WO2007099676A1

WO2007099676A1 - 熱延鋼帯の冷却装置および冷却方法

Info

Publication number: WO2007099676A1
Application number: PCT/JP2006/322798
Authority: WO
Inventors: Satoshi Ueoka; Akio Fujibayashi; Naoki Nakata; Takashi Kuroki; Shougo Tomita
Original assignee: Jfe Steel Corporation
Priority date: 2006-03-03
Filing date: 2006-11-09
Publication date: 2007-09-07
Also published as: EP1992426A4; CA2644514C; KR20080091393A; US8444909B2; KR101144028B1; EP1992426A1; BRPI0621377B1; BRPI0621377A2; CN101394946A; US20090019907A1; US20120222445A1; US8231826B2; CN101394946B; CA2644514A1; EP1992426B1

Abstract

熱間圧延された鋼帯を冷却水で冷却する際に、鋼帯の先端から尾端まで均一に冷却を施すことができる熱延鋼帯の冷却装置および冷却方法を提供する。冷却装置１０が、棒状冷却水を鋼帯１２の進行方向上流側に向けて噴射角度θで噴射するように傾斜して配置されている複数の円管ノズル１５と、その上流側に配置されて、ローラテーブル８との間で鋼帯１２を挟み込むピンチロール１１を備えている。

Description

明細書熱延鋼帯の冷却装置および冷却方法技術分野

本発明は、熱間圧延された鋼帯を冷却するための冷却装置おょぴ冷却方法に関する。背景技術

一般に、熱延鋼帯を製造するには、加熱炉においてスラブを所定温度に加熱し、加熱されたスラブを粗圧延機で所定厚みに圧延して粗バーとなし、ついでこの粗パーを複数基の圧延スタンドからなる連続熱間仕上圧延機において所定の厚みの鋼帯となす。そして、この鋼帯をランナウトテーブル上の冷却装置によって冷却した後、卷き取り機で卷き取ることにより製造される。

その際、熱閬圧延された高温の鋼帯を連銃的に冷却するランナウトテーブルの冷却装置では、鋼帯の上面冷却をなすため、円管状のラミナ一冷却ノズルから鋼帯搬送用のローラテーブル上に、この幅方向に亘つて直線状に複数のラミナー冷却水を注水している。一方、鋼帯の下面冷却をなすため、ローラテーブル間にそれぞれスプレーノズルが設けられ、ここから冷却水を噴射する方法が一般的である。

しかし、このような従来の冷却装置では、鋼帯の上面冷却に使われている円管ラミナ一ノズルからの冷却水が自由落下流であるので、鋼帯の上面に滞留水の水膜があると鋼帯まで冷却水が到達しにくく、鋼帯の上面に滞留水がある場合とない場合で冷却能力に違いが生じるという問題や、鋼帯上に落下した冷却水が自由に前後左右に広がるので冷却領域（冷却ゾーン）が変化し、冷却能力が安定しないという問題等がある。このような冷却能力の変動の結果、鋼帯の材質が不均一になりやすくなっていた。 '

そこで、鋼帯上面の冷却水（滞留水）の水切りを行って、安定した冷却能力を得るために、鋼帯上面を横切るように流体を斜め方向に噴射して滞留水を排出する方法（例えば、特許文献 1参照）や、鋼帯の上下動を拘束するための拘束ロールを水切り口ールとして滞留水を堰き止めることで冷却領域を一定にする方法

(例えば、特許文献 2参照）が提案されている。

なお、 [発明を実施するための最良の形態]の欄で、下記の許文献 3を引用するので、ここに併せて記載しておく。

特許文献 1 ：特開平 9一 1 4 1 3 2 2号公報

特許文献 2 ：特開平 1 0— 1 6 6 0 2 3号公報

特許文献 3 : 特開 2 0 0 2— 2 3 9 6 2 3号公報発明の開示

しかしながら、特許文献 1に記載の方法によると、下流に行くに従って鋼帯上面に大量の冷却水が.滞留していくので、下流側になるほど水切り効果がきかなくなる。また、特許文献 2に記載の方法においては、圧延機を出てから巻き取り機に至るまでの鋼帯先端部は拘束ロールによる拘束が無い状態で搬送されるので、拘束ロール（水切りロール）による水切り効果が得られない。しかも、鋼帯先端部が上下動しながら波を打ったような状態でランナウトテーブル上を通過するので、この鋼帯先端部の上面に冷却水を供給すると、上下に波を打つ底の部分に選択的に冷却水が滞留しやすく、鋼帯先端が巻き取り機で巻き取られて鋼帯に張力が働き、鋼帯が張られて上下波が解消されるまでは、冷却温度のハンチング現象が生じる。この冷却温度のハンチング現象も鋼帯の機械的性質めパラツキを生じさせていた。

本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、熱間圧延された鋼帯を冷却水で冷却する際に、高い冷却能力と安定した冷却領域を実現することにより、鋼帯の先端から尾端まで均一に冷却を施すことができる熱延鋼帯の冷去 P装置および冷却方法を提供しようとするものである。

上記課題を解決するために、.本発明は以下の特徴を有する。

[ 1 ] ランナウトテーブル上を搬送される仕上圧延後の熱延鋼帯を冷却する熱延鋼帯の冷却装置であって、

鋼帯の上面側に、噴射角度が鋼帯の進行方向上流側に向けて傾斜するように棒状冷却水を噴射する冷却ノズルを複数配置するとともに、

その上流側に、前記冷却ノズルから噴射された鋼帯上面の冷却水の水切りを行う水切り手段を配置したことを特徴とする熱延鋼帯の冷却装。

[2] 前記冷却ノズルは、鋼帯幅方向に複数個配置されるとともに、鋼帯進行方向に複数列配置され、

且つ、各列に配置される冷却ノズルの幅方向位置は、その上流側の列における幅方向位置と下流側の列における幅方向位置とをずらして配置されることを特徴とする前記 [1] に記載の熱延鋼帯の冷却装置。

[3]前記冷却ノズルにより噴射される棒状冷却水と鋼帯との成す角度が 5 5° 以下であることを特徴とする前記 . [ 1 ] または [2] に記載の熱延鋼帯の冷却装置。 .

