KR101498843B1

KR101498843B1 - 열연강판 냉각 장치

Info

Publication number: KR101498843B1
Application number: KR1020137020185A
Authority: KR
Inventors: 도오루 아카시; 신고 구리야마; 다케오 이토오; 고오지 노구치
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2012-12-06
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2015-03-04
Anticipated expiration: 2032-12-06
Also published as: JPWO2014087520A1; BR112013028746B1; EP2929949A4; CN103987469B; WO2014087520A1; EP2929949B1; BR112013028746A2; EP2929949A1; CN103987469A; KR20140100884A; JP5310966B1

Abstract

본 발명의 열연강판 냉각 장치는, 열연강판의 온도를 측정하는 온도계와; 상기 열연강판의 형상을 측정하는 형상계와; 냉각 구간에 있어서 상기 열연강판의 상면을 냉각하는 상측 냉각 장치와; 냉각 구간에 있어서 상기 열연강판의 하면을 냉각하는 하측 냉각 장치와; 온도 측정 결과와 형상 측정 결과에 기초하여, 상기 상측 냉각 장치 및 상기 하측 냉각 장치를 제어함으로써, 상기 냉각 구간에 있어서의 상기 열연강판의 상면 냉각 발열량과 하면 냉각 발열량 중 적어도 한쪽을 제어하는 제어 장치;를 구비한다.

Description

열연강판 냉각 장치{HOT ROLLED STEEL SHEET COOLING DEVICE}

본 발명은 마무리 압연기로 열간 압연된 열연강판을 냉각하는 열연강판 냉각 장치에 관한 것이다.

예를 들어 자동차 및 산업 기계 등에 사용되는 열연강판은, 일반적으로, 조압연 공정 및 마무리 압연 공정을 거쳐서 제조된다. 도 18은, 종래의 열연강판의 제조 방법을 모식적으로 도시하는 도면이다. 열연강판의 제조 공정에 있어서는, 우선, 소정의 조성으로 조정한 용강을 연속 주조하여 얻은 슬래브 S를 조압연기(201)에 의해 압연한 후, 다시 복수의 압연 스탠드(202a 내지 202d)로 구성되는 마무리 압연기(203)에 의해 열간 압연하여, 소정의 두께의 열연강판 H를 형성한다. 그리고, 이 열연강판 H는, 냉각 장치(211)로부터 주수되는 냉각수에 의해 냉각된 후, 권취 장치(212)에 의해 코일 형상으로 권취된다.

냉각 장치(211)는 일반적으로 마무리 압연기(203)로부터 반송되는 열연강판 H에 대하여 소위 라미나 냉각을 실시하기 위한 설비이다. 이 냉각 장치(211)는 런아웃 테이블 상을 이동하는 열연강판 H의 상면에 대하여, 수직 방향의 상방으로부터 냉각 노즐을 통해 냉각수를 분류수로 하여 분사함과 함께, 열연강판 H의 하면에 대하여, 파이프 라미나를 통해 분류수로 하여 냉각수를 분사함으로써, 열연강판 H를 냉각한다.

그리고, 종래에 있어서, 예를 들어 특허문헌 1에는, 두꺼운 강판의 상하면의 표면 온도차를 저감시킴으로써, 그 강판의 형상 불량을 방지하는 기술이 개시되어 있다. 이 특허문헌 1에 개시된 기술에 의하면, 냉각 장치에 의한 냉각 시에 있어서 강판의 상면 및 하면의 표면 온도를 온도계로 동시에 측정하여 얻어진 표면 온도차에 기초하여, 강판의 상면과 하면에 공급하는 냉각수의 수량비를 조정한다.

또한, 예를 들어 특허문헌 2에는, 마무리 압연기의 인접하는 2개의 스탠드간에 있어서 분사 스프레이를 사용하여 피압연재의 냉각을 행함으로써, 피압연재의 γ-α 변태를 개시 및 완료시켜, 스탠드간에 있어서의 통판성 악화를 방지하는 기술이 개시되어 있다.

또한, 예를 들어 특허문헌 3에는, 압연기 출구측에 설치한 급준도계에 의해, 강판 선단의 급준도를 측정하고, 그 측정한 급준도에 따라서 냉각수 유량을 폭 방향으로 바꾸어 조정함으로써, 강판에 구멍이 뚫리는 것을 방지하는 기술이 개시되어 있다.

또한, 예를 들어 특허문헌 4에는, 열연강판의 판폭 방향에 있어서의 웨이브 형상의 판 두께 분포를 해소하고, 판폭 방향의 판 두께를 균일화시키는 것을 목적으로 하고, 열연강판의 판폭 방향에 있어서의 최고 열전달률과 최저 열전달률의 차가 소정값의 범위에 들어가도록 제어하는 기술이 개시되어 있다.

여기서, 도 18에 도시한 제조 방법에 의해 제조되는 열연강판 H는, 예를 들어 도 19에 도시하는 바와 같이 냉각 장치(211)에 있어서의 런아웃 테이블(이후, 「ROT」라고 기재하는 경우가 있음)의 반송 롤(220) 상에서 압연 방향(도 19 중의 화살표 방향)으로 웨이브 형상을 발생하는 경우가 있다. 그 경우, 열연강판 H의 상면과 하면의 냉각에 편차가 발생해 버린다. 즉, 열연강판 H 자신이 갖는 웨이브 형상에 기인한 냉각 편차에 의해, 압연 방향에 대하여 균일한 냉각을 행할 수 없게 된다는 문제점이 있었다.

그래서, 예를 들어 특허문헌 5에는, 압연 방향에 웨이브 형상이 형성된 강판에 있어서, 그 강판의 냉각을 균일화하기 위해서, 그 강판의 상부의 탑재수(乘水)와 하부의 테이블 롤러의 거리의 영향을 최소화하도록, 상부 냉각과 하부 냉각의 냉각 능력을 동일하게 하는 기술이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 2005-74463호 공보 일본 특허 공개 평성 5-337505호 공보 일본 특허 공개 2005-271052호 공보 일본 특허 공개 2003-48003호 공보 일본 특허 공개 평성 6-328117호 공보

그러나, 특허문헌 1의 냉각 방법은, 열연강판이 압연 방향에 웨이브 형상을 갖는 경우를 고려하고 있지 않다. 상술한 웨이브 형상을 갖는 열연강판 H에 있어서는, 도 19에 도시하는 바와 같이, 웨이브 형상의 저부에 있어서 반송 롤(220)과 국소적으로 접촉하는 경우가 있다. 또한, 열연강판 H는, 웨이브 형상 저부에 있어서, 반송 롤(220)끼리의 사이에 열연강판 H가 내려앉는 것을 방지하기 위한 서포트로서 설치되는 에이프런(도 19에는 도시하지 않음)과도 국소적으로 접촉하는 경우가 있다. 웨이브 형상의 열연강판 H에 있어서, 반송 롤(220)이나 에이프런과 국소적으로 접촉하는 부분은, 접촉 발열(拔熱)에 의해 다른 부분보다도 냉각되기 쉬워진다. 이로 인해, 열연강판 H가 불균일하게 냉각된다는 문제점이 있었다. 즉, 특허문헌 1에서는, 열연강판이 웨이브 형상인 것에 의해 반송 롤이나 에이프런과 열연강판이 국소적으로 접촉되고, 그 접촉 부분이 접촉 발열에 의해 냉각되기 쉬워지는 것을 고려하고 있지 않다. 따라서, 이와 같이 웨이브 형상이 형성된 열연강판을 균일하게 냉각할 수 없는 경우가 있다.

또한, 특허문헌 2에 기재된 기술은, 비교적 경도가 낮은(무른) 극저탄소강을 마무리 압연기의 스탠드간에 있어서 γ-α 변태시키는 것이며, 균일한 냉각을 행하는 것을 목적으로 하는 것은 아니다. 또한, 특허문헌 2의 발명은, 피압연재가 압연 방향에 웨이브 형상을 갖는 경우나, 피압연재가 인장 강도(TS) 800㎫ 이상의 소위 하이텐이라고 불리는 강재인 경우에 대한 냉각에 관한 것이 아니기 때문에, 피압연재가 웨이브 형상을 갖는 열연강판인 경우나 비교적 경도가 높은 강재인 경우에는, 균일한 냉각이 행해지지 않을 우려가 있다.

또한, 특허문헌 3의 냉각 방법에서는, 강판의 폭 방향의 급준도를 측정하여, 그 급준도가 높은 부분의 냉각수 유량을 조정하고 있다. 그러나, 강판의 판폭 방향의 냉각수 유량을 변경하면, 그 강판의 판폭 방향의 온도를 균일하게 하는 것은 곤란해진다. 또한, 특허문헌 3에 있어서도, 열연강판이 압연 방향으로 웨이브 형상을 갖는 경우를 고려하고 있지 않아, 상술한 바와 같이 열연강판을 균일하게 냉각할 수 없는 경우가 있다.

또한, 특허문헌 4의 냉각은, 마무리 압연기 롤 바이트의 직전에 있어서의 열연강판의 냉각이기 때문에, 마무리 압연되어 소정의 두께로 된 열연강판에 적용할 수 없다. 또한, 특허문헌 4에 있어서도, 열연강판의 압연 방향으로 웨이브 형상이 형성되는 경우를 고려하고 있지 않아, 상술한 바와 같이 열연강판을 그 압연 방향에 대하여 균일하게 냉각할 수 없는 경우가 있다.

또한, 특허문헌 5의 냉각 방법에 있어서, 상부 냉각의 냉각 능력에는, 상부 주수 노즐로부터 강판에 공급되는 냉각수에 의한 냉각 외에, 강판의 상부의 탑재수에 의한 냉각도 포함된다. 이 탑재수는, 강판에 형성된 웨이브 형상의 급준도나 강판의 통판 속도에 의해 영향을 받기 때문에, 엄밀하게 탑재수에 의한 강판의 냉각 능력을 특정할 수는 없다. 그러면, 상부 냉각의 냉각 능력을 정확하게 제어하는 것이 곤란하다. 이로 인해, 상부 냉각과 하부 냉각의 냉각 능력을 동일하게 하는 것도 곤란하다. 게다가, 상부 냉각과 하부 냉각의 냉각 능력을 동일하게 할 때에, 이들 냉각 능력의 결정 방법의 일례는 예시되어 있지만, 보편적인 결정 방법은 개시되어 있지 않다. 따라서, 특허문헌 5의 냉각 방법은, 열연강판을 균일하게 냉각할 수 없는 경우가 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 마무리 압연기로 열간 압연된 열연강판을 균일하게 냉각하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하여 이러한 목적을 달성하기 위하여 이하의 수단을 채용한다.

