JP5613997B2 - Hot-rolled steel sheet cooling device, hot-rolled steel sheet manufacturing apparatus and manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、熱延鋼板の冷却装置、熱延鋼板の製造装置及び製造方法に関する。本発明は、特に、超微細結晶粒を有する熱延鋼板を製造する際に好適に用いられる熱延鋼板の冷却装置及び熱延鋼板の製造装置、並びに、超微細結晶粒を有する熱延鋼板の製造方法に関する。 The present invention relates to a hot-rolled steel sheet cooling apparatus, a hot-rolled steel sheet manufacturing apparatus, and a manufacturing method. The present invention particularly relates to a hot-rolled steel sheet cooling apparatus and a hot-rolled steel sheet manufacturing apparatus that are suitably used when manufacturing a hot-rolled steel sheet having ultrafine crystal grains, and a hot-rolled steel sheet having ultrafine crystal grains. It relates to a manufacturing method.
自動車用や構造材用等として用いられる鋼材は、強度、加工性、靭性といった機械的特性に優れることが求められ、これらの機械的特性を総合的に高めるには、熱延鋼板の結晶粒を微細化することが有効である。そのため、微細結晶粒を有する熱延鋼板を得るための製造方法が数多く模索されてきている。また、結晶粒を微細化すれば、合金元素の添加量を削減しても優れた機械的性質を具備した高強度熱延鋼板を製造することが可能になる。 Steel materials used for automobiles, structural materials, etc. are required to have excellent mechanical properties such as strength, workability, and toughness. It is effective to reduce the size. Therefore, many manufacturing methods for obtaining a hot rolled steel sheet having fine crystal grains have been sought. Further, if the crystal grains are refined, it is possible to produce a high-strength hot-rolled steel sheet having excellent mechanical properties even if the addition amount of the alloy element is reduced.
熱延鋼板の結晶粒の微細化方法としては、熱間仕上げ圧延の特に後段において、高圧下圧延を行ってオーステナイト粒を微細化するとともに粒内に圧延歪を蓄積させ、冷却後(又は変態後)に得られるフェライト粒の微細化を図る方法等が知られている。そして、オーステナイト粒の再結晶や回復を抑制してフェライト変態を促進させるという観点からは、圧延後の短時間で鋼板を所定の温度以下(例えば、720℃以下)まで冷却することが有効である。すなわち、微細結晶粒を有する熱延鋼板を製造するためには、熱間仕上げ圧延に引き続き、従来よりも早く冷却することが可能な冷却装置を設置し、圧延後の鋼板を急冷することが有効である。 As a method of refining crystal grains of hot-rolled steel sheet, particularly in the latter stage of hot finish rolling, high-pressure rolling is performed to refine austenite grains and accumulate rolling strain in the grains, after cooling (or after transformation) And the like, and the like. And, from the viewpoint of suppressing recrystallization and recovery of austenite grains and promoting ferrite transformation, it is effective to cool the steel sheet to a predetermined temperature or lower (for example, 720 ° C. or lower) in a short time after rolling. . In other words, in order to manufacture hot rolled steel sheets with fine crystal grains, it is effective to install a cooling device that can cool faster than before, followed by hot finish rolling, and rapidly cool the rolled steel sheet. It is.
圧延機の出側で圧延直後の鋼板を急冷し特性に優れた鋼板を得ることを目的とした技術として、例えば特許文献1には、熱間圧延材の材質制御方法及び装置が開示されており、特許文献1には、圧延直後の材料を急冷するために、直近急冷装置の水冷ノズルをロールバイトに向け傾斜させて取付け、噴射圧50〜200kg/cm2で冷却水を噴射する熱間圧延材の材質制御方法が開示されている。また、設備コスト面や設備保全性等に優れた鋼板の熱間圧延設備及び熱間圧延方法を提供することを目的とした技術として、例えば特許文献2には、棒状冷却水を圧延機側に向いて伏角30°〜60°で噴射するノズルを有するヘッダーを備えた鋼板の熱間圧延設備が開示されている。また、微細結晶粒を有する熱延鋼板の製造を可能にする技術として、例えば特許文献3には、C:0.01〜0.3質量%を含有する炭素鋼又は低合金鋼からなる鋼板又はスラブを多パス熱間圧延して熱延鋼板を製造する方法であって、最終圧延パスをAr3点以上の温度で終了し、その後0.4秒以内に720℃以下まで冷却することを特徴とする、超微細結晶粒熱延鋼板の製造方法が開示されている。
For example,
しかしながら、上記特許文献に開示された技術には、以下のような問題があった。
(1)圧延直後の鋼板を急冷するために鋼板へ向けて大量の冷却水を噴射すると、特に鋼板の上面に大量の冷却水が滞留すると考えられる。ロールバイトの出口近傍に大量の冷却水が滞留すると、鋼板を急冷すること、及び、鋼板を均一に冷却することが困難になり、超微細結晶粒(例えば、平均粒径が3μm以下の結晶粒をいう。以下において同じ。)を有する熱延鋼板(以下において、「超微細粒鋼」ということがある。)を製造することが困難になる。そのため、超微細粒鋼を製造するには、特に鋼板上面の排水性を向上させることが重要である。しかしながら、特許文献1に開示されている技術には、排水性を向上させるための対策が施されていない。また、特許文献2に開示されている技術は、鋼板の上面へ冷却水を積極的に滞留させる技術である。また、特許文献3には、最終圧延パス終了から0.4秒以内に鋼板を720℃まで冷却し得る冷却装置の詳細な構成については開示されていない。したがって、特許文献1〜特許文献3に開示されている技術を単に用いても、鋼板を急冷することが困難であり、超微細粒鋼を製造することは困難である。
(2)超微細粒鋼を製造する際に必要とされる急冷は、例えば特許文献3に示される通り少なくとも400℃/s以上の冷却速度を有するものであり、それには鋼板を核沸騰冷却することが求められる。超微細粒鋼を製造する際に必要とされる急冷では、冷却水を所定の圧力以上で鋼板表面へと衝突させることが必要になるのに対し、特許文献2に開示されている技術では、鋼板へと供給される棒状冷却水の噴射角度を主に規定しているのみである。また、特許文献2では鋼板に噴射された冷却水がロールバイトの出口まで流れるためロールバイト部直後からの冷却が可能であるとしているが、衝突後に鋼板上を流れる冷却水では十分な急冷はできず、この部分の冷却は超微細結晶粒の形成にほとんど寄与しない。
(3)棒状冷却水はフラットスプレーノズルから噴射された冷却水と比較して、鋼板の表面へ衝突する衝突面の面積が小さい。そのため、特許文献2に開示されている技術を用いて鋼板を急冷しようとすると、鋼板表面に冷却水が衝突する部位と冷却水が衝突しない部位との間で冷却ムラが生じやすくなる。
(4)特許文献1や特許文献2に開示されている技術にフラットスプレーノズルを単に適用すると、鋼板の幅方向に隣接するフラットスプレーノズルそれぞれから噴射された高圧ジェット水の鋼板表面における衝突域の境界部位(2つの衝突域がオーバーラップする部位)で冷却水の干渉等が生じ、鋼板の幅方向に冷却ムラが生じてしまう。
すなわち、上記特許文献に開示された技術には、超微細粒鋼を製造することが困難であるという問題があった。また、鋼板を均一に冷却することが困難であるという問題もあった。
However, the techniques disclosed in the above patent documents have the following problems.
(1) When a large amount of cooling water is sprayed toward the steel plate in order to rapidly cool the steel plate immediately after rolling, it is considered that a large amount of cooling water stays particularly on the upper surface of the steel plate. If a large amount of cooling water stays in the vicinity of the exit of the roll bite, it becomes difficult to rapidly cool the steel plate and to cool the steel plate uniformly, and ultrafine crystal grains (for example, crystal grains having an average grain size of 3 μm or less) It is difficult to produce a hot-rolled steel sheet (hereinafter sometimes referred to as “ultrafine grained steel”) having the same. Therefore, in order to produce ultrafine-grained steel, it is particularly important to improve the drainage on the upper surface of the steel plate. However, the technique disclosed in
(2) The rapid cooling required when producing ultrafine-grained steel has a cooling rate of at least 400 ° C./s or more as shown in Patent Document 3, for example, and nucleate boiling cooling the steel sheet Is required. In the rapid cooling required when producing ultrafine-grained steel, it is necessary to make the cooling water collide with the steel plate surface at a predetermined pressure or higher, whereas in the technique disclosed in Patent Document 2, It merely defines the injection angle of the rod-shaped cooling water supplied to the steel plate. Further, in Patent Document 2, the cooling water sprayed onto the steel sheet flows to the exit of the roll bite, so that it can be cooled immediately after the roll bite part. However, the cooling water flowing on the steel plate after the collision can be sufficiently quenched. In addition, the cooling of this portion hardly contributes to the formation of ultrafine crystal grains.
(3) The area of the collision surface which collides with the surface of a steel plate is small compared with the cooling water sprayed from the flat spray nozzle. Therefore, when trying to rapidly cool the steel sheet using the technique disclosed in Patent Document 2, uneven cooling tends to occur between a portion where the cooling water collides with the steel plate surface and a portion where the cooling water does not collide.
(4) When a flat spray nozzle is simply applied to the techniques disclosed in
That is, the technique disclosed in the above patent document has a problem that it is difficult to produce ultrafine-grained steel. Moreover, there also existed a problem that it was difficult to cool a steel plate uniformly.
そこで、本発明は、超微細結晶粒を有する熱延鋼板を製造することが可能な熱延鋼板の冷却装置及び熱延鋼板の製造装置、並びに、超微細結晶粒を有する熱延鋼板の製造方法を提供することを課題とする。 Accordingly, the present invention provides a hot-rolled steel sheet cooling device and a hot-rolled steel sheet manufacturing apparatus capable of manufacturing a hot-rolled steel sheet having ultrafine crystal grains, and a method for producing a hot-rolled steel sheet having ultrafine crystal grains. It is an issue to provide.
本発明者らは、超微細粒鋼の製造に関する研究調査を行い、以下の知見を得た。
1)図14に示されるように、Ar3点以上の温度域で圧延された後、0.2秒以内に720℃までの冷却を完了すると、結晶粒をさらに微細化することが可能になる。
2)Ar3点以上の例えば820℃から720℃までの100℃降下の冷却を、圧延後0.2秒以内で終了させるには、600℃/s以上の冷却速度で急冷を行う必要がある。600℃/sの冷却速度で鋼板を冷却した場合、鋼板の温度を100℃低下させるための所要時間は0.167秒である。したがって、冷却を0.2秒以内で終了させるためには、圧延後0.033秒以内に冷却を開始する必要がある。例えば、鋼板を10m/sの速度で移動させた場合、0.033秒で移動する距離は0.33mである。したがって、圧延後の急冷は、熱間圧延機列における最終スタンドのワークロールの半径相当距離以内から開始し、少なくとも熱間圧延機列における最終スタンド内ではほぼ連続して急冷する必要がある。
3)鋼板へと噴射された冷却水が鋼板に衝突する圧力と鋼板の冷却速度との間には相関があり(図12参照)、冷却水が鋼板に衝突する圧力を増大させることによって鋼板の冷却速度を増大させることが可能になる。そのため、600℃/s以上の冷却速度で急冷を行うには、鋼板へ向けて高圧ジェット水を噴射する必要があり、鋼板を核沸騰冷却する必要がある。
4)鋼板を600℃/s以上の冷却速度で急冷するために必要とされる、鋼板表面への高圧ジェット水の衝突圧力を確保するには、鋼板表面に滞留する冷却水の水量を低減することが有効である。それゆえ、超微細粒鋼を製造するには、排水性を向上させることが重要である。
5)超微細粒鋼を製造する際においても、鋼板を均一に冷却することが重要である。鋼板表面からの排水が妨げられると、鋼板表面に滞留する冷却水の水位が増して冷却の不均一性を増大させる虞がある。したがって、均一冷却の面からも、排水性を向上させることは重要である。
6)設備保全性を向上させるためには、特に機器の駆動部へと到達する水量を低減することが有効である。この水量を低減するには、鋼板表面における冷却水の流れの方向を特定することが有効である。
The present inventors conducted research on the production of ultrafine-grained steel and obtained the following knowledge.
