JP4076971B2 - 鋼板の冷却方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼板の冷却方法に関し、より詳しくは、厚鋼板のオンライン冷却で鋼板形状の良好な鋼板を得る技術に関するものである。

熱間圧延直後の鋼板をオンラインにて通板方向前端から後端に向けて順次冷却する厚鋼板の加速冷却方法（特定温度領域をある冷却速度で冷却した後空冷する方法）として、例えば、下記「特許文献１」記載のものが公知である。
この従来のものは、鋼板を、上下面スリットジエット冷却とした前段冷却部と前記スリットジエット冷却以外の上下面冷却とした後段冷却部とを通過させて、通板方向前端から後端に向けて順次冷却するものであり、鋼板を通板させるに際し、前段冷却部における上下水量比（上下面のスリットジェットノズルから噴出されるジェット水の水量比）を所定の一定値に設定し、当該一定値の下で一方向通板を行うものであった。

また、制御冷却において、鋼板の冷却される領域が、冷却装置の冷却ゾーンに入る直前に前記領域の上下面の温度を測定し、この測定結果の上下面温度差に基づき、当該冷却ゾーンの上下水量比を変更して、反りや曲がりなどの形状不良を防止する技術も提案されている（特許文献２参照）。
特開昭６２−２８９３１６号公報 特開２００３−２９３０３０号公報

前記「特許文献１」記載の設備において、前段冷却部の上下水量比を一定にして冷却する方法では、冷却後の鋼板の通板方向全長にわたって、均一な形状（平坦度）を得ることが困難であるという問題があった。
一方、前記「特許文献２」に記載のものは、各冷却ゾーン入側で鋼板の上下面温度を測定し、該上下面温度の差に基づいて当該冷却ゾーンの上下水量比を修正するものであるから、フィードフォアード制御となり、その制御は高速処理が必要となる等複雑なものになるという問題があった。

そこで本発明は、複雑な制御を行うことなく、簡便な制御により、鋼板の全長にわたって均一な形状が得られる鋼板の冷却方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は次の手段を講じた。即ち、本発明の特徴とするところは、熱間圧延された鋼板を、上下面スリットジエット冷却とした前段冷却部と前記スリットジエット冷却以外の上下面冷却とした後段冷却部とを通過させて、鋼板の前端から後端に向けて順次冷却する鋼板の冷却方法において、前記鋼板が前記前段冷却部を通過途中において、前記上下面スリットジエット冷却の上下水量比を、予め設定した初期値から予め設定した他の値に変更する点にある。
本発明によれば、予め定めた値に基づき前段冷却部の上下水量比を制御するので、前記「特許文献２」記載のような複雑なフィードフォアード制御を行うことなく、簡便な制御となる。

また、本発明においては、前記上下面スリットジエット冷却の上下水量比と鋼板の前端部及び後端部の反り量との関係を、上下水量比を種々変化させて予め定量化しておき、前記定量化したデータに基づき、前端部が平坦となる上下水量比を前記初期値とし、後端部が平坦となる上下水量比を前記他の値とするものである。
このような値を採用することにより、鋼板の全長にわたって均一な形状を得ることができる。

本発明によれば、予め設定した値になるよう上下水量比を制御するので、複雑な制御をすることなく簡便な方法により、鋼板の全長にわたって平坦な鋼板を製造することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１に示すものは、本発明方法の実施に供される圧延冷却設備である。
この冷却設備は、熱間圧延設備（図示省略）の下流側に接続されており、前段冷却部１と後段冷却部２とを有する。熱間圧延された鋼板３は、同一水平面内に所定ピッチで列設された搬送ロール４によって形成されるパスライン５上を矢印ａ方向に搬送されて、前段冷却部１から後段冷却部２を通過することにより、所定の組織となるように制御冷却または加速冷却される。

