(57)【要約】【課題】熱延鋼帯の上面に冷却水を供給する場合において、鋼帯を高い冷却速度で均一にかつ安定して冷却することができる熱延鋼帯の冷却装置および方法を提供する。【解決手段】鋼帯１０の上面に向けて棒状冷却水を供給するための上ヘッダユニット２１を備え、その上ヘッダユニット２１は、搬送方向に複数配置された第一上ヘッダ２１ａからなる第一上ヘッダ群と、その下流側に、搬送方向に複数配置された第二上ヘッダ２１ｂからなる第二上ヘッダ群によって構成されており、第一上ヘッダ群および第二上ヘッダ群の各上ヘッダ２１ａ、２１ｂは、それぞれ独立して棒状冷却水の噴射（注水）のＯＮ−ＯＦＦ制御（注水の開始と停止の制御）を可能とするＯＮ−ＯＦＦ機構３０を備えた配管構成となっている。【選択図】図１
2008207200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼帯搬送方向で互いに対向するように配置された、鋼帯上面の下流側へ向けて斜めに棒状冷却水を噴射するノズルを備えた第一冷却ヘッダ群と、鋼帯上面の上流側へ向けて斜めに棒状冷却水を噴射するノズルを備えた第二冷却ヘッダ群とを有する熱延鋼帯の冷却装置であって、前記ノズルは水量密度２．０ｍ３／ｍ２ｍｉｎ以上の冷却水が供給可能であり、且つ、前記第一冷却ヘッダ群と前記第二冷却ヘッダ群の各冷却ヘッダは個別に冷却水の注水がＯＮ−ＯＦＦ可能であることを特徴とする熱延鋼帯の冷却装置。
【請求項２】
棒状冷却水の噴射方向は、熱延鋼帯の進行方向もしくは逆方向に対して、水平方向を基準として３０゜以上６０゜以下の角度に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の熱延鋼帯の冷却装置。
【請求項３】
棒状冷却水の噴射方向の速度成分の０〜３５％が熱延鋼帯の幅方向外側に向かう速度成分となるように、棒状冷却水の噴射角度が設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱延鋼帯の冷却装置。
【請求項４】
一方の熱延鋼帯幅方向外側に向かう速度成分を持つ棒状冷却水の数と他方の熱延鋼帯幅方向外側に向かう速度成分を持つ棒状冷却水の数が等しくなるように、前記棒状冷却水の噴射方向が設定さ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熱延鋼帯の冷却装置。
【請求項５】
熱延鋼帯幅方向の中央から外側に向かうにつれて、棒状冷却水の熱延鋼帯幅方向外側に向かう速度成分が順次大きくなるように、各ノズルが設置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却装置。
【請求項６】
棒状冷却水の熱延鋼帯幅方向外側に向かう速度成分が一定で、棒状冷却水が鋼帯に衝突する位置が鋼帯幅方向に等間隔となるように、各ノズルが設置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却装置。
【請求項７】
板状または幕状の遮蔽物を、第一冷却ヘッダ群と第二冷却ヘッダ群とで対向する最も内側のノズルの内側または／および第一冷却ヘッダ群と第二冷却ヘッダ群との間の鋼帯の上方に備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却装置。
【請求項８】
鋼帯搬送方向で互いに対向するように配置された、鋼帯上面の下流側へ向けて斜めに棒状冷却水を噴射するノズルを備えた第一冷却ヘッダ群と、鋼帯上面の上流側へ向けて斜めに棒状冷却水を噴射するノズルを備えた第二冷却ヘッダ群とによって熱延鋼帯の冷却を行う熱延鋼帯の冷却方法であって、前記ノズルから水量密度２．０ｍ３／ｍ２ｍｉｎ以上の冷却水を供給するとともに、第一冷却ヘッダ群と第二冷却ヘッダ群の各冷却ヘッダを個別にＯＮ−ＯＦＦすることにより、冷却領域の長さを調整することを特徴とする熱延鋼帯の冷却方法。
【請求項９】
棒状冷却水の噴射方向は、熱延鋼帯の進行方向もしくは逆方向に対して、水平方向を基準として３０゜以上６０゜以下の角度となるようにすることを特徴とする請求項８に記載の熱延鋼帯の冷却方法。
【請求項１０】
棒状冷却水の噴射方向の速度成分の０〜３５％が熱延鋼帯の幅方向外側に向かう速度成分となるように、棒状冷却水を噴射することを特徴とする請求項８または９に記載の熱延鋼帯の冷却方法。
【請求項１１】
一方の熱延鋼帯幅方向外側に向かう速度成分を持つ棒状冷却水の数と他方の熱延鋼帯幅方向外側に向かう速度成分を持つ棒状冷却水の数が等しくなるように、前記棒状冷却水を噴射することを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却方法。
【請求項１２】
熱延鋼帯幅方向の中央から外側に向かうにつれて、棒状冷却水の熱延鋼帯幅方向外側に向かう速度成分が順次大きくなるように、前記棒状冷却水を噴射することを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却方法。
【請求項１３】
棒状冷却水の熱延鋼帯幅方向外側に向かう速度成分が一定で、棒状冷却水が鋼帯に衝突する位置が鋼帯幅方向に等間隔となるように、前記棒状冷却水を噴射することを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却方法。
【請求項１４】
鋼帯搬送方向の下流側で鋼帯温度を測定し、該測定された鋼帯温度に基づいて各冷却ヘッダからの注水をＯＮ−ＯＦＦして、鋼帯温度を目標の温度となるように調整することを特徴とする請求項８〜１３のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却方法。
【請求項１５】
各冷却ヘッダからの注水を行う優先順は、対向する第一冷却ヘッダ群と第二冷却ヘッダ群の内側に設置してある冷却ヘッダを優先して注水することを特徴とする請求項８〜１４のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間圧延ラインで熱延鋼帯を冷却する際に用いる冷却装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱延鋼帯は、高温加熱したスラブを目的のサイズになるように圧延して製造されるが、その際に、熱間圧延の途中や仕上圧延後のランナウトテーブル等で冷却水によって冷却される。ここで行う水冷の目的は、それによって主に鋼帯の析出物や変態組織を制御して、目的の強度、延性などが得られるように材質を調整するために行われている。特に冷却終了温度を精度よく制御することは、目的の材質特性をバラツキ無く備えた熱延鋼帯を製造するために最も重要である。
【０００３】
一方、上記の水冷を行う場合に、既存の冷却設備（水冷設備）では温度ムラの発生や狙いどおりの温度に精度よく停止できない問題がある。
【０００４】
この原因として、鋼帯上の滞留水が上げられるが、それについてランナウトテーブルで鋼帯を水冷する場合を例にして説明する。
【０００５】
一般的に、鋼帯を上面から冷却する場合、円管ノズルやスリット状ノズルから垂直方向下向きに冷却水を落下させて冷却するが、冷却水が鋼帯に衝突した後、鋼帯に載ったまま鋼帯と共に鋼帯進行方向に流出していく。通常、この滞留水は水切りパージなどで排除するものの、冷却水を鋼帯に衝突させた地点から離れたところで実施するため、そこまでは鋼帯に滞留水が載っている部分だけ冷えてしまう。それにより、局所的に冷却がなされてしまって温度ムラが発生する。特に、５００℃以下の低温度域の場合、この滞留水が膜沸騰状態から遷移沸騰や核沸騰状態に変化するため冷却能力が高くなり、滞留水が載っていた部位と載っていなかった部位とで大きな温度偏差が生じていた。これを防止するために水切りパージ強化などを実施するものの、遷移沸騰や核沸騰が発生すると鋼帯に滞留水が張り付くため、水切りパージによる滞留水の除去が困難であるといったこともある。
【０００６】
このため従来から、この現象に対応するために様々な検討がなされていた。
【０００７】
例えば、特許文献１には、昇降機構を備えて搬送方向に対向して配列されたスリットノズルユニットより冷却水を噴射するとともに、別に設けたラミナーノズルやスプレーノズルも使用することによって、広範囲の冷却速度を確保しながら安定して冷却できるようにしようとした技術が記載されている。
【０００８】
また、特許文献２には、スリット状のノズルを有するヘッダを傾斜対向させて膜状の冷却水を噴射させるとともに、仕切板を設けて冷却水を鋼板と仕切板の間に充満させることによって、高い冷却速度を得ながら均一に冷却できるようにしようとした技術が記載されている。
【特許文献１】特開昭６２−２６００２２号公報
【特許文献２】特開昭５９−１４４５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１、２に記載された技術は、冷却水噴射ノズルを対向して設置することにより、鋼帯上に滞留水が発生しないようにした工夫がなされており、非常に有用な技術であるが、何れも実用上十分なものではない。
【００１０】
例えば、特許文献１に記載の技術では、スリットノズルユニットを鋼板に近づけなければならず、先端や尾端が反った鋼板を冷却する場合は、鋼板がスリットノズルユニットに衝突して、スリットノズルユニットを破損したり、鋼板が移動できなくなって製造ラインの停止や歩留まりの低下を招いたりすることがある。そこで、先端や尾端が通過するときに、昇降機構を作動させて、スリットノズルユニットを上方に退避させることも考えられるが、その場合は先尾端の冷却が足りず、目的とする材質が得られなくなることがある。さらに昇降機構を設けるための設備コストがかかるという問題もある。
【００１１】
また、特許文献２に記載の技術では、ノズルを鋼板に近接させないと鋼板と仕切板との間に冷却水が充満しない。ノズルを鋼板に近接させると、特許文献１に記載の技術と同様に、先端や尾端が反った鋼板を冷却する場合に不都合が生じる。
【００１２】
