KR101266736B1 - 강판의 냉각 장치 및 강판의 냉각 방법 - Google Patents

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겐이치 오가와
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Abstract

이 강판의 냉각 장치는, 강판을 구속 통판시키는 복수의 구속 롤 쌍과; 이들 구속 롤 쌍 사이의 위치에서 상기 강판을 사이에 두고 서로 대향해서 배치되고, 복수의 스프레이 노즐열을 갖는 상부 냉각 장치 및 하부 냉각 장치;를 구비하고, 상기 복수의 스프레이 노즐열이, 상기 강판의 통판 방향을 따라서 배열되어 있고, 각각의 스프레이 노즐열이, 상기 강판의 폭 방향으로 배열된 복수의 동일한 스프레이 노즐을 갖고; 상기 통판 방향을 따라서 본 경우에, 상기 각 스프레이 노즐열이, 상대적으로 상류측에 있는 상류측 스프레이 노즐열군과, 상대적으로 하류측에 있는 하류측 스프레이 노즐열군으로 분류되고; 상기 상류측 스프레이 노즐열군에 속하는 상기 스프레이 노즐의 수가, 상기 하류측 스프레이 노즐열군에 속하는 상기 스프레이 노즐의 수보다 적다.

Description

강판의 냉각 장치 및 강판의 냉각 방법{STEEL PLATE COOLING SYSTEM AND STEEL PLATE COOLING METHOD}
본 발명은 열간 압연해서 얻어진 강판을 수평으로 구속 롤로 구속 통판하면서 냉각하는 냉각 장치 및 강판의 냉각 방법에 관한 것이다.
본원은, 2010년 7월 22일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2010-164522호, 및 2010년 10월 19일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2010-234715호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
열간 압연의 마무리 압연 후의 열 강판은, 마무리 압연기 후, 구속 롤로 구속되어 반송되는 동안에 소정의 온도까지 냉각된다. 각 구속 롤쌍 사이에는, 냉각 장치, 예를 들어 열 강판의 상하면 각각에 냉각수를 분사하는 복수의 스프레이 노즐이 배치되고, 냉각수에 의해 열 강판이 냉각된다. 열 강판의 열간 압연에 있어서는, 이 마무리 압연 후의 냉각의 양태가 강판의 기계적 특성, 가공성, 용접성을 결정하는 중요한 인자로 되어 있어, 열 강판을 균일하게 소정의 온도로 냉각하는 것이 중요해지고 있다.
그러나, 상술한 바와 같이 냉각수에 의해 열 강판을 냉각하는 경우, 특히 열 강판의 상면측에서는, 열 강판 위에 체류하는 판 상수(板上水) 의 영향을 받아, 열 강판을 균일하게 냉각하는 것이 어렵다. 즉, 열 강판 위의 판 상수는 열 강판의 폭 방향으로 배출되지만, 이 판 상수와 열 강판 위로 분사되는 냉각수의 수분류가 간섭한다. 이에 의해, 냉각수가 열 강판의 폭 방향으로 불균일하게 된다.
따라서, 특허 문헌 1에는, 스프레이 노즐로부터의 수분류의 충돌 면적을 조정하거나, 수분류의 확대 각도를 조절하거나 해서, 수분류를 열 강판의 상면에 충분히 도달시키는 냉각 방법이 개시되어 있다. 이 방법의 경우, 냉각 능력을 충분히 확보할 수 있어, 열 강판을 균일하게 냉각할 수 있다.
여기서, 열간 압연에 있어서는, 강판의 종류, 용도 등에 따라 냉각 장치에 요구되는 냉각 능력이 서로 다르다. 따라서, 냉각 장치에는, 상술한 바와 같이 열 강판을 균일하게 냉각하는 동시에, 냉각 능력 제어 범위를 광범위하게 선택할 수 있는 것이 기대되고 있다.
이 상황 하에 있어서, 예를 들어 요구되는 냉각 능력이 낮은 경우, 즉 열 강판에 분사되는 냉각수량이 소량인 경우, 스프레이 노즐의 노즐 부하 압력이 작아진다. 이에 의해, 당해 스프레이 노즐로부터의 수분류의 열 강판으로의 충돌부 면적(이하, 「스프레이 패턴」이라고 함)의 확보가 곤란해진다. 이 때문에, 특허 문헌 1에 기재한 냉각 방법으로는, 냉각수량이 소량인 경우에는 스프레이 노즐로부터의 수분류가 판 상수의 영향을 받아, 열 강판을 균일하게 냉각하는 것이 곤란하다.
따라서, 특허 문헌 2에는, 분사하는 냉각수량의 서로 다른 스프레이 노즐을 갖고, 요구되는 냉각 능력(냉각수량)에 따라서 스프레이 노즐을 구분지어 사용하는 냉각 장치가 개시되어 있다. 그러나, 열 강판의 상면을 냉각할 때에, 각 스프레이 노즐로부터 분사되는 냉각수량의 차가 큰 경우, 스프레이 노즐로부터의 냉각수량이 많은 수분류가 냉각수량이 적은 수분류에 영향을 주기 때문에, 냉각수가 열 강판의 폭 방향에 대하여 불균일하게 된다. 또한, 이와 같이 서로 다른 냉각수량의 스프레이 노즐을 동시에 사용하면 냉각 불균일이 발생하기 때문에, 이 냉각 장치를 적용할 수 있는 조건은 한정되어 있어, 냉각 능력 범위를 충분히 넓힐 수 없는 경우가 있다.
또한, 특허 문헌 3에는, 스프레이 패턴을 확보하기 위해서, 2개의 유체(공기와 냉각수)를 분사하는 기수 스프레이 노즐을 구비한 냉각 장치가 개시되어 있다. 그러나, 기수 스프레이 노즐은, 공기를 공급하기 위한 공기 압축기나 에어 배관 등이 필요해져서, 냉각 장치의 제조 비용이 높아진다. 또한, 기수 스프레이 노즐의 노즐 구조가 복잡해서 막히기 쉽기 때문에, 냉각 장치의 제조 비용에 더하여 메인터넌스 비용도 높아진다. 또한, 공기와 물과의 압력 제어가 복잡해서, 기수비를 일정하게 유지하는 것이 곤란하며, 이 기수비에 따라 냉각 능력이 변화된다. 이와 같이, 상기 냉각 장치는, 영향 인자가 지나치게 많아서 정확한 냉각 능력 제어를 행하는 것이 곤란하다고 하는 문제점이 있다.
특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 제2006-82115호 공보 특허 문헌 2 : 일본 특허 출원 공개 제2007-301568호 공보 특허 문헌 3 : 일본 특허 출원 공개 제2006-219732호 공보
본 발명은, 상술한 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 열간 압연 후의 열 강판을 냉각할 때에, 냉각 능력을 광범위하게 제어하면서, 강판을 균일하게 냉각하는 강판의 냉각 장치 및 강판의 냉각 방법의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하여 관계되는 목적을 달성하기 위해서 이하의 수단을 채용하였다.
즉,
(1) 본 발명의 일 형태에 따른 강판의 냉각 장치는, 강판을 구속 통판시키는 복수의 구속 롤 쌍과; 이들 구속 롤 쌍 사이의 위치에서 상기 강판을 사이에 두고 서로 대향해서 배치되고, 복수의 스프레이 노즐열을 갖는 상부 냉각 장치 및 하부 냉각 장치;를 구비하고, 상기 복수의 스프레이 노즐열이, 상기 강판의 통판 방향을 따라서 배열되어 있고, 각각의 스프레이 노즐열이, 상기 강판의 폭 방향으로 배열된 복수의 동일한 스프레이 노즐을 갖고; 상기 통판 방향을 따라서 본 경우에, 상기 각 스프레이 노즐열이, 상대적으로 상류측에 있는 상류측 스프레이 노즐열군과, 상대적으로 하류측에 있는 하류측 스프레이 노즐열군으로 분류되고; 상기 상류측 스프레이 노즐열군에 속하는 상기 스프레이 노즐의 수가, 상기 하류측 스프레이 노즐열군에 속하는 상기 스프레이 노즐의 수보다 적다.
(2) 상기 (1)에 기재된 강판의 냉각 장치는, 상기 각 스프레이 노즐열의 총 열수와, 상기 상류측 스프레이 노즐열군에 속하는 스프레이 노즐열의 열수의 비가, 상기 스프레이 노즐열에 속하는 각 스프레이 노즐의 최대 분사량과 최소 분사량의 비에 동일 또는 근사하는 정수비인 것이 바람직하다.
(3) 상기 (2)에 기재된 강판의 냉각 장치는, 상기 복수의 스프레이 노즐열로부터 상기 강판을 향해서 분사되는 냉각수를 제어하는 제어부를 더 구비하고; 상기 강판을 향해서 분사되어야 할 총 수량이 상기 상류측 스프레이 노즐열군의 최대 분사량 이상인 경우에는, 상기 상류측 스프레이 노즐열군 및 상기 하류측 스프레이 노즐열군의 양쪽으로부터 상기 냉각수를 분사시키는 한편, 상기 총 수량이 상기 상류측 스프레이 노즐열군의 최대 분사량보다도 적은 경우에는, 상기 상류측 스프레이 노즐열군으로부터만 상기 냉각수를 분사시키도록, 상기 제어부가 상기 냉각수의 분사를 제어하는; 것이 바람직하다.
(4) 상기 (3)에 기재된 강판의 냉각 장치는, 상기 상류측 스프레이 노즐열군 및 상기 하류측 스프레이 노즐열군에 대하여 상기 냉각수를 공급하는 급수 헤더와; 상기 급수 헤더에 공급되는 상기 냉각수의 유량을 조절하는 유량 조절 밸브와; 상기 급수 헤더로부터 상기 상류측 스프레이 노즐열군으로 공급되는 상기 냉각수의 공급을 허가 또는 금지를 제어하는 제1 제어 밸브와; 상기 급수 헤더로부터 상기 하류측 스프레이 노즐열군으로 공급되는 상기 냉각수의 공급의 허가 또는 금지를 제어하는 제2 제어 밸브;를 더 구비해도 된다.
