JP6275525B2

JP6275525B2 - 厚鋼板の冷却方法及び厚鋼板の製造方法並びに厚鋼板冷却装置

Info

Publication number: JP6275525B2
Application number: JP2014067180A
Authority: JP
Inventors: 崇広小原; 岳洋佃
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2014-03-27
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2018-02-07
Anticipated expiration: 2034-03-27
Also published as: JP2015188904A

Description

本発明は、厚鋼板の冷却方法及び厚鋼板の製造方法並びに厚鋼板冷却装置に関する。

厚鋼板の製造において、焼き入れ効果等を得るために熱間圧延された厚鋼板を冷却水によって急速に冷却することがある。このような処理を行うための装置として、搬送状態の厚鋼板に１又は複数の冷却ヘッダーから冷却水を散水するよう構成された厚鋼板冷却装置が知られている。

焼き入れ等により厚鋼板に所望の物性を均質的に付与するためには、厚鋼板を所望の温度まで過不足なく均一に冷却することが望まれる。しかし、厚鋼板表面に散水した冷却水は厚鋼板中央側から外側に向かって厚鋼板の表面を流れるため、厚鋼板の中央と端部とでは冷却水の流速が異なる。そこで、厚鋼板の搬送方向に対する横断方向の位置毎に冷却ヘッダーが散水する冷却水の水量密度を調整することが提案されている（特開２０１１−１６７７５４号公報参照）。

具体的には、冷却ヘッダーの上流側において厚鋼板の横断方向の温度分布を測定し、冷却水の水量密度をパラメータとして冷却後の厚鋼板の温度分布を予測し、予測温度分布における偏差が小さくなるよう冷却ヘッダーの水量密度分布を調整する。

上記公報に記載の方法では、厚鋼板表面の冷却水の流速を横断方向の位置の２次関数としてモデル化して計算する。しかしながら、実際には、厚鋼板表面に供給された冷却水は、厚鋼板表面に滞留し、その位置により異なる高さを有する水膜を形成する。上記公報に記載の方法では、厚鋼板表面での冷却水の滞留の影響を考慮していないため、冷却水散水後の厚鋼板の温度分布の予測に誤差が生じ、冷却水散水後の厚鋼板の温度偏差が大きくなる場合がある。

特開２０１１−１６７７５４号公報

上記不都合に鑑みて、本発明は、冷却水散水後の厚鋼板の温度偏差を抑制できる厚鋼板の冷却方法及び厚鋼板の製造方法並びに厚鋼板冷却装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた発明は、熱間圧延後の厚鋼板を搬送しつつ、上記厚鋼板の搬送方向に対する横断方向に分布を有する水量密度で１又は複数の冷却ヘッダーから上記厚鋼板の表面に冷却水を散水する厚鋼板の冷却方法であって、上記冷却ヘッダーの上流側で厚鋼板の横断方向の温度分布を測定する工程と、測定した温度分布及び冷却ヘッダーの水量密度分布に基づいて冷却水散水後の厚鋼板の温度分布を予測する工程と、予測した冷却水散水後の厚鋼板の温度偏差を小さくするよう上記横断方向の水量密度分布を調整する工程とを備え、上記冷却水散水後の温度分布を予測する工程が、上記水量密度分布及び厚鋼板の横断方向の長さを考慮して厚鋼板の表面に形成される水膜高さの横断方向の分布を算出する工程と、この水膜高さの分布を用いて熱伝達係数の分布を算出する工程と、上記温度分布の測定値及び熱伝達係数の分布に基づいて厚鋼板の冷却水散水後の予測温度分布を導出する工程とを有することを特徴とする。

当該厚鋼板の冷却方法では、厚鋼板の表面に形成される水膜高さの横断方向の分布を算出し、この水膜高さの分布を用いて熱伝達係数の分布を算出するので、横断方向に散水された後に厚鋼板表面での冷却水の滞留を考慮して冷却水散水後の厚鋼板の温度分布を予測できる。これにより、当該厚鋼板の冷却方法は、冷却水散水後の厚鋼板の温度分布の予測精度を高め、冷却水散水後の厚鋼板の温度偏差を効果的に抑制できる。

