JP4888124B2 - Steel cooling device and cooling method - Google Patents
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Description
本発明は、鋼材の冷却装置およびそれを用いた鋼材の冷却方法に関するものである。 The present invention relates to a steel material cooling apparatus and a steel material cooling method using the same.
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、冷却水を高速度で噴射し、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 a steel sheet by hot rolling, it is common to supply cooling water or air cooling to control the rolling temperature, but in recent years, the cooling water is injected at a high speed and is high. Development of technology to increase the strength of the steel sheet by obtaining a cooling rate to refine the structure is active.
例えば、鋼板の上面冷却をなすため、円管状のラミナー冷却ノズルから鋼板搬送用のローラーテーブル直上に、この幅方向にわたって直線状に複数のラミナー冷却水を注水している。一方、鋼板の下面冷却として、ローラーテーブル間にそれぞれスプレーノズルが設けられ、ここから冷却水を噴射する方法が一般的である。 For example, in order to cool the upper surface of the steel sheet, a plurality of laminar cooling waters are poured linearly across the width direction from a circular laminar cooling nozzle directly above the roller table for conveying the steel sheet. On the other hand, as a method for cooling the lower surface of the steel sheet, a spray nozzle is provided between the roller tables, and a method of injecting cooling water therefrom is generally used.
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
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。
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、前記特許文献1に記載の技術では、ノズルと鋼板の距離を離すと、ノズルから噴射される冷却水が広がってしまい、鋼板の搬送速度(例えば、60〜600mpm)に対して冷却水衝突時の流速を確保することができず、冷却むらを生じる。また、冷却水の広がり抑制のためノズルからの噴射速度を低下させても、鋼板の搬送速度に対して冷却水衝突時の流速を確保することができず、冷却むらを生じる。つまり、ノズルを鋼板に近接させないと、鋼板の搬送速度に対して冷却水衝突時の流速を確保することができず、冷却むらを生じる。
That is, in the technique described in
そのため、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。
Therefore, in the technique described in
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 Patent Document 2, the cooling water is not filled between the steel plate and the partition plate unless the nozzle is brought close to the steel plate. When the nozzle is brought close to the steel plate, similarly to the technique described in
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、鋼材に冷却媒体(例えば冷却水)を供給する場合において、鋼材を高冷却速度で均一にかつ安定して冷却することができる鋼材の冷却装置および冷却方法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 above circumstances, and when supplying a cooling medium (for example, cooling water) to a steel material, the steel material can be uniformly and stably cooled at a high cooling rate. It aims at providing the cooling device and cooling method of steel materials.
上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。 In order to solve the above problems, the present invention has the following features.
[1]冷却媒体を噴射するノズルを有するヘッダを備えた鋼材の冷却装置において、
前記ノズルは、その内部に形成された流路の長さがその径の15倍以上となっており、前記ノズルの先端からパスラインまでの垂直距離が500mm以上で、かつ冷却媒体の噴射速度が10m/s以上であるとともに、前記ノズルの先端の内径Dと前記冷却媒体が鋼材に衝突する位置での冷却媒体の径Dkとの関係がDk<2Dとなっていることを特徴とする鋼材の冷却装置。
[1] In a steel material cooling device including a header having a nozzle for injecting a cooling medium,
In the nozzle, the length of the flow path formed therein is 15 times or more of the diameter, the vertical distance from the nozzle tip to the pass line is 500 mm or more, and the cooling medium injection speed is The relationship between the inner diameter D of the tip of the nozzle and the diameter Dk of the cooling medium at the position where the cooling medium collides with the steel material is Dk <2D. Cooling system.
[2]前記ノズルは、ヘッダに碁盤目状または千鳥状に配置されていることを特徴とする前記[1]に記載の鋼材の冷却装置。
[3]前記冷却媒体が水であり、水量密度が4m 3 /m 2 mim以上であることを特徴とする前記[1]または[2]に記載の鋼材の冷却装置。
[ 2 ] The steel cooling device according to [1], wherein the nozzles are arranged in a grid pattern or a staggered pattern on the header.
[3] The steel material cooling device according to [1] or [2], wherein the cooling medium is water and a water density is 4 m 3 / m 2 mim or more.