さらに、特許文献１、２に記載の技術では、スリット状のノズル（スリットノズル）を用いることが前提とされているが、噴出口が常に清浄な状態にメンテナンスされていないと、冷却水が膜状にならない。例えば、図２６に示すように、スリットノズル７２の噴出口に異物が付着し詰まりが生じた場合には、冷却水膜７３が破れる。また、冷却水を噴射領域内（冷却領域内）に堰き止めるためには高圧で噴射しなければならないが、膜状の冷却水７３を高圧で噴射すると、冷却ヘッダ７１内の圧力のバラツキから冷却水膜７３が局所的に破れるといった問題もある。冷却水膜７３がうまく形成されないと、冷却水が噴射領域の上流や下流方向に漏れ出てしまい、滞留水となって鋼板に局所的な過冷却を発生させる原因となる。さらに、スリットノズルを熱延鋼帯の冷却に採用した場合、幅２ｍにわたって一定のギャップを持たせなければ、冷却水膜がうまく形成されないが、８００〜１０００℃程度の高い温度の熱延鋼帯を処理するため、スリットノズルに熱変形などが発生しやすく、ギャップ管理が困難である。
【００１３】
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、熱延鋼帯の上面に冷却水を供給する場合において、鋼帯を高い冷却速度で均一にかつ安定して冷却することができる熱延鋼帯の冷却装置および方法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】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。
【００１５】
［１］鋼帯搬送方向で互いに対向するように配置された、鋼帯上面の下流側へ向けて斜めに棒状冷却水を噴射するノズルを備えた第一冷却ヘッダ群と、鋼帯上面の上流側へ向けて斜めに棒状冷却水を噴射するノズルを備えた第二冷却ヘッダ群とを有する熱延鋼帯の冷却装置であって、前記ノズルは水量密度２．０ｍ３／ｍ２ｍｉｎ以上の冷却水が供給可能であり、且つ、前記第一冷却ヘッダ群と前記第二冷却ヘッダ群の各冷却ヘッダは個別に冷却水の注水がＯＮ−ＯＦＦ可能であることを特徴とする熱延鋼帯の冷却装置。
【００１６】
［２］棒状冷却水の噴射方向は、熱延鋼帯の進行方向もしくは逆方向に対して、水平方向を基準として３０゜以上６０゜以下の角度に設定されていることを特徴とする前記［１］に記載の熱延鋼帯の冷却装置。
【００１７】
［３］棒状冷却水の噴射方向の速度成分の０〜３５％が熱延鋼帯の幅方向外側に向かう速度成分となるように、棒状冷却水の噴射角度が設定されていることを特徴とする前記［１］または［２］に記載の熱延鋼帯の冷却装置。
【００１８】
［４］一方の熱延鋼帯幅方向外側に向かう速度成分を持つ棒状冷却水の数と他方の熱延鋼帯幅方向外側に向かう速度成分を持つ棒状冷却水の数が等しくなるように、前記棒状冷却水の噴射方向が設定さ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熱延鋼帯の冷却装置。
【００１９】
［５］熱延鋼帯幅方向の中央から外側に向かうにつれて、棒状冷却水の熱延鋼帯幅方向外側に向かう速度成分が順次大きくなるように、各ノズルが設置されていることを特徴とする前記［１］〜［４］のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却装置。
【００２０】
［６］棒状冷却水の熱延鋼帯幅方向外側に向かう速度成分が一定で、棒状冷却水が鋼帯に衝突する位置が鋼帯幅方向に等間隔となるように、各ノズルが設置されていることを特徴とする前記［１］〜［４］のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却装置。
【００２１】
［７］板状または幕状の遮蔽物を、第一冷却ヘッダ群と第二冷却ヘッダ群とで対向する最も内側のノズルの内側または／および第一冷却ヘッダ群と第二冷却ヘッダ群との間の鋼帯の上方に備えていることを特徴とする前記［１］〜［６］のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却装置。
【００２２】
［８］鋼帯搬送方向で互いに対向するように配置された、鋼帯上面の下流側へ向けて斜めに棒状冷却水を噴射するノズルを備えた第一冷却ヘッダ群と、鋼帯上面の上流側へ向けて斜めに棒状冷却水を噴射するノズルを備えた第二冷却ヘッダ群とによって熱延鋼帯の冷却を行う熱延鋼帯の冷却方法であって、前記ノズルから水量密度２．０ｍ３／ｍ２ｍｉｎ以上の冷却水を供給するとともに、第一冷却ヘッダ群と第二冷却ヘッダ群の各冷却ヘッダを個別にＯＮ−ＯＦＦすることにより、冷却領域の長さを調整することを特徴とする熱延鋼帯の冷却方法。
【００２３】
［９］棒状冷却水の噴射方向は、熱延鋼帯の進行方向もしくは逆方向に対して、水平方向を基準として３０゜以上６０゜以下の角度となるようにすることを特徴とする前記［８］に記載の熱延鋼帯の冷却方法。
【００２４】
［１０］棒状冷却水の噴射方向の速度成分の０〜３５％が熱延鋼帯の幅方向外側に向かう速度成分となるように、棒状冷却水を噴射することを特徴とする前記［８］または［９］に記載の熱延鋼帯の冷却方法。
【００２５】
［１１］一方の熱延鋼帯幅方向外側に向かう速度成分を持つ棒状冷却水の数と他方の熱延鋼帯幅方向外側に向かう速度成分を持つ棒状冷却水の数が等しくなるように、前記棒状冷却水を噴射することを特徴とする前記［８］〜［１０］のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却方法。
【００２６】
［１２］熱延鋼帯幅方向の中央から外側に向かうにつれて、棒状冷却水の熱延鋼帯幅方向外側に向かう速度成分が順次大きくなるように、前記棒状冷却水を噴射することを特徴とする前記［８］〜［１１］のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却方法。
【００２７】
［１３］棒状冷却水の熱延鋼帯幅方向外側に向かう速度成分が一定で、棒状冷却水が鋼帯に衝突する位置が鋼帯幅方向に等間隔となるように、前記棒状冷却水を噴射することを特徴とする前記［８］〜［１１］のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却方法。
【００２８】
［１４］鋼帯搬送方向の下流側で鋼帯温度を測定し、該測定された鋼帯温度に基づいて各冷却ヘッダからの注水をＯＮ−ＯＦＦして、鋼帯温度を目標の温度となるように調整することを特徴とする前記［８］〜［１３］のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却方法。
【００２９】
［１５］各冷却ヘッダからの注水を行う優先順は、対向する第一冷却ヘッダ群と第二冷却ヘッダ群の内側に設置してある冷却ヘッダを優先して注水することを特徴とする前記［８］〜［１４］のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却方法。
【発明の効果】
【００３０】
本発明においては、熱延鋼帯を高い冷却速度で均一にかつ安定して冷却することができ、それによって、材質のばらつきが抑えられ、歩留まりの低減や品質の安定化が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３２】
（第一の実施形態）
図１は、本発明の第一の実施形態における熱延鋼帯の冷却装置の説明図である。
【００３３】
この実施形態に係る冷却装置２０は、熱延鋼帯の圧延ラインに設置される冷却装置であり、テーブルローラー１３上を搬送される鋼帯１０の上面に向けて棒状冷却水を供給するための上ヘッダユニット２１を備えている。
【００３４】
上ヘッダユニット２１は、搬送方向に複数配置された第一上ヘッダ２１ａからなる第一上ヘッダ群と、その下流側に、搬送方向に複数配置された第二上ヘッダ２１ｂからなる第二上ヘッダ群によって構成されており、第一上ヘッダ群および第二上ヘッダ群の各上ヘッダ２１ａ、２１ｂは、それぞれ独立して棒状冷却水の噴射（注水）のＯＮ−ＯＦＦ制御（注水の開始と停止の制御）を可能とするＯＮ−ＯＦＦ機構３０を備えた配管構成となっている。なお、ここでは、第一上ヘッダ群および第二上ヘッダ群はそれぞれ３個の上ヘッダで構成されている。
【００３５】
そして、上ヘッダ２１ａ、２１ｂのそれぞれに、搬送方向に複数列の上ノズル２２（ここでは鋼帯１０の搬送方向に４列）が取り付けられており、第一上ヘッダ２１ａの上ノズル群（第一上ノズル群）２２ａと第二上ヘッダ２１ｂの上ノズル群（第二上ノズル群）２２ｂとは、それぞれから噴射する棒状冷却水２３ａと棒状冷却水２３ｂの噴射方向が鋼帯１０の搬送方向に互いに対向するように配列されている。すなわち、第一上ノズル群２２ａは鋼帯上面の下流側へ向けて斜めにθ１の伏角（噴射角度）で棒状冷却水２３ａを噴射し、第二上ノズル群２２ｂは鋼帯上面の上流側へ向けて斜めにθ２の伏角（噴射角度）で棒状冷却水２３ｂを噴射するようになっている。
【００３６】
したがって、お互いの上ヘッダから鋼帯搬送方向に見て最も遠い側の列（最外側の列）の上ノズルからの棒状冷却水が鋼帯１０に衝突する位置同士に挟まれた領域が冷却領域ということになる。
【００３７】
その際に、第一上ノズル群２２ａからの棒状冷却水２３ａの噴射線と第二上ノズル群２２ｂからの棒状冷却水２３ｂの噴射線が交差しないようにすれば、お互いの上ヘッダから鋼帯搬送方向に見て最も近い側の列（最内側の列）の上ノズルからの棒状冷却水が鋼帯１０に衝突する位置同士に挟まれた領域に、図１に示すような滞留冷却水２４の水膜が安定して形成される。これにより、お互いの上ヘッダに最も近い側の列（最内側の列）の上ノズルからの棒状冷却水は滞留冷却水２４の水膜に向かって噴射されることになり、お互いに他方の棒状冷却水を壊すことがないので好ましい。そして、最内側の列の上ノズルから棒状冷却水が鋼帯１０に衝突する位置同士の間隔を滞留域長さＬと呼ぶこととする。この滞留域長さＬでは、棒状冷却水が鋼帯に衝突せず滞留冷却水２４のみで冷却がなされるため、鋼帯１０と冷却水の接触が不安定であり、温度ムラの発生原因とりやすいが、滞留域長さＬが１．５ｍ以内となるようにすれば、滞留冷却水２４が鋼帯１０を冷やす割合は比較的少ないので、滞留冷却水２４による温度ムラを防止することができる。このように、この滞留域長さＬは短いほうがよく、１００ｍｍ程度まで短くするのがより好ましい。
【００３８】
