(57)【要約】【課題】ライン上を移動する高温の被冷却材を幅方向に均一に冷却することができる冷却装置、およびその冷却装置により冷却された鋼板を提供する。【解決手段】ライン上を移動する被冷却材３に対して冷却媒体収納容器１に設けられた複数の孔１２から冷却媒体を吐出して被冷却材３を冷却する冷却装置であって、冷却媒体収納容器１内は区分壁１３、１４などにより被冷却材３の幅方向に５個以上の室Ｒ１、Ｒ２などに区分され、各室に供給される冷却媒体の流量を独立に調整できる流量調整機構２２、２３などを有すると共に、区分壁が被冷却材３の移動方向Ｘに対して傾斜し、かつ隣り合う区分壁１３、１４などが被冷却材の移動方向Ｘに対して互いに反対方向に傾斜して配置された冷却装置である。区分壁により奇数個の室に区分され、かつ中央の室Ｒ２の被冷却材幅方向の長さが被冷却材の移動方向に沿って拡大していることが好ましい。【選択図】図１
2008194712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被冷却材の移動するラインの上方に設置され、ライン上を移動する前記被冷却材に対して冷却媒体収納容器に設けられた複数の孔から冷却媒体を吐出して前記被冷却材を冷却する冷却装置であって、
前記冷却媒体収納容器内は区分壁により被冷却材の幅方向に５個以上の室に区分され、
前記各室に供給される冷却媒体の流量を独立に調整できる流量調整機構が備えられているとともに、
前記区分壁が被冷却材の移動方向に対して傾斜し、かつ隣り合う区分壁が被冷却材の移動方向に対して互いに反対方向に傾斜して配置されていることを特徴とする被冷却材の冷却装置。
【請求項２】
被冷却材の移動するラインの上方に設置され、ライン上を移動する前記被冷却材に対して冷却媒体収納容器に設けられた複数の孔から冷却媒体を吐出して前記被冷却材を冷却する冷却装置であって、
前記冷却媒体収納容器内は区分壁により被冷却材の幅方向に５個以上の奇数個の室に区分され、
前記各室に供給される冷却媒体の流量を独立に調整できる流量調整機構が備えられているとともに、
前記区分壁が被冷却材の移動方向に対して傾斜し、かつ隣り合う区分壁が被冷却材の移動方向に対して互いに反対方向に傾斜して配置されており、
前記冷却媒体収納容器内の中央に位置する室の被冷却材幅方向の長さが被冷却材の移動方向に沿って拡大していることを特徴とする被冷却材の冷却装置。
【請求項３】
前記区分壁により区分された室の数が５個であることを特徴とする請求項１または２に記載の被冷却材の冷却装置。
【請求項４】
前記中央に位置する室を挟んで被冷却材幅方向に対称の位置にある室に供給される冷却媒体の合計流量を調整する流量調整機構が備えられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の被冷却材の冷却装置。
【請求項５】
前記被冷却材が熱間圧延された鋼板であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の被冷却材の冷却装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の被冷却材の冷却装置を用いて冷却したことを特徴とする鋼板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温の被冷却材の冷却装置およびその冷却装置により冷却された材料に関し、さらに詳しくは、熱間圧延後の鋼板などのように移動ライン上を移動する高温の板状材料を上面から冷却する冷却装置、およびその冷却装置により冷却された鋼板に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材料または金属製品（以下、総称して「金属材料」とも記す）の製造プロセスにおいては、例えば熱間圧延後の金属材料を冷却する場合のように、高温の材料を強制冷却することにより所望の金属組織や機械的特性を得る工程が多々存在する。金属材料製造プロセスにおける強制冷却は、一般に、被冷却材（冷却されるべき高温の材料）が移動するラインに設置された強制冷却装置内に被冷却材である金属材料を導入し、その表面に冷却水などの冷却媒体を吐出供給することにより行われる。
【０００３】
被冷却材の強制冷却装置としては、具体的には、ライン上を移動する被冷却材の上方に、その底部に複数の冷却媒体吐出孔を有する冷却媒体収納容器（ヘッダ）を設置し、このヘッダに冷却媒体を供給して、冷却媒体吐出孔から被冷却材に冷却媒体を吐出供給することにより、被冷却材を冷却する方式のものが多く用いられている。
【０００４】
金属材料に優れた材料特性を付与し、かつ被冷却材である金属材料の移動方向に対して直角方向の材料幅方向の品質変動を抑制するには、冷却媒体による金属材料の冷却能を材料幅方向で均一化することが重要であり、その試みが行われてきた。
【０００５】
