JPH11708A - 圧延鋼板の均一冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋼板を水噴流で冷却するに際し、鋼板の板幅
方向の温度分布を均一に冷却する。 【解決手段】 鋼板の板幅方向端部の位置に該鋼板の上
表面との間に３０ｍｍ以内の間隙、望ましくは１０ｍｍ
以内の間隙を形成するようにして、水流制御用板を配置
して冷却することを特徴とする圧延鋼板の冷却方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱間圧延に引き続
き、鋼板を水噴流で冷却するに際し、鋼板の板幅方向の
温度分布を均一に冷却する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱間圧延により製造される鋼板は、所定
の材質特性を得るため、または、生産能率向上のため、
通常、熱間圧延に引き続き強制冷却される。強制冷却の
方法としては、多くの場合、水を冷却媒体として噴流を
形成し鋼板に衝突させ、沸騰現象を伴う強冷が行われ
る。その際、均一な機械的性質や形状等を得るため鋼板
の温度分布を均一にすることが重要である。

【０００３】鋼板の板幅方向の温度分布を均一とするた
め、通常は板幅方向の噴流量の分布を均等にして冷却す
るが、それのみでは、板幅方向端部の鋼板温度が図９に
示すように最端部に向かって低下する。そのため、従来
から、この端部温度の低下防止に関する冷却方法の提案
がいくつかなされている。

【０００４】例えば、特開昭５７−１６５１１４号公報
や、特開昭５８−３２５１１号公報においては、鋼板を
冷却するに際し、水噴流の鋼板への衝突を遮断する樋等
を設けて端部の冷却を弱めることが開示されている。ま
た、特開平６−７１３２８号公報においては、冷却区間
の一部に、板幅方向に複数の分割冷却ヘッダを設けて板
幅方向の噴流水量を制御する装置が開示されている。

【０００５】また、特開昭５８−８６９０４号公報にお
いては、鋼板の搬送用ロール間に冷却水室を設け、この
冷却水室に注入された水噴流が鋼板の搬送方向またはそ
の逆方向にのみ流れるように、すなわち板幅方向には流
れないように、冷却水室内に案内板を設け、かつ、冷却
水室内のロール直近に排水部を設けることにより、水噴
流の衝突、および、それに引き続く水流の状態を板幅方
向で均一にする方法が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】これら従来の提案のう
ち、特開昭５７−１６５１１４号公報や、特開昭５８−
３２５１１号公報に開示された方法は、いずれも板幅方
向端部の水噴流の遮断により端部の鋼板平均温度は上昇
するが、板幅方向中央部の冷却水が鋼板に衝突した後、
板幅方向端部を通過して板幅方向最端部より排水される
ので、この排水される流水により、板幅方向端部が冷却
されることは変わりなく、端部の鋼板温度はやはり最端
部に向かって低下するのを避けられない。

【０００７】また、特開平６−７１３２８号公報に開示
された装置においては、板幅方向に複数の分割冷却ヘッ
ダを設けることにより、板幅方向の噴流水量分布を制御
する上で有利となるが、やはり、冷却水が鋼板に衝突し
た後、板幅方向端部を通過して板幅方向最端部より排水
され、板幅方向端部が冷却される問題を解消できない。
また、分割冷却ヘッダーの制御等の設備費がかさむ。

【０００８】また、特開昭５８−８６９０４号公報に開
示された方法は、前記の冷却水が鋼板に衝突した後、板
幅方向端部を通過して板幅方向最端部より排水され、板
幅方向端部が冷却される問題を解消することを目的とし
ているが、この方法は設備が複雑、かつ、高価なものと
なり、また、薄板の熱間圧延のように通板速度が大なる
場合は、特に通板性から採用が難しい。本発明の目的
は、このような問題を解決し、熱間圧延に引き続き、鋼
板を水噴流で冷却するに際し、鋼板の板幅方向の温度分
布を均一に冷却する方法を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の方法の一つは、熱間圧延に引き続き、鋼板を
水を冷却媒体とした噴流で冷却するに際し、鋼板の板幅
方向端部の位置に該鋼板の上表面との間に３０ｍｍ以内
の間隙、望ましくは１０ｍｍ以内の間隙を形成するよう
にして、水流制御用板を配置して冷却することを特徴と
する圧延鋼板の冷却方法である。

