JP4398898B2 - 厚鋼板の冷却装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は，熱間圧延により厚鋼板を製造する際に，熱間仕上げ圧延した厚鋼板を冷却する場合に適用される，厚鋼板の冷却方法および冷却装置に関するものである。

高温の厚鋼板を拘束ロールで拘束して搬送し上下部よりスプレーノズルを用い冷却する方法は従来より行われているが，一般に板幅が広くなると拘束ロール間端部しか水の排出部がないために鋼板の上部に水が溜まりやすくなる（以下この鋼板上に溜まる水を板上水という）。この板上水は，水の排出が拘束ロール端部よりなされるために，板幅方向に流れるが，この際，板幅方向で板上水の厚みが異なると板幅方向に冷却能力分布が発生し，温度差が生じるという問題がある。この問題を解決するために，板幅方向で水量調節を行うなどの対策が施されてきたが，板幅が異なると板上水の高さ分布が異なるため，有効な制御とはならなかった。

そこで，文献１では，板上水を一定の高さにするためにノズルボックスを鋼板と５０ｍｍの距離を置いて設置し，柱状噴流で冷却する方法が開示されている。また，文献２では，水の散水方法を変化させる方法として，上面の冷却は幅方向に均一なスリット状の水流による冷却が行われることが開示されている。

特開昭６１−８４３１８号公報 特開平１１−３４７６２９号公報

しかしながら，文献１の冷却方法では，厚鋼板を冷却する際に用いるとノズルボックスの鋼板との距離が近すぎ，設備を損傷する恐れがある。また，柱状噴流では鋼板への噴流衝突面積が小さく，十分に蒸気膜を通過できず，冷却能力が十分でないという短所がある。

上記文献２の冷却方法の発明では，板幅が広い場合，鋼板上を流れた水が拘束ロールに衝突してから排出されるが，板上水はいったん中央部で滞留した後拘束ロール端部に排出されるため，中央部と鋼板端部にかけて冷却能力偏差が生じるという問題がある。このように，これまで板上水を有効に使う冷却方法はなかった。

本発明は，上記従来技術の課題である板上水の問題を有利に解決して，搬送中の厚鋼板を噛み込んだ拘束ロール間で厚鋼板の上下面に注水して冷却する場合の特に，上面を均一に冷却して上面の幅方向温度差を小さくし，厚鋼板形状の平坦度の向上と材質の均一化を図ることのできる，厚鋼板冷却方法および冷却装置を提供することを目的とするものである。

本発明は上記課題を解決するため以下を要旨とするものである。
即ち，本発明によれば，上下に配置されたロールで一組をなす複数組の拘束ロールで高温状態の厚鋼板を噛み込んで搬送しながら，拘束ロール間で厚鋼板上下面に注水する厚鋼板の冷却装置において，上面側にフラットスプレーノズルを複数配置したノズルボックスを有し，鋼板幅方向の中心線に関しノズル噴流の衝突部形状の配置が対称であり，鋼板進行方向の拘束ロール間の中心線を境にノズル噴流の衝突部形状の配置が異なり，ノズル噴流の衝突部形状が鋼板幅方向および進行方向の拘束ロール間の中心点より略放射状に配置されたことを特徴とする厚鋼板の冷却装置が提供される。

フラットスプレーノズルによるノズル噴流の衝突部の軸線の捩れ角が，鋼板進行方向に対し２０〜４５度の角度をなしても良い。また，フラットスプレーノズルのノズル噴流の広がり角度が３０〜８０度であっても良い。更に，ノズルボックスの鋼板に面した底面の鋼板からの距離が２２０ｍｍ以下で，ノズルボックスに配置されるフラットスプレーノズルの先端は，ノズルボックスの底面より５ｍｍ以上鋼板から離れて設置されても良い。

また本発明によれば，上記の冷却装置を用いる冷却方法において，ノズルボックスの高さを変化させることにより鋼板上に滞留する水の高さを変化させて冷却能力を制御する厚鋼板の冷却方法が提供される。

