JP5891857B2 - 鋼帯の製造装置および鋼帯の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、連続焼鈍工程における焼鈍後の冷却を、水冷却以外の方法によって行う条件と水冷却による焼入れを行う条件とで切り替える鋼帯の製造装置および鋼帯の製造方法に関する。

鋼帯の連続焼鈍工程において、処理される鋼帯（鋼板）に必要とされる機械的特性を付与するためには、加熱および冷却といった熱処理条件の制御が重要である。一方、連続焼鈍工程において高張力鋼帯を製造する場合、鋼帯高強度化の観点から、加熱された鋼帯を急速に冷却する処理が必要であるとともに、プレス成形性の観点からも、冷却された鋼帯を再度加熱する処理（焼戻し処理）が必要になる。

また近年、高張力鋼帯の需要が増大してきており、高張力鋼帯の製造に不可欠な急速冷却技術の重要性が増している。この急速冷却の方法としては、水焼き入れ法、ロール冷却法、気水混合（ミスト）冷却法、およびガスジェット冷却法等がある。そして、これらの方法から、鋼帯において必要な材質が得られるように所定の方法が適宜選択される。

高張力鋼板の製造においては、これらの方法のうち、最も冷却速度が速く、強度を高めるための合金元素の添加を少なくできることから、冷却水中に鋼帯を浸漬させる水焼き入れ法が適している。水焼き入れ法としては、加熱された鋼帯を水中に浸漬させるとともに水中に設けられたクエンチノズルから冷却水を鋼帯に噴射して急冷を行う方法が、一般に採用される。急冷された鋼帯は、押し付けられたゴムロールによって水切りされて、乾燥工程を経て再度加熱される。

また、特許文献１には、連続焼鈍工程における水冷却方法として、水噴射ノズルを用いる方法が提案されている。

特開昭５８−９１１３０号公報

しかしながら、水冷を行う水噴射ノズルを備えた冷却装置を用いて、水焼き入れ法以外の冷却方法から水焼き入れ法を採用した冷却方法に切り替える際、水噴射ノズルは、鋼帯からの輻射や雰囲気からの伝熱によって２００℃以上の高温になっている。この状態で水噴射ノズル内に冷却水を通水すると、水噴射ノズルが急激に冷却されることから水噴射ノズルに温度の不均一が生じ、熱歪によって水噴射ノズルが変形してしまう。

水噴射ノズルが変形すると、鋼帯に対する所定の冷却能力を得られなくなり、冷却能力の不足や不均一が生じ、冷却される鋼帯の品質がばらついてしまう。そこで、水焼き入れ法以外の冷却方法によって鋼板を製造する際に、水噴射ノズルを冷却装置から取り外す必要がある。そのため冷却方法の切り替えは、非常に時間を要する作業になり、鋼板の生産性を阻害する要因になっていた。

また、特許文献１に記載の技術においても、ガス冷却などの冷却水を用いない他の冷却に切り替える時の対策がされておらず、やはり、水冷却を行わない時には水噴射ノズルを取り外す必要があった。

一方、冷却装置から水噴射ノズルを取り外すことなく常設すると、水焼き入れ法を採用した水焼き入れ条件から、高温の鋼帯が水噴射ノズルの近傍を通過する鋼帯高温条件に切り替える際に、水噴射ノズルが熱歪によって変形する。このように変形した水噴射ノズルを用いて水冷却を行うと、冷却能力が変化し、鋼帯を安定して製造することが困難になる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、液体を用いた焼入れを行っていない間も、液体噴射手段の変形を抑制して、液体噴射手段を製造装置内に常設させることができ、液体を用いた焼入れ法からその他の方法に切り替える際に、液体噴射手段を取り外す作業を省略して、条件の切り替えに要する時間を大幅に短縮し、鋼帯の製造を効率よく行うことができる鋼帯の製造装置および鋼帯の製造方法を提供することにある。

上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明に係る鋼帯の製造装置は、鋼帯の一面および他面に対してそれぞれ液体を噴射可能に構成され、鋼帯に対して液体を噴射することにより鋼帯を冷却可能に構成された少なくとも一対の液体噴射手段と、少なくとも一対の液体噴射手段におけるぞれぞれの液体噴射手段の鋼帯の通過側に、それぞれ設けられた一対の反射手段と、液体噴射手段を冷却する冷却用気体を一対の液体噴射手段に供給可能に構成された冷却用気体供給手段と、冷却用気体供給手段からそれぞれの液体噴射手段への冷却用気体の供給を制御可能に構成されているとともに、一対の液体噴射手段による液体の鋼帯への噴射を停止可能に構成された制御手段と、を備え、反射手段は、液体噴射手段による液体噴射を行わない場合に鋼帯の通過側に位置し、液体噴射手段による液体噴射を行う場合に液体噴射を妨げない位置に移動可能に構成されていることを特徴とする。