前記前段冷却部１は、前記パスライン５を挟んだその上下にスリットジェットノズル６，６を有する。パスライン５の上側には、前記スリットジェットノズル６の前後（なお、設備における前後とは、通板方向（矢印ａ方向）上流側を「前」といい、下流側を「後」というが、鋼板３の前後は、通板方向下流側を「前」、上流側を「後」という。）に、水切りロール７，７が鋼板３の上面に対して接離自在に設けられている。
前記前後の水切りロール７に対向してその下方には、前記搬送ロール４が配置されている。この搬送ロール４は、前記水切りロール７としても機能するものであるので、水切りロール７の下方の搬送ロール４は、水切りロールと称する。

前記後段冷却部２は、前記スリットジエット冷却以外の上下面冷却とされている。この実施の形態では、パスライン５の上側には、パイプラミナノズル８を有し、下側にはスプレノズル９を有するものとされている。
前記前段冷却装置１および後段冷却装置２の上下の各ノズル６，８，９の水量及び上下水量比は、制御自在とされている。
図２に、前記前段冷却部１の詳細が示されている。
上下のスリットジェットノズル６の噴出口は、該ノズル６から噴出される冷却水が鋼板３の搬送方向（矢印ａ方向）に沿って流れるように、水平に対して所定の角度（θ）をもって傾斜して配置されている。

パスライン５の下側において、スリットジェットノズル６とその下流側の搬送ロール（水切りロール）４との間に、整流板１０が配置されている。また、パスライン５の上側において、スリットジェットノズル６とその下流側の水切りロール７との間に、整流板１０が配置されている。
前記上下整流板１０の前端とスリットジェットノズル６とは密着しており、整流板１０の後端と水切りロール７又は搬送ロール（水切りロール）４との間には、冷却水が排出可能な隙間が形成されている。

前記上整流板１０と鋼板３の上面との間、および下整流板１０と鋼板３の下面との間には、上下方向所定間隔の隙間が形成されている。
前記スリットジェットノズル６から噴出された冷却水は、鋼板３に衝突して鋼板３の熱を奪う衝突域Ａを形成し、衝突後、冷却水は、鋼板３と整流板１０の間隙に沿って流れながら鋼板３の熱を奪う沿い流れ域Ｂを形成し、その後、冷却水の流れは、水切りロール７又は搬送ロール（水切りロール）４によって遮断され、乱流状態となり、鋼板３の熱を奪う攪拌域Ｃを形成している。前記整流板１０は、沿い流れ域Ｂと攪拌域Ｃとを分離する機能を有する。

前記設備を用いた本発明の鋼板３の冷却方法は、前記鋼板３が前記前段冷却部１を通過途中において、上下面スリットジエット冷却（スリットジェットノズル６からの冷却水による冷却をいう）の上下水量比を、予め設定した初期値から予め設定した他の値に変更するものである。
本願発明者らは、本願発明に到達するまで、種々の実験を行った。
まず、前段冷却装置１の上下面のスリットジェットノズル６の水量比（上下水量比）を所定の一定値に設定して、一方向通板冷却の実験を行った。

表１は、図１に示した冷却設備の前段冷却装置１の上下水量比を種々変化させて、一方向通板冷却を行った後の鋼板３の形状を示している。
前記実験条件は次の通りである。
板サイズ：厚み５０ｍｍ×幅３０００ｍｍ×長さ１５０００ｍｍ、
前端部及び後ろ端部の長さ：１０００〜２０００ｍｍ
通板速度：０．２２ｍ／ｓｅｃ、
冷却開始温度：８００℃、

前記表１によれば、一方向通板冷却における鋼板３の前端部と後続して冷却される部分（中央部／後端部）の反りは、上下水量比が大きくなるにつれて下反りから上反りに変化するものの、前端部と中央部／後端部を共に平坦にできる上下水量比は存在しないことが分かった。すなわち、上下水量比を一定にした場合、冷却後の鋼板全長を平坦にすることは不可能であった。
その理由を考察するに、前段冷却装置１におけるジェット水流による鋼板３の冷却は、衝突域Ａ、沿い流れ域Ｂ、および攪拌域Ｃによる３段階冷却から構成されていると考えられるが、鋼板３の前端部の冷却に着目すると、攪拌域Ｃにおいては、鋼板の前端部が水切りロールに達したとき、初めて攪拌現象が生じ始め、攪拌が定常状態になるときには、すでに鋼板３の前端は水切りロールを通過しているため、この領域Ｃはほとんど鋼板３の前端部の冷却に寄与していないと考えられる。