(5) 상기 (1)에 기재된 강판의 냉각 장치는, 상기 상류측 스프레이 노즐열군에 상기 냉각수를 공급하는 제1 급수 헤더와, 상기 하류측 스프레이 노즐열군에 상기 냉각수를 공급하는 제2 급수 헤더와, 상기 제1 급수 헤더에 공급되는 상기 냉각수의 유량을 조절하는 제1 유량 조절 밸브와, 상기 제2 급수 헤더에 공급되는 상기 냉각수의 유량을 조절하는 제2 유량 조절 밸브와, 상기 복수의 스프레이 노즐열로부터 상기 강판을 향해서 분사되는 냉각수를 제어하는 제어부를 더 구비하고; 상기 강판을 향해서 분사되어야 할 총 수량이 상기 상류측 스프레이 노즐열군의 최대 분사량 이상인 경우에는, 상기 상류측 스프레이 노즐열군 및 상기 하류측 스프레이 노즐열군의 양쪽으로부터 상기 냉각수를 분사시키는 한편, 상기 총 수량이 상기 상류측 스프레이 노즐열군의 최대 분사량보다도 적은 경우에는, 상기 상류측 스프레이 노즐열군으로부터만 상기 냉각수를 분사시키도록, 상기 제어부가 상기 냉각수의 분사를 제어하는; 것이 바람직하다.
(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 강판의 냉각 장치는, 상기 상류측 스프레이 노즐열군에 속하는 상기 각 스프레이 노즐열의 상기 통판 방향에 있어서의 서로의 인접 간격이 동일하고; 상기 하류측 스프레이 노즐열군에 속하는 상기 각 스프레이 노즐열의 상기 통판 방향에 있어서의 서로의 인접 간격이 동일한; 것이 바람직하다.
(7) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 강판의 냉각 장치는, 상기 통판 방향에 있어서의 상기 각 스프레이 노즐열의 인접 간격이 모두 동일한 것이 바람직하다.
그런데, 강판의 상면에 분사되는 전체의 냉각수량이 상류측 스프레이열군의 최대 수량보다 적은 경우, 강판 위의 판 상수가 소량으로 되고, 판 상수는 강판의 이동에 수반하여 강판의 통판 방향, 즉 강판의 하류측에 배출되고, 상류측에는 그 만큼 체류하지 않는다. 이 때문에, 강판의 상류측에 분사되는 냉각수가 판 상수의 영향을 받지 않고, 강판을 균일하게 냉각할 수 있다.
이러한 경우에서 또한, 강판 위의 판 상수가 강판의 하류측의 구속 롤 쌍측에 체류하는 경우에 있어서, (8) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 강판의 냉각 장치는, 상기 상류측 스프레이 노즐열군으로부터 최대 분사량을 분사시켰을 때, 상기 강판 위에 체류하는 판 상수의 영역보다도 상기 통판 방향을 따른 상류측의 위치를 향해서 상기 상류측 스프레이 노즐열군으로부터 상기 냉각수가 분사되도록, 상기 상류측 스프레이 노즐열군이 배치되어 있어도 된다.
(9) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 강판의 냉각 장치를 사용해서 상기 강판을 냉각할 때에, 상기 강판을 향해서 분사되어야 할 총 수량이 상기 상류측 스프레이 노즐열군의 최대 분사량 이상인 경우에는, 상기 상류측 스프레이 노즐열군 및 상기 하류측 스프레이 노즐열군의 양쪽으로부터 상기 냉각수를 분사시키는 한편, 상기 총 수량이 상기 상류측 스프레이 노즐열군의 최대 분사량보다도 적은 경우에는, 상기 상류측 스프레이 노즐열군으로부터만 상기 냉각수를 분사시키도록, 상기 제어부에 의해 상기 냉각수의 분사를 제어해도 된다.
(10) 상기 (9)에 기재된 강판의 냉각 방법이며, 상기 상류측 스프레이 노즐열군으로부터 상기 냉각수를 최대 분사량으로 분사시켰을 때에 상기 강판 위에 체류하는 판 상수의 영역을 미리 구하고; 상기 영역보다도 상기 통판 방향을 따른 상류측의 위치에, 상기 상류측 스프레이 노즐열군으로부터 상기 냉각수가 분사되도록, 상기 상류측 스프레이 노즐열군을 배치해도 된다.
본 발명에 따르면, 보다 적은 스프레이 노즐수로 또한 보다 적은 노즐열수로, 더 나아가서는 보다 적은 유량 조절 밸브로, 넓은 냉각 능력 범위를 갖고 균일한 냉각을 행할 수 있다. 또한, 간단한 설비 구성이며, 노즐의 종류도 1종류이기 때문에, 설비 건설 비용의 저감이나 유지 관리 비용의 저감을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 냉각 장치를 갖는 열연 설비의 일부 구성의 개략을 도시하는 측면도.
도 2는 동일 냉각 장치의 상부 냉각 장치의 종단면시에 있어서의 구성의 개략을 도시하는 설명도.
도 3은 동일 냉각 장치의 상부 냉각 장치의 수평 단면시에 있어서의 구성의 개략을 도시하는 설명도.
도 4는 동일 냉각 장치의 스프레이 노즐로부터 냉각수가 분사되는 모습을 도시한 설명도.
도 5는 동일 냉각 장치의 스프레이 노즐의 노즐 부하 압력과 분사 각도의 관계를 도시한 그래프.
도 6은 동일 냉각 장치의 스프레이 노즐의 노즐 부하 압력과 냉각수량의 관계를 도시한 그래프.
도 7은 동일 냉각 장치의 스프레이 노즐의 노즐 부하 압력과 상부 냉각 장치로부터 공급되는 냉각수의 수량 밀도의 관계를 도시한 설명도.
도 8은 요구되는 냉각 능력이 높은 경우에, 강판이 냉각되는 모습을 도시하는 설명도.
도 9는 요구되는 냉각 능력이 낮은 경우에, 강판이 냉각되는 모습을 도시하는 설명도.
도 10은 하류측 스프레이 노즐열군으로부터만 냉각수가 분사되는 경우의 설명도.
도 11은 동일 냉각 장치를 사용해서 냉각된 강판의 폭 방향의 각 위치에 있어서의 냉각 속도를 도시하는 그래프.
도 12는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 냉각 장치의 전체를 도시하는 측면도.
도 13은 동일 냉각 장치의 노즐 헤더를 모식적으로 도시하는 사시도.
도 14는 동일 냉각 장치의 노즐 헤더에 부착된 냉각수 스프레이 노즐의 배치를 도시하는 평면도.
도 15는 소유량 노즐 헤더 및 대유량 노즐 헤더로부터의 급수량 밀도와 노즐 급수 압력의 관계를 도시하는 그래프.
[제1 실시 형태]
이하, 본 발명의 제1 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 따른 냉각 장치(1)를 갖는 열연 설비의 일부 구성의 개략을 도시하고 있다.
열간 압연 설비에는, 도 1에 도시한 바와 같이, 마무리 압연기(2)와, 열간 교정 장치(3)와, 냉각 장치(1)가, 강판(열 강판)(H)의 통판 방향으로 이 순서로 설치되어 있다. 압연기(2)는 가열로(도시하지 않음)로부터 배출되어 조압연기(도시하지 않음)에서 압연된 강판(H)을 열간 압연한다. 열간 교정 장치(3)는, 마무리 압연 후의 강판(H)의 형상을 교정한다. 냉각 장치(1)는, 열간 교정 후의 강판(H)을 소정 온도, 예를 들어 350℃까지 냉각한다. 이들에 의해, 마무리 압연기(2)에서 압연된 강판(H)은, 열간 교정 장치(3)에서 형상을 교정받은 후, 반송 중에 냉각 장치(1)에 의해 냉각된다.
또한, 냉각 후에 교정하는 것 같은 레이아웃 즉, 열간 교정 장치(3)를 냉각 장치(1)의 하류측(후면측)으로 해도 지장은 없다. 혹은, 냉각 장치(1)의 강판(H)을 사이에 두고 상부측 및 하부측의 양쪽에 열간 교정 장치(3)를 구비하고 있어도 된다.
냉각 장치(1)는, 복수의 구속 롤 쌍(10)과, 상부 냉각 장치(11) 및 하부 냉각 장치(12)와, 제어부(5)를 구비하고 있다.
복수의 구속 롤 쌍(10)은, 강판(H)보다도 상측에 배치되어 있는 구속 롤(10a)과 하측에 배치되어 있는 반송 롤(10b)을 구비하고 있다. 이 구속 롤(10a) 및 반송 롤(10b)은, 강판(H)의 통판 방향을 따라서 수평 방향으로 배열되어 있어, 강판(H)을 구속 통판시킨다. 각 구속 롤 쌍(10)은, 상하에 배치된 2개의 구속 롤에 의해 구성되어 있다. 강판(H)은, 이 상하의 구속 롤 사이에 끼워 넣어진 상태로 반송된다. 또한, 하측의 구속 롤을 반송 롤이라 칭하는 경우도 있다.
또한, 구속 롤(10a)과 반송 롤(10b)은, 강판(H)을 끼워 넣고 있다.
인접하는 구속 롤 쌍(10, 10) 사이에는, 강판(H)의 상면측을 냉각하는 상부 냉각 장치(11)와, 강판(H)의 하면측을 냉각하는 하부 냉각 장치(12)가 각각 배치되어 있다. 구체적으로는, 상부 냉각 장치(11) 및 하부 냉각 장치(12)가, 강판(H)을 사이에 두고 서로 대향해서 배치되어 있다. 이 구성에 의해, 냉각 장치(1)는, 강판(H)의 상하면을 냉각할 수 있다. 또한, 상부 냉각 장치(11) 및 하부 냉각 장치(12)는, 복수의 스프레이 노즐열(21)을 갖고 있다. 이 스프레이 노즐열(21)은, 강판(H)의 통판 방향을 따라서 배열되어 있고, 각각의 스프레이 노즐열(21)이, 강판(H)의 폭 방향으로 배열된 복수의 동일한 스프레이 노즐(20)을 갖고 있다.
하부 냉각 장치(12)에는, 강판(H)의 통판 방향 및 폭 방향으로 나란히 배치된 복수의 스프레이 노즐, 예를 들어 풀콘 스프레이 노즐(도시하지 않음)이 설치되어 있다. 하부 냉각 장치(12)의 풀콘 노즐은 도시하지 않지만, 도 2에 도시하는 상부 냉각 장치(11)의 풀콘 스프레이 노즐보다 토출 수량이 약간 큰 것으로 되어 있다. 이 풀콘 스프레이 노즐로부터 강판(H)에 냉각수가 분사되고, 냉각수의 수분류에 의해 강판(H)이 하면측으로부터 냉각된다.