また、本発明に係る鋼帯の製造装置は、鋼帯の一面および他面に対してそれぞれ液体を噴射可能に構成され、鋼帯に対して液体を噴射することにより鋼帯を冷却可能に構成された少なくとも一対の液体噴射手段と、少なくとも一対の液体噴射手段におけるぞれぞれの液体噴射手段の鋼帯の通過側に、それぞれ鋼帯と５０ｍｍ以上の距離を隔てて設けられた一対の反射手段と、液体噴射手段を冷却する冷却用気体を一対の液体噴射手段に供給可能に構成された冷却用気体供給手段と、冷却用気体供給手段からそれぞれの液体噴射手段に供給する冷却用気体の温度を９０℃以下に制御しつつ、それぞれの液体噴射手段の噴射口における冷却用気体の流速を１５ｍ／ｓ以上に制御可能に構成されているとともに、一対の液体噴射手段による液体の鋼帯への噴射を停止可能に構成された制御手段と、を備え、反射手段は、液体噴射手段による液体噴射を行わない場合に鋼帯の通過側に位置し、液体噴射手段による液体噴射を行う場合に液体噴射を妨げない位置に移動可能に構成されていることを特徴とする。

本発明に係る鋼帯の製造装置は、上記の発明において、制御手段が、少なくとも一対の液体噴射手段に冷却用気体を供給する時間を３分以上に制御するように構成されていることを特徴とする。

本発明に係る鋼帯の製造方法は、鋼帯の一面および他面に対してそれぞれ液体を噴射することにより鋼帯を冷却する鋼帯冷却ステップと、鋼帯に対して液体を噴射しない鋼帯高温ステップとを切り替えるステップと、鋼帯高温ステップから鋼帯冷却ステップに切り替えるステップと、鋼帯高温ステップにおいて、鋼帯の一面および他面に対して所定の間隔を隔てて少なくとも一対の反射手段を配置させ、鋼帯高温ステップから鋼帯冷却ステップに切り替える時に、液体を噴射する少なくとも一対の液体噴射手段に、冷却用気体を供給する冷却用気体供給ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明に係る鋼帯の製造方法は、鋼帯の一面および他面に対してそれぞれ液体を噴射することにより鋼帯を冷却する鋼帯冷却ステップと、鋼帯に対して液体を噴射しない鋼帯高温ステップとを切り替えるステップと、鋼帯高温ステップから鋼帯冷却ステップに切り替えるステップと、を含み、鋼帯高温ステップでは、鋼帯の一面および他面に対してそれぞれ、５０ｍｍ以上の間隔を隔てて少なくとも一対の反射手段を配置させ、鋼帯高温ステップから鋼帯冷却ステップに切り替える時に、液体を噴射する少なくとも一対の液体噴射手段に、９０℃以下の温度の冷却用気体を、一対の液体噴射手段における噴射口での流速が１５ｍ／ｓ以上になるように供給する冷却用気体供給ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明に係る鋼帯の製造方法は、上記の発明において、鋼帯高温ステップから鋼帯冷却ステップに切り替えた時点から、冷却用気体を液体噴射手段に供給する時間を３分以上とすることを特徴とする。

本発明に係る鋼帯の製造装置および鋼帯の製造方法によれば、液体を用いた焼入れを行っていない間も、液体噴射手段の変形を抑制して、液体噴射手段を製造装置内に常設させることができ、液体を用いた焼入れ法からその他の方法に切り替える際に、液体噴射手段を取り外す作業を省略して、条件の切り替えに要する時間を大幅に短縮し、鋼帯の製造を効率よく行うことが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態による鋼帯の製造装置に備えられる冷却装置を示す略線図である。 図２は、従来の鋼帯の製造装置に備えられる冷却装置を示す略線図である。 図３は、本発明の一実施形態による鋼帯の製造装置に備えられる冷却装置の第１の変形例を示す略線図である。 図４は、本発明の一実施形態による鋼帯の製造装置に備えられる冷却装置の第２の変形例を示す略線図である。 図５は、本発明の一実施形態による鋼帯の製造装置に備えられる冷却装置の第３の変形例を示す略線図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の一実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する実施形態によって限定されるものではない。

