KR20080047483A - 열연 강대의 냉각 장치 및 냉각 방법 - Google Patents

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Abstract

열간 압연된 강대를 냉각수로 냉각할 때에, 강대의 선단에서부터 후단까지 균일하게 냉각을 실시할 수 있는 열연 강대의 냉각 장치 및 냉각 방법을 제공한다. 냉각 장치 (10) 가, 봉상 냉각수를 강대 (12) 의 진행방향을 향하여 분사 각도 θ 로 분사하도록 기울어져 배치되어 있는 복수의 원형 관 노즐 (15) 과, 그 하류측에 배치되어, 롤러 테이블 (8) 과의 사이에서 강대 (12) 를 사이에 끼우는 핀치 롤 (11) 을 구비하고 있다.
열간 압연, 열연 강대, 및 냉각.

Description

열연 강대의 냉각 장치 및 냉각 방법{COOLING APPARATUS FOR HOT ROLLED STEEL BAND AND METHOD OF COOLING THE STEEL BAND}
본 발명은, 열간 압연된 강대를 냉각하기 위한 냉각 장치 및 냉각 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 열연 강대를 제조하기 위해서는, 가열로에 있어서 슬래브를 소정 온도로 가열하고, 가열된 슬래브를 조압연기에서 소정 두께로 압연하여 러프 바 (rough bar) 로 형성하고, 이어서 이 러프 바를 복수의 압연 스탠드로 이루어지는 연속 열간 마무리 압연기에 있어서 소정 두께의 강대로 만든다. 그리고, 이 강대를 런아웃 테이블 위의 냉각 장치에 의해서 냉각한 후, 권취기로 감음으로써 제조된다.
그때, 열간 압연된 고온의 강대를 연속적으로 냉각하는 런아웃 테이블의 냉각 장치에서는, 강대의 상면을 냉각하기 위해서, 원형 관모양의 라미나 (laminar) 냉각 노즐로부터 강대 반송 (搬送) 용의 롤러 테이블 상에 이 폭방향에 걸쳐서 직선형상으로 복수의 라미나 냉각수를 붓고 있다. 한편, 강대의 하면을 냉각하기 위해서, 롤러 테이블 사이에 각각 스프레이 노즐이 설치되고, 이곳에서부터 냉각수를 분사하는 방법이 일반적이다.
그러나, 이러한 종래의 냉각 장치에서는, 강대의 상면 냉각에 사용되고 있는 원형관 형상의 라미나 노즐로부터의 냉각수가 자유낙하류이기 때문에 강대의 상면에 체류하는 물의 수막이 있으면 강대까지 냉각수가 도달하기 어려워, 강대의 상면에 체류수가 있는 경우와 없는 경우에서 냉각 능력에 차이가 생긴다는 문제나, 강대 상에 낙하한 냉각수가 자유롭게 전후 좌우로 확산되기 때문에 냉각 영역 (냉각 존) 이 변화하여 냉각 능력이 불안정하다는 문제 등이 있다. 이러한 냉각 능력의 변동 결과, 강대의 재질이 불균일해지기 쉽게 되어 있었다.
그래서, 강대 상면의 냉각수 (체류수) 를 제거하여 안정적인 냉각 능력을 얻기 위해서, 강대 상면을 횡단하도록 유체를 경사 방향으로 분사하여 체류수를 배출하는 방법 (예를 들어, 특허 문헌 1 참조) 이나, 강대의 상하 이동을 구속하기 위한 구속 롤을 물기제거용 롤로 하여 체류수를 막음으로써 냉각 영역을 일정하게 하는 방법 (예를 들어, 특허 문헌 2 참조) 이 제안되어 있다.
또, [발명을 실시하기 위한 최선의 형태] 란에서, 하기 특허 문헌 3 을 인용하기 때문에, 여기에 더불어 기재하여 둔다.
특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 평9-141322호
특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 평10-166023호
특허 문헌 3 : 일본 공개특허공보 2002-239623호
그러나, 특허 문헌 1 에 기재된 방법에 의하면, 하류로 내려감에 따라서 강대 상면에 대량의 냉각수가 체류하기 때문에, 하류측에 가까워질수록 물기제거 효과가 작용하지 않게 된다. 또한, 특허 문헌 2 에 기재된 방법에 있어서는, 압연기로부터 나간 다음 권취기에 도달하기까지의 강대 선단부는 구속 롤에 의한 구속이 없는 상태에서 반송되기 때문에, 구속 롤 (물기제거 롤) 에 의한 물기제거 효과가 얻어지지 않는다. 게다가, 강대 선단부가 상하 이동하면서 파동하는 듯한 상태에서 런아웃 테이블 위를 통과하기 때문에, 이 강대 선단부의 상면에 냉각수를 공급하면 상하로 파동치는 바닥의 부분에 선택적으로 냉각수가 체류하기 쉬워, 강대 선단이 권취기에 의해 감겨지고 강대에 장력이 작용하여, 강대가 팽팽하게 펴져 상하 파동이 해소될 때까지는 냉각 온도의 헌팅 현상이 발생한다. 이 냉각 온도의 헌팅 현상도 강대의 기계적 성질에 편차를 발생시키고 있었다.
본 발명은 상기 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 열간 압연된 강대를 냉각수로 냉각할 때에 높은 냉각 능력과 안정된 냉각 영역을 실현함으로써, 강대의 선단에서 후단까지 균일하게 냉각을 실시할 수 있는 열연 강대의 냉각 장치 및 냉각 방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 이하의 특징을 갖는다.
[1] 런아웃 테이블 위에서 반송되는 마무리 압연 후의 열연 강대를 냉각하는 열연 강대의 냉각 장치로서,
강대의 상면측에, 분사 각도가 강대의 진행방향을 향하여 기울어지도록 봉상 냉각수를 분사하는 냉각 노즐을 복수 배치함과 함께,
그 하류측에, 상기 냉각 노즐로부터 분사된 강대 상면의 냉각수의 물기제거를 실시하는 물기제거 수단을 배치한 것을 특징으로 하는 열연 강대의 냉각 장치.
[2] 상기 냉각 노즐은, 강대 폭방향으로 복수 개 배치됨과 함께, 강대 진행방향으로 복수 열 배치되고,
또한, 각 열에 배치되는 냉각 노즐의 폭방향 위치는, 그 상류측 열에서의 폭방향 위치와 하류측 열에서의 폭방향 위치를 어긋나게 하여 배치되는 것을 특징으로 하는 상기 [1] 에 기재된 열연 강대의 냉각 장치.
[3] 상기 냉각 노즐에 의해 분사되는 봉상 냉각수와 강대가 이루는 각도가 60°이하인 것을 특징으로 하는 상기 [1] 또는 [2] 에 기재된 열연 강대의 냉각 장치.
[4] 상기 냉각 노즐 열은, 1 열 이상을 제어 단위로 하여, 각각 독립적으로 냉각수의 온-오프 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 상기 [2] 또는 [3] 에 기재된 열연 강대의 냉각 장치.
[5] 상기 물기제거 수단은, 강대에 구름 접촉하도록 승강 가능한 회전 구동되는 핀치 롤인 것을 특징으로 하는 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 열연 강대의 냉각 장치.
