JPS6340610A - 高温鋼板の冷却装置 - 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」 この発明は厚板の圧延後オンライン制御冷却。

直接焼入プロセス、あるいは再加熱熱処理プロセスにお
ける熱鋼板の冷却その地熱鋼板、熱鋼帯の冷却に供され
る高温鋼板の冷却装置に関する。

「従来の技術」 近年、熱間厚板厚板設備において、高強度、高靭性の１
′Ｉｙ、坂を製造する目的で圧延後の厚板をオンライン
で冷却する技術が開発されつつある。

熱鋼板を冷却するに際しては、板＋１３方向を均一に、
坂の上下から均等に、速い冷却速度で冷却する事が冷却
装置に要求される。

当初、熱鋼板の冷却は第６図に示すように圧延機１の出
側において、鋼板５を搬送ローラ２で走行させながら上
部からラミナーフローノズル３で、下部からスプレーノ
ズル４でもって水冷却する方式が一般的であった。

しかし、同図の方式では、下記に示す問題点があり上記
の要求に答えられない。

り鋼板５上をラミナーフローノズル３から供給された冷
却水が滞留水となっておおうが、ラミナーフローノズル
から落下する冷却水が滞留水に妨害されるので、冷却能
力が低い。

ｉｉ　）鋼板上の滞留水は最終的には板ｒｌｒ方向に両
端部へ流れるので、両端部の水量密度が坂［１〕中央部
に較べて大きくなり、両端部が過冷却される。

ｉｉｉ　）鋼板下部においては、上向きに噴出された冷
却水が鋼板に衝突後ずぐに落下してしまうので滞留水の
ある上部に較べて冷却面積が狭く、結果的に冷却能力が
上部に較べて低い。

ｉｖ）更に、下部には搬送ローラがあるので、その分だ
け、冷却面積が狭＜１ｉｉ）の１頃向を助長している。

■）そもそも上部と下部の冷却方式が異なりかつ、１ｉ
ｉ）　、　　ｉｖ）の問題点のために、鋼板を上下から
均等に冷却できない。

以上に示した欠点に対して、種々の改善が提案されてい
るので列挙する。

すなわち、問題点ｉｉ　）に対しては、特開昭５５−１
５３６１６号では）＆　１１中央部に対して両端部に供
給される冷却水量を絞る事が提案されている。

また、特開昭５８−３２５１１号では第７図に示すよう
に上部ノズル３と鋼板５の中間部に冷却水遮蔽板６を設
置して鋼板両端部への冷却水落下を防止する事が提案さ
れている。

しかし、いずれの方法においても滞留水の板［１］方向
への流れは存在するので灰中方向の均一冷却を完全に達
成する事はむずかしい。

問題点１ｉｉ）　、　　ｉｖ）に対しては、特開昭５２
−８５９０９号では、上部に較べて下部に多量の冷却水
を供給することが提案されているが、冷却水の有効利用
という点で問題があり、また板厚や搬送速度によって上
部と下部の適正な水量比が変化するので、上下均等冷却
がむずかしい。

また、問題点■）は）Ｗ決されない。

下部の冷却水の有効利用という観点から、第８図に示す
特公昭５９−２２６０５号においては、水だめ１９内に
設置した噴水ノズル２０から上向きに冷却水を噴出させ
て噴水２１を形成させるものであり、冷却水が噴水のエ
ゼクタ効果により循環利用されるので下部の冷却水の有
効利用率が向上する。

更に、特公昭５０−２１２８２号では第９図のように水
だめ１９を鋼板５に接近させて鋼板下面の冷却を噴水だ
けでなく水だめ１９にたまった水の水面を鋼板下面に接
触させる事により下部の冷却能向上を狙っている。

しかし、いずれの方法でも問題点１ｉｉ）　、　ｉｖ）
を完全に解決するものではなく、またＶ）は解決されな
い。

そこで以上ｉ）〜■）の問題点を解決する事を目的とし
て特開昭５８〜８６９０４号が提案されている。

同提案は第１０図、第１１図に示される。

図示の如く、冷却すべき熱鋼板５の上下にガイドカバー
７を配置して冷却水流路１０を形成し、その中をスリッ
トノズル８から冷却水の高速流を流す事によって熱鋼板
の急速冷却を狙った冷却装置である。また冷却水の板巾
方向への流れを制限する目的でガイド坂１１を設置して
いる。

