管１４からそれぞれのノズルヘッ
ダに冷却水を分配する分岐管１６に冷却水を供給する構
成のため上・下部ノズルヘッダ１２，１３同士の間に圧
力差が生じ易い。そして、上・下部水冷用ノズルのうち
の何れかが詰まると、詰まっていない水冷用ノズルか
ら、より多量の冷却水が噴射される一方、詰まりで抵抗
が増した水冷用ノズルの詰まり程度が一層加速される。

【０００５】そのため、噴射される冷却水量のアンバラ
ンスにより冷却むらが生じ、熱間圧延鋼材ｗに所定の引
張強度が得られなくなるだけでなく、例えば、厚板材で
は冷却むらにより条切り加工後に反る等の品質上の問題
が生じている。以上説明したような水冷用ノズルの詰ま
り具合については、冷却ライン停止時の非圧延中や非冷
却中に作業者等が目視で点検して判断しており、不完全
であると共に非能率であるため、優れた水冷用ノズルの
詰まり検出方法の開発が望まれていた。

【０００６】ところで、特開昭５５−１０９５５１号公
報（オランダ国）にて、スプレーの噴霧の状況をピエゾ
型の振動検出素子を用いて検出する技術が開示されてい
る。しかしながら、このような技術は、連続鋳造におけ
る鋳片の水冷用ノズルを対象にしており、圧延ラインに
おける水冷用ノズルに適用するには不適当である。ピエ
ゾ型の振動検出素子の圧延ラインへの適用が不適当であ
るということは、連続鋳造における鋳片の水冷用ノズル
と鋳片の間の間隔が１０〜２０mm程度であるのに対し
て、圧延ラインの場合には水冷用ノズルと鋼板の間の間
隔が１〜２ｍあり、さらに両者の間には水冷用ノズルの
配設数の相違がある他、噴射水の噴射状況の相違があ
り、これらの相違に基づくものと理解することができ
る。つまり、圧延ラインの水冷用ノズル１１から噴射さ
れる冷却水の噴射圧をピエゾ型の振動検出素子によって
検出すると、振動検出素子による検出波形説明図の図６
ａに示すように、波形の振幅が大きく、噴射される冷却
水の量的変化に対応する変化を明確に検出することがで
きない。

【０００７】本願出願人は、水冷用ノズルから噴射され
る冷却水の噴射圧を静電容量型の圧力検出センサにより
検出すると、圧力検出センサによる検出波形説明図の図
６ｂに示すように波形の振幅が小さく、冷却水流の量的
変化に極めて良く対応しており、その変化を確実に検出
し得ることを知見した。そこで、本願出願人は、特願平
３−１５３１７５号において、模式的斜視図の図７ａ
と、系統ブロック図の図７ｂとに示すような水冷用ノズ
ルの詰まり検出装置を提案した。この水冷用ノズルの詰
まり検出装置は、キャリヤ板１に冷却水用ノズルから噴
射される冷却水を直接受ける圧力検出センサ２ａが配列
されてなるセンサユニット２を搭載する一方、センサユ
ニット２から離れた位置に圧力検出センサ２ａからの出
力信号を記録する記録装置３を、また、記録装置３に必
要な電力を供給する電源ユニット４をそれぞれ搭載し、
ＩＣカード３ｄで記録したデータをパソコン５で処理し
て、水冷用ノズルから噴射される冷却水の噴射状況を、
自動的に診断するようにしたものである。

