JP5741165B2 - Thermal steel sheet bottom surface cooling device - Google Patents
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Description
本発明は、熱鋼板の下面冷却装置に関し、詳しくは、熱間圧延された熱延鋼板及び厚鋼板を冷却するに際して、鋼板の下面側の冷却にスプレーノズル(冷却水がノズル噴射口から広がって噴射されるノズル)を用いる場合に、該スプレーノズルからの冷却水が熱延鋼板の上面に落下して、熱延鋼板の幅端部が過冷却されることを防止して、熱延鋼板を幅方向に均一な温度で冷却することができる熱延鋼板の下面冷却装置に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a lower surface cooling device for a hot steel plate, and more specifically, when cooling hot-rolled hot rolled steel plate and thick steel plate, a spray nozzle (cooling water spreads from the nozzle injection port) for cooling the lower surface side of the steel plate. In the case of using a spray nozzle, the cooling water from the spray nozzle falls on the upper surface of the hot-rolled steel sheet and prevents the width end portion of the hot-rolled steel sheet from being overcooled. The present invention relates to a lower surface cooling device for a hot-rolled steel sheet that can be cooled at a uniform temperature in the width direction.
熱鋼板、たとえば熱延鋼板の製造ラインでは、高温加熱したスラブが目的のサイズの鋼板になるように圧延され、その後、その鋼板は材質調整などの観点からランアウトテーブル上で冷却される。ここで行う冷却の目的は、主に鋼板の析出物や変態組織を制御することにより目的の強度、伸びなど材質を調整することにある。その冷却での冷却媒体としては、コストが安い水を使うことが多い。ここで、鋼板の冷却後の幅方向温度分布が均一とならないと、鋼板の幅方向で強度や伸びなどの機械試験値が変化してしまい、局所的に所定の材質を得ることが出来なくなる。 In a production line for a hot steel sheet, for example, a hot rolled steel sheet, the slab heated at a high temperature is rolled so as to become a steel sheet of a desired size, and then the steel sheet is cooled on a runout table from the viewpoint of material adjustment. The purpose of the cooling performed here is to adjust the material such as the intended strength and elongation mainly by controlling the precipitates and transformation structure of the steel sheet. As the cooling medium for the cooling, water with low cost is often used. Here, unless the temperature distribution in the width direction after cooling of the steel sheet is not uniform, mechanical test values such as strength and elongation change in the width direction of the steel sheet, and a predetermined material cannot be obtained locally.
熱延鋼板では、上面はラミナーフローで冷却し、下面はスプレーで冷却することが多いが、一般的には、特に上面のラミナーフローによる冷却が原因で鋼板の幅方向に不均一な温度分布が生じるといわれている。
すなわち、ラミナーフローで鋼板の上面の冷却を行う際には、鋼板の進行方向に複数のヘッダをヘッダ長手方向が鋼板の進行方向と直交するように設け、各ヘッダに複数のノズルをヘッダ長手方向(すなわちパスライン幅方向)に並べて取り付け、各ノズルから一斉に冷却水を噴射するが、鋼板の上面に到達した冷却水が鋼板の幅方向に水流を形成するため、鋼板のエッジ部(幅端部)に向かうほど通過水量が増加し、より多く冷却される。そのため、幅方向のエッジ近傍部分は中央部と比べて冷却能力が高くなり、鋼板の両エッジ部が低温となる温度分布となることが多い。
In hot-rolled steel sheets, the upper surface is often cooled by a laminar flow, and the lower surface is often cooled by a spray, but in general, there is a non-uniform temperature distribution in the width direction of the steel sheet, especially due to cooling by the laminar flow of the upper surface. It is said to occur.
That is, when cooling the upper surface of the steel sheet by laminar flow, a plurality of headers are provided in the traveling direction of the steel sheet so that the header longitudinal direction is orthogonal to the traveling direction of the steel sheet, and a plurality of nozzles are provided in each header in the header longitudinal direction. (In other words, the cooling water is sprayed from the nozzles all at once, but the cooling water that has reached the upper surface of the steel sheet forms a water flow in the width direction of the steel sheet. Part)), the amount of water passing through increases, and cooling is increased. For this reason, the portion near the edge in the width direction has a higher cooling capacity than the center portion, and often has a temperature distribution in which both edge portions of the steel sheet are at a low temperature.
