(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延工程の仕上げ圧延後の熱延鋼板を冷却する際に、前記熱延鋼板に対して４ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ超から１０ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ以下の水量密度で噴射された冷却水を水切りする水切り装置であって、
前記熱延鋼板に水切り水を噴射するための、それぞれフラットスプレーノズルからなる複数の水切りノズルを備え、
前記複数の水切りノズルは、前記熱延鋼板の表面において、その各々から噴射される前記水切り水の衝突領域が、互いに隣り合う前記衝突領域の一部で重なり合いながら、前記熱延鋼板の幅方向に直線状に連続して並ぶように配設され、
前記衝突領域上に、前記熱延鋼板の幅方向に連続した水壁が形成される
ことを特徴とする、熱延鋼板用冷却水の水切り装置。
【請求項２】
前記熱延鋼板の幅方向に互いに隣り合う前記水切り水の噴流が合流する高さが、前記熱延鋼板の通板方向から見た側面視において前記熱延鋼板の表面から４００ｍｍより高いことを特徴とする請求項１に記載の熱延鋼板用冷却水の水切り装置。
【請求項３】
前記熱延鋼板の表面において、前記熱延鋼板の通板方向に流れる前記水切り水の運動量ＦＡが、前記熱延鋼板の通板方向に流れる前記冷却水の運動量ＦＢの１．０〜１．５倍であることを特徴とする請求項１または２に記載の熱延鋼板用冷却水の水切り装置。
【請求項４】
前記複数の水切りノズルは、前記水切り水の噴射方向における前記水切りノズルと前記熱延鋼板の表面との距離が２０００ｍｍ以内となるように、前記熱延鋼板の幅方向に並べて配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱延鋼板用冷却水の水切り装置。
【請求項５】
前記水切りノズルから噴射される水切り水の鉛直方向からの噴射角度は、２０〜６５度であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱延鋼板用冷却水の水切り装置。
【請求項６】
前記複数の水切りノズルは、前記熱延鋼板に冷却水を噴射する冷却水ノズルの上流側と下流側にそれぞれ配置されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱延鋼板用冷却水の水切り装置。
【請求項７】
熱間圧延工程の仕上げ圧延後の熱延鋼板を冷却する際に、前記熱延鋼板に対して４ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ超から１０ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ以下の水量密度で噴射された冷却水を、複数の水切りノズルから前記熱延鋼板の表面に噴射される水切り水によって水切りする水切り方法であって、
前記各水切りノズルとして、それぞれフラットスプレーノズルを用い、
かつ前記熱延鋼板の表面において、前記水切りノズルの各々から噴射される水切り水の衝突領域が、互いに隣り合う前記衝突領域の一部で重なり合いながら、前記熱延鋼板の幅方向に直線状に連続して並び、前記衝突領域上に、前記熱延鋼板の幅方向に連続した水壁が形成されるように、複数の水切りノズルから前記水切り水を前記熱延鋼板に噴射する工程を含む
ことを特徴とする、熱延鋼板用冷却水の水切り方法。
【請求項８】
前記熱延鋼板の幅方向に互いに隣り合う前記水切り水の噴流が合流する高さが、前記熱延鋼板の通板方向から見た側面視において前記熱延鋼板の表面から４００ｍｍより高いことを特徴とする請求項７に記載の熱延鋼板用冷却水の水切り方法。
【請求項９】
前記熱延鋼板の表面において、前記熱延鋼板の通板方向に流れる前記水切り水の運動量ＦＡが、前記熱延鋼板の通板方向に流れる前記冷却水の運動量ＦＢの１．０〜１．５倍であることを特徴とする請求項７または８に記載の熱延鋼板用冷却水の水切り方法。
【請求項１０】
前記複数の水切りノズルは、前記水切り水の噴射方向における前記水切りノズルと前記熱延鋼板の表面との距離が２０００ｍｍ以内となるように、前記熱延鋼板の幅方向に並べて配置されていることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の熱延鋼板用冷却水の水切り方法。
【請求項１１】
前記水切りノズルから噴射される水切り水の鉛直方向からの噴射角度は、２０〜６５度であることを特徴とする、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の熱延鋼板用冷却水の水切り方法。
【請求項１２】
前記複数の水切りノズルは、前記熱延鋼板に冷却水を噴射する冷却水ノズルの上流側と下流側にそれぞれ配置されており、前記冷却水ノズルの上流側及び下流側に配置された前記水切りノズルから噴射される前記水切り水によって、前記冷却水ノズルの上流側と下流側における冷却水を水切りすることを特徴とする、請求項７〜１１のいずれか一項に記載の熱延鋼板用冷却水の水切り方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間圧延工程の仕上げ圧延後の熱延鋼板を冷却する際に当該熱延鋼板に対して噴射された冷却水、特に４ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ超から１０ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ以下の水量密度の冷却水を水切りする水切り装置及び水切り方法に関する。
本願は、２０１２年０６月０８日に、日本に出願された特願２０１２−１３０６３０号と、２０１２年０９月０６日に、日本に出願された特願２０１２−１９６５３６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
熱間圧延工程の仕上げ圧延後の熱延鋼板は、仕上げ圧延機からコイラーまでをランアウトテーブルによって搬送される間に、ランアウトテーブルの上下に設けられている冷却装置によって所定の温度まで冷却された後、コイラーに巻き取られる。熱延鋼板の熱間圧延においては、この仕上げ圧延後の冷却の様態が熱延鋼板の機械的特性、加工性、溶接性などを決定する重要な因子となっており、熱延鋼板を均一に所定の温度に冷却することが重要となっている。【０００３】
この仕上げ圧延後の冷却工程では、通常、冷却媒体として例えば水（以下、冷却水と呼称する）を用いて熱延鋼板を冷却する。具体的には、熱延鋼板の所定の冷却領域において、冷却水を用いて熱延鋼板を冷却している。そして、上述したように熱延鋼板を均一に所定の温度に冷却するためには、この冷却領域の上流側や下流側に余分な冷却水が流出するのを防止する必要がある。【０００４】
そこで、熱延鋼板上の冷却水の水切りが行われている。この冷却水の水切り方法としては、従来より種々の方法が提案されている。【０００５】
特許文献１には、冷却装置、すなわち冷却水を噴射する冷却ノズルの下流側において、噴射角度が熱延鋼板の通板方向上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水を噴射する１列以上のノズルを配置することが提案されている。そして、このノズルから熱延鋼板に噴射される水切り水によって冷却水の水切りを行っている。【０００６】
また、特許文献２には、冷却装置に水噴射式水切り設備を併設し、さらに水噴射式水切り設備の下流側にエアノズル群を配置することが提案されている。そして、水噴射式水切り設備から熱延鋼板に水切り水を噴射すると共に、エアノズル群から熱延鋼板に、エア風向が通板方向とほぼ直交するエアを一斉に噴射して、冷却水の水切りを行っている。【０００７】
