WO2016031168A1 - 厚鋼板の製造設備および製造方法 - Google Patents

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WO2016031168A1
WO2016031168A1 PCT/JP2015/004055 JP2015004055W WO2016031168A1 WO 2016031168 A1 WO2016031168 A1 WO 2016031168A1 JP 2015004055 W JP2015004055 W JP 2015004055W WO 2016031168 A1 WO2016031168 A1 WO 2016031168A1
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steel plate
thick steel
descaling
cooling
water
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PCT/JP2015/004055
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Inventor
雄太 田村
啓之 福田
安達　健二
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Ｊｆｅスチール株式会社
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Priority to EP15836765.6A priority patent/EP3195946B1/en
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    • B21B45/0215—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
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    • B21B45/06—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for de-scaling, e.g. by brushing of strip material

Definitions

  • the present invention relates to a thick steel plate manufacturing facility and manufacturing method for performing hot rolling, shape correction and accelerated cooling of a thick steel plate.
  • Patent Document 1 discloses a method in which descaling is performed at least immediately before and immediately after the final pass of finish rolling, followed by hot correction, and then descaling and forced cooling.
  • Patent Document 2 discloses a method of performing control cooling after performing descaling after performing finish rolling and hot straightening.
  • Patent Document 3 discloses a method of performing descaling while controlling the collision pressure of cooling water immediately before the controlled cooling.
  • the present invention has been made paying attention to the unsolved problems of the above-described conventional example, and by uniformizing the scale generated on the surface of the thick steel plate in the descaling process, it is uniform in the cooling process. It aims at providing the manufacturing equipment and manufacturing method of a thick steel plate which cools and is excellent in the shape and mechanical characteristic of a thick steel plate.
  • the present inventors diligently examined the force that causes scale peeling by descaling water.
  • the spray nozzles of the descaling device are arranged in two or more rows in the longitudinal direction of the thick steel plate. If the energy density of the descaling water sprayed onto the thick steel plate from the two or more rows of spray nozzles is 0.08 J / mm 2 or more in total, the scale thickness generated on the surface after the product becomes uniform. I found out. As a result, it has been found that when passing through the accelerated cooling apparatus, the steel plate can be uniformly cooled with almost no variation in the surface temperature at the position in the width direction of the thick steel plate, resulting in a thick steel plate having an excellent thick steel plate shape.
  • the gist of the present invention is as follows. [1] A hot rolling mill, a shape correcting device, a descaling device, and an accelerated cooling device are arranged in this order from the upstream side in the conveying direction, and the spray nozzles of the descaling device are arranged in two rows with respect to the longitudinal direction of the thick steel plate.
  • the energy density E of the descaling water sprayed from the two rows of spray nozzles toward the surface of the thick steel plate is 0.08 J / mm 2 or more in total, .
  • a hot rolling mill, a shape correction device, a descaling device, and an accelerated cooling device are arranged in this order from the upstream side in the conveying direction, and the spray nozzles of the descaling device are two or more rows in the longitudinal direction of the thick steel plate.
  • the energy density E of the descaling water that is disposed and sprayed from the two or more rows of spray nozzles toward the surface of the thick steel plate is 0.08 J / mm 2 or more in total. production equipment.
  • the distance from the descaling device to the accelerated cooling device when the transport speed from the descaling device to the accelerated cooling device is V [m / s] and the steel plate temperature before cooling is T [K].
  • L [m] satisfies the formula L ⁇ V ⁇ 5 ⁇ 10 ⁇ 9 ⁇ exp (25000 / T), the thick steel plate manufacturing facility according to [1] or [2].
  • [4] The thick steel plate manufacturing facility according to [3], wherein a distance L from the descaling device to the acceleration cooling device is 12 m or less.
  • [5] The thickness according to any one of [1] to [4], wherein a distance H from the spray nozzle of the descaling device to the surface of the thick steel plate is 40 mm or more and 200 mm or less. Steel plate manufacturing equipment.
  • the accelerated cooling device includes a header for supplying cooling water to the upper surface of the thick steel plate, a cooling water injection nozzle for injecting rod-shaped cooling water suspended from the header, and the thick steel plate and the header.
  • a partition wall to be installed, and a water supply port for interpolating a lower end portion of the cooling water injection nozzle, and a drain port for draining the cooling water supplied to the upper surface of the thick steel plate to the partition wall. are provided, and the manufacturing equipment for thick steel plates according to any one of [1] to [5].
  • the energy density E is added to the surface of the thick steel plate during the hot straightening step and the accelerated cooling step.
  • the energy density E is added to the surface of the thick steel plate during the hot straightening step and the accelerated cooling step.
  • a thick steel plate manufacturing method characterized by having a descaling step of performing descaling twice or more so as to be 0.08 J / mm 2 or more in [9] starting the accelerated cooling step after completion of the descaling step The time t [s] until the time satisfies the formula of t ⁇ 5 ⁇ 10 ⁇ 9 ⁇ exp (25000 / T).
  • T Thick steel plate temperature (K) before cooling.
  • the present invention by making the scale generated on the surface of the thick steel plate uniform in the descaling step, uniform cooling can be performed in the cooling step, and the thick steel plate having excellent thick steel plate shape and mechanical properties. Can be manufactured.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a thick steel plate manufacturing facility according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a temperature distribution in the width direction of a thick steel plate of a conventional example.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the energy density of the descaling water to be ejected and the scale thickness generated on the product surface of the thick steel plate in the descaling apparatus.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the spray distance of the spray nozzle and the fluid velocity in the descaling apparatus.
  • FIG. 5 is a diagram showing the surface temperature distribution at the position in the width direction of the thick steel plate of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the arrangement relationship of the spray nozzles of the descaling device, (a) is a schematic diagram showing the positional relationship of the spray nozzles, and (b) is a schematic diagram showing a spray pattern.
  • FIG. 7 is a side view of the accelerated cooling apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a side view of another accelerated cooling apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining an example of the nozzle arrangement of the partition wall according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the flow of the cooling drainage on the partition wall.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating another flow of the cooling drainage on the partition wall.
  • FIG. 12 is a view for explaining a temperature distribution in the width direction of a thick steel plate of a conventional example.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating the flow of cooling water in the acceleration cooling device.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining non-interference with cooling water on the partition wall in the accelerated cooling device.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a thick steel plate manufacturing facility according to an embodiment of the present invention.
  • an arrow is a conveyance direction of a thick steel plate.
  • the heating furnace 1, the descaling device 2, the rolling mill 3, the shape correcting device 4, the descaling device 6, the descaling device 7, and the accelerated cooling device 5 are arranged in this order.
  • a slab (not shown), which is a rolling material, is reheated in a heating furnace 1, and then the slab is descaled in the descaling device 2 to remove the primary scale.
  • the slab is subjected to rough rolling and finish rolling by a rolling mill 3 and rolled into a thick steel plate (not shown) having a predetermined plate thickness. Only one rolling mill 3 is illustrated. In addition, the rolling mill 3 may be comprised with the rough rolling mill and the finish rolling mill.
  • the descaling device 6 and the descaling device 7 perform descaling to completely remove the scale.
  • controlled cooling by water cooling or air cooling is performed in the acceleration cooling device 5.
  • the shape correction device 4 corrects distortion generated in a thick steel plate during hot rolling.
  • the shape correcting device is not limited to this, and a skin pass type or press type shape correcting device may be used. Further, when the rolling mill 3 is constituted by a rough rolling mill and a finishing rolling mill, skin pass correction may be performed by the finishing rolling mill.
  • the thick steel plate is cooled to a predetermined temperature by the cooling water sprayed from the upper surface cooling facility and the lower surface cooling facility. Thereafter, if necessary, the shape of the thick steel plate is corrected by a shape correction device (not shown) provided further downstream or online.
  • This shape correcting device corrects distortion generated in the thick steel plate during cooling by the accelerated cooling device 5.
  • this shape correction device may not be used.
  • this shape correction device may use a skin pass method or a press method shape correction device.
  • two descaling devices that is, a descaling device 6 and a descaling device 7 are arranged between the shape correction device 4 and the acceleration cooling device 5.
  • the energy density E of descaling water sprayed from the descaling device 6 and descaling device 7 onto the surface of the thick steel plate is 0.08 J / mm 2 or more in total of the two rows of spray nozzles.
  • the scale generated on the surface of the thick steel plate is removed by the descaling device 6 and the descaling device 7, and then the thick steel plate is cooled by the accelerated cooling device 5, thereby improving the steel plate shape and mechanical characteristics of the thick steel plate. Can be made.
  • the descaling device shown in FIG. 1 has only two columns.
  • the descaling apparatus of 3 or more rows.
  • the energy density E of descaling water sprayed on the surface of the thick steel plate is set to 0.08 J / mm 2 or more in total for the spray nozzles of the configured rows.
  • the reason for this is as follows.
  • the scale when scale removal is performed in a descaling apparatus after shape correction, the scale may be partially peeled off. Then, since the scale is not peeled off uniformly, the scale thickness varies about 10 to 50 ⁇ m. In this case, it is difficult to uniformly cool the thick steel plate in the subsequent accelerated cooling device. That is, if a thick steel plate having a variation in scale thickness distribution in a conventional rolling facility is accelerated and cooled, as shown in FIG. 2, the surface temperature varies widely in the width direction and cannot be uniformly cooled. As a result, the thick steel plate shape is affected.
  • the present inventors have obtained the knowledge that the scale peeling is not sufficiently performed depending on the descaling condition, but rather the scale unevenness is promoted. And earnestly examined about the conditions by which scale peeling is fully performed.
  • two or more rows of descaling devices are arranged in the longitudinal direction of the thick steel plate between the shape correction device and the acceleration cooling device, and two rows of the descaling device are arranged.
  • the scale surface is cooled by the descaling water, so that a thermal stress is generated on the scale and an impact force by the descaling water acts.
  • the scale is removed by peeling or breaking.
  • the effect of thermal stress generated during descaling can be obtained twice or more by performing descaling twice or more after hot shape correction.
  • FIG. 3 it turned out that the scale can be removed more efficiently when performed twice than when performed only once.
  • the energy density E of the descaling water sprayed to the thick steel plate from the two rows of spray nozzles of the descaling device is 0.08 J / mm 2 or more in total, the product scale thickness can be reduced and uniformized.
  • the number of injections shown in FIG. 3 is two. It has been confirmed by the present inventors that the same effect can be obtained even when the number of injections is three or more. This is because the scale is once completely peeled off uniformly by descaling, and then the scale is thinly and uniformly regenerated. Therefore, according to the present invention, the scale thickness of the thick steel plate before passing through the accelerated cooling device is thin and uniform, so there is almost no surface temperature variation in the width direction position of the thick steel plate when passing through the accelerated cooling device.
  • the steel plate can be cooled uniformly and has a thick steel plate shape and excellent mechanical properties.
  • the energy density E (J / mm 2 ) of descaling water sprayed on the thick steel plate is an index of the ability to remove the scale by descaling and is defined as the following equation (1).
  • E Q ⁇ v 2 t ⁇ ( 2 dW) (1)
  • Q Descaling water injection flow rate [m 3 / s]
  • d Flat nozzle spray injection thickness [mm]
  • W Flat nozzle spray injection width [mm]
  • the present inventors adopted water density ⁇ injection pressure ⁇ collision time as a simple definition of the energy density E (J / mm 2 ) of descaling water injected into the thick steel plate. I found out that I should do.
  • the water density (m 3 / (mm 2 ⁇ min)) is a value calculated by “descaled water injection flow rate ⁇ descaling water collision area”.
  • the collision time (s) is a value calculated by “descaled water collision thickness ⁇ thick steel plate conveyance speed”.
  • the discharge pressure of the pump becomes enormous, which is not preferable.