[4]冷却媒体を噴射するノズルを有するヘッダを用いた鋼材の冷却方法において、
前記ノズルは、その内部に形成された流路の長さがその径の15倍以上となっており、前記ノズルの先端からパスラインまでの垂直距離を500mm以上とし、かつ冷却媒体の噴射速度を10m/s以上とするとともに、前記ノズルの先端の内径Dと前記冷却媒体が鋼材に衝突する位置での冷却媒体の径Dkとの関係をDk<2Dとすることを特徴とする鋼材の冷却方法。
[4] In a method for cooling a steel material using a header having a nozzle for injecting a cooling medium,
The length of the flow path formed in the nozzle is 15 times or more of the diameter, the vertical distance from the tip of the nozzle to the pass line is 500 mm or more, and the jetting speed of the cooling medium is set. The method of cooling steel material, wherein the relationship between the inner diameter D of the tip of the nozzle and the diameter Dk of the cooling medium at the position where the cooling medium collides with the steel material is Dk <2D. .
[5]前記ノズルは、ヘッダに碁盤目状または千鳥状に配置されていることを特徴とする前記[4]に記載の鋼材の冷却方法。
[6]前記冷却媒体が水であり、水量密度が4m 3 /m 2 mim以上であることを特徴とする前記[4]または[5]に記載の鋼材の冷却方法。
[ 5 ] The steel cooling method according to [4], wherein the nozzles are arranged in a grid pattern or a staggered pattern on the header.
[6] The method for cooling a steel material according to [4] or [5], wherein the cooling medium is water and a water density is 4 m 3 / m 2 mim or more.
本発明を用いることにより、鋼材を目標温度まで高冷却速度で均一にかつ安定して冷やすことができる。その結果、品質の高い鋼材を製造することができる。 By using the present invention, the steel material can be cooled to the target temperature uniformly and stably at a high cooling rate. As a result, a high quality steel material can be manufactured.
まず、本発明の基本的な考え方を述べる。なお、本発明は厚板や形鋼や鋼管など鋼材全般に適用できるが、以下鋼板を例にとって説明する。 First, the basic concept of the present invention will be described. The present invention can be applied to all steel materials such as thick plates, shaped steels, and steel pipes, but will be described below by taking steel plates as an example.
冷却媒体(例えば冷却水)によって鋼板の冷却を行うに際して、冷却を確実に行うためには鋼板まで冷却水を確実に到達させ、衝突させる必要がある。そのためには、鋼板表面の滞流水の水膜を破って鋼板まで新鮮な冷却水を到達させなければならず、スプレーノズルから噴射された液滴群のような貫通力の弱い冷却水流ではなく、板状のラミナー水でもなく、水道の蛇口から連続的に流れ出るものと同様の柱状のラミナー流(棒状冷却水)である必要がある。なお、従来使われている円管ラミナーノズルによるラミナー流は、自由落下流であるので、滞留水膜があると鋼板まで冷却水が到着しにくい上に、滞流水がある場合とない場合で冷却能力に違いが生じる。 When cooling a steel sheet with a cooling medium (for example, cooling water), in order to reliably perform the cooling, it is necessary to reliably make the cooling water reach the steel sheet and make it collide. For that purpose, it is necessary to break the water film on the surface of the steel plate to allow the fresh cooling water to reach the steel plate, not a cooling water flow with weak penetrating force like droplets ejected from the spray nozzle, It is not a plate-shaped laminar water, but a columnar laminar flow (bar-shaped cooling water) similar to that flowing continuously from a tap. Note that the laminar flow using a circular tube laminar nozzle that has been used in the past is a free-falling flow. Therefore, if there is a stagnant water film, it is difficult for cooling water to reach the steel plate, and cooling is performed with or without stagnant water. There is a difference in ability.
したがって、ノズルから噴射された冷却水が鋼板に衝突する位置(衝突点)での冷却水の径Dkは、ノズルの先端の内径Dの2倍よりも小さくする必要がある(すなわち、Dk<2D)。衝突点での冷却水の径Dkがそれより大きくなると、鋼板到達時の冷却水はあたかもスプレーノズルから噴射された液滴群のような貫通力の弱い冷却水流にしかならないためである。 Therefore, the diameter Dk of the cooling water at the position where the cooling water jetted from the nozzle collides with the steel sheet (collision point) needs to be smaller than twice the inner diameter D of the tip of the nozzle (that is, Dk <2D). ). This is because if the diameter Dk of the cooling water at the collision point is larger than that, the cooling water when reaching the steel plate becomes only a cooling water flow having a weak penetrating force such as a droplet group ejected from the spray nozzle.
