JP5581755B2 - 鋼材の冷却装置および冷却方法 - Google Patents

Description

本発明は、厚鋼板、薄鋼板、形鋼等の鋼材の冷却装置および冷却方法に関し、特に鋼材の制御圧延に用いるのに好適な鋼材の冷却装置および冷却方法に関するものである。

熱間圧延工程において制御圧延を行う場合、必要に応じて、圧延途中の段階で水冷の冷却装置で所定温度まで圧延材を冷却することが行われる（例えば、特許文献１参照）。

その際に、冷却装置で所定温度まで圧延材を冷却したら、ノズルヘッダに冷却水を供給する冷却水供給管に設けられている遮断弁を閉鎖して、ノズルヘッダへの冷却水の供給を停止するが、遮断弁以降の配管およびノズルヘッダ内に残存している冷却水（残存冷却水）が冷却ノズルから流出するため、残存冷却水が冷却ノズルから流出し終わるまで圧延を続行することができない。例えば、次材として水冷しない圧延材が冷却装置を通過する場合、残存冷却水が冷却ノズルから流出し終わるまで、冷却装置の前で待機することになる。その結果、圧延ラインにアイドルタイムが発生してしまう。

そこで、圧延ラインにおけるアイドルタイムの発生を抑止するために、冷却装置の水切り性能を向上させる技術がいろいろ提案されている。

例えば、特許文献２では、スリットタイプの冷却ノズルから残存冷却水が流出することを防止するために、スリットタイプの冷却ノズルにシャッターを設置することが提案されている。

また、特許文献３では、冷却ノズルから残存冷却水が流出している時間（残存冷却水流出時間）を短縮するために、ノズルヘッダに吸気管を設置することが提案されている。

特開２００７−２０３３７０号公報 特開平１０−２９６３２０号公報 特開平１０−２７７６２４号公報

しかし、特許文献２に記載の技術は、スリットタイプの冷却ノズルには有効であるが、例えば特許文献１に記載のように、１本のノズルヘッダに多数の冷却ノズル（例えば、数百本の棒状冷却水噴射ノズル）が取り付けられている場合は、それぞれの冷却ノズル毎にシャッターを設置することは困難である。

また、特許文献３に記載の技術は、残存冷却水流出時間の短縮化は図れるが、それでも、冷却ノズルからの残留冷却水の流出が終了するまでには相当な時間が掛かってしまう。

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、鋼材の制御圧延等に用いる冷却装置および冷却方法として、良好な水切り性能を有する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。

上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有している。

［１］冷却水供給源に冷却水供給管を介して接続されたノズルヘッダと、冷却水供給管に設けられた冷却水供給制御手段と、前記ノズルヘッダに取り付けられた冷却ノズル群とを備えて、鋼材上面に冷却水を供給する鋼材の冷却装置において、
鋼材上面への冷却水の供給を停止する際に、待機位置から旋回して、前記冷却ノズル群から流出する残留冷却水を受け止める位置に移動し、受け止めた残留冷却水を鋼材の通過領域外に排出する樋状の旋回式シャッターを備えていることを特徴とする鋼材の冷却装置。

［２］前記ノズルヘッダに、冷却ノズル群から流出する前の残留冷却水を鋼材の通過領域外に排出するための排水弁を備え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［１］または［２］に記載の鋼材の冷却装置による鋼材の冷却方法であって、鋼材上面への冷却水の供給を停止する場合は、冷却水供給制御手段によってノズルヘッダへの冷却水の供給を停止すると同時に、樋状の旋回式シャッターを待機位置から旋回させて、冷却ノズル群から流出する残留冷却水を受け止める位置に移動することを特徴とする鋼材の冷却方法。

本発明においては、鋼材の制御圧延等に用いる冷却装置として、良好な水切り性能を備えた冷却装置および冷却方法を提供することができる。その結果、例えば、次材として水冷しない圧延材が冷却装置を通過する場合でも、冷却装置の前で待機する必要がなくなり、操業を継続することができる。