一方、下面のスプレーによる冷却が原因で鋼板の幅方向に不均一な温度分布が生じることもある。
すなわち、仕上げ圧延後にランアウトテーブルを通板する鋼板の厚みは2〜4mm程度と薄く剛性が低いため、ランアウトテーブル上を安定して通板させるために、テーブルローラを密に配置している。例えば、多くのランアウトテーブルでは250〜300mmφ程度の径をもつテーブルローラを300〜400mmピッチで配置しているため、テーブルローラ間のスペースは狭くなっている。そのために、鋼板の下面を冷却する際に、テーブルローラ間にノズルが配置しにくいという問題がある。したがって、ランアウトテーブルでの熱延鋼板の下面冷却では、狭いスペースに設置可能で且つ冷却面積を広くする目的でスプレーノズル(冷却水をノズル噴射口から広げて噴射するノズル)をパスライン幅方向全域に亘って複数個配置することが多い。スプレーノズルを用いた冷却をスプレー冷却という。パスラインを通過する鋼板の板幅は多種存在するので、パスラインの全幅よりも狭い板幅の鋼板が通過する場合が少なくない。その場合、前記スプレー式のノズルを用いた下面冷却では、上方を鋼板が通過しない幅方向位置(幅方向端部)に配置されたスプレーノズルから噴射される冷却水は、パスラインから数100mm〜数m吹き上がったのち落下するが、一部の冷却水は鋼板の上面に落下する。この落下水も特に鋼板幅端部の過冷却の原因となっている。このような問題は、厚鋼板の制御冷却でも発生しており同様の課題を抱えている。
On the other hand, a non-uniform temperature distribution may occur in the width direction of the steel sheet due to cooling by spraying the lower surface.
That is, since the thickness of the steel plate through which the run-out table is passed after finish rolling is as thin as about 2 to 4 mm and has low rigidity, the table rollers are densely arranged in order to pass the run-out table stably. For example, in many run-out tables, table rollers having a diameter of about 250 to 300 mmφ are arranged at a pitch of 300 to 400 mm, so that the space between the table rollers is narrow. Therefore, when cooling the lower surface of a steel plate, there exists a problem that it is difficult to arrange | position a nozzle between table rollers. Therefore, when cooling the bottom surface of a hot-rolled steel sheet on the run-out table, spray nozzles (nozzles that spread and spray cooling water from nozzle nozzles) can be installed in a narrow space and widened in the pass line width direction. In many cases, a plurality of them are arranged. Cooling using a spray nozzle is called spray cooling. Since there are various plate widths of the steel plate passing through the pass line, there are many cases where a steel plate having a plate width narrower than the full width of the pass line passes. In that case, in the lower surface cooling using the spray type nozzle, the cooling water sprayed from the spray nozzle arranged at the width direction position (width direction end) where the steel plate does not pass above is several hundred mm from the pass line. After a few m blows up, it falls, but a part of the cooling water falls on the upper surface of the steel plate. This falling water also causes overcooling particularly at the end of the steel plate. Such a problem also occurs in the controlled cooling of thick steel plates and has the same problem.
このような熱鋼板の幅端部の過冷却を防止するために、今まで様々な提案がなされてきた。
例えば、特許文献1には、上面ノズルについて、鋼板幅端部に落下する冷却水量を鋼板幅中央部と比べて少なく調整するための樋をノズル下方に設ける手法が記載されている。本手法は、この特許文献1以外にも複数開示されており、鋼板幅端部に冷却水が落下しないように、遮蔽板を設ける手法も応用として提案されている。また、本手法は鋼板の上面だけでは無く、鋼板の下面に対しても適用される例がある。
Various proposals have been made so far to prevent overcooling of the width end of the hot steel sheet.
For example,
また、特許文献2には、鋼板上面のラミナーフロー冷却において、鋼板幅端部を選択的に冷却するヘッダと、鋼板幅中央部を選択的に冷却するヘッダに機能分割し、それぞれのヘッダからの注水をON−OFF制御することにより、鋼板幅方向に流量分布をつけて鋼板の幅方向の温度分布を制御する技術が開示されている。また、類似技術として、幅方向に取り付けるノズルの口径を幅方向で順次変化させ、幅方向の冷却水の流量を調整する手法もある。また、本手法は鋼板の上面だけではなく、鋼板の下面に対しても適用される例がある。
Further, in
しかしながら、前述した特許文献1、2に記載の手法は、何れも熱延鋼板の上面には有効な手段であるが、熱延鋼板の下面の冷却に対しては実用上十分なものではない。
まず、特許文献1等に記載されているような、樋や遮蔽板などにより鋼板幅端部の冷却水量を調整する手法は、主に鋼板上面側の冷却を対象にしており、テーブルローラおよび水切りロールの間隔が広い場合のノズル配置について記載されている。遮蔽板の駆動機構としては、ワイヤーやスクリューなどを使うが、特に厚鋼板のように板幅が5000mmを超えるラインの場合、最小板幅(1500mm〜2000mm)と最大板幅(4000〜5500mm)と差が大きく、遮蔽板の駆動距離も片側1000〜2000mmと長い距離を駆動させるため大規模になる。また、鋼板下面側ではノズルから噴射した冷却水が鋼板に衝突した後に落下してくるため、スクリューやワイヤーなどの駆動機構が被水してしまい、錆などを起因とした故障が非常に多い。そのため、下面の遮蔽物によるマスキング装置は、実態として安定的に稼動していなかった。
However, although the methods described in
First, as described in
