(57)【要約】      （修正有）【課題】  冷却ムラを低減することが可能な鋼板の冷却装置、及び、当該冷却装置を備える熱延鋼板の製造装置、並びに、熱延鋼板の当該製造装置による処理工程を含む熱延鋼板の製造方法を提供する。【解決手段】  搬送ロール２９、２９、…上を搬送される鋼板１６を冷却すべき、複数の冷却ノズル帯が、鋼板１６の上面側及び下面側に設けられ、鋼板１６の搬送方向に列をなし、板幅方向に所定の間隔で配置された複数の冷却ノズルを備えるとともに、鋼板１６の上面側の冷却ノズルとパスラインとの間に設けられ、冷却ノズルから鋼板１６に向けて噴射された冷却水が通過すべき流入孔と、冷却水が鋼板１６から冷却ノズルの方向へと通過すべき流出孔とを有する第１のガイド板２２ａ、２２ｂ、２２ｃを備えた鋼板の冷却装置。【選択図】      図２
2006035233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送ロール上のパスラインを搬送される鋼板を冷却すべき、複数の冷却ノズル帯を備える鋼板の冷却装置であって、
複数の前記冷却ノズル帯は、前記鋼板の上面側及び下面側に設けられるとともに前記鋼板の搬送方向に列をなし、
前記冷却ノズル帯は、前記鋼板の板幅方向に所定の間隔で配置された複数の冷却ノズルを備え、
複数の前記冷却ノズルは、前記鋼板を冷却すべき冷却水を噴射し、
前記鋼板の上面側に設けられた前記冷却ノズルと前記パスラインとの間に第１のガイド板が設けられるとともに、該第１のガイド板は、前記冷却ノズルから前記鋼板に向けて噴射された前記冷却水が通過すべき流入孔と、前記冷却水が前記鋼板から前記冷却ノズルの方向へと通過すべき流出孔と、を有することを特徴とする、鋼板の冷却装置。
【請求項２】
前記パスラインの上面側であるとともに前記鋼板の板幅方向両端側に、側壁が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の鋼板の冷却装置。
【請求項３】
前記側壁の上辺と前記パスラインとの距離は、前記冷却ノズルの冷却水噴射口と前記パスラインとの距離よりも大きいことを特徴とする、請求項２に記載の鋼板の冷却装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼板の冷却装置であって、
さらに、前記鋼板の下面側に設けられた前記冷却ノズルと前記パスラインとの間に第２のガイド板が設けられ、該第２のガイド板は、前記冷却ノズルから前記鋼板に向けて噴射された前記冷却水が通過すべき流入孔と、前記冷却水が前記鋼板から前記冷却ノズルの方向へと通過すべき流出孔と、を有することを特徴とする、鋼板の冷却装置。
【請求項５】
前記パスラインの下面側であるとともに前記鋼板の板幅方向両端側に、側壁が設けられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋼板の冷却装置。
【請求項６】
前記冷却ノズル１個当たりの前記冷却水の平均流量をＱＮ（ｍ３／分）、
前記鋼板の板幅方向における前記冷却ノズルの平均配置間隔をＰＷ（ｍ）、
前記鋼板の搬送方向における前記冷却ノズル帯の平均間隔をＰＬ（ｍ）、
前記鋼板の搬送方向における前記冷却ノズル帯の総数をＮＬ、とするとき、
式（１）で定義される流量密度ＷＤ（ｍ３／ｍ２・分）が６．０以上であるとともに、
式（２）で定義される有効冷却長ＬＣ（ｍ）と前記流量密度ＷＤとが式（３）を満たすことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の鋼板の冷却装置。
ＷＤ＝ＱＮ／（ＰＷ・ＰＬ）                                （１）
ＬＣ＝ＰＬ・ＮＬ                                          （２）
８．５／ＷＤ３／５  ≦  Ｌｃ  ≦  ３６．７／ＷＤ２／３    （３）
【請求項７】
熱延仕上げ圧延機列における最終スタンドと、請求項１〜６のいずれか１項に記載の鋼板の冷却装置と、冷却水の水切りを行う水切り手段とを、鋼板の搬送方向に順に備えることを特徴とする、熱延鋼板の製造装置。
【請求項８】
前記最終スタンドのロールと前記水切り手段との間の領域に前記冷却水のプールが形成されるとともに、前記鋼板が前記プールの冷却水中に浸漬されるように前記水切り手段が配置されていることを特徴とする、請求項７に記載の熱延鋼板の製造装置。
【請求項９】
前記鋼板の上面側に設けられている前記冷却装置の冷却ノズルは、該冷却ノズルの冷却水噴射口が前記プールの冷却水中に浸漬されるように設けられていることを特徴とする、請求項８に記載の熱延鋼板の製造装置。
【請求項１０】
前記冷却装置が備える冷却ノズル帯の中で前記最終スタンドに最も近い前記冷却ノズル帯が備える冷却ノズルの冷却水噴射口が、前記最終スタンド出口に位置すべき鋼板に向けられていることを特徴とする、請求項７〜９のいずれか１項に記載の熱延鋼板の製造装置。
【請求項１１】
請求項７〜１０のいずれか１項に記載の熱延鋼板の製造設備を用いて、熱延仕上げ圧延機列における最終スタンドで圧延された鋼板を処理する工程を含むことを特徴とする、熱延鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板を均一に冷却し得る冷却装置、及び、該冷却装置を備える熱延鋼板の製造装置、並びに、熱延鋼板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用材や構造材等に用いられる鋼材は、強度、加工性、靭性といった機械的特性に優れることが求められ、これらの機械的特性を総合的に高めるには、鋼材の組織を微細化することが有効である。そのため、微細な組織を有する鋼材を得るための製造方法が数多く模索されてきている。また、組織の微細化方法は、合金元素の添加量を削減した安価な高強度熱延鋼板の製造を実現する方法としても、近年注目を集めている。
【０００３】
組織の微細化方法としては、仕上げ圧延の特に後段において、高圧下圧延を行ってオーステナイト粒を微細化するとともに鋼板に圧延歪を蓄積させ、圧延後に得られるフェライト粒の微細化を図る方法が知られている。そして、さらに、オーステナイトの再結晶や回復を抑制してフェライト変態を促進させるという観点から、圧延後のできるだけ短時間に鋼板を６００〜７００℃まで冷却することが有効である。すなわち、仕上げ圧延に引き続き、ランナウトテーブルで従来行われている冷却の数倍の冷却速度で冷却が可能な冷却装置を設置し、圧延後の鋼板を急冷することが有効である。
【０００４】
しかしながら、冷却装置の冷却能力を高めれば高めるほど、目標の冷却温度まで冷却し得る冷却装置が備えるべき装置長さが短くなり、冷却装置がコンパクトとなる反面、装置の冷却能力（特に鋼板板幅方向における冷却能力）に僅かでも不均一性が存在すると、その不均一性の影響が拡大しやすくなり、冷却後の鋼板に大きな温度ムラが生じる危険性が高まる。すなわち、優れた冷却能力を有する冷却装置を実機に適用する場合には、目標の冷却速度の実現に対する配慮とともに、従来の冷却装置よりも冷却能力の均一性を一層高めることに対する配慮が必要となる。  従来の熱延鋼板の冷却において、ランナウトテーブル等における冷却装置に関しては、冷却後の鋼板の板幅方向における温度分布が問題にされることはあまり無く、鋼板端部の過冷発生防止を除いては、鋼板板幅方向における温度の均一性を改善するための技術開発はほとんどなされてこなかった。すなわち、冷却装置については、主として均一な流量分布を得るための創意工夫がなされてきただけであった。
【０００５】
しかし、上述のように、冷却装置の冷却能力を高めて冷却装置をコンパクトにすると、冷却能力の僅かな不均一性をも解消し得る工夫が必要となる。特に、冷却能力を高めるには、鋼板に噴射される単位面積当りの冷却水量、すなわち、流量密度を大きくする必要があるが、流量密度を大きくすると、鋼板上に溜まる冷却水（滞留水）の量も増加する。この滞留水は、鋼板中央部から端部に向けて流れ、その流速は鋼板の端部に近づくほど増加するため、鋼板板幅方向における冷却ムラを引き起こす。そして、流量密度の増加に伴って滞留水の量が増加すると、鋼板板幅方向における冷却ムラの程度は更に増加する。すなわち、冷却能力の高い冷却装置ほど、鋼板上の滞留水による冷却ムラが発生しやすくなる。
【０００６】
これまで、鋼板の冷却装置に関する技術は、いくつか開示されている。例えば、特許文献１には、最終仕上げ圧延機後方の６ｍ以内から冷却装置を設置し、圧延機から冷却装置までの領域に、ガイドではさまれた狭い隙間に鋼板を搬送させる手段を備えた冷却装置に関する技術が開示されている。また、熱延鋼板の急冷装置に関する技術として、例えば、特許文献２には、互いに隣り合う上ロール間の中央に位置して設けられるとともに冷却水を鋼板の上面に向けて吐出する上部冷却水ノズルと、上部冷却水ノズルから吐出された冷却水を各上ロールの近傍において吸引する給水ノズルとを設けることにより、鋼板上の滞留水を除去しながら冷却を行う装置に関する技術が開示されている。さらに、特許文献３には、２組の上下ローラ間において鋼板の上下にカバーを設け、各カバーにスリット状の給水ノズルを取付け、ローラ表面に近接したカバーの端部に鋼板から離れる方向に湾曲した弧状端部を形成し、ノズルから噴射された冷却水がカバーと鋼板の間で形成された冷却水室を通って弧状端部から流出されるように構成した冷却装置に関する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２４６４１０号公報
