JP4874437B2 - 厚鋼板の製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱間圧延した厚鋼板を熱間矯正機に搬送する際に、圧延機と熱間矯正機との間に水噴霧装置を配置し、熱間圧延機から熱間矯正機へ厚鋼板を搬送中に、搬送厚鋼板の表裏面が酸化されないように厚鋼板の表裏を噴霧水で被覆した状態（空気を遮断した状態）とする厚鋼板の製造装置に関するものである。

一般に、熱間圧延による厚鋼板の製造は、厚鋼板となる鋼材（スラブ）を、加熱炉で加熱し、熱間圧延機で熱間圧延した後、熱間矯正機で熱間矯正することによって、良好な平坦度の厚鋼板（例えば、板厚４．５〜９０ｍｍ）とされている。

熱間圧延して厚鋼板を製造する場合においては、高温の鋼板の表面にスケールが生成する。このスケールは、厚鋼板の表面に残留して圧延後の熱間矯正中にロールに噛み込まれ、スケール疵（噛み込み疵）を発生させて、表面性状を低下させる原因となるので、厚鋼板の表面に発生したスケールを除去することが必要である。このため、圧延機の前または後、あるいは熱間矯正機の前または後で、鋼板面に対して高圧水の噴射によるデスケーリングが行なわれており、デスケーリング方法（例えば、特許文献１参照）、ならびにデスケーリング水の水切り方法などが提案されている（例えば、特許文献２〜３参照）。
特許文献２、３では、デスケーリングによって生じるデスケーリング水の厚鋼板上面に残留する水、すなわち板上水、による冷却の変動を抑制するために、圧延機出側の直近の下流位置に設けた噴射ノズルから上流側に向けて０．２〜２ＭＰａの水切り水を噴射し、板上水を鋼板の側方に排出させる方法が開示されており、これによってデスケーリング水の残留に伴う冷却の不均一をなくし、冷却制御を適切にすることが提案されている。

しかし、デスケーリングだけでは熱間矯正でのスケール疵を防止することには限界がある。すなわち、厚鋼板の表面に発生したスケールを圧延直後に除去（デスケーリング）しても、厚鋼板の温度が高い場合には、その後、圧延機から熱間矯正機に厚鋼板を搬送中の厚鋼板の表面温度が８５０℃を超える間は再びその表面にスケール（具体的には、ブリスターと呼ばれる厚いスケールの膨れ）が発生してしまい、このスケールが熱間矯正中にロールに噛み込まれ、スケール疵発生の原因となる。
また、圧延終了時の厚鋼板の温度を低くすれば、スケールの発生は抑制できるものの、厚鋼板の温度が低くなり過ぎると、熱間矯正機による矯正能力が落ち、厚鋼板の矯正が不充分となって良好な平坦度を得ることが困難となる。更に、熱間矯正機の負荷も増大するため、経済的に不利となるという問題がある。

圧延機の出側において厚鋼板の温度を制御する方法として、多くの提案がなされている（例えば、特許文献４〜６参照）。
特許文献４には圧延機の最終スタンドとゾーン冷却装置との間に直近急冷装置を設け、ロールバイト向けて噴射圧が５０〜２００ｋｇ／ｃｍ^２の高圧水を噴射して強水冷する装置が提案されている。これは、熱間圧延直後から０．５秒以内に熱伝達係数が１０００kcal／m²・hrで強水冷し、圧延歪を残した状態でα変態を生ぜしめ、α粒の細粒化による材質の向上を図るものである。

また、特許文献５には、圧延機出側及び／又は入側の近接位置に上下面に冷却水を供給する冷却設備を設け、鋼板上面に対して棒状冷却水を圧延機側に向かって伏角３０〜６０°で噴射し、あるいはさらに、鋼板下面に対して棒状冷却水を圧延機側に向かって仰角４５〜９０°で噴射する熱間圧延設備が開示されており、これにより鋼材の温度適切に制御することが提案されている。しかしながら、特許文献４、５に開示された技術は、高圧の或いは大量の冷却水を噴射し、板面に滞留水を確保して鋼板の強制冷却或いは冷却の均一化を図るものである。

また、特許文献６には仕上げ圧延機から送出される熱延鋼材に複数の冷却バンクから冷却液を注液して冷却する熱延鋼材の冷却装置において、冷却バンク間に熱延鋼材に向かって高圧流体を噴射するノズルを設け、ノズルからの高圧流体の噴出方向を上流側の冷却液の影響を受けない方向に配設することが開示され、冷却ノズルを熱延鋼板の幅方向の側方に配置し、熱延鋼板の幅方向を横切るように高圧流体を噴射すること、或いは、冷却ノズルを熱延鋼板の上方の幅方向に配置し、熱延鋼板の上流側に向かって高圧流体を噴射すること、が提案されている。しかしながらこの方法では、各冷却バンク間の冷却であり、圧延機出側近傍における冷却、或いは酸化の防止を行うものではない。

ところで、熱間圧延後少なくとも５秒以内に、圧延機と熱間矯正機との間に配置した水噴霧装置から水を噴霧し、少なくとも厚鋼板の表面温度が８５０℃を超える間は厚鋼板の表面が酸化されないように厚鋼板の表面を噴霧水で被覆した状態（空気を遮断した状態）とする厚鋼板の製造方法が提案されている（例えば、特許文献７参照）。
この特許文献７に記載の厚鋼板の製造方法は、圧延後の厚鋼板の表面におけるスケールの発生を抑制する技術としては、評価できるものである。
ところが、この特許文献７に記載の従来の水噴霧装置では、圧延機と熱間矯正機との間の全長に亘って、搬送ラインの上方及び下方に配置されているが、圧延機出側近傍においては、圧延設備に関わる装置（例えば、サイドガイド、形状測定センサー等）が配置されていることから、この領域の上方に前記水噴霧装置を設置するのは、上記装置などとの干渉を避けるため複雑な構造とする必要があり、容易ではなくコスト的に高価になるという問題がある。
また、熱間矯正機の入側の領域については、圧延後に厚鋼板の不良品が見出され、熱間矯正機の入側で、その不良品を搬送ライン上からクレーン等でオフラインに移動させる作業の必要が生じる場合があるが、熱間矯正機の入側近傍の搬送ライン上方に上記水噴霧装置を配置すると、この移動作業ができなくなるという問題もある。なお、これらの領域の厚鋼板の下方（下面側）には、上述のような圧延設備に関わる装置は設けられておらず、或いは厚鋼板を移動させるための障害にもならないので、水噴霧装置などの空気を遮断するための手段或いは冷却手段を設けることに大きな支障は見当たらない。

