JPS5815203B2 - 鋼板の冷却方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は製鉄所の鋼板製造設備において、高温鋼板を冷
却する方法およびその装置に関する。

さらに詳細に言えば、上記の鋼板製造設備の搬送路上に
ある加熱された鋼板あるいは熱間圧延後における高温の
鋼板（以下、高温鋼板という）を冷却するに肖り、冷却
水を噴射するノズルの噴射方向を高温鋼板の形状に基い
て変化させることによって高温鋼板を冷却する方法およ
びその装置に関する。

一般に高温鋼板の冷却については、鋼板熱処理における
冷却は、鋼板を均一な微細化組織にして機械的性質の鋼
板内のばらつきを小さくするととにより、鋼板の強度お
よび靭性を向上することを目的とするものであり、また
、熱間圧延後における冷却は、熱間圧延後の鋼板をレベ
ラ等を通して平坦度矯正等ができるように均一温度に、
かつ、圧延後の鋼板に焼入組織を生じないように処理し
で次の工程がもつとも効果的に行えて生産性が高めるこ
とを目的とするものである。

本発明の高温鋼板の冷却方法は上記の冷却に適用される
と共に、従来から一般に行われている自然放冷による、
たとえば、焼ならし処理あるいは焼もどし処理等にも適
用されるもので、特にこの場合には低温域における鋼板
冷却時間を短縮して冷却テーブルのスペースを節約する
ことができる。

通常の鋼板の製造ラインを通して鋼板を搬送する工程に
おいては、鋼板は水平に設置されたローラテーブル等に
よって移送されるので、鋼板冷却装置は鋼板を水平状態
において冷却する構造になっているものが多い。

このような冷却装置においては高温鋼板は上面および下
面の両方向から噴射される冷却水によって冷却されるも
のであるが、この両面から高温鋼板に噴射された冷却水
の逃げ方が高温鋼板の上面と下面とにおいて同一の条件
の下に行われないという点に問題がある。

すなわち、下面に噴射された冷却水は自然落下するが、
上面に噴射された冷却水は鋼板の形状、すなわち、そり
等のために残水が鋼板の上面上に溜ることがある。

この残水は、鋼板上の凹部に溜るものであり、この凹部
においては鋼板の上面と下面との長さに差があり上面が
短かくなっている。

これは熱収縮に起因し上面の温度が下面の温度より低い
からである。

この凹部に溜る残水はその接触面で盛んに鋼板上面の熱
を奪い、凹部の他の鋼板上面では冷却水は次々と流され
、テストの結果残水の生じた凹部の方が冷却される割合
が大きく、ますます冷却されて変形が増大することとな
る。

このように、高温鋼板の上面上に溜る残水は鋼板の均一
な冷却を阻害し、さらに不均一な冷却を助長し、上下両
面が均一に冷却されないばかりでなく、同一の面内にお
いてさえも均一に冷却されないという欠点が生じている
。

また１００℃以上の温度を有する高温鋼板を冷却する場
合には、冷却水と鋼板との間には必ず蒸気の膜が発生し
て、この蒸気膜の発生する現象は上記のとおり冷却水の
逃げ方の相違に基いて鋼板の上面側と下面側とにおいて
異なり、また同一面内においてさえも変化する。

一般に、蒸気膜の発生によって熱伝達率は低下されるが
、この低下の程度が上面側と下面側とにおいて、また、
同一面内において異なり変化することから、鋼板の両面
に生ずる現象を予測し、あるいは、鋼板の温度または冷
却中の現象を検出しつつ冷却条件を調整することは不可
能に近いという欠点が生じている。

高温鋼板の冷却時における変形の発生を防止するために
、下面側搬送ローラと同様の上面側押えローラを鋼板の
上面側に設けて、両ローラにより鋼板を上下両面から挟
圧することにより冷却の不均一による変形の悪影響を避
けるという従来技術があるが、この技術によっても均一
な冷却条件の下で鋼板の平坦性を保証するのは困難であ
り、単に機械的に拘束を加えているに過ぎない。

したがって、拘束を確実にするために大きい機械力を必
要とする上に、鋼板には内部残留応力を生じ、さらに拘
束力解除後は再び変形を生ずるという結果となり、両ロ
ーラとも高い強度に耐え得るものを必要とするため高価
な装置となるという欠点がある。

さらに、従来技術においては、高温鋼板の冷却途中にお
いて、この鋼板の上面側または下面側あるいは上下両面
側の各側における冷却状態を調整するために、冷却条件
を調整管理するようにしたものはなく、はとんどは冷却
完了後の最終形状より経験的に上下両面の冷却条件比を
一定比として手動操作により調整している。

しかしながら、鋼板の厚さ、幅、長さの寸法に従って冷
却条件は多種多様の変化を伴う現象を呈するために、冷
却条件を調整管理することはきわめてむずかしく、鋼板
における変形の発生の防止は困難となり、変形が発生す
ると冷却の不均一に基き鋼板の組織の均一性が失われ、
さらに、平坦な鋼板の製造が困難となるばかりでなく、
変形の発生により上述のように残水の逃げ方が変化して
、ますます変形の進行を助長し、鋼板の装置への衝突や
接触による装置の破損事故を生じ鋼板の搬送を不可能に
することになる。

