JP2720656B2

JP2720656B2 - 熱延薄スケール鋼板の製造装置と方法

Info

Publication number: JP2720656B2
Application number: JP3258081A
Authority: JP
Inventors: 浩一坂本; 光岡田; 行雄松田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-10-04
Filing date: 1991-10-04
Publication date: 1998-03-04
Anticipated expiration: 2013-03-04
Also published as: JPH0596319A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱延薄スケール鋼板の
製造装置および方法、特に熱延薄スケール鋼板を製造す
る際に均一冷却および冷却速度制御範囲の拡大を実現す
る冷却装置を備えた熱延薄スケール鋼板の製造装置およ
び方法である。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来の熱延鋼板の製造装置の概
略説明図であり、熱間圧延機70を出た鋼板72はテーブル
ローラ74上を走行しながら冷却帯76を通過する際に水冷
ノズル78などの冷却手段でもって冷却され、次いでピン
チロール80を経て巻取機82によって巻取られる。熱間圧
延機70の出側直後に設けられた計測器83によって鋼板温
度等が計測され、それらにもとずいて冷却強さが決定さ
れる。

【０００３】このような従来装置によれば、熱延鋼板72
はテーブルローラ74上を走行時大気に曝されているので
鋼板表面に酸化スケールが発生する。特に900 〜1000℃
で圧延された鋼板ではスケールが10μm と厚く発生す
る。また、鋼板の先端部は通板性を良くするために冷却
を制限しているので、スケールはさらに厚くなる。

【０００４】さらに、冷却帯での冷却は冷却水がいずれ
も鋼板の幅方向に流れ落ちるため鋼板の幅端部は過冷却
になり、したがって、スケールは中央部が厚く端部が薄
くなる。このように、従来の熱延鋼板の製造装置では、
鋼板表面に10μm 前後の厚いスケールが発生し、しかも
長手方向、幅方向に冷却速度が異なるため厚さが不均一
となり、幅方向に均一でしかも5 μm 未満、好ましくは
２μm 以下という薄スケール鋼板の製造はできなかっ
た。

【０００５】ところで、熱間圧延で発生する酸化スケー
ルは酸洗処理で除去するのが一般的であるが、最近では
熱間圧延工程でスケールの発生それ自体を抑制して上記
酸洗処理を簡略化あるいは省略する熱間圧延鋼板の製造
方法が種々提案されている。例えば、特開昭61−123403
号公報には圧延機出側から巻取機までをカバーで覆い周
囲雰囲気から遮断するとともに、この中に不活性ガスま
たは還元性ガスを充満させて酸素濃度を１体積％以下の
雰囲気にして巻取りまでの冷却を行う方法が開示されて
いる。

【０００６】しかし、この方法では、設備費が非常に高
くつく上、完全にシールすることが困難なため設備上、
安全上問題があり実現性が極めて低い。また、特開昭60
−77932 号公報には、図８のような拘束型浸漬冷却装置
が従来例として紹介されている。この装置は鋼板72を上
下テーブルローラ86で拘束し、さらにカバー88で上下テ
ーブルローラ86を覆い、これらテーブルローラの上下に
給水・排水口90、92を設けている。これによると流水冷
却が可能であり、ある程度のスケール抑制効果が得られ
るが次に示すような問題点がある。

【０００７】(1) テーブルローラの上下部より給水・排
水を行うので鋼板幅に対して流水量が変わり、幅方向に
冷却ムラが生じ、鋼板の特性ムラが生じ易い。 (2) 水流冷却のため冷却抑制範囲が狭く、しかも急冷を
行うことになり、高温巻取りを行う鋼板では急冷した
後、温度回復を図るため巻取り温度で無通水の状態で通
板する必要がある。このために酸化スケールの発生量が
かえって多くなる傾向がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の装
置にあっては、流水冷却であっても幅方向に均一冷却が
行われず、また無通水の状態の出現は避けられなかっ
た。かくして、本発明の目的は、かかる従来の問題点を
解消し、幅方向にも均一な薄スケールを有する熱延鋼板
の製造装置および方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる問
題点を解決すべく種々開発研究を重ねてきた結果、次の
点を見い出し、本発明を完成させた。 (1) 薄スケール鋼板の製造には、仕上げ圧延完了後、流
水冷却が好ましく、その場合、給水口、排水口を近接さ
せて対応させることで、給水、排水を均等にすることが
でき、幅方向に均一冷却が可能となること。 (2) 急冷緩冷等の冷却制御範囲を大きくするには、冷却
水に不活性ガスを混入することが有効であること。