特開２００５−２９６９７７号公報 特開２００３−１２６９０６号公報 特開２００３−２８５１１５号公報 特開昭６０−２４０３０６号公報 特開２００７−０６１８３８号公報 特公昭 ５９−１３５７３号公報 特開２００８−２６４７８６号公報

そこで、本発明は、圧延機と熱間矯正機との間の全長に亘って、搬送ライン上の厚鋼板に水噴霧する厚鋼板の製造装置であって、圧延機出側近傍の搬送ラインの上方、及び／又は、熱間矯正機入側近傍の搬送ラインの上方に水噴霧装置を設けることなく、搬送ライン上の厚鋼板に水噴霧が可能な厚鋼板の製造装置を提供することを課題とするものである。

本発明は、上記課題を解決すべく、圧延機と熱間矯正機との間の厚鋼板の搬送ラインに配置する水噴霧装置の形状、配置位置を工夫したものである。圧延機出側から離れた搬送ラインの下流側位置に、圧延機方向に向かって水を噴霧する冷却ノズルを配置することで、圧延機出側近傍の搬送ラインの上方の水噴霧装置をなくし、この領域の搬送ラインの上方を開放し、及び／又は、熱間矯正機入側近傍の上流には搬送ライン外の両側から搬送ライン上の厚鋼板に向かって水を噴霧する水噴霧装置を配置することで、熱間矯正機入側近傍の搬送ラインの上方を開放して、搬送ライン上の厚鋼板の表裏面に水噴霧を可能としたものである。

本発明の要旨は、次の通りである。

（１） 圧延機と熱間矯正機と圧延機から熱間矯正機へ圧延された厚鋼板を搬送するテーブルローラを有する搬送ラインとを少なくとも備え、かつ、厚鋼板の表裏面に水を噴霧する水噴霧装置を該搬送ラインに沿ってその上方及び下方に配設した厚鋼板の製造装置において、前記圧延機から下流側に離れた位置に、前記搬送ラインを横断して跨ぐように設けた架台と、該架台上に設置した、水配管に接続された冷却ヘッダーと、該冷却ヘッダーに搬送ラインを横切る方向に並列して配置した圧延機方向に０．１〜０．５ＭＰａの圧力で水を噴霧する複数の冷却ノズルを有する圧延機出側水噴霧装置を設けたことを特徴とする厚鋼板の製造装置。

（２） 圧延機と熱間矯正機と圧延機から熱間矯正機へ圧延された厚鋼板を搬送するテーブルローラを有する搬送ラインとを少なくとも備え、かつ、厚鋼板の表裏面に水を噴霧する水噴霧装置を該搬送ラインに沿ってその上方及び下方に配設した厚鋼板の製造装置において、前記該搬送ラインの前記熱間矯正機の上流側に、搬送ラインの外側の両側に沿って、搬送ライン方向に０．１〜０．５ＭＰａの圧力で水を噴霧する冷却ノズルを複数配設した熱間矯正機入側水噴霧装置を設けたことを特徴とする厚鋼板の製造装置。

（３） 圧延機と熱間矯正機と圧延機から熱間矯正機へ圧延された厚鋼板を搬送するテーブルローラを有する搬送ラインとを少なくとも備え、かつ、厚鋼板の表裏面に水を噴霧する水噴霧装置を該搬送ラインに沿ってその上方及び下方に配設した厚鋼板の製造装置において、前記圧延機から下流側に離れた位置に、前記搬送ラインを横断して跨ぐように設けた架台と、該架台上に設置した、水配管に接続された冷却ヘッダーと、該冷却ヘッダーに搬送ラインを横切る方向に並列して配置した圧延機方向に０．１〜０．５ＭＰａの圧力で水を噴霧する複数の冷却ノズルを有する圧延機出側水噴霧装置を設けると共に、前記該搬送ラインの前記熱間矯正機の上流側に、搬送ラインの外側の両側に沿って、搬送ライン方向に０．１〜０．５ＭＰａの圧力で水を噴霧する冷却ノズルを複数配設した熱間矯正機入側水噴霧装置を設けたことを特徴とする厚鋼板の製造装置。

（４） 前記圧延機出側水噴霧装置は、圧延機から下流側の５〜１０ｍの位置に設置されていることを特徴とする（１）または（３）に記載の厚鋼板の製造装置。

（５） 前記圧延機出側水噴霧装置は、冷却ノズルの水量密度が１０〜５０Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２であることを特徴とする（１）または（３）に記載の厚鋼板の製造装置。

（６） 前記圧延機出側水噴霧装置の冷却ノズルは、冷却ノズルから噴霧された噴霧水の鉛直方向断面の広がりの中心線が水平方向から０〜３０°未満下向きとなるように、ノズル軸を０〜３０°未満、下方に傾斜させて配置されていることを特徴とする（１）または（３）に記載の厚鋼板の製造装置。

（７） 前記圧延機出側水噴霧装置の冷却ノズルは、ノズルから噴霧された噴霧水がノズル軸より偏心して水平方向から０〜３０°下方へスプレーするスプレーパターンが得られる斜方フラットノズルであることを特徴とする（１）または（３）に記載の厚鋼板の製造装置。

（８） 前記熱間矯正機入側水噴霧装置は熱間矯正機の上流側２０〜３０ｍの範囲に設けられ、冷却ノズルが両側に関して千鳥状に複数配設されていることを特徴とする（２）または（３）に記載の厚鋼板の製造装置。

