WO2021065583A1 - 金属帯急冷装置及び金属帯急冷方法並びに金属帯製品の製造方法 - Google Patents

金属帯急冷装置及び金属帯急冷方法並びに金属帯製品の製造方法 Download PDF

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    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0203—Cooling
    • B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
    • B21B45/0215—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
    • B21B45/0218—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes for strips, sheets, or plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0203—Cooling
    • B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
    • B21B45/0215—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
    • B21B45/0233—Spray nozzles, Nozzle headers; Spray systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys

Definitions

  • the present invention freely controls the temperature of a metal band after quenching in a continuous annealing facility that performs annealing while continuously transporting a metal band and a hot-dip galvanizing facility that performs plating while continuously transporting a metal band.
  • the present invention relates to a quenching device and a quenching method that can be used, and a method for manufacturing a metal strip product.
  • metal strips such as steel strips
  • the metal strips are heated and then cooled to cause phase transformation, etc., and the materials are built in.
  • Such cooling is performed in a continuous annealing facility that performs annealing while continuously transporting a metal band, or a hot dip galvanizing facility that performs plating while transporting a metal band.
  • the water quenching method is known as one of the technologies having the fastest cooling rate of the steel strip.
  • the heated steel strip is immersed in water, and at the same time, cooling water is sprayed onto the steel strip by a quench nozzle provided in the water to quench the steel strip.
  • a quench nozzle provided in the water to quench the steel strip.
  • the steel strip is rapidly cooled, it is possible to improve the mechanical properties of the steel strip by controlling the temperature of the steel strip after quenching. Specifically, it is possible to improve the ductility of the steel strip.
  • various methods have been proposed as a method for quenching such a steel strip.
  • Patent Document 1 slit nozzles are provided in multiple stages in the immersion water, and the slit nozzles are separated from each other in the direction of travel of the metal band so that the jet of cooling water that collides with the surface to be cooled of the metal band is generated by each nozzle.
  • a method has been proposed in which the metal band is uniformly cooled in the width direction by flowing out from the gap between the nozzles to the rear of the nozzle.
  • Patent Document 2 proposes a method of keeping the cooling stop temperature constant by performing rapid heating after rapid cooling in a vertical path in which the steel strip moves from the bottom to the top.
  • Patent Document 3 proposes a method of controlling the cooling stop temperature by immersing in a dipping tank at 150 to 300 ° C.
  • Patent Document 4 proposes a method in which a strip is passed through a strip with a predetermined length in a horizontal or gently inclined manner, and a jet of a cooling fluid is brought into contact with the lower surface of the strip to cool the strip from one side.
  • Patent Document 5 proposes a method of adjusting the effective cooling width and / or the effective cooling length of the strip by blocking the ejection of the cooling liquid to the lower surface of the strip in the strip width direction and / or the line direction.
  • Patent Document 6 proposes a method in which a water injection device and an air injection device are arranged at a position above the steel sheet to discharge the accumulated water on the upper surface of the steel sheet.
  • Patent Document 7 proposes a method of arranging drainers on the inlet side upstream and the outlet side downstream of the cooling device to discharge the accumulated water on the upper surface of the steel sheet.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-153843 Japanese Patent No. 5991282 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-19505 Japanese Unexamined Patent Publication No. 58-153733 Japanese Unexamined Patent Publication No. 60-194022 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-335515 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-51013
  • Patent Document 1 has a problem that the temperature of the steel strip after quenching becomes the same as the water temperature, and the cooling stop temperature cannot be controlled.
  • the method described in Patent Document 2 has a problem that water leakage occurs from the roll below the cooling device due to the influence of gravity, and the cooling start position and the cooling stop temperature cannot be controlled.
  • the method described in Patent Document 3 employs a configuration in which the cooling stop temperature is controlled by using an ionic liquid, but there is a problem that this ionic liquid is very expensive as compared with water. There is. Therefore, it is desired to establish a technique capable of controlling the cooling stop temperature without using such a specific liquid.
  • Patent Document 4 or 5 has a problem that stagnant water is generated on the inlet side upstream and the exit side downstream of the cooling device, and the cooling start position and the cooling stop temperature cannot be controlled. Further, since only the lower surface is cooled, there is a problem that a temperature difference occurs between the upper surface and the lower surface. Further, in the method described in Patent Document 6 or 7, it is necessary to inject high-pressure water in order to discharge the accumulated water, and the temperature of the steel strip is cooled to the water temperature by the drainage water, so that the cooling stop temperature is set. There is a problem that it cannot be controlled.
  • the present invention has been made to solve such a problem. That is, in a continuous annealing facility that performs annealing while continuously transporting a metal strip (for example, a steel strip) or a hot-dip galvanizing facility that performs plating while continuously transporting a metal strip, the temperature of the metal strip after quenching. It is an object of the present invention to provide a quenching device and a quenching method capable of freely controlling the above-mentioned, and a method for manufacturing a metal strip product.
  • a continuous annealing facility that performs annealing while continuously transporting a metal strip
  • a hot-dip galvanizing facility that performs plating while continuously transporting a metal strip
  • the temperature of the metal band after quenching becomes the same as the water temperature, so it is necessary to cool in the atmosphere.
  • the rapid cooling of the metal band it is not always necessary to immerse the metal band in water, and if a sufficient amount of water is jetted from the nozzle with water or the like, a cooling capacity equivalent to that of jetting in water can be obtained.
  • a cooling capacity equivalent to that of jetting in water can be obtained.
  • the vertical pass that moves from the top to the bottom and the vertical pass that moves from the bottom to the top even if the water is drained below the cooling device, water leaks below the cooling device due to gravity, so it moves horizontally. Must be done with a pass.
  • a quenching device that cools a metal band while transporting it in the horizontal direction.
  • a cooling fluid injection device having one set of nozzles for injecting cooling fluid from both sides of the metal band or a plurality of sets of nozzles arranged in the horizontal direction, and a cooling fluid injection device having a plurality of sets of nozzles arranged in the horizontal direction.
  • a cooling fluid discharge roll that discharges the stagnant fluid on the metal band on which the cooling fluid is injected, and a cooling fluid discharge roll.
  • a metal strip quencher comprising a movable masking that controls the distance from the cooling start position to the cooling fluid discharge roll.
  • the distance from the cooling start position of the metal band to the cooling fluid discharge roll is set based on the transport speed of the metal band, the cooling start temperature, the target cooling stop temperature, and the cooling rate of the metal band.
  • the metal band quenching method according to the above [6] wherein the distance b (mm) from the cooling start position of the metal band to the cooling fluid discharge roll is represented by the following formula as / s).
  • the distance from the cooling start position of the metal band to the cooling fluid discharge roll is based on the transport speed of the metal band, the cooling start temperature, the target cooling stop temperature, the cooling conditions, and the thickness of the metal band.
  • the transport speed of the metal band is v (mm / s)
  • the cooling start temperature is T 1 (° C)
  • the target cooling stop temperature is T 2 (° C)
  • the distance b (mm) from the cooling start position of the metal band to the cooling fluid discharge roll is expressed by the following formula using mm / s) and the thickness t (mm) of the metal band.
  • Metal band quenching method. b (T 1- T 2 ) vt / ⁇ [10]
  • metal strip product according to the above [10], wherein the metal strip product is any one of a high-strength cold-rolled steel strip, a hot-dip galvanized steel strip, an electric zinc-plated steel strip, and an alloyed hot-dip galvanized steel strip. Manufacturing method.
  • the temperature of the metal band after quenching can be freely adjusted. Can be controlled to.
  • FIG. 1 is a diagram showing a quenching device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a graph showing the result (cooling stop temperature) of the example of the present invention.