上記厚鋼板表面における中心軸を基準とする横断方向の位置ｘ［ｍｍ］での水膜高さｈ（ｘ）［ｍｍ］が、限界水膜高さｈ_ｃｒ［ｍｍ］と、上記水量密度分布及び厚鋼板の横断方向の長さに応じて定められる係数ｆ_１、ｆ_２及びｆ_３とを用い、下記式（１）により算出されるとよい。このように、水量密度分布及び厚鋼板の横断方向の長さに応じてあらかじめ算出される係数ｆ_１、ｆ_２及びｆ_３を用いて水膜高さｈ（ｘ）を位置ｘの比較的簡素な関数として導出することにより、演算負荷を過大とせずに、厚鋼板１枚毎の温度分布に応じて厚鋼板を均等に冷却できるよう冷却水の水量密度分布を最適化できる。
ｈ（ｘ）＝ｈ_ｃｒ＋ｆ_１・（１−ｆ_３・ｘ）^０．５−ｆ_２・（１−ｆ_３・ｘ）・・・（１）

上記厚鋼板表面における中心軸を基準とする横断方向の位置ｘ［ｍｍ］での熱伝達係数α（ｘ）［Ｗ／（ｍ^２・Ｋ）］が、位置ｘでの水膜高さｈ（ｘ）［ｍｍ］と、横断方向中心での水膜高さｈ_０［ｍｍ］及び横断方向中心での熱伝達係数α_０［Ｗ／（ｍ^２・Ｋ）］と、横断方向中心での水量密度に応じて定められる補正係数εとを用い、下記式（２）により算出されるとよい。このように、横断方向中心での熱伝達係数α_０を基準として各位置ｘでの熱伝達係数α（ｘ）を算出することで、演算負荷が過大とならず、厚鋼板１枚毎の温度分布に応じて厚鋼板を均等に冷却できるよう冷却水の水量密度分布を最適化することができる。
α（ｘ）＝｛ｈ（ｘ）／ｈ_０｝^ε・α_０・・・（２）

上記冷却ヘッダーが、上記横断方向に長い直方体状であり、底面に開口する複数の吐出口と、内部空間を横断方向に３つに区分する２枚の隔壁とを備え、上記２枚の隔壁が横断方向に対称、かつ横断方向に対して傾斜して配設されるとよい。このように、冷却ヘッダーが搬送方向から見て部分的に重なり合う３つの内部空間を有することにより、中央の内部空間への冷却水の供給量によって横断方向中央における水量密度を決定し、両端の内部空間への冷却水の供給量によって横断方向中央における水量密度を決定し、これらの間で連続的に水量密度が変化する水量密度分布を形成できる。従って、このような冷却ヘッダーを使用することで、水量密度分布を容易に調整できる。

また、上記課題を解決するためになされた別の発明は、厚鋼板を熱間圧延する工程と、圧延した厚鋼板を上記厚鋼板の冷却方法により冷却する工程とを備える厚鋼板の製造方法である。

当該厚鋼板の製造方法によれば、厚鋼板の表面に形成される冷却水の水膜高さ分布を用いて熱伝達係数の分布を算出することによって冷却水散水後の厚鋼板の温度分布を精度よく予測できる。その結果、当該厚鋼板の製造方法は、冷却水散水後の厚鋼板の温度偏差を効果的に抑制でき、均質で所望の物性を有する厚鋼板を容易かつ確実に製造できる。

