JP6558344B2

JP6558344B2 - 鋼板の下面冷却装置及び下面冷却方法

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Description

本発明は、広範な種類の板幅を有する鋼板を対象とする場合であっても、鋼板の下面を幅方向に均一に冷却することができる鋼板の下面冷却装置及び下面冷却方法に関する。

鋼板、例えば熱延鋼板は、図１に示すような設備において製造される。具体的には、スラブを加熱炉で加熱し、デスケーリング装置によって一次スケールを除去し、熱間圧延機（粗圧延機及び仕上圧延機）によってスラブを圧延した後、ランアウトテーブル上の冷却設備において水冷または空冷による鋼板の制御冷却が行われている。ランアウトテーブル上で行われる冷却は、鋼板の析出物や変態組織を制御して、目的の強度や延びなどの材質を得るために行われている。しかし、冷却後の鋼板幅方向（単に「幅方向」とも称する。）に沿った温度分布が不均一になると、幅方向で強度や延びなどの材質にばらつきが生じ、局所的に所定の材質を得ることができないことがある。

熱延鋼板は、上面は円管状のラミナーノズルを使用し、下面はスプレーノズル（単に、「ノズル」と称することもある。）を使用して冷却されることが多く、一般的に上面のラミナーノズルによる冷却が原因で幅方向に不均一な温度分布が生じるといわれている。

具体的には、鋼板の上面に到達した冷却水は、鋼板の幅方向中央部から幅方向端部（エッジ部）へ向かう水流を形成するので、エッジ部に向かうほど通過水量が増加する。よって、鋼板のエッジ部の近傍は幅方向の中央部に比べて冷却されやすく、鋼板の中央部が高温となり両エッジ部が低温となってしまう。

一方で、下面のスプレーノズル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。尚、スプレーノズルしては、ノズルから冷却水が扇状に広がって噴射されるフラットスプレーノズルが用いられる。

多くのランアウトテーブルでは、通板安定性を高める目的から、鋼板の下面を支持する複数のテーブルローラーが鋼板長手方向（単に「長手方向」とも称する。）に密に配置されており、テーブルローラー間の隙間は狭い。そこで、鋼板の下面を冷却する際には、狭いスペースに設置可能でかつ広い冷却面積を確保できるスプレーノズルが鋼板幅方向に複数配置されることが多い。例えば側面図である図２のように、スプレーノズルは、鋼板の下方、隣り合うテーブルロールの間に設けられる。

また、スプレーノズルを下面から見た図３に示すように、幅方向の全面に冷却水が噴射されるように、スプレーノズルは鋼板長手方向に対して捩って配置される。より具体的には、広がりをもって形成されるスプレーノズルから噴射された冷却水の帯が、長手方向と平行ではなくθだけ傾くように、各スプレーノズルの設置方向が調節される。

さらに、高い冷却能力を確保するために、スプレーノズルは幅方向に沿って密に配置される（例えば、幅方向のノズルピッチが５０〜２００ｍｍ程度）ケースがある。具体的には、鋼板の長手方向に対して正対してスプレーノズル等を見た図４を用いて説明する。図４に示すように、スプレーノズルを用いた下面の冷却では、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た冷却水は、パスライン（鋼板の下面の位置）から数１００ｍｍ〜数ｍ吹き上がった後に落下するが、この際に一部の冷却水は鋼板の上面に落下する。また、鋼板の幅方向における端面に冷却水が直接衝突することもある。これら鋼板上面への冷却水の落下や、鋼板端面への冷却水の衝突が、鋼板エッジ部の過冷却の原因となる。

尚、これらの問題は、熱延のランアウト冷却だけでなく、厚鋼板の制御冷却や、厚鋼板及び熱延鋼板の圧延時の冷却装置でも発生している。また、ラミナーノズルを用いた円管噴流冷却においても、吹き上がった冷却水が鋼板上面に落下して、同様の問題が発生する。

