JP4779749B2 - Steel plate cooling method and cooling equipment - Google Patents
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Description
本発明は、鋼板の冷却方法およびに冷却設備関するものである。 The present invention relates to a method for cooling a steel sheet and a cooling facility.
熱間圧延により鋼板を製造するプロセスでは、圧延温度を制御するのに冷却水を供給したり、空冷を行ったりするのが一般的であるが、近年、高い冷却速度を得て組織を微細化し、鋼板の強度を上げる技術の開発が盛んである。 In the process of manufacturing steel sheets by hot rolling, it is common to supply cooling water or air cooling to control the rolling temperature. Recently, however, the structure has been refined by obtaining a high cooling rate. The development of technology to increase the strength of steel sheets is thriving.
例えば、冷却水を供給して鋼板を冷却する技術として、特許文献1に記載された技術がある。これは、冷却水を鋼板の搬送方向に対向して噴射するスリットノズルユニットを昇降させるものであり、別に設けたラミナーノズルやスプレーノズルとともに使用することで、広範囲の冷却速度を確保できるとされている。 For example, there is a technique described in Patent Document 1 as a technique for cooling a steel sheet by supplying cooling water. This is to raise and lower a slit nozzle unit that sprays cooling water in the direction of steel sheet conveyance, and it is said that a wide range of cooling rates can be secured by using it together with a separately provided laminar nozzle and spray nozzle. Yes.
また、冷却水を供給して鋼板を冷却する別の技術として、特許文献2に記載された技術がある。これは、スリット状のノズルを有するヘッダを傾斜対向させて膜状の冷却水を噴射させるとともに、仕切板を設けて冷却水を鋼板と仕切板の間に充満させて高い冷却速度を得られるとされている。
Moreover, there exists a technique described in
しかしながら、前記特許文献1、2に記載の技術は、冷却均一性の確保や設備コストなどに大きな問題点がある。
However, the techniques described in
すなわち、特許文献1に記載の技術では、スリットノズルユニットを鋼板に近づけなければならず、先端や尾端が反った鋼板を冷却する場合は、鋼板がスリットノズルユニットに衝突して、スリットノズルユニットを破損したり、鋼板が移動できなくなって製造ラインの停止や歩留の低下を招いたりすることがある。そこで、先端や尾端が通過する時に、昇降機構を作動させて、スリットノズルユニットを上方に退避させることも考えられるが、その場合は先尾端の冷却が足りず、目的とする材質が得られなくなる。さらに、昇降機構を設けるための設備コストがかかるという問題もある。 That is, in the technique described in Patent Document 1, the slit nozzle unit must be brought close to the steel plate, and when the steel plate with the tip or tail end warped is cooled, the steel plate collides with the slit nozzle unit, May be damaged, or the steel plate may not be able to move, causing the production line to stop or the yield to decrease. Therefore, it is conceivable that when the tip and tail ends pass, the lifting mechanism is operated to retract the slit nozzle unit upward. In this case, the leading and trailing ends are not sufficiently cooled, and the desired material is obtained. It becomes impossible. Furthermore, there is a problem that the equipment cost for providing the lifting mechanism is increased.
また、特許文献2に記載の技術では、ノズルを鋼板に近接させないと鋼板と仕切板との間に冷却水が充満しない。ノズルを鋼板に近接させると、特許文献1に記載の技術と同様に、先端や尾端が反った鋼板を冷却する場合に不都合が生じる。
In the technique described in
さらに、特許文献1、2に記載の技術では、スリット状のノズルを用いることが前提とされているが、噴出口が常に清浄な状態にメンテナンスされていないと、冷却水が膜状にならない。例えば、スリットノズルの噴出口に異物が付着し詰まりが生じた場合には、冷却水膜が破れる。また、冷却水を噴射領域内(冷却領域内)に堰き止める(水切りを行う)ためには高圧で噴射しなければならないが、膜状の冷却水を高圧で噴射すると、噴射圧力のバランスが悪くなって冷却水膜が破れやすいという問題があった。冷却水膜がうまく形成されないと、冷却水が噴射領域の上流や下流方向に漏れ出てしまい、それが鋼板上に滞留して鋼板を部分的に冷やし、温度むらが発生するという問題がある。鋼板上面に滞留する冷却水をサイドスプレーなどで排除する技術もあるが、冷却水量が多い場合には完全に排除しきれず、やはり温度むらを生じるという問題がある。
Furthermore, in the techniques described in
そこで、上記の問題を解決するために、本出願人は、特願2005−249055(未公開出願1)や特願2005−249059(未公開出願2)等において、新たな鋼板の冷却技術を提案している。 In order to solve the above problems, the present applicant has proposed a new steel plate cooling technique in Japanese Patent Application Nos. 2005-249055 (Unpublished Application 1) and 2005-249059 (Unpublished Application 2). is doing.
すなわち、鋼板の上面に対して棒状冷却水を所定の噴射角度(伏角)で噴射するノズル群を有するヘッダを用いるものであり、未公開出願1では、そのヘッダを鋼板搬送方向に一対配置し、それぞれのヘッダから噴射される冷却水が鋼板搬送方向に鋼板上で所定の間隔を置いて互いに対向するようにしている。また、未公開出願2では、1個のヘッダを圧延ロールから鋼板の搬送方向に所定の間隔を置いて配置し、そのヘッダから噴射された冷却水が圧延ロールによって堰き止められるようにしている。
That is, using a header having a nozzle group for injecting rod-shaped cooling water at a predetermined injection angle (deflection angle) with respect to the upper surface of the steel plate, in the unpublished application 1, a pair of headers are arranged in the steel plate conveyance direction, The cooling water sprayed from each header is opposed to each other at a predetermined interval on the steel plate in the steel plate conveyance direction. Further, in the
これによって、供給された棒状冷却水自身が鋼板上の滞留冷却水を堰き止めて適切に水切りを行うことになり、安定した冷却領域が得られ、鋼板を均一に冷却することができるというものである。 As a result, the supplied rod-shaped cooling water itself dams up the stagnant cooling water on the steel plate and appropriately drains it, so that a stable cooling region can be obtained and the steel plate can be cooled uniformly. is there.
