JP2009241114A - 鋼板冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱間圧延のタンデム仕上圧延機における仕上圧延スタンドの出側に配置する鋼板冷却装置において、ノズルの損傷を防止することのできる鋼板冷却装置を提供する。
【解決手段】熱間圧延のタンデム仕上圧延機における仕上圧延スタンド１２の出側に配置する鋼板冷却装置１であって、鋼板の上面と下面の一方又は両方に冷却ボックス２を配置し、冷却ボックス２の内部は冷却水６の貯槽であり、冷却ボックスの鋼板に面する側の表面構造体４に２以上のスプレーノズル３が配置され、スプレーノズルの鋼板側先端位置３１は表面構造体の鋼板側表面位置４１よりも奥側（冷却ボックスの中心側）に位置し、スプレーノズルの後端位置３２は表面構造体の冷却ボックス内側の内面位置４２よりも冷却ボックス内に突出しており、冷却ボックス内からスプレーノズル３を通して鋼板に冷却水６を噴射することを特徴とする鋼板冷却装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱間圧延のタンデム仕上圧延機における仕上圧延スタンドの出側に配置する鋼板冷却装置に関するものである。

熱延鋼板の製造方法においては、連続鋳造機などで製造された鋳片（スラブ）を加熱炉で加熱し、粗圧延機で粗圧延鋼材とし、次いで仕上圧延機で仕上圧延を行い、所定の板厚とし、さらに所定の冷却パターンで鋼板を冷却して熱延鋼板とする。仕上圧延機では、複数の仕上圧延スタンドが直列に並んでおり、粗圧延鋼材はこれら複数のスタンドを順次通過することによって仕上圧延される。

仕上圧延終了直後において鋼板を急冷することにより、鋼板結晶粒の粒径を細粒化することができ、機械特性に優れた熱延鋼板を製造できることが知られている。例えば特許文献１においては、ＴｉやＮｂを極低炭素鋼に添加し、鋼中のＣやＮを析出物の形で固定し、固溶の侵入型元素の存在しないＩＦ鋼（Interstitial atom free steel）を用いて深絞り用冷延鋼板を製造する方法として、Ａｒ₃変態点以上で仕上圧延を終了し、圧延直後からＡｒ₃変態点−５０℃までの平均冷速５０℃／秒以上で急冷却する方法が記載されている。これにより、熱延鋼板の結晶微細化が十分達成でき、最終製品の深絞り性を達成することができる。圧延直後からの急冷却は、仕上圧延を終了した鋼板の両面に水を噴射する水冷却によって行うことができる。

特許文献２においては、仕上圧延機の最下流スタンドとその１つ上流側のスタンドの間に、急冷装置を設置して鋼板を急冷する方法が記載されている。

熱間圧延の仕上圧延中あるいは仕上圧延直後に鋼板を冷却する手段として、仕上圧延のスタンド間あるいは最終スタンドを出た後、仕上圧延スタンドの出側に配置する鋼板冷却装置が用いられる。

鋼板冷却装置として、冷却水貯槽である冷却ボックスを用意し、冷却ボックスの表面にキリ穴を設け、キリ穴を通して冷却ボックス内部から冷却水を鋼板表面に噴射する方法を採用することができる。

特許文献３は熱間仕上ミルの出側ガイドに関するものであり、出側ガイドの出側には、材料の温度を制御するために上下一対のストリップクーラントヘッダが設けられている。上下部ヘッダにはそれぞれ複数のノズルが斜め方向に噴射し得るように取り付けられている。同文献の第１図によると、ノズルがヘッダ表面から突出して設けられている。このストリップクーラントは、スタンド間で用いられる。

特許文献４は、熱間圧延終了後、熱延鋼帯を水冷するに際し、噴射された水がエッジ部に直接当たらないようマスキング装置でマスキングを行い、鋼板エッジ部の硬化を防止して幅方向の材質のバラツキを抑制する方法が記載されている。