（９） 前記熱間矯正機入側水噴霧装置は、冷却ノズルの水量密度が１０〜５０Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２であることを特徴とする（２）または（３）に記載の厚鋼板の製造装置。

（１０） 前記熱間矯正機入側水噴霧装置の冷却ノズルは、冷却ノズルから噴霧された噴霧水の鉛直方向断面の広がりの中心線が水平方向から０〜３０°未満下向きとなるように、ノズル軸を０〜３０°未満、下方に傾斜させて配置されていることを特徴とする（２）または（３）に記載の厚鋼板の製造装置。

（１１） 前記熱間矯正機入側水噴霧装置の冷却ノズルは、ノズルから噴霧された噴霧水がノズル軸より偏心して水平方向から０〜３０°下方へスプレーするスプレーパターンが得られる斜方フラットノズルであることを特徴とする（２）または（３）に記載の厚鋼板の製造装置。

本発明の製造装置によれば、圧延機直後に搬送ライン上部を搬送される厚鋼板に水を噴霧する冷却ノズルを安価に設置することができ、また、圧延機から熱間矯正機へ搬送されている厚鋼板（例えば、ブレークダウン圧延材や圧延半成材等）を熱間矯正機入り側で搬送ライン上からクレーン等により取り出してオフラインに移動させる作業に支障をきたすことなく、圧延後の厚鋼板に水を噴霧することができる。これにより、該厚鋼板表面へのスケールの発生を抑制して、圧延後に冷却ムラが生じないよう厚鋼板を緩冷却することができ、熱間矯正後の厚鋼板の表面におけるスケール疵の発生を抑制しつつ、良好な平坦度を有する厚鋼板を製造することが可能である。

従来の水噴霧装置を配設した厚鋼板の製造装置を示す概略図である。 本発明の厚鋼板の製造装置において、圧延直後の厚鋼板に水を噴霧するための圧延機出側水噴霧装置を設けた厚鋼板の製造装置の概要を示す側面図である。 本発明の厚鋼板の製造装置において、圧延直後の厚鋼板に水を噴霧するための圧延機出側水噴霧装置を設けた本発明の厚鋼板の製造装置の概要を示す平面図である。 圧延機から熱間矯正機への厚鋼板の搬送ラインにおいて、熱間矯正機の入側の搬送ライン外の搬送方向の両側に複数の冷却ノズルを配設した熱間矯正機入側水噴霧装置を設けた本発明の一実施形態の厚鋼板の製造装置を示す正面図である。 圧延機から熱間矯正機への厚鋼板の搬送ラインにおいて、熱間矯正機の入側の搬送ライン外の搬送方向の両側に複数の冷却ノズルを配設した熱間矯正機入側水噴霧装置を設けた本発明の一実施形態の厚鋼板の製造装置を示す側面図である。 圧延機から熱間矯正機への厚鋼板の搬送ラインにおいて、熱間矯正機の入側の搬送ライン外の搬送方向の両側に複数の冷却ノズルを配設した熱間矯正機入側水噴霧装置を設けた本発明の一実施形態の厚鋼板の製造装置を示す平面図である。 本発明の他の一実施形態の厚鋼板の製造装置の概要を示す図である。 本発明に使用する一実施形態の冷却ノズルのスプレーパターンの軸を含む鉛直断面を示す模式図である。 本発明に使用する他の実施形態の冷却ノズルのスプレーパターンの軸を含む鉛直断面を示す模式図である。

熱間圧延による厚鋼板の製造は、前述したように、厚鋼板となる鋼材（スラブ）を、加熱炉で加熱し、圧延機で熱間圧延した後、熱間矯正機で熱間矯正することによって、良好な平坦度の厚鋼板としている。

従来の厚鋼板の製造装置においては、圧延機から熱間矯正機に搬送される厚鋼板は、搬送ラインの上下に設けた水噴霧装置から厚鋼板の表裏面に水を噴射して、冷却されている。厚鋼板の表面が酸化されないよう厚鋼板の表面を水で被覆した状態（空気を遮断した状態）としている。

図１は、特許文献７に記載の従来の水噴霧装置を配設した厚鋼板の製造装置を示す概略図である。図１に示すように、加熱炉で加熱された鋼材１は、圧延機３の入り側でデスケーリング装置２によるデスケーリング処理をおこなって圧延機３により圧延される。圧延された厚鋼板４は、テーブルローラを配設された搬送ライン５で熱間矯正機（ホットレベラー）６に搬送される。この搬送中に圧延機と熱間矯正機との間の搬送ラインの上下に配設した水噴霧装置７により厚鋼板の表裏面に水を噴霧する。水噴霧装置は、搬送ラインを横断する方向に延びる冷却ヘッダー（図示せず）と冷却ヘッダーの長手方向に配設された複数の冷却ノズル（図示せず）を備えたものであり、厚鋼板４を挟んだ上下両側に配置されると共に、圧延機と熱間矯正機との間の搬送ラインに沿って複数並んで設けられている。

この水噴霧装置では、冷却ヘッダーに多くの冷却ノズルの設置が可能で、噴霧した水の分布の均一性が優れることから多用されている。冷却ノズルから厚鋼板面に向かって噴霧した水により、厚鋼板の表裏は噴霧水で被覆した状態となって、厚鋼板の表裏面が酸化されないようになり、厚鋼板の表裏面にブリスターと呼ばれる厚いスケールの膨れが発生するのを抑制することができる。また、水噴射量が少ないため厚鋼板は緩冷却され、冷却斑が生じないので、熱間矯正後の厚鋼板の表面におけるスケール疵の発生を抑制しつつ、良好な平坦度を有する厚鋼板を製造することが可能となる。

圧延された厚鋼板は、表裏面の酸化を防止し、スケールの生成を抑制するためには、圧延後の５秒以内、好ましくは３秒以内に搬送テーブル上の厚鋼板表裏面に水を噴霧することが効果的であることが知られている。