【００１０】ここに、本発明は、熱間圧延機の出側に設
けたローラ拘束型流水冷却装置を備え、該流水冷却装置
は、各テーブルローラ間に設けた各鋼板ガイド部から構
成され、該鋼板ガイドの側面をシールするとともに、該
鋼板ガイド部には幅方向および長手方向に所定の間隔で
複数の水噴射ノズルを配置し、これらの水噴射ノズルに
それぞれ対応して排水口を同じく鋼板ガイドに設けたこ
とを特徴とする、熱延薄スケール鋼板の製造装置であ
る。別の面からは、本発明は熱間圧延機を出た鋼板を冷
却装置に送りスケール生成を抑制する熱延薄スケール鋼
板の製造方法において、前記冷却装置を冷却水流中に鋼
板を通過させながら冷却するローラ拘束型流水冷却装置
とするとともに、各ローラ間毎に独立した水流冷却を可
能とするとともに幅方向にも複数の水冷却手段を設け、
それぞれ冷却能を調整自在とすることで、幅方向の冷却
の均一化を図ることを特徴とする熱延薄スケール鋼板の
製造方法である。

【００１１】本発明の好適態様によれば、前記鋼板ガイ
ド部に幅方向および長手方向に所定の間隔で複数の不活
性ガス噴射ノズルを配置し、これらの不活性ガス噴射ノ
ズルにそれぞれ対応して排気口を設けるようにしてもよ
い。不活性ガスの供給量を調整することで流水冷却能を
制御できる。

【００１２】

【作用】次に、添付図面を参照して本発明を具体的に説
明する。図１は、本発明にかかる熱延薄スケール鋼板の
製造装置10の略式説明図であり、図中、熱間圧延機12を
出た熱延鋼板14は計測器16による計測を経てから上下テ
ーブルローラ28に噛み込まれて走行し、その間、後述す
るような流水冷却装置20によって冷却されてから、従来
装置と同様にしてピンチロール22を経て巻取機24に巻取
られる。本発明においてこの流水冷却装置を除いて従来
の装置をそのまま利用することができ、換言すれば、そ
のような装置については特段の制限はない。

【００１３】薄スケール鋼板を製造するには、仕上げ熱
延終了後速やかに鋼板14の温度を下げ、酸化反応時間を
短くするとともに、さらに周囲雰囲気の酸素濃度を下げ
る必要がある。また、その場合でも、スケール厚を一定
にし、かつ表面疵の生成防止を図ったものでなければな
らない。

【００１４】本発明にあっては、そのような作用を発揮
する装置として、流水中を鋼板を通過させながら冷却す
る流水冷却装置を用いるのである。ここで、この流水冷
却装置の具体的構成について説明する。図２は、本発明
において用いる流水冷却装置の外観図、図３は、図２に
示す流水冷却装置の給排水系統図、図４は、同じく給排
水の詳細図、図５は、給水、給気のノズル詳細図、図６
は、側面のシール機構である。

【００１５】図２(a) は、流水冷却装置20の部分側面図
であり、チョックガイド24によって支持された上下チョ
ック26、27には一連のテーブルローラ28がその側面にお
いてシールされた状態で設置されており、上下テーブル
ローラ28の間隔は、図示例では、３組一体となって油圧
シリンダ29で調整自在となっており、その間隔は適宜量
に保持されているとともに、鋼板14の先端、後端の通過
時には、好ましくはそれらを噛み込むように制御されて
もよい。

【００１６】同じく平面図を示す図２(b) から分かるよ
うに各テーブルローラの間にはそれぞれ上下鋼板ガイド
部30、31が設けられ、その両側面はテーブルローラの場
合と同様に上下チョックでシールされている。これらの
鋼板ガイド部30、31には、図示のように、給水ノズル3
4、N₂ノズル36そして排水・排気口38がそれぞれ所定間
隔で対応して設けられている。図示例では一方の鋼板ガ
イド部のみを示す。

【００１７】それらは表裏面の均一冷却という観点から
は、上下鋼板ガイド部30、31に対称に設けられるのが好
ましい。したがって、以下の説明では上鋼板ガイド30に
ついてのみ説明を行うが、それは下鋼板ガイド部31につ
いても同様であると理解されたい。なお、図２(c) は、
正面図を示し、下方にはピット40が設けられており、図
示しないが、流下水を集めて回収する装置を備えてい
る。図２(b) は図２(c) のＡ−Ａ線に沿った断面図であ
る。

