JPS5947010A - 鋼板下面冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高温鋼板を強制水冷却するための、特に鋼板
下面から冷却するだめの、広範囲の冷却速度制御性と均
一冷却性を具備した新しい冷却装置の提供に関する。

周知のように、鋼板製造のプロセスにおいて、仕上圧延
後に高温鋼板に対し加速冷却を施すに当り、既設設備に
加速冷却装置を設置する場合、レイアウト上その設置ス
ペースは可成り制約される。

一方、加速冷却を実施することで鋼板材質面での改善効
果を挙げるためには、その加速冷却装置乃至設備におけ
る鋼板冷却速度制御範νＵは、２１騎で８００→５００
℃、また平均冷却速度で３°いθｃ〜４５″Ｃ７ｇｅｏ
というように広範囲であることが要求されている。この
ような広範囲の冷却速度を制御する冷却方法として、例
えば上部パイプラミナー、下部スプレーによる冷却手段
を用いた場合、単一ノズルでは広範な圧力範囲の制御が
必要とされ、実現困難である。特に下部スプレーの配置
に当っては、通過鋼板の移動面であるテーブルローラ間
にスプレーヘッダーを配置する必要があるため、上部に
比べてその設置スペースは更に制約されるのであり、こ
のような条件下での下部冷却能力を有効に拡大すること
もまた困難である。

これらの問題点の解決、特に鋼板下部冷却方法の改善に
ついては困難が大きい。即ち、鋼板製造プロセスにおけ
るオンライン制御冷却に当り、材質的に要求されてくる
広範囲な鋼板冷却速度に対して、限定された空間内に配
置される一つの冷却設備によってこれに対応かつ適合し
５、しかも冷却の有効と均一性とが要求されるのであり
、例えば鋼板冷却速度では２５ｔＭＩＩＩＴ　３°に／
ｓｅｃ　〜２５°イθｃ、或いは熱延ホットランアウト
テーブル冷却においては、２　ｔｍｍ以下での弱冷却か
ら８を卿以上の強冷却のように多種多様な広範囲の冷却
速度に対して適切にカバーすることが必要とされるので
ある。

このさい下部冷却を考えた場合、鋼板はローラテーブル
により保持されており、ローラテーブル間隔内に冷却装
置を配置することが余儀なくされる。

このさい例えば厚板加速冷却設備や熱延ホットランアウ
トテーブル冷却設備等に用いられる従来のスプレ一方式
によるものでは、当然のことながらスプレーノズル型式
のため操業中の変更は不可能である。従って、従来の吐
出圧力範囲では、その鋼板冷却速度の変更＠囲としては
、最低冷力１速度ＣＭＩＮから最高冷却速度ＣＭＡＸと
すれば、ＣＭＡＸ　／　ＣＭＴＮｉｄ３〜４°■θＣ程
度に止まり、例示したような広範囲の冷却速度をカバー
するためには、その吐出圧力をきわめて広くするか、あ
るいは数種のノズルヘッダーが必要とされる。前者の吐
出圧力拡大は運転コストアップの点で、まｆｃ後者の複
数ヘッダーでは空間的な取合いの点で、何れも実現困難
である。

またこの従来のスプレ一方式による鋼板下部冷却に代る
ものとして、例えば特開昭５５−１５６６１２号におい
て既知のような噴水式鋼板下面の冷却方法が提案されて
いる。これは鋼板下方に設けたオーバーフロー水槽内の
水面下に円管ノズルを水没状に配置し、ノズルからの水
中内への水吐出りと共に水面上に噴出される噴出水柱に
よって鋼板下面の冷却を行なうものであ−リ、冷却の効
率化と強冷却域での冷却の均一性を目途したものである
が、この噴水式冷却手段では、例えば強冷却を目的とし
て設計した場合には、同一装置で弱冷却を実施する場合
に、冷却速度制御範囲および幅方向に於ける均一冷却性
において問題点がある。