ちなみに、棒状冷却水とは、円形状(楕円や多角の形状も含む)のノズル噴出口から噴射される冷却水のことを指している。
ただし、上記の未公開出願1あるいは未公開出願2等において、ヘッダから噴射する棒状冷却水の速度が速い場合、例えば10m/s以上である場合は、冷却水は滞留水の水膜(滞留水膜)に衝突後、上方に飛散する。この飛散冷却水は、滞留水膜に再び落下すれば問題ないが、斜め上方に飛散して棒状冷却水上に落下すると、その落下した飛散冷却水が棒状冷却水の束の隙間から漏れる場合があることが分かった。
However, in the above-mentioned unpublished application 1 or
特に、互いに対向して噴射された棒状冷却水が鋼板に衝突する位置同士の距離(滞留域長さ)が、200mm以内である場合には、飛散し落下する冷却水をその冷却領域にとどめることができなくなるという問題が顕著に生ずる。例えば、噴射角度(伏角)30°、噴射位置高さ1000mm、冷却水量10m3/min・m2の場合に、滞留域長さが200mm以内であるとその問題が生じる。 In particular, when the distance between the positions where the rod-shaped cooling water sprayed opposite to each other collides with the steel sheet (the length of the staying zone) is within 200 mm, the cooling water that scatters and falls is kept in that cooling zone. The problem that it becomes impossible to occur occurs remarkably. For example, in the case of an injection angle (deflection angle) of 30 °, an injection position height of 1000 mm, and a cooling water amount of 10 m 3 / min · m 2 , the problem occurs when the staying zone length is within 200 mm.
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、鋼板の上面に対して棒状冷却水を所定の噴射角度で噴射することによって鋼板を目標温度に冷却するに際して、鋼板上の滞留水膜に衝突して飛散し、再び鋼板上に落下した飛散冷却水を的確に水切りすることができ、それによって、鋼板を高冷却速度で均一に安定して冷却することができる鋼板の冷却方法および冷却設備を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and when the steel plate is cooled to the target temperature by injecting bar-shaped cooling water at a predetermined injection angle onto the upper surface of the steel plate, the residence on the steel plate A cooling method for a steel sheet that can be accurately drained from the scattered cooling water that has collided with the water film and scattered and then dropped onto the steel sheet, thereby enabling the steel sheet to be uniformly and stably cooled at a high cooling rate. And it aims at providing cooling equipment.
上記課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有する。 In order to solve the above problems, the present invention has the following features.
[1]鋼板の上面に対して、棒状冷却水を鋼板搬送方向に対する伏角30〜60°で噴射する第1のノズル群を配置するとともに、噴射する最も鋼板搬送方向外側の冷却水の噴射線よりも鋼板搬送方向外側から、鋼板の上面に対して棒状冷却水を噴射する第2のノズル群を配置し、第1のノズル群から噴射する最も鋼板搬送方向外側の冷却水が鋼板と衝突する地点よりも鋼板搬送方向外側の鋼板上面に対して、第2のノズル群から棒状冷却水を噴射することを特徴とする鋼板の冷却方法。 [1] With respect to the upper surface of the steel plate, a first nozzle group for injecting the rod-shaped cooling water at an inclination angle of 30 to 60 ° with respect to the steel plate conveyance direction is disposed, and from the jet line of the cooling water to the outermost steel plate conveyance direction. The second nozzle group for injecting rod-shaped cooling water to the upper surface of the steel sheet from the outer side in the steel sheet conveying direction is disposed, and the cooling water on the outermost side in the steel sheet conveying direction that is injected from the first nozzle group collides with the steel sheet. A steel plate cooling method characterized by injecting rod-shaped cooling water from the second nozzle group onto the upper surface of the steel plate outside the steel plate conveyance direction .
[2]前記鋼板の搬送方向に互いに対向するように棒状冷却水を噴射するノズル群を配置することを特徴とする前記[1]に記載の鋼板の冷却方法。 [2] The method for cooling a steel plate according to [1], wherein a group of nozzles for injecting rod-shaped cooling water is disposed so as to face each other in a conveying direction of the steel plate.
[3]前記第2のノズル群は鋼板の搬送方向にノズルを2列以上配列し、前記ノズルから10m/s以上の速度で棒状冷却水を噴射することを特徴とする前記[1]または[2]に記載の鋼板の冷却方法。 [3] The above-mentioned [1] or [2], wherein the second nozzle group includes two or more nozzles arranged in the conveying direction of the steel plate and jets rod-shaped cooling water from the nozzle at a speed of 10 m / s or more. 2] The cooling method of the steel plate as described in 2].
[4]鋼板の上面に対して、棒状冷却水を鋼板搬送方向に対する伏角30〜60°で噴射する第1のノズル群を配置するとともに、噴射する最も鋼板搬送方向外側の冷却水が鋼板と衝突する地点よりも鋼板搬送方向外側から、鋼板の上面に対して、棒状冷却水を噴射する第2のノズル群を配置し、前記衝突する地点よりも鋼板搬送方向外側の鋼板の上面に棒状冷却水を噴射することを特徴とする鋼板の冷却設備。 [4] A first nozzle group for injecting rod-shaped cooling water at an inclination angle of 30 to 60 ° with respect to the steel sheet conveyance direction is disposed on the upper surface of the steel sheet, and the outermost cooling water to be injected collides with the steel sheet. a steel plate conveyance direction outward from the point to, the upper surface of the steel plate, the second nozzle group for ejecting the rod-like cooling water are arranged, rod-like cooling water to the upper surface of the steel plate conveyance direction outside of the steel plate than the point of the collision A steel sheet cooling facility characterized by spraying water.
[5]前記ノズル群は鋼板の搬送方向に互いに対向するように棒状冷却水を噴射することを特徴とする前記[4]に記載の鋼板の冷却設備。 [5] The steel sheet cooling equipment according to [4], wherein the nozzle group injects the rod-shaped cooling water so as to face each other in the conveying direction of the steel sheet.
