(57)【要約】【課題】水切りロールを越えて隣接する冷却ゾーンへオーバーフローする冷却水を遮断する鋼板冷却設備を提供する。【解決手段】鋼板の熱間圧延ラインに設置される、鋼板の上面に冷却水を供給するヘッダと、該ヘッダに取り付けられる冷却水噴射ノズルと、前記ヘッダの前後に配置される水切りロールとを備えた鋼板冷却設備であって、前記水切りロールの上部をその外周面に沿って非接触に覆うカバーと、該カバーから上方に伸びる垂直板とを備えた遮水装置を設けたことを特徴とする鋼板冷却設備。【選択図】図１
2011212724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板の熱間圧延ラインに設置される、鋼板の上面に冷却水を供給するヘッダと、該ヘッダに取り付けられる冷却水噴射ノズルと、前記ヘッダの前後に配置される水切りロールとを備えた鋼板冷却設備であって、前記水切りロールの上部をその外周面に沿って非接触に覆うカバーと、該カバーから上方に伸びる垂直板とを備えた遮水装置を設けたことを特徴とする鋼板冷却設備。
【請求項２】
前記遮水装置に更に、前記カバーと前記水切りロールとの隙間に圧縮空気を供給するエアパージヘッダを設けたことを特徴とする請求項１に記載の鋼板冷却設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間圧延された鋼板を冷却する鋼板冷却設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱間圧延によって鋼板を製造するプロセスでは、例えば図７に示すような設備において、熱間粗圧延、仕上圧延を行った後、水冷または空冷を行って組織を制御している。水冷によって比較的低い温度、例えば４５０〜６５０℃程度に冷却すると、微細なフェライトやベイナイト組織が得られ、鋼板の強度を確保できるので、スプレー冷却水やラミナー冷却水などによって鋼板を冷却する技術が一般的である。また近年では、高い冷却速度を得て組織をより微細化し、鋼板の強度を上げる技術の開発が盛んである。
【０００３】
例えば、大量の冷却水を供給して鋼板を急速冷却する技術として特許文献１の技術がある。これは、熱延鋼帯の上下面に多数の冷却バンクを設置し、各冷却バンクを水切りロールで区切るとともに、鋼帯の搬送速度や仕上温度に応じて冷却水吐出バンク数を増減するものであり、非常に高い冷却速度であっても、鋼帯長手方向に均質な材料特性に優れた製品を製造出来るとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４５２１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、鋼板を急速冷却するためには、従来の技術は、冷却能力や冷却均一性の確保に問題があった。
【０００６】
特許文献１の技術は、高い冷却速度を得るために、冷却水を大量に供給するものであり、冷却水量を増やすほど鋼板上面に滞留する冷却水膜が厚くなる。大流量の冷却水を供給すると、滞留水が水切りロールを乗り越えて、隣りの冷却ゾーンに溢れてしまう場合が発生する。滞留水が非水冷ゾーンに溢れれば、鋼板の過冷却を起こすとともに、鋼板の上面と下面で温度むらを発生させてしまい、品質が均一な鋼板を製造することができなくなる。特に、厚鋼板の場合は板幅が広く、板幅中央付近に供給された冷却水は板幅端部から排水され難いため、水膜の水位は高くなりやすい。したがって、冷却水量は、滞留水が水切りロールから溢れない程度に抑えておく必要があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑み、鋼板の上面に冷却水を供給する場合において、大流量の冷却水を鋼板上面に供給する場合においても、水切りロールを越えて隣接する冷却ゾーンへオーバーフローする冷却水を遮断することのできる遮水装置を設けた鋼板冷却設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
遮水装置としては、例えば水切りロールの上部に遮水板を接触させたものが考えられるが、回転する水切ロールにそのような遮水板を接触させると、
（１）遮水板が水切りロールと接触する部分が摩耗するため、遮水性能が低下し、磨耗が進行すると新品と交換する必要がある