1) As shown in FIG. 14, after rolling in a temperature range of Ar 3 points or more and completing cooling to 720 ° C. within 0.2 seconds, the crystal grains can be further refined. .
2) Ar cooling at 100 ° C. from 820 ° C. to 720 ° C. at 3 or more points, for example, is to be completed within 0.2 seconds after rolling, it is necessary to perform rapid cooling at a cooling rate of 600 ° C./s . When the steel plate is cooled at a cooling rate of 600 ° C./s, the time required for lowering the temperature of the steel plate by 100 ° C. is 0.167 seconds. Therefore, in order to finish the cooling within 0.2 seconds, it is necessary to start the cooling within 0.033 seconds after rolling. For example, when the steel plate is moved at a speed of 10 m / s, the moving distance in 0.033 seconds is 0.33 m. Therefore, the rapid cooling after rolling starts within a distance corresponding to the radius of the work roll of the final stand in the hot rolling mill row, and it is necessary to rapidly cool almost continuously in the final stand in the hot rolling mill row.
3) There is a correlation between the pressure at which the cooling water jetted onto the steel plate collides with the steel plate and the cooling rate of the steel plate (see FIG. 12), and by increasing the pressure at which the cooling water strikes the steel plate, It becomes possible to increase the cooling rate. Therefore, in order to perform rapid cooling at a cooling rate of 600 ° C./s or more, it is necessary to inject high-pressure jet water toward the steel plate, and it is necessary to cool the steel plate by nucleate boiling.
4) In order to secure the collision pressure of high-pressure jet water on the steel plate surface, which is required for rapidly cooling the steel plate at a cooling rate of 600 ° C./s or more, the amount of cooling water staying on the steel plate surface is reduced. It is effective. Therefore, it is important to improve drainage in order to produce ultrafine-grained steel.
5) Even when producing ultrafine-grained steel, it is important to cool the steel plate uniformly. If drainage from the steel sheet surface is hindered, the level of cooling water staying on the steel sheet surface may increase, which may increase cooling non-uniformity. Therefore, it is important to improve drainage from the aspect of uniform cooling.
6) In order to improve facility maintainability, it is particularly effective to reduce the amount of water reaching the drive unit of the equipment. In order to reduce this amount of water, it is effective to specify the direction of the flow of cooling water on the steel sheet surface.
本発明は、上記知見に基づいて完成されたもので、その要旨は以下の通りである。 The present invention has been completed based on the above findings, and the gist thereof is as follows.
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするため、添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。また、以下において、フラットスプレーノズルの軸方向と垂直方向とのなす角を「垂直面内傾き角」ということがある。 The present invention will be described below. In order to facilitate understanding of the present invention, reference numerals in the accompanying drawings are appended in parentheses, but the present invention is not limited to the illustrated embodiments. In the following, the angle formed by the axial direction of the flat spray nozzle and the vertical direction may be referred to as “vertical in-plane inclination angle”.
本発明の第1の態様は、熱間仕上げ圧延機列(11)における最終スタンド(11g)の下流側に配置され、パスラインを搬送される鋼板(1)へ向けて高圧ジェット水を噴射可能に設けられた複数のフラットスプレーノズル(21a、21a、…、22a、22a、…)を備えるヘッダー(21、22)を具備する熱延鋼板の冷却装置(20)であって、最終スタンドのワークロールの半径相当位置以内から最終スタンドのハウジングポスト出側までの区間で、鋼板へ向けて、フラットスプレーノズルから高圧ジェット水を鋼板の搬送方向へ連続的に噴射可能に構成され、フラットスプレーノズルから噴射された高圧ジェット水が鋼板の被冷却面へと衝突することによって形成される噴流衝突域の長手方向と鋼板の板幅方向とのなす角であるねじり角βがβ≠0であり、少なくとも鋼板の搬送方向の最上流側に配置されているフラットスプレーノズルから噴射される高圧ジェット水は、鋼板の搬送方向上流側へ向けて垂直面と交差する方向へと噴射され、少なくとも、鋼板の搬送方向上流側へ向けて垂直面と交差する方向へ高圧ジェット水を噴射するフラットスプレーノズルは、その軸方向と鋼板の搬送方向とのなす角である水平面内傾き角θ2がθ2≠0であることを特徴とする、熱延鋼板の冷却装置である。 The first aspect of the present invention is arranged on the downstream side of the final stand (11g) in the hot finish rolling mill row (11) and can inject high-pressure jet water toward the steel plate (1) transported through the pass line. A hot-rolled steel sheet cooling device (20) provided with a header (21, 22) provided with a plurality of flat spray nozzles (21a, 21a, ..., 22a, 22a, ...) in a section from within a radius corresponding position of the roll to the housing posts outlet side of the final stand, toward the steel sheet is continuously injectable constructed from a flat spray nozzle a high-pressure jet water to the conveyance direction of the steel sheet, the flat spray nozzles This is the angle between the longitudinal direction of the jet collision zone formed by the jetted high-pressure jet water colliding with the surface to be cooled and the plate width direction of the steel plate. A twist angle beta is beta ≠ 0, a high-pressure jet water ejected from the flat spray nozzles are arranged on the upstream side of the delivery of at least the steel sheet intersects the vertical plane toward the upstream side in the conveying direction of the steel plate is injected in a direction, at least, a flat spray nozzle for injecting a high-pressure jet water in a direction intersecting a vertical plane toward the upstream side in the transport direction of the steel sheet is the angle between the conveying direction of the axial and the steel sheet horizontal plane A cooling apparatus for hot-rolled steel sheets, characterized in that the inner inclination angle θ2 is θ2 ≠ 0 .
ここに、「下流側」とは、鋼板(1)の搬送方向の下流側をいう。また、「高圧ジェット水」とは、鋼板(1)を核沸騰冷却し得る圧力を有する噴流水をいう。また、「最終スタンドのワークロールの半径相当位置」とは、図3に示すように、圧延される鋼板(1)と最終スタンドのワークロール(11gw、11gw)とが接触する部位(より詳細には、鋼板(1)の上面と接触するワークロール(11gwu)の下死点、及び、鋼板(1)の下面と接触するワークロール(11gwd)の上死点。以下において、当該部位を「ロールバイト部」ということがある。)から鋼板(1)の搬送方向下流側へ最終スタンドのワークロール(11gw、11gw)の半径分だけ離れた位置をいう。また、「最終スタンドのワークロールの半径相当位置以内から」とは、最終スタンドのワークロールの半径相当位置とロールバイト部との間(最終スタンドのワークロールの半径相当位置よりもロールバイト部側)に存在する鋼板(1)の表面へ、ノズル(21a、21a、…、22a、22a、…)から噴射された高圧ジェット水が供給されることをいう。高圧ジェット水を連続的に噴射する区間の厳密な開始点は、ワークロールの半径相当位置以内において高圧ジェット水が直接鋼板に衝突する部位の最も上流側、すなわちロールバイト部に近い点である。高圧ジェット水を噴射するノズルを、最終スタンドのワークロールに最も近接させて設置する場合には、ノズルの噴射孔の中心からワークロールの表面に引いた接線が鋼板の表面に達する点が、高圧ジェット水を連続的に噴射する区間の厳密な開始点に相当する。また、「最終スタンドのハウジングポスト出側」とは、最終スタンドのハウジングポスト(11gh)の外面(鋼板搬送方向下流側の外面)をいう。また、「ノズルから高圧ジェット水を鋼板の搬送方向へ連続的に噴射可能に構成されている」とは、鋼板(1)の搬送方向に所定の間隔で配置された複数のノズル(21a、21a、…、22a、22a、…)から鋼板(1)の表面へ向けて高圧ジェット水を連続的に噴射可能に構成されていることをいう。また、「ねじり角」とは、フラットスプレーノズルから噴射された高圧ジェットが鋼板の被冷却面へ衝突することによって形成される帯状又は長円状の噴流衝突域の長手方向(噴流衝突域が長円状の場合は長軸方向)と鋼板の板幅方向とのなす角をいう。また、「ねじり角が付与され」とは、上記噴流衝突域の長手方向と鋼板の板幅方向とが非平行となるように、フラットスプレーノズルが配置されていることをいう。また、「水平面内傾き角が付与されている」とは、フラットスプレーノズルから噴射された高圧ジェット水によって急冷される鋼板の上面図又は下面図を記載した場合に、鋼板の搬送方向とフラットスプレーノズルの軸方向とが非平行となるように、フラットスプレーノズルが配置されていることをいう。 Here, the “downstream side” refers to the downstream side in the conveying direction of the steel plate (1). The “high pressure jet water” refers to jet water having a pressure capable of nucleate boiling cooling the steel plate (1). Further, “the position corresponding to the radius of the work roll of the final stand” means, as shown in FIG. 3, a portion (more specifically, a portion where the rolled steel plate (1) and the work roll (11 gw, 11 gw) of the final stand are in contact with each other. Are the bottom dead center of the work roll (11 gwu) that contacts the upper surface of the steel plate (1) and the top dead center of the work roll (11 gwd) that contacts the lower surface of the steel plate (1). It may be referred to as a “bite portion”.) From the downstream side in the conveying direction of the steel plate (1) by the radius of the work roll (11gw, 11gw) of the final stand. “From within the position equivalent to the radius of the work roll of the final stand” means between the position equivalent to the radius of the work roll of the final stand and the roll bite part (on the side of the roll bite from the position equivalent to the radius of the work roll of the final stand) ) Is supplied to the surface of the steel plate (1) existing in the high pressure jet water jetted from the nozzles (21a, 21a,..., 22a, 22a,...). The strict start point of the section in which the high-pressure jet water is continuously jetted is the point closest to the upstream side of the portion where the high-pressure jet water directly collides with the steel plate within the position corresponding to the radius of the work roll, that is, the roll bite portion. When the nozzle for injecting high-pressure jet water is installed closest to the work roll of the final stand, the point where the tangent line drawn from the center of the nozzle injection hole to the surface of the work roll reaches the surface of the steel plate This corresponds to the strict start point of the section where jet water is continuously injected. The “housing post exit side of the final stand” refers to the outer surface of the housing post (11gh) of the final stand (the outer surface on the downstream side in the steel plate conveyance direction). Moreover, "it is comprised so that high pressure jet water can be continuously sprayed in the conveyance direction of a steel plate from a nozzle" means a plurality of nozzles (21a, 21a arranged at predetermined intervals in the conveyance direction of a steel plate (1). ,..., 22a, 22a,...), The high pressure jet water can be continuously jetted from the steel plate (1) to the surface. “Torsion angle” refers to the longitudinal direction of a belt-like or oval jet collision zone formed by a high-pressure jet injected from a flat spray nozzle colliding with the surface to be cooled (the jet collision zone is long). In the case of a circle, this is the angle between the major axis direction) and the sheet width direction of the steel sheet. Further, “giving a torsion angle” means that a flat spray nozzle is arranged so that the longitudinal direction of the jet collision area and the plate width direction of the steel sheet are non-parallel. In addition, “the tilt angle in the horizontal plane is given” means that when the top view or the bottom view of the steel sheet that is quenched by the high-pressure jet water sprayed from the flat spray nozzle is described, the transport direction of the steel sheet and the flat spray It means that the flat spray nozzle is arranged so that the axial direction of the nozzle is not parallel.
また、上記本発明の第1の態様において、フラットスプレーノズルの少なくとも一部に、ノズルねじり角が付与されていないことが好ましい。 In the first aspect of the present invention, it is preferable that a nozzle twist angle is not given to at least a part of the flat spray nozzle.
