JPS6230845B2 - - Google Patents

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JPS6230845B2
JPS6230845B2 JP56186452A JP18645281A JPS6230845B2 JP S6230845 B2 JPS6230845 B2 JP S6230845B2 JP 56186452 A JP56186452 A JP 56186452A JP 18645281 A JP18645281 A JP 18645281A JP S6230845 B2 JPS6230845 B2 JP S6230845B2
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JP
Japan
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nozzle
water volume
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steel plate
water
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JP56186452A
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JPS5890313A (ja
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Masanori Umeno
Keiji Fukuda
Yasumitsu Onoe
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B45/00Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0203Cooling
    • B21B45/0209Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
    • B21B45/0215Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
    • B21B45/0233Spray nozzles, Nozzle headers; Spray systems

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、鋼板に応じて板幅方向の水量分布、
即ち、詳しくは単位面積及び単位時間あたりの水
量(水量密度)を自由に調整できる鋼板の冷却装
置に係る。 厚鋼板の冷却装置は、従来の冷却床能力不足対
策のための単純冷却から、材質改善、特に大幅な
強度や靭性を向上させる目的からのものが大勢を
占めて来た。冷却条件も材質の改善代の増加に伴
い、均一化の要求が一段と増して来ている。又鋼
板形状についても、省エネ、省工程の観点より冷
却直後に製品として、使用可能な平坦度が要求さ
れている。 このような背景から本発明者らは永年の間、均
一冷却装置の研究、開発に取り組んで来た。然し
ながら、冷却装置の水量分布の均一性を完壁にし
ても、面積の広い鋼板を水平に置いて一過式の冷
却方法により冷却する場合、鋼板自体の原因や原
理的に均一性を阻害する要因が明らかとなつて来
た。これらの冷却の不均一を発生させる主な要因
には以下に示すものがある。 (1) プレートクラウン 圧延機の性能により、鋼板の中央部分の板厚
が耳部よりも厚い。この傾向は板厚の薄いもの
ほど大きく、又板幅の広いものほど大きい。例
えば、t=12mmの4000mm幅の時は、0.3mmにも
達するし、逆にt=40mmの2000mm幅の時は、ほ
とんど0mmとなる。 従つて、上下面より完全に均一な冷却を行つ
たとしても鋼板サイズにより板厚差分だけ、中
央部分の冷速が遅くなり、材質バラツキ、形状
不良を発生させる。 (2) 冷却直前の鋼板温度分布 工業的な加熱、圧延を行つた場合、操業中の
四周部の空冷効果の差による温度低下はやむを
得ない。この傾向も板厚の薄いものほど多く、
中央部温度に対し、エツジ部分は最大20℃も冷
却直前の温度が低下することもある。 この様に板内に温度むらを持つ鋼板を冷却す
ると、冷却開始温度差による材質のバラツキも
さることながら、冷却途中で温度差が拡大され
鋼板形状を損なう原因となる。 (3) 板上の流水の効果 鋼板を水平に置いて一過式に冷却する場合、
上面の冷却水は、エツジ部分より外方向に流れ
て落下していく。この為に上面のエツジ部分は
通過水量が最も多くなり、冷速が早くなること
が判つている。この作用は板の厚みにかかわり
なく、上面にのみ発生し、しかも板幅が広い程
この傾向も増して来る。 以上3点の板幅方向冷却むら発生要因に対処す
るために、従来より固定式の所要水量分布(中央
部水量を端部より増加させる)が、主として上面
のみに採用されて来た。 ところが、必要とする水量分布は(1)〜(3)の説明
に述べた通り、本来板厚、板幅により変更する必
