(57)【要約】【課題】熱間圧延によって鋼板を製造するに際して、表面品質に優れた鋼板を適切に製造することができる技術を提供する。【解決手段】鋼板の熱間圧延ラインに設置され、鋼板を通過させながら鋼板表面に冷却水を供給する冷却設備において、鋼板幅方向に所定の間隔で並んだノズル列の内、最上流側のノズル列のノズル間隔がそれ以外のノズル列のノズル間隔よりも密になるようにする。【選択図】図２
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【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、鋼板を通過させながら鋼板表面に冷却水を供給する冷却設備であって、冷却水を噴射するノズルが鋼板幅方向に所定の間隔で並んだノズル列を鋼板通過方向に複数列備えているとともに、少なくとも最上流側のノズル列のノズル間隔がそれ以外のノズル列のノズル間隔よりも密になっていることを特徴とする鋼板の冷却設備。
【請求項２】
最上流側のノズル列のノズル間隔は、ノズルの噴出口の幅の３倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の鋼板の冷却設備。
【請求項３】
ノズルは、円形の噴出口を有して、棒状冷却水を供給するノズルであることを特徴とする請求項１または２に記載の鋼板の冷却設備。
【請求項４】
ノズルは、スリット状の噴出口を有して、膜状冷却水を供給するノズルであることを特徴とする請求項１または２に記載の鋼板の冷却設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板（鋼帯を含む）の冷却設備に関し、特に、鋼板表面の部分的なスケールの剥離を抑止して、表面性状の良好な鋼板を製造することができる鋼板の冷却設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱間圧延により鋼板を製造するプロセスでは、通常、熱間圧延後の鋼板の表面にはスケールが付着しており、酸洗等によるスケール除去を行わずに、表面にスケールが付着した状態のままで使用する鋼板の場合は、スケールの密着性が良くなくて、鋼板表面からスケールが部分的に剥離していると、外観の見栄えの悪い製品となり、商品価値が低下してしまう場合がある。
【０００３】
この対策として、スケールの密着性を高めるために、例えば、鋼板表面に酸化抑制剤を塗布したり、窒素等の不活性ガスと接触させたりすることにより、鋼板表面の酸化を抑制する技術があり、例えば、特許文献１には、放熱防止板を近接配置するとともに非酸化性気体を充満させることによって、タイトスケール鋼板を製造するという技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、仕上圧延前にデスケーリングを施し、８００℃超で仕上圧延を終了後、４秒以内に冷却速度１℃/ｓ〜３０℃/ｓ未満の水冷を開始し、鋼板温度６５０℃〜７００℃で水冷を停止することによって、密着性の優れたスケールを有する厚鋼板を製造するという技術が記載されている。
【特許文献１】特開昭６３−１４５７２３号公報
【特許文献２】特開平９−２３９４２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１、２に記載の技術は、製造コストあるいは鋼板の表面性状の点で必ずしも充分なものではなかった。
【０００６】
すなわち、前記特許文献１に記載の技術では、酸化抑制剤や不活性ガスを使用するのでランニングコスト等が嵩むという欠点がある。
【０００７】
また、前記特許文献２に記載の技術では、冷却速度を確保するために冷却水の噴射圧を高圧にするとスケールが剥離してしまい、圧延後の鋼板表面のスケールを適切な状態にすることができなかった。冷却水が直接当たった個所（直噴部）とそうでない個所で局所的な温度差による熱応力が生じ、それによってスケールが剥離してしまうからである。
【０００８】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、熱間圧延によって鋼板を製造するに際して、冷却速度を確保しながら、表面品質に優れた鋼板を適切に製造することができる技術を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、鋼板表面からスケールが部分的に剥離して、圧延後の鋼板の表面性状が悪くなる大きな原因は、鋼板温度を調整するために鋼板を通過させながら鋼板表面に冷却水を供給する際のやり方にあり、その際に、最初に鋼板幅方向のノズル間隔を密にして冷却水を鋼板表面に供給することによって、冷却能力が高い直噴部とそれ以外の部分での温度差を小さくし、その結果、熱応力差を低減させ、鋼板表面からの部分的なスケールの剥離を抑止して、表面性状の良好な鋼板を得ることができることを見出した。
【００１０】
本発明は上記のような知見に基づいており、以下のような特徴を有している。
【００１１】