즉,

(1) 본 발명의 일 형태에 관한 열연강판 냉각 장치는, 마무리 압연기로 열간 압연된 열연강판을, 그 통판 경로 상에 설치된 냉각 구간에 있어서 냉각하는 열연강판 냉각 장치이며, 상기 냉각 구간의 하류측에 있어서의 상기 열연강판의 온도를 측정하는 온도계와; 상기 냉각 구간의 하류측에 있어서의 상기 열연강판의 형상을 측정하는 형상계와; 상기 냉각 구간에 있어서 상기 열연강판의 상면을 냉각하는 상측 냉각 장치와; 상기 냉각 구간에 있어서 상기 열연강판의 하면을 냉각하는 하측 냉각 장치와; 상기 온도계로부터 얻어지는 상기 열연강판의 온도 측정 결과와 상기 형상계로부터 얻어지는 상기 열연강판의 형상 측정 결과에 기초하여, 상기 상측 냉각 장치 및 상기 하측 냉각 장치를 제어함으로써, 상기 냉각 구간에 있어서의 상기 열연강판의 상면 냉각 발열량과 하면 냉각 발열량 중 적어도 한쪽을 제어하는 제어 장치;를 구비하고, 상기 제어 장치가, 상기 온도 측정 결과에 기초하여 상기 냉각 구간의 하류측에 있어서의 상기 열연강판의 온도의 시계열 평균값을 평균 온도로서 산출하는 평균 온도 산출부와; 상기 형상 측정 결과에 기초하여 상기 냉각 구간의 하류측에 있어서의 상기 열연강판의 변동 속도를 산출하는 변동 속도 산출부와; 상기 열연강판의 연직 방향의 상향을 정으로 한 경우에 있어서, 상기 변동 속도가 정인 영역에서, 상기 열연강판의 웨이브 형상 1주기 이상의 범위의 상기 평균 온도에 대하여 상기 열연강판의 온도가 낮은 경우에는, 상기 상면 냉각 발열량이 감소하는 방향 및 상기 하면 냉각 발열량이 증가하는 방향 중 적어도 한쪽을 제어 방향으로서 결정하고, 상기 평균 온도에 대하여 상기 열연강판의 온도가 높은 경우에는, 상기 상면 냉각 발열량이 증가하는 방향 및 상기 하면 냉각 발열량이 감소하는 방향 중 적어도 한쪽을 상기 제어 방향으로서 결정하고, 상기 변동 속도가 부인 영역에서, 상기 평균 온도에 대하여 상기 열연강판의 온도가 낮은 경우에는, 상기 상면 냉각 발열량이 증가하는 방향 및 상기 하면 냉각 발열량이 감소하는 방향 중 적어도 한쪽을 상기 제어 방향으로서 결정하고, 상기 평균 온도에 대하여 상기 열연강판의 온도가 높은 경우에는, 상기 상면 냉각 발열량이 감소하는 방향 및 상기 하면 냉각 발열량이 증가하는 방향 중 적어도 한쪽을 상기 제어 방향으로서 결정하는 제어 방향 결정부와; 상기 제어 방향 결정부에서 결정된 상기 제어 방향에 기초하여, 상기 냉각 구간에 있어서의 상기 열연강판의 상기 상면 냉각 발열량과 상기 하면 냉각 발열량의 합계값을 조정하는 냉각 발열량 합계값 조정부;를 포함한다.

(2) 상기 (1)에 기재된 열연강판 냉각 장치에 있어서, 상기 열연강판 상에 있어서의 상기 온도계의 온도 측정 개소와 상기 형상계의 형상 측정 개소의 위치 어긋남이 50㎜ 이내인 것이 바람직하다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 열연강판 냉각 장치에 있어서, 상기 냉각 구간에 있어서의 상기 열연강판의 통판 속도는, 550m/min 이상 내지 기계적인 한계 속도 이하의 범위 내로 설정되어 있는 것이 바람직하다.

(4) 상기 (3)에 기재된 열연강판 냉각 장치에 있어서, 상기 열연강판의 인장 강도는 800㎫ 이상인 것이 바람직하다.

(5) 상기 (3)에 기재된 열연강판 냉각 장치에 있어서, 상기 마무리 압연기는 복수의 압연 스탠드로 구성되어 있고, 서로 이웃하는 상기 압연 스탠드 사이에, 상기 열연강판의 보조 냉각을 행하는 보조 냉각 장치를 더 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 상기 형태에 의하면, 열연강판의 온도의 위상을 검출하고, 그 열연강판의 웨이브 형상과 비교함으로써, 상측 냉각 능력과 하측 냉각 능력을 조정할 수 있고, 열연강판의 상면 냉각 발열량 및 하면 냉각 발열량을 조정할 수 있다. 따라서, 그 후, 조정된 냉각 능력으로 열연강판을 냉각함으로써, 그 열연강판을 균일하게 냉각할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 열연강판 냉각 장치를 구비한 열간 압연 설비(1)를 도시하는 설명도.
도 2는 본 실시 형태에 있어서의 냉각 장치(14)의 구성의 개략을 도시하는 설명도.
도 3은 열간 압연 설비(1)에 있어서 냉각 장치(14) 부근의 구성의 개략을 도시하는 설명도.
도 4는 통상의 조업에 있어서의 대표적인 스트립의 ROT내 냉각의 열연강판 H의 온도 변동과 급준도의 관계를 나타내는 그래프로서, 상측의 그래프는, 코일 선단으로부터의 거리 또는 정점 경과 시간에 대한 온도 변동을 나타내고, 하측의 그래프는, 코일 선단으로부터의 거리 또는 정점 경과 시간에 대한 급준도를 나타내는 도면.
도 5는 통상의 조업에 있어서의 대표적인 스트립의 ROT내 냉각의 열연강판 H의 온도 변동과 급준도의 관계를 나타내는 그래프.
도 6은 열연강판의 변동 속도H가 정인 영역에서 열연강판 H의 평균 온도에 대하여 열연강판 H의 온도가 낮아지고, 변동 속도가 부인 영역에서 열연강판 H의 온도가 높아진 경우에, 상면 냉각 발열량을 감소시키고, 하면 냉각 발열량을 증가시켰을 때의 열연강판 H의 온도 변동과 급준도의 관계를 나타내는 그래프이며, 또한, 열연강판 H의 웨이브 형상의 급준도란, 웨이브 형상의 진폭을 1주기분의 압연 방향의 길이로 나눈 값임.
도 7은 열연강판 H의 변동 속도가 정인 영역에서 열연강판 H의 평균 온도에 대하여 열연강판 H의 온도가 낮고, 변동 속도가 부인 영역에서 열연강판 H의 온도가 높아진 경우에, 상면 냉각 발열량을 증가시키고, 하면 냉각 발열량을 감소시켰을 때의 열연강판 H의 온도 변동과 급준도의 관계를 나타내는 그래프.
도 8은 열간 압연 설비(1)에 있어서 온도계(40)와 형상계(41)의 배치를 도시하는 설명도.
도 9는 열간 압연 설비(1)에 있어서 냉각 장치(14)의 변형예를 도시하는 설명도.
도 10은 열연강판 H의 급준도와 온도 표준 편차의 관계를 나타내는 그래프.
도 11은 열연강판 H의 통판 속도와 온도 표준 편차의 관계를 나타내는 그래프.
도 12는 열연강판 H의 판폭 방향에 온도 표준 편차가 형성된 모습을 도시하는 설명도.
도 13은 다른 실시 형태에 있어서의 열연강판 H의 냉각 방법을 실현하기 위한 열간 압연 설비(2)를 도시하는 설명도.
도 14는 열간 압연 설비(2)에 있어서 배치되는 냉각 장치(114)의 구성의 개략을 도시하는 설명도.
도 15a는 열연강판 H의 최하점이 반송 롤(132)과 접촉하는 모습을 도시하는 설명도.
도 15b는 열연강판 H의 최하점이 반송 롤(132) 및 에이프런(133)과 접촉하는 모습을 도시하는 설명도.
도 16a는 열연강판 H의 통판 속도가 저속인 경우에 있어서의 열연강판 H의 온도의 경시 변화를 나타내는 그래프.
도 16b는 열연강판 H의 통판 속도가 고속인 경우에 있어서의 열연강판 H의 온도의 경시 변화를 나타내는 그래프.
도 17은 스탠드간 냉각을 행하는 것이 가능한 마무리 압연기(113)의 설명도.
도 18은 종래의 열연강판 H의 제조 방법을 도시하는 설명도.
도 19는 종래의 열연강판 H의 냉각 방법을 도시하는 설명도.

이하, 본 발명의 실시 형태로서, 예를 들어 자동차 및 산업 기계 등에 사용되는 열연강판을 냉각하는 열연강판 냉각 장치에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 1은, 본 실시 형태에 있어서의 열연강판 냉각 장치를 구비한 열간 압연 설비(1)의 예를 모식적으로 도시하고 있다. 이 열간 압연 설비(1)는 가열한 슬래브 S를 상하의 롤 사이에 끼워서 연속적으로 압연하고, 최소 1㎜까지 얇게 하여 이것을 권취하는 것을 목적으로 한 설비이다.

이 열간 압연 설비(1)는 슬래브 S를 가열하기 위한 가열로(11)와, 이 가열로(11)에 있어서 가열된 슬래브 S를 폭 방향으로 압연하는 폭 방향 압연기(16)와, 이 폭 방향으로 압연된 슬래브 S를 상하 방향으로부터 압연하여 조(粗)바로 하는 조압연기(12)와, 조바를 다시 소정의 두께까지 연속하여 열간 마무리 압연을 하는 마무리 압연기(13)와, 이 마무리 압연기(13)에 의해 열간 마무리 압연된 열연강판 H를 냉각수에 의해 냉각하는 냉각 장치(14)와, 냉각 장치(14)에 의해 냉각된 열연강판 H를 코일 형상으로 권취하는 권취 장치(15)를 구비하고 있다.

가열로(11)에는, 장입구를 통해 외부로부터 반입되어 온 슬래브 S에 대하여, 화염을 분출함으로써 슬래브 S를 가열하는 사이드 버너, 축류 버너, 루프 버너가 배치되어 있다. 가열로(11)에 반입된 슬래브 S는, 각 존에 있어서 형성되는 각 가열대에 있어서 순차 가열되고, 또한 최종 존에 있어서 형성되는 균열대에 있어서, 루프 버너를 이용하여 슬래브 S를 균등 가열함으로써, 최적 온도로 반송할 수 있도록 하기 위한 보열 처리를 행한다. 가열로(11)에 있어서의 가열 처리가 모두 종료하면, 슬래브 S는 가열로(11)밖으로 반송되고, 조압연기(12)에 의한 압연 공정으로 이행하게 된다.

조압연기(12)는 반송되어 온 슬래브 S에 대해서, 복수 스탠드에 걸쳐서 배치되는 원기둥 형상의 회전 롤의 간극을 통과시킨다. 예를 들어, 이 조압연기(12)는 제1 스탠드에 있어서 상하에 배치된 워크롤(12a)에 의해서만 슬래브 S를 열간 압연하여 조바를 형성한다. 이어서, 이 워크롤(12a)을 통과한 조바를 워크롤과 백업 롤에 의해 구성되는 복수의 4중 압연기(12b)에 의해 더욱 연속적으로 압연한다. 그 결과, 이 조압연 공정의 종료 시에, 조바는, 두께 30 내지 60㎜ 정도까지 압연되어, 마무리 압연기(13)로 반송되게 된다.