本発明によれば，鋼板の材質を創り出すための，鋼板の種類，板厚により異なる多様な冷却条件に対応可能で，鋼板の幅方向で均質かつ形状が良好な鋼板を製造することが可能な冷却装置および方法を提示することができる。

本発明の厚鋼板の冷却装置は例えば，図１に示すように，熱間圧延機の後段に配置した熱間圧延鋼板の冷却装置であり，熱間圧延機で熱間圧延して得られた表面温度７５０〜９５０℃の高温の鋼板（厚鋼板）を，搬送中に水噴射により７００℃〜室温に急速冷却する場合に適用して特に顕著な効果を奏する物である。以下に本発明の熱間圧延鋼板の冷却装置の構造例について説明する。なお，本明細書および図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は，本発明の実施の形態にかかる冷却装置４を配置した厚鋼板製造設備の例である。この例では，仕上圧延機１，デスケーリング装置２，熱間矯正装置３，冷却装置４が順次配列され，仕上圧延機１から出た鋼板６が，デスケーリング装置２，熱間矯正装置３，冷却装置４の順に連続的に通過している。冷却装置４は，上下に配置されたロール５ａ，５ｂで一組をなす拘束ロールを複数備えており，この実施の形態では，２つの拘束ロール５_１，５_２が，前後に距離をおいて配置されている。また，これら拘束ロール５_１，５_２の間にはノズルボックス４ａ，４ｂを上下に備えている。そして，上下に配置されロール５ａ，５ｂ間で高温状態の鋼板６を噛み込んで搬送しながら，拘束ロール５_１，５_２の間において鋼板６の上下面にノズルボックス４ａ，４ｂからそれぞれ注水することにより，鋼板６を搬送しながら冷却するようになっている。なお，図１中に一点鎖線で示したように，上下のロール５ａ，５ｂからなる拘束ロールを３つ以上（例えば５_３，５_４）設け，それらの間にもノズルボックス４ａ，４ｂを設けても良い。即ち，ノズルボックス４ａ，４ｂの組合わせは，一段でも良いし，２段以上あっても良い。

上側に配置されるノズルボックス４ａには，鋼板６の上面に向って冷却水を噴射するフラットスプレーノズル７が複数配置されており，それら複数のフラットスプレーノズル７から下向きにそれぞれ冷却水を吹出して，鋼板６の上面に注水する。図２は，各フラットスプレーノズル７からそれぞれ噴射されたノズル噴流８の衝突部形状９の配置図である。図３は，フラットスプレーノズル７の説明図であって，（ａ）はノズル噴流８を横から見た状態を示し，（ｂ）はノズル噴流８を上から見た状態を示している。

図３に示すように，フラットスプレー７から噴出したノズル噴流８は，鋼板６の表面に衝突後，鋼板６の表面に沿って流れて排出される。この場合，スプレー角度θが大きいほど広がり方向１０に扁平して流れる傾向を示す。また，フラットスプレーノズル７では，水流を扇形状に噴出するのでのノズル噴流８の中央部は壁状となり，ノズル噴流８の疑似隔壁を鋼板６の表面上に形成することができる。そして，図３に示すような各フラットスプレーノズル７のノズル噴流８を，図４のように互いに衝突しないように隣接させて配置する。