本発明は上記のような鋼板冷却、特にその鋼板下面より
の冷却における従来技術の問題点を克服し、鋼板下方に
おける限られた設備空間内に設置される一つの冷却設備
によって、材質的に要求されてくる広範囲な鋼板冷却速
度の全てに対して有効適切にカバーでき、かつその冷却
の均一性が確保できるようにしたものであり、従ってそ
の特徴とする処は、鋼板下面を強制水冷却するだめの装
置であって、該装置は通過鋼板の下面と正対して配置さ
れるスプレーノズルと、前記スプレーノズルを包蔵する
水槽と、スプレーノズル吐出口が前記水槽の水面下また
は水面上に位置するだめの水槽内水面の位置変更手段と
から成る点にあり、更にその特徴とする処は、前記スプ
レーノズルが水槽内水面下にある時、該ノズルと水面ま
での距離変更手段を有する点にある。

即ち本発明においては、強冷却域が必要な場合にはスプ
レーノズルを水面内に水没させ、スプレーノズルから水
を水中に噴出させると共に水面上に水柱を形成して鋼板
下面よりの強力な冷却を行ない、弱冷却域が必要な場合
にはスプレーノズルを水面上に露出させ、ノズル単独に
よるスプレー冷却を行なうことにより、効率の良いかつ
均一性の高い強冷却および弱冷却の実現を同一装置によ
って可能とし、広範囲な鋼板冷却速度の全てに亘って適
切な冷却が得られるようにし、たものである。

以下、図示の実施例に基づいて本発明を詳述すると、第
１図（Ａ）および第１図（Ｂ）において、鋼板（１）は
ローラテーブル（２）上を移送されるものとし、図例で
は鋼板（１）ローラテーブル（２）ともにその一部のみ
を示しているが、鋼板（１）は所要の形状、大きさを有
するものであシ、またローラテーブル（２）は所定長さ
に亘って必要なローラ群が平行に配列されるものである
ことはいうまでもない。本発明では前記ローラテーブル
（２１の下面に、所要テーブル長さに亘る長さを持つと
共にローラ全長に亘る幅］を持つ水槽（６）を設置し、
同水槽（６）には開閉バルブ（７ａ）を具備した排水用
配管（７）および開閉バルブ（８ａ）を具備した給水用
配管（８）を連通遮断自在に連結して給排水可能とし、
前記水槽（６）内においてローラテーブル（２）におけ
る各ローラとローラとの中間位置に、各ローラ並びに通
過鋼板０）と平行する下部ヘッダー（４）を配設し、こ
れら各下部ヘッダー（４）には水ｉ￥ｊ０３＋外に配設
した主配管（３）よ七、それぞれ枝管（３ａ）を連結し
て給水可能とし、この各下部ヘッダ−（４１に鋼板（１
）と吐出口を正対させたスプレーノズル（５）を所定間
隔に、かつヘッダー（４１の長さに亘って列設するので
ある。このさい、本発明では、前記スプレーノズル（５
）の吐出口が水槽（６）内の貯水水面下に水没可能であ
るとともに、また貯水水面上に露出可能であるように、
図例では水槽（６）の高さをスプレーノズル（５）の高
さよりも犬とすることによシ、給水用配管（８）を介し
て水槽（６）内に給水しその水面高さをノズル（５）の
高さよシも高位とすることによって水没可能とし、また
排水用配管（７）を介して水槽（６）内の水を排水する
ことによって、その水面高さをノズル（５）の高さより
も低位とする事によって露出可能としてあり、その給水
開°、刊水量は開閉バルブ（ｓａ）（７ａ）を介して大
小自在に調整することも可能である。また水槽（６）の
高さくｄ鋼板（１）と接触しないものとされ、ローラテ
ーブル（２１におけるローラ中心は図例では水４■（６
）内に入り込む位置となっておシ、ローラが部分的に水
１１Ｗｉ　（６１内に入り込む位置において、水槽（６
）の側壁は干渉しないように凹入面とされ、かつこの門
人面上には遮壁（６ａ）が張設されている。図例は勿論
１例を示しその設計的変更は自由であり、またノズル（
５）の水没・露出のための必要構造も図例以外の構造を
採用可能である。

