JP6569843B1 - Thick steel plate cooling device and cooling method, and thick steel plate manufacturing equipment and manufacturing method - Google Patents
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Abstract
拘束ロールピッチPと拘束ロール径Dとの比率P/Dを2.5以下とし、拘束ロール間に複数の冷却ヘッダを配置し、各冷却ヘッダは2つ以上の冷却水供給系統の何れかに接続され、各冷却水供給系統は給水のオンオフ及び流量制御が独立して可能な調整弁を有し、各冷却ヘッダは鋼板幅方向に複数の冷却スプレーノズルを有し、鋼板幅方向に隣り合う冷却スプレーノズルはそれぞれ異なる冷却水供給系統の冷却ヘッダに接続されると共に、鋼板幅方向に隣り合う冷却スプレーノズルから噴射される冷却水の流量密度は相異なる流量密度とし、同一の噴射圧力に対して、最大流量密度の冷却水を噴射する冷却スプレーノズルからは最小流量密度の冷却水を噴射する冷却スプレーノズルからの3倍以上の流量密度の冷却水が噴射可能であり、各冷却水供給系統を個別に選択して冷却スプレーノズルから冷却水を噴射するように調整弁を用いて制御する制御機構を備えた、厚鋼板の冷却装置。The ratio P / D between the constraining roll pitch P and the constraining roll diameter D is set to 2.5 or less, a plurality of cooling headers are arranged between the constraining rolls, and each cooling header is connected to one of two or more cooling water supply systems. Connected, each cooling water supply system has an adjustment valve that can independently control on / off of water supply and flow control, each cooling header has a plurality of cooling spray nozzles in the steel plate width direction, and is adjacent to the steel plate width direction The cooling spray nozzles are connected to the cooling headers of different cooling water supply systems, and the cooling water flow densities injected from the cooling spray nozzles adjacent in the width direction of the steel sheet are different from each other with respect to the same injection pressure. The cooling spray nozzle that injects cooling water with the maximum flow density can inject cooling water with a flow density more than three times that from the cooling spray nozzle that injects cooling water with the minimum flow density. Comprising a control mechanism for controlling using the adjustment valve so that 却水 supply system individually select and injects cooling water from the cooling spray nozzles, the steel plate cooling apparatus.
Description
本発明は、厚鋼板の製造ラインで、熱間圧延後の制御冷却若しくは熱間圧延後に室温まで冷却された鋼板を再加熱焼き入れで冷却する場合に、形状を制御しつつ冷却速度を従来よりも幅広い範囲で調整することを可能とする冷却装置および冷却方法に関する。また、本発明は、この冷却装置を用いた厚鋼板の製造設備およびこの冷却方法を用いた厚鋼板の製造方法に関する。 In the production line of the thick steel plate, the present invention provides a cooling rate higher than that of the conventional one while controlling the shape when the steel plate cooled to room temperature after hot rolling or controlled cooling after hot rolling is cooled by reheating quenching. Further, the present invention relates to a cooling device and a cooling method that can be adjusted in a wide range. Moreover, this invention relates to the manufacturing method of the thick steel plate using this cooling device, and the manufacturing method of the thick steel plate using this cooling method.
特に厚鋼板(単に鋼板と称することもある。)の製造においては、鋼板に要求される機械的性質、特に強度と靭性を確保する必要がある。これを達成するために、圧延後の高温の厚鋼板をそのまま冷却したり、一旦室温まで空冷して、オフラインで再加熱・焼入れしたりする作業が行われる。この冷却作業では、鋼板に要求される材質上の特性、特に高強度化の点から速い冷却速度で冷却することが多い。 In particular, in the production of a thick steel plate (sometimes simply referred to as a steel plate), it is necessary to ensure mechanical properties required for the steel plate, particularly strength and toughness. In order to achieve this, an operation of cooling the high-temperature thick steel plate after rolling as it is, or once air-cooling to room temperature and reheating and quenching offline is performed. In this cooling operation, cooling is often performed at a high cooling rate in view of the material properties required for the steel sheet, particularly in terms of high strength.
一方、至近の材質制御の高度化により、高強度化のニーズのみならず軟質な変態組織と硬質な変態組織を複合するニーズが増加してきた。例えば、冷却の初期若しくは後期に比較的冷却速度の遅い条件とすることで、フェライト+ベイナイトやフェライト+マルテンサイトのような複合組織を得る手法である。この複合組織化により、例えば引張強度に対する降伏強度の比である降伏比を低くすることができ、耐震性に優れた鋼板などが製造できる可能性がある。 On the other hand, with the recent advancement of material control, not only the need for higher strength but also the need to combine soft and hard transformation structures has increased. For example, this is a method of obtaining a composite structure such as ferrite + bainite or ferrite + martensite by setting the cooling rate to a relatively slow condition in the early or late stages of cooling. With this composite structure, for example, the yield ratio, which is the ratio of the yield strength to the tensile strength, can be lowered, and a steel plate having excellent earthquake resistance may be manufactured.
従来、このような複合組織化を厚鋼板で実現するためには、再加熱焼き入れを複数回実施する多段熱処理が行われてきたが、省工程化の点で、一回の焼き入れ時に任意のタイミングで冷却速度を変化させることが可能な冷却技術が求められている。特にフェライト生成を促すには、極めて遅い冷却速度(たとえば、2〜20℃/s程度)で長時間かけて冷却する必要がある。このため、一般的なオンラインの制御冷却装置や熱処理時の焼き入れ装置の冷却速度(板厚20mmでおおよそ30〜60℃/s程度)に比べて極めて遅い冷却速度に調整することが求められている。 Conventionally, in order to realize such a composite structure with a thick steel plate, multistage heat treatment in which reheating and quenching is performed a plurality of times has been performed, but in terms of process saving, it is optional at the time of one quenching. There is a need for a cooling technique capable of changing the cooling rate at the timing. In particular, in order to promote the formation of ferrite, it is necessary to cool over a long time at an extremely slow cooling rate (for example, about 2 to 20 ° C./s). For this reason, it is required to adjust the cooling rate to a very low speed compared with the cooling rate of a general online control cooling device or a quenching device during heat treatment (approximately 30 to 60 ° C./s at a plate thickness of 20 mm). Yes.
厚鋼板の冷却中に任意のタイミングで冷却速度を変更する技術として、以下のような特許文献がある。 As a technique for changing the cooling rate at an arbitrary timing during cooling of a thick steel plate, there are the following patent documents.
