熱鋼板の冷却方法およびその冷却設備
【課題】幅方向における温度分布の均一化を図り、良好な品質の熱鋼板を得ることができる冷却方法およびその冷却設備を提案する。
【解決手段】熱間圧延ラインに配置された冷却設備に熱鋼板Ｓを導入して、その上面に冷却水を供給することによって該熱鋼板Ｓを冷却するに当たって、冷却設備の入側から出側に至るまでの全長さのうち、該冷却設備の出側からその上流側１／３〜２／３の長さに相当する領域で、熱鋼板Ｓの幅端からその幅方向中央に向かう５０〜１５０ｍｍの範囲にわたって冷却水の供給を遮断する。
【解決手段】熱間圧延ラインに配置された冷却設備に熱鋼板Ｓを導入して、その上面に冷却水を供給することによって該熱鋼板Ｓを冷却するに当たって、冷却設備の入側から出側に至るまでの全長さのうち、該冷却設備の出側からその上流側１／３〜２／３の長さに相当する領域で、熱鋼板Ｓの幅端からその幅方向中央に向かう５０〜１５０ｍｍの範囲にわたって冷却水の供給を遮断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間圧延された熱鋼板つき、その上面に冷却水を供給して冷却する方法と、その冷却に用いて好適な冷却設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱鋼板の一つとして例えば、熱延鋼板を製造するには、図１に示すように加熱炉１において所定温度まで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、次いで、該粗バーを、複数基の圧延スタンドからなる連続熱間仕上圧延機３において所定の厚さになるまで圧延し、さらに、ランアウトテーブルに設置された冷却装置４にてその上面および下面に冷却水を供給して所定の温度まで冷却した後、巻取機５でコイル状に巻き取る工程を経るのが普通である。
【０００３】
上記の工程を経て製造される熱鋼板の品質は、とくに冷却設備５による冷却により大きく変化する。通常、熱鋼板をその上面から冷却する冷却設備５においては、ヘッダーに接続された円管状の冷却ノズルから供給（注水）される冷却水によって冷却されるが、熱鋼板の幅端部では、上面から供給された冷却水が流れ落ちるだけでなく、端面からも冷却されるため、幅方向の端部は中央部に比べて温度が低くなる。
【０００４】
そして、熱鋼板の幅方向端部における温度が中央部よりも大きく低下すると、端部において硬化、伸びの低下等が起こり材質が悪化する。
【０００５】
また、この場合、圧延形状が良好であっても、熱収縮差により、幅方向の端部には引張り方向の塑性歪が生じ、これにより、熱鋼板の幅端部が中央に対して相対的に圧延方向に伸びることとなり、コイルの巻戻し後において幅方向の端部が、図２に示すように、波形状に変形する、いわゆる耳波が発生することがあり、その程度が大きいと、形状を矯正する余計な工程が必要となることから製造コストの上昇が避けられない。
【０００６】
そのため、従来は、特許文献１に記載されているように、鋼板の冷却に際して板幅方向の温度分布を一定にするために、該鋼板の幅方向端部の位置にマスキング板を配置してその部位の冷却を弱める方法が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２６３７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、マスキング板を適用した従来の冷却方法では、熱鋼板の幅方向端部における過冷却は抑制されるものの、図３に示すように、その部位の温度が上昇して目標とする温度範囲から外れる場合があることが懸念されている。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、熱鋼板の幅方向における温度分布を一定にし、品質劣化につながる耳波を回避することができる冷却方法およびその冷却設備を提案するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、熱間圧延ラインに配置された冷却設備に熱鋼板を導入して、その上面に冷却水を供給することによって冷却する方法において、前記冷却設備の入側からその出側に至るまでの全長さのうち、該冷却設備の出側からその上流１／３〜２／３の長さに相当する領域にて、前記熱鋼板の幅端から幅方向中央に向かう５０〜１５０ｍｍの範囲にわたって前記冷却水の供給を遮断することを特徴とする熱鋼板の冷却方法である。