【特許文献２】特公平７−８３７４号公報
【特許文献３】特公平３−１０４０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に開示されている技術では、冷却速度を高めるために流量密度を大きくした場合、特に鋼板の上面側では鋼板中央部から端部へと冷却水が流れ出る量が増加する。そのため、冷却速度を高めるほど、鋼板板幅方向における冷却ムラの傾向が顕著になるという問題点があった。加えて、特許文献１に開示されている技術では、最終仕上げ圧延機から冷却装置までの間の鋼板の案内手段として上下に設けられたガイドは最大６ｍと比較的長く、かつ、上下ガイド間の隙間は冷却装置に向けて徐々に広げていく必要がある。そのため、当該ガイドに鋼板が接触する頻度が高いほか、ガイドが設けられている区間では冷却水を噴射できず、摩擦熱により鋼板表面の一部がはがれてガイドに焼きつく等、鋼板やガイドに疵が付きやすいという問題点があった。
【０００８】
また、特許文献２に開示されている技術によれば、鋼板板幅方向における冷却ムラを低減し得ると考えられるが、冷却速度を高めるために流量密度を大きくしていった場合、供給すべき冷却水の量も増加する。ところが、バキューム等により吸引できる水の量には限界があるため、例えば高流量密度条件下で１００ｍｍ以上堆積する冷却水を全て吸引しきることは、事実上不可能と考えられる。したがって、一部の冷却水は端部方向に流れ出ることになり、端部ほど過冷されることに起因して生じる冷却ムラの傾向を解消することはできないという問題点があった。
【０００９】
さらに、特許文献３に開示されている技術によれば、鋼板上の鋼板板幅方向における冷却水の流れを抑制することができ、排出された冷却水はカバーの上に流れ出て鋼板の冷却には影響しないので、鋼板板幅方向における冷却ムラの発生を解消し得ると考えられる。しかし、カバーの拘束ロール近傍に設けられた弧状端部は、鋼板から数十ｍｍ上の位置まで近接させる必要があるが、鋼板先端部が冷却装置に突っ掛けることがないようにするため、鋼板の先端部が通過して拘束ロールにより鋼板を拘束し始めた後に、ノズルとカバーとを下降させて所定の高さにセットする必要がある。さらに、ノズルとカバーとを約１ｍ上方の退避位置から鋼板直上まで下降させるには、少なくとも５〜１０秒程度の時間を要する。そのため、たとえ冷却水の噴射をあらかじめ開始していたとしても、装置を下降させている間は、冷却能力が大きく低下した状態における冷却となる。通常、鋼板は秒速１０〜１５ｍ／秒程度の速さで搬送されているため、特許文献３に開示されている技術では、鋼板先端から少なくとも数十ｍの長さの部分は十分に冷却されていない状態で巻き取らざるを得ず、鋼板の搬送方向における冷却ムラが生じやすいという問題点があった。
【００１０】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、冷却ムラを低減することが可能な鋼板の冷却装置、及び、当該冷却装置を備える熱延鋼板の製造装置、並びに、熱延鋼板の当該製造装置による処理工程を含む熱延鋼板の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、鋼板上にバキューム装置や冷却水を誘導するカバー等を近接させることなく、すなわち、鋼板が冷却装置内に進入する度に退避させておく必要がなく、比較的簡易な設備で、鋼板上における滞留水の流れに起因する鋼板板幅方向の冷却ムラの発生を解消し得る冷却装置について検討した。図９に、冷却装置内の鋼板上に形成される滞留水の形状と冷却水の流れの様子とを概略的に示す。図９において、矢印は冷却水の流れの方向を表し、矢印の長さは流れの速さと対応している。すなわち、長い矢印は冷却水の流れが速いことを表している。また、図９において、紙面の左右方向が鋼板板幅方向であり、紙面に垂直な方向が鋼板搬送方向である。
【００１２】
図９に示す冷却装置内において、搬送ロール９９上を搬送される鋼板９６は、鋼板９６の上面側に設けられた冷却ノズル９２ａ、９２ａ、…から冷却水噴流９３ａ、９３ａ、…が噴射されて冷却されるとともに、鋼板９６の下面側に設けられた冷却ノズル９２ｂ、９２ｂ、…から冷却水噴流９３ｂ、９３ｂ、…が噴射されて冷却されている。そして、鋼板９６の上面には、冷却ノズル９２ａ、９２ａ、…から噴射された冷却水が滞留して滞留水９１を形成している。
図９に示すように、滞留水９１は、鋼板９６の板幅方向端部から搬送ロール９９の方へと流れ出すため、鋼板中央部における滞留水９１の高さは、鋼板端部における滞留水９１の高さよりも高い。一方、液高さの違いに起因した静水圧の差により、鋼板中央部から鋼板端部に向けて、冷却水の鋼板板幅方向の流れが生じる。したがって、滞留水９１の液高さは、鋼板中央部で最大になるとともに、鋼板中央部から鋼板端部に向けて上記液高さは徐々に減少し、クラウン状の分布となる。他方、鋼板板幅方向における冷却水の流速は、鋼板端部に近づくほど増加する。
【００１３】
図１０に、鋼板の板幅が１．６ｍの場合における、冷却水の流量密度と鋼板板幅方向中央部における滞留水の高さとの関係を示す。図１０において、縦軸は鋼板板幅方向中央部における滞留水の高さであり、横軸は冷却水の流量密度である。図１０より、冷却水の流量密度が増加するにつれて滞留水の高さはほぼ直線的に増加し、冷却水の流量密度が２０ｍ３／ｍ２・分の場合、滞留水の高さは約４００ｍｍに達することが分かる。また、図１１に、板幅が１．６ｍの鋼板に流量密度が２０ｍ３／ｍ２・分である冷却水が噴射された場合における、鋼板板幅方向中央からの距離と、滞留水高さ及び鋼板板幅方向における冷却水の流速（鋼板板幅方向中央から端部へと流れる滞留水流れの滞留水高さ方向に平均した流速）との関係を示す。図１１において、左側の縦軸、右側の縦軸、及び、横軸は、それぞれ、滞留水の高さ、鋼板板幅方向における冷却水の流速、及び、鋼板板幅方向中央からの距離である。図１１より、滞留水の高さは、鋼板中央部で約４００ｍｍ、鋼板端部で約３００ｍｍのクラウン状の分布となることが分かる。ここに、鋼板上における滞留水の高さが高いほど、冷却水噴流が鋼板に衝突する際の衝突圧が減少し、冷却能が減少する。したがって、鋼板上に滞留水の上記クラウン状の分布が生じると、鋼板中央部の冷却能が減少するため、鋼板の端部側ほど冷却能が増加する冷却能分布が発生する。また、図１１より、冷却水の流速は、鋼板の端部に近づくにつれてほぼ直線状に増加し、鋼板端部における流速は０．８ｍ／秒となることが分かる。このような流速分布が生じると、鋼板板幅方向の冷却水流れによる冷却効果が加わり、鋼板端部側ほど冷却能が大きくなりやすくなるため、鋼板板幅方向における上記冷却能分布がさらに大きく助長される。
【００１４】
本発明者は、これらの知見に基づいて、発明を完成させるに至った。以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【００１５】
第１の本発明は、搬送ロール（２９、２９、…）上のパスラインを搬送される鋼板（１６）を冷却すべき、複数の冷却ノズル帯を備える鋼板の冷却装置（４）であって、複数の冷却ノズル帯は、鋼板（１６）の上面側及び下面側に設けられるとともに鋼板（１６）の搬送方向に列をなし、冷却ノズル帯は、鋼板（１６）の板幅方向に所定の間隔で配置された複数の冷却ノズル（３２ａ、３２ａ、…、３２ｂ、３２ｂ、…）を備え、複数の冷却ノズル（３２ａ、３２ａ、…、３２ｂ、３２ｂ、…）は、鋼板（１６）を冷却すべき冷却水を噴射し、鋼板（１６）の上面側に設けられた冷却ノズル（３２ａ、３２ａ、…）とパスラインとの間に第１のガイド板（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）が設けられるとともに、当該第１のガイド板（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）は、冷却ノズル（３２ａ、３２ａ、…）から鋼板（１６）に向けて噴射された冷却水が通過すべき流入孔（３３ａ、３３ａ、…）と、冷却水が鋼板（１６）から冷却ノズル（３２ａ、３２ａ、…）の方向へと通過すべき流出孔（３５ａ、３５ａ、…）と、を有することを特徴とする、鋼板の冷却装置（４）により、上記課題を解決する。
【００１６】
上記の本発明において、パスラインの上面側であるとともに鋼板（１６）の板幅方向両端側に、側壁（３６ａ、３６ｂ）が設けられていることが好ましい。
【００１７】
また、上記の本発明において、側壁（３６ａ、３６ｂ）の上辺とパスラインとの距離は、冷却ノズル（３２ａ、３２ａ、…）の冷却水噴射口とパスラインとの距離よりも大きいことが好ましい。
【００１８】
