(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板の上面に対して、棒状冷却水を鋼板搬送方向に対する伏角３０〜６０°で噴射する第１のノズル群を配置するとともに、噴射する最も鋼板搬送方向外側の冷却水の噴射線よりも鋼板搬送方向外側から、鋼板の上面に対して棒状冷却水を噴射する第２のノズル群を配置し、第１のノズル群から噴射する最も鋼板搬送方向外側の冷却水が鋼板と衝突する地点よりも鋼板搬送方向外側の鋼板上面に対して、第２のノズル群から棒状冷却水を噴射することを特徴とする鋼板の冷却方法。
【請求項２】
前記鋼板の搬送方向に互いに対向するように棒状冷却水を噴射するノズル群を配置することを特徴とする請求項１に記載の鋼板の冷却方法。
【請求項３】
前記第２のノズル群は鋼板の搬送方向にノズルを２列以上配列し、前記ノズルから１０ｍ／ｓ以上の速度で棒状冷却水を噴射す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方法。
【請求項４】
鋼板の上面に対して、棒状冷却水を鋼板搬送方向に対する伏角３０〜６０°で噴射する第１のノズル群を配置するとともに、噴射する最も鋼板搬送方向外側の冷却水が鋼板と衝突する地点よりも鋼板搬送方向外側から、鋼板の上面に対して、棒状冷却水を噴射する第２のノズル群を配置し、前記衝突する地点よりも鋼板搬送方向外側の鋼板の上面に棒状冷却水を噴射することを特徴とする鋼板の冷却設備。
【請求項５】
前記ノズル群は鋼板の搬送方向に互いに対向す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４に記載の鋼板の冷却設備。
【請求項６】
前記第２のノズル群はノズルを鋼板の搬送方向に２列以上配列し、前記ノズルから１０ｍ／ｓ以上の速度で棒状冷却水を噴射することを特徴とする請求項４または５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、鋼板の冷却方法およびに冷却設備関するものである。
【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、圧延温度を制御するのに冷却水を供給したり、空冷を行ったりするのが一般的であるが、近年、高い冷却速度を得て組織を微細化し、鋼板の強度を上げる技術の開発が盛んである。
【０００３】
例えば、冷却水を供給して鋼板を冷却する技術として、特許文献１に記載された技術がある。これは、冷却水を鋼板の搬送方向に対向して噴射するスリットノズルユニットを昇降させるものであり、別に設けたラミナーノズルやスプレーノズルとともに使用することで、広範囲の冷却速度を確保できるとされている。
【０００４】
また、冷却水を供給して鋼板を冷却する別の技術として、特許文献２に記載された技術がある。これは、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て高い冷却速度を得られるとされている。
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１、２に記載の技術は、冷却均一性の確保や設備コストなどに大きな問題点がある。
【０００６】
すなわち、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時に、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。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。
【０００７】
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。
【０００８】