図２に示すように，各フラットスプレーノズル７から噴射されたノズル噴流８が鋼板６の表面に衝突することにより形成される線状の各衝突部形状９を，鋼板６の進行方向に対する捩れ角α（各フラットスプレーノズル７によるノズル噴流８の鋼板６の表面への衝突部の軸線の捻れ角α）がいずれも２０〜４５度の角度をなすように配置させる。その際，鋼板６の幅方向の中心線Ｌに関し，図２中において左側に位置する各衝突部形状９と，図２中において右側に位置する各衝突部形状９が，互いに対称になるように配置する。また，鋼板６の進行方向の拘束ロール５_１，５_２間の中心線Ｍを境に，図２中において上側（拘束ロール５_１側）となる領域と，図２中において下側（拘束ロール５_２側）となる領域では，各衝突部形状９の配置が異なるようにさせる。そして，図２中において上右側の領域では，各衝突部形状９を，鋼板６の進行方向に対する捩れ角αが図中時計回転方向に２０〜４５度の角度をなすように配置させ，図２中において上左側の領域では，各衝突部形状９を，鋼板６の進行方向に対する捩れ角αが図中反時計回転方向に２０〜４５度の角度をなすように配置させる。また，図２中において下右側の領域では，各衝突部形状９を，鋼板６の進行方向に対する捩れ角αが図中反時計回転方向に２０〜４５度の角度をなすように配置させ，図２中において下左側の領域では，各衝突部形状９を，鋼板６の進行方向に対する捩れ角αが図中時計回転方向に２０〜４５度の角度をなすように配置させる。こうして，いずれの衝突部形状９も，鋼板６の幅方向および進行方向の拘束ロール間の中心点Ｏより略放射状に配置させる。

またこの実施の形態では，先に図４で説明したように各フラットスプレーノズル７の水噴流を互いに衝突させずに隣接させて配置したことにより，図２に示されるように，板６の表面には，１または２以上の衝突部形状９をほぼ直線状に並べた各衝突部形状列９_１〜９_６と衝突部形状列９_１’〜９_６’が形成される。その際，鋼板６の幅方向の中心線Ｌに関し，図２中において左側に位置する衝突部形状列９_１〜９_３及び衝突部形状列９_１’〜９_３’と，図２中において右側に位置する衝突部形状列９_４〜９_６及び衝突部形状列９_４’〜９_６’が対称となり，また，鋼板６の進行方向の拘束ロール５_１，５_２間の中心線Ｍを境にして，図２中において上側（拘束ロール５_１側）となる領域の衝突部形状列９_１〜９_６と，図２中において下側（拘束ロール５_２側）となる領域の衝突部形状列９_１’〜９_６’では配置が異なっている。そして，図２中において上右側の領域の各衝突部形状列９_４〜９_６は，鋼板６の進行方向に対する捩れ角αが図中時計回転方向に２０〜４５度の角度をなし，図２中において上左側の領域の各衝突部形状列９_１〜９_３は，鋼板６の進行方向に対する捩れ角αが図中反時計回転方向に２０〜４５度の角度をなし，図２中において下右側の領域の各衝突部形状列９_４’〜９_６’は，鋼板６の進行方向に対する捩れ角αが図中反時計回転方向に２０〜４５度の角度をなし，図２中において下左側の領域の各衝突部形状列９_１’〜９_３’は，鋼板６の進行方向に対する捩れ角αが図中時計回転方向に２０〜４５度の角度をなすこととなる。こうして，いずれの衝突部形状列９_１〜９_６及び衝突部形状列９_１’〜９_６’も，鋼板６の幅方向および進行方向の拘束ロール間の中心点Ｏから略放射状に配置されることとなる。

このように，各フラットスプレーノズル７のノズル噴流８による疑似隔壁を鋼板６の表面上に形成しつつ，鋼板６の幅方向および進行方向の拘束ロール間の中心点Ｏから略放射状に各衝突部形状９（各衝突部形状列９_１〜９_６及び衝突部形状列９_１’〜９_６’）を配置させて注水を行うことにより，鋼板６上の板上水が，図２に示すように拘束ロール５_１，５_２間の大部分で鋼板６の進行方向に流れ，拘束ロール５_１，５_２近傍から鋼板６の端部へ排出されるようになる。このように，本発明ではフラットスプレーノズル７のノズル噴流８により形成したこの疑似隔壁によって，フラットスプレーノズル７からの噴射冷媒の鋼板６両側端部からの排出流れを抑制して，幅方向に各衝突部形状列９_１〜９_６及び衝突部形状列９_１’〜９_６’ごとの板幅にあまり依存しない高さの板上水を膜状に形成することが可能となる。

