(57)【要約】      （修正有）【課題】熱延鋼板の側端部における板厚みが増すエッジハイスポットを低減するために、圧延ワークロールの温度を低く抑えることを可能とする、圧延ワークロールの冷却装置及び方法を提供する。【解決手段】炉蓋圧延ワークロール１２の入側でカーテンウォール状に冷却水２２を噴射する第１スリットノズル１４ａを設け、冷却水をバックアップロール１１と圧延ワークロールの接点から圧延ワークロールの入側に向かって０〜15゜の範囲に吹き付けるとともに、圧延ワークロールの入側の熱延鋼板１０と圧延ワークロールとの接触点近傍に第１スクレーパー１３ａを取り付け、第１スリットノズルから噴射する熱延鋼板の単位幅あたりの冷却水量Ｑ（Ｌ／min.ｍ）がＱ≧3.5×Ｖ2＋43×Ｖを満たすように、圧延ワークロールの周速Ｖ（ｍ／sec）に応じて第１スリットノズルの流量を調整する。【選択図】図５
2015080794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱延鋼板の仕上げ圧延設備で用いる圧延ワークロールを冷却する冷却装置において、前記圧延ワークロールの入側でカーテンウォール状に冷却水を噴射する第１スリットノズルを設け、前記冷却水をバックアップロールと前記圧延ワークロールとの接点から前記圧延ワークロールの入側に向かって０〜15゜の範囲に吹き付けるとともに、前記圧延ワークロールの入側の前記熱延鋼板と前記圧延ワークロールとの接触点近傍に第１スクレーパーを取り付け、前記第１スリットノズルから噴射する前記熱延鋼板の単位幅あたりの冷却水量Ｑ（Ｌ／min.ｍ）が下記の(1)式を満たすように、前記圧延ワークロールの周速Ｖ（ｍ／sec）に応じて前記第１スリットノズルの流量を調整する機構を有することを特徴とする圧延ワークロールの冷却装置。
Ｑ ≧ 3.5×Ｖ 2 ＋ 43×Ｖ      ・・・(1)
Ｖ：圧延ワークロールの周速（ｍ／sec）
Ｑ：熱延鋼板の単位幅あたりの冷却水量（Ｌ／min.ｍ）
【請求項２】
前記圧延ワークロールの出側の前記熱延鋼板と前記圧延ワークロールとの接触点近傍に第２スクレーパーを取り付け、該第２スクレーパーのバックアップロール側にカーテンウォール状に冷却水を噴射できるように第２スリットノズルを設け、前記第２スクレーパーと前記圧延ワークロールの接点から前記バックアップロールの出側に向かって０〜15゜の範囲に前記冷却水を吹き付けるとともに、前記第２スリットノズルから噴射する前記熱延鋼板の単位幅あたりの冷却水量Ｑ（Ｌ／min.ｍ）が前記(1)式を満たすように、前記圧延ワークロールの周速Ｖ（ｍ／sec）に応じて前記第２スリットノズルの流量を調整する機構を有することを特徴とする請求項１に記載の圧延ワークロールの冷却装置。
【請求項３】
前記圧延ワークロールの出側に、前記冷却水を霧状に噴射する噴射口を複数個並べたスプレーノズルを３段以上設置することを特徴とする請求項１または２に記載の圧延ワークロールの冷却装置。
【請求項４】
前記第１スリットノズルのギャップと前記第２スリットノズルのギャップをいずれも５〜20mmとし、前記冷却水の噴射速度を１〜７ｍ／secとす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圧延ワークロールの冷却装置。
【請求項５】
前記仕上げ圧延設備の全スタンドの前記圧延ワークロールの出側に前記第２スクレーパーと前記第２スリットノズルとを設置し、最終スタンドから３スタンド以上連続して前記圧延ワークロールの入側に前記第１スクレーパーと前記第１スリットノズルとを設置す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圧延ワークロールの冷却装置。
【請求項６】
熱延鋼板の仕上げ圧延設備で用いる圧延ワークロールを冷却する冷却方法において、前記圧延ワークロールの入側でカーテンウォール状に冷却水を噴射する第１スリットノズルを設け、前記冷却水をバックアップロールと前記圧延ワークロールとの接点から前記圧延ワークロールの入側に向かって０〜15゜の範囲に吹き付けるとともに、前記圧延ワークロールの入側の前記熱延鋼板と前記圧延ワークロールとの接触点近傍に第１スクレーパーを取り付け、前記第１スリットノズルから噴射する前記熱延鋼板の単位幅あたりの冷却水量Ｑ（Ｌ／min.ｍ）が下記の(1)式を満たすように、前記圧延ワークロールの周速Ｖ（ｍ／sec）に応じて前記第１スリットノズルの流量を調整することを特徴とする圧延ワークロールの冷却方法。
