JPH1157836A - 鋼板の冷却方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋼板を幅方向に均一な温度となるように冷却
する。 【解決手段】 鋼板搬送ラインの上方かつ搬送ラインと
直交する方向に沿って配置した複数の冷却水ヘッダ−２
ａおよび２ｂと、それぞれの冷却水ヘッダ−２ａおよび
２ｂの下部に設けられ、冷却水を鋼板２２の進行方向に
向かって注水可能なスリットノズル４ａおよび４ｂと、
前記複数の冷却水ヘッダ−２ａおよび２ｂのうちの両端
に位置する冷却水ヘッダ−２ｂを鋼板２２の進行方向下
流側に移動させる冷却水ヘッダ−移動手段５とから構成
される鋼板の冷却装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、熱間圧延された
高温の鋼板を冷却するための冷却方法およびその装置、
特に鋼板の上面の冷却に適した冷却方法およびその装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱間圧延された高温の鋼板は、圧延直後
に冷却水により冷却されるが、冷却中に鋼板の全ての位
置を均等に冷却することは困難であり、そのためにいわ
ゆる冷却ムラが生じやすい。

【０００３】そして、この冷却ムラにより、鋼板が歪ん
で変形したり、鋼板に残留応力が発生したり、材質が鋼
板の位置によってばらついたりするとともに、鋼板の変
形にともなう操業上のトラブルが発生するという問題が
ある。

【０００４】さらには、変形した鋼板はプレス等の矯正
機により矯正する必要があるので、製造コストが上昇す
るという問題もある。

【０００５】そこで、従来から鋼板の冷却における冷却
ムラをなくすために、いわゆる均一な冷却方法が種々提
案されてきた。

【０００６】圧延後の高温の鋼板を搬送ラインを通過さ
せながら冷却するときには、鋼板の板面を水平な状態に
保ちつつ、鋼板の上下面から冷却水を注水して冷却する
のが一般的である。

【０００７】そして、圧延直後の鋼板の冷却、特に厚鋼
板の上面の冷却には、鋼板幅方向全域にわたって大量の
冷却水をラミナ−フロ−の状態で、均等に注水すること
のできるスリット状のラミナ−ノズルを使用し、鋼板上
面に注水した冷却水を、鋼板の搬送される方向に流しな
がら冷却する方法が一般に採用されている。

【０００８】このように、ラミナ−フロ−による冷却方
法が採用されるようになったのは、圧延速度の上昇や厚
物材が増加してきたことにより、急速冷却が必要とな
り、熱伝達係数がそれまで採用されていた冷却水をノズ
ルから噴射させるスプレ−方式よりも２倍あるラミナ−
フロ−が採用されたのである。このラミナ−フロ−方式
の採用により、鋼板の冷却に要する搬送テ−ブルの長さ
が短くてすむという利点もある。

【０００９】上述したラミナ−フロ−による鋼板上面の
従来の冷却方法の一例としては、特開昭５５−１５３６
１６号公報に開示された冷却方法がある。この冷却方法
は、ラミナ−フロ−による冷却水の流量密度（単位時間
単位幅当たりの流量）を、鋼板の幅方向中心からの距離
の関数とて低減するようにし、鋼板の幅方向エッジ部
（以下単にエッジ部という）が鋼板の幅方向中央部（以
下単に中央部という）と比較して、過冷却されないよう
にしたものである。

【００１０】また、他の冷却方法として、特開平１−２
８４４１９号公報に開示された冷却方法がある。この冷
却方法は、冷却水ヘッダ−およびスリットノズルを、鋼
板の中央部を冷却するものと両エッジ部のそれぞれを冷
却するものとに区分し、それぞれの部分の冷却水の流量
を調整するというものである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た特開昭５５−１５３６１６号公報に開示された冷却方
法には、次のような問題点がある。

【００１２】冷却水を距離の関数に応じた流量密度とな
るように供給するのは、円管のラミナ−ノズルを鋼板の
幅方向に多数配置した円管式ラミナ−ノズルの場合に
は、個々の円管の冷却水の流量を調整することにより可
能であるが、厚鋼板のように強冷却（冷却速度の速い冷
却）、すなわち冷却水の流量密度が大きい冷却を行うた
めに使用されるスリット式ラミナ−ノズルでは、冷却水
が鋼板の幅方向全域にわたって同一スリットから供給さ
れるため、冷却水の流量を鋼板の幅方向中心からの距離
に応じて調整することは不可能である。