さらに、特許文献３には、熱延鋼板に水切り水を噴射するノズルが設けられたヘッダからなる水切り装置において、水切り水の単位時間及び単位幅当たりの運動量（水切り水の力）を、熱延鋼板上面に滞留する冷却水が有する単位時間及び単位幅当たりの運動量（冷却水の力）の１．５〜５倍の範囲内に維持して、ノズルから熱延鋼板に水切り水を噴射することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】日本国特開２００７−１５２４２９号公報
【特許文献２】日本国特開２０１０−２２７９６６号公報
【特許文献３】日本国特開２０１２−５１０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここで、熱延鋼板を冷却する際には、例えば４ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ超から１０ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ以下の大きい水量密度の冷却水を熱延鋼板に噴射する場合がある。【００１０】
しかしながら、特許文献１には水切り水を噴射するノズルの噴射角度のみ例示されているが、その他の条件、例えば水切り水の水量や流速等は開示されていない。また、特許文献２にも、水切り水の水量や流速等の条件は開示されていない。さらに、特許文献３では、例えば特許文献３の明細書の実施例及び表１に記載されているとおり、４ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ以下の小さい水量密度の冷却水を熱延鋼板に噴射する場合のみを考慮している。したがって、これら特許文献１〜３に記載された水切り方法は、大きい水量密度の冷却水を水切りすることは全く考慮されておらず、大きい水量密度の冷却水を水切りできない場合がある。【００１１】
また、流量４ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ以下の冷却水で生じる板上水の水切りをする場合、図８に示すように平面視において、複数のフラットスプレーノズル１００から噴射されて熱延鋼板１０の表面に衝突する水切り水の衝突領域１０１が、相互に干渉しないように山形に配置されるものを考えることができる。これは、フラットスプレーノズル１００によって板上水の通板方向（図８中のＹ方向負方向）の流れを一旦受け止め、幅方向に流れを生じさせ、その流れによって板上水が排出されるものである。干渉し合わない水切り水の流れの幅方向成分が効率的に作用するので、水切り水の間に隙間があっても、流量４ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ以下の冷却水の場合では、図８中の斜めの矢印のようには冷却水が漏れることはほとんどないと考えられる。【００１２】
さらに、発明者らが鋭意検討したところ、４ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ超から１０ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ以下の大きい水量密度の冷却水を熱延鋼板に噴射する場合において、特許文献３に記載されたように水切り水の運動量を冷却水の運動量の１．５〜５倍の範囲内に維持すると、水切り水が冷却水の下方に潜り込み、冷却水による熱延鋼板の冷却能力が低下することが分かった。【００１３】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、熱間圧延工程の仕上げ圧延後の熱延鋼板を大水量の冷却水で冷却する際に、当該冷却水による熱延鋼板の冷却を適切に行いつつ、冷却水を適切に水切りすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、上記課題を解決して係る目的を達成するために以下の手段を採用する。すなわち、
（１）本発明の一態様に係る熱延鋼板用冷却水の水切り装置は、熱間圧延工程の仕上げ圧延後の熱延鋼板を冷却する際に、前記熱延鋼板に対して４ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ超から１０ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ以下の水量密度で噴射された冷却水を水切りする水切り装置であって、前記熱延鋼板に水切り水を噴射するための、それぞれフラットスプレーノズルからなる複数の水切りノズルを備え、前記複数の水切りノズルは、前記熱延鋼板の表面において、その各々から噴射される前記水切り水の衝突領域が、互いに隣り合う前記衝突領域の一部で重なり合いながら、前記熱延鋼板の幅方向に直線状に連続して並ぶように配設され、前記衝突領域上に、前記熱延鋼板の幅方向に連続した水壁が形成されるものである。
【００１５】
既に述べたように、従来の冷却設備は、冷却水の水量が少ないものが多く、大水量の冷却水を使用する冷却設備周辺の水切りに関するニーズはなかった（特許文献１〜３参照）。しかしながら、さまざまな材質の鋼板が求められる近年では、冷却設備の大水量化が進んでおり、大水量の板上水の流出を防ぐための水切り設備が必要とされはじめている。
そこで、本願発明者らが鋭意検討した結果、熱延鋼板を４ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ超から１０ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ以下の大きい水量密度の冷却水で冷却する場合、前記熱延鋼板に水切り水を噴射するための複数の水切りノズルとして、それぞれフラットスプレーノズルを用い、その複数の水切りノズルを、熱延鋼板の表面において、その各々から噴射される水切り水の衝突領域が、互いに隣り合う前記衝突領域の一部で重なり合いながら、熱延鋼板の幅方向に直線状に連続して並ぶように配設して、前記衝突領域上に、前記熱延鋼板の幅方向に連続した水壁が形成されるようにするという条件を満たすことにより、冷却水による熱延鋼板の冷却を適切に行いつつ、冷却水を適切に水切りできることが判明した。
【００１６】
従来、小水量の冷却水を水切りする場合、熱延鋼板の表面において、複数の水切りノズルから噴射される水切り水の衝突領域を、板上水の流れ方向に対してクサビ状に配置することで、板上水を左右に押し分ける方法を採用することが一般的であった（図８参照）。このような従来の水切り方法において、隣り合う水切り水の衝突領域の間に隙間があっても、流量４ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ以下の小水量の冷却水で熱延鋼板を冷却する場合では、上記隙間から図８中の斜め矢印のように板上水（冷却水）が漏れることはなかった。
しかしながら、熱延鋼板を４ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ超から１０ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ以下の大水量の冷却水で冷却する場合、上記のような従来の水切り方法では、隣り合う水切り水の衝突領域の隙間から図８中の斜め矢印のように板上水が漏れ出てしまい、熱延鋼板の冷却及び冷却水の水切りを適切に行うことができない。
そこで、本願発明者は、まず、熱延鋼板の表面において、複数の水切り水の衝突領域が熱延鋼板の幅方向に直線状に連続して並ぶように、水切り水のノズル配置や噴射方向を調整して水切り効果を検証した。その結果、隣り合う水切り水の衝突領域の隙間が無くなり、従来手法と比較して板上水の漏出を改善することに成功したが、本願発明者は、より大水量の冷却水に対応するために、さらなる検討を行った。【００１７】
