(57)【要約】      （修正有）【課題】熱延鋼板を均一に冷却することが可能な熱延鋼板の冷却装置、該冷却装置の動作制御方法、熱延鋼板の製造装置、及び、熱延鋼板の製造方法を提供する。【解決手段】熱間仕上げ圧延機列における最終スタンド１１ｇと該最終スタンドの下流側に配置された温度計との間に配置され、パスラインを搬送される鋼板１へ向けて冷却水を噴射可能に設けられた複数のフラットスプレーノズルを備えるヘッダー２１，２２を具備し、ヘッダーが、上下動可能に構成されている熱延鋼板の冷却装置、該冷却装置の下流側に配置した温度計による鋼板の温度測定結果に基づいて、ヘッダーの動作を制御する熱延鋼板の冷却装置の動作制御方法、上記熱延鋼板の冷却装置を備える熱延鋼板の製造装置、並びに、該熱延鋼板の製造装置によって鋼板を処理する工程を含む熱延鋼板の製造方法とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間仕上げ圧延機列における最終スタンドと該最終スタンドの下流側に配置された温度計との間に配置され、パスラインを搬送される鋼板へ向けて冷却水を噴射可能に設けられた複数のフラットスプレーノズルを備えるヘッダー、を具備し、
前記ヘッダーが、上下動可能に構成されていることを特徴とする、熱延鋼板の冷却装置。
【請求項２】
前記温度計によって測定された前記鋼板の温度測定結果に基づいて、前記ヘッダーの上下動が制御されることを特徴とする、請求項１に記載の熱延鋼板の冷却装置。
【請求項３】
前記ヘッダーへと供給される冷却水の圧力が制御されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の熱延鋼板の冷却装置。
【請求項４】
前記フラットスプレーノズルから噴射された冷却水は、前記鋼板の被冷却面に帯状又は長円状の噴流衝突域を形成し、
前記フラットスプレーノズルは、前記鋼板の幅方向のすべての点が前記噴流衝突域を２回以上通過するように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１項に記載の熱延鋼板の冷却装置。
【請求項５】
前記フラットスプレーノズルから噴射された冷却水が前記鋼板の被冷却面へ衝突することによって形成される帯状又は長円状の噴流衝突域が、前記鋼板の板幅方向及び前記鋼板の搬送方向へそれぞれ所定間隔で配置され、
前記鋼板の搬送方向に隣接する２つの前記噴流衝突域は、前記鋼板の板幅方向の位置が互いにずれるように配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱延鋼板の冷却装置。
【請求項６】
前記ヘッダーが、前記鋼板の上面側及び下面側へと配置され、
前記フラットスプレーノズルは、パスラインを搬送される前記鋼板の上面及び下面へ向けて冷却水を噴射可能に配置され、
前記フラットスプレーノズルから前記鋼板の搬送方向へ連続的に噴射された高圧ジェット水が、前記最終スタンドのワークロールの半径相当位置以内から前記最終スタンドのハウジングポスト出側までの区間で、前記鋼板の上面及び下面へと連続的に衝突することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱延鋼板の冷却装置。
【請求項７】
前記区間における、前記高圧ジェット水の鋼板面衝突圧力の鋼板搬送方向平均値が、前記鋼板の上面及び前記鋼板の下面において３．５ｋＰａ以上であることを特徴とする、請求項６に記載の熱延鋼板の冷却装置。
【請求項８】
前記鋼板の上面側に設けられた前記ヘッダー及び前記フラットスプレーノズルと、該フラットスプレーノズルと前記パスラインとの間に設けられている上面ガイドとが、一体に構成されていないことを特徴とする、請求項６又は７に記載の熱延鋼板の冷却装置。
【請求項９】
前記鋼板の下面側に設けられた前記ヘッダー及び前記フラットスプレーノズルと、該フラットスプレーノズルと前記パスラインとの間に設けられている下面ガイドとが、一体に構成されていないことを特徴とする、請求項６〜８のいずれか１項に記載の熱延鋼板の冷却装置。
【請求項１０】
前記ヘッダーが複数備えられ、該ヘッダーの少なくとも一部は、前記鋼板の搬送方向及び前記鋼板の幅方向のそれぞれへ複数列に配置された前記フラットスプレーノズルへ冷却水を一括供給可能に構成されていることを特徴とする、請求項６〜９のいずれか１項に記載の熱延鋼板の冷却装置。
【請求項１１】
前記鋼板の上面側に複数の前記ヘッダーが配置され、
前記鋼板の上面側に設けられている前記ヘッダーのうち、少なくとも前記鋼板の搬送方向最上流側に配置された前記ヘッダーが、前記鋼板の搬送方向及び前記鋼板の幅方向のそれぞれへ複数列に配置された前記フラットスプレーノズルへ冷却水を一括供給可能に構成されている前記ヘッダーであることを特徴とする、請求項１０に記載の熱延鋼板の冷却装置。
【請求項１２】
前記鋼板の下面側に複数の前記ヘッダーが配置され、
前記鋼板の下面側に設けられている前記ヘッダーのうち、少なくとも前記鋼板の搬送方向最上流側に配置された前記ヘッダーが、前記鋼板の搬送方向及び前記鋼板の幅方向のそれぞれへ複数列に配置された前記フラットスプレーノズルへ冷却水を一括供給可能に構成されている前記ヘッダーであることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の熱延鋼板の冷却装置。
【請求項１３】
前記冷却装置の鋼板幅方向両端面と前記最終スタンドの鋼板幅方向両端面との間に、冷却水を排出可能な空間が確保されていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の熱延鋼板の冷却装置。
【請求項１４】
熱間仕上げ圧延機列における最終スタンドと、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の熱延鋼板の冷却装置と、温度計とを、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１５】
請求項１４に記載の熱延鋼板の製造装置を用いて、熱間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。
【請求項１６】
熱間仕上げ圧延機列における最終スタンドと該最終スタンドの下流側に配置された温度計との間に配置され、パスラインを搬送される鋼板へ向けて冷却水を噴射可能に設けられた複数のフラットスプレーノズルを備えるヘッダー、を具備する熱延鋼板の冷却装置の動作を制御する方法であって、
前記ヘッダーが、上下動可能に構成され、
前記温度計によって測定された前記鋼板の温度測定結果に基づいて、前記ヘッダーの上下動が制御されることを特徴とする、熱延鋼板の冷却装置の動作制御方法。
【請求項１７】
前記ヘッダーが、前記鋼板の上面側及び下面側へと配置され、
前記フラットスプレーノズルは、パスラインを搬送される前記鋼板の上面及び下面へ向けて冷却水を噴射可能に配置され、
前記フラットスプレーノズルから前記鋼板の搬送方向へ連続的に噴射された高圧ジェット水が、前記最終スタンドのワークロールの半径相当位置以内から前記最終スタンドのハウジングポスト出側までの区間で、前記鋼板の上面及び下面へと連続的に衝突することを特徴とする、請求項１６に記載の熱延鋼板の冷却装置の動作制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱延鋼板の冷却装置及びその動作制御方法、並びに、熱延鋼板の製造装置及び熱延鋼板の製造方法に関する。本発明は、特に、フラットスプレーノズルを用いて熱延鋼板を均一に冷却し得る熱延鋼板の冷却装置及び当該熱延鋼板の冷却装置の動作制御方法、並びに、当該熱延鋼板の冷却装置を備える熱延鋼板の製造装置、及び、該製造装置を用いる熱延鋼板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用や構造材用等として用いられる鋼材は、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、熱延鋼板の結晶粒を微細化することが有効である。そのため、微細結晶粒を有する熱延鋼板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、結晶粒を微細化すれば、合金元素の添加量を削減しても優れた機械的性質を具備した高強度熱延鋼板を製造することが可能になる。
