JPH0824934A - 熱間圧延における鋼板の均一冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 残留冷却水を均一、かつ効率的に排除して鋼
板の冷却むらにより発生する鋼板品質のばらつきを防止
する。 【構成】 鋼板１２の板幅方向に複数の冷却水ヘッダー
１０を渡設した熱間圧延における鋼板１２の冷却方法に
おいて、前記冷却水ヘッダー１０の平面的配置を、前記
鋼板１２の搬送方向に対してジグザグ折れ線状にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は熱間圧延における冷却水
を使用した鋼板の冷却に際して、鋼板上の残留冷却水を
排除して均一な冷却を実現するための鋼板の冷却方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】熱間圧延における鋼板圧延後の冷却過程
で、冷却むらにより鋼板に温度のばらつきが生じると、
鋼板に硬度等の機械的品質特性のばらつきが起こり、こ
の鋼板を冷間圧延する際に伸びの違いとなり形状が不均
一となって鋼板形状の不良が発生する。このため、鋼板
の不良箇所を切り捨てることにより製品の不合格率が増
大する。このような形状不良の原因となる冷却むらの多
くは、搬送用ロール上を走行する鋼板にラミナーノズル
と呼ばれる噴出ノズルから水膜を形成するように冷却水
を噴射して鋼板上面を冷却する際に、この冷却後の残留
水が鋼板上に滞って均一な鋼板の冷却を妨げることによ
って生じる。

【０００３】熱延鋼板（熱間圧延による鋼板をいう）を
オンラインで所定の均一温度分布まで冷却する熱処理方
法については、以下に示す様な技術が提案されている。
特開平４−５９１１５号公報には、鋼板上に互いに平行
に所要間隔で配設したスリットラミナーノズルを用い
て、熱間圧延金属ストリップを冷却し、直後の残留冷却
水を高圧水を用いたサイドスプレーで排除することで、
均一冷却の向上を図る方法が開示されている。また、特
開平３−２３０８０９号公報には、走行する熱延鋼板の
上方に冷却ノズルを備えるとともに、鋼板進行方向に対
し直角な方向から角度調整可能でかつ冷却水が鋼板のエ
ッジを直撃しない角度に高圧水ノズルを設置して、鋼板
の板幅方向に該高圧水ノズルから水を吹き出すことによ
り、冷却能及び板幅方向の冷却均一性を向上させる方法
が示されている。そして、特公平５−６４６８６号公報
には、熱間圧延鋼板をオンラインで冷却する方法におい
て、高温鋼板の搬送方向に対して略直角に多数列のスリ
ットラミナーノズルを配置すると共に、これらスリット
ラミナーノズル間に鋼板の搬送方向に対し斜行し、かつ
鋼板の全幅にわたって冷却水を吐出する補助ノズルを配
置し、該補助ノズルの直下近傍において板幅方向に対し
流動方向の異なる排出液層を形成させることにより、冷
却均一化を図る方法が示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平４−５９１１５号公報に示されるサイドスプレーに
より鋼板上の残留冷却水を排除する方法では、板幅方向
に均一な冷却水の鋼板衝突面積、すなわち冷却面積を鋼
板上に形成できるため、板幅方向の冷却均一性に優れた
方法であるが、冷却水ヘッダーから吐出した冷却水液
が、鋼板表面上に残留冷却水として溜まり、サイドスプ
レーノズルから吐出した冷却水と干渉しあうことで、該
冷却水の鋼板衝突面積、すなわち、冷却面積の変動が大
きく、鋼板が部分的に過剰冷却されて鋼板面における温
度のばらつきが大きくなる。この熱延鋼板の冷却過程に
おける板幅方向の鋼板温度のばらつきが、幅方向の熱収
縮及び品質特性のばらつきとなって鋼板の形状不良が発
生するという問題があった。

【０００５】また、前記特開平３−２３０８０９号公報
に示される冷却水干渉流を除去するための高圧水ノズル
を用いる方法は、鋼板上の残留冷却水に鋼板エッジ方向
の流れを強制的に形成させるため、板幅方向の均一冷却
には優れた方法であるが、高圧水の当たる近傍でしかそ
の効果がなく、前記高圧水ノズルのみでは、全ての残留
冷却水を均一に除去するのは困難であり、安定した冷却
効果が得られない。また、高圧水の噴射のための設備と
多大なランニングコストが必要であり、また高圧水自体
が残留冷却水となる等の問題がある。

