KR20140016429A - 냉각 장치, 열연 강판의 제조 장치, 및 열연 강판의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

냉각수의 수량 밀도의 증가에도 대응하여 배수가 적절하게 행해지고, 높은 냉각 능력을 확보하는 냉각 장치를 제공한다. 열간 마무리 압연기열보다 하류측에 배치되고, 상방으로부터 패스 라인을 향해 냉각수를 공급 가능하며, 패스 라인의 방향으로 병렬된 복수의 냉각 노즐, 및, 패스 라인과 냉각 노즐 사이에 배치되는 상면 가이드를 구비하는 냉각 장치로서, 분사하는 냉각수량 밀도를 q_m(m³/(m²·초)), 냉각 노즐의 패스 라인 방향 피치를 L(m), 상면 가이드의 하면과 패스 라인의 거리를 h_p(m), 균일 냉각 폭을 W_u(m), 냉각 노즐의 패스 라인 방향 1피치당, 강판 폭방향으로 흐르는 배수의 가상 유로 단면적을 S(m²)로 했을 때, 소정의 관계가 성립하는 것을 특징으로 한다.

Description

냉각 장치, 열연 강판의 제조 장치, 및 열연 강판의 제조 방법{COOLING DEVICE, HOT-ROLLED STEEL SHEET MANUFACTURING APPARATUS, AND HOT-ROLLED STEEL SHEET MANUFACTURING METHOD}

본 발명은, 냉각 장치, 열연 강판의 제조 장치, 및 제조 방법에 관한 것이며, 자세하게는 냉각수의 배수성이 뛰어나고, 높은 냉각 능력을 확보할 수 있는 냉각 장치, 열연 강판의 제조 장치, 및 열연 강판의 제조 방법에 관한 것이다.

자동차용이나 구조재용 등으로서 이용되는 강재는, 강도, 가공성, 인성(靭性)과 같은 기계적 특성이 뛰어난 것이 요망되며, 이들의 기계적 특성을 종합적으로 향상시키려면, 강재의 조직을 미세화하는 것이 유효하다. 그래서, 미세한 조직을 갖는 강재를 얻기 위한 방법이 많이 모색되고 있다. 또, 조직의 미세화에 의하면, 합금 원소의 첨가량을 삭감해도 뛰어난 기계적 성질을 구비한 고강도 열연 강판을 제조하는 것이 가능해진다.

조직의 미세화 방법으로는, 열간 마무리 압연의 특히 후단(복수의 압연기가 병렬되었을 때의 하류측 강판의 어느 한 압연기)에 있어서, 고압하 압연을 행하여 오스테나이트 입자를 미세화함과 더불어 강판에 압연 변형을 축적시키고, 압연 후에 얻어지는 페라이트 입자의 미세화를 도모하는 것이 알려져 있다. 또한, 오스테나이트의 재결정이나 회복을 억제하여 페라이트 변태를 촉진시킨다는 관점에서, 압연 후의 가능한 한 단시간 내에 강판을 600℃~750℃로까지 냉각하는 것이 유효하다. 즉, 열간 마무리 압연에 이어서, 종래보다도 빨리 냉각하는 것이 가능한 냉각 장치를 설치하여, 압연 후의 강판을 급랭하는 게 좋다. 그리고, 이와 같이 압연 후의 강판을 급랭할 때에는, 냉각 능력을 높이기 위해서 강판에 분사되는 단위 면적당 냉각수량, 즉, 냉각수의 수량 밀도(「냉각수량 밀도」라고 기재하기도 함)를 크게 하는 것이 효과적이다.

그러나, 이와 같이 냉각수량 밀도를 크게 하면, 급수와 배수의 관계에서, 강판 상면에는 상기 강판의 상면에 고이는 물(체류수)이 증가해 버린다는 문제가 있다. 체류수의 증가에 의해, 강판과 냉각 노즐 사이에 배치되고 냉각 노즐로부터 분사된 냉각수를 통과시키는 구멍을 갖는 상면 가이드에, 상기 체류수가 도달하여 이른바 오버플로우를 일으키는 경우가 있다. 오버플로우가 발생하면 다음과 같은 문제점을 일으키는 경우가 있다.

(1) 체류수가 두껍게 형성됨으로써, 냉각 노즐로부터의 냉각수의 분류(噴流)가 감쇠한다. 체류수가 더 두꺼워져, 냉각 노즐의 분사구에까지 냉각수가 도달하면 분류의 감쇠도 커진다.

(2) 체류수의 배출시에, 상면 가이드와의 접촉에 따른 유동 저항이 생기므로 배수성이 저하된다.

(3) 오버플로우된 물은 제어하기 어렵기 때문에, 다른 부위로 흘러들어가는 등 예기치 못한 폐해를 초래할 우려가 있다.

즉, 이러한 문제점으로 인해, 높은 냉각 능력을 발휘할 수 없게 된다는 점이 문제가 되어, 강판에 분사하는 냉각수의 수량 밀도를 크게 하는 것을 효과적으로 행할 수 없게 되는 경우가 있다.

강판 상면측의 배수에 관해서는, 특허 문헌 1, 2와 같은 기술이 개시되어 있다. 특허 문헌 1에 기재된 열연강대의 냉각 장치에서는, 상면 가이드에 구멍을 형성하고, 그곳을 통해 냉각수가 공급됨과 더불어, 상기 구멍이 체류수를 오버플로우 시키는 구멍으로도 기능하도록 구성되어 있다.

또, 특허 문헌 2에 기재된 강판의 냉각 장치에서는, 상면 가이드에 냉각수를 공급하기 위한 구멍과 오버플로우를 위한 슬릿을 따로 설치하여, 체류수의 배수의 원활을 도모하여, 냉각 능력의 저하를 억제할 수 있다.

일본국 특허 제3770216호 공보 일본국 특허 제4029871호 공보

그러나, 상기한 상면 가이드의 구성을 구비하는 냉각 장치에서는, 오버플로우가 발생하는 것, 즉, 체류수가 상면 가이드에까지 도달하는 것이 전제이다. 이에 대해 공급하는 냉각수의 수량 밀도나 공급량을 더 증가시켜, 냉각 능력을 향상시키는 것을 고려하면, 배수성 향상에 대한 또 다른 기술을 제공할 필요가 있었다.

상면 가이드를 높은 위치에 배치하면, 오버플로우의 가능성을 저감할 수 있지만, 강판과 냉각 노즐의 접촉에 따른 냉각 노즐의 파손을 피하기 위해서, 상면 가이드는 냉각 노즐의 분사구보다도 낮은 위치에 설치할 필요가 있다. 그리고 상기 냉각 노즐은 냉각 능력의 저하를 억제하기 위해서 가능한 한 강판에 가까운 위치(낮게) 설치하는 것이 바람직하다. 따라서, 상면 가이드도 가능한 한, 낮은 위치에 배치되는 것이 바람직하다.

그래서 본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 냉각수의 수량 밀도의 증가에도 대응하여 배수가 적절히 행해지고, 이에 의해 높은 냉각 능력을 확보할 수 있는 강판의 냉각 장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 또, 이것을 이용한 열연 강판의 제조 장치, 및 열연 강판의 제조 방법을 제공한다.

이하, 본 발명에 대해서 설명한다.

