JPH06116655A

JPH06116655A - 金属帯冷却方法

Info

Publication number: JPH06116655A
Application number: JP5156362A
Authority: JP
Inventors: Naoto Kitagawa; 直人北川; Kiyoo Omori; 清生大森; Takaya Seike; 孝哉清家; Koji Omori; 宏次大森; Masayuki Yamazaki; 雅之山崎; Hiroaki Sato; 博明佐藤; Hitoshi Oishi; 均大石; Masashi Suzuki; 正史鈴木
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1992-06-23
Filing date: 1993-06-03
Publication date: 1994-04-26
Anticipated expiration: 2014-11-22
Also published as: JP2979903B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】広範囲なサイズに対し、安価な運転費で金属
帯巾方向板温分布を目標板温分布に合わせつつ急速冷却
する。【構成】冷却ロール２に金属帯１を介して対向して配
置され、冷却ロールの移動方向及びロール胴長方向に移
動可能な金属帯１の幅よりも狭い１以上のノズルヘッダ
の設けられたガス冷却装置３を用い、ノズルヘッダから
冷却ガスを吹きつけて金属帯１を背面冷却し、金属帯と
冷却ロールの接触長を調整して、金属帯の目標板温との
偏差に基づく中央部板温を調整し、冷却ロールの位置と
ノズルヘッダの位置とから金属帯とノズルヘッダの離間
距離を調整させつつ、冷却ロールの入側、出側の少くと
も一方で金属帯幅方向の温度分布を常時監視しておき、
目標板温分布との温度偏差をなくす位置にノズルヘッダ
を移動して板温分布制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は連続熱処理ラインにお
ける金属帯の冷却方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開昭５９−１２９７３７号及び特開昭
６０−５２５３０号では、金属帯の板巾方向温度分布制
御方法として、冷却ロールに鋼帯等の金属帯を接触させ
つつ、該ロールに接触する金属帯に対向して配置したガ
スジェット装置から冷却ガスを金属帯に吹き付け、板巾
方向に均一な温度分布となるように冷却する方法が開示
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
５９−１２９７３７号の方法では、図１０及び図１１に
示される様に各冷却ロール2に接触させた金属帯1に対向
して金属帯巾方向に分割されて設置されたガスジェット
装置3のノズル31a乃至31eの分割数が有限であるため、
(1) 金属帯巾方向の不均一温度領域とそれに対応するガ
スジェット装置3の分割されたノズル31a乃至31eの位置
とが一致せず、ガスジェット装置3から吹き付けられた
冷却ガスにより局部的に過冷却の領域が発生し均一な板
温分布を得るのが難しい、(2) ノズル31のロール胴
長方向の分割数を増せば上記問題は解決されるが、設備
費が大巾に増大することになる。また分割数が少なけれ
ば以上の問題は助長されるばかりでなく、ガス風量の増
をまねき運転費が増大することになる、等の問題があ
る。

【０００４】そればかりか以上の構成を実機設備に適用
して板厚0.5〜2.3mm、板幅850〜1575mm、冷却装置入口
板温550〜680℃、冷却装置出口板温350〜480℃の条件で
冷却ロールのみによる金属帯の冷却実験を行なった結
果、全ての場合において、図１２に示される様に板両端
部ならびに板中央部が板幅方向平均板温に対し、高くな
るｗ型の板温プロフィルになることが判明した。

【０００５】即ち、板中央部においては、金属帯サイズ
および冷却条件にかかわらず、略板幅のある範囲内で板
幅方向平均板温に対し正の板温偏差が生ずる。又、板両
端部においては、板厚、速度或いは冷却装置での板温降
下量が大きくなる程、板幅方向平均板温に対する板温偏
差が大きくなる。

【０００６】この発生原因について実験ならびに解析を
行なった結果以下のことが分かった。冷却ロールに金属
帯を巻付けると板厚方向に引張／圧縮の応力分布を生ず
るが、この応力によるポアソン比変形によってそれと直
角方向すなわち板幅方向に逆に圧縮／引張応力分布が誘
起され、図１３に示される様に主曲げと直角方向に逆の
曲げ変形（以降鞍型変形と呼ぶ）が起こる。

【０００７】この鞍型変形が一旦発生すると、金属帯の
両端部付近において接触不良を起こし、冷却不足状態と
なり、板幅方向平均板温に対し正の板温偏差を生ずる。
冷却ロールのみの冷却においては、次の冷却ロールに金
属帯が進行すると、正の板温偏差に起因した金属帯長手
方向の伸び差による接触不良に更に上記鞍型変形による
接触不良が付加され、大きな正の板温偏差に発展してい
く。

【０００８】以上の冷却ロール巻付けによる金属帯両端
部での金属帯と冷却ロールの非接触長さＬならびに両端
部での浮き上がり量Ｚは、次式数２０及び数２１で表わ
され、例えば板厚1.0mm、冷却ロール半径800mm、板温60
0℃の条件の場合、非接触長さＬは約15mm、浮き上がり
量Ｚは約0.1mmとなる。