（２）遮水板が脱落して鋼板の表面疵の原因となる
といった問題がある。
【０００９】
そこで、本発明者はこの問題を解決すべく検討し、遮水板として垂直板と水切りロールを覆うカバーを用いることによって、遮水板が水切りロールと接触しない構造であっても遮水が可能であることを知見し、本発明をなした。その要旨は、以下の通りである。
【００１０】
第一の発明は、鋼板の熱間圧延ラインに設置される、鋼板の上面に冷却水を供給するヘッダと、該ヘッダに取り付けられる冷却水噴射ノズルと、前記ヘッダの前後に配置される水切りロールとを備えた鋼板冷却設備であって、前記水切りロールの上部をその外周面に沿って非接触に覆うカバーと、該カバーから上方に伸びる垂直板とを備えた遮水装置を設けたことを特徴とする鋼板冷却設備である。
【００１１】
第二の発明は、前記遮水装置に更に、前記カバーと前記水切りロールとの隙間に圧縮空気を供給するエアパージヘッダを設けたことを特徴とする第一の発明に記載の鋼板冷却設備である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の遮水装置は、回転する水切りロールと接触しないのでカバーの摩耗による遮水性能の低下がなく、隣接する冷却ゾーンへの冷却水のオーバーフローを抑制することができる。特に、エアパージヘッダを設置した場合は、熱延鋼帯の熱間圧延のように、搬送速度が速い場合でも、極めて高い遮水性能を発揮することができる。
【００１３】
また、本発明により、鋼板冷却設備の各ゾーンにおいて冷却水のオーバーフローによる外乱の影響が排除され、各ゾーンでノズルから噴射される冷却水がほぼ完全に鋼板の冷却に寄与するため、ゾーン間の冷却特性のばらつきが小さくなり、鋼板の長手方向に均一な温度分布が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施の形態に係る鋼板冷却設備の側面図である。
【図２】第１の実施の形態における遮水装置の外観を示す図である。
【図３】第２の実施の形態に係る鋼板冷却設備の側面図である。
【図４】第２の実施の形態に係る遮水装置の内外観を示す図である。
【図５】第２の実施の形態に係る圧縮空気噴出し口の設置例を示す図である。
【図６】第２の実施の形態に係る他の例を示す鋼板冷却設備の側面図である。
【図７】鋼板製造プロセスの一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態の一例を図面を参照して説明する。
【００１６】
図７は、本発明の実施に供する鋼板圧延ラインの一例を示す概略図である。
加熱炉から抽出されたスラブは圧延機によって粗圧延と仕上圧延が施され、所定の仕上温度、仕上板厚とされた後、オンラインにて加速冷却設備に搬送される。加速冷却設備では、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鋼板は所定温度まで冷却される。なお、冷却前にプリレベラを通して鋼板の形状を整えてから加速冷却を行うのが均一な材質を得るには好適である。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る鋼板冷却設備の配置を示す側面図である。なお、ここでは、本発明を厚板圧延プロセスでの鋼板の冷却に用いた場合を例にして述べる。
上面冷却設備には、鋼板３の上面に冷却水を供給する上部ヘッダ６と、該上部ヘッダ６から懸垂した上部冷却水噴射ノズル８と、上部ヘッダ６の前後に水切りロール４とが設置されている。
【００１８】
水切りロール４は、鋼板３の上面に供給された冷却水が鋼板３の長手方向に拡がらないように、上部ヘッダ６の前後に鋼板３を挟んで搬送ロール５と対向する位置に設置されており、これにより上部ヘッダ６による冷却ゾーン長さが一定となり、冷却温度制御が容易になる。また水切りロール４により鋼板の搬送方向への冷却水の流れは堰き止められ、上部ヘッダ６から供給された冷却水の滞留水１３は鋼板の幅方向外側に流れるようになる。
【００１９】