마무리 압연기(13)는 조압연기(12)로부터 반송되어 온 조바를, 그 두께가 수 mm정도가 될 때까지 마무리 압연한다. 이들 마무리 압연기(13)는 6 내지 7스탠드에 걸쳐서 상하 일직선으로 배열된 마무리 압연롤(13a)의 간극에 조바를 통과시키고, 이것을 서서히 압하해 간다. 이 마무리 압연기(13)에 의해 마무리 압연된 열연강판 H는, 후술하는 반송 롤(32)에 의해 냉각 장치(14)로 반송된다.

냉각 장치(14)는 마무리 압연기(13)로부터 반송되는 열연강판 H에 대하여 소위 라미나 냉각을 실시하기 위한 설비이다. 이 냉각 장치(14)는 도 2에 도시하는 바와 같이, 런아웃 테이블의 반송 롤(32) 상을 이동하는 열연강판 H의 상면에 대하여 상측의 냉각구(31)로부터 냉각수를 분사하는 상측 냉각 장치(14a)와, 열연강판 H의 하면에 대하여 하측의 냉각구(31)로부터 냉각수를 분사하는 하측 냉각 장치(14b)를 구비하고 있다. 냉각구(31)는 상측 냉각 장치(14a) 및 하측 냉각 장치(14b) 각각에 대하여 복수개 설치되어 있다.

또한, 냉각구(31)에는, 냉각 헤더(도시 생략)가 접속되어 있다. 이 냉각구(31)의 개수에 의해, 상측 냉각 장치(14a) 및 하측 냉각 장치(14b)의 냉각 능력이 결정된다. 또한, 이 냉각 장치(14)는 상하 스프릿 라미나, 파이프 라미나, 스프레이 냉각 등의 적어도 하나로 구성되어 있어도 된다. 또한, 이 냉각 장치(14)에 의해 열연강판 H가 냉각되는 구간이, 본 발명에 있어서의 냉각 구간에 상당한다.

또한, 도 3에 도시하는 바와 같이, 냉각 구간(즉 냉각 장치(14))의 하류측에는, 열연강판 H의 압연 방향으로 정해진 측정 위치의 온도를 측정하는 온도계(40)와, 온도계(40)와 동일 측정 위치의 열연강판 H의 웨이브 형상을 측정하는 형상계(41)가 배치되어 있다.

이들 온도계(40) 및 형상계(41)는 케이블 등을 통해 제어 장치(50)와 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 제어 장치(50)는 케이블 등을 통해 상측 냉각 장치(14a) 및 하측 냉각 장치(14b)와 전기적으로 접속되어 있다.

온도계(40)는 열연강판 H의 온도 측정 결과를 제어 장치(50)에 출력한다. 형상계(41)는 열연강판 H의 형상 측정 결과를 제어 장치(50)에 출력한다.

제어 장치(50)는 온도계(40)로부터 얻어지는 온도 측정 결과와 형상계(41)로부터 얻어지는 형상 측정 결과에 기초하여, 상측 냉각 장치(14a) 및 하측 냉각 장치(14b)를 제어함으로써, 냉각 구간에 있어서의 열연강판 H의 상면 냉각 발열량과 하면 냉각 발열량 중 적어도 한쪽을 제어한다.

이 제어 장치(50)는 프로그램의 실행에 의해 실현되는 기능으로서, 평균 온도 산출부(51), 변동 속도 산출부(52), 제어 방향 결정부(53) 및 냉각 발열량 합계값 조정부(54)를 구비하고 있다. 이들 각 기능부의 역할에 대해서는 후술한다.

권취 장치(15)는 도 1에 도시하는 바와 같이, 냉각 장치(14)에 의해 냉각된 열연강판 H를 소정의 권취 온도로 권취한다. 권취 장치(15)에 의해 코일 형상으로 권취된 열연강판 H는, 열간 압연 설비(1) 밖으로 반송되게 된다.

또한, 상기와 같이 구성된 열간 압연 설비(1)에 있어서, 상측 냉각 장치(14a), 하측 냉각 장치(14b), 온도계(40), 형상계(41) 및 제어 장치(50)가 본 실시 형태에 있어서의 열연강판 냉각 장치를 구성하고 있다.

이어서, 상기와 같이 구성된 열간 압연 설비(1)에 의해 실현되는 열연강판 H의 냉각 방법에 대하여 설명한다.

또한, 이하의 설명에 있어서, 마무리 압연기(13)로 열간 압연된 열연강판 H에는, 도 19에 도시하는 바와 같이, 그 압연 방향으로 표면 높이(웨이브 높이)가 변동되는 웨이브 형상이 형성되어 있다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 열연강판 H의 냉각 시에, 그 열연강판 H 상에 저류되는 탑재수의 영향은 무시한다. 실제로, 본원 발명자에 의한 조사의 결과, 열연강판 H 상에 저류되는 탑재수의 영향은 거의 없는 것을 알 수 있다.

우선, 냉각 장치(14)로 열연강판 H를 냉각하기 전에, 미리 냉각 장치(14)의 상측 냉각 장치(14a)의 냉각 능력(상측 냉각 능력)과 하측 냉각 장치(14b)의 냉각 능력(하측 냉각 능력)을 각각 조정한다. 이들 상측 냉각 능력과 하측 냉각 능력은, 각각 상측 냉각 장치(14a)에 의해 냉각되는 열연강판 H의 상면의 열전달 계수와, 하측 냉각 장치(14b)에 의해 냉각되는 열연강판 H의 하면의 열전달 계수를 사용하여 조정한다.

여기서, 열연강판 H의 상면과 하면의 열전달 계수의 산출 방법에 대하여 설명한다. 열전달 계수는, 단위 면적으로부터의 단위 시간당의 냉각 발열량(열 에너지)을 피열전달체와 열매체의 온도차로 제산한 값이다(열전달 계수=냉각 발열량/온도차). 여기서의 온도차는, 냉각 장치(14)의 입구측의 온도계에 의해 측정되는 열연강판 H의 온도와, 냉각 장치(14)에서 사용되는 냉각수의 온도의 차이다.

또한, 냉각 발열량은, 열연강판 H의 온도차와 비열과 질량을 각각 곱한 값이다(냉각 발열량=온도차×비열×질량). 즉, 냉각 발열량은 냉각 장치(14)에 있어서의 열연강판 H의 냉각 발열량이며, 냉각 장치(14)의 입구측의 온도계와 출구측의 온도계에 의해 각각 측정되는 열연강판 H의 온도의 차와, 열연강판 H의 비열과, 냉각 장치(14)로 냉각되는 열연강판 H의 질량을 각각 곱한 값이다.

상술한 바와 같이 산출된 열연강판 H의 열전달 계수는, 열연강판 H의 상면과 하면의 열전달 계수로 나뉘어진다. 이들 상면과 하면의 열전달 계수는, 예를 들어 다음과 같이 하여 미리 얻어지는 비율을 사용하여 산출된다.

즉, 상측 냉각 장치(14a)만으로 열연강판 H를 냉각하는 경우의 열연강판 H의 열전달 계수와, 하측 냉각 장치(14b)만으로 열연강판 H를 냉각하는 경우의 열연강판 H의 열전달 계수를 측정한다.

이때, 상측 냉각 장치(14a)로부터의 냉각수량과 하측 냉각 장치(14b)로부터의 냉각수량을 동일하게 한다. 측정된 상측 냉각 장치(14a)를 사용한 경우의 열전달 계수와 하측 냉각 장치(14b)를 사용한 경우의 열전달 계수의 비율의 역수가, 상하 열전달 계수 비율을 "1"로 하는 경우의 상측 냉각 장치(14a)로부터의 냉각수량과 하측 냉각 장치(14b)로부터의 냉각수량의 상하 비율이 된다.

그리고, 이와 같이 하여 얻어진 냉각수량의 상하 비율을, 열연강판 H를 냉각할 때의 상측 냉각 장치(14a)로부터의 냉각수량 또는 하측 냉각 장치(14b)로부터의 냉각수량에 곱하여, 상술한 열연강판 H의 상면과 하면의 열전달 계수의 비율을 산출한다.

또한, 상술에서는, 상측 냉각 장치(14a)만과 하측 냉각 장치(14b)만으로 냉각되는 열연강판 H의 열전달 계수를 사용했지만, 상측 냉각 장치(14a)와 하측 냉각 장치(14b)의 양쪽에서 냉각되는 열연강판 H의 열전달 계수를 사용해도 된다. 즉, 상측 냉각 장치(14a)와 하측 냉각 장치(14b)의 냉각수량을 변경한 경우의 열연강판 H의 열전달 계수를 측정하고, 그 열전달 계수의 비율을 사용하여 열연강판 H의 상면과 하면의 열전달 계수의 비율을 산출해도 된다.

이상과 같이, 열연강판 H의 열전달 계수를 산출하고, 열연강판 H의 상면과 하면의 열전달 계수의 상기 비율(상하 열전달 계수 비율)에 기초하여, 열연강판 H의 상면과 하면의 열전달 계수가 산출된다.

여기서, 열연강판 H를 균일하게 냉각하기 위해서, 상측 냉각 장치(14a)와 하측 냉각 장치(14b)의 냉각 능력을 조정하는(열연강판 H의 상면 냉각 발열량과 하면 냉각 발열량을 제어하는) 것에 대해서, 본원 발명자들이 예의 검토한 결과, 새로이, 이하의 지식을 얻기에 이르렀다.

본원 발명자 등은, 열연강판 H의 웨이브 형상이 발생한 상태에서의 냉각에 의해 발생한 온도 표준 편차의 특징에 대하여 예의 검토를 거듭해 온 결과, 다음의 것을 명확하게 하였다.

통판 중의 열연강판 H에 대하여 온도계(40)와 형상계(41)에 의해 열연강판 H의 압연 방향으로 정해진 측정 위치(이하에서는, 이 측정 위치를 정점(定點)이라고 칭하는 경우가 있음)의 온도 측정 및 형상 측정을 일정한 시간 간격(샘플링 간격)으로 행하여, 온도 측정 결과 및 형상 측정 결과의 시계열 데이터를 취득한다.

또한, 온도계(40)에 의한 온도의 측정 영역은, 열연강판 H의 폭 방향의 전역을 포함한다. 또한, 형상이란, 정점 측정으로 관측되는 열연강판 H의 높이 방향의 변동량에 열연강판 H의 통판 방향의 이동량을 사용하여, 웨이브의 피치분의 높이 또는 변동 성분의 선 적분으로 구한 급준도이다. 또한, 동시에 단위 시간당의 변동량, 즉 변동 속도도 구한다. 또한, 형상의 측정 영역은, 온도의 측정 영역과 마찬가지로, 열연강판 H의 폭 방향의 전역을 포함한다. 또한, 각 측정 결과의 샘플링 시간에 열연강판 H의 통판 속도(반송 속도)를 승산하면, 각 측정 결과가 얻어진 열연강판 H의 압연 방향의 위치를 산출할 수 있다. 즉, 각 측정 결과의 시계열 데이터가 샘플링된 시간에 통판 속도를 곱하면, 각 측정 결과의 시계열 데이터를 압연 방향의 위치에 관련시키는 것이 가능해진다.

