JPS6233005B2 - - Google Patents
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Description
本発明は仕上圧延機から捲取間における熱延鋼
帯の冷却方法に関するものである。 鋼板の材質を決める重要な製造条件に、圧延仕
上り温度と捲取温度があり、このうち捲取温度は
ランアウトテーブルに配置された冷却装置によ
り、圧延仕上り温度から目標の捲取温度まで冷却
され捲取られることは周知の通りである。 従来、捲取温度については、所定の品質を得る
ために許容される精度内に入れることを主体に努
力がなされて来た。即ち、仕上り温度から捲取温
度までの冷却過程の温度変化（即ち冷却速度）に
ついては重要視されていなかつた。 しかしながら、実際には冶金理論のCCT曲線
等で示されている如く、冷却過程における冷却速
度が鋼板の組織に大きく影響することは周知の事
実であり、この考え方を利用して良好な材質を得
る特許も公告されている（特公昭49−1147号）。 しかし冷却過程の冷却速度を制御するという考
え方が、実際に鋼板の冷却制御に積極的に採用さ
れなかつたのは、ユーザーから要求される材質の
鋼板を製造するにあたり、鋼板の組成、再加熱温
度、圧延過程での温度、圧延仕上り温度、捲取温
度等をある目標値内に制御すれば、容易にユーザ
ーの要求する材質を保証でき、圧延仕上り温度か
ら捲取温度間の冷却過程の冷却速度を積極的に制
御する必要性を得なかつたことにある。この背景
としてこれまでのランアウトテーブルの冷却設備
設計は、普通鋼の場合、一般的に仕上り温度が
A1変態点以上の800〜900℃から捲取温度が最低
400℃程度から最大でA1変態点以内までの冷却を
前提とした冷却設備であるため設置されている冷
却装置の最大冷却能力が前述の仕上り温度、捲取
温度を前提とし、個々のミルの圧延スピードと、
鋼板の板厚により決まり、従つて最大の冷却速度
も限定される。このため冷却速度を制御しても材
質を制御し得る範囲が少ないことにあつた。 ところが、近年自動車業界を中心として抗張力
が高く且つ加工性の良い鋼板の要求が高まり、こ
れに応える鋼板として複合組織型高抗張力鋼板が
出現して来た。１例としてこの複合組織型高抗張
力鋼板をホツトコイルの状態（熱間圧延まま）で
製造する上で重要な条件として、圧延仕上り温度
から捲取温度までの冷却過程での冷却速度の制御
が重要な役割りを果す。しかも、制御すべき冷却
速度が大きく、捲取温度がこれまでの一般的な捲
取温度より更に低い温度が要求されることから既
存の冷却設備では、複合組織型高抗張力鋼板の製
造可能板厚に制限が生じる。 本発明は、冷却速度を変えて最適な材質を得る
従来の考え方だけでなく、従来のホツトランの冷
却法では作り得なかつた複合組織型高抗張力鋼板
を広範囲の板厚にわたつて製造する上に好適な冷
却方法を提供するものである。 第１図に複合組織型高抗張力鋼板を製造する場
合、ある成分系での仕上り温度から捲取温度まで
の必要な冷却速度パターンの１例を示す。すなわ
ち、第１図で示す圧延仕上り温度ａ（700〜800
℃）、急冷開始温度ｂ（700〜600℃）、捲取温度ｃ
（200〜300℃）の３点の温度と、その３点の温度
を結ぶ冷却速度V1（10〜20℃／sec）、V2（≧70
℃／sec）は、複合組織型高抗張力鋼板を製造す
る上に重要な条件となる。これの意味するところ
は第２図に示す如く、加工性の良い組織を得るた
めに、圧延仕上り温度ａから急冷開始温度ｂまで
フエライト相内で充分に徐冷し、その後捲取温度
ｃまでパーライト或いはベーナイト組織の相を析
出させることなく一気にマルテンサイト相まで急
冷し、強度を高める組織を加工性の優れた結晶粒
の間に析出させることにある。従つて、第２図の
縦軸の温度で仕上り温度ａ、急冷開始温度ｂ、捲
取温度ｃと、横軸の時間に関して、パーライト
相、ベーナイト相を析出させない時間の制限内で
冷却の前半を充分に徐冷し、後半を急冷すること
が重要な条件となる。またこの場合、鋼板の圧延
速度は目標とする仕上り温度と板厚によつてある
範囲内に制約される。すなわち鋼片の加熱温度
は、鋼片の加熱炉能力、鋼片の材質、溶融の問題
から上限が決まり鋼片の加熱温度の下限は粗圧延
機や仕上圧延機の能力から決まり、この温度範囲
内で加熱抽出後から圧延完了までの圧延する板厚
によつて異なる放熱量によつて圧延速度は必然的
に決まつてくる。従つて、鋼板の圧延速度制約と
冷却時間制約から、自づと徐冷に要する冷却長と
急冷に要する冷却長が、次の(1)，(2)式によつて単
純に決つてくる。 L1＝Ｖ×t1 ……(1) L2＝Ｖ×t2 ……(2) Ｖ：圧延仕上り温度を目標温度にするために、
仕上入側温度、圧延板厚、圧延の塑性変形
発熱、圧延中の放熱等によつて決まる圧延
速度、 t1：必要な徐冷時間 t2：必要な急冷時間 L1：必要な徐冷の冷却長 L2：必要な急冷の冷却長 以上の如く記述した、複合組織型高抗張力鋼板
の製造条件を、既存の冷却装置では満たすことが
できないか、又は製造可能板厚に制限が加えられ
る。即ち、前述した如く、従来の冷却は、圧延仕
上り温度800〜900℃から捲取温度400〜500℃まで
冷却するものでしかも既存の冷却装置の全冷却長
に亘つて冷却すれば良いのに対し、前述の如く複
合組織型高抗張力鋼板の製造は、捲取温度が低
く、しかも冷却装置の後半を使用して700℃程度
から200〜300℃の捲取温度まで一気に急冷する必
要がある。従つて非常に大きな熱伝達率を有した
冷却装置が冷却装置の後半に必要になつてくる。
既存冷却装置の熱伝達率は圧延仕上り温度800〜
900℃から捲取温度400〜500℃まで冷却するとし
て、その平均熱伝達率は比熱0.22Kcal／Kg℃、鋼
板の密度7850Kg／m3で計算すると、平均熱伝達率
の低い冷却装置で約1000Kcal／m2・ｈ・℃、高
いもので2000Kcal／m2・ｈ・℃程度である。 これに対し複合組織型高抗張力鋼板の製造で後
半の急冷部に必要な熱伝達率は製造板厚を６mmま
でとし、冷却速度を70℃／sec以上確保する場合
の熱伝達率は次の(5)式より7000Kcal／m2・ｈ・
℃と非常に大きな熱伝達率が必要になる。 α・ｔ＝3.6ρchln（Ｔｏ−Ｔｗ／ＴＥ−Ｔｗ）……(
3) Cv＝（To−TE）／ｔ ……(4) ここにα：平均熱伝達率（Kcal／m2・ｈ・
℃） ｔ：冷却時間（sec） ρ：鋼板の密度（Kg／m3） ｃ：鋼板の比熱（Kcal／Kg・℃） To：鋼板の冷却前の温度（℃） TE：鋼板の冷却後の温度（℃） ｈ：鋼板の板厚（mm） Tw：冷却水の水温（℃） Cv：平均冷却速度（℃／sec） 次に既存冷却装置のもう一つの問題は、冷却装
置で使用する総水量（m3／min）は冷却長の全長
に亘つて均等に配分することを前提としているこ
とである。 この均等に配分することの意味は冷却装置を構
成している全ヘツダーのヘツダー毎の水量を常に
一定値に固定した状態であることを意味している
ものである。このような各ヘツダーへの水量を均
等配分を原則とした冷却装置の制御方法は、冷却
装置を構成する全ヘツダーのヘツダー毎或いはヘ
ツダーグループ毎に配置した制御弁を「オン」、
「オフ」することで冷却水ヘツダーから鋼板への
注水を「オン」「オフ」して鋼板温度を制御して
いる。 このような全冷却長に総水量を均等に配分する
従来の冷却装置で、第１図に示す複合組織型高抗
張力鋼板の冷却パターンをとると次のようにな
る。 まず徐冷を要する冷却装置前半ゾーンでは、該
ゾーンの各ヘツダーから鋼板への注水を必要とし