このような鋼板のエッジ部の過冷却を防止する技術として、特許文献１（特開２０１２−９１１９４号）に開示された技術がある。特許文献１の技術では、下面に配置されたノズル群の直上に、複数の孔部を有する遮蔽板と該遮蔽板を幅方向に移動させる駆動機構とを設け、遮蔽板を幅方向に移動させることで鋼板幅方向の端面より外側に位置するノズルからの冷却水を一部又は全て遮断する。これにより、鋼板上面への冷却水の廻り込みや鋼板端面への冷却水の衝突を防止することができる。

特許文献２（特開２００５−２３８２８３号）では、上面ノズルについて、鋼板のエッジ部を冷却するノズルの下方に樋を設け、エッジ部に落下する冷却水量を鋼板幅方向中央部と比べて少なく調整することによって、エッジ部の過冷却を防止する方法が開示されている。この方法は、特許文献２以外にも複数開示されており、エッジ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例として提案されている。また、この方法は鋼板の上面だけでなく、下面に対しても適用される例がある。

特開２０１２−９１１９４号特開２００５−２３８２８３号

特許文献１の方法は、複数の孔部を有する遮蔽板を幅方向に移動させることで、鋼板幅方向の外側のノズルからの冷却水を一部又は全て遮断し、鋼板幅端部の過冷却を防止するものである。特許文献１の方法を図５（平面図）及び図６（側面図）を用いてより具体的に説明する。尚、図５及び図６ともに、左側が鋼板幅方向の端部側（外側）に対応し、右側が鋼板幅方向の中央部側（内側）に対応する。図５及び図６ともに、上側の図が全ての矩形孔部から冷却水が噴射した状態にあり、下側の図は上側の図から遮蔽板をＬ／２だけずらすことによって、幅方向端部側に位置するノズルの冷却水を半分遮蔽した状態にある。このように端部側の冷却水を一部又は全て遮蔽することにより、鋼板上面への冷却水の落下や鋼板の端面への冷却水の衝突を防止している。

しかし、図５及び６に示すような矩形の孔を有する遮蔽板では、個々のノズルに関する冷却水の遮蔽制御が難しいという問題がある。具体的に、板幅によっては冷却対象とする鋼板の幅方向における端面より外側だけでなく内側のノズルも、半分遮蔽された状態となりうる。この場合には、鋼板エッジ部の冷却不足や冷却むらが懸念される。

図５のように開口部を通過する際の冷却水の板幅方向の長さをＬとすると、外側のノズルを半分遮蔽された状態とするのに必要な最小ストロークはＬ／２である。例えば、図７で示すように、Ｌ＝４５ｍｍで幅方向のノズルピッチＰ＝８０ｍｍである場合には、一部のノズルを半開状態とするためには、遮蔽板を幅方向にＬ／２＝２２．５ｍｍ移動させればよい。さらに遮蔽板をずらして半開状態のノズル（図７の左側３つのノズル）を全閉に、さらにその内側に位置する全開状態のノズル（図７の右側３つのノズル）を半開状態とするには、遮蔽板を合計でＬ＝４５ｍｍずらす必要がある。しかし、ノズルピッチＰが８０ｍｍであるので、遮蔽板を合計で４５ｍｍずらすことにより、図７の最下段のように半開状態のノズル（図の左側３つのノズル）からの冷却水が、隣接するノズルに対応する開口部によって連通されてしまう。このように、ノズルピッチが密の状態で、遮蔽板を板幅方向に動かすことによって個々のノズルの遮蔽を制御することは困難である。

特許文献２の方法では、樋や遮蔽板等によって鋼板エッジ部の冷却水量を調整することで、エッジ部の過冷却を防止するものであるが、主に鋼板上面側の冷却を対象にしており、かつテーブルロールの間隔が広い場合のノズル配置について述べている。