【００１１】
本発明においては、前記熱鋼板が、巻取温度６００℃以下の鋼板を対象とするのが好ましい。
【００１２】
また、本発明は、熱間圧延ラインに設置され、搬入口を通して導入された熱鋼板の上面に冷却水を供給することによって該熱鋼板を冷却する冷却設備であって、前記冷却設備が、前記熱鋼板の搬入口を有する前段ゾーン、該熱鋼板の搬出口を有する後段ゾーン、該前段ゾーンと該後段ゾーンとを相互につなぐ少なくとも１つの中段ゾーンに区分された複数の冷却ゾーンからなり、前記冷却ゾーンの全長さのうち、前記後段ゾーンから前記前段ゾーンに向かう１／３〜２／３の長さに相当する領域に、前記熱鋼板の幅端からその幅方向中央に向かう５０〜１５０ｍｍの範囲を覆い隠してその部位への前記冷却水の供給を遮断する遮蔽板を設けたことを特徴とする熱鋼板の冷却設備である。
【発明の効果】
【００１３】
上記のような構成を有する本発明によれば、冷却設備の入側からその出側に至るまでの全長さのうち、該出側から上流側１／３〜２／３の長さに相当する領域にて、熱鋼板の幅端からその幅方向中央に向かう５０〜１５０ｍｍの範囲にわたって冷却水の供給を遮断するようにしたため、幅方向における温度分布がほぼ一定になる。
【００１４】
また、本発明の熱鋼板の冷却方法によれば、巻取温度６００℃以下の鋼板を対象とすることにより、耳波が防止された品質の良好な熱鋼板を得ることができる。
【００１５】
また、上記の構成からなる本発明の冷却設備によれば、冷却設備を、前記熱鋼板の搬入口を有する前段ゾーン、該熱鋼板の搬出口を有する後段ゾーン、該前段ゾーンと該後段ゾーンとを相互につなぐ少なくとも１つの中段ゾーンに区分された複数の冷却ゾーンから構成し、該冷却ゾーンの全長さのうち、後段ゾーンから上流側１／３〜２／３の長さに相当する領域に、前記熱鋼板の幅端からその幅方向中央に向かう５０〜１５０ｍｍの範囲を覆い隠してその部位への前記冷却水の供給を遮断する遮蔽板を設けたため、幅端部における過冷却が回避され、熱鋼板の幅方向において温度分布の均一化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、熱間圧延ラインを模式的に示した図である。
【図２】図２は、熱鋼板の変形状況を示した図である。
【図３】図３は、熱鋼板の幅方向における温度分布を示した図である。
【図４】図４は、本発明を実施するのに用いて好適な冷却設備を模式的に示した図である。
【図５】図５は、図４のＡ―Ａ部を示した図である。
【図６】図６は、熱間圧延後の熱鋼板の幅方向における温度分布を示した図である。
【図７】図７は、熱鋼板の温度と冷却時間との関係を示した図である。
【図８】図８は、熱流束と熱鋼板の温度との関係を示した図である。
【図９】図９は、冷却設備内における熱鋼板の温度変化を示した図である。
【図１０】図１０は、波高さと幅方向最大温度差との関係を示した図である。
【図１１】図１１は、温度と幅方向端部からの距離との関係を示した図である。
【図１２】図１２は、遮蔽板の適用領域と最大温度差との関係を示した図である。
【図１３】図１３は、巻取温度の違いによる幅方向の温度の変動状況を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明をより具体的に説明する。
【００１８】
図４は、本発明の冷却方法を実施するのに用いて好適な冷却設備を模式的に示した図であり、図５は、図４のＡ―Ａ部を示した図である。
【００１９】
