JP3675372B2

JP3675372B2 - 高温鋼板の水切り方法

Info

Publication number: JP3675372B2
Application number: JP2001216252A
Authority: JP
Inventors: 誠中世古; 晃夫藤林; 隆一近藤
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2001-07-17
Filing date: 2001-07-17
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2021-07-17
Also published as: JP2003033809A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高温鋼板の水切り方法であり、特に、熱間圧延中または熱間圧延後の高温鋼板を冷却水等（水以外の液体を含める意味で冷却水等というが、以下、単に冷却水という。）で冷却するに当たり、冷却後も高温鋼板上面に滞留(残留)している冷却水を、一斉に鋼板上面から水切り(パージ)するための、高温鋼板の水切り方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱間圧延中あるいは圧延後に冷却媒体として冷却水を用いて、高温鋼板の温度を低下させて、鋼板を作り込むことは通常行われているが、その冷却後の高温鋼板上面に滞留する冷却水が、温度制御性を低下させて、温度むらが発生し、その温度むらが材質の不均一や形状不良の原因となるため、従来より滞留水の水切りが行われている。
【０００３】
この高温鋼板上面の水切り方法として、以下の技術が知られている。
【０００４】
特公昭５９−１３５７３号公報には、仕上げ圧延機から送り出される熱延鋼材に複数の冷却バンクから冷却液を注入して冷却する熱延鋼材の冷却装置において、前記複数の冷却バンクの間に熱延鋼材に向かって、高圧流体を噴出する水切り用ノズルを設け、このノズルから高圧流体の噴出方向を該ノズルより上流側の冷却液の影響を下流側が受けない方向に配置する技術が開示されている。以下、これを従来技術１という。
【０００５】
特開平９−１４１３２２号公報には、熱間薄板連続圧延ラインのホットラン冷却時に、水と空気とを混合して水切りノズルから噴射し、鋼帯上に滞留する冷却水を水切りする技術が開示されている。以下、これを従来技術２という。
【０００６】
特開平１１−１２３４３９号公報には、ラインテーブルより搬送される鋼板の上に滞留する冷却水を水切りする目的で使用される水切りスプレー装置において、ラインテーブルの上方に給水ヘッダーをラインテーブルを横切るように設け、この給水ヘッダーに、高圧水をラインテーブル上からラインと直行する方向の外側に向けて鋼板上を噴射するサイドスプレーノズルを複数配設した技術が開示されている。以下、これを従来技術３という。
【０００７】
特開平１１−１３８２０７号公報には、鋼板幅方向の噴射幅が異なる２種類の流体噴射ノズルを、噴射方向が鋼板のいずれか一方のエッジ側に向くように、且つ、噴射幅の広い方の流体噴射ノズルが噴射方向上流側に位置するように複数本配置し、これら複数本の流体噴射ノズルから流体を鋼板上面に噴射させることにより、鋼板上面の滞留水を噴射した流体に随伴させて鋼板上面の一方のエッジから他方のエッジへ排出する技術が開示されている。以下、これを従来技術４という。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術は、以下のような問題を有している。
【０００９】
鋼板の温度調整は、鋼板を圧延機の前で停止させて行うため、鋼板の冷却を行う場合、一般に冷却時間と前鋼板の圧延時間とが一致しない。例えば、温度調整の冷却時間が前鋼板の圧延時間より短い場合は、所定時間冷却した後、まだ前鋼板が圧延中であるので、圧延機に送り込み、圧延ができない。その際、温度調整冷却後に鋼板上面に滞留する冷却水を、そのままにしておくと、過冷却、温度むら、あるいは形状不良の発生の原因となる。
