WO2004014577A1 - 熱延鋼帯の冷却装置、熱延鋼帯の製造方法および熱延鋼帯の製造ライン - Google Patents

Abstract

本発明は、熱間圧延後に搬送ロールで搬送される熱延鋼帯の上面側に設置され、鋼帯上面を冷却するための上面冷却手段と、熱延鋼帯の下面側に設置され、鋼帯下面を冷却するための下面冷却手段とを有し、かつこれらの冷却手段は、それぞれ、熱延鋼帯面に近接する位置に少なくとも1個の冷却水通過孔がくり貫かれた防護部材と、防護部材に対して熱延鋼帯と反対側に配置された少なくとも1個の冷却水ヘッダーと、冷却水ヘッダーに突出して設けられ、冷却水通過孔を通して熱延鋼帯面にほぼ垂直に冷却水を噴射する冷却水噴射ノズルとを有し、かつ冷却水噴射ノズルは、そのノズル先端が防護部材の熱延鋼帯に対向する面よりも熱延鋼帯から遠くなる位置に設置されている熱延鋼帯の冷却装置である。本発明により、熱間圧延後の熱延鋼帯を安定して搬送でき、かつ均一に急速冷却することが可能となる。

Description

明 細書 熱延鋼帯の冷却装置、 熱延鋼帯の製造方法および熱延鋼帯の製造ライン 技術分野 本発明は、 熱間圧延後の熱延鋼帯の冷却装置、 それを用いた熱延鋼帯の製造方 法および熱延鋼帯の製造ラインに Mする。 背景技術 一般に、 熱延鋼帯は、 加熱炉においてスラブを所定の温度に加熱し、 加熱され たスラブを粗圧延機で所定の厚みの粗バーに圧延し、 粗パーを複数の圧延ス夕ン ドからなる仕上圧延機で所定の厚みの鋼帯に圧延し、 圧延後の鋼帯をランナウト テ一ブル上で冷却装置により冷却しながら搬送し、 コィラーで巻取って製造され る。 ここで、 ランナウトテ一ブルとは、 仕上圧延機の下流側に設けられた熱延鋼 帯の搬送装置であり、 鋼帯は適当な間隔で配置された複数の搬送ロールによって 搬送される。

従来のランナウトテーブル上の冷却装置は、 鋼帯の安定した搬送を第一に考え て、 一般的には図 1A、 IBのように構成されている。 ここで、 図 1Aは外観図、 図 1Bは図 1Aの側面図である。 鋼帯 9の上面冷却は、 図 1Aに示すように、 搬送口 ール 7の直上に鋼帯 9の幅方向に沿って直線上に設けられた円管ラミナ一冷却ノ ズル 31から円管ラミナー冷却水 32を注水して、 水圧で鋼帯 9が搬送ラインから 押し込まれないように行われる。 一方、 鋼帯 9の下面冷却は、 図 1Bに示すよう に、搬送ロール 7間に設けたスプレーノズル 33により冷却水 34を間欠的に鋼帯 9 に噴射して行われる。

近年、 熱延鋼帯には、 加工性に優れることや、 低炭素当量でも強度が高いこと などが求められるようになつている。 そのためには、 鋼帯組織の細粒化が有効で あり、 熱間圧延後に鋼帯をより急速に冷却することが必要になっている。 特に、 極低炭素鋼のように炭素当量が低い鋼では、 圧延後のオーステナイト粒は再結晶 によって粗大化し易いので、 鋼帯を 200 °C/sを超える冷却速度で冷却する必要が ある。

こうした急速冷却を行うために、 特開昭 62-259610号公報には、 搬送ロール間 にガイドを兼ねた複数の孔を有する冷却水噴射板を設け、 この孔をノズルとして 鋼帯に角度を変えて冷却水を噴射できる下面冷却装置により、 鋼帯下面の冷却能 力を上げる技術が開示されている。

しかしながら、 特開昭 62-259610号公報に記載の技術には、 以下のような種々 の問題がある。

1)熱延鋼帯は、その先端が仕上圧延機を出て巻取機に至るまでは張力のかから ない状態に置かれるため、ランナウトテーカレ上を上下振動しながら搬送される。 この技術でこうした張力フリ一の鋼帯を冷却すると、 この上下振動が助長される ため、 十分に冷却水量を増やすことができず、 例えば板厚 3 mmの鋼帯を 200 °C Is以上の冷却速度で冷却することが不可能となる。

2) この技術では、 鋼帯の上下面を等しい冷却速度で冷却できない。

3) この技術は、 1000 L/min ' m²前後の水量密度による冷却を前提とした技術で あるが、 例えば板厚 3 mm程度の鋼帯に対して 200 /sを超えるような冷却速度 で冷却するためにはさらに大きな水量密度が必要となる。 ところが、 この技術の 冷却装置により水量密度を大きくすると、 鋼帯の幅方向中心付近では、 図 2Aに 模式的に示すように、 噴射後の冷却水が冷却水噴射板と鋼帯の狭い隙間に滞留す るため、噴射される冷却水の流速が低下して所定の冷却能力が得られない。一方、 鋼帯の幅方向端部付近では、冷却水は端部から流れ落ちるので滞留することなく、 所定の冷却能力が得られる。 その結果、 図 2B に示すように、 鋼帯の幅方向の温 度分布は、 両端部で目標温度が得られ、 中央部で目標温度より高くなる逆 V字型 の分布となり、 幅方向に均一な冷却を行うことができなくなる。

