(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水供給源に冷却水供給管を介して接続されたノズルヘッダと、冷却水供給管に設けられた冷却水供給制御手段と、前記ノズルヘッダに取り付けられたノズル群とを備えた鋼材の冷却装置を用いて鋼材上面に冷却水を水量密度１５００Ｌ／ｍｉｎ・ｍ２以上で供給するに際して、前記ノズル群の各ノズルをノズルヘッダ内に貫通させ、各ノズルの冷却水流入口の水平面位置を一致させるとともに、前記ノズルヘッダ内を負圧にする負圧発生機構を設けておき、鋼材上面への冷却水の供給を停止する場合には、前記冷却水供給制御手段によってノズルヘッダへの冷却水の供給を停止すると同時に前記負圧発生機構によってノズルヘッダ内を、ノズルの冷却水流入口に作用する冷却水のヘッド圧を打ち消して、ノズルからの冷却水の落下を停止させるだけの負圧にすることを特徴とする鋼材の冷却方法。
【請求項２】
前記負圧発生機構としてエゼクターを使用することを特徴とする請求項１に記載の鋼材の冷却方法。
【請求項３】
冷却水供給源に冷却水供給管を介して接続されたノズルヘッダと、冷却水供給管に設けられた冷却水供給制御手段と、前記ノズルヘッダに取り付けられたノズル群とを備えて、鋼材上面に冷却水を水量密度１５００Ｌ／ｍｉｎ・ｍ２以上で供給する鋼材の冷却装置において、前記ノズル群の各ノズルは前記ノズルヘッダ内に貫通し、各ノズルの冷却水流入口の水平面位置が一致しているとともに、前記ノズルヘッダ内を負圧とする負圧発生機構を備えており、鋼材上面への冷却水の供給を停止する場合には、前記冷却水供給制御手段によってノズルヘッダへの冷却水供給を停止すると同時に前記負圧発生機構によってノズルヘッダ内を、ノズルの冷却水流入口に作用する冷却水のヘッド圧を打ち消して、ノズルからの冷却水の落下を停止させるだけの負圧にすること特徴とする鋼材の冷却装置。
【請求項４】
前記負圧発生機構としてエゼクターを使用することを特徴とする請求項３に記載の鋼材の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚鋼板、薄鋼板、形鋼等の鋼材の冷却方法および冷却装置に関し、特に、冷却水の注水／停止を迅速に行い、冷却温度の的確な制御や冷却後の温度ムラの低減を図るものである。
【背景技術】
【０００２】
熱間圧延により鋼材（厚鋼板、薄鋼板、形鋼等）を製造するプロセスでは、近年、鋼材を冷却して圧延温度を調整したり、圧延直後の鋼材を急速冷却したりして、組織を微細化したり、パーライト、ベーナイトやマルテンサイトなどの変態組織を制御して、鋼材の強度や加工性を上げる技術の開発が盛んである。
【０００３】
それに関して、たとえば、圧延直後の鋼板を冷却装置に通板して冷却を行う際、鋼板の先端と尾端が冷却装置に進入する時間が異なるため、冷却装置の入側では空冷時間差に起因して鋼板の長手方向に温度分布が発生する。すなわち、鋼板の最高温度は、その先端部付近にあり（例えば約８６０°Ｃ）、鋼板の最低温度は、その後端部付近にある（例えば約８２０°Ｃ）。鋼板において均一な材質を得るためには、冷却停止温度を鋼板内で均一にすることが重要であるが、そのためには、冷却中に、冷却装置入側での温度の差を打ち消すように、冷却を鋼板の長手方向に制御する必要がある。また、冷却後の温度が狙いの温度よりも高いあるいは低い場合には、これを修正する処置が必要である。
【０００４】
この問題に関しては、通常、冷却装置からの冷却水の流量を変化させることによって、冷却能力を変更する方法が採用されている。一方、冷却水の流量の変化では大きな温度変化を伴う場合には対応できないので、例えば熱延のランアウトテーブルなどでは、冷却水噴射ゾーン長さを調整する方法が採用されている。冷却水噴射ゾーン長さの調整は、冷却ノズルからの冷却水の供給を噴射／停止することによって行っている。
【０００５】
このような冷却の制御に関しては、冷却装置の優れた応答性が重要であり、冷却水供給指令を出してから、冷却水が鋼板に実際に供給されるまでの時間（冷却水開始遅れ時間）、および、冷却水供給停止指令を出してから、鋼板上への冷却水の供給が実際に停止するまでの時間（冷却水停止遅れ時間）が短くなければならない。特に、冷却水停止遅れ時間が短いことが最も重要である。