  • FIG. 3 is a graph showing the result (cooling stop temperature) of Comparative Example 1.
  • FIG. 4 is a graph showing the result (cooling stop temperature) of Comparative Example 2.
  • FIG. 5 is a graph showing the result (cooling stop temperature) of Comparative Example 3.
  • FIG. 6 is a graph showing the result (cooling stop temperature) of Comparative Example 4.
  • FIG. 1 is a diagram showing a metal band quenching device 11 according to the present invention.
  • the metal band quenching device 11 can be applied to a cooling facility provided on the outlet side of the soaking zone of a continuous annealing furnace and a cooling facility provided on the outlet side of a hot-dip galvanizing bath of a hot-dip galvanizing facility.
  • the metal band quenching device 11 is a refrigerant (cooling fluid) 211 such as water or alcohol from the upper surface side of the metal band 1 continuously conveyed in the horizontal direction (hereinafter, also referred to as a longitudinal direction) to the metal band 1.
  • the upper cooling fluid ejection nozzle 21 (cooling fluid injection device) is provided.
  • the metal band quenching device 11 ejects a lower cooling fluid for rapid cooling by injecting a refrigerant (cooling fluid) 222 such as water or alcohol into the metal band 1 from the lower surface side of the metal band 1 which is continuously conveyed in the horizontal direction.
  • a nozzle 22 (cooling fluid injection device) is provided.
  • the nozzle 21 and the nozzle 22 are provided with one set or a plurality of sets arranged in the horizontal direction.
  • the metal band quenching device 11 is provided between the upper cooling fluid ejection nozzle 21 and the metal band transport line through which the metal band 1 passes, and includes an upper movable masking 31 (movable masking) that moves in the horizontal direction.
  • the upper movable masking 31 adjusts the cooling start position of the metal band 1 by the cooling fluid (for example, the jet collision position of the inlet upper gas ejection nozzle 41 and the inlet lower gas ejection nozzle 42 with the metal band 1). , The distance from the cooling start position to the upper cooling fluid discharge roll described later is controlled.
  • a lower movable masking 32 (movable masking) is provided between the lower cooling fluid ejection nozzle 22 and the metal band transport line through which the metal band 1 passes, and moves in the horizontal direction.
  • the lower movable masking 32 adjusts the cooling start position of the metal band 1 by the cooling fluid to control the distance from the cooling start position to the lower cooling fluid discharge roll described later.
  • the metal band quenching device 11 is provided on the outlet side of the upper cooling fluid ejection nozzle 21, and discharges the stagnant fluid such as stagnant water and stagnant alcohol on the upper surface of the metal band 1 into which the cooling fluid is jetted.
  • a roll 51 (cooling fluid discharge roll) is provided.
  • the metal band quenching device 11 is provided on the outlet side of the lower cooling fluid ejection nozzle 22, and lower cooling discharges the stagnant fluid such as stagnant water and stagnant alcohol on the lower surface of the metal band 1 into which the cooling fluid is jetted.
  • a fluid discharge roll 52 (cooling fluid discharge roll) is provided.
  • the metal band quenching device 11 is provided on the upper movable masking 31 and is an entry-side upper gas ejection nozzle that injects a gas 411 such as air or nitrogen into the metal band 1 from the entry-side upper surface side of the metal band 1.
  • a gas 411 such as air or nitrogen
  • 41 gas ejection nozzle
  • the upper gas ejection nozzle 41 on the entry side prevents the retained fluid on the upper surface of the metal band 1 from flowing back to the position of the upper movable masking 31.
  • the metal band quenching device 11 is provided on the lower movable masking 32 and injects a gas 422 such as air or nitrogen into the metal band 1 from the lower surface side of the entry side of the metal band 1 (gas ejection nozzle 42).
  • the metal band quenching device 11 may include a discharge side upper gas ejection nozzle 61 (gas ejection nozzle) that injects a gas 611 such as air or nitrogen into the metal band 1 from the outlet side upper surface side of the metal band 1. ..
  • the outlet upper gas ejection nozzle 61 discharges the stagnant fluid leaked from between the upper surface of the metal band 1 and the upper cooling fluid discharge roll 51.
  • the metal band quenching device 11 may include a lower discharge side gas ejection nozzle 62 (gas ejection nozzle) that injects a gas 622 such as air or nitrogen into the metal band 1 from the lower surface side of the outlet side of the metal band 1. ..
  • the outlet side lower gas ejection nozzle 62 discharges the stagnant fluid leaked from between the lower surface of the metal band 1 and the lower cooling fluid discharge roll 52.
  • the injection directions of the upper cooling fluid ejection nozzle 21 and the lower cooling fluid ejection nozzle 22 are oblique toward the traveling direction of the metal band 1 as shown in FIG. That is, it is preferable that the horizontal component of the injection direction is obliquely injected from the nozzle so that the metal band 1 is in the traveling direction. By doing so, an accompanying flow with the metal band 1 is generated in the jet, the adhesion of the cooling fluid to the metal band 1 is improved, the turbulence of the jet is prevented, and the cooling length can be easily kept constant.
  • each upper cooling fluid ejection nozzle 21 is directed in the same direction. It is preferable to incline by the same angle. Further, from the viewpoint of making the contact position of water on the lower surface of the metal band 1 as uniform as possible and eliminating the cooling unevenness in the longitudinal direction, when a plurality of sets of nozzles are provided, each lower cooling fluid ejection nozzle 22 is used. It is preferable to tilt in the same direction and by the same angle.
  • the inclination angle of the upper cooling fluid ejection nozzle 21 is an angle 21a which is a sharp angle among the angles formed by the axial direction (the ejection direction of the cooling fluid) of the upper cooling fluid ejection nozzle 21 and the metal band 1.
  • the cooling fluid is discharged from the nozzle with a certain spread, the direction of the central axis of the cooling fluid discharged from the nozzle can be adopted as the ejection direction of the cooling fluid.
  • the angle 21a can be set according to the amount of cooling fluid ejected from the upper cooling fluid ejection nozzle 21, the distance between the opening of the upper cooling fluid ejection nozzle 21 and the upper surface of the metal band 1, and the like.
  • the inclination angle 22a of the lower cooling fluid ejection nozzle 22 can be set.
  • Preferable examples of the angle 21a and the angle 22a include 10 ° or more. Moreover, 60 ° or less is mentioned as a preferable example of this. If the angle 21a or the angle 22a is 10 ° or more, it is not necessary to reduce the distance between the upper water ejection nozzle 21 or the lower water ejection nozzle 22 and the metal band 1, and the upper movable masking 31 and the lower movable masking 32 are installed. It becomes easy to secure space. Further, when the angle 21a or the angle 22a is 60 ° or less, the stagnant fluid easily flows in the transport direction of the metal band. Further, it is more preferable that the angle 21a and the angle 22a are 20 ° or more.
  • the angle 21a and the angle 22a are 45 ° or less.
  • the angle 21a and the angle 22a are 45 ° or less.
  • the upper and lower cooling fluids land on the water due to the influence of gravity.
  • the position may be different. Therefore, considering the influence of gravity, it is preferable to make the angle 22a larger than the angle 21a (angle 21a ⁇ angle 22a).
  • the movable masking (upper movable masking 31 and lower movable masking 32) may be of any material and thickness as long as it is not deformed by the pressure of the cooling fluid, but it is preferably as thin as possible in consideration of the nozzle installation space. Further, since the movable masking is used for the purpose of preventing the cooling fluid from colliding with the metal strip 1 such as a steel strip, it must be wider than the width of the metal strip 1. Further, the movable masking needs to be moved in the longitudinal direction (horizontal direction) in order to control the cooling start position (the jet collision position of the inlet upper gas ejection nozzle 41 and the inlet lower gas ejection nozzle 42 with the metal band 1). is there. Since this movable masking is provided in the metal band quenching device 11, the cooling stop temperature can be controlled at low cost without using a special ionic liquid or the like.
