JP5946380B2 - 熱延鋼板の冷却装置、製造装置、及び、製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱延鋼板の冷却装置、製造装置、及び、製造方法に関する。本発明は、特に、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製造装置、並びに、この熱延鋼板の冷却装置を用いる熱延鋼板の製造方法に関する。

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。

熱延鋼板の結晶粒の微細化方法としては、熱間仕上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。

熱間仕上圧延後の鋼板の冷却に着目した技術として、例えば特許文献１には、鋼帯に対して圧力が互いにバランスするよう冷却水を噴射する上面冷却ボックスおよび下面冷却ボックスを備えた、急速冷却装置である第１の冷却装置を、熱間最終仕上圧延機の直近に設け、この第１の冷却装置の下流側に緩冷却装置である第２の冷却装置を設けた熱延鋼帯の冷却装置が開示されている。また、特許文献２には、通板初期の鋼板の波うち（ウェービング）をレーザービーム等を用いて検知し、このウェービングが消失してから冷却水の注水を開始する、熱間圧延時の冷却水注水開始制御方法が開示されている。また、特許文献３には、熱間圧延機で圧延された通板中の鋼板の上方への変位をマイクロ波ドップラー板速計又はレーザー距離計等を用いて検知し、操業トラブル回避の必要に応じて一部の冷却水供給を停止する熱延鋼帯の製造方法が開示されている。

特許第３５９１４０９号公報 特開平１−１８６２１１号公報 特開２０１０−１５５２７３号公報

熱間仕上圧延後の鋼板は３００〜５００ｍｍ程度の間隔で並ぶ搬送ローラー（以下において、単に「ローラー」ということがある。）上を走行する。各ローラーの最上点を結ぶ線がパスラインである。鋼板には自重および冷却時には板上の滞留水の重みも加わるため、ローラー間で多少はパスラインより下方に撓むこともあるが、先端が巻き取り装置に達し張力が付与されれば、通常は撓みがほぼ無くなりパスライン上で安定して搬送される。

鋼板を急冷するためには、高圧・大流量の冷却水を鋼板の上面、下面に向けて噴射する必要がある。通常の圧延後冷却では、冷却水の給水圧力が０．２〜０．３ＭＰａ、鋼板面での流量密度が０．５〜２ｍ^３／（ｍ^２・ｍｉｎ）程度であるのに対し、急冷のためには例えば給水圧力０．５ＭＰａ以上、流量密度１０ｍ^３／（ｍ^２・ｍｉｎ）以上が必要とされる。そのため、鋼板には自重や滞留水重量以外に上下面を押す大きな力が作用し、それらが適切なバランスを保っていないと、たとえ張力が付与された状態であってもパスラインに対し浮き上ったり沈み込んだりしてしまう。

鋼板がパスラインから浮き上がると、位置が定まらなくなることに加えローラーからの推進力が伝わらなくなるため、走行が不安定となる。反対に鋼板がローラー間で下方に沈み込む場合も、ある限度を超えると鋼板がばたつき始め走行が不安定になることがある。また、ローラー間にガイドが設置されている場合には、鋼板下面がこれに接触し、スリ疵が生じることもある。

鋼板を急冷するためには、冷却水を連続的に噴射することが有効であり、鋼板の下面側では搬送ローラーの間隔を極力広げることが有効である。しかしローラーの間隔を広げると鋼板の走行が不安定になり易い。冷却水が鋼板に向けて広がりながら噴射されるスプレー形式のノズルから噴射された冷却水を鋼板に衝突させることによって鋼板を急冷する場合、鋼板の走行高さが変化するとノズルと鋼板との間の距離が変わり、冷却水が鋼板に衝突する際の広がり量も変ってしまう。また、鋼板幅方向に均一な冷却を行うために、ノズルはスプレーの広がりを考慮した所定の間隔で複数個配置されているが、鋼板の走行高さがパスラインからずれると、鋼板幅方向の均一冷却性も失われる。したがって、このような事態を回避するためには、急冷する場合であっても鋼板を安定して走行させること（鋼板の走行高さを安定化させること）が重要である。