本発明の一実施形態における冷却装置の基本的構成を示す正面図である。 本発明の一実施形態において冷却装置を示す側面図である。 本発明の一実施形態における冷却中の状態を示す側面図である。 本発明の一実施形態における水切り状態を示す側面図である。 本発明の一実施形態における冷却装置の全体構成を示す正面図である。 本発明の一実施形態における旋回機構を示す側面図である。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、ここでは、鋼板を対象にして述べるが、形鋼等の他の鋼材についても同様に適用することができる。

まず、図１、図２は、本発明の一実施形態における冷却装置１０の基本的構成を示す図であり、図１は鋼板の長手方向（搬送方向）から見た図（正面図）、図２は鋼板の幅方向から見た図（側面図）である。

図１、図２に示すように、本発明の一実施形態における冷却装置１０は、搬送テーブル５上の鋼板１の上面に冷却水を噴射するようになっており、冷却水供給源に冷却水供給管１１を介して接続されたノズルヘッダ１２と、冷却水供給管１１に設けられた冷却水供給制御手段（電気信号によって開閉動作を行う開閉弁）１６と、ノズルヘッダ１２に取り付けられた冷却ノズル群（例えば、数百本の棒状冷却水噴射ノズル）１３とからなる基本的構成になっている。

そして、ノズルヘッダ１２は、内管１２ａと外管１２ｂからなる２重管構造になっており、内管１２ａに冷却水供給管１１が接続している。

これによって、電気信号を送って、冷却水供給用開閉弁１６を開放すれば、冷却水供給源からの冷却水が冷却水供給管１１を通ってノズルヘッダ１２の内管１２ａに供給される。内管１２ａ内に供給された冷却水は、その上方部分に形成された貫通孔１２ｃを通って、ノズルヘッダ１２の外管１２ｂ内に供給され、均一な圧力でノズル群１３から噴出し、鋼板１の上面に冷却水が供給される。そして、冷却水供給用開閉弁１６を閉鎖すれば、ノズルヘッダ１２内への冷却水の供給は遮断される。

しかし、上記の基本的構成だけの場合には、鋼板１上面への冷却水の供給を停止する際に、冷却水供給用開閉弁１６を閉じて、冷却水供給源からノズルヘッダ１２への冷却水の供給を停止しても、冷却水供給用開閉弁１６以降の冷却水供給管１１内やノズルヘッダ１２内に残留している冷却水（残留冷却水）が重力によって下方に移動し、冷却ノズル１３を通って鋼板１上面に流出してしまう。

そこで、この実施形態における冷却装置１０では、上記のような冷却ノズル１３から流出する残留冷却水を鋼板１の通過領域外（鋼板１が通過する板道の外側）に排出できるようにした樋状の旋回式シャッターを備えている。

図３、図４は、その樋状旋回式シャッター２１を示す側面図である。図３は、冷却装置１０が鋼板１の冷却を行っている状態を示し、図４は、冷却装置１０が鋼板１の冷却を終了して水切りを行っている状態を示している。

樋状旋回式シャッター２１は、ノズルヘッダ１２と冷却ノズル群１３を取り囲むように設置されており、図３に示すように、冷却装置１０が鋼板１の冷却を行っている時は、鋼板１への冷却水の噴射に支障のない位置に待機しており、開状態である。

そして、鋼板１の上面への冷却水の供給を停止する際には、図４に示すように、樋状旋回式シャッター２１が待機位置から旋回して、冷却ノズル群１３から流出する残留冷却水を受け止める位置に移動し、閉状態になって、水切りを行う。

具体的には、冷却水供給用開閉弁１６が閉鎖すると、樋状旋回式シャッター２１が図３に示す待機位置（開状態）から、ほぼノズルヘッダ１２の中心位置を旋回中心（回転中心）として、ノズルヘッダ１２と冷却ノズル群１３の周りを旋回して、図４に示すように、冷却ノズル群１３から流出する残留冷却水を受け止める位置（閉状態）に移動し、受け止めた残留冷却水を両サイドから鋼板１の通過領域外に排出するようになっている。