さらに、上記課題を解決するためになされた別の発明は、厚鋼板を搬送する搬送装置と、この搬送装置の搬送方向に対する横断方向に分布を有する水量密度で上記厚鋼板の表面に冷却水を散水する１又は複数の冷却ヘッダーとを備える厚鋼板冷却装置であって、上記冷却ヘッダーの上流側で厚鋼板の横断方向の温度分布を測定する温度測定装置と、上記温度測定装置の測定結果に基づいて上記冷却ヘッダーの水量密度分布を決定する制御装置とをさらに備え、上記制御装置が、上記水量密度分布及び厚鋼板の横断方向の長さを考慮して厚鋼板の表面に形成される水膜高さの分布を算出する制御要素と、この水膜高さの分布を用いて熱伝達係数の分布を算出する制御要素と、上記温度分布の測定値及び熱伝達係数分布に基づいて厚鋼板の冷却水散水後の予測温度分布を導出する制御要素と、予測した冷却水散水後の厚鋼板の温度偏差を小さくするよう上記横断方向の水量密度分布を調整する制御要素とを有することを特徴とする。

当該厚鋼板冷却装置では、厚鋼板表面に形成される冷却水の水膜高さ分布を用いて熱伝達係数の分布を算出するので、冷却水散水後の厚鋼板の温度分布を精度よく予測でき、冷却水散水後の厚鋼板の温度偏差を効果的に抑制できる。

当該厚鋼板の冷却方法は、水膜高さ分布を用いた熱伝達係数の分布に基づいて冷却水の水量密度分布をより適切なものとすることができ、冷却水散水後の厚鋼板の温度偏差を効果的に抑制できる。

本発明の一実施形態の厚鋼板製造方法に係る製造設備の構成を示す模式図である。図１の製造設備に係る厚鋼板冷却装置の構成を示す模式図である。（ａ）は図２の厚鋼板冷却装置の冷却ヘッダーの構成を示す模式図であり、（ｂ）は冷却ヘッダーの水量密度分布を示す図である。図３の厚鋼板冷却装置の水量密度分布決定処理の手順を示す流れ図である。冷却前の厚鋼板の温度分布を例示するグラフである。図４の温度分布予測工程の詳細な手順を示す流れ図である。水膜高さ分布を例示する図である。水膜高さと熱伝達係数との関係の水量密度による変化を示すグラフである。

以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。

［厚鋼板製造設備］
図１の厚鋼板製造設備は、原料厚鋼板（スラブ）Ｐを加熱する加熱炉１と、加熱された原料厚鋼板Ｐを熱間圧延する粗圧延機２と、粗圧延機２で圧延された厚鋼板Ｐをさらに熱間圧延する仕上圧延機３と、仕上圧延機３で熱間圧延された厚鋼板Ｐを冷却する厚鋼板冷却装置４と、冷却された厚鋼板Ｐを矯正するレベラー５とを備える。

＜厚鋼板冷却装置＞
厚鋼板冷却装置４は、熱間圧延後の厚鋼板Ｐを搬送しつつ厚鋼板Ｐの表面及び裏面に冷却水を散水することにより厚鋼板Ｐを冷却するものであって、加速冷却装置とも呼ばれる。この厚鋼板冷却装置４において、厚鋼板Ｐは、目的とする製品に応じて定められるが、
例えば２００℃以上６５０℃以下の冷却停止温度まで急速に冷却される。

当該厚鋼板冷却装置４は、図２に示すように、厚鋼板Ｐを搬送する搬送装置１０と、この搬送装置１０により搬送される厚鋼板Ｐの搬送方向に対する横断方向の温度分布を測定する温度測定装置２０と、横断方向に分布を有する水量密度で厚鋼板Ｐの表面に冷却水を散水する３つの表面冷却ヘッダー３０と、厚鋼板Ｐの裏面に一定の水量密度で冷却水を散水する３つの裏面冷却ヘッダー４０と、温度測定装置２０の測定結果に基づいて表面冷却ヘッダー３０の水量密度分布を制御する制御装置５０とを備える。

（搬送装置）
搬送装置１０は、例えば図２に例示するように、複数のローラー１１によって構成されるローラーコンベアーとすることができる。

（温度測定装置）
温度測定装置２０としては、表面冷却ヘッダー３０の上流側で厚鋼板Ｐの横断方向の温度分布を測定できるものであればよく、例えば放射温度計を用いることができる。