【００１０】また、前記目的を達成するための本発明の
方法の一つは、熱間圧延に引き続き、鋼板を水を冷却媒
体とした噴流で冷却するに際し、鋼板の板幅方向端部の
位置に該鋼板の上表面との間に平均値で３０ｍｍ以内の
間隙、望ましくは１０ｍｍ以内の間隙を形成するように
して、水流制御用板を配置して冷却するとともに、前記
水流制御用板と鋼板の上表面との間隙を、板幅方向中央
部よりも板幅方向端部を狭くしたことを特徴とする圧延
鋼板の冷却方法である。

【００１１】なお、本発明において、水流制御板を鋼板
通板方向に配置する位置や長さは特に限定しない。これ
らは、所望の冷却パターン、冷却条件、鋼板温度均一度
に従い決定されるものである。例えば、水流制御板を鋼
板通板方向の不連続な位置に配置した場合、その各々の
位置で所望の均一冷却効果が得られる。また、本発明に
おいて、噴流とはスプレー等と呼称される噴射流や、ラ
ミナー流等と呼称される円柱状の連続流等の、要すれ
ば、ある大きさの運動量をもって鋼板に衝突する流れを
総称するものである。

【００１２】また、本発明において、板幅方向端部と
は、鋼板の板幅方向の最端部から板幅方向中央に向かい
大略２００ｍｍ以内の部位を意味し、板幅方向中央部と
は、鋼板のその他の部位を意味する。本発明の一つの方
法においては、鋼板の冷却において冷却効果と鋼板の板
幅方向温度分布を支配する鋼板上面において、前記水流
制御板を板幅方向端部の位置に鋼板の上表面との間隙を
３０ｍｍ以内、望ましくは１０ｍｍ以内になるようにし
て配置し、鋼板の最端部から排出される冷却水の一部を
この間隙を通して流れるようにすることにより、鋼板の
端部の上表面での水流の乱れを低下させることができ、
それにより、鋼板の幅方向端部の熱伝達強度を下げ、過
冷却を防止できる。

【００１３】また、本発明の一つの方法においては、鋼
板の冷却において冷却効果と鋼板の板幅方向温度分布を
支配する鋼板上面において、前記水流制御板を板幅方向
端部の位置に鋼板の上表面との間隙を３０ｍｍ以内、望
ましくは１０ｍｍ以内になるようにして配置し、さら
に、水流制御用板と鋼板の上表面との間隙を、板幅方向
中央部よりも板幅方向端部を狭くし、鋼板の最端部から
排出される冷却水の一部をこの間隙を通して流れるよう
にすることにより、鋼板の端部の上表面での水流の乱れ
を低下させることができ、かつ、その効果を板幅方向中
央部よりも板幅方向端部の方を大きくすることにより、
鋼板の幅方向最端部に近いほど熱伝達強度低下を大きく
し、鋼板の幅方向端部の過冷が大きい場合、すなわち、
過冷による鋼板の幅方向温度分布が最端部に位置するに
従いより低下の傾向が大きい場合にも、過冷却を防止
し、均一な温度分布とすることができる。

【００１４】以下、水流制御板の作用原理について図面
に基づいて説明する。図３は、本発明の一つの方法の鋼
板の上面部幅方向端部における冷却水の流れを示す説明
図、また、図４は、本発明の一つの方法の鋼板の上面部
幅方向端部における冷却水の流れを示す説明図、図５
は、従来の方法の鋼板の上面部幅方向端部における冷却
水の流れを示す説明図である。図５において、冷却に使
用された水は集まって全て鋼板の最端部に向かって流
れ、最端部から落下する。この時、鋼板の板幅方向端部
の温度分布は図９に示すように板幅方向最端部に向かい
低下する。この原因として、発明者らは、板幅方向最端
部に向かい水流が増加すること及び板幅方向最端部から
の水流落下の影響とにより水流の乱れが最大になること
による鋼板上表面での熱伝達強度の上昇を想定した。

