JPH0543926Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は熱鋼板、特に熱間圧延された厚鋼板等
の強制冷却装置の改良に関する。

［従来の技術］ 近年、厚鋼板製造分野において、制御圧延、圧
延ライン全体のプロセスコンピユータ等の諸技術
の進歩を背景にして、熱間圧延した後、ただちに
制御冷却を行つて所望の材質を得るいわゆるオン
ライン加速制御冷却に関する技術開発がさかんで
あり、既に多くの研究発表及び特許出願がなされ
ている。

前記制御冷却において重要な点は、鋼板の材質
を板内で均一化すること及び冷却後の板形状を良
好に保つことの２点である。これらの課題の対応
手段としては、例えば、板幅方向温度分布不均一
に起因する常温域での鋼板の波及び反り等の発生
防止技術として、特開昭57−41317に示される様
な方法が知られており、その後の研究開発の進歩
にともなつて、特願昭60−255050に示される様な
鋼板の形状不良発生防止効果をさらに高める冷却
方法が提案されるに至つている。

一方、鋼板長手方向温度分布不均一に起因する
常温域での鋼板の先端部及び後端部での反り、歪
等の形状不良発生防止の従来技術としては、例え
ば特公昭63−1376で知られている様に、ロール間
の上方及び／または下方に冷却水の通過量の制御
手段として遮蔽板を設け、該遮蔽板制御装置と熱
鋼板の通過位置検出手段を連接することによつ
て、搬送中の熱鋼板の先端部及び／または後端部
が通過する位置の冷却水の通過量を制御し、これ
により冷却後の鋼板全長にわたる均一な温度分布
を得ようとする方法が公知である。

これ等の従来技術は例えば第４図及び第５図に
示す装置であり、熱鋼板１は、隣接した搬送用ロ
ール２間と拘束用ロール３間に設けられたノズル
ヘツダー８，９に連接したノズル４，５によつて
冷却される際に、ノズルの上方及び下方に設けら
れた遮蔽板６０によつて、板先端及び後端の冷却
水の通過量が制御される。

一方、特公昭63−1376に開示の技術は、鋼板上
の先端部、後端部及び中央部での板上水の挙動の
違いに着目し、スプレー水の鋼板表面での衝突圧
を鋼板の先端部及び後端部と中央部で変更するこ
とによつて、鋼板長手方向にわたり均一な温度分
布が得られることを特徴としているが、このよう
な従来技術では落水による外乱を解消して均一な
冷却を達成するためには、莫大な回数の試行錯誤
を必要とし、仮に最適な制御パターンが得られた
としても、落水による外乱の影響が大きくて理論
的な予測計算は非常に困難である。

［考案が解決しようとする課題］ 第４図及び第５図に示す従来技術の冷却装置
は、熱鋼板の先端部及び後端部の冷却水の遮蔽
（マスキング）装置として遮蔽板６０を設置し、
該遮蔽板は、遮蔽板駆動用シリンダ６３によつて
往復動可能に構成されており、そして、該遮蔽板
駆動用シリンダは、遮蔽板オン−オフタイミング
の制御機構（図示せず）からの作動信号によつて
エプロン６１のスプレー孔６５と遮蔽板のスプレ
ー孔６４とを第５図ａに示す開状態から第５図ｂ
に示す閉状態へ、あるいは閉状態から開状態へ移
動せしめる様に構成されている。このため、鋼板
先端部をマスキングする際に遮断された冷却水
は、遮蔽板上に停滞し、マスキング解除後の際
に、第３図に示す鋼板先端部のマスキング部（非
冷却長）Lf（ｎ）の後方側に落水する。その結
果、第６図に示すような鋼板先端部のマスキング
部Lf（ｎ）の後方部が過冷却された温度分布（斜
線部）が鋼板長手方向に発生し、冷却後の鋼板先
端部の反り、歪等の発生原因となる。

