(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延ラインに設置される巻取機で巻き取られた後のコイル状の鋼板を冷却するに際し、
前記コイル状の鋼板の幅方向両端部に冷却ミストを間欠的に吹き付けて冷却を行うことを特徴とするコイル状熱間圧延鋼板の冷却方法。
【請求項２】
前記冷却ミストは、粒子径が２０μｍ以上で４０μｍ以下の液滴からなることを特徴とする、請求項１記載のコイル状熱間圧延鋼板の冷却方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の冷却方法に用いられる冷却装置において、
冷却ミストを発生させるミストノズルと、
その冷却ミストを気流に乗せてコイル状の鋼板の幅方向端部に間欠的に吹き付ける送風機と、
を具えることを特徴とするコイル状熱間圧延鋼板の冷却装置。
【請求項４】
前記冷却ミストは、粒子径が２０μｍ以上で４０μｍ以下の液滴からなることを特徴とする、請求項３記載のコイル状熱間圧延鋼板の冷却装置。
【請求項５】
前記送風機は首振り機構を有し、
その首振り機構による送風機の首振りによって、複数のコイル状の鋼板に対し冷却ミストを広範囲かつ間欠的に吹き付けることを特徴とする、請求項３または４記載のコイル状熱間圧延鋼板の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間圧延後、コイル状に巻き取られた熱延鋼板を、錆を発生させずに冷却するための冷却方法および冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１に示すように、熱延鋼板を製造するには、加熱炉１においてスラブを所定温度に加熱し、加熱したスラブを粗圧延機２で圧延して粗バーとなし、ついでこの粗バーを複数基の圧延スタンドからなる連続熱間仕上圧延機３において所定の厚みの熱延鋼板４となす。そして仕上圧延機３から出た熱延鋼板４は、ランアウトテーブルに設置した冷却装置５で上方および下方から冷却水を供給して冷却した後、巻取機６で巻き取り、コイル状熱延鋼板７とする。
【０００３】
この巻取後のコイル状熱延鋼板（以後、単に「コイル」とも呼ぶ。）は、温度が５００〜６５０℃程度であるため、熱延工場のコイル置き場で常温まで冷却してから出荷する。コイル置き場では大量のコイルを冷却しており、高温のコイルの周囲に高温のコイルが置かれているため、各コイルの周囲の気温が高くなって冷却能率が低下し、冷却完了までに３〜５日かかる。このため、コイルを置く場所が不足したり、出荷までの期間が長くなったり、在庫が増加したりするといった問題が発生する。
【０００４】
そこで、コイルの冷却時間を短縮するため、冷却水を散布する方法が種々堤案されている。しかし、コイルの表面温度が１００℃以下の状態で冷却水を散布すると、冷却水が蒸発しにくいためコイル表面が水で濡れ、そのまま放置すると鋼板表面に錆が発生する。錆が発生すると外観が損なわれ、出荷できなくなる。
【０００５】
このため従来、特許文献１記載のように、鋼板表面が濡れないように、コイル周囲の温度と湿度を測定し、噴霧量を制御する水冷方法が提案されている。しかしながらこの方法では、コイル置き場の天井という遠方から冷却水を散布しており、冷却能力が低いため、効率的な冷却ができないという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２記載のように、コイル１個に対しその幅方向両端面を両側から１個ずつ冷却ノズルを用いて冷却する冷却方法も提案されている。しかしながらこの方法では、ミストが充分に広がらず、コイルの全体を冷却することが困難であり、冷却効率が低下するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５７−１３４２０７号公報
【特許文献２】特開平５−１７７２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
すなわち、水冷時のコイル表面の濡れを防止するには、液滴粒子径が小さいミストが有効である。液滴粒子径が小さい方が、蒸発に必要な熱量が小さく、蒸発しやすいからである。しかしながら、液滴粒子径を微小化すると、周囲の風の影響を受けてコイルから外れやすく、また、噴射距離が短いという問題がある。
【０００９】
