JP5598011B2 - 熱鋼板の冷却装置および冷却方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱鋼板、例えば、熱間圧延された熱延鋼帯、厚板などの加熱された鋼板を上方から冷却するための冷却装置および冷却方法に関するものである。

一般に、熱延鋼帯を製造するには、図１に示すように、加熱炉１においてスラブを所定温度に加熱し、加熱されたスラブを粗圧延機２で圧延して粗バーとなし、ついでこの粗バーを複数基の圧延スタンドからなる連続熱間仕上圧延機３により圧延して所定の厚みの熱鋼板６となす。そして、連続熱間仕上圧延機３の出側のランナウトテーブルに設けられた冷却装置４から冷却水を供給することによって熱延鋼帯を冷却した後、巻取機５で巻き取ることにより製造される。

従来、熱延鋼帯などの熱鋼板の上面を高能率で冷却するにためには、熱鋼板の幅方向に並べられた複数の円管状の冷却ノズルから熱鋼板上に、柱状の冷却水を供給している。それにより、高い冷却速度を与えて微細な組織をつくりこみ、強度の高い熱鋼板を製造する。

鋼板の品質はこの冷却装置群における冷却により大きく変化する。熱鋼板の長手方向や幅方向で冷却能力がばらつくと、材質のばらつきが生じる。材質のばらつきを生じさせないため、熱鋼板の幅方向に均一な冷却を実現する技術が開発されてきた。

熱鋼板の冷却装置は、通常ヘッダとノズルから主要部が構成され、ノズルから冷却水を噴出して、熱鋼板を冷却しているが、熱鋼板の上面に冷却水を噴出する冷却装置においては、ノズルとして、逆U字状のものが使用されていた（後述する特許文献１の図７参照）。このタイプのノズルを備える冷却装置では、冷却水の給水停止をしても、瞬時に冷却水が止まらず、サイフォン現象によりノズルから冷却水の鋼板上への落下時間があり、このために、鋼板の幅方向や長さ方向に冷却の不均一が生じていた。

このような冷却装置を改良するために、図２に示されるような、ノズルが直管状のものを採用した冷却装置が考え出された。
図２には、冷却水源から冷却水が給水される下部ヘッダ７に山形の屋根板９を重ねて冠着し、該下部ヘッダ７の上部壁と該屋根板９とで形成される室で上部ヘッダ１０を形成し、冷却水が下部ヘッダ７から上部ヘッダ１０へ供給できるようになっており、該鋼板の幅方向に所定の間隔で取り付けられた複数本の直管状のノズル８が上部ヘッダ１０内より下部ヘッダ７を貫通して垂下している冷却装置が示されている。冷却水源と接続されたヘッダ給水管１３から下部ヘッダ７に給水された冷却水は、上部ヘッダに至り、ノズル上端からノズル内部に流入し、ノズル下端から噴出される。

しかしながら、このような従来の技術でも熱鋼板の幅方向における冷却の不均一を十分には解決できていない。以下に冷却装置における、冷却不均一のメカニズムを図２（ａ）、（ｂ）に基づいて説明する。
上部ヘッダ１０からノズル８上端に流入する際およびその後のノズル内で圧力損失が生じる。この圧力損失とノズル高さ分の圧力ヘッドの差によりヘッダ内のノズル入口における静圧が決定される。これを式で表すと式（１）のようになる。

ここで、ｐは静圧、λは圧力損失係数、v_１はノズル入口流速、v_２はノズル内流速、gは標準重力加速度、pはノズル長さ、ζはノズルに流入する際の圧力損失係数、λはノズル内における圧力損失係数である。またv_１とv_２には流量の保存則から式（２）に示すような関係がある。ここで、Ａ_１はスリーブ流路の断面積、Ａ_２はノズル流路の断面積である。

また、ヘッダが熱鋼板の幅方向の片側から給水を行った場合、ヘッダ内において、例えば図３に示すような鋼板の幅方向における流速が存在し、式（３）に示すベルヌイの式に従い、流速が速いほど動圧が増加し、図４に示すような鋼板の幅方向における動圧分布が生じる。