特許文献1には、下面の冷却ヘッダに関して、水槽と水槽内に設置されたスプレーノズルを配置し、水槽の液面高さを変更することにより冷却能力を広範囲に変更する技術が開示されている。特許文献1では、冷却能力を高くする場合は、水槽の液面を高くしてノズル先端を水没させ、スプレーの冷却水に加えて水槽内の水をスプレー水で随伴させることで、スプレーノズルの噴射流量よりも多い水量を鋼板に被水させることができる。また、冷却能力を低くする場合は水槽の液面高さを低くして、スプレーノズル先端を水没させないようにして、先に述べた随伴流を発生させないことで少ない水量が鋼板に被水させることができる。一方、このような技術ではテーブルロール間に水槽を配置する必要があるため、冷却が鋼板の下面に限定され、上面の冷却に使用することができない。更に、厚板の焼き入れ装置のようにテーブルロール間隔が狭い設備では、そもそも水槽をロール間に設置することができない。
特許文献2は、幅方向に複数取り付けられたノズルについて隣り合うノズルを独立した系統から給水し、流量を低くする場合はその一方のみを噴射することで流量を調整する技術である。一方、このような技術でも流量の調整代は最大の冷却速度に対して50%程度の調整しかできない。
そこで特許文献3には、上記の点を改善するために、流量の特性の異なる棒状冷却水ノズルを備えた急冷却装置と緩冷却装置を前後に配置して、一つの冷却エリアで急冷却装置と緩冷却装置を切り替えて噴射することにより、広い範囲で冷却速度を調整する技術が記載されている。 Therefore, in
厚鋼板の冷却、特にオフラインの熱処理では鋼板をロールで拘束しながら通過して冷却する、いわゆるローラークエンチが採用されることが多い。この形式は、鋼板をロールで拘束しながら冷却するので冷却後の鋼板の平坦度が良好で、その後の形状矯正処理を少なくすることができることから、広く使われている。一方で、ローラークエンチは冷却形状を良好とするために、比較的大きな径のロールを使い、狭いロールピッチで鋼板を拘束することから、ロール間に設置する冷却装置のために広いスペースを確保することができない。このため、特許文献3の技術をローラークエンチタイプの冷却装置に適用することは難しい。 In the cooling of thick steel plates, particularly offline heat treatment, so-called roller quench is often employed in which the steel plates are cooled while being constrained by a roll. This type is widely used because the steel plate is cooled while being constrained by a roll so that the flatness of the steel plate after cooling is good and the subsequent shape correction treatment can be reduced. On the other hand, roller quench uses a relatively large diameter roll and constrains the steel sheet with a narrow roll pitch in order to improve the cooling shape, thus ensuring a wide space for the cooling device installed between the rolls. I can't. For this reason, it is difficult to apply the technique of
そこで、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、厚鋼板の冷却において、形状を制御しつつ冷却水量を広い範囲で調整することにより広い範囲で冷却速度を調整できるとともに、特に厚鋼板拘束用のロール間に冷却装置を設置するローラークエンチタイプの冷却装置において、狭い冷却スペースに対して有効な冷却装置および冷却方法を提供することを目的とする。また、本発明は、この冷却装置を用いた厚鋼板の製造設備およびこの冷却方法を用いた厚鋼板の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the circumstances as described above, and in cooling the thick steel plate, the cooling rate can be adjusted in a wide range by adjusting the amount of cooling water in a wide range while controlling the shape, In particular, in a roller quench type cooling device in which a cooling device is installed between rolls for restraining thick steel plates, an object is to provide a cooling device and a cooling method effective for a narrow cooling space. Moreover, an object of this invention is to provide the manufacturing equipment of the thick steel plate using this cooling device, and the manufacturing method of the thick steel plate using this cooling method.
本発明者らは鋭意検討した結果、拘束ロールピッチPと拘束ロール径Dとの比率P/Dを所定の範囲にすることで鋼板の形状を制御するとともに、流量密度の異なる冷却スプレーノズルを用いることで広い範囲で冷却速度を調整することができることを見出した。 As a result of intensive studies, the present inventors controlled the shape of the steel sheet by setting the ratio P / D of the constraining roll pitch P and the constraining roll diameter D to a predetermined range, and used cooling spray nozzles having different flow density. It was found that the cooling rate can be adjusted in a wide range.
本発明の要旨は、以下の通りである。
[1]鋼板搬送方向に拘束ロールを複数設置し、各拘束ロール間に複数の冷却ヘッダを配置した冷却装置において、
拘束ロールピッチPと拘束ロール径Dとの比率P/Dを2.5以下とし、
それぞれの冷却ヘッダは、2つ以上の冷却水供給系統のいずれかに接続され、
各冷却水供給系統には給水のオンオフ及び流量制御が独立して可能なように調整弁が取り付けられており、
各冷却ヘッダには、鋼板幅方向に複数の冷却スプレーノズルが取り付けられており、
鋼板幅方向に隣り合う冷却スプレーノズルはそれぞれ異なる冷却水供給系統の冷却ヘッダに接続されるとともに、
鋼板幅方向に隣り合う冷却スプレーノズルから噴射される冷却水の流量密度は相異なる流量密度とし、同一の噴射圧力に対して、最大の流量密度の冷却水を噴射する冷却スプレーノズルからは、最小の流量密度の冷却水を噴射する冷却スプレーノズルからの3倍以上の流量密度の冷却水を噴射可能であり、
各冷却水供給系統を個別に選択して冷却スプレーノズルから冷却水を噴射するように調整弁を用いて制御する制御機構
を備える厚鋼板の冷却装置。
[2]各冷却スプレーノズルの先端から鋼板までの距離は、拘束ロール中心軸高さに対して±50mm以下の範囲の位置になるように設置されてなる[1]に記載の厚鋼板の冷却装置。
[3]各冷却スプレーノズルは、フラットスプレーノズル、フルコーンスプレーノズル、角吹きスプレーノズル、楕円吹きスプレーノズルのいずれか1種以上であり、各冷却スプレーノズルから冷却水が噴射される際の冷却水の噴射角度は60〜120゜の範囲である[1]または[2]に記載の厚鋼板の冷却装置。
[4]鋼板搬送方向に拘束ロールを複数設置し、各拘束ロール間に複数の冷却ヘッダを配置した冷却装置を用いる厚鋼板の冷却方法において、
拘束ロールピッチPと拘束ロール径Dとの比率P/Dを2.5以下とし、
それぞれの冷却ヘッダは、2つ以上の冷却水供給系統のいずれかに接続され、
各冷却水供給系統には給水のオンオフ及び流量制御が独立して可能なように調整弁が取り付けられており、
各冷却ヘッダには、鋼板幅方向に複数の冷却スプレーノズルが取り付けられており、
鋼板幅方向に隣り合う冷却スプレーノズルはそれぞれ異なる冷却水供給系統の冷却ヘッダに接続されるとともに、
鋼板幅方向に隣り合う冷却スプレーノズルから噴射される冷却水の流量密度は相異なる流量密度とし、同一の噴射圧力に対して、最大の流量密度の冷却水を噴射する冷却スプレーノズルからは、最小の流量密度の冷却水を噴射する冷却スプレーノズルからの3倍以上の流量密度の冷却水を噴射可能であり、
各冷却水供給系統を個別に選択して冷却スプレーノズルから冷却水を噴射するように調整弁を用いて制御する
厚鋼板の冷却方法。
[5]各冷却スプレーノズルの先端から鋼板までの距離は、拘束ロール中心軸高さに対して、±50mm以下の範囲の位置になるように設置されてなる[4]に記載の厚鋼板の冷却方法。
[6]各冷却スプレーノズルは、フラットスプレーノズル、フルコーンスプレーノズル、角吹きスプレーノズル、楕円吹きスプレーノズルのいずれか1種以上であり、各冷却スプレーノズルから冷却水が噴射される際の冷却水の噴射角度は60〜120゜の範囲である[4]または[5]に記載の厚鋼板の冷却方法。
[7][1]〜[3]のいずれかに記載の冷却装置を備えた厚鋼板の製造設備。
[8][4]〜[6]のいずれかに記載の冷却方法で冷却する工程を有する厚鋼板の製造方法。The gist of the present invention is as follows.
[1] In a cooling device in which a plurality of restraining rolls are installed in the steel plate conveyance direction and a plurality of cooling headers are arranged between the restraining rolls,
The ratio P / D between the constraint roll pitch P and the constraint roll diameter D is 2.5 or less,
Each cooling header is connected to one of two or more cooling water supply systems,
Each cooling water supply system is equipped with a regulating valve so that water supply can be turned on and off independently and the flow rate can be controlled independently.
Each cooling header is equipped with multiple cooling spray nozzles in the steel plate width direction,
The cooling spray nozzles adjacent in the steel plate width direction are connected to cooling headers of different cooling water supply systems,
The cooling water flow density injected from the cooling spray nozzles adjacent to each other in the width direction of the steel sheet is different from the flow density of the cooling water. Cooling water with a flow rate density more than 3 times that of the cooling spray nozzle that injects cooling water with a flow rate density of
A cooling apparatus for a thick steel plate, comprising a control mechanism that controls each cooling water supply system by using an adjustment valve so as to individually select cooling water supply systems and inject cooling water from cooling spray nozzles.
