JPS6340611A

JPS6340611A - 高温鋼板の冷却装置

Info

Publication number: JPS6340611A
Application number: JP18296286A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Muto; 武藤　振一郎; Masanori Ebihara; 海老原　正則; Takashi Sato; 孝佐藤; Hideo Takegawa; 竹川　英夫; Kokichi Sonoyama; 園山　光吉
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1986-08-04
Filing date: 1986-08-04
Publication date: 1988-02-22

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、高靭性の厚
板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ｌＪ力方向均一に、坂
の上下から均等に、速い冷却速度で冷却することが冷却
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１般送ローラ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。

Ｉ）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機巾方向に両端部
へ流れるので、両端部の水口密度が機中中央部に較べて
大きくなり、両端部が過冷却される。

ｉｉｉ　）　ｉＩＪ＆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°す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）の傾向を助長している。

■）そもそも上部と下部の冷却方式が異なりかっ、１ｉ
ｉ）　、　　ｉｖ）の問題点のために、ＳＲＩｆｉ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号では機中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機巾方向への
流れは存在するので板［１］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１股送速度によって
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Ｖ）は解決されない。

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■）は解決されな
い。

そこで以上ｉ）〜Ｖ）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ｒ
１１方向への流れを制限する目的でガイド板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鰭
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１１は、その機能をはだすためには、ガ
イドカバー７より鋼板に近づけなげればならず、やはり
通板上の問題がある。

また、ガイドカバー７と搬送ローラー２のスキマでもっ
て冷却水排水孔９が形成されるが、＆ｖＪＦｊ。

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［１１方向の流れが生じ、問題点ｉ
ｉ　）の解決が困難である。

「問題点を解決するための手段」、「作用」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、）般送ローラーに高ｍ　Ｒ４Ｊ反を走行させ、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、該水切りローラー間に鋼板「１１方向に平
行に冷却水供給ノズルと該冷却水量にみあう吸引能に設
定の排水吸引口とを離隔して設置し、下ローラー間ある
いは複数のローラー間に水槽を設け、該水槽内のローラ
ー間に鋼板１〕方向に平行に冷却水供給ノズルと排水口
を離隔して設けるとして、前述の問題点ｉ）〜■）を同
時に解決し、熱鋼板を上下から均等に、機巾方向に均一
に大きい冷却能で冷却することが可能な装置を提供した
点にある。ずなわち、まず前述の問題点１１１）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５８−８ｆ３９０４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
を防止できることに着口し、鋼板の下部を水中走行させ
、水中に冷却水供給ノズルを上向きに設置した。

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
はく離しないように冷却排水口を鋼板近傍に設置した。

更に、扱巾方向に均一冷却を得るために前記冷却水供給
ノズルと排水口を坂ｒｌ】方向に平行に配置した。これ
により機巾方向に均一な、かつ、仮定行方向に平行な水
膜流を板表面に沿った状態で形成できる。

次に、鋼板上部においても下部と同様の水膜流を形成す
るために、下部の列状ノズル又はスリットノズルに相対
して、上部に列状ノズル又はスリソトラミナノズルを設
置して層流水膜を鋼板上に落下させる。落下した冷却水
が滞留水となって、板面上をおおわないように下部の冷
却水排水口に相対して、上部に冷却水吸引口を設置して
冷却水供給量にみあう量だけ冷却水を吸引する。これに
より、鋼板上に落下した冷却水は、鋼板上を水膜流とな
って流れて、排水口から吸引される。よって板ｌＪ力方
向滞留水が流れることは無い。以上により問題点ｉ）、
ｉｉ）が解決する。

更に水切ローラを搬送ローラに相対して設置する）■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Ａ　−
Ａ図である。

図に示す如く、鋼板５は搬送ローラ２によって図中の矢
印（イ）の方向にｔｉｌｔ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ζいる。！１４扱１ｊＡ送ラインの下部を囲むように
水が充満した水槽１２を設置し、鋼板５の下部は水槽１
２の水中を走行する。下部においては、スリン１−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ッ
ダーに接続されており、ノズル先端は水槽１２内の鋼板
表面近傍に、坂巾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ｎｌが鋼板近傍に、板ｒｉＪ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１３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、スリットノズル８．排水口１
３は各々製送ローラ２の近傍に配置しである。また、そ
れによりスリットノズル８゜排水口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が鋼板下表面に沿って形成される。

ここで水槽１２内の水は、水膜流１５が鋼板下表面から
はく離しないための水ガイドの機能をはたしている。

次にスリットノズル８または排水口１３と！１２Ｉ　ｔ
＆裏表面の間隔について述べる。

まず、スリットノズル８とＳｉ２板表面との間隔につい
ては、水１１Ａ　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らろんであ
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
の鋼板接触面積を大きく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模式的に
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から遠ざがり水膜流の鋼板
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。

次に、鋼板５の上部においては、下部のスリットノズル
８と相対する位置にスリットラミナーノズル２６を設置
する。スリットラミナーノズル２６は図示していない冷
却水供給配管とヘッダーに接続されており、ノズル先端
は坂巾方向に平行であり、そこからスリット状の層流水
膜が鋼板上に落下し、下部と同様の水膜流１５が形成さ
れる。下部の排水口１３と相対する位置にやはりスリッ
ト状の排水吸引口２４を板１１〕方向に平行に、かつ、
先端を鋼板表面近傍に配置する。