【００１０】
このような滞留水が滞留したままの鋼板は、なるべく早いうちに滞留水を取り除く、すなわち水切りする必要がある。ところが、上記従来技術１から４では、通過する高温鋼板上面の滞留水を水切りするものであり、停止している鋼板の滞留水を除去するには不向きである。また、水切りを行ったとしても、鋼板上面から滞留水が完全に消えるまでの時間と、そのときの鋼板の幅、風量およびノズル配置等の関係が不明であった。
【００１１】
従って、この発明の目的は、上述の問題を解決するためになされたものであって、停止している鋼板上面に滞留している冷却水を１０秒以内に一斉に鋼板面から水切りすることができる方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、圧延ラインの片側に圧延ラインと直交し且つ冷却装置と併設して配置された一斉水切りノズル群により、圧延ライン上の鋼板上面の滞留水を水切りするに際し、最大水切り時間Ｔを、下式、
Ｔ＝η×Ｂ^２／（Ｑav／３６００）^２
但し、上式において、
Ｔ：最大水切り時間（ｓｅｃ）、
Ｂ：鋼板の幅（ｍ）、
η：補正係数
Ｑ av ：平均風量密度（Ｎｍ ^３／ｈｒ・ｍ）
で表わし、最大水切り時間Ｔが１０秒以下になるようにＱ av を決定することに特徴を有するものである。
【００１３】
請求項２記載の発明は、圧延ラインの片側に圧延ラインと直交し且つ冷却装置と併設して配置された一斉水切りノズル群により、圧延ライン上の鋼板上面の滞留水を水切りするに際し、最大水切り時間Ｔを、下記（１）式、
Ｔ＝η×Ｂ^２／（Ｑav／３６００）^２ ---（１）
但し、上記（１）式において、
Ｔ：最大水切り時間（ｓｅｃ）
Ｂ：鋼板の幅（ｍ）、
η：補正係数
Ｑ av ：平均風量密度（Ｎｍ ^３／ｈｒ・ｍ）
で表わし、最大水切り時間Ｔが１０秒以下になるようにＱ av を決定し、そして、下記（２）式、
Ｑav＝Ｑnz／Ｌw ---（２）
但し、上記（２）式において
Ｌw：水切りノズル群のノズル間隔（ｍｍ）
によって、ノズル１本当たりの風量Ｑnz（Ｎｍ^３／ｈｒ）を決定することに特徴を有するものである。
【００１４】
請求項３記載の発明は、圧延ラインの片側に圧延ラインと直交し且つ冷却装置と併設して配置された一斉水切りノズル群により、圧延ライン上の鋼板上面の滞留水を水切りするに際し、前記水切りノズル群のノズルの噴射角度を水平方向に対して１から６度下方に向けて傾斜させることに特徴を有するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の一実施態様を図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は、平均風量密度の求め方を示す説明図である。
【００１７】
図１において、１は、複数本のノズル２を有する一斉水切りノズル群であり、エアー配管３からの空気は、ヘッダ管４を通って各ノズル２から噴射される。
【００１８】
本発明者等は、このような水切りノズル群１により表面温度が５００℃以上の高温鋼板上面の膜沸騰状態の滞留水を一斉に水切りして、温度むらを防止するための最大水切り時間Ｔ（ｓｅｃ）について検討した。この結果を図９に示す。図９から明らかなように、材質特性上、影響を与えないように、２０℃以内に温度むら（ΔＴ）を抑制するためには、最大水切り時間Ｔは、１０秒以下とする必要があることが分かった。
【００１９】
さらに検討を重ねた結果、Ｔは、下記（１）式で表されることを知見した。
【００２０】
Ｔ＝η×Ｂ^２／（Ｑav／３６００）^２ ---（１）
但し、上記（１）式において、
Ｔ：最大水切り時間（ｓｅｃ）
Ｂ：鋼板の幅（ｍ）、
η：補正係数（ノズルの種類、配置等によって決まる係数）
Ｑ av ：平均風量密度（Ｎｍ ^３／ｈｒ・ｍ）。
