JP5741165B2

JP5741165B2 - 熱鋼板の下面冷却装置

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Publication number: JP5741165B2
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Inventors: 上岡　悟史; 悟史上岡; 伸夫西浦; 岳千葉
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Publication date: 2015-07-01
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Description

本発明は、熱鋼板の下面冷却装置に関し、詳しくは、熱間圧延された熱延鋼板及び厚鋼板を冷却するに際して、鋼板の下面側の冷却にスプレーノズル（冷却水がノズル噴射口から広がって噴射されるノズル）を用いる場合に、該スプレーノズルからの冷却水が熱延鋼板の上面に落下して、熱延鋼板の幅端部が過冷却されることを防止して、熱延鋼板を幅方向に均一な温度で冷却することができる熱延鋼板の下面冷却装置に関するものである。

熱鋼板、たとえば熱延鋼板の製造ラインでは、高温加熱したスラブが目的のサイズの鋼板になるように圧延され、その後、その鋼板は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、主に鋼板の析出物や変態組織を制御することにより目的の強度、伸びなど材質を調整することにある。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。ここで、鋼板の冷却後の幅方向温度分布が均一とならないと、鋼板の幅方向で強度や伸びなどの機械試験値が変化してしまい、局所的に所定の材質を得ることが出来なくなる。

熱延鋼板では、上面はラミナーフローで冷却し、下面はスプレーで冷却することが多いが、一般的には、特に上面のラミナーフローによる冷却が原因で鋼板の幅方向に不均一な温度分布が生じるといわれている。
すなわち、ラミナーフローで鋼板の上面の冷却を行う際には、鋼板の進行方向に複数のヘッダをヘッダ長手方向が鋼板の進行方向と直交するように設け、各ヘッダに複数のノズルをヘッダ長手方向（すなわちパスライン幅方向）に並べて取り付け、各ノズルから一斉に冷却水を噴射するが、鋼板の上面に到達した冷却水が鋼板の幅方向に水流を形成するため、鋼板のエッジ部（幅端部）に向かうほど通過水量が増加し、より多く冷却される。そのため、幅方向のエッジ近傍部分は中央部と比べて冷却能力が高くなり、鋼板の両エッジ部が低温となる温度分布となることが多い。

一方、下面のスプレーによる冷却が原因で鋼板の幅方向に不均一な温度分布が生じることもある。
すなわち、仕上げ圧延後にランアウトテーブルを通板する鋼板の厚みは２〜４ｍｍ程度と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、テーブルローラを密に配置している。例えば、多くのランアウトテーブルでは２５０〜３００ｍｍφ程度の径をもつテーブルローラを３００〜４００ｍｍピッチで配置しているため、テーブルローラ間のスペースは狭くなっている。そのために、鋼板の下面を冷却する際に、テーブルローラ間にノズルが配置しにくいという問題がある。したがって、ランアウトテーブルでの熱延鋼板の下面冷却では、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（冷却水をノズル噴射口から広げて噴射するノズル）をパスライン幅方向全域に亘って複数個配置することが多い。スプレーノズルを用いた冷却をスプレー冷却という。パスラインを通過する鋼板の板幅は多種存在するので、パスラインの全幅よりも狭い板幅の鋼板が通過する場合が少なくない。その場合、前記スプレー式のノズルを用いた下面冷却では、上方を鋼板が通過しない幅方向位置（幅方向端部）に配置されたスプレーノズルから噴射される冷却水は、パスラインから数１００ｍｍ〜数ｍ吹き上がったのち落下するが、一部の冷却水は鋼板の上面に落下する。この落下水も特に鋼板幅端部の過冷却の原因となっている。このような問題は、厚鋼板の制御冷却でも発生しており同様の課題を抱えている。

このような熱鋼板の幅端部の過冷却を防止するために、今まで様々な提案がなされてきた。
例えば、特許文献１には、上面ノズルについて、鋼板幅端部に落下する冷却水量を鋼板幅中央部と比べて少なく調整するための樋をノズル下方に設ける手法が記載されている。本手法は、この特許文献１以外にも複数開示されており、鋼板幅端部に冷却水が落下しないように、遮蔽板を設ける手法も応用として提案されている。また、本手法は鋼板の上面だけでは無く、鋼板の下面に対しても適用される例がある。

