JPH06134513A - 水冷ノズルの保護装置および保護方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属板の連続冷却ラインにおいて金属板の反
りによる水冷ノズルの損傷を防ぎ、かつ金属板の幅方向
に均一な冷却能力を有するノズル保護装置を提供する。 【構成】 水冷ヘッダ直下に回転可能な幅方向ビーム５
を幅方向に設け、これに接続された長手方向可動ビーム
４を通常冷却時に懸垂状態とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼板など金属板の連続
冷却装置および方法に係わり、とくにその水冷ノズルの
保護装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属板、たとえば鉄鋼の熱延鋼板製造プ
ロセスでは板幅約１m 、厚み数mmの薄板を連続的に製造
している。鋼板の仕上圧延後のライン最終部分では、圧
延後の鋼板に冷却水をかけて冷却し、その後巻き取りが
行われる。

【０００３】この冷却の時間パターンが材料品質に大き
く影響することはいうまでもない。図 7がこの連続冷却
部分のライン構成模式図である。圧延機10を出た鋼板P
はテーブルローラー11により搬送されながら水冷ヘッダ
1 に設けられたノズルから注水されて水冷され、ピンチ
ローラ12を経てコイラー13で巻き取られる。冷却装置の
一部を取り出して斜視図で示したのが図8 である。冷却
装置のヘッダ1 は鋼板の幅方向に長い構造をしており、
その幅方向にヘアピン型のノズル2が並列に配置されて
いる。

【０００４】通常これらの複数のノズルの冷却水はヘッ
ダごと同時にオンオフ制御されている。その理由は鋼板
の幅方向の冷却を同時に行うことで幅方向の温度を均一
化させるためである。一方、圧延プロセスではごくまれ
に圧延中に「鋼板反り」が発生する。この反りが極端な
場合、図 8のように冷却ヘッダに鋼板が衝突しヘッダを
破壊してしまうことがある。この破壊トラブルが発生す
ると長時間のライン停止修繕作業を強いられる。

【０００５】そのため、冷却ヘッダを鋼板反りによる衝
突から保護するために、図 9に例示されるような、なん
らかのヘッダ保護装置14が設けられているのが一般であ
る。ヘッダ保護装置14の構成を図 9により説明する。ヘ
ッダ保護装置14は、通常長手方向ビーム141 と幅方向ビ
ーム142 の組合わせで構成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここで問題は、図10に
示すように長手方向ビーム 141が直上の冷却水流ノズル
からでた水流と干渉し、鋼板表面に直接水がかからない
部分143 ができることである。水流が直接衝突する場合
は既に鋼板上にある冷却水の沸騰による蒸気膜が落下水
圧で除去されるため強制冷却部分が形成され、「ブラッ
クスポット」「ブラックゾーン」とよばれる温度低下域
ができるのに対し、このように上部で障害物と干渉した
水流の下部ではこのような温度低下域は形成されない。

【０００７】そのために図10中に示すように、鋼板の幅
方向温度分布に温度の極大部分144が形成されてしま
う。上記問題解決のため、保護装置14の長手方向ビーム
141 を排除して、幅方向ビーム142 だけで構成するとビ
ームの間から反った鋼板が上へはみだしてノズルと衝突
してしまう。

【０００８】すなわち、ヘッダ保護装置14の構成は鋼板
P の最小幅のものが、上部ヘッダ部分に容易に侵入し得
ないように、鋼板最小幅より短い間隔で長手方向ビーム
を配置し、幅方向ビームと矩形フレーム構造をなすこと
が必要である。また、保護装置14の長手方向ビーム 141
の幅を極度に細いものとして水流との干渉を回避させる
案もあるが、ノズル2 は幅方向の水流相互干渉の限界ま
で近接して設置されているので、許容できるビーム幅は
1 〜2cm 程度となってしまい強度上問題がある。

【０００９】さらに、長手方向均一冷却のため隣あった
ヘッダの水冷ノズルはノズル位置を幅方向にずらして配
置しているので、長手方向ビーム 141をノズル水流と干
渉しないように設置するのは極めて困難である。さらに
また、近年の熱延鋼板製造プロセスに要求されるような
のため鋼板の急速冷却技術を実現するため、図11に示す
ように、ノズル位置をずらして配置する(a) とともにヘ
ッダを上下に2 段設置した2 倍強冷却部分(b) 、3 段設
置した3倍冷却部分(c) が設けられている箇所もある。

【００１０】こういった強冷却ゾーンでは長手方向ビー
ム 141を水流と干渉しないように設置するのは極めて困
難である。さらにまた、図12のように保護装置14の長手
方向ビーム141 の位置を分散させることで温度の極大部
分143 の位置を幅方向に分散均等化させる案もあるが、
冷却ヘッダは冷却目標温度によって必ずしも全部使用さ
れるものではなく、長手方向において部分的に使用され
ること、また鋼板搬送速度によってその長手方向の部分
使用位置と使用部分のゾーン長さが変化することから、
極大部分143 の位置を分散均等化されない場合があり根
本的な解決策でない。