【００１８】図３は、図２に示す流水冷却装置の給排水
系統図であって、各テーブルローラ28間に設けられた鋼
板ガイド部30にはそれぞれ冷却水溜まり42が備えられて
いる。冷却水溜まり42の詳細は図４に示されており、冷
却水系からの冷却水は冷却水溜まり42から先端ノズル部
45を経て鋼板14に吹き付けられるが、通板路全体は流水
状態となっており、溢れた冷却水は隣接してそれぞれ対
応して設けられた排水・排気口46から回収され、同じく
鋼板ガイド部30を経て適宜外部に排出される。かくし
て、鋼板中央部もまた端部も同一冷却速度で冷却するこ
とができる。

【００１９】不活性ガスの吹き込みについても同様であ
って、例えばN₂供給配管系からのN₂ガスは所定間隔で鋼
板ガイド部30に設けられた吹き込みノズル47を経て通板
路の流水中に吹き込まれる。吹き込まれたN₂ガスは吹き
込みノズルにそれぞれ対応して設けられた排気口、図示
の場合には排水口と排気口とは兼用である排水・排気口
46を経て系外に排気される。このときの様子は図４(b)
に一部拡大して示す。

【００２０】ここに、給水口あるいはN₂ガス吹き込みノ
ズルに「対応して」排水口( 排気口) を設けるとは、鋼
板幅方向に冷却水の冷却能を均一化するための限定であ
って、鋼板中央の冷却水が鋼板端部にまで流れるような
ことにないように適宜箇所で回収することを意味するの
である。したがって、そのような作用が発揮される限り
特定の設置数および配置には限定されるものではなく、
多くに変更例が考えられる。

【００２１】この冷却水および不活性ガスの吹き込みに
用いる噴射ノズル45、47の詳細な構造については図５
(a) および(b) にそれぞれ示す。いずれの場合にも各配
管系の先端が鋼板ガイド部を構成する先端鋼板ガイド板
44に取り付けられ、その先端にはそれぞれのノズル45、
47がネジ込まれている。冷却水の噴射ノズル45の構造、
配置は、通板路内に流水を維持できる程度の流水速度を
確保できればよく、またガス噴射ノズル47についても冷
却速度を変え得る程度のガス流量を確保できればよい、
特定構造のものに制限されない。

【００２２】図６は、上下チョック26、27間のシール構
造を部分的に拡大して示すもので、下チョック27の長手
方向に沿って立設した封止板50と上チョック26の側板52
との間に適宜シール材54を設けている。これは通板路内
の流水が溢れないためのものであって、その程度のシー
ル効果を発揮すればよい。以上のようにして構成された
本発明において使用する流水冷却装置の好適態様の作用
についてここでまとめて示せば次の通りである。

【００２３】まず第１に、熱延鋼板の通板中の冷却は、
熱延鋼板と鋼板ガイド部との隙間に鋼板ガイド部の案内
面を構成する先端鋼板ガイド板に取付けられたノズルか
ら水を出して行う。熱延鋼板を幅方向に均一に冷却する
ため、先端鋼板ガイド板のノズルの近傍に排水口を設け
ることで、冷却した水はそのノズル近傍より直ちに排出
できるように構成する。

【００２４】かかる冷却水にはN₂ガスなどのように不活
性ガスを混入してもよく、さらにはN₂ガスのみでもよ
い。このように水およびN₂供給装置は適宜配管から構成
され、上記隙間内に水や不活性ガスを流すことができ
る。この隙間の存在は水の流れおよび温度抑制に最適な
ものであって、隙間は通常３〜50mm程度とする。この隙
間は、鋼板の温度、厚さ、速度によって上記範囲内で変
更できるように構成するのが好ましい。流速も１〜20m/
sec に制御可能なように構成するのが好ましい。

【００２５】第２に、鋼種によっては特性を確保するた
め急冷して低温で巻取機に巻取れないものがある。その
ような場合には、緩冷却が必要となり、冷却水とN₂ガス
のような不活性ガスとを別のノズルより流し、さらには
不活性ガスのみを流して緩冷却をし、酸化防止を図りな
がら冷却速度を制御できるように構成してもよい。排水
・排気とも上記の排水・排気口より行う。