청구항 1에 기재된 발명은, 열간 마무리 압연기열보다 하류측에 배치되고, 패스 라인의 상방으로부터 패스 라인을 향해 냉각수를 공급 가능하며, 패스 라인의 방향으로 병렬된 복수의 냉각 노즐, 및, 패스 라인과 냉각 노즐 사이에 배치되는 상면 가이드를 구비하는 냉각 장치로서, 냉각 노즐은, 냉각수량 밀도 0.16(m³/(m²·초) ) 이상으로 냉각수를 분사 가능함과 더불어, 분사하는 냉각수량 밀도를 q_m(m³/(m²·초)), 냉각 노즐의 패스 라인 방향 피치를 L(m), 상면 가이드의 하면과 패스 라인의 거리를 h_p(m), 균일 냉각 폭을 W_u(m), 냉각 노즐의 패스 라인 방향 1피치당, 강판 폭방향으로 흐르는 배수의 가상 유로 단면적을 S(m²)로 했을 때,

이 성립하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치이다.

청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 냉각 장치에 있어서, 상면 가이드가, 패스 라인과 상면 가이드의 거리가 패스 라인 방향에서 변화하는 형태를 갖고, h_p 대신에 상면 가이드의 상당 높이 h_p＇가 적용된다.

청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 냉각 장치에 있어서, 상면 가이드 및 냉각 노즐의 적어도 한쪽이, 상하 방향으로 이동 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 기재된 발명은, 열간 마무리 압연기열, 및 그 열간 마무리 압연기열의 하류측에 배치되는 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 냉각 장치를 구비하고, 냉각 장치의 상류측 단부는 열간 마무리 압연기열의 최종 스탠드의 내측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 열연 강판의 제조 장치이다.

청구항 5에 기재된 발명은, 열간 마무리 압연기열보다 하류측에 배치된 냉각 장치에 의해, 마무리 압연 후에 강판의 적어도 상면에 냉각수를 공급하고, 강판을 냉각하는 공정을 포함하는 열연 강판의 제조 방법으로서, 냉각 장치에 설치되는 냉각 노즐로부터의 냉각수량 밀도를, 0.16(m³/(m²·초)) 이상인 q_a(m³/(m²·초))로 하고, 냉각 노즐의 통판 방향 피치를 L(m), 냉각 장치에 배치된 상면 가이드의 하면과 통판되는 강판의 상면의 거리를 h_a(m), 통판되는 강판의 판 폭을 W_a(m), 냉각 노즐의 통판 방향 1피치당, 강판 폭방향으로 흐르는 배수의 가상 유로 단면적을 S_a(m²)로 했을 때,

이 성립하는 것을 특징으로 하는 열연 강판의 제조 방법이다.

청구항 6에 기재된 발명은, 청구항 5에 기재된 열연 강판의 제조 방법에 있어서, 상면 가이드가, 강판과 상면 가이드의 거리가 통판 방향에서 변화하는 형태를 가질 때에는, h_a 대신에, 상면 가이드의 상당 높이 h_a＇를 적용한다.

청구항 7에 기재된 발명은, 청구항 5 또는 청구항 6에 기재된 열연 강판의 제조 방법에 있어서, 상면 가이드, 및 냉각 노즐의 적어도 한쪽이, 상하 방향으로 이동 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 8에 기재된 발명은, 청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재의 열연 강판의 제조 방법에 있어서, 냉각 장치는, 그 냉각 장치의 상류측 단부가 열간 마무리 압연기열의 최종 스탠드의 내측에 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의해, 냉각수의 수량 밀도를 높게 하고, 또, 대량의 냉각수를 이용하여 냉각할 수 있음과 더불어, 그 배수도 원활하게 행해지고, 조직이 미세화된 열연 강판을 제조하는 것이 가능해진다. 즉, 배수가 원활하게 행해지는 결과, 체류수의 상면이 상면 가이드에까지 도달하는 것을 방지할 수 있어, 강판을 효과적으로 냉각하는 것이 가능해진다. 또, 이러한 원활한 배수는, 강판의 판폭방향의 냉각 불균일을 억제하여, 보다 더 균일한 냉각을 가능하게 한다.

도 1은 하나의 실시형태에 따른 강판의 냉각 장치가 구비되는 열연 강판의 제조 장치의 일부를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 2(a)는 도 1 중, 냉각 장치가 배치되는 부분에서 상기 냉각 장치 전체를 포함하도록 확대한 도면이다. 도 2(b)는, 도 2(a) 중 상류측에 주목한 도면이다.
도 3은 도 2(a)의 화살표 III에서 본 도면이다.
도 4는 냉각 노즐을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 냉각 노즐을 설명하기 위한 다른 도면이다.
도 6은 식(1)을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 상면 가이드가 경사진 부위에 대해서 설명하는 도면이다.
도 8은 상면 가이드가 요철을 갖고 있는 예에 대해서 설명하는 도면이다.
도 9는 상면 가이드가 요철을 갖고 있는 다른 예에 대해서 설명하는 도면이다.

본 발명의 상기한 작용 및 이득은, 다음에 설명하는 발명을 실시하기 위한 형태로부터 명확해진다. 이하 본 발명을 도면에 나타낸 실시형태에 의거하여 설명한다. 단, 본 발명은 이들 실시형태로 한정되는 것은 아니다.

도 1은, 하나의 실시형태에 따른 강판의 냉각 장치(20)(이하, 「냉각 장치(20)」라고 기재하는 경우가 있음)를 포함하는 열연 강판의 제조 장치(10)의 일부를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1에서는, 강판(1)은 지면 좌측(상류측, 상 공정측)에서 우측(하류측, 하공정측)의 방향으로 반송되고 있으며, 지면 상하가 연직 방향이다. 상기 상류측(상공정측)·하류측(하공정측) 방향을 통판 방향이라고 기재하는 경우가 있으며, 이에 직교하는 방향에서, 통판되는 강판의 판폭의 방향을 강판 판폭방향이라고 기재하는 경우가 있다. 또, 도면에서 보기 쉽도록, 반복되는 부호의 기재는 생략하는 경우가 있다. 또, 도 1의 시점에서, 강판(1)의 정상 압연 부분(선단부 및 후단부 이외의 부분)이 통과하는 라인을 패스 라인(P)으로서 나타내고 있다. 따라서, 강판의 정상 압연 부분은, 패스 라인(P)을 통과한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 열연 강판의 제조 장치(10)는, 열간 마무리 압연기열(11), 냉각 장치(20), 반송 롤(12, 12, …), 핀치 롤(13)을 구비하고 있다. 또 도시 및 설명은 생략하지만, 열간 마무리 압연기열(11)보다 상류측에는, 가열로나 조압연기열 등이 배치되고, 열간 마무리 압연기열(11)에 들어가기 위한 강판의 조건을 갖추고 있다. 한편, 핀치 롤(13)의 하류측에는 다른 냉각 장치나 권취기가 설치되고, 강판 코일로서 출하하기 위한 각종 설비가 배치되어 있다.