【０００６】そして、特公平５−６４６８６号公報に示
される鋼板の搬送方向に対して斜めに冷却水を吐出する
補助ノズルを設けた冷却方法の場合、残留冷却水をある
程度は除去できるが、スリットラミナーノズルからの冷
却水流の速度成分が鋼板の搬送方向と同じであるために
残留水の排出方向が不安定になる等の欠点があり、充分
な均一冷却を達成することは困難であった。

【０００７】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、熱間圧延における鋼板の冷却方法において、残
留冷却水を均一、かつ効率的に排除して、鋼板の板幅方
向の冷却むらにより発生する鋼板品質のばらつきを防止
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の熱間圧延における鋼板の均一冷却方法は、鋼板の
板幅方向に複数の冷却水ヘッダーを渡設した熱間圧延に
おける鋼板の冷却方法において、前記冷却水ヘッダーの
平面的配置を、前記鋼板の搬送方向に対してジグザグ折
れ線状にして構成されている。また請求項２記載の熱間
圧延における鋼板の均一冷却方法は請求項１記載の冷却
方法において、前記ジグザグ折れ線状に配置された冷却
ヘッダーの屈曲部に、板幅方向に水及び／又は空気を吹
き出す残留冷却水除去ノズルを配置して構成されてい
る。ここで冷却水ヘッダーは鋼板上面を冷却するための
スリットラミナーノズルあるいはパイプラミナーノズル
等の支持体となる梁状体で、搬送用ロール上を走行する
高温の鋼板の上部に設けられる。また、前記各冷却水ヘ
ッダーの端部が互いに略連結するように構成されてお
り、かつ該連結部は鋼板端の上部に設けられ、即ち、全
体として冷却水ヘッダーが鋼板の搬送方向からみてジグ
ザグ折れ線状の平面的配置となるように構成されてい
る。

【０００９】

【作用】請求項１記載の熱間圧延における鋼板の均一冷
却方法においては、鋼板の冷却水ヘッダーの平面的配置
をジグザグ折れ線状としているために、隣接する冷却水
ヘッダー間の狭まった側における鋼板上に、鋼板冷却後
の残留水が集中して、水位の高い領域を形成するが、隣
接する冷却水ヘッダー間の開いた部分では逆に低水位と
なるために、鋼板の端面方向に流れ出ようとするベクト
ルが作用することにより、残留冷却水の流路が形成され
る。しかも、鋼板の左右交互の板幅方向に一定間隔でこ
のような流路が形成される。従って、この排出流路を通
って、残留冷却水が鋼板上に滞ることなく、低水位側の
鋼板端部より円滑に排除されて、鋼板面を均一に冷却す
ることができる。

【００１０】冷却水ヘッダーから噴出する冷却水は、冷
却水ヘッダーの長さ方向の流出速度成分が隣接する水流
により抑制されて、冷却水ヘッダー長さ方向と直角な方
向の速度成分が主体となるために、冷却水ヘッダーが全
て熱延鋼板の搬送方向に対して斜行して取り付けられて
いる請求項１記載の熱間圧延における鋼板の均一冷却方
法においては、噴出する冷却水の速度ベクトルが熱延鋼
板の搬送方向と一致することがない。すなわち、常に鋼
板の端部方向に向かう噴出冷却水の速度成分が存在し、
このために残留冷却水の鋼板端部への排除が容易に行わ
れる。

【００１１】また、請求項２記載の熱間圧延における鋼
板の均一冷却方法においては、各冷却ヘッダーの屈曲部
に、板幅方向に水及び／又は空気を吹き出す残留冷却水
除去ノズルを配置しているため、前記鋼板端部へ向かう
残留冷却水の流れを助長して、効率的な残留冷却水の排
出が可能になる。一方、冷却水ヘッダーを等間隔にかつ
平行に配置した従来例においては、鋼板上に残留する冷
却水の鋼板端部方向への排出に際して、噴出する冷却水
の速度ベクトルに端部方向の速度成分がないため、冷却
水の排出が不安定で鋼板上面を均一に冷却することが困
難となる。従って、この場合は、補助ノズル等を用いて
残留する冷却水を強制的に排除するしか方法がない。

【００１２】

【実施例】続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明
を具体化した実施例につき説明し、本発明の理解に供す
る。ここに、図１は本発明の一実施例方法を適用したホ
ットランテーブル上の冷却装置の概要を示す側面図、図
２は同方法を適用したホットランテーブル上の冷却装置
の概要を示す平面図、図３は同方法を適用した鋼板上の
残留冷却水の挙動を示す概念図、図４は同方法を適用し
た鋼板の板幅方向の温度分布を示す図、図５は実施例方
法と従来例方法における形状不良による不合格発生率を
比較した図である。