  • the present inventors examined the fluid velocity v of the descaling water ejected from the spray nozzles of the descaling device 6 and the descaling device 7. As a result, it was found that the relationship between the fluid velocity v and the ejection distance is as shown in FIG.
  • the fluid velocity on the vertical axis was obtained by solving an equation of motion considering buoyancy and air resistance. Until the descaling water reaches the thick steel plate, the fluid velocity v of the descaling water is reduced as compared with the time of jetting. For this reason, the smaller the injection distance, the larger the fluid velocity v at the time of the collision with the thick steel plate, and a larger energy density can be obtained. From FIG. 4, since the attenuation increases especially when the injection distance H exceeds 200 mm, the injection distance H is preferably 200 mm or less.
  • the injection distance is shorter, the injection pressure and the injection flow rate for obtaining a predetermined energy density can be reduced, so that the pumping capacity of the descaling device 6 and the descaling device 7 can be reduced.
  • the thick steel plate straightened by the shape straightening device 4 moves into the descaling device 6 and the descaling device 7.
  • the spray nozzle of the scaling device 7 can be brought close to the surface of the thick steel plate.
  • the spray distance is preferably 40 mm or more.
  • the injection distance H is 40 mm or more and 200 mm or less.
  • the injection pressure of the descaling water is preferably 14.7 MPa or more. There is no particular upper limit on the injection pressure. However, since the energy consumed by the pump that supplies the descaling water becomes enormous when the injection pressure is increased, the injection pressure is preferably 50 MPa or less.
  • the descaling device 6 and the descaling device 7 in which the energy density E of descaling water ejected from two or more spray nozzles is set to 0.08 J / mm 2 or more are The scale generated on the surface of the steel plate is removed. As a result, there is no variation in the scale thickness distribution. Therefore, when the thick steel plate is cooled by the accelerated cooling device 5, as shown in FIG. It is possible to produce a thick steel plate having excellent shape and mechanical properties.
  • the header headers 7-1 are arranged in two rows.
  • the deske header shown in FIG. 6 (a) has two rows.
  • the deske header may be composed of three or more rows.
  • the upper limit is preferably 3 rows.
  • the descaling water is sprayed from the spray nozzles 6-2 and 7-2 provided in the deske header to the thick steel plate to form a spray pattern 22 as shown in FIG.
  • the arrangement relationship between the spray nozzles 6-2 and 7-2 of the descaling device 6 and the descaling device 7 is to prevent the splash water of the second row of descaling water from interfering with the descaling water of the first row. It is preferable that the distance is 500 mm or more in the longitudinal direction. Furthermore, it is preferable that the injection pattern in the width direction is staggered in the first and second rows as shown in FIG.
  • the energy density of the descaling water sprayed from the two spray nozzles 6-2 and 7-2 is the same as the descaling of the second row after cracking the scale by the thermal stress effect of the descaling of the first row. If the scale is removed with a large energy density, the scale can be removed more efficiently.
  • the energy density of the first row descaling water is preferably 0.01 J / mm 2 or more. It is preferable to make the energy density of water larger than the first row by 0.04 J / mm 2 or more.
  • the nozzle rows are spaced apart by 500 mm or more in the longitudinal direction to form a staggered arrangement. Further, when the descaling device has three or more rows, the descaling water jetted from the jet nozzle of the descaling device in the row immediately before the final row is the same as the case of the descaling device having two rows.
  • the energy density of the descaling water is 0.01 J / mm 2 or more, and the energy density of the descaling water ejected from the spray nozzle of the descaling device in the final row is 0.04 J / mm than the row immediately before the final row. It is preferable to increase it by 2 or more.
  • the shape correction device 4 has corrected the shape of the thick steel plate, the spray nozzles of the descaling device 6 and the descaling device 7 can be brought close to the surface of the shape-corrected thick steel plate. As a result, the descaling capability is improved.
  • the scale of the surface of a thick steel plate is generally expressed by the following formula (2), where the growth of the scale of the thick steel plate can be generally controlled by diffusion rate control.
  • ⁇ 2 a ⁇ exp ( ⁇ Q / RT) ⁇ t (2)
  • ⁇ scale thickness
  • a constant
  • Q activation energy
  • R constant
  • T thick steel plate temperature [K] before cooling
  • t time.
  • the following formula (3) can be derived based on the above formula (2). That is, the time t [s] from the end of descaling of the thick steel plate by the descaling device 7 on the downstream side of the descaling device 6 and the descaling device 7 until the accelerated cooling device 5 starts cooling the thick steel plate.
  • the following equation (3) is satisfied, cooling by the acceleration cooling device 5 is stabilized.
  • T Thick steel plate temperature [K] before cooling.
  • the following formula (4) can be derived based on the above formula (2). That is, when the time t [s] from the end of removal of the scale of the thick steel plate by the descaling device 7 to the start of cooling of the thick steel plate by the acceleration cooling device 5 satisfies the following equation (4), acceleration is performed. Cooling by the cooling device 5 is more stable. t ⁇ 2.2 ⁇ 10 ⁇ 9 ⁇ exp (25000 / T) (4) Furthermore, when the scale thickness is 5 ⁇ m or less, the following formula (5) can be derived based on the above formula (2).
  • the accelerated cooling is performed. Cooling by the device 5 is very stable. t ⁇ 5.6 ⁇ 10 ⁇ 10 ⁇ exp (25000 / T) (5)
  • the distance L from the exit side of the descaling device 7 to the entrance side of the acceleration cooling device 5 is the transport speed V of the thick steel plate and time t (from the end of the descaling process by the descaling device 7 to the process of the acceleration cooling device 5 The time is set so as to satisfy the following expression (6).
  • the cooling is very stable, which is preferable. More preferably, the distance L from the descaling device 7 to the acceleration cooling device 5 is 5 m or less.
  • the distance L from the descaling device 7 to the accelerated cooling device 5 is preferably 12 m or less, more preferably 5 m or less, and even more preferably.
  • the cooling can be stabilized by setting the length to 2.5 m or less.
  • the upper surface cooling facility of the accelerated cooling device 5 of the present invention includes an upper header 11 that supplies cooling water to the upper surface of the thick steel plate 10, and cooling that jets rod-shaped cooling water suspended from the upper header 11.
  • the water injection nozzle 13 and the partition 15 installed between the thick steel plate 10 and the upper header 11 are provided.
  • the partition wall 15 is provided with a plurality of water supply ports 16 for inserting the lower end portion of the cooling water injection nozzle 13 and drain ports 17 for draining the cooling water supplied to the upper surface of the thick steel plate 10 onto the partition wall 15.
  • it is.
  • the upper surface cooling facility includes an upper header 11 for supplying cooling water to the upper surface of the thick steel plate 10, a cooling water injection nozzle 13 suspended from the upper header 11, and the upper header 11 and the thick steel plate 10. And a partition wall 15 having a large number of through-holes (water supply port 16 and drain port 17) installed horizontally in the width direction of the thick steel plate.
  • the cooling water injection nozzle 13 is a circular pipe nozzle that injects rod-shaped cooling water, and its tip is inserted into a through-hole (water supply port 16) provided in the partition wall 15 and above the lower end portion of the partition wall 15. It is installed to become.
  • the cooling water injection nozzle 13 may be inserted into the upper header 11 so that the upper end of the cooling water injection nozzle 13 protrudes into the upper header 11 in order to prevent the foreign matter at the bottom in the upper header 11 from being sucked and clogged. preferable.
  • the rod-shaped cooling water in the present invention is cooling water injected in a state of being pressurized to some extent from a circular (including elliptical or polygonal) nozzle outlet, and is cooled from the nozzle outlet.
  • the water injection speed is 6 m / s or more, preferably 8 m / s or more, and the water flow jetted from the nozzle outlet has a continuous circular shape, and the water flow has a continuous and straight flow.
  • it is different from a free fall flow from a circular tube laminar nozzle or a liquid ejected in a droplet state such as a spray.
  • the reason why the tip of the cooling water spray nozzle 13 is inserted into the through hole and is located above the lower end of the partition wall 15 is that the partition wall 15 is inserted even when a thick steel plate whose tip is warped upward enters. This is to prevent the cooling water injection nozzle 13 from being damaged. As a result, the cooling water injection nozzle 13 can be cooled for a long period of time in a good state, so that it is possible to prevent the occurrence of uneven temperature in the thick steel plate without repairing the equipment.
  • the tip of the circular tube nozzle 13 is inserted into the through hole, as shown in FIG. 14, there is no interference with the flow in the width direction of the drained water indicated by the dotted arrow flowing through the upper surface of the partition wall 15. Therefore, the cooling water jetted from the cooling water jet nozzle 13 can reach the upper surface of the thick steel plate equally regardless of the position in the width direction, and uniform cooling in the width direction can be performed.
  • a large number of through-holes having a diameter of 10 mm are formed in a grid pattern at a pitch of 80 mm in the thick steel plate width direction and 80 mm in the transport direction.
  • a cooling water injection nozzle 13 having an outer diameter of 8 mm, an inner diameter of 3 mm, and a length of 140 mm is inserted into the water supply port 16.
  • the cooling water injection nozzles 13 are arranged in a staggered pattern, and the through holes through which the cooling water injection nozzles 13 do not pass serve as cooling water drains 17.
  • the large number of through holes provided in the partition wall 15 of the accelerated cooling device of the present invention are composed of the substantially same number of water supply ports 16 and drain ports 17, and each share a role and function.
  • the total cross-sectional area of the drain port 17 is sufficiently larger than the total cross-sectional area of the inner diameter of the circular pipe nozzle 13 of the cooling water injection nozzle 13, and about 11 times the total cross-sectional area of the inner diameter of the circular pipe nozzle 13 is ensured.
  • the cooling water supplied to the upper surface of the thick steel plate is filled between the thick steel plate surface and the partition wall 15, led to the upper side of the partition wall 15 through the drain port 17, and quickly discharged.
  • the FIG. 10 is a front view for explaining the flow of cooling drainage in the vicinity of the end in the width direction of the thick steel plate on the partition wall.
  • the drainage direction of the drainage port 17 is upward opposite to the cooling water injection direction, and the cooling drainage drained upward from the partition wall 15 changes the direction outward in the thick steel plate width direction, between the upper header 11 and the partition wall 15. It drains through the drainage channel.
  • the drain port 17 is inclined in the thick steel plate width direction, and the slant direction is directed outward in the width direction so that the drain direction is directed outward in the thick steel plate width direction.
  • the cooling water does not easily come out above the partition wall 15 after colliding with the steel plate, and the steel plate 10 And the partition wall 15 flow toward the end in the width direction of the thick steel plate. Then, since the flow rate of the cooling drainage between the thick steel plate 10 and the partition wall 15 increases as it approaches the end in the plate width direction, the force that the jet cooling water 18 penetrates the staying water film and reaches the thick steel plate is the plate width. The direction end portion is inhibited.
  • the influence is limited because the plate width is about 2 m at most. However, the influence cannot be ignored especially in the case of a thick steel plate having a plate width of 3 m or more. Accordingly, the cooling at the end in the width direction of the thick steel plate is weakened, and the temperature distribution in the width direction of the thick steel plate in this case becomes a non-uniform temperature distribution.
  • the water supply port 16 and the water discharge port 17 are provided separately and share the roles of water supply and water discharge. And smoothly flows above the partition wall 15. Accordingly, since the drainage after cooling is quickly removed from the upper surface of the thick steel plate, the cooling water supplied subsequently can easily penetrate the staying water film, and a sufficient cooling capacity can be obtained.
  • the temperature distribution in the width direction of the thick steel plate is a uniform temperature distribution, and a uniform temperature distribution in the width direction can be obtained.
  • the cooling water is discharged quickly. This can be realized, for example, by making holes larger than the outer diameter of the circular tube nozzle 13 in the partition wall 15 and making the number of drain ports equal to or greater than the number of water supply ports.