ここに、「ノズルねじり角」とは、例えば、ヘッダーが幅方向に平行に且つ水平に配置され、円筒状であり、さらに円筒の中心軸とフラットスプレーノズルの中心軸とが同一平面内に配置されている場合、フラットスプレーノズルの軸方向の正面から見て、フラットスプレーノズルの長円部の長軸とヘッダーの軸とがなす角をいう(図8(c)参照)。なお、ヘッダーの形状及び配置はこれに限定されるものではない。また、「ノズルねじり角が付与されていない」とは、ノズルねじり角を0にすることをいう。 Here, “nozzle torsion angle” means, for example, that the header is arranged in parallel and horizontally in the width direction, is cylindrical, and the center axis of the cylinder and the center axis of the flat spray nozzle are arranged in the same plane. In this case, when viewed from the front in the axial direction of the flat spray nozzle, it means an angle formed by the long axis of the oval portion of the flat spray nozzle and the axis of the header (see FIG. 8C). The shape and arrangement of the header are not limited to this. Further, “no nozzle twist angle is given” means that the nozzle twist angle is set to zero.
また、上記本発明の第1の態様において、鋼板の搬送方向に隣接するフラットスプレーノズルそれぞれに、水平面内傾き角が付与される場合、水平面内傾き角が付与された、鋼板の搬送方向に隣接するフラットスプレーノズルを第1フラットスプレーノズル及び第2フラットスプレーノズルとし、第1フラットスプレーノズルに付与された水平面内傾き角をα[rad](0<|α|<π)、第2フラットスプレーノズルに付与された水平面内傾き角をβ[rad](0<|β|<π)とするとき、α・β<0であることが好ましい。 Further, in the first aspect of the present invention, when a horizontal plane inclination angle is given to each flat spray nozzle adjacent to the steel plate conveyance direction, the horizontal plane inclination angle is given and adjacent to the steel plate conveyance direction. The flat spray nozzle to be used is a first flat spray nozzle and a second flat spray nozzle, the inclination angle in the horizontal plane given to the first flat spray nozzle is α [rad] (0 <| α | <π), and the second flat spray It is preferable that α · β <0, where β [rad] (0 <| β | <π) is the inclination angle in the horizontal plane applied to the nozzle.
ここに、「α・β<0」とは、例えば、高圧ジェット水が鋼板幅方向一端側(例えば、最終スタンドの作業側)へ向けて噴射されるように第1フラットスプレーノズルの水平面内傾き角を決定した場合には、高圧ジェット水が鋼板幅方向他端側(例えば、最終スタンドの駆動側)へ向けて噴射されるように、第2フラットスプレーノズルの水平面内傾き角が決定されることをいう。 Here, “α · β <0” means, for example, the inclination in the horizontal plane of the first flat spray nozzle so that high-pressure jet water is jetted toward one end in the width direction of the steel sheet (for example, the working side of the final stand). When the angle is determined, the inclination angle in the horizontal plane of the second flat spray nozzle is determined so that the high-pressure jet water is sprayed toward the other end in the steel sheet width direction (for example, the drive side of the final stand). That means.
また、上記本発明の第1の態様において、高圧ジェット水が、鋼板の少なくとも上面へ向けて噴射されることが好ましい。 In the first aspect of the present invention, the high-pressure jet water is preferably jetted toward at least the upper surface of the steel plate.
また、上記本発明の第1の態様において、上記区間における、高圧ジェット水の鋼板面衝突圧力の鋼板搬送方向平均値が、3.5kPa以上であることが好ましい。 In the first aspect of the present invention, the average value of the steel plate surface collision pressure of the high-pressure jet water in the section is preferably 3.5 kPa or more.
ここに、「高圧ジェット水の鋼板面衝突圧力の鋼板搬送方向平均値」とは、鋼板幅方向における任意の位置、例えば幅方向中央部で、鋼板搬送方向の線分に沿って鋼板表面が受ける高圧ジェット水の衝突圧力を測定又は算出し、これを所定の領域で平均化したものをいう。鋼板を板幅方向に均一に冷却するためには、鋼板幅方向のすべての領域において、この鋼板搬送方向平均値を等しくすることが望ましい。少なくともノズルピッチ相当の幅を持つ面で考えても、線分上で求めた鋼板面衝突圧力と等しくなるべきである。従って、上記鋼板搬送方向平均値を求めるにあたり、ノズル一個が受け持つ鋼板面での平均衝突圧力を鋼板の搬送方向に並ぶノズル列毎に求めて、これを鋼板の搬送方向に平均化しても良い。本発明では、例えば図13に示すように、鋼板幅方向におけるノズルピッチをA、鋼板の搬送方向におけるノズルピッチ、すなわちヘッダー間隔をBとするとき、面積がA×Bで表される平行四辺形領域に衝突した冷却水の力(衝突力)を、当該平行四辺形の面積A×Bで除することによって導出される、鋼板へと衝突した冷却水の圧力の平均値を、高圧ジェット水の鋼板面衝突圧力の鋼板搬送方向平均値とすることができる。 Here, the “average value of the steel plate surface collision pressure of the high-pressure jet water” refers to the steel plate surface along a line segment in the steel plate conveyance direction at an arbitrary position in the steel plate width direction, for example, the central portion in the width direction. The collision pressure of high-pressure jet water is measured or calculated and averaged over a predetermined area. In order to uniformly cool the steel plate in the plate width direction, it is desirable to make the average value in the steel plate conveyance direction equal in all regions in the steel plate width direction. Even when considering a surface having a width corresponding to at least the nozzle pitch, it should be equal to the steel plate surface collision pressure obtained on the line segment. Therefore, in obtaining the average value in the steel plate conveyance direction, the average collision pressure on the steel plate surface handled by one nozzle may be obtained for each nozzle row arranged in the steel plate conveyance direction and averaged in the steel plate conveyance direction. In the present invention, for example, as shown in FIG. 13, when the nozzle pitch in the steel plate width direction is A and the nozzle pitch in the steel plate conveyance direction, that is, the header interval is B, the parallelogram whose area is represented by A × B. The average value of the pressure of the cooling water that collided with the steel sheet, which is derived by dividing the force of the cooling water that collided with the region (collision force) by the area A × B of the parallelogram, It can be set as the average value of the steel plate surface collision pressure in the steel plate conveyance direction.
また、上記本発明の第1の態様において、冷却装置(20)の鋼板幅方向両端面と最終スタンド(11g)の鋼板幅方向両端面との間に、冷却水を排出可能な空間が確保されていることが好ましい。 Further, in the first aspect of the present invention, a space capable of discharging cooling water is secured between both end faces in the steel plate width direction of the cooling device (20) and both end faces in the steel plate width direction of the final stand (11g). It is preferable.
ここに、「冷却装置(20)の鋼板幅方向両端面」とは、鋼板(1)の幅方向両端側における冷却装置(20)の外面をいう。また、「最終スタンド(11g)の鋼板幅方向両端面」とは、鋼板(1)の幅方向両端側における最終スタンドのハウジングポスト(11gh)の内面をいう。 Here, the “steel plate width direction both end surfaces of the cooling device (20)” refers to the outer surfaces of the cooling device (20) on both ends in the width direction of the steel plate (1). Moreover, the “steel plate width direction both end surfaces of the final stand (11g)” refers to the inner surfaces of the housing posts (11gh) of the final stand on both ends in the width direction of the steel plate (1).
また、上記本発明の第1の態様において、ヘッダー(21、31、22、32)が複数備えられ、該ヘッダーの少なくとも一部は、鋼板(1)の搬送方向及び鋼板(1)の幅方向のそれぞれへ複数列に配置されたノズル(31a、31a、…、32a、32a、…)へ冷却水を一括供給可能に構成されていることが好ましい。 Further, in the first aspect of the present invention, a plurality of headers (21, 31, 22, 32) are provided, and at least a part of the headers are in the conveying direction of the steel plate (1) and the width direction of the steel plate (1). It is preferable that the cooling water can be collectively supplied to the nozzles (31a, 31a, ..., 32a, 32a, ...) arranged in a plurality of rows.
また、ヘッダーの少なくとも一部が、鋼板の搬送方向及び鋼板の幅方向のそれぞれへ複数列に配置されたノズルへ冷却水を一括供給可能に構成されている上記本発明の第1の態様において、鋼板の上面側に複数のヘッダー(21、31)が配置され、鋼板の上面側に設けられているヘッダーのうち、少なくとも鋼板の搬送方向最上流側に配置されたヘッダー(31)が、鋼板の搬送方向及び鋼板の幅方向のそれぞれへ複数列に配置されたノズル(31a、31a、…)へ冷却水を一括供給可能に構成されているヘッダーであることが好ましい。 In the first aspect of the present invention, at least a part of the header is configured to be able to collectively supply cooling water to nozzles arranged in a plurality of rows in each of the conveying direction of the steel sheet and the width direction of the steel sheet. A plurality of headers (21, 31) are arranged on the upper surface side of the steel plate, and among the headers provided on the upper surface side of the steel plate, at least the header (31) arranged on the most upstream side in the conveying direction of the steel plate is It is preferable that the header is configured so that the cooling water can be collectively supplied to the nozzles (31a, 31a,...) Arranged in a plurality of rows in each of the conveying direction and the width direction of the steel plate.
また、ヘッダーの少なくとも一部が、鋼板の搬送方向及び鋼板の幅方向のそれぞれへ複数列に配置されたノズルへ冷却水を一括供給可能に構成されている上記本発明の第1の態様において、鋼板の下面側に複数のヘッダー(22、32)が配置され、鋼板の下面側に設けられているヘッダーのうち、少なくとも鋼板の搬送方向最上流側に配置されたヘッダー(32)が、鋼板の搬送方向及び鋼板の幅方向のそれぞれへ複数列に配置されたノズル(32a、32a、…)へ冷却水を一括供給可能に構成されているヘッダーであることが好ましい。 In the first aspect of the present invention, at least a part of the header is configured to be able to collectively supply cooling water to nozzles arranged in a plurality of rows in each of the conveying direction of the steel sheet and the width direction of the steel sheet. A plurality of headers (22, 32) are disposed on the lower surface side of the steel sheet, and among the headers provided on the lower surface side of the steel sheet, at least the header (32) disposed on the most upstream side in the conveying direction of the steel sheet is It is preferable that the header is configured so that the cooling water can be collectively supplied to the nozzles (32a, 32a,...) Arranged in a plurality of rows in each of the conveying direction and the width direction of the steel plate.
本発明の第2の態様は、熱間仕上げ圧延機列(11)における最終スタンド(11g)と、上記本発明の第1の態様にかかる熱延鋼板の冷却装置(20)とを、鋼板(1)の搬送方向に順に備えることを特徴とする、熱延鋼板の製造装置(10)である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a final stand (11g) in the hot finish rolling mill row (11) and a hot-rolled steel sheet cooling device (20) according to the first aspect of the present invention. It is a manufacturing apparatus (10) of a hot-rolled steel sheet, which is provided in order in the conveying direction of 1).
本発明の第3の態様は、上記本発明の第2の態様にかかる熱延鋼板の製造装置(10)を用いて、熱間仕上げ圧延機列(11)における最終スタンド(11g)で圧延された鋼板(1)を処理する工程を含むことを特徴とする、熱延鋼板の製造方法である。 The third aspect of the present invention is rolled at the final stand (11g) in the hot finish rolling mill (11) using the hot-rolled steel sheet manufacturing apparatus (10) according to the second aspect of the present invention. It is a manufacturing method of a hot-rolled steel plate characterized by including the process of processing the obtained steel plate (1).
