JP5825250B2 - 熱延鋼帯の冷却方法および冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱延鋼帯製造ラインにおいて、制御冷却により熱延鋼帯を冷却する場合に、熱延鋼帯の冷却速度を多段階に調整することを可能とする冷却方法および冷却装置に関する。

熱延鋼帯（以下、単に鋼帯ともいう）は、加熱したスラブを目的のサイズになるように圧延して製造されるが、その際に熱間圧延（粗圧延、仕上圧延）の途中の冷却装置や仕上圧延後の冷却装置で冷却水によって冷却（水冷）される。ここで行う水冷の目的は、それによって主に鋼帯の析出物や変態組織を制御して、目的の強度、延性などが得られるように材質を調整するためである。特に仕上圧延後の冷却において所定の温度に精度よく制御することは、目的の材質特性をバラツキ無く備えた熱延鋼帯を製造するために重要である。

近年、レアメタルの高騰により、合金成分の調整の他に冷却による変態組織制御により機械特性を向上させる手法が進んでおり、上記の水冷を行う場合に材質の要求から冷却速度を広範囲で制御するニーズが高い。熱延鋼帯製造における一般的なランナウトテーブルでは、冷却装置として、上面：パイプラミナー、下面：スプレーといった配置が多く、冷却水量は片面あたり０．４〜１．０ｍ^３／ｍｉｎ・ｍ^２程度であり、板厚３ｍｍの鋼帯で５０〜７０℃／ｓ程度の冷却速度が得られる。

至近、熱延の高張力鋼（ハイテン）では、更に冷却速度を早くして積極的に変態組織制御を実施するといったニーズが高い。他方、たとえば自動車のボディーに使われている鋼帯は、デザインなどの観点から、軟質系鋼帯を用いて複雑な形状とすることもあり、このような鋼帯では強度よりも、延びなどの加工性が求められるケースが多く、冷却速度が速すぎる場合には、この加工性が損なわれるリスクがある。そのため、同じ冷却装置を使って冷却速度を大きく変化させることが可能な冷却技術が求められている。

また、熱延鋼帯では特にその板厚により鋼帯の通板性が変化するために困難を生じる。自動車向けハイテンなどでは板厚が１．２〜３．０ｍｍ程度の厚みの鋼帯が多いが、特に板が薄い１．２ｍｍ材の鋼帯は剛性が無く且つ通板速度が速いため、多量の冷却水を注水したまま鋼帯を通板させると、流体抵抗によりバウンドやループしやすいリスクがある。そのため、板厚の薄いもののみ冷却水量を少なくする技術も必要である。

以上で述べたように、鋼帯のサイズや狙いとする材質を制御するために冷却速度／冷却水量をコントロールする技術のニーズは高く、これに対応したものとして、例えば、特許文献１に記載された冷却技術がある。

特開昭５９−４７０１０号公報

特許文献１には、一般的な冷却装置の例として、流量密度を噴射圧力により変化させる技術についての記載がある。この技術によると、冷却水の流量は噴射圧力の０．５乗に比例するため、噴射圧力を下げても流量の変化が少ないことから、冷却速度を大きく変化させることがかなり難しい。一般的には、冷却速度は冷却水量の０．７乗程度に比例するといわれているため、冷却速度の変化は、噴射圧力の０．３５乗程度に比例する。そのため、例えば冷却速度を半分程度にする場合には、噴射圧力を１／７程度まで低くする必要があるが、一般的な流量調整弁でこのような動作をさせることは困難である。

特許文献１では、下面冷却装置において水槽内にスプレーノズルを配置して、水槽に冷却水を満たすことでスプレーノズルを水没させ、スプレー水の運動量により水槽内の冷却水を随伴させて一緒に巻き上げることで冷却する装置に関して、巻き上げ水量を調整するために水槽液面高さとスプレーノズル先端との距離を変更する技術が開示されている。

この技術の問題点は、特に鋼帯下面の場合、噴射した冷却水は鋼帯に衝突した後に水槽へ落下するため、水槽内には常に多くの水が供給され、液面高さの調整が困難となることである。また、上部から大量の冷却水が落下する水槽内は、落下水により液面に局所的に波が出来て液面が変動するため、それぞれのノズルで巻き上げる水量が変化してしまい、鋼帯へ噴射する流量がばらついてしまう。