【０００６】
ところが、通常のノズルヘッダでは、特に上面側を冷却するノズルヘッダでは、特に冷却水を停止するときに問題が生じる。
【０００７】
鋼板上面側のノズルは鉛直下向きにノズル孔が開口し、鋼板下面側のノズルは鉛直上向きにノズル孔が開口しているが、冷却水の元弁を閉止した場合、重力の影響から鋼帯上面側では元弁からノズル間の冷却給水配管に溜まった水も含めてノズルから出るため、元弁を急速に閉止しても水が急には止まらない。
【０００８】
これに対して、様々な検討がなされており、たとえば以下に示すような技術が提案されている（特許文献１〜８）。
【０００９】
特許文献１は、スリットノズルに冷却水を供給する水槽の内部において、ノズル出口からシール可能な機構を設けて、冷却水がノズルから噴射するのを停止する方法を開示している（図１０）。
【００１０】
特許文献２は、スリットノズルについて、ノズル噴射孔のギャップが可変となっており、冷却水の噴射／停止に応じてこのギャップを開いたり閉じたりする方法を開示している（図１１）。
【００１１】
特許文献３は、スリットノズルの下流側部分に可動枠を設けると共に、ノズル出口にこれを遮蔽可能なシャッターを設けることによって、ノズル出口からの不必要な冷却水の注出を回避し、もって、オンオフ特性を改善する方法を開示している（図１２）。
【００１２】
特許文献４は、スリットノズルに関して、ノズルヘッダに高圧空気配管を接続して、冷却水元弁を閉止すると同時に高圧空気を封入することにより、ノズル孔から高速で水を排水させる方法を開示している（図１３）。
【００１３】
特許文献５は、スプレーノズルに関して、ノズルヘッダからU字方の屈曲部を設けた配管にスプレーノズルを取り付け、屈曲部の頂点に高圧空気導入配管を接続して、冷却水元弁を閉止すると同時に、空気を吹き込み高速で水を排水する方法について開示している（図１４）。
【００１４】
特許文献６は、ヘアピンラミナーについて、ヘアピンノズルのＵ字部に小さな穴をあけ、冷却水元が閉止したときに、この小孔から空気が進入して、速やかに冷却水がノズル内から排水される方法について開示されている（図１５）。
【００１５】
特許文献７は、ヘアピンラミナーについて、ヘアピンノズルのＵ字部が冷却水を供給する配管よりも高い位置に設置して、冷却水元弁を閉止しても、Ｕ字部よりも給水配管側の水がノズル孔から出ないようにする方法について開示している（図１６）。
【００１６】
特許文献８は、ヘッダを内管と外管の２重構造にし、ヘッダ内管の上方に４ｍｍ以下の隙間を空けて、ここで冷却水を保持し、ヘッダ外管と内管の隙間に残存する水のみをノズルを通って外部に排出される方法を開示している（図１７）。
【特許文献１】特開昭５３−３０９１２号公報
【特許文献２】特開平９−１９７１１号公報
【特許文献３】特開昭５５−５４２１０号公報
【特許文献４】特開平１０−１９２９４５号公報
【特許文献５】特開２００１−７９６０８号公報
【特許文献６】特開昭４９−１２９６０９号公報
【特許文献７】特開昭４９−１２９６０８号公報
【特許文献８】特開２００１−３２１８２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
特許文献１〜８では、それぞれのノズル形式に合わせて工夫されており、大きな効果がある。しかし、近年、材質制御の観点から冷却速度を極めて高くする傾向にあり、これを達成するために大水量噴射可能な冷却ノズルが開発されており、この大水量噴射可能な冷却ノズルに対しては、特許文献１〜８の技術で対応できないケースが多い。
【００１８】
たとえば、特許文献１や特許文献２におけるように、スリットノズルの出口や水槽内部で冷却水を遮断する方法においては、スリットノズル自体は大水量噴射可能な冷却方式ではあるが、長期間にわたるノズルの使用によって、冷却水の遮蔽をもたらすシール部分が損傷し、シールが不完全になって、適切な遮蔽効果が得られなくなる。また、特に、厚鋼板のように、板幅が５ｍにもおよぶ幅広のスリットノズルでは、遮蔽機構が構造的に難しく、実用的ではない。