[6]前記第2のノズル群はノズルを鋼板の搬送方向に2列以上配列し、前記ノズルから10m/s以上の速度で棒状冷却水を噴射することを特徴とする前記[4]または[5]に記載の鋼板の冷却設備。 [6] The [4] or [4], wherein the second nozzle group includes two or more rows of nozzles arranged in a conveying direction of the steel plate and jets rod-shaped cooling water from the nozzle at a speed of 10 m / s or more. 5].
本発明を用いることにより、飛散冷却水を的確に水切りすることができ、それによって、鋼板を目標温度まで高冷却速度で均一に安定して冷却することができる。その結果、品質の高い鋼板を製造することが可能となる。 By using the present invention, the scattered cooling water can be drained accurately, whereby the steel sheet can be uniformly and stably cooled to the target temperature at a high cooling rate. As a result, it becomes possible to manufacture a high-quality steel sheet.
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る鋼板の冷却設備の説明図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is an explanatory diagram of a steel sheet cooling facility according to the first embodiment of the present invention.
この実施形態に係る冷却設備は、鋼板の熱間圧延ライン上に設置される通過式の冷却設備であり、冷却ユニット20を備えている。この冷却ユニット20は、圧延ロール17に近接して配置されており、鋼板10の上面に向けて棒状冷却水を供給するための上ヘッダ(第1上ヘッダ21、第2上ヘッダ25)と、テーブルローラ13の間から鋼板10の下面に向けて冷却水を供給するための下ヘッダ51を有している。
The cooling facility according to this embodiment is a passing-type cooling facility installed on a hot rolling line for steel plates, and includes a cooling unit 20. The cooling unit 20 is disposed in the vicinity of the rolling roll 17, and an upper header (first upper header 21, second upper header 25) for supplying bar-shaped cooling water toward the upper surface of the steel plate 10, A lower header 51 for supplying cooling water from between the
そして、第1上ヘッダ21には鋼板搬送方向に複数列(ここでは、6列)の円管ノズル(第1上ノズル)22、第2上ヘッダ25には鋼板搬送方向に複数列(ここでは、3列)の円管ノズル(第2上ノズル)26がそれぞれ取り付けられており、第1上ノズル22から圧延ロール17の方向に向かって所定の噴射角度(伏角)θ1で棒状冷却水23が供給され、第2上ノズル26から圧延ロール17の方向に向かって所定の噴射角度(伏角)θ2で棒状冷却水27が供給されるようになっている。
The first upper header 21 has a plurality of rows (here, six rows) of circular tube nozzles (first upper nozzles) 22 in the steel plate conveyance direction, and the second upper header 25 has a plurality of rows (here, the steel plate conveyance direction). (3 rows) of circular pipe nozzles (second upper nozzles) 26 are respectively attached, and the rod-shaped
その際に、第1上ノズル22からの棒状冷却水23の噴射線と第2上ノズル26からの棒状冷却水27の噴射線が交差しないように、第1上ヘッダ21と第2上ヘッダ25の間隔と噴射角度θ1、θ2は調整されている。
At this time, the first upper header 21 and the second upper header 25 are arranged so that the injection line of the rod-shaped
上記のように構成することによって、第1上ノズル22から供給された冷却水23は、鋼板10上で圧延ロール17と棒状冷却水23自身によって堰き止められるとともに、鋼板10上の滞留冷却水28の水膜(滞留水膜)に衝突して飛散し棒状冷却水23の束の隙間から漏れ出た飛散冷却水29と、第2上ノズル26から供給された冷却水27は、鋼板10上で棒状冷却水27によって堰き止められる。
By configuring as described above, the cooling
これにより、圧延ロール17と鋼板10が接する位置から、第2上ヘッダ25の最も外側の列の円管ノズルからの冷却水が鋼板10に衝突する位置までが冷却領域ということになり、その間で鋼板10上に滞留冷却水28の水膜が安定して形成され、安定した冷却領域が得られる。 Thereby, from the position where the rolling roll 17 and the steel plate 10 are in contact to the position where the cooling water from the circular tube nozzle in the outermost row of the second upper header 25 collides with the steel plate 10 is the cooling region. A water film of the staying cooling water 28 is stably formed on the steel plate 10, and a stable cooling region is obtained.
そして、圧延ロール17と鋼板10が接する位置から、第1上ヘッダ21の最も内側の列の円管ノズルから噴射された棒状冷却水が鋼板10に衝突する位置までの距離を一次滞留域長さL1、第1上ヘッダ21の最も外側の列の円管ノズルから噴射された棒状冷却水が鋼板10に衝突する位置から、第2上ヘッダ25の最も内側の列の円管ノズルから噴射された棒状冷却水が鋼板10に衝突する位置までの距離を二次滞留域長さL2と呼ぶとすると、二次滞留域長さL2を1m以内にすれば、棒状冷却水23の束の隙間から漏れ出た飛散冷却水29を二次滞留域の滞留冷却水上に落下させることができるとともに、二次滞留域の滞留冷却水が鋼板10を冷やす割合は比較的少ないので、鋼板10の最先端や最尾端が非定常な状態で通過する場合に冷え方が大きく変化することを防ぐことができる。
The distance from the position where the rolling roll 17 and the steel plate 10 are in contact to the position where the rod-shaped cooling water sprayed from the circular tube nozzle in the innermost row of the first upper header 21 collides with the steel plate 10 is the length of the primary staying zone. L1, from the position where the rod-shaped cooling water sprayed from the outermost tube nozzle of the first upper header 21 collides with the steel plate 10, was ejected from the innermost tube nozzle of the second upper header 25. If the distance to the position where the rod-shaped cooling water collides with the steel plate 10 is referred to as the secondary staying area length L2, if the secondary staying area length L2 is set to 1 m or less, it will leak from the gap between the bundles of the rod-shaped
ちなみに、この実施形態において、上ノズルから噴射する冷却水を例えばスリットノズルを使った膜状冷却水ではなく棒状冷却水としているのは、棒状冷却水の方が安定的に水流が形成され、滞留冷却水を堰き止める力が大きいからである。また、膜状冷却水を斜めに噴射する場合、鋼板からノズルまでの距離が遠くなると鋼板近傍の水膜が薄くなって、ますます壊れやすくなるからでもある。 Incidentally, in this embodiment, the cooling water sprayed from the upper nozzle is not a film-like cooling water using, for example, a slit nozzle but a rod-like cooling water. This is because the power to dam the cooling water is great. In addition, when the film-like cooling water is injected obliquely, the water film near the steel sheet becomes thin and becomes more fragile as the distance from the steel sheet to the nozzle increases.