また、公知技術として、連続鋳造設備などでスプレーノズルとスラブとの距離を変化させることで、冷却水量密度を変化させることにより、冷却速度を可変とする手法もある。スプレーノズルから噴射される冷却水は、ある角度だけ広がりを持って噴射されるため、鋼帯とノズルとの距離が離れるほど、単位面積あたりの冷却水量（水量密度）が少なくなり、冷却速度が調整できるといったものである。

当該技術は、鋼板とノズルとの間の距離で流量密度を変化させるため、原理的には冷却速度の調整は容易であるが、ランナウトテーブルのスペースの狭い鋼帯下面側ではノズルの高さ調整機能を変化させるのは設備化が困難である。また、鋼帯の下面では鋼帯に衝突した冷却水が落下するため、冷却ヘッダは常に冷却水に晒されるため、鋼板との距離を変化させるためのノズルの昇降機構が腐食などして、動作しなくなるリスクもある。また、スプレーノズルの高さを調整しているため、鋼帯に衝突する冷却水の面積が変化する。鋼帯とスプレーノズルとの距離を極端に大きくすると冷却面積が広くなりすぎて、テーブルロールなどに冷却水が衝突して遮断されることがあり、流量密度を制御することが難しくなり、鋼帯への有効な冷却が行われず不経済である。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、熱延鋼帯の冷却において、冷却水量を２段階に調整すると共に、鋼帯の冷却速度を簡便な方法で多段階に変更し、特にスペースの狭い鋼帯下面冷却に関して有効な冷却方法及び冷却装置を提供することを目的とするものである。

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］幅方向に複数のスプレーノズルを配置した冷却ヘッダを、鋼帯搬送方向に複数配置した冷却装置において、それぞれの冷却ヘッダでは、冷却水の供給を２系統を１組とし、冷却水の２系統の供給配管には給水のオンオフを独立して可能なように弁が取り付けられていると共に、幅方向に隣り合うスプレーノズルはそれぞれ異なる供給配管系統に接続する配管系統とし、冷却速度を大きくする場合は冷却ヘッダへの給水は２系統から冷却水を供給して１つの冷却ヘッダ全てのスプレーノズルから冷却水を噴射し、冷却速度を小さくする場合は冷却ヘッダへの給水を１系統から冷却水を供給して１つの冷却ヘッダでの幅方向に取り付けられたスプレーノズルのうち１本おきに冷却水を噴射することを特徴とする熱延鋼帯の冷却方法。

［２］冷却ヘッダは鋼帯搬送方向において２組をペアとし、ペアの冷却ヘッダに取り付けるスプレーノズルは鋼帯搬送方向の設置位置が一致すると共に、それぞれのペアにおいて２系統ある配管系統の１系統から冷却水を噴射する場合は、２組のペアのそれぞれのスプレーノズルは幅方向で交互となる位置から冷却水を噴射することを特徴とする前記［１］に記載の熱延鋼帯の冷却方法。

［３］スプレーノズルは、矩形若しくは楕円状の噴射パターンを持ち、冷却水の供給を２系統から実施した場合には、冷却水が鋼帯に衝突するときにスプレー衝突部の端部位置は隣のノズル中心軸に対して、冷却水を噴射したノズルと逆側に０〜３０ｍｍだけずれた位置に衝突する配置とした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方法。

［４］冷却ヘッダは鋼帯搬送方向において２組をペアとし、ペアでは幅方向に取り付けるスプレーノズルの鋼帯搬送方向の設置位置を一致させると共に、隣り合うペアの冷却ヘッダは幅方向取付け位置をノズルピッチの１／２だけ幅方向にずらすことを特徴とする前記［１］〜［３］のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却方法。

［５］鋼帯上面と下面とで異なる冷却水量密度とし、鋼帯上面および下面のぞれぞれの冷却ヘッダにおいて、個別に冷却水の給水本数を変更することを特徴とする前記［１］〜［４］のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却方法。

