JP2009202184A - 熱延鋼帯の下面冷却方法および下面冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱延鋼帯の製造ラインにおいて、ランアウトテーブルのように搬送テーブルロール間の間隔が狭い場所でも、熱延鋼帯の下面を大水量で高い冷却速度によって冷却することができる熱延鋼帯の下面冷却方法および下面冷却装置を提供する。
【解決手段】熱延鋼帯の下面に棒状冷却水を噴射する円管ノズル２が、テーブルロール１とテーブルロール１の間のほぼ中央位置に鋼帯幅方向に沿って複数設置され、それら複数の円管ノズル２は、鉛直上方に伸びる直管ノズル２ａと、先端部だけを屈曲させてテーブルロール１の際に向かって噴射できるように配置された屈曲管ノズル２ｂとから構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱間圧延された熱延鋼帯を冷却するに際して、特に熱延鋼帯の下面側の冷却について、スプレーを配置して大水量噴射する場合に、冷却水の排水を円滑に行い、幅方向および長手方向に均一な温度で冷却を終了させることができる熱延鋼帯の冷却方法および装置に関するものである。

熱延鋼帯の製造ラインでは、高温加熱したスラブが目的とするサイズになるよう圧延され、その後材質調整などの観点からランアウトテーブル上で冷却される。ここで行う冷却の目的は、主に鋼帯の析出物や変態組織を制御することにより目的の強度、延びなど材質を調整するために行われている。その冷却での冷却媒体としては、コストが安い水を使うことが多い。

近年、高強度鋼板のニーズが高く、これを達成するために、変態組織制御の観点から高い冷却速度が必要なケースが増えてきている。高い冷却速度とするためには、冷却水量を多くする必要がある。一方、熱延鋼帯の仕上げ圧延後は２〜４ｍｍ程度と鋼帯厚みが薄く剛性が低いため、ランアウトテーブル上を安定して通板させるために、テーブルロールを密に配置している。多くの設備では２５０〜３００φ程度の径をもつテーブルロールを３００〜４００ｍｍピッチで配置しているため、テーブルロール間のスペースが狭く、テーブルロール間にノズルが配置しにくいといった問題がある。そのため、ランアウトテーブルでの熱延鋼帯の下面冷却では、狭いスペースに設置可能で且つ冷却面積を広くする目的でスプレーノズルを配置することが多い。

このスプレーノズルによる冷却で大水量を噴射する場合は、重力の関係から上方に噴射した冷却水は、鋼帯に衝突した後に下方に落下するため、テーブルロール間の狭いスペースから効率よく冷却水を排水することができず、スプレーノズルが水没した状態で冷却水が噴射されることによる打力不足、噴射水量分布の不均一が発生し、冷却能力が低下したり、温度ムラが発生したりするといった問題があった。

そのため、一般的なランアウトテーブルの下面冷却設備は、投入水量を１０００Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２以下に制限して使用することが多く、高冷却速度化の障害となっている。

従来、熱延鋼帯の冷却をする場合のノズル配置については、様々な検討がなされており、その例をいくつか説明する。

例えば、特許文献１には、通板方向に対して直角にフラットスプレーが取り付けられた複数のヘッダを配置し、それぞれのヘッダ毎にフラットスプレーノズルの広がり方向を各ヘッダ間中心軸に対して対称になるように配置され、且つフラットスプレーの振り角が５〜４５゜になる範囲で傾けられ、さらにフラットスプレーからは気体／液体重量混合比が１／５０〜１／１とした冷却方法が記載されている（図６）。

また、特許文献２には、柱状噴流群によりローラーテーブル上で冷却するに際して、鋼材に対して直角に設けた複数のノズルを、隣接するノズル間の鋼材幅方向及び移送方向のノズルピッチＳ、Ｓ１がノズル口径の３〜１０倍であり、Ｓ１＜Ｓとなるように一定間隔で配置して、鋼材面に衝突した後の流動水が、隣接するノズルからの流動水と衝突してできる干渉流によって囲まれ、ノズル直下を細胞核とみなす同一形状のハニカムセル状の冷却面群を形成する冷却方法が記載されている（図７）。