（冷却装置を備えた鋼帯の製造装置）
まず、本発明の一実施形態による鋼帯の製造装置における冷却装置について説明する。図１は、この一実施形態による鋼帯の製造装置における冷却装置を示す。

図１に示すように、冷却装置２０は、水噴射ノズル２ａおよび反射板２ｂを備えた水冷却ノズルユニット２、浸漬水槽３、金属ロール５，６、スリットノズル７、押さえロール８、乾燥炉９、および冷却用ガス供給部１０と、これらの各部を制御する制御手段としての制御部１１とを備える。

水冷却ノズルユニット２は、制御部１１の制御によって鋼帯１に冷却水を噴射して急速な冷却を行う。水冷却ノズルユニット２には、走行する鋼帯１の表裏面に冷却水を噴射するために、走行する鋼帯１の表裏面側にそれぞれ、一対の液体噴射手段としての一対の水噴射ノズル２ａが複数段配置されている。そして、これらの複数段の水噴射ノズル２ａから、鋼帯１の表裏面の両面に冷却水を噴射することによって、加熱された鋼帯１を急速に冷却することができる。また、反射板２ｂは制御部１１の制御によって移動可能に構成されている。なお、この水冷却ノズルユニット２の詳細については、後述する。

また、冷却用ガス供給部１０は、冷却装置２０の内部のガスを循環しつつ冷却可能に構成され、水噴射ノズル２ａを冷却するための冷却用気体としての冷却用ガスを、複数段の水噴射ノズル２ａ内に供給する冷却用気体供給手段である。また、浸漬水槽３は、鋼帯１の走行方向に対して水冷却ノズルユニット２の下流側に設けられ、例えば水などの液体４を貯留可能に構成される。

また、金属ロール５，６は、鋼帯１に所定の張力を生じさせるとともに鋼帯１を押さえロール８および乾燥炉９に案内するローラである。金属ロール５は、浸漬水槽３に液体４を貯留した際に浸漬するように設置される。金属ロール６は浸漬水槽３の液体４の液面より上方に設置される。

一対の押さえロール８はそれぞれ、鋼帯１の表裏面側に、走行方向に沿って互いにずれた位置に設けられ、浸漬水槽３を通過した後の鋼帯１を板厚方向に押し込み可能に構成されている。二対のスリットノズル７は、浸漬水槽３を通過した後に押さえロール８によって押し込まれた鋼帯１の表裏面の両面に対して、例えば空気などのガス（気体）を噴射して、浸漬水槽３で鋼帯１に付着した余剰の液体４を払拭する。乾燥炉９は、余剰の液体４が払拭された鋼帯１を乾燥させる。なお、押さえロール８およびスリットノズル７の詳細については、後述する。

そして、この一実施形態による鋼帯１の連続焼鈍設備である製造装置は、以上のように構成された冷却装置２０と、従来公知の、連続して走行する鋼帯１を連続的に加熱または冷却する加熱帯、均熱帯、ガスジェット冷却帯、誘導加熱装置、および過時効帯（図１中、いずれも図示せず）とを有して構成される。

（水冷却ノズルユニットの構成）
上述のように構成された冷却装置２０において、冷却される鋼帯１の強度は冷却する時の冷却速度に依存する。そのため、冷却速度が低下すると鋼帯１は強度不足になる。また、鋼帯１の寸法が同一であれば、冷却速度は、水噴射ノズル２ａから噴射される冷却水の噴射流速と水温とに依存する。

冷却水の噴射流速については、冷却水の温度が一定であれば、基本的に噴射流速が大きいほど冷却速度は大きくなる。ところが、冷却速度が所定速度以上になると噴射流速を増加させても冷却速度はあまり増加しなくなる。具体的には、噴射流速が例えば２ｍ／ｓ以上になると、噴射流速を上げても冷却効果が向上せず、鋼帯１の冷却速度の変化はほぼ横ばいになる。これに対し、冷却水の水温については、水温が高いほど冷却速度は小さくなり、水温が低いほど冷却速度は大きくなる。したがって、冷却速度を大きく維持するためには、水冷却ノズルユニット２が噴射する冷却水および浸漬水槽３の液体４の温度を低くする必要がある。ここで、鋼帯１の材質を考慮すると、冷却水や液体４の温度は、１０℃以上４０℃未満の例えば３０℃程度にすることが好ましい。