ところが、前述のように、従来の水噴霧装置は、圧延機と熱間矯正機との間の搬送ラインに沿って複数並んで、上下両側に配置されているが、圧延機の出側近傍にはサイドガイドや形状センサー等の圧延設備に係わる機械装置を設ける必要があるので、圧延機の出側近傍は、搬送ラインの上方に水噴霧装置を配置することがスペース的に困難である。さらに、これらの機械装置との干渉を避けて配置しようとすると構造が複雑になり、維持やコスト面で不利である。また、圧延後の厚鋼板が不良品（ブレークダウン圧延材や圧延半成材等）であった場合には、圧延機と熱間矯正機の間で、該熱間矯正機の入り側の搬送ライン上から、不良品をクレーン等で吊り上げてオフラインに移動させる必要があるが、搬送ライン上方には水噴霧装置が配列されているので、このクレーン等による厚鋼板の移動作業ができないという問題がある。

そこで、本発明では、圧延機の出側近傍には水噴霧装置の冷却ノズルを設置することなく、圧延機出側から下流側の離れた位置に水噴霧装置の冷却ノズルを設置し、或いは更に、熱間矯正機の入側の搬送ラインの上方には水噴霧装置を設置することなく、搬送ラインの外側方に水噴霧装置の冷却ノズルを設置し、搬送ラインの上方を開放することで上記問題を解決したものである。

なお、後述するように、圧延機出側下流側に設けた水噴霧装置と熱間矯正機或いは熱間矯正機入側に好適に設けられる水噴霧装置との間は、厚鋼板を冷却するために、従来の水噴霧装置が好適に設けられ、また、圧延機出側から熱間矯正機との間は、厚鋼板の下面を冷却し、酸化を防止するために、従来の水噴霧装置が好適に設けられることはいうまでもない。

まず、圧延機出側から下流側に離れた位置に水噴霧装置の冷却ノズルを設置し、圧延機出側近傍の厚鋼板の上面に水を噴霧する圧延機出側水噴霧装置の設置について説明する。

図２（ａ）、図２（ｂ）は、本発明の厚鋼板の製造装置において、圧延機出側近傍の厚鋼板に水を噴霧するための水噴霧装置（以下、圧延機出側水噴霧装置ともいう）を設けた厚鋼板の製造装置の概要を示す図で、図２（ａ）は側面図で、図２（ｂ）は平面図である。

圧延機出側の水噴霧装置の冷却ノズル１１ａを設けた冷却ヘッダー１０は、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、圧延機出側から下流側に離れた位置、好ましくは、圧延機出側から下流側５〜１０ｍ離れた位置、にテーブルローラ８で構成される搬送ラインの上方に設置される。すなわち、圧延機出側水噴霧装置１１Ａは、テーブルローラ８で構成される搬送ラインの両側に沿って架台９を設け、架台９上に搬送ラインを横断するように配置され、かつ水配管に接続された冷却ヘッダー１０を設置し、冷却ヘッダー１０には圧延機の方向に水を噴霧する複数の冷却ノズル１１ａを搬送ラインを横断する方向に並列配置して構成されている。搬送ラインは、圧延後の厚鋼板を搬送するための複数の搬送ロールが所定の間隔で並んで設けられているテーブルローラ８からなっている。

すなわち、圧延機出側水噴霧装置１１Ａは、搬送ラインを横断して跨ぐように設けられた架台９と、架台９上に設置された搬送ラインを横断するように配置され、かつ水配管（図示せず）に接続された冷却ヘッダー１０と、冷却ヘッダー１０に搬送ラインを横断する方向に並列して配置された、圧延機の方向に水を噴霧する複数の冷却ノズル１１ａとから構成されている。

圧延機で圧延されてテーブルローラで熱間矯正機へ搬送されている圧延機出側近傍の厚鋼板に向けて（圧延機方向）水噴霧装置の冷却ノズル１１ａから水を噴霧１２する。
このように圧延機出側水噴霧装置１１Ａは、搬送ラインの下流側から上流側に向けて水を噴霧することができるので、従来のように圧延機出側近傍の上方に水噴霧装置を設けることなく、圧延直後の厚鋼板に水を噴霧することが可能となり、高温の厚鋼板の表面を周辺の雰囲気から遮断した状態とすることができる。

圧延機出側から下流側に離れた位置に設置される圧延機出側水噴霧装置１１Ａの冷却ノズル１１ａの位置としては、該冷却ノズルのスプレー可能な距離によって設定することができるが、通常、その上限は１０ｍ程度であり、一方、下限は圧延機直後に設置するサイドガイド等の装置の範囲によって制約を受け、通常５ｍ未満とすることは困難である。したがって、圧延機出側から下流側に離れた５〜１０ｍの位置に配置することが好ましい。

冷却ヘッダーの長手方向（搬送ラインと直交する方向：厚鋼板の幅方向）に並列して配設されている冷却ノズルから、厚鋼板の幅方向に略均等に水がかかるようにすることが好ましいので、冷却ノズルのスプレーパターン、即ちテーブルローラの幅方向の水量分布、の調整が可能な冷却ノズルを採用し、その配置は、ノズル間の間隔を調整して、例えば、ノズル間の間隔を３００ｍｍ程度、ラップ率（噴射幅Ｓ／ノズルピッチＰ）２程度にすることが好ましい。

また、圧延機出側水噴霧装置１１Ａの冷却ノズル１１ａからの水噴霧は、ノズルの軸を含む鉛直方向断面のスプレーパターンが、図２（ａ）に示すように、斜方の断面三角形状となるようにして、厚鋼板表面に略均一に噴霧１２することが好ましい。

すなわち、冷却ノズルは、図５に示すように、ノズルから噴霧された噴霧水のノズル軸を含む鉛直方向断面におけるスプレーの広がりの中心線１４が、水平方向から０〜３０°未満下向きとなるように、ノズル軸１７を傾斜させて（傾斜角１５）配置することが好ましい。すなわち、冷却ノズルの軸１７が、水平方向から鉛直方向下方に傾斜角０〜３０°未満を有するように設けることが好ましい。ノズルの形式、仕様、ノズルの設置高さ、ノズルからの水噴霧が到達すべ距離などによって多少変わるが、傾斜角が３０°以上となると、噴霧水の厚鋼板の搬送方向上流側への噴射範囲が小さくなり、厚鋼板の搬送方向の所要範囲を効率的に覆い難くなる。

