(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板の搬送方向に沿って順次設置された第１仕上圧延スタンド及び第２仕上圧延スタンドを含む複数の仕上圧延スタンドからなる仕上圧延装置を少なくとも備えた鋼板の熱間圧延設備において、
前記第１仕上圧延スタンドの手前に鋼板冷却用の第１冷却水噴射ノズル群が備えられるとともに、前記第１仕上圧延スタンドと前記第２仕上圧延スタンドの間に鋼板冷却用の第２冷却水噴射ノズル群が備えられ、前記第１、第２冷却水噴射ノズル群による前記鋼板冷却時の温度降下幅が０Ｋ〜１００Ｋの範囲で鋼板の全幅に亘って均一で、かつ自在に制御可能とされていることを特徴とする鋼板の熱間圧延設備。
【請求項２】
前記第１冷却水噴射ノズル群が、前記鋼板の搬送方向及び前記鋼板の幅方向のそれぞれに沿って配列された複数のフルコーン型スプレーノズルからなり、前記スプレーノズルから各々略充錐体形状の水噴流を噴射させ、前記各水噴流の噴流衝突領域が鋼板の幅方向に沿って少なくとも相互に連続するとともに鋼板の幅方向に対する傾斜方向に沿って少なくとも相互に連続するように配列された複数のフルコーン型スプレーノズルからなることを特徴とする請求項１に記載の鋼板の熱間圧延設備。
【請求項３】
前記第２冷却水噴射ノズル群が、前記鋼板の搬送方向及び前記鋼板の幅方向のそれぞれに沿って配列された複数のフルコーン型スプレーノズルからなり、前記スプレーノズルから各々略充錐体形状の水噴流を噴射させ、前記各水噴流の噴流衝突領域が鋼板の幅方向に沿って少なくとも相互に連続するとともに鋼板の幅方向に対する傾斜方向に沿って少なくとも相互に連続するように配列された複数のフルコーン型スプレーノズルからなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鋼板の熱間圧延設備。
【請求項４】
前記鋼板が、前記第２冷却水噴射ノズル群から前記第２仕上圧延スタンドに搬送されるまでの間に、１．６秒以上の搬送時間が確保されるように、前記第２冷却水噴射ノズル群と前記第２仕上圧延スタンドとが離間されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の鋼板の熱間圧延設備。
【請求項５】
鋼板の搬送方向に沿って順次設置された第１仕上圧延スタンド及び第２仕上圧延スタンドを含む複数の仕上圧延スタンドからなる仕上圧延装置を少なくとも備えた熱間圧延設備による鋼板の熱間圧延方法であって、
前記第１仕上圧延スタンドの手前に鋼板冷却用の第１冷却水噴射ノズル群を配置するとともに、前記第１仕上圧延スタンドと前記第２仕上圧延スタンドの間に鋼板冷却用の第２冷却水噴射ノズル群を配置し、前記第１、第２冷却水噴射ノズル群によって前記鋼板を冷却する際に、前記鋼板の温度降下幅を０Ｋ〜１００Ｋの範囲で鋼板の全幅に亘って均一で、かつ自在に制御しながら冷却することを特徴とする鋼板の熱間圧延方法。
【請求項６】
前記鋼板が、前記第１仕上圧延スタンドの手前の冷却水噴射ノズル群から前記第１圧延スタンドに搬送されるまでの間に、２秒以上の搬送時間を設け、前記第２冷却水噴射ノズル群から前記第２仕上圧延スタンドに搬送されるまでの間に、１．６秒以上の搬送時間を設けることを特徴とする請求項５に記載の鋼板の熱間圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板の熱間圧延設備及び鋼板の熱間圧延方法に関するものであり、特に、生産効率を向上させ得る鋼板の熱間圧延設備及び熱間圧延方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に鋼板の熱間圧延設備は、加熱炉と粗圧延装置と仕上圧延装置とが、鋼板の移動方向に沿って１列に配列されて概略構成されている。仕上圧延装置は、複数の仕上圧延スタンドが直列に配列されて構成されている。鋳造設備から供給された鋼スラブは、圧延を容易にするために、例えば加熱炉によって１２００℃程度に加熱されてから粗圧延装置に供給され、粗圧延装置によって厚さ３０〜５０ｍｍ程度の粗圧延鋼板に加工される。その後、クロップシャー処理、デスケーリング処理、を経て仕上圧延装置に送られる。仕上圧延装置の手前における粗圧延鋼板の表面温度は、鋼板の種類や加熱炉の温度設定にもよるが、例えば１１００℃ないし１１５０℃程度になる。
【０００３】
仕上圧延前における粗圧延鋼板の温度が上記のように１１００℃ないし１１５０℃程度であると、仕上圧延装置の第１仕上圧延スタンドにおける圧延加工に伴う加工発熱が加わって更に鋼板温度が上昇し、これにより鋼板表面にスケールが発生し、このスケールが後段の仕上圧延スタンドに噛み込まれる際にスケール痕を生じさせる可能性がある。従って、スケール痕の発生防止のために、少なくとも仕上圧延装置の第１仕上圧延スタンド手前または第２仕上圧延スタンド手前において、鋼板の温度を例えば１０００℃〜１０５０℃以下に調整する必要がある。
【０００４】
そこで従来は、仕上圧延装置の手前で粗圧延鋼板の搬送を一旦停めることによって鋼板を自然放冷させ、鋼板の表面温度が１０００℃〜１０５０℃程度になるのを待ってから鋼板を仕上圧延装置に搬送していた。
しかし、自然放冷のために鋼板の搬送を停止させると、熱間圧延設備の稼働率が低下してしまい、生産能力の向上が図れないという問題が生じる。熱間圧延設備の稼働率向上のためには、仕上圧延前、および第１仕上圧延スタンドと第２仕上圧延スタンドの間において鋼板の温度を強制的に１００℃程度降下させて、鋼板の停止時間を少なくする必要がある。
【０００５】
鋼板の温度を強制的に降下させるには、仕上圧延装置の手前、または仕上圧延装置の第１仕上圧延スタンドと第２仕上圧延スタンドの近傍に冷却装置を配置させる必要がある。
しかし、現実には、第１仕上圧延スタンドの手前には、デスケーリング装置、表面温度計、エッジャー装置、クロップシャー装置等の設備が既に配置されており、冷却装置を設置しようにも、鋼板の移動方向に沿った長さで例えば２０００ｍｍ程度の空きスペースしか確保できないという事情が有る。同様に、仕上圧延装置の第１仕上圧延スタンドと第２仕上圧延スタンドとの間においては、例えば９００〜１５００ｍｍ程度の空きスペースしか確保できないという事情が有る。
【０００６】
そこで、特許文献１（特開昭５１−８６０５０号公報）には、仕上圧延装置の上流側にある粗圧延装置の最終スタンド若しくは最終スタンドから１台前のスタンドの手前に強制水冷装置を設けることによって、最終粗圧延段階に導入させる前の鋼板を５０〜１００℃の範囲で温度低下させる技術が開示されている。
しかし、特許文献１の記載によれば、６０〜７０℃程度の温度低下を達成させるためには、鋼板の上側から水量密度１５００（ｍ３／時）の冷却水を、また鋼板の下側から水量密度５００（ｍ３／時）の冷却水を大量供給する必要があるとされている。このため、仮に１００℃程度の幅で温度降下を達成しようとすれば、最大で２０００（ｍ３／時）を超える膨大な量の冷却水が必要となり、冷却装置及びその付帯設備が大がかりなものになってしまう問題があった。
【０００７】
また、特許文献２（特開２００３−９４１０１号公報）には、タンデムに配置された複数の仕上圧延スタンドで圧延を行いつつ、後段の２以上の仕上圧延スタンドの出口側において、カーテンウォール型冷却手段によって冷却を行う技術が開示されている。
この特許文献２に記載された技術によれば、カーテンウォール型冷却手段を用いるために冷却能力は十分に確保できるが、上述したように仕上圧延装置における空きスペースの問題から、特に仕上圧延装置の手前にはカーテンウォール型冷却手段を設置できないという問題がある。また、カーテンウォール型冷却手段は一般に、長尺なスリット状のノズルから冷却水をカーテンの如く噴射させるものであるため、水量の細やかな制御が難しいという特性があり、冷却能力の調整ができず、鋼板を必要以上に冷却してしまう問題がある。すなわち、鋼板の種類によっては、仕上圧延装置の第１仕上圧延スタンドの出口側において、鋼板温度が比較的低くなっている場合があり、このような鋼板に対して冷却能力が調整が効かない冷却手段を用いた場合には、鋼板温度をＡｒ３点以下の温度まで低下させてしまい、鋼板の組織中にフェライト組織を生じさせてしまう場合がある。
また、鋼板は圧延によってその長さが次第に長くなり、これにより鋼板の最先部と最後部の間で放冷時間の差によって温度差が生じる場合があり、こうした場合に鋼板全体に対して一律の冷却条件で冷却すると、鋼板最先部の冷却が不十分になったり、鋼板最後部の冷却が過剰になったりする問題があった。
要するに、特許文献２に記載の技術は、一律の冷却能力が要求される圧延設備には好適だが、一つの圧延設備で他品種の圧延鋼板を製造したり、温度分布のある鋼板を圧延しようとすると、冷却能力の調整が難しく、鋼板温度を適宜調整できないという問題があった。
【０００８】