さらに、上記の本発明において、鋼板（１６）の下面側に設けられた冷却ノズル（３２ｂ、３２ｂ、…）と搬送ロール（２９、２９、…）により形成されるパスラインとの間に第２のガイド板（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ）が設けられ、当該第２のガイド板（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ）は、冷却ノズル（３２ｂ、３２ｂ、…）から鋼板（１６）に向けて噴射された冷却水が通過すべき流入孔（３３ｂ、３３ｂ、…）と、冷却水が鋼板（１６）から冷却ノズル（３２ｂ、３２ｂ、…）の方向へと通過すべき流出孔（３５ｂ、３５ｂ、…）と、を有することが好ましい。
【００１９】
また、さらに、上記の本発明において、パスラインの下面側であるとともに鋼板（１６）の板幅方向両端側に、側壁（３６ｃ、３６ｄ）が設けられていることが好ましい。
【００２０】
加えて、上記の本発明において、冷却ノズル（３２ａ、３２ａ、…、３２ｂ、３２ｂ、…）１個当りの冷却水の平均流量をＱＮ（ｍ３／分）、鋼板（１６）の板幅方向における冷却ノズル（３２ａ、３２ａ、…、３２ｂ、３２ｂ、…）の平均配置間隔をＰＷ（ｍ）、鋼板（１６）の搬送方向における冷却ノズル帯の平均間隔をＰＬ（ｍ）、及び、鋼板（１６）の搬送方向における冷却ノズル帯数をＮＬ、とするとき、式（１）で定義される流量密度ＷＤ（ｍ３／ｍ２・分）が６．０以上であるとともに、式（２）で定義される有効冷却長ＬＣ（ｍ）と流量密度ＷＤとが式（３）を満たすことが好ましい。
ＷＤ＝ＱＮ／（ＰＷ・ＰＬ）                                （１）
ＬＣ＝ＰＬ・ＮＬ                                          （２）
８．５／ＷＤ３／５  ≦  ＬＣ  ≦  ３６．７／ＷＤ２／３    （３）
【００２１】
第２の本発明は、熱延仕上げ圧延機列（２）における最終スタンド（２ａ）と、第１の本発明にかかる鋼板の冷却装置（４）と、冷却水の水切りを行う水切り手段（８、１４）とを、鋼板（１６）の搬送方向に順に備えることを特徴とする、熱延鋼板の製造装置により、上記課題を解決する。
【００２２】
上記第２の本発明において、最終スタンド（２ａ）のロール（２１ａ、２１ｂ）と水切り手段（１４）との間の領域に冷却水のプールが形成されるとともに、鋼板（１６）がプールの冷却水中に浸漬されるように水切り手段（８、１４）が配置されていることが好ましい。
【００２３】
また、上記第２の本発明において、鋼板（１６）の上面側に設けられている冷却装置の冷却ノズル（３２ａ、３２ａ、…）は、冷却ノズル（３２ａ、３２ａ、…）の冷却水噴射口がプールの冷却水中に浸漬されるように設けられていることが好ましい。
【００２４】
さらに、上記第２の本発明において、冷却装置（４）が備える冷却ノズル帯の中で最終スタンド（２ａ）に最も近い冷却ノズル帯が備える冷却ノズル（３２ａ、３２ａ、…、３２ｂ、３２ｂ、…）の冷却水噴射口が、最終スタンド（２ａ）の出口に位置すべき鋼板に向けられていることが好ましい。
【００２５】
第３の本発明は、第２の本発明にかかる熱延鋼板の製造装置を用いて、熱延仕上げ圧延機列（２）における最終スタンド（２ａ）で圧延された鋼板（１６）を処理する工程を含むことを特徴とする、熱延鋼板の製造方法により、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【００２６】
第１の本発明によれば、特に、鋼板板幅方向における冷却ムラを低減することが可能になるため、冷却ムラを低減することが可能な鋼板の冷却装置（４）を提供することができる。
【００２７】
また、パスラインの上面側であるとともに鋼板（１６）の板幅方向両端側に、側壁（３６ａ、３６ｂ）が設けられることで、鋼板端部における鋼板板幅方向の冷却水の流れを抑制することが可能になるとともに、鋼板（１６）と第１のガイド板（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）との間の空間を冷却水により容易に満たすことが可能になる。したがって、第１の本発明によれば、冷却ムラを容易に低減することが可能な、鋼板の冷却装置（４）を提供することができる。
【００２８】
さらに、側壁（３６ａ、３６ｂ）の上辺とパスラインとの距離が、冷却ノズル（３２ａ、３２ａ、…）の冷却水噴射口とパスラインとの距離よりも大きいことで、冷却ノズル（３２ａ、３２ａ、…）から噴射される冷却水が、滞留水（３１）の高さ分布の影響及び冷却水の鋼板板幅方向における流れの影響を受けることなく、鋼板（１６）の表面に到達することが可能になる。したがって、第１の本発明によれば、冷却ムラをより一層低減することが可能な鋼板の冷却装置（４）を提供することができる。
【００２９】
また、さらに、第２のガイド板（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ）が設けられることで、鋼板（１６）と第２のガイド板（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ）との間の空間を、冷却ノズル（３２ｂ、３２ｂ、…）から噴射される冷却水により満たすことが可能になる。したがって、第１の本発明によれば、鋼板の冷却装置（４）の冷却能を向上させることが可能になる。
【００３０】
さらに、また、パスラインの下面側であるとともに鋼板（１６）の板幅方向両端側に、側壁（３６ｃ、３６ｄ）が設けられることで、鋼板（１６）と第２のガイド板（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ）との間の空間を、冷却ノズル（３２ｂ、３２ｂ、…）から噴射される冷却水により満たすことが容易になるとともに、鋼板（１６）の下面側も、鋼板板幅方向における均一な冷却が可能になる。したがって、第１の本発明によれば、冷却能を向上させることが可能であるとともに、冷却ムラをより一層低減することが可能な、鋼板の冷却装置（４）を提供することができる。
【００３１】
加えて、式（１）で定義される流量密度ＷＤ（ｍ３／ｍ２・分）が６．０以上であるとともに、式（２）で定義される有効冷却長ＬＣ（ｍ）と流量密度ＷＤとが式（３）を満たすことで、結晶粒の微細化に必要な冷却能力を有しつつ、有効冷却長さＬＣを８ｍ以下に抑えることが可能になる。したがって、第１の本発明によれば、従来の熱延鋼板の圧延ラインを大幅に改造することなく鋼板の冷却装置（４）を配置することができる。
【００３２】
第２の本発明によれば、鋼板を均一に冷却し得る鋼板の冷却装置（４）により、熱延仕上げ圧延機列（２）の最終スタンド（２ａ）を経た鋼板（１６）を冷却することができる。圧延後の鋼板を均一に冷却し得る鋼板の冷却装置により鋼板を冷却すれば、高強度熱延鋼板を製造することが可能になるため、第２の本発明によれば、高強度熱延鋼板を製造し得る熱延鋼板の製造装置を提供することができる。
【００３３】
また、熱延仕上げ圧延機列（２）の最終スタンド（２ａ）を経た鋼板（１６）が冷却水のプールに浸漬されることで、圧延後の鋼板（１６）を急冷することが可能になり、圧延後の鋼板の急冷は、高強度熱延鋼板の製造にとって有効である。したがって、第２の本発明によれば、高強度熱延鋼板を容易に製造し得る熱延鋼板の製造装置を提供することができる。
【００３４】
さらに、冷却ノズル（３２ａ、３２ａ、…）の冷却水噴射口がプールの冷却水中に浸漬されることで、熱延仕上げ圧延機列（２）の最終スタンド（２ａ）を経た鋼板（１６）を均一に急冷することが容易になる。したがって、第２の本発明によれば、高強度熱延鋼板をより一層容易に製造し得る熱延鋼板の製造装置を提供することができる。
【００３５】
加えて、冷却装置（４）が備える冷却ノズル帯の中で最終スタンド（２ａ）に最も近い冷却ノズル帯が備える冷却ノズル（３２ａ、３２ａ、…、３２ｂ、３２ｂ、…）の冷却水噴射口が、最終スタンド（２ａ）の出口に位置すべき鋼板に向けられていることで、当該最終スタンド（２ａ）を経た直後の鋼板（１６）を容易に急冷することが可能になる。したがって、本発明によれば、高強度熱延鋼板をより一層容易に製造し得る熱延鋼板の製造装置を提供することができる。
【００３６】
第３の本発明によれば、高強度熱延鋼板を製造し得る熱延鋼板の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の鋼板の冷却装置を備えた熱延鋼板の製造装置の実施形態を概略的に示す外観図である。図１において、鋼板は左から右の方向へと搬送されており、紙面上下方向が鉛直方向である。以下、図１の紙面左側を上流側、紙面右側を下流側と記述することがある。
【００３８】
図１に示すように、加熱炉から抽出され粗圧延機で圧延された粗バー１は、温度を制御されながら連続的に熱延仕上げ圧延機列２で所定の厚みまで圧延された後、本発明の鋼板の冷却装置（以下において、「第１の冷却装置」と記述することがある。）４内で急速に冷却される。ここに、第１の冷却装置４は、熱延仕上げ圧延機列の最終スタンド２ａのハウジング内部から圧延ロールに極力近接するようにして設置されている。そして、第１の冷却装置４を経た鋼板１６は、ランナウトテーブル９、９、…の上を搬送される間に数秒間空冷された後、第２の冷却装置５により所定の巻き取り温度まで冷却され、巻取り機３によりコイル状に巻き取られる。
