(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数組の上下拘束ロールで高温の鋼板を拘束しながら搬送し、搬送途中において鋼板の上下から冷却水を注水して、高温鋼板を冷却するに際し、隣り合う上下１対の拘束ロール間距離をＬ（ｍｍ）、鋼板厚みをｓ（ｍｍ）とした時、上下拘束ロール１対当り、次の（１）式及び（２）式から求まるロール拘束力P1（t）以上P2（t）未満の拘束力で鋼板を拘束しながら冷却を行うようにするとともにその拘束力がP2(t)以上となったら拘束ロールをP2未満の力で押し付けながら板の反りに倣って上下に移動させることを特徴とする高温鋼板の冷却方法。
P1＝6.85×10−７s３L０．６５  …(1)
P2＝1.2×10−６s３L０．６５  …(2)
【請求項２】
複数組の上下拘束ロールで高温の鋼板を拘束しながら搬送し、搬送途中において鋼板の上下から冷却水を注水して、高温鋼板を冷却するに際し、隣り合う上下１対の拘束ロール間距離をＬ（ｍｍ）、鋼板厚みをｓ（ｍｍ）とした時、上下拘束ロール１対当り、次の（１）式及び（２）式から求まるロール拘束力P1（t）以上P2（t）未満の拘束力で鋼板を拘束しながら冷却を行うようにするとともにその拘束力がP2（t）以上となったら拘束ロールをＰ２未満の力で押し付けながら板の反りに倣って上下に移動させ、その移動量が所定の限界値を越えたら、拘束ロールを退避させて拘束力を開放することを特徴とする高温鋼板の冷却方法。
P1＝6.85×10−７s３L０．６５  …(1)
P2＝1.2×10−６s３L０．６５  …(2)
【請求項３】
複数組の上下拘束ロールで高温の鋼板を拘束しながら搬送し、搬送途中において鋼板の上下から冷却水を注水して、高温鋼板を冷却する、高温鋼板の冷却装置であって、隣り合う上下１対の拘束ロール間距離をＬ（ｍｍ）、鋼板厚みをｓ（ｍｍ）とした時、上下拘束ロール１対当り、次の（１）式及び（２）式から求まるロール拘束力P1（t）以上P2（t）未満の拘束力で鋼板を拘束しながら冷却を行うようにするとともに、その拘束力がP2（t）以上となったとき、拘束力がP2(t)未満となるように拘束ロールの位置を移動させる機能を有することを特徴とする高温鋼板の冷却装置。
P1＝6.85×10−７s３L０．６５  …(1)
P2＝1.2×10−６s３L０．６５  …(2)
【請求項４】
請求項３に記載の高温鋼板の冷却装置であって、拘束ロールの移動量が所定の限界値を越えたとき、拘束ロールの開度を広げて拘束を解放する機能を有することを特徴とする高温鋼板の冷却装置。
【請求項５】
スラブを圧延機で圧延し、第１の矯正機で矯正後、冷却装置で冷却し、さらに第２の矯正機で矯正を行う工程を有する厚鋼板の製造方法であって、冷却装置による冷却が、請求項１又は請求項２に記載の高温鋼板の冷却方法であることを特徴とする厚鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延された高温鋼板を連続的に圧延、冷却する方法及び冷却装置であって、冷却中の鋼板のＣ反りを防止し、高温鋼板の均一冷却を可能とするもの、及びこの冷却方法を利用した厚鋼板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、熱間圧延された高温の鋼板は、圧延直後の水冷中に冷却ムラが生じやすい。この冷却ムラは、冷却後に鋼板の変形や残留応力、材質のバラツキを引き起こすと共に、鋼板を変形させ、操業上のトラブルを発生させやすい。さらに、変形した鋼板は、後にプレスや矯正機によって変形を取り除く精整工程を必要とするため、コスト高となっていた。そこで従来から、冷却ムラをなくすために、均一な冷却方法が種々提案されてきた。
【０００３】
圧延後の高温鋼板をオンラインで冷却するに際しては、水平の状態で、その上下から冷却水を注水して冷却を施すことが一般的である。特に近年、圧延と冷却とを組み合わせた、制御圧延・制御冷却（ＴＭＣＰ）では、高精度の温度コントロールが必要で、また、併せて、歪の少ないフラットな板を連続的に製造するニーズが高まっている。
【０００４】