特許文献１には、鋼板から見て上下対称の位置に同形態の冷却ボックスを設置し、上下等圧力で冷却水を噴射する方法が開示されている。しかしながら、特許文献１では、鋼板の上面側と下面側とで冷却装置の位置や形態が異なる場合に鋼板の走行高さを安定化させることについては検討されておらず、鋼板の上面に滞留する冷却水や鋼板の自重の影響についても検討されていない。また、特許文献２には熱間圧延時の冷却水注水開始制御方法が開示されているが、注水中に鋼板の走行高さを安定化させることについては検討されていない。なお、特許文献２で使用しているレーザー等の光学センサーは飛散水や蒸気の影響を受けやすいため、冷却開始後の使用は困難である。また、特許文献３に開示されている技術では、安定した鋼板走行と適正な冷却とを両立させることは困難である。また、この技術には、上面冷却の注水密度が高くマイクロ波やレーザー光を通す空間が制約されていたり、鋼板上に滞留水が存在したりする場合には、鋼板変位の検知自体が難しいという問題もある。特許文献３に開示されているような、板速計で上方向速度を測定する方法では、そもそも上方向速度が大きい顕著な波うちしか検知できないという問題もある。特許文献１乃至特許文献３に開示されている技術とは異なる、鋼板の走行高さを検知する手段としては、渦電流式変位計等を例示することができる。水に強いので、耐熱性さえ確保できれば使用することも可能だが、渦電流式変位計は測定レンジに応じてセンサーヘッド部が大きくなるため、下面冷却を阻害してしまう虞がある。

そこで、本発明は、高圧且つ大流量の冷却水を衝突させることによって鋼板を急冷する場合であっても、鋼板を安定して走行させることが可能な熱延鋼板の冷却装置および製造装置、並びに、当該熱延鋼板の冷却装置を用いる熱延鋼板の製造方法を提供することを課題とする。

本発明者らは、急冷時の鋼板走行高さの安定化について研究を行った結果、搬送ローラーに掛かる荷重を計測し、これを元に上下冷却水噴射の圧力を調整する方法を案出した。

鋼板の走行高さを安定化させる前提条件は、鋼板と搬送ローラーとの接触を保つこと、すなわち搬送ローラーに掛かる荷重を正値とすることである。搬送ローラーに掛かる荷重を計測する方式（荷重計測方式）では負値は計測できないが、この荷重が常に正値になるように、鋼板の上面および下面に向けて噴射される冷却水の噴射圧力を調整すれば良く、荷重計測方式でも、鋼板の走行高さの安定化制御を実施することができる。

搬送ローラーに掛かる荷重の計測は、搬送ローラー両端の軸箱（チョック）下面とそれを支持する架台との間にロードセルを設置することで実現できる。搬送ローラーおよび軸箱の重量に対し相対的に小さい荷重を精度良く計測する必要があるため、ロードセルの型式や設置部の形状や加工精度等には注意を要するが、荷重計測手法としては一般的で、耐環境性や耐久性等の点でも信頼でき、鋼板の高さを直接計測する従来提案方法に比べ、はるかに安定した計測が可能である。

鋼板の上方から供給された冷却水の衝突力が大きければ、搬送ローラーに掛かる荷重が大きくなり、同時に搬送ローラー間での鋼板の沈み込み（撓み）も大きくなる。撓みは隣り合う２本の搬送ローラー間の中央で最大となるが、その最大撓み量と、ローラー荷重との関係は、鋼板の剛性と寸法、張力から求めることができ、ローラー荷重を計測することにより、最大撓み量を推定できる。隣り合う搬送ローラーに掛かる荷重は、その間に供給される冷却水が均等あるいは対称であればほぼ等しくなるため、計測は何れか一方でも良い。冷却水によって鋼板を冷却する領域（冷却ゾーン）が長くそこに多数の搬送ローラーが配置される場合は、一本おきに荷重を計測しても良い。

搬送ローラー間にガイドが渡され、例えばそのパスライン（搬送ローラー頂点高さ）からの距離が３０ｍｍであり、鋼板下面とガイドとの接触を回避する場合には、鋼板の最大撓み量３０ｍｍに相当するローラー荷重限界値を予め求めておき、ローラー荷重がその限界値以下となるように上下冷却水噴射圧力を調整すれば良い。鋼板を均一に冷却する目的で、鋼板高さのパスラインからの偏差を所定値以内に抑制する場合も、上下冷却水噴射圧力を同様に調整すれば良い。

