JPS6313610A - 熱鋼板の冷却方法 - 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） この発明は熱鋼板、特に熱間圧延された厚鋼板等の良形
状かつ均一な材質を得るための強制冷却方法に関する。

（従来の技術） 最近の厚板製造プロセスにおいては、合金元素の低減、
省熱処理、新鋼種の開発を［１的として。

加熱条件の制御並びにコン１−　ｒ：ｚ−ルド圧延直後
の強制冷却を組み合１↓た、いわゆる調質冷却プロセス
の研究が盛んであり、既に、１ｉ鉱各社で種々の調質冷
却設備が実機化されている。

これ等の加熱から冷却に至る一連の制御は、厚鋼板の変
態組成の制御と機械的性質の向１−を狙ったものである
が、加熱、圧延制御技術は長年の研究により冶金的機構
の解１１と共には（オンライン製造技術としてｆ＃　：
／、されたものであるのに対し、強制冷却技術は、冶金
的な機構は解明しているものの、冷却制御技術、特に形
状制御技術に関しては未だ不充分な状ｆｕｉである。

即ち、熱鋼板の強制冷却は圧延機後面又は、熱間矯正機
後面の熱鋼板の通板ライン上に熱鋼板の上下面に配Ｈし
たノズル群より、熱鋼板！二下面に冷却水を噴射して１
１なうが、この時に板幅方向に一様に冷却水を噴射する
と、板側端部は冷却開始時の温度が板幅中央部より低い
こと及び、板１−水の落下、端面冷却にＪ゛り板１に、
ｌ中央部よりも冷却速瓜が１−ｊｔ−〈なり、板幅方向
に温度差が生じて板形状が茗しく損なわれることが知ら
れている。

このような問題を解決する方法として、板端部の冷却水
を遮閉する方法が特開昭８０−１７４８３３号公報に開
示されている。その冷却方法は、冷却開始直前の鋼板が
圧延中及び強制冷却装置への搬送中に空冷によって鋼板
端部の温度は中央部より下がり、すでに板幅方向に温度
偏差を持っており、強制冷却によってこの温度偏差が更
に拡大されるため、この温度偏差拡大を鋼板端部の所定
域の冷却水を遮閉して鋼板端部の冷却を阻止し、冷却途
中又は冷却完了詩の板幅方向の温度を均一化し、良形状
でかつ、材質の均一な鋼板を得ることを目的としたもの
である。

（発明が解決しようとしている問題点）前記の従来技術
の冷却方法は、鋼板端部の冷却水をノズル中位でオン・
オフ制御を行なうため第１ｆ図に示すように、戸閉機能
のない強制冷却時に発生する鋼板端部の冷却完了時の温
度偏差傾向と、戸閉機能を有する場合の冷却完了後の温
度回復傾向が異なり、鋼板端部と中央部の境界部に温度
回復が不１−分な？１．Ｊ　ＩＮ　４１’Ｆ部が発生す
る。この境界部温度降ドがノ１−しると、例え板幅中央
と端部の温度差がなくてｔ）強制冷却後の鋼板形状が損
なわれ耳波形状になり易い。

但し、境界部温爪降ドがあっても、値が小さい場合（例
えばΔＴ≦３０°０）ｊＪ、冷却後の鋼板形状は良好で
あるが、成品切断時に板幅方向にスリット状に分割して
使用する場合は、切断後に反り、曲り等が発生し、矯１
１が必要となる。なお、この境界部温度降ドは、冷却室
ｒ温爪（板厚モ均）が５００°Ｃ以Ｆ（７）場合ニ！Ｉ
′１に発生し易く、５５０℃以にではほとんど発生しな
い。

又、従来枝１．１巨ｌ）冷却力〃、のもう１つの問題点
を第１２図（ａ）に小才。と）却装置ν１の１を手方向
を３ゾーンに分割し、各ラーンの戸閉長さく鋼板側端部
がらの距離文で小−４）１ｊ、図中に到線で示すが、冷
却装置出側になるにしたがって、戸閉長さ見は小さくな
っている。このような戸閉方〃、では、鋼板端部の冷却
戸閉部分が、名冷却ゾーンにつき１直線上になるため、
冷却遮閉部の冷却能と非遮閉部の冷却能の差の大き過ぎ
、温度パターンがステップ的になる。冷却途中でこのよ
うな温度パターンが発生した鋼板は、冷却停止時の温度
が均一であっても、鋼板端部に波及び反りが発生し易い
。