Ｑ ≧ 3.5×Ｖ 2 ＋ 43×Ｖ      ・・・(1)
Ｖ：圧延ワークロールの周速（ｍ／sec）
Ｑ：熱延鋼板の単位幅あたりの冷却水量（Ｌ／min.ｍ）
【請求項７】
前記圧延ワークロールの出側の前記熱延鋼板と前記圧延ワークロールとの接触点近傍に第２スクレーパーを取り付け、該第２スクレーパーのバックアップロール側にカーテンウォール状に冷却水を噴射できるように第２スリットノズルを設け、前記第２スクレーパーと前記圧延ワークロールの接点から前記バックアップロールの出側に向かって０〜15゜の範囲に前記冷却水を吹き付けるとともに、前記第２スリットノズルから噴射する前記熱延鋼板の単位幅あたりの冷却水量Ｑ（Ｌ／min.ｍ）が前記(1)式を満たすように、前記圧延ワークロールの周速Ｖ（ｍ／sec）に応じて前記第２スリットノズルの流量を調整することを特徴とする請求項６に記載の圧延ワークロールの冷却方法。
【請求項８】
前記圧延ワークロールの出側に、前記冷却水を霧状に噴射する噴射口を複数個並べたスプレーノズルを３段以上設置することを特徴とする請求項６または７に記載の圧延ワークロールの冷却方法。
【請求項９】
前記第１スリットノズルのギャップと前記第２スリットノズルのギャップをいずれも５〜20mmとし、前記冷却水の噴射速度を１〜７ｍ／secとすることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の圧延ワークロールの冷却方法。
【請求項１０】
前記仕上げ圧延設備の全スタンドの前記圧延ワークロールの出側に前記第２スクレーパーと前記第２スリットノズルとを設置し、最終スタンドから３スタンド以上連続して前記圧延ワークロールの入側に前記第１スクレーパーと前記第１スリットノズルとを設置することを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の圧延ワークロールの冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱延鋼板、特に板厚が２mm以下の熱延鋼板について、同一板幅を連続して仕上げ圧延する時に発生するサーマルクラウンによる板厚不良を防止するために好適な圧延ワークロールの冷却装置および冷却方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱延鋼板の圧延では、幅方向の板厚分布を均一化するために、ペアクロスミルやワークロールベンダーなどの機能を持つ圧延機が導入されている。これにより、幅方向の板厚分布はかなり均一化してきているものの、圧延中の高温の熱延鋼板と圧延ワークロールの接触により、圧延ワークロールが熱膨張することに起因して発生する板厚変動については、十分な防止策が講じられているとは言えない。たとえば缶用素材であるブリキなどは、製造量も多く、同一板幅を連続して圧延することが多いが、圧延ワークロールには幅方向の同じ位置に常に入熱するため、局所的な熱膨張が発生し、熱延鋼板の側端部においてエッジに向かって板厚みが厚くなる現象（いわゆるエッジハイスポット）が認められ、熱延鋼板の品質上の問題となっている。
【０００３】
なお、エッジハイスポットの発生メカニズムは特許文献１に詳細に記載されている。その特許文献１によると、熱延鋼板との接触部から圧延ワークロールに局所的な入熱がある場合、熱伝導により幅方向に熱が移動するので、時間が経過すると熱延鋼板の側端部に相当する位置の圧延ワークロールには温度勾配が発生する。このため、幅方向の中央部は圧延ワークロールに十分な熱が入って温度が高くなり、圧延ワークロールは大きく膨張するが、側端部に相当する部位は圧延ワークロールの温度が低く、あまり膨張しない。そのため、圧延時の熱延鋼板の側端部では圧延ワークロールの間隔が大きくなることから、側端部の板厚が厚くなる。
【０００４】