  • the injection direction of the gas ejection nozzles (the inlet upper gas ejection nozzle 41 and the inlet lower gas ejection nozzle 42) provided in the movable masking shall be oblique toward the traveling direction of the metal band 1 as shown in FIG. Is preferable. That is, it is preferable that the horizontal component of the injection direction is obliquely injected from the nozzle so that the metal band 1 is in the traveling direction.
  • the inclination angle 41a of the inlet upper gas ejection nozzle 41 may be the same as or substantially the same as the angle 21a
  • the inclination angle 42a of the inlet lower gas ejection nozzle 42 may be the same as or substantially the same as the angle 22a. preferable. By doing so, it becomes easy to prevent the stagnant fluid from flowing back to the positions of the upper movable masking 31 and the lower movable masking 32.
  • the cooling fluid discharge roll discharges the stagnant fluid from above the metal band 1 by sandwiching the metal band 1 between the upper cooling fluid discharge roll 51 and the lower cooling fluid discharge roll 52.
  • the material of the cooling fluid discharge roll (upper cooling fluid discharge roll 51 and lower cooling fluid discharge roll 52) is preferably rubber, and particularly preferably urethane rubber.
  • the roll diameter is preferably 100 mm or more. Further, the roll diameter is preferably 400 mm or less.
  • the nip pressure is preferably 5 kg / cm or more. The nip pressure is preferably 20 kg / cm or less.
  • the cooling fluid discharge roll may be a non-driving roll, but a driving roll is preferable.
  • the injection directions of the gas ejection nozzles are opposite to the traveling direction of the metal band 1 as shown in FIG. It is preferable to make it diagonal toward. That is, it is preferable that the horizontal component of the injection direction is obliquely injected from the nozzle so that the horizontal component of the injection direction is opposite to the traveling direction of the metal band 1. By doing so, it becomes easy to discharge the stagnant fluid such as the stagnant water leaked from the cooling fluid discharge roll.
  • the inclination angle 61a of the upper gas ejection nozzle 61 on the exit side (the angle formed by the injection direction of the gas ejected by the nozzle 61 and the metal band 1) and the inclination angle 62a of the lower gas ejection nozzle 62 on the outlet side (the gas ejected by the nozzle 62).
  • 5 ° or more can be mentioned as a preferable example of the injection direction of the metal band 1 and the angle formed by the metal band 1.
  • 80 ° or less is mentioned as a preferable example of this.
  • the angle 61a or the angle 62a is 5 ° or more, it is possible to prevent the injection direction from becoming nearly parallel to the traveling direction of the metal band 1 and further improve the discharge capacity.
  • the angle 61a or the angle 62a is 80 ° or less, it is possible to prevent the injection direction from becoming close to perpendicular to the traveling direction of the metal band 1 and further improve the discharge capacity. Further, it is more preferable that the angle 61a and the angle 62a are 20 ° or more. Further, it is more preferable that the angle 61a and the angle 62a are 45 ° or less.
  • the temperature of the injected air or gas such as nitrogen is preferably 10 ° C or higher. Further, the temperature of the injected air or gas such as nitrogen is preferably 30 ° C. or lower. Further, the injection pressure is preferably 0.2 MPa or more. Further, the injection pressure is preferably 1.0 MPa or less.
  • the cooling length b (mm) which is the distance from the cooling start position to the cooling stop position (the contact position between the upper cooling fluid discharge roll 51 and the lower cooling fluid discharge roll 52 with respect to the metal band 1), is the transport speed v (mm / s). , Set based on the thickness t (mm) of the metal band 1, the cooling start temperature T 1 (° C), the target cooling stop temperature T 2 (° C), and the cooling rate CV (° C / s) of the metal band 1. Is preferable.
  • the cooling start temperature T 1 (° C.) is the temperature of the metal band 1 at the cooling start position
  • the cooling stop temperature T 2 (° C.) is the temperature of the metal band 1 at the cooling stop position
  • the cooling rate CV is a constant ⁇ (° C. mm / s) determined according to the cooling conditions (nozzle shape, type of cooling fluid to be injected (here, water 211 and water 222), temperature, injection amount, etc.).
  • the thickness t of the metal band 1 can be expressed by the following equation (3).
  • the cooling rate CV (° C./s) and ⁇ (° C. mm / s) may be obtained in advance by experiments, numerical analysis, or the like, and created in a database or calculation formula.
  • the above embodiment can be applied to the production of metal strip products (metal strips shipped as products), and can be applied to the manufacture of steel strips such as high-strength cold-rolled steel strips and molten zinc-plated steel strips. Is particularly preferable. More specifically, it is preferably applied to the production of steel strips having a tensile strength of 580 MPa or more. The upper limit of the tensile strength is not particularly limited, but as an example, it may be 1600 MPa or less.
  • C is 0.04% or more and 0.25% or less
  • Si is 0.01% or more and 2.50% or less
  • P is 0.001% or more and 0.090% or less
  • S is 0.0001% or more and 0.0050% or less
  • Al is 0.005% or more and 0.065% or less, and if necessary, at least one of Cr, Mo, Nb, V, Ni, Cu, and Ti contains 0.5% or less, and the balance is 0.5% or less.
  • B and Sb may each contain 0.01% or less, if necessary.
  • the present invention can be applied to cooling the entire metal strip other than the steel strip, and a refrigerant other than water can be used. It can also be applied to the quenching used.
  • the quenching device according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 was used.
  • the angle 21a was 30 °
  • the angle 22a was 40 °
  • the angle 41a was 30 °
  • the angle 42a was 40 °
  • the angle 61a was 30 °
  • the angle 62a was 30 °.
  • the temperature of the air as the gas to be injected was 20 ° C., and the injection pressure was 0.6 MPa.
  • the roll diameter was 200 mm and the nip pressure was 10 kg / cm.
  • a high-strength hot-dip galvanized steel strip having a thickness t of 1.0 mm and a width of 1000 mm and a tensile strength of 1470 MPa class was produced.
  • the transport speed v was set to 500 to 3000 mm / s
  • the cooling start temperature T 1 was set to 400 ° C
  • the target cooling stop temperature T 2 was set to 100 ° C.
  • the water temperature was 30 ° C.
  • the cooling rate ⁇ / t was set to 1500 / t (° C./s) based on the preliminary measurement and the above equation (5).
  • Comparative Example 1 the cooling device shown in Patent Document 1 was used, and the other conditions were the same as in the example of the present invention, and the above-mentioned high-strength hot-dip galvanized steel strip was manufactured. Further, as Comparative Example 2, the cooling device shown in Patent Document 2 was used, and other conditions were the same as in the example of the present invention, and the above-mentioned high-strength hot-dip galvanized steel strip was manufactured. Further, as Comparative Example 3, the cooling device shown in Patent Document 4 was used, and other conditions were the same as in the example of the present invention, and the above-mentioned high-strength hot-dip galvanized steel strip was manufactured.
  • Comparative Example 4 the cooling device shown in Patent Document 6 was used, and other conditions were the same as in the example of the present invention, and the above-mentioned high-strength hot-dip galvanized steel strip was manufactured. Then, in each case (Examples of the present invention, Comparative Examples 1 to 4), the relationship between the transport speed v (mm / s) and the cooling stop temperature T 2 (° C.) was investigated.
  • the results of the examples of the present invention are shown in FIG. 2, the results of Comparative Example 1 are shown in FIG. 3, the results of Comparative Example 2 are shown in FIG. 4, the results of Comparative Example 3 are shown in FIG. 5, and the results of Comparative Example 4 are shown in FIG.
