KR102205154B1 - 열연 강판의 냉각 방법 및 냉각 장치 - Google Patents

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Abstract

열연 강판이 반송 롤 상에서 차지하는 영역을 강판 반송 영역으로 할 때, 강판 반송 영역의 폭 방향 측방의 양측에 한 쌍의 스프레이 노즐이 배치되고, 또한, 당해 스프레이 노즐 쌍이 열연 강판의 반송 방향으로 배열하여 복수 쌍 배치되며, 강판 반송 영역에 대해서, 상기 스프레이 노즐로부터 강판 반송 영역의 폭 방향으로 냉각수를 분사하여, 열연 강판을 냉각한다. 상기 스프레이 노즐로부터 분사되는 냉각수의 강판 반송 영역에서의 충돌 영역은, 분사 방향의 원방 단부가 강판 반송 영역의 단부에 위치하고, 근방 단부가 강판 반송 영역의 내측에 위치한다. 상기 스프레이 노즐 쌍에 있어서, 2개의 상기 충돌 영역의 근방 단부는 폭 방향으로 일치하여 모임부를 형성한다.

Description

열연 강판의 냉각 방법 및 냉각 장치
본 발명은, 연속 열간 압연 공정의 마무리 압연 후에, 열연 강판을 냉각하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
연속 열간 압연 공정의 마무리 압연 후의 열연 강판은, 마무리 압연기로부터 권취 장치까지의 사이에 설치되어 있는 런아웃 테이블에 있어서, 예를 들어 런아웃 테이블의 상하에 마련되어 있는 냉각 장치에 의해 소정의 온도까지 냉각된 후, 권취 장치에 권취된다. 열연 강판의 열간 압연에 있어서는, 이 마무리 압연 후의 냉각능이 열연 강판의 기계적 특성, 가공성, 용접성 등을 결정하는 중요한 인자로 되어 있으며, 열연 강판을 균일하게 소정의 온도로 냉각하는 것이 중요해지고 있다.
그래서 종래, 이 열연 강판의 냉각에 관한 것으로, 다양한 방법 및 장치가 제안되어 있다.
특허문헌 1에는, 열간 압연 후의 열연 강대를 냉각수와 접촉시켜 냉각하는 방법에 있어서, 제1 냉각 공정과 이것에 이어지는 제2 냉각 공정을 갖고, 제1 냉각 공정에서는, 천이비등 개시 온도보다도 높은 강대 온도에서 냉각을 정지하고, 계속되는 제2 냉각 공정에서는, 핵비등으로 되는 수량 밀도의 냉각수에 의해 냉각하는 것이 제안되어 있다. 또한, 이 제2 냉각 공정에 있어서, 적어도 강대 상면을 래미너 냉각 또는 제트 냉각으로 냉각하는 것이 제안되어 있다. 또한, 이 2차 냉각 공정에 있어서, 강대 상면에 고압 유체를 분사하는 분사 노즐이나, 강대 상면의 폭 방향으로 배치되는 롤 등의 수분 제거 수단에 의해, 강대 상면에 주수된 냉각수를 배출하는 것도 제안되어 있다.
특허문헌 2에는, 압연기로부터 열간 교정기로 압연된 후(厚)강판을 반송하는 테이블 롤러를 갖는 반송 라인을 구비하고, 또한, 후강판의 표리면에 물을 분무하는 물 분무 장치를 해당 반송 라인을 따라서 그 상방 및 하방에 배치한 후강판의 제조 장치에 있어서, 반송 라인의 열간 교정기의 상류측에, 반송 라인의 외측의 양측을 따라서, 물을 분무하는 냉각 노즐을 복수 배치한 압연기 출측 물 분무 장치를 마련하는 것이 제안되어 있다.
특허문헌 3에는, 열연 강판의 상면에 냉각수를 분사하는 냉각 장치에 있어서, 열연 강판 길이 방향의 2개소의 각각에서 열연 강판을 사이에 두고 열연 강판 폭 방향으로 2개소의 합계 4개소에 냉각 헤더를 구비하고, 각각의 냉각 헤더에 설치된 냉각 노즐로부터 상기 4개소의 중심부를 향해서 냉각수를 분사하는 것이 제안되어 있다.
특허문헌 4에는, 마무리 압연기로부터 송출되는 열연 강재에 복수의 냉각 뱅크로부터 냉각액을 주액하여 냉각하는 냉각 장치에 있어서, 복수의 냉각 뱅크의 사이에 수분 제거용 노즐을 마련하고, 당해 수분 제거용 노즐은 열연 강재의 폭 방향의 측방 양측에 배치되고, 열연 강재의 폭 방향을 가로지르도록 고압수를 분출하는 것이 제안되어 있다.
특허문헌 5에는, 냉각수 헤더의 슬릿 노즐로부터 낙하시키는 커튼 형상의 냉각수에 의해 핫 런 테이블 상을 주행하는 열간 압연재를 냉각하는 냉각 장치에 있어서, 핫 런 테이블의 양측 측방에 스프레이를 배치하고, 각 스프레이로부터, 분사되는 압력수를 열간 압연재의 폭 방향 중앙부로부터 외측 단부로 가로지르도록 향하는 것이 제안되어 있다. 그리고, 이 스프레이로부터의 압력수에 의해, 열간 압연재 상에 발생하는 냉각수 상호의 간섭류를 제거하고 있다.
특허문헌 6에는, 마무리 압연의 전후의 열연 강판을 냉각할 때, 당해 열연 강판에 대해서 분사된 냉각수를 제거하는 수분 제거 방법에 있어서, 열연 강판의 폭 방향의 측방의 한쪽 또는 양쪽에 있어서 열연 강판의 반송 방향으로 배열하여 배치된 복수의 수분 제거 노즐이, 열연 강판의 폭 방향으로 수분 제거수를 분사함으로써 냉각수의 제거가 행해지는 것이 제안되어 있다.
일본 특허공개 제2008-110353호 공보 국제공개 WO2011/115277호 공보 일본 특허공개 제2015-073995호 공보 일본 특허공고 소59-013573호 공보 일본 실용신안 공개 소57-106752호 공보 국제공개 WO2016/006402호 공보
특허문헌 1에 개시된 냉각 방법에 있어서는, 제2 냉각 공정에 있어서 적어도 강대 상면을 래미너 냉각 또는 제트 냉각으로 냉각하고, 열연 강대를 핵비등으로 냉각하고 있지만, 이러한 래미너 냉각 또는 제트 냉각에서는, 냉각수의 제거를 행할 수는 없다. 그리고, 예를 들어 분사 노즐로부터의 막대 형상의 고압 유체에 의해 수분 제거를 행하는 경우, 고압 유체의 간극으로부터 누수하고, 당해 고압 유체에서는 완전히 수분 제거를 행할 수 없어, 강대 상의 판상수에 의한 냉각이 발생한다. 그 결과, 열연 강대의 냉각이 불균일해진다. 또한, 예를 들어 롤로 수분 제거를 행하는 경우, 강대 선단부가 부풀어 오른 경우의 초기의 물림이 곤란하여, 초기는 롤이 퇴피하는 등의 설비가 필요하며, 경제적으로 불리하다. 또한, 열간 압연에서 상정되는 라인 스피드(예를 들어 15m/sec 정도)에서는, 강대 통판 시에, 열연 강대의 플러터링에 의한 롤과의 간헐적인 접촉이나, 진동에 의해 열연 강대가 손상을 입을 우려가 있다.
이러한 점에서, 열연 강판의 상방으로부터 냉각수를 분사하는 대신에, 특허문헌 2 내지 6에 개시된 장치 및 방법에서는, 열연 강판의 측방으로부터 폭 방향을 향해서 냉각수(냉각수 제거수)를 분사하고 있다.
특허문헌 2에 개시된 압연기 출측 물 분무 장치에 있어서는, 냉각 노즐로부터 후강판의 폭 방향으로 물을 분무하고 있지만, 냉각 노즐로부터 분무된 물의 후강판에서의 충돌 영역은, 당해 후강판의 폭 방향 전역을 거의 덮고 있다. 이로 인해, 반송 라인의 외측의 양측에 배치된 한 쌍의 냉각 노즐로부터의 2개의 충돌 영역은, 후강판의 양단부에 있어서 중첩된다. 여기서, 냉각 노즐로부터의 충돌 영역에 있어서, 냉각 노즐측의 근방 단부는 당해 냉각 노즐로부터의 거리가 가깝기 때문에 고압으로 된다. 그렇게 하면, 한 쌍의 냉각 노즐로부터의 2개의 충돌 영역이 후강판의 양단부에서 중첩되기 때문에, 이 단부가 과냉각으로 되어, 폭 방향으로 냉각 불균일이 발생한다. 또한, 특허문헌 2에 개시된 발명에서는, 강판 표면의 스케일을 억제하기 위해서, 당해 강판 표면을 물로 덮는 것을 목적으로 하고 있으며, 수량이 적어, 강판 상의 판상수를 배출하는 능력이 낮다. 이로 인해, 후강판의 냉각이 불균일해진다.
특허문헌 3에 개시된 냉각 장치에 있어서는, 열연 강판 폭 방향으로 4개소에 마련된 냉각 노즐로부터 당해 4개소의 중심부를 향해서 냉각수를 분사하고 있지만, 이러한 경우, 폭 방향에 대향하는 한 쌍의 냉각 노즐로부터의 냉각수의 충돌점 부근에 있어서, 열연 강판 상의 판상수를 배출하는 능력이 낮고, 또한 중심부에 있어서도 판상수가 체류한다. 이 판상수에 의해, 열연 강판의 냉각이 불균일해진다.
특허문헌 4에 개시된 냉각 장치에 있어서는, 수분 제거용 노즐은 열연 강재의 폭 방향을 가로지르도록 고압수를 분사하고 있으며, 수분 제거용 노즐로부터 분사된 고압수의 열연 강재에서의 충돌 영역은, 당해 열연 강재의 폭 방향 전역을 거의 덮고 있다. 이로 인해, 열연 강재의 측방 양측에 배치된 한 쌍의 수분 제거용 노즐로부터의 2개의 충돌 영역은, 열연 강판의 양단부에 있어서도 중첩된다. 상술한 바와 같이 수분 제거용 노즐로부터의 충돌 영역에 있어서 수분 제거용 노즐측의 근방 단부는 고압으로 되어 과냉각이 되는 경향이 있기 때문에, 한 쌍의 수분 제거용 노즐로부터의 2개의 충돌 영역이 중첩되는 열연 강판의 양단부가 과냉각으로 되어, 폭 방향으로 냉각 불균일이 발생한다. 또한, 특허문헌 4에는, 한 쌍의 수분 제거용 노즐을 복수 쌍 마련하는 것도 개시되어 있지 않다.