ないため各ヘツダー毎或いはヘツダーグループ毎
の制御弁はオフ状態、即ち鋼板への注水はオフ状
態であり、当該ゾーンに配分された水量は鋼板の
冷却には使用されない。この当該ゾーンに配分さ
れた水量は、既存冷却装置が一般的にヘツダー毎
或いはヘツダーグループ毎に配置される制御弁に
三方弁を用いるため、制御弁オフ状態では冷却水
がヘツダー側に供給されず、冷却装置の排水集水
溝へバイパスされて流出している。このため当該
ゾーンに配分された水量は鋼板の冷却に有効に利
用されないことにある。 次に急冷を必要とする冷却装置後半ゾーンにお
いては、該ゾーンの全ヘツダーから鋼板への注水
する状態となるが、前述の如く既存冷却装置にお
いては、冷却水ヘツダー毎からの注水量は、一定
値に固定されている。従つて被冷却体である鋼板
の厚み、温度、速度が決まればヘツダー毎に冷却
水が鋼板から奪う熱量は決まつてくることにな
る。即ち既存冷却装置においては、当該設備の冷
却水ヘツダーの水量や、ヘツダー構造の寸法等の
固定値によつて決まる冷却性能に固定されるた
め、この冷却性能以上の急冷はできない。この冷
却性能を平均熱伝達率で表すことができるが、既
存冷却装置の平均熱伝達率は前述した如く高いも
ので、2000Kcal／m2・ｈ・℃程度である。この
程度の熱伝達率では先に述べたように複合組織型
高抗張力鋼板を広範囲の板厚まで製造できない。
また急冷開始点の鋼板温度は、徐冷却後のためま
だ高温域であり、急冷開始点以降の近傍の冷却現
象が膜沸騰域となるため前述した平均熱伝達率よ
り低い熱伝達率である。このため急冷開始点以降
の冷却速度が緩慢となり第３図に示すP1のような
冷却パターンとなる。図においてP1は既存冷却装
置により冷却した例で、板厚４mm、平均熱伝達率
2000Kcal／m2・ｈ・℃で得られる冷却パターン
P2は複合組織型高抗張力鋼板の製造に必要な冷却
パターンである。 以上詳細に述べた如く、既存の冷却装置で、複
合組織型高抗張力鋼板を製造する場合、冷却能力
即ち熱伝達率が不足すること、更に、冷却装置で
使用する総水量を全冷却長に均一に配分すること
を前提としているため、冷却パターンが緩慢にな
り、複合組織型高抗張力鋼板の製造板厚範囲に限
界があること等の問題がある。 本発明は以上の如き問題を有利に解決するため
になされたものでありその要旨とするところは、
仕上圧延機から捲取機間の鋼板冷却ゾーンにおい
てラミナーフロー方式で鋼板上部を冷却するに際
し、鋼板冷却ゾーンを複数ゾーンに分割し各ゾー
ンに配置する注水ヘツダーの注水ノズル内径を、
パイプラミナーノズルの場合15〜30mmφ、板状水
流ラミナーノズルの場合スリツト間隔を４〜６
mm、該両方式の注水ノズルと鋼板との面間距離を
1.5ｍ以下とした注水ヘツダーを用い、もつて上
記分割した各々のゾーンへの流量配分を可変と
し、各ゾーンからの冷却水流量の上部最大流量密
度をパイプラミナーの場合1.08m3／m2・min、板
状水流ラミナーの場合2.44m3／m2・minとし、上
部最大流量密度内でかつ冷却装置全体の最大給水
量内で各ゾーン毎に冷却水流量を変化させて冷却
パターン、冷却速度を変えることを特徴とする熱
延鋼帯の冷却方法に関するものである。 本発明冷却方法は、冷却ゾーンを複数ゾーンに
分割し、各々のゾーンに給水する配管途中に流量
制御装置を配置し最大給水量の内で各冷却ゾーン
毎への流量配分を可変に構成した冷却装置を使用
するため第４図の如く冷却長の全長を使用して冷
却する方法P3と、複合組織型高抗張力鋼板製造に
必要な後半急冷をする方法P4及び前半急冷をする
方法P5の少くとも３通りの冷却が可能である。そ
して前述の流量配分可変とともに重要な要件とし
て複数ゾーンに分割した冷却ゾーン毎への流量配
分を変化させた場合にでも常に最適な冷却効率を
得られるようにしてあることである。即ち、従来
の冷却装置は上部注水方式がラミナーフロー方
式、下部注水方式がスプレー方式である。ここで
問題になるのが上部のラミナーフローである。ラ
ミナーフローはノズルより流出する流量に合せ水
流がラミナー、云わゆる層流になるように設計さ
れている。しかして本発明では流量を変化させる
ため従来の考え方のヘツダー流量一定制御では層
流ができない場合が生じ、冷却効率を著しく阻害
する。このため本発明においては流量可変でも良
好なラミナーフローを得る手段として注水ノズル
内径をパイプラミナーの場合15〜30mmφ、板状水
流ラミナーの場合スリツト間隔を４〜６mmとする
とともにノズルと鋼板との面間距離を1.5ｍ以下
に短縮することによつて解決した。これを第５図
ａ第５図ｂにて説明する。第５図ａ及び第５図ｂ
において図中曲線は、層流が得られる最大値を示
したものである。第５図ａはパイプラミナーノズ
ルと鋼板の面間距離を1.5ｍ以下にしておけば低
流量時の水量を27.6mmφのノズルn1で例えば８
／min設定から３倍に増加しても良好な層流を
得られることを示している。 第５図ｂは板状水流ラミナーフローのヘツダー
水量とラミナー安定長の関係を示し水量800／
min以下では板状水流の膜切れが発生しラミナー
冷却ができない。 一方、最大流量はスリツト間隔でほぼ決り、水
量が多くなるほど安定長は長くなる。 したがつて板状水流ノズルと鋼板との面間距離
は、最少水量で膜切れのない高さに設定する必要
がある。 第５図ｂから1.5ｍ以下であれば最少水量で膜
切れのない板状水流が安定して得られることが分
る。また、面間距離は鋼板先端の通板性（突掛け
事故）をも考慮して決める必要がありパイプラミ
ナーと同じ高さに設定する必要がある。そして上
記の如くに構成した注水ヘツダーを鋼板冷却ゾー
ンの全長に配置し複数ゾーンに分割すると共に各
ゾーン毎に給水する配管途中に流量制御装置を配
置したため水量の不必要なゾーンの水量を水量の
必要なゾーンに廻すことが可能であり冷却速度制
御範囲が大幅に向上し、しかも従来の注水ヘツダ
ーの「オン」、「オフ」によるヘツダー間引方式の
冷却速度制御より広範囲で正確な冷却パターンを
とることができる。しかしてパイプラミナーの場
合注水ノズルn3内径が15mmφ未満では第５図ａに
示す如く良好なラミナー長さを得る流量範囲が狭
くなり本発明の特徴である流量可変が最適ラミナ
ー範囲で不可となる。一方、注水ノズル内径が30
mmφ超では層流を得る一本当りのノズル流量が多
くなり注水ヘツダーの長手方向に取りつけるノズ
ル本数が減り鋼板巾方向の冷却ムラが発生し鋼板
材質不均一を招き好ましくない。 一方、板状水流ラミナーの場合は第５図ｂに示
す如く、ノズル間隔は狭くても広くても不都合が
あり最適範囲は４〜６mmである。すなわち４mm未
満及び６mm超ではスリツト膜の形成が不安定であ
る。さてこれまでの説明でのヘツダーからの注水
量、またはノズルからの注水量だけでは一般的に
表す設備仕様とならないため、一般的に表す鋼板
の単位表面積当りの注水量、即ち流量密度ｑ
（m3／m2・min）について定義する。第１４図は
冷却装置のパイプラミナーヘツダー配置の一部を
示したものでＳは被冷却材である鋼板で矢印方向
に搬送される。１５は上部冷却水ヘツダー管、１
６は注水ノズル、１７は下部冷却水ヘツダー管、
１９はホツトランローラーを示している。 しかして鋼板上部からの流量密度ｑ上部は次式
で表すことができる。 ｑ上部＝Ｑ／ｈｐ×Ｌ（m3／m2・min）……(6) Ｑ＝ｎ×ａ＝（m3／min） ……(7) Ｌ＝ｎ×ｎp（ｍ） ……(8) Ｑ：ヘツダー１本当りの注水量（m3／min） ｎ：ヘツダー１本当りのノズル本数 ａ：ノズル１本当りの注水量（m3／min） Ｌ：冷却巾（ｍ） ｎp：ノズルピツチ（ｍ） ｈp：ヘツダーピツチ（ｍ） 即ち(6)式は鋼板単位表面積当りの注水量を示す