本発明冷却装置によれば、ローラテーブル＋２１上を移
動する鋼板（１）の下面に対し、水槽（６）内に設けら
れたスプレーノズル（５）によって同ノズル（５）を水
槽（６）内の水面下に水没させた状態での冷却と、水面
上に露出させた状態での冷却と、両様の下面冷却が行な
えることになる。このさい、スプレーノズル（５）の正
確に言えばその吐出口を水槽（６）内の水面下に水没さ
せた状態での下面冷却は強冷却を目的とするもので、水
没状態のノズル吐出口から水を水中に噴゛出させること
により、上方に噴Ｕ」されるノズル（６）よりの水流が
水槽（６）内の水を同行して、これらの水が水面上に噴
出水柱化して鋼板（１）の下面に街娼拡散することによ
り、ノズル（６）のみによるスプレー噴射水量よシも大
量の冷却水が鋼板（１）の下面に当ること、従って鋼板
ｆ１＋の冷却面積の拡大によって、目的の強冷却効果が
イＵられることになる。第２図は第１図に示した実施例
装置におけるスプレーノズル（５）１本当りのノズル吐
出水量と、水Ｗｊ［６）における水面よシの噴出水量の
関係を示したグラフ図であり、同図において横軸はノズ
ル（５）１本尚シの吐出水間：　ＱＪｒ　（１／ＦｎＬ
ｎ　）を示し、また縦軸は水＋Ｈ６１の水面からの噴出
水ｆ、ＱＴを示し、スプレーノズル（６）としては、フ
ラットスプ！ノーノズルとフルコーンスプレーノズルの
両者を用い、かつこれらノズルの水没深さｌ　（７１ｆ
ｆ）を、２５闘深さ、５０ＭＭ深さ、７５闘深さにそれ
ぞれ変えて実施した場合の各結果を示して卦シ、図中丸
印の点綴された実線はフラットスプレーノズルによる水
没深さ２５卿のもの、丸印で点綴された破線はフルコー
ンスプレーノズルによる水没深さ２５１１ｒｌのもの、
以下３角印の点綴された実線はフラットスプレーノズル
による水没深さ５０朋のもの、同破線によるものはフル
コーンスプレーノズルによる水没深さ５０ＷＨのもの、
４角印の点綴された実線はフラットスプレーノズルによ
る水没深さ７５酊のもの、同破線はフルコーンスプレー
ノズルによる水没深さγ５ｆｆｆｆのものをそれぞれ示
しておシ、何れの場合もノズル吐出水量の増大に伴なう
水面噴出水量の増大は明らかである。かつ水没深さの増
大による噴出水量増大が認められる。

これに対し弱冷却を目的とする場合には、スプレーノズ
ル（５）を水槽（６）内の水面上に露出させることによ
り、同ノズル（６）の吐出水量のみによる冷却を施行す
るのであシ、冷却目的に応じてスプレーノズル（５）を
水面下没入、水面上露出状態として広汎な冷却に対処で
きることになる。

本発明装置におけるスプレーノズル（６）のノズル間隔
においては、円管ノズルと相違し、てスプレーノズル（
５）を使用するため、そのスプレーノズルにおけるノズ
ルタイプによる噴射角およびノズル（６）と鋼板（１）
との間隔によって決定されることになる。