そこで、 冷却水噴射板と鋼帯との距離を離したところ、 図 3Aに示すように、 鋼帯の幅方向中心付近における冷却水の滞留は抑制され、 所定の冷却能力が得ら 3

れるようになった。 しかし、 冷却後の冷却水は鋼帯の幅方向中心付近から幅方向 端部に向けて大量に排出されるため、 幅方向端部付近では冷却水流が乱れて冷却 能力が低下する。 その結果、 図 3B に示すように、 鋼帯の幅方向の温度分布は、 両端部で目標温度より高く、 中央部で目標温度が得られる正 V字型の分布となり、 幅方向に均一な冷却を行うことができなくなる。

なお、 ガイドを兼ねた冷却水噴射板と鋼帯との距離を適切にしたとしても、 冷 却後の鋼帯の幅方向の温度分布は、 図 2Bの逆 V字型と図 3Bの正 V字型を足し合 わせた M字型の分布となり、 幅方向に均一な冷却を行うことができなかった。

4) この技術のように、冷却水噴射板に設けた複数の孔をノズルとして鋼帯に角 度を変えて冷却水を噴射させると、 冷却水が鋼帯下面に到達するまでの距離がノ ズルによって異なることになる。 そのため、 鋼帯に対して斜めに噴射された冷却 水は、 鋼帯までの距離が大きくなり、 流速の減衰が大きく鋼帯を効率的に冷却で きなくなる。 また、 3)で述べたように、 噴射後の冷却水の影響を受け易いため、 鋼帯の幅方向に均一な冷却を行うことがさらに困難となる。 発明の開示 本発明の目的は、 熱間圧延後の熱延鋼帯を安定して搬送でき、 かつ均一に急速 冷却することのできる熱延鋼帯の冷却装置、 それを用いた熱延鋼帯の製造方法お よび熱延鋼帯の製造ラインを提供することにある。 上記目的は、 熱間圧延後に搬送ロールで搬送される熱延鋼帯の上面側に設置さ れ、 熱延鋼帯の上面を冷却するための上面冷却手段と、 熱延鋼帯の下面側に設置 され、 熱延鋼帯の下面を冷却するための下面冷却手段とを有し、 かつ上面冷却手 段および下面冷却手段は、 それぞれ、 熱延鋼帯の鋼帯面に近接する位置に少なく とも 1個の冷却水通過孔がくり貫かれた防護部材と、 防護部材に対して熱延鋼帯 と反対側に配置された少なくとも 1個の冷却水ヘッダーと、 冷却水ヘッダ一に突 出して設けられ、 冷却水通過孔を通して熱延鋼帯の鋼帯面にほぼ垂直に冷却水を 噴射する冷却水噴射ノズルとを有し、 かつ冷却水噴射ノズルは、 そのノズル先端 が防護部材の熱延鋼帯に対向する面よりも熱延鋼帯から遠くなる位置に設置され ている熱延鋼帯の冷却装置によって達成される。

また、 こうした熱延鋼帯の冷却装置を熱延鋼帯の製造ラインのランナウトテ一 ブルに設ければ、 熱延鋼帯を安定して搬送できるとともに、 均一に急速冷却され た熱延鋼帯を提供できる。 図面の簡単な説明 図 1A、 IBは、 従来のランナウトテーブル上の熱延鋼帯の冷却装置の一例を示 す図である。

図 2A、 2Bは、 それぞれ、 特開昭 62-259610号公報に記載の冷却装置で冷却し たときの冷却水の挙動および鋼帯の幅方向の温度分布を模式的に示す図である。 図 3A、 3Bは、 それぞれ、 図 2A、 2Bにおいて冷却装置の冷却水噴射板と鋼帯 と距離を大きくしたときの冷却水の挙動および鋼帯の幅方向の目標温度との温度 差を模式的に示す図である。

図 4は、 本発明の熱延鋼帯の冷却装置が設置された熱延鋼帯の製造ラインのー 例を示す図である。

図 5A、 5Bは、 本発明の熱延鋼帯の冷却装置の一例を示す図である。

図 6A、 6Bは、 それぞれ、 柱状のラミナ一流、 非ラミナ一流を模式的に示す図 である。

図 7A、 7B、 7C、 7Dは、 各種防護部材を示す図である。

図 8A、 8Bは、図 7Aのようなスリット状の冷却水通過孔を設けた平板の防護部 材として配置した冷却手段の一例を示す図である。

図 9は、 下面冷却手段における防護部材と冷却水ヘッダーと冷却水噴射ノズル の位置関係の一例を示す図である。

図 10は、下面冷却手段における防護部材と冷却水ヘッダーと冷却水噴射ノズル の位置関係の別の例を示す図である。 図 11A、 11Bは、 搬送中の鋼帯先端の挙動を模式的に示す図である。

図 12は、上面冷却手段における防護部材と冷却水ヘッダーと冷却水噴射ノズゾレ の位置関係の一例を示す図である。

図 13は、 本発明の熱延鋼帯の冷却装置の別の例を示す図である。

図 14は、図 13の冷却装置が設置された熱延鋼帯の製造ラインを示す図である。 図 15は、 比較例である熱延鋼帯の冷却装置を示す図である。

図 16は、 鋼帯幅方向の温度分布を示す図である。 発明を実施するための形態. 図 4に、 本発明の熱延鋼帯の冷却装置が設置された熱延鋼帯の製造ラインのー 例を示す。

