(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱延鋼板製造時に上部冷却スプレーノズルからスプレーした冷却水により鋼板を冷却するに際し、スプレーノズル直近の冷却水給水管に逆Ｕ字形の屈曲部を設ける共にスプレーノズルへの給水管に空気作動式オンオフ弁を設置し、オンオフ弁閉止時に供給した空気の排気を前記屈曲部の頂部近傍へ冷却水流れ方向に導入し、該排気によってノズル内残留冷却水をパージすることを特徴とする熱間圧延でのスプレーノズルの水切り方法。
【請求項２】
前記屈曲部の頂部近傍へオンオフ弁閉止時の排気を導入するに際し、その導入方向を鉛直方向としたことを特徴とする請求項１記載の熱間圧延でのスプレーノズルの水切り方法。
【請求項３】
前記屈曲部の頂部近傍へオンオフ弁閉止時の排気を導入するに際し、その導入方向を水平方向としたことを特徴とする請求項１記載の熱間圧延でのスプレーノズルの水切り方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延鋼板を冷却するために用いるスプレーノズルの水切り方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱延鋼板や厚鋼板の仕上圧延機以降の冷却工程においては、冷却により所望する冶金的な性質を得ようとするために、適正な冷却条件を設定したうえで冷却を行っている。
例えば、熱延鋼板の仕上圧延後のホットランでの冷却は、通常圧延仕上温度８８０℃程度から水冷を開始し、６００℃程度の所定の巻取温度に的中させるような操業を実施しなければならない。
【０００３】
通常、熱延鋼板の冷却を行っているスプレー冷却方式は、スプレーノズル背圧制御により圧力および水量変更が可能（冷却水圧力は約３ｋｇ／ｃｍ2 から０．５ｋｇ／ｃｍ2 まで、水量は１００％から４０％程度まで）であり、更に鋼板の表面全体にわたって冷却水が均一に噴射でき、パイプラミナーで硬質材冷却時に課題となる局所冷却によるハードスポット問題が生じない特徴を有している。
【０００４】
ホットラン冷却では、ストリップ長手方向に圧延仕上温度が異なったストリップが順次高速で送り込まれるので、冷却水の噴射・非噴射時間の遅れは目標とする巻取温度制御に大きな障害をもたらすこととなる。このため、ピストン弁、３方弁、バタフライ弁等の応答性の高いオンオフ弁を採用している。
【０００５】
図２に熱延ホットラン冷却の上部冷却方式にスプレーノズルを用いた場合の例を示したが、冷却水の停止は、スプレーノズルへの給水配管途中に設けたオンオフ弁を閉止して行うが、オンオフ弁を完全に閉止してもオンオフ弁からスプレーノズルまでの間の水平な配管途中に残留した冷却水が、スプレーノズルの先端部から残留冷却水が無くなるまで滴下し続けるため、オンオフ弁閉止後、瞬時に完全なる水切りを行うことができない。
【０００６】
熱延ホットラン冷却においては、仕上出口温度目標の異なる各材料がホットランテーブルに高速で順次送り込まれるので、その温度目標に合わせてスプレーノズルの稼働本数を調整し対応している。したがって、ストリップ長手方向において、スプレーノズルからの冷却水が噴射状態から非噴射となった時点において、スプレーノズルの下方を通板しているストリップは、スプレーノズルの残留冷却水が滴下水となって鋼板に当たる部分が局所的に冷却され、ストリップ長手方向に直線状の過冷却部分が発生し、著しい品質低下を起こすという欠点がある。
【０００７】
従来、スプレーノズルからの滴下水量を減少する手段として、スプレーノズル直近の配管を逆Ｕ字形に一旦上方へ持ち上げることにより、下向きの配管内容積を小さくし、残留する冷却水量を減少せしめることにより、滴下する冷却水量を低減する方法が知られている。
【０００８】