（表面冷却ヘッダー）
表面冷却ヘッダー３０は、図３（ａ）に示すように、厚鋼板Ｐの横断方向（図中左右方向）に長い直方体状であり、底面に開口する複数の吐出口３１と、内部空間を横断方向に３つに区分する２枚の隔壁３２とを備え、２枚の隔壁３２が横断方向に対称、かつ横断方向に対して傾斜して配設されている。これにより、表面冷却ヘッダー３０の内部空間は、２枚の隔壁３２の内側の中央領域３３と２枚の隔壁３２の外側の２つの端部領域３４とに区分される。この表面冷却ヘッダー３０に対して、厚鋼板Ｐは、図中の矢印Ｄ方向に搬送される。

また、表面冷却ヘッダー３０は、中央領域３３に冷却水を供給する中央給水流路３５及び２つの端部領域３４に冷却水をそれぞれ給水する一対の端部給水流路３６を有する。中央給水流路３５には、主調整弁３７を介して冷却水が供給される。一方、端部給水流路３６には、中央給水流路３５から分岐する分岐流路３８に設けた分岐調整弁３９を介して、中央給水流路３５から冷却水が供給されるようになっている。

このように構成された表面冷却ヘッダー３０は、厚鋼板Ｐの中心軸を基準とする横断方向の位置ｘ［ｍｍ］における水量密度Ｗ（ｘ）［Ｌ／ｍｉｎ／ｍ^２］が、図３（ｂ）に示すような分布を示す。なお、表面冷却ヘッダー３０の隔壁３２は横断方向位置ｘ_１［ｍｍ］からｘ_２［ｍｍ］にかけて配設され、表面冷却ヘッダー３０の両端の位置がｘ_３とされている。

横断方向中心における水量密度（基準水量密度）Ｗ_０［Ｌ／ｍｉｎ／ｍ^２］は、中央給水流路３５への給水量によって定められる。また、横断方向両端（ｘ_３）における水量密度Ｗ（ｘ_３）は、端部給水流路３６への給水量によって定められ、基準水量密度Ｗ_０に対する比をクラウン量Ｃｗ［無次元数］として、Ｗ（ｘ_３）＝Ｃｗ・Ｗ_０で表わされる。このクラウン量Ｃｗは、分岐調整弁３９によって調整することができる。そして、横断方向位置ｘ_１からｘ_２の間において、隔壁３２により区分される中央領域３３と端部領域３４との搬送方向の長さ割合が線形に変化するので、水量密度Ｗ（ｘ）は、Ｗ_０からＣｗ・Ｗ_０まで直線的に変化する。

（裏面冷却ヘッダー）
裏面冷却ヘッダー４０は、厚鋼板Ｐの裏面に一様に冷却水を散水する多数のノズルにより構成され、厚鋼板Ｐを挟んで各表面冷却ヘッダー３０に対向するよう配置されている。この裏面冷却ヘッダー４０による散水量は、位置にかかわらず一定とされる。

（制御装置）
制御装置５０は、温度測定装置２０によって測定された厚鋼板Ｐの横断方向の温度分布Ｔｉ（ｘ）［Ｋ］に基づいて、表面冷却ヘッダー３０の水量密度分布Ｗ（ｘ）、つまり基準水量密度Ｗ_０及びクラウン量Ｃｗを調整弁３７及び分岐調整弁３９によって調節することにより、表面冷却ヘッダー３０の水量密度分布Ｗ（ｘ）を決定する処理を行う。

この制御装置５０は、水量密度分布決定処理の各制御工程をそれぞれ実行する複数の制御要素を有し、厚鋼板冷却装置４の動作を制御する。なお、上記水量密度分布決定処理の各制御工程については、後で詳しく説明する。制御装置５０は、例えばマイクロコンピューターを有し、例えば各制御要素を構成するプログラムモジュール又はパートプログラムを含む制御プログラムに従って水量密度分布決定処理を実行する。