特許文献３（特公昭６０−４８２４１号公報）には、仕上圧延前で４０〜５０℃下げる技術が記載されているが、この提案では、冷却温度を自在に可変することは記載されていない。また、冷却は鋼板の中央部のみ行うと記載されている。
【０００９】
また、従来から、仕上圧延の前にはスケールブレーカー（ＦＳＢ）が設置されている例が多い。この場合には、ＦＳＢで表面温度は一時的に１００℃程度低下する。しかし、ＦＳＢは本来、スケールを除去する目的で設置されており、冷却温度を自在に可変することは出来ないので本発明の目的の為には使用できない。このＦＳＢの長さは３ｍ〜５ｍ程度の長さを有しているので、単位長さ当たりの温度降下幅は高々３３Ｋ／ｍ程度で固定されている。
【００１０】
一方、従来から様々な鋼板の冷却装置が提案されている。
例えば、特許文献４（特開２００１−２４０９１５号公報）には、鋼板上に複数の冷却ノズルを配置し、各冷却ノズルから棒状の水噴流を噴射させて鋼板を冷却する技術が開示されている。この特許文献４に記載の技術によれば、鋼板上における棒状の水噴流の噴流衝突領域が相互に離間しており、鋼板に対する噴流衝突領域の面積率が数％程度と低くなっている。またこの特許文献４に記載の技術は、仕上圧延後という記載から、表面温度９００℃以下の鋼板に適用されるものであり、仕上圧延前の１０００℃程度の高温の鋼板に適用されるものではない。１０００℃程度の鋼板に対し,本技術を適用して棒状の水噴流を噴射させると、鋼板上の水噴流の衝突領域では水が直接鋼板に当たって効率よく冷却が行なわれるものの、衝突領域の周辺では水流が鋼板表面に沿って流れるため、９５０℃以上の高温鋼板を冷却する際には水流と鋼板との境界で水の蒸発による蒸気膜が発生し、この蒸気膜の影響によって効率よく冷却が行なわれなくなる。このように、特許文献４に記載の技術を高温の鋼板に適用しても、冷却能力を高めることができない問題があった。
【００１１】
仕上圧延前の高温の鋼板に対して特許文献４に記載の技術を適用するためには、冷却能力を補うために冷却ノズルを何台も設置する必要が生じるが、上述のように粗圧延装置と仕上圧延装置の間のスペースが限られているので、設置台数が制限され、結果的に冷却能力が不足してしまう。
更に、仕上圧延後では板厚が３ｍｍ程度以下と、粗圧延後の鋼板（厚みが２０ｍｍ〜８０ｍｍ、通常は４０ｍｍ程度）および、第１圧延スタンド直後の鋼板（１０ｍｍ〜６０ｍｍ、通常は２０ｍｍ程度）に比べて格段に薄いために冷却しやすい。また、仕上圧延後の鋼板の温度は９００℃以下と、粗圧延後で仕上圧延前および第１仕上圧延スタンドと第２仕上スタンドの間の鋼板の温度（１０００℃程度以上）に比べて低い為に、大きい冷却速度も確保しやすい。
しかし、粗圧延後で仕上圧延前の鋼板や第１仕上圧延スタンドと第２仕上圧延スタンドの間の鋼板は、上記の様に厚みが大きく、温度も高い為に大きい冷却速度を確保することが困難だった。
したがって、従来の技術では、仕上圧延前で、表面温度が１０００℃程度以上で、厚みが通常２０ｍｍ〜４０ｍｍの鋼板を、単位長さ当たりの温度降下幅が全幅に亘って均一に０Ｋ〜１００Ｋで自在に冷却を制御することは可能でなかった。
【特許文献１】特開昭５１−８６０５０号公報
【特許文献２】特開２００３−９４１０１号公報
【特許文献３】特公昭６０−４８２４１号公報
【特許文献４】特開２００１−２４０９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、自然放冷のための待機時間をなくし、また、空きスペースが限られた既存の設備に適用可能であり、しかも冷却による温度降下幅を細かく制御することが可能な鋼板の熱間圧延設備及び鋼板の熱間圧延方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の鋼板の熱間圧延設備は、鋼板の搬送方向に沿って順次設置された第１仕上圧延スタンド及び第２仕上圧延スタンドを含む複数の仕上圧延スタンドからなる仕上圧延装置を少なくとも備えた鋼板の熱間圧延設備において、前記第１仕上圧延スタンドの手前に鋼板冷却用の第１冷却水噴射ノズル群が備えられるとともに、前記第１仕上圧延スタンドと前記第２仕上圧延スタンドの間に鋼板冷却用の第２冷却水噴射ノズル群が備えられ、前記第１、第２冷却水噴射ノズル群による前記鋼板冷却時の温度降下幅が０Ｋ〜１００Ｋの範囲で鋼板の全幅に亘って均一で、かつ自在に制御可能とされていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の鋼板の熱間圧延設備においては、前記第１冷却水噴射ノズル群が、前記鋼板の搬送方向及び前記鋼板の幅方向のそれぞれに沿って配列された複数のフルコーン型スプレーノズルからなり、前記スプレーノズルから各々略充錐体形状の水噴流を噴射させ、前記各水噴流の噴流衝突領域が鋼板の幅方向に沿って少なくとも相互に連続するとともに鋼板の幅方向に対する傾斜方向に沿って少なくとも相互に連続するように配列された複数のフルコーン型スプレーノズルからなることが好ましい。
また、本発明の鋼板の熱間圧延設備においては、前記第２冷却水噴射ノズル群が、前記鋼板の搬送方向及び前記鋼板の幅方向のそれぞれに沿って配列された複数のフルコーン型スプレーノズルからなり、前記スプレーノズルから各々略充錐体形状の水噴流を噴射させ、前記各水噴流の噴流衝突領域が鋼板の幅方向に沿って少なくとも相互に連続するとともに鋼板の幅方向に対する傾斜方向に沿って少なくとも相互に連続するように配列された複数のフルコーン型スプレーノズルからなることが好ましい。
また、本発明の鋼板の熱間圧延設備においては、前記鋼板が、前記第２冷却水噴射ノズル群から前記第２仕上圧延スタンドに搬送されるまでの間に、１．６秒以上の搬送時間が確保されるように、前記第２冷却水噴射ノズル群と前記第２仕上圧延スタンドとが離間されていることが好ましい。
【００１５】
上記構成の熱間圧延設備によれば、第１仕上圧延スタンドの前後に、第１、第２冷却水噴射ノズル群を配置して鋼板を強制的に冷却するので、仕上圧延装置（第１仕上圧延スタンド）の手前で鋼板の搬送を停止させて自然放冷を行なう必要がなく、自然放冷のための待機時間をなくすことが可能になる。
また、上記の熱間圧延設備によれば、第１仕上圧延スタンドの前後に、冷却用ノズルを第１、第２冷却水噴射ノズル群として分散して配置するので、空きスペースが限られた既存の熱間圧延設備に対しても冷却水噴射ノズルを後から付加させることができ、既存の設備にも好適に適用することが可能となる。
更に、第１、第２冷却水噴射ノズル群による鋼板冷却時の温度降下幅が０Ｋ〜１００Ｋの範囲で自在に制御可能とされているので、鋼板温度や圧延条件等に合わせて鋼板の温度を制御することが可能になり、鋼板の品質の向上が図られる。
【００１６】
また、第１、第２冷却水噴射ノズル群が、複数のフルコーン型スプレーノズルから構成されるので、カーテンウォール型の冷却装置等に比べて、設置面積が小さくなるとともに高い冷却能力を確保することができ、空きスペースの少ない既存の設備にも好適に適用することができる。
また、第１、第２冷却水噴射ノズル群を構成する複数のフルコーン型スプレーノズルの作動状態を個別に制御することによって、鋼板冷却時の温度降下幅を０Ｋ〜１００Ｋの範囲で自在に制御することが可能になる。
更に、鋼板に１．６秒以上の搬送時間が確保されるように第２冷却水噴射ノズル群と第２仕上圧延スタンドとが離間されるので、第２仕上圧延スタンドによる圧延の前に、第２冷却水噴射ノズル群によって冷やされた鋼板の表面温度が、１．６秒以上の搬送時間の間に鋼板内部の熱によって回復され、これにより鋼板全体の温度が均一になった状態で第２仕上圧延スタンドで圧延されることになり、不具合の発生を防止できる。また、仮に鋼板の表面温度がＡｒ３点以下に下がったとしても、１．６秒間の搬送時間を確保することによって鋼板表面の温度がＡｒ３点以上に回復し、これにより鋼板内部におけるフェライト相の発生が防止され、鋼板の品質をより高めることができる。
【００１７】
次に、本発明の鋼板の熱間圧延方法は、鋼板の搬送方向に沿って順次設置された第１仕上圧延スタンド及び第２仕上圧延スタンドを含む複数の仕上圧延スタンドからなる仕上圧延装置を少なくとも備えた熱間圧延設備による鋼板の熱間圧延方法であって、前記第１仕上圧延スタンドの手前に鋼板冷却用の第１冷却水噴射ノズル群を配置するとともに、前記第１仕上圧延スタンドと前記第２仕上圧延スタンドの間に鋼板冷却用の第２冷却水噴射ノズル群を配置し、前記第１、第２冷却水噴射ノズル群によって前記鋼板を冷却する際に、前記鋼板の温度降下幅を０Ｋ〜１００Ｋの範囲で鋼板の全幅に亘って均一で、かつ自在に制御しながら冷却することを特徴とする。
また、本発明の鋼板の熱間圧延方法においては、前記鋼板が、前記第１仕上圧延スタンドの手前の冷却水噴射ノズル群から前記第１圧延スタンドに搬送されるまでの間に、２秒以上の搬送時間を設け、前記第２冷却水噴射ノズル群から前記第２仕上圧延スタンドに搬送されるまでの間に、１．６秒以上の搬送時間を設けることが好ましい。
【００１８】