特許文献１には、移動中の金属製品に対してその上方から冷却剤（冷却媒体）を供給する孔を通して冷却剤を供給する冷却剤収納箱(冷却媒体収納容器)を有し、その収納箱は、内部に設けられた隔壁により、金属製品の幅方向中央部に対応する中央室と金属製品の二側域に対応する二側室との少なくとも三室に分割され、その隔壁は冷却剤収納箱内部に金属製品の移動方向に沿って縮小する流路を形成するように配置された冷却装置が開示されている。
【０００６】
同文献で開示された技術は、冷却剤収納箱の内部に設けられた隔壁を、冷却剤の流路が金属製品の移動方向に向かって縮小するように配置することにより側方部に供給する冷却剤の流量を減少させ、冷却される製品の温度分布の一様化を図るものである。しかしながら、後述するとおり、金属製品の幅方向中央部においては冷却剤が滞留する傾向があることから、幅方向中央部の冷却能が低下し、金属製品の幅方向の温度分布はそれほど均一化されない。
【０００７】
また、特許文献２および特許文献３には、鋼板の板幅方向端部の上下表面にマスキング板を配置し、鋼板に冷却水が接触しないように冷却する方法および冷却装置が開示されている。この技術は、鋼板上に噴射された冷却水が鋼板上面を幅方向に流れ落ちることにより板端部の水量密度が増加することに起因する板端部の過冷却の防止を図ったものである。
【０００８】
しかし、マスキング板を使用した場合には、供給された冷却水が金属製品の幅方向中央部に留まりやすく、中央部の冷却能が低下して所望の温度分布を安定して得ることが難しい。
【０００９】
さらに、特許文献４には、冷却すべき高温鋼材の上面に対向する面に複数のノズル孔が設けられた上部ヘッダ(冷却媒体収納容器)を、高温鋼材（被冷却材）の上面に配置し、ヘッダ内の冷却水をノズル孔から吐出させて鋼材の上面冷却を行うに際し、鋼材上面における冷却水の衝突圧力がノズル孔の直下で４．９ｋＰａ以上となるようにヘッダ内の冷却水をノズル孔から吐出させる冷却方法が開示されている。同文献で開示された技術は、冷却水の流れを層流とすることにより吐出直後の冷却水流の拡散による水圧の低下を防止し、鋼材上面の厚い滞留水膜を貫通させて水流を鋼材表面に到達させ、幅方向の均一冷却を図るものである。
【００１０】
この方法は、広幅の高温鋼材においてもその幅方向を確実に均一に冷却することができる優れた冷却方法であるが、冷却水の流れを層流とするために長いノズル長さを確保しなければならず、ヘッダを大型化せざるを得ないなどの問題がある。
【００１１】
上記のとおり、ライン上を移動する高温の被冷却材の幅方向均一冷却を達成するための効果的な冷却技術については、さらに改善の余地が残されている。
【００１２】
【特許文献１】特開昭６２−２５３７１０号公報（特許請求の範囲および２頁右上欄第３行〜３頁左上欄第１７行）
【特許文献２】特開平７−１５０２２９号公報（特許請求の範囲、段落［００１０］など）
【特許文献３】特開２０００−２３７８１５号公報（特許請求の範囲、段落［０００６］〜［０００９］など）
【特許文献４】特開２００４−３４１０９号公報（特許請求の範囲、段落［００１３］〜［００２０］など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その課題は、ライン上を移動する高温の被冷却材の冷却に際して、被冷却材の幅方向中央部における冷却媒体の滞留を解消し、被冷却材を幅方向に均一に冷却することができる被冷却材の冷却装置、およびその冷却装置により冷却された幅方向に均一な温度分布および品質特性を有する鋼板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、上述の課題を解決するために、被冷却材を幅方向に均一に冷却することのできる冷却装置について研究を重ね、被冷却材の幅方向中央部における冷却媒体の滞留を解消し、被冷却材を幅方向に均一に冷却するための有効な知見を得て、本発明を完成させた。本発明の要旨は、下記の（１）〜（５）に示される被冷却材の冷却装置、およびそれらの冷却装置を用いて冷却された（６）に示す鋼板にある。
【００１５】
（１）被冷却材の移動するラインの上方に設置され、ライン上を移動する前記被冷却材に対して冷却媒体収納容器に設けられた複数の孔から冷却媒体を吐出して前記被冷却材を冷却する冷却装置であって、
前記冷却媒体収納容器内は区分壁により被冷却材の幅方向に５個以上の室に区分され、
前記各室に供給される冷却媒体の流量を独立に調整できる流量調整機構が備えられているとともに、
前記区分壁が被冷却材の移動方向に対して傾斜し、かつ隣り合う区分壁が被冷却材の移動方向に対して互いに反対方向に傾斜して配置されていることを特徴とする被冷却材の冷却装置（以下、「第１発明」とも記す）。
【００１６】
（２）被冷却材の移動するラインの上方に設置され、ライン上を移動する前記被冷却材に対して冷却媒体収納容器に設けられた複数の孔から冷却媒体を吐出して前記被冷却材を冷却する冷却装置であって、
前記冷却媒体収納容器内は区分壁により被冷却材の幅方向に５個以上の奇数個の室に区分され、
前記各室に供給される冷却媒体の流量を独立に調整できる流量調整機構が備えられているとともに、
前記区分壁が被冷却材の移動方向に対して傾斜し、かつ隣り合う区分壁が被冷却材の移動方向に対して互いに反対方向に傾斜して配置されており、