小水量の冷却水に対応した従来の水切り方法では、図８に示すように、隣り合う水切り水の衝突領域が重ならないように（言い換えれば、水切り水同士が干渉しないように）、水切りノズルの配置や水切り水の噴射方向等が設定されていた。例えば、冷却水やデスケーリング用の高圧水についても、ノズルから噴射される水同士が干渉しないように、ノズルの配置や水の噴射方向等が設定されることが一般的である。この理由として、ノズルから噴射される水同士の干渉が冷却能力或いはデスケーリング能力に及ぼす影響を予測することが困難であること、また、水流の損失も大きいことが挙げられる。このため、従来の水切り方法でも、冷却水やデスケーリング用の高圧水の噴射方法に従って、水切り水同士の干渉を回避していた。
しかしながら、熱延鋼板に対して水切り水を噴射する場合、水切り水同士の干渉による冷却能力への影響や水流の損失等を考慮する必要はなく、水切り水の噴射によって鋼板表面に形成される水流で板上水の漏出を防ぐことが最優先の目的となる。【００１８】
そこで、本願発明者は、従来の技術常識に縛られることなく、熱延鋼板の表面において、複数の水切り水の衝突領域が熱延鋼板の幅方向に直線状に連続して並び、さらに、互いに隣り合う衝突領域の一部が重なり合うように（つまり、互いに隣り合う水切り水が干渉するように）、水切り水のノズル配置や噴射方向を調整して水切り効果を検証したところ、熱延鋼板を４ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ超から１０ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ以下の大水量の冷却水で冷却する場合であっても、従来手法と比較して板上水の漏出を大幅に改善することに成功した。
この理由として、隣り合う水切り水の衝突領域の隙間が無くなるのに加えて、隣り合う水切り水の干渉によって強固な水壁が形成されることにより、大水量で水位の高い板上水の漏出が妨げられたことが挙げられる。また、上記の検証の結果、水切り水同士の干渉が原因と考えられる問題は発生しないことも確認された。【００１９】
以上のように、上記（１）に記載の水切り装置によれば、従来手法と比較して大水量の板上水（冷却水）の漏出を大幅に改善することができる。このような水切り装置の構成は、大水量の冷却水に対応するために、従来の一般的な技術常識から発想を転換した本願発明者であればこそ実現できたものであり、他の当業者が実現することは困難である。【００２０】
（２）上記（１）に記載の水切り装置において、前記熱延鋼板の幅方向に互いに隣り合う前記水切り水の噴流が合流する高さが、前記熱延鋼板の通板方向から見た側面視において前記熱延鋼板の表面から４００ｍｍより高くてもよい。
すなわち、熱延鋼板の表面から４００ｍｍより高い位置までは、水切り水が鉛直方向に隙間なく存在している。本願発明者の検証により、熱延鋼板を大水量の冷却水で冷却する場合でも、この冷却水の高さは熱延鋼板の表面から４００ｍｍ未満であることが判明した。したがって、隣り合う水切り水の噴流が合流する高さが、熱延鋼板の表面から４００ｍｍより高いという条件を満たすことによって、冷却水が水切り水を超えて流出することはない。なお、特に大きい水量密度の冷却水を熱延鋼板に噴射する場合、当該冷却水が熱延鋼板の表面から鉛直上方に飛散するので、この水切り水の高さの条件を満たすことが好ましい。【００２１】
（３）上記（１）または（２）に記載の水切り装置では、前記熱延鋼板の表面において、前記熱延鋼板の通板方向に流れる前記水切り水の運動量ＦＡが、前記熱延鋼板の通板方向に流れる前記冷却水の運動量ＦＢの１．０〜１．５倍であってもよい。
このように水切り水の運動量ＦＡが冷却水の運動量ＦＢ以上であるので、水切り水が冷却水を堰き止めることができ、冷却水が水切り水を突き抜けて流出することはない。一方、本願発明者の検証により、水切り水の運動量ＦＡが冷却水の運動量ＦＢの１．５倍より大きくなると、水切り水が冷却水の下方に潜り込み、冷却水による熱延鋼板の冷却能力が低下することが判明した。したがって、上記のように、水切り水の運動量ＦＡが冷却水の運動量ＦＢの１．０〜１．５倍であることが好ましい。【００２２】
なお、上述したように特許文献３では、水切り水の単位時間及び単位幅当たりの運動量（水切り水の力）を、冷却水の単位時間及び単位幅当たりの運動量（冷却水の力）の１．５〜５倍としている。この条件は、例えば特許文献３の実施例及び表１に記載されているように４ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ以下の小さい水量密度（以下、この水量密度の範囲を小水量密度と呼称する）の冷却水で熱延鋼板を冷却する際に、冷却水を水切りするための条件であり、４ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ超から１０ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ以下の大きい水量密度（以下、この水量密度の範囲を大水量密度と呼称する）の冷却水で熱延鋼板を冷却する場合には適用できない。【００２３】
本願発明者の検証により、特許文献３に記載されているように、小水量密度の冷却水で熱延鋼板を冷却する場合と、本発明のように大水量密度の冷却水で熱延鋼板を冷却する場合とでは、熱延鋼板を冷却するメカニズムが異なることが判明した。【００２４】
例えば、小水量密度の冷却水で熱延鋼板を冷却する場合、当該冷却水の運動量を定義するのに支配的な要因は、例えば特許文献３の明細書の段落００１９に冷却水の運動量が定義されているとおり、熱延鋼板の表面に滞留する冷却水の深さ（位置エネルギー）になる。すなわち、熱延鋼板の表面に滞留する冷却水が、熱延鋼板の冷却に最も寄与する。この場合、冷却水の運動量が小さくなるので、水切り水の運動量を冷却水の運動量以上にすると、水切り水が冷却水の下方に潜り込み、水切り無しで冷却した場合とは異なる冷却能力となってしまう。【００２５】
一方、本発明のように大水量密度の冷却水で熱延鋼板を冷却する場合、当該冷却水の運動量ＦＢを定義するのに支配的な要因は、ノズルから熱延鋼板に噴射された冷却水の水平成分である。すなわち、ノズルから噴射された冷却水が、熱延鋼板の冷却に最も寄与する。この場合、大水量密度の冷却水の運動量が大きくなるので、水切り水の運動量ＦＡを冷却水の運動量ＦＢの１．５倍より大きくすると、上述したように水切り水が冷却水の下方に潜り込み、冷却水による熱延鋼板の冷却能力が低下してしまう。【００２６】
（４）上記（１）〜（３）のいずれか一つに記載の水切り装置において、前記複数の水切りノズルが、前記水切り水の噴射方向における前記水切りノズルと前記熱延鋼板の表面との距離が２０００ｍｍ以内となるように、前記熱延鋼板の幅方向に並べて配置されていてもよい。
本願発明者の検証により、水切りノズルと熱延鋼板の表面との間の水切り水の噴射方向の距離が２０００ｍｍを超えた場合、水切りノズルから熱延鋼板に噴射された水切り水が空気抵抗により減衰して、当該水切り水の運動量が小さくなり、大水量の冷却水を適切に水切りできない可能性があることが判明した。そこで、上記のように、水切り水の噴射方向における水切りノズルと熱延鋼板の表面との距離を２０００ｍｍ以内に設定することが好ましい。【００２７】
（５）上記（１）〜（４）のいずれか一つに記載の水切り装置において、前記水切りノズルから噴射される水切り水の鉛直方向からの噴射角度が、２０〜６５度であってもよい。【００２８】