열연 강판은 대체로 다음과 같이 제조된다. 즉, 가열로로부터 추출되고, 조압연기로 소정의 두께로까지 압연된 조 바가, 온도가 제어되면서 연속적으로 열간 마무리 압연기열(11)에서 소정의 두께로 압연된다. 그 후, 냉각 장치(20) 내에서 급속히 냉각된다. 여기에, 냉각 장치(20)는, 열간 마무리 압연기열(11)의 최종 스탠드(11g)에 있어서, 압연 롤(워크 롤)을 지지하는 하우징(11gh)의 내측에, 상기 최종 스탠드(11g)의 압연 롤(11gw, 11gw)(도 2 참조)에 최대한 근접하도록 하여 설치되어 있다. 그리고, 핀치 롤(13)을 통과하여 다른 냉각 장치에 의해 소정의 권취 온도까지 냉각되고, 권취기에 의해 코일형상으로 권취된다.

이하, 냉각 장치(20)를 포함시켜서 열연 강판의 제조 장치(10)(이하 「제조 장치(10)」라고 기재하는 경우가 있음)에 대해서 자세하게 설명한다. 도 2는, 도 1 중 냉각 장치(20)가 구비된 부위를 확대하여 나타낸 도면이다. 도 2(a)는 냉각 장치(20)의 전체가 나타나도록 확대한 도면, 도 2(b)는, 최종 스탠드(11g)의 근방에 더 주목한 도면이다. 도 3은, 최종 스탠드(11g)의 하류측으로부터 제조 장치(10)를 본 모식도이며, 도 2(a)에 화살표 III로 나타낸 방향에서 제조 장치(10)를 본 도면이다. 따라서, 도 3에서는 지면 상하가 제조 장치(10)의 연직 방향, 지면 좌우가 강판 판폭방향, 및 지면 안쪽/앞쪽 방향이 통판 방향이 된다.

본 실시형태에 있어서의 열간 마무리 압연기열(11)은, 도 1로부터 알 수 있듯이 7대의 스탠드(11a, 11b, …, 11g)가 통판 방향을 따라서 배열되어 있다. 각각의 스탠드(11a, 11b, …, 11g)는, 각 스탠드에 포함되는 압연기가 구비되고, 최종 제품에 대해서 필요한 두께, 기계적 성질, 표면 품질 등의 조건을 만족시킬 수 있도록 압하율 등의 압연 조건이 설정되어 있다. 여기서, 각 스탠드(11a, 11b, …, 11g)의 압하율은 제조되는 강판이 가져야 할 성능을 만족시키도록 설정되는데, 고압하 압연을 행하여 오스테나이트 입자를 미세화함과 더불어 강판에 압연 변형을 축적시키고, 압연 후에 얻어지는 페라이트 입자의 미세화를 도모하는 관점에서 최종 스탠드(11g)에 있어서 압하율이 큰 것이 바람직하다.

각 스탠드(11a, 11b, …, 11g)의 압연기는, 실제로 강판을 사이에 끼우고 압하하는 한 쌍의 워크 롤(11aw, 11aw, …, 11fw, 11fw, 11gw, 11gw)과, 상기 워크 롤(11aw, 11aw, …, 11fw, 11fw, 11gw, 11gw)에 외주끼리를 접하도록 배치된 한 쌍의 백업 롤(11ab, 11ab, …, 11fb, 11fb, 11gb, 11gb)을 갖고 있다. 또, 압연기는 워크 롤(11aw, 11aw, …, 11fw, 11fw, 11gw, 11gw) 및 백업 롤(11ab, 11ab, …, 11fb, 11fb, 11gb, 11gb)를 내측에 포함하고, 스탠드(11a, …, 11f, 11g)의 외각을 형성하고, 워크 롤(11aw, 11aw, …, 11fw, 11fw, 11gw, 11gw) 및 백업 롤(11ab, 11ab, …, 11fb, 11fb, 11gb, 11gb)을 지지하는 하우징(11ah, …, 11fh, 11gh)을 구비하고 있다. 상기 하우징 11ah, …, 11fh, 11gh)은 대향하여 세워져 설치된 입설부(예를 들면 최종 스탠드(11g)에 있어서는 도 3에 나타나 있는 입설부(11gr, 11gr))를 갖고 있다. 즉, 하우징의 입설부는, 도 3으로부터 알 수 있듯이, 강판(1)(패스 라인(P))을 강판 판폭방향으로 사이에 끼우도록 세워져 설치되어 있다. 또 최종 스탠드(11g)의 입설부(11gr, 11gr)는, 냉각 장치(20)의 일부 및 강판(1)(패스 라인(P))을 강판 판폭방향으로 사이에 끼우도록 세워져 설치되어 있다.

여기서, 도 2(a)에 L1로 나타낸, 워크 롤(11gw)의 축 중심과 하우징 입설부(11gr, 11gr)의 하류측 단면의 거리는, 워크 롤(11gw)의 반경 r1보다도 큰 것이 바람직하다. 이에 의해, L1－r1에 상당하는 부위에는, 후술하는 바와 같이 냉각 장치(20)의 일부를 배치할 수 있다. 즉, 상기 냉각 장치(20)의 일부를 하우징(11gh)의 내측에 삽입하도록 설치하는 것이 가능하다.

또, 도 3에 나타낸 바와 같이, 냉각 장치(20)가 하우징 입설부(11gr, 11gr) 사이에 삽입된 부위에서, 냉각 장치(20)의 강판 판폭방향의 양측부에는 하우징 입설부(11gr, 11gr)가 측벽으로서 존재한다. 그리고 냉각 장치(20)의 강판 판폭방향 단부와 하우징 입설부(11gr, 11gr) 사이에는 소정의 간극이 형성되어 있다.

다음에 냉각 장치(20)에 대해서 설명한다. 냉각 장치(20)는, 상면 급수 수단(21, 21, …), 하면 급수 수단(22, 22, …), 상면 가이드(30, 30, …) 및 하면 가이드(35, 35, …)를 구비하고 있다.

상면 급수 수단(21, 21, …)은, 강판(1)의 상면측에, 즉 패스 라인(P)에 상방으로부터 냉각수를 공급하는 수단이며, 냉각 헤더(21a, 21a, …), 각 냉각 헤더(21a, 21a, …)에 복수열을 이루고 설치된 도관(21b, 21b, …) 및 상기 도관(21b, 21b, …)의 선단에 부착된 냉각 노즐(21c, 21c, …)을 구비하고 있다.

본 실시형태에서는, 도 2, 도 3으로부터 알 수 있듯이 냉각 헤더(21a)는 강판 판폭방향으로 연장되는 배관이며, 이러한 냉각 헤더(21a, 21a, …)가 통판 방향으로 배열되어 있다.

도관(21b)은 각 냉각 헤더(21a)로부터 분기하는 복수의 가는 배관이며, 그 개구 단부가 강판(1)의 상면측(패스 라인(P))을 향하도록 되어 있다. 도관(21b, 21b, …)은, 냉각 헤더(21a)의 관길이 방향을 따라서, 즉 강판 판폭방향으로 복수, 빗살 형상으로 설치되어 있다.

