KR101863012B1

KR101863012B1 - 강대의 냉각 방법 및 냉각 장치

Info

Publication number: KR101863012B1
Application number: KR1020177001730A
Authority: KR
Inventors: 고이치 니시자와; 히로시 미네하라; 야스히로 모리; 세이지 스기야마; 마사후미 마츠모토
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2014-07-24
Filing date: 2015-02-23
Publication date: 2018-05-30
Also published as: CN106661710A; JPWO2016013240A1; BR112017000200B1; CN106661710B; BR112017000200A2; EP3156512A4; US10465262B2; JP6350663B2; EP3156512B1; US20170211165A1; WO2016013240A1; CA2951791C; EP3156512A1; KR20170021310A; MX2016016567A; CA2951791A1

Abstract

합금화로의 냉각대에 있어서 강대를 미스트 냉각하면서 생산성과 품질을 양립하는 것이 가능한 합금화로에 있어서의 강대의 냉각 방법을 제공한다.
냉각 설비의 통판 방향 상류측에 설치된 조정 냉각 설비에 의해, 당해 냉각 설비를 통과하는 강대에 대해 분사되는 미스트 분사량이, 강대의 폭 방향의 에지부에 있어서의 미스트 분사량이 센터부에 있어서의 미스트 분사량보다도 작아지도록, 냉각 설비를 통과하는 강대에 대해 미스트를 분사하고, 적어도 냉각 설비의 통판 방향 하류측에 설치된 미스트 흡인 설비에 의해, 강대에 대해 분사된 미스트의 적어도 일부를 흡인하고, 강대의 냉각 개시부터 냉각 종료까지의 동안, 강대의 온도가 막비등 온도 범위이고, 또한 냉각 설비의 총 냉각 길이 중 적어도 통판 방향 상류측으로부터 2/3 이상의 범위에 있어서는 강대의 폭 방향에 있어서의 에지부의 온도가 센터부의 온도 이상이 되는 통판 속도로 강대를 냉각한다.

Description

강대의 냉각 방법 및 냉각 장치 {COOLING METHOD AND COOLING DEVICE FOR STRIP STEEL}

본 발명은 용융 아연 도금의 합금화로에 있어서의 강대의 냉각 방법 및 냉각 장치에 관한 것이다.

강대의 용융 아연 도금 처리 공정에서는, 강대는 탈지, 세정 등의 전처리조를 통과한 후, 어닐링로, 용융 아연이 들어간 아연 포트를 통과하여, 수직으로 인상된다. 인상된 강대는 합금화로에서 합금화 처리된다. 합금화로는 강대의 인상 방향으로 상류측으로부터 가열대, 냉각대가 배치되어 이루어진다.

즉, 합금화로의 냉각대는 가열대보다 연직 상방에 배치되어 있다. 이로 인해, 냉각대에 있어서의 강대의 냉각에는 냉각대의 연직 하방에 배치되어 있는 설비에 적하수 등의 영향을 미치지 않도록 가스 냉각이나 미스트 냉각이 사용되어 있다. 특히, 생산 능력 향상을 위해서는, 냉각 능력이 높은 미스트 냉각(기수 냉각)을 적용하는 것이 효과적이다. 그러나, 미스트 냉각을 사용하면, 강대를 강냉각하기 위해 고수량을 분무한 경우, 강대의 폭 방향으로 온도 불균일이 발생한다. 이 온도 불균일에 기인하여 주름 흠집이나 합금 권취 등의 품질 불량이 발생해 버린다.

이와 같은 문제에 대해, 예를 들어 특허문헌 1에는 강대의 냉각 패턴을 조정함으로써 과랭에 의한 폭 방향 온도 편차를 억제하는 합금화로 출구측 기수 냉각 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 1에서는 적하수에 의한 냉각 변동이 억제되어, 꺾임 한계 온도 불균일 이하가 되도록, 냉각대의 전단 및 후단의 냉각비를 바꾸어 후단이 완랭되도록 강대가 냉각된다.

또한, 특허문헌 2에는 냉각 부하에 따라, 가스 냉각과 기수 냉각을 구분지어 사용함으로써, 전이 비등을 회피하여 폭 방향 온도 편차를 억제하는 합금화 처리 과정의 냉각 방법이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 3에는 강대의 폭 방향 중앙부의 노즐을 밀하게 배치함과 함께, 노즐을 차폐하는 셔터를 설치하는 기술이 개시되어 있다.

또한, 하기 특허문헌 4에는 기수 냉각 설비의 출구측에서의 교축이나 강판의 버클링을 방지하기 위해 냉각대의 출구측 온도를 240℃ 이하로 하기 위해, 장력값과 온도 불균일을 소정의 관계식에 기초하여 제어하는 기술이 개시되어 있다.

또한, 하기 특허문헌 5에는 도금층 중의 Fe 농도량을 적정한 양으로 하기 위해, 냉각 변동이 생기는 전이 비등 영역에 들어가지 않도록, 존마다 기수 냉각과 기체에 의한 냉각을 구분지어 사용하는 기술이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2006-111945호 공보 일본 특허 공개 평11-43758호 공보 일본 특허 공고 평7-65153호 공보 일본 특허 공개 평9-268358호 공보 일본 특허 공개 제2000-256818호 공보

그러나, 상기 특허문헌 1에 기재된 냉각 방법에서는 전단을 고부하 냉각하여 후단을 완냉각하는 냉각 패턴에 의한 온도 불균일의 해소 방법이므로, 냉각대의 냉각 능력 확보와 온도 불균일의 해소를 양립시키는 것에는 한계가 있다. 또한, 상기 특허문헌 2에 기재된 냉각 방법에서는 가스 냉각과 기수 냉각을 구분지어 사용하고 있지만, 이 경우도 가스 냉각에서는 냉각대의 냉각 능력이 저하되는 것은 명백하다. 즉, 상기 특허문헌 1 및 특허문헌 2의 어떤 방법이든, 고속 통판 조건에서의 온도 불균일 해소에는 효과가 한정되어 버려, 그 결과, 고속으로 통판할 수 없어, 생산성이 저하된다.

또한, 상기 특허문헌 3에 개시된 기술을 사용한 경우, 셔터는 미스트의 흐름을 저해하거나, 적하수를 일으키거나 하므로, 적용할 수는 없다. 또한, 중앙부에 밀하게 배치한 노즐은 ??치점 근방에서 중앙부의 수량 밀도를 증가시켜 버려, ??치점 온도를 상승시켜 폭 방향의 냉각 불균일의 원인이 되어 버린다.

또한, 상기 특허문헌 4에 개시된 기술은 강판의 장력값을 기초로 허용할 수 있는 온도 불균일을 설정하는 기술이지만, 강판의 장력값을 극단적으로 바꿀 수는 없으므로, 실제의 조업에는 적용할 수 없다.

또한, 상기 특허문헌 5에 개시된 기술을 사용해도 적하수의 영향에 의한 냉각 불균일의 발생을 완전히 억제하는 것은 곤란했다.

따라서, 본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이고, 본 발명의 목적으로 하는 점은, 합금화로의 냉각대에 있어서 강대를 미스트 냉각하면서 생산성과 품질을 양립하는 것이 가능한, 신규이고 또한 개량된 강대의 냉각 방법 및 냉각 장치를 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 어느 관점에 의하면, 용융 아연 도금된 강대를 합금화 처리하는 합금화로의 냉각 설비에 있어서의 미스트 냉각에 의한 강대의 냉각 방법이 제공된다. 이러한 냉각 방법에서는, 냉각 설비의 통판 방향 상류측에 설치된 조정 냉각 설비에 의해, 당해 냉각 설비를 통과하는 강대에 대해 분사되는 미스트 분사량이, 강대의 폭 방향의 에지부에 있어서의 미스트 분사량이 센터부에 있어서의 미스트 분사량보다도 작아지도록, 냉각 설비를 통과하는 강대에 대해 미스트를 분사하고, 적어도 냉각 설비의 통판 방향 하류측에 설치된 미스트 흡인 설비에 의해, 강대에 대해 분사된 미스트의 적어도 일부를 흡인하고, 강대의 냉각 개시부터 냉각 종료까지의 동안, 강대의 온도가 막비등 온도 범위이고, 또한 냉각 설비의 총 냉각 길이 중 적어도 통판 방향 상류측으로부터 2/3 이상의 범위에 있어서는 강대의 폭 방향에 있어서의 에지부의 온도가 센터부의 온도 이상이 되는 통판 속도로 강대를 냉각한다.