[2] The cooling of the thick steel plate according to [1], wherein the distance from the tip of each cooling spray nozzle to the steel plate is set to be within a range of ± 50 mm or less with respect to the height of the central axis of the restraint roll. apparatus.
[3] Each cooling spray nozzle is one or more of a flat spray nozzle, a full cone spray nozzle, a square spray nozzle, and an elliptical spray nozzle, and cooling when cooling water is jetted from each cooling spray nozzle The cooling apparatus for thick steel plates according to [1] or [2], wherein the water injection angle is in the range of 60 to 120 °.
[4] In a cooling method for a thick steel plate using a cooling device in which a plurality of restraining rolls are installed in the steel plate conveyance direction and a plurality of cooling headers are arranged between the restraining rolls,
The ratio P / D between the constraint roll pitch P and the constraint roll diameter D is 2.5 or less,
Each cooling header is connected to one of two or more cooling water supply systems,
Each cooling water supply system is equipped with a regulating valve so that water supply can be turned on and off independently and the flow rate can be controlled independently.
Each cooling header is equipped with multiple cooling spray nozzles in the steel plate width direction,
The cooling spray nozzles adjacent in the steel plate width direction are connected to cooling headers of different cooling water supply systems,
The cooling water flow density injected from the cooling spray nozzles adjacent to each other in the width direction of the steel sheet is different from the flow density of the cooling water. Cooling water with a flow rate density more than 3 times that of the cooling spray nozzle that injects cooling water with a flow rate density of
A method for cooling a thick steel plate, wherein each cooling water supply system is individually selected and controlled using an adjustment valve so as to inject cooling water from a cooling spray nozzle.
[5] The distance from the tip of each cooling spray nozzle to the steel plate is set so that the distance from the central axis height of the restraining roll is within a range of ± 50 mm or less. Cooling method.
[6] Each cooling spray nozzle is at least one of a flat spray nozzle, a full cone spray nozzle, a square spray nozzle, and an elliptical spray nozzle, and cooling when cooling water is jetted from each cooling spray nozzle The method for cooling a thick steel plate according to [4] or [5], wherein the water injection angle is in a range of 60 to 120 °.
[7] A thick steel plate manufacturing facility comprising the cooling device according to any one of [1] to [3].
[8] A method for producing a thick steel plate having a step of cooling by the cooling method according to any one of [4] to [6].
本発明によれば、厚鋼板の冷却において、形状を制御しつつ広い範囲で冷却速度の調整を可能とし、様々な強度を持つ厚鋼板の製造が可能となる。また、特に搬送方向に狭いピッチで設置された拘束ロール間に冷却装置を設置するような、狭い冷却スペースに対して有効な技術である。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in cooling of a thick steel plate, adjustment of a cooling rate is possible in a wide range, controlling a shape, and manufacture of the thick steel plate with various intensity | strength is attained. In particular, this is an effective technique for a narrow cooling space in which a cooling device is installed between restraining rolls installed at a narrow pitch in the transport direction.
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の冷却装置について、厚鋼板のオフライン熱処理に適用した場合を説明する図である。厚鋼板Sは予め圧延設備で所定の厚み(例えば40mm)及び幅(例えば2500mm)に加工されており、本熱処理ラインに搬送され、その後加熱炉1で所定の温度(例えば920℃)まで加熱されたのち、加熱炉1の出側に設置されている冷却装置2で冷却される。冷却装置2は、厚鋼板Sを搬送するテーブルロール3と、厚鋼板Sを拘束する拘束ロール4と、厚鋼板Sの上下面に設けられる冷却ヘッダ5とから構成されている。 FIG. 1 is a diagram illustrating a case where the cooling device of the present invention is applied to offline heat treatment of a thick steel plate. The thick steel plate S is previously processed into a predetermined thickness (for example, 40 mm) and width (for example, 2500 mm) by a rolling facility, and is transported to the main heat treatment line and then heated to a predetermined temperature (for example, 920 ° C.) in the
本発明の一実施形態である冷却装置2について、詳細を図2に示す。図2に示すように、厚鋼板Sを搬送するテーブルロール3と厚鋼板Sを拘束する拘束ロール4がそれぞれ複数あり、拘束ロール4間の上面および下面(テーブルロール3間)には大流量冷却ヘッダ51および小流量冷却ヘッダ52が複数設置される。それぞれの冷却ヘッダでは、冷却ヘッダに供給される冷却水の流量を流量計6により測定し、測定した結果に基づいて所定の流量に調整可能なように流量調整弁7を設置している。また、流量調整弁7は制御機構(図示しない)に接続されており、個別に冷却水のオンオフ(給水/遮断)が設定できるようになっている。なお、各冷却ヘッダには冷却スプレーノズル53(54)が複数取り付けられている。冷却スプレーノズル53(54)については後述にて詳細を説明する。 Details of the
以下、厚鋼板上面における冷却ヘッダ(冷却スプレーノズル)と拘束ロール4の位置関係について説明する。なお、テーブルロール3と拘束ロール4とのピッチは同一である。したがって、厚鋼板下面における冷却ヘッダ(冷却スプレーノズル)とテーブルロール3との位置関係についても厚鋼板上面における冷却ヘッダ(冷却スプレーノズル)と拘束ロール4の位置関係と同様である。 Hereinafter, the positional relationship between the cooling header (cooling spray nozzle) and the restraining roll 4 on the upper surface of the thick steel plate will be described. In addition, the pitch of the
図3は、本発明の冷却スプレーノズルと拘束ロールの位置関係を説明する図である。本発明では、厚鋼板への適用を主として考えており、厚鋼板の冷却時に発生する面外変形を防止することが重要な課題となる。そこで、面外変形を防止する観点で、拘束ロール4とテーブルロール3で厚鋼板Sを拘束しながら冷却する方式とする。その際、拘束ロール4の搬送方向に対する設置ピッチ(拘束ロールピッチP)は、可能な限り狭い方が、鋼板の面外変形を防止する観点で有利である。更に拘束ロール4は、適切に面外変形を防止する観点で、大きな荷重をかけても拘束ロール4のたわみを小さくするために、可能な限り拘束ロール径Dは大きいほうが好ましい。一方、拘束ロール4の拘束ロールピッチPを狭く配置するほど、ロール間ギャップGが狭くなることから、冷却装置2を設置するためのスペースは小さくなる。このため、特に特許文献3に記載されているような、大きな冷却ヘッダを必要とするノズルでは本発明のような冷却装置の設置が不可能である。また、均一冷却の観点から拘束ロール4と厚鋼板Sの接触点近傍まで冷却するために、冷却スプレーノズル53(もしくは冷却スプレーノズル54)を側面から見た時の噴霧長さLは、ロール間ギャップGよりも広くして拘束ロール4の下の領域まで冷却水が厚鋼板Sに被水するのが好ましい。このような観点からも、スプレー冷却のような広い範囲に冷却水を噴霧できる方式が好適である。 FIG. 3 is a view for explaining the positional relationship between the cooling spray nozzle and the restraining roll of the present invention. In the present invention, application to thick steel plates is mainly considered, and it is an important issue to prevent out-of-plane deformation that occurs when cooling thick steel plates. Therefore, from the viewpoint of preventing out-of-plane deformation, a cooling method is adopted in which the thick steel plate S is restrained by the restraining roll 4 and the
これらを踏まえて本発明者らが鋭意検討した結果、鋼板の形状制御の観点から、拘束ロール4の拘束ロールピッチPと拘束ロール径Dの比率P/Dは、2.5以下の範囲にする。なお、P/Dが1.0の時は、拘束ロールピッチと拘束ロール径が同じとなり、前後する拘束ロール間には隙間が無く、冷却スプレーノズルを設置ができない。そのため、P/Dは1.0超えが好ましく、また、前後する拘束ロールの隙間(P−D)は少なくとも50mm以上は確保できるようにする。そのため、操業上の点から、P/Dは1.17以上とするのがさらに好適である。また、P/Dは、形状制御の点から可能な限り小さいほうが良いため、好ましくはP/Dを2.0以下とする。 As a result of intensive studies by the present inventors based on these, the ratio P / D between the restraint roll pitch P and the restraint roll diameter D of the restraint roll 4 is set to a range of 2.5 or less from the viewpoint of shape control of the steel sheet. . When P / D is 1.0, the restraint roll pitch and the restraint roll diameter are the same, there is no gap between the front and rear restraint rolls, and the cooling spray nozzle cannot be installed. Therefore, P / D is preferably greater than 1.0, and the clearance (P-D) between the front and rear restraint rolls is ensured to be at least 50 mm. Therefore, from the viewpoint of operation, it is more preferable that P / D is 1.17 or more. Moreover, since P / D should be as small as possible from the point of shape control, P / D is preferably 2.0 or less.