＜レベラー＞
レベラー５は、厚鋼板冷却装置４により冷却された厚鋼板Ｐの歪みをローラーによって補正して平坦化する。

＜厚鋼板の冷却方法＞
これより、上記厚鋼板冷却装置４の動作、つまり上記制御装置５０によって行われる本発明の一実施形態に係る厚鋼板の冷却方法について説明する。

厚鋼板冷却装置４の制御装置５０は、図４に示す手順に従う水量密度分布決定処理を実行する。この水量密度分布決定処理は、水量密度分布Ｗ（ｘ）の初期値を含む初期条件を設定する工程（ステップＳ０１）と、温度測定装置２０により厚鋼板Ｐの温度分布Ｔｉ（ｘ）を測定する工程（ステップＳ０２）と、測定した温度分布に基づいて冷却水散水後の厚鋼板Ｐの横断方向の温度分布を予測する工程（ステップＳ０３）と、予測した冷却水散水後の厚鋼板Ｐの温度偏差の収束を判定する工程（ステップＳ０４）と、予測した冷却水散水後の厚鋼板Ｐの温度偏差を小さくするよう横断方向の水量密度分布Ｗ（ｘ）を調整する工程（ステップＳ０５）とを備える。

〔初期条件設定工程〕
ステップＳ０１の初期条件設定工程において、制御装置５０は、水量密度分布Ｗ（ｘ）の初期値及びその他の運転条件を設定する。水量密度分布Ｗ（ｘ）の初期値としては、基準水量密度Ｗ_０及びクラウン量Ｃｗが、あらかじめ設定されている値に設定される。また、その他の運転条件としては、厚鋼板Ｐの板厚、横断方向の長さ、比熱、熱伝導率、変態発熱量等の物性、冷却水の水温、冷却停止温度、搬送装置１０の搬送速度などが設定される。このような初期条件は、例えばハードディスクドライブやメモリー等の記憶装置から読み込むことや、外部の制御装置との通信によって設定することができる。

〔温度分布測定工程〕
ステップＳ０２の温度分布測定工程において、制御装置５０は、温度測定装置２０に厚鋼板Ｐの横断方向位置ｘでの表面温度の分布Ｔｉ（ｘ）［Ｋ］を測定させる。この厚鋼板Ｐの温度分布Ｔｉ（ｘ）は、厚鋼板Ｐの仕様等に応じて差異があり、同じ仕様の厚鋼板Ｐであっても、加熱炉１での偏熱、スキッドの影響等により一定ではない。例として、図５に、矩形の厚鋼板を上流側において長辺方向に搬送した場合及び短辺方向に搬送した場合の温度分布Ｔｉ（ｘ）の測定例を示す。

〔温度分布予測工程〕
ステップＳ０３の温度分布予測工程は、図６に詳しく示すように、現在設定されている水量密度分布Ｗ（ｘ）及び厚鋼板Ｐの横断方向の長さＢ［ｍｍ］を考慮して厚鋼板Ｐの表面に形成される水膜高さの横断方向の分布ｈ（ｘ）を算出する工程（ステップＳ１１）と、この水膜高さ分布ｈ（ｘ）を用いて熱伝達係数の分布α（ｘ）［Ｗ／（ｍ^２・Ｋ）］を算出する工程（ステップＳ１２）と、上記温度分布Ｔｉ（ｘ）の測定値及び熱伝達係数分布α（ｘ）に基づいて厚鋼板Ｐの冷却水散水後、つまりすべての複数の表面冷却ヘッダー３０の下を通過した直後に予測温度分布Ｔｅ（ｘ）を導出する工程（ステップＳ１３）とを有する。

〈水膜高さ分布算出工程〉
ステップＳ１１の水膜高さ算出工程では、横断方向の位置ｘでの水膜高さｈ（ｘ）を、限界水膜高さｈ_ｃｒ［ｍｍ］と、水量密度分布Ｗ（ｘ）及び厚鋼板Ｐの横断方向の長さＢ及び厚鋼板冷却装置４固有の特性等に応じて定められる係数ｆ_１、ｆ_２及びｆ_３とを用い、下記式（１）により算出する。
ｈ（ｘ）＝ｈ_ｃｒ＋ｆ_１・（１−ｆ_３・ｘ）^０．５−ｆ_２・（１−ｆ_３・ｘ）・・・（１）

