JPH11267736A - 熱延鋼板の冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱延仕上圧延後の冷却において、鋼板先端の
通板性を維持しつつ、幅方向の温度を均一化する方法を
提供する。 【解決手段】 噴霧形状が円錐状で噴霧角度が３５°以
下のフルコーンタイプのスプレーノズルを幅方向に複数
個配置し、前記スプレーノズルの配置間隔を１００〜１
５０mmとし、ノズルの配置幅を（鋼板の最大幅−２００
mm）〜（鋼板の最大幅）とし、鋼板とスプレーノズルと
の距離を１０００mm以上とする。スプレーノズルの噴射
方向を、鋼板の進行方向に０〜３０°傾けてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は熱延鋼板の仕上圧延
後のランアウトテーブルにおける冷却方法に関し、特に
薄鋼板に適した冷却方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱間仕上げ圧延後の鋼板は、ランアウト
テーブルに設置された冷却装置によって、所定の巻き取
り温度まで冷却された後、巻き取られる。

【０００３】冷却装置としては、一般に鋼板上面に対し
てはラミナーフローノズルによる冷却（以下、ラミナー
冷却という）、下面に対してはスプレーノズルによる冷
却が用いられている。上面からのラミナー冷却は、スプ
レー方式に比べ冷却能が大きく、鋼板とノズル間の距離
を大きくでき、鋼板が跳躍したとき直接ノズルに衝突す
るのを防止できる利点がある。

【０００４】その反面、ラミナー冷却を薄鋼板に適用す
ると、鋼板への衝突圧力が大きいため、冷却水が鋼板の
先端部と衝突し、鋼板の先端が変形失速して通板トラブ
ルを引き起こしたり、形状を損なう欠点があった。その
ため、従来はラミナー冷却を鋼板先端部に適用せず、冷
却を犠牲にして通板性を確保する操業が行われていた。

【０００５】しかし、冷却を犠牲にすると、鋼板先端部
の巻取り温度外れによる良品歩留低下となるため、この
対策として、例えば、特開平９−２９３２１号公報に
は、鋼板の上面に５０〜３００ｌ／ｍ² ・min の水量密
度でスプレー冷却する方法が開示されており、冷却水の
衝突圧力を低減して、鋼板の先端から適正な冷却をする
ことができるとしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、発明者らが試
験的に熱延仕上後の薄鋼板の上面にスプレー冷却を適用
したところ、巻取り温度の幅方向での不均一が発生し
た。すなわち、前記特開平９−２９３２１号公報には品
質上重要な幅方向の均一冷却に関する考慮、もしくは開
示がなされていないことが判明した。

【０００７】従って、本発明の課題は、熱延仕上圧延後
の冷却にスプレーノズルを使用した場合に、幅方向を均
一に冷却する方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記のように、特開平９
−２９３２１号公報に開示されている方法は、単に鋼板
形状を損なわないための観点から提案されたものであ
り、スプレーノズルの型式、設置方法等については、何
ら具体的なものが明らかにされていない。

【０００９】発明者らは、スプレーノズルの種類（噴射
形状）、幅方向の配置数、噴射角度について種々の試験
を行い、以下の知見を得た。

【００１０】(a) 先端の通板性が問題になる鋼板は主と
して薄鋼板（板厚１．０〜１．６ｍｍ）であり、板幅は
大部分９００〜１３５０ｍｍ程度と限定されるため、こ
の条件で設計すればよい。さらに、幅方向の温度むらが
問題になるのは１２００〜１３５０mmの広幅の場合であ
り、さらに設計条件は限定できる。

【００１１】(b) 幅方向にむらのない冷却水量分布を得
るには噴射角３０°程度のフルコーンノズルを用いるの
がよい。

【００１２】(c) 鋼板中央部の冷却水が幅方向に流出す
るため、幅方向に均一な冷却水量分布を得るには冷却水
量の分布は幅中央でフラット、鋼板端部で緩やかに低減
するパターンがよい。そのため、スプレーノズルの配置
間隔、配置幅、および配置高さの適切な設計が必要であ
る。