特に、板厚の厚い厚鋼板の製造では、板幅が５ｍにもおよぶ場合があり、さらに板厚が厚いために、冷却するには多量の冷却水が必要で、冷却装置を出たところではその冷却水をいかにして堰き止め冷却しない領域への冷却水の流出を食い止めるかが課題であった。さらに冷却後にフラットな板を得るためには、圧延、冷却、矯正という一連の過程で発生する歪をいかに小さくするかが、均一冷却とともに重要である。
【０００５】
これらの課題を解決するために従来から、鋼板の冷却時の水切りについては多くの技術が提案されている。
【０００６】
実開昭５３−３９５０８公報には、鋼板の上面に向けてエアノズルを上下移動自在に配置して、噴射するエアによって水切りを行う技術が、実開昭５８−１２５６１１公報には、鋼板をゴムロールで挟んで押圧して水切りを行う方法が、特開昭６０−２０６５１６公報には水切りロールを配置し、その下流側に鋼板の板幅方向に噴射ノズルを設けて、鋼板の板幅方向中央部より両端部に向け、かつ水切りロールに向けて水を噴射して水切りを行う技術が開示されている。
【０００７】
しかしながらこれらいずれの方法でも高温の厚鋼板の冷却を行うについてはどの水切り手法も不完全であった。すなわち、厚鋼板のように、鋼板を急速に冷却する場合には、鋼板の上面と下面の冷却が必ずしも同一とならないことから、板幅方向にＣ反りや板長手方向にＬ反りと称する変形が生じやすい。
【０００８】
このＣ反りは、板幅、板厚、上下面の温度差、上下面の温度履歴の差によって反り量や反りの方向が決まる。このＣ反りが発生すると、鋼板と水切りロールとの間に隙間が生じ多量の冷却水が流出し、水切りが困難となる。このような冷却水の流出が、板内の温度ムラを発生させる。
【０００９】
またＬ反りは、板幅、板厚、上下面の温度差、上下面の温度履歴の差に加えて鋼板の通過速度によって反り量や反りの方向が決まる。このＬ反りは発生すると、安定通板が阻害され、鋼板が冷却装置内につかえる問題が発生する。また、鋼板が冷却装置通過後に大きくＬ反りが発生する場合もあり、Ｌ反りが大きいと後の矯正でフラットに矯正できず、製品にならない場合もあった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
一方、このＣ反りが発生しないように冷却中の鋼板を拘束しながら冷却する技術が開示されている（特開平１０−２６３６７０号公報）。この方法は、拘束力をある力以上で高温鋼板を拘束しながら鋼板を通過させ、かつ、冷却しているもので、フラットなまま冷却することが可能となっている。しかしながら、ある拘束力以上で拘束していると、操業上鋼板に無理な応力がかかった場合に鋼板自身が挫屈し、その板が冷却装置内あるいは冷却装置を通過後に大きく変形して、連続製造を阻害するトラブルが発生することがある。
【００１１】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、高温鋼板の冷却装置において、鋼板の座屈や設備破壊を防止し、連続的に安定して形状がフラットな鋼板をＣ反りやＬ反りの発生なく製造することが可能な厚鋼板の冷却方法および冷却設備、さらにはこの冷却方法を使用した厚鋼板の製造方法を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の手段は、複数組の上下拘束ロールで高温の鋼板を拘束しながら搬送し、搬送途中において鋼板の上下から冷却水を注水して、高温鋼板を冷却するに際し、隣り合う上下１対の拘束ロール間距離をＬ（ｍｍ）、鋼板厚みをｓ（ｍｍ）とした時、上下拘束ロール１対当り、次の（１）式及び（２）式から求まるロール拘束力P1（t）以上P2（t）未満の拘束力で鋼板を拘束しながら冷却を行うようにするとともにその拘束力がP2(t)以上となったら拘束ロールをP2未満の力で押し付けながら板の反りに倣って上下に移動させることを特徴とする高温鋼板の冷却方法（請求項１）である。
P1＝6.85×10−７s３L０．６５  …(1)
P2＝1.2×10−６s３L０．６５  …(2)
【００１３】
通常、冷却前に矯正機でフラットな板に矯正した鋼板でも、冷却段階で冷却開始温度が上下でアンバランスであったり、冷却中に局所的、短時間、鋼板上下に温度差が生じ、このような場合には鋼板が反ろうとして拘束ロールに反力が発生する。