また、特許文献２のように遮蔽板等を鋼板幅方向に沿って移動させる方法では、広範な種類の板幅を有する鋼板を冷却する場合に、遮蔽板等の駆動距離が大きくなってしまうという問題もある。具体的に、一般的な熱延鋼板では最小板幅が６００ｍｍ、最大板幅が２４００ｍｍ程度であるので、遮蔽板を幅方向に駆動させる距離は片側で９００ｍｍずつと長くなる。さらに、特に厚鋼板のように板幅が５０００ｍｍを超えるラインの場合では、最小板幅（１５００〜２０００ｍｍ）と最大板幅（４０００〜５５００ｍｍ）の差が大きく、遮蔽板も片側あたり幅方向に１０００〜２０００ｍｍと、熱延鋼板よりもさらに長い距離を駆動させる必要がある。遮蔽板を長い距離駆動させることになると、付帯設備の設置のために広大なスペースが必要であり、また安定して駆動させることが難しく、精密に冷却水の遮蔽制御を行うことは難しい。

また、遮蔽板の駆動機構としては、ワイヤーやスクリュー等を用いているが、これらの駆動機構が被水してしまい、錆等に起因する故障が頻繁に起こっている。これにより、鋼板の幅方向に沿って遮蔽板を長距離駆動させることが難しくなる。よって、鋼板の下面を遮蔽板によってマスキングする設備において、遮蔽板を幅方向に沿って安定的に駆動させることは極めて難しいという問題がある。

本発明は、上記の問題点を解決し、鋼板エッジ部の過冷却防止を実現し、材質ばらつきの少ない高品質の鋼板の製造に資する鋼板の下面冷却装置及び下面冷却方法を提供することを課題とする。

本発明の手段は、下記の通りである。
［１］鋼板幅方向に複数配列され、鋼板の下面に冷却水を噴射するノズルと、前記ノズルの上部に設けられ、その一端を回転軸として上下方向に回転可能であり、回転によって前記ノズルからの冷却水の遮蔽及び通過を制御する遮蔽板と、前記遮蔽板の下面を支持可能であり、上下方向に移動することによって前記遮蔽板の回転を制御する支持部材と、前記支持部材を上下方向に移動させる第１駆動機構と、を備え、前記支持部材が前記遮蔽板を支持する接触部と、前記遮蔽板の回転軸とは反対側の端面との距離は、前記鋼板幅方向の端部側に向かうにつれて、大きくなる鋼板の下面冷却装置。
［２］前記遮蔽板の下方において、遮蔽板の下面を支持可能な角度調整部材と、前記角度調整部材を上下方向に移動させる第２駆動機構と、を備える［１］に記載の鋼板の下面冷却装置。
［３］前記回転軸は、下方に位置するノズルよりも鋼板幅方向の端部側に設けられる［１］又は［２］に記載の鋼板の下面冷却装置。
［４］［１］に記載の鋼板の下面冷却装置を用いて行う鋼板の下面冷却方法であって、板幅のより広い鋼板を冷却する際には、前記支持部材を下方向に移動させる鋼板の下面冷却方法。
［５］［２］に記載の鋼板の下面冷却装置を用いて行う鋼板の下面冷却方法であって、板幅のより狭い鋼板を冷却する際には、制御対象である全てのノズルの下面から前記支持部材を離した後に、前記角度調整部材を上方向に移動させて、遮蔽板を水平状態に近づけ、次いで前記支持部材を上方向に移動させて、制御対象である全てのノズルの下面を前記支持部材によって支持させた後に、前記角度調整部材を下方向に移動させることにより、制御対象である全てのノズルの冷却水を遮蔽状態に戻す鋼板の下面冷却方法。
［６］［３］に記載の鋼板の下面冷却装置を用いて行う鋼板の下面冷却方法であって、前記支持部材を下降させる際に、前記遮蔽板を回転軸側に向かって上向きに傾斜させる鋼板の下面冷却方法。

本発明によって、ノズル個々での冷却水遮蔽制御が可能となり、広範囲の板幅に対して幅方向を均一に冷却することができ、材質ばらつきの少ない高品質の鋼板の製造が可能となる。