ここで、ノズルから噴射された冷却水が鋼板に衝突する位置(衝突点)での冷却水の径Dkとは、冷却水が鋼板に対して垂直に噴射される衝突点の径であり、例えば、鋼板の代わりに透明な板を用いて衝突点の径を求めたり、圧力センサを用いて圧力分布より衝突点の径を求めたりすることができる。また、冷却水が鋼板に対して斜めに噴射される場合のDkは、冷却水が鋼板に衝突する直前での噴射方向に垂直な面における衝突点の径を指し、鋼板以外の鋼管などの鋼材におけるDkも同様に冷却水が鋼板に衝突する直前での径とする。 Here, the cooling water diameter Dk at the position where the cooling water sprayed from the nozzle collides with the steel sheet (collision point) is the diameter of the collision point at which the cooling water is sprayed perpendicularly to the steel sheet. The diameter of the collision point can be obtained using a transparent plate instead of the steel plate, or the diameter of the collision point can be obtained from the pressure distribution using a pressure sensor. Further, Dk when cooling water is injected obliquely with respect to the steel sheet refers to the diameter of the collision point on the plane perpendicular to the injection direction immediately before the cooling water collides with the steel sheet, and steel materials such as steel pipes other than the steel sheet Similarly, Dk is the diameter immediately before the cooling water collides with the steel plate.
さらに、10m/s以上の速度で冷却水を噴射すると、(特に鋼板上面において)鋼板面上の滞留水の水膜を破って鋼板まで新鮮な冷却水を到達させ得る。すなわち、熱間圧延した鋼板を冷却する冷却装置において、水量密度が4m3/m2mim以上になると、噴射する冷却水が鋼板上に滞留する滞留水の水膜を突き破って均一冷却するためには噴射する冷却水の速度が10m/s以上必要である。 Further, when the cooling water is jetted at a speed of 10 m / s or more, the cooling water film on the steel plate surface is broken (especially on the upper surface of the steel plate), and fresh cooling water can reach the steel plate. That is, in a cooling device that cools a hot-rolled steel sheet, when the water density is 4 m 3 / m 2 mim or more, the cooling water to be sprayed breaks through the water film staying on the steel sheet and uniformly cools it. Requires a cooling water speed of 10 m / s or more.
また、鋼板の反り等によって上ノズルが損傷するのを防止するために、上ノズルの先端からパスラインまでの垂直距離Hpは500mm以上とする。 In addition, in order to prevent the upper nozzle from being damaged by warpage of the steel plate, the vertical distance Hp from the tip of the upper nozzle to the pass line is set to 500 mm or more.
そして、図5に、流路長さL、流路内径Dの流路を有するノズルについて、ノズル噴射距離(すなわち、ノズル先端から鋼板までの冷却水の噴射距離)Hをパラメータとして、ノズル流路比L/Dと抜熱量の関係の一例を示す。なお、ここでは、ノズル流路内径(ノズル先端の内径)Dを6mm一定とし、流路長さLを種々変化させて、800℃の鋼板を冷却し、その温度降下量から抜熱量を算出した。また、図6に、ノズル噴射距離Hをパラメータとして、ノズル流路形状比L/Dと鋼板到達時の冷却水の広がり(衝突点での冷却水の径)Dkの関係の一例を示す。なお、鋼板到達時の冷却水の広がりDkは、鋼板上に感圧紙を設置し、その感圧紙から読み取った圧力分布から求めた。ここで、図5、6における冷却水の速度は、V=14m/sである。 FIG. 5 shows a nozzle flow path for a nozzle having a flow path length L and a flow path inner diameter D, using the nozzle injection distance (that is, the cooling water injection distance from the nozzle tip to the steel plate) H as a parameter. An example of the relationship between the ratio L / D and the amount of heat removal will be shown. Here, the nozzle channel inner diameter (nozzle tip inner diameter) D was fixed at 6 mm, the channel length L was changed variously, the 800 ° C. steel plate was cooled, and the heat removal amount was calculated from the temperature drop. . FIG. 6 shows an example of the relationship between the nozzle flow path shape ratio L / D and the cooling water spread (cooling water diameter at the collision point) Dk when reaching the steel plate, using the nozzle injection distance H as a parameter. The spread Dk of the cooling water when reaching the steel plate was determined from the pressure distribution read from the pressure sensitive paper placed on the steel plate. Here, the speed of the cooling water in FIGS. 5 and 6 is V = 14 m / s.