【０００８】さらに、これと同時に、模式的斜視図の図
８に示すような水冷用ノズルの詰まり検出装置も提案し
た。その概要は、キャリヤ板１に冷却水用ノズルから噴
射される冷却水を直接受ける圧力検出センサ２ａが配列
されてなるセンサユニット２を搭載する一方、このセン
サユニット２から離れた位置に圧力検出センサ２ａから
の出力信号を記録する記録装置３を搭載し、この記録装
置３に組込まれている無線送信器からアンテナ３ｅを介
して、冷却水の水圧データを受信器に発信して、これを
リアルタイムで処理するようにしたものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本願出願人が出願した
上記水冷用ノズルの詰まり検出装置は、それなりに有用
であるが、上記のとおり、冷却水用ノズルから噴射され
る冷却水を圧力検出センサにより直に受ける構成であ
る。ところが、冷却水は必ずしも一定温度ではなく、そ
の温度が変化する。従って、圧力検出センサが冷却水の
温度影響を受け、その出力に温度ドリフトが生じてしま
い、冷却水用ノズルから噴射される冷却水の噴射状況の
診断に悪影響を及ぼしている。さらに、センサユニット
に配列される圧力検出センサのピッチは、水冷用ノズル
のピッチに合わせて配列されている。圧力検出センサの
ピッチと水冷用ノズルのピッチとを合わせるのが困難で
あるばかりでなく、例え、それらのピッチが合っていて
も搬送ローラによる水冷用ノズルの詰まり検出装置の搬
送に際して、これが搬送ローラの長手方向に位置ずれす
るので、冷却水の噴射状況の良否を正確に診断すること
ができなくなる。

【００１０】従って、本発明の目的とするところは、水
冷用ノズルから噴射される冷却水の温度影響を受けるこ
とがなく、しかも、搬送ローラによる搬送に際してずれ
たりしても、水冷用ノズルから噴射される冷却水の噴射
状況を確実に把握することを可能ならしめる水冷用ノズ
ルの冷却水噴射状況診断装置を提供するにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、水冷用ノズル
から噴射される冷却水を圧力検出センサで受けずに他の
手段で受け、そして、このときの冷却水の噴射圧を作用
力として間接的に圧力検出センサに伝える一方、冷却水
をを受ける他の手段の受圧面を広くすれば、上記課題を
解決し得ると考えてなしたものであって、従って、本発
明に係る水冷用ノズルの冷却水噴射状況診断装置が採用
した主たる手段の特徴とするところは、熱間圧延板材を
搬送する搬送ローラで搬送され、複数の水冷用ノズルか
ら噴射される冷却水の水冷帯に通されるキャリヤ板と、
該キャリヤ板に搭載され、垂直な作用力伝達棒を昇降可
能に支持する収容箱と、該収容箱に収容され、上記作用
力伝達棒を上方に押上げる弾発体および該作用力伝達棒
の下降に基づく押圧力に応じて電気的な出力信号を出力
する圧力検出センサと、上記作用力伝達棒の上端部に固
着され、上記水冷用ノズルから噴射される冷却水を受け
る上記圧力検出センサの上面より広い受圧面を有する受
圧板と、上記圧力検出センサからの出力信号が入力さ
れ、該出力信号を処理する信号処理装置とからなるとこ
ろにある。

【００１２】

【作用】本発明に係る上記構成の水冷用ノズルの冷却水
噴射状況診断装置によれば、水冷用ノズルから噴射され
る冷却水が圧力検出センサの上面より広い受圧面を有す
る受圧板で受けられ、冷却水の噴射圧により弾発体の弾
発力に抗して作用力伝達棒が押下げられ、押下げ力に応
じて圧力検出センサが押圧される。そして、押圧力に応
じた電気的な出力信号が圧力検出センサから出力され、
この出力信号が信号処理装置で処理されるが、圧力検出
センサが収容箱に収容されているので、従来のように、
この圧力検出センサには冷却水が直接当ることがなく、
また、受圧板の受圧面が圧力検出センサの上面より広い
ので、従来より広範囲の冷却水を受けることができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例に係る水冷用ノズルの
冷却水噴射状況診断装置を、その側面図の図１ａと、そ
の平面図の図１ｂと、図１ａのＡ部詳細断面図の図２と
を参照しながら説明すると、図１に示す符号１は、矩形
状のキャリア板であって、このキャリア板１には、この
キャリア板１を搬送する搬送ローラ１０の上方に設けら
れ水冷用ノズル１１から下方に向かって噴射される冷却
水を受けると共に、冷却水の噴射状況に応じて電気的な
出力信号を出力する、複数の後述する構成になる水量測
定ユニット２が、このキャリア板１の搬送方向と直交す
る方向に配列されている。

