JP3633539B2

JP3633539B2 - 鋼板の冷却方法

Info

Publication number: JP3633539B2
Application number: JP2001308647A
Authority: JP
Inventors: 隆一近藤; 章多賀根; 誠中世古
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2001-10-04
Filing date: 2001-10-04
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2021-10-04
Also published as: JP2003112216A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鋼板の冷却方法に関するものであり、特に、熱間圧延工程において高温鋼板を冷却水で冷却するにあたり、水冷終了温度の精度向上と板内温度不均一の低減を可能とする鋼板の冷却方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
制御圧延等、熱間圧延前あるいは熱間圧延途中の高温の鋼板を冷却水を用いて冷却し、所定の温度で圧延を行うことで、所望の特性を有する鋼板を製造することは通常行われている。その際、水冷終了後の高温鋼板上面に滞留する残留冷却水が、過冷却による温度制御性の低下、温度ムラに起因する材質の不均一、上下温度差に起因する鋼板形状不良の原因となることがある。このため、従来から高温鋼板上面に滞留する残留冷却水の水切りが行なわれている。
【０００３】
高温鋼板上面の水切り技術としては、特公昭５９−１３５７３号公報、特開平９−１４１３２２号公報、特開平１１−１２３４３９号公報に下記の技術が開示されている。
【０００４】
特公昭５９−１３５７３号公報に開示された先行技術１は、仕上圧延機から送出される熱延鋼材に、複数の冷却バンクから冷却液を注入して熱延鋼材を冷却する熱延鋼材の冷却装置において、前記複数の冷却バンクの間に、熱延鋼材に向かって高圧流体を噴出する水切り用ノズルを設け、前記ノズルより上流側の冷却液の影響を下流側が受けないように、前記水切り用ノズルを配置したことを特徴とするものである。
【０００５】
特開平９−１４１３２２号公報に開示された先行技術２は、熱間薄板連続圧延ラインのホットラン冷却時に、水と空気とを混合したものを水切りノズルから噴射し、鋼帯上に滞留する残留冷却水を排除することを特徴とするものである。
【０００６】
特開平１１−１２３４３９号公報に開示された先行技術３は、ラインテーブルより搬送される鋼板の上に滞留する残留冷却水を排除する目的で使用される水切りスプレー装置において、ラインテーブルの上方に給水ヘッダーをラインテーブルを横切るように設け、ラインテーブル上からラインと直行する方向の外側に向けて高圧水を鋼板に噴射するサイドスプレーノズルを、前記給水へッダーに複数配設したことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前述の先行技術１から３は、いずれも、通過する高温鋼板上面に滞留する残留冷却水を水切りする技術であり、停止している鋼板上面の残留冷却水を排除するには不向きである。
【０００８】
したがって、水冷終了後も水冷装置内にそのまま留まる等、鋼板が停止している場合には、従来技術では鋼板上面の残留冷却水を充分に排除することができないため、過冷却による温度制御性の低下、温度ムラに起因する材質の不均一、上下温度差に起因する鋼板形状不良の問題が依然として発生する。また、残留冷却水の影響で水冷終了時の鋼鈑温度の正確な測定が困難であるため、残留冷却水による過冷却を懸念して水冷が不充分になり、再水冷が必要となって生産能率の低下を招くこともある。
【０００９】