[6] 상기 물기제거 수단은, 분사 각도가 강대의 진행방향 상류측을 향하여 기울어지도록 슬릿형상 또는 원형상의 노즐 분사구로부터 물기제거용 유체를 분사하는 1 열 이상의 노즐인 것을 특징으로 하는 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 한 항에 기재된 열연 강대의 냉각 장치.
[7] 런아웃 테이블 위에서 반송되는 마무리 압연 후의 열연 강대의 냉각 방법으로서,
강대의 상면측에, 강대의 진행방향을 향하여 기울어지게 하여 봉상 냉각수를 분사함과 함께,
그 하류측에 형성된 물기제거 수단에 의해 냉각수의 물기제거를 실시하는 것을 특징으로 하는 열연 강대의 냉각 방법.
[8] 봉상 냉각수를 분사하는 강대 진행방향의 노즐 열의 수를 제어함으로써 냉각 존 길이를 변경하여 냉각 능력을 제어하는 것을 특징으로 하는 상기 [7] 에 기재된 열연 강대의 냉각 방법.
[9] 상기 물기제거 수단에 핀치 롤을 사용하고, 그 핀치 롤은 미리 강대의 판두께 이하로 갭이 설정되어, 강대 선단이 핀치되는 것과 거의 동시에 냉각수를 분사 개시함과 함께,
강대 선단이 코일러에 물림과 거의 동시에 핀치 롤을 회전시킨 상태로 약간 상승시키는 것을 특징으로 하는 상기 [7] 또는 [8] 에 기재된 열연 강대의 냉각 방법.
[10] 상기 물기제거 수단에 강대의 진행방향 상류측을 향하여 기울어진 슬릿형상 또는 원형상의 노즐 분사구로부터 물기제거용 유체를 분사하는 노즐을 사용해서, 상기 강대 진행방향을 향하여 기울어져 분사되는 봉상 냉각수의 분사 노즐 열의 수에 따라서, 상기 물기제거용 유체를 분사하는 노즐에 있어서의 수량, 수압, 분사 노즐 열의 수 중의 어느 하나 이상을 변경하는 것을 특징으로 하는 상기 [8] 에 기재된 열연 강대의 냉각 방법.
[11] 상기 강대의 진행방향을 향하여 기울어지게 하여 봉상 냉각수를 분사하는 강대 진행방향의 노즐 열 수의 제어는, 상기 물기제거 수단측의 노즐 열을 우선적으로 분사하고, 상류측의 노즐 열을 순차적으로 온-오프함으로써 냉각 존 길이를 변경하는 것을 특징으로 하는 상기 [8] 내지 [10] 중 어느 한 항에 기재된 열연 강대의 냉각 방법.
본 발명에 의하면, 강대의 선단에서 후단까지 균일하게 냉각을 실시할 수 있어, 강대의 품질이 안정적으로 된다. 그에 따라서, 강대의 잘라서 버리는 부분이 줄어들어 수율이 높아진다.
도 1 은, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태에서의 압연 설비의 구성도이다.
도 2 는, 본 발명의 제 1 실시형태에서의 냉각 장치의 구성도이다.
도 3 은, 본 발명의 제 1 실시형태에서의 냉각 장치의 상세도이다.
도 4 는, 본 발명의 제 2 실시형태에서의 냉각 장치의 구성도이다.
도 5 는, 본 발명의 제 2 실시형태에서의 냉각 장치의 상세도이다.
도 6 은, 본 발명의 제 2 실시형태에서의 냉각 장치의 구성도이다.
도 7 은, 본 발명의 냉각 장치의 충돌 위치에 관해서 설명한 도면이다.
도 8a, 도 8b 는, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태에서의 냉각 장치 본체 및 제 2 실시형태에서의 물기제거 수단의 봉상 냉각수 분사 노즐 배치의 상세도이다.
도 9 는, 본 발명의 제 3 실시형태에서의 압연 설비의 구성도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 조압연기 2 러프 바
3 테이블 롤러 4 연속 마무리 압연기군
4E 최종 마무리 압연기 5 런아웃 테이블
6 냉각 장치 7 원형 관 라미나 노즐
8 테이블 롤러 9 스프레이 노즐
10 냉각 장치 10a 냉각 장치 본체
10b 냉각 장치 본체 11 핀치 롤
12 강대 13 권취기
14 냉각수 노즐 헤더 15 원형 관 노즐
16 냉각수 공급관 17 근접형 냉각 장치
18 핀치 롤
19 물기제거 수단으로서의 봉상 냉각수 분사 노즐
본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 열연 강대의 제조 설비를 나타내는 것이다.
조압연기 (1) 에서 압연된 러프 바 (2) 는 테이블 롤러 (3) 상에서 반송되어, 연속적으로 7 개의 연속 마무리 압연기군 (4) 에서 소정 두께까지 압연되어 강대 (12) 로 된 후, 최종 마무리 압연기 (4E) 의 후방의 강대 반송로를 구성하는 런 아웃 테이블 (5) 로 유도된다. 이 런아웃 테이블 (5) 은 전체 길이가 약 100m 이고, 그 일부 또는 거의 대부분에 냉각 장치가 형성되어 있어서 강대 (12) 가 여기서 냉각된 후, 하류측의 권취기 (13) 에 의해 감아져 열연 코일이 된다.
그리고, 이 실시형태에서는, 런아웃 테이블 (5) 에 설치되는 강대 상면 냉각용의 냉각 장치로서, 종래형의 냉각 장치 (6) 와 본 발명에 의한 냉각 장치 (10) 가 그 순서대로 배치되어 있다. 종래형의 냉각 장치 (6) 는, 런아웃 테이블 (5) 의 상면측에 소정 피치로 배치되어 강대에 대하여 냉각수를 자유낙하류로서 공급하는 복수의 원형 관 라미나 노즐 (7) 을 구비하고 있다. 또한, 강대 하면 냉각용의 냉각 장치로는, 강대 반송용의 테이블 롤러 (8) 사이에 복수의 스프레이 노즐 (9) 이 배치되어 있다.
여기서, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 냉각 장치 (10) 주변의 구성은 도 2 에 나타내는 바와 같다. 런아웃 테이블 (5) 의 상면측에 후술하는 냉각 장치 본체 (10a) 를 구비하고, 그 하류측에 물기제거 수단으로서의 핀치 롤 (11) 을 구비하고 있다. 또, 강대 하면측의 구성은 종래형의 냉각 장치 (6) 와 동일한 것으로, 예를 들어, 강대 진행방향으로 약 400 ㎜ 피치로 직경 350 ㎜ 의 회전하는 강대 반송용 테이블 롤러 (8) 가 배치되고, 이들 테이블 롤러 (8) 는 강대 (12) 의 하면측에 위치하고 있다.
냉각 장치 본체 (10a) 의 구성은 도 3 과 같다. 즉, 냉각수 노즐 헤더 (14) 에 강대 폭방향으로 소정의 피치 (예를 들어, 60 ㎜ 피치) 로 일렬 배치된 원형 관 노즐 (15) 이, 강대 진행방향으로 소정의 피치 (예를 들어, 100 ㎜ 피치) 로 소정 수의 열 (예를 들어, 100 열) 이 설치되어 있다. 또한, 원형 관 노즐 (15) 은 각 열마다 1 개의 냉각수 노즐 헤더 (14) 를 경유하여 냉각수 공급관 (16) 에 접속되어 있고, 각 냉각수 공급관 (16) 은 독립적으로 온-오프 제어가 가능하게 되어 있다.