特許文献１には、圧延中の板幅に対応して、熱延鋼板の側端部に相当する位置の圧延ワークロール冷却用ノズルの流量を調整すると共に、オンラインで圧延ワークロールを研削できる装置（以下、スクレーパーという）を取り付け、板端部に相当する位置の圧延ワークロールの外周面を平滑にして、エッジハイスポットを防止する技術が開示されている。
特許文献２には、圧延中の板幅に対応して、熱延鋼板の側端部に相当する位置の圧延ワークロール冷却用ノズルの流量を調整すると共に、側端部に相当する位置で幅方向に移動可能な仕切り板をつけ、熱延鋼板の側端部に相当する位置の圧延ワークロールの温度を高くしておき、エッジハイスポットを防止する技術が開示されている。
【０００５】
これらの技術は、いずれも圧延ワークロールへの幅方向の冷却水流量分布を調整して、側端部に相当する位置の圧延ワークロールの温度を高めにして、圧延ワークロールの膨張を均一化する技術である。
また、エッジハイスポットを防止する目的ではないものの、圧延ワークロールの冷却能力を高くするための技術が特許文献３、４に開示されている。
【０００６】
特許文献３では、圧延ワークロールの入側と出側にロール胴表面の20％以上の面積にスプレー冷却の直射部が当たるように冷却水を広角噴射するとともに、圧延ワークロールの出側の冷却水流量を圧延ワークロールの入側の冷却水流量に対して同等もしくはそれ以上とし、圧延ワークロール全体の冷却水流量を2.5ｍ3／ton以下（圧延ワークロールあたり）として冷却する技術が記載されている。
【０００７】
この特許文献３に開示された技術は、冷却能力が水量密度に対して0.4〜0.6乗に比例すること、スプレー冷却は局所的な冷却であることに着目し、冷却水の水量密度を高くするのではなく、冷却水が直接衝突する領域を広くして、常に圧延ワークロールが水冷される状態を作り出し、水冷される時間を長くすることで冷却能力を高くする技術である。また、熱延鋼板との接点で加熱されて表層のみ高熱化した圧延ワークロールは、回転するにつれて熱伝導により圧延ワークロールの内部温度が高くなっていく。そこで、圧延ワークロール内部に熱が拡散する前に除熱するために、圧延ワークロールの出側における冷却水流量を多くすること、また熱延鋼板との接点に近い位置で冷却水流量を多くすることを推奨している。
【０００８】
特許文献４には、圧延ワークロールの長手方向において、扁平なスリット状の開口部を有するスリットノズルで冷却する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開2001−259715号公報
【特許文献２】特開平9−85312号公報
【特許文献３】特開昭57−190709号公報
【特許文献４】特開昭62−227510号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１、２に記載の技術は、幅方向に冷却水の流量分布をつけて、エッジハイスポットを防止する技術であり、いずれも一定の効果があるものの、そもそも熱延鋼板から圧延ワークロールへの入熱があるため、圧延本数が増加して、圧延ワークロールへの入熱量が増えてくると、圧延ワークロールの温度が高くなってしまい、圧延ワークロールの板端部に相当する位置に温度偏差が発生してしまう。
【００１１】
そのため、根本的に解決するためには、圧延ワークロールの温度を低くして、圧延ワークロールの熱膨張を低減させることが有用である。
特許文献３、４に記載の技術は、限られた水量を有効に活用して、冷却能力を高める技術としては非常に有用なものである。しかしながら高い冷却能力を得ることに主眼を置いているわけではないので、エッジハイスポットを抑制することが出来ない。
【００１２】
そこで本発明は、エッジハイスポットを防止するために、圧延ワークロールの温度を低くおさえることを可能とする、圧延ワークロールの冷却装置および方法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】
【００１３】
上記の課題を解決するために、圧延ワークロールの長手方向および周方向において、均一にかつ高い冷却能力を有する冷却装置および冷却方法を提示する。さらに、エッジハイスポットを防止するために本発明を導入すべき仕上げ圧延設備のスタンド位置についても提案する。まず、発明の原理を以下に説明する。