  • the ratio of the total cross-sectional area of the drain outlet and the total cross-sectional area of the inner diameter of the circular tube nozzle 13 is preferably in the range of 1.5 to 20.
  • the gap between the outer peripheral surface of the circular tube nozzle 13 inserted in the water supply port 16 of the partition wall 15 and the inner surface of the water supply port 16 be 3 mm or less. If this gap is large, the cooling drainage discharged to the upper surface of the partition wall 15 is drawn into the gap between the outer peripheral surface of the circular pipe nozzle 13 of the water supply port 16 due to the influence of the accompanying flow of the cooling water injected from the circular pipe nozzle 13. As a result, the steel sheet is again supplied onto the thick steel plate, resulting in poor cooling efficiency. In order to prevent this, it is more preferable that the outer diameter of the circular tube nozzle 13 is substantially the same as the size of the water supply port 16. However, in consideration of machining accuracy and mounting errors, a gap of up to 3 mm that has substantially little influence is allowed. More preferably, it is 2 mm or less.
  • the nozzle inner diameter is preferably 3 to 8 mm. If it is smaller than 3 mm, the bundle of water sprayed from the nozzle becomes thin and the momentum becomes weak. On the other hand, when the nozzle diameter exceeds 8 mm, the flow rate becomes slow, and the force penetrating the staying water film becomes weak.
  • the length of the circular tube nozzle 13 is preferably 120 to 240 mm.
  • the length of the circular tube nozzle 13 here means the length from the inlet at the upper end of the nozzle that penetrates into the header to some extent to the lower end of the nozzle inserted into the water supply port of the partition wall.
  • the distance between the lower surface of the header and the upper surface of the partition wall becomes too short (for example, the header thickness is 20 mm, the protrusion amount of the nozzle upper end into the header is 20 mm, and the insertion amount of the nozzle lower end into the partition wall is 10 mm. Therefore, the drainage space above the partition wall becomes small, and the cooling drainage cannot be discharged smoothly.
  • the pressure loss of the circular tube nozzle 13 becomes large, and the force penetrating the staying water film becomes weak.
  • the jet speed of cooling water from the nozzle is required to be 6 m / s or more, preferably 8 m / s or more. This is because if it is less than 6 m / s, the force of the cooling water penetrating through the staying water film becomes extremely weak. If it is 8 m / s or more, a larger cooling capacity can be secured, which is preferable.
  • the distance from the lower end of the cooling water spray nozzle 13 for upper surface cooling to the surface of the thick steel plate 10 is preferably 30 to 120 mm. If it is less than 30 mm, the frequency with which the thick steel plate 10 collides with the partition wall 15 becomes extremely high, and equipment maintenance becomes difficult. If it exceeds 120 mm, the force through which the cooling water penetrates the staying water film becomes extremely weak.
  • draining rolls 20 When cooling the upper surface of the thick steel plate, it is preferable to install draining rolls 20 before and after the upper header 11 so that the cooling water does not spread in the longitudinal direction of the thick steel plate. Thereby, the cooling zone length becomes constant and the temperature control becomes easy.
  • the cooling drainage since the flow of the cooling water in the direction of transporting the thick steel plate is blocked by the draining roll 20, the cooling drainage flows outward in the width direction of the thick steel plate. However, the cooling water tends to stay in the vicinity of the draining roll 20.
  • the cooling water jet nozzles in the uppermost stream side row in the thickness plate conveying direction are 15 to 15 upstream in the thickness plate conveying direction. It is preferable that the cooling water jet nozzles at the most downstream side in the thick steel plate conveyance direction are inclined 15 to 60 degrees in the downstream direction in the thick steel plate conveyance direction.
  • the distance between the lower surface of the upper header 11 and the upper surface of the partition wall 15 is such that the cross-sectional area in the width direction of the thick steel plate in the space surrounded by the lower surface of the header and the upper surface of the partition wall is 1.5 times the total cross-sectional area of the cooling water spray nozzle inner diameter. For example, it is about 100 mm or more.
  • the cross-sectional area of the thick steel plate in the width direction is not 1.5 times or more than the total cross-sectional area of the cooling water jet nozzle inner diameter, the cooling drainage discharged from the drain port 17 provided on the partition wall to the top surface of the partition wall 15 is smoothly thick. It cannot be discharged in the width direction of the steel sheet.
  • the range of the water density that exhibits the most effect is 1.5 m 3 / (m 2 ⁇ min) or more.
  • the staying water film does not become so thick, and even if a known technique for cooling the steel plate by free-falling the rod-shaped cooling water is applied, the temperature unevenness in the width direction does not become so large. In some cases.
  • the water density is higher than 4.0 m 3 / (m 2 ⁇ min)
  • 1.5 to 4.0 m 3 / (m 2 ⁇ min) is the most practical water density.
  • the application of the cooling technique of the present invention is particularly effective when a draining roll is arranged before and after the cooling header.
  • the header is relatively long in the longitudinal direction (when it is about 2 to 4 m), and it is applied to cooling equipment that sprays water spray for purging before and after the header to prevent water leakage to the non-water cooling zone. Is also possible.
  • the cooling device on the lower surface side of the thick steel plate is not particularly limited.
  • an example of the cooled header 12 including the circular tube nozzle 14 similar to the cooling device on the upper surface side is shown.
  • the injected cooling water naturally falls after colliding with the thick steel plate. Therefore, there is no need for the partition wall 15 for discharging cooling drainage like the upper surface side cooling in the width direction of the thick steel plate.
  • the thick steel plate manufacturing equipment of the present invention two or more rows of spray nozzles of descaling water are arranged as the descaling device 6 and the descaling device 7, and the steel plate 10 is formed from the two or more rows of spray nozzles.
  • the energy density E injected toward the surface is set to a total of 0.08 J / mm 2 or more, the scale generated in the thick steel plate 10 is made uniform, and the accelerated cooling device 5 performs uniform cooling. Can be planned.
  • the thick steel plate 10 excellent in the shape of the thick steel plate can be manufactured.
  • the spray nozzles of the descaling device 6 and the descaling device 7 can be brought closer to the surface of the thick steel plate 10.
  • the spray distance H (the distance between the spray nozzles of the descaling device 6 and the descaling device 7 and the surface of the thick steel plate 10) is set to 40 mm or more and 200 mm or less, the descaling capability is improved. Further, since the injection pressure and the injection flow rate for obtaining the predetermined energy density E may be small, the pumping capacity of the descaling device 6 and the descaling device 7 can be reduced.
  • the distance L from the descaling device 7 on the downstream side of the descaling device 6 and the descaling device 7 to the acceleration cooling device 5 satisfies L ⁇ V ⁇ 5 ⁇ 10 ⁇ 9 ⁇ exp (25000 / T). Thereby, cooling of the thick steel plate 10 by the accelerated cooling device 5 can be stabilized.
  • the cooling water supplied from the upper cooling water injection nozzle 13 through the water supply port 16 cools the upper surface of the thick steel plate 10 and has a high temperature. It becomes drainage and flows in the width direction of the thick steel plate 10 from above the partition wall 15 using the drainage port 17 through which the upper cooling water spray nozzle 13 is not inserted as a drainage channel. Since the drainage after cooling is quickly eliminated from the thick steel plate 10, the cooling water flowing from the upper cooling water jet nozzle 13 through the water supply port 16 sequentially contacts the thick steel plate 10, Sufficient and uniform cooling capacity in the width direction can be obtained.
  • the temperature unevenness in the width direction of the thick steel plate subjected to accelerated cooling without performing descaling as in the present invention was about 40 ° C.
  • the temperature unevenness in the width direction of the thick steel plate cooled by the accelerated cooling device 5 is reduced to about 10 ° C. I understood it.
  • the descaling is performed by the descaling device 6 and the descaling device 7, the uneven temperature in the width direction of the thick steel plate subjected to the accelerated cooling using the accelerated cooling device 5 shown in FIG. It turned out to decrease.
  • the temperature unevenness of the thick steel plate was measured by measuring the surface temperature distribution of the thick steel plate after accelerated cooling with a scanning thermometer, and the temperature unevenness in the width direction was calculated from the measurement result.
  • the distortion generated during rolling is corrected by the shape correction device 4, and the descaling device 6 and the descaling device 7 are descaled to stabilize the cooling controllability. Therefore, the thick steel plate 10 that is straightened by the shape straightening device that is provided online or offline downstream of the thick steel plate manufacturing facility originally has a high flatness and a uniform temperature. Therefore, it is not necessary to increase the correction force of the shape correction device provided downstream. Moreover, the distance between the acceleration cooling device 5 and the shape correcting device provided downstream is preferably longer than the maximum length of the thick steel plate 10 manufactured by the rolling line. Thereby, since reverse correction etc.
  • the shape straightening device provided downstream, the effect of preventing troubles such as the reversely fed thick steel plate 10 jumping on the transport roll and colliding with the acceleration cooling device 5 is achieved.
  • a slight temperature deviation generated during cooling in the accelerating cooling device 5 can be made uniform, and an effect of avoiding warpage caused by the temperature deviation after correction can be expected.
  • a thick steel plate having a thickness of 30 mm and a width of 3500 mm rolled by the rolling mill 3 was subjected to controlled cooling from 820 ° C. to 420 ° C. after passing through the shape correction device 4, the descaling device 6 and the descaling device 7.
  • the conditions under which the cooling is stabilized are calculated from the above-described equations (3), (4), and (5).
  • the accelerated cooling device 5 The time t until the start of cooling is preferably 42 s or less, more preferably 19 s or less, and even more preferably 5 s or less.
  • the surface distance between the injection nozzle and the thick steel plate of the scaling device 6 and the descaling device 7 is 130 mm, the nozzle injection angle is 66 °, the angle of attack is 15 °, and the injection direction of the adjacent nozzles is wrapped to some extent.
  • the spray spray thickness was 3 mm, and the spray spray width was 175 mm.
  • the nozzle was a flat spray nozzle.
  • the energy density of descaling water is a value defined by the above-mentioned water amount density ⁇ injection pressure ⁇ collision time.
  • the collision time (s) is the time during which descaling water is sprayed on the surface of the thick steel plate, and is obtained by dividing the spray spray thickness by the transport speed.
  • the accelerated cooling device 5 is provided with a flow path that allows the cooling water supplied to the upper surface of the thick steel plate to flow above the partition as shown in FIG. 7, and further drains from the side of the thick steel plate width direction as shown in FIG.
  • the equipment In the partition, holes with a diameter of 12 mm are drilled like a grid, and as shown in FIG. 9, upper cooling water injection nozzles are inserted into the water supply ports arranged in a staggered pattern, and the remaining holes are used as drainage ports. Using.
  • the distance between the lower surface of the upper header and the upper surface of the partition wall was 100 mm.
  • the upper cooling water spray nozzle of the accelerated cooling device 5 had an inner diameter of 5 mm, an outer diameter of 9 mm, and a length of 170 mm, and its upper end protruded into the header. Moreover, the injection speed of the rod-shaped cooling water was 8.9 m / s.
  • the nozzle pitch in the thick steel plate width direction was 50 mm, and 10 rows of nozzles were arranged in the longitudinal direction in a zone having a distance between table rollers of 1 m.
  • the water density on the upper surface was 2.1 m 3 / (m 2 ⁇ min).
  • the lower end of the nozzle for cooling the upper surface was set so as to be in the middle position between the upper and lower surfaces of the partition wall having a thickness of 25 mm, and the distance to the surface of the thick steel plate was 80 mm.
  • the cooling equipment similar to the top surface cooling equipment is used except that no partition wall is provided as shown in FIG. did.
  • T is the thick steel plate temperature (K) before cooling.