図3は、第1上ヘッダ21に取り付けられている第1上ノズル(第1上ノズル群)22の配置例を示したものである。前述のように、円管ノズルが鋼板搬送方向に6列配置されている。図3(a)は、鋼板搬送方向に隣り合うノズルの間隔を40mmとして鋼板搬送方向に6列設けた配列を示し、図3(b)は、鋼板搬送方向に隣り合うノズルの間隔を20mmとした列を搬送方向に2列設けた配列の例(実質的に6列)を示す。そして、板幅方向には、通過する鋼板の全幅に冷却水を供給できるように取り付けられている。 FIG. 3 shows an arrangement example of the first upper nozzles (first upper nozzle group) 22 attached to the first upper header 21. As described above, six rows of circular tube nozzles are arranged in the steel plate conveyance direction. FIG. 3A shows an arrangement in which six rows are provided in the steel plate conveyance direction with an interval between nozzles adjacent in the steel plate conveyance direction being 40 mm, and FIG. 3B is an interval between nozzles adjacent in the steel plate conveyance direction is 20 mm. An example (substantially 6 rows) in which two rows are provided in the transport direction is shown. And in the board width direction, it attaches so that cooling water can be supplied to the full width of the steel plate which passes.
また、第2上ヘッダ25に取り付けられている第2上ノズル(第2上ノズル群)26の配置についても、上記と同様にして3列配置されている。 In addition, the second upper nozzles (second upper nozzle group) 26 attached to the second upper header 25 are also arranged in three rows in the same manner as described above.
なお、ここでは第1上ヘッダ21と第2上ヘッダ25を別々に設けているが、これらが一体となったようなヘッダを1つ設けて、それに円管ノズルを配列しても構わない。 Here, the first upper header 21 and the second upper header 25 are provided separately, but one header in which they are integrated may be provided, and a circular tube nozzle may be arranged thereon.
一方、下ヘッダ51については、ここでは、下ノズルとして円管ノズル52が取り付けられ、テーブルローラ13の隙間から棒状冷却水53を噴射して、通過する鋼板10の全幅に冷却水を供給するようになっている。
On the other hand, with respect to the lower header 51, a circular pipe nozzle 52 is attached as a lower nozzle, and the rod-shaped cooling water 53 is jetted from the gap between the
以下に、この実施形態についてさらに詳しく述べる。 This embodiment will be described in further detail below.
この実施形態において、第1上ノズル22からの棒状冷却水23と第2上ノズル26からの棒状冷却水27の主な役割はそれぞれ冷却能力確保と冷却水堰き止め力確保である。
In this embodiment, the main roles of the rod-
第1上ノズル22から噴射する棒状冷却水23に、冷却能力を確保するとともに鋼板搬送方向外側(圧延ロール17と逆の方向)に漏れようとする冷却水を堰き止める壁のような働きをさせるためには、第1上ノズル22のノズル列は多いほどよく、噴射速度は速いほど好ましい。具体的には、ノズル列が少なくとも鋼板搬送方向に4列以上で、噴射速度が10m/s以上であれば、冷却能力を十分有すると共に冷却水を堰き止める力がある。
The rod-shaped
また、第2上ノズル26から噴射する棒状冷却水27に、鋼板搬送方向外側(圧延ロール17と逆の方向)に漏れようとする冷却水を堰き止める壁のような働きをさせるとともに冷却能力も与えるためには、噴射速度は速いほど好ましく、棒状冷却水27の噴射速度は棒状冷却水23の噴射速度以上とすることが望ましい。また、そのノズル列は第1上ノズル22の列数の半分以上あれば十分である。あまり多すぎるとそれによる飛散冷却水によって水切り性悪化を招く可能性がある。具体的には、ノズル列が少なくとも鋼板の搬送方向に2列以上で、噴射速度が10m/s以上であれば、冷却水を堰き止める力が十分ある。
In addition, the rod-shaped
第2上ノズル27の最も内側の列から噴射される棒状冷却水が鋼板10に衝突する位置は、第1上ノズル22の最も外側の列から噴射される棒状冷却水が鋼板10に衝突する位置より外側にあることが必要である。内側にあると第1上ノズル22からの棒状冷却水と干渉してしまうからである。
The position where the rod-shaped cooling water sprayed from the innermost row of the second
さらに、第2上ノズル27の最も内側の列から噴射される棒状冷却水が鋼板に衝突する位置は、第1上ノズル22の最も外側の噴射ノズルの位置(鋼板面に垂直に投影した位置)より外側にあることが好ましい。それより内側にあると、棒状冷却水23の束の隙間から漏れ出た飛散冷却水29が棒状冷却水27の束の隙間からも漏れ出てしまうからである。ただし、間隔(すなわち、二次滞留域長さL2)があまり広すぎると、棒状冷却水23の束の隙間から漏れ出た飛散冷却水29により冷却むらが発生するため、二次滞留域長さL2は広くても1m以内にすることが好ましい。
Furthermore, the position where the rod-shaped cooling water sprayed from the innermost row of the second
そして、円管ノズルが詰まりにくく、かつ棒状冷却水の噴射速度を確保するためには、円管ノズルのノズル内径は3〜8mmの範囲内であればよい。また、棒状冷却水の隙間から鋼板上の滞留冷却水が外側に流れ出ないようにするためには、板幅方向に引いた仮想線上で隣り合うノズルの間隔をノズル内径の10倍以内とすればよい。 In order to prevent the circular tube nozzle from clogging and to ensure the injection speed of the rod-shaped cooling water, the inner diameter of the circular tube nozzle may be in the range of 3 to 8 mm. Further, in order to prevent the stagnant cooling water on the steel plate from flowing out from the gap between the rod-shaped cooling water, the interval between adjacent nozzles on the imaginary line drawn in the plate width direction should be within 10 times the nozzle inner diameter. Good.
