スプレー法を採用した鋼板の冷却方法
【要 約】
【課 題】圧力、流量の複雑な制御を必要とせずに、冷却環境の変化に対応して、冷却後の板温と目標板温との温度偏差を十分小さくすることができ、かつ製造する鋼板の鋼種に応じて目標板温を常温（30℃）よりも上昇させる必要がある場合、柔軟に対応できるスプレー法を採用した鋼板の冷却方法を提供する。
【解決手段】あらかじめ、冷却液を温度調節し、冷却液の温度を目標板温に近づけておき、次いで目標板温に近い温度とした冷却液をスプレーする。
【課 題】圧力、流量の複雑な制御を必要とせずに、冷却環境の変化に対応して、冷却後の板温と目標板温との温度偏差を十分小さくすることができ、かつ製造する鋼板の鋼種に応じて目標板温を常温（30℃）よりも上昇させる必要がある場合、柔軟に対応できるスプレー法を採用した鋼板の冷却方法を提供する。
【解決手段】あらかじめ、冷却液を温度調節し、冷却液の温度を目標板温に近づけておき、次いで目標板温に近い温度とした冷却液をスプレーする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力、流量の複雑な制御を必要とせずに、冷却後の板温と目標板温との温度偏差を小さくすることができる、スプレー法を採用した鋼板の冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷延鋼板、電磁鋼板、表面処理鋼板等の鋼板製造プロセスにおいて、鋼板を100℃以下の温度領域にまで冷却することはしばしば行われる。このような低い温度領域にまで冷却する場合、鋼板表面が乾燥していないと、後工程で設備トラブルを引き起こす。そこで、ドライヤー設備などの乾燥手段を冷却設備の下流に設置することが多い。一方鋼板製造プロセスでは、製造する鋼板に応じて、100℃を超える高い温度領域にまで冷却することも行われる。
【０００３】
このような鋼板製造プロセスの冷却工程では、ライン速度の変化に代表される操業条件の変化に加え、冷却条件の変化、あるいは冷却水をスプレーするノズル詰まりによる冷却能の低下などが生じるため、これらの冷却環境の変化に対応できる鋼板の冷却方法が望まれている。さらに冷却工程では、熱処理温度の異なる鋼板同士が接続されている場合や、板厚、板幅、鋼種の異なる鋼板同士が接続されている場合に、冷却条件の変化が起こる。
【０００４】
すなわち、鋼板の冷却方法においては、これらの冷却環境の変化に対応でき、冷却不足を防止するとともに、過冷却を防止することが課題である。
従来のスプレー法では、常温（30℃）である冷却水を用い、鋼板に応じて設定される目標温度と、冷却後の板温との差が小さくなるように、流量、圧力を制御していた。
その他、スプレー法とは異なる鋼板の冷却方法も知られている（例えば特許文献１）。
【０００５】
特許文献１記載の鋼板の冷却方法は、後段の冷却槽で目標温度となるように液温制御を行う際に、水温が上昇した分を冷却水を注水することで水温を下げる浸漬法である。
【特許文献１】特公昭57-11931号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のスプレー法は、冷却環境の変化に対応して、冷却後の板温と目標板温との温度偏差を小さくするために、冷却水の圧力、流量の複雑な制御を必要とするという、問題があった。
また、特許文献１記載の鋼板の冷却方法は、冷却水の節減と冷却に使用した処理水の二次利用を目的とし、後段の冷却槽で水温が上昇した分を冷却水を注水する液温制御を行う必要がある浸漬法であるが、鋼板の目標温度変化への対応速度が遅く、また後段の冷却槽、ポンプなどの設備費が嵩むという問題があった。
【０００７】
また、どちらの冷却方法も、鋼板の過冷却による乾燥不足を考慮して、目標板温を常温よりも上昇させる必要がある場合、さらに鋼種変更による目標板温の変化がある場合にも柔軟に対応できないという、問題がある。
