JP3066791B2 - 鋼板の冷却装置 - Google Patents

鋼板の冷却装置

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JP3066791B2 JP7279547A JP27954795A JP3066791B2 JP 3066791 B2 JP3066791 B2 JP 3066791B2 JP 7279547 A JP7279547 A JP 7279547A JP 27954795 A JP27954795 A JP 27954795A JP 3066791 B2 JP3066791 B2 JP 3066791B2
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功 森
善道 日野
省三 池宗
雅樹 山本
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JFE Engineering Corp
Spraying Systems Japan Co
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Spraying Systems Japan Co
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    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B45/00Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0203Cooling
    • B21B45/0209Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
    • B21B45/0215Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
  • Nozzles (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱間圧延された鋼板の
冷却装置に関し、詳しくは熱延工場において圧延機から
放出され、コイラーにより巻き取られるまでのホツトラ
ン作業中の熱間圧延鋼板を連続的に、安定した高い精度
で冷却する装置、殊にその下面冷却に特徴を有する鋼板
の装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、この種の鋼板の冷却装置におい
ては、移送される鋼板の幅方向に配設された複数本の強
冷却目的のスリツトラミナーノズルを備えたノズルヘツ
ダーと、その間に配設された弱冷却目的のパイプラミナ
ーノズルを備えたノズルヘツダーが提供されており、こ
れらの2種類のノズルヘツダーを適宜組み合わせて冷却
水の制御を行い、延いては冷却速度の制御を企図するよ
うに構成される。また、上記のスリツトラミナーノズル
あるいはパイプラミナーノズルに代えて、フラツトスプ
レーノズルを使用した冷却装置も採用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この場合冷却能の管理
または鋼板の移送に伴う幅方向の均一な冷却性などの観
点からは、例えば下面冷却を行うときのフラツトスプレ
ーの場合、図1〜図3に示すよう、冷却水の圧力変動が
水量変化に比較的敏感に影響するため、圧力の管理が重
要となる。しかしながら供給ポンプのオン・オフ時など
の圧力変動または下流側の噴射状態を考慮すると、この
制御には相当の困難が伴い、更にはこのタイプのノズル
は特に図3から明らかなように、鋼板との衝突力が極め
て大きく、特に鋼板厚が、例えば1.0〜1.6mmの
如く薄い場合、鋼板は搬送ローラーから“吹き上げる”
ような形態となり、その結果、部分的に鋼板とローラー
との接触が無くなつて、円滑な通板を阻害する原因の一
にもなつている。
【0004】一方図4〜図6のようなヘツダー1aに給
送管1bを介してノズル1cが設置されるようなスリツ
トラミナーノズルを有する冷却装置と、図7〜図9に示
す如きラミナーノズルとを備える2種の給送管を組み合
わせて用いる場合、パイプラミナーノズルにおいて、単
一の給送管のノズル直上とノズル間中央部で流量密度分
布に大きな差異が生じ、幅方向の流量密度の平坦均等化
が困難になる。またこれらのスリツトラミナーノズル並
びにパイプラミナーノズルにあつては、フラツトスプレ
ーノズル同様、冷却水の圧力変動が水量変化に大きく左
右されるため、冷却能の制御上、厳密な調整が要求され
る。
【0005】しかして本発明の目的は、冷却水の圧力変
動に対しても冷却能が安定しており、また幅方向の流量
分布が平坦かつ均等で、鋼板との衝突力も小さく、通板
を阻害することを防ぎ得る構造簡単な高冷却能の鋼板の
冷却装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明にあつては、入口
端部が給水用のヘツダー1aに連結された、給送管1b