상부 냉각 장치(11)는, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 강판(H)의 상면에 냉각수를 분사하는 복수의 스프레이 노즐, 본 실시 형태에 있어서는 풀콘 스프레이 노즐(20)을 갖고 있다. 풀콘 스프레이 노즐(20)은, 도 4에 도시한 바와 같이 원추 형상의 수분류를 분사할 수 있다.
복수의 풀콘 스프레이 노즐(20)은, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 강판(H)의 폭 방향으로 노즐열을 이루고, 그 노즐열은 통판 방향으로 복수열 배열되어 있다. 예를 들어 도 2 및 도 3에서는, 9열로 나란히 배치된 스프레이 노즐열(21)이 구성되어 있다. 각 스프레이 노즐열(21a ~ 21i)에는, 복수의 스프레이 노즐(20)이 강판(H)의 폭 방향으로 나란히 배치되어 있다. 즉, 복수의 풀콘 노즐(20)은, 수평 단면시에 있어서 지그재그 형상으로 배치되어 있다. 이 구성에 의해, 풀콘 스프레이 노즐(20)로부터 분사되는 냉각수는, 강판(H)의 상면에 분사된다.
9열의 스프레이 노즐열(21a ~ 21i)은, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 통판 방향을 따라 본 경우에, 각 스프레이 노즐열(21)이 상대적으로 상류측에 있는 스프레이 노즐열(21a ~ 21c)과 하류측에 있는 스프레이 노즐열(21d ~ 21i)로 분류된다. 구체적으로는, 강판(H)의 통판 방향으로 배치된 2개의 스프레이 노즐열군(22)과 스프레이 노즐열군(23)으로 그룹화되어 있다. 이하, 강판(H)의 상류측[강판(H)의 상류측]에 배치되는 스프레이 노즐열군을 상류측 스프레이 노즐열군(22)이라 하고, 강판(H)의 하류측[강판(H)의 하류측]에 배치되는 스프레이 노즐열군을 하류측 스프레이 노즐열군(23)이라 한다. 그리고, 상술한 바와 같이 상류측 스프레이 노즐열군(22)은 예를 들어 3열의 스프레이 노즐열(21a ~ 21c)로 구성되고, 하류측 스프레이 노즐열군(23)은 예를 들어 6열의 스프레이 노즐열(21d ~ 21i)로 구성되어 있다. 또한, 이들 상류측 스프레이 노즐열군(22), 하류측 스프레이 노즐열군(23)에 있어서의 스프레이 노즐열(21a ~ 21i)의 열수의 설정 방법에 대해서는 후술한다. 또한, 상류측 스프레이 노즐열군(22)의 배치 위치에 대해서도 후술하여 설명한다.
각 풀콘 스프레이 노즐(20)에는, 풀콘 스프레이 노즐(20)에 냉각수를 공급하는 공급관(24)의 일단부가 접속되어 있다. 공급관(24)은 풀콘 스프레이 노즐(20)로부터 연직 상방으로 연신(延伸)하고, 공급관(24)의 타단부는 냉각수를 저류 가능한 노즐 박스(30) 내에 배치되어 있다.
노즐 박스(30)의 내부는, 2개의 저류실(31, 32)로 구획되어 있다. 강판(H)의 상류측에 배치된 상류측 저류실(31)에는, 상류측 스프레이 노즐열군(22)의 풀콘 스프레이 노즐(20)의 공급관(24)이 수용된다. 또한, 강판(H)의 하류측에 배치된 하류측 저류실(32)에는, 하류측 스프레이 노즐열군(23)의 풀콘 스프레이 노즐(20)의 공급관(24)이 수용된다. 그리고, 각 저류실(31, 32)에는, 상시, 공급관(24)의 타단부의 위치까지 냉각수가 저류되어 있다. 이에 의해, 후술하는 헤더(40)로부터 저류실(31, 32)에 냉각수가 공급되면, 즉시 냉각수가 공급관(24)을 통해서 풀콘 스프레이 노즐(20)에 공급된다. 따라서, 상부 냉각부(11)의 반응이 신속하게 되어, 강판(H)을 적절하게 냉각할 수 있다. 또한, 냉각이 행해지지 않은 경우라도, 각 저류실(31, 32)에 저류된 냉각수에 의해, 노즐 박스(30)의 (열 강판으로부터의)가열에 의한 손상을 방지할 수 있다.
노즐 박스(30)의 상방(상류측)에는, 노즐 박스(30)[상류측 스프레이 노즐열군(22) 및 하류측 스프레이 노즐열군(23)]에 냉각수를 공급하는 공급 헤더(40)가 배치되어 있다. 이 공급 헤더(40)의 상방(상류측)에는 유량 조절 밸브(41)가 설치되어 있다. 이 유량 조절 밸브(41)의 개폐에 의해, 공급 헤더(40)의 내부에 냉각수가 유통하고, 공급 헤더(40)의 내부에 공급되는 냉각수의 유량이 조절(제어)된다. 상류측 저류실(31)에는, 공급 헤더(40)에 연통하는 배관(42)이 접속되어 있다. 배관(42)에는 온 오프 제어 밸브(제1 제어 밸브)(43)가 개재 설치되고, 이 온 오프 제어 밸브(43)에 의해 공급 헤더(40)로부터 상류측 저류실(31)[상류측 스프레이 노즐열군(22)]로의 냉각수의 공급의 허가 또는 금지(온 오프 혹은, 밸브의 개폐)가 제어된다. 마찬가지로, 하류측 저류실(32)에도 공급 헤더(40)에 연통하는 배관(44)이 접속되어 있다. 배관(44)에는 온 오프 제어 밸브(제2 제어 밸브)(45)가 개재 설치되고, 이 온 오프 제어 밸브(45)에 의해 공급 헤더(40)로부터 하류측 저류실(32)[하류측 스프레이 노즐열군(23)]로의 냉각수의 공급의 허가 또는 금지(온 오프 혹은, 밸브의 개폐)가 제어된다.
또한, 유량 조절 밸브(41), 온 오프 제어 밸브(43), 온 오프 제어 밸브(45)는, 제어부(5)에 접속되어 있다. 제어부(5)는 복수의 스프레이 노즐열(21)로부터 강판(H)을 향해서 분사시키는 냉각수를 제어한다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 상류측 스프레이 노즐열군(22)에 속하는 각 스프레이 노즐열(21)의 통판 방향에 있어서의 서로의 인접 간격 a가 동일하고, 하류측 스프레이 노즐열군(23)에 속하는 각 스프레이 노즐열(21)의 통판 방향에 있어서의 서로의 인접 간격 b가 동일한 것이 바람직하다. 더 나아가서는, 상류측 스프레이 노즐열군(22)에 속하는 각 스프레이 노즐열(21)의, 가장 하류측 스프레이 노즐열군(23)측에 배치된 스프레이 노즐열(21c)과, 하류측 스프레이 노즐열군(23)에 속하는 각 스프레이 노즐열(21)의, 가장 상류측 스프레이 노즐열군(22)측에 배치된 스프레이 노즐열(21d)의 인접 간격 c는, 인접 간격 a 및 인접 간격 b와 동일한 것이 바람직하다. 즉, 통판 방향에 있어서의 각 스프레이 노즐열(21)의 인접 간격이 모두 동일한 것이 바람직하다.
더 나아가서는, 각 스프레이 노즐열(21)의 강판의 폭 방향에 있어서의 서로의 인접 간격 e가 모두 동일한 것이 바람직하다.
이상의 구성의 상부 냉각 장치(11)에서는, 우선 강판(H)에 요구되는 냉각 속도나 냉각 정지 온도로부터, 요구되는 냉각수량을 결정한다. 그 냉각수량의 냉각수가 공급되도록, 제어부(5)에 의해 유량 조절 밸브(41)가 제어되고, 공급 헤더(40)에 공급되는 냉각수의 유량이 조절된다. 이때, 후술하는 바와 같이 온 오프 제어 밸브(43, 45)를 양쪽 개방할지 혹은 온 오프 제어 밸브(43)만을 개방할지가 제어부(5)에 있어서 결정된다. 이때, 요구되는 냉각수량이 상류측 스프레이열군(22)의 최대 수량보다 많은 경우, 제어부(5)에 의해 온 오프 제어 밸브(43, 45)의 양쪽이 개방되고, 한편, 요구되는 냉각수량이 상류측 스프레이열군(22)의 최대 수량보다 적은 경우, 제어부(5)에 의해 온 오프 제어 밸브(43)만이 개방된다. 그리고, 예를 들어 온 오프 제어 밸브(43)를 개방함으로써, 공급 헤더(40)로부터 상류측 저류실(31)에 냉각수가 공급된다. 상류측 저류실(31) 내의 냉각수는, 상류측 스프레이 노즐열군(22)의 공급관(24), 풀콘 스프레이 노즐(20)을 통해서 강판(H)으로 분사된다. 마찬가지로, 예를 들어 온 오프 제어 밸브(45)를 개방함으로써, 공급 헤더(40)로부터, 출구측 저류실(32), 하류측 스프레이 노즐열군(23)의 공급관(24), 풀콘 스프레이 노즐(20)을 통해서 냉각수가 강판(H)으로 분사된다. 이와 같이, 상부 냉각 장치(11)에서는, 스프레이 노즐열군(22, 23)마다 냉각수의 분사가 제어된다.
다음으로, 상술한 스프레이 노즐열군(22, 23)에 있어서의 스프레이 노즐열(21a ~ 21i)의 열수의 설정 방법 및 상류측 스프레이 노즐열군(22)의 배치 위치에 대해서, 상부 냉각 장치(11)를 사용한 강판(H)의 냉각 방법과 함께 설명한다.
스프레이 노즐열(21a ~ 21i)의 열수 및 상류측 스프레이 노즐열군(22)의 배치 위치를 설정함에 있어서, 우선 후술하는 실시 형태에서 사용되는 풀콘 스프레이 노즐(20)을 예로 들어 이용해서 그 특성에 대해서 설명한다. 이 풀콘 노즐(20)의 정격의 최대 부하 압력은 0.3㎫이다. 도 4에 도시한 풀콘 스프레이 노즐(20)로부터의 수분류의 분사 각도 α는 풀콘 스프레이 노즐(20)의 노즐 부하 압력에 의존한다. 이 점에 대해서 발명자들이 조사한 결과를 도 5에 도시한다. 도 5의 횡축은 노즐 부하 압력을 나타내고, 종축은 분사 각도의 변화율을 나타내고 있다. 도 5를 참조하면, 노즐 부하 압력이 약 0.04㎫(도 5 중 점선) 이하에 있어서, 풀콘 스프레이 노즐(20)의 분사 각도의 변화율이 급격하게 감소하는 것을 알 수 있다. 이것은, 노즐 부하 압력이 0.04㎫ 이하인 경우, 풀콘 스프레이 노즐(20)로부터의 수분류의 강판(H)으로의 충돌부 면적, 소위 스프레이 패턴이 확보할 수 없는 것을 나타내고 있다. 따라서, 강판(H)을 적절하게 냉각하기 위해서는, 풀콘 스프레이 노즐(20)의 노즐 부하 압력이 0.04㎫ 이상 필요한 것을 알 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 노즐 부하 압력이 0.04㎫ 이상으로 했지만, 일례에 지나지 않는다.