특허문헌 5에 개시된 냉각 장치에 있어서는, 스프레이로부터 분사되는 압력수는 열간 압연재의 폭 방향 중앙부로부터 외측 단부로 가로지르도록 향해지고, 스프레이로부터 분사된 압력수의 열간 압연재에서의 충돌 영역은, 당해 열간 압연재의 폭 중 적어도 절반 이상을 덮는다. 이로 인해, 열간 압연재의 측방 양측에 배치된 한 쌍의 스프레이로부터의 2개의 충돌 영역은, 열간 압연재의 중앙에 있어서 중첩된다. 그렇게 하면, 이 스프레이를 열간 압연재의 냉각에 사용한 경우, 한 쌍의 스프레이로부터의 2개의 충돌 영역이 중첩되는 열간 압연재의 중앙 부분이 과냉각으로 되어, 폭 방향으로 냉각 불균일이 발생한다. 또한, 특허문헌 5에는, 한 쌍의 스프레이를 복수 쌍 마련하는 것도 개시되어 있지 않다.
특허문헌 6에 개시된 수분 제거 방법에 있어서는, 수분 제거 노즐은 열연 강판의 폭 방향으로 수분 제거수를 분사한다. 그리고, 복수의 수분 제거 노즐로부터 분사된 수분 제거수의 충돌 영역이 열연 강판의 폭 방향 전역을 덮고, 또한 각 수분 제거 노즐로부터의 충돌 영역은, 폭 방향으로 인접하는 충돌 영역끼리는 폭 방향으로 일부 중첩되도록 배치되어 있다. 그렇게 하면, 이 수분 제거 노즐을 열연 강판의 냉각에 사용한 경우, 수분 제거 노즐로부터의 충돌 영역이 중첩되기 때문에, 이 중첩된 부분이 과냉각으로 되어, 폭 방향으로 냉각 불균일이 발생한다.
이상과 같이, 종래의 열연 강판의 냉각 방법 및 냉각 장치에는, 개선의 여지가 있었다.
본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 연속 열간 압연 공정의 마무리 압연 후의 열연 강판을 적절하고도 균일하게 냉각하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 연속 열간 압연 공정의 마무리 압연 후의 열연 강판을 냉각하는 방법이며, 상기 열연 강판이 반송 롤 상에서 차지하는 영역을 강판 반송 영역으로 할 때, 강판 반송 영역의 폭 방향의 측방의 양측에 한 쌍의 스프레이 노즐이 배치되고, 또한, 당해 스프레이 노즐 쌍이 열연 강판의 반송 방향으로 배열하여 복수 쌍 배치되고, 강판 반송 영역에 대해서, 상기 스프레이 노즐로부터 강판 반송 영역의 폭 방향으로 냉각수를 분사하여, 열연 강판을 냉각하고, 상기 스프레이 노즐로부터 분사되는 냉각수의 강판 반송 영역에서의 충돌 영역은, 분사 방향의 원방 단부가 강판 반송 영역의 단부에 위치하고, 근방 단부가 강판 반송 영역의 내측에 위치하며, 상기 스프레이 노즐 쌍에 있어서, 2개의 상기 충돌 영역의 근방 단부는 폭 방향으로 일치하여 모임부를 형성하는 것을 특징으로 하고 있다. 또한, 강판 반송 영역의 폭은, 본 발명의 냉각 방법에 의해 냉각 예정의 열연 강판 최대 폭과 동일하다. 이로 인해, 최대 폭보다 좁은 폭의 열연 강판을 냉각하는 경우, 강판 반송 영역의 폭 방향 단부측에서 그 협폭의 열연 강판이 차지하지 않는 부분에 분사된 냉각수는, 열연 강판에 충돌하지 않고, 그대로 열연 강판의 패스 라인의 하부로 낙하한다.
본 발명에 따르면, 스프레이 노즐 쌍의 2개의 충돌 영역에 있어서 모임부가 형성되어 있으므로, 이들 충돌 영역은 강판 반송 영역의 폭 방향으로 중첩되는 일이 없고, 게다가 폭 방향 전역을 덮는다. 따라서, 종래와 같이 충돌 영역이 폭 방향으로 중첩됨에 따른 냉각 불균일을 억제할 수 있어, 열연 강판의 폭 방향으로 균일하게 냉각시킬 수 있다. 바꾸어 말하면, 본 발명과 같이 충돌 영역의 모임부를 형성하는 것은, 상술한 종래 문헌에는 일절 개시되어 있지 않아 참신한 것이며, 열연 강판의 균일 냉각에 극히 유용하다.
상기 모임부는, 강판 반송 영역의 폭 방향 중앙에 구획되는 모임 존 내에 위치하고, 상기 모임 존의 폭은 하기 식 (1)을 만족하고, 반송 방향으로 인접하는 상기 스프레이 노즐 쌍의 상기 모임부의 폭 방향의 간격은, 상기 충돌 영역의 반송 방향의 길이 이상이어도 된다.
W≤(D+2d)-(D+d)sinθ2/sin(θ1+θ2) … (1)
단,
W: 모임 존의 폭
D: 강판 반송 영역의 폭
d: 스프레이 노즐의 분사구와 그 바로 앞의 강판 반송 영역의 단부의 수평 거리
θ1: 스프레이 분사각
θ2: 스프레이 설치각(스프레이 노즐의 분사구의 수선과 스프레이 노즐의 분사구로부터 충돌 영역의 근방 단부를 연결하는 선이 이루는 각)
상기 복수 쌍의 스프레이 노즐 쌍으로부터 강판 반송 영역을 향하여 냉각수가 분사되는 냉각 존은, 반송 방향으로 복수의 냉각 소(小) 존으로 분할되고, 상기 냉각 소 존에는 N쌍(N은 2 이상의 정수)의 스프레이 노즐 쌍이 배치되며, 상기 모임 존은 폭 방향으로 등간격으로 N개의 모임 소 존으로 분할되고, 상기 냉각 소 존에 있어서의 상기 모임 소 존에는, 각각 1개의 상기 모임부가 배치되며, 상기 냉각 소 존에 있어서의 상기 모임부는, 반송 방향의 상류측으로부터 하류측을 향하고, 상기 모임 존의 일 단부의 상기 모임 소 존으로부터 다른 단부의 상기 모임 소 존을 향해 배치되어 있어도 된다.
상기 냉각 소 존은, 반송 방향으로 k개(k는 N의 약수)의 분할 냉각 소 존으로 분할되고, 반송 방향으로 i번째(i는 1 내지 k의 정수)의 상기 분할 냉각 소 존에서는, 상기 모임부가, 상기 모임 존의 일 단부측의 1번째부터 다른 단부측의 N번째를 향하여, i번째부터 jk+i번째(j는 1 내지 (N/k-1)의 정수)에 배치되어 있어도 된다.
상기 스프레이 노즐로부터의 냉각수에 의한 열연 강판의 냉각은, 핵비등 영역에서 행해져도 된다.
다른 관점에 의한 본 발명은, 연속 열간 압연 공정의 마무리 압연 후의 열연 강판을 냉각하는 장치로서, 상기 열연 강판이 반송 롤 상에서 차지하는 영역을 강판 반송 영역으로 할 때, 당해 강판 반송 영역에 대해서, 강판 반송 영역의 폭 방향으로 냉각수를 분사하는 스프레이 노즐이, 강판 반송 영역의 폭 방향 측방의 양측에 한 쌍으로 배치되고, 또한, 당해 스프레이 노즐 쌍이 열연 강판의 반송 방향으로 배열하여 복수 쌍 배치되며, 상기 스프레이 노즐은, 당해 스프레이 노즐로부터 분사되는 냉각수의 강판 반송 영역에서의 충돌 영역에 있어서의, 분사 방향의 원방 단부가 강판 반송 영역의 단부에 위치하고, 근방 단부가 강판 반송 영역의 내측에 위치하도록 배치되며, 상기 스프레이 노즐 쌍은, 2개의 상기 충돌 영역의 근방 단부가 폭 방향으로 일치하여 모임부를 형성하도록 배치되는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 모임부는, 강판 반송 영역의 폭 방향 중앙에 구획되는 모임 존 내에 위치하고, 상기 모임 존의 폭은 하기 식 (1)을 만족하고, 반송 방향으로 인접하는 상기 스프레이 노즐 쌍은, 각각의 상기 모임부의 폭 방향의 간격이, 상기 충돌 영역의 반송 방향의 길이 이상이도록 배치되어 있어도 된다.
W≤(D+2d)-(D+d)sinθ2/sin(θ1+θ2) …(1)
단,
W: 모임 존의 폭
D: 강판 반송 영역의 폭
d: 스프레이 노즐의 분사구와 그 바로 앞의 강판 반송 영역의 단부의 수평 거리
θ1: 스프레이 분사각
θ2: 스프레이 설치각(스프레이 노즐의 분사구의 수선과 스프레이 노즐의 분사구로부터 충돌 영역의 근방 단부를 연결하는 선이 이루는 각)
상기 복수 쌍의 스프레이 노즐 쌍으로부터 강판 반송 영역을 향하여 냉각수가 분사되는 냉각 존은, 반송 방향으로 복수의 냉각 소 존으로 분할되고, 상기 냉각 소 존에는 N쌍(N은 2 이상의 정수)의 스프레이 노즐 쌍이 배치되며, 상기 모임 존은 폭 방향으로 등간격으로 N개의 모임 소 존으로 분할되고, 상기 냉각 소 존에 있어서의 상기 모임 소 존에는, 각각 1개의 상기 모임부가 배치되며, 상기 냉각 소 존에 있어서의 상기 모임부는, 반송 방향의 상류측으로부터 하류측을 향하고, 상기 모임 존의 일 단부의 상기 모임 소 존으로부터 다른 단부의 상기 모임 소 존을 향해 배치되어 있어도 된다.
상기 냉각 소 존은, 반송 방향으로 k개(k는 N의 약수)의 분할 냉각 소 존으로 분할되고, 반송 방향으로 i번째(i는 1 내지 k의 정수)의 상기 분할 냉각 소 존에서는, 상기 모임부가, 상기 모임 존의 일 단부측의 1번째부터 다른 단부측의 N번째를 향하여, i번째부터 jk+i번째(j는 1 내지 (N/k-1)의 정수)로 배치되어 있어도 된다.