の流出口端部に、熱間圧延された鋼板に対し冷却水をス
プレーするスプレーノズル1cが具備され、このスプレ
ーノズル1cは冷却水の流入口64に連接して冷却水に
旋回力を付与するベーン62が内設され、且つ流出口側
に向つて次第に冷却水が収束される喉部66を具備され
てなるスプレーノズルを備えた冷却装置によつて達成さ
れる。
【0007】
【作用】これにより本発明の鋼板の冷却装置にあつては
スプレーノズルのヘツダー1aから給送管1bを経由し
てノズル60のノズルボデイ63に結合された、接続ボ
デイ61の流入口64より加圧された状態で進入し、ベ
ーン62によつて旋回力が付与され、旋流室65内で旋
回しながら前進するに伴い収束され、オリフイス66で
更に収束された直後噴出されることになる(図13、図
14を併照)。しかしてオリフイス66は特に図13
(a)、(b)に示すよう出口近傍に進むに応じて次第
に拡大するように楕円形にされ得、冷却水は鋼板上に全
面楕円形のスプレーパターンをもつて広域に均等に拡散
される。このように広い領域に拡散されると、スプレー
条件として水圧と水量が同じである場合、水滴の微細化
が図られ、一方衝突力が低減して、鋼板に対する局部的
な衝突力を、フラツトスプレーノズルに比べ1/5程度
以下に減少し得る。
【0008】且つノズルの夫々の流量密度分布が平坦で
均等となることから、複数個を並列に配列することによ
り鋼板の幅方向に亘り流量分布の全面均一化を図ること
が容易になる。更に上述のように、冷却面積が広くなる
と共に水滴が微細化されたことにより、実際に冷却に寄
与する冷却水量率が大になつて、冷却効率の増大と冷却
能の安定化が容易に図られることになる。
【0009】
【実施例】図10〜図12を参照するに給送管1bの流
入口端部が給水用のヘツダー1aに固結され、給送管1
bの出口端部にスプレー用のノズル1cが脱着可能に装
着されており、ノズル1cにより圧延機のロールとロー
ルの隙間から熱間圧延鋼板に向けスプレーされるが、実
際上は給送管1bを含め、ノズル1cを図10〜図12
に示すよう複数個を配列することにより鋼板の幅方向全
体に亘り均一にスプレーするようにする。
【0010】この場合図13、図14を併照するに、ノ
ズル1cはスプレーノズル60を備えており、スプレー
ノズル60は接続ボデイ61とノズルボデイ63とを包
有する。且つ接続ボデイ61にはその流入口側における
給送管1bとの接続、流出口側における接続ボデイ61
とノズルボデイ63との接続のためのネジが含まれてい
る。同時に冷却水の流入口64を具備する。ノズルボデ
イ63直近の接続ボデイ61内には冷却水に旋回力を付
与するベーン62が挿入されるよう構成される。更にス
プレーノズル60のノズルボデイ63には喉部66に向
かつて狭められる旋流室65と、流出口側の喉部66が
具備され、且つ喉部9出口近傍において僅かにに拡大す
るような楕円形のオリフイス67を備えているから、冷
却水は旋回しながら徐々に集束され、喉部66で更に集
束された後、オリフイス67を介し最終的に全面楕円形
状のスプレーパターンを形成しつゝ広域に拡散される。
【0011】上述の構成の本発明において、液圧のみで
作動する、いわゆる一流体スプレーノズルとして超低圧
の、0.15Kg/cmで冷却効果を実現すべく、そ
の条件下でノズル1個につき流量を約37l/minに
設定し、ロールとロールとの間隔S(図15併照)が約
70mmであるためスプレーノズル1cのスプレーパタ
ーンを得るためのスプレー角度LA(図16、図17参
照)およびSA(図18、図19参照)をそれぞれ75
°および50°とし、スプレーノズル1cとスプレーノ
ズルとのピツチP(図20)を約120mm、楕円形ス
プレーパターンの長径方向軸線と鋼板幅方向軸線との振
れ角度A(図20参照)をおよそ40°に設定した上、
ノズルボデイ63の端部から鋼板までの距離H(図15
参照)を約150mmとして、スプレーノズル60を複
数配列して図10〜図12の如きスプレーを実行したと
ころ、図21、図22から明らかな如く、フラツトスプ
レーノズルを有した冷却装置によるスプレーPR1およ
びパイプラミナーノズルを有した冷却装置によるスプレ
ーPR2に比べ冷却水圧力に対する冷却水量および鋼板
に対する衝突圧に関し、本発明による冷却装置のスプレ
ーINVによる場合、極めて良好な結果が得られること
が判明している。
【0012】且つ図23および図24〜図27を参照す
れば明らかな如く、フラツトスプレーノズルを有した冷
却装置によるスプレーPR1、パイプラミナーノズルを
有した冷却装置によるスプレーPR2並びにスリツトラ
ミナーノズルを有した冷却装置によるスプレーPR3に
対し、本発明による冷却装置のスプレーINVでは幅方
向の流量分布を高度に平坦且つ均等な冷却動作を実行し
得ることが理解されよう。
【0013】
【発明の効果】上述のように構成された本発明によれ
ば、鋼板の幅方向の流量密度分布を平坦・均等にし得、
且つ低圧で広域に拡散するスプレーの鋼板との衝突力も
極めて小さくでき、延いては冷却水の実質的に冷却に寄