また、実開平５−６５４０８号公報は、ラミナフローノズルのノズルヘッダーに接続した自動制水弁を有する給水配管と、ノズルヘッダーの頂部に複数の分岐管を介して接続した自動開閉弁を有する圧縮空気配管と、自動制水弁閉止に連動して自動開閉弁を開放する水切り制御部からなるホットランスプレーヘッダーの水切り装置であり、これはノズルヘッダーの頂部に自動開閉弁を有する圧縮空気配管を接続し、自動制水弁閉止に連続して自動開閉弁を開放する水切り制御部を設け、この水切り制御部によって自動制水弁閉止に連動して圧縮空気供給管の自動開閉弁が開放される。この結果、ノズルヘッダーへの冷却水の給水が停止されると、直ちにノズルヘッダー上部に複数ケ所から圧縮空気が供給される。この結果、ノズルヘッダー上部ならびにラミナフローノズル内の冷却水は、ノズルヘッダー上部に供給される圧縮空気の空気圧によって、ラミナフローノズルの出口から急速に押し出されるから、給水停止から極めて短時間で冷却水滴下を停止させることができるとの開示があり、圧縮空気によるラミナフローノズル内の残留冷却水を急速に放出することが提案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、前記従来技術におけるスプレーノズルからの滴下水量を減少させるために、スプレーノズル直近の配管内容積を小さくしてみた結果、スプレーノズル前の直管部が短くなり、スプレーノズルからの冷却水噴射パターンが凹型となり、噴射パターンを乱す原因となることが判った。
更に、水切れ時間（滴下水が完全に止まるまでに要する時間）も数秒かかり、瞬時の水切りが達成できない状態であった。このような状態にあって、良好なスプレーパターンと瞬時の水切れを両立する方式が強く要望されていた。
【００１０】
また、前記実開平５−６５４０８号公報で用いられている圧縮空気は、別系統から供給する必要があり、エネルギーの面からみても省力化を図ることができず、また、装置的にみると余分な設備と言える。さらに、新たな圧縮空気の制御装置を設ける必要を生じ、別途設備費を要すると共に該制御装置の調整を必要とするなど多くの欠点を有する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した従来方法における問題点を解決するためになされたものであって、その要旨するところは、下記手段にある。
（１）  熱延鋼板製造時に上部冷却スプレーノズルからスプレーした冷却水により鋼板を冷却するに際し、スプレーノズル直近の冷却水給水管に逆Ｕ字形の屈曲部を設ける共にスプレーノズルへの給水管に空気作動式オンオフ弁を設置し、オンオフ弁閉止時に供給した空気の排気を前記屈曲部の頂部近傍へ冷却水流れ方向に導入し、該排気によってノズル内残留冷却水をパージすることを特徴とする熱間圧延でのスプレーノズルの水切り方法。
（２）  前記屈曲部の頂部近傍へオンオフ弁閉止時の排気を導入するに際し、その導入方向を鉛直方向としたことを特徴とする（１）記載の熱間圧延でのスプレーノズルの水切り方法。
（３）  前記屈曲部の頂部近傍へオンオフ弁閉止時の排気を導入するに際し、その導入方向を水平方向としたことを特徴とする（１）記載の熱間圧延でのスプレーノズルの水切り方法。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた。その結果、スプレーノズルのオンオフ弁の開閉に空気を使用し、スプレーノズル閉止時に用いた空気の排気をスプレーノズルの噴出口直近の配管に冷却水流れ方向に導入（供給）すれば、その空気圧によってノズル内の残留冷却水が急速に排出され、給水停止から冷却水滴下停止までの水切り時間を短縮できるとの結論に到達した。
【００１３】
すなわち、スプレーノズルの噴射停止指令が電磁弁へ入るとシリンダー式オンオフ弁を閉止し、その排気が電磁弁の排気側を経由してスプレーノズル直近へ供給され、給水の停止とオンオフ弁排気系の空気の供給が連続して行われる。
その結果、スプレーノズル本体およびスプレーノズル直前に残った冷却水は、供給された排気圧縮空気によって、スプレーノズルの出口から急速に押し出され、オンオフ弁の停止から極めて短時間で滴下水を停止させることが可能となり、スプレーノズルからの滴下水による局所的過冷却が解消することができ、全体が均等な冶金的性質を備えた鋼板の製造が可能となる。
【００１４】
前記した方式は、圧縮空気をオンオフ弁駆動の排気を使用しているために、別系統からの圧縮空気の供給する必要がなく、エネルギーの面からみても省エネ化が可能な装置である。また、新たな圧縮空気の制御装置を設ける必要もなく設備費の低廉化が図られ、圧縮空気の制御装置の調整も不要であるなど多くの利点を有する。
【００１５】