（６）上記（１）〜（５）のいずれか一つに記載の水切り装置において、前記複数の水切りノズルが、前記熱延鋼板に冷却水を噴射する冷却水ノズルの上流側と下流側にそれぞれ配置されていてもよい。【００３０】
（７）本発明の一態様に係る熱延鋼板用冷却水の水切り方法は、熱間圧延工程の仕上げ圧延後の熱延鋼板を冷却する際に、前記熱延鋼板に対して４ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ超から１０ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ以下の水量密度で噴射された冷却水を水切りする水切り方法であって、前記熱延鋼板の表面において複数の水切り水の衝突領域が前記熱延鋼板の幅方向に直線状に連続して並び、且つ互いに隣り合う前記衝突領域の一部が重なり合うように、複数の水切りノズルから前記水切り水を前記熱延鋼板に噴射する工程を含む。
【００３１】
（８）上記（７）に記載の水切り方法において、前記熱延鋼板の幅方向に互いに隣り合う前記水切り水の噴流が合流する高さが、前記熱延鋼板の通板方向から見た側面視において前記熱延鋼板の表面から４００ｍｍより高くてもよい。
【００３２】
（９）上記（７）または（８）に記載の水切り方法において、前記熱延鋼板の表面において、前記熱延鋼板の通板方向に流れる前記水切り水の運動量ＦＡが、前記熱延鋼板の通板方向に流れる前記冷却水の運動量ＦＢの１．０〜１．５倍であってもよい。
【００３３】
（１１）上記（７）〜（９）のいずれか一つに記載の水切り方法において、前記複数の水切りノズルが、前記水切り水の噴射方向における前記水切りノズルと前記熱延鋼板の表面との距離が２０００ｍｍ以内となるように、前記熱延鋼板の幅方向に並べて配置されていてもよい。
【００３４】
（１１）上記（７）〜（１０）のいずれか一つに記載の水切り方法において、前記水切りノズルから噴射される水切り水の鉛直方向からの噴射角度が、２０〜６５度であってもよい。
【００３５】
（１２）上記（７）〜（１１）のいずれか一つに記載の水切り方法において、前記複数の水切りノズルが、前記熱延鋼板に冷却水を噴射する冷却水ノズルの上流側と下流側にそれぞれ配置されており、前記冷却水ノズルの上流側及び下流側に配置された前記水切りノズルから噴射される前記水切り水によって、前記冷却水ノズルの上流側と下流側における冷却水を水切りしてもよい。
【発明の効果】
【００３７】
上記の態様によれば、熱間圧延工程の仕上げ圧延後の熱延鋼板を大水量の冷却水で冷却する際に、当該冷却水を適切に水切りすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態に係る水切り装置を有する熱間圧延設備の構成の概略を示す説明図である。
【図２】冷却装置と水切り装置の構成の概略を示す側面図である。
【図３】冷却装置と水切り装置の構成の概略を示す平面図である。
【図４】熱延鋼板の通板方向から見た側面視において、水切りノズルの配置を模式的に示す説明図である。
【図５】熱延鋼板の幅方向から見た側面視において、冷却水ノズルに対する水切りノズルの配置を模式的に示す説明図である。
【図６】水切り水の運動量ＦＡを表す（１）式及び冷却水の運動量ＦＢを表す（２）式の導出方法に関する説明図である。
【図７Ａ】水切りノズルの配置に関する変形例を示す図である。
【図７Ｂ】水切りノズルの配置に関する変形例を示す図である。
【図８】平面視において、流量４ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ以下の冷却水で生じる板上水の水切りをする場合のフラットスプレーノズル衝突面と板上水の流れ方を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の一実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る水切り装置を有する熱間圧延設備１の構成の概略を示す説明図である。
【００４０】
熱間圧延設備１では、加熱したスラブＳをロールで上下に挟んで連続的に圧延し、例えば１ｍｍの板厚まで薄くして熱延鋼板１０を巻き取る。熱間圧延設備１は、スラブＳを加熱するための加熱炉１１と、この加熱炉１１において加熱されたスラブＳを幅方向に圧延する幅方向圧延機１２と、この幅方向に圧延されたスラブＳを上下方向から圧延して粗バーにする粗圧延機１３と、粗バーをさらに所定の厚みまで連続して熱間仕上圧延をする仕上圧延機１４と、この仕上圧延機１４により熱間仕上圧延された熱延鋼板１０を冷却水により冷却する冷却装置１５と、冷却装置１５から噴射された冷却水を水切りする水切り装置１６と、冷却装置１５により冷却された熱延鋼板１０をコイル状に巻き取る巻取装置１７とを備えている。
【００４１】
加熱炉１１には、装入口を介して外部から搬入されてきたスラブＳに対して、火炎を吹き出すことによりスラブＳを加熱するサイドバーナ、軸流バーナ、及びルーフバーナが配設されている。加熱炉１１に搬入されたスラブＳは、各ゾーンにおいて形成される各加熱帯において順次加熱され、さらに最終ゾーンにおいて形成される均熱帯において、ルーフバーナを利用してスラブＳを均等加熱することにより、最適温度で搬送できるようにするための保熱処理を行う。加熱炉１１における加熱処理が全て終了すると、スラブＳは加熱炉１１外へと搬送され、粗圧延機１３による圧延工程へと移行することになる。
【００４２】
粗圧延機１３は、搬送されてきたスラブＳにつき、複数スタンドに亘って配設される円柱状の回転ロールの間隙を通過させる。例えば、この粗圧延機１３は、第１スタンドにおいて上下に配設されたワークロール１３ａのみによりスラブＳを熱間圧延して粗バーとする。次にこのワークロール１３ａを通過した粗バーをワークロールとバックアップロールとにより構成される複数の４重圧延機１３ｂによりさらに連続的に圧延する。その結果、この粗圧延工程終了時に粗バーは、厚さ３０〜６０ｍｍ程度の板厚まで圧延され、仕上圧延機１４へと搬送されることになる。
【００４３】
仕上圧延機１４は、搬送されてきた粗バーを数ｍｍ程度の板厚まで仕上げ圧延する。これら仕上圧延機１４は、６〜７スタンドに亘って上下一直線に並べた仕上圧延ロール１４ａの間隙に粗バーを通過させ、これを徐々に圧下していく。この仕上圧延機１４により仕上げ圧延された熱延鋼板１０は、後述する搬送ロール１８により搬送されて冷却装置１５へと送られることになる。
【００４４】
冷却装置１５と水切り装置１６の構成については、後述において詳しく説明する。
【００４５】
巻取装置１７は、冷却装置１５により冷却された熱延鋼板１０を所定の巻取温度で巻き取る。巻取装置１７によりコイル状に巻き取られた熱延鋼板１０は、熱間圧延設備１外へと搬送されることになる。
【００４６】
次に、上述した冷却装置１５の構成について説明する。冷却装置１５は、図２に示すようにランナウトテーブルの搬送ロール１８上を搬送される熱延鋼板１０の上方において、熱延鋼板１０の表面に冷却水を噴射する冷却水ノズル２０を複数有している。冷却水ノズル２０には、例えばフルコーンスプレーノズルが用いられる。
冷却水ノズル２０は、図３に示すように熱延鋼板１０の幅方向（図中のＸ方向）に複数、例えば５つ配置され、また熱延鋼板１０の通板方向（図中のＹ方向）に複数、例えば４つ配置されている。なお、本実施形態における冷却水ノズル２０は、熱延鋼板１０に対して４ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ超から１０ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ以下の大きい水量密度で冷却水を噴射し、熱延鋼板１０を所定の温度に冷却する。
【００４７】
