JPH01178309A - 熱延鋼板の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は熱延鋼板の冷却装置に関するものである。

熱延鋼板としてはノア板圧延による厚板と、連続熱間圧
延によるホットストリップの２種類があり、本発明はそ
の何れにも適用できる。以下の説明は連続熱間圧延ライ
ンの冷却装置を代表例として説明する。

（従来の技術） 通常、連続熱間圧延ラインの工程は、まずスラブを加熱
炉に装入の後、所定の温度まで加熱され、加熱炉より抽
出の後、粗圧延から仕上圧延を経て所定の寸法サイズに
まで圧延された後、引き続いてランナウトテーブルと称
される仕上圧延機の出側後方の搬送テーブル上にて水冷
却により、所定の温度まで冷却された後、巻取機にてコ
イル状に巻取られる。

前記ランナウトテーブルでの冷却は、ラミナーフローと
呼ばれる棒状もしくは板状の層流水流を、ホットストリ
ップの上面より衝突させて所定の温度まで冷却させてい
た。

ところが、前記ラミナーフローを形成させ、冷却水を供
給するノズル及びヘッダーは、上述のごとく水流を層流
状態でホットストリップに衝突せしめるために、前記へ
ラダーに取り付けられるノズルの大きさにより供給水量
が制約を受ける問題があった。

さらに、冷却される前のホットストリップの特に板の幅
方向の温度分布は、加熱炉内で四周辺より加熱されるた
め、前記板幅方向で見ると０字状、即ち板の幅中心から
端に向かうにつれて温度が高い状態となるが、前記熱間
圧延工程を順次継続させるにつれて板幅方向の端部は、
圧延途中の大気への放冷速度が速いために温度が低下す
る。

しかる状態にあるホットストリップの、その板幅方向の
温度分布について幅中心部周辺は加熱の影舌で、また端
部は圧延途中の大気放冷の影響で、それぞれ温度が低く
なるために、丁度Ｍ字状のパターンを示す。

このため、仕上圧延を終えて前記ランナウトテーブルに
て水冷却されると、温度の低い中央部及び端部は他の部
分より過冷却されるために、冷却終了時の巻取り温度は
、幅方向で不均一となるために当該ホットストリップの
材質及び形状の面で重大な問題があった。

上述した二つの問題点に対して、まず第一に水冷却ヘッ
ダーの供給水量の制約の問題に対しては第４図を引用し
て説明すると、第４図（ａ）　（ｂ）は圧力による水量
制御方式の棒状層流水流（以下バイブラミナーと略称）
ヘッダーを示したものであるが、給水管１によりヘッダ
ー２内に供給された冷却水はヘッダー２に取り付けられ
るノズル３により板幅方向に均等に分配され、ホットス
トリップ４へ落下して供給される。また第５図（ａ）　
（ｂ）は板状層流水流（以下スリットラミナーと略称）
ヘッダーを示したもので、給水管１よりヘッダー２内へ
一旦蓄えられた冷却水を堰５よりオーバーフローさせて
ノズル３へ給水した後、上述第４図と同様にホットスト
リップ４へ供給される。

以上に示した従来−数的に実施されている方法では、第
６図（ａ）に示すようにノズル３の大きさ寸法、周知の
流体力学的には代表寸法により層流水流を得る条件とし
てノズル３からの吐出流速が制約されて、結果的に供給
水量が制約される問題があった。即ち、第６図（ａ）に
示す如く、ノズルの代表寸法によって決定される適正ラ
ミナーフロー水量より当該ノズルからめ水量が大きくな
ると、ノズル吐出流速が大きくなる事によって水流が乱
流となり、散乱して不均一冷却になる（第６図（ｂ）の
状態１）。また、反対にノズルからの水量が小さくなる
と、流水が分裂（第６図（ｂ）の状態３）して前記と同
様に不均一冷却の原因になるほか、当該ノズルの本来の
目的であるラミナーフローか形成されず、冷却能力の低
下を引き起こしてしまう問題が発生する。

しかして、このような問題を解決せんとして提案された
ものに、特公昭６２−５２０１４、実開昭５６−４０８
１４が公知である。特公昭６２−５２０１４は、ヘッダ
ーの長手方向にヘッダーを分割する仕切りを設け、各仕
切り毎に供給する水量を制御して鋼板幅方向に注水量の
差をつけて冷却するものであり、幅方向の水量制御範囲
は拡大するが、ノズル自体は単一である。このため、結
局は前述した理由により、水量制御範囲はおのずと単一
ノズルの代表寸法によって決定される。