[4] 前記冷却ノズル列は、 1列以上を制御単位として、それぞれ独立に冷却水のオン一オフ制御が可能であることを特徴とする前記 [2] または [3] に記載の熱延鋼帯の冷却装置。

[5] 前記水切り手段は、鋼帯に転接する様に昇降可能な回転駆動されるピンチロールであることを特徴とする前記 [1] 乃至 [4] のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却装置。

[6] 前記水切り手段は、噴射角度が鋼帯の進行方向下流側に向けて傾斜するようにスリット状または円形状のノズル噴射口から水切り用流体を噴射する 1列以上のノズルであることを特徴とする前記 [1] 乃至 [4] のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却装置。

[7] ランナウトテーブル上を搬送される仕上圧延後の熱延鋼帯の冷却方法であって、

鋼帯の上面側に、鋼帯の進行方向上流側に向けて傾斜させて棒状冷却水を噴射するとともに、

その上流側に設けられた水切り手段により冷却水の水切りを行うことを特徴とする熱延鋼帯の冷却方法。

[8] 棒状冷却水を噴射する鋼帯進行方向のノズル列数を制御することにより冷却ゾーン長さを変更して冷却能力を制御することを特徴とする前記 [7〕に記載の熱延鋼帯の冷却方法。

[9] 前記水切り手段にピンチロールを用い、該ピンチロールはあらかじめ鋼帯の板厚以下のギャップ設定がなされ、鋼帯先端がピンチされた後に冷却水を噴射開始するとともに、

鋼帯先端がコィラーに嚙み込むとほぼ同時にピンチロールを回転させたままわずかに上昇させることを特徴とする前記 [7] または [8] に記載の熱延鋼帯の冷却方法。

[1 0] 前記水切り手段に鋼帯の進行方向下流側に向けて傾斜したスリット状また.は円形状のノズル噴射口から水切り用流体を噴射するノズルを用い、前記鋼帯進行方向上流側に向けて傾斜して噴射される棒状冷却水の噴射ノズルの列数に応じて、前記水切り用流体を噴射するノズルにおける水量、水圧、噴射ノズルの列数のうちのいずれか 1以上を変更することを特徴とする前記 [8] に記載の熱延鋼帯の冷却方法。

[1 1] 前記鋼帯の進行方向上流側に向けて傾斜させて棒状冷却水^噴射する鋼帯進行方向のノズル列数の制御は、前記水切り手段側のノズル列を優先的に噴射し、下流側のノズル列を順次オン一オフすることで冷却ゾーン長さを変更することを特徴とする前記 [8] 乃至 [1 0] のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却方法。

本発明によれば、鋼帯の先端から尾端まで均一に冷却を施すことができ、鋼帯の品質が安定する。それにともなって、鋼帯の切り捨て代が少なくなつて歩留まりが高くなる。 ' 図面の簡単な説明，

図 1は、本発明の第 1、第 2の実施形態における圧延設備の構成図である。図 2は、本発明の第 1の実施形態における冷却装置の構成図である。図 3は、本 ¾明の第 1の実施形態における冷却装置の詳細図である。

図 4は、本発明の第 2の実施形態における冷却装置の構成図である。

図 5は、本発明の第 2の実施形態における冷却装置の詳細図である。

図 6は、本発明の第 2の実施形態における冷却装置の構成図である。

図 7は、本発明の冷却装置の衝突位置について説明した p]である。

図 8 A、図 8 Bは、本発明の第 1、第 2の実施形態における冷却装置本体及び第 2の実施形態における水切り手段の棒状冷却水噴射ノズルの詳細図である。

図 9は、本発明の第 3の実施形態における圧延設備の構成図である。

各図の中の番号の意味は下記の通りである。

1 ···粗圧延機

2 粗バー

3 テープ/レロ一ラ

4 連続仕上圧延機群

4 E …最終仕上圧延機

5 …ランナゥトテープノレ

6 ···冷却装置，

7 ···円管ラミナ一ノズル

8 ···テ一ブノレ口ーラ

9 ···スプレーノズル

1 0 …冷却装置

1 0 a…冷却装置本体

1 0 b…冷却装置本体

1 1 …ピンチローノレ

1 2 …鋼

1 3 …巻き取り機

1 4 …冷却水ノズルヘッダ

1 5 …円管ノズル

1 6 …冷却水供給管 1 7…近接型冷却装置

1 8 ···ピンチ口一ノレ

1 9…水切り手段としての棒状冷却水噴射ノズル発明を実施するための最良の形態，

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

図 1は、本癸明の第 1の実施形態における熱延鋼帯の製造設備を示すものである。

粗圧延機 1で圧延された粗バー 2はテーブルローラ 3上を搬送されて、連続的に 7つの連続仕上げ圧延機群 4で所定の厚みまで圧延されて鋼帯 1 2となった後、最終仕上圧延機 4 Eの後方の鋼帯搬送路を構成するランナウトテーブル 5に導かれる。このランナウトテーブル 5は全長約 1 0 0 mあり、その一部またはほとんど大部分に冷却装置が設けられていて、鋼帯 1 2がここで冷却されたあと、下流側の卷き取り機 1 3で卷き取られて熱延コイルとなる。

そして、この実施形態においては、ランナウトテーブル 5に設けられる鋼帯上面冷却用の冷却装置として、従来型の冷却装置 6と本発明の冷却装置 1 0がその順に配置されている。従来型の冷却装置 6は、ランナウトテーブル 5の上面側に所定ピッチで配置され、鋼帯に対して冷却水を自由落下流として供給する複数の円管ラミナ一ノズル 7を備えている。また、鋼帯下面冷却用の冷却装置としては、鋼帯搬送用のテーブルローラ 8間に複数のスプレーノズル 9が配置されている。ここで、本発明の第 1の実施形態に係る冷却装置 1 0の周辺の構成は図 2に示すようになっている。ランナウトテーブル 5の上面側に、後述する冷却装置本体 1 0 aを備え、その上流側に水切り手段としてのピンチロール 1 1を備えている。なお、鋼帯下面側の構成は従来型の冷却装置 6と同様のものであり、例えば、鋼帯進行方向に約 4 0 O m mピッチで、直径 3 5 0 m mの回転する鋼帯搬送用のテ一ブルローラ 8が配置され、これらテーブルローラ 8は鋼帯 1 2の下面側に位置している。