원형 관 노즐 (15) 은, 소정의 내경 (예를 들어, 8 ㎜φ) 을 갖춘 내면이 매끄러운 직관 (直管) 노즐이고, 원형 관 노즐 (15) 로부터 공급되는 냉각수는 봉상 냉각수이다. 그리고, 이 원형 관 노즐 (15) 은, 봉상 냉각수를 강대 (12) 의 진행방향을 향하여 소정의 분사 각도 θ (예를 들어, θ= 50°) 로 분사하도록 기울어져 배치되어 있다. 또한, 원형 관 노즐 (15) 의 출구의 높이 위치는, 강대 (12) 가 상하 이동하더라도 원형 관 노즐 (15) 에 접촉하지 않도록, 강대 (12) 상면으로부터 소정의 높이 (예를 들어, 1000 ㎜) 떨어지게 되어 있다.
여기서, 본 발명에 있어서의 봉상 냉각수란, 원형상 (타원이나 다각 (多角) 형상도 포함한다) 의 노즐 분출구로부터 어느 정도 가압된 상태에서 분사되는 냉각수로서, 노즐 분출구로부터의 냉각수의 분사속도가 7 m/s 이상이고, 노즐 분출구로부터 강대에 충돌하기까지 수류의 단면이 대략 원형으로 유지된 연속성과 직진성이 있는 수류의 냉각수를 말한다. 즉, 원형 관 라미나 노즐로부터의 자유낙하류나, 스프레이와 같은 액적 상태로 분사되는 것과는 상이하다.
한편, 물기제거 수단인 핀치 롤 (11) 은, 냉각 장치 본체 (10a) 의 하류측 테이블 롤러 (8) 상에 설치되어 있고, 소정 크기 (예를 들어, 직경 250 ㎜) 의 롤로서, 대향하는 테이블 롤러와의 사이에서 강대 (12) 를 끼우도록 되어 있다. 그리고, 핀치 롤 (11) 은, 회전 구동되어, 강대 (12) 에 구름 접촉하도록 승강 가능하게 되어 있고, 그 높이 위치의 유지를 임의로 변경할 수 있게 되어 있다. 핀치 롤 (11) 과 테이블 롤러 (8) 의 간격 (갭) 은 미리 강대 (12) 의 판두께보다 작게 (예를 들어, 판두께 - 1 ㎜) 설정해 두고, 마무리 압연기로부터 나간 강대 (12) 의 선단이 핀치 롤 (11) 에 물림과 동시에 원형 관 노즐 (15) 로부터 냉각수의 분사를 시작하도록 되어 있다. 또한, 핀치 롤 (11) 의 측부에는, 핀치 롤 (11) 을 회전 구동하기 위한 구동 모터 (도시 생략) 가 연결되어 있고, 이 구동 모터에 의해서 핀치 롤 (11) 은 강대 (12) 의 반송속도와 일치하는 주속 (周速) 이 되도록 회전속도가 조정되어 있다. 또, 냉각 장치 본체 (10a) 와 핀치 롤 (11) 은, 마지막 열 (최하류측 열) 에 배치된 원형 관 노즐로부터 분사된 냉각수가 강대 (12) 에 도달하는 위치가, 핀치 롤 (11) 이 강대 (12) 에 구름 접촉하는 위치보다 상류측이 되도록 조정되어 있다.
이와 같이, 이 실시형태에 있어서는, 냉각 장치 (10) 가, 봉상 냉각수를 강대 (12) 의 진행방향을 향하여 분사 각도 θ 로 분사하도록 기울어져 배치되어 있는 복수의 원형 관 노즐 (15) 과, 그 하류측에 배치되어 롤러 테이블 (8) 과의 사이에서 강대 (12) 를 사이에 끼우는 핀치 롤 (11) 을 구비하고 있기 때문에, 원형 관 노즐 (15) 로부터 강대 (12) 상면에 공급된 후의 냉각수 (체류수) 가 강대 (12) 의 진행방향을 향하여 유동함과 함께, 유동한 체류수가 핀치 롤 (11) 에 의해서 막아지게 되므로, 냉각수에 의한 냉각 영역이 일정해진다. 그리고, 원형 관 노즐 (15) 로부터 봉상 냉각수가 분사되기 때문에, 강대 (12) 상면의 체류수의 수막을 뚫고 강대 (12) 까지 신선한 냉각수를 도달시킬 수 있다.
또한, 종래에는 강대 선단부가 파동하는 듯한 형상으로 되어 상하로 파동치는 바닥 부분에 선택적으로 냉각수가 체류함으로써 과냉각이 되고 있었던 것이, 물기제거 수단에 의해 수랭 장치 외부 (하류측) 로 체류수가 흘러 나오지 않게 된다.
그 결과, 원형 관 라미나 노즐로부터의 자유낙하류를 사용한 종래의 냉각 장치와 같은, 강대 상면에 체류수가 있는 경우와 없는 경우에서 냉각 능력에 차이가 발생하는 문제나, 강대 상에 낙하한 냉각수가 자유롭게 전후 좌우로 확산되어 냉각 영역이 변화함으로써, 냉각 능력이 불안정하다는 문제가 해소되어, 강대 형상에 상관없이 높은 안정된 냉각 능력을 얻을 수 있다. 예를 들어, 판두께 3 ㎜ 의 강대에 대하여, 냉각속도 100 ℃/s 를 초과하는 급속 냉각이 가능하다.
또, 상기에 있어서, 원형 관 노즐 (15) 로부터 분사되는 봉상 냉각수와 강대 (12) 가 이루는 각도 θ 는 60°이하로 하는 것이 바람직하다. 각도 θ 가 60°를 넘으면, 강대 (12) 에 도달한 후의 냉각수 (체류수) 의 강대 진행방향의 속도 성분이 작아져, 그 하류측 열 (列) 의 체류수와 간섭되어 체류수의 흐름이 방해되고, 그것에 의해 최상류측의 원형 관 노즐 (15) 로부터 분사된 봉상 냉각수의 도달 위치 (충돌 위치) 보다도 상류측으로 체류수의 일부가 유출되어, 냉각 영역이 불안정해질 위험성이 있기 때문이다. 따라서, 확실하게, 강대 (12) 에 도달한 후의 냉각수가 강대 진행방향으로 흐르도록 하기 위해서 각도 θ 를 60°이하로 하는 것이 바람직하고, 50°이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 단, 각도 θ 를 30°보다 작게 한 경우에는, 강대 (12) 로부터의 높이 위치를 소정치로 유지하고자 하 면, 원형 관 노즐 (15) 로부터 봉상 냉각수의 도달 위치 (충돌 위치) 까지의 거리가 지나치게 떨어져 봉상 냉각수가 분산되어 버리고, 냉각 특성이 떨어질 위험성이 있기 때문에, 봉상 냉각수와 강대 (12) 가 이루는 각도 θ 는 30°이상으로 하는 것이 바람직하다.