이 시계열 데이터를 사용하여, 우선, 열연강판 H의 상면 냉각 발열량과 하면 냉각 발열량의 합계값을 조정한다. 구체적으로는, 온도계(40)로 측정되는 온도의 시계열 평균값이 소정의 목표값과 일치하도록, 열연강판 H의 상면 냉각 발열량과 하면 냉각 발열량의 합계값을 조정한다.

그리고, 상면 냉각 발열량과 하면 냉각 발열량의 합계값을 조정할 때에는, 예를 들어 미츠즈카(三塚)의 식 등으로 대표되는 실험 이론식을 사용하여 미리 구해진 이론값에 대하여 실제의 조업 실적과의 오차를 보정하도록 설정한 학습값에 기초하여, 냉각 장치(14)에 접속되는 냉각 헤더의 온/오프 제어를 행해도 된다. 또는, 실제로 온도계(40)로 측정된 온도에 기초하여, 상기 냉각 헤더의 온/오프를 피드백 제어 또는 피드 포워드 제어해도 된다.

이어서, 상술한 온도계(40)와 형상계(41)로부터 얻어지는 데이터를 사용하여 종래의 ROT의 냉각 제어에 대하여 설명을 한다. 도 4는, 통상의 조업에 있어서의 대표적인 스트립의 ROT내 냉각의 열연강판 H의 온도 변동과 급준도의 관계를 나타내고 있다. 도 4에 있어서의 열연강판 H의 상하 열전달 계수 비율은 1.2:1이며, 상측 냉각 능력이 하측 냉각 능력보다도 높게 되어 있다. 도 4의 상측의 그래프는, 코일 선단으로부터의 거리 또는 정점 경과 시간에 대한 온도 변동을 나타내고, 도 4의 하측의 그래프는, 코일 선단으로부터의 거리 또는 정점 경과 시간에 대한 급준도를 나타내고 있다.

도 4에 있어서의 영역A는, 도 3에 도시하는 스트립 선단부가 권취 장치(15)의 코일러에 맞물려 들어가기 전의 영역(장력이 없기 때문에, 형상이 나쁜 영역)이다. 도 4에 있어서의 영역B는, 스트립 선단부가 코일러에 맞물려 들어간 후의 영역(유닛 텐션의 영향으로 웨이브 형상이 편평하게 변화되는 영역)이다. 이러한 열연강판 H의 형상이 편평하지 않은 영역에서 발생하는 큰 온도 변동(즉 온도 표준 편차)을 개선하는 것이 요망된다.

그래서, 본원 발명자 등은, ROT에 있어서의 온도 표준 편차의 증대를 억제하는 것을 목표로 하여, 예의 실험을 행해 온 결과, 이하와 같은 지식을 얻기에 이르렀다.

도 5는, 도 4와 마찬가지로 통상의 조업에 있어서의 대표적인 스트립의 ROT내 냉각의 동일 형상 급준도에 대한 온도 변동 성분을 나타내고 있다. 이 온도 변동 성분이란, 실제의 강판 온도로부터 온도의 시계열 평균(이하, 「평균 온도」라고 하는 경우가 있음)을 뺀 잔차이다. 예를 들어 평균 온도는, 열연강판 H의 웨이브 형상 1주기 이상의 범위를 평균으로 해도 좋다.

또한, 평균 온도는, 원칙적으로 주기 단위에서의 범위의 평균이다. 또한, 1 주기의 범위의 평균 온도는, 2주기 이상의 범위의 평균 온도와 큰 차가 없다는 것이 조업 데이터에 의해 확인되어 있다.

따라서, 적어도 웨이브 형상 1주기의 범위의 평균 온도를 산출하면 된다. 열연강판 H의 웨이브 형상의 범위의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 5주기로 설정하면, 충분한 정밀도의 평균 온도를 얻을 수 있다. 또한, 평균하는 범위가 주기 단위의 범위가 아니더라도, 2 내지 5 주기의 범위이면 허용할 수 있는 평균 온도를 얻을 수 있다.

여기서, 열연강판 H의 연직 방향(열연강판 H의 상하면과 직교하는 방향)의 상향을 정으로 하면, 정점에서 측정된 변동 속도가 정인 영역에서, 열연강판 H의 웨이브 형상 1주기 이상의 범위의 평균 온도에 대하여 열연강판 H의 온도(정점에서 측정된 온도)가 낮은 경우에는, 상면 냉각 발열량이 감소하는 방향 및 하면 냉각 발열량이 증가하는 방향 중 적어도 한쪽을 제어 방향으로서 결정하고, 상기한 평균 온도에 대하여 열연강판 H의 온도가 높은 경우에는, 상면 냉각 발열량이 증가하는 방향 및 하면 냉각 발열량이 감소하는 방향 중 적어도 한쪽을 제어 방향으로서 결정한다.

또한, 정점에서 측정된 변동 속도가 부인 영역에서, 상기한 평균 온도에 대하여 열연강판 H의 온도가 낮은 경우에는, 상면 냉각 발열량이 증가하는 방향 및 하면 냉각 발열량이 감소하는 방향 중 적어도 한쪽을 제어 방향으로서 결정하고, 상기한 평균 온도에 대하여 열연강판 H의 온도가 높은 경우에는, 상면 냉각 발열량이 감소하는 방향 및 하면 냉각 발열량이 증가하는 방향 중 적어도 한쪽을 제어 방향으로서 결정한다.

그리고, 상기와 같이 결정된 제어 방향에 기초하여, 냉각 구간에 있어서의 열연강판 H의 상면 냉각 발열량 및 하면 냉각 발열량 중 적어도 한쪽을 조정하면, 도 6에 도시하는 바와 같이, 도 5와 비교하여, 열연강판 H의 형상이 편평하지 않은 영역A에서 발생하는 온도 변동을 저감할 수 있다는 것을 알 수 있었다.

상기와는 반대의 조작을 행한 경우에 대하여 이하에 기재한다. 정점에서 측정된 변동 속도가 정인 영역에서, 열연강판 H의 평균 온도에 대하여 열연강판 H의 온도가 낮은 경우에는, 상면 냉각 발열량이 증가하는 방향 및 하면 냉각 발열량이 감소하는 방향 중 적어도 한쪽을 제어 방향으로서 결정하고, 상기한 평균 온도에 대하여 열연강판 H의 온도가 높은 경우에는, 상면 냉각 발열량이 감소하는 방향 및 하면 냉각 발열량이 증가하는 방향 중 적어도 한쪽을 제어 방향으로서 결정한다.

또한, 정점에서 측정된 변동 속도가 부인 영역에서, 상기한 평균 온도에 대하여 열연강판 H의 온도가 낮은 경우에는, 상면 냉각 발열량이 감소하는 방향 및 하면 냉각 발열량이 증가하는 방향 중 적어도 한쪽을 제어 방향으로서 결정하고, 상기한 평균 온도에 대하여 열연강판 H의 온도가 높은 경우에는, 상면 냉각 발열량이 증가하는 방향 및 하면 냉각 발열량이 감소하는 방향 중 적어도 한쪽을 제어 방향으로서 결정한다.

그리고, 상기와 같이 결정된 제어 방향에 기초하여, 냉각 구간에 있어서의 열연강판 H의 상면 냉각 발열량 및 하면 냉각 발열량 중 적어도 한쪽을 조정하면, 도 7에 도시하는 바와 같이, 도 5와 비교하여, 열연강판 H의 형상이 편평하지 않은 영역A에서 발생하는 온도 변동이 확대되는 것을 알 수 있었다. 또한, 여기서 설명하는 예에서도 냉각 정지 온도를 바꿔도 좋다는 전제는 되어 있지 않다.

이 관계를 이용하면, 온도 변동, 즉 온도 표준 편차를 저감시키기 위해서, 냉각 장치(14)의 상측 냉각 장치(14a)와 하측 냉각 장치(14b)의 어느 쪽의 냉각 능력을 조정하면 좋은지가 명확해진다. 또한, 표 1은 상기 관계를 정리한 표이다.

본 실시 형태의 열연강판 냉각 장치는, 상술한 냉각 방법을 실현하는 것이다. 즉, 제어 장치(50)의 평균 온도 산출부(51)는 온도계(40)로부터 시계열적으로 얻어지는 온도 측정 결과의 시계열 평균값을 평균 온도로서 산출한다. 또한, 변동 속도 산출부(52)는 형상계(41)로부터 시계열적으로 얻어지는 형상 측정 결과에 기초하여, 열연강판 H의 변동 속도를 산출한다.

제어 방향 결정부(53)는 열연강판 H의 연직 방향의 상향을 정으로 하면, 정점에서 측정된 변동 속도가 정인 영역에서, 열연강판 H의 웨이브 형상 1주기 이상의 범위의 평균 온도에 대하여 열연강판 H의 온도(정점에서 측정된 온도)가 낮은 경우에는, 상면 냉각 발열량이 감소하는 방향 및 하면 냉각 발열량이 증가하는 방향 중 적어도 한쪽을 제어 방향으로서 결정하고, 상기한 평균 온도에 대하여 열연강판 H의 온도가 높은 경우에는, 상면 냉각 발열량이 증가하는 방향 및 하면 냉각 발열량이 감소하는 방향 중 적어도 한쪽을 제어 방향으로서 결정한다.

또한, 제어 방향 결정부(53)는 정점에서 측정된 변동 속도가 부인 영역에서, 상기한 평균 온도에 대하여 열연강판 H의 온도가 낮은 경우에는, 상면 냉각 발열량이 증가하는 방향 및 하면 냉각 발열량이 감소하는 방향 중 적어도 한쪽을 제어 방향으로서 결정하고, 상기한 평균 온도에 대하여 열연강판 H의 온도가 높은 경우에는, 상면 냉각 발열량이 감소하는 방향 및 하면 냉각 발열량이 증가하는 방향 중 적어도 한쪽을 제어 방향으로서 결정한다.

그리고, 냉각 발열량 합계값 조정부(54)는 상기와 같이 결정된 제어 방향에 기초하여, 냉각 구간에 있어서의 열연강판 H의 상면 냉각 발열량과 하면 냉각 발열량의 합계값을 조정한다.

또한, 상측 냉각 장치(14a)의 냉각 능력과 하측 냉각 장치(14b)의 냉각 능력을 조정할 때에는, 예를 들어 상측 냉각 장치(14a)의 냉각구(31)에 접속되는 냉각 헤더와 하측 냉각 장치(14b)의 냉각구(31)에 접속되는 냉각 헤더를, 각각 온/오프 제어해도 된다. 또는, 상측 냉각 장치(14a)와 하측 냉각 장치(14b)에 있어서의 각 냉각 헤더의 냉각 능력을 제어해도 된다. 즉, 각 냉각구(31)로부터 분사되는 냉각수의 수량 밀도, 압력, 수온 중 적어도 하나를 조정해도 된다.