각 도관(21b, 21b, …)의 선단에는 냉각 노즐(21c, 21c, …)이 부착되어 있다. 본 실시형태의 냉각 노즐(21c, 21c, …)은 부채꼴의 냉각수 분류(예를 들면, 5 mm~30 mm 정도의 두께)를 형성 가능한 플랫 타입의 스프레이 노즐이다. 도 4, 도 5에 상기 냉각 노즐(21c, 21c, …)에 의해 강판 표면에 형성되는 냉각수 분류의 모식도를 나타냈다. 도 4는 사시도이다. 도 5는 상기 분류가 강판 표면에 충돌했을 때의 충돌 양태를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 5에서, 흰색 동그라미로 나타낸 것은 냉각 노즐(21c, 21c, …)의 바로 아래의 위치, 굵은선으로 나타낸 것은 냉각수 분류의 강판(1)으로의 충돌 위치, 및 개형(槪形)이다. 도 4, 도 5에는 통판 방향과 강판 판폭방향을 함께 나타내고 있다. 또, 도 5에 나타낸 「……」은 기재를 생략했다는 것을 나타내고 있다. 도 5로부터 알 수 있듯이, 어느 1개의 냉각 헤더(21a)에 배치되는 냉각 노즐(21c, 21c, …)에 의해 1개의 노즐열(예를 들면 노즐열A, 노즐열B, 노즐열C)이 형성된다.

또, 도 4, 도 5로부터 알 수 있듯이 본 실시형태에서는, 이웃하는 노즐열(예를 들면 노즐열A와 노즐열B, 노즐열B와 노즐열C)에서는, 강판 판폭방향의 위치를 어긋나도록 배치하고, 또한 그 인접하는 노즐열(예를 들면 노즐열A와 노즐열C)과는 강판 판폭방향 위치가 같아지도록, 소위 지그재그형상 배열로 하고 있다.

본 실시형태에서는, 강판(1)의 표면에 있어서의 강판 판폭방향의 모든 위치에 걸쳐서 냉각수 분류를 적어도 2회 통과시킬 수 있도록 냉각 노즐을 배치했다. 즉, 통판되는 강판(1)의 한 점(ST)은, 도 5의 직선 화살표를 따라서 이동한다. 그 때에 노즐열A에서 2회(A1, A2), 노즐열B에서 2회(B1, B2), 노즐열C에서 2회(C1, C2), …와 같이, 각 노즐열A, B, C에 있어서 상기 노즐열A, B, C에 속하는 냉각 노즐(21c, 21c, …)로부터의 분류가 2회 충돌한다. 이 때문에, 냉각 노즐(21c, 21c, …)의 간격(P_W), 냉각수 분류의 충돌폭(L_f), 비틀림각(β) 사이에,

L_f=2P_W/cosβ

의 관계가 성립하도록, 냉각 노즐(21c, 21c, …)을 배치했다. 여기에서는 2회 충돌하는 것으로 했는데, 이에 한정되지 않고, 3회 이상 충돌하도록 구성해도 된다. 또한, 강판 판폭방향에 있어서의 냉각 능력의 균일화를 도모한다고 하는 관점에서, 통판 방향으로 이웃하는 노즐열에서는, 서로 반대의 방향으로 냉각 노즐(21c, 21c, …)을 비틀었다.

또, 냉각 노즐의 배열에 의해 냉각에 관한 「균일 냉각폭」이 정해진다. 이것은, 배치되는 복수의 냉각 노즐의 성질상, 반송되는 강판을 균일하게 냉각하는 것이 가능한 강판(1)의 판폭방향의 크기를 의미한다. 구체적으로는, 강판의 제조 장치에 있어서 제조할 수 있는 최대의 강판의 폭과 일치하는 경우가 많다. 구체적으로는 예를 들면 도 5에 W_u로 나타낸 크기이다.

여기서, 본 실시형태에서는, 상기와 같이 이웃하는 노즐열A, B, C에서는, 서로 반대 방향으로 냉각 노즐을 비튼 형태를 설명했는데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 모두 같은 방향으로 비틀어져 있는 형태여도 된다. 또, 비틀림각(상기 β)도 특별히 한정되는 것이 아니라, 필요로 하는 냉각 능력이나 설비 배치의 조화 등의 관점에서 적절하게 결정할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 상기 이점의 관점에서 통판 방향으로 이웃하는 노즐열A, B, C에서 냉각 노즐을 지그재그형상 배열로 하는 형태로 했는데, 이에 한정되는 것이 아니라, 냉각 노즐이 통판 방향으로 직선상에 배열되는 형태여도 된다.

상면 급수 수단(21)이 구비되는 위치 중, 강판의 통판 방향(패스 라인(P)의 방향)의 위치에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 다음과 같이 구성되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 열간 마무리 압연기열(11)에 있어서의 최종 스탠드(11g)의 직후에, 상기 최종 스탠드(11g)의 하우징(11gh)의 내측으로부터 상기 최종 스탠드(11g)의 워크 롤(11gw)에 최대한 근접하도록 냉각 장치(20)의 일부를 배치시킨다. 이에 의해, 열간 마무리 압연기열(11)에 의한 압연 직후의 강판(1)을 급랭하는 것이 가능해짐과 더불어, 강판(1)의 선단부를 안정적으로 냉각 장치(20)로 유도할 수 있다.

상면 급수 수단(21)의 높이 위치에 대해서는, 후술하는 식 (1)을 만족시키도록 배치된 상면 가이드(30)를 따른 것이 되지만, 도 2로부터 알 수 있듯이 최종 스탠드(11g)의 하우징(11gh) 내의 부위에 대해서는 패스 라인(P)(강판(1))에 가까워지도록, 즉 낮아지도록 설치되어 있다.

각 냉각 노즐(21c, 21c, …)은, 냉각수 분사구로부터 분사되는 냉각수의 분사 방향은 연직 방향을 기본으로 하는 한편, 최종 스탠드(11g)의 워크 롤(11gw)에 가장 가까운 냉각 노즐로부터의 냉각수의 분사는, 연직보다도 워크 롤(11gw)의 방향으로 기울도록 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 강판(1)이 최종 스탠드(11g)에서 압하되고나서 냉각이 개시될 때까지의 시간을 보다 더 한층 짧게 하여, 압연으로 축적된 압연 변형이 회복되는 시간을 거의 제로로 하는 것도 가능해진다. 따라서, 보다 더 미세한 조직을 갖는 강판을 제조할 수 있다.

하면 급수 수단(22, 22, …)은, 강판(1)의 하면측에 냉각수를 공급하는, 즉 패스 라인(P)의 하방으로부터 냉각수를 공급하는 수단이며, 냉각 헤더(22a, 22a, …), 각 냉각 헤더 22a, 22a, …)에 복수열을 이루고 설치된 도관(22b, 22b, …), 및 상기 도관(22b, 22b, …)의 선단에 장착된 냉각 노즐(22c, 22c, …)을 구비하고 있다. 하면 급수 수단(22, 22, …)은 상기한 상면 급수 수단(21, 21, …)에 대향하여 설치되고, 냉각수의 분사 방향이 상이하나, 대체로 상면 급수 수단(21, 21, …)과 동일하므로 여기에서는 설명을 생략한다.

다음에 상면 가이드(30, 30, …)에 대해서 설명한다. 상면 가이드(30, 30, …)는, 상면 급수 수단(21)과 패스 라인(P)(강판(1)) 사이에 배치되고, 강판(1)의 선단을 통과할 때, 상기 강판(1)의 선단이 도관(21b, 21b, …)이나 냉각 노즐(21c, 21c)에 걸리지 않도록 설치된 판형상의 부재이다. 또, 상면 가이드(30, 30, …)에는 상면 급수 수단(21)으로부터의 분류를 통과시키는 유입 구멍이 형성되어 있다. 이에 의해, 상면 급수 수단(21)으로부터의 분류가 상면 가이드(30, 30, …)를 통과하여 강판(1)의 상면에 도달하여, 적절한 냉각을 하는 것이 가능해진다. 여기서 이용되는 상면 가이드(30)의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니고 공지의 상면 가이드를 이용하는 것이 가능하다.