また、特許文献２には、鋼板上面のラミナーフロー冷却において、鋼板幅端部を選択的に冷却するヘッダと、鋼板幅中央部を選択的に冷却するヘッダに機能分割し、それぞれのヘッダからの注水をＯＮ−ＯＦＦ制御することにより、鋼板幅方向に流量分布をつけて鋼板の幅方向の温度分布を制御する技術が開示されている。また、類似技術として、幅方向に取り付けるノズルの口径を幅方向で順次変化させ、幅方向の冷却水の流量を調整する手法もある。また、本手法は鋼板の上面だけではなく、鋼板の下面に対しても適用される例がある。

特開２００５−２３８２８３号公報特開平１−２８４４１９号公報

しかしながら、前述した特許文献１、２に記載の手法は、何れも熱延鋼板の上面には有効な手段であるが、熱延鋼板の下面の冷却に対しては実用上十分なものではない。
まず、特許文献１等に記載されているような、樋や遮蔽板などにより鋼板幅端部の冷却水量を調整する手法は、主に鋼板上面側の冷却を対象にしており、テーブルローラおよび水切りロールの間隔が広い場合のノズル配置について記載されている。遮蔽板の駆動機構としては、ワイヤーやスクリューなどを使うが、特に厚鋼板のように板幅が５０００mmを超えるラインの場合、最小板幅(１５００mm〜２０００mm)と最大板幅(４０００〜５５００mm)と差が大きく、遮蔽板の駆動距離も片側１０００〜２０００mmと長い距離を駆動させるため大規模になる。また、鋼板下面側ではノズルから噴射した冷却水が鋼板に衝突した後に落下してくるため、スクリューやワイヤーなどの駆動機構が被水してしまい、錆などを起因とした故障が非常に多い。そのため、下面の遮蔽物によるマスキング装置は、実態として安定的に稼動していなかった。

また、特許文献２に記載されているような、幅方向でノズルを分割する手法では、ヘッダへの給水配管を複数持たなければならないが、通常ランアウトテーブルは冷却後の排水を考えて、テーブルローラ下にスルースを設け、その上にテーブルローラを載せており、配管を通すスペースを確保するために、大規模な土木工事が必要であって、ライン建設時には対応可能であるが、設備改造する場合には採用困難である。また、幅方向の分割数を増やすほど配管も多くなり、大きな設備コストが掛かり、こちらも実質運用ができていない。

以上から、特許文献１、２には、鋼板下面の冷却にスプレー冷却を採用した場合に生じる問題である、ノズル上方に鋼板がない幅方向端部に配置されたノズルから噴射される冷却水が下方から吹き上がって鋼板上面に落下し、鋼板幅端部が過冷却されるという問題を防止する手段としては、実用化可能な技術ではない。
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、熱鋼板の製造ラインにおいて、鋼板下面側の冷却に、特にスプレーノズルなどのように広がって噴射され、１本のノズルである程度広い面積を冷却することができるノズルを用いる場合に、そのノズルからの冷却水が熱鋼板の上面に落下して、幅端部が過冷却されることを的確に防止して、熱鋼板を幅方向に均一な温度で冷却することを可能とし、且つ簡単な機構として安価で安定的に動作可能な熱鋼板の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なされた本発明は以下のとおりである。
[1]
熱鋼板のパスライン下に、鋼板下面をスプレー冷却する冷却用ノズルをパスライン幅方向に１列に並べ、この列をパスライン長手方向に複数配置してなる熱鋼板の下面冷却装置において、パスライン幅方向外向けに流体を噴射し、該噴射した流体である遮断水を前記冷却用ノズル噴射口から１０〜５０ｍｍ上方の位置で前記冷却用ノズルからの冷却水に衝突させて該冷却水の主方向を、鋼板進路正面における水平から斜め上方へ４５度以下の曲がり角度θで曲げることにより、前記冷却用ノズルからの冷却水を遮断する、遮断用ノズルを設置したことを特徴とする熱鋼板の下面冷却装置。
[2]
前記遮断用ノズルは、前記冷却用ノズルに対し、1個対１個対応による遮断では次式 (1)を満たし、1個対複数個対応による遮断では次式(2)を満たすことを特徴とする上記[1]に記載の熱鋼板の下面冷却装置。