図１は、熱間圧延ラインを示す模式図である。図２は、スプレーノズルと鋼板との関係を示す側面図である。図３は、スプレーノズルとテーブルロールとの関係を示す底面図である。図４は、鋼板とスプレーノズルとを、鋼板の長手方向に正対して見た正面図である。図５は、特許文献１に示す鋼板の下面冷却装置における冷却水の遮蔽の態様を示す説明図である。図６は、特許文献１に示す鋼板の下面冷却装置を、鋼板の長手方向に正対して見た正面図である。図７は、特許文献１に示す鋼板の下面冷却装置における冷却水の遮蔽の態様について、具体的な数値を用いて示す説明図である。図８は、本発明に係る鋼板の下面冷却装置を、鋼板の長手方向に正対して見た正面図である。図９は、本発明に係る鋼板の下面冷却装置の斜視図である。図１０は、本発明に係る鋼板の下面冷却装置について、ゼロ角度調整の方法を示す説明図である。図１１は、本発明に係る鋼板の下面冷却装置において、必要となる下降ストローク量を計算するための説明図である。図１２は、本発明に係る鋼板の下面冷却装置において、必要となる回転軸と冷却ノズルとの距離を計算するための説明図である。図１３は、本発明に係る鋼板の下面冷却装置において、回転軸の固定方法を示す説明図である。図１４は、回転軸を冷却ヘッダーよりも幅方向の内側に配置した際の問題点を示す説明図である。図１５は、回転軸を冷却ヘッダーよりも幅方向の外側に配置した例を示す説明図である。

まず、本発明に係る鋼板の下面冷却装置について、図８を用いて説明する。図８は、下面冷却装置を搬送方向に対して正対して見た正面図である。

図８（ａ）のように、幅方向に延在する冷却ヘッダーには、幅方向に沿って複数のノズルが設置される。ノズルからは鋼板（図示せず）の下面に向かって上向きに冷却水が噴射される。

各ノズルの上部には、それぞれに対応する遮蔽板が設けられる。遮蔽板は、その一端を回転軸として上下方向に回転可能である。図の例では遮蔽板には、その鋼板幅方向の一端において、鋼板長手方向に略平行となるように回転軸が設けられる。

図８（ａ）では３つの遮蔽板の下面を、それぞれ支持部材が支持している。この状態では、３つのノズルから噴出された冷却水はいずれも遮蔽板によって遮蔽され、ノズルからの冷却水が鋼板の下面に到達しないようになっている。尚、回転軸及び遮蔽板は、下方からの冷却水の水圧によって上方向へと回転しない程度の自重及び強度であればよい。

尚、図８には図示していないものの、遮蔽板の上部にはテーブルロールが設けられる。それぞれの遮蔽板とノズルとは、テーブルロールとテーブルロールとの間に位置するように、配置される。

支持部材は、その下部において第１架台に接続されている。より具体的には図９（ａ）に示すように、遮蔽板を支持する長尺状の支持部材は、その下部において平面視で矩形状のフレームを備えた第１架台に取り付けられる。尚、詳細については後述するが、遮蔽板の下方に設けられて遮蔽板を支持可能な長尺状の角度調整部材も、その下部において平面視で矩形状のフレームを備えた第２架台に取り付けられる。

また、第１架台には支持部材を上下方向に移動させることのできる第１駆動機構が設けられ、第２架台には角度調整部材を上下方向に移動させることのできる第２駆動機構が設けられる。これらの駆動機構としては、空圧駆動式又は油圧駆動式でも良いし、回転軸をギアやチェーンによって回転駆動させてもよく、典型例として電動シリンダを挙げることができる。また、これらの駆動機構は、冷却対象とする鋼板の幅方向における端面よりも外側に設置することが好ましい。これにより、駆動機構への冷却水の被水等を防止することができ、駆動機構を安定的に駆動させることが可能となる。

尚、上記のように１つの架台上に複数の支持部材（又は角度調整部材）を設け、この架台を駆動機構によって上下させることによって、ノズル個々に駆動機構を設ける必要がなく、狭いスペースでも駆動機構を駆動させやすくなるほか、設置する駆動機構の数も少なくて済む。また、１つの架台上に複数の支持部材（又は角度調整部材）を設けることで、第１駆動機構と第２駆動機構との２つの駆動機構を操作することのみによって、複数のノズルについてゼロ角度調整（詳細については後述する。）を一度に実施することができる。