덧붙이자면, 본 발명에 있어서, 냉각수 노즐로서 봉상 냉각수를 형성하는 원형 관 노즐 (15) 을 채용하고 있는 것은 다음의 이유에 의한다. 즉, 냉각을 확실하게 실시하기 위해서는, 강대까지 냉각수를 확실히 도달시켜, 충돌시킬 필요가 있다. 이를 위해서는, 강대 (12) 상면의 체류수의 수막을 뚫고 강대 (12) 까지 신선한 냉각수를 도달시키지 않으면 안되어, 스프레이 노즐로부터 분사된 액적군과 같은 관통력이 약한 냉각수류가 아니라, 연속성과 직진성이 있는 높은 관통력을 가진 냉각수류이어야 한다. 또, 종래 사용되고 있는 원형 관 라미나 노즐에 의한 라미나류는 자유낙하류이기 때문에, 체류수막이 있으면 강대까지 냉각수가 도달하기 힘들 뿐 아니라, 체류수가 있는 경우와 없는 경우에서 냉각 능력에 차이가 발생하는 것이나, 강대 상에 낙하된 물이 전후 좌우로 확산되기 때문에 강대속도가 변화한 경우에 냉각 능력이 변화하는 등의 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는, 원형 관 노즐 (15) (타원이나 다각 형상이어도 된다) 을 사용하여, 노즐 분출구로부터의 냉각수의 분사속도가 7 m/s 이상이고, 노즐 분출구로부터 강대에 충돌하기까지의 수류의 단면이 대략 원형으로 유지되는 연속성과 직진성이 있는 봉상 냉각수를 분사한다. 노즐 분출구로부터의 냉각수의 분사속도가 7 m/s 이상인 봉상 냉각수에 의하면, 냉각수를 기울여서 분사한 경우라도 안정적으로 강대 상면의 체 류수의 수막을 돌파할 수 있기 때문이다.
또, 원형 관 노즐 (15) 을 대신하여 슬릿형상의 노즐을 사용하는 방법도 생각할 수 있는데, 노즐이 막히지 않을 정도의 갭 (현실적으로는 3 ㎜ 이상 필요) 을 갖는 슬릿형상 노즐로 한 경우, 원형 관 노즐 (15) 을 폭방향으로 간격을 두고 설치한 경우와 비교하여 노즐 단면적이 매우 커진다. 이 때문에, 체류수막에 대한 관통력을 갖게 하기 위해서 노즐 분출구로부터의 분사속도 7 m/s 이상으로 냉각수를 분사하고자 하면, 매우 많은 수량 (水量) 이 필요하게 되어, 설비 비용이 막대해져 실현이 곤란하다.
그리고, 봉상 냉각수의 굵기는, 수 ㎜ 정도, 적어도 3 ㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 3 ㎜ 미만에서는, 강대 위의 체류수를 돌파하여 강대에 냉각수를 충돌시키는 것이 어려워지기 때문이다.
또한, 봉상 냉각수의 분사속도에 관해서는, 강대에 충돌한 냉각수가 강대의 진행방향 상류측으로 유출되는 것을 방지한다는 관점에서는, 강대 (12) 에 충돌하였을 때의 강대 진행방향의 속도 성분이 강대 (12) 의 진행 속도 (예를 들어, 10 m/s) 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다.
또, 원형 관 노즐 (15) 의 배치에 관해서는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 앞 열 (상류측) 의 봉상 냉각수 충돌 위치와 다음 열 (하류측) 의 봉상 냉각수의 충돌 위치가 폭방향에 있어서 어긋나도록 배치하는 것이 바람직하다. 엇갈림 방법의 예로서, 예를 들어 도 8a 와 같이, 다음 열의 노즐은 폭방향의 설치 피치는 앞 열과 동일하게 하고 폭방향 설치 위치를 폭방향 노즐의 설치 피치의 1/3 의 거 리 어긋나게 하거나, 도 8b 와 같이, 다음 열에서는 앞 열의 인접하는 노즐의 중앙부에 설치해도 된다. 이것에 의해서, 폭방향으로 이웃하는 봉상 냉각수 사이에서 냉각이 약해지는 부분에 다음 열의 봉상 냉각수가 충돌하여, 냉각이 보완되어 폭방향으로 균일한 냉각이 이루어진다.
또, 전술한 바와 같이, 이 냉각 장치 (10) 에서는, 핀치 롤 (11) 과 롤러 테이블 (8) 의 간격을 미리 강대 (12) 의 판두께보다 작게 (예를 들어, 판두께－1 ㎜) 설정해 두고, 마무리 압연기로부터 나간 강대 (12) 의 선단이 핀치 롤 (11) 에 물림과 동시에 원형 관 노즐 (15) 로부터 냉각수의 분사를 개시하도록 하고 있는데, 판두께가 두꺼운 (예를 들어 판두께 2 ㎜ 이상) 강대에서는, 미리 냉각수를 분사한 시점에서 강대 선단을 통과시켜도 된다. 이렇게 하면, 강대 (12) 의 선단에서 소정의 냉각이 가능해진다. 또한, 강대 (12) 의 판두께가 얇고, 냉각수의 영향으로 강대 (12) 의 통과가 불안정해지는 경우에는, 강대 (12) 선단의 통과를 방해하지 않을 정도의 분사압력으로 냉각수를 분사하고, 강대 선단이 핀치 롤 (11) 에 물린 후에, 소정의 분사압력으로 변경하는 것도 가능하다. 그리고, 강대 (12) 의 선단이 권취기 (13) 에 감아져 장력이 가해지면, 강대 (12) 의 판두께 이상의 갭이 되도록 핀치 롤 (11) 을 회전시킨 상태로 약간만 (예를 들어, 판두께＋1 ㎜ 까지) 상승시킨다. 이 상태에서도 강대 (12) 상의 냉각수는 핀치 롤 (11) 의 하류측으로 빠져 나가는 일이 거의 없이, 핀치 롤 (11) 에 의해서 양호한 물기제거가 실현된다. 덧붙여 말하면, 핀치 롤 (11) 을 약간 상승시키는 것은, 핀치 롤 회전속도와 강대 진행 속도의 미묘한 불일치에 의해서 강대에 흠집이나 처짐 이 발생하는 것을 방지하기 위해서이다.
그리고, 강대 (12) 의 진행 속도나 온도 등에 기초하여, 냉각수의 분사가 다음과 같이 조정된다. 우선, 강대 (12) 의 진행 속도, 강대 (12) 의 온도 계측치, 목표하는 냉각 정지 온도까지의 냉각 온도량에 기초하여, 냉각 존의 길이, 즉 봉상 냉각수를 분사하는 원형 관 노즐 (15) 열의 수를 구한다. 그리고, 구한 원형 관 노즐 (15) 열의 수만큼 핀치 롤 (11) 에 가까운 측부터 우선적으로 분사하도록 설정한다. 그 이후에는, 냉각 후의 강대 (12) 의 온도 실적치를 보아, 강대 (12) 의 진행 속도의 변경 (가속·감속) 을 감안하면서 분사하는 원형 관 노즐 (15) 의 열의 수를 변경한다. 또, 이 냉각 존 길이의 변경은, 핀치 롤 (11) 측의 노즐 열은 항상 분사하고, 상류측 (압연기측) 의 노즐 열을 순차적으로 온-오프하여 분사하는 열의 수를 변경함으로써 실시하는 것이 바람직하다.