또한, 발명자들은 이 노즐 부하 압력의 0.04㎫ 이상을 확보하기 위해서, 즉 스프레이 패턴을 확보하기 위해서 필요한 풀콘 스프레이 노즐(20)의 냉각수량에 대해서 조사하였다. 그 결과를 도 6에 도시한다. 도 6의 횡축은 노즐 부하 압력을 나타내고, 종축은 풀콘 스프레이 노즐(20)의 냉각수량을 나타내고 있다. 도 6을 참조하면, 스프레이 패턴을 확보하는 냉각수량의 범위는, 풀콘 스프레이 노즐(20)의 최대 수량과 최소 수량의 비가 거의 3:1의 범위인 것을 알 수 있었다.
여기서, 냉각 장치(1)의 상부 냉각 장치(11)를 사용한 강판(H)의 냉각에 대해서 설명한다. 도 7은 풀콘 스프레이 노즐(20)의 노즐 부하 압력과 상부 냉각 장치(11)로부터 공급되는 냉각수의 수량 밀도의 관계를 나타내고 있다. 또한, 수량 밀도는, 강판(H)을 사이에 두고 배치된 구속 롤 쌍(10a, 10b) 사이의 강판(H)으로 분사되는 냉각수의 단위 면적당 냉각수량을 나타내고 있다. 따라서, 이하, 수량 밀도 혹은 냉각수량으로 기재하는 경우가 있지만, 양자는 동의이다.
상술한 바와 같이, 열간 압연에 있어서는, 강판(H)의 종류, 용도 등에 따라 냉각 장치(1)에 요구되는 냉각 능력, 즉 요구되는 냉각수량(수량 밀도)이 서로 다르다. 예를 들어 요구되는 냉각수량이 상류측 스프레이열군(22)의 최대 수량보다 많은 경우(도 7의 그래프 중, 상측의 실선의 범위), 이 고수량 밀도를 확보하기 위해서, 예를 들어 도 8에 도시한 바와 같이 상류측 스프레이 노즐열군(22)과 하류측 스프레이 노즐열군(23)의 양쪽으로부터 강판(H)의 상면에 냉각수가 분사된다. 이 경우, 냉각수량이 상류측 스프레이열군(22)의 최대 수량보다 많기 때문에, 강판(H) 위에 체류하는 판 상수(50)는, 구속 롤 쌍(10, 10) 사이에 있어서 강판(H)의 상면 전체면으로 퍼지고 있다. 구체적으로는, 판 상수(50)와, 상류측 스프레이 노즐열군(22) 및 하류측 스프레이 노즐열군(23)으로부터 분사된 냉각수가 강판(H)의 표면 전체에서 강제적으로 교반되므로, 강판(H)은, 적어도 강판(H)의 폭 방향으로 균일하게 냉각된다. 따라서, 이 판 상수(50)의 영향을 피하기 위해서, 각 풀콘 스프레이 노즐(20)의 스프레이 패턴을 확보할 필요가 있다. 즉, 상술한 바와 같이 풀콘 스프레이 노즐(20)의 노즐 부하 압력은 0.04㎫ 이상 필요해진다. 도 7의 그래프 중, 상측의 실선의 범위에서는, 이러한 노즐 부하 압력을 확보할 수 있어, 강판(H)을 적절하게 냉각할 수 있다.
한편, 도 7에 도시한 바와 같이, 요구되는 냉각수량(수량 밀도)이 감소하면, 풀콘 스프레이 노즐(20)의 노즐 부하 압력도 감소한다. 예를 들어 도 7에서 요구되는 수량 밀도가 약 0.55㎥/㎡/min 이하인 경우, 즉 상류측 스프레이열군(22)의 최대 수량보다 적은 경우, 상류측 스프레이 노즐열군(22)과 하류측 스프레이 노즐열군(23)의 양쪽으로부터 냉각수를 공급하면, 각 풀콘 스프레이 노즐(20)에 있어서, 0.04㎫의 노즐 부하 압력을 확보할 수 없게 된다.
따라서, 상류측 스프레이 노즐열군(22)으로부터만 강판(H)의 상면에 냉각수를 분사하고, 하류측 스프레이 노즐열군(23)으로부터의 냉각수의 분사를 정지한다. 여기서, 요구되는 수량 밀도가 약 0.55㎥/㎡/min 이하인 수량 밀도의 경우(도 7의 그래프 중, 하측의 실선의 범위), 즉 상류측 스프레이열군(22)의 최대 수량보다 적은 경우, 도 9에 도시한 바와 같이 강판(H) 위의 판 상수(50)가 소량으로 되어, 판 상수(50)는 강판(H)의 이동에 수반하여, 강판(H)의 통판 방향, 즉 강판(H)의 하류측으로 흘러간다. 따라서, 상술한 바와 같이 하류측 스프레이 노즐열군(23)으로부터의 냉각수의 분사를 정지한다. 이에 의해, 도 7의 그래프에 도시한 바와 같이 상측의 실선이 하측의 실선으로 이행하고, 상류측 스프레이 노즐열군(22)에 있어서의 풀콘 스프레이 노즐(20)의 노즐 부하 압력은 급격하게 상승한다. 따라서, 풀콘 스프레이 노즐(20)의 스프레이 패턴을 확보할 수 있어, 강판(H)을 적절하게 냉각할 수 있다.
이와 같이 하류측 스프레이 노즐열군(23)으로부터의 냉각수의 분사를 정지하는 경우, 본 실시 형태와 같이, 모든 스프레이 노즐열(21a ~ 21i)의 열수(9열)와 상류측 스프레이 노즐열군(22)의 스프레이 노즐열(21a ~ 21c)의 열수(3열)의 비가, 풀콘 스프레이 노즐(20)의 최대 수량과 최소 수량의 비, 즉 상술한 3:1로 되는 것이 가장 바람직하다. 예를 들어 상류측 스프레이 노즐열군(22)의 스프레이 노즐열(21)의 열수가 4열 이상인 경우, 각 풀콘 스프레이 노즐(20)의 노즐 부하 압력은, 상류측 스프레이 노즐열군(22)의 열수가 3열인 경우에 비해서 작아진다. 그러면, 요구되는 냉각수량이 더 적어진 경우에, 상류측 스프레이 노즐열군(22)의 열수가 3열인 경우에는 스프레이 패턴을 확보할 수 있지만, 상류측 스프레이 노즐열군(22)의 열수가 4열 이상인 경우에는 스프레이 패턴을 확보할 수 없는 경우가 발생한다. 즉, 상류측 스프레이 노즐열군(22)의 열수가 4열 이상인 경우의, 스프레이 패턴을 확보해서 강판(H)을 적절하게 냉각할 수 있는 수량 밀도의 범위가, 상류측 스프레이 노즐열군(22)의 열수가 3열인 경우의 수량 밀도의 범위에 비해서 좁아진다. 이와 관련하여, 본 실시 형태에서는, 제어 가능한 냉각수의 최대 수량 밀도와 최소 수량 밀도의 비, 즉 냉각 능력 제어 범위는 9:1로 광범위하게 된다. 한편, 상류측 스프레이 노즐열군(22)의 열수가 2열 이하가 되면, 각 풀콘 스프레이 노즐(20)로부터 분사되어야 할 냉각수량이 최대 수량을 초과하여, 요구되는 수량 밀도를 확보할 수 없다. 따라서, 상술한 바와 같이 모든 스프레이 노즐열(21a ~ 21i)의 열수와 상류측 스프레이 노즐열군(22)의 스프레이 노즐열(21a ~ 21c)의 열수의 비가, 풀콘 스프레이 노즐(20)의 최대 수량과 최소 수량의 비에 동일 또는 근사하는 정수비인 것이 가장 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에서는, 풀콘 스프레이 노즐(20)의 최대 수량과 최소 수량의 비가 3:1이었기 때문에, 모든 스프레이 노즐열(21a ~ 21i)의 열수와 상류측 스프레이 노즐열군(22)의 스프레이 노즐열(21a ~ 21c)의 열수의 비를 3:1로 했지만, 스프레이 노즐열수의 비는 이에 한정되지 않는다. 상술한 바와 같이 스프레이 노즐열수의 비가 스프레이 노즐의 최대 수량과 최소 수량의 비이면, 스프레이 노즐열수의 비는 여러가지 값으로 설정할 수 있다. 예를 들어 냉각 장치에 사용하는 스프레이 노즐을 변경하고, 그 최대 수량과 최소 수량의 비가 예를 들어 7:3인 경우, 모든 스프레이 노즐열의 열수(7열)와 상류측 스프레이 노즐열군의 스프레이 노즐열의 열수(3열)의 비도 7:3으로 설정된다.
또한, 풀콘 스프레이 노즐(20)의 최대 수량과 최소 수량의 비가 정수비로 나타나지 않는 경우에는, 모든 스프레이 노즐열(21a ~ 21i)의 열수와 상류측 스프레이 노즐열군(22)의 스프레이 노즐열(21a ~ 21c)의 열수의 비는, 풀콘 스프레이 노즐(20)의 최대 수량과 최소 수량의 비와 근사하는 정수비로 정해도 된다. 구체적으로는, 최소 수량을 1로 한 경우의 최대 수량의 비율을, 소수점 이하를 사사오입해서 정수로 한다. 예를 들어 그 최대 수량과 최소 수량의 비가 예를 들어 1:3.1인 경우, 3.1의 소수점 이하를 사사오입해서 1:3으로 할 수 있다. 이와 같이 해서 얻어진 풀콘 스프레이 노즐(20)의 최대 수량과 최소 수량의 정수비를, 상기 근사하는 정수비로 해도 된다.