前記冷却媒体収納容器内の中央に位置する室の被冷却材幅方向の長さが被冷却材の移動方向に沿って拡大していることを特徴とする被冷却材の冷却装置（以下、「第２発明」とも記す）。
【００１７】
（３）前記区分壁により区分された室の数が５個であることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の被冷却材の冷却装置（以下、「第３発明」とも記す）。
【００１８】
（４）前記中央に位置する室を挟んで被冷却材幅方向に対称の位置にある室に供給される冷却媒体の合計流量を調整する流量調整機構が備えられていることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の被冷却材の冷却装置（以下、「第４発明」とも記す）。
【００１９】
（５）前記被冷却材が熱間圧延された鋼板であることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載の被冷却材の冷却装置（以下、「第５発明」とも記す）。
【００２０】
（６）前記（１）〜（５）のいずれかに記載の被冷却材の冷却装置を用いて冷却したことを特徴とする鋼板（以下、「第６発明」とも記す）。
【００２１】
本発明において、「被冷却材」とは、冷却されるべき高温の材料を意味し、例えば、厚板圧延後の厚鋼板、ホットストリップ（熱間圧延鋼板）などが該当する。
【００２２】
「冷却媒体」とは、被冷却材を冷却するために被冷却材に対して吐出供給される抜熱用流体を意味し、主として水が該当する。冷却媒体中のゴミなどの混入不純物は、冷却媒体を冷却装置に導入するまでに、フィルタなどを用いて除去し、冷却装置の吐出孔の閉塞を防止することが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の冷却装置は、ライン上を移動する高温の被冷却材に冷却媒体を吐出し、被冷却材の幅方向中央部における冷却媒体の滞留を起こすことなく、被冷却材を幅方向に均一に冷却することができる冷却装置である。また、本発明の冷却装置を用いることにより、幅方向に均一な温度分布および品質特性を有する厚鋼板、熱間熱延鋼板などをはじめとして、材料組織および組織に由来する緒特性の幅方向変動の少ない高性能の金属材料を安定して製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の範囲を前記のとおり規定した理由および好ましい実施形態につき、さらに詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明に係る被冷却材の冷却装置の一例を示す一部透視の斜視図である。
【００２６】
拘束ロール４により拘束されながら、搬送ロール５により図中の矢印Ｘにて示される方向にライン上を移動する被冷却材３の上方に、冷却装置の冷却媒体収納容器（ヘッダ）１が設置されている。冷却媒体収納容器１の下面１１には複数の冷却媒体吐出孔１２が設けられており、また、冷却媒体収納容器１内は、区分壁１３、１４、１５および１６により、被冷却材３の幅方向に複数の室Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５に区分されている。室Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５には、冷却媒体流量調整機構（流量調整弁）２２、２３、２４、２５および２６により流量を独立に調整された冷却媒体が、冷却媒体供給配管１７、１８、１９、２０および２１を通して供給される。供給された冷却媒体は、室Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５の下面に設けられた冷却媒体吐出孔１２から被冷却材３の表面に向かって吐出され、被冷却材３を冷却する。
【００２７】
（１）第１発明
第１発明は、前記のとおり、Ｒ１、Ｒ２などの各室に供給される冷却媒体の流量を独立に調整できる流量調整機構２２、２３などが備えられているとともに、区分壁１３、１４などが被冷却材３の移動方向に対して傾斜し、かつ、区分壁１３と１４のように隣り合う区分壁が被冷却材３の移動方向Ｘに対して互いに反対方向に傾斜して配置されている被冷却材３の冷却装置である。
【００２８】
本発明者らは、前記特許文献に開示された冷却装置の問題点を下記のとおり改善することにより、本発明を完成させた。
【００２９】
１）冷却媒体収納容器内は区分壁により被冷却材の幅方向に５個以上の室に区分
冷却媒体収納容器内内を被冷却材の幅方向に５個以上の室に区分すると、被冷却材の幅に依存しない適切な冷却を実現できる。すなわち、区分された室数が４個以下になると、被冷却材の幅方向の冷却媒体供給量を適切な分布とすることが難しくなる。以下、具体的に図を用いて説明する。
【００３０】