또, 이 핀치 롤 (11) 의 주된 역할은, 냉각 장치 본체 (10a) 로부터 분사된 냉각수를 막음으로써 냉각수에 의한 냉각 영역이 일정해지는 것이다. 따라서, 나중에 본 발명의 제 2 실시형태에서 설명하지만, 물기제거 수단은 상기한 바와 같은 핀치 롤 (11) 에 한정되는 것이 아니라, 원형 관 노즐 (15) 로부터 분사된 강대 상면의 냉각수를 제거할 수 있는 것이면 여러 가지 형태의 것을 사용할 수 있다.
이하에, 본 발명의 제 2 실시형태로서, 제 1 실시형태에 있어서의 핀치 롤 (11) 을 대신하여 물기제거 수단으로서 물기제거용 유체를 분사하는 노즐, 특히 봉상 냉각수 분사 노즐을 설치한 경우에 관해서 설명한다. 이 물기제거 수단으로서의 봉상 냉각수는 냉각을 목적으로 하는 것은 아니지만, 제 1 실시형태에서의 원 형 관 노즐 (15) 로부터의 봉상 냉각수와 동일하게, 냉각수를 사용하고, 가압 상태에서 분사되어, 노즐 분출구로부터 강대에 충돌하기까지의 수류의 단면이 대략 원형으로 유지된 연속성과 직진성이 있는 수류를 사용하기 때문에, 여기서는 봉상 냉각수라고 부르기로 한다.
제 2 실시형태에 있어서의 열연 강대의 제조 설비의 구성은, 도 1 에 나타낸 제 1 실시형태에 있어서의 열연 강대의 제조 설비와 대략 동일한 구성이지만, 제 2 실시형태에서의 냉각 장치 (10) 주변의 구성은 도 4 에 나타내는 바와 같다. 즉, 런아웃 테이블 (5) 의 상면측에 후술하는 냉각 장치 본체 (10b) 를 구비하고, 그 하류측에 물기제거 수단으로서의 봉상 냉각수 분사 노즐 (19) 을 구비하고 있다. 또, 강대 하면측의 구성은 제 1 실시형태와 동일하다.
그리고, 냉각 장치 본체 (10b) 의 구성은, 도 6 과 같다. 제 1 실시형태의 냉각 장치 본체 (10a) 와 동일하게, 냉각수 노즐 헤더 (14) 에 강대 폭방향으로 소정의 피치 (예를 들어, 60 ㎜ 피치) 로 배치된 원형 관 노즐 (15) 이, 강대 진행방향으로 소정의 피치 (예를 들어, 100 ㎜ 피치) 로 소정 수의 열 (예를 들어, 100 열) 이 설치되어 있고, 원형 관 노즐 (15) 은, 봉상 냉각수를 강대 (12) 의 진행방향을 향하여 소정의 분사 각도 θ (예를 들어, θ= 50°) 로 분사하도록 기울어져 배치되어 있다. 단, 제 1 실시형태의 냉각 장치 본체 (10a) 에서는, 원형 관 노즐 1 열마다 1 개의 냉각수 노즐 헤더 (14) 를 경유하여 냉각수 공급관 (16) 에 접속되고, 또한 각 냉각수 공급관 (16) 은 독립적으로 온-오프 제어가 가능하게 되어 있었지만, 제 2 형태의 냉각 장치 본체 (10b) 에서는 원형 관 노즐 2 열마다 1 개의 냉각수 노즐 헤더 (14) 를 경유하여 냉각수 공급관 (16) 에 접속되어 있고, 이것을 제어 단위로 하여, 각 냉각수 공급관 (16) 은 독립적으로 온-오프 제어가 가능하게 되어 있다. 원형 관 노즐 (15) 의 구경이나 분사 각도, 노즐 높이 등에 대한 사고 (思考) 방식에 관해서는 제 1 실시형태와 동일하다.
또, 냉각 장치 본체 (10b) 의 구성에 관해서 말하자면, 이 냉각 장치 본체 (10b) 에서는 원형 관 노즐 2 열을 제어 단위로 하여 온-오프 제어를 하고 있다. 이 온-오프 제어를 실시하는 목적은 냉각 종료시의 온도 조정에 있지만, 원형 관 노즐 1 열의 온 (ON) 에 대하여 몇 번의 쿨링 그리고 냉각 종료온도의 허용 정밀도를 어떻게 설정하는가에 의해서 온-오프 제어를 실시하는 제어 단위 (노즐 열 수) 가 결정된다. 상기와 같은 구성의 경우, 원형 관 노즐 1 열 당 1 ∼ 3 ℃ 정도 냉각하는 능력이 있는데, 예를 들어 ±5 ℃ 의 온도 정밀도를 원하는 경우 5 ∼ 10 ℃ 정도의 분해능으로 온-오프할 수 있으면, 허용 온도 범위에 넣을 수 있다. 그 때문에, 이 실시형태에서는 1 회의 온-오프에 의해 5 ℃ 조정한다고 하면, 1 개의 냉각수 공급관 (16) 의 온-오프에 의해 원형 관 노즐 2 열을 온-오프할 수 있으면, 충분한 정밀도로 온도 조정이 가능하다. 또한, 이와 같이 원형 관 노즐복수 열을 제어 단위로 하여 온-오프 제어를 실시하면, 온-오프 제어를 실시하기 위해서 필요한 기기인 차단 밸브의 개수도 줄고, 배관의 개수도 줄일 수 있기 때문에 저렴하게 설비 제작이 가능해진다.
덧붙이자면, 이 실시형태에서는, 원형 관 노즐 2 열을 제어 단위로 한 온-오프 제어가 가능한 기구에 관해서 설명하였는데, 필요한 온도 정밀도를 유지할 수 있는 범위에서 더욱 많은 열의 수를 제어 단위로 해도 상관없다. 또한, 길이방향 (강대 진행방향) 에 대하여, 장소에 따라 1 개의 온-오프 기구에서의 제어 단위 (원형 관 노즐 열의 수) 를 변경해도 상관없다.
한편, 물기제거 수단인 봉상 냉각수 분사 노즐 (19) 은, 소정의 노즐 직경 (예를 들어, 내경 5 ㎜), 노즐 피치 (예를 들어, 30 ㎜) 로 냉각 장치 본체 (10b) 의 하류측에 배치되어 있고, 냉각 장치 본체 (10b) 측 (상류측) 을 향하여 기울어진 봉상 냉각수를 분사한다. 봉상 냉각수 분사 노즐 (19) 로부터 분사되는 봉상 냉각수와 강대 (12) 가 이루는 각도 η 는, 전술한 냉각 장치 본체 (10a (10b)) 로부터의 봉상 냉각수의 분사 각도 θ 에 근접한 사고 방식을 적용가능하여, 60°이하가 바람직하고, 55° 이하가 한층 더 바람직하다. 분사 각도 η 가 60°를 넘으면, 강대 (12) 에 도달한 후의 냉각수 (체류수) 의 강대 진행방향 역방향의 속도 성분이 작아져, 그 상류측에 있는 냉각 장치 본체 (10b) 로부터 분사되는 봉상 냉각수와 간섭되어 체류수의 흐름이 방해되고, 그것에 의해 봉상 냉각수 분사 노즐 (19) 로부터의 봉상 냉각수의 하류측에 체류수의 일부가 유출되어서, 냉각 영역이 불안정해질 위험성이 있기 때문이다. 또한, 봉상 냉각수 분사 노즐 (19) 은 강대 진행방향 상류측을 향하여 분사하고 있지만, 원래 체류수는 강대와 체류수 사이에 발생하는 전단력으로 인해 강대 진행방향으로 누출되기 쉬운 경향이 있다. 그 때문에, 상류측에 설치한 냉각 장치 본체 (10b) 로부터의 봉상 냉각수의 분사 각도 θ 보다 분사 각도 η 를 5°이상 작게 하여, 강대 (12) 에 대하여 평행하고, 또한 진행과 역방향의 유체 속도를 크게 하는 편이 바람직하다.