要があり、しかも上下面に必要である。 上下面の所要水量分布を定性的に表わすと表1
の様になる。
【表】
【表】 鋼板サイズに応じ、1枚毎に所要の水量分布を
ヘツダーの機構により遠隔で調整することは、ス
リツトノズルの場合技術的に可能であるが、構造
的に複雑な機構を要し、設備経済上、保守上にも
課題が多く、実際にはスリツト間隔を固定的に変
更したり、ノズル型番を変更したりして、一定し
た所要の水量分布が、上面のみに適用されて来
た。 本発明は、鋼板毎の所要水量分布を容易、簡単
な機構で、しかも確実に鋼板毎に変更する装置で
あり、第1図に実施例の内、上面冷却帯の発明の
構成要素を示す。 上面ノズル群はA系統、B系統の2系統からな
り、各系統はそれぞれ流量制御弁1,2をもち、
多数のヘツダー3a1〜an,4b1〜bnを有する。又
各系統には各々第2図に示すように、板幅方向に
中央に対して対称な水量分布をもつヘツダーが使
用されている。 第2図aはA系統のヘツダーの水量分布であ
り、この水量分布は、処理対象鋼板サイズ中板幅
方向に最も水量分布の変化の少ないもの(表1の
中の厚手幅狭材に匹敵)に適合する水量分布を備
えている。第2図bはB系統のヘツダーの水量分
布であり、この水量分布は、同様に処理対象鋼板
サイズ中板幅方向に最も水量分布の変化の大きい
ものに適合し、表1中の薄手幅広材に匹敵する水
量分布である。 第2図c,Dはその他の例の水量分布であり、
Cは分布が直線状でなく丸味をもつもの、Dは板
幅中央で急激に水量を多くした分布の例である。
これらは、いずれも、ノズルから放出される水量
分布が、板幅中央に対して対称で、板幅中央で多
く、端部に向うにつれて漸減するノズルヘツダー
を示している。 本発明の冷却装置によると、鋼板のサイズが変
化するのに応じ、板幅方向に大きな水量分布の変
化の必要なサイズには、B系統よりのみで水量密
度を設定して冷却し、量も少くて良いサイズは、
A系統のみより冷却する。 その中間サイズの時は、水量分布の変化も中程
度で良いため、A系統、B系統と各々所要の水量
分布に応じて流量制御をし、常に同一水量密度を
得るようにする。 第3図にA、B両系統の水量比率と水量分布の
変更の関係を示す。第3図aは1/2A+1/
2B、同図bは1/3A+2/3B、同図cは2/3A
+1/3Bとして示している。 本発明によれば水量分布の変化の程度の変更だ
けではなく、更にパターンを変更させることも可
能となる。一般に水量分布の必要パターンは、そ
の必要性により若干異なるものである。 第4図にはプレートクラウン起因の冷却速度補
正用の水量分布のパターンを、第5図には板幅方
向温度むら対策用の水量分布パターンを、第6図
には板上水の板幅方向流水によるエツジ部過冷防
止用の水量分布パターンを示す。これらの図に示
す通り、水量分布はその必要理由によりわずかず
つパターンが異なる。 従つて、被冷却鋼板の水量分布の必要性に応
じ、第4図〜第6図のパターンのヘツダーや、平
担な水量分布のヘツダーを組み合わせることによ
り、精密な冷却が行え、3種以上のパターンのヘ
ツダーに、3系統から流して制御することも可能
である。 次に各系統のヘツダーの所要水量分布を付与す
る方法について説明する。 第7図はスリツトラミナー方式のノズル部詳細
を示し、5はノズルプレート、6はスリツト間隔
調整ボルト、7は補強フランジ、8は内管、9は
外管、10は整流用短管である。これらのノズル
のスリツトは、第8図に示すように、その長手方
向、つまり板幅方向においてスリツト間隔dが中
央部と端部側で連続的に、又は段階的に変化させ
ている。 第8図は若干模擬的に図解しているが、実際上
は4m長さで2m/m程度の小さな変化である。 第9図にはかかるスリツトラミナーヘツダーに
おけるノズル長さ方向(板巾方向)の単位幅の水
量と、スリツト間隔との関係を示しているが、
ほゞ直線的に変化し、従つてスリツト間隔を変え
ることにより、比例的に水量が変化し、所要の水
量分布を付与できることが判る。 第10〜12図は、ノズルがパイプラミナーノ
ズル或いはノズル付ヘツダーである場合のヘツダ
ーの所要水量分布付与と、その結果を示してい
る。即ち、第10図は同一口径のノズル(又はキ
リ穴)11をヘツダー3に対し、長手方向の中央
部での取付ピツチを密に、端部に向うに従つて粗
くしていく方法であり、これによつても所要の水
量分布が得られる。 第11図は第10図における方式での試験結果
であり、板幅方向に所要の水量比率が得られるこ
とが理解される。このような方式では、ノズルピ
ツチを一定とし、ノズルの型番つまりノズル口径
を、長手方向に変化させることでも可能であり、
さらにその両方を組合せてもよい。 第12図は、ノズル口径を変更したヘツダーで
の水量分布パターンの例であり、中心に近いノズ
ルに対し、端部側の隣接ノズルを5%だけ水量減
となるように、その口径を選定した試験結果であ
る。 この他ノズルピツチ或いはノズル口径を同一と
し、ノズル有効長の異なるノズル列を、複数列並
べて配置する方法(特開昭55〜153616号)などが
採用される。 これらは、被冷却材を無拘束で冷却する方式、