상면 가이드(30, 30, …)는, 도 2에 나타낸 바와 같이 배치된다. 본 실시형태에서는 3개의 상면 가이드(30, 30, 30)가 이용되고, 이것이 패스 라인(P)의 라인 방향으로 배열된다. 어느 상면 가이드(30, 30, 30)나 냉각 노즐(21c, 21c, …)의 높이 방향 위치에 대응하도록 배치되어 있다.

상면 가이드(30, 30, …)의 높이 위치에 대해서는, 후술하는 식 (1)을 만족시키도록 배치되는데, 도 2(a), 도 2(b)로부터 알 수 있듯이 최종 스탠드(11g)의 하우징(11gh) 내의 부위에 대해서는, 노즐(21c, 21c, …)의 높이 위치에 맞춰 패스 라인(P)(강판(1))에 가까워지도록 경사져 설치되어 있다.

하면 가이드(35, 35, …)는, 하면 급수 수단(22)과 패스 라인(P)(강판(1)) 사이에 배치되는 판형상의 부재이다. 이에 의해, 특히 강판(1)을 제조 장치(10)에 통과시킬 때에, 강판(1)의 최선단이 하면 급수 수단(22, 22, …)이나 반송 롤(12, 12, …)에 걸리는 것을 방지할 수 있다. 또, 하면 가이드(35, 35, …)에는 하면 급수 수단(22, 22, …)부터의 분류를 통과시키는 유입 구멍이 형성되어 있다. 이에 의해, 하면 급수 수단(22, 22, …)으로부터의 분류가 상기 하면 가이드(35)를 통과하여 강판(1)의 하면에 도달하여, 강판(1)의 적절한 냉각을 하는 것이 가능해진다. 여기서 이용되는 하면 가이드(35)의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니고 공지의 하면 가이드를 이용하는 것이 가능하다.

이러한 하면 가이드(35, 35, …)는, 도 2에 나타낸 바와 같이 배치된다. 본 실시형태에서는 4개의 하면 가이드(35, 35, …)가 이용되고, 워크 롤(11gw), 핀치 롤러(13), 반송 롤(12, 12, 12) 사이의 각각에 배치된다. 어느 하면 가이드(35, 35, …)나 반송 롤(12, 12, …)의 상단부에 대해 그다지 낮게 되지 않는 높이에 배치된다.

본 실시형태에서는 하면 가이드를 구비한 예를 설명했는데, 하면 가이드는 반드시 설치되지 않아도 된다.

제조 장치(10)의 반송 롤(12, 12, …)은, 강판(1)을 하류측으로 반송하기 위한 롤이며, 패스 라인(P)의 라인 방향으로 소정 간격으로 배열되어 있다.

핀치 롤러(13)는, 탈수를 겸하고 있으며, 냉각 장치(20)의 하류측에 설치되어 있다. 이에 의해, 냉각 장치(20) 내에서 분사된 냉각수가 하류측으로 유출되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 냉각 장치(20)에 있어서의 강판(1)의 흔들림을 억제하고, 특히, 강판(1)의 선단이 권취 장치에 맞물려 들어가기 전의 시점에 있어서의 강판(1)의 통판성을 향상시킬 수 있다. 여기서 핀치 롤러(13)의 롤 중, 상측의 롤(13a)은 도 2(a)에 나타낸 바와 같이 상하로 이동 가능하게 되어 있다.

상기한 열연 강판의 제조 장치(10)에 의해 예를 들면 다음과 같이 강판의 제조를 행한다. 즉, 강판(1)이 권취기에 의해 권취되고, 다음의 강판(1)의 압연이 개시될 때까지의 비압연 시간에서는 냉각 장치(20)에 있어서의 냉각수의 분사는 정지된다. 그리고, 냉각 장치(20)의 하류측에 배치된 핀치 롤러(13)는, 상기 비압연 시간중에, 냉각 장치(20)의 상면 가이드(30)보다도 높은 위치까지 상측 롤(13a)이 이동되고, 그 후, 다음의 강판(1)의 압연이 개시된다.

상기 다음의 강판(1)의 선단이 핀치 롤러(13)에 도달했을 때에 냉각수의 분사에 의한 냉각을 개시한다. 또, 강판(1)의 선단이 핀치 롤러(13)를 통과한 직후에 상측 롤(13a)를 하강시켜, 강판(1)의 핀치를 개시한다. 이 때, 강판(1)의 상면측에 공급된 냉각수는, 강판(1)의 냉각에 제공된 후, 도 3에 D, D로 나타낸 바와 같이, 강판(1)의 강판 판폭방향 양단에서부터 배수된다.

강판(1)의 선단이 냉각 장치(20) 내로 반송되기 전부터 냉각수의 분사를 개시함으로써, 강판(1)의 선단에 있어서의 비정상 냉각부의 길이를 짧게 하는 것이 가능해지는 것 외에 분사되는 냉각수에 의해, 강판(1)의 통판성을 안정화시키는 것이 가능해진다. 즉, 강판(1)이 부상하여 상면 가이드(30)로 근접하려고 하는 경우에는, 강판(1)이 냉각 노즐(21c, 21c, …)로부터 분사되는 냉각수 분류로부터 받는 충돌력이 증가해, 강판(1)에 연직 방향 하향의 힘이 작용한다. 그 때문에, 강판(1)이 상면 가이드(30)와 충돌한 경우에도, 냉각수 분류로부터 받는 충돌력에 의해 그 충격력이 완화됨과 더불어, 강판(1)과 상면 가이드(30)의 마찰열이 저감되므로, 강판 표면에 생기는 마찰흠을 저감하는 것이 가능해진다.

따라서, 이와 같이 조업되는 냉각 장치(20)를 열간 마무리 압연기열(11)의 하류측에 구비하는 열연 강판의 제조 장치(10)에 의해 열연 강판을 제조하면, 높은 냉각수량 밀도, 대량의 냉각수를 이용하여 냉각하는 것이 가능해진다. 즉, 이러한 제조 방법에 의해 열연 강판을 제조함으로써, 조직이 미세화된 열연 강판을 제조하는 것이 가능해진다.

또, 열간 마무리 압연기열에서의 통판 속도는 통판 개시 부분을 제외하고 일정하게 해도 된다. 이에 의해, 강판 전체 길이에 걸쳐 기계적 강도를 높아진 강판을 제조할 수 있다.

본 실시형태의 냉각 장치(20)는, 또한 다음과 같은 특징을 갖는다. 도 6에 나타낸 도면을 참조하면서 설명한다. 도 6은, 냉각 장치(20)의 일부를 확대하여 모식적으로 나타낸 도면이며, 상면 급수 수단(21, 21, …), 상면 가이드(30), 및 패스 라인(P)의 위치 관계를 나타내고 있다. 도 6에서는 지면 좌측이 상류측, 지면 오른쪽이 하류측이며, 지면 상하가 제조 장치(10)의 연직 방향이다. 따라서, 지면 안쪽/앞쪽 방향이 강판 판폭방향이 된다.