なお、テーブルロール3のロール径と拘束ロール径Dは必ずしも同じ径である必要はない。厚鋼板上下面でテーブルロール3のロール径と拘束ロール径Dが同じである場合も異なる場合も、上述したように比率P/Dが2.5以下を満たせばよい。また、厚鋼板下面におけるテーブルロール3のロールピッチとテーブルロール径についても、比率が2.5以下を満たせばよい。 Note that the roll diameter of the
また、各拘束ロール4間において、冷却スプレーノズル53(54)の搬送方向の噴霧長さLは、可能な限り拘束ロールピッチPに近いほうが、拘束ロール4間の非冷却部が少なくなり、効率的な冷却が可能である。このため、少なくとも噴霧長さLは、ロール間ギャップGよりも大きくするのが好ましい。一方、噴霧長さLを長くするためには、図4に示す冷却スプレーノズル53(54)の噴射角度θを大きくする必要がある。その際に冷却スプレーノズル53(54)の噴射角度θを大きくしすぎたり、また、冷却スプレーノズル53(54)のノズル中心軸が拘束ロール4間の中央位置より搬送方向(図面上の左右の方向)にずれた状態で冷却スプレーノズル53(54)が設置されると、冷却スプレーノズル53(54)からの噴霧水55(56)は厚鋼板Sに衝突する前に拘束ロール4に衝突し、厚鋼板Sを効率的に冷却できない可能性がある。そのため、適切な噴射角度θを選定するとともに、冷却スプレーノズル53(54)のノズル中心軸は、拘束ロール4間の中央位置から搬送方向(図面上の左右の方向)に対して±10mm以内に冷却スプレーノズル53(54)のノズル中心軸を配置するのが好ましく、拘束ロール4間のほぼ中央位置が最も好ましい。 Further, the spray length L in the conveying direction of the cooling spray nozzle 53 (54) between the restraint rolls 4 is as close to the restraint roll pitch P as possible, so that the number of non-cooling portions between the restraint rolls 4 is reduced, and the efficiency is increased. Cooling is possible. For this reason, it is preferable that at least the spray length L is larger than the gap G between rolls. On the other hand, in order to increase the spray length L, it is necessary to increase the injection angle θ of the cooling spray nozzle 53 (54) shown in FIG. At that time, the spray angle θ of the cooling spray nozzle 53 (54) is excessively increased, or the nozzle central axis of the cooling spray nozzle 53 (54) is moved in the transport direction (left and right in the drawing) from the central position between the restraining rolls 4. When the cooling spray nozzle 53 (54) is installed in a state shifted in the direction), the spray water 55 (56) from the cooling spray nozzle 53 (54) collides with the restraining roll 4 before colliding with the thick steel plate S. The thick steel plate S may not be cooled efficiently. Therefore, an appropriate injection angle θ is selected, and the nozzle central axis of the cooling spray nozzle 53 (54) is within ± 10 mm from the central position between the restraining rolls 4 with respect to the transport direction (left and right direction in the drawing). It is preferable to arrange the nozzle central axis of the cooling spray nozzle 53 (54), and the substantially central position between the restraining rolls 4 is most preferable.
次に、冷却装置2の冷却ヘッダについて説明する。図5(a)は本発明の冷却装置2を上から見た模式図であり、冷却ヘッダの構成を説明する図である。大流量冷却ヘッダ51には、鋼板幅方向に大流量冷却スプレーノズル53が複数取り付けられている。一方で、小流量冷却ヘッダ52には、鋼板幅方向に小流量冷却スプレーノズル54が複数取り付けられている。 Next, the cooling header of the
本発明において、冷却スプレーノズルは、単位面積および単位時間あたりの流量が異なる冷却スプレーノズルが配置されるようにする。なお、ここでいう単位面積および単位時間あたりとは、隣り合う冷却スプレーノズルの間隔P´の範囲に噴射される冷却水の流量とする。この単位面積および単位時間あたりの流量を以後、流量密度(単位:L/(min・m2))と称する。In the present invention, the cooling spray nozzles are arranged so that the flow rates per unit area and unit time are different. Here, the unit area and the unit time are the flow rate of the cooling water injected into the range of the interval P ′ between the adjacent cooling spray nozzles. Hereinafter, the flow rate per unit area and unit time is referred to as a flow rate density (unit: L / (min · m 2 )).
すなわち、図5(a)に示すように、大流量冷却ヘッダ51には大きな流量密度の冷却スプレーノズルを取りつけるとともに、小流量冷却ヘッダ52には小さな流量密度の冷却スプレーノズルを取り付けることで、幅方向に隣り合う冷却スプレーノズルはそれぞれ異なる系統の冷却ヘッダに接続される。 That is, as shown in FIG. 5A, a large flow density cooling spray nozzle is attached to the large flow
なお、本発明では、流量密度の異なる冷却スプレーノズルが幅方向に隣り合うように配置される。大流量冷却スプレーノズル53および小流量冷却スプレーノズル54は、厚鋼板Sの幅方向に一列に所定のピッチで配置されればよい。 In the present invention, the cooling spray nozzles having different flow densities are arranged adjacent to each other in the width direction. The large flow rate cooling
本発明では、鋼板の冷却速度を早くする場合は、小流量冷却スプレーノズル54から冷却水が噴射されないように、流量調整弁7により小流量冷却ヘッダ52への給水を遮断し、大流量冷却スプレーノズル53から冷却水が噴射されるようにする。一方で、冷却速度を遅くする場合は、流量調整弁7により大流量冷却スプレーノズル53から冷却水が噴射されないように、流量調整弁7により大流量冷却ヘッダ51への給水を遮断し、小流量冷却スプレーノズル54から冷却水を噴射する。すなわち、本発明では各冷却水供給系統を個別に選択して冷却水を噴射することで広い範囲で流量調整が可能となり、広い範囲で冷却速度を調整することが可能となる。 In the present invention, when the cooling rate of the steel plate is increased, the water supply to the small flow
一般的に、ある特性を持つノズルを選定し、そのノズルから冷却水を噴射した場合、冷却水の流量は噴射圧力の0.5乗に比例するため、噴射圧力を下げても流量の変化が少なく、冷却速度を大きく変化させることがかなり難しい。一般的には、冷却速度は流量密度の約0.7乗に比例するといわれている。よって、冷却速度は、噴射圧力の約0.35乗に比例する。 Generally, when a nozzle having a certain characteristic is selected and cooling water is injected from the nozzle, the flow rate of the cooling water is proportional to the 0.5th power of the injection pressure. It is very difficult to change the cooling rate greatly. In general, it is said that the cooling rate is proportional to about 0.7 of the flow density. Therefore, the cooling rate is proportional to about 0.35 of the injection pressure.