【００１４】
P1以下の拘束力ではＣ反りによって拘束ロールが浮き上がり、冷却水の漏出から冷却ムラがおこり、冷却後に熱歪が発生する。一方、拘束力P2以上で鋼板を拘束するとその力で板が座屈し、その段階では板は平坦に保たれるが、その後、水冷をやめると、フラットであった鋼板が反って、冷却装置内で搬送不能となったり、装置を破損したり、あるいは、冷却装置を抜けた後で、冷却後の工程例えば、冷却床で冷却している際に大きな歪となる。Ｐ1以上Ｐ2未満で拘束していれば冷却後に、温度が拡散して温度偏差が解消し、無拘束でもほぼフラットな状態に戻る。
【００１５】
本解決手段によれば、Ｃ反りが発生せず、発生しても極僅かであるので、確実に水切りが可能となり、温度ムラが発生しにくい。
【００１７】
前述のように、拘束力P2以上で鋼板を拘束するとその力で板が座屈し、その段階では板は平坦に保たれるが、その後、水冷をやめると、フラットであった鋼板が反って、冷却装置内で搬送不能となったり、装置を破損したり、あるいは、冷却装置を抜けた後で、冷却後の工程例えば、冷却床で冷却している際に大きな歪となる。
【００１８】
本手段においては、P2以上の力が鋼板から発生した場合には拘束力をＰ２未満に拘束ロールへかかる力を調整する。その結果、拘束ロールは、鋼板の反りに応じて鋼板にならいながら上下に動き、鋼板を通過させる。よって、冷却装置内で搬送不能となったり、装置を破損したりすることが無くなる。さらに、冷却装置を抜けた後で、冷却後の工程例えば、冷却床で冷却している際に大きな歪となることが防止される。
【００１９】
また、Ｌ反りにならって拘束ロールが上下に追従して動くので鋼板が安定して通過する。例えば冷却がアンバランスとなって、板が反ろうとしている時に大きな拘束力で板を押しつけると、冷却装置内で逆反りが発生したり、あるいは冷却装置を出た段階で予想以上の変形が発生する。このような場合には設備破損や詰まり等のトラブルとなるが、それを防止することが可能である。
【００２０】
前記課題を解決するための第２の手段は、複数組の上下拘束ロールで高温の鋼板を拘束しながら搬送し、搬送途中において鋼板の上下から冷却水を注水して、高温鋼板を冷却するに際し、隣り合う上下１対の拘束ロール間距離をＬ（ｍｍ）、鋼板厚みをｓ（ｍｍ）とした時、上下拘束ロール１対当り、次の（１）式及び（２）式から求まるロール拘束力P1（t）以上P2（t）未満の拘束力で鋼板を拘束しながら冷却を行うようにするとともにその拘束力がP2（t）以上となったら拘束ロールをＰ２未満の力で押し付けながら板の反りに倣って上下に移動させ、その移動量が所定の限界値を越えたら、拘束ロールを退避させて拘束力を開放することを特徴とする高温鋼板の冷却方法（請求項２）である。
P1＝6.85×10−７s３L０．６５  …(1)
P2＝1.2×10−６s３L０．６５  …(2)
【００２１】
本手段においては、前記第１の手段のように、拘束力がP2以上とならないように拘束ロールを追従させるが、その結果拘束ロールの位置が所定位置の限界値を超えたら拘束ロールを待避させ、拘束力を解放するようにしているので、歪みが非常に大きい鋼板が入った場合でも、冷却装置内で搬送不能となったり、装置を破損したりすることが無くなる。
【００２２】
前記課題を解決するための第３の手段は、複数組の上下拘束ロールで高温の鋼板を拘束しながら搬送し、搬送途中において鋼板の上下から冷却水を注水して、高温鋼板を冷却する、高温鋼板の冷却装置であって、隣り合う上下１対の拘束ロール間距離をＬ（ｍｍ）、鋼板厚みをｓ（ｍｍ）とした時、上下拘束ロール１対当り、次の（１）式及び（２）式から求まるロール拘束力P1（t）以上P2（t）未満の拘束力で鋼板を拘束しながら冷却を行うようにするとともに、その拘束力がP2（t）以上となったとき、拘束力がP2(t)未満となるように拘束ロールの位置を移動させる機能を有することを特徴とする高温鋼板の冷却装置（請求項３）である。
P1＝6.85×10−７s３L０．６５  …(1)
P2＝1.2×10−６s３L０．６５  …(2)
【００２３】
本手段によれば、前記第１の手段を容易に実施することができる。
【００２４】