ものである。そして(6)式はヘツダー１本当りの場
合の式を示しているが複数ヘツダーで考える場合
でも、ヘツダーピツチ、ヘツダー毎の注水量が同
一であれば流量密度は同一の値を示すものであ
る。即ちヘツダーピツチ、ヘツダー毎の注水量で
ヘツダー本数がＮ本あればＮ本の冷却ゾーンの水
量密度は(9)式となる。 ｑ上部Ｎ×Ｑ／Ｎ×ｈｐ×Ｌ ……(9) (9)式は(6)式と同じ結果になる。 また板状水流ラミナーの場合θ流量密度が定義
する意味から考えれば(6)式と同じ式で表すことが
できる。 前揚第５図ａ、第５図ｂの横軸に示した流量密
度は上記(6)式で求めたものでありこの時の流量密
度の計算前提は、パイプラミナーの場合はｎ＝34
本 ｎp＝50mm、ｈp＝457mmとし、板状水流ラミ
ナーの場合はＬ＝1700mm，ｈp＝457mmで計算した
ものである。 さて第１図で示した冷却パターンを得るために
問題となるのは、急冷開始点での鋼板温度が高い
ことである。従つてこの部分は冷却ゾーンの中で
流量密度を最も大きく必要とする。本発明者は流
量密度が大きくなつた場合に最も冷却効果の良い
方式について検討し第６図の結果を得た。即ち第
６図の結果から板状水流ノズルの冷却方式f1がパ
イプノズル方式f2より冷却効率が高く適してい
る。このため第３図の実線P1で示すような緩慢な
冷却パターンを破線P2で示すような鋭角な冷却パ
ターンにすることを、同一流量密度で考えた場
合、板状水流ノズルにした方がパイプノズルによ
るラミナーフローより、より近づけることが可能
となる。この板状水流ノズルの設置位置は、前述
した(1)式より算出でき仕上圧延機最終スタンドか
ら40ｍ以降捲取温度計設置位置までの間にすべき
である（そのうちでも特に40ｍ〜80ｍまでの間が
好ましい）。そして前記区間において板状水流ノ
ズルを10ｍ〜20ｍ連続的に配置するものである。
板状水流の冷却方式は、板状水流ノズルから流出
する流量が少なくなると、板状の水膜の膜切れを
生じ、冷却効率が極端に減少する。従つて板状水
流ノズルを使用する範囲は大流量密度の必要な冷
却ゾーンに限つて使用するものである。しかして
本発明においては板状水流ノズルの間隔を４〜６
mmと設定した理由は、前述の如くノズル間隔がこ
れ以上狭ま過ぎても、又、広すぎても良好な板状
水流を作りにくいからである。尚、本発明による
鋼板冷却で使用する総水量に余裕があれば急冷ゾ
ーンに配置する前記板状水流ノズルに代えて、大
流量密度に耐えるノズル内径15〜30mmφのパイプ
ノズルのラミナーフローを配置しても充分急冷が
可能であり、これにより前半徐冷、後半急冷の冷
却が可能になり、複合組織型高抗張力鋼板の製造
が可能となる。 以上本発明は従来の鋼板冷却装置で使用する総
水量を全冷却長に亘つて均一に水量を配分する冷
却方式より、更に幅の広い冷却速度範囲をとるこ
とが可能となり、又、仕上圧延機最終スタンド設
置位置から40ｍ以降の10ｍ〜20ｍの長さに亘り熱
伝達率を大きくするために流量密度の高い板状水
流ノズルの注水ヘツダー又は、他の冷却ゾーンよ
り更に高い流量密度に耐えるパイプノズルによる
ラミナーフロー注水ヘツダーを設けることにより
後段急冷型の冷却パターンが可能であり、これに
よつて複合組織型高抗張力鋼板の製造可能板厚を
６mmまで増大すると共に熱延したままで安定した
該鋼板の製造が可能となつた。 次に本発明方法の装置例を図面に基いて詳細に
説明する。 第８図は鋼板冷却装置の給水系統を示す説明図
で、１は仕上圧延機の最終スタンドを示し、２は
捲取機を示す。３及び４は夫々鋼板の仕上温度を
測定する温度計及び捲取温度を測定する温度計を
示している。７及び１０は鋼板の上下から冷却す
る注水部で、上下各々５分割してある。５及び８
は上部及び下部に給水する給水配管本管である。
更に７および１０の上、下部を各々５分割した注
水部に給水本管５及び８から給水する枝管の途中
に６ａ〜ｅ，９ａ〜ｅの流量制御装置を設けてあ
る。次に第９図は上下部注水部の５分割した１ゾ
ーンの詳細を示すものである。給水本管５及び８
より流量制御装置６及び９を経て、分割した１ゾ
ーンへ上部給水ヘツダー管１１および下部給水ヘ
ツダー管１２に給水する。更に上下部のオンオフ
制御弁１３，１４により上下部のヘツダー管１
５，１７に取り付けたノズル１６，１８から鋼板
の上下面に注水する仕組を示す。第１０図は第８
図で示した７ａ，ｂ，ｄ，ｅの冷却ゾーンの注水
ヘツダーの断面図を示すもので、第５図ａで示し
たパイプラミナーノズルの良好なラミナー長さと
流量の関係より１ヘツダーの流量が0.3m3／min
から0.8m3／minまで変化しても常に良好なラミ
ナーが得られるように設計してある。１５は注水
ヘツダー管、１６は注水ノズル、１９はホツトラ
ンローラー、２０はパイプラミナーノズルのプロ
テクターを示す。更にパイプラミナーノズル１６
は内径27.6mmφでパイプラミナーノズル長さｌは
350mm、ホツトランテーブルローラー１９からノ
ズル１６の先端までの高さＨは1000mmである。
又、複数ケ取り付けるノズル１６のピツチ
（np）は50mmとし、ヘツダー１５の巾方向の有効
冷却巾Ｌは1700mm、ヘツダーピツチ（hp）を457
mmとした。これらの設計で常に良好なラミナーが
得られる流量の可変範囲は約245／minから840
／minで、これを流量密度で表わすと0.32m3／
m2・minから1.08m3／m2・minである。尚、下部
注水ヘツダー１７の設計はスプレーノズルによる
冷却方式であり、１ヘツダーの最低流量の時の冷
却水の噴き上げ高さが、鋼板裏面に充分接する範
囲にスプレーノズル１８を選択しておけば流量可
変にしても何ら問題はなく、本装置例では上部ヘ
ツダーの流量の可変範囲に合せ245／minから
840／minとした。次に、第１１図は、第８図
で示した冷却ゾーン７ｃに設置した板状水流型の
注水ヘツダーを示す。１５′は注水ヘツダー、１
６′はノズルで水流の厚さを決める。ノズル間隔
は５mmである。更に有効冷却水幅Ｌは1700mm、注
水ヘツダーピツチ（hp）は457mmである。ノズル
と鋼板との面間距離は1000mmである。上記の如く
構成したヘツダーで得られる良好な板状水流の流
量範囲は800〜1900／minとなり、流量密度に
直すと1.03m3／m2・min〜2.44m3／m2・minであ
る。尚、この板状水流ラミナーの冷却ゾーンは他
の冷却ゾーンより流量密度の下限が大きいが、１
ヘツダーに１ケのオン，オフ制御弁が取り付けら
れており、１ヘツダー毎に制御弁をオフにすれば
流量密度を半減できる。このようにした場合の流
量密度の制御可能な範囲は0.52m3／m2・minから
2.44m3／m2・minまで拡大できる。尚、板状水流
ラミナーノズルの７ｃゾーン配置位置は第８図に
おいて図示する仕上圧延機最終スタンドより50ｍ
〜70ｍである。以上の如く構成した本装置例にお
いて、鋼板冷却装置で使用する総水量200m3／
minを冷却装置の全冷却長（７ａ及び１０ａの始
端から７ｅ及び１０ｅの終端までの長さ）100ｍ
に対し上下各々５分割した７ａ〜ｅ及び１０ａ〜
ｅの各冷却ゾーンに、第１２図ａに示す如く後段
急冷型の冷却パターンとしての流量配分で冷却し
た時、流量密度の大きい「７ｃ，１０ｃ」，「７
ｄ，１０ｄ」の急冷ゾーンでの得られた平均冷却
速度を第１３図のＸ線で示す。 第１２図ａの場合は各ゾーンにおけるヘツダー