패스 라인(P)의 라인 방향으로 이웃하는 상면 급수 수단(21, 21) 사이의 피치를 L(m), 노즐(21c)로부터 분사하는 냉각수의 수량 밀도를 q_m(m³/m²·초), 냉각 장치의 균일 냉각폭 W_u(m)(도 5 참조), 도 6에 사선으로 나타낸 1개의 상면 급수 수단(21)으로부터 분사된 물이 배수되는 가상 유로의 단면적을 S(m²), 및 패스 라인(P)과 상면 가이드(30)의 하면까지의 거리를 h_p(m)로 했을 때, 이하의 식 (1)을 만족시킨다.

여기서 가상 유로의 단면적 S(m²)는 다음과 같이 구할 수 있다.

강판(1)의 상면에 분사된 냉각수가 강판 판폭방향으로 배수될 가능성이 있는 단면적 S_all는 1개의 상면 급수 수단(21)당, 차식 (2)로 표시된다.

그러나, 상기 S_all에는, 분사된 냉각수가 횡단하는 부분을 포함하고 있으며, 실질적으로 상기 횡단하는 부분은 배수를 위한 유로 단면적으로부터 제외하는 것이 필요하다. 그래서, 제외하는 면적을 S_j(m²) 로 하면, 이것은 차식 (3)으로 표시할 수 있다.

여기서, L_j1는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 분류의 분류방향 단면 중, 상면 가이드(30)를 통과하는 부위에서의 상기 단면의 통판 방향 길이(m)이다. 한편, L_j2는, 패스 라인(P) 상에 있어서의 동일한 길이(m)이다. 따라서, 가상 유로 단면적 S는 다음 식 (4)로부터 산출할 수 있다.

식 (4) 및 이것을 대입한 식 (1)은, 어떠한 형식의 노즐에 대해서도 적용할 수 있다.

예로서, 노즐을 플랫 노즐로 하고, 그 통판 방향의 확산각을 θ_n으로 하면, 상기 L_j1, 및 L_j2는 식 (5), 식 (6)과 같이 표시할 수 있다.

여기서, h_n(m)는, 노즐의 선단과 패스 라인(P)의 거리를 의미한다.

또, 식 (1)에서, 기계적 성질이 좋은, 조직이 미세화된 열연 강판을 제조하는 관점에서 냉각수의 수량 밀도 q_m의 크기는 0.16m³/(m² _·초)(10m³/(m² _·분)) 이상으로 한다.

상기 사상에 기초하여, 후술하는 실시예 등의 각종 실험 등에 의해서, 상기 식 (1)을 만족시키는 강판의 냉각 장치, 및 이것을 구비하는 열연 강판의 제조 장치에 의하면, 높은 냉각수의 수량 밀도, 대량의 냉각수를 이용하여 냉각할 수 있음과 더불어, 그 배수도 원활하게 행해짐을 알 수 있었다. 즉, 이러한 열연 강판의 제조 장치에 의해 열연 강판을 제조함으로써, 조직이 미세화된 열연 강판을 제조하는 것이 가능해진다. 구체적으로는, 배수가 원활하게 행해지는 결과, 체류수의 상면이 상면 가이드(30)에까지 도달하는 것을 방지할 수 있어, 강판(1)을 효과적으로 냉각하는 것이 가능해진다. 또, 이러한 원활한 배수는, 강판(1)의 강판 판폭방향의 냉각 불균일을 방지하여, 보다 더 균일한 냉각이 가능해진다.

식 (1)의 좌변은, 공급되는 냉각수의 수량에 대한 확보되는 배수로 단면적의 비율, 즉 배수되는 유속과, 강판(1)의 상면에서 상면 가이드(30)의 하면까지의 거리 h_p의 관계에서 정해지는 값과의 비율이 높아지면, 배수가 곤란해지는 것을 나타내고 있다.

상기 식 (1)~식 (6)에서는 상면 가이드(30)가 패스 라인(P)과 대략 평행하게 배치된 부위에 대해서 설명했다. 이에 대해 도 2(b)에 나타낸 바와 같이 상면 가이드(30)가 경사져 배치된 부위에 대해서도 동일하게 생각할 수 있다. 도 7에, 상기 부위에 있어서의 도 6에 상당하는 도면을 나타냈다.

이와 같이 상면 가이드(30)가 경사져 배치된 경우에는, 식 (1)~식 (6)에 있어서, 패스 라인(P)과 상면 가이드(30)의 하면까지의 거리 h_p의 값 대신에 상당 높이 h_p＇를 적용한다. 본 형태에서는 상당 높이 h_p＇는 차식 (7)로부터 구해진다.

여기서, h_p1는, 도 7로부터 알 수 있듯이 S_a11를 구성하는 부위 중, 상공정측에 있어서의 패스 라인(P)과 상면 가이드(30)의 하면까지의 거리이다. 한편, h_p2는, S_a11를 구성하는 부위 중, 하공정측에 있어서의 패스 라인(P)과 상면 가이드(30)의 하면까지의 거리이다.

이와 같이, 식 (1)은, 패스 라인(P)(강판(1))과 상면 가이드(30) 사이를 흐르는 냉각수의 유량과, 냉각수가 흐르는 가상 유로 단면적으로부터, 패스 라인(P)(강판(1))과 상면 가이드(30)의 거리를 결정하는 것이라는 점에서, 패스 라인(P)(강판(1))에 대해 상면 가이드(30)가 평행하게 배치되지 않은 경우에 대해서도, 그 사상을 적용할 수 있다. 특히, 도 2(b)에 나타낸 부위의 급랭은, 페라이트 입자의 미세화를 도모하는데 있어서 중요하지만, 단순히 냉각수의 수량 밀도를 크게 하는 것이 아니라, 냉각수의 수량 밀도의 상한을 식 (1)의 범위로 억제함으로써 체류수의 오버플로우를 억제할 수 있기 때문에, 효과적인 냉각에 유효하다.

여기까지는 상면 가이드(30)가 평판형상인 예를 설명했는데, 배수성을 향상시키는 관점에서 요철 형상을 갖는 상면 가이드를 적용해도 된다. 도 8에, 상면 가이드(30＇)를 적용한 1개의 예를 나타냈다. 도 8은, 도 6, 도 7에 상당하는 도면이다.

도 8의 예에서는, 상면 가이드(30＇)에서, 냉각 노즐(21c)이 배치되는 부위에서는 패스 라인(P)과 상면 가이드(30＇) 하면의 거리가 h_p이다. 한편, 인접하는 냉각 노즐(21c, 21c) 사이에서는 패스 라인(P)과 상면 가이드(30＇)는 h_p＋h＇의 높이로 되어 있다.

이러한 상면 가이드(30＇)가 적용된 경우에도, 기본적으로는 식 (1)~식 (7)과 동일한 사상을 적용할 수 있다. 단, 상면 가이드(30＇)를 적용한 것에 의한 배수를 위한 가상 유로 단면적의 증가를 고려하여, 식 (1)의 S, h_p을 대신해, 변경된 가상 유로 단면적 S＇, 및 상당 높이 hp＇를 적용한다. 본 형태에서는, S＇는 식 (8), hp＇는 식 (9)로부터 각각 구할 수 있다.

여기서 식 (8)의 S₁＇는, 도 8에 해칭으로 나타낸 바와 같이 높이 h_p의 부위에 있어서의 가상 유로 단면적이며, 식 (1)의 S와 동일하다. 한편, 식 (8)의 S₂＇는, 도 8에 거무스름하게 나타낸 바와 같이 높이 h＇의 부위에 있어서의 가상 유로 단면적이다. 따라서, 상면 가이드(30＇)의 경우에는, 식 (1)에 가상 유로 단면적 S 대신에 식 (8)에 의해 구해지는 변경된 가상 유로 단면적 S＇를 대입한다.