図４、図５の冷却設備は、上掲図１に示した如き熱間圧延ラインに配置されるものであって、熱鋼板Ｓの搬入口を有する前段ゾーンＦ、該熱鋼板Ｓの搬出口を有する後段ゾーンＧ、前段ゾーンＦと後段ゾーンＨとを相互につなぐ中段ゾーンＣの３つに区分された冷却ゾーン（各ゾーンの長さは全て等しいものとする）からなるものとして示してある。
【００２０】
なお、上記前段ゾーンＦ、中段ゾーンＨ、後段ゾーンＧは、熱鋼板の鋼種、圧延条件等によってその長さを適宜変更することが可能であり、３つに区分された冷却ゾーンに限定されることはない。
【００２１】
図４、５における符号６は、熱鋼板Ｓを搬送するためのロール、７は、冷却ヘッダー、８は、冷却ヘッダー７に保持された冷却ノズル、そして９は、冷却ゾーンの入側からその出側に至るまでの全長さ（冷却設備の全長さ）のうち、後段ゾーンＧの出側（冷却設備の出側）から上流側１／３〜２／３の長さに相当する領域に設けられた遮蔽板である。
【００２２】
上記遮蔽板９は、熱鋼板Ｓの幅端からその幅方向に沿う５０〜１５０ｍｍの範囲を覆い隠す幅寸法を有しており、これにより、熱鋼板Ｓの幅端部への冷却水の供給を遮断するようになっている。
【００２３】
本発明は、上記のような構成の冷却設備における冷却において、後段ゾーンＧから前段ゾーンＦが位置する上流側１／３〜２／３の長さに相当する領域（この場合、後段ゾーンＧ、あるいは後段ゾーンＧおよび中段ゾーンＨ）で遮蔽板９により熱鋼板Ｓの幅端から５０〜１５０ｍｍの範囲にわたって冷却水の供給を遮断するようにしたものである。
【００２４】
冷却設備内で熱鋼板Ｓの上面に冷却水を供給すると、該冷却水は、該熱鋼板の幅方向端部へと流れていく一方、該熱鋼板Ｓは、幅端側からも冷却されるため、その部位の温度は、幅方向の中央部に比べて低くなる傾向にある。
【００２５】
これは、図６に示すように、熱間仕上圧延後の熱鋼板の幅方向における温度分布においても同様であり、冷却設備に導入された後は、熱鋼板の幅端部の過冷却がさらに進行することになるからである。
【００２６】
また、熱鋼板の温度履歴を図７に、熱鋼板の冷却（水冷）時の表面温度と熱流束との関係を図８にそれぞれ示したように、熱鋼板の表面温度が高い場合、熱流束は小さく、温度の低下も小さい（以下、この状態を「膜沸騰」という）。
【００２７】
ところで、熱鋼板の表面温度がある温度以下になった場合、熱流束が急減に増加し、該熱鋼板の温度が急激に低下する（以下、この状態を「遷移沸騰」という）。この変化点の温度（以下、この温度を「遷移沸騰温度」という）は、熱間圧延ラインにおける冷却では５００℃程度であることが知られている。
【００２８】
熱鋼板の巻取温度が、例えば、５５０℃とすると、該熱鋼板の幅方向端部のみが遷移沸騰温度、すなわち５００℃以下になる場合があり、これが耳波を発生させる主原因になる。
【００２９】
ここで、熱鋼板の幅方向端部が遷移沸騰温度以下になるのは、冷却ゾーンの後半部であり、この領域で遮蔽板９を適用して熱鋼板の幅方向端部の過冷却を抑制することがとりわけ有効となる。
【００３０】
以下、該遮蔽板９の設置領域を、後段ゾーンＧの末端、すなわち、冷却設備の出側から前段ゾーンＦが位置する上流側１／３〜２／３の長さに相当する領域で、かつ、熱鋼板の幅端からその幅方向中央に向かう５０〜１５０ｍｍの範囲とすることについての根拠を、図９〜図１２の調査結果を基に説明する。
【００３１】
図９は、熱鋼板Ｓの幅方向端部を５０ｍｍの範囲において覆うべく、幅寸法が５０ｍｍになる遮蔽板９を配置して、板厚２．０ｍｍ、板幅１０００ｍｍになる熱鋼板の冷却を行って温度５５０℃でコイル状に巻き取った場合の、幅方向端部における温度の変化を、遮蔽板９を適用しない場合、前段ゾーンＦにおいて適用した場合、中段ゾーンＨにおいて適用した場合、全段において適用した場合、さらに後段ゾーンＧにおいて適用した場合（各ゾーンの長さは冷却ゾーンの全長の１／３）のそれぞれについて示したグラフであり、その時の熱鋼板の幅方向端部の温度履歴を表１に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】
