(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱延鋼帯の製造設備における最終仕上げ圧延機の後方に設けられ、所定間隔を存して配置され熱延鋼帯を搬送する複数のローラテーブルからなる鋼帯搬送路と、
この鋼帯搬送路のローラテーブル相互間で、かつ鋼帯搬送路を介して上下位置に配置される上面冷却手段および下面冷却手段と、
上面冷却手段の後流側で上記ローラテーブルと相対する位置に設けられ、上面冷却手段と一体に昇降駆動される拘束ロールと、
を具備したことを特徴とする熱延鋼帯の冷却装置。
【請求項２】
熱延鋼帯の製造設備における最終仕上げ圧延機の後方に設けられ、所定間隔を存して配置され熱延鋼帯を搬送する複数のローラテーブルからなる鋼帯搬送路と、
この鋼帯搬送路のローラテーブル相互間で、かつ鋼帯搬送路を介して上下位置に配置される上面冷却手段および下面冷却手段と、
上面冷却手段の後流側で上記ローラテーブルと相対する位置に設けられ、上面冷却手段と一体に昇降駆動されるとともに、ローラテーブルと周速がほぼ同一となるようにその回転が設定された拘束ロールと、
を具備したことを特徴とする熱延鋼帯の冷却装置。
【請求項３】
上記上面冷却手段と下面冷却手段は、鋼帯の上面側と下面側が受ける流体圧が同一となるように冷却条件が設定されることを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記載の熱延鋼帯の冷却装置。
【請求項４】
請求項１の熱延鋼帯の冷却装置を用いて、
搬送される熱延鋼帯の先端が通過したのとタイミングを合わせて上面冷却手段および拘束ロールの組を順次降下させ、拘束ロールをローラテーブルに転接するとともにその上面冷却手段および対称位置の下面冷却手段から冷却水を所定の条件で噴射して鋼帯を冷却することを特徴とする熱延鋼帯の冷却方法。
【請求項５】
請求項２の熱延鋼帯の冷却装置を用いて、
搬送される熱延鋼帯の先端の通過に対しタイミングを合わせて上面冷却手段および拘束ロールの組を順次降下させ、拘束ロールをローラテーブルと同一の周速で回転させるとともにローラテーブルに転接させ、同時に、その上面冷却手段および対称位置の下面冷却手段から冷却水を所定の条件で噴射して鋼帯を冷却することを特徴とする熱延鋼帯の冷却方法。
【請求項６】
上記上面冷却手段と下面冷却手段は、鋼帯の上面側と下面側が受ける流体圧が同一となるように冷却条件が設定されることを特徴とする請求項４および請求項５いずれかに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連続的に冷却するランナウトの冷却装置では、第１に鋼帯の通板性が考慮されている。
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。
【０００４】
したがって、このような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、鋼帯の冷却は特に上面側は間欠的な冷却となり、急速な冷却（たとえば、板厚３ｍｍで冷却速度２００℃／ｓ以上）はほぼ不可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら近年は、結晶粒径が細かい熱延鋼帯が、加工性に優れることと、低Ｃｅｐでも強度が高いこと等から求められており、そのための急速な冷却（強冷却）が必要となっている。
【０００６】
このように、熱延鋼帯に対して急速冷却を行うにあたって、従来の冷却装置では以下のような問題がある。
すなわち、鋼帯の上下面で冷却水がかかる冷却開始位置が一致しないために、材質の不均一化につながる虞れがある。また、冷却後、鋼帯の上面には冷却水が滞留し、上面側の過冷却を引き起こす。この過冷却は、長手方向において一様とはならず、したがってこの方向における冷却停止温度にばらつきが生じている。さらに、幅方向についても冷却水が鋼帯端部からライン両側へ流出するので、鋼帯中央部に比べて端部が過冷却になり易く、温度停止時間がばらついていた。その結果、材質が均一にならなかった。
【０００７】
そこで、鋼帯を横切るように流体を斜め方向に噴射して鋼帯上面の冷却水を排出する方法（特開平９−１４１３２２号公報）や、拘束ロールを水切りロールとして冷却水を堰き止める方法（特開平１０−１６６０２３号公報）のような水切り方法が提案されている。
【０００８】