【００１３】(d) 噴射方向を鋼板の進行方向に傾斜させ
ると、冷却性能を低下させずに通板性を向上することが
できる。

【００１４】本発明は上記の知見に基づいたものであ
り、その要旨は下記(1) 〜(2) に示すとおりである。 (1) 熱延仕上げ圧延後のランアウトテーブルの上面に設
けたスプレー冷却装置による熱延鋼板の冷却方法におい
て、噴霧形状が円錐状で噴霧角度が２５〜３５°以下の
フルコーン型のスプレーノズルを幅方向に複数個配置
し、前記スプレーノズルの配置間隔を１００〜１５０mm
とし、スプレーノズルの配置幅を（最大幅−２００mm）
〜（最大幅）とし、鋼板とスプレーノズルとの距離を１
０００mm以上としたことを特徴とする熱延鋼板の冷却方
法。

【００１５】(2) スプレーノズルの噴射方向を、鋼板の
進行方向に垂直な面に対して、鋼板の進行方向に０〜３
０°傾けたことを特徴とする前記(1) 項に記載の熱延鋼
板の冷却方法。

【００１６】ここで、最大幅とは、本発明を適用対象で
ある板厚の薄い鋼板の最大の板幅である。ちなみに、発
明者らが試験に使用した圧延機では、いわゆる４．５フ
ィート幅と称する１３５０mm程度を最大幅とした。

【００１７】

【発明の実施の形態】発明者らは、噴射形状がフラット
タイプのもの、すなわちスプレーが扇状に広がる形式の
ノズルを試験した。その結果、フラットノズルは隣接ノ
ズルとの干渉が生じ易く、ノズルの中間部に冷却能のピ
ークがでるため、鋼板が局部的に冷却され、縞状の冷却
むらが発生することがわかった。

【００１８】次に、ホローコーンタイプのスプレーノズ
ル、すなわち、噴射形状が円錐膜状の広がりをもつスプ
レーノズルを試験したところ、やはり隣接ノズルとの干
渉が生じ、縞状の鋼板の冷却むらが生じることがわかっ
た。

【００１９】次に、フルコーンタイプのスプレーノズ
ル、すなわち噴射形状が中実円錐形状のものを試験した
ところ、冷却むらは軽減するが、ノズル配置条件によっ
てはやはり隣接ノズルとの干渉が生じることがわかっ
た。従って、フルコーンタイプのノズルについてさらに
検討を進めた。

【００２０】フルコーンタイプのノズルは、市販品の入
手容易性、性能安定性を考慮すると、噴霧角度が３０
°、４５°、６０°のノズルが利用可能である。これら
のノズルについて試験を行った。

【００２１】図１はフルコーンノズルにより噴霧してい
る状態を示す概念図であり、同図(a) は噴射角３０°、
同図(b) は噴射角４５°同図(c) は噴射角６０°のノズ
ルの場合である。

【００２２】図１(a) において、スプレーノズル２の配
置高さは鋼板１から１４００mm、スプレーノズルはヘッ
ダー３に１５０mm間隔で１１個配置されている（配置
幅：１２００mm）。ただし、同図(a) では両端のノズル
は通水していない状態を示す。同図(b) および(c) のス
プレーノズル２の配置、ノズル高さ、ヘッダー３の配置
状態は同図(a) と同じである。鋼板幅は１３５０mmであ
る。

【００２３】鋼板１の下方に記入した数値は、その部分
に係るスプレーノズルの本数を示している。同図(b) 、
(c) に示すように、鋼板中央部の１／４〜１／３幅（中
心から１７０〜２２５mm）の部分で、この部分に係るノ
ズル本数が等しいが（同図(b) では７〜８本が係ってい
るが、その範囲も狭いので略等しいとみなす）、同図
(a) では中央部１／２幅にわたってこの部分に係るノズ
ル本数（５本）が等しい。この結果、同図(b) 、(c) の
場合、鋼板の振れ、冷却水の水乗り状態の変動などで、
鋼板の中央部から１／３幅の部分で冷却水量分布の変動
が生ずることになる。