【００１９】
また、特許文献３におけるように、スリットノズルの出口に開閉可能なシャッターを設ける方法においては、その効果は確実であるが、シャッターを設置するため広いスペースが必要となる。そのため、スリットノズルを長手方向に複数列設置して、冷却速度を高くする必要がある場合では、シャッターの退避スペースを確保する観点から、密に配置することが出来ず、冷却速度を高めるのには限界がある。
【００２０】
さらに、特許文献４や特許文献５に記載されている方法では、冷却水を停止すると同時にエアーを封入すると、エアー圧によりヘッダ内の水がノズルから噴射されるが、大水量を噴射可能なノズルヘッダはそもそもヘッダ容量が大きく、大量の空気でヘッダ内を置換する必要がある。また、水の逃げ口はノズル孔であるため、空気で置換している間にノズルから水が噴射してしまい、冷却水の停止指令からある時定数を持って水が停止する。
【００２１】
また、特許文献６や特許文献７に記載されている方法では、ヘアピンラミナーのようなＵ字型の配管にノズルが取り付けられている構造しか採用が出来ない。一方、ヘアピンラミナーはＵ字管を取り付ける関係上あまりコンパクトなヘッダにはならず、大流量噴射にはあまり向いない。特許文献１や特許文献２のスリットラミナーと同じく長手方向に密な配置ができず冷却速度を高めることが出来ない。
【００２２】
また、特許文献８に記載されている方法は、特に大水量噴射可能なヘッダに特化させて検討されており、実用性も高い。ただし、ヘッダ外管の容量分は冷却水元弁を閉止しても水が出てしまうが、特に冷却水停止後はノズルへの冷却流入口とヘッダ内液面のヘッド差で冷却水がでる。特にこのヘッド差が小さくなった領域では、水がノズル孔からちょろちょろと漏れ出す状況が長時間続くため問題がある。
【００２３】
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、大水量冷却、特に厚鋼板、薄鋼板、形鋼等の鋼材を冷却する比較的設備幅の広い冷却装置で大水量噴射する場合（特に冷却水量密度を１５００Ｌ／ｍｉｎ・ｍ２以上で噴射する場合）において、優れた応答性を有し、特に、冷却水停止遅れ時間（冷却水供給停止指令を出してから、鋼材上への冷却水の供給が実際に停止するまでの時間）を短くし、ノズル出口からの不必要な冷却水の注出を回避し、かつ、長期間使用しても、ノズル出口からの冷却水の漏れがなく、冷却ムラを防止することが可能な鋼材の冷却方法および冷却装置、すなわち鋼材を高冷却速度で均一にかつ安定して冷却することができる鋼材の冷却方法および冷却装置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】
【００２４】
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。
【００２５】
［１］冷却水供給源に冷却水供給管を介して接続されたノズルヘッダと、冷却水供給管に設けられた冷却水供給制御手段と、前記ノズルヘッダに取り付けられたノズル群とを備えた鋼材の冷却装置を用いて鋼材上面に冷却水を水量密度１５００Ｌ／ｍｉｎ・ｍ２以上で供給するに際して、前記ノズル群の各ノズルをノズルヘッダ内に貫通させ、各ノズルの冷却水流入口の水平面位置を一致させるとともに、前記ノズルヘッダ内を負圧にする負圧発生機構を設けておき、鋼材上面への冷却水の供給を停止する場合には、前記冷却水供給制御手段によってノズルヘッダへの冷却水の供給を停止すると同時に前記負圧発生機構によってノズルヘッダ内を、ノズルの冷却水流入口に作用する冷却水のヘッド圧を打ち消して、ノズルからの冷却水の落下を停止させるだけの負圧にすることを特徴とする鋼材の冷却方法。
【００２６】
［２］前記負圧発生機構としてエゼクターを使用することを特徴とする前記［１］に記載の鋼材の冷却方法。
【００２７】