その決一定１例を第６図乃至第７図について説明すれば
、第６図に示し７たものは、そのスプレー角度６０°の
フラットスプレーノズル（５）をノズル間隔加〇門のも
とに配置し、各ノズル（５）の水槽（６）内における水
没深さ５０朋とし、鋼板（１）との距離２００　ｍｍと
し、ノズル１本当りの吐出水！２５　ｅ／ｍｉｎとして
強冷却を施した場合の冷却曲線図であり、図において横
軸は時間ｔ（ｇｅｃ）、縦軸は鋼板温度ｊ（℃）を示し
、■、■、■、■、■で示した曲線は鋼板（１）におけ
る図示鋼板（１）における■〜Ｏに分別した測定地点の
該当数値地点の温度変化を示したものであり、これに対
し第７図に示したものは、同一鋼板に対し同一条件での
水没スプレーによる冷却を行なうに当シ、各フラットス
プレーノズル（５）の間ｍ　ｆ　１５０　ｒｔｚとし、
ノズル（６）のヘッダー（４）に対する振り角を約５０
°傾けることによって得られる冷却曲線図であり、その
■、■、■、■、■で示した曲線は同一測定地点の温度
変化を示し、これによって第６図のものに比し、鋼板［
１）の通過方向においてより均−件のある強冷却を得ら
れることが判り、この様にそのスプレーノズル（５）の
ノズル間隔は、ノズルタイプによる噴射角およびノズル
（５）と鋼板（ｌとの距離によって適切に設定可能であ
る。但しノズル（５）を水没させて使用する場合の制約
として、冷却の均一性、冷却能力の安定性を６るために
＆；ｌ：、ノズル間隔は約１５０朋以上離すことが適切
である。

更に本発明において、スプレーノズル＋５１として特定
することは、円管ノズルに比し以下の点において優れた
冷却特性を持つからである。即ち第３図（Ａ）は円管ノ
ズルの場合を示し、第３図（Ｂ）はスプレーノズルの場
合を示し、両図共、ノズル１本当シ吐出水量２５　％ｉ
ｎ、鋼板厚さ１０厘、鋼板速度０．６ｙトＱの条件下で
下面より冷却した場合（空冷項を含む）の各冷却特性を
示し、また両図共、実線で示した曲線はノズル水没あり
の場合を示し、破線で示した曲線はノズル水没なしの場
合を示しているが、円管ノズルの場合には図で明らかな
ように水没させて使用した時には、略冷却の均一性が確
保できるが、ノズルを水面上に露出させて使用した時に
は、横軸で示し、たノズル中央からの距離、縦軸で示し
た温度時下による曲線図における破線で示した曲線のよ
りに、ノズル中央部においてはよく冷却されるが、ノズ
ル中央から２Ｃ１ｆｆ以上離れた地点においては、その
冷却能力は著しく低下してし壕うのであり、このような
冷却性能では鋼板内で大きな温度ムラが住じ、材質上の
大きな問題点となるのである。これに反しスプレーノズ
ルによれば、第３図（Ｂ）で示すように、水没状態で用
いても、水面上露出の状態で使用しても、その実線並び
に破線で示した両回線で明らかなように、何れも均一な
冷却性能が確保されるのであり、このため本発明装置に
おいては、ノズルとしてスプレーノズル（６）を用いる
とともに、これを水槽（６）内の水面下没入状態、水面
上露出状態の両様に使用可能に構成することによって、
強冷却域、弱冷却域の何れを問わず、有効均一な冷却効
果を奏し得るのであり、材質的に要求されてくる多様か
つ広範囲な鋼板冷却速度に対して、一つの冷却装置によ
って均一かつ安定した冷却性を確保する冷却内容を効果
的に実現できることになるのである。また本発明装置は
ローラテーブル間隔内という限定された空間内に容易に
設置できることも明らかである。更に本発明においては
、先に第２図のスプレーノズル吐出水量と水面からの噴
出水、■との関係図において説示したように、水］′・
１々（６）内の水面下にスプレーノズル（５）を水没さ
せて使用する時、その水没深さの変化によって、水面上
への噴出水量が大小に変化することを利用し、第４図（
Ａ）および第４図（Ｂ）に例示するようなノズル（５）
と水面までの距離変更手段を併用することによって、そ
の強冷却域での冷却能力を自由に変化させることも可能
である。即ち第４図（Ａ）、同（Ｂ）に示した１例のよ
うに水槽（６）における下部ヘッダー（４）を介して列
設されるスプレーノズル（５）を包囲する水域において
、水没深さ調整堰（９）を水１１１（Ｅｉｌと独立して
昇降自在に設け、この調整堰（９）を水槽（６）外に設
けられた堰高さ調整用駆動部材（ｏｌよシ、適宜な昇降
運動伝達機構（１２）等を介して昇降自在に連結支持さ
ぜることによシ、水没深さ調整′堰（９）を高低に変化
させ、従って項内水面高さを変えることによって、水没
状態のスプレーノズル（５）と水面１での距離を大小に
変えることができる。第５図はそのスプレーノズル（ｆ
ｉｔの水没深さの変化による冷却効果を示したものであ
シ、図において横軸はノズル（５）の吐出水ｈ１シｆｎ
ｉｎ（１本肖り）を示し、縦軸は水冷による平均温度降
下量゛し４ヘツダー肯りを示しているが、２５Ｎ、５０
騎、１５ＭＭの距離変化の３本の各曲線の示す通シ鋼板
板厚１０闘、鋼板速度０．６　ｍｙ’ｅｅａＯものに対
する下面冷却として、冷却効果はそれぞれに相違するこ
とが明らかである。このさい図例の水没深さ調整堰（９
）は各ローラ間におけるヘッダー（４）毎に独立して設
けられているが、これら堰（９１は同時に昇降させても
個々に荷降させても同効であシ、例えば鋼板移動ライン
上において、特定の冷却ゾーン毎にそのゾーンに属する
ノズルの水没・深さを相違させるような使用法も可能で
あシ、何れにせよかかる水没深さの変化可能によって強
冷却域における冷却能力範囲を更に広汎化できるのであ
る。

