JPS5919969B2 - 厚鋼板のオンライン冷却方法 - Google Patents

厚鋼板のオンライン冷却方法

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JPS5919969B2
JPS5919969B2 JP51002126A JP212676A JPS5919969B2 JP S5919969 B2 JPS5919969 B2 JP S5919969B2 JP 51002126 A JP51002126 A JP 51002126A JP 212676 A JP212676 A JP 212676A JP S5919969 B2 JPS5919969 B2 JP S5919969B2
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cooling
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plate
amount
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JP51002126A
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JPS5285909A (en
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計夫 国岡
峻一 杉山
寛 神尾
克之 菅
千秋 大内
高司 大山
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
Nippon Kokan Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62Quenching devices
    • C21D1/667Quenching devices for spray quenching
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/573Continuous furnaces for strip or wire with cooling

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、厚鋼板の熱間圧延における最終圧延直後、
即ち厚鋼板が相当高温にある状態からこの鋼板を5〜2
0°C/SeCg)冷却速度で加速冷却するに際して鋼
板の冷却歪を最小にするような厚鋼板のオンライン冷却
方法に関する。
従来から鋼を強靭にする目的で、変態点以上に加熱され
た状態の鋼を急冷すること(含焼入れ)が行われている
が、その多くはオフラインのもので、即ち、鋼の性質を
改善する目的で鋼を加熱炉で一定温度に加熱後急冷する
もので、熱間圧延直後、鋼板が未だ高温状態にあるとこ
ろから急冷するオンラインでの急冷が開発されてからは
日も未だ浅い。
このオンラインでの冷却で考えねばならぬことの1つに
は、熱間圧延機で圧延され圧延ラインを流れる鋼板には
急冷すべきものもあり、急冷はせず通常の空冷でよいも
のもあるので後者が圧延ラインを通過するに際して冷却
用ヘッダーが鋼板の走行に邪魔にならないような冷却方
法を採用しなければならないことである。
特に厚板圧延機で圧延される熱間圧延鋼板のうちには、
所謂コントロールトローリングしたもので代表されるよ
うに、大きく変形した形状で圧延ラインを通るものがあ
り、そのためオンラインでの厚鋼板の冷却では鋼板の上
面の冷却方法が問題となる。
即ち、上面冷却用ヘッダーを冷却すべき鋼板が通るとき
だけ鋼板表面から所定の高さのところまで下ろし、そう
でない鋼板が通るときには鋼板の走行に邪魔にならぬ位
置へと移動させることは作業が極めて繁雑になるばかり
でなく設備の保守も大変である。
また、鋼板上面冷却用ヘッダーを常時定位置に位置させ
、オンラインで冷却すべき鋼板が通過するときだけこれ
を作動させようとする場合には、上面冷却用ヘッダーと
鋼板との距離を充分にとる必要があることなどから、鋼
板の上面冷却に関しては冷却方法及び冷却能力に大きな
制約があった。
このようなことから実質上オンラインでの微細な冷却能
力コントロールをすることは出来ず、鋼板の冷却歪また
は鋼板内機械値のバラツキを最小にするような冷却コン
トロールは不可能であった。
しかしながら、オンラインでの急冷は、鋼板の再加熱が
不用であるとともに、生産性の向上、工程の簡素化とい
った多大な利点があるので、オンラインで微細な冷却能
力コントロールが出来る冷却方法の開発が望まれている
なお、現在ホットストリップミルでは、ランナウトテー
ブルでラミナーフロー冷却が行われているが、テンショ
ンがかかった状態での冷却が大部分であること、仕上り
温度が高いこと、更に、冷却後巻取りを行うため冷却に
よる板変形はほとんど問題とならない。