このため、通常のフラットノズルや、フルコーンノズルのような形式のノズルを使用する場合は、冷却ヘッダーへのノズルの取り付けを上述のように、ノズルの軸が水平方向から０〜３０°未満、下方に傾斜するように設ければ良い。しかしながら、図６に示すように、スプレーの広がりの中心線１４をノズル軸より偏心させて（偏心角１６）片方（水平方向から０〜３０°未満下方）のみへスプレーするスプレーパターンが得られ、水量分布が略均一となる斜方フラットノズル（オフセンター斜方フラットスプレーノズル）を用いれば、ノズル軸が傾斜するように取付ける作業、すなわち、その斜方取り付け作業を不要とすることができ、取り付け作業効率などの点から好ましい。なお、図６では、ノズルの軸を水平方向として取付けた例を示したが、ノズル軸は必ずしも水平方向とする必要はなく、スプレーの広がりの中心線１４が水平方向から０〜３０°未満下方となるように取付ければ良いことはいうまでもない。

また、冷却ノズルの高さは、搬送ラインの上面（ローラーテーブルの上面から１〜３ｍとすることが好ましい。低すぎると水噴霧範囲を大きく確保するのが難しく、一方、高くなりすぎると雰囲気からの遮蔽効果が低下する。より好ましくは２〜３ｍである。

本発明の厚鋼板製造装置における圧延機出側水噴霧装置は、上述のように、圧延機出側から、通常設けられる厚鋼板の水噴霧装置（冷却装置）に到るまでの領域において、８５０℃以上の高温の厚鋼板にスケールが生成するのを抑制するために、厚鋼板の表裏面（上下面）を噴霧水で被覆した状態（空気を遮断した状態）とするものであり、厚鋼板の冷却を主とするものではない。このようなことから、厚鋼板の冷却を目的として噴射される冷却水の圧力より低圧のもので良く、噴霧水の圧力は、０．１〜０．５ＭＰａとする。圧力が０．１ＭＰａ未満である噴霧水が厚鋼板の搬送方向の所要範囲を覆うこと、或いは水噴霧状態を安定して形成することが困難となくからである。一方、０．５ＭＰａを超えると、噴霧水が広がりすぎて遮蔽効率が低下するほか、加圧設備の大型化が必要となり、好ましくない。

また、圧延機出側水噴霧装置が厚鋼板表面（上面）に噴霧する水量は１０〜５０Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２が好ましい。この水量が１０Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２未満であると、水噴霧による空気の遮断効果が得られずスケールが発生することになる。
一方、この水量が５０Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２を超えると、厚鋼板の厚み方向の表裏層部だけでなく中心部まで冷却が進行して、均一冷却が困難となり、冷却斑が生じると共に、エネルギーロスとなる。

また、前述のように、圧延機出側水噴霧装置１１Ａは、厚鋼板の冷却が主目的ではなく、厚鋼板が圧延機下流水噴霧装置１１Ｃ（冷却装置）に至るまでの間、噴霧水で被覆した状態（空気を遮断した状態）に維持するためのものであり、したがって、厚鋼板の厚み方向の表裏層部を主体に緩冷却とすることで良い。従って、上述した水噴霧装置が噴霧する水量は１０〜５０Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２の範囲とすることが好ましく、より好ましくは１５〜３０Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２、更に好ましくは２０〜２５Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２の範囲である。

圧延機出側水噴霧装置の冷却ノズル１１ａからの噴霧水により、圧延直後から厚鋼板の表面は噴霧水により覆われた状態となり、熱間矯正機に向けて搬送されている厚鋼板の表面にスケールが生成するのが抑制される。

なお、上記冷却ノズル１１ａの設置位置から冷却ノズル１１ｂの設置位置の間の区間の搬送ラインの上方（厚鋼板の上面側）においては、前述した圧延機の下流側（出側）と同様に、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように搬送ラインの両側に沿って架台を設け、この架台上に冷却ヘッダー１０を搬送ラインを横断して跨ぐように、搬送ライン方向に所定（例えば１ｍ程度）の間隔に設置し、この冷却ヘッダー１０に、先端に冷却ノズル１１ｃを有し、該冷却ノズル１１ｃが下方を向く様に放物線状に湾曲した水配管１３ｂを、搬送ラインと直交する方向に所定（例えば３００ｍｍ程度）の間隔に設けた従来形式の構造の水噴霧装置とすることが好ましい。なお、冷却ノズル１１ｃは一般的なフラットノズル、フルコーンノズルとすることができる。

すなわち、圧延機出側水噴霧装置１１Ａの下流側と熱間矯正機、或いは熱間矯正機入側に好適に設けられる水噴霧装置との間の搬送ラインの上方（厚鋼板の上面側）には、通常、厚鋼板を所要の温度に冷却するために、水噴霧装置（冷却装置）（以下、圧延機下流水噴霧装置とする）が設けられている（図２（ａ）、図２（ｂ）を参照）。

本発明において水噴霧装置（圧延機下流水噴霧装置１１Ｃ：図２（ａ）参照）については特に限定するものではなく、例えば、厚鋼板の上面についてパイプラミナー、スリットラミナー、棒状流、或いはスプレージェットなどにより、水噴霧することができる。例えば、前述の圧延機出側水噴霧装置と同様に、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように搬送ラインを横切って跨ぐように架台９を設け、この架台上に冷却ヘッダー１０を搬送ラインの方向に所定（例えば１ｍ程度）の間隔に設置し、この上に冷却ヘッダー１０を設け、或いは、搬送ラインの外側の両側に搬送ラインに沿って架台９を設け、搬送ラインを横切って跨ぐように冷却ヘッダー１０を搬送ラインの方向に所定（例えば１ｍ程度）の間隔に設置する。次いで、この冷却ヘッダー１０に、先端に冷却ノズル１１ｃを有し、該冷却ノズル１１ｃが下方を向く様に放物線状に湾曲した水配管１３ｂを、搬送ラインと直交する方向に所定（例えば３００ｍｍ程度）の間隔に設けた従来形式の構造の水噴霧装置とすることが好ましい。なお、冷却ノズル１１ｃは一般的なフラットノズル、フルコーンノズルとすることができる。