  • the cooling stop temperature T 2 (° C.) is almost the same as the water temperature (30 ° C.) regardless of the transport speed v (mm / s). the same as it was not possible to control the cooling stop temperature T 2 of the target.
  • the steel strip was immersed in the water tank when the steel strip was cooled. Therefore, the temperature of the steel strip after quenching became the same as the water temperature, and the cooling stop temperature T 2 could not be controlled.
  • Comparative Example 4 unlike the example of the present invention, a method was adopted in which a water injection device and an air injection device were arranged at a position above the steel strip, and the accumulated water on the upper surface of the steel strip was discharged by draining water. Therefore, it is necessary to inject high pressure water in order to discharge the accumulated water, it causes the temperature of the steel strip is cooled to a temperature by draining water, it is not possible to control the cooling stop temperature T 2.
  • the cooling stop temperature T 2 greatly changes depending on the transport speed v (mm / s) and cannot be controlled. It was. Specifically, in Comparative Example 2, unlike the example of the present invention, a method of keeping the cooling stop temperature constant by performing rapid heating after rapid cooling in a vertical path in which the steel strip moves from the bottom to the top. It was adopted. Therefore, water leakage from the cooling device below the roll by the effect of gravity occurs, it is impossible to control the cooling start position and the cooling stop temperature T 2. Further, in Comparative Example 3, unlike the example of the present invention, an attempt was made to discharge the retained water using only the gas nozzle without using the cooling fluid discharge roll. Therefore, not completely control the cooling start position, also failed to control the cooling stop temperature T 2 without being completely discharged the accumulated water.
  • the cooling stop temperature T 2 (° C.) is entirely controlled within the range of 100 ⁇ 5 ° C. regardless of the steel strip manufacturing condition of the transport speed v (mm / s). It was possible.

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Abstract

連続焼鈍設備や溶融亜鉛鍍金設備において、急冷後の金属帯の温度を自在に制御することができる急冷装置及び急冷方法並びに金属帯製品の製造方法を提供する。　金属帯（１）を水平方向に搬送しながら冷却する急冷装置であって、金属帯（１）の両面側から金属帯（１）に冷却流体（２１１）（２２２）を噴射する１組または水平方向に配列した複数組のノズル（２１）（２２）を備えた冷却流体噴射装置と、冷却流体が噴射された前記金属帯（１）上の滞留流体を排出する冷却流体排出ロール（５１）（５２）と、ノズルと金属帯（１）が通過する金属帯搬送ラインとの間かつ金属帯搬送ラインの両面側に設けられ、水平方向に移動することで冷却流体（２１１）（２２２）による金属帯（１）の冷却開始位置を調整して、該冷却開始位置から冷却流体排出ロール（５１）（５２）までの距離を制御する可動マスキング（３１）（３２）と、を備えている金属帯急冷装置（１１）。

Description

金属帯急冷装置及び金属帯急冷方法並びに金属帯製品の製造方法
　本発明は、金属帯を連続的に搬送しながら焼鈍を行う連続焼鈍設備や、金属帯を連続的に搬送しながら鍍金を行う溶融亜鉛鍍金設備において、急冷後の金属帯の温度を自在に制御することができる急冷装置及び急冷方法並びに金属帯製品の製造方法に関する。
　鋼帯をはじめとする金属帯（金属帯製品）の製造においては、金属帯を加熱後に冷却し、相変態を起こさせる等して材質の造り込みを行う。このような冷却は、金属帯を連続的に搬送しながら焼鈍を行う連続焼鈍設備や、金属帯を搬送しながら鍍金を行う溶融亜鉛鍍金設備において行われる。
　近年、自動車業界では車体の軽量化と衝突安全性の両立を目的として、薄肉化した高張力鋼帯（ハイテン）の需要が増している。高張力鋼帯の製造時には、鋼帯を急速に冷却する技術が重要となる。鋼帯の冷却速度が最も速い技術の１つとして、水焼入れ法が知られている。水焼入れ法では、加熱された鋼帯を水中に浸漬させると同時に、水中内に設けられたクエンチノズルにより冷却水を鋼帯に噴射することで、鋼帯の急冷が行われる。鋼帯の急冷時には、急冷後の鋼帯の温度を制御することで、鋼帯の機械的特性を向上させることが可能である。具体的には鋼帯の延性を向上させることが可能である。このような鋼帯の急冷方法として、従来、様々な手法が提案されている。