本発明では、最終スタンドのワークロール半径相当位置よりもロールバイト部側の部位から最終スタンドのハウジングポスト出側までの区間において、高圧ジェット水により、鋼板が連続的に冷却されるので、オーステナイト組織の回復等を抑制しながら圧延された鋼板を急冷することが可能になる。さらに、本発明では、フラットスプレーノズルに、ねじり角並びに垂直面内傾き角及び水平面内傾き角が付与されているので、鋼板の表面に滞留し得る冷却水の排水性を向上させること及び鋼板の均一冷却性を向上させることが可能になる。排水性を向上させることにより、鋼板を急冷することが容易になる。したがって、本発明によれば、超微細結晶粒を有する熱延鋼板を製造することが可能な熱延鋼板の冷却装置及び熱延鋼板の製造装置、並びに、超微細結晶粒を有する熱延鋼板の製造方法を提供することが可能になる。 In the present invention, since the steel sheet is continuously cooled by the high-pressure jet water in the section from the position corresponding to the work roll radius of the final stand to the roll post side of the final stand to the housing post exit side of the final stand, the austenite structure It is possible to rapidly cool the rolled steel sheet while suppressing the recovery of heat. Furthermore, in the present invention, the flat spray nozzle is provided with a torsion angle, a vertical in-plane inclination angle, and a horizontal in-plane inclination angle. Uniform cooling can be improved. By improving drainage, it becomes easy to rapidly cool the steel sheet. Therefore, according to the present invention, a hot-rolled steel sheet cooling apparatus and a hot-rolled steel sheet manufacturing apparatus capable of manufacturing a hot-rolled steel sheet having ultrafine crystal grains, and a hot-rolled steel sheet having ultrafine crystal grains are provided. A manufacturing method can be provided.
以下、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
図1は、本発明の熱延鋼板の冷却装置20、及び、該冷却装置20を備えた本発明の熱延鋼板の製造装置10の一部を概略的に示した図である。図1において、鋼板1は紙面左(上流側)から右(下流側)の方向へと搬送されており、紙面上下方向が鉛直方向である。以下において、当該上流側・下流側方向を搬送方向と記載することがあり、これに直交する方向で、通板される鋼板の板幅の方向を鋼板幅方向と記載することもある。また、見やすさのため、図では、繰り返しとなる符号の記載を省略することがある。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a part of a hot-rolled steel
図1に示すように、本発明の熱延鋼板の製造装置10(以下において、単に「製造装置10」ということがある。)は、熱間仕上げ圧延機列11、本発明の熱延鋼板の冷却装置20(以下において、単に「冷却装置20」ということがある。)、搬送ロール12、及び、ピンチロール13を備えている。また図示及び説明は省略するが、熱間仕上げ圧延機列11より上流側には、加熱炉や粗圧延機列等が配置され、熱間仕上げ圧延機列11によって圧延される鋼板の条件を整えている。一方、ピンチロール13の下流側には他の冷却装置や巻き取り機等が配置され、鋼板をコイルとして出荷するための各種設備が配置されている。
As shown in FIG. 1, a hot-rolled steel
熱延鋼板は概ね次のように製造される。すなわち、加熱炉から抽出され粗圧延機で所定の厚さまで圧延された粗バーが、温度を制御されながら連続的に熱間仕上げ圧延機列11で所定の厚さまで圧延される。その後、冷却装置20によって急速に冷却される。ここに、冷却装置20は、熱間仕上げ圧延機列11の最終スタンドのハウジングポスト11ghの内側から最終スタンドのワークロール11gw、11gw(図2参照。以下において、鋼板1の上面と接触するワークロール11gwを「ワークロール11gwu」、鋼板1の下面と接触するワークロール11gwを「ワークロール11gwd」ということがある。)に極力近接するように設置されている。そして、ピンチロール13を通過した鋼板は、その後、他の冷却装置により所定の巻き取り温度まで冷却され、巻取り機によりコイル状に巻き取られる。
A hot-rolled steel sheet is generally manufactured as follows. That is, the rough bar extracted from the heating furnace and rolled to a predetermined thickness by a roughing mill is continuously rolled to a predetermined thickness by the hot finish rolling
上述のように、製造装置10は、熱間仕上げ圧延機列11を備えている。本実施形態では、7機の圧延機(11a、11b、11c、…、11g)が搬送方向に沿って並列されている。ぞれぞれの圧延機11a、11b、…、11gは、いわゆる各スタンドを構成する圧延機で、最終製品において必要とされる厚さ、機械的性質、表面品質等の条件を満たすことができるように圧下率等が設定されている。
As described above, the
図2は、冷却装置20が配置される部分を拡大して示す図である。図2は、最終スタンド11gのロールバイト部通過直後から鋼板の上面及び下面を急冷する冷却装置20の様子を示しており、図2の点線は高圧ジェット水を表している。また、図3は、最終スタンドのワークロールの半径相当位置、及び、最終スタンド11gのハウジングポスト11ghの出側を説明する図である。図3の紙面左側が鋼板の搬送方向上流側(以下において、単に「上流側」ということがある。)であり、図3の紙面右側が鋼板の搬送方向下流側(以下において、単に「下流側」ということがある。)である。以下、図2及び図3を参照しつつ、冷却装置20について具体的に説明する。
FIG. 2 is an enlarged view showing a portion where the
図2及び図3に示すように、冷却装置20は、熱間仕上げ圧延機列11における最終スタンド11gの下流側に配置されている。冷却装置20は、鋼板1の上面へ向けて高圧ジェット水を噴射するフラットスプレーノズル21a、21a、…(以下において、単に「ノズル21a」等ということがある。)が鋼板1の幅方向に複数個接続されたヘッダー21、21、…と、鋼板1の下面へ向けて高圧ジェット水を噴射するフラットスプレーノズル22a、22a、…(以下において、単に「ノズル22a」等ということがある。)が鋼板1の幅方向に複数個接続されたヘッダー22、22、…と、を備えている。冷却装置20において、ヘッダー21、21、…、及び、ヘッダー22、22、…は、鋼板1の搬送方向へ複数列に配置されており、ノズル21a及びノズル22aは、最終スタンド11gのハウジングポスト内側のみならず、最終スタンド11gのハウジングポストの下流側にも連続的に配置されている。ノズル21a、21a、…、及び、ノズル22a、22a、…には、ねじり角及び水平面内傾き角が付与されており、上流側に配置されているノズル21a、21a、…、及び、ノズル22a、22a、…には、さらに、垂直面内傾き角が付与されている。鋼板1の搬送方向に隣接するノズル21a、21a、及び、ノズル22a、22aには、互いに異なる向きに、水平面内傾き角が付与されており、鋼板1の幅方向に複数個備えられているノズル21a、21a、…に付与されている水平面内傾き角の向き及び大きさ、及び、鋼板1の幅方向に複数個備えられているノズル22a、22a、…に付与されている水平面内傾き角の向き及び大きさは、それぞれ同一とされている。ヘッダー21、21、…は、複数のノズル21a、21a、…へ冷却水を供給可能に構成され、ヘッダー22、22は、複数のノズル22a、22a、…へ冷却水を供給可能に構成されている。ノズル21a、21a、…と鋼板1の上面との間には、ノズル21a、21a、…と鋼板1との衝突等を防止する上面ガイド23、23が備えられ、ノズル22a、22a、…と鋼板1の下面との間には、ノズル22a、22a、…と鋼板1との衝突等を防止する下面ガイド24、24が備えられている。冷却装置20は、最終スタンド11gのワークロール11gwuに近接して備えられるヘッダー21、21、…と上面ガイド23とが一体に構成されるとともに、最終スタンド11gのワークロール11gwdに近接して備えられるヘッダー22、22、…と下面ガイド24とが一体に構成されている。そのため、例えば、最終スタンドのワークロール11gw、11gwを交換する際には、最終スタンドのワークロール11gwuに近接して備えられる上面ガイド23とともにヘッダー21、21、…を移動させ、且つ、最終スタンドのワークロール11gwdに近接して備えられる下面ガイド24とともにヘッダー22、22、…を移動させることができ、これによって、駆動側(図2の紙面奥側)のチョックが操作側まで抜け出てくる空間が空き、ロール交換の作業が可能になる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図2及び図3に示すように、冷却装置20を用いて鋼板1を急冷する際には、最上流側に設置されたノズル21aから噴射された高圧ジェットの衝突域が、最終スタンド11gのワークロール半径相当位置よりもロールバイト部側の領域へと達し、且つ、最上流側に設置されたノズル22aから噴射された高圧ジェットの衝突域が、最終スタンド11gのワークロール半径相当位置よりもロールバイト部側の領域へと達する。さらに、図2及び図3に示すように、冷却装置20に備えられるノズル21a、21a、…、及び、ノズル22a、22a、…は、鋼板の搬送方向に沿って連続的に配置されている。そのため、冷却装置20を用いることにより、最終スタンド11gのワークロール半径相当位置以内から最終スタンドのハウジングポスト11ghの出側までの区間において、高圧ジェット水を鋼板1の上面及び下面へと連続的に噴射することができる。高圧ジェット水を鋼板1の上面及び下面へと噴射することにより、鋼板1の表面に滞留水が存在していても、ノズル21aやノズル22aから噴射された高圧ジェット水は鋼板表面の沸騰膜を貫通することができるので、鋼板1を核沸騰冷却する(急冷する)ことが可能になる。すなわち、冷却装置20をかかる形態とすることにより、ロールバイト部を通過した鋼板1の上下面を、より早く、より強く、連続的に、冷却することが可能になる。したがって、本発明によれば、超微細粒鋼を製造することが可能な冷却装置20を提供することができる。
As shown in FIGS. 2 and 3, when the
図4は、垂直面内傾き角θ1を説明する図である。上述のように、上流側に配置されているノズル21a及びノズル22aには、垂直面内傾き角θ1が付与されている。かかる形態とすることにより、最終スタンド11gのワークロールの半径相当位置以内に位置する鋼板の表面に、高圧ジェットの衝突域を形成することが容易になるので、超微細粒鋼を製造することが容易になる。
FIG. 4 is a diagram for explaining the vertical in-plane inclination angle θ1. As described above, the vertical in-plane inclination angle θ1 is given to the
図5は、垂直面内傾き角θ1のみが付与されたフラットスプレーノズル列から噴射された高圧ジェット水の形態を簡略化して示す図である。図5の紙面上下方向が鋼板幅方向であり、図5の紙面左右方向が鋼板の搬送方向である。図5に示すように、垂直面内傾き角θ1のみが付与されたフラットスプレーノズル列から噴射された高圧ジェット水を用いて鋼板を冷却すると、鋼板の幅方向に隣り合うフラットスプレーノズルから噴射された高圧ジェットの衝突域の境界部位において、冷却水の干渉等が発生する。そのため、垂直面内傾き角θ1のみが付与されたフラットスプレーノズル列を備える冷却装置を用いて鋼板を冷却しても、鋼板を均一に冷却することは困難である。そこで、本発明の冷却装置20に備えられるノズル21a、21a、…、及び、ノズル22a、22a、…には、垂直面内傾き角θ1に加えて、さらに水平面内傾き角θ2を付与している。
FIG. 5 is a diagram showing a simplified form of the high-pressure jet water ejected from the flat spray nozzle array to which only the vertical in-plane inclination angle θ1 is given. The vertical direction of the paper surface of FIG. 5 is the steel plate width direction, and the horizontal direction of the paper surface of FIG. 5 is the conveying direction of the steel plate. As shown in FIG. 5, when a steel plate is cooled using high-pressure jet water sprayed from a flat spray nozzle array to which only a vertical in-plane inclination angle θ1 is applied, it is sprayed from flat spray nozzles adjacent in the width direction of the steel plate. The interference of the cooling water occurs at the boundary portion of the high pressure jet collision area. Therefore, even if the steel plate is cooled using a cooling device including a flat spray nozzle array to which only the vertical in-plane inclination angle θ1 is provided, it is difficult to uniformly cool the steel plate. Therefore, in addition to the vertical in-plane tilt angle θ1, the
図6は、水平面内傾き角θ2を説明する図である。図6の紙面上下方向が鋼板幅方向であり、図6の紙面左右方向が鋼板の搬送方向である。以下、図6の紙面下側を最終スタンドの作業側、紙面上側を最終スタンドの駆動側という。図6に示すフラットスプレーノズルには、図4に示す垂直面内傾き角θ1が付与されており、さらに、紙面下側、すなわち、最終スタンドの作業側へ、水平面内傾き角θ2が付与されている。かかる形態で設置されたフラットスプレーノズルから高圧ジェット水を噴射することにより、鋼板表面の水を、最終スタンドの作業側へ排出することが容易になる。 FIG. 6 is a diagram for explaining the in-plane inclination angle θ2. The vertical direction of the paper surface of FIG. 6 is the steel plate width direction, and the horizontal direction of the paper surface of FIG. 6 is the conveyance direction of the steel plate. Hereinafter, the lower side in FIG. 6 is referred to as the working side of the final stand, and the upper side in FIG. 6 is referred to as the driving side of the final stand. The flat spray nozzle shown in FIG. 6 is given a vertical in-plane inclination angle θ1 shown in FIG. 4, and further, an in-horizontal inclination angle θ2 is given to the lower side of the page, that is, to the working side of the final stand. Yes. By ejecting the high-pressure jet water from the flat spray nozzle installed in such a form, it becomes easy to discharge the water on the steel sheet surface to the working side of the final stand.