본 발명에 따르면, 연속 열간 압연 공정의 마무리 압연 후의 열연 강판을 적절하고도 균일하게 냉각시킬 수 있다.
도 1은, 본 실시 형태에 있어서의 냉각 장치를 구비한 연속 열간 압연 설비의 구성의 개략을 나타내는 설명도이다.
도 2는, 본 실시 형태에 따른 냉각 장치의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 3은, 본 실시 형태에 따른 냉각 장치의 구성의 개략을 나타내는 평면도이다.
도 4는, 사이드 스프레이 장치의 스프레이 노즐로부터 분사되는 냉각수의 열연 강판에서의 충돌 영역을 나타내는 설명도이다.
도 5는, 한 쌍의 스프레이 노즐의 배치를 나타내는 반송 방향 정면에서 본 설명도이다.
도 6은, 모임 존의 폭을 산출할 때 필요한 치수를 나타내는 설명도이다.
도 7은, Lf/Ln과 열연 강판의 폭 방향 온도차 ΔT1의 상관을 나타내는 설명도이다.
도 8은, 모임부에서의 이격 거리와 열연 강판의 상면 온도차 ΔT2의 상관을 나타내는 설명도이다.
도 9는, 모임부의 배치의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 10은, 모임부의 배치의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 11은, 다른 실시 형태에 따른 냉각 장치의 구성의 개략을 나타내는 평면도이다.
도 12는, 실시예의 설명도로서, (a)는 스프레이 노즐 쌍으로부터의 충돌 영역에 있어서 모임부가 형성된 경우(실시예 1)를 나타내고, (b)는 스프레이 노즐 쌍으로부터의 충돌 영역이 중첩되는 경우(비교예 1)를 나타내며, (c)는 스프레이 노즐 쌍으로부터의 충돌 영역이 중첩되지 않는 경우(비교예 2)를 나타내고 있다.
<열간 압연 설비>
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 있어서의 냉각 장치를 구비한 열간 압연 설비(1)의 구성의 개략을 나타내는 설명도이다.
연속 열간 압연 설비(1)에서는, 가열한 슬래브(5)를 롤로 상하로 물어 연속적으로 압연하고, 최소 1㎜의 판 두께까지 얇게 하여 열연 강판(10a)(이하, 후술하는 바와 같이 도면 중에서의 부호 10은, 강판 반송 영역(10) 또는 열연 강판(10a) 중 어느 것을 가리키는 것으로 함)을 권취한다. 연속 열간 압연 설비(1)는, 슬래브(5)를 가열하기 위한 가열로(11)와, 이 가열로(11)에 있어서 가열된 슬래브(5)를 폭 방향으로 압연하는 폭 방향 압연기(12)와, 이 폭 방향으로 압연된 슬래브(5)를 상하 방향으로부터 압연하여 러프 바로 하는 조압연기(13)와, 러프 바를 더욱 소정의 두께까지 연속하여 열간 마무리 압연을 하는 마무리 압연기(14)와, 이 마무리 압연기(14)에 의해 열간 마무리 압연된 열연 강판(10a)을 냉각수에 의해 냉각하는 냉각 장치(15)와, 냉각 장치(15)에 의해 냉각된 열연 강판(10a)을 코일 형상으로 권취하는 권취 장치(16)를 구비하고 있다. 또한, 상기는 일반적인 구성이며 이것으로 한정되는 것은 아니다.
가열로(11)에서는, 장입구를 통해 외부로부터 반입되어 온 슬래브(5)를 소정의 온도로 가열하는 처리가 행해진다. 가열로(11)에 있어서의 가열 처리가 종료되면, 슬래브(5)는 가열로(11) 밖으로 반송되어, 조압연기(13)에 의한 압연 공정으로 이행한다.
반송되어 온 슬래브(5)는, 조압연기(13)에 의해 두께 30 내지 60㎜ 정도의 러프 바에 압연되어, 마무리 압연기(14)로 반송된다.
마무리 압연기(14)에서는, 반송되어 온 러프 바를 수㎜ 정도의 판 두께의 열연 강판(10a)으로 압연한다. 압연된 열연 강판(10a)은, 반송 롤(17)에 의해 반송되어 냉각 장치(15)로 보내진다. 열연 강판(10a)은, 냉각 장치(15)에 의해 냉각되고, 권취 장치(16)에 의해 코일 형상으로 권취된다.
<냉각 장치>
다음으로, 본 실시 형태에 따른 냉각 장치(15)의 상세에 대하여 설명한다. 도 2는, 냉각 장치(15)의 측면을 모식적으로 나타내고, 도 3은 냉각 장치(15)의 평면을 모식적으로 나타내고 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 런아웃 테이블의 반송 롤(17) 상에서 반송되는 열연 강판(10a)의 상방에 배치된 상측 냉각 장치(20)와, 당해 열연 강판(10a)의 하방에 배치된 하측 냉각 장치(도시생략)를 갖고 있다.
상측 냉각 장치(20)는, 열연 강판(10a)의 상방으로부터 당해 열연 강판(10a)의 상면을 향하여 연직 하방으로 냉각수를 분사하는 냉각수 노즐(21)을 복수 갖고 있다. 냉각수 노즐(21)에는, 예를 들어 슬릿 래미너 노즐이나 파이프 래미너 노즐이 사용된다. 또한, 냉각수 노즐(21)은, 열연 강판(10a)의 반송 방향(도면 중의 굵은 화살표 방향)을 따라 복수 배열하여 배치되어 있다. 또한, 냉각수 노즐(21)에는, 이들의 노즐로 한정되지 않고 다른 노즐을 사용해도 된다.
상측 냉각 장치(20)의 반송 방향 하류측에는, 상측 냉각 장치(20)로부터 분사된 냉각수가 강판에 수반되어 흘러 오는 판상수(22)를 제거하기 위한 수분 제거 장치(30)가 마련되어 있다. 이 실시 형태의 수분 제거 장치(30)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 복수의 수분 제거용 스프레이 장치(31)가 사용되고 있으며, 반송 방향 상류를 향하여, 각 스프레이 장치(31)로부터 수분 제거용 유체, 예를 들어 물을 분사하도록 되어 있다.
수분 제거 장치(30)의 반송 방향 하류측에는, 사이드 스프레이 장치(40)가 마련되어 있다. 이 실시 형태에서는, 스프레이 노즐(41)이, 강판 반송 영역(10)(패스 라인 상에서 반송되는 열연 강판(10a)의 존재 영역)의 폭 방향 측방의 양측에 있어서, 반송 방향을 따라서 복수 설치되어 있다. 또한, 도시의 편의상, 도 3에서는, 편측 5개씩의 합계 10개의 스프레이 노즐(41)이 도시되어 있지만, 물론 이것으로 한정되지 않으며, 필요에 따라 설치 수를 적절히 선택할 수 있다.
여기서, 강판 반송 영역(10)은, 열연 강판(10a)이 반송 롤(17) 상에서 차지하는 영역이다. 즉, 강판 반송 영역(10)은, 측면에서 볼 때 반송 롤(17)의 정점을 연결한 라인이며, 평면으로 볼 때 열연 강판(10a)의 폭 방향의 치수가 제조 가능 최대 치수(최대 폭)의 경우의 반송 영역이다. 이하에 있어서는, 강판 반송 영역(10)의 폭과 열연 강판(10a)의 폭은 일치하고 있는 것으로서 설명하고, 도면 중에서 부호 10은 적용하는 장면에 따라서, 강판 반송 영역(10) 또는 열연 강판(10a) 중 어느 것을 가리키도록 한다. 또한, 상술한 바와 같이 강판 반송 영역(10)의 폭은 열연 강판(10a)의 최대 폭이기 때문에, 사이드 스프레이 장치(40)에 있어서, 최대 폭보다 좁은 폭의 열연 강판(10a)을 냉각하는 경우, 그 차분으로 되는 강판 반송 영역(10)의 폭 방향 단부측의 부분에 분사된 냉각수는, 열연 강판(10a)에 충돌하지 않고, 그대로 열연 강판(10a)의 패스 라인의 하부로 낙하한다.
사이드 스프레이 장치(40)의 반송 방향 하류측에는, 수분 제거 장치(50)가 마련되어 있다. 이 실시 형태의 수분 제거 장치(50)는, 복수의 수분 제거용 스프레이 장치(51)가 사용되고 있으며, 반송 방향 상류를 향해서, 각 스프레이 장치(51)로부터 수분 제거용 유체, 예를 들어 물을 분사하도록 되어 있다.
평면에서 볼 때, 수분 제거 장치(30)와 사이드 스프레이 장치(40)의 사이에는, 열연 강판(10a)의 온도를 계측하는 온도 센서 MT가 배치되고, 또한 수분 제거 장치(50)와 권취 장치(16)의 사이에는, 열연 강판(10a)의 온도를 계측하는 온도 센서 CT가 배치되어 있다. 온도 센서 MT로부터의 온도 신호는, 예를 들어 상측 냉각 장치(20)의 제어(예를 들어 피드백 제어)에 사용되고, 온도 센서 CT로부터의 온도 신호는, 예를 들어 사이드 스프레이 장치(40)의 제어(예를 들어 피드백 제어)에 사용된다.
본 실시 형태에 따른 냉각 장치(15)는 이상의 구성을 갖고 있으며, 마무리 압연기(14)에 의해 소정의 판 두께로 압연된 열연 강판(10a)은, 우선 상측 냉각 장치(20)의 냉각수 노즐(21)로부터의 냉각수에 의해 냉각된다(상술한 바와 같이 하측 냉각 장치의 도시는 생략하였음). 그리고 그 후, 수분 제거 장치(30)에 의해 수분 제거가 행해진다. 이어서 수분 제거된 열연 강판(10a)은, 사이드 스프레이 장치(40)에 의해 더욱 냉각된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 냉각 장치(15)에 있어서 열연 강판(10a)을 200℃ 정도까지 냉각한다. 이와 같이 열연 강판(10a)을 200℃ 정도까지 적절하고도 균일하게 냉각하여 권취할 수 있으면, 예를 들어 소정 성분으로 조정한 열연 강판(10a)에 있어서, 권취 후의 방랭 중에 템퍼링 마르텐사이트를 생성시키거나 하여, 변형능이 개선된 열연 강판(10a)을 유리하게 제조할 수 있다. 또한, 이 경우, 권취 온도를 마르텐사이트 변태 개시 온도(Ms점) 이하, 물의 비점 초과로 함으로써, 열연 강판(10a) 상에 적스케일이 형성되는 것을 억제할 수 있다는 효과도 있다.