식 (9)는, 상면 가이드(30＇)에 있어서의 상당 높이 hp＇를 산출하는 식이다. 여기서, r은 가상 유로 단면적의 면적 확대율이며, 본 형태에서는 S＇/S₁＇로 산출된다. 따라서, 상면 가이드(30＇)에서도 상당 높이 h_{p ＇}를 이용함으로써 식(1)을 적용하는 것이 가능하다.

이와 같이 상면 가이드(30＇)가 적용되어 있음으로써 냉각수의 배수를 위한 단면적이 확대되어, 더욱 배수성을 향상시킬 수 있다.

도 9에도 요철을 갖는 상면 가이드의 예를 나타냈다. 도 9는 상면 가이드(30”)를 적용한 예로, 도 6, 도 7에 상당하는 도면이다.

도 9의 예에서는, 상면 가이드(30”)에 있어서, 이웃하는 냉각 노즐(21c, 21c) 사이의 부위에서 패스 라인(P)과 상면 가이드(30”) 하면의 거리가 h_p이다. 한편, 냉각 노즐(21c)이 배치된 부위에서는 패스 라인(P)과 상면 가이드(30”)는 h_p＋h”의 높이로 되어 있다.

이러한 상면 가이드(30”)가 적용된 경우에도, 기본적으로는 식 (1)~식 (7)과 동일한 사상을 적용할 수 있다. 단, 상면 가이드(30”)를 적용한 것에 의한 배수를 위한 가상 유로 단면적의 증가를 고려하여, 식 (1)의 S, h_p를 대신해, 변경된 가상 유로 단면적 S＇, 및 상당 높이 h_p＇를 적용한다. 본 형태에서는, S＇는 식 (10), h_p＇는 식 (11)로부터 각각 구할 수 있다.

여기서 식 (10)의 S₁”는, 도 9에 해칭으로 나타낸 바와 같이 높이 h_p의 부위에 있어서의 가상 유로 단면적이며, 식 (1)의 S와 동일하다. 한편, 식(10)의 S₂”는, 도 9에 거무스름하게 나타낸 바와 같이 높이 h”의 부위에 있어서의 가상 유로 단면적이다. 따라서, 상면 가이드(30”)의 경우에는, 식 (1)에 가상 유로 단면적 S 대신에, 식 (10)에 의해 구해지는 변경된 가상 유로 단면적 S＇를 대입한다.

식 (11)은, 상면 가이드(30”)에 있어서의 상당 높이 h_p＇를 산출하는 식이다. 여기서, r은 가상 유로 단면적의 면적 확대율이며, 본 형태에서는 S＇/S1”이 산출된다. 따라서, 상면 가이드(30”)에서도 상당 높이 h_p＇를 이용함으로써 식 (1)을 적용하는 것이 가능하다.

이와 같이, 상면 가이드(30”)가 적용되어 있음으로써 냉각수의 배수를 위한 단면적이 확대되어 더욱 배수성을 향상시킬 수 있다.

도 7~도 9에서 나타낸 바와 같이, 패스 라인(P)과 상면 가이드의 거리가 통판 방향(패스 라인 방향)으로 변화할 때에는, 상기와 같이 상당 높이 h_p＇를 이용함으로써 식 (1)의 관계를 적용할 수 있다.

또, 냉각 장치(20)를 이용하여 열연 강판을 제조할 때에는, 식 (12)을 만족시키도록 제조할 수 있다. 즉, 통판 방향으로 이웃하는 상면 급수 수단(21, 21) 사이의 피치를 L(m), 노즐(21c)로부터 분사되는 냉각수의 수량 밀도를 q_a(m³/m²·초), 통판되는 강판의 판폭 W_a(m), 도 6에 사선으로 나타낸 1개의 상면 급수 수단(21)으로부터 분사된 물이 배수되는 가상 유로의 단면적을 Sa(m²), 및 통판되는 강판(1)의 상면에서 상면 가이드(30)의 하면까지의 거리를 h_a(m)로 했을 때 이하의 식 (12)를 만족시키도록 냉각한다.

여기서, S_a(m²)는, 상기한 식 (2)~식 (7)에 있어서, 상면 가이드(30)와 패스 라인(P)의 거리 h_p를 대신해, 강판(1)과의 거리 h_a에 의거하여 산출하도록 변경하여 구할 수 있다.

도 7~도 9에서 나타낸 바와 같이, 패스 라인(P)과 상면 가이드의 거리가 통판 방향(패스 라인 방향)으로 변화할 때에도, 변경된 가상 유로 단면적 S＇에 대응하는 S_a＇를 이용하여 상기한 상당 높이 h_p＇에 대응하는 상당 높이 h_a＇를 이용하면 된다.

또, 식 (12)에서, 기계적 성질이 좋은, 조직이 미세화된 열연 강판을 제조하는 관점에서 냉각수의 수량 밀도 q_a의 크기는 0.16m³/(m²·초)(10m³/(m²·분)) 이상으로 한다.

이러한 열연 강판의 제조 방법에 의하면, 제조 장치의 다른 부위의 관계나 주변 환경의 제약에 대응하면서, 상기 식 (12)를 만족시키기 위한 제조의 조건, 및/또는 냉각수의 분사 조건 등을 부여하는 것이 가능해진다.

이상, 설명한 냉각 장치(20), 이것을 구비하는 제조 장치(10), 및 열연 강판의 제조 방법에 의하면, 예를 들면, 필요한 냉각 능력을 얻기 위한 냉각수량 밀도, 강판의 폭, 및 냉각 노즐의 피치가 정해져 있었던 경우에는, 상면 가이드의 위치를 식 (1), 식 (12)를 만족시키도록 설정할 수 있다.

또, 냉각 장치(20)와 같이, 그 상류측에서 상면 가이드(30)를 패스 라인(P)에 근접시킬 필요가 있는 경우, 즉 식 (1)에 있어서의 h_p, 식 (12)에 있어서의 h_a가 정해져 있을 때가 있다. 이러한 경우에는, 식 (1), 식 (12)를 만족시키도록 냉각수량 밀도, 냉각 노즐의 피치를 변경할 수 있으며, 그것을 어느 정도 행하면 되는지에 대해서 미리 알 수 있다.

또, 상면 가이드(30)의 높이 위치의 상한에 대해서는, 통판성의 관점에서 1m인 것이 바람직하다.

이상과 같이, 본 실시형태의 강판의 냉각 장치, 열연 강판의 제조 장치, 및 열연 강판의 제조 방법에 의해, 열연 강판의 제조에 있어서, 높은 냉각수량 밀도에 의한 냉각이 필요할 때에도, 적절한 배수가 가능해져, 그 높은 냉각 능력을 효율적으로 살릴 수 있다.

또한, 상기 실시형태의 강판의 냉각 장치, 열연 강판의 제조 장치, 및 열연 강판의 제조 방법의 변형예로서 다음과 같은 형태를 들 수 있다. 즉, 냉각 장치의 상면 가이드 및 냉각 노즐의 적어도 한쪽의 높이 위치를 이동 가능하게 구성해도 된다. 이에 의하면, 상기 식 (1), 식 (12)에 있어서의 h_p, h_a를, 상황에 따라 변경할 수 있으며, 한층 더 적절한 배수성을 확보하여, 높은 냉각 능력을 살리는 것이 가능해진다.