図7は、ねじり角βを説明する図である。ねじり角は、高圧ジェットの噴流衝突域の長軸と鋼板の板幅方向とのなす角である。図6に示すように、垂直面内傾き角θ1及び水平面内傾き角θ2が付与されたフラットスプレーノズル列から鋼板へ向けて高圧ジェット水を噴射し、図7で定義されるねじり角βを有する隣接する高圧ジェットの衝突域を、鋼板の幅方向にオーバーラップさせると、鋼板の幅方向における冷却ムラを低減することが可能になる。水平面内傾き角θ2を付与したフラットスプレーノズルから鋼板へ向けて高圧ジェット水を噴射すると、鋼板表面に、最終スタンドの駆動側から作業側へと向かう水の流れを形成することができるので、最終スタンドの作業側へ排水することが容易になる。すなわち、フラットスプレーノズルへ水平面内傾き角を付与することにより、排水性を向上させることが可能になる。排水性を向上させることにより、鋼板表面に滞留する冷却水の水位を低減することが可能になるので、鋼板を急冷することが容易になる。したがって、最終スタンドのワークロールの半径相当距離以内へ向けて高圧ジェット水を噴射するために垂直面内傾き角が付与されたフラットスプレーノズルに、さらに水平面内傾き角を付与する本発明によれば、最終スタンドのワークロールの半径相当距離以内に存在する鋼板表面を急冷することが容易になるので、超微細粒鋼を製造することが可能になる。
なお、図6では、最終スタンドの作業側へ水平面内傾き角を付与したフラットスプレーノズルを例示したが、最終スタンドの駆動側へ水平面内傾き角を付与したフラットスプレーノズルから鋼板へ向けて高圧ジェット水を噴射すると、鋼板表面に、最終スタンドの作業側から駆動側へと向かう水の流れを形成することができるので、最終スタンドの駆動側へ排水することが容易になる。
FIG. 7 is a diagram illustrating the twist angle β. The torsion angle is an angle formed by the major axis of the jet collision area of the high-pressure jet and the sheet width direction of the steel sheet. As shown in FIG. 6, high-pressure jet water is jetted from the flat spray nozzle array provided with the vertical in-plane inclination angle θ1 and the horizontal in-plane inclination angle θ2 toward the steel plate, and has a twist angle β defined in FIG. When the collision areas of adjacent high-pressure jets are overlapped in the width direction of the steel sheet, it becomes possible to reduce cooling unevenness in the width direction of the steel sheet. When high-pressure jet water is sprayed from the flat spray nozzle with a tilt angle θ2 in the horizontal plane toward the steel plate, a flow of water from the drive side of the final stand to the work side can be formed on the steel plate surface. It becomes easy to drain to the working side of the stand. That is, it is possible to improve drainage by giving a flat spray nozzle a tilt angle within a horizontal plane. By improving the drainage, it becomes possible to reduce the level of the cooling water staying on the surface of the steel sheet, so that it is easy to rapidly cool the steel sheet. Therefore, according to the present invention, the flat spray nozzle to which a vertical in-plane inclination angle is applied in order to inject high-pressure jet water within a distance corresponding to the radius of the work roll of the final stand is further provided with an in-horizontal inclination angle. Since it becomes easy to rapidly cool the surface of the steel sheet existing within the distance corresponding to the radius of the work roll of the final stand, it becomes possible to produce ultrafine-grained steel.
In FIG. 6, the flat spray nozzle provided with the horizontal plane tilt angle on the working side of the final stand is illustrated, but the high pressure jet from the flat spray nozzle provided with the horizontal plane tilt angle on the final stand drive side toward the steel plate. When water is sprayed, a flow of water from the working side of the final stand to the driving side can be formed on the surface of the steel plate, so that it is easy to drain to the driving side of the final stand.
このように、垂直面内傾き角が付与されたフラットスプレーノズルへ、さらに水平面内傾き角を付与することにより、排水性を向上させることが可能になる。水平面内傾き角が付与されたフラットスプレーノズルから噴射された高圧ジェット水は、鋼板幅方向の速度成分を有している。そのため、高圧ジェット水が鋼板の被冷却面へ衝突した後の冷却水も、鋼板幅方向の速度成分を持ち続け、鋼板幅方向への排水が促進される。本発明の冷却装置では、鋼板幅方向に所定の間隔で配置された複数のフラットスプレーノズルには同一の水平面内傾き角が付与されているので、鋼板幅方向への排水はヘッダー毎に促進される。 Thus, it becomes possible to improve drainage by further giving a horizontal plane inclination angle to the flat spray nozzle to which the vertical in-plane inclination angle is given. The high-pressure jet water sprayed from the flat spray nozzle to which the inclination angle in the horizontal plane is given has a velocity component in the steel plate width direction. Therefore, the cooling water after the high-pressure jet water collides with the surface to be cooled of the steel plate also continues to have a velocity component in the steel plate width direction, and drainage in the steel plate width direction is promoted. In the cooling device of the present invention, since the same horizontal plane inclination angle is given to the plurality of flat spray nozzles arranged at predetermined intervals in the steel plate width direction, drainage in the steel plate width direction is promoted for each header. The
図8は、ノズルねじり角θ3を説明する図である。図8(a)は、鋼板搬送方向の上流側から、垂直面内傾き角θ1及び水平面内傾き角θ2が付与された複数のフラットスプレーノズルを備えたヘッダーを見た図、図8(b)は、図8(a)のヘッダーを垂直面内傾き角θ1=π/2となるように回転させた図、図8(c)は、図8(b)のヘッダーを水平面内で回転させ、フラットスプレーノズルを真正面から見た図である。本発明の冷却装置では、鋼板の均一冷却を容易にする等の観点から、ノズルねじり角θ3=0とすることが好ましい。それゆえ、上記冷却装置20では、ノズル21a、22aにノズルねじり角が付与されていない。
FIG. 8 is a diagram illustrating the nozzle twist angle θ3. FIG. 8A is a view of a header including a plurality of flat spray nozzles provided with a vertical in-plane inclination angle θ1 and a horizontal in-plane inclination angle θ2 from the upstream side in the steel plate conveyance direction, and FIG. 8B. FIG. 8A is a diagram in which the header in FIG. 8A is rotated so that the vertical in-plane inclination angle θ1 = π / 2, and FIG. 8C is a diagram in which the header in FIG. It is the figure which looked at the flat spray nozzle from the front. In the cooling device of the present invention, it is preferable to set the nozzle twist angle θ3 = 0 from the viewpoint of facilitating uniform cooling of the steel sheet. Therefore, in the
図9は、衝突域形状を説明する図である。図9(a)及び図9(c)は、フラットスプレーノズルと鋼板表面に形成される噴流衝突域との配置を3次元的に示す図である。また、図9(b)は図9(a)から衝突域形状のみを抽出した図であり、図9(d)は図9(c)から衝突域形状のみを抽出した図である。図9(a)に示すように、噴流衝突域の長軸方向一端からフラットスプレーノズルの噴射孔までの距離と、噴流衝突域の長軸方向他端からフラットスプレーノズルの噴射孔までの距離とが等しくなるようにフラットスプレーノズルを配置すると、図9(b)に示されるように衝突域が対称な形状になる。フラットスプレーノズルをこのように配置すると、鋼板を均一に冷却することが可能になり、排水性を向上させることも可能になる。これに対し、図9(c)に示すように、噴流衝突域の長軸方向一端からフラットスプレーノズルの噴射孔までの距離と、噴流衝突域の長軸方向他端からフラットスプレーノズルの噴射孔までの距離とが等しくならないようにフラットスプレーノズルを配置すると、図9(d)に示されるように衝突域が非対称な形状になる。フラットスプレーノズルをこのように配置すると、鋼板を均一に冷却することが困難になる。これは、噴流衝突域の長軸方向一端からフラットスプレーノズルの噴射孔までの距離と、噴流衝突域の長軸方向他端からフラットスプレーノズルの噴射孔までの距離とが等しい場合に均一冷却性を確保できるように、フラットスプレーノズルが設計されているためである。したがって、本発明では、図9(a)に示されるように、フラットスプレーノズルを配置することが好ましい。 FIG. 9 is a diagram for explaining a collision zone shape. Fig.9 (a) and FIG.9 (c) are figures which show three-dimensional arrangement | positioning with the flat spray nozzle and the jet collision area | region formed in the steel plate surface. FIG. 9B is a diagram in which only the collision zone shape is extracted from FIG. 9A, and FIG. 9D is a diagram in which only the collision zone shape is extracted from FIG. 9C. As shown in FIG. 9 (a), the distance from one end in the long axis direction of the jet collision area to the injection hole of the flat spray nozzle, and the distance from the other end in the long axis direction of the jet collision area to the injection hole of the flat spray nozzle When the flat spray nozzles are arranged so that they are equal to each other, the collision area becomes a symmetric shape as shown in FIG. When the flat spray nozzle is arranged in this manner, the steel plate can be cooled uniformly, and the drainage can be improved. On the other hand, as shown in FIG. 9C, the distance from one end in the major axis direction of the jet collision area to the injection hole of the flat spray nozzle, and the injection hole of the flat spray nozzle from the other end in the major axis direction of the jet collision area. If the flat spray nozzle is arranged so that the distance to the distance is not equal, the collision area becomes asymmetrical as shown in FIG. When the flat spray nozzle is arranged in this way, it becomes difficult to cool the steel plate uniformly. This is a uniform cooling property when the distance from one end of the jet collision area to the flat spray nozzle is equal to the distance from the other end of the jet collision area to the flat spray nozzle. This is because the flat spray nozzle is designed to ensure the above. Therefore, in the present invention, it is preferable to arrange a flat spray nozzle as shown in FIG.