このことから、例えば冷却速度を半分程度にする場合には、噴射圧力を1/7程度まで低くする必要がある。一般的な流量調整弁では、噴射圧力を定格の約10〜100%の範囲までは調整できるため、冷却能力はせいぜい約50〜100%の調整が実質的に限界となる。また、噴射流量は噴射圧力の0.5乗に比例するため、上記で説明したように噴射圧力を約10〜100%の範囲で調整可能と考えると、噴射流量は、31.6〜100%の範囲での調整が限界である。そのため、本発明では拘束ロール4間に、流量密度の異なる冷却スプレーノズルを配置することで、広い範囲の冷却速度の調整を可能とする。 For this reason, for example, when the cooling rate is about half, the injection pressure needs to be lowered to about 1/7. In a general flow rate adjusting valve, the injection pressure can be adjusted to a range of about 10 to 100% of the rated value, so that the adjustment of the cooling capacity is about 50 to 100% at most. Moreover, since the injection flow rate is proportional to the 0.5th power of the injection pressure, the injection flow rate is 31.6 to 100% when it is considered that the injection pressure can be adjusted in the range of about 10 to 100% as described above. Adjustment within this range is the limit. Therefore, in the present invention, a cooling spray nozzle having a different flow density is disposed between the restraining rolls 4 to enable adjustment of a wide range of cooling rates.
本発明において、鋼板幅方向に隣り合う冷却スプレーノズルから噴射される冷却水の流量密度は相異なる流量密度とし、同一の噴射圧力に対して、最大の流量密度の冷却水を噴射する冷却スプレーノズルからは、最小の流量密度の冷却水を噴射する冷却スプレーノズルからの3倍以上の流量密度の冷却水を噴射可能とする。図5(a)において、ピッチP´の間隔で配置される大流量冷却スプレーノズル53の流量密度は、小流量冷却スプレーノズル54に比べて、同一の噴射圧力に対して少なくとも3倍以上の流量密度となる。 In the present invention, the flow density of the cooling water sprayed from the cooling spray nozzles adjacent to each other in the width direction of the steel sheet is different from the flow density, and the cooling spray nozzle that sprays the cooling water having the maximum flow density with respect to the same spray pressure. From the above, it is possible to inject cooling water having a flow rate density of three times or more from the cooling spray nozzle that injects cooling water having the minimum flow rate density. In FIG. 5A, the flow rate density of the large flow rate cooling
次に、2系統の冷却ヘッダから冷却水を噴射する場合を例に、具体的な冷却スプレーノズルの選択方法について説明する。 Next, a specific method for selecting the cooling spray nozzle will be described with reference to an example in which cooling water is injected from two cooling headers.
大流量冷却スプレーノズル53と小流量冷却スプレーノズル54の鋼板幅方向のノズルピッチを同一として、圧力0.4MPaで冷却水を噴射した場合、大流量冷却スプレーノズル53の流量密度を1500L/(min・m2)、小流量冷却スプレーノズル54の流量密度を500L/(min・m2)に選択する。このような構成で、さらに流量調整弁7を使い流量制御することで、大流量冷却スプレーノズル53の流量密度は500L/(min・m2)(定格の1/3)、小流量冷却スプレーノズル54の流量密度は167L/(min・m2)(定格の1/3)まで調整が可能となる。そのため、流量制御と冷却スプレーノズルの切り替えにより、大流量冷却スプレーノズルの最大流量密度1500L/(min・m2)から小流量冷却スプレーノズルの最小流量密度167L/(min・m2)まで連続的に流量の調整が可能となる。なお、鋼板の製造において、上記で説明したように大流量冷却スプレーと小流量冷却スプレーノズル54における流量密度が連続的に変化するような調整が不要な場合は、小流量冷却スプレーノズル54の最大流量密度は大流量冷却スプレーノズル53の最小流量密度と同じ流量密度である必要はなく、例えば、大流量冷却スプレーノズル53の最大流量密度を1500L/(min・m2)、小流量冷却スプレーノズル54の最大流量密度を50L/(min・m2)のような選択をしてもかまわない。When the nozzle flow in the steel sheet width direction of the large flow cooling
このように、流量調整弁7により1系統の冷却ヘッダを選択して冷却スプレーノズルから冷却水を噴射することにより、連続的に広い範囲の噴霧水量の調整を可能とする。 As described above, by selecting one system cooling header by the flow rate adjusting valve 7 and injecting the cooling water from the cooling spray nozzle, the amount of spray water in a wide range can be adjusted continuously.
また、本発明では流量密度の異なる冷却スプレーノズルが隣り合うように配置し、その一方のみ噴射するため、その配置は例えば図5(b)、図5(c)のように扇型に噴霧させるフラットスプレー形状の例で説明すると、図5(b)の大流量冷却スプレーノズル53から噴射される噴霧水55の幅端部が、隣り合う噴霧水55とほぼ同一位置となるような噴射角度θ(図4参照)および捩り角度α(図5(c)参照)を持たせることで、鋼板が通過冷却した時に、鋼板側から見て幅方向に亘り、冷却水が鋼板と衝突しない部分を生じることなく、均一に鋼板を冷却することができる。 Further, in the present invention, the cooling spray nozzles having different flow densities are arranged so as to be adjacent to each other, and only one of them is sprayed. Therefore, the arrangement is sprayed in a fan shape as shown in FIGS. 5 (b) and 5 (c), for example. In the example of the flat spray shape, the injection angle θ such that the width end portion of the
また、図5(c)の場合も同様に、小流量冷却スプレーノズル54から噴射される噴霧水56の幅端部が、隣り合う噴霧水56とほぼ同一位置となるような噴射角度θ(図4参照)および捩り角度α(図5(c)参照)を持たせることで、鋼板が通過冷却した時に、鋼板側から見て幅方向に亘り、冷却水が鋼板に衝突しない部分を生じることなく、均一に鋼板を冷却することができる。 Similarly, in the case of FIG. 5C, the spray angle θ (see FIG. 5) such that the width end portion of the
冷却スプレーノズル(大流量冷却スプレーノズル53もしくは小流量冷却スプレーノズル54)の噴射角度θとしては、狭い拘束ロール4間に冷却スプレーノズルを設置し、噴霧した冷却水が拘束ロール4に衝突せず、鋼板が被水することが好ましいため、可能な限り広い角度で散布できるものがよい。本発明では、冷却スプレーノズルの噴射角度θ(図4参照)は、少なくとも60〜120゜が好適である。噴射角度θが60゜未満の場合は、広い面積にわたって冷却水が散布されないので、冷却水の非衝突部による温度ムラが懸念される。一方、噴射角度が120゜よりも大きい場合は、噴霧水の鋼板までの飛距離について、ノズル直下までの飛距離とそれ以外の場所までの飛距離とで大きく変化することから、冷却の均一性の確保が困難になるためである。 As the spray angle θ of the cooling spray nozzle (large flow cooling
また、図3を用いて、冷却スプレーノズルの先端から鋼板までの距離(ノズル高さH)について説明する。冷却スプレーノズル(大流量冷却スプレーノズル53もしくは小流量冷却スプレーノズル54)と厚鋼板Sとの距離は、拘束ロール4と噴霧水との衝突の点から考えると、冷却スプレーノズル先端が鋼板に近いほど、広い噴射角度θで噴射しても、冷却水は拘束ロール4に衝突しにくい。特に、拘束ロール4間の隙間が最も狭くなる拘束ロール径Dの半分よりも、冷却スプレーノズルと厚鋼板Sとの距離が大きい合は、拘束ロール4間の最小隙間部で冷却スプレーノズルからの噴霧水が拘束ロール4に衝突しやすい。そのため、可能な限り冷却スプレーノズルと厚鋼板Sとの距離は、拘束ロール径Dの半分(半径)近傍よりも低い位置が好ましい。一方、冷却スプレーノズル先端と厚鋼板Sとの距離が近い場合は、広い角度で噴霧水を噴射しなければならず、上記に示した噴射角度θが120゜を超える危険がある。また、通板中の鋼板先端部と冷却スプレーノズル先端が衝突する危険性もある。両者の点から実用を考えると厚鋼板を冷却する際には、各冷却スプレーノズルの先端から鋼板までの距離Hは、スプレーノズルに対して鋼板搬送方向の上流側および下流側の拘束ロールの中心軸から鋼板までの距離である、拘束ロール中心軸高さに対して±50mm以内にスプレーノズルの先端を設置するのが好適である。 Moreover, the distance (nozzle height H) from the front-end | tip of a cooling spray nozzle to a steel plate is demonstrated using FIG. The distance between the cooling spray nozzle (large flow cooling