【００２１】
従って、上記（１）式のＴを１０秒以下にするように、平均風量密度Ｑav（Ｎｍ³／ｈｒ・ｍ）を決定することが必要である。
【００２２】
さらに、Ｔを１０秒以下にするためのノズル１本当たりの風量Ｑnz（Ｎｍ³／ｈｒ）は、下記（２）式によって表される。
【００２３】
Ｑav＝Ｑnz／Ｌw ---（２）
但し、上記（２）式において、
Ｌw：水切りノズル群のノズル間隔（ｍｍ）。
【００２４】
次に、本発明者等は、水切り効果を更に向上させるために、水切りノズル群のノズルの噴射角度について検討した。この結果、図２に示すように、平均風量密度を同じにした場合、噴射角度を水平方向に対して１から６度下方に向けて傾斜させると、水切り時間を短縮できることが分かった。
【００２５】
【実施例】
次に、この発明を実施例により、図面を参照しながら更に詳細に説明する。
【００２６】
図３は、一斉水切りノズル群を備えた厚板工場の粗圧延機６と仕上圧延機７間を上から見たレイアウト図であり、圧延機６、７間の圧延ライン５上にある１次冷却装置１１と一緒に、圧延ライン５の片側に一斉水切りノズル群１が配置されている。１次冷却装置１１は、粗圧延機６から後方１０ｍの位置から設置されている。粗圧延機６と仕上圧延機７との距離は５０ｍである。１次冷却装置１１の長さは、全長２０ｍで、第１から第４の各５ｍ毎に４ゾーンに分かれており、同じく一斉水切りノズル群１も５ｍ毎に第１から第４の４ゾーンに分けた。各水切りノズル群１には、レシーバータンク９から空気が供給される。
【００２７】
この厚板工場においては最大板幅が４．５ｍで、一斉水切りノズル群１は、市販のエアパージノズルを図４に示すように５００ｍｍ間隔で設置した。また、ノズルの噴射角度は、図５に示すように水平線より２度下方に傾けて設置し、ノズルの位置は、鋼板１０が搬送される搬送ロール８の上面より２５０ｍｍ高くし、且つ、搬送ロール８の端部から５００ｍｍ離して設置した。
【００２８】
このとき、予め求めた上記（１）式の補正係数（η）は、０．００１５であった。１次冷却装置１１によって冷却された後に鋼板上面に滞留する冷却水は、１次冷却による温度むら抑制のために、５秒以内に除去したい。従って、上記（１）式を用いて、Ｂを４．５、ηを０．００１５、そして、Ｔを５として最低風量を計算した。この結果、Ｑavは、約２８０(Ｎｍ³／ｈｒ・ｍ)となった。従って、５００ｍｍ間隔でノズルが配置されているので、ノズル１本あたりの風量は、最低１４０（Ｎｍ³／ｈｒ）あれば良いことになる。
【００２９】
本実施例に、長さ約８ｍ、幅約４ｍ、板厚約４５ｍｍで、平均温度約９１０℃で仕上がった粗圧延材を１次冷却装置１１内の第１、第２ゾーンに送り込んだ。１次冷却装置１１では、平均温度が８２０℃になるまで冷却すべく冷却を行った。冷却後、まだ前の鋼板が仕上圧延機７で圧延中であったため、冷却停止後、約９０秒、１次冷却装置１１内で待機させたが、１次冷却停止後、直ちに、一斉水切りノズル１から空気を噴射した。その結果、鋼板面上面に滞留した冷却水は、パージ開始から５秒以内に全て水切りされ、エッジ部を除く温度のばらつきは最大１７℃と小さかった。圧延終了後の鋼板は、材質上も問題がなかった。
【００３０】
比較例１を図６に示す。比較例１では、図６に示すように粗圧延機６と仕上圧延機７の２台の圧延機を備えた厚板工場の、粗圧延機６と仕上圧延機７の間に設置されている１次冷却装置１１の出側に水切り装置１２を設置した。１次冷却装置１１は、全長２０ｍで、粗圧延機６から後方１０ｍの位置から設置されている。粗圧延機６と仕上圧延機７の距離は、５０ｍである。水切り装置１２は、ノズル径が２０ｍｍのノズル１３を圧延ライン５の両側に２本ずつ設置したものから構成されている。
【００３１】