図10は、冷却装置20から、鋼板の搬送方向に隣接する3つのフラットスプレーノズル列を抽出し、これらのフラットスプレーノズル列から噴射された高圧ジェット水による衝突域形状例を示す図である。図10の矢印は、排水方向を示している。図10の紙面上下方向が鋼板の幅方向であり、図10の紙面左右方向が鋼板の搬送方向である。図10に示す3つのフラットスプレーノズル列のうち、最上流側に配置されているフラットスプレーノズル列に付与されている水平面内傾き角をd1、このフラットスプレーノズル列と隣接するフラットスプレーノズル列に付与されている水平面内傾き角をd2、最下流側に配置されているフラットスプレーノズル列に付与されている水平面内傾き角をd3とする。また、反時計回りの向きへ付与された水平面内傾き角を正の角度で表し、時計回りの向きへ付与された水平面内傾き角を負の角度で表すものとする。このとき、図10に示す形態では、d1>0、d2<0、d3>0となっている。つまり、冷却装置20では、鋼板の搬送方向に隣接するフラットスプレーノズルを第1フラットスプレーノズル及び第2フラットスプレーノズルとし、第1フラットスプレーノズルに付与された水平面内傾き角をα[rad](0<|α|<π)、第2フラットスプレーノズルに付与された水平面内傾き角をβ[rad](0<|β|<π)とするとき、α・β<0となっている。かかる形態で水平面内傾き角を付与すると、図10に示すように、図10の紙面上側へと向かう水平面内傾き角d1が付与されたフラットスプレーノズル列から噴射された冷却水の排水を阻害することなく、水平面内傾き角d2が付与されたフラットスプレーノズル列から噴射された冷却水を図10の紙面下側へと排水することが可能になる。また、同様に、図10の紙面下側へと向かう水平面内傾き角d2が付与されたフラットスプレーノズル列から噴射された冷却水の排水を阻害することなく、水平面内傾き角d3が付与されたフラットスプレーノズル列から噴射された冷却水を図10の紙面上側へと排水することが可能になる。すなわち、かかる形態とすることにより、鋼板の搬送方向に隣接する複数のフラットスプレーノズルに水平面内傾き角を付与した場合であっても、排水性を向上させることが可能になり、当該効果に加えて、さらに、鋼板幅方向における冷却の均一性を向上させることが可能になる。
FIG. 10 is a diagram showing an example of a collision zone shape by high-pressure jet water extracted from the cooling
本発明において、最上流側に配置されるフラットスプレーノズル列に付与される水平面内傾き角の向きは、特に限定されるものではないが、最終スタンドの設備保全性を向上させやすい形態にする等の観点からは、最上流側に配置されたフラットスプレーノズル列から噴射された冷却水が、最終スタンドの作業側へと排水されるように、水平面内傾き角を付与することが好ましい。通常、圧延ロールの駆動軸側にはユニバーサルジョイントや減速機等が配置されているほか、数多くの油圧機器や計測配線等存在している。これらの機器等に大量の水が飛散すると、故障等の発生頻度が増大し、設備保全性の低下を招く。それゆえ、最終スタンドの作業側へ排水させることにより、設備保全性を向上させることが可能になる。 In the present invention, the direction of the inclination angle in the horizontal plane given to the flat spray nozzle array arranged on the most upstream side is not particularly limited, but it is easy to improve the equipment maintenance of the final stand, etc. From this point of view, it is preferable to provide a tilt angle in the horizontal plane so that the cooling water sprayed from the flat spray nozzle row arranged on the most upstream side is drained to the working side of the final stand. Usually, a universal joint, a speed reducer, and the like are arranged on the drive shaft side of the rolling roll, and there are many hydraulic devices, measurement wirings, and the like. If a large amount of water splashes on these devices, the frequency of occurrence of failures and the like increases, resulting in a decrease in facility maintainability. Therefore, the facility maintainability can be improved by draining to the working side of the final stand.
また、上述のように、本発明では、フラットスプレーノズルに水平面内傾き角を付与することで、鋼板表面の水の流れ方向を特定することが可能になる。従来のように、ノズルに水平面内傾き角を付与しない場合には、鋼板表面の水の流れ方向を特定することが困難であったため、水飛散対策を施す場合には、鋼板幅方向の両端に施す必要があった。これに対し、本発明では、鋼板表面の水の流れ方向を特定することが可能になるので、鋼板幅方向の一端に水飛散対策を施すことによって、設備保全性を向上させることが可能になる。それゆえ、本発明によれば、設備保全コストを低減することも可能になる。 In addition, as described above, in the present invention, it is possible to specify the water flow direction on the surface of the steel sheet by providing the flat spray nozzle with an inclination angle in the horizontal plane. In the case where the nozzle is not given a tilt angle in the horizontal plane as in the past, it was difficult to specify the direction of water flow on the steel sheet surface. It was necessary to apply. On the other hand, in the present invention, it becomes possible to specify the direction of water flow on the surface of the steel sheet, so it is possible to improve equipment maintainability by taking measures against water scattering at one end in the width direction of the steel sheet. . Therefore, according to the present invention, the facility maintenance cost can be reduced.
また、本発明において、鋼板の搬送方向の複数列のフラットスプレーノズルに垂直面内傾き角を付与する場合、鋼板の搬送方向に隣接するフラットスプレーノズル列それぞれに付与する垂直面内傾き角の大きさは、特に限定されるものではないが、上流側のフラットスプレーノズル列から噴射された高圧ジェット水による鋼板の冷却を妨げ難い形態にする等の観点からは、下流側に配置されるフラットスプレーノズル列の垂直面内傾き角を、上流側に配置されるフラットスプレーノズル列の垂直面内傾き角以下にすることが好ましい。上述の冷却装置20では、下流側に配置されるフラットスプレーノズル列の垂直面内傾き角が、上流側に配置されるフラットスプレーノズル列の垂直面内傾き角以下とされている。
Further, in the present invention, when a vertical in-plane inclination angle is given to a plurality of rows of flat spray nozzles in the steel plate conveyance direction, a large vertical in-plane inclination angle is given to each of the flat spray nozzle rows adjacent to the steel plate conveyance direction. Although there is no particular limitation, from the viewpoint of making it difficult to prevent the cooling of the steel plate by the high-pressure jet water sprayed from the upstream flat spray nozzle row, the flat spray disposed on the downstream side It is preferable that the vertical in-plane inclination angle of the nozzle row be equal to or smaller than the in-vertical in-plane inclination angle of the flat spray nozzle row arranged on the upstream side. In the
また、本発明において、鋼板の搬送方向に隣接するフラットスプレーノズルそれぞれから鋼板へ向けて噴射される高圧ジェット水の単位時間当たりの水量は、特に限定されるものではない。ただし、上流側のフラットスプレーノズル列から噴射された高圧ジェット水による鋼板の冷却を妨げ難い形態にする等の観点からは、下流側に配置されるフラットスプレーノズル列から噴射される高圧ジェット水の単位時間当たりの水量を、このフラットスプレーノズルの上流側に隣接して配置されるフラットスプレーノズル列から噴射される高圧ジェット水の単位時間当たりの水量以下にすることが好ましい。 In the present invention, the amount of water per unit time of high-pressure jet water sprayed from each flat spray nozzle adjacent in the steel plate conveyance direction toward the steel plate is not particularly limited. However, from the viewpoint of making it difficult to prevent the cooling of the steel plate by the high-pressure jet water jetted from the upstream flat spray nozzle row, the high-pressure jet water jetted from the flat spray nozzle row arranged on the downstream side The amount of water per unit time is preferably set to be equal to or less than the amount of water per unit time of high-pressure jet water ejected from a flat spray nozzle row disposed adjacent to the upstream side of the flat spray nozzle.
本発明に関する上記説明では、鋼板の幅方向に配置された複数のフラットスプレーノズルが1つのヘッダーに接続され、鋼板の搬送方向に隣接するフラットスプレーノズルは異なるヘッダーに接続されている形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。図11は、他の実施形態にかかる本発明の熱延鋼板の冷却装置30の一部を拡大して、概略的に示した図である。図11において、図1に示す製造装置10と同様に構成されるものには、図1で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。また、図11では、上面ガイド及び下面ガイドの記載を省略しており、鋼板の上面側に配設されている各フラットスプレーノズル列から噴射された高圧ジェット水の鋼板面衝突圧力の鋼板搬送方向平均値(ノズル列毎の平均衝突圧)の概念、及び、連続冷却領域で鋼板搬送方向に平均した、高圧ジェット水の鋼板面衝突圧力の鋼板搬送方向平均値(連続冷却領域の平均衝突圧)の概念も併せて示している。
In the above description related to the present invention, an example in which a plurality of flat spray nozzles arranged in the width direction of the steel plate is connected to one header, and the flat spray nozzles adjacent in the conveyance direction of the steel plate are connected to different headers is exemplified. However, the present invention is not limited to this form. FIG. 11 is an enlarged schematic view of a part of the
図11に示すように、本発明の熱延鋼板の冷却装置30(以下において、単に「冷却装置30」ということがある。)は、鋼板1の上面側に、最上流側の3列のフラットスプレーノズル列を構成する各フラットスプレーノズル31a、31a、…(以下において、単に「ノズル31a」等ということがある。)へ冷却水を供給可能に構成されたヘッダー31が備えられ、鋼板1の下面側にも、最上流側の3列のフラットスプレーノズル列を構成する各フラットスプレーノズル32a、32a、…(以下において、単に「ノズル32a」等ということがある。)へ冷却水を供給可能に構成されたヘッダー32が備えられるほかは、冷却装置20と同様に構成されている。ヘッダー31に接続された、鋼板1の搬送方向最上流側から2列のノズル31a、31a、及び、ヘッダー32に接続された、鋼板1の搬送方向最上流側から2列のノズル32a、32aには、垂直面内傾き角が付与されており、冷却装置30に備えられているすべてのノズル(ノズル31a、ノズル32a、ノズル21a、及び、ノズル22a)には、水平面内傾き角が付与されている。冷却装置30において、鋼板1の搬送方向最上流側に配置されたノズル31a、32aに付与されている垂直面内傾き角は、当該ノズル31a、32aと鋼板1の搬送方向下流側に隣接するノズル31a、32aに付与されている垂直面内傾き角以上とされている。また、鋼板1の搬送方向最上流側に配置されたノズル31a、32aから噴射された高圧ジェット水は、最終スタンド11gのワークロール11gwu、11gwdの半径相当位置よりもロールバイト部側の領域へと達している。それゆえ、このような冷却装置30であっても、冷却装置20と同様に、超微細粒鋼を製造することが可能になる。
As shown in FIG. 11, the hot-rolled steel
図12は、高圧ジェット水の鋼板面衝突圧力の鋼板搬送方向平均値と鋼板の平均冷却速度との関係を示す図である。図12の縦軸は、表面に冷却水が滞留していない板厚3mmの鋼板の温度を750℃から600℃まで両面から冷却する際の平均冷却速度[℃/s]であり、図12の横軸は、高圧ジェット水の鋼板面衝突圧力の鋼板搬送方向平均値[kPa]である。また、図13は、高圧ジェット水の鋼板面衝突圧力の鋼板搬送方向平均値を説明する図である。図12に示すように、高圧ジェット水の鋼板面衝突圧力の鋼板搬送方向平均値と鋼板の平均冷却速度との間には相関があり、高圧ジェット水の鋼板面衝突圧力の鋼板搬送方向平均値を増大させると、鋼板の平均冷却速度を増大させることが可能になる。また、図13に示すように、高圧ジェット水の鋼板面衝突圧力の鋼板搬送方向平均値は、鋼板表面へと到達した冷却水の鋼板幅方向のノズルピッチをA、鋼板搬送方向のノズルピッチをBとするとき、面積がA×Bで表される四辺形領域に到達した冷却水の力(衝突力)を、当該四辺形領域の面積A×Bで除することによって導出される、ノズルあたりの平均衝突圧を搬送方向の当該区間で平均化したものである。 FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the average value of the steel plate surface collision pressure of the high-pressure jet water and the average cooling rate of the steel plate. The vertical axis in FIG. 12 is the average cooling rate [° C./s] when the temperature of the steel plate having a thickness of 3 mm with no cooling water remaining on the surface is cooled from both sides from 750 ° C. to 600 ° C. The horizontal axis represents the average value [kPa] in the steel plate conveyance direction of the steel plate surface collision pressure of the high-pressure jet water. Moreover, FIG. 13 is a figure explaining the steel plate conveyance direction average value of the steel plate surface collision pressure of high pressure jet water. As shown in FIG. 12, there is a correlation between the average value of the steel plate surface collision pressure of the high-pressure jet water and the average cooling rate of the steel plate, and the average value of the high-pressure water jet surface collision pressure of the steel plate surface When the is increased, the average cooling rate of the steel sheet can be increased. Moreover, as shown in FIG. 13, the steel plate conveyance direction average value of the steel plate surface collision pressure of the high-pressure jet water is A, the nozzle pitch in the steel plate width direction of the cooling water reaching the steel plate surface, and the nozzle pitch in the steel plate conveyance direction. Per nozzle, which is derived by dividing the cooling water force (collision force) reaching the quadrilateral area represented by A × B by the area A × B of the quadrilateral area. Is averaged over the relevant section in the transport direction.