なお，図５に示すように板上水高さと冷却能力の関係を本発明者らが調査したところ，板上水高さの増加とともに冷却能力が増加していることが判明している。したがって，たとえば，鋼板６の板幅が狭くなった場合，従来のノズル配置であれば，板上水高さが低くなるが，本発明では，幅方向の隔壁効果で板上水高さの低下しろが小さく，冷却能力を高いまま維持することが可能である。

すなわち，図２のようなノズル配置にすることにより，鋼板６の幅方向で板上水高さを幅方向で均一でしかも高くでき，冷却能力を幅方向均一で向上させることが可能となり，冷却コストを低減できる。また，疑似隔壁を形成したことにより，板幅によらず板上水高さの板幅方向での変化を小さくさせることが可能となり，板幅方向の温度偏差を少なくすることにより鋼板６の形状特性および材質特性を均質化することができる。なお，鋼板６端部は，板上水が抜けやすいので，冷却能力がやや低くなり，鋼板６端部に生じる過冷却状態を防ぐことができる。

この際のフラットスプレーノズル７から噴射されたノズル噴流８によって形成される線状の各衝突部形状９の鋼板６進行方向との捩れ角度α（フラットスプレーノズル７によるノズル噴流８の鋼板６の表面への衝突部の軸線の捻れ角α）は，２０〜４５度の角度が望ましい。この角度αが２０度より小さいと鋼板６表面上に縦縞状の模様が生じる可能性があり，外観上好ましくないだけでなく，局所的に冷却が強い箇所が発生して材質ばらつきの原因となる。また，角度αが４５度より大きいと鋼板６幅方向への流動が生じて擬似隔壁効果による板上水抑止力が小さくなり，幅方向均一性が低下する。

また，先に図４で説明したように，各フラットスプレーノズル７から噴射されたノズル噴流８が互いに衝突しないように隣接させて配置することが好ましい。図６のように，隣接するフラットスプレーノズル７から噴射されたノズル噴流８同士が互いに重ならない場合は，板６の表面に形成される各衝突部形状９同士が離れてしまい，各衝突部形状列９_１〜９_６と衝突部形状列９_１’〜９_６’も連続した線状とならなくなってしまう。その場合，隔壁効果がほとんどなく本発明の効果を十分に享受することはできない。

また，図７に示すように，フラットスプレーノズル７と鋼板６との間の距離ｂが２２０ｍｍ以上になると冷却能力の低下が著しいことを実験的に確認しており，この距離（２２０ｍｍ）以下にノズルボックス４ａは設置する。ただし，これは，ノズル吐出圧が最大で０．３ＭＰａ一定とした時の場合であり，ノズル吐出圧が大きくなった場合には，ノズルと鋼板６との間の距離ｂはさらに大きくすることも可能である。なお，冷却能力を小さくしたいときには，水の吐出圧力を低減すれば良い。なお，２２０ｍｍ以下であれば，冷却能力は増大する方向であるが，フラットスプレーノズル７と鋼板６との間の距離ｂが近くなると，ノズル噴流の衝突幅ｃが小さくなり，隔壁効果を生じさせるためには，ノズル個数を多くする必要があり，フラットスプレーノズル７を多数設置するためのノズルボックス４ａの加工量が多く，経済的に不利である。この観点より，フラットスプレーノズル７と鋼板６との間の距離ｂは，１００ｍｍ程度が望ましい。そして，ノズル先端に搬送中の鋼板６が衝突する可能性があるために，図８に示すようにノズルボックス４ａ内にフラットスプレーノズル７の先端が隠れるように５ｍｍ以上引っ込めることが必要である。