ちなみに、本発明の棒状冷却水とは、円形状（楕円や多角の形状も含む）のノズル噴出口から噴射される冷却水のことを指している。また、本発明の棒状冷却水は、スプレー状の噴流でなく、膜状のラミナーフローでなく、ノズル噴出口から鋼帯に衝突するまでの水流の断面がほぼ円形に保たれ、連続性で直進性のある水流の冷却水をいう。
【００３９】
そして、図３（ａ）、（ｂ）は、上ヘッダ２１（２１ａ、２１ｂ）に取り付けられている上ノズル２２（２２ａ、２２ｂ）の配置例を示したものである。通過する鋼帯の全幅に棒状冷却水を供給できるように鋼板幅方向に所定の取り付け間隔で一列に配置されたノズルの列が、鋼帯搬送方向に複数列（ここでは、４列）設けられている。さらに、ここでは、前列のノズルから噴射される棒状冷却水の鋼帯幅方向衝突位置に対して次列のノズルから噴射される棒状冷却水の鋼帯幅方向衝突位置がずれるようにノズルが配置されている。すなわち、図３（ａ）では、前列のノズルに対して次列のノズルの幅方向位置を幅方向取り付け間隔の１／３程度ずらしており、図３（ｂ）では、幅方向取り付け間隔の１／２程度ずらしている。
【００４０】
なお、後述するが、ノズルから噴射する棒状冷却水に鋼帯幅方向成分を持たせる場合は、ノズルの鋼帯幅方向取り付け位置と棒状冷却水の鋼帯幅方向衝突位置とが異なってくるので、その場合には、棒状冷却水の鋼帯幅方向衝突位置が所望の位置（分布）になるように、ノズルの取り付け位置を調整する必要がある。
【００４１】
上記のように搬送方向に複数列の上ノズル２２を配置するのは、１列の上ノズルでは鋼帯に衝突する棒状冷却水と隣り合う棒状冷却水との間で滞留冷却水を堰き止めて水切りを行う力が弱くなることが上げられる。滞留冷却水を堰き止めるためには複数列の上ノズルが必要であり、それぞれの上ヘッダ２１に取り付けられている上ノズル２２の列数を３列以上とするのが好ましく、５列以上とすればより好ましい。
【００４２】
また、前述したように上ノズル２２を複数の上ヘッダ２１に分けて取り付けることは、熱延鋼帯の温度制御を実施するために不可欠なこととなる。熱延鋼帯では、様々な厚み鋼帯を所定の温度まで冷却する必要があるが、生産量を確保するために可能なかぎり速い板速度で冷却を行う必要がある。そのため、狙いの温度に調整するには、水冷時間を調整する必要があり、そのため一般的には冷却領域の長さを様々に変更する必要がでてくる。そのため上ノズルを複数の上ヘッダに分けて取り付け、それぞれの上ヘッダで棒状冷却水の噴射のＯＮ−ＯＦＦができるような構造にすることで、冷却領域の長さを自由に変化させる。それぞれの上ヘッダには１列以上の上ノズルを取り付ければよいが、取り付けるノズル列数は狙いとする温度制御能力に応じて決定する。１列当たりに鋼帯が冷却される温度（例えば、５℃）よりも、許容される温度バラツキ（例えば±８℃）が大きい場合は、許容範囲に調整できる範囲で１ヘッダ当たりのノズル列数を増やしてもかまわない。例えば、±８℃の温度バラツキ（１６℃の温度範囲）に調整するには、１つの上ヘッダでの冷却・降下温度を１６℃未満とすればよく、そのためには上ヘッダに取り付ける上ノズル列数を３列とすれば、１５℃単位で温度が調整できるため、許容範囲に冷却後の鋼帯温度を調整することが可能となる。逆に、この場合に上ヘッダに取り付ける上ノズル列数を４列とすると、温度調整は２０℃単位となり、狙いの温度領域（１６℃）をはずす可能性があり好ましくない。よって、冷却装置の冷却温度量や目標の許容温度誤差（許容温度バラツキ）によって、１上ヘッダあたりの上ノズル列数は調整する必要がある。
【００４３】
このように、上ヘッダ２１の個数および上ノズル２２の列数は、滞留水を堰き止める観点と所定の冷却能力を得る観点が両立する条件となるように定める必要がある。
【００４４】
そして、この冷却装置２０は、上ヘッダ２１ａ、２１ｂから鋼帯１０の上面に向けて、鋼帯面の水量密度が２．０ｍ３／ｍ２ｍｉｎ以上になるように棒状冷却水２３を供給する。
【００４５】
ここで、水量密度を２．０ｍ３／ｍ２ｍｉｎ以上としている理由について説明する。図１に示す滞留水２４は、供給する棒状冷却水２３ａ、２３ｂによって堰き止められて形成される。このとき水量密度が小さいと堰き止めること自体ができず、水量密度がある量よりも大きくなると堰き止めることができる滞留水２４の量は増大し、鋼帯幅端部から排出される冷却水と供給される冷却水の量が釣り合って、滞留水２４は一定に維持される。熱延鋼帯の場合、一般的な板幅は０．９〜２．１ｍであり、２．０ｍ３／ｍ２ｍｉｎ以上の水量密度で冷却すれば、これらの板幅において滞留冷却水２４を一定に維持できる。
【００４６】
水量密度を２．０ｍ３／ｍ２ｍｉｎ以上に大きくすればするほど、熱延鋼帯の冷却速度が速くなるため、所定の温度まで冷やすために必要な冷却領域の長さを短くすることができる。その結果、この冷却装置２０を導入するスペースをコンパクトにすることが可能となり、既存の設備の間に、この冷却装置２０を導入して、併用して冷却することも可能となるほか、設備建設コストの節約にも繋がる。
【００４７】
このように、この冷却装置２０では、第一上ノズル２２ａから噴射される棒状冷却水２３ａと第二上ノズル２２ｂから噴射される棒状冷却水２３ｂが鋼帯１０の搬送方向にお互い対向するようにしているので、鋼帯１０上面の滞留水２４が鋼帯１０の搬送方向に移動しようとするのを、噴射された棒状冷却水２３ａ、２３ｂ自身が堰き止める。これによって、２．０ｍ３／ｍ２ｍｉｎ以上の大きな水量密度の冷却水を供給しても、安定した冷却領域が得られ均一な冷却を行うことができる。
【００４８】
なお、上ノズル２２ａ、２２ｂから噴射する冷却水を、例えばスリットノズルから噴射した膜状冷却水でなく、棒状冷却水としているのは、棒状冷却水のほうが安定的に水流を形成できるため、滞留冷却水を堰き止める力が大きいからである。また、膜状冷却水を斜めに噴射する場合、鋼板からノズルまでの距離が遠くなると鋼帯近傍の水膜が薄くなって、ますます壊れやすくなるからでもある。
【００４９】
そして、第一上ノズル２２ａの噴射角度θ１と、第二上ノズル２２ｂの噴射角度θ２は、３０〜６０゜とするのが好ましい。噴射角度θ１、θ２が３０゜より小さいと、棒状冷却水２３ａ、２３ｂの垂直方向速度成分が小さくなって、鋼帯１０への衝突が弱くなり、冷却能力が低下するからであり、噴射角度θ１、θ２が６０゜よりも大きいと、棒状冷却水の搬送方向速度成分が小さくなって、滞留冷却水２４を堰き止める力が弱くなるからである。なお、噴射角度θ１と噴射角度θ２は必ずしも等しくする必要はない。
【００５０】
また、滞留冷却水をせき止めるためには、長手方向に複数列（前記で３列以上噴射する）と説明したが、さらに上ノズル２２から噴射する棒状冷却水の噴射速度は８ｍ／ｓ以上とすると、滞留水の堰き止め効果がさらに改善され好ましい。
【００５１】
そして、ノズルが詰まりにくく、かつ棒状冷却水の噴射速度を確保するためには、上ノズル２２の内径は３〜８ｍｍの範囲が好適である。
【００５２】
また、棒状冷却水の場合、幅方向に隣り合う棒状冷却水と棒状冷却水の隙間から冷却水が流れ出しやすい。この場合、前述した図３のように、前列の棒状冷却水の鋼帯幅方向衝突位置に対して次列の棒状冷却水の鋼帯幅方向衝突位置をずらして配置することが好ましい。これによって、幅方向に隣り合う棒状冷却水の間で水切り能力が弱くなる部分に次の列の棒状冷却水が衝突し、水切り能力冷却が補完される。
【００５３】
そして、上ノズル２２の幅方向の取り付けピッチ（幅方向取り付け間隔）は、ノズル内径に対して２０倍以内とすれば良好な水切り性を得ることができる。
【００５４】
さらに、鋼帯１０の反りなどによって上ノズル２２が破損することを防止するために、上ノズル２２の先端の位置をパスラインから離すようにするのが良いが、あまり離すと棒状冷却水が分散するので、上ノズル２２の先端とパスラインの距離を５００ｍｍ〜１８００ｍｍとするのが好ましい。
【００５５】
また、図４、５、６に示すが、棒状冷却水の噴射方向の速度成分の０〜３５％が鋼帯幅方向に向かう速度成分となるように、外向き角αを持たせて棒状冷却水の噴射方向を設定すると、上ノズル２２から鋼帯１０に噴射された棒状冷却水は、図４、５、６の矢印Ａに示すように合流して速やかに鋼帯１０の幅端から落下するようになり、棒状冷却水が鋼帯幅方向外側に向かう速度成分を有していない場合に比べて、低い圧力や少ない水量で滞留水を堰き止めて水切りができるようになるため、経済的な設備設計を行う上で好ましい。より好ましい範囲は１０〜３５％である。なお、３５％を超えると冷却水の板幅方向の飛散防止に設備コストがかかる上、棒状冷却水の鉛直方向速度成分が小さくなって、冷却能力が低下する。
【００５６】
また、鋼帯の幅方向に配列する全ノズル数の４０〜６０％が、鋼帯幅方向の一方の外側に向かう成分を持つ棒状冷却水を噴射するのが好ましい。鋼帯幅方向の一方の外側に向いているノズル数が全体の６０％を超えて、幅端からの冷却水排出に偏りが生じれば、滞留冷却水の厚みが厚くなったところで棒状冷却水が滞留冷却水を堰き止められなくなり、幅方向の温度ムラが発生する可能性があるからである。また、鋼帯幅方向の一方の外側で飛散水が極端に多くなると、これを防止するための設備コストが高くなるからでもある。
【００５７】
したがって、図５のように、両外側に一定の外向き角αをもって噴射する場合では、鋼帯幅方向外側に噴射するノズルの比率を片側４０％、逆側６０％までは配置可能であるが、好ましくは片側５０％、逆側５０％で配置するのがよい。
【００５８】
また、図４に示すように、鋼帯幅方向外側に向かうにつれて順次外向き角αを大きくする場合もあるが、その場合は鋼帯幅方向中心に対して対称な外向き角α分布となるようにすることが好ましい。
【００５９】
また、図６に示すように、板幅方向外側を向かない上ノズル（外向き角α＝０の上ノズル）の総数を全体の２０％以内（例えば２０％）とし、残りのうち両外側に向けるノズル数をほぼ等しく（例えば片側４０％ずつ）すれば、滞留冷却水の排水は円滑に行われ、滞留冷却水を堰き止めて水切りを行うには好適となる。 
【００６０】
ここで、上記の棒状冷却水の噴射方向の設定について、図７を用いて具体的に説明する。
【００６１】
