JP3234414B2 - 圧延機用冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱間圧延システムに係
わり、特に、熱間圧延システムに備えられたロール及び
ストリップを冷却する圧延機用冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱間圧延システムにおけるストリップ冷
却に関する公知技術としては、例えば、以下のものがあ
る。 特開昭６１−１１９６１７号公報、特公平５−６４６
８６号公報、特公平６−２２９１号公報 これらの公知技術は、ワークロールにより圧下されたス
トリップ薄板を、ストリップ冷却ゾーン内でストリップ
板材の幅方向及び長手方向に配置されている冷却水ノズ
ルから流出する水流で冷却するものである。そしてこの
水流の流量等を調整することにより、ストリップ板材か
ら材料を形成するのに必要な材料組成に基づく冷却速度
（所定距離内に例えば８００℃から３００℃まで冷却可
能な速度）を得るものである。

【０００３】一方、熱間圧延システムにおけるロール冷
却に関する公知技術としては、例えば、以下のものがあ
る。 特開昭５９−３９４０９号公報、特公昭６３−６６６
０４号公報 これらの公知技術は、上下のワークロールで高温圧延板
材を圧下する際に熱伝導・加工熱・摩擦熱等によって圧
延板材からロールへと流入する多量の熱を、ロール近傍
の冷却ノズルからの冷却水スプレーによりロール内部へ
熱伝導する前にロール表面上で除去するものでる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
知技術には以下の問題点が存在する。近年、エネルギー
効率向上の観点等から連続熱間圧延機やミニホット等の
新しい圧延システムが開発されつつあり、これらにおい
ては短時間・短空間内での冷却速度の確保のために冷却
装置への熱負荷が増大することから、これら新システム
対応した冷却性能の向上が必須である。ここでストリッ
プ冷却の場合には、８００℃〜３００℃といった高温域
のストリップ材上に熱抵抗の大きな蒸気膜が形成される
（膜沸騰領域）。しかしながら、公知技術のような冷
却水の流量制御だけでは、このような蒸気膜への冷却を
自由に制御することができず、またストリップ表面温度
が高温になるほど冷却速度の制御が難しい。よって、新
システムへの対応を考える場合、長手方向の冷却速度向
上や板幅方向の均一冷却の面で限界があり、不十分であ
った。

【０００５】ここにおいて、学術月報Vol.４７、Ｎｏ.
２（１９９４,２月）「熱エネルギーの超高効率利用の
ための基礎技術」記載のように、超音波付与によって伝
熱性能が向上するということが既に知られている。この
ような観点から、この超音波による伝熱促進作用を用い
てストリップ冷却性能の向上を図った公知技術として、
例えば以下のものがある。 特開平２-１０１１１１号公報 この公知技術は、上下のテーブルロールにはさまれたス
トリップの上下に設けた閉鎖型冷却パッド内に噴射ノズ
ルから冷却材を噴出して水を満たし、これを媒体として
超音波発生機構から超音波を発生して高周波加振を行
い、ストリップ面に発生する蒸気膜を破壊することによ
り、ストリップ冷却性能を向上させるものである。

【０００６】また、類似の構成で、超音波ではなく電場
による伝熱促進作用によって、ストリップ冷却性能の向
上を図った公知技術として、以下のものがある。

【０００７】特開平５-６９０２９号公報 この公知技術は、上下のテーブルロールにはさまれたス
トリップの上下に設けた閉鎖型冷却パッド内に噴射ノズ
ルから冷却材を噴出して水を満たし、これを媒体として
電極から１００〜２０００Ｖの電場を印加しストリップ
面に発生した蒸気膜を破壊することにより、ストリップ
冷却性能を向上させるものである。

【０００８】しかしながら、上記公知技術及びにお
いては、新たに以下のような問題が発生する。すなわ
ち、公知技術に記載の構成によれば、冷却性能が向
上してある程度長手方向の冷却速度向上や板幅方向の均
一冷却が期待できる。しかし、回転体であるテーブルロ
ールとストリップとの十分なシール性を保つことが難し
く、閉鎖型冷却パッド内を満水状態に維持するのが困難
であることや、この冷却パッド内の水がテーブルロール
の回転抵抗となること等により、実際の圧延システムに
おけるストリップ冷却機構として実現することは事実上
困難であった。

【０００９】一方、ロール冷却に関する上記公知技術
においては、以下の問題点が存在する。すなわち、従来
は、大量の高圧スプレー水をロール表面へ噴射しロール
表面温度が約１００℃以上の状態でも冷却性能を確保し
ていたが、このときのスプレー水冷却ノズルは、メンテ
ナンス上の問題からロールにあまり接近させることがで
きず、ロールから数１００mm離れた位置にしか設置でき
ない。その結果、ミル出側直後のロール面を冷却するこ
とが不可能となり、スプレー水が衝突する際のロール表
面温度は、冷却性能の悪い遷移沸騰や膜沸騰状態を形成
する高温となっている。すなわちたとえ高圧でスプレー
冷却を行っても、ロール表面温度が約２００〜３００℃
では遷移沸騰状態、約３００℃以上では膜沸騰状態とな
る。したがって、大量に供給された冷却水がほとんど飛
散水となって流出するか、ロール表面に形成される薄い
蒸気膜（約数１０μm）の蒸気膜を成長させるためにの
み使われており、ロール冷却のためにはほとんど寄与せ
ず冷却性能が悪かった。またこのような不十分な冷却の
ためにロール軸方向の温度不均一が発生し、これにより
圧下されたストリップの中央が凸状に熱膨張変形するサ
ーマルクラウンを生じ、品質保障の点から難点があっ
た。加えて、前述したような連続熱間圧延機・ミニホッ
ト等の新タイプの圧延システムにおける連続化・小径ロ
ール化によるロール熱負荷増大に配慮されておらず、こ
れらの場合にはロール軸方向の温度分布不均一の解消が
さらに強く望まれていた。

【００１０】本発明の第１の目的は、超音波による伝熱
促進作用を用いて冷却性能向上を実現することができる
圧延機用冷却装置を提供することである。

【００１１】本発明の第２の目的は、超音波による伝熱
促進作用を用いてストリップ冷却を行うことにより冷却
性能を向上し、実際の圧延システムにおけるストリップ
冷却機構において長手方向の冷却速度の向上を実現でき
る圧延機用冷却装置を提供することである。

【００１２】本発明の第３の目的は、超音波による伝熱
促進作用を用いてストリップ冷却を行うことにより冷却
性能を向上し、実際の圧延システムにおけるストリップ
冷却機構において長手方向の冷却速度の向上と板幅方向
の均一冷却を実現できる圧延機用冷却装置を提供するこ
とである。

【００１３】本発明の第４の目的は、超音波による伝熱
促進作用を用いてロール冷却を行うことにより冷却性能
を向上し、ロール軸方向の温度分布均一化を図ることが
できる圧延機用冷却装置を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記第１及び第２の目的
を達成するために、本発明によれば、板材を圧延する圧
延ロールを冷却するロール冷却機構と、前記圧延ロール
で圧延された圧延材を冷却するストリップ冷却機構とを
有し、前記ストリップ冷却機構は、前記圧延材長手方向
の複数箇所に設けられ該圧延材の上面及び下面のうち少
なくとも一方に対面して大気圧にほぼ等しい水圧の冷却
水を供給する複数の第１の冷却水導入手段を備えている
圧延機用冷却装置において、前記複数の第１の冷却水導
入手段のうち少なくとも２つに設けられた第１の超音波
発生手段と、前記圧延材の表面情報である温度分布又は
形状分布を検出する第１の検出手段と、この第１の検出
手段の検出結果に基づき、少なくとも２つ設けられた前
記第１の超音波発生手段の動作をそれぞれ独立して制御
可能な第１の制御手段と、を有することを特徴とする圧
延機用冷却装置が提供される。

【００１５】好ましくは、前記圧延機用冷却装置におい
て、前記複数の第１の冷却水導入手段のそれぞれは、前
記圧延材の上方に設けられた１つのヘッダと、この１つ
のヘッダにおける前記圧延材の幅方向複数箇所に設けら
れ該圧延材の上面に冷却水を噴出する複数のラミナーパ
イプとを有しており、前記第１の超音波発生手段は、前
記１つのヘッダに設けられていることを特徴とする圧延
機用冷却装置が提供される。

【００１６】また好ましくは、前記圧延機用冷却装置に
おいて、前記複数の第１の冷却水導入手段のそれぞれ
は、前記圧延材の上方に設けられた１つのウォーターカ
ーテン用ヘッダを有しており、前記第１の超音波発生手
段は、前記１つのウォータカーテン用ヘッダに設けられ
ていることを特徴とする圧延機用冷却装置が提供され
る。

【００１７】さらに好ましくは、前記圧延機用冷却装置
において、前記複数の第１の冷却水導入手段のそれぞれ
は、前記圧延材の上方に設けられた１つのヘッダと、こ
の１つのヘッダにおける前記圧延材の幅方向複数箇所に
設けられ該圧延材の上面に冷却水を噴出する複数のラミ
ナーパイプと、前記圧延材の上面の所定領域を囲むよう
に設けられ前記複数のラミナーパイプから噴出された冷
却水を前記所定領域に誘導する１つの開放型冷却パッド
とを有しており、前記第１の超音波発生手段は、前記１
つの開放型冷却パッドに設けられていることを特徴とす
る圧延機用冷却装置が提供される。

【００１８】また上記第１及び第３の目的を達成するた
めに、本発明によれば、板材を圧延する圧延ロールを冷
却するロール冷却機構と、前記圧延ロールで圧延された
圧延材を冷却するストリップ冷却機構とを有し、前記ス
トリップ冷却機構は、前記圧延材長手方向の複数箇所に
設けられ該圧延材の上面及び下面のうち少なくとも一方
に対面して大気圧にほぼ等しい水圧の冷却水を供給する
複数の第１の冷却水導入手段を備えている圧延機用冷却
装置において、前記複数の第１の冷却水導入手段のうち
少なくとも１つの前記圧延材幅方向複数箇所に設けられ
た第１の超音波発生手段と、前記圧延材の表面情報であ
る温度分布又は形状分布を検出する第１の検出手段と、
この第１の検出手段の検出結果に基づき、前記圧延材幅
方向複数箇所に設けられた前記第１の超音波発生手段の
動作をそれぞれ独立して制御可能な第１の制御手段と、
を有することを特徴とする圧延機用冷却装置が提供され
る。

【００１９】好ましくは、前記圧延機用冷却装置におい
て、前記複数の第１の冷却水導入手段のそれぞれは、前
記圧延材の上方に設けられた１つのヘッダと、この１つ
のヘッダにおける前記圧延材の幅方向複数箇所に設けら
れ該圧延材の上面に冷却水を噴出する複数のラミナーパ
イプとを有しており、前記第１の超音波発生手段は、前
記１つのヘッダにおける前記圧延材の幅方向複数箇所に
設けられていることを特徴とする圧延機用冷却装置が提
供される。