［１］鋼板の熱間圧延ラインに設置され、鋼板を通過させながら鋼板表面に冷却水を供給する冷却設備であって、冷却水を噴射するノズルが鋼板幅方向に所定の間隔で並んだノズル列を鋼板通過方向に複数列備えているとともに、少なくとも最上流側のノズル列のノズル間隔がそれ以外のノズル列のノズル間隔よりも密になっていることを特徴とする鋼板の冷却設備。
【００１２】
［２］最上流側のノズル列のノズル間隔は、ノズルの噴出口の幅の３倍以下であることを特徴とする前記［１］に記載の鋼板の冷却設備。
【００１３】
［３］ノズルは、円形の噴出口を有して、棒状冷却水を供給するノズルであることを特徴とする前記［１］または［２］に記載の鋼板の冷却設備。
【００１４】
［４］ノズルは、スリット状の噴出口を有して、膜状冷却水を供給するノズルであることを特徴とする前記［１］または［２］に記載の鋼板の冷却設備。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、熱間圧延によって鋼板を製造するに際して、鋼板表面からの部分的なスケールの剥離を抑止して、表面性状の良好な鋼板を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態における鋼板の熱間圧延ラインを示すものである。上流側から順に、加熱炉１、粗圧延機と仕上圧延機からなる熱間圧延機２、冷却設備３が設置されており、加熱炉１から抽出されたスラブが熱間圧延機２によって所定の仕上板厚の鋼板１０に圧延された後、鋼板１０がテーブルローラ（ランアウトテーブル）１１上を上流側から下流側に向けて搬送されて、冷却設備３内を通過しながら所定の温度に冷却されるようになっている。
【００１８】
ここで、冷却設備３は、鋼板１０の上面に冷却水を供給する上面冷却装置４と、鋼板１０の下面に冷却水を供給する下面冷却装置６からなっており、上面冷却装置４と下面冷却装置６はそれぞれ複数の冷却ヘッダ（ここでは、８個の上冷却ヘッダ５ａ〜５ｈ、８個の下冷却ヘッダ７ａ〜７ｈ）を備えている。
【００１９】
そして、上記の冷却ヘッダには、円形の噴射口から棒状冷却水を噴射する円管ノズルが取り付けられており、そのノズル配置を図２、図３に示す。
【００２０】
なお、本発明におけるノズル間隔とはノズル噴出口の中心間距離のことを指す。
【００２１】
図２に示す冷却ヘッダＡは、円管ノズル８が鋼板幅方向に所定の間隔で並んだノズル列を鋼板通過方向に複数列（ここでは、６列のノズル列９ａ〜９ｆ）備えており、その上流端のノズル列９ａのノズル間隔がそれ以外のノズル列９ｂ〜９ｆのノズル間隔よりも密になっている。
【００２２】
一方、図３に示す冷却ヘッダＢも、円管ノズル８が鋼板幅方向に所定の間隔で並んだノズル列を鋼板通過方向に複数列（ここでは、６列のノズル列９ａ〜９ｆ）備えているが、全てのノズル列９ａ〜９ｆのノズル間隔が同じになっている。
【００２３】
そして、この実施形態においては、上面冷却装置４の冷却ヘッダの内、最上流の冷却ヘッダ５ａが図２の冷却ヘッダＡになっており、それ以外の冷却ヘッダ５ｂ〜５ｈは図３の冷却ヘッダＢになっている。すなわち、上面冷却装置４において、最上流側に位置するノズル列のノズル間隔がそれ以外のノズル列のノズル間隔よりも密になっている。
【００２４】
同様に、下面冷却装置６冷却ヘッダの内、最上流の冷却ヘッダ７ａが図２の冷却ヘッダＡになっており、それ以外の冷却ヘッダ７ｂ〜７ｈは図３の冷却ヘッダＢになっている。すなわち、下面冷却装置６において、最上流側に位置するノズル列のノズル間隔がそれ以外のノズル列のノズル間隔よりも密になっている。
【００２５】
上記のように構成された冷却設備４を用いて、鋼板１０を上流側から下流側に向けて通過させながら冷却すると、最初に鋼板幅方向のノズル間隔が密になった冷却水が鋼板表面に供給されるので、鋼板表面からのスケール剥離のむらがなくなり、表面性状が美麗な鋼板を得ることができる。
【００２６】
また、鋼板通過方向のノズル列間隔は、ノズルの噴射口の鋼板通過方向と同じ方向の幅の１０倍以下（例えば、円管ノズルの径が６ｍｍの場合、６０ｍｍ以下）とすることがスケール剥離のむらを発生させない点で好ましい。
【００２７】
なお、最上流側から２列目以降に位置するノズル列のノズル間隔が密になっていてもよいが、冷却に要する水量が膨大となり、その分だけランニングコストが嵩んでしまう。
【００２８】
なお、より表面性状が美麗な鋼板を得るためには、最上流側に位置するノズル列（上冷却ヘッダ５ａのノズル列９ａ、下冷却ヘッダ７ａのノズル列９ａ）のノズル間隔を、円管ノズル８の噴射口の幅の３倍以下とするのが好ましい。例えば、図４に示すように、円管ノズル（棒状冷却水噴射ノズル）の噴射口の鋼板幅方向と同じ方向の幅（ここでは内径）を６ｍｍにして、ノズル間隔を変更した場合、ノズル間隔を１８ｍｍ以下にした方がより美麗な表面性状の鋼板を得られるからである。
また、円管ノズルの内径は３ｍｍ以上が好ましい。円管ノズルの内径が３ｍｍより小さいと、ノズル詰まりが頻繁に発生するおそれがあるほか、噴流が細いので、鋼板下面の冷却については、落下してくる冷却水の干渉により、冷却水が鋼板下面に到達できない場合が生じて、冷却能力が低下するので好ましくない。
