(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
仕上げ圧延機で熱間圧延された鋼帯を巻き取り機で巻き取る以前にオンラインで冷却する冷却装置であって、
最終仕上げ圧延機後方の、次式で示されるＬｍ以内から配置され鋼帯の上面側と下面側から冷却水をその上面と下面に注水し、鋼帯を少なくとも７５０℃以下まで冷却する冷却手段を備えたことを特徴とする熱延鋼帯の冷却装置。
Ｌ  ＜  ５４０・ｔ・ｅｘｐ（−０．００４５・Ｔ）
Ｌは最終仕上げ圧延機から冷却手段までの距離（ｍ）。ｔは鋼帯の板厚（ｍｍ）。Ｔは冷却開始時の鋼帯温度（℃）（最終仕上げ圧延機での仕上げ温度にほぼ等しい）。
【請求項２】
上記最終仕上げ圧延機後方の６ｍ以内から配置されることを特徴とする請求項１記載の熱延鋼帯の冷却装置。
【請求項３】
上記最終仕上げ圧延機後方の６ｍ以内から配置され、
鋼帯の上面側と下面側から冷却水をその上面と下面に注水し、鋼帯を少なくとも７５０℃以下まで冷却する第１の冷却手段と、
この第１の冷却手段の後方に配置され、所定の巻き取り温度で巻き取られるべくさらに鋼帯を冷却する第２の冷却手段と、
を具備したことを特徴とする請求項１記載の熱延鋼帯の冷却装置。
【請求項４】
上記上面側と下面側の冷却手段は、鋼帯が受ける上面と下面の面圧がほぼ同じとなる位置を鋼帯が搬送されるように、それぞれ冷却水の噴射条件が調整され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熱延鋼帯の冷却装置。
【請求項５】
最終仕上げ圧延機から冷却手段までの間に配置され、鋼帯を冷却手段に搬送案内する搬送案内手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却装置。
【請求項６】
搬送される鋼帯と冷却手段との間に設けられ、冷却水の噴射通過は許容し鋼帯の上面および下面と冷却手段との接触を阻止するガイド手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却装置。
【請求項７】
仕上げ圧延機で熱間圧延された鋼帯を巻き取り機で巻き取る以前にオンラインで冷却する冷却方法であって、
最終仕上げ圧延機後方の、次式で示されるＬｍ以内の位置で鋼帯の上面側と下面側から冷却水をその上面と下面に注水し、鋼帯を少なくとも７５０℃以下まで冷却することを特徴とする熱延鋼帯の冷却方法。
Ｌ  ＜  ５４０・ｔ・ｅｘｐ（−０．００４５・Ｔ）
Ｌは最終仕上げ圧延機から冷却装置までの距離（ｍ）。ｔは鋼帯の板厚（ｍｍ）。Ｔは冷却開始時の鋼帯温度（℃）（最終仕上げ圧延機での仕上げ温度にほぼ等しい）。
【請求項８】
上記最終仕上げ圧延機後方の６ｍ以内の位置で鋼帯を冷却することを特徴とする請求項７記載の熱延鋼帯の冷却方法。
【請求項９】
上記最終仕上げ圧延機後方の６ｍ以内の位置で、鋼帯の上面側と下面側から冷却水をその上面と下面に注水し、鋼帯を少なくとも７５０℃以下まで冷却する第１の冷却工程と、
この第１の冷却工程のあと、所定の巻き取り温度で巻き取られるべくさらに鋼帯を冷却する第２の冷却工程と、
を具備したことを特徴とする請求項７記載の熱延鋼帯の冷却方法。
【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帯を冷却するための冷却装置と、その冷却方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、熱延鋼帯は、加熱炉においてスラブを所定温度に加熱し、加熱されたスラブを粗圧延機で所定厚みに圧延して粗バーとなし、ついでこの粗バーを複数基のスタンドからなる連続熱間仕上げ圧延機において所定の厚みの鋼帯となす。そして、この熱延鋼帯をランナウトテーブル上の冷却スタンドにおいて冷却した後、巻き取り機で巻き取ることにより製造される。
【０００３】
このような圧延された高温の鋼帯をライン上で搬送し、かつ巻き取り機で巻き取られる以前に連続的に冷却するオンラインの冷却装置では、第１に鋼帯の通板性が考慮されている。
【０００４】