比較例１に、粗圧延を行なった高温鋼板１０を送り込んだ。高温鋼板１０は、表面平均温度約９００℃、厚み約４５ｍｍ、幅約４．５ｍ、長さ約１４ｍで、１次冷却装置１１内に送り込んで、まず１次冷却装置１１によって平均温度を８０℃下げるべく冷却を行なった。冷却後、まだ前の鋼板が仕上圧延機７で圧延中であったため、冷却停止後約９０秒、１次冷却装置１１内で待機させた。その間、鋼板１０の上面には冷却水が滞留したままであった。前の鋼板の仕上圧延終了後、１次冷却装置１１の出側で、水切りノズル１３から空気を１０００（Ｎｍ³／ｈｒ）で噴射して、水切りを実施した。しかし、複熱させてから測温した温度分布から、鋼板表面温度は、約７９８℃と目標より約２０℃下回った。エッジ部を除く温度のばらつきが最大５５℃であった。また、圧延終了後の鋼板は、硬度分布にばらつきが発生し、規格外となった。
【００３２】
比較例２では上記実施例での一斉水切りノズル群を利用した。比較例２では図３と同じく、粗圧延機６と仕上圧延機７間の圧延ライン５上にある１次冷却装置１１と一緒に、圧延ライン５の片側に一斉水切りノズル群１を配置した。１次冷却装置１１は、粗圧延機６から後方１０ｍの位置から設置されている。粗圧延機６と仕上圧延機７の距離は、５０ｍである。１次冷却装置１１は、全長２０ｍで、第１から第４の各５ｍ毎に４ゾーンに分かれており、同じく一斉水切りノズル群１も５ｍ毎に第１から第４の４ゾーンに分けた。
【００３３】
この厚板工場においては、最大板幅が４．５ｍで、一斉水切りノズル群１のノズル２の間隔は、図７に示すように１０００ｍｍとした。また、ノズル噴射角度は、水平線より２度下方に傾けて設置し、ノズル位置は、搬送ロール８面より２５０ｍｍ高くし、且つ、搬送ロール８の端部から５００ｍｍ離して設置した。ノズル１本当たりは、１４０（Ｎｍ³／ｈｒ）噴射した。
【００３４】
比較例２において、長さ約８ｍ、幅約４ｍ、板厚約４５ｍｍで、平均温度約９００℃で仕上がった高温鋼板を１次冷却装置１１内の第１、第２ゾーンに送り込んだ。１次冷却装置１１では、平均温度が８２０℃になるまで冷却すべく冷却を行なった。冷却後、まだ前の鋼板が仕上圧延機７で圧延中であったため、冷却停止後約９０秒、１次冷却装置１１内で待機させが、１次冷却停止後、直ちに、一斉水切りノズル１１から空気を噴射した。
【００３５】
その結果、パージ開始から滞留水を除去するのに約２１秒かかった。このためエッジ部を除く温度のばらつきが最大３３℃と大きかった。また、圧延終了後の鋼板は、硬度分布にばらつきが発生し、規格外となった。このとき、上記（１）式の補正係数(η)は、０．００１７であった。従って、（１）式を用いて、Ｂを４．５、ηを０．００１７、Ｔを５、Ｑavを１４０として水切り時間を計算した。その結果、Ｔは、約２２秒であった。
【００３６】
比較例３では上記実施例での一斉水切りノズル群を利用した。比較例３では上記実施例と同じく、粗圧延機６と仕上圧延機７間の圧延ライン５上にある１次冷却装置１１と一緒に圧延ライン５の片側に一斉水切りノズル群１を配置した。１次冷却装置１１は、粗圧延機６から後方１０ｍの位置から設置されている。粗圧延機６と仕上圧延機７の距離は５０ｍである。１次冷却装置１１は、全長２０ｍで、第１から第４の各５ｍ毎に４ゾーンに分かれており、同じく一斉水切りノズル群１も５ｍ毎に第１から第４の４ゾーンに分けた。
【００３７】
この厚板工場においては最大板幅が４．５ｍで、一斉水切りノズル群１は、上記実施例と同じく５００ｍｍ間隔で設置した。また、ノズルの噴射角度は、図８に示すように、水平とした。ノズルの位置は、搬送ロール８の上面より２００ｍｍ高くし、且つ、搬送ロール８の端部から５００ｍｍ離して設置した。このとき、上記（１）式の補正係数(η)は、０．００２６であった。１次冷却装置１１によって冷却された後に鋼板１０上面に滞留していた冷却水は、１次冷却による温度むら抑制のために、５秒以内に水切りしたい。従って、（１）式を用いて、Ｂを４．５、ηを０．００２６、Ｔを５として、最低風量を計算した。
【００３８】
この結果、Ｑavは、約３７０（Ｎｍ³／ｈｒ・ｍ）となった。従って、ノズル間隔が５００ｍｍであるので、ノズル１本あたりの風量は、最低１８５（Ｎｍ³／ｈｒ）あれば良いことになる。