水冷能力の向上には、ミストの単位面積当りの噴射流量（以下、「水量密度」と呼ぶ。）の増加が重要である。しかしながら、コイルのような大きい体積の物体を冷却する場合、冷却能力が高いと、中心部に対し表面温度が大きく低下するため、表面が濡れやすくなる。特に、コイル表面温度が１００℃以下の場合は、コイル表面が濡れやすくなるため、表面温度の低下の抑制が重要である。
【００１０】
上述のように、コイル表面の濡れの抑制と冷却能力向上との両立は、従来は困難であった。それゆえ本発明は、コイルに錆を発生させず、しかも高能率で冷却を行う冷却方法および冷却装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため本発明のコイル状熱間圧延鋼板の冷却方法は、熱間圧延ラインに設置される巻取機で巻き取られた後のコイル状の鋼板を冷却するに際し、前記コイル状の鋼板の幅方向両端部に冷却ミストを間欠的に吹き付けて冷却を行うことを特徴としている。
【００１２】
また、上記課題を解決するため本発明のコイル状熱間圧延鋼板の冷却装置は、前記冷却方法に用いられる冷却装置において、冷却ミストを発生させるミストノズルと、その冷却ミストを気流に乗せてコイル状の鋼板の幅方向端部に間欠的に吹き付ける送風機と、を具えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の冷却方法および冷却装置を用いることにより、コイル状の鋼板の表面の濡れを防止する水冷が可能となり、その結果、錆の発生の防止および高能率の冷却が可能となり、短時間でコイルを出荷することができる。
【００１４】
なお、本発明の冷却方法および冷却装置においては、前記冷却ミストは、粒子径が２０μｍ以上で４０μｍ以下の液滴からなるものであると好ましい。なぜなら、水冷時のコイル表面の濡れを防止するには、液滴粒子径が小さいミストの方が、蒸発に必要な熱量が小さく、蒸発しやすいため有効であるが、粒子径が２０μｍ未満の液滴からなる冷却ミストでは、周囲の風の影響を受けてコイルから外れ易く、また噴射距離が短いため広範囲に吹き付けるのが困難であり、一方、コイルを効率良く冷却するには、液滴粒子径が大きいミストの方が、蒸発によってコイルから奪う熱量が大きく、また噴射距離が長いため広範囲に吹き付けられるので有効であるが、粒子径が４０μｍを越える液滴からなる冷却ミストでは、蒸発しにくいためコイル表面がぬれ易くなるからである。
【００１５】
また、本発明の冷却装置においては、前記送風機は首振り機構を有し、その首振り機構による送風機の首振りによって、複数のコイル状の鋼板に対し冷却ミストを広範囲かつ間欠的に吹き付けるものであると好ましい。このようにすれば、少ない台数の送風機で多くのコイル状の鋼板に対し冷却ミストを広範囲かつ間欠的に吹き付けることができるからである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】通常の熱間圧延ラインの概略を示す構成図である。
【図２】本発明のコイル状熱間圧延鋼板の冷却方法の一実施形態に用いられる、本発明のコイル状熱間圧延鋼板の冷却装置の一実施形態の可動式冷却装置の概略を示す斜視図である。
【図３】二段積みされた複数のコイルからなるコイル群の概略を示す斜視図である。
【図４】液滴粒子径とコイルの濡れ発生温度との関係を示す関係線図である。
【図５】冷却ミストで間欠冷却および連続冷却をそれぞれ行った場合のコイルの低温部および高温部の温度履歴をそれぞれ示す関係線図である。
【図６】非可動式かつ連続冷却式冷却装置の概略を示す図である。
【図７】上記実施形態の可動式冷却装置の概略を示す図である。
【図８】本発明の実施例および比較例１，３の条件で冷却をそれぞれ行った場合のコイルの低温部および高温部の温度履歴をそれぞれ示す関係線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図２は、本発明のコイル状熱間圧延鋼板の冷却方法の一実施形態に用いられる、本発明のコイル状熱間圧延鋼板の冷却装置の一実施形態の可動式冷却装置の概略を示す斜視図である。
【００１８】
本実施形態の冷却装置８は、図２に示すように、例えば軸流型の送風機９の送風口の周囲にその送風方向へ向けて通常のミストノズル１０を例えば周方向に等間隔に複数個（図示例では８個）配置し、各ミストノズル１０に図示しない給水配管を接続したものである。このようにミストノズル１０と送風機９とを組み合わせたのは、微小液滴粒子径の冷却ミストは軽いため、ミストノズル１０から吹出す勢いだけでは空気抵抗を受けて遠方まで到達しにくいので、送風機９が吹出す気流に乗せて遠方まで飛ばせるようにするためである。