さらに，図９に示すように，フラットスプレーノズル７の高さ（フラットスプレーノズル７と鋼板６との間の距離ｂ）を変化させることにより，疑似隔壁の高さを調整することができ，冷却能力の制御も可能となる。これにより，さまざまな板厚，鋼板６の種類に応じた冷却が可能となる。ノズルボックス４ａの高さを変化させることにより鋼板６上に滞留する水の高さを変化させて冷却能力を制御することが可能である。

フラットスプレーノズル７から噴射されるノズル噴流８の広がり角度θとフラットスプレーノズル７と鋼板６との間の距離ｂの効果であるが，一般に広がり角度θが大きくなると鋼板衝突時の冷却に大きく寄与する鋼板６に垂直な方向の速度成分が図１０に示すように小さくなるとともに，板上水１１の中を通過する長さが長くなるので，噴流速度の減衰が大きくなり，冷却能力が低下する。また，フラットスプレーノズル７と鋼板６との間の距離ｂが大きくなると，板上水１１内での噴流の減衰が大きくなり冷却能力が低下する。

フラットスプレーノズル７によって隔壁効果を生じさせるための，フラットスプレーノズル７間の距離ａとフラットスプレーノズル７と鋼板６との間の距離ｂ，ノズルの広がり角度θの間の関係について図４に示した。図４において隔壁効果を生じさせるためには，０．５＜ａ／｛ｂ・ｔａｎ（θ／２）｝＜１．８の関係となることが望ましい。この式は，フラットスプレーノズル７間の距離ａと噴流の広がりの半分の比を示し，噴流の重なりを示す指標となる。なお，図１１には，隔壁高さｃ／ｂとａ／｛ｂ・ｔａｎ（θ／２）｝の関係を示した。フラットスプレーノズル７の噴流の広がり角度θは３０〜８０度が好ましい範囲である。

１．８＜ａ／｛ｂ・ｔａｎ（θ／２）｝となると，隔壁効果が小さくなり，板上水の鋼板幅方向の流れを抑制できなくなる。また，０．５>ａ／｛ｂ・ｔａｎ（θ／２）｝となると，フラットスプレーノズル７間の距離ａが小さくなり，経済的に効率が悪くなる。表１に０．５＜｛ｂ・ｔａｎ（θ／２）｝＜１．８時のａ（ノズル間距離）の範囲（ｍｍ）を示している。

なお，ノズルボックス４ａの高さを変更して冷却能力を調整する場合は，ノズルボックス４ａの高さ制御範囲内でａ／｛ｂ・ｔａｎ（θ／２）｝が０．５〜１．８に入るようにする。

以下，本発明の厚鋼板の冷却装置及び方法の実施例について具体的に説明する。
［実施例１］
先に図１で説明した，本発明の実施の形態にかかる厚鋼板冷却装置を配置した厚鋼板製造設備において，前後に距離９００ｍｍをおいて配置された拘束ロールを１５組配置し，各拘束ロール間において噛み込まれて搬送される厚鋼板の上面側に，フラットスプレーノズルを鋼板の幅方向に複数配置してなるノズルボックスを配置した。ノズルボックスは，１５組の拘束ロール同士の間にそれぞれに配置した。また，それら１５組の拘束ロール同士の間にそれぞれ配置された１４個のノズルボックスのうち，１３台を稼動（注水）させた。フラットスプレーノズルは広がり角度３０度であり，０．３ＭＰａで１５Ｌ／分を吐出するフラットスプレーノズルを用いて，ノズルと鋼板間距離を２２０ｍｍとし，幅方向ノズルピッチを７５ｍｍ，鋼板進行方向のノズル列間ピッチを６０ｍｍとした。これにより，隔壁効果を生じさせる隣接するノズルとの間の距離は９６ｍｍとなり，ａ／｛ｂ・ｔａｎ（θ／２）｝＝１．６３，ｃ／ｂ＝０．１８５となる。この際，フラットスプレーノズルから噴射されるノズル噴流の衝突部の軸線が鋼板進行方向となす捩れ角度は２５度とした。なお，下面側のノズルボックスもここでは，上面側と同様な配列とした。