【００１５】そこで、発明者らは、これらの熱伝達強度
上昇因子を消去するため、前記水流制御板を配置する方
法を創案した。その一つの方法を図３において説明す
る。すなわち、図３において、鋼板１の板幅方向中央部
から板幅方向最端部に向かう水流１０は、板幅方向端部
において、水流制御板２により、水流制御板２と鋼板上
表面との間隙を通る水流１１と、水流制御板２の上方を
越えて排出される水流１２に分流される。この時、鋼板
１の板幅方向端部の上面を流れる水流１１は、元の水流
１０に対し水量は少なく、また、水流制御板２と鋼板上
表面との間の水路が狭いため、水流の乱れも小さくな
る。また、水流１１は、水流制御板２と鋼板上表面とに
板幅方向最端部まで案内されるため、自由表面を持た
ず、板幅方向最端部からの水流の落下の影響による乱れ
も生じ難い。すなわち、極めて単純で安価な方法で前記
熱伝達強度上昇因子の消去が可能である。

【００１６】また、その一つの方法を図４において説明
する。図４は、図３に比較して、水流制御板２と鋼板上
表面との間隙が一定でなく、板幅方向中央部よりも板幅
方向端部を狭くなっている。従って、図３で説明した効
果が鋼板の幅方向の最端部に位置するほど大きくなる。
この方法は、過冷による鋼板の幅方向温度分布が最端部
に位置するに従いより低下の傾向が大きい場合にも、極
めて単純で安価な方法で前記熱伝達強度上昇因子の消去
を可能とする。

【００１７】発明者らは、本発明の方法の作用効果を検
証するための実験を行い、図８に示す結果を得た。図８
は、水流制御板の熱伝達強度低減効果を説明する図で、
横軸に鋼板と水流制御板との間隙距離（単位：ｍｍ）を
とり、縦軸に水流制御板が無い場合の鋼板表面の熱伝達
率を１とした時の熱伝達強度指数をとったグラフであ
る。ここに、この実験における水流の厚さ（深さ）は、
５０ｍｍとしている。

【００１８】図８から、間隙距離を１０ｍｍ以下とした
場合は、熱伝達強度はほぼ半減し、顕著な熱伝達強度低
減効果があることが判る。また、間隙距離を３０ｍｍ以
下とした場合は、熱伝達強度は８０％以下にできること
が判る。しかし、間隙距離を４０ｍｍとした場合は、熱
伝達強度は水流制御板が無い場合とほとんど変わらず効
果がみられない。以上説明した通り、本発明の方法によ
れば、鋼板の板幅方向端部における熱伝達強度上昇因子
を消去でき、それにより、鋼板の板幅方向端部の温度低
下を防止し、鋼板温度分布が平坦化し、均一冷却作用が
得られる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の一つの方法の実施
例を説明するための設備の鋼板幅方向断面概略図を示す
ものである。図１において、１は鋼板、２は水流制御
板、３は水流制御板位置調整機構、４は搬送用ロール、
５は上面冷却水ヘッダ、６は上面冷却ノズル、７は下面
冷却水ヘッダ、８は下面冷却ノズルである。

【００２０】図１において、鋼板１は熱間圧延された
後、搬送用ロール４で搬送されつつ、上下からの水噴流
の衝突と衝突後の流水により冷却される。以下、鋼板１
が冷却される時の作用について詳しく説明する。鋼板１
の板幅方向中央部は、上面冷却水ヘッダ５を通り上面冷
却ノズル６から噴射された水噴流９と、水噴流が鋼板１
に衝突後に板面に沿って流れ板幅最端部から排水される
流水１０によって冷却される。この時、流水１０の水量
はそれほど多くなってないため、冷却能力は水噴流９に
よってほぼ決まり、板幅方向中央部の鋼板温度分布は、
図９に示す通り、通常の冷却においても比較的均一なも
のとなる。

【００２１】これに対する板幅方向端部の冷却の作用に
つき、先ず、本発明を適用せず、板幅方向の噴流量の分
布を均等にしてのみ冷却する場合を説明する。上面冷却
水ヘッダ５を通り上面冷却ノズル６から噴射された水噴
流９と、流水１０によって冷却される。板幅方向端部に
おける流水１０は、板幅方向中央部の流水も加わってい
るため水量が増加しており、冷却能力への影響が顕れて
くる。そのため、板幅方向端部の鋼板の温度分布は図９
に示すように板幅方向最端部に向かい低下する。これ
は、前項で説明したように、板幅方向端部の熱伝達強度
が上昇するからである。