単体からの注水量は可変であるとともに、各ゾー
ン毎に水量配分は可変可能なものである。この特
徴を生かして７ａ，１０ａは全ヘツダーオフと
し、このゾーンの水量の全てを他の急冷を要する
ゾーン７ｃ，１０ｃ，７ｄ，１０ｄに振り向けた
状況を示す。又、従来型の冷却法である全冷却長
に冷却水を均等配分した時の各ゾーンへの流量配
分を第１２図ｂに示し、この時の冷却で得られる
最大の平均冷却速度を第１３図のＹ線で示す。 従来例は各ゾーンにおけるヘツダー単体からの
注水量は一定でありかつ各ゾーンとも同一水量で
固定配分給水するのが原則である。このような冷
却装置制約のもと７ａ，１０ａは全ヘツダーとも
オフであり、７ａ，１０ａに配分された冷却水は
他のゾーンへは振り向けられず、三方弁等により
集中排水溝へ直接流されてしまい鋼板冷却には利
用されることがない。 尚、第１２図の縦軸は上部下部の各流量密度の
合計値を示す。即ち、第１３図は、同一総水量で
同一急冷ゾーンにおける冷却速度が、例えば板厚
６mmで本発明法の場合80℃／sec、従来法の場合
25℃／secとなり約３倍強まで増大できることを
示している。このような大きな差異のつく理由は
急冷ゾーンの流量密度を増した効果と鋼板温度が
低くなると急激に熱伝達率が増大する効果、即ち
同一冷却ゾーンを同一速度で鋼板が通過する場
合、流量密度の大きい方が鋼板はより短時間に冷
却され、それだけ熱伝達率が大きくなつていく効
果の相乗効果によるものである。 次に複合組織型高抗張力鋼板を製造する場合の
具体的な流量配分の実施例を別表に示す。
帯の冷却方法に関するものである。 鋼板の材質を決める重要な製造条件に、圧延仕
上り温度と捲取温度があり、このうち捲取温度は
ランアウトテーブルに配置された冷却装置によ
り、圧延仕上り温度から目標の捲取温度まで冷却
され捲取られることは周知の通りである。 従来、捲取温度については、所定の品質を得る
ために許容される精度内に入れることを主体に努
力がなされて来た。即ち、仕上り温度から捲取温
度までの冷却過程の温度変化（即ち冷却速度）に
ついては重要視されていなかつた。 しかしながら、実際には冶金理論のCCT曲線
等で示されている如く、冷却過程における冷却速
度が鋼板の組織に大きく影響することは周知の事
実であり、この考え方を利用して良好な材質を得
る特許も公告されている（特公昭49−1147号）。 しかし冷却過程の冷却速度を制御するという考
え方が、実際に鋼板の冷却制御に積極的に採用さ
れなかつたのは、ユーザーから要求される材質の
鋼板を製造するにあたり、鋼板の組成、再加熱温
度、圧延過程での温度、圧延仕上り温度、捲取温
度等をある目標値内に制御すれば、容易にユーザ
ーの要求する材質を保証でき、圧延仕上り温度か
ら捲取温度間の冷却過程の冷却速度を積極的に制
御する必要性を得なかつたことにある。この背景
としてこれまでのランアウトテーブルの冷却設備
設計は、普通鋼の場合、一般的に仕上り温度が
A1変態点以上の800〜900℃から捲取温度が最低
400℃程度から最大でA1変態点以内までの冷却を
前提とした冷却設備であるため設置されている冷
却装置の最大冷却能力が前述の仕上り温度、捲取
温度を前提とし、個々のミルの圧延スピードと、
鋼板の板厚により決まり、従つて最大の冷却速度
も限定される。このため冷却速度を制御しても材
質を制御し得る範囲が少ないことにあつた。 ところが、近年自動車業界を中心として抗張力
が高く且つ加工性の良い鋼板の要求が高まり、こ
れに応える鋼板として複合組織型高抗張力鋼板が
出現して来た。１例としてこの複合組織型高抗張
力鋼板をホツトコイルの状態（熱間圧延まま）で
製造する上で重要な条件として、圧延仕上り温度
から捲取温度までの冷却過程での冷却速度の制御
が重要な役割りを果す。しかも、制御すべき冷却
速度が大きく、捲取温度がこれまでの一般的な捲
取温度より更に低い温度が要求されることから既
存の冷却設備では、複合組織型高抗張力鋼板の製
造可能板厚に制限が生じる。 本発明は、冷却速度を変えて最適な材質を得る
従来の考え方だけでなく、従来のホツトランの冷
却法では作り得なかつた複合組織型高抗張力鋼板
を広範囲の板厚にわたつて製造する上に好適な冷
却方法を提供するものである。 第１図に複合組織型高抗張力鋼板を製造する場
合、ある成分系での仕上り温度から捲取温度まで
の必要な冷却速度パターンの１例を示す。すなわ
ち、第１図で示す圧延仕上り温度ａ（700〜800
℃）、急冷開始温度ｂ（700〜600℃）、捲取温度ｃ
（200〜300℃）の３点の温度と、その３点の温度
を結ぶ冷却速度V1（10〜20℃／sec）、V2（≧70
℃／sec）は、複合組織型高抗張力鋼板を製造す
る上に重要な条件となる。これの意味するところ
は第２図に示す如く、加工性の良い組織を得るた
めに、圧延仕上り温度ａから急冷開始温度ｂまで
フエライト相内で充分に徐冷し、その後捲取温度
ｃまでパーライト或いはベーナイト組織の相を析
出させることなく一気にマルテンサイト相まで急
冷し、強度を高める組織を加工性の優れた結晶粒
の間に析出させることにある。従つて、第２図の
縦軸の温度で仕上り温度ａ、急冷開始温度ｂ、捲
取温度ｃと、横軸の時間に関して、パーライト
相、ベーナイト相を析出させない時間の制限内で
冷却の前半を充分に徐冷し、後半を急冷すること
が重要な条件となる。またこの場合、鋼板の圧延
速度は目標とする仕上り温度と板厚によつてある
範囲内に制約される。すなわち鋼片の加熱温度
は、鋼片の加熱炉能力、鋼片の材質、溶融の問題
から上限が決まり鋼片の加熱温度の下限は粗圧延
機や仕上圧延機の能力から決まり、この温度範囲
内で加熱抽出後から圧延完了までの圧延する板厚
によつて異なる放熱量によつて圧延速度は必然的
に決まつてくる。従つて、鋼板の圧延速度制約と
冷却時間制約から、自づと徐冷に要する冷却長と
急冷に要する冷却長が、次の(1)，(2)式によつて単
純に決つてくる。 L1＝Ｖ×t1 ……(1) L2＝Ｖ×t2 ……(2) Ｖ：圧延仕上り温度を目標温度にするために、
仕上入側温度、圧延板厚、圧延の塑性変形
発熱、圧延中の放熱等によつて決まる圧延
速度、 t1：必要な徐冷時間 t2：必要な急冷時間 L1：必要な徐冷の冷却長 L2：必要な急冷の冷却長 以上の如く記述した、複合組織型高抗張力鋼板
の製造条件を、既存の冷却装置では満たすことが
できないか、又は製造可能板厚に制限が加えられ
る。即ち、前述した如く、従来の冷却は、圧延仕
上り温度800〜900℃から捲取温度400〜500℃まで
冷却するものでしかも既存の冷却装置の全冷却長
に亘つて冷却すれば良いのに対し、前述の如く複
合組織型高抗張力鋼板の製造は、捲取温度が低
く、しかも冷却装置の後半を使用して700℃程度
から200〜300℃の捲取温度まで一気に急冷する必
要がある。従つて非常に大きな熱伝達率を有した
冷却装置が冷却装置の後半に必要になつてくる。
既存冷却装置の熱伝達率は圧延仕上り温度800〜
900℃から捲取温度400〜500℃まで冷却するとし
て、その平均熱伝達率は比熱0.22Kcal／Kg℃、鋼
板の密度7850Kg／m3で計算すると、平均熱伝達率
の低い冷却装置で約1000Kcal／m2・ｈ・℃、高
いもので2000Kcal／m2・ｈ・℃程度である。 これに対し複合組織型高抗張力鋼板の製造で後
半の急冷部に必要な熱伝達率は製造板厚を６mmま
でとし、冷却速度を70℃／sec以上確保する場合
の熱伝達率は次の(5)式より7000Kcal／m2・ｈ・
℃と非常に大きな熱伝達率が必要になる。 α・ｔ＝3.6ρchln（Ｔｏ−Ｔｗ／ＴＥ−Ｔｗ）……(
