JPS62188730A - 鋼板の冷却方法並びに冷却装置 - 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、各種＆ｒＩＪｉｔ生産ライン、例えば、厚鋼
板及びホットストリップミルにおける熱間仕上圧延後に
おける鋼板の冷却方法及び冷却装置に関する。

（従来の技術） 熱間圧延された高温鋼板を搬送し乍らその上面をパイプ
ノズルからの冷却水流により冷却する場合には、冷却開
始時に、鋼板には、冷却水の衝突点を中心として局所的
に強冷却が生じる。

これにより、高？Ａ＆＋１板の冷却においては、冷却停
止をした時に、結果的に、パイプノズルの配列ピンチと
等しい冷却むらが生じる。

そして、鋼板の材質むら及び冷却条件等により、大きな
冷却むらが生じた時には、条に切断した時、大きなキャ
ンバが生じ、極端な噛合には大板状態においても鋼板変
形も生じると云う問題があった。

このような問題を解決するために、特開昭５９−３０４
１６号公報に示す技術が公開されている。この技術では
、パイプノズルからの冷却水をノズル直下の案内板で受
けた後、鋼板上面に注水するようにしている。

然し乍ら、パイプノズルからの冷却水を案内板に当てた
のみでは、冷却水流は一時的に広がり、膜状を呈するも
のの、その後、鋼板に至るまでの間に表面張力により収
縮すると共に、不規則な形態にて鋼板に衝突することと
なり、規則的な冷却むらが避けられるものの、不規則な
冷却むらが場合によっては生じる等の問題がある。

本発明は上記問題を解決できる鋼板の冷却方法及び冷却
装置４内供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本第１発明の特徴とする処
は、熱間圧延された高温鋼板１１を搬送し乍ら少なくと
もその上面を強制水冷却し、鋼板１１上面の強制水冷却
にパイプノズル１７を使用するものにおいて、 冷却初期において、鋼板１１上に冷却水が滞留して成る
滞留水層が形成されて、該滞留水層がパイプノズル１７
からのそのままの冷却水流によって飛散消滅しないよう
になる時まで、パイプノズル１７からの冷却水流を少な
（とも２以上の細流に分割して鋼板１１上面に注水し、
上記の時以後は、パイプノズル１７からの冷却水流をそ
のまま鋼板１１上面に注水する点にある。

又、本第２発明の特徴とする処は、熱間圧延された高温
鋼板１ｉｔ−搬送し乍らその上下面を強制水冷却し、鋼
板１１上面の強制水冷却にパイフリズル１７を使用する
ものにおいて、 パイプノズル１７と、鋼板１１の搬送経路１２との間に
、パイプノズル１７からの冷却水を受ける冷却水分割槽
１９を備え、冷却水分割槽１９の底部に、パイフリズル
１７から冷却水分割槽１９に注水された冷却水を鋼板１
１上面に注水する複数の注水口２６を形成し、注水口２
６の大きさや個数を、各注水口２６からの庄水琶ＷＰが
各パイフリズル１７からの冷却水量ＷＮの１７２以下に
なると共に注水口２６からの聴性水量ＷＰとパイプノズ
ル１７からの総冷却水Ｎ　Ｗ　Ｎとの比ＷＰ　／ＷＮが
約１７２よりも大きく且つ１以下となるように設定し、
冷却水分割槽１９をパイプノズル１７に対して相対的に
移動させることで冷却水分割槽１９をパイプノズル１７
からの冷却水を受ける位置と受けない位置とに位置変更
させる移動装置２４を備えた点にある。

（作　用） 本発明によれば、まず、概要を説明すると、加熱炉１か
ら抽出された高温鋼板１１は粗圧延ミル２、仕上圧延ミ
ル３により熱間圧延されて、第６図（ａｌに示すように
、冷却装置４に搬入される。

第６図（ｂｌに示すように、ＨＭＤ、温度計によるトラ
ッキング−により、鋼板１１が冷却装置４の所定位置内
まで搬入されたことが検出されると、パイプノズル１７
から冷却水が噴出せしめられ、この冷却水により、鋼板
１１上面が冷却される。