【００３９】
比較例３において、長さ約８ｍ、幅約４ｍ、板厚約４５ｍｍで、平均温度約９０５℃で仕上がった鋼板１０を１次冷却装置１１内の第１、第２ゾーンに送り込んだ。１次冷却装置１１では、平均温度を８２０℃まで冷却すべく冷却を行った。冷却後、まだ前の鋼板が仕上圧延機７で圧延中であったため、冷却停止後約９０秒、１次冷却装置１１内で待機させたが、１次冷却停止後、直ちに、一斉水切りノズル１から空気を噴射した。
【００４０】
その結果、鋼板１０面上に滞留していた冷却水は、全て５秒以内に水切りが完了し、エッジ部を除く温度のばらつきが最大１６℃と小さかった。圧延終了後のこの材料は材質上も問題がなかった。但し、比較例３は、上記実施例と比べるとエアー消費量が３０％以上多く、生産コストが悪化した。
【００４１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明によれば、高温鋼板上面に滞留した冷却水を１０秒以内に完全に水切りすることが可能であり、且つ、水切りノズルからの空気の噴射方向に角度を付けることによって、エアー消費量を大幅に削減することが可能であるといった効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】平均風量密度の求め方を示す説明図である。
【図２】平均風量密度と水切り時間との関係を示すグラフである。
【図３】一斉水切りノズル群を備えた厚板工場の粗圧延機６と仕上圧延機７間を上から見たレイアウト図である。
【図４】一斉水切りノズル群を示す平面図である。
【図５】ノズルの傾斜状態を示す正面図である。
【図６】比較例１のレイアウト図である。
【図７】比較例２の水切りノズルを示す平面図である。
【図８】比較例２の水切りノズルの傾斜状態を示す正面図である。
【図９】温度むらと最大水切り時間との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１：一斉水切りノズル群
２：ノズル
３：エアー配管
４：ヘッダ管
５：圧延ライン
６：粗圧延機
７：仕上圧延機
８：搬送ローラー
９：レシーバータンク
１０：鋼板
１１：１次冷却装置
１２：従来の水切り装置
１３：従来の水切り装置のノズル

Claims

圧延ラインの片側に圧延ラインと直交し且つ冷却装置と併設して配置された一斉水切りノズル群により、圧延ライン上の鋼板上面の滞留水を水切りするに際し、最大水切り時間Ｔを、下式、
Ｔ＝η×Ｂ^２／（Ｑav／３６００）^２
但し、上式において、
Ｔ：最大水切り時間（ｓｅｃ）、
Ｂ：鋼板の幅（ｍ）、
η：補正係数
Ｑ av ：平均風量密度（Ｎｍ ^３／ｈｒ・ｍ）
で表わし、最大水切り時間Ｔが１０秒以下になるようにＱ av を決定することを特徴とする、高温鋼板の水切り方法。
圧延ラインの片側に圧延ラインと直交し且つ冷却装置と併設して配置された一斉水切りノズル群により、圧延ライン上の鋼板上面の滞留水を水切りするに際し、最大水切り時間Ｔを、下記（１）式、
Ｔ＝η×Ｂ^２／（Ｑav／３６００）^２ ---（１）
但し、上記（１）式において、
Ｔ：最大水切り時間（ｓｅｃ）
Ｂ：鋼板の幅（ｍ）、
η：補正係数
Ｑ av ：平均風量密度（Ｎｍ ^３／ｈｒ・ｍ）
で表わし、最大水切り時間Ｔが１０秒以下になるようにＱ av を決定し、そして、下記（２）式、
Ｑav＝Ｑnz／Ｌw ---（２）
但し、上記（２）式において、
Ｌw：水切りノズル群のノズル間隔（ｍｍ）
によって、ノズル１本当たりの風量Ｑnz（Ｎｍ^３／ｈｒ）を決定することを特徴とする、高温鋼板の水切り方法。
圧延ラインの片側に圧延ラインと直交し且つ冷却装置と併設して配置された一斉水切りノズル群により、圧延ライン上の鋼板上面の滞留水を水切りするに際し、前記水切りノズル群のノズルの噴射角度を水平方向に対して１から６度下方に向けて傾斜させることを特徴とする、請求項１または２記載の、高温鋼板の水切り方法。