このような鋼板における変形の発生を肉眼により監視す
るときには、冷却中の鋼板の周囲に発生している蒸気に
より正確に鋼板の状態を確認することも不可能に近いと
いう欠点があった。

また、従来技術において、熱処理ラインおよび圧延ライ
ンにあってはテーブル上における高温鋼板の自然放冷ま
たは強制空冷等を採用しているが、この場合は特に低温
域に長い冷却時間を必要とし、また、はじめに高温鋼板
を水冷する場合の冷却水の逃げ方の不均衡に基く上下両
面間の温度差によって平坦度の悪化となり、したがって
平坦度の良好な均一組織を有する鋼板を得ることを困難
にしている。

なお、別の従来技術においては、搬送路上の高温鋼板の
上下両面に対して冷却水を噴射して鋼板を冷却すると共
に、冷却中の変形量を平坦検出器を用いて検出し、この
検出器により得られる情報に従って、冷却水を噴出する
固定されたノズルからの冷却水量を調整して、鋼板の平
坦性を確保したものがある。

この技術によれば、冷却水量の調整はノズルから噴射さ
れる冷却水量の変更あるいはノズルと鋼板との間の距離
の変更により行われるが、いずれの場合においても平坦
検出器により得られる情報の出力と冷却水量の調整との
間には時間差があり、この時間差の間に変形しつつある
鋼板には依然として冷却水かもとの値に従って噴射され
続けるので、この変形部分には冷却水が残水として溜り
、その部分の組織が不均一となり、さらに残水のない部
分は冷却が不十分となり、いずれにしても均一組織を有
する鋼板が得られないという欠点があった。

本発明は、上記のような欠点を解消するために、鋼板製
造設備の搬送路上にある高温鋼板の上面に対して冷却水
を噴射するノズルの冷却水噴射方向を、冷却中に変形を
生じた高温鋼板の形状に従って、変化させることにより
高温鋼板の変形を矯正するように構成される。

したがって、本発明の目的は、冷却水を噴射するノズル
の冷却水噴射方向を被冷却鋼板の形状によって変化させ
ることにより、詳細に言えば、鋼板のほぼ凸部に対して
ノズルの冷却水の噴射方向を変え、もっばら、この凸部
を冷却すると同時に、その凸部の周囲の凹部に溜る残水
を垂直方向忙対して傾斜角度付のノズルよりの冷却水の
噴射水圧を用いて水平方向に吹き飛ばすこととなる。

このように、冷却される割合の低い凸部を十分に冷却し
、かつ、冷却される割合の高い凹部の残水を取り除くこ
とにより、鋼板全体に亘り冷却される割合を平均化する
ことができる。

一方、鋼板の下面には噴射冷却水が下から吹き上げるか
ら衝突後の冷却水は直ちに落下し、鋼板の形状はあまり
影響を受けず、鋼板は下面においてほぼ均一に冷却され
る。

このように、冷却される割合を平均化することにより平
坦度が良好で、均一組織を有し、しかも機械的性質の鋼
板内のばらつきの小さい鋼板を得ることのできる。

鋼板を冷却する方法およびその装置を得ることにある。

以下本発明の方法及び装置について説明する。

高温鋼板搬送テーブルには所定のピンチで配設された搬
送ローラ３が回転可能で支持されており、この搬送ロー
ラ３は駆動装置により正逆回転される。

第１図に示す如く、搬送テーブル上方にフレーム１が鋼
板搬送方向と直交する如く、複数製架橋状に配設され、
更にフレーム１の上方にフレーム１の後方に高く位置す
る如く冷却水用ノズルヘッダー４が被冷却鋼板２の搬送
される方向に沿って所定の距離、例えば６ｍの長さに１
０組の如く、複数組固定設置される。

この冷却水用ノズルヘッダー４の長手方向即ち被冷却鋼
板の幅方向に所定間隔で被冷却鋼板の全幅を冷却し得る
ように複数個の冷却水噴射ノズル５が鋼板幅方向に回動
可能に冷却水用ノズルヘッダー４に取り付けられる。

又第２図に示す如く、前記噴射ノズル５の回動は、フレ
ーム１に固着した昇降摺動体６のガイド筒１１に内嵌装
した昇降摺動体６の下端に回転自在のタッチローラ１３
が固着されており、このタッチローラが被冷却鋼板２の
形状変化によりこの鋼板に接触して昇降摺動体６が上方
に押し上げられ回動軸７を介して回動板８を回動するこ
とにより行われる。