特開平６−１７１４０号公報 特開２００３−３０５５０２号公報 実開平４−６０３０４号公報 特開２００２−２１２６４５号公報

熱間圧延のタンデム仕上圧延機において、スタンド間あるいは最終スタンドを出てから、仕上圧延スタンドの出側に配置する鋼板冷却装置を設けるに際し、特許文献３に記載されているようなヘッダを用い、ヘッダ表面に、図７（ａ）に示すようなノズル３、あるいは図７（ｂ）に示すようなキリ穴１４を設置して鋼板の冷却を行っていた。

熱間圧延の仕上圧延において、鋼板のトップやボトムが仕上圧延スタンドを通過する際、当該トップやボトムが上下に振れて鋼板冷却装置に衝突することがある。鋼板が衝突する場所によっては鋼板冷却装置表面に設置したノズルやキリ穴が損傷することとなり、鋼板冷却装置の寿命を長く保つことが困難であった。

仕上圧延のスタンド間あるいは最終スタンドを出た直後に水冷却を行う品種は限定されており、水冷却を行わない品種を熱間圧延している際には、鋼板冷却装置には水が供給されない。このように水冷を行わない圧延期間中、鋼板冷却装置が鋼板の高温にさらされ、高温によってノズルが損傷し、あるいはキリ穴を設けた冷却ボックスが損傷することがあった。

仕上圧延スタンドの出側に配置する鋼板冷却装置で鋼板を冷却するに際し、鋼板の幅両端部が幅中央部に比較して過冷却となる場合がある。仕上圧延スタンド間の狭い領域で鋼板を冷却するため、特許文献４に記載のようなマスキング装置を設置することは困難を伴い、設置した場合には設備のメンテナンスに費用と時間を浪費することになるので好ましくない。

本発明は、熱間圧延のタンデム仕上圧延機における仕上圧延スタンドの出側に配置する鋼板冷却装置において、ノズルの損傷を防止するとともに、設備負担を伴わずに鋼板両端部の過冷却を防止することのできる鋼板冷却装置を提供することを目的とする。

即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１）熱間圧延のタンデム仕上圧延機における仕上圧延スタンドの出側に配置する鋼板冷却装置であって、鋼板の上面と下面の一方又は両方に冷却ボックスを配置し、冷却ボックスの内部は冷却水の貯槽であり、冷却ボックスの鋼板に面する側が表面構造体であり、表面構造体に２以上のスプレーノズルが配置され、スプレーノズルの鋼板側先端位置は表面構造体の鋼板側表面位置よりも奥側（冷却ボックスの中心側）に位置し、スプレーノズルの後端位置は表面構造体の冷却ボックス内側の内面位置よりも冷却ボックス内に突出しており、冷却ボックス内から前記スプレーノズルを通して鋼板に冷却水を噴射することを特徴とする鋼板冷却装置。
（２）鋼板の上面側冷却ボックスは、複数のスプレーノズルのうち、最も高い位置にあるスプレーノズル位置における表面構造体の冷却ボックス内側の内面位置が、最も低い位置にあるスプレーノズルの後端位置よりも低くなるように配置し、
鋼板の下面側冷却ボックスは、複数のスプレーノズルのうち、最も低い位置にあるスプレーノズルの先端位置が、最も高い位置にあるスプレーノズルの後端位置よりも高くなるように配置することを特徴とする上記（１）に記載の鋼板冷却装置。
（３）前記冷却ボックスの表面構造体に配置するスプレーノズルは、鋼板長手方向に複数個数を配列する列をなし、さらに当該スプレーノズルの列は、鋼板幅方向に複数列が配置され、各列のスプレーノズル個数は、鋼板の幅中央部が最も多く、幅方向両側部は幅中央部に比較して個数が少ないことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の鋼板冷却装置。
（４）前記冷却ボックスの表面構造体に配置するスプレーノズルの口径は、鋼板の幅中央部において最も口径が大きく、幅方向両側部は幅中央部に比較して口径が小さいことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の鋼板冷却装置。