図２は、室数が５個の第１発明または第２発明、もしくは第３発明の冷却装置の平面図および被冷却材幅方向の冷却媒体供給量の模式的分布図である。同図（ａ）は冷却装置の平面図を示している。同図（ａ）に示されるとおり、中央室Ｒ３の被冷却材幅方向長さは、被冷却材の移動方向Ｘに沿って拡大しており、側部の室Ｒ２およびＲ４の幅方向長さは、被冷却材の移動方向Ｘに沿って縮小している。また、Ｒ１〜Ｒ５の各室に供給される冷却媒体の供給流量は、流量調整機構２２〜２６によりそれぞれ独立に調整できる。
【００３１】
同図（ｂ）は被冷却材幅方向における冷却媒体供給量が一定の場合の供給量分布を示している。
【００３２】
同図（ｃ）は広幅の被冷却材を対象とし、幅方向側部での冷却媒体供給量が低い場合の供給量分布を示す。この冷却媒体供給量分布は、流量調整機構を調整することにより、室Ｒ２、Ｒ３およびＲ４のいずれから供給される冷却媒体供給量をも等しくし、かつ、これらの供給量を室Ｒ１およびＲ５のいずれから供給される冷却媒体供給量よりも多くすることにより実現される。同図（ｄ）は広幅の被冷却材を対象とし、幅方向中央部での冷却媒体供給量が低い場合の供給量分布を示す。この冷却媒体供給量分布は、流量調整機構を調整することにより、室Ｒ２、Ｒ３およびＲ４のいずれから供給される冷却媒体供給量をも等しくし、かつ、これらの供給量を室Ｒ１およびＲ５のいずれから供給される冷却媒体供給量よりも少なくすることにより実現される。
【００３３】
同図（ｅ）は狭幅の被冷却材を対象とし、幅方向側部での冷却媒体供給量が低い場合の供給量分布を示す。この冷却媒体供給量分布は、流量調整機構を調整することにより、室Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４およびＲ５のいずれから供給される冷却媒体供給量をも等しくし、かつ、室Ｒ３から供給される冷却媒体供給量よりも少なくすることにより得られる。そして、同図（ｆ）は狭幅の被冷却材を対象とし、幅方向中央部での冷却媒体供給量が低い場合の供給量分布を示す。この冷却媒体供給量分布は、流量調整機構を調整することにより、室Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４およびＲ５のいずれから供給される冷却媒体供給量をも等しくし、かつ、室Ｒ３から供給される冷却媒体供給量よりも多くすることにより得られる。
【００３４】
ここで、同図（ｂ）〜（ｆ）の縦軸に記載された「冷却媒体供給量」とは、被冷却材３が冷却装置の入口側ＡＢから出口側ＣＤに向かって矢印Ｘで示される方向に移動する間に、幅方向の任意位置の被冷却材に対して冷却装置から供給される冷却媒体の全供給量を表す。
【００３５】
２）各室に供給される冷却媒体の流量を独立に調整できる流量調整機構を設置
前記のとおり、被冷却材の幅方向中央部においては冷却媒体が滞留しやすいことから、幅方向中央部の冷却能が低下し、被冷却材の幅方向の温度分布はそれほど均一化されない。ところが、前記特許文献１に開示された技術のように、冷却媒体の流量調整機構（同特許文献の第１図および第２図中の番号２２）が１個の場合には、冷却媒体の合計流量しか調整できないので、冷却能の低下しやすい被冷却材の幅方向中央部の冷却媒体の供給量を幅方向側部よりも多くすることは困難である。
【００３６】
そこで、冷却媒体収納容器内の、被冷却材の幅方向に区分された各室に供給される冷却媒体の流量を独立に調整できる流量調整機構を設けることにより、冷却媒体の供給流量を幅方向の各室ごとに任意に調整できるようにし、被冷却材の幅方向の均一な冷却を可能とした。
【００３７】
例えば、図２において、被冷却材の幅方向に区分されたＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５の各室の下面に吐出孔が同じ密度で一様に設けられている場合には、流量調整機構による冷却媒体の流量調整と供給量の幅方向分布との関係は、下記のとおりとなる。
【００３８】
すなわち、被冷却材の幅方向各室の下面単位面積当たりの供給流量が同一となるように、流量調整機構２２、２３、２４、２５および２６により冷却媒体の供給流量を調整したときは、図２（ｂ）に示すように、幅方向の任意位置の被冷却材が冷却装置の入口側ＡＢから出口側ＣＤに向かって移動する間に冷却装置から供給される冷却媒体の全供給量は、被冷却材３の幅方向の全域にわたり一定となる。
【００３９】
また、被冷却材の幅方向側部に位置する室Ｒ１およびＲ５の下面単位面積当たりの供給流量が、幅方向中央部に位置する室Ｒ２、Ｒ３およびＲ４の下面単位面積当たりの供給流量に比して少なくなるように、流量調整機構２２、２３、２４、２５および２６により冷却媒体の流量を調整した場合には、同図（ｃ）に示すとおり、被冷却材３が冷却装置の入口側ＡＢから出口側ＣＤに向かって移動する間に冷却装置から供給される冷却媒体の全供給量は、幅方向中央部で幅広い領域にわたり多い分布となり、幅方向側部で少ない分布となる。
【００４０】
これに対して、被冷却材の幅方向側部に位置する室Ｒ１およびＲ５の下面単位面積当たりの供給流量が、幅方向中央部に位置する室Ｒ２、Ｒ３およびＲ４の下面単位面積当たりの供給流量に比して多くなるように、流量調整機構２２、２３および２４により冷却媒体の流量を調整した場合には、同図（ｄ）に示すとおり、被冷却材に供給される冷却媒体の全供給量は、幅方向中央部で幅広い領域にわたり少ない分布となり、幅方向側部で多い分布となる。
