(57)【要約】【課題】強冷却後の熱延鋼板に対して板上残留冷却水を排して細かい温度調整を可能とする。【解決手段】連続熱間圧延工程の仕上げ圧延後の熱延鋼板１０に対して、冷却水ノズル２０によって強冷却した後、水切装置３０によって水切りする。次いでサイドスプレー装置４０のスプレーノズル４１によって、熱延鋼板１０の上面に向けて斜め上方から冷却水を噴射する。これによって熱延鋼板１０の板上残留冷却水を排出しつつ、核沸騰領域での微細な温度制御が可能になる。【選択図】図２
2016193446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続熱間圧延工程の仕上げ圧延後の熱延鋼板を冷却する方法であって、
仕上げ圧延直後の鋼板に対して冷却水を噴射して冷却し、その後水切りを行ない、
前記水切り後の鋼板の上面に対して、サイドスプレー装置を用いて冷却水を上方から斜め方向に噴射することによって前記鋼板をさらに核沸騰領域で冷却することを特徴とする、熱延鋼板の冷却方法。
【請求項２】
前記サイドスプレー装置による冷却は、鋼板の搬送方向にずれた位置に配置されている複数のサイドスプレー装置によって、鋼板の両側または片側から鋼板の上面に冷却水を噴射して行うことを特徴とする、請求項１に記載の熱延鋼板の冷却方法。
【請求項３】
前記水切りは、サイドスプレー装置によって鋼板の両側または片側から鋼板の上面に対して、流体を噴射することによって行うことを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載の熱延鋼板の冷却方法。
【請求項４】
連続熱間圧延工程の仕上げ圧延後の熱延鋼板を冷却する装置であって、
仕上げ圧延直後の鋼板に対して冷却水を噴射して冷却する冷却装置と、
前記冷却装置の鋼板搬送方向下流側に設置され、前記冷却水を水切りする水切装置と、
前記水切装置の鋼板搬送方向下流側に搬送方向に沿って設置され、水切り後の鋼板の上面に対して、当該鋼板の片側または両側から冷却水を上方から斜め方向に噴射する複数の核沸騰領域冷却用サイドスプレー装置と、を有することを特徴とする、熱延鋼板の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続熱間圧延工程の仕上げ圧延後に、熱延鋼板を冷却する方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続熱間圧延工程の仕上げ圧延後の熱延鋼板は、仕上圧延機から巻取装置までの間に設置されているランアウトテーブルにおいて、たとえばランアウトテーブルの上下に設けられている冷却装置によって所定の温度まで冷却された後、巻取装置に巻き取られる。熱延鋼板の熱間圧延においては、この仕上げ圧延後の冷却能が熱延鋼板の機械的特性、加工性、溶接性などを決定する重要な因子となっており、熱延鋼板を均一に所定の温度に冷却することが重要となっている。
【０００３】
この点に関し、従来、ランナウトテーブル上を搬送される仕上圧延後の熱延鋼帯を冷却する熱延鋼帯の冷却装置であって、鋼帯の上面側に、テーブルロールの上流側から該テーブルロール直上へ向けて傾斜させた棒状冷却水を噴射する冷却ノズルとテーブルロールの下流側から該テーブルロール直上へ向けて傾斜させた棒状冷却水を噴射する冷却ノズルとを対向するように配置した熱延鋼帯の冷却装置（特許文献１）、ランナウトテーブル上を搬送される仕上圧延後の熱延鋼帯を冷却する熱延鋼帯の冷却装置であって、鋼帯の上面側に、下面冷却ノズルから噴射された冷却水が鋼帯に衝突する位置の直上へ向けてその上流側から傾斜させた棒状冷却水を噴射する冷却ノズルと、下面冷却ノズルから噴射された冷却水が鋼帯に衝突する位置の直上へ向けてその下流側から傾斜させた棒状冷却水を噴射する冷却ノズルとを、対向するように配置した熱延鋼帯の冷却装置（特許文献２）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−７３７６５号公報