［６］鋼帯の下面冷却に適用することを特徴とする前記［１］〜［５］のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却方法。

［７］幅方向に複数のスプレーノズルを配置した冷却ヘッダを鋼帯搬送方向に複数配置した冷却装置において、それぞれの冷却ヘッダでは、冷却水の供給を２系統を１組とし、冷却水の２系統の供給配管には給水のオンオフを独立して可能なように噴射弁を取り付けると共に、幅方向に隣り合うスプレーノズルはそれぞれ異なる供給配管系統に接続された配管系統を持ち、冷却速度を大きくする場合は冷却ヘッダへの給水は２系統から冷却水を供給して、全てのスプレーノズルから冷却水を噴射し、冷却速度を小さくする場合は冷却ヘッダへの給水を１系統から冷却水を供給して、幅方向に対して配置されたスプレーノズルのうち１本おきに冷却水を噴射することを可能とする制御機構を持つことを特徴とする熱延鋼帯の冷却装置。

［８］冷却ヘッダは鋼帯搬送方向において２組をペアとし、ペアの冷却ヘッダに取り付けるスプレーノズルは鋼板搬送方向の設置位置が一致すると共に、それぞれのペアにおいて２系統ある配管系統の１系統から冷却水を噴射する場合は、２組のペアのそれぞれのスプレーノズルは幅方向で交互になる位置から冷却水を噴射するように噴射弁を開閉可能な制御機能をもつことを特徴とする前記［７］に記載の熱延鋼帯の冷却装置。

［９］スプレーノズルは、矩形若しくは楕円状の噴射パターンを持ち、冷却水が鋼帯に衝突するときにスプレー衝突部の端部位置は隣のノズル中心軸に対して、冷却水を噴射したノズルと逆側に０〜３０ｍｍだけずれた配置とす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装置。

［１０］冷却ヘッダは鋼帯搬送方向において２組をペアとし、ペアでは幅方向に取り付けるスプレーノズルの鋼帯搬送方向の設置位置を一致させると共に、隣り合うペアの冷却ヘッダは幅方向取り付け位置をノズルピッチの１／２だけ幅方向にずらすことを特徴とする前記［７］〜［９］のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却装置。

［１１］２系統冷却水を供給した場合に、鋼帯上面と下面とで異なる冷却水量密度で噴射可能とし、鋼帯上面および下面のぞれぞれの冷却ヘッダにおいて、個別に冷却水の給水系統数を変更するために噴射弁を開閉可能な制御機能を持つことを特徴とする前記［７］〜［１０］のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却装置。

［１２］鋼帯の下面冷却に適用することを特徴とする前記［７］〜［１１］のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却装置。

本発明によると、熱延鋼帯の冷却において、冷却水量を幅方向１組のヘッダごとに２段階に調整すると共に、鋼帯の冷却速度を簡便な方法で多段階に変更し、特にスペースの狭い鋼帯下面冷却に関して有効な冷却技術が提供できる。

すなわち、本発明においては、熱延鋼帯製造ラインでの仕上圧延後の冷却で、簡便に冷却速度を調整する手法が得られるので、あらゆる品種の造り分けが可能となった。さらに、従来と同じ強度や靭性などを備えた熱延鋼帯を特別な元素の添加によらず製造することが可能となった。

本発明の一実施形態を説明する図である。 本発明の冷却装置についての詳細図である。 スプレー冷却装置の配管系統とフラットスプレーの鋼帯への衝突パターンを説明する図である。 下面冷却装置における２系統冷却水としての噴射を示す図である。 下面冷却装置における１系統冷却水としての噴射を示す図である。 冷却水の噴射率を変更するパターンを示す図である。 一般的なフラットスプレーノズルの流量分布を示す図である。 下面冷却装置における１系統冷却水としての噴射を示す図である。 スプレー端部の幅方向における位置を説明するための図である。 スプレー端部位置がお互いわずかにラップするようにした状態を示す図である。 下面冷却装置を２つペアとして、隣り合うペアで幅方向のノズル設置位置をノズル取付ピッチの１／２だけずらした状態を示す図である。 図１１におけるスプレーパターンを示す図である（２系統噴射）。 図１１におけるスプレーパターンを示す図である（１系統噴射） 図１３（１系統噴射）における流量分布の模式図である。 本発明の他の実施形態を示す図である。 本発明の他の実施形態を示す図である。 本発明の実施例における下面ノズルの詳細配置を示す図である。 本発明の実施例における下面ノズルの詳細配置を示す図である。 本発明例２と比較例の温度分布を示す図である。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明をランアウトテーブルでの熱延鋼帯の下面冷却に適用した場合の冷却装置に関する一実施形態を説明する図である。