ここで、p_０は全圧、ρは密度、Ｖはヘッダ内の熱鋼板の幅方向の流速、ρＶ^２／２が動圧である。式（３）により、静圧は図５に示すような分布になる。流量はノズル断面積とノズル内流速の積で表されるが、静圧が決まると式（１）を満たすように流量が決まる。ヘッダの最流入側の流速をＶaとした場合、ヘッダの両端におけるノズルからの流量の差を平均流量で除したものは式（４）で表される。ただし、Ｑaveはヘッダにおいて、鋼板の幅方向に複数本設置されたノズルから噴射される平均の流量である。このδが、流量のばらつきの最大値となる。

幅方向の均一冷却を行うためには、δを小さくする必要があるが、式（４）およびＡ_１＜Ａ_２の関係から、ばらつきδの抑制にはζ（ノズルに流入する際の圧力損失係数）を大きくすることが効果的であることがわかる。そしてζを大きくするには、ノズル上端部の内径を小径化するスリーブをノズル上端部に装着してやればよい。

このノズル上端部の内径を小径化するスリーブに相当する部材であるオリフィスをノズル上端部に取り付けた冷却装置の発明は、すでに特許文献１や特許文献２に記載されている。
すなわち、特許文献１には、図２に記載されるような、屋根板を有し、上部ヘッダと下部ヘッダからなるヘッダと直管状のノズルを有する冷却装置において、ノズルの上端部にオリフィス部品を蓋着した冷却装置が記載され、この装置によれば、幅方向の流量分布を均一化することができるとされている。

また、特許文献２にも、直管状の前記ノズルをヘッダの上下に貫通させ、該ノズルの上端部にオリフィス部品を着脱可能に装着し、このノズルを下部貫通部で前記ヘッダと固着して封止すると共に、上部貫通部は前記ヘッダとの間に通水部を形成し、該通水部及び前記オリフィスの上方に水室を設けた冷却装置が記載されている。

しかしながら、特許文献１および特許文献２の技術では、オリフィスを用いてヘッダ内の圧力を調整することが示唆されているだけであって、ヘッダの給水側に近いほどヘッダ内の静圧が低いことを考慮して冷却装置を設計すべきであるという知見は開示されていなかった。
したがって、特許文献１および特許文献２に開示された技術を用いて熱鋼板を冷却しても、冷却水の流量分布を幅方向において十分に均一化して冷却を行うことはできず、材質のばらつきが小さい熱鋼板を製造することができなかった。