또한, 봉상 냉각수 분사 노즐 (19) 로부터 분사되는 봉상 냉각수는, 냉각 장치 본체 (10b) 로부터의 봉상 냉각수를 받아내어, 하류측으로 유출되지 않을 정도의 힘이 필요하다. 그 때문에, 냉각 장치 본체 (10b) 의 원형 관 노즐 (15) 의 사용되는 열의 수가 많은 경우에는, 봉상 냉각수 분사 노즐 (19) 로부터의 유량, 유속, 수압을 늘려 물기제거 능력을 안정화시키는 것이 바람직하다. 또는, 도 5 과 같이, 물기제거 수단의 봉상 냉각수 분사 노즐 (19) 을 강대 진행방향으로 복수 열 (예를 들어, 5 열) 설치하고, 냉각 장치 본체 (10b) 의 원형 관 노즐 (15) 의 사용되는 열의 수에 따라서, 봉상 냉각수 분사 노즐 (19) 의 사용되는 열의 수를 변화시켜도 상관없다.
단, 봉상 냉각수 분사 노즐 (19) 은 폭방향으로 복수 나열하여 설치한다는 점에서, 분사된 봉상 냉각수 사이에서 폭방향으로 간극이 발생하고, 이 간극으로부터 체류수가 새어나갈 위험성이 있다. 따라서, 봉상 냉각수 분사 노즐 (19) 을 사용한 경우에는, 도 5 와 같이 강대 진행방향으로 복수 열 설치하고, 또한, 도 7, 도 8a, 도 8b 에 나타낸 냉각 장치 본체 (10a (10b)) 의 원형 관 노즐 (15) 의 배치와 동일하게, 앞 열의 봉상 냉각수의 폭방향 충돌 위치에 대하여 다음 열의 봉상 냉각수의 폭방향 충돌 위치가 어긋나도록 배치하는 것이 바람직하다. 이것에 의해서, 폭방향으로 인접하는 봉상 냉각수 사이에서 물기제거 능력이 약해지는 부분에 다음 열의 봉상 냉각수가 충돌하여, 물기제거 능력과 냉각 능력이 보완된다.
그리고, 냉각 장치 본체 (10b) 와 봉상 냉각수 분사 노즐 (19) 은, 냉각 장치 본체 (10b) 의 마지막 열 (최하류측 열) 에 배치된 원형 관 노즐로부터 분사된 봉상 냉각수가 강대 (12) 에 도달하는 위치가, 가장 앞 열 (최상류측 열) 의 봉상 냉각수 분사 노즐 (19) 로부터 분사된 봉상 냉각수가 강대 (12) 에 도달하는 위치보다 상류측 (예를 들어 100mm) 이 되도록 조정되어 있다.
그 결과, 제 2 실시형태에 있어서도, 제 1 실시형태와 동일하게, 원형 관 라미나 노즐로부터의 자유낙하류를 사용한 종래의 냉각 장치에서와 같은, 강대 상면에 체류수가 있는 경우와 없는 경우에서 냉각 능력에 차이가 발생하는 문제나, 강대 상에 낙하한 냉각수가 자유롭게 전후 좌우로 확산되어 냉각 영역이 변화하여, 냉각 능력이 불안정하다는 문제가 해소되어, 높은 안정된 냉각 능력을 얻을 수 있다. 예를 들어, 판두께 3 ㎜ 의 강대에 대하여, 냉각속도 100 ℃/s 를 초과하는 급속 냉각이 가능하다.
또한, 강대 (12) 의 판두께가 얇고, 냉각수의 영향으로 강대 (12) 의 통과가 불안정해지는 경우에는, 강대 (12) 선단의 통과를 방해하지 않을 정도의 분사압력으로 냉각수를 분사하고, 강대 선단이 코일러에 물린 후에, 소정의 분사압력으로 변경하는 것도 가능하다. 또한, 판두께가 두꺼운 (예를 들어 판두께 2 ㎜ 이상) 강대에서는, 미리 냉각수를 분사한 시점에서 강대 선단을 통과시켜도 된다. 이렇게 하면, 강대 (12) 의 선단에서 소정의 냉각이 가능해진다.
여기서, 제 2 실시형태에서는, 물기제거 수단인 물기제거용 유체를 분사하는 노즐로서 봉상 냉각수를 분사하는 노즐을 사용한 예를 설명하였다. 물기제거 수단으로는, 냉각 장치 본체 (10b) 로부터의 봉상 냉각수를 억제하여 막는 관점에서 운동량이 높은 봉상 냉각수를 분사하는 노즐이 바람직하지만, 반드시 봉상 냉각 수를 분사하는 노즐일 필요는 없고, 판형상의 슬릿류를 분사하는 노즐이어도 상관없다. 또한, 노즐 분출구로부터의 냉각수의 분사속도가 7 m/s 미만이거나, 냉각수가 연속성을 갖지 않고 어느 정도 액적 상태로 되어 있어도 상관없다. 그 이유로는, 제 1 실시형태에서 설명한 바와 같이, 물기제거 수단으로서 사용하는 경우에는, 냉각 장치 본체 (10b) 로부터 분사된 냉각수를 다시 되돌리는 운동량이 있으면 되고, 체류수의 수막을 뚫고 강대 (12) 까지 신선한 냉각수를 도달시킬 필요는 없기 때문이다.
또, 이상의 제 1 및 제 2 실시형태에서는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 런아웃 테이블 (5) 에 종래형의 냉각 장치 (6) 와 본 발명의 냉각 장치 (10) 를 그 순서대로 배치한 예에 관해서 설명하였다. 이 제 1 및 제 2 실시형태에 의하면, 종래형의 냉각 장치 (6) 에 의해 강대를 어느 정도 냉각시킨 후에 본 발명의 냉각 장치 (10) 에 의해 균일하고 또한 안정적으로 냉각을 실시할 수 있기 때문에, 특히 강대의 전체 길이에 걸쳐 냉각 정지 온도를 균일하게 할 수 있다. 또한, 기존의 열간 압연 라인을 개조하는 경우에는, 종래형 냉각 장치 (6) 의 하류측에 본 발명의 냉각 장치 (10) 를 증설하기만 하면 되어, 비용적으로도 유리하다. 그러나, 본 발명은 이 실시형태에 한정되지 않으며, 예를 들어, 종래형 냉각 장치 (6) 와 본 발명의 냉각 장치 (10) 가 이 반대 순이어도 되고, 또한, 본 발명의 냉각 장치 (10) 만을 구비해도 된다.