【０００３】
熱延鋼板の結晶粒の微細化方法としては、熱間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粒内に圧延歪を蓄積させ、冷却後（又は変態後）に得られるフェライト粒の微細化を図る方法等が知られている。そして、オーステナイト粒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は、圧延後の短時間で鋼板を所定の温度以下（例えば、７２０℃以下）まで冷却することが有効である。すなわち、微細結晶粒を有する熱延鋼板を製造するためには、熱間仕上げ圧延に引き続き、従来よりも早く冷却すること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】
微細結晶粒を有する熱延鋼板の製造を可能にする技術、又は、微細結晶粒を有する熱延鋼板の製造に適用可能な技術が、これまでにいくつか開示されてきている。例えば特許文献１には、Ｃ：０．０１〜０．３質量％を含有する炭素鋼又は低合金鋼からなる鋼板又はスラブを多パス熱間圧延して熱延鋼板を製造する方法であって、最終圧延パスをＡｒ３点以上の温度で終了し、その後０．４秒以内に７２０℃以下まで冷却することを特徴とする、超微細結晶粒熱延鋼板の製造方法が開示されている。また、特許文献２には、熱延仕上げ圧延機列における最終スタンドと、第１の冷却装置と、第２の冷却装置と、巻き取り装置とが、鋼板搬送方向に順に配置されるとともに、第１の冷却装置と第２の冷却装置との間に非冷却の領域が設けられている熱延鋼板の製造設備において、第１の冷却装置は、鋼板の被冷却面に帯状又は長円状の噴流衝突域を形成すべきノズルと、該ノズルから噴射された冷却水を堰止めるべき堰止めロールとを備え、最終スタンドのロールと堰止めロールとの間の領域に冷却水のプールが形成されるとともに、第１の冷却装置内を搬送される鋼板がプールの冷却水中に浸漬されるように、堰止めロールを配設する技術が開示されている。また、特許文献３には、鋼板を熱間圧延する圧延機の入側又は／及び出側の圧延機に近接する位置に、鋼板を通過させながら鋼板の上面に冷却水を供給する冷却設備を配置し、該冷却設備は、鋼板の上面に対して棒状冷却水を圧延機側に向いて伏角３０°〜６０°で噴射するノズルを有するヘッダを、鋼板に供給した後の冷却水が圧延機のワークロールで堰き止められるような位置に備えていることを特徴とする鋼板の熱間圧延設備が開示されている。そして、特許文献３には、冷却水が分散して棒状でなくなり冷却水を堰き止める作用がなくなる事態を回避するため、上ノズルの先端とパスラインとの距離を５００ｍｍ〜１８００ｍｍとするのが好ましい旨、記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２１３５９５号公報
【特許文献２】特許第４０２９８６５号
【特許文献３】特開２００７−６１８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されている技術によれば、温度がＡｒ３点以上である鋼板を、最終圧延パス終了後の０．４秒以内に７２０℃まで冷却するので、超微細結晶粒（例えば、平均粒径が２μｍ以下の結晶粒をいう。以下において同じ。）を有する熱延鋼板を製造することが可能になると考えられる。ところが、特許文献１には、最終圧延パス終了から０．４秒以内に鋼板を７２０℃まで冷却し得る冷却装置の詳細な構成については開示されていない。また、特許文献２に開示されている技術によれば、熱延圧延機列の最終スタンドのロールと堰止めロールとの間の領域に形成した冷却水のプールに鋼板を浸漬させるため、熱延鋼板の冷却能率を向上させることが可能になると考えられる。ここで、超微細結晶粒を有する熱延鋼板を製造する際に必要とされる急冷は、例えば特許文献１に示される通り少なくとも４００℃／ｓ以上の冷却速度を有するものであり、それには鋼板を核沸騰冷却で急冷することが求められる。ところが、特許文献２に開示されているように、冷却水のプールを積極的に形成して鋼板を冷却すると、鋼板表面に衝突する冷却水の衝突圧力を、核沸騰冷却が可能な程度にまで増大させ難く、超微細結晶粒を有する熱延鋼板を製造するためには、更なる技術改良が必要になるという課題があった。また、超微細結晶粒を有する熱延鋼板を製造する際に必要とされる急冷では、鋼板表面に衝突させる冷却水の衝突圧力を所定値以上にすることが必要になるのに対し、特許文献３に開示されている技術では、鋼板へと供給される棒状冷却水の噴射角度を主に規定しているのみである。また、特許文献３では鋼板に噴射された冷却水が圧延ロールバイト部まで流れるためロールバイト部直後からの冷却が可能であるとしているが、衝突後に鋼板上を流れる冷却水では十分な急冷はできず、この部分の冷却は超微細結晶粒の形成にほとんど寄与しない。よって、当該技術を単に用いても、超微細結晶粒を有する熱延鋼板を製造することは困難であるという問題があった。
【０００７】
一方、図９は、フラットスプレーノズルから噴射された冷却水の噴射広がり角、鋼板表面に衝突する冷却水の衝突域長さ（以下において、「スプレー衝突長さ」という。）、及び、フラットスプレーノズルと鋼板との距離（以下において、「ノズル鋼板間距離」という。）の概念を説明する図である。フラットスプレーノズル（以下において、単に「ノズル」ということがある。）から噴射された冷却水を用いて鋼板を冷却する場合、必要とされる冷却能等に応じてヘッダーへと供給される冷却水の圧力（給水圧）を変更し、ノズルから噴射される冷却水の流量を変更すると、ノズルから噴射される冷却水の噴射広がり角が変わる（図１０参照）。ノズル鋼板間距離が一定の状態で冷却水の噴射広がり角を変えると、スプレー衝突長さが変わる。ここで、鋼板が均一に冷却されるときのスプレー衝突長さをＬ０とする。スプレー衝突長さＬをＬ＜Ｌ０にすると、隣り合う冷却水衝突域の間に相対的に冷却が不十分になる部位が生じるため、均一冷却性が損なわれる。これに対し、スプレー衝突長さＬをＬ＞Ｌ０にすると、隣り合う冷却水衝突域の間に相対的に過度に冷却される部位が生じるため、冷却均一性が損なわれる。すなわち、ノズルから噴射される冷却水の流量を変更すると、スプレー衝突長さが変わるため、鋼板の均一冷却が困難になる、という問題があった。超微細粒鋼を含む熱延鋼板を製造する際に、均一冷却性が損なわれると、熱延鋼板の部位毎で機械的特性に差が生じやすくなるほか、熱延鋼板の生産性低下等の要因になると考えられる。
【０００８】
そこで、本発明は、熱延鋼板を均一に冷却することが可能な、熱延鋼板の冷却装置、熱延鋼板の製造装置、及び、熱延鋼板の製造方法、並びに、熱延鋼板を均一に冷却することが可能な熱延鋼板の冷却装置の動作制御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】
【０００９】
本発明者らは、フラットスプレーノズルを用いた熱延鋼板の冷却に関する研究調査を行った。その結果、ヘッダーへの給水圧に応じてノズル鋼板間距離を決定することにより、スプレー衝突長さを一定に保つことが可能になることを知見した（図１１参照）。スプレー衝突長さを一定に保つことにより、熱延鋼板の均一冷却が可能になると考えられる。さらに、本発明者らは、鋼板表面に衝突した冷却水の噴流衝突域が図１２に記載される形態となるようにノズルを配置（以下において、当該形態の配置を「千鳥配置」ということがある。）することで、鋼板の均一冷却性を向上させやすくなることを知見した。