鋼板の上面に向けて噴射される冷却水の圧力や鋼板の下面に向けて噴射される冷却水の圧力を変更すると、鋼板の上面や下面における冷却能が変化し、上下非対称な冷却となる可能性もあるが、薄鋼板の冷却においては、板厚方向に顕著な温度差が生じることはなく、そもそも大きな問題とはならない。一方、鋼板の組織制御のためには冷却停止温度を適切に制御することが重要であり、上面側の冷却能と下面側の冷却能とを合計した全体の冷却能は目標通りに維持する必要がある。すなわち、ローラー荷重の値が大き過ぎる場合には下面側の冷却水噴射の圧力を高める必要があり、下面側の冷却能を高めた場合に全体の冷却能を維持するために、上面側の冷却能を低減する必要があり、そのために、上面に向けて噴射される冷却水の圧力（噴射圧力）を低くしなければならない。鋼板の上面側に配置されたノズル（上面ノズル）と、鋼板の下面側に配置されたノズル（下面ノズル）とが、鋼板から等距離にあるとは限らず、また、上面ノズルと下面ノズルとでは、ノズル列数や、これらがスプレー形式のノズルである場合にはスプレー広がり角も異なるので、全体の冷却能を一定に保持するための噴射圧の変更量は、上下で一致するとは限らない。よって、冷却装置の構造や冷却の設定条件に応じて予め上下個別に噴射圧と冷却能との関係を求めておき、これを考慮した上下噴射圧の変更制御を行うか、下流側で鋼板温度を監視し、これを一定とする様に上下両方の噴射圧を調整する別の制御を同時に行うことが有効であることに想到した。本発明は、このような知見に基づいて完成させた。

以下、本発明について説明する。

本発明の第１の態様は、仕上圧延機と巻取り機との間に位置する鋼板から搬送ローラーへと加えられる荷重を検知する荷重検知部を有し、さらに、上記荷重が所定値以下の正値となるように、鋼板の上面並びに下面に向けて噴射される冷却水の量及び／又は噴射圧力を調整する冷却水調整部を有する、熱延鋼板の製造設備である。

また、冷却水調整部を有する上記本発明の第１の態様において、上記荷重が所定値以下の正値となり、且つ、上記荷重が検知された搬送ローラーと鋼板の搬送方向の上流側に隣接する搬送ローラー、及び、上記荷重が検知された搬送ローラーと搬送方向の下流側に隣接する搬送ローラーの間の区間で鋼板の冷却量が目標通りとなるように、冷却水調整部によって、鋼板の上面並びに下面に向けて噴射される冷却水の量及び／又は噴射圧力が調整されることが好ましい。

また、上記本発明の第１の態様において、鋼板へ向けて噴射される冷却水の給水圧力が０．５ＭＰａ以上であり、且つ、鋼板の表面における冷却水の水量密度が１０ｍ^３／（ｍ^２・ｍｉｎ）以上であることが好ましい。

本発明の第２の態様は、鋼板の搬送方向上流側から順に配置された、仕上圧延機と、上記本発明の第１の態様にかかる熱延鋼板の冷却装置と、巻取り機とを備える、熱延鋼板の製造装置である。

本発明の第３の態様は、上記本発明の第１の態様にかかる熱延鋼板の冷却装置を用いて、仕上圧延機と巻取り機との間に位置する鋼板を冷却する工程を有する、熱延鋼板の製造方法である。

本発明によれば、荷重検知部によって鋼板から搬送ローラーへと加えられる荷重を検知することができるので、検知した荷重に応じて冷却水の供給形態を制御することにより、高圧且つ大流量の冷却水を衝突させることによって鋼板を急冷する場合であっても、鋼板を安定して走行させることが可能になる。このような冷却水の供給形態制御は、例えば、搬送ローラーへと加えられる荷重が所定値以下の正値となるように、鋼板の上面及び下面へと供給される冷却水の量及び／又は噴射圧力を調整することにより、行うことができる。鋼板を急冷する場合であっても鋼板を安定して走行させることにより、微細結晶粒を有する熱延鋼板を製造しやすくなるので、本発明によれば、微細結晶粒を有する熱延鋼板を製造する際に好適に使用可能な熱延鋼板の冷却装置及び製造装置、並びに、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製造方法を提供することができる。

