JPH06304626A - 冷却ノズルの配列決定方法 - Google Patents
冷却ノズルの配列決定方法Info
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- JPH06304626A JPH06304626A JP5092924A JP9292493A JPH06304626A JP H06304626 A JPH06304626 A JP H06304626A JP 5092924 A JP5092924 A JP 5092924A JP 9292493 A JP9292493 A JP 9292493A JP H06304626 A JPH06304626 A JP H06304626A
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- Japan
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- cooling
- nozzle
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- high temperature
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- Control Of Metal Rolling (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】高温金属板の冷却装置の板幅方向の冷却の均一
性を向上させる。 【構成】オフラインで静止高温金属板３の下方からノズ
ル１で冷却水を供給し、上面を赤外線カメラ４で撮影
し、ノズル冷却能力の面分布を求め、これを基に製品製
造時に生じる板幅方向の温度むらを見積もり、この温度
むらが許容範囲内となるように、ノズル配列を決定す
る。
性を向上させる。 【構成】オフラインで静止高温金属板３の下方からノズ
ル１で冷却水を供給し、上面を赤外線カメラ４で撮影
し、ノズル冷却能力の面分布を求め、これを基に製品製
造時に生じる板幅方向の温度むらを見積もり、この温度
むらが許容範囲内となるように、ノズル配列を決定す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高温金属板冷却装置の冷
却ノズル配列を決定する方法に関する。
却ノズル配列を決定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】鋼板等の金属板の製造プロセスでは、金
属板強度等の機械的性質を均一にし、材質を均一にする
ことが重要な課題とされているが、これらの性質は熱間
圧延後の冷却過程で決定されるものが多い。熱間仕上圧
延後の鋼板を冷却する装置では、冷却水をスプレーノズ
ルやパイプノズルあるいはスリットノズルから供給する
場合が一般的である。これらのノズルのうち、スリット
ノズルに局所的な詰りが発生するとその部分で冷却水膜
が切れてしまい、冷却水を幅方向に均等に供給すること
が困難となる。したがって、現在の熱延冷却装置ではス
プレーノズル又はパイプノズルから冷却水を供給する場
合が多い。
属板強度等の機械的性質を均一にし、材質を均一にする
ことが重要な課題とされているが、これらの性質は熱間
圧延後の冷却過程で決定されるものが多い。熱間仕上圧
延後の鋼板を冷却する装置では、冷却水をスプレーノズ
ルやパイプノズルあるいはスリットノズルから供給する
場合が一般的である。これらのノズルのうち、スリット
ノズルに局所的な詰りが発生するとその部分で冷却水膜
が切れてしまい、冷却水を幅方向に均等に供給すること
が困難となる。したがって、現在の熱延冷却装置ではス
プレーノズル又はパイプノズルから冷却水を供給する場
合が多い。
【０００３】スプレーノズルを用いる場合、冷却水を噴
霧状にして散布するため、ノズル数が少なくても比較的
広い部分の冷却を行うことができる。しかし各ノズルの
間隔は、鋼板表面で冷却水が供給される部分が重なり合
うように設定しているので、冷却能力は冷却される位置
によってかなりのばらつきがある。またパイプノズルを
用いる場合は冷却水を柱状にして供給するため、冷却水
が直接鋼板に衝突する部分とその周辺では冷却能力の差
が非常に大きい。
霧状にして散布するため、ノズル数が少なくても比較的