そこで、この発明の目的は、停止しているか、あるいは、ある一定の場所でオッシレーション（揺動）している鋼板の上面に滞留する残留冷却水による局所的な冷却を抑制し、水冷終了温度の精度向上および板内温度不均一の低減を可能とする鋼板の冷却方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、高温の鋼板を冷却水を用いて目標冷却温度に冷却するに際し、水冷開始前の鋼板の温度を測定する工程と、測定された水冷開始前温度と目標冷却温度に基づいて水冷条件を決定する工程と、停止しているか、あるいは、ある一定の場所でオッシレーションしている鋼板を決定された水冷条件にしたがって水冷する工程と、鋼板を水冷する工程終了後直ちに複数本のノズルを有する水切りノズル群から、停止しているか、あるいは、ある一定の場所でオッシレーションしている鋼板の一方のエッジ側から鋼板の上面に向けて流体を噴射して鋼板上面に滞留する残留冷却水を排除する工程と、残留冷却水を排除する工程終了後に鋼板の温度を測定する工程とを有していることを特徴とする鋼板の冷却方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明に係る鋼板の冷却方法の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、この発明に係る鋼板の冷却方法の実施形態を示す説明図、図２は、この発明における水切りノズル群による水切り状態を示す平面図、図３は、図２のＡ方向視図である。なお、以下の説明では、鋼板に噴射する水切り用流体として空気を例にあげて説明するが、空気以外の流体、例えば、不活性ガス等であっても良い。
【００１３】
図１から図３において、１は圧延ライン、２は圧延ライン１に設けられた粗圧延機、３は粗圧延機２の下流側の圧延ライン１に設けられた仕上圧延機、４は粗圧延機２と仕上圧延機３との間の圧延ライン１に沿って設けられた水冷装置である。水冷装置４は、圧延ライン１に沿って複数のブロック（この例では４ブロック、４Ａ〜４Ｄ）に分けられていて、粗圧延機２により粗圧延された圧延ライン１上の鋼板５に向けて冷却水を噴射して鋼板４を所定温度に冷却する。例えば、１枚の鋼板を水冷する場合は、水冷ブロック４Ａ、４Ｂを用いて水冷し、圧延ラインに沿って２枚の鋼板を水冷する場合は、一方の鋼板を水冷ブロック４Ａ、４Ｂを用いて水冷し、他方の鋼板を水冷ブロック４Ｃ、４Ｄを用いて水冷するといった運用が行われる。
【００１４】
６は、鋼板５上に滞留する残留冷却水を排除する水切りノズル群であり、圧延ライン１と直交し且つ圧延ライン１の片側に設置されている。水切りノズル群６は、図２に示すように、複数本の空気噴射ノズル７を有し、水冷装置４の各ブロックに対応して複数ブロック（この例では４ブロック、６Ａ〜６Ｄ）に分けられていて、エアレシーバー８からヘッダー管９を介してそれぞれ空気が供給される。
【００１５】
１０は温度計であり、水冷開始前の鋼板の温度を測定する。１１Ａ、１１Ｂも温度計であり、温度計１１Ａは水冷ブロック４Ａ、４Ｂで水冷された鋼板の水冷終了後の温度を測定し、１１Ｂは水冷ブロック４Ｃ、４Ｄで水冷された鋼板の水冷終了後の温度を測定する。１２は水冷制御装置であり、一連の水冷作業を制御する。なお、１３は仕上圧延機３の前面に設置された温度計であり、制御圧延等において仕上圧延開始前の鋼板温度を確認するためのものである。
【００１６】
鋼板の冷却は以下のようにして行なわれる。
【００１７】
粗圧延機２により粗圧延された鋼板５が水冷装置４に向けて圧延ライン１上を移動し、温度計１０によって水冷開始前の鋼板の温度が測定される。水冷制御装置１２によって、温度計１０で測定した水冷開始前温度と、水冷終了後の空冷による温度降下を見込んで所定の仕上圧延開始温度になるように定められた水冷終了時の目標冷却温度と、鋼板の材質及び寸法等に基づいて、水冷装置４の冷却水量及び水冷時間等の水冷条件が決定される。なお、温度計１０での測定前に水冷開始前温度を予測して水冷条件を予備決定しておき、温度計１０での水冷開始前温度の測定結果によって水冷条件を最終決定することでもよい。