本発明では、これまであまり考慮されていなかった圧延ワークロールの入側にて、圧延ワークロールの回転による随伴力を利用して広い面積に均一に冷却水を流すとともに、随伴された冷却水と圧延ワークロールの速度差を利用して、圧延ワークロールの入側の広い面積を高い熱伝達率で冷却する。これについて図1を参照して説明する。
【００１４】
図１は回転する圧延ワークロール12の表面を、流動していない冷却水18（以下、静止冷却水という）で覆う実験を行なった例を模式的に示す断面図である。つまり、図１に示すように、下方に開口部を設けた容器の中に静止冷却水18を収納し、圧延ワークロール12の回転に随伴して静止冷却水18が容器の開口部から流出する実験装置を製作して実験を行なった。圧延ワークロール12の表面は曲面であるが、ここでは模式的に平面で示している。
【００１５】
圧延ワークロール12の表面が周速Ｖ（ｍ／sec）で回転しているとき、圧延ワークロール12表面に接している静止冷却水18は、粘性の影響で速度勾配を持つ。この速度勾配によって静止冷却水18は、所定の液膜厚みを保ちながら圧延ワークロール12表面に付着して随伴する。随伴力は速度勾配に比例することから、圧延ワークロール12の回転速度が速いほうが、随伴量も多くなる。
【００１６】
図２、３に実験室で圧延ワークロールを高速回転させて静止冷却水の随伴量を測定した結果を示すが、板厚２mm前後の熱延鋼板の仕上げ圧延設備における搬送速度は約15ｍ／secであり、そのときの液膜厚みは1.6mm程度、圧延ワークロール12の長手方向の単位幅（すなわち熱延鋼板の単位幅）あたりの随伴量すなわち冷却水量は2000Ｌ／min.ｍとかなり大量に随伴させることが出来る。なお、圧延ワークロールの周速と熱延鋼板の単位幅あたりの冷却水量は(1)式の関係となる（図３参照）。
Ｑ ≧ 3.5×Ｖ 2 ＋ 43×Ｖ      ・・・(1)
Ｖ：圧延ワークロールの周速（ｍ／sec）
Ｑ：熱延鋼板の単位幅あたりの冷却水量（Ｌ／min.ｍ）
この随伴効果を活用することで、冷却水に大きな動力を与えることなく、圧延ワークロールの表面に均一に多量の冷却水を供給することが可能となる。
【００１７】
次に、この随伴効果により圧延ワークロールの周方向でどの程度の熱伝達係数になるかを検討した結果を図４に示す。なお、ロール径は650mmとし、図４中の０°は液溜まりの液面としている。液面から離れるほど熱伝達係数は低下する傾向にある。また、圧延ワークロールの回転速度が速いほど、熱伝達係数は高くなる傾向にある。この熱伝達係数に関しては、Johnson-Rubesinが定式化しており、(2)式で記載される。
Nu=0.0296Re(0.8)Pr(2/3)              ・・・(2)
Nu=h*X/λw 
Re=V*X/νw
Pr=νw/αw
h:熱伝達係数、X:液溜まりからの距離、λw:水の熱伝導率、V:ロール周速、νw:水の動粘性係数、αw:水の熱拡散率、Nu:ヌッセルト数、Re:レイノルズ数、Pr:プランドル数
この(2)式から、ロール周速Vおよび液溜まりからの距離Xに対して、熱伝達係数は0.8乗に比例することが分かる。すなわち、ロール周速が速い場合は、随伴流の水量が増えるだけでなく、熱伝達係数も大きくすることが可能であることが分かる。
【００１８】
すなわち、圧延ワークロールの回転方向に対して、ある場所に液溜まりを形成し、その液溜まりに圧延ワークロールの周速に応じて、随伴可能な量だけ冷却水を供給することで、圧延ワークロールの周方向に随伴流が形成され、高い熱伝達係数を得ることができ、かつ均一な冷却が可能となる。
その液溜まりは、冷却水が滞留する部位であり、図１に示す静止冷却水18の役割を果たす。
【００１９】
本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