広い部分の冷却を行うことができる。しかし各ノズルの
間隔は、鋼板表面で冷却水が供給される部分が重なり合
うように設定しているので、冷却能力は冷却される位置
によってかなりのばらつきがある。またパイプノズルを
用いる場合は冷却水を柱状にして供給するため、冷却水
が直接鋼板に衝突する部分とその周辺では冷却能力の差
が非常に大きい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、熱延装置の生産
性を向上させるために冷却装置に高い能力が求められて
いる。冷却能力を高めるには、冷却水量を増大すること
が重要となるが、その場合、ノズル口径の小さいスプレ
ーノズルよりもパイプノズルを用いる方が好ましい。
性を向上させるために冷却装置に高い能力が求められて
いる。冷却能力を高めるには、冷却水量を増大すること
が重要となるが、その場合、ノズル口径の小さいスプレ
ーノズルよりもパイプノズルを用いる方が好ましい。
【０００５】パイプノズルは、通常鋼板冷却むらが大き
くならないように製品の幅方向に５０〜１００ｍｍ程度
に等間隔に設置されている。従来の技術では製品の幅方
向に生じる温度偏差を正確に見積もることができなかっ
たため、適正なノズル間隔を設定することができなかっ
た。例えば、ノズル詰りが少ないように内径の大きいパ
イプノズルを用いる場合には、ヘッダへの冷却水供給能
力が限定されるため、ノズル間隔を広くせざるを得なか
った。このような場合は、冷却中の幅方向温度偏差を製
品製造条件の許容範囲内に収めることができなかった。
くならないように製品の幅方向に５０〜１００ｍｍ程度
に等間隔に設置されている。従来の技術では製品の幅方
向に生じる温度偏差を正確に見積もることができなかっ
たため、適正なノズル間隔を設定することができなかっ
た。例えば、ノズル詰りが少ないように内径の大きいパ
イプノズルを用いる場合には、ヘッダへの冷却水供給能
力が限定されるため、ノズル間隔を広くせざるを得なか
った。このような場合は、冷却中の幅方向温度偏差を製
品製造条件の許容範囲内に収めることができなかった。
【０００６】また、ノズル間隔を必要以上に狭くしても
製品の幅方向温度偏差を小さくすることができなかっ
た。例えば、パイプノズルから冷却水を供給して熱延鋼
板の上面を冷却する技術では、ノズル間隔が狭過ぎると
隣り合う２本の水束状冷却水が干渉し、１本の水束にな
って落下することがある。このような場合は、冷却水が
直接ノズル直下に衝突しない個所もあり、製品の幅方向
温度分布が不均一になる。したがって製品材質のばらつ
きも大きく、品質を向上させることができなかった。
製品の幅方向温度偏差を小さくすることができなかっ
た。例えば、パイプノズルから冷却水を供給して熱延鋼
板の上面を冷却する技術では、ノズル間隔が狭過ぎると
隣り合う２本の水束状冷却水が干渉し、１本の水束にな
って落下することがある。このような場合は、冷却水が
直接ノズル直下に衝突しない個所もあり、製品の幅方向
温度分布が不均一になる。したがって製品材質のばらつ
きも大きく、品質を向上させることができなかった。
【０００７】また、冷却中、幅方向に生じる温度偏差が
なるべく小さくなるように、隣り合うノズル列同士を図
５に示す千鳥配列とする技術もある。しかし、ノズル位
置をずらす間隔を１／３とか１／４ずつとかに小さくし
ていくにしたがって、ノズルの取り付け位置が異なるヘ
ッダの種類が増えて、備品として蓄えておくべきヘッダ
数も多くなるという問題がある。
なるべく小さくなるように、隣り合うノズル列同士を図
５に示す千鳥配列とする技術もある。しかし、ノズル位
置をずらす間隔を１／３とか１／４ずつとかに小さくし
ていくにしたがって、ノズルの取り付け位置が異なるヘ
ッダの種類が増えて、備品として蓄えておくべきヘッダ
数も多くなるという問題がある。
【０００８】本発明は、最も合理的に冷却ノズルの配列
を決定することによって、上記問題点をすべて解決する
技術を提供することを目的とする。
を決定することによって、上記問題点をすべて解決する
技術を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、高温金属板冷
却装置の冷却ノズル配列を決定するに当り、オフライン
の静止高温金属板を予め設定した冷却ノズルで水冷し、