次に、実開昭５６−４０８１４に示される方法では、各
々複数あるノズルに水切装置が取付けられ、独立して動
作するため、水量制御範囲は取り付けたノズル数だけ確
かに拡大する。しかし、冷却水をヘッダー内に供給する
と、各ノズルより一斉に冷却水が吐出されるため、冷却
水か常時１本のノズル水量とノズル数を掛は合せた量、
すなわち、Ｑ＝ｑＸｎ Ｑ：冷却水量、９：ノズル１本当りの水量ｎ：取付ノズ
ル数 必要となり、特に冷却水が、ノズル１本分のみ必要とす
る弱（緩）冷却の場合は、他のノズルがら吐出される冷
却水が全て無駄となり、経済的な問題を生じる。

一方、幅方向の不均一冷却の対策として、実公昭６２−
３５５２４の提案では、鋼板幅方向端部に供給される冷
却水を、パケットで遮断してしまうことが開示されてい
る。本方式では確かに板の幅方向端部の過冷却に対して
は有効であるが、幅方向中心部に於ては本方式の適用は
困難であり、対策としては不充分であった。

（発明が解決しようとする問題点） 以上のように従来技術では、冷却に供するヘッダーの、
そのノズルの大きさによって供給水量が制約され、結果
として操業の自由度が制約されたり、また板の幅方向の
冷却制御機能がなく、このため不均一冷却となって、ホ
ットストリップの品質に悪影響を及ぼす等、これら一連
の対策が必要であった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記の問題点を有利に解決するためになされ
たもので、その要旨とするところは、（１）ラミナーフ
ロー型冷却装置において、冷却水ヘッダーに、ヘッダー
内の水位変化に応じて自動的に注水オン・注水オフする
ノズルを高さを変えて複数列配置したことを特徴とする
熱延鋼板の冷却装置。および （２）ラミナーフローノズルと熱延鋼板の間に、Ｖ字状
・逆Ｖ字状の水切り樋を重ね合せて夫々が単独に熱延鋼
板進行方向に進退自在に操作棒に連結して配置するとと
もに、熱延鋼板の幅よりも大きい長さを有する排水樋を
、前記水切り樋下部に係合配置して構成したことを特徴
とする上記（＋）項記載の熱延鋼板の冷却装置。

にある。

（作用） ヘッダーに高さを変えてノズルを複数列配置した構成で
あるため、１ヘッダー当りのノズル吐出冷却水量を複数
倍に拡大することが可能である。

しかもこの吐出量制御は、ヘッダー内に供給する冷却水
量の増減、すなわちヘッダー内の水位変化によって、水
面高さの異なるノズルの各ノズル毎に、注水オン・オフ
が自動的に実行される。

また、■字状、逆Ｖ字状の水切り樋を重ね合せて夫々が
単独に鋼板進行方向に進退自在に配置したので、幅方向
の冷却水供給遮断域を任意に設定可能である。すなわち
、Ｖ字状水切り樋の進退量を選定することにより、幅方
向端部側への冷却水供給遮断域が決まり、端部側の過冷
却が防止され、中央部側温度に近づく。また、逆Ｖ字状
水切り樋の進退量を選定することにより、幅方向中央部
への冷却水供給遮断域が決まり、中央部の過冷却か防止
され、他の部位との温度差が極めて小さくなる。

一方、水切り樋の下部に熱延鋼板の幅よりも大きい長さ
を有する排水樋を設置しであるので、前記の水切り樋で
遮断された冷却水は水切り樋にて受水されて排水樋へ集
められ、熱延鋼板には全く接触しない状態でライン外へ
排出される。

（実施例） 第１図、第２図、第３図は本発明の実施例を示し、第１
図（ａ）　、第１図（ｂ）はスリットラミナ一方式にお
ける全体構成を示す斜視並びに断面矢視説明図である。

図において、１は給水管、２は熱延鋼板の進行方向と直
角方向に配置されたヘッダー、４は熱延鋼板、５はヘッ
ダー２内に設けた堰、７はスリットラミナー、８は搬送
ローラ、９はヘッダー内の水面、ｌＯはヘッダー２内に
配置した複数スリットノズル、１１．１２は夫々Ｖ字状
水切り樋（以下Ｖ字状線と称す）、逆Ｖ字状水切り樋（
以下逆Ｖ字状樋と称す）を示し、スリットノズルと熱延
鋼板４間に重ね合せた状態で配置され操作棒１３に連結
されて、各々が単独に熱延鋼板４の進行方向に進退自在
である。このＶ字状線１１、逆Ｖ字状樋１２は進退量を
変化させることによって、スリットノズルからの冷却水
を幅方向で部分的に遮断し、熱延鋼板４の幅方向温度を
均一化する。１４は前記Ｖ字状線１１及び逆Ｖ字状樋１
２の下部位置に配置され、水切りＦＡｌｌ及び１２で遮
断した冷却水を集水してうｒン外へ排出する排水樋であ
り、その長さは熱延鋼、板４の幅より長い。