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、圧力、流量の複雑な制御を必要とせずに、冷却環境の変化に対応して、冷却後の板温と目標板温との温度偏差を十分小さくすることができ、かつ鋼板の過冷却による乾燥不足を考慮して、目標板温を常温よりも上昇させる必要がある場合、さらに鋼種変更による目標板温の変化がある場合にも柔軟に対応できるスプレー法を採用した鋼板の冷却方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、鋭意検討し、常温（30℃）の冷却水を加熱し、温度調節して目標板温に近い温度とした温水を用いることで、上記課題を解決できることを見いだし、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
すなわち、本発明は、搬送される鋼板を、該鋼板に応じて決められた目標板温に冷却する、スプレー法を採用した鋼板の冷却方法において、あらかじめ、冷却液を温度調節して、該冷却液の温度を目標板温に近い所定の温度範囲とし、次いで目標板温に近い所定の温度範囲とした冷却液をスプレーすることを特徴とするスプレー法を採用した鋼板の冷却方法である。
【０００９】
前記冷却液には、常温の冷却水を加熱し、100℃以下の温度に温度調節した温水、あるいは常温の油を加熱し、100℃を超える温度に温度調節した加熱油を用いてもよい。
なお、目標板温は、鋼板の鋼種に応じて所定の品質、性能が得られるように決められている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、圧力、流量の複雑な制御を必要とせずに、冷却環境の変化に対応して、冷却後の板温と目標板温との温度偏差を十分小さくすることができ、冷却不足や過冷却を防止できる。このため、ドライヤー設備などの乾燥手段が冷却設備の下流になくとも、後工程で設備トラブルを生じることなく、高品質な鋼板を安定して得ることができる。
また、製造する鋼板の鋼種に応じて100℃以下に目標板温を設定する必要がある場合、常温よりも高い温度に温度調節した温水を冷却液に用い、100℃を超える温度に目標板温を設定する必要がある場合、100℃を超える温度に温度調節した加熱油を冷却液に用いる。 これによって、鋼板の過冷却による乾燥不足を考慮して、目標板温を常温よりも上昇させる必要がある場合、さらに鋼種変更による目標板温の変化がある場合にも柔軟に対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、製造する鋼板の鋼種に応じて、100℃以下に目標板温を設定する必要がある場合について説明する。この場合、本発明法には、あらかじめ、常温の冷却水を加熱し、温度調節して、その温度を目標板温Ｔａに近づけた温水を用いる。
これに対し、従来のスプレー法では、常温（30℃）の冷却水を鋼板の表面にスプレーしていた。このため、鋼板の鋼種に応じて定められた目標板温Ｔａと常温の冷却水の温度Ｔｃとの差は、目標板温Ｔａ＝80℃とした場合、50℃もあった。
【００１２】
本発明法では、例えば温度調節した温水と目標板温Ｔａとの差を20℃以内、好ましくは10℃以内の範囲とすることができる。
このような温水を用いた場合、常温（30℃）である冷却水に比べて、過冷却を防止でき、しかも鋼板の過冷却による乾燥不足を考慮して、目標板温を常温よりも上昇させる必要がある場合、柔軟に対応できる。
【００１３】
次いで、目標板温Ｔａに近い温度に温度調節した温水を、ノズルから鋼板の表面にスプレーする。
図１，２を用い、本発明例の効果を説明する。
図１は、スプレー法を採用した冷却設備の側面図である。１はノズル、２は冷却液、Ｓは鋼板、Ａ、Ｂ、Ｃは長手方向の領域をそれぞれ示す。
【００１４】
この冷却設備は、長手方向の領域Ａの上流側にも冷却液２をノズル１からスプレー可能な冷却領域を有し、目標板温Ｔａを設定することで、搬送される鋼板Ｓを100℃以下の低い温度領域にまで冷却できるよう、設計されている。この冷却設備を用い、以下の冷却条件で、板厚＝0.5mmの低炭素鋼板の冷却実験を行った。
従来例：冷却液の温度Ｔｃ＝30℃、本発明例：冷却液の温度Ｔｃ＝70℃。
【００１５】
両者とも：目標板温Ｔａ＝80℃。
ただし、本発明例では、図示しない温度調節した温水を溜める温水貯溜槽を設置し、温水貯溜槽から供給ポンプを経てノズル１から、温度調節した温水をスプレーし、一方従来例では、ノズル１からスプレーする常温の冷却水の、圧力、流量を制御した。その際、両者とも、冷却前の板温が140℃のケースで冷却後の板温が目標どおりとなるようにスプレー条件を設定した。そして、鋼種が変わり、冷却前の板温が140℃から120℃に低下したとき、Ｃ領域における板温の温度偏差ΔＴ１、ΔＴ２同士を比較した。