【特許文献２】特開２００８−７３７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、発明者らは、冷却後の鋼板を巻取装置で巻き取る前の段階で２００℃程度まで冷却することを目指している。所定成分を有する鋼板を２００℃程度まで冷却すると、巻取装置で巻き取られた鋼板の放冷中に焼き戻しマルテンサイトが生成されるので、変形能が改善し、ＴＳ−λバランス（引張強度−伸びフランジ性λバランス）が向上する。また、この鋼板放冷中のマルテンサイト焼き戻し効果により、伸びフランジ性λが向上し、さらに低炭素焼き戻しマルテンサイト組織が生成されることにより、伸びフランジ性λを確保できる。また、鋼板上にスケールが形成されるのを抑制できるという効果もある。
この点に関し、特許文献１、２に開示された技術は、いずれも４００℃程度の冷却であり、２００℃程度までの冷却にはそのまま適用できない。
また特許文献１、２に開示された技術を使って、２００℃程度に冷却しようとしても、特許文献１、２に開示された技術は、仕上げ圧延後に通常の冷却（いわゆる強冷却）を行い、その後に棒状冷却水を鋼板に対して噴射するようにしているが、かかる構成だと、板上水が鋼板上に滞留するなどして、その温度制御が難しかった。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、いわゆる強冷却後の鋼板に対して細かい温度調整を可能とすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するため、本発明は、連続熱間圧延工程の仕上げ圧延後の熱延鋼板を冷却する方法であって、仕上げ圧延直後の鋼板に対して冷却水を噴射して冷却し、その後水切りを行ない、前記水切り後の鋼板の上面に対して、サイドスプレー装置を用いて冷却水を上方から斜め方向に噴射することによって前記鋼板をさらに核沸騰領域で冷却することを特徴としている。
【０００８】
本発明によれば、いわゆる強冷却した後の鋼板から水切りによって板上残留冷却水（単に板上水ともいう。）を取り除き、その後に水切り後の鋼板の上面に対して、サイドスプレー装置から冷却水を噴射するようにしたので、核沸騰による冷却が行え、しかもサイドスプレー装置から冷却水を鋼板に対して斜めに噴射しているので、新たな滞留水の発生を抑えつつ鋼板の冷却温度を緩冷却することができる。したがって鋼板の温度制御が容易である。
【０００９】
前記サイドスプレー装置による冷却は、鋼板の搬送方向にずれた位置に配置されている複数のサイドスプレー装置によって、鋼板の両側または片側から鋼板の上面に冷却水を噴射して行うようにしてもよい。
【００１０】
前記水切りは、サイドスプレー装置によって鋼板の両側または片側から鋼板の上面に対して、流体を噴射することによって行うようにしてもよい。この場合のサイドスプレー装置は、前記した緩冷却を行うスプレー装置と同一の構成のものを用いてもよい。
【００１１】
別な観点によれば、本発明は、連続熱間圧延工程の仕上げ圧延後の熱延鋼板を冷却する装置であって、仕上げ圧延直後の鋼板に対して冷却水を噴射して冷却する冷却装置と、前記冷却装置の鋼板搬送方向下流側に設置され、前記冷却水を水切りする水切装置と、前記水切装置の鋼板搬送方向下流側に搬送方向に沿って設置され、水切り後の鋼板の上面に対して、当該鋼板の片側または両側から冷却水を上方から斜め方向に噴射する複数の核沸騰領域冷却用サイドスプレー装置と、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、いわゆる強冷却後の鋼板に対して細かい温度調整を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施の形態における冷却装置を備えた連続熱間圧延設備の構成の概略を示す説明図である。