【００１３】熱延鋼板は圧延機により熱間圧延され、ホ
ットランテーブル上を巻き取り機の方向へ搬送される。
図１、２に示されるように前記熱延鋼板１２上に斜行す
るようにかつ互いにジグザグ折れ線状に配置された冷却
水ヘッダー１０に取り付けられたスリットラミナーノズ
ル１６から熱延鋼板１２の上面に注水する。ここで、ス
リットラミナーノズル１６は熱延鋼板１２上を線状に冷
却水が吐出するように、冷却水ヘッダー１０の長手方向
に複数もしくはスリット状の開孔となって配置されてい
る。因みに、熱延鋼板１２の圧延された板厚が２．０ｍ
ｍ、板幅が１３００ｍｍ、鋼板搬送速度が１０００ｍ／
分、ラミナー冷却水量１ｍ³ ／分（冷却水ヘッダー１基
当たり）、冷却水ヘッダーの基数５０基、全冷却長１０
０ｍの条件で実施した結果を以下に示す。ここで従来例
として以下に記載するものは、冷却水ヘッダーを鋼板の
搬送方向に直角に配置し、かつ冷却水ヘッダーを互いに
平行に等間隔で配置した他は、前記した実施例と同様の
条件で実施したものである。

【００１４】図１、図２に示すように、スリットラミナ
ーノズル１６が取り付けられた冷却水ヘッダー１０を熱
延鋼板１２上に渡すように設け、該冷却水ヘッダー１０
の配置を互いに斜行するようにジグザグ折れ線状の配置
として構成する。ここで熱延鋼板１２は搬送用ロール１
３の上を走行し、該熱延鋼板１２の上方に図２に示すよ
うな複数の冷却水ヘッダー１０が配置されている。ま
た、ジグザグ折れ線状に配置された隣接する冷却水ヘッ
ダー１０間の接合部近傍には残留冷却水除去ノズル１１
が熱延鋼板１２の幅中央方向に向けて取り付けられてい
る。該残留冷却水除去ノズル１１から高圧水、高圧空気
等を噴射して、熱延鋼板１２上に残留する冷却水を熱延
鋼板１２の端面側に向けて移動させる。この残留冷却水
除去ノズル１１を前記ジグザグ折れ線状に配置した冷却
水ヘッダー１０と併用することにより、さらに残留冷却
水の一方向の排出を促進させることができる。

【００１５】冷却水ヘッダー１０から噴射された冷却水
は、熱延鋼板１２に衝突した後、熱延鋼板１２の表面に
沿って板幅方向、鋼板の搬送方向に横流れする。横流れ
した冷却水は次第に熱延鋼板１２の搬送方向に沿った流
れの残留冷却水となって、隣接する冷却水ヘッダー１０
間に滞る。冷却水ヘッダー１０から吐出する冷却水の流
出量は冷却水ヘッダー単位長さ当たり、単位時間当たり
で同じであるため、各冷却水ヘッダー１０間の鋼板長手
方向距離が短い程、そこに残留する冷却水の水量が狭い
面積に集中して、水位が高く、すなわちポテンシャルエ
ネルギーは大きくなるが、冷却水ヘッダー間の間隔が開
いている側では、逆に水位は低くなる。このため、高水
位側から低水位側に向かう、すなわち熱延鋼板１２の端
面方向に流れ出ようとするベクトル１４が生じて、該ベ
クトル１４が働くことによって熱延鋼板１２上の残留冷
却水が円滑に排除される。

【００１６】図３は熱延鋼板１２上の残留冷却水の挙動
を示す概念図である。冷却水ヘッダー１０から吐出した
冷却水１５が熱延鋼板１２上に滞留している状態を表し
ている。ここで、図３（ａ）は、隣接する冷却水ヘッダ
ー１０間の間隔が小さい箇所、即ちジグザグ折れ線状に
配置された各隣接する冷却水ヘッダー１０の屈曲点側に
おける残留冷却水の水位の高い状態を表しており、また
図３（ｂ）は、隣接する冷却水ヘッダー１０間の間隔が
大きい側における、水位の低い状態を示している。冷却
水ヘッダー１０間の間隔が小さい程、各冷却水ヘッダー
１０に取り付けられたラミナーノズルからの単位長さ当
たりの吐出水量は同じであるから、冷却水が熱延鋼板１
２に衝突した後の残留冷却水は隣接する冷却水ヘッダー
１０から吐出する冷却水と干渉しあって高水位となる。
しかし、冷却水ヘッダー１０間の間隔が大きいと、互い
に干渉することが少なくなり、低水位となり、高水位側
から低水位側に向かうベクトル１４が生じて、残留冷却
水が該ベクトル１４の方向に自然に排出される。