本発明装置は以上の通りであって、鋼板下面の冷却手段
として次の点で優れた特長と利点を持つものである。即
ち本発明においては、鋼板下面と正対するスプレーノズ
ル（５）を水ｍ　（ｅｌ内において水面下没入状態およ
び水面上露出状１７！１の両様の使用状態が可能である
ように、更にはそのノズル水没深さの深浅自在な構成を
具備することによって、鋼板製造プロセスにおけるオン
ライン１ｌｉｌＪ　ｉ！ｌＩ］冷却として、要求されて
くる様々なかつきわめて広範囲な鋼板冷却速度に対して
、強冷却ｌ成、〜）冷却域の画成に亘シ適切に対応でき
、効率のよい均一かつ安定した冷却効果を与えることが
可能となるのであシ、従来の鋼板下部冷却手段として知
られるノズル方式、更にはノズル噴水方式に比し、同一
装置で強弱冷却域に対応でき、冷却速度制御範囲および
幅方向均一冷却性において何れもより優れた効果が期待
できるのである。かつ限られた設置空間内に容易に設置
可能であシ、運転コストの虜においても著しく経済的で
あり、鋼板下部冷却技術の質的改善を招来できるもので
ある。尚、実施例において鋼板（＋ｌはライン上を移動
するものとして示したが、本発明装置は静止状態の鋼板
に対しても適用可能であることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、同（Ｂ）図は本発明装置実施例の平面図
および側面図、第２図は同ノズル吐出水量対水面噴出水
量の関係グラフ図、第３図（Ａ）、同（Ｂ）図は円管、
スプレーノズルにおける各冷却特性グラフ図、第４図（
Ａ）、同（Ｂ）図は本発明装置の変形実施例要部の平面
図および側面図、第５図は同ノズル間隔深さによる冷却
効果のグラフ図、第６．７Ｉ！８２Ｉは同ノズル間隔に
よる冷却曲線図を示したものである。 （１）・・・鋼板、（２）・・・ローラテーブル、（４
）・・・下部へラダー、（５）・・・スプレーノズル、
（６）・・・水槽、（９１・・・水没深さ調整堰。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　鋼板下面を強制水冷却するための装置であって、
   該装Ｒは通過鋼板の下面と正対して配置されるスプレー
   ノズルと、前記スプレーノズルを包蔵する水槽と、スプ
   レーノズル吐出口が前記水槽の水面下または水面上に位
   置するための水槽内水面の位置変更手段とから成ること
   を特徴とする鋼板下面冷ノ、１ｊ装置。 ２、　スプレーノズルが水槽内水面下にある時、該ノズ
   ルと水面までの距離変更手段を有することを特徴とする
   特許Ｎｎ求の範囲第１項記載の鋼板下面冷却装置。