これを解決する方法として例えば前記の特開昭ｆ（０−
１７４８３３号公報には、第１２図（ｂ）に示すような
戸閉方法が開示されている。すなわち鋼板の上。

−ド及び通板方向の戸閉ノズル個数を冷却装置長手方向
に増減し′Ｃ設定する方法が提案されている。

しかし、この方法は、強制冷却装置が十分に長く、戸閉
装置の数が多い場合にのみ、ある程度の補１１か＋＋（
能となるか設備費がかかり、かつ鋼板端部の波および反
りに対して完全ではない。

以１−説明したように従来の板幅方向の冷却制御方法で
、かなりの冷却形状改善が計れたが、依然として問題を
含むものである。

（問題点を解決するための手段） そこで本発明は、このような従来技術がもつ問題点に鑑
み、水冷過程の鋼板幅方向、特に鋼板端部の温度パター
ンに１１．　ＩＩ　Ｌ、その温１■パターンが所定の温
ＩＷ偏ノテ・内で冷却できるように鋼板端部近傍の冷却
水１１１−を、ノズル中位で増減し、良好な形状を有す
る鋼板を製造することを目的とするもので、その要旨は
、 熱鋼板の搬送ライン１−で熱鋼板を長手方向に移送しな
がら該鋼板の１−ドの板＃４．１全１１′１１に指向す
るように配置された複数のノズルから前記鋼板に冷却水
量を制御供給する方〃、において、前記鋼板の板厚、板
幅、冷却開始温度、冷却速度及び冷却完了温度に応じて
冷却中の＆幅方向の温度差が目標値以下になるように板
幅方向のノズル４Ｆｊに水酸を増減することを！１４５
徴とする熱鋼板の冷却方法である。

（作用） 板厚と冷却速Ｉｎ−との関係１」第４図に示す通り、板
厚が厚くなると２檄に冷却速度が減少し、水量密度が低
ドするにしたがって冷却速度も低下する。

板幅と板幅方向注水１ｉ１パターンとの関係はｔ５５図
に小才通り、板幅の広い材料は冷却開始時の板側端部の
温度降下域が大の傾向にあるので、注水琶零の領域を増
加させ、板幅の狭い材料は板側端部の温度降下域が小の
傾向にあるので、注水量零の領域はなくてもよい。

板側端部の過冷却と冷却速度との関係を第６図（ａ）に
、板側端部の過冷却と冷却完了温度との関係を第６図（
ｂ）に示す。第６図（ａ）より冷却速度が大きい程、板
側端部の過冷却は大きくなり、第６図（ｂ）より冷却完
了温度が高い程、板側端部の過冷却は小さくなることが
判明する。

従って板側端部の過冷却を防止するためには、板厚、板
幅、冷却開始温度、冷却速度、冷却完了温度に応じて、
ノズル注水量零の領域を増減し、かつ汀水縫パターンが
ステップ的になるのを防止するため、ノズルイηに注水
量を増減する。

（実施例） 次いで、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明す
る。第１図は本発明の１実施例を示す冷却装置の全体構
成図である。

熱鋼板１は熱間圧延後に冷ノ４１装置１ｏで材質、寸〃
ζに応じて所定の冷却条ヂ１で１す１定の温爪迄冷却さ
れる。２は熱鋼板ｌの搬送出し１−ル、３は搬送用ロー
ル２と１−ドＪ、Ｉ　１．″配ｈｖＩされた拘東用のロ
ールであり、ｙ１降装置Ｉｖ１　（図示廿ず）によって
’７１隆自在に配置しており、熱鋼板の冷却中にのみ、
熱鋼板を拘束する位置にＩ’　１ｌｆｌ’する。

熱鋼板を冷却するための冷却水は、給水ヘッダー７、給
水ｌｒｌ・６．木１１１制御Ｊｌｌｊｒ５を経−（スプ
レー装置４に供給される。なお水量制御弁５は給水管６
を経て０（給される冷却水を谷冷却制御ＪＩゾーン毎の
所定の水１１１に制御ＪＩＩ　して各冷却制御ゾーンの
スプレー装置に供給する。