図７は、棒状冷却水の噴射方向を示したものであり、棒状冷却水の噴射線と鋼帯とがなす角度（実際の伏角）をβ、搬送方向に対する伏角をθ、鋼帯幅方向外側に向かう角度（外向き角）をαとして示している。そして、棒状冷却水の噴射方向に対する速度成分の０〜３５％が鋼帯幅方向外側に向かう速度成分となるようにするということは、冷却水の噴射実質長さＬに対する搬送方向に垂直な鋼帯幅方向の速度成分に対応する長さＬｗの比Ｌｗ／Ｌ（幅方向速度成分比率）が０〜３５％となるようにすることを意味する。表１に、上ノズルの噴射口高さを１２００ｍｍ、搬送方向に対する伏角θを４５゜、５０゜とした場合の計算結果を示す。幅方向速度成分比率が０〜３５％となるのは、搬送方向に対する伏角θが４５゜では外向き角αが０〜２５゜、搬送方向に対する伏角θが５０゜では外向き角αが０〜３０゜である。
【００６２】
【表１】
2008207200.tif 000003
【００６３】
そして、前述したように、図４は上記に基づいて上ノズル２２ａ、２２ｂを設置した場合の一例を示す平面図である。ここでは、鋼帯幅方向中央のノズルからの棒状冷却水は外向き角αが０゜とし、ノズルの設置位置が鋼帯幅方向外側に向かうにつれて外向き角αが順次大きくなるようにしている。その際に、上ヘッダへ鋼帯幅方向に等間隔で上ノズルを配置すると、棒状冷却水が鋼帯に衝突する位置が鋼帯幅方向に等間隔とはならないため、上ヘッダへの各上ノズルの幅方向取り付け位置（幅方向取り付け間隔）を調整して、棒状冷却水が鋼帯に衝突する位置が鋼帯幅方向に等間隔（例えば、６０ｍｍピッチ）となるようにしている。
【００６４】
また、前述したように、図５は、上記に基づいて上ノズル２２ａ、２２ｂを設置した場合の他の例を示す平面図である。ここでは、冷却水噴射の外向き角αを一定（例えば、２０゜）とし、棒状冷却水が鋼帯に衝突する位置が鋼帯幅後方に等間隔（例えば、１００ｍｍピッチ）となるように各ノズルを設置している。その際、鋼帯幅後方中央部では、左右の両外側へ向けて噴射するノズルを設置しなくてはならないので、ノズルを取り付ける穴の加工が可能となるように、一方の鋼帯幅方向外側にむけて噴射するノズル列（例えば、図５中の上方向に噴射速度成分を持つノズル列）と他方の鋼帯幅方向外側に向けて噴射するノズル列（例えば、図５中の下方向に噴射速度成分を持つノズル列）を搬送方向に交互に所定の間隔（例えば、２５ｍｍ）ずらして設置し、鋼帯幅方向の一方の外側に向かう速度成分を持つ棒状冷却水を噴射するノズル数と他方の外側に向かう速度成分を持つ棒状冷却水を噴射するノズル数が等しくなるようにしている。
【００６５】
また、前述したように、図６は、上記に基づいて上ノズル２２ａ、２２ｂを配置した場合の他の例を示す平面図である。ここでは、幅方向中央部におけるノズルは、全ノズルの２０％だけ幅方向外側に噴射せず外向き角度αを０゜とし、その他のノズルについては一定の外向き角度（たとえばα＝２０゜）として、配置した例である。この場合、ノズルから噴射した棒状冷却水が鋼帯に衝突する位置が、幅中央部の外向き角度α＝０゜のノズルと幅方向外側に配置している外向き角度α＝２０゜のノズルの境目における冷却水の衝突位置を考えたときに、ノズルヘッダ側で幅方向に等間隔でノズルを配置すると、衝突位置では幅方向に等間隔とはならないため、衝突位置で等間隔となるようにノズルヘッダにおいて棒状冷却水噴射するノズルを取り付ける位置を調整しておくことが好ましい。なお、外向き角αを大きくすれば、より少ない水量での水切りが可能となるが、鋼帯幅方向中央部付近でノズルのヘッダへの取り付け密度が大きくなる。そのため、鋼帯幅方向で均一な流量分布が得られるように、ヘッダに送水するポンプの能力や配管径などを考慮して、外向き角αを決定すればよい。
【００６６】
むろん、ポンプ能力や配管太さなどに余裕があれば外向き角度αは０゜でもかまわない。
【００６７】
そして、上記のような冷却設備の両外側には、防水壁や排水口などを設けることが好ましい。冷却水が設備外に漏れたり、設備内で飛散して新たな滞留水となったりすることを防ぐために有効だからである。
【００６８】
ただし、外向き角αが３０゜を超える場合、冷却水の飛散防止に設備コストがかかる上に、棒状冷却水の垂直成分が小さくなって、冷却能力が低下するので好ましくない。
【００６９】
なお、この実施形態の冷却装置２０は、図１に示したように、各３個の上ヘッダ２１ａ、２１ｂを有するようにしているが、冷却能力の関係でもっと設備長を長くする場合には、上ヘッダ２１ａ、２１ｂの数を増やしてもかまわないし、また、冷却装置２０を鋼帯搬送方向に複数台設置してもかまわない。さらに、図２に示すように、上ヘッダ２１ａ、２１ｂの間に中間ヘッダ２１ｃを設けることも可能であり、その個数はいくつでもかまわない。ここで、中間ヘッダ２１ｃは、搬送方向に対する伏角θを９０°とする以外、ノズル配置や外向き角度α、水量密度などは、上ヘッダ２１ａ、２１ｂと同様にすればよい。
また、その場合に上ヘッダ２１ａ、２１ｂの個数を複数としてもかまわない。
【００７０】
このようにして、この実施形態においては、熱延鋼帯１０の上方に２．０ｍ３／ｍ２ｍｉｎ以上の水量密度の棒状冷却水を噴射する上ノズル２２ａ、２２ｂを接続した上ヘッダ２１ａ、２１ｂを設け、棒状冷却水２３ａ、２３ｂとの熱延鋼帯１０のなす伏角θ１、θ２が３０゜〜６０゜で、熱延鋼帯１０の搬送方向にお互いに対向するように上ノズル２２ａ、２２ｂを配置して、さらに棒状冷却水を進行方向の速度成分に対して、鋼帯幅方向外向けに０〜３５％程度の速度成分を持たせて噴射することにより、熱延鋼帯１０の上面に冷却水を供給するようにしているので、熱延鋼帯の圧延ラインに設置することによって、鋼帯を目標温度まで高冷却速度で均一にかつ安定に冷やすことができる。その結果、品質の高い鋼帯を製造することができる。
【００７１】
（第二の実施形態）
上記の第一の実施形態において、対向する上ノズル２２ａ、２２ｂから噴射される棒状冷却水２３ａ、２３ｂの速度が速い場合、例えば１０ｍ／ｓ以上である場合は、棒状冷却水２３ａ、２３ｂは鋼帯１０に衝突後、お互いにぶつかり合って上方に飛散する。この飛散冷却水が滞留冷却水２４上に落下すれば問題ないが、図１１に示すように、飛散冷却水２５が斜め上方に飛散して棒状冷却水２３ａ、２３ｂ上に落下すると、飛散冷却水２５が棒状冷却水２３ａ、２３ｂ間の隙間から漏れて、完全な水切りができなくなる場合がある。特に、滞留域長さが２００ｍｍ以内である場合に、その問題が発生しやすい。さらに、冷却水の噴射速度が速い場合は、飛散冷却水２４が上ヘッダ２１ａ、２１ｂの上を飛び越えて鋼帯１０上に落下することもある。
【００７２】
それに対して、図８に示すように、この第二の実施形態に係る冷却装置４０は、第一の実施形態の冷却装置２０において、さらに、対向する上ノズル２２ａ、２２ｂの最内側列のさらに内側に遮蔽板２６ａ、２６ｂを追加したものである。ここで、遮蔽板２６ａ、２６ｂは、上ノズル２２ａ、２２ｂから噴射される棒状冷却水２３ａ、２３ｂの上方を覆うように設置するのが好ましい。
【００７３】
これによって、飛散冷却水２５が斜め上方に飛散した場合でも、落下する飛散冷却水２５は遮蔽板２６ａ、２６ｂに遮られ、棒状冷却水２３ａ、２３ｂ上に落下することなく、滞留冷却水２４上に落下するようになる。したがって、的確に水切りを行うことができるようになる。
【００７４】
なお、遮蔽板２６ａ、２６ｂは、シリンダ２７ａ、２７ｂによって昇降できる構造にすることもでき、遮蔽板２６ａ、２６ｂを必要とする製品製造時のみに使用し、それ以外の時は退避位置に引き上げておく方法もある。
【００７５】
ちなみに、遮蔽板２６ａ、２６ｂを使用する際には、遮蔽板２６ａ、２６ｂの最下端が鋼帯１０の上面から３００〜８００ｍｍ上方に位置するようにするのが好ましい。すなわち、鋼帯１０の上面から３００ｍｍ以上、上方に位置するようにしておけば、先端または尾端に上反りが発生した鋼帯が進入してきても、衝突することがない。しかし、鋼帯１０の上面から８００ｍｍを超えて高くすると、飛散冷却水２５を十分に遮蔽することができない。
【００７６】
また、図８における遮蔽板２６ａ、２６ｂに替えて、図９に示すように、軽くて表面が滑らかな遮蔽幕２８ａ、２８ｂを用いるようにしてもよい。遮蔽幕２８ａ、２８ｂは、通常は垂れ下がった状態で待機しており、棒状冷却水２３ａ、２３ｂの噴射が開始されると、最内側の列の棒状冷却水に反って持ち上がる。その際、棒状冷却水２３ａ、２３ｂは勢いよく噴射されるので、その流れが乱れるということはない。
【００７７】
さらに、前述したように、冷却水の噴射速度が速く、飛散冷却水２５が上ヘッダ２１ａ、２１ｂの上を飛び越えて鋼帯１０上に落下しようとする場合には、図１０に示すような、上ヘッダ２１ａと上ヘッダ２１ｂの間の鋼帯上方に位置するような遮蔽板２９を用いてもよい。このような遮蔽板２９を用いれば、上ヘッダ２１ａ、２１ｂの上を飛び越えて鋼帯１０上に落下しようとする飛散冷却水を的確に遮蔽することができる。しかも、遮蔽板２９に当たった飛散冷却水は落下する際に、横方向に飛散しようとする飛散冷却水を巻き込んで一緒に滞留冷却水２４上に落下するので効果的である。
【００７８】
そして、この第二の実施形態においても、第一の実施形態で説明したように、冷却終了温度を調整するために、上ヘッダ２１ａ、２１ｂの数の調整を行えばよい。
【００７９】
このようにして、この実施形態においては、飛散冷却水を遮蔽板等によって的確に遮蔽するようにしているので、より一層、鋼帯を目標温度まで高冷却速度で均一にかつ安定に冷やすことができる。その結果、さらに品質の高い鋼帯を製造することができる。
【００８０】
なお、上記の第一、第二の実施形態においては、鋼帯下面冷却について説明はしていない。下面冷却については、もともと鋼帯上に滞留水が乗って過冷却が発生する問題はないため、下ノズル３１に一般的な冷却ノズル（スプレーノズル、スリットノズル、円管ノズル）を採用してかまわない。場合によっては、上面冷却のみで鋼帯を冷却してもかまわない。
【００８１】
（第三の実施形態）
本発明の第三の実施形態として、熱延鋼帯の圧延ラインに、上記の第一実施形態の冷却装置２０あるいは第二の実施形態の冷却装置４０を設置して、熱延鋼帯の冷却を行う場合について述べる。
【００８２】