また、特許文献2に記載されているような、幅方向でノズルを分割する手法では、ヘッダへの給水配管を複数持たなければならないが、通常ランアウトテーブルは冷却後の排水を考えて、テーブルローラ下にスルースを設け、その上にテーブルローラを載せており、配管を通すスペースを確保するために、大規模な土木工事が必要であって、ライン建設時には対応可能であるが、設備改造する場合には採用困難である。また、幅方向の分割数を増やすほど配管も多くなり、大きな設備コストが掛かり、こちらも実質運用ができていない。
Moreover, in the method of dividing the nozzle in the width direction as described in
以上から、特許文献1、2には、鋼板下面の冷却にスプレー冷却を採用した場合に生じる問題である、ノズル上方に鋼板がない幅方向端部に配置されたノズルから噴射される冷却水が下方から吹き上がって鋼板上面に落下し、鋼板幅端部が過冷却されるという問題を防止する手段としては、実用化可能な技術ではない。
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、熱鋼板の製造ラインにおいて、鋼板下面側の冷却に、特にスプレーノズルなどのように広がって噴射され、1本のノズルである程度広い面積を冷却することができるノズルを用いる場合に、そのノズルからの冷却水が熱鋼板の上面に落下して、幅端部が過冷却されることを的確に防止して、熱鋼板を幅方向に均一な温度で冷却することを可能とし、且つ簡単な機構として安価で安定的に動作可能な熱鋼板の下面冷却装置を提供することを目的とするものである。
From the above, in
The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a hot steel plate production line, it is sprayed to spread on the lower surface side of the steel plate, particularly like a spray nozzle, to some extent with a single nozzle. When using a nozzle that can cool a large area, it is possible to prevent the cooling water from the nozzle from dropping on the upper surface of the hot steel plate and overcooling the width end, and the hot steel plate It is an object of the present invention to provide a lower surface cooling device for a hot-steel plate that can be cooled at a uniform temperature in the direction and that can operate stably at a low cost as a simple mechanism.
上記課題を解決するためになされた本発明は以下のとおりである。
[1]
熱鋼板のパスライン下に、鋼板下面をスプレー冷却する冷却用ノズルをパスライン幅方向に1列に並べ、この列をパスライン長手方向に複数配置してなる熱鋼板の下面冷却装置において、パスライン幅方向外向けに流体を噴射し、該噴射した流体である遮断水を前記冷却用ノズル噴射口から10〜50mm上方の位置で前記冷却用ノズルからの冷却水に衝突させて該冷却水の主方向を、鋼板進路正面における水平から斜め上方へ45度以下の曲がり角度θで曲げることにより、前記冷却用ノズルからの冷却水を遮断する、遮断用ノズルを設置したことを特徴とする熱鋼板の下面冷却装置。
[2]
前記遮断用ノズルは、前記冷却用ノズルに対し、1個対1個対応による遮断では次式 (1)を満たし、1個対複数個対応による遮断では次式(2)を満たすことを特徴とする上記[1]に記載の熱鋼板の下面冷却装置。
The present invention made to solve the above problems is as follows.
[1]
A thermal steel plate lower surface cooling device in which cooling nozzles for spray cooling the lower surface of the steel plate are arranged in a row in the pass line width direction and a plurality of the rows are arranged in the longitudinal direction of the pass line under the pass line of the hot steel plate. A fluid is jetted outward in the line width direction, and the shut-off water, which is the jetted fluid, is caused to collide with the cooling water from the cooling nozzle at a
[2]
The blocking nozzle satisfies the following equation (1) when blocking one to one with respect to the cooling nozzle, and satisfies the following equation (2) when blocking one to many. The apparatus for cooling the lower surface of a hot-steel plate according to [1] above.
ρWQWPW 0.5 ≦ρSQSPS 0.5 ‥‥(1)
ΣρWQWPW 0.5 ≦ρSQSPS 0.5 ‥‥(2)
ρ:流体の密度、Q:流体の噴射流量、P:流体の噴射圧力、Σ:遮断用ノズル1個に対応させる複数個の冷却用ノズルについての合計
添字W:冷却用ノズルからの噴射流体である冷却水、添字S:遮断用ノズルからの噴射流体である遮断水
[3]
前記遮断用ノズルは、冷却用ノズルの各列内の個々同士間の一部又は全部に1個ずつ配置されたことを特徴とする上記[1]又は[2]に記載の熱鋼板の下面冷却装置。
[4]
前記遮断用ノズルを個別に開閉するオンオフ弁を設けたことを特徴とする上記[1]〜[3]の何れかに記載の熱鋼板の下面冷却装置。
[5]
前記遮断用ノズルは、広がり角度30゜以下のフラットスプレーノズルであることを特徴とする上記[1]〜[4]の何れかに記載の熱鋼板の下面冷却装置。
ρ W Q W P W 0.5 ≦ ρ S Q S P S 0.5 ‥‥ (1)
Σρ W Q W P W 0.5 ≦ ρ S Q S P S 0.5 (2)
ρ: fluid density, Q: fluid ejection flow rate, P: fluid ejection pressure, Σ: total subscript for a plurality of cooling nozzles corresponding to one shutoff nozzle W: fluid ejected from the cooling nozzle Some cooling water, subscript S: shut-off water that is a jet fluid from the shut-off nozzle
[3]
The shut-off nozzles are arranged one by one in part or all between the individual nozzles in each row of cooling nozzles, and the lower surface cooling of the hot steel sheet according to the above [1] or [2] apparatus.