入側温度、１８１；ｌ冷却装置１ｏの入側に板幅方向に
複数個配置されであり、熱鋼４ｂｉ　ｌの冷却開始前の
板幅方向温度を検出１２、入側温度演算装置１１にイン
プラＩ・し、人側温１え演算装置Ｉｖｌｔｔでは冷却開
始前の板幅方向温１ｍ分布を演算する。

更に冷却装置１０の出側には出側温度計９が板幅方向に
複数個配ｈγ１されてあり、熱鋼板ｌの冷却完ｒ後（復
熱後）の板幅方向温度を検出し、出側温度演算装置１３
にインプットし、出側温度演算装置１３では冷却完了後
の板幅方向温度分布を演算する。

１２は冷却装置を制御するための冷却演算・制御装置で
あり、上位計算機１４から与えられた被冷却材の鋼種、
寸法、１１標冷却開始温度、冷却速度、冷却完了温度等
の操業条件から各冷却制御ゾーンの冷却水ｈ１及び通板
速度を演算し、更に温度演算装置１１．１３の被冷却熱
鋼板の冷却開始前温度及び前冷却材の冷却完了温度実績
に基づいて前記の冷却装置の制御条件を修正演算すると
共に、スプレー装置の鋼板側端部周辺のノズル流量制御
条件を演ｑし、冷却装置ｌＯの各構成部分を制御する。

なお、良好な鋼板形状を得るための冷却制御手段として
は、鋼板、」−下面の冷却制御及び鋼板先後端部の冷却
制御も重要であるが、これ等の冷却制御は公知の方法に
よる。又、冷却開始時の測温結果からの板幅方向温度パ
ターンの演算方法、冷却条件からの単位時間当りの温度
降下量の演算方法及び板幅ノ」向の温爪隆ド（ｄを均一
にするための鋼板端部近傍ノズルの冷却水Ｉ１１の演算
方法についても公知の方法による。

１５は搬送用ロール２の回転数を検出する回転数検出器
であり、冷却れ１（ｒＪ・制御装２ｔ１２に接続してい
る。

なお、各冷却制御ゾーン１ｒ〕の必要冷却水＆１は、前
記のスプレー装置、Ｑｌ　４の各ノズルのｌＡｒ、ｌＪ
ｌ制御酸によって変わるため、スプレー装置の各ノズル
の流敬制御量をフィードバックして各冷却制御ゾーン毎
の必要冷却水ＩＩＵを制御する。

次にスプレー装置４の構成について述べる。第２図、第
３図は鋼板側端部近傍のノズル流に制御のメカニズムを
示すものである。このノズル流１４制ａｌＪ１　Ｍは、
ノズルへツタ−２１、ノズル２５、ノズル毎の噴射水１
．１を制御する１１体２２、弁体の回転軸に連結したレ
バー２３．各ｊｒ体とノズルを連結するノズル支省２４
．１／パーをｆ１４　ｆｉｌさせ１１体の開度を、没定
するためのストライカーブロンク２８、ストライカーブ
ロンクを移動１．レバーの回転角を制御するためのスク
リュー軸２７、スクリュー軸の軸受２６゜スクリュー軸
を回転する駆動装置２９及びスクリュー軸の回転数を検
出しストライカ−ブロックの位置を検出する回転検出器
２８ａで構成されており、各スプレー装置毎に鋼板側端
部のノズル流量を決められた値に制御する。

又、ノズル流量制御用弁体２２は第３図に示すように、
ノズルヘッダー２１上にノズル２５の水路を形成する如
く連設されており、ストライカ−ブロック２８でレバー
２３を回転方向に動かすことにより弁回転子２０を回転
させ水路を閉じる全開状態（ａ）、所定の水路を形成す
る中間開度状態（ｂ）、ノズル各酸をフルに発揮させる
水路を形成する全開状態（ｃ）を任意に選択できる構造
としており、更にストライカ−ブロック２８内のストラ
イカ−距離立、＋　４１２　　＋　ｉａをノズルピッチ
±Δ見に設定することにより、隣接ノズル毎のノズル噴
射量を異なった値に制御することが可能である。

