JPH05123737A - 高温鋼板の上面冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ラミナフロ−冷却での“冷却水の干渉流”に
よる冷却能の低下と板幅方向の冷却ムラを抑えて均一冷
却が達成できる高温鋼板の冷却手段を確立する。 【構成】 走行する高温鋼板を連続的に冷却するに当っ
て、高温鋼板２の上面冷却のため従来のように通板方向
に対して多数列のスリットラミナノズル３を配置し、か
つこれらスリットラミナノズル３間に新しく板幅方向に
わたって並ぶ多数個の柱状型ノズル５(5a, 5b)を通板方
向へ２段に配設した中間冷却ヘッダ６を配置すると共
に、柱状型ノズル各段ａ，ｂ毎の冷却水流量をスリット
ラミナノズル３の冷却水流量と高温鋼板２の通板速度に
応じて変化させることにより、隣合うスリットラミナノ
ズル３から高温鋼板２上に落下した冷却水による干渉帯
域の形成位置が前記中間冷却ヘッダ６の直下位置となる
ように調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、処理ライン上を走行
する高温鋼板を連続的に冷却する方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来技術とその課題】一般に、熱間圧延された高温鋼
板等は機械的性質の向上や合金強化元素の低減を目的と
してオンラインにて所定の温度まで冷却される場合が多
く、そのため従来から高温鋼板の冷却に関する多くの提
案がなされ、幾つかの実用手段も生まれている。

【０００３】例えば、図８で示すのはオンラインで高温
鋼板を冷却する装置の最も一般的な構成例であり、搬送
ロ−ラ１の上方には走行する高温鋼板２の上面を冷却す
るための所定間隔で多数列配置されたスリットラミナノ
ズル３が、また搬送ロ−ラ１間には高温鋼板２の下面を
冷却するためのスプレ−ノズル４がそれぞれ配置された
ものが示されている。

【０００４】しかし、このようにスリットラミナノズル
を用いた冷却手段では次のような問題があった。即ち、
スリットラミナノズルによると板幅方向にわたる板状の
水膜が形成されるので鋼板への冷却水の衝突面は板幅方
向でほぼ同じ幅となり、そのためノズル直下の冷却均一
性には優れているものの、鋼板と衝突した後の各ラミナ
−流は、図９で示したように、鋼板表面において通板方
向の上流側と下流側に分流し、所謂“水膜衝突面域Ａ”
から“流水部域Ｂ”を経て両流水が中央部付近で衝突す
るので、この位置に“干渉帯域Ｃ”が形成される。この
干渉帯域Ｃは通板方向に対して直交せずに斜向した状態
に形成されたり、中央部が通板方向の下流側に延びる山
形状を呈するのが普通であって、それ故、温水が停滞す
る干渉帯域Ｃの一部が図10に示す如く通板方向下流側の
流水部域Ｂから水膜衝突面域Ａの位置にまで達し、これ
がスリットラミナノズルから流下した直後の冷却水と鋼
板面との直接接触を妨害するので、冷却能力の低下と板
幅方向の冷却ムラを引き起す。

【０００５】そこで、上記問題の解決策として a) スリットラミナノズル間に“通板方向の前後にノズ
ルを取付けた干渉流防止冷却水ヘッダ”を配設し、かつ
そのノズル配置の水平断面形状を鋼板幅方向中央部で前
後に膨らんだ太鼓型とすることで、前記スリットラミナ
ノズルから流下して鋼板面を流れてきた冷却水流の向き
を干渉流防止用ノズルが作る太鼓型水流壁によって鋼板
エッジ方向に変え、速やかに鋼板上から排除するように
図った手段（実開昭５９−５４５５４号公報), b) スリットラミナノズル間に“多数個の柱状型ノズル
を前後に取付けた冷却水ヘッダ”を複数個配設し、その
柱状型ノズルからの水流によってスリットラミナノズル
から流下して鋼板面を流れてきた冷却水の干渉流を防止
するように図った手段（特公昭６２−１４００７号公
報), c) スリットラミナノズル間にこれよりも流量の少ない
ラミナフロ−を形成するスリットラミナノズルを配設
し、この流量の少ないラミナフロ−で鋼板面を流れてき
た冷却水流を遮ることで冷却水流同士が干渉するのを防
止するように図った手段（実公昭６２−２２２４１号公
報), も提案された。

【０００６】しかしながら、実際作業を通じての検討に
よると、前記各手段にも各々次のような問題点が指摘さ
れ、何れも十分に満足できる対処策とは言えないことが
分かった。即ち、前記a)項に示した手段では、干渉流防
止用ノズルがスリットラミナの場合には別の干渉流が形
成されて冷却ムラを助長してしまい、また干渉流防止用
ノズルが柱状型のパイプラミナの場合には、今度は山型
状（太鼓型状）の板幅中央部に冷却水が滞留する現象が
起きて冷却ムラが助長される傾向が見られた。