【００３９】
第１の冷却装置４の出側には、水切り手段を兼ねたピンチロール８が設けられており、さらに、ピンチロール８の下流側には、鋼板１６の上面側に水切りヘッダ１４が設けられている。また、第２の冷却装置５の入側及び出側にも、鋼板１６の上面側に水切りヘッダ１５ａ、１５ｂが設けられており、各水切りヘッダ１４、１５ａ、及び、１５ｂの直後あるいは直前には、鋼板１６の上面側に、温度計６、７ａ、及び、７ｂが設けられている。熱延仕上げ圧延機列２の最終スタンド２ａと、当該スタンド２ａの直前に配置されたスタンド２ｂとの間には、鋼板１６の上面側に温度計１０が設けられている。熱延仕上げ圧延機列２における鋼板１６の仕上げ温度は、最終スタンド２ａにより圧延される前の鋼板温度を温度計１０により測定した温度から推定されるとともに、第１の冷却装置４による急冷が行われた後の鋼板温度は温度計６により測定され、第２の冷却装置５による冷却前及び冷却後における鋼板温度は温度計７ａ及び７ｂにより測定される。他方、第２の冷却装置５は、一般的なランナウト用冷却装置であり、鋼板１６の上面側には円管ラミナーノズルヘッダ１１、１１、…が、鋼板１６の下面側には搬送ロール間にスプレーノズルヘッダ１２、１２、…が、それぞれ設けられている。
【００４０】
本発明にかかる冷却装置４を備える熱延鋼板の製造装置では、当該装置４の下流側にピンチロール８を配置することが好ましい。このような形態とすることで、冷却装置４内で噴射された冷却水が鋼板１６の下流側へと流出することを防止することが可能になるほか、冷却装置４内における鋼板１６の波打ちを抑制して、特に、鋼板１６の先端が巻き取り機３に噛み込む前の時点における鋼板１６の通板性を向上させることが可能になる。
【００４１】
図２に、第１の冷却装置４の鉛直方向断面を概略的に拡大して示す。図２において、図の左右方向が鋼板搬送方向及び水平方向である一方、紙面に垂直な方向が鋼板板幅方向である。なお、図２における上下方向の矢印は、ピンチロール８における上ロール８ａの移動方向を示している。
図２に示すように、第１の冷却装置４は、第１のガイド板２２ａ及び第２のガイド板２４ａを備えている。第１のガイド板（以下において、「上ガイド板」と記述する。）２２ａは、下流側になるほど搬送ロール２９、２９、２９により形成されるパスラインから遠ざかるように傾斜して配置されており、当該ガイド板２２ａに続く上ガイド板２２ｂ、２２ｃは、上記パスラインに概ね平行、又は、ガイド板の下流側がパスラインからやや遠ざかるように傾斜させて配置されている。一方、第２のガイド板（以下において、「下ガイド板」と記述する。）２４ａ、及び、これに続く下ガイド板２４ｂ、２４ｃ、２４ｄは、上記パスラインに概ね平行、又は、ガイド板の下流側がパスラインからやや遠ざかるように傾斜させて配置されている。下ガイド板２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄの間には、搬送ロール２９、２９、２９が配置されており、熱延仕上げ圧延機列の最終スタンド２ａのロール２１ａ、２１ｂにより圧下された鋼板１６は、上ガイド板２２ａ、２２ｂ、２２ｃ及び下ガイド板２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄにより、第１の冷却装置４内へと誘導される。
【００４２】
上ガイド板２２ａ、２２ｂ、２２ｃ及び下ガイド板２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄの外側には、冷却ヘッダ２６ａ、２６ａ、…、及び、２６ｂ、２６ｂ、…、並びに、２７ａ、２７ａ、…、及び、２７ｂ、２７ｂ、…が設けられている。各冷却ヘッダ２６ａ、２６ａ、…、２６ｂ、２６ｂ、…、２７ａ、２７ａ、…、及び、２７ｂ、２７ｂ、…のヘッダ管には、鋼板搬送方向に所定の間隔で導管が取り付けられており、当該導管の先端には冷却ノズルが取り付けられている。さらに、上ガイド板２２ａ、２２ｂ、２２ｃ及び下ガイド板２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄには、冷却ノズルから鋼板１６に向けて噴射した冷却水噴流が通過すべき流入孔が設けられている。そして、この流入孔の大きさ及び形状は、後述するように、冷却水噴流がガイド板に干渉することなく、かつ、鋼板１６の長手方向先端部が当該流入孔に突っ掛かることを防止するという観点から、ガイド板毎に設計されている。
【００４３】
このような形態を備えることで、第１の冷却装置４は、以下の特徴を有する。
１）ロール２１ａ、２１ｂの出口から、上ガイド板２２ａ、２２ｂ、２２ｃ及び下ガイド板２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄを連続的に設置することで、特に鋼板先端部進入時の突っ掛かりを防止しつつ、第１の冷却装置４内に鋼板１６を誘導することが可能になるため、鋼板１６の先端部進入時に、冷却装置４を退避させる必要がない。したがって、鋼板先端の非定常冷却部の長さを短くすることができ、鋼板１６の搬送方向における冷却ムラを低減することが可能になる。
【００４４】
２）熱延仕上げ圧延機列２を経た直後から、鋼板１６を第１の冷却装置４により冷却することが可能になる。そのため、熱延仕上げ圧延機列２で強圧下を行うことにより蓄積された歪を回復させることなく鋼板１６を急冷することが可能になり、鋼板１６における組織の微細化をより促進することが可能になる。
【００４５】
３）鋼板の先端が第１の冷却装置４内に入る前に、あらかじめ第１の冷却装置４内の冷却水の噴射を開始しておくことで、鋼板の先端部が冷却装置４内で波打ちを生じて鋼板２０のような形態となりガイド板と接触しそうになっても、冷却水は、鋼板２０をガイド板から遠ざける方向へと噴射されている。そのため、鋼板２０がガイド板に衝突した場合でも、その衝突の衝撃を低減することが可能になる。また、あらかじめ噴射されている冷却水により、鋼板１６とガイド板との摩擦熱を低減することが可能になるため、摩擦熱に起因して生じる鋼板表層の剥離を抑制することが可能になるほか、ガイド板や鋼板に形成される疵を低減することができる。
【００４６】
加えて、ロール２１ａ、鋼板１６、ピンチロールの上側ロール８ａ、及び、後述する側壁により囲まれる領域（以下において、「冷却室」と記述することがある。）が冷却水で満たされ、冷却水のプールが形成されると、第１の冷却装置４は定常的な冷却状態となって所定の冷却能力が得られるようになる。したがって、第１の冷却装置４の出側にピンチロール８を設ける構成とすることで、鋼板先端における非定常冷却部の長さを一層短くすることが可能になる。
【００４７】
図３に、第１の冷却装置４の鋼板板幅方向断面における、滞留水の流れの状況を概略的に示す。図３において、紙面に垂直な方向が鋼板搬送方向である一方、紙面の左右方向が鋼板板幅方向である。なお、図３において、矢印は、冷却水の流れを表している。
図３に示すように、第１の冷却装置４において、鋼板１６の上面側には上ガイド板（図２の２２ａ、２２ｂ、２２ｃに相当する。図３の説明では、単に「上ガイド板３７ａ」と記述する。）が設けられている。また、鋼板１６の下面側には下ガイド板（図２の２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄに相当する。図３の説明では、単に「下ガイド板３７ｂ」と記述する。）が設けられるとともに、搬送ロール２９が配置されている。他方、鋼板１６の板幅方向両端側には、鋼板１６の上面側に上側壁３６ａ及び３６ｂが、鋼板１６の下面側に下側壁３６ｃ及び３６ｄが、それぞれ設けられており、鋼板１６の表面は、ロール及び側壁により囲まれて冷却室が形成される。したがって、第１の冷却装置４において、鋼板１６に向けて噴射された冷却水は、当該冷却室に溜まり、冷却室に形成された滞留水のプールにより浸漬されることで、鋼板１６は冷却される。
【００４８】
鋼板１６の上面側及び下面側に備えられている冷却ノズル（以下において、「上ノズル」及び「下ノズル」と記述する。）３２ａ、３２ａ、…、及び、３２ｂ、３２ｂ、…から鋼板１６に向けて噴射される冷却水噴流は、上ガイド板３７ａ及び下ガイド板３７ｂに設けられた流入孔３３ａ、３３ａ、…、及び、３３ｂ、３３ｂ、…から上記冷却室内へと流入して鋼板１６に衝突する。そして、鋼板１６の上面側及び下面側に衝突した冷却水は、上ガイド板３７ａ及び下ガイド板３７ｂに設けられた流出孔３５ａ、３５ａ、…、及び、３５ｂ、３５ｂ、…から、冷却室外へと排出される。
【００４９】
図３に示す第１の冷却装置４では、鋼板１６の板幅方向両端側に設けられている側壁３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、及び３６ｄにより、滞留水が鋼板１６の端部から流出することを防止しており、上記冷却室内に滞留した冷却水は上ガイド板及び下ガイド板の流出孔３５ａ、３５ａ、…、及び、３５ｂ、３５ｂ、…から排出される。そのため、各冷却ノズル３２ａ、３２ａ、…、及び、３２ｂ、３２ｂ、…から冷却室内へと噴射されて鋼板１６に衝突した冷却水は、鋼板板幅方向への流れを抑制され、冷却室内へと流入する冷却水噴流間を通り抜けて、流出孔３５ａ、３５ａ、…、及び、３５ｂ、３５ｂ、…から排出される（図３矢印参照）。したがって、上記冷却室内では、冷却水の鋼板板幅方向の流れがほとんど生じないため、鋼板板幅方向において均一冷却を行うことが可能になる。