本発明を実施するに当たっての具体例を示す図１に基づいて説明する。
図１ａは逆Ｕ字型に形成した給水管の頂部近傍へ排気圧縮空気の導入方向が鉛直方向の場合を示し、図１ｂは逆Ｕ字型に形成した給水管の頂部近傍へ排気圧縮空気の導入方向が水平方向の場合を示した。
図１において、スプレーノズル１への給水管２にオンオフ弁３とオンオフ弁駆動制御用のエヤー電磁弁４を設置し、エヤー電磁弁４にはオンオフ弁駆動用に圧縮空気を供給し、オンオフ弁３の開放系・閉止系に接続し、オンオフ弁閉止系の排気６をスプレーノズル１の直近に接続する。
電磁弁制御装置５からスプレーノズル１の噴射停止指令が電磁弁４に入るとシリンダー式オンオフ弁３を閉止し、その排気６が電磁弁４の排気側を経由してスプレーノズル１直近へ供給され、給水の停止とオンオフ弁排気系の圧縮空気の供給が連動して行われる。
【００１６】
この供給された圧縮空気の圧力によって、スプレーノズル直前に残った冷却水は、スプレーノズル１の出口から急速に押し出され、オンオフ弁３の停止から極めて短時間で滴下水を停止させることが可能となる。
なお、本発明においては、前記したようにスプレーノズルのオンオフ弁として空気作動式オンオフ弁を用いるので、オンオフ弁の開閉時に使用される空気エネルギーは少なく（排気量で０．５〜２．０Ｎｌ程度，圧力で１．５〜６．０ｋｇ／ｃｍ2 程度）、それを有効に活用するためには、オンオフ弁の閉止時の排気はできるだけスプレーノズルの近傍に導入しなければ、所要の効果を得ることは期待できない。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の効果を実施例によって説明する。
通常の熱延鋼板について仕上げ圧延機後のホットランでの冷却をスプレーによって実施していたが、鋼種に応じ適宜時間から適宜本数のスプレーについて冷却水の供給を中止した。冷却水の噴射を止めたスプレーについて、冷却中止時点から配管内に残留した冷却水が、スプレーノズル先端から滴下する状態を測定し、その結果を表１にまとめて示した。
なお、比較のために図３に従来型のスプレーノズル（図２）を改良した例を示し、従来例として表１に記載した。図３ａは、スプレーノズル直近の配管を逆Ｕ字型にし、滴下水を減少させる目的のための給水装置図であり、スプレーノズル前の持ち上げ高さを比較的高くした例である。また、図３ｂは、類似形状でスプレーノズル前の持ち上げ高さを比較的低くした例である。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
表１には、本発明によるスプレーノズル直近へのオンオフ弁閉止系排気の導入方向を水平方向としたものと、鉛直方向としたものを示したが、排気を鉛直方向から水平方向にすることで滴下停止時間に差が有ることが明らかになった。この時のスプレーパターンは凹型でなくフラットな水量分布で良好であった。
これに対して、従来の一般的な装置であると図２と、逆Ｕ字型の図３ａ，図３ｂでは、スプレーノズルからの水切れ時間が、本発明方法に比べ何れも長時間を要していた。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、熱間圧延のスプレーノズル冷却において、オンオフ弁の閉止から滴下水停止までの水切れ時間を大幅に短縮でき、圧延仕上温度変化、圧延速度変化にも十分追従できるため巻取温度の制御精度が向上し、全体が均等な冶金的性質を備えた鋼板の製造が可能となった。さらに、省エネルギーが図られ、装置的にも安価で制御性の良好な方法である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明でのオンオフ弁の排気をスプレーノズル直近に接続したときの様子の概略を示す図。
【図２】従来の一般的なスプレーノズルの給水配管を示す図。
【図３】スプレーノズル直近の配管を逆Ｕ字にした給水配管を示す図。
【符号の説明】
１  スプレーノズル
２  給水配管
３  オンオフ弁
４  電磁弁
５  電磁弁制御装置
６  排気の流れ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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