　例えば、特許文献１では、浸漬水中にスリットノズルを多段に設け、各スリットノズルを金属帯進行方向に対し離間させることで、金属帯の被冷却面に衝突させた冷却水の噴流を、各ノズル間の隙間からノズル後方に流出させることにより、金属帯を幅方向に均一に冷却する手法が提案されている。また、特許文献２では、鋼帯が下方から上方へ移動する縦パス中で、急速冷却後に急速加熱を行うことで、冷却停止温度を一定に保持する手法が提案されている。また、特許文献３では、イオン性液体を含有している液体を用いた150～300℃の浸漬槽内に浸漬することで、冷却停止温度を制御する手法が提案されている。また、特許文献４では、ストリップを所定の長さで水平ないし緩傾斜状に通板し、ストリップ下面に冷却流体の噴流を接触させて、ストリップを片面から冷却する手法が提案されている。また、特許文献５では、ストリップ下面への冷却液体の噴出をストリップ幅方向及び／又はライン方向で遮断して、ストリップの有効冷却幅及び／又は有効冷却長を調整する手法が提案されている。また、特許文献６では、鋼板の上方の位置に水噴射装置と空気噴射装置を配設し、鋼板上面の滞留水を排出する手法が提案されている。また、特許文献７では、冷却装置の入側上流と出側下流に水切り装置を配設し、鋼板上面の滞留水を排出する手法が提案されている。
特開昭５９-１５３８４３号公報 特許第５９９１２８２号公報 特開２００８－１９５０５号公報 特開昭５８－１５３７３３号公報 特開昭６０－１９４０２２号公報 特開２００１－３５３５１５号公報 特開２０１２－５１０１３号公報
　しかし、特許文献１に記載された方法では、急冷後の鋼帯の温度が水温と同一となり、冷却停止温度を制御できないという問題がある。また、特許文献２に記載された方法では、重力の影響によって冷却装置下方のロールから漏水が発生し、冷却開始位置や冷却停止温度を制御できないという問題がある。また、特許文献３に記載された方法では、イオン性液体を用いることで冷却停止温度を制御する構成を採用しているが、このイオン性液体が水と比較して非常に高価であるという問題がある。そのため、このような特定の液体を用いなくても冷却停止温度を制御できる技術の確立が希求されている。また、特許文献４又は５に記載された方法では、冷却装置の入側上流と出側下流に滞留水が発生し、冷却開始位置や冷却停止温度を制御できないという問題がある。また、下面のみの冷却のため、上面と下面で温度差が発生するという問題もある。また、特許文献６又は７に記載された方法では、滞留水を排出するために高圧の水を噴射する必要があり、水切り水によって鋼帯の温度が水温まで冷却されてしまい、冷却停止温度を制御できないという問題がある。
　本発明は、このような課題を解決するためになされたものである。すなわち、金属帯（例えば、鋼帯）を連続的に搬送しながら焼鈍を行う連続焼鈍設備や、金属帯を連続的に搬送しながら鍍金を行う溶融亜鉛鍍金設備において、急冷後の金属帯の温度を自在に制御することができる急冷装置及び急冷方法並びに金属帯製品の製造方法を提供することを目的とする。
　本発明者らは、このような問題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下のような知見と着想を得た。
　まず、水中での冷却では、急冷後の金属帯の温度が水温と同一となってしまうため、大気中で冷却を行う必要がある。このとき、金属帯の急冷では、必ずしも金属帯を水中に浸漬させる必要は無く、水等により十分な水量をノズルから噴射すれば、水中で噴射するのと同等の冷却能力が得られる。また、上方から下方へ移動する縦パスや、下方から上方へ移動する縦パスでは、冷却装置下方で水切りを行っても、重力によって冷却装置下方に漏水が発生するため、水平方向に移動する横パスで実施する必要がある。このとき、下面のみの冷却では上面と下面で温度差が発生してしまうため、上面と下面の両方から冷却を行う必要がある。また、高圧の水切り水を使用すると、鋼帯の温度が水温まで冷却されてしまうため、水切りにはロールとエアーノズル等の気体噴出ノズルを併用して使用するのが最適である。また、コスト面を考慮して、特定のイオン性液体を用いなくても水等により冷却停止温度を制御できるようにする必要もある。
　本発明は、上記のような知見と着想に基づいており、以下のような特徴を有している。
［１］金属帯を水平方向に搬送しながら冷却する急冷装置であって、
　前記金属帯の両面側から前記金属帯に冷却流体を噴射する１組または水平方向に配列した複数組のノズルを備えた冷却流体噴射装置と、
　前記冷却流体が噴射された前記金属帯上の滞留流体を排出する冷却流体排出ロールと、
　前記ノズルと前記金属帯が通過する金属帯搬送ラインとの間かつ前記金属帯搬送ラインの両面側に設けられ、水平方向に移動することで前記冷却流体による前記金属帯の冷却開始位置を調整して、該冷却開始位置から前記冷却流体排出ロールまでの距離を制御する可動マスキングと
　を備えている金属帯急冷装置。
［２］前記冷却流体排出ロールの出側に気体噴出ノズルを備えている前記［１］に記載の金属帯急冷装置。
［３］前記可動マスキングは気体噴出ノズルを備えている前記［１］または［２］に記載の金属帯急冷装置。
［４］前記冷却流体を噴射する前記ノズルの軸線方向と前記金属帯のなす角度が１０°以上６０°以下である前記［１］～［３］のいずれかに記載の金属帯急冷装置。
［５］連続的に水平方向に搬送する金属帯の表面に複数のノズルから冷却流体を噴射することで冷却する急冷方法であって、冷却流体排出ロールによって前記金属帯上の滞留流体を排出しつつ、可動マスキングによって前記冷却流体による前記金属帯の冷却開始位置を調整して、該冷却開始位置から前記冷却流体排出ロールまでの距離を制御する金属帯急冷方法。
［６］前記金属帯の冷却開始位置から前記冷却流体排出ロールまでの距離を、前記金属帯の搬送速度、冷却開始温度、目標とする冷却停止温度、前記金属帯の冷却速度に基づいて設定する前記［５］に記載の金属帯急冷方法。
［７］前記金属帯の搬送速度をｖ（ｍｍ／ｓ）、冷却開始温度をＴ１（℃）、目標とする冷却停止温度をＴ２（℃）、前記金属帯の冷却速度をＣＶ（℃／ｓ）として、前記金属帯の冷却開始位置から前記冷却流体排出ロールまでの距離ｂ（ｍｍ）を下式で表す前記［６］に記載の金属帯急冷方法。
　　　ｂ＝（Ｔ１－Ｔ２）ｖ／ＣＶ
［８］前記金属帯の冷却開始位置から前記冷却流体排出ロールまでの距離を、前記金属帯の搬送速度、冷却開始温度、目標とする冷却停止温度、冷却条件、前記金属帯の厚みに基づいて設定する前記［５］に記載の金属帯急冷方法。
［９］前記金属帯の搬送速度をｖ（ｍｍ／ｓ）、冷却開始温度をＴ１（℃）、目標とする冷却停止温度をＴ２（℃）とし、冷却条件により定まる定数α（℃・ｍｍ／ｓ）と、前記金属帯の厚みｔ（ｍｍ）を用いて、前記金属帯の冷却開始位置から前記冷却流体排出ロールまでの距離ｂ（ｍｍ）を下式で表す前記［８］に記載の金属帯急冷方法。
　　　ｂ＝（Ｔ１－Ｔ２）ｖｔ／α
［１０］金属帯製品を製造する際に、前記［５］～［９］のいずれかに記載の急冷方法を用いて急冷を行う金属帯製品の製造方法。
［１１］前記金属帯製品は、高強度冷延鋼帯、溶融亜鉛鍍金鋼帯、電気亜鉛鍍金鋼帯、合金化溶融亜鉛鍍金鋼帯のいずれかである前記［１０］に記載の金属帯製品の製造方法。
　本発明によれば、金属帯を連続的に搬送しながら焼鈍を行う連続焼鈍設備や、金属帯を連続的に搬送しながら鍍金を行う溶融亜鉛鍍金設備において、急冷後の金属帯の温度を自在に制御することができる。