【００１６】
図２（ａ）には、冷却液の温度Ｔｃが30℃、目標板温Ｔａが80℃の従来例の特性図、図２（ｂ）には、冷却液の温度Ｔｃが70℃、目標板温Ｔａが80℃の本発明例の特性図を示した。
Ｃ領域における板温の温度偏差ΔＴ１、ΔＴ２は式（１）で求めた。
温度偏差ΔＴ１、ΔＴ２＝目標板温Ｔａ−冷却後の板温・・・・（１）
図２に示した結果から、目標板温Ｔａに近い温度の冷却液（温度調節した温水）を用いた本発明例によれば、従来例（常温の冷却水）に比べて、ΔＴ２＜ΔＴ１と、温度偏差を小さくでき、冷却不足や過冷却を防止できることがわかる。
【００１７】
以上の説明では本発明例として、常温の冷却水を加熱し、温度調節した温水を冷却液に用い、鋼板の鋼種に応じて100℃以下に目標板温を設定する必要がある場合としたが、本発明法において、鋼板の鋼種に応じて100℃を超える温度に目標板温を設定する必要がある場合、常温の油を加熱し、100℃を超える温度に温度調節した加熱油を冷却液に用いる。
また、冷却設備を前後2段とするような場合、前段の冷却設備で温度が下がり過ぎた際には、後段に本発明の冷却設備を採用することにより、目標板温に復帰させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】スプレー法を採用した冷却設備の側面図である。
【図２】従来例（ａ）と、本発明例（ｂ）それぞれの板温を示す特性図である。
【符号の説明】
【００１９】
１ ノズル
２ 冷却液（常温の冷却水または温水）
Ｓ 鋼板
Ａ、Ｂ、Ｃ 長手方向の領域
Ｔ 板温
Ｔａ 目標板温
ΔＴ１、ΔＴ２ 温度偏差（＝目標板温Ｔａ−冷却後の板温Ｔ）
Ｔｃ 冷却液の温度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力、流量の複雑な制御を必要とせずに、冷却後の板温と目標板温との温度偏差を小さくすることができる、スプレー法を採用した鋼板の冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷延鋼板、電磁鋼板、表面処理鋼板等の鋼板製造プロセスにおいて、鋼板を100℃以下の温度領域にまで冷却することはしばしば行われる。このような低い温度領域にまで冷却する場合、鋼板表面が乾燥していないと、後工程で設備トラブルを引き起こす。そこで、ドライヤー設備などの乾燥手段を冷却設備の下流に設置することが多い。一方鋼板製造プロセスでは、製造する鋼板に応じて、100℃を超える高い温度領域にまで冷却することも行われる。
【０００３】
このような鋼板製造プロセスの冷却工程では、ライン速度の変化に代表される操業条件の変化に加え、冷却条件の変化、あるいは冷却水をスプレーするノズル詰まりによる冷却能の低下などが生じるため、これらの冷却環境の変化に対応できる鋼板の冷却方法が望まれている。さらに冷却工程では、熱処理温度の異なる鋼板同士が接続されている場合や、板厚、板幅、鋼種の異なる鋼板同士が接続されている場合に、冷却条件の変化が起こる。
【０００４】
すなわち、鋼板の冷却方法においては、これらの冷却環境の変化に対応でき、冷却不足を防止するとともに、過冷却を防止することが課題である。
従来のスプレー法では、常温（30℃）である冷却水を用い、鋼板に応じて設定される目標温度と、冷却後の板温との差が小さくなるように、流量、圧力を制御していた。
その他、スプレー法とは異なる鋼板の冷却方法も知られている（例えば特許文献１）。
【０００５】
特許文献１記載の鋼板の冷却方法は、後段の冷却槽で目標温度となるように液温制御を行う際に、水温が上昇した分を冷却水を注水することで水温を下げる浸漬法である。
【特許文献１】特公昭57-11931号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のスプレー法は、冷却環境の変化に対応して、冷却後の板温と目標板温との温度偏差を小さくするために、冷却水の圧力、流量の複雑な制御を必要とするという、問題があった。