冷却装置本体 1 0 aの構成は、図 3のようになっている。すなわち、冷却水ノズルヘッダ 1 4に鋼帯幅方向に所定のピッチ（例えば、 3 0 minピッチ）で一列に配置された円管ノズル 1 5が、鋼帯進行方向に所定のピッチ（例えば、 1 0 0 ： nmピッチ）で所定の列数（例えば、 1 0 0列）設けられている。なお、円管ノズル 1 5は各列毎に 1本の冷却水ノズルへッダ 1 4を経由して冷却水供給管 1 6 に接続されており、各冷却水供給管 1 6は独立にオン一オフ'制御可能となっている。

円管ノズル 1 5は、所定の内径（例えば、 Ι Οιηιη φ) を備えた内面が滑らかな直管ノズルで、円管ノズル 1 5から供給される冷却水は棒状冷却水である。そして、この円管ノズル 1 5は、棒状冷却水を鋼帯 1 2の進行方向上流側に向けて所定の噴射角度 0 (例えば、 0 = 5 0° ) で噴射するように傾斜して配置されている。また、円管ノズル 1 5の出口の高さ位置は、鋼帯 1 2が上下動しても円管ノズル 1 5に接触しないように、鋼帯 1 2上面から所定の高さ（例えば、 1 0 0 0 mm) 離すようにしている。

ここで、本発明における棒状冷却水とは、円形状（楕円や多角の形状も含む）のノズル噴出口からある程度加圧された状態で噴射される冷却水であって、ノズル噴出口からの冷却水の噴射速度が 7 m/ s以上であり、ノズル噴出口から鋼帯に衝突するまでの水流の断面がほぼ円形に保たれた連続性と直進性のある水流の冷却水のことをいう。すなわち、円管ラミナ一ノズルからの自由落下流や、スプレーのような液滴状態で噴射されるものとは異なる。

一方、水切り手段であるピンチロール 1 1は、冷却装置本体 1 0 aの上流側のテーブルロール 8上に設置されており、所定の大きさ（例えば、'直径 2 5 0 mm) のロールであって、対向するテーブルロールとの間で鋼帯 1 2を挟み込むようになっている。そして、ピンチロール 1 1は、回転駆動され、鋼帯 1 2に転接するように昇降可能になっており、その高さ位置の保持を任意に変更することができるようになっている。ピンチロール 1 1とテープルローラ 8の間隔（ギャップ）は、あらかじめ鋼帯 1 2の板厚より小さく（例えば、板厚一 l mm) 設定しておき、仕上圧延機から出た鋼帯 1 2の先端がピンチロール 1 1を通過後、冷却装置本体 1 0 a出側に到達した後、円管ノズル 1 5から冷却水の噴射を開始するようになっている。また、ピンチロール 1 1の側部には、ピンチロール 1 1を回転駆動するための駆動モータ（図示せず）が連結されており、この駆動モータによつてピンチロール 1 1は鋼帯 1 2の搬送速度と一致する周速となるように回転速度を調整されている。なお、冷却装置本体 1 0 aとピンチロール 1 1とは、最前列 (最上流側の列）に配置された円管ノズルから噴射された冷水が鋼帯 1 2に到達する位置が、ピンチロール 1 1が鋼帯 1 2に転接する位置よりも下流側となるように調整されている。

このように、この実施形態においては、冷却装置 1 0が、棒状冷却水を鋼帯 1 2の進行方向上流側に向けて噴射角度 0で噴射するように傾斜して配置されている複数の円管ノズル 1 5と、その上流側に配置されて、ローラテーブル 8との間で鋼帯 1 2を挟み込むピンチロール 1 1を備えていることから、円管ノズル 1 5 から鋼帯 1 2上面に供給された後の冷却水（滞留水）が鋼帯 1 2の進行方向上流側に向けて流動する.とともに、流動した滞留水がピンチロール 1 1によって堰き止められるようになるので、冷却水による冷却領域が一定になる。そして、円管ノズル 1 5から棒状冷却水が噴射されるので、鋼帯 1 2上面の滞留水の水膜を破つて鋼帯 1 2まで新鮮な冷却水を到達させることができる。

また、従来は鋼帯先端部が波を打ったような形状となり上下に波を打つ底の部分に選択的に冷却水が滞留して過冷却となっていたものが、水切り手段により水冷装置外部（上流側）に滞留水が流れ出なくなる。

その結果、円管ラミナーノズルからの自由落下流を用いた従来の冷却装置ような、鋼帯上面に滞留水がある場合とない場合で冷却能力に違いが生じるという問題や、鋼帯上に落下した冷却水が自由に前後左右に広がって冷却領域が変化し、冷却能力が安定しないという問題が解消され、鋼帯形状によらず高く安定した冷. 却能力を得ることができる。例えば、板厚 3 m mの鋼帯に対して、冷却速度 1 0 o x:/ sを超える急速冷却が可能である。

なお、上記において、円管ノズル 1 5から噴射される棒状冷却水と鋼帯 1 2との成す角度 0は 5 5 ° 以下とするのが好ましい。鋼帯が静止している場合、角度 Θが 6 0 ° を越えると、鋼帯 1 2に到達後の冷却水（滞留水）の鋼帯進行方向の速度成分が小さくなり、その上流側の列の滞留水と干渉して、滞留水の流れが妨げられ、それによつて、最下流側の円管ノズル 1 5からの棒状冷却水の到達位置 (衝突位置）よりも下流側に滞留水の一部が流出してしまって、冷却領域が安定しない危険性がある。さらに、鋼帯の進行に伴い、その進行速度が速いほど滞留水が下流側へ流出しやすくなる。したがって、確実に、鋼帯, 1 2に到達後の冷却水が鋼帯進行方向上流側に流れるようにするために、角度 0を 5 5 ° 以下にするのが好ましく、鋼帯の走行速度に応じて 3 0 ° 〜5 5 ° の範囲で調整するのが一層好ましい。ただし、角度 0を 3 0 ° より小さくした場合には、鋼帯 1 2からの高さ位置を所定値に維持しようとすると、円管ノズル 1 5から棒状冷却水の到達位置（衝突位置）までの距離が離れすぎて、棒状冷却水が分散してしまい、冷却特性が落ちる危険性があるので、棒状冷却水と鋼帯 1 2との成す角度 0は、 3 0 ° 以上とすることが好適である。