次に、熱間矯正機の入側の上流における水噴霧装置（以下、熱間矯正機入側水噴霧装置とする）の冷却ノズルの設置について説明する。
図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）は、圧延機から熱間矯正機への厚鋼板の搬送ラインにおいて、熱間矯正機の入側の搬送ライン外の両側（両側方）に複数の冷却ノズルを搬送方向に備えた熱間矯正機入り側水噴霧装置１１Ｂを配設した厚鋼板の製造装置を示す図であり、それぞれ、正面図、側面図、および平面図である。

熱間矯正機入側の搬送ラインについては、搬送ライン上の厚鋼板をクレーン等で搬送ライン外（オフライン）に取り出して移動できるようにするために、搬送ラインの熱間矯正機入側から上流側を厚鋼板の長さ以上の、例えば２０〜３０ｍの範囲に亘って上方を開放して、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、搬送ライン外の長手方向の両側に複数の冷却ノズル１１ｂが配置されている。厚鋼板の長さは、通常１０〜３０ｍの範囲内であるから、熱間矯正機入側から上流側の２０〜３０ｍの搬送ライン上方を開放すれば厚鋼板の搬送ライン外への取出しには十分である。すなわち、通常設置されている圧延機下流水噴霧装置（冷却装置）１１Ｃの一部がこの範囲において除かれ、本発明の熱間矯正機入側水噴霧装置が配設されている。

図３（ａ）に示すように、冷却ヘッダー１０は、搬送ラインのテーブルローラ８の軸方向端部から軸方向に離れた搬送ラインの外側方で、搬送方向に沿ってテーブルローラ８とほぼ同じ高さに配置されている。この冷却ヘッダー１０から立ち上げた水配管１３ａの上部に、即ち、搬送ラインのテーブルローラの上面から例えば１〜３ｍの上方に、冷却ノズル１１ｂがその噴霧方向が搬送ラインと交差するように配置されている。冷却ノズル１１ｂは、テーブルローラ８の軸方向端部から０．３〜１．０ｍ離れた搬送ライン外となるような位置に配置することが好ましい。なお、水配管１３ａは冷却ヘッダー１０の搬送ラインに沿ってほぼ等間隔に、（例えば、１ｍ間隔）複数、配置されており、従って、冷却ノズルも同様に搬送方向に複数、ほぼ等間隔に配置されている。

図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように、加圧された水が配管（図示しない）を経て冷却ヘッダー１０に供給され、冷却ヘッダー１０から水配管１３ａを経由してその上部に配置されている冷却ノズル１１ｂに供給される。そして冷却ノズル１１ｂから搬送ラインのテーブルローラ上の厚鋼板に向かって水が噴霧１２として噴射され、厚鋼板の表面を噴霧水で覆った状態とする。

図３（ａ）では、冷却ヘッダー１０はテーブルローラ８のほぼ高さ位置に設けてあるが、テーブルローラ８の上方の冷却ノズル１１ｂの近傍の高さ位置に設け、水配管を短縮し或いは省略して冷却ヘッダーに冷却ノズルを設置するようにしても良い。冷却ヘッダー１０への水の供給、停止は冷却ヘッダーへの水配管にバルブ設けてその開閉によって行なうことができる。なお、冷却ノズル１１ｂを複数並列して配設される冷却ヘッダー１０は、水噴霧範囲が搬送方向に２０〜３０ｍと長い範囲となるので、小区分に分けた冷却ヘッダーとして水噴霧範囲が制御できるようにすることが好ましい。

搬送ライン外の両側の冷却ヘッダーに配設する複数の冷却ノズル１１ｂは、両側に関して千鳥状に配設することが好ましい。千鳥状に配設することにより、厚鋼板表面に略均一に水を噴霧することができるからである。
また、図３（ａ）〜図３（ｃ）では、冷却ノズルからの水の噴霧方向を厚鋼板の搬送方向と直交する方向にしている。しかしながら、噴霧方向は厚鋼板の搬送方向と直交する方向ではなく、搬送方向またはその逆方向に傾斜した角度で水を噴霧しても同様の効果が得られる。なお、設備上直角方向とすることが好ましい。

熱間矯正機入側の水噴霧装置１１Ｂにおいて、水噴霧装置が厚鋼板表面（上面）に噴霧する水量は１０〜５０Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２が好ましい。この水量が１０Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２未満であると、水噴霧による空気の遮断効果が得られずスケールが発生することになる。一方、この水量が５０Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２を超えると、厚鋼板の厚み方向の表裏層部だけでなく中心部まで冷却が進行して、均一冷却が困難となり、冷却斑が生じると共に、エネルギーロスとなる。したがって、厚鋼板の厚み方向の表裏層部を主体に緩冷却とするためには、上述した水噴霧装置が噴霧する水量を１０〜５０Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２の範囲とすることが好ましく、より好ましくは１５〜３０Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２の範囲である。

また、熱間矯正機入側水噴霧装置１１Ｂの冷却ノズル１１ｂからの水噴霧は、ノズルの軸を含む鉛直方向断面のスプレーパターンが、図３（ａ）に示すように、斜方の三角形状となるようにして、厚鋼板表面に略均一に噴霧１２することが好ましい。
すなわち、冷却ノズルは、図５に示すように、ノズルから噴霧された噴霧水のノズル軸を含む鉛直方向断面のスプレーの広がりの中心線１４が、水平方向から０〜３０°未満下向きとなるように、ノズル軸１７を傾斜させて（傾斜角１５）配置することが好ましい。すなわち、冷却ノズルの軸１７が、水平方向から鉛直方向下方に傾斜角０〜３０°未満を有するように設けることが好ましい。ノズルの形式、仕様、ノズルの設置高さ、ノズルからの水噴霧が到達すべ距離などによって多少変わるが、傾斜角が３０°以上となると、噴霧水の厚鋼板の搬送方向上流側への噴射範囲が小さくなり、厚鋼板の搬送方向の所要範囲を効率的に覆い難くなる。