支持部材は、それぞれの遮蔽板に対して、鋼板幅方向における相対的な位置を変えて設けられる。具体的には、図８（ａ）のように、遮蔽板を水平状態とした際に、支持部材が遮蔽板を支持する際の接触部（図では遮蔽板の下面において支持部材と遮蔽板とが接触している箇所）から、遮蔽板の回転軸を備える側とは反対側（図では右側）の端面までの、鋼板幅方向における距離を違えて設けられる。この距離は、鋼板幅方向の端部側に向かう（図では左側）につれて大きくなるように調節されている。図８（ａ）の例では、幅方向の中央部側に位置する遮蔽板ほど、遮蔽板の鋼板幅方向の寸法を小さくすることで、前記距離を調節している。また、図示していないものの、遮蔽板の幅方向寸法は変えずに、各遮蔽板の下方に位置する支持部材の位置を調整することによっても、前記距離を調節することができる。

次に、支持部材を用いて冷却水の通過−遮蔽を制御するメカニズムについて説明する。まず、図８（ａ）を初期状態とし、支持部材を下方へと移動させることで図８（ｂ）の状態となる。図８（ｂ）では、最も幅方向の内側に位置する支持部材が鋼板の下面から離れることで、遮蔽板は回転軸を中心にして下方向へと回転する。尚、この際、遮蔽板は冷却水の水圧に抗って下方向へ回転できる程度の自重を備えていればよい。

回転した遮蔽板は、支持部材よりも幅方向の外側（回転軸が備えられる側）に位置する角度調整部材によって下面を支持される。尚、角度調整部材も、支持部材と同様に、それぞれの遮蔽板の下部に設けられる。図８（ｂ）の最も右側のノズルに示すように、角度調整部材が遮蔽板を支持する際には、遮蔽板がノズルからの冷却水の通過を妨げないようにする。

図８（ｂ）の状態からさらに第１架台及び支持部材を下降させていくと、図８（ｃ）さらに図８（ｄ）へと、内側のノズルから順番に冷却水を通過可能となる。図８（ｄ）のように第１架台が下降しきると、全てのノズルからの冷却水が通過可能となる。

より詳しくは図９（ａ）〜（ｄ）に示すように、第１架台及び支持部材が下降することで、幅方向の両端において対称の位置にあるノズルからの冷却水が順番に通過状態となる。より具体的には、幅方向の内側から外側へと順に、両端で一対ずつのノズルの冷却水が通過状態となる。尚、幅方向で対称の位置にある支持部材及び角度調整部材の長さや、遮蔽板との位置関係等は同等とすればよい。

第１架台及び支持部材の１回の下降量（第１駆動機構の下降ストローク量）は、１対のノズルの冷却水が遮蔽状態から通過状態となる量であればよい。広範な種類の板幅を冷却可能とするという観点からは、少なくとも３回以上の下降を行うことが好ましく、更に好ましくは４回以上の下降を行うことがよい。

図示していないものの、幅方向の中央部近傍に位置するノズルの上部には遮蔽板を設けなくてもよい。より具体的には、冷却対象とする鋼板のうち、最小板幅分に相当するノズルの上部には遮蔽板を設けず、最小板幅〜最大板幅に相当するノズルの上部に遮蔽板等を設ければよい。最小板幅の鋼板を冷却する際には、図８（ａ）及び図９（ａ）のように全ての遮蔽板を閉じた状態としておく。より板幅の広い鋼板を冷却する必要が生じた場合には、第１架台及び支持部材を下降させて、所定の幅分のノズルからの冷却水を通過状態とする。

上述のように、既に冷却を行った鋼板の板幅に比べて次に冷却を行う鋼板の板幅がより広い場合には、第１架台及び支持部材を下降させて、幅方向中央部側のノズルから順に、冷却水を通過状態とすればよい。

一方で、冷却対象を板幅の広い鋼板から板幅の狭い鋼板に変更する場合（既に冷却を行った鋼板の板幅に比べて次に冷却を行う鋼板の板幅がより狭い場合）には、支持部材を下降させて一旦全ての冷却水を通過状態とした後に、角度調整部材を上昇させて全ての冷却水を遮蔽状態とするゼロ角度調整を行い、次いで角度調整部材を下降させればよい。具体的には、図１０を用いて説明する。