すなわち本発明は、熱延鋼板の仕上げ圧延設備で用いる圧延ワークロールを冷却する冷却装置において、圧延ワークロールの入側でカーテンウォール状に冷却水を噴射する第１スリットノズルを設け、冷却水をバックアップロールと圧延ワークロールの接点から圧延ワークロールの入側に向かって０〜15゜の範囲に吹き付けるとともに、圧延ワークロールの入側の熱延鋼板と圧延ワークロールとの接触点近傍に第１スクレーパーを取り付け、第１スリットノズルから噴射する熱延鋼板の単位幅あたりの冷却水量Ｑ（Ｌ／min.ｍ）が下記の(1)式を満たすように、圧延ワークロールの周速Ｖ（ｍ／sec）に応じて第１スリットノズルの流量を調整する機構を有する圧延ワークロールの冷却装置である。
Ｑ ≧ 3.5×Ｖ 2 ＋ 43×Ｖ      ・・・(1)
Ｖ：圧延ワークロールの周速（ｍ／sec）
Ｑ：熱延鋼板の単位幅あたりの冷却水量（Ｌ／min.ｍ）
本発明の冷却装置においては、圧延ワークロールの出側の熱延鋼板と圧延ワークロールとの接触点近傍に第２スクレーパーを取り付け、第２スクレーパーのバックアップロール側にカーテンウォール状に冷却水を噴射できるように第２スリットノズルを設け、第２スクレーパーと圧延ワークロールの接点からバックアップロールの出側に向かって０〜15゜の範囲に冷却水を吹き付けるとともに、第２スリットノズルから噴射する熱延鋼板の単位幅あたりの冷却水量Ｑ（Ｌ／min.ｍ）が(1)式を満たすように、圧延ワークロールの周速Ｖ（ｍ／sec）に応じて第２スリットノズルの流量を調整する機構を有することが好ましい。また、圧延ワークロールの出側に、冷却水を霧状に噴射する噴射口を複数個並べたスプレーノズルを３段以上設置することが好ましく、第１スリットノズルのギャップと第２スリットノズルのギャップをいずれも５〜20mmとし、冷却水の噴射速度を１〜７ｍ／secとすることが好ましい。さらに、仕上げ圧延設備の全スタンドの圧延ワークロールの出側に第２スクレーパーと第２スリットノズルとを設置し、最終スタンドから３スタンド以上連続して圧延ワークロールの入側に第１スクレーパーと第１スリットノズルとを設置することが好ましい。
【００２０】
また本発明は、熱延鋼板の仕上げ圧延設備で用いる圧延ワークロールを冷却する冷却方法において、圧延ワークロールの入側でカーテンウォール状に冷却水を噴射する第１スリットノズルを設け、冷却水をバックアップロールと圧延ワークロールとの接点から圧延ワークロールの入側に向かって０〜15゜の範囲に吹き付けるとともに、圧延ワークロールの入側の熱延鋼板と圧延ワークロールとの接触点近傍に第１スクレーパーを取り付け、第１スリットノズルから噴射する熱延鋼板の単位幅あたりの冷却水量Ｑ（Ｌ／min.ｍ）が下記の(1)式を満たすように、圧延ワークロールの周速Ｖ（ｍ／sec）に応じて第１スリットノズルの流量を調整する圧延ワークロールの冷却方法である。
Ｑ ≧ 3.5×Ｖ 2 ＋ 43×Ｖ      ・・・(1)
Ｖ：圧延ワークロールの周速（ｍ／sec）
Ｑ：熱延鋼板の単位幅あたりの冷却水量（Ｌ／min.ｍ）
本発明の冷却方法においては、圧延ワークロールの出側の熱延鋼板と圧延ワークロールとの接触点近傍に第２スクレーパーを取り付け、第２スクレーパーのバックアップロール側にカーテンウォール状に冷却水を噴射できるように第２スリットノズルを設け、第２スクレーパーと圧延ワークロールとの接点からバックアップロールの出側に向かって０〜15゜の範囲に冷却水を吹き付けるとともに、第２スリットノズルから噴射する熱延鋼板の単位幅あたりの冷却水量Ｑ（Ｌ／min.ｍ）が(1)式を満たすように、圧延ワークロールの周速Ｖ（ｍ／sec）に応じて第２スリットノズルの流量を調整することが好ましい。また、圧延ワークロールの出側に、冷却水を霧状に噴射する噴射口を複数個並べたスプレーノズルを３段以上設置することが好ましく、第１スリットノズルのギャップと第２スリットノズルのギャップをいずれも５〜20mmとし、冷却水の噴射速度を１〜７ｍ／secとすることが好ましい。さらに、仕上げ圧延設備の全スタンドの圧延ワークロールの出側に第２スクレーパーと第２スリットノズルとを設置し、最終スタンドから３スタンド以上連続して圧延ワークロールの入側に第１スクレーパーと第１スリットノズルとを設置することが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、圧延ワークロールの冷却能力を高めることができ、サーマルクラウンによる板厚不良（すなわちエッジハイスポット）を防止することが可能となるので、産業上格段の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明を適用する装置の例を模式的に示す断面図である。
