JPH1034226A - 高温金属板の冷却方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高温金属板の冷却装置内において水冷ゾーン通
過後に金属板上面に冷却水が滞留する問題を解決し、高
温金属板の冷却を精度よく行う。 【解決手段】テーブルローラ２０の上を搬送される鋼板
１上に、スプレーノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃから鋼
板の搬送方向２１に対して１００〜１１０°、水平面に
対し下向きに３０〜４５°の角度で水を噴射し、噴射方
向の延長方向に鋼板上の滞留水及び噴出水を排水する排
出口２７を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高温金属板の冷却
方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高温金属板の製造工程においてその温度
を目標通りに設定することは、目的とする材質を得るた
めに、極めて重要である。例えば、熱延金属板の巻取り
時の温度は金属板の強度など機械的性質を決定する重要
な因子である。したがって、製品の材質を均一にし、品
質の高い製品を製造するためには、巻取り温度が目標通
りで一定となるような制御をしなければならない。巻取
り温度は、一般に、仕上圧延後に通過する冷却装置内で
製品の寸法や搬送速度などに応じて、水冷ゾーンの長さ
や、水冷ゾーン内で金属板に供給する冷却水量を調整し
ながら制御している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】高温金属板が水冷冷却
装置内を通過する際、金属板の温度降下は水冷によるも
のと空冷によるものがあるが、通常は水冷によるものが
ほとんどであるから、設定された水冷ゾーン以外で冷却
水を高温金属板に供給するようなことがあってはならな
い。ところが現在の技術ではいくつかの問題点がある。

【０００４】水冷ゾーン内で高温金属板に対し下方から
供給した冷却水は、その位置でそのまま自然落下するの
で、水冷ゾーン通過後以降は高温金属板の冷却には関与
しなくなるが、水冷ゾーン内で高温金属板に対し上方か
ら供給した冷却水は高温金属板上に滞留したまま高温金
属板とともに搬送されるので、水冷ゾーン通過後以降も
引き続き冷却を行う。

【０００５】水冷ゾーン通過後も高温金属板上面に冷却
水が滞留すると、その時の温度降下は本来行われるはず
の空冷の場合と比べて非常に大きいので、巻取り温度が
低くなりすぎ、精度のよい温度制御ができない。また、
高温金属板上面のみが冷やされると上面での熱収縮が下
面に比べて大きくなるので、製品の板厚によっては高温
金属板が上方向にそってしまい、冷却装置出側に設置さ
れた幅計測装置を通過する際の幅測定が困難となる場合
がある。

【０００６】水冷ゾーン通過後は、高温金属板上面に滞
留する冷却水をなるべくすみやかに排除することが望ま
しい。従来は、水冷ゾーンよりも搬送方向下流におい
て、搬送ラインの側方に設置した噴射装置から高圧水を
高温金属板上面に噴射することによって滞留水を排除し
ていた。一方、近年、高温金属板の生産性を向上させる
ため圧延速度、つまり冷却装置内の搬送速度をより高く
設定する傾向にある。搬送速度が高くなればなるほど高
温金属板の各部分に上記高圧水が噴射される時間が短く
なるので、滞留水が排除されにくくなる。また、搬送速
度を上げても通板の安定性を損なわないように、搬送テ
ーブルのローラピッチを従来よりも小さくするなどの装
置改造が行われることもあるが、この場合、噴射水とこ
れによって高温金属板上面から排除した滞留水は、ロー
ラ間に落下しにくくなり搬送テーブルの側壁にぶつかり
跳ね返って再び高温金属板上面に載ってしまう。したが
って、搬送速度が高くなると水冷ゾーン通過後に高温金
属板上面に滞留する冷却水を排除することが難しくな
り、巻取り温度の制御性が悪化する。

【０００７】また、搬送される高温金属板の幅が広く、
板端と搬送ラインの側壁との間隔が狹い場合も同様に、
搬送テーブルの側壁にぶつかり跳ね返った水が再び高温
金属板上面に載ってしまうという問題が発生しやすい。
本発明は、高温金属板の冷却装置内において前記のよう
な水冷ゾーン通過後にも金属板上面に冷却水が滞留する
という問題を解決し、高温金属板の冷却を精度よく行う
ことができる冷却方法及び冷却装置を提供することを目
的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するために開発されたもので、その技術手段は、搬送
中の高温金属板の冷却方法において、上面冷却水を供給
した直後に、金属板搬送ラインの一方の側方斜め上方か
ら他方の側方に向けて金属板の上面に水を噴射し、金属
板上面に滞留する冷却水を金属板搬送ラインの他方の側
方に直ちに排水除去することを特徴とする高温金属板の
冷却方法を提供する。