［３］冷却水供給源に冷却水供給管を介して接続されたノズルヘッダと、冷却水供給管に設けられた冷却水供給制御手段と、前記ノズルヘッダに取り付けられたノズル群とを備えて、鋼材上面に冷却水を水量密度１５００Ｌ／ｍｉｎ・ｍ２以上で供給する鋼材の冷却装置において、前記ノズル群の各ノズルは前記ノズルヘッダ内に貫通し、各ノズルの冷却水流入口の水平面位置が一致しているとともに、前記ノズルヘッダ内を負圧とする負圧発生機構を備えており、鋼材上面への冷却水の供給を停止する場合には、前記冷却水供給制御手段によってノズルヘッダへの冷却水供給を停止すると同時に前記負圧発生機構によってノズルヘッダ内を、ノズルの冷却水流入口に作用する冷却水のヘッド圧を打ち消して、ノズルからの冷却水の落下を停止させるだけの負圧にすること特徴とする鋼材の冷却装置。
【００２８】
［４］前記負圧発生機構としてエゼクターを使用することを特徴とする前記［３］に記載の鋼材の冷却装置。
【発明の効果】
【００２９】
本発明を用いることにより、冷却水停止遅れ時間（冷却水供給停止指令を出してから、鋼材上への冷却水の供給が実際に停止するまでの時間）を極めて短くし、ノズル出口からの不必要な冷却水の注出を回避し、鋼材の冷却の制御性を大幅に改善できる。その結果、鋼材を高冷却速度で均一にかつ安定して冷却することが可能となり、鋼材の長手方向における温度むらに起因する材質欠陥の発生を防止し、材質はずれを少なくして、品質の高い鋼材を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】
【００３０】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、ここでは、鋼板を対象にして述べるが、形鋼等の他の鋼材についても同様に適用することができる。
【００３１】
図１、図２は、本発明に一実施形態に係る鋼板の冷却装置を示す概略説明図であり、図１は鋼板（図示せず）の長手方向（搬送方向）から見た図（正面図）、図２は鋼板（図示せず）の幅方向から見た図（側面図）である。
【００３２】
図１、図２に示すように、本発明の一実施形態に係る鋼板の冷却装置は、鋼板上面に冷却水を噴射するようになっており、冷却水供給源に冷却水供給管１を介して接続されたノズルヘッダ２と、冷却水供給管１に設けられた冷却水供給制御手段６と、ノズルヘッダ２に取り付けられたノズル（ノズル群）４とからなる基本構造を有している。
【００３３】
ここで、この実施形態においては、大水量噴射を指向することから、矩形型のノズルヘッダにスプレーノズル若しくは円管ノズルを幅方向および長手方向に複数取り付けることにより、ヘアピンラミナーよりも多くのノズルから冷却水が噴射できる構造としている。
【００３４】
また、ノズルヘッダ２は、内管２ａと外管２ｂからなる２重管構造になっており、ノズルヘッダ２のノズル設置面は水平であり、またノズル４はノズルヘッダ外管２ｂの内部まで貫通しており、各ノズル４の冷却水流入口（ノズル４の上端）４ａは高さ位置が水平方向に揃っている。
【００３５】
また、冷却水供制御手段６は、電気信号によって開閉動作を行う開閉弁（例えば、電磁弁）からなっており、信号を送って、冷却水供給制御手段（冷却水供給用開閉弁）６を開放すれば、冷却水供給源からの冷却水が冷却水供給管１を通ってノズルヘッダの内管２ａに供給される。このようにして内管２ａ内に供給された冷却水は、その上方部分に形成された貫通孔２ｃを通って、ノズルヘッダ外管２ｂ内に供給され、均一な圧力でノズル４の冷却水流出口（ノズルの下端）４ｂから噴出し、鋼板上面に冷却水が供給される。そして、冷却水供給制御手段（冷却水供給用開閉弁）６を閉鎖すれば、ノズルヘッダ１内への冷却水の供給は遮断され、外部にある排水溝９に冷却水が流入する。
【００３６】
しかし、その際に、冷却水供給管１の内径や長さに起因して、冷却水供給用開閉弁６とノズルヘッダ内管２ａとの間の冷却水供給管１内やノズルヘッダ２内に溜まっている冷却水の量は多い。そのため、上述の基本構造だけの場合には、鋼板上面への冷却水の供給を停止する際に、冷却水供給用開閉弁６を閉じて、冷却水供給源からノズルヘッダ２への冷却水の供給を停止しても、冷却水供給管１内やノズルヘッダ２に残留している冷却水（図1の網掛けされている領域）が重力によって下方に移動し、ノズル４を通って鋼板上面に排出されてしまう。