조정 냉각 설비의 설비 길이 L[m]에 대해, 강대의 속도는 하기 식 (a)에 의해 산출되는 상한 속도 V_max[m/s] 이하가 되도록 설정해도 된다.

여기서, T_in[℃]은 냉각 설비의 입구에 있어서의 강대의 센터부의 온도, th[m]는 강대의 두께로 한다. α', β', γ', m은 상수이고, 용융 아연 도금 설비에 따라 설정된다. 상수는 각각 α'=1870000, β'=330, γ'=45, m=0.6으로 해도 된다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 용융 아연 도금된 강대를 합금화 처리하는 합금화로의 미스트 냉각에 의한 냉각 설비가 제공된다. 이러한 냉각 장치는 냉각 설비의 통판 방향 상류측에 설치되어, 당해 냉각 설비를 통과하는 강대에 대해 분사하는 미스트 분사량을 강대의 폭 방향으로 조정 가능한 조정 냉각 설비와, 적어도 냉각 설비의 통판 방향 하류측에 설치되어, 강대에 대해 분사된 미스트의 적어도 일부를 흡인하는 미스트 흡인 설비를 구비하고, 조정 냉각 설비는 당해 냉각 설비를 통과하는 강대에 대해 분사되는 미스트 분사량이, 강대의 폭 방향의 에지부에 있어서의 미스트 분사량이 센터부에 있어서의 미스트 분사량보다도 작아지도록 조정되어 있고, 강대의 냉각 개시부터 냉각 종료까지의 동안, 강대의 온도를 막비등 온도 범위 내로 하고, 또한 냉각 설비의 총 냉각 길이 중 적어도 통판 방향 상류측으로부터 2/3 이상의 범위에 있어서는 강대의 폭 방향에 있어서의 에지부의 온도가 센터부의 온도 이상이 되는, 강대의 통판 방향에 있어서의 설비 길이를 갖는다.

조정 냉각 설비는 강대의 통판 방향에 있어서의 당해 조정 냉각 설비의 설비 길이 L[m]이 하기 식 (b)를 만족시키도록 설치해도 된다.

여기서, T_in[℃]은 냉각 설비의 입구에 있어서의 강대의 센터부의 온도, V[m/s]는 강대의 속도, th[m]는 강대의 두께로 한다. α, β, γ, m은 상수이고, 용융 아연 도금 설비에 따라 설정된다. 상수는 각각 α=1700000, β=330, γ=45, m=0.6으로 해도 된다.

또한, 조정 냉각 설비는 폭 방향을 따라 배치된 복수의 노즐로 이루어지는 헤더를 통판 방향으로 복수 구비하고, 각 헤더는 강대의 폭 방향 에지부에 있어서 강대에 대해 미스트가 분사되지 않도록 구성되어도 된다.

조정 냉각 설비의 각 헤더는 강대의 폭 방향 센터부에 있어서 강대에 대해 미스트를 분사하는 노즐의 수가 통판 방향 상류로부터 하류를 향해 증가하도록 구성해도 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 합금화로의 냉각대에 있어서 강대를 미스트 냉각하면서 생산성과 품질을 양립하는 것이 가능한 강대의 냉각 방법 및 냉각 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 냉각 설비가 설치되는 용융 아연 도금 설비의 개략 구성을 도시하는 개략 설명도이다.
도 2는 냉각대를 통과하고 있는 강대의 폭 방향 및 길이 방향에 있어서의 판온 분포를 도시하는 설명도이다.
도 3은 상기 실시 형태에 관한 합금화로의 냉각대에 의한 판온 제어의 개략을 도시하는 설명도이다.
도 4는 냉각수량과 ??치 온도의 관계 및 냉각수량과 강대의 센터부의 온도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 냉각수량과 폭 방향에 있어서의 온도 분포의 개선 효과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 실시 형태에 관한 냉각대(60)의 일 구성예를 도시하는 설명도이다.
도 7은 상기 실시 형태에 관한 조정 냉각 설비를 구비하는 냉각대 전단부의 일 구성예를 도시하는 설명도이다.
도 8은 기수 헤더의 일 구성예를 도시하는 설명도이다.
도 9는 조정 냉각 설비가 1단의 기수 헤더로 구성될 때의 조정 냉각 설비의 설비 길이를 설명하는 설명도이다.
도 10은 비교예 6으로서, 냉각대의 최종단측으로부터 조정 냉각 설비를 설치한 경우의, 냉각대를 통과하고 있는 강대의 폭 방향 및 길이 방향에 있어서의 판온 분포를 도시하는 설명도이다.

이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.

<1. 용융 아연 도금 설비의 개요>

먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 관한 냉각 설비가 설치되는 용융 아연 도금 설비의 개략 구성에 대해 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 관한 냉각 설비가 설치되는 용융 아연 도금 설비의 개략 구성을 도시하는 개략 설명도이다.

본 실시 형태에 관한 용융 아연 도금 설비에 의해 처리되는 강종으로서는, 예를 들어 극저탄소강이나 고장력 강판 등이 있다. 일반적으로, 두께 0.4 내지 3.2㎜, 폭 600 내지 1900㎜의 강재가 처리된다.

용융 아연 도금 설비는, 도 1에 도시한 바와 같이 강대 S의 표면을 도금하기 위한 용융 아연(5)이 들어간 아연 포트(10)와, 강대 S에 부착된 도금의 양을 조정하기 위한 한 쌍의 가스 노즐(30)과, 가열대(40), 보열대(50) 및 냉각대(60)로 이루어지는 합금화로를 구비한다. 또한, 본 실시 형태에 관한 용융 아연 도금 설비는 보열대(50)를 구비하고 있지만, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않고, 보열대(50)를 구비하고 있지 않은 용융 아연 도금 설비에 대해서도 적용 가능하다. 용융 아연 도금 설비에서는 용융 아연(5)이 들어간 아연 포트(10)에 강대 S를 침입시켜, 용융 아연(5)에 침지된 싱크 롤(20)에 의해 수직으로 인상된다. 인상된 강대 S는 가스 노즐(30)로부터 분사되는 와이핑 가스에 의해, 강대 S의 표면에 부착된 도금의 양이 소정량으로 조정된다.

그 후, 강대 S는 더욱 수직으로 인상되면서, 합금화로에서 합금화 처리된다. 합금화로에서는, 먼저, 가열대(40)에 의해 강대 S의 판온이 대략 균일해지도록 가열한 후, 보열대(50)에서 합금화 시간을 확보하여 합금층을 생성시킨다. 그 후, 강대 S는 냉각대(60)에서 냉각되고, 톱 롤(70)에 의해 다음의 공정으로 반송된다.

본 실시 형태에 관한 합금화로의 냉각대(60)는 강대 S의 통판 방향 상류측{즉, 연직 하방측[아연 포트(10)측]}에 설치된 냉각대 전단부(61)와, 냉각대 전단부(61)에 대해 강대 S의 통판 방향 하류측(즉, 연직 상방측)에 설치된 냉각대 후단부(62)로 이루어진다. 냉각대 전단부(61) 및 냉각대 후단부(62)는 각각 다단으로 기수 헤더(도 8, 도 9의 부호 63)가 배치되어 있다. 각 기수 헤더에는 냉각수를 미스트상으로 분사하는 기수 분사 노즐(도 9의 부호 64)이 복수 설치되어 있다. 기수 분사 노즐로부터 분사된 미스트는 강대 S의 표면에 분사된다. 각 기수 헤더에 공급되는 냉각수량은 제어 장치(65)에 의해 제어된다.