【００１９】
本実施形態の冷却方法では、コイル置き場の、例えば図３に示すように二段積みされたコイル７の山の両側に、例えば図７に示すように上記冷却装置８を１台ずつ設置し、二段積みされたコイル群の各コイル７の鋼板幅方向両端面に冷却ミストＭを間欠的に吹き付けて、各コイル７の冷却を行う。なお、二段積みされたコイル７に冷却ミストＭを確実に到達させるためには、冷却装置８の大きさによるが、例えば送風機９の直径が０．５〜１ｍ程度で中心高さが０．５〜１ｍ程度のものでは、二段積みされたコイル７の鋼板幅方向端面と冷却装置８との間隔を例えば１〜２ｍ程度とすることが好ましい。
【００２０】
ここにおける冷却装置８は、例えば通常の扇風機のクランク式の首振り機構の如き図示しない首振り機構を有し、その首振り機構によって、図２中の矢印に示すように、鉛直軸であるＺ軸周りに送風機９を往復首振りさせることが可能な可動式のものであり、この送風機９の首振りにより、二段積みされたコイル群に対し広範囲に液滴としての水滴からなる冷却ミストＭを吹き付けて水冷を行うことができる。
【００２１】
ここで、特定のコイル７に着目すると、冷却装置８の送風機９がそのコイル７から逸れた方向へ首を振っていることにより、冷却装置８からの冷却ミストＭがコイル７に当っていない間の空冷と、冷却装置８の送風機９がそのコイル７に向く方向へ首を振っていることにより、冷却装置８からの冷却ミストＭが当っている間の水冷とが交互に行われる。以後、この空冷と水冷とが交互に行われる冷却方法を「間欠水冷方式」と呼ぶ。
【００２２】
ところで、コイル置き場では、コイルの冷却完了温度である５０℃まで、コイル表面をぬらさずにコイル７を冷却させる必要がある。本発明者が冷却ミストＭの液滴粒子径とコイル表面の濡れ発生温度との関係を調べた結果を図４に示す。この図から判るように、５０℃までコイル表面に濡れが発生しないようにするためには、冷却ミストＭの液滴粒子径を４０μｍ以下にすれば良い。但し、液滴粒子径を２０μｍ未満にすると、冷却ミストＭが周囲の風の影響を受けてコイル７から外れ易く、また噴射距離が短いため広範囲に吹き付けるのが困難となる。
【００２３】
温度６００℃、一個あたり重量２５ｔｏｎのコイル７に対し、水温３０℃の冷却水で液滴粒子径４０μｍのミストノズル１０を用いて発生させた冷却ミストＭにより間欠冷却および連続冷却をそれぞれ行った場合の、コイル７の低温部および高温部の温度履歴を図５に示す。図中、曲線Ａは間欠冷却（低温部）、曲線Ｂは間欠冷却（高温部）、曲線Ｃは連続冷却（低温部）、曲線Ｄは連続冷却（高温部）をそれぞれ示す。但し、コイル７の最も温度が低い部分が５０℃になった時点で水冷を停止するものとする。また、間欠冷却時（Ａ，Ｂ）の冷却は、コイル７に対し冷却ミストＭを吹き付ける１分間の水冷と冷却ミストＭを吹き付けない１分間の空冷とを交互に繰り返すものであり、連続冷却時（Ｃ，Ｄ）の冷却は、コイル７に対し冷却ミストＭを連続的に吹き付けるものである。
【００２４】
コイル７の最も温度が低い部分が５０℃になった時点において、コイル７の最も温度が高い部分と最も温度が低い部分との温度差を比較すると、連続冷却を行った場合は１２７℃であり、一方、間欠冷却を行った場合は５９℃であった。このことから、間欠冷却を行うことにより、コイル７の高温部の温度が十分に下がるまでコイル７の水冷を行うことができ、冷却時間を短絡することが可能となることが判る。
【実施例】
【００２５】
次に、本実施形態の冷却方法の一実施例を、熱延工場のコイル置き場において図３に示すように二段積みされたコイル群のコイル７に対し、図７に示すようにそのコイル群のコイル７の山の両側に上記冷却装置８を１台ずつ設置し、二段積みされたコイル群の各コイル７の鋼板幅方向両端面に冷却ミストＭを間欠的に吹き付けて各コイル７の冷却を行う場合について説明する。コイル７の冷却開始温度は６００℃、一個当り重量は２５ｔｏｎ、冷却ミストＭを生じさせる冷却水の水温は３０℃であり、コイル７の最も温度が低い部分が５０℃になった時点で水冷を停止する。
【００２６】
上記実施例として、冷却ミストＭの液滴粒子径が３０μｍの可動式冷却装置８を用いて水冷を行った場合（水冷１分と空冷１分を繰り返す間欠冷却）、比較例１として、冷却装置８を用いず空冷を行った場合、比較例２として、図６に示すような、冷却ミストＭの液滴粒子径が６０μｍの非可動式冷却装置１１を用いて水冷を行った場合、そして比較例３として、図６に示すような、冷却ミストＭの液滴粒子径が３０μｍの非可動式冷却装置１１を用いて水冷を行った場合のそれぞれについて比較を行った。