熱延鋼板の冷却装置１０を模式的に示す図である。 熱延鋼板の冷却装置２０を模式的に示す図である。 本発明の効果を検証するための試験装置を模式的に示す図である。 熱延鋼板の製造装置１００を模式的に示す図である。 検証試験における板の撓み量と上下冷却水の給水圧力差との関係を示す図である。 検証試験における搬送ローラーに掛かる荷重と上下冷却水の給水圧力差との関係を示す図である。 検証試験における板の撓み量と搬送ローラーに掛かる荷重との関係を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。見やすさのため、図面では繰り返される一部符号の記載を省略することがある。なお、以下に説明する形態は本発明の例示であり、本発明は以下に説明する形態に限定されない。

図１は、第１実施形態にかかる本発明の熱延鋼板の冷却装置１０（以下において、単に「冷却装置１０」ということがある。）を模式的に示す図である。図１の紙面左側が鋼板１の搬送方向上流側であり、同右側が鋼板１の搬送方向下流側である。図１には、鋼板１の上面側にフラットスプレー（又はフルコーンスプレー）１３、１３、…を、鋼板１の下面側にフラットスプレー（又はフルコーンスプレー）１４、１４、…をそれぞれ使用し、鋼板１を連続冷却するために搬送ローラー１１、１１、…の間隔を広げた例を示しており、ローラー３本分の区間のみを抽出して示している。冷却装置１０は、鋼板１の搬送方向に並列している搬送ローラー１１、１１、…のうち、一部の搬送ローラー１１（図１では、鋼板１の搬送方向に並列している３つの搬送ローラー１１、１１、１１のうち、真ん中に配置されている搬送ローラー１１）に、鋼板１から搬送ローラー１１へと加えられる荷重を検知する荷重計１２が設けられ、冷却水供給部として機能するフラットスプレー１３、１３、…、および、フラットスプレー１４、１４、…（以下において、これらを「スプレー」ということがある。）から鋼板１へ冷却水が供給されることにより、鋼板１が冷却される。冷却装置１０において、スプレーから鋼板１へ向けて供給される冷却水の噴射圧力や給水圧力は、冷却水調整部１５によって決定される。図１には、さらに、搬送ローラー１１、１１、１１の間、且つ、鋼板１の下面側に配置された下面ガイド１６、１６が示されており、鋼板１の上面に滞留水１７が存在する様子が示されている。

このように、搬送ローラー１１、１１、…が等間隔に配置され、スプレーから噴射された冷却水による鋼板１への荷重がその両側の搬送ローラー１１、１１、…に均等に掛かる場合には、中央の搬送ローラー１１のみで荷重を計測し、その値を元に冷却水量や給水圧力を調整すれば良い。スプレーの噴射ノズルを付け替えない限り、あるいは噴射ノズルの数を変えたり噴射ノズルの流路を変更したりする特殊な機能を備えない限り、給水圧力が決まれば冷却水量も決まるため、実際に調整するのは冷却水量又は給水圧力のどちらか一方で良い。図１の例では鋼板上下面を均等に冷却するため、搬送ローラー１１、１１、…の直上にはスプレーを配置していないが、冷却能を増すためにここにスプレーを配置しても良い。荷重計１２によって荷重が計測される搬送ローラー１１の直上にスプレーを配置する場合には、ローラー間における鋼板１の最大撓み量とローラーに加えられた荷重との関係を求める際に、直上に配置したスプレーから供給された冷却水による荷重を考慮しておけば良い。