【００３７】
そこで、この実施形態においては、図１に示すように、ノズルヘッダ２内を負圧にする負圧発生機構を設け、その負圧発生機構によってノズルヘッダ２内を負圧にすることにより、上記のような冷却水供給管１内やノズルヘッダ２内に残存する冷却水をノズル４から外部に流出しないようにしている。
【００３８】
その負圧発生機構１０は、図１に示すように、吸引機１３と、冷却水供給管１から分岐して吸引機１３に接続する吸引配管１１と、吸引配管１１の途中に設けられた吸引制御手段（例えば、電磁弁）１２とを備えている。
【００３９】
そして、吸引制御手段（吸引制御用電磁弁）１２は、冷却水供給制御手段（冷却水供給用開閉弁）６が開放されているときに閉鎖され、冷却水供給制御手段（冷却水供給用開閉弁）６が閉鎖されているときに開放されるようになっている。すなわち、冷却水供給用開閉弁６と吸引制御用電磁弁１２の開閉動作は相互に逆に行われる。
【００４０】
これによって、冷却水供給用開閉弁６を閉鎖して、冷却水供給源からノズルヘッダ２への冷却水の供給を停止した場合に、冷却水供給管６内やノズルヘッダ２内に残存する冷却水を、負圧発生機構１０による負圧発生によりノズル４から排水されないようにすることができる。
【００４１】
なお、この実施形態においては、吸引配管１１を冷却水供給管１に接続しているが、吸引配管１１を冷却水供給管１またはノズルヘッダ外管２ｂのいずれか一方若しくは両方に接続することでよい。また、必要な吸引力が得られない場合は、たとえばノズルヘッダ外管２ｂの複数箇所に吸引配管１１を取り付けてもかまわない。
【００４２】
ちなみに、各ノズル４の冷却水流入口４ａの高さ位置は水平にそろえる必要がある。ノズル４では、外気からの大気圧とノズル４の冷却水流入口４ａにかかる水圧のバランスで冷却水が停止する。そして、そのノズル４の冷却水流入口４ａにおける水圧としては、冷却水供給管１、ノズルヘッダ２内に充満する残存冷却水のヘッド圧がかかるため、ノズル４の冷却水流入口４ａの高さ位置が違う場合は、それぞれのノズル４の冷却水流入口４ａにかかる圧力がノズル４ごとにばらついてしまい、冷却水流入口４ａの圧力が高いところからは水が出て、冷却水流入口４ａの圧力が低いところからは空気が入ってしまう。空気が入るとヘッダ内を安定的に負圧にすることが出来ないため、冷却水がノズルからもれ出るのを止めることが出来ない。
【００４３】
つぎに、負圧発生機構１０について説明する。負圧を発生させるためには、ターボポンプやエゼクター原理を利用した吸引機を用いることが考えられる。本発明では、冷却水の落下を停止させるだけの負圧を発生させればよい。ノズル４の冷却水流入口４ａにかかる圧力は、冷却水供給管１とノズルヘッダ２に充満する冷却水のヘッド圧（液面高さ）で決定される。そのため、まず配管設計はこのヘッド圧力が小さくなるようにする必要がある。そして、吸引機８による吸引力はこのヘッド圧力を打ち消す程度でよい。たとえば、ノズル４の先端４ｂからの液面高さが４００ｍｍ程度であれば、−４００ｍｍＡｑ（−０．０４気圧）程度の負圧が必要となるため、一般的な吸引機があればよいが、特にエゼクター方式が好ましい。図３にエゼクター１４の一般的な構造を示すが、作動流体をノズル１４ａによって吸引室１４ｂに噴射すると、ベルヌーイの定理から吸引室１４ｂの圧力が負圧になり、吸引口１４ｃから流体が吸引されて、排出口１４ｄから排出される。作動流体は空気、水、蒸気などあるが、動作コストの観点から空気や水が好ましい。また、エゼクターは機械的な動作部が全くないため、メンテナンスしやすいことがあげられる。また、ターボポンプは、水と空気の混合流体を安定的に吸い込むのが困難であるため、この観点からもエゼクターがよい。
【００４４】
そして、上記のようなこの実施形態に係る冷却装置を鋼板の熱間圧延ラインに設置する際には、その冷却装置を鋼板搬送方向に所望数だけ並べて配置すればよい。
【００４５】
なお、この実施形態に係る冷却装置では吸引配管１１を冷却水供給管１やノズルヘッダ２の鋼板進行方向側面に設置できるため、鋼板進行方向にはノズル４を密に配置可能である。そのため、特許文献３のようなシャッター機構と比較して設備がコンパクトになり、本発明の優位性を示すものである。