【００１０】
本発明者らは、超微細結晶粒を有する熱延鋼板（以下において、「超微細粒鋼」ということがある。）の製造に関する研究調査を行い、以下の知見を得た。
（１）図８に示されるように、Ａｒ３点以上の温度域で圧延された後、０．２秒以内に７２０℃までの冷却を完了すると、結晶粒をさらに微細化することが可能になる。
（２）Ａｒ３点以上の例えば８２０℃から７２０℃までの１００℃降下の冷却を、圧延後０．２秒以内で終了させるには、６００℃／ｓ以上の冷却速度で急冷を行う必要がある。６００℃／ｓの冷却速度で鋼板を冷却した場合、鋼板の温度を１００℃低下させるための所要時間は０．１６７秒である。したがって、冷却を０．２秒以内で終了させるためには、圧延後０．０３３秒以内に冷却を開始する必要がある。例えば、鋼板を１０ｍ／ｓの速度で移動させた場合、０．０３３秒で移動する距離は０．３３ｍである。したがって、圧延後の急冷は、熱間圧延機列における最終スタンドのワークロールの半径相当位置以内から開始し、少なくとも熱間圧延機列における最終スタンド内ではほぼ連続して急冷する必要がある。
（３）鋼板へと噴射された冷却水が鋼板に衝突する圧力（面圧）と鋼板の冷却速度との間には相関があり（図５参照）、冷却水が鋼板に衝突する圧力を増大させることによって鋼板の冷却速度を増大させることが可能になる。そのため、６００℃／ｓ以上の冷却速度で急冷を行うには、鋼板へ向けて高圧ジェット水を噴射する必要があり、鋼板を核沸騰冷却する必要がある。
【００１１】
本発明は、上記知見に基づいて完成されたもので、その要旨は以下の通りである。
【００１２】
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、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。
【００１３】
本発明の第１の態様は、熱間仕上げ圧延機列（１１）における最終スタンド（１１ｇ）と該最終スタンドの下流側に配置された温度計（１４）との間に配置され、パスラインを搬送される鋼板（１）へ向けて冷却水を噴射可能に設けられた複数のフラットスプレーノズル（２１ａ、２１ａ、…、２２ａ、２２ａ、…）を備えるヘッダー（２１、２２）、を具備し、ヘッダー（２１、２２）が、上下動可能に構成されていることを特徴とする、熱延鋼板の冷却装置（２０）である。
【００１４】
ここに、「下流側」とは、鋼板（１）の搬送方向の下流側をいう。
【００１５】
また、上記本発明の第１の態様において、温度計（１４）によって測定された鋼板の温度測定結果に基づいて、ヘッダー（２１、２２）の上下動が制御されることが好ましい。
【００１６】
ここに、本発明において、「ヘッダー（２１、２２）の上下動が制御される」とは、より具体的には、ヘッダー（２１、２２）を上下動させる上下動手段（例えば、油圧シリンダー等を備える公知の駆動手段）の動作が、制御されることをいう。また、「温度計（１４）によって測定された鋼板の温度測定結果に基づいて、ヘッダー（２１、２２）の上下動が制御される」とは、例えば、温度計（１４）によって測定された鋼板（１）の温度ムラを低減するように、ヘッダー（２１、２２）を上下動させることをいう。
【００１７】
また、上記本発明の第１の態様において、ヘッダー（２１、２２）へと供給される冷却水の圧力が制御されることが好ましい。
【００１８】
ここに、「ヘッダー（２１、２２）へと供給される冷却水の圧力（以下において、「給水圧」ということがある。）が制御される」とは、例えば、圧延速度が変化した場合、鋼板の表面変化に起因する熱伝達率が変化した場合、又は、冷却前温度の変化等の外乱が生じた場合等、冷却装置（２０）の冷却能力を調整する必要が生じた時に、ヘッダーへの給水圧を変更するように制御されることをいう。
【００１９】
また、上記本発明の第１の態様において、フラットスプレーノズル（２１ａ、２１ａ、…、２２ａ、２２ａ、…）から噴射された冷却水は、鋼板の被冷却面に帯状又は長円状の噴流衝突域を形成し、フラットスプレーノズルは、鋼板の幅方向のすべての点が噴流衝突域を２回以上通過するように配置されていることが好ましい。
【００２０】
ここに、「フラットスプレーノズルは、鋼板の幅方向のすべての点が噴流衝突域を２回以上通過するように配置されている」とは、例えば、噴流衝突域が図１２に示されている形態となるように、フラットスプレーノズルが配置されていることをいう。
【００２１】
また、上記本発明の第１の態様において、フラットスプレーノズル（２１ａ、２１ａ、…、２２ａ、２２ａ、…）から噴射された冷却水が鋼板の被冷却面へ衝突することによって形成される帯状又は長円状の噴流衝突域が、鋼板の板幅方向及び鋼板の搬送方向へそれぞれ所定間隔で配置され、鋼板の搬送方向に隣接する２つの噴流衝突域は、鋼板の板幅方向の位置が互いにずれるように配置されていることが好ましい。
【００２２】
ここに、「鋼板の搬送方向に隣接する２つの噴流衝突域は、鋼板の板幅方向の位置が互いにずれるように配置されている」とは、例えば、噴流衝突域が図１２に示されている形態となるように、フラットスプレーノズルが配置されていることをいう。例えば、鋼板の幅方向のピッチをＡｐとすれば、あるノズル列に対しその搬送方向の上流側あるいは下流側に隣接するノズル列の噴射衝突域の配置は、鋼板の幅方向にずれていることが好ましく、Ａｐ／２だけずれていることがより好ましい。
【００２３】
また、上記本発明の第１の態様において、ヘッダー（２１、２２）が、鋼板の上面側及び下面側へと配置され、フラットスプレーノズル（２１ａ、２１ａ、…、２２ａ、２２ａ、…）は、パスラインを搬送される鋼板の上面及び下面へ向けて冷却水を噴射可能に配置され、フラットスプレーノズルから鋼板の搬送方向へ連続的に噴射された高圧ジェット水が、最終スタンドのワークロール（１１ｇｗ、１１ｇｗ）の半径相当位置以内から最終スタンドのハウジングポスト（１１ｇｈ）出側までの区間で、鋼板の上面及び下面へと連続的に衝突しても良い。
【００２４】
ここに、「フラットスプレーノズルから鋼板の搬送方向へ連続的に噴射された高圧ジェット水」とは、鋼板（１）の搬送方向に所定の間隔で配置された複数のフラットスプレーノズル（２１ａ、２１ａ、…、２２ａ、２２ａ、…）から鋼板（１）の上面及び下面へ向けて連続的に噴射された高圧ジェット水をいう。また、「最終スタンドのワークロールの半径相当位置」とは、図４に示すように、圧延される鋼板（１）と最終スタンドのワークロール（１１ｇｗ、１１ｇｗ）とが接触する部位（より詳細には、鋼板（１）の上面と接触するワークロール（１１ｇｗｕ）の下死点、及び、鋼板（１）の下面と接触するワークロール（１１ｇｗｄ）の上死点。以下において、当該部位を「ロールバイト部」ということがある。）から鋼板（１）の搬送方向下流側へ最終スタンドのワークロール（１１ｇｗ、１１ｇｗ）の半径分だけ離れた位置をいう。また、「最終スタンドのワークロールの半径相当位置以内から」とは、最終スタンドのワークロールの半径相当位置とロールバイト部との間（最終スタンドのワークロールの半径相当位置よりもロールバイト部側）に存在する鋼板（１）の上面及び下面へ、ノズル（２１ａ、２１ａ、…、２２ａ、２２ａ、…）から噴射された高圧ジェット水が供給されることをいう。高圧ジェット水を連続的に噴射する区間の厳密な開始点は、ワークロールの半径相当位置以内において高圧ジェット水が直接鋼板に衝突する部位の最も上流側、すなわちロールバイト部に近い点である。高圧ジェット水を噴射するノズルを、最終スタンドのワークロールに最も近接させて設置する場合には、ノズルの噴射孔の中心からワークロールの表面に引いた接線が鋼板の表面に達する点が、高圧ジェット水を連続的に噴射する区間の厳密な開始点に相当する。また、「最終スタンドのハウジングポスト出側」とは、最終スタンドのハウジングポスト（１１ｇｈ）の外面（鋼板搬送方向下流側の外面）をいう。
【００２５】
