JPS62166020A - 熱間圧延鋼板の冷却装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、熱間圧延鋼板特にホットストリップを強冷却
することができる冷却水ノズル配列を有する熱間圧延鋼
板の冷却装置に関する。

（従来の技術） 熱間圧延機においては、ランアウトテーブル上で巻取温
度を制御するために、通常、第１図に示すように、ホッ
トストリップ１は最終圧延機（仕上圧延機）２にて圧延
された後、ホントランテーブルの上下に配置された冷却
装置３にて冷却され、巻取機４にて巻き取られる。

そして、ホットストリップは、通常、その上面がラミナ
ーフローによって冷却され、下面がスプレーで冷却され
ている。

この場合、冷却水ノズルの配列は、第１３図あるいは第
１４図に示すように千鳥配列されており、ノズルの鋼板
進行方向のピッチ（以下、ヘッダピッチＨｐという）は
比較的長く設定される。このため、かかるノズルの配列
によれば、ストリップの幅方向温度の均一性は優れてい
るが冷却能力的には劣っており、制御冷却が必要とされ
る急速冷却材等に対しては多量の冷却水が必要となって
いる。

また、第１５図に示すように、冷却水ノズルの正方配列
も行われているが、この場合も通常はヘッダピッチＨｐ
が比較的長いので、冷却能力を上げることに限界がある
。また、板幅方向すなわち鋼板進行方向の水平直角方向
のノズル間隔（以下、ノズルピンチという）によっては
機械的性質のバラツキが大きくなるという欠点がある。

更にまた、実公昭５６−２８１９４号公報には、「ラミ
ナーフローノズル群を鋼板進行方向に対してほぼ等間隔
に配列すると共に、このラミナーフローノズルヘッダを
鋼板幅方向に移動可能にしたことを特徴とする冷却装置
」が開示されているが、冷却能力の本質的な向上に資す
るものとなっておらず、強冷却のためには大流量の冷却
水が必要である。

（発明が解決しようとする問題点） 従来のノズル配列の考え方は、上記いずれにしても、ノ
ズル間隔を小さくすればノズル吐出流どうしが鋼板表面
上で衝突して干渉するので冷却能力が劣化するため、ノ
ズル間隔はできるだけ大きくする方がよいという考え方
に基づいている。従って、例えば同一冷却水量、同一ノ
ズル形状、同一ノズル本数で冷却する場合、第１３図の
ノズル配列よりも第１４図のようにする方が冷却能力は
若干向上する。

しかしながら、いずれにしても、鋼板を強冷却するに当
って、充分な冷却能を有しているとは言えない現状にあ
る。

本発明はかかる問題点に鑑みなされたもので、熱間圧延
鋼板の冷却において、冷却水量を増加させることなく強
冷却を可能にすべく、同一冷却水量に対する冷却能力す
なわち冷却効率の優れた熱間圧延鋼板の冷却装置を提供
することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 周知のように、冷却面が高温の場合、冷却は膜沸騰によ
り行われるため冷却効率は相当に劣るが、低温のときは
核沸騰により冷却されるので冷却効率は非常に高い。こ
のことは、第２図に示すように、高温鋼材の冷却テスト
において、冷却能力は鋼材表面温度が低いほど大きいこ
とを意味している。

一方、高温鋼板の冷却時の被冷却材表面の温度変化を調
べたところ、第３図に示すように、ラミナーフロー供給
点（衝突点）において急激に低下し、その後徐ｋに復熱
し、この復熱速度はノズル当たりの冷却水量、高温鋼板
の移動速度、高温鋼板の厚さ等により変動することが判
った。尚、鋼板の温度低下部は、通常、ホットストリッ
プ上のラミナーフロー供給点の下流側に黒い縞模様とし
て認められる。

本発明者は、これらの事実から、高温鋼板における前記
復熱が完了する前、すなわち鋼板表面温度がまだ低いう
ちに冷却して、核沸騰に基づく冷却を促進させれば、冷
却効率を本質的に上げることができるのではないかと考
え、鋭意研究した結果、本発明を成すに到った。

従って、前記目的を達成するために講じられた本発明の
冷却装置の特徴とするところは、冷却水ノズルを、鋼板
進行方向の同一直線上に複数個設け、かつ鋼板面におけ
る鋼板進行方向の同一線上の冷却水供給点の距離が２０
關以上１２０　＊＊未満となるように配設した点にある
。