熱延鋼帯は粗素材であるスラブ（例えば２５０ｍｍ厚み）が加熱炉３０により加熱（例えば１２００℃）されたのちに、粗圧延機群３１及び仕上圧延機群３２により所定の板厚まで圧延された後、本発明の冷却装置３３により冷却されコイラー３４で巻き取られる。

ここで、図１における本発明の冷却装置３３について詳細を図２に示す。鋼帯１を搬送するテーブルロール２があり、その上方には鋼帯上面を冷却するパイプラミナー３、テーブルロール２間には鋼帯下面を冷却するスプレー冷却装置４が設置されている。スプレーノズル５としては、一般的に、扇型に噴射されるフラットスプレーノズルを取り付ける。また、スプレー冷却装置４は、２系統を１組とするヘッダ６と噴射弁７から構成されており、噴射弁７は制御機構８により個別に冷却水の噴射／停止が設定できるようになっている。

１つのテーブルロール間に設置させているスプレー冷却装置４の配管系統について説明したものを図３（ａ）に示す。スプレーノズル５は鋼帯の幅方向に一列に所定のピッチで配置されるが、幅方向に隣り合うスプレーノズル５は異なる配管系統から冷却水を給水できるように、冷却ヘッダ６は２系統配置し、それぞれに噴射弁７が取り付けられており、個別に冷却水の給水／遮断が出来るようになっている。

また、図３（ｂ）には、そのときのフラットスプレーについて、鋼帯に衝突した時のパターンを示す。スプレー水９の幅端部の幅方向位置は、スプレー水９を噴射したスプレーノズル５の幅方向で隣にあるノズルの中心軸に対して冷却水を噴射したノズルと逆側に０〜３０ｍｍに来るように配置する。

これにより、テーブルロール間に配置された１組の下面冷却装置では、図４のように２系統冷却水、あるいは、図５のように１系統冷却水として、隣接するスプレー配管からの幅方向の噴射を交互に行うことで、冷却水の噴射量を調整することが可能となる。

すなわち、上面のパイプラミナー３を噴射した場合の噴射率を５０％、下面の本発明のスプレー冷却装置４を１組２系統噴射した場合の噴射率を５０％として、上面／下面で全て噴射した場合の上下合計噴射率を１００％とすると、図６のように上面のパイプラミナー３を噴射した状態では、下面のスプレーノズル４を２系統噴射した場合（図４および図６（ａ））は冷却水の噴射率が１００％（上面：５０％、下面：５０％）となり最も水冷速度が速くなり、下面のスプレーノズル４を１系統噴射した場合（図５および図６（ｂ））は冷却水の噴射率が７５％（上面：５０％、下面：２５％）となり中程度の水冷速度、下面のスプレーノズル４を噴射しない場合（図６（ｃ））は冷却水の噴射率が５０％（上面：５０％、下面：０％）となり最も水冷速度を遅くすることが出来る。

本方式の特徴は、噴射弁７と制御機構８により冷却水の噴射／停止のみで冷却水量を設定可能となることである。このため、冷却水の噴射／停止は、一般的な弁で対応可能であるため、極めて冷却水量の設定が容易である。また、噴射弁７の開閉速度を早くすることで、冷却水量密度の設定を極めて迅速に行うことが出来る。例えば、シリンダー弁と呼ばれる高速開閉弁を採用した場合、１秒以下の動作時間で切替えが完了する。これに比べて、一般的な流量密度調整を実施する場合は、流量調整弁を取り付ける必要があるが、流量計で測定しながら弁開度を微調整するため、一般的な流量調整弁を使った場合、配管の口径にもよるが５〜１０秒程度時間を必要とする。また、特許文献１のようにノズルと鋼帯の距離を変更する場合でも、サーボモーターなどで高さを調整する必要があり、やはり迅速な切り換えは困難である。