【００２２】次に、本発明を適用した場合は、前項で説
明したように鋼板の板幅方向中央部から板幅方向最端部
に向かう水流１０は、板幅方向端部において、水流制御
板２により、水流制御板２と鋼板上表面との間隙を通る
水流１１と、水流制御板２の上方を越えて排出される水
流１２に分流される。水流制御板２は、水流制御板位置
調整機構３により、鋼板上表面との間隙距離を調整で
き、必要熱伝達強度が異なる場合に対応するようになっ
ている。これにより、鋼板の板幅方向端部の上面を流れ
る水流１１は、前項説明の作用効果を適正に受けるよう
調整され、図６に示すように鋼板の板幅方向に平坦な温
度分布を得ることができる。ここで、図６において、板
幅方向最端部の温度は低下しているが、これは、鋼板の
最端部側面からの抜熱に起因するもので、鋼板の厚さに
もよるが、鋼板の厚さの２ないし１０倍の最端部からの
距離範囲において影響を受ける。しかし、この距離範囲
は、通常別の目的で縁切りし、廃棄されるので問題はな
い。

【００２３】なお、水流制御板位置調整機構３は、鋼板
１と水流制御板２との間隙距離を一定状態に調整できる
構成であればよく、公知の機構を用いる。例えば、水流
制御板２をシリンダーで上下させ、或いはモータの回転
力をギア等適宜伝達手段を介し上下させる構成等を用い
る。また、図２は本発明の一つの方法の実施例を説明す
るための設備の鋼板幅方向断面概略図を示すものである
が、図１に示す実施例と異なる点は、水流制御板２に作
用するようにして間隙調整機構１３を設けていることで
ある。この間隙調整機構１３により水流制御板２と鋼板
１の上表面との間隙が一定でなく、板幅方向中央部より
も板幅方向端部を狭くすることができる。これにより、
鋼板の板幅方向端部の上面を流れる水流１１は、前記説
明の作用効果を板幅最端部に近く位置するほど大きく受
けるよう調整され、図７に示すように、板幅最端部に向
かう鋼板の温度低下をより一層防止し、均一な温度分布
とすることができる。なお、この方法において、間隙調
整機構１３は、必ずしも設ける必要はなく、鋼板の温度
低下の条件が比較的一定な場合などは、水流制御板２と
鋼板１上表面との間隙を板幅方向中央部よりも板幅方向
端部を狭くして、固定して設けても良い。

【００２４】また、本発明のいずれの方法においても、
水流制御板位置調整機構３は、比較的冷却条件が変化せ
ず、必要熱伝達強度が一定の場合は、位置を固定しても
よく、必ずしも設ける必要はない。また、水流制御板位
置調整機構３を、鋼板の通板上の問題や、整備、設備保
全上から、水流制御板２の使用位置からの退避用として
使うため、必要に応じ設けてもよい。

【００２５】更に、水流制御板位置調整機構３を、鋼板
の板幅方向の蛇行に追随すべく調整する機構として、必
要に応じ設けてもよい。なお、間隙調整機構１３は、鋼
板１と水流制御板２との間隙距離を調整できる構成であ
ればよく、公知の機構を用いる。例えば、水流制御板２
をシリンダーで上下させ、或いはネジモータの回転力を
ギア等適宜伝達手段を介し上下させる構成等を用いる。

【００２６】

【実施例】以下本発明の実施例について説明する。図１
に示した装置を用いて、幅１．５ｍ、厚さ１．２ｍｍの
鋼板を、鋼板表面温度が８００℃から５５０℃まで水で
冷却した実施例の結果を表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１において、本発明法の上の３行に示し
た実施例は、水流制御板２と鋼板１との間隙距離を、板
幅方向の端部側および中央側を同じにして、各々、５ｍ
ｍ、１０ｍｍおよび３０ｍｍとした例であり、また、本
発明法の下の３行に示した実施例は、表に示すように、
中央側に対し、端部側の間隙距離を小さくした場合の例
である。また、比較例は、他の条件は同一で水流制御板
を配置しない場合の例である。