【００１３】また、特開平１−２８４４１９号公報に開
示された冷却方法は、鋼板上面に注水した冷却水が、鋼
板のエッジ部に向かって流れ、鋼板から下方に流出する
ので、冷却水の流量を鋼板の幅方向の部位によって調整
しても、結局は鋼板のエッジ部が過冷却されるという問
題点がある。

【００１４】この発明は、従来技術の上述したような問
題点を解消するためになされたものであり、強冷却にお
いても鋼板の幅方向に均一な冷却のできる鋼板の冷却方
法およびそのための冷却装置を提供することを目的とし
ている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る鋼板の冷
却方法は、鋼板搬送ラインの上方に配置した冷却水ヘッ
ダ−の下部に設けたスリットノズルから、帯状のラミナ
−フロ−となるように冷却水を鋼板上面に注水して、鋼
板上面の幅方向全域を冷却する鋼板の冷却方法であっ
て、前記鋼板の上面を冷却する冷却ゾ−ンを幅方向に複
数に分割し、分割された冷却ゾ−ン毎に冷却水を鋼板の
進行方向に向かって注水するとともに、鋼板の幅方向エ
ッジ部近傍の冷却ゾ−ンの注水位置を、鋼板の幅方向中
央部の冷却ゾ−ンの注水位置よりも鋼板の進行方向下流
側にずらして冷却するものである。

【００１６】鋼板の中央部に鋼板の進行方向に向かって
注水された冷却水は、鋼板の進行方向下流側に配置さ
れ、冷却中に鋼板を上下から拘束している上下１対の拘
束ロ−ルのうちの上部拘束ロ−ルに向かって流れる。そ
して、上部拘束ロ−ルに到達した冷却水は、上部拘束ロ
−ルにより流れを阻止され、上部拘束ロ−ルに沿って鋼
板のエッジ方向に流れ、鋼板上から下方へと流出する。

【００１７】鋼板の中央部に注水された冷却水は、注水
される方向が鋼板の進行方向であるので、冷却水の流れ
は比較的鋼板の幅方向に広がることがなく、上部拘束ロ
−ルによって流れが阻止されるまで、もっぱら鋼板の中
央部の冷却に使用され、鋼板のエッジ部の冷却に寄与す
ることはあまりなく、鋼板のエッジ部の過冷却の原因と
なることはない。

【００１８】鋼板のエッジ部に注水された冷却水は、鋼
板の中央部に注水された冷却水と同様に、鋼板の進行方
向に向かって注水されるので、拘束ロ−ルによって流れ
が阻止されるまで、もっぱら鋼板のエッジ部の冷却に使
用される。

【００１９】しかしながら、鋼板のエッジ部を冷却する
冷却水の注水位置を、鋼板の中央部を冷却する冷却水の
注水位置と同じにすると、鋼板が冷却されている時間が
鋼板のエッジ部と鋼板の中央部とで同じになるので、エ
ッジ部が過冷却されやすい。

【００２０】そこで、本発明の鋼板の冷却方法において
は、鋼板のエッジ部を冷却する冷却水の注水位置を、鋼
板の中央部を冷却する冷却水の注水位置よりも下流側に
ずらして、鋼板のエッジ部が冷却される時間を鋼板の中
央部が冷却される時間よりも短くして、鋼板のエッジ部
が過冷却されるのを防止している。

【００２１】そして、鋼板のエッジ部の注水位置を鋼板
の中央部の注水位置から離せば離すほど、鋼板のエッジ
部の冷却時間は短くなっていくので、鋼板のエッジ部の
注水位置を調整することにより、均一冷却が可能とな
る。

【００２２】また、この発明に係る鋼板の冷却装置は、
鋼板搬送ラインの上方かつ搬送ラインと直交する方向に
沿って配置した複数の冷却水ヘッダ−と、それぞれの冷
却水ヘッダ−の下部に設けられ冷却水を鋼板の進行方向
に向かって注水可能なスリットノズルと、前記複数の冷
却水ヘッダ−のうちの両側に位置する冷却水ヘッダ−を
鋼板の進行方向下流側に移動させる冷却水ヘッダ−移動
手段と、から構成されることを特徴とする鋼板の冷却装
置である。