ここで、本発明に係る鋼帯の製造装置を構成する冷却装置の理解を容易にするために、従来技術による冷却装置について説明する。図２は、従来の冷却装置３０を示す構成図である。図２に示すように、従来の鋼帯の冷却装置３０は、本発明の一実施形態による冷却装置２０におけるスリットノズル７および押さえロール８が設けられておらず、ゴムロール１２が設けられている。また、従来の冷却装置３０には、反射板２ｂおよび冷却用ガス供給部１０が設けられていない。そして、従来の冷却装置３０においては、水冷却ノズルユニット２および浸漬水槽３に貯留した液体４によって鋼帯１を冷却した後、ゴムロール１２によって水切りを行うように構成されている。

そして、従来の冷却装置３０においては、鋼帯１に対して、水噴射ノズル２ａから冷却水を噴射して冷却したり、浸漬水槽３に貯留された液体４によって冷却したりする、いわゆる水焼き入れ条件から、高温の鋼帯１が水冷却ノズルユニット２の水噴射ノズル２ａの近傍を通過する、いわゆる鋼帯高温条件などのその他の条件に変更する際に、水冷却ノズルユニット２を冷却装置３０から取り外していた。

これに対し、図１に示すように、本発明の一実施形態においては、水噴射ノズル２ａと鋼帯１との間に、反射手段としての反射板２ｂが設けられているとともに、冷却用ガス供給部１０から水噴射ノズル２ａ内に冷却用ガスを供給可能に構成されている。そのため、反射板２ｂと冷却用ガス供給部１０からの冷却用ガスの供給とによって、鋼帯高温条件から水焼き入れ条件に変更した際に、水噴射ノズル２ａが噴射する冷却水によって水噴射ノズル２ａ自体が急冷されて熱歪などによる変形が生じることを抑制することができる。

すなわち、本発明の一実施形態において、反射板２ｂは、金属板や断熱材などの種々の材料を適宜選択することが可能であるが、鋼帯１からの輻射による水噴射ノズル２ａの温度の上昇を抑制するために、放射率が可能な限り低い材料を選択することが好ましい。具体的には、反射板２ｂを、例えば表面に光沢を有する放射率が０以上０．３以下のステンレス鋼（ＳＵＳ）から構成するのが望ましい。これは、放射率が０．３より大きいと反射板２ｂ自体が輻射の発生源となってしまい、水噴射ノズル２ａの温度が上昇してしまうからである。水噴射ノズル２ａによる冷却水の噴射を行わない鋼帯高温条件にて鋼帯１を焼鈍する場合（鋼帯高温ステップ）、鋼帯１からの輻射による水噴射ノズル２ａの温度の上昇による熱歪に起因した水噴射ノズル２ａの変形を抑制するため、制御部１１により反射板２ｂは鋼帯１の通過側に配置される。

また、鋼帯１と反射板２ｂとの距離、および水噴射ノズル２ａと反射板２ｂとの距離は可能な限り大きいことが望ましい。ここで、鋼帯１と反射板２ｂとの距離は、５０ｍｍ以上とするのが好ましい。輻射強度は距離の２乗に反比例し、鋼帯１と反射板２ｂとの距離を５０ｍｍ未満にすると、鋼帯１からの輻射による伝熱の影響によって反射板２ｂ自体が高温になり、この高温になった反射板２ｂからの輻射によって、水噴射ノズル２ａの温度も大幅に上昇してしまう懸念がある。その上で反射板２ｂと水噴射ノズル２ａの距離は、２０ｍｍ以上とするのが好ましい。それより近いと反射板２ｂからの輻射により、水噴射ノズル２ａの温度は大幅に上昇してしまう懸念がある。反射板２ｂと水噴射ノズル２ａの距離は、更に好ましくは、４０ｍｍ以上である。

そこで、本発明の一実施形態において、このような水噴射ノズル２ａの温度の大幅な上昇を抑制するために、水噴射ノズル２ａは、鋼帯１との距離を調整可能な距離調整機構２ｃを有する。この距離調整機構２ｃは、制御部１１によって制御される。また、水噴射ノズル２ａと鋼帯１との間に設置された反射板２ｂは、冷却水を水噴射ノズル２ａから鋼帯１に噴射により供給する際、すなわち水噴射ノズル２ａによる冷却水の噴射を行わない鋼帯高温条件から水噴射ノズル２ａによる冷却水の噴射を行う鋼帯冷却条件に切り替える際に、位置調整機構（図示せず）により冷却水の妨げとならない位置へ移動可能に構成されている。この位置調整機構（図示せず）としては、反射板２ｂを鋼帯幅方向または長手方向にスライドさせるものでも、回転させ水噴射ノズル２ａの上方、下方、または背面へ移動させるものでもよく、反射板２ｂを水噴射の妨げとならない位置へ移動できればよい。