また、冷却装置１５は、図２に示すように熱延鋼板１０の下方において、例えば熱延鋼板１０の裏面に冷却水を噴射する他の冷却水ノズル２１を複数有している。他の冷却水ノズル２１にも、例えばフルコーンスプレーノズルが用いられる。また、他の冷却水ノズル２１の配置も、上述した冷却水ノズル２０の配置と同様である。
なお、冷却水ノズル２０及び２１には、本実施形態のスプレーノズル以外の他のノズル、例えばパイプラミナーノズル等の種々のノズルを用いてもよい。例えば冷却ノズル２０にパイプラミナーノズルを用いた場合、当該冷却ノズル２０からの冷却水は鉛直方向に噴射されるため、後述する冷却水ノズル２０から噴射される冷却水の鉛直方向からの噴射角度θＢは０°となる。
【００４８】
次に、上述した水切り装置１６の構成について説明する。水切り装置１６は、熱延鋼板１０の上方であって、冷却水ノズル２０の上流側と下流側において、熱延鋼板１０の表面に水切り水を噴射する水切りノズル２２をそれぞれ複数有している。水切りノズル２２には、例えばフラットスプレーノズルが用いられる。そして、図３に示すように、上流側の水切りノズル２２は、当該水切りノズル２２から噴射される水切り水によって、冷却水ノズル２０から上流側に流れる冷却水を水切りする。同様に下流側の水切りノズル２２は、当該水切りノズル２２から噴射される水切り水によって、冷却水ノズル２０から下流側に流れる冷却水を水切りする。
【００４９】
次に、上述した冷却水ノズル２０に対する水切りノズル２２の配置、及び冷却水に対する水切り水の作用について説明する。なお、上流側の水切りノズル２２と下流側の水切りノズル２２の配置、及び冷却水に対する水切り水の作用は同じである。
【００５０】
水切りノズル２２は、図３に示すように熱延鋼板１０の幅方向に複数、例えば５つ並べて配置されている。これら複数の水切りノズル２２は、水切りノズル２２から噴射されて熱延鋼板１０の表面に衝突する水切り水の噴流の衝突領域３０が、平面視において熱延鋼板１０の幅方向に直線状に連続して並び、且つ互いに隣り合う衝突領域３０の一部が重なり合うように配置されている。例えば熱延鋼板１０の幅方向において、互いに隣り合う水切り水の衝突領域に隙間が存在すると、当該隙間から冷却水（板上水）が流出する可能性がある。この点、本実施形態では、熱延鋼板１０の幅方向において、水切り水の衝突領域が隙間なく存在するので、冷却水が流出しない。なお、水切りノズル２２は、水切り水の噴出角が冷却水ノズル２０側に傾斜するように配置されている。
【００５１】
図４は、熱延鋼板１０の通板方向から見た側面視において、水切りノズル２２の配置を模式的に示している。図４に示すように、互いに隣り合う水切りノズル２２、２２間の熱延鋼板１０の幅方向の間隔Ｐは、熱延鋼板１０の幅方向に互いに隣り合う水切り水の噴流が合流する高さＨが、熱延鋼板１０の表面から４００ｍｍより高くなるように設定されている。
すなわち、熱延鋼板１０の表面から４００ｍｍより高い高さＨまでは、水切り水が鉛直方向に隙間なく存在している。本願発明者の検証により、熱延鋼板１０を大水量の冷却水で冷却する場合でも、この冷却水の高さは熱延鋼板１０の表面から４００ｍｍ未満であることが判明した。したがって、互いに隣り合う水切り水の噴流が合流する高さが、熱延鋼板１０の表面から４００ｍｍより高いという条件を満たすことによって、冷却水が水切り水を超えて流出することはない。特に本実施形態のように、大きい水量密度の冷却水を熱延鋼板１０に噴射する場合、当該冷却水が熱延鋼板１０の表面から鉛直上方に飛散するので、この水切り水の高さの条件を満たすことが好ましい。
【００５２】
なお、水切り水の噴流が合流する高さＨは、下記式（３）によって幾何学的に算出される。そして、水切り水の噴流が合流する高さＨが熱延鋼板１０の表面から４００ｍｍより高くなるように、下記式（３）における水切りノズル２２、２２間の間隔Ｐ、水切り水の迎え角度θＡ、水切り水の噴射角度θＳが設定される。また、水切り水の噴流が合流する高さＨは、当然に水切りノズル２２の熱延鋼板１０の表面からの高さｈＡ未満であって、その高さＨの上限は実質的には９００ｍｍである。
Ｈ＝｛ｈＡ／ｃｏｓθＡ×ｔａｎ（θＳ／２）−Ｐ／２｝
×ｃｏｓθＡ／ｔａｎ（θＳ／２）            …（３）
但し、上記（３）式において、ｈＡは水切りノズル２２の熱延鋼板１０の表面からの高さ（１０００ｍｍ程度）であり、θＡは水切りノズル２２から噴射される水切り水の鉛直方向からの噴射角度（以下、迎え角度と呼称する場合がある）であり、θＳは水切りノズル２２からの水切り水の噴射角度であり、Ｐは水切りノズル２２、２２間の熱延鋼板１０の幅方向の間隔である。
【００５３】
水切り水の噴射角度θＳは、例えば５〜１５０°である。この水切り水の噴射角度θＳは、１０〜１３０°であることが好ましく、さらに、２０〜６０°であることがより好ましい。
水切り水の噴射角度θＳが狭すぎると、水切り高さを確保するためにノズルピッチが小さくなり、ノズル数が増えるため経済性が悪くなる。一方、水切り水の噴射角度θＳが広すぎると、ノズルピッチが大きくなり、ノズル数が少なくなるため経済性は良くなるが、冷却水を押し返す方向の水切り水の水量が減るので、水切りの機能が低下する。よって、水切り水の噴射角度θＳは、５〜１５０°であることが現実的である。
また、水切り水の噴射角度θＳが、１０〜１３０°である場合には水切り性が向上するので好ましい。
さらに、水切り水の噴射角度θＳは、２０〜６０°であることがより好ましい。この理由として、ノズル数を増やして噴射角度θＳを小さめに設定した方が、冷却水を押し返す方向の水切り水の水量を確保しやすいので、給水系の規模（配管やポンプ容量等）を小さくでき、経済性が高いことが挙げられる。
【００５４】
図５は、熱延鋼板１０の幅方向から見た側面視において、冷却水ノズル２０に対する水切りノズル２２の配置を模式的に示している。図５に示すように、水切りノズル２２は、当該水切りノズル２２からの水切り水の噴射方向において水切りノズル２２と熱延鋼板１０の表面との距離Ｌが２０００ｍｍ以内となる位置に配置されている。本願発明者の検証により、水切りノズル２２と熱延鋼板１０の表面との間の水切り水の噴射方向の距離Ｌが２０００ｍｍを超えた場合、水切りノズル２２から熱延鋼板１０に噴射された水切り水が空気抵抗により減衰して、当該水切り水の運動量が小さくなり、大水量の冷却水を適切に水切りできない可能性があることが判明した。そこで、上記のように、水切り水の噴射方向における水切りノズル２２と熱延鋼板１０の表面との距離Ｌを２０００ｍｍ以内に設定することが好ましい。
【００５５】
また、複数の水切りノズル２２を冷却水ノズル２０に近い位置に配置すれば、熱間圧延設備１の占有面積を小さくすることもできる。ただし、水切りノズル２２から噴射される水切り水と、冷却水ノズル２０から噴射される冷却水とが、熱延鋼板１０に到達する前に衝突することはない位置に水切りノズル２２は配置される。すなわち、水切りノズル２２と冷却水ノズル２０との距離Ｄが下記式（４）を満たす位置に、水切りノズル２２は配置される。
Ｄ≧（ｈＡ×ｔａｎθＡ＋ｈＢ×ｔａｎθＢ）      …（４）
但し、上記（４）式において、ｈＡは水切りノズル２２の熱延鋼板１０の表面からの高さであり、θＡは水切りノズル２２から噴射される水切り水の鉛直方向からの迎え角度であり、ｈＢは冷却水ノズル２０の熱延鋼板１０の表面からの高さであり、θＢは冷却水ノズル２０から噴射される冷却水の鉛直方向からの噴射角度である。
【００５６】
水切りノズル２２から噴射される水切り水は、熱延鋼板１０の表面において、熱延鋼板１０の通板方向の冷却水ノズル２０側へ流れる水切り水の運動量ＦＡが、熱延鋼板１０の通板方向の水切りノズル２２側へ流れる冷却水の運動量ＦＢの１．０〜１．５倍になるように噴射される。