また、特許文献３には、ランアウトテーブル上を走行する鋼板の下面側において、テーブルロール間のスペースに鋼板下面と平行な上面を有するノズルヘッダに柱状冷却水噴射ノズル列を複数列穿設し、かつ長手方向に向かう各ノズル列は鋼板下面に向かう角度を相違している鋼板の下面冷却方法が記載されている（図８）。
特開２００５−２１９５１号公報 特開平１０−２６３６６９号公報 特開昭６２−２５９６１０号公報

しかしながら、前述した従来技術（特許文献１〜特許文献３）では、何れも実用上十分なものではない。

特許文献１に記載されている技術では、通板方向に対して直角に複数のヘッダを配置し、隣り合うヘッダごとにフラットスプレーノズルをヘッダ間中心軸に対して対称になるように配置するとあるが、熱延鋼帯のランアウトテーブルのようにテーブルロール間隔が５０〜１００ｍｍ程度しかない場合、幅方向にノズルを並べるスペースしかなく、特許文献１に記載されているように長手方向にはノズルを配置できない。また、特許文献１は上面冷却に限定しており、下面冷却についての記載はない。また、フラットスプレーを使用した場合、ノズルから液滴状にして且つ広げて噴射しているために、冷却水の速度が減速しやすくなり、鋼板に冷却水が到達する時点で冷却水速度が遅く、運動力が低くなる。特に大流量冷却を行うと鋼板下面側は鋼板とテーブルロールに囲まれるため水が溜まりやすいが、この水溜りを貫通する能力はフラットスプレーにはなく、鋼板に冷却水を直接衝突させることが困難であり、冷却能力があまりあがらないという問題がある。

特許文献２に記載されている技術では、特許文献１と同じく、熱延鋼帯のランアウトテーブルのようにテーブルロール間隔が５０〜１００ｍｍ程度しかない場合、長手方向にはせいぜい２〜３列分のノズルを並べるスペースしかない。このため、例えば長手方向に３列設置出来たとしても、長手方向中央のノズル直下の周りしかハニカムセルを形成できず、特許文献２で述べているような干渉域による高い冷却能力は期待できない。また、熱延鋼帯のランアウトテーブルではテーブルロールが大きいため、これが障害となってテーブルロール際にノズル直下水を持っていくことが出来ず、冷却水やハニカムセルによるテーブルロール際の冷却が不十分となる。

先行文献３に記載されている技術では、熱延鋼帯のランアウトテーブルのようにテーブルロール間隔が５０〜１００ｍｍ程度しかない場合を考慮しており、棒状ノズルを長手方向に見て放射状に配置している。そして、熱延鋼帯（鋼板）とノズルの距離を近づけるために、ノズル先端を鋼板と平行になるように配置して且つ鋼板とノズルの衝突を防止するためのプロテクターとノズルを一体構造にしているものであるが、鋼板と衝突した冷却水は下方に落下するのみであり、このような板状のプロテクターを設置したがゆえに障害物となり、冷却水がテーブルロール間から排水されるスペースが少なくなってしまう。そのため、ノズルと鋼板の間に厚い液膜が形成されてしまい、かなり高い圧力でノズルから冷却水を噴射しないと、この液膜を打ち破ることが出来ず、鋼板に冷却水を直接衝突させることが困難であり、冷却能力があまりあがらないという問題がある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、熱延鋼帯の製造ラインにおいて、ランアウトテーブルのように搬送テーブルロール間の間隔が狭い場所でも、熱延鋼帯の下面を大水量で高い冷却速度によって冷却することができる熱延鋼帯の下面冷却方法および下面冷却装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。