【００１１】本発明はこのような問題に鑑み、実用的な
水冷ノズル保護装置を提供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、金属板圧延機
と圧延された板を巻き取るための巻き取り機の間に設置
する金属板連続冷却装置において、水冷ヘッダの直下に
設置された軸回転可能な幅方向ビームと、該幅方向ビー
ムに水冷ヘッダ間隔よりも長い長さを有し、金属板最小
幅以下の間隔で並列して複数個取りつけられた長手方向
可動ビームで構成されたことを特徴とする水冷ノズル保
護装置であり、またライン方向に配列した複数個の長手
方向可動ビームを連動させる手段を有することを特徴と
する前記の水冷ノズル保護装置であり、また金属板を連
続的に冷却する方法において、各水冷ヘッダの直下に設
置された軸回転駆動機構を有する軸方向ビームと上記幅
方向ビームに水冷ヘッダ間隔よりも長い長さで、金属板
最小幅以下の間隔で並列して複数個取りつけた長手方向
可動ビームが金属板を圧延機が噛み込んでいる状態を示
す信号と巻き取り機で巻き取っている状態を示す信号に
応じて作動または待機させることを特徴とする水冷ノズ
ル保護方法である。

【００１３】

【作用】本発明の装置によれば、連続冷却ラインにおい
て圧延直後に金属板の反りがあった場合、反った金属板
が水冷ノズルに直接衝突することによる損傷防止のため
に長手方向可動ビームを反った金属板と水冷ノズルの間
に介在するように作動させることで水冷ノズルを簡便に
保護することができ、また水冷ノズル保護装置とノズル
水流の干渉を必要最小限に抑え、金属板幅方向の冷却を
均一化することができる。

【００１４】さらに、本発明を構成する主要部である長
手方向可動ビームの作動方法については、図２のように
長手方向可動ビームをフリー状態とし「鋼板反り」を起
こした場合に、金属板が該ビームをはじきとばしながら
進行するようにした場合と長手方向可動ビームを連動回
転するような手段を用い、図６(a) に示すように「鋼板
反り」を起こす可能性の高い先端通過時において、予め
該ビームをプロテクト状態に設置し、図６(b) に示すよ
うに金属板が圧延機と巻き取り機の間を通過している状
態では、該ビームをノズル水流に対して干渉しないよう
に待機させる場合がある。

【００１５】

【実施例】図 1は本発明の実施による冷却ノズル保護装
置の模式図である。水冷ヘッダ1 の直下位置に、回転支
持部3 を有する幅方向ビーム5 が設置される。図 3の平
面図に示すように、この幅方向ビーム5 に 長さl 、間
隔g の長手方向可動ビーム4 が複数個並列して自由に回
転可能なように吊り下げられている。

【００１６】水冷ヘッダの間隔を Aとすると長手方向回
転ビーム4 の長さl は Aより若干長くする。例えば、A
が500mm 間隔であればl は600mm 程度である。また、g
は鋼板P の最小幅以下の値であればよい。こういった構
成で鋼板P が仕上げ圧延により「鋼板反り」を起こした
場合、図2のように鋼板は4 をはじきとばしながら進行
する。

【００１７】図 3は上記のように長手方向可動ビーム4
はずらして配置されて隣接する幅方向ビーム5 に衝突し
た状態の平面図である。図中で示されるように隣り合う
幅方向ビーム5 に接合される長手方向可動ビーム4 の位
置はシフトされていた方が望ましい。本発明のノズル保
護装置はこのような状態になって反った鋼板がノズルに
直接衝突することを防止し、ノズルを保護する。

【００１８】さて図 2に戻って、鋼板の先端が反り上が
って長手方向回転ビーム4 をはじきとばしながら進み、
連続冷却ラインを通過してコイラー13に巻き取られる
と、鋼板の中間で反りがあっても鋼板にはコイラーと仕
上げ圧延機との間で張力が働き、平坦になり、長手方向
回転ビーム4 は自重で再び図 1の状態に戻り、図10にお
けるように、ノズルからでた冷却水と干渉して鋼板表面
に直接水のかからない部分143 も生じないので、鋼板上
の温度極大部 144も生じない。

【００１９】このように、本発明の冷却装置によれば鋼
板反りのない場合には水冷ノズルの水流に干渉すること
はなく、鋼板反りの発生した場合には鋼板の衝突力で1/
4 回転し、水冷ヘッダ1 を保護できる。図 4から図 6は
本発明の発展的な実施例を示す図である。図 4は本発明
の複数の幅方向ビーム5 を同時に連動回転する連動回転
機構の一例である。この場合長手方向可動ビーム4 は幅
方向ビームに5 固定され、幅方向ビーム5 の回転軸がモ
ーターで駆動されたチェーンで連動して回転するとき全
体の長手方向可動ビームが一斉に連動して回転する。こ
の他にも連動回転機構は、長手方向可動ビーム4 の先端
部に牽引ワイヤを接合して斜め上方に牽引するような駆
動方式など任意の方式が適用可能である。