【００２０】また好ましくは、前記圧延機用冷却装置に
おいて、前記複数の第１の冷却水導入手段のそれぞれ
は、前記圧延材の上方に設けられた１つのヘッダと、こ
の１つのヘッダにおける前記圧延材の幅方向複数箇所に
設けられ該圧延材の上面に冷却水を噴出する複数のラミ
ナーパイプとを有しており、前記第１の超音波発生手段
は、前記複数のラミナーパイプのうち少なくとも２つに
設けられていることを特徴とする圧延機用冷却装置が提
供される。

【００２１】さらに好ましくは、前記圧延機用冷却装置
において、前記複数の第１の冷却水導入手段のそれぞれ
は、前記圧延材の上方に設けられた１つのヘッダと、こ
の１つのヘッダにおける前記圧延材の幅方向複数箇所に
設けられ該圧延材の上面に冷却水を噴出する複数のスプ
レーノズルとを有しており、前記第１の超音波発生手段
は、前記複数のスプレーノズルのうち少なくとも２つに
設けられていることを特徴とする圧延機用冷却装置が提
供される。

【００２２】また好ましくは、前記圧延機用冷却装置に
おいて、前記複数の第１の冷却水導入手段のそれぞれ
は、前記圧延材の上方に設けられた１つのヘッダと、こ
の１つのヘッダにおける前記圧延材の幅方向複数箇所に
設けられ該圧延材の上面に冷却水を噴出する複数のラミ
ナーパイプと、前記圧延材の上面の所定領域を囲むよう
に設けられ前記複数のラミナーパイプから噴出された冷
却水を前記所定領域に誘導する１つの開放型冷却パッド
とを有しており、前記第１の超音波発生手段は、前記１
つの開放型冷却パッドにおける前記圧延材の幅方向複数
箇所に設けられていることを特徴とする圧延機用冷却装
置が提供される。

【００２３】また上記第１及び第３の目的を達成するた
めに、本発明によれば、板材を圧延する圧延ロールを冷
却するロール冷却機構と、前記圧延ロールで圧延された
圧延材を冷却するストリップ冷却機構とを有し、前記ス
トリップ冷却機構は、前記圧延材長手方向の複数箇所に
設けられ該圧延材の上面及び下面のうち少なくとも一方
に対面して大気圧にほぼ等しい水圧の冷却水を供給する
複数の第１の冷却水導入手段を備えている圧延機用冷却
装置において、前記複数の第１の冷却水導入手段のうち
少なくとも１つに設けられた第１の超音波発生手段と、
前記圧延材の表面情報を検出する第１の検出手段と、こ
の第１の検出手段の検出結果に基づき前記第１の超音波
発生手段の動作を制御する第１の制御手段と、前記複数
の第１の冷却水導入手段に冷却水を導く第１の冷却水集
合管と、前記第１の超音波発生手段より強力な超音波を
発生し、この超音波で前記複数の第１の冷却水導入手段
のうち少なくとも１つ及び前記第１の冷却水集合管のう
ちいずれか一方を加振する第２の超音波発生手段とを有
することを特徴とする圧延機用冷却装置が提供される。

【００２４】また好ましくは、前記圧延機用冷却装置に
おいて、前記第１の制御手段は、前記第１の検出手段の
検出結果に基づき、前記第１の超音波発生手段から発生
する超音波の電圧、周波数、及び振幅のうち少なくとも
１つを制御する手段であることを特徴とする圧延機用冷
却装置が提供される。

【００２５】また上記第１及び第３の目的を達成するた
めに、本発明によれば、板材を圧延する圧延ロールを冷
却するロール冷却機構と、前記圧延ロールで圧延された
圧延材を冷却するストリップ冷却機構とを有し、前記ス
トリップ冷却機構は、前記圧延材長手方向の複数箇所に
設けられ該圧延材の上面及び下面のうち少なくとも一方
に対面して大気圧にほぼ等しい水圧の冷却水を供給する
複数の第１の冷却水導入手段を備えている圧延機用冷却
装置において、前記複数の第１の冷却水導入手段のうち
少なくとも１つに設けられた第１の超音波発生手段と、
前記圧延材の表面情報を検出する第１の検出手段と、こ
の第１の検出手段の検出結果に基づき前記第１の超音波
発生手段の動作を制御する第１の制御手段とを有し、前
記第１の超音波発生手段は、少なくとも前記圧延材長手
方向複数箇所の第１の冷却水導入手段に設けられてお
り、前記第１の制御手段は、前記第１の超音波発生手段
の出力を前記圧延材長手方向に可変制御する手段である
ことを特徴とする圧延機用冷却装置が提供される。

【００２６】また上記第１及び第３の目的を達成するた
めに、本発明によれば、板材を圧延する圧延ロールを冷
却するロール冷却機構と、前記圧延ロールで圧延された
圧延材を冷却するストリップ冷却機構とを有し、前記ス
トリップ冷却機構は、前記圧延材長手方向の複数箇所に
設けられ該圧延材の上面及び下面のうち少なくとも一方
に対面して大気圧にほぼ等しい水圧の冷却水を供給する
複数の第１の冷却水導入手段を備えている圧延機用冷却
装置において、前記複数の第１の冷却水導入手段のうち
少なくとも１つに設けられた第１の超音波発生手段と、
前記圧延材の表面情報を検出する第１の検出手段と、こ
の第１の検出手段の検出結果に基づき前記第１の超音波
発生手段の動作を制御する第１の制御手段とを有し、前
記第１の検出手段は、前記ストリップ冷却機構の入口側
と出口側との２箇所に設けられ、それぞれがその箇所に
おける検出結果を前記第１の制御手段へ出力する手段で
あることを特徴とする圧延機用冷却装置が提供される。

【００２７】

【００２８】また上記第１及び第４の目的を達成するた
めに、本発明によれば、板材を圧延する圧延ロールを冷
却するロール冷却機構と、前記圧延ロールで圧延された
圧延材を冷却するストリップ冷却機構とを有し、前記ロ
ール冷却機構は、前記圧延ロールの周方向に少なくとも
１箇所設けられ該圧延ロールに対面して冷却水を注水す
る少なくとも１つの第２の冷却水導入手段を備えている
圧延機用冷却装置において、前記第２の冷却水導入手段
のうち少なくとも１つのロール軸方向複数箇所に設けら
れた第１の超音波発生手段と、前記圧延材の表面情報で
ある温度分布又は形状分布を検出する第２の検出手段
と、この第２の検出手段の検出結果に基づき前記第１の
超音波発生手段の動作を制御する第２の制御手段と、を
有することを特徴とする圧延機用冷却装置が提供され
る。

【００２９】好ましくは、前記圧延機用冷却装置におい
て、前記複数の第２の冷却水導入手段のそれぞれは、前
記圧延ロールの入側及び出側の一方に設けられた１つの
ヘッダと、この１つのヘッダにおけるロール軸方向複数
箇所に設けられ該圧延ロールに冷却水を噴出する複数の
フラットスプレーノズルとを有しており、前記第１の超
音波発生手段は、前記１つのヘッダにおけるロール軸方
向複数箇所に設けられていることを特徴とする圧延機用
冷却装置が提供される。

【００３０】また好ましくは、前記圧延機用冷却装置に
おいて、前記複数の第２の冷却水導入手段のそれぞれ
は、前記圧延ロールの入側及び出側の一方に設けられた
１つのヘッダと、この１つのヘッダにおけるロール軸方
向複数箇所に設けられ該圧延ロールに冷却水を噴出する
複数のフラットスプレーノズルとを有しており、前記第
１の超音波発生手段は、前記複数のフラットスプレーノ
ズルのうち少なくとも２つに設けられていることを特徴
とする圧延機用冷却装置が提供される。

【００３１】さらに好ましくは、前記圧延機用冷却装置
において、前記複数の第２の冷却水導入手段のそれぞれ
は、前記圧延ロールの表面の所定領域を囲むように設け
られた１つの冷却パッドを有しており、前記第１の超音
波発生手段は、前記１つの冷却パッドにおけるロール軸
方向複数箇所に設けられていることを特徴とする圧延機
用冷却装置が提供される。

【００３２】また好ましくは、前記圧延機用冷却装置に
おいて、前記複数の第２の冷却水導入手段に冷却水を導
く第２の冷却水集合管と、前記第１の超音波発生手段よ
り強力な超音波を発生し、この超音波で前記複数の第２
の冷却水導入手段のうち少なくとも１つ及び前記第２の
冷却水集合管のうちいずれか一方を加振する第２の超音
波発生手段とをさらに有することを特徴とする圧延機用
冷却装置が提供される。

【００３３】さらに好ましくは、前記圧延機用冷却装置
において、前記第２の制御手段は、前記第２の検出手段
の検出結果に基づき、前記第１の超音波発生手段から発
生する超音波の電圧、周波数、及び振幅のうち少なくと
も１つを制御する手段であることを特徴とする圧延機用
冷却装置が提供される。

【００３４】また好ましくは、前記圧延機用冷却装置に
おいて、前記第２の検出手段は、前記圧延ロールの入側
と出側との２箇所に設けられ、それぞれがその箇所にお
ける検出結果を前記第２の制御手段へ出力する手段であ
ることを特徴とする圧延機用冷却装置が提供される。

【００３５】

【００３６】

【作用】一般に、圧延機ではストリップ材は最終段のワ
ークロールの出側において、ストリップ冷却機構により
８００℃から３００℃まで温度を低下させた後、巻きと
り機に巻き取られる。この冷却時において、ストリップ
の表面温度は膜沸騰領域となっており、すなわち約２０
〜３０μｍのほぼ安定な蒸気膜が熱抵抗となり冷却効率
が著しく悪くなることから、冷却注水の流量制御・圧力
制御によるストリップ温度制御は容易ではない。ここ
で、本発明においては、圧延材長手方向の複数箇所に設
けられ圧延材の上面又は下面に対面して冷却水を注水す
る第１の冷却水導入手段に第１の超音波発生手段を設け
ることにより、発生させた超音波を冷却水を介し音響流
として伝搬させ、加熱面近傍の冷却水を非定常的に振動
させる。これにより、冷却水膜と蒸気膜との境界へ不安
定流れの乱れを外乱として付加し、蒸気膜を崩壊させて
高温のストリップと冷却水との固液接触を強制的に与え
ることができるので、ストリップ表面への冷却性能を向
上することができる。またこのような高温材料に対し短
時間での制御で材料の温度分布の均一化を図るには、電
気的な手段を用いるのが良好であるが、本発明において
は、第１の検出手段で圧延材の表面情報である温度分布
又は形状分布を検出し、この第１の検出手段の検出結果
に基づき、第１の制御手段で圧延材長手方向複数箇所の
第１の冷却水導入手段のうち少なくとも２つに設けられ
た第１の超音波発生手段の動作をそれぞれ独立して制御
し超音波の出力値の大きさを調整することにより、容易
に長手方向冷却速度を制御することができる。すなわ
ち、長手方向の各第１の超音波発生手段の出力値が固定
の場合は、その出力値の大きさを調整することにより長
手方向の１つの冷却速度モードを設定でき、また長手方
向の各第１の超音波発生手段の出力値を可変とする場合
は、長手方向の冷却速度モードを可変とすることがで
き、例えば従来よりもやや遅い冷却速度で高い温度領域
で温度を下げていくことも、従来よりもやや速い冷却速
度で低い温度領域で温度を下げていくこともできる。そ
してこのとき第１の冷却水導入手段は大気圧にほぼ等し
い水圧の冷却水を供給する構成であることから、閉鎖型
冷却パッドを用いる従来のようにシール性や回転抵抗の
問題が生じない。しがって、実際の圧延システムにおけ
るストリップ冷却機構において、長手方向の冷却速度を
容易に制御しかつ冷却速度を向上できる構成を実現する
ことができる。