3) Cv＝（To−TE）／ｔ ……(4) ここにα：平均熱伝達率（Kcal／m2・ｈ・
℃） ｔ：冷却時間（sec） ρ：鋼板の密度（Kg／m3） ｃ：鋼板の比熱（Kcal／Kg・℃） To：鋼板の冷却前の温度（℃） TE：鋼板の冷却後の温度（℃） ｈ：鋼板の板厚（mm） Tw：冷却水の水温（℃） Cv：平均冷却速度（℃／sec） 次に既存冷却装置のもう一つの問題は、冷却装
置で使用する総水量（m3／min）は冷却長の全長
に亘つて均等に配分することを前提としているこ
とである。 この均等に配分することの意味は冷却装置を構
成している全ヘツダーのヘツダー毎の水量を常に
一定値に固定した状態であることを意味している
ものである。このような各ヘツダーへの水量を均
等配分を原則とした冷却装置の制御方法は、冷却
装置を構成する全ヘツダーのヘツダー毎或いはヘ
ツダーグループ毎に配置した制御弁を「オン」、
「オフ」することで冷却水ヘツダーから鋼板への
注水を「オン」「オフ」して鋼板温度を制御して
いる。 このような全冷却長に総水量を均等に配分する
従来の冷却装置で、第１図に示す複合組織型高抗
張力鋼板の冷却パターンをとると次のようにな
る。 まず徐冷を要する冷却装置前半ゾーンでは、該
ゾーンの各ヘツダーから鋼板への注水を必要とし
ないため各ヘツダー毎或いはヘツダーグループ毎
の制御弁はオフ状態、即ち鋼板への注水はオフ状
態であり、当該ゾーンに配分された水量は鋼板の
冷却には使用されない。この当該ゾーンに配分さ
れた水量は、既存冷却装置が一般的にヘツダー毎
或いはヘツダーグループ毎に配置される制御弁に
三方弁を用いるため、制御弁オフ状態では冷却水
がヘツダー側に供給されず、冷却装置の排水集水
溝へバイパスされて流出している。このため当該
ゾーンに配分された水量は鋼板の冷却に有効に利
用されないことにある。 次に急冷を必要とする冷却装置後半ゾーンにお
いては、該ゾーンの全ヘツダーから鋼板への注水
する状態となるが、前述の如く既存冷却装置にお
いては、冷却水ヘツダー毎からの注水量は、一定
値に固定されている。従つて被冷却体である鋼板
の厚み、温度、速度が決まればヘツダー毎に冷却
水が鋼板から奪う熱量は決まつてくることにな
る。即ち既存冷却装置においては、当該設備の冷
却水ヘツダーの水量や、ヘツダー構造の寸法等の
固定値によつて決まる冷却性能に固定されるた
め、この冷却性能以上の急冷はできない。この冷
却性能を平均熱伝達率で表すことができるが、既
存冷却装置の平均熱伝達率は前述した如く高いも
ので、2000Kcal／m2・ｈ・℃程度である。この
程度の熱伝達率では先に述べたように複合組織型
高抗張力鋼板を広範囲の板厚まで製造できない。
また急冷開始点の鋼板温度は、徐冷却後のためま
だ高温域であり、急冷開始点以降の近傍の冷却現
象が膜沸騰域となるため前述した平均熱伝達率よ
り低い熱伝達率である。このため急冷開始点以降
の冷却速度が緩慢となり第３図に示すP1のような
冷却パターンとなる。図においてP1は既存冷却装
置により冷却した例で、板厚４mm、平均熱伝達率
2000Kcal／m2・ｈ・℃で得られる冷却パターン
P2は複合組織型高抗張力鋼板の製造に必要な冷却
パターンである。 以上詳細に述べた如く、既存の冷却装置で、複
合組織型高抗張力鋼板を製造する場合、冷却能力
即ち熱伝達率が不足すること、更に、冷却装置で
使用する総水量を全冷却長に均一に配分すること
を前提としているため、冷却パターンが緩慢にな
り、複合組織型高抗張力鋼板の製造板厚範囲に限
界があること等の問題がある。 本発明は以上の如き問題を有利に解決するため
になされたものでありその要旨とするところは、
仕上圧延機から捲取機間の鋼板冷却ゾーンにおい
てラミナーフロー方式で鋼板上部を冷却するに際
し、鋼板冷却ゾーンを複数ゾーンに分割し各ゾー
ンに配置する注水ヘツダーの注水ノズル内径を、
パイプラミナーノズルの場合15〜30mmφ、板状水
流ラミナーノズルの場合スリツト間隔を４〜６
mm、該両方式の注水ノズルと鋼板との面間距離を
1.5ｍ以下とした注水ヘツダーを用い、もつて上
記分割した各々のゾーンへの流量配分を可変と
し、各ゾーンからの冷却水流量の上部最大流量密
度をパイプラミナーの場合1.08m3／m2・min、板
状水流ラミナーの場合2.44m3／m2・minとし、上
部最大流量密度内でかつ冷却装置全体の最大給水
量内で各ゾーン毎に冷却水流量を変化させて冷却
パターン、冷却速度を変えることを特徴とする熱
延鋼帯の冷却方法に関するものである。 本発明冷却方法は、冷却ゾーンを複数ゾーンに
分割し、各々のゾーンに給水する配管途中に流量
制御装置を配置し最大給水量の内で各冷却ゾーン
毎への流量配分を可変に構成した冷却装置を使用
するため第４図の如く冷却長の全長を使用して冷
却する方法P3と、複合組織型高抗張力鋼板製造に
必要な後半急冷をする方法P4及び前半急冷をする
方法P5の少くとも３通りの冷却が可能である。そ
して前述の流量配分可変とともに重要な要件とし
て複数ゾーンに分割した冷却ゾーン毎への流量配
分を変化させた場合にでも常に最適な冷却効率を
得られるようにしてあることである。即ち、従来
の冷却装置は上部注水方式がラミナーフロー方
式、下部注水方式がスプレー方式である。ここで
問題になるのが上部のラミナーフローである。ラ
ミナーフローはノズルより流出する流量に合せ水
流がラミナー、云わゆる層流になるように設計さ
れている。しかして本発明では流量を変化させる
ため従来の考え方のヘツダー流量一定制御では層
流ができない場合が生じ、冷却効率を著しく阻害
する。このため本発明においては流量可変でも良
好なラミナーフローを得る手段として注水ノズル
内径をパイプラミナーの場合15〜30mmφ、板状水
流ラミナーの場合スリツト間隔を４〜６mmとする
とともにノズルと鋼板との面間距離を1.5ｍ以下
に短縮することによつて解決した。これを第５図
ａ第５図ｂにて説明する。第５図ａ及び第５図ｂ
において図中曲線は、層流が得られる最大値を示
したものである。第５図ａはパイプラミナーノズ
ルと鋼板の面間距離を1.5ｍ以下にしておけば低
流量時の水量を27.6mmφのノズルn1で例えば８
／min設定から３倍に増加しても良好な層流を
得られることを示している。 第５図ｂは板状水流ラミナーフローのヘツダー
水量とラミナー安定長の関係を示し水量800／
min以下では板状水流の膜切れが発生しラミナー
冷却ができない。 一方、最大流量はスリツト間隔でほぼ決り、水
量が多くなるほど安定長は長くなる。 したがつて板状水流ノズルと鋼板との面間距離
は、最少水量で膜切れのない高さに設定する必要
がある。 第５図ｂから1.5ｍ以下であれば最少水量で膜
切れのない板状水流が安定して得られることが分
る。また、面間距離は鋼板先端の通板性（突掛け
事故）をも考慮して決める必要がありパイプラミ
ナーと同じ高さに設定する必要がある。そして上
記の如くに構成した注水ヘツダーを鋼板冷却ゾー
ンの全長に配置し複数ゾーンに分割すると共に各
ゾーン毎に給水する配管途中に流量制御装置を配
置したため水量の不必要なゾーンの水量を水量の
必要なゾーンに廻すことが可能であり冷却速度制
御範囲が大幅に向上し、しかも従来の注水ヘツダ
ーの「オン」、「オフ」によるヘツダー間引方式の
冷却速度制御より広範囲で正確な冷却パターンを
とることができる。しかしてパイプラミナーの場
合注水ノズルn3内径が15mmφ未満では第５図ａに
示す如く良好なラミナー長さを得る流量範囲が狭
くなり本発明の特徴である流量可変が最適ラミナ
ー範囲で不可となる。一方、注水ノズル内径が30