まず、図１０（ａ）では全てのノズルからの冷却水を通過状態とした例を示す。この状態から第２駆動機構を用いて第２架台及び角度調整部材を上昇させると、それに伴って遮蔽板も水平状態に近づき、やがて全てのノズルからの冷却水が遮蔽された状態となる。次いで、第１駆動機構を上昇させて、図１０（ｃ）のように支持部材によって遮蔽板の下面を支持させる。その後、第２駆動機構を用いて第２架台及び角度調整部材を下降させると、図８（ａ）及び図９（ａ）に示すような全ての遮蔽板が支持部材によって支持されて冷却水を遮蔽する、初期状態へと戻る。

上記のように、板幅の広い鋼板から狭い鋼板に変更する場合は、図１０で示した手順で遮蔽板の位置を初期状態へと戻した後に、第１架台及び支持部材を下降させて、適当な板幅分のノズルからの冷却水を通過状態とすればよい。

次に、ノズルからの冷却水を遮蔽状態から通過状態にするために必要な支持部材の下降ストローク量Ｓｔについて、図１１を用いて説明する。遮蔽板を水平にした場合の回転軸から支持部材（接触部）までの水平方向長さをＬ、遮蔽板の水平長さをＬ＋ａとすると、図１１右側の図のように以下の式（１）を満たしたときに、支持部材が遮蔽板の下面から離れて、遮蔽板が下方への回転を開始する。
Ｓｔ≧｛ (Ｌ＋ａ)^２−Ｌ^２｝^０．５・・・・・（１）

また、遮蔽板とノズルとの位置関係については、回転軸とノズル（の回転軸側端面）との間の水平方向における距離をｂ、鉛直方向における距離をＨとすると、図１２右側の図に示すとおり、遮蔽板が下方向へ回転した際に遮蔽板がノズルの上面を覆って冷却水が遮蔽されることを防止するためには、以下の式（２）を満たすことが必要となる。
ｂ^２≧ (Ｌ＋ａ)^２−Ｈ^２・・・・・（２）

例えば、ノズルの幅方向ピッチが１５０ｍｍ、Ｌ＝５０ｍｍ、Ｈ＝１２０ｍｍで、幅方向の最も内側に設置された遮蔽板の水平長さ（Ｌ＋ａ）が５５ｍｍであり、幅方向の内側から外側にかけて遮蔽板の寸法を５ｍｍずつ長くした場合、上記式（１）よりＳｔは約２３ｍｍ以上であればよいということになる。また、式（２）を考慮すると、ａの上限値は約７０ｍｍまで、Ｓｔの上限値は約１０９ｍｍまで伸ばすことができる。前述のように、遮蔽板の寸法を５ｍｍずつ長くすることから、遮蔽板の寸法のパターンは７０÷５により１４種類確保することができる。よって、全てのノズルを通過させる場合を含めて遮蔽パターンは１４水準変化させることが可能となる。この場合、ノズルの幅方向ピッチは１５０ｍｍなので、１５０×１４×２を計算して約４０００ｍｍ程度の板幅差に対応することができる。このように、板幅１５００ｍｍ〜５４００ｍｍまで対応可能であるうえに、駆動ストロークの合計量は１０９ｍｍと非常に短くなるので、第１駆動機構による支持部材の安定的な動作が期待できる。

以上のように、本発明によると、冷却水の遮蔽−通過を制御するために必要なストローク量を小さくし、ノズル個々の遮蔽制御が容易となり、板幅に依らずに幅方向の端面より外側のノズルのみを確実に遮蔽することができる。尚、ノズル個々の遮蔽制御性をよくするためには、隣接するノズル間における遮蔽板の端面から接触部までの距離の差は１０ｍｍ以下とすることが好ましく、さらに好ましくは５ｍｍ以下とするのがよい。