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、スリットノズル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（水切りを行う）ためには高圧で噴射しなければならないが、膜状の冷却水を高圧で噴射すると、噴射圧力のバランスが悪くなって冷却水膜が破れやすいという問題があった。冷却水膜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、それが鋼板上に滞留して鋼板を部分的に冷やし、温度むらが発生するという問題がある。鋼板上面に滞留する冷却水をサイドスプレーなどで排除する技術もあるが、冷却水量が多い場合には完全に排除しきれず、やはり温度むらを生じるという問題がある。
【０００９】
そこで、上記の問題を解決するために、本出願人は、特願２００５−２４９０５５（未公開出願１）や特願２００５−２４９０５９（未公開出願２）等において、新たな鋼板の冷却技術を提案している。
【００１０】
すなわち、鋼板の上面に対して棒状冷却水を所定の噴射角度（伏角）で噴射するノズル群を有するヘッダを用いるものであり、未公開出願１では、そのヘッダを鋼板搬送方向に一対配置し、それぞれのヘッダから噴射される冷却水が鋼板搬送方向に鋼板上で所定の間隔を置いて互いに対向するようにしている。また、未公開出願２では、１個のヘッダを圧延ロールから鋼板の搬送方向に所定の間隔を置いて配置し、そのヘッダから噴射された冷却水が圧延ロールによって堰き止められるようにしている。
【００１１】
これによって、供給された棒状冷却水自身が鋼板上の滞留冷却水を堰き止めて適切に水切りを行うことになり、安定した冷却領域が得られ、鋼板を均一に冷却することができるというものである。
【００１２】
ちなみに、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。
【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】
【００１３】
ただし、上記の未公開出願１あるいは未公開出願２等において、ヘッダから噴射する棒状冷却水の速度が速い場合、例えば１０ｍ／ｓ以上である場合は、冷却水は滞留水の水膜（滞留水膜）に衝突後、上方に飛散する。この飛散冷却水は、滞留水膜に再び落下すれば問題ないが、斜め上方に飛散して棒状冷却水上に落下すると、その落下した飛散冷却水が棒状冷却水の束の隙間から漏れる場合があることが分かった。
【００１４】
特に、互いに対向して噴射された棒状冷却水が鋼板に衝突する位置同士の距離（滞留域長さ）が、２００ｍｍ以内である場合には、飛散し落下する冷却水をその冷却領域にとどめることができなくなるという問題が顕著に生ずる。例えば、噴射角度（伏角）３０°、噴射位置高さ１０００ｍｍ、冷却水量１０ｍ３／ｍｉｎ・ｍ２の場合に、滞留域長さが２００ｍｍ以内であるとその問題が生じる。
【００１５】
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、鋼板の上面に対して棒状冷却水を所定の噴射角度で噴射することによって鋼板を目標温度に冷却するに際して、鋼板上の滞留水膜に衝突して飛散し、再び鋼板上に落下した飛散冷却水を的確に水切りすることができ、それによって、鋼板を高冷却速度で均一に安定して冷却することができる鋼板の冷却方法および冷却設備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】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有する。
【００１７】
［１］鋼板の上面に対して、棒状冷却水を鋼板搬送方向に対する伏角３０〜６０°で噴射する第１のノズル群を配置するとともに、噴射する最も鋼板搬送方向外側の冷却水の噴射線よりも鋼板搬送方向外側から、鋼板の上面に対して棒状冷却水を噴射する第２のノズル群を配置し、第１のノズル群から噴射する最も鋼板搬送方向外側の冷却水が鋼板と衝突する地点よりも鋼板搬送方向外側の鋼板上面に対して、第２のノズル群から棒状冷却水を噴射することを特徴とする鋼板の冷却方法。
