JPH0516206Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本考案は鋼板の冷却装置の改良に関するもので
ある。 （従来の技術） 厚板製造プロセスにおいては、再加熱焼入れよ
りも焼入性が高い特徴を活用し、合金元素の削減
及び靱性や溶接性の向上、並びに耐HIC性（水素
化脆性割れ）向上を目的として、圧延直後にオン
ラインで焼入れを行う、いわゆる直接焼入れが広
く実用化されつつある。更に、強靱化、高強度
化、高張力鋼の低コスト化等のために高温仕上げ
を行つた後直ぐに急冷、高温停止といつた鋼種や
材質に合つた冷却パターンが要求されるようにな
つてきた。 そして、このプロセスに適用される冷却設備
は、一般にローラクエンチと呼ばれ、第７図に示
すように、厚鋼板１を上下より挟圧し、搬送方向
に沿つて配列された複数の回転駆動されるロール
２の対と、これらロール２間に上下に配設された
水ジエツト冷却部３からなつている。 しかして、前記水ジエツト冷却部３は、強冷却
能を必要とするハイクエンチ部４とそうでないロ
ークエンチ部５に区分され、さらにハイクエンチ
部４は第８図に示すようなスリツトジエツトノズ
ル６を用いたハイクエンチNo.１部７と、第９図に
示すようなパイプヘツダー８にキリ孔９を開設し
たキリ孔ノズル１０のハイクエンチNo.２部１１に
分けられる。なお、ロークエンチ部５のノズルも
キリ孔ノズル１０が一般に用いられている。 ところで、前記した構成のローラクエンチにあ
つては、ハイクエンチ部４とロークエンチ部５か
らなる水ジエツト冷却部３の上部側冷却装置（約
14ｍ）は昇降式となつている為、設備の製造コス
トやランニングコストが高くつき、かつメンテナ
ンスも困難である。 また、スリツトジエツトノズル６は第８図に示
す如く、液膜状で鋼板表面に衝突することから運
動量が大きく、強冷却法として広く知られている
ところではあるが、次のような問題がある。 大量の水を必要とする（ハイクエンチNo.１部
７のみで全体の30〜50％）。 冷却面積が狭い（ハイクエンチNo.１部７のみ
で全体の５％）。 鋼板幅方向中央部における冷却水は幅方向端
部に向かつて加算されながら流出してゆく為、
鋼板端部は中央部に較べて過冷されやすい。従
つて、均一冷却対策としてスリツトジエツトノ
ズル６の隙間（約１〜２mm程度）に流量クラウ
ンを設けてこれを鋼板幅方向約５ｍに亘つて精
度良く維持する事や、鋼板幅方向端部をマスキ
ングする事が考えられるが、これらの方法は現
実には非常に困難である。 冷却水量を絞ると、噴射ノズルからの水膜が
切れるため冷却能の制御性が悪い（流量制御範
囲100〜50％程度）。 そこで、設備の製造コスト低下、メンテナンス
の容易化、鋼板幅方向の均一冷却性向上及び冷却
制御性向上を目的として例えば特開昭61−153236
号公報に開示された冷却設備が提案されている。
この冷却設備は、第１次冷却装置と第２次冷却装
置とから成り、第１次冷却装置にはスリツトジエ
ツトノズルと冷却水排出機構を備えたローラによ
る拘束型のものを採用し、冷却水が流水してゆく
時に鋼板端部が過冷却されることを防止してい
る。また、第２次冷却装置には、上面冷却用とし
てパイプノズルを、下面冷却用としてスプレーノ
ズルを備えた無拘束型のものを採用している。そ
して、この上面冷却用のパイプノズルは昇降しな
い為、製造コストが安くなり、かつメンテナンス
も容易となる。また、第１次冷却装置の供給水量
を停止し、第２次冷却装置のみを用いて緩冷却が
可能なように成されている。 （考案が解決しようとする問題点） しかしながら、スリツトジエツトノズルを使用
した場合には先に説明した如く、 大量の冷却水を必要とする。 ノズル直下の冷却面積が狭く、大水量の割に
は十分な冷却能が確保されない。加えて、流水
部の冷却能は鋼板上面の場合は水が鋼板と接触
しやすいが、下面の場合は水が離れやすく、冷
却能はかなり小さくなり、上下面の冷却不均一
が起こり易い。 スリツトノズルの隙間を常に鋼板幅方向約５
ｍに亘り、数mmに維持しておく必要があり、保