［１］熱延鋼帯の下面冷却を行うに際して、搬送テーブルロール間に被冷却面に対して棒状冷却水を噴射する円管ノズルを幅方向に複数配置し、かつ、前記複数の円管ノズルを直管ノズルと前記テーブルロール際が冷却できるように先端部を屈曲させた屈曲管ノズルとで構成し、前記屈曲管ノズルの屈曲部分の高さ位置を前記テーブルロールの回転軸芯から上方とし、円管ノズルの外径ｄと隣り合う円管ノズルの幅方向取り付けピッチＰとの比ｄ／Ｐを０．５以下とし、前記円管ノズルの先端から熱延鋼帯までの距離を５０ｍｍから前記テーブルロールの半径未満とすることを特徴とする熱延鋼帯の下面冷却方法。

［２］前記［１］に記載の熱延鋼帯の下面冷却方法において、幅方向に複数並べて設置する円管ノズルから噴射した棒状冷却水の熱延鋼帯への衝突部を鋼帯搬送方向側面に投影した長さＬＬと前記テーブルロール間の距離Ｐｗとの比ＬＬ／Ｐｗを０．６以上となるようにしたことを特徴とする熱延鋼帯の下面冷却方法。

［３］前記［１］または［２］に記載の熱延鋼帯の下面冷却方法において、前記テーブルロール間の距離を基準とした冷却水量密度を１５００Ｌ／ｍｉｎ・ｍｍ^２以上とすることを特徴とする熱延鋼帯の下面冷却方法。

［４］前記［１］〜［３］のいずれかに記載の熱延鋼帯の下面冷却方法において、円管ノズルを搬送方向に複数列配置することを特徴とする熱延鋼帯の下面冷却方法。

［５］熱延鋼帯の下面冷却装置であって、搬送テーブルロール間に被冷却面に対して棒状冷却水を噴射する円管ノズルが幅方向に複数配置され、かつ、前記複数の円管ノズルが直管ノズルと前記テーブルロール際が冷却できるように先端部を屈曲させた屈曲管ノズルとで構成され、前記屈曲管ノズルの屈曲部分の高さ位置が前記テーブルロールの回転軸芯から上方であり、円管ノズルの外径ｄと隣り合う円管ノズルの幅方向取り付けピッチＰとの比ｄ／Ｐが０．５以下であり、前記円管ノズルの先端から熱延鋼帯までの距離が５０ｍｍから前記テーブルロールの半径未満であることを特徴とする熱延鋼帯の下面冷却装置。

［６］前記［５］に記載の熱延鋼帯の下面冷却装置において、幅方向に複数並べて設置された円管ノズルから噴射した棒状冷却水の熱延鋼帯への衝突部を鋼帯搬送方向側面に投影した長さＬＬと前記テーブルロール間の距離Ｐｗとの比ＬＬ／Ｐｗが０．６以上となっていることを特徴とする熱延鋼帯の下面冷却装置。

［７］前記［５］または［６］に記載の熱延鋼帯の下面冷却装置において、前記テーブルロール間の距離を基準とした冷却水量密度が１５００Ｌ／ｍｉｎ・ｍｍ^２以上であることを特徴とする熱延鋼帯の下面冷却装置。

［８］前記［５］〜［７］のいずれかに記載の熱延鋼帯の下面冷却装置において、円管ノズルが長手方向に複数列配置されていることを特徴とする熱延鋼帯の下面冷却装置。

本発明においては、熱延鋼帯の下面冷却に関して、特に搬送テーブルロールの間隔が狭く従来の冷却ノズルの設置が難しいランアウトテーブルでの大流量冷却ができるため、従来に比べて幅方向の温度均一性を確保しつつ高い冷却速度を得ることができる。その結果、高強度鋼帯を機械特性がバラツキなく製造することができる。