本発明は、熱間圧延のタンデム仕上圧延機における仕上圧延スタンドの出側に配置する鋼板冷却装置であって、鋼板の上面と下面の一方又は両方に冷却ボックス２を配置し、冷却ボックス２の鋼板に面する側が表面構造体４であり、表面構造体４に２以上のスプレーノズル３が配置されており、冷却ボックス内からスプレーノズル３を通して鋼板１１に冷却水を噴射する鋼板冷却装置を対象とし、スプレーノズルの鋼板側先端位置３１は表面構造体の鋼板側表面位置４１よりも奥側に位置するので、仕上圧延スタンド１２を通過する鋼板１１のトップ・ボトムが冷却ボックスに衝突しても、スプレーノズル３が破損することがない。また、スプレーノズルの後端位置３２は表面構造体の冷却ボックス内側の内面位置４２よりも冷却ボックス内に突出しているので、スプレーノズルから冷却水を噴射していないタイミングでもスプレーノズル３が冷却ボックス内に残存する冷却水６によって冷却され、ノズルの損傷を防ぐことができる。

加熱炉で加熱されたスラブは、粗圧延機で圧延されて粗圧延鋼材となり、次いで仕上圧延機で圧延される。仕上圧延機は通常、４重式圧延機による仕上圧延スタンドが５〜７スタンド直列に並んでおり、粗圧延鋼材はこれらのスタンドを順次通過することによって仕上圧延される。仕上圧延を完了した鋼板は、ホットランテーブルを経て、コイラによって巻き取られる。

本発明の鋼板冷却装置は、仕上圧延機における仕上圧延スタンドの出側に配置する。仕上圧延スタンドの出側とは、複数配列された仕上圧延スタンドのスタンド間、あるいは仕上圧延機の最終スタンドを出た位置であり、対象とする仕上圧延スタンド１２を鋼板１１が通過した直後においてその鋼板を冷却するものである。図６に示す例は、仕上圧延機がＦ１〜Ｆ７の７基の仕上圧延スタンド１２を有する場合であり、（ａ）は最終スタンドＦ７を出た位置に鋼板冷却装置１が配置されており、（ｂ）はＦ５仕上げスタンドとＦ６仕上げスタンドの間、およびＦ６仕上げスタンドとＦ７仕上げスタンドの間に鋼板冷却装置１が配置されている例である。

図１に示すように、鋼板冷却装置１は、鋼板１１の上面と下面の一方又は両方に冷却ボックス２を配置する。鋼板上面側の冷却ボックス２１は鋼板１１の上面に冷却水を噴射し、鋼板下面側の冷却ボックス２２は鋼板１１の下面に冷却水を噴射する。冷却ボックス２は密閉容器で、内部が冷却水貯槽になっている。冷却ボックス２の鋼板に面する側を表面構造体４と呼ぶ。表面構造体４として、通常は平板状の鋼板を用いることができる。表面構造体４に２以上のスプレーノズル３が配置されており、冷却ボックス内に冷却水供給系１３から冷却水６を供給することにより、冷却ボックス２からスプレーノズル３を通して鋼板１１に冷却水を噴射することができる。

本発明の第１の特徴は、スプレーノズルの鋼板側先端位置３１が表面構造体の鋼板側表面位置４１よりも奥側（冷却ボックスの中心側）に位置する点にある。表面構造体４が平板状の表面板である場合、図１（ｂ）（ｃ）に示すように、表面構造体の鋼板側表面位置４１は、表面板の鋼板側表面位置に該当する。表面構造体４にスプレーノズル３を配置するための貫通孔を設け、その貫通孔にスプレーノズル３を配置する。その際、表面構造体の鋼板側表面位置４１からスプレーノズルの鋼板側先端位置３１が突出せず、逆に表面構造体の鋼板側表面位置４１よりも奥側に位置する。即ち、表面構造体の鋼板側表面４１よりスプレーノズルの鋼板側先端位置３１が凹んで配置されている。これにより、熱間圧延の仕上圧延において、鋼板１１のトップやボトムが仕上圧延スタンドを通過する際、当該トップやボトムが上下に振れて鋼板冷却装置１に衝突したとしても、鋼板は鋼板冷却装置１の表面構造体４に激突するのみであり、スプレーノズル３には衝突しないので、スプレーノズル３の損傷を防止することが可能となる。表面構造体の鋼板側表面４１からスプレーノズルの鋼板側先端位置３１までの凹み量は２．０ｍｍ以上であると好ましい。