また、第1上ノズル22の噴射角度θ1は、30°〜60°とするのが好ましい。噴射角度θ1が30°より小さいと、棒状冷却水23の鉛直方向速度成分が小さくなって、鋼板10への衝突が弱くなり、冷却能力が低下するからである。一方、噴射角度θ1が60°より大きいと、棒状冷却水23の鋼板搬送方向速度成分が小さくなって、鋼板上の冷却水を堰き止める力が弱くなり、冷却水が冷却領域外に流れ出て大きな温度むらが発生するからである。なお、噴射角度θ1と第2上ノズルの噴射角度θ2は必ずしも等しくする必要はない。完全に水切りできるような角度に適宜設定すればよい。
Moreover, it is preferable that the injection angle θ1 of the first upper nozzle 22 is 30 ° to 60 °. This is because, when the injection angle θ1 is smaller than 30 °, the vertical velocity component of the rod-shaped
さらに、鋼板10の反り等によって第1上ノズル22や第2上ノズル26が損傷するのを防止するために、それぞれのノズルの先端(噴射口)の位置を鋼板の搬送ライン(テーブルローラ)から離すようにするのがよいが、あまり離すと棒状冷却水が分散して棒状でなくなり冷却水を堰き止める作用がなくなるので、ノズルの先端と搬送ラインの距離を500mm〜1800mmとするのが好ましい。 Further, in order to prevent the first upper nozzle 22 and the second upper nozzle 26 from being damaged by warpage of the steel plate 10, the position of the tip (injection port) of each nozzle is moved from the conveyance line (table roller) of the steel plate. It is preferable to separate them, but if they are separated too much, the rod-shaped cooling water will disperse and will not be rod-shaped and will have no function of blocking the cooling water, so the distance between the nozzle tip and the conveying line is preferably 500 mm to 1800 mm.
さらに、この実施形態を厚鋼板の制御圧延材の冷却に適用して、制御圧延材を圧延中に通過させながら水冷することによって、所定の制御圧延開始温度になるまで放冷して冷却待ちをすることを解消しようとする場合には、棒状冷却水の水量密度を4m3/m2min以上とすることが好ましい。滞留冷却水28は供給する棒状冷却水23、27によって堰き止められて形成される。このとき水量密度が大きくなると堰き止めることができる滞留冷却水の量は増加し、板幅端部から排出される冷却水と供給される冷却水の量が釣り合って滞留冷却水は一定に維持される。厚鋼飯の場合、一般的な板幅は2〜5mであり、4m3/m2min以上の水量密度で冷却水を供給すれば、これらの板幅において滞留冷却水28を一定に維持できて、圧延中の厚鋼板を通過させながら所望の温度降下量を得ることができる。 Furthermore, this embodiment is applied to the cooling of the control rolled material of the thick steel plate, and the control rolled material is cooled with water while passing through the rolling, so that it is allowed to cool to a predetermined controlled rolling start temperature and wait for cooling. In order to solve this problem, it is preferable to set the water density of the rod-shaped cooling water to 4 m 3 / m 2 min or more. The staying cooling water 28 is formed by being blocked by the rod-like cooling waters 23 and 27 to be supplied. At this time, when the water density increases, the amount of the accumulated cooling water that can be dammed up increases, and the amount of the cooling water discharged from the end of the plate width and the amount of the supplied cooling water are balanced so that the accumulated cooling water is kept constant. The In the case of thick steel rice, the general plate width is 2 to 5 m, and if the cooling water is supplied at a water density of 4 m 3 / m 2 min or more, the staying cooling water 28 can be kept constant at these plate widths. Thus, a desired temperature drop amount can be obtained while passing the thick steel plate being rolled.
そして、水量密度を4m3/m2min以上大きくすればするほど冷却待ちを解消する制御圧延材が多くなる。例えば、水量密度が小さいと板厚が薄い制御圧延材でしか冷却待ちを解消できないが、水量密度を増やしていけば、ある程度板厚が厚い制御圧延材でも冷却待ちを解消できるようになる。しかし、水量を増やしたことに対する冷却待ち時間短縮の効果は、水量密度を増やしていくほど徐々に小さくなっていくので、水量密度は、冷却待ち時間などの短縮効果と設備コストを勘案して、決定することが好ましい。 And the control rolling material which eliminates the waiting for cooling increases, so that water quantity density is enlarged 4 m < 3 > / m < 2 > min or more. For example, if the water density is small, the waiting for cooling can be solved only with the control rolled material with a thin plate thickness. However, if the water density is increased, the waiting for cooling can be eliminated even with the control rolled material having a certain thickness. However, the effect of shortening the cooling waiting time for increasing the amount of water gradually decreases as the water density increases, so the water density takes into account the effect of shortening the cooling waiting time and the equipment cost, It is preferable to determine.
なお、上記において、鋼板の下面の冷却方法に特別な限定はなく、一般的に用いられている方法が適用できる。ただし、鋼板の上下の冷却能力は同程度とし、均一に冷却する必要がある。均一に冷却しないと鋼板の曲がりや反りが発生し、製品直行率が低下するからである。 In addition, in the above, there is no special limitation in the cooling method of the lower surface of a steel plate, The method generally used can be applied. However, the upper and lower cooling capacities of the steel plates should be approximately the same and be cooled uniformly. This is because if the cooling is not performed uniformly, the steel sheet will bend or warp, and the product direct rate will decrease.
以上述べたような冷却設備および冷却方法を厚鋼板や薄鋼飯の熱間圧延ラインに適用することによって、鋼板を目標温度まで高冷却速度で均一にかつ安定に冷やすことができる。その結果、品質の高い鋼板を製造することが可能となる。 By applying the cooling equipment and the cooling method as described above to a hot rolling line for thick steel plates and thin steel rice, the steel plates can be cooled uniformly and stably to a target temperature at a high cooling rate. As a result, it becomes possible to manufacture a high-quality steel sheet.
上記において、圧延ロール17と上ヘッダ(第1上ヘッダ21、第2上ヘッダ25)の間に中間ヘッダを設け、冷却能力を大きくすることも可能であり、その数はいくつであってもよい。 In the above, an intermediate header may be provided between the rolling roll 17 and the upper header (the first upper header 21 and the second upper header 25) to increase the cooling capacity, and the number may be any number. .