<사이드 스프레이 장치>
다음으로, 상술한 사이드 스프레이 장치(40)의 상세에 대하여 설명한다. 사이드 스프레이 장치(40)에서는, 도 4에 도시한 바와 같이, 강판 반송 영역(10)의 폭 방향 측방에 한 쌍의 스프레이 노즐(41, 41)이 배치되어 있다. 또한, 이들 한 쌍의 스프레이 노즐(41, 41)로 구성되는 스프레이 노즐 쌍(42)이 열연 강판(10a)의 반송 방향으로 배열되어 복수 쌍 배치되어 있다. 또한, 상술한 바와 같이 스프레이 노즐(41), 스프레이 노즐 쌍(42)의 설치 수는 필요에 따라서 적절히 선택할 수 있다.
스프레이 노즐(41)은, 도 5에 도시한 바와 같이, 강판 반송 영역(10)에 대해서 상방으로부터 경사 방향, 또한, 강판 반송 영역(10)의 폭 방향으로 냉각수를 분사한다. 또한 도 4에 도시한 바와 같이, 스프레이 노즐(41)로부터 분사되는 냉각수의 강판 반송 영역(10)에서의 충돌 영역(43)은, 분사 방향의 원방 단부(43a)(스프레이 노즐(41)과 반대측의 단부)가 강판 반송 영역(10)의 단부에 위치하고, 근방 단부(43b)(스프레이 노즐(41)측의 단부)가 강판 반송 영역(10)의 내측에 위치한다. 스프레이 노즐 쌍(42)에 있어서, 2개의 충돌 영역(43, 43)의 근방 단부(43b, 43b)는 폭 방향으로 일치하여 모임부 P(도 4 중의 굵은 선부)를 형성한다. 여기서, 2개의 충돌 영역(43, 43)의 근방 단부(43b, 43b)가 폭 방향으로 일치한다고 함은, 도 4, 도 5에 도시한 바와 같이, 강판 반송 영역(10)의 한쪽 폭측의 충돌 영역(43)의 근방 단부(43b)와, 다른 쪽 폭측의 충돌 영역(43)의 근방 단부(43b)가, 도 5의 시야에서 볼 때, 모임부 P에서 중복 또는 이격되지 않고 일치하고, 강판 반송 영역(10)에 있어서의 폭 방향의 충돌 영역(43)이 강판 반송 영역(10)의 한쪽 단부로부터 다른 쪽 단부까지 연속한 하나의 충돌 영역으로 보이는 것을 의미한다.
이러한 경우, 스프레이 노즐(41)은, 강판 반송 영역(10)에 대해서, 소정의 분사각을 갖고, 상방으로부터 비스듬하게 분사하도록 배치되어 있으므로, 가령 열연 강판(10a)의 상면에 판상수(22)가 잔류하고 있어도, 이것을 열연 강판(10a)의 단부측(원방 단부측)으로 배출하면서, 열연 강판(10a)을 냉각시킬 수 있다.
또한, 스프레이 노즐 쌍(42)에 있어서 충돌 영역(43, 43)의 모임부 P가 형성되어 있으므로, 이들 충돌 영역(43, 43)은, 강판 반송 영역(10)의 폭 방향으로 중첩되는 경우가 없고, 게다가 폭 방향 전역을 덮는다. 따라서, 종래와 같이 충돌 영역이 폭 방향으로 중첩됨에 따른 냉각 불균일을 억제할 수 있어, 열연 강판(10a)의 폭 방향으로 균일하게 냉각시킬 수 있다.
<모임 존>
상기 모임부 P는, 2개의 충돌 영역(43, 43)의 근방 단부(43b, 43b)끼리가 접하는 부분이며, 단일의 충돌 영역(43)에 있어서의 중앙부와 대비하여, 공업적으로는, 근방 단부(43b)의 위치가 어느 정도 변동될 것을 허용해야만 하는 점 등에서, 모임부 P는 공업적으로는 냉각 효과에 불안정 요소를 포함한다. 이로 인해, 극단적인 경우로서, 모든 스프레이 노즐 쌍(42)의 모임부 P가 강판 반송 영역(10)의 폭 방향 중앙부에서 정렬되는 경우를 상정하면, 냉각 정지 온도의 판내 변동이 커지는 것이 예상된다. 이에 반하여, 본 발명자들이 예의 검토한 결과, 모든 스프레이 노즐 쌍(42)의 모임부 P를 소정의 폭내에서 분산시키는 것이 바람직하다는 사실을 알 수 있었다.
구체적으로는, 도 4에 도시한 바와 같이 모임부 P는, 강판 반송 영역(10)의 폭 방향 중앙에 구획되는 모임 존 E 내에 위치시킨다. 모임 존 E의 폭 W는, 하기 식 (1)을 만족한다.
W≤(D+2d)-(D+d)sinθ2/sin(θ1+θ2) … (1)
단,
W: 모임 존 E의 강판 반송 영역(10)의 폭 방향의 폭
D: 강판 반송 영역(10)의 폭
d: 스프레이 노즐(41)의 분사구(41a)와 그 바로 앞의 강판 반송 영역(10)의 단부의 수평 거리
θ1: 스프레이 분사각(스프레이 노즐(41)로부터 분사되는 냉각수의 연직 방향의 분사각)
θ2: 스프레이 설치각(스프레이 노즐(41)의 분사구(41a)의 수선과 스프레이 노즐(41)의 분사구(41a)로부터 충돌 영역(43)의 근방 단부(43b)를 연결하는 선이 이루는 각)
모임 존 E의 폭 W를 도출하는 데 있어서, 본 발명자들은, 스프레이 노즐(41)로부터 분사되는 냉각수의 강판 반송 영역(10)까지의 도달 거리에 주목하였다. 도 6에 도시한 바와 같이, 스프레이 노즐(41)의 분사구(41a)로부터 충돌 영역(43)의 원방 단부(43a)까지의 원방 거리를 Lf로 하고, 스프레이 노즐(41)의 분사구(41a)로부터 충돌 영역(43)의 근방 단부(43b)까지의 근방 거리를 Ln으로 한다. 또한, 도 6은, 모임부 P가 모임 존 E의 단부에 위치하는 경우를 도시하고 있다.
모임 존 E의 폭 W는, Lf/Ln≤2를 만족하도록 도출된다. 이하, Lf/Ln≤2의 근거에 대하여 설명한다. 본 발명자들은 사이드 스프레이 장치(40)를 사용한 열연 강판(10a)의 냉각의 시뮬레이션을 행하고, 도 7에 도시한 경향을 알아내었다. 도 7은, Lf/Ln(횡축)을 변화시킨 경우의 열연 강판(10a)의 상면의 폭 방향 온도차 ΔT1(종축)을 나타내고 있다. 폭 방향 온도차 ΔT1은, 열연 강판(10a)이 냉각되어 복열한 후(예를 들어 권취 장치(16)에 의해 권취되기 직전)에 있어서, 당해 열연 강판(10a)의 폭 방향의 최대 온도와 최소 온도의 차다.
도 7을 참조하면, Lf/Ln>2의 경우, 열연 강판(10a)의 폭 방향 온도차 ΔT1은 커지게 된다. 이것은, Lf/Ln이 커지면, 냉각수가 원방 단부(43a)와 근방 단부(43b)에 충돌할 때의 힘의 차가 커지고, 양자의 냉각 능력의 차가 커지기 때문이다. 이에 반하여, Lf/Ln≤2의 경우, 근방측에 충돌한 후의 냉각수가 원방측에 흐르게 되어, 원방측에서의 냉각이 행해지므로, 열연 강판(10a)의 폭 방향 온도차 ΔT1은 작고, 열연 강판(10a)의 폭 방향에 있어서의 냉각 능력의 변동은 작다. 따라서, 열연 강판(10a)을 폭 방향으로 균일하게 냉각하기 위해서는, Lf/Ln≤2가 적합하다.
그리고, 원방 거리 Lf와 근방 거리 Ln은, 각각 도 6에 도시한 기하학적 관계로부터, 하기 식 (2), (3)으로 표시된다.
Lf=(D+d)/cos{90°-(θ1+θ2)} … (2)
Ln=(D/2+d-W/2)/cos(90°-θ2) … (3)
상기 식 (2), (3)을 Lf/Ln≤2에 포함해서, 모임 존 E의 폭 W에 대하여 정리하면, 상술한 하기 식 (1)이 도출된다.
W≤(D+2d)-(D+d)sinθ2/sin(θ1+θ2) … (1)
또한, 예를 들어 강판 반송 영역(10)의 폭 D가 2000㎜이고, 스프레이 노즐(41)과 강판 반송 영역(10)의 단부의 수평 거리 d가 250㎜이며, 스프레이 분사각 θ1이 20°이며, 스프레이 설치각 θ2가 60°인 경우에 있어서, Lf/Ln=2로 되는, 모임 존 E의 폭 W는 500㎜이다. 또한, 예를 들어 강판 반송 영역(10)의 폭 D가 2000㎜이며, 스프레이 노즐(41)과 강판 반송 영역(10)의 단부의 수평 거리 d가 250㎜이며, 스프레이 분사각 θ1이 20°이며, 스프레이 설치각 θ2가 45°인 경우에 있어서, Lf/Ln=2로 되는, 모임 존 E의 폭 W는 785㎜이다.
또한, 스프레이 노즐(41)의 설치 높이 h(강판 반송 영역(10)으로부터 스프레이 노즐(41)의 분사구(41a)까지의 높이 h)는 400 내지 600㎜ 정도가 현실적이다. 설치 높이가 600㎜보다 높으면, 원방 단부(43a)에 있어서의 냉각 능력이 낮아진다. 한편, 설치 높이가 400㎜보다 낮으면, 충돌 영역(43)을 확보하기 위해서, 스프레이 분사각 θ1을 작게 할 필요가 있지만, 이 경우, 스프레이 노즐(41)을 제작하기 어려워진다.