実公昭６３−４４１６８号公報 実開平５−３９７０９号公報

本発明は、上記に鑑み、熱鋼板の幅方向において冷却水の流量分布を十分に均一とすることができる熱鋼板の冷却装置および冷却方法を提供することを課題とする。

本発明は、上記の課題を解決するために以下の手段を採用する。
（１）その一端に冷却水給水口が設けられたヘッダと該ヘッダに熱鋼板幅方向にそって
設けた複数本の直管状ノズルとを備え、該ノズルの上端部にノズルよりも流路面
積を小さくするための部品であるスリーブを取り付け、該ノズルの下端から冷却
水を噴射して熱鋼板の上面に冷却水を供給する熱鋼板の冷却装置であって、該ス
リーブの内径を、熱鋼板の幅方向に、ヘッダの給水側端部から他端に向かって段
階的に順次小径化させることを特徴とする熱鋼板の冷却装置。
（２）その両端の各々に冷却水給水口が設けられたヘッダと該ヘッダに熱鋼板幅方向に
そって設けた複数本の直管状ノズルとを備え、該ノズルの上端部にノズルよりも
流路面積を小さくするための部品であるスリーブを取り付け、該ノズルの下端か
ら冷却水を噴射して熱鋼板の上面に冷却水を供給する熱鋼板の冷却装置であっ
て、該スリーブの内径を、熱鋼板の幅方向に、ヘッダの両端部の各々から中央部
に向かって段階的に順次小径化させることを特徴とする熱鋼板の冷却装置。
（３）前記スリーブの内径の値を３段階以上に設定して、鋼板の幅方向に、ヘッダの給
水側端部から他端に向かって順次小径化させることを特徴とする、（１）に記載
の熱鋼板の冷却装置。
（４）前記ノズルの内径を５０ｍｍ以下、長さを１５００ｍｍ以下、スリーブの内径を
２０ｍｍ以下としたことを特徴とする、（１）〜（３）のいずれかに記載の熱鋼
板の冷却装置。
（５）その一端に冷却水給水口が設けられたヘッダと該ヘッダに熱鋼板幅方向にそって
設けた複数本の直管状ノズルとを備え、該ノズルの上端部にノズルよりも流路面
積を小さくするための部品であるスリーブを取り付け、該ノズルの下端から冷却
水を噴射して熱鋼板の上面に冷却水を供給する冷却装置による熱鋼板の冷却方法
において、該スリーブの内径を、熱鋼板の幅方向に、ヘッダの給水側端部から他
端に向かって段階的に順次小径化させることにより、熱鋼板の幅方向に均一な冷
却をすることを特徴とする熱鋼板の冷却方法。
（６）その両端の各々に冷却水給水口が設けられたヘッダと該ヘッダに熱鋼板幅方向に
そって設けた複数本の直管状ノズルとを備え、該ノズルの上端部にノズルよりも
流路面積を小さくするための部品であるスリーブを取り付け、該ノズルの下端か
ら冷却水を噴射して熱鋼板の上面に冷却水を供給する冷却装置による熱鋼板の冷
却方法において、該スリーブの内径を、熱鋼板の幅方向に、ヘッダの両端部の各
々から中央部に向かって段階的に順次小径化させることにより、熱鋼板の幅方向
に均一な冷却をすることを特徴とする熱鋼板の冷却方法。
（７）前記スリーブの内径の値を３段階以上に設定して、熱鋼板の幅方向に、ヘッダの
給水側端部から他端に向かって順次小径化させることを特徴とする、（５）に記
載の熱鋼板の冷却方法。
（８）前記ノズルの内径を５０ｍｍ以下、長さを１５００ｍｍ以下、スリーブの内径を
２０ｍｍ以下、ノズル１本当りの流量を１０〜８０Ｌ／ｍｉｎとしたことを特徴
とする、（５）〜（７）のいずれかに記載の熱鋼板の冷却方法。

本発明の熱鋼板の冷却装置及び冷却方法により、鋼板の幅方向で流量分布の均一性が向上して高い冷却均一性が得られ、材質のばらつきが小さく品質の高い鋼板を製造することが可能である。

熱延鋼帯の圧延ラインの概略を表す図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ従来の熱鋼板の上面を冷却する冷却装 置の側面図、冷却装置の正面図である。 ヘッダ内の鋼板幅方向距離の流速分布を表す図である。 ヘッダ内の鋼板幅方向距離の動圧分布を表す図である。 ヘッダ内の鋼板幅方向距離の静圧分布を表す図である。 スリーブ内径と鋼板幅方向の流量のばらつきの関係を表す図である。 スリーブ内径とヘッダ内圧力の関係を表す図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の冷却装置の一実施形態を表す 側面図、正面図である。 実施例１（本発明例２と比較例１）における鋼帯幅方向の流量分布を表す 図である。 実施例１（本発明例２と比較例１）における鋼帯幅方向の巻取温度分布 を表す図である。 実施例１（本発明例２と比較例１）における鋼帯幅方向の引張強度分布 を表す図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の冷却装置の他の一実施形態を表 す側面図、正面図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれヘッダ給水管を下部ヘッダの両端に有 し、ノズル上端部にスリーブを設けない冷却装置の側面図および正面図 である。