また、高圧ジェット水が最終スタンドのワークロールの半径相当位置以内から最終スタンドのハウジングポスト出側までの区間で、鋼板の上面及び下面へ連続的に衝突している上記本発明の第１の態様において、上記区間における、高圧ジェット水の鋼板面衝突圧力の鋼板搬送方向平均値が、鋼板の上面及び鋼板の下面において３．５ｋＰａ以上であることが好ましい。
【００２６】
ここに、「高圧ジェット水の鋼板面衝突圧力の鋼板搬送方向平均値」とは、鋼板幅方向における任意の位置、例えば幅方向中央部で、鋼板搬送方向の線分に沿って鋼板表面が受ける高圧ジェット水の衝突圧力を測定又は算出し、これを所定の領域で平均化したものをいう。鋼板を板幅方向に均一に冷却するためには、鋼板幅方向のすべての領域において、この鋼板搬送方向平均値を等しくすることが望ましい。少なくともノズルピッチ相当の幅を持つ面で考えても、線分上で求めた鋼板面衝突圧力と等しくなるべきである。従って、上記鋼板搬送方向平均値を求めるにあたり、ノズル一個が受け持つ鋼板面での平均衝突圧力を鋼板の搬送方向に並ぶノズル列毎に求めて、これを鋼板の搬送方向に平均化しても良い（図４及び図７参照）。本発明では、例えば図６に示すように、鋼板幅方向におけるノズルピッチをＡ、鋼板の搬送方向におけるノズルピッチ、すなわちヘッダー間隔をＢとするとき、ノズル一個が受け持つ鋼板面での平均衝突圧力は、面積がＡ×Ｂで表される平行四辺形領域に衝突した冷却水の力（衝突力）を、当該平行四辺形の面積Ａ×Ｂで除することによって算出することができる。
【００２７】
また、高圧ジェット水が最終スタンドのワークロールの半径相当位置以内から最終スタンドのハウジングポスト出側までの区間で、鋼板の上面及び下面へ連続的に衝突している上記本発明の第１の態様において、鋼板の上面側に設けられたヘッダー（２１）及びフラットスプレーノズル（２１ａ、２１ａ、…）と、該フラットスプレーノズルとパスラインとの間に設けられている上面ガイド（２３）とが、一体に構成されていないことが好ましい。
【００２８】
ここに、「上面ガイド（２３）」とは、最終スタンド（１１ｇ）で圧延された鋼板（１）が、最終スタンドのワークロール（１１ｇｗｕ）や冷却装置（２０）のノズル（２１ａ、２１ａ、…）へ衝突することを防止する等の目的で鋼板（１）の上面側に設置される、冷却装置（２０）の部材をいう。
【００２９】
また、高圧ジェット水が最終スタンドのワークロールの半径相当位置以内から最終スタンドのハウジングポスト出側までの区間で、鋼板の上面及び下面へ連続的に衝突している上記本発明の第１の態様において、鋼板の下面側に設けられたヘッダー（２２）及びフラットスプレーノズル（２２ａ、２２ａ、…）と、該フラットスプレーノズルとパスラインとの間に設けられている下面ガイド（２４）とが、一体に構成されていないことが好ましい。
【００３０】
また、高圧ジェット水が最終スタンドのワークロールの半径相当位置以内から最終スタンドのハウジングポスト出側までの区間で、鋼板の上面及び下面へ連続的に衝突している上記本発明の第１の態様において、ヘッダー（２１、３１、２２、３２）が複数備えられ、該ヘッダーの少なくとも一部は、鋼板の搬送方向及び鋼板の幅方向のそれぞれへ複数列に配置されたフラットスプレーノズル（３１ａ、３１ａ、…、３２ａ、３２ａ、…）へ冷却水を一括供給可能に構成されていることが好ましい。
【００３１】
また、ヘッダーの少なくとも一部が、鋼板の搬送方向及び鋼板の幅方向のそれぞれへ複数列に配置されたフラットスプレーノズルへ冷却水を一括供給可能に構成されている上記本発明の第１の態様において、鋼板の上面側に複数のヘッダー（２１、３１）が配置され、鋼板の上面側に設けられているヘッダーのうち、少なくとも鋼板の搬送方向最上流側に配置されたヘッダー（３１）が、鋼板の搬送方向及び鋼板の幅方向のそれぞれへ複数列に配置されたフラットスプレーノズル（３１ａ、３１ａ、…）へ冷却水を一括供給可能に構成されているヘッダーであることが好ましい。
【００３２】
また、ヘッダーの少なくとも一部が、鋼板の搬送方向及び鋼板の幅方向のそれぞれへ複数列に配置されたフラットスプレーノズルへ冷却水を一括供給可能に構成されている上記本発明の第１の態様において、鋼板の下面側に複数のヘッダー（２２、３２）が配置され、鋼板の下面側に設けられているヘッダーのうち、少なくとも鋼板の搬送方向最上流側に配置されたヘッダー（３２）が、鋼板の搬送方向及び鋼板の幅方向のそれぞれへ複数列に配置されたフラットスプレーノズル（３２ａ、３２ａ、…）へ冷却水を一括供給可能に構成されているヘッダーであることが好ましい。
【００３３】
また、上記本発明の第１の態様において、冷却装置の鋼板幅方向両端面と最終スタンドの鋼板幅方向両端面との間に、冷却水を排出可能な空間が確保されていることが好ましい。
【００３４】
ここに、「冷却装置（２０）の鋼板幅方向両端面」とは、鋼板（１）の幅方向両端側における冷却装置（２０）の外面をいう。また、「最終スタンド（１１ｇ）の鋼板幅方向両端面」とは、鋼板（１）の幅方向両端側における最終スタンドのハウジングポスト（１１ｇｈ）の内面をいう。
【００３５】
本発明の第２の態様は、熱間仕上げ圧延機列（１１）における最終スタンド（１１ｇ）と、上記本発明の第１の態様にかかる熱延鋼板の冷却装置（２０）と、温度計（１４）とを、鋼板（１）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（１０）である。
【００３６】
本発明の第３の態様は、上記本発明の第２の態様にかかる熱延鋼板の製造装置（１０）を用いて、熱間仕上げ圧延機列（１１）における最終スタンド（１１ｇ）で圧延された鋼板（１）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である。
【００３７】
本発明の第４の態様は、熱間仕上げ圧延機列（１１）における最終スタンド（１１ｇ）と該最終スタンドの下流側に配置された温度計（１４）との間に配置され、パスラインを搬送される鋼板（１）へ向けて冷却水を噴射可能に設けられた複数のフラットスプレーノズル（２１ａ、２１ａ、…、２２ａ、２２ａ、…）を備えるヘッダー（２１、２２）、を具備する熱延鋼板の冷却装置（２０）の動作を制御する方法であって、ヘッダー（２１、２２）が、上下動可能に構成され、温度計によって測定された鋼板の温度測定結果に基づいて、ヘッダーの上下動が制御されることを特徴とする、熱延鋼板の冷却装置の動作制御方法である。
【００３８】
また、上記本発明の第４の態様において、ヘッダー（２１、２２）が、鋼板の上面側及び下面側へと配置され、フラットスプレーノズル（２１ａ、２１ａ、…、２２ａ、２２ａ、…）は、パスラインを搬送される鋼板（１）の上面及び下面へ向けて冷却水を噴射可能に配置され、フラットスプレーノズルから鋼板の搬送方向へ連続的に噴射された高圧ジェット水が、最終スタンドのワークロール（１１ｇｗ、１１ｇｗ）の半径相当位置以内から最終スタンドのハウジングポスト（１１ｇｈ）出側までの区間で、鋼板の上面及び下面へと連続的に衝突しても良い。
【発明の効果】
【００３９】
本発明では、ヘッダーが上下動可能に構成されているので、例えばヘッダーへの給水圧が変更された場合であっても、ヘッダーを上下動させることにより、スプレー衝突長さを一定に保つことが可能になる。スプレー衝突長さを一定に保つことにより、鋼板を均一に冷却することが可能になるので、本発明によれば、熱延鋼板を均一に冷却することが可能な熱延鋼板の冷却装置、熱延鋼板の製造装置、及び、熱延鋼板の製造方法、並びに、熱延鋼板の冷却装置の動作制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明にかかる熱延鋼板の製造装置の一部を模式的に示す図である。
【図２】図１から本発明の熱延鋼板の冷却装置が配置される部分を抽出し拡大して示す図である。
【図３】本発明の熱延鋼板の冷却装置の形態例を示す図である。