<모임부의 폭 방향 간격>
상술한 바와 같이 모임부 P는, 2개의 충돌 영역(43, 43)의 근방 단부(43b, 43b)끼리가 접하는 부분이며, 공업적으로는 냉각 효과에 불안정 요소를 포함하는 점에서, 본 발명자들이 예의 검토한 결과, 반송 방향으로 인접하는 스프레이 노즐 쌍(42, 42)의 모임부 P, P는 소정 거리 이상으로 이격되는 것이 바람직하다는 사실을 알 수 있었다.
구체적으로는, 도 4에 도시한 바와 같이 반송 방향으로 인접하는 스프레이 노즐 쌍(42, 42)의 모임부 P, P의 폭 방향의 간격 Q는, 충돌 영역(43)의 반송 방향의 길이 R 이상으로 한다.
본 발명자들은, 사이드 스프레이 장치(40)를 사용한 열연 강판(10a)의 냉각의 시뮬레이션에서, 공업적으로 냉각 효과를 위해 불안정 요소를 포함하는 모임부 P에서 발생하는, 주위의 온도에 대한 모임부 P의 온도차를 가정하고, 그 온도차가 주위에 미치는 영향 범위에 대하여 도 8에 나타낸 경향을 알아내었다. 도 8은, 모임부 P로부터의 강판 폭 방향으로서의 이격 거리(횡축)와 열연 강판(10a)의 상면 온도차 ΔT2(종축)의 관계를 나타내고 있다. 상기 도면에 있어서는, 모임부 P로부터의 이격 거리에 대하여, 후술하는 바와 같이 충돌 영역(43)의 반송 방향의 길이 R의 범위에서 공업적인 불안정 요소가 영향을 미치기(상면 온도차 ΔT2가 커지기) 때문에 이 길이 R을 기준으로 하는 것으로 하고, 당해 모임부 P로부터의 이격 거리로써, 그 길이 R에 대한 배수 n(n은 정수)을 나타내고 있다. 또한, 열연 강판(10a)의 상면 온도차 ΔT2는, 모임부 P에 있어서의 열연 강판(10a)의 상면 온도와, 모임부 P로부터 이격 거리(길이 R에 대한 배수 n)만큼 이격된 측정점에 있어서의 열연 강판(10a)의 상면 온도의 차다.
도 8을 참조하면, n이 1보다 작은 경우, 즉 측정점이 모임부 P에 가까운 경우, 상면 온도차 ΔT2는 커진다. 이에 반하여, n이 1 이상인 경우, 즉 측정점이 모임부 P로부터 이격된 경우, 상면 온도차 ΔT2는 작아 거의 제로로 된다.
이러한 경우, 반송 방향으로 인접하는 스프레이 노즐 쌍(42, 42)의 모임부 P, P의 폭 방향의 간격 Q에 대하여, n이 1보다 작은 경우, 즉 간격 Q가 충돌 영역(43)의 반송 방향의 길이 R보다 작은 경우, 하나의 모임부 P에 대한 큰 상면 온도차 ΔT2와 다른 모임부 P에 대한 큰 상면 온도차 ΔT2가 반송 방향으로 중첩하게 된다. 그렇게 하면, 열연 강판(10a)을 폭 방향으로 균일하게 냉각할 수 없다. 이에 반하여, n이 1 이상이며, 간격 Q가 길이 R 이상인 경우, 상면 온도차 ΔT2가 작기 때문에, 열연 강판(10a)의 폭 방향 불균일 냉각을 억제할 수 있다. 따라서, 모임부 P의 폭 방향의 간격 Q는, 충돌 영역(43)의 반송 방향의 길이 R 이상인 것이 적합이다.
또한, 예를 들어 강판 반송 영역(10)의 폭 D가 2000㎜이고, 스프레이 노즐(41)과 강판 반송 영역(10)의 단부의 수평 거리 d가 250㎜이며, 스프레이 노즐(41)로부터 분사되는 냉각수의 수평 방향의 분사각 θ3이 3°인 경우, 충돌 영역(43)의 반송 방향의 길이 R은 65㎜(=1250㎜×tan(3°/2)×2)로 된다.
<모임부의 배치>
도 9에 도시한 바와 같이 모임 존 E에 있어서, 모임부 P는 지그재그 형상으로 배치된다.
모임 존 E는, 폭 방향으로 등간격으로 N개, 본 실시 형태에서는 8개의 모임 소 존 e(모임 소 존 e1 내지 e8)로 분할된다. 또한, N은 2 이상의 정수이며, 임의로 선택할 수 있다.
또한, 사이드 스프레이 장치(40)에 있어서, 모든 스프레이 노즐 쌍(42)으로부터 강판 반송 영역(10)을 향하여 냉각수가 분사되는 영역을 냉각 존 F라 하면, 당해 냉각 존 F는, 반송 방향으로 복수의 냉각 소 존 f로 분할된다. 각 냉각 소 존 f에는, 모임 소 존 e와 동수의 N쌍의 스프레이 노즐 쌍(42)이 배치된다. 또한, 도시의 편의상, 도 9에서는, 냉각 소 존 f1 내지 f3이 도시되어 있지만, 냉각 소 존 f의 수는, 물론 이것에 한정되지 않고, 필요에 따라 수를 적절히 선택할 수 있으며, 사이드 스프레이 장치(40)에 있어서의 스프레이 노즐 쌍(42)의 수에 따라서 결정된다. 예를 들어 스프레이 노즐 쌍(42)이 M×N쌍(M은 2 이상의 정수)이 있는 경우, 냉각 소 존 f는 M개 마련된다.
1개의 냉각 소 존 f에 있어서, 1개의 모임 소 존 e에는 1개의 모임부 P가 배치된다. 또한, 1개의 냉각 소 존 f에 있어서, 모임부 P는, 반송 방향의 상류측으로부터 하류측을 향하여, 모임 존 E의 일 단부의 모임 소 존 e1로부터 다른 단부의 모임 소 존 e8을 향해 배치된다.
여기서, 반송 방향으로 인접하는 스프레이 노즐 쌍(42, 42)의 모임부 P, P가 동일한 모임 소 존 e에 배치되어 있는 경우, 모임부 P, P가 중첩됨으로써 과냉각으로 될 우려가 있다. 이 점, 본 실시 형태에서는, 1개의 냉각 소 존 f에 있어서 모임부 P가 지그재그 형상으로 배치되어 있으므로, 폭 방향에 있어서 모임부 P를 분산시킬 수 있어, 과냉각으로 되는 부위를 극소화할 수 있다. 따라서, 열연 강판(10a)의 폭 방향으로 균일하게 냉각시킬 수 있다.
또한, 도 10에 도시한 바와 같이, 1개의 냉각 소 존 f1(f2, f3)은, 반송 방향으로 k개, 본 실시 형태에서는 2개의 분할 냉각 소 존 f11, f12(f21, f22, f31, f32)로 더욱 분할되어 있어도 된다. 또한, k는 N의 약수이며, 임의로 선택할 수 있다.
냉각 소 존 f1에 있어서, 반송 방향으로 1번째의 분할 냉각 소 존 f11에서는, 모임부 P가, 모임 소 존 e1, e3, e5, e7에 배치된다. 또한, 반송 방향으로 2번째의 분할 냉각 소 존 f12에서는, 모임부 P가, 모임 소 존 e2, e4, e6, e8에 배치된다. 이와 같이 냉각 소 존 f1이 반송 방향으로 2개로 분할되는 경우, 당해 냉각 소 존 f1에 있어서, 폭 방향으로 2개의 모임 소 존 e마다 1개의 모임부 P가 배치된다. 또한, 냉각 소 존 f2, f3에 있어서도, 모임부 P는 마찬가지로 배치된다.
이 모임부 P의 배치를 일반화하면, 반송 방향으로 i번째(i는 1 내지 k의 정수)의 분할 냉각 소 존 f에서는, 모임부 P가, 모임 존 E의 일 단부측의 1번째부터 다른 단부측의 N번째를 향하여, i번째부터 jk+i번째(j는 1 내지 (N/k-1)의 정수)에 배치되게 된다.
또한, 1개의 냉각 소 존 f가 분할되는 개수 k는 2개로 한정되지 않고, N의 약수이면 된다. 상술한 예에 있어서는, N은 8이기 때문에, 냉각 소 존 f가 분할되는 개수 k는 4개여도 된다.
이와 같이 도 10에 도시한 예에 있어서도, 도 4에 도시한 모임부 P의 배치와 마찬가지의 효과를 향수할 수 있으며, 즉, 폭 방향에 있어서 모임부 P를 분산시켜 과냉각으로 되는 부위를 극소화할 수 있다. 게다가, 1개의 냉각 소 존 f가 복수로 분할되어 있는 경우, 폭 방향에 있어서 모임부 P를 더욱 분산시킬 수 있다. 따라서, 열연 강판(10a)의 폭 방향으로 보다 균일하게 냉각시킬 수 있다.
또한, 모임부 P의 배치는 지그재그 형상에 한정되지 않고, 폭 방향에 있어서 모임부 P를 분산시키는 배치이면 되며, 예를 들어 사인곡선 형상 등의 배치로 해도 된다.
<사이드 스프레이 장치에 있어서의 핵비등 냉각>
사이드 스프레이 장치(40)에 있어서, 스프레이 노즐(41)로부터의 냉각수에 의한 열연 강판(10a)의 냉각은, 핵비등 영역에서 행해진다.
여기서, 열연 강판(10a)의 냉각에 있어서는, 열연 강판(10a)의 상면 온도에 따라서, 열연 강판(10a) 상의 냉각수의 비등 상태가 변동한다. 구체적으로는, 상면 온도의 고온측으로부터 막비등 영역, 천이비등 영역, 핵비등 영역의 순서로 변동한다.
막비등 영역에서는, 열연 강판(10a)의 상면에 냉각수를 분사했을 때, 냉각수는 열연 강판(10a)에 도달하기 전, 혹은 도달한 직후에 증발되고, 열연 강판(10a)의 상면은 증기막으로 덮이는 상태로 된다. 이 냉각에서는, 열연 강판(10a)의 상면의 증기막이 열의 전달을 저해하기 때문에, 열연 강판(10a)의 열전달 계수는 낮아, 냉각 능력은 낮다.