各水切りロール４の上方には、前記水切りロール４のロール軸方向に亘ってその上部を非接触に覆うカバー２と、該カバー２から上方に伸びる垂直板１とから成る遮水装置が、水切りロール４の外周面と所定の間隔を有して冷却装置本体（図示せず）に取付けられている。回転する水切りロール４と非接触とすることで、カバー２が磨耗して遮水性能が低下することはない。
【００２０】
図２は遮水装置の外観を示す図であり、カバー２の形状は水切りロール４の外周に沿って円弧状を呈しており、円弧の頂点に垂直板１が取付けられている。カバー２と垂直板１とは共に水切りロール４の軸方向の全長に亘って設置されている。なお、カバー２の円弧形状は水切りロール４の上半分を覆える半円状が望ましいが、円周の１／４程度以上あれば十分に機能を発揮することができる。
【００２１】
このような第１の実施形態に係る冷却設備の遮水装置によれば、鋼板３の上面の滞留水１３の水位が水切りロール４の高さを超えたり、上部冷却水噴射ノズル８から噴射された冷却水が滞留水１３の表面に衝突し飛沫となって水切りロール４を超えて飛散しても、遮水装置の垂直板１によって隣接する冷却ゾーンへの冷却水の漏れ出しを遮断することができる。
【００２２】
なお、水切りロール４とカバー２は非接触であるため、この隙間から鋼板上面の滞留水１３が隣接する冷却ゾーンへ漏れ出すことが懸念される。特に、冷却ゾーンの鋼板搬送方向下流側が空冷ゾーンとなっている場合に、滞留水がその空冷ゾーンへ漏れ出すと、漏れ出た冷却水が鋼板３上の下流側へ拡がるため、影響が大きい。しかし、この隙間には、水切りロール４の回転に伴って水切りロール４の鋼板搬送方向下流側から上流側へ向かう随伴流（後述する図３における随伴流１４）が存在するため、滞留水がこの隙間を通って下流側へ漏れ出すことはない。
【００２３】
また、厚鋼板の熱間圧延は、熱延鋼帯の圧延に比較して一般的に、搬送速度が遅いので、鋼板上面の滞留水１３が水切りロール４の回転に伴い随伴流となって鋼板搬送方向上流側の冷却ゾーンに溢れ出す量は限定的であり、問題にはならない。また、カバー２は、水切リロール４と非接触となっているのでカバー２が磨耗して滞留水１３が流出することもない。
【００２４】
（第２の実施の形態）
図３は本発明の第２の実施の形態に係る鋼板冷却設備の側面図である。なお、ここでは、本発明を熱延鋼帯の熱間圧延プロセスでの鋼帯の冷却に用いた場合を例にして述べる。
【００２５】
以下で説明する冷却設備のうちエアパージヘッダ９以外の設備は第１の実施の形態と同じであるので、同一部分については同一符号を付して詳細説明は省略する。
上面冷却設備には、鋼板３の上面に冷却水を供給する上部ヘッダ６と、該上部ヘッダ６から懸垂した上部冷却水噴射ノズル８と、上部ヘッダ６の前後に水切りロール４とが設置されている。
【００２６】
各水切りロール４の上方には、前記水切りロール４のロール軸方向に亘ってその上部を非接触に覆うカバー２と、該カバー２から上方に伸びる垂直板１と、前記カバー２と前記水切りロール４との隙間に圧縮空気を供給するエアパージヘッダ９とから成る遮水装置が、水切りロール４の外周面と所定の間隔を有して冷却装置本体（図示せず）に取付けられている。
【００２７】
図４（ａ）は遮水装置の外観図であり、カバー２の形状は水切りロール４の外周に沿って円弧状を呈しており、円弧の頂点にエアパージヘッダ９が、エアパージヘッダ９の頂点に垂直板１が取付けられている。カバー２とエアパージヘッダ９と垂直板１とは共に水切りロール４の軸方向の全長に亘って設置されている。なお、カバー２の円弧形状は水切りロール４の上半分を覆える半円状が望ましいが、円周の１／４程度以上あれば十分に機能を発揮することができる。
【００２８】
図４（ｂ）はカバー２の内面側を水切リロール４の軸方向に展開した図であり、エアパージヘッダ９には水切りロール４の軸方向に圧縮空気を噴射する噴射口１０が多数設けられている。図４は圧縮空気噴射口１０を水切りロール４の軸方向に向けた例である。
【００２９】
図５（ａ）はエアパージヘッダ９の側面図で、そのａ−ａ断面を、図５（ｂ）、図５（ｃ）に示す。図５（ｂ）は圧縮空気噴射口１０が１穴の場合であるが、圧縮空気が随伴流１４に、より対向するように、圧縮空気噴射口１０を随伴流１４の方向に傾斜させた場合を示している。また、図５（ｃ）は圧縮空気が水切りロール４のロール外表面の両側に沿うように、圧縮空気噴射口１０を２穴としてそれぞれ傾斜させた場合を示している。