本発明の一実施形態として、ここでは、テーブルロール間隔が狭い、特に熱延鋼帯のランアウトテーブルにおける下面冷却装置について、そのノズル構成を述べる。特に大水量噴射を前提として考えており、テーブルロール間の狭いスペースから効率よく冷却水を排水することが重要となる。

図１に、この実施形態におけるノズル構成として、排水性を確保すると共に鋼帯下面を幅及び長手方向に渡って均一に冷却するための具体的なノズル構成を示す。ここで、図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）は平面図である。

図１に示すように、ノズル２には、直進性の高い棒状冷却水が噴射可能な円形状のノズル（円管ノズル）を採用する。ノズル２は、テーブルロール１とテーブルロール１の間のほぼ中央に、鋼帯幅方向に沿って複数設置する。それら複数の円管ノズル２は、鉛直上方に伸びる直管ノズル（直進ノズル）２ａと、先端部だけを屈曲させてテーブルロール１の際に向かって噴射できるように配置された屈曲管ノズル２ｂとで構成する。このような構成にすることで、テーブルロール１間の広い範囲において冷却水を鋼帯に衝突させることが可能となる。その際、屈曲管ノズルの先端部（屈曲部分）はテーブルロール１の回転中心軸芯Ｏよりも上方とする。

上記のようなノズル構成にした理由を以下に述べる。

鋼帯の下面冷却では、鋼帯下方から冷却水を噴射する必要があるが、ノズル上方には鋼帯下面があり、ノズルの鋼帯進行方向の前後にはテーブルロールがあり、完全に覆われているため、冷却水は鋼帯に衝突後、鋼帯を沿って流れ、その一部は鋼帯進行方向に流れテーブルロールと衝突した後、テーブルロールに沿って落下していく。また、残りの冷却水は鋼帯に衝突後、鋼帯幅方向に向かって鋼帯に沿って流れてゆき、幅方向隣り合うノズルから噴射された冷却水と衝突して、下方に落下する。テーブルロールがあるため、テーブルロールの回転軸心で最も隙間が狭くなり、特に大水量を噴射した場合には、ここで水溜りが発生してしまう。このような落下水や水溜りがあるため、直進性の低いスプレーノズルなどを配置すると、落下水や水溜りにスプレー水の流れが阻害されて、冷却水の運動量が低下してしまう。この実施形態では、鋼帯下面側で高い冷却能力を得るために大水量冷却としているが、鋼帯温度が６００〜９００℃と高い領域では、鋼帯と冷却水の間に蒸気膜が発生するいわゆる膜沸騰状態となりやすく、この膜沸騰では蒸気膜を介在して鋼帯と冷却水の熱交換がなされるため冷却能力を高めることが出来ないことから、冷却水に高い運動量をもたせることが必要となる。

そこで、この実施形態では、棒状冷却水を噴射する円管ノズルを用いて鋼帯の下面冷却を行うことにしている。これによって、ノズル先端から鋼帯に衝突するまでに、落下水や水溜りを打ち破る高い運動量を得ることができるからである。さらに、一部のノズル先端部を屈曲させることにより、テーブルロール際まで安定して冷却が可能となる。

これに対して、スプレー冷却のように液滴状にして且つノズル先端から広げて噴射すると、空気抵抗が大きくなるため冷却水の減速が大きく、高い流速が得られない。また、矩形断面で幅方向に長くしたスリット状ノズルを配置することも考えられるが、矩形ではノズル出口面積が大きくなりやすく、その他の方式と同程度の水量を噴射した場合、スリットの隙間を極端に狭くしなければ高い流速を得ることが出来ないことから、ノズルの隙間を数１００μｍ〜１ｍｍ程度と狭くする必要がある。一方、ランアウトテーブルでの冷却水は、数１０００ｔｏｎ程度の冷却水を使うことから、冷却水の清浄度を高めて管理することは困難であり、圧延中に生成したスケールなどの数ｍｍ以上の大きさをもつ異物が混入することは避けられず、このような数１００μｍ〜１ｍｍ程度のノズルの隙間では異物が詰まることが避けられない。