この実施例１では，仕上げ圧延を行って得られた板厚２５ｍｍ幅４０００ｍｍの温度８００℃の厚鋼板をデスケーリング後に熱間矯正してから，１５組の拘束ロールに噛み込ませて搬送速度７０ｍ／分で搬送しながら，上面側の六列の注水ノズル列から水量密度１．０ｍ^３／ｍ^２／分の注水を行って冷却した。上面側の注水ノズル列の各フラットスプレーノズルからの水量は１１Ｌ／分とした。一方，下面側は水量密度１．３ｍ^３／ｍ^２／分の注水を行って冷却した。

この冷却によって１０秒間冷却された後の厚鋼板の温度を測定したところ，幅方向中央部での鋼板温度５００℃に対して幅方向では±１０℃と均一性が高く，反りや残留応力の極めて小さい，形状，材質ともに均一性に優れた十分に満足できる厚鋼板を得ることができた。なお，ここでの鋼板温度の測定は，鋼板面の端部から板厚の２倍相当の縁部の領域を除いて行ったものである。

［実施例２］
実施例２では，ノズルは広がり角度８０度，０．３ＭＰａで１８Ｌ／分を吐出するフラットスプレーノズルを用いて，ノズルと鋼板間距離を１００ｍｍとし，幅方向ノズルピッチを７５ｍｍ，鋼板進行方向のノズル列間ピッチを６０ｍｍとした。これにより，隔壁効果を生じさせる隣接するノズルの間の距離は９６ｍｍとなり，ａ／｛ｂ・ｔａｎ（θ／２）｝＝１．１４，ｃ／ｂ＝０．４３となる。この際，フラットスプレーノズルから噴射されるノズル噴流の衝突部の軸線が鋼板進行方向となす捩れ角度は２５度とした。なお，下面側の冷却列４ｂもここでは，上面側と同様な配列とした。

この実施例２では，仕上げ圧延を行って得られた板厚２５ｍｍ幅４０００ｍｍの温度８００℃の厚鋼板をデスケーリング後に熱間矯正してから，実施例１と同様に１５組の拘束ロールに噛み込ませて搬送速度７０ｍ／分で搬送しながら，上面側の六列の注水ノズル列から水量密度１．０ｍ^３／ｍ^２／分の注水を行って冷却した。上面側の注水ノズル列の各フラットスプレーノズルからの水量は１１Ｌ／分とした。一方，下面側は水量密度１．３ｍ^３／ｍ^２／分の注水を行って冷却した。

この冷却によって１０秒間冷却された後の厚鋼板の温度を測定したところ，幅方向中央部での鋼板温度５１５℃に対して幅方向では±１０℃と均一性が高く，反りや残留応力の極めて小さい，形状，材質ともに均一性に優れた十分に満足できる厚鋼板を得ることができた。

［実施例３］
実施例３では，ノズルは広がり角度８０度，０．３ＭＰａで１８Ｌ／分を吐出するフラットスプレーノズルを用いて，ノズルと鋼板間距離を１００ｍｍとし，幅方向ノズルピッチを７５ｍｍ，鋼板進行方向のノズル列間ピッチを６０ｍｍとした。これにより，隔壁効果を生じさせる隣接するノズル間の距離は９６ｍｍとなり，ａ／｛ｂ・ｔａｎ（θ／２）｝＝１．１４，ｃ／ｂ＝０．４３となる。この際，フラットスプレーノズルから噴射されるノズル噴流が鋼板進行方向となす捩れ角度は４０度とした。なお，下面側の冷却列もここでは，上面側と同様な配列とした。