【００３０】
このような第２の実施形態に係る冷却設備の遮水装置によれば、鋼板３の上面の滞留水１３の水位が水切りロール４の高さを超たり、上部冷却水噴射ノズル８から噴射された冷却水が滞留水１３の表面に衝突し飛沫となって水切りロール４を超えて飛散しても、遮水装置の垂直板１によって隣接する冷却ゾーンへの冷却水の漏れ出しを遮断することができる。
【００３１】
なお、図３に示す熱延鋼帯の熱間圧延は、厚鋼板の圧延に比較して格段に鋼板の搬送速度が速いので、熱延鋼帯の上面に滞留した冷却水の水深が、水切りロール４の高さよりも浅い場合であっても、水切りロール４の回転に伴い、水切りロール４とカバー２との間を随伴流１４となって熱延鋼帯の搬送方向上流側の冷却ゾーンに溢れ出す場合がある。これに対し、第２の実施形態に係る冷却装置の遮水装置では、エアパージヘッダ９の圧縮空気噴射口１０から圧縮空気１１を水切りロール４とカバー２との隙間に噴射することにより、この隙間に空気の層を形成し、滞留水１３がこの隙間を通って隣接する冷却ゾーンに流出するのを防止することができる。
【００３２】
特に、図５（ｂ）で説明したように、圧縮空気噴射口１０を鋼帯搬送方向へ向け、圧縮空気１１を水切りロール４の回転方向に対向する方向（鋼帯搬送方向）に噴射することにより、水切りロール４の回転に伴う随伴流１４に対向してその流れを止め、隣接する冷却ゾーンに流出するのをより一層防止することができる。なお、圧縮空気１１の噴射方向は、随伴流に対向する側（搬送方向下流側）とするのが好ましいが、さらに図５（ｃ）で示したように両側とするのがよい。
【００３３】
図６は、大流量の冷却水を供給する場合に滞留水１３が水切りロール４の高さより高くなった場合を示す。この場合は圧縮空気１１を水切りロール４の両側に大量に噴射するとともに、垂直板１、カバー２によって滞留水１３のオーバーフローを阻止することができる。
【００３４】
なお、水切りロール４を覆うカバー２と水切りロール４との間隔は１０〜１５ｍｍ程度とすることが好ましい。間隔が１０ｍｍ未満では、カバー２が回転する水切りロール４と接触する危険性があり、間隔が１５ｍｍ超えでは、第１の実施形態においては水切りロール４とカバー２との間で滞留水１３の遮水を保つことが難しくなり、第２の実施形態においては圧縮空気１１の圧力と流量を高圧、高流量とする必要があり、効率的でないからである。
【００３５】
圧縮空気１１の流量および噴射速度は、水切りロール４とカバー２の間隔、滞留水１３の水量、鋼板の搬送速度などを考慮して、適宜設定すればよい。例えば、エアパージヘッダ９の長さ５ｍ、圧縮空気噴射口１０が２列（図５（ｃ））でその長さ方向ピッチ３０ｍｍ、圧縮空気噴射口１０の内径８ｍｍの場合に、圧縮空気１１の噴射速度１０ｍ／ｓを得るためには、噴射口１個当たり流量は約０．５Ｌ／ｓであるので、エアパージヘッダ１本当たりの流量は、約１６６Ｌ／ｓとなる。なお、以上の圧縮空気１１の流量および噴射速度を用い、水切りロール４とカバー２との間隔を１０ｍｍとした本発明の第２の実施形態に係る鋼板冷却設備を用いて熱延鋼帯の冷却を行ったところ、隣接する冷却ゾーンへの冷却水の漏れ出しをほぼ完全に遮断できることが確認できた。
【００３６】
なお、第２の実施の形態では熱延鋼帯を例としたが、厚鋼板の冷却においてエアパージヘッダ９を設置することを否定するものではない。厚鋼板の冷却においても冷却水量が多く冷却水の滞留が多い場合には水切りロール４に沿った随伴流が発生する場合もあり得るし、滞留冷却水が水切りロール４の高さをオーバーする場合もあり得るからである。
【符号の説明】
【００３７】
１    垂直板
２    カバー
３    鋼板／鋼帯
４    水切リロール
５    搬送ロール
６    上部ヘッダ
７    下部ヘッダ
８    上部噴射ノズル
９    エアパージヘッダ
１０  圧縮空気噴射口
１１  圧縮空気
１２  下部噴射ノズル
１３  滞留水
１４  随伴流
１５  減圧弁
１６  空気源
【図１】
2011212724.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】
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