また、本発明の一実施形態においては、制御部１１は、冷却用ガス供給部１０が水噴射ノズル２ａに供給する冷却用ガスを、その温度が水噴射ノズル２ａに導入する導入位置において９０℃以下になるように制御するとともに、その流速が水噴射ノズル２ａの出口側（噴射口）において、１５ｍ／ｓ以上になるように制御するのが好ましい。この冷却用ガスの温度が水噴射ノズル２ａの導入位置において９０℃より高いか、または冷却用ガスの流量に依存する流速が水噴射ノズル２ａの出口側において１５ｍ／ｓ未満であると、冷却の効果が不十分になってしまう懸念がある。ここで、冷却用ガスの温度の下限（好適条件）は、低い方が好ましいが、４０℃以上の方が操業コストとしては有利となる。冷却用ガスには炉内ガスを循環させて冷却して使用することが考えられるが、外気や水との熱交換で冷却できる温度は外気温度までであり、外気温度以下に冷却するためには強制冷却可能なヒートポンプなどの装置が必要となる。また、冷却ガスの流速の上限（好適条件）は、速い方が好ましいが、あまり速すぎると炉内のゴミ、埃を巻き上げ、鋼帯や炉内ロールに付着し、鋼帯への付着物、押し疵となるなどの問題が生じるため、２００ｍ／ｓ以下とすることが好ましい。目安としては、ガス風量を炉断面積で割った値が５ｍ／ｓ未満程度となるように風速を設定する。

本発明者の知見によれば、水噴射ノズル２ａに対する冷却効果が不十分のままでは、水噴射ノズル２ａに鋼帯１を冷却するための冷却水を供給した際に、水噴射ノズル２ａは熱歪によって変形してしまう。これは、冷却効果が不十分で水噴射ノズル２ａの温度が高いままの場合、水噴射ノズル２ａの内部に水の沸点以上になる部分が存在し、部分的に水が沸騰することで急激な冷却現象、いわゆる急冷現象が発生するためである。

また、水噴射ノズル２ａに冷却用ガスを流す時間については、水噴射ノズル２ａの構造が各部で異なり、それらの冷却速度も異なるため、高温の部分が残らないようにして急冷現象を抑制することを考慮すると、十分な時間が必要になる。そこで、本発明の一実施形態においては、冷却用ガスを流す時間を２分以上、好適には３分以上、より好適には５分以上とする。冷却用ガスを流す時間の上限（好適条件）については、長い方がいいが、本発明の目的である鋼帯を製造する際の冷却手法の切り替え時における作業時間の短縮の効果を奏するためには、１時間以内とするのが好ましい。

（スリットノズルおよび押さえロールの構成）
また、この一実施形態において、走行する鋼帯１に対してガスを噴射して鋼帯１の表面から液体４を払拭する、いわゆる水切りを行うスリットノズル７は、耐熱性を有する金属やセラミックスなどから構成される。そのため、水焼き入れ条件から鋼帯高温条件に変更する際に、スリットノズル７を冷却装置２０から取り外す必要がなくなる。これにより、水焼き入れ条件から鋼帯高温条件に変更する時にも、冷却装置２０を開放することなく浸漬水槽３に貯留された液体４を排出するのみで条件を変更することができる。したがって、水焼き入れ条件と鋼帯高温条件との切り替え時間を大幅に短縮することができ、鋼帯１の生産性を向上させることができる。

また、鋼帯１とスリットノズル７との距離については、１００ｍｍ以下にするのが好ましい。スリットノズル７と鋼帯１との間の距離を１００ｍｍより大きくすると、スリットノズル７から噴射するガスの噴流が、鋼帯１に到達する前に減衰してしまう。そして、鋼帯１に衝突するガスの圧力が顕著に低下してしまい、鋼帯１に付着した冷却用の液体４を十分に払拭できない可能性がある。なお、鋼帯１の走行速度の変更時や、変形が小さい種類の鋼帯１を製造する場合などによって、スリットノズル７を鋼帯１に近接できるなどの、スリットノズル７と鋼帯１との距離に関する状況が変わることがある。そのため、スリットノズル７による水切りを効率よく行うために、スリットノズル７は、水切りを行う際の鋼帯１との距離を調整可能なノズル駆動機構７ａを備える。

このノズル駆動機構７ａは、制御部１１によって制御される。このようなノズル駆動機構７ａを備えることによって、制御部１１が、スリットノズル７の内部のガスの圧力、スリットノズル７と鋼帯１との距離、および鋼帯１の走行速度をそれぞれパラメータとした演算式に基づいて、スリットノズル７と鋼帯１との間の距離を最適に制御しつつ、スリットノズル７による鋼帯１の水切りを行うことができる。

