(57)【要約】【課題】鋼板上部の板上水を悪影響を及ぼさない程度にまでコントロールすることが可能で、鋼板上下面及び幅方向の冷却偏差を解消することができる熱延鋼板の冷却方法を提供すること。【解決手段】熱間圧延された鋼板の上面冷却として、気体と液体が混合された冷却媒体を噴射することを特徴とする熱間圧延鋼板の冷却方法。特に、噴射される気体と液体の重量混合比が、１／５０以上、１／１以下であること、及び噴射される気体と液体が、それぞれ空気と水であることが好ましい。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延された鋼板の上面冷却として、気体と液体が混合された冷却媒体を噴射することを特徴とする熱間圧延鋼板の冷却方法。
【請求項２】
噴射される気体と液体の重量混合比が、１／５０以上、１／１以下であることを特徴とする請求項１記載の熱間圧延鋼板の冷却方法。
【請求項３】
噴射される気体と液体が、それぞれ空気と水であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の熱間圧延鋼板の冷却方法。
【請求項４】
熱間圧延鋼板の通板方向に対して直角に複数のヘッダーを配設し、当該ヘッダーには複数の冷却用フラットスプレーノズルが取り付けられ、隣り合うヘッダー毎に当該フラットスプレーの拡がり方向を各ヘッダー間中心軸に対して対称に傾けることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の熱間圧延鋼板の冷却方法。
【請求項５】
フラットスプレーの拡がり方向のヘッダー間中心軸に対する傾け角度（捩り角度）を５〜４５度とすることを特徴とする請求項４記載の熱間圧延鋼板の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延鋼板の冷却方法に関するものである。なお、本発明は普通鋼及び特殊鋼、厚鋼板及び薄鋼板の別なく適用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱間圧延された鋼板を上下部より冷却水を用い冷却する方法は従来より行われているが、鋼板の上部は複数のノズルから吹き付けられた水がお互いに干渉し合い、その干渉部で水が滞留する。この滞留した水（以下、板上水と呼ぶ）が冷却能を著しく阻害するだけでなく、さらに板幅方向に板上水の量が異なるため、板幅方向に温度差が生じる。一方、下部は冷却水を吹き付けても水が溜まらないため、鋼板上面と下面の冷却速度も異なるといった不均一冷却状態となり、結果として冷却後の鋼板形状が悪化するだけでなく、鋼板肉厚方向の材質変化など問題が生ずる。
【０００３】
一般の製造現場では、各種製造条件に応じて上下面の冷却水量を調節する対策が講じられているが、その調節は精密かつ迅速性が要求されるため、制御機構が複雑になるという不利な面があった。最近では鋼板の品質特性や生産性向上のため、冷却の水量密度を高めて従来以上の急冷却を目指す傾向にあるものの、現状では十分な排水速度が確保できず、要求される冷却速度および均一冷却は満足されていない。
【０００４】
図６は従来から用いられているフラットスプレーの水流を示したものであり、（ａ）は側面図、（ｂ）はスプレー流が衝突した位置の平面図である。フラットスプレーノズル１は他の一般ノズルとは異なり、冷却水が熱間圧延鋼板３に衝突する面５が、同図に示すとおり長楕円形の形状となる。フラットスプレーノズル１から水だけを噴射したスプレー流２は、熱間圧延鋼板３に衝突後、熱間圧延鋼板３の表面に沿って水流４となって排出される。
【０００５】
図７は、特許文献１に記載されたフラットスプレーノズル配列を従来技術の一例として示すものである。鋼板幅方向に複数配置されたスプレーノズルを捩ることで板上水の排水性を向上させることが開示されている。また、図７（ａ）は、各ヘッダー６毎にフラットスプレーが複数設置され、その噴射形状８が同一方向に傾いた配置（以下、平行配置と呼ぶ）を示している。一方、図７（ｂ）は、フラットスプレーの拡がり方向（噴射形状８）を各ヘッダー間中心軸に対して対称に傾ける配置（以下、ハの字配置と呼ぶ）を示している。平行配置は水流４が干渉し合って板上水９が発生しやすいのに対して、ハの字配置は、それぞれ相対するスプレー間で、流水４がほぼ同一方向となるため、お互いの衝突があっても流水４が滞留することなく、いずれかの鋼板幅方向に流れ、外部へ排出されやすくなる。