【００３７】また、圧延材の上方に設けられ、圧延材の
幅方向複数箇所に複数のラミナーパイプが備えられたヘ
ッダに第１の超音波発生手段を設けることにより、冷却
水を介し超音波を伝搬させる手段を実現することができ
る。さらに、圧延材の上方に設けられたウォーターカー
テン用ヘッダに第１の超音波発生手段を設けることによ
っても、冷却水を介し超音波を伝搬させる手段を実現す
ることができる。また、圧延材の上面の所定領域を囲む
ように設けられ、ラミナーパイプから噴出された冷却水
を所定領域に誘導する開放型冷却パッドに第１の超音波
発生手段を設けることによっても、冷却水を介し超音波
を伝搬させる手段を実現することができる。なおこのと
き冷却パッドを用いる点で従来と同様であるが、開放型
パッドにラミナーパイプで冷却水を注入する構成である
ことにより、従来の閉鎖型冷却パッド内にノズルで高圧
噴流を供給する場合よりもパッド内を低圧にすることが
できるので、シール性や回転抵抗の問題が低減される。

【００３８】さらに本発明においては、第１の検出手段
で圧延材の表面情報である温度分布又は形状分布を検出
し、この第１の検出手段の検出結果に基づき、第１の冷
却水導入手段の圧延材幅方向複数箇所に設けられた第１
の超音波発生手段の動作を第１の制御手段でそれぞれ独
立して制御することにより、長手方向の冷却速度を向上
するとともに圧延材板幅方向の冷却均一化を図ることが
できる。

【００３９】また、圧延材の上方に設けられ、圧延材の
幅方向複数箇所に複数のラミナーパイプが備えられたヘ
ッダにおける圧延材幅方向複数箇所に第１の超音波発生
手段を設けることにより、それぞれの第１の超音波発生
手段から発生する超音波特性を調整して幅方向冷却特性
を制御し、幅方向の均一冷却を図ることができる。さら
に、圧延材の上方に設けられたヘッダにおける圧延材の
幅方向複数箇所に設けられ圧延材の上面に冷却水を噴出
する複数のラミナーパイプのうち少なくとも２つに第１
の超音波発生手段を設けることによっても、それぞれの
第１の超音波発生手段から発生する超音波特性を調整し
て幅方向冷却特性を制御し、幅方向の均一冷却を図るこ
とができる。また、圧延材の上方に設けられたヘッダに
おける圧延材の幅方向複数箇所に設けられ圧延材の上面
に冷却水を噴出する複数のスプレーノズルのうち少なく
とも２つに第１の超音波発生手段を設けることによって
も、それぞれの第１の超音波発生手段から発生する超音
波特性を調整して幅方向冷却特性を制御し、幅方向の均
一冷却を図ることができる。さらに、圧延材の上面の所
定領域を囲むように設けられ複数のラミナーパイプから
噴出された冷却水を所定領域に誘導する開放型冷却パッ
ドにおける圧延材の幅方向複数箇所に第１の超音波発生
手段を設けることによっても、それぞれの第１の超音波
発生手段から発生する超音波特性を調整して幅方向冷却
特性を制御し、幅方向の均一冷却を図ることができる。

【００４０】また、第１の超音波発生手段より強力な超
音波を発生する第２の超音波発生手段で、第１の冷却水
導入手段に冷却水を導く第１の冷却水集合管又は第１の
冷却水導入手段を加振することにより、第１の超音波発
生手段からの超音波と第２の超音波発生手段からの超音
波との両方が作用し超音波のパワーがアップするので、
第１の冷却水導入手段からストリップに到達するまでの
超音波の減衰を抑えることができる。

【００４１】さらに、第１の制御手段は、第１の検出手
段の検出結果に基づき、第１の超音波発生手段から発生
する超音波の電圧、周波数、及び振幅のうち少なくとも
１つを制御する手段であることにより、超音波の特性を
調整し容易に冷却性能を調整することができる。また、
第１の超音波発生手段が圧延材長手方向複数箇所の第１
の冷却水導入手段に設けられ、その出力を第１の制御手
段で圧延材長手方向に可変制御することにより、長手方
向の冷却速度モードを可変とすることができ、例えば従
来よりもやや遅い冷却速度で高い温度領域で温度を下げ
ていくことも、従来よりもやや速い冷却速度で低い温度
領域で温度を下げていくこともできる。

【００４２】さらに、第１の検出手段は、ストリップ冷
却機構の入口側と出口側との２箇所に設けられ、それぞ
れがその箇所における検出結果を第１の制御手段へ出力
する手段であることにより、冷却前と冷却後のストリッ
プ表面情報が第１の制御手段へ入力されるので、第１の
制御手段でこれら２つの情報を比較して必要な局所スト
リップ冷却性能を算出し、これに応じて第１の超音波発
生手段の動作を制御することができる。

【００４３】さらに一般に、圧延機においては、ミルか
らロールへの加工熱や熱伝導による流入熱が発生し、ロ
ールの表面温度はミル中央部で急激な温度上昇を生じ、
端部ではゆるやかな温度上昇となる。この高温状態のロ
ールをスプレー水で冷却すると高温のロール表面と冷却
水との接触によって、ロール表面が冷却効率の悪い膜沸
騰や遷移沸騰領域となり、前述したストリップ冷却同
様、約２０〜３０μｍのほぼ安定な蒸気膜が熱抵抗とな
り冷却効率が著しく悪くなるので、冷却注水の流量制御
・圧力制御によるロール温度制御は容易ではない。ここ
で、本発明においては、圧延ロールの周方向に設けられ
圧延ロールに対面して冷却水を注水する第２の冷却水導
入手段のロール軸方向複数箇所に第１の超音波発生手段
を設けることにより、発生させた超音波を冷却水を介し
音響流として伝搬させ、加熱面近傍の冷却水を非定常的
に振動させる。これにより、冷却水膜と蒸気膜との境界
へ不安定流れの乱れを外乱として付加し、蒸気膜を崩壊
させて高温のロール表面と冷却水との固液接触を強制的
に与えることができるので、ロール表面への冷却能力を
向上することができる。またこのような高温材料に対し
短時間での制御で材料の温度分布の均一化を図るには、
電気的な手段を用いるのが良好であるが、本発明におい
ては、第２の検出手段でロールにより圧下された圧延材
の表面情報である温度分布又は形状分布を検出し、第２
の制御手段でこの第２の検出手段の検出結果に基づきロ
ール軸方向複数箇所に設けた第１の超音波発生手段の動
作を制御することにより、ロール軸方向の冷却性能を容
易に微調整し、ロール軸方向の温度分布均一化を図れ
る。

【００４４】また、圧延ロールの入側若しくは出側に設
けられ、ロール軸方向複数箇所に複数のフラットスプレ
ーノズルが備えられたヘッダのロール軸方向複数箇所に
第１の超音波発生手段を設けることにより、冷却水を介
し超音波を伝搬させる手段を実現することができる。さ
らに、圧延ロールの入側若しくは出側のヘッダのロール
軸方向複数箇所に設けられ、圧延ロールに冷却水を噴出
する複数のフラットスプレーノズルのうち少なくとも２
つに第１の超音波発生手段を設けることによっても、冷
却水を介し超音波を伝搬させる手段を実現することがで
きる。また、圧延ロールの表面の所定領域を囲むように
設けられた１つの冷却パッドにおけるロール軸方向複数
箇所に第１の超音波発生手段を設けることによっても、
冷却水を介し超音波を伝搬させる手段を実現することが
できる。

【００４５】さらに、第１の超音波発生手段より強力な
超音波を発生する第２の超音波発生手段で、第２の冷却
水導入手段に冷却水を導く第２の冷却水集合管又は第２
の冷却水導入手段を加振することにより、第１の超音波
発生手段からの超音波と第２の超音波発生手段からの超
音波との両方が作用し超音波のパワーがアップするの
で、第２の冷却水導入手段から圧延ロール表面に到達す
るまでの超音波の減衰を抑えることができる。また、第
２の制御手段は、第２の検出手段の検出結果に基づき、
第１の超音波発生手段から発生する超音波の電圧、周波
数、及び振幅のうち少なくとも１つを制御する手段であ
ることにより、超音波の特性を調整し容易に冷却性能を
調整することができる。さらに、第２の検出手段は、圧
延ロールの入側と出側との２箇所に設けられ、それぞれ
がその箇所における検出結果を第２の制御手段へ出力す
る手段であることにより、圧延前と圧延後のストリップ
表面情報が第２の制御手段へ入力されるので、第２の制
御手段でこれら２つの情報を比較して必要な局所ロール
冷却性能を算出し、これに応じて第１の超音波発生手段
の動作を制御することができる。

【００４６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図２３により
説明する。まず、本発明の原理を示すための実施例を図
２〜図５を用いて説明する。本実施例による圧延冷却基
礎試験装置を図２に示す。図２に示す圧延冷却試験装置
１０において、上部に設置したタンク１７内に貯留した
水１８を、バルブ１９の開閉によってノズル２０から噴
流として自由流出させラミナーフロー水Ｂとする。そし
てこのラミナーフロー水Ｂを断熱材２２におおわれた高
温の金属板２１へ衝突させて冷却を行い、図示しない温
度測定手段でその温度変化が測定される。またタンク１
７の底には、数個の超音波発生機構１６が設けられてお
り、その動作は制御装置１４によって制御されている。
この圧延冷却試験装置１０による冷却試験の結果を図３
に示す。

【００４７】図３は、冷却開始後時間の経過に伴う金属
板２１の温度変化を示したものであり、図示曲線の勾配
が冷却速度を表している。また同じ冷却水流量及び衝突
条件のもとで、制御装置１４によって超音波発生機構１
６を動作させ超音波を発生させた場合の結果を実線で、
超音波発生機構１６を動作させなかった場合の結果を一
点鎖線で示している。図３において、同じ冷却水流量及
び衝突条件の場合、超音波を発生することにより、金属
板２１の温度低下の度合いすなわち冷却速度が大きくな
り、その結果冷却時間も短縮されることがわかる。これ
は、冷却水中を音響流として伝搬した超音波が伝熱面に
付加されることにより、この超音波が、金属板２１の高
温面上に形成される蒸気膜Ｅの上部の水膜Ｄを非定常的
に振動させるので、液と蒸気膜との界面Ｈが不安定化し
固液が直接接触して冷却性能が向上するものと考えられ
る。この作用を以下さらに詳しく図４及び図５によって
説明する。