  • Thick steel plate shape was evaluated by re-correction rate (%). Specifically, if the warpage of the total length of the thick steel plate and / or the warpage of the full width of the thick steel plate is within the standard value defined in the product standard corresponding to the thick steel plate, if it exceeds the standard value
  • the re-correction rate was calculated as (number of re-correction execution materials) / (total number of target materials) ⁇ 100.
  • Invention Examples 1 to 5 in Table 1 all had an energy density of 0.08 J / mm 2 or more, and therefore, the re-correction rate due to shape defects was low, and good results were obtained. This is because, when cooled by the acceleration cooling device 5, the surface temperature in the position in the width direction is almost uniform and is cooled uniformly, which is superior in mechanical properties and is considered to be caused by the temperature distribution of the thick steel plate. As a result, it is considered that the recorrection rate due to the shape defect is low. In each of Invention Examples 1 to 5, the scale was removed and the surface properties were good. The surface property was evaluated by determining the presence or absence of scale from image processing using the color tone difference between the remaining scale part and the peeled part using an image of the surface of the thick steel plate cooled to room temperature.
  • the inventive examples 1 to 4 in which the distance from the descaling device 7 in the most downstream row to the acceleration cooling device 5 with respect to the transport direction is 5 m, after the removal of the scale of the thick steel plate by the descaling device 7,
  • the time t until the accelerated cooling device 5 starts cooling the thick steel plate was 19 s or less, which is a condition that the cooling by the accelerated cooling device 5 becomes more stable, regardless of the conveying speed V of the thick steel plate. Therefore, the recorrection rate was as good as 5% or less.
  • the recorrection rate was 12%, which was a pass, but was inferior to Inventive Examples 1 to 4. This is considered to be because the scale became thick and the cooling became unstable because the time from the end of scale removal to the start of cooling by the accelerated cooling device 5 was as long as 46 s.
  • the scale generated on the surface of the thick steel plate can be made uniform. Cooling by the accelerated cooling device 5 was performed. For this reason, the re-correction rate became 40% due to the deterioration of flatness, which is considered to be caused by the temperature distribution of the thick steel plate, and the mechanical characteristics also varied.
  • the energy density was 66 °
  • the angle of attack was 15 °
  • the energy density was 0.06 J / mm 2 in total of the three times of descaling
  • the energy density of the descaling water was not sufficiently large.
  • the scale partially peeled off, and the temperature distribution in the thick steel plate width direction deteriorated. For this reason, the re-correction rate was 69%, and the mechanical characteristics also varied.

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Abstract

　デスケーリング工程において厚鋼板表面に発生しているスケールの均一化を図ることにより、冷却工程で均一な冷却を行い、厚鋼板形状および機械的特性に優れた厚鋼板の製造設備および製造方法を提供することを目的とする。　熱間圧延機、形状矯正装置、デスケーリング装置及び加速冷却装置をこの順序で搬送方向上流側から配置し、前記デスケーリング装置の噴射ノズルは厚鋼板の長手方向に対して２列配置され、前記２列の噴射ノズルから厚鋼板の表面に向けて噴射されるデスケーリング水の持つエネルギー密度Ｅを、合計で０．０８Ｊ／ｍｍ２以上とすることを特徴とする厚鋼板の製造設備。

Description

厚鋼板の製造設備および製造方法
　本発明は、厚鋼板の熱間圧延、形状矯正および加速冷却を行う厚鋼板の製造設備および製造方法に関する。
　近年、厚鋼板の製造プロセスとして制御冷却の適用が拡大している。しかしながら、一般に熱間厚鋼板は、形状、表面性状などが必ずしも均一でない。このため、冷却中に厚鋼板内に温度ムラが発生しやすく、冷却後の厚鋼板に変形、残留応力、材質不均一などが生じることで、品質不良や操業上のトラブルを招いている。
　そこで、特許文献１では、仕上げ圧延の最終パスの直前および直後の少なくとも一方でデスケーリングを行い、続いて熱間矯正を行い、その後にデスケーリングを行い、強制冷却を行う方法が開示されている。また、特許文献２では、仕上げ圧延、熱間矯正を行った後、デスケーリングを行ってから制御冷却を行う方法が開示されている。また、特許文献３では、制御冷却の直前に、冷却水の衝突圧力を制御しながらデスケーリングを行う方法が開示されている。
特開平９－５７３２７号公報 特許第３７９６１３３号 特開２０１０－２４７２２８号公報
　しかし、上記特許文献１、２の方法で実際に厚鋼板を製造すると、デスケーリングにおいてスケールが完全には剥離せず、むしろデスケーリングによりスケールが部分的に剥離した状態であるスケールむらを発生させてしまい、制御冷却時に均一な冷却を行うことができないという問題点がある。また、特許文献３の方法でスケールむらを発生させないためには、高い衝突圧が必要となる。このため、低い衝突圧ではスケールむらが発生し、その結果、制御冷却時に均一な冷却を行うことができないという問題点がある。
　特に近年、厚鋼板に要求される材質均一性のレベルは厳しくなっており、上記のようなスケールむらによって生じる制御冷却時の冷却速度の不均一が、特に厚鋼板幅方向の材質均一性へ与える悪影響を無視できなくなってきている。
　そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、デスケーリング工程において厚鋼板表面に発生しているスケールの均一化を図ることにより、冷却工程で均一な冷却を行い、厚鋼板形状および機械的特性に優れた厚鋼板の製造設備および製造方法を提供することを目的とする。
　本発明者らは、デスケーリング水によりスケール剥離を起こす力について鋭意検討したところ、熱間形状矯正後にデスケーリングを行う場合、デスケーリング装置の噴射ノズルを厚鋼板の長手方向に対して２列以上配置し、前記２列以上の噴射ノズルから厚鋼板に噴射されるデスケーリング水のエネルギー密度が合計で０．０８Ｊ／ｍｍ２以上であれば、製品後の表面に発生するスケール厚みが均一化することを見出した。その結果、加速冷却装置を通過するときに、厚鋼板の幅方向位置の表面温度のバラツキが殆ど無く均一に冷却することができ、厚鋼板形状に優れた厚鋼板となることを見出した。
　本発明の要旨は、以下のとおりである。
［１］熱間圧延機、形状矯正装置、デスケーリング装置及び加速冷却装置をこの順序で搬送方向上流側から配置し、前記デスケーリング装置の噴射ノズルは厚鋼板の長手方向に対して２列配置され、前記２列の噴射ノズルから厚鋼板の表面に向けて噴射されるデスケーリング水の持つエネルギー密度Ｅを、合計で０．０８Ｊ／ｍｍ２以上とすることを特徴とする厚鋼板の製造設備。
［２］熱間圧延機、形状矯正装置、デスケーリング装置及び加速冷却装置をこの順序で搬送方向上流側から配置し、前記デスケーリング装置の噴射ノズルは厚鋼板の長手方向に対して２列以上配置され、前記２列以上の噴射ノズルから厚鋼板の表面に向けて噴射されるデスケーリング水の持つエネルギー密度Ｅを、合計で０．０８Ｊ／ｍｍ２以上とすることを特徴とする厚鋼板の製造設備。