或いは被冷却材を、例えばロールなどで押圧して
冷却する拘束方式いずれにも有効であるが、拘束
型の場合には、さらにスプレ方式が有効であり、
このような場合でも、ヘツダー毎に板幅方向に所
要の水量分布を付与する考え方は、全く同様であ
る。 以上の説明は、単一の被冷却材に対し、同一の
所要水量分布をもつた冷却を行なう例であつた
が、実際上は長尺の板の長手方向において、冷却
パターンを変更する必要がある場合が生じる。か
かる必要性から、第13図のように長手方向に冷
却ゾーンを所要数に分割し(第13図の場合3ゾ
ーン)、それぞれのゾーンにおいてA、B系統の
ヘツダーごとに、流量調整弁1-1〜1-3,2-1
-3を設けて制御を行う。このような方法による
と、板の冷却温度域別に、異なる水量分布を付与
することができる。 又各ヘツダーの製作誤作吸収や、より厳密な水
量分布管理が必要になるときには、第1図中に記
入した各ヘツダー毎の流量制御弁1−a1〜1−a
o,2−b1〜2−boを調整すればよく、これらは
全て必要に応じて、自動制御に組み込むことがで
きる。 次に本発明の装置による実際の適用例について
説明する。
【表】 前記による鋼板形状は、a〜cに対応して第1
4図a〜cに示す通りであり、前述した如き種々
の問題を克服して、極めて好ましい平坦な形状の
鋼板を得ることができた。 本発明を応用すれば、現在の圧延ラインのプロ
セスコンピユーターや、各種のセンサーとの連動
により、先に示した水量分布の所要量の大半は、
予め鋼板毎に逐一測定することが可能である。 例えば(1)プレートクラウムについては、圧延機
後面の熱間γ線厚さ計等により、実測値を把握す
る。(2)板内の温度分布は、予め温度計やサーモビ
ジヨン等により実測値を把握する。(3)板の上流水
量の差による冷却能の差は、シミユレーシヨン計
算法による等で行えば、鋼板1枚毎に真の均一冷
却が行え、形状のみならず材質の均一化も、より
一層可能となる。 又、現在既に稼働中の水量分布が一定の冷却装
置に対し、ヘツダーピツチ等が支障のない範囲
で、所要の水量分布をもつた別系統及びヘツダー
を附与することにより、全体としては水量分布可
変の冷却ゾーンとして使用可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による冷却装置の概略図、第2
図はA系列、B系列ヘツダーの幅方向水量密度分
布例の模式図、第3図はA、B系列の流量調整に
よる幅方向複合水量密度分布例の模式図、第4図
〜第6図はその他の目的をもつた補正用の水量密
度分布例の模式図、第7図はノズル部の説明図、
第8図はノズルのスリツトの説明図、第9図はス
リツト間隔と単位幅のグラフ、第10図はパイプ
ラミナーノズルの説明図、第11図はノズルピツ
チによる水量分布のグラフ、第12図は他の例の
水量分布のグラフ、第13図はヘツダー配列の説
明図、第14図は本発明装置による適用結果のグ
ラフである。 1,2;流量制御弁、3,4;ヘツダー。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 鋼板の同一冷却面側に、ノズルから放出され
    る水量分布が、板幅中央に対して対称で、板幅中
    央で多く、端部に向うにつれて漸減したパターン
    をもつノズルヘツダーAと、前記水量分布の端部
    に向うにつれて漸減した度合が、前記ノズルヘツ
    ダーAより小さいパターンをもつノズルヘツダー
    Bの少くとも2種類配置し、これらのヘツダーを
    流量調整弁をもつ異なつた水供給系統に接続した
    ことを特徴とする鋼板の冷却装置。 2 鋼板の同一冷却面側に、ノズルから放出され
    る水量分布が、板幅中央に対して対称で、振幅中
    央で多く、端部に向うにつれて漸減したパターン
    をもつノズルヘツダーAと、板幅方向に平坦な水
    量分布を有するノズルヘツダーBを配設し、これ
    らのヘツダーを流量調整弁をもつ異なつた水供給
    系統に接続したことを特徴とする鋼板の冷却装
    置。
JP56186452A 1981-11-20 1981-11-20 鋼板の冷却装置 Granted JPS5890313A (ja)

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DE8282110777T DE3273746D1 (en) 1981-11-20 1982-11-22 Cooling apparatus for thick steel plate
EP82110777A EP0081132B2 (en) 1981-11-20 1982-11-22 Cooling apparatus for thick steel plate
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JPS6230845B2 true JPS6230845B2 (ja) 1987-07-04

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