【００４１】
さらに、被冷却材の幅方向側部近くに位置する室Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４およびＲ５の下面単位面積当たりの供給流量が、幅方向中央部に位置する室Ｒ３の下面単位面積当たりの供給流量に比して少なくなるように、流量調整機構２２、２３、２４、２５および２６により冷却媒体の流量を調整した場合には、同図（ｅ）に示すとおり、被冷却材３が冷却装置の入口側ＡＢから出口側ＣＤに向かって移動する間に冷却装置から供給される冷却媒体の全供給量は、幅方向中央部で多い分布となり、幅方向側部の幅広い領域にわたり少ない分布となる。
【００４２】
これに対して、被冷却材の幅方向側部近くに位置する室Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４およびＲ５の下面単位面積当たりの供給流量が、幅方向中央部に位置する室Ｒ３の下面単位面積当たりの供給流量に比して多くなるように、流量調整機構２２、２３、２４、２５および２６により冷却媒体の流量を調整した場合には、同図（ｆ）に示すとおり、被冷却材に供給される冷却媒体の全供給量は、幅方向中央部で少ない分布となり、幅方向側部の幅広い領域にわたり多い分布となる。
【００４３】
ここで、冷却水などの冷却媒体の流量調整は、鋼板などの被冷却材の幅方向の温度分布の測定結果をフィードバックして、流量調整機構２２、２３、２４、２５および２６の開度を制御するなどの方法により行えばよい。
【００４４】
３）区分壁を被冷却材の移動方向に対して傾斜させ、かつ隣り合う区分壁を被冷却材の移動方向に対して互いに反対方向に傾斜させて配置
区分壁を被冷却材の移動方向に対して傾斜させて配置する理由は、被冷却材幅方向の冷却媒体の供給量の分布を滑らかにするためである。具体的には、例えば前記図２（ｃ）および同図（ｄ）に示されたとおり、幅方向中央部における冷却媒体の供給量と幅方向側部における冷却媒体の供給量とはスロープ状に滑らかに連結された分布となる。
【００４５】
これに対して、区分壁が被冷却材の移動方向Ｘに対して傾斜せずに、被冷却材の移動方向と同方向に配置された場合には、区分壁を挟んで冷却媒体の供給量は急激に変化する。例えば、前記図２（ａ）において、区分壁１３および１４を被冷却材の移動方向Ｘに対して傾斜させずに配置した場合は、同図（ｃ）および同図（ｄ）の冷却媒体供給量の幅方向分布は、区分壁を挟んで階段状に変化する分布となる。
【００４６】
被冷却材の冷却に際し、被冷却材幅方向の冷却能の急激な変化を避けるためには、被冷却材幅方向の冷却媒体供給量分布は、滑らかな分布が適していることから、上記のとおり区分壁は被冷却材の移動方向に対して傾斜させて配置することとした。
【００４７】
次に、隣り合う区分壁を被冷却材の移動方向に対して互いに反対方向に傾斜して配置させる理由は、区分壁下方の領域の被冷却材に供給される冷却媒体の流量の経時的変化の傾向を同一とするためである。
【００４８】
前記図２（ａ）中の番号１３、１４、１５および１６で示されたように区分壁が配置されている場合は、被冷却材が冷却装置の入口側ＡＢを通過した直後においては、いずれの区分壁下方の領域の被冷却材にも、主として室Ｒ２および室Ｒ４からの冷却媒体供給条件により定まる流量の冷却媒体が供給される。そして、その後、被冷却材の移動にともない、被冷却材には主として室Ｒ１、Ｒ３およびＲ５からの冷却媒体供給条件により定まる流量の冷却媒体が供給される。
【００４９】
これに対して、同図（ａ）において、例えば、区分壁１５が被冷却材の移動方向Ｘに対して区分壁１４と同方向に傾斜して配置されている場合は、被冷却材が冷却装置の入口側ＡＢを通過した直後においては、区分壁１５下方の領域の被冷却材には、室Ｒ３からの冷却媒体供給条件で定まる流量の冷却媒体が供給される。その後、被冷却材の移動にともなって、室Ｒ４からの冷却媒体供給条件で定まる流量の冷却媒体が供給される。したがって、隣り合う区分壁の下方を通過する被冷却材に供給される冷却媒体流量の経時的変化の傾向は互いに逆の傾向となる。
【００５０】
被冷却材を幅方向に均一に冷却するためには、冷却能の増加減少の経時的変化は、被冷却材の幅方向の位置によらずに、同傾向のパターンとする必要があることから、隣り合う区分壁を被冷却材の移動方向に対して互いに反対方向に傾斜して配置することとした。
【００５１】
４）区分壁の傾斜角度
図３は、冷却媒体収納容器内の区分壁の傾斜角度を説明するための平面図である。同図において、区分壁１３は、被冷却材の移動方向Ｘに対して傾斜させずに配置させた例を、区分壁１４は、被冷却材の移動方向Ｘに対して右回り（時計方向周り）に９０°を超え１８０°未満の傾斜角度θ１だけ傾斜して配置させた例を、そして、区分壁１５は、被冷却材の移動方向Ｘに対して右回り（時計方向周り）に０°を超え９０°未満の傾斜角度θ２だけ傾斜して配置させた例を、それぞれ示す。