（実施例） 本発明の冷却装置の冷却水ノズル配列の一実施例につい
て第４図を参照して詳述する。

図に示したように、熱間圧延鋼板の上面又は下面に指向
した冷却水ノズルは、鋼板進行方向（以下、Ａ方向とい
う）の水平直角方向にほぼ等間隔で複数個設けられてノ
ズル列を形成すると共に、入方向の同一線上に複数個（
図例では２個）近接して設けられて、複数列のノズル列
からなる一群のノズル群Ｎ　、Ｎ’が構成されている。

そして、ノズル群はＡ方向に沿って複数組設けられてお
り、隣接するノズル群Ｎ、　Ｎ’のＡ方向の同一直線上
に配置されたノズル行は千鳥配列とされている。このよ
うにノズル行を千鳥配列にすることによって、板幅方向
（Ａ方向と水平直角方向）の温度の均一性を確保するこ
とができる。

冷却水ノズルは、通常、Ａ方向と水平直角方向に架設さ
れたヘッダにその管軸方向に沿って複数個設けられて、
ノズル列を形成する。

一つのノズル群において、ノズルをＡ方向の同一線上に
近接して複列に配置するには、第５図や第６図のように
すればよい。第５図では、２零のヘッダ１１．１１を並
設し、ヘアピンノズル１２．１２を対向して垂設したも
のであり、第６図では、１本のヘッダ１１″から２本の
直管ノズル１２”、１２゛を垂設したものである。また
、第７図のように、２本のヘッダ１１．１１を並設し、
直管ノズル１２’、１２°を互いに向き合う側に傾斜さ
せて設けてもよい。また、一つのノズル群において、例
えばＡ方向の同−線上に冷却水供給点を４個所形成する
には、第８図のようにすればよい。これは、第６図の直
管ノズル１２°付のヘッダ１１°　２本を対向傾斜させ
て設けたものである。

尚、鋼板の下面を冷却する場合は、ホットランテーブル
ローラ間にノズルを組み込めばよい。

本発明者は、一つのノズル群において綱板上面又は下面
における冷却水供給点のＡ方向の同一直線上の間隔をい
かにすべきかについて検討した。

冷却水の吐出方向が鉛直方向とされたノズルを用い、第
４図のノズル配列において、ヘッダピンチＨｐ（Ａ方向
と水平直角方向のノズル列の間隔）を５０鶴とし、ノズ
ルピッチ（ノズル列におけるノズル間隔）を５０−ｓと
した、二側のノズル列からなる一つのノズル群の直下を
通過する鋼板の表面温度を調べたところ第９図ａのよう
に変化した。

これに対して、前記二側のノズル列に供給した冷却水量
を一列のノズル列に供給して鋼板を冷却した場合の表面
温度変化は同図すの通りであり、ａに比して復熱完了後
における温度降下量、Ｔは小さく冷却能力が劣っている
。

ａの方が温度降下ＮＡＴが大きいのは、既述の冷却面の
温度効果すなわち低温面はど核沸騰による冷却成分が増
すために冷却能力（効率）が上昇したものである。

かかる調査から、冷却面の温度効果を有効に利用するた
めにはヘッダピッチＨｐをある長さ以下にしなければな
らないことが示唆される。尚、前記間隔を短くし過ぎる
と、鋼板上で冷却水が相互に干渉し、大きな跳水が発生
して冷却水流が乱され、冷却能はかえって低下すること
が予測される。

そこで、本発明者はヘッダピッチＨｐすなわちＡ方向の
同一線上の冷却水供給点の間隔を決定するだめに、第９
図の鋼板の表面温度を調べたときの一つのノズル群を用
いて、ヘッダピッチＨｐのみを種々設定し、冷却水流量
および鋼板温度を一定にした場合の冷却能力に及ぼすヘ
ッダピッチＨｐの影響について調べた。