【００５０】
図３に示す第１の冷却装置４において、上記上側壁３６ａ及び３６ｂの上端と鋼板１６との距離は、上ノズル３２ａ、３２ａ、…における冷却水噴射口と鋼板１６との距離よりも大きくすることが好ましい。このような構成とすることで、上ノズル３２ａ、３２ａ、…から噴射される冷却水の噴射圧を低下させて冷却水の流量密度を小さくした場合であっても、上記冷却室内における滞留水の液高さを、上ノズル３２ａ、３２ａ、…における冷却水噴射口の位置よりも高くすることができる。そのため、上記冷却室内が冷却水により満たされている第１の冷却装置４の定常運転状態下では、冷却水の流量密度によらず、常に、上ノズル３２ａ、３２ａ、…における冷却水噴射口を、冷却水中に配置することができる。すなわち、図３に示すように、上側壁３６ａ及び３６ｂの上端よりも低い位置に上ノズル３２ａ、３２ａ、…における冷却水噴射口を配置することで、冷却水噴流に対する鋼板板幅方向の滞留水高さ分布の影響を完全に排除することが可能になる。一方、上述のように、第１の冷却装置４では、上側壁３６ａ及び３６ｂの上端よりも低い位置では冷却水の鋼板板幅方向の流れがほとんど生じないため、冷却水噴流に対する鋼板板幅方向の冷却水流れによる影響も排除することが可能になる。したがって、かかる構成を備える第１の冷却装置４とすることで、鋼板１６上における冷却水噴流の衝突圧を、鋼板板幅方向の全ての冷却ノズルにおいて完全に均等にすることができるため、鋼板板幅方向における更なる均一冷却を行うことが可能になる。
【００５１】
なお、常に十分に高い流量密度（例えば、下記式（１）で定義される流量密度ＷＤが８．０（ｍ３／ｍ２・分）程度）の冷却水が噴射されている状況下で使用する場合、又は、上ガイド板３７ａ及び上ノズル３２ａ、３２ａ、…を十分に鋼板１６に近接可能な場合であって側壁３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、及び、３６ｄが存在しなくても上ガイド板３７ａと鋼板１６との間を冷却水で満たすことが可能な場合等には、側壁３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、及び、３６ｄを備えない第１の冷却装置４であっても良い。かかる形態の冷却装置４では、特に鋼板の端部近傍で鋼板板幅方向の冷却水流れが生じるため、鋼板端部の冷却能が上昇しやすいと考えられるが、上記場合には流出孔３５ａ、３５ａ、…から大部分の冷却水が排出される。したがって、このような形態を備える冷却装置４であっても、従来よりも鋼板板幅方向における均一冷却を行うことが可能な冷却装置４を提供することができる。
【００５２】
図３に示す第１の冷却装置４のように、鋼板１６の下面側にも下ガイド板３７ｂ並びに／又は下側壁３６ｃ及び３６ｄを配置し、鋼板１６と下ガイド板３７ｂとの間も冷却水で満たすことで、優れた冷却能を有するとともに鋼板板幅方向における均一冷却をより一層確実に行い得る冷却装置４とすることができる。ここに、滞留水に起因する冷却ムラは、通常、鋼板の上面側で生じる現象である。そのため、鋼板板幅方向における均一冷却の実施のみを重視する場合には、下ガイド板３７ｂ並びに／又は下側壁３６ｃ及び３６ｄを備えない冷却装置４としても良い。
【００５３】
また、本発明にかかる第１の冷却装置４は、当該冷却装置４内における鋼板１６の蛇行を抑制するという観点から、サイドガイド３８ａ及び３８ｂを備えることが好ましい。サイドガイド３８ａ及び３８ｂは、駆動アーム３９ａ及び３９ｂを介して鋼板板幅方向へと移動可能となるように構成されている。当該方向へ移動可能な形態とすることで、冷却装置４内を搬送される鋼板１６の搬送位置を、鋼板板幅方向における冷却装置４の中央部へ制御することができる。かかるサイドガイド３８ａ及び３８ｂは、上記機能に加えて、鋼板１６の両サイド（上側壁３６ａ及び３６ｂと鋼板１６両端部の間）から回り込む冷却水の流れを遮る機能をも有するため、サイドガイド３８ａ及び３８ｂを備えることで、鋼板板幅方向における均一冷却をより一層確実に行い得る第１の冷却装置４を提供することができる。
【００５４】
なお、本発明にかかる第１の冷却装置４は、下ガイド板３７ｂと搬送ロール２９、２９、…との間、あるいは冷却装置４入側の上ガイド板３７ａ及び下ガイド板３７ｂと圧延ロール２１ａ及び２１ｂとの間、あるいは冷却装置４の出側に、ピンチロール８を備える形態であっても良い（図１参照）。第１の冷却装置４がピンチロール８を備える場合、ピンチロール８と上ガイド板３７ａ及び下ガイド板３７ｂとの接触を避けるという観点から、ピンチロール８と上ガイド板３７ａ及び下ガイド板３７ｂとの間に１０〜２０ｍｍ程度の隙間を設ける必要があるため、冷却水はかかる隙間からも冷却室外へと排出される。したがって、鋼板板幅方向における冷却ムラの発生を防止するという観点から、ピンチロール８を備える第１の冷却装置４では、上記隙間を鋼板板幅方向に一様とすることが好ましい。
【００５５】
本発明にかかる第１の冷却装置４では、上側壁３６ａ及び３６ｂを設置することで、上ガイド板３７ａとパスラインとの距離が５００ｍｍ程度であっても、鋼板板幅方向における均一冷却を実施することができる。そのため、本発明の冷却装置４は、厚鋼板の冷却装置として適用可能であるほか、冷却装置４の入側にピンチロールを配置するか又は熱延仕上げ圧延機列２の直後に当該冷却装置４を配置することで、鋼板先端の非定常冷却域を低減させ得る熱延鋼板の冷却装置としても適用することができる。ここに、例えば、本発明にかかる第１の冷却装置４が熱延鋼板の製造装置に備えられる場合、冷却装置４が配置されるべき位置は特に限定されるものではないが、熱延仕上げ圧延機列２における最終スタンド２ａの直後に、ハウジングの内部から当該最終スタンド２ａの圧延ロール２１ａ及び２１ｂに極力近接するように配置させることが好ましい。このように配置させることで、熱延仕上げ圧延機列２による圧延直後の鋼板１６を急冷することが可能になるとともに、鋼板１６の先端部を安定して冷却装置４に誘導することが可能となるため、冷却装置４を退避させることなく鋼板１６の先端部をも定常冷却部とし得る熱延鋼板の製造装置を提供することが可能になる。
【００５６】
鋼板１６が最終スタンド２ａで圧下されてから冷却が開始されるまでの時間をより一層短くするという観点から、本発明にかかる第１の冷却装置４では、熱延仕上げ圧延機列２の最終スタンド２ａの圧延ロール２１ａ及び２１ｂに最も近い冷却ヘッダから噴射される冷却水の噴射方向を、当該冷却ヘッダから上記ロール２１ａ及び２１ｂへの方向とすることが好ましい。上記ロール２１ａ及び２１ｂに最も近い冷却ヘッダから、このような方向に冷却水を噴射することで、ロール２１ａ及び２１ｂを経た直後の鋼板１６に向けて冷却水を噴射することが可能になる。したがって、圧延で蓄積された圧延歪が回復する時間をほぼゼロにすることができるため、より微細な組織を有する鋼板を製造することができる。
また、本発明にかかる第１の冷却装置４の装置長さは、特に限定されるものではないが、良好な通板性を確保するとともにメンテナンス作業を容易にするという観点から、可能な限り短くすることが好ましい。好ましい装置長さは８ｍ以下、さらに好ましくは５ｍ以下である。
【００５７】
本発明者が行った冷却ノズルの冷却能測定結果を基に、本発明にかかる第１の冷却装置４を用いて板厚が３ｍｍの鋼板を８５０℃から６５０℃までΔＴｃ＝２００℃の冷却を行う場合における、流量密度ＷＤ（ｍ３／ｍ２・分）と、表面から０．７５ｍｍの領域の鋼板冷却速度ＶＣ（℃／秒）との関係を見積もった。この結果を図４に示す。図４において、縦軸は冷却速度ＶＣ（℃／秒）、横軸は流量密度ＷＤ（ｍ３／ｍ２・分）である。なお、以下において、鋼板温度をＸ℃低下させる冷却を、「ΔＴＣ＝Ｘ℃の冷却」と記述する。
上記ΔＴＣ＝２００℃の冷却において、冷却ノズルへの給水圧は１．５ＭＰａ、鋼板搬送方向における冷却ノズル帯の間隔ＰＬは０．１ｍとし、鋼板の上面側及び下面側における冷却水の流量密度は同一とした。
【００５８】
冷却ノズル１個当たりの冷却水の平均流量をＱＮ（ｍ３／分）、鋼板板幅方向における冷却ノズルの平均配置間隔をＰＷ（ｍ）とするとき、流量密度ＷＤは、
ＷＤ＝ＱＮ／（ＰＷ・ＰＬ）      （１）
で与えられる。ここに、上記冷却ノズルの平均配置間隔ＰＷを小さくするほど冷却効率が上昇するため、冷却装置のコンパクト化を図ることが可能になる。本発明の冷却装置４を実機へと適用する場合、メンテナンス作業を効率良く行う等の観点から、ＰＷは０．０４ｍ以上が好ましく、板幅方向の冷却均一性確保の観点から、０．１６ｍ以下であることが好ましい。図４に、ＰＷ＝０．０４ｍ、０．０８ｍ、及び、０．１６ｍのそれぞれの場合における流量密度ＷＤと冷却速度ＶＣとの関係を示す。