ただし、棒状冷却水を採用しているために落下水や水溜りの影響は比較的小さいものの、影響がないわけではない。そこで、落下水や滞留水の影響をできるだけ排除することが必要となる。

そのため、テーブルロール際を冷却するためのノズルは、その先端部を屈曲させている。前述したように、これによって、広い範囲で冷却水を鋼帯に衝突させることを可能にしているが、それに加えて次の理由がある。先に説明したように、落下水はテーブルロール際を沿って落下してくるため、なるべくテーブルロールよりも離れた位置にノズル先端があることが好ましい。例えば、特許文献３のように直進ノズルを配置すると、ノズルの先端がテーブルロールの際に近くなるため、落下水中を冷却水が通過してしまい、運動量の低下が避けられない。さらに、特許文献３のようにノズルプロテクターを配置すると、このプロテクターが障害物となり、落下水が円滑に落下せずに、テーブルロール間に溜まりやすくなるため、ないほうが好ましい。

テーブルロールの際を冷却する屈曲管ノズルの配置については、なるべく幅方向に均等に冷却する観点から、図１（ａ）に側面図、図１（ｂ）に平面図を示すように、３本単位で、１本の直管ノズル２ａと、その下流側と上流側のそれぞれに１本ずつの屈曲管ノズル２ｂを配置する例や、図２（ａ）に側面図、図２（ｂ）に平面図を示すように、５本単位で、１本の直管ノズル２ａと、その下流側と上流側のそれぞれに屈曲角度を変えた２本づつの屈曲管ノズル２ｂを配置する例など考えられる。

なお、上記以外に、幅方向の並び方の順番は上流側の屈曲管ノズルと下流側の屈曲管ノズルが入れ替わるなど、どのようになっていてもかまわないが、例えば、図１の３本単位の場合、直管ノズル１ａを幅方向に２本並べるのは均一冷却の観点から好ましくない。ノズルの単位本数毎に周期的に配置するようにすべきである。

また、円管ノズルの先端の高さ位置は、鋼帯下面からの距離について具体的に言うと、５０ｍｍ以上でかつテーブルロール半径未満とする。テーブルロール半径よりもノズル先端を鋼帯から離して配置すると、テーブルロールが邪魔をしてテーブルロール際に向かって冷却水が噴射できない。また、テーブルロール中心軸と同じ距離だけ鋼帯からノズル先端を離すと、最もテーブルロール間の隙間の狭い部分にノズル先端が来るため、この領域では水が溜まりやすく、ノズルが水没して冷却水噴射の抵抗になる危険がある。そのため、なるべく鋼帯に近い距離までノズル先端を近づける必要があるが、５０ｍｍよりも近い距離とすると、熱延鋼帯では１ｍｍ程度の極めて薄い鋼帯まで製造している関係上、鋼帯の剛性が低く、鋼帯が曲がってノズルに衝突する危険が出る。先に説明したようにプロテクターなどでこれを防止すると、今度は排水性の問題が出てくるため、上記の範囲で実施しなければならない。

また、落下水の一部はテーブルロールに沿って落下するが、残りは鋼帯に衝突した後、幅方向に流れ、隣り合うノズルから噴射された冷却水と衝突して落下する。そのため、ノズルとノズルの間にある一定間隔以上の距離を開けておかないと、この落下水が飛散して、ノズルの直上に落下して、運動量低下の原因となる。具体的にはノズル直径（外径）ｄとノズルの幅方向取り付けピッチＰの比ｄ／Ｐを０．５よりも小さくすれば、ノズルとノズルの間から安定して落下水を通過されることができる。