上記構成の熱間圧延方法によれば、第１仕上圧延スタンドの前後に、第１、第２冷却水噴射ノズル群を配置して鋼板を強制的に冷却するので、仕上圧延装置（第１仕上圧延スタンド）の手前で鋼板の搬送を停止させて自然放冷を行なう必要がなく、自然放冷のための待機時間をなくすことが可能になる。
また、上記の熱間圧延方法は、第１仕上圧延スタンドの前後に、冷却用ノズルを第１、第２冷却水噴射ノズル群として分散して配置することで実現できるので、空きスペースが限られた既存の熱間圧延設備に対しても好適に適用することが可能となる。
更に、第１、第２冷却水噴射ノズル群による鋼板冷却時の温度降下幅が０Ｋ〜１００Ｋの範囲で自在に制御可能なので、鋼板温度や圧延条件等に合わせて鋼板の温度を制御することが可能になり、鋼板の品質の向上が図られる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、自然放冷のための待機時間をなくすことが可能になり、熱間圧延鋼板の生産性を大幅に高めることができる。
また、本発明によれば、空きスペースが限られた既存の設備に対しても適用することができる。
更に、本発明によれば、鋼板の品種や圧延条件によって冷却による温度降下幅を細かく制御することができ、鋼板の過冷却を防止して熱間圧延鋼板の品質を高めることができる。
更にまた、本発明によれば、第１、第２冷却水噴射ノズル群によって鋼板を冷却することで、仕上圧延工程の段階で鋼板温度を精密に調整することが可能となり、これにより、仕上圧延工程後の圧延鋼板の温度調整を精度良く行うことができる。即ち、本発明によれば、仕上圧延工程における鋼板温度ばかりでなく、仕上圧延工程後における鋼板温度をも精密に制御することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、以下の説明において参照する図は、本発明に係る鋼板の熱間圧延設備の構成等を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の熱間圧延設備の寸法関係とは異なる場合がある。
本発明は、圧延鋼板または厚みが２０〜１５０ｍｍ程度の厚鋼板（以下、鋼板と総称する）を冷却対象とし、冷却水噴射ノズル群を熱間圧延設備に組み込み、鋼板の上面側と下面側に対して当該冷却水噴射ノズル群からの水（例えば、水、または水と空気の混合体などの冷却媒体で、本発明では「水」という）噴流によって冷却を行なう場合に適用されるものである。
【００２１】
図１には本実施形態の鋼板の熱間圧延設備（以下、圧延設備と表記する。）の一例を示す。この圧延設備は、図１に示すように、粗圧延装置１と、仕上圧延装置２と、本発明に係る第１冷却水噴射ノズル群３及び第２冷却水噴射ノズル群４とから概略構成されている。粗圧延装置１の上流側には図示略の加熱抽出炉が備えられており、この加熱抽出炉によって圧延前の鋼スラブを１２００℃ないし１２５０℃程度に加熱できるようになっている。この加熱によって鋼スラブが圧延されやすくなるとともに、狭幅処理における傷の発生が防止される。粗圧延装置１は、複数の粗圧延ロールが鋼板５の移動方向に沿って一列に配列されて構成されている。なお、図１には粗圧延装置の最終粗圧延ロール１ａのみを示している。この粗圧延装置１によって、圧延前の鋼スラブが２０〜８０ｍｍ程度の厚みになるまで圧延される。
【００２２】
粗圧延装置１の下流側には、図示しないデスケーリング装置、エッジャー装置、クロップシャー装置、鋼板の表面温度計等が配置されている。
第１冷却水噴射ノズル群は仕上圧延機の手前に設置されるが、その位置は、圧延前の鋼スラブの搬送速度がなるべく低下する場所に設置することが望ましい。搬送速度が遅ければ、同じ冷却時の熱伝達係数を用いても、単位時間当たりおよび単位長さ当たりの冷却量が大きくなる為である。この為には、仕上圧延機前に設置されているデスケーリング装置の近傍が最適であり、通板速度は４０ｍｐｍ〜８０ｍｐｍ（最大１００ｍｐｍ程度）になる。ちなみに、粗圧延直後の通板速度は２５０ｍｐｍ〜３００ｍｐｍ程度である。
しかし、仕上圧延機前には、デスケーリング装置、エッジャー装置、クロップシャー装置、鋼板の表面温度計等が配置されているので、冷却装置のために割くことのスペース（圧延方向の長さ）は非常に限られている。このスペースは、本発明の実施の態様では高々５００ｍｍ程度であり、他の仕上圧延前の装置の再配列をしても、高々２０００ｍｍ程度であると推定される。
尚、図１では粗圧延と仕上圧延による板厚の変化は図示していない
【００２３】
また、図１には、仕上圧延装置２の一部を示している。仕上圧延装置２は、第１仕上圧延スタンドＦ１及び第２仕上圧延スタンドＦ２を含む複数の仕上圧延スタンドが鋼板５の搬送方向に沿って一列に配列されて構成されている。図１には、第１仕上圧延スタンドＦ１の圧延ローラ２ａと第２仕上圧延スタンドＦ２の圧延ローラ２ｂを示している。
更に、仕上圧延装置２の下流側には、熱間圧延鋼板を巻き取るための図示しない巻取装置が配置されている。
【００２４】
次に図１に示すように、第１仕上圧延スタンドＦ１の直前には、本発明に係る第１冷却水噴射ノズル群３が設置されている。また、第１仕上圧延スタンドＦ１と第２仕上圧延スタンドＦ２との間には、本発明に係る第２冷却水噴射ノズル群４が設置されている。
第１冷却水噴射ノズル群３は、厚さが２０〜８０ｍｍ程度であって表面温度が１０００℃〜１２５０℃程度の鋼板の温度を、８０〜２０Ｋ程度の温度降下幅で降下させることが可能な能力を備えたものである。これらの温度降下幅は、板厚と通板速度に関係する。
また、第２冷却水噴射ノズル群４は、厚さが１０〜６０ｍｍ程度であって表面温度が１０００℃〜１２５０℃程度の鋼板の温度を、１００Ｋ〜２０Ｋ程度の温度降下幅で降下させることが可能な能力を備えたものである。これらの温度降下幅は、板厚と通板速度に関係する。
【００２５】
図１に示すように、第１冷却水噴射ノズル群３は、鋼板５の上面５ａ側及び下面５ｂ側にそれぞれ設置された複数のスプレーノズル３ｂ…から構成されている。スプレーノズル３ｂは、充錐体状の水噴流を噴射可能なものであり、図１に示すように鋼板５の上面５ａ側及び下面５ｂ側にそれぞれ設置された第１ノズルボックス３ａ、３ａに組み込まれている。各ノズルボックス３ａ、３ａにおいては、スプレーノズル３ｂ…が鋼板５の移動方向及び幅方向に沿って４列ずつ配置され、合計で１６基のスプレーノズル３ｂ…が設置されている。ノズルボックス３ａは鋼板５の上下にそれぞれ設置されているので、第１冷却水噴射ノズル群３全体では３２基のスプレーノズル３ｂが設置されている。そして、各スプレーノズル３ｂから充錐状の水噴流を鋼板５の上面５ａ及び下面５ｂにそれぞれ噴射させて鋼板５を冷却できるようになっている。
また、各ノズルボックス３ａ、３ａは、第１仕上圧延スタンドＦ１手前にある鋼板５のガイドローラ１１ａ、１１ｂの間に設置されている。このガイドローラ１１ａ、１１ｂ間の間隔は１５００ｍｍ程度とされている。各ノズルボックス３ａに組み込まれたスプレーノズル３ｂは、各ノズルボックス３ａをガイドローラ１１ａ、１１ｂ間に収めるために、鋼板の搬送方向に沿って稠密に配置されている。
【００２６】
次に、図１に示すように、第２冷却水噴射ノズル群４は、鋼板５の上面５ａ側及び下面５ｂ側にそれぞれ設置された複数のスプレーノズル４ｄ…から構成されている。スプレーノズル４ｄは、上記のスプレーノズル３ｂと同様に充錐体状の水噴流を噴射可能なものであり、図１に示すように鋼板５の上面５ａ側及び下面５ｂ側にそれぞれ設置された第２〜第４ノズルボックス４ａ〜４ｃに組み込まれている。各ノズルボックス４ａ〜４ｃにおいては、スプレーノズル４ｄ…が鋼板５の移動方向に沿って２列、幅方向に沿って１６列ずつ配置され、合計で３２基のスプレーノズル４ｄが設置されている。第２冷却水噴射ノズル群４全体ではノズルボックス４ａ〜４ｃが合計で６個あるので、スプレーノズル４ｄは全体で３２基設置されている。そして、各スプレーノズル４ｄから充錐状の水噴流を鋼板５の上面５ａ及び下面５ｂにそれぞれ噴射させて鋼板５を冷却できるようになっている。
また、第２〜第４ノズルボックス４ａ〜４ｃは、第１、第２仕上圧延スタンドＦ１、Ｆ２の間に配置されている。第１、第２仕上圧延スタンドＦ１、Ｆ２の間には、図示しない鋼板５のガイドローラが複数設置されており、各ノズルボックス４ａ〜４ｃはこれらガイドローラの間に配置されている。なお、第１、第２仕上圧延スタンドＦ１、Ｆ２間におけるガイドローラ同士の間隔は、９００ｍｍ〜１５００ｍｍ程度とされており、従って各ノズルボックス４ａ〜４ｃに組み込まれたスプレーノズル４ｄは、各ノズルボックス４ａ〜４ｃを図示しないガイドローラ間に収めるために、鋼板の搬送方向に沿って稠密に配置されている。
【００２７】
第１、第２冷却水噴射ノズル群３、４を構成するスプレーノズル３ｂ、４ｄは、図２に示すように、水噴流が円錐形状となるフルコーン型スプレーノズルであっても良く（図２Ａ）、水噴流が楕円錐形状となる楕円型スプレーノズルであっても良く（図２Ｂ）、水噴流が長円錐形状となる長円型スプレーノズルであっても良く（図２Ｃ）、これら図２Ａないし図２Ｃに示すスプレーノズルが混在していても良い。