前記課題を解決するための第４の手段は前記第３の手段であって、拘束ロールの移動量が所定の限界値を越えたとき、拘束ロールの開度を広げて拘束を解放する機能を有することを特徴とするもの（請求項４）である。
【００２５】
本手段によれば、前記第２の手段を容易に実施することができる。
【００２６】
前記課題を解決するための第５の手段は、スラブを圧延機で圧延し、第１の矯正機で矯正後、冷却装置で冷却し、さらに第２の矯正機で矯正を行う工程を有する厚鋼板の製造方法であって、冷却装置による冷却が、前記第１の手段又は第２の手段である高温鋼板の冷却方法であることを特徴とする厚鋼板の製造方法（請求項５）である。
【００２７】
本手段においては、厚鋼板の冷却を行う過程で、前記第１の手段又は第２の手段のいずれかを用いているので、冷却の過程でＣ反りが発生せず、発生しても極めて僅かであるので、確実に水切りが可能となり、温度ムラが発生しにくい。又、水冷後に、フラットであった鋼板が反って、冷却装置内で搬送不能となったり、装置を破損したり、あるいは、冷却装置を抜けた後で、冷却後の工程例えば、冷却床で冷却している際に大きな歪となることが防止される。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態である高温鋼板の冷却装置の１例を示す図である。図１において、１は鋼板、２は上拘束ロール（水切りロール）、３は下拘束ロール（水切りロール）、４はスリットノズル、５は円管ノズル、６は油圧シリンダ、７は水切りスプレーノズルである。この冷却装置においては、２０組の上拘束ロール２と下拘束ロール３の間を圧延直後の鋼板１が搬送されながら、上側をスリットノズル４からの冷却水により、下側を円管ノズル５からの冷却水により、それぞれオンラインで冷却される。図１においては、上拘束ロールを３本分、冷却ゾーンを２ゾーン分示している。各拘束ロールのピッチは１ｍである。
【００２９】
各拘束ロール２，３間の上側面には、鋼板搬送方向の上流側の上拘束ロール２から下流側の上拘束ロール２に向って、鋼板１の進行方向にスリットノズルから板幅１ｍ当りに２ｍ３/minの冷却水を鋼板１に沿って流している。一方、下面は、円管ノズル５から、水を噴射して、その水流で冷却している。
【００３０】
この２０組の拘束ロール２，３において、下拘束ロール３は、搬送ロールを兼ねており、固定式である。上拘束ロール２は直径２５０ｍｍで、上下に昇降が可能であり、0.5ｍｍピッチで制御可能である。
【００３１】
さらに、この上拘束ロール２と下拘束ロール３のギャップは、鋼板１の厚み以下にセットされ、鋼板１が通過した際には、上拘束ロール２が油圧シリンダ６の押しつけ力に抗して持ち上げられ、その反力により鋼板１に押し付け力がかかり、鋼板１が拘束されるようになっている。
【００３２】
また、この拘束力は圧力センサで計測され、この値が後に説明する値を越える場合は、上拘束ロールの油圧シリンダ６の圧力を調整することが可能である。油圧シリンダ６の圧力を調整すると、その圧力に応じた拘束力が鋼板１に作用し、板からの反力に応じて、上拘束ロール２が鋼板１にならって上下に移動することが可能である。また、上拘束ロール２の位置がある値を越えたら上拘束ロール２を速やかに上方へ退避する機構が付随している。
各上拘束ロール２と鋼板１との隙間から漏洩する冷却水を板端部から除去するための水切りスプレーノズル７が設けられている。
【００３３】
本実施の形態においては、隣り合う拘束ロール間の距離Ｌ(ｍｍ)、鋼板の厚みをｓ(ｍｍ)とした時、上拘束ロール１本当り、
P1＝6.85×10−７s３L０．６５  …(1)
P2＝1.2×10−６s３L０．６５  …(2)
から求まるロール拘束力P1（t）以上P2（t）未満の拘束力で鋼板を拘束しながら冷却が行われる。
【００３４】
また、ロール１本当りの拘束力がP2（t）式から求まるロール拘束力以上となると、その反力を圧力センサが検知し、まず、拘束力がP2未満の力になるまで油圧シリンダ６にかかる圧力を減圧する。結果として上拘束ロールは持ち上がることになる。ここで、板と搬送に支障がない場合にはこの状態で鋼板の通過を待つ。しかしながら、シリンダ圧力を減圧し、上拘束ロールを逃がして上拘束ロールがある高さまで上昇し（後に示す実施例ではその高さを３００ｍｍに設定した。）、しかし、まだ板からの反力（拘束力）がP2以上の場合には、上拘束ロールを速やかに開放し、上拘束ロールを上方へ退避させる。