또한, 냉각대(60)에는 강대 S의 폭 방향의 에지부에 대향하도록 배치되는 한 쌍의 미스트 흡인 설비(도 6의 부호 67)가 적어도 1개 설치되어 있다. 미스트 흡인 설비는 적어도 냉각대(60)의 통판 방향 하류측에 설치되어, 강대 S에 대해 분사된 미스트의 적어도 일부를 흡인한다.

<2. 미스트 냉각의 메커니즘>

종래, 생산 능력 향상을 위해 냉각 능력이 높은 미스트 냉각이 사용되어 있지만, 미스트 냉각은 강대 S를 강냉각하기 위해 고수량을 분무하면, 강대 S의 폭 방향으로 온도 불균일을 발생시켜, 품질 불량을 일으키는 요인이 되어 있었다. 도 2에 냉각대(60)를 통과하고 있는 강대 S의 폭 방향 및 길이 방향에 있어서의 판온 분포를 나타낸다. 도 2의 길이 방향에 있어서의 온도 분포에서는 본원 대책 전의 센터부의 온도 Cb 및 에지부의 온도 Eb와, 본원 대책 후의 센터부의 온도 Ca 및 에지부의 온도 Ea를 나타내고 있다. 또한, 도 2의 폭 방향에 있어서의 온도 분포에서는 길이 방향의 위치 A, B, C 있어서의 본원 대책 전의 온도 분포와 본원 대책 후의 온도 분포를 나타내고 있다. 위치 A는 냉각대(60)에 의한 강대 S의 냉각 개시 위치, 위치 B는 냉각대 전단부(61)와 냉각대 후단부(62) 사이의 위치, 위치 C는 냉각대(60)에 의한 강대 S의 냉각 종료 위치이다.

여기서, 강대 S의 폭 방향에 있어서의 중앙 부분을 센터부, 폭 방향 양단부측을 에지부로 한다. 에지부란, 강대 S의 폭 방향 단부로부터 100㎜ 이격된 경계 위치까지의 범위를 에지부로 한다.

본원 대책 전은, 길이 방향에 있어서의 강대 S의 온도는, 도 2에 도시한 바와 같이 에지부의 온도 Eb가 센터부의 온도 Cb보다도 낮아진다. 냉각대 전단부(61)로부터 냉각대 후단부(62)로 이동함에 따라, 강대 S의 온도는 센터부 및 에지부 모두 서서히 온도는 저하되고, 이 온도차는 서서히 커진다. 즉, 폭 방향에 있어서의 온도 분포를 보면, 강대 S가 반송됨에 따라 에지부의 온도가 센터부의 온도와 비교하여 낮아져, 냉각대(60) 출구측인 위치 C에 있어서 온도 분포는 위로 볼록한 형상이 된다.

폭 방향으로 온도 분포가 발생하는 요인의 하나로, 냉각대 내부에서의 판 단부 방향을 향하는 가스 흐름을 들 수 있다. 판 폭 방향 중앙 부근에 배치한 노즐로부터의 가스가 배기구를 향할 때, 냉각대(60)의 폭 방향 단부를 경유하는 흐름이 발생하고, 그 가스 흐름에 의해 강대 S의 표면 상에 부착된 미스트가 강대 S의 양단부를 향해 흘려지므로, 강대 S의 에지부의 판온이 저하된다. 강대 S의 온도가 높은 부분은 톱 롤(70)에 강대 표면의 도금이 부착되어 품질 불량의 원인이 되는 한편, 강대 S의 온도가 낮은 부분은 물의 막비등 영역과 전이 비등 영역의 경계 온도인 ??치 온도를 하회하여 국부적인 과냉각이 되어 주름 흠집을 발생시키게 된다. 이로 인해, 강대 S의 폭 방향의 온도 분포를 최종적으로 균일하게 할 필요가 있다.

본 실시 형태에 있어서도, 생산 능력 향상을 위해 냉각대(60)에 있어서의 냉각 수단으로서 미스트 냉각을 채용한다. 미스트 냉각의 채용에 의해 생산 능력을 높임과 함께, 품질 불량을 발생시키지 않기 위해, 본원 발명자들은 예의 검토한 결과, 강대 S의 에지부의 과냉각을 억제하여, 강대 S의 폭 방향 온도 분포를 최종적으로 균일하게 함과 함께 냉각 불안정을 회피하는 냉각 설비의 구성에 이르렀다.

즉, 본 실시 형태에 관한 합금화로의 냉각대(60)에서는 강대 S를 안정적으로 냉각하기 위해, 냉각대(60)에 있어서는 강대 S에 부착된 미스트가 막비등이 되는 판온을 유지한다. 액체는 비등 상태에 있어서 고온이 됨에 따라 핵비등, 전이 비등, 막비등으로 그 형태가 변화된다. 통상, 강대 S의 온도는 합금화로의 냉각대(60)의 입구측에 있어서 물이 막비등이 되는 온도 영역에 있다. 그 후, 강대 S의 온도의 저하에 수반하여, 강대 S의 표면에 있어서 물이 막비등으로부터 전이 비등하는 영역이 부분적으로 발생하게 되면, 불안정한 냉각이 되어, 강대 S에 온도 불균일이 발생한다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 냉각대(60)에 있어서는 강대 S에 부착된 미스트가 막비등이 되는 판온을 유지하도록 냉각한다.

또한, 강대 S의 에지부의 과냉각을 억제하기 위해, 통판 방향 상류측에 있어서, 강대 S에 대해 분사하는 미스트 분사량이, 강대 S의 폭 방향의 에지부의 미스트 분사량이 센터부보다 적어지도록 조정된다. 강대 S의 폭 방향 전체에 걸쳐서 동일한 미스트 분사량으로 강대 S를 냉각하면, 상술한 바와 같이 강대 S의 에지부의 온도가 크게 저하되어, 센터부와의 온도 편차가 커져 버린다.

따라서, 통판 방향 상류측에 있어서는, 강대 S에 분사되는 미스트를 조정하여 강대 S의 에지부의 냉각을 억제함과 함께, 강대 S의 에지부의 과잉의 미스트를 배제하여, 통판 중인 강대 S의 에지부의 판온의 저하를 방지한다. 이에 의해, 에지부의 과냉각을 방지하고, 도 2에 도시한 바와 같이 냉각대(60)에 의해 냉각이 개시되고 나서 종료될 때까지의 동안은, 강대 S의 온도가 막비등 온도 범위이고, 또한 강대 S의 에지부의 온도가 센터부의 온도 이상이 되도록 한다.

강대 S의 폭 방향의 온도 분포를 보면, 예를 들어 위치 B에서의 상태와 같이, 강대 S의 폭 방향 센터부에 대해 에지부의 온도가 높아진 온도 커브가 된다. 그리고, 강대 S가 반송됨에 따라, 도 2의 강대 S의 길이 방향의 분포에 도시한 바와 같이, 에지부의 온도 Ea와 센터부의 온도 Ca의 온도 편차가 작아져, 최종적으로 냉각대(60)의 출구측에 있어서의 강대 S의 폭 방향의 온도 분포를 대략 균일하게 할 수 있다. 즉, 강대 S의 온도를, 냉각대(60)에 의해 냉각이 개시되고 나서 종료될 때까지의 동안은, 강대 S의 온도가 막비등 온도 범위이고, 또한 강대 S의 에지부의 온도가 센터부의 온도 이상이 되도록 함으로써, 강대 S의 에지부의 불안정한 전이 비등 상태를 회피하여, 강대 S의 품질 불량을 방지한다.

또한, 반드시 냉각대(60)에 의해 냉각이 개시되고 나서 종료될 때까지의 모든 범위에 있어서, 강대 S의 에지부의 온도가 센터부의 온도 이상일 필요는 없다. 적어도 냉각대(60)의 통판 방향에 있어서의 총 냉각 길이에 대해, 통판 방향 상류측으로부터 2/3 이상의 범위에서 강대 S의 에지부의 온도가 센터부의 온도 이상이면 된다. 이 범위에 있어서 강대 S의 에지부의 온도가 센터부의 온도 이상이면, 강대 S의 품질이 허용 범위에 들어갈 수 있다.