ちなみに、本発明において、冷却永ノズルとして棒状冷却水を形成する円管ノズル 1 5を採用しているのは、次の理由による。すなわち、冷却を確実に行うためには、鋼帯まで冷却水を確実に到達させ、衝突させる必要がある。そのためには、鋼帯 1 2上面の滞留水の水膜を破って鋼帯 1 2まで新鮮な冷却水を到達させなければならず、スプレーノズルから噴射された液滴群のような貫通力が弱い冷却水流ではなく、連続性と直進性のある高い貫通力を持った冷却水流である必要がある。さらに、従来使われている円管ラミナ一ノズルによるラミナ一流は、自由落下流であるので、滞留水膜があると鋼帯まで冷却水が到達しにくい上に、滞留水がある場合とない場合で冷却能力に違いが生じることや、鋼帯上に落下した水が前後左右に広がるので鋼帯速度が変化した場合に冷却能力が変化する等の問題がある。したがって、本発明では、円管ノズル 1 5 (楕円や多角の形状であつてもよい）を用い、ノズル噴出口からの冷却水の噴射速度がァ！！！ノ s以上であり、ノズル噴出口から鋼帯に衝突するまでの水流の断面がほぼ円形に保たれる連続性と直進性のある棒状冷却水を噴射する。ノズル噴出口からの冷却水の噴射速度が 7 m/ s以上である棒状冷却水によれば、冷却水を傾斜させて噴射した場合であつても安定的に鋼帯上面の滞留水の水膜を突き破ることができるからである。しかも、本発明では、冷却水を鋼帯に対して鋼帯の進行方向に逆行して斜め上方から冷却水を噴射するので、冷却水が鋼帯に衝突する際の鋼帯と冷却水との相対速度は、鋼帯の速度に流体が鋼帯と逆方向に進む速度（流体速度 X c o s θ ) が加わつて相対速度が垂直に噴射衝突させた場合に比べて大きくなるが、棒状冷却水であれば、水流が分散することなく、鋼帯上に存在する滞留水打ち破って鋼帯に到達して、安定した冷却が可能となる。

なお、円管ノズル 1 5に替えてスリット状のノズルを用いることも考えられるが、ノズルが目詰まりしない程度のギャップ（現実的には 3 m m以上必要）を持っスリット状ノズルとした場合、円管ノズル 1 5を幅方向に間隔を空けて設置した場合と比較してノズル断面積が極めて大きくなる。そのため、滞留水膜への貫通力を持たせるためにノズル噴出口からの噴射速度 7 m / s以上で冷却水を噴射しょうとすると、極めて多い水量が必要となり、設備コストが甚大となって実現困難である。 .

なお、冷却水を鋼帯に対して鋼帯の進行方向に逆行して斜め上方から冷却水を噴射する方式は、鋼帯に対して垂直に冷却水を落下させる従来の冷却方式より衝突時の相対速度が大きいので冷却効率がよい。また、鋼帯進行方向後方から前方に傾けて冷却水を噴射する場合に比べても、冷却水と鋼帯との間の相対速度が大きいので、冷却効率が優れる。

そして、棒状冷却水の太さは、数 m m程度、少なくとも 3 m m以上とすることが望ましい。 3 m m未満では、鋼帯上の滞留水を突き破って鋼帯に冷却水を衝突させることが難しくなるからである。

さらに、円管ノズル 1 5の配置については、図 7に示すように、前の列（上流側）の棒状冷却水衝突位置と次列（下流側）の棒状冷却水の衝突位置が幅方向においてずらして配置することが好ましい。ずらし方の例として、例えば図 8 Aのように、次の列のノズルは幅方向の取り付けピッチは前列と同じにして、幅方向取り付け位置を幅方向ノズル取り付けピッチの 1 3の距離ずらしたり、図 8 B のように、次の列では前の列の隣り合うノズルの中央部に設 Sしたりしてもよレ、。これによつて、幅方向に隣り合う棒状冷却水の間で冷却が弱くなる部分に次の列の棒状冷却水が衝突し、冷却が捕完されて幅方向に均一な冷却がなされる。

なお、前述したように、この冷却装置 1 0では、ピンチロール 1 1とローラテ一ブル 8の間隔を、あらかじめ鋼帯 1 2の板厚より小さく（例えば、板厚一 l m m ) 設定しておき、仕上圧延機から出た鋼帯 1 2の先端がピンチロール 1 1を通過後、冷却装置本体 1 0 a出側に到達した時点で円管ノズル; L 5から冷却水の噴射を開始するようにしているが、板厚が厚い（例えば板厚 2 m m以上）鋼帯では、あらかじめ冷却水を噴射したところに鋼帯先端を通過させてもよい。こうすれば、鋼帯 1 2の先端から所定の冷却が可能となる。また、鋼帯 1 2の板厚が薄く、冷却水の影響で鋼帯 1 2の通板が不安定になるような場合は、鋼帯 1 2の先端の通過を妨げない程度の噴射圧力で冷却水を噴射しておき、鋼帯先端がピンチロール 1 1に嚙み込んだ後、所定の噴射圧力に変更することも可能である。ただし、ピンチロール 1 1によって、仕上圧延機 4からピンチロール 1 1の間で発生した鋼帯 1 2の上下動は抑制されているので、冷却装置本体 1 0 aを通過する鋼帯先端部の通板はピンチロール 1 1がない場合と比較して比較的安定しており、鋼帯 1 2の先端が冷却装置本体 1 0 a出側に到達する前から冷却水を噴射開始ても支障が少ない。したがって、板厚、搬送速度、鋼帯温度等に応じて、通板を妨げないタイミングで冷却水の噴射を開始するように調整することが好ましい。そして、鋼帯 1 2の先端が卷き取り機 1 3に卷き取られて張力がかかったら、鋼帯 1 2の板厚以上のギャップとなるようにピンチロール 1 1を回転させたままわずかに (例えば、板厚 + 1 m mまで）上昇させる。この状態でも鋼帯 1 2上の冷却水は、ピンチロール 1 1の上流側にすり抜けることはほとんどなく、 'ピンチロール 1 1 によって良好な水切りが実現される。ちなみに、ピンチロール 1 1をわずかに上昇させるのは、ピンチロール回転速度と鋼帯進行速度との微妙な不一致によって鋼帯にキズゃ弛みが発生することを防止するためである。