【００２７】
なお、非可動式冷却装置１１は、首振り機構を持たず、送風機９およびミストノズル１０を一定方向へ向けて維持している点以外は、可動式冷却装置８と同様の構成を具えている。
【００２８】
表１に、上記実施例および比較例１〜３の条件で冷却をそれぞれ行った場合のコイルの冷却完了までの時間を、また図８に、上記実施例および比較例１，３の条件で冷却をそれぞれ行った場合のコイルの低温部および高温部の温度履歴を示す。図中、曲線Ｅは実施例（低温部）、曲線Ｆは実施例（高温部）、曲線Ｇは比較例１（低温部）、曲線Ｈは比較例１（高温部）、曲線Ｉは比較例３（低温部）、曲線Ｊは比較例３（高温部）をそれぞれ示す。但し、比較例２と比較例３との温度履歴は同じなので、比較例２の温度履歴は示していない。
【００２９】
【表１】
0005776593.tif 000002
【００３０】
表１および図８に示すように、比較例１（Ｇ，Ｈ）の冷却方法では冷却完了までに８７時間かかり、コイル表面に錆は発生しなかった。また比較例２の冷却方法では冷却完了までに５９時間かかり、コイル表面に錆が発生した。そのためコイル７を出荷することができなかった。そして比較例３（Ｉ，Ｊ）の冷却方法では冷却完了までに５９時間かかり、コイル表面に錆が発生しなかった。
【００３１】
これらに対し上記実施例（Ｅ，Ｆ）の冷却方法では、冷却完了まで５１時間で済み、コイル表面に錆が発生しなかった。すなわち上記実施例の冷却方法によれば、コイル７の冷却時間を比較例３よりも８時間短縮することができ、コイル表面に錆を発生させることもなく、しかも冷却装置の数も比較例３の半分で済ませることができた。
【００３２】
上述したところから明らかなように、本実施形態の冷却装置８およびそれを用いた本実施形態の冷却方法によれば、熱延工場のコイル置き場でのコイル７の冷却の際の、錆の発生防止および冷却時間の短縮が可能となる。
【００３３】
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更し得るものであり、例えば、本発明の他の実施形態の冷却装置では、上記比較例２，３で用いた非可動式冷却装置１１のミストノズル１０に繋がる冷却水配管に例えばタイマー制御の電磁式開閉弁を設けて、ミストノズル１０からの冷却ミストＭの、例えば１分間の連続吹き出しによる水冷と、１分間の吹出し休止による空冷とを交互に繰返すようにしても良い。
【００３４】
また例えば、本発明の他の実施形態の冷却方法では、熱延工場のコイル置き場でコイル７を積み重ねずに置いて、互いに向き合わせて配置した上記非可動式冷却装置１１が連続的に吹出す冷却ミストＭの間にコイル７をコンベヤで往復通過させて、コイル７を間欠冷却するようにしてもよい。
【００３５】
さらに例えば、本発明の他の実施形態の冷却装置および冷却方法では、上記実施形態の可動式冷却装置８の送風機９を、例えばスリップリングでの給電やスイベルジョイントでのミストノズル１０への給水により、往復首振りでなく連続回動首振り可能に構成し、その可動式冷却装置８の周囲にコイル７を配置して間欠冷却するようにしても良い。
【００３６】
そして、本発明の冷却装置および冷却方法における水冷および空冷の時間の長さは、コイル置き場の気温や湿度等に応じて適宜変更してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
かくして本発明の冷却方法および冷却装置によれば、コイル状の鋼板の表面の濡れを防止する水冷が可能となり、その結果、錆の発生の防止および高能率の冷却が可能となり、短時間でコイルを出荷することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  加熱炉
２  粗圧延機
３  仕上圧延機
４  熱延鋼板
５  冷却装置
６  巻取機
７  コイル状熱延鋼板
８  可動式冷却装置
９  送風機
１０  ミストノズル
１１  非可動式冷却装置
Ｍ  冷却ミスト
【図１】
0005776593.tif 000003
【図２】
0005776593.tif 000004
【図３】
0005776593.tif 000005
【図４】
0005776593.tif 000006
【図５】
0005776593.tif 000007
【図６】
0005776593.tif 000008
【図７】
0005776593.tif 000009
【図８】
0005776593.tif 000010