【００１８】
［２］前記鋼板の搬送方向に互いに対向するように棒状冷却水を噴射するノズル群を配置することを特徴とする前記［１］に記載の鋼板の冷却方法。
【００１９】
［３］前記第２のノズル群は鋼板の搬送方向にノズルを２列以上配列し、前記ノズルから１０ｍ／ｓ以上の速度で棒状冷却水を噴射す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方法。
【００２０】
［４］鋼板の上面に対して、棒状冷却水を鋼板搬送方向に対する伏角３０〜６０°で噴射する第１のノズル群を配置するとともに、噴射する最も鋼板搬送方向外側の冷却水が鋼板と衝突する地点よりも鋼板搬送方向外側から、鋼板の上面に対して、棒状冷却水を噴射する第２のノズル群を配置し、前記衝突する地点よりも鋼板搬送方向外側の鋼板の上面に棒状冷却水を噴射することを特徴とする鋼板の冷却設備。
【００２１】
［５］前記ノズル群は鋼板の搬送方向に互いに対向するように棒状冷却水を噴射することを特徴とする前記［４］に記載の鋼板の冷却設備。
【００２２】
［６］前記第２のノズル群はノズルを鋼板の搬送方向に２列以上配列し、前記ノズルから１０ｍ／ｓ以上の速度で棒状冷却水を噴射することを特徴とする前記［４］または［５］に記載の鋼板の冷却設備。
【発明の効果】
【００２３】
本発明を用いることにより、飛散冷却水を的確に水切りすることができ、それによって、鋼板を目標温度まで高冷却速度で均一に安定して冷却することができる。その結果、品質の高い鋼板を製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る鋼板の冷却設備の説明図である。
【００２６】
この実施形態に係る冷却設備は、鋼板の熱間圧延ライン上に設置される通過式の冷却設備であり、冷却ユニット２０を備えている。この冷却ユニット２０は、圧延ロール１７に近接して配置されており、鋼板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（第１上ヘッダ２１、第２上ヘッダ２５）と、テーブルローラ１３の間から鋼板１０の下面に向けて冷却水を供給するための下ヘッダ５１を有している。
【００２７】
そして、第１上ヘッダ２１には鋼板搬送方向に複数列（ここでは、６列）の円管ノズル（第１上ノズル）２２、第２上ヘッダ２５には鋼板搬送方向に複数列（ここでは、３列）の円管ノズル（第２上ノズル）２６がそれぞれ取り付けられており、第１上ノズル２２から圧延ロール１７の方向に向かって所定の噴射角度（伏角）θ１で棒状冷却水２３が供給され、第２上ノズル２６から圧延ロール１７の方向に向かって所定の噴射角度（伏角）θ２で棒状冷却水２７が供給されるようになっている。
【００２８】
その際に、第１上ノズル２２からの棒状冷却水２３の噴射線と第２上ノズル２６からの棒状冷却水２７の噴射線が交差しないように、第１上ヘッダ２１と第２上ヘッダ２５の間隔と噴射角度θ１、θ２は調整されている。
【００２９】
上記のように構成することによって、第１上ノズル２２から供給された冷却水２３は、鋼板１０上で圧延ロール１７と棒状冷却水２３自身によって堰き止められるとともに、鋼板１０上の滞留冷却水２８の水膜（滞留水膜）に衝突して飛散し棒状冷却水２３の束の隙間から漏れ出た飛散冷却水２９と、第２上ノズル２６から供給された冷却水２７は、鋼板１０上で棒状冷却水２７によって堰き止められる。
【００３０】
これにより、圧延ロール１７と鋼板１０が接する位置から、第２上ヘッダ２５の最も外側の列の円管ノズルからの冷却水が鋼板１０に衝突する位置までが冷却領域ということになり、その間で鋼板１０上に滞留冷却水２８の水膜が安定して形成され、安定した冷却領域が得られる。
【００３１】