図5、図6に示すように、ノズル内部に形成された流路の長さLと内径Dの比L/Dが15以上になると、冷却水の直進性が上がり、ノズル噴射距離Hが500mm〜1200mmと離れていても、抜熱量を低下させることなく、冷却能力に違いを生じさせることなく、鋼板を均一に冷却できることが分かる。 As shown in FIGS. 5 and 6, when the ratio L / D of the length L and the inner diameter D of the flow path formed inside the nozzle is 15 or more, the straightness of the cooling water is improved and the nozzle injection distance H is 500 mm. It can be seen that the steel sheet can be uniformly cooled without decreasing the heat removal amount and without causing a difference in cooling capacity even if it is separated from ˜1200 mm.
また、図6からは、前述したようにノズルから噴射された冷却水が鋼板に衝突する位置(衝突点)での冷却水の径Dkは、ノズルの先端の内径Dの2倍よりも小さくする必要があることがわかる。 Also, from FIG. 6, as described above, the diameter Dk of the cooling water at the position where the cooling water sprayed from the nozzle collides with the steel plate (collision point) is made smaller than twice the inner diameter D of the tip of the nozzle. I understand that it is necessary.
図4に、上記の考え方に基づいた流体ノズルの例を示す。この流体ノズル42は、ノズル本体43と、ノズル42を流体供給管(ヘッダ)41に取り付けるために外周にネジ加工が施されている取付ネジ部44とからなる直管の円管ノズルであり、ノズル本体43と取付ネジ部44の内部に冷却水の流路45が設けられている。
FIG. 4 shows an example of a fluid nozzle based on the above concept. The
そして、流路(直管部)45の長さLと内径Dは、図5、図6に基づいて、L/D≧15の関係を満たすように設定している。ただし、L/Dが大きすぎると管摩擦損失が大きくなり、また、ノズルの加工も難しくなるので、L/D≦70とすることが好ましい。 The length L and the inner diameter D of the flow path (straight pipe portion) 45 are set so as to satisfy the relationship of L / D ≧ 15 based on FIGS. However, if the L / D is too large, the pipe friction loss becomes large and the processing of the nozzle becomes difficult, so it is preferable to satisfy L / D ≦ 70.
なお、流路45の形状は問わないが、圧力損失を抑制するため、円筒状がより好ましい。
In addition, although the shape of the
また、取付ネジ部44はヘッダ41とノズル42を接続できれば、ノズル長さ方向のどの位置に設けられていてもよく、ノズル42がヘッダ41の外側に突き出していても、ヘッダ41の内部に突き出すように取り付けられていてもよいが、ヘッダ41の壁面近傍には流体の速度が低下することにより剥離したスケール等の異物が集まることが多いので、ノズル42はヘッダ41の内部に5mm以上突き出していることが好ましい。また、突き出している部分には側面に流入口を取り付けてもよい。
Further, the mounting
次に、本発明の一実施形態に係る鋼板の冷却装置について説明する。 Next, a steel sheet cooling device according to an embodiment of the present invention will be described.
図1、図2は、本発明の一実施形態に係る鋼板の冷却装置の説明図である。 1 and 2 are explanatory views of a steel sheet cooling device according to an embodiment of the present invention.