鋼板冷却装置の表面構造体４としては、平面状の表面板とする以外に、平板の表面に井桁状にフィン１６を突出させた形状（図２（ａ））、あるいは平板の表面に圧延方向に平行に多数のフィン１６を突出させた形状（図２（ｂ））とすることも可能である。この場合には、表面構造体の鋼板側表面位置４１は、フィン１６の鋼板側先端位置が該当する。

本発明の第２の特徴は、スプレーノズルの後端位置３２が表面構造体の冷却ボックス内側の内面位置４２よりも冷却ボックス内に突出している点にある。表面構造体４が平板状の表面板である場合、図１（ｂ）（ｃ）に示すように、表面構造体の冷却ボックス内側の内面位置４２とは、表面板の冷却ボックス内側の表面を意味する。

仕上圧延のスタンド間あるいは最終スタンドを出た直後に水冷却を行う品種は限定されており、水冷却を行わない品種を熱間圧延している際には、鋼板冷却装置１には水が供給されない。鋼板冷却装置１への水供給が停止している間、冷却ボックス内に充満していた冷却水はスプレーノズルの冷却水噴出孔を通して外部に流出する。そのため、冷却ボックス内の冷却水６が徐々に失われる。なお、図１（ａ）に示すように、冷却水供給系１３から冷却ボックス２に至る経路中の遮断弁１７の位置を各冷却ボックス２よりも高い位置とすることにより、遮断弁１７からの冷却水漏洩で冷却ボックス２内の冷却水が失われることはなくなる。

鋼板の上面側を冷却する上面側冷却ボックス２１において、スプレーノズル３が配置された表面構造体４は冷却ボックス２の下面側に位置する。従って、冷却ボックス２への冷却水供給が停止すると、冷却ボックス内の冷却水はスプレーノズル３を通じて外部へ流出する。スプレーノズルの後端位置３２が表面構造体の冷却ボックス内側の内面位置４２から突出していない従来のスプレーノズル配置では、図８（ａ）に示すように、冷却ボックス内の冷却水がすべて流出することとなる。スプレーノズルを用いず、冷却ボックスの表面にキリ穴を設けた従来の冷却装置においても同様である（図８（ｃ））。

それに対し本発明の上面側冷却ボックス２１では、上述のとおりスプレーノズルの後端位置３２が表面構造体の冷却ボックス内側の内面位置４２よりも冷却ボックス内に突出している（図１（ｂ））。冷却水はスプレーノズルの後端位置３２からノズルを通過して流出し、図３（ａ）に示すように、冷却ボックス内の冷却水水位６１がスプレーノズルの後端位置３２に到達したところで冷却水の流出が止まる。そのため、スプレーノズル３の冷却ボックス内突出部位は常に冷却水中に浸漬していることになり、スプレーノズル３は冷却水中に浸漬して水冷されるので、鋼板の水冷却を行わない圧延期間中、鋼板冷却装置が鋼板の高温にさらされても、高温によってノズルが損傷することがなくなった。そもそも冷却ボックス内に冷却水が充満している時点についても、スプレーノズルが冷却ボックス内に突出することにより、突出しない従来と対比してスプレーノズルの冷却能力が増大し、ノズル損傷を防止することとなっている。スプレーノズルの後端位置３２が表面構造体の冷却ボックス内側の内面位置４２よりも冷却ボックス内に突出する突出量は、１０ｍｍ以上であると好ましい。