また、冷却水遮断手段として、前記遮蔽板のか
わりに特開昭61−015926で知られている様に、ノ
ズルヘツダー８，９に冷却水遮断用の遮断弁（図
示せず）を設ける場合においては、前記の落水の
問題はなくなるが、鋼板の先端部及び後端部のマ
スキングを行う際に、遮断される冷却水が、鋼板
の先端部のマスキング部Lf（ｎ）の後方および後
端部のマスキング部Lt（ｎ）の前方に位置するノ
ズルヘツダーに流れ、該ノズルヘツダーから供給
される冷却水が増大し（Max.200％）、第６図に
示す様な冷却後の鋼板長手方向の温度分布が、鋼
板の先端部のマスキング部Lf（ｎ）の後方および
後端部のマスキング部Lt（ｎ）の前方に第６図で
斜線部で示すような過冷却が発生する。この場合
の問題解決策として各ノズルヘツダー８，９毎に
独立した流量制御装置４０，４１を設ける方法を
採用すると、設備投資額が大幅に増大することに
なる。

本考案は、このような従来技術の問題点を解消
し、熱鋼板の長手方向の温度分布を均一にするこ
とができる冷却装置を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本考案の冷却装置
は、次のように構成される。すなわち、熱鋼板１
の上下に複数個のスプレーノズル４〜７を備えた
ノズルヘツダ８〜１１を各々注水用配管２０〜２
３に連結する。そして、この注水用配管２０〜２
３の各々に高速切換三方弁１２〜１５を配設す
る。この三方弁１２〜１５の三方のうち二方は給
水入口および給水出口としてノズルヘツダ８〜１
１に給水可能に連結し、他方はノズルヘツダ８〜
１１側に給水しない場合に、逃し用として排水用
配管２４〜２７に連結する。そして、この排水用
配管２４〜２７には、排水用配管２４〜２７の径
の12倍以内の位置に、ノズルヘツダ８〜１１と同
等の圧力損失を有するオリフイス１６〜１９を配
設する。

［作用］ ノズルヘツダーの遮蔽弁として高速３方切換弁
を用い、該高速３方切換弁を起点としてノズルヘ
ツダーに設けられたノズルの出口迄の圧力損失と
逃がし配管の圧力損失とをバランスさせるオリフ
イスを該高速３方切換弁の中心から１２Ｄ以内の
範囲に設けることにより、１つの高速３方切換弁
の作動時（冷却水逃がし状態）に配管を通じて連
結している別のノズルヘツダーの流動変動を低減
させ、熱鋼板のサイズ、冷却パターン、制御圧延
後の温度パターン等に応じて熱鋼板の先端部及
び／又は後端部の冷却水のオンオフ制御が安定し
て行われるため、前記流動変動による熱鋼板の先
端部のマスキング部Lf（ｎ）の後方及び／又は後
端部のマスキング部Lt（ｎ）の前方での過冷却を
極めて低下させることができる。さらに、外乱因
子が低減されるので温度予測計算が必要な場合に
も従来の冷却装置に比べて解析が容易になる。

［実施例］ 以下に本考案の実施例を図面を参照して詳細に
説明する。第１図及び第２図に本考案の一実施例
を、第３図に先端及び後端のトラツキング制御の
一実施例を示す。

第１図は本考案の冷却装置の実施例である冷却
水制御配管系統を説明するためのものである。熱
鋼板１は長さＬと板幅方向に均一な厚みで構成さ
れ、板幅は全長にわたつてほぼ同一である。２は
搬送用ロール、３は搬送用ロール２の上方に設置
した拘束用ロールであり、熱鋼板１を上方向から
押圧している。搬送用ロール２には熱鋼板１の搬
送速度及び現在位置をトラツキング制御するため
の回転数検出器５０を連接している。８，９は搬
送用ロール２及び拘束用ロール３間に上下対に設
置したノズルヘツダーであり、熱鋼板１の板幅方
向に所定ピツチで複数のスプレーノズル４，５を
連接している。

１２，１３は高速三方切換弁であり、給水入口
は配管２８，２９及び３２，３３を介して流量制
御装置４０，４１に連設しており、給水出口は配
管２０，２１を介して各々のノズルヘツダー８，
９に、排水出口は冷却水をスプレーノズル４，５
を介さず直接排水ピツト（図示せず）に流すため
の排水用配管２４，２５に連設している。更に、
この排水用配管２４，２５にはオリフイス１６，
１７が連設してあり、このオリフイスは高速三方
切換弁が２種の出側配管２０，２４または２１，
２５のいずれを選んでも同じ圧力損失になるよう
なオリフイス径に設定してある。以上が上下対の
スプレーノズル群４，５に連設した冷却水制御配
管系統である。