「発明が解決しようとする問題点」 しかるに、第１０図、第１１図に示されるところの冷却
装置においては、冷却水流路１０を冷却水が充満して流
れるが、冷却能を大きくするためには充満して流れる冷
却水の流速を速くする必要がある。

そのためには、冷却水流路１０のスキマを例えば１０龍
程度まで狭くするか、あるいはスキマが広い分だけ冷却
水を多量に供給しなければならない。

前者は、通板上の問題があり、後者は冷却水の有効利用
という点で問題がある。

また、ガイド板工１は、その機能をはたすためには、ガ
イドカバー７より鋼板に近づけなければならず、やはり
通板上の問題がある。

また、ガイドカバー７と厭送ローラ２のスキマでもって
冷却水排水孔９が形成されるが、鋼板両端部より外側の
鋼板が無い部分は、ちょうど鋼板の厚さの分だけ開口が
でき、そこから冷却水が流出する。その結果、冷却水の
板１］方向の流れが生じ、問題点ｉｉ　）の解決が困難
である。

「問題点を解決するだめの手段」、「作用ｊ本発明は叙
上の事情に鑑みなされたもので、その要旨とするところ
は、搬送ローラーに高温鋼板を走行させ、上下面に冷却
水を噴射せしめて冷却する装置において、 鋼板の上部に下ローラーと相対する位置に水切りローラ
ーを配設し、上下に於ける隣接ローラー間あるいは複数
のローラー間に鋼板と共に囲む當に充満した水槽を設け
、該水槽の上下のローラー間に鋼板巾方向に平行に冷却
水供給ノズルと排水口を設けるとして、前述の問題点ｉ
）〜Ｖ）を同時に解決し、熱鋼板を上下から均等に、板
巾方向に均一に大きい冷却能で冷却する事が可能な装置
を提供した点にある。すなわち、まず前述の問題点ｉｉ
ｉ　）は鋼板下部においては、空気中に上向に噴射され
た冷却水が空気より密度が小さいために重力により下方
へ落下する事が根本原因である。特開昭５８−８６９０
４号は、冷却水の落下を防止するためにガイドカバー７
を設けたが、これでは変形した鋼板がガイドカバーにぶ
つかる等の通板上の問題がある。

発明者らは、冷却水と同密度の水でもって冷却水の落下
を防止できる事に着口し、鋼板を水中走行させ、水中に
冷却水供給ノズルを設置した。

また、大きな冷却能を得るために冷却水が鋼板表面に沿
った水膜流となるように、すなわち水膜流が板表面から
は（離しないように冷却排水口を鋼板近傍に設置した。

更に、板中方向に均一冷却を得るために前記冷却水供給
ノズルと排水口を板巾方向に平行に配置した。これによ
り板巾方向に均一な、かつ、仮止行方向に平行な水膜流
を板表面に沿った状態で形成できる。

以上に述べた鋼板下部の冷却を、上下逆にして鋼板上部
に適用する事により、問題点ｉ）、ｉｉ）。

の解決が可能である。更にＩｌｌ送ローラに相対して水
切ローラを設ける事により問題点ｉｖ）、ｖ）も解決で
きる。

「実施例」 以下これを実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図ａ、ｂは本発明装置の説明図、ａ図中矢視へ−Ａ
図である。

図に示す如く、鋼板５は１殻送ローラ２によって図５中
の矢印（イ）の方向に１股送される。搬送ローラ２と相
対して水切ローラ２°が鋼板５の上表面に接して配置さ
れている。鋼板１殻送ラインを囲むように水が充満した
水槽１２を設置し、鋼板５は水中を走行する。

スリット状の冷却水供給ノズル８（層流水膜形成のため
列状ノズル又はスリットノズルよりなるが、以後スリッ
トノズルで説明する。）は、図示していない冷却水供給
配管とヘソグーに接続されており、ノズル先端は水槽１
２内の鋼板表面近傍に、板中方向に平行に配置されてい
る。スリット状の冷却水排水口１３も、冷却水供給ノズ
ル８と同様に一方の端が鋼板近傍に、板巾に平行に配置
され、他方の端は大気中に開口している。

