WO2008139632A1 - 鋼板の制御冷却装置および冷却方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、厚鋼板の制御冷却において鋼板全長にわたり板反りがない均一冷却を行う鋼板冷却方法を提供するもので、熱間圧延を行った後、高温状態にある鋼板を複数組の上下水切りロールで圧延後の高温の鋼板を拘束しながら搬送し、鋼板上下面から冷却する方法において、多数のノズル孔を有し、空気および水の２流体を個別に、または同時に噴霧する冷却用ノズルを用いて鋼板を冷却する方法であって、供給する水が低水量または低水圧である場合には、冷却装置先端に到達する流路に浸入しうる空気を排除して安定した噴霧パターンを得ることを特徴とする鋼板の冷却方法である。また上記方法を実施するための装置は、空気の供給系を有する外側ヘッダーとこのヘッダーの空気噴射面に多数整列配置された空気噴射ノズルと、冷却水の供給系を有する内側ヘッダーとヘッダーの冷却水噴射面に多数整列配置された冷却水噴射ノズルから構成される鋼板冷却装置。

Description

明 細 書 鋼板の制御冷却装置および冷却方法 技術分野

本発明は、 鋼板の冷却制御方法に係り、 特に、 熱間圧延を行った 後、 高温状態にある鋼板を上下方向から水冷却するに際して使用す る鋼板の冷却制御装置およびその方法に関する。 背景技術

近年、 鉄鋼用材料に関する品質要求は板厚精度、 材質、 表面品位 等ますます厳格化しており、 特に厚鋼板製造の場合においては、 合 金成分の削減と、 熱処理工程の簡略化等を意図したオンライン制御 による冷却制御プロセスが採用され実施されている。 このオンライ ン制御による冷却制御プロセスは、 熱間圧延後、 高温状態にある厚 鋼板を直ちに、 又は十数秒後に所定の冷却速度で所定の冷却停止温 度まで制御冷却することにより、 高価な合金成分の含有量を少なく しながら、 目的とする強度、 靭性、 剛性を得ようとするものである 。 通常、 このプロセスでは冷却水量、 水冷時間を調整することで、 それぞれの冷却速度、 冷却停止温度が制御される。

上述した制御冷却に用いる装置としては、 一般にスリ ッ トジエツ ト冷却法、 マルチミス トジェッ ト冷却法が採用されているが、 狭い 冷却有効面積、 常時数ミ リ程度の板幅方向でのスリ ッ 卜間隔の維持 、 更には適用場所などの問題がある。 水量の広範囲な制御範囲をも つ気水冷却ノズルが広く採用されつつあるが、 鋼板の安全かつ均一 な冷却のためには高密度なノズル配列をもつことが望ましいが、 ノ ズル構成かつ複雑化するためボックス型の冷却装置とする必要があ る。 このボックス型の冷却装置は、 水あるいは空気のヘッダ一から 直接、 複数のノズルに水や空気を供給するタイプのノズルで構造が 簡単であるという利点がある。 このようなポックス型の冷却装置の ノズル構成として、 実開昭 6 3 — 1 1 1 2 0 8号公報に開示されて いるように、 各々独立した冷却水の給水系を有する外側 Z内側へッ ダ一からなる冷却装置の外側ヘッダ一の冷却水噴射面に所定角度の 絞り部を有する末広がりノズルを多数整列配置させ、 内側ヘッダー には環状衝突流を生じるように先端部が先細曲面を有するノズルを 多数整列配置させる装置や、 実開平 1 一 1 3 5 1 0 8号公報に開示 されているように、 直射流と斜行流を同時にスプレーする末広がり 状のノズルの吐出口におけるオリフィス径を直射流導入口のオリフ イス径より小さく し、 かつ斜行流の導入口を先細状とすることで直 射流の圧力と先細状斜行流の圧力が同圧の条件でも良好な冷却性能 が得られる方法が提案されている。 発明の開示

しかしながら、 空気量を絞るとミス トスプレーが不安定となり所 望の冷却パターンを維持しえないという問題がある。 特に、 供給水 圧が低位となった場合においては空気が水の流通路に侵入し、 ミス トスプレーが不安定となる、 いわゆる 「息つぎ」 現象が発生し、 冷 却が非常に不安定なものとなってしまう。