【００２３】この鋼板の冷却装置は、冷却水を鋼板の進
行方向に向かって注水し、冷却水を鋼板上で鋼板の進行
方向に流すことができるので、鋼板エッジ部の過冷却が
防止できる。

【００２４】また、鋼板のエッジ部を冷却するための冷
却水ヘッダ−が、鋼板の進行方向下流側に移動可能にな
っているので、この冷却水ヘッダ−の位置を適宜調整す
ることにより、鋼板の中央部と鋼板のエッジ部とで冷却
時間に差をつけることができるので、鋼板の幅方向に沿
って均一な冷却を行うことができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。

【００２６】図１（ａ）はこの発明の実施の形態の鋼板
の冷却装置の側面図、図１（ｂ）はこの鋼板の冷却装置
の斜視図である。この鋼板上面の冷却装置１は、鋼板２
２の上面を冷却する冷却装置であり、鋼板２２の搬送ラ
インの上方に設けられた鋼板２２の幅方向中央部を冷却
するための冷却水ヘッダ−管２ａ、冷却水ヘッダ−管２
ａに冷却水を供給する冷却水供給用フレキシブルホ−ス
３ａ、冷却水ヘッダ−管２ａの下方に接続されているス
リットノズル４ａと、鋼板２２の幅方向両エッジ部をそ
れぞれ冷却するための冷却水ヘッダ−管２ｂ、冷却水ヘ
ッダ−管２ｂに冷却水を供給する冷却水供給用フレキシ
ブルホ−ス３ｂ、冷却水ヘッダ−管２ｂの下方に接続さ
れているスリットノズル４ｂと、鋼板２２の幅方向エッ
ジ部を冷却する冷却水ヘッダ−管２ｂを鋼板２２の進行
方向に移動させる空気シリンダ−５とから構成されてい
る。

【００２７】上述した鋼板の各々の冷却装置１は鋼板２
２を上下から挟んで拘束する各々の拘束ロ−ル２４およ
び２５の下流側に配置され、鋼板２２の下面側には、鋼
板２２の下面を冷却する鋼板下面の冷却装置２１が配置
されている。

【００２８】なお、鋼板下面の冷却装置２１は、従来か
ら適用されている円管２３を鋼板２２の幅方向および長
さ方向に等間隔に複数本配置し、円管２３から冷却水を
鋼板２２の下面に噴射して、その水流で冷却するように
構成されている。

【００２９】そして、スリットノズル４ａおよび４ｂの
先端には冷却水を鋼板２２の進行方向に向かって、かつ
鋼板２２の板面に対して注水方向が１５度程度となるよ
うに、注水スカ−ト６ａおよび６ｂが設けられている。

【００３０】また、冷却水ヘッダ−管２ａおよび２ｂに
供給される冷却水の量は、流量調節弁（図示せず）で調
節可能であり、また冷却水供給用フレキシブルホ−ス３
ａおよび３ｂに設けたオンオフ弁７ａおよび７ｂによ
り、個別に冷却水の供給を停止することができる。

【００３１】なお、図１（ｂ）に示すように、鋼板２２
の両エッジ部をそれぞれ冷却するための冷却水ヘッダ−
管２ｂはエッジ毎に１基ずつ配置しているのではなく
て、複数基ずつ（図では３基ずつ）配置している。そし
て、鋼板２２の幅に応じて、前記オンオフ弁７ｂを開閉
して、冷却水を供給するようになっている。

【００３２】また、スリットノズル４ａおよび４ｂのス
リット幅は、１０ｍｍ程度であるが、隣り合うスリット
ノズルから注水された冷却水同士が合流する際に、冷却
水の流れに乱れが生じないように、また鋼板２２上の冷
却水の流れが鋼板２２の長手方向に沿って流れるよう
に、スリットノズル４ａおよび４ｂの吐出口における鋼
板２２の幅方向に沿ったスリット両端部のスリット幅は
８ｍｍ程度と中央部よりも狭くなっている。