尚、回転軸は、図１３のように冷却ヘッダーやテーブルエプロン（図示せず）等に固定してもよいし、鋼板幅方向に延びる梁を設置してその梁に固定しても構わない。

本発明では、回転軸をノズルよりも幅方向の外側に配置することが好ましい。これにより、遮蔽した冷却水が鋼板の方向に飛散することを防止し、飛散水による鋼板の冷却むらを抑えることができる。

より詳しくは図１４及び図１５を用いて説明する。図１４のように、回転軸をノズルよりも内側に設置した場合、ノズルを通過状態とするために支持部材を下降させていく過程において、遮蔽板は回転軸が設けられる端部を上向きにして傾斜する。この状態では、ノズルから噴射された冷却水が、遮蔽板の下面に衝突し、鋼板の位置する右斜め上方向へと飛散する。このような飛散水によって、鋼板に冷却むらが発生してしまう。

一方で、図１５のように、回転軸をノズルよりも外側に設置した場合、支持部材を下降させる過程において、遮蔽板は幅方向の外側（回転軸側）を上向きにして傾斜する。この状態では、ノズルから噴射された冷却水が遮蔽板の下面に衝突しても、鋼板の存在する右斜め上方向へと冷却水が飛散することが防止される。よって、飛散水による鋼板の冷却むらを抑制することができる。

尚、本発明は熱延鋼板に限らず、厚鋼板の冷却にも適用可能で、冷却方式もスプレーに限らず円管噴流冷却等の場合にも有効である。

以下、実施例を用いて本発明について説明する。

図１で示す熱間圧延ラインを用いて圧延作業を行った。具体的には、２５０ｍｍの厚みのスラブを加熱炉で再加熱した後、一次スケールをデスケーリング装置によって除去し、粗圧延機によって５０ｍｍの厚みまで圧延し、仕上圧延機によって１５ｍｍの厚みまで圧延した後、鋼板をランアウトテーブルで冷却し、コイラーで巻き取った。本ラインで製造可能な板幅は最小で６００ｍｍ、最大で２４００ｍｍであった。本実施例では、板幅が６００ｍｍ、１２００ｍｍ、１８００ｍｍという３種類の鋼板について、ランアウトテーブルで９００℃から５５０℃まで冷却した。

ランアウトテーブルでは、ヘアピン状のラミナーノズルによって鋼板上面を冷却し、スプレーノズルを備えた下面冷却装置によって鋼板下面を冷却した。上面及び下面においては最大板幅まで冷却ができるように、板幅２０００ｍｍの範囲で冷却水を噴射できるようにした。また、冷却前後の鋼板の温度分布を放射温度計によって測定した。

下面冷却装置における冷却水噴射条件は以下の通りとした。
（冷却水噴射条件）
ノズルの噴射口から鋼板下面までの距離：１５０ｍｍ
ノズルの中心軸からの冷却水の拡がり角度：±３５°
ノズルの幅方向ピッチ：１００ｍｍ
ノズルの１本当たりの流量：３０Ｌ／ｍｉｎ
冷却水が鋼板長手方向に対してなす捩り角度θ：３０°

本発明例では、鋼板下面を冷却するスプレーノズルの上方に、図８及び９で示した遮蔽板と支持部材等とを鋼板の幅方向両端部に設置し、鋼板下面の冷却を行った。遮蔽板は、ノズルから１００ｍｍの高さに設置した。鋼板幅方向の最も内側に設置した遮蔽板の鋼板幅方向における寸法は４５ｍｍとし、鋼板幅方向の内側から外側にかけて遮蔽板の寸法を５ｍｍずつ長くした。

本発明例１では図１４のように回転軸をノズルよりも幅方向内側に配置し、本発明例２では図１５のように回転軸をノズルよりも幅方向外側に配置した。

また、比較例１として、スプレーノズルと鋼板下面との間に遮蔽板を設けない条件で実験を行った。比較例２としては、図５に示す矩形の開口部を備えた遮蔽板を幅方向に駆動させながら下面に噴射する冷却水の遮蔽状態を制御した。