本発明者らは、図２に記載された冷却装置のノズル上端部にノズル内径を小さくするスリーブを装着した冷却装置を使って（後述する図８に示す冷却装置を参照）、冷却水の流入口になるノズル上端部の内径を小径化するスリーブとノズル下端から熱鋼板上面へ噴出される冷却水の鋼板の幅方向の流量のばらつき等について以下の知見を得た。
スリーブ内径と流量の最大ばらつきとの関係については図６に示すように、スリーブ内径が小さいほど、流量のばらつきが小さくなる。しかし、スリーブ内径を小さくすると、ノズル内での圧力損失が大きくなるので、より高いヘッダ内圧力が必要とされる。

図７に、スリーブ内径とヘッダ内圧力（静圧）の関係を示す。実線はヘッダにおける鋼板幅方向の給水側端部〔図２（ｂ）のX１〕の圧力、破線は給水側と反対側の端部〔図２（ｂ）のX２〕の圧力を示す。例えば、鋼板幅方向で均一な冷却を行うために、冷却水の流量の幅方向のばらつきの目標を±３％以内とする場合、図６よりスリーブ内径は９ｍｍ以下としなければならないが、この時に必要なヘッダ内圧力は、図７より８０００ｍｍＡｑを超える。その場合、ヘッダへの送水には８ｍ以上の圧力ヘッドが必要となり、冷却水供給のためのポンプの送水圧を上げなければならず、送水設備費の増大、送水ランニングコストの増大を招くのでよくない。

鋼板幅方向のヘッダ内圧力分布に応じて、スリーブの内径を複数段階で適正に変化させると、スリーブを含むノズルでの圧力損失を幅方向に変化させることができる。これによって、ヘッダ内の圧力不均一を相殺して、ノズル流出口での圧力、さらには流量を鋼板幅方向で一定にすることができる。また、ヘッダ内圧力を不必要に高くしなくて済むため、送水設備費や送水ランニングコストの低減をはかることができる。

以下、本発明の実施形態を、図８および図１２に基づいて説明する。
図８には、スリーブ１４以外の構成については、図２に示された装置と基本的の同じである。
すなわち、冷却水源に接続されているヘッダ給水管１３から冷却水が給水される下部ヘッダ７に山形の屋根板９を重ねて冠着し、該下部ヘッダ７の上部壁と該屋根板９とで形成される室で上部ヘッダ１０を形成し、冷却水が下部ヘッダ７から上部ヘッダ１０へ供給できるようになっており、該鋼板の幅方向に所定の間隔で取り付けられた複数本の直管状のノズル８が上部ヘッダ１０内より下部ヘッダ７を貫通して垂下している冷却装置が示されている。ヘッダ給水管１３から下部ヘッダ７に給水された冷却水は、上部ヘッダに至り、ノズル上端からノズル内部に流入し、ノズル下端から噴出される。そして、ノズルの上端部にはスリーブ１４が装着されている。このスリーブはノズルの上端部に着脱可能に装着することがメンテナンスを考慮すると望ましい。

このスリーブ１４は、ノズル上端部の内径を小径化するものであり、特許文献１のオリフィスと同様に、冷却水流入時に圧力損失を与える作用を持つが、スリーブの流路長さにより圧力損失、さらにはヘッダ内圧力の調整機能を持たせることが可能である。図８に示されるスリーブ１４の上端部にはノズル上端に係止して装着できるようにフランジ部を形成しているが、スリーブ１４は、フランジ部がなくとも、ノズル上端部の内径を小さくできるものであればよい。
なお、１１はノズル８の下端から噴出される冷却水であり、また、Ｘ１、Ｘ２はそれぞれヘッダの給水側端部と反対側端部を示している。