図７には一般的なフラットスプレーノズルの流量分布を示すが、スプレーから噴射する流量は幅方向端部で少なくなる傾向にある。そこで、下面のスプレーノズル５の給水を１系統とする場合、隣り合うテーブルロール間での給水配管は交互となる位置から冷却水を噴射するのが良い。しかし、図８のような配置で冷却水を１系統のみ噴射したときの流量分布の模式図は図９（ａ）になる。幅方向で同じ位置から噴射した場合、スプレー端部の幅方向における位置が、それぞれ異なるテーブルロール間にあるスプレーで一致するため、搬送方向に合成した流量分布ではスプレー端部に相当する位置で流量が少なくなる。そこで、本発明のように給水配管の給水位置を搬送方向の各ヘッダで交互にすることで、図５、図９（ｂ）のようにスプレー端部の位置が分散され、搬送方向で合成した流量分布は均一に近づけることができる。

なお、スプレーノズルから噴射された冷却水が鋼帯に衝突する時の端部幅方向位置は、隣のノズルの中心軸位置に合わせるのが良いが、隣に配置するノズルの中心軸に対して若干冷却水を噴射するノズルよりもわずかに逆側まで広がるように配置してもかまわない。１系統噴射した場合では、図１０のように１系統の中で１本おきに噴射されるが、本配置によりスプレーの端部位置がお互いわずかにラップするため、流量が少ないスプレー端部を補完することができることから更に好適である。一般的なスプレーの流量分布やスプレー水の広がり角度のバラツキを考えると、実用上ラップ量は０〜３０ｍｍ程度が好適である。

更に、図１１に示すように搬送方向のテーブルロール間に設置させる下面冷却装置を２組を１つのペアとして、隣り合うペアで幅方向のノズル設置位置を、ノズル取付ピッチの１／２だけずらすと、更に好適である。このような配置の場合のスプレーパターンを図１２（２系統噴射）、図１３（１系統噴射）に示すが、スプレーの鋼帯幅方向の端部位置は４つのテーブルロール間でそれぞれ異なる位置とすることが出来る。この様な配置をして１系統噴射をした場合の流量分布の模式図を図１４に示すが、図５で説明したノズル配置と比較して、スプレー端部の幅方向位置は更に分散され、幅方向の流量分布はより均一化する。

図１５には、下面冷却に上面冷却を絡めた本発明の他の実施形態を示す。

図中に示すように上面のパイプラミナー３はテーブルロール上面およびテーブルロール間に冷却水が落下するように複数配置し、下面のスプレーノズル４は本発明の冷却装置を配置した例である。上面パイプラミナーには個別に噴射弁７（図示せず）が設置されており、独立して冷却水の給水／停止ができるようになっている。

このように配置すると、冷却水の噴射率が１００％の場合、上面５０％、下面５０％としているため、各ヘッダの給水／遮断のみで、噴射率２５％［図１５（ｄ）］（上面：２５％（テーブルロール２上に落下するパイプラミナーのみ噴射）、下面：０％（噴射なし））、噴射率５０％［図１５（ｃ）］（上面：２５％（テーブルロール２上に落下するパイプラミナーのみ噴射）、下面：２５％（１系統噴射））、噴射率７５％［図１５（ｂ）］（上面：５０％（テーブルロール２上及びテーブルロール２間に落下するパイプラミナー３の両方を噴射）、下面：２５％（１系統噴射））、噴射率１００％［図１５（ａ）］（上面：５０％（テーブルロール２上及びテーブルロール２間に落下するパイプラミナー３を両方噴射）、下面：５０％（２系統噴射））にと、４段階に調整が可能である。