【００２８】
そして、第１、第２冷却水噴射ノズル群３、４はそれぞれ、図示略の制御手段によって作動条件が制御されている。すなわち、各冷却水噴射ノズル群３、４を構成するスプレーノズル３ｂ、４ｄ毎またはノズルボックス３ａ、４ａ〜４ｃ毎に冷却水の噴射を行なったり行なわなかったり、冷却水の水量密度をスプレーノズル３ｂ、４ｄ毎またはノズルボックス３ａ、４ａ〜４ｃ毎に制御できるようになっている。
このような構成によって、第１、第２冷却水噴射ノズル群３、４は各スプレーノズル３ｂ、４ｄ単位若しくはノズルボックス３ａ、４ａ〜４ｃ単位で制御することが可能であり、これにより鋼板５の温度降下幅を段階的に制御できるようになっている。
【００２９】
ここで第１、第２冷却水噴射ノズル群３、４の冷却能力について説明すると、第１冷却水噴射ノズル群３の第１ノズルボックス３ａは、厚さが２０〜８０ｍｍ程度であって表面温度が１０００℃〜１２５０℃程度の鋼板に対し、最大で４０Ｋの温度降下幅に相当する冷却能力を備えている。また、第２〜第４ノズルボックス４ａ〜４ｃは、それぞれ、厚さが１０〜６０ｍｍ程度であって表面温度が１０００℃〜１２５０℃程度の鋼板に対し、最大で各々２０Ｋの温度降下幅に相当する冷却能力を備えている。
【００３０】
従って、図３に示すように、例えば、第２冷却水噴射ノズル群４の第３ノズルボックス４ｃのみを作動させることで、鋼板の温度降下幅を最大２０Ｋにすることが可能になっている。同様に、第１冷却水噴射ノズル群３の第１ノズルボックス３ａのみを作動させることで、鋼板の温度降下幅を最大４０Ｋにすることが可能になっている。また、第１、第３ノズルボックス３ａ、４ｃを同時に作動させることで、温度降下幅を最大６０Ｋにすることが可能になっている。同様に、第１、第２、第４ノズルボックス３ａ、４ａ、４ｃを同時に作動させることで温度降下幅を最大８０Ｋにすることが可能になり、第１〜第４ノズルボックス３ａ〜４ｃを全て同時に作動させることで温度降下幅を最大１００Ｋにすることが可能になっている。このように、本実施形態の第１、第２冷却水噴射ノズル群３、４によれば、鋼板の温度降下幅を２０Ｋ刻みで最大１００Ｋまで制御することが可能になっている。
また、各スプレーノズルのオンオフや、水量密度等の作動条件を細かく制御することによって、数Ｋ刻みで温度降下幅を制御することも可能になっている。
以上の構成によって、上記の第１、第２冷却水噴射ノズル群３、４は全体として、鋼板の表面温度を温度降下幅０Ｋ〜１００Ｋの範囲で自在に制御可能とされている。尚、この温度降下幅は板厚と通板速度により調整可能である。
【００３１】
なお、第２冷却水噴射ノズル群４の第４ノズルボックス４ｃと、第２仕上圧延スタンドＦ２との間の距離は、鋼板が搬送された際に１．６秒以上の搬送時間を確保できる程度に離間させておくことが望ましい。第４ノズルボックス４ｃからの水噴流によって冷却された鋼板に対して２秒以上の搬送時間を確保させることで、一旦冷やされた鋼板の表面温度が鋼板内部の熱によってある程度回復され、第２仕上圧延スタンドＦ２による圧延の際に鋼板温度が下がりすぎず、圧延を効率よく行なうことが可能になる。特に、冷却によって鋼板温度がＡｒ３点以下に低下した場合でも、１．６秒以上の搬送時間を確保することでＡｒ３点以上の温度に回復させて圧延を行なわせることができ、鋼板組織中にフェライト相が析出するおそれがなく、鋼板の品質の低下が防止される。
【００３２】
以下、従来技術では解消されなかった問題点を指摘しつつ、第１、第２冷却水噴射ノズル群３、４を上記のように設置した場合の効果を説明する。
仕上圧延工程における鋼板温度を例えば１０００℃〜１０５０℃より低くにするには、第１仕上圧延スタンドＦ１前において鋼板の温度降下幅を例えば１００Ｋ以上にすることが可能な能力を備えた冷却設備が必要になる。しかし、このような冷却設備は比較的広い設置スペースを必要とするため、第１仕上圧延スタンドＦ１前に十分なスペースが確保できないような既存の熱間圧延設備への設置は不可能な状況であった。
しかし、鋼板温度は必ずしも第１仕上圧延スタンドＦ１手前で１０００℃〜１０５０℃にする必要はなく、第２仕上圧延スタンドＦ２手前で１０００℃から１０５℃になっていれば実用上問題ない。そこで本発明者らは、上述のように、第１、第２仕上圧延スタンドＦ１、Ｆ２の間に、温度降下幅が最大で６０Ｋ程度の冷却水噴射ノズル群を設置すると共に、第１仕上圧延スタンドＦ１手前に温度降下幅が板厚と通板速度に因るが８０Ｋ〜２０Ｋ程度の冷却水噴射ノズル群を設置することで、従来の問題を解決できることを見いだしたのである。
【００３３】
すなわち、第１、第２仕上圧延スタンドＦ１、Ｆ２の間は、比較的空きスペースが多いため、温度降下幅が比較的大きな冷却能力のある第２冷却水噴射ノズル群４を設置することが可能である。また、第１冷却水噴射ノズル群３を第１仕上圧延スタンドＦ１手前に設置するとともに、水噴流量が大きな第２冷却水噴射ノズル群４を第２仕上圧延スタンドＦ２の手前に設置することで、第２仕上圧延スタンドＦ２手前における鋼板温度を例えば１０００℃〜１０５０℃程度にすることが可能になる。第２仕上圧延スタンドＦ２手前で鋼板温度を１０００℃〜１０５０℃程度にできれば、第２仕上圧延スタンドＦ２より後段の仕上圧延スタンドにおいて鋼板温度が１０００℃を越えることがなく、スケール痕の問題を回避できる。
【００３４】
また、第２冷却水噴射ノズル群４を第２仕上圧延スタンドＦ２の手前に設置する他の利点は、第２仕上圧延スタンドＦ２手前における鋼板の厚みが１０ｍｍ〜６０ｍｍ程度と比較的厚いため、大量の冷却水を鋼板に噴射させた場合でも鋼板が水の噴射圧力で変形するおそれがなく、通板性を確保できることにある。第２仕上圧延スタンドＦ２よりも後段では、鋼板の圧下が進んで鋼板厚みが比較的薄くなり、大量の冷却水の噴射によって鋼板自体が変形して通板性が低下するおそれがあるが、第２冷却水噴射ノズル群４を第２仕上圧延スタンドＦ２の手前に設置することでこの問題も回避できる。
【００３５】
また、第２冷却水噴射ノズル群４を第２仕上圧延スタンドＦ２の手前に設置する更なる利点は、第１、第２仕上圧延スタンドＦ１、Ｆ２間において鋼板の搬送速度が変化した場合でも、第２〜第４ノズルボックス４ａ〜４ｂの冷却水の噴射状態を制御して鋼板の温度降下幅を制御できる点にある。
すなわち、鋼板の熱間圧延工程においては、最終的に鋼板の長さが５０ｍ〜２５００ｍ程度になるため、鋼板の最後部が仕上圧延装置の第１仕上圧延スタンドＦ１に到達する前に、鋼板の最先部が仕上圧延装置の先の巻取装置に到達する場合がある。鋼板の最先部が巻取装置に到達すると、鋼板の搬送速度を一旦落として鋼板の最先部を確実に巻取装置に巻き取らせ、その後、搬送速度を上げて高速で巻き取らせている。このような速度制御を行なうと、第１、第２仕上圧延スタンドＦ１、Ｆ２間を通過する鋼板の搬送速度も当然に変化する。更に加えて、熱間圧延工程における鋼板温度は、最先部よりも最後部の温度が次第に低下する傾向にある。
以上のことから、鋼板の最先部に対する冷却条件と同じ条件で鋼板の最後部に対して冷却を行なうと、冷却能力が過剰になって鋼板温度が例えばＡｒ３点以下になり、組織中にフェライト相が析出する等の問題が生じる。
そこで、第２冷却水噴射ノズル群４を第１冷却水噴射ノズル群３とともに設置して、鋼板の温度降下幅を例えば最大１００Ｋの範囲で任意に制御可能とすることで、鋼板の搬送速度及び鋼板の温度に合わせて冷却制御を細かく設定することが可能になり、最終製品である熱間圧延鋼板の品質を高めることができる。
【００３６】
一方、第１仕上圧延スタンドＦ１手前及び第１、第２仕上圧延スタンドＦ１、Ｆ２間のスペースの限られた位置に冷却水噴射ノズル群３、４を設置するためには、設置スペースがコンパクトで高性能な冷却ノズル群が必要となる。また、水の冷却能力は図４に示すように、鋼板の表面温度によって、膜沸騰域、遷移沸騰域、核沸騰域と異なっているが、本発明の冷却対象となる鋼板の温度は１０００℃以上と膜沸騰域に相当するため、冷却能力を示す熱伝達率が低いという事情が有る。しかしこうした懸念は、以下に説明する構成の冷却水噴射ノズル群を採用することで解消することができる。
【００３７】
図５には、第１冷却水噴射ノズル群３を構成するスプレーノズル３ｂの配置例と、そのスプレーノズル３ｂから鋼板５に向けて噴射された水噴流による噴流衝突領域との関係を平面図で示す。ここで、噴流衝突領域とは、スプレーノズル３ｂから噴射された充錐体状の水噴流が鋼板５の上面５ａまたは下面５ｂに直接衝突する領域を指す。なお、図５に示す例は、フルコーン型スプレーノズルを使用した例である。
【００３８】