さらに、冷却能力の観点からは、鋼帯下面の広い範囲で冷却したほうが冷却能力を高くできる。そこで、図１に示すような、ノズルの幾何学的関係を投影したノズル衝突点間隔（棒状冷却水の熱延鋼帯への衝突部を鋼帯搬送方向側面に投影した長さ）ＬＬがテーブルロールの鋼帯進行方向の取り付けピッチＰｗに対してＬＬ／Ｐｗ＞０．６となるように配置することが好ましい。

ちなみに、本発明の棒状冷却水とは円形状（楕円や多角の形状も含む）のノズル噴出口から噴射される冷却水のことを指している。また、本発明の棒状冷却水は、スプレー状の噴流でなく、膜状のラミナーフローでなく、ノズル噴出口から鋼帯に衝突するまでの水流の断面がほぼ円形に保たれ、連続性で直進性のある水流の冷却水をいう。

また、本発明では、大水量、特にテーブルロール間距離を基準として算出した水量密度が１５００Ｌ／ｍｉｎ・ｍ^２以上の場合に適用される。低い冷却能力でよい場合には、冷却水量を少なくできるため、もともと落下水の水量も少なく、且つテーブルロール間に水もたまらないため、特許文献１〜８にあるような冷却方法でかまわない。

そして、本発明は熱延鋼帯の下面冷却に適用されるが、テーブルロール間が狭い場所であれば、厚板や形鋼など様々な設備に適用することも可能である。

以下、本発明の実施例について具体的に説明する。

図３は、本発明の実施例における熱延鋼帯の製造設備のレイアウトを示したものである。２５０ｍｍ厚みのスラプが加熱炉６０により約１２００℃まで加熱された後、粗圧延機群６１により４０ｍｍ厚みまで圧延され、仕上げ圧延機群６２により２．６ｍｍまで圧延される。圧延後は、ランアウトテーブル６３で所定の温度まで冷却された後、コイラー６４で巻き取られる。

そして、ランアウトテーブル６３では、鋼帯上面の冷却をヘアピンラミナーの上面冷却装置５１（上面冷却装置群５２）によって行い、鋼帯下面の冷却を下面冷却装置５５（下面冷却装置群５６）によって行う。ここで、上面冷却装置５１は下面冷却装置５５と対で設置されており、それぞれのテーブルロールの上に冷却水が落下するようになっている。ランアウトテーブル６３での冷却前後の鋼帯の温度分布は、放射温度計６５により測定することができる。

（本発明例）
本発明例として、前述の本発明の一実施形態に基づいてランアウトテーブル６３での冷却を行った。すなわち、下面冷却装置５５として、図１に示したような棒状冷却水が噴射可能な円管ノズル２を配置した下面冷却装置を用いた。

なお、ランアウトテーブル６３で鋼帯を冷却する際の必要な冷却速度は２００℃／ｓ以上である。図４に、２．６ｍｍ厚みの材料を棒状冷却水で冷却したときの冷却速度と水量密度の関係を示すが、冷却速度を２００℃／ｓとするためには、水量密度は約３５００／ｍｉｎ・ｍ^２とする必要がある。そこで、ここでは、冷却水量を４０００／ｍｉｎ・ｍ^２にして実施した。