この金属板面の温度分布を経時的に測定してノズルの冷
却能力を評価し、製品製造時に生じる温度むらが許容範
囲内に入るように冷却ノズル配列を設定することを特徴
とする冷却ノズルの配列決定方法である。
却装置の冷却ノズル配列を決定するに当り、オフライン
の静止高温金属板を予め設定した冷却ノズルで水冷し、
この金属板面の温度分布を経時的に測定してノズルの冷
却能力を評価し、製品製造時に生じる温度むらが許容範
囲内に入るように冷却ノズル配列を設定することを特徴
とする冷却ノズルの配列決定方法である。
【００１０】金属板面の温度分布を経時的に測定する際
に、冷却面とは反対側の面の温度を放射測定することを
特徴とすれば、測定精度を高めることができる。
に、冷却面とは反対側の面の温度を放射測定することを
特徴とすれば、測定精度を高めることができる。
【００１１】
【作用】本発明は、冷却ノズルの冷却能力の分布を求め
るものであり、高温金属板冷却装置のノズルの適正な配
列を低コストで検討し、決定することができる。ノズル
冷却能力の分布は、オフラインで静止高温金属板の冷却
を行い、冷却面と反対の表面温度分布の変化を測定し、
これをもとに熱伝導解析等の公知の手法を用いて求める
ことができる。ここでいう表面温度分布の測定には、例
えば赤外線カメラによる物体表面温度分布の測定方法等
の公知の技術を利用すればよい。赤外線カメラ等による
物体表面温度分布の測定は、ＩＣ回路内における発熱量
分布の測定や、発電所や製油所等における装置診断など
に用られ、良く知られている。 ノズル冷却能力の面分
布を求めれば、オンライン冷却中の製品幅方向の温度偏
差を見積もることができるので、この温度偏差が製品製
造条件の許容範囲内になるようにノズル配列を決定すれ
ばよい。このようにして適正なノズル配列を決定するこ
とによって、高温金属板冷却装置の幅方向の冷却の均一
性を向上させることができる。
るものであり、高温金属板冷却装置のノズルの適正な配
列を低コストで検討し、決定することができる。ノズル
冷却能力の分布は、オフラインで静止高温金属板の冷却
を行い、冷却面と反対の表面温度分布の変化を測定し、
これをもとに熱伝導解析等の公知の手法を用いて求める
ことができる。ここでいう表面温度分布の測定には、例
えば赤外線カメラによる物体表面温度分布の測定方法等
の公知の技術を利用すればよい。赤外線カメラ等による
物体表面温度分布の測定は、ＩＣ回路内における発熱量
分布の測定や、発電所や製油所等における装置診断など
に用られ、良く知られている。 ノズル冷却能力の面分
布を求めれば、オンライン冷却中の製品幅方向の温度偏
差を見積もることができるので、この温度偏差が製品製
造条件の許容範囲内になるようにノズル配列を決定すれ
ばよい。このようにして適正なノズル配列を決定するこ
とによって、高温金属板冷却装置の幅方向の冷却の均一
性を向上させることができる。
【００１２】また、千鳥配列をとるにしても、数多くの
異なるヘッダを必要としない設計が可能となる。
異なるヘッダを必要としない設計が可能となる。
【００１３】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に基づいて熱延鋼板の下面を冷却するパイ
プノズルの冷却能力の分布をオフラインで求める装置の
概略図、図２はその手段のフローチャート、図３は図１
の装置を用いて測定した高温鋼板上面の温度分布の変化
を示す図、図４は図３に示す温度分布の変化に基づいて
求めた冷却能力の分布図である。
図１は本発明に基づいて熱延鋼板の下面を冷却するパイ
プノズルの冷却能力の分布をオフラインで求める装置の
概略図、図２はその手段のフローチャート、図３は図１
の装置を用いて測定した高温鋼板上面の温度分布の変化
を示す図、図４は図３に示す温度分布の変化に基づいて
求めた冷却能力の分布図である。
【００１４】図１では、架台２上に設置した高温鋼板３
の下方にパイプノズル１を設置し、高温鋼板３の下面に
冷却水を供給している。使用するパイプノズル１や冷却
水量、ノズル噴出口から高温鋼板３の下面までの距離等
は実機熱延冷却装置のものと同じとしているため、この
装置はオンラインにおける熱延鋼板の冷却の状態を再現
している。
の下方にパイプノズル１を設置し、高温鋼板３の下面に
冷却水を供給している。使用するパイプノズル１や冷却
水量、ノズル噴出口から高温鋼板３の下面までの距離等