【０００９】

【数２０】

【００１０】

【数２１】

【００１１】また、特開昭６０−５２５３０号の方法で
は、各冷却ロールに金属帯が接触する過程の前半部分に
おいて金属帯巾方向の中央部を、又その後半部において
金属帯巾方向の両端部を冷媒吹き付けにより冷却してい
るため、1.0mm超えの板厚の厚い金属帯の場合、冷却能
力が不足し、冷却ロール群出側では金属帯巾方向に均一
冷却することが困難であった等の問題がある。

【００１２】本発明は従来技術の以上のような問題に鑑
み創案されたもので広範囲なサイズに対し、安価な運転
費で金属帯巾方向板温分布を目標板温分布に近づけつつ
急速冷却できる冷却方法を提供しようとするものであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そのため本発明は、１以
上の冷却ロールに金属帯を巻き付けて上記金属帯と各冷
却ロールの接触長さを調整する金属帯冷却方法におい
て、上記冷却ロールに金属帯を介して対向して配置さ
れ、冷却ロールの移動方向及びロール胴長方向に移動可
能な金属帯の幅よりも狭い１以上のノズルヘッダの設け
られたガス冷却装置を用い、該ノズルヘッダから冷却ガ
スを吹き付けて金属帯を背面冷却すると共に、その冷却
に当たり、金属帯と冷却ロールの接触長を調整すること
で、金属帯の目標板温との偏差に基づく中央部板温の調
整を行ない、冷却ロールの位置とノズルヘッダの位置と
から金属帯と該ノズルヘッダの離間距離を調整させつ
つ、該冷却ロールの入側、出側の少なくとも一方で金属
帯幅方向の温度分布を常時監視しておき、上記目標板温
分布との温度偏差をなくす位置に該ノズルヘッダを移動
することにより、目標板温分布との偏差に基づく板温分
布制御を行う構成を提供し、それによって上記課題の解
決が図られる。

【００１４】上述のｗ型の不均一温度分布は、中央及び
両端部にできるホットポイントの幅が狭く、従来構成の
ように、金属帯幅方向にノズルが複数設けられている
と、その仕切壁の部分に相当する箇所に該ホットポイン
トがある場合、その部分の冷却がしにくく、無理に冷却
しようとすると、該ホットポイント周りの部分が過冷却
となる。上記構成では、ホットポイントの直上にガス冷
却装置の幅狭のノズルヘッダを移動させて、冷却ガスを
該ホットポイントに向けて吹き出させることにより、そ
の部分の集中的な冷却を行わせ、温度分布不均一を効率
的に解消せんとするものである。この時金属帯に対し所
定の熱処理を実施するために設定された目標板温と金属
帯中央部板温とを比較し、金属帯と冷却ロールの接触長
を調整することで、該板温偏差に基づく中央部の板温調
整を行なう。

【００１５】また冷却ロールに接触する金属帯に対しノ
ズルヘッダから冷却ガスを吹き付けてその背面冷却を実
施するに当たり、冷却ロールの位置とノズルヘッダの位
置とから金属帯と該ノズルヘッダの離間距離を調整させ
つつ、該冷却ロールの入側、出側の少なくとも一方で金
属帯幅方向の温度分布を常時監視しておき、目標板温分
布（この目標板温分布についてもプリセットされたもの
を用いても良いが、例えば板幅中央部の目標温度の他、
実測された中央部の板温、或いはその温度より０℃〜２
０℃低い温度を板幅両端部の目標温度とし、これらによ
って目標板温分布を決定しても良い）との温度偏差をな
くす位置に該ノズルヘッダを移動することで、板温分布
制御（即ち板温分布均一化）を行う。

【００１６】この板温分布制御に関し、上述のようなロ
ール胴長方向（金属帯幅方向）へのノズルヘッダの移動
の他、その温度偏差に基づくノズルヘッダ内部の冷却ガ
ス圧力又はガス流量調整を行って、金属帯に冷却ガスを
吹き付ける構成を併せて実施しても良い。

【００１７】他方上記ノズルヘッダが冷却ロールの移動
方向に移動自在な構成であることを前提としたのは、冷
却ロールがその接触長を変えるために金属帯パスライン
に直交する方向に移動できるようになっており、ロール
背面冷却に適した距離を前記ノズルヘッダが常に取れる
ようにすることが必要なこと（この場合冷却ロールの移
動に合わせて同じ方向へ移動する）と、該ヘッダが金属
帯に接触しないようにするため（冷却ロールが金属帯パ
スラインから離れる場合その直前にノズルヘッダは前記
リトラクト位置方向へ逆向きに移動する。尚冷却ロール
が金属帯パスラインに接触し始める時はそのリトラクト
位置から該冷却ロールに接近するようにノズルヘッダが
逆方向に移動する）である。