［３］前記デスケーリング装置から前記加速冷却装置までの搬送速度をＶ［ｍ／ｓ］、冷却前の厚鋼板温度をＴ［Ｋ］とすると、前記デスケーリング装置から前記加速冷却装置までの距離Ｌ［ｍ］は、Ｌ≦Ｖ×５×１０－９×ｅｘｐ（２５０００／Ｔ）の式を満たしていることを特徴とする［１］または［２］記載の厚鋼板の製造設備。
［４］前記デスケーリング装置から前記加速冷却装置までの距離Ｌが１２ｍ以下とすることを特徴とする［３］に記載の厚鋼板の製造設備。
［５］前記デスケーリング装置の噴射ノズルから前記厚鋼板の表面までの距離Ｈを、４０ｍｍ以上で２００ｍｍ以下とすることを特徴とする［１］乃至［４］の何れか１項に記載の厚鋼板の製造設備。
［６］前記加速冷却装置が、前記厚鋼板の上面に冷却水を供給するヘッダと、該ヘッダから懸垂した棒状冷却水を噴射する冷却水噴射ノズルと、前記厚鋼板と前記ヘッダとの間に設置される隔壁とを備えるとともに、前記隔壁には、前記冷却水噴射ノズルの下端部を内挿する給水口と、前記厚鋼板の上面に供給された冷却水を前記隔壁上へ排水する排水口とが、多数設けられていることを特徴とする［１］乃至［５］の何れか１項に記載の厚鋼板の製造設備。
［７］熱間圧延工程、熱間矯正工程及び加速冷却工程の順番で厚鋼板を製造する方法において、前記熱間矯正工程及び加速冷却工程の間に、厚鋼板の表面にエネルギー密度Ｅが合計で０．０８Ｊ／ｍｍ２以上となるようにデスケーリングを２回行うデスケーリング工程を有することを特徴とする厚鋼板の製造方法。
［８］熱間圧延工程、熱間矯正工程及び加速冷却工程の順番で厚鋼板を製造する方法において、前記熱間矯正工程及び加速冷却工程の間に、厚鋼板の表面にエネルギー密度Ｅが合計で０．０８Ｊ／ｍｍ２以上となるようにデスケーリングを２回以上行うデスケーリング工程を有することを特徴とする厚鋼板の製造方法
［９］前記デスケーリング工程の完了から前記加速冷却工程の開始までの時間ｔ［ｓ］は、ｔ≦５×１０－９×ｅｘｐ（２５０００／Ｔ）の式を満たしていることを特徴とする［７］または［８］に記載の厚鋼板の製造方法。ただし、Ｔ：冷却前の厚鋼板温度（Ｋ）である。
　本発明によると、デスケーリング工程において厚鋼板表面に発生しているスケールの均一化を図ることにより、冷却工程で均一な冷却を行うことができ、厚鋼板形状および機械的特性に優れた厚鋼板を製造することができる。
図１は、本発明の一実施形態である厚鋼板の製造設備を示す概略図である。 図２は、従来例の厚鋼板幅方向温度分布を説明する図である。 図３は、デスケーリング装置における、噴射するデスケーリング水のエネルギー密度と、厚鋼板の製品表面に発生するスケール厚みとの関係を示すグラフである。 図４は、デスケーリング装置における、噴射ノズルの噴射距離と流体速度との関係を示す図である。 図５は、本発明の厚鋼板幅方向位置の表面温度分布を表す図である。 図６は、デスケーリング装置の噴射ノズルの配置関係を示す模式図であり、（ａ）は噴射ノズルの位置関係を表す模式図、（ｂ）はスプレーパターンを示す模式図である。 図７は、本発明の一実施形態に係る加速冷却装置の側面図である。 図８は、本発明の一実施形態に係る他の加速冷却装置の側面図である。 図９は、本発明の一実施形態に係る隔壁のノズル配置例を説明する図である。 図１０は、隔壁上の冷却排水の流れを説明する図である。 図１１は、隔壁上の冷却排水の他の流れを説明する図である。 図１２は、従来例の厚鋼板幅方向温度分布を説明する図である。 図１３は、加速冷却装置における冷却水の流れを説明する図である。 図１４は、加速冷却装置における隔壁上の冷却排水との非干渉を説明する図である。
　以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照して説明する。
　図１は、本発明の一実施形態である、厚鋼板の製造設備を示す概略図である。図１において、矢印は厚鋼板の搬送方向である。厚鋼板の搬送方向上流側から、加熱炉１、デスケーリング装置２、圧延機３、形状矯正装置４、デスケーリング装置６、デスケーリング装置７、加速冷却装置５の順に配置されている。図１において、加熱炉１で圧延素材であるスラブ（図示しない。）を再加熱した後、デスケーリング装置２において一次スケール除去のためにスラブがデスケーリングされる。そして、スラブは圧延機３によって粗圧延と仕上圧延が施され、所定板厚の厚鋼板（図示しない。）に圧延される。図示された圧延機３は１機のみである。なお、圧延機３は、粗圧延機および仕上圧延機で構成されていてもよい。厚鋼板は形状矯正装置４によって矯正された後、デスケーリング装置６およびデスケーリング装置７においてスケールを完全除去するデスケーリングが行われる。そして、加速冷却装置５において水冷または空冷による制御冷却が行われる。ここで、形状矯正装置４を通して厚鋼板の形状を整えてから加速冷却を行うことが、冷却後の厚鋼板形状には好適である。形状矯正装置４は、熱間圧延中に厚鋼板に発生した歪の矯正をするものである。図１では、上下に千鳥状に配設された矯正ロールによって厚鋼板を挟圧するローラーレベラー方式の形状矯正装置を示している。形状矯正装置としては、これに限定されず、スキンパス方式あるいはプレス方式の形状矯正装置を用いてもよい。また、圧延機３が粗圧延機及び仕上圧延機で構成されている場合には、仕上圧延機でスキンパス矯正を行ってもよい。
　加速冷却装置５では、上面冷却設備と下面冷却設備とから噴射される冷却水によって厚鋼板は所定温度まで冷却される。その後、必要に応じて、さらに下流でオンラインまたはオフラインに設けられた形状矯正装置（図示しない。）で厚鋼板の形状が矯正される。この形状矯正装置は、加速冷却装置５による冷却中に厚鋼板に発生した歪の矯正をするものである。本発明では、この形状矯正装置は使用しなくても良い。また、この形状矯正装置は、ローラーレベラー方式のほか、スキンパス方式あるいはプレス方式の形状矯正装置を用いてもよい。
　本実施形態では、形状矯正装置４と加速冷却装置５との間に、２つのデスケーリング装置、すなわち、デスケーリング装置６およびデスケーリング装置７が配置される。デスケーリング装置６およびデスケーリング装置７から厚鋼板の表面に噴射するデスケーリング水のエネルギー密度Ｅを、２列の噴射ノズルの合計で０．０８Ｊ／ｍｍ２以上とする。デスケーリング装置６およびデスケーリング装置７で、厚鋼板の表面に発生したスケールを除去し、次いで、加速冷却装置５で厚鋼板の冷却を行なうことにより、厚鋼板の鋼板形状および機械的特性を向上させることができる。図１で示されたデスケーリング装置は２列のみである。なお、３列以上のデスケーリング装置で構成されていても良い。デスケーリング装置が３列以上の場合は、厚鋼板の表面に噴射するデスケーリング水のエネルギー密度Ｅを、構成される列の噴射ノズルの合計で０．０８Ｊ／ｍｍ２以上とする。
　この理由は次の通りである。従来の圧延設備において、形状矯正後にデスケーリング装置においてスケール除去を行うと、部分的にスケールが剥離する場合がある。そうすると、スケールが均一に剥離されないため、１０～５０μｍ程度のスケール厚みのバラツキが生じる。この場合、その後の加速冷却装置において厚鋼板を均一に冷却することが困難である。つまり、従来の圧延設備においてスケール厚み分布にバラツキが生じた厚鋼板を加速冷却すると、図２に示すように、幅方向位置の表面温度のバラツキが大きく、均一に冷却することができない。その結果、厚鋼板形状に影響が生じる。
　これに対して、本発明者らは、デスケーリング条件によってはスケール剥離が十分に行われず、むしろスケールむらを助長するという知見を得た。そして、スケール剥離が十分に行われる条件について鋭意検討した。その結果、形状矯正後にデスケーリングを行う場合には、形状矯正装置と加速冷却装置との間において、厚鋼板の長手方向に対してデスケーリング装置を２列以上配置し、デスケーリング装置の２列以上の噴射ノズルから厚鋼板の表面に向けて噴射するデスケーリング水の持つエネルギー密度Ｅを前記２列以上の噴射ノズルの合計で０．０８Ｊ／ｍｍ２以上にすれば、その後に再生成するスケール厚みが５μｍ以下と均一になることを明らかにした。
　デスケーリング時、スケール表面がデスケーリング水により冷却されることによりスケールには熱応力が生じるとともに、デスケーリング水による衝突力が作用する。その結果、スケールが剥離または破壊されることで除去される。本発明者らが鋭意検討したところ、熱間形状矯正後にデスケーリングを２回以上行うことにより、デスケーリング時に発生する熱応力の効果を２回以上得ることができる。そして、図３に示すように、２回行うほうが１回のみ行う場合よりも効率よくスケールを除去できることがわかった。さらに、デスケーリング装置の２列の噴射ノズルから厚鋼板に噴射するデスケーリング水のエネルギー密度Ｅが合計で０．０８Ｊ／ｍｍ２以上であれば、製品スケール厚みが減少し、均一化することがわかった。図３で示された噴射回数は２回である。なお、噴射回数が３回以上でも同様の効果が得られることが、本発明者らによって確認された。これは、デスケーリングにより、一旦スケールが均一に完全剥離し、その後、スケールが薄く均一に再生成するためである。したがって、本発明によれば、加速冷却装置を通過する前の厚鋼板のスケール厚みが薄く均一になるので、加速冷却装置を通過するときに、厚鋼板の幅方向位置の表面温度バラツキが殆ど無く均一に冷却することができ、厚鋼板形状および機械的特性に優れた厚鋼板となる。
　ここで、厚鋼板に噴射されるデスケーリング水のエネルギー密度Ｅ（Ｊ／ｍｍ２）とは、デスケーリングによってスケールを除去する能力の指標であり、次の（１）式のように定義される。
Ｅ＝Ｑρｖ２ｔ÷（２ｄＷ）…（１）
ただし、Ｑ：デスケーリング水の噴射流量［ｍ３／ｓ］、ｄ：フラットノズルのスプレー噴射厚み［ｍｍ］、Ｗ：フラットノズルのスプレー噴射幅［ｍｍ］、流体密度ρ［ｋｇ／ｍ３］、厚鋼板衝突時の流体速度ｖ［ｍ／ｓ］、衝突時間ｔ［ｓ］（ｔ＝ｄ／１０００Ｖ、搬送速度Ｖ［ｍ／ｓ］）である。
　しかしながら、厚鋼板衝突時の流体速度ｖの測定は必ずしも容易ではないため、（１）式で定義されるエネルギー密度Ｅを厳密に求めようとすると、多大な労力を要する。
　そこで、本発明者らは、さらに検討を加えた結果、厚鋼板に噴射されるデスケーリング水のエネルギー密度Ｅ（Ｊ／ｍｍ２）の簡便な定義として、水量密度×噴射圧力×衝突時間を採用すればよいことを見出した。ここで、水量密度（ｍ３／（ｍｍ２・ｍｉｎ））は、「デスケーリング水の噴射流量÷デスケーリング水衝突面積」で計算される値である。噴射圧力（Ｎ／ｍ２（＝Ｐａ））は、デスケーリング水の吐出圧力で定義される。衝突時間（ｓ）は、「デスケーリング水の衝突厚み÷厚鋼板の搬送速度」で計算される値である。本発明において、デスケーリング能力としてエネルギー密度Ｅの上限は無い。なお、２列以上の噴射ノズルの合計で０．８０Ｊ／ｍｍ２以上になると、ポンプの吐出圧力などが膨大となり、好ましくない。
　次に、本発明者らは、デスケーリング装置６およびデスケーリング装置７の噴射ノズルから噴射されるデスケーリング水の流体速度ｖについて調べた。その結果、流体速度ｖと噴射距離との関係は、図４のようになることがわかった。縦軸である流体速度は、浮力と空気抵抗を考慮した運動方程式を解くことにより求めた。厚鋼板にデスケーリング水が到達するまでの間に、デスケーリング水の流体速度ｖは噴射時よりも減速する。このため、噴射距離が小さいほど、厚鋼板衝突時の流体速度ｖが大きく、大きなエネルギー密度を得ることができる。図４から、特に噴射距離Ｈが２００ｍｍ超えになると減衰が大きくなるため、噴射距離Ｈは２００ｍｍ以下とすることが好ましい。