上述では、大流量冷却スプレーノズル53と小流量冷却スプレーノズル54の2系統の流量密度で冷却速度を調整する例について説明したが、2つ以上の系統であれば本発明を適用することができる。例えば、図6のように冷却ヘッダの系統を多数化(4系統化)して更に広い範囲に冷却速度を調整することもできる。 In the above description, the example in which the cooling rate is adjusted with the flow density of two systems of the large flow cooling
図6では、鋼板幅方向に大流量冷却スプレーノズル53が複数取り付けられている大流量冷却ヘッダ51と、鋼板幅方向に小流量冷却スプレーノズル54が複数取り付けられている小流量冷却ヘッダ52の他に、中流量冷却ヘッダ57、58が配置されている。中流量冷却ヘッダ57、58にはそれぞれ鋼板幅方向に中流量冷却スプレーノズル59、60が複数取り付けられている。 In FIG. 6, in addition to the large
図6の場合における具体的な冷却スプレーノズルの選択方法としては、各冷却スプレーノズルの幅方向のノズルピッチを同一として、圧力0.4MPaで噴霧するとした場合、大流量冷却スプレーノズル53の流量密度を1500L/(min・m2)、中流量冷却スプレーノズル59の流量密度を150L/(min・m2)、中流量冷却スプレーノズル60の流量密度を40L/(min・m2)、小流量冷却スプレーノズル54の流量密度を10L/(min・m2)のように選択をする。このようにすることにより、最も大きい流量密度の冷却スプレーノズルと、最も小さい流量密度の冷却スプレーノズルにおいて、同一の噴射圧力に対して少なくとも3倍以上の流量密度の差を設けることとなる。このような構成で、さらに流量調整弁7を使い流量制御することで、連続的に広い範囲の冷却速度の調整を可能とする。As a specific cooling spray nozzle selection method in the case of FIG. 6, when the nozzle pitch in the width direction of each cooling spray nozzle is the same and spraying is performed at a pressure of 0.4 MPa, the flow density of the large flow cooling
本発明において、各冷却スプレーノズルは、フラットスプレーノズル、フルコーンスプレーノズル、角吹きスプレーノズル、楕円吹きスプレーノズルのいずれか1種以上であることが好ましい。 In the present invention, each cooling spray nozzle is preferably one or more of a flat spray nozzle, a full cone spray nozzle, a square spray nozzle, and an elliptical spray nozzle.
なお、各冷却スプレーノズルの噴射角度は、スプレー噴射水を側面から見たときに、各方向で最も噴射角度が広くなる角度のことを意味する。図7は、冷却スプレーノズル53(54)の噴霧水55(56)が厚鋼板に衝突する様子を上から見た図である。図7(a)はほぼ扇形に噴射され、衝突面は薄い厚み(20mm程度)と広幅を持つフラットスプレーノズル、図7(b)は衝突面が楕円形となるオーバルスプレーノズルの例である。フラットスプレーノズルやオーバルスプレーノズルのように冷却水の衝突面が楕円形状の場合、図7(a)、(b)に示すように、衝突面の長軸方向に広がる角度が最も広い角度になるため、この角度を噴射角度とすればよい。また、図7(c)のように衝突面が円状のフルコーンスプレーノズルでは、側面図においてどの方向から見ても噴射角度は同じとなる。図7(d)のように衝突面が矩形(正方形や長方形)となる角吹きスプレーノズルなどは、衝突面の対角方向に広がる角度が最も広い角度になるため、この角度を噴射角度とすればよい。 The spray angle of each cooling spray nozzle means the angle at which the spray angle is the widest in each direction when the spray spray water is viewed from the side. FIG. 7 is a top view of the spray water 55 (56) of the cooling spray nozzle 53 (54) colliding with the thick steel plate. FIG. 7A shows an example of a flat spray nozzle having a substantially fan-shaped jet, a collision surface having a thin thickness (about 20 mm) and a wide width, and FIG. 7B an example of an oval spray nozzle having an elliptical collision surface. When the collision surface of the cooling water is elliptical like a flat spray nozzle or an oval spray nozzle, as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), the angle extending in the major axis direction of the collision surface is the widest angle. Therefore, this angle may be set as the injection angle. In addition, in the full cone spray nozzle having a circular collision surface as shown in FIG. 7C, the injection angle is the same regardless of the direction in the side view. As shown in FIG. 7 (d), the angle spray nozzle or the like in which the collision surface is rectangular (square or rectangular) has the widest angle spreading in the diagonal direction of the collision surface. That's fine.
また、図8に示すように、大流量冷却スプレーノズル53と小流量冷却スプレーノズル54の幅方向のノズルの取り付けピッチについて、異なるノズルピッチにしてもよい。図8(a)は、大流量冷却スプレーノズル53の幅方向の取り付けピッチに対して小流量冷却スプレーノズル54の取り付けピッチを2倍とした場合の冷却ヘッダの構成を示す図、図8(b)は大流量スプレーノズル53の噴霧水の様子を示す図、図8(c)は小流量冷却スプレーノズル54の噴霧水の様子を示す図である。なお、図8(b)(c)において、いずれのスプレーノズルもフラットスプレーノズルを用いた場合である。例えば、流量密度が3倍よりも大きくなる例として、大流量冷却スプレーノズル53の流量密度が小流量冷却スプレーノズル54の流量密度の4倍である場合、圧力0.4MPaで噴霧すると、大流量冷却スプレーノズル53の最大流量密度は1500L/(min・m2)、小流量冷却スプレーノズル54の最小流量密度は、375L/(min・m2)のようになる。Further, as shown in FIG. 8, the nozzle pitches in the width direction of the large flow cooling
なお、大流量冷却スプレーノズル53と小流量冷却スプレーノズル54については、異なる噴霧形式としてもかまわない。 Note that the high flow cooling
以上では、厚鋼板のオフライン熱処理工程の例で説明したが、むろん図9のように、スラブを加熱炉1で加熱したのちに圧延機8で所定のサイズに圧延した後、本発明のような拘束ロール4間に冷却ヘッダ5を備えた冷却装置2で冷却してもかまわない。なお、圧延直後の厚鋼板Sを円滑に冷却装置2へ搬送させるために、熱間矯正機9により鋼板を予め平坦にした後、冷却装置2に搬送させるのが好適である。 In the above, although the example of the offline heat treatment process of the thick steel plate has been described, as shown in FIG. 9, the slab is heated in the
なお、本発明の冷却装置は、板厚4.0mm以上、板幅100mm以上の厚鋼板に好適に用いることができる。 The cooling device of the present invention can be suitably used for a thick steel plate having a plate thickness of 4.0 mm or more and a plate width of 100 mm or more.
したがって、本発明の冷却装置を備えた厚鋼板の製造設備であれば、厚鋼板の形状を制御しつつ冷却速度を広い範囲で調整することができるので、様々な強度を持つ厚鋼板を製造可能である。また、本発明の冷却方法によれば、厚鋼板の形状を制御しつつ広い範囲の冷却速度で厚鋼板を冷却できるので、本発明の冷却方法により厚鋼板を冷却する工程を備えた製造方法であれば、様々な強度を持つ厚鋼板を製造できる。 Therefore, if the steel plate manufacturing equipment equipped with the cooling device of the present invention, the cooling rate can be adjusted over a wide range while controlling the shape of the steel plate, so that it is possible to manufacture steel plates with various strengths. It is. Further, according to the cooling method of the present invention, the thick steel plate can be cooled at a wide range of cooling rates while controlling the shape of the thick steel plate. Therefore, in the manufacturing method including the step of cooling the thick steel plate by the cooling method of the present invention. If it exists, thick steel plates with various strengths can be manufactured.