【００１８】またそのノズルヘッダの設置数が２つの場
合、目標板温分布との偏差に基づく板温分布制御に関し
て行われるこれらのノズルヘッダの移動は、金属帯両端
部における目標板温分布との温度偏差を対象に、これを
なくす位置に該ノズルヘッダの移動を行う。上記のｗ型
の板温分布の不均一は中央部より両端部の方が一般的に
高く、それ故両端部へのノズルヘッダの移動を優先させ
て行うことにしたものである。

【００１９】これに対し中央部のホットポイントは両端
部のそれより通常温度が低い他、金属帯の板幅変更があ
ってもその位置を変えることはほとんどない。それ故上
述のような両端部のノズルヘッダを設ける他、不均一温
度分布解消のために板幅方向中央部にノズルヘッダを別
に設けても良い。その場合は、冷却ロール移動方向での
み動き、ロール胴長方向には動かない構成のものを設
け、目標板温分布との偏差に基づく板温分布制御に関し
ても、該中央部ノズルヘッダでは、温度偏差に基づくヘ
ッダ内部の冷却ガス圧力又はガス流量調整のみを行っ
て、金属帯に対する冷却ガスの吹き付けを行うものとす
る。

【００２０】もちろん本発明は、冷却ロールが１つの構
成だけではなく、２以上有する構成にも適用でき、複数
の冷却ロールを有する構成の場合は、そのうち少なくと
も最初の冷却ロールに対してノズルヘッダを３つ設けて
上記のヘッダ配置構成とすれば良いし、更にこれらの冷
却ロールを前段部と後段部の２つの区分けを設けて、前
段部の冷却ロールについてはノズルヘッダを３つ設けて
上記のヘッダ配置とすると共に、その後段部の冷却ロー
ルについてはノズルヘッダを２つとして同２つの場合の
ヘッダ配置とすると良い。以上のように少なくとも最初
の冷却ロール或いは前段の冷却ロールに対するノズルヘ
ッダ構成を３つにするのは、冷却ロール接触開始時に金
属帯中央部が中膨らみ［図６（ａ）に示されるように、
板形状不良により板ｘが接触していないロールｙの胴部
分は接触している部分より冷却ロール内部の冷媒により
冷やされ、たとえ板形状が良くなっても同図（ｂ）のよ
うに板ｘ中央部は冷やされず、幅方向板温差により板中
央部は板両端部に比べ伸びを生じて、同図（ｃ）のよう
になる。これを中膨らみという。特に剛性の低い薄物の
場合ひどい物では絞りが発生する］になると不均一温度
分布が発生し、冷却ロールの特性上一旦この不均一温度
分布が発生するとその後不均一温度分布が増長するの
で、ロール接触開始初期における該板形状不良をなくす
ことを目的に、少なくとも最初の冷却ロール或いは前段
の冷却ロールに対しては中央部にもノズルヘッダを設
け、その部分の集中的な冷却及び背面からのガス吹き付
けを行うことによって、その中膨らみの問題が解決され
るからである（厚物であっても特に最初のロールで有効
である）。逆に少なくとも最初の冷却ロール或いは前段
の冷却ロールに対し中央ノズルヘッダを含む３つのノズ
ルヘッダ構成としておけば、そのあとに続く冷却ロール
では金属帯両端部に対して夫々ノズルヘッダを設ければ
足りることになる。

【００２１】一方上記のように複数の冷却ロールが設置
されている場合、前段のノズルヘッダのロール移動方向
への移動と後段のノズルヘッダの移動とでは、その移動
の態様を異なるように設定することもできる。即ち前述
のように、金属帯と冷却ロールとの接触開始付近におけ
る板形状を早期に解消する目的（その他非常に熱負荷が
低く、前段の冷却ロールだけでさえ、これらが最大押し
込み量に達し得ない状態で冷却することもあること）か
ら、前段のロール背面冷却についてもできるだけその冷
却量を大きくしておく必要があり、冷却ロールの移動に
伴って該ロールとの離間距離が一定になるように前段に
おけるノズルヘッダがその移動に追従できる構成とし、
前段における冷却効果を高いものとなるようにする。一
方後段のノズルヘッダにはこのような要請が必ずしもな
く、固定しておいても良いのであるが、他方冷却ロール
が最大押し込み量になった時に対向するノズルヘッダの
長さが最大になるように該ヘッダが設計されている場
合、ある冷却ロールが使用できなくなり、その直前或い
は直後にある冷却ロールの押し込み量が浅くなると、そ
れに追従するノズルヘッダ又はその背面に固定されてい
るノズルヘッダは金属帯と接触してしまうことになるた
め、待避できるようにしておく必要がある。従って後段
のノズルヘッダについては通常冷却時に所定箇所に移動
させ、非常時或いは冷却を行わない時のみ前記リトラク
ト位置に待避させるように設定し、冷却ロールの移動に
追従させないようにしておくこともできる。