次に第７図に基づいて冷却演算・制御装置１２の制御条
件演算フローを説明する。なお冷却演算・制御装置１２
を一点鎖線でしめす。

まず１−位置′ｎＪ１１４からり−えられる被冷却材の
鋼種、寸法、冷却開始温度、冷却速度、冷却完了温度等
の操業条ヂ１に基づいて、ブロック３０．３＋、３２．
３３．３４で各冷７１　ｆｌｊ制御ゾーンの冷却水部、
通板速）■を演算し、冷却装置の制御架ｆ１を決定する
。この際、上位計算機＋４からｌｊ、えられた冷却開始
温度は、圧延仕上り温１バから、：１ηした［１標値で
あり、実績温度である入側温１腹計８からの入力により
演算した値との間にＸ・があった場合は１り度修正演算
を実施する。

次１／’　テ’；’　ｌ’　ツク３５．３Ｇ、３７，３
（１，３Ｑ、４０　テ鋼板側端部周辺の冷却、ｉｌ￥［
をＩ＋ない、ノズル流星制御装置の上、下それぞれの使
用ＩＩ（、ノズルの流μ制Ｗ　ｉｔを演算する。

まず最側端部近傍（板幅から約３（ｌａｗ）について前
記のブロック３４で求めた板幅中央部温度の冷却中の温
度ＴＮ（ｉ）と舷側部近傍の冷却中の温度Ｔ＾（ｉ）を
比較し、ＴＮ（ｉ）−ＴＡ（ｉ）≦ΔＴ（ｉ）となるノ
ズルｍ　ｊｉｌ制御装置の使用ｂ１及び各ノズル流量制
御２ 御装置１σの最側端部近傍のノズル流量ゼロのノズル数
を求める。

なお１．Ｌ記ΔＴ　（ｉ）は実用上は変態点近傍はΔＴ
（ｉ）鴫＋７０〜＋１０°Ｃ１冷却完了時はΔＴ（ｉ）
　＃＋３０〜−１Ｏ°Ｃとすれば良い。同様に側端部近
傍の温度ＴＢ（ｉ）　、　ＴＯ（ｉ）　、　ＴＤ（ｉ）
とＴＮ（ｉ）を比較し、ＴＮ（ｉ）−ＴＢ（ｉ）≦ΔＴ
　（ｉ）　、　ＴＮ（ｉ）　−ＴＣ（ｉ）≦ΔＴ　（ｉ
）　、　ＴＮ（ｉ）　−ＴＤ（ｉ）≦ΔＴ（ｉ）となる
各ノズルの流量を求め、ノズル流量制御装置の制御量を
決める。但し、ｉは冷却開始からの経過時間である。

なお、鋼板側端部近傍のノズル流量からノズル制御装置
の制御量を求める場合は、事前に求めたノズル流量制御
用弁体２２の流量特性から所定のノズル流量になるレバ
ー２３の回転角を求め、各レバーの回転角が求めた角度
になるように、ストライカ−ブロックの位置及びストラ
イカ−間距離見１．又２　、見３の制御量を求める。

冷却完了時の板幅方向の温度分布を均一にするためには
、第８図に示すように、Ａノズル、Ｂノズル、Ｃノズル
、Ｄノズルと段階的に吐出流星な増すことが必要である
が、実用的には例えばＡノズｊｌｚ＝ｏ＄、ｎ／ズＪｌ
／−５０Ｘ　、　Ｃ／ズＡｙ＝７’ｄ、Ｄ　”Ｎ／スル
ー１００％を固定＃ｉ　Ａｌｆｉｔ　トすれば、は（目
的を達成することがｉｊ）能であり、その場合はｆＬｌ
　　、ｕ２＋文３は所定の傾斜を持ったノズル流量とな
るように固定的な値を持たせれば良い。