図１２は、一般的な熱延鋼帯の設備列に導入した例であり、加熱炉６０で所定の温度に加熱されたスラブが粗圧延機６１で所定の温度、所定の板厚みに圧延された後、仕上圧延機６２により所定の温度、所定の板厚みまで圧延され、その後、本発明の冷却装置５１（冷却装置２０、冷却装置４０）と一般的に用いられている冷却装置５２（上面冷却：パイプラミナー冷却、下面冷却：スプレー冷却）により所定温度まで冷却されて、コイラー６３により巻き取られるようになっている。
【００８３】
なお、本発明の冷却装置５１は、上ヘッダ２１ａ、２１ｂをそれぞれ３個ずつ備えているものとする。また、本発明の冷却装置５１の出側には放射温度計６５が取り付けてある。
【００８４】
そして、ここでは、鋼帯の材質の観点から、仕上圧延により２．８ｍｍ厚み、８２０℃で圧延を完了させた後、本発明の冷却装置５１により６５０℃まで急速冷却し、その後、既存の冷却装置５２により５５０℃まで冷却する場合について説明する。
【００８５】
まず、熱延鋼帯が冷却装置５１に進入前に、計算機にて所定の温度まで冷却するために必要な冷却ヘッダの使用数を計算して、その数の冷却ヘッダから冷却水を注水する。
【００８６】
鋼帯が冷却装置５１に進入後、冷却装置５１出側の放射温度計６５により温度を測定し、狙いの温度に対する実際の温度の誤差から、冷却装置５１の注水する冷却ヘッダの数を調整する。
【００８７】
また、熱延鋼帯では条件により鋼帯を加速しながら冷却することがある。加速しないもしくは加速率が小さい条件では、鋼帯先端と尾端で注水する冷却ヘッダの数を同じにして冷却してもかまわないが、特に加速率が高い場合に注水する冷却ヘッダ数を同じまま全長にわたって冷却すると、鋼帯先端と尾端で冷却装置を通過する時間が変わることから水冷時間が変化し、尾端ほど水冷時間が短くなるためにあまり冷えなくなる。このことから、これを考慮して鋼帯尾端になるほど注水する冷却ヘッダ数を増やしていく必要がある。
【００８８】
以下に、冷却中に注水する冷却ヘッダ数を増やす場合のやり方について説明する。
【００８９】
まず、注水する冷却ヘッダは、内側の冷却ヘッダから順次外側の冷却ヘッダを追加していくのが好ましい。これは、前述したように、冷却の安定さから滞留域長さを１．５ｍ以内とするのが好ましいと説明したが、例えば両方の最外側の冷却ヘッダのみから冷却水を噴射した場合、これを守れなくなる危険性があるからである。したがって、注水する冷却ヘッダの数を増やす場合は、内側の冷却ヘッダから順次冷却水を噴射していけば、滞留域長さを短いままにできるためである。
【００９０】
また、下流側に向けて棒状冷却水を噴射する第一上ノズル２２ａの列数と上流側に向けて棒状冷却水を噴射する第二上ノズル２２ｂの列数はなるべく一致するようにするのが好ましい。その理由であるが、第一上ノズル２２ａと第二上ノズル２２ｂは対向して棒状冷却水を噴射しているが、それぞれのノズルから噴射される棒状冷却水の運動量が大きく異なる場合は、運動量の大きいほうの棒状冷却水は、運動量の小さいほうの棒状冷却水に打ち勝ってしまい、運動量の小さいノズル群では十分な堰き止め効果が得られないからである。
【００９１】
なお、温度制御の観点から注水する第一上ヘッダと注水する第二上ヘッダを同数にして冷却できない場合は、なるべく下流側に設置してある第二上ヘッダ２１ｂの数を多くして注水するのが好ましい。滞留冷却水は鋼帯温度が低いほうが、遷移沸騰や核沸騰になりやすく温度ムラの原因となるため、滞留冷却水が温度の高い側に漏れたほうがよいからである。とはいえ、極力滞留冷却水の流出は避けたほうがよいため、上ヘッダ２１に取り付ける上ノズル２２の列数をなるべく少なくし、なるべく第１上ヘッダから噴射するノズル列数と第２上ヘッダから噴射するノズル列数の差を小さくするような構成とするのが好ましい。
【００９２】
以上のことを考慮して、実際の冷却ヘッダの注水順番を図１３、１４を用いて説明する。
【００９３】
図１３は、本発明の冷却装置で鋼帯の上面のみ冷却する場合であるが、上記で説明した条件を満たすためには、まずあらかじめ冷却に必要と予測されるヘッダ数分だけ、最も内側の冷却ヘッダから注水しておき、冷却装置を鋼帯が通過して、鋼帯先端部の温度を測定した後、目標温度よりも鋼帯先端温度が高い場合は、注水する冷却ヘッダの数を多くする。その際、内側および下流側のヘッダを優先し且つ上流側と下流側の注水ヘッダの数がなるべく等しくなるように、図１３に○で囲って示した順番で冷却水を噴射していく。逆に、調整の過程で、目標温度よりも鋼帯先端温度が低くなった場合は、注水する冷却ヘッダの数を少なくするが、その場合は、外側の冷却ヘッダから順次注水を停止していく。図１３中の○で囲ってある番号が大きいほうのヘッダから順に注水を停止してゆけばよい。
【００９４】
また、図１４は、上面と下面の両方を冷却する場合である。このような注水を必要とするのは、特に下面冷却水の冷却水量が多い場合や、噴射水圧が高い場合に適用するものである。この場合、下面にのみ冷却水を噴射すると鋼帯を持ち上げる力をもつため、鋼帯が浮き上がる危険性があり、ライン外に飛び出したり、上ノズルに衝突したりするなどの危険性があることから、通板性に問題が出る。
【００９５】
そのため、まず上面の冷却水を噴射して鋼帯をテーブルロールに押さえつけるようにしておき、鋼帯の通板を確保した状態で、且つ上記で説明したように水切り性や冷却能力の安定化させるように、冷却ヘッダの注水のＯＮ−ＯＦＦを行う。
【００９６】
この場合では、まずあらかじめ冷却に必要と予測されるヘッダ数分だけ、最も内側の上ヘッダ２１ａ、２１ｂおよび下面ヘッダから注水しておき、冷却装置を鋼帯が通過して、鋼帯先端部の温度を測定した後、目標温度よりも鋼帯先端温度が高い場合は、注水する冷却ヘッダの数を多くするが、内側および下流側のヘッダを優先し且つ上流側と下流側の注水ヘッダの数がなるべく等しくなるように、図１４に○で囲って示している順番で冷却水を噴射していく。この場合、下面の冷却水が衝突する位置とほぼ同じ位置に上面の冷却水を衝突させ且つ上面に冷却水が衝突している状態で、下面冷却水を注水するのが好ましく、このように上下同じ位置で冷却水を衝突させるようにして、鋼帯の浮き上がりを防止する。そのため、図中に示すように、上面に注水するヘッダを追加したら、下面に注水するヘッダを追加するといったことを繰り返して、全体の注水ヘッダ数の追加を行っていく。逆に、調整の過程で、目標温度よりも鋼帯先端温度が低くなった場合は、注水する冷却ヘッダの数を少なくするが、その場合は、外側の冷却ヘッダから順次注水を停止していく。図１４中の○で囲ってある番号が大きいヘッダのほうから順に注水を停止してゆけばよい。
【００９７】
板厚みが極めて薄いもの（例えば、１．２ｍｍ）などでは、本発明の冷却装置では先端の通板が不安定になる場合もある。これは、多くの水量を鋼帯に投入するために、冷却水が抵抗となって鋼帯先端の速度が低下するが、圧延機からは一定の速度で押し込まれるため、板がたるんでループなどが発生する危険もある。そのような場合は、鋼帯先端のみ注水ヘッダ数を少なくしたり、また冷却水量を少なくしたり、また冷却水を止めておくなどの処置をし、鋼帯先端が冷却装置を通過してから、所定の冷却水量やヘッダ数で冷却する方法もある。
【００９８】
また、各上ヘッダからの冷却水のＯＮ−ＯＦＦ（注水−停止）は、速やかに行われたほうがよい。特に、冷却水をＯＦＦする場合は、ヘッダ上流に取り付けられている弁を閉止しても、上ヘッダ内に充満している水がノズルから漏れ出すこともある。この水は鋼帯上で滞留水となり過冷却の原因となることがある。そのため、たとえばノズルにチャッキ弁を取り付けたり、ヘッダに排水弁などを取り付け冷却水停止時に排水弁を開けてヘッダ内の水を速やかに排出したりするなどしたほうが好ましい。
【００９９】
そして、上記では、図１２のように、仕上圧延機出側に設置した本発明の冷却装置５１で冷却した後、既存の冷却装置５２で冷却する場合について説明したが、図１６のように、既存の冷却装置５２ａ、５２ｂの間に、本発明の冷却装置５１ｂを設置する場合や、既存冷却装置５２ｂの下流側に本発明の冷却装置５１ｃを設置する場合もある。また、仕上圧延機と既存の冷却装置５２ａの間に本発明の冷却装置５１ａを設置する場合も含めて、上記の全ての位置に本発明の冷却装置５１を設置してもかまわない。また、本発明の冷却装置５１のみで冷却してもかまわない。
【０１００】
さらに、図１７に示すように、粗圧延機６１と仕上圧延機６２の間に本発明の冷却装置５１を設置するなど、熱延鋼帯を製造するラインにおいては、可能ないかなる位置に本発明の冷却装置５１を設置してもかまわない。
【実施例１】
【０１０１】
実施例１として、図１８、図１９、図２０に示すように、仕上圧延機６２出側に本発明の冷却装置５１等を設置して熱延鋼帯の製造を行った。
【０１０２】
その際の製造条件は、厚み２４０ｍｍのスラブを加熱炉６０で１２００℃まで加熱した後、粗圧延機６１により３５ｍｍまで圧延し、さらに仕上圧延機６２により仕上圧延完了温度８５０℃で３．２ｍｍまで圧延した後、冷却装置により４５０℃まで冷却し、コイラー６３で巻き取るようにした。
【０１０３】
そして、以下に述べるが、図１８、図１９のように、本発明の冷却装置５１（第一の実施形態の冷却装置２０、第二の実施形態の冷却装置４０）を設置して仕上圧延後の鋼帯を冷却した場合を本発明例１〜５とし、図２０のように、本発明の冷却装置５１を設置せずに既存の冷却装置５２等で仕上圧延後の鋼帯を冷却した場合を比較例１〜３とした。
【０１０４】
（本発明例１）
本発明例１として、図１８に示すように、仕上圧延機６２出側に本発明の冷却装置５１を配置し、その本発明の冷却装置５１によって、８５０℃で仕上圧延を完了した鋼帯を４５０℃まで冷却した。
【０１０５】
その際に、本発明の冷却装置５１としては、第一の実施形態の冷却装置２０を用い、搬送方向の伏角θを４５゜とした上ヘッダ２１ａ、２１ｂをそれぞれ１０個（合計２０個）配置し、下面冷却についてはスプレー冷却ヘッダを上ヘッダと対になるように２０個配置した。上ヘッダ２１のノズル配置は、前述した図５のように、円管ノズル２２（内径８ｍｍ）を、幅方向の取り付けピッチ７０ｍｍで、同じ外向き角度（α＝２０゜）で幅方向外側に傾斜させ、各上ヘッダ２１に円管ノズル２２を鋼板搬送方向に４列取り付け、棒状冷却水の噴射速度を８ｍ／ｓとした。また、上ノズル２２はテーブルロールから１２００ｍｍの高さ位置に設置した。このときの冷却水量密度は上下とも３ｍ３／ｍ２ｍｉｎであった。