図５に示すように、第１冷却水噴射ノズル群３を構成するスプレーノズル３ｂは、鋼板５の幅方向に沿って配列されるとともに鋼板５の幅方向に対する傾斜方向に沿って４列に配列されている。なお、配置列数は設置スペースに応じて変化するものである。図５における鋼板５の幅方向に対する傾斜方向とは、幅方向に対して６０°を越えて７５°以下の範囲まで傾斜された方向である。各スプレーノズル３ｂは、鋼板５の幅方向に沿って等間隔に配置されるとともに、幅方向に対する傾斜方向に沿って等間隔に配置されている。このように配列されたスプレーノズルの各中心点を線で結ぶと、図５に示すように略二等辺三角形となる。
【００３９】
上記のように配列されたスプレーノズル３ｂからの水噴流による噴流衝突領域Ｍは、図５の点線で示すように、鋼板の幅方向に沿って相互に重なるとともに、鋼板の幅方向に対する傾斜方向に沿って相互に接しているとともに、鋼板の移動方向に沿って相互に稠密に接している。このように噴流衝突領域Ｍが相互に接したり重なったりするのは、各スプレーノズル３ｂが所定の間隔をもって配置されるとともに、各スプレーノズル３ｂによって噴射される水噴流が一定の広がり角を持った充錐体形状であるために、図１に示すように、スプレーノズル３ｂから鋼板５に至るまでの間に、水噴流が各スプレーノズル３ｂの間の領域にまで広がるためである。
【００４０】
高温の鋼板をスプレーノズルからの水噴流によって冷却する際においては、水が高温の鋼板に接したときに膜沸騰状態となり鋼板を効率よく冷却できない場合がある。例えば、鋼板上面側においては、各スプレーノズルから大量の水噴流を衝突させると、噴流衝突領域では冷却されるが、衝突後に板上水となった冷却水は、この冷却水と鋼板間に発生する水蒸気の存在もあり、冷却に充分寄与しないで排出される懸念がある。また板上水が多い場合には、各スプレーノズルからの水噴流が鋼板表面に充分に到達できず、充分な冷却効率が得られないおそれもある。
【００４１】
上記の現象に対して本実施形態の冷却装置によれば、鋼板表面の一定の領域において水噴流を鋼板表面のほぼ全域に効率的に到達させることにより上記の現象を緩和して、十分な冷却能力を安定確保して冷却効率を高めることができる。すなわち、最大広がり角度が１０°以上３０°以下の水噴流を噴射させることによって、水噴流における垂直成分を増加させ、これにより鋼板に対して水噴流を効率よく衝突させることが可能になり、冷却を効率よく行うことができる。
【００４２】
また、鋼板に水噴流を噴射させて冷却を行なう場合において、冷却能力の指標となる熱伝達率は前述のように鋼板の表面温度が低いほど高くなる傾向がある。すなわち、鋼板の表面温度が低下した状態で更に水噴流を噴射させれば、冷却能力がより向上する。ところで、９５０℃かまたはそれ以上に加熱された鋼板は内部エネルギーが大きいため、一つのスプレーノズルで水を噴射させただけでは、表面温度が一時的には低下するものの、鋼板内部の熱によって復熱して膜沸騰領域温度まで上がってしまい、熱伝達率を高くできない場合がある。
【００４３】
このような現象に対して本実施形態の冷却装置によれば、鋼板上における複数の噴流衝突領域が、鋼板の幅方向並びに幅方向に対して、それぞれ相互に接触されているので、噴流衝突領域が鋼板の移動方向に沿って相互に稠密に接する状態になり、これにより鋼板に対して連続して水噴流を衝突させることが可能となり、一つの水噴流によって冷却された鋼板を次の水噴流によって表面温度が上がる前に冷却できるので、熱伝達率を高めることができ、鋼板の冷却能力をより向上させることができる。より具体的には、熱伝達率を６０００（Ｗ／ｍ２・Ｋ）以上にすることができる。
【００４４】
噴流衝突領域が幅方向に重なると、冷媒衝突面の法線方向の噴射速度分布が均一化するので、幅方向に均一な冷却が出来る。しかし、同時にスプレー間に壁を作ることになり、冷却水が幅方向に上手く排出されない。その為に、圧延方向には、冷媒衝突面は接するだけにする。このことにより、その冷媒衝突面の接線を幅方向につなげた線を通って、冷却水が幅方向に排出されるので、幅方向に均一に、かつ、圧延方向には強冷却が出来ることになる。
もしも、圧延方向に、冷媒衝突面が重なったようなスプレー配置をとると、幅方向に冷却水を排出するパスが無くなり、板上水として、水が鋼板上に残るために幅方向に均一に冷却することが難しくなる。
【００４５】
これらのことにより、第１、第２冷却水噴射ノズル群を用いて、幅方向に亘って、冷却水噴射ノズル群全体での温度降下幅を±５℃程度のバラツキで鋼板を冷却することが可能である。ただし、従来から鋼板の最エッジは５０℃程度温度が低下することがある、この部分は冷却水が掛からない様にエッジマスクをする必要がある場合がある。
【００４６】
鋼板５の幅方向に沿う噴流衝突領域Ｍの重なり幅は、各噴流衝突領域Ｍの半径の０％を越えて１００％以下の範囲とすることが好ましく、０％以上４０％以下の範囲がより好ましい。また、噴流衝突領域Ｍの半径は、水噴流の最大広がり角度とノズル先端から鋼板までの距離で決まるが、６０ｍｍ以上１８０ｍｍ以下の範囲が良く、８０ｍｍ以上１４０ｍｍ以下の範囲がより良い。
鋼板５上において噴流衝突領域Ｍを図５に示すように設定するには、水噴流の最大広がり角度と、スプレーノズル先端から鋼板までの距離との関係を制御すれば良い。
【００４７】
水噴流の最大広がり角度は例えば、１０°以上３０°以下の範囲に設定することが好ましい。最大広がり角度を１０°以上に設定することによって、スプレーノズル同士の間隔を極端に狭める必要がなくなる。また、最大広がり角度を１０°以上にすることで、噴流衝突領域が狭くなりすぎず、噴流衝突領域同士を少なくとも接触させることができる。一方、最大広がり角度を３０°以下に設定することによって、鋼板５の上面５ａまたは下面５ｂに対する水噴流の垂直方向の速度成分を大きくすることができ、鋼板５に対して水を直接に衝突させる能力が向上し、水と鋼板５との間で効率よく熱交換が行なわれ、熱伝達率が向上させることができる。
【００４８】
また本実施形態においては、スプレーノズル３ｂ先端から鋼板５までの距離を２００ｍｍ以上７００ｍｍ以下の範囲に設定することが好ましい。
距離を２００ｍｍ以上にすることで、ノズル３ｂの直下に変形された鋼板が送られた場合でもノズル３ｂと鋼板とが干渉するおそれがない。更に距離を７００ｍｍ以下に設定することで、ノズル３ｂが鋼板５の下面５ｂ側に設置された場合であってもノズル３ｂと鋼板５との距離が離れすぎずに、水噴流を鋼板に確実に衝突させることができる。
【００４９】
また、各スプレーノズル３ｂによる水噴流の水量密度は２ｍ３／ｍ２／分以上の範囲で任意の値に設置することが好ましく、８ｍ３／ｍ２／分以上とすることがより好ましい。水量密度を２ｍ３／ｍ２／分以上に設定することによって、十分な量の水を鋼板５の一面５ａまたは他面５ｂに供給することができ、水と鋼板５との間で効率よく冷却が行なわれて熱伝達率が向上する。
水量密度の制御は、各スプレーノズル３ｂに供給する水の供給圧力を制御すれば良い。供給圧力の最適範囲はスプレーノズルの性能によっても異なるが、例えば０．００５ＭＰａ以上０．５ＭＰａの範囲に設定すれば良い。
このスプレーノズルでの、水量密度の上限値であるが、たとえば水量密度を２倍の１６ｍ３／ｍ２／分にすれば、鋼板５の単位長さ当たりの温度降下幅を１４０Ｋ／ｍにすることは可能である。これは噴流衝突領域の直径を１２５ｍｍとした時に１スプレーノズル当たりの温度降下代は３５Ｋであることを意味する。
しかし、水量密度を増すと、水噴流が滞留水を貫通して届くだけの水圧などの条件が必要になる。また、幅方向の水の排出性が問題になる。また、水切りを設置しない場合、冷却帯の外に流出した鋼板上の水による不均一冷却が懸念される。これらのことを考慮すると水量密度の上限値は１６〜２０ｍ３／ｍ２／分程度である。
【００５０】
図５に示したスプレーノズル３ｂの配列を採用することで、鋼板５上における複数の噴流衝突領域が、鋼板の移動方向に沿って相互に稠密に接し、これにより鋼板５に対して連続して水噴流を衝突させることが可能となり、一つの水噴流によって冷却された鋼板５を次の水噴流によって表面温度が上がる前に冷却できるので、熱伝達率を高めることができ、鋼板５に対する冷却能力をより向上させることができる。
また、最大広がり角度が１０°以上３０°以下の水噴流を噴射させることによって、水噴流における垂直成分を増加させ、これにより鋼板に対して水噴流を効率よく衝突させることが可能になり、冷却を効率よく行うことができる。
また、鋼板５上における水噴流による複数の噴流衝突領域を、鋼板５の幅方向に沿って相互に重ね合わせることによって、冷却後の鋼板５の幅方向の温度のバラツキを小さくすることができる。
【００５１】
ここまで、第１冷却水噴射ノズル群３の具体的な構成について説明したが、第２冷却水噴射ノズル群４についても同様な構成を採用することで、設置スペースと冷却能力の課題を解消することができる。
【００５２】
次に、本実施形態の熱間圧延設備による熱間圧延方法について説明する。
本実施形態の熱間圧延方法は、第１仕上圧延スタンドＦ１の手前に配置させた第１冷却水噴射ノズル群３と、第１仕上圧延スタンドＦ１と第２仕上圧延スタンドＦ２の間に配置させた第２冷却水噴射ノズル群４を用い、鋼板５を冷却する際に、鋼板５の温度降下幅を０Ｋ〜１００Ｋの範囲で自在に制御しながら冷却するというものである。