この熱延鋼帯の製造ラインは、スラブを粗バー 2に圧延する粗圧延機 1、粗パ一 2を所定の板厚の熱延鋼帯に圧延する複数の圧延スタンドからなる仕上圧延機 3、 仕上圧延された熱延鋼帯 9を搬送ロール 7により搬送するランナウトテ一ブル 5、 搬送された熱延鋼帯 9を巻取る巻取機 6から構成されている。 また、 ランナウト テーブル 5には、 仕上圧延機 3の直後に、 熱延鋼帯 9を急速冷却するために本発 明の熱延鋼帯の冷却装置 4が設けられている。 さらにその下流側には、 図 1Aで 示したような従来の冷却装置 8を設けることも可能である。

図 5Aに、 本発明の熱延鋼帯の冷却装置の一例を示す。 また、 図 5Bに、 図 5A の冷却装置の一部を拡大した図を示す。

本発明の熱延鋼帯の冷却装置は、 熱延鋼帯 9の下面側に設置されて熱延鋼帯 9 の下面を冷却する下面冷却手段 4aと、熱延鋼帯 9の上面側に設置されて熱延鋼帯. 9の上面を冷却する上面冷却手段 4bとから構成されている。

各冷却手段 4a、 4bは、 それぞれ、 熱延鋼帯 9の鋼帯面に近接する位置に、 鋼帯 面にほぼ平行に配置される平板状の防護部材 10 (下面防護部材 10a、上面防護部材 10b) と、 各防護部材 10a、 10bに対してそれぞれ熱延鋼帯 9と反対側に配置され た冷却水へッダー 12 fF面冷却水へッダ一 12a、上面冷却水へッダー 12b) とを備え P2002/008113

6

ている。 また、 各冷却水ヘッダ一 12a、 12bには、 ランナウトテ一ブルの幅方向お よび長手方向に適切な間隔を空けて、冷却水噴射ノズル 15が突出して設けられて いる。 冷却水噴射ノズル 15は、 そのノズル先端が各防護部材 10の熱延鋼帯 9に 対向する面よりも熱延鋼帯 9から遠くなる位置に設置されている。 さらに、 各防 護部材 10には冷却水通過用の複数の冷却水通過孔 11がくり貫かれ、 各冷却水噴 射ノズル 15は、 この冷却水通過孔 11を通して鋼帯面にほぼ垂直に冷却水を噴射 するように配置されている。

また、 熱延鋼帯 9の上面側には、 下面側に設けられている搬送ロール 7にほぼ 対向して 2個のガイドロール 14が設置されている。このガイドロール 14により、 熱延鋼帯 9はより安定して搬送される。 また、 このガイドロール 14は、 搬送ロー ルつにほぼ対向した熱延鋼帯 9の上面側の位置の少なくとも 1個所に設けること が好ましいが、搬送ロール 7にほぼ対向する全ての位置に設置することもできる。 なお、 上面冷却手段 4bの上面防護部材 10bは、 ガイドロール 14の設置個所を 除いて、 鋼帯面に近接して設けられる。

一方、 下面冷却手段 4aの下面防護部材 10aは、 ランナウトテ一ブルの長手方向 に適切な間隔で設けられた複数の搬送ロール 7間に設けられている。したがって、 下面冷却水ヘッダー 12aに設けられる冷却水噴射ノズル 15も、 各搬送ロール 7間 に設けられる。 また、 図 5Aでは、 下面冷却水ヘッダー 12aも各搬送ロール 7間に 設けられているが、 搬送ロール 7の下方を通じて複数の搬送ロール 7間にまたが るように設置することもできる。 各搬送ロール 7間において少なくとも 1つ、 望 ましくはランナウトテ一ブルの長手方向や幅方向に分割して複数の下面冷却水へ ッダー 12aが設けられることが好ましい。 分割して冷却水ヘッダー 12を設置する と、 熱延鋼帯 9の冷却を細かく制御することが可能となる。 長手方向に分割する 場合は、 例えば、 鋼帯の搬送速度に応じて変化する鋼帯の冷却開始点に対応させ て最初に使用する冷却水へッダー 12の位置を細かく変更することにより、 鋼帯 9 の冷却開始温度を一定にすることが可能となる。また、幅方向に分割する場合は、 種々の鋼帯幅に対応して、 冷却水ヘッダー 12を選択することができ、 効率的な冷 却が可能となる。 上面冷却水ヘッダー 12b についても、 同様な効果が得られる。 また、 上面冷却 水ヘッダー 12bは、熱延鋼帯 9を介して下面冷却水ヘッダー 12aと対向して設けら れることが好ましい。 対向して設けることにより、 上下の冷却のバランスが取り 易い、 上下面の冷却を開始するヘッダー位置を調整し易い、 熱延鋼帯.9をその上 下から受ける水圧によって安定して搬送できるなどのメリットがある。