【０１０６】
そして、圧延速度を５５０ｍｐｍと一定にしてかつ冷却装置５１に進入する前の鋼帯温度は一定になるように調整しており、冷却水を注水するヘッダについては、あらかじめ設定しておいた数だけ内側のヘッダから優先的に注水し、鋼帯を冷却している途中で注水ヘッダの数は変更しなかった。
【０１０７】
（本発明例２）
本発明例２として、図１８に示すように、仕上圧延機６２出側に本発明の冷却装置５１を配置し、その本発明の冷却装置５１によって、８５０℃で仕上圧延を完了した鋼帯を４５０℃まで冷却した。
【０１０８】
この本発明例２は、上記の本発明例１とほぼ同じであるが、鋼帯を冷却している途中で冷却装置５１出側に設置されている温度計６５で測定した温度と目標の温度に差がある場合には、これを修正するために注水ヘッダの数を変更した。
【０１０９】
（本発明例３）
本発明例３として、図１９に示すように、仕上圧延機６２出側に既存の冷却装置５２と本発明の冷却装置５１を配置し、既存の冷却装置５２によって、８５０℃で仕上圧延を完了した鋼帯を６００℃まで冷却した後、本発明の冷却装置５１によって、４５０℃まで冷却した。
【０１１０】
その際に、既存の冷却装置５２は、上面冷却がヘアピンラミナー冷却、下面冷却がスプレー冷却であり、冷却水量密度は０．７ｍ３／ｍ２ｍｉｎであった。
【０１１１】
一方、本発明の冷却装置５１としては、第一の実施形態の冷却装置２０を用い、搬送方向の伏角θを４５゜とした上ヘッダ２１ａ、２１ｂをそれぞれ１０個（合計２０個）配置し、下面冷却についてはスプレー冷却ヘッダを上ヘッダと対になるように２０個配置した。上ヘッダ２１のノズル配置は、円管ノズル２２（内径８ｍｍ）を、幅方向の取り付けピッチを７０ｍｍにして、幅方向外側に傾斜させず（α＝０゜）、各上ヘッダ２１に円管ノズル２２を鋼板搬送方向に４列取り付け、棒状冷却水の噴射速度を８ｍ／ｓとした。また、上ノズル２２はテーブルロールから１２００ｍｍの高さ位置に設置した。このときの冷却水量密度は上下とも３ｍ３／ｍ２ｍｉｎであった。
【０１１２】
そして、圧延速度を５５０ｍｐｍと一定にしてかつ冷却装置５１に進入する前の鋼帯温度は一定になるように調整しており、冷却水を注水するヘッダについては、あらかじめ設定しておいた数だけ内側のヘッダから優先的に注水し、鋼帯を冷却している途中で冷却装置５１出側に設置されている温度計６５で測定した温度と目標の温度に差がある場合には、これを修正するために注水ヘッダの数を変更した。
【０１１３】
（本発明例４）
本発明例４として、図１８に示すように、仕上圧延機６２出側に本発明の冷却装置５１を配置し、その本発明の冷却装置５１によって、８５０℃で仕上圧延を完了した鋼帯を４５０℃まで冷却した。
【０１１４】
その際に、本発明の冷却装置５１としては、遮蔽板２６を備えた第二の実施形態の冷却装置４０を用い、搬送方向の伏角θを５０゜とした上ヘッダ２１ａ、２１ｂをそれぞれ１０個（合計２０個）配置し、下面冷却についてはスプレー冷却ヘッダを上ヘッダと対になるように２０個配置した。上ヘッダ２１のノズル配置は、前述した図４のように、円管ノズル２２（内径８ｍｍ）を、幅方向の取り付けピッチ１００ｍｍで、幅中央部では外向き角度αを０とし、幅端部に向かうにつれ徐々に外向き角度をつけてゆき、幅最端部では外向き角αが１０゜となるようにして、幅方向外側に傾斜させ、各上ヘッダ２１に円管ノズル２２を鋼板搬送方向に４列取り付け、棒状冷却水の噴射速度を８ｍ／ｓとした。また、上ノズル２２はテーブルロールから１２００ｍｍの高さ位置に設置した。このときの冷却水量密度は上下とも３ｍ３／ｍ２ｍｉｎであった。
【０１１５】
そして、圧延速度を５５０ｍｐｍと一定にしてかつ冷却装置５１に進入する前の鋼帯温度は一定になるように調整しており、冷却水を注水するヘッダについては、あらかじめ設定しておいた数だけ内側のヘッダから優先的に注水し、鋼帯を冷却している途中で冷却装置５１出側に設置されている温度計６５で測定した温度と目標の温度に差がある場合には、これを修正するために注水ヘッダの数を変更した。
【０１１６】
（本発明例５）
本発明例５として、図１９に示すように、仕上圧延機６２出側に既存の冷却装置５２と本発明の冷却装置５１を配置し、既存の冷却装置５２によって、８５０℃で仕上圧延を完了した鋼帯を６００℃まで冷却した後、本発明の冷却装置５１によって、４５０℃まで冷却した。
【０１１７】
その際に、既存の冷却装置５２は、上面冷却がヘアピンラミナー冷却、下面冷却がスプレー冷却であり、冷却水量密度は０．７ｍ３／ｍ２ｍｉｎであった。
【０１１８】
一方、本発明の冷却装置５１としては、遮蔽幕２８を備えた第二の実施形態の冷却装置４０を用い、搬送方向の伏角θを５０゜とした上ヘッダ２１ａ、２１ｂをそれぞれ１０個（合計２０個）配置し、下面冷却についてはスプレー冷却ヘッダを上ヘッダと対になるように２０個配置した。上ヘッダ２１のノズル配置は、前述した図４のように、円管ノズル２２（内径８ｍｍ）を、幅方向の取り付けピッチ１００ｍｍで、幅中央部では外向き角度αを０とし、幅端部に向かうにつれ徐々に外向き角度をつけてゆき、幅最端部では外向き角αが２５゜となるようにして、幅方向外側に傾斜させ、各上ヘッダ２１に円管ノズル２２を鋼板搬送方向に４列取り付け、棒状冷却水の噴射速度を８ｍ／ｓとした。また、上ノズル２２はテーブルロールから１２００ｍｍの高さ位置に設置した。このときの冷却水量密度は上下とも３ｍ３／ｍ２ｍｉｎであった。
【０１１９】
そして、圧延速度を５５０ｍｐｍと一定にしてかつ冷却装置５１に進入する前の鋼帯温度は一定になるように調整しており、冷却水を注水するヘッダについては、あらかじめ設定しておいた数だけ内側のヘッダから優先的に注水し、鋼帯を冷却している途中で冷却装置５１出側に設置されている温度計６５で測定した温度と目標の温度に差がある場合には、これを修正するために注水ヘッダの数を変更した。
【０１２０】
（比較例１）
比較例１として、図２０に示すように、仕上圧延機６２出側に既存の冷却装置５２を配置し、その既存の冷却装置５２によって、８５０℃で仕上圧延を完了した鋼帯を４５０℃まで冷却した。
【０１２１】
ここで、既存の冷却装置５２は、上面冷却がヘアピンラミナー冷却、下面冷却がスプレー冷却であり、冷却水量密度は０．７ｍ３／ｍ２ｍｉｎである。また、冷却ノズルからテーブルロールまでの距離は１２００ｍｍとした。
【０１２２】
そして、圧延速度を５５０ｍｐｍと一定にしてかつ冷却装置５１に進入する前の鋼帯温度は一定になるように調整しており、冷却水を注水するヘッダについては、あらかじめ設定しておいたヘッダ数で注水し、鋼帯を冷却している途中で冷却装置５１出側に設置されている温度計６５で測定した温度と目標の温度に差がある場合には、これを修正するために注水ヘッダの数を変更した。
【０１２３】
（比較例２）
比較例２として、図２０において、既存の冷却装置５２に替えて、特許文献１に記載された冷却装置を配置し、その冷却装置によって、８５０℃で仕上圧延を完了した鋼帯を４５０℃まで冷却した。
【０１２４】
特許文献１に記載された冷却装置は、搬送方向に対して対向した配列したスリットノズルユニット（スリットノズルのギャップは５ｍｍ）より冷却水を噴射するとともに、スリットノズルユニットに昇降機構によりノズルからテーブルロールまでの距離が所定の値（ここでは、１００ｍｍ）となるように昇降させるものである。冷却水量密度は、本発明例１〜５と同様に３ｍ３／ｍ２ｍｉｎとした。
【０１２５】
そして、圧延速度を５５０ｍｐｍと一定にしてかつ冷却装置に進入する前の鋼帯温度は一定になるように調整しており、冷却水を注水するヘッダについては、あらかじめ設定しておいたヘッダ数で注水し、鋼帯を冷却している途中で冷却装置出側に設置されている温度計６５で測定した温度と目標の温度に差がある場合には、これを修正するために注水ヘッダの数を変更した。
【０１２６】
（比較例３）
比較例３として、図２０において、既存の冷却装置５２に替えて、特許文献２に記載された冷却装置を配置し、その冷却装置によって、８５０℃で仕上圧延を完了した鋼帯を４５０℃まで冷却した。
【０１２７】
特許文献２に記載された冷却装置は、搬送方向に対して対向した配列したスリットノズルユニット（スリットノズルのギャップは５ｍｍ）より冷却水を噴射するとともに、ノズル上方には仕切板を取り付けるものである。ここでは、ノズルからテーブルロールまでの距離を１５０ｍｍとし、仕切板からテーブルロールまでの距離を４００ｍｍとした。冷却水量密度は、本発明例１〜５と同様に３ｍ３／ｍ２ｍｉｎとした。
【０１２８】
そして、圧延速度を５５０ｍｐｍと一定にしてかつ冷却装置に進入する前の鋼帯温度は一定になるように調整しており、冷却水を注水するヘッダについては、あらかじめ設定しておいたヘッダ数で注水し、鋼帯を冷却している途中で冷却装置出側に設置されている温度計６５で測定した温度と目標の温度に差がある場合には、これを修正するために注水ヘッダの数を変更した。
【０１２９】
ここで、ここまでに記載した仕上圧延後の冷却については、冷却後の鋼帯温度と材質特性である引張強度はほぼ対応していることを事前に確認しており、その結果から冷却後の温度偏差の許容値は５０℃であり、これよりも温度偏差が大きいと、材質バラツキが大きくなりすぎて商品出荷ができなくなる。
【０１３０】
したがって、本発明例１〜５、比較例１〜３の評価については、冷却後の鋼帯温度を放射温度計により測定して、その際の温度偏差によって評価することとした。その結果を表２に示す。
【０１３１】
【表２】
2008207200.tif 000004
【０１３２】
まず、既存の冷却装置５２により冷却した比較例１の場合は、テーブルロールと冷却装置の距離を１２００ｍｍと高くしていたため、熱延鋼帯が冷却装置に衝突するといったトラブルなどは発生しなかったものの、冷却後の温度偏差が１２０℃と大きかったため、強度などの材質バラツキが大きく、製品出荷不能であった。これは、上面冷却装置から噴射した冷却水が長時間鋼帯上に載ったままコイラーまで搬送されたため、滞留水が存在する個所のみ冷えてしまったからである。これを改善するために、冷却装置出側にある温度計により誤差修正を実施しているが、鋼帯の一部に局所的な温度ムラがでているため、注水ヘッダ数の変更へのフィードバックが間に合わず、うまく調整しきれなかったため、温度偏差は大きいままとなっている。