【図４】最終スタンドのワークロールの半径相当位置及び最終スタンドのハウジングポスト出側並びに高圧ジェット水の鋼板面衝突圧力の鋼板搬送方向平均値の概念を説明する図である。
【図５】高圧ジェット水の鋼板面衝突圧力の鋼板搬送方向平均値と鋼板の平均冷却速度との関係を示す図である。
【図６】高圧ジェット水の鋼板面衝突圧力のノズル一個あたりの平均値を説明する図である。
【図７】他の実施形態にかかる本発明の熱延鋼板の冷却装置における最終スタンドのワークロールの半径相当位置及び最終スタンドのハウジングポスト出側並びに高圧ジェット水の鋼板面衝突圧力の鋼板搬送方向平均値の概念を説明する図である。
【図８】７２０℃までの冷却所要時間と得られるフェライト粒径との関係を示す図である。
【図９】フラットスプレーノズルから噴射された冷却水の噴射広がり角、スプレー衝突長さ、及び、ノズル鋼板間距離の概念を説明する図である。
【図１０】給水圧と冷却水の噴射広がり角との関係を示す図である。
【図１１】スプレー衝突長さを所定値に保つ給水圧とノズル鋼板間距離との関係を示す図である。
【図１２】冷却水の噴流衝突域の形態例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、図面を参照しつつ、超微細粒鋼を製造可能な熱延鋼板の製造装置に本発明を適用した場合について説明するが、本発明は以下の形態に限定されるものではなく、超微細粒鋼ではない通常の熱延鋼板の製造にも適用することが可能である。
【００４２】
図１は、本発明の熱延鋼板の冷却装置２０、及び、該冷却装置２０を備えた本発明の熱延鋼板の製造装置１０の一部を概略的に示した図である。図１において、鋼板１は紙面左（上流側）から右（下流側）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。以下において、当該上流側・下流側方向を通板方向と記載することがあり、これに直交する方向で、通板される鋼板の板幅の方向を鋼板幅方向と記載することもある。また、見やすさのため、図では、繰り返しとなる符号の記載を省略することがある。
【００４３】
図１に示すように、本発明の熱延鋼板の製造装置１０（以下において、単に「製造装置１０」ということがある。）は、熱間仕上げ圧延機列１１、本発明の熱延鋼板の冷却装置２０（以下において、単に「冷却装置２０」ということがある。）、冷却装置２０の動作を制御する制御装置１５、搬送ロール１２、ピンチロール１３、及び、温度計１４を備えている。製造装置１０において、制御装置１５は、温度計１４によって測定された鋼板１の温度測定結果に基づいて、冷却装置２０の動作を制御可能なように構成されている。また図示及び説明は省略するが、熱間仕上げ圧延機列１１より上流側には、加熱炉や粗圧延機列等が配置され、熱間仕上げ圧延機列１１によって圧延される鋼板の条件を整えている。一方、温度計１４の下流側には他の冷却装置や巻き取り機等が配置され、鋼板をコイルとして出荷するための各種設備が配置されている。
【００４４】
熱延鋼板は概ね次のように製造される。すなわち、加熱炉から抽出され粗圧延機で所定の厚さまで圧延された粗バーが、温度を制御されながら連続的に熱間仕上げ圧延機列１１で所定の厚さまで圧延される。その後、冷却装置２０によって急速に冷却される。ここに、冷却装置２０は、熱間仕上げ圧延機列１１の最終スタンドのハウジングポスト１１ｇｈの内側から最終スタンドのワークロール１１ｇｗ、１１ｇｗ（図２参照。以下において、鋼板１の上面と接触するワークロール１１ｇｗを「ワークロール１１ｇｗｕ」、鋼板１の下面と接触するワークロール１１ｇｗを「ワークロール１１ｇｗｄ」ということがある。）に極力近接するように設置されている。そして、ピンチロール１３を通過した鋼板は、温度計１４を用いて、鋼板の板幅方向における温度ムラの程度等が測定される。温度計１４によって温度を測定された鋼板は、その後、他の冷却装置により所定の巻き取り温度まで冷却され、巻取り機によりコイル状に巻き取られる。
【００４５】
上述のように、製造装置１０は、熱間仕上げ圧延機列１１を備えている。本実施形態では、７機の圧延機（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、…、１１ｇ）が通板方向に沿って並列されている。ぞれぞれの圧延機１１ａ、１１ｂ、…、１１ｇは、いわゆる各スタンドを構成する圧延機で、最終製品において必要とされる厚さ、機械的性質、表面品質等の条件を満たすことができるように圧下率等が設定されている。
【００４６】
図２及び図３は、図１から最終スタンド１１ｇ、冷却装置２０、搬送ロール１２、及び、ピンチロール１３を拡大して示す図である。図２は、最終スタンド１１ｇのロールバイト部通過直後から鋼板の上面及び下面を急冷する冷却装置２０の様子を示しており、図２の点線は高圧ジェット水を表している。これに対し、図３は、最終スタンド１１ｇのワークロール１１ｇｗ、１１ｇｗを交換する際における冷却装置２０の様子を示している。また、図４は、最終スタンド１１ｇのワークロール１１ｇｗ、１１ｇｗの半径相当位置、及び、最終スタンド１１ｇのハウジングポスト１１ｇｈの出側、並びに、高圧ジェット水の鋼板面衝突圧力の鋼板搬送方向平均値（以下において、「冷却水の衝突圧力平均値」ということがある。）を説明する図である。図４の紙面左側が鋼板の搬送方向上流側であり、図４の紙面右側が鋼板の搬送方向下流側である。以下、図１〜図４を参照しつつ、冷却装置２０について具体的に説明する。
【００４７】
図２及び図３に示すように、冷却装置２０は、熱間仕上げ圧延機列１１における最終スタンド１１ｇの下流側に配置されている。冷却装置２０は、鋼板１の上面へ向けて高圧ジェット水を噴射するフラットスプレーノズル２１ａ、２１ａ、…（以下において、単に「ノズル２１ａ」等ということがある。）が複数接続されたヘッダー２１、２１と、鋼板１の下面へ向けて高圧ジェット水を噴射するフラットスプレーノズル２２ａ、２２ａ、…（以下において、単に「ノズル２２ａ」等ということがある。）が複数接続されたヘッダー２２、２２と、を備えている。ヘッダー２１には、鋼板幅方向に所定のピッチで配置された複数のノズル２１ａ、２１ａ、…が接続されており、複数のヘッダー２１、２１、…が鋼板の搬送方向に所定のピッチで配置されている。同様に、ヘッダー２２には、鋼板幅方向に所定のピッチで配置された複数のノズル２２ａ、２２ａ、…が接続されており、複数のヘッダー２２、２２、…が鋼板の搬送方向に所定のピッチで配置されている。ヘッダー２１、２１、…は、鋼板１の幅方向へ所定のピッチで配置された複数のノズル２１ａ、２１ａ、…へ冷却水を一括供給可能に構成され、ヘッダー２２、２２、…は、鋼板１の幅方向へ所定のピッチで配置された複数のノズル２２ａ、２２ａ、…へ冷却水を一括供給可能に構成されている。鋼板１の搬送方向最上流側に配設された、鋼板１の上面側の２列のノズル２１ａ、２１ａ、及び、鋼板１の下面側の２列のノズル２２ａ、２２ａは、鋼板１の搬送方向の上流側へ向けて高圧ジェット水を斜めに噴射可能なように、それぞれの軸方向が垂直面に対して交差するように配置されている。冷却装置２０において、鋼板１の搬送方向最上流側に配置されたノズル２１ａ、２２ａの軸方向が垂直面に対してなす角（以下において、「垂直面内傾き角」という。）は、当該ノズル２１ａ、２２ａと鋼板１の搬送方向下流側に隣接するノズル２１ａ、２２ａに付与されている垂直面内傾き角以上とされている。冷却装置２０において、ヘッダー２１、２１、及び、ヘッダー２２、２２は、上下動可能に構成されている。ノズル２１ａと鋼板１の上面との間には、ノズル２１ａと鋼板１との衝突等を防止する上面ガイド２３、２３が備えられ、ノズル２２ａと鋼板１の下面との間には、ノズル２２ａと鋼板１との衝突等を防止する下面ガイド２４、２４が備えられている。冷却装置２０において、ヘッダー２１、２１及びヘッダー２２、２２の上下動、は、制御装置１５によって制御されている。さらに、冷却装置２０は、最終スタンド１１ｇのワークロール１１ｇｗｕに近接して備えられるヘッダー２１と上面ガイド２３とが独立して上下動可能に構成されるとともに、最終スタンド１１ｇのワークロール１１ｇｗｄに近接して備えられるヘッダー２２と下面ガイド２４とが独立して上下動可能に構成されている。