水切り水の運動量ＦＡは、例えば、水の密度ρ、水切りノズル２２から噴射される水切り水の水量ＱＡ、水切りノズル２２から噴射される水切り水の流速ｖＡ、及び水切りノズル２２から噴射される水切り水の鉛直方向からの噴射角度θＡからなる下記（１）式で定義される。
また、冷却水の運動量ＦＢは、例えば、水の密度ρ、熱延鋼板１０の幅方向に配置された一列の冷却水ノズル２０から噴射される冷却水の水量ＱＢ、冷却水ノズル２０から噴射される冷却水の流速ｖＢ、及び冷却水ノズル２０から噴射される冷却水の鉛直方向からの噴射角度θＢからなる下記（２）式で定義される。
ＦＡ＝ρ・ＱＡ・ｖＡ・（１＋ｓｉｎθＡ）／２      …（１）
ＦＢ＝ρ・ＱＢ・ｖＢ・（１＋ｓｉｎθＢ）／２      …（２）
【００５７】
以下、上記（１）式の導出方法について説明する。なお、上記（２）式の導出方法は、上記（１）式の導出方法と同じである。
図６に示すように、水切りノズル２２から噴射される水切り水の水量をＱＡ、水切りノズル２２から噴射される水切り水の流速をｖＡ、水切りノズル２２から噴射される水切り水の鉛直方向からの噴射角度をθＡ、水の密度をρとする。ここで、熱延鋼板１０の表面に衝突した後、熱延鋼板１０の表面に沿って冷却水ノズル２０側へ流れる水切り水の運動量ＦＡを下記（５）式で定義する。
また、熱延鋼板１０の表面に衝突した後、熱延鋼板１０の表面に沿って冷却水ノズル２０の反対側へ流れる水切り水の運動量ＦＡ’を下記（６）式で定義する。
ＦＡ＝ρ・Ｑ１・ｖ１        …（５）
ＦＡ’＝ρ・Ｑ２・ｖ２      …（６）
ただし、上記（５）式において、Ｑ１は熱延鋼板１０の表面に沿って冷却水ノズル２０側へ流れる水切り水の水量、ｖ１は熱延鋼板１０の表面に沿って冷却水ノズル２０側へ流れる水切り水の流速である。
また、上記（６）式において、Ｑ２は熱延鋼板１０の表面に沿って冷却水ノズル２０の反対側へ流れる水切り水の水量、ｖ２は熱延鋼板１０の表面に沿って冷却水ノズル２０の反対側へ流れる水切り水の流速である。
【００５８】
熱延鋼板１０に水切り水が衝突する前後で摩擦などの損失が無いと仮定した場合、流体の運動量保存則に基づいて下記（７）式が成立する。
ρ・ＱＡ・ｖＡ・ｓｉｎθＡ＝ρ・Ｑ１・ｖ１−ρ・Ｑ２・ｖ２    …（７）
【００５９】
ここで、熱延鋼板１０に水切り水が衝突する前後で損失が無いという仮定から下記（８）式が成立すると考えると、上記（７）式は下記（９）式で表すことができる。
ｖＡ＝ｖ１＝ｖ２              …（８）
ＱＡ・ｓｉｎθＡ＝Ｑ１−Ｑ２      …（９）
【００６０】
水切り水の水量ＱＡ、Ｑ１及びＱ２に関しては下記（１０）式が成立する。従って、上記（９）式及び下記（１０）式に基づいて、水切り水の水量Ｑ１は下記（１１）式で表され、水切り水の水量Ｑ２は下記（１２）式で表される。
ＱＡ＝Ｑ１＋Ｑ２                      …（１０）
Ｑ１＝ＱＡ・（１＋ｓｉｎθＡ）／２      …（１１）
Ｑ２＝ＱＡ・（１−ｓｉｎθＡ）／２      …（１２）
【００６１】
上記（５）式、上記（８）式及び上記（１１）式により、最終的に、水切り水（つまり熱延鋼板１０の表面に沿って冷却水ノズル２０側へ流れる水切り水）の運動量ＦＡを表す下記（１）式が導出される。
ＦＡ＝ρ・ＱＡ・ｖＡ・（１＋ｓｉｎθＡ）／２      …（１）
なお、以上説明した（１）式の導出方法からわかるように、（２）式で表される冷却水の運動量ＦＢは、熱延鋼板１０の表面に沿って水切りノズル２２側へ流れる冷却水の運動量である（図５参照）。
【００６２】
本実施形態では、上記（１）式及び（２）式に基づいて、水切り水の運動量ＦＡが、冷却水の運動量ＦＢの１．０〜１．５倍になるように、各種の装置パラメータ（上記（１）式及び（２）式の各変数）が設定されている。これら水切り水の運動量ＦＡと冷却水の運動量ＦＢは、熱延鋼板１０の表面において、水切り水と冷却水が互いに衝突する方向を向くベクトル量である。
なお、上記（１）式及び（２）式において、水切りノズル２２と冷却水ノズル２０から噴射される水切り水の水量ＱＡと冷却水の水量ＱＢは、それぞれ水切りノズル２２と冷却水ノズル２０から噴射された直後から熱延鋼板１０の表面に到達するまで一定であると仮定している。また、冷却水ノズル２０から噴射される冷却水の噴射角度θＢが鉛直方向からの角度であると仮定し、冷却水ノズル２０から噴射される冷却水の水量ＱＢは、熱延鋼板１０の表面においてすべて上流側又は下流側のいずれか一方に流れると仮定している。
【００６３】
したがって、冷却水の水量ＱＢの水量を考慮する場合、最も危険側（水切りという観点からは最も安全側）の水量を考慮していることになり、冷却水の運動量ＦＢも最も大きくなる。なお、冷却水の水量ＱＢを考慮する場合、最上流側又は最下流側の冷却水ノズル２０、すなわち水切りノズル２２に最も近い側の冷却水ノズル２０からの冷却水の一列分のみを考慮しており、その他の冷却水ノズル２０からの冷却水は考慮していない。また、その他の冷却水ノズル２０からの冷却水については、熱延鋼板１０の通板方向の流れが打ち消しあうので、当該冷却水は熱延鋼板１０の幅方向に流れる。
【００６４】
このように本実施形態では、熱延鋼板１０の表面において、熱延鋼板１０の通板方向に流れる水切り水の運動量ＦＡが冷却水の運動量ＦＢ以上であるので、水切り水が冷却水を堰き止めることができ、冷却水が水切り水を突き抜けて流出することはない。一方、本願発明者の検証により、水切り水の運動量ＦＡが冷却水の運動量ＦＢの１．５倍より大きくなると、水切り水が冷却水の下方に潜り込み、冷却水による熱延鋼板１０の冷却能力が低下することが判明した。したがって、本実施形態のように、水切り水の運動量ＦＡを冷却水の運動量ＦＢの１．０〜１．５倍に設定することが好ましい。
【００６５】
なお、水切りノズル２２から噴射される水切り水の鉛直方向からの迎え角度θＡは、２０〜６５度であり、より好ましくは３０〜５０度である。例えば迎え角度θＡが２０度よりも小さくなると、水切りノズル２２から噴射される水切り水が、冷却水と反対方向に流れるおそれがある。この場合、水切り水によって冷却水を適切に水切りできない可能性がある。また、例えば迎え角度θＡが６５度よりも大きくなると、水切りノズル２２と衝突領域３０との距離が大きくなり、熱間圧延設備１の占有面積が大きくなる。従って、迎え角度θＡは２０〜６５度であることが好ましい。
【００６６】
以上のように、本実施形態では、熱延鋼板１０の表面において、水切りノズル２２の各々から噴射される水切り水の衝突領域３０が熱延鋼板１０の幅方向に直線状に連続して並び、且つ互いに隣り合う衝突領域３０の一部が重なり合うように、各水切りノズル２２の配置及び水切り水の噴射角度が設定されている。
また、本実施形態では、複数の水切りノズル２２が、それぞれ、水切り水の噴射方向における水切りノズル２２と熱延鋼板１０の表面との距離Ｌが２０００ｍｍ以内となるように、熱延鋼板１０の幅方向に並べて配置されている。
また、本実施形態では、熱延鋼板１０の幅方向に互いに隣り合う水切り水の噴流が合流する高さＨが、熱延鋼板１０の通板方向から見た側面視において熱延鋼板１０の表面から４００ｍｍより高くなるように設定されている。
さらに、本実施形態では、熱延鋼板１０の表面において、熱延鋼板１０の通板方向（冷却水ノズル側）に流れる水切り水の運動量ＦＡが、熱延鋼板１０の通板方向（水切りノズル側）に流れる冷却水の運動量ＦＢの１．０〜１．５倍となるように設定されている。したがって、本実施形態によれば、熱延鋼板１０を４ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ超から１０ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ以下の大きい水量密度の冷却水で冷却する場合でも、冷却水による熱延鋼板１０の冷却を適切に行いつつ、冷却水を適切に水切りできる。なお、各条件の効果については上述したとおりである。