【００２４】図２は、鋼板の幅方向位置別の熱伝達率の
ばらつき（平均値を１００％としたときの熱伝達率のば
らつき）を示すグラフで、同図(a) は鋼板の中心から１
／３幅（中心から２２５mm）の部分、同図(b) は鋼板の
幅方向２／３幅（中心から４５０mm）の部分の場合であ
る。

【００２５】同図(a) に示すように、鋼板の中心から１
／３幅の部分での噴射角が３０°の場合が熱伝達率のば
らつきが最も小さく、４５°、６０°ではこれより大き
くなる。すなわち、同図(a) に示すように、中央部１／
３幅付近に係るノズル本数が変わると、この部分での熱
伝達率のばらつきが大きくなり、冷却のむらが生じやす
いことを示している。

【００２６】同図(b) では、鋼板の幅方向２／３幅では
熱伝達率の分布幅は同図(a) のようには大きくはない。
この部分は、中央から流出する冷却水に覆われるため、
冷却は流出水に依存する割合が多く、熱伝達率はノズル
本数にはあまり依存しないためと推定できる。

【００２７】従って、鋼板の中心から１／３幅付近で、
この部分に係るノズル本数が変化しない噴射角３０°の
ノズルが最適である。ノズルの製作ばらつき、冷却水の
供給圧の変動等を考慮すると、噴射角度は２５〜３５°
がよく、さらに好ましくは２７〜３３°である。

【００２８】図３は幅方向のノズル本数および配置幅
と、冷却水量の分布および冷却終了温度の関係を表すグ
ラフである。冷却水量比率とは、ノズル１本あたり、単
位幅あたりの水量を１００％とした冷却水量である。同
図のＡ曲線は図１(a) のノズル配置で、１１本のノズル
をすべて通水した（ノズルの配置幅１５００mm）場合、
Ｂ曲線は両端のノズルを非通水とし、９本に通水した場
合（同１２００mm）、Ｃ曲線は両幅端２本を非通水と
し、ノズル７本に通水した場合（同９００mm）である。

【００２９】同図に示すように、冷却水分布は、ノズル
配置幅が１５００mmの場合、Ａ曲線のように冷却水量の
分布は広い幅にわたってフラットになるが、冷却終了温
度は幅端部で大きく低下する。逆に、ノズル配置幅９０
０mmの場合、Ｃ曲線のように、幅端部で冷却不足とな
り、冷却終了温度が中心部より高くなる。よって、同図
のＢ曲線の形が望ましい。

【００３０】同図から、ノズルの配置幅は冷却対象の鋼
板の（最大幅−２００mm）〜（最大幅）程度とする必要
があることがわかる。さらに好ましくは、鋼板の（最大
幅−７５〜（最大幅−２５mm）である。

【００３１】また、図３に示すように、鋼板の中心から
の距離が０〜５５０mmの範囲（板幅が１１００mm以下）
では、ノズル配置幅またはノズル本数に関係なく冷却終
了温度がフラットになっている。このことから、狭幅の
鋼板に対しては、ノズル配置幅に起因する幅方向の温度
むらは大きな問題にはならないことがわかる。

【００３２】ノズルの配置間隔は１００〜１５０mmとす
るのがよい。これより小さくすると、隣接ノズル間で冷
却水が十分広がらないうちに干渉し、噴霧状態が悪化す
る。ノズルの間隔がこれより大きいと、冷却能力が不足
するとともに、中央部１／３幅での均一な冷却水量分布
が得られない。

【００３３】ノズルと鋼板の距離は１０００mm以上とす
る。これより小さいと、鋼板の先端もしくは後端が跳ね
上がったとき、ノズルが破損される恐れがあること、お
よび適切な冷却水量分布が得られないためである。上限
は特に定めないが、噴射された冷却水の運動量が維持さ
れる範囲を考慮し、２０００mm以下とするのが妥当であ
る。

【００３４】図４はノズルの噴射方向を変化させる場合
の側面概要図である。同図(a) は、スプレーノズル２の
噴霧方向を、鋼板面に対し垂直にした場合、同図(b) は
鋼板の進行方向にへの傾斜角αを３０°とした場合を示
す。