【００２２】上記鞍型変形等を発生原因とする板幅方向
の不均一温度分布を解消するには、該変形の発生元とな
る上流側でできるだけ冷却量を大きく取り、且つ板幅方
向に均一冷却の行える背面冷却を該上流側で重点的に行
うべきである。従って前段側の特に第１冷却ロールを中
心に上流側の冷却ロールから順次押し込んで冷却長を大
きく取るだけでなく、上流側のノズルヘッダから順にそ
のガス噴出能力をｍａｘにして冷却し、不足分を下流側
の方で補うようにすると良い。また第１冷却ロールより
順に巻付長を大きく取る冷却ロールの押し込み方法を用
いるため、熱負荷（即ちｔ／ｈ）が低い時、下流側の冷
却ロールは背面冷却用のノズルヘッダと金属帯の距離が
大きくなる。この時のエネルギーロスを少なくするた
め、ノズルヘッダと冷却ロール間の距離がある距離以上
離れると、各ノズルヘッダに設置した遮断弁を閉止して
いる。

【００２３】前記冷却ロールの移動方向及びロール胴長
方向に移動可能な３つ以上のノズルヘッダを用いてロー
ル背面冷却を行う場合には、上記３つのホットポイント
を対象にした平均板温制御を行うことも可能である。そ
の場合金属帯と冷却ロールの接触長を調整することで該
制御を実施するが、各冷却ロールに対向して設置された
ガス冷却装置のノズルヘッダを冷却ロールに巻付いた金
属帯の軌跡に対応して適正な離間距離を保持しながら位
置調整することが熱伝達上有効である。尚ノズルヘッダ
と金属帯との離間距離を5〜50mmとすると、冷却ロール
及びノズルヘッダの各移動調整の精度や、形状不良（例
えばエッジウェイブ）の起きた金属帯とノズルヘッダと
の接触防止を図る点で有効である。

【００２４】また上記の平均板温制御と共に、目標板温
分布との偏差に基づく板温分布制御を実施する。この場
合、ノズルヘッダの移動による冷却幅の調整が重要とな
る。金属帯に鋼帯を用いて冷却ロールによる冷却実験お
よび解析を行なった結果、下式数４で定義される鋼帯端
部に生ずる平均板温偏差（数４）は図７に示すように冷
却巾及び板厚によって大きく変化することがわかった。
従って冷却ロールの位置とノズルヘッダの位置とから金
属帯と該ノズルヘッダの離間距離を調整させつつ、該冷
却ロール入側、出側の少なくとも一方で金属帯両端部位
置を常時監視しておき、金属帯両端部に対し各ガス冷却
装置の両端部のノズルヘッダの位置を下式数１及び数２
に示される冷却巾となるように移動調整することによっ
て板温偏差を最小にすることが出来る。

【００２５】

【数１】

【００２６】

【数２】

【００２７】

【数４】

【００２８】更に金属帯中央部の板温偏差を生じている
領域はほとんどの場合、金属帯巾方向中心線に対し対称
であるために、金属帯巾方向中心と中央部のノズルヘッ
ダの中心が一致するように移動させればよい。また、板
温偏差の領域は図８に示されるように金属帯の巾に対し
て下式数３に示す範囲であり、その部分を冷却すること
が好適である。

【００２９】

【数３】

【００３０】以上のノズルヘッダの移動による冷却幅の
調整と共に、冷却ロール出側で金属帯巾方向の板温分布
を常時監視しておき、目標板温分布との偏差に基づいて
これらのノズルヘッダ内部の冷却ガス圧力又はガス流量
調整を行って、金属帯に冷却ガスを吹き付けることで、
板温分布不均一は解消される。また以上の構成は、ロー
ル背面冷却を行う前記ガス冷却装置の構成で板温分布不
均一が解消されない場合に冷却ロール出側に補助的に設
けられる補助ガス冷却装置（金属帯巾方向に移動可能な
３つ以上のノズルヘッダを該金属帯表裏面に夫々有して
いる）を設置した場合にも適用できる。

【００３１】従来技術である冷却ロールに対向して設置
されており、金属帯巾方向に複数個に分割されたガスジ
ェット装置による冷却と本発明構成による冷却との比較
実験を行い、図９に示す結果を得た。その場合の実験条
件を下記表１に示す。同図は金属帯端部近傍の板温分布
を描いたものであるが、本発明１は従来技術に比べ、過
冷却の領域も少なく板温分布の均一化が図られているこ
とがわかる。

【００３２】

【表１】

【００３３】また、金属帯の形状不良等を原因とする各
冷却ロールとの接触不均一に伴う金属帯巾方向の板温分
布の変化に対応するために、冷却ロール出側で金属帯巾
方向の板温分布を常時監視しておき、目標板温に対し端
部及び中央部において温度偏差の生じている領域の板温
偏差の重心位置を夫々求め、ガス冷却装置及び補助ガス
冷却装置の端部側のノズルヘッダにつき、金属帯端部か
ら該重心位置までの距離の２倍の長さが端部側における
冷却巾となるようにこれを移動させ、中央部のノズルヘ
ッダにつき、その中心位置が金属帯中央部にある前記重
心位置と一致するようにこれを移動させて、これらの各
ノズルヘッダから金属帯に対し冷却ガスの吹き付けを行
うこととし、それによって上記課題の解決を図るように
しても良い。