また、多少複雑であるが、４つのテーブルロール間をさらに二重に組み合わせると、８段階に調整が可能となる。

なお、図中のハッチングは冷却水の供給を示している。

また、上下面の流量密度バランスを変えて本発明を実施した形態について次に示す。

図１５に示す冷却装置において、上面にて冷却水がテーブルロール上とテーブルロール間に落下するヘッダを両方噴射した場合の冷却水量密度を１０００Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２、下面２系統から冷却水を給水した場合の冷却水量密度を７００Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２とした場合に、上面／下面の噴射率を変化させることにより得られる上面と下面を平均した片面当たりの水量密度を表１に示す。最大８５０Ｌ／ｍｉｎ．ｍ^２から最小１７５Ｌ／ｍｉｎ．ｍ^２と５倍程度の冷却水量変化を８段階の噴射パターンのみで調整することが可能となる。

なお、ここでは熱延鋼帯の下面冷却に適用した場合について説明したが、その原理から熱延鋼帯の上面冷却へ採用してもかまわない。無論、上面と下面ともに本発明の冷却方法を採用することも可能である。

また、スプレーノズル５は、フラットスプレーノズルについて説明しているが、楕円や矩形のスプレーでもかまわない。一方、１系統噴射したときのスプレーパターンの重ね合わせを考えると、スプレー噴射水の厚みと広がり幅（図７）の比率はなるべく小さいほうが良い。少なくとも厚みに関しては幅方向のノズルピッチよりも小さくなるようし、また厚みと広がり幅の比率は、０．４以下とすると好適である。

また、図１６には配管系統および制御機構８に関する他の実施形態を示す。ここでは、各下面冷却装置４に対して１系統のみ噴射する場合に使用するヘッダ６の複数の配管を集合させて、１つの噴射弁７として、制御機構８で冷却水の注水／停止を制御する例である。このようにすると、噴射弁７の個数を減らすことができ、更に制御機構８での制御点数やケーブル本数が減るため、設備コストの低減につながる。

本発明の実施例を説明する。

この実施例では、図１の熱延鋼帯製造ラインにおいて、加熱炉３０において板厚２５０ｍｍのスラブを１２００℃まで加熱した後、粗圧延機群３１、仕上圧延機群３２により板厚３．２ｍｍ、板幅１２００ｍｍとなるように圧延して、冷却装置３３により冷却し、コイラー３４により巻き取った。圧延終了後及び冷却終了後の温度は放射温度計３５により測定した。圧延終了後の温度は８５０℃、冷却終了後の温度は５５０℃である。また、冷却中の鋼帯通板速度は５５０ｍｐｍである。

冷却装置３３は、図２のように、上面はパイプラミナー３、下面は本発明のスプレー冷却４とした。単位面積あたりに噴射する流量密度は、上面冷却では１０００Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２、下面冷却ではテーブルロール間１箇所につき２系統噴射した場合に１０００Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２となっている。

そして、下面ノズルの詳細配置について図１７、図１８を用いて説明する。スプレーノズルピッチＰは８０ｍｍ、テーブルロール間距離は４２０ｍｍ、スプレーの捻り角度αは４２゜としており、スプレーノズルから噴射された冷却水が鋼帯に衝突する位置では、図１７のように幅方向の隣のノズル中心軸と、スプレー水の端部の幅方向位置が一致するようなスプレーノズルを選定している。

ノズルと鋼帯の距離は１４０ｍｍ、テーブルロール径はΦ３５０ｍｍとし、スプレーは広がり角度９０゜とした。

表２に、本発明例と比較例で冷却した結果について示す。

なお、図２の上面パイプラミナー３の１系統（幅方向１群）と下面スプレーンノズル５の１系統（幅方向１群）を合わせて冷却ヘッダ１機と称する。

本発明例１〜３は、下面の冷却水の噴射系統を変更して、冷却速度の変化かを調査したものである。

まず、本発明例１では、図４のように下面を２系統噴射し、上面／下面のそれぞれの冷却ヘッダは９２機噴射する。このときの冷却速度は７０℃／ｓとなった。

次に、本発明例２では、図５のように下面冷却は１系統噴射しており、上面／下面のそれぞれの冷却ヘッダは１２０機噴射する。このときの冷却速度は５４℃／ｓとなった。

また、本発明例３では、下面冷却の噴射を実施せず、上面のみ冷却ヘッダを１６４機噴射する。このときの冷却速度は４０℃／ｓとなった。

このように、本発明例１〜３では、冷却速度を４０℃／ｓから７０℃／ｓまで調整することが可能となった。また、冷却後の幅方向温度偏差は３０℃前後と良好であった。

これによって、本発明においては、熱延鋼帯製造ラインでの仕上圧延後の冷却に際して、簡便に冷却速度を調整できることが確認された。その結果、本発明を用いることで、あらゆる品種の造り分けが可能となるとともに、従来と同じ強度や靭性などを備えた熱延鋼帯を特別な元素の添加によらず製造することが可能になる。