図２は、第２実施形態にかかる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。）を模式的に示す図である。図２の紙面左側が鋼板１の搬送方向上流側であり、同右側が鋼板１の搬送方向下流側である。図２には、鋼板１の上面側にパイプラミナースプレー２３、２３、…を、鋼板１の下面側にフルコーンスプレー２４、２４、…を用い、搬送ローラー２１、２１、…は間隔を狭くして鋼板１の走行安定化に配慮している例を示した。冷却装置２０は、鋼板１の搬送方向に並列している搬送ローラー２１、２１、…の一部に、搬送ローラー２１、２１、…へと加えられる荷重を検知する荷重計２２、２２、…が設けられており、荷重計２２が設けられている搬送ローラー２１と、荷重計２２が設けられていない搬送ローラー２１とが、鋼板の搬送方向に交互に配置されている。冷却装置２０では、冷却水供給部として機能するパイプラミナースプレー２３、２３、…、および、フルコーンスプレー２４、２４、…（以下において、これらを「スプレー」ということがある。）から鋼板１へ冷却水が供給されることにより、鋼板１が冷却される。冷却装置２０において、スプレーから鋼板１へ向けて供給される冷却水の噴射圧力や給水圧力は、冷却水調整部２５によって決定される。図２には、さらに、鋼板１の上面に滞留水２６が存在する様子が示されている。

冷却装置２０でも、冷却能力を上げるためにスプレーから噴射された水が鋼板１に衝突する際の衝突力を高めたり、上面の滞留水２６が増大したりすれば、鋼板１の走行が不安定になるため、本発明の適用対象となる。なお、図２には、荷重計２２が設けられている搬送ローラー２１と、荷重計２２が設けられていない搬送ローラー２１とが、鋼板の搬送方向に交互に配置されている様子を示したが、本発明の冷却装置はこの形態に限定されない。なお、一般に、冷却温度を制御するためにスプレー（スプレーが接続されているヘッダー）を選択的に使用する場合があるが、ヘッダーを選択的に使用する場合には、想定される使用パターンを考慮した上で必要な箇所に荷重計２２、２２、…を配置し、荷重を計測すれば良い。

図３は、本発明の冷却装置１０を有する熱延鋼板の製造装置１００を模式的に示す図である。図３では、仕上圧延機列２、巻取り機３、および、冷却装置１０以外の機器の記載を省略している。熱延鋼板の製造装置１００は、仕上圧延機列２と巻取り機３とを有し、これらの間に冷却装置１０が配置されている。本発明の冷却装置１０によれば、高圧且つ大流量の冷却水を衝突させることによって鋼板を急冷する場合であっても、鋼板を安定して走行させることが可能なので、仕上圧延機列２による仕上圧延の終了直後に冷却装置１０を用いて鋼板を急冷する場合であっても、鋼板を安定して走行させることができる。鋼板を安定して走行させることにより、鋼板を均一に冷却することが可能になるので、本発明によれば、微細結晶粒を有する熱延鋼板を製造することが可能な、熱延鋼板の製造装置１００を提供することができる。なお、ここでは冷却装置１０を有する熱延鋼板の製造装置１００を例示したが、本発明の熱延鋼板の製造装置は当該形態に限定されず、例えば、仕上圧延機と巻取り機との間に、冷却装置２０が配置された形態とすることも可能である。

図４は、本発明の作用を検証するために行った実験室用の装置を模式的に示す図である。隣接する搬送ローラーの間隔を１．９ｍとし、フラットスプレーノズルを備えたヘッダーを、銅板の上面側および下面側にそれぞれ９本ずつ配置した。銅板に張力を負荷した状態で両搬送ローラーに接するように静止させておき、上面側に配置したヘッダー（上ヘッダー）および下面側に配置したヘッダー（下ヘッダー）の給水圧を変更しながら冷却水を噴射し、片側の搬送ローラーで計測した荷重と銅板の撓み量との関係を調査した。室温での静的な試験のため銅板の撓みは接触式変位計で計測できる。銅を用いたのは、板の剛性を熱間の鋼に近づけるためである。その結果を図５乃至図７に示す。例えば、パスラインよりも下側に撓んだ場合に負の値で表す撓み量として−１０ｍｍから０ｍｍまでが適正範囲だとすれば、これに相当するローラー荷重は０．２ｋＮから１．９ｋＮの範囲だということが分かり、ローラー荷重をこの範囲に調整するには、上下ヘッダーの給水圧力差（上−下）を−０．０８ＭＰａから０．１ＭＰａの範囲内に調整すれば良いことが分かる。