同様に６，７及び１０，１１は搬送用ロール２
及び拘束用ロール３間に設置した他の上下対のス
プレーノズル及びノズルヘツダーであり、１４，
１５は高速三方切換弁，３０，３１は高速三方切
換弁の入側用配管，２２，２３及び２６，２７は
高速三方切換弁の出側用配管、１８，１９はオリ
フイス、４２，４３は流量制御装置である。流量
制御装置４０，４１及び４２，４３は給水装置
（図示せず）から冷却水を供給されている給水ヘ
ツダー３６に連設している。

第２図は本考案実施例の冷却装置の制御を説明
するためのものである。４５は冷却装置であり、
第１図で説明した各装置で構成されている。５１
は冷却演算装置であり、工場管理用計算機（図示
せず）から与えられた熱鋼板の材質、寸法、冷却
条件及び搬送ラインに設置した温度計（図示せ
ず）で測定した熱鋼板の表面温度等から冷却装置
の各構成要素の制御条件を演算し、制御を実施す
る。

５２は搬送制御装置であり、冷却演算制御装置
５１から与えられた通板速度、熱鋼板長さＬ及び
回転数検出器５０からの通板速度実測値から、冷
却装置内の通板速度制御及び熱鋼板位置検出のト
ラツキング制御を実施する。５３は高速三方切換
弁制御装置であり、搬送制御装置５２からの信号
により予め設定したタイミングで各々の高速三方
切換弁を切換制御し、熱鋼板の冷却に使用するス
プレー冷却水をオンオフする。

次いで第３図に従つて具体的な制御実施例につ
いて説明する。流量制御装置４０〜４３は冷却演
算制御装置５１で熱鋼板の板厚の冷却条件及び鋼
板の形状制御条件に基づいて演算した上下各々の
水量指令値に設定する。

熱鋼板１が冷却装置４５に進入していない（冷
却を開始していない）状態では、流量制御装置４
０〜４３で設定した冷却水は高速三方切換弁１２
〜１５でスプレーノズル４〜７から噴射するよう
に選択している。尚、高速三方切換弁１２〜１５
でスプレーノズル側または排水用配管側の何れを
選択しても、水路の圧力損失は同じになるオリフ
イス１６〜１９が設けてあり、選択方向によつて
流量制御装置４０〜４３の流量変更が出ないよう
に考慮されている。また、第２図で説明したよう
に熱鋼板１の先端部の位置は回転数検出器５０の
信号に基づいて搬送制御装置５２で常時検出して
いる。

熱鋼板１が搬送制御装置５２の指定速度で冷却
装置内に進入を開始すると、先端部が＃１ロール
に到達した時点で搬送制御装置５２から高速三方
切換弁制御装置５３に信号が入り、次に高速三方
切換弁制御装置５３から＃１〜＃２ロール間の高
速三方切換弁に閉指令（冷却水は排水側）を送信
し，スプレーノズルからの冷却水の噴射を停止さ
せる。この時、板先端が＃１ロールに到達した時
点で冷却水の噴射が停止するようにあらかじめ閉
指令からスプレーノズルからの冷却水停止迄の遅
れ時間Δt₁を考慮して閉指令を送信する。次い
で、先端部のマスキング長（非冷却長）Lf（１）
に到達した時点で高速三方切換弁制御装置５３よ
り開指令を出し、スプレーノズルからの冷却水の
噴射を再開する。この場合も前記同様に開指令か
らスプレーノズル冷却水噴射開始迄の遅れ時間
Δt₂を考慮して開指令を出す。以下同様に＃２ロ
ールに達した時点で閉指令を出しLf（２）の先端
部マスキングを行い、＃ｎロールに達した時点で
閉指令を出しLf（ｎ）の先端部マスキングを行
う。尚、先端部マスキング回数ｎ及びマスキング
長Lf（ｎ）＝［ｎ＝１〜Ｎ］は任意に設定可能であ
る。（Ｎは高速三方切換弁を設置したノズルヘツ
ダーの数） 後端部のマスキングについても、後端部が＃ｎ
ロールに到達した後に後端部のマスキング長Lt
（ｎ）に達した時点で閉指令を出し、後端部が
＃ｎ＋１ロールに達した時点で開指令を出すこと
によつて行う。

前記の説明では上下の区別はつけていないが上
下共に同一の制御機能を各々独立に有しており、
冷却後の鋼板の長手方向の温度分布及び形状が最
良になるように、上下、マスキング回数ｎ、マス
キング長［Lf（ｎ），Lt（ｎ）］の組合わせを各々
任意に設定することによつて制御される。