一方、冷却ノズルへの給水圧は、高圧にするほど冷却効率が上昇するが、実機適用時における操業条件を適当なものにする等の観点から、冷却ノズルへの給水圧は１．５ＭＰａ前後とすることが好ましい。
したがって、これらの条件を満たすという観点から、板厚３ｍｍの鋼板を冷却する場合における冷却速度ＶＣは、
１０９・ＷＤ２／３  ≦  ＶＣ  ≦  １７７・ＷＤ３／５      （ｉ）
であることが好ましい。図４に、ＶＣ＝１０９・ＷＤ２／３を一点鎖線で、ＶＣ＝１７７・ＷＤ３／５を破線で、それぞれ示す。図４より、ＰＷ＝０．０４ｍ、０．０８ｍ、及び、０．１６ｍのそれぞれの場合における値は、上記式（ｉ）を満たす領域内に位置している。
【００５９】
ここに、本発明にかかる冷却装置４を熱延鋼板の冷却装置として適用し、熱延仕上げ圧延後に鋼板を急冷させて鋼板の結晶粒の微細化を図る場合、圧延直後の鋼板に対して、ΔＴＣ＝１００〜２００℃の冷却を行う必要がある。一方、巻き取り機で巻き取られ始めて速度が増した後における鋼板の通板速度ＶＰは、１５〜２０ｍ／秒程度である。そこで、第１の冷却装置４に備えられるノズル帯の総数をＮＬとするとき、冷却装置４が備えるべき鋼板搬送方向の装置長さ（以下において、「有効冷却長さ」と記述することがある。）ＬＣ（ｍ）は、次式で与えられる。
ＬＣ＝ＰＬ・ＮＬ＝ＶＰ・ΔＴＣ／ＶＣ      （ｉｉ）
すなわち、上記式（ｉ）及び（ｉｉ）より、本発明にかかる冷却装置４を熱延鋼板の冷却装置として適用して、板厚３ｍｍの鋼板を冷却する場合に必要とされる有効冷却長さＬＣの範囲は、
１５・１００／（１７７・ＷＤ３／５）  ≦  ＬＣ  ≦  ２０・２００／（１０９・ＷＤ２／３）
より、
８．５／ＷＤ３／５  ≦  ＬＣ  ≦  ３６．７／ＷＤ２／３    （３）
となる。したがって、本発明にかかる冷却装置４の有効冷却長さＬＣを上記式（３）の範囲に制限することで、結晶粒の微細化に必要な冷却能力を有するとともに良好な操業性を備え得る、冷却装置４を提供することができる。
【００６０】
ところで、従来の熱延鋼板の圧延ラインでは、通常、熱延仕上げ圧延機列の最終スタンドから冷却装置までの距離は１０ｍ程度であり、この１０ｍ程の間に、各種計測器類が配置されている。そのため、当該計測器類を２ｍの区間内に配置すれば、８ｍの区間を確保することができる。したがって、本発明にかかる冷却装置４の鋼板搬送方向における装置長さＬＣを８ｍ以下に抑えれば、従来の冷却装置を動かすことなく、従来の熱延鋼板の圧延ラインに本発明にかかる冷却装置４を配置することができる。すなわち、本発明にかかる冷却装置４の有効冷却長さＬＣを８ｍ以下に抑えることで、従来の熱延鋼板の製造装置から鋼板の結晶粒を微細化させ得る熱延鋼板の製造装置へと改造する際のコストを低減することが可能になる。
【００６１】
ここに、上記式（３）におけるＬＣの最大値を与えるΔＴＣ＝２００℃及びＶＰ＝２０ｍ／秒の場合にＬＣを８ｍ以下とするには、式（ｉｉ）より、冷却速度ＶＣを５００℃／秒以上とする必要がある。そして、かかる冷却速度ＶＣとするには、図４より、流量密度ＷＤを最低でも５．６５ｍ３／ｍ２・分程度以上とする必要がある。したがって、冷却装置４において、流量密度ＷＤが６．０以上であるとともに、式（ｉｉ）で定義される有効冷却長ＬＣ（ｍ）と流量密度ＷＤとが式（３）を満たす場合には、従来の熱延鋼板の製造装置から鋼板の結晶粒を微細化させ得る熱延鋼板の製造装置へと改造する際のコストを低減することが可能な、冷却装置４とすることができる。
【００６２】
なお、上記式（３）は、板厚３ｍｍの鋼板を冷却する場合を想定して導出された式であるが、板厚が３ｍｍよりも厚い鋼板を冷却する場合には、鋼板の冷却速度が低下するため、それに伴い鋼板の通板速度を低下させることで、結晶粒の微細化に必要な冷却能力を有するとともに良好な操業性を備え得る、冷却装置４とすることができる。これに対し、板厚が３ｍｍよりも薄い鋼板を冷却する場合には、鋼板の冷却速度が増加するため、それに伴い鋼板の通板速度を増加させることで、同様の効果を備える冷却装置４とすることができる。したがって、上記式（３）を満たす冷却装置４とすることで、通常の製造範囲内の板厚を備える全ての熱延鋼板を冷却し得る冷却装置４とすることが可能である。
【００６３】
便宜上、上記説明では、第１の冷却装置４の下流側にピンチロール８及び水切りヘッダ１４が設けられている形態について説明したが、本発明にかかる冷却装置４の通常運転時には、高圧の冷却水が大量に噴射されているので、鋼板１６と上ガイド板３７ａ及び下ガイド板３７ｂとの衝突による表面疵は発生し難い。そのため、本発明にかかる冷却装置４及び当該冷却装置４を備える熱延鋼板の製造装置は、当該装置４の下流側にピンチロール８が設けられていない形態であっても良い。ピンチロール８が設けられていない形態の具体例としては、当該装置４の下流側に水切りヘッダ１４が鋼板の上面側に設けられている形態等を挙げることができる。第１の冷却装置４の下流側にピンチロール８が設けられていないとともに水切りヘッダ１４が設けられている形態の場合、第１の冷却装置４では大量の冷却水が噴射されるため、水切りヘッダ１４は優れた水切り能力を有することが好ましい。通常は水切りヘッダとしては板幅方向にスプレーノズルを所定の間隔で並べて配置したものが使用されているが、更に水切り能力に優れたノズルとして板幅方向に一様なギャップを有するスリットノズルを用いた方が良い。例えば、当該ヘッダ１４にスリットノズルを用いる場合、ノズルのスリットギャップを３〜１０ｍｍ程度とし、１．０ＭＰａ前後の高圧水を噴射し得ることが好ましい。さらに、第１の冷却装置４の下流側にピンチロール８が設けられていない場合には、上記水切りヘッダ１４の下流側（直後）にスプレータイプの水切りヘッダを設置して、当該水切りヘッダが設けられている鋼板１６の上面側から上流側に向けて水を噴射するか、又は、鋼板板幅方向の両端側から鋼板１６に向けて噴射する形態とすることが好ましい。このような形態とすることで、水切りヘッダ１４による水切りを経てなお鋼板面上に残存する水を完全に水切りすることが可能になる。
【００６４】
本発明にかかる第１の冷却装置４の操業方法を、以下に説明する。鋼板が巻き取り機３により巻き取られてから次の鋼板の圧延が開始されるまでの非圧延時間において、第１の冷却装置４における冷却水の噴射は停止される。そして、第１の冷却装置４の下流側にピンチロール８が設けられている場合には、上記非圧延時間中に、冷却装置４の上ガイド板３７ａよりも高い位置までピンチロールの上側ロール８ａが移動され、その後、次の鋼板の圧延が開始される。当該次の鋼板の先端が熱延仕上げ圧延機列２の最終スタンド２ａに噛み込む数秒前に、冷却装置４に備えられている冷却ノズル３２ａ、３２ａ、…、及び、３２ｂ、３２ｂ、…、並びに、水切りヘッダ１４、１５ａ、１５ｂにおいて冷却水の噴射が開始され、鋼板の先端が冷却装置４を通過した直後に冷却水の噴射圧力がほぼ所定値となるように制御される。ここに、第１の冷却装置４の下流側にピンチロール８が設けられている場合には、鋼板１６の先端がピンチロール８を通過した直後に上側ロール８ａを下降させ、鋼板１６のピンチを開始する。
【００６５】
鋼板１６の先端が第１の冷却装置４内へと搬送される前から冷却水の噴射を開始することで、鋼板先端における非定常冷却部の長さを短くすることが可能になるほか、冷却ノズル３２ａ、３２ａ、…、及び、３２ｂ、３２ｂ、…から噴射される冷却水により、鋼板１６の通板性を安定化させることが可能になる。すなわち、鋼板１６が浮き上がって上ガイド板３７ａへと近づこうとする場合には、鋼板１６が冷却ノズル３２ａ、３２ａ、…より噴射される冷却水噴流から受ける衝突力が増し、鋼板１６に鉛直方向下向きの力が作用する。そのため、鋼板１６が上ガイド板３７ａへと衝突した場合であっても、冷却水噴流から受ける衝突力によりによりその衝撃力が緩和されるとともに、鋼板１６と上ガイド板３７ａとの摩擦熱が低減されるため、鋼板表面に生じる擦り疵を低減することが可能になる。
したがって、このように操業される冷却装置４を熱延仕上げ圧延機列２の下流側に備える熱延鋼板の製造装置により、熱延鋼板を製造すれば、圧延機列２により圧延された直後の鋼板１６を急冷することが可能になる。すなわち、かかる製造方法により熱延鋼板を製造することで、組織が微細化された熱延鋼板を製造することが可能になる。
【実施例】
【００６６】
本発明にかかる第１の冷却装置を備える熱延鋼板の製造装置（図１参照）を想定した試験装置を用いて、熱延鋼板を製造した。本実施例にかかる熱延鋼板は、Ｃ：０．１０％、Ｓｉ：０．０５％、Ｍｎ：１．０５％、Ｐ：０．０２％、Ｓ：０．００３％、Ａｌ：０．０２％、並びに、残部はＦｅ及び不可避的不純物である汎用的な材質とした。１１００℃まで加熱されたスラブが加熱炉から抽出され、粗圧延機による圧延により３０ｍｍの厚みとされた粗バー１は、続く熱延仕上げ圧延機列２による圧延により板厚３ｍｍの鋼板となる。ここに、上記圧延において、鋼板の温度は粗圧延後で９５０〜１０００℃であるとともに、最終仕上げ圧延直前では８３０±１０℃となるように温度計１０の測温結果を適宜参照しながら鋼板温度を制御した。
本実施例において、熱延仕上げ圧延機列２の最終スタンド２ａを経た鋼板１６の先端が巻き取り機３に噛み込むまでの鋼板搬送速度は６００ｍｐｍで一定とし、その後、２０ｍｐｍ／秒で１２００ｍｐｍとなるまで加速させ、それ以降の鋼板搬送速度は１２００ｍｐｍで一定とした。