　そして、噴射距離が短いほど、所定のエネルギー密度を得るための噴射圧力、噴射流量なども少なくできるため、デスケーリング装置６およびデスケーリング装置７のポンプ能力の低減化を図ることができる。図１に示すような本発明の一実施形態において、形状矯正装置４で形状矯正された厚鋼板は、デスケーリング装置６およびデスケーリング装置７内に移動してくるので、デスケーリング装置６およびデスケーリング装置７の噴射ノズルを厚鋼板の表面に近づけることが可能である。しかし、噴射ノズルと厚鋼板との接触を考慮して、噴射距離は４０ｍｍ以上であることが好ましい。以上より、本発明において、噴射距離Ｈは４０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であることが好ましい。
　また、通常のデスケーリング装置６およびデスケーリング装置７で使用しているポンプの吐出能力が１４．７ＭＰａ以上であるため、デスケーリング水の噴射圧力は１４．７ＭＰａ以上が好ましい。噴射圧力の上限は特に決めない。しかしながら、噴射圧力を高くするとデスケーリング水を供給するポンプが消費するエネルギーが膨大となるので、噴射圧力は５０ＭＰａ以下が好ましい。
　このように、本実施形態によると、２つ以上の噴射ノズルから噴出されるデスケーリング水のエネルギー密度Ｅを０．０８Ｊ／ｍｍ２以上に設定したデスケーリング装置６およびデスケーリング装置７が、厚鋼板の表面に発生したスケールを除去する。その結果、スケール厚み分布のバラツキが無くなるので、加速冷却装置５で厚鋼板を冷却した際に、図５に示すように、幅方向位置の表面温度のバラツキが殆ど無く均一に冷却することができ、厚鋼板形状、機械的特性に優れた厚鋼板を製造することができる。
　本発明のデスケーリング装置６およびデスケーリング装置７では、たとえば、図６（ａ）のように、厚鋼板の長手方向に対して、デスケーリング装置６のデスケヘッダー６－１、および、デスケーリング装置７のデスケヘッダー７－１、が２列となって配置される。図６（ａ）で示されたデスケヘッダーは２列である。なお、デスケヘッダーは３列以上で構成されていてもよい。ここで、３列を超える場合は上述の効果が飽和するので、上限は３列が好ましい。デスケヘッダーに複数設けられている噴射ノズル６－２、７－２からデスケーリング水が厚鋼板に対して噴射され、図６（ｂ）のようなスプレーパターン２２となる。
　デスケーリング装置６およびデスケーリング装置７の噴射ノズル６－２、７－２の配置関係としては、２列目のデスケーリング水の跳ね水が1列目のデスケーリング水に干渉することを防ぐため、長手方向に５００ｍｍ以上離すことが好ましい。さらに、幅方向の噴射パターンは、図６（ｂ）のように１列目と２列目で千鳥配置にすることが好ましい。また、２つの噴射ノズル６－２、７－２から噴射されるデスケーリング水のエネルギー密度は、１列目のデスケーリングの熱応力効果でスケールに亀裂を入れた後、２列目のデスケーリングで大きなエネルギー密度でスケールを除去するとより効率よくスケールを除去することができる。そこで、１列目のデスケーリングの熱応力効果によりスケールに亀裂を入れるため、１列目のデスケーリング水のエネルギー密度は０．０１Ｊ／ｍｍ２以上であることが好ましく、２列目のデスケーリング水のエネルギー密度を１列目よりも０．０４Ｊ／ｍｍ２以上大きくすることが好ましい。デスケーリング装置が３列以上の場合においても同様に、各ノズル列を長手方向に５００ｍｍ以上離し、千鳥配置とすることが好ましい。また、デスケーリング装置が３列以上の場合には、上記、デスケーリング装置が２列の場合と同様の理由により、最終列の直前の列のデスケーリング装置の噴射ノズルから噴射されるデスケーリング水のエネルギー密度が０．０１Ｊ／ｍｍ２以上であることが好ましく、最終列のデスケーリング装置の噴射ノズルから噴射されるデスケーリング水のエネルギー密度を最終列の直前の列よりも０．０４Ｊ／ｍｍ２以上大きくすることが好ましい。
　また、形状矯正装置４で厚鋼板の形状矯正をした後であるので、デスケーリング装置６およびデスケーリング装置７の噴射ノズルを、形状矯正した厚鋼板の表面に近づけることが可能となる。その結果、デスケーリング能力が向上する。
　ところで、加速冷却装置５による厚鋼板の冷却時の安定性に影響を及ぼす。厚鋼板の表面のスケールは、厚鋼板のスケールの成長は一般的に拡散律速で整理できるとされ、次の（２）式で表されることが知られている。
ξ２＝ａ×ｅｘｐ（－Ｑ／ＲＴ）×ｔ…（２）
ただし、ξ：スケール厚み、ａ：定数、Ｑ：活性化エネルギー、Ｒ：定数、Ｔ：冷却前の厚鋼板温度［Ｋ］、ｔ：時間である。
　そこで、デスケーリング装置６およびデスケーリング装置７によるスケール除去後のスケール成長を考慮し、種々の温度、時間でスケール成長のシミュレーション実験を行い、上記（２）式の定数を実験的に導出し、さらに、スケール厚みと冷却安定性について鋭意検討した。その結果、スケール厚みが１５μｍ以下で冷却が安定し、スケール厚みが１０μｍ以下でより安定し、スケール厚みが５μｍ以下で非常に安定するという知見を得た。
　スケール厚みが１５μｍ以下の場合、上記（２）式に基づき、下記式（３）を導出することができる。すなわち、デスケーリング装置６およびデスケーリング装置７のうち下流側であるデスケーリング装置７による厚鋼板のスケール除去終了後から、加速冷却装置５で厚鋼板の冷却を開始するまでの時間ｔ［ｓ］が、次の（３）式を満たす場合に、加速冷却装置５による冷却が安定する。
ｔ≦５×１０－９×ｅｘｐ（２５０００／Ｔ）…（３）
ただし、Ｔ：冷却前の厚鋼板温度［Ｋ］である。
　また、スケール厚みが１０μｍ以下の場合、上記（２）式に基づき、下記式（４）を導出することができる。すなわち、デスケーリング装置７による厚鋼板のスケールの除去終了後から、加速冷却装置５で厚鋼板の冷却を開始するまでの時間ｔ［ｓ］が、次の（４）式を満たす場合に、加速冷却装置５による冷却がより安定する。
ｔ≦２．２×１０－９×ｅｘｐ（２５０００／Ｔ）…（４）
　さらに、スケール厚みが５μｍ以下の場合、上記（２）式に基づき、下記式（５）を導出することができる。すなわち、デスケーリング装置７による厚鋼板のスケール除去終了後から、加速冷却装置５で厚鋼板の冷却を開始するまでの時間ｔ［ｓ］が、次の（５）式を満たす場合に、加速冷却装置５による冷却が非常に安定する。
ｔ≦５．６×１０－１０×ｅｘｐ（２５０００／Ｔ）…（５）
　一方、デスケーリング装置７の出側から加速冷却装置５の入り側までの距離Ｌは、厚鋼板の搬送速度Ｖと、時間ｔ（デスケーリング装置７によるデスケーリング工程終了から加速冷却装置５の工程開始までの時間）とに対して次の（６）式を満たすように設定する。
Ｌ≦Ｖ×ｔ…（６）
ただし、Ｌ：デスケーリング装置７から加速冷却装置５までの距離（ｍ）、Ｖ：厚鋼板の搬送速度（ｍ／ｓ）、ｔ：時間（ｓ）
　そして、上記（６）式と上記（３）式とから、次の（７）式を導出することができる。本発明において、（７）式を満足することがより好ましい。
Ｌ≦Ｖ×５×１０－９×ｅｘｐ（２５０００／Ｔ）…（７）
　また、上記（６）式と上記（４）式とから、次の（８）式を導出することができる。本発明において、（８）式を満足することがさらに好ましい。
Ｌ≦Ｖ×２．２×１０－９×ｅｘｐ（２５０００／Ｔ）…（８）
　さらに、上記（６）式と上記（５）式とから、次の（９）式を導出することができる。本発明において、（９）式を満足することが好ましい。
Ｌ≦Ｖ×５．６×１０－１０×ｅｘｐ（２５０００／Ｔ）…（９）
　上記の（７）～（９）式から、例えば加速冷却装置５による冷却前の厚鋼板の温度を８２０℃とし、厚鋼板の搬送速度を０．２８～２．５０ｍ／ｓとすると、デスケーリング装置７から加速冷却装置５までの距離Ｌは１２ｍ以上１０７ｍ以下で冷却が安定し、５ｍ以上４７ｍ以下で冷却がより安定し、１．３ｍ以上１２ｍ以下で冷却が非常に安定する。
　これより、デスケーリング装置７から加速冷却装置５までの距離Ｌを１２ｍ以下とすると、厚鋼板の搬送速度Ｖが遅い（例えばＶ＝０．２８ｍ／ｓ）場合でも冷却は安定し、逆に、厚鋼板の搬送速度Ｖが早い（例えばＶ＝２．５０ｍ／ｓ）場合には冷却が非常に安定するので、好ましい。なお、より好ましいのは、デスケーリング装置７から加速冷却装置５までの距離Ｌが５ｍ以下である。
　さらに、一般的に、制御冷却を必要とする厚鋼板の大部分は搬送速度Ｖが０．５ｍ／ｓ以上であることを考えると、この搬送速度Ｖで冷却が非常に安定する条件である距離Ｌが２．５ｍ以下とすることがさらに好ましい。
　なお、ここでは、加速冷却装置５による冷却前の厚鋼板の温度を８２０℃とした場合について説明した。加速冷却装置５による冷却前の厚鋼板の温度を８２０℃以外の場合についても同様に、デスケーリング装置７から加速冷却装置５までの距離Ｌを好ましくは１２ｍ以下、より好ましくは５ｍ以下、さらに好ましくは２．５ｍ以下とすることにより、冷却を安定することができる。これは、加速冷却装置５による冷却前の厚鋼板の温度が８２０℃よりも低い場合、上記（７）式、上記（８）式、上記（９）式の右辺の値が、それぞれ、Ｔ＝８２０℃の場合よりも大きくなるので、Ｔ＝８２０℃の場合について適正に設定されたデスケーリング装置７から加速冷却装置５までの距離Ｌであれば、上記（７）式、上記（８）式、上記（９）式は、必然的に満足するからである。逆に、加速冷却装置５による冷却前の厚鋼板の温度が８２０℃よりも高い場合には、厚鋼板の搬送速度Ｖを適宜低めに調整することにより、やはり、上記（７）式、上記（８）式、上記（９）式を満足させることができる。
　次に、本発明の加速冷却装置５について説明する。図７に示すように、本発明の加速冷却装置５の上面冷却設備は、厚鋼板１０の上面に冷却水を供給する上ヘッダ１１と、該上ヘッダ１１から懸垂した棒状冷却水を噴射する冷却水噴射ノズル１３と、厚鋼板１０と上ヘッダ１１との間に設置される隔壁１５とを備える。隔壁１５には、冷却水噴射ノズル１３の下端部を内挿する給水口１６と、厚鋼板１０の上面に供給された冷却水を隔壁１５上へ排水する排水口１７とが、多数設けられていることが好ましい。
　具体的には、上面冷却設備は、厚鋼板１０の上面に冷却水を供給する上ヘッダ１１と、該上ヘッダ１１から懸垂した冷却水噴射ノズル１３と、上ヘッダ１１と厚鋼板１０との間に厚鋼板幅方向に亘り水平に設置され多数の貫通孔（給水口１６と排水口１７）を有する隔壁１５とを備えている。そして、冷却水噴射ノズル１３は棒状の冷却水を噴射する円管ノズルからなり、その先端が前記隔壁１５に設けられた貫通孔（給水口１６）に内挿されて隔壁１５の下端部より上方になるように設置されている。なお、冷却水噴射ノズル１３は、上ヘッダ１１内の底部の異物を吸い込んで詰まるのを防止するため、その上端が上ヘッダ１１の内部に突出するように、上ヘッダ１１内に貫入させることが好ましい。
　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６ｍ／ｓ以上、好ましくは８ｍ／ｓ以上であり、ノズル噴出口から噴射された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、円管ラミナー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。
　冷却水噴射ノズル１３の先端が貫通孔に内挿されて隔壁１５の下端部より上方になるように設置されているのは、仮に先端が上方に反った厚鋼板が進入してきた場合でも隔壁１５によって冷却水噴射ノズル１３が損傷するのを防止するためである。それによって冷却水噴射ノズル１３が良好な状態で長期間に亘って冷却を行うことができるので、設備補修等を行うことなく、厚鋼板の温度むらの発生を防止することができる。