【００１４】また、キャリア板１の上記水量測定ユニッ
ト２の搭載位置から外れた位置、つまり、図１ａ，ｂに
おける左側には、水量測定ユニット２から出力された出
力信号を増幅する増幅器３ａと、この増幅器３ａにより
増幅された出力信号を処理して、上記水冷用ノズル１１
から噴射される冷却水の噴射状況データを得るマイクロ
コンピュータ３ｂとからなる信号処理装置３が搭載され
ている。勿論、図示省略しているが、従来と同様に、こ
の信号処理装置３に必要な電力を供給する電源ユニット
も搭載されている。この信号処理装置３は、図７ｂに基
づいて説明した従来例に係るものと同等であって、その
相違するところは増幅器３ａがこの信号処理装置３内に
組込まれているところにある。

【００１５】水量測定ユニット２は、図２に示すように
構成されている。即ち、キャリヤ板１に収容箱２ａが搭
載され、収容箱２ａの上下方向の中央付近には周知の静
電容量型の圧力検出センサ２ｂが収容されている。ま
た、収容箱２ａの一側面には、垂直方向に自在に摺動す
るスライド板２ｃが組込まれている。そして、スライド
板２ｃの収容箱２ａの内側の側面には、上記圧力検出セ
ンサ２ｂの上面に当接してこの圧力検出センサ２ｂを押
圧する押圧用突起２ｅが設けられると共に、圧力検出セ
ンサ２ｂを挟む両側位置に設けた弾発体であるコイルば
ね２ｆ，２ｆで弾発支持されてなる第１作用力伝達板１
ｄの一端が固着される一方、収容箱２ａの外側の側面に
は、先端に圧力検出センサ２ｂの上側面より広い受圧面
を有する受圧板２ｇの中央位置を支持する垂直な作用力
伝達棒２ｈの下端が固着される水平な第２作用力伝達板
２ｉの一端が固着されてなる構成になっている。なお、
上記第１，２作用力伝達板２ｄ，２ｉ、作用力伝達棒２
ｈ、あるいは受圧板２ｇは、高剛性であって、しかも、
熱伝導率の低い材質で形成する必要があるので、例え
ば、それらの材質としてはステンレス鋼が好ましい。ま
た、受圧板２ｇの受圧面には冷却水のはじきを良くする
ための塗料等が塗布されている。

【００１６】以下、上記構成になる水冷用ノズルの冷却
水噴射状況診断装置の作用態様を説明すると、冷却水噴
射状況診断装置が搬送ローラ１０により搬送されて冷却
帯に至ると、水冷用ノズル１１から噴射されている冷却
水が夫々の受圧板２ｇに当たり続ける。さすれば、夫々
の受圧板２ｇに冷却水の噴射圧力による下向きの作用力
が作用して、この作用力は作用力伝達棒２ｈ、第２作用
力伝達板２ｉを介してスライド板２ｃを押下げる。

【００１７】このスライド板２ｃには、上記のとおり、
当接して圧力検出センサ２ｂを押圧する押圧用突起２ｅ
が設けられているので、この押圧用突起２ｅによって圧
力検出センサ２ｂが押圧され、この圧力検出センサ２ｂ
から押圧力に応じた電気的な出力信号が発生する。この
出力信号は信号処理装置３に入力されるが、この信号処
理装置３内において、夫々増幅器３ａで増幅された後に
マイクロコンピュータ３ｂにより従来と同様に処理され
て、冷却水噴射状況を判断するためのデータに加工され
る。

【００１８】この場合、上記のとおり、各水冷用ノズル
１１から噴射される冷却水が受圧板２ｇによって受けら
れ、従来のように、この圧力検出センサ２ｂは収容箱２
ａに収容されていて冷却水が直接当ることがないので、
圧力検出センサ２ｂには冷却水の温度変化に基づく温度
ドリフトが生じなくなる。一方、受圧板２ｇの受圧面が
圧力検出センサ２ｂの上面より広く、従来より広範囲の
冷却水を受けることができるので、例え、水冷用ノズル
１１と受圧板２ｇとのピッチが相違していても、搬送ロ
ーラ１０による搬送に際して冷却水噴射状況診断装置が
搬送ローラ１０の長手方向に位置ずれしても、受圧板２
ｇによって確実に冷却水を受けることができ、しかも、
コイルばね２ｆ，２ｆを変更することによって容易に圧
力検出センサ２ｂの出力を調整することができる。