鋼板の温度降下幅を０Ｋ〜１００Ｋの範囲で自在に制御するには、各冷却水噴射ノズル群３、４を構成するスプレーノズル３ｂ、４ｄの作動条件を制御すれば良い。この制御方法には、次に説明する第１の制御方法と第２の制御方法の２通りがある。
【００５３】
「第１の制御方法」
まず第１ステップとして、熱間圧延設備の加熱抽出炉における加熱抽出温度等に基づいて、仕上圧延装置２手前における鋼板の温度を予測する。
すなわち、加熱抽出温度は、鋼の材質、鋼スラブのサイズ、鋼板の製品区分などの条件により定まっている。また、加熱抽出炉から仕上圧延装置２の手前までの距離は熱間圧延設備毎に一定である。更に、加熱抽出炉から取り出された鋼スラブ（粗圧延鋼板）が仕上圧延装置２の手前まで搬送されるまでに鋼板５が自然放冷されるが、その際の鋼板温度の自然降下幅は経験則からある程度予測可能である。よって本ステップでは、仕上圧延装置２の手前における鋼板の温度を、加熱抽出温度、鋼スラブの材質、サイズ、粗圧延工程の条件、鋼板の搬送速度、搬送時間等によって予測する。
【００５４】
次に、第２ステップとして、冷却を行なわない場合の第１、第２仕上圧延スタンドＦ１、Ｆ２における鋼板の温度を時間推移で予測する。
すなわち、鋼板温度の時間推移は、鋼板５が搬送される間に自然放冷によって徐々に低下する一方、第１、第２仕上圧延スタンドＦ１、Ｆ２の圧延時の加工発熱によって上昇するので、本ステップでは、自然放冷による温度降下幅と、加工発熱による温度上昇も経験則からある程度予測することが可能である。
【００５５】
また、第１、第２仕上圧延スタンドＦ１、Ｆ２間を搬送される鋼板の表面温度は、鋼板の長手方向に渡って均一ではなく、鋼板の最先部の温度が鋼板の最後部の温度よりも高い傾向にあり、これを鋼板温度の時間推移を予測する際に考慮する必要が有る。鋼板の最先部の温度が鋼板の最後部の温度よりも高くなるのは、加熱抽出炉から取り出された鋼スラブ（鋼板）が、粗圧延工程を経ることによって搬送方向（圧延方向）の長さが数倍から数十倍の長さまで伸ばされ、鋼板の最先部が仕上圧延装置手前に到達してから鋼板の最後部が仕上圧延装置に到達するまでに時間差が発生し、この時間差によって鋼板の最後部がより長く自然放冷されて温度降下幅が大きくなるためである。よって、鋼板の最後部に対する冷却条件を、鋼板最先部に対する冷却条件よりも緩和して、鋼板の最後部を過冷却にしない配慮が必要となる。
【００５６】
以上により、本ステップでは、第１、第２仕上圧延スタンドＦ１、Ｆ２における鋼板の温度の時間推移を、搬送速度、搬送時間、圧下率等の粗圧延条件、仕上圧延装置手前における鋼板の長手方向の温度分布等から予測する。
【００５７】
次に、第３ステップとして、第２ステップによる鋼板温度の時間推移の予測データから、第１、第２冷却水噴射ノズル群３、４による冷却条件を決定する。冷却条件の決定にあたっては、第１ステップで予測した第２仕上圧延スタンド前における鋼板の表面温度を例えば１０００℃〜１０５０℃になるまで冷却すること、鋼板の最先部の温度が鋼板の最後部の温度よりも高くなるので鋼板の最後部に対する冷却条件を最先部に対する冷却条件よりも緩和すること、等を考慮する。
従って、冷却条件は常に一定に設定するのではなく、鋼板温度の時間推移の予測データに対応させて冷却条件を可変にすることが望ましい。すなわち、鋼板５の温度降下幅を０Ｋ〜１００Ｋの範囲で自在に制御しながら冷却するように冷却条件を設定することが望ましい。
【００５８】
冷却条件は例えば、冷却水の水量密度を経過時間によって制御したり、第１〜第４ノズルボックス３ａ、４ａ〜４ｃの作動を制御することにより調整できる。より具体的には、鋼板の温度降下幅を２０Ｋにするためには第２ノズルボックス４ｂのみを作動させればよく、鋼板の温度降下幅を４０Ｋにするためには第１ノズルボックス３ａのみを作動させればよい。また、鋼板の温度降下幅を６０Ｋにするためには第１、第３ノズルボックス３ａ、４ｂを同時に作動させればよく、温度降下幅を８０Ｋにするためには第１、第２、第４ノズルボックス３ａ、４ｂ、４ｃを同時に作動させればよい。更に、温度降下幅を１００Ｋにするためには、第１〜第４ノズルボックス３ａ〜４ｃを全て同時に作動させればよい。
【００５９】
以上のようにして冷却条件を決定して鋼板を冷却することにより、第２仕上圧延スタンドＦ２手前における鋼板の表面温度を例えば１０００℃〜１０５０℃程度にすることができる。
【００６０】
「第２の制御方法」
まず第１ステップとして、仕上圧延装置手前における鋼板の温度を表面温度計で実測する。
次に第２ステップとして、第１の制御方法の第２ステップの場合と同様にして、第１、第２仕上圧延スタンドＦ１、Ｆ２における鋼板の温度の時間推移を、搬送速度、搬送時間、圧下率等の粗圧延条件、仕上圧延装置手前における鋼板の長手方向の温度分布等によって予測する。
【００６１】
次に、第３ステップとして、第２ステップによる鋼板温度の時間推移の予測データから、第１、第２冷却水噴射ノズル群３、４による冷却条件を決定する。冷却条件の決定にあたっては、第１ステップで測定した第２仕上圧延スタンド前における鋼板の表面温度を例えば１０００℃〜１０５０℃になるまで冷却すること、鋼板の最先部の温度が鋼板の最後部の温度よりも高くなるので鋼板の最後部に対する冷却条件を最先部に対する冷却条件よりも緩和すること、等を考慮する。
よって、冷却条件は常に一定ではなく、鋼板温度の時間推移の予測データに対応させて冷却条件を可変にすることが望ましい。すなわち、鋼板５の温度降下幅を０Ｋ〜１００Ｋの範囲で自在に制御しながら冷却するように冷却条件を設定することが望ましい。
具体的な冷却条件は、第１の制御方法の場合と同様に、冷却水の水量密度を経過時間によって制御したり、第１〜第４ノズルボックス３ａ、４ａ〜４ｃの作動を制御することにより調整できる。
【００６２】
以上のように、第２の制御方法においては、仕上圧延装置手前における鋼板の温度を表面温度計で実測すること以外は、第１の制御方法の場合と同様にして行なうことができる。
【００６３】
図６〜図１０は、上記の制御方法を利用した熱間圧延方法の具体例を示す。
図６には、熱間圧延設備の要部の構成模式図を示すとともに、鋼板の表面温度の時間推移を熱間圧延設備の構成に対応させたグラフを示している。
図６中のグラフにおいて、実線は、第３ノズルボックス４ｂから水を噴射させて冷却を行なった場合の鋼板の実際の表面温度の推移を示す線であり、点線は、冷却を行なわなかった場合の鋼板の表面温度の推移を示す線であって、先の第１または第２の制御方法の第２ステップにおいて予測された線である。鋼板の表面温度は、鋼板の温度は、温度計でポイント測定するとともに、伝熱計算を用いて温度推移を推定している。
【００６４】
図６のグラフの点線で示すように、冷却を行なわない場合の鋼板の表面温度は、粗圧延装置１から仕上圧延装置２の第１仕上圧延スタンドＦ１に至るまでの間では、自然放冷によって徐々に温度が低下する。次に、第１仕上圧延スタンドＦ１によって圧延加工されると、加工発熱と復熱によって表面温度が上昇される。次に、第１仕上圧延スタンドＦ１から第２仕上圧延スタンドＦ２の間では、自然放冷によって徐々に温度が低下する。次に、第２仕上圧延スタンドＦ２によって圧延加工されると、加工発熱と復熱によって表面温度が再び上昇される。
したがって、以降、第１、第２ノズルボックスによる表面温度の降下代とは、断面平均温度の降下代にほぼ同様の「復熱後の表面温度の降下代」を言うことにする。
【００６５】
これに対して図６のグラフの実線で示すように、第３ノズルボックス４ｂから水を噴射させて冷却を行なうと、鋼板の表面温度が冷却を行なわなかった場合（点線）と比べて、第２仕上圧延スタンドＦ２直前において表面温度が２０Ｋ程度降下される。
このように、第３ノズルボックス４ｂのみを作動させることによって、第２仕上圧延スタンドＦ２前における鋼板の温度降下幅を２０Ｋにすることが可能となる。
【００６６】
図７には、図６と同様に、熱間圧延設備の要部の構成模式図を示すとともに、鋼板の表面温度の時間推移を熱間圧延設備の構成に対応させたグラフを示している。
図７中のグラフにおいて、実線は、第１ノズルボックス３ａから水を噴射させて冷却を行なった場合の実際の鋼板の表面温度の推移を示す線であり、点線は、冷却を行なわなかった場合に予測される鋼板の表面温度の推移を示す線である。
【００６７】
冷却を行なわない場合の鋼板の表面温度は、図７の点線で示すように、図６の場合と同様な挙動を示す。
これに対して図７のグラフの実線で示すように、第１ノズルボックス３ａから水を噴射させて冷却を行なうと、鋼板の表面温度が冷却を行なわなかった場合（点線）と比べて、第１仕上圧延スタンドＦ１直前において鋼板温度が４０Ｋ程度降下され、この４０Ｋの降下幅は第２仕上圧延スタンドＦ２に至るまで維持される。
このように、第１ノズルボックス３ａのみを作動させることによって、第２仕上圧延スタンドＦ２前における鋼板の温度降下幅を４０Ｋにすることが可能となる。