【００５２】
同図に示されたとおり、任意の区分壁を被冷却材の移動方向Ｘに対して９０°を超え１８０°未満の傾斜角度で配置した場合は、その区分壁と隣り合う区分壁は、被冷却材の移動方向Ｘに対して０°を超え９０°未満の傾斜角度で配置する。また、任意の区分壁を被冷却材の移動方向Ｘに対して０°を超え９０°未満の傾斜角度で配置した場合には、その区分壁と隣り合う区分壁は、被冷却材の移動方向Ｘに対して９０°を超え１８０°未満の傾斜角度で配置する。
【００５３】
現実には、傾斜角度を０°近傍、９０°近傍、または１８０°近傍の値とすることは好ましくなく、３０°〜６０°の範囲または１２０°〜１５０°の範囲とすることが好ましい。
【００５４】
（２）第２発明
第２発明は、前記第第１発明において、さらに、冷却媒体収納容器内が、前記図１および図２における室Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３などのように、区分壁により、被冷却材の幅方向に奇数個の室に区分され、室Ｒ２のように冷却媒体収納容器内の中央に位置する室の被冷却材幅方向の長さが、被冷却材の移動方向Ｘに沿って拡大している被冷却材の冷却装置である。
【００５５】
１）冷却媒体収納容器内を区分壁により被冷却材の幅方向に奇数個の室に区分
冷却媒体収納容器内を被冷却材の幅方向に奇数個の室に区分する理由は、被冷却材への冷却媒体の全供給量を被冷却材の幅方向に対称に分布させ、また、冷却媒体供給流量の経時的変化のパターンを被冷却材の幅方向に対称とするためである。
【００５６】
冷却水などの冷却媒体を冷却装置から一様に被冷却材に供給して冷却する場合、被冷却材の上面に供給された冷却媒体は、被冷却材の幅方向側部から端部を排出経路（逃げ経路）として流れ去る。しかし、被冷却材の幅方向中央部では、冷却媒体の排出経路が確保されにくいので、冷却媒体が被冷却材の幅方向中央部に滞留することとなる。このようにして滞留した冷却媒体は伝熱抵抗となる境膜を形成し、この境膜が供給されたフレッシュな冷却媒体が被冷却材に接触することを妨げるため、幅方向中央部における伝熱抵抗が増大して冷却能は低下する。
【００５７】
このような被冷却材の幅方向中央部における冷却能の低下を回避する方法として、冷却媒体収納容器内に区分壁を設けて、収納容器内を奇数個の室に区分し、その中央の室と両側部に位置する室とで被冷却材への冷却媒体供給量を独立に調整する方法が有効である。具体的には、冷却能の低下しやすい中央室からの冷却媒体の吐出供給量を多くし、両側部の室からの冷却媒体吐出供給量を多くすることにより、被冷却材の中央部に吐出供給された冷却媒体が被冷却材の幅方向に排出されやすくなり、冷却媒体の滞留による境膜の形成も起こりにくくなるので好ましい。また、冷却媒体による冷却能は、被冷却材の幅方向に中心対称となるので、冷却が被冷却材の幅方向に非対称となることによる温度分布の不均一を防止できて好ましい。
【００５８】
２）中央室の被冷却材幅方向の長さが被冷却材の移動方向に沿って拡大
中央の室の被冷却材幅方向の長さを被冷却材の移動方向に沿って拡大させる理由を下記に説明する。図４は、冷却媒体収納容器内の区分壁の配置形状の相違を説明するための平面図である。なお、同図では、説明を簡潔にするために中央に位置する室を含め３個の室のみ示した。同図（ａ）は中央室の被冷却材幅方向の長さが被冷却材の移動方向に沿って拡大する区分壁の配置を、同図（ｂ）は従来技術における区分壁の配置を、それぞれ示す。
【００５９】
同図（ａ）に示されるとおり、冷却装置の入口側ＡＢでの中央室Ｒ２の幅方向長さが同出口側ＣＤでの幅方向長さに比して短い場合には、冷却装置の入口側ＡＢを通過した直後の被冷却材３に対して吐出供給される冷却媒体の量は、被冷却材３の幅方向中央部と側部または端部とで相違する。したがって、中央室Ｒ２から被冷却材３へ供給される室下面単位面積当たりの冷却媒体の供給量が側部の室Ｒ１およびＲ３のいずれから被冷却材３に供給される室単位面積当たりの冷却媒体の供給量よりも多い場合には、入口側ＡＢを通過した直後の被冷却材３に供給される冷却媒体の供給量は、被冷却材３の中央部で多く、側部から端部では少なくなる。そして、その後、被冷却材がＸ方向に移動するにつれて、被冷却材３の側部から端部に対して吐出供給される冷却媒体の供給量は増加する。
【００６０】
上記のように、冷却初期の冷却媒体の幅方向流量分布が幅方向中央部で多く、側部から端部で少ない分布であり、かつ、側部から端部に供給される冷却媒体の流量が、その後、経時的に増加する場合には、被冷却材３の幅方向中央部に供給された冷却媒体は、側部から端部に向かって排出される経路が確保されるので、幅方向中央部における冷却媒体の滞流量は少なくなる。その結果、中央部における冷却媒体の滞留に起因して伝熱抵抗となる境膜が形成されることは少なくなり、したがって、冷却能の低下は防止される。
【００６１】