鋼板の下面側を冷却する下面側冷却ボックス２２において、スプレーノズル３が配置された表面構造体４は冷却ボックス２の上面側に位置する。スプレーノズル３が冷却ボックス内に突出していない従来のスプレーノズルにおいては、冷却ボックスへの冷却水供給が停止してわずかでも水位が下がると、図８（ｂ）に示すように、スプレーノズルは冷却ボックス内の冷却水による冷却が途切れ、直ちに高温にさらされて損傷する。スプレーノズルを用いず、冷却ボックスの表面にキリ穴を設けた従来の冷却装置においても同様である（図８（ｄ））。冷却ボックスにわずかでも傾きが存在すると、スプレーノズルあるいはキリ穴のうちで最も低い位置にあるものを通して冷却水が外部に流出し、冷却ボックス中の水位がその最も低い位置のスプレーノズルあるいはキリ穴の位置まで下がるので、それ以外のスプレーノズルあるいはキリ穴は冷却水に接触しなくなる（図９（ｂ）参照）。

それに対し本発明の下面側冷却ボックス２２では、上述のとおりスプレーノズルの後端位置３２が表面構造体の冷却ボックス内側の内面位置４２よりも冷却ボックス内に突出している（図１（ｃ））。スプレーノズルのうちで最も低い位置にあるものを通して冷却水が外部に流出しても、冷却ボックス中の冷却水水位６１はその最も低い位置のスプレーノズルの先端位置３１までしか下がらない。それ以外のスプレーノズルを含めてすべてのスプレーノズルは、後端位置３２が冷却ボックス内に突出しているため、冷却水中に浸漬しており、鋼板の水冷却を行わない圧延期間中、鋼板冷却装置が鋼板の高温にさらされても、高温によってノズルが損傷することがなくなった（図３（ｂ）参照）。そもそも冷却ボックス内に冷却水が充満している時点についても、スプレーノズルが冷却ボックス内に突出することにより、突出しない従来と対比してスプレーノズルの冷却能力が増大し、ノズル損傷を防止することとなっている。スプレーノズルの後端位置３２の突出量は、１０ｍｍ以上であると好ましい。

本発明において、冷却ボックスの表面構造体４には、鋼板の幅方向及び圧延方向に、多数のスプレーノズル３を配列することができる。これにより、鋼板の幅方向に均一に冷却水を噴射すると同時に、鋼板の圧延方向にも一定の水冷領域を設けて均一な冷却を行うことができる。鋼板の上面側、下面側それぞれの冷却ボックス２は、表面構造体４に配列した多数のスプレーノズル３を相互に同一の高さに配置する、即ち、図３に示すように、スプレーノズル配置が圧延方向１５に傾斜を持たずに配置することができる。これにより、鋼板冷却装置１を用いた水噴射を行わない品種の圧延中において、上面側冷却ボックス２１については、冷却水の水位がスプレーノズルの後端位置３２まで低下した場合においても、すべてのスプレーノズルについてその全体が冷却水の中に浸漬しており、スプレーノズルを十分に冷却することができる。また、下面側冷却ボックス２２については、スプレーノズル先端位置３１がすべて同じ高さにあるので、スプレーノズルからの冷却水の漏洩が発生せず、冷却ボックス内に冷却水が充満した状態が保持され、すべてのスプレーノズルにつてその全体が冷却水の中に浸漬しており、スプレーノズルを十分に冷却することができる。

冷却ボックスの表面構造体に、鋼板の幅方向及び圧延方向に多数のスプレーノズルを配列した本発明において、冷却ボックスを傾けることにより、スプレーノズル配置がいずれかの方向、例えば圧延方向１５に傾斜をもたせることができる。その場合、図４に示すように、鋼板の上面側冷却ボックス２１は、複数のスプレーノズルのうち、最も高い位置にあるスプレーノズル位置における表面構造体の冷却ボックス内側の内面位置４２Ｕが、最も低い位置にあるスプレーノズルの後端位置３２Ｌよりも低くなるように配置し（図４（ａ））、鋼板の下面側冷却ボックス２２は、複数のスプレーノズルのうち、最も低い位置にあるスプレーノズルの先端位置３１Ｌが、最も高い位置にあるスプレーノズルの後端位置３２Ｕよりも高くなるように配置する（図４（ｂ））と好ましい。