また、押さえロール８においては、鋼帯１に対して反りを矯正しつつスリットノズル７を近接させるために、鋼帯１の通過位置に対して所定の押し込み量で押し込むことが好ましい。さらに、鋼帯１の寸法や種類によって、鋼帯１の張力や形状が変動するため、反りや振動を矯正するための最適な押し込み量も変動する。そこで、押さえロール８は、押し込み量を調整するためのロール駆動機構８ａを備える。このロール駆動機構８ａは、制御部１１により制御される。そして、制御部１１が、鋼帯１の張力を変数とする関数に基づいた演算式によって、ロール駆動機構８ａを制御して押さえロール８の押し込み量を最適な量に調整する。

そして、冷却装置２０の浸漬水槽３によって水焼き入れを行った後の鋼帯１の形状は悪いが、押さえロール８によって鋼帯１の反りや振動を効率良く矯正することによって、スリットノズル７を鋼帯１に近接させることができる。したがって、鋼帯１の表面の液体４を、十分に水切りすることが可能となる。

（変形例）
次に、上述した一実施形態の装置構成を適用可能な、冷却装置の変形例について説明する。図３、図４、および図５はそれぞれ、第１の変形例、第２の変形例、および第３の変形例による冷却装置を示す構成図である。

（第１の変形例）
図３に示すように、第１の変形例による冷却装置４０においては、上述した一実施形態による冷却装置２０と異なり、対向した一対のスリットノズル７が一対の押さえロール８に対して、鋼帯１の走行方向に沿った下流側にのみ設けられている。そして、この第１の変形例においては、一対の押さえロール８が鋼帯１を押し込むことによって、一対のスリットノズル７の少なくとも一方を鋼帯１に近接させることができる。この状態でスリットノズル７がガスを噴射して、水焼き入れ後の鋼帯１に対して水切りを行う。

（第２の変形例）
また、図４に示すように、第２の変形例による冷却装置５０においては、上述した一実施形態による冷却装置２０と異なり、一対のスリットノズル７が一対の押さえロール８に対して、鋼帯１の走行方向に沿った上流側にのみ設けられている。そして、この第２の変形例においては、一対の押さえロール８が鋼帯１を押し込むことによって、一対のスリットノズル７の少なくとも一方を鋼帯１に近接させることができる。この状態でスリットノズル７がガスを噴射して、水焼き入れ後の鋼帯１に対して水切りを行う。

（第３の変形例）
また、図５に示すように、第３の変形例による冷却装置６０においては、上述した一実施形態による冷却装置２０と異なり、鋼帯１の走行方向に沿って、一対のスリットノズル７がずれた位置に対向して設けられるとともに、二対の押さえロール８がそれぞれ、スリットノズル７の上流側および下流側に設けられている。なお、二対の押さえロール８はいずれも、上述した一実施形態の場合と同様の構成を有する。そして、この第３の変形例においては、二対の押さえロール８がそれぞれ鋼帯１を押し込むことによって、一対のスリットノズル７を鋼帯１に近接させることができる。この状態でスリットノズル７がガスを噴射して、水焼き入れ後の鋼帯１に対して水切りを行う。

（実施例および比較例）
次に、この一実施形態に基づいた実施例と、実施例の効果を確認するための比較例とについて説明する。まず、上述のように構成された、この一実施形態による冷却装置２０を用いて、鋼帯高温条件から水焼き入れ条件に変更した際の、水噴射ノズル２ａの変形について測定した。ここで、水噴射ノズル２ａとしては、スリットギャップが３ｍｍ、スリット幅が１８００ｍｍのスリットノズルを採用した。また、変形量として、冷却能力に最も影響するスリットギャップの変位量を計測した。なお、水噴射ノズル２ａのスリットギャップの最大変位量は、水噴射ノズル２ａのスリット幅方向に１００mm間隔で幅方向に沿った中央から合計１０点を測定したうちの最大変位であり、スリットギャップの変位量の標準偏差は、これらの１０点の変位量に基づいて算出したものである。

