JPS6342325A

JPS6342325A - 鋼材の冷却装置

Info

Publication number: JPS6342325A
Application number: JP18505586A
Authority: JP
Inventors: Norio Yasuzawa; 安沢　典男; Naoki Watabe; 尚樹渡部; Junji Nishino; 淳二西野
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-08-08
Filing date: 1986-08-08
Publication date: 1988-02-23

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）本発明は、熱間圧延鋼材に水を噴射して、均一高冷却能
をもたらず冷却力法及び装置に関するものである。

（従来の技術）近年、生産性向りを目的として、細径線材の圧延速度は
９０〜１１０　ｍ／ｓｅｃにもおよぶ高速となっている
。従来から鋼材（特に林線材）の冷却装置として、種／
／のものが提案されているか（特公昭５ｌ−ｚｏｚａ：
＋ｒ）、特公昭５２−３５００７−）、特公昭５６−４
４９：ｌ５１３、、特公昭５６−４８５６６−￥、実公
（す（５５−／１１８１３号）、圧延速度か速くなるこ
とに起因する鋼材周方向の冷却ムラを防１Ｆ−する技術
は９ノめない状況にあった。

均一・強冷却か達成できない理由を、第７図の従来から
用いられている冷却装置て説明する。

第７図において１は内管、２は外管、３は冷却水、４は
ノズル、５は鋼材、６は中位冷却装置を表わす。このよ
うな冷却装置で鋼材を冷却する際、鋼材５か内管ｌ内て
鋼材の進行方向と直角方向に偏ると、内管ｌに設けられ
たノズル４からの噴射水か、鋼材の周方向で水Ｊ１１−
および動圧か変化し冷却ムラを引起す。更に極端な偏り
か生じると、内管壁と鋼材の隙間部分に冷却水が入り込
めず、その部分は著しく冷却能か低下する。従って、鋼
材５を単位冷却装置６の内管ｌ内にセンターリンクして
冷却することか、均一冷却のノ＾木原則である。

同一種類の単位冷却装置か、直列に連続配置される冷却
装置て、数種の異なる径の鋼材を均一冷却するには第９
図に示す単位冷却装置６の前後で、鋼材５のセンターリ
ングを可能ならしめる可動誘導ガイド７の＋ｉ２７１、
または鋼材の偏りに合せて冷却装置も移動させる可動式
冷却装置の設置、更にはローラガイド８等を独立に取付
けるか、または１１合せて取付けるかしてセンターリン
クするカッ人かある。

しかし、これらの対策はガイド７や冷却装置をｏｆ動さ
せ、強制的にセンターリングしようとするものて、鋼材
５はこれらとの接触でスリ疵を生じる問題かある。また
、ローラガイド８を用いる方式も圧延速度の高速化に伴
ない、ロール径を大きくして回転数を低ドさせ、ベアリ
ングの摩耗等に対応しなければならない等の問題かある
ため５品質、費用メンテナンス上のデメリットか大きく
、必ずしもセンターリング対策は実施されていない。従
って、捲取温度を低くしなければならない鋼種にあって
は、冷却ムラによる過冷組織を発生させる問題かあった
。

（発明か解決しようとする■１題点）本発明は、かかる問題点を右利に解決するためになされ
たものて、鋼材を冷却装置にセンターリングしなくても
均一冷却できる方法であり、従来技術ではなし得ない制
御圧延制御冷却を行なう上て、欠くことのできない均一
高冷却ｆ＠をケえる冷却方法および冷却装置を提供する
ものである。

一般に圧延速度の遅い場合、冷却装置への鋼材センター
リングは冷却装置前後に取付けたローラガイド８の下ロ
ールの上下位置調整によって、鋼材の偏芯は数片てきる
ので、例えば特開昭６１１２８３０号公報に開示してい
るように水量密度２５０ｍ″／ｒｒｒ’ｈｒ以りとする
ことにより、第７図、第８図に示す従来の冷却装置６て
もある程度均一冷却か可能てあった。しかし、圧延速度
か高速化するとローラガイド８は適材抵抗ともなり、鋼
材５の腰折れ等による新たな適材性トラブルの原因にも
なり、ローラガイド等のセンターリング装置か使用てき
なくなる。そのため、適材中の鋼材５は自重により冷却
装置内管ｌの下部と接触するような状態で搬送される。