この実施形態に係る冷却装置は、鋼板の熱間圧延ライン上に設置される通過式の冷却装置であり、図1に示す冷却ユニット20または図2に示す冷却ユニット30を1個または複数個備えている。
The cooling device according to this embodiment is a passage-type cooling device installed on a hot rolling line for steel plates, and includes one or a plurality of cooling
そして、図1に示す冷却ユニット20は、鋼板10上面の向けて棒状冷却水23を噴射するために、鋼板10の上面側に設置された上ヘッダ21と、上ヘッダ21に取り付けられた上ノズル22と、鋼板10上面の滞留水24の水切りを行うための水切りロール25とを備えているとともに、鋼板10を搬送するテーブルローラ(図示せず)の間から鋼板10下面の向けて棒状冷却水28を噴射するために、鋼板10の下面側に設置された下ヘッダ26と、下ヘッダ26に取り付けられた下ノズル28を備えている。
And the cooling
ここで、上ノズル22は、前述した流路形状比L/D≧15を満たした円管ノズル42であり、鋼板の全幅に冷却水を供給できるように鋼板幅方向に所定の間隔で一列に取り付けられており、そのノズル列が鋼板搬送方向に複数列(ここでは、6列)配置されている。
Here, the
図3に上ノズル22の配置の具体例を示す。
FIG. 3 shows a specific example of the arrangement of the
図3(a)は碁盤目状のノズル配置であり、碁盤目状の仮想交点にノズルが配置されている。すなわち、鋼板幅方向に所定の間隔(例えば、40mm)で並べたノズル列が鋼板搬送方向に所定の間隔(例えば、35mm)で複数列(ここでは、6列)配置されている。 FIG. 3A shows a grid-like nozzle arrangement, in which nozzles are arranged at virtual grid-like intersections. That is, nozzle rows arranged at a predetermined interval (for example, 40 mm) in the steel plate width direction are arranged in a plurality of rows (here, 6 rows) at a predetermined interval (for example, 35 mm) in the steel plate conveyance direction.
図3(b)は千鳥状のノズル配置であり、ノズルが鋼板搬送方向にジクザグに(千鳥状に)配置されている。すなわち、図3(a)のノズル配置に比べて、隣り合う列のノズル同士が鋼板幅方向にノズル間隔の半分(例えば、ノズル間隔が40mmであれば、その半分の20mm)ずれるように配置されている。 FIG. 3B shows a staggered nozzle arrangement, in which the nozzles are arranged in a zigzag manner (in a staggered manner) in the steel plate conveyance direction. That is, compared with the nozzle arrangement of FIG. 3A, the nozzles in adjacent rows are arranged so as to be displaced by half the nozzle interval in the steel plate width direction (for example, if the nozzle interval is 40 mm, the half of the nozzle is 20 mm). ing.
そして、それぞれの上ノズル22から噴射される棒状冷却水23は、噴射速度Vが10m/s以上で、鋼板搬送方向の噴射角度θは90°であり、鋼板10上面の衝突点における径Dkが、ノズル先端の内径Dの2倍よりも小さくなっている(すなわち、Dk<2D)。
And the rod-shaped
なお、上ノズル22の内径Dは特に規定しないが、ノズルが詰まりにくく、かつ冷却水の噴射速度を確保するためには、上ノズル22の内径Dは3〜8mmの範囲内であることが好ましい。
Although the inner diameter D of the
また、鋼板10の反り等によって上ノズル22が損傷するのを防止するために、上ノズル22の先端からパスラインまでの垂直距離Hpを500mm以上にしている。ただし、上ノズル22の先端の位置をパスラインからあまり離すと冷却水が分散して棒状でなくなり冷却能力が低下するので、上ノズル22の先端から鋼板までの冷却水のノズル噴射距離Hは1800mm以下とするのが好ましい。
Further, in order to prevent the
そして、下ノズル27も、上ノズル22と同様に、前述した流路形状比L/D≧15を満たした円管ノズル42であり、鋼板の全幅に冷却水を供給できるように鋼板幅方向に所定の間隔で一列に取り付けられており、そのノズル列が鋼板搬送方向に複数列(ここでは、6列)配置されている。その具体的なノズル配置例は図3に示したものである。
And the
そして、それぞれの下ノズル27から噴射される棒状冷却水28は、噴射速度が10m/s以上で、鋼板搬送方向の噴射角度は90°であり、鋼板10下面の衝突点における径が、ノズル先端の内径の2倍よりも小さくなっている。
And the rod-shaped
なお、下ノズル27の内径は特に規定しないが、ノズルが詰まりにくく、かつ冷却水の噴射速度を確保するためには、下ノズル27の内径は3〜8mmの範囲内であることが好ましい。
Although the inner diameter of the
ちなみに、鋼板の上面側と下面側を同じよう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可能性があるので、鋼板の上面側と下面側に対する冷却能力を同一にする必要があるが、冷却能力が同一であれば、上ヘッダ21と下ヘッダ26は同じものでもよいし異なっていてもよい。また、上ノズル22と下ノズル27についてもノズルの内径や流路長さが異なっていてもよい。
By the way, if the upper and lower sides of the steel sheet are not cooled in the same way, the steel sheet may bend and warp and the product directivity may decrease, so the cooling capacity for the upper and lower sides of the steel sheet is the same. However, if the cooling capacity is the same, the
一方、図2に示す冷却ユニット30は、鋼板10上面の向けて棒状冷却水33を噴射するために、鋼板10の上面側で鋼板搬送方向に互いに対向するように設置された一対の上ヘッダ31と、それぞれの上ヘッダ31に取り付けられた上ノズル32とを備えているとともに、鋼板10下面の向けて棒状冷却水38を噴射するために、鋼板10の下面側に設置された下ヘッダ36と、下ヘッダ36に取り付けられた下ノズル38を備えている。
On the other hand, the cooling
ここで、上ノズル32の噴射角度θは、特に規定しないが、30°〜90°とするのが好ましい。噴射角度が30°より小さいと、棒状冷却水33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、冷却むらが生じるからである。
Here, the injection angle θ of the
また、対向する上ヘッダの間に中間ヘッダを設け、対向する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。 Further, an intermediate header may be provided between the opposing upper headers to increase the cooling capacity between the opposing headers, and the number thereof may be any number.