그리고, 본 발명은, 도 9 에 나타내는 바와 같은 실시형태 (제 3 실시형태) 로 해도 된다. 이 실시형태는, 전술한 제 1 및 제 2 실시형태에 있어서, 추가 로 최종 마무리 압연기 (4E) 와 냉각 장치 (6) 사이에, 예를 들어 특허 문헌 3 에 기재되어 있는, 강대에 근접시키는 강(强)냉각이 가능한 냉각 장치 (17) 와 핀치 롤 (18) 을 증설한 것으로, 마무리 압연 직후와 권취 직전의 2 단의 냉각이 필요한 2 상(相) 강의 제조에 적합한 설비로 되어 있다. 또, 필요에 따라서, 2 개의 냉각 장치 사이에 있는 종래형의 냉각 장치 (6) 를 사용하여 분사시켜서 냉각을 실시할 수도 있다. 또한, 경우에 따라서는, 종래형의 냉각 장치 (6) 는 구비하지 않아도 된다.
이 실시형태에서도, 제 1, 제 2 실시형태와 동일하게, 강대 (12) 의 선단에서 후단까지 균일하게 2 단 냉각을 실시할 수 있어, 강대 (12) 의 품질이 안정적이다. 또한, 그에 동반하여, 강대의 잘라서 버리는 부분이 줄어들어 수율이 높아진다.
실시예 1
(본 발명예 1)
본 발명예 1 로서, 제 1 실시형태에 기초하여 본 발명을 실시하였다. 즉, 도 1 에서 나타내는 설비 구성으로 하고, 냉각 장치 본체 (10a) 로는, 도 3 과 같이 원형 관 노즐 1 열을 제어 단위로 하여 봉상 냉각수의 온-오프 제어를 가능하게 하며, 도 8b 와 같이, 앞 열의 폭방향 설치 위치에 대하여 다음 열의 폭방향 설치 위치를 노즐 폭방향 설치 피치의 1/2 거리만큼 어긋나게 배치하였다. 또한, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 냉각 장치 본체 (10a) 의 하류측에 핀치 롤 (11) 을 설치하였다.
그리고, 마감 판두께가 2.8 ㎜ 인 강대로 하고, 마무리 압연기 (4) 출구에서의 강대 속도는 강대 선단부에서 700 mpm, 강대 선단이 권취기 (13) 에 도달한 이후에는 순차적으로 속도를 높여 최고 1000 mpm (16.7 m/s) 까지 증속하였다. 마무리 압연기 (4) 출구에서의 강대의 온도는 850 ℃ 이고, 종래의 냉각 장치 (6) 를 사용하여 약 650 ℃ 까지 냉각하며, 이후 목표하는 권취 온도인 400 ℃ 까지는 본 발명의 냉각 장치 (10) 를 사용하여 냉각하였다. 권취 온도의 허용 온도 편차는 ±20 ℃ 로 하였다.
그 때, 원형 관 노즐 (15) 의 분사 각도 θ 는 50°로 되어 있고, 원형 관 노즐 (15) 로부터의 봉상 냉각수의 분사속도는 30 m/s 로 하였다. 이것에 의해서, 강대에 충돌하였을 때의 강대 진행방향의 속도 성분이 19.2 m/s (= 30 m/s × cos 50°) 가 되고, 강대의 최고 진행 속도가 16.7 m/s 이상으로 되어 있다. 핀치 롤 (11) 과 테이블 롤러 (8) 의 간격은, 미리 판두께 - 1 ㎜ (즉 1.8 ㎜) 로 설정하였다.
그리고, 미리 소정의 조건으로 봉상 냉각수를 분사한 상태에서 강대 선단을 통과시켜, 강대 선단이 핀치 롤 (11) 에 물리고, 계속해서 강대 선단이 권취기 (13) 에 감겨 장력이 가해지면, 핀치 롤 (11) 을 2 ㎜ 상승시켰다. 또, 이 상태에서도 강대 상의 냉각수는 핀치 롤 (11) 의 하류측으로 빠져 나가는 일이 거의 없이, 핀치 롤 (11) 에 의해서 양호한 물기제거가 실현되었다. 또한, 강대에 흠집이나 처짐이 발생하는 일도 없었다.
그리고, 강대 (12) 의 진행 속도, 강대 (12) 의 온도 계측치, 목표하는 냉각 정지 온도까지의 냉각 온도량에 기초하여, 봉상 냉각수를 분사하는 원형 관 노즐 (15) 열의 수를 구하고, 구한 원형 관 노즐 (15) 열의 수만큼 핀치 롤 (11) 에 가까운 측부터 우선적으로 분사하도록 설정하였다. 그 이후에는, 강대 (12) 의 진행 속도의 증가에 따라서, 봉상 냉각수를 분사하는 원형 관 노즐 (15) 의 열을 상류측으로 늘려 갔다.
그 결과, 본 발명예 1 에 있어서는, 권취기 (13) 에서의 강대 온도가 400 ℃±10 ℃ 이내가 되어, 목표하는 온도 편차 내에서 강대의 선단에서부터 후단까지 매우 균일한 냉각을 실현할 수 있었다.
(본 발명예 2)
본 발명예 2 로서, 제 2 실시형태에 기초하여 본 발명을 실시하였다. 즉, 전술한 바와 같이, 도 1 에 나타내는 설비 구성과 대략 동일한 설비 구성으로 하고, 냉각 장치 본체 (10b) 로는, 도 6 과 같이, 원형 관 노즐 2 열을 제어 단위로 하여 봉상 냉각수의 온-오프 제어를 가능하게 하며, 도 8a 와 같이, 앞 열의 폭방향 설치 위치에 대하여 다음 열의 폭방향 설치 위치를 노즐 폭방향 설치 피치의 1/3 거리만큼 어긋나게 배치하였다. 또한, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 냉각 장치 본체 (10b) 의 하류측에 물기제거용 유체를 분사하는 노즐로서의 봉상 냉각수 분사 노즐 (19) 을 복수 열 설치하였다.
그리고, 마감 판두께가 2.8 ㎜ 인 강대로 하고, 마무리 압연기 (4) 출구에서의 강대 속도는 강대 선단부에서 700 mpm, 강대 선단이 권취기 (13) 에 도달한 이후에는 순차적으로 속도를 높여 최고 1000 mpm (16.7 m/s) 까지 증속하였다. 마무리 압연기 (4) 출구에서의 강대의 온도는 850 ℃ 이고, 종래의 냉각 장치 (6) 를 사용하여 약 650 ℃ 까지 냉각하며, 이후 목표하는 권취 온도인 400 ℃ 까지는 본 발명의 냉각 장치 (10) 를 사용하여 냉각하였다. 권취 온도의 허용 온도 편차는 ±20 ℃ 로 하였다.
그 때, 냉각 장치 본체 (10b) 의 원형 관 노즐 (15) 의 분사 각도 θ 는 60°로 되어 있고, 원형 관 노즐 (15) 로부터의 봉상 냉각수의 분사속도는 35 m/s 로 하였다. 이것에 의해서, 강대에 충돌하였을 때의 강대 진행방향의 속도 성분이 17.5 m/s (= 35 m/s × cos 60°) 가 되고, 강대의 최고 진행 속도가 16.7 m/s 이상으로 되어 있다.