【図２】圧延ワークロールの周速と液膜厚みとの関係を示すグラフである。
【図３】圧延ワークロールの周速と熱延鋼板の単位幅あたりの冷却水量との関係を示すグラフである。
【図４】圧延ワークロールの周方向の位置と熱伝達率との関係を示すグラフである。
【図５】熱延鋼板の仕上げ圧延設備の圧延ワークロールの入側および出側にスリットノズルを配置した例を模式的に示す断面図である。
【図６】スリットノズルを模式的に示す斜視図である。
【図７】図５中の冷却水によって形成される液溜まりと随伴流の例を模式的に示す断面図である。
【図８】図７中の入側にて冷却水を吹き付ける位置を拡大して示す断面図である。
【図９】図７中の出側にて冷却水を吹き付ける位置を拡大して示す断面図である。
【図１０】本発明を適用する装置の他の例を模式的に示す断面図である。
【図１１】熱延鋼板の板厚分布の例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図５は、熱延鋼板10の仕上げ圧延設備の圧延ワークロール12の入側に第１スリットノズル14a、出側に第２スリットノズル14bを配置し、さらに、圧延ワークロール12の入側に第１スクレーパー13a、出側に第２スクレーパー13bを配置した例を模式的に示す断面図である。熱延鋼板10は矢印Ａの方向へ移動し、圧延ワークロール12は矢印Ｂの方向へ回転する。
【００２４】
スクレーパーは、既に説明した通り、オンラインで圧延ワークロール12を研削するものであり、第１スクレーパー13aと第２スクレーパー13bの先端は、いずれも圧延ワークロール12に接触している。
第１スリットノズル14aは、圧延ワークロール12の入側にてバックアップロール11と圧延ワークロール12との接点近傍に向かって冷却水22を噴射できる角度で取り付ける。また第２スリットノズル14bは、圧延ワークロール12の出側にて圧延ワークロール12と第２スクレーパー13bとの接点近傍に向かって冷却水22を噴射できる角度で取り付ける。第１スリットノズル14aと第２スリットノズル14bは同じ仕様のものを用いるので、以下では第１スリットノズル14aと第２スリットノズル14bを総称してスリットノズル14と記す。
【００２５】
図６は、スリットノズル14の例を模式的に示す斜視図である。圧延ワークロール12の長手方向に同一幅(たとえば10mm)の扁平なスリット状の開口部を設けたノズル部20と、冷却水22を均圧化するヘッダ部21から構成されている。ヘッダ部21に冷却水22を供給し、ノズル部20の開口部から一定の厚みで、圧延ワークロール12の長手方向に切れ目なく冷却水22をカーテンウォール状に噴射する。なお、ノズル部20の開口部の幅をギャップＧ（mm）と記す。
【００２６】
本発明は、圧延ワークロール12の周方向の広い範囲を冷却するために、圧延ワークロール12入側ではバックアップロール11と圧延ワークロール12との接点に近い位置に冷却水22を吹き付け、出側では圧延ワークロール12と第２スクレーパー13bとの接点に近い位置に冷却水22を吹き付けて、図７に示すように、液溜まり15を形成する。その液溜まり15は、冷却水22が滞留する部位であり、図１中の静止冷却水18の役割を果たす。
【００２７】
圧延ワークロール12の回転に伴って、圧延ワークロール12上に液溜まり15から随伴流16が形成される。その随伴流16の液膜厚みは、圧延ワークロール12の回転による周速Ｖ（ｍ／sec）に依存するので、随伴流16の水量すなわち熱延鋼板10の単位幅あたりの冷却水量Ｑ（Ｌ／min.ｍ）よりも多い流量の冷却水22をスリットノズル14から供給する。そして、第１スクレーパー13a、第２スクレーパー13bの位置を調整して、液溜まり15の大きさや随伴流16の液膜厚みを適宜変更しながら、周速Ｖと冷却水量Ｑが(1)式を満たす範囲で仕上げ圧延を行なう。なお図７では、熱延鋼板10の上下両側に配置される圧延ワークロール12とバックアップロール11のうちの上側のみを示す。