최대 수량 밀도와 최소 수량 밀도 사이에, 제어할 수 없는 수량 밀도 범위가 있는 것은 바람직하지 않다. 따라서, 모든 스프레이 노즐열의 열수와의 상류측 스프레이 노즐열군(22)의 스프레이 노즐열의 열수의 비가, 스프레이 노즐의 최대 수량과 최소 수량의 비보다 작아지도록 근사하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기한 스프레이 노즐열수의 비에, 상한을 둘 필요는 없다. 그러나, 노즐 부하 압력을 예를 들어 0.7㎫ 정도까지 높여도 최대 수량과 최소 수량의 비는 4 정도이며, 4 이하로 해도 된다. 필요에 따라서, 그 상한을 3.5, 3 또는 2.5로 해도 된다.
또한, 상술에 있어서 도 9를 사용해서 설명한 바와 같이, 요구되는 냉각수량에 따라서는, 판 상수(50)는 강판(H)의 하류측으로 흘러가서 체류하는 경우가 있다. 이 경우, 상류측 스프레이 노즐열군(22)은, 상류측 스프레이 노즐열군(22)으로부터 분사되는 냉각수가 판 상수(50)와 간섭하지 않도록 배치되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 상류측 스프레이 노즐열군(22)으로부터 최대 분사량을 분사시켰을 때, 강판(H) 위에 체류하는 판 상수(50)의 영역보다도 통판 방향을 따른 상류측의 위치를 향해서, 상류측 스프레이 노즐열군(22)으로부터 냉각수가 분사되도록 상류측 스프레이 노즐열군(22)이 배치되어 있는 것이 바람직하다.
또한 발명자들은, 상류측 스프레이열군(22)으로부터만 냉각수가 분사되어 있는 경우, 강판(H) 위에서 판 상수(50)가 존재하는 범위에 대해서 예의 검토를 행하였다. 구체적으로는, 우선 강판(H)을 정지시킨 상태에서, 상부 냉각 장치(H)로부터 강판(H)에 상류측 스프레이열군(22)의 최대 수량의 수량 밀도(W)의 냉각수를 분사하고, 판 폭 방향 중심에 있어서의 판 상수의 높이(hc)를 실험에 의해 도출하였다. 다음으로, 통판 속도(Ls)로 통판시킨 강판(H)에 동일한 수량 밀도(W)의 냉각수를 분사한 경우에, 냉각수가 도 9에 도시한 바와 같이 판 상수(50)로서 강판(H)에 퍼지는 범위에 대해서 실험을 행하였다. 그리고, 판 상수(50)의 강판(H) 위의 높이 분포는, 폭 방향으로 2차 분포라고 가정하였다. 그 결과, 도 9에 도시하는 판 상수(50)가 존재하는 범위(X0)는, 하기 수학식 1에서 나타낸다고 하는 지식을 얻었다. 또한, 범위(X0)는 강판(H)의 하류측의 구속 롤 쌍(10)의 중심으로부터 판 상수(50)의 단부까지의 거리를 나타내고 있다. 또한, 수학식 1에 있어서의 판 상수 높이(hc)는, 강판(H)의 폭 방향 중심에 있어서의 판 상수(50)의 높이를 나타내고, 하기 수학식 2로 나타낸다.
Figure 112012078796004-pct00001
단, X0: 판 상수(50)의 수평 방향의 범위(m), hc: 강판(H)이 정지 상태인 경우의 판 폭 방향 중심에 있어서의 판 상수(50)의 높이(m), S: 구속 롤 쌍(10, 10)의 중심 간 거리(m), Ls: 강판(H)의 통판 속도(m/min)
또한, 상기 수학식 1 중, 「29.4」는 (m/min2)의 차원을 갖는 상수이다.
Figure 112012078796004-pct00002
단, W: 상부 냉각 장치(11)로부터 분사되는 냉각수의 수량 밀도(㎥/㎡/min), B: 강판(H)의 폭(m)
또한, 상기 수학식 2 중, 「0.04」는 [m(-1/3)/min(2/3)]의 차원을 갖는 상수이다.
이상과 같이, 강판(H) 위에서 판 상수(50)가 존재하는 범위(X0)는 상기 수학식 1에서 산출된다. 또한, 이 판 상수(50)가 존재하는 범위(X0)의 상류측 단부의 위치는, 도 9에 도시한 바와 같이 예를 들어 하류측 스프레이 노즐열군(23)의 상류측 단부의 위치와 거의 동일하다. 그리고, 상류측 스프레이 노즐열군(22)은 그 하류측의 스프레이 노즐열(21c)로부터 분사되는 냉각수의 수분류가 판 상수(50)와 간섭하지 않는 위치, 즉 수분류의 하류측 단부가 하류측의 구속 롤 쌍(10)의 중심으로부터 범위(X0) 이상 이격된 위치에 배치된다. 이에 의해, 상류측 스프레이 노즐열군(22)은, 판 상수(50)가 거의 없는 부분에, 냉각수를 분사하므로, 분사되어 있는 냉각수가 닿는 강판(H)의 영역은, 균일하게 냉각된다. 즉, 판 상수(50)가 흐르는 방향이, 강판(H)의 통판 방향과 동일하기 때문에, 판 상수(50)는 그다지 교반되지 않는다. 이와 같이, 판 상수(50)의 교반을 억제함으로써, 강판(H)을 균일하게 냉각할 수 있다.
이상의 실시 형태에 따르면, 스프레이 노즐열군(22, 23)마다 강판(H)의 상면으로의 냉각수의 분사가 제어된다. 예를 들어 요구되는 냉각 능력이 높은 경우, 즉 요구되는 냉각수량이 상류측 스프레이열군(22)의 최대 수량보다 많은 경우(도 7의 그래프 중, 상측의 실선의 범위), 우선 유량 조절 밸브(41)에 의해 유량이 제어된 냉각수가 공급 헤더(40)에 공급된다. 그리고, 온 오프 제어 밸브(43, 45)의 양쪽을 개방하여, 모든 스프레이 노즐열군(22, 23)으로부터 강판(H)의 상면에 냉각수를 분사한다. 이 경우, 풀콘 스프레이 노즐(20)의 노즐 부하 압력이 높으므로, 강판(H) 위에 판 상수(50)가 체류하고 있어도, 각 풀콘 스프레이 노즐(20)의 스프레이 패턴을 확보할 수 있어, 판 상수(50)가 전체적으로 강제 교반되므로, 강판(H)을 균일하게 냉각할 수 있다. 따라서, 강판(H)을 소정의 온도로 균일하게 냉각할 수 있다.
한편, 예를 들어 요구되는 냉각 능력이 낮은 경우, 즉 요구되는 냉각수량이 상류측 스프레이열군(22)의 최대 수량보다 적은 경우(도 7의 그래프 중, 하측의 실선의 범위), 우선 유량 조절 밸브(41)에 의해 냉각수의 유량이 제어되고, 이 냉각수가 공급 헤더(40)에 공급된다. 그리고, 온 오프 제어 밸브(43)만을 개방하고, 예를 들어 강판(H)의 상류측 스프레이 노즐열군(22)으로부터만 강판(H)의 상면에 냉각수를 분사하고, 강판의 하류측 스프레이 노즐열군(23)으로부터의 냉각수의 분사를 정지한다. 이 경우, 풀콘 스프레이 노즐(20)의 노즐 부하 압력이 높아, 스프레이 패턴을 유지한 채, 강판(H)으로 분사되는 냉각수량을 소정의 수량으로 할 수 있다. 또한, 강판(H) 위의 판 상수(50)가 소량으로 되고, 판 상수(50)는 강판(H)의 이동에 수반하여 강판(H)의 통판 방향, 즉 강판(H)의 하류측으로 흘러간다. 이 때문에, 강판(H)의 상류측으로 분사되는 냉각수가 판 상수(50)의 영향을 받지 않고, 강판(H)을 균일하게 냉각할 수 있다. 따라서, 강판(H)을 소정의 온도로 균일하게 냉각할 수 있다. 이상과 같이 본 실시 형태에 따르면, 냉각 능력을 광범위하게 제어하면서, 강판(H)을 소정의 온도로 균일하게 냉각할 수 있다.
여기서, 하류측 스프레이 노즐열군(23)으로부터만 냉각수가 분사되는 경우의 불편한 점에 대해서 설명한다.
이 경우, 도 10에 도시한 바와 같이, 판 상수(50)가 분사 영역보다 상류측으로 흐른다. 판 상수(50)가 흐르는 방향과 강판(H)의 통판 방향이 반대이기 때문에, 판 상수(50)에 불규칙한 흐름이 발생하여, 분사 영역의 상류측에서 강판(H)의 냉각이 폭 방향이나 길이 방향으로 불균일하게 된다. 따라서, 하류측 스프레이 노즐열군(23)으로부터만 냉각수를 분사시키는 것은 바람직하지 않다.
다음으로, 모든 스프레이 노즐열(21a ~ 21i)에는, 동일한 풀콘 스프레이 노즐(20)을 배치한 이점에 대해서 설명한다. 이 경우, 상부 냉각 장치(11)에 있어서 모든 풀콘 스프레이 노즐(20)의 냉각 능력이 동일하다. 상술한 바와 같이 서로 다른 냉각 능력의 스프레이 노즐을 사용한 경우, 냉각수가 강판(H)에 대하여 불균일해지지만, 본 실시 형태는, 풀콘 스프레이 노즐(20)로부터 분사되는 냉각수가 서로 서로 영향을 주는 것을 억제할 수 있기 때문에, 냉각수가 강판(H)에 대하여 불균일하게 되지 않는다. 이 때문에, 상류측 스프레이 노즐열군(22)과 하류측 스프레이 노즐열군(23)마다 냉각수의 분사를 제어하여, 요구되는 냉각 능력이 높은 경우와 낮은 경우, 혹은 그 냉각 능력의 경계에 있어서도 적응할 수 있다. 따라서, 냉각 능력 제어 범위를 광범위하게 선택할 수 있다. 또한, 모든 풀콘 스프레이 노즐(20)의 냉각 능력이 동일하므로, 강판(H)을 냉각할 때의 풀콘 스프레이 노즐(20)의 제어가 용이해진다고 하는 효과도 있다.