천이비등 영역에서는, 열연 강판(10a)의 상면에 냉각수를 분사했을 때, 열연 강판(10a)의 상면에 증기막과 냉각수가 접촉하는 장소가 혼재하게 된다. 이 천이비등 영역에서는, 열연 강판(10a)의 상면 온도의 저하와 함께 열전달 계수가 상승한다. 이로 인해, 열연 강판(10a)의 상면 온도가 높은 부분은 냉각되기 어렵고, 상면 온도가 낮은 부분은 급격하게 냉각되어, 열연 강판(10a)의 상면 온도에 국소적인 변동이 발생한다. 그렇게 하면, 열연 강판(10a)을 균일하게 냉각할 수 없다.
핵비등 영역에서는, 열연 강판(10a)의 상면에 냉각수를 분사했을 때, 열연 강판(10a)의 상면에 증기막이 발생하지 않고, 냉각수가 열연 강판(10a)의 상면에 직접 접촉한다. 이로 인해, 핵비등 영역에서는, 열연 강판(10a)의 열전달 계수는 높아, 냉각 능력은 높다.
본 실시 형태에서는, 사이드 스프레이 장치(40)에 있어서의 열연 강판(10a)의 냉각은 핵비등 영역에서 행해지므로, 높은 냉각 능력으로 열연 강판(10a)을 균일하게 냉각시킬 수 있다. 바꾸어 말하면, 사이드 스프레이 장치(40)에 있어서 열연 강판(10a)의 온도를 미세하게 제어할 수 있어, 목표 온도의 200℃ 정도까지 냉각시키는 것이 가능해진다.
여기서, 이와 같이 핵비등 영역에서 냉각하기 위한 구체적인 조건에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이 사이드 스프레이 장치(40)에 있어서 200℃ 정도의 저온까지 냉각시키는 것을 목표로 하고 있으며, 이것을 실현하기 위해서, 1개의 스프레이 노즐(41)이 대수량 밀도, 예를 들어 4㎥/㎡/min의 수량 밀도의 냉각수를 분사하여, 열연 강판(10a)을 냉각한다.
예를 들어 「강재의 강제 냉각」 1978년 11월 10일 일본 철강 협회에는, 강재 표면 온도와 열전달 계수의 상관이 수량 밀도별로 개시되어 있다. 또한, 예를 들어 「고온 강재의 냉각 기술」 미츠즈카 마사시 저 '철과 강' Vol. 79(1993) 일본 철강 협회에도, 강재 표면 온도와 열전달 계수의 상관이 수량 밀도별로 개시되어 있다. 상술한 수량 밀도 4㎥/㎡/min을 확보하는 경우, 이들의 상관으로부터, 핵비등 냉각은, 열연 강판(10a)의 상면 온도가 400℃ 이하의 냉각으로 된다.
또한, 상술한 바와 같이, 예를 들어 강판 반송 영역(10)의 폭 D가 2000㎜이며, 충돌 영역(43)의 반송 방향의 길이 R이 65㎜인 경우에 있어서, 충돌 영역(43)의 근방 단부(43b)가 강판 반송 영역(10)의 중심인 경우, 당해 충돌 영역(43)의 면적은 0.0325㎡로 된다. 그렇게 하면, 1개의 스프레이 노즐(41)에 있어서 4㎥/㎡/min의 수량 밀도를 확보하기 위해서는, 0.26㎥/min(=4㎥/㎡/min×0.0325㎡)의 수량이 필요해진다.
<사이드 스프레이 장치의 다른 실시 형태>
상기 실시 형태의 냉각 장치(15)에서는 열연 강판(10a)을 200℃ 정도의 저온까지 냉각하였지만, 예를 들어 냉각 장치(15)에 있어서의 냉각 정지 온도가 저온이 아닌 경우 등에서는, 사이드 스프레이 장치(40)의 모든 스프레이 노즐(41)로부터 냉각수를 분사시킬 필요는 없다. 이러한 경우, 폭 방향의 냉각 균일성을 고려하여, 모임부 P를 동일로 하는 스프레이 노즐 쌍(42)별로 제어하고, 냉각에 필요한 스프레이 노즐 쌍(42)에서만 냉각수를 분사시켜, 냉각에 불필요한 스프레이 노즐 쌍(42)에서는 냉각수를 분사시키지 않도록 함으로써, 사이드 스프레이 장치(40)의 냉각 능력을 조절한다. 이로 인해, 사이드 스프레이 장치(40)에는, 복수의 스프레이 노즐 쌍(42)별로, 냉각수의 공급 유무를 제어하는 밸브를 마련하는 것이 바람직하다.
또한, 사이드 스프레이 장치(40)에 냉각수의 공급 유무를 제어하는 밸브를 마련하는 경우, 그 밸브가 마련된 영역을 상술한 냉각 소 존 f로 할 수 있다. 이러한 경우에도, 냉각 소 존 f별로, 상기 실시 형태의 조건을 만족시키도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 밸브가 마련된 냉각 소 존 f에서는, 도 4에 도시한 바와 같이 스프레이 노즐 쌍(42)에 있어서의 충돌 영역(43, 43)의 모임부 P가 형성되고, 또한 모임부 P는, 상기 식 (1)을 만족하는 폭을 갖는 모임 존 E 내에 배치됨과 함께, 반송 방향으로 인접하는 스프레이 노즐 쌍(42, 42)의 모임부 P, P의 폭 방향의 간격 Q는, 충돌 영역(43)의 반송 방향의 길이 R 이상으로 된다. 또한, 냉각 소 존 f에서는, 도 9, 도 10에 도시한 바와 같이 모임부 P는 지그재그 형상으로 배치된다.
<냉각 장치의 다른 실시 형태>
상기 실시 형태의 냉각 장치(15)에서는, 상측 냉각 장치(20)에서의 냉각 후의 판상수(22)의 수분 제거에 있어서, 전용의 수분 제거 장치(30)를 사용하고 있지만, 도 11에 도시한 바와 같이, 그와 같은 전용의 수분 제거 장치(30)를 없애고, 사이드 스프레이 장치(40)의 스프레이 노즐 쌍(42)을 설치해도 된다. 즉, 본래의 열연 강판(10a)의 냉각에 사용되는 스프레이 노즐 쌍(42) 외에도, 반송 방향 상류측에, 수분 제거용으로 스프레이 노즐 쌍(42)을 설치해도 된다.
이와 같은 도 11에 도시한 예에서는, 상측 냉각 장치(20)의 하류측 양측에, 스프레이 노즐 쌍(42)이 복수 설치된 설비로서 구성되지만, 냉각하는 열연 강판(10a)의 폭·두께, 반송 속도, 강종에 따라서, 수분 제거용으로 사용하는 스프레이 노즐 쌍(42)과, 냉각용으로 사용하는 스프레이 노즐 쌍(42)을 전환 제어하거나, 필요에 따라 분사수(噴射數)를 제어함으로써, 전용의 수분 제거 장치(30)를 설치할 필요는 없어, 범용성이 우수한 설비로 하는 것이 가능하다. 또한, 이와 같이 스프레이 노즐 쌍(42)을 수분 제거용으로 사용하는 다른 예로서, 전용의 수분 제거 장치(50)를 없애고, 사이드 스프레이 장치(40)의 스프레이 노즐 쌍(42)을 설치해도 된다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않는다. 당업자이면 청구범위에 기재된 사상의 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명확하며, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다.
실시예 1
우선, 본 발명에 있어서의 모임부 P를 형성하는 것의 효과에 대하여, 실시예 및 비교예를 이용하여 설명한다. 본 검증에 있어서는, 도 2 내지 도 6에 도시한 사이드 스프레이 장치(40)를 사용해서 시뮬레이션을 행하였다.
본 검증에 있어서의 실시예와 비교예의 공통의 조건은, 다음과 같다. 냉각 대상의 열연 강판(10a)의 두께는 2.5㎜이며, 열연 강판(10a)의 폭은 1500㎜이다. 강판 반송 영역(10)의 폭 D는 2000㎜이다. 사이드 스프레이 장치(40)에는, 스프레이 노즐(41)이 84개 있고, 즉 스프레이 노즐 쌍(42)은 42쌍 있다. 각 스프레이 노즐(41)의 설치 높이 h는 600㎜이다. 각 스프레이 노즐(41)에는 플랫 스프레이 노즐을 사용하고, 그 스프레이 분사각 θ1은 12도, 스프레이 설치각 θ2는 62도이다. 각 스프레이 노즐(41)로부터 분사되는 냉각수의 분사 압력은 0.5MPa, 냉각수의 수량 밀도는 4.2㎥/㎡/min, 냉각수의 수량은 360L/min, 충돌 영역(43)의 반송 방향의 길이 R은 69㎜이다.
본 검증에서는, 도 12의 (a)에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예 1에 있어서, 스프레이 노즐 쌍(42)의 충돌 영역(43, 43)에는 모임부 P가 형성되어 있다. 이에 반하여, 도 12의 (b)에 도시한 바와 같이 비교예 1에서는, 스프레이 노즐 쌍(42)의 충돌 영역(43, 43)이 중첩되고, 그 중첩 부분에 있어서의 근방 단부(43b, 43b)의 간격은 30㎜이다. 또한, 도 12의 (c)에 도시한 바와 같이 비교예 2에서는, 스프레이 노즐 쌍(42)의 충돌 영역(43, 43)이 중첩되지 않으며, 그 근방 단부(43b, 43b)의 간격은 30㎜이다.
실시예 1에서는, 상기 식 (1)을 만족하는 모임 존 E에 있어서, 반송 방향을 42개소에 형성된 모임부 P를 폭 방향으로 분산시켜 배치하고, 또한 반송 방향으로 인접하는 모임부 P, P의 폭 방향의 간격 Q를, 충돌 영역(43)의 반송 방향의 길이 R 이상으로 하고 있다. 구체적으로는, 스프레이 노즐 쌍(42)에 있어서, 하나의 스프레이 노즐(41)의 분사구(41a)와 강판 반송 영역(10)의 단부의 수평 거리 d1과, 다른 스프레이 노즐(41)의 분사구(41a)와 강판 반송 영역(10)의 단부의 수평 거리 d2의 합계 수평 거리 d(=d1+d2)를 0 내지 500㎜의 사이에서 변동시켜, 상기한 바와 같이 모임부 P를 배치하고 있다.
또한, 비교예 1에 있어서, 스프레이 노즐 쌍(42)의 충돌 영역(43, 43)의 중첩 부분은, 그 폭 방향 중심점 C1이, 실시예 1에 있어서의 모임부 P에 대응하여 동일한 위치가 되도록 폭 방향으로 분산하여 형성되어 있다. 마찬가지로 비교예 2에 있어서도, 스프레이 노즐 쌍(42)의 충돌 영역(43, 43)이 중첩되지 않은 부분은, 그 폭 방향 중심점 C2가, 실시예 1에 있어서의 모임부 P에 대응하여 동일한 위치가 되도록 폭 방향으로 분산하여 형성되어 있다.