【００６８】
図８には、図６と同様に、熱間圧延設備の要部の構成模式図を示すとともに、鋼板の表面温度の時間推移を熱間圧延設備の構成に対応させたグラフを示している。
図８中のグラフにおいて、実線は、第１、第３ノズルボックス３ａ、４ｂの両方から水を噴射させて冷却を行なった場合の実際の鋼板の表面温度の推移を示す線であり、点線は、冷却を行なわなかった場合に予測される鋼板の表面温度の推移を示す線である。
【００６９】
冷却を行なわない場合の鋼板の表面温度は、図８の点線で示すように、図６の場合と同様な挙動を示す。
これに対して図８のグラフの実線で示すように、第１ノズルボックス３ａから水を噴射させて冷却を行なうことにより、鋼板の表面温度が冷却を行なわなかった場合（点線）と比べて表面温度が４０Ｋ程度降下されている。また第３ノズルボックス４ｂから水を噴射させて冷却を行なうことにより、鋼板の表面温度が冷却を行なわなかった場合（点線）と比べて表面温度が２０Ｋ程度降下されている。
従って、第２仕上圧延スタンドＦ２の直前においては、鋼板の表面温度が合計で６０Ｋ程度降下されている。
このように、第１、第３ノズルボックス３ａ、４ｂを作動させることによって、第２仕上圧延スタンドＦ２前における鋼板の温度降下幅を６０Ｋにすることが可能となる。
【００７０】
図９には、図６と同様に、熱間圧延設備の要部の構成模式図を示すとともに、鋼板の表面温度の時間推移を熱間圧延設備の構成に対応させたグラフを示している。
図９中のグラフにおいて、実線は、第１、第２、第４ノズルボックス３ａ、４ａ、４ｃから水を噴射させて冷却を行なった場合の鋼板の表面温度の推移を示す線であり、点線は、冷却を行なわなかった場合に予測される鋼板の表面温度の推移を示す線である。
【００７１】
冷却を行なわない場合の鋼板の表面温度は、図９の点線で示すように、図６の場合と同様な挙動を示す。
これに対して図９のグラフの実線で示すように、第１ノズルボックス３ａから水を噴射させて冷却を行なうことにより、鋼板の表面温度が冷却を行なわなかった場合（点線）と比べて表面温度が４０Ｋ程度降下されている。また第２、第４ノズルボックス４ａ、４ｃからそれぞれ水を噴射させて冷却を行なうことにより、鋼板の表面温度が冷却を行なわなかった場合（点線）と比べて表面温度がそれぞれ２０Ｋ程度降下されている。
従って、第２仕上圧延スタンドＦ２の直前においては、鋼板の表面温度が合計で８０Ｋ程度降下されている。
このように、第１、第２、第４ノズルボックス３ａ、４ａ、４ｃを作動させることによって、第２仕上圧延スタンドＦ２前における鋼板の温度降下幅を８０Ｋにすることが可能となる。
【００７２】
図１０には、図６と同様に、熱間圧延設備の要部の構成模式図を示すとともに、鋼板の表面温度の時間推移を熱間圧延設備の構成に対応させたグラフを示している。
図１０中のグラフにおいて、実線は、第１〜第４ノズルボックス３ａ、４ａ〜４ｃから水を噴射させて冷却を行なった場合の実際の鋼板の表面温度の推移を示す線であり、点線は、冷却を行なわなかった場合に予測される鋼板の表面温度の推移を示す線である。
【００７３】
冷却を行なわない場合の鋼板の表面温度は、図１０の点線で示すように、図６の場合と同様な挙動を示す。
これに対して図１０のグラフの実線で示すように、第１ノズルボックス３ａから水を噴射させて冷却を行なうことにより、鋼板の表面温度が冷却を行なわなかった場合（点線）と比べて表面温度が４０Ｋ程度降下されている。また第２〜第４ノズルボックス４ａ〜４ｃからそれぞれ水を噴射させて冷却を行なうことにより、鋼板の表面温度が冷却を行なわなかった場合（点線）と比べて表面温度がそれぞれ２０Ｋ程度降下されている。
従って、第２仕上圧延スタンドＦ２の直前においては、鋼板の表面温度が合計で１００Ｋ程度降下されている。
このように、第１〜第４ノズルボックス３ａ、４ａ〜４ｃを作動させることによって、第２仕上圧延スタンドＦ２前における鋼板の温度降下幅を１００Ｋにすることが可能となる。
【００７４】
次に、図１１には、４０ｍｍの厚みの鋼片を０．７秒冷却した後の鋼板の温度変化を示している。図１１に示すように、水噴流の衝突時間を過ぎて２秒を過ぎると、特に鋼板の表面温度と表面下１ｍｍの温度が急速に回復するのが判る。これは、上述したように、鋼板内部の熱によって鋼板表面の温度が徐々に回復するためである。一方、表面温度の復熱時間は冷却時間が短くなれば、短くなる。
従って、第１〜第４ノズルボックス間を通過する時間を考えると、例えば、通過速度が８０ｍｐｍの時には１．６秒、１６０ｍｐｍの時には０．８秒になる。
このことから、復熱時間は高々１．６秒以上有れば良いことになる。
従って、第４ノズルボックス４ｃによる冷却後から少なくとも１．６秒の搬送時間を空けて第２仕上圧延スタンドＦ２によって圧延加工を行なうことにより、鋼板の表面温度が比較的高い状態で圧延することができ、鋼板の品質の悪化を防止できることが裏付けられる。
具体的には、第４ノズルボックス４ｃ後から第２仕上圧延スタンドＦ２までの距離を２．２ｍ以上確保すれば良い。
同様に、第１仕上圧延スタンドの手前の冷却水噴射ノズル群から第１圧延スタンドに搬送されるまでの間に、２秒以上の搬送時間を設けると鋼板の表面温度が比較的高い状態で圧延することができ、鋼板の品質の悪化を防止できることが裏付けられる。
【００７５】
また、図１２には、仕上圧延装置２（第１仕上圧延スタンドＦ１）手前、第２仕上圧延スタンドＦ２手前及び仕上圧延装置２（最終仕上圧延スタンド）の出口における鋼板の長手方向の表面温度分布を示す。
図１２Ａの実線で示すように、第１仕上圧延スタンドＦ１手前においては、鋼板の最先部ほど温度が高く、鋼板の最後部に向かうに従って表面温度が低下しており、最先部と最後部の間の温度差が大きくなっている。これは、上述したように、鋼スラブ（鋼板）が粗圧延工程を経ることによって、鋼板長さが数倍から数十倍まで伸ばされ、鋼板の最先部と最後部との間で仕上圧延装置手前に到達する時間に時間差が発生し、最後部になるほど自然放冷の影響を受けるためである。
このような状態の鋼板に対し、最先部から最後部に至るまでの間、同じ冷却条件で冷却を行なうと、図１２Ａの点線で示すように、最後部の表面温度が下がり過ぎてしまう。
【００７６】
このような問題を解消するためには、図１２Ｂに示すように、鋼板の最先部から中央部に至る間において、例えば温度降下幅が６０Ｋになるように第２〜第４ノズルボックスを作動させて冷却を行ない、その後、鋼板の中央部から最後部に至る間において、温度降下幅が段階的に４０Ｋ、２０Ｋ、０Ｋとなるように、第２〜第４ノズルボックスの作動を停止させる。
これにより、図１２Ｂの実線で示すように、鋼板の中央部から最後部に至る間において、温度減少の傾斜が緩やかになり、鋼板の最先部と最後部における温度差が小さくなる。
【００７７】
こうした制御を行なうことによって、仕上圧延装置の最終仕上圧延スタンドの出口側においては、図１２Ｃに示すように、鋼板の最先部と最後部との間の温度差がほとんど消失し、熱間圧延鋼板の搬送方向における温度分布が均一なものとすることができる。
【００７８】
なお同様の制御は、搬送速度が変化する場合でも適用することができる。すなわち、熱間圧延設備においては、熱間圧延設備の最後尾に備えられた巻取装置に鋼板の先端部が達した時点で、鋼板の最後部が仕上圧延装置２の手前に位置している場合がある。鋼板の先端部が巻取装置に巻き取られる間は鋼板の搬送速度を低下させ、先端部が確実に巻き取られた後に搬送速度を上げて高速で巻き取らせるといった制御を行なっている。こうした場合、当然に第１、第２仕上圧延スタンドＦ１、Ｆ２間における搬送速度も変化する。鋼板の搬送速度に関わらずに温度降下幅を一定に保つためには、搬送速度が高いときの冷却能力を大きくし、搬送速度が低いときの冷却能力を下げる必要が有る。
従って、本実施形態の熱間圧延方法においては、鋼板の搬送速度に対応させて鋼板の温度降下幅を０〜１００Ｋの範囲で制御することにより、搬送速度が変化する場合であっても鋼板の温度降下幅を一定にすることが可能になる。
なお、０Ｋ〜１００Ｋの制御は水量制御と、ノズル列の冷却水のon/offを併用して行っても良い。
【００７９】
以上説明したように、本実施形態によれば、自然放冷のための待機時間をなくすことが可能になり、熱間圧延鋼板の生産性を大幅に高めることができる。具体的には、圧延能力を６％程度高めることができる。
また、本実施形態によれば、空きスペースが限られた既存の設備に対しても適用することができる。
更に、本実施形態によれば、鋼板の品種や圧延条件によって冷却による温度降下幅を細かく制御することができ、これにより例えば、鋼板の過冷却を防止してスケール痕の発生やフェライト相の析出を防止して、熱間圧延鋼板の品質を高めることができる。
また、冷却による温度降下幅を細かく制御することが可能となるので、加熱抽出温度の自由度が出ることになり、加熱スケジュールの調整を緩和することができる。