そして、鋼板５が水冷装置４の中に停止すると、水冷制御装置１２の指示により、前述の水冷条件にしたがって水冷装置４から冷却水が鋼板５に向けて噴射される。所定の水冷時間が終了し水冷装置４からの冷却水の噴射が停止された後、直ちに、水冷制御装置１２の指示により、水切りノズル群６から鋼板５の一方のエッジ側から鋼板５の上面に向けて空気が一斉に噴射される。これによって、鋼板５上に滞留する残留冷却水は、鋼板５の上面から排除される。そして、温度計１１Ａによって水冷終了後の鋼板の温度が測定され、水冷終了温度が目標冷却温度になっているか否かが水冷制御装置１２によってチェックされる。なお、２枚の鋼材を水冷装置に入れて冷却する場合には、一方の鋼板の水冷終了温度は温度計１１Ａによって測定され、他方の鋼板の水冷終了温度は温度計１１Ｂによって測定される。そして、鋼板温度が目標冷却温度になっていることを確認後、鋼板５は仕上圧延機３に向けて搬送される。温度計１３で仕上圧延開始前温度が所定温度になっていることが最終確認され、仕上圧延機３にて圧延される。
【００１８】
このように、鋼板５の水冷が終了した後、直ちに、鋼板５上面に滞留する残留冷却水が鋼板５の上面から排除されるので、残留冷却水による局所的な冷却がなくなり、過冷却、温度ムラ、あるいは形状不良の発生を防止することができる。
【００１９】
また、鋼板５上面に滞留する残留冷却水が排除されることにより、温度計１１Ａ、１１Ｂによって水冷終了時の鋼板の温度が精度良く測定できるので、水冷終了温度が目標冷却温度になっているか否かが的確に確認できる。そして、その情報を次の鋼板の水冷条件決定に対してフィードバックすることにより、一層精度良い水冷条件の決定とその実施が可能となる。その結果、水冷終了温度の精度が向上し、材質のバラツキが低減できるとともに、再冷却の頻度が減少し生産能率の向上を図ることができる。ちなみに、本発明の適用により、再冷却の頻度が従来の１／２に低減したという実施結果が得られている。
【００２０】
また、従来、水冷終了時の鋼板の温度が精度良く測定できないため、仕上圧延機前面の温度測定によってはじめて再冷却が必要なことが判明し、その場合には水冷装置まで逆送せざるを得なかったが、水冷装置内で水冷終了時の鋼板の温度が精度良く測定できるので、再冷却が必要な場合でも水冷装置内でそのまま水冷を再開すればよく、逆送による余分な時間ロスも無くすことができる。
【００２１】
なお、水切りノズル群６は、鋼板５の上面に対して平行に設置しても良いが、ノズル７からの空気噴射角度が零であると、流速低下が大きいので、図３に示すように、圧延ライン（搬送ローラー）上の鋼板５の上面に対して、角度（θ）だけ下向きに傾斜させると良い。また、水切りノズル群６は、複数本のノズル７により構成する以外に、圧延ライン１と平行なスリットノズルにより構成しても良い。
【００２２】
鋼板上面に滞留する残留冷却水の水切りをより確実に行なうには、水切りノズル群から鋼板に向けて噴射する空気の流速を、４００℃以上の温度の鋼板の上面から１ｍｍ離れた位置において３ｍ／ｓｅｃ以上に調整すれば良い。これは、４００℃以上の温度の鋼板では、鋼板上面の残留冷却水が膜沸騰状態になるため、空気のわずかな流速でも水切りが可能であることによる。
【００２３】
【実施例】
この発明に係る鋼板の冷却方法の実施例を、以下に説明する。
【００２４】
図１に示すように、圧延ライン１に粗圧延機２および仕上圧延機３の２台の圧延機を備えた厚板工場において、粗圧延機２と仕上圧延機３との間に水冷装置４と水切りノズル群６が設置されている。そして、水冷開始前の鋼板温度を測定する温度計１０と水冷終了後の鋼板温度を測定する温度計１１Ａ、１１Ｂと仕上圧延開始前の鋼板温度を測定する温度計１３が設置されており、一連の水冷作業は水冷制御装置１２によって制御されている。
【００２５】