図１は、本発明に係る急冷装置を示す図である。 図２は、本発明例の結果（冷却停止温度）を示すグラフである。 図３は、比較例１の結果（冷却停止温度）を示すグラフである。 図４は、比較例２の結果（冷却停止温度）を示すグラフである。 図５は、比較例３の結果（冷却停止温度）を示すグラフである。 図６は、比較例４の結果（冷却停止温度）を示すグラフである。
　本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
　図１は本発明に係る金属帯急冷装置１１を示す図である。この金属帯急冷装置１１は、連続焼鈍炉の均熱帯の出側に設けられた冷却設備や、溶融亜鉛鍍金設備の溶融亜鉛鍍金浴の出側に設けられた冷却設備に適用されうる。
　本発明に係る金属帯急冷装置１１は、連続的に水平方向（以下、長手方向とも記す。）に搬送する金属帯１の上面側から金属帯１に水やアルコール等の冷媒（冷却流体）２１１を噴射し急速冷却を行う上部冷却流体噴出ノズル２１（冷却流体噴射装置）を備える。また、金属帯急冷装置１１は、連続的に水平方向に搬送する金属帯１の下面側から金属帯１に水やアルコール等の冷媒（冷却流体）２２２を噴射し急速冷却を行う下部冷却流体噴出ノズル２２（冷却流体噴射装置）を備える。ノズル２１およびノズル２２は１組または水平方向に配列した複数組が設けられる。金属帯急冷装置１１は、上部冷却流体噴出ノズル２１と金属帯１が通過する金属帯搬送ラインとの間に設けられて、水平方向に移動する上部可動マスキング３１（可動マスキング）を備える。上部可動マスキング３１は、冷却流体による金属帯１の冷却開始位置（例えば、後述の入側上部気体噴出ノズル４１と入側下部気体噴出ノズル４２の金属帯１への噴流衝突位置）を調整して、該冷却開始位置から後述の上部冷却流体排出ロールまでの距離を制御する。また、下部冷却流体噴出ノズル２２と金属帯１が通過する金属帯搬送ラインとの間に設けられて、水平方向に移動する下部可動マスキング３２（可動マスキング）を備える。下部可動マスキング３２は、冷却流体による金属帯１の冷却開始位置を調整して、該冷却開始位置から後述の下部冷却流体排出ロールまでの距離を制御する。金属帯急冷装置１１は、上部冷却流体噴出ノズル２１の出側に設けられており、上記冷却流体が噴射された金属帯１上面の滞留水や滞留アルコール等の滞留流体を排出する上部冷却流体排出ロール５１（冷却流体排出ロール）を備える。また、金属帯急冷装置１１は、下部冷却流体噴出ノズル２２の出側に設けられており、上記冷却流体が噴射された金属帯１下面の滞留水や滞留アルコール等の滞留流体を排出する下部冷却流体排出ロール５２（冷却流体排出ロール）を備えている。
　また、本発明に係る金属帯急冷装置１１は、上部可動マスキング３１に設けられて金属帯１の入側上面側から金属帯１に空気や窒素等の気体４１１を噴射する入側上部気体噴出ノズル４１（気体噴出ノズル）を備えていてもよい。入側上部気体噴出ノズル４１は、金属帯１上面の滞留流体が上部可動マスキング３１の位置にまで逆流してくるのを防止する。また、金属帯急冷装置１１は、下部可動マスキング３２に設けられて金属帯１の入側下面側から金属帯１に空気や窒素等の気体４２２を噴射する入側下部気体噴出ノズル４２（気体噴出ノズル）を備えていてもよい。入側下部気体噴出ノズル４２は、金属帯１下面の滞留流体が下部可動マスキング３２の位置にまで逆流してくるのを防止する。また、金属帯急冷装置１１は、金属帯１の出側上面側から金属帯１に空気や窒素等の気体６１１を噴射する出側上部気体噴出ノズル６１（気体噴出ノズル）を備えていてもよい。出側上部気体噴出ノズル６１は、金属帯１上面と上部冷却流体排出ロール５１の間から漏洩した滞留流体を排出する。また、金属帯急冷装置１１は、金属帯１の出側下面側から金属帯１に空気や窒素等の気体６２２を噴射する出側下部気体噴出ノズル６２（気体噴出ノズル）を備えていてもよい。出側下部気体噴出ノズル６２は、金属帯１下面と下部冷却流体排出ロール５２の間から漏洩した滞留流体を排出する。
　上部冷却流体噴出ノズル２１と下部冷却流体噴出ノズル２２の噴射方向は、図１に示すように金属帯１の進行方向に向かって斜めにすることが好ましい。すなわち、上記噴射方向の水平方向成分が金属帯１の進行方向であるように、ノズルから斜めに噴射されることが好ましい。こうすることで、噴流内には金属帯１との随伴流が生じ、冷却流体の金属帯１に対する密着性が向上するとともに、噴流の乱れを防止し、冷却長を一定に保ち易くなる。金属帯１上面における水の接触位置をなるべく均一にして、長手方向における冷却むらをなくすという観点からは、複数組のノズルが設けられている場合には、各上部冷却流体噴出ノズル２１を同じ方向に同じ角度だけ傾けることが好ましい。また、金属帯１下面における水の接触位置をなるべく均一にして、長手方向における冷却むらをなくすという観点からは、複数組のノズルが設けられている場合には、各下部冷却流体噴出ノズル２２を同じ方向に同じ角度だけ傾けることが好ましい。
　図１に示すように上部冷却流体噴出ノズル２１の傾斜角度としては、上部冷却流体噴出ノズル２１の軸線方向（冷却流体の噴出方向）と金属帯１とのなす角度のうち、鋭角となる角度２１ａを設定することができる。尚、冷却流体は一定の広がりをもってノズルから吐出されるが、上記冷却流体の噴出方向としてはノズルから吐出された冷却流体の中心軸線の方向を採用することができる。角度２１ａは、上部冷却流体噴出ノズル２１からの冷却流体の噴出量、上部冷却流体噴出ノズル２１の開口部と金属帯１の上面との距離等に応じて設定することができる。同様にして、下部冷却流体噴出ノズル２２の傾斜角度２２ａを設定することができる。
　角度２１ａと角度２２ａの好適例としては、１０°以上が挙げられる。また、この好適例としては、６０°以下が挙げられる。角度２１ａや角度２２ａが１０°以上であれば、上部水噴出ノズル２１や下部水噴出ノズル２２と金属帯１との距離を近くする必要が無く、上部可動マスキング３１や下部可動マスキング３２を設置するスペースの確保が容易になる。また、角度２１ａや角度２２ａが６０°以下であれば、滞留流体が金属帯の搬送方向に流れ易くなる。また、角度２１ａや角度２２ａを２０°以上とすることがさらに好ましい。また、角度２１ａや角度２２ａを４５°以下とすることがさらに好ましい。尚、上部冷却流体噴出ノズル２１や下部冷却流体噴出ノズル２２を傾斜させる際には、冷却流体を斜めに噴射できるように、上部冷却流体噴出ノズル２１や下部冷却流体噴出ノズル２２の少なくとも先端を傾斜させていればよい。
　また、上部水噴出ノズル２１と下部水噴出ノズル２２夫々の金属帯１への距離が同じである場合に角度２１ａや角度２２ａが同一であると、重力の影響によって、上下の冷却流体の着水位置が異なってしまうことがある。そのため、この重力の影響を考慮すると、角度２１ａよりも角度２２ａを大きくすること（角度２１ａ＜角度２２ａ）が好ましい。
　可動マスキング（上部可動マスキング３１、下部可動マスキング３２）は冷却流体の圧力で変形しなければ材質や厚さ等は問わないが、ノズルの設置スペースとの兼ね合いからなるべく薄い方が好ましい。また可動マスキングは鋼帯等の金属帯１に冷却流体が衝突するのを防ぐ目的で使用されるため、金属帯１の幅よりも広くなくてはならない。また可動マスキングは冷却開始位置（入側上部気体噴出ノズル４１と入側下部気体噴出ノズル４２の金属帯１への噴流衝突位置）を制御するために、長手方向（水平方向）に可動させる必要がある。
この可動マスキングが金属帯急冷装置１１には設けられているため、特殊なイオン性液体等を用いずに、低コストで冷却停止温度を制御することができる。