【００２６】因みに、冷却水の流速によってその冷却能
は変わるから、鋼板長手方向に沿って各水噴射ノズルか
らの冷却水の流速を段階的に変更することで、長手方向
の冷却能を変更することもできる。

【００２７】第３に、熱延鋼板の通板に際して、圧延機
出側から熱延鋼板を上下のテーブルローラではさみ込
み、熱延鋼板の先端部が通過してから、油圧シリンダー
を作用させ、順次はさみ込みを解放するシステムで熱延
鋼板の先端が巻取機に装着された時点では全テーブルロ
ーラは解放され、圧延機と巻取機の間に張力がかかる。
後端部は後端部が各テーブルローラを通過する直前では
さみ込み、通過後は順次開放する。このような構成をと
ることによって鋼板全長にわたって一定の張力がかかる
ように構成してもよい。

【００２８】上下のテーブルローラ間に油圧シリンダ
ー、隙間調整センサーを設け、開閉および押付力の制御
をすることで、鋼板の張力を制御するようにしてもよ
い。また、熱延鋼板の先端部および後端部の通過を検出
する適宜位置センサーと連動して開閉を行う装置をさら
に設置してもよい。

【００２９】このように、テーブルローラは熱延鋼板の
先端部および後端部のみをはさみ込んで鋼板と接触する
が、鋼板中央部はテーブルローラと接触しないためロー
ラの損傷が極めて少なく、また上記テーブルローラを設
けることにより先端部、後端部を含めた通板性が従来に
比べて良くなる。次に、本発明を実施例によってさらに
具体的に説明する。

【００３０】

【実施例】

実施例１慣用の熱間圧延機によって入側厚40mm、入側温度1050℃
のものを仕上圧延機で出側厚2.5 mm×幅1200mm、出側温
度900 ℃で仕上げ、これを650 ℃で巻取った。仕上げ圧
延機の出側での通板速度は600m/minであった。

【００３１】(本発明例)本発明例では、図１の装置を使
用して、熱間仕上げ圧延機から計測器までをN₂雰囲気に
し、その後15ｍ間で900 ℃から700 ℃までを流速５m/se
c の流水で冷却し、その後、水の中にN₂を流速1.5m/sec
で混入して650 ℃まで冷却して近接の巻取機で巻取っ
た。

【００３２】(従来例１)この従来例では、図７の水スプ
レーを用いる装置を使用した。スプレー冷却装置のため
冷却能力が低く、約100 ｍ間で650 ℃にまで冷却でき
た。その後、空走して遠方の巻取機で巻取った。この時
の遠方の巻取機までは180 ｍであった。

【００３３】(従来例２)この従来例では、図８の方式の
装置を用いた。この装置であれば約20ｍ間の流水で650
℃まで急冷でき、その後、空走し近接の巻取機で巻取っ
た。

【００３４】実施例２慣用の熱間圧延機において入側厚40mm、入側温度1050℃
のものを仕上圧延機で出側厚2.5 mm×幅1200mm、出側温
度900 ℃で仕上げ、これを550 ℃で巻取った。通板速度
は下記従来例１の場合を除いて600m/minであった。

【００３５】(本発明例)本発明例では、図１の装置を使
用し、圧延機から計測器までをN₂雰囲気にし、その後25
ｍ間で900 ℃から550 ℃までを流速６m/sec の流水で冷
却し、次いでN₂雰囲気中を通板させ近接の巻取機で巻取
った。

【００３６】(従来例１)この従来例では、図７の水スプ
レーを用いる装置を使用した。この方式では、冷却能力
が低いので通板速度を400m/minに落とし、約150 ｍ間で
550 ℃に冷却し、遠方の巻取機で巻取った。

【００３７】(従来例２)この従来例では、図８の方式の
装置を用いた。この装置であれば、約30ｍ間を流水で55
0 ℃まで急冷でき、、その後、空走し近接の巻取機で巻
取った。なお、実施例２における本発明例では通板速度
を全長にわたり600m/min、先端部、後端部は上下テーブ
ルローラで張力を付与し、圧延機〜巻取機間での張力付
与時には上下テーブルローラは開放して行った。