与する率を大幅に増大し、冷却水の無駄が無く、更には
冷却能の安定化と通板の円滑化を可能にする等々の顕著
な効果を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は従来のフラツトスプレーノズルを備えた
冷却装置のスプレーパターンの説明図である。
【図2】図2は図1の冷却装置によるスプレー状態の説
明図である。
【図3】図3は図2のA−A線から見たスプレー状態の
説明図である。
【図4】図4はスリツトラミナーノズルを備えた冷却装
置のスプレーパターンの説明図である。
【図5】図5は図4の冷却装置によるスプレー状態の説
明図である。
【図6】図6は図5のA−A線から見たスプレー状態の
説明図である。
【図7】図7は従来のパイプスプレーノズルを備えた冷
却装置のスプレーパターンの説明図である。
【図8】図8は図7の冷却装置によるスプレー状態の説
明図である。
【図9】図9は図8のA−A線から見たスプレー状態の
説明図である。
【図10】図10は本発明による冷却装置のスプレーパ
ターンの説明図である。
【図11】図11は図10の冷却装置によるスプレー状
態の説明図である。
【図12】図12は図11のA−A線から見たスプレー
状態の説明図である。
【図13】図13a、図13bは図10のスプレーノズ
ルの平面図および部分断面図である。
【図14】図14はスプレーノズルの断面図である。
【図15】図15は図10のスプレーノズルのスプレー
動作説明図である。
【図16】図16は図10のスプレーノズルのスプレー
動作説明図である。
【図17】図17は図10のスプレーノズルのスプレー
動作説明図である。
【図18】図18は図10のスプレーノズルのスプレー
動作説明図である。
【図19】図19は図10のスプレーノズルのスプレー
動作説明図である。
【図20】図20は図10のスプレーノズルを具備する
冷却装置のスプレーパターンの説明図である。
【図21】図21は本発明の冷却装置に使用するスプレ
ーノズルと従来のノズルとの冷却水に対する冷却水量を
対照したグラフである。
【図22】図22は本発明の装置に使用するスプレーノ
ズルと従来のノズルとにより生じる衝撃力を対照したグ
ラフである。
【図23】図23は本発明の装置に使用するスプレーノ
ズルと従来のノズルとにより鋼板幅方向に形成される流
量密度分布を対照するグラフである。
【図24】図24は本発明の冷却装置におけるスプレー
状態を示す説明図である。
【図25】図25は従来のフラツトスプレーノズルを備
えた冷却装置おけるスプレー状態を示す説明図である。
【図26】図26は従来のパイプラミナーノズルを備え
た冷却装置おけるスプレー状態を示す説明図である。
【図27】図27は従来のスリツトラミナーノズルを備
えた冷却装置おけるスプレー状態を示す説明図である。
【符号の説明】
1a ヘツダー 1b 給送管 1c ノズル 60 スプレーノズル 61 接続ボデイ 62 ベーン 63 ノズルボデイ 64 流入口 65 旋流室 66 喉部 67 オリフイス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日野 善道 川崎市川崎区南渡田町1丁目1番 日本 鋼管株式会社内 (72)発明者 池宗 省三 川崎市川崎区南渡田町1丁目1番 日本 鋼管株式会社内 (72)発明者 山本 雅樹 千葉県八日市場市みどり平24 スプレー イングシステムスジヤパン株式会社 八 日市場工場内 (72)発明者 明智 康臣 千葉県八日市場市みどり平24 スプレー イングシステムスジヤパン株式会社 八 日市場工場内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21B 45/02 320

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入口端部が給水用のヘツダー1aに連結
    された、給送管1bの流出口端部に、熱間圧延された鋼
    板に対し冷却水をスプレーするスプレーノズル1cが具
    備され、このスプレーノズル1cは冷却水の流入口64
    に連接して冷却水に旋回力を付与するベーン62が内設
    され、且つ流出口側に向つて次第に冷却水が収束される
    喉部66が具備されてなるスプレーノズルを備えた冷却
    装置。
  2. 【請求項2】 スプレーノズル1cは流入口64を有す
    る接続ボデイ61と、接続ボデイ61に対し連結可能な
    ノズルボデイ63とを有し、ノズルボデイ63直近の、
    接続ボデイ61内にベーン62が配設され、喉部66に
    向つて収束される旋流室65が具備されてなる請求項1
    の冷却装置。
  3. 【請求項3】 スプレーノズル1cのノズルボデイ63
    には喉部66の出力近傍において次第に拡大する楕円形
    のオリフイス67が具備されてなる請求項2の冷却装
    置。
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