또한, 모든 스프레이 노즐열(21a ~ 21i)의 열수와 상류측 스프레이 노즐열군(22)의 스프레이 노즐열(21a ~ 21c)의 열수의 비는, 각 풀콘 스프레이 노즐(20)의 최대 수량과 최소 수량의 비로 설정되어 있다. 이 때문에, 요구되는 냉각 능력이 감소한 경우, 상술한 바와 같이 적절한 타이밍에서 하류측 스프레이 노즐열군(23)으로부터의 냉각수의 분사를 정지할 수 있다. 따라서, 요구되는 냉각 능력을 확보하면서, 냉각 능력 제어 범위를 최대한으로 할 수 있다.
또한, 상류측 스프레이 노즐열군(22)은, 그 하류측의 스프레이 노즐열(21c)로부터 분사되는 냉각수의 수분류가 판 상수(50)와 간섭하지 않는 위치에 배치되어 있으므로, 상류측 스프레이 노즐열군(22)으로부터 분사되는 냉각수가 판 상수(50)의 영향을 받지 않는다. 게다가, 상술한 바와 같이 각 풀콘 스프레이 노즐(20)의 스프레이 패턴을 확보할 수 있다. 따라서, 요구되는 냉각 능력이 낮은 경우라도, 강판(H)을 적절하게 냉각할 수 있다.
이상과 같이 본 실시 형태에서는 강판(H)을 균일하게 냉각할 수 있지만, 이 효과에 대해서 발명자들은 검증을 행하였다. 구체적으로는, 요구되는 냉각수량이 상류측 스프레이열군(22)의 최대 수량보다 적은 경우에, 도 9에 도시한 바와 같이 상류측 스프레이 노즐열군(22)으로부터만 강판(H)에 냉각수를 분사하였다.
그리고, 강판(H)을 100℃ 이하까지 냉각한 경우의 750℃로부터 600℃의 냉각 속도의 폭 방향 분포를 측정한 결과를 도 11에 도시한다. 도 11의 횡축은 강판(H)의 폭 방향의 위치를 나타내고, 종축은 강판(H)의 폭 방향의 각 위치에서의 냉각 속도를 나타내고 있다. 도 11을 참조하면, 냉각 속도는 강판(H)의 폭 방향으로 거의 균일하게 되어, 강판(H)을 균일하게 냉각할 수 있는 것이 확인되었다.
[제2 실시 형태]
다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태의 냉각 장치에 대해서 설명한다.
도 12 내지 도 15는, 이 제2 실시 형태이며, 강판 냉각 장치를 도시하고 있다. 이하, 강재가 후판이며, 강판 상측의 부재 및 장치에 대해서 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 제1 실시 형태과 마찬가지의 부재의 설명은 생략한다.
또한, 제2 실시 형태는, 상류측 스프레이 노즐열군, 하류측 스프레이 노즐열군 각각에 급수 헤더가 설치되어 있는 점 및 이들 급수 헤더마다 유량 조절 밸브가 설치되어 있는 점에 있어서 제1 실시 형태와 상위하다.
강판 냉각 장치(100)는, 상부 냉각 장치(111)와 하부 냉각 장치(151)를 구비하고 있다. 상부 냉각 장치(111)는, 도 12에 도시한 바와 같이, 소유량 냉각 유닛(상류측 스프레이 노즐열군)(110) 및 대유량 냉각 유닛(하류측 스프레이 노즐열군)(130)을 구비하고 있다. 이들 소유량 냉각 유닛(110) 및 대유량 냉각 유닛(130)은, 강판(H)의 상측에 배치되어 있다.
소유량 냉각 유닛(110)은 소유량 급수 헤더(제1 급수 헤더)(117)를 구비하고 있다. 이 소유량 급수 헤더(117)는 소유량 냉각 유닛(110)에 냉각수를 공급한다. 또한, 대유량 냉각 유닛(130)은 대유량 급수 헤더(제2 공급 헤더)(137)를 구비하고 있다. 이 대유량 급수 헤더(137)는 대유량 냉각 유닛(130)에 냉각수를 공급한다.
또한, 강판 냉각 장치(100)는, 소유량 급수 헤더(117)에 공급되는 냉각수의 유량을 조절하는 유량 조절 밸브(제1 유량 조절 밸브)(114)와, 대유량 급수 헤더(137)에 공급되는 냉각수의 유량을 조절하는 유량 조절 밸브(제2 유량 조절 밸브)(134)를 구비하고 있다.
또한, 유량 조절 밸브(114, 134)는 유량 조정부(제어부)(149)에 접속되어 있다. 또한, 온 오프 제어 밸브 중 하나인 유로 전환용 3방향 밸브(115, 135)가 유량 조정부(149)에 접속되어 있다.
유량 조정부(149)는, 유량 조절 밸브(114, 134) 및 유로 전환용 3방향 밸브(115, 135)의 개폐를 제어하고, 복수의 냉각수 스프레이 노즐(126)로부터 강판(H)을 향해서 분사시키는 냉각수를 제어한다.
소유량 급수 헤더(117)는 소유량 냉각수 급수관(112)을 통해서 냉각수 탱크(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 소유량 냉각수 급수관(112)에는, 유량 조절 밸브(114) 및 유로 전환용 3방향 밸브(115)가 부착되어 있다. 유로 전환용 3방향 밸브(115)의 한 쪽의 출구는 소유량 냉각수 급수관(112)을 통해서 소유량 급수 헤더(117)에 접속되어 있다. 이하, 이 방향의 전환을 개방이라 칭한다. 또한, 유로 전환용 3방향 밸브(115)의 다른 쪽의 출구는 복귀관(도시하지 않음)을 통해서 냉각수 탱크(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 이하, 이 방향의 전환을 폐지라 칭한다.
마찬가지로, 대유량 냉각 유닛(130)도 대유량 냉각수 급수관(132), 유량 조절 밸브(134), 및 유로 전환용 3방향 밸브(135)를 구비하고 있다.
소유량 냉각 유닛(110)의 유량 조절 밸브(114) 및 대유량 냉각 유닛(130)의 유량 조절 밸브(134)는, 소유량 냉각 유닛(110)의 냉각수 스프레이 노즐수에 대한 대유량 냉각 유닛(130)의 냉각수 스프레이 노즐수의 비에 비례한 급수량 밀도로 되는 개방도로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 소유량 냉각 유닛(110)의 냉각수 스프레이 노즐(126) 및 대유량 냉각 유닛(130)의 냉각수 스프레이 노즐(146)로부터의 냉각수량이 일정하게 유지되어, 강판(H)을 균일하게 냉각할 수 있다.
소유량 냉각 유닛(110)은 소유량 노즐 헤더(122)을 구비하고, 또한 대유량 냉각 유닛(130)은 대유량 냉각수 노즐 헤더(142)를 구비하고 있다. 도 13에 도시한 바와 같이, 소유량 노즐 헤더(122)에는 소유량 노즐 급수관(119)이 접속되고, 또한 대유량 노즐 헤더(142)에는 대유량 노즐 급수관(139)이 접속되어 있다. 또한, 소유량 노즐 헤더(122)에는 소유량 냉각수 스프레이 노즐(126)이 부착되고, 또한 대유량 노즐 헤더(142)에는 대유량 냉각수 스프레이 노즐(146)이 부착되어 있다.
소유량 냉각수 스프레이 노즐(126)과 대유량 냉각수 스프레이 노즐(146)은 동일하다. 또한, 소유량 냉각수 스프레이 노즐(126) 및 대유량 냉각수 스프레이 노즐(146)의 통판 방향의 간격은 동일하게 되어 있다. 또한, 인접하는 소유량 냉각 유닛(110) 및 대유량 냉각 유닛(130)의 냉각수 스프레이 노즐(126, 146)의 통판 방향의 간격도, 그 밖의 냉각수 스프레이 노즐(126, 146)의 통판 방향의 간격과 동일하게 되어 있다. 이에 의해, 판 상수의 쌓인 양에 편차가 적어져서, 강판은 균일하게 냉각된다.
도 13에 도시한 바와 같이, 소유량 냉각수 스프레이 노즐(126)은, 소유량 노즐 헤더(122)의 바닥판(124)을 관통하고, 상단부의 냉각수 입구(127)가 천장판(123) 가까이에 위치하고, 하단부의 분출구(28)는 바닥판(124)으로부터 하방으로 돌출되어 있다. 대유량 노즐 헤더(142)는, 소유량 노즐 헤더(122)와 마찬가지 구조이며, 대유량 냉각수 스프레이 노즐(146)은 소유량 냉각수 스프레이 노즐(126)과 마찬가지 구조이다.
소유량 노즐 헤더(122)의 천장판(123)과 소유량 냉각수 스프레이 노즐(126)의 냉각수 입구(127)의 간격 g 및 대유량 노즐 헤더(142)의 천장판(143)과 대유량 냉각수 스프레이 노즐(146)의 냉각수 입구(147)의 간격 g를 3 ~ 8㎜로 하는 것이 바람직하다. 간격 g가 3㎜ 미만이면, 각 냉각수 입구에 가해지는 압력이 균등해지지 못해, 노즐 급수관(119, 139)에 가장 가까운 냉각수 스프레이 노즐에서 물이 나오기 쉬운 것 등이 발생한다. 이에 의해, 각 스프레이 노즐(126, 146)로부터 분사되는 수량의 차가 발생할 가능성이 있다. 또한, 간격 g가 8㎜를 초과하면, 주수가 개시되고 나서 소유량 노즐 헤더(122) 및 대유량 노즐 헤더(142)에 물이 충만할때 까지의 시간이 지나치게 오래 걸린다. 또한, 간격 g가 8㎜를 초과하면, 냉각수 스프레이 노즐(126, 146)로부터의 주수를 정지했을 때에, 냉각수 입구(127, 147)와 이들 헤더의 천장판(123, 142) 사이에 저류된 물이 모두 없어질 때까지, 냉각수 스프레이 노즐(126, 146)로부터 물이 떨어져 버린다.
또한, 강판(H)의 상측에는, 소유량 냉각 유닛(110) 및 대유량 냉각 유닛(130)과 마찬가지의 강판(H)의 하측의 소유량 냉각 유닛(150) 및 대유량 냉각 유닛(170)이 배치되어 있다. 이 소유량 냉각 유닛(150) 및 대유량 냉각 유닛(170)에서는, 상기 간격 g는 각각 소유량 노즐 헤더(162)의 바닥판(64)과 소유량 냉각수 스프레이 노즐(166)의 냉각수 입구(67)의 간격 g, 및 대유량 노즐 헤더(182)의 바닥판(184)과 대유량 냉각수 스프레이 노즐(186)의 냉각수 입구(187)의 간격 g이다.