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭６０−１２１２２９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の方法を適用しても、高水量密度の冷却を行なうと板上水は非常に多くなり、ノズル噴流が板上水に阻害され、鋼板直上の蒸気膜を突き破ることが出来ずに、冷却能が低下する問題があった。このためスプレー水流が鋼板直上にある蒸気膜を突き破り、鋼板表面に直接当たって冷却能を高める必要がある。そのために、板上水をさらに高速に排出させ、板上水厚みを低減することが要求される。
本発明は、このような要望に応えるためになされたもので、鋼板上部の板上水を悪影響を及ぼさない程度にまでコントロールすることが可能で、鋼板上下面及び幅方向の冷却偏差を解消することができる熱延鋼板の冷却方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を系決するための本発明の要旨は次のとおりである。
（１）  熱間圧延された鋼板の上面冷却として、気体と液体が混合された冷却媒体を噴射することを特徴とする熱間圧延鋼板の冷却方法。
（２）  噴射される気体と液体の重量混合比が、１／５０以上、１／１以下であることを特徴とする（１）記載の熱間圧延鋼板の冷却方法。
（３）  噴射される気体と液体が、それぞれ空気と水であることを特徴とする（１）又は（２）記載の熱間圧延鋼板の冷却方法。
（４）  熱間圧延鋼板の通板方向に対して直角に複数のヘッダーを配設し、当該ヘッダーには複数の冷却用フラットスプレーノズルが取り付けられ、隣り合うヘッダー毎に当該フラットスプレーの拡がり方向を各ヘッダー間中心軸に対して対称に傾けることを特徴とする（１）、（２）または（３）記載の熱間圧延鋼板の冷却方法。
（５）  フラットスプレーの拡がり方向のヘッダー間中心軸に対する傾け角度（捩り角度）を５〜４５度とすることを特徴とする（４）記載の熱間圧延鋼板の冷却方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明を適用したノズルからの水と空気を混合した冷却媒体が鋼板に衝突する状態を示すものである。本発明では、フラットスプレーノズル１から水と空気を混合してスプレー水２を噴射するので、熱間圧延鋼板３に衝突した水は、図１の従来例に比べて勢い良く跳ね返って衝突面５の拡がり方向に多く飛散する。このように同じ水圧であっても、水に空気を混合させたほうが水単独の場合よりも、鋼板表面に当たった水は跳ね返る力が強くなり、板上水が滞留することなく排水性が良好となる。さらに付随効果として、熱間圧延鋼板上の蒸気膜を突き破る力が増し、冷却能が向上することも確認されている。これは、液滴の運動エネルギー（流速）が増大するためと考えられる。
なお、本発明の冷却媒体は、空気と水に限定されず、冷却能を有する液体と気体の組合せであれば他の冷却媒体であっても構わない。しかし、液体の中ではコスト、安全衛生、取り扱い易さ等を考慮した場合、水が最も望ましい。一方気体としては、空気以外に窒素ガス、不活性ガス等も適用可能であるが、やはりコストなどを考慮すれば、空気の使用が最も好ましい。
【００１０】
排水性の良否を評価する尺度として、図２に示すとおり、隣り合ったスプレーノズル１間に滞留した板上水高さｈを用いるものとする。板上水高さｈが低いほど、排水性が良好であるということになる。なお図２において、７はピンチロールである。
気体と液体の混合スプレーにおける板上水の排水性は、気体と液体の重量混合比（以下、気水比と呼ぶ）が特定範囲内である時に良好となる。気水比が０．０２、すなわち１／５０未満であると図３に示すように板上水高さが増加し、板上水の排水性が悪化して鋼板を均一に冷却することができない。一方、気水比が１．０、すなわち１／１を超えるとコストがかかる上、気体が多すぎて冷却能が低下する恐れがある。よって、本発明を実施するに当たっては、気水比を１／５０以上、１／１以下にする事が望ましい。特に、気水比が１／５０〜１／１０とすることが好適である。
【００１１】