【０００９】上記本発明方法を好適に実施することがで
きる本発明の装置は、搬送中の高温金属板を冷却する装
置であって、高温金属板の上面に冷却水を供給する冷却
水供給手段と、この手段の直後に配設され水平面内で高
温金属板の搬送方向に対して９０°以上、鉛直面内で水
平線に対して下向きに０°以上の角度をなす方向に金属
板上に水を噴射する噴射装置と、金属板搬送ラインの側
方の噴射方向の延長線上に冷却水及び噴射水を排出する
排出手段とを備えたことを特徴とする高温金属板の冷却
装置である。

【００１０】本発明では、上面冷却水の供給が終了した
直後に、金属板上面に滞留する冷却水を直ちに排水除去
する。このことによって、従来に比べて冷却制御の精度
を格段に向上させることが可能となる。水の噴射方向
は、金属板搬送ラインの一方の側方斜め上方から少なく
とも搬送方向上流側に向けて金属板の上面に噴射する。
そして、金属板搬送ラインの他方の側方に直ちに排水除
去する。

【００１１】本発明の装置は、冷却水供給手段の直後流
に配設され水平面内で高温金属の搬送方向に対して９０
°以上、鉛直面内で水平線に対して下向きに０°以上の
角度をなす方向に水を噴射する噴射装置を備える。水平
面内で高温金属板の搬送方向に対して９０°以上とは、
少なくとも搬送方向に対して直角又は上流側に向く方向
である。これによって、搬送される金属板上の滞留水が
搬送されるのを押し止め、金属板側方に排出することが
可能となる。また、鉛直面内で水平線に対して下向きに
０°以上の角度をなす方向に金属板上に高圧水を噴射す
るので、金属板上面の滞留水を排除することが可能とな
る。そして、金属板搬送ラインの側方の噴射方向の延長
線上に冷却水及び噴射水を排出する排出手段を備えるこ
とによって、噴射水は金属板上面の滞留水を巻き込んで
そのまま排出口に流れ込み、金属板上面の滞留水の排水
を完全にすることができる。

【００１２】以上のように、側方からの高圧水の噴射方
向を水平方向ないしは斜め下方とするから、金属板上面
に滞留する水を押し寄せ、排除することができる。ま
た、水平面上で高温金属板の搬送方向とほぼ直角方向又
は上流側に向けて噴射するから、滞留水を噴射装置と反
対側に排出することができる。高温金属板の長手方向の
複数の箇所について、板厚、冷却開始温度（通常は仕上
げ圧延終了直後の温度）、目標巻取り温度、搬送速度パ
ターンなどの条件に従って、開放するバルブの数を求め
る設定計算を行う。この設定計算で見積もる熱伝達係数
は、通常、冷却水が供給されるゾーン（以下、水冷ゾー
ンとよぶ）で数百Ｗ／ｍ² ℃、冷却水を供給しないゾー
ン（以下、空冷ゾーンとよぶ）で数十Ｗ／ｍ² ℃であ
る。空冷ゾーンの冷却能力は水冷ゾーンの冷却能力と比
べて小さいが、搬送方向上流で供給された冷却水が高温
金属板上に滞留し、そのまま移送されるとこの間の温度
降下は、空冷として見積もっていたものよりも大きくな
ってしまう。滞留水がある状態での熱伝達係数を予め求
めておけばよいという考え方もあるが、高温金属板上に
冷却水が滞留するかどうか、あるいはどれだけの時間滞
留するかというのは、高温金属板の幅や形状、搬送速度
などによって異なり、再現性が非常に悪い。したがって
巻取り温度の精度を向上させるためには、水冷ゾーンを
通過した直後に高温金属板上の滞留水を完全に排除し、
冷却装置内の各位置で、設定計算で見積もったとおりの
冷却能力を得ることが必要である。このために、水を噴
射して滞留水を排除する手段を用いる。上述のように、
水冷ゾーンの長さは、板厚、冷却開始温度、目標巻取り
温度、搬送速度パターンなどによって変わるからスプレ
ーは冷却装置内にある程度の間隔で複数設置することが
望ましい。

【００１３】水の噴射は水冷ゾーンが終了する位置より
金属板搬送方向下流側であって、そこから最も近い位置
にあるスプレーを噴射させる。噴射させるスプレーの数
は１個でもよいが、金属板上の滞留水をより完全に排除
したい場合は２個以上としてもよい。噴射水は高圧であ
る必要はなく、低圧でも滞留水を反対側に押し寄せるた
めに、噴射量を多くすればよい。