そして、図１におけるテーブルロール１と円管ノズル２の幾何学的な関係等は以下のとおりとした。

テーブルロール半径Ｒ：１５０ｍｍ、テーブルロールピッチＰｗ：３７０ｍｍ、ノズル先端から鋼帯までの距離Ｈ：１００ｍｍ
ノズル外径ｄ：φ１０．９ｍｍ、テーブルロール軸心から屈曲管ノズルの屈曲部までの高さＬ１：３０ｍｍ、ノズルの幅方向取り付けピッチＰ：５２ｍｍ、ｄ／Ｐ＝０．２１
冷却水投影冷却長さＬＬ：１２４ｍｍ、ＬＬ／Ｐｗ＝０．６７
ノズル一本あたりの流量Ｑｍ：７８Ｌ／ｍｉｎ、テーブルロール間水量密度：４０００／ｍｉｎ・ｍ^２、冷却水圧力Ｐｍ：０．２ＭＰａ
そして、通板速度６５０ｍｐｍでランアウトテーブル入側温度８７０℃、ランアウトテーブル出側温度６４０℃となるように、上面冷却装置５１と下面冷却装置５５の使用台数（使用ノズルヘッダ数）を設定して冷却を行った。具体的には、図４から水量密度４０００／ｍｉｎ・ｍ^２の場合、２１０℃／ｓの冷却速度が出るため、冷却時間は１１ｓｅｃ、設備長（冷却ゾーン長）としては１１．９ｍ必要である。これに対して、上面冷却装置５１および下面冷却装置５５は、テーブルロールピッチ３７０ｍｍ毎に設置されているので、上面冷却装置５１と下面冷却装置５５について各３２台（各３２ヘッダ）から冷却水を噴射した。

（比較例）
比較例として、本発明に最も近い形式である特許文献３に基づいてランアウトテーブル６３での冷却を行った。すなわち、下面冷却装置５５として、図８に示した特許文献３を模擬したノズル構成を備えた下面冷却装置を用いた。

なお、その他の条件については、以下のように、本発明例と同等にした。

テーブルロール半径Ｒ：１５０ｍｍ、テーブルロールピッチＰｗ：３７０ｍｍ、ノズル先端から鋼帯までの距離Ｈ：１００ｍｍ
ノズル外径ｄ：φ１０．９ｍｍ、ノズルの幅方向取り付けピッチＰ：５２ｍｍ、ｄ／Ｐ＝０．２１
冷却水投影冷却長さＬＬ：１２４ｍｍ、ＬＬ／Ｐｗ＝０．６７
ノズル一本あたりの流量Ｑｍ：７８Ｌ／ｍｉｎ、テーブルロール間水量密度：４０００／ｍｉｎ・ｍ^２、冷却水圧力Ｐｍ：０．２ＭＰａ
そして、通板速度６５０ｍｐｍでランアウトテーブル入側温度８７０℃、ランアウトテーブル出側温度６４０℃となるように、上面冷却装置５１と下面冷却装置５５の使用台数（使用ノズルヘッダ数）を設定して冷却を行った。具体的には、図４から水量密度４０００／ｍｉｎ・ｍ^２の場合、２１０℃／ｓの冷却速度が出るため、冷却時間は１１ｓｅｃ、設備長（冷却ゾーン長）としては１１．９ｍ必要である。これに対して、上面冷却装置５１および下面冷却装置５５は、テーブルロールピッチ３７０ｍｍ毎に設置されているので、上面冷却装置５１と下面冷却装置５５については各３２台（各３２ヘッダ）から冷却水を噴射した。

上記の本発明例および比較例における冷却後の鋼帯幅方向の温度分布を図５に示す。

本発明例では、幅方向に非常に均一な温度分布となっている。その結果、引張強度や伸びなどが目標の機械特性となっていた。

これに対して、比較例では、周期的に幅方向の温度ムラが発生し、その温度偏差は最大で５０℃程度ある。その結果、引張強度や伸びなどが局所的に目標を大きく外れ、規格外の機械特性となる部位があり、製品として出荷ができなかった。この原因としては、比較例では、一部の円管ノズルを傾斜させており、テーブルロールに沿って落下する落下水と傾斜させた円管ノズルが干渉して、打力の低下が発生したことが原因と考えられる。

本発明の一実施形態における下面冷却装置の一例を示す図である。 本発明の一実施形態における下面冷却装置の他の例を示す図である。 本発明の実施例１における熱延鋼帯製造設備のレイアウトである。 棒状冷却水の冷却水量密度と冷却速度の関係を示す図である。 本発明の実施例１における冷却後の鋼帯幅方向温度分布を示す図である。 特許文献１を説明する図である。 特許文献２を説明する図である。 特許文献３を説明する図である。