Ｑ ≧ 3.5×Ｖ 2 ＋ 43×Ｖ      ・・・(1)
Ｖ：圧延ワークロールの周速（ｍ／sec）
Ｑ：熱延鋼板の単位幅あたりの冷却水量（Ｌ／min.ｍ）
スリットノズル14のギャップＧが狭すぎると、開口部の閉塞が起こり易くなり、ギャップの管理が難しくなるので、Ｇは５mm以上が好ましい。また、ギャップＧが広すぎると、同一の流量を噴射する場合の冷却水22の噴射速度が遅くなるので、Ｇは20mm以下が好ましい。
【００２８】
次に、図７に示すような液溜まり15を安定して形成するための冷却水22の吹き付け位置について、図８、９を参照して説明する。
図８は、圧延ワークロール12の入側にて冷却水22を吹き付ける位置を示す断面図である。なお図８中のα（°）は、バックアップロール11と圧延ワークロール12の接点をα＝０゜として、圧延ワークロール12の回転軸の中心から回転方向になす角である。図７に示すような液溜まり15を安定して形成するためには、αが０〜15゜の範囲内の圧延ワークロール12表面に冷却水22を吹き付ける必要がある。
【００２９】
図９は、圧延ワークロール12の出側にて冷却水22を吹き付ける位置を示す断面図である。なお図９中のβ（°）は、圧延ワークロール12と第２スクレーパー13bの接点をβ＝０゜として、圧延ワークロール12の回転軸の中心から回転方向になす角である。図７に示すような液溜まり15を安定して形成するためには、βが０〜15゜の範囲内の圧延ワークロール12表面に冷却水22を吹き付けることが好ましい。
【００３０】
角度α、βは、いずれも０゜以上が良いが、スリットノズル14から冷却水22を安定して圧延ワークロール12に吹き付けるためには、５゜以上が一層好ましい。また、角度α、βを15゜以下にすることによって、スリットノズル14からの冷却水22の押し戻しにより、液溜まり15を安定して形成することが可能となる。
このようにして冷却水22を圧延ワークロール12に吹き付ける理由は、冷却水22が衝突する部位は高い熱伝達率を得ることができ、液溜まり15からの随伴流16による冷却効果に加えて、衝突による冷却効果も得られて、全体として高い冷却能力を得ることができるからである。
【００３１】
また、冷却水22の噴射速度が速くなりすぎると、圧延ワークロール12に吹き付けた冷却水が飛散して液溜まり15を形成し難くなるので、冷却水22の噴射速度は７ｍ／sec以下が好ましく、より好ましくは５ｍ／sec以下である。また、噴射速度が遅くなりすぎるとスリットノズル14から噴射した冷却水22が重力の影響で落下してしまい、やはり液溜まり15を形成することができないので、冷却水22の噴射速度は１ｍ／sec以上が好ましい。
【００３２】
本発明では、図４に示すように、圧延ワークロール12の回転速度が速いほど冷却能力の向上効果が高い。熱間圧延の仕上げ圧延設備では、圧延機が６〜７スタンド連続して配置され、後段スタンドの圧延ワークロールの回転速度を速く設定するので、最終スタンドに近い方が圧延ワークロールの冷却能力の向上効果が高くなる。したがって本発明は、仕上げ圧延の最終スタンドから上流側へ連続して３スタンド以上の圧延ワークロールに適用することが好適である。
【００３３】
図10は、圧延ワークロール12の入側に第１スリットノズル14aを配置し、出側には冷却水22を霧状に噴射するノズル17（以下、スプレーノズルという）を配置した例を示す。特許文献３に記載されているように、一般的な仕上げ圧延設備では、圧延ワークロール12の出側における冷却水22の流量を多くする、とりわけ熱延鋼板と圧延ワークロールとの接触点に近い位置で冷却水22の流量を多くするために、圧延ワークロール12の出側にスプレーノズル17を１〜４段程度配置し、圧延ワークロール12の入側には冷却水22を吹き付けずに仕上げ圧延を行なうことが多い。
【００３４】
そこで、既設の仕上げ圧延設備を改修する場合には、圧延ワークロール12の出側のスプレーノズル17をそのまま残置して活用し、圧延ワークロール12の入側に第１スリットノズル14aを配置すると、低コストで高い冷却能力を得ることができる。また第１スリットノズル14aは、ギャップが５〜20mmであるから、小型であり、比較的狭いスペースに設置することが可能である。