도 2와 같이 최종 온도차 제로가 이상적이지만, 현실적으로는 주름 흠집이 발생하는 온도 상한과 합금 권취가 발생하는 온도 하한 사이에는 여유가 존재하고, 그 온도 여유는 일반적으로 40℃ 정도이다. 따라서, 통판 방향 상류측으로부터 총 냉각 길이의 2/3 이상의 범위에서 강대 S의 에지부의 온도가 센터부의 온도 이상이면, 최종 온도 편차를 주름 흠집과 합금 권취를 회피할 수 있는 온도 범위 내에 들어가는 것이 가능하다. 또한, 본 지견은 강대 S의 온도 편차의 생성량을 실라인에서 조사한 결과에 기초하여 고찰한 결과이다.

이때, 총 냉각 길이의 냉각 중간 위치에 있어서, 강대 S의 에지부의 온도가 센터부의 온도보다 20℃ 이상 높은 것이 바람직하다. 즉, 총 냉각 길이의 냉각 중간 위치에 있어서, 도 2의 위치 B와 같이, 강대 S의 폭 방향 센터부에 대해 에지부의 온도가 높아진 온도 커브가 되도록 함으로써, 최종적으로 냉각대(60)의 출구측에 있어서의 강대 S의 폭 방향의 온도 분포를 대략 균일하게 할 수 있다.

<3. 냉각대의 냉각 설비에 의한 강대 냉각>

(3-1. 강대의 냉각 방법)

도 3에 본 실시 형태에 관한 합금화로의 냉각대(60)에 의한 판온 제어의 개략을 도시한다. 도 3에 도시한 바와 같이, 강대 S는 냉각대(60)를 통과함으로써 목표 종점 온도까지 냉각된다. 일반적으로, 용융 아연 도금 처리에 있어서 강대 S의 합금화로의 냉각대(60)의 입구측 온도는 약 450 내지 600℃이고, 종점 온도는 300 내지 400℃ 정도이다. 또한, 도 3에 도시하는 ??치 온도 Tq는 물의 막비등 영역과 전이 비등 영역의 경계 온도이다. ??치 온도 Tq보다 큰 온도 범위가 강대 S의 표면에 있어서 물이 막비등하는 막비등 온도 범위가 된다. ??치 온도 Tq는 냉각 조건에 따라 변화되고, 강대 S를 고수량에 의해 강냉각하면 상승하는 경향이 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 종점 온도와 ??치 온도 Tq의 온도차는 냉각대(60)의 입구측에 있어서의 판온과 ??치 온도 Tq의 온도차보다도 작다. 따라서, 냉각대 후단부(62)에서 강대 S를 강냉각하면 ??치 온도 Tq가 상승해 버리고, 종점 온도와 ??치 온도 Tq의 온도차가 보다 작아져 버린다. 그렇게 하면, 냉각대 후단부(62)에서 미스트가 전이 비등할 가능성이 높아져, 강대 S에 온도 불균일이 발생할 가능성이 있다. 본 실시 형태에 관한 냉각대(60)에서는 냉각대(60)의 통판 방향 상류측에서 고수량으로 적극적으로 강대 S를 냉각하면서, 판온이 항상 ??치 온도 Tq 이하가 되지 않도록 하고 있다.

구체적으로는, 냉각대 전단부(61)의 통판 방향 상류측에, 냉각대(60)를 통과하는 강대 S에 대해 분사되는 미스트의 분사량이 강대 S의 폭 방향으로 조정된 조정 냉각 설비(61a)를 구비한다. 조정 냉각 설비(61a)는 강대 S의 폭 방향의 센터부를 적극적으로 냉각하고, 에지부의 냉각을 억제하도록 조정된 냉각 설비이다. 조정 냉각 설비(61a)의 설치에 의해, 강대 S의 온도를 물이 막비등으로부터 전이 비등이 되는 ??치 온도 이하가 되지 않도록 하면서, 강대 S의 폭 방향의 온도 분포가 커지지 않도록 한다.

조정 냉각 설비(61a)를 냉각대 전단부(61)의 통판 방향 상류측에 설치하는 이유로서는, 상술한 바와 같이, 냉각대(60)의 통판 방향 하류측보다도 강대 S의 온도 제어 폭에 여유가 있기 때문이다. 강대 S의 목표 종점 온도는 물의 ??치 온도 근방에 있으므로, 강대 S의 온도가 ??치 온도 이하가 되지 않도록 하기 위해서는 제어 장치(65)에 높은 제어 정밀도가 요구된다. 이로 인해, 냉각대 전단부(61)의 통판 방향 상류측에 조정 냉각 설비(61a)를 설치하여, 고수량에 의해 강대 S를 적극적으로 냉각하는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시 형태에 관한 냉각대(60)에는 ??치점의 위치 변화의 영향을 최소화하기 위해, 강대 S에 대해 분사된 미스트의 적어도 일부를, 냉각대(60) 내에 존재하는 공기와 함께 흡인하는 미스트 흡인 설비(67)가 설치되어 있다. 이에 의해, 적하수의 요인이 되는 잉여의 미스트를 흡인하여, 잉여의 미스트가 적하수로서 강대 S에 걸리는 것을 방지할 수 있다.

이 미스트 흡인 설비(67)는 적어도 냉각대(60)에 있어서의 강대 S의 에지부에 대향하는 부분의 근방에 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 위치에 미스트 흡인 설비(67)를 설치함으로써, 에지부에 있어서 적하수의 요인이 될 수 있는 잉여의 미스트를, 보다 효과적으로 흡인하는 것이 가능해진다.

또한, 이 미스트 흡인 설비(67)는 적어도 냉각대(60)의 통판 방향 하류측에 설치하는 것이 바람직하다. 강대 S의 온도가 보다 낮은 상태에 있는 통판 방향의 하류측에서는, 적하수에 의해 ??치점 위치의 변화가 발생하여, 비등 상태가 막비등 상태로부터 전이 비등 상태로 이행할 가능성이 높다. 따라서, 냉각대(60)의 통판 방향 하류측에 중점적으로 미스트 흡인 설비(67)를 설치함으로써, 적하수에 기인하는 온도 변동을 보다 효과적으로 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 냉각대(60)에 설치되는 미스트 흡인 설비(67)의 개수에 대해서는, 특별히 한정되는 것이 아니고, 냉각대(60)의 크기나, 냉각대(60)로부터 흡인해야 할 미스트의 양 등에 따라, 적절히 설정하면 된다.

미스트 흡인 설비(67)에 의한 잉여 미스트의 흡인량은 제어 장치(65)에 의해 제어된다. 제어 장치(65)가, 조정 냉각 설비(61a) 및 미스트 흡인 설비(67)의 양쪽을 제어함으로써, 보다 효율적으로 강대 S의 냉각 상태의 관리를 실시하는 것이 가능해진다.

여기서, 미스트 흡인 설비(67)에 의해 흡인되는 미스트의 양이 지나치게 적으면, 잔존하는 잉여 미스트에 기인하는 적하수가 발생하게 되고, 흡인되는 미스트의 양이 지나치게 많으면, 강대 S의 냉각이 충분히 행해지지 않게 되어 버린다. 그로 인해, 제어 장치(65)의 제어 하에 있어서 미스트 흡인 설비(67)가 흡인하는 미스트의 양은 적하수의 발생을 방지하면서 충분한 강대 S의 냉각을 행하는 것이 가능한, 소정의 범위로 하는 것이 바람직하다.

미스트 흡인 설비(67)에 의해 흡인하는 배기 에어 및 미스트의 양의 제어는 공지의 방법에 의해 행하는 것이 가능하지만, 예를 들어 미스트 흡인 설비(67)에 의한 미스트 흡입구 근방에 설치한 압력계(도 6의 부호 69)의 값에 의해 제어하는 것이 가능하다. 즉, 미스트 흡인구 근방에 설치한 압력계에 의해, 미스트 흡인구의 근방의 강대 S의 센터부에 있어서의 압력값을 계측하고, 계측되는 압력값이 부압이 되도록, 미스트 흡인 설비(67)에 설치된 배기 블로워의 댐퍼 개방도를 조정하면 된다.