mmφ超では層流を得る一本当りのノズル流量が多
くなり注水ヘツダーの長手方向に取りつけるノズ
ル本数が減り鋼板巾方向の冷却ムラが発生し鋼板
材質不均一を招き好ましくない。 一方、板状水流ラミナーの場合は第５図ｂに示
す如く、ノズル間隔は狭くても広くても不都合が
あり最適範囲は４〜６mmである。すなわち４mm未
満及び６mm超ではスリツト膜の形成が不安定であ
る。さてこれまでの説明でのヘツダーからの注水
量、またはノズルからの注水量だけでは一般的に
表す設備仕様とならないため、一般的に表す鋼板
の単位表面積当りの注水量、即ち流量密度ｑ
（m3／m2・min）について定義する。第１４図は
冷却装置のパイプラミナーヘツダー配置の一部を
示したものでＳは被冷却材である鋼板で矢印方向
に搬送される。１５は上部冷却水ヘツダー管、１
６は注水ノズル、１７は下部冷却水ヘツダー管、
１９はホツトランローラーを示している。 しかして鋼板上部からの流量密度ｑ上部は次式
で表すことができる。 ｑ上部＝Ｑ／ｈｐ×Ｌ（m3／m2・min）……(6) Ｑ＝ｎ×ａ＝（m3／min） ……(7) Ｌ＝ｎ×ｎp（ｍ） ……(8) Ｑ：ヘツダー１本当りの注水量（m3／min） ｎ：ヘツダー１本当りのノズル本数 ａ：ノズル１本当りの注水量（m3／min） Ｌ：冷却巾（ｍ） ｎp：ノズルピツチ（ｍ） ｈp：ヘツダーピツチ（ｍ） 即ち(6)式は鋼板単位表面積当りの注水量を示す
ものである。そして(6)式はヘツダー１本当りの場
合の式を示しているが複数ヘツダーで考える場合
でも、ヘツダーピツチ、ヘツダー毎の注水量が同
一であれば流量密度は同一の値を示すものであ
る。即ちヘツダーピツチ、ヘツダー毎の注水量で
ヘツダー本数がＮ本あればＮ本の冷却ゾーンの水
量密度は(9)式となる。 ｑ上部Ｎ×Ｑ／Ｎ×ｈｐ×Ｌ ……(9) (9)式は(6)式と同じ結果になる。 また板状水流ラミナーの場合θ流量密度が定義
する意味から考えれば(6)式と同じ式で表すことが
できる。 前揚第５図ａ、第５図ｂの横軸に示した流量密
度は上記(6)式で求めたものでありこの時の流量密
度の計算前提は、パイプラミナーの場合はｎ＝34
本 ｎp＝50mm、ｈp＝457mmとし、板状水流ラミ
ナーの場合はＬ＝1700mm，ｈp＝457mmで計算した
ものである。 さて第１図で示した冷却パターンを得るために
問題となるのは、急冷開始点での鋼板温度が高い
ことである。従つてこの部分は冷却ゾーンの中で
流量密度を最も大きく必要とする。本発明者は流
量密度が大きくなつた場合に最も冷却効果の良い
方式について検討し第６図の結果を得た。即ち第
６図の結果から板状水流ノズルの冷却方式f1がパ
イプノズル方式f2より冷却効率が高く適してい
る。このため第３図の実線P1で示すような緩慢な
冷却パターンを破線P2で示すような鋭角な冷却パ
ターンにすることを、同一流量密度で考えた場
合、板状水流ノズルにした方がパイプノズルによ
るラミナーフローより、より近づけることが可能
となる。この板状水流ノズルの設置位置は、前述
した(1)式より算出でき仕上圧延機最終スタンドか
ら40ｍ以降捲取温度計設置位置までの間にすべき
である（そのうちでも特に40ｍ〜80ｍまでの間が
好ましい）。そして前記区間において板状水流ノ
ズルを10ｍ〜20ｍ連続的に配置するものである。
板状水流の冷却方式は、板状水流ノズルから流出
する流量が少なくなると、板状の水膜の膜切れを
生じ、冷却効率が極端に減少する。従つて板状水
流ノズルを使用する範囲は大流量密度の必要な冷
却ゾーンに限つて使用するものである。しかして
本発明においては板状水流ノズルの間隔を４〜６
mmと設定した理由は、前述の如くノズル間隔がこ
れ以上狭ま過ぎても、又、広すぎても良好な板状
水流を作りにくいからである。尚、本発明による
鋼板冷却で使用する総水量に余裕があれば急冷ゾ
ーンに配置する前記板状水流ノズルに代えて、大
流量密度に耐えるノズル内径15〜30mmφのパイプ
ノズルのラミナーフローを配置しても充分急冷が
可能であり、これにより前半徐冷、後半急冷の冷
却が可能になり、複合組織型高抗張力鋼板の製造
が可能となる。 以上本発明は従来の鋼板冷却装置で使用する総
水量を全冷却長に亘つて均一に水量を配分する冷
却方式より、更に幅の広い冷却速度範囲をとるこ
とが可能となり、又、仕上圧延機最終スタンド設
置位置から40ｍ以降の10ｍ〜20ｍの長さに亘り熱
伝達率を大きくするために流量密度の高い板状水
流ノズルの注水ヘツダー又は、他の冷却ゾーンよ
り更に高い流量密度に耐えるパイプノズルによる
ラミナーフロー注水ヘツダーを設けることにより
後段急冷型の冷却パターンが可能であり、これに
よつて複合組織型高抗張力鋼板の製造可能板厚を
６mmまで増大すると共に熱延したままで安定した
該鋼板の製造が可能となつた。 次に本発明方法の装置例を図面に基いて詳細に
説明する。 第８図は鋼板冷却装置の給水系統を示す説明図
で、１は仕上圧延機の最終スタンドを示し、２は
捲取機を示す。３及び４は夫々鋼板の仕上温度を
測定する温度計及び捲取温度を測定する温度計を
示している。７及び１０は鋼板の上下から冷却す
る注水部で、上下各々５分割してある。５及び８
は上部及び下部に給水する給水配管本管である。
更に７および１０の上、下部を各々５分割した注
水部に給水本管５及び８から給水する枝管の途中
に６ａ〜ｅ，９ａ〜ｅの流量制御装置を設けてあ
る。次に第９図は上下部注水部の５分割した１ゾ
ーンの詳細を示すものである。給水本管５及び８
より流量制御装置６及び９を経て、分割した１ゾ
ーンへ上部給水ヘツダー管１１および下部給水ヘ
ツダー管１２に給水する。更に上下部のオンオフ
制御弁１３，１４により上下部のヘツダー管１
５，１７に取り付けたノズル１６，１８から鋼板
の上下面に注水する仕組を示す。第１０図は第８
図で示した７ａ，ｂ，ｄ，ｅの冷却ゾーンの注水
ヘツダーの断面図を示すもので、第５図ａで示し
たパイプラミナーノズルの良好なラミナー長さと
流量の関係より１ヘツダーの流量が0.3m3／min
から0.8m3／minまで変化しても常に良好なラミ
ナーが得られるように設計してある。１５は注水
ヘツダー管、１６は注水ノズル、１９はホツトラ
ンローラー、２０はパイプラミナーノズルのプロ
テクターを示す。更にパイプラミナーノズル１６
は内径27.6mmφでパイプラミナーノズル長さｌは
350mm、ホツトランテーブルローラー１９からノ
ズル１６の先端までの高さＨは1000mmである。
又、複数ケ取り付けるノズル１６のピツチ
（np）は50mmとし、ヘツダー１５の巾方向の有効
冷却巾Ｌは1700mm、ヘツダーピツチ（hp）を457
mmとした。これらの設計で常に良好なラミナーが
得られる流量の可変範囲は約245／minから840
／minで、これを流量密度で表わすと0.32m3／
m2・minから1.08m3／m2・minである。尚、下部
注水ヘツダー１７の設計はスプレーノズルによる
冷却方式であり、１ヘツダーの最低流量の時の冷
却水の噴き上げ高さが、鋼板裏面に充分接する範
囲にスプレーノズル１８を選択しておけば流量可
変にしても何ら問題はなく、本装置例では上部ヘ
ツダーの流量の可変範囲に合せ245／minから
840／minとした。次に、第１１図は、第８図
で示した冷却ゾーン７ｃに設置した板状水流型の
注水ヘツダーを示す。１５′は注水ヘツダー、１
６′はノズルで水流の厚さを決める。ノズル間隔
は５mmである。更に有効冷却水幅Ｌは1700mm、注
水ヘツダーピツチ（hp）は457mmである。ノズル