守点検に非常な労力を要する。 水量をしぼると水膜が切れ、制御性が悪い。 という欠点が考えられる。 また、第２次冷却装置の上面冷却用としては、
鋼板幅方向の均一冷却性、総合的な冷却能の点か
ら考慮するとパイプノズルよりもスリツトノズル
を用いた方が優れている。 本考案は上記した問題点に鑑みて成されたもの
であり、大量の水を必要とせず、設備製造費が安
価で、保守点検が容易で、しかも冷却能の制御性
が優れており、上下面及び鋼板幅方向の均一冷却
性が可能な鋼板の冷却装置を提供せんとするもの
である。 （問題点を解決するための手段） 本考案は、熱間圧延直後のオンラインで高温鋼
板を走行させながら冷却する装置において、前記
鋼板をその上下面より拘束しながら冷却する第１
冷却ゾーンと、該第１冷却ゾーンの下流で無拘束
状態で冷却する第２冷却ゾーンを具備して成り、
前記第１冷却ゾーンは鋼板の幅に適合する幅を有
するノズルヘツダーの前記鋼板との相対面に冷却
媒体の噴射ノズルを多数整列配置した冷却装置を
上部及び下部のロール間に配設すると共に、この
うち上部に設けた前記冷却装置を鋼板を拘束する
ロールと一体的に昇降可能と成し、また第２冷却
ゾーンは上面冷却用としてスリツト又はパイプラ
ミナーノズルを、下面冷却用として前記第１冷却
ゾーンに使用する冷却装置あるいはスプレーノズ
ルを配置したことを特徴とする冷却装置あるいは
スプレーノズルを配置したことを要旨とする鋼板
の冷却装置である。 本考案において、第１冷却ゾーンの上下面及び
第２冷却ゾーンの下面冷却用の冷却装置に使用す
る噴射ノズルとしては、水噴流（スプレー又は
ジエツトと同義）、水−空気の２流体噴流、
前記、を組合わせたもの、を採用する。 しかして、これら各冷却装置の特徴とその使い
分けは以下に示す如くである。 先ず、水−空気の２流体噴流用の噴射ノズルを
使用した冷却装置は、騒音が大きくかつ圧空消費
コストが高い為に不利であるが、高温域での強冷
却が可能である。従つて第１冷却ゾーンの上流側
２〜３ヘツダーにのみ用いるのが良い。 また、水噴流用の噴射ノズルを使用した冷却装
置は、前記した２流体噴流用の噴射ノズルを用い
たものと同等の高温域冷却能を得るためには約
1.7倍の水量が必要となくが、騒音もなく圧空を
使用しない為に製造コストや総ランニングコスト
共に安価となる。従つて、第１冷却ゾーンの上流
側２〜３ヘツダー以降の上下面冷却用には高水量
密度強冷却装置として使用することが望ましく、
第２冷却ゾーンにおいても、制御性の良い均一冷
却装置として下面冷却に用いることが望ましい。 次に、通常のスプレーノズルは、噴射面積が狭
く、前記した噴射ノズルを多数整列配置した冷却
装置に比べて同一冷却水量では冷却能で多少不利
であるが、第２冷却ゾーンの下面冷却用として
は、鋼板の表面温度が約500℃以下に下がつてい
るので、それほどの強冷却装置は必要ではない
為、前記した冷却装置に代えてスプレーノズルで
も十分である。また、第２冷却ゾーンの上面冷却
装置としては鋼板表面から離れた所から冷却が可
能なパイプラミナーノズルとスリツトラミナーノ
ズルが考えられ、これらはどちらでもよいが、鋼
板幅方向の均一冷却性、ゾーン間平均冷却能的に
はスリツトラミナーノズルを用いた方が有利であ
る。 （作用） 本考案に係る鋼板の冷却装置は、熱間圧延直後
のオンラインで高温鋼板を走行させながら冷却す
る装置において、前記鋼板をその上下面より拘束
しながら冷却する第１冷却ゾーンと、該第１冷却
ゾーンの下流で無拘束状態で冷却する第２冷却ゾ
ーンを具備して成り、前記第１冷却ゾーンは鋼板
の幅に適合する幅を有するノズルヘツダーの前記
鋼板との相対面に冷却媒体の噴射ノズルを多数整
列配置した冷却装置を上部及び下部のロール間に
配設すると共に、このうち上部に設けた前記冷却
装置を鋼板を拘束するロールと一体的に昇降可能
と成し、また第２冷却ゾーンは上面冷却用として
スリツト又はパイプラミナーノズルを、下面冷却
用として前記第１冷却ゾーンに使用する冷却装置
あるいはスプレーノズルを配置したものであり、 第１冷却ゾーン（強冷却ゾーン約５ｍ）のみ
が昇降式ローラー拘束型冷却装置である為、設