【００２９】
また、円管ノズルからの噴射速度は１〜３０ｍ／ｓとすることが好ましい。１ｍ／ｓ未満だと、棒状冷却水が鋼板に当たる勢いが弱く、十分な冷却が行われない。一方、３０ｍ／ｓを越えると、異常に高い噴射圧力が必要となり、実用的でない。
【００３０】
また、上記では、最上流の冷却ヘッダ５ａ、７ａにおいてのみ、上流端のノズル列９ａのノズル間隔を密にして、それ以外の冷却ヘッダにおいては、全てのノズル列のノズル間隔を同じにしているが、このように、複数の冷却ヘッダを有する冷却装置においては、最上流の冷却ヘッダにおける上流端のノズル列のノズル間隔が冷却装置全体で最も密になる限りにおいて、それ以外の冷却ヘッダにおいても、それぞれの冷却ヘッダの上流端のノズル列のノズル間隔をそれ以外のノズル列のノズル間隔より密になるようにしてもよい。
【００３１】
なお、上記の実施形態では、鋼帯の熱間圧延ラインを念頭において、鋼板が上流側から下流側に向かって一方向に通過することから、最上流側に位置するノズル列のノズル間隔を、それ以外のノズル列のノズル間隔よりも密にしているが、例えば、厚鋼板の熱間圧延ラインのように、リバース圧延をすることで、鋼板が冷却設備内を上流側から下流側へ通過したり、下流側から上流側へ通過したりする場合には、それぞれの冷却装置（上面冷却装置、下面冷却装置）において、最上流側に位置するノズル列のノズル間隔と最下流側に位置するノズル列のノズル間隔を、それ以外のノズル列のノズル間隔よりも密にするのが好ましい。
【００３２】
また、上記においては、円形の噴出口から棒状冷却水を噴射する円管ノズルを用いているが、これは次の理由による。すなわち、冷却を確実に行うためには、鋼板まで冷却水を確実に到着させて衝突させる必要があり、そのためには、鋼板上に滞留して水膜を形成している滞留水膜を破って鋼板まで新鮮な冷却水を到達させなければならず、それには、スプレーノズルから噴射された液滴群のような貫通力が弱い冷却水流ではなく、水道の蛇口か連続的に流れ出てくる柱状の冷却水（棒状冷却水）が最適であるからである。なお、それに替えて、スリット状の噴出口から膜状冷却水を噴射するスリットノズルを用いることもできる。スリットノズルを用いる場合も、上記の円管ノズルを用いる場合と同様にすればよい。
【実施例１】
【００３３】
本発明の実施例として、前記の実施形態に基づいて鋼板の熱間圧延を行った。
【００３４】
すなわち、図１に概略を示す熱間圧延ラインにおいて、加熱炉１から抽出したスラブを熱間圧延機２によって仕上温度８８０℃で仕上板厚４ｍｍの鋼板１０に圧延した後、鋼板１０を上流側から下流側に向けて冷却設備３内を通過させながら６５０℃まで冷却した。
【００３５】
その際、本発明例として、内径６ｍｍの円管ノズルを用い、上面冷却装置４と下面冷却装置６のそれぞれにおいて最上流側に位置するノズル列のノズル間隔を１６ｍｍとし、それ以外のノズル列のノズル間隔を５０ｍｍにして、鋼板の冷却を行った。
【００３６】
一方、比較例として、内径６ｍｍの円管ノズルを用い、上面冷却装置４と下面冷却装置６のそれぞれにおいて全てのノズル列のノズル間隔を５０ｍｍにして、鋼板の冷却を行った。
【００３７】
なお、本発明例、比較例ともに、鋼板上面に供給する棒状冷却水の流量密度を１ｍ3／ｍ2 ｍｉｎとするとともに、鋼板下面に供給する棒状冷却水の流量密度を２ｍ3／ｍ2 ｍｉｎとし、ノズル噴出口と鋼板下面との距離は１５０ｍｍとした。
【００３８】
そして、本発明例と比較例について、圧延後の鋼板の表面性状の比較を行った。
【００３９】
まず、比較例では、５０ｍｍのノズル間隔に応じたスケールむらが生じ、表面性状が悪く、商品にならなかった。
【００４０】
これに対し、本発明例では、スケール剥離が目立たず、鋼板表面のスケール剥離むらがない、表面が美麗な鋼板となった。
【００４１】
以上のように、本発明により、表面が美麗な鋼板を製造することができた。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態における熱間圧延ラインを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態における冷却ヘッダＡのノズル配置を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態における冷却ヘッダＢのノズル配置を示す図である。
【図４】最上流側のノズル列のノズル間隔と圧延後の鋼板の表面性状との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  加熱炉
２  熱間圧延機（粗圧延機、仕上圧延機）
３  冷却設備
４  上面冷却装置
５ａ〜５ｈ  上冷却ヘッダ
６  下面冷却装置
７ａ〜７ｈ  下冷却ヘッダ
８  円管ノズル
９ａ〜９ｆ  ノズル列
１０  鋼板
１１  テーブルローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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