【００１９】このように、圧力検出センサ２ｂが温度影
響を受けないので出力信号に温度ドリフトが生じること
がなく、しかも、水冷ノズル１１から噴射される冷却水
が確実に受けられるので、冷却水噴射状況を正しく診断
することが可能になる結果、図示しない熱処理鋼板を効
果的に冷却することが可能になり、圧延製品の品質の維
持・向上に対して多大に寄与することができる。

【００２０】なお、以上では、受圧板２ｇで受けた冷却
水による作用力をスライド板２ｃを介して圧力検出セン
サ２ｂを押圧する構成になる水量測定ユニット２の例を
説明したが、例えば、収容箱２ａの天井板の中央に貫通
孔を設け、これにガイド孔を有するボスを固着すると共
に、ガイド孔に、先端に受圧板が固着されてなる作用力
伝達棒を摺動可能に嵌合する。そして、コイルばねで支
持れ、圧力検出センサを押圧する押圧用突起を有する作
用力伝達板を、上記作用力伝達棒の下端で押圧する構成
にすることも可能である。

【００２１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係る水冷
用ノズルの冷却水噴射状況診断装置によれば、圧力検出
センサが収容箱に収容されていて、この収容箱の外側に
設けた受圧板によって水冷用ノズルから噴射される冷却
水が受けられる一方、受圧板の受圧面が圧力検出センサ
の上面より広いので、従来のように、この圧力検出セン
サには冷却水が直接当ることがなく、また、従来より広
範囲の冷却水を受けることができる。そのため、従来の
ように、圧力検出センサが冷却水の温度影響を受けてそ
の出力に温度ドリフトが生じることもなくなり、また、
搬送ローラによる水冷用ノズルの詰まり検出装置の搬送
に際して、この詰まり検出装置が搬送ローラの長手方向
に位置ずれしても、冷却水の噴射状況を正確に診断する
データが得られるので、熱処理鋼板を効果的に冷却する
ことが可能になり、圧延製品の品質の維持・向上に対し
て極めて多大な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１ａは本発明の実施例に係る水冷用ノズルの
冷却水噴射状況診断装置の側面図、図１ｂは本発明の実
施例に係る水冷用ノズルの冷却水噴射状況診断装置の平
面図である。

【図２】図１ａのＡ部詳細断面図である。

【図３】熱間圧延鋼材を冷却する冷却ラインの模式的構
成説明斜視図である。

【図４】上部ノズルヘッダの断面構成説明図である。

【図５】上・下部ノズルヘッダへの給水配管系統図であ
る。

【図６】図６ａは従来例に係る振動検出素子による検出
波形説明図、図６ｂは圧力検出センサによる検出波形説
明図である。

【図７】図７ａは従来例に係る水冷用ノズルの詰まり検
出装置の模式的斜視図、図７ｂはその系統ブロック図で
ある。

【図８】他の従来例に係る水冷用ノズルの詰まり検出装
置の模式的斜視図である。

【符号の説明】

１…キャリヤ板 ２…水量測定ユニット、２ａ…収容箱、２ｂ…圧力検出
センサ、２ｃ…スライド板、２ｄ…第１作用力伝達板、
２ｅ…押圧用突起、２ｆ…コイルばね、２ｇ…受圧板、
２ｈ…作用力伝達棒、２ｉ…第２作用力伝達板 ３…信号処理装置、３ａ…増幅器、３ｂ…マイクロコン
ピュータ １０…搬送ローラ １１…水冷用ノズル

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱間圧延板材を搬送する搬送ローラで搬
   送され、複数の水冷用ノズルから噴射される冷却水の水
   冷帯に通されるキャリヤ板と、該キャリヤ板に搭載さ
   れ、垂直な作用力伝達棒を昇降可能に支持する収容箱
   と、該収容箱に収容され、上記作用力伝達棒を上方に押
   上げる弾発体および該作用力伝達棒の下降に基づく押圧
   力に応じて電気的な出力信号を出力する圧力検出センサ
   と、上記作用力伝達棒の上端部に固着され、上記水冷用
   ノズルから噴射される冷却水を受ける上記圧力検出セン
   サの上面より広い受圧面を有する受圧板と、上記圧力検
   出センサからの出力信号が入力され、該出力信号を処理
   する信号処理装置とからなることを特徴とする水冷用ノ
   ズルの冷却水噴射状況診断装置。