(第2の実施形態)
図2は、本発明の第2の実施形態に係る鋼板の冷却設備の説明図である。
この実施形態に係る冷却設備は、鋼板の熱間圧延ライン上に設置される通過式の冷却設備であり、冷却ユニット30を備えている。この冷却ユニット30は、図1に示したような冷却ユニット20を鋼板搬送方向に互いに対向するように配置したものである。すなわち、鋼板10の上面に向けて棒状冷却水を供給するための上ヘッダ(第1上ヘッダ31、第2上ヘッダ35)と、それと鋼板搬送方向に対向するように鋼板10の上面に向けて棒状冷却水を供給するための上ヘッダ(第3上ヘッダ41、第4上ヘッダ45)と、テーブルローラの間から鋼板10の下面に向けて冷却水を供給するための下ヘッダ(図示せず)を有している。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is an explanatory diagram of a steel sheet cooling facility according to the second embodiment of the present invention.
The cooling facility according to this embodiment is a passing-type cooling facility installed on a hot rolling line for steel plates, and includes a cooling unit 30. This cooling unit 30 is configured by arranging the cooling units 20 as shown in FIG. 1 so as to face each other in the steel plate conveyance direction. That is, an upper header (first upper header 31 and second upper header 35) for supplying rod-shaped cooling water toward the upper surface of the steel plate 10, and toward the upper surface of the steel plate 10 so as to face the steel plate conveying direction. An upper header (third upper header 41, fourth upper header 45) for supplying rod-shaped cooling water and a lower header (not shown) for supplying cooling water from between the table rollers toward the lower surface of the steel plate 10. )have.
そして、第1上ヘッダ31には鋼板搬送方向に複数列(ここでは、6列)の円管ノズル(第1上ノズル)32、第2上ヘッダ35には鋼板搬送方向に複数列(ここでは、3列)の円管ノズル(第2上ノズル)36がそれぞれ取り付けられており、第1上ノズル32から第3上ヘッダ41の方向に向かって所定の噴射角度(伏角)θ1で棒状冷却水33が供給され、第2上ノズル36から第3上ヘッダ41の方向に向かって所定の噴射角度(伏角)θ2で棒状冷却水37が供給されるようになっている。
The first upper header 31 has a plurality of rows (six here) of circular tube nozzles (first upper nozzles) 32 in the steel plate conveyance direction, and the second upper header 35 has a plurality of rows (here, steel plate conveyance direction). (3 rows) of circular pipe nozzles (second upper nozzles) 36 are respectively attached, and rod-shaped cooling water at a predetermined injection angle (deflection angle) θ1 from the first upper nozzle 32 toward the third upper header 41. 33 is supplied, and the rod-shaped
同様に、第3上ヘッダ41には鋼板搬送方向に複数列(ここでは、6列)の円管ノズル(第3上ノズル)42、第4上ヘッダ45には鋼板搬送方向に複数列(ここでは、3列)の円管ノズル(第4上ノズル)46がそれぞれ取り付けられており、第3上ノズル42から第1上ヘッダ31の方向に向かって所定の噴射角度(伏角)θ1で棒状冷却水43が供給され、第4上ノズル46から第1上ヘッダ31の方向に向かって所定の噴射角度(伏角)θ2で棒状冷却水47が供給されるようになっている。
Similarly, the third upper header 41 has a plurality of rows (here, six rows) of circular tube nozzles (third upper nozzle) 42 in the steel plate conveyance direction, and the fourth upper header 45 has a plurality of rows (here). In this case, three rows of circular tube nozzles (fourth upper nozzles) 46 are respectively attached, and rod-shaped cooling is performed at a predetermined injection angle (deflection angle) θ1 from the third upper nozzle 42 toward the first upper header 31.
その際に、第1上ノズル32からの棒状冷却水33の噴射線と第3上ノズル42からの棒状冷却水43の噴射線が交差しないようにするとともに、第1上ノズル32からの棒状冷却水33の噴射線と第2上ノズル36からの棒状冷却水37の噴射線が交差しないように、また第3上ノズル42からの棒状冷却水43の噴射線と第4上ノズル46からの棒状冷却水47の噴射線が交差しないように、各上ヘッダ(第1上ヘッダ31、第2上ヘッダ35、第3上ヘッダ41、第4上ヘッダ45)間の間隔と噴射角度θ1、θ2は調整されている。
At this time, the injection line of the rod-shaped
その他の点については、前記の第1の実施形態において述べたことと同様である。 Other points are the same as those described in the first embodiment.
上記のように構成することによって、第1上ノズル32と第3上ノズル42から供給された冷却水33、43は、鋼板10上で棒状冷却水33と棒状冷却水43によって堰き止められるとともに、鋼板10上の滞留冷却水38の水膜(滞留水膜)に衝突して飛散し棒状冷却水33の束の隙間から漏れ出た飛散冷却水39と、第2上ノズル36から供給された冷却水37は、鋼板10上で棒状冷却水37によって堰き止められ、鋼板10上の滞留冷却水38の水膜(滞留水膜)に衝突して飛散し棒状冷却水43の束の隙間から漏れ出た飛散冷却水49と、第4上ノズル46から供給された冷却水47は、鋼板10上で棒状冷却水47によって堰き止められる。
By configuring as described above, the cooling
これにより、第2上ヘッダ35の最も外側の列の円管ノズルからの冷却水が鋼板10に衝突する位置から、第4上ヘッダ45の最も外側の列の円管ノズルからの冷却水が鋼板10に衝突する位置までが冷却領域ということになり、その冷却領域の間で鋼板10上に滞留冷却水38の水膜が安定して形成される。 Thereby, from the position where the cooling water from the outermost row of circular pipe nozzles of the second upper header 35 collides with the steel plate 10, the cooling water from the outermost row of circular pipe nozzles of the fourth upper header 45 is changed to the steel plate. The position up to the position where it collides with 10 is the cooling region, and the water film of the staying cooling water 38 is stably formed on the steel plate 10 between the cooling regions.