この実施例３では，仕上げ圧延を行って得られた板厚２５ｍｍ幅４０００ｍｍの温度８００℃の厚鋼板をデスケーリング後に熱間矯正してから，実施例１と同様に１５組の拘束ロールに噛み込ませて搬送速度７０ｍ／分で搬送しながら，上面側の六列の注水ノズル列から水量密度１．０ｍ^３／ｍ^２／分の注水を行って冷却した。上面側の注水ノズル列の各フラットスプレーノズルからの水量は１１Ｌ／分とした。一方，下面側は水量密度１．３ｍ^３／ｍ^２／分の注水を行って冷却した。

この冷却によって１０秒間冷却された後の厚鋼板の温度を測定したところ，幅方向中央部での鋼板温度５１７℃に対して幅方向では±１２℃と均一性が高く，反りや残留応力の極めて小さい，形状，材質ともに均一性に優れた十分に満足できる厚鋼板を得ることができた。

［比較例１］
比較例１では，ノズルは広がり角度８０度，０．３ＭＰａで１８Ｌ／分を吐出するフラットスプレーノズルを用いて，ノズルと鋼板間距離を１００ｍｍとし，幅方向ノズルピッチを７５ｍｍ，鋼板進行方向のノズル列間ピッチを６０ｍｍとした。これにより，隔壁効果を生じさせる隣接するノズル間の距離は９６ｍｍとなり，ａ／｛ｂ・ｔａｎ（θ／２）｝＝１．１４，ｃ／ｂ＝０．４３となる。この際，フラットスプレーノズルから噴射されるノズル噴流が鋼板進行方向となす捩れ角度は２５度としたが，本発明要件とは異なり，図１２に示すように各衝突部形状９及び各衝突部形状列９_１〜９_７を配置した。なお，下面側の冷却列もここでは上面側と同様な配列とした。

この比較例１では，仕上げ圧延を行って得られた板厚２５ｍｍ幅４０００ｍｍの温度８００℃の厚鋼板をデスケーリング後に熱間矯正してから，実施例１と同様に１５組の拘束ロールに噛み込ませて搬送速度７０ｍ／分で搬送しながら，上面側の六列の注水ノズル列から水量密度１．０ｍ^３／ｍ^２／分の注水を行って冷却した。上面側の注水ノズル列の各フラットスプレーノズルからの水量は１１Ｌ／分とした。一方，下面側は水量密度１．３ｍ^３／ｍ^２／分の注水を行って冷却した。

この冷却によって１０秒間冷却された後の厚鋼板の温度を測定したところ，幅方向中央部での鋼板温度５２０℃に対して幅方向では±３０℃と均一性が低く，形状，材質としてはやや問題がある厚鋼板となった。この不均一冷却の原因として，図１２の場合の板上水の流れを観察したところ，図１３に示すように鋼板中央部以外のところに板上水１２の滞留部１３が発生しており，これにより不均一が発生したものと考えられる。

［比較例２］
比較例２では，ノズルは広がり角度６０度，０．３ＭＰａで１８Ｌ／分を吐出するフラットスプレーノズルを用いて，ノズルと鋼板間距離を１００ｍｍとし，幅方向ノズルピッチを８５ｍｍ，鋼板進行方向のノズル列間ピッチを７５ｍｍとした。これにより，隔壁効果を生じさせる隣接するノズル間の距離は１１３ｍｍとなり，ａ／｛ｂ・ｔａｎ（θ／２）｝＝１．９５，ｃ／ｂ＝０．０２となる（図６）。この際，フラットスプレーノズルから噴射されるノズル噴流が鋼板進行方向となす捩れ角度は２５度とした。なお，下面側の冷却列もここでは，上面側と同様な配列とした。

この比較例２では，仕上げ圧延を行って得られた板厚２５ｍｍ幅４０００ｍｍの温度８００℃の厚鋼板をデスケーリング後に熱間矯正してから，実施例１と同様に１５組の拘束ロールに噛み込ませて搬送速度７０ｍ／分で搬送しながら，上面側の六列の注水ノズル列 から水量密度１．０ｍ^３／ｍ^２／分の注水を行って冷却した。上面側の注水ノズル列の各フラットスプレーノズルからの水量は１１Ｌ／分とした。一方，下面側は水量密度１．３ｍ^３／ｍ^２／分の注水を行って冷却した。