【００３４】このように目標板温に対し、金属帯端部お
よび中央部の板温偏差が生じている領域の板温偏差の重
心位置をそれぞれ求め、ガス冷却装置や補助ガス冷却装
置の各ノズルヘッダの位置を移動調整する方法を実施し
た場合、たとえば端部ノズルヘッダを例にとって説明す
ると、前記表１の条件下では図９中の本発明２のように
板温分布の均一化が図られることとなった。

【００３５】

【実施例】以下本発明の金属帯冷却方法の一実施例につ
き図１乃至図３を用いて説明する。

【００３６】図１は本発明の一実施例に係る金属帯冷却
方法の実施構成の概略を示す説明図である。加熱均熱後
徐冷された金属帯1は、本構成の入側及び出側に設置し
たブライドルロール16a〜16fによって張力が付与され
る。

【００３７】本ロール冷却設備では金属帯幅方向に不均
一温度分布が生じ易く、またその前段のガスジェット帯
（図示無し）でそのような不均一温度分布が生じていた
場合はこのロール冷却設備でそれが助長されることにな
るため、本実施例では以下に示す金属帯冷却構成でロー
ル背面冷却を行う。

【００３８】即ち冷却ロール群2の出側に設置された板
温計15aで金属帯1の巾方向板温分布を検出し、その温度
信号に基づき板温制御演算装置12によって金属帯中央部
板温と目標板温とを比較し、その板温偏差に基づく平均
板温制御に関しては、冷却ロール群2の各ロールと金属
帯1との接触長の調整を接触長調整装置4により行なう。

【００３９】また目標板温分布に基づく板温分布制御に
関しては、まず冷却ロール2に対向して設置されたガス
冷却装置3のノズルヘッダと金属帯1とが接触しないよう
に、冷却ロール群2の各ロールの位置からこれらの冷却
ロール2に巻付いた金属帯1の軌跡を求め、適正な離間距
離となるように、進退調整装置5を用いて該ガス冷却装
置3の各ノズルヘッダを冷却ロール移動方向で動かし、
その位置を調整する。

【００４０】次に該冷却ロール群2の入側・出側に設置
した金属帯両端部位置検出器14で検出された金属帯両端
部の位置信号から、前記ガス冷却装置3及び冷却ロール
群2の出側に設置された補助ガス冷却装置7のそれぞれの
位置における金属帯1の両端部及び巾方向中心について
位置制御演算装置13で推定し、上記ガス冷却装置3及び
補助ガス冷却装置7の各ノズルヘッダと連結された移動
調整装置6及び8を用いて、両端部側のノズルヘッダ及び
中央部のノズルヘッダを金属帯巾方向に動かし、両端部
側のノズルヘッダについては前記数１あるいは数２の式
に示される冷却巾（ノズルヘッダと金属帯の重なった部
分の冷却幅）となるように、又中央部のノズルヘッダに
ついては金属帯巾方向の中心とノズルヘッダの中心が一
致するように夫々位置調整を行なう。図２及び図３を用
いて具体的に説明すると、冷却ロールに対向して設置さ
れた各ガス冷却装置3のうちの両端部側のノズルヘッダ3
1a及び31cは、該移動調整装置6のうち両端部ノズルヘッ
ダに連結された移動調整装置61a及び61cを用いて位置調
整され、又中央部のノズルヘッダ31bは、該移動調整装
置6のうち中央部ノズルヘッダに連結された移動調整装
置61bを用いて位置調整される。同様に冷却ロール群2の
出側に設置された補助ガス冷却装置7のうち両端部側の
ノズルヘッダ71a及び71cは、該移動調整装置8のうち両
端部ノズルヘッダに連結された移動調整装置81a及び81c
を用いて位置調整され、又中央部のノズルヘッダ71b
は、該移動調整装置8のうち中央部ノズルヘッダに連結
された移動調整装置81bを用いて位置調整される。

【００４１】そして冷却ロール群2の出側に設置された
板温計15a及び補助ガス冷却装置7の出側に設置された板
温計15bで検出された金属帯1の巾方向温度信号を基に板
温制御演算装置12によってその測定板温の温度分布と目
標板温分布とを比較し、その板温偏差に対応させて各ガ
ス冷却装置3及び補助ガス冷却装置7のノズルヘッダ内部
の冷却ガス圧力（圧力計は省略）につき冷却ガス供給ブ
ロワ10a及び10bの回転数或いは圧力調節弁9a〜9eの開度
のうち少なくとも一方を用いてその調整を行ない、その
調整された冷却ガスを金属帯1に吹き付ける。尚冷却ガ
スは炉内（図１では省略）より熱交換装置11、冷却ガス
供給ブロワ10を通して各ガス冷却装置3及び補助ガス冷
却装置7へ供給される。