ρ_ＷＱ_ＷＰ_Ｗ ^０．５ ≦ρ_ＳＱ_ＳＰ_Ｓ ^０．５ ‥‥(1)
Σρ_ＷＱ_ＷＰ_Ｗ ^０．５ ≦ρ_ＳＱ_ＳＰ_Ｓ ^０．５ ‥‥(2)
ρ：流体の密度、Ｑ：流体の噴射流量、Ｐ：流体の噴射圧力、Σ：遮断用ノズル1個に対応させる複数個の冷却用ノズルについての合計
添字Ｗ：冷却用ノズルからの噴射流体である冷却水、添字Ｓ：遮断用ノズルからの噴射流体である遮断水
[3]
前記遮断用ノズルは、冷却用ノズルの各列内の個々同士間の一部又は全部に1個ずつ配置されたことを特徴とする上記[1]又は[2]に記載の熱鋼板の下面冷却装置。
[4]
前記遮断用ノズルを個別に開閉するオンオフ弁を設けたことを特徴とする上記[1]〜[3]の何れかに記載の熱鋼板の下面冷却装置。
[5]
前記遮断用ノズルは、広がり角度３０゜以下のフラットスプレーノズルであることを特徴とする上記[1]〜[4]の何れかに記載の熱鋼板の下面冷却装置。

本発明においては、熱鋼板の下面側の冷却にスプレーノズルのように広がって冷却水を噴射するノズルを用いる場合に、そのノズルからの冷却水が吹き上がって熱延鋼板の上面に落下して、熱鋼板の幅端部が過冷却されることが的確に防止される。この結果、熱鋼板を幅方向に均一な温度で冷却することが可能となり、高強度鋼板を機械特性のバラツキなく製造することができる。

本発明の実施形態を例示する正面断面図である。本発明の実施形態を例示する正面断面図である。本発明の実施形態を例示する正面断面図である。本発明の実施形態を例示する正面断面図である。実験装置を示す正面断面図である。実験結果を示すグラフである。衝突後の冷却水の曲がり角度の定義説明図である。本発明の実施形態を例示する正面断面図である。実施例において用いた熱延鋼板製造ラインを示す側面図である。熱鋼板の下面冷却装置の従来例（本発明の前提になる例である）を示す正面断面図である。図１０の冷却用ノズルの噴射パターンを示す平面図である。図１０の冷却用ノズルの配置形態を示す側面断面図である。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明は、熱鋼板製造ラインにおいて、熱鋼板の下面側をスプレー冷却する場合に、そのスプレー冷却に用いるノズルからの冷却水が熱延鋼板の上面に落下して、熱鋼板の幅端部が過冷却されるのを防止することによって、冷却後の板幅方向温度分布が均一となるように、冷却しようとするものである。

従って本発明では、熱鋼板のパスライン下に、鋼板下面をスプレー冷却する冷却用ノズルをパスライン幅方向に１列に並べ、この列をパスライン長手方向に複数配置してなる熱鋼板の下面冷却装置を前提とする。この前提自体は従来と同じである。従来例を図１０〜図１２に示す。
図１０〜図１２に示されるように、熱鋼板のパスラインは、ランアウトテーブルをなすテーブルローラ４による鋼板（例えば熱延鋼板）１０の搬送ラインである。パスライン下には、鋼板下面をスプレー冷却する冷却用ノズル２をパスライン幅方向に１列に並べ、この列をパスライン長手方向に複数配置してなる熱鋼板の下面冷却装置が設けられている。冷却用ノズル２としては、冷却水３をノズル噴射口から扇形に広げて噴射するフラットスプレーノズルが好適であり、多用される。