勿論、この際には、鋼板１１下面も、スプレーノス１５
からの冷却水により冷却される。

そして、第６図（Ｃ）　（ｄ）で示ずように°、鋼板１
１は冷却装置４内を搬送され乍ら冷却せしめられ、材質
制御上で要求される所望の冷却水量と冷却時間で冷却さ
れた後、第６図（ｅ）で示すように、冷却水による冷却
が停止せしめられる。

その後、鋼＠１１は冷却装置４外へ搬出せしめられ、矯
正機５による矯正後、次工程へ送られる。

本発明は、第６図（ｂ）の冷却を開始した初期の状況に
おける冷却方法に関するもので、具体的には予じめ、第
４図に示すように、各分割槽１９を各上部冷却用ヘッダ
１６の各パイプノズル群１８の直下位置に位置させて、
各パイプノズル群１８からの冷却水を各分割槽１９によ
り受けることができるようにしておく。

そして、冷却初期において、パイプノズル群１８からの
冷却水を各分割槽１９により受け、各分割槽１９におい
て、各パイプノズル１７からの冷却水の一部が３又は４
分割されて、各注水口２６から鋼板１１上面に注水され
、鋼板１１が冷却される。

このように、各パイプノズル１７からの冷却水の一部を
３又は４分割して各注水口２６から鋼板１１上面に注水
するようにしているので、冷却初期におけるパイプノズ
ル１７の直下の鋼板１１の局所偏冷却を防止でき、鋼板
１１の均一な冷却が可能となって、鋼板１１の冷却むら
による変形の防止が可能となる。

そして、冷却開始時から約５〜７秒後に、油圧シリンダ
２４の制御装置へ信号を送り、油圧シリンダ２４を作動
させて、分割槽１９をパイプノズル群１８の下方側位置
から外し、パイプノズル１７からの冷却水が鋼板１１上
面に直接注水されるようにする。

このようにするのは、種々の設備条件や冷却水の水量密
度等の冷却条件によっても異なるが、冷却開始時から５
〜７秒経過すると、鋼板１１上面には、第７図（＆ｖＪ
板の幅方向に関する中心位置からの距離と滞留水の深さ
との関係を示す図である）に示すように、冷却水が滞留
して成る滞留水石が十分に形成されて、パイプノズル１
７からの冷却水を鋼板１１上面に直接噴射しても、冷却
水が鋼板１１上面に衝突した近傍にて滞留水石が飛散消
滅しないのが目視によって確認でき、鋼板１１が局所的
に偏冷却されないからであると共に、パイプノズル１７
からの冷却水を鋼板１１上面に直接主水しないと、冷却
水が滞留水層を貫通して、鋼板１１上面に達せず、効率
良い冷却ができないからである。

（実施例） 以下、本発明を熱間仕上圧延後の冷却に通用した第１実
施例を第１図乃至第６図の図面に基き説明すると、第２
図は熱間圧延ラインを示すもので、同ラインでは、ライ
ン上に、加熱炉１、粗圧延ミル２、仕上圧延ミル３、冷
却装置４、ホットレベラ等の矯正機５が上記の順に鋼板
の搬送方向前方に向って配設されている。６．７は仕上
圧延ミル３の直前、直後で鋼板の温度を測定する温度針
、８゜９は冷却装置４の直前、直後で鋼板の温度を測定
する温度計である。

第１図、第３図乃至第５図に示すように、冷却装置４に
おいては、鋼板１１の搬送経路１２下方に、鋼板１１を
搬送する（船道ローラ１３が１般送方向に並設されてい
る。

１４は下部冷却用ヘッダで、隣接する搬送ローラ１３間
に夫々配設され、各ヘッダ１４には、鋼板１１下面を冷
却するためのスプレーノズル１５が備えられている。

１６は上部冷却用ヘッダで、鋼板１１の１般送経路１２
上方に１般送方向に多数並設されており、各上部冷却用
ヘッダ１６の前後には、夫々、鋼板１１上面を冷却する
ためのパイプノズル１７が左右方向に並設されることで
、前・後パイプノズル群１８が構成されている。

そして、各上部冷却用ヘッダ１６の各部・後パイプノズ
ル群１８の直下には、夫々、冷却水分割槽１９が配設さ
れている。尚、このように、分割槽１９をパイプノズル
群１８の下方に配設するようにしたのは、鋼板１１の通
板性やトラブル対策を考慮したものである。