上記式（１）においては、下記式（１１）及び（１２）の関係が成り立つ。
ｈ_ｃｒ＝｛（２＋Ｃ）・ｑ_ｃｒ ^２／２／ｇ｝^１／３・・・（１１）
ｑ_ｃｒ＝γ・（Ｂ^２＋０．２５）^０．５／４・・・（１２）
なお、ｑ_ｃｒは限界流量［Ｌ／ｍｉｎ］、ｇは重力加速度［ｍ／ｓｅｃ^２］、γは水量密度、水量クラウン量及びエッジカット量により決定されるノズル群流量［Ｌ／ｍｉｎ］、Ｃは定数である。

図７に、厚鋼板Ｐの横断方向長さＢ、基準水量密度Ｗ_０及びクラウン量Ｃｗが異なる場合の水膜高さ分布ｈ（ｘ）の算出例を示す。図７には、基準水量密度Ｗ_０が５００Ｌ／ｍｉｎ／ｍ^２、厚鋼板Ｐの横断方向長さＢが４０００ｍｍ、かつクラウン量Ｃｗが１００％の場合の水膜高さ分布ｈ（ｘ）を実線で示し、上記条件より水量密度Ｗ_０のみを１０００Ｌ／ｍｉｎ／ｍ^２に変更したもの、上記条件より厚鋼板Ｐの横断方向長さＢのみを２０００ｍｍに変更したもの、上記条件よりクラウン量Ｃｗのみを８０％に変更したものを合わせて示す。

〈熱伝達係数分布算出工程〉
ステップＳ１２の熱伝達係数分布算出工程では、位置ｘでの熱伝達係数α（ｘ）を、水膜高さｈ（ｘ）と、横断方向中心での水膜高さ（基準水膜高さ）ｈ_０［ｍｍ］及び横断方向中心での熱伝達係数（基準熱伝達係数）α_０［Ｗ／（ｍ^２・Ｋ）］と_、基準水量密度Ｗ_０に応じて定められる補正係数εとを用い、下記式（２）により算出する。
α（ｘ）＝｛ｈ（ｘ）／ｈ_０｝^ε・α_０・・・（２）

なお、上記基準熱伝達係数α_０は、実機又は実機を小型化した模擬試験装置での試験により、次の式（２１）によってスケールを補正することにより予め設定される。
α_０＝１０＾（ｃ_１＋ｃ_２・ｌｏｇＷ_０＋ｃ_３・Ｔｉ_０）・・・（２１）
なお、ｃ_１、ｃ_２及びｃ_３は定数であり、Ｔｉ_０は、厚鋼板Ｐの横断方向中心での表面温度［Ｋ］である。

模擬試験装置の例としては、冷却ヘッダーとして５００個／ｍ^２の密度で吐出口を有し、この吐出口が厚鋼板の３００〜５００ｍｍ上方に配置され、冷却水の水量を２００〜２０００Ｌ／ｍｉｎ／ｍ^２の間とすることができるものを有する装置を使用することができる。

また、上記補正係数εは、予め上記模擬試験装置での試験により、基準水量密度Ｗ_０毎に設定されるか、基準水量密度Ｗ_０の関数として設定される。例として、図８に、水膜高さｈ（ｘ）の基準水膜高ｈ_０に対する比と、熱伝達係数α（ｘ）の基準熱伝達係数α_０に対する比との関係を確認した模擬試験の結果を示す。

〈予測温度分布導出工程〉
ステップＳ１３の温度分布導出工程では、上記温度分布Ｔｉ（ｘ）及び熱伝達係数分布α（ｘ）を用いて、冷却水散水後の厚鋼板Ｐの予測される横断方向の温度分布Ｔｅ（ｘ）を導出する。この予測温度分布Ｔｅ（ｘ）の導出は、厚鋼板Ｐの表面における熱伝達を上記熱伝達係数α（ｘ）を用いて計算し、厚鋼板Ｐの内部における熱伝導を厚さ方向の一次元熱伝導方程式を用いて計算することによって行われる。