　また、可動マスキングが備える気体噴出ノズル（入側上部気体噴出ノズル４１と入側下部気体噴出ノズル４２）の噴射方向は、図１に示すように金属帯１の進行方向に向かって斜めにすることが好ましい。すなわち、上記噴射方向の水平方向成分が金属帯１の進行方向であるように、ノズルから斜めに噴射されることが好ましい。また、入側上部気体噴出ノズル４１の傾斜角度４１ａは角度２１ａと同一又はほぼ同一の角度、入側下部気体噴出ノズル４２の傾斜角度４２ａは角度２２ａと同一又はほぼ同一の角度とすることがさらに好ましい。こうすることで、上部可動マスキング３１や下部可動マスキング３２の位置にまで、滞留流体が逆流してくるのを防止し易くなる。
　冷却流体排出ロールは、上部冷却流体排出ロール５１と下部冷却流体排出ロール５２との間に金属帯１を挟み込むことにより、金属帯１上から滞留流体を排出する。
冷却流体排出ロール（上部冷却流体排出ロール５１と下部冷却流体排出ロール５２）の材質はゴムであることが好ましく、特にウレタンゴムであることが好ましい。また、ロール径は１００ｍｍ以上であることが好ましい。また、ロール径は４００ｍｍ以下であることが好ましい。また、ニップ圧は５ｋｇ／ｃｍ以上であることが好ましい。また、ニップ圧は、２０ｋｇ／ｃｍ以下であることが好ましい。冷却流体排出ロールは非駆動ロールとすることもできるが、駆動ロールである方が好ましい。
　冷却流体排出ロールの出側に設けられる気体噴出ノズル（出側上部気体噴出ノズル６１と出側下部気体噴出ノズル６２）の噴射方向は、図１に示すように金属帯１の進行方向の逆方向に向かって斜めにすることが好ましい。すなわち、上記噴射方向の水平方向成分が金属帯１の進行方向の逆方向であるように、ノズルから斜めに噴射されることが好ましい。こうすることで、冷却流体排出ロールから漏洩した滞留水等の滞留流体を排出し易くなる。
　出側上部気体噴出ノズル６１の傾斜角度６１ａ（ノズル６１により噴出される気体の噴射方向と金属帯１のなす角度）と出側下部気体噴出ノズル６２の傾斜角度６２ａ（ノズル６２により噴出される気体の噴射方向と金属帯１のなす角度）の好適例としては、５°以上が挙げられる。また、この好適例としては、８０°以下が挙げられる。角度６１ａや角度６２ａが５°以上であれば、噴射方向が金属帯１の進行方向と平行に近くなることを回避し、排出能力をより向上させることができる。また、角度６１ａや角度６２ａが８０°以下であれば、噴射方向が金属帯１の進行方向と垂直に近くなることを回避し、排出能力をより向上させることができる。また、角度６１ａや角度６２ａを２０°以上とすることがさらに好ましい。また、角度６１ａや角度６２ａを４５°以下とすることがさらに好ましい。
　噴射する空気や窒素等の気体の温度は１０℃以上であることが好ましい。また、噴射する空気や窒素等の気体の温度は３０℃以下であることが好ましい。また、噴射圧力は０．２ＭＰａ以上であることが好ましい。また、噴射圧力は１．０ＭＰａ以下であることが好ましい。
　冷却開始位置から冷却停止位置（上部冷却流体排出ロール５１と下部冷却流体排出ロール５２の金属帯１に対する接触位置）までの距離である冷却長ｂ（ｍｍ）は、搬送速度ｖ（ｍｍ／ｓ）、金属帯１の厚みｔ（ｍｍ）、冷却開始温度Ｔ１（℃）、目標とする冷却停止温度Ｔ２（℃）、金属帯１の冷却速度ＣＶ（℃／ｓ）に基づいて設定することが好ましい。
　ちなみに、冷却開始温度Ｔ１（℃）は、冷却開始位置での金属帯１の温度であり、冷却停止温度Ｔ２（℃）は、冷却停止位置での金属帯１の温度である。
　ここで、上記の値の間には、下記（１）式の関係が成立するので、距離ｂ（ｍｍ）は下記（２）式で表される。
　　　ＣＶ＝（Ｔ１－Ｔ２）／（ｂ／ｖ）　・・・（１）
　　　ｂ＝（Ｔ１－Ｔ２）ｖ／ＣＶ　・・・（２）
　なお、冷却速度ＣＶは、冷却条件（ノズル形状、噴射される冷却流体の種類（ここでは、水２１１と水２２２）・温度、噴射量など）に応じて定まる定数α（℃・ｍｍ／ｓ）と、金属帯１の厚みｔとを用いて、下記（３）式で表すことができる。
　　　ＣＶ＝α／ｔ　・・・（３）
　例えば、厚みｔ＝１～２ｍｍの金属帯１では、下記（４）式で表され、中間値をとれば、下記（５）式で表される。
　　　ＣＶ＝１０００／ｔ～２０００／ｔ（℃／ｓ）　・・・（４）
　　　ＣＶ＝１５００／ｔ（℃／ｓ）　・・・（５）
　すなわち、この場合は、αは下記（６）式または（７）式ということになる。
　　　α＝１０００～２０００（℃・ｍｍ／ｓ）　・・・（６）
　　　α＝１５００（℃・ｍｍ／ｓ）　・・・（７）
　このことから、上記（２）式は下記（８）式で表すことができる。
　　　ｂ＝（Ｔ１－Ｔ２）ｖｔ／α　・・・（８）
　なお、冷却速度ＣＶ（℃／ｓ）やα（℃・ｍｍ／ｓ）については、事前に、実験や数値解析等によって求めておき、データベース化や計算式化しておけばよい。
　そして、上記の実施形態は、金属帯製品（製品として出荷される金属帯）の製造に適用することができ、高強度冷延鋼帯や溶融亜鉛鍍金鋼帯といった鋼帯の製造に適用することが特に好ましい。
より具体的には、引張強度が５８０ＭＰａ以上である鋼帯の製造に適用することが好ましい。引張強度の上限は特に制限されないが、一例として１６００ＭＰａ以下であればよい。
　高強度冷延鋼帯や溶融亜鉛鍍金鋼帯の組成の具体例として、質量％で、Ｃが０．０４％以上０．２５％以下、Ｓｉが０．０１％以上２．５０％以下、Ｍｎが０．８０％以上３．７０％以下、Ｐが０．００１％以上０．０９０％以下、Ｓが０．０００１％以上０．００５０％以下、ｓｏｌ．Ａｌが０．００５％以上０．０６５％以下、必要に応じて、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｖ、Ｎｉ、Ｃｕ、及びＴｉの少なくとも１種以上がそれぞれ０．５％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる組成が挙げられる。この組成では、さらに必要に応じて、Ｂ、Ｓｂがそれぞれ０．０１％以下を含有してもよい。
　また、高強度冷延鋼帯や溶融亜鉛鍍金鋼帯だけでなく、電気亜鉛鍍金鋼帯、合金化溶融亜鉛鍍金鋼帯の製造に適用することも同じように好ましい。
　このようにして、この実施形態においては、金属帯１の製造条件（例えば、搬送速度ｖ）によらず常に、急冷後の金属帯１の温度を制御することが可能となる。
　なお、上記の実施形態では、鋼帯を水で急冷する場合を念頭において述べたが、本発明は、鋼帯以外の金属帯全般の冷却に適用することができ、また、水以外の冷媒を用いた急冷にも適用することができる。
　本発明の実施例を述べる。
本発明例として、図１の本発明の実施形態に係る急冷装置を用いた。
このとき、角度２１ａは３０°、角度２２ａは４０°、角度４１ａは３０°、角度４２ａは４０°、角度６１ａは３０°、角度６２ａは３０°とした。また、噴射する気体として空気の温度は２０℃、噴射圧力は０．６ＭＰａとした。またロール径は２００ｍｍ、ニップ圧は１０ｋｇ／ｃｍとした。
上記の装置を用いて、厚みｔが１．０ｍｍ、幅が１０００ｍｍである引張強さ１４７０ＭＰａ級の高強度溶融亜鉛鍍金鋼帯を製造した。搬送速度ｖを５００～３０００ｍｍ／ｓ、冷却開始温度Ｔ１を４００℃、目標とする冷却停止温度Ｔ２を１００℃とした。水温は３０℃で、冷却速度α／ｔについては、事前測定と上記（５）式に基づいて１５００／ｔ（℃／ｓ）と設定した。
なお、冷却開始位置から冷却停止位置までの冷却長ｂ（ｍｍ）は、上記（８）式に基づいてｂ＝１００～６００ｍｍで制御した。
　これに対して、比較例１として、特許文献１に示した冷却装置を用い、その他の条件は、本発明例と同じにして、上記の高強度溶融亜鉛鍍金鋼帯を製造した。