또한, 조정 냉각 설비(61a)는 통판 방향에 있어서의 한정된 조정 냉각 설비(61a)의 설비 길이로 폭 방향 온도 분포를 조정하기 위해서는 고수량으로 사용 할 필요가 있다. 한편, 조정 냉각 설비(61a)를 막비등 영역에서 사용하기 위해서는, ??치 온도 Tq의 상승을 회피하기 위해 소수량으로 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 조정 냉각 설비(61a)를 설치하는 것만으로는, 폭 방향 온도 분포의 조정과 막비등 영역에서의 안정 냉각을 실현하는 조건은 상반되는 요건이 되어 버려 양립은 용이하지 않다. 조정 냉각 설비(61a)의 설비 길이를 불필요하게 길게 하는 것은 설비가 복잡해져 설치 비용이 커진다는 과제나, 폭 방향 온도 분포를 조정할 필요가 없는 대상재에 있어서는 반대로 에지부의 온도가 높아져 버린다는 과제가 있다.

따라서, 본원 발명자들은 폭 방향 온도 분포의 억제와 막비등 조건의 유지를 실현하기 위한 설비를 검토한 결과, 조정 냉각 설비(61a)의 설비 길이 L[m]이 이하의 식 (1)을 만족시키면 되는 것을 발견하였다.

여기서, 냉각대(60)의 입구에 있어서의 강대 S의 센터부의 온도를 T_in[℃], 강대 S의 속도를 V[m/s], 강대의 두께를 th[m]로 한다. 또한, α, β, γ, m은 상수이고, 용융 아연 도금 설비에 따라 설정된다.

본원 발명자들은 다양한 조업 조건에 있어서, 조정 냉각 설비(61a)의 수량에 대한 폭 방향 온도 분포 조정 능력과 냉각 안정성을 조사하였다. 그 결과, 막비등 영역을 유지할 수 있는 조건 중에서, 가장 폭 방향 온도 분포가 작아지는 수량이 존재하는 것을 발견하였다. 또한, 그 수량은 냉각대(60)의 입구에 있어서의 강대 S의 온도, 강대 S의 속도, 강대 S의 두께 및 조정 냉각 설비(61a)의 설비 길이 L과 관계가 있는 것을 알 수 있었다. 따라서, 이 관계를 이용하여, 폭 방향 온도 분포 조정 효과를 얻기 위해 필요한 조정 냉각 설비(61a)의 설비 길이 L을 규정하는 상기 식 (1)을 도출하였다.

식 (1)은 이하와 같이 도출된다. 먼저, ??치 온도 Tq에 대해, 상술한 바와 같이 강대 S를 고수량에 의해 강냉각하면 상승하는 경향이 있다. 이 관계는 실기 설비를 모의한 시험 설비를 사용하여 강대의 냉각 특성을 평가함으로써 얻을 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시한 바와 같이, ??치 온도 Tq는 하기 식 (1-1)과 같은 냉각수량 Q의 1차 함수로 표현된다. 식 (1-1)에 있어서 a, b는 상수이다.

또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 조정 냉각 설비(61a)의 센터부(폭 방향의 중심)에 있어서의 강대 S의 입구측의 온도 T_in, 강대 S의 두께 th, 강대 S의 속도 V 및 조정 냉각 설비(61a)의 설비 길이 L을 일정하게 했을 때, 냉각수량 Q와 강대 S의 센터부의 온도 T는, 도 4에 도시한 바와 같이 냉각수량 Q가 커질수록 강대 S의 센터부의 온도 T는 저하되는 관계에 있다. 여기서, 조정 냉각 설비(61a)에 의한 강대 S의 센터부와 에지부의 온도차의 개선 효과 ΔT는 강대 S의 센터부 입구측의 온도 T_in과 조정 냉각 설비(61a) 내에서의 임의의 통판 방향 위치의 온도 T₁의 차와 비례 관계에 있다. 즉, 폭 방향에 있어서의 온도 분포의 개선 효과 ΔT는 하기 식 (1-2)로 표현된다. 식 (1-2)에 있어서 α는 상수이다.

한편, 강대 S의 온도를 ??치 온도 Tq 미만으로 냉각하지 않도록 하기 위해, 조정 냉각 설비(61a)에 의해 조정 가능한 폭 방향에 있어서의 온도 분포에는 상한이 있다. 즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 점 P_A로부터 ??치 온도 Tq가 되는 위치를 나타내는 점 P_B의 사이에 있어서는, 냉각수량 Q가 증가할수록, 폭 방향에 있어서의 온도 분포의 개선 효과 ΔT는 높아진다. 그러나, 강대 S의 온도 T가 ??치 온도 Tq를 하회하면, 강대 S가 국소적으로 과냉각되는 상태가 되고, 도 5에 도시한 바와 같이, 점 P_B 내지 P_C를 향해서는 폭 방향에 있어서의 온도 분포의 개선 효과 ΔT가 급격하게 저하된다.

따라서, 조정 냉각 설비(61a)에 의해 조정 가능한 폭 방향에 있어서의 온도 분포는 강대 S의 온도가 ??치 온도 Tq 이상이 되는 막비등 온도 범위(점 P_A 내지 P_B의 범위)가 된다. 따라서, ??치 온도 Tq에 있어서의 폭 방향에 있어서의 온도 분포의 개선 효과를 ΔT_max로 하면, 식 (1-2)부터 하기 식 (1-3)으로 나타낼 수 있다.

또한, 조정 냉각 설비(61a)의 설비 길이 L은 조정이 필요한 온도 분포 편차에 대해 결정된다. 여기서, 상술한 조정 가능한 온도 분포의 개선 효과의 상한 ΔT_max는 하기 식 (1-4)와 같이, 강대 S의 입구측의 센터부의 온도 T_in, 강대 S의 두께 th와 그 속도 V 및 조정 냉각 설비(61a)의 설비 길이 L에 의해서도 표현된다.

여기서, T_ave는 평균 판온이고, 예를 들어 강대 S의 입구측의 센터부의 온도 T_in과 ??치 온도 Tq의 평균값으로 표현된다. 또한, T_w는 냉각 수온, ρ는 강재 밀도, Cp는 강재 비열이다.

이 식 (1-4)의 관계와, 상기 식 (1-1), (1-3) 및 냉각수량 Q[l/㎡ㆍmin]와 열전달 계수 h[W/㎡ㆍ℃]의 관계를 나타내는 식 (1-5)를 정리하면, 상기 식 (1)을 얻을 수 있다. 식 (1-5)에 있어서, k는 상수이다.

또한, 이때 상기 식 (1)의 상수 α, β, γ는 이하와 같이 된다.

상수 α, β, γ는 실기 설비를 모의한 시험 설비를 사용하여 강대의 냉각 특성을 평가한 결과를 사용하여 설정되고, 예를 들어 α=1700000, β=330, γ=45, m=0.6으로 할 수 있다.

또한, 냉각대(60)의 입구에 있어서의 강대 S의 온도 T나, 강대 S의 속도 V, 강대 S의 두께 th는 강종이나 생산량, 주문 사이즈에 따라 결정되는 값인 점에서, 식 (1)에 의해 산출되는 L의 값은 고정의 값으로는 되지 않는다. 따라서, 조정 냉각 설비(61a)의 설비 길이 L은, 예를 들어 대표적인 조업 조건을 전제로 하여 결정된다.

또한, 조정 냉각 설비(61a)의 설비 길이 L이 일정할 때에는, 상기 식 (1)의 관계에 기초하여, 하기 식(2)로부터 산출되는 강대 S의 상한 속도 V_max 이하로 강대 S를 생산해도 된다. α', β', γ', m은 상수이고, 용융 아연 도금 설비에 따라 설정된다. 예를 들어, α'=1700000, β'=330, γ'=45, m=0.6으로 할 수 있다. 강대 S의 속도 V는 통판 대상에 의해 변화되므로, 이들의 상수는 과도 상태를 고려하여 설정하고 있다.