【００４６】
なお、本発明は、特にノズルヘッダ内の残留冷却水の容量が大きくなる単位面積あたりの冷却水量が１５００Ｌ／ｍｉｎ・ｍ２以上において有用であり、本発明を適用することにより、冷却水停止遅れ時間を３ｓｅｃ以下とすることが可能である。
【００４７】
次に、この実施形態に係る鋼板の冷却装置の動作を以下に説明する。
【００４８】
先ず、鋼板の冷却を行うために、鋼板の上面に冷却水を供給する場合には、電気信号（冷却水開始指令）を送って、冷却水供給用開閉弁６を開放する。それと同時に、電気信号が送られて、吸引制御用電磁弁７は閉鎖される。これによって、冷却水供給源からの冷却水は、冷却水供給管１を通り、ノズルヘッダ内管２ａに供給され、内管２ａ内に供給された冷却水は、貫通孔２ｃを通って、ノズルヘッダ外管３ｂ内に供給された後、均一な圧力でノズル４の冷却水流出口４ｂから噴出し、鋼板の上面全体を冷却する。
【００４９】
次いで、鋼板の上面への冷却水の供給を停止する場合には、電気信号（冷却水停止指令）を送って、冷却水供給用開閉弁６を閉鎖する。それと同時に、吸引制御用電磁弁７が開放される。これによって、冷却水供給管１及びノズルヘッダ２に残存していた冷却水は、吸引機１３により引っ張られ、ノズル４の先端４ｂから冷却水が出なくなる。
【００５０】
このようにして、この実施形態においては、冷却水供給停止指令を出してから、鋼板上への冷却水の供給が実際に停止するまでの時間（冷却水停止遅れ時間）が極めて短くなり、ノズル先端からの不必要な冷却水の注出が回避されて、優れた冷却水停止特性（オフ特性）が得られ、鋼板の冷却の制御性を大幅に改善できる。その結果、鋼板を高冷却速度で均一にかつ安定して冷却することが可能となり、鋼板の長手方向における温度むらに起因する材質欠陥の発生を防止し、材質はずれを少なくして、品質の高い鋼板を製造することができる。
【実施例１】
【００５１】
本発明の実施例１として、上記の本発明の一実施形態に基づいて、以下のスペックのノズルヘッダおよびノズルを用いて、冷却水停止指令により冷却水供給用開閉弁６を停止してからノズル４より冷却水が出なくなるまでの時間（冷却水停止遅れ時間）を調査した。
【００５２】
ここで、ノズルヘッダ２の構造は、図１、図２に示したように、冷却水は冷却水供給管１からノズルヘッダ内管２ａに流入し、そこで均圧すると共に、ノズルヘッダ内管２ａの上部にある貫通孔２ｃからノズルヘッダ外管２ｂに流入して、ノズル４の先端４ｂから冷却水が噴射されるようになったものである。そして、その幾何学的な寸法は、図４に正面図、図５に側面図を示すように、冷却水供給管１の内容量のうち、冷却水供給用開閉弁６を閉じてから、ノズル４より外部に放出される内容量をＶ１とし、ノズルヘッダ外管２ｂを矩形にして、その幅をｗ、長さをＬ、ノズル上端４ａから上方の高さをｈ、容量をＶ２ｂとし、ノズルヘッダ内管２ａを円筒形にして、その容量をＶ２ａとし、ノズル４はφｄの円形ノズルとした場合のノズルヘッダ２のスペックを以下に示す。
【００５３】
（ア）冷却水供給管：長さ１０ｍ、配管径φ２８０ｍｍ、容量Ｖ１＝０．２４ｍ３
（イ）ノズルヘッダ外管：幅ｗ＝２４００ｍｍ、高さｈ＝６００ｍｍ、
長さＬ＝９００ｍｍ、容積Ｖ２ｂ＝１．３８ｍ３
（ウ）ノズルヘッダ内管：容積Ｖ２ａ＝０．６ｍ３
（エ）ノズル（ノズル群）：径ｄ＝φ６ｍｍ、本数１２０本、
ノズル流路の総断面積Ａ１＝０．００３４ｍ３
（オ）冷却水：冷却水水量  ２５００Ｌ／ｍｍ、水量密度１６００Ｌ／ｍｉｎ・ｍ２
そして、本発明の一実施形態に基づいて吸引機１３を作動させて冷却水停止を行った場合を本発明例１とするとともに、吸引機１３を作動させないで冷却水停止を行った場合（特許文献８の模擬）を比較例１、吸引機１３を逆用してノズルヘッダ２に高圧空気を導入して冷却水停止を行った場合（特許文献４の模擬）を比較例２とした。なお、目標冷却水停止遅れ時間は１ｓｅｃとした。
【００５４】
表１に、上記による冷却水停止遅れ時間の調査結果を示す。
【００５５】
【表１】