また、比較例２として、特許文献２に示した冷却装置を用い、その他の条件は、本発明例と同じにして、上記の高強度溶融亜鉛鍍金鋼帯を製造した。
また、比較例３として、特許文献４に示した冷却装置を用い、その他の条件は、本発明例と同じにして、上記の高強度溶融亜鉛鍍金鋼帯を製造した。
また、比較例４として、特許文献６に示した冷却装置を用い、その他の条件は、本発明例と同じにして、上記の高強度溶融亜鉛鍍金鋼帯を製造した。
そして、それぞれの場合（本発明例、比較例１～４）について、搬送速度ｖ（ｍｍ／ｓ）と冷却停止温度Ｔ２（℃）との関係を調査した。
本発明例の結果を図２に示し、比較例１の結果を図３、比較例２の結果を図４、比較例３の結果を図５、比較例４の結果を図６に示す。
　まず、比較例１と比較例４では、図３と図６に示すように、搬送速度ｖ（ｍｍ／ｓ）によらず、冷却停止温度Ｔ２（℃）は全て水温（３０℃）とほぼ同一となり、目標とする冷却停止温度Ｔ２に制御することができなかった。
具体的には、比較例１では、本発明例とは異なり、鋼帯の冷却時、鋼帯を水槽内に浸漬していた。そのため、急冷後の鋼帯の温度が水温と同一となり、冷却停止温度Ｔ２を制御することができなかった。
また、比較例４では、本発明例とは異なり、鋼帯の上方の位置に水噴射装置と空気噴射装置を配設し、水切り水により鋼帯上面の滞留水を排出する手法を採用した。そのため、滞留水を排出するために高圧の水を噴射する必要があり、水切り水によって鋼帯の温度が水温まで冷却されてしまい、冷却停止温度Ｔ２を制御することができなかった。
　また、比較例２と比較例３では、図４と図５に示すように、搬送速度ｖ（ｍｍ／ｓ）によって、冷却停止温度Ｔ２（℃）は大きく変化し、制御することはできなかった。
具体的には、比較例２では、本発明例とは異なり、鋼帯が下方から上方へ移動する縦パス中で、急速冷却後に急速加熱を行うことで、冷却停止温度を一定に保持する手法を採用した。そのため、重力の影響によって冷却装置下方のロールから漏水が発生し、冷却開始位置や冷却停止温度Ｔ２を制御することができなかった。
また、比較例３では、本発明例とは異なり、冷却流体排出ロールを使用せずに気体ノズルのみを用いて滞留水を排出しようとした。そのため、冷却開始位置を制御しきれず、また、滞留水を排出しきれずに冷却停止温度Ｔ２を制御することができなかった。
　一方、本発明例では、図２に示すように、搬送速度ｖ（ｍｍ／ｓ）という鋼帯の製造条件によらず、冷却停止温度Ｔ２（℃）は１００±５℃の範囲で全て制御可能であった。
　これによって、本発明の有効性が確認された。
　１　金属帯
　１１　金属帯急冷装置
　２１　上部冷却流体噴出ノズル（冷却流体噴射装置）
　２１１　上部冷却流体噴出ノズルから噴射された冷却流体
　２２　下部冷却流体噴出ノズル（冷却流体噴射装置）
　２２２　下部冷却流体噴出ノズルから噴射された冷却流体
　２１ａ　上部冷却流体噴出ノズルの軸線方向（冷却流体の噴出方向）と金属帯とのなす角度のうち、鋭角となる角度
　２２ａ　下部冷却流体噴出ノズルの軸線方向（冷却流体の噴出方向）と金属帯とのなす角度のうち、鋭角となる角度
　３１　上部可動マスキング（可動マスキング）
　３２　下部可動マスキング（可動マスキング）
　４１　入側上部気体噴出ノズル（気体噴出ノズル）
　４１１　入側上部気体噴出ノズルから噴射された気体
　４２　入側下部気体噴出ノズル（気体噴出ノズル）
　４２２　入側下部気体噴出ノズルから噴射された気体
　４１ａ　入側上部気体噴出ノズルの軸線方向（気体の噴出方向）と金属帯とのなす角度のうち、鋭角となる角度
　４２ａ　入側下部空気噴出ノズルの軸線方向（気体の噴出方向）と金属帯とのなす角度のうち、鋭角となる角度
　５１　上部冷却流体排出ロール（冷却流体排出ロール）
　５２　下部冷却流体排出ロール（冷却流体排出ロール）
　６１　出側上部気体噴出ノズル（気体噴出ノズル）
　６１１　出側上部気体噴出ノズルから噴射された気体
　６２　出側下部気体噴出ノズル（気体噴出ノズル）
　６２２　出側下部気体噴出ノズルから噴射された気体
　６１ａ　出側上部気体噴出ノズルの軸線方向（気体の噴出方向）と金属帯とのなす角度のうち、鋭角となる角度
　６２ａ　出側下部気体噴出ノズルの軸線方向（気体の噴出方向）と金属帯とのなす角度のうち、鋭角となる角度
　ｂ　冷却長（金属帯の冷却開始位置から冷却流体排出ロールまでの距離）
 

Claims (11)

  1. 　金属帯を水平方向に搬送しながら冷却する急冷装置であって、
    　前記金属帯の両面側から前記金属帯に冷却流体を噴射する１組または水平方向に配列した複数組のノズルを備えた冷却流体噴射装置と、
    　前記冷却流体が噴射された前記金属帯上の滞留流体を排出する冷却流体排出ロールと、
    　前記ノズルと前記金属帯が通過する金属帯搬送ラインとの間かつ前記金属帯搬送ラインの両面側に設けられ、水平方向に移動することで前記冷却流体による前記金属帯の冷却開始位置を調整して、該冷却開始位置から前記冷却流体排出ロールまでの距離を制御する可動マスキングと
    　を備えている金属帯急冷装置。
  2. 　前記冷却流体排出ロールの出側に気体噴出ノズルを備えている請求項１に記載の金属帯急冷装置。
  3. 　前記可動マスキングは気体噴出ノズルを備えている請求項１または２に記載の金属帯急冷装置。
  4. 　前記冷却流体を噴射する前記ノズルの軸線方向と前記金属帯のなす角度が１０°以上６０°以下である請求項１～３のいずれかに記載の金属帯急冷装置。
  5. 　連続的に水平方向に搬送する金属帯の表面に複数のノズルから冷却流体を噴射することで冷却する急冷方法であって、冷却流体排出ロールによって前記金属帯上の滞留流体を排出しつつ、水平方向に移動可能な可動マスキングによって前記冷却流体による前記金属帯の冷却開始位置を調整して、該冷却開始位置から前記冷却流体排出ロールまでの距離を制御する金属帯急冷方法。
  6. 　前記金属帯の冷却開始位置から前記冷却流体排出ロールまでの距離を、前記金属帯の搬送速度、冷却開始温度、目標とする冷却停止温度、前記金属帯の冷却速度に基づいて設定する請求項５に記載の金属帯急冷方法。
  7. 　前記金属帯の搬送速度をｖ（ｍｍ／ｓ）、冷却開始温度をＴ１（℃）、目標とする冷却停止温度をＴ２（℃）、前記金属帯の冷却速度をＣＶ（℃／ｓ）として、前記金属帯の冷却開始位置から前記冷却流体排出ロールまでの距離ｂ（ｍｍ）を下式で表す請求項６に記載の金属帯急冷方法。
    　　　ｂ＝（Ｔ１－Ｔ２）ｖ／ＣＶ
  8. 　前記金属帯の冷却開始位置から前記冷却流体排出ロールまでの距離を、前記金属帯の搬送速度、冷却開始温度、目標とする冷却停止温度、冷却条件、前記金属帯の厚みに基づいて設定する請求項５に記載の金属帯急冷方法。
  9. 　前記金属帯の搬送速度をｖ（ｍｍ／ｓ）、冷却開始温度をＴ１（℃）、目標とする冷却停止温度をＴ２（℃）とし、冷却条件により定まる定数α（℃・ｍｍ／ｓ）と、前記金属帯の厚みｔ（ｍｍ）を用いて、前記金属帯の冷却開始位置から前記冷却流体排出ロールまでの距離ｂ（ｍｍ）を下式で表す請求項８に記載の金属帯急冷方法。
    　　　ｂ＝（Ｔ１－Ｔ２）ｖｔ／α
  10. 　金属帯製品を製造する際に、請求項５～９のいずれかに記載の急冷方法を用いて急冷を行う金属帯製品の製造方法。
  11. 　前記金属帯製品は、高強度冷延鋼帯、溶融亜鉛鍍金鋼帯、電気亜鉛鍍金鋼帯、合金化溶融亜鉛鍍金鋼帯のいずれかである請求項１０に記載の金属帯製品の製造方法。
     
     
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