図４は特許文献１の開示技術に気体、液体混合スプレー冷却を適用した本発明の実施例である。同図において、各ヘッダー６ごとにスプレーノズルからの噴射により形成されるスプレー拡がり方向の衝突形状８を、各ヘッダー間中心軸に対して対称に傾けた配置、いわゆるハの字配置を示している。各スプレーの拡がり方向は、それぞれ相対するスプレー間では同一方向となるため流水４の衝突があっても流水４が滞留することなくいずれかの方向に流れる。そのためスプレー間の流水４は高速となり、板上水が発生するよりも早く排水されることになる。さらに、冷却媒体が水だけの場合に比べて空気を混合したほうが、排水特性が格段に向上する。
【００１２】
図５は、ノズル捩り角度θ（この角度はスプレー拡がり方向のヘッダー間中心軸に対する角度と一致する）と板上水高さの関係を表すグラフである。八の字配置であってもノズル捩り角が大きすぎると、隣り合うヘッダーのスプレー間において干渉を起こし板上水が急激に溜まりやすくなり、逆にノズル捩り角度が小さすぎると同一ヘッダー内の隣接スプレーと干渉を起こしスプレーパターンが崩れる傾向を示していることが分かる。従って、板上水の高さを許容範囲内に収めるには、ノズル捩り角度を５〜４５度の範囲で選定することが望ましい。
【００１３】
【実施例】
下記の条件（各寸法は図２参照）で熱間圧延鋼板の上面を冷却した場合の結果を板上水高さとして表１に示す。表１には冷却媒体の種類、ノズル配置、気水比、水量密度、捩り角度を合わせて示す。
・隣り合うスプレー間の距離：２６０ｍｍ
・スプレーと熱間圧延鋼板との距離：１５０ｍｍ
・スプレーの拡がり角度：９０度
・水圧：０．１〜６．０ｋｇ／ｃｍ２
・水量密度：０．２〜２．５ｍ３／ｍｉｎ・ｍ２
表１に示すとおり、ハの字配置で水のみを冷却媒体とした場合（比較例３）の板上水高さが１２０ｍｍであるのに対し、本発明における実施例は最も高いもので、平行配置で水と空気を冷却媒体とした場合の板上水高さが９０ｍｍであり、有効であることが分かる。特に、ハの字配置で水と空気を冷却媒体としかつ気水比を本発明の規定した範囲内に維持した場合（Ｎｏ．５〜８）、板上水高さが２０ｍｍ以下となり、相乗効果により特に有効であることが認められた。また、ノズル捩り角度を可変した場合（Ｎｏ．３，４，６）、１５度の板上水高さが最も小さく、有効であることが分かる。
【００１４】
【表１】
2004330238.tif 000003
【００１５】
【発明の効果】
熱間圧延鋼板を冷却する場合において、気体と液体の混合スプレーノズルを適用することによって、鋼板冷却で必要な広範囲の水量密度（０．２〜２．５ｍ３／ｍｉｎ・ｍ２）においても板上水が、ほとんど影響のないレベルにコントロールできるようになる。さらに、鋼板の上下表面間での冷却偏差がなくなり、熱応力による板の変形問題が解決できるようになるので、その効果は十分に大きい。特に、気体と液体の混合冷却媒体による噴射とハの字配列を併用することで、その効果は更に高まる。また、冷却能も従来の水単独の冷却に比べて空気を付与した分、改善する効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるフラットスプレーノズルの流れを示した図。
【図２】板上水高さを表す図。
【図３】冷却媒体の気水比と板上水高さの関係を表すグラフ。
【図４】本発明の冷却方法を実施するためのスプレー配置の一例を示す平面略図。
【図５】ノズル捩り角度と板上水高さの関係を表すグラフ。
【図６】従来におけるフラットスプレーノズルの流れを示した図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は鋼板衝突面の平面図。
【図７】フラットスプレーの配置を示す図であり、（ａ）は平行配置図、（ｂ）はハの字配置図。
【符号の説明】
１    フラットスプレーノズル
２    フラットスプレーの噴射形状
３    鋼板
４    冷却媒体の流れ
５    鋼板衝突面
６    冷却媒体ヘッダー
７    ピンチロール
８    鋼板面上のスプレー衝突形状
９    板上水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004330238.tif 000007
【図５】
2004330238.tif 000008
【図６】
2004330238.tif 000009
【図７】
2004330238.tif 000010