또한, 상측 냉각 장치(14a)와 하측 냉각 장치(14b)의 냉각 헤더(냉각구(31))수를 조정하여, 상측 냉각 장치(14a)와 하측 냉각 장치(14b)로부터 분사되는 냉각수의 유량이나 압력을 조정해도 된다. 예를 들어 냉각 헤더수를 조정하기 전의 상측 냉각 장치(14a)의 냉각 능력이, 하측 냉각 장치(14b)의 냉각 능력보다도 상회하고 있는 경우, 상측 냉각 장치(14a)를 구성하는 냉각 헤더수를 조정하는 것이 바람직하다.

이렇게 하여 조정된 냉각 능력으로, 상측 냉각 장치(14a)로부터 열연강판 H의 상면에 냉각수를 분사함과 함께, 하측 냉각 장치(14b)로부터 열연강판 H의 하면에 냉각수를 분사함으로써, 열연강판 H가 균일하게 냉각된다.

그 후, 냉각 장치(14)에 의해 냉각된 열연강판 H에 대하여 온도계(40)와 형상계(41)에 의해 온도와 형상을 각각 동일점에서 정점 측정을 행하고, 시계열 데이터로서 측정한다. 또한, 온도의 측정 영역은, 열연강판 H의 폭 방향의 전역을 포함한다. 또한, 형상이란, 정점 측정으로 관측되는 열연강판 H의 높이 방향의 변동량을 나타낸다. 또한, 형상의 측정 영역은, 온도의 측정 영역과 마찬가지로 열연강판 H의 폭 방향의 전역을 포함한다. 이들 샘플링된 시간에 통판 속도를 곱하면, 온도 및 변동 속도 등의 측정 결과의 시계열 데이터를 압연 방향의 위치에 관련시키는 것이 가능해진다.

도 4, 도 5, 도 6 및 도 7을 사용하여 설명한 바와 같이, 열연강판 H의 정점에서의 변동 속도가 정인 영역에서, 정점에서의 평균 온도에 대하여 열연강판 H의 정점에서의 온도가 낮은 경우에는, 상측 냉각 능력(상면 냉각 발열량)을 작게 함으로써, 온도 표준 편차를 저감할 수 있다. 마찬가지로, 하측 냉각 능력(하면 냉각 발열량)을 크게 함으로써, 온도 표준 편차를 저감할 수 있다. 이 관계를 이용하면, 온도 표준 편차를 저감시키기 위해서, 냉각 장치(14)의 상측 냉각 장치(14a)와 하측 냉각 장치(14b)의 어느 쪽의 냉각 능력을 조정하면 좋은지가 명확해진다.

즉, 이들 열연강판 H의 웨이브 형상과 관련되는 온도의 변동 위치를 파악하면, 현재 발생하고 있는 온도 표준 편차가 상측 냉각 또는 하측 냉각의 어느 쪽에 의해 발생하고 있는지를 밝히는 것이 가능해진다. 따라서, 온도 표준 편차를 작게 하기 위한 상측 냉각 능력(상면 냉각 발열량)과 하측 냉각 능력(하면 냉각 발열량)의 증감 방향(제어 방향)이 결정되어, 상하 열전달 계수 비율을 조정할 수 있다.

또한, 온도 표준 편차의 크기에 기초하여, 그 온도 표준 편차가 허용 범위, 예를 들어 최소값으로부터 최소값 +10℃ 이내의 범위에 들어가도록 상하 열전달 계수 비율을 결정할 수 있다. 또한, 이 온도 표준 편차를 최소값으로부터 최소값 +10℃ 이내의 범위에 들어가게 하는 것에 의해, 항복 응력, 인장 강도 등의 편차를 제조 허용 범위 내로 억제할 수 있어, 열연강판 H를 균일하게 냉각할 수 있다. 또한, 상당한 편차는 있지만, 냉각수량 밀도 비율이, 온도 표준 편차가 최소값이 되는 냉각수량 밀도 비율에 대하여 ±5％ 이내이면, 온도 표준 편차가 최소값으로부터 최소값 +10℃ 이내의 범위에 들어간다. 즉, 냉각수량 밀도를 사용하는 경우, 냉각수량 밀도의 상하 비율(냉각수량 밀도 비율)을 온도 표준 편차가 최소값이 되는 냉각수량 밀도 비율에 대하여 ±5％ 이내로 설정하는 것이 바람직하다. 단, 이 허용 범위는 반드시 상하 동일 수량 밀도를 포함한다고는 할 수 없다.

이상의 실시 형태에 따르면, 미리 상측 냉각 장치(14a)와 하측 냉각 장치(14b)의 냉각 능력을 조정하여, 열연강판 H를 냉각한 후, 또한 냉각된 열연강판 H의 온도와 웨이브 형상의 측정 결과에 기초하여, 상측 냉각 장치(14a)의 냉각 능력과 하측 냉각 장치(14b)의 냉각 능력을 조정하고 있다. 이렇게 상측 냉각 장치(14a)와 하측 냉각 장치(14b)의 냉각 능력을 피드백 제어하여 정성적 및 정량적으로 적절한 냉각 능력으로 조정할 수 있으므로, 그 후 냉각되는 열연강판 H의 균일성을 보다 향상시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 따르면, 열연강판 H의 온도 표준 편차를 최소로 하여 당해 열연강판 H를 균일하게 냉각할 수 있다.

이상의 실시 형태에서는, 온도계(40)와 형상계(41)에 의해 열연강판 H의 온도와 형상을 동일한 측정 위치에서 정점 측정하고 있었지만, 본원 발명자들이 조사한 바, 온도계(40)와 형상계(41)의 측정 위치가 엄밀하게 동일하지 않아도 되는 것을 알 수 있었다. 구체적으로는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 열연강판 H 상에 있어서의 온도계(40)의 온도 측정 개소 P1과 형상계(41)의 형상 측정 개소 P2의 위치 어긋남(거리) L이, 50㎜ 이내, 보다 바람직하게는 30㎜ 이내이면, 열연강판 H의 온도와 형상을 적절하게 파악할 수 있다는 것을 알 수 있었다.

이 온도계(40)와 형상계(41)의 측정 개소의 위치 어긋남 L의 방향은, 도 8에 도시하는 바와 같이 열연강판 H의 통판 방향이어도 되고, 열연강판 H의 판폭 방향이어도 되고, 임의의 방향이다. 또한, 도 8의 예에 있어서는, 온도계(40)가 형상계(41)의 상류측에 배치되어 있지만, 반대로 형상계(41)가 온도계(40)의 상류측에 배치되어 있어도 된다.

여기서, 상기 온도계(40)와 형상계(41)의 측정 개소의 위치 어긋남 L을 50㎜ 이내로 하는 것이 바람직한 이유에 대하여 설명한다. 표 2는, 본 발명을 실기(實機)에 적용할 때에 동일한 상하 열전달 계수 비율, 급준도, 통판 속도의 조건 하에 있어서, 온도계(40)와 형상계(41)의 측정 개소의 위치 어긋남 L을, 압연 방향에 대하여 -200 내지 +200㎜의 범위에서 변화시킨 경우의, 열연강판 H의 온도 표준 편차와, 각 온도 표준 편차와 최소값(표 2에서는 최소값=10.0)의 차분(최소값으로부터의 표준 편차의 차분)의 관계를 나타내고 있다.

또한, 표 2에서는, 온도계(40)의 온도 측정 개소 P1을 기준으로 하여, 그 하류측에 형상계(41)의 형상 측정 개소 P2가 설정되어 있는 경우의 위치 어긋남 L을 정의 값으로 나타내고, 그 상류측에 형상계(41)의 형상 측정 개소 P2가 설정되어 있는 경우의 위치 어긋남 L을 부의 값으로 나타내고 있다. 또한, 온도계(40)의 온도 측정 개소 P1과 형상계(41)의 형상 측정 개소 P2가 동일하게 설정된 경우에, 위치 어긋남 L이 제로가 된다.

이 표 2에 나타내는 바와 같이, 온도계(40)와 형상계(41)의 측정 개소의 위치 어긋남 L이, 정부에 관계 없이 50㎜ 이내이면, 최소값으로부터의 표준 편차의 차분을 +10℃ 이하로 저감할 수 있는 것을 알 수 있다.

따라서, 온도계(40)와 형상계(41)의 측정 개소의 위치 어긋남 L이 50㎜ 이내이면, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 온도 표준 편차를 작게 하기 위한 상측 냉각 능력과 하측 냉각 능력의 증감 방향(제어 방향)을 결정할 수 있고, 상측 냉각 장치(14a)와 하측 냉각 장치(14b)의 냉각 능력의 피드백 제어를 행할 수 있다.

이상의 실시 형태에 있어서, 도 9에 도시하는 바와 같이, 열연강판 H가 냉각되는 냉각 구간을 압연 방향으로 복수, 예를 들어 2개의 분할 냉각 구간 Z1, Z2로 분할해도 된다. 각 분할 냉각 구간 Z1, Z2에는, 각각 냉각 장치(14)가 설치되어 있다. 또한, 각 분할 냉각 구간 Z1, Z2의 경계, 즉 분할 냉각 구간 Z1, Z2의 하류측에는, 온도계(40)와 형상계(41)가 각각 설치되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 냉각 구간을 2개의 분할 냉각 구간으로 분할했지만, 분할수는 이것에 한정되지 않고 임의로 설정할 수 있다. 예를 들어 냉각 구간을, 1개 내지 5개의 분할 냉각 구간으로 분할해도 된다.

이 경우, 각 온도계(40)와 각 형상계(41)에 의해, 분할 냉각 구간 Z1과 Z2의 하류측의 열연강판 H의 온도와 웨이브 형상을 각각 측정한다. 그리고, 이들 측정 결과에 기초하여, 각 분할 냉각 구간 Z1, Z2에 있어서의 상측 냉각 장치(14a) 및 하측 냉각 장치(14b)의 냉각 능력을 제어한다. 이때, 열연강판 H의 온도 표준 편차가 허용 범위, 예를 들어 상술한 바와 같이 최소값으로부터 최소값 +10℃ 이내의 범위에 들어가도록 냉각 능력이 제어된다. 이에 의해, 각 분할 냉각 구간 Z1, Z2에 있어서의 열연강판 H의 상면 냉각 발열량 및 하면 냉각 발열량 중 적어도 한쪽이 조정된다.

예를 들어, 분할 냉각 구간 Z1에 있어서는, 그 하류측에 있어서의 온도계(40)와 형상계(41)의 측정 결과에 기초하여, 상측 냉각 장치(14a)와 하측 냉각 장치(14b)의 냉각 능력이 피드백 제어되고, 상면 냉각 발열량 및 하면 냉각 발열량 중 적어도 한쪽이 조정된다.