この場合、冷却装置内管と鋼材の隙間の大きくなる部分
、すなわち鋼材５の上の部分の空間に冷却水か集中する
のてこの部分は過冷却となる。逆に隙間の小さい部分（
鋼材下部）は冷却水か入り込めず十分冷却されないため
、鋼材周方向で大きな冷却ムラとなる。

従って、圧延速度の高速化は均一冷却の基本原則である
冷却装置への鋼材のセンターリングが困難となり、従来
の冷却装置では過冷組織の発生を防ぐことかてきない状
況にあった。

（問題点を解決するだめの手段）以ドに本３ｉ　Ｉ！ｌｌを図面を用いて詳細に説明する
。

本発明者らは第７図や第８図に示すような冷却装置６に
おいて、鋼材か冷却装置内管ｌと接触しない程度、好ま
しくは第５図で示すその隙間Ｌ１（冷却装置ド部内管と
鋼材との隙間）を２〜１０ｍｍ以りの間隔にして、水が
密度２ＳＯｒｎ”　／　ｍ’　ｈｒ以１となるように冷
却水を供給し、均−高冷却俺な得ることを明らかにして
いた（特開昭６１−１２８３０号公ｆυ）。しかし、圧
延速度の高速化に伴ないセンターリング装置か、設置で
きない場合には、隙間し。

を２〜１０ｍｍ以七に確保することが非常に難しく、結
果的にし、≠０ＩｌｌＩとなり、このような状態ての木
１．ｉ密度アップはむしろ冷却ムラを大きくすることか
、その後の「場テストで明らかになった。

本発明は第１〜第３図に示す如く、熟間圧延鋼材５を包
囲し、水噴射冷却装置６て冷却する方法において、冷却
装置内を通過する鋼材か進行方向と直角方向に取付けた
水噴射ノズル４からの水１１１１射量または噴射圧力を
、鋼材の周方向て異なるようにして均一冷却する方法で
ある。

一般に、冷却水噴射ノズルを有する冷却装置６での鋼材
冷却は、ノズルから噴射する冷却水の直接衝突冷却と、
内管ｌ内を充満して流れる冷却水による浸漬冷却で行わ
れる。鋼材５か冷却装置６内て偏芯する場合には、内管
ｌの周方向に均等に取付けた第５図のようなノズルから
一定の冷却水を噴射する従来方式であれば、直接衝突冷
却部および浸漬冷却部共に隙間の狭くなる部分に冷却水
か入り込めず冷却不足を生ずる。そこて、本発明におい
ては、冷却不足が予想される部分の噴射水量を多くした
りまたは噴射圧力を上昇させて直接衝突冷却て冷却不足
を補ない、冷却ムラを防止しようとするものである。次
にこの冷却方法を実現する具体的発明について説明する
。

（＋）第１の本発明冷却型２１＝第１図は鋼材５と冷却装置の内管１て形成され隙間の狭
くなる部分に、冷却水１ｎ射ノズル４を集中配置したち
のて、浸漬冷却部等で冷却不足を生しる部分にのみ噴射
水かかかるように、ノズル配置し強制的に冷却しておく
ことにより、冷却ゾーン出側で冷却ムラを防Ｉにする単
位冷却装置である。

（２）第２の本９．１！ＩＩ冷却装置：第２１″；４に
示すように鋼材５と冷却装置の内管ｌて形成される隙間
の狭くなる部分の冷却水噴射ノズルの断面積を他の部分
より大きくして、浸漬冷却部共て冷却不足となる部分の
噴射水九腎を多くして、その部分のみを選択的に冷却す
ることにより、冷却ゾーン出側て冷却ムラを防！！ニす
るＣ１位冷却装置である。