すなわち、鋼板３の前端部と中央部／後端部では冷却のされ方が異なっており、各々の冷却のされ方に応じた上下面のジェット水の水量比を設定することが必要であると考えられた。
そこで、本願発明者らは、前記表１に示した実験におけるデータを定量化するためにグラフ化した。そのグラフを図３に示す。
図３によれば、鋼板３の前端部が平坦になる上下水量比は、０．８であり、中央部／後端部が平坦になる上下水量比は、１．３であることが分かる。

次に、上下水量比を変更するタイミングは、何れが最適かの実験を行った。その結果を次の表２に示す。

前記表２によれば、上下水量比を変更するタイミングは、鋼板先端が下流側水切りロール７より１０００ｍｍ〜２０００ｍｍ進んだ時が最適であることがわかる。
以上の実験より、次のことが一般化できる。
すなわち、前記鋼板３が前記前段冷却部１を通過途中において、上下面スリットジエット冷却の上下水量比を、予め設定した初期値から予め設定した他の値に変更するに際し、前記前段冷却装置１における上下面スリットジエット冷却の上下水量比と鋼板３の前端部及び後端部の反り量との関係を、上下水量比を種々変化させて予め定量化しておき、前記定量化したデータに基づき、前端部が平坦となる上下水量比を前記初期値とし、後端部が平坦となる上下水量比を前記他の値とすることにより、全長にわたって平坦な鋼板３を得ることができる。

そして、上下水量比を切り替える時期は、前記鋼板３の前端が下流側水切りロール７から１５００ｍｍ進んだときが最も良い。

本発明の効果を確認するために、下記条件の下で、従来方法との比較実験を行った。
加速冷却設備：前段上下面スリットジェット冷却、後段上面パイプラミナ／下面スプレ冷却。
鋼板サイズ：５０ｍｍ厚み×３０００ｍｍ幅×１８０００ｍｍ長さ。
冷却開始温度：９００℃。
冷却停止温度：２００℃以下。
スリットジェット冷却の上下水量比：通板途中で変更（本発明方法）、通板中固定（従来法）。
上面パイプラミナ／下面スプレ冷却の上下水量比：通板中固定。

結果を表３に示す。

前記表３によれば、本発明により全長にわたり平坦な鋼板が得られることが分かる。
なお、本発明は、前記実施の形態に示すものに限定されるものではない。

本発明は、熱間厚板圧延のオンライン冷却に利用できる。

図１は、本発明方法に使用する冷却設備の構成図である。 図２は、図１に示す前段冷却部の詳細図である。 図３は、スリットジェット冷却の上下水量比と鋼板の反り量との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 前段冷却部
２ 後段冷却部
３ 鋼板
６ スリットジェットノズル
７ 水切りロール
１０ 整流板

Claims (2)

1. 熱間圧延された鋼板を、上下面スリットジエット冷却とした前段冷却部と前記スリットジエット冷却以外の上下面冷却とした後段冷却部とを通過させて、鋼板の前端から後端に向けて順次冷却する鋼板の冷却方法において、
   前記鋼板が前記前段冷却部を通過途中において、前記上下面スリットジエット冷却の上下水量比を、予め設定した初期値から予め設定した他の値に変更することを特徴とする鋼板の冷却方法。
2. 前記上下面スリットジエット冷却の上下水量比と鋼板の前端部及び後端部の反り量との関係を、上下水量比を種々変化させて予め定量化しておき、
   前記定量化したデータに基づき、前端部が平坦となる上下水量比を前記初期値とし、後端部が平坦となる上下水量比を前記他の値とすることを特徴とする請求項１記載の鋼板の冷却方法。

Images