本発明において、冷却装置20、30から鋼板1へと噴射される高圧ジェット水の鋼板面衝突圧力の鋼板搬送方向平均値(以下において、「鋼板面衝突圧力平均値」という。)は、特に限定されるものではない。ただし、オーステナイト粒の回復等を抑制しながら鋼板1を急冷可能な形態にする等の観点からは、鋼板面衝突圧力平均値を3.5kPa以上とすることが好ましい。鋼板面衝突圧力平均値を3.5kPa以上とすることにより、600℃/s以上の平均冷却速度で鋼板を急冷することが可能になる。また、本発明において、結晶組織をより微細化可能な形態にする等の観点からは、1000℃/s以上の平均冷却速度で鋼板を急冷することが好ましい。1000℃/s以上の平均冷却速度で鋼板を急冷可能な形態にする観点から、本発明では、鋼板面衝突圧力平均値を、8kPa以上とすることがより好ましい。冷却速度は板厚によって変わり、近似的にはほぼ板厚に反比例する。板厚が3mmの鋼板を1000℃/sの平均冷却速度で急冷する能力を本発明の熱延鋼板の冷却装置が有していれば、板厚が5mmの鋼板を600℃/sの平均冷却速度で急冷することが可能になる。
In the present invention, the average value of the steel plate surface collision pressure of the high-pressure jet water sprayed from the
上述のように、鋼板面衝突圧力平均値は、フラットスプレーノズルから噴出される高圧ジェット水の衝突力を当該フラットスプレーノズルが受け持つ冷却面積で除したものに等しい。したがって圧力を測定する代わりに衝突力を計測しても、鋼板面衝突圧力平均値を算出することができる、また、高圧ジェット水の衝突力はその流量、流速から求めることができ、流量及び流速は、フラットスプレーノズルへの給水圧力に依存するため、所定の圧力損失を見込めば、フラットスプレーノズルへの給水圧力から、鋼板面衝突圧力平均値を概算することもできる。鋼板面衝突圧力平均値の算出方法の一例を、以下に記載する。
鋼板面衝突圧力平均値Ps=F/(A・B)・103 [kPa]
ここで、Aは鋼板幅方向ノズルピッチ[mm]、Bは搬送方向ノズルピッチ[mm]、Fは高圧ジェット水の鋼板表面への衝突力[N]である。衝突力Fは、以下の式で求めることができる。
衝突力F=0.745・C・q・P0.5 [N]
ここで、Cは損失係数(0.8〜1.0程度)、qはフラットスプレーノズルの流量[L/min]、Pは給水圧力[MPa]である。なお、フラットスプレーノズルの流量は、ノズル形式(特性)に応じ、給水圧力との関係で定まる。
As described above, the steel plate surface collision pressure average value is equal to a value obtained by dividing the collision force of the high-pressure jet water ejected from the flat spray nozzle by the cooling area of the flat spray nozzle. Therefore, even if the impact force is measured instead of measuring the pressure, the steel plate surface impact pressure average value can be calculated, and the impact force of the high-pressure jet water can be obtained from the flow rate and flow velocity. Since it depends on the feed water pressure to the flat spray nozzle, the steel plate surface collision pressure average value can be estimated from the feed water pressure to the flat spray nozzle if a predetermined pressure loss is expected. An example of a method of calculating the steel plate surface collision pressure average value is described below.
Steel plate collision pressure average value Ps = F / (A · B) · 10 3 [kPa]
Here, A is the steel plate width direction nozzle pitch [mm], B is the transport direction nozzle pitch [mm], and F is the impinging force [N] of the high-pressure jet water against the steel plate surface. The collision force F can be obtained by the following equation.
Collision force F = 0.745 ・ C ・ q ・ P 0.5 [N]
Here, C is a loss factor (about 0.8 to 1.0), q is a flow rate [L / min] of a flat spray nozzle, and P is a feed water pressure [MPa]. The flow rate of the flat spray nozzle is determined in relation to the feed water pressure according to the nozzle type (characteristic).
本発明に関する上記説明では、熱間圧延機列の最終スタンド11gのハウジングポスト11gh出側までの区間のみならず、当該区間よりも下流側の領域にも、フラットスプレーノズル21a、22aが配置されている形態を示したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。ただし、圧延終了後短時間内に、720℃より低い温度まで鋼板を急冷することが求められる場合であっても、当該急冷を実施可能な冷却装置を提供可能にする等の観点からは、熱間圧延機列の最終スタンドのハウジングポスト出側までの区間、及び、当該区間よりも下流側の領域に、フラットスプレーノズルが連続的に配置されていることが好ましい。
In the above description regarding the present invention, the
また、本発明に関する上記説明では、垂直面内傾き角及び水平面内傾き角が付与されたフラットスプレーノズルが鋼板の上面側及び下面側に設置されている形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。鋼板の下面側へと噴射された高圧ジェット水は、重力によって鋼板の下方へ落下するため、通常、鋼板の下面側の排水性は、鋼板の上面側の排水性よりも良好である。それゆえ、本発明は、垂直面内傾き角及び水平面内傾き角が付与されたフラットスプレーノズルが鋼板の上面側にのみ配置される形態とすることも可能である。ただし、鋼板の上面側及び下面側の冷却均一性を確保する等の観点からは、垂直面内傾き角及び水平面内傾き角が付与されたフラットスプレーノズルが鋼板の上面側及び下面側に設置されている形態とすることが好ましい。 In the above description of the present invention, the flat spray nozzles provided with the vertical in-plane inclination angle and the horizontal in-plane inclination angle are exemplified on the upper surface side and the lower surface side of the steel plate. It is not limited to. Since the high-pressure jet water sprayed to the lower surface side of the steel sheet falls to the lower side of the steel sheet due to gravity, the drainage property on the lower surface side of the steel plate is usually better than the drainage property on the upper surface side of the steel plate. Therefore, this invention can also be set as the form by which the flat spray nozzle provided with the vertical in-plane inclination angle and the horizontal in-plane inclination angle is arrange | positioned only on the upper surface side of a steel plate. However, from the viewpoint of ensuring cooling uniformity on the upper surface side and the lower surface side of the steel plate, flat spray nozzles to which a vertical in-plane tilt angle and a horizontal plane tilt angle are provided are installed on the upper and lower surfaces of the steel plate. It is preferable to adopt a form.
また、本発明において、鋼板の表面に滞留水が存在すると、ノズル21aから噴射された高圧ジェット水の圧力が滞留水によって低減され、鋼板1の表面における高圧ジェット水の衝突圧力が低減しやすい。そのため、鋼板1を急冷しやすい形態にする等の観点からは、鋼板1の表面の滞留水を低減することが好ましい。かかる観点から、本発明では、冷却装置20の鋼板幅方向両端面と最終スタンド11gの鋼板幅方向両端面との間に、冷却水を排出可能な空間が確保されていることが好ましい。
In the present invention, when the stagnant water is present on the surface of the steel plate, the pressure of the high-pressure jet water ejected from the
また、本発明の冷却装置20に関する上記説明では、鋼板1の上面側に配置されたヘッダー21と上面ガイド23とが一体に構成され、且つ、鋼板1の下面側に配置されたヘッダー22と下面ガイド24とが一体に構成される形態を例示したが、本発明の熱延鋼板の冷却装置は当該形態に限定されるものではない。本発明の熱延鋼板の冷却装置は、鋼板の下面側に配置されたヘッダーと下面ガイドとが一体に構成されない形態や、鋼板の上面側に配置されたヘッダーと上面ガイドとが一体に構成されない形態とすることも可能である。ただし、熱間圧延機列の最終スタンドに備えられるロールの交換作業を可能とし、その効率を向上させやすい形態にする等の観点からは、鋼板の上面側に配置されたヘッダーと上面ガイドとを同時に退避あるいは復帰動作させることが好ましく、そのために一体に構成することが好ましい。同様に、鋼板の下面側に配置されたヘッダーと下面ガイドとが一体に構成される形態とすることが好ましい。本発明において、鋼板の上面側に設置されるヘッダー及び上面ガイド、並びに、鋼板の下面側に設置されるヘッダー及び下面ガイドは、油圧シリンダー等の公知の手段を用いて移動させることができる。
Further, in the above description regarding the
このように、本発明の冷却装置20、30を用いることにより、超微細粒鋼を製造することが可能になる。したがって、冷却装置20を備える製造装置10や冷却装置30を備える本発明の熱延鋼板の製造装置を用いることにより、超微細粒鋼を製造することが可能になる。さらに、冷却装置30を備える本発明の熱延鋼板の製造装置や製造装置10を用いて熱間仕上げ圧延機列における最終スタンドで圧延された鋼板を処理する工程を有する形態とすることにより、超微細粒鋼を製造することが可能な、熱延鋼板の製造方法を提供することが可能になる。
Thus, by using the
熱延実機縮尺1/4程度の試験圧延機、及び、鋼板の上面側及び下面側に対称なヘッダーを備える冷却装置を用いて、以下に示す実験条件の下で実験を行い、圧延直後の冷却可能性、鋼板の冷却均一性、及び、水飛散対策コストを評価した。各実験に共通の条件について最初に記載し、引き続き、実験毎に異なる条件を表1〜表5に示す。
<共通の条件>
冷却される鋼板の板幅:300mm
冷却される鋼板の板厚:2mm
圧延後鋼板温度:850℃
鋼板の圧延速度:200mpm
ジェット水の水圧:1.5MPa
フラットスプレーノズルの拡がり量:鋼板衝突位置で約100mm
鋼板幅方向のノズルピッチ:50mm
鋼板幅方向のノズル数:8個
ヘッダー毎の給水量:144L/min
鋼板搬送方向のヘッダー列数:4列
Using a test rolling mill with a scale of about 1/4 of a hot rolled actual machine and a cooling device having symmetrical headers on the upper surface side and the lower surface side of the steel sheet, the experiment was conducted under the following experimental conditions, and cooling immediately after rolling. Possibilities, cooling uniformity of the steel sheet, and water splash countermeasure costs were evaluated. Conditions common to each experiment are described first, and subsequently, different conditions for each experiment are shown in Tables 1 to 5.
<Common conditions>
Sheet width of steel plate to be cooled: 300 mm
Thickness of steel plate to be cooled: 2 mm
Steel plate temperature after rolling: 850 ° C
Steel sheet rolling speed: 200 mpm
Jet water pressure: 1.5 MPa
Flat spray nozzle spread: approx. 100mm at steel plate collision position
Nozzle pitch in the steel plate width direction: 50 mm
Number of nozzles in the width direction of the steel plate: 8 Water supply amount per header: 144 L / min
Number of header rows in the steel plate transport direction: 4 rows
<実験毎の条件>
実施例1(本発明例)の条件を表1に、実施例2(本発明例)の条件を表2に、比較例1の条件を表3に、比較例2の条件を表4に、比較例3の条件を表5に、それぞれ示す。表1〜表5において、「1列目」とは、鋼板の搬送方向最上流側(熱間圧延機列の最終スタンドに最も近い側)に配置されたフラットスプレーノズル列を意味し、以後、鋼板の搬送方向下流側へ移動するにつれて、「2列目」、「3列目」、及び、「4列目」と表記した。また、表1及び表2において、「+」とは、最終スタンドの作業側へ排水されるように水平面内傾き角を付与したことを意味し、「−」とは、最終スタンドの駆動側へ排水されるように水平面内傾き角を付与したことを意味する。
<Conditions for each experiment>
Table 1 shows the conditions of Example 1 (Invention Example), Table 2 shows the conditions of Example 2 (Invention Example), Table 3 shows the conditions of Comparative Example 1, Table 4 shows the conditions of Comparative Example 2. Table 5 shows the conditions of Comparative Example 3. In Tables 1 to 5, “first row” means a flat spray nozzle row disposed on the most upstream side in the conveying direction of the steel sheet (the side closest to the final stand of the hot rolling mill row), and thereafter As the steel sheet moves to the downstream side in the conveyance direction, it is expressed as “second row”, “third row”, and “fourth row”. In Tables 1 and 2, “+” means that a tilt angle within the horizontal plane is given so that the work is drained to the final stand, and “−” means that the final stand is driven. It means that a tilt angle in the horizontal plane was given so that it was drained.
<結果>
実施例1、実施例2、及び、比較例1〜3の結果を、表6に併せて示す。
<Result>
The results of Example 1, Example 2, and Comparative Examples 1 to 3 are also shown in Table 6.