と鋼板との面間距離は1000mmである。上記の如く
構成したヘツダーで得られる良好な板状水流の流
量範囲は800〜1900／minとなり、流量密度に
直すと1.03m3／m2・min〜2.44m3／m2・minであ
る。尚、この板状水流ラミナーの冷却ゾーンは他
の冷却ゾーンより流量密度の下限が大きいが、１
ヘツダーに１ケのオン，オフ制御弁が取り付けら
れており、１ヘツダー毎に制御弁をオフにすれば
流量密度を半減できる。このようにした場合の流
量密度の制御可能な範囲は0.52m3／m2・minから
2.44m3／m2・minまで拡大できる。尚、板状水流
ラミナーノズルの７ｃゾーン配置位置は第８図に
おいて図示する仕上圧延機最終スタンドより50ｍ
〜70ｍである。以上の如く構成した本装置例にお
いて、鋼板冷却装置で使用する総水量200m3／
minを冷却装置の全冷却長（７ａ及び１０ａの始
端から７ｅ及び１０ｅの終端までの長さ）100ｍ
に対し上下各々５分割した７ａ〜ｅ及び１０ａ〜
ｅの各冷却ゾーンに、第１２図ａに示す如く後段
急冷型の冷却パターンとしての流量配分で冷却し
た時、流量密度の大きい「７ｃ，１０ｃ」，「７
ｄ，１０ｄ」の急冷ゾーンでの得られた平均冷却
速度を第１３図のＸ線で示す。 第１２図ａの場合は各ゾーンにおけるヘツダー
単体からの注水量は可変であるとともに、各ゾー
ン毎に水量配分は可変可能なものである。この特
徴を生かして７ａ，１０ａは全ヘツダーオフと
し、このゾーンの水量の全てを他の急冷を要する
ゾーン７ｃ，１０ｃ，７ｄ，１０ｄに振り向けた
状況を示す。又、従来型の冷却法である全冷却長
に冷却水を均等配分した時の各ゾーンへの流量配
分を第１２図ｂに示し、この時の冷却で得られる
最大の平均冷却速度を第１３図のＹ線で示す。 従来例は各ゾーンにおけるヘツダー単体からの
注水量は一定でありかつ各ゾーンとも同一水量で
固定配分給水するのが原則である。このような冷
却装置制約のもと７ａ，１０ａは全ヘツダーとも
オフであり、７ａ，１０ａに配分された冷却水は
他のゾーンへは振り向けられず、三方弁等により
集中排水溝へ直接流されてしまい鋼板冷却には利
用されることがない。 尚、第１２図の縦軸は上部下部の各流量密度の
合計値を示す。即ち、第１３図は、同一総水量で
同一急冷ゾーンにおける冷却速度が、例えば板厚
６mmで本発明法の場合80℃／sec、従来法の場合
25℃／secとなり約３倍強まで増大できることを
示している。このような大きな差異のつく理由は
急冷ゾーンの流量密度を増した効果と鋼板温度が
低くなると急激に熱伝達率が増大する効果、即ち
同一冷却ゾーンを同一速度で鋼板が通過する場
合、流量密度の大きい方が鋼板はより短時間に冷
却され、それだけ熱伝達率が大きくなつていく効
果の相乗効果によるものである。 次に複合組織型高抗張力鋼板を製造する場合の
具体的な流量配分の実施例を別表に示す。
【表】
これは圧延する鋼板の成分と板厚及び速度、圧
延仕上り温度目標値、急冷開始温度目標値、急冷
完了温度目標値と徐冷ゾーン、急冷ゾーンにおけ
る目標冷却速度と、熱伝達率、流量密度、鋼板温
度の関係（即ち、鋼板温度と熱伝達率の関係にお
いて、流量密度一定の条件で鋼板温度が高いと熱
伝達率が低く、鋼板温度が400〜500℃以下になる
と急激に熱伝達率が高くなる関係がある）を考慮
に入れて別に設けた冷却制御の演算装置により計
算し第８図の６ａ〜６ｅと９ａ〜９ｅの流量制御
装置を制御し流量配分したものである。しかして
表において「７ｂ，１０ｂ」と「７ｅ，１０ｅ」
の各冷却ゾーンに流量配分した理由は、圧延仕上
り温度から急冷開始温度までの冷却制御で、目標
の急冷開始温度にするために流量配分したもの
で、温度の微調整は「７ｂ，１０ｂ」の冷却ゾー
ンの各ヘツダーの制御弁をオンオフして行う。
又、同様に「７ｅ，１０ｅ」への流量配分は捲取
温度をある範囲内に入れるために流量配分したも
ので、この冷却ゾーンの各ヘツダーの制御弁をオ
ン，オフして捲取温度の微調整を行う。 以上詳細に説明した通り本発明は、複合組織型
高抗張力鋼板の製造に当り、必要な冷却速度で各
目標温度に正確に制御できる冷却法であり複合組
織型高抗張力鋼板製造の工業化に大きな役割を果
すものである。又、従来から云われているホツト
ランテーブルでの鋼板冷却に当り、冷却速度を制
御し材質改善又は、材質制御にも利用できる冷却
方法であり、本発明は冷却速度範囲を、従来の注
水ヘツダーのオン，オフ制御による冷却速度制御
より大巾に拡大でき、しかも冷却速度を、可変可
能な流量密度範囲内で自由に選択が可能であり、
鋼板の材質改善、材質制御に対し本発明冷却方法
は広範囲に適応可能なものである。
延仕上り温度目標値、急冷開始温度目標値、急冷
完了温度目標値と徐冷ゾーン、急冷ゾーンにおけ
る目標冷却速度と、熱伝達率、流量密度、鋼板温
度の関係（即ち、鋼板温度と熱伝達率の関係にお
いて、流量密度一定の条件で鋼板温度が高いと熱
伝達率が低く、鋼板温度が400〜500℃以下になる
と急激に熱伝達率が高くなる関係がある）を考慮
に入れて別に設けた冷却制御の演算装置により計
算し第８図の６ａ〜６ｅと９ａ〜９ｅの流量制御
装置を制御し流量配分したものである。しかして
表において「７ｂ，１０ｂ」と「７ｅ，１０ｅ」
の各冷却ゾーンに流量配分した理由は、圧延仕上
り温度から急冷開始温度までの冷却制御で、目標
の急冷開始温度にするために流量配分したもの
で、温度の微調整は「７ｂ，１０ｂ」の冷却ゾー
ンの各ヘツダーの制御弁をオンオフして行う。
又、同様に「７ｅ，１０ｅ」への流量配分は捲取
温度をある範囲内に入れるために流量配分したも
ので、この冷却ゾーンの各ヘツダーの制御弁をオ
ン，オフして捲取温度の微調整を行う。 以上詳細に説明した通り本発明は、複合組織型
高抗張力鋼板の製造に当り、必要な冷却速度で各
目標温度に正確に制御できる冷却法であり複合組
織型高抗張力鋼板製造の工業化に大きな役割を果
すものである。又、従来から云われているホツト
ランテーブルでの鋼板冷却に当り、冷却速度を制
御し材質改善又は、材質制御にも利用できる冷却
方法であり、本発明は冷却速度範囲を、従来の注
水ヘツダーのオン，オフ制御による冷却速度制御
より大巾に拡大でき、しかも冷却速度を、可変可
能な流量密度範囲内で自由に選択が可能であり、
鋼板の材質改善、材質制御に対し本発明冷却方法
は広範囲に適応可能なものである。
第１図は、複合組織型高抗張力鋼板を製造する
ための冷却パターンの１例を示す説明図、第２図
は、第１図の冷却パターンをとることによつて複
合組織型高抗張力鋼が得られることを冶金的に示
す説明図、第３図は、従来の冷却パターンと複合
組織型高抗張力鋼の冷却パターンの差異を示す説
明図、第４図は、本発明冷却方法により可能な基
本冷却パターンを示す説明図、第５図ａは、流量
と良好なパイプラミナー長さの関係を示す説明
図、第５図ｂは板状水流ラミナーフローのヘツダ
ー水量とラミナー安定長の関係を示す説明図、第
６図は、流量密度と熱伝達率の関係を板状水流方
式とパイプノズル方式について比較した説明図、
第７図は、流量密度と熱伝達率の関係をヘツダー
ピツチについて比較した説明図、第８図は、本発
明方法を実施するための鋼板冷却装置例の給水系
統を示す説明図、第９図は、上下注水部の１ゾー
ンの詳細を示す説明図、第１０図は、パイプノズ
ル方式の注水ヘツダーを示す説明図、第１１図
は、板状水流ノズルの注水ヘツダーを示す説明
図、第１２図ａは、後段急冷型の流量配分をした
例を示し、ｂは冷却水を全冷却ゾーンに均等配分
した例を示す説明図、第１３図は、流量配分を後
段急冷型にした場合と、全冷却ゾーンに均等配分