は実機熱延冷却装置のものと同じとしているため、この
装置はオンラインにおける熱延鋼板の冷却の状態を再現
している。
【００１５】一方高温鋼板３の上方には、赤外線カメラ
４を設置しており、これによって高温鋼板３の上面の温
度分布を測定している。赤外線カメラ４はレコーダ５に
直結しており、温度分布測定値は随時レコーダ５に記録
される。冷却開始のタイミングは、冷却水を遮断するシ
ャッタ６を開くと同時にレコーダ５へ信号を送ることに
よって確認されるため、冷却時間と温度変化との対応が
可能である。
４を設置しており、これによって高温鋼板３の上面の温
度分布を測定している。赤外線カメラ４はレコーダ５に
直結しており、温度分布測定値は随時レコーダ５に記録
される。冷却開始のタイミングは、冷却水を遮断するシ
ャッタ６を開くと同時にレコーダ５へ信号を送ることに
よって確認されるため、冷却時間と温度変化との対応が
可能である。
【００１６】図２は、図１に示す装置によってノズル冷
却能力の分布を求め、最終的に下面冷却装置の適正ノズ
ル配列を決定する手続きのフローチャートである。まず
図１の装置で冷却中の鋼板上面の温度分布の時間変化を
測定する。このデータから、公知の解析手法によって鋼
板下面における冷却能力の分布を求める。さらに、下面
冷却装置のノズル配列を仮に設定し、ノズル冷却能力の
分布に基づき製品の幅方向に生じる温度偏差ΔＴを見積
もる。こうして見積もった幅方向温度偏差ΔＴが製品製
造条件の許容範囲にあれば、仮設定したノズル配列を実
機冷却装置におけるノズル配列としてそのまま採用する
ことができる。一方、見積もった幅方向温度偏差が許容
範囲を超える場合、ノズルを千鳥配列にしたり、ノズル
間隔を短くするなどノズル配列の設定条件を変更して再
度幅方向温度偏差の見積りを行う。このような手続きの
実行によって鋼板の幅方向の温度偏差を製品製造条件の
許容範囲内におさめるための下面冷却ノズルの配列を決
定することができる。
却能力の分布を求め、最終的に下面冷却装置の適正ノズ
ル配列を決定する手続きのフローチャートである。まず
図１の装置で冷却中の鋼板上面の温度分布の時間変化を
測定する。このデータから、公知の解析手法によって鋼
板下面における冷却能力の分布を求める。さらに、下面
冷却装置のノズル配列を仮に設定し、ノズル冷却能力の
分布に基づき製品の幅方向に生じる温度偏差ΔＴを見積
もる。こうして見積もった幅方向温度偏差ΔＴが製品製
造条件の許容範囲にあれば、仮設定したノズル配列を実
機冷却装置におけるノズル配列としてそのまま採用する
ことができる。一方、見積もった幅方向温度偏差が許容
範囲を超える場合、ノズルを千鳥配列にしたり、ノズル
間隔を短くするなどノズル配列の設定条件を変更して再
度幅方向温度偏差の見積りを行う。このような手続きの
実行によって鋼板の幅方向の温度偏差を製品製造条件の
許容範囲内におさめるための下面冷却ノズルの配列を決
定することができる。
【００１７】図３は図１に示す装置によって測定した鋼
板上面の温度分布の変化を表す一例である。これをもと
に算出した鋼板下面での冷却能力の分布を図４に示す。
図４に示すような冷却能力の分布の偏りは、製品製造時
に幅方向冷却むらを生じる原因となる。次に、図４に示
すような冷却能力の分布からの製品の幅方向に生じる温
度偏差を見積もる方法について述べる。図５は図２に示
すフローチャートの中で仮に設定した下面冷却ノズルの
配列を表わす図である。図５中、パイプノズル１は鋼板
の幅方向に等間隔に配列されており、さらにこれらのノ
ズル列の隣り合うパイプノズル１ａがパイプノズル幅方
向の間隔の１／２ずつずらした千鳥配列として並んでい
る。鋼板の幅方向位置によって冷却の履歴が異なるので
冷却後の温度にも差が生じる。例えば図５中のＡ−Ａ’
やＢ−Ｂ’に沿う位置では、それぞれ冷却能力が図６
（ａ）、（ｂ）に示すような分布となる。冷却後の幅方
向の各位置での鋼板温度は図６のような冷却の履歴を考
えれば良い。このようにして求めた幅方向温度偏差が図
７に示すように製品製造条件の許容範囲内におさまれば
設定したノズル配列を実機冷却装置におけるノズル配列
としてそのまま採用すればよい。
板上面の温度分布の変化を表す一例である。これをもと
に算出した鋼板下面での冷却能力の分布を図４に示す。
図４に示すような冷却能力の分布の偏りは、製品製造時