備製造コストが安価でメンテナンスも容易であ
る。 鋼板幅方向の搬送方向に小規模な噴射ノズル
を多数整列配置した冷却装置より、ロール間面
積の６〜７割以上に対しジエツト流を噴射でき
る為、大量の水を必要とせず効率的に均一強冷
却が実現できる。 （実施例） 以下本考案を第１図〜第６図に示す図面に基づ
いて説明する。 第１図は本考案の第１実施例を示す概略説明
図、第２図は同じく第２実施例を示す概略説明図
である。 これら図面において、２１は熱間圧延後の鋼板
２２を搬送途中にオンラインでその上下面から拘
束しながら強冷却する第１冷却ゾーンであり、上
面冷却装置２３と下面冷却装置２４とから構成さ
れている。 そして、上面冷却装置２３は鋼板２２の搬送方
向に沿つてローラ２５とノズルヘツダー２６が交
互に配設され、これらローラ２５とノズルヘツダ
ー２６を一体的に例えばスクリユージヤツキ２７
によつて昇降動するように成されている。また、
下面冷却装置２４は搬送ローラ２８間に前記と同
様のノズルヘツダー２６を介設したものである。 ところで、本考案に使用する前記ノズルヘツダ
ー２６は第３図に示す如く鋼板２２の幅に適合す
る幅を有し、かつ鋼板２２との相対面に多数の冷
却媒体の噴射ノズル２９を備えたものであり、し
かも搬送ローラ２８間の鋼板２２の可及的広範囲
に冷却媒体が噴射できるようにノズル面を凸形状
に形成して鋼板２２に対する傾きを変えた構成と
なつている。 なお、３０は水切り用のスプレーノズル、３１
は前記ノズルヘツダー２６に冷却媒体を供給する
タンクである。 上記した構成の第１冷却ゾーン２１では、高温
の鋼板２２をその上下面よりローラ２５，２８で
拘束しながら近距離より強冷却を行うのである。
この場合本考案装置にあつては、従来のスプレー
ノズル等ではローラの影になつて直接冷却できな
いところまで噴射が可能となる為、第５図に示す
ように大量の水を使用しないでも上下面、鋼板幅
方向の均一冷却が可能となる。また、スリツトジ
エツトノズルではスリツト間隔の保守点検に大変
な労力が必要であつたが、本考案にあつては噴射
ノズル２９の洗浄が容易に行える。更に、ノズル
ヘツダー２６として第４図に示すように、内外二
重構成にしてノズルヘツダー２６の噴射ノズル２
９と空孔３２を長手方向に交互に多数整列配置せ
しめると共に、外側のノズルヘツダー３３の内部
には前記空孔３２から独立して冷却媒体を噴射せ
しめるための多数の噴射ノズル３４を整合配置し
た内側のノズルヘツダー３５を配設したものを採
用すれば、噴射面積を変えることなく冷却媒体を
広領域に亘つて制御可能である為に鋼板２２の冷
却速度及び冷却停止温度の制御範囲が拡大する。 ３６は前記第１冷却ゾーン２１に続いて設けら
れる第２冷却ゾーンであり、この第２冷却ゾーン
３６も上面冷却装置３７と下面冷却装置３８とか
ら構成されている。 そして、上面冷却装置３７は設備製造コストの
安価な例えばスリツトラミナーノズル３９が採用
され、鋼板２２の上方約1.5ｍ離れた位置より冷
却が可能となつている。このスリツトラミナーノ
ズル３９はパイプラミナーノズルと比較した場
合、同一水量密度では平均冷却能が大きく、かつ
鋼板幅全体に水膜が同時に衝突して強冷却が行え
る。加えて、各鋼板幅に最適の水膜幅を形成する
ことができ、鋼板幅方向の均一冷却性が向上す
る。 また、下面冷却装置３８としては第１図に示す
ようなスプレーノズル４０や第２図に示すよう
な、前記した第１冷却ゾーン２１に使用するノズ
ルヘツダー２６を採用する。 上記した構成の本考案冷却装置を使用して熱間
圧延直後の鋼板２２を冷却するには次の如く行
う。 熱間圧延された鋼板２２が、本考案に係る冷却
装置の入口に搬送されてくると、スクリユージヤ
ツキ２７を駆動させて鋼板２２の上下面を両ロー
ラ２５，２８によつて拘束する。これと同時にノ
ズルヘツダー２６に冷却媒体を供給し、噴射ノズ
ル２９から冷却媒体を鋼板２２の上下面に向けて
噴射せしめる。そして、この運動量の大きいジエ
ツト流を近距離（約50〜200mm）より、ローラ間
面積の60〜90％の広い面積に噴射する事により、