【００６７】
本実施例では、温度計６で測温した結果を用いて冷却後の鋼板温度が６８０±２０℃となるように制御しながら、熱延仕上げ圧延機列２による圧延を経た鋼板１６を、第１の冷却装置４により、１０５０℃／秒の冷却速度で冷却した。さらに、第１の冷却装置４による冷却を経た鋼板１６を、温度計７ｂで測温した結果を用いて冷却後の鋼板温度が５００±１５℃となるように制御しながら、第２の冷却装置５により７０℃／秒の冷却速度で冷却した。ここに、第１の冷却装置４及び第２の冷却装置５による冷却を行う際の温度制御は、鋼板１６の通板速度の変化を考慮しながら、冷却ヘッダ毎の冷却水噴射をオンオフ制御し冷却水を噴射させるヘッダ数を調整することにより行った。
【００６８】
本実施例にかかる第１の冷却装置４に備えられる上ノズル３２ａ、３２ａ、…、並びに、下ノズル３２ｂ、３２ｂ、…において、鋼板搬送方向のノズル間隔ＰＬは０．１ｍ、鋼板板幅方向のノズル間隔ＰＷは０．０４ｍ、ノズルに供給される冷却水の水圧は１．５ＭＰａ、ノズル１個当たりの冷却水の流量ＱＮは０．０８ｍ３／分、及び、冷却水の流量密度ＷＤは２０ｍ３／ｍ２・分とした。これら上ノズル３２ａ、３２ａ、…、及び、下ノズル３２ｂ、３２ｂ、…は、ノズル毎に、冷却ヘッダ２６ａ、２６ａ、…、及び、２６ｂ、２６ｂ、…、並びに、２７ａ、２７ａ、…、及び、２７ｂ、２７ｂ、…に設けられた導水管の先端に取り付けられている（図２及び図３参照）。なお、本実施例にかかる第１の冷却装置４において、鋼板の上面側及び下面側には、それぞれ３２基及び２４基の冷却ヘッダを設けた。ところで、第１の冷却装置４において得られる鋼板温度の降下量は、冷却ヘッダに取り付けられている冷却ノズル数及び冷却ノズル１個当たりの冷却水流量が一定であれば、使用される冷却ヘッダ数にほぼ比例する。そのため、鋼板の通板速度が６００ｍｐｍの時には、冷却装置４内の上流側に位置している半分の冷却ヘッダ（上面側１６基、下面側１２基）を用いて鋼板１６の冷却を行い、鋼板１６の通板速度が増加するにつれて使用する冷却ヘッダ数を増加させ、通板速度が１２００ｍｐｍの時には、全ての冷却ヘッダを用いて鋼板１６の冷却を行った。以下、冷却ヘッダ、冷却ノズル、並びに、上ガイド板及び下ガイド板の配置条件に関する説明では、適宜図２及び図３を参照して、それらに使用されている符号を付して説明する。
【００６９】
本実施例において、第１の冷却装置４に備えられる上ガイド板２２ａ、２２ｂ、２２ｃ及び下ガイド板２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄの厚さはそれぞれ３０ｍｍとし、搬送ロール２９、２９、２９により形成されるパスラインと上ガイド板２２ｂ、２２ｃとの距離は約３００ｍｍ、当該パスラインと下ガイド板２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄとの距離は約１５ｍｍとした。また、上ガイド板２２ａは、当該ガイド板２２ａの上流側端部と熱延仕上げ圧延機列２における最終スタンド２ａの上側ロール２１ａのバイト出口との距離が１０〜２０ｍｍ程度となるように配置した。そして、当該ガイド板２２ａの下流側端部が上記上流側端部よりもパスラインから離れるように、かつ、当該下流側端部及びガイド板２２ｂと上記パスラインとの距離が略同一となるように、上ガイド板２２ａを配置した。さらに、上記パスラインとの距離が約３００ｍｍとなるように配置されている下ガイド板２４ａは、当該ガイド板２４ａの上流側端部と上記最終スタンド２ａの下側ロール２１ｂのバイト出口との距離が１０〜２０ｍｍ程度となるように配置した。他方、冷却ヘッダ２６ａ、２６ａ、…、及び、２６ｂ、２６ｂ、…に備えられている冷却ノズルにおける冷却水噴射口と上ガイド板２２ａ、２２ｂ、２２ｃとの距離は約１０ｍｍとし、冷却ヘッダ２７ａ、２７ａ、…、及び、２７ｂ、２７ｂ、…に備えられている冷却ノズルにおける冷却水噴射口と下ガイド板２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄとの距離は約１００ｍｍとした。
【００７０】
本実施例にかかる冷却装置４では、ガイド板３７ａ及び３７ｂと鋼板１６とが衝突した場合でも、上ガイド板３７ａ及び下ガイド板３７ｂを支持する支持架台が破損しないようにするという観点から、当該支持架台には、十分な剛性を持たせた。また、冷却装置４のメンテナンス作業を容易にするという観点から、本実施例にかかる冷却装置４は、上ガイド板２２ｂ及び２２ｃを冷却ヘッダ２６ａ、２６ａ、…と共にパスラインから離れる方向（上方）へと退避させることが可能な構造にした。加えて、当該冷却装置４は、上ガイド板２２ａを、ガイド板２２ｂの上記退避後に冷却ヘッダ２６ｂ、２６ｂ、…と共に下流側斜め上方へと移動させて退避させることが可能な構造とした。
【００７１】
本実施例において、冷却装置４には、鋼板の上面側に、３２基の冷却ヘッダ２６ａ、２６ａ、…、及び、２６ｂ、２６ｂ、…が設けられている。一方、鋼板の下面側には、３本の搬送ロール２９、２９、２９と２４基の冷却ヘッダ２７ａ、２７ａ、…、及び、２７ｂ、２７ｂ、…が設けられている。そして、各搬送ロールの上流側及び下流側に冷却ヘッダ２７ａ、２７ａ、…、及び、２７ｂ、２７ｂ、…が６基ずつ備えられるように、搬送ロール２９、２９、２９並びに冷却ヘッダ２７ａ、２７ａ、…、及び、２７ｂ、２７ｂ、…を配置した。ここに、上述のように、本実施例ではＰＬ＝０．１ｍより、有効冷却長さＬＣは、鋼板１６の上面側で３．２ｍ、同下面側で２．４ｍとなる。さらに、ＱＮ＝０．０８ｍ３／分、ＰＬ＝０．１ｍ、ＰＷ＝０．０４ｍより、ＷＤ＝ＱＮ／（ＰＷ・ＰＬ）＝２０ｍ３／ｍ２・分であるから、本実施例にかかる鋼板１６の上面側及び下面側の有効冷却長さＬＣは、式（３）を満たしている。なお、本実施例にかかる冷却装置４に備えられている全ての冷却ヘッダは、１つの冷却ヘッダ毎に１つのＯＮ／ＯＦＦ弁で、使用／不使用の制御をすることができる。また、４〜８基の冷却ヘッダを１つのバンクとし、当該バンク毎に冷却水の流量調節弁が設けてあるため、本実施例にかかる冷却装置４では、上記バンク毎に冷却水の流量調節をすることもできる。
【００７２】
本実施例にかかる冷却装置４に備えられる冷却ノズルは、扇状の冷却水噴流（例えば、２〜３ｍｍ程度の厚さ）を形成可能なフラットタイプのスプレーノズルとした。図５に鋼板表面における冷却水噴流の衝突位置を概略的に示す。図５において、白丸は冷却ノズルの直下（又は直上）の位置を、太線は冷却水噴流の衝突位置を、それぞれ表している。なお、図５における上下方向が、鋼板の搬送方向である。
本実施例では、冷却装置４に備えられる任意の冷却ノズル帯について、鋼板表面における幅方向の全ての位置にわたって冷却水噴流を少なくとも２回通過できるように冷却ノズルを配置した。すなわち、冷却ノズルの間隔ＰＷ、冷却水噴流の衝突幅Ｌ、ねじり角βとの間に、
Ｌ＝２ＰＷ／ｃｏｓβ
の関係が成り立つように、冷却ノズルを配置した。なお、鋼板板幅方向における冷却能の均一化を図るという観点から、鋼板搬送方向で隣り合う冷却ノズル帯では、互いに逆の方向に冷却ノズルを捻った。また、本実施例にかかる冷却装置４において、各冷却ノズルの冷却水噴射口から噴射される冷却水の噴射方向は、鉛直方向又は鉛直方向の逆方向（下から上への方向）を基本とする一方、ロール２１ａ及び２１ｂに最も近い冷却ヘッダ２６ｂ及び２７ｂにおける上記噴射方向は、可能な限りロール２１ａ及び２１ｂの出口に近い位置から鋼板の急冷を開始するという観点から、ロール２１ａ及び２１ｂの出口に位置すべき鋼板へと向かう方向とした。
【００７３】
本実施例にかかる冷却装置４に備えられる上ガイド板３７ａ及び下ガイド板３７ｂには、噴射された冷却水噴流が通過すべき流入孔３３ａ及び３３ｂと、鋼板１６に衝突した冷却水が排出されるべき流出孔３５ａ及び３５ｂとが設けられている。下ガイド板３７ｂに設けられる流入孔３３ｂ及び流出孔３５ｂの形状例を、図６に示す。図６において、図の左右方向が鋼板板幅方向、図の上下方向が鋼板の搬送方向である。
【００７４】
下ガイド板３７ｂには、図５において太線で表される冷却水噴流の衝突位置と対応する箇所に、平行四辺形の帯状の流入孔３３ｂ、３３ｂ、…が設けられており、当該流入孔３３ｂ、３３ｂ、…は、鋼板板幅方向に、冷却ノズル間隔と同一の４０ｍｍ間隔で設けられている。本実施例にかかる下ガイド板３７ｂでは、２〜３ｍｍ程度の厚さを有する冷却水噴流が通過可能な隙間にするという観点から、上記流入孔３３ｂ、３３ｂ、…が備える隙間の幅は、６ｍｍとした。さらに、下ガイド板３７ｂには、上記流入孔３３ｂ、３３ｂ、…の間又は外側に、平行四辺形の帯状の流出孔３５ｂ、３５ｂ、…が、鋼板板幅方向に４０ｍｍの間隔で設けられている。本実施例にかかる下ガイド板３７ｂでは、冷却水の排出を容易にするという観点から、上記流出孔３５ｂ、３５ｂ、…が備える隙間の幅は、１０ｍｍとした。加えて、流入孔３３ｂ、３３ｂ、…、及び流出孔３５ｂ、３５ｂ、…の傾き（水平面にて平行四辺形の長辺が板幅方向に対してなす角度であり、冷却ノズルのねじり角βに合せる）は４５°とし、流入孔３３ｂ、３３ｂ、…と流出孔３５ｂ、３５ｂ、…との間の部分（以下において、「ビーム部」と記述する。）Ｄの幅は、６．１ｍｍとした。なお、本ガイド板３７ｂには、冷却装置４内を搬送される鋼板１６の先端がガイド板３７ｂに衝突した場合であっても鋼板１６の突っかかりを抑制するという観点から、図６のＡ−Ａ断面に表されるように、面取り部Ｂ、Ｂ、Ｂを設けた。