또한, 분할 냉각 구간 Z2에 있어서는, 그 하류측에 있어서의 온도계(40)와 형상계(41)의 측정 결과에 기초하여, 상측 냉각 장치(14a)와 하측 냉각 장치(14b)의 냉각 능력이 피드 포워드 제어되어도 되고, 또는 피드백 제어되어도 된다. 어떤 경우에 있어서든, 분할 냉각 구간 Z2에 있어서, 상면 냉각 발열량 및 하면 냉각 발열량 중 적어도 한쪽이 조정된다.

또한, 온도계(40)와 형상계(41)의 측정 결과에 기초하여, 상측 냉각 장치(14a)와 하측 냉각 장치(14b)의 냉각 능력을 제어하는 방법은, 도 4 내지 도 7을 사용하여 설명한 상기 실시 형태와 마찬가지이므로 상세한 설명을 생략한다.

이 경우, 각 분할 냉각 구간 Z1, Z2 각각에 있어서, 열연강판 H의 상면 냉각 발열량 및 하면 냉각 발열량 중 적어도 한쪽이 조정되므로, 보다 정밀한 제어가 가능해진다. 따라서, 열연강판 H를 보다 균일하게 냉각할 수 있다.

이상의 실시 형태에 있어서, 각 분할 냉각 구간 Z1, Z2 각각에 있어서, 열연강판 H의 상면 냉각 발열량 및 하면 냉각 발열량 중 적어도 한쪽을 조정할 때에, 온도계(40)와 형상계(41)의 측정 결과 외에, 열연강판 H의 웨이브 형상의 급준도와 열연강판 H의 통판 속도 중 적어도 한쪽을 사용해도 된다. 예를 들어 코일마다, 열연강판 H의 급준도나 통판 속도가 일정하지 않은 경우도 있기 때문에, 이들 급준도나 통판 속도도 고려한다.

본원 발명자들이 조사한 바, 예를 들어 도 10에 도시하는 바와 같이 열연강판 H의 웨이브 형상의 급준도가 커지면, 열연강판 H의 온도 표준 편차가 커진다. 또한, 예를 들어 도 11에 도시하는 바와 같이 열연강판 H의 통판 속도가 고속으로 되면, 열연강판 H의 온도 표준 편차가 커진다.

이렇게 열연강판 H의 급준도나 통판 속도가 일정하지 않은 경우, 상하 열전달 계수 비율에 대한 온도 표준 편차의 변화를 정성적으로 평가할 수 있지만, 정량적으로 정확하게 평가할 수 없다. 그래서, 예를 들어 열연강판 H의 급준도나 통판 속도에 따른 온도 표준 편차를 미리 구해 두고, 열연강판 H의 적어도 급준도 또는 통판 속도를 측정하고, 온도 표준 편차를 보정한다. 그리고, 이 보정된 온도 표준 편차에 기초하여, 각 분할 냉각 구간 Z1, Z2에 있어서의 열연강판 H의 상면 냉각 발열량 및 하면 냉각 발열량을 보정한다. 이에 의해, 열연강판 H를 더욱 균일하게 냉각할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 열연강판 H의 판폭 방향에 있어서도 균일한 형상이나 재질로 되도록 마무리하는 것이 가능해진다. 도 12는, 중앙부 신장에 의해 판폭 방향으로 상이한 진폭이 발생되어 있는 웨이브 형상의 예를 나타내고 있다. 이와 같이, 판폭 방향으로 발생하는 진폭이 상이한 웨이브 형상에 기인하여 온도 표준 편차가 발생하는 경우라도, 상술한 본 실시 형태에 따르면, 이 판폭 방향의 온도 표준 편차를 저감하는 것이 가능해진다.

여기서, 본원 발명자들이 예의 검토한 결과, 열연강판 H의 통판 속도를, 550m/min 이상 내지 기계적인 한계 속도 이하의 범위 내로 설정함으로써, 열연강판 H를 보다 균일하게 할 수 있다는 것을 알 수 있었다.

열연강판 H의 통판 속도를 550m/min 이상으로 설정하면, 열연강판 H에 냉각수를 분사해도, 열연강판 H 상의 탑재수의 영향이 현저하게 적어지는 것을 알 수 있었다. 이로 인해, 탑재수에 의한 열연강판 H의 불균일 냉각도 피할 수 있다.

도 13은, 다른 실시 형태에 있어서의 열간 압연 설비(2)의 예를 모식적으로 나타내고 있다. 이 열간 압연 설비(2)는 가열한 슬래브 S를 상하의 롤 사이에 끼워서 연속적으로 압연하고, 최소 1.2mm까지 얇게 하여 이것을 권취하는 것을 목적으로 한 설비이다.

이 열간 압연 설비(2)는 슬래브 S를 가열하기 위한 가열로(111)와, 이 가열로(111)에 있어서 가열된 슬래브 S를 폭 방향으로 압연하는 폭 방향 압연기(116)와, 이 폭 방향으로 압연된 슬래브 S를 상하 방향으로부터 압연하여 조바로 하는 조압연기(112)와, 조바를 다시 소정의 두께까지 연속하여 열간 마무리 압연을 하는 마무리 압연기(113)와, 이 마무리 압연기(113)에 의해 열간 마무리 압연된 열연강판 H를 냉각수에 의해 냉각하는 냉각 장치(114)와, 냉각 장치(114)에 의해 냉각된 열연강판 H를 코일 형상으로 권취하는 권취 장치(115)를 구비하고 있다.

가열로(111)에는, 장입구를 통해 외부로부터 반입되어 온 슬래브 S에 대하여, 화염을 분출함으로써 슬래브 S를 가열하는 사이드 버너, 축류 버너, 루프 버너가 배치되어 있다. 가열로(111)에 반입된 슬래브 S는, 각 존에 있어서 형성되는 각 가열대에 있어서 순차 가열되고, 또한 최종 존에 있어서 형성되는 균열대에 있어서, 루프 버너를 이용하여 슬래브 S를 균등 가열함으로써, 최적 온도로 반송할 수 있도록 하기 위한 보열 처리를 행한다. 가열로(111)에 있어서의 가열 처리가 모두 종료하면, 슬래브 S는 가열로(111) 밖으로 반송되어, 조압연기(112)에 의한 압연 공정으로 이행하게 된다.

조압연기(112)에 있어서, 가열로(111)로부터 반송되어 온 슬래브 S는, 복수 스탠드에 걸쳐서 배치되는 원기둥 형상의 회전 롤의 간극을 통과한다. 예를 들어, 이 조압연기(112)는 제1 스탠드에 있어서 상하에 배치된 워크롤(112a)에 의해서만 슬래브 S를 열간 압연하여 조바로 한다.

이어서, 이 워크롤(112a)을 통과한 조바를 워크롤과 백업 롤로 구성되는 복수의 4중 압연기(112b)에 의해, 다시 연속적으로 압연한다. 그 결과, 이 조압연 공정의 종료 시에, 조바는, 두께 30 내지 60㎜ 정도까지 압연되어, 마무리 압연기(113)로 반송되게 된다. 또한, 조압연기(112)의 구성은 본 실시 형태에 기재한 것에 한정되지 않고, 롤수 등은 임의로 설정하는 것이 가능하다.

마무리 압연기(113)는 조압연기(112)로부터 반송되어 온 조바를, 그 두께가 수㎜ 정도가 될 때까지 마무리 압연한다. 이들 마무리 압연기(113)는 6 내지 7 스탠드에 걸쳐서 상하 일직선으로 배열한 마무리 압연롤(113a)의 간극에 조바를 통과시키고, 이것을 서서히 압하해 간다. 이 마무리 압연기(113)에 의해 마무리 압연된 열연강판 H는, 반송 롤(132)(도 14 참조)에 의해 냉각 장치(114)로 반송된다. 또한, 상술한 상하 일직선으로 배열한 한 쌍의 마무리 압연롤(113a)을 구비한 압연기는, 소위 압연 스탠드라고도 호칭된다.

또한, 6 내지 7 스탠드에 걸쳐서 배열된 각 압연롤(113a) 사이(즉, 압연 스탠드간)에는, 마무리 압연 중에 있어서의 스탠드간 냉각(보조 냉각)을 행하는 냉각 장치(142)(보조 냉각 장치)가 배치되어 있다. 이 냉각 장치(142)의 장치 구성 등의 상세한 설명에 대해서는, 도 17을 참조하여 후술한다. 또한, 도 13에는, 마무리 압연기(113)에 있어서의 2군데에 냉각 장치(142)가 배치되어 있는 경우를 도시하고 있지만, 이 냉각 장치(142)는 모든 압연롤(113a)간에 설치되어도 되고, 일부에만 설치되는 구성이어도 된다.

냉각 장치(114)는 마무리 압연기(113)로부터 반송되는 열연강판 H에 대하여 라미나나 스프레이에 의한 노즐 냉각을 실시하기 위한 설비이다. 이 냉각 장치(114)는 도 14에 도시하는 바와 같이, 런아웃 테이블의 반송 롤(132) 상을 이동하는 열연강판 H의 상면에 대하여, 상측의 냉각구(131)로부터 냉각수를 분사하는 상측 냉각 장치(114a)와, 열연강판 H의 하면에 대하여, 하측의 냉각구(131)로부터 냉각수를 분사하는 하측 냉각 장치(114b)를 구비하고 있다.

냉각구(131)는 상측 냉각 장치(114a) 및 하측 냉각 장치(114b) 각각에 대하여 복수개 설치되어 있다. 또한, 냉각구(131)에는, 냉각 헤더(도시 생략)가 접속되어 있다. 이 냉각구(131)의 개수에 의해, 상측 냉각 장치(114a) 및 하측 냉각 장치(114b)의 냉각 능력이 결정된다. 또한, 이 냉각 장치(114)는 상하 스프릿 라미나, 파이프 라미나, 스프레이 냉각 등 중의 적어도 하나로 구성되어 있어도 된다.

이 냉각 장치(114)에 있어서, 상측 냉각 장치(114a)의 냉각 능력과 하측 냉각 장치(114b)의 냉각 능력을 조정할 때에는, 예를 들어 상측 냉각 장치(114a)의 냉각구(131)에 접속되는 냉각 헤더와 하측 냉각 장치(114b)의 냉각구(131)에 접속되는 냉각 헤더를, 각각 온/오프 제어해도 된다. 또는, 상측 냉각 장치(114a)와 하측 냉각 장치(114b)에 있어서의 각 냉각 헤더의 조업 파라미터를 제어해도 된다. 즉, 각 냉각구(131)로부터 분출되는 냉각수의 수량 밀도, 압력, 수온 중 적어도 하나를 조정해도 된다. 또한, 상측 냉각 장치(114a)와 하측 냉각 장치(114b)의 냉각 헤더(냉각구(131))수를 조정하여, 상측 냉각 장치(114a)와 하측 냉각 장치(114b)로부터 분사되는 냉각수의 유량이나 압력을 조정해도 된다. 예를 들어, 냉각 헤더수를 조정하기 전에 있어서의 상측 냉각 장치(114a)의 냉각 능력이, 하측 냉각 장치(114b)의 냉각 능력보다도 상회하고 있는 경우, 상측 냉각 장치(114a)를 구성하는 냉각 헤더수를 조정하는 것이 바람직하다.