実際に冷却を行う場合には、冷却能が所定の値となるように、給水圧力を調整する必要も生じるが、走行安定性が確保される範囲で上下どちらか片側の給水圧力を増減させても良いし、対になる上下のヘッダーの給水圧力差を固定したまま上下給水圧力の平均値（あるいは、上下給水圧力の鋼板進行方向の積分値）を変更しても良い。図４の事例では上下に同じ仕様のフラットスプレーを用いているため、上下給水圧力の平均値を一定に保っておけば、個々の対になる上下のヘッダーの給水圧力差を変更しても全体の冷却能はほとんど変化しない。

以下、実施例を参照しつつ、本発明についてさらに説明する。

冷却装置１０に相当する急冷装置を用いて鋼板を冷却した場合（本発明例）、および、荷重検知部を有しない従来の冷却装置を用いて鋼板を冷却した場合（比較例）のそれぞれについて、鋼板を実際に冷却することにより、鋼板の走行安定性および冷却むらの発生状況を調査した。
本発明例および比較例ともに、隣接するローラーの間隔は１．９ｍとし、隣接するローラーの間には、上下各９本のヘッダーを配置した。ヘッダーには、給水圧力が１．５ＭＰａのときに２００Ｌ／ｍｉｎ（上面側）、および、１８０Ｌ／ｍｉｎ（下面側）の水を噴射するフラットスプレーノズルを板幅方向に６０ｍｍ間隔で設置した。個々のヘッダーに給水圧力調整機構が備えられ０．０５ＭＰａ以下の精度で制御可能であり、上面側および下面側のそれぞれで給水圧力が一様となるように制御した。
冷却される鋼板の大きさは、板厚２ｍｍ、板幅２４００ｍｍ、１６００ｍｍとし、これを毎分１２００ｍの速さで通し、８５０℃から６５０℃までの２００℃降下（冷却量１００％）とした冷却を行った。なお、事前の調査により、板幅が１２４０ｍｍの場合には、ローラー荷重が０．２ｋＮ以上２．０ｋＮ以下の範囲にあれば、鋼板の撓みが−１０ｍｍから０ｍｍの範囲におさまり、鋼板の安定走行および均一冷却が可能であることが分かっている。

本発明例および比較例の冷却条件を表１に、本発明例および比較例の結果を表２に、それぞれ示す。なお、本発明例の急冷装置および比較例の冷却装置は、ロードセル（荷重検知部）の設置有無を除き、同様の機能を有している。

条件Ｎｏ．１は従来方式の冷却装置を用いた例（比較例）である。全ヘッダーから給水圧１．５ＭＰａで冷却水を噴射したところ、鋼板がローラー間で下方に大きく撓み、下面ガイドに接触した結果、下面にスリ疵を生じると共に冷却むらが生じた。これに対処するため、条件Ｎｏ．２（比較例）では上面側の給水圧を１．１ＭＰａまで低下させたところ、今度は鋼板が浮き上がってしまい走行が不安定となると共に冷却量も９５％まで低下してしまった。

条件Ｎｏ．３は本発明例である。ロードセルで測定したローラー荷重が０．２ｋＮ以上２．０ｋＮ未満の範囲になるように、上下の給水圧を調整した結果、上面側の給水圧を１．１５ＭＰａとし、且つ、下面側の給水圧を１．４５ＭＰａとすることでローラー荷重が０．８７ＭＰａとなり、鋼板を安定走行させることができた。但し、そのままでは冷却量が９５％であったため、条件Ｎｏ．４（本発明例）では、さらに冷却量の制御も併用した。その結果、上面側の給水圧を１．３５ＭＰａとし、且つ、下面側の給水圧を１．６５ＭＰａとすることでローラー荷重が１．４５ＭＰａとなり、冷却量が１００％になって目的の冷却を行うことができた。

条件Ｎｏ．５は板幅が１６００ｍｍと広くなった場合（本発明例）である。事前調査の結果がない鋼板を冷却する場合には、ローラー荷重の適正範囲を板幅分だけ補正して判別、制御すれば良い。条件Ｎｏ．５のローラー荷重１．８６ｋＮは、条件Ｎｏ．４のローラー荷重１．４５ｋＮと等価な状態を示しており、鋼板走行状況および冷却むら発生状況の結果も、条件Ｎｏ．４と同じであった。