このため、通常のフラットノズル或いはフルコーンノズルを使用する場合は、本発明の装置での冷却ノズル１１ｂは、冷却ヘッダーへの取り付けを上述のように、ノズルの軸１７が水平方向から０〜３０°未満、下方に傾斜するように斜方取り付けとすればよい。しかしながら、図６に示すように、スプレーの広がりの中心線１４をノズル軸１７より偏心させて（偏心角１６）片方（水平方向から０〜３０°未満下方）のみスプレーするスプレーパターンが得られ、水量分布が略均一となる斜方フラットノズル（オフセンター斜方フラットスプレーノズル）を用いることによって、ノズル軸が傾斜するように取付ける作業、すなわち、その斜方取り付け作業を不要とすることができ、取り付け作業効率などの点から好ましい。なお、図６では、ノズルの軸を水平方向として取付けた例を示したが、ノズル軸は必ずしも水平方向とする必要はなく、スプレーの広がりの中心線１４が水平方向から０〜３０°未満下方となるように取付ければ良いことはいうまでもない。

ところで、厚鋼板の裏面側（搬送ラインの下方側）は、前述のように圧延設備に関わる装置は設けられておらず、或いは厚鋼板を搬送ライン移動させるための障害にもならない。従って、水噴霧装置などの空気を遮断するための手段或いは厚鋼板の冷却手段を設けることに大きな支障はなく、従来と同様の水噴霧装置を設けて水噴霧することができ、これによって厚鋼板の裏面（下面）を空気を遮断した状態とし、酸化を防止、或いは厚鋼板の冷却を行うことができる。

例えば後述する図４に示すように、従来と同様に搬送ラインの下部の各テーブルローラ８間に冷却ヘッダー１０を該テーブルローラ８の軸方向（搬送ラインと直交する方向）に設置し、この冷却ヘッダー１０に冷却ノズル１１ｄを搬送ラインと直交する方向に所定（例えば３００ｍｍ程度）の間隔に設けた構造の水噴霧装置（以下、鋼板下面水噴霧装置１１Ｄとする）より水噴霧される。
なお、鋼板下面水噴霧装置１１Ｄの冷却ノズル１１ｄは、一般的なフラットノズル、フルコーンノズルとすることができる。

また、鋼板下面水噴霧装置１１Ｄ、による厚鋼板の裏面（下面）へ噴霧する水量密度は、上述の厚鋼板表面（上面）と同様、１０〜５０Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２の範囲とすることが好ましいが、裏面（下面）の場合は、表面（上面）の場合のような板面の残留水の影響が小さいので、上面よりも多くすることも好ましい。

図４は、本発明の厚鋼板の製造装置の一実施態様を示す概要図である。圧延機出側下流の搬送ラインの上方を横断して、冷却ヘッダーを設け、この冷却ヘッダーに圧延機出側方向に水を噴霧する複数の冷却ノズルを搬送方向と直交する方向に並列して設けた圧延機出側水噴霧装置１１Ａと、圧延機出側水噴霧装置１１Ａの冷却ノズルの搬送ライン下流の搬送ライン上方に冷却ヘッダーと冷却ノズルとを備えた従来の水噴霧装置を配列した圧延機下流水噴霧装置１１Ｃと、さらにその搬送ライン下流で熱間矯正機入側の搬送ライン外の両側に沿って搬送ラインの横方向から搬送ラインに向かって水を噴霧する複数の冷却ノズルを配置した熱間矯正機入側水噴霧装置１１Ｂと、さらに搬送ラインの圧延機出側から熱間矯正機入側に到る搬送ラインの下方に範囲に、厚鋼板の下面に向かって水噴霧する通常の噴霧装置である鋼板下面水噴霧装置１１Ｄを備えている。

図４に示す例では、圧延機と熱間矯正機との間の全長は約１１０ｍであり、圧延機３で圧延された厚鋼板（例えば、板厚１５ｍｍ、板幅４ｍ、長さ１２ｍ）は、搬送ライン上を熱間矯正機６に搬送される。圧延された厚鋼板は圧延機出側で、圧延機出側下流の７ｍの位置の搬送ラインの上方を横断して設けた冷却ヘッダーに、搬送ラインを横断する方向に３００ｍｍ間隔に設置された圧延機方向に水を噴霧する複数の冷却ノズル１１ａを有する圧延機出側水噴霧装置１１Ａにより、斜め前方の上方からの水噴霧１２によって厚鋼板の表面（上面）が水で被覆された状態となる。

次いで、搬送ラインを搬送される厚鋼板は、その下流に設けられている圧延機下流水噴霧装置１１Ｃの冷却ヘッダーに配設された冷却ノズル１１ｃによる垂直方向上方からの噴霧（スプレーシャワー）１２により厚鋼板の表面が噴霧水で被覆された状態となる。

引き続き、搬送ライン下流の熱間矯正機６入側から上流側３０ｍの範囲に設けられた熱間矯正機入側水噴霧装置１１Ｂのテーブルローラ８からなる搬送ライン外の両側に搬送ラインに沿って配置され、搬送ラインの側方上方から搬送ラインに向かって水を噴霧する複数の冷却ノズル１１ｂによる水噴霧によって厚鋼板の表面が噴射水で被覆された状態となる。

なお、搬送ラインの圧延機出側から熱間矯正機入側に到る範囲においては、厚鋼板の裏面（下面）は、従来と同様に搬送ラインの下方に設置されている前述の水噴霧装置により水噴霧される。その際の水量は、搬送ラインの上側を１５Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２とし、下側を２３Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２とした。