【０１３３】
また、特許文献１のようにスリットノズルを対向させて冷却水を噴射した比較例２の場合は、仕上圧延をしたのちコイラーまで搬送する過程で、熱延鋼帯が２００〜３００ｍｍ程度跳ね上り、冷却装置に衝突するといったトラブルが多発した。一方、冷却ノズルに熱延鋼帯が衝突しなかったものについて冷却後の温度偏差を調査すると、４０℃であり目標とする冷却後の許容温度偏差である５０℃以内となり、強度などの材質バラツキは小さかった。この場合、通板がうまくいったものでは、スリットノズルを対向噴射させたため、鋼帯上の滞留水が存在していなかったため、比較的温度偏差は小さかったものの、後で説明する本発明例１〜５よりも温度偏差は大きかった。また、後で冷却ノズルを調査したところ、ところどころ異物があり、さらにスリットギャップは±２ｍｍ程度ばらついていた。スリットギャップのばらつきは熱変形と考えられる。このため、冷却装置の幅方向で噴射流量がばらつき、温度偏差が若干大きくなったと思われる。
【０１３４】
また、特許文献２のようにスリットノズルを対向させて冷却水を噴射した比較例３の場合は、仕上圧延をしたのちコイラーまで搬送する過程で、熱延鋼帯が２００〜３００ｍｍ程度跳ね上り、冷却ノズルに衝突するといったトラブルが多発した。一方、冷却ノズルに熱延鋼帯が衝突しなかったものについて冷却後の温度偏差を調査すると、５０℃であり目標とする冷却後の許容温度偏差である５０℃以内となり、強度などの材質バラツキは小さかった。この場合、通板がうまくいったものでは、スリットノズルを対向噴射させたため、鋼帯上の滞留水が存在していなかったので、比較的温度偏差は小さかったものの、後に説明する本発明例１〜５よりも温度偏差が大きかった。また、後に冷却ノズルを調査したところ、ところどころ異物があり、さらにスリットギャップは±３ｍｍ程度ばらついていた。スリットギャップのばらつきは熱変形と考えられる。このため、冷却装置の幅方向で噴射流量がばらつき、温度偏差が若干大きくなったと思われる。
【０１３５】
これに対して、本発明例１では、テーブルロールと冷却装置の距離を１２００ｍｍと高くしていたため、熱延鋼帯が冷却装置に衝突するといったトラブルなどは発生しなかった。また、冷却後の温度偏差が１５℃と小さく、強度などの材質バラツキはほとんど発生しなかった。これは、棒状冷却水を対向噴射したため、滞留水が鋼帯に載ることなく冷却されたためだと思われる。
【０１３６】
また、本発明例２では、本発明例１と同じく、テーブルロールと冷却装置の距離を１２００ｍｍと高くしていたため、熱延鋼帯が冷却装置に衝突するといったトラブルなどは発生しなかった。また、冷却後の温度偏差が７℃と本発明例１よりも小さく、強度などの材質バラツキはほとんど発生しなかった。これは、棒状冷却水を対向噴射したため、滞留水が鋼帯に載ることなく冷却されたことに加えて、温度計により計測した温度により誤差を修正するために注水ヘッダ数を適時変更したためだと思われる。
【０１３７】
また、本発明例３では、テーブルロールと冷却装置の距離を１２００ｍｍと高くしていたため、熱延鋼帯が冷却装置に衝突するといったトラブルなどは発生しなかった。また、温度偏差は２０°と本発明例１と同程度であった。冷却の前半に既存の冷却装置で冷却したときに、鋼帯上に滞留水が載ったためにその時点で若干温度偏差が大きくなったものの、その後すぐ本発明の冷却装置で冷却したため、滞留水の滞留時間がかなり短くなったのと、温度計により計測した温度により誤差を修正するために注水ヘッダ数を適時変更したことから温度偏差を小さくする効果が合わさったことにより、本発明例１と同程度の温度偏差になったと思われる。
【０１３８】
また、本発明例４では、テーブルロールと冷却装置の距離を１２００ｍｍと高くしていたため、熱延鋼帯が冷却装置に衝突するといったトラブルなどは発生しなかった。また、冷却後の温度偏差が５℃と小さく、強度などの材質バラツキはほとんど発生しなかった。これは、棒状冷却水を対向噴射したため、滞留水が鋼帯に載ることなく冷却されたためだと思われる。本発明例１よりも温度偏差は良好であったのは、遮蔽板を設置したことにより飛散冷却水を適切に遮蔽できたことに加え、温度計により計測した温度により誤差を修正するために注水ヘッダ数を適時変更したためと思われる。
【０１３９】
また、本発明例５では、テーブルロールと冷却装置の距離を１２００ｍｍと高くしていたため、熱延鋼帯が冷却装置に衝突するといったトラブルなどは発生しなかった。また、冷却後の温度偏差が１３℃と小さく、強度などの材質バラツキはほとんど発生しなかった。これは、棒状冷却水を対向噴射したため、滞留水が鋼帯に載ることなく冷却されたためだと思われる。冷却後の温度偏差が本発明例１よりも良好であったのは、遮蔽幕を設置したことにより飛散冷却水を適切に遮蔽できたことに加え、温度計により計測した温度により誤差を修正するために注水ヘダー数を適時変更したためと思われる。なお、本発明例２、４よりも若干温度偏差があるのは、冷却の前半に既存の冷却装置で冷却したときに、鋼帯上に滞留水が発生したためであり、その後すぐ本発明の冷却装置で冷却したため、滞留水の滞留時間がかなり短くなり、若干の温度偏差ですんだと思われる。
【０１４０】
以上に示したように、本発明を仕上圧延後の熱延鋼帯の冷却に用いることにより、熱延鋼帯が上ヘッダや上ノズルに衝突することもなく、またノズルに熱変形や異物つまりもなく、さらに鋼帯上で冷却水が適切に水切りされることから、均一な冷却が可能となることが確認された。
【実施例２】
【０１４１】
実施例２として、図２１、図２２に示すように、粗圧延機６１と仕上圧延機６２の間に本発明の冷却装置５１等を設置して熱延鋼帯の製造を行った。
【０１４２】
その際の製造条件は、厚み２４０ｍｍのスラブを加熱炉６０で１２００℃まで加熱し、粗圧延機６１により粗圧延完了温度１１００℃で３５ｍｍまで圧延した後、冷却装置により１０００℃まで冷却し、さらに仕上圧延機６２により３．２ｍｍまで圧延した後、冷却装置により所定温度まで冷却して、コイラー６３で巻き取るようにした。
【０１４３】
そして、以下に述べるが、図２１のように、本発明の冷却装置５１（第一の実施形態の冷却装置２０、第二の実施形態の冷却装置４０）を設置して粗圧延後の鋼帯を冷却した場合を本発明例６、７とし、図２２のように、本発明の冷却装置５１を設置せずに既存の冷却装置５２で粗圧延後の鋼帯を冷却した場合を比較例４とした。
【０１４４】
（本発明例６）
本発明例６として、図２１に示すように、粗圧延機６１と仕上圧延機６２の間に本発明の冷却装置５１を配置し、その本発明の冷却装置５１によって、１１００℃で粗圧延を完了した鋼帯を１０００℃まで冷却した。
【０１４５】
その際に、本発明の冷却装置５１としては、第一の実施形態の冷却装置２０を用い、搬送方向の伏角θを５０゜とした上ヘッダ２１ａ、２１ｂをそれぞれ１０個（合計２０個）配置し、下面冷却についてはスプレー冷却ヘッダを上ヘッダと対になるように２０個配置した。上ヘッダ２１のノズル配置は、前述した図５のように、円管ノズル２２（内径８ｍｍ）を、幅方向の取り付けピッチ６０ｍｍで、同じ外向き角度（α＝５゜）で幅方向外側に傾斜させ、各上ヘッダ２１に円管ノズル２２を鋼板搬送方向に４列取り付け、棒状冷却水の噴射速度を８ｍ／ｓとした。また、上ノズル２２はテーブルロールから１２００ｍｍの高さ位置に設置した。このときの冷却水量密度は上下とも３ｍ３／ｍ２ｍｉｎであった。
【０１４６】
そして、圧延速度を２５０ｍｐｍと一定にしてかつ冷却装置５１に進入する前の鋼帯温度は一定になるように調整しており、冷却水を注水するヘッダについては、あらかじめ設定しておいた数だけ内側のヘッダから優先的に注水し、鋼帯を冷却している途中で注水ヘッダの数は変更しなかった。
【０１４７】
（本発明例７）
本発明例７として、図２１に示すように、粗圧延機６１と仕上圧延機６２の間に本発明の冷却装置５１を配置し、その本発明の冷却装置５１によって、１１００℃で粗圧延を完了した鋼帯を１０００℃まで冷却した。
【０１４８】
その際に、本発明の冷却装置５１としては、遮蔽板２６を備えた第二の実施形態の冷却装置４０を用い、搬送方向の伏角θを４５゜とした上ヘッダ２１ａ、２１ｂをそれぞれ１０個（合計２０個）配置し、下面冷却についてはスプレー冷却ヘッダを上ヘッダと対になるように２０個配置した。上ヘッダ２１のノズル配置は、前述した図５のように、円管ノズル２２（内径８ｍｍ）を、幅方向の取り付けピッチ６０ｍｍで、同じ外向き角度（α＝１５゜）で幅方向外側に傾斜させ、各上ヘッダ２１に円管ノズル２２を鋼板搬送方向に４列取り付け、棒状冷却水の噴射速度を８ｍ／ｓとした。また、上ノズル２２はテーブルロールから１２００ｍｍの高さ位置に設置した。このときの冷却水量密度は上下とも３ｍ３／ｍ２ｍｉｎであった。
【０１４９】
そして、圧延速度を２５０ｍｐｍと一定にしてかつ冷却装置５１に進入する前の鋼帯温度は一定になるように調整しており、冷却水を注水するヘッダについては、あらかじめ設定しておいた数だけ内側のヘッダから優先的に注水し、鋼帯を冷却している途中で注水ヘッダの数は変更しなかった。
【０１５０】
（比較例４）
比較例４として、図２２に示すように、粗圧延機６１と仕上圧延機６２の間に既存の冷却装置５２を配置し、その既存の冷却装置５２によって、１１００℃で粗圧延を完了した鋼帯を１０００℃まで冷却した。
【０１５１】
ここで、既存の冷却装置５２は、上面冷却がヘアピンラミナー冷却、下面冷却がスプレー冷却であり、冷却水量密度は０．７ｍ３／ｍ２ｍｉｎである。また、冷却ノズルからテーブルロールまでの距離は１２００ｍｍとした。
【０１５２】
そして、圧延速度を２５０ｍｐｍと一定にしてかつ冷却装置５２に進入する前の鋼帯温度は一定になるように調整しており、冷却水を注水するヘッダについては、あらかじめ設定しておいた数だけで注水し、鋼帯を冷却している途中で注水ヘッダの数は変更しなかった。
【０１５３】
ここで、ここまでに記載した粗圧延後の冷却については、仕上圧延後の鋼帯温度や表面傷発生を抑える観点から、仕上圧延機入側温度は１０００℃、温度偏差は２０℃以内にする必要がある。
【０１５４】