【００４２】また図１では板温計を冷却ロール群2の出
側及び補助ガス冷却装置7の出側にそれぞれ設置してい
るが、補助ガス冷却装置7の出側のみに設置する構成で
あっても良い。

【００４３】次に上述した冷却ロールに対するガス冷却
装置3のノズルヘッダの最適位置（即ち、最適離間距
離）の演算方法について図４を用いて説明する。

【００４４】２個の冷却ロール2a、2bにおいて、ロール
半径をＦ1及びＦ2、ロールの中心間の距離をＬ0、ロー
ル2と金属帯1を接触させない場合の基準線からロール2
がノズルヘッダ30a、30b側にはみ出ている長さをＬ1及
びＬ2、ロール2と金属帯1の巻付け角度θ、ノズルヘッ
ダ30a、30bの角度η1及びη2とする。この様な状況での
下側のノズルヘッダ30bについて考える。

【００４５】まず金属帯1と下側冷却ロール2bとの接点
であるＡ点の座標は下式数５で表わされる。

【００４６】

【数５】

【００４７】又該金属帯1と上側冷却ロール2aとの接点
であるＢ点の座標は下式数６で表わされる。

【００４８】

【数６】

【００４９】そして、金属帯1の直線部分の傾きは下式
数７で表わされることになる。

【００５０】

【数７】

【００５１】次に巻付け角度θの値を求めると下式数８
に示される様になる。

【００５２】

【数８】

【００５３】この数８の式より、下式数９となる。

【００５４】

【数９】

【００５５】又、金属帯1の直線部は次式数１０で求め
られる。

【００５６】

【数１０】

【００５７】ノズルヘッダ30bと金属帯1との最小距離間
隔をＧとすると、該ノズルヘッダ30bの最適位置は以下
の様になる。

【００５８】1) 巻付け長がノズルヘッダ30bより長い
場合即ち、θ≧（η１）／２となる場合、ノズルヘッダ30b
の中心の位置Ｅ点と金属帯1の距離がＧとなる様な
ノズルヘッダ30bの位置が最適位置である。 2) 巻付け長がノズルヘッダ30bより短い場合即ち、θ＜（η１）／２となる場合、Ｄ点の座標、Ｃ点
の座標、Ｅ点の座標は次式数１１、数１２及び数１３に
示される様になる。

【００５９】

【数１１】

【００６０】

【数１２】

【００６１】

【数１３】

【００６２】従ってノズルヘッダ30bの中心の位置Ｅ点
と金属帯1の距離が｜Ｘ５｜となる様なノズルヘッダ30b
の位置が最適位置である。

【００６３】又目標板温分布に対する板温分布制御例と
して、特に金属帯1巾方向板温分布形状の変化に対応す
るための各ガス冷却装置3及び補助ガス冷却装置7の金属
帯巾方向におけるノズルヘッダの最適位置の演算方法に
ついて図５を用いて説明する。

【００６４】1) 板温分布の定量化まず、その１つ目は板温分布の定量化である。即ち、金
属帯巾方向の板温分布は、次式数１４で示す４次のべき
級数で表すことができる。

【００６５】

【数１４】

【００６６】この数１４の関数は、前記温度計（図１の
１５）の測定結果より最小二乗法を用いて求めている。

【００６７】2) ノズルヘッダの金属帯巾方向における
最適位置の算出次に、ノズルヘッダの金属帯巾方向位置の算出を行な
う。上記定量化によって求められた冷却ロール群出側の
板巾方向の板温分布は図５に示される様になった場合、
目標板温分布Ｔ’(x)より高温側の温度不良域は、 −１≦Ｘ≦Ｘ１Ｘ２≦Ｘ≦Ｘ３Ｘ４≦Ｘ≦１但し、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４：高温側板温不良領域境
界の領域に分割される（図５斜線領域参照）。

【００６８】ここで端部の板温偏差が生じている領域の
重心位置Ｘe₁、Ｘe₂と中央部の板温偏差が生じている領
域の重心位置Ｘcは次式数１５、数１６および数１７の
重心演算により求められる。

【００６９】

【数１５】

【００７０】

【数１６】

【００７１】

【数１７】

【００７２】従って端部冷却巾ｌe₁、ｌe₂を次式数１８
および数１９となるように、端部ノズルヘッダ31a、31c
をそれぞれ調整し、中央部のノズルヘッダ31bはその中
心をＸcの位置へ移動調整し、それぞれの領域での板温
偏差に対応させて各ノズルヘッダ内部の冷却ガス圧力を
調整し、その圧力調整のなされた冷却ガスを金属帯1に
吹き付けることによって板温分布形状の変化にも対応で
きる。