　また、円管ノズル１３の先端が貫通孔に内挿されているので、図１４に示すように、隔壁１５の上面を流れる点線矢印の排出水の幅方向流れと干渉することがない。したがって、冷却水噴射ノズル１３から噴射された冷却水は、幅方向位置によらず等しく厚鋼板上面へ達することができ、幅方向に均一な冷却を行うことができる。
　隔壁１５の一例を示すと、図９に示すように隔壁１５には直径１０ｍｍの貫通孔が厚鋼板幅方向に８０ｍｍ、搬送方向に８０ｍｍのピッチで碁盤の目状に多数開けられている。そして、給水口１６には外径８ｍｍ、内径３ｍｍ、長さ１４０ｍｍの冷却水噴射ノズル１３が挿入されている。冷却水噴射ノズル１３は千鳥格子状に配列され、冷却水噴射ノズル１３が通っていない貫通孔は冷却水の排水口１７となっている。このように、本発明の加速冷却装置の隔壁１５に設けられた多数の貫通孔は、ほぼ同数の給水口１６と排水口１７とから成り立っており、それぞれに役割、機能を分担している。
　このとき、排水口１７の総断面積は、冷却水噴射ノズル１３の円管ノズル１３の内径の総断面積よりも十分広く、円管ノズル１３の内径の総断面積の１１倍程度が確保されており、図７に示すように厚鋼板上面に供給された冷却水は、厚鋼板表面と隔壁１５との間に充満し、排水口１７を通して、隔壁１５の上方に導かれ、速やかに排出される。図１０は隔壁上の厚鋼板幅方向端部付近の冷却排水の流れを説明する正面図である。排水口１７の排水方向が冷却水噴射方向と逆の上向きになっており、隔壁１５の上方へ抜けた冷却排水は、厚鋼板幅方向外側へ向きを変え、上ヘッダ１１と隔壁１５との間の排水流路を流れて排水される。
　一方、図１１に示す例は、排水口１７を厚鋼板幅方向に傾斜させて排水方向が厚鋼板幅方向外側に向くように幅方向外側へ向けた斜め方向としたものである。このようにすることで、隔壁１５上の排出水１９の厚鋼板幅方向流れが円滑になり、排水が促進されるので好ましい。
　ここで、図１２に示すように排水口と給水口が同一の貫通孔に設置されていると、冷却水は、厚鋼板に衝突した後、隔壁１５の上方に抜けにくくなって、厚鋼板１０と隔壁１５の間を厚鋼板幅方向端部へ向かって流れるようになる。そうすると厚鋼板１０と隔壁１５の間の冷却排水の流量は、板幅方向の端部に近づく程多くなるので、噴射冷却水１８が滞留水膜を貫通して厚鋼板に到達する力が板幅方向端部ほど阻害されることとなる。
　薄鋼板の場合には板幅が高々２ｍ程度であるのでその影響は限定的である。しかしながら、特に板幅が３ｍ以上の厚鋼板の場合には、その影響は無視できない。従って、厚鋼板幅方向端部の冷却が弱くなり、この場合の厚鋼板幅方向の温度分布は、不均一な温度分布となる。
　これに対して、本発明の加速冷却装置は、図１３に示すように給水口１６と排水口１７は別個に設けられており、給水と排水を役割分担しているので、冷却排水は隔壁１５の排水口１７を通過して隔壁１５の上方に円滑に流れて行くようになる。従って、冷却後の排水が速やかに厚鋼板上面から排除されるので、後続で供給される冷却水は、容易に滞留水膜を貫通することができ、十分な冷却能力を得ることができる。この場合の厚鋼板幅方向の温度分布は、均一な温度分布となり、幅方向に均一な温度分布を得ることができる。
　ちなみに、排水口１７の総断面積は、円管ノズル１３の内径の総断面積の１．５倍以上であれば、冷却水の排出が速やかに行われる。このことは、例えば、隔壁１５には円管ノズル１３の外径よりも大きい穴を開け、排水口の数を給水口の数と同じか、それ以上にすれば実現できる。
　排水口１７の総断面積が円管ノズル１３の内径部の総断面積の１．５倍より小さいと、排水口の流動抵抗が大きくなり、滞留水が排水されにくくなる結果、滞留水膜を貫通して厚鋼板表面に到達できる冷却水量が大幅に減り、冷却能が低下するので好ましくない。より好ましくは４倍以上である。一方排水口が多過ぎたり、排水口の断面径が大きくなりすぎると、隔壁１５の剛性が小さくなって、厚鋼板が衝突したときに損傷し易くなる。従って、排水口の総断面積と円管ノズル１３の内径の総断面積の比は１．５から２０の範囲が好適である。
　また、隔壁１５の給水口１６に内挿した円管ノズル１３の外周面と給水口１６の内面との隙間は３ｍｍ以下とすることが望ましい。この隙間が大きいと、円管ノズル１３から噴射される冷却水の随伴流の影響により、隔壁１５の上面へ排出された冷却排水が給水口１６の円管ノズル１３の外周面との隙間に引き込まれ、再び厚鋼板上に供給されることとなるので、冷却効率が悪くなる。これを防止するには、円管ノズル１３の外径を給水口１６の大きさとほぼ同じにすることがより好ましい。しかしながら、工作精度や取り付け誤差を考慮し、実質的に影響が少ない３ｍｍまでの隙間は許容する。より望ましくは２ｍｍ以下とする。
　さらに、冷却水が滞留水膜を貫通して厚鋼板に到達できるようにするためには、円管ノズル１３の内径、長さ、冷却水の噴射速度やノズル距離も最適にする必要がある。
　即ち、ノズル内径は３～８ｍｍが好適である。３ｍｍより小さいとノズルから噴射する水の束が細くなり勢いが弱くなる。一方ノズル径が８ｍｍを超えると流速が遅くなり、滞留水膜を貫通する力が弱くなる。
　円管ノズル１３の長さは１２０～２４０ｍｍが好適である。ここでいう円管ノズル１３の長さとは、ヘッダ内部へある程度貫入したノズル上端の流入口から、隔壁の給水口に内挿したノズルの下端までの長さを意味する。円管ノズル１３が１２０ｍｍより短いと、ヘッダ下面と隔壁上面との距離が短くなりすぎる（例えば、ヘッダ厚み２０ｍｍ、ヘッダ内へのノズル上端の突出量２０ｍｍ、隔壁へのノズル下端の挿入量１０ｍｍとすると、７０ｍｍ未満となる。）ため、隔壁より上側の排水スペースが小さくなり、冷却排水が円滑に排出できなくなる。一方、２４０ｍｍより長いと円管ノズル１３の圧力損失が大きくなり、滞留水膜を貫通する力が弱くなる。
　ノズルからの冷却水の噴射速度は、６ｍ／ｓ以上、好ましくは８ｍ／ｓ以上が必要である。６ｍ／ｓ未満では、滞留水膜を冷却水が貫通する力が極端に弱くなるからである。８ｍ／ｓ以上であれば、より大きな冷却能力を確保できるので好ましい。また、上面冷却の冷却水噴射ノズル１３の下端から厚鋼板１０の表面までの距離は、３０～１２０ｍｍとするのが良い。３０ｍｍ未満では、厚鋼板１０が隔壁１５に衝突する頻度が極端に多くなり設備保全が難しくなる。１２０ｍｍ超えでは、冷却水が滞留水膜を貫通する力が極端に弱くなる。
　厚鋼板上面の冷却では、冷却水が厚鋼板長手方向に拡がらないように、上ヘッダ１１の前後に水切ロール２０を設置するのが良い。これにより、冷却ゾーン長が一定となり、温度制御が容易になる。ここで水切ロール２０により厚鋼板搬送方向の冷却水の流れは堰き止められるので冷却排水は厚鋼板幅方向外側に流れるようになる。しかしながら、水切ロール２０の近傍は冷却水が滞留し易い。
　そこで図８に示すように、厚鋼板幅方向に並んだ円管ノズル１３の列のうち、厚鋼板搬送方向の最上流側列の冷却水噴射ノズルは、厚鋼板搬送方向の上流方向へ１５～６０度傾け、厚鋼板搬送方向の最下流側列の冷却水噴射ノズルは、厚鋼板搬送方向の下流方向へ１５～６０度傾けることが好ましい。こうすることにより、水切ロール２０に近い位置にも冷却水を供給することができ、水切ロール２０近傍に冷却水が滞留することがなく、冷却効率が上がるので好適である。
　上ヘッダ１１下面と隔壁１５上面の距離は、ヘッダ下面と隔壁上面に囲まれた空間内での厚鋼板幅方向流路断面積が冷却水噴射ノズル内径の総断面積の１．５倍以上となるように設けられ、例えば１００ｍｍ程度以上である。この厚鋼板幅方向流路断面積が冷却水噴射ノズル内径の総断面積の１．５倍以上ない場合、隔壁に設けられた排水口１７から隔壁１５上面へ排出された冷却排水が円滑に厚鋼板幅方向に排出できない。
　本発明の加速冷却装置において、最も効果を発揮する水量密度の範囲は、１．５ｍ３／（ｍ２・ｍｉｎ）以上である。水量密度がこれよりも低い場合には滞留水膜がそれほど厚くならず、棒状冷却水を自由落下させて厚鋼板を冷却する公知の技術を適用しても、幅方向の温度むらはそれほど大きくならない場合もある。一方、水量密度が４．０ｍ３／（ｍ２・ｍｉｎ）よりも高い場合でも、本発明の技術を用いることは有効である。しかしながら、設備コストが高くなるなど実用化の上での問題があるので、１．５～４．０ｍ３／（ｍ２・ｍｉｎ）が最も実用的な水量密度である。
　本発明の冷却技術を適用するのは、冷却ヘッダの前後に水切りロールを配する場合が特に効果的である。しかしながら、水切りロールがない場合にも適用することは可能である。例えば、ヘッダが長手方向に比較的長く（２～４ｍ程度ある場合）、そのヘッダの前後でパージ用の水スプレーを噴射して、非水冷ゾーンへの水漏れを防止する冷却設備に適用することも可能である。
　なお、本発明において、厚鋼板下面側の冷却装置については、特に限定されるものではない。図７、８に示す実施形態では、上面側の冷却装置と同様の円管ノズル１４を備えた冷却下ヘッダ１２の例を示した。厚鋼板下面側の冷却では、噴射された冷却水は厚鋼板に衝突した後に自然落下するので、上面側冷却のような冷却排水を厚鋼板幅方向に排出する隔壁１５はなくてもよい。また、膜状冷却水や噴霧状のスプレー冷却水などを供給する公知の技術を用いてもよい。
　以上のように、本発明の厚鋼板の製造設備は、デスケーリング装置６およびデスケーリング装置７としてデスケーリング水の噴射ノズルが２列以上配置され、前記２列以上の噴射ノズルから厚鋼板１０の表面に向けて噴射されるエネルギー密度Ｅを合計で０．０８Ｊ／ｍｍ２以上に設定することにより、厚鋼板１０に発生しているスケールの均一化を図り、加速冷却装置５で均一な冷却を図ることができる。その結果、厚鋼板形状に優れた厚鋼板１０を製造することができる。
　また、形状矯正装置４で厚鋼板１０の形状矯正を行うことにより、デスケーリング装置６およびデスケーリング装置７の噴射ノズルを厚鋼板１０の表面に近づけることが可能となる。
　また、噴射距離Ｈ（デスケーリング装置６およびデスケーリング装置７の噴射ノズルと厚鋼板１０の表面との距離）を４０ｍｍ以上、２００ｍｍ以下にするとデスケーリング能力が向上する。また、所定のエネルギー密度Ｅを得るための噴射圧力、噴射流量などが小さくて済むのでデスケーリング装置６およびデスケーリング装置７のポンプ能力の低減化を図ることができる。
　また、デスケーリング装置６およびデスケーリング装置７のうち下流側であるデスケーリング装置７から加速冷却装置５までの距離Ｌを、Ｌ≦Ｖ×５×１０－９×ｅｘｐ（２５０００／Ｔ）を満たすことにより、加速冷却装置５による厚鋼板１０の冷却を安定させることができる。
　さらに、本発明の加速冷却装置５は、図７に示したように、上部冷却水噴射ノズル１３から給水口１６を介して供給された冷却水が、厚鋼板１０の上面を冷却して高温の排水となり、上部冷却水噴射ノズル１３が挿通されていない排水口１７を排水流路として隔壁１５の上方から厚鋼板１０の幅方向に流れていく。冷却後の排水が厚鋼板１０から速やかに排除されるようになっているので、上部冷却水噴射ノズル１３から給水口１６を介して流れてくる冷却水が順次厚鋼板１０に接触することで、十分且つ幅方向に均一な冷却能力を得ることができる。
　なお、本発明者らが検討した結果、本発明のようなデスケーリングを行わずに、加速冷却を行った厚鋼板の幅方向の温度むらは４０℃程度となることがわかった。その一方で、前述した本発明のデスケーリング装置６およびデスケーリング装置７によりデスケーリングを施した後に、加速冷却装置５による冷却を行った厚鋼板の幅方向の温度むらは１０℃程度に減少することがわかった。さらに、デスケーリング装置６およびデスケーリング装置７でデスケーリングを施した後、図７に示す加速冷却装置５を用いて加速冷却を施した厚鋼板の幅方向の温度むらは、４℃程度にまで減少することがわかった。なお、厚鋼板の温度むらは、走査型温度計で加速冷却後の厚鋼板表面温度分布を測定し、その測定結果から幅方向の温度むらを算出した。