이와 같이, 조정 냉각 설비(61a)의 설비 길이 L을 변경할 수 없는 경우에도, 강종이나 생산량, 주문 사이즈에 따라 강대 S의 상한 속도 V_max를 변경하고, 상한 속도 V_max 이하의 속도 V로 강대 S를 생산함으로써, 냉각 불균일에 기인하는 품질 불량을 회피하면서, 높은 생산성을 얻을 수 있다. 강대 S의 속도 V는, 예를 들어 가이던스 시스템을 사용하여 오퍼레이터에 통지되어, 변경된다.

또한, 강대 S의 폭 방향의 온도 분포에 관해서는, 온도 분포가 없도록 하는 것이 바람직하지만, 소정의 온도 범위 내에 들어가 있으면, 품질에 큰 영향은 없다. 예를 들어, 소정의 온도 범위는 30℃ 정도이다. 또한, 냉각대(60)의 출구측에 있어서의 종점 온도에 대해, 상술한 바와 같이 종점 온도는 300 내지 400℃ 정도이지만, 이것보다 높아지면 강대 S의 표면의 도금이 톱 롤(70)에 권취할 가능성이 있다. 따라서, 냉각대(60)의 출구측에 있어서의 강대 S의 폭 방향의 온도 중 최고 온도는 300 내지 400℃보다 높아지지 않도록 제어된다.

[3-2. 조정 냉각 설비의 구성예]

조정 냉각 설비(61a)의 일 구성에 대해, 도 6 내지 도 9에 기초하여 설명한다. 도 6은 본 실시 형태에 관한 냉각대(60)의 일 구성예를 도시하는 설명도이다. 도 7은 본 실시 형태에 관한 조정 냉각 설비(61a)를 구비하는 냉각대 전단부(61)의 일 구성예를 도시하는 설명도이다. 도 8은 기수 헤더(63)의 일 구성예를 도시하는 설명도이다. 도 9는 조정 냉각 설비(61a)가 1단의 기수 헤더(63)로 구성될 때의 조정 냉각 설비(61a)의 설비 길이를 설명하는 설명도이다.

본 실시 형태에 관한 냉각대(60)는, 도 8에 도시한 바와 같은, 강대 S의 폭 방향을 따라 복수의 기수 분사 노즐(64)이 배열된 기수 헤더(63)를 길이 방향으로 복수 배치하여 구성된다. 냉각대 전단부(61) 및 냉각대 후단부(62)에는 기수 헤더(63)가 각각 복수단(예를 들어, 약 30단)씩 설치되어 있다. 도 7에 도시한 바와 같은 냉각대(60)는 강대 S의 통판 방향을 끼우고 대칭으로 배치되어 있다. 이에 의해, 강대 S를 표면 및 이면으로부터 냉각하고 있다. 기수 분사 노즐(64)로부터의 미스트 분사량[즉, 기수 헤더(63)의 수량]은 도 8에 도시하는 밸브(66a, 66b)의 개폐에 의해 조절할 수 있다. 밸브(66a, 66b)의 개폐는 제어 장치(65)에 의해 단마다 조정 가능하다.

조정 냉각 설비(61a)는, 예를 들어 각 기수 헤더(63)에 배열된 기수 분사 노즐(64) 중 강대 S의 폭 방향의 에지부측의 기수 분사 노즐(64)을 캡에 의해 막고, 기수 분사 노즐(64)로부터 미스트 분사되지 않도록 함으로써 구성할 수 있다. 도 7의 예에서는 냉각대 전단부(61)의 통판 방향 상류측에 위치하는 1 내지 n단째의 기수 헤더(63)의 에지부가 캡에 의해 막혀, 미분사 영역(63b)을 형성하고 있다. 따라서, 조정 냉각 설비(61a)를 통과하는 동안, 강대 S는 분사 영역(63a)에 대응하는 센터부가 적극적으로 냉각되어, 양 에지부의 냉각은 억제된다.

또한, 조정 냉각 설비(61a)를 구성하는 기수 헤더(63)의 수 n은 상기 식 (1)에서 설정되는 조정 냉각 설비(61a)의 설비 길이 L, 혹은 미리 설정된 일정한 조정 냉각 설비(61a)의 설비 길이 L에 기초하여 설정된다. 구체적으로는, 조정 냉각 설비(61a)의 설비 길이 L은 하기 식 (3)으로 표현된다. 여기서, 조정 냉각 설비(61a)가 1단의 기수 헤더(63)로 구성될 때(즉, n=1일 때)에는, 도 9에 도시한 바와 같이, 기수 분사 노즐(64)로부터 강대 S의 표면을 향해 수직인 방향에 대해 상하 45°의 각도 θ를 갖고 미스트가 분사되는 범위를 조정 냉각 설비(61a)의 설비 길이 L로 한다.

여기서, p는 통판 방향에 인접하는 기수 헤더(63)의 피치, d는 강대 S와 기수 헤더(63)의 거리를 나타낸다. 상기 식 (3)에 기초하여, 조정 냉각 설비(61a)를 구성하는 기수 헤더(63)의 수 n이나 설치 위치를 결정할 수 있다.

조정 냉각 설비(61a)는, 예를 들어 도 7에 도시한 바와 같이, 통판 방향 상류측에 있어서 강대 S의 양 에지부에 해당하는 부분의 기수 분사 노즐(64)을 캡으로 많이 막아 미분사 영역(63b)을 많게 하고, 하류측을 향함에 따라 센터부측으로부터 캡으로 막는 기수 분사 노즐(64)의 수를 감소시켜 미분사 영역(63b)을 적게 하도록 해도 된다. 즉, 기수 헤더(63)의 기수 분사 노즐(64)에 의해 미스트를 강대 S의 표면에 분사하는 분사 영역(63a)을, 통판 방향 상류로부터 하류를 향해 크게 하도록 한다.

예를 들어, 강대 S의 두께 0.6㎜, 냉각대(60)의 입구 강대 온도 500℃에 있어서 필요한 조정 냉각 설비(61a)의 설비 길이 L은 이하의 표 1과 같이 설정된다. 강대 S의 속도 V가 클수록, 긴 조정 냉각 설비(61a)가 필요해진다.

이에 의해, 냉각 개시 시에 강대 S의 에지부의 과냉각을 효과적으로 억제하면서, 그 후 서서히 강대 S의 냉각 범위를 확장하여 전면적으로 냉각되도록 한다. 특히, 냉각 개시 단계에서는 강대 S의 센터부를 집중적으로 냉각하고, 에지부의 냉각을 정지함으로써, 도 2에 도시한 바와 같이, 냉각대(60)를 통과 중, 강대 S의 에지부의 온도가 센터부의 온도 이상이 되도록 할 수 있다. 따라서, 냉각대(60)에 있어서의 냉각 종료 시에 있어서, 강대 S의 폭 방향의 온도 분포가 커지지 않아, 대략 균일하게 냉각할 수 있다.

냉각대(60) 중, 조정 냉각 설비(61a)보다 통판 방향 하류측의 기수 헤더(63), 즉 냉각대 전단부(61)의 n＋1단째 이후 및 냉각대 후단부(62)의 모든 기수 헤더(63)는 모든 기수 분사 노즐(64)로부터 미스트가 분사된다.

또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 조정 냉각 설비(61a)는 냉각대(60)의 통판 방향 최상류 1개째의 기수 헤더(63)부터 설치하는 것이 필수는 아니지만, 본 발명의 효과를 향수하기 위해서는 가능한 한 상류측, 가능하면 1개째부터 설치하는 것이 바람직하다.

또한, 미스트 흡인 설비(67)는, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이 냉각대 전단부(61)의 하류측 및 냉각대 후단부(62)의 하류측에, 강대 S의 에지부와 대향하도록 설치된다. 이 미스트 흡인 설비(67)에 의해, 기수 헤더(63)로부터 분사된 미스트를, 압력계(69)에 의해 계측되는 압력값에 따라, 센터부의 압력값이 부압이 되도록 소정량 흡인한다. 이에 의해, 냉각대 전단부(61)의 내부에는 적하수의 발생을 방지하면서 충분한 강대의 냉각을 행하는 것이 가능한 만큼의 미스트가 존재하게 되고, 적하수에 의한 냉각 불균일의 발생을 방지할 수 있다.