また、冷却装置２０においては、水冷却ノズルユニット２の水噴射ノズル２ａを鋼帯１の表裏面側にそれぞれ９段ずつ設け、鋼帯１の移動方向に沿った設置長さを９００ｍｍとした。そして、水噴射ノズル２ａからの噴射水量を１０００ｔ／ｈ、噴射する冷却水の水温を３０℃とした。鋼帯１としては、板厚が１．２ｍｍ、板幅が１０００ｍｍの鋼帯を採用し、その温度は約５５０℃であった。また、冷却装置２０内の雰囲気温度は約２２０℃である。反射板２ｂとしては、板厚が３ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）を用いた。さらに、水噴射ノズル２ａに導入する冷却用ガスは、冷却装置２０の内部のガスを循環して冷却したガスを使用する。また、浸漬水槽３においては、貯留した水が排出された状態、すなわち鋼帯高温条件から水焼き入れ条件に変更した時点を想定して、ここでは浸漬水槽３の水が排出された状態としている。

そして、実施例１〜６においては、水噴射ノズル２ａに供給する冷却用ガスに関して、供給する温度を５０〜９０℃の範囲で種々変更し、出口側の流速を１５〜２０ｍ／ｓとし、供給時間を２〜５分間とした。また、水噴射ノズル２ａと反射板２ｂとの距離を２０〜４０ｍｍとし、鋼帯１と反射板２ｂとの距離を、５０ｍｍとした。また、実施例７，８においてはそれぞれ、実施例１〜６における冷却用ガスの供給に関して、出口側の流速および供給する温度を、実施例１〜６の範囲から外れた値にした。実施例９においては、鋼帯１と反射板２ｂとの距離を、実施例１〜６におけるより小さく４０ｍｍとした。比較例１においては、図１に示す冷却装置２０において反射板２ｂを設けない構成とした。比較例２においては、図１に示す冷却装置２０において水噴射ノズル２ａに冷却用ガスを供給しない構成とした。比較例３は従来技術による図２に示す冷却装置３０を採用して、水噴射ノズル２ａのスリットギャップの変位量を測定した。表１は、以上の実施例１〜９および比較例１〜３を示す。

表１から，実施例１〜６においては、水噴射ノズル２ａのスリットギャップの変形がほとんど生じないことがわかる。また、従来技術である比較例３において、反射板２ｂを設けないとともに冷却用ガスを水噴射ノズル２ａに供給しない構成では、水噴射ノズル２ａが大きく変形することがわかる。また、表１から、実施例７〜９と従来技術である比較例３とを比較すると、スリットギャップの変形が改善されていることが分かる。

さらに、実施例１〜５と実施例６とを比較すると、冷却用ガスを水噴射ノズル２ａに供給する時間を２分以下にすると、水噴射ノズル２ａのスリットギャップの変形量が比較的大きくなることがわかる。したがって、水噴射ノズル２ａに冷却用ガスを供給する時間は、３分以上にするのが好ましいことがわかる。

以上説明した本発明の一実施形態によれば、水噴射ノズル２ａの鋼帯１側に、鋼帯１からの輻射や熱伝導を抑制する金属板や断熱材からなる反射板２ｂを設けるとともに、冷却用ガス供給部１０から水噴射ノズル２ａに冷却用ガスを供給可能に構成していることにより、鋼帯１に対して水を用いた冷却を行わない鋼帯高温条件から、水噴射ノズル２ａから水を噴射して鋼帯１を冷却する水焼入れ条件に変更する際に、水噴射ノズル２ａにおける急冷現象を抑制することができるので、水噴射ノズル２ａの熱歪による変形を抑制することができる。また、浸漬水槽３における液体４の水焼き入れ後の鋼帯１の水切りを、少なくとも一対のスリットノズル７、および少なくとも一対の押さえロール８を用いて行っていることにより、十分な水切り性能を得ることが可能となる。

以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の一実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。

１ 鋼帯
２ 水冷却ノズルユニット
２ａ 水噴射ノズル
２ｂ 反射板
２ｃ 距離調整機構
３ 浸漬水槽
４ 液体
５，６ 金属ロール
７ スリットノズル
７ａ ノズル駆動機構
８ 押さえロール
８ａ ロール駆動機構
９ 乾燥炉
１０ 冷却用ガス供給部
１１ 制御部
１２ ゴムロール
２０，３０，４０，５０，６０ 冷却装置

Claims (6)