また、図１２には、図８に示される冷却装置とは異なる本発明の実施形態の他の一例が示されている。すなわち、この実施形態の冷却装置では、下部ヘッダ７への給水が下部ヘッダの両端から給水されるようになっている点が図８に示される冷却装置と異なっており、ヘッダ給水管１３、１５から下部ヘッダ７に給水されるようになっている。この冷却装置においても、ノズルの上端部にはスリーブ１４が装着されている。このスリーブはノズルの上端部に着脱可能に装着することがメンテナンスを考慮すると望ましい。
図８および図１２に示される冷却装置において、ノズルの内径は５０ｍｍ以下、好ましくは１０〜３０ｍｍ、ノズルの長さは１５００ｍｍ以下、好ましくは２００〜１０００ｍｍ、スリーブの内径は２０ｍｍ以下、好ましくは５〜１５ｍｍとするのが良い。ノズル１本当たりの流量は１０〜８０Ｌ／ｍｉｎである（Ｌはリットルである）。

ノズル内径が５０ｍｍより大きい場合、例えば、ノズル下端から噴射される冷却水の流量が８０Ｌ／min以下では、ノズル内に水が充満せず、壁を伝う流れになり、柱状の安定した流れにならず、冷却不均一を生じる。そのため、ノズル内径を５０ｍｍ以下とした。ノズル内径が１０ｍｍより小さくすると、ノズルから噴射された冷却水が細くなって落下中に破断するため、熱鋼板上に冷却水が連続的に供給されず、熱鋼板の長手方向における冷却不均一を生じる。また、ノズル内径が３０ｍｍより大きくすると、ノズルから噴射される冷却水の流量を２０Ｌ／min以下にした場合、ノズル内に水が充満せず、壁を伝う流れになり、柱状の安定した流れにならず、冷却不均一を生じる。

ノズル長さが１５００ｍｍより長い場合、例えば、ノズル内径が２５ｍｍの場合、ノズルから噴射される冷却水の流量が８０Ｌ／min以下では、ヘッダ内圧力のゲージ圧力を正値にすることが困難となり、鋼板の幅方向の冷却水流量のばらつきの原因となる。ノズル長さが２００ｍｍより短い場合、ノズル内で冷却水の流れが十分に整流されず噴射された後の冷却水の流れが乱れ、冷却が不安定になる恐れがある。

スリーブの内径が２０ｍｍより大きくすると、例えば、ノズル内径が３０ｍｍの場合、流量が８０Ｌ／min以下では、ヘッダ内圧力のゲージ圧力を正値にすることが困難となり、鋼板幅方向の冷却水の流量ばらつきの原因となる。スリーブの内径が５ｍｍより小さい場合、圧力損失が大きくなり、ヘッダ内圧力が増加し、そのため、ヘッダへの送水圧力が大きくなり、また、スリーブに冷却水中の異物がつまりやすくなる。スリーブの内径が１５ｍｍより大きい場合、流量が３０Ｌ／min程度以下ではヘッダ内圧力のゲージ圧力を正値にすることが困難となり、鋼板幅方向の冷却水の流量ばらつきの原因となる。

そして、本発明では、熱鋼板の幅方向の冷却を均一にするために、ヘッダへの給水がヘッダのいずれか一方の端部の１個所から給水する場合は、ヘッダに設けられた複数本のノズルにおけるスリーブの内径を熱鋼板の幅方向に、ヘッダの給水側端部から他端に向かって段階的に順次小径化させるものであり、ヘッダへの給水がヘッダ両端の２個所から給水する場合は、ヘッダに設けられた複数本のノズルにおけるスリーブの内径を熱鋼板の幅方向に、ヘッダの給水側両端部から中央部に向かって段階的に順次小径化させるものである。したがって、後者の場合、ヘッダの中央部近くに設けられたノズルのスリーブの内径は、ヘッダの両端部近くに設けられたノズルのスリーブの内径よりも小さくなっている。
なお、本発明を図８および図１２に示される、上部ヘッダと下部ヘッダを有する装置に基づいて説明したが、本発明は、この装置に限られるものではなく、ヘッダに設けられるノズルが直管状である冷却装置に適用できるものである。