第１０図に本実施例における前記の開指令後に
ノズルヘツダーの注水が開始された後にノズルヘ
ツダーの圧力が設定値に安定する迄の時間の実測
値を示すが、流速2m／sec以上の場合0.3sec以内
に安定している。本実施例における熱鋼板の冷却
装置で熱鋼板の加速冷却を行つた場合、制御性は
従来の方式に比べて極めて高い効果が出ている。

［考案の効果］ 本考案による効果を列挙すると以下の通りであ
る。

(1) 従来の冷却装置では冷却水のオンオフ時に遮
蔽板からの落水や遮蔽弁のオンオフ時にノズル
ヘツダー間圧力干渉によるスプレーノズルから
噴射される冷却水の流動変動等の外乱により熱
鋼板の先端部及び後端部の温度分布を均一に冷
却することが非常に難しかつたが、本考案によ
り前期の問題点は解消され鋼板全長にわたり均
一な冷却が可能である。

(2) 前期(1)により、鋼板全長が均一な材質とな
る。

(3) 前期(1)により、鋼板の形状不良が著しく低減
される。

(4) 制御時の流動変動による外乱を解消し、温度
の制御性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例による冷却装置の冷却
制御配管の説明図。第２図は本考案の実施例によ
る制御装置の構成図。第３図は本考案の実施例に
よる鋼板の先端部及び後端部のマスキング長さと
高速三方切換弁の制御タイミングとの関係図。第
４図，第５図は従来の冷却装置の説明図。第６図
は従来の冷却装置における冷却後の鋼板長手方向
の温度分布。第７図は実験装置の概要図。第８図
は高速三方切換弁が作動し一つの弁が逃がし状態
の時の連設した給水ヘツダーの定常時の圧力変動
の実験結果。第９図は高速三方切換弁作動後に逃
がし配管のオリフイス効果が出る迄の時間に関す
る実験結果。第１０図は高速三方切換弁作動後に
ノズルヘツダーの圧力が安定する迄の時間に関す
る実験結果である。 １……熱鋼板、２……搬送用ロール、３……拘
束用ロール、４，５，６，７……スプレーノズ
ル、８，９，１０，１１……ノズルヘツダー、１
２，１３，１４，１５……高速三方切換弁、１
６，１７，１８，１９……オリフイス、２０，２
１，２２，２３……注水用配管、２４，２５，２
６，２７……排水用配管、２８，２９，３０，３
１……入側用連絡配管、３２，３３，３４，３５
……入側配管、３６……冷却水給水本管，４０，
４１，４２，４３……流量制御装置、５０……回
転検出器、５１……冷却演算制御装置、５２……
搬送制御装置、５３……高速三方切換弁制御装
置、６０……遮蔽板、６１……エプロン、６３…
…遮蔽板駆動用シリンダ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 熱鋼板の搬送ラインのローラテーブルのロール
   の上方の対称位置に複数個の押えロールを配置
   し、該押えロール間の上下に搬送される熱鋼板に
   冷却液を噴射させるスプレーノズルを複数個備え
   たノズルヘツダを配置した熱鋼板の冷却装置にお
   いて、 ノズルヘツダ８〜１１の各々に注水用配管２０
   〜２３を連結し、該注水用配管２０〜２３の各々
   に高速三方切換弁１２〜１５を配設し、該高速三
   方切換弁１２〜１５の各々に、入側用連絡配管２
   ８〜３１を連結し、該入側用連絡配管２８〜３１
   を複数本集合して、入側配管３２〜３５に連結
   し、該入側配管３２〜３５の各々に、流量制御装
   置４０〜４３を配設するとともに、前記高速三方
   切換弁１２〜１５の二方は、ノズルヘツダ８〜１
   １に給水可能になるように、前記入側用連絡配管
   ２８〜３１を給水上流側とし、前記注水用配管２
   ０〜２３を給水下流側となるように連結するとと
   もに、他方は逃がし用として排水配管２４〜２７
   に連結し、かつ、排水配管２４〜２７に、排水配
   管２４〜２７の12倍以内の位置に前記ノズルヘツ
   ダ８〜１１の圧力損失と同等の圧力損失を有する
   オリフイス１６〜１９を設けたことを特徴とする
   熱鋼板の冷却装置。