도 6 및 도 7에 도시하는 조정 냉각 설비(61a)의 구성은 일례이며, 본 실시 형태에 관한 냉각대(60)의 조정 냉각 설비(61a)의 구성은 이러한 예로 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 6 및 도 7에 있어서 캡(65)으로 막히는 기수 분사 노즐(64)을 애당초 설치하지 않도록 하고, 에지부의 냉각을 정지시켜도 된다. 혹은, 에지부의 냉각을 완전히 정지시키지 않고, 센터부보다도 저수량을 분무하도록 해도 된다. 또한, 도 6 및 도 7의 조정 냉각 설비(61a)는 통판 방향 상류로부터 하류를 향해 강대 S의 센터부의 냉각 범위를 크게 하도록 구성되어 있지만, 조정 냉각 설비(61a)에 의한 센터부의 냉각 범위는 일정해도 된다.

이상, 본 실시 형태에 관한 용융 아연 도금 처리 설비에 있어서의 합금화로의 냉각대(60)에 대해 설명하였다. 본 실시 형태에 관한 합금화로의 냉각대(60)는 냉각대 전단부(61)의 통판 방향 상류측에, 냉각대(60)를 통과하는 강대 S에 대해 분사되는 미스트의 분사량을 강대 S의 폭 방향으로 조정한 조정 냉각 설비(61a)를 구비한다. 조정 냉각 설비(61a)에서는 강대 S의 센터부를 적극적으로 냉각하는 한편, 에지부의 냉각을 정지 혹은 저수량의 분사로 한다. 또한, 적어도 냉각대(60)에 있어서의 강대 S의 에지부에 대향하는 부분의 근방에는 한 쌍의 미스트 흡인 설비(67)가 설치된다.

이때, 조정 냉각 설비(61a)의 설비 길이 L을, 강대 S의 폭 방향의 온도 편차가 커지고, 온도 불균일이 발생하는 것을 방지하는 동시에, 강대 S의 판온이 ??치 온도 Tq 이하가 되지 않도록 냉각할 수 있는 길이로 함으로써, 안정적으로 강대 S를 냉각할 수 있다. 본 실시 형태에 관한 합금화로의 냉각대(60)는 미스트 냉각에 의해 안정적으로 강대를 냉각할 수 있으므로, 고속으로 강대를 통과시켜 처리하는 것이 가능해지고, 생산성을 높이는 것이 가능해진다. 또한, 상기 위치에 미스트 흡인 설비(67)를 설치함으로써, 에지부에 있어서 적하수의 요인이 될 수 있는 잉여의 미스트를, 보다 효과적으로 흡인하는 것이 가능해진다.

실시예

실시예로서, 용융 아연 도금 처리 설비에 있어서의 합금화로의 냉각대에 있어서 조정 냉각 설비의 사용 헤더수를 변화시켜 조정 냉각 설비의 설비 길이 L을 바꾸고, 용융 아연 도금 강대를 냉각했을 때의 냉각 후의 강대의 폭 방향 온도 분포 및 제품의 외관 품위를 조사하였다. 냉각대의 구성은 도 6과 마찬가지이고, 36단의 기수 헤더를 구비하고 있는 것으로 한다. 이 중, 1 내지 9단째의 기수 헤더는 조정 냉각 설비를 구성하고 있다. 본 예에서는 조정 냉각 설비의 에지부의 수량은 제로이고, 센터부만 미스트 분사를 행하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.

또한, 표 2에 있어서, 냉각대 중간 위치에서의 온도차는 냉각대 전단부(61)와 냉각대 후단부(62) 사이의 위치로 하고, 에지부의 온도에서 센터부의 온도를 뺀 값을 나타내고 있다. 냉각대 출측에서의 온도차도, 에지부의 온도에서 센터부의 온도를 뺀 값을 나타내고 있다. 에지부의 온도는 강대의 폭 방향 단부로부터 100㎜의 위치에 있어서의 표면 온도, 센터부의 온도는 강대의 폭 방향 중심 위치에서의 표면 온도로 한다.

◎: 없음(양호), △: 약간 있음(불가), ×: 있음(불가)

비교예 0은 조정 냉각 설비인 1 내지 9단째의 기수 헤더를 사용하지 않는 경우, 즉 강대의 폭 방향 전체를 미스트 냉각한 경우이다. 비교예 0에서는 미스트 흡인 설비도 사용하지 않는다. 이때, 강대의 폭 방향의 센터부에 비해 에지부의 판온이 크게 저하되었다. 톱 롤에 강대 표면의 아연 도금이 부착되고, 주름 흠집도 발생하고 있었다. 비교예 1은 비교예 0의 상태에 미스트 흡인 설비를 설치한 경우이다. 이 경우, 주름 흠집은 발생하지 않지만, 톱 롤로의 강대 표면의 아연 도금 부착이 보였다.

실시예 1 내지 3은 조정 냉각 설비인 1 내지 9단째의 기수 헤더를 사용한 경우이다. 실시예 1 내지 3의 조정 냉각 설비의 길이는 상기 식 (1)을 만족시키도록 그 하한값보다도 길게 설정되어 있다. 이들의 경우, 조정 냉각 설비에 따라 강대의 폭 방향의 센터부를 적극적으로 냉각한 후, 조정 냉각 설비보다 하류측의 기수 헤더에 의해 강대의 폭 방향 전체를 미스트 냉각함으로써, 비교예 0 및 비교예 1과 비교하여 에지부 온도 저하가 경감되어 있었다. 톱 롤로의 강대 표면의 아연 도금의 부착도 없고, 주름 흠집의 발생도 없었다.

비교예 2는 조정 냉각 설비인 1 내지 9단째의 기수 헤더를 사용한 경우이고, 조정 냉각 설비의 길이는 상기 식 (1)을 만족시키고 있지만, 미스트 흡인 설비가 설치되어 있지 않은 경우이다. 이 경우, 비교예 0과 마찬가지로, 강대의 폭 방향의 센터부에 비해 에지부의 판온이 크게 저하되고, 톱 롤에 강대 표면의 아연 도금이 부착됨과 함께, 주름 흠집도 발생하고 있었다.

비교예 3 내지 5는 조정 냉각 설비인 1 내지 9단째의 기수 헤더의 사용 개수를 줄인 경우이다. 모두 조정 냉각 설비의 길이는 상기 식 (1)을 만족시키지 않고, 그 하한값보다도 짧게 설정되어 있다. 또한, 비교예 3에 대해서는, 상기 식 (1)의 관계를 만족시키고 있지 않으므로 톱 롤의 강대 표면에 아연 도금이 약간 부착되었다. 냉각 중에 강대의 온도가 ??치 온도를 하회하는 경우는 없었지만, 냉각대 중간 위치에서의 강대의 폭 방향의 센터부의 온도가 에지부의 온도보다도 약간 높은 정도였으므로, 냉각대 출측에서의 온도차가 커진 것이 요인이라고 생각된다.

비교예 4 및 5에 대해서는, 조정 냉각 설비의 기수 헤더의 사용 개수를 줄인 결과, 센터부와 에지부의 온도차 해소값이 적어지는 영향을 억제하기 위해, 조정 냉각 설비의 각 기수 헤더로 공급되는 수량을 많게 하여 냉각대 출측의 센터부와 에지부의 온도차를 작게 하고자 한 경우이다. 비교예 4에서는 냉각대 출측의 센터부와 에지부의 온도차는 작아졌지만, 냉각 중에 강대의 온도가 ??치 온도를 하회하였으므로 주름 흠집이 발생했다. 비교예 5에서는 조정 냉각 설비의 각 기수 헤더로 공급되는 수량을 많게 해도, 충분히 센터부와 에지부의 온도차를 작게 할 수 없었다. 그 결과, 냉각대 출구에서의, 강대의 폭 방향의 센터부는 온도가 높아져 버렸다. 한편, 강대의 폭 방향의 에지부의 온도는 저하되어 버려, ??치 온도를 하회하고 있었다. 그 결과, 비교예 5에서는 톱 롤에 강대 표면의 아연 도금이 부착되고, 주름 흠집도 발생하고 있었다.