本発明の第一の実施例として、図1に示す厚鋼板のオフライン熱処理設備を用いて厚鋼板を製造した。加熱炉1で室温状態の鋼板(厚み25mm、板幅3500mm、鋼板長さ7m)の鋼板を920℃まで加熱したのちに、加熱炉1後方2.5m位置にある冷却装置2において鋼板温度が100℃になるように通板速度を調整して冷却した。冷却装置2の構成は、図2と同様であり、テーブルロール3および拘束ロール4の直径は300mm、テーブルロール3および拘束ロール4のロールピッチPは600mmとし、拘束ロール4間に冷却スプレーノズル53、54を設置した(P/D=2.0)。なお、冷却スプレーノズル53、54と拘束ロール4は、鋼板搬送方向に対して15基(冷却装置2長9.0m)設置した。 As a first embodiment of the present invention, a thick steel plate was manufactured using the offline heat treatment facility for thick steel plate shown in FIG. After heating a steel plate having a room temperature (
また、冷却スプレーノズル53、54の配置は図3と同じであり、冷却スプレーノズルと鋼板との距離は200mmとした。大流量冷却スプレーノズル53は噴射圧力0.4MPaで150L/min噴射されるフラットスプレーノズルとした。大流量冷却スプレーノズル53の噴射角度θは100゜、隣り合う大流量冷却スプレーノズル53の幅方向ピッチP´は160mm、鋼板進行方向に捩り角度αを48゜とした。この時、噴射圧力が0.4MPaの時の大流量冷却スプレーノズル53の流量密度は1563L/(min・m2)となる。小流量冷却スプレーノズル54は、噴射圧力0.4MPaで40L/min噴射されるフラットスプレーノズルとした。小流量冷却スプレーノズル54の噴射角度θは100゜、隣り合う小流量冷却スプレーノズル54の幅方向ピッチP´は160mm、鋼板進行方向に捩り角度αを48゜とした。この時、噴射圧力が0.4MPaの時の小流量冷却スプレーノズル54の流量密度は417L/(min・m2)となる。The arrangement of the cooling
図10は、大流量冷却スプレーノズル53と小流量冷却スプレーノズル54における、噴射圧力と流量密度との関係を示すグラフである。 FIG. 10 is a graph showing the relationship between the injection pressure and the flow density in the large flow cooling
まず、大流量冷却ヘッダ51に通水し、大流量冷却スプレーノズル53における噴射圧力を0.4MPaから徐々に低下させたところ、噴射圧力が約0.04MPaまでは流量調整弁7で圧力調整できたが、これよりも圧力を低くすると流量調整弁7の微妙な開度の違いで圧力が大きく変動したため、安定して圧力の調整ができなかった。大流量冷却スプレーノズル53の流量密度は、噴射圧力0.4MPaの時は1563L/(min・m2)、噴射圧0.04MPaの時は494L/(min・m2)であった。First, water is passed through the large flow
次に、大流量冷却ヘッダ51の通水を停止して、小流量冷却ヘッダ52の通水を行った。小流量冷却スプレーノズル54における噴射圧力が0.4MPaの時の流量密度は417L/(min・m2)であり、大流量冷却スプレーノズル53の下限水量とほぼ同じ流量密度の冷却水を噴射できることがわかる。また、小流量冷却スプレーノズル54の噴射圧力を0.4MPaから徐々に低下させたところ、噴射圧力が約0.04MPaまでは流量調整弁7で圧力調整できたが、これよりも圧力を低くすると流量調整弁7の微妙な開度の違いで圧力が大きく変動して安定して圧力の調整ができなかった。小流量冷却スプレーノズル54の流量密度は、噴射圧力0.04MPaの時は132L/(min・m2)であった。Next, water flow of the large flow
図10の結果から、流量密度の異なる冷却スプレーノズルを用いることで、広い範囲の噴霧水量を達成することができることが確認できた。 From the result of FIG. 10, it was confirmed that a wide range of spray water amounts can be achieved by using cooling spray nozzles having different flow density.
次に、鋼板を実際に冷却した際の、板厚方向中心において800℃から400℃に達するまでの冷却速度と流量密度との関係を図11に示す。なお、各冷却スプレーノズルは図10の場合と同様の構成とした。冷却装置の入側と出側に走査型放射温度計(図示しない)を設置しており、鋼板の表面温度を板幅方向及び長手方向に亘って測定している。入側及び出側の温度計の情報を元に伝熱計算で鋼板の板厚方向の平均温度を算出し、水冷中の冷却速度を算出した。冷却速度は板幅中央部かつ鋼板長手方向中央部の測定結果を鋼板中心の冷却速度とした。 Next, FIG. 11 shows the relationship between the cooling rate and the flow density until the temperature reaches 800 ° C. to 400 ° C. at the center in the plate thickness direction when the steel plate is actually cooled. Each cooling spray nozzle has the same configuration as in FIG. Scanning radiation thermometers (not shown) are installed on the inlet side and the outlet side of the cooling device, and the surface temperature of the steel plate is measured in the plate width direction and the longitudinal direction. The average temperature in the thickness direction of the steel sheet was calculated by heat transfer calculation based on the information on the inlet and outlet thermometers, and the cooling rate during water cooling was calculated. For the cooling rate, the measurement result at the central part of the plate width and the central part in the longitudinal direction of the steel sheet was taken as the cooling rate at the center of the steel sheet.
図11に示すように、大流量冷却スプレーノズル53で冷却することにより約20〜30℃/sの範囲で冷却速度を調整することができるとともに、小流量冷却スプレーノズル54で冷却することにより約7〜20℃/sの範囲で冷却速度を調整することができ、それぞれの冷却スプレーノズルを単体で使用した場合よりも広い範囲で冷却速度の調整が可能であることがわかった。 As shown in FIG. 11, the cooling rate can be adjusted in the range of about 20 to 30 ° C./s by cooling with the large-flow-rate
本発明の第二の実施例として、第一の実施例と同じく、加熱炉1で室温状態の鋼板(厚み25mm、板幅3500mm、鋼板長さ7m)の鋼板を920℃まで加熱したのちに、加熱炉1後方2.5m位置にある冷却装置2において鋼板温度が100℃になるように通板速度を調整して冷却した際の、板厚方向中心において800℃から400℃に達するまでの冷却速度と冷却後の鋼板の幅方向の温度偏差について調べた。なお、幅方向の温度偏差は、走査型放射温度計を用いて幅方向に20mmピッチ、長手方向に100mmピッチで測定し、鋼板長手方向中央部における値を幅方向の温度偏差とした。 As a second embodiment of the present invention, as in the first embodiment, after heating a steel plate of a room temperature state (
冷却装置2の構成は図2と同様であり、テーブルロール3および拘束ロール4の直径は表1に示すとおりである。また、大流量スプレーノズル53および小流量スプレーノズル54はいずれもフラットスプレーノズルを用い、噴射角度θ、幅方向のピッチP´、捩り角度αはそれぞれ表1に示すとおりとした。また、冷却装置2長は9.0mとし、拘束ロール4と冷却スプレーノズル53(54)の設置数は表1に示すとおりとした。 The configuration of the
実施例1〜8について、大流量冷却スプレーノズル53で冷却することにより約20〜30℃/sの範囲で冷却速度を調整することができるとともに、小流量冷却スプレーノズル54で冷却することにより約7〜20℃/sの範囲で冷却速度を調整することができた。なお、このときの板幅方向の温度偏差はいずれも15℃未満であった。後に、冷却素材の強度など測定したが、品質には特に問題ないレベルであった。 For Examples 1 to 8, the cooling rate can be adjusted in the range of about 20 to 30 ° C./s by cooling with the large flow rate cooling
実施例9〜16について、大流量冷却スプレーノズル53で冷却することにより約20〜30℃/sの範囲で冷却速度を調整することができるとともに、小流量冷却スプレーノズル54で冷却することにより約7〜20℃/sの範囲で冷却速度を調整することができた。なお、この時の板幅方向の温度偏差は、20℃未満であった。温度偏差は、P/Dが2.0の時よりも若干拡大したものの、後に冷却素材の強度など測定し、品質には特に問題ないレベルであった。 For Examples 9 to 16, the cooling rate can be adjusted in the range of about 20 to 30 ° C./s by cooling with the large flow rate cooling