なお、その他の点については、前述の冷却ユニット20と同様である。
Other points are the same as those of the cooling
そして、上記のような冷却ユニット20あるいは冷却ユニット30を備えた冷却装置を厚鋼板や薄鋼飯の熱間圧延ラインに設置することによって、鋼板を目標温度まで高一冷却速度で均一にかつ安定に冷やすことができ、その結果、品質の高い鋼板を製造することができるようになる。
And by installing the cooling device provided with the cooling
また、本発明の冷却装置を形鋼や鋼管などの鋼材の冷却に使用できることはいうまでもない。 It goes without saying that the cooling device of the present invention can be used for cooling steel materials such as shaped steel and steel pipes.
本発明の実施例を以下に述べる。 Examples of the present invention are described below.
図7は、本発明の実施例に用いた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。 FIG. 7 is a diagram showing a hot rolling line for steel plates used in the examples of the present invention and a conveyance pattern there.
この鋼板の熱間圧延ラインは、加熱炉11、可逆式圧延機12、ホットレベラ13、冷却装置14を備えており、仕上圧延後に加速冷却を行うようになっている。ここでは、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13を通し、冷却装置14において温度降下量150℃の加速冷却を行った。 The steel sheet hot rolling line includes a heating furnace 11, a reversible rolling mill 12, a hot leveler 13, and a cooling device 14, and performs accelerated cooling after finish rolling. Here, the slab extracted from the heating furnace 11 is subjected to rough rolling and finish rolling by a reversible rolling machine 12 to a plate thickness of 25 mm, and then passed through a hot leveler 13 and a cooling device 14 has a temperature drop of 150 ° C. Accelerated cooling was performed.
そして、本発明例1として、上記の実施形態に基づいて、図1に示す冷却ユニット20を冷却装置14に6ユニット設置して、鋼板の冷却を行った。その際、上ノズル22については、ノズル先端の高さ位置をパスラインから垂直距離で500mmとし、図3(a)に示した碁盤目状配置で、ノズル内径Dを6mm、流路形状比L/Dを17、噴射速度Vを10m/sとした。
And as invention example 1, based on said embodiment, 6 units of the cooling
また、本発明例2として、上記の実施形態に基づいて、図1に示す冷却ユニット20を冷却装置14に6ユニット設置して、鋼板の冷却を行った。その際、上ノズル22については、ノズル先端の高さ位置をパスラインから垂直距離で1200mmとし、図3(b)に示した千鳥状配置で、ノズル内径Dを6mm、流路形状比L/Dを17、噴射速度Vを10m/sとした。
Further, as Invention Example 2, based on the above embodiment, 6 units of the cooling
また、本発明例3として、上記の実施形態に基づいて、図1に示す冷却ユニット20を冷却装置14に6ユニット設置して、鋼板の冷却を行った。その際、上ノズル22については、ノズル先端の高さ位置をパスラインから垂直距離で1200mmとし、図3(a)に示した碁盤目状配置で、ノズル内径Dを6mm、流路形状比L/Dを23、噴射速度Vを10m/sとした。
As Invention Example 3, based on the above embodiment, 6 units of the cooling
また、本発明例4として、上記の実施形態に基づいて、図2に示す冷却ユニット30を冷却装置14に6ユニット設置して、鋼板の冷却を行った。その際、上ノズル22については、ノズル先端の高さ位置をパスラインから垂直距離で1200mmとし、図3(a)に示した碁盤目状配置で、ノズル内径Dを5mm、流路形状比L/Dを15、噴射角度θを90°、噴射速度Vを10m/sとした。
As Invention Example 4, based on the above embodiment, 6 units of the cooling
これに対して、比較例1として、冷却装置14を従来のごく一般的な円管ラミナー冷却装置にして、鋼板の冷却を行った。その際、ノズル先端の高さ位置をパスラインから垂直距離で1200mmとし、流路形状比L/Dを13、噴射速度Vを7m/sとした。 On the other hand, as Comparative Example 1, the cooling device 14 was changed to a conventional general tube laminar cooling device, and the steel sheet was cooled. At that time, the height position of the nozzle tip was set to 1200 mm as a vertical distance from the pass line, the flow path shape ratio L / D was set to 13, and the injection speed V was set to 7 m / s.