まず上面側冷却ボックス２１について説明する。

冷却ボックスへの冷却水供給が停止した後、冷却ボックス内の冷却水はスプレーノズル３を通じて外部へ漏洩する。図４（ａ）に示すようにスプレーノズル配置が傾斜している場合、冷却水の水位は、最終的に最も低い位置にあるスプレーノズルの後端位置３２Ｌまで低下し、そこで冷却水の漏洩は止まり、冷却水水位６１はそれ以上低下しない。上記本発明の好ましい形態において、最も高い位置にあるスプレーノズル位置における表面構造体の冷却ボックス内側の内面位置４２Ｕが、最も低い位置にあるスプレーノズルの後端位置３２Ｌよりも低くなるように配置されており、最も低い位置にあるスプレーノズルの後端位置３２Ｌが冷却水水位６１の最も低い位置であるから、最も高い位置にあるスプレーノズルについても、冷却ボックス内へのスプレーノズルの突出部の一部が冷却水中に浸漬した状態を保持することができる。従って、すべてのスプレーノズルが冷却水中に浸漬して水冷される状況を保持することができるので、スプレーノズルは圧延中鋼板の高温によって損傷されることなく、保持することができる。

次に下面側冷却ボックス２２について説明する。

図４（ｂ）に示すようにスプレーノズル配置が傾斜している場合、冷却ボックスへの冷却水供給が停止した後、冷却ボックス内の冷却水６はスプレーノズル３を通じて外部へ漏洩する。冷却水水位６１は、最終的に最も低い位置にあるスプレーノズルの先端位置３２Ｌまで低下し、そこで冷却水の漏洩は止まり、冷却水水位６１はそれ以上低下しない。上記本発明の好ましい形態において、最も低い位置にあるスプレーノズルの先端位置３１Ｌが、最も高い位置にあるスプレーノズルの後端位置３２Ｕよりも高くなるように配置されており、最も低い位置にあるスプレーノズルの先端位置３１Ｌが冷却水水位６１の最も低い位置であるから、最も高い位置にあるスプレーノズルについても、冷却ボックス内へのスプレーノズルの突出部の一部が冷却水中に浸漬した状態を保持することができる。従って、すべてのスプレーノズルが冷却水中に浸漬して水冷される状況を保持することができるので、スプレーノズルは圧延中鋼板の高温によって損傷されることなく、保持することができる。

仕上圧延スタンドの出側に配置する鋼板冷却装置において、冷却ボックスには多数のスプレーノズルを設ける。スプレーノズルは、圧延方向、即ち鋼板長手方向に複数個数を配列する列をなし、さらに当該スプレーノズルの列は、鋼板幅方向に複数列が配置され、マトリックスを形成する。通常は、鋼板長手方向に配列した列中のスプレーノズル個数は、鋼板幅方向に変化させず、一定数のノズルを有する列が鋼板幅方向に並んでいる。このようなノズル配列を有する鋼板冷却装置を用いると、鋼板幅方向で冷却時の冷却速度が不均一となり、冷却後において幅中央に比較して両側部側の鋼板温度が低くなる場合があった。特許文献４には、熱延鋼帯を水冷するに際し、噴射された水がエッジ部に直接当たらないようマスキング装置でマスキングを行う方法が開示されているが、仕上圧延スタンド間の狭い領域で鋼板を冷却する本発明においては、特許文献４に記載のようなマスキング装置を設置することは困難を伴い、設置した場合には設備のメンテナンスに費用と時間を浪費することになるので好ましくない。

本発明は上記のような場合、図５（ａ）に示すように、冷却ボックス２の各列のスプレーノズル３の個数は、鋼板の幅中央部１８が最も多く、幅方向両側部１９は幅中央部１８に比較して個数が少ないこととすると好ましい。これにより、幅方向両側部は幅中央部に比較して冷却水量が少なくなり、結果として鋼板の冷却能力を実質的に幅方向均一にすることができ、冷却後の鋼板温度を幅方向均一に保持することができるようになる。