以上述べたような冷却設備および冷却方法を厚鋼板や薄鋼飯の熱間圧延ラインに適用することによって、鋼板を目標温度まで高冷却速度で均一にかつ安定に冷やすことができる。その結果、品質の高い鋼板を製造することが可能となる。 By applying the cooling equipment and the cooling method as described above to a hot rolling line for thick steel plates and thin steel rice, the steel plates can be cooled uniformly and stably to a target temperature at a high cooling rate. As a result, it becomes possible to manufacture a high-quality steel sheet.
上記において、対向する上ヘッダ(第1上ヘッダ31、第3上ヘッダ41)の間に中間ヘッダを設け、対向する上ヘッダ間の冷却能力を大きくすることも可能であり、その数はいくつであってもよい。 In the above, an intermediate header is provided between the opposing upper headers (the first upper header 31 and the third upper header 41), and the cooling capacity between the opposing upper headers can be increased. There may be.
図1および図2の冷却設備は単独で使用しても複数で使用しても、また、一つの鋼板製造ラインにおいて図1と図2を混在して使用してもよい。 1 and 2 may be used singly or in plural, and FIG. 1 and FIG. 2 may be used together in one steel plate production line.
本発明の実施例を以下に述べる。 Examples of the present invention are described below.
図4は、この実施例に用いた厚鋼板の熱間圧延ラインと、そこでの搬送パターンを示す図である。この厚鋼板の熱間圧延ラインは、加熱炉11、可逆式圧延機12、第1冷却設備14、ホットレベラ15、第2冷却設備16を備えている。 FIG. 4 is a diagram showing a hot rolling line for thick steel plates used in this example and a conveyance pattern there. The thick steel plate hot rolling line includes a heating furnace 11, a reversible rolling mill 12, a first cooling facility 14, a hot leveler 15, and a second cooling facility 16.
そして、搬送パターンAは、仕上圧延後に加速冷却を行うものであり、加熱炉11から抽出されたスラブを可逆式圧延機12によって、粗圧延、仕上圧延を行って板厚を25mmとした後に、ホットレベラ15を通し、第2冷却装置16において温度降下量150℃の加速冷却を行う。 And conveyance pattern A performs accelerated cooling after finish rolling, and after carrying out rough rolling and finish rolling the slab extracted from heating furnace 11 by reversible rolling machine 12, and making plate thickness 25mm, Through the hot leveler 15, the second cooling device 16 performs accelerated cooling with a temperature drop of 150 ° C.
また、搬送パターンBは、制御圧延前に温度調整冷却を行うものであり、加熱炉11から抽出されたスラブを可逆式圧延機12での粗圧延で板厚を60mmとした後に、第1冷却装置14において温度降下量80℃の調整冷却を行い、次いで低温仕上圧延、すなわち制御圧延を行う。最終3パスでは、圧延温度を比較的低くして制御圧延を行うため、前記調整冷却はその前の4パスで板厚を28mmまで圧下する際に行う。 Moreover, the conveyance pattern B performs temperature adjustment cooling before controlled rolling, and after the slab extracted from the heating furnace 11 is rough-rolled by the reversible rolling machine 12 to have a plate thickness of 60 mm, the first cooling is performed. The apparatus 14 performs the adjustment cooling with a temperature drop of 80 ° C., and then performs low temperature finish rolling, that is, controlled rolling. In the final three passes, controlled rolling is performed at a relatively low rolling temperature. Therefore, the adjustment cooling is performed when the plate thickness is reduced to 28 mm in the previous four passes.
本発明例1として、図1に示す冷却ユニット20を圧延機12の出側に第1冷却設備14として1ユニット配置し、図2に示す冷却ユニットを第2冷却設備16に6ユニット設置して、搬送パターンAおよび搬送パターンBの搬送・冷却を行った。鋼板下面の冷却は公知の技術を用いて行った。その際、上ノズル22、26、32、36、46、42については、ノズル先端の高さ位置をテーブルローラ13から1mとし、図3(a)に示したノズル配列で、ノズル内径を6mmとし、棒状冷却水の噴射角度θ1、θ2をそれぞれ45°、噴射速度を12m/sとした。
As Example 1 of the present invention, one unit of the cooling unit 20 shown in FIG. 1 is arranged as the first cooling equipment 14 on the exit side of the rolling mill 12, and six units of the cooling unit shown in FIG. 2 are installed in the second cooling equipment 16. The conveyance pattern A and the conveyance pattern B were conveyed and cooled. Cooling of the lower surface of the steel plate was performed using a known technique. At that time, for the upper nozzles 22, 26, 32, 36, 46, 42, the height of the nozzle tip is 1 m from the
本発明例2として、図2に示す冷却ユニット30を、第1冷却設備14に2ユニット、第2冷却設備16に8ユニット設置して、搬送パターンAおよび搬送パターンBの搬送・冷却を行った。鋼板下面の冷却は公知の技術を用いて行った。その際、上ノズル32、36、42、46については、ノズル先端の高さ位置をテーブルローラ13から1mとし、図3(a)に示したノズル配列で、ノズル内径を6mmとし、棒状冷却水の噴射角度θ1を45°、θ2を30°、噴射速度を12m/sとした。なお、第1上ノズル32の最内側のノズルからの棒状冷却水と第3上ノズル42の最内側のノズルからの棒状冷却水がそれぞれ鋼板10に衝突する位置間の距離(すなわち、一次滞留域長さL1)は、0mmとした。
As Example 2 of the present invention, 2 units of the cooling unit 30 shown in FIG. 2 were installed in the first cooling facility 14 and 8 units were installed in the second cooling facility 16 to transport and cool the transport pattern A and the transport pattern B. . Cooling of the lower surface of the steel plate was performed using a known technique. At that time, for the upper nozzles 32, 36, 42 and 46, the height of the nozzle tip is 1 m from the
これに対して、比較例1として、第1冷却設備14および第2冷却設備16を従来のごく一般的なシャワー冷却装置にして、搬送パターンAおよび搬送パターンBの搬送・冷却を行った。 On the other hand, as Comparative Example 1, the first cooling facility 14 and the second cooling facility 16 were changed to conventional conventional shower cooling devices to transport and cool the transport pattern A and the transport pattern B.