　また、本発明のように、圧延中に発生した歪は形状矯正装置４で矯正し、デスケーリング装置６およびデスケーリング装置７で厚鋼板１０のデスケーリングを行い、冷却の制御性を安定化させるため、厚鋼板製造設備の下流にオンラインあるいはオフラインで設けられる形状矯正装置で矯正される厚鋼板１０は、もともと平坦度が高く厚鋼板１０の温度も均一である。したがって、前記下流に設けられる形状矯正装置の矯正力については、あまり高くする必要はない。また、加速冷却装置５と前記下流に設けられる形状矯正装置との距離は、圧延ラインで製造する厚鋼板１０の最大長さよりも長くするとよい。これにより、前記下流に設けられる形状矯正装置でリバース矯正などを実施する場合も多いため、逆送した厚鋼板１０が搬送ロール上で跳ねて、加速冷却装置５に衝突するなどのトラブルを防ぐ効果や、加速冷却装置５における冷却中に発生したわずかな温度偏差を均一化し、矯正後に温度偏差に起因した反りの発生を避ける効果を期待できる。
　圧延機３によって圧延した板厚３０ｍｍ、幅３５００ｍｍの厚鋼板を、形状矯正装置４およびデスケーリング装置６およびデスケーリング装置７を通過してから、８２０℃から４２０℃までの制御冷却を行った。ここで、冷却が安定する条件は、前述の（３）、（４）、（５）式から算出すると、デスケーリング装置７による厚鋼板のスケールを除去終了後から加速冷却装置５で厚鋼板の冷却を開始するまでの時間ｔは、好ましくは４２ｓ以下、より好ましくは１９ｓ以下、さらに好ましくは５ｓ以下である。
　デスケーリング装置６およびデスケーリング装置７は、ノズルの噴射圧力が１７．７ＭＰａ、ノズル１本あたりの噴射流量が４５Ｌ／ｍｉｎ（＝７．５×１０－４ｍ３／ｓ）、噴射距離（デスケーリング装置６およびデスケーリング装置７の噴射ノズルと厚鋼板の表面距離）が１３０ｍｍ、ノズル噴射角度が６６°、迎え角が１５°とし、隣り合うノズルの噴射領域がある程度ラップされるように幅方向に並べたものを長手方向に２列設置し、スプレー噴射厚みは３ｍｍ、スプレー噴射幅は１７５ｍｍとした。また、ノズルはフラットスプレーノズルとした。ここで、デスケーリング水のエネルギー密度は、前述した水量密度×噴射圧力×衝突時間で定義される値である。衝突時間（ｓ）は厚鋼板表面にデスケーリング水が噴射されている時間であり、スプレー噴射厚みを搬送速度で除することにより求められる。
　加速冷却装置５は、図７に示すように厚鋼板上面に供給した冷却水を隔壁の上方に流し、さらに図１０に示すように厚鋼板幅方向側方から排水できるような流路を設けた設備とした。隔壁には、直径１２ｍｍの孔を碁盤の目のようにあけ、図９に示すように、千鳥格子状に配列した給水口に上部冷却水噴射ノズルを内挿し、残りの孔を排水口として用いた。上ヘッダ下面と隔壁上面の距離は１００ｍｍとした。
　加速冷却装置５の上部冷却水噴射ノズルは、内径５ｍｍ、外径９ｍｍ、長さ１７０ｍｍとし、その上端をヘッダ内へ突出させた。また、棒状冷却水の噴射速度を８．９ｍ／ｓとした。厚鋼板幅方向のノズルピッチは５０ｍｍとして、テーブルローラ間距離１ｍのゾーン内でノズルを長手方向に１０列並べた。上面の水量密度は、２．１ｍ３/（ｍ２・ｍｉｎ）であった。上面冷却のノズル下端は、板厚２５ｍｍの隔壁の上下表面の中間位置となるように設置し、厚鋼板表面までの距離は８０ｍｍとした。
　なお、下面冷却設備については、図７に示すような、隔壁を備えないこと以外は上面冷却設備と同様の冷却設備を用い、棒状冷却水の噴射速度および水量密度を上面の１．５倍とした。
　そして、表１に示すように、デスケーリング装置７から加速冷却装置５までの距離Ｌ、厚鋼板の搬送速度Ｖおよびデスケーリング装置７から加速冷却装置５までの時間ｔを種々変化させた。なお、表１中のＴは冷却前の厚鋼板温度（Ｋ）である。
　厚鋼板形状については、再矯正率（％）で評価した。具体的には、厚鋼板全長の反り、および／または、厚鋼板全幅の反りが、その厚鋼板に対応する製品規格で定められている基準値以内であれば合格、基準値を超えていれば、再矯正実施材と判断し、再矯正率は、（再矯正実施材の本数）／（対象材の全本数）×１００として算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　表１の本発明例１～５は、エネルギー密度がいずれも０．０８Ｊ／ｍｍ２以上であることから、形状不良による再矯正率が低く、良好な結果を得られた。これは、加速冷却装置５で冷却した際に、幅方向位置の表面温度のバラツキが殆ど無く均一に冷却され、従来よりも機械的特性に優れ、厚鋼板の温度分布に起因すると考えられる平坦度が優れ、その結果、形状不良による再矯正率が低くなったと考えられる。また、本発明例１～５はいずれもスケール除去されており、表面性状も良好であった。なお、表面性状の評価は、室温まで冷却された厚鋼板表面の画像を用いて、スケール残存部と剥離部との色調差を利用した画像処理からスケール有無を判断し、評価した。
　特に、搬送方向に対して最下流列のデスケーリング装置７から加速冷却装置５までの距離を５ｍとした本発明例１～４は、デスケーリング装置７による厚鋼板のスケールを除去終了後から、加速冷却装置５で厚鋼板の冷却を開始するまでの時間ｔが、厚鋼板の搬送速度Ｖによらず、加速冷却装置５による冷却がより安定する条件である１９ｓ以下であった。そのため、再矯正率が５％以下と良好であった。また、本発明例５については、再矯正率は合格である１２％であったものの、本発明例１～４より劣った。これは、スケール除去終了後から加速冷却装置５で冷却を開始するまでの時間が４６ｓと長いため、スケールが厚くなり、冷却が不安定になったためと考えられる。
　一方、デスケーリング装置６およびデスケーリング装置７によるスケール除去を実施せず、加速冷却装置５による冷却を行った比較例１では、厚鋼板の表面に発生しているスケールの均一化が図られることなく加速冷却装置５による冷却が実施された。このため、厚鋼板の温度分布に起因したと考えられる平坦度悪化により再矯正率が４０％となり、機械的特性にもばらつきが生じた。
　また、デスケーリング装置６およびデスケーリング装置７による設定条件を、水圧１０ＭＰａ、ノズル１本あたりの噴射流量が３９Ｌ／ｍｉｎ（＝６．５×１０－４ｍ３／ｓ）、噴射距離が１３０ｍｍ、ノズル噴射角度が６６°、ノズル迎え角が１５°とし、エネルギー密度を０．０６Ｊ／ｍｍ２とした比較例２は、デスケーリング水の持つエネルギー密度が十分に大きくなかったので、スケールが部分的に剥離し、厚鋼板幅方向の温度分布が悪化した。このため、再矯正率が７０％となり、機械的特性にもばらつきが生じた。
　デスケーリング回数が１回で、ノズルの噴射圧力が１７．７ＭＰａ、ノズル１本あたりの噴射流量が４５Ｌ／ｍｉｎ（＝7．５×１０－４ｍ３／ｓ）、噴射距離が１３０ｍｍ、ノズル噴射角度が６６°、迎え角が１５°とし、エネルギー密度を０．０９Ｊ／ｍｍ２とした比較例３は、デスケーリング回数が１回なのでデスケーリング時に発生する熱応力効果も１回だけとなったため、スケールが部分的に剥離し、厚鋼板幅方向の温度分布が悪化した。このため、再矯正率が７２％となり、機械的特性にもばらつきが生じた。
　デスケーリング回数が３回で、ノズルの噴射圧力が、１０ＭＰａ、ノズル１本あたりの噴射流量が３４Ｌ／ｍｉｎ（＝５．６×１０－４ｍ３／ｓ）、噴射距離が１３０ｍｍ、ノズル噴射角度が６６°、迎え角が１５°とし、エネルギー密度を３回のデスケーリングの合計で０．０６Ｊ／ｍｍ２とした比較例４は、デスケーリング水の持つエネルギー密度が十分に大きくなかったので、スケールが部分的に剥離し、厚鋼板幅方向の温度分布が悪化した。このため、再矯正率が６９％となり、機械的特性にもばらつきが生じた。
　１　　加熱炉
　２　　デスケーリング装置
　３　　圧延機
　４　　形状矯正装置
　５　　加速冷却装置
　６　　デスケーリング装置
　６－１　デスケヘッダー
　６－２　噴射ノズル
　７　　デスケーリング装置
　７－１　デスケヘッダー
　７－２　噴射ノズル
　１０　　厚鋼板
　１１　上ヘッダ
　１２　下ヘッダ
　１３　上冷却水噴射ノズル（円管ノズル）
　１４　下冷却水噴射ノズル（円管ノズル）
　１５　隔壁
　１６　給水口
　１７　排水口
　１８　噴射冷却水
　１９　排出水
　２０　水切ロール
　２１　水切ロール
　２２　スプレーパターン

Claims (9)

  1. 　熱間圧延機、形状矯正装置、デスケーリング装置及び加速冷却装置をこの順序で搬送方向上流側から配置し、前記デスケーリング装置の噴射ノズルは厚鋼板の長手方向に対して２列配置され、前記２列の噴射ノズルから厚鋼板の表面に向けて噴射されるデスケーリング水の持つエネルギー密度Ｅを、合計で０．０８Ｊ／ｍｍ２以上とすることを特徴とする厚鋼板の製造設備。
  2. 　熱間圧延機、形状矯正装置、デスケーリング装置及び加速冷却装置をこの順序で搬送方向上流側から配置し、前記デスケーリング装置の噴射ノズルは厚鋼板の長手方向に対して２列以上配置され、前記２列以上の噴射ノズルから厚鋼板の表面に向けて噴射されるデスケーリング水の持つエネルギー密度Ｅを、合計で０．０８Ｊ／ｍｍ２以上とすることを特徴とする厚鋼板の製造設備。
  3. 　前記デスケーリング装置から前記加速冷却装置までの搬送速度をＶ［ｍ／ｓ］、冷却前の厚鋼板温度をＴ［Ｋ］とすると、前記デスケーリング装置から前記加速冷却装置までの距離Ｌ［ｍ］は、Ｌ≦Ｖ×５×１０－９×ｅｘｐ（２５０００／Ｔ）の式を満たしていることを特徴とする請求項１または２記載の厚鋼板の製造設備。
  4. 　前記デスケーリング装置から前記加速冷却装置までの距離Ｌが１２ｍ以下とすることを特徴とする請求項３に記載の厚鋼板の製造設備。
  5. 　前記デスケーリング装置の噴射ノズルから前記厚鋼板の表面までの距離Ｈを、４０ｍｍ以上で２００ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の厚鋼板の製造設備。
  6. 　前記加速冷却装置が、前記厚鋼板の上面に冷却水を供給するヘッダと、該ヘッダから懸垂した棒状冷却水を噴射する冷却水噴射ノズルと、前記厚鋼板と前記ヘッダとの間に設置される隔壁とを備えるとともに、前記隔壁には、前記冷却水噴射ノズルの下端部を内挿する給水口と、前記厚鋼板の上面に供給された冷却水を前記隔壁上へ排水する排水口とが、多数設けられていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の厚鋼板の製造設備。
  7. 　熱間圧延工程、熱間矯正工程及び加速冷却工程の順番で厚鋼板を製造する方法において、前記熱間矯正工程及び加速冷却工程の間に、厚鋼板の表面にエネルギー密度Ｅが合計で０．０８Ｊ／ｍｍ２以上となるようにデスケーリングを２回行うデスケーリング工程を有することを特徴とする厚鋼板の製造方法。
  8. 　熱間圧延工程、熱間矯正工程及び加速冷却工程の順番で厚鋼板を製造する方法において、前記熱間矯正工程及び加速冷却工程の間に、厚鋼板の表面にエネルギー密度Ｅが合計で０．０８Ｊ／ｍｍ２以上となるようにデスケーリングを２回以上行うデスケーリング工程を有することを特徴とする厚鋼板の製造方法。
  9. 　前記デスケーリング工程の完了から前記加速冷却工程の開始までの時間ｔ［ｓ］は、ｔ≦５×１０－９×ｅｘｐ（２５０００／Ｔ）の式を満たしていることを特徴とする請求項７または８に記載の厚鋼板の製造方法。ただし、Ｔ：冷却前の厚鋼板温度（Ｋ）である。
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