この冷却によって１０秒間冷却された後の厚鋼板の温度を測定したところ，幅方向中央部での鋼板温度５３０℃に対して幅方向では±２０℃と均一性が低く，形状，材質としてはやや問題がある厚鋼板となった。この不均一冷却の原因として，図６に示すように隔壁効果が十分でなく板上水の不均一が生じたものと考えられる。

本発明は，熱間仕上げ圧延した厚鋼板の冷却に利用できる。

本発明の実施の形態にかかる冷却装置を配置した厚鋼板製造設備の説明図である。 各フラットスプレーノズルからそれぞれ噴射されたノズル噴流の衝突部形状の配置図である。 フラットスプレーノズルの噴流状態の説明図であって，（ａ）はノズル噴流を横から見た状態を示し，（ｂ）はノズル噴流を上から見た状態を示している。 各フラットスプレーノズルから噴射されるノズル噴流の説明図である。 板上水高さと冷却能力の関係を示す図である。 隣接するフラットスプレーノズルから噴射されたノズル噴流同士が互いに重ならない場合の説明図である。 フラットスプレーノズルと鋼板との間の距離と冷却能力の関係を示す図である。 フラットスプレーノズルとノズルボックスの位置関係を示す図である。 フラットスプレーノズルと鋼板との間の距離を変化させた際の擬似隔壁の変化を示す説明図である。 噴流が板上水中を通る際の模式図である。 フラットスプレーノズルと鋼板との間の距離と擬似隔壁の高さの関係を示す図である。 本発明の比較例の説明図である。 図１２の比較例における板上水の流れを示す模式図である。

符号の説明

１ 仕上圧延機
２ デスケーリング装置
３ 熱間矯正装置
４ 冷却装置
４ａ，４ｂ ノズルボックス
５ａ，５ｂ ロール
５_１，５_２ 拘束ロール
６ 鋼板
７ フラットスプレーノズル
８ ノズル噴流
９ 衝突部形状
９_１〜９_６，９_１’〜９_６’ 衝突部形状列
１０ ノズル噴流の広がり方向
１１，１２ 板上水
１３ 板上水の滞留部

Claims (5)

1. 上下に配置されたロールで一組をなす複数組の拘束ロールで高温状態の厚鋼板を噛み込んで搬送しながら，拘束ロール間で厚鋼板上下面に注水する厚鋼板の冷却装置において，上面側にフラットスプレーノズルを複数配置したノズルボックスを有し，鋼板幅方向の中心線に関しノズル噴流の衝突部形状の配置が対称であり，鋼板進行方向の拘束ロール間の中心線を境にノズル噴流の衝突部形状の配置が異なり，ノズル噴流の衝突部形状が鋼板幅方向および進行方向の拘束ロール間の中心点より略放射状に配置されたことを特徴とする厚鋼板の冷却装置。
2. フラットスプレーノズルによるノズル噴流の衝突部の軸線の捩れ角が，鋼板進行方向と２０〜４５度の角度をなすことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
3. フラットスプレーノズルのノズル噴流の広がり角度が３０〜８０度であることを特徴とする請求項１又は２に記載の厚鋼板の冷却装置。
4. ノズルボックスの鋼板に面した底面の鋼板からの距離が２２０ｍｍ以下で，ノズルボックスに配置されるフラットスプレーノズルの先端は，ノズルボックスの底面より５ｍｍ以上鋼板から離れて設置されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の厚鋼板の冷却装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の冷却装置を用いる冷却方法において，ノズルボックスの高さを変化させることにより鋼板上に滞留する水の高さを変化させて冷却能力を制御する厚鋼板の冷却方法。

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