冷却水は、スリットノズル８から排水口重３へと鋼板に
沿った水膜流１５となって流れるが、水膜流の鋼板接触
面積を大きくするために８，１３は各々１Ｍ送ローラ２
．水切ローラ２′の近傍に配置しである。また、それに
より８．１３の先端を通板上の問題（例えば鋼板が変形
してノズルに衝突する事）を生じる事なく鋼板表面近傍
に設置する事が可能となり水膜流１５が鋼板表面に沿っ
て形成される。

鋼板の上下からの均等な冷却を達成するためにスリット
ノズル８．排水口１３の位置を上下対称の位置として水
膜流による冷却開始点、冷却停止点を上下同じ位置とし
た。

次にスリットノズル８または排水口１３と鋼板表面との
間隔について述べる。

まず、スリットノズル８と鋼板表面との間隔については
、水膜流１５の流速を速くするためにスリットノズル８
が鋼板表面に近い方が良い事はもちろんであるが、スリ
ットノズル８からの冷却水の噴出流速を速くすれば、間
隔を大きくとる事ができる。

しかし排水口１３と鋼板表面との間隔１６は水膜流１５
の鋼板接触面積を太き（する点で重要である。

第２図に水膜流１５の鋼板表面への接触状況を捩式的に
示すが間隔１６が広くなると水膜流１５の鋼板表面から
のはく難点１７が排水口１３から遠ざかり水膜流の鋼板
接触面積１８が小さくなり、冷却能が小さくなる。

以上より、スリットノズル８．排水口１３は、各々の先
端が鋼板表面に近い方が良い。少なくとも排水口１３は
、鋼板表面に近い方がより良い。

水槽１２は鋼板５が変形しても鋼板が衝突しないように
、水槽と鋼板の間隔を広くとる。なお水槽１２内の水は
、水膜流１５が鋼板５からはく離しないための水ガイド
の機能をはたしている。

次に具体的な設計例を述べる。

第１図に示す冷却装置においてスリットノズル８、スリ
・ノド状排水口１３のスリット巾を５龍、スリットノズ
ルと鋼板との間隔を２０ｍｍ、排水口と鋼板との間隔１
６をＩｏｍｓとして、厚２５龍、中３０００ｍｍの熱間
圧延後の厚鋼板を７００℃から５００℃まで冷却した。

冷却水の水量密度を上下部とも８００Ｉ！／ｍ。

ｍｉｎとすると、冷却所要時間が１０秒であった。また
、鋼板に沿った水膜流の流速は２．２ｍ／ｓであった。

また水膜流は機中方向には流れずに、板進行方向にのみ
流れた。この時の冷却カーブを第３図（ｂ）に示す。ま
た機中方向の温度分布を第４図で、冷却前（ａ）、冷却
後（ｄ）に示す。第３図（ｂ）のように、鋼板は上下面
対称に冷却されており、第４図（ｄ）のように機中方向
の温度分布も両端部以外は均一となっている。

一方、第６図に示す冷却装置に特開昭５２−８５９０９
号を適用して上記と同じスペックの厚鋼板を７００℃か
ら５００℃まで１０秒間で冷却した冷却カーブを第３図
（ａ）に示す。

冷却水の水量密度は上部１０００１　／　ｔｒｉ　、ｍ
ｉｎに対して下部１６００　／ｌ　／　ｒｄ　、ｍｉｎ
であった。冷却終了時の鋼板上下面温度は等しくなった
が、冷却中は搬送ローラ上を通過時に下面の冷却が中断
されて下面温度２３は、冷却−復熱をくりかえしている
。このため、冷却中において鋼板上下面温度偏差にもと
ずく鋼板変形がみられた。

冷却終了時の機中方向分布は、特開昭５５−１５３６１
６号と特開昭５８−３２５１１号を組合わせても第４図
（ｂ）のように温度分布がついていた。

次に、第１０図、第１１図に示す特開昭５８−８６９０
４号の冷却装置で厚鋼板を同様に冷却した場合、第３図
（ｂ）に示すような冷却カーブを得るには、上下部の冷
却水水量密度を各々１０００Ｉ２／　ｍ　、ｍｉｎとし
なければならず本発明より多量の冷却水を必要とした。