【図２】実施の形態にかかる冷却装置の構成の概略を示す側面図である。
【図３】実施の形態にかかる冷却装置の構成の概略を示す平面図である。
【図４】両側配置の場合のスプレーノズルの配置を示す搬送方向正面から見た説明図である。
【図５】両側配置の場合のスプレーノズルの配置を示す平面説明図である。
【図６】片側配置の場合のスプレーノズルの配置を示す搬送方向正面から見た説明図である。
【図７】片側配置の場合のスプレーノズルの配置を示す平面説明図である。
【図８】専用の水切装置を廃止した場合の冷却装置の構成の概略を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態における冷却装置を備えた連続熱間圧延設備１の構成の概略を示す説明図である。
【００１５】
連続熱間圧延設備１では、加熱したスラブ５をロールで上下に挟んで連続的に圧延し、最小１ｍｍの板厚まで薄くして熱延鋼板１０を巻き取る。連続熱間圧延設備１は、スラブ５を加熱するための加熱炉１１と、この加熱炉１１において加熱されたスラブ５を幅方向に圧延する幅方向圧延機１２と、この幅方向に圧延されたスラブ５を上下方向から圧延して粗バーにする粗圧延機１３と、粗バーをさらに所定の厚みまで連続して熱間仕上圧延をする仕上圧延機１４と、この仕上圧延機１４により熱間仕上圧延された熱延鋼板１０を冷却水により冷却する冷却装置１５と、冷却装置１５により冷却された熱延鋼板１０をコイル状に巻き取る巻取装置１６とを備えている。なお、上記は一般的な構成であってこれに限るものではない。
【００１６】
加熱炉１１では、装入口を介して外部から搬入されてきたスラブ５を所定の温度に加熱する処理が行われる。加熱炉１１における加熱処理が終了すると、スラブ５は加熱炉１１外へと搬送され、粗圧延機１３による圧延工程へ移行する。
【００１７】
搬送されてきたスラブ５は、粗圧延機１３により厚さ３０〜６０ｍｍ程度の板厚まで圧延され、仕上圧延機１４へと搬送される。
【００１８】
仕上圧延機１４では、搬送されてきた熱延鋼板１０を数ｍｍ程度の板厚まで圧延する。圧延された熱延鋼板１０は、搬送ロール１７により搬送されて冷却装置１５へと送られる。熱延鋼板１０は、冷却装置１５により冷却され、巻取装置１６によりコイル状に巻き取られる。
【００１９】
次に、実施の形態にかかる冷却装置１５の詳細について説明する。図２は、冷却装置１５の側面を模式的に示し、図３は冷却装置１５の平面を模式的に示している。図２に示すように、ランアウトテーブルの搬送ロール１７上を搬送される熱延鋼板１０の上方に配置された上側冷却装置１５ａと、当該熱延鋼板１０の下方に配置された下側冷却装置（図示せず）とを有している。
【００２０】
上側冷却装置１５ａは、熱延鋼板１０の上方から当該熱延鋼板１０の上面に向けて鉛直下方に冷却水を噴射する冷却水ノズル２０を複数有している。冷却水ノズル２０には、例えばスリットラミナーノズルやパイプラミナーノズルが用いられる。また、冷却水ノズル２０は、熱延鋼板１０の搬送方向（図中の太矢印方向）に沿って複数並べて配置されている。なお、冷却水ノズル２０には、これらのノズルに限らず他のノズルを用いてもよい。
【００２１】
上側冷却装置１５ａの搬送方向下流側には、上側冷却装置１５ａから噴射された冷却水が鋼板に随伴されて流れてくる板上残留冷却水２１を水切りするための水切装置３０が設けられている。この実施の形態の水切装置３０は、図３に示したように、複数の水切り用のスプレー装置３１が使用されており、搬送方向上流に向けて、各スプレー装置３１から水切り用の流体、例えば水を噴射するようになっている。