上下各冷却水ヘッダー 12に突出して設けられた上面冷却手段 4bの各冷却水噴 射ノズル 15と下面冷却手段 4aの各冷却水噴射ノズル 15とは、熱延鋼帯 9を介し てほぼ対向するように設けられることが好ましい。 これは、 上下の冷却や水圧の バランスを取り易くするた ITある。

また、 前述のように、 各冷却水噴射ノズル 15は、 各冷却水ヘッダ一 12から突 出し、 鋼帯面にほぼ垂直に冷却水を噴射するように配置されている。 すなわち、 冷却水ヘッダー 12のノズル設置面が図 5Bに示すように鋼帯に対して平行である 場合には、 冷却水噴射ノズル 15は冷却水ヘッダ一 12から垂直に突出して設置さ れることになる。 このような構造にすると、 特開昭 62-259610号公報に記載の冷 却装置のようにノズルから噴射される冷却水が噴出後の冷却水の影響を受けるこ とが少なくなる。 また、 各ノズルから噴射されて鋼帯に衝突する冷却水の流速が ほぼ等しくなるため、 冷却の均一化が図れる。

冷却水噴射ノズル 15には、一般にラミナ一ノズルが用いられる。 ラミナーノズ ルの冷却水噴射口は円管状であるので、 噴射した水流が分散することなく柱状の ラミナ一流となって鋼帯 9に衝突する。 ここで、 柱状のラミナ一流とは主に層流 流れであるが、 多少のこぶ状の乱流状態があつてもよい。

図 6A、 6Bに、 それぞれ、 柱状のラミナ一流、 非ラミナ一流を模式的に示す。 柱状のラミナ一流の場合は、 水流が分散せずに鋼帯に到達するので冷却効率が よく、 200 °C/s を超えるような急速冷却を行うことができる。 一方、 非ラミナ一 流の場合は、 ノズルを鋼帯に近接させても、 ノズルから噴射された冷却水の流速 が鋼帯とノズルとの間に滞留する冷却水によって減衰させられるため、 冷却効率 が低い。

従来の冷却装置においても、 鋼帯上面の冷却にはラミナ一冷却ノズルが用いら れているが、 鋼帯全面に冷却水を落下させて鋼帯面を冷却水で覆い、 主に膜沸縢 による冷却を行っているため、 冷却速度は高々 100 °C/s程度である。 一方、 本発 明の冷却装置では、 冷却水噴射ノズルにラミナ一ノズルを用いる点では従来の冷 却装置と同じであるが、 本発明の冷却装置では約 2500 L/min ' m²以上の水量密度 で大量の冷却水を噴射することができるので、鋼帯全体を冷却水で覆うと同時に、 ノズルから噴射した冷却水が鋼帯に直接接触できるため、 板厚 3 mm程度の鋼帯 を 200 °C/sを超える冷却速度で冷却することが可能となる。 なお、 冷却速度は鋼 帯の板厚に依存し、 板厚が薄いほど速くなるが、 水量密度などの冷却条件が一定 の場合は、 （板厚) X (冷却速度'） はほぼ一定という関係がある。 したがって、 板厚 が厚い場合でも、 例えば水量密度を増加することによって、 所望の冷却速度が得 られることになる。

また、 本発明の冷却水噴射ノズルの噴射口径は 1-10 mmとすることが望ましい。 噴射口径が 1 mmより小さいと柱状のラミナ一流が得られ難い。 一方、 本発明の 冷却装置による冷却では衝突圧力が必要なため、 ノズル出口での流速が決まって おり、 噴射口径を大きくするとそれだけ水量が増加する。 しかし、 水量を増加し ても冷却能はあるところで飽和するので、噴射口径は 10 mm以下にするのが経済 的である。

上述した冷却水ヘッダーと鋼帯との間に設けられる防護部材は、 鋼帯を安定し て搬送させる役割と、 冷却水へッダーゃ冷却水噴射ノズルを鋼帯との衝突から保 護する役割を有している。 また、 防護部材にくり貫かれた冷却水通過孔は、 冷却 水の噴出孔としての役割と、噴出後の冷却水の排水孔としての役割を有している。 冷却水通過孔を設けた防護部材としては、 図 7Aのようなスリット状の孔を設 けた平板、 図 7Bのような複数の棒を並列に配置したもの、 図 7Cのような格子状 のもの、 図 7Dのようなェクスパンドメタルなどが適用できる。 しかし、 図 7B、 7C、 7Dの防護部材は、鋼帯との接触する部分が狭く、接触面圧が高くなつて鋼帯 に焼付いたり、 鋼帯に押込みマークを付けたりし易い。 そのため、 冷却水を通過 させるための必要最小限の冷却水通過孔を有する図 7Aのようなスリット状の孔 を設けた平板にすることが望ましい。 'また、 このような防護部材にすることによ り、 鋼帯に疵を付けることも防止できる。

図 7Aのような平板の防護部材を用いた場合、 その板厚は、 鋼帯の強度、 剛性等 を考慮すると 5 mm以上とすることが好ましい。板厚が 5 mm未満では、搬送される 鋼帯との衝突により破損したり変形したりする。

図 8A、 8Bに、図 7Aのようなスリット状の冷却水通過孔がくり貫かれた防護部 材として配置した冷却手段の一例を示す。 図 8Aは下面冷却手段の平面図、 図 8B は上面冷却手段も含めた図 8Aの A-A断面図である。