【００３５】噴射方向を鋼板の進行方向に傾斜すると、
噴射された冷却水の運動量が鋼板の通板を助勢する効果
がある。しかし、傾斜を大きくしすぎると、スプレーの
上側で鋼板との距離が大きくなりすぎて有効な冷却が行
えないことになる。ノズルから鋼板までの距離を考慮し
た場合、ノズル噴射方向の傾斜角上限は３０°とするの
が好ましい。さらに好ましくは、噴射方向の範囲は１０
〜２５°である。

【００３６】

【実施例】熱延仕上圧延機で冷却試験を行った。この圧
延ラインで圧延可能な板幅は１６８０mmであるが、本発
明の対象である薄板厚範囲では、板幅１３５０mmが最大
幅である。従って、冷却試験の対象鋼板は板厚１．４m
m、板幅は９１４、１２３７、および１３５０mmの３種
とした。

【００３７】圧延機の出口温度が８２０℃の鋼板を上面
スプレーノズルによって冷却し、巻き取った。巻取り温
度は６００℃である。冷却ゾーンは１４のバンクに分か
れており、そのうち、前半の１〜７バンクは上下面とも
空冷とし、後半の８〜１４バンクは上面のみスプレーノ
ズル冷却とした。

【００３８】ノズルは本発明例として噴射角３０°のフ
ルコーンノズルと、比較例として６０°のフルコーンノ
ズルを用いた。ノズル間隔は１５０mmとし、９個を幅方
向に配置し、ノズルの配置幅は１２００mmであった。噴
射方向は本発明例、比較例とも鋼板の進行方向に２５°
傾斜させた。

【００３９】表１に試験結果を示す。同表に示すよう
に、本発明例では中央部の巻取り温度ばらつきは±２℃
と良好であったが、比較例では±１５℃と大きくなっ
た。幅方向の温度むらについては、本発明例では±１０
〜１５℃であったのに対し、比較例では±３０〜４０℃
となった。さらに本発明例では、冷却段階での温度むら
減少により、巻き取り形状が良好であったのに対し、比
較例では不良であった。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【発明の効果】本発明により、熱延仕上圧延後の冷却に
おいて、スプレーノズルを使用することによって鋼板の
先端から適正な冷却が可能になり、スプレーノズルを使
用しても幅方向の温度むらの問題がないため、温度管理
精度、および巻き取り形状が向上し、品質および歩留の
向上に寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ノズルの噴霧状態を示す概念図であり、同図
(a) は噴射角３０°、同図(b) は噴射角４５°同図(c)
は噴射角６０°のフルコーンノズルにより噴霧している
状態を示す。

【図２】鋼板の幅方向位置別の熱伝達率のばらつきを示
すグラフで、同図(a) は鋼板の中心から１／３幅の部
分、同図(b) は鋼板の幅方向２／３幅の部分である。

【図３】幅方向のノズル本数および配置幅と、冷却水量
の分布および冷却終了温度の関係を表すグラフである。

【図４】ノズルの噴射方向を変化させた場合の側面概要
図であり、同図(a) は、スプレーノズルの噴霧方向が鋼
板面に対し垂直の場合、同図(b) は鋼板の進行方向に３
０°傾斜した場合を示す。噴

【符号の説明】

１ 鋼板 ２ スプレーノズル ３ ヘッダー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱延仕上げ圧延後のランアウトテーブル
   の上面に設けたスプレー冷却装置による熱延鋼板の冷却
   方法において、噴霧形状が円錐状で噴霧角度が２５〜３
   ５°のフルコーン型のスプレーノズルを幅方向に複数個
   配置し、前記スプレーノズルの配置間隔を１００〜１５
   ０mmとし、スプレーノズルの配置幅を（最大幅−２００
   mm）〜（最大幅）とし、鋼板とスプレーノズルとの距離
   を１０００mm以上としたことを特徴とする熱延鋼板の冷
   却方法。
2. 【請求項２】 スプレーノズルの噴射方向を、鋼板の進
   行方向に垂直な面に対して、鋼板の進行方向に０〜３０
   °傾けたことを特徴とする請求項１に記載の熱延鋼板の
   冷却方法。