少ない冷却水で効率よく強冷却が可能となる。そ
の後鋼板温度が約500℃（600℃以下）になつたと
ころで、連続して第２冷却ゾーン３６において無
拘束で上面をスリツトラミナーノズル３９で、ま
た下面をスプレーノズル４０によつて、目標とす
る冷却停止温度まで板幅方向及び上面、下面の均
一冷却を行う。 なお、第１冷却ゾーン２１を用いずに、第２冷
却ゾーン３６のみを用いて、高温冷却停止を目標
に加速冷却を行う事も可能である。 以上の様に、本考案装置を適用した結果、下記
第１表及び第２表に示すように大幅な冷却水の低
減を行つても第６図に示すように従来以上の強冷
却能と、冷却制御性の拡大が可能となり、期待す
べき結果が得られた。

【表】

【表】 以上の様に本考案によれば、走行する熱間鋼板
を冷却するに際し、大量の水を必要とせず、設備
製造費が安く、保守点検が容易で冷却制御性が優
れ、均一冷却性が良い等のすぐれた効果を発揮す
る事ができた。 （考案の効果） 以上説明したように、本考案に係る鋼板の冷却
装置は、熱間圧延直後のオンラインで高温鋼板を
走行させながら冷却する装置において、前記鋼板
をその上下面より拘束しながら冷却する第１冷却
ゾーンと、該第１冷却ゾーンの下流で無拘束状態
で冷却する第２冷却ゾーンを具備して成り、前記
第１冷却ゾーンは鋼板の幅に適合する幅を有する
ノズルヘツダーの前記鋼板との相対面に冷却媒体
の噴射ノズルを多数整列配置した冷却装置を上部
及び下部のロール間に配設すると共に、このうち
上部に設けた前記冷却装置を鋼板を拘束するロー
ルと一体的に昇降可能と成し、また第２冷却ゾー
ンは上面冷却用としてスリツト又はパイプラミナ
ーノズルを、下面冷却用として前記第１冷却ゾー
ンに使用する冷却装置あるいはスプレーノズルを
配置したものであり、 第１冷却ゾーン（強冷却ゾーン約５ｍ）のみ
が昇降式ローラー拘束型冷却装置である為、設
備製造コストが安価でメンテナンスも容易であ
る。 鋼板幅方向の搬送方向に小規模な噴射ノズル
を多数整列配置した冷却装置より、ロール間面
積の６〜７割以上に対しジエツト流を噴射でき
る為、大量の水を必要とせず効率的に均一強冷
却が実現できる。 等従来の冷却装置にあつた欠点を全て解決できる
大なる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案装置の第１実施例を示す説明
図、第２図は第２実施例を示す説明図、第３図は
ノズルヘツダーの一実施例を示す説明図で、イは
正面図、ロは平面図、第４図はノズルヘツダーの
他の実施例を断面して示す正面図、第５図は本考
案に使用するノズルヘツダーとスリツトジエツト
ノズルの冷却能の比較図、第６図は本考案冷却装
置とローラクエンチの冷却能力の比較図、第７図
は従来の冷却装置の説明図、第８図はスリツトジ
エツトノズルの説明図、第９図はキリ孔ノズルの
説明図である。 ２１は第１冷却ゾーン、２２は鋼板、２３，３
７は上面冷却装置、２４，３８は下面冷却装置、
２５はローラ、２６はノズルヘツダー、２７はス
クリユージヤツキ、２９は噴射ノズル、３６は第
２冷却ゾーン、４０はスプレノズルー。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 熱間圧延直後のオンラインで高温鋼板を走行さ
   せながら冷却する装置において、前記鋼板をその
   上下面より拘束しながら冷却する第１冷却ゾーン
   と、該第１冷却ゾーンの下流で無拘束状態で冷却
   する第２冷却ゾーンを具備して成り、前記第１冷
   却ゾーンは鋼板の幅に適合する幅を有するノズル
   ヘツダーの前記鋼板との相対面に冷却媒体の噴射
   ノズルを多数整列配置した冷却装置を上部及び下
   部のロール間に配設すると共に、このうち上部に
   設けた前記冷却装置を鋼板を拘束するロールと一
   体的に昇降可能と成し、また第２冷却ゾーンは上
   面冷却用としてスリツト又はパイプラミナーノズ
   ルを、下面冷却用として前記第１冷却ゾーンに使
   用する冷却装置あるいはスプレーノズルを配置し
   たことを特徴とする鋼板の冷却装置。