分割＄１１１９は左右方向に細長く形成されて、上方に
開口する長方体形状とされており、各パイプノズル群１
８からの冷却水を受ける。

そして、隣接する５個の分割［１９が夫々分割槽群２０
を構成し、これら各分割槽群２０の分割槽１９の左右両
端部は夫々連結フレーム２１により連結されている。

各連結フレーム２１には、冷却装置４の固定フレーム２
２上を転勤する車輪２３が備えられて、分割槽群２０は
、鋼板１１の１Ａｌｌ送経路１２の長手方向に移動自在
とされている。

２４は移動装置として例示する油圧シリンダで、各分割
槽群２０に対応して固定フレーム２２上に配設され、各
分割槽群２０を、第４図に示すように、各分割槽１９が
各パイプノズル群１日の直下にあって冷却水を受ける位
置と、各分割槽１９が各バイブノズル群１８の下方位置
から外れてパイプノズル１７からの冷却水を受けない位
置とに、連結具２５を介して位置変更自在としている。

分割槽１９の底部には、各パイプノズル群１８から分割
槽１９に注水された冷却水を鋼Ｆｊ、１１上面に注水す
るための注水口２６が形成されている。

注水口２６は１個のパイプノズル１７当りについて３個
又は４個配設されて、注水口群２７を構成しているが、
これら各注水口群２７の３個又は４個の注水口２６は、
分割槽１９を冷却水を受ける位置とした際に、パイプノ
ズル１７の直下位置を囲むように配設されており、パイ
プノズル１７からの冷却水流の全部又は一部を３つ又は
４つの細流に分割して、鋼板１１上面に注水する。

尚、パイプノズル１７と注水口２６の位置は、鋼板１１
上面の均一冷却を考慮して千鳥状に配設されている。

又、注水口２６を１（囚のパイプノズル１７当り３（固
又は４個配設したが、注水口２６を１個のパイフリグル
１フ当り２個又は５個以上配設することもある。

ところで、厚鋼板１１の熱間仕上圧延後の強制水冷却を
実施しようとする場合、材質制御からの要求により、板
厚が２５ｎの場合で、冷却速度の範囲として、３〜ｂ 要求される。

この要求を満足させようとすると、冷却水量の最大水量
と最小水量の比は１０：１となり、冷却水量を大きく変
化させる必要があると共に、水量密度も０．１〜Ｌ、Ｏ
ｒｒ！／ｍｉｎ　　・ポの広い範囲で変化させなければ
ならない。

通常、パイプノズル１７のピッチの設定に当っては、鋼
板１１上面に冷却水が滞留して成る滞留水層が存在する
時に均一冷却が可能となるように、一般的に、鋼板１１
の幅方向に関して、約１００１ｍ前後のピンチが設定さ
れ、一方、鋼板１１の１般送方向に関するピッチは、パ
イプノズル１７１本当りの冷却水量にて滞留水層を貫通
して冷却効率が向上するような条件下で設定される。

従って、パイプノズル１７のピッチは小さくするには限
界がある。そのため、鋼板１１上面に滞留水層が存在し
ない冷却初期においては、何らかの手段を講じないと、
（従来の技術及び発明が解決しようとする問題点）の中
で説明したような問題が発生する。

そこで、本発明では、冷却初期においては、パイプノズ
ル１７からの冷却水を分割槽１９で受けるようにしてい
るが、この場合、分割槽１９の注水口２６からの冷却水
流は、パイプノズル１７からの冷却水流を細流化したも
のである必要があり、１個のパイプノズル１７からの冷
却水ｆｆｌ　Ｗ　Ｎに対して、注水口２６からの注水ｆ
ｆｉｗｐはその約１７２以下である必要がある。

ところで、冷却初期、現実には、冷却開始時から５〜７
秒間の間は、分割槽１９にはパイプノズル１７から冷却
水が注水されるため、パイプノズル１７から分Ｍ’ｌ槽
１９に注水される総冷却水量ＷＮに対して、注水口２６
からの総圧水量ＷＰを小さくし過ぎると、分割槽１９か
らの冷却水の溢れを防止するためには、分割槽１９の側
壁を高くする必要がある。