[Four]
The apparatus for cooling a lower surface of a hot-steel plate according to any one of [1] to [3], wherein an on / off valve for individually opening and closing the blocking nozzle is provided.
[Five]
The apparatus for cooling a lower surface of a hot-steel plate according to any one of [1] to [4], wherein the blocking nozzle is a flat spray nozzle having a spread angle of 30 ° or less.
本発明においては、熱鋼板の下面側の冷却にスプレーノズルのように広がって冷却水を噴射するノズルを用いる場合に、そのノズルからの冷却水が吹き上がって熱延鋼板の上面に落下して、熱鋼板の幅端部が過冷却されることが的確に防止される。この結果、熱鋼板を幅方向に均一な温度で冷却することが可能となり、高強度鋼板を機械特性のバラツキなく製造することができる。 In the present invention, when a nozzle that spreads like a spray nozzle and sprays cooling water is used for cooling the lower surface side of the hot steel plate, the cooling water from that nozzle blows up and falls onto the upper surface of the hot rolled steel plate. Further, it is possible to accurately prevent the width end portion of the hot steel plate from being overcooled. As a result, the hot steel plate can be cooled at a uniform temperature in the width direction, and a high-strength steel plate can be produced without variations in mechanical properties.
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明は、熱鋼板製造ラインにおいて、熱鋼板の下面側をスプレー冷却する場合に、そのスプレー冷却に用いるノズルからの冷却水が熱延鋼板の上面に落下して、熱鋼板の幅端部が過冷却されるのを防止することによって、冷却後の板幅方向温度分布が均一となるように、冷却しようとするものである。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the hot steel sheet production line, when the lower surface side of the hot steel sheet is spray-cooled, the cooling water from the nozzle used for spray cooling falls on the upper surface of the hot-rolled steel sheet, and the width end of the hot steel sheet is By preventing overcooling, cooling is performed so that the temperature distribution in the plate width direction after cooling becomes uniform.
従って本発明では、熱鋼板のパスライン下に、鋼板下面をスプレー冷却する冷却用ノズルをパスライン幅方向に1列に並べ、この列をパスライン長手方向に複数配置してなる熱鋼板の下面冷却装置を前提とする。この前提自体は従来と同じである。従来例を図10〜図12に示す。
図10〜図12に示されるように、熱鋼板のパスラインは、ランアウトテーブルをなすテーブルローラ4による鋼板(例えば熱延鋼板)10の搬送ラインである。パスライン下には、鋼板下面をスプレー冷却する冷却用ノズル2をパスライン幅方向に1列に並べ、この列をパスライン長手方向に複数配置してなる熱鋼板の下面冷却装置が設けられている。冷却用ノズル2としては、冷却水3をノズル噴射口から扇形に広げて噴射するフラットスプレーノズルが好適であり、多用される。
Therefore, in the present invention, below the pass line of the hot steel plate, the cooling nozzle for spray cooling the lower surface of the steel plate is arranged in one row in the pass line width direction, and the lower surface of the hot steel plate formed by arranging a plurality of these rows in the pass line longitudinal direction. A cooling device is assumed. This premise itself is the same as before. Conventional examples are shown in FIGS.