次に、＋５ａ、１５ｂはヘッダー２内の堰５より水面高
さを順次高く配置したスリット板、１６はこわらスリッ
ト板で仕切られた冷却水通路、１７は給水管１よりヘッ
ダー２内に供給された冷却水を示し、１８は複数スリッ
ト１０で形成されたスリットノズルの冷却水吐出口、１
９は冷却水通路幅（水膜厚さ）を示し、２０はスリット
ノズルを形成するスリット板の高さ間隔を示す。

給水管１によってヘッダー２内に連続的に供給された冷
却水１７は、堰５をオーバーフローする形で複数スリッ
ト１０へ引き続いて連続供給され複数スリット１０内で
整流された後、スリットラミナー７となって複数スリッ
ト１０の下方の冷却水吐出口１８より落下流出する。第
１図（ｂ）はヘッダー２内に供給される冷却水量が変化
した時の冷却水の流れを模−式的に示したものである。

まず冷却水量が少ない場合は、第１図（ｂ−１）に示す
ように複数スリット１０の最内側を経て落下流出し、冷
却水量が多くなった時は、第１図（ｂ−２）の如く水面
９が上昇し、スリット板１５ａをオーバーフローして隣
接する通路１６を経て前述と同様に落下流出する。この
ように、供給される冷却水量に応じて水面９が上下し、
それによって見掛は上、通路１６の代表寸法が変化する
ため必然的に水量制御範囲が拡大する。尚、隣接する複
数のスリット板＋５ａ、１５ｂによって形成される、複
数の通路１６の幅１９は、操業上必要とする最小水量時
に、安定してラミナーフローが得られるように設定され
、更に隣接する複数のスリット板１５ａ、１５ｂによっ
て形成される、複数の通路１６の数は操業上必要とする
最大水量を、同じく必要とする最小水量で割った整数値
、すなわち Ｎ　＝　ＱｆｆｉａＸ　／Ｑ１ｎ 但し　Ｎ：通路の数（整数値） Ｑ　ｒｍａｘ　　：必要最大水量 Ｑ　ｗｉｎ　　’必要最小水量 で与えられる。尚、上述の式はあくまで基本であり、安
定してラミナーフローが得られるように設定されるなら
、通路１６の幅１９及び数共に特に規定されるものでは
ない。また互いに隣接して設置される複数のスリット板
１５ａ、１５ｂの高さ間隔２０は制御する水量に応じて
、またヘッダー２より冷却水がオーバーフローして外部
へ漏洩しないように適切に決定される。更に、安定して
ラミナー７０−が得られるようにスリット板１５ａ、１
５ｂを第１図（Ｃ）に示されるように、垂直方向からの
任意の角度２１を、流す水量によって設定することが望
ましい。

一方、Ｖ字状樋ＩＩ及び逆Ｖ字状樋１２は、第１図（ｄ
）の部分平面図に示されるように、複数スリット１０の
下方の吐出口１８の下方に操作棒１３を介して取り付け
られ、又該Ｖ字状樋１１、逆Ｖ字状１ｄ１２の出口に隣
接した格好で排水樋１４が取り付けられる。Ｖ字状樋１
１、逆Ｖ字状樋１２に取り付けられる操作棒１３は、ホ
ットストリップ４の搬送方向にそれぞれ独立して摺動し
て動く。この操作棒１３の移動寸によってＶ字状樋１１
、逆Ｖ字状樋１２がスリットラミナー７の板幅方向長さ
２２をコントロールし、冷却上不必要な幅方向任意位置
の冷却水をカットする（動きをする。

すなわち、第１図（ｄ−１）の上側の例は、Ｖ字状樋Ｉ
＋により板幅中央部を広範囲にマスキングした状態を示
し、第１図（ｄ−２）の下側の例は、逆■字状樋１２に
より板幅端部を広範囲にマスキングした状態を示してい
る。図中２２はスリットラミナーの板幅方向供給幅を示
し、２３はＶ字状樋１１及び逆Ｖ字状１ｊｌ１２によっ
て熱延鋼板４上への供給を遮断された余剰冷却水であり
、排水樋１４へ流下してライン外へ排出される。これに
よって板幅方向中央或は端部の過冷却が防止され、結果
として冷却後の板幅方向の温度分布が均一に出来る。