이상과 같은 조건에 있어서, 사이드 스프레이 장치(40)에 있어서의 열연 강판(10a)의 냉각 개시 온도를 600℃로 하고, 열연 강판(10a)의 냉각 후의 목표 온도(권취 장치(16)에 있어서의 열연 강판(10a)의 권취 온도)를 300℃로 하여 시뮬레이션을 행하였다. 그리고, 실시예 1, 비교예 1, 비교예 2에 있어서, 권취 장치(16)에서의 열연 강판(10a)의 권취 온도를 측정하고, 그 폭 방향 편차(열연 강판(10a)의 폭 방향에 있어서의 최대 온도와 최소 온도의 차)를 측정하였다.
그 결과, 실시예 1에서는, 열연 강판(10a)의 폭 방향의 온도는 300℃±5℃이고, 그 온도 편차는 10℃였다. 이에 반하여, 비교예 1에서는, 열연 강판(10a)의 폭 방향의 온도는 300℃±30℃이고, 그 온도 편차는 60℃였다. 또한, 비교예 2에서는, 열연 강판(10a)의 폭 방향의 온도는 300℃±25℃이고, 그 온도 편차는 50℃였다.
따라서, 본 발명의 실시예 1과 같이 스프레이 노즐 쌍(42)에 있어서 모임부 P를 형성하는 경우, 비교예 1, 2와 같이 모임부 P를 형성하지 않는 경우에 비하여, 냉각 후의 열연 강판(10a)의 폭 방향 온도 편차를 작게 할 수 있어, 열연 강판(10a)을 폭 방향으로 균일하게 냉각할 수 있다는 사실을 알 수 있었다.
실시예 2
다음으로, 본 발명에 있어서, 모임부 P가 위치하는 모임 존 E의 폭 W가 상기 식 (1)을 만족하는 것, 즉 상술한 Lf/Ln≤2(도 7)를 만족하는지에 대하여, 실시예 및 비교예를 이용하여 설명한다. 본 검증에 있어서도, 도 2 내지 도 6에 도시한 사이드 스프레이 장치(40)를 사용해서 시뮬레이션을 행하였다.
본 검증에 있어서의 실시예와 비교예의 공통의 조건은, 다음과 같다. 냉각 대상의 열연 강판(10a)의 두께는 2.5㎜이며, 열연 강판(10a)의 폭은 1500㎜이다. 강판 반송 영역(10)의 폭 D는 2000㎜이다. 사이드 스프레이 장치(40)에는, 스프레이 노즐(41)이 84개 있고, 즉 스프레이 노즐 쌍(42)은 42대 있다. 각 스프레이 노즐(41)의 설치 높이 h는 600㎜이다. 각 스프레이 노즐(41)에는 플랫 스프레이 노즐을 사용하였다.
본 검증의 실시예 2, 실시예 3, 비교예 3에서는, 각각 스프레이 노즐 쌍(42)의 충돌 영역(43, 43)에 모임부 P가 형성되어 있다. 그리고, 각 스프레이 노즐(41)의 스프레이 분사각 θ1과 스프레이 설치각 θ2를 변경하여, Lf/Ln을 변동시켰다. 구체적으로는, 본 발명의 실시예 2의 Lf/Ln을 1.9, 본 발명의 실시예 3의 Lf/Ln을 2.0, 비교예 3의 Lf/Ln을 2.5로 하였다.
실시예 2에서는, 각 스프레이 노즐(41)의 스프레이 분사각 θ1을 14도, 스프레이 설치각 θ2를 61도로 하여, Lf/Ln을 1.9로 하였다. 또한, 실시예 2에 있어서, 각 스프레이 노즐(41)로부터 분사되는 냉각수의 분사 압력은 0.5MPa, 냉각수의 수량 밀도는 4.2㎥/㎡/min, 냉각수의 수량은 308L/min, 충돌 영역(43)의 반송 방향의 길이 R은 62㎜이다.
실시예 3에서는, 각 스프레이 노즐(41)의 스프레이 분사각 θ1을 16도, 스프레이 설치각 θ2를 59도로 하여, Lf/Ln을 2.0로 하였다. 또한, 실시예 2에 있어서, 각 스프레이 노즐(41)로부터 분사되는 냉각수의 분사 압력은 0.5MPa, 냉각수의 수량 밀도는 4.2㎥/㎡/min, 냉각수의 수량은 320L/min, 충돌 영역(43)의 반송 방향의 길이 R은 61㎜이다.
이에 반하여, 비교예 3에서는, 각 스프레이 노즐(41)의 스프레이 분사각 θ1을 25도, 스프레이 설치각 θ2를 50℃로 하고, Lf/Ln을 2.5로 하였다. 또한, 비교예 3에 있어서, 각 스프레이 노즐(41)로부터 분사되는 냉각수의 분사 압력은 0.5MPa, 냉각수의 수량 밀도는 4.2㎥/㎡/min, 냉각수의 수량은 367L/min, 충돌 영역(43)의 반송 방향의 길이 R은 58㎜이다.
또한, 실시예 2, 실시예 3, 비교예 3에서는, 각각 모임 존 E에 있어서, 반송 방향으로 42개소에 형성된 모임부 P를 폭 방향으로 분산시켜 배치하고, 반송 방향으로 인접하는 모임부 P, P의 폭 방향의 간격 Q를, 충돌 영역(43)의 반송 방향의 길이 R 이상의 70㎜로 하고 있다. 또한, 구체적으로는, 스프레이 노즐 쌍(42)에 있어서, 하나의 스프레이 노즐(41)의 분사구(41a)와 강판 반송 영역(10)의 단부의 수평 거리 d1과, 다른 스프레이 노즐(41)의 분사구(41a)와 강판 반송 영역(10)의 단부의 수평 거리 d2의 합계 수평 거리 d(=d1+d2)를 0 내지 500㎜의 사이에서 변동시켜, 상기한 바와 같이 모임부 P를 배치하고 있다.
이상과 같은 조건에 있어서, 사이드 스프레이 장치(40)에 있어서의 열연 강판(10a)의 냉각 개시 온도를 600℃로 하고, 열연 강판(10a)의 냉각 후의 목표 온도(권취 장치(16)에 있어서의 열연 강판(10a)의 권취 온도)를 300℃로 하여 시뮬레이션을 행하였다. 그리고, 실시예 2, 실시예 3, 비교예 3에 있어서, 권취 장치(16)에서의 열연 강판(10a)의 권취 온도를 측정하고, 그 폭 방향 편차(열연 강판(10a)의 폭 방향에 있어서의 최대 온도와 최소 온도의 차)를 측정하였다.
그 결과, 실시예 2, 실시예 3에서는, 각각 열연 강판(10a)의 폭 방향의 온도는 300℃±5℃이고, 그 온도 편차는 10℃였다. 이에 반하여, 비교예 3에서는, 열연 강판(10a)의 폭 방향의 온도는 300℃±25℃이고, 그 온도 편차는 50℃였다.
따라서, 본 발명의 실시예 2, 3(Lf/Ln≤2)의 경우, 비교예 3(Lf/Ln>2)의 경우에 비하여, 냉각 후의 열연 강판(10a)의 폭 방향 온도 편차를 작게 할 수 있어, 열연 강판(10a)을 폭 방향으로 균일하게 냉각할 수 있음을 알 수 있었다. 바꾸어 말하면, Lf/Ln≤2로부터 모임 존 E의 폭 W에 관한 상기 식 (1)이 도출되고, 이 모임 존 E 내에서 모임부 P를 분산시키면, 열연 강판(10a)을 폭 방향으로 균일하게 냉각할 수 있음을 알 수 있었다.
실시예 3
다음으로, 본 발명에 있어서, 반송 방향으로 인접하는 스프레이 노즐 쌍(42)의 모임부 P, P의 폭 방향의 간격 Q가 충돌 영역(43)의 반송 방향의 길이 R 이상인 것, 즉 모임부 P와 주위의 온도차가 당해 주위에 미치는 영향 범위(도 8)에 대하여, 실시예 및 비교예를 이용하여 설명한다. 본 검증에 있어서도, 도 2 내지 도 6에 도시한 사이드 스프레이 장치(40)를 사용해서 시뮬레이션을 행하였다.
본 검증에 있어서의 실시예와 비교예의 공통의 조건은, 다음과 같다. 냉각 대상의 열연 강판(10a)의 두께는 2.5㎜이며, 열연 강판(10a)의 폭은 1500㎜이다. 강판 반송 영역(10)의 폭 D는 2000㎜이다. 사이드 스프레이 장치(40)에는, 스프레이 노즐(41)이 84개 있고, 즉 스프레이 노즐 쌍(42)은 42쌍 있다. 각 스프레이 노즐(41)의 설치 높이 h는 600㎜이다. 각 스프레이 노즐(41)에는 플랫 스프레이 노즐을 사용하고, 그 스프레이 분사각 θ1은 12도, 스프레이 설치각 θ2는 62도이다. 각 스프레이 노즐(41)로부터 분사되는 냉각수의 분사 압력은 0.5MPa, 냉각수의 수량 밀도는 4.2㎥/㎡/min, 냉각수의 수량은 360L/min, 충돌 영역(43)의 반송 방향의 길이 R은 69㎜이다.
본 검증의 실시예 4와 비교예 4에서는, 각각 스프레이 노즐 쌍(42)의 충돌 영역(43, 43)에 모임부 P가 형성되어 있다. 그리고, 반송 방향으로 인접하는 모임부 P, P의 폭 방향의 간격 Q를 변동시켰다. 구체적으로는, 본 발명의 실시예 4에서는, 모임부 P, P의 폭 방향의 간격 Q를, 충돌 영역(43)의 반송 방향의 길이 R보다 큰 70㎜로 하였다. 즉, 실시예 4에서는, 도 8에 있어서의 n이 1보다도 크다. 이에 반하여, 비교예 4에서는, 모임부 P, P의 폭 방향의 간격 Q를, 충돌 영역(43)의 반송 방향의 길이 R보다 짧은 65㎜로 하였다. 즉, 비교예 4에서는, 도 8에 있어서의 n이 1보다도 작다.