한편, 물기제거 수단인 봉상 냉각수 분사 노즐 (19) 의 분사 각도 η 는 55°로 하여, 냉각 장치 본체 (10b) 의 원형 관 노즐 (15) 과 비교하여 좀더 기울어지게 해서 강대 진행방향 역방향의 속도 성분을 크게 하였다.
그리고, 강대 (12) 의 진행 속도, 강대 (12) 의 온도 계측치, 목표하는 냉각 정지 온도까지의 냉각 온도량에 기초하여, 냉각 장치 본체 (10b) 에 있어서 봉상 냉각수를 분사하는 원형 관 노즐 (15) 열의 수를 구하고, 구한 원형 관 노즐 (15) 열의 수만큼 마지막 열 (최하류측 열) 로부터 우선적으로 분사하도록 설정하였다. 그 이후에는, 강대 (12) 의 진행 속도의 증가에 따라서, 냉각 장치 본체 (10b) 에 있어서 봉상 냉각수를 분사하는 원형 관 노즐 (15) 의 열을 상류측으로 늘려 갔다. 또한, 봉상 냉각수 분사 노즐 (19) 은 가장 앞 열 (최상류측 열) 부터 우선적으로 분사하도록 설정하고, 냉각 장치 본체 (10b) 에 있어서 원형 관 노즐 (15) 의 사용되는 열의 수의 변화에 따라서 봉상 냉각수 분사 노즐 (19) 의 수량을 높여 나가, 그 과정에서 봉상 냉각수 분사 노즐 (19) 의 유량이 설비 상한이 된 시점에서, 순차적으로 분사하는 봉상 냉각수 분사 노즐 (19) 의 열을 하류측으로 늘려 갔다.
그 때에, 미리 소정의 조건으로 봉상 냉각수를 분사한 상태에서 강대 선단을 통과시켰지만, 강대 상의 냉각수는 봉상 냉각수 분사 노즐 (19) 로부터의 봉상 냉각수의 하류측으로 빠져 나가는 일이 거의 없이, 봉상 냉각수 분사 노즐 (19) 에 의해서 양호한 물기제거가 실현되었다.
그 결과, 본 발명예 2 에 있어서는, 권취기 (13) 에 있어서의 강대 온도가 400 ℃ ± 17 ℃ 이내가 되어, 목표하는 온도 편차 내에서 강대의 선단에서부터 후단까지 매우 균일한 냉각을 실현할 수 있었다.
(비교예)
이에 대하여, 비교예로서, 도 1 에서 나타내는 설비 중 본 발명의 냉각 장치 (10) 는 사용하지 않고서 강대를 냉각하였다. 그 때에, 종래의 냉각 장치 (6) 만을 사용하여 목표하는 권취 온도인 400 ℃ 까지 냉각하였다. 권취 온도의 허용 온도 편차는 ±20 ℃ 로 하였다. 또, 그 밖의 조건은, 전술한 본 발명예 1 과 동일하였다.
그 결과, 비교예에 있어서는, 강대 길이방향에는 냉각 온도의 헌팅이 관찰되었다. 이것은, 체류수가 강대의 아래쪽으로 휘어진 부분에 체류하고, 그것에 의해 길이방향으로 온도의 불균일이 발생한 것으로 추정된다. 그 때문에, 권취 기 (13) 에 있어서의 강대 온도가 목표로 하는 온도 편차 (±20 ℃) 에 대하여 300 ℃ ∼ 420 ℃ 로 크게 불규칙하게 분포되고, 그것에 의해서 강대 내의 강도의 편차가 컸다.

Claims (11)

  1. 런아웃 테이블 위에서 반송되는 마무리 압연 후의 열연 강대를 냉각하는 열연 강대의 냉각 장치로서,
    강대의 상면측에, 분사 각도가 강대의 진행방향을 향하여 기울어지도록 봉상 냉각수를 분사하는 냉각 노즐을 복수 배치함과 함께,
    그 하류측에, 상기 냉각 노즐로부터 분사된 강대 상면의 냉각수의 물기제거를 실시하는 물기제거 수단을 배치한 것을 특징으로 하는 열연 강대의 냉각 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각 노즐은, 강대 폭방향으로 복수 개 배치됨과 함께, 강대 진행방향으로 복수 열 배치되고,
    또한, 각 열에 배치되는 냉각 노즐의 폭방향 위치는, 그 상류측 열에서의 폭방향 위치와 하류측 열에서의 폭방향 위치를 어긋나게 하여 배치되는 것을 특징으로 하는 열연 강대의 냉각 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 냉각 노즐에 의해 분사되는 봉상 냉각수와 강대가 이루는 각도가 60°이하인 것을 특징으로 하는 열연 강대의 냉각 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 냉각 노즐 열은, 1 열 이상을 제어 단위로 하여, 각각 독립적으로 냉각수의 온-오프 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 열연 강대의 냉각 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물기제거 수단은, 강대에 구름 접촉하도록 승강 가능한 회전 구동되는 핀치 롤인 것을 특징으로 하는 열연 강대의 냉각 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물기제거 수단은, 분사 각도가 강대의 진행방향 상류측을 향하여 기울어지도록 슬릿형상 또는 원형상의 노즐 분사구로부터 물기제거용 유체를 분사하는 1 열 이상의 노즐인 것을 특징으로 하는 열연 강대의 냉각 장치.
  7. 런아웃 테이블 위에서 반송되는 마무리 압연 후의 열연 강대의 냉각 방법으로서,
    강대의 상면측에, 강대의 진행방향을 향하여 기울어지게 하여 봉상 냉각수를 분사함과 함께,
    그 하류측에 형성된 물기제거 수단에 의해 냉각수의 물기제거를 실시하는 것을 특징으로 하는 열연 강대의 냉각 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 봉상 냉각수를 분사하는 강대 진행방향의 노즐 열의 수를 제어함으로써 냉각 존의 길이를 변경하여 냉각 능력을 제어하는 것을 특징으로 하는 열연 강대의 냉각 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 물기제거 수단에 핀치 롤을 사용하고, 그 핀치 롤은 미리 강대의 판두께 이하로 갭이 설정되어, 강대 선단이 핀치되는 것과 거의 동시에 냉각수를 분사 개시함과 함께,
    강대 선단이 코일러에 물림과 거의 동시에 핀치 롤을 회전시킨 상태로 약간 상승시키는 것을 특징으로 하는 열연 강대의 냉각 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 물기제거 수단에 강대의 진행방향 상류측을 향하여 기울어진 슬릿형상 또는 원형상의 노즐 분사구로부터 물기제거용 유체를 분사하는 노즐을 사용해서, 상기 강대 진행방향을 향하여 기울어져 분사되는 봉상 냉각수의 분사 노즐 열의 수에 따라서, 상기 물기제거용 유체를 분사하는 노즐에 있어서의 수량, 수압, 분사 노즐 열의 수 중의 어느 하나 이상을 변경하는 것을 특징으로 하는 열연 강대의 냉각 방법.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강대의 진행방향을 향하여 기울어지게 하여 봉상 냉각수를 분사하는 강대 진행방향의 노즐 열의 수의 제 어는, 상기 물기제거 수단측의 노즐 열을 우선적으로 분사하고, 상류측의 노즐 열을 순차적으로 온-오프함으로써 냉각 존의 길이를 변경하는 것을 특징으로 하는 열연 강대의 냉각 방법.
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