たとえば、鋼帯の上面冷却をなすため、円管状のラミナー冷却ノズルから鋼帯搬送用のローラテーブル直上に、この幅方向に亘って直線状に複数のラミナー冷却水を注水している。一方、鋼帯の下面冷却としてローラテーブル間にスプレーノズルが設けられ、ここから冷却水を噴射する方法が一般的である。
【０００５】
したがって、この種の冷却形態では鋼帯の上下面の冷却が厳密には上下対称とならず、鋼帯に対して間欠的な冷却となったり、鋼帯の上下振動を引き起こしたりする問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
これに対して近年は、材質的に急冷することが加工性の向上や強度の増大の点から求められている。しかしながら、圧延機から巻き取り機に至るまで先端がフリーな状態で上下に振動しながら波を打った鋼帯を強冷却しようとすると、先端の振動をさらに悪化させ、安定通板を確保することが難しかった。
【０００７】
そのため従来は、特開平６−３２８１１７号公報に開示されているように、鋼帯の先端における冷却水の上下水量比を、下面が水量を増えるようにして冷却する方法が提案されている。
【０００８】
しかしながら、この技術のように冷却水量比を変えると、鋼帯上下面に対する冷却がアンバランスとなって、特に急速な冷却が必要な場合には、材質の不均一が避けられなかった。
【０００９】
本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、鋼帯を急速に冷却する場合に、最終仕上げ圧延機を出てから巻き取り機に至るまでの張力がかからない鋼帯先端部を安定して通板させながら、鋼帯を強冷却する冷却装置と、その冷却方法を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる問題点を解決するためになされていて、複数の回転するローラテーブル上を鋼帯が搬送されるランナウトで鋼帯の上下面にノズルを設置し、鋼帯に対して上下対称に冷却水を噴射して鋼帯を冷却する。この冷却装置を最終圧延仕上げ機後方直近に配置して、圧延機から冷却装置まではガイドではさまれた狭い隙間に鋼帯を搬送させる。
【００１１】
以上のごとき冷却装置と冷却方法を採用することにより、圧延直後の鋼帯を圧延機直近で上下に対称に急速冷却が可能となり、このオンラインの冷却によって結晶粒の微細な熱延鋼帯を安定して製造できる。
【００１２】
その結果、鋼帯の先端部から上面と下面の冷却条件を全く同一にでき、曲がりや冷却後の残留応力の発生が少なくなるばかりか、鋼帯の長手方向と幅方向および厚み方向に結晶粒径が揃った均質な熱延鋼帯を得られる。
【００１３】
また、鋼帯の先端部が巻き取り機に巻き取られる前の張力がかからない状態においても、冷却水を張力がかかった鋼帯中央部と同じ冷却条件で冷却することが可能で、材質が均一で製品の歩留まりが高く、品質が安定する。
【００１４】
圧延機を出た直後の鋼帯の温度を急速に下げることで、冷却装置を抜けたあとの鋼帯が巻き取り機に至るまでの通板性が格段に改善される。すなわち、鋼帯の挫屈強度が上がり、いわゆる腰がしっかりすることとなって、折れ込んだり、アコーディオン状になったりすることがなく、疵の発生防止につながる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、第１の実施の形態での熱延鋼帯の製造設備を概略的に示し、図２は、この設備に用いられる第１の冷却装置３を示す。
【００１６】
粗圧延機で圧延された粗バー１はローラテーブル上を搬送されて、連続的に７つの連続仕上げ圧延機２で所定の厚みまで圧延された後、最終仕上げ圧延機２Ｅの後方のオンライン搬送路を形成するランナウトテーブル４に導かれる。このランナウトテーブル４のほとんど大部分は冷却装置を構成していて、ここで冷却されたあと、後方の巻き取り機５で巻き取られて熱延コイルとなる。
【００１７】
上記ランナウトテーブル４には冷却手段をなす２つの冷却装置３，６が設けられている。すなわち、上流側に位置する急速冷却装置であり、第１の冷却工程をなす第１の冷却装置３と、この下流側に位置する緩冷却装置であり、第２の冷却工程をなす第２の冷却装置６である。
【００１８】
上記第１の冷却装置３は、最終仕上げ圧延機２Ｅ後方の直近約５ｍの位置から約１５ｍの位置に亘って設けられていて、後述するように構成される。
【００１９】