권취 장치(115)는 도 13에 도시하는 바와 같이, 냉각 장치(114)에 의해 냉각된 열연강판 H를 소정의 권취 온도로 권취한다. 권취 장치(115)에 의해 코일 형상으로 권취된 열연강판 H는, 열간 압연 설비(2) 밖으로 반송되게 된다.

이상과 같이 구성된 열간 압연 설비(2)의 냉각 장치(114)에 있어서, 압연 방향으로 표면 높이(웨이브 높이)가 변동되는 웨이브 형상이 형성되어 있는 열연강판 H의 냉각이 행해지는 경우에, 상술한 바와 같이, 상측 냉각 장치(114a)로부터 분사되는 냉각수와, 하측 냉각 장치(114b)로부터 분사되는 냉각수의 수량 밀도, 압력, 수온 등을 적절하게 조정함으로써 열연강판 H를 균일하게 냉각할 수 있다. 그러나, 특히 열연강판 H의 통판 속도가 느린 경우에는, 열연강판 H와 반송 롤(132)이나 에이프런(133)이 국소적으로 접촉하는 시간이 길어져, 열연강판 H의 반송 롤(132)이나에이프런(133)과의 접촉 부분이 접촉 발열에 의해 냉각되기 쉬워지기 때문에, 냉각이 불균일해져 버린다. 이 냉각의 불균일성의 요인에 대하여 이하에 도면을 참조하여 설명한다.

도 15a에 도시하는 바와 같이, 열연강판 H가 그 압연 방향으로 웨이브 형상을 갖는 경우, 이 열연강판 H의 웨이브 형상의 저부가, 반송 롤(132)과 국소적으로 접촉할 가능성이 있다. 또한, 도 15b에 도시하는 바와 같이, 압연 방향을 따라서 인접하는 반송 롤(132)끼리의 사이에, 열연강판 H가 내려앉는 것을 방지하기 위한 서포트로서 에이프런(133)이 설치되어 있는 경우가 있다. 이 경우, 열연강판 H의 웨이브 형상의 저부가, 반송 롤(132) 및 에이프런(133)과 국소적으로 접촉할 가능성이 있다. 이와 같이, 열연강판 H에 있어서, 반송 롤(132)이나 에이프런(133)과 국소적으로 접촉하는 부분은, 접촉 발열에 의해 다른 부분보다도 냉각되기 쉬워진다. 이로 인해, 열연강판 H가 불균일하게 냉각된다.

특히, 열연강판 H의 통판 속도가 저속인 경우, 그 열연강판 H가 반송 롤(132)이나 에이프런(133)과 국소적으로 접촉하는 시간이 길어진다. 그 결과, 도 16a에 도시하는 바와 같이, 열연강판 H가 반송 롤(132)이나 에이프런(133)과 국소적으로 접촉하는 부분(도 16a 중의 점선으로 둘러싼 부분)이 다른 부분보다 냉각되기 쉬워져, 열연강판 H가 불균일하게 냉각된다.

한편, 열연강판 H의 통판 속도를 고속으로 하면, 상기 접촉 시간이 짧아진다. 게다가, 통판 속도가 고속화되면, 열연강판 H와 반송 롤(132)이나 에이프런(133)의 접촉에 의한 반발에 의해, 통판중의 열연강판 H가, 이들 반송 롤(132)이나 에이프런(133)으로부터 부유된 상태로 된다.

또한, 열연강판 H의 통판 속도를 고속화하면, 상기 접촉에 의한 반발에 의해 열연강판 H가 반송 롤(132)이나 에이프런(133)으로부터 부유된 상태로 되는 것 외에, 열연강판 H와 반송 롤(132)이나 에이프런(133)의 접촉 시간이나 접촉 횟수가 감소하기 때문에, 그 접촉에 의한 온도 강하는 무시할 수 있을 정도로 작아진다.

따라서, 통판 속도를 고속화함으로써 접촉 발열을 억제할 수 있어, 도 16b에 도시하는 바와 같이, 열연강판 H를 보다 균일하게 냉각할 수 있다. 그리고, 전술한 상하면 발열량 제어 외에, 이 통판 속도를 550m/min 이상으로 설정함으로써, 열연강판 H를 충분히 균일하게 냉각할 수 있다는 것을 발명자들은 발견하였다.

또한, 이러한 지식은, 웨이브 형상이 형성된 열연강판 H에 있어서의 냉각에 대하여 얻어진 것이지만, 그 웨이브 형상의 높이에 상관없이, 열연강판 H의 최하점은, 반송 롤(132)이나 에이프런(133)과 접촉하게 되기 때문에, 웨이브 형상의 높이에 관계없이 통판 속도를 고속화하는 것은, 균일한 냉각을 행하는 데 유효하다.

또한, 열연강판 H의 통판 속도를 550m/min 이상으로 설정하면, 열연강판 H가, 반송 롤(132)이나 에이프런(133)으로부터 부유된 상태로 되기 때문에, 이 상태에서 열연강판 H에 냉각수를 분사해도, 종래와 같이 열연강판 H 상에는 탑재수가 존재하지 않는다. 따라서, 탑재수가 원인으로 열연강판 H가 불균일하게 냉각되는 것을 피할 수 있다.

이상과 같이, 냉각 구간에 있어서의 열연강판 H의 통판 속도를 550m/min 이상으로 설정하면, 압연 방향으로 주기적으로 웨이브 높이가 변동하는 웨이브 형상을 갖는 열연강판 H를 보다 균일하게 냉각할 수 있다.

또한, 열연강판 H의 통판 속도는, 고속일수록 좋지만, 기계적인 한계 속도(예를 들어, 1550m/min)를 초과하는 것은 불가능하다. 따라서, 실질적으로 냉각 구간에 있어서의 열연강판 H의 통판 속도는, 550m/min 이상 내지 기계적인 한계 속도 이하까지의 범위 내로 설정되게 된다. 또한, 실제로 조업 시에 있어서의 통판 속도의 상한값(조업 상한 속도)이 미리 정해져 있는 경우에는, 열연강판 H의 통판 속도를, 550m/min 이상으로부터 조업 상한 속도(예를 들어, 1200m/min) 이하까지의 범위 내로 설정하는 것이 바람직하다.

물론, 도 3을 사용하여 설명한 열연강판 냉각 장치를 열간 압연 설비(2)에 적용하고, 열연강판 H의 상면 냉각 발열량 및 하면 냉각 발열량의 제어와, 통판 속도의 고속도 설정(550m/min 이상으로부터 기계적인 한계 속도 이하까지의 범위 내로 설정)을 조합해도 된다.

또한, 일반적으로, 인장 강도가 큰 열연강판 H(특히, 인장 강도(TS)가 800㎫ 이상이며, 현실적으로는 1400㎫를 상한으로 하는, 소위 하이텐이라고 불리는 강판 등)인 경우에는, 그 열연강판 H의 경도가 높은 것에 기인하여, 열간 압연 설비(2)에 있어서의 압연시에 발생하는 가공 발열이 커지는 것이 알려져 있다. 따라서, 종래는, 냉각 장치(114)(즉 냉각 구간)에 있어서의 열연강판 H의 통판 속도를 낮게 억제함으로써, 냉각을 충분히 행하는 것으로 하고 있었다.

그러나, 냉각 장치(114)에 있어서의 열연강판 H의 통판 속도를 낮게 억제하면, 열연강판 H에 웨이브 형상이 형성되어 있는 경우에, 상술한 바와 같이 열연강판 H와 반송 롤(132)이나 에이프런(133)의 국소적인 접촉에 의해, 접촉 부분이 접촉 발열에 의해 냉각되기 쉬워져, 불균일한 냉각이 행해져 버린다.

그래서, 본원 발명자 등은, 열간 압연 설비(2)의 마무리 압연기(113)에 있어서, 예를 들어 6 내지 7 스탠드에 걸쳐서 설치되는 한 쌍의 마무리 압연롤(113a)(즉, 압연 스탠드)끼리의 사이에서, 냉각(소위 스탠드간 냉각)을 행함으로써, 상기 가공 발열을 억제하고, 냉각 장치(114)에 있어서의 열연강판 H의 통판 속도를 550m/min 이상으로 설정할 수 있는 것을 발견하였다. 이하에서는, 도 17을 참조하여, 상기한 스탠드간 냉각에 대하여 설명한다.

도 17은, 스탠드간 냉각을 행하는 것이 가능한 마무리 압연기(113)의 설명도이며, 설명을 위해서 마무리 압연기(113)의 일부를 확대하고, 3개의 압연 스탠드에 대하여 도시한 것이다. 또한, 도 17에 있어서, 상기 실시 형태와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 있다. 도 17에 도시하는 바와 같이, 마무리 압연기(113)에는, 상하 일직선으로 배열한 한 쌍의 마무리 압연롤(113a) 등을 구비하는 압연 스탠드(140)가 복수(도 17에 있어서는 3개) 설치되어 있다. 각 압연 스탠드(140)끼리의 사이에는, 라미나나 스프레이에 의한 노즐 냉각을 실시하는 설비인 냉각 장치(142)가 설치되어 있고, 압연 스탠드(140)끼리의 사이에 있어서, 열연강판 H에 대하여 스탠드간 냉각을 행하는 것이 가능하게 되어 있다.

이 냉각 장치(142)는 도 17에 도시하는 바와 같이, 처리 압연기(113)에 있어서 반송되는 열연강판 H에 대하여 냉각구(146)에 의해 상측으로부터 냉각수를 분출시키는 상측 냉각 장치(142a)와, 열연강판 H 하면에 대하여 하측으로부터 냉각수를 분출시키는 하측 냉각 장치(142b)를 구비하고 있다. 냉각구(146)는 상측 냉각 장치(142a) 및 하측 냉각 장치(142b) 각각에 대하여 복수개 설치되어 있다. 또한, 냉각구(146)에는, 냉각 헤더(도시 생략)가 접속되어 있다. 또한, 이 냉각 장치(142)는 상하 스프릿 라미나, 파이프 라미나, 스프레이 냉각 등 중의 적어도 하나로 구성되어 있어도 된다.

도 17에 나타내는 구성을 갖는 마무리 압연기(113)에 있어서, 특히 열연강판 H의 인장 강도(TS)가 800㎫ 이상인 경우에, 스탠드간 냉각을 행함으로써 열연강판 H의 가공 발열이 억제된다. 이에 의해, 냉각 장치(114)에 있어서의 열연강판 H의 통판 속도를 550m/min 이상으로 유지하는 것이 가능해진다. 따라서, 종래의 저속인 통판 속도로 냉각을 행하는 경우에 문제로 되어 있었던, 열연강판 H와 반송 롤(132)이나 에이프런(133)의 국소적인 접촉에 의해, 접촉 부분이 접촉 발열에 의해 냉각되기 쉬워진다고 한 점이 해소되고, 열연강판 H를 충분히 균일하게 냉각시킬 수 있다.