本発明は、 熱間圧延後の鋼板の冷却方法において、 供給する水が 低水量または低水圧である場合においても冷却装置先端に到達する 流路に浸入しうる空気を排除することで安定した噴霧パターンが得 られる鋼板の冷却装置とそれを使用した冷却方法を提供するもので あり、 その要旨は次のとおりである。

( 1 ) 空気と水とを混合して噴霧して鋼板を冷却する冷却装置であ つて、 該冷却装置は、 空気を供給する空気ヘッダーと、 この空気へ ッダ一に接続され、 上部に空気導入口を、 胴部に冷却水導入口を、 下部に空気及び水を噴霧する吐出孔を有する複数のノズルと、

且つ、 前記ノズルの水導入口の周囲が水ヘッダーを形成し、 当該 水ヘッダーへ水を供給する配管の供給口の高さが前記ノズルの水導 入部の高さよりも低く設定され、 更に、 前記水の供給配管の途中に エア抜き弁を設けたことを特徴とする鋼板の制御冷却装置。

( 2 ) ( 1 ) 記載の制御冷却装置を使用し、 鋼板の冷却を開始する 際に、 まず、 前記ノズルに空気を流通し、 次に前記エア抜き弁を開 とし、 ほぼ同時に前記水ヘッダーに水を供給し、 主に配管中のエア を抜いて、 その後、 エア抜き弁を閉とすることを特徴とする鋼板の 冷却方法。

( 3 ) ( 1 ) 記載の制御冷却装置を使用し、 鋼板を冷却を終了し、 空気及び水の流通を停止する際に、 まず、 水の流通を停止し、 その 後、 空気の流通を停止することを特徴とする鋼板の冷却方法。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明による鋼板冷却装置の概略構成図である。

図 2は、 本発明による鋼板冷却方法の制御フローを示す図である 図 3は、 本発明による鋼板冷却装置に用いる噴射ノズルの概略構 成図である。 発明を実施するための最良の形態

先ず、 本発明を実施するための鋼板の冷却装置の概要を説明する 図 1は本発明による空気 Z水の 2流体による冷却装置の概略構成 図である。 図 1 において、 冷却パスライン上にある被冷却鋼板 Aの 上部に配置された冷却装置本体 1は支持装置 2に支承され、 この支 持装置 2には空気ヘッダー 3 と水ヘッダー 4を内設し、 空気ヘッダ 一 3の空気噴射面に多数整列配置された空気供給配管 5 を設置し、 水へッダ一の冷却水噴射面に多数整列配管された冷却水噴射ノズル 6が設置されている。 この噴射ノズルは図 3 に示すように、 上部に 空気の導入口 1 2があり、 その胴部 1 0には、 水の導入口 1 3があ る。 そして、 ノズル内で空気と水が混合され、 ノズル下部にある噴 射孔から噴霧される。 また、 空気ヘッダ一 3の空気噴射面には空気 溜まりができ、 また、 水ヘッダ一 4の冷却水噴射ノズル 6の周囲に は冷却水溜まりができる。 水ヘッダ一 4に冷却水を供給する冷却水 供給配管 7があり、 この配管の出口の高さは、 噴射ノズル 6胴部の 水の導入口よりも低い位置となる。 それは、 水を停止した際に、 水 ヘッダ一内は噴射ノズル胴部の水の導入口より上は空気が充満する が、 その範囲に冷却水供給配管の出口があると、 配管内の水が、 水 ヘッダ一内に供給され、 その水が更にノズルから流出する為、 冷却 水停止の際の応答性が悪くなるので、 それを避ける為に、 配管出口 が常に水に浸漬する、 噴射ノズル胴部の水の導入口より下に配置し ている。

また、 冷却水供給配管 7の途中には、 エア抜き弁 8を設ける。 こ れによって配管内に侵入したエアをスムーズに排出する。 従来の空 気/水の 2流体による冷却装置では、 空気供給系から送られる空気 量および空気圧と、 冷却水供給系から送られる冷却水量および冷却 水圧を予め設定された冷却速度に応じて調整され、 均一冷却が行わ れるよう制御されている。