さらに、本発明例４、５は、図１１の配管構成とした結果である。なお、隣り合うペアのノズル間でノズルの幅方向取り付けピッチの１／２だけずらした。

本発明例４では、図１２のように下面を２系統噴射し、上面／下面のそれぞれの冷却ヘッダは９２機噴射する。このときの冷却速度は７１℃／ｓとなり、本発明例１とほぼ同等であった。また、冷却後の幅方向温度偏差は、２６℃となり、ほぼ同一の冷却速度となる本発明例１よりも若干温度偏差が少なくなった。これは、一部のスプレーノズルについて、幅方向の取り付けピッチを１／２だけずらしたことにより、スプレー噴射後の水量分布をさらに分散した結果である。

本発明例５では、図１３のように下面を１系統噴射し、上面／下面のそれぞれの冷却ヘッダは１２０機噴射する。このときの冷却速度は５５℃／ｓとなり、本発明例２と同等であった。また、冷却後の幅方向温度偏差は、２９℃となり、ほぼ同一の冷却速度となる本発明例２よりも若干温度偏差が少なくなった。これは、一部のスプレーノズルについて、幅方向の取り付けピッチを１／２だけずらしたことにより、スプレー噴射後の水量分布をさらに分散した結果である。

これに対して、比較例では、図８のように下面冷却は１系統噴射しているが、隣接するテーブルロール間のノズル配置は鋼帯搬送方向に一致しており、上面／下面のそれぞれの冷却ヘッダは１２０機噴射する。このときの冷却速度は５３℃／ｓとなり、本発明例２と同等であったが、幅方向の温度偏差が６８℃と大きくなった。

ほぼ同じ冷却速度である本発明例２と比較例の温度分布を図１９に示す。本発明例２は板端部で若干温度低下があるが、板幅中央部ではほぼ均一であるのに対して、比較例ではおおよそ８０ｍｍピッチで温度の高低領域が発生した。これは、スプレー噴射後の流量分布を幅方向に分散できなかったことに起因していると思われる。

１ 鋼帯
２ テーブルロール
３ パイプラミナー
４ スプレー冷却装置
５ スプレーノズル
６ 冷却ヘッダ
７ 噴射弁
８ 噴射弁制御機構
９ スプレー水
３０ 加熱炉
３１ 粗圧延機群
３２ 仕上げ圧延機群
３３ ランアウトテーブル冷却装置
３４ コイラー
３５ 放射温度計

Claims (12)