【００３８】また、従来例１では先端部は通板性を良く
するため、冷却を制限し速度も巻取機までを200m/minで
走行させ、その後、所定の速度に上げた。また、先端・
後端部は張力の付与ができなかった。従来例２では通板
速度は本発明例と同じく600m/minであったが、通板全長
にわたって上下テーブルローラは通板を挟み込んだ状態
であった。実施例１および２によってそれぞれ得られた
熱延鋼板についてスケール厚さ、疵発生の有無、そして
テーブルローラの寿命を評価した。以上の結果を表１に
まとめて示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】(注) 鋼板疵−○: 良、△: 押し込み疵、
×: スリップ疵、幅縮みテーブルローラ寿命−○: 摩耗少なく良好、△: 摩耗ス
リップ疵中、×: 摩耗スリップ疵大

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、均一な性質をもった薄
スケール熱延鋼板が製造でき、さらにテーブルローラ等
による鋼板疵および張力付与による先端・後端部の幅縮
みがなくなり、実用上の効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱延薄スケール鋼板の製造装置の略式
説明図である。

【図２】本発明において使用する流水冷却装置を示し、
図２(a) はその正面図、図２(b) は平面図、そして図２
(c) は側面図である。

【図３】本発明において使用する流水冷却装置の給排水
の系統図である。

【図４】本発明において使用する流水冷却装置の給排水
の詳細説明図であり、図４(a)は側面図であり、図４(b)
は正面図である。

【図５】本発明において使用する流水冷却水の給水・給
気の詳細説明図であり、図５(a) は給水ノズルの説明
図、そして図５(b) は給気ノズルの説明図である。

【図６】本発明において使用する流水冷却装置の側面の
シール機構の説明図である。

【図７】従来の熱延鋼板の製造装置の略式説明図であ
る。

【図８】拘束型浸漬冷却装置 (特開昭60−77932 号公
報) の概略説明図である。

【符号の説明】

10 : 熱延鋼板の製造装置 12 : 熱間圧延機 14 : 熱延鋼板 16 : 計測器 20 : 流水冷却装置 28 : テーブルローラ 30,31 : 鋼板ガイド部 34,45 : 給水ノズル 36,47 : N₂ノズル 38,46 : 排水・排気口

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】熱間圧延機の出側に設けたローラ拘束型
流水冷却装置を備え、該流水冷却装置は、各テーブルロ
ーラ間に設けた各鋼板ガイド部から構成され、該鋼板ガ
イドの側面をシールするとともに、該鋼板ガイド部には
幅方向および長手方向に所定の間隔で複数の水噴射ノズ
ルを配置し、これらの水噴射ノズルにそれぞれ対応して
排水口を同じく鋼板ガイドに設けたことを特徴とする、
熱延薄スケール鋼板の製造装置。
【請求項２】熱間圧延機の出側に設けたローラ拘束型
流水冷却装置を備え、該流水冷却装置は、各テーブルロ
ーラ間に設けた各鋼板ガイド部から構成され、該鋼板ガ
イド部には幅方向および長手方向に所定の間隔で複数の
水噴射ノズルを配置し、これらの水噴射ノズルにそれぞ
れ対応して排水口を設けるとともに、前記鋼板ガイド部
に幅方向および長手方向に所定の間隔で複数の不活性ガ
ス噴射ノズルを配置し、これらの不活性ガス噴射ノズル
にそれぞれ対応して排気口を同じく鋼板ガイドに設けた
ことを特徴とする熱延薄スケール鋼板の製造装置。
【請求項３】前記鋼板ガイドの側面をシールすること
を特徴とする、請求項２記載の熱延薄スケール鋼板の製
造装置。
【請求項４】前記鋼板ガイドを鋼板の上面および下面
にそれぞれ対向する位置に設けたことを特徴とする請求
項１または２記載の熱延薄スケール鋼板の製造装置。
【請求項５】熱間圧延機を出た鋼板を冷却装置に送り
スケール生成を抑制する熱延薄スケール鋼板の製造方法
において、前記冷却装置を冷却水流中に鋼板を通過させ
ながら冷却するローラ拘束型流水冷却装置とするととも
に、各ローラ間毎に独立した水流冷却を可能とするとと
もに幅方向にも複数の水冷却手段を設け、それぞれ冷却
能を調整自在とすることで、幅方向の冷却の均一化を図
ることを特徴とする熱延薄スケール鋼板の製造方法。
【請求項６】前記水冷却に不活性ガスによる冷却を併
用した請求項５記載の熱延薄スケール鋼板の製造方法。