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【００５６】
表１に示すように、本発明例１では冷却水停止遅れ時間が０．６ｓｅｃで目標以内となったが、比較例１では冷却水停止遅れ時間が４５ｓｅｃ、比較例２ではでは４．５ｓｅｃかかってしまった。
【実施例２】
【００５７】
本発明の実施例２として、実施例１で示した本発明例１と比較例１を厚鋼板製造ラインに適用した場合について述べる。
【００５８】
近年、高強度鋼を製造するために、圧延中に圧延材（厚鋼板）をオンラインで所定の温度に冷却して、それ以降の圧延を低温で行うコントロールドローリング（ＣＲ）がなされている。ここでは、図６に示すような厚鋼板製造ラインにおいて、厚鋼板をオンラインで冷却するために、前述した本発明の冷却装置を鋼板上面の冷却装置として採用した場合について述べる。
【００５９】
図６に示すように、加熱炉６０で素材２１を１２００℃程度まで加熱した後、厚板圧延機６１によりリバースしながら圧延し、ある板厚になった段階で本発明の冷却装置５０まで搬送して、ここでオシレーションしながら冷却を行ったのち、厚板圧延機６１まで搬送して再び圧延を行う。圧延完了後は表面温度計６５により鋼板２１の温度分布を測定してローラーレベラー６２で形状矯正を行う。
【００６０】
ここで本発明の冷却装置５０の使い方であるが、搬送された鋼板２１が本発明の冷却装置５０の直下にきた段階で冷却水を噴射し、所定時間冷却した後に冷却水を停止してから厚板圧延機６１まで搬送する。
【００６１】
具体的には、厚鋼板の寸法が板幅２４００ｍｍ、板長１５ｍ、板厚５０ｍｍのものを冷却水直下まで搬送し、そこで２０ｓｅｃ間の水冷で１０００℃から９００℃まで冷却を実施した。冷却後の温度は表面温度計６５により測定した。なお、冷却装置５０の長さについては、実施例１では９００ｍｍのものを採用したが、ここでは、板長１５ｍのものを同時一斉に冷却する必要があるため、長手方向に本発明の冷却装置５０を２０機取り付けて冷却装置群５１とした。
【００６２】
そして、前述の本発明例１に基づいて吸引機１３を作動させて冷却水の停止を行った場合（本発明例２）と、前述の比較例１に基づいて吸引機１３を作動させないで冷却水の停止を行った場合（比較例３）とについて、冷却装置５０で冷却した後の鋼板の板幅方向の表面温度測定結果を図７に示す。
【００６３】
図７に示すように、本発明例２では、冷却水停止指令後に速やかに冷却水が停止したため、冷却後の温度分布が良好であったが、比較例３では、冷却水停止指令後に４５ｓｅｃ間冷却水が出つづけたため、ノズル直下で局所的に過冷却となった。また、出つづけた冷却水のために、鋼板上に滞留水が発生し、本発明例２に比べて冷却終了後の鋼板温度が低くなった。
【実施例３】
【００６４】
本発明の実施例３として、実施例１で示した本発明例１と比較例１を熱延鋼板（熱延鋼帯）製造ラインに適用した場合について述べる。
【００６５】
ここでは、図８に示すような熱延鋼帯製造ラインにおいて、仕上げ圧延後の熱延鋼帯をランアウトテーブルで冷却するために、前述した本発明の冷却装置を鋼帯上面の冷却装置として採用した場合について述べる。
【００６６】
図８に示すように、厚さ２５０ｍｍ、幅１２００ｍｍの素材２２が加熱炉７０で１２００℃に加熱された後、粗圧延機群７１でのリバース圧延によって３０ｍｍ程度まで圧延され、そこから６〜７機の圧延機から構成されている仕上げ圧延機７２で３.２ｍｍ程度まで圧延される。その後、ランアウトテーブル７３で冷却装置によって冷却され、表面温度計７６、７７で測定された後、コイラー７４で巻き取られる。
【００６７】
近年、高強度鋼を製造するために、巻き取り温度を目標値から外れないように、様々な制御がなされる。特に、大水量冷却により高強度鋼板を製造するニーズが高い。そこで、本発明の冷却装置５０をランアウトテーブル７３での鋼帯上面の冷却装置として採用した。なお、この実施例３では鋼帯を通板しながら冷却するため、冷却装置の長さは鋼帯長よりも短くてもよく、ここでは、長手方向に本発明の冷却装置５０を１５機設置して上面冷却装置群５２とした。一方、ランアウトテーブル７３での鋼帯下面の冷却装置としては、既設のスプレー冷却装置からなる下面冷却装置群７５を用いた。