また、本実施形態によれば、第１仕上圧延スタンド前の第１冷却水噴射ノズル群の冷却能力が、第２冷却水噴射ノズル群の能力に比べて低いので、第１仕上圧延スタンド手前における鋼板温度が比較的高いままとなり、これにより第１仕上圧延スタンドにおける鋼板の変形抵抗が小さくなるので、圧延のための電力を低減できる。
更に、本実施形態によれば、圧延の間隔が一定になるので、生産スケジュールの調整を行いやすくできる。
更にまた、本実施形態によれば、鋼板の搬送を停止させることがないので、テーブルロールの負荷を少なくすることができる。
【実施例１】
【００８０】
図１に示した熱間圧延設備を用いて、鋼板の熱間圧延加工を行なった。本実施例で使用した熱間圧延設備の寸法関係について説明すると、加熱抽出炉から粗圧延装置の最終圧延スタンドまでの距離を１３４５００ｍｍとし、粗圧延装置の最終圧延スタンドから仕上圧延装置の第１仕上圧延スタンドＦ１までの距離を１１６０００ｍｍとした。仕上圧延装置は、第１〜第７までの７基の仕上圧延スタンドから構成された。次に、第１、第２冷却水噴射ノズル群の作動条件について説明すると、第１〜第４の全てのノズルボックスから水を噴射させることとし、スプレーノズルは全てフルコーン型スプレーノズルとし、第１冷却水噴射ノズル群における水量密度を１１ｍ３／分／ｍ２とし、第２冷却水噴射ノズル群における水量密度を１６ｍ３／分／ｍ２とし、第１、第２冷却水噴射ノズル群の各スプレーノズル先端と鋼板との距離をそれぞれ０．２９ｍ、０．４３ｍとし、第１、第２冷却水噴射ノズル群の各スプレーノズルにおける水噴流の最大噴射角度をそれぞれ３０°、３０°とした。水噴流の衝突領域の圧延方向の幅は１２５ｍｍとした。更に、第４ノズルボックスから、第２仕上圧延スタンドまでの距離を３ｍとした。また、鋼板温度は最先部から最後部にかけて徐々に低下するので、鋼板の最先部が通過した後に、第１〜第４のノズルボックスの冷却能力を段階的に低下させた。次に、冷却対象となる鋼板について説明すると、加熱抽出炉で加熱される鋼スラブは幅１０５０ｍｍ、長さ１００００ｍｍ、厚み２５２ｍｍの鋼板であり、加熱抽出炉によって１２５０℃まで加熱させた。加熱後に、粗圧延を行い、粗圧延後の鋼板の厚みは４０ｍｍとした。
さらに、第１仕上圧延スタンドで５０％の圧下を行い、第１仕上圧延スタンドでの圧延後の鋼板の厚みは２０ｍｍとした。
第１冷却水噴射ノズル群を通過時の鋼板の通板速度は５０ｍｐｍであり、第２冷却水噴射ノズル群通過時の光波の通板速度は１００ｍｐｍであった。
以上の条件で鋼板の熱間圧延加工を行ない、鋼板の最先部の温度と、経過時間との関係を調べた。結果を図１３に示す。
尚、図１３における０秒は鋼板が加熱炉から出た時点である。
【００８１】
図１３の実線で示すように、加熱抽出炉によって１２５０℃まで加熱された実施例１の鋼板は、粗圧延装置を通過して仕上圧延装置の手前に達するまでの間に自然放冷されて、鋼板最先部の温度が１１５０℃まで降下した。そして、鋼板が第１冷却水噴射ノズル群、第１仕上圧延スタンドＦ１及び第２冷却水噴射ノズル群を通過することによって、鋼板温度が１１５０℃から１０５０℃まで降下した。このときの温度降下幅は１００Ｋであった。そして、鋼板は更に、第２〜第７仕上圧延スタンドにより圧延され、第７仕上圧延スタンド出口での鋼板最先部の温度が８５０℃になった。鋼板の最先部が、加熱抽出炉から仕上圧延装置の第７仕上圧延スタンド（最終仕上圧延スタンド）に至るまでの所要時間は、図１３の実線に示すように、約２４０秒であった。
【００８２】
以上のように、実施例１では、鋼板を搬送させながら、第１、第２冷却水噴射ノズル群によって鋼板温度を１０５０℃まで低下させることができ、仕上圧延装置の手前で鋼板を停止させて放冷させる必要がなく、熱間圧延設備の稼働率を高めることが可能であった。
【００８３】
［比較例１］
第１、第２冷却水噴射ノズル群を作動させなかったこと以外は上記実施例１と同様にして、図１に示した熱間圧延設備を用いて、鋼板の熱間圧延加工を行なった。そして、鋼板の熱感圧延加工を行ない、鋼板の最先部の温度と、経過時間との関係を調べた。結果を図１３に示す。
【００８４】
図１３の点線で示すように、加熱抽出炉によって１２５０℃まで加熱された比較例１の鋼板は、粗圧延装置を通過して仕上圧延装置の手前に達するまでの間に自然放冷されて、鋼板最先部の温度が１１５０℃まで降下された。しかし、このままの温度で仕上圧延工程を行なうと、鋼板温度が高すぎてスケール発生のおそれがあったので、鋼板の搬送を停止し、鋼板の最先部の表面温度が１０５０℃になるまで放冷させた。このときの放冷時間は１００秒であった。そして、鋼板温度が１０５０℃まで低下したのを確認してから鋼板の搬送を再開させて仕上圧延加工を行なった。第７仕上圧延スタンド出口での鋼板最先部の温度は実施例１と同様に８５０℃となった。鋼板の最先部が、加熱抽出炉から仕上圧延装置の第７仕上圧延スタンド（最終仕上圧延スタンド）に至るまでの所要時間は、図１３の点線に示すように、約３４０秒であった。
【００８５】
以上のように、比較例１では、鋼板の搬送を一旦停止させて、鋼板温度が１０５０℃まで低下するまで待機させる必要が生じ、これにより加熱抽出炉から仕上圧延装置の最終仕上圧延スタンドに至るまでの所要時間が、実施例１と比べて１００秒程度長くなり、熱間圧延設備の稼働率が実施例１の場合よりも低下した。
【００８６】
最後に、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施形態では、第２冷却水噴射ノズル群４が複数のスプレーノズルで構成された例について説明したが、本発明はこれに限らず、ラミナーフローノズルを用いても良い。この場合、ラミナーフローノズルを複数用意し、鋼板の搬送方向に沿って各ノズルを配列させ、各ノズルからの水流のオンオフを制御することによって第２冷却水噴射ノズル群の冷却能力を段階的に制御しても良い。
また、第２冷却水噴射ノズル群４を構成する複数のノズルを、柱状の水噴流を噴射させることが可能なノズルにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】図１は本発明の実施形態である鋼板の熱間圧延設備の構成を示す側面模式図である。
【図２】図２は、本発明に係るスプレーノズルにおける水噴流の噴射状態を示す図であって、Ａは水噴流が円錐形状となるフルコーンスプレーノズルの例を示す斜視図であり、Ｂは水噴流が楕円錐形状となる楕円型スプレーノズルの例を示す斜視図であり、Cは水噴流が長円錐形状となる長円型スプレーノズルの例を示す斜視図である。
【図３】図３は、第１〜第４のノズルボックスの作動状態と、鋼板の温度降下幅との関係を示すグラフである。
【図４】図４は、水冷時の鋼板表面温度と熱伝達率の関係を示す模式図である。
【図５】図５は本発明に係る第１冷却水噴射ノズル群におけるスプレーノズルの配置及び噴流衝突領域の一例を示す平面模式図である。
【図６】図６は本発明の実施形態である鋼板の熱間圧延設備の構成を示すとともに、鋼板の表面温度の推移を説明するための図であって、第３ノズルボックスのみを作動させた場合の図である。
【図７】図７は本発明の実施形態である鋼板の熱間圧延設備の構成を示すとともに、鋼板の表面温度の推移を説明するための図であって、第１ノズルボックスのみを作動させた場合の図である。
【図８】図８は本発明の実施形態である鋼板の熱間圧延設備の構成を示すとともに、鋼板の表面温度の推移を説明するための図であって、第１及び第３ノズルボックスを作動させた場合の図である。
【図９】図９は本発明の実施形態である鋼板の熱間圧延設備の構成を示すとともに、鋼板の表面温度の推移を説明するための図であって、第１、第２及び第４ノズルボックスを作動させた場合の図である。
【図１０】図１０は本発明の実施形態である鋼板の熱間圧延設備の構成を示すとともに、鋼板の表面温度の推移を説明するための図であって、第１〜第４ノズルボックスを作動させた場合の図である。
【図１１】図１１は、第２冷却水噴射ノズル群による冷却後の鋼板の温度と経過時間との関係を示すグラフである。
【図１２】図１２は、鋼板の長手方向の表面温度の分布を説明するための図であって、図１２Ａは第１仕上圧延スタンド手前における鋼板表面温度の分布を示すグラフであり、図１２Ｂは第２仕上圧延スタンド手前における鋼板表面温度の分布を示すグラフであり、図１２Ｃは最終仕上圧延スタンド出口における鋼板表面温度の分布を示すグラフである。
【図１３】図１３は、実施例１と比較例１の鋼板の表面温度と経過時間との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８８】
２…仕上圧延装置、３…第１冷却水噴射ノズル群、３ｂ、４ｄ…フルコーン型スプレーノズル、４…第２冷却水噴射ノズル群、５…鋼板、Ｆ１…第１仕上圧延スタンド、Ｆ２…第２仕上圧延スタンド
【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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