【００３５】
以上の説明は、１本の上拘束ロールに関して拘束力を規定しているものであるが、もし他の上拘束ロールについても拘束力がP2以上に上昇すれば、順次他のロールついても拘束力の調整を行えばよい。
【００３６】
拘束力がP2を越えた状態で、上拘束ロール２が持ち上がって位置がある高さを越えた場合には上拘束ロール２が速やかに退避するようになっているのは、次のような通板トラブルを回避できるからである。例えば、下面あるいは上面の冷却水が何かの原因によって噴射せず、あるいは、所定の流量で噴射されず、鋼板の冷却が上下非対称となって鋼板上面と下面とで大きな温度差が生じた場合、この温度差から板に大きな反りが発生しようとするので、上ロールを持ち上げようとする板からの反力がP2を大きく越えて、上拘束ロール２を上方へ押し上げる。
【００３７】
この状態では、即座に冷却を中止し、搬送中の鋼板を冷却装置から取り出す必要がある。そこで、前述のような機能を付加して、上拘束ロールを速やかに待避させる、すなわち上昇させることにより、未然に設備トラブルや設備破損を防止できる。このようにして、拘束力をおとして、その分、冷却装置のロールギャップに隙間を持たせて、冷却装置内にある鋼板の速やかな搬出を行う。
【００３８】
【実施例】
図１に示すような冷却設備を用いて、鋼板の板厚ｓ(mm)、拘束ロール間の間隔Ｌ(ｍｍ)、拘束力Ｐ(t)を変化させて通板冷却のテストを実施した。表１にその各条件の比較を示す。同表には、（１）式と（２）式から求めたP1およびP2を併せて示すが、ここで示した実施例はこのＰ1＜Ｐ＜Ｐ2の関係が成り立っている。これらはいずれも、加速冷却装置を問題なく通過し、さらに冷却床で放冷後、ほぼ常温まで冷却された段階で良好な板形状の鋼板であった。
【００３９】
実施例では、実施例４と実施例６において、通板中に実際の拘束力がP2を越えたがこの時はロールが持ちあがってP2以上の拘束力がかからなかった。この場合は、冷却装置はロールが持ち上がりながらも通過することができ、この鋼板は、冷却床で当初反りが存在していたが、放冷して温度が下がった後、反りは解消してフラットな板となった。
【００４０】
一方、比較例１，３，５，７，９，１１は拘束力がP1以下の拘束力で拘束しながら冷却したもので、比較例２，４，６，８，１０，１２はP2以上の拘束力で拘束しながら冷却したものである。
【００４１】
P1未満で拘束しながら冷却したものは冷却装置内で発生したＣ反りによって鋼板が持ち上がり、鋼板と拘束ロールとの間に隙間が発生し、そこから冷却水が漏出して局所的な温度ムラが発生、冷却終了後、冷却床で大きな反りが発生した。
【００４２】
また、P2以上で拘束したものは、冷却装置の中では歪が発生しなかったものの冷却床で放冷している段階で大きなＬ反りが発生した。これは冷却装置中で発生する鋼板の応力がP2以上で冷却された場合には板が冷却装置内で降伏し、その後、冷却装置を出た段階ではフラットであっても放冷されて常温に近づくにつれてその冷却装置内で降伏した分、温度が均一となった段階で歪が発生したものと考えられる。
（表１）
【００４３】
【表１】
0003925789.tif 000002
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高温鋼板の冷却装置において、鋼板の座屈や設備破壊を防止し、連続的に安定して形状がフラットな鋼板をＣ反りやＬ反りの発生なく製造することが可能な厚鋼板の冷却方法および冷却設備、さらにはこの冷却方法を使用した厚鋼板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である高温鋼板の冷却装置の１例を示す図である。
【符号の説明】
１…鋼板
２…上拘束ロール（水切りロール）
３…下拘束ロール（水切りロール）
４…スリットノズル
５…円管ノズル
６…油圧シリンダ
７…水切りスプレーノズル
【図１】
0003925789.tif 000003