【０００７】また、前記b)項に示した手段では、複数個
の柱状型ノズルから落下した冷却水が鋼板の通板方向に
流れる傾向が強く、そのため下流側の水膜衝突面域に至
って冷却能力の低下と冷却ムラを引き起こすきらいが見
られた。

【０００８】更に、前記c)項に示した手段では、小さく
はあれこの方法では干渉流の発生を防止し得ないため、
やはり冷却ムラが発生してしまう問題は無くならない。

【０００９】このようなことから、本発明が目的とした
のは、スリットラミナノズルを用いた高温鋼板の連続冷
却時に指摘される前記問題点を解消し、ラミナフロ−故
に生じがちな“冷却水の干渉流”がもたらす「冷却能力
の低下」と「板幅方向の冷却ムラ」を極力抑えて、板幅
方向の均一冷却を達成できる高温鋼板の冷却手段を確立
することであった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成すべく数多くの実験を繰り返しながら鋭意研究を
行った結果、「従来のように補助ノズル等によってラミ
ナフロ−冷却水の干渉帯域が発生するのを抑えようとす
るのではなく、発生する干渉帯域を安定した形に保持・
固定するように図る方が、 板幅方向の均一冷却にとって
はより効果的である」との知見を得ることができた。

【００１１】本発明は、上記知見事項等を基にして完成
されたものであり、「走行する高温鋼板を連続的に冷却
するに当って、 例えば図１（平面図）及び図２（正面
図）に示した如く、 高温鋼板２の上面冷却のため従来の
ように通板方向に対して多数列のスリットラミナノズル
３を配置し、 かつこれらスリットラミナノズル３間に新
しく板幅方向にわたって並ぶ多数個の柱状型ノズル５(5
a, 5b)を通板方向へ２段に配設した中間冷却ヘッダ６を
配置すると共に、 柱状型ノズル各段ａ，ｂ毎の冷却水流
量をスリットラミナノズル３の冷却水流量と高温鋼板２
の通板速度に応じて変化させることにより、隣合うスリ
ットラミナノズル３から高温鋼板２上に落下した冷却水
による干渉帯域の形成位置が前記中間冷却ヘッダ６の直
下位置となるように調整することで、 板幅方向の均一冷
却を確保できるようにした点」に大きな特徴を有してい
る。

【００１２】

【作用】即ち、本発明においては、多数列のスリットラ
ミナノズル３間に“板幅方向にわたって多数個の柱状型
ノズル５(5a, 5b)を通板方向に２段に配設した中間冷却
ヘッダ６”を配置しているが、前記多数個の柱状型ノズ
ル５(5a, 5b)から吐出された冷却水が高温鋼板２に衝突
してから鋼板表面を流れる勢いはスリットラミナノズル
３からの冷却水流に比べてかなり小さい。そのため、ス
リットラミナノズル３から高温鋼板２上に流下した冷却
水の水流は柱状型ノズル５(5a, 5b)から吐出された冷却
水流を押し戻して流れるので、隣合うスリットラミナノ
ズル３から流下した冷却水の水流は前記多数個の柱状型
ノズル５(5a, 5b)の落下点位置内で衝突することとなっ
て、結局、多数個の柱状型ノズル５(5a, 5b)の落下点位
置内に干渉帯域が形成されることとなる。

【００１３】ところが、“スリットラミナノズル３の流
量”や“高温鋼板２の通板速度”によっては上記干渉帯
域が通板方向下流側に移動したり、逆に鋼板に引きずら
れる等のために通板方向上流側に移動したりする現象が
現れて、冷却効果の均一性が損なわれがちとなる。

【００１４】しかし、本発明では多数個の柱状型ノズル
５(5a, 5b)を通板方向に２段に設けた中間冷却ヘッダ６
を配置してあるので、前記干渉帯域が通板方向下流側に
移動する傾向にある時は図３に示す如く通板方向下流側
の柱状型ノズル5aの流量を多くし、他方、干渉帯域が通
板方向上流側に移動する傾向にある時は図４に示す如く
通板方向上流側の柱状型ノズル5bの流量を多くするよう
に流量調整を行えば、干渉帯域の移動は柱状型ノズル５
(5a, 5b)からの水流によって阻止されることとなる。従
って、干渉帯域の形成位置を図５に示した如く中間冷却
ヘッダ６の直下位置（多数個の柱状型ノズルの落下点
内）へ容易に安定化することができる。そして、干渉帯
域の位置が安定化すると鋼板冷却効果の均一性が保持さ
れ（特に板幅方向の均一冷却が確保され）、製品鋼板の
特性ムラが抑制される。なお、２段に設けられる柱状型
ノズル５(5a, 5b)の配列は、円滑で効果的な阻止水流を
作るために千鳥配列とするのが良い。

【００１５】なお、図６は、干渉帯域安定化のための
“上流側と下流側のスリットラミナ流量比率",“中間冷
却ヘッダの柱状型ノズル上流側段と下流側段の流量比
率”及び“通板速度”の関係を示したグラフである。