に幅方向冷却むらを生じる原因となる。次に、図４に示
すような冷却能力の分布からの製品の幅方向に生じる温
度偏差を見積もる方法について述べる。図５は図２に示
すフローチャートの中で仮に設定した下面冷却ノズルの
配列を表わす図である。図５中、パイプノズル１は鋼板
の幅方向に等間隔に配列されており、さらにこれらのノ
ズル列の隣り合うパイプノズル１ａがパイプノズル幅方
向の間隔の１／２ずつずらした千鳥配列として並んでい
る。鋼板の幅方向位置によって冷却の履歴が異なるので
冷却後の温度にも差が生じる。例えば図５中のＡ−Ａ’
やＢ−Ｂ’に沿う位置では、それぞれ冷却能力が図６
（ａ）、（ｂ）に示すような分布となる。冷却後の幅方
向の各位置での鋼板温度は図６のような冷却の履歴を考
えれば良い。このようにして求めた幅方向温度偏差が図
７に示すように製品製造条件の許容範囲内におさまれば
設定したノズル配列を実機冷却装置におけるノズル配列
としてそのまま採用すればよい。
【００１８】本実施例は、熱延冷却装置において鋼板下
面を冷却するパイプノズルの配列を決定する手順を示し
たが、本発明はこれに限るものではなく、例えばスプレ
ーノズルの配列を決定する手順も同様であり、また、鋼
板上面を冷却するノズルの配列決定方法であってもよ
い。また、熱延鋼板の冷却装置に限らず、他の金属板冷
却装置におけるノズル配列の決定方法に適用することが
できる。
面を冷却するパイプノズルの配列を決定する手順を示し
たが、本発明はこれに限るものではなく、例えばスプレ
ーノズルの配列を決定する手順も同様であり、また、鋼
板上面を冷却するノズルの配列決定方法であってもよ
い。また、熱延鋼板の冷却装置に限らず、他の金属板冷
却装置におけるノズル配列の決定方法に適用することが
できる。
【００１９】
【発明の効果】本発明により、高温金属板の幅方向の冷
却が均一化可能な冷却ノズル配列を容易に決定すること
ができる。
却が均一化可能な冷却ノズル配列を容易に決定すること
ができる。
【図１】本発明に基づいて熱延鋼板の下面を冷却するパ
イプノズルの冷却能力の分布をオフラインで求める装置
の概略図である。
イプノズルの冷却能力の分布をオフラインで求める装置
の概略図である。
【図２】図１に示す装置によってノズル冷却能力の分布
を求め、最終的に下面冷却装置の適正ノズル配列を決定
する手続きのフローチャートである。
を求め、最終的に下面冷却装置の適正ノズル配列を決定
する手続きのフローチャートである。
【図３】図１の装置を用いて測定した高温鋼板上面の温
度分布の変化を示す図である。
度分布の変化を示す図である。
【図４】図３に示す温度分布の変化に基づいて求めた冷
却能力の分布図である。
却能力の分布図である。
【図５】冷却ノズルの配列を示す図である。
【図６】冷却能力の分布を示す図である。
【図７】冷却後の鋼板の温度分布を示す図である。
１ パイプノズル ２ 架台 ３ 高温鋼板 ４ 赤外線カメラ ５ レコーダ ６ シャッタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｊ 5/60 Ｚ 7204−2Ｇ Ｇ０１Ｍ 19/00 Ｚ (72)発明者 小川 博之 千葉市中央区川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社千葉製鉄所内 (72)発明者 桑子 浩 千葉市中央区川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社千葉製鉄所内
Claims (2)
- 【請求項１】 高温金属板冷却装置の冷却ノズル配列を
決定するに当り、オフラインの静止高温金属板を予め設
定した冷却ノズルで水冷し、該金属板面の温度分布を経
時的に測定してノズルの冷却能力を評価し、製品製造時
に生じる温度むらが許容範囲内に入るように冷却ノズル
配列を設定することを特徴とする冷却ノズルの配列決定
方法。 - 【請求項２】 金属板面の温度分布を経時的に測定する
際に、冷却面とは反対側の面の温度を放射測定すること
を特徴とする特許請求項１記載の冷却ノズルの配列決定