然し乍ら、側壁を極端に高くすることは、分割槽１９の
設計、製造及び機能の面より不利な点が多い。

そこで、パイプノズル１７からの総冷却水ｆｌ　Ｗ　Ｎ
と注水口２６からの総圧水量ＷＰとの比Ｗ９／ＷＮが約
１７２より−も大きく且つ１以下となるように、注水口
２６の大きさや個数等を設定し、これにより、分割槽１
９の側壁の高さを約１００　ｉｎ程度に抑えるようにし
、実用的なものとしている。

尚、ｗｐ　／ＷＮ＞　１となると、分割槽１９の総ての
注水口２６より常に均一に冷却水が鋼板１１上面に注水
されると云う条件を満足できなくなることは明白である
。

次に、冷却開始時から所定時間経過後に、分割槽１９を
移動させることについての有効性を確かめるために、冷
却時において、分割槽１９を移動した場合と、移動しな
い場合との比較実験を行った。

実験条件は下記の通りである。

鋼板サイズ；厚さ２５−ｍ、幅３，２１０　ｍｍ、長さ
１０，２００ｍｍ 冷却水の水量密度：　１．Ｏｍ／ｍｉｎ　　−ｇ鋼板の
搬送速度：０．４ｍ／ｓｅｃ 分割槽の移動時間：冷却開始時から約６秒後第８図は上
記実験結果を示すもので、分割［１９を移動した場合と
、移動しない場合との鋼板平均温度と冷却開始時からの
経過時間との関係を表わしている。

第８図を見れば、分割槽１９を移動させた方が冷却効率
が良いことがわかる。

第９図は本発明の第２実施例を示すもので、第１実施例
における冷却水分割槽１９が一体化され、冷却水分割！
！！１９の底部には、注水口２６を左右方向に千鳥状に
配設して成る注水口群２９と、各パイプノズル群１８か
らの冷却水を鋼板１１上面に直接注水するための左右方
向に細長い開口部２８が鋼板１１の移動経路１２の長手
方向に交互に並設されている。

尚、実施例では、冷却水分割槽を鋼板の１般送経路の長
手方向に移動可能としたが、上部冷却用ヘッダへの給水
管としてフレキシブルなものを用いて、上部冷却用ヘッ
ダを移動するようにしてもよい。

又、冷却水分割槽と上部冷却用ヘッダとの相対移動方向
を鋼板の１般送経路の幅方向として、パイプノズルから
の冷却水が分割槽を避けて鋼板上面に直接当るようにす
るためのスペースを鋼板の１般送方向に細長゛く形成す
るようにしてもよい。

次に、本発明による冷却方法と従来における冷却方法と
の比較実験を行った。実験条件は下記の通りである。

本発明例 鋼　板　サ　イ　ズ：板厚２５１■１板幅３．１７０　
ｘ＊。

長さ１１　、２００璽１ 冷却水の水量密度：　０．３２ｒｄ　／ｍ１ｎ−ｒ＋？
鋼板の移送速度　：０．５４ｍ／Ｓ 冷却水分割槽の移動：移動あり。冷却の初期７秒間は冷
却水分割槽を経由し、 その後、パイプノズルより 鋼板へ直接注水。

従来例 鋼　板　サ　イ　ズ：板厚２５ｍｍ、板幅３，１７０　
ｍ。

長さ１０，８００寵 冷却水の水量密度：　０．３２ボ／ｍ１ｎ−イ鋼板の移
送速度　：０．５６ｍ／Ｓ 冷却水分割槽の移動；移動なし。冷却の初期からパイプ
ノズルより鋼板へ直 接注水。

実験結果は下記の通りである。

即ち、第１０図及び第１１図の各図は、本発明方法によ
る冷却開始前と冷却後の鋼板幅方向の温度分布を示し、
第１１図及び第１２図の各図は従来方法による冷却開始
前と冷却後の鋼板幅方向の温度分布を示している。

第１３図を見れば、従来方法による場合には、鋼板の幅
方向に関して約１５゛Ｃの周期的な温度分布が生じてい
る。尚、この場合、鋼板の変形の発生にまでは至ってい
ない。

これに対し、本発明方法による場合には、第１１図を見
れば分かるように、鋼板の幅方向に関する温度分布が大
きく改善されている。

又、第１４図は上下平均水量密度と隣接するパイプノズ
ル間の最大温度差との関係を表わす実験結果で、○が本
発明方法による場合、△が本発明方法による場合におい
て分割槽の移動開始を冷却開始時から５秒未満に行った
場合、・が従来方法による場合である。