本発明の実施例を、図１に示す熱延鋼帯の圧延ラインにおいて、熱延鋼帯の冷却を行う場合について、冷却水の供給が、ヘッダ両端部の一方の１個所から行われる場合（実施例１）と該ヘッダの両端部の２個所から行われる場合（実施例２）とについて、本発明例と比較例を図２、図８、図１２および図１３に示される冷却装置に基づいて説明する。なお、図１３については後述する。
図２、図８、図１２および図１３に示される冷却装置において、ノズル内径は２０ｍｍ、ノズル長さは５００ｍｍ、ノズル１本当りの流量は５０Ｌ／min、熱鋼板の幅方向におけるノズルのピッチは５０ｍｍ、ノズルの本数は４８本である。

図２、図８、図１２および図１３に示す冷却設備を使って、上記の実施形態に基づいて、仕上げ板厚３．０ｍｍ、５５０ＭＰａの鋼帯を製造した。仕上圧延機出側での搬送速度は鋼帯先端部で６５０ｍｐｍ、鋼帯先端部が巻取機に到達して以降は順次速度を上げて最高８００ｍｐｍまで増速した。鋼帯の仕上圧延機出側の温度は８６０℃で、巻取機手前の温度計の指示が５００℃となるように冷却ゾーンの長さを制御した。

（実施例１）
比較例１では、図２に示される、ノズル上端部にスリーブを設置しない冷却装置で冷却を行った。比較例２では図８に示される冷却装置で冷却を行い、ノズル上端部に設置された全てのスリーブを同一内径の１０ｍｍとした。
また、本発明例１では、２段階にスリーブ内径を設定した。すなわち、図８に示される冷却装置において、ヘッダの給水側の一方の端部から給水されない側の他端に向かって、ヘッダに設けられた４８本のノズルの内、鋼帯の幅方向に給水管１３が設けられているヘッダの給水側端部から２４本のノズルの上端部に内径１０．２ｍｍのスリーブを、残り２４本のノズルの上端部に内径９．８ｍｍのスリーブを設置した。また本発明例２では、同様に３段階にスリーブ内径を設定した。すなわち鋼帯の幅方向に給水側から１６本のノズルに内径１０．２ｍｍのスリーブを、次の１６本のノズルに内径１０ｍｍのスリーブを、残り１６本のノズルに内径９．８ｍｍのスリーブを設置した。スリーブの流路長さはすべて３０ｍｍである。

本発明例２と比較例１については、図９には鋼帯幅方向の流量分布の結果を、図１０には鋼帯幅方向の巻取温度分布の結果を、また図１１には冷却後の鋼帯幅方向の引張強度の結果をそれぞれ示した。ここで、○印は本発明例２の、●印は比較例１の結果をそれぞれ示している。

比較例１では、図９に示すように、給水側からの幅方向距離が長くなるほど冷却水の流量が増大し、流量のばらつき（最大値と最小値の差）△Ｑは、流量目標値の５０Ｌ／minに対して±４５．６％のばらつきがあった。このため、巻取温度のばらつき△Ｔは、図１０に示すように目標値の６４０℃に対して±７０．９℃となり、引張強度のばらつき△ＴＳは、図１１に示すように目標の４５０ＭＰａに対して±６９．５ＭＰａとなった。
また、比較例２では、流量のばらつき△Ｑは±５．２％、巻取温度のばらつき△Ｔは±８．５℃、引張強度のばらつき△ＴＳは±８．３ＭＰａであった。

これに対し、本発明例２では、図９に示すように、鋼板幅方向での流量のばらつき△Ｑは、±２．４％に低減した。このため、巻取温度のばらつき△Ｔは、図１０に示すように±４．０℃となり、引張強度のばらつき△ＴＳは、図１１に示すように目標の４５０ＭＰａに対して±３．９ＭＰａとなった。鋼板の幅方向で材質が均一な熱延鋼帯を製造することができた。
また、本発明例１では、鋼板幅方向での流量のばらつき△Ｑは±３．２％に低減した。このため、巻取温度のばらつき△Ｔは±５．３℃となり、引張強度のばらつき△ＴＳは、±５．２ＭＰａとなった。