（３）第３の未発ＩＩ冷却装置：第３図に示すように鋼材の進行方向に直列に複数段の冷
却水噴射ノズルを有する？ｎ位冷却装置において、冷却
水の噴射：逢または噴射圧力を鋼材の周方向て可変でき
るように独立した２個以北の冷却水供給口を有する冷却
装置である。通常、給水口毎に貯留水空間１０の圧力を
任意に可変できるように仕切板９を取付けることか好ま
しい（第３図ては２種類の水噴射ノズルとそのノズルご
とへの冷却水供給口各１個を有する実施例を示している
）。このように給水口を独立に２個以北とすることによ
り鋼材の偏芯度合に応して、周方向での特定位置に集中
させたノズルの水量を増減したり、周方向てノズル断面
積を変えた冷却水量を増減することもてき、鋼材周方向
で任意に冷却水の噴射■あるいは圧力を変えることか可
濠となる。

なお、この装置へのノズルは、第３図の実施例ては図面
」二の左側ノズル４＾に前記の第１あるいは第２の本発
明装置の冷却水噴射ノズルタイプを、また、右側ノズル
の４Ｂには第５図あるいは第６図に示す等の従来の周方
向均一配列ノズルタイプをＭ１合せて中位冷却装置とす
る。ただし、左右のノズルをと述の様に限定するものて
はなく、逆に配置してもよい。このように第１．第２の
本発明冷却装置の吹トげ噴射ノズルタイプと従来の周方
向均一配列ノズルタイプとを組合せる理由は、前者の未
発ＩＩノズルで鋼材か偏芯して冷却水が部分入り込めな
い下面側赤熱部を冷却し、後者の従来ノズルでは鋼材周
方向の冷却水境膜の安定化をさらに図り均・冷却するた
めである。

以に、３種類の本発明の中位冷却装置について説明した
か、冷却能力としては第１く第２〈第３の本発明冷却装
置順に強冷却か得られる。従って例えば第４図に示すよ
うな鋼材の進行方向に直列に単位冷却装置を配置する場
合、所望の冷却能に応じこの３種類の中からどれか選定
し１情景に配列するか、あるいは組合せて複数配列にし
てもよい。

（作用）第５図に示すようにノズル４を鋼材周方向に均一に取付
けた冷却装置は、鋼材と内管との隙間の小さい部位に冷
却水が１−分入り込めずその部分は冷却不足を生じる。

従って、木発す１は鋼材周方向て隙間の小さくなる部位
に、ノズルからの直接冷却のための冷却水・”１）を他
の部イ）７より多くするかあるいは供給圧を高め＋＋４
射速度を増すことて、偏芯による周方向冷却不足部位の
冷却を補ない、その後の浸漬冷却と合わせて冷却装置出
側て均一冷却するものである。

その具体的手段の第１の本発明冷却装置は隙間の小さく
なる部位へノズルを集中させ、その部分の水量密度を増
加してノズルからの直接衝突冷却て周方向冷却不足部分
を補なう装置を提供するものである。第２の本発明冷却
装置は、隙間の小さくなる部位を直接衝突冷却するため
のノズル断面積を他の部位より大きくして水量密度を増
加し、周方向の冷却不足部分を補なう装置を提供するも
のである。第３の本発明冷却装置は、冷却装置に独立に
２つ以」―の冷却水供給口を設け、前記の第１、あるい
は第２の冷却ノズルと従来の周方向均−配タ１ノズルを
組合せた単位冷却装置において、供給［１毎に水量、お
よび圧力を制御して隙間の小さくなる部位への水ｆ、ｋ
を増加したり、鋼材との冷却水衝突圧力を大きくして、
・鋼材周方向を均一温度に冷却する装置を提供するもの
である。

（実施例）未発ＩＩ装置のうちて最も強冷却をもたらす第３図の第
３の本発明冷却袋；４の実施例について以ド述べる。

冷却装置６は第４図に示すようにセンターリンク装置の
ない什１−圧延機１３と捲取機１４の間に６個配置され
ており、冷却装置６の構成は第３図に示ず如く内／、？
１と外管２で形成される空ｌ′Ｊ１１０を仕切板９で２
室に区切り、その２室への冷却水供給口は室ごとに各１
個（ハと３Ｂ）独立し設けている。