第１４図を見れば、本発明による冷却を行えば、パイプ
ノズル間の最大温度差を小さくできて、従来よりも均一
な冷却をできることがわかる。

（発明の効果） 以上詳述したように、本第１発明によれば、冷却初期に
おいて、鋼板上に冷却水が滞留して成る滞留水層が形成
されて、化滞留水層がパイプノズルからのそのままの冷
却水流によって飛散消滅しないようになるまで、パイプ
ノズルからの冷却水流を少なくとも２１ａｔ　１・の釧
流に分割して鋼板上面に注水するようにしたので、冷却
開始時における局所的な強冷却を防止できて、鋼板を従
来より均一に冷却できて、鋼板の変形を防止できると共
に、上記滞留水層が形成された後は、バイブノズルから
の冷却水流を鋼板上面に直接注水するようにしたので、
鋼板を効率良く冷却できる。

又、本第２発明によれば、上記のような鋼板の冷却を簡
易な構造でもって行えると共に、分割槽の注水口の大き
さや個数の好適な設定により、分割槽の側壁を極端に高
くしたりする必要がなく、分割槽の設計、製造を容易に
行える。

本発明は上記利点を有し、実益大である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図は本発明の第１実施例を示し、第１図
は要部の正面断面図、第２図は熱間圧延ラインの概略図
、第３図は冷却装置の概略側面図、第４図は要部の平面
図、第５図は第４図のＡ−Ａ線矢視断面図、第６図は冷
却方法を説明するための説明図、第７図及び第８図の各
図は実験結果を示す図、第９図は本発明の第２実施例を
示す平面図、第１０図乃至第１４図の各図は実験結果を
示す図である。 ４・・・冷却装置、１１・・・鋼板、１２・・・搬送経
路、１７・・・バイブノズル、１９・・・冷却水分割槽
、２４・・・油圧シリンダ（移動装置）、２６・・・注
水口。 第５　図 ＩＱ （θ）　　　　　　　　　　　　　− １！　　７　　ｆ’４ ＠１ｉ４Ｋｆｌｙ、ｆａＥ＋ｋｍ４ｖ−＝ｎＤｋｔ（ｓ
ｐｓ）工８「４

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱間圧延された高温鋼板１１を搬送し乍ら少なく
   ともその上面を強制水冷却し、鋼板１１上面の強制水冷
   却にパイプノズル１７を使用するものにおいて、 冷却初期において、鋼板１１上に冷却水が滞留して成る
   滞留水層が形成されて、該滞留水層がパイプノズル１７
   からのそのままの冷却水流によって飛散消滅しないよう
   になる時まで、パイプノズル１７からの冷却水流を少な
   くとも２以上の細流に分割して鋼板１１上面に注水し、
   上記の時以後は、パイプノズル１７からの冷却水流をそ
   のまま鋼板１１上面に注水することを特徴とする鋼板の
   冷却方法。
2. （２）熱間圧延された高温鋼板１１を搬送し乍らその上
   下面を強制水冷却し、鋼板１１上面の強制水冷却にパイ
   プノズル１７を使用するものにおいて、パイプノズル１
   ７と、鋼板１１の搬送経路１２との間に、パイプノズル
   １７からの冷却水を受ける冷却水分割槽１９を備え、冷
   却水分割槽１９の底部に、パイプノズル１７から冷却水
   分割槽１９に注水された冷却水を鋼板１１上面に注水す
   る複数の注水口２６を形成し、注水口２６の大きさや個
   数を、各注水口２６からの注水量Ｗ＿Ｐが各パイプノズ
   ル１７からの冷却水量Ｗ＿Ｎの１／２以下になると共に
   注水口２６からの総注水量Ｗ＿Ｐとパイプノズル１７か
   らの総冷却水量Ｗ＿Ｎとの比Ｗ＿Ｐ／Ｗ＿Ｎが約１／２
   よりも大きく且つ１以下となるように設定し、冷却水分
   割槽１９をパイプノズル１７に対して相対的に移動させ
   ることで冷却水分割槽１９をパイプノズル１７からの冷
   却水を受ける位置と受けない位置とに位置変更させる移
   動装置２４を備えたことを特徴とする鋼板の冷却装置。