冷却用ノズル２は、冷却水供給元管であるヘッダ１に、ヘッダ長手方向に複数個の冷却水噴射ノズル２が所定のピッチ（例えば１００ｍｍピッチ）で1列に並ぶ配置形態で、取り付けてある。ヘッダ１は、ヘッダ長手方向がパスライン幅方向に平行で且つノズル取り付け部が上側となる格好で、テーブルローラ４，４間に設置されている。
これらの冷却用ノズル２からパスライン幅方向に広がって噴射される冷却水３により、冷却用ノズル２の直上だけでなく、隣接する冷却用ノズル２同士間においても鋼板１０下面の冷却がなされる。なお、熱延鋼板のランアウトテーブルの場合、２５０〜３００ｍｍφ程度の径をもつテーブルローラ４を３００〜４００ｍｍピッチで配置しているため、スペースの観点からヘッダ１はテーブルローラ４，４間に1本だけ設置されている。

この状態で冷却用ノズル２から冷却水３を噴射すると、図１０に示すように、鋼板１０の直下から噴射される冷却水３は、鋼板１０に衝突して下方に落下するが、鋼板１０の外側から噴射される冷却水３は、広がって噴射されるため、その一部が鋼板１０幅の外側を通過後鋼板１０幅の内側に入って、鋼板１０上面に落下する。この鋼板１０上面に落下する落下水９が鋼板１０の幅端部における過冷却を誘発する。

そこで、本発明では上記前提において、図１に示すように、パスライン（以下、冷却ラインともいう）幅方向外向けに流体を噴射し、該噴射した流体で冷却用ノズル２からの冷却水３を遮断する、遮断用ノズル２１を設置した。
これにより、冷却用ノズル２から噴射された冷却水３に、遮断用ノズル２１より噴射された遮断水２２を衝突させ、冷却水３の噴射方向を変えて、鋼板１０上に落下しないようにすること、即ち冷却水３を遮断することが可能である。

遮断用ノズル２１は、冷却用ノズル２の各列内の個々同士間の一部又は全部に1個ずつ配置することが好ましい。尚、図１では、遮断用ノズル２１を鋼板１０幅両端通過位置の冷却用ノズル２，２間（計２箇所）にそれぞれ1個ずつ配置した場合の例を示した。
図２は、遮断用ノズル２１を冷却用ノズル２の各列内の個々同士間の全部に1個ずつ配置した例を示す。尚、この例では冷却ライン全幅の左半分のみ図示したが、右半分は図２の左右反転図になる。各遮断用ノズル２１にはオンオフ弁２３が取り付けられており、それぞれ個別に開閉が可能になっている。図２(a)のように、幅が広い鋼板を冷却するときは、オンオフ弁２３を全て閉とすることにより、冷却用ノズル２から噴射した冷却水3は、鋼板１０下面に衝突して冷却がなされる。

図２(b)のように幅の狭い鋼板１０を冷却するときは、鋼板１０の板幅外の遮断用ノズル２１のオンオフ弁２３を開として噴射させた遮断水２２でもって、同板幅外の冷却用ノズル２からの冷却水３の噴射方向を冷却ライン幅方向外側へ変向させることで、鋼板１０上面へ落下することを回避する。
ここで、冷却水３の噴射方向を変えるために必要な遮断用ノズル２１の条件について検討し、以下に述べるように、前記必要な条件が冷却水３と遮断水２２との噴流力のバランスで良く整理できることが分った。

流体の噴流力Ｆは、以下の式(3)で表すことができる。
Ｆ=ρQV ・・・(3)
ρ：流体の密度[ｋｇ/ｍ^３]
Q：流体の噴射流量[ｍ^３/ｓ]
V：流体の速度[ｍ/ｓ]
F：流体の噴流力[Ｎ]
式(1)より、冷却水の噴流力よりも遮断水の噴流力を大きくしておけば、冷却水の軌道は曲がっていく。

また、流体の速度Vは同流体の圧力Pに比例し、V∝(P)^０．５となるから、この関係を用い、比例定数を１と仮定して、前記式(3)を変換すると次式(4)が得られる。
Ｆ＝ρＱＰ^０．５ ‥‥(4)
そこで、図５に示す実験装置を用い、冷却水３と遮断水２２相互の噴流力の関係について調査した。