【００６７】
そして、このように水切りノズル２２からの水切り水によって冷却水が適切に水切りされるので、当該冷却水が冷却装置１５による冷却領域を超えて流出することがない。したがって、冷却装置１５を用いて熱延鋼板１０を均一に所定の温度に冷却することができる。また、４ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ超から１０ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ以下の大きい水量密度の冷却水で熱延鋼板１０を冷却するので、高い冷却能力で熱延鋼板１０を適切に冷却することができる。
【００６８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、以下のような変形例が挙げられる。
（１）上記実施形態では、冷却水ノズル２０の上流側と下流側の両側に水切りノズル２２を設けていたが、例えばいずれか一方の水切りノズル２２に代えて、拘束ロールやサイドスプレー等を用いてもよい。
【００６９】
（２）上記実施形態では、複数の水切りノズル２２が、熱延鋼板１０の幅方向に並べて配置されている場合を例示したが、例えば、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、平面視した場合に、複数の水切りノズル２２が、熱延鋼板１０の幅方向に対して傾斜した方向に並べて配置されていてもよい。
図７Ａは、複数の水切りノズル２２が、熱延鋼板１０の幅方向に対して、反時計回りに角度α１だけ傾斜した方向に並べて配置されている場合を図示している。図７Ｂは、複数の水切りノズル２２が、熱延鋼板１０の幅方向に対して、時計回りに角度α２だけ傾斜した方向に並べて配置されている場合を図示している。
角度α１及びα２は、ともに０°以上３０°以下であることが好ましい。角度α１及びα２が３０°を超えると、配管長やノズル数の増大による設備サイズの大型化を招くので、経済性が悪化する。また、角度α１及びα２が３０°を超えると、ワークサイドとドライブサイドの鋼板温度差が発生する等の不具合が生じる可能性もある。
【００７０】
（３）上記実施形態では特に言及していないが、水切り水がテーブルロール上に直接あたるように水切りノズル２２を配置してもよい。隣り合うテーブルロールの中間位置に水切り水を噴射する場合、鋼板先端部の通過時に通板性を損なわないことを配慮する必要が生じる。例えば、水切り水の水量及び圧力等を鋼板先端部の通過時のみ低くしたり、鋼板先端部の通過後に水切り水を噴射する必要が生じる。従って、水切り水がテーブルロール上に直接あたるように水切りノズル２２を配置することが好ましい。
【実施例】
【００７４】
以下、本発明の水切り装置と水切り方法を用いた場合の冷却水の水切り効果について検証した結果について説明する。水切り効果の検証においては、本発明の水切り装置として、図１〜５に示した水切り装置１６を用いた。【００７５】
表１に示すように、冷却水の水量（水量密度）ＱＢ、水切り水の水量（水量密度）ＱＡ、水切り水の噴射角度θＳ、水切り水の迎え角度θＡ、水切りノズル２２、２２間の間隔（ピッチ）Ｐをそれぞれ変化させて、冷却水の水切り効果について検証を行った。なお、冷却水の水量ＱＢは、最上流側又は最下流側の冷却水ノズル２０、すなわち水切りノズル２２に最も近い側の冷却水ノズル２０からの冷却水の一列分の半分のみを考慮しており、その他の冷却水ノズル２０からの冷却水は考慮していない。さらに、表１に示すいずれの実施例１〜１５及び比較例１〜２９においても、熱延鋼板１０の表面における水切り水の噴流の衝突領域３０は、平面視において熱延鋼板１０の幅方向に直線状に連続して並び、且つ隣り合う衝突領域３０の一部が重なり合っている。【００７６】
表１中の「冷却能力低下」の欄において、冷却能力低下の程度を、Ａ、Ｂ、Ｃの３段階で示している。Ａは、水切り水の運動量ＦＡと冷却水の運動量ＦＢとの比率ＦＡ／ＦＢが１．３未満であって、冷却能力低下がほぼ無し（０％以上１０％未満の冷却能力低下）と判断されることを意味している。Ｂは、水切り水の運動量ＦＡと冷却水の運動量ＦＢとの比率ＦＡ／ＦＢが１．３以上１．５未満であって、冷却能力低下が若干有り（１０％以上３０％未満の冷却能力低下）と判断されることを意味している。Ｃは、水切り水の運動量ＦＡと冷却水の運動量ＦＢとの比率ＦＡ／ＦＢが１．５以上であって、冷却能力低下が有り（３０％以上の冷却能力低下）と判断されることを意味している。ただし、ＢとＣは、冷却設備の冷却能力が設計通りにはならないが、水切りが可能なケースであり、冷却設備本体の冷却能力を把握することよりも水切りを優先する場合においては、運動量の比率ＦＡ／ＦＢが１．５以上でも良い。また、運動量の比率ＦＡ／ＦＢは目安であり、冷却設備の水量やノズル距離でも冷却能力の低下量は影響を受ける。
また、表１中の「水切り性」の欄において、実際に水切りの状況を観察した結果、水切りが余裕を持って適切に行われた場合には「Ａ」を記し、水切りが適切に行われた場合には「Ｂ」を記し、水切りが適切に行われず、冷却水が水切り水を超えて流出した場合には「Ｃ」を記している。
さらに、「冷却能力低下」が「Ａ」または「Ｂ」であり、且つ「水切り性」が「Ａ」又は「Ｂ」の場合には、表１中の「評価」の欄に「Ａ」を記している。一方、「冷却能力低下」が「Ｃ」であるか、又は「水切り性」が「Ｃ」の場合には、表1中の「評価」の欄に「Ｂ」を記している。したがって、「評価」の欄が「Ａ」であれば、本発明の効果が実証されたことになる。【００７７】
なお、「水切り性」の効果の検証に関しては、本発明の条件である、
（１）熱延鋼板１０の通板方向に流れる水切り水の運動量ＦＡが、冷却水の運動量ＦＢの１．０〜１．５倍である、
（２）熱延鋼板１０の幅方向に隣り合う水切り水の噴流が合流する高さＨが熱延鋼板１０の表面から４００ｍｍより高い、
（３）水切りノズル２２からの水切り水の噴射方向において水切りノズル２２と熱延鋼板１０の表面との距離Ｌが２０００ｍｍ以内である、
という３つの条件を満たすか否かの検証を行った。【００７８】
表１中の比較例１〜１１は、冷却水の水量（水量密度）ＱＢが、４ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ以下の小水量密度である。一方、表１中の実施例１〜５及び比較例１２〜１７、実施例６〜１０及び比較例１８〜２３、実施例１１〜１５及び比較例２４〜２９は、それぞれ冷却水の水量（水量密度）ＱＢが、４ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ超から１０ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ以下の大水量密度である。【００７９】
先ず、冷却水の水量（水量密度）ＱＢが、３．５ｍ３／ｍ２／ｍｉｎの小水量密度である比較例１〜１１について検討する。
比較例１〜６は、上記の条件（１）〜（３）をすべて満たしており、水切りが適切に行われた。しかしながら、水切り水の運動量ＦＡが冷却水の運動量ＦＢ以上となる。この場合、小水量密度の冷却水で熱延鋼板１０を冷却して、冷却水の運動量ＦＢが小さくなるので、水切り水が冷却水の下方に潜り込み、冷却水による熱延鋼板１０の冷却能力が低下した。
また、比較例７は、条件（２）及び（３）を満たしており、且つ水切り水の運動量ＦＡが冷却水の運動量ＦＢの１．５倍より大きいので水切り性は良いが、水切り水の運動量ＦＡが大き過ぎるため、水切り水が冷却水の下方に潜り込み、冷却水による熱延鋼板１０の冷却能力が低下した。したがって、比較例１〜７の「評価」は「Ｂ」となる。