そして、鋼帯 1 2の進行速度や温度等に基づいて、冷却水の噴射が以下のように調整される。まず、鋼帯 1 2の進行.速度、鋼帯 1 2の温度計測値、目標の冷却停止温^までの冷却温度量に基づいて、冷却ゾーンの長さ、すなわち棒状冷却水を噴射する円管ノズル 1 5の列数を求める。そして、求めた円管ノズル 1 5の列数だけピンチロール 1 1に近い側から優先的に噴射するように設定する。それ以降は、冷却後の鋼帯 1 2の温度実績値をみて、鋼帯 1 2の進行速度の変更（加速 - 減速）を勘案しながら、噴射する円管ノズル 1 5の列数を変更する。なお、この冷却ゾーン長の変更は、ピンチロール 1 1側のノズル列は常に噴射し、下流側のノズル列を順次オン一オフして噴射する列数を変更することより行うのが望ましい。

なお、このピンチロール 1 1の主とした役割は、冷却装置本体 1 0 aからの冷却水を堰き止めることにより冷却水による冷却領域が一定になることである。よつて、後に本発明の第 2の実施形態で説明するが、水切り手段は上記のようなピンチロール 1 1に限定されるものではなく、円管ノズル 1 5から噴射された鋼帯上面の冷却水を水切りできるものであれば、種々の形態のものを用いることが可能である。 .

以下に、本発明の第 2の実施形態として、第 1の実施形態におけるピンチロール 1 1に替えて、水切り手段として水切り用流体を噴射するノズル、特に棒状冷却水噴射ノズルを設置した場合について説明する。この水切り手段としての棒状冷却水は、冷却を目的とするものではないが、第 1の実施形態における円管ノズル 1 5からの棒状冷却水と同様に、冷却水を用い、加圧状態で嘖射され、ノズル噴出口から鋼帯に衝突するまでの水流の断面がほぼ円形に保たれた連続性と直進性のある水流を用いるので、ここでは棒状冷却水と呼ぶこととする。

第 2の実施形態における熱延鋼帯の製造設備の構成は、図 1に示した第 1の実施形態における熱延鋼帯の製造設備とほぼ同様の構成であるが、'第 2の実施形態における冷却装置 1 0の周辺の構成は図 4に示すようになつている。すなわち、ランナウトテーブル 5の上面側に、後述する冷却装置本体 1 0 bを備え、その下流側に水切り手段としての棒状冷却水噴射ノズル 1 9を備えている。なお、鋼帯下面側の構成は第 1の実施形態と同じである。

そして、冷却装置本体 1 0 bの構成 fま、図 6のようになつている。第 1の実施形態の冷却装置本体 1 0 a'と同様に、冷却水ノズルヘッダ 1 4に鋼帯幅方向に所定のピッチ（例えば、 6 0 m mピッチ）で配置された円管ノズル 1 5が、鋼帯進行方向に所定のピッチ（例えば、 1 0 0 m mピッチ）で所定の列数（例えば、 1 0 0列）設けられており、円管ノズル 1 5は、棒状冷却水を鋼帯 1 2の進行方向に向けて所定の噴射角度 0 (例えば、 0 = 5 0 ° ) で噴射するように傾斜して配置されている。ただし、第 1の実施形態の冷却装置本体 1 0 aでは、円管ノズル 1列毎に 1本の冷却水ノズルヘッダ 1 4を経由して冷却水供合管 1 6に接続され且つ各冷却水供給管 1 6·は独立にオン一オフ制御可能となっていたが、第 2·の形態の冷却装置本体 1 0 bでは円管ノズル 2列毎に 1本の冷却水ノズルへッダ 1 4 を経由して冷却水供給管 1 6に接続されており、これを制御単位として、各冷却水供給管 1 6は独立にオン一オフ制御可能となっている。円管ノズル 1 5の口径や噴射角度、ノズル高さ等の考え方については第 1の実施形態と同じである。なお、冷却装置本体 1 0 bの構成についてであるが、この冷却装置本体 1 0 b では円管ノズル 2列を制御単位としてオン一オフ制御をしている。このオン一ォフ制御を実施する目.的は冷却終了時の温度調整にあるが、. 円管ノズル 1列のオンに対して何度冷やせ且つ冷却終了温度の許容精度を如何に設定するかでオンーォフ制御を行う制御単位（ノズル列数）が決定される。上記の様な構成の場合、円管ノズル 1列当たり 1〜 3 °C程度冷却する能力があるが、例えば ± 5 °Cの温度精度を狙う場合 5〜 1 0 °C程度の分解能でオン一オフできれば、許容の温度範囲に入れることができる。そのため、この実施形態では一回のオン一オフで 5 °C調整するとすると、 1本の冷却水供給管 1 6のオン一オフで円管ノズル 2列がオン一オフできれば、十分な精度で温度調整が可能である。また、このように円管ノズル複数列を制御単位としてオン一オフ制御を行えば、オン一オフ制御を行うために必要な機器である遮断弁の個数も減るし、配管の本数も減らすことができるため安価に設備製作が可能となる。