上記第２の冷却装置６は、上記第１の冷却装置３の下流側に約８０ｍに亘って設置されていて、ランナウトテーブル４の上面側に所定ピッチで配置される複数の円管ラミナーノズルと、下面側でオンライン用のローラテーブル間に配置される複数のスプレーノズルからなっている。
【００２０】
図２に示すように、第１の冷却装置３の配置スペース内において、長手方向に約８００ｍｍピッチで、直径３５０ｍｍの回転するオンライン用のローラテーブル８が配置されている。すなわち、これらローラテーブル８は鋼帯７の下面側に位置している。そして、ローラテーブル８の相互間に、長さ約１００ｍｍ、幅方向に１５０ｍｍピッチで、冷却水を噴射するスプレーノズル９が設けられている。このスプレーノズル９は市販品でよい。
【００２１】
スプレーノズル９と鋼帯７との間には、鋼帯７とノズル９との接触を防止し、かつスプレーノズル９から噴射する冷却水の流れを妨げないガイド手段をなすスノコ状のガイド１０ａが設置されている。
【００２２】
一方、上面側には、下面側のスプレーノズル９と相対する位置に、同一構成のスプレーノズル１１が設けられている。上面側のスプレーノズル１１の設置高さは、鋼帯７の上面とノズルとの距離が下面側のスプレーノズル９と鋼帯下面との距離にほぼ等しくなるように調整が可能である。
【００２３】
また、このスプレーノズル９と鋼帯７との間には、鋼帯７とノズル９との接触を防止し、かつスプレーノズル９から噴射する冷却水の流れを妨げないガイド手段をなすスノコ状のガイド１０ｂが設置されている。
【００２４】
鋼帯７の通板性安定のために、上下面スプレーノズル１１，９と鋼帯との間に介在されるスノコ状ガイド１０ｂ，１０ａは、鋼帯７と接触する虞れがある面は有機樹脂膜で覆われており、たとえ鋼帯が接触しても、鋼帯に疵が発生しないような工夫がなされている。この有機樹脂膜の材質は鋼帯７よりも柔らかく、かつ高温の鋼帯から受ける輻射熱で温度が上昇しても強度が保てる耐熱材料が選択される。なお、第１の冷却装置３を停止して冷却水を噴射しない場合において、鋼帯と対向する面が高温にならないように冷却水を鋼帯に届かない範囲と、届かないタイミングで噴射すると効果的である。
【００２５】
最終仕上げ圧延機２Ｅから第１の冷却装置３までの間にも搬送案内手段をなすスノコ状ガイド１０ｃが配置されている。オンラインの下面側においては、ローラテーブル８の相互間に設けられ、上面側においては特に最終仕上げ圧延機２Ｅ側で鋼帯と近接した位置にある。上下いずれのガイド１０ｃも先に説明したスノコ状ガイド１０ａ，１０ｂと同一の構成をなし、最終仕上げ機２Ｅから出て第１の冷却装置３に導かれる鋼帯７を搬送案内することとなる。
【００２６】
つぎに、熱延鋼帯７に対する冷却工程について説明する。
最終仕上げ圧延機２Ｅから搬出された熱延鋼帯７の先端が第１の冷却装置３を通過するのとほぼ同時に、この冷却装置３で冷却水の噴射を開始する第１の冷却工程をなす。このような工程の設定は、鋼帯７の先端が通過する以前に第１の冷却装置３において冷却水を噴射すると、冷却水が鋼帯７先端に対する通過の抵抗となり、通板性を阻害する虞れがあることによる。
【００２７】
鋼帯７の先端が一旦通過した後は、上面側スプレーノズル１１から噴射する冷却水の圧力と、下面側スプレーノズル９から噴射する冷却水の圧力とのバランスによって、鋼帯７のパスラインが一定に保たれる。したがって、鋼帯７に対して張力がかからない状態であっても、鋼帯の通板性が安定することになり、鋼帯に対する均一な強冷却が施される。
【００２８】
なお、ここではそれぞれのスプレーノズル１１，９と鋼帯７との距離を約１００ｍｍに設定したが、これは以下のような理由による。
【００２９】
すなわち、スプレーノズル１１，９と鋼帯７との距離をより遠く離せば、冷却水の勢いがこれらの間に存在する流体によって吸収されるために弱まる。逆に、近づけば冷却水の勢いが強まるために、鋼帯は上面側の冷却水から受ける面圧と、下面側の冷却水から受ける面圧とがバランスする位置を通過する。したがって、鋼帯７の振動が抑制されることになり、上下に片寄った走行をなす鋼帯をセンタリングする効果がある。
【００３０】