또한, 실시예 4와 비교예 4에서는, 각각 모임 존 E에 있어서, 반송 방향으로 42개소에 형성된 모임부 P를 폭 방향으로 분산시켜 배치하고 있다. 또한, 실시예 4와 비교예 4에서는, 스프레이 노즐 쌍(42)에 있어서, 하나의 스프레이 노즐(41)의 분사구(41a)와 강판 반송 영역(10)의 단부의 수평 거리 d1과, 다른 스프레이 노즐(41)의 분사구(41a)와 강판 반송 영역(10)의 단부의 수평 거리 d2의 합계 수평 거리 d(=d1+d2)를 0 내지 500㎜의 사이에서 변동시켜, 상기한 바와 같이 모임부 P를 배치하고 있다.
이상과 같은 조건에 있어서, 사이드 스프레이 장치(40)에 있어서의 열연 강판(10a)의 냉각 개시 온도를 600℃로 하고, 열연 강판(10a)의 냉각 후의 목표 온도(권취 장치(16)에 있어서의 열연 강판(10a)의 권취 온도)를 300℃로 하여 시뮬레이션을 행하였다. 그리고, 실시예 4와 비교예 4에 있어서, 권취 장치(16)에서의 열연 강판(10a)의 권취 온도를 측정하고, 그 폭 방향 편차(열연 강판(10a)의 폭 방향에 있어서의 최대 온도와 최소 온도의 차)를 측정하였다.
그 결과, 실시예 4에서는, 열연 강판(10a)의 폭 방향의 온도는 300℃±5℃이고, 그 온도 편차는 10℃였다. 이에 반하여, 비교예 4에서는, 열연 강판(10a)의 폭 방향의 온도는 300℃±20℃이고, 그 온도 편차는 40℃였다.
따라서, 본 발명의 실시예 4의 경우(모임부 P, P의 폭 방향의 간격 Q가 충돌 영역(43)의 반송 방향의 길이 R보다 큰 경우), 비교예 3의 경우(간격 Q가 길이 R보다 작은 경우)에 비하여, 냉각 후의 열연 강판(10a)의 폭 방향 온도 편차를 작게 할 수 있어, 열연 강판(10a)을 폭 방향으로 균일하게 냉각할 수 있음을 알 수 있었다.
본 발명은, 연속 열간 압연 공정의 마무리 압연 후의 열연 강판을 냉각할 때에 유용하다.
1: 연속 열간 압연 설비
5: 슬래브
10: 강판 반송 영역
10a: 열연 강판
11: 가열로
12: 폭 방향 압연기
13: 조압연기
14: 마무리 압연기
15: 냉각 장치
16: 권취 장치
17: 반송 롤
20: 상측 냉각 장치
21: 냉각수 노즐
22: 판상수
30, 50: 수분 제거 장치
31, 51: 스프레이 장치
40: 사이드 스프레이 장치
41: 스프레이 노즐
41a: 분사구
42: 스프레이 노즐 쌍
43: 충돌 영역
43a: 원방 단부
43b: 근방 단부
E: 모임 존
e1 내지 e8: 모임 소 존
F: 냉각 존
f1 내지 f3: 냉각 소 존
f11 내지 f32: 분할 냉각 소 존
P: 모임부

Claims (9)

  1. 연속 열간 압연 공정의 마무리 압연 후의 열연 강판을 냉각하는 방법이며,
    상기 열연 강판이 반송 롤 상에서 차지하는 영역을 강판 반송 영역으로 할 때, 강판 반송 영역의 폭 방향 측방의 양측에 한 쌍의 스프레이 노즐이 배치되고, 또한, 당해 스프레이 노즐 쌍이 열연 강판의 반송 방향으로 배열하여 복수 쌍 배치되며, 강판 반송 영역에 대해서, 상기 스프레이 노즐로부터 강판 반송 영역의 폭 방향으로 냉각수를 분사하여, 열연 강판을 냉각하고,
    상기 스프레이 노즐로부터 분사되는 냉각수의 강판 반송 영역에서의 충돌 영역은, 분사 방향의 원방 단부가 강판 반송 영역의 단부에 위치하고, 근방 단부가 강판 반송 영역의 내측에 위치하며,
    상기 스프레이 노즐 쌍에 있어서, 2개의 상기 충돌 영역의 근방 단부는 폭 방향으로 일치하여 모임부를 형성하고,
    상기 모임부는, 강판 반송 영역의 폭 방향 중앙에 구획되는 모임 존 내에 위치하고,
    상기 모임 존의 폭은 하기 식 (1)을 만족하고,
    반송 방향으로 인접하는 상기 스프레이 노즐 쌍의 상기 모임부의 폭 방향의 간격은, 상기 충돌 영역의 반송 방향의 길이 이상이며,
    상기 복수 쌍의 스프레이 노즐 쌍으로부터 강판 반송 영역을 향하여 냉각수가 분사되는 냉각 존은, 반송 방향으로 복수의 냉각 소 존으로 분할되고,
    상기 냉각 소 존에는 N쌍(N은 2 이상의 정수)의 스프레이 노즐 쌍이 배치되며,
    상기 모임 존은 폭 방향으로 등간격으로 N개의 모임 소 존으로 분할되고,
    상기 냉각 소 존에 있어서의 상기 모임 소 존에는, 각각 1개의 상기 모임부가 배치되며,
    상기 냉각 소 존에 있어서의 상기 모임부는, 반송 방향의 상류측으로부터 하류측을 향하고, 상기 모임 존의 일 단부의 상기 모임 소 존으로부터 다른 단부의 상기 모임 소 존을 향해 배치되는 것을 특징으로 하는, 열연 강판의 냉각 방법.
    W≤(D+2d)-(D+d)sinθ2/sin(θ1+θ2) …(1)
    단,
    W: 모임 존의 폭
    D: 강판 반송 영역의 폭
    d: 스프레이 노즐의 분사구와 그 바로 앞의 강판 반송 영역의 단부의 수평 거리
    θ1: 스프레이 분사각
    θ2: 스프레이 설치각(스프레이 노즐의 분사구의 수선과 스프레이 노즐의 분사구로부터 충돌 영역의 근방 단부를 연결하는 선이 이루는 각)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 소 존은, 반송 방향으로 k개(k는 N의 약수)의 분할 냉각 소 존으로 분할되고,
    반송 방향으로 i번째(i는 1 내지 k의 정수)의 상기 분할 냉각 소 존에서는, 상기 모임부가, 상기 모임 존의 일 단부측의 1번째부터 다른 단부측의 N번째를 향하여, i번째부터 jk+i번째(j는 1 내지 (N/k-1)의 정수)에 배치되는 것을 특징으로 하는, 열연 강판의 냉각 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스프레이 노즐로부터의 냉각수에 의한 열연 강판의 냉각은, 핵비등 영역에서 행해지는 것을 특징으로 하는, 열연 강판의 냉각 방법.
  4. 연속 열간 압연 공정의 마무리 압연 후의 열연 강판을 냉각하는 장치이며,
    상기 열연 강판이 반송 롤 상에서 차지하는 영역을 강판 반송 영역으로 할 때, 당해 강판 반송 영역에 대해서, 강판 반송 영역의 폭 방향으로 냉각수를 분사하는 스프레이 노즐이, 강판 반송 영역의 폭 방향 측방의 양측에 한 쌍으로 배치되고, 또한, 당해 스프레이 노즐 쌍이 열연 강판의 반송 방향으로 배열하여 복수 쌍 배치되며,
    상기 스프레이 노즐은, 당해 스프레이 노즐로부터 분사되는 냉각수의 강판 반송 영역에서의 충돌 영역에 있어서의, 분사 방향의 원방 단부가 강판 반송 영역의 단부에 위치하고, 근방 단부가 강판 반송 영역의 내측에 위치하도록 배치되며,
    상기 스프레이 노즐 쌍은, 2개의 상기 충돌 영역의 근방 단부가 폭 방향으로 일치하여 모임부를 형성하도록 배치되고,
    상기 모임부는, 강판 반송 영역의 폭 방향 중앙에 구획되는 모임 존 내에 위치하고,
    상기 모임 존의 폭은 하기 식 (1)을 만족하고,
    반송 방향으로 인접하는 상기 스프레이 노즐 쌍은, 각각의 상기 모임부의 폭 방향의 간격이, 상기 충돌 영역의 반송 방향의 길이 이상이도록 배치되고,
    상기 복수 쌍의 스프레이 노즐 쌍으로부터 강판 반송 영역을 향하여 냉각수가 분사되는 냉각 존은, 반송 방향으로 복수의 냉각 소 존으로 분할되고,
    상기 냉각 소 존에는 N쌍(N은 2 이상의 정수)의 스프레이 노즐 쌍이 배치되며,
    상기 모임 존은 폭 방향으로 등간격으로 N개의 모임 소 존으로 분할되고,
    상기 냉각 소 존에 있어서의 상기 모임 소 존에는, 각각 1개의 상기 모임부가 배치되며,
    상기 냉각 소 존에 있어서의 상기 모임부는, 반송 방향의 상류측으로부터 하류측을 향하고, 상기 모임 존의 일 단부의 상기 모임 소 존으로부터 다른 단부의 상기 모임 소 존을 향해 배치되는 것을 특징으로 하는, 열연 강판의 냉각 장치.
    W≤(D+2d)-(D+d)sinθ2/sin(θ1+θ2) …(1)
    단,
    W: 모임 존의 폭
    D: 강판 반송 영역의 폭
    d: 스프레이 노즐의 분사구와 그 바로 앞의 강판 반송 영역의 단부의 수평 거리
    θ1: 스프레이 분사각
    θ2: 스프레이 설치각(스프레이 노즐의 분사구 수선과 스프레이 노즐의 분사구로부터 충돌 영역의 근방 단부를 연결하는 선이 이루는 각)
  5. 제4항에 있어서,
    상기 냉각 소 존은, 반송 방향으로 k개(k는 N의 약수)의 분할 냉각 소 존으로 분할되고,
    반송 방향으로 i번째(i는 1 내지 k의 정수)의 상기 분할 냉각 소 존에서는, 상기 모임부가, 상기 모임 존의 일 단부측의 1번째부터 다른 단부측의 N번째를 향하여, i번째부터 jk+i번째(j는 1 내지 (N/k-1)의 정수)에 배치되는 것을 특징으로 하는, 열연 강판의 냉각 장치.
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