【００２２】
水切装置３０の搬送方向下流側には、サイドスプレー装置４０が設けられている。この実施の形態では、スプレーノズル４１が、熱延鋼板１０の搬送方向両側に沿って複数設置されている。なお図示の都合上、図３では、片側２本ずつの合計４本のスプレーノズル４１が図示されているが、もちろんこれに限らず、必要に応じて設置数を適宜選択できる。
【００２３】
本実施の形態では、スプレーノズル４１は、図４、図５に示したように配置されている。すなわち熱延鋼板１０の上面から、スプレーノズル４１の噴出口４１ａまでの高さｈが５００ｍｍ、噴出口４１ａからの噴射角度θ１、噴出範囲については、熱延鋼板１０の幅方向中心Ｐから、噴出先の熱延鋼板１０の端部（遠方端部）を少なくともカバーする範囲である。もちろん熱延鋼板１０の幅によってこれらの数値は異なるが、高さｈは０ｍｍ〜１０００ｍｍである。高さｈはスプレーノズル４１の取付高さであり、高さｈによって熱延鋼板１０への噴流衝突圧力が変化する。すなわち、同一ノズルを用いた場合には高さｈが小さいと衝突圧力が高いため熱伝達係数が大きくなり、高さｈが大きいと噴流が減衰し衝突圧力が低くなり熱伝達係数が小さくなる。そうすると、熱延鋼板１０の温度を微調整するという観点からは、高さｈは小さい方が望ましい。また熱延鋼板１０上の板上残留冷却水２１を、端部側から鋼板外に排出するという観点から、θ１は０度〜４５度が適当であり、θ２は、４５度〜９０度が適当である。つまりθ１については、少なくとも熱延鋼板１０の幅方向中心Ｐから噴出先の端部（遠方端部）以上の領域をカバーすることが必要であり、噴出元の噴射領域については、もちろん噴出元の幅方向端部（近傍端部）についてカバーするように設定されていてもよい。さらにスプレーノズル４１の噴出口４１ａからの噴射広がり角度θ３は、０度〜１５度がよい。
【００２４】
またスプレーノズル４１からの噴出流量は、１００Ｌ／ｍｉｎ程度であり、熱延鋼板１０上に噴出される領域Ｓに対しては、単位面積について１分間あたり１２００ｍ２〜１３００ｍ２の水が噴射されるのがよい。
さらにまた熱延鋼板１０とスプレーの傾斜角度がなす角度については、鋼板とスプレーが平行の場合を０度と定義する場合、スプレーの傾斜を上流側に向けて３０度〜６０度がよく、図３に示すように、各スプレーノズル４１から熱延鋼板１０上に噴出される領域Ｓは、相互に重ならないのがよい。噴射角度が３０度未満になると、スプレーノズル４１から噴射された水が、スプレー装置３１からの水切り用流体や上側冷却装置１５aによる冷却領域を乗り越えるおそれがある。一方、噴射角度６０度を超えると、スプレーノズル４１から噴射された水が熱延鋼板１０に衝突して再度スプレーノズル４１側に戻る、いわゆる戻り水の影響が顕著になる。
【００２５】
サイドスプレー装置４０の搬送方向下流側には、水切装置５０が設けられている。この実施の形態の水切装置５０は、図３に示したように、複数の水切り用のスプレー装置５１が使用されており、搬送方向上流に向けて、各スプレー装置５１から水切り用の流体、例えば水を噴射するようになっている。
【００２６】
平面視にて、水切装置３０とサイドスプレー装置４０の間には、熱延鋼板１０の温度を計測する温度センサＭＴが配置され、また水切装置５０と巻取装置１６との間には、熱延鋼板１０の温度を計測する温度センサＣＴが配置されている。温度センサＭＴからの温度信号は、たとえば上側冷却装置１５ａの制御（たとえばフィードバック制御）に使用され、温度センサＣＴからの温度信号は、たとえばサイドスプレー装置４０の制御（たとえばフィードバック制御）に使用される。