【００４８】
ヘッダー２１、２１及びヘッダー２２、２２へと供給される冷却水の圧力（給水圧）を変化させると、ノズル２１ａから噴射された高圧ジェット水が鋼板１の上面へと衝突することによって形成される噴流衝突域の形状（特に、スプレー衝突長さ。以下において同じ。）、及び、ノズル２２ａから噴射された高圧ジェット水が鋼板１の下面へと衝突することによって形成される噴流衝突域の形状が変化する。また、冷却装置２０によって冷却される鋼板１の厚さが変化しても、ノズル２１ａから噴射された高圧ジェット水が鋼板１の上面へと衝突することによって形成される噴流衝突域の形状、及び、ノズル２２ａから噴射された高圧ジェット水が鋼板１の下面へと衝突することによって形成される噴流衝突域の形状が変化し得る。一方で、上述のように、超微細粒鋼を製造するためには、最終スタンド１１ｇによる圧延歪み導入直後から鋼板１を急冷することが重要であり、圧延歪み導入直後から鋼板１を急冷するためには、最終スタンド１１ｇのワークロール１１ｇｗ、１１ｇｗの半径相当位置以内から連続的に、鋼板１の上面及び下面へ高圧ジェット水を衝突させることが重要である。それゆえ、ヘッダー２１、２１及びヘッダー２２、２２への給水圧や鋼板１の厚さ等が変化しても、最終スタンド１１ｇのワークロール１１ｇｗ、１１ｇｗの半径相当位置以内に存在する鋼板１の上面及び下面へ高圧ジェット水を衝突させ得る形態にする等の観点からは、ノズル２１ａから噴射された高圧ジェット水が鋼板１の上面へと衝突することによって形成される噴流衝突域の形状、及び、ノズル２２ａから噴射された高圧ジェット水が鋼板１の下面へと衝突することによって形成される噴流衝突域の形状が変動しない形態の冷却装置２０とすることが好ましい。かかる観点から、冷却装置２０では、ヘッダー２１、２１及びヘッダー２２、２２を上下動可能に構成し、その上下動を制御装置１５によって制御している。すなわち、上下動可能なヘッダー２１、２１及びヘッダー２２、２２が備えられる形態とすることにより、ヘッダー２１、２１及びヘッダー２２、２２への給水圧や鋼板１の厚さが変化しても、最終スタンド１１ｇのワークロール半径相当位置以内から連続的に、鋼板１の上面及び下面へ高圧ジェット水を確実に衝突させることが可能になるので、本発明によれば、超微細粒鋼を製造することが可能な冷却装置２０を提供することができる。
【００４９】
さらに、冷却装置２０の動作を制御する制御装置１５は、冷却装置２０の下流側に配置された温度計１４によって測定された鋼板１の温度測定結果に基づいて、冷却装置２０の動作（具体的には、ヘッダー２１、２１及びヘッダー２２、２２への給水圧、ヘッダー２１、２１と鋼板１との距離、並びに、ヘッダー２２、２２と鋼板１との距離等）を制御可能なように構成されている。そのため、冷却装置２０によれば、例えば、温度計１４によって測定された鋼板１の冷却不均一性を低減させるように制御装置１５の動作を制御することによって、ヘッダー２１、２１及びヘッダー２２、２２を上下動させ、それによって、鋼板１を均一に冷却することが可能になる。このようにして動作が制御される冷却装置２０を用いて鋼板１を冷却することにより、最終スタンド１１ｇのワークロール１１ｇｗ、１１ｇｗの半径相当位置以内から最終スタンド１１ｇのハウジングポスト１１ｇｈの出側までの区間において、鋼板１の上面及び下面を均一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、略均一の超微細結晶粒を有する熱延鋼板を製造することが可能な、冷却装置２０を提供することができる。
【００５０】
また、冷却装置２０では、ワークロール１１ｇｗｕに近接して備えられるヘッダー２１と上面ガイド２３とがどちらも移動可能に構成され、且つ、ワークロール１１ｇｗｄに近接して備えられるヘッダー２２と下面ガイド２４とがどちらも移動可能に構成されている。そのため、例えば、最終スタンドのワークロール１１ｇｗ、１１ｇｗを交換する際には、最終スタンドのワークロール１１ｇｗｕに近接して備えられる上面ガイド２３及びヘッダー２１を移動させ、且つ、最終スタンドのワークロール１１ｇｗｄに近接して備えられる下面ガイド２４及びヘッダー２２を移動させることができる。したがって、冷却装置２０によれば、ロール交換の作業効率を向上させることも可能になる。
【００５１】
図２及び図４に示すように、冷却装置２０を用いて鋼板１を急冷する際には、ノズル２１ａから噴射された高圧ジェットの衝突域（噴流衝突域）が、最終スタンド１１ｇのワークロール半径相当位置よりもロールバイト部側の領域へと達し、且つ、ノズル２２ａから噴射された高圧ジェットの衝突域（噴流衝突域）が、最終スタンド１１ｇのワークロール半径相当位置よりもロールバイト部側の領域へと達する。さらに、図２及び図３に示すように、冷却装置２０には、鋼板幅方向に所定ピッチで配置された複数のノズル２１ａ、２１ａ、…が接続されたヘッダー２１、２１、…、及び、鋼板幅方向に所定ピッチで配置された複数のノズル２２ａ、２２ａ、…が接続されたヘッダー２２、２２、…が、鋼板の搬送方向に所定ピッチで配置されている。そのため、冷却装置２０を用いることにより、最終スタンド１１ｇのワークロール半径相当位置以内から最終スタンドのハウジングポスト１１ｇｈの出側までの区間において、高圧ジェット水を鋼板１の上面及び下面へと連続的に（ほぼ連続に、略連続に）噴射することができる。高圧ジェット水を鋼板１の上面及び下面へと噴射することにより、鋼板１の表面に滞留水が存在していても、高圧ジェット水は鋼板表面の沸騰膜を貫通することができるので、鋼板１を核沸騰冷却する（急冷する）ことが可能になる。すなわち、冷却装置２０をかかる形態とすることにより、ロールバイト部を通過した鋼板１の上下面を、より早く、より強く、連続的に、冷却することが可能になる。したがって、本発明によれば、超微細粒鋼を製造することが可能な冷却装置２０を提供することができる。
【００５２】
図５は、高圧ジェット水の鋼板面衝突圧力の鋼板搬送方向平均値と鋼板の平均冷却速度との関係を示す図である。図５の縦軸は、表面に冷却水が滞留していない板厚３ｍｍの鋼板の温度を７５０℃から６００℃まで両面（上面及び下面）から冷却する際の平均冷却速度［℃／ｓ］であり、図５の横軸は、高圧ジェット水の鋼板面衝突圧力の鋼板搬送方向平均値［ｋＰａ］である。図５に示すように、高圧ジェット水の鋼板面衝突圧力の鋼板搬送方向平均値と鋼板の平均冷却速度との間には相関があり、高圧ジェット水の鋼板面衝突圧力の鋼板搬送方向平均値を増大させると、鋼板の平均冷却速度を増大させることが可能になる。また、高圧ジェット水の鋼板面衝突圧力の鋼板搬送方向平均値は、図６に示したように、鋼板幅方向のノズルピッチをＡ、鋼板搬送方向のノズルピッチをＢとするとき、面積がＡ×Ｂで表される四辺形領域に衝突した冷却水の力（衝突力）を、当該四辺形領域の面積Ａ×Ｂで除することによって算出される、フラットスプレーノズル一個あたりの平均衝突圧力を、搬送方向の当該区間で平均化したものである。
【００５３】
本発明において、冷却装置２０から鋼板１へと噴射される高圧ジェット水の鋼板面衝突圧力の鋼板搬送方向平均値は、特に限定されるものではない。ただし、オーステナイト粒の回復等を抑制しながら鋼板１を急冷可能な形態にする等の観点からは、３．５ｋＰａ以上とすることが好ましい。また、本発明において、結晶粒をより微細化可能な形態にする等の観点からは、１０００℃／ｓ以上の平均冷却速度で鋼板１を急冷することが好ましい。１０００℃／ｓ以上の平均冷却速度で鋼板１を急冷可能な形態にする観点から、本発明では、冷却水の衝突圧力平均値を、８ｋＰａ以上とすることが好ましい。冷却速度は板厚によって変わり、近似的にはほぼ板厚に反比例する。板厚が３ｍｍの鋼板を１０００℃／ｓの平均冷却速度で急冷する能力を本発明の熱延鋼板の冷却装置が有していれば、板厚が５ｍｍの鋼板を６００℃／ｓの平均冷却速度で急冷することが可能になる。