また、厚板圧延後の冷却は、現在シャワーで行っており
、その冷却能力は通常高々2〜3 ”C/Sec程度で
材質の向上というよりもむしろ冷却時間の短縮を計るた
めに使われているのが現状である。
オンラインでの急冷(含焼入れ)は、前述のように圧延
ラインを通るあらゆる鋼板のうち最も変形量の大きなも
のを考慮に入れて上面冷却用ヘッダーの高さを充分高く
とるか、または、圧延による板変形を強制的に例えばピ
ンチロールによりおさえて冷却しなければならないなど
の制約条件がある。
圧延ラインではオンライン冷却を行う熱処理材と、冷却
を行わない普通材の両方が通るので圧延による板変形を
強制的におさえて冷却する方法は、上面冷却用ヘッダー
の高さを充分高くとっておく方法にくらべて、コスト面
でも操業面でも不利であるので、オンラインで急冷を行
う場合には、圧延ラインを通る鋼板の変形量以上の高さ
に上面冷却用ヘッダーを設置して冷却しなければならな
いが、従来厚板用熱間圧延機で製造される鋼板の変形量
は大きいものでローラーレベルから上方に1000〜1
500mmにも達することから被冷却鋼板の」二面は、
ラミナーフローで冷却するのが適切である。
なお、この場合、他の冷却方法として、例えばスプレー
、ミストといったものが考えられるが、被冷却鋼板との
距離が1000〜1500mmもあると極端に冷却能力
が低下するので被冷却鋼板の上面冷却には実質上使用で
きない。
一方、鋼板下面の冷却については、冷却水が所謂層流を
なして流れるラミナーフローでは重力の作用に打勝って
鋼板下方に位置する下面冷却用ヘッダーから鋼板下面に
水を衝突せしめることは不可能であるので、鋼板下面冷
却方法としては、ヘッダーに相当圧力をかけ、水滴の形
で水を鋼板下面に衝突させる冷却方法、即ち、スプレー
又はミスト冷却方法をとる必要がある。
この発明は、上述のような点に鑑みなされたもので、熱
間圧延に引続いて高温状態にある厚鋼板を制御冷却する
オンライン冷却方法において、前記厚鋼板上面をラミナ
ーフローで冷却し、前記厚鋼板下面をスプレー又はミス
トで冷却し、前記厚鋼板下面と厚鋼板上面の冷却に用い
る冷却水の水量比を1.5〜4,0とするとともに、前
記ラミナーフローのヘッダー圧力を0.5 kg/i
G以下とし、しかも、冷却停止温度を400℃以上とす
ることに特徴を有する。
この発明を実施例により更に詳しく説明する。
冷却後の板の変形量(以下本明細書では冷却後の鋼板の
変形を長さ1m当りの変形量として定量・ 的に表現す
るものとする。
)が5mrn/m以下であれば、レベラーでの歪矯正は
必要ない。
しかし変形量がこれより大きい場合には、レベラーでの
矯正が必要となり、更に変形量が大きくなるとレベラー
での矯正量が増え、加工硬化にもとづく材質劣下と板肉
各部における機械的性質のバラツキ増加を招くばかりで
なく、矯正しきれなくなる場合も生じる。
従って、鋼板の変形量を小さくすることは、板肉での機
械値のバラツキを小さくすることにもなる。
第1図には、19關X1500miX’3000mmの
鋼板をオンライン冷却後無矯正の状態における変形量と
、機械的性質のうち引張り強さのバラツキとの関係が示
されている。
第1図から明らかなように、鋼板の変形量を小さくする
ことは、レベラー矯正を必要とせず、たとえ必要と1
してもその矯正量を極く小さくすることができるのであ
る。
また、板肉での引張り強さのバラツキを小さくすること
ができ、安定した製品とすることができるという利点が
ある。
鋼板の冷却による変形は、鋼板の上面及び下面)の冷却
能力差から生じる。
この鋼板上下面冷却能力を支配する要因はいろいろ考え
られるが影響力が大きいものとしては鋼板の上下面水量
比が挙げられる。
第2図には、オンライン冷却で鋼板の変形が問題となら
ない程度で冷却しうると考えられる最小板厚10mmの
鋼板について常温まで急冷を行ったときの鋼板の上下面
水量比、即ち、鋼板下面側全冷却水量/鋼板上面側全冷
却水量(以下この比をRと云う)と板変形量との関係が
示されている。
なお、第5図の冷却停止温度と板変形量の関係図で示さ
れるように、板厚が厚くなるほど同一条件で冷却した場
合得られる鋼板の変形量は少くなる。
第2図から明らかなように、変形量が5mm/m以下の
範囲を満足するのは、板厚10間以上では、1.5≦R
≦4.0の範囲であり、この範囲の変形量であれば前述
のようにレベラー矯正は不要となる。
従って、鋼板の上下面水量比は1.5〜4.0とするの
が良い。
冷却水量を増すと冷却能力が上がるが、水量を増してい
くにしたがって冷却能力が飽和してくることが知られて
いる。
このように冷却水量を増すということは、ヘッダー圧力
を上げるということであるが、ラミナーフローヘッダー
の圧力は、従来はラミナーフローとはサクション、即ち
ヘッダー圧力0.0 kg/air Gで流れるものだ
という考え方であったが、近年ラミナーフローの水量を
コントロールして冷却能力をコントロールすることが考