ちなみに、この実施形態では、円管ノズル 2列を制御単位としたオン一オフ制御が可能な機構について説明したが、必要である温度精度が維持できる範囲で、さらに多い列数を制御単位としてもかまわない。また、長手方向（鋼帯進行方向）に対して、場所により 1 όのオン一オフ機構での制御単位（円管ノズルの列数）を変えてもかまわない。一方、水切り手段である棒状冷却水噴射ノズル 1 9は、所定のノズル径（例えば、内径 5 m m)、ノズルピッチ（例えば、 4 0 m m ) で、冷却装置本体 1 O bの上流側に配置されており、冷却装置本体 1 0 b側（下流側）に向けて傾斜した棒状冷却水を噴射する。棒状冷却水噴射ノズル 1 9から噴射される棒状冷却水と鋼帯 1 2との成す角度 77は、前述した冷却装置本体 1 0 a ( 1 0 b ) からの棒状冷却水の噴射角度 0 と近い考え方が適用可能であり、 6 0 ° 以下とするのが好ましい。噴射角度 77が 6 0 ° を越えると、鋼帯 1 2に到達後の冷却水（滞留水）の鋼帯進行方向の速度成分が小さくなり、その下流側にある冷却装置本体 1 O bから噴射される棒状冷却水と干渉して、滞留水の流れが妨げられ、それによつて棒状冷却水噴射ノズル 1 9からの棒状冷却水の上流側に滞留水の一部が流出してしまつて、冷却領域が安定しない危険性があるからである。さらに、棒状冷却水噴射ノズル 1 9は鋼帯進行方向下流側に向かって噴射しているが、そもそも滞留水は鋼帯と滞留水との間.に発生するせん断力のため、鋼帯進行方向に漏れやすい傾向がある。そのため、もともと滞留水が鋼帯上流側には漏れにくいので、進行方向下流側に設置されている冷却装置本体 1 0 bからの棒状冷却水の噴射角度 Θよりも 5 ° 以内で大きめにしてかまわない。

また、棒状冷却水噴射ノズル 1 9から噴射される棒状冷却水は、冷却装置本体 1 0 bからの棒状冷却水を受け止めて、上流側に流れ出ない程度の力が必要となる。そのため、冷却装置本体 1 0 bの円管ノズル 1 5の使用列数が多い場合は、棒状冷却水噴射ノズル 1 9からの流量、流速、水圧を増やして水切り能力を安定化させるのが好ましい。あるいは、図 5のように、水切り手段の棒状冷却水噴射ノズル 1 9を鋼帯進行方向に複数列（例えば、 5列）設置して、冷却装置本体 1 O bの円管ノズル 1 5の使用列数に応じて、棒状冷却水噴射ノズル 1 9の使用列数を変化させてもかまわない。

ただし、棒状冷却水噴射ノズル 1 9は、幅方向に複数並べて設置することから、噴射された棒状冷却水間で幅方向に隙が発生し、この隙間から滞留水が漏れ出す危険性がある。よって、'棒状冷却水噴射ノズル 1 9を用いた場合は、図 5のように鋼帯進行方向に複数列設置し、且つ、図 7、図 8 A、図 8 Bに示した冷却装置本体 1 0 a ( 1 0 b ) の円管ノズル 1 5の配置と同様に、前の列の棒状冷却永の幅方向衝突位置に対して次の列の棒状冷却水の幅方向衝突位置がずれるように配置することが好ましい。これによつて、幅方向に隣り合う棒状冷却水の間で水切り能力が弱くなる部分に次の列の棒状冷却水が衝突し、水切り能力冷却が補完される。 ,

そして、冷却装置本体 1 0 bと棒状冷却水噴射ノズル 1 9とは、冷却装置本体 1 0 bの最前列（最上流側の列）に配置された円管ノズルから噴射された棒状冷却水が鋼帯 1 2に到達する位置が、最後列（最下流側の列）の棒状冷却水噴射ノズル 1 9から噴射された棒状冷却水が鋼帯 1 '2に到達する位置よりも下流側（例えば 1 0 O m m ) となるように調整されている。

その結果、第 2の実施形態においても、第 1の実施形態と同様に、円管ラミナ一ソズルからの自由落下流を用いた従来の冷却装置でのような、鋼帯上面に滞留水がある場合とない場合で冷却能力に違いが生じるという問題や、鋼帯上に落下した冷却水が自由に前後左右に広がって冷却領域が変化し、冷却能力が安定しないという問題が解消され、高く安定した冷却能力を得ることができる。例えば、板厚 3 m mの鋼帯に対して、冷却速度 1 0 0 °CZ sを超える急速冷却が可能である。

また、鋼帯 1 2の板厚が薄く、冷却水の影響で鋼帯 1 2の通板が不安定になるような場合は、鋼帯 1 2の先端の通過を妨げない程度の噴射圧力で冷却水を噴射しておき、鋼帯先端がコィラーに嚙み込んだ後、所定の噴射圧力に変更することも可能である。また、板厚が厚い（例えば板厚 2 m m以上）の鋼帯では、あらかじめ冷却水を噴射したところに鋼帯先端を通過させてもよい。こうすれば、鋼帯 1 2の先端から所定の冷却が可能となる。

ここで、第 2の実施形態では、水切り手段である水切り用流体を噴射するノズルとして、棒状冷却水を噴射するノズルを用いた例を説明した。水切り手段としては、冷却装置本体 1 0 bからの棒状却水を押しとどめる観点から運動量の高い棒状冷却水を噴射するノズルが好ましいが、必ずしも棒状冷却水を噴射するノズルである必要はなく、板状のスリット流を噴射するノズルを採用してもかまわない。また、ノズル噴出口からの冷却水の噴射速度が 7 πιΖ s未満であったり、冷却水が連続性を持たずにある程度液滴状になっていてもかまわない。この理由であるが、第 1の実施形態において説明したように、水切り手段として用いる場合には、冷却装置本体 1 0 bから噴射された冷却水を押し戻す運動量があればよく、滞留水の水膜を破ぶつて鋼帯 1 2まで新鮮な冷却水を到達させる必要がないためである。