【００４８】図４は、図３に示した２つの場合の冷却状
態を模式的に示した図であり、図４（ａ）は超音波発生
ありの場合であり、図４（ｂ）は超音波発生なしの場合
である。図４（ｂ）の場合、ラミナーフロー水Ｂの真下
においては、金属板２１とラミナーフロー水Ｂとの直接
接触により冷却性能が非常に高い。しかしながら、ラミ
ナーフロー水Ｂの水柱と水柱の間に形成される水膜Ｄの
下部においては、水の動圧成分の作用が弱くなって安定
な蒸気膜Ｅが形成される膜沸騰状態となるので、冷却性
能が極めて悪くなる。一方、図４（ａ）の場合は、ラミ
ナーフロー水Ｂの真下においては図４（ｂ）同様に冷却
性能が高く、また、ラミナーフロー水Ｂの水柱と水柱の
間に形成される水膜Ｄの下部においても、水柱が超音波
で高周波加振されることで蒸気膜界面の近傍が非定常的
に振動されて蒸気膜が崩壊し、膜沸騰状態から遷移沸騰
状態へ強制的に移行するので、冷却性能が向上する。こ
の冷却性能向上効果を圧延システムの温度領域に対応さ
せて図５に示す。

【００４９】図５において、横軸は温度、縦軸は冷却性
能（例えば熱伝達率）を示している。従来、圧延システ
ムにおける冷却性能は、破線で示すように、ロール冷却
域（約５０℃〜約３００℃）で温度の増大とともに徐々
に向上し、ストリップ冷却域（約３００℃〜）との境界
付近でピークを迎えた後は減少に転ずる傾向を示す。し
かし、本実施例においては上述したように膜沸騰領域に
おいて膜沸騰を強制的に遷移沸騰とする冷却向上効果が
得られるので、図中実線で示すように、特に高温域であ
るストリップ冷却域において冷却性能の減少が抑えら
れ、大きな冷却向上効果が得られることがわかる。

【００５０】次に、上記原理に基づく本発明の第１の実
施例を図１〜図１２により説明する。本実施例の圧延機
用冷却装置、及びこの冷却装置が適用される熱間圧延シ
ステムの構成を図１に示す。

【００５１】図１に示す熱間圧延システムは、圧延機１
３０を有しており、圧延機１３０に備えられた上部バッ
クアップロール１０３ａ及び下部バックアップロール１
０３ｂにそれぞれ押圧された上部ワークロール１０２ａ
と下部ワークロール１０２ｂとの間で高温（約１１００
℃）の板材１０１が圧延される。なお煩雑を避けるため
に図においては１つの圧延機１３０すなわち１段の圧延
工程しか示さないが、この圧延工程は少なくとも約３段
から７段ぐらい繰り返されて、板材１０１は薄板材１０
１Ａへと圧下される。そして、この薄板材１０１Ａは、
テーブルロール１０６によって下流側に導かれ、巻き取
り機１１１で巻き取られる。このような熱間圧延システ
ムに設けられた本実施例による圧延機用冷却装置は、上
部・下部ワークロール１０２ａ,１０２ｂを冷却するロ
ール冷却機構１５０と、上部・下部ワークロール１０２
ａ,１０２ｂで圧延された薄板材１０１Ａを冷却するス
トリップ冷却機構１６０とを有している。

【００５２】ロール冷却機構１５０は、上部・下部ワー
クロール１０２ａ,１０２ｂの周方向にそれぞれ３段ず
つ設けられたロール冷却水導入部１５０ａ,１５０ｂを
備えており、これによって、圧延工程の際上部・下部ワ
ークロール１０２ａ,１０２ｂに流入する多量の熱、す
なわち、板材１０１を圧延して薄板材１０１Ａにする際
に板材１０１からの接触熱伝導による流入熱、圧下する
際に生ずる加工熱による流入熱、及びその他摩擦熱等を
除去する。ロール冷却水導入部１５０ａ,１５０ｂは上
部・下部ワークロール１０２ａ,１０２ｂに対面して設
けられており、それぞれ、上部・下部ワークロール１０
２ａ,１０２ｂの入側若しくは出側に設けられた上部・
下部冷却用ヘッダ１０４ａ,１０４ｂと、この上部・下
部冷却用ヘッダ１０４ａ,１０４ｂにおけるロール軸方
向（図中紙面に垂直方向）複数箇所（図示実施例では５
箇所）に設けられ上部・下部ワークロール１０２ａ,１
０２ｂに冷却水を噴出するフラットスプレーノズル１０
５ａ,１０５ｂとを有している。フラットスプレーノズ
ル１０５ａ,１０５ｂは備えた上部・下部冷却用ヘッダ
１０４ａ,１０４ｂはそれぞれロール周方向に沿ってミ
ル出側に２段、ミル入側に１段設置されており、このフ
ラットスプレーノズル１０５ａ,１０５ｂから噴射され
る大気圧にほぼ等しい水圧のスプレー水Ａが、高温で回
転しているワークロー１０ル２ａ、１０２ｂ上に水膜を
形成しながら冷却する。これによって前述した流入した
多量の熱は流出熱として系外へ除去され、ロール内部へ
の入熱がないように熱バランスが保たれる。また上部冷
却用ヘッダ１０４ａの両端には、簡易取付け可能な圧電
素子若しくは水中投込み式の圧電素子等からなる超音波
発生機構１１６が１つずつ設けられている。この上部冷
却用ヘッダ１０４ａをノズル側から見た図を図６に示
す。

【００５３】ストリップ冷却機構１６０は、薄板材１０
１Ａの上面又は下面に対面して大気圧にほぼ等しい水圧
の冷却水を供給するストリップ冷却水導入部１６０ａ,
１６０ｂを有する。ストリップ冷却水導入部１６０ａ,
１６０ｂは、薄板材１０１Ａ長手方向の複数箇所（図示
実施例では８箇所）に設けられている。薄板材１０１Ａ
の上方に設けられたストリップ冷却水導入部１６０ａは
それぞれ、薄板材１０１Ａの上方に設けられた上部冷却
用ヘッダ１０７と、この上部冷却用ヘッダ１０７におけ
る薄板材１０１Ａの幅方向（図示紙面に垂直方向）複数
箇所（図示実施例では５箇所、後述する図８参照）に設
けられ薄板材１０１Ａの上面に冷却水を噴出するラミナ
ーパイプ１０８とを有している。このラミナーパイプ１
０８からの冷却水のラミナーフロー水Ｂが、テーブルロ
ール１０６で送られている薄板材１０１Ａに水膜を形成
しながら冷却する。また上部冷却用ヘッダ１０７の両端
には、ロール冷却水導入部１５０ａの上部冷却用ヘッダ
１０４ａ同様、簡易取付け可能な圧電素子若しくは水中
投込み式の圧電素子等からなる超音波発生機構１１６が
１つずつ設けられている。この上部冷却用ヘッダ１０７
付近の詳細側面図を図７に示す。また、薄板材１０１Ａ
の下方に設けられたストリップ冷却水導入部１６０ｂは
それぞれ、薄板材１０１Ａの下方に設けられた下部冷却
用ヘッダ１０９と、この下部冷却用ヘッダ１０９に設け
られ薄板材１０１Ａの下面に冷却水を噴出するノズル１
１０とを有しており、このノズル１１０から高圧で噴射
されるスプレー水Ｃが、テーブルロール１０６で送られ
ている薄板材１０１Ａを下方から冷却する。

【００５４】また、本実施例による圧延機用冷却装置
は、圧延機１３０の入口側に配置され板材１の温度又は
形状を検出する検出器１１５ａと、圧延機１３０の出口
側かつストリップ冷却機構１６０よりも上流側に配置さ
れ薄板材１０１Ａの温度又は形状を検出する検出器１１
５ｂと、ストリップ冷却機構１６０よりも下流側に配置
され薄板材１０１Ａの温度又は形状を検出する検出器１
１５ｃと、これら検出器１１５ａ〜ｃからの検出データ
が入力されて所定の分布信号に変換・増幅する演算器１
１２と、この演算器１１２からの分布信号が入力されこ
の温度分布に基づき温度分布の修正値を設定する修正値
演算器１１３と、この修正値演算器１１３からの修正値
が入力されこれに基づき超音波発生機構１１６の動作を
制御する制御装置１１４とを有する。これらによる検出
及び制御動作を、ストリップ冷却機構１６０の場合を例
にとって図８を用いて説明する。

【００５５】図８において、圧延機１３０の出口側の検
出器１１５ｂ及びストリップ冷却機構１６０より下流側
の検出器１１５ｃからの検出データがそれぞれ演算器１
１２で変換・増幅され、板幅方向の温度・形状分布情報
を示す分布信号として修正値演算器１１３へ送られる。
そしてこの板幅方向分布に基づき、修正値演算器１１３
で温度分布を均一化するための修正値を設定して制御装
置１１４へ送信する。制御装置１１４は出力調整器１１
４ａ及びデータ電圧器１１４ｂから成っており、出力調
整器１１４ａで、超音波発生機構１１６で発生する超音
波の周波数ｆ、電圧Ｅ、振幅δ、及びその他ＯＮ／ＯＦ
Ｆ等を制御する制御信号を生成し、データ電圧器１１４
ｂでこの制御信号を増幅して超音波発生機構１１６へ送
信し制御する。すなわち薄板材１０１Ａ板幅方向への制
御としては、１つの上部冷却ヘッダ１０７につき両端２
つずつ備えられた超音波発生機構１６,１６のうち、一
方側の出力と他方側の出力との大小関係を調整すること
により、薄板材１０１Ａ板幅方向の冷却性能を制御し板
幅方向の均一冷却を図る。また薄板材１０１Ａの長手方
向への制御としては、長手方向に８列並んだ超音波発生
機構１６各列の出力値の大きさを調整することにより、
薄板材１０１Ａ長手方向へ所定の冷却速度を与える１つ
の冷却速度モードを設定する。なお、ロール冷却機構１
５０の場合も検出器１１５ａ及び１１１ｂからの検出デ
ータを用いて、上記同様の制御が行われ、上部ワークロ
ール１０２ａ軸方向の温度分布均一化が図られる。また
以上において、検出器１１５ｂ,１１５ｃは第１の検出
手段を構成し、検出器１１５ａ,１１５ｂは第２の検出
手段を構成し、修正値演算器１１３と制御装置１１４と
は、第１の検出手段の検出結果に基づき超音波発生機構
１１６の動作を制御する第１の制御手段を構成するとと
もに、第２の検出手段の検出結果に基づき超音波発生機
構１１６の動作を制御する第２の制御手段をも構成す
る。