この回動板８は冷却水供給曲管９の直管部に固着されて
おり、回動軸７の先端部は回動板８の外周縁部に対し可
回動に支軸１０で軸支されている。

このようにして被冷却鋼板２が冷却途中で変形（ソリ）
を生じた場合昇降摺動体６の下端に固着されたタッチロ
ーラ１３が鋼板２と接触し、昇降摺動体６を上昇させる
。

昇降摺動体６が上昇すると回動軸７を介して回転板８が
回動されることにより冷却水噴射ノズル５の冷却水噴射
方向が変わる。

このように冷却水の噴射方向が変わることにより、鋼板
上の水に対して横方向の力が分力として作用し、凹部の
溜水すなわち残水は噴射水圧によって吹き飛ばされて局
部的に水の溜ることか防止されると共に、水の溜ってい
ない凸部は噴射水で冷却されるため、鋼板の冷却される
割合は平均化されて平坦度の不良化を助長しない。

また、水の溜っていない凸部に多量の冷却水が流れ熱収
縮のため凸形の形状がフラットな形状に改善される。

よって噴射水の溜水すなわち残水による冷却の不均一化
、組織の不均一化を防止するとともに鋼板の平坦度も向
上するのである。

このように被冷却鋼板の冷却中における変形（ノリ）に
従って昇降摺動体が上昇し、回動板（またはリンク機構
）を回動し、冷却水噴射ノズルよりの冷却水噴射方向を
変化させるものであるが鋼板と接触する昇降摺動体のク
ンチローラ位置、昇降摺動体の高さ位置、すなわち、ク
ッチローラと鋼板との距離１を必要に応じて調整可能に
すべく回動軸７に回動ねじ機構１２を設けである。

又、冷却水噴射ノズル５の冷却水供給曲管９を回動可能
とするために冷却水用ノズルヘッダー４よりの給水管１
４に可回転管継手機構による回動自在機構１５を設けて
おく。

なおこの回転自在機構の代りにゴムホース等の可撓継手
を設けてもよい。

次に本発明の一実施例について述べる。

降伏点３２ｋｇ／ｍｍ２の鋼板厚さ３０ｍｍＸ幅２００
０ｍｍ×長さ６０００ｍｍの熱間圧延後の鋼板温度約９
５０℃を本発明装置を用いて調整冷却を行った。

この時の冷却水量は３５ｍ３／ｍｉｎで鋼板２と摺動体
６のローラ１３の距離を１５間と調整し冷却を行った。

冷却初期は冷却水噴射は鋼板に対して垂直であったが、
冷却が進むに従って鋼板に形状変化が生じ噴射ノズル５
（鋼板の両サイド側）の冷却水噴射方向が変化し、冷却
鋼板上の冷却水の溜水は吹き飛ハされ溜水が認められな
かった。

このようにして冷却した鋼板の板幅中心部より夫々長さ
方向の頭部Ｔ中央部Ｍ尾部Ｂから各々試験片を採取し、
機械試験を行った。

尚比較のため従来法による冷却鋼板よりも同様の試験片
を採取し、試験を行った。

又、冷却後の鋼板について鋼板の形状測定を行った、こ
れらの結果を第−表に示す。

以上述べた如く、本発明法による高温鋼板の冷却方法に
よって、平坦度の良好な鋼板を製造することができ、さ
らに機械的性質のバラツキの小さい鋼板を得ることがで
きた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の鋼板の冷却方法およびその装置の一実
施例を示す正面図である。 第２図イ２０は第１図に示す実施例の側面図である。 図において：１：フレーム、２：被冷却鋼板、３：搬送
ローラ、４：ノズルヘンダー、５：冷却水噴射ノズル、
６：摺動体、７：回動軸、８：回動板、９：冷却水供給
曲管、１１ニガイド筒、１２：回動ねじ機構、１３：ク
ンチローラ、１４：給水管、１５：回動自在機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鋼板の製造設備における高温鋼板の冷却方法におい
   て、鋼板の搬送テーブル上に高温鋼板の上面に対して冷
   却水を噴射するノズルの冷却水噴射方向を、鋼板の冷却
   中に生じる鋼板の変形を鋼板に接触した複数個の検出機
   構により検出し、該検出した鋼板の変形に基いて変化さ
   せて冷却を行うことを特徴とする高温鋼板の冷却方法。 ２ 鋼板の搬送路の所定位置の上方に鋼板搬送方向に直
   交して架橋状に設けた複数列の冷却水用ノズルヘッダー
   及びフレームと、該冷却水用ノズルヘンダーに、一端に
   回動自在または可撓の管継手部を設けた冷却水供給支管
   と一端部に冷却水噴射ノズルと他端部に回動自在の管接
   手部と管継手部側直管部に回動板を固着した冷却水噴射
   角度変化用冷却水供給曲管と、前記フレームに固着した
   昇降摺動体のガイド筒と、該ガイド筒に内嵌袋した昇降
   摺動体と、該昇降摺動体上部に回動板またはリンク回動
   軸を枢着し、他端を回動板の外周縁部に枢着し、該回動
   軸の中間部に設けた昇降摺動体の高さ位置調整用回路ね
   じ機構と、昇降摺動体下部に固着され鋼板搬送方向に回
   転自在のクソチローラとからなる、冷却水噴射方向変化
   機構を鋼板幅方向に複数個設けてなる高温鋼板の冷却装
   置。