【００６８】
ここで本発明の冷却装置群５２の使い方であるが、冷却装置群５２の内の所定の冷却装置５０から冷却水を噴射して鋼帯２２を冷却し、冷却された後の鋼帯２２の温度を表面温度計７６、７７で測定した後、目標温度に対して実績の鋼帯温度が低くなっていれば、冷却水を噴射している内のいくつかの冷却装置５０からの冷却水の噴射を停止し、目標温度に対して実績の鋼帯温度が高くなっていれば、冷却水の噴射を行っていない冷却装置５０からの冷却水の噴射を行う。
【００６９】
具体的な目標温度としては、この実施例３では、仕上げ圧延機出側での目標温度を８５０℃、目標巻き取り温度を５００℃で制御した。
【００７０】
そして、前述の本発明例１に基づいて吸引機１３を作動させて冷却水の停止を行った場合（本発明例３）と、前述の比較例１に基づいて吸引機１３を作動させないで冷却水の停止を行った場合（比較例４）とについて、コイラー７４前に設置されている表面温度計７７で測定した鋼帯２２の幅中央部の長手方向の表面温度測定結果を図９に示す。
【００７１】
図９に示すように、本発明例３では、冷却水停止指令後に速やかに冷却水が停止したため、冷却後の温度分布が良好であったが、比較例４では、冷却水停止指令後に４５ｓｅｃ間冷却水が出つづけたため、鋼帯温度が目標温度になっていないのを検知してから冷却水停止指令を出しても、冷却水が出つづけて、局所的に過冷却となり、温度のばらつきも大きかった。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の一実施形態の概略説明図（正面図）である。
【図２】本発明の一実施形態の概略説明図（側面図）である。
【図３】吸引機構であるエゼクターの構造を説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態の寸法や記号の説明図（正面図）である。
【図５】本発明の一実施形態の寸法や記号の説明図（側面図）である。
【図６】本発明の実施例２における厚鋼板製造ラインを示す図である。
【図７】本発明の実施例２における冷却後の厚鋼板の幅方向温度分布である。
【図８】本発明の実施例３における熱延鋼帯製造ラインを示す図である。
【図９】本発明の実施例３における冷却後の熱延鋼帯の長手方向温度分布である。
【図１０】先行文献１を説明する図である。
【図１１】先行文献２を説明する図である。
【図１２】先行文献３を説明する図である。
【図１３】先行文献４を説明する図である。
【図１４】先行文献５を説明する図である。
【図１５】先行文献６を説明する図である。
【図１６】先行文献７を説明する図である。
【図１７】先行文献８を説明する図である。
【符号の説明】
【００７３】
１  冷却水供給管
２  ノズルヘッダ
２ａ  ノズルヘッダ内管
２ｂ  ノズルヘッダ外管
２ｃ  貫通孔
４  ノズル
４ａ  ノズルの上端（冷却水流入口）
４ｂ  ノズルの先端（冷却水流出口）
６  冷却水給水制御手段（冷却水供給用開閉弁）
９  排水溝
１０  負圧発生機構
１１  吸引用配管
１２  吸引制御手段（吸引制御用電磁弁）
１３  吸引機（エゼクター）
１４  エゼクター
１４ａ  ノズル
１４ｂ  吸引室
１４ｃ  吸引口
１４ｄ  排出口
２１  厚鋼板
２２  熱延鋼帯
５０  本発明の冷却装置
５１  厚鋼板の製造に適用した本発明の冷却装置群
５２  熱延鋼帯の製造に適用した本発明の冷却装置群
６０  加熱炉
６１  厚鋼板圧延機
６２  矯正機
６５  表面温度計
７０  加熱炉
７１  熱延鋼帯粗圧延機群
７２  熱延鋼帯仕上げ圧延機群
７３  ランアウトテーブル
７４  コイラー
７５  熱延鋼帯の既設下面冷却装置群
７６  表面温度計
７７  表面温度計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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