【００５４】
上述のように、フラットスプレーノズル一個あたりの平均衝突圧力は、フラットスプレーノズルから噴出される高圧ジェット水の衝突力を当該フラットスプレーノズルが受け持つ冷却面積で除したものに等しい。したがって圧力を測定する代わりに衝突力を計測しても、冷却水の衝突圧力平均値を算出することができる、また、高圧ジェット水の衝突力はその流量、流速から求めることができ、流量及び流速は、フラットスプレーノズルへの給水圧に依存するため、所定の圧力損失を見込めば、フラットスプレーノズルへの給水圧から、鋼板面衝突圧力平均値を概算することもできる。鋼板面衝突圧力平均値の算出方法の一例を、以下に記載する。
鋼板面衝突圧力平均値Ｐｓ＝Ｆ／（Ａ・Ｂ）・１０３  ［ｋＰａ］
ここで、Ａは鋼板幅方向ノズルピッチ［ｍｍ］、Ｂは搬送方向ノズルピッチ［ｍｍ］、Ｆは高圧ジェット水の鋼板表面への衝突力［Ｎ］である。衝突力Ｆは、以下の式で求めることができる。
衝突力Ｆ＝０．７４５・Ｃ・ｑ・Ｐ０．５              ［Ｎ］
ここで、Ｃは損失係数（０．８〜１．０程度）、ｑはフラットスプレーノズルの流量［Ｌ／ｍｉｎ］、Ｐは給水圧力［ＭＰａ］である。なお、フラットスプレーノズルの流量は、ノズル形式（特性）に応じ、給水圧力との関係で定まる。
【００５５】
また、本発明において、鋼板の表面に滞留水が存在すると、ノズル２１ａから噴射された高圧ジェット水の圧力が滞留水によって低減され、鋼板１の表面へと達する際の高圧ジェット水の衝突圧力が低減しやすい。そのため、鋼板１を急冷しやすい形態にする等の観点からは、鋼板１の表面の滞留水を低減することが好ましい。かかる観点から、本発明では、冷却装置２０の鋼板幅方向両端面と最終スタンド１１ｇの鋼板幅方向両端面との間に、冷却水を排出可能な空間が確保されていることが好ましい。
【００５６】
また、本発明の冷却装置２０に関する上記説明では、熱間圧延機列の最終スタンド１１ｇのハウジングポスト１１ｇｈ出側までの区間のみならず、当該区間よりも下流側の領域にも、フラットスプレーノズル２１ａ、２１ａ、…、２２ａ、２２ａ、…が配置されている形態を示したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。ただし、圧延終了後短時間内に、７２０℃より低い温度まで鋼板を急冷することが求められる場合であっても、当該急冷を実施可能な冷却装置を提供可能にする等の観点からは、熱間圧延機列の最終スタンドのハウジングポスト出側までの区間、及び、当該区間よりも下流側の領域に、フラットスプレーノズルが連続的に配置されていることが好ましい。
【００５７】
また、本発明の冷却装置２０に関する上記説明では、鋼板１の上面側に配置されたヘッダー２１と上面ガイド２３とが一体に構成されず、且つ、鋼板１の下面側に配置されたヘッダー２２と下面ガイド２４とが一体に構成されない形態を例示したが、本発明の熱延鋼板の冷却装置は当該形態に限定されるものではない。本発明の熱延鋼板の冷却装置は、鋼板の下面側に配置されたヘッダーと下面ガイドとが一体に構成される形態や、鋼板の上面側に配置されたヘッダーと上面ガイドとが一体に構成される形態とすることも可能である。熱間圧延機列の最終スタンドに備えられるロールを交換可能にするため、ワークロール１１ｇｗｕに近接して配置されるヘッダー２１、上面ガイド２３、ワークロール１１ｇｗｄに近接して配置されるヘッダー２２、及び、下面ガイド２４は、移動可能に構成されていれば良く、これらは油圧シリンダー等の公知の手段を用いて移動させることができる。
【００５８】
また、本発明の冷却装置２０に関する上記説明では、鋼板１の幅方向へ所定ピッチで配置された複数のノズル２１ａ、２１ａ、…が接続された複数のヘッダー２１、２１、…が、鋼板１の搬送方向へ所定ピッチで配置され、且つ、鋼板１の幅方向へ所定ピッチで配置された複数のノズル２２ａ、２２ａ、…が接続された複数のヘッダー２２、２２、…が、鋼板１の搬送方向へ所定ピッチで配置されている形態のみを例示したが、本発明の熱延鋼板の冷却装置は当該形態に限定されるものではない。本発明の冷却装置は、鋼板の幅方向及び鋼板の搬送方向へそれぞれ所定ピッチで配置された複数のノズルへ冷却水を一括供給可能に構成されたヘッダー（以下において、「集合型ヘッダー」ということがある。）が、鋼板の上面側及び／又は下面側に配設される形態とすることも可能である。集合型ヘッダーが備えられる本発明の熱延鋼板の冷却装置の形態例を、図７に示す。図７は、集合型ヘッダーが備えられている熱延鋼板の冷却装置の形態例を説明する図であり、図７には、最終スタンドのワークロールの半径相当位置及び最終スタンドのハウジングポスト出側並びに高圧ジェット水の鋼板面衝突圧力の鋼板搬送方向平均値の概念をあわせて示している。図７において、製造装置１０や冷却装置２０と同様に構成されるものには、図４で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。
【００５９】
図７に示すように、本発明の熱延鋼板の冷却装置３０（以下において、単に「冷却装置３０」ということがある。）は、鋼板１の上面側に、鋼板搬送方向最上流側の３列のフラットスプレーノズル列を構成する各フラットスプレーノズル３１ａ、３１ａ、…（以下において、単に「ノズル３１ａ」等ということがある。）へ冷却水を一括供給可能に構成された集合型ヘッダー３１が備えられ、鋼板１の下面側にも、鋼板搬送方向最上流側の３列のフラットスプレーノズル列を構成する各フラットスプレーノズル３２ａ、３２ａ、…（以下において、単に「ノズル３２ａ」等ということがある。）へ冷却水を一括供給可能に構成された集合型ヘッダー３２が備えられるほかは、冷却装置２０と同様に構成されている。集合型ヘッダー３１に接続された、鋼板１の搬送方向最上流側から２列のノズル３１ａ、３１ａは、鋼板１の搬送方向の上流側へ向けて高圧ジェット水を斜めに噴射可能に接続されており、集合型ヘッダー３２に接続された、鋼板１の搬送方向最上流側から２列のノズル３２ａ、３２ａは、鋼板１の搬送方向の上流側へ向けて高圧ジェット水を斜めに噴射可能に接続されている。冷却装置３０において、鋼板１の搬送方向最上流側に配置されたノズル３１ａ、３２ａの垂直面内傾き角は、当該ノズル３１ａ、３２ａと鋼板１の搬送方向下流側に隣接するノズル３１ａ、３２ａに付与されている垂直面内傾き角以上とされている。また、鋼板１の搬送方向最上流側に配置されたノズル３１ａ、３２ａから噴射された高圧ジェット水は、最終スタンド１１ｇのワークロール１１ｇｗｕ、１１ｇｗｄの半径相当位置よりもロールバイト部側の領域へと達している。それゆえ、このような冷却装置３０であっても、冷却装置２０と同様に、超微細粒鋼を製造することが可能になる。
【００６０】
このように、本発明の冷却装置２０、３０を用いることにより、超微細粒鋼を製造することが可能になる。したがって、温度計１４によって測定された鋼板１の温度測定結果に基づいて、冷却装置２０に備えられるヘッダー２１及び／又はヘッダー２２の上下動や、冷却装置３０に備えられるヘッダー３１、２１及び／又はヘッダー３２、２２の上下動を制御することにより、超微細粒鋼を製造することが可能な、熱延鋼板の冷却装置の動作制御方法を提供することができる。そして、冷却装置２０を備える製造装置１０や冷却装置３０を備える熱延鋼板の製造装置を用いることにより、超微細粒鋼を製造することが可能になる。さらに、冷却装置３０を備える熱延鋼板の製造装置や製造装置１０を用いて熱間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有する形態とすることにより、超微細粒鋼を製造することが可能な、熱延鋼板の製造方法を提供することができる。