次に、前述の冷却装置を用いて２５ｍｍＸ　３，０００
園鵬Ｘ　４０，０００ｍ■の熱鋼板を冷却する方法につ
いて述べる。

冷却条件は次の通りである。

冷却開始温度；７５０℃ 冷却完了温度；４５０°０ 冷却時間；１ｌｓｅｃ ノズルの配置は第１０図に示すように、搬送用ロール２
と拘東用ロール３との間に上下に配置し、板幅方向には
７５ｍ■間隔に配置した。ノズル毎の注水是は第１表に
従来〃、と共に示している。なお通板速度はＯＯｍ／ｓ
ｉｎであった。

冷却完了時の鋼板の温度を測定するため、第１゜図の位
置の板幅方向の温度を測定した。測温結果および鋼板変
形量の実測値を従来法と対比させてＰｊＳ１表の下方に
しめす。

従来法の温度差が最大２５°Ｃ１鋼板変形量が８ｍｍに
対し、本実施例では温度差が最大５℃、鋼板変形量が２
Ｉ１ｍと大幅に改善されていることがわかる。尚、第１
表かられかる通り、本実施例は従来法に比較して、注水
量零のノズルがかなりあり、省エネルギーにもなってい
る。

（発明の効果） 以−１，説明したように本発明による熱鋼板の冷却前〃
、は、熱間圧延した熱鋼板を強制冷却する際に、冷却前
の板幅方向の温度偏差及び冷却中に生じる板幅方向の偏
冷却による温度偏差を補正した板幅方向で均一な冷却を
することにより、冷却中及び冷却完了時に板幅方向に均
一な温度分布を持った鋼板の冷却方法が実現可能となり
１次の効果を得ることができる。

（１）板内強１Ｗ分ＩＨｊの均一な鋼板を得ることがで
きる。

（２）冷却後の形状の良好な鋼板を得ることができる。

（３）冷却後の板内残ＩＷ応力が少なく、冷却後鋼板を
スリット状に切断しても、反り等の発生の少ない鋼板を
得ることができる。

（４）被冷却材の板幅より外側に配置したノズル流ｊ１
１を零にすることができ不用な冷却水を流さないため省
エネルギーがＡ１れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例における冷却装置の全体構成
を示す図、第２図及び第３図はノズル注水量増減のメカ
ニズムを小す図、第４図は板厚と板厚平均冷却速度との
関係を示す図、第５図は板幅と板幅方白木ら１パターン
との関係を示す図、第６図は板側端の過冷却に及ぼず冷
却速度、冷却完了温度の彩管を、１＜ず図、第７図は本
発明のｌ実施例の注水に制御フローを小ず図、第８図は
ノズルレバー角度とノズル噴ＱＪ　Ｉｔｌとの関係を示
す図、第９図はスプレー装ｒ１内のノズル配置の１実施
例を示す図、第１０図は出側温１１７１の配置を示す図
、第１１図は冷却水酸ｔｌｉ機能有無の場合の冷却完了
時の鋼板温度を示す図、第１２図Ｃ」従来の冷却水遮断
パターンと冷却完（Ｉｆ！＋の鋼板温度を示す図である
。 ｌ・・・熱鋼板、２・・・搬送用ロール、３・・・拘束
用ロール、４・・・スプＩ／−装贋、１ｊ・・・木！１
１制御（ｒ、６・・・給水管、７・・・ヘンダー、８・
・・入側温度計、９・・・出側温度計、１０・・・冷却
装置、１１・・・入側温度演算装置、１２・・・冷却演
算・制御装４Ｙ１．１３・・・出側温度演算装置、１４
・・・−１−位、１ｌｔ）機、１５・・・回転数検出器
、２１・・・ノズルヘラター、２２・・・弁体、２３・
・・レバー、２４・・・ノズル支管、２５・・・ノズル
、２Ｂ・・・軸受、２７・・・ストライカ−ブロック、
２８・・・駆動装置、２９ａ・・・回転数検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 熱鋼板の搬送ライン上で熱鋼板を長手方向に移送しなが
   ら該鋼板の上下の板幅全面に指向するように配置された
   複数のノズルから前記鋼板に冷却水量を制御供給する方
   法において、 前記鋼板の板厚、板幅、冷却開始温度、冷却速度及び冷
   却完了温度に応じて冷却中の板幅方向の温度差が目標値
   以下になるように板幅方向のノズル毎に水量を増減する
   ことを特徴とする熱鋼板の冷却方法。