As shown in FIGS. 10 to 12, the hot steel plate pass line is a conveyance line of a steel plate (for example, hot-rolled steel plate) 10 by a
冷却用ノズル2は、冷却水供給元管であるヘッダ1に、ヘッダ長手方向に複数個の冷却水噴射ノズル2が所定のピッチ(例えば100mmピッチ)で1列に並ぶ配置形態で、取り付けてある。ヘッダ1は、ヘッダ長手方向がパスライン幅方向に平行で且つノズル取り付け部が上側となる格好で、テーブルローラ4,4間に設置されている。
これらの冷却用ノズル2からパスライン幅方向に広がって噴射される冷却水3により、冷却用ノズル2の直上だけでなく、隣接する冷却用ノズル2同士間においても鋼板10下面の冷却がなされる。なお、熱延鋼板のランアウトテーブルの場合、250〜300mmφ程度の径をもつテーブルローラ4を300〜400mmピッチで配置しているため、スペースの観点からヘッダ1はテーブルローラ4,4間に1本だけ設置されている。
The cooling
The cooling
この状態で冷却用ノズル2から冷却水3を噴射すると、図10に示すように、鋼板10の直下から噴射される冷却水3は、鋼板10に衝突して下方に落下するが、鋼板10の外側から噴射される冷却水3は、広がって噴射されるため、その一部が鋼板10幅の外側を通過後鋼板10幅の内側に入って、鋼板10上面に落下する。この鋼板10上面に落下する落下水9が鋼板10の幅端部における過冷却を誘発する。
When the cooling
そこで、本発明では上記前提において、図1に示すように、パスライン(以下、冷却ラインともいう)幅方向外向けに流体を噴射し、該噴射した流体で冷却用ノズル2からの冷却水3を遮断する、遮断用ノズル21を設置した。
これにより、冷却用ノズル2から噴射された冷却水3に、遮断用ノズル21より噴射された遮断水22を衝突させ、冷却水3の噴射方向を変えて、鋼板10上に落下しないようにすること、即ち冷却水3を遮断することが可能である。
Accordingly, in the present invention, based on the above premise, as shown in FIG. 1, a fluid is ejected outward in the width direction of a pass line (hereinafter also referred to as a cooling line), and the
Thereby, the cooling
遮断用ノズル21は、冷却用ノズル2の各列内の個々同士間の一部又は全部に1個ずつ配置することが好ましい。尚、図1では、遮断用ノズル21を鋼板10幅両端通過位置の冷却用ノズル2,2間(計2箇所)にそれぞれ1個ずつ配置した場合の例を示した。
図2は、遮断用ノズル21を冷却用ノズル2の各列内の個々同士間の全部に1個ずつ配置した例を示す。尚、この例では冷却ライン全幅の左半分のみ図示したが、右半分は図2の左右反転図になる。各遮断用ノズル21にはオンオフ弁23が取り付けられており、それぞれ個別に開閉が可能になっている。図2(a)のように、幅が広い鋼板を冷却するときは、オンオフ弁23を全て閉とすることにより、冷却用ノズル2から噴射した冷却水3は、鋼板10下面に衝突して冷却がなされる。
The blocking
FIG. 2 shows an example in which one
図2(b)のように幅の狭い鋼板10を冷却するときは、鋼板10の板幅外の遮断用ノズル21のオンオフ弁23を開として噴射させた遮断水22でもって、同板幅外の冷却用ノズル2からの冷却水3の噴射方向を冷却ライン幅方向外側へ変向させることで、鋼板10上面へ落下することを回避する。
ここで、冷却水3の噴射方向を変えるために必要な遮断用ノズル21の条件について検討し、以下に述べるように、前記必要な条件が冷却水3と遮断水22との噴流力のバランスで良く整理できることが分った。
When cooling the
Here, the condition of the blocking
流体の噴流力Fは、以下の式(3)で表すことができる。
F=ρQV ・・・(3)
ρ:流体の密度[kg/m3]
Q:流体の噴射流量[m3/s]
V:流体の速度[m/s]
F:流体の噴流力[N]
式(1)より、冷却水の噴流力よりも遮断水の噴流力を大きくしておけば、冷却水の軌道は曲がっていく。
The jet force F of the fluid can be expressed by the following equation (3).
F = ρQV (3)
ρ: fluid density [kg / m 3 ]
Q: Fluid flow rate [m 3 / s]
V: Fluid velocity [m / s]
F: Fluid jet force [N]
From equation (1), the cooling water trajectory will bend if the cutoff water jet force is made larger than the cooling water jet force.
また、流体の速度Vは同流体の圧力Pに比例し、V∝(P)0.5となるから、この関係を用い、比例定数を1と仮定して、前記式(3)を変換すると次式(4)が得られる。
F=ρQP0.5 ‥‥(4)
そこで、図5に示す実験装置を用い、冷却水3と遮断水22相互の噴流力の関係について調査した。
Also, since the fluid velocity V is proportional to the pressure P of the fluid and becomes V∝ (P) 0.5 , using this relationship, assuming that the proportionality constant is 1, converting the above equation (3) The following equation (4) is obtained.