この実験装置では、鋼板１０の進路幅方向に延設した１本のヘッダ１に、冷却水ノズル２として、冷却水３を広がり角度７５度の扇形に広げて噴射するフラットスプレーノズルを複数個、所定の間隔でヘッダ長手方向に並べて取り付けた。このとき、各ノズルは、その噴射の主方向（広がり幅中心における噴射方向）が垂直上向きで、かつ、水平面内における噴射の広がり幅方向が鋼板進行方向に対し角度４５度だけ傾くように配置した。

一方、遮断用ノズル２１として、遮断水２２を広がり角度２５度の扇形に広げて噴射するフラットスプレーノズルを、複数ある冷却用ノズル２，２間のうちの一部に１個ずつ、各個の噴射の広がり幅方向が冷却用ノズル２噴射口直上位置の水平面内に位置し、且つ噴射の主方向が鋼板１０の幅方向の中央から端へ向かう方向となるように、複数個配置した。

上記実験装置を用い、冷却用ノズル２直上で冷却水３に遮断水２２を衝突させ、その際、これらの噴射流量及び噴射圧力介して種々変えた水準の噴流力について、衝突後の冷却水３の噴射方向を調査し、遮断可否を判断した。
上記遮断可否の判断については、冷却水３の噴射の主方向が、遮断水２２との衝突後、図７に示す鋼板進路正面における水平から斜め上方への曲がり角度θで曲がるが、θ≦４５度の範囲では落下水９が遮断用ノズル２１側に来ないこと、即ち鋼板１０上面への冷却水３の落下はないことが分ったため、θ≦４５度となる遮断水対冷却水の噴流力範囲を遮断可能範囲とした。

上記実験の結果を図６に示す。同図は、式(4)で計算した冷却水３の噴流力Ｆ_Ｗ＝ρ_ＷQ_ＷP_Ｗ ^０．５と式(4)で計算した遮断水２２の噴流力Ｆ_Ｓ＝ρ_ＳQ_ＳP_Ｓ ^０．５との対応関係図中に、θ＝４５度となる両者の関係を記入したものであり、同図より、両者の噴流力を用いてデータを整理したことで、θ＝４５度となる両者の関係が、Ｆ_Ｓ＝Ｆ_Ｗなる直線でよく表され、Ｆ_Ｓ≧Ｆ_Ｗなる範囲、即ち前記式(1)を満たす範囲が遮断可能範囲となっている。尚ここで、添字Ｗは冷却水、添字Ｓは遮断水を意味する。

また、図８に示すように、複数個の冷却用ノズル２に対して(本例では３個)、１個の遮断用ノズル２１で遮断することも可能である。この場合は、前記式(2)で示したとおり、複数個の冷却用ノズルからの冷却水の合計噴流力：Σρ_ＷＱ_ＷＰ_Ｗ ^０．５に対し、対応する1個の遮断用ノズル２１からの遮断水２２の噴流力：ρ_ＳＱ_ＳＰ_Ｓ ^０．５を同等か又は大きくしておけばよいのである。

遮断用ノズル２１の配置は、図２では、冷却ライン幅方向の各列内の冷却用ノズル２の個々間に１個ずつとし、個々の遮断用ノズル２１にオンオフ弁２３を設け、通過板幅よりも外側に位置する冷却用ノズル２からの冷却水３をそれぞれ、板幅中央側隣りの遮断用ノズル２１のオンオフ弁２３を開とすることで噴射させた遮断水２２で遮断する例を示したが、これに限定されない。

例えば図３のように、遮断用ノズル２１の配置は図２の例と同様とするが、遮断水２２の噴射に関与させるのは、通過板幅範囲内にあって且つ通過板幅端に最も近い位置の遮断用ノズル２１のみとしてもかまわない。この場合、通過板幅が広いほど遮断対象の冷却用ノズル本数は少なくなるため、通過板幅の増側（或いは減側）への変更に応じて、式(2)の成立範囲内で遮断水の噴射圧力や噴射流量を減側（或いは増側）へ調整してもよい。

又、例えば図４のように、遮断用ノズル21の配置は、冷却ライン幅方向の各列内の冷却用ノズル２の個々間に１個ずつの部分と前記冷却ノズル２の２個一組の各組間に1個ずつの部分とが混在する配置としてもよい。この配置形態は、通過板幅の１ピッチ分の変更により、鋼板下面に向かう冷却水３を出す冷却用ノズル２の列内個数が２個増減する場合に、この２個１組の各組をそれぞれ１個の遮断用ノズル２１にて遮断しうる形態であり、図２、図３の例と比べて遮断用ノズル設置本数が少なくて済む分、設備費を節減できて有利である。