防護部材 10にある各スリット状の冷却水通過孔 11には、 複数の冷却水噴射ノ ズル 15が設置され、 そこからラミナ一流 13の冷却水が噴射される。 このスリツ. 卜状の冷却水通過孔 11の開口部は、噴射後の冷却水を排出するためにはできるだ け大きい方が好ましいが、 大き過ぎると鋼帯 9の先端が衝突し易く、 また孔エツ ジと接触して焼付きゃ疵が発生する等の問題が生じる。 したがって、 一つのスリ ット状の冷却水通過孔 11の開口部は、 図 8Aに示すように、 2-10個程度の冷却水 噴射ノズル 15が直線状に納まる程度の大きさにすることが望ましい。 また、各ス リット状の冷却水通過孔 11には、直線状に並んだ複数のノズルを複数列設けるこ ともできる。

なお、 図 8Aに示すように、 全ての冷却水通過孔 11がスリット状である必要は なく、 スリット状の冷却水通過孔 11が多数を占めていればよい。一部にスリット 状でない冷却水通過孔 11があっても冷却水を通過させる上で問題はない。特に、 幅方向中央部と両端部では、配置上の理由から冷却水通過孔 11をスリッ卜状にす ることが困難である。

スリツト状の冷却水通過孔 11は、排水を冷却装置の外へ排出し易くするために、 その長手方向が鋼帯 9の搬送方向に対して水平方向に傾斜するように設けられて いることが望ましい。 その長手方向が鋼帯 9の搬送方向に対して直角に交わって いると、 排水の流れを乱したり、 鋼帯 9の先端が孔に衝突して鋼帯 9や冷却水通 過孔 11を損傷する場合がある。その長手方向が鋼帯 9の搬送方向に対して平行だ と、 排水の流れがスムーズにならない。 また、 図 8Aに示すように、 スリット状 の冷却水通過孔 11 はランナウトテ一プルの中心線に対してほぼ線対称に配置さ 2002/008113

10

れ、かつ冷却水通過孔 11の長手方向が鋼帯 9の搬送方向に向かって水平方向に広 がるように傾斜していることが、 排水を冷却装置の外へよりスムーズに排出させ る上でより好ましい。

図 9に、 下面冷却手段における防護部材と冷却水ヘッダーと冷却水噴射ノズル の位置関係の一例を示す。

この例では、 防護部材 10aの厚さが薄く、 冷却水噴射ノズル 15の先端 16が防 護部材 10aの下面よりも下方に配置されている。

図 10に、下面冷却手段における防護部材と冷却水ヘッダーと冷却水噴射ノズル の位置関係の別の例を示す。

この例では、 防護部材 10aの厚さが厚く、 冷却水噴射ノズル 15の先端 16が防 護部材 10aの冷却水通過孔 11の内部に配置されている。

図 9に示した下面冷却手段では、冷却水噴射ノズル先端 16と鋼帯 9の鋼帯面と の距離 Xa、防護部材 10aの上面と鋼帯面との距離 Ya、防護部材 10aの下面と冷却 水ヘッダー 12aとの距離 Zaは、 次のように決定される。

まず、 所要の冷却速度が得られるように、 鋼帯に衝突させる冷却水のラミナ一 流 13の衝突速度および冷却水噴射ノズル 15のピッチが決定される。

そして、この衝突速度を確保するために必要となる冷却水噴射ノズル先端 16と 鋼帯面との距離 Xaが、 冷却水噴射ノズル 15の噴射口径を考慮して決定される。 このとき、 冷却水噴射ノズル先端 16と鋼帯面との距離 Xaを 100 mm以下にする ことが好ましい。 これは、 鋼帯 9を冷却した後の冷却水が鋼帯 9と防護部材 10a の間から流出するとき、冷却水噴射ノズル 15から噴射される冷却水のラミナ一流 13が鋼帯に衝突するのを妨げるが、 特に、 距離 Xaが 100 mmを超えると、 冷却 水のラミナ一流 13の流速の減衰が顕著になるため、冷却水の鋼帯への衝突がより 妨げられ易くなり、 強冷却を行うことが困難になるためである。 また、 上述した ように、冷却水噴射ノズル先端 16は、 防護部材 10aの鋼帯 9に対向する面よりも 鋼帯 9から遠くなる位置に設置される。すなわち、冷却水噴射ノズル先端 16と鋼 帯面との距離 Xaは、 次に説明する防護部材 10aの上面と鋼帯面との距離 Yaより も大きな値となるように決定される。 2002/008113

11

防護部材 10aの上面と鋼帯面との距離 Yaは、鋼帯 9を防護部材 10aの上面に安 定して搬送させるという観点から決定される。 防護部材 10aの位置が低い場合、 図 11Aに示すように、 搬送される鋼帯 9の先端は下へ折れ曲がり搬送ロール 7に 衝突して上方へ跳ね上がり、 鋼帯 9の進行とともに鋼帯 9の先端の上下振動が助 長されて安定した搬送が損なわれる恐れがある。 最悪の場合、 図 11Bに示すよう に、鋼帯 9が幾重にも折れ曲がり走行不能に陥る。このような現象は、 Yaが 50 mm を超える場合に発生し易い。一方、 Yaが 10 mm未満であると、鋼帯 9が常に防護 部材 10aに接触し、 鋼帯にすり疵を発生させるのみならず、 上記したような折れ 曲がりが発生し易くなる。 したがって、 Yaは 10-50 mmが好ましい。