F = ρQP 0.5 (4)
Therefore, the relationship between the jet force between the cooling
この実験装置では、鋼板10の進路幅方向に延設した1本のヘッダ1に、冷却水ノズル2として、冷却水3を広がり角度75度の扇形に広げて噴射するフラットスプレーノズルを複数個、所定の間隔でヘッダ長手方向に並べて取り付けた。このとき、各ノズルは、その噴射の主方向(広がり幅中心における噴射方向)が垂直上向きで、かつ、水平面内における噴射の広がり幅方向が鋼板進行方向に対し角度45度だけ傾くように配置した。
In this experimental apparatus, a plurality of flat spray nozzles for spreading and injecting the cooling
一方、遮断用ノズル21として、遮断水22を広がり角度25度の扇形に広げて噴射するフラットスプレーノズルを、複数ある冷却用ノズル2,2間のうちの一部に1個ずつ、各個の噴射の広がり幅方向が冷却用ノズル2噴射口直上位置の水平面内に位置し、且つ噴射の主方向が鋼板10の幅方向の中央から端へ向かう方向となるように、複数個配置した。
On the other hand, as the blocking
上記実験装置を用い、冷却用ノズル2直上で冷却水3に遮断水22を衝突させ、その際、これらの噴射流量及び噴射圧力介して種々変えた水準の噴流力について、衝突後の冷却水3の噴射方向を調査し、遮断可否を判断した。
上記遮断可否の判断については、冷却水3の噴射の主方向が、遮断水22との衝突後、図7に示す鋼板進路正面における水平から斜め上方への曲がり角度θで曲がるが、θ≦45度の範囲では落下水9が遮断用ノズル21側に来ないこと、即ち鋼板10上面への冷却水3の落下はないことが分ったため、θ≦45度となる遮断水対冷却水の噴流力範囲を遮断可能範囲とした。
Using the above experimental apparatus, the
Regarding the determination of whether or not to shut off, the main direction of the injection of the cooling
上記実験の結果を図6に示す。同図は、式(4)で計算した冷却水3の噴流力FW=ρWQWPW 0.5と式(4)で計算した遮断水22の噴流力FS=ρSQSPS 0.5との対応関係図中に、θ=45度となる両者の関係を記入したものであり、同図より、両者の噴流力を用いてデータを整理したことで、θ=45度となる両者の関係が、FS=FWなる直線でよく表され、FS≧FWなる範囲、即ち前記式(1)を満たす範囲が遮断可能範囲となっている。尚ここで、添字Wは冷却水、添字Sは遮断水を意味する。
The result of the experiment is shown in FIG. The figure shows the jet force F W = ρ W Q W P W 0.5 calculated by the equation (4) and the jet force F S = ρ S Q S of the
また、図8に示すように、複数個の冷却用ノズル2に対して(本例では3個)、1個の遮断用ノズル21で遮断することも可能である。この場合は、前記式(2)で示したとおり、複数個の冷却用ノズルからの冷却水の合計噴流力:ΣρWQWPW 0.5に対し、対応する1個の遮断用ノズル21からの遮断水22の噴流力:ρSQSPS 0.5を同等か又は大きくしておけばよいのである。
In addition, as shown in FIG. 8, it is possible to block a plurality of cooling nozzles 2 (three in this example) with one blocking
遮断用ノズル21の配置は、図2では、冷却ライン幅方向の各列内の冷却用ノズル2の個々間に1個ずつとし、個々の遮断用ノズル21にオンオフ弁23を設け、通過板幅よりも外側に位置する冷却用ノズル2からの冷却水3をそれぞれ、板幅中央側隣りの遮断用ノズル21のオンオフ弁23を開とすることで噴射させた遮断水22で遮断する例を示したが、これに限定されない。
In FIG. 2, the blocking
例えば図3のように、遮断用ノズル21の配置は図2の例と同様とするが、遮断水22の噴射に関与させるのは、通過板幅範囲内にあって且つ通過板幅端に最も近い位置の遮断用ノズル21のみとしてもかまわない。この場合、通過板幅が広いほど遮断対象の冷却用ノズル本数は少なくなるため、通過板幅の増側(或いは減側)への変更に応じて、式(2)の成立範囲内で遮断水の噴射圧力や噴射流量を減側(或いは増側)へ調整してもよい。
For example, as shown in FIG. 3, the arrangement of the blocking
又、例えば図4のように、遮断用ノズル21の配置は、冷却ライン幅方向の各列内の冷却用ノズル2の個々間に1個ずつの部分と前記冷却ノズル2の2個一組の各組間に1個ずつの部分とが混在する配置としてもよい。この配置形態は、通過板幅の1ピッチ分の変更により、鋼板下面に向かう冷却水3を出す冷却用ノズル2の列内個数が2個増減する場合に、この2個1組の各組をそれぞれ1個の遮断用ノズル21にて遮断しうる形態であり、図2、図3の例と比べて遮断用ノズル設置本数が少なくて済む分、設備費を節減できて有利である。
Further, as shown in FIG. 4, for example, the arrangement of the blocking
尚、上述の実施形態では、遮断用ノズルとしてフラットスプレーノズルを採用した例を示したが、用途によってはラウンドジェットノズルのように円柱状に直進する噴流を形成させるノズルを採用してもかまわない。
遮断用ノズルからの遮断水の噴流力を高めて効率よく冷却水を遮断させる観点から、冷却水との衝突位置における遮断水の広がり幅は、同位置における冷却水のそれと比べてほぼ同等若しくはやや広め(例えば冷却水広がり幅の100〜150%程度)とするのが好ましい。冷却用ノズルとしてフラットスプレーノズルを採用した場合、冷却水は噴射直後に扇形に広がるから、遮断水を冷却水に衝突させる位置は冷却用ノズルの直上位置(例えば冷却用ノズル噴射口から10〜50mm程度上方の位置)とするのが、狭いエリアで遮断処理ができるため好ましい。
In the above-described embodiment, an example in which a flat spray nozzle is employed as the blocking nozzle has been described. However, a nozzle that forms a straight jet flow like a round jet nozzle may be employed depending on the application. .