比較例８及び９は、水切り水の運動量ＦＡが冷却水の運動量ＦＢ以上となるので、冷却水による熱延鋼板１０の冷却能力が低下した。しかも、条件（１）〜（３）のいずれかを満たさないので、水切りも適切に行われなかった。したがって、比較例８及び９の「評価」は「Ｂ」となる。
比較例１０及び１１は、水切り水の運動量ＦＡが冷却水の運動量ＦＢより小さいので、冷却水による熱延鋼板１０の冷却能力は低下しなかったが、条件（１）を満たしておらず、水切りが適切に行われなかった。したがって、比較例１０及び１１の「評価」は「Ｂ」となる。
以上のように、小水量密度の冷却水で熱延鋼板１０を冷却した場合、冷却水による熱延鋼板１０の冷却を適切に行いつつ、冷却水を適切に水切りすることはできなかった。【００８０】
次に、冷却水の水量（水量密度）ＱＢが、４．２ｍ３／ｍ２／ｍｉｎの大水量密度である実施例１〜５及び比較例１２〜１７について検討する。
比較例１２は、条件（２）及び（３）を満たし、且つ水切り水の運動量ＦＡが冷却水の運動量ＦＢの１．５倍より大きいので水切り性は良いが、水切り水の運動量ＦＡが大き過ぎるため、水切り水が冷却水の下方に潜り込み、冷却水による熱延鋼板１０の冷却能力が低下した。
比較例１３〜１５は、水切り水の運動量ＦＡが冷却水の運動量ＦＢより小さいので、冷却水による熱延鋼板１０の冷却能力は低下しなかったが、条件（１）を満たしておらず、水切りが適切に行われなかった。
比較例１６は、条件（１）を満たしており、冷却水による熱延鋼板１０の冷却能力は低下しなかったが、隣り合う水切り水の噴流が合流する高さＨが４００ｍｍ以下であり、条件（２）を満たしておらず、水切りが適切に行われなかった。
比較例１７は、水切りノズル２２と熱延鋼板１０の表面との距離Ｌが２０００ｍｍよりも大きくて、条件（３）を満たしておらず、水切りが適切に行われなかった。また、この場合、水切り水が冷却水の下方に潜り込み、冷却水による熱延鋼板１０の冷却能力が低下した。
これに対して、実施例１〜５は、条件（１）〜（３）のいずれも満たしており、冷却水による熱延鋼板１０の冷却を適切に行いつつ、冷却水を適切に水切りすることができた。【００８１】
同様に、冷却水の水量（水量密度）ＱＢが、６．０ｍ３／ｍ２／ｍｉｎの大水量密度である実施例６〜１０及び比較例１８〜２３について検討する。
比較例１８は、条件（２）及び（３）を満たし、且つ水切り水の運動量ＦＡが冷却水の運動量ＦＢの１．５倍より大きいので水切り性は良いが、水切り水の運動量ＦＡが大き過ぎるため、水切り水が冷却水の下方に潜り込み、冷却水による熱延鋼板１０の冷却能力が低下した。
比較例１９〜２１は、水切り水の運動量ＦＡが冷却水の運動量ＦＢより小さいので、冷却水による熱延鋼板１０の冷却能力は低下しなかったが、条件（１）を満たしておらず、水切りが適切に行われなかった。
比較例２２は、条件（１）を満たしており、冷却水による熱延鋼板１０の冷却能力は低下しなかったが、隣り合う水切り水の噴流が合流する高さＨが４００ｍｍ以下であり、条件（２）を満たしておらず、水切りが適切に行われなかった。
比較例２３は、水切りノズル２２と熱延鋼板１０の表面との距離Ｌが２０００ｍｍよりも大きくて、条件（３）を満たしておらず、水切りが適切に行われなかった。また、この場合、水切り水が冷却水の下方に潜り込み、冷却水による熱延鋼板１０の冷却能力が低下した。
これに対して、実施例６〜１０は、条件（１）〜（３）のいずれも満たしており、冷却水による熱延鋼板１０の冷却を適切に行いつつ、冷却水を適切に水切りすることができた。【００８２】
同様に、冷却水の水量（水量密度）ＱＢが、８．０ｍ３／ｍ２／ｍｉｎの大水量密度である実施例１１〜１５及び比較例２４〜２９について検討する。
比較例２４は、条件（２）及び（３）を満たし、且つ水切り水の運動量ＦＡが冷却水の運動量ＦＢの１．５倍より大きいので水切り性は良いが、水切り水の運動量ＦＡが大き過ぎるため、水切り水が冷却水の下方に潜り込み、冷却水による熱延鋼板１０の冷却能力が低下した。
比較例２５〜２７は、水切り水の運動量ＦＡが冷却水の運動量ＦＢより小さいので、冷却水による熱延鋼板１０の冷却能力は低下しなかったが、条件（１）を満たしておらず、水切りが適切に行われなかった。
比較例２８は、条件（１）を満たしており、冷却水による熱延鋼板１０の冷却能力は低下しなかったが、隣り合う水切り水の噴流が合流する高さＨが４００ｍｍ以下であり、条件（２）を満たしておらず、水切りが適切に行われなかった。
比較例２９は、水切りノズル２２と熱延鋼板１０の表面との距離Ｌが２０００ｍｍよりも大きくて、条件（３）を満たしておらず、水切りが適切に行われなかった。また、この場合、水切り水が冷却水の下方に潜り込み、冷却水による熱延鋼板１０の冷却能力が低下した。
これに対して、実施例１１〜１５は、条件（１）〜（３）のいずれも満たしており、冷却水による熱延鋼板１０の冷却を適切に行いつつ、冷却水を適切に水切りすることができた。【００８３】
以上の検証結果により、冷却水の水量密度が、４ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ超から１０ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ以下の大水量密度であり、且つ本発明の水切り装置と水切り方法を用いた場合、すなわち条件（１）〜（３）をすべて満たす場合、冷却水による熱延鋼板１０の冷却を適切に行いつつ、冷却水を適切に水切りできることが確認された。一方、冷却水の水量密度が、４ｍ３／ｍ２／ｍｉｎ以下の小水量密度であるか、或いは条件（１）〜（３）のいずれか１つでも満たさない場合、冷却水による熱延鋼板１０の冷却を適切に行いつつ、冷却水を適切に水切りできないことが確認された。【００８４】
なお、上述した実施例１〜１５において、「水切り性」が「Ａ」となる実施例２、７及び１２が最良の実施例である。すなわち、水切り水の噴射角度θＳが５０度であり、水切り水の迎え角度θＡが３０度であり、水切りノズル２２、２２間の間隔Ｐが２２５ｍｍとする条件が、最良の条件である。【００８５】
この条件に比べて、水切り水の噴射角度θＳが５０度より大きくなると、冷却水の運動量ＦＢが小さくなる。一方、水切り水の噴射角度θＳが５０度より小さくなると、隣り合う水切り水の噴流が合流する高さＨが低くなる。【００８６】
また、水切り水の迎え角度θＡが３０度より大きくなると、水切りノズル２２と熱延鋼板１０の表面との距離Ｌが長くなる。一方、水切り水の迎え角度θＡが３０度より小さくなると、冷却水の運動量ＦＢが小さくなる。【００８７】
また、水切りノズル２２、２２間の間隔Ｐが２２５ｍｍより大きくなると、冷却水の運動量ＦＢが小さくなる。一方、水切りノズル２２、２２間の間隔Ｐが２２５ｍｍより小さくなると、多数の水切りノズル２２を設ける必要があり、装置のコストが高額化する。【００８８】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、熱間圧延工程の仕上げ圧延後の熱延鋼板を冷却する際に当該熱延鋼板に対して噴射された冷却水を水切りする際に有用である。
【符号の説明】
【００９０】
１    熱間圧延設備
１０  熱延鋼板
１１  加熱炉
１２  幅方向圧延機
１３  粗圧延機
１３ａ  ワークロール
１３ｂ  ４重圧延機
１４  仕上圧延機
１４ａ  仕上圧延ロール
１５  冷却装置
１６  水切り装置
１７  巻取装置
１８  搬送ロール
２０  冷却水ノズル
２１  他の冷却水ノズル
２２  水切りノズル
３０  衝突領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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