尚、上述の実施形態では、遮断用ノズルとしてフラットスプレーノズルを採用した例を示したが、用途によってはラウンドジェットノズルのように円柱状に直進する噴流を形成させるノズルを採用してもかまわない。
遮断用ノズルからの遮断水の噴流力を高めて効率よく冷却水を遮断させる観点から、冷却水との衝突位置における遮断水の広がり幅は、同位置における冷却水のそれと比べてほぼ同等若しくはやや広め（例えば冷却水広がり幅の１００〜１５０％程度）とするのが好ましい。冷却用ノズルとしてフラットスプレーノズルを採用した場合、冷却水は噴射直後に扇形に広がるから、遮断水を冷却水に衝突させる位置は冷却用ノズルの直上位置（例えば冷却用ノズル噴射口から１０〜５０ｍｍ程度上方の位置）とするのが、狭いエリアで遮断処理ができるため好ましい。

又、遮断用ノズルとしては、ラウンドジェットノズルよりも広がり幅を大きくとれるフラットスプレーノズルを用いるのが好ましく、このときその扇形噴流の広がり角度は３０度以下とすると、十分高い噴流力で冷却水に衝突させることができ、遮断効率が高くなって好ましい。

本発明の実施例について説明する。
図９は、本実施例において用いた熱鋼板製造ラインである熱延鋼板製造ラインのレイアウトを示したものである。この熱延鋼板製造ラインでは、２２０ｍｍ厚みのスラブが加熱炉６０により約１２００℃まで加熱された後、粗圧延機群６１により３５ｍｍ厚みまで圧延され、仕上げ圧延機群６２により３．２ｍｍまで圧延される。該圧延されてなる鋼板１０は、引き続き、ランアウトテーブル６３に設けられたランアウト冷却装置５１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。ランアウトテーブル６３の通板可能板幅は最大２０００mm、最小６００mmである。

本実施例では、板幅７００ｍｍ、１２００ｍｍの鋼板を通板させた。
ランアウト冷却装置５１は、鋼板上面の冷却をヘアピンラミナー型の上面冷却装置７１によって行い、鋼板下面の冷却をスプレー型の下面冷却装置７５によって行う。ここで、上面冷却装置７１は下面冷却装置７５と対で設置され、双方とも、非通板時に噴射した冷却水の落下先が、設置領域内のテーブルローラ上となるように構成されている。又、ランアウト冷却装置５１での冷却可能最大板幅は、通板可能最大板幅２０００mmをカバーできるようにしてある。ランアウト冷却装置５１での冷却前後の鋼板の温度分布は、放射温度計６５により測定することができる。

下面冷却装置７５では、冷却用ノズル２としてフラットスプレーノズルを、図１０〜図１２の設置形態で配置して使用する。ノズル仕様、幾何学的配置条件等を以下に示す。
・テーブルローラ径：２８０ｍｍ、テーブルローラピッチ：３５０ｍｍ
・噴射流体：水
・広がり角度：７５度
・噴射流量：８０Ｌ/ｍｉｎ/個
・噴射圧力：０．１ＭＰａ
・・・冷却水噴流力：１８．６４Ｎ/個
・ノズル噴射口と鋼板下面間の距離：１５０ｍｍ
・列内ノズル並びのピッチ：１５０ｍｍ
・テーブルローラ間水量密度：３０００Ｌ/ｍｉｎ/ｍｍ^２
本発明例では、下面冷却装置７５に、図２、図３の何れかと同じ実施形態で、遮断用ノズル２１を追加設置し、これを用いて通過鋼板の板幅外に位置する冷却用ノズル２からの冷却水３を遮断しつつ、冷却用ノズル２で下面冷却を行った。ここでの遮断処理においては、遮断用ノズル21として広がり角度２５度のフラットスプレーノズルを用い、噴射流体は水、噴射圧力は２MPaとし、噴射流量を変えることで遮断水２２の噴流力を表１に示す種々の水準に設定した。遮断水２２と冷却水３との衝突位置は、冷却用ノズル噴射口から３０ｍｍ上方の位置とした。