도 14는, 소유량 냉각수 스프레이 노즐(126; 166)과 대유량 냉각수 스프레이 노즐(146; 186)과의 배치를 모식적으로 도시하고 있다. 도 14에 도시한 바와 같이, 다수의 소유량 냉각수 스프레이 노즐(126; 166)과 대유량 냉각수 스프레이 노즐(146; 186)이 강판 폭 방향과 강판 반송 방향으로 각각 일정 간격으로 배치되어 있다. 또한, 소유량 냉각수 스프레이 노즐(126; 166)과 대유량 냉각수 스프레이 노즐(146; 186)은 노즐 직경이 동일하고, 또한 소유량 냉각수 스프레이 노즐수는 대유량 냉각수 플레이 노즐수보다 적다.
도 15는 급수량 밀도(㎥/㎡/min)와 노즐 급수 압력(㎫)의 관계를 도시하고 있다.
스프레이 패턴 확보 한계 압력이란, 노즐로 의해 결정되는 소정의 스프레이 패턴이 확보 가능한지 여부의 노즐 급수 압력(예를 들어, 30㎪)이다. 열간 강판을 균일하게 냉각하기 위해서는, 노즐 급수 압력을 스프레이 패턴 확보 한계 압력 이상으로 할 필요가 있다. 이 때문에, 강판(강재)(H)의 냉각에서는, 필요한 냉각 속도(강재의 성분과 확보해야 할 재질에 따라 결정됨)를 얻기 위한 급수량 밀도를 결정한다. 이것은, 급수량 밀도와 도 15를 참조하여, 노즐 급수 압력이 스프레이 패턴 확보 한계 압력 이상인 영역에서, 소유량 노즐 헤더(122)와 대유량 노즐 헤더(142)의 양쪽에, 또는 어느 한 쪽에 급수할지를 유량 조정부(149)에 의해 결정한다.
구체적으로는, 도 15에 도시한 바와 같이, 결정한 급수량 밀도가 b ~ c의 범위이면, 소유량 노즐 헤더(122)와 대유량 노즐 헤더(142)의 양쪽에 냉각수를 급수하고, a ~ b의 범위이면, 소유량 노즐 헤더(122)에만 냉각수 급수한다. 또한, 유량 조절 밸브(114, 134)에 의해 소유량 노즐 헤더(122), 대유량 노즐 헤더(142)를 통해서 각 노즐로부터의 분사 수량 및 분사 압력은 일정해지도록 조정되어 있다.
강판 냉각 장치(100)는, 도 12에 도시한 바와 같이 강판 상면측에 유량 조정부(149)를 구비하고 있다. 이 유량 조정부(149)는 소유량 냉각수 스프레이 노즐(126) 및 대유량 냉각수 스프레이 노즐(146)로부터 강판(H)을 향해서 분사되는 냉각수를 제어한다. 이 유량 조정부(149)에 있어서, 예를 들어 상위 계산기에 의해 대상 강판의 성분 및 기계적 특성(재질) 등으로부터 냉각 속도가 결정되고, 이 냉각 속도와 대상 강판의 판 두께로부터 존 급수량 밀도가 구해진다. 또한, 유량 조정부(149)에 있어서, 이 존 급수량 밀도와 도 15로부터 사용하는 노즐 헤더[대유량 급수 헤더(137) 및 소유량 급수 헤더(117)의 양쪽, 또는, 소유량 급수 헤더(117)만]를 결정한다.
이와 같이 하여 구한 존 급수량 밀도와 급수하는 노즐 헤더 정보가 유량 조정부(149)에 입력된다. 여기서, 노즐 헤더 정보가 대유량 급수 헤더(137)와 소유량 급수 헤더(117)의 양쪽을 사용하는 경우에는, 또한 급수량 밀도비가, 유량 조정부(149)에 입력된다. 그리고, 유량 조정부(149)는, 이 입력된 존 급수량 밀도, 노즐 헤더 정보, 급수량 밀도비에 기초하여 유량 조절 밸브(114, 134)의 밸브 개방도 신호와, 유로 전환용 3방향 밸브(115, 135)를 개방하는 신호를 출력한다. 또한, 상기 노즐 헤더 정보가 대유량 급수 헤더(137)만을 사용하는 경우에는, 유량 조정부(149)는 유로 전환용 3방향 밸브(115)를 폐지하고, 유로 전환용 3방향 밸브(135)를 개방하고, 유량 조절 밸브(134)의 밸브 개방도 신호를 출력한다. 또한, 상기 노즐 헤더 정보가 소유량 급수 헤더(117)만을 사용하는 경우에는, 유량 조정부(149)는 유로 전환용 3방향 밸브(135)를 폐지하고, 유로 전환용 3방향 밸브(115)을 개방하고, 유량 조절 밸브(114)의 밸브 개방도 신호를 출력한다. 또한, 강판(H)의 하면측의 유량 조정부(제어부)(189)도 마찬가지이다.
이상, 강판 상측의 냉각 유닛(110, 130)[상측 냉각 장치(111)]에 대해서 설명했지만, 강판(H)의 하측의 냉각 유닛(150, 170)[하측 냉각 장치(151)]도 상측과 마찬가지 구조를 하고 있다. 즉, 냉각수 급수관(152), 급수 헤더(157), 노즐 급수관(159), 노즐 헤더(162), 및 냉각수 스프레이 노즐(166), 및 냉각수 급수관(172), 급수 헤더(177), 노즐 급수관(179), 노즐 헤더(182), 및 냉각수 스프레이 노즐(186)은, 강판(H)의 상측의 상부 냉각 장치(111)와 마찬가지 구조를 하고 있다. 또한, 유량 조절 밸브(154, 174), 유로 전환용 3방향 밸브(155, 175), 및 유량 조정부(189)도, 강판(H)의 상측의 상부 냉각 장치(111)와 마찬가지 구조를 하고 있다.
여기서, 상기와 같이 구성된 강판 냉각 장치(100)에 대해서, 그 조작과 작동의 예에 대해서 설명한다.
강판 냉각 장치(100)가 압연된 열간 후강판(H)을 수납함에 앞서, 강판 냉각 장치(100)가 배치된 냉각 존의 존 급수량 밀도(예를 들어, 1.5㎥/㎡/min), 급수하는 노즐 헤더 정보[예를 들어, 대유량 급수 헤더(137)와 소유량 급수 헤더(117)], 및 소유량 냉각 유닛(110)에 대한 대유량 냉각 유닛(130)의 급수량 밀도비(예를 들어 2.0)가, 상위 계산기로부터 강판(H)의 상측의 유량 조정부(189)에 입력된다. 이에 의해 유량 조정부(149)는, 소유량 냉각 유닛(110)과 대유량 냉각 유닛(130)의 각각의 급수량 밀도(예를 들어, 소유량 냉각 유닛:0.5㎥/㎡/min, 대유량 냉각 유닛:1.0㎥/㎡/min)을 결정하고, 그 결정한 각각의 급수량 밀도를 기초로 해서 유량 조절 밸브(114, 134)의 개방도를 결정하고, 그리고, 유량 조절 밸브(114, 134)에 대해 상기 급수량 밀도가 얻어지는 개방도 정보를 출력한다. 유량 조절 밸브(114, 134)는 이 개방도 정보를 입력하면 작동하고, 그 정보에 대응한 개방도로 된다. 이에 의해, 소유량 냉각수 급수관(112)의 냉각수는, 소유량 급수 헤더(117), 소유량 노즐 공급관(119)을 차례로 통과해서 소유량 노즐 헤더(122)로 유입한다. 또한, 대유량 냉각수 급수관(132)의 냉각수는, 상기 마찬가지로 대유량 급수 헤더(137), 대유량 노즐 공급관(139)을 차례로 통과해서 대유량 노즐 헤더(142)로 유입한다. 냉각수는 단시간에 소유량 노즐 헤더(122) 및 대유량 노즐 헤더(142)에 충만하고, 소유량 노즐 헤더(122)의 소유량측 냉각수 스프레이 노즐(122), 및 대유량 노즐 헤더(142)의 대유량측 냉각수 스프레이 노즐(146)로부터 냉각수가 거의 동시에 분사된다.
또한, 상기 상위 계산기로부터 유량 조정부(149, 189)에 출력하는 급수량 밀도비는, 냉각 존 급수량 밀도로부터 산정한다. 그러나, 급수량 밀도비는, 소유량 노즐 헤더(122)의 노즐수에 대한 대유량 노즐 헤더(142)의 노즐수에 비례한 급수량 밀도비, 또는 그에 가까운 값으로 하는 것이 바람직하지만, 어떻든 간에 양 헤더(122, 142) 내의 압력이 스프레이 패턴 확보 한계 압력 이상의 값으로 하는 것이 필요하다. 또한, 강판(H)의 하측의 냉각 유닛(50, 70)도 마찬가지로 조정된다.
상기 상태에서 열간 후강판(H)이 통판되어 냉각이 개시되고, 열간 후강판(H)이 이 강판 냉각 장치(100)를 통과하면, 상기 유량 조정부(149)에 상위 계산기로부터 주수 정지 정보가 입력된다. 이에 의해, 유량 조정부(149)로부터 유로 전환용 3방향 밸브(115, 135)의 폐지 신호를 출력함으로써, 상기 유로 전환용 3방향 밸브(115, 135)가 폐지되어 급수가 정지한다. 이에 수반하여, 소유량측 냉각수 스프레이 노즐(122) 및 대유량측 냉각수 스프레이 노즐(146)로부터의 냉각수의 분사가 즉시 정지한다.
이상 설명은, 소유량 유닛(110) 및 대유량 유닛(130)의 양쪽으로부터 냉각수를 분사하는 경우이지만, 소유량 유닛(110)으로부터만 냉각수를 분사하는 경우에는, 강판 냉각 장치(100)가 배치된 냉각 존에 있어서의 존 급수량 밀도, 급수하는 노즐 헤더 정보[소유량 급수 헤더(117)]가 상위 계산기로부터 유량 조정부(149, 189)에 입력된다. 이에 의해, 급수 대상의 유닛(110)의 유량 조절 밸브(114)의 개방도를 결정하는 동시에, 유량 조절 밸브(114), 유로 전환용 3방향 밸브(115)에 대하여 상기와 마찬가지로 상위 계산기로부터 유량 조정부(149, 189)에 동작 신호가 출력된다.