そして、圧延ロール１７と鋼板１０が接する位置から、第１上ヘッダ２１の最も内側の列の円管ノズルから噴射された棒状冷却水が鋼板１０に衝突する位置までの距離を一次滞留域長さＬ１、第１上ヘッダ２１の最も外側の列の円管ノズルから噴射された棒状冷却水が鋼板１０に衝突する位置から、第２上ヘッダ２５の最も内側の列の円管ノズルから噴射された棒状冷却水が鋼板１０に衝突する位置までの距離を二次滞留域長さＬ２と呼ぶとすると、二次滞留域長さＬ２を１ｍ以内にすれば、棒状冷却水２３の束の隙間から漏れ出た飛散冷却水２９を二次滞留域の滞留冷却水上に落下させることができるとともに、二次滞留域の滞留冷却水が鋼板１０を冷やす割合は比較的少ないので、鋼板１０の最先端や最尾端が非定常な状態で通過する場合に冷え方が大きく変化することを防ぐことができる。
【００３２】
ちなみに、この実施形態において、上ノズルから噴射する冷却水を例えばスリットノズルを使った膜状冷却水ではなく棒状冷却水としているのは、棒状冷却水の方が安定的に水流が形成され、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板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。
【００３３】
図３は、第１上ヘッダ２１に取り付けられている第１上ノズル（第１上ノズル群）２２の配置例を示したものである。前述のように、円管ノズルが鋼板搬送方向に６列配置されている。図３（ａ）は、鋼板搬送方向に隣り合うノズルの間隔を４０ｍｍとして鋼板搬送方向に６列設けた配列を示し、図３（ｂ）は、鋼板搬送方向に隣り合うノズルの間隔を２０ｍｍとした列を搬送方向に２列設けた配列の例（実質的に６列）を示す。そして、板幅方向には、通過する鋼板の全幅に冷却水を供給できるように取り付けられている。
【００３４】
また、第２上ヘッダ２５に取り付けられている第２上ノズル（第２上ノズル群）２６の配置についても、上記と同様にして３列配置されている。
【００３５】
なお、ここでは第１上ヘッダ２１と第２上ヘッダ２５を別々に設けているが、これらが一体となったようなヘッダを１つ設けて、それに円管ノズルを配列しても構わない。
【００３６】
一方、下ヘッダ５１については、ここでは、下ノズルとして円管ノズル５２が取り付けられ、テーブルローラ１３の隙間から棒状冷却水５３を噴射して、通過する鋼板１０の全幅に冷却水を供給するようになっている。
【００３７】
以下に、この実施形態についてさらに詳しく述べる。
【００３８】
この実施形態において、第１上ノズル２２からの棒状冷却水２３と第２上ノズル２６からの棒状冷却水２７の主な役割はそれぞれ冷却能力確保と冷却水堰き止め力確保である。
【００３９】
第１上ノズル２２から噴射する棒状冷却水２３に、冷却能力を確保するとともに鋼板搬送方向外側（圧延ロール１７と逆の方向）に漏れようとする冷却水を堰き止める壁のような働きをさせるためには、第１上ノズル２２のノズル列は多いほどよく、噴射速度は速いほど好ましい。具体的には、ノズル列が少なくとも鋼板搬送方向に４列以上で、噴射速度が１０ｍ／ｓ以上であれば、冷却能力を十分有すると共に冷却水を堰き止める力がある。
【００４０】
また、第２上ノズル２６から噴射する棒状冷却水２７に、鋼板搬送方向外側（圧延ロール１７と逆の方向）に漏れようとする冷却水を堰き止める壁のような働きをさせるとともに冷却能力も与えるためには、噴射速度は速いほど好ましく、棒状冷却水２７の噴射速度は棒状冷却水２３の噴射速度以上とすることが望ましい。また、そのノズル列は第１上ノズル２２の列数の半分以上あれば十分である。あまり多すぎるとそれによる飛散冷却水によって水切り性悪化を招く可能性がある。具体的には、ノズル列が少なくとも鋼板の搬送方向に２列以上で、噴射速度が１０ｍ／ｓ以上であれば、冷却水を堰き止める力が十分ある。
【００４１】
第２上ノズル２７の最も内側の列から噴射される棒状冷却水が鋼板１０に衝突する位置は、第１上ノズル２２の最も外側の列から噴射される棒状冷却水が鋼板１０に衝突する位置より外側にあることが必要である。内側にあると第１上ノズル２２からの棒状冷却水と干渉してしまうからである。