した場合の鋼板厚みと平均冷却速度の関係を示す
説明図。第１４図は流量密度の定義を説明するた
めにパイプラミナーヘツダー配置を示す説明図。 １……仕上圧延機の最終スタンド、２……捲取
機、３，４……温度計、５……給水本管、６……
送水本管、７，１０……注水部、６，９……流量
制御装置、１５，１７……注水ヘツダー管、１
６，１８……注水ノズル、１９……ホツトランロ
ーラー。
ための冷却パターンの１例を示す説明図、第２図
は、第１図の冷却パターンをとることによつて複
合組織型高抗張力鋼が得られることを冶金的に示
す説明図、第３図は、従来の冷却パターンと複合
組織型高抗張力鋼の冷却パターンの差異を示す説
明図、第４図は、本発明冷却方法により可能な基
本冷却パターンを示す説明図、第５図ａは、流量
と良好なパイプラミナー長さの関係を示す説明
図、第５図ｂは板状水流ラミナーフローのヘツダ
ー水量とラミナー安定長の関係を示す説明図、第
６図は、流量密度と熱伝達率の関係を板状水流方
式とパイプノズル方式について比較した説明図、
第７図は、流量密度と熱伝達率の関係をヘツダー
ピツチについて比較した説明図、第８図は、本発
明方法を実施するための鋼板冷却装置例の給水系
統を示す説明図、第９図は、上下注水部の１ゾー
ンの詳細を示す説明図、第１０図は、パイプノズ
ル方式の注水ヘツダーを示す説明図、第１１図
は、板状水流ノズルの注水ヘツダーを示す説明
図、第１２図ａは、後段急冷型の流量配分をした
例を示し、ｂは冷却水を全冷却ゾーンに均等配分
した例を示す説明図、第１３図は、流量配分を後
段急冷型にした場合と、全冷却ゾーンに均等配分
した場合の鋼板厚みと平均冷却速度の関係を示す
説明図。第１４図は流量密度の定義を説明するた
めにパイプラミナーヘツダー配置を示す説明図。 １……仕上圧延機の最終スタンド、２……捲取
機、３，４……温度計、５……給水本管、６……
送水本管、７，１０……注水部、６，９……流量
制御装置、１５，１７……注水ヘツダー管、１
６，１８……注水ノズル、１９……ホツトランロ
ーラー。
Claims (1)
- １ 仕上圧延機から捲取機間の鋼板冷却ゾーンに
おいてラミナーフロー方式で鋼板上部を冷却する
に際し、鋼板冷却ゾーンを複数ゾーンに分割し各
ゾーンに配置する注水ヘツダーの注水ノズル内径
を、パイプラミナーノズルの場合15〜30mmφ、板
状水流ラミナーノズルの場合スリツト間隔を４〜
６mm、該両方式の注水ノズルと鋼板との面間距離
を1.5ｍ以下とした注水ヘツダーを用い、もつて
上記分割した各々のゾーンへの流量配分を可変と
し、各ゾーンからの冷却水流量の上部最大流量密
度をパイプラミナーの場合1.08m3／m2・min、板
状水流ラミナーの場合2.44m3／m2・minとし、上
部最大流量密度内でかつ冷却装置全体の最大給水
量内で各ゾーン毎に冷却水流量を変化させて冷却
パターン、冷却速度を変えることを特徴とする熱
延鋼帯の冷却方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16012378A JPS5588921A (en) | 1978-12-27 | 1978-12-27 | Steel sheet cooler in hot strip mill |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16012378A JPS5588921A (en) | 1978-12-27 | 1978-12-27 | Steel sheet cooler in hot strip mill |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5588921A JPS5588921A (en) | 1980-07-05 |
| JPS6233005B2 true JPS6233005B2 (ja) | 1987-07-17 |
Family
ID=15708355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16012378A Granted JPS5588921A (en) | 1978-12-27 | 1978-12-27 | Steel sheet cooler in hot strip mill |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5588921A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57156832A (en) * | 1981-03-25 | 1982-09-28 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Coiling method for hot strip |
| JPS5890313A (ja) * | 1981-11-20 | 1983-05-30 | Nippon Steel Corp | 鋼板の冷却装置 |
| JPS5966421U (ja) * | 1982-10-27 | 1984-05-04 | 株式会社ハセガワトレ−デイング | 傘 |
| IT1177873B (it) * | 1984-07-04 | 1987-08-26 | Centro Speriment Metallurg | Dispositivo per il raffredamento di laminati a caldo piani |
| US4974424A (en) * | 1986-02-04 | 1990-12-04 | Kawasaki Steel Corp. | Method and system for cooling strip |
| JP6377550B2 (ja) * | 2015-03-06 | 2018-08-22 | 株式会社神戸製鋼所 | 厚鋼板冷却方法及び厚鋼板冷却装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS491147A (ja) * | 1972-04-14 | 1974-01-08 | ||
| JPS5235711A (en) * | 1975-09-16 | 1977-03-18 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Method of controlling cooling of hot rolled steel plates |
-
1978
- 1978-12-27 JP JP16012378A patent/JPS5588921A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS491147A (ja) * | 1972-04-14 | 1974-01-08 | ||
| JPS5235711A (en) * | 1975-09-16 | 1977-03-18 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Method of controlling cooling of hot rolled steel plates |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5588921A (en) | 1980-07-05 |
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