【００７３】

【数１８】

【００７４】

【数１９】

【００７５】

【発明の効果】以上本発明により広範囲な金属帯サイズ
に対し、金属帯巾方向板温分布を目標板温分布に合わせ
つつ、急速冷却することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明法を実施するための装置構成を示す側面
図である。

【図２】冷却ロールに対向して設置されたガス冷却装置
の斜視図である。

【図３】冷却ロール群出側に設置された補助ガス冷却装
置の斜視図である。

【図４】２個の冷却ロールに巻付けられた金属帯とガス
冷却装置のノズルヘッダとの位置関係を示す説明図であ
る。

【図５】冷却装置出側の板温分布を示すグラフである。

【図６】中膨らみの発生状態を示す説明図である。

【図７】金属帯端部の冷却巾と端部の板温偏差の関係を
示すグラフである。

【図８】金属帯中央部の板温偏差とその範囲を示すグラ
フである。

【図９】金属帯端部の板温分布を示すグラフである。

【図１０】従来技術の１実施例を示す金属帯冷却装置構
成の概略図である。

【図１１】上記金属帯冷却装置構成で用いられるガスジ
ェット装置の構成を示す斜視図である。

【図１２】冷却ロールのみで冷却した場合の板幅方向の
板温分布を示すグラフである。

【図１３】冷却ロールに金属帯が巻き付いた時の金属帯
の変形状態を示す斜視図である。

【符号の説明】

1 金属帯 2 冷却ロール 3 ガス冷却装置 4 接触長調整装置 5 進退調整装置 6、8 移動調整装置 7 補助ガス冷却装置 9 圧力調整弁 10 冷却ガス供給ブロワ 11 冷却ガス熱交換装置 12 板温制御演算装置 13 位置制御演算装置 14 金属帯両端部位置検出器 15 板温計 16 ブライドルロール 17 搬送ロール 18 冷却ガス配管