排水吸引口２４の一方の端は図示していないヘッダーと
排水吸引管、排水吸引ポンプに接続されている。鋼板上
面に滞留水が形成されないようにスリットラミナーノズ
ル２６から供給された冷却水量にみあう量だけ吸引口２
４から水を吸引する事により鋼板進行方向にのみ流れ、
機巾方向には流ない水膜流１５が形成される。

なお、上部におい°ζは水膜流１５は重力により鋼板上
に沿って流れるので、下部のような水ガイドは必要でな
いが、その代り、吸引ポンプでもって排水を吸引する必
要がある。

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、下部のスリットノズル
８のスリット１１】を５ｍｓ、鋼板との間隔を２０、璽
とし、スリット状排水口１３のスリット巾を５龍、鋼板
との間隔１６を１０１とした。上部のスリットラミナー
ノズル２６のスリット巾を１０龍、鋼板からの高さを１
０００ｍｍとし、排水吸引口２４のスリット巾を１０１
１．１１１１坂との間隔を１０鶴とした。

厚２５龍、中３０００１朧の熱鋼板を７００℃から５０
０°Ｃまで１０秒間で冷却するに際して、冷却水の水量
密度を上部７００１　／　ｍ　、ｍｉｎ、下部３ＱＱ　
（１／　ｔｒｉ　、ｍｔｎとすると、第３図（ｂ）の冷
却カーブに示すように鋼板は上下対称に１０秒間で冷却
された。上部では排水吸引口２４から、吸引ポンプで水
量を７００ｊ！／ｍ。

ｍｉｎ目標で吸引したが、実流量６５０　ｅ　／　ｎ（
、ｍｉｎが吸引され残りは水切ローラ２°の部分で滞留
水となって機巾方向に流れた。しかし、板上のほとんど
の部分では鋼板進行方向に流れる水膜流が形成された。

その結果、坂巾方向温度分布も第４図（ａ）冷却前に対
して（ｄ）冷却後のように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」−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ＩＱＱＱ　１　／　ｍ　、ｍｉ
ｎに対して下部１６００１　／　ｍ、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１Ｍ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。

冷却終了時の板ｒｌＪ方向分布は、特開昭５５−１５３
６１６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′ｙＸ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１０００β／ｍ、ｍｉｎとしな
ければならず本発明より多口の冷却水を必要とした。ま
た、機巾方向の温度分布についても板１１】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。

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、吸引口２４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板＋１１方向温
度分布が得られた。

（ｂ）は、冷却能を更に大きくしだい時スリットノズル
８と、スリットラミナーノズル２６をローラ２．２゛の
中間部に配置し、排水口１３と、吸引口２４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を搬送ローラ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を搬送ローラ間中間部
に配置し、排水口１３は水槽１２と搬送ローラ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、ル１坂の上下均等冷
却、板「１」方向均一冷却が冑られている。

「発明の効果」以上の如く、本発明にあっては、熱！［Ｊｆｆｌの上下
部に１股送ローラと水切ローラを相対して設置し、６１
下部を水中走行させて水中にスリンＩ・ノズルとスリッ
ト状排水口を設けて、水ガイドによる鋼板下面に沿った
水膜流が形成でき、鋼板上部に下部のスリン１−ノズル
、排水口に相対する位置にスリットラミナーノズルとス
リンＩ・状排水吸引口を設けて、供給された冷却水グに
みあう量だけ排水吸引口から吸引する事により鋼板上面
に下面と同様な水膜流が形成できることにより鋼板上下
からの均等な冷却が大きい冷却能で可能である。

水膜流は、機巾方向には流れず、板進行方向にのみ流れ
るので機巾方向に均一な冷却ができる。

下部において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４身こ鋼板
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（ａｌ、　（ｂｌは冷却カーブを示すグラフ、第４図
（ａ）〜（ｄ）は、冷却前後の機巾方向温度分布を示す
グラフ、第５図（ａｌ〜（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５９−２２６０５
号に於ける手段の説明図、第９図ａ、　　ｂは特公昭５
０−２１２８２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５８−８６９
０４号における鋼板冷却装置の俯Ｗ１図、要部縦断図で
ある。１・・・圧延機、　　２・・・搬送ローラ、　　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、　１０・・・冷却水路、　１１・・・
ガイド扱、　１２・・・水槽、　１３・・・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、２４・・・排水吸引口、　２６・・・
スリットラミナーノズル。ン乞々功Ｏ。フ　　　　　１ど　　　どヌラセ７Ｗ旧（ｏ）　　　　　　　　　　　　　（ｂ）；＋ｔｌ’８
％ＩＡＩ　　（４４Ｉ’ｊ　　　　　　　　　　　　　
４４ｆ’ｌＩｒ１’ｌ　　ｅ）（ａ）（ｂ）（Ｃ）（ｄ）７チリンプァチシ７ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

（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、該水切りローラー間に鋼板巾
方向に平行に冷却水供給ノズルと該冷却水量にみあう吸
引能に設定の排水吸引口とを離隔して設置し、下ローラ
ー間あるいは複数のローラー間に水槽を設け、該水槽内
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
排水口を離隔して設けたことを特徴とする高温鋼板の冷
却装置。
（２）冷却水供給ノズル、排水吸引口および排水口は鋼
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。