このように厚鋼板の表裏を圧延機出側近傍以降において噴霧水で被覆したことにより、厚鋼板の表裏面にブリスターを発生させずに熱間矯正機で熱間矯正することができ、厚鋼板の表面にスケール噛み込み疵は発生しなかった。

また、熱間矯正機入側から３０ｍの上流側範囲は搬送ラインの上方が開放されているので、搬送ライン上の厚鋼板をクレーンで吊り上げてオフラインに支障なく移動させることも可能となる。
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、当業者が容易に変更できる態様も本発明に含まれる。

１ 鋼材
２ デスケーリング装置
３ 圧延機
４ 厚鋼板
５ 搬送ライン
６ 熱間矯正機
７ 水噴霧装置
８ テーブルローラ
９ 架台
１０ 冷却ヘッダー
１１、１１ａ〜１１ｄ 冷却ノズル
１１Ａ 圧延機出側水噴霧装置
１１Ｃ 圧延機下流水噴霧装置
１１Ｂ 熱間矯正機入側水噴霧装置
１１Ｄ 鋼板下面水噴霧装置
１２ 噴霧
１３ａ、１３ｂ 水配管
１４ スプレーの広がりの中心線
１５ ノズルの傾斜角
１６ ノズル軸からの偏心角
１７ ノズル軸

Claims (11)

1. 圧延機と熱間矯正機と圧延機から熱間矯正機へ圧延された厚鋼板を搬送するテーブルローラを有する搬送ラインとを少なくとも備え、かつ、厚鋼板の表裏面に水を噴霧する水噴霧装置を該搬送ラインに沿ってその上方及び下方に配設した厚鋼板の製造装置において、前記圧延機から下流側に離れた位置に、前記搬送ラインを横断して跨ぐように設けた架台と、該架台上に設置した、水配管に接続された冷却ヘッダーと、該冷却ヘッダーに搬送ラインを横切る方向に並列して配置した圧延機方向に０．１〜０．５ＭＰａの圧力で水を噴霧する複数の冷却ノズルを有する圧延機出側水噴霧装置を設けたことを特徴とする厚鋼板の製造装置。
2. 圧延機と熱間矯正機と圧延機から熱間矯正機へ圧延された厚鋼板を搬送するテーブルローラを有する搬送ラインとを少なくとも備え、かつ、厚鋼板の表裏面に水を噴霧する水噴霧装置を該搬送ラインに沿ってその上方及び下方に配設した厚鋼板の製造装置において、前記該搬送ラインの前記熱間矯正機の上流側に、搬送ラインの外側の両側に沿って、搬送ライン方向に０．１〜０．５ＭＰａの圧力で水を噴霧する冷却ノズルを複数配設した熱間矯正機入側水噴霧装置を設けたことを特徴とする厚鋼板の製造装置。
3. 圧延機と熱間矯正機と圧延機から熱間矯正機へ圧延された厚鋼板を搬送するテーブルローラを有する搬送ラインとを少なくとも備え、かつ、厚鋼板の表裏面に水を噴霧する水噴霧装置を該搬送ラインに沿ってその上方及び下方に配設した厚鋼板の製造装置において、前記圧延機から下流側に離れた位置に、前記搬送ラインを横断して跨ぐように設けた架台と、該架台上に設置した、水配管に接続された冷却ヘッダーと、該冷却ヘッダーに搬送ラインを横切る方向に並列して配置した圧延機方向に０．１〜０．５ＭＰａの圧力で水を噴霧する複数の冷却ノズルを有する圧延機出側水噴霧装置を設けると共に、前記該搬送ラインの前記熱間矯正機の上流側に、搬送ラインの外側の両側に沿って、搬送ライン方向に０．１〜０．５ＭＰａの圧力で水を噴霧する冷却ノズルを複数配設した熱間矯正機入側水噴霧装置を設けたことを特徴とする厚鋼板の製造装置。
4. 前記圧延機出側水噴霧装置は、圧延機から下流側の５〜１０ｍの位置に設置されていることを特徴とする請求項１または３に記載の厚鋼板の製造装置。
5. 前記圧延機出側水噴霧装置は、冷却ノズルの水量密度が１０〜５０Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２であることを特徴とする請求項１または３に記載の厚鋼板の製造装置。
6. 前記圧延機出側水噴霧装置の冷却ノズルは、冷却ノズルから噴霧された噴霧水の鉛直方向断面の広がりの中心線が水平方向から０〜３０°未満下向きとなるように、ノズル軸を０〜３０°未満、下方に傾斜させて配置されていることを特徴とする請求項１または３に記載の厚鋼板の製造装置。
7. 前記圧延機出側水噴霧装置の冷却ノズルは、ノズルから噴霧された噴霧水がノズル軸より偏心して水平方向から０〜３０°下方へスプレーするスプレーパターンが得られる斜方フラットノズルであることを特徴とする請求項１または３に記載の厚鋼板の製造装置。
8. 前記熱間矯正機入側水噴霧装置は熱間矯正機の上流側２０〜３０ｍの範囲に設けられ、冷却ノズルが両側に関して千鳥状に複数配設されていることを特徴とする請求項２または３に記載の厚鋼板の製造装置。
9. 前記熱間矯正機入側水噴霧装置は、冷却ノズルの水量密度が１０〜５０Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２であることを特徴とする請求項２または３に記載の厚鋼板の製造装置。
10. 前記熱間矯正機入側水噴霧装置の冷却ノズルは、冷却ノズルから噴霧された噴霧水の鉛直方向断面の広がりの中心線が水平方向から０〜３０°未満下向きとなるように、ノズル軸を０〜３０°未満、下方に傾斜させて配置されていることを特徴とする請求項２または３に記載の厚鋼板の製造装置。
11. 前記熱間矯正機入側水噴霧装置の冷却ノズルは、ノズルから噴霧された噴霧水がノズル軸より偏心して水平方向から０〜３０°下方へスプレーするスプレーパターンが得られる斜方フラットノズルであることを特徴とする請求項２または３に記載の厚鋼板の製造装置。

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