本発明はまた、図５（ｂ）に示すように、冷却ボックス２の各列のスプレーノズル個数は幅方向に変化させあるいは一定に保った上で、スプレーノズル３の口径は、鋼板の幅中央部１８において最も口径が大きく、幅方向両側部１９は幅中央部に比較して口径が小さいこととすると好ましい。スプレーノズルの口径が小さいほど１個のスプレーノズルから噴出する冷却水量が少なくなり、鋼板の冷却能力が低くなる。そのため、スプレーノズルの口径が小さい幅方向両側部は幅中央部に比較して冷却水量が少なくなり、結果として鋼板の冷却能力を実質的に幅方向均一にすることができ、冷却後の鋼板温度を幅方向均一に保持することができるようになる。

（実施例１）
図６に示すようにＦ１〜Ｆ７の７段の仕上圧延スタンドを有する熱間圧延の仕上圧延機において、本発明を適用した。鋼板冷却装置１として図１に示す上面側冷却ボックス２１及び下面側冷却ボックス２２を有する装置を持ち、鋼板冷却装置１の設置位置として、図６（ｂ）に示すようにＦ５スタンドとＦ６スタンドの間、及びＦ６スタンドとＦ７スタンドの間に設けた。

冷却ボックス２におけるスプレーノズル３の配置は、圧延方向１５に１０個、圧延方向と直角方向（鋼板の幅方向）に１９列が配置されている。表面構造体４としては板厚が２０ｍｍの平板を用いた。スプレーノズルの鋼板側先端位置３１は、表面構造体の鋼板側表面位置４１よりも２ｍｍ凹んだ位置としている。また、スプレーノズルの後端位置３２は、表面構造体の冷却ボックス内側の内面位置４２よりも３０ｍｍ突出した形状となっている。上面側冷却ボックス２１は圧延方向１５に３°傾斜し、下面側冷却ボックス２２は圧延方向１５に０°傾斜している。

本発明の鋼板冷却装置１を設置した状態で、合計１５枚のスラブについて熱間圧延を行った。このうち、鋼板冷却装置１から冷却水を噴射して冷却を行ったスラブは１４枚であり、残りのスラブに関する熱間圧延では、冷却水供給系１３の遮断弁１７を閉じて冷却水の供給を遮断した。

上記熱間圧延を終了した後、鋼板冷却装置１の表面構造体４に設置したスプレーノズル３の検査を行ったところ、通板時の鋼板の衝突に伴うスプレーノズルの損傷は見られなかった。また、スプレーノズル３は冷却水によって十分に冷却され、スプレーノズルの熱による損傷も発生していなかった。

（実施例２）
実施例１と同様の鋼板冷却装置１を用いて熱間圧延を実施した。冷却ボックス２におけるスプレーノズル３の配置については、実施例１と異なり、圧延方向に最大で１０個、圧延方向と直角方向（鋼板の幅方向）に１９列が配列されたものを基本とし、幅方向中央部１８のノズル配列が幅方向両端部１９のノズル配列に対し６個多く、図５（ａ）に示すように、各列の最終ノズルと幅方向端部の最終ノズルを結ぶ三角形の部分にノズルを配列する。これによりエッジ部がセンター部に対し過冷却となることを防ぐことが可能となった。実施例１においては、鋼板の幅方向中央部の温度と幅端部の温度差が２５℃であったが、実施例２においては温度差が１０℃まで低減した。

（実施例３）
実施例１と同様の鋼板冷却装置１を用いて熱間圧延を実施した。冷却ボックス２におけるスプレーノズル３の配置については、実施例１と異なり、圧延方向に１０個、圧延方向と直角方向（鋼板の幅方向）に１９列が配列されており、スプレーノズルの口径は、図５（ｂ）に示すように、鋼板の幅中央部１８において最も口径が大きく、幅方向両側部１９は幅中央部に比較して口径が小さい。幅方向端部のノズル１個当りの水量をＷ（Ｌ／ｍｉｎ）とすると幅方向センターのノズル水量は２Ｗ（Ｌ／ｍｉｎ）であり、その間のノズル水量はノズル端部からセンターへの距離に比例し増加するようにノズル口径を変化させ、Ｗから２Ｗまで増加させるようにした。これによりエッジ部がセンター部に対し過冷却となることを防ぐことが可能となった。実施例１においては、鋼板の幅方向中央部の温度と幅端部の温度差が２５℃であったが、実施例３においては温度差が１０℃まで低減した。