【００７５】
本実施例にかかる冷却装置４の上ガイド板３７ａに設けられる流入孔３３ａ及び流出孔３５ａの形状例を、図７に示す。上ガイド板３７ａにおいて、流出孔３５ａ、３５ａ、…の形状は、下ガイド板３７ｂにおける流出孔３５ｂ、３５ｂ、…の形状と同様とした。一方、上ガイド板３７ａと鋼板の上面側に設けられている冷却ヘッダ２６ａ、２６ａ、…、及び、２６ｂ、２６ｂ、…に備えられている冷却ノズルにおける冷却水噴射口との距離は約１０ｍｍであり、噴射された冷却水噴流はそれほど拡がっていない。そのため、上ガイド板３７ａにおける流入孔３３ａ、３３ａ、…の形状は、必ずしも帯状とする必要はないことから、本実施例では、長円形状の流入孔３３ａ、３３ａ、…とした。また、上ガイド板３７ａのビーム部には、下ガイド板３７ｂの場合と同様の観点から、面取り部を設けた。
なお、便宜上、上ガイド板３７ａ及び下ガイド板３７ｂに備えられる流入孔３３ａ、３３ａ、…、及び、３３ｂ、３３ｂ、…、並びに、流出孔３５ａ、３５ａ、…、及び、３５ｂ、３５ｂ、…は、図６及び図７に示す形状としたが、本発明の冷却装置４が備え得る流入孔及び流出孔の形態はこれらの形態に限定されるものではない。冷却水をスムーズに通過させることが可能であれば、流入孔及び流出孔の形状は特に限定されることはなく、例えば、長方形、六角形、楕円形等の形状から任意の形状を適宜選択することができる。
【００７６】
本実施例では、第２の冷却装置５として、ランナウトテーブルにおける鋼板の冷却に従来から用いられている典型的な冷却装置を用い、鋼板１６の上面側には円管ラミナーノズルヘッダ１１、１１、…を、同下面側には円錐スプレーノズルヘッダ１２、１２、…を配置した（図１参照）。本実施例にかかる第２の冷却装置５における流量密度は、鋼板１６の上面側で１．２ｍ３／ｍ２・分、鋼板１６の下面側で０．９ｍ３／ｍ２・分とし、鋼板１６の上面側及び下面側には、それぞれ３２基及び６４基のヘッダを設けた。なお、上記第２の冷却装置５において、鋼板１６の上面側に設けられているヘッダは１ヘッダ毎に、鋼板１６の下面側に設けられているヘッダは２ヘッダ毎に、冷却水噴流のＯＮ／ＯＦＦ制御が可能な構成とした。
【００７７】
本実施例において、冷却装置４の上ガイド板２２ａは平板状としたが、本発明にかかる冷却装置４は、通常の圧延機で用いられているガイドのように、下流側が上方に湾曲している形状の上ガイド板を備えていても良い。また、本実施例にかかる冷却ノズルは、フラットタイプのノズルとしたが、本発明にかかる冷却ノズルとして使用し得る形態は、フラットタイプに限定されるものではなく、例えば、噴射される冷却水噴流の衝突部が楕円状や長円状の形態となるノズル等であっても好適に使用することができる。
【００７８】
上記形態を備える試験装置を用いて熱延鋼板を製造した結果、以下のことが確認された。
１）第１の冷却装置４を用いて熱延仕上げ圧延機列２による圧延直後から鋼板１６を急冷することにより、平均２μｍのフェライト粒を主相とする、細粒鋼を製造することができた。すなわち、本発明の冷却装置４を用いることで、微細な組織を有する熱延鋼板を製造できることが確認された。
【００７９】
２）本実施例にかかる第１の冷却装置４では、ロール２１ａ、２１ｂの出口から、上ガイド板２２ａ、２２ｂ、２２ｃ及び下ガイド板２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄが連続的に設置されているため、鋼板１６の先端が冷却装置４内へと進入する前に、パスラインの上面側に配置されている冷却装置部材をパスラインの上方へと退避させる必要がない。さらに、本実施例にかかる第１の冷却装置４では、鋼板１６の先端が当該冷却装置４内へと進入する前から冷却水の噴射を開始することで、鋼板１６の先端が熱延仕上げ圧延機列２を通過後０．５秒以内に、冷却装置４における定常冷却状態を実現することができた。一方、従来の製造装置では、パスラインの上方へと退避させた冷却装置が再び鋼板を冷却すべき位置に戻されて定常冷却状態が実現されるまでに７〜８秒程度の時間を要していた。したがって、本発明の冷却装置４を用いて熱延鋼板を製造することで、鋼板先端部の非定常冷却部長さ（切捨て代）を低減し得ることが確認された。すなわち、例えば鋼板先端部の通板速度が６００ｍｐｍであれば、本発明の冷却装置４を用いて熱延鋼板を製造することで、上記非定常冷却部長さを約７０ｍ削減することができる。
【００８０】
３）第１の冷却装置４の下流側に配置した温度計６の更に下流側に、鋼板板幅方向の温度分布を測定し得る幅温度計を設置し、第１の冷却装置４により冷却された後の鋼板１６の上面の鋼板板幅方向における温度分布の測定結果を、図８に示す。なお、比較のため、側壁及び流出孔を備える第１の冷却装置４を用いた形態（実施例１）、流出孔を備える一方で側壁を備えない第１の冷却装置４を用いた形態（実施例２）、及び、側壁を備えず流出孔を塞いだ第１の冷却装置を用いた形態（比較例）について、温度分布を測定した。
図８に示すように、実施例１にかかる冷却装置４により冷却された鋼板１６は、鋼板板幅方向における温度差（以下において、「温度偏差」と記述する。）が１５℃以内に収まっていた。そのため、本発明にかかる冷却装置４を用いて冷却することで、鋼板板幅方向における冷却ムラが低減された鋼板が得られることが確認された。また、実施例２にかかる冷却装置４により冷却された鋼板１６は、冷却装置４が側壁を備えない形態だったため、特に鋼板端部近傍において鋼板板幅方向の冷却水流れが生じた結果、鋼板端部近傍における温度降下が認められたが、温度偏差は約２０℃に止まっていた。そのため、側壁を備えない形態であっても、本発明の冷却装置４を用いて冷却することで、鋼板板幅方向における冷却ムラが低減された鋼板が得られることが確認された。これに対し、側壁及び流出孔を備えない比較例の冷却装置により冷却された鋼板は、冷却装置内で生じた鋼板板幅方向の冷却水流れにより鋼板の冷却ムラが拡大したため、温度偏差は約４０℃へと拡大した。
すなわち、本発明にかかる冷却装置により急速冷却を行うことで、冷却後の鋼板における冷却ムラを低減することができる。したがって、本発明の冷却装置を用いて鋼板を製造すれば、鋼板内で均一な粒径分布とフェライト分率とを有するとともに、機械特性のばらつきが少ない細粒鋼を製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の鋼板の冷却装置を備えた熱延鋼板の製造装置の実施形態を概略的に示す外観図である。
【図２】本発明の鋼板の冷却装置の鉛直方向断面を概略的に示す図である。
【図３】滞留水の流れを概略的に示す図である。
【図４】流量密度と鋼板の冷却速度との関係を示す図である。
【図５】鋼板表面における冷却水噴流の衝突位置を概略的に示す図である。
【図６】下ガイド板に設けられる流入孔及び流出孔の形状例を示す図である。
【図７】上ガイド板に設けられる流入孔及び流出孔の形状例を示す図である。
【図８】冷却装置による冷却後の鋼板における鋼板板幅方向の温度分布測定結果を示す図である。
【図９】鋼板上に形成される滞留水の形状と冷却水の流れの様子とを概略的に示す図である。
【図１０】冷却水の流量密度と鋼板板幅方向中央部における滞留水の高さとの関係を示す図である。
【図１１】鋼板板幅方向中央からの距離と滞留水高さ及び鋼板板幅方向における冷却水の流速との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００８２】
２  熱延仕上げ圧延機列
２ａ  最終スタンド
４  冷却装置
１４  水切り手段
１６  鋼板
２１ａ、２１ｂ  ロール
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、３７ａ  第１のガイド板（上ガイド板）
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、３７ｂ  第２のガイド板（下ガイド板）
２９  搬送ロール
３２ａ、３２ｂ  冷却ノズル
３３ａ、３３ｂ  流入孔
３５ａ、３５ｂ  流出孔
３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ  側壁
【図１】
2006035233.tif 000003
【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７】
2006035233.tif 000009
【図８】
2006035233.tif 000010
【図９】
2006035233.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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