【００１６】以下、本発明を実施例に基づいてより詳細
に説明する。

【実施例】図１（平面図）及び図２（正面図）は、先に
も説明したが、鋼板の熱間圧延ラインに組み込まれた本
発明に係わる高温鋼板の冷却設備例である。ここで、搬
送ロ−ラ１，スリットラミナノズル３及びスプレ−ノズ
ル４は図７に示した従来設備のものと同じであるが、従
来設備とは違って各スリットラミナノズル３間には中間
冷却ヘッダ６が配置されている。そして、該中間冷却ヘ
ッダ６には多数個の柱状型ノズル（内径12.7φ）５(5a,
5b)が板幅方向にわたってピッチ２００mmで、また通板
方向に４００mm間隔の２列状態で千鳥状に配置されてい
る。なお、柱状型ノズル５の各々は独立して流量設定が
できるように中間冷却ヘッダ６内部が分割されている。

【００１７】上記設備により、熱間圧延された高温鋼板
２を搬送ロ−ラ１によって矢印の方向に送りつつ、その
上面に配設されたスリットラミナノズル３と中間冷却ヘ
ッダ６の柱状型ノズル５(5a, 5b)、及び下面に配設され
たスプレ−ノズル４から冷却水を吐出させ、走行する高
温鋼板を所定の温度まで冷却させる試験を行った。

【００１８】この際、前記スリットラミナノズル３から
吐出され高温鋼板２の表面において通板方向に関し上流
側と下流側に分流した冷却水は、中間冷却ヘッダ６の柱
状型ノズル５(5a, 5b)から吐出した冷却水によって図７
に示したような安定した干渉帯域を形成した。

【００１９】因に、冷却試験に供された熱延高温鋼板は
板厚：23.9mm，板幅：３１５０mm，長さ：２５０００mm
の寸法を有していたが、これを７１０℃から連続的に加
速冷却したところ、表１に示す板幅方向温度ムラの範囲
内で冷却することができた。

【００２０】

【表１】

【００２１】なお、表１には図８に示した従来法で冷却
した結果も対比して示したが、これらの結果からも、本
発明法によると板幅方向の温度ムラが４０〜７０℃もあ
った従来法に比べて該温度ムラを１５℃以内に抑えるこ
とができ、品質がより優れた製品鋼板を得られることが
確認された。また、前記表１から明らかなように、本発
明法では、干渉帯域にて中間冷却ヘッダの柱状型ノズル
から新しい冷却水が鋼板に衝突するため冷却効率が向上
し、全体の使用水量が約１０％程度も少なくて良いこと
も確認された。

【００２２】

【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれ
ば、スリットラミナノズルを用いた高温鋼板の冷却時に
起きがちな冷却水流の干渉帯域に起因した“スリットラ
ミナノズル直下の水膜衝突面の冷却能低下”や“板幅方
向の冷却ムラ”を簡単かつ効果的に抑制し、高品質の製
品鋼板を確保できるようになるなど、産業上有用な効果
がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる高温鋼板の冷却設備例を説明し
た平面図である。

【図２】本発明に係わる高温鋼板の冷却設備例を説明し
た正面図である。

【図３】中間冷却ヘッダに設けた柱状型ノズルの水量調
整手法を示す説明図である。

【図４】中間冷却ヘッダに設けた柱状型ノズルの水量調
整手法を示す説明図である。

【図５】中間冷却ヘッダに設けた柱状型ノズルの水量調
整手法を示す説明図である。

【図６】干渉帯域安定化のための“上流側と下流側のス
リットラミナ流量比率",“中間冷却ヘッダの柱状型ノズ
ル上流側段と下流側段の流量比率”及び“通板速度”の
関係を示したグラフである。

【図７】本発明に係わる高温鋼板の冷却法を実施した際
の冷却水流干渉帯域の状況を説明した模式図である。

【図８】従来の高温鋼板の冷却設備例に係わる説明図で
ある。

【図９】従来の鋼板冷却法における鋼板上水流のフロ−
パタ−ン図である。

【図１０】従来の鋼板冷却法における鋼板上水流の挙動
を示した模式図である。

【符号の説明】

１ 搬送ロ−ラ ２ 高温鋼板 ３ スリットラミナノズル ４ スプレ−ノズル ５ 柱状型ノズル ６ 中間冷却ヘッダ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行する高温鋼板を連続的に冷却するに
   際して、前記高温鋼板の通板方向に対して多数列のスリ
   ットラミナノズルを配置し、かつこれらスリットラミナ
   ノズル間に、板幅方向にわたって並ぶ多数個の柱状型ノ
   ズルを通板方向へ２段に配設した中間冷却ヘッダを配置
   すると共に、柱状型ノズル各段毎の冷却水流量をスリッ
   トラミナノズルの冷却水流量と高温鋼板の通板速度に応
   じて変化させることにより、隣合うスリットラミナノズ
   ルから高温鋼板上に落下した冷却水による干渉帯域の形
   成位置が前記中間冷却ヘッダ直下位置となるように調整
   することを特徴とする、高温鋼板の上面冷却方法。