【００３３】次に、鋼板上面の冷却装置１により鋼板２
２の上面を冷却する本発明の鋼板の方法を説明する。ま
ず、鋼板２２の幅に応じて、鋼板２２のエッジ部を冷却
する冷却水ヘッダ−管２ｂの数が選定される。すなわ
ち、鋼板２２の幅が小さい場合には、複数の冷却水ヘッ
ダ−管２ｂのうちの外側に位置するものは必要ないの
で、それらの冷却水ヘッダ−管２ｂへの冷却水の供給は
オンオフ弁７ｂを閉じて停止される。鋼板２２の幅が最
も大きい場合には、複数の冷却水ヘッダ−管２ｂ全てが
必要となるので、全てのオンオフ弁７ｂを開いて全ての
冷却水ヘッダ−管２ｂへの冷却水の供給を行う。この場
合、鋼板２２のエッジ部の冷却を行うのは、複数の冷却
水ヘッダ−管２ｂのうちの最も外側に位置するもののみ
である。

【００３４】次いで、それぞれの冷却水ヘッダ−管２ａ
および２ｂに供給する冷却水の供給量を流量調整弁によ
り調整する。

【００３５】さらに、鋼板２２のエッジ部の冷却を行う
冷却水ヘッダ−管２ｂの鋼板２２の進行方向の位置を調
整する。

【００３６】そして、鋼板２２の冷却を開始する。冷却
される鋼板２２は、鋼板上面の冷却装置１それぞれの上
流側に設けられた１対の拘束ロ−ル２４および２５との
間で拘束されつつ、搬送されながらまず鋼板２２の中央
部が、スリットノズル４ａから注水される冷却水により
冷却される。次いで、空気シリンダ−５によりスリット
ノズル４ａの位置よりも鋼板２２の進行方向下流側に配
置されたスリットノズル４ｂから注水される冷却水によ
り、鋼板２２の両エッジ部が冷却される。

【００３７】従来の方法、例えば帯状のラミナ−フロ−
の状態で、冷却水を鋼板２２の上方から注水するフラッ
トラミナ−方式や、多数の円管からラミナ−フロ−の状
態で、冷却水を鋼板２２の上方から注水する円管ラミナ
−方式で冷却する場合、鋼板２２に当たった冷却水は、
当たった瞬間から四方八方に流れ、最終的には鋼板２２
のエッジ部から下方へと流出するため、エッジ部の過冷
却はまぬがれない。

【００３８】これに対して本発明の冷却方法において
は、冷却水が鋼板２２の進行方向に流れるように注水
し、注水された冷却水が鋼板２２の上面に長く留まるよ
うにしている。しかも、鋼板２２の中央部の冷却時間に
対して、鋼板２２のエッジ部の冷却時間を短くするよう
にしているので、鋼板２２のエッジ部が過冷却されるこ
とはない。

【００３９】そして、鋼板２２のエッジ部への冷却水の
注水位置を適宜調整することにより、均一な冷却が可能
である。

【００４０】

【実施例】

（実施例１）上述した冷却装置を使用し、上述したよう
な方法により、圧延直後の厚さ３２ｍｍ、幅３４００ｍ
ｍ、長さ２８ｍの厚鋼板を、搬送速度２０ｍｐｍで搬送
しながら、初期温度９２０℃から冷却した。このときの
冷却水ヘッダ−管２ａ、２ｂおよびスリットノズル４
ａ、４ｂの配置状態を図２の斜視図に示す。鋼板２２の
エッジ部の冷却は両方の外側のスリットノズル４ｂで行
い、鋼板２２の中央部の冷却はスリットノズル４ａと内
側の二つのスリットノズル４ｂとで行うようにし、外側
のスリットノズル４ｂの注水位置と、スリットノズル４
ａの注水位置との間の距離Ｌは５０ｃｍとしている。

【００４１】そして、鋼板２２の中央部を冷却する冷却
水の流量密度は３０００Ｌ／ｍｉｎ・ｍ（冷却幅は３
ｍ）、鋼板２２のエッジ部を冷却する冷却水の流量密度
も３０００Ｌ／ｍｉｎ・ｍ（それぞれのエッジの冷却幅
は０．２ｍずつ）となるようにして、冷却水を注水し
た。

【００４２】冷却装置通過後３０秒経過した時点で、こ
の鋼板２２の幅方向温度の温度分布を温度計で計測した
ところ、幅方向の温度分布は平均温度に対して±１５℃
しかバラつきがない分布であり、鋼板２２は均一な温度
に冷却されていることが分かった。