符号の説明

１ テーブルロール
２ 円管ノズル（棒状冷却水噴射ノズル）
２ａ 直管ノズル
２ｂ 屈曲管ノズル
５１ 上面冷却装置
５２ 上面冷却装置群
５５ 下面冷却装置
５６ 下面冷却装置群
６０ 加熱炉
６１ 粗圧延機群
６２ 仕上げ圧延機群
６３ ランアウトテーブル
６４ コイラー
６５ 放射温度計

Claims (8)

1. 熱延鋼帯の下面冷却を行うに際して、搬送テーブルロール間に被冷却面に対して棒状冷却水を噴射する円管ノズルを幅方向に複数配置し、かつ、前記複数の円管ノズルを直管ノズルと前記テーブルロール際が冷却できるように先端部を屈曲させた屈曲管ノズルとで構成し、前記屈曲管ノズルの屈曲部分の高さ位置を前記テーブルロールの回転軸芯から上方とし、円管ノズルの外径ｄと隣り合う円管ノズルの幅方向取り付けピッチＰとの比ｄ／Ｐを０．５以下とし、前記円管ノズルの先端から熱延鋼帯までの距離を５０ｍｍから前記テーブルロールの半径未満とすることを特徴とする熱延鋼帯の下面冷却方法。
2. 請求項１に記載の熱延鋼帯の下面冷却方法において、幅方向に複数並べて設置する円管ノズルから噴射した棒状冷却水の熱延鋼帯への衝突部を鋼帯搬送方向側面に投影した長さＬＬと前記テーブルロール間の距離Ｐｗとの比ＬＬ／Ｐｗを０．６以上となるようにしたことを特徴とする熱延鋼帯の下面冷却方法。
3. 請求項１または２に記載の熱延鋼帯の下面冷却方法において、前記テーブルロール間の距離を基準とした冷却水量密度を１５００Ｌ／ｍｉｎ・ｍｍ^２以上とすることを特徴とする熱延鋼帯の下面冷却方法。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の熱延鋼帯の下面冷却方法において、円管ノズルを搬送方向に複数列配置することを特徴とする熱延鋼帯の下面冷却方法。
5. 熱延鋼帯の下面冷却装置であって、搬送テーブルロール間に被冷却面に対して棒状冷却水を噴射する円管ノズルが幅方向に複数配置され、かつ、前記複数の円管ノズルが直管ノズルと前記テーブルロール際が冷却できるように先端部を屈曲させた屈曲管ノズルとで構成され、前記屈曲管ノズルの屈曲部分の高さ位置が前記テーブルロールの回転軸芯から上方であり、円管ノズルの外径ｄと隣り合う円管ノズルの幅方向取り付けピッチＰとの比ｄ／Ｐが０．５以下であり、前記円管ノズルの先端から熱延鋼帯までの距離が５０ｍｍから前記テーブルロールの半径未満であることを特徴とする熱延鋼帯の下面冷却装置。
6. 請求項５に記載の熱延鋼帯の下面冷却装置において、幅方向に複数並べて設置された円管ノズルから噴射した棒状冷却水の熱延鋼帯への衝突部を鋼帯搬送方向側面に投影した長さＬＬと前記テーブルロール間の距離Ｐｗとの比ＬＬ／Ｐｗが０．６以上となっていることを特徴とする熱延鋼帯の下面冷却装置。
7. 請求項５または６に記載の熱延鋼帯の下面冷却装置において、前記テーブルロール間の距離を基準とした冷却水量密度が１５００Ｌ／ｍｉｎ・ｍｍ^２以上であることを特徴とする熱延鋼帯の下面冷却装置。
8. 請求項５〜７のいずれかに記載の熱延鋼帯の下面冷却装置において、円管ノズルが長手方向に複数列配置されていることを特徴とする熱延鋼帯の下面冷却装置。

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