また、機中方向の温度分布についても板巾方向への冷却
水の流れを完全に防止できないため、第４図（Ｃ）のよ
うに、鋼板両端部の温度低下が大きかった。

次に、　本発明の別のバリエーションを第５図（ａ）〜
（ｃ）に示す。（ａ）は、上下の対称冷却があまり問題
とならない時、設備費の削減を目的として水切ローラ２
°の配置を間引きし、排水口１３を共通化したものであ
る。

やはり第４図（ｄ）に示すような均一な機中方向温度分
布が得られた。

（ｂ）は、冷却能を更に大きくしたい時スリットノズル
８を、ローラ２．２゛の中間部に配置し、排水口１３を
ローラの近傍に配置したものである。

（Ｃ）は冷却停止温度の制御性を向上する目的で、冷却
ゾーン長を変更できるように水槽１２をローラ２．２゛
毎に独立して配置したものである。

（ｂ）と同様にスリットノズル８をローラ間中間部に配
置し、排水口１３は水槽１２とローラ２，２゛との間の
スリット状のスキマでもって構成されている。

鋼板５がローラ２．２゛部を通過する時、冷却が中断さ
れるので冷却能が少し低下するが、鋼板の上下均等冷却
、機中方向均−冷却が得られている。

「発明の効果」 以上の如（、本発明にあっては、熱鋼板の上下部に搬送
ローラと水切ローラを相対して設置し、鋼板を水中を走
行させて、鋼板上下部にスリットノズル、排水口を各々
相対して配置して鋼板表面に沿った水膜流を上下対称に
形成でき、鋼板上下からの均等な冷却が大きい冷却能で
でき、水膜流は、機中方向には流れず、板進行方向にの
み流れるので機中方向に均一な冷却ができ、さらに水膜
流を形成するために剛性のあるガイドカバーでなく水ガ
イドであるので、仮に冷却中に鋼板が変形しても鋼板が
ガイドカバーに衝突する等のトラブルは無い。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂは本発明装置の説明図、ａ図中矢視Ａ−Ａ
図、第２図は本発明装置に於ける水膜流説明図、第３図
は（ａ）、　（ｔｅｌは冷却カーブを示すグラフ、第４
図ｆａ）〜（ｄｉは、冷却前後の機中方向温度分布を示
すグラフ、第５図ｆａ）〜（Ｃ）は本発明装置のバリエ
ーション説明図、第６図は従来の熱鋼板冷却装置の説明
図、第７図は特開昭５８−３２５１１号における板両端
部過冷却防止の説明図、第８図は特公昭５９−２２６０
５号に於ける手段の説明図、第９図ａ、　　ｂは特公昭
５０−２１２８２号に於ける手段を説明する全体図、要
部拡大平面図、第１０図、第１１図は特開昭５８−８６
９０４号における鋼板冷却装置の俯徹図、要部縦断図で
ある。 ■・・・圧延機、　　２・・・緊送ローラ、　　３・・
・ラミナーフローノズル、　４・・・スプレーノズル、
　５・・・鋼板、　６・・・冷却水遮蔽板、　７・・・
ガイドカバー、８・・・スリットノズル、　９・・・冷
却水排水孔、　ＩＯ・・・冷却水路、　１１・・・ガイ
ド板、　１２・・・水槽、　工３・・・排水口、　１５
・・・水膜流、　１６・・・間隔、　１７・・・はく離
、　１８・・・鋼板接触面積、　１９・・・水だめ、　
２０・・・噴水ノズル、　２１・・・噴水、　２３・・
・下面温度。 （ａ）　　　　　　　　　　　（ｂ） 〉＋量１’Ｆ時向　（籾　　　　　　　　ンや即峙用　
（ＭブチグＡ （ａ） （ｂ） （ｃ） （ｄ） グー８ヅ どす

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）搬送ローラーに高温鋼板を走行させ、上下面に冷
   却水を噴射せしめて冷却する装置において、 鋼板の上部に下ローラーと相対する位置に 水切りローラーを配設し、上下に於ける隣接ローラー間
   あるいは複数のローラー間に鋼板と共に囲む常に充満し
   た水槽を設け、該水槽の上下のローラー間に鋼板巾方向
   に平行に冷却水供給ノズルと排水口を設けたことを特徴
   とする高温鋼板の冷却装置。
2. （２）冷却水供給ノズルと排水口は鋼板巾方向に平行な
   スリット状としたことを特徴とする請求範囲１項記載の
   高温鋼板の冷却装置。