【００５６】以上のように構成した本実施例の圧延機用
冷却装置によれば、上部ワークロール１０２ａに対面し
て大気圧にほぼ等しいスプレー水Ａを注水するロール冷
却水導入部１５０ａの上部冷却用ヘッダ１０４ａの両端
に超音波発生機構１１６を設けるので、発生させた超音
波をスプレー水Ａを介して音響流として伝搬させ、冷却
水膜と蒸気膜との境界へ不安定流れの乱れを外乱として
付加する。これにより、上部ワークロール１０２ａ表面
における膜沸騰で発生した蒸気膜を崩壊させて高温のロ
ール表面とスプレー水Ａとの固液接触を強制的に与える
ことができ、ロール表面への冷却能力を向上することが
できる。また、検出器１１５ａ,１１５ｂでロールによ
り圧下された薄板材１０１Ａの形状・温度情報を検出
し、演算器１１２、修正値演算器１１３を介し、制御装
置１１４で上部冷却用ヘッダ１０４ａの両端に設けた２
つの超音波発生機構１１６,１１６の動作を制御するの
で、上部ワークロール１０２ａ軸方向の冷却性能を容易
に微調整し、ロール軸方向の温度分布均一化を図れる。
これにより、上部・下部ワークロール１０２ａ,１０２
ｂで圧下された薄板材１０１Ａに熱膨張変形によるサー
マルクラウンが発生するのを抑制するので、長寿命かつ
高品質な薄板材を提供でき、また上部ワークロール１０
２ａの安全性・信頼性を確保することができる。

【００５７】また本実施例の圧延機用冷却装置によれ
ば、薄板材１０１Ａの上面に対面して冷却水のラミナー
フロー水Ｂを注水するストリップ冷却水導入部の、上部
冷却用ヘッダ１０７に超音波発生機構１１６を設けるの
で、発生させた超音波をラミナーフロー水Ｂを介して音
響流として伝搬させ、冷却水膜と蒸気膜との境界へ不安
定流れの乱れを外乱として付加する。これにより、薄板
材１０１Ａにおける膜沸騰で発生した蒸気膜を崩壊させ
て高温の薄板材１０１Ａ表面とラミナーフロー水との固
液接触を強制的に与えることができるので、薄板材１０
１Ａ表面への冷却性能を向上することができる。また、
検出器１１５ｂ,１１５ｃで薄板材１０１Ａの形状・温
度情報を検出し、演算器１１２、修正値演算器１１３を
介し、制御装置１１４で薄板材１０１Ａ長手方向に８箇
所ある上部冷却用ヘッダ１０７に設けた超音波発生機構
１１６の動作を制御するので、長手方向各箇所における
超音波出力値の大きさを調整して１つの冷却速度モード
を設定し、薄板材１０１Ａ長手方向の冷却速度を容易に
制御しかつ向上させることができる。またこのとき１つ
の上部冷却用ヘッダ１０７の両端に１つずつ超音波発生
機構１１６が設けられているので、それぞれの超音波発
生機構１１６,１１６の出力を調整することで板幅方向
一方側と他方側の冷却特性を微調整し、薄板材１０１Ａ
板幅方向の冷却均一化を図ることもできる。よって、従
来の圧延システムにおけるストリップ冷却機構の冷却設
備及びハード構成を変えることなく、ストリップ冷却水
導入部１６０ａに設けた超音波発生機構１１６の動作制
御のみで長手方向冷却速度の向上及び板幅方向均一冷却
を実現することができる。また、超音波を用いるので、
従来の流量制御等に比し応答性が向上し、リアルタイム
での短時間冷却制御が可能となる。そしてこのときスト
リップ冷却水導入部１６０ａは、大気圧にほぼ等しい水
圧のラミナーフロー水Ｂ冷却水を供給する構成であるこ
とから、閉鎖型冷却パッドを用いる従来（後述する図１
２参照）のようにシール性や回転抵抗の問題が生じな
い。したがって、実際の圧延システムにおけるストリッ
プ冷却機構において、長手方向の冷却速度を容易に制御
して冷却速度を向上でき、かつ板幅方向の均一冷却を可
能とする構成を実現できる。

【００５８】なお、上記実施例においては、上部冷却用
ヘッダ１０４ａにロール軸方向にスプレーノズル１０５
ａを一列５個設けたが（図６参照）、これに限られず、
例えば図９に示すように、ロール軸方向に２列以上に設
けてもよい。この場合も、同様の効果を得る。また、上
記実施例の圧延機用冷却装置においては、ロール冷却機
構１５０は、ロール冷却水導入部１５０ａ,ｂが上部・
下部ワークロール１０２ａ,１０２ｂの周方向にそれぞ
れ３段ずつ設けられていたが、これに限られるものでは
なく、上部・下部ワークロール１０２ａ,１０２ｂの周
方向に少なくとも１箇所設けられていればよい。さら
に、上記実施例の圧延機用冷却装置においては、ロール
冷却水導入部１５０ａの上部冷却用ヘッダ１０４ａある
いはストリップ冷却水導入部１６０の上部冷却用ヘッダ
１０７に超音波発生機構１１６を設けたが、これらに限
られず、ロール冷却水導入部１５０ｂの下部冷却用ヘッ
ダ１０４ｂあるいはストリップ冷却水導入部１６０の下
部冷却用ヘッダ１０９に超音波発生機構１１６を設けて
も良く、あるいはこれら両方に超音波発生機構１１６を
設けてもよい。この場合も、同様の効果を得る。

【００５９】また、上記実施例の圧延機用冷却装置にお
いては、１つのストリップ冷却水導入部１６０ａに備え
られた上部冷却用ヘッダ１０７の両端に１つずつ超音波
発生機構１１６を設け、これらの出力を調整してストリ
ップ幅方向の温度均一化を図ったが、これを考慮せずス
トリップ長手方向の冷却速度向上のみを図れば足りる場
合には、８つの上部冷却用ヘッダ１０７に１つずつ超音
波発生機構１１６を設ければ良い。また、このように、
１つのストリップ冷却水導入部１６０ａに１つずつ超音
波発生機構１１６を設ける場合の変形例を図１０〜図１
２により説明する。第１の実施例と同等の部材には同一
の符号を付す。

【００６０】まず、第１の変形例を図１０により説明す
る。この変形例は、１つのストリップ冷却水導入部１６
０ａに、１つの上部冷却用ヘッダ１０７の代わりにウォ
ータカーテン用ヘッダが備えられるものである。その他
の構成は第１の実施例とほぼ同様である。ウォータカー
テン用ヘッダ１９７の構造を図１０に示す。図１０にお
いて、ウォータカーテン用ヘッダ１９７の下部には流出
孔１９７ａが設けられており、この流出孔１９７ａから
カーテン状の水流Ｇが流下する構造となっている。また
ウォータカーテン用ヘッダ１９７には、１つの超音波発
生機構１１６が設けられ、水流Ｇを介して蒸気膜への加
振を行う。

【００６１】次に、第２の変形例を図１１及び図１２に
より説明する。この変形例は、１つのストリップ冷却水
導入部１６０ａにおいて、第１の実施例と同様、１つの
上部冷却用ヘッダ１０７と、この上部冷却用ヘッダ１０
７における薄板材１０１Ａの幅方向（図示紙面に垂直方
向）５箇所に設けられたラミナーパイプ１０８とが備え
られているとともに、さらに、薄板材１０１Ａ上面の所
定領域を囲むように設けられラミナーパイプ１０８から
噴出されたラミナーフロー水Ｂをその所定領域に誘導す
る１つの開放型冷却パッド１２３が備えられており、超
音波発生機構１１６がこの開放型冷却パッド１２３に設
けられているものである。その他の構成は、第１の実施
例とほぼ同様である。

【００６２】この変形例の作用を以下に説明する。本変
形例の比較例として、特開平２-１０１１１号公報に記
載された従来のストリップ冷却に係る構成を図１２に示
す。図１２において、上下テーブルロール１８６ａ,１
８６ｂにはさまれた薄板材１８１の上下に冷却水Ｇをガ
イドするための閉鎖型冷却パッド１８３を構成し、その
閉鎖型冷却パッド１８３に冷却材の噴射ノズル１８５か
ら噴流Ｆを供給して閉鎖型冷却パッド１８３内を高圧の
冷却水Ｇで満たし、これを媒体して超音波発生機構１８
７により高周波加振を行うものである。

【００６３】上記構成によれば、超音波加振による蒸気
膜の崩壊作用により冷却性能が向上し、ある程度薄板材
１８１長手方向の冷却速度向上や板幅方向の均一冷却が
期待できる。しかし、高圧冷却水Ｇが供給される閉鎖型
冷却パッド１８３において、回転体である上下テーブル
ロール１８６ａ,ｂと薄板材１８１との十分なシール性
を保つことが難しく、閉鎖型冷却パッド１８３内を超音
波の伝搬に十分なだけの満水状態に維持するのが困難で
あることや、またこの閉鎖型冷却パッド１８３内の高圧
冷却水Ｇが上下テーブルロール１８６ａ,ｂの回転抵抗
となること等により、実際の圧延システムにおけるスト
リップ冷却機構として実現することは事実上困難であ
る。

【００６４】これに対し、本変形例においては、冷却パ
ッドを用いる点で上記と同様であるが、隣接する開放型
冷却パッド１２３,１２３の間にラミナーパイプ１０８
でラミナーフロー水Ｂを注入する構成であることによ
り、上記閉鎖型冷却パッド１８３内にノズル１８５で高
圧の噴流を供給する場合よりもパッド内を低圧にするこ
とができるので、シール性や回転抵抗の問題が低減され
る。また、従来のラミナーフロー式の冷却装置におい
て、そのラミナーフローの流下部分が開口するようにパ
ッドを設ければ従来構成をそのまま用いることができる
ので、設備改造が容易であるとともに低コストでの改造
が可能となる。

【００６５】本発明の第２の実施例を図１３〜図１６に
より説明する。本実施例は、ストリップ冷却機構に設け
る超音波発生機構の構成が異なる実施例である。第１の
実施例と同等の部材には同一の符号を付す。本実施例の
圧延機用冷却装置のストリップ冷却機構１６０付近の概
略構成を図１３に示す。なお、本実施例のストリップ冷
却機構１６０において、第１の実施例同様、ストリップ
冷却水導入部１６０ａ,１６０ｂが薄板材１０１Ａ長手
方向の複数箇所（例えば８箇所）に設けられているが、
煩雑を避け説明の便宜を図るために、図では１つのロー
ル冷却水導入部１６０ａのみを例にとって示してある。

【００６６】図１３において、本実施例の圧延機用冷却
装置が第１の実施例の圧延機用冷却装置と異なる点は、
超音波発生機構１１６が上部冷却用ヘッダ１０７の両端
でなく、上部冷却用ヘッダ１０７における薄板材１０１
Ａ幅方向複数箇所（図示実施例では５箇所）に設けられ
た５つのラミナーパイプ１０８のそれぞれに１つずつ設
けられており、それぞれに制御装置１１４からの制御信
号が別個独立して入力されていることである。この上部
冷却用ヘッダ１０７及びラミナーパイプ１０８付近の詳
細側面図を図１４に示す。その他の構成は第１の実施例
による圧延機用冷却装置とほぼ同様である。

【００６７】本実施例によれば、ストリップ冷却機構１
６０による冷却において、第１の実施例の圧延機用冷却
装置のストリップ冷却機構１６０よりも、さらに精度の
良い薄板材１０１Ａ幅方向の均一冷却が可能となる。こ
の効果を図１５に示す。図１５は、薄板材１０１Ａの板
幅をｘとした場合にストリップ冷却機構より下流側の検
出器１１５ｃで測定した薄板材１０１Ａ板幅方向の温度
分布を、本実施例による測定結果と、超音波なしの従来
の場合の測定結果とを比較して示したものである。図１
５に示されるように、従来、中央部が凸状に突出する温
度分布であったものを、本実施例によれば、フラットで
均一な温度分布へと改善できることがわかる。