1. 熱延鋼帯の下面冷却に関して、鋼帯を搬送するテーブルロール間に、幅方向に複数のスプレーノズルを配置した冷却ヘッダを、鋼帯搬送方向に複数配置した冷却装置において、それぞれの冷却ヘッダでは、冷却水の供給を２系統を１組とし、冷却水の２系統の供給配管には給水のオンオフを独立して可能なように弁が取り付けられていると共に、一つのテーブルロール間にある、幅方向に隣り合うスプレーノズルは、鋼帯搬送方向の位置を同じ位置にして取り付けると共に、それぞれ異なる供給配管系統に接続する配管系統とし、冷却速度を大きくする場合は冷却ヘッダへの給水は２系統から冷却水を供給して１つの冷却ヘッダ全てのスプレーノズルから冷却水を噴射し、冷却速度を小さくする場合は冷却ヘッダへの給水を１系統から冷却水を供給して１つの冷却ヘッダでの幅方向に取り付けられたスプレーノズルのうち１本おきに冷却水を噴射することを特徴とする熱延鋼帯の冷却方法。
2. 冷却ヘッダは鋼帯搬送方向において２組をペアとし、ペアの冷却ヘッダに取り付けるスプレーノズルは鋼帯搬送方向の設置位置が一致すると共に、それぞれのペアにおいて２系統ある配管系統の１系統から冷却水を噴射する場合は、２組のペアのそれぞれのスプレーノズルは幅方向で交互となる位置から冷却水を噴射することを特徴とする請求項１に記載の熱延鋼帯の冷却方法。
3. スプレーノズルは、矩形若しくは楕円状の噴射パターンを持ち、冷却水の供給を２系統から実施した場合には、冷却水が鋼帯に衝突するときにスプレー衝突部の端部位置は隣のノズル中心軸に対して、冷却水を噴射したノズルと逆側に０〜３０ｍｍだけずれた位置に衝突する配置とした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方法。
4. 冷却ヘッダは鋼帯搬送方向において２組をペアとし、ペアでは幅方向に取り付けるスプレーノズルの鋼帯搬送方向の設置位置を一致させると共に、隣り合うペアの冷却ヘッダは幅方向取付け位置をノズルピッチの１／２だけ幅方向にずらすことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却方法。
5. 鋼帯上面と下面とで異なる冷却水量密度とし、鋼帯上面および下面のぞれぞれの冷却ヘッダにおいて、個別に冷却水の給水本数を変更することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却方法。
6. 鋼帯の下面冷却に適用することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却方法。
7. 熱延鋼帯の下面冷却に関して、鋼帯を搬送するテーブルロール間に、幅方向に複数のスプレーノズルを配置した冷却ヘッダを鋼帯搬送方向に複数配置した冷却装置において、それぞれの冷却ヘッダでは、冷却水の供給を２系統を１組とし、冷却水の２系統の供給配管には給水のオンオフを独立して可能なように噴射弁を取り付けると共に、一つのテーブルロール間にある、幅方向に隣り合うスプレーノズルは、鋼帯搬送方向の位置を同じ位置にして取り付けると共に、それぞれ異なる供給配管系統に接続された配管系統を持ち、冷却速度を大きくする場合は冷却ヘッダへの給水は２系統から冷却水を供給して、全てのスプレーノズルから冷却水を噴射し、冷却速度を小さくする場合は冷却ヘッダへの給水を１系統から冷却水を供給して、幅方向に対して配置されたスプレーノズルのうち１本おきに冷却水を噴射することを可能とする制御機構を持つことを特徴とする熱延鋼帯の冷却装置。
8. 冷却ヘッダは鋼帯搬送方向において２組をペアとし、ペアの冷却ヘッダに取り付けるスプレーノズルは鋼板搬送方向の設置位置が一致すると共に、それぞれのペアにおいて２系統ある配管系統の１系統から冷却水を噴射する場合は、２組のペアのそれぞれのスプレーノズルは幅方向で交互になる位置から冷却水を噴射するように噴射弁を開閉可能な制御機能をもつことを特徴とする請求項７に記載の熱延鋼帯の冷却装置。
9. スプレーノズルは、矩形若しくは楕円状の噴射パターンを持ち、冷却水が鋼帯に衝突するときにスプレー衝突部の端部位置は隣のノズル中心軸に対して、冷却水を噴射したノズルと逆側に０〜３０ｍｍだけずれた配置とすることを特徴とする請求項７または８に記載の熱延鋼帯の冷却装置。
10. 冷却ヘッダは鋼帯搬送方向において２組をペアとし、ペアでは幅方向に取り付けるスプレーノズルの鋼帯搬送方向の設置位置を一致させると共に、隣り合うペアの冷却ヘッダは幅方向取り付け位置をノズルピッチの１／２だけ幅方向にずらすことを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却装置。
11. ２系統冷却水を供給した場合に、鋼帯上面と下面とで異なる冷却水量密度で噴射可能とし、鋼帯上面および下面のぞれぞれの冷却ヘッダにおいて、個別に冷却水の給水系統数を変更するために噴射弁を開閉可能な制御機能を持つことを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却装置。
12. 鋼帯の下面冷却に適用することを特徴とする請求項７〜１１のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却装置。

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