【００４２】
さらに、第２上ノズル２７の最も内側の列から噴射される棒状冷却水が鋼板に衝突する位置は、第１上ノズル２２の最も外側の噴射ノズルの位置（鋼板面に垂直に投影した位置）より外側にあることが好ましい。それより内側にあると、棒状冷却水２３の束の隙間から漏れ出た飛散冷却水２９が棒状冷却水２７の束の隙間からも漏れ出てしまうからである。ただし、間隔（すなわち、二次滞留域長さＬ２）があまり広すぎると、棒状冷却水２３の束の隙間から漏れ出た飛散冷却水２９により冷却むらが発生するため、二次滞留域長さＬ２は広くても１ｍ以内にすることが好ましい。
【００４３】
そして、円管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、円管ノズルのノズル内径は３〜８ｍｍの範囲内であればよい。また、棒状冷却水の隙間から鋼板上の滞留冷却水が外側に流れ出ないようにするためには、板幅方向に引いた仮想線上で隣り合うノズルの間隔をノズル内径の１０倍以内とすればよい。
【００４４】
また、第１上ノズル２２の噴射角度θ１は、３０°〜６０°とするのが好ましい。噴射角度θ１が３０°より小さいと、棒状冷却水２３の鉛直方向速度成分が小さくなって、鋼板１０への衝突が弱くなり、冷却能力が低下するからである。一方、噴射角度θ１が６０°より大きいと、棒状冷却水２３の鋼板搬送方向速度成分が小さくなって、鋼板上の冷却水を堰き止める力が弱くなり、冷却水が冷却領域外に流れ出て大きな温度むらが発生するからである。なお、噴射角度θ１と第２上ノズルの噴射角度θ２は必ずしも等しくする必要はない。完全に水切りできるような角度に適宜設定すればよい。
【００４５】
さらに、鋼板１０の反り等によって第１上ノズル２２や第２上ノズル２６が損傷するのを防止するために、それぞれのノズルの先端（噴射口）の位置を鋼板の搬送ライン（テーブルローラ）から離すようにするのがよいが、あまり離すと棒状冷却水が分散して棒状でなくなり冷却水を堰き止める作用がなくなるので、ノズルの先端と搬送ラインの距離を５００ｍｍ〜１８００ｍｍとするのが好ましい。
【００４６】
さらに、この実施形態を厚鋼板の制御圧延材の冷却に適用して、制御圧延材を圧延中に通過させながら水冷することによって、所定の制御圧延開始温度になるまで放冷して冷却待ちをすることを解消しようとする場合には、棒状冷却水の水量密度を４ｍ３／ｍ２ｍｉｎ以上とすることが好ましい。滞留冷却水２８は供給する棒状冷却水２３、２７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大きくなると堰き止めることができる滞留冷却水の量は増加し、板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冷却水は一定に維持される。厚鋼飯の場合、一般的な板幅は２〜５ｍであり、４ｍ３／ｍ２ｍｉｎ以上の水量密度で冷却水を供給すれば、これらの板幅において滞留冷却水２８を一定に維持できて、圧延中の厚鋼板を通過させながら所望の温度降下量を得ることができる。
【００４７】
そして、水量密度を４ｍ３／ｍ２ｍｉｎ以上大きくすればするほど冷却待ちを解消する制御圧延材が多くなる。例えば、水量密度が小さいと板厚が薄い制御圧延材でしか冷却待ちを解消できないが、水量密度を増やしていけば、ある程度板厚が厚い制御圧延材でも冷却待ちを解消できるようになる。しかし、水量を増やしたことに対する冷却待ち時間短縮の効果は、水量密度を増やしていくほど徐々に小さくなっていくので、水量密度は、冷却待ち時間などの短縮効果と設備コストを勘案して、決定することが好ましい。
【００４８】
なお、上記において、鋼板の下面の冷却方法に特別な限定はなく、一般的に用いられている方法が適用できる。ただし、鋼板の上下の冷却能力は同程度とし、均一に冷却する必要がある。均一に冷却しないと鋼板の曲がりや反りが発生し、製品直行率が低下するからである。
【００４９】