이상의 실시 형태에 있어서, 냉각 장치(114)에 의한 열연강판 H의 냉각은, 마무리 압연기 출구측 온도로부터, 그 열연강판 H의 온도가 600℃까지의 범위에서 행해지는 것이 바람직하다. 열연강판 H의 온도가 600℃ 이상인 온도 영역은, 소위 막 비등 영역이다. 즉, 이 경우, 소위 천이 비등 영역을 피하고, 막 비등 영역에서 열연강판 H를 수냉할 수 있다. 천이 비등 영역에서는, 열연강판 H의 표면에 냉각수를 분사했을 때, 그 열연강판 H의 표면에 있어서, 증기막에 덮이는 부분과, 냉각수가 열연강판 H에 직접 분사되는 부분이 혼재한다. 이로 인해, 열연강판 H를 균일하게 냉각할 수 없다.

한편, 막 비등 영역에서는, 열연강판 H의 표면 전체가 증기막으로 덮인 상태에서 열연강판 H의 냉각이 행해지므로, 열연강판 H를 균일하게 냉각할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태와 같이 열연강판 H의 온도가 600℃ 이상의 범위에 있어서, 열연강판 H를 보다 균일하게 냉각할 수 있다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않는다. 당업자라면 특허 청구 범위에 기재된 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명확하지 않고, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다.

실시예

본원 발명자는, 열연강판의 통판 속도를 550m/min 이상으로 설정함으로써, 열연강판의 냉각이 균일하게 행해지는 것을 실증하기 위해서, 실시예로서 열연강판의 냉각 실험을 행하였다.

(실시예 1)

판 두께 2.5mm, 폭 1200㎜, 인장 강도 400㎫ 및 급준도 2％의 중앙부 웨이브가 형성된 열연강판에 대해서, 냉각 장치에서의 통판 속도를 변경하여 냉각을 행하였다. 구체적으로는, 통판 속도를 400m/min, 450m/min, 500m/min, 550m/min, 600m/min, 650m/min으로 변경하고, 각 통판 속도에 의한 열연강판의 냉각을 20회씩 행하였다.

그리고, 권취 시의 열연강판의 온도를 측정하고, 그 온도 측정 결과를 사용하여 온도 변동의 표준 편차의 평균값(CT 온도 변동량)을 산출하였다. 그 산출된 CT 온도 변동량에 대하여 평가를 행한 결과를 이하의 표 3에 나타내었다. 또한, 평가 기준으로서는, CT 온도 변동량이 25℃보다 큰 경우에는, 균일하게 냉각되어 있지 않다고 평가하고, CT 온도 변동량이 25℃ 이하인 경우에는, 균일하게 냉각되어 있다고 평가하였다.

전체 조건에서 스탠드간 냉각 없음

평가 C:CT>25℃ B:25≥CT≥10 A:10>CT

표 3에 나타내는 바와 같이, 통판 속도가 500m/min 이하인 경우에는, CT 온도 변동량이 충분히 저감되어 있지 않아(25 ℃보다 높음), 열연강판의 균일한 냉각이 충분히 행해지지 않고 있다. 한편, 통판 속도가 550m/min 이상인 경우에는, CT 온도 변동량이 25℃ 이하로 억제되어 있어, 열연강판의 균일한 냉각이 행해지고 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 특히 통판 속도가 600m/min 이상인 경우에는, CT 온도가 10℃ 미만(8℃, 6℃)까지 억제되어 있는 점에서, 이 조건이 열연강판의 균일한 냉각을 실현하는 데 있어서, 보다 바람직한 것을 알 수 있었다.

(실시예 2)

판 두께 2.5mm, 폭 1200㎜, 인장 강도 800㎫ 및 급준도 2％의 중앙부 웨이브가 형성된 열연강판에 대해서, 마무리 압연의 출구측 온도가 880℃가 되도록 스탠드간 냉각을 행하고, 냉각 장치로의 통판 속도를 변경하여 냉각을 행하였다. 구체적으로는, 통판 속도를 400m/min, 450m/min, 500m/min, 550m/min, 600m/min, 650m/min으로 변경하고, 각 통판 속도에서의 열연강판의 냉각을 20회씩 행하였다.

그리고, 권취 시의 열연강판의 온도를 측정하고, 그 온도 측정 결과를 사용하여 온도 변동의 표준 편차의 평균값(CT 온도 변동량)을 산출하였다. 그 산출된 CT 온도 변동량에 대하여 평가를 행한 결과를 이하의 표 4에 나타내었다. 또한, 평가 기준에 대해서는 상기 실시예 1의 경우와 마찬가지로 하고, 통판 속도 400m/min의 경우만 스탠드간 냉각을 행하지 않았다.

마무리 압연 후의 출구측 온도 880℃가 되도록 적절히 스탠드간 냉각한다.

평가 C:CT>25℃ B:25≥CT≥10 A:10>CT

표 4에 나타내는 바와 같이, 통판 속도가 500m/min 이하인 경우에는, 스탠드간 냉각을 행한 경우에도 CT 온도 변동량이 충분히 저감되어 있지 않아(25℃보다 높음), 열연강판의 균일한 냉각이 충분히 행해지지 않았다. 한편, 통판 속도가 550m/min 이상인 경우에는, CT 온도 변동량이 25℃ 이하로 억제되어 있어, 열연강판의 균일한 냉각이 행해지고 있는 것을 알 수 있었다.

또한, 스탠드간 냉각을 행한 경우(즉, 표 4에 나타내는 경우)에는, 비교적 경도가 높은(인장 강도 800㎫) 열연강판에 대해서도 CT 온도 변동량이 억제되어 있다. 즉, 열연강판의 냉각 시의 통판 속도를 550m/min 이상으로 하는 것 외에, 마무리 압연기에 의한 스탠드간 압연을 실시함으로써, 모든 강재, 특히 경도가 높은 강재에 대해서도 균일한 냉각이 가능하게 되는 것을 알 수 있었다.

<산업상 이용가능성>

본 발명은 마무리 압연기로 열간 압연되고, 압연 방향으로 표면 높이가 변동하는 웨이브 형상이 형성된 열연강판을 냉각할 때에 유용하다.

1, 2 : 열간 압연 설비
11, 111 : 가열로
12, 112 : 조압연기
12a, 112a : 워크롤
12b, 112b : 4중 압연기
13, 113 : 마무리 압연기
13a, 113a 마무리 압연롤
14, 114 : 냉각 장치
14a, 114a : 상측 냉각 장치
14b, 114b : 하측 냉각 장치
15, 115 : 권취 장치
16, 116 : 폭 방향 압연기
31, 131 : 냉각구
32, 132 : 반송 롤
40 : 온도계
41 : 형상계
50 : 제어 장치
51 : 평균 온도 산출부
52 : 변동 속도 산출부
53 : 제어 방향 결정부
54 : 냉각 발열량 합계값 조정부
H : 열연강판
S : 슬래브
Z1, Z2 : 분할 냉각 구간

Claims

마무리 압연기로 열간 압연된 열연강판을, 그 통판 경로 상에 설치된 냉각 구간에 있어서 냉각하는 열연강판 냉각 장치이며,
상기 냉각 구간의 하류측에 있어서의 상기 열연강판의 온도를 측정하는 온도계와;
상기 냉각 구간의 하류측에 있어서의 상기 열연강판의 형상을 측정하는 형상계와;
상기 냉각 구간에 있어서 상기 열연강판의 상면을 냉각하는 상측 냉각 장치와;
상기 냉각 구간에 있어서 상기 열연강판의 하면을 냉각하는 하측 냉각 장치와;
상기 온도계로부터 얻어지는 상기 열연강판의 온도 측정 결과와 상기 형상계로부터 얻어지는 상기 열연강판의 형상 측정 결과에 기초하여, 상기 상측 냉각 장치 및 상기 하측 냉각 장치를 제어함으로써, 상기 냉각 구간에 있어서의 상기 열연강판의 상면 냉각 발열량과 하면 냉각 발열량 중 적어도 한쪽을 제어하는 제어 장치를 구비하고,
상기 제어 장치는,
상기 온도 측정 결과에 기초하여 상기 냉각 구간의 하류측에 있어서의 상기 열연강판의 온도의 시계열 평균값을 평균 온도로서 산출하는 평균 온도 산출부와;
상기 형상 측정 결과에 기초하여 상기 냉각 구간의 하류측에 있어서의 상기 열연강판의 변동 속도를 산출하는 변동 속도 산출부와;
상기 열연강판의 연직 방향의 상향을 정으로 한 경우에 있어서, 상기 변동 속도가 정인 영역에서, 상기 열연강판의 웨이브 형상 1주기 이상의 범위의 상기 평균 온도에 대하여 상기 열연강판의 온도가 낮은 경우에는, 상기 상면 냉각 발열량이 감소하는 방향 및 상기 하면 냉각 발열량이 증가하는 방향 중 적어도 한쪽을 제어 방향으로서 결정하고, 상기 평균 온도에 대하여 상기 열연강판의 온도가 높은 경우에는, 상기 상면 냉각 발열량이 증가하는 방향 및 상기 하면 냉각 발열량이 감소하는 방향 중 적어도 한쪽을 상기 제어 방향으로서 결정하고,
상기 변동 속도가 부인 영역에서, 상기 평균 온도에 대하여 상기 열연강판의 온도가 낮은 경우에는, 상기 상면 냉각 발열량이 증가하는 방향 및 상기 하면 냉각 발열량이 감소하는 방향 중 적어도 한쪽을 상기 제어 방향으로서 결정하고, 상기 평균 온도에 대하여 상기 열연강판의 온도가 높은 경우에는, 상기 상면 냉각 발열량이 감소하는 방향 및 상기 하면 냉각 발열량이 증가하는 방향 중 적어도 한쪽을 상기 제어 방향으로서 결정하는 제어 방향 결정부와;
상기 제어 방향 결정부에서 결정된 상기 제어 방향에 기초하여, 상기 냉각 구간에 있어서의 상기 열연강판의 상기 상면 냉각 발열량과 상기 하면 냉각 발열량의 합계값을 조정하는 냉각 발열량 합계값 조정부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 열연강판 냉각 장치.
제1항에 있어서,
상기 열연강판 상에 있어서의 상기 온도계의 온도 측정 개소와 상기 형상계의 형상 측정 개소의 위치 어긋남이 50㎜ 이내인 것을 특징으로 하는, 열연강판 냉각 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 냉각 구간에 있어서의 상기 열연강판의 통판 속도는, 550m/min 이상 내지 1550m/min 이하의 범위 내로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 열연강판 냉각 장치.
제3항에 있어서,
상기 열연강판의 인장 강도는 800㎫ 이상인 것을 특징으로 하는, 열연강판 냉각 장치.
제3항에 있어서,
상기 마무리 압연기는 복수의 압연 스탠드로 구성되어 있고,
서로 이웃하는 상기 압연 스탠드 사이에, 상기 열연강판의 보조 냉각을 행하는 보조 냉각 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 열연강판 냉각 장치.