ここで、図５に、この実施形態における冷却装置１０の全体構成図（正面図）を示すが、図１に示した基本的構成に加えて、前述した樋状旋回式シャッター２１と、その樋状旋回式シャッター２１を旋回させる機構（開閉する機構）としてのエアシリンダ２２が設置されている。

図６に側面図を示すように、エアシリンダ２２が収縮すると、樋状旋回式シャッター２１は、ノズルヘッダ１２と冷却ノズル群１３の周りを反時計回りに旋回して、開状態（図６中の実線で示す状態）になる。一方、エアシリンダ２２が延伸すると、樋状旋回式シャッター２１は、ノズルヘッダ１２と冷却ノズル群１３の周りを時計回りに旋回して、閉状態（図６中の破線で示す状態）になる。

このように、この実施形態では、水切り用のシャッターを、ノズルヘッダ１２と冷却ノズル群１３を取り囲むように設置された樋状の旋回式シャッター２１とすることによって、狭隘な場所に設置することができるとともに、冷却ノズル群１３から流出する大容量の水を受けることができる。また、短時間で開閉して、水切り時間を短縮することが可能になる。

そして、上記に加えて、この実施形態においては、図５に示すように、冷却ノズル群１３から流出する前の残留冷却水を鋼板１の通過領域外に排出するための排水弁２５が冷却水供給管１１に設置されている。

すなわち、この排水弁２５は、鋼板１の冷却中（すなわち、冷却水供給用開閉弁１６が開放状態）では閉鎖状態であり、鋼板１の冷却終了（すなわち、冷却水供給用開閉弁１６が閉鎖状態）で開放状態になる。

これによって、残留冷却水の一部が排水弁２５から排出されるので、冷却ノズル群１３から流出する残留冷却水の量が減少することになり、樋状旋回式シャッター２１が受け止めた残留冷却水がオーバーフローして鋼板１の通過領域内に落下することを防止することができる。

なお、排水弁２５の設置個数は、残留冷却水の量に基づいて適宜定めればよく、場合によっては設置しなくともよい。

以上のようにして、この実施形態における冷却装置１０は、樋状旋回式シャッター２１等を備えていることによって、良好な水切り性能を備えた冷却装置となっている。したがって、例えば、次材として水冷しない圧延材が冷却装置を通過する場合でも、冷却装置１０の前で待機する必要がなくなり、操業を継続することができる。

１ 鋼板
５ 搬送テーブル
１０ 冷却装置
１１ 冷却水供給管
１２ ノズルヘッダ
１２ａ ノズルヘッダ内管
１２ｂ ノズルヘッダ外管
１２ｃ 貫通孔
１３ 冷却ノズル群
１６ 冷却水給水制御手段（冷却水供給用開閉弁）
２１ 樋状旋回式シャッター
２２ エアシリンダ
２５ 排水弁

Claims (2)

1. 冷却水供給源に冷却水供給管を介して接続されたノズルヘッダと、冷却水供給管に設けられた冷却水供給制御手段と、前記ノズルヘッダに取り付けられた冷却ノズル群とを備えて、鋼材上面に冷却水を供給する鋼材の冷却装置において、
   鋼材上面への冷却水の供給を停止する際に、待機位置から旋回して、前記冷却ノズル群から流出する残留冷却水を受け止める位置に移動し、受け止めた残留冷却水を鋼材の通過領域外に排出する樋状の旋回式シャッターを備えているとともに、
   前記ノズルヘッダに、冷却ノズル群から流出する前の残留冷却水を鋼材の通過領域外に排出するための排水弁を備えていることを特徴とする鋼材の冷却装置。
2. 請求項１に記載の鋼材の冷却装置による鋼材の冷却方法であって、鋼材上面への冷却水の供給を停止する場合は、冷却水供給制御手段によってノズルヘッダへの冷却水の供給を停止すると同時に、樋状の旋回式シャッターを待機位置から旋回させて、冷却ノズル群から流出する残留冷却水を受け止める位置に移動するとともに、排水弁を開放状態にすることを特徴とする鋼材の冷却方法。

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