본 발명은, 상기 제1, 제2 실시 형태에 한정되지 않는다. 즉,
(A) 실시 형태는 후판에 대해서 설명했지만, 본 발명은 박판, 형강으로도 이용 가능하다. 또한, 후판의 경우, 열처리 후의 냉각 설비인 롤러 켄치에도 이용할 수 있다.
(B) 상부 냉각 장치 및 하부 냉각 장치에 각각 유량 조정부(제어부)(149, 189)를 설치했지만, 1개의 유량 조정부가 상부 냉각 장치 및 하부 냉각 장치의 양쪽을 제어해도 된다.
(C) 상기 각 실시 형태에서는, 풀콘 노즐로 설명했지만, 본 발명에서는, 다른 노즐의 형식을 사용하는 것도 가능하다.
(D) 상기 각 실시 형태에서는, 상부 냉각 장치 및 하부 냉각 장치의 노즐 형식, 열수가 서로 달라도 된다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 제1, 제2 실시 형태를 들어 설명했지만, 본 발명은 이들 실시 형태에 한정되지 않는다. 당업자라면 특허청구의 범위에 기재된 사위의 범주 내에 있어서, 각종 변경 예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명백하고, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 양해된다.
본 발명은, 열간 압연해서 얻어진 강판을 수평으로 구속 롤로 구속 통판하면서 냉각할 때에 유용하다.
H : 강판
1 : 냉각 장치
2 : 마무리 압연기
3 : 열간 교정 장치
10a : 구속 롤
10b : 반송 롤
10 : 구속 롤 쌍
11 : 상부 냉각 장치
12 : 하부 냉각 장치
20 : 풀콘 스프레이 노즐
21a ~ 21i : 스프레이 노즐열
22 : 상류측 스프레이 노즐열군
23 : 하류측 스프레이 노즐열군
24 : 공급관
30 : 노즐 박스
31 : 상류측 저류실
32 : 하류측 저류실
40 : 헤더
41 : 유량 조절 밸브
42 : 배관
43 : 온 오프 제어 밸브
44 : 배관
45 : 온 오프 제어 밸브
50 : 판 상수
100 : 강판 냉각 장치
110, 150 : 소유량 냉각 유닛
112, 152 : 소유량 냉각수 급수관
114, 154 : 유량 조절 밸브
115, 155 : 유로 전환용 3방향 밸브
117, 157 : 소유량 급수 헤더
119, 159 : 소유량 노즐 급수관
122, 162 : 소유량 노즐 헤더
126, 166 : 소유량 냉각수 스프레이 노즐
130, 170 : 대유량 냉각 유닛
132, 172 : 대유량 냉각수 급수관
134, 174 : 유량 조절 밸브
135, 175 : 유로 전환용 3방향 밸브
137, 177 : 대유량 급수 헤더
139, 179 : 대유량 노즐 급수관
142, 182 : 대유량 노즐 헤더
146, 186 : 대유량 냉각수 스프레이 노즐
149, 189 : 유량 조정부

Claims (10)

  1. 강판을 구속 통판시키는 복수의 구속 롤 쌍과;
    이들 구속 롤 쌍 사이의 위치에서 상기 강판을 사이에 두고 서로 대향해서 배치되고, 복수의 스프레이 노즐열을 갖는 상부 냉각 장치 및 하부 냉각 장치;
    를 구비하고,
    상기 복수의 스프레이 노즐열이, 상기 강판의 통판 방향을 따라서 배열되어 있고, 각각의 스프레이 노즐열이, 상기 강판의 폭 방향으로 배열된 복수의 동일한 스프레이 노즐을 갖고;
    상기 통판 방향을 따라 본 경우에, 상기 각 스프레이 노즐열이, 상대적으로 상류측에 있는 상류측 스프레이 노즐열군과, 상대적으로 하류측에 있는 하류측 스프레이 노즐열군으로 분류되고;
    상기 상류측 스프레이 노즐열군에 속하는 상기 스프레이 노즐의 수가, 상기 하류측 스프레이 노즐열군에 속하는 상기 스프레이 노즐의 수보다 적고;
    상기 복수의 스프레이 노즐열의 총 열수와, 상기 상류측 스프레이 노즐열군에 속하는 스프레이 노즐열의 열수의 비가, 상기 스프레이 노즐열에 속하는 각 스프레이 노즐의 최대 분사량과 최소 분사량의 비에 동일한 정수비 또는 최대 분사량과 최소 분사량의 비를 사사오입한 정수비인
    것을 특징으로 하는, 강판의 냉각 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 스프레이 노즐열로부터 상기 강판을 향해서 분사되는 냉각수를 제어하는 제어부를 더 구비하고;
    상기 강판을 향해서 분사되어야 할 총 수량이 상기 상류측 스프레이 노즐열군의 최대 분사량 이상인 경우에는, 상기 상류측 스프레이 노즐열군 및 상기 하류측 스프레이 노즐열군의 양쪽으로부터 상기 냉각수를 분사시키는 한편, 상기 총 수량이 상기 상류측 스프레이 노즐열군의 최대 분사량보다도 적은 경우에는, 상기 상류측 스프레이 노즐열군으로부터만 상기 냉각수를 분사시키도록, 상기 제어부가 상기 냉각수의 분사를 제어하는
    것을 특징으로 하는, 강판의 냉각 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상류측 스프레이 노즐열군 및 상기 하류측 스프레이 노즐열군에 대하여 상기 냉각수를 공급하는 급수 헤더와;
    상기 급수 헤더에 공급되는 상기 냉각수의 유량을 조절하는 유량 조절 밸브와;
    상기 급수 헤더로부터 상기 상류측 스프레이 노즐열군으로 공급되는 상기 냉각수의 공급의 허가 또는 금지를 제어하는 제1 제어 밸브와;
    상기 급수 헤더로부터 상기 하류측 스프레이 노즐열군으로 공급되는 상기 냉각수의 공급의 허가 또는 금지를 제어하는 제2 제어 밸브
    를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 강판의 냉각 장치.
  4. 강판을 구속 통판시키는 복수의 구속 롤 쌍과;
    이들 구속 롤 쌍 사이의 위치에서 상기 강판을 사이에 두고 서로 대향하여 배치되고, 복수의 스프레이 노즐열을 갖는 상부 냉각 장치 및 하부 냉각 장치
    를 구비하고,
    상기 복수의 스프레이 노즐열이, 상기 강판의 통판 방향을 따라서 배열되어 있고, 각각의 스프레이 노즐열이, 상기 강판의 폭 방향으로 배열된 복수의 동일한 스프레이 노즐을 갖고;
    상기 통판 방향을 따라 본 경우에, 상기 각 스프레이 노즐열이, 상대적으로 상류측에 있는 상류측 스프레이 노즐열군과, 상대적으로 하류측에 있는 하류측 스프레이 노즐열군으로 분류되고;
    상기 상류측 스프레이 노즐열군에 속하는 상기 스프레이 노즐의 수가, 상기 하류측 스프레이 노즐열군에 속하는 상기 스프레이 노즐의 수보다 적고;
    상기 상류측 스프레이 노즐열군에 냉각수를 공급하는 제1 급수 헤더와,
    상기 하류측 스프레이 노즐열군에 냉각수를 공급하는 제2 급수 헤더와,
    상기 제1 급수 헤더에 공급되는 상기 냉각수의 유량을 조절하는 제1 유량 조절 밸브와,
    상기 제2 급수 헤더에 공급되는 상기 냉각수의 유량을 조절하는 제2 유량 조절 밸브와,
    상기 복수의 스프레이 노즐열로부터 상기 강판을 향해서 분사되는 냉각수를 제어하는 제어부
    를 더 구비하고;
    상기 강판을 향해서 분사되어야 할 총 수량이 상기 상류측 스프레이 노즐열군의 최대 분사량 이상인 경우에는, 상기 상류측 스프레이 노즐열군 및 상기 하류측 스프레이 노즐열군의 양쪽으로부터 상기 냉각수를 분사시키는 한편, 상기 총 수량이 상기 상류측 스프레이 노즐열군의 최대 분사량보다도 적은 경우에는, 상기 상류측 스프레이 노즐열군으로부터만 상기 냉각수를 분사시키도록, 상기 제어부가 상기 냉각수의 분사를 제어하는
    것을 특징으로 하는, 강판의 냉각 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상류측 스프레이 노즐열군에 속하는 상기 각 스프레이 노즐열의 상기 통판 방향에 있어서의 서로의 인접 간격이 동일하고;
    상기 하류측 스프레이 노즐열군에 속하는 상기 각 스프레이 노즐열의 상기 통판 방향에 있어서의 서로의 인접 간격이 동일한
    것을 특징으로 하는, 강판의 냉각 장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통판 방향에 있어서의 상기 각 스프레이 노즐열의 인접 간격이 모두 동일한 것을 특징으로 하는, 강판의 냉각 장치.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상류측 스프레이 노즐열군으로부터 최대 분사량을 분사시켰을 때,
    상기 강판 위에 체류하는 냉각수의 영역보다도 상기 통판 방향을 따른 상류측의 위치를 향해서 상기 상류측 스프레이 노즐열군으로부터 상기 냉각수가 분사되도록, 상기 상류측 스프레이 노즐열군이 배치되어 있는
    것을 특징으로 하는, 강판의 냉각 장치.
  8. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 강판의 냉각 장치를 사용해서 상기 강판을 냉각할 때에,
    상기 강판을 향해서 분사되어야 할 총 수량이 상기 상류측 스프레이 노즐열군의 최대 분사량 이상인 경우에는, 상기 상류측 스프레이 노즐열군 및 상기 하류측 스프레이 노즐열군의 양쪽으로부터 상기 냉각수를 분사시키는 한편, 상기 총 수량이 상기 상류측 스프레이 노즐열군의 최대 분사량보다도 적은 경우에는, 상기 상류측 스프레이 노즐열군으로부터만 상기 냉각수를 분사시키도록, 상기 제어부에 의해 상기 냉각수의 분사를 제어하는
    것을 특징으로 하는, 강판의 냉각 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 상류측 스프레이 노즐열군으로부터 상기 냉각수를 최대 분사량으로 분사시켰을 때에 상기 강판 위에 체류하는 상기 냉각수의 영역을 미리 구하고;
    상기 영역보다도 상기 통판 방향을 따른 상류측의 위치에, 상기 상류측 스프레이 노즐열군으로부터 상기 냉각수가 분사되도록, 상기 상류측 스프레이 노즐열군을 배치하는
    것을 특징으로 하는, 강판의 냉각 방법.
  10. 삭제
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