以上述べたような冷却設備および冷却方法を厚鋼板や薄鋼飯の熱間圧延ラインに適用することによって、鋼板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、品質の高い鋼板を製造することが可能となる。
【００５０】
上記において、圧延ロール１７と上ヘッダ（第１上ヘッダ２１、第２上ヘッダ２５）の間に中間ヘッダを設け、冷却能力を大きくすることも可能であり、その数はいくつであってもよい。
【００５１】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係る鋼板の冷却設備の説明図である。
この実施形態に係る冷却設備は、鋼板の熱間圧延ライン上に設置される通過式の冷却設備であり、冷却ユニット３０を備えている。この冷却ユニット３０は、図１に示したような冷却ユニット２０を鋼板搬送方向に互いに対向するように配置したものである。すなわち、鋼板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（第１上ヘッダ３１、第２上ヘッダ３５）と、それと鋼板搬送方向に対向するように鋼板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（第３上ヘッダ４１、第４上ヘッダ４５）と、テーブルローラの間から鋼板１０の下面に向けて冷却水を供給するための下ヘッダ（図示せず）を有している。
【００５２】
そして、第１上ヘッダ３１には鋼板搬送方向に複数列（ここでは、６列）の円管ノズル（第１上ノズル）３２、第２上ヘッダ３５には鋼板搬送方向に複数列（ここでは、３列）の円管ノズル（第２上ノズル）３６がそれぞれ取り付けられており、第１上ノズル３２から第３上ヘッダ４１の方向に向かって所定の噴射角度（伏角）θ１で棒状冷却水３３が供給され、第２上ノズル３６から第３上ヘッダ４１の方向に向かって所定の噴射角度（伏角）θ２で棒状冷却水３７が供給されるようになっている。
【００５３】
同様に、第３上ヘッダ４１には鋼板搬送方向に複数列（ここでは、６列）の円管ノズル（第３上ノズル）４２、第４上ヘッダ４５には鋼板搬送方向に複数列（ここでは、３列）の円管ノズル（第４上ノズル）４６がそれぞれ取り付けられており、第３上ノズル４２から第１上ヘッダ３１の方向に向かって所定の噴射角度（伏角）θ１で棒状冷却水４３が供給され、第４上ノズル４６から第１上ヘッダ３１の方向に向かって所定の噴射角度（伏角）θ２で棒状冷却水４７が供給されるようになっている。
【００５４】
その際に、第１上ノズル３２からの棒状冷却水３３の噴射線と第３上ノズル４２からの棒状冷却水４３の噴射線が交差しないようにするとともに、第１上ノズル３２からの棒状冷却水３３の噴射線と第２上ノズル３６からの棒状冷却水３７の噴射線が交差しないように、また第３上ノズル４２からの棒状冷却水４３の噴射線と第４上ノズル４６からの棒状冷却水４７の噴射線が交差しないように、各上ヘッダ（第１上ヘッダ３１、第２上ヘッダ３５、第３上ヘッダ４１、第４上ヘッダ４５）間の間隔と噴射角度θ１、θ２は調整されている。
【００５５】
その他の点については、前記の第１の実施形態において述べたことと同様である。
【００５６】
上記のように構成することによって、第１上ノズル３２と第３上ノズル４２から供給された冷却水３３、４３は、鋼板１０上で棒状冷却水３３と棒状冷却水４３によって堰き止められるとともに、鋼板１０上の滞留冷却水３８の水膜（滞留水膜）に衝突して飛散し棒状冷却水３３の束の隙間から漏れ出た飛散冷却水３９と、第２上ノズル３６から供給された冷却水３７は、鋼板１０上で棒状冷却水３７によって堰き止められ、鋼板１０上の滞留冷却水３８の水膜（滞留水膜）に衝突して飛散し棒状冷却水４３の束の隙間から漏れ出た飛散冷却水４９と、第４上ノズル４６から供給された冷却水４７は、鋼板１０上で棒状冷却水４７によって堰き止められる。
【００５７】