From the viewpoint of efficiently shutting down the cooling water by increasing the jet force of the shutoff water from the shutoff nozzle, the spread width of the shutoff water at the position where it collides with the cooling water is almost equal to or slightly equal to that of the cooling water at the same position. It is preferable to make it wide (for example, about 100 to 150% of the cooling water spreading width). When a flat spray nozzle is used as the cooling nozzle, the cooling water spreads in a fan shape immediately after jetting, so the position where the blocking water collides with the cooling water is the position directly above the cooling nozzle (for example, 10-50 mm from the cooling nozzle jet port). It is preferable to set the position approximately upward) because the blocking process can be performed in a narrow area.
又、遮断用ノズルとしては、ラウンドジェットノズルよりも広がり幅を大きくとれるフラットスプレーノズルを用いるのが好ましく、このときその扇形噴流の広がり角度は30度以下とすると、十分高い噴流力で冷却水に衝突させることができ、遮断効率が高くなって好ましい。 As the blocking nozzle, it is preferable to use a flat spray nozzle that is wider than the round jet nozzle. In this case, if the fan-shaped jet has a spreading angle of 30 degrees or less, it can be used for cooling water with a sufficiently high jet force. It can be made to collide, and the interruption | blocking efficiency becomes high and is preferable.
本発明の実施例について説明する。
図9は、本実施例において用いた熱鋼板製造ラインである熱延鋼板製造ラインのレイアウトを示したものである。この熱延鋼板製造ラインでは、220mm厚みのスラブが加熱炉60により約1200℃まで加熱された後、粗圧延機群61により35mm厚みまで圧延され、仕上げ圧延機群62により3.2mmまで圧延される。該圧延されてなる鋼板10は、引き続き、ランアウトテーブル63に設けられたランアウト冷却装置51で所定の温度まで冷却された後、コイラー64で巻き取られる。ランアウトテーブル63の通板可能板幅は最大2000mm、最小600mmである。
Examples of the present invention will be described.
FIG. 9 shows a layout of a hot-rolled steel sheet production line that is a hot-steel sheet production line used in this example. In this hot-rolled steel sheet production line, a slab having a thickness of 220 mm is heated to about 1200 ° C. by a
本実施例では、板幅700mm、1200mmの鋼板を通板させた。
ランアウト冷却装置51は、鋼板上面の冷却をヘアピンラミナー型の上面冷却装置71によって行い、鋼板下面の冷却をスプレー型の下面冷却装置75によって行う。ここで、上面冷却装置71は下面冷却装置75と対で設置され、双方とも、非通板時に噴射した冷却水の落下先が、設置領域内のテーブルローラ上となるように構成されている。又、ランアウト冷却装置51での冷却可能最大板幅は、通板可能最大板幅2000mmをカバーできるようにしてある。ランアウト冷却装置51での冷却前後の鋼板の温度分布は、放射温度計65により測定することができる。
In this example, a steel plate having a plate width of 700 mm and 1200 mm was passed.
The run-out
下面冷却装置75では、冷却用ノズル2としてフラットスプレーノズルを、図10〜図12の設置形態で配置して使用する。ノズル仕様、幾何学的配置条件等を以下に示す。
・テーブルローラ径:280mm、テーブルローラピッチ:350mm
・噴射流体:水
・広がり角度:75度
・噴射流量:80L/min/個
・噴射圧力:0.1MPa
・・・冷却水噴流力:18.64N/個
・ノズル噴射口と鋼板下面間の距離:150mm
・列内ノズル並びのピッチ:150mm
・テーブルローラ間水量密度:3000L/min/mm2
本発明例では、下面冷却装置75に、図2、図3の何れかと同じ実施形態で、遮断用ノズル21を追加設置し、これを用いて通過鋼板の板幅外に位置する冷却用ノズル2からの冷却水3を遮断しつつ、冷却用ノズル2で下面冷却を行った。ここでの遮断処理においては、遮断用ノズル21として広がり角度25度のフラットスプレーノズルを用い、噴射流体は水、噴射圧力は2MPaとし、噴射流量を変えることで遮断水22の噴流力を表1に示す種々の水準に設定した。遮断水22と冷却水3との衝突位置は、冷却用ノズル噴射口から30mm上方の位置とした。
In the lower
・ Table roller diameter: 280 mm, table roller pitch: 350 mm
・ Injection fluid: water ・ Spreading angle: 75 degrees ・ Injection flow rate: 80 L / min / piece ・ Injection pressure: 0.1 MPa
... Cooling water jet force: 18.64N / piece ・ Distance between nozzle nozzle and underside of steel plate: 150mm
・ Pitch of nozzles in line: 150mm
・ Water density between table rollers: 3000 L / min / mm 2
In the example of the present invention, the cooling
一方、比較例では、下面冷却装置75への遮断用ノズル21の追加設置はせず、従来と同様の下面冷却を行った。
冷却後の鋼板10上面の板幅方向温度分布を、ランナウト冷却装置51の出側の放射温度計65で測定し、該測定データから求めた板幅方向の温度偏差に基づき下面冷却の評価を行った。材質の許容上、板幅方向の温度偏差は15℃以下とする必要があり、好ましくは10℃以下である。