条件Ｎｏ．６は条件Ｎｏ．４において上面側に配置したヘッダーの中の２本が故障で不使用となった状況である。表２に示したように、本発明を適用しない条件Ｎｏ．６（比較例）では、上下のスプレー衝突圧のバランスが崩れ、鋼板が浮き上がって走行が不安定になるとともに、冷却むらも発生した。また、当然ながらヘッダー２本分の冷却量不足も生じた。これに対し、ロードセルで測定したローラー荷重が０．２ｋＮ以上２．０ｋＮ未満の範囲になるように、上下の給水圧を調整した条件Ｎｏ．７（本発明例）では、上面側の給水圧を１．８０ＭＰａとし、且つ、下面側の給水圧を１．８０ＭＰａとすることでローラー荷重が１．５０ＭＰａとなり、鋼板を安定走行させつつ正常な冷却を実施できた。

以上説明したように、仕上圧延機と巻取り機との間に位置する鋼板から搬送ローラーへと加えられる荷重を検知する荷重検知部を有する本発明の冷却装置によれば、検知された荷重に応じて冷却水の供給形態を制御することにより、１．０ＭＰａを超える圧力で給水された冷却水によって鋼板を急冷する場合であっても、鋼板を安定して走行させることが可能である。そして、鋼板を安定して走行させることが可能になる結果、鋼板を均一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、微細結晶粒を有する鋼板などの圧延後に急速冷却を要する鋼板を製造する際にも使用可能な、熱延鋼板の冷却装置を提供することができる。そして、このような効果を奏する冷却装置を、熱延鋼板の製造装置の仕上圧延機と巻取り機との間に配置することにより、微細結晶粒を有する鋼板などの圧延後に急速冷却を要する鋼板を製造する際にも使用可能な、熱延鋼板の製造装置を提供することができる。さらに、例えば、仕上圧延を行ってから、本発明の熱延鋼板の冷却装置を用いて、仕上圧延機と巻取り機との間に位置する鋼板を冷却し、その後、冷却された鋼板を巻取り機で巻き取る形態とすることにより、微細結晶粒を有する鋼板などの圧延後に急速冷却を要する鋼板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できる。

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、微細結晶粒を有する鋼板などの圧延後に急速冷却を要する鋼板の製造に用いることができる。また、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。

１…鋼板
２…仕上圧延機列
３…巻取り機
１０、２０…熱延鋼板の冷却装置
１１、２１…搬送ローラー
１２、２２…荷重計（荷重検知部）
１３、１４…フラットスプレー（冷却水供給部）
１５、２５…冷却水調整部
１６…下面ガイド
１７、２６…滞留水
２３…パイプラミナースプレー（冷却水供給部）
２４…フルコーンスプレー（冷却水供給部）
１００…熱延鋼板の製造装置

Claims (5)

1. 仕上圧延機と巻取り機との間に位置する鋼板から搬送ローラーへと加えられる荷重を検知する荷重検知部と、前記鋼板へ向けて冷却水を供給する冷却水供給部と、を有し、
   さらに、前記荷重が所定値以下の正値となるように、前記鋼板の上面並びに下面に向けて供給される冷却水の量及び／又は噴射圧力を調整する冷却水調整部を有する、熱延鋼板の冷却装置。
2. 前記荷重が所定値以下の正値となり、且つ、前記荷重が検知された前記搬送ローラーと前記鋼板の搬送方向の上流側に隣接する搬送ローラー、及び、前記荷重が検知された前記搬送ローラーと前記搬送方向の下流側に隣接する搬送ローラーの間の区間で前記鋼板の冷却量が目標通りとなるように、前記冷却水調整部によって、前記鋼板の上面並びに下面に向けて供給される冷却水の量及び／又は噴射圧力が調整される、請求項１に記載の熱延鋼板の冷却装置。
3. 前記冷却水の給水圧力が０．５ＭＰａ以上であり、且つ、前記鋼板の表面における前記冷却水の水量密度が１０ｍ^３／（ｍ^２・ｍｉｎ）以上である、請求項１又は２に記載の熱延鋼板の冷却装置。
4. 鋼板の搬送方向上流側から順に配置された、仕上圧延機と、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱延鋼板の冷却装置と、巻取り機とを備える、熱延鋼板の製造装置。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱延鋼板の冷却装置を用いて、仕上圧延機と巻取り機との間に位置する鋼板を冷却する工程を有する、熱延鋼板の製造方法。