【００２７】
実施の形態にかかる冷却装置１５は以上の構成を有しており、仕上圧延機１４で所定の板厚に圧延された熱延鋼板１０は、まず上側冷却装置１５ａの冷却水ノズルからの冷却水によって強冷却される（既述したように下側冷却装置の図示は省略している）。そしてその後水切装置３０によって水切りが行われる。次いで水切りされた熱延鋼板１０は、サイドスプレー装置４０によって緩冷却される。
【００２８】
このとき既述したように、サイドスプレー装置４０のスプレーノズル４１は、図４、図５に示したように、熱延鋼板１０の上面に対して、所定の噴射角をもって、上方から斜めに噴射するように配置されているので、たとえ熱延鋼板１０の上面に板上残留冷却水２１が残留していても、これを熱延鋼板１０の端部側（遠方端部）へと排出しつつ、しかも前記した所定の水流密度の冷却水を散布しているので、核沸騰領域での制御を好適に実施することができ、熱延鋼板１０の温度を微細に制御することが可能になっている。もちろん目標としている巻き上げ時の温度を、２００℃とすることも可能である。
【００２９】
前記した実施の形態において、サイドスプレー装置４０のスプレーノズル４１は、熱延鋼板１０の両側に配置し、かつ一側に位置するスプレーノズル４１と他側に位置するスプレーノズル４１とが対向せず、熱延鋼板１０の搬送方向に沿ってずれた位置に配置（いわゆる千鳥配置）していたが、図６、図７に示したように、熱延鋼板１０の片側のみにスプレーノズル４１を配置するようにしてもよい。
【００３０】
このような片側配置の場合、もちろん熱延鋼板１０の幅によってこれらの数値は異なるが、熱延鋼板１０の上面からスプレーノズル４１の噴出口４１ａまでの高さｈは０ｍｍ〜１０００ｍｍ、また熱延鋼板１０上の板上残留冷却水２１を、スプレーノズル４１の端部（遠方端部）から鋼板外に排出するという観点から、θ１は０度〜４５度、θ２は４５度〜９０度が適当である。すなわち、熱延鋼板１０の幅方向において噴出元の端部（近傍端部）から噴出先の端部（遠方端部）をカバーするものである。さらにスプレーノズル４１の噴出口４１ａからの噴射広がり角度θ３は、０度〜１５度がよい。またスプレーノズル４１からの噴出流量は、１００Ｌ／ｍｉｎであり、熱延鋼板１０上に噴出される領域Ｓに対しては、単位面積について１分間あたり１２００ｍ２〜１３００ｍ２の水が噴射されるのがよい。さらにまた熱延鋼板１０とスプレーの傾斜角度がなす角度については、鋼板とスプレーが平行の場合を０度と定義する場合、スプレーの傾斜を上流側に向けて３０度〜６０度がよく、図７に示すように、各スプレーノズル４１から熱延鋼板１０上に噴出される領域Ｓは、相互に重ならないのがよい。
【００３１】
なお前記した図４、図５に示されたスプレーノズル４１の両側配置と、図６、図７のスプレーノズル４１の片側配置とを比較すると、冷却の均一性、ノズル配置に必要な搬送方向に沿ったサイドスプレー装置のスペースの確保の点などから、両側配置の方が好ましい。ただし、いずれの場合であっても、熱延鋼板１０に対する微細な温度を制御するという点では、従来よりもすぐれている。
【００３２】
さらにまた前記した実施の形態では、強冷却後の板上残留冷却水２１の水切りにあたり、専用の水切装置３０を用いていたが、図８に示したように、そのような専用の水切装置３０を廃止して、サイドスプレー装置４０のスプレーノズル４１を設置してもよい。すなわち、本来の微調整用に使用されるスプレーノズル４１に加えて、搬送方向上流側に、水切り用にスプレーノズル４１を設置してもよい。
【００３３】