防護部材 10aの下面と冷却水ヘッダ 12aとの距離 Zaは、冷却水噴射ノズル 15 から噴射された冷却水を速やかに排出させるために必要な空間を構成するので、 より大きい方が望ましいが、 大き過ぎると冷却水ヘッダ一 12aから突出させる冷 却水噴射ノズル 15を極端に長くしなければならなくなる。一方、冷却水噴射ノズ ル 15 に用いる円管ラミナ一ノズルの直管部の長さに対する冷却水噴射口径の比 は 5-20が好ましく、 20よりも大きいと流動抵抗が増え、冷却水の供給圧力を増加 しなければならなくなり経済的ではない。 また、 5未満になると噴射される冷却 水が図 6B に示すような非ラミナ一流となってしまい、 十分な冷却能力が得られ ない。 そこで、 距離 Zaは、 防護部材 10aの冷却水通過孔 11を通じて排出される 冷却水量を考慮して、以下のようにして決定される。冷却水噴射ノズル 15から噴 射されて鋼帯 9を冷却した冷却水は、防護部材 10aとの隙間（距離 Ya) を流れて、 ①防護部材 10aと鋼帯 9との隙間の幅方向両端部、②防護部材 10aと搬送ロール 7 との隙間、 ③防護部材 10aに設けられた冷却水通過孔 11、 の 3つの経路から排出 される。 このうち、 防護部材 10aと搬送ロール 7との隙間は、 鋼帯 9の先端がこ の隙間に当らないように通常は、 例えば 1 mm以下に設定されるので、 ②の経路 により排出される冷却水量は少ない。 一方、 ①の経路から流出する冷却水量が多 いと、 幅方向中央部付近から幅方向両端部へ向かう流れが強くなり、 図 3Bで示 した正 V字型の幅方向温度分布が発生する。 そのため、 この幅方向中央部から両 端部へ向かう流れをできるだけ少なく抑えるために、 防護部材 10aに冷却水通過 孔 11を設けて、 冷却水を③の経路から排出させる必要がある。 したがって、 冷却 水通過孔 11の面積を決定し、 その面積から冷却水通過孔 11を通して排出される 冷却水量、 すなわち冷却水ヘッダー 12a に落下する冷却水量を求めて、 防護部材 10aの下面と冷却水ヘッダー 12aとの距離 Zaが決定される。 なお、 冷却水ヘッダ 一 12aに落下した冷却水は、冷却水ヘッダー 12aと搬送ロール 7との隙間から排出 される。 このときも、 冷却水の排出が滞ると、 冷却水噴射ノズル 15から噴射され る冷却水のラミナ一流 13を妨げ、鋼帯の冷却に幅方向の不均一が生じるので、十 分な間隔を取って冷却水を排出させることが重要である。

図 12に、上面冷却手段の防護部材と冷却水ヘッダ一と冷却水噴射ノズルとの位 置関係の一例を示す。

冷却水噴射ノズル先端 16と鋼帯 9の鋼帯面との距離 Xb、 防護部材 10bの下面 と鋼帯面との距離 Yb、 防護部材 10bの上面と冷却水ヘッダー 12bとの距離 Zbは、 次のように決定される。

上面冷却手段における冷却水噴射ノズル先端 16と鋼帯面との距離 Xbは、 上述 した下面冷却手段における距離 Xaに相当する。 ただし、 上面冷却手段の場合は、 鋼帯 9上に冷却水が滞留するため、 さらにガイドロール 14の数や設置位置、 防護 部材 10bの下面と鋼帯面との距離 Yb、防護部材 10bの厚みを考慮して決定される。 このとき、 冷却水噴射ノズル先端 16と鋼帯面との距離 Xbは、 下面冷却手段の距 離 Xaと同様に 100 mm以下が好ましい。

防護部材 10bの下面と鋼帯面との距離 Ybは、 上述した下面冷却手段における距 離 Yaに相当し、 下面冷却手段の場合と同様に 10-50 mmが好ましい。

防護部材 10bの上面と冷却水ヘッダー 12bとの距離 Zbは、下面冷却手段におけ る距離 Zaに相当するが、 さらにガイドロール 14の数と設置位置、 ガイドロール 14と鋼帯 9との隙間を考慮して決定される。 なお、 防護部材 10bの冷却水通過孔 11の面積も同様に、 ガイドロール 14の数と設置位置、 ガイドロール 14と鋼帯 9 との隙間を考慮して決定される。

また、 上面冷却手段の冷却水噴射ノズル 15は、 図 12に示すように、 その先端 16が防護部材 10bの冷却水通過孔 11の内部に位置するように設置されることが 好ましい。 これは、 以下の理由による。