비교예 6은 조정 냉각 설비를 냉각대의 최종단측에 설치한 경우이다. 비교예 6에서는, 조정 냉각 설비의 길이는 상기 식 (1)을 만족시키고 있고, 미스트 흡인 설비도 설치되어 있다. 즉, 도 10에 도시한 바와 같이, 냉각대에는 강대 S의 폭 방향의 에지부에 대향하도록 배치되는 한 쌍의 미스트 흡인 설비(67)가, 냉각대(60)의 통판 방향 중간 위치 및 출구측에 설치되어, 강대 S에 대해 분사된 미스트의 적어도 일부가 흡인된다. 또한, 냉각대 출측에서 통판 방향 상류측을 향해 조정 냉각 설비가 구성되어 있다. 조정 냉각 설비는 강대 S의 폭 방향의 에지부측의 기수 분사 노즐을 캡에 의해 막고, 기수 분사 노즐로부터 미스트 분사되지 않도록 함으로써 구성되어 있다. 이때, 냉각대 출측으로부터 통판 방향 상류측을 향함에 따라, 미분사 영역(63c)이 작아지도록 되어 있다.

비교예 6에서는 냉각대 전단부(61)에 있어서 강대 S의 폭 방향이 빠짐없이 냉각되므로, 냉각대의 중간 위치에 있어서 강대의 폭 방향의 에지부의 온도가 센터부의 온도보다도 낮아진다. 그 결과, 냉각대 후단부(62)에 있어서 에지부의 냉각을 억제해도 에지부의 불안정한 전이 비등을 회피할 수 없어, 톱 롤에 강대 표면의 아연 도금이 부착되고, 주름 흠집도 발생했다.

본 실시예로부터, 냉각 설비의 통판 방향 상류측에 조정 냉각 설비를 설치했을 때에, 상기 식 (1)을 만족시키도록 함으로써, 강대의 폭 방향의 에지부의 온도 저하가 경감되어 온도 불균일의 발생이 억제되어, 주름 흠집이 없는 양호한 제품을 제조할 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 톱 롤로의 강대 표면의 아연 도금 부착도 없앨 수 있는 것이 나타내어졌다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술의 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 사람이라면, 특허 청구 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명확하고, 이들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다.

예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 강대를 냉각하는 냉각 설비에는 미스트를 분사하는 기수 노즐(2액 노즐)을 사용하였지만, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않는다. 예를 들어, 물을 분사하는 1액 노즐을 사용하여 냉각 설비를 구성해도 된다. 또한, 수질 관리의 관점에서, 수질 관리가 어려운 1액 노즐보다 2액 노즐을 사용하는 편이 바람직하다.

5 : 용융 아연
10 : 아연 포트
20 : 싱크 롤
30 : 가스 노즐
40 : 가열대
50 : 보열대
60 : 냉각대
61 : 냉각대 전단부
62 : 냉각대 후단부
63 : 기수 헤더
63a : 분사 영역
63b : 미분사 영역
64 : 기수 분사 노즐
65 : 제어 장치
70 : 톱 롤
S : 강대

Claims

용융 아연 도금된 강대를 합금화 처리하는 합금화로의 냉각 설비에 있어서의 미스트 냉각에 의한 강대의 냉각 방법이며,
상기 냉각 설비의 통판 방향 상류측에 설치된 조정 냉각 설비에 의해, 당해 냉각 설비를 통과하는 상기 강대에 대해 분사되는 미스트 분사량이, 상기 강대의 폭 방향의 에지부에 있어서의 미스트 분사량이 센터부에 있어서의 미스트 분사량보다도 작아지도록, 상기 냉각 설비를 통과하는 상기 강대에 대해 미스트를 분사하고,
적어도 상기 냉각 설비의 통판 방향 하류측에 설치된 미스트 흡인 설비에 의해, 상기 강대에 대해 분사된 미스트의 적어도 일부를 흡인하고,
상기 강대의 냉각 개시부터 냉각 종료까지의 동안, 상기 강대의 온도가 막비등 온도 범위이고, 또한 상기 냉각 설비의 총 냉각 길이 중 적어도 통판 방향 상류측으로부터 2/3 이상의 범위에 있어서는 상기 강대의 폭 방향에 있어서의 에지부의 온도가 센터부의 온도 이상이 되는 통판 속도로 상기 강대를 냉각하는, 강대의 냉각 방법.
제1항에 있어서, 상기 조정 냉각 설비의 설비 길이 L[m]에 대해, 상기 강대의 속도는 하기 식 (a)에 의해 산출되는 상한 속도 V_max[m/s] 이하가 되도록 설정되는, 강대의 냉각 방법.

여기서, T_in[℃]은 냉각 설비의 입구에 있어서의 강대의 센터부의 온도, th[m]는 강대의 두께로 한다. α', β', γ', m은 상수이고, 용융 아연 도금 설비에 따라 설정된다.
제2항에 있어서, 상기 상수는 각각 α'=1870000, β'=330, γ'=45, m=0.6인, 강대의 냉각 방법.
용융 아연 도금된 강대를 합금화 처리하는 합금화로의 미스트 냉각에 의한 냉각 설비이며,
상기 냉각 설비의 통판 방향 상류측에 설치되어, 당해 냉각 설비를 통과하는 상기 강대에 대해 분사하는 미스트 분사량을 상기 강대의 폭 방향으로 조정 가능한 조정 냉각 설비와,
적어도 상기 냉각 설비의 통판 방향 하류측에 설치되어, 상기 강대에 대해 분사된 미스트의 적어도 일부를 흡인하는 미스트 흡인 설비와,
상기 조정 냉각 설비 및 상기 미스트 흡인 설비를 제어하는 제어 장치를 구비하고,
상기 조정 냉각 설비는 당해 냉각 설비를 통과하는 상기 강대에 대해 분사되는 미스트 분사량이, 상기 강대의 폭 방향의 에지부에 있어서의 미스트 분사량이 센터부에 있어서의 미스트 분사량보다도 작아지도록 조정되어 있고,
상기 제어 장치는, 상기 강대의 냉각 개시부터 냉각 종료까지의 동안, 상기 강대의 온도를 막비등 온도 범위 내로 하고, 또한 상기 냉각 설비의 총 냉각 길이 중 적어도 통판 방향 상류측으로부터 2/3 이상의 범위에 있어서 상기 강대의 폭 방향에 있어서의 에지부의 온도가 센터부의 온도 이상이 되도록, 상기 조정 냉각 설비 및 상기 미스트 흡인 설비를 제어하는, 냉각 설비.
제4항에 있어서, 상기 조정 냉각 설비는 상기 강대의 통판 방향에 있어서의 당해 조정 냉각 설비의 설비 길이 L[m]이 하기 식 (b)를 만족시키도록 설치되는, 냉각 설비.

여기서, T_in[℃]은 냉각 설비의 입구에 있어서의 강대의 센터부의 온도, V[m/s]는 강대의 속도, th[m]는 강대의 두께로 한다. α, β, γ, m은 상수이고, 용융 아연 도금 설비에 따라 설정된다.
제5항에 있어서, 상기 상수는 각각 α=1700000, β=330, γ=45, m=0.6인, 냉각 설비.
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조정 냉각 설비는 폭 방향을 따라 배치된 복수의 노즐로 이루어지는 헤더를 통판 방향으로 복수 구비하고,
상기 각 헤더는 상기 강대의 폭 방향 에지부에 있어서 상기 강대에 대해 미스트가 분사되지 않도록 구성되어 있는, 냉각 설비.
제7항에 있어서, 상기 조정 냉각 설비의 상기 각 헤더는 강대의 폭 방향 센터부에 있어서 상기 강대에 대해 미스트를 분사하는 상기 노즐의 수가 통판 방향 상류로부터 하류를 향해 증가하도록 구성되어 있는, 냉각 설비.