比較例1〜8は、拘束ロールピッチPを実施例1〜8よりも大きくした例である。P/Dは3.0であり、本発明の範囲外である。大流量冷却スプレーノズル53で冷却することにより約20〜30℃/sの範囲で、小流量冷却スプレーノズル54で冷却することにより約7〜20℃/sの範囲で冷却速度を調整することができた。一方、すべての条件において、鋼板が波形状に変形していた。冷却作業中に、冷却装置2入側の拘束ロール4を目視観察したところ、拘束ロール4と鋼板の間に隙間があり、この隙間から幅方向の一部に冷却水が漏えいし、鋼板を局所的に冷却していたためと考えられる。また、冷却後の板幅方向の温度偏差は、27〜60℃の範囲でばらついており、後に冷却素材の強度など測定したところ、漏えい水が乗っていた部位の鋼板の硬度が高くなり、品質上問題があった。 Comparative Examples 1 to 8 are examples in which the constraining roll pitch P is larger than those in Examples 1 to 8. P / D is 3.0, which is outside the scope of the present invention. The cooling rate can be adjusted in the range of about 20-30 ° C./s by cooling with the large flow rate cooling
比較例9〜16は、本発明の実施例1〜8に対して、ロール径Dを小さくした例である。P/Dは2.7であり、本発明の範囲外である。大流量冷却スプレーノズル53で冷却することにより約20〜30℃/sの範囲で、小流量冷却スプレーノズル54で冷却することにより約7〜20℃/sの範囲で冷却速度を調整することができた。一方、すべての条件において、鋼板が波形状に変形していた。冷却作業中に、冷却装置侵入側の拘束ロールを目視観察したところ、拘束ロールと鋼板の間に隙間があり、この隙間から幅方向の一部に冷却水が漏えいし、鋼板を冷却していたためと考えられる。また、この時の板幅方向の温度偏差は、35〜60℃の範囲でばらついており、後に冷却素材の強度など測定したところ、漏えい水が乗っていた部位の鋼板の硬度が高くなり、品質上問題があった。 Comparative Examples 9 to 16 are examples in which the roll diameter D is reduced with respect to Examples 1 to 8 of the present invention. P / D is 2.7, which is outside the scope of the present invention. The cooling rate can be adjusted in the range of about 20-30 ° C./s by cooling with the large flow rate cooling
1 加熱炉
2 冷却装置
3 テーブルロール
4 拘束ロール
5 冷却ヘッダ
51 大流量冷却ヘッダ
52 小流量冷却ヘッダ
53 大流量冷却スプレーノズル
54 小流量冷却スプレーノズル
55 噴霧水
56 噴霧水
57 中流量冷却ヘッダ
58 中流量冷却ヘッダ
59 中流量冷却スプレーノズル
60 中流量冷却スプレーノズル
6 流量計
7 流量調整弁
8 圧延機
9 熱間矯正機
S 厚鋼板
P 拘束ロールピッチ
D 拘束ロール径
G ロール間ギャップ
L 噴霧長さ
H ノズル高さ
P´ (幅方向の)ピッチ
θ 噴射角度
α 捩り角度DESCRIPTION OF
Claims (8)
拘束ロールピッチPと拘束ロール径Dとの比率P/Dを2.5以下とし、
それぞれの冷却ヘッダは、2つ以上の冷却水供給系統のいずれかに接続され、
各冷却水供給系統には給水のオンオフ及び流量制御が独立して可能なように調整弁が取り付けられており、
各冷却ヘッダには、鋼板幅方向に複数の冷却スプレーノズルが取り付けられており、
鋼板幅方向に隣り合う冷却スプレーノズルはそれぞれ異なる冷却水供給系統の冷却ヘッダに接続されるとともに、
鋼板幅方向に隣り合う冷却スプレーノズルから噴射される冷却水の流量密度は相異なる流量密度とし、同一の噴射圧力に対して、最大の流量密度の冷却水を噴射する冷却スプレーノズルからは、最小の流量密度の冷却水を噴射する冷却スプレーノズルからの3倍以上の流量密度の冷却水を噴射可能であり、
各冷却水供給系統を個別に選択して冷却スプレーノズルから冷却水を噴射するように調整弁を用いて制御する制御機構
を備える厚鋼板の冷却装置。In a cooling device in which a plurality of restraining rolls are installed in the steel plate conveyance direction and a plurality of cooling headers are arranged between the restraining rolls,
The ratio P / D between the constraint roll pitch P and the constraint roll diameter D is 2.5 or less,
Each cooling header is connected to one of two or more cooling water supply systems,
Each cooling water supply system is equipped with a regulating valve so that water supply can be turned on and off independently and the flow rate can be controlled independently.
Each cooling header is equipped with multiple cooling spray nozzles in the steel plate width direction,
The cooling spray nozzles adjacent in the steel plate width direction are connected to cooling headers of different cooling water supply systems,
The cooling water flow density injected from the cooling spray nozzles adjacent to each other in the width direction of the steel sheet is different from the flow density of the cooling water. Cooling water with a flow rate density more than 3 times that of the cooling spray nozzle that injects cooling water with a flow rate density of
A cooling apparatus for a thick steel plate, comprising a control mechanism that controls each cooling water supply system by using an adjustment valve so as to individually select cooling water supply systems and inject cooling water from cooling spray nozzles.
拘束ロールピッチPと拘束ロール径Dとの比率P/Dを2.5以下とし、
それぞれの冷却ヘッダは、2つ以上の冷却水供給系統のいずれかに接続され、
各冷却水供給系統には給水のオンオフ及び流量制御が独立して可能なように調整弁が取り付けられており、
各冷却ヘッダには、鋼板幅方向に複数の冷却スプレーノズルが取り付けられており、
鋼板幅方向に隣り合う冷却スプレーノズルはそれぞれ異なる冷却水供給系統の冷却ヘッダに接続されるとともに、
鋼板幅方向に隣り合う冷却スプレーノズルから噴射される冷却水の流量密度は相異なる流量密度とし、同一の噴射圧力に対して、最大の流量密度の冷却水を噴射する冷却スプレーノズルからは、最小の流量密度の冷却水を噴射する冷却スプレーノズルからの3倍以上の流量密度の冷却水を噴射可能であり、
各冷却水供給系統を個別に選択して冷却スプレーノズルから冷却水を噴射するように調整弁を用いて制御する
厚鋼板の冷却方法。In the cooling method of the thick steel plate using a cooling device in which a plurality of restraint rolls are installed in the steel plate conveyance direction and a plurality of cooling headers are arranged between the restraint rolls,
The ratio P / D between the constraint roll pitch P and the constraint roll diameter D is 2.5 or less,
Each cooling header is connected to one of two or more cooling water supply systems,
Each cooling water supply system is equipped with a regulating valve so that water supply can be turned on and off independently and the flow rate can be controlled independently.
Each cooling header is equipped with multiple cooling spray nozzles in the steel plate width direction,
The cooling spray nozzles adjacent in the steel plate width direction are connected to cooling headers of different cooling water supply systems,
The cooling water flow density injected from the cooling spray nozzles adjacent to each other in the width direction of the steel sheet is different from the flow density of the cooling water. Cooling water with a flow rate density more than 3 times that of the cooling spray nozzle that injects cooling water with a flow rate density of
A method for cooling a thick steel plate, wherein each cooling water supply system is individually selected and controlled using an adjustment valve so as to inject cooling water from a cooling spray nozzle.
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