本発明の鋼板冷却装置の一例を示す図であり、（ａ）は部分断面図、（ｂ）は上面側冷却ボックスを示す断面図、（ｃ）は下面側冷却ボックスを示す断面図である。 本発明の冷却ボックスの表面構造体の一例を示す図である。 本発明の実施の形態の一例を示す図であり、（ａ）は上面側冷却ボックスの断面図、（ｂ）は下面側冷却ボックスの断面図である。 本発明の実施の形態の一例を示す図であり、（ａ）は上面側冷却ボックスの断面図、（ｂ）は下面側冷却ボックスの断面図である。 本発明の冷却ボックスにおけるスプレーノズル配置の一例を示す図である。 仕上圧延機における本発明の鋼板冷却装置の配置の一例を示す図である。 従来の実施の形態を示す図である。 従来の実施の形態を示す図であり、（ａ）（ｃ）は上面側冷却ボックスの断面図、（ｂ）（ｄ）は下面側冷却ボックスの断面図である。 従来の実施の形態を示す図であり、（ａ）は上面側冷却ボックスの断面図、（ｂ）は下面側冷却ボックスの断面図である。

符号の説明

１ 鋼板冷却装置
２ 冷却ボックス
２１ 上面側冷却ボックス
２２ 下面側冷却ボックス
３ スプレーノズル
３１ スプレーノズルの鋼板側先端位置
３２ スプレーノズルの後端位置
４ 表面構造体
４１ 表面構造体の鋼板側表面位置
４２ 表面構造体の冷却ボックス内側の内面位置
６ 冷却水
６１ 冷却水水位
１１ 鋼板
１２ 仕上圧延スタンド
１３ 冷却水供給系
１４ キリ穴
１５ 圧延方向
１６ フィン
１７ 遮断弁
１８ 幅中央部
１９ 幅方向両側部

Claims (4)

1. 熱間圧延のタンデム仕上圧延機における仕上圧延スタンドの出側に配置する鋼板冷却装置であって、鋼板の上面と下面の一方又は両方に冷却ボックスを配置し、冷却ボックスの内部は冷却水の貯槽であり、冷却ボックスの鋼板に面する側が表面構造体であり、表面構造体に２以上のスプレーノズルが配置され、スプレーノズルの鋼板側先端位置は表面構造体の鋼板側表面位置よりも奥側（冷却ボックスの中心側）に位置し、スプレーノズルの後端位置は表面構造体の冷却ボックス内側の内面位置よりも冷却ボックス内に突出しており、冷却ボックス内から前記スプレーノズルを通して鋼板に冷却水を噴射することを特徴とする鋼板冷却装置。
2. 鋼板の上面側冷却ボックスは、複数のスプレーノズルのうち、最も高い位置にあるスプレーノズル位置における表面構造体の冷却ボックス内側の内面位置が、最も低い位置にあるスプレーノズルの後端位置よりも低くなるように配置し、
   鋼板の下面側冷却ボックスは、複数のスプレーノズルのうち、最も低い位置にあるスプレーノズルの先端位置が、最も高い位置にあるスプレーノズルの後端位置よりも高くなるように配置することを特徴とする請求項１に記載の鋼板冷却装置。
3. 前記冷却ボックスの表面構造体に配置するスプレーノズルは、鋼板長手方向に複数個数を配列する列をなし、さらに当該スプレーノズルの列は、鋼板幅方向に複数列が配置され、各列のスプレーノズル個数は、鋼板の幅中央部が最も多く、幅方向両側部は幅中央部に比較して個数が少ないことを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼板冷却装置。
4. 前記冷却ボックスの表面構造体に配置するスプレーノズルの口径は、鋼板の幅中央部において最も口径が大きく、幅方向両側部は幅中央部に比較して口径が小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼板冷却装置。

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