下面冷却手段の場合、 鋼帯 9に噴射された冷却水は、 重力により防護部材 10a の冷却水通過孔 11を通って落下するが、 上面冷却手段の場合は、噴射された冷却 水の大半が幅方向両端部から排出される。 そのため、 鋼帯 9と防護部材 10bとの 隙間から排出されない冷却水は、防護部材 10bの下面側から冷却水通過孔 11を通 過して防護部材 10bと冷却水ヘッダー 12bとの間の空間に流れ込む。 したがって、 冷却水噴射ノズル 15から噴射する冷却水流が、防護部材 10bの上方の空間を幅方 向両端部へ流れる排水流の影響を受けない構造にするためには、 冷却水噴射ノズ ル 15の先端 16を冷却水通過孔 11の内部に位置するようにすることが好ましい。 なお、 下面冷却手段の場合も、 排水量によっては冷却水ヘッダー 12a と防護部 材 10aとの間を幅方向両端部へ流れる排水流の影響を受ける場合があるので、 冷 却水噴射ノズル 15は、その先端 16が防護部材 10aの冷却水通過孔 11の内部に位 置するように設置されることが好ましい。

熱延鋼帯の上面側に設置されるガイドロール 14は、鋼帯 9の先端が詰まったり鋼 帯 9の途中でループができるような搬送上の問題がなければ、搬送される熱延鋼帯 9の上面に鋼帯表面との間に約 5 mm程度の隙間を設けて設置することが好ましい。 上記のような搬送上の問題がある場合は、 ループができないようにガイドロール 14と鋼帯 9との隙間をさらに広げ、鋼帯先端および後端を冷却手段の外に送り出す ようにする。ガイドロール 14と鋼帯 9との隙間を広げることによって水切り性が悪 くなるときは、 冷却手段の入側および出側および中間位置の少なくとも 1個所に ピンチロールを設けて強制的に鋼帯 9をピンチし、冷却手段の中に送り込み、 また は冷却手段の外に送り出すことが好ましい。

以上のように構成された本発明の熱延鋼帯の冷却装置によれば、 防護部材ゃガ ィドロールにより安定した鋼帯の搬送を保ちながら、 上下面からほぼ均一に冷却 水を噴射させることができ、 熱延鋼帯を強冷却することができる。 また、 鋼帯面 に噴射された冷却水を適切に排出し、 その流れの影響を最小限に抑えて熱延鋼帯 を冷却することができるので、 幅方向にも均一な強冷却が可能である。

図 4に示すように、本発明の熱延鋼帯の冷却装置を熱延鋼帯製造ラインのランナ ゥトテーブル上に設ければ、 冷却速度が 200 °C/sを超えるような急速冷却で鋼帯 を安定的に均一に冷却でき、 材質変動や形状不良の少ない加工性に優れた熱延鋼 帯を製造することができる。 実施例 .

図 13に示す本発明の熱延鋼帯の冷却装置を設置した図 14に示す熱延鋼帯の製 造ラインを用いて、板厚 30 mm、板幅 1000 mの炭素鋼の粗バ一を 7機の圧延スタ ンドからなる仕上圧延機により搬送速度 700 mpm、仕上温度 850 °Cで、板厚 3 mmn の鋼帯に圧延後、 その鋼帯を冷却速度約 700 /sで約 550 °Cまで冷却し、その後 巻取温度が 500 °Cになるように従来の冷却装置 8を用いて冷却した。 なお、 冷却 速度約 700 °C/sのときの水量密度は 7500 L/min · m²であった。 ·

図 13に示すように、 下面冷却手段 4aは、 長手方向に 500 mmピッチで設けた直径 300 mmの複数の搬送ロール 7と、 この搬送ロール 7間に、 搬送される熱延鋼帯 9に 近接した位置に、熱延鋼帯 9面と平行に配置された板厚 25 mmの平板の下面防護部 材 10aと、 下面防護部材 10aにくり貫かれた冷却水通過用の複数の冷却水通過孔 11 と、 ノズル先端を防護部材上面より下に配置した口径 5 mmの冷却水噴射ノズル 15 と、冷却水噴射ノズル 15が突出して設けられた下面冷却水へッダ一 12aとを備えて いる。

下面冷却水ヘッダー 12aは、 各搬送ロール間に 1個設けられている。 また、 こ の下面冷却水ヘッダー 12aには、 冷却水を噴射する冷却水噴射ノズル 15が幅方向 および長手方向に等間隔で配置されている。冷却水噴射ノズル 15にはラミナーノ ズルが用いられている。

鋼帯面と冷却水噴射ノズル先端 16との距離 Xaを 25 nun、 鋼帯面と下面防護部 材 10aの上面との距離 Yaを 10 mm、 下面防護部材 10aと冷却水へッダー 12aとの 距離 Zaを 30 mmとした。

上面冷却手段 4bは、 搬送ロール 7に対向する位置に、 鋼帯 9より 5 mmの隙間 をあけて設けられた 3個のガイドロール 14と、搬送される熱延鋼帯 9の上面に近 接した位置に、熱延鋼帯 9面に平行に配置された板厚 25 mmの平板の上面防護部 材 10bと、 この上面防護部材 10bにくり貫かれた冷却水通過用の複数の冷却水通 過孔 11と、 ノズル先端を防護部材下面より上に配置した口径 5 mmの冷却水噴射 ノズル 15と、冷却水噴射ノズル 15が突出して設けられた上面冷却水ヘッダ一 12b とを備えている。

上面冷却水ヘッダ一 12bは、下面冷却手段の冷却ヘッダー 12aと対向して設けら れている。 この上面冷却水ヘッダー 12b には、 冷却水を噴射する冷却水噴射ノズ ル 15が幅方向に 30 mm間隔、 長手方向に 30 mm間隔で配置されている。 冷却水 噴射ノズル 15にはラミナ一ノズルが用いられている。