【００１７】また、各冷却水ヘッダー１０から噴射され
た冷却水の衝突面積のばらつきは、隣接する冷却水ヘッ
ダー１０間の距離が短くなる程、相互に干渉しあうこと
で少なくなる。衝突面積のばらつきが抑制されることに
よって、板幅方向の冷却の均一性が向上する。図４は熱
延鋼板１２の板幅方向の温度分布を、冷却水ヘッダー１
０を互いに平行に配置した従来例と本実施例とで比較し
た図であり、実線で示した本実施例によれば、破線で示
した従来例に較べ格段に熱延鋼板１２の温度のばらつき
が減少していることが判る。

【００１８】また、各冷却水ヘッダー１０で形成される
ジグザグ折れ線状配置における屈曲部位置近傍に残留冷
却水除去ノズル１１を配設し、前記冷却水ヘッダー１０
から冷却水を吐出すると同時に残留冷却水除去ノズル１
１からも残留冷却水除去液を吐出することで、前述の鋼
板端部に向かう残留冷却水の流れが促進されて、前記冷
却水ヘッダー１０から吐出した冷却水１５による冷却面
積の板幅方向、長手方向のばらつきがさらに抑制され
る。その結果、鋼板の金属組織のばらつきが少なくなる
ことで、鋼板の圧延特性等を均一化させて板形状不良、
及び品質のばらつきを防止できる。この結果を板形状不
良による鋼板の不合格発生率として示したものが図５で
ある。複数の冷却水ヘッダーが鋼板幅方向に平行にかつ
等間隔に配置された構成の冷却方式である従来例に較べ
て、冷却水ヘッダー１０をジグザグ折れ線状の構成とし
た本実施例では、０．８％から０．２％にまで形状不良
による不合格率が減少していることが判る。ここで、板
形状不良による不合格率は、巻き取られた鋼板をさらに
冷間圧延して生じる鋼板形状の不均一性を評価したもの
である。

【００１９】

【発明の効果】請求項１、２記載の熱間圧延における鋼
板の均一冷却方法においては、前記鋼板の板幅方向に複
数の冷却水ヘッダーを設け、該冷却水ヘッダーの前記鋼
板搬送方向の平面的配置をジグザグ折れ線状としている
ので、冷却水ヘッダーから吐出されて鋼板上面に衝突
後、鋼板上に残留する冷却水が板幅方向に交互に振り分
けられて排出されるため、残留冷却水の除去効率が向上
し、該残留冷却水による冷却水ヘッダーからの冷却水の
冷却面積のばらつきが抑制される。請求項２記載の熱間
圧延における鋼板の均一冷却方法においては、さらに、
前記ジグザグ折れ線状に配置された冷却ヘッダーの屈曲
部に、板幅方向に水及び又は空気を吹き出す残留冷却水
除去ノズルを配置して板幅方向へ向かう残留冷却水の流
れを促進させるので、これにより鋼板温度のばらつきを
低減させて、後の圧延工程で生じる板形状不良の発生、
もしくは品質のばらつきを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例方法を適用したホットランテ
ーブル上の冷却装置の概要を示す側面図である。

【図２】同方法を適用したホットランテーブル上の冷却
装置の概要を示す平面図である。

【図３】同方法を適用した鋼板上の残留冷却水の挙動を
示す概念図である。

【図４】同方法を適用した鋼板の板幅方向の温度分布を
示す図である。

【図５】実施例方法と従来例方法における形状不良によ
る不合格発生率を比較した図である。

【符号の説明】

１０ 冷却水ヘッダー １１ 残留冷却水除去ノズル １２ 熱延鋼板 １３ 搬送用ロール １４ ベクトル １５ 冷却水 １６ スリットラミナーノズル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼板の板幅方向に複数の冷却水ヘッダー
   を渡設した熱間圧延における鋼板の冷却方法において、
   前記冷却水ヘッダーの平面的配置を、前記鋼板の搬送方
   向に対してジグザグ折れ線状にしたことを特徴とする熱
   間圧延における鋼板の均一冷却方法。
2. 【請求項２】 前記ジグザグ折れ線状に配置された冷却
   ヘッダーの屈曲部に、板幅方向に水及び／又は空気を吹
   き出す残留冷却水除去ノズルを配置した請求項１記載の
   熱間圧延における鋼板の均一冷却方法。