また、特許文献１記載の鋼板の冷却方法は、冷却水の節減と冷却に使用した処理水の二次利用を目的とし、後段の冷却槽で水温が上昇した分を冷却水を注水する液温制御を行う必要がある浸漬法であるが、鋼板の目標温度変化への対応速度が遅く、また後段の冷却槽、ポンプなどの設備費が嵩むという問題があった。
【０００７】
また、どちらの冷却方法も、鋼板の過冷却による乾燥不足を考慮して、目標板温を常温よりも上昇させる必要がある場合、さらに鋼種変更による目標板温の変化がある場合にも柔軟に対応できないという、問題がある。
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、圧力、流量の複雑な制御を必要とせずに、冷却環境の変化に対応して、冷却後の板温と目標板温との温度偏差を十分小さくすることができ、かつ鋼板の過冷却による乾燥不足を考慮して、目標板温を常温よりも上昇させる必要がある場合、さらに鋼種変更による目標板温の変化がある場合にも柔軟に対応できるスプレー法を採用した鋼板の冷却方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、鋭意検討し、常温（30℃）の冷却水を加熱し、温度調節して目標板温に近い温度とした温水を用いることで、上記課題を解決できることを見いだし、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
すなわち、本発明は、搬送される鋼板を、該鋼板に応じて決められた目標板温に冷却する、スプレー法を採用した鋼板の冷却方法において、あらかじめ、冷却液を温度調節して、該冷却液の温度を目標板温に近い所定の温度範囲とし、次いで目標板温に近い所定の温度範囲とした冷却液をスプレーすることを特徴とするスプレー法を採用した鋼板の冷却方法である。
【０００９】
前記冷却液には、常温の冷却水を加熱し、100℃以下の温度に温度調節した温水、あるいは常温の油を加熱し、100℃を超える温度に温度調節した加熱油を用いてもよい。
なお、目標板温は、鋼板の鋼種に応じて所定の品質、性能が得られるように決められている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、圧力、流量の複雑な制御を必要とせずに、冷却環境の変化に対応して、冷却後の板温と目標板温との温度偏差を十分小さくすることができ、冷却不足や過冷却を防止できる。このため、ドライヤー設備などの乾燥手段が冷却設備の下流になくとも、後工程で設備トラブルを生じることなく、高品質な鋼板を安定して得ることができる。
また、製造する鋼板の鋼種に応じて100℃以下に目標板温を設定する必要がある場合、常温よりも高い温度に温度調節した温水を冷却液に用い、100℃を超える温度に目標板温を設定する必要がある場合、100℃を超える温度に温度調節した加熱油を冷却液に用いる。 これによって、鋼板の過冷却による乾燥不足を考慮して、目標板温を常温よりも上昇させる必要がある場合、さらに鋼種変更による目標板温の変化がある場合にも柔軟に対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、製造する鋼板の鋼種に応じて、100℃以下に目標板温を設定する必要がある場合について説明する。この場合、本発明法には、あらかじめ、常温の冷却水を加熱し、温度調節して、その温度を目標板温Ｔａに近づけた温水を用いる。
これに対し、従来のスプレー法では、常温（30℃）の冷却水を鋼板の表面にスプレーしていた。このため、鋼板の鋼種に応じて定められた目標板温Ｔａと常温の冷却水の温度Ｔｃとの差は、目標板温Ｔａ＝80℃とした場合、50℃もあった。
【００１２】
本発明法では、例えば温度調節した温水と目標板温Ｔａとの差を20℃以内、好ましくは10℃以内の範囲とすることができる。
このような温水を用いた場合、常温（30℃）である冷却水に比べて、過冷却を防止でき、しかも鋼板の過冷却による乾燥不足を考慮して、目標板温を常温よりも上昇させる必要がある場合、柔軟に対応できる。
【００１３】
次いで、目標板温Ｔａに近い温度に温度調節した温水を、ノズルから鋼板の表面にスプレーする。
図１，２を用い、本発明例の効果を説明する。
図１は、スプレー法を採用した冷却設備の側面図である。１はノズル、２は冷却液、Ｓは鋼板、Ａ、Ｂ、Ｃは長手方向の領域をそれぞれ示す。
【００１４】