【００６８】なお、上記実施例においては、上部冷却用
ヘッダ１０７に５箇所設けられたラミナーパイプ１０８
に超音波発生機構１１６が１つずつ設けられていたが、
すべてのラミナーパイプ１０８に超音波発生機構１１６
が設けられる必要はなく、少なくとも２つのラミナーパ
イプ１０８に設けられていれば足り、このときも薄板材
１０１Ａ幅方向の制御は可能である。

【００６９】また、上記実施例においては、上部冷却用
ヘッダ１０７にラミナーパイプ１０８が５つ設けられて
いたが、これに限られず、例えば図１６に示すように、
上部冷却用ヘッダ１０７に、スプレー水を噴射する５つ
のスプレーノズル２１０を設け、これらスプレーノズル
２１０にそれぞれ超音波発生機構１１６を設けても良
い。また上記同様すべてのスプレーノズル２１０でなく
少なくとも２つに設けても良い。さらに、第１の実施例
の第２の変形例で図１１に示した開放型冷却パッド１２
３において、薄板材１０１Ａ幅方向に少なくとも２つず
つ設けても良い。これらの場合も同様の効果を得る。

【００７０】本発明の第３の実施例を図１７及び図１８
により説明する。本実施例は、ストリップ冷却機構によ
る冷却速度を長手方向に可変とする実施例である。第１
及び第２の実施例と同等の部材には同一の符号を付す。
本実施例の圧延機用冷却装置のストリップ冷却機構１６
０付近の概略構成を図１７に示す。なお、ストリップ冷
却機構１６０において、第１の実施例同様、ストリップ
冷却水導入部１６０ａ,１６０ｂが薄板材１０１Ａ長手
方向の例えば８箇所に設けられているが、煩雑を避け説
明の便宜を図るために、図では３つのストリップ冷却水
導入部１６０ａ,１６０ａ,１６０ａのみを例にとって示
してある。

【００７１】図１７において、本実施例の圧延機用冷却
装置が第１の実施例の圧延機用冷却装置と異なる点は、
各ストリップ冷却水導入部１６０ａにおいて超音波発生
機構１１６が上部冷却用ヘッダ１０７に１つずつ設けら
れていること、またそれぞれの超音波発生機構１１６に
は同一信号でなく別個独立した制御信号が別個独立した
制御装置３１４ａ〜ｃより入力されていることである。
この制御装置３１４ａ〜ｃには、第１の実施例と同様の
修正値演算器から、それぞれの長手方向位置に対応した
修正値が入力されている。その他の構成は第１の実施例
による圧延機用冷却装置とほぼ同様である。

【００７２】本実施例によれば、各ストリップ冷却水導
入部１６０ａに設けられた超音波発生機構１６０の出力
を独自に調整することができるので、薄板材１０１ａ長
手方向における各ストリップ冷却水導入部１６０ａの冷
却性能を可変とすることができる。この効果を図１８に
示す。図１８は、最終段の上下ワークロール１０２ａ,
１０２ｂの位置を起点として薄板材１０１Ａ長手方向各
位置において測定した温度分布を、本実施例における測
定結果と、超音波なしの従来の場合の測定結果とを比較
して示したものである。図１８に示されるように、従
来、上下ワークロール１０２ａ,１０２ｂ位置から右下
がりに一意的にきまった冷却速度で温度は下がっていた
が、本実施例によれば、薄板材１０１Ａ長手方向の冷却
性能を可変とすることによって、従来よりもやや遅い冷
却速度で高い温度領域で温度を下げていくことも、従来
よりもやや速い冷却速度で低い温度領域で温度を下げて
いくこともできる。これによって、斜線で示すように冷
却速度の可変幅が自由に選択でき、例えば材料形成をあ
る限定された領域でのみ容易にすることができる。

【００７３】本発明の第４の実施例を図１９〜図２２に
より説明する。本実施例は、ロール冷却機構に設ける超
音波発生機構の構成が異なる実施例である。第１〜第３
の実施例と同等の部材には同一の符号を付す。本実施例
の圧延機用冷却装置のロール冷却機構１５０付近の概略
構成を図１９に示す。なお、本実施例のロール冷却機構
１５０において、第１の実施例同様、ロール冷却水導入
部１５０ａ,１５０ｂが薄板材１０１Ａ長手方向の例え
ば３〜７箇所に設けられているが、煩雑を避ける説明の
便宜を図るために、図では１つのロール冷却水導入部１
５０ａのみを例にとって示してある。

【００７４】図１９において、本実施例の圧延機用冷却
装置が第１の実施例の圧延機用冷却装置と異なる点は、
超音波発生機構１１６が上部冷却用ヘッダ１０４ａの両
端でなく、上部冷却用ヘッダ１０４ａにおける上部ワー
クロール１０２ａ軸方向複数箇所（図示実施例では５箇
所）に設けられたフラットスプレーノズル１０５ａに１
つずつ設けられており、それぞれに制御装置１１４から
の制御信号が別個独立して入力されていることである。
また図の煩雑を避けるため特に図示しないが、下部冷却
用ヘッダ１０４ｂにおける下部ワークロール１０２ｂの
軸方向５箇所に備えられたフラットスプレーノズル１０
５ｂにも、フラットスプレーノズル１０５ａ同様に超音
波発生機構１１６が設けられており、それぞれに制御装
置１１４からの制御信号が別個独立して入力されてい
る。その他の構成は第１の実施例による圧延機用冷却装
置とほぼ同様である。

【００７５】本実施例によれば、ロール冷却機構１５０
による冷却において、第１の実施例の圧延機用冷却装置
のロール冷却機構１５０よりも、さらに精度の良い上部
・下部ワークロール１０２ａ,１０２ｂロール軸方向の
温度分布均一化を図ることができる。この効果を図２０
に概念図として示す。図２０は、上部・下部ワークロー
ル１０２ａ,１０２ｂで圧延される薄板材１０１Ａの横
断面形状を、超音波を発生させた本実施例の場合（図２
０（ａ））と、超音波なしの従来の場合（図２０（ｂ）
とを比較して示したものである。図２０（ａ）（ｂ）を
比較してわかるように、従来、上部・下部ワークロール
１０２ａ,１０２ｂの軸方向温度分布不均一化により、
上部・下部ワークロール１０２ａ,１０２ｂの中央部が
凸状に熱膨張変形するとともに、同様に圧延後にの薄板
材１０１Ａの中央部も凸状に熱膨張変形していわゆるサ
ーマルクラウンが発生していたのを、本実施例の超音波
の作用で抑制し、薄板材１０１Ａをよりフラットにでき
ることがわかる。

【００７６】なお、上記実施例においては、上部冷却用
ヘッダ１０４ａ,下部冷却用ヘッダ１０４ｂに５箇所設
けられたフラットスプレーノズル１０５ａ,１０５ｂに
超音波発生機構１１６が１つずつ設けられていたが、す
べてのフラットスプレーノズル１０５ａ,１０５ｂに超
音波発生機構１１６が設けられる必要はなく、少なくと
も２つのフラットスプレーノズル１０５ａ,１０５ｂに
設けられていれば足り、このときも上部・下部ワークロ
ール１０２ａ,１０２ｂの軸方向温度分布均一化は可能
である。

【００７７】また、上記実施例においては、上部・下部
冷却用ヘッダ１０４ａ,１０４ｂにフラットスプレーノ
ズル１０５ａ,１０５ｂが上部・下部ワークロール１０
２ａ,１０２ｂの軸方向一列に５つ設けられていたが、
これに限られず、例えば図２１に示すように上部冷却用
ヘッダ１０４ａに軸方向２列に計１１個のフラットスプ
レーノズル１０５ａを設ける等、多数のフラットスプレ
ーノズル１０５ａ,１０５ｂを設け、これらにそれぞれ
超音波発生機構１１６を設けてもよい。また上記同様す
べてのフラットスプレーノズル１０５ａ,１０５ｂでな
く少なくとも２つに設けても良い。さらに例えば図２２
に示すように、上部ワークロール１０２ａの表面の所定
領域を囲むような冷却パッド４２３を設け、超音波発生
機構１１６をこの冷却パッド４２３における上部ワーク
ロール１０２ａ軸方向複数箇所に設ける構成でも良い。
これらの場合も、同様の効果を得る。

【００７８】本発明の第５の実施例を図２３により説明
する。本実施例は、第１の実施例の構成に、より強力な
超音波発生機構を増設した実施例である。第１〜第４の
実施例と同等の部材には同一の符号を付す。本実施例の
圧延機用冷却装置、及びこの冷却装置が適用される熱間
圧延システムの構成を図２３に示す。

【００７９】図２３において、熱間圧延システムは第１
の実施例と同様の構成であり、圧延機１３０に備えられ
た上部・下部バックアップロール１０３ａ,１０３ｂに
それぞれ押圧された上部・下部ワークロール１０２ａ,
１０２ｂとの間で高温の板材１０１が圧延される。そし
てこのような熱間圧延システムに設けられた本実施例に
よる圧延機用冷却装置が、第１の実施例の圧延機用冷却
装置と異なる点は、超音波発生機構１１６より強力な超
音波を発生する超音波発生機構５２４が設けられている
ことである。

【００８０】この超音波発生機構５２４は、制御装置１
１４からの制御信号が入力され、超音波発生機構１１６
とは別個独立して超音波を発生し、図示しない媒体手段
を介し、ロール冷却水導入部１５０ａの上部用冷却ヘッ
ダ１０４ａ及びストリップ冷却水導入部１６０ａの上部
用冷却ヘッダ１０７を加振する。その他の構成は第１の
実施例とほぼ同様である。

【００８１】本実施例によれば、超音波発生機構１１６
からの超音波と超音波発生機構５２４からの超音波との
両方が作用し超音波のパワーがアップするので、ロール
冷却水導入部１５０ａから上部ワークロール１０２ａに
到達するまで及びストリップ冷却水導入部１６０ａから
薄板材１０１Ａに到達するまでの超音波の減衰を抑える
ことができる。よって、ロール冷却水導入部１５０ａか
ら上部ワークロール１０２ａまでの距離、及びストリッ
プ冷却水導入部１６０ａから薄板材１０１Ａまでの高さ
を大きくとることができ、設計の自由度が増大する。

【００８２】なお上記第５の実施例においては、超音波
発生機構５２４で、ロール冷却水導入部１５０ａの上部
用冷却ヘッダ１０４ａ及びストリップ冷却水導入部１６
０ａの上部用冷却ヘッダ１０７を加振したが、これに限
られず、ロール冷却水導入部１５０ａに設けた他の部
材、例えばフラットスプレー１０５ａ、別途設けた冷却
パッド４２３（図２２で示した変形例参照）等を加振
し、またストリップ冷却水導入部１６０ａに設けた他の
部材、例えばラミナーパイプ１０８、ウォータカーテン
用ヘッダ１９７（図１０で示した変形例参照）、開放型
冷却パッド（図１１で示した変形例参照）等を加振して
も良く、さらに、ロール冷却水導入部１５０ａ及びスト
リップ冷却水導入部１６０ａに冷却水を導く図示しない
冷却水集合管を加振する構成でも良い。また、これらの
場合も同様の効果を得る。