一方、比較例では、下面冷却装置７５への遮断用ノズル２１の追加設置はせず、従来と同様の下面冷却を行った。
冷却後の鋼板１０上面の板幅方向温度分布を、ランナウト冷却装置５１の出側の放射温度計６５で測定し、該測定データから求めた板幅方向の温度偏差に基づき下面冷却の評価を行った。材質の許容上、板幅方向の温度偏差は１５℃以下とする必要があり、好ましくは１０℃以下である。

前記板幅方向の温度偏差及び下面冷却の評価結果を表１に示す。表１において、温度偏差ΔT1は、冷却後の鋼板の板幅方向における、「中央部位の温度−板幅端から２０ｍｍ離れた板内部位の温度」である。温度偏差ΔＴ１が１５℃以下であれば良好（○）、１５℃超えであれば不良（×）と評価した。
表１より、本発明例は何れもΔT1が１５℃以下であり、良好な下面冷却ができたことが分る。又、本発明例の中でも、式(1)或いは式(2)を満たすものは何れもΔT1が１０℃以下であり、更に良好な下面冷却ができたことが分る。このように本発明例では板幅端部の過冷却が効果的に抑制でき、冷却後の鋼板の何れにおいても所定の材質が得られた。

これに対し、比較例は何れもΔT1が１５℃超であり、下面冷却評価は不良である。比較例１と比較例２とでは、通過板幅の狭い比較例１の方が板幅外から板上面側への落下水量が多くなり、板幅端部過冷却の程度が大きい。このように比較例では板幅端部の過冷却を抑制できず、冷却後の鋼板において所定の材質を得ることができなかった。

１ヘッダ
２冷却用ノズル
３冷却水
４テーブルローラ
９落下水
１０鋼板（熱延鋼板）
２１遮断用ノズル
２２遮断水
２３オンオフ弁
２５冷却水と遮断水との集合流
５１ランアウト冷却装置
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
７１上面冷却装置
７５下面冷却装置

Claims

熱鋼板のパスライン下に、鋼板下面をスプレー冷却する冷却用ノズルをパスライン幅方向に１列に並べ、この列をパスライン長手方向に複数配置してなる熱鋼板の下面冷却装置において、パスライン幅方向外向けに流体を噴射し、該噴射した流体である遮断水を前記冷却用ノズル噴射口から１０〜５０ｍｍ上方の位置で前記冷却用ノズルからの冷却水に衝突させて該冷却水の主方向を、鋼板進路正面における水平から斜め上方へ４５度以下の曲がり角度θで曲げることにより、前記冷却用ノズルからの冷却水を遮断する、遮断用ノズルを設置したことを特徴とする熱鋼板の下面冷却装置。
前記遮断用ノズルは、前記冷却用ノズルに対し、1個対１個対応による遮断では次式 (1)を満たし、1個対複数個対応による遮断では次式(2)を満たすことを特徴とする請求項１に記載の熱鋼板の下面冷却装置。
ρ_ＷＱ_ＷＰ_Ｗ ^０．５ ≦ρ_ＳＱ_ＳＰ_Ｓ ^０．５ ‥‥(1)
Σρ_ＷＱ_ＷＰ_Ｗ ^０．５ ≦ρ_ＳＱ_ＳＰ_Ｓ ^０．５ ‥‥(2)
ρ：流体の密度、Ｑ：流体の噴射流量、Ｐ：流体の噴射圧力、Σ：遮断用ノズル1個に対応させる複数個の冷却用ノズルについての合計
添字Ｗ：冷却用ノズルからの噴射流体である冷却水、添字Ｓ：遮断用ノズルからの噴射流体である遮断水
前記遮断用ノズルは、冷却用ノズルの各列内の個々同士間の一部又は全部に1個ずつ配置されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の熱鋼板の下面冷却装置。
前記遮断用ノズルを個別に開閉するオンオフ弁を設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の熱鋼板の下面冷却装置。
前記遮断用ノズルは、広がり角度３０゜以下のフラットスプレーノズルであることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の熱鋼板の下面冷却装置。