단, 이때에는, 상면 가이드의 하면이 상면 급수 수단의 냉각 노즐의 하단보다도 높게 되지 않는 것으로 한다. 통판에 영향을 미치기 때문이다.

상면 가이드를 상하 방향으로 이동시키는 수단은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 워크 롤의 교환시에 상면 가이드를 퇴피시키는 암, 레일과 상면 가이드의 연결부에 실린더를 설치하거나, 또는 암이나 레일 그 자체를 상하 이동시키는 것 등에 의해 행할 수 있다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 자세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에서는, 상기한 식 (12)에 대해서 각 요소를 변경해, 배수성과의 관계를 밝혔다. 표 1~표 5에 조건 및 결과를 나타냈다.

표 1~표 3은 상면 가이드가 평판형상이며, 패스 라인(P)과 상면 가이드의 거리가 통판 방향(패스 라인 방향)에서 일정한 예이다. 표 1은 강판의 폭이 1.0m, 표 2는 강판의 폭이 1.6m, 및 표 3은 강판의 폭이 2.0m인 경우이다.

표 4, 표 5는, 도 8에 나타낸 바와 같이 상면 가이드가 요철을 갖고 있는 예이며, 패스 라인(P)과 상면 가이드의 거리가 통판 방향(패스 라인 방향)에서 변화하는 예이다. 표 4가 도 8의 h＇=0.1m의 예, 표 5가 도 8의 h＇=0.2m의 예이다. 강판의 폭은 모두 2.0m로 했다.

또, 각 표에서, 배수성의 평가는 다음과 같이 행했다. 즉, 상면 가이드에 설치된, 냉각수 분류가 통과하는 구멍으로부터의 역류한 배수에 의해, 냉각 노즐의 선단이 수몰되었을 때를 ×, 수몰되지 않았을 때를 ○로 했다. 이것은, 냉각 노즐의 선단이 수몰되면, 냉각수의 분류의 형태가 기중 액체 제트(공기중을 통과하는 제트)로부터 액중 액체 제트(수중을 통과하는 제트)로 변화해, 분류의 감쇠가 현저해져, 열연 강판으로의 충돌력이 크게 저하하기 때문이다.

표 4, 표 5의 예에서는, 상기한 바와 같이 상면 가이드에 요철이 형성되어 있는 예이므로, 식 (8), 식 (9)을 이용하여 변경된 가상 유로 단면적 Sa＇(S＇), 및 상당 높이 h_a＇(h_p＇)를 산출하여, 이에 의거하여 식 (12)의 좌변의 계산을 행했다.

이상 표 1~표 5로부터 알 수 있듯이, 식 (12)의 좌변이 1을 넘을 때에는, 배수성에 문제가 발생한다는 것을 알 수 있었다. 또, 패스 라인과 상면 가이드의 거리가 통판 방향(패스 라인 방향)에서 변화하는 상면 가이드인 경우에는, 상기 설명한 바와 같이 상당 높이 h_a＇(h_p＇)를 이용하여 배수성을 미리 알 수 있음을 알 수 있다.

또, 표 4, 표 5의 결과를 표 3의 결과와 비교하면, 가상 유로 단면적의 확대에 의해 배수성이 향상되어 있음도 알 수 있다.

1:강판
10:제조 장치
11:압연기열
11g:최종 스탠드
11gh:하우징
11gr:(하우징) 입설부(측벽)
12:반송 롤
13:핀치 롤
20:냉각 장치
21:상면 급수 수단
21a:냉각 헤더
21b:도관
21c:냉각 노즐
22:하면 급수 수단
22a:냉각 헤더
22b:도관
22c:냉각 노즐
30:상면 가이드
35:하면 가이드
P:패스 라인

Claims (8)

1. 열간 마무리 압연기열보다 하류측에 배치되고, 패스 라인의 상방으로부터 패스 라인을 향해 냉각수를 공급 가능하며, 상기 패스 라인의 방향으로 병렬된 복수의 냉각 노즐, 및, 상기 패스 라인과 상기 냉각 노즐 사이에 배치되는 상면 가이드를 구비하는 냉각 장치로서,
   상기 냉각 노즐은, 냉각수량 밀도 0.16(m³/(m²·초) ) 이상으로 냉각수를 분사 가능함과 더불어, 분사하는 냉각수량 밀도를 q_m(m³/(m²·초)), 상기 냉각 노즐의 패스 라인 방향 피치를 L(m), 상기 상면 가이드의 하면과 상기 패스 라인의 거리를 h_p(m), 균일 냉각 폭을 W_u(m), 상기 냉각 노즐의 상기 패스 라인 방향 1피치당, 강판 폭방향으로 흐르는 배수의 가상 유로 단면적을 S(m²)로 했을 때,
   

   

   
   이 성립하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 상면 가이드가, 상기 패스 라인과 상기 상면 가이드의 거리가 상기 패스 라인 방향에서 변화하는 형태를 갖고,
   상기 h_p 대신에 상기 상면 가이드의 상당 높이 h_p＇가 적용되는, 냉각 장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 상면 가이드 및 상기 냉각 노즐의 적어도 한쪽이, 상하 방향으로 이동 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
4. 열간 마무리 압연기열, 및 상기 열간 마무리 압연기열의 하류측에 배치되는 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 냉각 장치를 구비하고,
   상기 냉각 장치의 상류측 단부는 상기 열간 마무리 압연기열의 최종 스탠드의 내측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 열연 강판의 제조 장치.
5. 열간 마무리 압연기열보다 하류측에 배치된 냉각 장치에 의해, 마무리 압연 후에 강판의 적어도 상면에 냉각수를 공급하고, 상기 강판을 냉각하는 공정을 포함하는 열연 강판의 제조 방법으로서,
   상기 냉각 장치에 설치되는 냉각 노즐로부터의 냉각수량 밀도를, 0.16(m³/(m²·초)) 이상인 q_a(m³/(m²·초))로 하고, 상기 냉각 노즐의 통판 방향 피치를 L(m), 상기 냉각 장치에 배치된 상면 가이드의 하면과 통판되는 강판의 상면의 거리를 h_a(m), 통판되는 상기 강판의 판 폭을 W_a(m), 상기 냉각 노즐의 통판 방향 1피치당, 강판 폭방향으로 흐르는 배수의 가상 유로 단면적을 S_a(m²)로 했을 때,
   

   

   
   이 성립하는 것을 특징으로 하는 열연 강판의 제조 방법.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 상면 가이드가, 상기 강판과 상기 상면 가이드의 거리가 상기 통판 방향에서 변화하는 형태를 가질 때에는, 상기 h_a 대신에, 상기 상면 가이드의 상당 높이 h_a＇를 적용하는, 열연 강판의 제조 방법.
7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
   상기 상면 가이드, 및 상기 냉각 노즐의 적어도 한쪽이, 상하 방향으로 이동 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 열연 강판의 제조 방법.
8. 청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 냉각 장치는, 상기 냉각 장치의 상류측 단부가 상기 열간 마무리 압연기열의 최종 스탠드의 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 열연 강판의 제조 방법.

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