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5092924A JPH06304626A (ja) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | 冷却ノズルの配列決定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5092924A JPH06304626A (ja) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | 冷却ノズルの配列決定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06304626A true JPH06304626A (ja) | 1994-11-01 |
Family
ID=14068043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5092924A Withdrawn JPH06304626A (ja) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | 冷却ノズルの配列決定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06304626A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007037095A1 (ja) * | 2005-09-27 | 2007-04-05 | Jfe Steel Corporation | 鋼板の冷却設備および製造方法 |
| JP2010005683A (ja) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Jfe Steel Corp | 熱間圧延における近赤外線カメラを用いた熱延金属帯の冷却制御方法および熱延金属帯の製造方法 |
| JP2010005682A (ja) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Jfe Steel Corp | 熱間圧延における近赤外線カメラを用いた熱延金属帯の冷却制御方法および熱延金属帯の製造方法 |
| JP2017094243A (ja) * | 2015-11-19 | 2017-06-01 | トヨタ自動車株式会社 | 冷却用噴射ノズルの設計方法 |
| CN106872200A (zh) * | 2017-03-03 | 2017-06-20 | 扬州大学 | 冷却塔‑地埋管耦合土壤散热实验系统 |
-
1993
- 1993-04-20 JP JP5092924A patent/JPH06304626A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007037095A1 (ja) * | 2005-09-27 | 2007-04-05 | Jfe Steel Corporation | 鋼板の冷却設備および製造方法 |
| JP2007090355A (ja) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Jfe Steel Kk | 鋼板の冷却設備および製造方法 |
| KR100935357B1 (ko) * | 2005-09-27 | 2010-01-06 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 강판의 냉각 설비 및 제조 방법 |
| JP2010005683A (ja) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Jfe Steel Corp | 熱間圧延における近赤外線カメラを用いた熱延金属帯の冷却制御方法および熱延金属帯の製造方法 |
| JP2010005682A (ja) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Jfe Steel Corp | 熱間圧延における近赤外線カメラを用いた熱延金属帯の冷却制御方法および熱延金属帯の製造方法 |
| JP2017094243A (ja) * | 2015-11-19 | 2017-06-01 | トヨタ自動車株式会社 | 冷却用噴射ノズルの設計方法 |
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