なお、以上の第 1及ぴ第 2の実施形態では、図 1に示すように、ランナウトテ一ブル 5に、従来型の冷却装置 6と本発明の冷却装置 1 0をその順に配置した例について説明した。この第 1及ぴ第 2の実施形態によれば、従来型の冷却装置 6 により鋼帯をある程度冷却した後に本発明の冷却装置 1 0により均一かつ安定 L た冷却を行うことができるので、特に鋼帯の全長にわたり冷却停止温度を均一にすることができる。また、既存の熱間圧延ラインを改造する場合には、従来型の冷却装置 6の下流側に本発明の冷却装置 1 0を増設するだけでよく、コスト的にも有利である。しかし、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、例えば、従来型の冷却装置 6と本発明の冷却装置 1 0とがこの逆順であってもよく、また、本発明の冷却装置 1 0のみを備えてもよい。

さらに、本発明は、図 9に示すような実施形態（第 3の実施形態）としてもよい。この実施形態は、前述の第 1及び第 2 'の実施形態において、さらに、最終仕上圧延機 4 Eと冷却装置 6との間に、例えば特許文献 3に記載されているような鋼帯に近接させる強冷却が可能な冷却装置 1 7とピンチロール 1 8を増設したものであり、仕上圧延直梭と卷き取り直前の 2段の冷却が必要となる 2相鋼の製造に適した設備となっている。なお、必要に応じて、 2つの冷却装置の間にある従来型の冷却装置 6を使って噴射させて冷却を行うことも可能である。また、場合によっては、従来型の冷却装置 6は備えなくても良い。

この実施形態においても、第 1、第 2の実施形態と同様に、鋼帯 1 2の先端から尾端まで均一に 2段冷却を施すこと.ができ、鋼帯 1 2の品質が安定する。また、それにともなって、鋼帯め切り捨て代が少なくなって歩留まりが高くなる。実施例 1 (本発明例 1)

発明例 1 として、第 1の実施形態に基づいて本発明を実施した。すなわち、図 1で示す設備構成とし、冷却装置本体 1 0 a としては、図 3のように、円管ノズル 1列を制御単位として棒状冷却水のオン一オフ制御を可能とし、図 8 Bのように、前の列の幅方向取り付け位置に対して、次の列の幅方^取り付け位置をノズル幅方向取り付けピッチの 1 /2の距離だけずらして配置した。また、図' 2に示すように、冷却装置本体 1 0 aの上流側にピンチロール 1 1を設置した。そして、仕上板厚 2. 8 mmの鋼帯とし、仕上圧延機 4出口での鋼帯速度は鋼帯先端部で 7 0 0 mp m、鋼帯先端が卷き取り機 1 3に到達して以降は順次速度を上げて最高 l O O O mpm (1 6. 7 m/ s ) まで増速した。仕上圧延機 4出口での鋼帯の温度は 8 5 0 Cで、従来の冷却装置 6を使っておよそ 6 5 0°Cまで冷却し、以降目檩の卷き取り温度である 4 0 0°Cまでは本発明の冷却装置 1 0を使って冷却した。卷き取り温度の許容温度偏差は士 2 0°Cとした。

その際、円管ノズル 1 5の噴射角度 Θは 5 0° としており、円管ノズル 1 5から噴射速度 3 0 m/ sで棒状冷却水を噴射した。ピンチロール 1 1 とテーブルローラ 8の間隔は、あらかじめ板厚一 l mm (すなわち 1. 8 mm) に設定した。そして、あらかじめ所定の条件で棒状冷却水を噴射した状態で鋼帯先端を通過させ、鋼帯先端が巻き取り機 1 3に卷き取られて張力がかかったら、ピンチロール 1 1を 2mm上昇させた。なお、この状態でも鋼帯上の冷却水は、ピンチロール 1 1の上流側にすり抜けることはほとんどなく、ピンチロール 1 1によって良好な水切りが実現された。また、鋼帯にキズゃ弛みが発生することもなかった。そして、鋼帯の進行速度、鋼帯の温度計測値、目標の冷却停止温度までの冷却温度量に基づいて、棒状冷却水を噴射する円管ノズル 1 5の列数を求め、求めた円管ノズル 1 5の列数だけピンチロール 1 1に近い側から優先的に噴射するように設定した。それ以降は、鋼帯 1 2の進行速度の増加につれて、棒状冷却水を噴射する円管ノズル 1 5の列を下流側に f申ばしていった。

その結果、本発明例 1においては、卷き取り機 1 3における鋼帯温度が 4 0 0°C ± 1 以内となり、目標の温度偏差内で鋼帯の先端から尾端まで非常に均一な冷却を実現することができた。

(本発明例 2)

本発明例 2として、第 2の実施形態に基づいて本発明を実施した。すなわち、前述したように、図 1に示す設備構成とほぼ同様の設備構成とし、冷却装置本体 1 0 bとしては、図 6のように、円管ノズル 2列を制御単位して棒状冷却水のオン一オフ制御を可能とし、図 8 Bのように、前の列の幅方向取り付け位置に対して、次の列の幅方向取り付け位置をノズル幅方向取り付けピッチの 1ノ 2の距離'だけずらして配置した。また、図 5に示すように、冷却装置本体 1 0 bの上流側に水切り用流体を噴射するノズルとしての棒状冷却水噴射ノズル 1 9を複数列設置した。

そして、仕上板厚 2. 8 mmの鋼帯とし、仕上圧延機 4出口での鋼帯速度は鋼帯先端部で 7 0 Ompm, 鋼帯先端が巻き取り機 1 3に到達して以降は順次速度を上げて最高 1 O O.Ompm (1 6. 7 m/ s ) まで増速した。仕上圧延機 4出口での鋼帯の温度は 8 5 0°Cで、従来の冷却装置 6を使っておよそ 6 5 0°Cまで冷却し、以降目標の卷き取り温度である 4 0 0°Cまでは本発明の冷却装置 1 0を使って冷却した。卷き取り温度の許容温度偏差は土 2 0°Cとした。