これに対して、同図（ｂ）に示されるとおり、冷却装置の入口側ＡＢでの中央室Ｒ２の幅方向長さが同出口側ＣＤでの幅方向長さに比して長い場合には、冷却装置の入口側ＡＢを通過した直後の被冷却材３には、その中央部のみならず、側部の一部にも多量の冷却媒体が供給される。その後、被冷却材３がＸ方向に移動するにつれて、側部から端部において冷却媒体の供給量は減少するものの、既に多量の冷却媒体が側部の一部にも供給されているので、被冷却材３の幅方向中央部に供給された多量の冷却媒体が、側部から端部に向かって排出されるための経路が確保されにくく、中央部における冷却媒体の滞流量は多くなる。したがって、中央部における冷却媒体の滞留に起因して伝熱抵抗となる境膜が形成されやすくなり、その結果、冷却能は低下しやすくなる。
【００６２】
上記の理由により、冷却媒体収納容器１の中央の室Ｒ２の被冷却材幅方向の長さは被冷却材３の移動方向Ｘに沿って拡大した形状とすることが好ましい。
【００６３】
なお、上記の説明は、冷却装置が、中央に位置する室を含めて３個の室に区分された場合の例について記したが、室の数がさらに増加した場合についても、本発明の同様の効果を奏することはいうまでもない。
【００６４】
（３）第３発明
第３発明は、第１発明または第２発明において、区分壁１３、１４、１５などにより区分された室の数が５個である被冷却材の冷却装置である。
【００６５】
区分された室数が５個を超えて多くなると、冷却媒体流量調整機構の制御が複雑になるので、制御性の面で好ましくない。区分された室数が５個であると、冷却媒体の流量調整機構の制御が複雑にならない範囲で、かつ、種々の幅を有する被冷却材に対しても、冷却媒体の好ましい幅方向流量分布のもとに、被冷却材を均一に冷却できるからである。
【００６６】
（４）第４発明
第４発明は、第１発明〜第３発明のいずれかの発明において、中央に位置する室を挟んで被冷却材幅方向に対称の位置にある室に供給される冷却媒体の合計流量を調整する流量調整機構が備えられている被冷却材の冷却装置である。
【００６７】
図５は、室数が５個の第４発明の冷却装置の模式的平面図である。同図の例では、中央に位置する室Ｒ３を挟んで対称の位置にあるＲ１およびＲ５、ならびにＲ２およびＲ４の室に供給される冷却媒体の合計流量を流量調整機構２２および２３により調整するが、室Ｒ３を挟んで対称の位置にある室が複数組存在する冷却装置では、それぞれの組に対して流量調整弁を設け、同様にして対称の位置に存在する各組の室に供給される合計流量を調整すればよい。
【００６８】
通常の被冷却材の冷却においては、被冷却材をその幅方向に中心対称となるように冷却することが多いことから、第４発明の冷却装置を採用することにより、流量調整機構が簡略化され、また流量制御も簡素化される。
【００６９】
（５）第５発明および第６発明
第５発明は、被冷却材が熱間圧延された鋼板であることを特徴とする第１発明〜第４発明のいずれかの被冷却材の冷却装置であり、第６発明は、第１発明〜第５発明のいずれかの被冷却材の冷却装置を用いて冷却した鋼板である。
【００７０】
第１発明〜第４発明のいずれかの被冷却材の冷却装置は、厚板圧延後の厚鋼板の冷却やホットストリップの冷却など、熱間圧延された鋼板の冷却に好適な冷却装置である。また、本発明の冷却装置を用いて冷却された厚鋼板や熱間熱延鋼板などの鋼板は、鋼板の幅方向に均一な温度分布が得られることから、鋼板幅方向の品質特性が均一化され、優れた性能を有する。
【実施例】
【００７１】
本発明の効果を確認するため、下記の鋼板の冷却試験を行い、その結果を評価した。
【００７２】
表１に、試験に使用した冷却装置の冷却水収納容器（ヘッダ）の諸元および冷却水の供給条件を示した。
【００７３】
【表１】
2008194712.tif 000003
【００７４】
同表に示す諸元を有する２種類の冷却水収納容器１をそれぞれ１０個準備し、前記図１および図２に示したのと同様の態様で、厚鋼板ライン上に設置した。設置位置は、冷却水収納容器１の下面１１が厚板鋼板の上面から３００ｍｍの高さとし、ライン方向の冷却水収納容器１の間隔が７５０ｍｍとなるように連続的に配置した。
【００７５】
試験番号１および２のいずれの試験に用いた冷却水収納容器１も、その下面１１には冷却水の吐出孔１２を１００個／ｍ2の割合で設け、室数は５個とし、室Ｒ３を中央の室として鋼板の幅方向に中心対称となる形状とした。また、いずれの試験に用いた冷却水収納容器も、室Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５の下面の面積が冷却水収納容器の下面の全面積に占める割合を、それぞれ１０％、２５％、３０％、２５％および１０％となるように区分壁１３、１４、１５および１６により内部を区分した。
【００７６】
本発明例の試験である試験番号１の試験に用いた冷却水収納容器は、区分壁１３および１５が鋼板の移動方向Ｘに対して右回り（時計方向周り）に傾斜角度（θ１）で４５°だけ傾斜して配置され、また、区分壁１４および１６は、同じく傾斜角度（θ２）で１３５°だけ傾斜して配置されている。つまり、冷却水収納容器内の中央の室の鋼板幅方向の長さが鋼板の移動方向に沿って拡大した形状となっている。
【００７７】