これにより、第２上ヘッダ３５の最も外側の列の円管ノズルからの冷却水が鋼板１０に衝突する位置から、第４上ヘッダ４５の最も外側の列の円管ノズルからの冷却水が鋼板１０に衝突する位置までが冷却領域ということになり、その冷却領域の間で鋼板１０上に滞留冷却水３８の水膜が安定して形成される。
【００５８】
以上述べたような冷却設備および冷却方法を厚鋼板や薄鋼飯の熱間圧延ラインに適用することによって、鋼板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、品質の高い鋼板を製造することが可能となる。
【００５９】
上記において、対向する上ヘッダ（第１上ヘッダ３１、第３上ヘッダ４１）の間に中間ヘッダを設け、対向する上ヘッダ間の冷却能力を大きくすることも可能であり、その数はいくつであってもよい。
【００６０】
図１および図２の冷却設備は単独で使用しても複数で使用しても、また、一つの鋼板製造ラインにおいて図１と図２を混在して使用してもよい。
【実施例】
【００６１】
本発明の実施例を以下に述べる。
【００６２】
図４は、この実施例に用いた厚鋼板の熱間圧延ラインと、そこでの搬送パターンを示す図である。この厚鋼板の熱間圧延ラインは、加熱炉１１、可逆式圧延機１２、第１冷却設備１４、ホットレベラ１５、第２冷却設備１６を備えている。
【００６３】
そして、搬送パターンＡは、仕上圧延後に加速冷却を行うものであり、加熱炉１１から抽出されたスラブを可逆式圧延機１２によって、粗圧延、仕上圧延を行って板厚を２５ｍｍとした後に、ホットレベラ１５を通し、第２冷却装置１６において温度降下量１５０℃の加速冷却を行う。
【００６４】
また、搬送パターンＢは、制御圧延前に温度調整冷却を行うものであり、加熱炉１１から抽出されたスラブを可逆式圧延機１２での粗圧延で板厚を６０ｍｍとした後に、第１冷却装置１４において温度降下量８０℃の調整冷却を行い、次いで低温仕上圧延、すなわち制御圧延を行う。最終３パスでは、圧延温度を比較的低くして制御圧延を行うため、前記調整冷却はその前の４パスで板厚を２８ｍｍまで圧下する際に行う。
【００６５】
本発明例１として、図１に示す冷却ユニット２０を圧延機１２の出側に第１冷却設備１４として１ユニット配置し、図２に示す冷却ユニットを第２冷却設備１６に６ユニット設置して、搬送パターンＡおよび搬送パターンＢの搬送・冷却を行った。鋼板下面の冷却は公知の技術を用いて行った。その際、上ノズル２２、２６、３２、３６、４６、４２については、ノズル先端の高さ位置をテーブルローラ１３から１ｍとし、図３（ａ）に示したノズル配列で、ノズル内径を６ｍｍとし、棒状冷却水の噴射角度θ１、θ２をそれぞれ４５°、噴射速度を１２ｍ／ｓとした。
【００６６】
本発明例２として、図２に示す冷却ユニット３０を、第１冷却設備１４に２ユニット、第２冷却設備１６に８ユニット設置して、搬送パターンＡおよび搬送パターンＢの搬送・冷却を行った。鋼板下面の冷却は公知の技術を用いて行った。その際、上ノズル３２、３６、４２、４６については、ノズル先端の高さ位置をテーブルローラ１３から１ｍとし、図３（ａ）に示したノズル配列で、ノズル内径を６ｍｍとし、棒状冷却水の噴射角度θ１を４５°、θ２を３０°、噴射速度を１２ｍ／ｓとした。なお、第１上ノズル３２の最内側のノズルからの棒状冷却水と第３上ノズル４２の最内側のノズルからの棒状冷却水がそれぞれ鋼板１０に衝突する位置間の距離（すなわち、一次滞留域長さＬ１）は、０ｍｍとした。
【００６７】
これに対して、比較例１として、第１冷却設備１４および第２冷却設備１６を従来のごく一般的なシャワー冷却装置にして、搬送パターンＡおよび搬送パターンＢの搬送・冷却を行った。
【００６８】
また、比較例２として、第１冷却設備１４および第２冷却設備１６を、膜状冷却水を対向させて噴射する前記特許文献２に記載の冷却装置にして、搬送パターンＡおよび搬送パターンＢの搬送・冷却を行った。
【００６９】