また、比較例2として、冷却装置14を従来のごく一般的な円管ラミナー冷却装置にして、鋼板の冷却を行った。その際、ノズル先端の高さ位置をパスラインから垂直距離で1200mmとし、流路形状比L/Dを13、噴射速度Vを10m/sとした。 Moreover, as Comparative Example 2, the cooling device 14 was changed to a conventional general tube laminar cooling device, and the steel sheet was cooled. At that time, the height position of the nozzle tip was 1200 mm in vertical distance from the pass line, the flow path shape ratio L / D was 13, and the injection speed V was 10 m / s.
また、比較例3として、冷却装置14を従来のごく一般的な円管ラミナー冷却装置にして、鋼板の冷却を行った。その際、ノズル先端の高さ位置をパスラインから垂直距離で1200mmとし、流路形状比L/Dを15、噴射速度Vを7m/sとした。 Further, as Comparative Example 3, the steel plate was cooled by using the cooling device 14 as a conventional general tube laminar cooling device. At that time, the height position of the nozzle tip was 1200 mm in vertical distance from the pass line, the flow path shape ratio L / D was 15, and the injection speed V was 7 m / s.
また、比較例4として、基本的構成は図1に冷却ユニット20と同様であるが、上ノズル先端の高さ位置がパスラインから垂直距離で100mmである冷却ユニットを冷却装置14に6ユニット設置して、鋼板の冷却を行った。その際、上ノズルについては、図3(a)に示した碁盤目状配置で、ノズル内径Dを6mm、流路形状比L/Dを10、噴射速度Vを10m/sとした。
Further, as Comparative Example 4, the basic configuration is the same as that of the cooling
また、比較例5として、基本的構成は図1に冷却ユニット20と同様であるが、上ノズル先端の高さ位置がパスラインから垂直距離で100mmである冷却ユニットを冷却装置14に6ユニット設置して、鋼板の冷却を行った。その際、上ノズルについては、図3(a)に示した碁盤目状配置で、ノズル内径Dを6mm、流路形状比L/Dを17、噴射速度Vを10m/sとした。
Further, as Comparative Example 5, the basic configuration is the same as that of the cooling
また、比較例6として、基本的構成は図1に冷却ユニット20と同様であるが、上ノズルの流路形状比L/Dが10である冷却ユニットを冷却装置14に6ユニット設置して、鋼板の冷却を行った。その際、上ノズルについては、ノズル先端の高さ位置をパスラインから垂直距離で500mmとし、図3(a)に示した碁盤目状配置で、ノズル内径Dを6mm、噴射速度Vを10m/sとした。
Further, as Comparative Example 6, the basic configuration is the same as that of the cooling
また、比較例7として、基本的構成は図1に冷却ユニット20と同様であるが、上ノズルの流路形状比L/Dが10である冷却ユニットを冷却装置14に6ユニット設置して、鋼板の冷却を行った。その際、上ノズルについては、ノズル先端の高さ位置をパスラインから垂直距離で1200mmとし、図3(a)に示した碁盤目状配置で、ノズル内径Dを6mm、噴射速度Vを10m/sとした。
In addition, as Comparative Example 7, the basic configuration is the same as that of the cooling
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。 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.
その結果を、表1に示す。 The results are shown in Table 1.