また、第１の冷却装置３において鋼帯７の上下面をスプレーノズル１１，９で冷却するようにしたが、これに限定されるものではなく、柱状の円管ラミナー方式のノズルや、噴流方式のノズルを用いるようにしてもよい。鋼帯の上面と下面に作用する流体圧を調整して鋼帯をセンタリングする効果を働かせるための条件は、それぞれの冷却方式によって異なるので、各冷却方式に応じて決定すればよい。
【００３１】
最終仕上げ圧延機２Ｅ直近に第１の冷却装置３を配した理由は、鋼帯７の先端が圧延機２Ｅから送り出されるとき、特にピンチロールなどを設けずに冷却装置の狭い隙間に鋼帯の先端が導かれるようにするためであって、鋼帯温度１０００℃、板厚１ｍｍの条件下で上記距離は６ｍ以下が望ましい。
【００３２】
これ以上第１の冷却装置３を最終仕上げ圧延機２Ｅから離間すると、この圧延機から出た鋼帯７が装置３内の上下スノコ状ガイド１０ｂ，１０ａに接触する度合が増加し、安定通板性が阻害される虞れがある。あるいは、接触により疵付きが生じたり、鋼帯エッジ部の折れ込みを引き起こす可能性が高くなる。
【００３３】
この最終仕上げ圧延機２Ｅから第１の冷却装置３までの距離は、鋼帯７の板厚が厚いほど、あるいは温度が低いほど、長く（６ｍ以上に）設定してもよい。たとえば、温度が１０００℃、板厚が３ｍｍの鋼帯では１８ｍ以内に設定してよく、温度が８００℃で板厚が１ｍｍでは１４ｍ以内に設定すれば、鋼帯７の先端を第１の冷却装置３に安定して導ける。
【００３４】
すなわち、最終仕上げ圧延機２Ｅから第１の冷却装置３までの距離Ｌ（ｍ）は、鋼帯の板厚ｔ（ｍｍ）と、冷却開始時の鋼帯温度（最終仕上げ圧延機での仕上げ温度にほぼ等しい）Ｔ（℃）の関数として、次式の関係を満足するように決定すればよい。
Ｌ  ＜  ５４０・ｔ・ｅｘｐ（−０．００４５・Ｔ）…（１）
この（１）式は、鋼帯７の先端が圧延機を出た後、変形（折れ曲がり、腰折れ、Ｃ反り、Ｌ反りなど）を起こさないで安定して第１の冷却装置３に到達する限界の距離Ｌを実験によって求めたものであり、鋼帯７の板厚ｔが厚いほど鋼帯の腰が強く、あるいは鋼帯の温度が低いほど鋼帯の降伏点が高いので腰が強く、腰が強ければ変形し難く、その結果、距離Ｌを大きく（長く）できることを表している。
【００３５】
また、第１の冷却装置３を最終仕上げ圧延機２Ｅ直近から独立してオン−オフ制御可能な複数ゾーンに分割構成し、上記式を満足する位置から冷却水の噴射を開始し冷却を行っても、上述の効果が得られることは言うまでもない。
【００３６】
第１，第２の冷却装置３，６を出た鋼帯７の温度が高い場合には、巻き取り機５に到達する前に挫屈によって形状不良を発生する虞れがある。そこで、本発明では、第１の冷却装置３において鋼帯７を７５０℃以下まで冷却するように設定してある。
【００３７】
一方、巻き取り機５においての巻き取り温度が６００〜６５０℃であることが多いので、鋼帯７は第１の冷却装置３を出た後、第２の冷却装置６に導かれて第２の冷却工程をなす間に、上述の巻き取り温度にまで低下するよう温度調整してから巻き取り機５に導くようになっている。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、以下に述べるような効果を奏することとなる。
【００３９】
（１）鋼帯の形状不良が皆無となり、従来形状を整えるために行われていた精整コストの削減が得られる。
【００４０】
（２）搬送される鋼帯の先端から所定の冷却が、鋼帯の通板安定性を損ねることなく可能となる。
【００４１】
（３）冷却装置を通板中における鋼帯の形状不良による通板トラブルが減少し、設備の稼働率がアップした。
【００４２】
（４）鋼帯先端からの冷却不足や過冷却による材質のバラツキが減少し、均質な製品が得られようになった。また、材質はずれによる歩留まりロスが減って、クズ発生率が低減した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す、圧延設備の概略の構成図。
【図２】同実施の形態の、冷却装置の概略の構成図。
【符号の説明】
３…第１の冷却装置、
４…ランナウトテーブル、
６…第２の冷却装置、
７…鋼帯、
８…ローラテーブル、
９…下面側のスプレーノズル、
１１…上面側のスプレーノズル。
【図１】
0004164982.tif 000002
【図２】
0004164982.tif 000003