【００８３】また、以上第１〜第５の実施例は、すべて
本発明を熱間圧延システムに適用した場合の実施例につ
いて説明したが、これに限られず、冷間圧延システムに
おいても適用可能であり、同様の効果を得る。

【００８４】本発明によれば、第１の冷却水導入手段の
うち少なくとも２つに第１の超音波発生手段を設け、発
生させた超音波を冷却水を介して伝搬させるので、蒸気
膜を崩壊させてストリップ表面への冷却能力を向上する
ことができる。また、第１の冷却水導入手段は大気圧に
ほぼ等しい水圧の冷却水を供給し、第１の検出手段でス
トリップ冷却後の圧延材の表面情報である温度分布又は
形状分布を検出し、第１の検出手段の検出結果に基づ
き、第１の制御手段によって圧延材長手方向複数箇所の
第１の冷却水導入手段に設けられた第１の超音波発生手
段の動作をそれぞれ独立して制御し超音波の出力値の大
きさを調整することができる。よって、シール性や回転
抵抗の問題が生じることなく長手方向の冷却速度を容易
に制御することができる。すなわち、長手方向の冷却速
度モードを固定にする場合は長手方向に向かって急冷す
るか徐々に冷却するかを制御でき、また長手方向の冷却
速度モードを可変にする場合は、冷却速度の可変幅が自
由に選択でき、例えば材料形成をある限定された領域で
のみ容易にすることができる。よって、従来の圧延シス
テムにおけるストリップ冷却機構の冷却設備及びハード
構成を変えることなく、第１の冷却水導入手段に設けた
超音波発生手段の動作制御のみで、冷却速度の向上を実
現することができる。また超音波を用いるので、従来の
流量制御等に比し応答性が向上し、リアルタイムでの短
時間冷却制御が可能となる。また、圧延材の上面の所定
領域を囲むように設けられ、ラミナーパイプから噴出さ
れた冷却水を所定領域に誘導する開放型冷却パッドに第
１の超音波発生手段を設けることによっても、冷却水を
介し超音波を伝搬させる手段を実現することができる。
このとき、閉鎖型パッド内にノズルで高圧噴流を供給す
る従来技術よりもパッド内を低圧にすることができるの
で、シール性や回転抵抗の問題が低減される。また、従
来のラミナーフロー式の冷却装置において、そのラミナ
ーフローの流下部分が開口するようにパッドを設ければ
従来構成をそのまま用いることができるので、設備改造
が容易であるとともに低コストでの改造が可能となる。

【００８５】さらに、第１の超音波発生手段の出力を第
１の制御手段で圧延材長手方向に可変制御するので、長
手方向の冷却性能を可変とすることができる。すなわ
ち、冷却速度の可変幅が自由に選択でき、例えば材料形
成をある限定された領域でのみ容易にすることができ
る。

【００８６】また本発明によれば、第１の冷却水導入手
段の圧延材幅方向複数箇所に設けられた第１の超音波発
生手段の動作を第１の制御手段でそれぞれ独立して制御
するので、長手方向の冷却速度を向上するとともに圧延
材板幅方向の冷却均一化も図ることができる。さらに、
第２の超音波発生手段を設け第１の冷却水集合管又は第
１の冷却水導入手段を加振するので、超音波のパワーが
アップし、第１の冷却水導入手段からストリップに到達
するまでの超音波の減衰を抑えることができる。よっ
て、ストリップから第１の冷却水導入手段までの高さを
大きくとることができ、設計の自由度が増大する。

【００８７】また本発明によれば、第２の冷却水導入手
段に第１の超音波発生手段を設け、発生させた超音波を
冷却水を介して伝搬させるので、蒸気膜を崩壊させてロ
ール表面への冷却能力を向上することができる。また第
２の検出手段でロールにより圧下された後の圧延材の表
面情報である温度分布又は形状分布を検出し、第２の制
御手段でこの第２の検出手段の検出結果に基づきロール
軸方向複数箇所の第１の超音波発生手段の動作を制御す
るので、ロール軸方向の冷却性能を容易に微調整し、ロ
ール軸方向の温度分布均一化を図れる。したがって、圧
延ロールの軸方向温度分布の不均一が発生するのを防止
し、これによってロールで圧下されたストリップの熱膨
張変形によるサーマルクラウンの発生を抑制するので、
長寿命かつ高品質なストリップ材を提供することがで
き、また圧延ロールの安全性・信頼性を確保することが
できる。さらに、第２の超音波発生手段を設け第２の冷
却水集合管又は第２の冷却水導入手段を加振するので、
超音波のパワーがアップし、第２の冷却水導入手段から
圧延ロール表面に到達するまでの超音波の減衰を抑える
ことができる。よって、圧延ロールから第２の冷却水導
入手段までの距離を大きくとることができ、設計の自由
度が増大する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による圧延機用冷却装
置、及び適用される熱間圧延システムの構成を示す概念
図である。

【図２】本発明の原理を示す実施例による圧延冷却基礎
試験装置の構成を示す概念図である。

【図３】図１に示した圧延冷却試験装置による冷却試験
の結果を示す図である。

【図４】図３に示した冷却状態を模式的に表した図であ
る。

【図５】図３に示された冷却性能向上効果を圧延システ
ムの温度領域に対応させて示した図である。

【図６】ロール冷却水導入部の上部冷却用ヘッダを示す
図である。

【図７】ストリップ冷却水導入部の上部冷却用ヘッダ１
０７付近の詳細側面図である。

【図８】図１に示された圧延機用冷却装置における検出
及び制御動作を示す説明図である。

【図９】上部冷却用ヘッダに設けるスプレーノズルの他
の配置例を示す図である。

【図１０】第１の実施例の第１の変形例によるウォータ
カーテン用ヘッダの構造を示す斜視図である。

【図１１】第１の実施例の第２の変形例による開放型冷
却パッド付近の構造を示す側断面図である。

【図１２】第１の実施例の比較例による閉鎖型冷却パッ
ド付近の構造を示す側断面図である。

【図１３】本発明の第２の実施例による圧延機用冷却装
置のストリップ冷却機構付近の概略構成を示す斜視図で
ある。

【図１４】図１３に示したストリップ冷却機構における
上部冷却用ヘッダ及びラミナーパイプ付近の詳細側面図
である。

【図１５】図１３に示したストリップ冷却機構による板
幅方向均一冷却効果を示す図である。

【図１６】上部冷却用ヘッダにスプレーノズルを設けた
配置例を示す斜視図である。

【図１７】本発明の第３の実施例による圧延機用冷却装
置のストリップ冷却機構付近の概略構成を示す斜視図で
ある。

【図１８】図１７に示したストリップ冷却機構による長
手方向冷却可変効果を示す図である。

【図１９】本発明の第４の実施例による圧延機用冷却装
置のロール冷却機構付近の概略構成を示す斜視図であ
る。

【図２０】図１９に示したロール冷却機構によるロール
軸方向温度分布均一化の効果を示す概念図である。

【図２１】ロール冷却機構における他のフラットスプレ
ー配置例を示す図である。

【図２２】ロール冷却機構に冷却パッドを設けた場合の
構造を示す斜視図である。

【図２３】本発明の第５の実施例による圧延機用冷却装
置、及びこの冷却装置が適用される熱間圧延システムの
構成を示す概念図である。

【符号の説明】

１０１ 板材 １０１Ａ 薄板材 １０２ａ 上部ワークロール １０２ｂ 下部ワークロール １０４ａ 上部冷却用ヘッダ １０４ｂ 下部冷却用ヘッダ １０５ａ フラットスプレーノズル １０５ｂ フラットスプレーノズル １０７ 上部冷却用ヘッダ １０８ ラミナーパイプ １０９ 下部冷却用ヘッダ １１０ ノズル １１２ 演算器 １１３ 修正値演算器 １１４ 制御装置 １１５ａ 検出器 １１５ｂ 検出器 １１５ｃ 検出器 １１６ 超音波発生機構 １２３ 開放型冷却パッド １３０ 圧延機 １５０ ロール冷却機構 １５０ａ ロール冷却水導入部 １５０ｂ ロール冷却水導入部 １６０ ストリップ冷却機構 １６０ａ ストリップ冷却水導入部 １６０ｂ ストリップ冷却水導入部 １９７ ウォータカーテン用ヘッダ ２１０ スプレーノズル ３１４ａ〜ｃ 制御装置 ４２３ 冷却パッド ５２４ 超音波発生機構 Ａ スプレー水 Ｂ ラミナーフロー水 Ｆ 噴流 Ｇ カーテン状の水流

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 英明 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 平間 幸夫 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 水品 靖男 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 高倉 芳生 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (56)参考文献 特開 昭57−68214（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−71327（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−101111（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−119623（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−68213（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−7564（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21B 45/02 B21B 27/10 C21D 1/04 C21D 9/52