したがって、本発明例６、７および比較例４の評価については、冷却後の仕上圧延機入側での鋼帯温度を放射温度計により測定して、その際の温度偏差によって評価することとした。その結果を表３に示す。
【０１５５】
【表３】
2008207200.tif 000005
【０１５６】
まず、既存の冷却装置５２により冷却した比較例４の場合は、テーブルロールと冷却装置の距離を１２００ｍｍと高くしていたため、熱延鋼帯が冷却装置に衝突するといったトラブルなどは発生しなかったものの、冷却後の仕上圧延機入側での温度偏差が５０℃と大きかった。その結果、仕上圧延後の鋼帯温度にばらつきが生じた。これは、鋼帯上面に噴射した冷却水が長時間鋼帯上に載ったまま仕上圧延機入側まで搬送されたため、その滞留水がある部分のみ冷えてしまったからである。
【０１５７】
これに対して、本発明例６では、テーブルロールと冷却装置の距離を１２００ｍｍと高くしていたため、熱延鋼帯が冷却装置に衝突するといったトラブルなどは発生しなかった。また、冷却後の仕上圧延機入側での温度偏差が１７℃と小さかった。これは、棒状冷却水を対向噴射したため、滞留水が鋼帯に載ることなく冷却されたためだと思われる。
【０１５８】
また、本発明例７では、テーブルロールと冷却装置の距離を１２００ｍｍと高くしていたため、熱延鋼帯が冷却装置に衝突するといったトラブルなどは発生しなかった。また、冷却後の仕上圧延機入側での温度偏差が７℃と小さかった。これは、棒状冷却水を対向噴射したため、滞留水が鋼帯に載ることなく冷却されたためだと思われる。さらに、本発明例６よりも温度偏差は良好であったが、これは遮蔽板を設置したことにより飛散冷却水を適切に遮蔽できたためと思われる。
【０１５９】
以上に示したように、本発明を粗圧延後の熱延鋼帯の冷却に用いることにより、熱延鋼帯が上ヘッダや上ノズルに衝突することもなく、またノズルに熱変形や異物つまりもなく、さらに鋼帯上で冷却水が適切に水切りされることから、均一な冷却が可能となることが確認された。
【実施例３】
【０１６０】
実施例３として、仕上圧延後の熱延鋼帯を加速しながらコイラーで巻き取る場合の冷却について、本発明の冷却装置を用いて仕上圧延後の熱延鋼帯の冷却を行なった。
【０１６１】
（本発明例８）
本発明例８として、図２３に示すように、仕上圧延機６２出側に本発明の冷却装置５１を設置し、その冷却装置５１を用いて、加速しながらコイラー６３で巻き取られる熱延鋼帯を冷却した。
【０１６２】
製造条件は、厚み２４０ｍｍのスラブを加熱炉６０で１２００℃まで加熱した後、粗圧延機６１により３５ｍｍまで圧延し、さらに仕上圧延機群６２により仕上圧延完了温度８５０℃で３．２ｍｍに圧延した後、本発明の冷却装置５１により４５０℃冷却して、コイラー６３で巻き取るようにした。その際、コイラー巻き付き時の圧延速度（通板速度）は５５０ｍｐｍであり、鋼帯の先端がコイラー６３に巻き付くと同時に５ｍｐｍ／ｓで加速を開始し、鋼帯の最尾端における圧延速度（通板速度）は６６０ｍｐｍであった。なお、鋼帯の全長は６００ｍである。
【０１６３】
そして、本発明の冷却装置５１として、第一の実施形態の冷却装置２０を用い、搬送方向の伏角θを４５゜とした上ヘッダ２１ａ、２１ｂをそれぞれ１０個（合計２０個）配置し、下面冷却については下ヘッダとしてスプレー冷却ヘッダを２０個配置した。上ヘッダ２１のノズル配置は、前述した図５のように、円管ノズル２２（内径８ｍｍ）を、幅方向の取り付けピッチ７０ｍｍで、同じ外向き角度（α＝２０゜）で幅方向外側に傾斜させ、各上ヘッダ２１に円管ノズル２２を鋼板搬送方向に４列取り付け、棒状冷却水の噴射速度を８ｍ／ｓとした。また、上ノズル２２はテーブルロールから１２００ｍｍの高さ位置に設置した。このときの冷却水量密度は上下とも３ｍ３／ｍ２ｍｉｎであった。これにより、上面と下面で同じ冷却能力を持つようになった。
【０１６４】
そして、本発明の冷却装置５１を用いて、前述したように加速しながらコイラー６３で巻き取られる熱延鋼帯を以下のようにして冷却した。
【０１６５】
まず、図２４に示すように、あらかじめ鋼帯の長手方向各位置において、熱延鋼帯の加速（通板速度の増加）を考慮しながら、本発明の冷却装置による冷却速度と同冷却装置を通過する時間から、鋼帯の長手方向各位置に応じて必要な冷却装置の注水ヘッダ数を計算で求めた。なお、図２４中に示す必要注水ヘッダ数（３０〜３６個）は、上ヘッダと下ヘッダの合計数で表している。
【０１６６】
そして、鋼帯の長手方向各位置の位置情報をトラッキングして、熱延鋼帯各位置が冷却装置を通過するときに、計算で求めておいた必要数となるように注水ヘッダ数の調整（増加）を行いながら冷却水を注水した。
【０１６７】
さらに、冷却装置出側での測定温度と目標温度の誤差を修正するために、注水ヘッダ数の調整（増減）を行なった。
【０１６８】
ちなみに、冷却ヘッダ数の調整は、前述した図１４に示すように、内側のヘッダを優先して、○で囲った番号の順番で冷却水のＯＮ−ＯＦＦを行った。
【０１６９】
（比較例５）
比較例５として、鋼帯の加速を考慮した注水ヘッダ数の調整を行なわずに、鋼帯の加速前の通板速度で必要とされた注水ヘッダ数（ここでは３０個）のままで冷却を行なった。
【０１７０】
図２５に、比較例５のように注水ヘッダ数を一定のまま冷却した場合と、本発明例８のようにして注水ヘッダ数を調整した場合の比較を示す。
【０１７１】
比較例５のように注水ヘッダ数が一定のままでは、鋼帯の加速が進むにつれて鋼帯の冷却終了温度が上昇する傾向にあるが、本発明例８のように鋼帯の加速を考慮して注水ヘッダ数を調整した場合は、鋼帯長手方向で均一な冷却終了温度とすることができた。
【産業上の利用可能性】
【０１７２】
本発明によると、熱延仕上圧延後の冷却に適用した場合、従来冷却停止温度精度を高くすることができなかった５００℃以下に高精度で制御できるようになった。この結果、特に、従来強度や延びなどのばらつきが大きかった巻き取り温度５００℃以下の熱延鋼帯について、材質ばらつきが低減し狭レンジの材質制御が可能となった。また、粗圧延から仕上圧延に移送中に冷却した場合のような、熱延鋼帯製造中の温度調整も高精度で実施できるようになり、歩留まり低減や品質安定効果を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【０１７３】
【図１】本発明の第一の実施形態の説明図である。
【図２】本発明の第一の実施形態の説明図である。
【図３】本発明の第一の実施形態の説明図である。
【図４】本発明の第一の実施形態の説明図である。
【図５】本発明の第一の実施形態の説明図である。
【図６】本発明の第一の実施形態の説明図である。
【図７】本発明の第一の実施形態の説明図である。
【図８】本発明の第二の実施形態の説明図である。
【図９】本発明の第二の実施形態の説明図である。
【図１０】本発明の第二の実施形態の説明図である。
【図１１】本発明の第二の実施形態についての説明図である。
【図１２】本発明の第三の実施形態の説明図である。
【図１３】本発明の第三の実施形態の説明図である。
【図１４】本発明の第三の実施形態の説明図である。
【図１５】本発明の第三の実施形態の説明図である。
【図１６】本発明の第三の実施形態の説明図である。
【図１７】本発明の第三の実施形態の説明図である。
【図１８】実施例１における本発明例の説明図である。
【図１９】実施例１における本発明例の説明図である。
【図２０】実施例１における比較例の説明図である。
【図２１】実施例２における本発明例の説明図である。
【図２２】実施例２における比較例の説明図である。
【図２３】実施例３の説明図である。
【図２４】実施例３の説明図である。
【図２５】実施例３の説明図である。
【図２６】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
【０１７４】
１０  熱延鋼帯
１３  テーブルロール
２０  冷却装置
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ  上ヘッダ
２２、２２ａ、２２ｂ  上ノズル
２３、２３ａ、２３ｂ  棒状冷却水
２４  滞留冷却水
２５  飛散冷却水
２６  遮蔽板
２７  昇降シリンダ
２８  遮蔽幕
２９  遮蔽板
３０  ＯＮ−ＯＦＦ機構
３１  下ノズル
５１、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ  本発明の冷却装置
５２、５２ａ、５２ｂ  既存の冷却装置
６０  加熱炉
６１  粗圧延機
６２  仕上圧延機
６３  コイラー
６５  放射温度計
７１  冷却ヘッダ
７２  スリットノズル
７３  冷却水膜
７４  異物
【図１】
2008207200.tif 000006
【図２】
2008207200.tif 000007
【図３】
2008207200.tif 000008
【図４】
2008207200.tif 000009
【図５】
2008207200.tif 000010
【図６】
2008207200.tif 000011
【図７】
2008207200.tif 000012
【図８】
2008207200.tif 000013
【図９】
2008207200.tif 000014
【図１０】
2008207200.tif 000015
【図１１】
2008207200.tif 000016
【図１２】
2008207200.tif 000017
【図１３】
2008207200.tif 000018
【図１４】
2008207200.tif 000019
【図１５】
2008207200.tif 000020
【図１６】
2008207200.tif 000021
【図１７】
2008207200.tif 000022
【図１８】
2008207200.tif 000023
【図１９】
2008207200.tif 000024
【図２０】
2008207200.tif 000025
【図２１】
2008207200.tif 000026
【図２２】
2008207200.tif 000027
【図２３】
2008207200.tif 000028
【図２４】
2008207200.tif 000029
【図２５】
2008207200.tif 000030
【図２６】
2008207200.tif 000031