噴射ノズルは図面］二の左側ノズル４八に第１図で示す
第１の本発明冷却装置のタイプとし、右側ノズル旧ｉに
は第６図で示す従来の周方向均一配列のポルテックスノ
ズルタイプにした。

一方、比較例として第８図に示す従来の全周スリットタ
イプノズル冷却装置を用い上述と同様に配置した。この
両者の圧延条件は、仕ヒ圧延機出１−１の鋼材温度９５
０°Ｃから８１０℃に水冷するにおいて圧延速度を９０
〜９５ｍ　／ｓｅｅとし、又、この対象鋼材の径及び鋼
材の水！逢密度は第１Ｏ図と同図の凡例に記載した通っ
である。なお、本発明装置の冷却水供給口３Ａと３Ｂへ
の水量割合はｌ：２で行なった。

以りの条件下で実施した両者の冷却ムラ結果を第１Ｏ図
に示す、この図から明らかな如く本発明冷却装置による
鋼材の冷却ムラ（図中の○、・記号）は少なく、従来の
全周スリットタイプ冷却ノズル使用鋼材（図中のＸ記号
）に比べ約届から３１に低減し良好な効果か得られた。

ここで、冷却ムラとは放射温度計（測定視野的１ｍ■φ
）で鋼材周方向の温度を測定し、その時の最高温度と最
低温度の差をいう。

（発明の効果）本発明により、鋼材（棒、線材）の圧延時の冷却ムラか
低減し、過冷組織の完全防ＩＦおよび線材コイルから直
線材に矯直する時の曲り防止等か図られ、極めて有効な
発明である。

【図面の簡単な説明】

第１［ｊＪは第１の本発明単位冷却装置の断面図。第２図は第２の本発明１１位冷却装置の断面図、第３図
は第３の未発ＩＪ１屯位冷却装置の一実施例を示す断面
ＩＡ、第４図は本発明に係る製造ラインを示す説明１１
．第５ＦＡから第８図は従来の冷却装置の断面［Ａて、
この内温６図は旋回流のポルテックスタイプノズルであ
る。第９図は冷却装置への鋼材センターリング説明図、
第１Ｏ図は本発明実施例の冷却ムラ結果を示ず図である
。 ■・・・内管、２・・・外管、３　）Ａ、３１１・・・
冷却水、４゜４　八、　４　ＩＩ・・・ノズル、５・・
・鋼材、６・・・単位冷却装置、７・・・調導ガイド、
８・・・ローラーガイド、９・・・仕切板、ＩＯ・・・
貯留水空間、ＩＩ・・・冷却装置入口、１２・・・冷却
装置用ｎ、１３・・・什１−圧延機、１４・・・捲取機
、１５・・・温度計、Ｌ、・・・冷却装置下部内管と鋼
材との隙間。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）熱間圧延鋼材を包囲し、水噴射冷却装置で冷却す
る方法において、冷却装置に取付けた水噴射ノズルから
の水噴射量または噴射圧力を鋼材の周方向で異なるよう
にして均一冷却することを特徴とする鋼材の冷却方法。
（２）熱間圧延鋼材を包囲し水冷却を行なう冷却水噴射
ノズルを有する単位冷却装置において、鋼材と冷却装置
内管で生じる隙間の狭くなる部分に冷却水噴射ノズルを
集中配置したことを特徴とする鋼材の冷却装置。
（３）熱間圧延鋼材を包囲し水冷却を行なう冷却水噴射
ノズルを有する単位冷却装置において、鋼材と冷却装置
内管で生じる隙間の狭くなる部分の冷却水噴射ノズルの
断面積を他の部分より大きくしたことを特徴とする鋼材
の冷却装置。
（４）熱間圧延鋼材を包囲し水冷却を行なう鋼材の進行
方向に直列に複数段の冷却水噴射ノズルを有する単位冷
却装置において、冷却水の噴出量または噴射圧力を鋼材
の周方向で制御できるように２個以上の独立した冷却水
供給口を有する鋼材の冷却装置。