この冷却設備は、長手方向の領域Ａの上流側にも冷却液２をノズル１からスプレー可能な冷却領域を有し、目標板温Ｔａを設定することで、搬送される鋼板Ｓを100℃以下の低い温度領域にまで冷却できるよう、設計されている。この冷却設備を用い、以下の冷却条件で、板厚＝0.5mmの低炭素鋼板の冷却実験を行った。
従来例：冷却液の温度Ｔｃ＝30℃、本発明例：冷却液の温度Ｔｃ＝70℃。
【００１５】
両者とも：目標板温Ｔａ＝80℃。
ただし、本発明例では、図示しない温度調節した温水を溜める温水貯溜槽を設置し、温水貯溜槽から供給ポンプを経てノズル１から、温度調節した温水をスプレーし、一方従来例では、ノズル１からスプレーする常温の冷却水の、圧力、流量を制御した。その際、両者とも、冷却前の板温が140℃のケースで冷却後の板温が目標どおりとなるようにスプレー条件を設定した。そして、鋼種が変わり、冷却前の板温が140℃から120℃に低下したとき、Ｃ領域における板温の温度偏差ΔＴ１、ΔＴ２同士を比較した。
【００１６】
図２（ａ）には、冷却液の温度Ｔｃが30℃、目標板温Ｔａが80℃の従来例の特性図、図２（ｂ）には、冷却液の温度Ｔｃが70℃、目標板温Ｔａが80℃の本発明例の特性図を示した。
Ｃ領域における板温の温度偏差ΔＴ１、ΔＴ２は式（１）で求めた。
温度偏差ΔＴ１、ΔＴ２＝目標板温Ｔａ−冷却後の板温・・・・（１）
図２に示した結果から、目標板温Ｔａに近い温度の冷却液（温度調節した温水）を用いた本発明例によれば、従来例（常温の冷却水）に比べて、ΔＴ２＜ΔＴ１と、温度偏差を小さくでき、冷却不足や過冷却を防止できることがわかる。
【００１７】
以上の説明では本発明例として、常温の冷却水を加熱し、温度調節した温水を冷却液に用い、鋼板の鋼種に応じて100℃以下に目標板温を設定する必要がある場合としたが、本発明法において、鋼板の鋼種に応じて100℃を超える温度に目標板温を設定する必要がある場合、常温の油を加熱し、100℃を超える温度に温度調節した加熱油を冷却液に用いる。
また、冷却設備を前後2段とするような場合、前段の冷却設備で温度が下がり過ぎた際には、後段に本発明の冷却設備を採用することにより、目標板温に復帰させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】スプレー法を採用した冷却設備の側面図である。
【図２】従来例（ａ）と、本発明例（ｂ）それぞれの板温を示す特性図である。
【符号の説明】
【００１９】
１ ノズル
２ 冷却液（常温の冷却水または温水）
Ｓ 鋼板
Ａ、Ｂ、Ｃ 長手方向の領域
Ｔ 板温
Ｔａ 目標板温
ΔＴ１、ΔＴ２ 温度偏差（＝目標板温Ｔａ−冷却後の板温Ｔ）
Ｔｃ 冷却液の温度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送される鋼板を、該鋼板に応じて決められた目標板温に冷却する、スプレー法を採用した鋼板の冷却方法において、あらかじめ、冷却液を温度調節し、該冷却液の温度を目標板温に近い所定の温度範囲とし、次いで目標板温に近い所定の温度範囲とした冷却液をスプレーすることを特徴とするスプレー法を採用した鋼板の冷却方法。
【請求項１】
搬送される鋼板を、該鋼板に応じて決められた目標板温に冷却する、スプレー法を採用した鋼板の冷却方法において、あらかじめ、冷却液を温度調節し、該冷却液の温度を目標板温に近い所定の温度範囲とし、次いで目標板温に近い所定の温度範囲とした冷却液をスプレーすることを特徴とするスプレー法を採用した鋼板の冷却方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−９１６２９（Ｐ２００９−９１６２９Ａ）
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６３９２４（Ｐ２００７−２６３９２４）
【出願日】平成１９年１０月１０日（２００７．１０．１０）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月１０日（２００７．１０．１０）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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