【００２９】表１から、本発明法の水流制御板２と鋼板
１との間隙距離が、幅方向の端部側および中央側がとも
に５ｍｍの場合では、板幅方向端部の表面温度が板幅方
向中央部の表面温度に比較し、かえって冷却が遅くなっ
ていることがわかる。また、間隙距離が、幅方向の端部
側および中央側がともに１０ｍｍの場合では、板幅方向
端部の表面温度が板幅方向中央部の表面温度とほぼ同程
度であり、極めて良好な均一冷却が達成されている。ま
た、間隙距離が、幅方向の端部側および中央側がともに
３０ｍｍの場合では、板幅方向端部の表面温度が板幅方
向中央部の表面温度と比較し下回っているが、比較例よ
り過冷は弱く、顕著な改善がみられる。

【００３０】また、板幅方向中央側に対し、端部側の間
隙距離を小さくした場合の例では、中央側および端部側
の距離の各々前記両側の距離が等しい場合の各々の温度
差の中間の温度差を示している。板幅方向中央側に対
し、端部側の間隙距離を小さくした場合の例では、最端
部から１００ｍｍ位置の表面温度の中央部との温度差よ
り、最端部から５０ｍｍ位置の表面温度の中央部との温
度差の方が正値側となっており、間隙距離が端部側と中
央側で同じ場合より、より最端部に向かっての表面温度
低下防止効果が大きいことが明らかである。

【００３１】なお、表１に示した実施例の結果は、各々
の間隙距離の条件による効果を明確に説明するため、そ
の他の条件を同一として示している。実際の操業では、
条件が複雑に異なり、端部の表面温度低下の状況も変化
する。その状況により、前記間隙距離の条件を選択すれ
ば、表１に示した温度差より、さらに小さい温度差とす
ることができる。以上の結果から、本発明法では、鋼板
の板幅方向端部の過冷却を防止できることが明らかであ
り、鋼板の板幅方向の均一冷却の目的が達成されること
がわかる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
熱間圧延に引き続き、鋼板を水噴流で冷却するに際し、
鋼板の板幅方向の温度分布を均一に冷却することができ
るため、均一な機械的性質や形状等を得る冷却方法を提
供することができ、当該産業分野において多大な貢献を
期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一つの方法の実施例の装置を説明する
鋼板幅方向断面概略図。

【図２】本発明の一つの方法の実施例の装置を説明する
鋼板幅方向断面概略図。

【図３】本発明法の一つの方法の鋼板の上面部幅方向端
部における冷却水の流れを説明する図。

【図４】本発明法の一つの方法の鋼板の上面部幅方向端
部における冷却水の流れを説明する図。

【図５】従来法の鋼板の上面部幅方向端部における冷却
水の流れを説明する図。

【図６】本発明法の一つの方法の鋼板幅方向の鋼板温度
の分布を説明する図。

【図７】本発明法の一つの方法の鋼板幅方向の鋼板温度
の分布を説明する図。

【図８】本発明法の水流制御板の熱伝達強度低減効果を
説明する図

【図９】従来法の鋼板幅方向の鋼板温度の分布を説明す
る図。

【符号の説明】

１ 鋼板 ２ 水流制御板 ３ 水流制御板位置調整機構 ４ 搬送用ロール ５ 上面冷却水ヘッダ ６ 上面冷却ノズル ７ 下面冷却水ヘッダ ８ 下面冷却ノズル ９ 上面水噴流 １０ 鋼板の板幅方向中央部から板幅方向最端部に向
かう水流 １１ 水流制御板と鋼板上表面との間隙を通る水流 １２ 水流制御板の上方を越えて排出される水流 １３ 間隙調整機構

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱間圧延に引き続き、水を冷却媒体とし
   た噴流で鋼板を冷却するに際し、鋼板の板幅方向端部の
   位置に該鋼板の上表面との間に３０ｍｍ以内の間隙、望
   ましくは１０ｍｍ以内の間隙を形成するようにして、水
   流制御用板を配置して冷却することを特徴とする圧延鋼
   板の冷却方法。
2. 【請求項２】 熱間圧延に引き続き、水を冷却媒体とし
   た噴流で鋼板を冷却するに際し、鋼板の板幅方向端部の
   位置に該鋼板の上表面との間に平均値で３０ｍｍ以内の
   間隙、望ましくは１０ｍｍ以内の間隙を形成するように
   して、水流制御用板を配置して冷却するとともに、前記
   水流制御用板と鋼板の上表面との間隙を、板幅方向中央
   部よりも板幅方向端部を狭くしたことを特徴とする圧延
   鋼板の冷却方法。