Claims (20)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】板材を圧延する圧延ロールを冷却するロー
   ル冷却機構と、前記圧延ロールで圧延された圧延材を冷
   却するストリップ冷却機構とを有し、前記ストリップ冷
   却機構は、前記圧延材長手方向の複数箇所に設けられ該
   圧延材の上面及び下面のうち少なくとも一方に対面して
   大気圧にほぼ等しい水圧の冷却水を供給する複数の第１
   の冷却水導入手段を備えている圧延機用冷却装置におい
   て、 前記複数の第１の冷却水導入手段のうち少なくとも２つ
   に設けられた第１の超音波発生手段と、 前記圧延材の表面情報である温度分布又は形状分布を検
   出する第１の検出手段と、 この第１の検出手段の検出結果に基づき、少なくとも２
   つ設けられた前記第１の超音波発生手段の動作をそれぞ
   れ独立して制御可能な第１の制御手段と、 を有することを特徴とする圧延機用冷却装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の圧延機用冷却装置におい
   て、前記複数の第１の冷却水導入手段のそれぞれは、前
   記圧延材の上方に設けられた１つのヘッダと、この１つ
   のヘッダにおける前記圧延材の幅方向複数箇所に設けら
   れ該圧延材の上面に冷却水を噴出する複数のラミナーパ
   イプとを有しており、前記第１の超音波発生手段は、前
   記１つのヘッダに設けられていることを特徴とする圧延
   機用冷却装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の圧延機用冷却装置におい
   て、前記複数の第１の冷却水導入手段のそれぞれは、前
   記圧延材の上方に設けられた１つのウォーターカーテン
   用ヘッダを有しており、前記第１の超音波発生手段は、
   前記１つのウォータカーテン用ヘッダに設けられている
   ことを特徴とする圧延機用冷却装置。
4. 【請求項４】請求項１記載の圧延機用冷却装置におい
   て、前記複数の第１の冷却水導入手段のそれぞれは、前
   記圧延材の上方に設けられた１つのヘッダと、この１つ
   のヘッダにおける前記圧延材の幅方向複数箇所に設けら
   れ該圧延材の上面に冷却水を噴出する複数のラミナーパ
   イプと、前記圧延材の上面の所定領域を囲むように設け
   られ前記複数のラミナーパイプから噴出された冷却水を
   前記所定領域に誘導する１つの開放型冷却パッドとを有
   しており、前記第１の超音波発生手段は、前記１つの開
   放型冷却パッドに設けられていることを特徴とする圧延
   機用冷却装置。
5. 【請求項５】板材を圧延する圧延ロールを冷却するロー
   ル冷却機構と、前記圧延ロールで圧延された圧延材を冷
   却するストリップ冷却機構とを有し、前記ストリップ冷
   却機構は、前記圧延材長手方向の複数箇所に設けられ該
   圧延材の上面及び下面のうち少なくとも一方に対面して
   大気圧にほぼ等しい水圧の冷却水を供給する複数の第１
   の冷却水導入手段を備えている圧延機用冷却装置におい
   て、 前記複数の第１の冷却水導入手段のうち少なくとも１つ
   の前記圧延材幅方向複数箇所に設けられた第１の超音波
   発生手段と、 前記圧延材の表面情報である温度分布又は形状分布を検
   出する第１の検出手段と、 この第１の検出手段の検出結果に基づき、前記圧延材幅
   方向複数箇所に設けられた前記第１の超音波発生手段の
   動作をそれぞれ独立して制御可能な第１の制御手段と、 を有することを特徴とする圧延機用冷却装置。
6. 【請求項６】請求項５記載の圧延機用冷却装置におい
   て、前記複数の第１の冷却水導入手段のそれぞれは、前
   記圧延材の上方に設けられた１つのヘッダと、この１つ
   のヘッダにおける前記圧延材の幅方向複数箇所に設けら
   れ該圧延材の上面に冷却水を噴出する複数のラミナーパ
   イプとを有しており、前記第１の超音波発生手段は、前
   記１つのヘッダにおける前記圧延材の幅方向複数箇所に
   設けられていることを特徴とする圧延機用冷却装置。
7. 【請求項７】請求項５記載の圧延機用冷却装置におい
   て、前記複数の第１の冷却水導入手段のそれぞれは、前
   記圧延材の上方に設けられた１つのヘッダと、この１つ
   のヘッダにおける前記圧延材の幅方向複数箇所に設けら
   れ該圧延材の上面に冷却水を噴出する複数のラミナーパ
   イプとを有しており、前記第１の超音波発生手段は、前
   記複数のラミナーパイプのうち少なくとも２つに設けら
   れていることを特徴とする圧延機用冷却装置。
8. 【請求項８】請求項５記載の圧延機用冷却装置におい
   て、前記複数の第１の冷却水導入手段のそれぞれは、前
   記圧延材の上方に設けられた１つのヘッダと、この１つ
   のヘッダにおける前記圧延材の幅方向複数箇所に設けら
   れ該圧延材の上面に冷却水を噴出する複数のスプレーノ
   ズルとを有しており、前記第１の超音波発生手段は、前
   記複数のスプレーノズルのうち少なくとも２つに設けら
   れていることを特徴とする圧延機用冷却装置。
9. 【請求項９】請求項５記載の圧延機用冷却装置におい
   て、前記複数の第１の冷却水導入手段のそれぞれは、前
   記圧延材の上方に設けられた１つのヘッダと、この１つ
   のヘッダにおける前記圧延材の幅方向複数箇所に設けら
   れ該圧延材の上面に冷却水を噴出する複数のラミナーパ
   イプと、前記圧延材の上面の所定領域を囲むように設け
   られ前記複数のラミナーパイプから噴出された冷却水を
   前記所定領域に誘導する１つの開放型冷却パッドとを有
   しており、前記第１の超音波発生手段は、前記１つの開
   放型冷却パッドにおける前記圧延材の幅方向複数箇所に
   設けられていることを特徴とする圧延機用冷却装置。
10. 【請求項１０】板材を圧延する圧延ロールを冷却するロ
    ール冷却機構と、前記圧延ロールで圧延された圧延材を
    冷却するストリップ冷却機構とを有し、前記ストリップ
    冷却機構は、前記圧延材長手方向の複数箇所に設けられ
    該圧延材の上面及び下面のうち少なくとも一方に対面し
    て大気圧にほぼ等しい水圧の冷却水を供給する複数の第
    １の冷却水導入手段を備えている圧延機用冷却装置にお
    いて、 前記複数の第１の冷却水導入手段のうち少なくとも１つ
    に設けられた第１の超音波発生手段と、 前記圧延材の表面情報を検出する第１の検出手段と、 この第１の検出手段の検出結果に基づき前記第１の超音
    波発生手段の動作を制御 する第１の制御手段と、 前記複数の第１の冷却水導入手段に冷却水を導く第１の
    冷却水集合管と、 前記第１の超音波発生手段より強力な超音波を発生し、
    この超音波で前記複数の第１の冷却水導入手段のうち少
    なくとも１つ及び前記第１の冷却水集合管のうちいずれ
    か一方を加振する第２の超音波発生手段とを有すること
    を特徴とする圧延機用冷却装置。
11. 【請求項１１】請求項１又は５記載の圧延機用冷却装置
    において、前記第１の制御手段は、前記第１の検出手段
    の検出結果に基づき、前記第１の超音波発生手段から発
    生する超音波の電圧、周波数、及び振幅のうち少なくと
    も１つを制御する手段であることを特徴とする圧延機用
    冷却装置。
12. 【請求項１２】板材を圧延する圧延ロールを冷却するロ
    ール冷却機構と、前記圧延ロールで圧延された圧延材を
    冷却するストリップ冷却機構とを有し、前記ストリップ
    冷却機構は、前記圧延材長手方向の複数箇所に設けられ
    該圧延材の上面及び下面のうち少なくとも一方に対面し
    て大気圧にほぼ等しい水圧の冷却水を供給する複数の第
    １の冷却水導入手段を備えている圧延機用冷却装置にお
    いて、 前記複数の第１の冷却水導入手段のうち少なくとも１つ
    に設けられた第１の超音波発生手段と、 前記圧延材の表面情報を検出する第１の検出手段と、 この第１の検出手段の検出結果に基づき前記第１の超音
    波発生手段の動作を制御する第１の制御手段とを有し、 前記第１の超音波発生手段は、少なくとも前記圧延材長
    手方向複数箇所の第１の冷却水導入手段に設けられてお
    り、 前記第１の制御手段は、前記第１の超音波発生手段の出
    力を前記圧延材長手方向に可変制御する手段であること
    を特徴とする圧延機用冷却装置。
13. 【請求項１３】板材を圧延する圧延ロールを冷却するロ
    ール冷却機構と、前記圧延ロールで圧延された圧延材を
    冷却するストリップ冷却機構とを有し、前記ストリップ
    冷却機 構は、前記圧延材長手方向の複数箇所に設けられ
    該圧延材の上面及び下面のうち少なくとも一方に対面し
    て大気圧にほぼ等しい水圧の冷却水を供給する複数の第
    １の冷却水導入手段を備えている圧延機用冷却装置にお
    いて、 前記複数の第１の冷却水導入手段のうち少なくとも１つ
    に設けられた第１の超音波発生手段と、 前記圧延材の表面情報を検出する第１の検出手段と、 この第１の検出手段の検出結果に基づき前記第１の超音
    波発生手段の動作を制御する第１の制御手段とを有し、 前記第１の検出手段は、前記ストリップ冷却機構の入口
    側と出口側との２箇所に設けられ、それぞれがその箇所
    における検出結果を前記第１の制御手段へ出力する手段
    であることを特徴とする圧延機用冷却装置。
14. 【請求項１４】板材を圧延する圧延ロールを冷却するロ
    ール冷却機構と、前記圧延ロールで圧延された圧延材を
    冷却するストリップ冷却機構とを有し、前記ロール冷却
    機構は、前記圧延ロールの周方向に少なくとも１箇所設
    けられ該圧延ロールに対面して冷却水を注水する少なく
    とも１つの第２の冷却水導入手段を備えている圧延機用
    冷却装置において、 前記第２の冷却水導入手段のうち少なくとも１つのロー
    ル軸方向複数箇所に設けられた第１の超音波発生手段
    と、 前記圧延材の表面情報である温度分布又は形状分布を検
    出する第２の検出手段と、 この第２の検出手段の検出結果に基づき前記第１の超音
    波発生手段の動作を制御する第２の制御手段と、 を有することを特徴とする圧延機用冷却装置。
15. 【請求項１５】請求項１４記載の圧延機用冷却装置にお
    いて、前記複数の第２の冷却水導入手段のそれぞれは、
    前記圧延ロールの入側及び出側の一方に設けられた１つ
    のヘッダと、この１つのヘッダにおけるロール軸方向複
    数箇所に設けられ該圧延ロールに冷却水を噴出する複数
    のフラットスプレーノズルとを有しており、前記第１の
    超音波発生手段は、前記１つのヘッダにおけるロール軸
    方向複数箇所に設けられていることを特徴とする圧延機
    用冷却装置。
16. 【請求項１６】請求項１４記載の圧延機用冷却装置にお
    いて、前記複数の第２の冷却水導入手段のそれぞれは、
    前記圧延ロールの入側及び出側の一方に設けられた１つ
    のヘッダと、この１つのヘッダにおけるロール軸方向複
    数箇所に設けられ該圧延ロールに冷却水を噴出する複数
    のフラットスプレーノズルとを有しており、前記第１の
    超音波発生手段は、前記複数のフラットスプレーノズル
    のうち少なくとも２つに設けられていることを特徴とす
    る圧延機用冷却装置。
17. 【請求項１７】請求項１４記載の圧延機用冷却装置にお
    いて、前記複数の第２の冷却水導入手段のそれぞれは、
    前記圧延ロールの表面の所定領域を囲むように設けられ
    た１つの冷却パッドを有しており、前記第１の超音波発
    生手段は、前記１つの冷却パッドにおけるロール軸方向
    複数箇所に設けられていることを特徴とする圧延機用冷
    却装置。
18. 【請求項１８】請求項１４記載の圧延機用冷却装置にお
    いて、前記複数の第２の冷却水導入手段に冷却水を導く
    第２の冷却水集合管と、前記第１の超音波発生手段より
    強力な超音波を発生し、この超音波で前記複数の第２の
    冷却水導入手段のうち少なくとも１つ及び前記第２の冷
    却水集合管のうちいずれか一方を加振する第２の超音波
    発生手段とをさらに有することを特徴とする圧延機用冷
    却装置。
19. 【請求項１９】請求項１４記載の圧延機用冷却装置にお
    いて、前記第２の制御手段は、前記第２の検出手段の検
    出結果に基づき、前記第１の超音波発生手段から発生す
    る超音波の電圧、周波数、及び振幅のうち少なくとも１
    つを制御する手段であることを特徴とする圧延機用冷却
    装置。
20. 【請求項２０】請求項１４記載の圧延機用冷却装置にお
    いて、前記第２の検出手段は、前記圧延ロールの入側と
    出側との２箇所に設けられ、それぞれがその箇所におけ
    る検出結果を前記第２の制御手段へ出力する手段である
    ことを特徴とする圧延機用冷却装置。