〔収束判定工程〕
図４のステップＳ０４の収束判定工程では、ステップＳ０３で予測した温度分布Ｔｅ（ｘ）の横断方向中心における温度Ｔｅ（０）との偏差の平均値を算出し、この平均温度偏差の絶対値が所定の閾値以下であるか否かを確認する。ステップＳ０４において平均温度偏差の絶対値が閾値以下である場合、温度偏差が収束したものと判断して、図４の水量密度分布決定処理を終了、つまり現在の水量密度分布Ｗ（ｘ）を維持する。一方、ステップＳ０４において平均温度偏差の絶対値が閾値を超える場合、ステップＳ０５に進んで水量密度分布Ｗ（ｘ）の調整を行う。

〔水量密度分布調整工程〕
ステップＳ０５の水量密度分布調整工程では、クラウン量Ｃｗを調整する。具体的には、上記平均温度偏差が正の値である場合にはクラウン量Ｃｗを一定量だけ増加し、上記平均温度偏差が負の値である場合にはクラウン量Ｃｗを一定量だけ減少する。

ステップＳ０５において、クラウン量Ｃｗを調整することにより水量密度分布Ｗ（ｘ）を変更したときは、ステップＳ０３に戻って変更された水量密度分布Ｗ（ｘ）に基づいて再度冷却水散水後の温度分布Ｔｅ（ｘ）を予測する。

そして、予測温度分布Ｔｅ（ｘ）における温度偏差が一定の閾値以下に収束するまで上記手順による水量密度分布Ｗ（ｘ）の調整が繰り返される。

このようにして、当該厚鋼板冷却装置４は、厚鋼板Ｐ毎に、図４の上記水量密度分布決定処理により表面冷却ヘッダー３０の水量密度分布Ｗ（ｘ）を決定することで、冷却水散水後の厚鋼板Ｐの温度偏差を抑制して、均一で望ましい冷却を行うことができる。

＜利点＞
当該厚鋼板の冷却方法を行う当該厚鋼板冷却装置４は、厚鋼板Ｐの表面に形成される水膜高さの分布ｈ（ｘ）を算出し、この水膜高さ分布ｈ（ｘ）に基づいてより正確に熱伝達係数の分布を算出するため、冷却水を散水した後の厚鋼板Ｐの温度分布を精度よく予測できる。これにより、当該厚鋼板冷却装置４は、水量密度分布Ｗ（ｘ）を適正化して、厚鋼板Ｐ全体を所望の冷却停止温度に近づけられる。

従って、当該厚鋼板の冷却方法により厚鋼板を冷却する当該厚鋼板の製造方法は、高品質の厚鋼板を製造することができる。

［その他の実施形態］
上記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、上記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて上記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらはすべて本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。

当該厚鋼板冷却装置において、表面冷却ヘッダーは、横断方向の水量密度分布を調整できるものであれば、どのような構造であってもよい。また、表面冷却ヘッダーの数は、３つに限らず、１つでもよく、２つ又は４つ以上であってもよい。

また、本発明に係る厚鋼板製造設備は、上述以外の装置を有してもよい。例えば、粗圧延機の上流側にバーティカルエッジャーを設けてもよく、厚鋼板冷却装置の上流側にさらなるレベラーを設けてもよい。

当該厚鋼板の冷却方法は、厚鋼板の製造に好適に適用できる。

１加熱炉
２粗圧延機
３仕上圧延機
４厚鋼板冷却装置
５レベラー
１０搬送装置
１１ローラー
２０温度測定装置
３０表面冷却ヘッダー
３１吐出口
３２隔壁
３３中央領域
３４端部領域
３５中央給水流路
３６端部給水流路
３７主調整弁
３８分岐流路
３９分岐調整弁
４０裏面冷却ヘッダー
５０制御装置
Ｐ厚鋼板