水冷装置４の長さは２０ｍで、粗圧延機２の下流側１０ｍの位置から設置されている。粗圧延機２と仕上圧延機３との間の距離は５０ｍである。水冷装置４は、５ｍ毎に上流側から第１、第２、第３および第４ブロック４Ａ、４Ｂ、４Ｃおよび４Ｄに４分割されている。水切りノズル群６も上流側から第１、第２、第３および第４ブロック６Ａ、６Ｂ、６Ｃおよび６Ｄに４分割されている。各ブロックの空気噴射ノズル７は、７ｍｍの口径を有し、５００ｍｍ間隔で、圧延ライン１の片側に、１ブロック当たり１０本、４ブロックで計４０本設置されていて、それぞれエアレシーバー８からヘッダー管９を介して空気が供給される。ノズル７と搬送ローラーとの水平距離は２００ｍｍ、垂直距離は２５０ｍｍ、傾斜角度（θ）は２度とした。
【００２６】
そして、実施例で用いた高温鋼板５の粗圧延後の寸法は、厚み約８０ｍｍ、幅約４．５ｍ、長さ約７．５ｍであり、水冷開始前の表面平均温度は、温度計１０の測定で９１０℃であった。また、目標冷却温度は８３０℃であった。
【００２７】
上記の鋼板寸法、水冷開始前の表面平均温度、目標冷却温度等に基づいて水冷制御装置１２が水冷条件を決定した後、鋼板５を冷却装置４の第１、第２ブロック４Ａ、４Ｂ内に搬入し、水冷条件にしたがって水冷を行なった。水冷終了後、直ちに、水切りノズル群６の第１、第２ブロック６Ａ、６Ｂのノズル７から噴射圧０．５ＭＰａで空気を鋼板５の上面に向けて噴射した。水冷中および水切り実施時は、６００ｍｍのストロークで鋼板５を圧延ライン１方向にオシレーションさせた。
【００２８】
なお、ノズル７先端から反対側の鋼板５のエッジまでの距離は、約５ｍであり、非圧延時に実施した鋼板５の上面から１ｍｍの位置での噴射空気の流速は、ピトー管測定により、平均７．２ｍ／ｓｅｃであった。
【００２９】
このようにして、鋼板５の水冷を実施した結果、水切り実施後約８秒で、鋼板５の上面上に滞留していた残留冷却水は、鋼板上面上からほぼ一掃された。温度計１１Ａの測定では、水冷終了後の鋼板５の表面平均温度は８２８℃、温度のばらつきは１５℃以内であった。
【００３０】
そして、温度計１３により仕上圧延前の鋼板温度が所定温度であることを確認した後、仕上圧延機３により仕上圧延をした結果、形状、材質共に良好であった。
【００３１】
【発明の効果】
この発明によれば、冷却装置から圧延ライン上の鋼板に向けて冷却水を噴射して鋼板を冷却した後、直ちに、複数本のノズルを有する水切りノズル群から鋼板上面に向けて流体を一斉に噴射することで、鋼板上面に滞留する残留冷却水を一斉に水切りすることにより、残留冷却水による局所的な冷却を防止するので、温度制御性が向上するとともに、温度ムラを抑制することで材質の均一化を図ることができる。また、滞留する残留冷却水が排除されることにより、水冷終了後の鋼板の温度が精度良く測定できるので、目標の冷却温度になっているか否かが的確に確認でき、材質のバラツキが低減できるとともに、再冷却による生産能率の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す説明図である。
【図２】この発明における水切りノズル群による水切り状態を示す平面図である。
【図３】図２のＡ方向矢視図である。
【符号の説明】
１：圧延ライン
２：粗圧延機
３：仕上圧延機
４：冷却装置
４Ａ〜４Ｄ：冷却装置のブロック
５：鋼板
６：水切りノズル群
６Ａ〜６Ｄ：水切りノズル群のブロック
７：空気噴射ノズル
８：エアーレシーバー
９：ヘッダー管
１０：温度計
１１Ａ、１１Ｂ：温度計
１２：水冷制御装置
１３：温度計

Claims

高温の鋼板を冷却水を用いて目標冷却温度に冷却するに際し、水冷開始前の鋼板の温度を測定する工程と、測定された水冷開始前温度と目標冷却温度に基づいて水冷条件を決定する工程と、停止しているか、あるいは、ある一定の場所でオッシレーションしている鋼板を決定された水冷条件にしたがって水冷する工程と、鋼板を水冷する工程終了後直ちに複数本のノズルを有する水切りノズル群から、停止しているか、あるいは、ある一定の場所でオッシレーションしている鋼板の一方のエッジ側から鋼板の上面に向けて流体を噴射して鋼板上面に滞留する残留冷却水を排除する工程と、残留冷却水を排除する工程終了後に鋼板の温度を測定する工程とを有していることを特徴とする鋼板の冷却方法。