しかしながら、前者の方法によると、強冷却を行うと鋼帯上に大量の冷却水が滞留して水切り効果がほとんどない。また、後者の方法では、圧延機を出てから巻き取り機に至るまでの鋼帯先端はフリー状態で搬送されるために、鋼帯は上下動しながら波を打ったように無拘束の状態で通過する。そのため、ローラテーブル上に拘束ロールを設けることは安定通板を妨げることになり、拘束ロールをランナウトの冷却装置に適用することは難しかった。また、無拘束で振動する鋼帯先端部付近を強冷却しようとすると、先端の振動をさらに悪化させて安定通板を確保することができない。
【０００９】
これに対して、特開平６−３２８１１７号公報では、鋼帯の先端における冷却水の上下水量比を、下面の水量を増やすことで有効冷却する方法が提案されている。しかしながら、冷却水量比を変えると上下面に対する冷却がアンバランスとなり、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。そして、下面冷却が弱くなるので、材質的に必要な強冷却を実現することが難しかった。
【００１０】
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、最終仕上げ圧延機を出てから巻き取り機に至るまでのランナウトテーブルにおいて張力がかからない鋼帯を安定して強冷却する熱延鋼帯の冷却装置と、その冷却方法を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、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上で、ローラテーブル間に鋼帯と直近の位置に冷却水を噴射する下面冷却手段をなすノズル群を設置し、この下面冷却ノズル群と相対する位置にライン上から昇降可能な上面冷却手段をなすノズル群および、この上面冷却ノズル群と一体となって昇降可能で、かつテーブルロールと周速度が同一となるよう同期して回転する拘束ロールをそれぞれ１つを１組とした上部冷却ブロックを複数配置し、鋼帯先端が冷却装置を通過するのと同時に、順次上流側の上部冷却ブロックから下降させ、同時に上下面冷却ノズル群から冷却水を噴射して鋼帯の先端通過と同時に順次鋼帯上下面に対する冷却を開始する。
【００１２】
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、鋼帯先端がそれぞれの上下面冷却ノズル群を通過する毎に冷却が開始されて、鋼帯先端の非冷却部が少なくなり安定して冷却が施される鋼帯部分が長くなって歩留まりが向上する。拘束ロールによって鋼帯に張力をかけるので、冷却装置内の鋼帯パスラインが安定し、長手方向の冷却状態が均一となり、品質が安定する。
【００１３】
拘束ロールを備えたので、冷却装置から鋼帯によって持ち出される冷却水が堰き止められ、冷却装置下流側の鋼帯上に冷却水が残留することがなく、過冷却を防止する。冷却停止温度が鋼帯の幅方向と長手方向に一定となり、冷却中の上面と下面の冷却条件が全く同じとなって、冷却中の曲がりや冷却後の残留応力の発生を少なくでき、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の安定した製造が可能となる。
【００１４】
【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、熱延鋼帯の製造設備を概略的に示し、図２は、冷却装置を概略的に示す。
【００１５】
粗圧延機で圧延された粗バー１は鋼帯搬送路をなす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の後方のランナウトテーブル３に導かれる。このランナウトテーブル３のほとんど大部分は冷却装置５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４で巻き取られ熱延コイルとなる。
【００１６】
上記ランナウトテーブル３における最終仕上げ圧延機２Ｅと冷却装置５との間には、鋼帯温度計６とγ線の板厚計７が設置されている。
図２に示すように、上記冷却装置５は、最終仕上げ圧延機２Ｅの後方約１０ｍの位置から約２５ｍの位置に亘って設けられている。冷却装置５の配置スペース内には、長手方向に約８００ｍｍピッチで、直径３５０ｍｍの回転する鋼帯搬送用のローラテーブル８が配置され、鋼帯搬送路を構成している。すなわち、これらローラテーブル８は鋼帯１１下面側に位置している。
【００１７】
上記ローラテーブル８の相互間に下面冷却手段をなす、幅約１８６０ｍｍの下面冷却ノズル群９が設けられ、さらにスノコ状のガイド１０が設けられる。下面冷却ノズル群９は、鋼帯との接触を避けるためスノコ状ガイド１０より下側に幅方向に等間隔で設置されている。上記スノコ状ガイド１０と鋼帯１１下面との距離は、約３０ｍｍに設定されている。