その際、冷却装置本体 1 0 bの円管ノズル 1 5の噴射角度 0は 5 0° としており、円管ノズル 1 5から噴射速度 3 5 m/sで棒状冷却水を噴射した。

一方、水切り手段である棒状冷却水噴射ノズル 1 9の噴射角度 ηは、 5 0° とし、冷却装置本体 1 0 bの円管ノズル 1 5と同じ角度とした。

そして、鋼帯の進行速度、鋼帯の温度計測値、目標の冷却停止温度までの冷却温度量に基づいて、冷却装置本体 1 0 bにおいて棒状冷却水を噴射する円管ノズル 1 5の列数を求め、求めた円管ノズル 1 5の列数だけ最前列（最上流側の列）から優先的に噴射するように設定した。それ以降は、鋼帯 1 2の進行速度の増加につれて、冷却装置本体 1 0 bにおいて棒状冷却水を噴射する円管ノズル 1 5の列を下流側に伸ばしていった。また、摔状冷却水噴射ノズル 1 9は最後列（最下流側の列）から優先的に噴射するように設定し、冷却装置本体 1 0 bにおける円管ノズル 1 5の使用列数の変化に応じて、棒状冷却水噴射ノズル 1 9の水量を上げてゆき、その過程で棒状冷却水噴射ノズル 1 9の流量が設備上限となったところで、順次、噴射する棒状冷却水喷射ノズル 1 9の列を上流側に増やしていった。その際に、あらかじめ所定の条件で棒状冷却水を噴射した状態で鋼帯先端を通過させたが、鋼帯上の冷却水は棒状冷却水噴射ノズル 1 9からの棒状冷却水の上流側にすり抜けることはほとんどなく、棒状冷却水噴射ノズル 1 9によって良好な水切りが実現された。 '

その結果、本発明例 2においては、卷き取り機 1 3における鋼帯温度が 4 0 0 °C ± 1 8 °C以内となり、目標の温度偏差内で鋼帯の先端から尾端まで非常に均一な冷却を実現することができた。

(比較例） .

これに対して、比較例として、図 1で示す設備のうち本発明の冷却装置 1 ◦は使用せずに、鋼帯の冷却を行った。その際に、従来の冷却装置 6のみを使って目標の卷き取り温度である 4 0 0 °Cまで冷却した。卷き取り温度の許容温度偏差は ± 2 0 °Cとした。なお、それ以外の条件は、前述の本発明例 1 と同様である。その結果、比較例においては、鋼帯長手方向には冷却温度のハンチングが見られた。これは、滞留水が鋼帯の下そりになった部分に滞留し、それにより長手方向に温度のムラが生じたものと推定される。そのために、卷き取り機 1 3における鋼帯温度が目標とする温度偏差（± 2 0 °C)に対して 3 0 0。C〜4 2 0でと大きくばらつき、それによつて、鋼帯内の強度のばらつきが大きかった。

Claims

請求の範囲

1 . ランナウトテーブル上を搬送される仕上圧延後の熱延鋼帯を冷却する熱延鋼帯の冷却装置であって、

その上流側に、前記冷却ノズルから噴射された鋼帯上面の冷却水の水切りを行う水切り手段を配置したことを特徴とする熱延鋼帯の冷却装置。

2 . 前記冷却ノズルは、鋼帯幅方向に複数個配置されるとともに、鋼帯進行方向に複数列配置され、

且つ、各列に配置される冷却ノズルの幅方向位置は、その上流側の列にお'ける幅方向位置と下流側の列における幅方向位置とをずらして.配置されることを特徴とする請求項 1に記載の熱延鋼帯の冷却装置。

3 . 前記冷却ノズルにより噴射される棒状冷却水と鋼帯との成す角度が 5 5 ° 以下であることを特徴とする請求項 1または 2に記載の熱延鋼帯の冷却装置。

4 . 前記冷却ノズル列は、 1列以上を制御単位として、それぞれ独立に冷却水のオン一オフ制御が可能であることを特徴とする請求項 2また.は 3に記載の熱延鋼帯の冷却装置。

5 . 前記水切り手段は、鋼帯に転接する様に昇降可能な回転駆動されるピンチロールであることを特徴とする請求項 1乃至 4のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却装置。

6 . 前記水切り手段は、 '噴射角度が鋼帯の進行方向下流側に向けて傾斜するようにスリット状または円形状のノズル噴射口から水切り用流体を嘖射する 1列以上のノズルであることを特徴とする請求項 1乃至 4のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却装置。

7 . ランナウトテーブル上を搬送される仕上圧延後の熱延鋼帯の冷却方法であつて、

8 . 棒状冷却水を噴射する鋼帯進行方向のノズル列数を制御することにより冷却ゾーン長さを変更して冷却能力を制御することを特徴とする請求項 7に記載の熱延鋼帯の冷却方法

9 . 前記水切り手段にピンチロールを用い、該ピンチロールはあらかじめ鋼帯の板厚以下のギャップ設定がなされ、鋼帯先端がピンチされた後に冷却水を噴射開始するとともに、

鋼帯先端がコィラーに嚙み込むとほぼ同時にピンチロールを回転させたままわずかに上昇させることを特徴とする請彔項 7または 8に記載の熱延鋼帯の^却方法。

1 0 . 前記水切り手段に鋼帯の進行方向下流側に向けて傾斜したスリット状または円形状のノズル噴射口から水切り用流体を噴射するノズルを用い、前記鋼帯進行方向上流側に向けて傾斜して噴射される棒状冷却水の噴射ノズルの列数に応じて、前記水切り用流体を噴射するノズルにおける水量、水圧、噴射ノズルの列数のうちのいずれか 1以上を変更することを特徴とする請求項 8に記載の熱延鋼帯の冷却方法。 '

1 1 . 前記鋼帯の進行方向上流側に向けて傾斜させて棒状冷却水を噴射する鋼帯進行方向のノズル列数の制御は、前記水切り手段側のノズル列を優先的に噴射し、下流側のノズル列を順次オン一オフすることで冷却ゾーン長さを変更することを特徴とする請求項 8乃至 1 0のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却方法。