比較例１、２および本発明例１、２の結果を、まとめて表１に示す。
本発明例１および本発明例２では比較例１に対し、鋼帯幅方向の流量ばらつき△Ｑ、鋼帯幅方向の巻取温度ばらつき△Ｔ、鋼帯幅方向の引張強度ばらつき△ＴＳのいずれもが小さくなり、各分布の均一性が大きく向上しており、比較例２に対しても各分布の均一性がさらに向上している。本発明例１と本発明例２とを比較すると、３段階にノズル内径を設定した本発明例２が２段階にノズル内径を設定した本発明例１よりも上記のばらつきが小さくなり、各分布の均一性がさらに向上している。

（実施例２）
実施例２では、冷却水が下部ヘッダ７の両端部から、ヘッダへ供給される場合について、図１２および図１３に示される冷却装置を使用した。図１３に示される冷却装置は、ノズルの上端部にはスリーブが装着されておらず、ヘッダへの冷却水の給水が下部ヘッダ７の両端部の２個所から行われるものであり、図２示される装置に給水管１５を設けた構成を備えるものである。

比較例１では、図１３に示されるスリーブを設置しない冷却装置を、比較例２では、全てのスリーブを同一内径の１５ｍｍとした図１２に示される冷却装置で冷却を行った。
本発明例１では、図１２に示される冷却装置において、ヘッダに設けられた４８本のノズルの内、給水管１３が設けられているヘッダの給水側の一方の端部からヘッダの板幅方向の中央部にわたって、２４本のノズルを設け、そのうちヘッダの給水側の１２本のノズルには内径１５．３ｍｍのスリーブを、残り１２本のノズルに内径１４．６ｍｍのスリーブを設けた。そして同様に、給水管１５が設けられているヘッダの他方の給水側端部からヘッダの板幅方向の中央部にわたって、２４本のノズルを設け、そのうちヘッダの給水管１５が設けられた給水側の１２本のノズルには内径１５．３ｍｍのスリーブを、残り１２本のノズルに内径１４．６ｍｍのスリーブを設けた。スリーブの流路長さはすべて３０ｍｍである。

比較例１では、流量のばらつき（最大値と最小値の差）△Ｑは、流量目標値の５０Ｌ／minに対して±１０．９％のばらつきがあった。このため、巻取温度のばらつき△Ｔは、±１７．８℃となり、引張強度のばらつき△ＴＳは、目標の４５０ＭＰａに対して±１７．５ＭＰａとなった。
また、比較例２では、流量のばらつき△Ｑは±５．９％、巻取温度のばらつき△Ｔは±９．７℃、引張強度のばらつき△ＴＳは±９．６ＭＰａであった。

これに対し、本発明例１では、鋼板幅方向での流量のばらつき△Ｑは、±２．５％に低減した。このため、巻取温度のばらつき△Ｔは、±４．１℃となり、引張強度のばらつき△ＴＳは、±４．０ＭＰａとなった。鋼板の幅方向で材質が均一な熱延鋼帯を製造することができた。

比較例１、２および本発明例１の結果を、まとめて表２に示す。
本発明例１は比較例１、２に比べて、鋼帯幅方向の流量ばらつき△Ｑ、鋼帯幅方向の巻取温度ばらつき△Ｔ、鋼帯幅方向の引張強度ばらつき△ＴＳのいずれもが小さくなり、各分布の均一性が大きく向上している。

以上のように、スリーブの内径を鋼板の幅方向に複数段階変化させる本発明の冷却装置および冷却方法により、熱鋼板の幅方向での流量分布の均一性の向上し、熱鋼板の幅方向での均一な冷却が可能になる。

なお、本発明の実施例では、熱延鋼帯の冷却装置について示したが、本発明の内容はこれに限るものではなく、厚板など他の熱鋼板を柱状冷却水で冷却する場合において適用することが可能である。