【００１８】
一方、冷却装置５における搬送鋼帯１１の上面側には、鋼帯搬送路を介して下面冷却ノズル群９と対称の位置に上面冷却手段をなす上面冷却ノズル群１２が設けられている。これら上面冷却ノズル群１２もスノコ状ガイド１０を備えていて、搬送される鋼帯１１と接触しないようになっている。
【００１９】
上面冷却ノズル群１２はフレーム１４に支持されていて、このフレーム１４の上面冷却ノズル群１２後流側には拘束ロール１３が取付けられる。そして、フレーム１４には空気シリンダー１５が連結されていて、これらで上部冷却ブロック２０が構成される。
【００２０】
上記空気シリンダー１５の作用によって、熱延鋼帯１１の上面と上面冷却ノズル群１２端部との距離を、下面冷却ノズル群９端部と鋼帯１１の下面との距離に等しくなるように、上部冷却ブロック２０の設置高さを調整できるようになっている。
【００２１】
また、冷却装置５が作用しない非冷却時は、鋼帯１１の先端が通過するのとタイミングを合わせて空気シリンダー１５が作動し、上面冷却ノズル群１２と拘束ロール１３をライン上方約５００ｍｍの位置まで上昇させ、これらを鋼帯１１から退避させるようになっている。通常の、鋼帯１１に対する冷却作用時には上下両面の冷却ノズル群１２，９先端相互間隔が鋼帯の板厚＋６０ｍｍとなるように、上部冷却ブロック２０の降下が設定されている。
【００２２】
上記拘束ロール１３は、ローラテーブル８と相対する位置にあって、直径２００ｍｍの回転駆動されるロールであり、その回転はローラテーブル８の周速と同一に制御される。
【００２３】
そして、上部冷却ブロック２０は冷却装置５の長手方向に沿ってたとえば２０台、所定間隔を存して配置されており、それぞれのフレーム１４に空気シリンダー１５が連結されているところから、各フレーム１４は互いに独立して昇降駆動されるようになっている。
【００２４】
なお、上下面冷却ノズル群１２，９を構成する冷却ノズルは鋼帯に対する急速冷却を行うために、ここでは円柱状の円管ラミナーノズルを採用している。また、これに限定されるものではなく別形式のノズルとして、たとえばフラットラミナーノズルとスプレーノズルを上下に組み合わせてもよい。
【００２５】
このような冷却ノズルを選定する条件として、少なくとも鋼帯１１の上面側と下面側とで鋼帯が冷却水から受ける流体圧が上下でほぼ同じとなるように、冷却ノズルの形式、水量密度や噴射圧力を調整し、あるいは上面冷却ノズル群１２先端と鋼帯上面との距離に対する、下面冷却ノズル群９先端と鋼帯下面との距離を調整する。
【００２６】
これは、冷却中に鋼帯１１のパスラインが拘束ロール１３とローラテーブル８の接点上にくるようにするためであり、不必要な張力と、それによって発生する振動や蛇行、あるいはローラテーブル８や拘束ロール１３による疵付きを避けるためである。なお、このように鋼帯１１上面と下面に対する冷却水の流体圧を調整しても、巻き取り機４側の巻き取りに必要な張力が増えることはない。
【００２７】
上述したように、上下面冷却ノズル群１２，９先端と鋼帯１１上下面との距離を約３０ｍｍに設定したが、これは以下の理由による。
すなわち、冷却ノズル先端と鋼帯との距離をより離間すれば、冷却水の勢いがノズル先端と鋼帯との間に存在する流体（冷却水）によって吸収されてしまい弱まる。逆に、冷却ノズルと鋼帯との距離をより接近させれば、冷却水の勢いが強まるために鋼帯は上面から噴射される冷却水から受ける面圧と、下面から受ける面圧とがバランスする位置を通過して、鋼帯の振動や片寄った走行を矯正しセンタリングする効果が働く。
【００２８】
そこで、冷却水が確実に鋼帯に到達し、鋼帯を効率よく冷却するためには、冷却ノズルと鋼帯との距離をあまり離すことができない結果となる。この距離は、冷却ノズルがたとえば円管ラミナーノズルであって、ラミナー流の直径が２〜５ｍｍ程度であれば３０〜１００ｍｍが好ましい。
【００２９】
１００ｍｍ以上では、冷却水流の勢いが弱まって強冷却が不可能になる。逆に、３０ｍｍ以下に近づき過ぎると、冷却水の行き場がなくなり良好な水流が得難くなる。したがって、急冷却が不可能となり、あるいは冷却水の流れが鋼帯の中央部と端部とで大きく異なって冷却ムラが発生する。なお、これは冷却ノズル形式によって異なるので、その条件は上記の限りではない。
【００３０】