第２図、第３図はパイプラミナーによる本発明の他の実
施例で、ヘッダーとノズルの構成を示し、水切り樋と排
水樋は第１図と同様なため図示を省略した。

第２図はボックス型ヘッダー２内に水面高さを変えたバ
イブノズル６ａと６ｂを配置したもので、第２図（ａ）
は構成を示す部分切欠き図、第２図（ｂ）は断面説明図
である。第２図（ｂ）において水面９がバイブノズル６
ａの頂部より上位にあるため、ノズル６ａより冷却水が
ラミナーフローとなって供給されている。しかして給水
管１からの供給量が増加すると水面９が上昇し、ノズル
６ｂの頂部より上位となったとき、ノズル６ｂからも冷
却水がラミナーフローとなフて流下する。逆に、給水管
１からの供給水量が減少すると、−・ラダー２内の水面
が徐々に低下するため、まず、ノズル６ｂの方からラミ
ナーフローがストップし、更に水面９が低下すると、つ
いにはノズル６ａからもラミナーフローがストップする
。

このようにヘッダー内の冷却水位の高低によって自動的
に注水オン・注水オフする複数列のノズル６ａ、６ｂを
育しているため、冷却の自由度が大幅に向上する。

第３図は、丸型ヘッダー２にその半径方向位置を変えて
ノズル６ａ、６ｂを配置したもので、第３図（ａ）はそ
の部分外観図、第３図（ｂ）はＦ−Ｆ断面図である。第
３図（ｂ）ではノズル６ａの取付位置より水面９が上位
にあるため、該ノズル６ａのみからラミナーフローが形
成され注水されている。給水管１からの給水量が増加す
ると、ヘッダ−２内水面９が上昇し、ノズル６ｂの取付
位置より高位になると、ノズル６ｂからも良好なラミナ
ー７０−が形成され注水されるようになる。逆に給水量
が減少すると、ヘッダ−２内水面９がこれに応じて低下
し、ノズル６ｂからのラミナーフローがストップし、更
に水面９が低下すると、ついにはノズル６ｂからもラミ
ナーフローが停止する。すなわち、第２図の場合と同様
にヘッダー内の冷却水位の高低によってノズルからの注
水オン・注水オフが自動的になされる。

（発明の効果） 以上のように、本発明の冷却装置によれば従来の冷却装
置に比べてその制御可能な水量設定域が拡大することで
、緩急自在かつ均一な冷却が可能となり、操業の自由度
が拡大するほか、幅方向の注水領域が任意に設定できる
ので、冷却すべき熱延鋼板の幅方向温度分布にもとすき
注水領域を設定し冷却できることになり、幅方向に均一
冷却が達成される。その結果、品質変動の極めて少ない
熱延鋼板の製造が可能である。また、設備費用も構造が
複雑でないため安価で済む。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例を示し、第１図（ａ）は全体構成
を示す斜視説明図、第１図（ｂ−１）　（ｂ−２）は側
面断面図で冷却装置内の冷却水の流動を示す説明図、第
１図（Ｃ）はスリット板を傾斜配置した例を示す断面図
、第１図（ｄ−１）　（ｄ−２）は第１図（ａ）の部分
平面図でＶ字状樋及び逆Ｖ字状樋による注水領域変化の
態様を示す。第２図、第３図は本発明の他の実施例を示
し、ヘッダーとノズル部の構成を示す説明図。第４図、
第５図は従来の冷却装置の構成を示し、第４図はバイブ
ラミナータイプ、第５図はスリットラミナータイプを示
す。第６図は従来装置における層流水流を安定して得る
ための条件を示す説明図である。 １・・・給水管、２・・・ヘッダー、３・・・ノズル、
４・・・ホットストリップ、５・・・堰、６・・・パイ
プラミナー、７・・・スリットラミナー、８・・・搬送
ローラ、９・・・水面、１０・・・複数スリット、１１
・−Ｖ字状水切り樋、１２・・・逆Ｖ字状水切り樋、１
３・・・操作棒、Ｉ４・・・排水樋、Ｉ５・・・スリッ
ト板、＋　６−・・通路、ｌ　７−・・冷却水、）８・
・・ノズル吐出口、１９・・・通路幅、２０・・・高さ
間隔、２１・・・スリット板角度、２２・・・スリット
ラミナーの板幅方向長さ、２３・・・余剰水。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ラミナーフロー型冷却装置において、冷却水ヘッ
   ダーに、ヘッダー内の水位変化に応じて自動的に注水オ
   ン・注水オフするノズルを高さを変えて複数列配置した
   ことを特徴とする熱延鋼板の冷却装置。
2. （２）ラミナーフロー型冷却装置において、冷却水ヘッ
   ダーに、ヘッダー内の水位変化に応じて自動的に注水オ
   ン・注水オフするノズルを高さを変えて複数列配置し、
   ラミナーフローノズルと熱延鋼板の間に、Ｖ字状・逆Ｖ
   字状の水切り樋を重ね合せて夫々が単独に熱延鋼板進行
   方向に進退自在に操作棒に連結して配置するとともに、
   熱延鋼板の幅よりも大きい長さを有する排水樋を、前記
   水切り樋下部に係合配置して構成したことを特徴とする
   熱延鋼板の冷却装置。