所定の材質を得るためには幅方向の中央部と幅方向の端部との温度偏差ΔＴを４０℃以内とする必要があり、製造条件のばらつきを考慮すると、好ましくは３０℃以内、さらに好ましくは２０℃以内であればなお良い。４０℃＜ΔＴでは材質不良が生じるので（×）とし、３０℃＜ΔＴ≦４０℃では材質と温度均一性は基準を一応は満足するがやや材質にばらつきがあるので（△）とし、２０℃＜ΔＴ≦３０℃は材質と温度の均一性が共に良好であるので（○）とし、ΔＴ≦２０℃は材質と温度の均一性が極めて良好であるので（◎）と評価した。結果を以下の表１に示す。

本発明例１及び２では、いずれの板幅であってもΔＴは２０℃以内となっており、材質ばらつきの少ない高品質の鋼板を製造することができた。特に、回転軸をノズルよりも外側に配置した本発明例２では、遮蔽した冷却水が鋼板に衝突することがなく、ΔＴをより小さくすることができた。

比較例１では、いずれの板幅であっても、鋼板の下面から噴き上がった落下水や、鋼板の端面への冷却水の衝突の影響によって、鋼板幅端部が過冷却となり、所定の材質が得られなかった。

比較例２では、下面の冷却水の通過−遮蔽を制御するために幅方向へ遮蔽板を移動させる必要があり、且つ遮蔽パターンを一水準ずらすために必要な（幅方向への）駆動ストローク量が大きい。よって、対応可能な鋼板幅が限定され、特に板幅６００ｍｍでは鋼板の下面から噴き上がった落下水や、鋼板の端面への冷却水の衝突の影響によって、鋼板の冷却むらが発生した。さらに、ノズル個々の冷却水の通過−遮蔽の制御が難しく、板幅によっては鋼板の端面よりも外側のノズルだけでなく内側のノズルも半分遮蔽された状態となってしまい、板幅１２００ｍｍと１８００ｍｍでも鋼板の冷却むらが発生した。

Claims

鋼板幅方向に複数配列され、鋼板の下面に冷却水を噴射するノズルと、
前記ノズルの上部に設けられ、その一端を回転軸として上下方向に回転可能であり、回転によって前記ノズルからの冷却水の遮蔽及び通過を制御する遮蔽板と、
遮蔽板が水平状態となるように前記遮蔽板の下面を支持可能であり、上下方向に移動することによって前記遮蔽板の回転を制御し、１つの架台上に設けられた支持部材と、
前記支持部材を上下方向に移動させる第１駆動機構と、を備え、
前記支持部材が前記遮蔽板を支持する接触部と、前記遮蔽板の回転軸とは反対側の端面との距離は、前記鋼板幅方向の端部側に向かうにつれて、大きくなる鋼板の下面冷却装置。
前記遮蔽板の下方において、遮蔽板の下面を支持可能な角度調整部材と、
前記角度調整部材を上下方向に移動させる第２駆動機構と、を備える請求項１に記載の鋼板の下面冷却装置。
前記回転軸は、下方に位置するノズルよりも鋼板幅方向の端部側に設けられる請求項１又は２に記載の鋼板の下面冷却装置。
請求項１に記載の鋼板の下面冷却装置を用いて行う鋼板の下面冷却方法であって、
板幅のより広い鋼板を冷却する際には、前記支持部材を下降させる鋼板の下面冷却方法。
請求項２に記載の鋼板の下面冷却装置を用いて行う鋼板の下面冷却方法であって、
板幅のより狭い鋼板を冷却する際には、
制御対象である全てのノズルの下面から前記支持部材を離した後に、
前記角度調整部材を上方向に移動させて、遮蔽板を水平状態に近づけ、
次いで前記支持部材を上方向に移動させて、制御対象である全てのノズルの下面を前記支持部材によって支持させた後に、前記角度調整部材を下方向に移動させることにより、制御対象である全てのノズルからの冷却水を遮蔽状態に戻す鋼板の下面冷却方法。
請求項３に記載の鋼板の下面冷却装置を用いて行う鋼板の下面冷却方法であって、
前記支持部材を下降させる際に、前記遮蔽板を回転軸側に向かって上向きに傾斜させる鋼板の下面冷却方法。