Claims

熱間圧延後の厚鋼板を搬送しつつ、上記厚鋼板の搬送方向に対する横断方向に分布を有する水量密度で１又は複数の冷却ヘッダーから上記厚鋼板の表面に冷却水を散水する厚鋼板の冷却方法であって、
上記冷却ヘッダーの上流側で厚鋼板の横断方向の温度分布を測定する工程と、
測定した温度分布及び冷却ヘッダーの水量密度分布に基づいて冷却水散水後の厚鋼板の温度分布を予測する工程と、
予測した冷却水散水後の厚鋼板の温度偏差を小さくするよう上記横断方向の水量密度分布を調整する工程と
を備え、
上記冷却水散水後の温度分布を予測する工程が、
上記水量密度分布及び厚鋼板の横断方向の長さを考慮して厚鋼板の表面に形成される水膜高さの横断方向の分布を算出する工程と、
この水膜高さの分布を用いて熱伝達係数の分布を算出する工程と、
上記温度分布の測定値及び熱伝達係数の分布に基づいて厚鋼板の冷却水散水後の予測温度分布を導出する工程と
を有し、
上記熱伝達係数分布算出工程において、上記厚鋼板表面における中心軸を基準とする横断方向の位置ｘ［ｍｍ］での熱伝達係数α（ｘ）［Ｗ／（ｍ ^２・Ｋ）］が、位置ｘでの水膜高さｈ（ｘ）［ｍｍ］と、横断方向中心での水膜高さｈ０［ｍｍ］及び横断方向中心での熱伝達係数α０［Ｗ／（ｍ ^２・Ｋ）］と、横断方向中心での水量密度に応じて定められる補正係数εとを用い、下記式（２）により算出されることを特徴とする厚鋼板の冷却方法。
α（ｘ）＝｛ｈ（ｘ）／ｈ０｝ε・α０・・・（２）
上記冷却ヘッダーが、上記横断方向に長い直方体状であり、
底面に開口する複数の吐出口と、
内部空間を横断方向に３つに区分する２枚の隔壁とを備え、
上記２枚の隔壁が横断方向に対称、かつ横断方向に対して傾斜して配設される請求項１に記載の厚鋼板の冷却方法。
厚鋼板を熱間圧延する工程と、圧延した厚鋼板を請求項１又は請求項２に記載の厚鋼板の冷却方法により冷却する工程とを備える厚鋼板の製造方法。
厚鋼板を搬送する搬送装置と、この搬送装置の搬送方向に対する横断方向に分布を有する水量密度で上記厚鋼板の表面に冷却水を散水する１又は複数の冷却ヘッダーとを備える厚鋼板冷却装置であって、
上記冷却ヘッダーの上流側で厚鋼板の横断方向の温度分布を測定する温度測定装置と、
上記温度測定装置の測定結果に基づいて上記冷却ヘッダーの水量密度分布を決定する制御装置とをさらに備え、
上記制御装置が、
上記水量密度分布及び厚鋼板の横断方向の長さを考慮して厚鋼板の表面に形成される水膜高さの分布を算出する制御要素と、
この水膜高さの分布を用いて熱伝達係数の分布を算出する制御要素と、
上記温度分布の測定値及び熱伝達係数分布に基づいて厚鋼板の冷却水散水後の予測温度分布を導出する制御要素と、
予測した冷却水散水後の厚鋼板の温度偏差を小さくするよう上記横断方向の水量密度分布を調整する制御要素とを有し、
上記熱伝達係数の分布を算出する制御要素が、上記厚鋼板表面における中心軸を基準とする横断方向の位置ｘ［ｍｍ］での熱伝達係数α（ｘ）［Ｗ／（ｍ ^２・Ｋ）］を、位置ｘでの水膜高さｈ（ｘ）［ｍｍ］と、横断方向中心での水膜高さｈ０［ｍｍ］及び横断方向中心での熱伝達係数α０［Ｗ／（ｍ ^２・Ｋ）］と、横断方向中心での水量密度に応じて定められる補正係数εとを用い、下記式（２）により算出することを特徴とする厚鋼板冷却装置。
α（ｘ）＝｛ｈ（ｘ）／ｈ０｝ε・α０・・・（２）