鋼帯面と冷却水噴射ノズル先端 16との距離 Xbを 30 mm、鋼帯面と下面防護部 材 10bの上面との距離 Ybを 15 mm, 下面防護部材 10bと上面冷却水へッダー 12b との距離 Zbを 30 mmとした。

また、 比較例として、 図 15に示す冷却装置を熱延鋼帯の製造ラインに設置して 同様な試験を行った。

この比較例に用いた冷却装置では、 冷却水噴射ノズルが冷却水へッダ一 22内に 埋めこまれ、 ノズル先端が冷却水ヘッダ一 22の表面に位置する他は、 図 13の本発 明の冷却装置とほぼ同様である。 ただし、 鋼帯面と冷却水噴射ノズル先端との距 離 Xを 60 mm、 鋼帯面と防護部材 20との距離 Yを 20 mm、 防護部材 20と冷却水へッ ダ一 22との距離 Zを 15 mmとした。

図 16に、 鋼帯幅方向の温度分布を示す。

本発明の熱延鋼帯の冷却装置で冷却した場合は、 鋼帯幅方向の温度分布が ±20 °C程度であり、 幅方向にほぼ均一な冷却が行われた。 このとき、 熱延鋼帯の強度 の幅方向変動は 20MPaであった。

一方、 比較例では、 鋼帯幅方向の温度分布が ±50 °C以上であり、 幅方向に正 V 字型の温度分布が得られた。 また、 鋼帯幅両端部の温度が高いために形状が乱れ て巻取りを正常に行うことができなかった。 さらに、 熱延鋼帯の強度の幅方向変 動は 80 MPaであった。

なお、 比較例に用いた冷却装置の防護部材を鋼帯に近づけると、 鋼帯幅方向に 逆 _V字型の温度分布が得られた。

Claims

請求 の 範囲

1.熱間圧延後に搬送ロールで搬送される熱延鋼帯の上面側に設置され、 前記熱 延鋼帯の上面を冷却するための上面冷却手段と、

前記熱延鋼帯の下面側に設置され、前記熱延鋼帯の下面を冷却するための下 面冷却手段と、

を有し、

かつ、 前記上面冷却手段および前記下面冷却手段は、 それぞれ、

前記熱延鋼帯の鋼帯面に近接する位置に少なくとも 1個の冷却水通過孔が くり貫かれた防護部材と、

前記防護部材に対して前記熱延鋼帯と反対側に配置された少なくとも 1個 の冷却水ヘッダーと、

前記冷却水へッダ一に突出して設けられ、前記冷却水通過孔を通して前記熱 延鋼帯の鋼帯面にほぼ垂直に冷却水を噴射する冷却水噴射ノズルと、

を有し、

かつ、 前記冷却水噴射ノズルは、 そのノズル先端が前記防護部材の前記熱延鋼 帯に対向する面よりも前記熱延鋼帯から遠くなる位置に設置されている、 熱延鋼帯の冷却装置。

2. 上面冷却手段の冷却水ヘッダ一と下面冷却手段の冷却水ヘッダーとが、 およ び/または前記上面冷却手段の冷却水噴射ノズルと前記下面冷却手段の冷却水噴 射ノズルとが、 熱延鋼帯を介してほぼ対向して設けられている請求の範囲 1の熱 延鋼帯の冷却装置。

3.熱延鋼帯の鋼帯面と冷却水噴射ノズル先端との距離が、 100 mm以下である 請求の範囲 1または 2の熱延鋼帯の冷却装置。

4.熱延鋼帯の鋼帯面と、 防護部材の前記熱延鋼帯と対向する板面との距離が、 10-50 mmである請求の範囲 1力 ^ら 3のいずれか一つの熱延鋼帯の冷却装置。

5.冷却水噴射ノズル先端が、 冷却水通過孔内に位置する請求の範囲 1から 4の いずれか一つの熱延鋼帯の冷却装置。

6. スリット状の冷却水通過孔を有し、 前記スリット状の冷却水通過孔の長軸方 向が熱延鋼帯の搬送方向に対して水平方向に傾斜しており、 かつ前記スリット状 の冷却水通過孔の一つを通して複数の冷却水噴射ノズルにより冷却水が噴出され る請求の範囲 1力 ^ら 5のいずれか一つの熱延鋼帯の冷却装置。

7. ガイドロールが、 熱延鋼帯の下面側にある搬送ロールにほぼ対向した前記熱 延鋼帯の上面側の位置の少なくとも 1個所に設けられている請求の範囲 1力ら 6 のいずれか一つの熱延鋼帯の冷却装置。

8.請求の範囲 1から 7のいずれか一つの熱延鋼帯の冷却装置を用い、 熱間圧延 後の熱延鋼帯を冷却する工程を有する熱延鋼帯の製造方法。

9.熱延鋼帯の冷却を、水量密度 2500 L/min ' m²以上の柱状ラミナ一流により行 う請求の範囲 8の熱延鋼帯の製造方法。

10請求の範囲 1力 ら 7のいずれか一つの熱延鋼帯の冷却装置が、ランナウトテ —ブルに設けられた熱延鋼帯の製造ライン。