このような図８に示した例では、強冷却帯の下流側両側に、スプレーノズル４１が複数設置された設備として構成されるが、冷却する熱延鋼板１０の幅・厚み、搬送速度、鋼種に応じて、水切り用に使用するスプレーノズル４１と、冷却微調整用に使用するスプレーノズル４１とを切換制御したり、必要に応じて噴射数を制御することで、専用の水切装置３０を設置する必要はなく、汎用性に優れた設備とすることが可能である。
【００３４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明の実施例について説明する。装置構成については、図２、図３に示されたものを使用している。そしてスプレーノズル４１から噴射される冷却水の水温は２０℃、水切装置３０によって水切りを行った後の熱延鋼板１０の温度は５５０℃（幅方向、厚み方向とも均一）、スプレーノズル４１からの冷却水噴射の圧力は０．３ＭＰａであり、流量は１００Ｌ／ｍｉｎであり、広がり角度（θ３）は１０度である。さらにスプレーノズル４１の噴出口４１ａの高さｈは５００ｍｍである。そして、熱延鋼板１０の幅が１０００ｍｍの場合、スプレーノズル４１からの冷却水の水量密度は１２８２Ｌ／ｍｉｎ／ｍ２となる。
【００３６】
そして熱延鋼板１０の搬送速度は１０ｍ／ｓｅｃとして、スプレーノズルの１本が下の様な冷却能をもつとしている。すなわち、図５中のａ、ｂ、ｃで示された位置、
位置ａ：サイドスプレー衝突初期（サイドスプレーを設置した側のエッジ近傍）
８，０００Ｗ／Ｋ／ｍ２で熱延鋼板１０を０．００８７秒間冷却
位置ｂ：幅方向中央
８,０００Ｗ／Ｋ／ｍ２で熱延鋼板１０を０．００９８秒間冷却
位置ｃ：サイドスプレー衝突最後（サイドスプレーを設置した反対側のエッジ近傍）
８,０００Ｗ／Ｋ／ｍ２で熱延鋼板１０を０．０１２３秒間冷却
で上記のような冷却能力を有する。
なお、位置ａ、ｂ、ｃにおける冷却時間は、スプレーノズル４１からの冷却水噴射の広がり角度（θ３）から熱延鋼板１０の搬送速度を考慮して算出したものである。
【００３７】
また噴射された冷却水が熱延鋼板１０の領域幅（搬送方向に沿った長さ）については、下記の通りである。
位置ａ：８７ｍｍ
位置ｂ：９８ｍｍ
位置ｃ：１２３ｍｍ
【００３８】
以上の条件で、片側配置と両側配置の２つの場合について、サイドスプレー装置４０による緩冷却を行って、温度センサＣＴによって熱延鋼板１０の表面温度を測定した結果、表１に示したような結果が得られた。
【００３９】
【表１】
2016193446.tif 000003
【００４０】
これらの結果からわかるように、片側配置と両側配置のいずれの場合でも、スプレーノズル１５本を使用した場合、目標温度の２００℃を実現することができた。また両側配置の場合の方が、幅方向の温度の均一性が優れていることも確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、連続熱間圧延工程の仕上げ圧延後の熱延鋼板を冷却する際に有用である。
【符号の説明】
【００４２】
１    連続熱間圧延設備
５    スラブ
１０  熱延鋼板
１１  加熱炉
１２  幅方向圧延機
１３  粗圧延機
１４  仕上圧延機
１５  冷却装置
１５ａ  上側冷却装置
１６  巻取装置
１７  搬送ロール
２０  冷却水ノズル
２１  板上残留冷却水
３０、５０  水切装置
３１、５１  スプレー装置
４０  サイドスプレー装置
４１  スプレーノズル
４１ａ  噴出口
【図１】
2016193446.tif 000004
【図２】
2016193446.tif 000005
【図３】
2016193446.tif 000006
【図４】
2016193446.tif 000007
【図５】
2016193446.tif 000008
【図６】
2016193446.tif 000009
【図７】
2016193446.tif 000010
【図８】
2016193446.tif 000011