フロントページの続き (72)発明者大森宏次東京都千代田区丸の内１丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者山崎雅之東京都千代田区丸の内１丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者佐藤博明東京都千代田区丸の内１丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者大石均東京都千代田区丸の内１丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者鈴木正史東京都千代田区丸の内１丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１以上の冷却ロールに金属帯を巻き付け
て上記金属帯と各冷却ロールの接触長さを調整する金属
帯冷却方法において、上記冷却ロールに金属帯を介して
対向して配置され、冷却ロールの移動方向及びロール胴
長方向に移動可能な金属帯の幅よりも狭い１以上のノズ
ルヘッダの設けられたガス冷却装置を用い、該ノズルヘ
ッダから冷却ガスを吹き付けて金属帯を背面冷却すると
共に、その冷却に当たり、金属帯と冷却ロールの接触長
を調整することで、金属帯の目標板温との偏差に基づく
中央部板温の調整を行ない、冷却ロールの位置とノズル
ヘッダの位置とから金属帯と該ノズルヘッダの離間距離
を調整させつつ、該冷却ロールの入側、出側の少なくと
も一方で金属帯幅方向の温度分布を常時監視しておき、
上記目標板温分布との温度偏差をなくす位置に該ノズル
ヘッダを移動することにより、目標板温分布との偏差に
基づく板温分布制御を行うことを特徴とする金属帯冷却
方法。
【請求項２】１以上の冷却ロールに金属帯を巻き付け
て上記金属帯と各冷却ロールの接触長さを調整する金属
帯冷却方法において、上記冷却ロールに金属帯を介して
対向して配置され、冷却ロールの移動方向及びロール胴
長方向に移動可能な金属帯の幅よりも狭い１以上のノズ
ルヘッダの設けられたガス冷却装置を用い、該ノズルヘ
ッダから冷却ガスを吹き付けて金属帯を背面冷却すると
共に、その冷却に当たり、金属帯と冷却ロールの接触長
を調整することで、金属帯の目標板温との偏差に基づく
中央部板温の調整を行ない、冷却ロールの位置とノズル
ヘッダの位置とから金属帯と該ノズルヘッダの離間距離
を調整させつつ、該冷却ロールの入側、出側の少なくと
も一方で金属帯幅方向の温度分布を常時監視しておき、
上記目標板温分布との温度偏差をなくす位置に該ノズル
ヘッダを移動すると共に、該温度偏差に基づくノズルヘ
ッダ内部の冷却ガス圧力又はガス流量調整を行って、金
属帯に冷却ガスを吹き付けることにより、目標板温分布
との偏差に基づく板温分布制御を行うことを特徴とする
金属帯冷却方法。
【請求項３】請求項第１項乃至第２項記載の金属帯冷
却方法において、前記ガス冷却装置に備えられるノズル
ヘッダを２つとし、目標板温分布との偏差に基づく板温
分布制御に関して行われるこれらのノズルヘッダの移動
は、金属帯両端部における目標板温分布との温度偏差を
対象に、これをなくす位置に該ノズルヘッダの移動を行
うことを特徴とする請求項第１項乃至第２項記載の金属
帯冷却方法。
【請求項４】請求項第３項記載の金属帯冷却方法の実
施に当たり、前記ガス冷却装置に備えられた２つのノズ
ルヘッダの他に、金属帯幅方向中央部に相当する位置
に、冷却ロール移動方向でのみ動き、ロール胴長方向に
は動かない中央部ノズルヘッダを設け、目標板温分布と
の偏差に基づく板温分布制御に関し、該中央部ノズルヘ
ッダでは、温度偏差に基づくヘッダ内部の冷却ガス圧力
又はガス流量調整のみを行って、金属帯に対する冷却ガ
スの吹き付けを行うことを特徴とする金属帯冷却方法。
【請求項５】移動により接触長調整可能な１以上の冷
却ロールに接触する金属帯に対向して設置され、前記冷
却ロールの移動方向及びロール胴長方向に移動可能な３
つ以上のノズルヘッダの設けられたガス冷却装置を用い
て、これらの各ノズルヘッダから冷却ガスを吹き付ける
ことで金属帯を冷却するに当り、金属帯の目標板温との
偏差に基づく平均板温制御に関しては、金属帯と冷却ロ
ールの接触長を調整することで行ない、目標板温分布と
の偏差に基づく板温分布制御に関しては、冷却ロールの
位置とノズルヘッダの位置とから金属帯と該ノズルヘッ
ダの離間距離を調整させつつ、該冷却ロール入側、出側
の少なくとも一方で金属帯両端部位置を常時監視してお
き、これらのノズルヘッダのうち両端部側のノズルヘッ
ダの位置を下記数１及び数２に示される冷却巾となるよ
うに金属帯両端部に移動させると共に、中央部のノズル
ヘッダの中心位置を金属帯巾方向中心位置と一致するよ
うに移動させて下記数３に示される冷却巾とし、冷却ロ
ール出側で金属帯巾方向の板温分布を常時監視してお
き、目標板温分布との偏差に基づいてこれらのノズルヘ
ッダ内部の冷却ガス圧力又はガス流量調整を行って、金
属帯に冷却ガスを吹き付けることを特徴とする金属帯冷
却方法。【数１】【数２】【数３】
【請求項６】移動により接触長調整可能な１以上の冷
却ロールに接触する金属帯に対向して設置され、前記冷
却ロールの移動方向及びロール胴長方向に移動可能な３
つ以上のノズルヘッダの設けられたガス冷却装置と、冷
却ロールの出側に設置され、金属帯巾方向に移動可能な
３つ以上のノズルヘッダが該金属帯表裏面に夫々設けら
れた補助ガス冷却装置とを用いて、これらの各ノズルヘ
ッダから冷却ガスを吹き付けることで金属帯を冷却する
に当り、金属帯の目標板温との偏差に基づく平均板温制
御に関しては、金属帯と冷却ロールの接触長を調整する
ことで行ない、目標板温分布との偏差に基づく板温分布
制御に関しては、冷却ロールの位置とガス冷却装置のノ
ズルヘッダの位置とから金属帯とこれらのノズルヘッダ
の離間距離を調整させつつ、該冷却ロール入側、出側の
少なくとも一方で金属帯両端部位置を常時監視してお
き、ガス冷却装置及び補助ガス冷却装置のノズルヘッダ
のうち両端部側のノズルヘッダの位置を下記数１及び数
２に示される冷却巾となるように金属帯両端部に移動さ
せると共に、中央部のノズルヘッダの中心位置を金属帯
巾方向中心位置と一致するように移動させて下記数３に
示される冷却巾とし、冷却ロール出側で金属帯巾方向の
板温分布を常時監視しておき、目標板温分布との偏差に
基づいてガス冷却装置及び補助ガス冷却装置の各ノズル
ヘッダ内部の冷却ガス圧力又はガス流量調整を行って、
金属帯に冷却ガスを吹き付けることを特徴とする金属帯
冷却方法。【数１】【数２】【数３】
【請求項７】請求項第５項乃至第６項記載の金属帯冷
却方法において、冷却ロール出側で金属帯巾方向の板温
分布を常時監視しておき、目標板温に対し端部及び中央
部において温度偏差の生じている領域の板温偏差の重心
位置を夫々求め、ガス冷却装置又は該ガス冷却装置と補
助ガス冷却装置の端部側のノズルヘッダにつき、金属帯
端部から該重心位置までの距離の２倍の長さが端部側に
おける冷却巾となるようにこれを移動させ、中央部のノ
ズルヘッダにつき、その中心位置が金属帯中央部にある
前記重心位置と一致するようにこれを移動させて、これ
らの各ノズルヘッダから金属帯に対し冷却ガスの吹き付
けを行うことを特徴とする請求項第５項乃至第６項記載
の金属帯冷却方法。