また、比較例2として、第1冷却設備14および第2冷却設備16を、膜状冷却水を対向させて噴射する前記特許文献2に記載の冷却装置にして、搬送パターンAおよび搬送パターンBの搬送・冷却を行った。
Further, as Comparative Example 2, the first cooling equipment 14 and the second cooling equipment 16 are the cooling devices described in
そして、それぞれの場合において、冷却後(十分に復熟した後)に、放射温度計を用いて鋼板幅方向温度を連続的に測定して、鋼板上面の温度分布を調べた。最先端、最尾端、幅方向板端部を除く定常部での温度のばらつき(最高温度と最低温度の差)を温度むらとして定義し、これを比較した。温度むらの大小は引張強度など製品の機械的性質のばらつきとほぼ対応した。生産能率と歩留は、比戟例1を基準として比較した。 And in each case, after cooling (after fully ripening), the steel plate width direction temperature was continuously measured using the radiation thermometer, and the temperature distribution of the steel plate upper surface was investigated. The temperature variation (difference between the highest temperature and the lowest temperature) in the stationary part excluding the cutting edge, the tail edge, and the width direction plate edge was defined as temperature unevenness and compared. The magnitude of the temperature unevenness almost corresponded to the variation in mechanical properties of the product such as tensile strength. The production efficiency and the yield were compared on the basis of Comparative Example 1.
その結果を表1に示す。 The results are shown in Table 1.
まず、比較例1では、シャワー冷却であり、鋼板上に不安定に滞留する冷却水の影響により、温度むらは搬送パターンA(仕上圧延後の加速冷却)では80℃、搬送パターンB(制御圧延前の温度調整冷却)では40℃となり、製品の強度ばらつきも大きかった。 First, in Comparative Example 1, shower cooling is performed, and due to the influence of cooling water that remains unstable on the steel plate, temperature unevenness is 80 ° C. in the conveyance pattern A (accelerated cooling after finish rolling), and the conveyance pattern B (controlled rolling). In the previous temperature-controlled cooling), the temperature was 40 ° C., and the product had a large variation in strength.
次に、比較例2では、ノズルを鋼板に近接させなければならなかったので、鋼板の反りが発生した時に設備が破損することがあった。設備に衝突した鋼板は、製品にならないので、比較例1と比べて製品の歩留が低下した。また、設備破損の修理にかなりの時間を要したので、生産能率も低下した。また、膜状冷却水を供給したのでノズル噴出口に異物が付着して膜状冷却水が形成されず、冷却水を噴射領域内(冷却領域内)に堰き止められない場合があった。そのため、鋼板上に不安定に滞留する冷却水の影響により、温度むらは搬送パターンA(仕上圧延後の加速冷却)では80℃、搬送パターンB(制御圧延前の温度調整冷却)では40℃となり、製品の強度ばらつきも大きかった。 Next, in Comparative Example 2, since the nozzle had to be brought close to the steel plate, the equipment might be damaged when the warpage of the steel plate occurred. Since the steel plate that collided with the equipment did not become a product, the yield of the product decreased compared to Comparative Example 1. In addition, since it took a considerable amount of time to repair the damaged equipment, the production efficiency also declined. Further, since the film-like cooling water is supplied, foreign matter adheres to the nozzle outlet and the film-like cooling water is not formed, and the cooling water may not be dammed in the injection region (in the cooling region). Therefore, due to the influence of the cooling water that stays unstable on the steel sheet, the temperature unevenness becomes 80 ° C. in the conveyance pattern A (accelerated cooling after finish rolling), and 40 ° C. in the conveyance pattern B (temperature adjustment cooling before controlled rolling). The variation in product strength was also large.
これに対して、本発明例1、2では、供給された棒状冷却水自身が鋼板上の滞留冷却水を堰き止めて的確に水切りを行うことができ、安定した冷却領域が得られた。その結果、温度むらが8〜15℃と極めて低い値に抑えられて、鋼板を均一に冷却することができ、強度ばらつきが小さく、品質の高い鋼板を製造することができた。 On the other hand, in the present invention examples 1 and 2, the supplied rod-shaped cooling water itself can dam the staying cooling water on the steel plate and drain water accurately, and a stable cooling region was obtained. As a result, the temperature unevenness was suppressed to an extremely low value of 8 to 15 ° C., the steel plate could be uniformly cooled, and the strength variation was small and a high quality steel plate could be produced.
また、本発明例1、2では、ノズル先端の高さ位置を1mと高くしたので、鋼板の反りが発生しても設備が破損することはなく、トラブルによる歩留低下はなく生産能率は向上した。 Also, in Examples 1 and 2 of the present invention, the height of the tip of the nozzle was increased to 1 m, so that the equipment was not damaged even if the steel plate warped, the yield was not reduced by trouble, and the production efficiency was improved. did.
さらに、本発明例1では、供給された冷却水によって圧延ロールも冷却することができたので、圧延ロールを冷却する設備を通常に比べて簡易なものにすることができ、設備コストを抑えることができた。 Furthermore, in the present invention example 1, since the rolling roll could be cooled by the supplied cooling water, the equipment for cooling the rolling roll can be made simpler than usual and the equipment cost can be suppressed. I was able to.
上記の結果により、本発明の有効性が確認された。 From the above results, the effectiveness of the present invention was confirmed.
10 鋼板
11 加熱炉
12 可逆式圧延機
13 テーブルローラ
14 第1冷却設備
15 ホットレベラ
16 第2冷却設備
17 圧延ロール
20 冷却ユニット
21 第1上ヘッダ
22 第1上ノズル
23 棒状冷却水
25 第2上ヘッダ
26 第2上ノズル
27 棒状冷却水
28 滞留冷却水
29 飛散冷却水
30 冷却ユニット
31 第1上ヘッダ
32 第1上ノズル
33 棒状冷却水
35 第2上ヘッダ
36 第2上ノズル
37 棒状冷却水
38 滞留冷却水
39 飛散冷却水
41 第3上ヘッダ
42 第3上ノズル
43 棒状冷却水
45 第4上ヘッダ
46 第4上ノズル
47 棒状冷却水
49 飛散冷却水
51 下ヘッダ
52 下ノズル
53 棒状冷却水
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