その結果を第１Ｏ図に示す、同図より、ヘッダピッチＨ
ｐが２０〜１２０　ｍｍの間において冷却能力が増大し
ていることが判る。ヘッダピッチＨｐが１２０鶴を越え
ると、ノズル間距離の冷却能力に及ぼす効果は小さく、
冷却能力はほぼ一定の値とみることができる。一方、ヘ
ッダピッチＨｐが２０鶴未満のときは、ノズルの相互干
渉のために冷却能力は大きく低下する。尚、同図は、熱
延ランアウトテーブルにおける通常の冷却条件において
は、ノズル直下から約１２０　ｖｍ以上のストリップ進
行方向の下流側で板厚方向の復熱がほぼ完了することを
意味している。

叙上の実験に引きつづいて、同様の一つのノズル群を用
いて、ヘッダピッチＨｐが５〇−璽および５００龍のと
きの冷却能力に及ぼす鋼板温度の影響を二種の冷却水量
について調べた。

その結果を第１１図（１）、　（２１に示す。第１１図
（１）は流量大の場合であり、同図（２）は流量小の場
合である。

同図より、冷却水流量および鋼板温度によらず、ヘッダ
ピッチＨｐを短くした方が長い場合よりも２０〜５０％
も冷却能力が大きいことが判る。

次にノズル群のＡ方向の設置間隔について説明する。

鋼板板面内の材質の均一性を考える場合、板幅方向の冷
却温度分布の均一性、特にパイプノズル等による冷却の
場合は局所的な冷却強度とその後の板幅方向の復熱過程
についても考慮しなければならない。この復熱時間は当
然板厚方向よりも板幅方向の方が大きい５二Ｆ堂の冷却
条件における板幅方向の復熱速度は、第１２図に示すよ
うに、ノズル群間隔が４００鶴程度までの間が大きいが
その後では低下する。従って、ノズル群間隔を４００　
ａｍ以下の距離とすれば復熱が充分でなくなり、板幅方
向の温度均一性に乏しくなる。尚、同図は、第４図のノ
ズル配列により得られたもである。

以上の説明は、ノズルをパイプノズルとした場合につい
て説明したが、ノズルの形状はこれに限らず、ヘッダの
管軸方向に沿って形成された調筋の隙間を有するスリッ
トノズルを用いてもよいことは勿論である。

ところで、ヘッダピッチは、流量密度とノズル径等から
決定されるが、従来は、前述したようにノズルをできる
限り均等に分散する方法が採られているので、第１５図
に示したノズルの正方配列において、ヘッダピッチＨｐ
が１５０鶴以下とされた実施例はなく、本発明のように
冷却面の温度効果により冷却能を上げるとする技術的思
想はないことを付言する。

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明の熱間圧延鋼板の冷却装置に
よれば、冷却水ノズルを鋼板進行方向の同一直線上に複
数個設け、かつ鋼板進行方向の同一線上の冷却水供給点
の距離が２０ｍ以上１２０鶴未満となるように配設した
ので、鋼板表面に供給された冷却水は核沸騰を起こして
鋼板を効率よく冷却することができる。従って、冷却水
量を増加させることなく強冷却が可能になり、従来の冷
却装置に対して冷却効率を著しく向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱間圧延鋼板の冷却装置の設置−例を示す説明
図、第２図は各種冷却水量における鋼板表面温度と熱伝
達率との関係を示す図、第３図は冷却水供給点近傍にお
ける高温鋼板表面温度の分布を示す図、第４図は本発明
実施例におけるノズル配列の一例を示す図、第５図〜第
８図は本発明におけるノズル設置状態を示す側面図、第
９図は冷却水供給点近傍における高温鋼板表面温度の分
布を示す図、第１０図は鋼板進行方向の冷却水供給点の
間隔と温度降下量との関係を示す図、第１１図（１１，
＋２）は２種の冷却水流量に対する冷却開始温度と温度
降下量との関係を示す図、第１２図はノズル群間隔と板
幅方向の復熟度との関係を示す図、第１３図〜第１５図
は従来の冷却装置におけるノズルの配置例を示す図であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）最終熱間圧延後の鋼板の上面又は下面を多数のノ
   ズルから吐出した冷却水によって冷却する熱間圧延鋼板
   の冷却装置において、 前記ノズルは、鋼板進行方向の同一線上に複数個設けら
   れ、かつ鋼板面における鋼板進行方向の同一線上の冷却
   水供給点の距離が２０ｍｍ以上１２０ｍｍ未満となるよ
   うに配設されてなることを特徴とする熱間圧延鋼板の冷
   却装置。