表6において、「圧延直後の冷却」は、最終スタンドのワークロールの半径相当距離以内から鋼板を冷却できたものを○とし、最終スタンドのワークロールの半径相当距離以内から鋼板を冷却できなかったものを×とした。また、「水飛散対策コスト及び設備保全性」は、最終スタンドの駆動側又は作業側にのみ水飛散対策を注力可能だったため水飛散対策コストが安価であり設備保全性が良好であったものを○とし、最終スタンドの駆動側及び作業側に水飛散対策を施す必要があったため水飛散対策コストが高価であり設備保全性が低下したものを×とした。また、「冷却の均一性」は、以下の基準で評価した。
◎:幅方向の温度ムラが20℃未満
○:幅方向の温度ムラが20℃以上30℃未満
△:幅方向の温度ムラが30℃以上40℃未満
×:幅方向の温度ムラが40℃以上
なお、上述のように、冷却均一性と排水性との間には相関がある。水平面内傾き角を付与したフラットスプレーノズルを用いて冷却した実施例1及び実施例2では、鋼板表面において水の流れ方向を特定することができたため、比較例1〜3と比較して、排水性を向上させることができた。
In Table 6, “cooling immediately after rolling” indicates that the steel plate could be cooled from within the radius equivalent of the work roll of the final stand, and the steel plate could not be cooled from within the radius equivalent of the work roll of the final stand. The thing was set as x. In addition, “Water splash countermeasure cost and equipment maintainability” is the one that the water splash countermeasure cost was low and the equipment maintainability was good because the water splash countermeasure could be focused only on the drive side or work side of the final stand. ○, and it was necessary to take measures against water splashing on the drive side and work side of the final stand. The “cooling uniformity” was evaluated according to the following criteria.
A: Temperature variation in the width direction is less than 20 ° C. ○: Temperature variation in the width direction is 20 ° C. or more and less than 30 ° C. Δ: Temperature variation in the width direction is 30 ° C. or more and less than 40 ° C. ×: Temperature variation in the width direction is 40 ° C. or more. As described above, there is a correlation between cooling uniformity and drainage. In Example 1 and Example 2 cooled using a flat spray nozzle having a horizontal plane tilt angle, the direction of water flow could be specified on the steel sheet surface, so compared to Comparative Examples 1 to 3, It was possible to improve the performance.
表6より、本発明によれば、圧延直後から冷却すること、及び、排水性を向上させて鋼板を均一に(幅方向の温度ムラを30℃未満に抑えて)冷却することが可能であった。したがって、本発明の冷却装置を用いることにより、超微細粒鋼を製造することが可能になる。これに対し、ノズルに垂直面内傾き角を付与せずノズルねじり角のみを付与した比較例1は、排水性が向上し、鋼板を均一に冷却することができたが、圧延直後から鋼板を冷却することができなかった。また、垂直面内傾き角のみを付与し水平面内傾き角及びノズルねじり角を付与しなかった比較例2は、排水性が低下し、幅方向の温度ムラが40℃以上となった。加えて、比較例2では水平面内傾き角を付与しなかったため、水飛散対策を最終スタンドの駆動側及び作業側に施す必要があり、水飛散対策コストが増大した。また、ノズルに垂直面内傾き角及びノズルねじり角を付与した比較例3は、鋼板表面に衝突することによって形成される高圧ジェットの衝突域が非対称な形状となったため、実施例1及び実施例2よりも冷却均一性が低下した。加えて、比較例3では、ノズルに垂直面内傾き角及びノズルねじり角を付与した一方、水平面内傾き角を付与しなかったため、実施例1及び実施例2よりも排水性が低下した。 From Table 6, according to the present invention, it was possible to cool immediately after rolling and to cool the steel sheet uniformly (suppressing temperature unevenness in the width direction to less than 30 ° C.) by improving drainage. It was. Therefore, it becomes possible to manufacture ultrafine-grained steel by using the cooling device of the present invention. In contrast, Comparative Example 1 in which only the nozzle torsion angle was not imparted to the nozzle without imparting a vertical in-plane tilt angle improved drainage and was able to cool the steel plate uniformly. Could not cool. Further, in Comparative Example 2 in which only the vertical in-plane inclination angle was given and the horizontal in-plane inclination angle and the nozzle twist angle were not given, the drainage performance was lowered, and the temperature unevenness in the width direction was 40 ° C. or more. In addition, in Comparative Example 2, since the inclination angle in the horizontal plane was not given, it was necessary to take measures against water scattering on the drive side and the work side of the final stand, and the cost for water scattering countermeasures increased. Further, in Comparative Example 3 in which the vertical in-plane tilt angle and the nozzle twist angle were given to the nozzle, the collision area of the high-pressure jet formed by colliding with the steel plate surface was asymmetrical. The cooling uniformity was lower than 2. In addition, in Comparative Example 3, the vertical in-plane inclination angle and the nozzle torsion angle were imparted to the nozzle, while the horizontal in-plane inclination angle was not imparted, so the drainage performance was lower than in Examples 1 and 2.
以上、現時点において実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う熱延鋼板の冷却装置、熱延鋼板の製造装置、及び、熱延鋼板の製造方法も、本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。 Although the present invention has been described in connection with embodiments that are presently practical and preferred, the present invention is not limited to the embodiments disclosed herein, but is claimed. Can be appropriately changed without departing from the scope or spirit of the invention that can be read from the entire specification and the specification, and a hot-rolled steel sheet cooling device, a hot-rolled steel sheet manufacturing apparatus, and a hot-rolled steel sheet Manufacturing methods should also be understood as being within the scope of the present invention.
本発明の熱延鋼板の冷却装置、熱延鋼板の製造装置、及び、熱延鋼板の製造方法は、超微細結晶粒を有する熱延鋼板の製造に用いることができる。また、超微細結晶粒を有する熱延鋼板は、自動車用、家電用、機械構造用、建築用等の用途に使用される素材として用いることができる。 The apparatus for cooling a hot-rolled steel sheet, the apparatus for producing a hot-rolled steel sheet, and the method for producing a hot-rolled steel sheet according to the present invention can be used for producing a hot-rolled steel sheet having ultrafine crystal grains. Moreover, the hot-rolled steel sheet having ultrafine crystal grains can be used as a material used for applications such as automobiles, household appliances, machine structures, and buildings.
1…鋼板
10…熱延鋼板の製造装置
11…熱間仕上げ圧延機列
11g…最終スタンド
11gh…最終スタンドのハウジングポスト
11gw…最終スタンドのワークロール
11gwu…最終スタンドのワークロール
11gwd…最終スタンドのワークロール
12…搬送ロール
13…ピンチロール
20…熱延鋼板の冷却装置
21…ヘッダー
21a…フラットスプレーノズル
22…ヘッダー
22a…フラットスプレーノズル
23…上面ガイド
24…下面ガイド
30…熱延鋼板の冷却装置
31…ヘッダー
31a…フラットスプレーノズル
32…ヘッダー
32a…フラットスプレーノズル
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記最終スタンドのワークロールの半径相当位置以内から前記最終スタンドのハウジングポスト出側までの区間で、前記鋼板へ向けて、前記フラットスプレーノズルから前記高圧ジェット水を前記鋼板の搬送方向へ連続的に噴射可能に構成され、
前記フラットスプレーノズルから噴射された前記高圧ジェット水が前記鋼板の被冷却面へと衝突することによって形成される噴流衝突域の長手方向と前記鋼板の板幅方向とのなす角であるねじり角βが、β≠0であり、
少なくとも前記鋼板の搬送方向の最上流側に配置されている前記フラットスプレーノズルから噴射される前記高圧ジェット水は、前記鋼板の搬送方向上流側へ向けて垂直面と交差する方向へと噴射され、
少なくとも、前記鋼板の搬送方向上流側へ向けて垂直面と交差する方向へ前記高圧ジェット水を噴射する前記フラットスプレーノズルは、その軸方向と前記鋼板の搬送方向とのなす角である水平面内傾き角θ2がθ2≠0であることを特徴とする、熱延鋼板の冷却装置。
A hot roll comprising a header having a plurality of flat spray nozzles arranged downstream of a final stand in a hot finish rolling mill row and provided so as to be able to inject high-pressure jet water toward a steel plate conveyed through a pass line. A steel sheet cooling device,
In the section from the position corresponding to the radius of the work roll of the final stand to the housing post exit side of the final stand, the high-pressure jet water is continuously fed from the flat spray nozzle in the conveying direction of the steel plate toward the steel plate. Configured to be jettable,
Torsion angle β, which is an angle formed by the longitudinal direction of the jet collision area formed by the high-pressure jet water sprayed from the flat spray nozzle colliding with the surface to be cooled of the steel sheet and the sheet width direction of the steel sheet Is β ≠ 0 ,
The high-pressure jet water sprayed from the flat spray nozzle disposed at least on the most upstream side in the transport direction of the steel sheet is sprayed in a direction intersecting the vertical plane toward the upstream side in the transport direction of the steel sheet,
At least the flat spray nozzle that injects the high-pressure jet water in a direction intersecting a vertical plane toward the upstream side in the conveyance direction of the steel sheet is an inclination in a horizontal plane that is an angle formed between the axial direction and the conveyance direction of the steel sheet. An apparatus for cooling a hot-rolled steel sheet, wherein the angle θ2 is θ2 ≠ 0 .
前記水平面内傾き角が付与された、前記鋼板の搬送方向に隣接する前記フラットスプレーノズルを第1フラットスプレーノズル及び第2フラットスプレーノズルとし、前記第1フラットスプレーノズルに付与された前記水平面内傾き角をα[rad](0<|α|<π)、前記第2フラットスプレーノズルに付与された前記水平面内傾き角をβ[rad](0<|β|<π)とするとき、α・β<0であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の熱延鋼板の冷却装置。 Each of the flat spray nozzles adjacent to the conveying direction of the steel plate is given an inclination angle in the horizontal plane,
The flat spray nozzle adjacent to the conveying direction of the steel sheet to which the inclination angle in the horizontal plane is given is defined as a first flat spray nozzle and a second flat spray nozzle, and the inclination in the horizontal plane given to the first flat spray nozzle. When the angle is α [rad] (0 <| α | <π) and the inclination angle in the horizontal plane applied to the second flat spray nozzle is β [rad] (0 <| β | <π), α The cooling device for hot-rolled steel sheets according to claim 1 or 2, wherein β <0.
前記鋼板の上面側に設けられている前記ヘッダーのうち、少なくとも前記鋼板の搬送方向最上流側に配置された前記ヘッダーが、前記鋼板の搬送方向及び前記鋼板の幅方向のそれぞれへ複数列に配置された前記ノズルへ冷却水を一括供給可能に構成されている前記ヘッダーであることを特徴とする、請求項7に記載の熱延鋼板の冷却装置。 A plurality of the headers are arranged on the upper surface side of the steel plate,
Among the headers provided on the upper surface side of the steel plate, at least the headers arranged on the most upstream side in the conveying direction of the steel plate are arranged in a plurality of rows in each of the conveying direction of the steel plate and the width direction of the steel plate. The apparatus for cooling a hot-rolled steel sheet according to claim 7, wherein the header is configured to be able to supply cooling water to the nozzles collectively.
前記鋼板の下面側に設けられている前記ヘッダーのうち、少なくとも前記鋼板の搬送方向最上流側に配置された前記ヘッダーが、前記鋼板の搬送方向及び前記鋼板の幅方向のそれぞれへ複数列に配置された前記ノズルへ冷却水を一括供給可能に構成されている前記ヘッダーであることを特徴とする、請求項7又は8に記載の熱延鋼板の冷却装置。 A plurality of the headers are arranged on the lower surface side of the steel plate,
Among the headers provided on the lower surface side of the steel plate, at least the headers arranged on the most upstream side in the conveying direction of the steel plate are arranged in a plurality of rows in each of the conveying direction of the steel plate and the width direction of the steel plate. The apparatus for cooling a hot-rolled steel sheet according to claim 7 or 8, wherein the header is configured so that cooling water can be supplied to the nozzles collectively.
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