しかしながら、 前述したように、 供給する水が低水量または低水 圧になるという異常事態が生じた場合には、 冷却水への空気の混合 比率が高くなり、 空気の消費量が多くなりランニングコス トが嵩み 、 また空気量を絞るとミス トスプレーが不安定となり所望の冷却パ 夕一ンを維持しえないという問題がある。 特に、 供給水圧が低位と なった場合においては空気が水の流通路に侵入し、 ミス トスプレー が不安定となる、 いわゆる 「息つぎ」 現象が発生し、 冷 spが非常に 不安定なものとなってしまう。 このような事態に対しては、 空気供 給系の大元で供給空気量とその圧力を制御すればよいが、 それには 大きなタイムラグが生じ、 結果的には過剰空気量となって不均一冷 却が起こる。

そこで、 本発明においては、 このような事態が生じた場合には、 冷却装置、 すなわちノズル先端に到達する流路に侵入する空気を排 除し、 冷却水と空気の混合比率を一定とするよう制御する。 その具 体的制御手順としては、 図 2の制御フローに示したように、 まず図 1 に示す冷却装置本体に直結させた流体ノズル制御機構 （図示せず ) の初期設定で、 冷却水流量 = 0、 空気流量 = 0 とし、 空気抜き弁 を閉としておく。 ついで、 空気流量設定値を変更して空気流量を定 常状態に設定する。 その後、 冷却水流量を設定するに際しては、 空 気抜き弁を開とし、 同時に冷却水流量を定常状態に設定し、 水の供 給配管〜水ヘッダーまでの空気が抜けてノズルからの噴霧状態が安 定して空気抜き弁を閉める。 この間の時間の確保はタイマ一を使用 しても良い。 この状態で鋼板の冷却を開始し、 定常状態での鋼板冷 却制御が実施される。

そして、 鋼板の冷却が終了したら、 まず、 水の流通を停止し、 そ の後空気の流通を停止する。 もし、 水と空気を同時に停止すると、 空気ヘッダー側に水が逆流し、 空気の流通経路に水が侵入し、 鯖な どの問題が発生するからである。 つまり、 冷却水流量を一旦ゼロ （ 0 ) とし、 この時点で空気流量がゼロ （ 0 ) とするような操作を行 うと空気室 （空気溜り） に冷却水が逆流し、 ノズル詰まりが起きる ので通常冷却水供給系をタイマーで調整して空気流量をゼロ （ 0 ) とする操作を行う。 産業上の利用可能性

本発明により、 厚鋼板の制御冷却において鋼板全長にわたり板反 りがない均一冷却を行う ことができる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 空気と水とを混合して噴霧して鋼板を冷却する冷却装置であ つて、 該冷却装置は、 空気を供給する空気ヘッダーと、 この空気へ ッダ一に接続され、 上部に空気導入口を、 胴部に冷却水導入口を、 下部に空気及び水を噴霧する吐出孔を有する複数のノズルと、 且つ、 前記ノズルの水導入口の周囲が水ヘッダ一を形成し、 当該 水ヘッダ一へ水を供給する配管の供給口の高さが前記ノズルの水導 入部の高さよりも低く設定され、 更に、 前記水の供給配管の途中に エア抜き弁を設けたことを特徴とする鋼板の制御冷却装置。

2 . 請求項 1記載の制御冷却装置を使用し、 鋼板の冷却を開始す る際に、 まず、 前記ノズルに空気を流通し、 次に前記エア抜き弁を 開とし、 ほぼ同時に前記水ヘッダーに水を供給し、 主に配管中のェ ァを抜いて、 その後、 エア抜き弁を閉とすることを特徴とする鋼板 の冷却方法。

3 . 請求項 1記載の制御冷却装置を使用し、 鋼板を冷却を終了し 、 空気及び水の流通を停止する際に、 まず、 水の流通を停止し、 そ の後、 空気の流通を停止することを特徴とする鋼板の冷却方法。