On the other hand, in the comparative example, the blocking
The temperature distribution in the plate width direction of the upper surface of the
前記板幅方向の温度偏差及び下面冷却の評価結果を表1に示す。表1において、温度偏差ΔT1は、冷却後の鋼板の板幅方向における、「中央部位の温度−板幅端から20mm離れた板内部位の温度」である。温度偏差ΔT1が15℃以下であれば良好(○)、15℃超えであれば不良(×)と評価した。
表1より、本発明例は何れもΔT1が15℃以下であり、良好な下面冷却ができたことが分る。又、本発明例の中でも、式(1)或いは式(2)を満たすものは何れもΔT1が10℃以下であり、更に良好な下面冷却ができたことが分る。このように本発明例では板幅端部の過冷却が効果的に抑制でき、冷却後の鋼板の何れにおいても所定の材質が得られた。
Table 1 shows the evaluation results of the temperature deviation in the plate width direction and the lower surface cooling. In Table 1, the temperature deviation ΔT1 is “the temperature of the central portion—the temperature of the portion in the
From Table 1, it can be seen that ΔT1 is 15 ° C. or less in all of the examples of the present invention, and that the bottom surface can be cooled satisfactorily. Of the examples of the present invention, those satisfying the formula (1) or the formula (2) all have ΔT1 of 10 ° C. or less, and it can be seen that the lower surface cooling can be performed more satisfactorily. Thus, in the example of this invention, the supercooling of the edge part of a board width could be suppressed effectively, and the predetermined material was obtained also in any of the steel plate after cooling.
これに対し、比較例は何れもΔT1が15℃超であり、下面冷却評価は不良である。比較例1と比較例2とでは、通過板幅の狭い比較例1の方が板幅外から板上面側への落下水量が多くなり、板幅端部過冷却の程度が大きい。このように比較例では板幅端部の過冷却を抑制できず、冷却後の鋼板において所定の材質を得ることができなかった。 On the other hand, in all the comparative examples, ΔT1 exceeds 15 ° C., and the lower surface cooling evaluation is poor. In Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the amount of water falling from the outside of the plate width to the top surface of the plate is larger in Comparative Example 1 having a narrow passage plate width, and the degree of supercooling at the plate width end portion is large. Thus, in the comparative example, it was not possible to suppress overcooling at the end of the plate width, and a predetermined material could not be obtained in the cooled steel plate.
1 ヘッダ
2 冷却用ノズル
3 冷却水
4 テーブルローラ
9 落下水
10 鋼板(熱延鋼板)
21 遮断用ノズル
22 遮断水
23 オンオフ弁
25 冷却水と遮断水との集合流
51 ランアウト冷却装置
60 加熱炉
61 粗圧延機群
62 仕上げ圧延機群
63 ランアウトテーブル
64 コイラー
65 放射温度計
71 上面冷却装置
75 下面冷却装置
DESCRIPTION OF
21 Nozzle for blocking
22 Shut-
25 Collective flow of cooling water and shut-off
Claims (5)
ρWQWPW 0.5 ≦ρSQSPS 0.5 ‥‥(1)
ΣρWQWPW 0.5 ≦ρSQSPS 0.5 ‥‥(2)
ρ:流体の密度、Q:流体の噴射流量、P:流体の噴射圧力、Σ:遮断用ノズル1個に対応させる複数個の冷却用ノズルについての合計
添字W:冷却用ノズルからの噴射流体である冷却水、添字S:遮断用ノズルからの噴射流体である遮断水 The blocking nozzle satisfies the following equation (1) when blocking one to one with respect to the cooling nozzle, and satisfies the following equation (2) when blocking one to many. The lower surface cooling device for a hot-steel plate according to claim 1.
ρ W Q W P W 0.5 ≦ ρ S Q S P S 0.5 ‥‥ (1)
Σρ W Q W P W 0.5 ≦ ρ S Q S P S 0.5 (2)
ρ: fluid density, Q: fluid ejection flow rate, P: fluid ejection pressure, Σ: total subscript for a plurality of cooling nozzles corresponding to one shutoff nozzle W: fluid ejected from the cooling nozzle A certain cooling water, subscript S: shut-off water which is a jet fluid from the shut-off nozzle
The apparatus for cooling a lower surface of a hot steel sheet according to any one of claims 1 to 4, wherein the blocking nozzle is a flat spray nozzle having a spread angle of 30 ° or less.
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