そして、それぞれの場合において、冷却後（十分に復熟した後）に、放射温度計を用いて鋼板幅方向温度を連続的に測定して、鋼板上面の温度分布を調べた。最先端、最尾端、幅方向板端部を除く定常部での温度のばらつき（最高温度と最低温度の差）を温度むらとして定義し、これを比較した。温度むらの大小は引張強度など製品の機械的性質のばらつきとほぼ対応した。生産能率と歩留は、比戟例１を基準として比較した。
【００７０】
その結果を表１に示す。
【００７１】
【表１】
0004779749.tif 000002
【００７２】
まず、比較例１では、シャワー冷却であり、鋼板上に不安定に滞留する冷却水の影響により、温度むらは搬送パターンＡ（仕上圧延後の加速冷却）では８０℃、搬送パターンＢ（制御圧延前の温度調整冷却）では４０℃となり、製品の強度ばらつきも大きかった。
【００７３】
次に、比較例２では、ノズルを鋼板に近接させなければならなかったので、鋼板の反りが発生した時に設備が破損することがあった。設備に衝突した鋼板は、製品にならないので、比較例１と比べて製品の歩留が低下した。また、設備破損の修理にかなりの時間を要したので、生産能率も低下した。また、膜状冷却水を供給したのでノズル噴出口に異物が付着して膜状冷却水が形成されず、冷却水を噴射領域内（冷却領域内）に堰き止められない場合があった。そのため、鋼板上に不安定に滞留する冷却水の影響により、温度むらは搬送パターンＡ（仕上圧延後の加速冷却）では８０℃、搬送パターンＢ（制御圧延前の温度調整冷却）では４０℃となり、製品の強度ばらつきも大きかった。
【００７４】
これに対して、本発明例１、２では、供給された棒状冷却水自身が鋼板上の滞留冷却水を堰き止めて的確に水切りを行うことができ、安定した冷却領域が得られた。その結果、温度むらが８〜１５℃と極めて低い値に抑えられて、鋼板を均一に冷却することができ、強度ばらつきが小さく、品質の高い鋼板を製造することができた。
【００７５】
また、本発明例１、２では、ノズル先端の高さ位置を１ｍと高くしたので、鋼板の反りが発生しても設備が破損することはなく、トラブルによる歩留低下はなく生産能率は向上した。
【００７６】
さらに、本発明例１では、供給された冷却水によって圧延ロールも冷却することができたので、圧延ロールを冷却する設備を通常に比べて簡易なものにすることができ、設備コストを抑えることができた。
【００７７】
上記の結果により、本発明の有効性が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る冷却設備の説明図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る冷却設備の説明図である。
【図３】本発明の実施形態における上ヘッダのノズル配置例を示した図である。
【図４】本発明の実施例における鋼板の熱間圧延ラインと搬送パターンの説明図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０  鋼板
１１  加熱炉
１２  可逆式圧延機
１３  テーブルローラ
１４  第１冷却設備
１５  ホットレベラ
１６  第２冷却設備
１７  圧延ロール
２０  冷却ユニット
２１  第１上ヘッダ
２２  第１上ノズル
２３  棒状冷却水
２５  第２上ヘッダ
２６  第２上ノズル
２７  棒状冷却水
２８  滞留冷却水
２９  飛散冷却水
３０  冷却ユニット
３１  第１上ヘッダ
３２  第１上ノズル
３３  棒状冷却水
３５  第２上ヘッダ
３６  第２上ノズル
３７  棒状冷却水
３８  滞留冷却水
３９  飛散冷却水
４１  第３上ヘッダ
４２  第３上ノズル
４３  棒状冷却水
４５  第４上ヘッダ
４６  第４上ノズル
４７  棒状冷却水
４９  飛散冷却水
５１  下ヘッダ
５２  下ノズル
５３  棒状冷却水
【図１】
0004779749.tif 000003
【図２】
0004779749.tif 000004
【図３】
0004779749.tif 000005
【図４】
0004779749.tif 000006