【００１４】本発明の装置を用いると、水冷ゾーン通過
後に金属板上面に滞留する冷却水の影響によって発生し
ていた冷却むらがなくなる。これによって、高温金属板
の巻取り温度などの温度制御性が飛躍的に向上し、材料
の機械的強度などの性質にむらがなくなり、高品質な金
属板製品を製造することが可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】実施例として、高温金属板である
熱延薄鋼板について、その仕上圧延後の水冷装置に本発
明の装置を設置した場合について説明する。図２は、仕
上圧延機出側の高温金属板の冷却プロセスを模式的に表
した図である。図２において、熱延鋼板（高温金属板）
１は、仕上圧延機２にて圧延された後、複数の冷却ヘッ
ダ群からなる水冷装置３を鋼板の上下双方に配した冷却
装置内を通り、巻取り機４にて巻取られる。図２の水冷
装置３は冷却水を供給するノズルを鋼板幅方向に並べて
構成されるヘッダが、複数、鋼板搬送方向に数十ｃｍの
間隔で平行に配設されている。冷却水供給の開始および
停止は、ヘッダの根元にあるバルブの開閉によって行
う。ちなみに、熱延鋼板の冷却装置は非常に多くのヘッ
ダが配設されているので、各ヘッダの根元にバルブを設
けると設備コストが非常に高くなるので、一般にはフィ
ードバック制御などで用いる一部のゾーンを除き複数の
ヘッダをひとまとめにして１つのバルブを開閉制御して
いる。熱延鋼板の搬送中、水冷装置３では、１個または
複数個の電磁弁５によってオーバーヘッドタンク６から
の給水が開閉制御される。各水冷装置間の搬送ラインの
側方には、噴射装置１０が設置されており、給水槽１３
から取水し、ポンプ１１によって加圧された噴射水が、
配管１２を経て供給される。スプレーノズルからの噴射
は電磁弁１５の開閉制御によって行われる。なお、電磁
弁５、１５の開閉指令は演算装置７によって出力されて
いる。図２はスプレーが３ケ所ある場合を示したが、本
発明はこれに限られるものではない。

【００１６】図１は、本発明装置の実施例の構成を表し
た図である。図１において、鋼板１は多数平行に配列さ
れたテーブルローラ２０の上を搬送される。噴射装置１
０には３個のスプレーノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃが
設けられている。図１では同じ位置に噴射角度を少しず
つ変えた３個のスプレーノズルを示しているが、滞留水
を手前から順に側方へ押し寄せる効果がある。なお、同
じ位置に複数のスプレーノズルを設置することは、異な
る幅の鋼板を製造する場合にも有効である。各ノズルは
それぞれ図３、４および表１に示すように、水平面上で
鋼板の搬送方向３１に対してなす角αが１００〜１１０
°、水平面に対し下向きになす角βが３０〜４５°の角
度をなして設置されている。噴射装置１０の設置位置よ
り鋼板搬送方向上流が水冷ゾーン、下流が空冷ゾーンで
ある場合に限り、ノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃから高
圧水が噴射される。図１中の実線の矢印２４は高圧水の
噴射方向を、点線の矢印２５は高圧水が鋼板上面に当た
った後に、上流側から流れ込んでくる滞留冷却水２６を
巻き込んで流れていく方向を表わしている。図３、図４
は高圧水の噴射方向をそれぞれ水平面、垂直面に投影し
たベクトル３２、３６の説明図である。高圧水の噴射角
度を、図３に示したように、水平面上で鋼板搬送方向３
１に対しα＝９０°以上とし、さらに図４に示すよう
に、鉛直面３４内において水平方向３５に対し下向きに
β＝０°以上とした。高圧水は確実に鋼板１の上面に当
たり、その後の流れは上流から搬送されてくる滞留冷却
水２６をせき止め、これを巻き込んで側方に押し寄せる
ことができた。３個のノズル１０ａ，１０ｂ，１ｃの噴
射角度を表１に示すように少しずつ変えたから、滞留冷
却水は図２に示すように手前から順に側方に押し寄せら
れ、鋼板上面から完全に排除された。

【００１７】鋼板上面から排除された水は排出口２７に
流れ込んで排水除去してしまうから、従来のように高圧
の噴射水がガイドに跳ね返って再び鋼板上面にのってし
まうということがなくなった。排出口２７はスプレーの
噴射方向の延長線上で搬送ラインのガイド２２を一部切
り欠いて設置したものである。従来は、先端通板時に鋼
板が蛇行して搬送ラインから飛び出すおそれがあったか
ら、ガイドに切欠き部を設けるようなことはしなかっ
た。本発明装置では、排出口２７のすぐ上流側に鋼板搬
送方向と１５°の角度をなす案内板２３を設置したか
ら、鋼板が蛇行してもその先端は案内板２３に当たって
進行方向が修正され、鋼板１が排出口２７に突っ込みト
ラブルを起すようなことはない。