1. 鋼帯の一面および他面に対してそれぞれ液体を噴射可能に構成され、前記鋼帯に対して液体を噴射することにより前記鋼帯を冷却可能に構成された少なくとも一対の液体噴射手段と、
   前記少なくとも一対の液体噴射手段におけるぞれぞれの液体噴射手段の前記鋼帯の通過側にそれぞれ設けられた、鋼帯からの輻射による前記液体噴射手段の温度の上昇を抑制するための、放射率が所定値以下である一対の反射手段と、
   前記液体噴射手段を冷却する冷却用気体を前記一対の液体噴射手段に供給可能に構成された冷却用気体供給手段と、
   前記冷却用気体供給手段からそれぞれの前記液体噴射手段への冷却用気体の供給を制御可能に構成されているとともに、前記一対の液体噴射手段による前記液体の前記鋼帯への噴射を停止可能に構成された制御手段と、を備え、
   前記反射手段は、前記液体噴射手段による液体噴射を行わない場合に前記鋼帯の通過側に位置し、前記液体噴射手段による液体噴射を行う場合に液体噴射を妨げない位置に移動可能に構成されている
   ことを特徴とする鋼帯の製造装置。
2. 鋼帯の一面および他面に対してそれぞれ液体を噴射可能に構成され、前記鋼帯に対して液体を噴射することにより前記鋼帯を冷却可能に構成された少なくとも一対の液体噴射手段と、
   前記少なくとも一対の液体噴射手段におけるぞれぞれの液体噴射手段の前記鋼帯の通過側に、それぞれ前記鋼帯と５０ｍｍ以上の距離を隔てて設けられた、鋼帯からの輻射による前記液体噴射手段の温度の上昇を抑制するための、放射率が所定値以下である一対の反射手段と、
   前記液体噴射手段を冷却する冷却用気体を前記一対の液体噴射手段に供給可能に構成された冷却用気体供給手段と、
   前記冷却用気体供給手段からそれぞれの前記液体噴射手段に供給する冷却用気体の温度を９０℃以下に制御しつつ、それぞれの前記液体噴射手段の噴射口における前記冷却用気体の流速を１５ｍ／ｓ以上に制御可能に構成されているとともに、前記一対の液体噴射手段による前記液体の前記鋼帯への噴射を停止可能に構成された制御手段と、を備え、
   前記反射手段は、前記液体噴射手段による液体噴射を行わない場合に前記鋼帯の通過側に位置し、前記液体噴射手段による液体噴射を行う場合に液体噴射を妨げない位置に移動可能に構成されている
   ことを特徴とする鋼帯の製造装置。
3. 前記制御手段が、前記少なくとも一対の液体噴射手段に前記冷却用気体を供給する時間を３分以上に制御するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の鋼帯の製造装置。
4. 少なくとも一対の液体噴射手段を利用して鋼帯の一面および他面に対してそれぞれ液体を噴射することにより鋼帯を冷却する鋼帯冷却ステップと、前記鋼帯に対して液体を噴射しない鋼帯高温ステップとを切り替えるステップと、
   前記鋼帯高温ステップから前記鋼帯冷却ステップに切り替えるステップと、
   前記鋼帯高温ステップにおいて、鋼帯の一面および他面に対して所定の間隔を隔てて、鋼帯からの輻射による前記液体噴射手段の温度の上昇を抑制するための、放射率が所定値以下である少なくとも一対の反射手段を配置させ、前記鋼帯高温ステップから鋼帯冷却ステップに切り替える時に、前記液体噴射手段に冷却用気体を所定時間供給した後、該冷却用気体の供給を停止してから前記液体噴射手段による液体噴射を開始する冷却用気体供給ステップと、
   を含むことを特徴とする鋼帯の製造方法。
5. 少なくとも一対の液体噴射手段を利用して鋼帯の一面および他面に対してそれぞれ液体を噴射することにより前記鋼帯を冷却する鋼帯冷却ステップと、前記鋼帯に対して液体を噴射しない鋼帯高温ステップとを切り替えるステップと、前記鋼帯高温ステップから鋼帯冷却ステップに切り替えるステップと、を含み、前記鋼帯高温ステップでは、鋼帯の一面および他面に対してそれぞれ、５０ｍｍ以上の間隔を隔てて、鋼帯からの輻射による前記液体噴射手段の温度の上昇を抑制するための、放射率が所定値以下である少なくとも一対の反射手段を配置させ、
   前記鋼帯高温ステップから前記鋼帯冷却ステップに切り替える時に、前記液体噴射手段に９０℃以下の温度の冷却用気体を、前記一対の液体噴射手段における噴射口での流速が１５ｍ／ｓ以上になるように所定時間供給した後、該冷却用気体の供給を停止してから前記液体噴射手段による液体噴射を開始する供給する冷却用気体供給ステップと、
   を含むことを特徴とする鋼帯の製造方法。
6. 前記所定時間を３分以上とすることを特徴とする請求項４または５に記載の鋼帯の製造方法。

Images