えられ始め、このためにヘッダー圧力を高めるようなヘ
ッダー構造が開発され、同じヘッダーで広い水量範囲に
渡ってラミナーフローの維持コントロールができるよう
になってきている。
例えば、同一出願人が特願昭49−109586号とし
て提案した、ノズル途中に絞りを入れたものがある。
このようにノズル途中に絞りを入れると、広範囲に渡っ
てラミナーフローの維持が可能になるとともに、ヘッダ
ー圧力を高めることができ、しかも、ヘッダー長手方向
に渡って水量を均一に噴射することができる。
第3図には、ノズル径/絞り径−1,5〜3.0の範囲
でヘッダー圧力を変えて片面冷却を行い、このときのヘ
ッダー圧力と冷却速度との関係が示されている。
第3図から明らかなように、ヘッダー圧力は、0.4k
y/iG以上では、冷却速度はほぼ飽和し、多少安全を
見込んでも0.5kg/critG以上圧力を上げても
実質上効果はかわらない。
従って、ラミナーフロー冷却の場合のヘッダー圧力P
J、は、PI7≦0.5 (kg/Cr?tG )好ま
しくは0.4以下の範囲で冷却するのが適切である。
材質向上を目的としてラミナーフローで急冷を行う場合
、板厚が10關以下では局所的に大きな歪を生じること
があること、及び板肉の機械値のバラツキが急激に大き
くなり始めることが実験により確められた。
第4図には、冷却速度5〜6℃/SeCにおける板厚と
板肉引張り強さのバラツキとの関係が示されている。
第4図かられかるように板厚が10mm以上では板肉引
張り強さのバラツキは極く少なく安定してくることがわ
かる。
一方、冷却停止温度を高くすると鋼板の変形量は小さく
なる。
また、1.5≦R≦4.0の範囲で実験した結果、鋼板
の変形量は次式で良く近似できることがわかった。
第5図に示されるように冷却停止温度が400℃以下に
なると急激に鋼板の変形量が大きくなること及び板厚1
0mmで冷却停止温度400°Cとしたときの変形量が
ほぼ5mm/mであることがらt≧10(朋)及びT≧
400 CC) とすることが好ましい。
以上説明したように、この発明によれば、鋼板上面をラ
ミナーフローで、鋼板下面をスプレー又はミストで冷却
し、前記鋼板下面と上面の冷却に用いる冷却水の水量比
、即ち、上下面水量比を1.5〜4.0とするとともに
、前記ラミナーフローのヘッダー圧力を0.5 kg/
i G以下とし、さらに冷却停止温度を400℃以上す
ることにより、冷却中に何ら鋼板を拘束せずして変形の
少ない優れた機械的性質を有する加速冷却鋼板が得られ
るだけでなく、冷却中に厚鋼板の変形が少ないので、鋼
板の変形にもとづく冷却能力の変動も最小限に抑えられ
る結果、得られた原調板肉各部分における機械的性質を
示す特性値のバラツキも極めて少ないものとなるなど工
業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、板変形量と板肉引張り強さのバラツキの関係
を示す図、第2図は、上下水量比と板変形量の関係を示
す図、第3図は、ラミナーフローの場合のヘッダー圧力
と冷却速度との関係を示す図、第4図は、板厚と板肉引
張り強さのパラツキとめ関係を示す図、第5図は、冷却
停止温度と板変形量の関係を示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 熱間圧延に引続いて高温状態にある厚鋼板を制御冷
    却するオンライン冷却方法において、前記厚鋼板上面を
    ラミナーフローで冷却し、前記厚鋼板下面をスプレー又
    はミストで冷却し、前記厚鋼板下面と厚鋼板上面の冷却
    に用いる冷却水の水量比を1.5〜4.0とするととも
    に、前記ラミナーフローのヘッダー圧力を0.5 kg
    /criY G以下とし、しかも、冷却停止温度を40
    .0℃以上とすることを特徴とする厚鋼板のオンライン
    冷却方法。
JP51002126A 1976-01-12 1976-01-12 厚鋼板のオンライン冷却方法 Expired JPS5919969B2 (ja)

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JPS5285909A JPS5285909A (en) 1977-07-16
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4895925A (ja) * 1972-03-22 1973-12-08
US3794752A (en) * 1973-05-30 1974-02-26 Anaconda Co High voltage cable system free from metallic shielding
JPS50142409A (ja) * 1974-05-04 1975-11-17

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