まず、比較例1、3は、冷却能力が小さく、また温度むらは仕上圧延後の加速冷却では80℃となり、製品の強度ばらつきも大きかった。 First, in Comparative Examples 1 and 3, the cooling capacity was small, and the temperature unevenness was 80 ° C. in the accelerated cooling after finish rolling, and the strength variation of the products was large.
また、比較例2は、冷却能力は比較例1に比べ上昇したが、Dk≧2Dと冷却水の広がりDkが大きかったため、温度むらは仕上圧延後の加速冷却では150℃となり、製品の強度ばらつきも大きかった。 In Comparative Example 2, the cooling capacity increased compared to Comparative Example 1, but because Dk ≧ 2D and the cooling water spread Dk were large, the temperature unevenness was 150 ° C. in the accelerated cooling after finish rolling, and the strength of the product varied. Was also big.
また、比較例4、5は、上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。 In Comparative Examples 4 and 5, since the upper 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.
また、比較例6、7は、Dk≧2Dと上ノズルから噴射する冷却水が広がってしまい、冷却能力が低く、また広がり方により幅方向で温度むらが生じてしまった。 Further, in Comparative Examples 6 and 7, the cooling water sprayed from the upper nozzle was widened as Dk ≧ 2D, the cooling capacity was low, and temperature unevenness occurred in the width direction depending on the spreading method.
これに対して、本発明例1〜4は、冷却水の広がりが小さく、全長全幅でほぼ同程度の冷却を行うことができ、温度むらも8〜15℃と極めて低い値に抑えることができ、材質ばらつきが小さく、品質の高い鋼板を製造することができた。 On the other hand, Examples 1 to 4 of the present invention have a small spread of cooling water, can perform substantially the same cooling over the entire length, and the temperature unevenness can be suppressed to an extremely low value of 8 to 15 ° C. It was possible to produce a high quality steel plate with little material variation.
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.
11 加熱炉
12 圧延機
13 ホットレベラ
14 冷却装置
20 冷却ユニット
21 上ヘッダ
22 円管ノズル
23 棒状冷却水
24 滞留水
25 水切りロール
26 下ヘッダ
27 円管ノズル
28 棒状冷却水
30 冷却ユニット
31 上ヘッダ
32 円管ノズル
33 棒状冷却水
34 滞留水
36 下ヘッダ
37 円管ノズル
38 棒状冷却水
41 ヘッダ
42 ノズル
43 ノズル本体
44 取付ネジ部
45 ノズル流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Heating furnace 12 Rolling machine 13 Hot leveler 14
Claims (6)
前記ノズルは、その内部に形成された流路の長さがその径の15倍以上となっており、前記ノズルの先端からパスラインまでの垂直距離が500mm以上で、かつ冷却媒体の噴射速度が10m/s以上であるとともに、前記ノズルの先端の内径Dと前記冷却媒体が鋼材に衝突する位置での冷却媒体の径Dkとの関係がDk<2Dとなっていることを特徴とする鋼材の冷却装置。 In a steel cooling apparatus including a header having a nozzle for injecting a cooling medium,
In the nozzle, the length of the flow path formed therein is 15 times or more of the diameter, the vertical distance from the nozzle tip to the pass line is 500 mm or more, and the cooling medium injection speed is The relationship between the inner diameter D of the tip of the nozzle and the diameter Dk of the cooling medium at the position where the cooling medium collides with the steel material is Dk <2D. Cooling system.
前記ノズルは、その内部に形成された流路の長さがその径の15倍以上となっており、前記ノズルの先端からパスラインまでの垂直距離を500mm以上とし、かつ冷却媒体の噴射速度を10m/s以上とするとともに、前記ノズルの先端の内径Dと前記冷却媒体が鋼材に衝突する位置での冷却媒体の径Dkとの関係をDk<2Dとすることを特徴とする鋼材の冷却方法。 In a method for cooling a steel material using a header having a nozzle for injecting a cooling medium,
The length of the flow path formed in the nozzle is 15 times or more of the diameter, the vertical distance from the tip of the nozzle to the pass line is 500 mm or more, and the jetting speed of the cooling medium is set. The method of cooling steel material, wherein the relationship between the inner diameter D of the tip of the nozzle and the diameter Dk of the cooling medium at the position where the cooling medium collides with the steel material is Dk <2D. .
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