【００２０】こういったビームの駆動について、公知の
プロセス信号を利用した自動制御システムを構成する。
すなわち、鋼板圧延機のローラ圧下装置に設置されたロ
ードセルによる「鋼板圧延機かみこみ信号」および鋼板
巻き取り機の駆動モーター電流の大きさによる「鋼板コ
イラー巻き取り中信号」を利用し、これら信号のON/OFF
を判定する部分を含む図 5のフローチャートを実行する
論理回路を有する自動制御システムを構成する。

【００２１】図 5に示すようなシステムにより上述の連
動回転機構を駆動することで、鋼板が圧延機に噛みこま
れているがまだコイラーに巻き取られていない、あるい
は鋼板尾端で鋼板がもはや圧延機を離れたという信号
が、圧延機およびコイラーから発信されている状態では
幅方向ビームの回転支持部3 を1/4 回転し、長手方向可
動ビーム4 を上部に固定した水冷ヘッダ1 の保護状態で
ある図 6(a) の「プロテクト状態」とする。鋼板が圧延
機およびコイラーにかかっている状態では、長手方向可
動ビーム4 を垂直下方に懸垂固定した図 6(b) の「待機
状態( 水冷中状態) 」とすることができる。

【００２２】鋼板P が水冷ヘッダ1 に衝突するのは鋼板
の先端ないしは尾端であり、上述のように鋼板が圧延機
に噛みこまれていて、かつコイラー13に巻き取り中の場
合には鋼板には張力がかかっているのでこのような衝突
事故は発生しない。「プロテクト状態」では問題点で述
べたように幅方向可動ノズル4 がノズル水流と干渉する
ことが避けられないが、先端、尾端が通過中以外の大部
分が「待機状態( 水冷中状態) 」であるので鋼板全体の
ノズル水流干渉部分はわずかですむ。

【００２３】

【発明の効果】本発明により、圧延により反りを生じた
金属板の衝突による損傷から冷却ノズルを簡便に保護す
ることができ、かつ保護装置と水冷ノズルからでた水流
との干渉が少なくなり、板の幅方向温度の均一性が向上
し、製品の幅方向品質向上効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例であるノズル保護装置を示す説
明図

【図２】鋼板の反りからノズルを保護しているノズル保
護装置の状態の説明図

【図３】プロテクト状態にある保護装置の平面図

【図４】保護装置に駆動装置を設けた状態の説明図

【図５】駆動装置を制御するシステムの説明図

【図６】保護装置の動作状態の説明図

【図７】連続冷却ラインの模式図

【図８】長手方向ビームのない場合の説明図

【図９】従来の保護装置の説明図

【図１０】ノズル保護装置とノズル水流の干渉の説明図

【図１１】ノズル配置の例を示す説明図

【図１２】長手方向ビームの配置の説明図

【符号の説明】

１ ヘッダー ２ ノズル ３ 幅方向ビームの回転支持部 ４ 長手方向可動ビーム ５ 幅方向ビーム ６ ３〜５の回転機構 １０ 圧延機 １１ テーブルローラー １２ ピンチロール １３ コイラー １４ 保護装置 １４１ 長手方向ビーム １４２ 幅方向ビーム １４３ 鋼板表面に直接水のかからない部分 １４４ 鋼板上の温度極大部 ２１ ノズルを出た水流位置を示す円 ２２ ２倍強冷却部分 ２３ ３倍強冷却部分 Ｍ ３〜５の回転駆動モーター Ｐ 鋼板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属板圧延機と圧延された板を巻き取る
   ための巻き取り機の間に設置する金属板連続冷却装置に
   おいて、水冷ヘッダの直下に設置された軸回転可能な幅
   方向ビームと、該幅方向ビームに水冷ヘッダ間隔よりも
   長い長さを有し、金属板最小幅以下の間隔で並列して複
   数個取りつけられた長手方向可動ビームで構成されたこ
   とを特徴とする水冷ノズル保護装置。
2. 【請求項２】 ライン方向に配列した複数個の長手方向
   可動ビームを連動させる手段を有することを特徴とする
   請求項１記載の水冷ノズル保護装置。
3. 【請求項３】 金属板を連続的に冷却する方法におい
   て、各水冷ヘッダの直下に設置された軸回転駆動機構を
   有する軸方向ビームと上記幅方向ビームに水冷ヘッダ間
   隔よりも長い長さで、金属板最小幅以下の間隔で並列し
   て複数個取りつけた長手方向可動ビームが金属板を圧延
   機が噛み込んでいる状態を示す信号と巻き取り機で巻き
   取っている状態を示す信号に応じて作動または待機させ
   ることを特徴とする水冷ノズル保護方法。