【００４３】この鋼板２２はその後冷却床において常温
まで冷却されたが、反り等の歪みは全く発生しなかっ
た。

【００４４】また、鋼板２２を幅方向に４００ｍｍずつ
の幅に分割した条材にもキャンバ−は発生しなかった。

【００４５】また、鋼板２２の幅方向の硬度を測定した
が、特に冷却ムラはなく均一な硬度分布であった。

【００４６】（実施例２）実施例１と同じ冷却装置を使
用し、上述したような方法により、圧延直後の厚さ２５
ｍｍ、幅４３００ｍｍ、長さ１５ｍの厚鋼板を、搬送速
度２５ｍｐｍで搬送しながら、初期温度８９０℃から冷
却した。このときの冷却水ヘッダ−管２ａ、２ｂおよび
スリットノズル４ａ、４ｂの配置状態を図２の斜視図に
示す。鋼板２２のエッジ部の冷却は両方の外側のスリッ
トノズル４ｂで行い、鋼板２２の中央部の冷却はスリッ
トノズル４ａと内側の二つのスリットノズル４ｂとで行
うようにし、外側のスリットノズル４ｂの注水位置は、
スリットノズル４ａの注水位置よりも５０ｃｍ下流側に
位置するようにしている。

【００４７】そして、鋼板２２の中央部を冷却する冷却
水の流量密度は３０００Ｌ／ｍｉｎ・ｍ（冷却幅は４
ｍ）、鋼板２２のエッジ部を冷却する冷却水の流量密度
も３０００Ｌ／ｍｉｎ・ｍ（それぞれのエッジの冷却幅
は０．１５ｍずつ）となるようにして、冷却水を注水し
た。

【００４８】冷却装置通過後３０秒経過した時点で、こ
の鋼板２２の幅方向温度の温度分布を温度計で計測した
ところ、幅方向の温度分布は平均温度に対して±２５℃
しかバラつきがない分布であり、鋼板２２は均一な温度
に冷却されていることが分かった。

【００４９】この鋼板２２はその後冷却床において常温
まで冷却されたが、反り等の歪みは全く発生しなかっ
た。

【００５０】また、鋼板２２を幅方向に４００ｍｍずつ
の幅に分割した条材にもキャンバ−は発生しなかった。

【００５１】また、鋼板２２の幅方向の硬度を測定した
が、特に冷却ムラによって硬度に差が生じる、いわゆる
ヤキムラはなく、均一な硬度分布であった。

【００５２】

【発明の効果】この発明により、鋼板を冷却するに際し
て、鋼板の幅方向に沿って均一に冷却することができる
ので、材質のばらつきや鋼板の変形が少なくなり、鋼板
の製品歩留が向上する。

【００５３】また、鋼板の変形を矯正するための作業が
低減するので、製造コストを削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の説明図であり、（ａ）は鋼板の冷却装
置の側面図、（ｂ）は鋼板の冷却装置の斜視図である。

【図２】実施例で使用した鋼板の冷却装置の斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ 鋼板上面の冷却装置 ２ａ、２ｂ 冷却水ヘッダ−管 ３ａ、３ｂ 冷却水供給用フレキシブルホ−ス ４ａ、４ｂ スリットノズル ５ 空気シリンダ− ６ａ、６ｂ 注水スカ−ト ７ａ、７ｂ オンオフ弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼板搬送ラインの上方に配置した冷却水
   ヘッダ−の下部に設けたスリットノズルから、帯状のラ
   ミナ−フロ−となるように冷却水を鋼板上面に注水し
   て、鋼板上面の幅方向全域を冷却する鋼板の冷却方法で
   あって、前記鋼板の上面を冷却する冷却ゾ−ンを幅方向
   に複数に分割し、分割された冷却ゾ−ン毎に冷却水を鋼
   板の進行方向に向かって注水するとともに、鋼板の幅方
   向エッジ部近傍の冷却ゾ−ンの注水位置を、鋼板の幅方
   向中央部の冷却ゾ−ンの注水位置よりも鋼板の進行方向
   下流側にずらして冷却することを特徴とする鋼板の冷却
   方法。
2. 【請求項２】 鋼板搬送ラインの上方かつ搬送ラインと
   直交する方向に沿って配置した複数の冷却水ヘッダ−
   と、それぞれの冷却水ヘッダ−の下部に設けられ冷却水
   を鋼板の進行方向に向かって注水可能なスリットノズル
   と、前記複数の冷却水ヘッダ−のうちの両側に位置する
   冷却水ヘッダ−を鋼板の進行方向下流側に移動させる冷
   却水ヘッダ−移動手段と、から構成されることを特徴と
   する鋼板の冷却装置。