【００６１】
本発明にかかる熱延鋼板の冷却装置の動作制御方法は、冷却装置の下工程側に配置された温度計によって測定した鋼板の温度測定結果に基づいて、鋼板の上面側に設けられたヘッダーの上下動、及び／又は、鋼板の下面側に設けられたヘッダーの上下動が制御されれば、その形態は特に限定されるものではない。例えば、温度計１４による温度測定結果を用いて導出した鋼板１の冷却ムラが目標値を超える場合には、鋼板１の冷却ムラが目標値以下となるように、ヘッダー２１やヘッダー３１、及び／又は、ヘッダー２２やヘッダー３２を上下動させるように、冷却装置２０の動作を制御する形態とすることができる。また、ヘッダー２１、３１やヘッダー２２、３２への給水圧に応じて、ノズル鋼板間距離が決定される場合には、予め決定されている給水圧とノズル鋼板間距離との関係に基づいて、ヘッダー２１、３１やヘッダー２２、３２を上下動させることも可能である。本発明にかかる熱延鋼板の冷却装置の動作制御方法が適用される冷却装置のヘッダーは、ワークロール等の交換作業終了後に上面ガイド及び下面ガイドの位置を固定した後であっても、鋼板の上面側に設けられたヘッダー、及び／又は、鋼板の下面側に設けられたヘッダーを上下動させることが可能な形態にすることで、鋼板を均一に冷却しやすい形態にする等の観点からは、鋼板の上面側に設けられたヘッダーと上面ガイドとが一体に構成されていない形態とすることが好ましく、鋼板の下面側に設けられたヘッダーと下面ガイドとが一体に構成されていない形態とすることが好ましい。
【００６２】
冷却装置３０のように、集合型ヘッダー３１、３２を備える本発明の熱延鋼板の冷却装置を、本発明を超微細粒鋼の製造へと適用すると、上記効果に加えて、以下に示す効果が期待できる。すなわち、例えば、冷却停止温度を変更する必要が生じた場合、集合型ヘッダーが備えられない形態であれば、鋼板幅方向に一列に配置された複数のフラットスプレーノズルへ冷却水を一括に供給するヘッダー毎に、冷却水のＯＮ／ＯＦＦを制御することも可能である。ところが、集合型ヘッダーが備えられる場合には、集合型ヘッダーに接続された、複数のノズル列から噴射される冷却水の流量を、ノズル列毎に制御することはできない。そのため、集合型ヘッダーが備えられる場合には、集合型ヘッダーへの給水圧を変更することによって冷却停止温度の変更に対応する、といった形態が予想される。この場合、上述のように、ヘッダーへの給水圧を単に変更するとスプレー衝突長さが変化するため、鋼板の均一冷却性が低下する虞があるが、本発明のように、ヘッダーが上下動可能に構成されていれば、集合型ヘッダーへの給水圧を変更させても、それに応じて集合型ヘッダーを上下動させることにより、鋼板を均一に冷却することが可能になる。
【００６３】
本発明において、鋼板の上面側に配置されるノズルと鋼板上面との間の距離は、特に限定されるものではないが、鋼板表面へノズルを近づけることにより、冷却水の衝突圧力平均値を増大させることが容易になり、鋼板を急冷することが容易になる。そこで、鋼板を急冷しやすい形態にする等の観点から、本発明では、鋼板に面しているノズル表面（高圧ジェット水の噴射面）と鋼板表面との距離を５００ｍｍ未満とすることが好ましい。より好ましくは、３５０ｍｍ以下である。
【００６４】
また、上記説明では、鋼板搬送方向上流側に配置されたノズルに、垂直面内傾き角が付与されている形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。ただし、鋼板搬送方向上流側、特に、最終スタンドのワークロールに最も近い位置に配置されるノズル列を含む１列又は２列以上のノズル列に、垂直面内傾き角を付与することにより、最終スタンドのワークロールの半径相当位置以内の中でもよりロールバイト直近に位置する鋼板の上面及び下面へ高圧ジェット水を衝突させることが容易になり、圧延後の鋼板を急冷することが容易になる。それゆえ、鋼板を急冷しやすい形態にする等の観点からは、最終スタンドのワークロールに最も近い位置（鋼板搬送方向の最上流側）に配置されるノズル列を含む１列又は２列以上のノズル列（鋼板の上面側及び下面側のそれぞれに配置されるノズル列）に、垂直面内傾き角を付与することが好ましく、鋼板搬送方向上流側に配置されるノズルほど、垂直面内傾き角を大きくすることが好ましい。さらに、鋼板を急冷しやすい形態にする等の観点からは、鋼板搬送方向最上流側に配置されるノズル列に垂直面内傾き角を付与し、且つ、鋼板搬送方向最上流側に配置されるノズル列の表面（高圧ジェット水の噴射面）と鋼板表面との距離を最短にすることがより好ましい。
【実施例】
【００６５】
ロール直径７００ｍｍ（半径３５０ｍｍ）、圧延機中心（ロールバイト位置）からハウジングポスト出側までの距離が１８００ｍｍの圧延機を用い、０．１質量％のＣ及び１質量％のＭｎを含有する鋼板を、ロールバイト位置出側板厚が３ｍｍとなるように出側速度６００ｍｐｍで圧延し、その後急冷する試験を行った。圧延終了温度を８２０℃とし、ロール半径相当位置３５０ｍｍ以内からハウジングポスト出側１８００ｍｍまでの区間で冷却スプレーの平均衝突圧を３．５ｋＰａ以上として７２０℃までの連続冷却を行った。その際、上面側ヘッダーと鋼板、下面側ヘッダーと鋼板との距離を制御する機能を入り切りし、得られたフェライト粒径のばらつきを比較調査した。結果を表１に示す。条件Ｎｏ．１〜２が実施例（本発明例）であり、条件Ｎｏ．３〜４が比較例である。なお、表１では、冷却水の衝突圧力平均値（高圧ジェット水の鋼板面衝突圧力の鋼板搬送方向平均値）を「平均衝突圧」と記載している。
【００６６】
【表１】
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【００６７】
表１に示すように、ヘッダー上下動制御を入りとした本発明例の条件Ｎｏ．１〜２では冷却後の温度ムラが３２℃以内に抑制された結果、フェライト粒径のばらつきは最大０．８μｍに抑えられたが、ヘッダー上下動制御を切りとした比較例の条件Ｎｏ．３〜４では冷却後の温度ムラが５３℃以上となり、フェライト粒径のばらつきも１．２μｍ以上となった。すなわち、本発明によれば、鋼板を均一に冷却することが可能であった。
【００６８】
以上、現時点において実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う熱延鋼板の冷却装置、熱延鋼板の製造装置、熱延鋼板の製造方法、及び、熱延鋼板の冷却装置の動作制御方法も、本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の熱延鋼板の冷却装置、熱延鋼板の製造装置、熱延鋼板の製造方法、及び、熱延鋼板の冷却装置の動作制御方法は、超微細結晶粒を有する熱延鋼板の製造に用いることができる。また、超微細結晶粒を有する熱延鋼板は、自動車用、家電用、機械構造用、建築用等の用途に使用される素材として用いることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１…鋼板
１０…熱延鋼板の製造装置
１１…熱間仕上げ圧延機列
１１ｇ…最終スタンド
１１ｇｈ…最終スタンドのハウジングポスト
１１ｇｗ…最終スタンドのワークロール
１１ｇｗｕ…最終スタンドのワークロール
１１ｇｗｄ…最終スタンドのワークロール
１２…搬送ロール
１３…ピンチロール
１４…温度計
１５…制御装置
２０…熱延鋼板の冷却装置
２１…ヘッダー
２１ａ…ノズル
２２…ヘッダー
２２ａ…ノズル
２３…上面ガイド
２４…下面ガイド
３０…熱延鋼板の冷却装置
３１…集合型ヘッダー
３１ａ…ノズル
３２…集合型ヘッダー
３２ａ…ノズル
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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