つぎに、熱延鋼帯１１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１１の先端が最も入り側の上面冷却ノズル群１２と下面冷却ノズル群９との対向位置を通過するのとタイミングを合わせて、上面冷却ノズル群１２と拘束ローラ１３を支持したフレーム１４を降下させ、その上面冷却ノズル群１２および対称位置の下面冷却ノズル群９から冷却水の噴射を同時に開始する。
【００３１】
このような工程の設定は、鋼帯の先端が通過する以前に上下面冷却ノズル群１２，９から冷却水を噴射すると、冷却水が鋼帯先端に対する通過の抵抗となり、先端の通板性を阻害する虞れがあることによる。
【００３２】
鋼帯１１の先端が一旦通過した後は、上面冷却ノズル群１２から噴射される冷却水の圧力と、下面冷却ノズル群９から噴射される冷却水の圧力とのバランスによって、鋼帯１１のパスラインが一定に保たれる。したがって、鋼帯１１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。
【００３３】
鋼帯の搬送にともない、冷却装置５の入り側から第１番目の上部冷却ブロック２０が降下したあと、下流側へ第２番目の上部冷却ブロック２０が降下し、さらに第３番目の上部冷却ブロック２０と、これ以降の上部冷却ブロック２０が順々に降下する。各上部冷却ブロック２０の降下のタイミングは、ラインに備えたセンサによって鋼帯１１の先端を検出し、その信号に応じて各フレーム１４に接続される空気シリンダー１５の作動が制御され、フレームが降下開始する。
【００３４】
拘束ロール１３によって鋼帯１１に張力をかけるので、冷却装置５内の鋼帯パスラインが安定し、長手方向の冷却状態が均一となり、品質が安定する。
【００３５】
以上の設備において、仕上げ板幅が１５００ｍｍで、仕上げ板厚が３ｍｍの鋼帯をスレッディング速度６５０ｍｐｍ、加速率９ｍｐｍ／ｓで加速し、最大１２００ｍｐｍまで加速後、減速して６５０ｍｐｍで鋼帯後端を尻抜けさせた。
【００３６】
鋼帯の加速時は、冷却装置５のオン−オフによって冷却水をオンする冷却ノズル数を増やすことと、各ノズルの水量を増加することで巻き取り温度が一定となる制御を行った。そのとき、鋼帯１１は先端から後端まで安定して冷却装置５を通過し、所定の冷却が行われた。
【００３７】
また、拘束ロール１３を備えたことにより、冷却装置５から鋼帯１１によって持ち出される冷却水が堰き止められ、冷却装置の前後に冷却水の漏出はなく、疵の発生もなかった。その結果、鋼帯１１のほぼ先端から後端まで一定して結晶粒径が微細な熱延鋼帯を安定して製造でき、かつ先端から後端まで巻き取り温度の変動が１５℃以内の安定した冷却を実現できた。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、以下に述べるような効果を奏することとなる。
【００３９】
（１）鋼帯の先端がそれぞれの冷却ブロックを通過する度に冷却が開始されるので、鋼帯の先端の非冷却部が少なくなり安定して冷却が施される鋼帯が長くなって、歩留まりが向上する。また、拘束ロールによって張力をかけるので、冷却装置内のパスラインが安定し、鋼帯の長手方向の冷却状態が均一となり、品質が安定する。
【００４０】
（２）鋼帯に対して上下対称に急速な冷却が可能となり、しかも鋼帯の先端から急速冷却できて、冷却効果が安定する。
【００４１】
（３）拘束ロールによって冷却装置から鋼帯によって持ち出される冷却水が堰き止められるので、冷却装置の下流側の鋼帯上に冷却水が残留することなく、過冷却を防止できる。しかも、冷却停止温度が鋼帯の幅方向と長手方向に一定となり、冷却中の鋼帯の上面と下面の冷却条件が同じとなる。このことから、冷却中の曲がりや冷却後の残留応力の発生を少なくでき、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安定して製造できる。
【００４２】
（４）鋼帯先端が巻き取り機に巻き付くまでの通板が不安定の状態においても、冷却装置内に拘束ロールを備えることで通板が安定し、均一な冷却が得られる。その結果、材質が一定で歩留まりが高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す、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】
２Ｅ…最終仕上げ圧延機、
５…冷却装置、
１２…上面冷却ノズル群、
１３…拘束ロール、
８…ローラテーブル、
９…下面冷却ノズル群、
２０…上部冷却ブロック。
【図１】
0004120129.tif 000002
【図２】
0004120129.tif 000003