【００１８】なお、本発明の実施例では高圧水を噴射す
るスプレーノズル１０ａ，１０ｂ，１０ｃの３個を配列
した噴射装置１０を示したが、ノズルの個数を限定する
ものではない。本発明はスプレーの噴射方向の延長線上
に排出口２７があればよく、排出口２７を設置しても先
端通板性を損なわないようにするために、案内板２３を
配設した場合を示したが、案内板２３は必ずしも必要で
はない。例えば、排出口２７にもガイドを設け、この部
分を開閉式とし、先端通過時にこれを閉じ、それ以外の
時にこれを開くこととしてもよい。

【００１９】本発明の実施例のスプレーの圧力は１０ｋ
ｇｆ／ｃｍ² を使用したが、必要なのは圧力ではなく
て、滞留水を反対側へ押し寄せるために側方から当てる
水の運動量であり、低圧でも噴射流量を多くすればよ
い。以上のように、本発明装置によって、水冷中に鋼板
上面に滞留していた冷却水を冷却ゾーン通過後に速やか
に排除することができたので、巻取り温度の制御性を飛
躍的に向上させることができた。これによって、製品の
機械的強度などの性質にむらがなくなり、高品質な製品
を製造することができるようになった。

【００２０】以上の実施例では、熱延薄鋼板の仕上圧延
後の水冷装置の場合について示したが、本発明は搬送中
の高温金属板を冷却する装置であればよく、熱延薄鋼板
の冷却装置に限るものではない。例えば、本実施例と同
様な装置を、熱延厚鋼板の圧延後の水冷装置に設置して
もよいし、アルミニウムなど他の金属板の製造プロセス
においても冷却装置が必要であれば、それが熱間圧延後
のプロセスでない他のプロセスであっても用いることが
できる。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【発明の効果】搬送速度を１０００ｍｐｍ、巻取り温度
の目標を５００℃として、５０ｋｇｆ／ｍｍ² の強度を
もつ板厚３．２ｍｍの鋼板を製造する場合を例にとり、
鋼板の長手方向の巻取り温度及び材質のばらつきを比較
すると、従来のように滞留水を排除する排出口がない場
合、巻取り温度は全長について、５００±４５℃の範囲
でばらついており、得られた材質（強度）は５０±４．
５ｋｇｆ／ｍｍ² の範囲内でばらついていた。

【００２３】これに対し、本発明の高圧水噴射ノズルを
備え、滞留水を排除するの排出口を設けた場合、巻取り
温度は全長について、５００±２５℃の範囲内におさめ
ることができ、得られた材質（強度）は５０±２．５ｋ
ｇｆ／ｍｍ² の範囲内に収まり、より品質の高い製品を
製造することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の構成を示す斜視図である。

【図２】鋼板の冷却プロセスの模式系統図である。

【図３】噴射高圧水のベクトルの水平面への投影を示す
説明図である。

【図４】噴射高圧水のベクトルの垂直面への投影を示す
説明図である。

【符号の説明】

１ 高温金属板（鋼板） ２ 仕上圧延機 ３ 水冷装置 ４ 巻取り機 ５ 電磁弁 ６ オーバーヘッドタンク ７ 演算装置 １０ 噴射装置 １０ａ，１０ｂ，１０ｃ スプレーノズル １１ ポンプ １２ 配管 １３ 給水槽 １５ 電磁弁 ２０ テーブルローラ ２１ 搬送方向 ２２ ガイド ２３ 案内板 ２４，２５ 矢印 ２６ 滞留冷却水 ２７ 排出口 ３１、３３ 搬送方向 ３２ 水平面への投影ベクトル ３４ 鉛直面 ３５ 水平方向 ３６ 鉛直面への投影ベクトル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 搬送中の高温金属板の冷却方法におい
   て、上面冷却水を供給した直後に、金属板搬送ラインの
   一方の側方斜め上方から他方の側方に向けて金属板の上
   面に水を噴射し、金属板上面に滞留する冷却水を金属板
   搬送ラインの他方の側方に排水除去することを特徴とす
   る高温金属板の冷却方法。
2. 【請求項２】 搬送中の高温金属板を冷却する装置にお
   いて、高温金属板の上面に冷却水を供給する冷却水供給
   手段と該手段の直後に配設され水平面内で高温金属板の
   搬送方向に対して９０°以上、鉛直面内で水平線に対し
   て下向きに０°以上の角度をなす方向に金属板上に水を
   噴射する噴射装置と、金属板搬送ラインの側方の噴射方
   向の延長線上に冷却水及び噴射水を排出する排出手段と
   を備えたことを特徴とする高温金属板の冷却装置。