【００３５】
図10に示すスプレーノズル17は、冷却水22を霧状に噴射する噴射口（図示せず）を、圧延ワークロール12の長手方向に複数個並べたものを１台とし、そのスプレーノズル17を圧延ワークロール12の周方向に３段以上配置することが好ましい。
【実施例】
【００３６】
圧延機が７スタンド連続して設置された仕上げ圧延設備に本発明を適用して、圧延ワークロールの冷却実験を行なった。以下では、最も上流側の圧延機をＦ１、最も下流側の圧延機をＦ７とし、７スタンドの圧延機を上流側から下流側へ順次Ｆ１〜Ｆ７として記す。
まず、図７に示すように、圧延ワークロール12の入側および出側に第１スリットノズル14aと第２スリットノズル14bを配置して冷却水22を噴射しながら、熱延鋼板10の仕上げ圧延を行なった。圧延ワークロール12出側の第２スリットノズル14bは、全ての圧延機(Ｆ１〜Ｆ７)に設置し、圧延ワークロール12入側の第１スリットノズル14aは、出側から上流側の４スタンド(Ｆ４〜Ｆ７)に設置した。これを発明例１とする。
【００３７】
次に、図10に示すように、圧延ワークロール12の出側にスプレーノズル17を３段設置し、圧延ワークロール12の入側に第１スリットノズル14aを設置して、冷却水22を噴射しながら、熱延鋼板10の仕上げ圧延を行なった。なお、圧延ワークロール12の出側では、第２スクレーパー13bを使用しなかった。これを発明例２とする。
従来の仕上げ圧延では、図10に示すような圧延ワークロール12の出側に設置されるスプレーノズル17（３段）のみを使用し、圧延ワークロール12入側の第１スリットノズル14aを使用せずに、熱延鋼板10の仕上げ圧延を行なっていた。これを従来例とする。
【００３８】
また、比較のために、図10に示すように、圧延ワークロール12の出側の熱延鋼板10と圧延ワークロール12との接点近傍に第２スクレーパー13bを設置して、冷却水22の流量を調整しながら、熱延鋼板10の仕上げ圧延を行なった。なお、圧延ワークロール12の入側では、第１スリットノズル14aを使用しなかった。これを比較例とする。
発明例１、２および従来例、比較例の仕上げ圧延を行なった熱延鋼板10は、板厚が薄くかつ寸法精度が厳しいブリキ用素材（板厚2.0mm、幅1000mm）であり、エッジハイスポットが重大な問題となる熱延鋼板である。仕上げ圧延は、通板速度700ｍ／minで、40コイル連続して行ない、最終（すなわち40番目）のコイルの仕上げ圧延が終了した後、板厚を測定した。その測定結果を図11に示す。なお図11では、幅方向の中央部の板厚を基準（＝０μｍ）として、その基準値との差を縦軸として示す。
【００３９】
そして、側端部が局所的に12μｍ以上厚くなった場合に、エッジハイスポットが発生したと判定した。その結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
表１から明らかなように、従来例では、40番目のコイルで板幅方向の中央部と側端部の板厚の差が26μｍとなり、エッジハイスポットが発生した。比較例では、40番目のコイルで幅方向の中央部と側端部の板厚の差が15μｍとなり、従来例よりも低減したものの、わずかに12μｍを上回ったので、エッジハイスポット発生と判定された。
一方、発明例１、２は、40番目のコイルで板幅方向の中央部と側端部の板厚の差が９〜10μｍであり、エッジハイスポットは発生しなかった。
【００４２】
以上の通り、本発明を適用することによって、エッジハイスポットを防止できることが確認できた。
【符号の説明】
【００４３】
10  熱延鋼板
11  バックアップロール
12  圧延ワークロール
13a 第１スクレーパー
13b 第２スクレーパー
14  スリットノズル
14a 第１スリットノズル
14b 第２スリットノズル
15  液溜まり
16  随伴流
17  スプレーノズル
18  静止冷却水
20  ノズル部
21  ヘッダ部
22  冷却水
【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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