１ 加熱炉
２ 粗圧延機
３ 仕上圧延機
４ 冷却設備
５ 巻取機
６ 熱鋼板、熱延鋼帯
７ 下部ヘッダ
８ ノズル
９ 屋根板
１０ 上部ヘッダ
１１ 冷却水
１２ テーブルローラー
１３ ヘッダ給水管
１４ スリーブ
１５ ヘッダ給水管

Claims (8)

1. その一端に冷却水給水口が設けられたヘッダと該ヘッダに熱鋼板幅方向にそって設けた複数本の直管状ノズルとを備え、該ノズルの上端部にノズルよりも流路面積を小さくするための部品であるスリーブを取り付け、該ノズルの下端から冷却水を噴射して熱鋼板の上面に冷却水を供給する熱鋼板の冷却装置であって、該スリーブの内径を、熱鋼板の幅方向に、ヘッダの給水側端部から他端に向かって段階的に順次小径化させることを特徴とする熱鋼板の冷却装置。
2. その両端の各々に冷却水給水口が設けられたヘッダと該ヘッダに熱鋼板幅方向にそって設けた複数本の直管状ノズルとを備え、該ノズルの上端部にノズルよりも流路面積を小さくするための部品であるスリーブを取り付け、該ノズルの下端から冷却水を噴射して熱鋼板の上面に冷却水を供給する熱鋼板の冷却装置であって、該スリーブの内径を、熱鋼板の幅方向に、ヘッダの両端部の各々から中央部に向かって段階的に順次小径化させることを特徴とする熱鋼板の冷却装置。
3. 前記スリーブの内径の値を３段階以上に設定して、鋼板の幅方向に、ヘッダの給水側端部から他端に向かって順次小径化させることを特徴とする、請求項１に記載の熱鋼板の冷却装置。
4. 前記ノズルの内径を５０ｍｍ以下、長さを１５００ｍｍ以下、スリーブの内径を２０ｍｍ以下としたことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の熱鋼板の冷却装置。
5. その一端に冷却水給水口が設けられたヘッダと該ヘッダに熱鋼板幅方向にそって設けた複数本の直管状ノズルとを備え、該ノズルの上端部にノズルよりも流路面積を小さくするための部品であるスリーブを取り付け、該ノズルの下端から冷却水を噴射して熱鋼板の上面に冷却水を供給する冷却装置による熱鋼板の冷却方法において、該スリーブの内径を、熱鋼板の幅方向に、ヘッダの給水側端部から他端に向かって段階的に順次小径化させることにより、熱鋼板の幅方向に均一な冷却をすることを特徴とする熱鋼板の冷却方法。
6. その両端の各々に冷却水給水口が設けられたヘッダと該ヘッダに熱鋼板幅方向にそって設けた複数本の直管状ノズルとを備え、該ノズルの上端部にノズルよりも流路面積を小さくするための部品であるスリーブを取り付け、該ノズルの下端から冷却水を噴射して熱鋼板の上面に冷却水を供給する冷却装置による熱鋼板の冷却方法において、該スリーブの内径を、熱鋼板の幅方向に、ヘッダの両端部の各々から中央部に向かって段階的に順次小径化させることにより、熱鋼板の幅方向に均一な冷却をすることを特徴とする熱鋼板の冷却方法。
7. 前記スリーブの内径の値を３段階以上に設定して、熱鋼板の幅方向に、ヘッダの給水側端部から他端に向かって順次小径化させることを特徴とする、請求項５に記載の熱鋼板の冷却方法。
8. 前記ノズルの内径を５０ｍｍ以下、長さを１５００ｍｍ以下、スリーブの内径を２０ｍｍ以下、ノズル１本当りの流量を１０〜８０Ｌ／ｍｉｎとしたことを特徴とする、請求項５乃至７のいずれか一項に記載の熱鋼板の冷却方法。
   
   
   
   

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