これに対して、比較例の試験である試験番号２の試験に用いた冷却水収納容器は、区分壁１３および１５が鋼板の移動方向Ｘに対して右回り（時計方向周り）に傾斜角度（θ１）で１３５°だけ傾斜して配置され、また、区分壁１４および１６は、同じく傾斜角度（θ２）で４５°だけ傾斜して配置されている。すなわち、冷却水収納容器内の中央の室の鋼板幅方向の長さが鋼板の移動方向に沿って縮小した形状となっている。
【００７８】
冷却水収納容器への冷却水の全供給量は、試験番号１および２のいずれについても同量とし、試験番号１では、中央の室Ｒ３への供給量が全供給量の５０％となり、側部の室Ｒ１およびＲ５への供給量がそれぞれ１０％づつ、そして、室Ｒ２およびＲ４への供給量がそれぞれ１５％づつとなるように流量調整機構２２〜２６により流量調整を行った。また、試験番号２では冷却水の全供給量のみを調整した。上記の条件下では、試験番号１において室Ｒ３から鋼板に吐出供給された室下面の単位面積あたりの冷却水量は、試験番号２において室Ｒ３から鋼板に吐出供給された室下面の単位面積あたりの冷却水量の約１．６７倍に相当すると推測される。
【００７９】
そして、質量％で、Ｃ：０．１５％、Ｓｉ：０．２０％、Ｍｎ：１．００％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０２５％、Ｎ：０．００１％を含み、残部がＦｅおよび不純物からなる化学成分組成を有し、圧延終了温度が８３０℃で仕上げられた厚さ２１ｍｍ、幅３ｍ、長さ１５ｍの厚鋼板を８００℃から４５０℃まで強制冷却する試験を行い、冷却直後の鋼板の表面温度を測定した。
【００８０】
その結果、比較例の試験である試験番号２では、鋼板中央部と、側部〜端部との表面温度の偏差の最大値は７５℃であったのに対して、本発明例である試験番号１では、同偏差の最大値は２５℃と極めて低い値が得られた。これにより、本発明の冷却装置は、鋼板などの被冷却材の幅方向中央部において、冷却水などの冷却媒体の滞留を起こすことなく、被冷却材を幅方向に均一に冷却する顕著な効果を奏することが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明の冷却装置は、ライン上を移動する高温の被冷却材に冷却媒体を吐出し、被冷却材の幅方向中央部における冷却媒体の滞留を起こすことなく、被冷却材を幅方向に均一に冷却することができる冷却装置である。また、本発明の冷却装置を用いることにより、幅方向に均一な温度分布および品質特性を有する厚鋼板、熱間熱延鋼板などをはじめとして、材料組織および緒特性の幅方向変動の少ない高性能の金属材料を製造することができる。これにより、本発明は、高性能でかつ品質変動の少ない金属板を安定して製造するラインにおいて、その冷却手段として広範に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明に係る被冷却材の冷却装置の一例を示す一部透視の斜視図である。
【図２】室数が５個の第１発明または第２発明、もしくは第３発明の冷却装置の模式的平面図および被冷却材幅方向の冷却媒体供給量の模式的分布図であり、同図（ａ）は冷却装置の平面図を、同図（ｂ）は被冷却材幅方向における冷却媒体供給量が一定の場合の供給量分布を、同図（ｃ）は広幅の被冷却材を対象とし、幅方向側部での冷却媒体供給量が低い場合の供給量分布を、同図（ｄ）は広幅の被冷却材を対象とし、幅方向中央部での冷却媒体供給量が低い場合の供給量分布を、同図（ｅ）は狭幅の被冷却材を対象とし、幅方向側部での冷却媒体供給量が低い場合の供給量分布を、同図（ｆ）は狭幅の被冷却材を対象とし、幅方向中央部での冷却媒体供給量が低い場合の供給量分布をそれぞれ示す。
【図３】冷却媒体収納容器内の区分壁の傾斜角度を説明するための平面図である。
【図４】冷却媒体収納容器内の区分壁の配置の相違を説明するための平面図であり、同図（ａ）は中央室の被冷却材幅方向の長さが被冷却材の移動方向に沿って拡大する区分壁の配置を、同図（ｂ）は従来技術における区分壁の配置を、それぞれ示す。
【図５】室数が５個の第４発明の冷却装置の模式的平面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１：冷却媒体収納容器（ヘッダ）、  １１：冷却媒体収納容器の下面、  
１２：冷却媒体吐出孔、  １３、１４、１５、１６：区分壁、  
１７、１８、１９、２０、２１：冷却媒体供給配管、  
２２、２３、２４、２５、２６：冷却媒体流量調整機構、  
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５：室、
３：被冷却材、  ４：拘束ロール、  ５：搬送ロール、
【図１】
2008194712.tif 000004
【図２】
2008194712.tif 000005
【図３】
2008194712.tif 000006
【図４】
2008194712.tif 000007
【図５】
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