図９から、何れの条件においても、熱鋼板Ｓの温度低下は、幅方向中央、端部ともに最初は緩やかであるが、幅方向端部が遷移沸騰温度以下になると、温度が急激に低下することが分かる。
【００３４】
ここに、遮蔽板９の適用は、とくに、熱鋼板Ｓの幅方向端部の温度が遷移沸騰温度以下になる後段ゾーンＧとすることが好ましいことが明らかである。
【００３５】
また、熱鋼板Ｓを巻き取る巻取機の入側には、巻取り形状を改善するためにサイドガイドが設置されており、熱鋼板の蛇行が小さくなるため、後段ゾーンＧに遮蔽板９を設置することにより、その幅寸法も狭くすることできるという利点もある。
【００３６】
次に、熱鋼板Ｓの幅方向における最大温度差（幅方向の最大温度と最低温度の差）と、コイルの巻き戻し後に発生する耳波高さの関係を調査した結果を図１０に示す。
【００３７】
幅方向最大温度差が８０℃を超えると、熱鋼板の幅方向端部には、引張り方向の塑性歪が生じ、耳波が発生する。従って耳波の発生を防止するには、上記最大温度差を８０℃以下にする必要ことが有効であることが分かる。
【００３８】
さらに、遮蔽板９の適用領域の違いによる熱鋼板の幅方向における温度分布の変化を図１１に、遮蔽板９の適用領域の違いによる幅方向最大温度差の変化を図１２に示す。
【００３９】
図１１において、冷却ゾーンの全域に遮蔽板９を適用した場合（図中（１））、該遮蔽板９が設置された部位の温度が過剰に上昇するため、却って幅方向の温度偏差が大きくなり、しかも、冷却ゾーンの全域に遮蔽板９を配置しなければならないことから設備コストも増大するのが避けられない。
【００４０】
また、後段ゾーンＧの半分の領域に遮蔽板９を適用した場合（図中（５））には、熱鋼板の幅端における過冷却を充分に抑制することができない。
【００４１】
これに対して、冷却ゾーンの全長さの２／３の領域に遮蔽板９を適用した場合（図中（２））、中段ゾーンシＨの半分から後段ゾーンＧに至るまでの領域に遮蔽板９を適用した場合（図中（３）幅端から４０ｍｍの位置で最高温度５７０℃となり、幅端の温度５０８℃に対して６２℃程度の温度差となる）、さらに、後段ゾーンＧのみに遮蔽板９を適用した場合（図中（４））においては、温度偏差が小さくなる傾向にある。
【００４２】
以上の知見事実から、本発明では、冷却ゾーンの全長さのうち、後段ゾーンの出側から上流側１／３〜２／３の長さに相当する領域に遮蔽板９を配置して熱鋼板の幅方向端部において冷却水の供給を遮断するようにしたものである。
【００４３】
上記遮蔽板９については、熱鋼板Ｓの幅端から幅方向中央に向け５０〜１５０ｍｍの範囲を覆うようこととしたが、それは、以下の理由による。
【００４４】
すなわち、熱鋼板の通板時においては、該熱鋼板が最大５０ｍｍ程度蛇行することがあり、このような蛇行が発生しても熱鋼板の幅方向端部を確実に覆うためであり、一方、１５０ｍｍを超えると、冷却抑制効果により温度の上昇領域が広がり、目標とする温度範囲に収めることができなくなるからである。
【００４５】
図１３は、厚さ２．０ｍｍ、幅１０００ｍｍの熱鋼板を冷却設備で冷却（冷却条件：冷却開始温度８７０℃、搬送速度１０００ｍｐｍ、冷却長１２０ｍ）するに当たり、該熱鋼板の巻取り温度の変化、遮蔽板９の適用の有無によって、該熱鋼板の幅方向における温度分布がどのように変化するかを調査した結果を示したものである。
【００４６】
なお、図１３においては、後段ゾーンＧに幅５０ｍｍの遮蔽板９を配置した冷却した場合である。
【００４７】
とくに、遮蔽板９を適用せずに冷却を施した熱鋼板の最大温度差は、８０℃よりも大きくなり、耳波の発生が懸念されるが、遮蔽板９を適用して冷却を行った場合（図中（６））には、８０℃以下になることが明らかであって、従って対象とする熱鋼板としては、巻取り温度が６００℃以下になる熱鋼板を適用するのがとくに好ましいことになる。
【００４８】
なお、本発明は、基本的には、冷却長に対するマスキング長さの割合でその効果が決まることになるが、おおよその目安として、冷却設備は、８０〜２００ｍ程度の長さを有するものを適用することができる。
【００４９】
また、熱鋼板としては、厚さ１〜４ｍｍ程度のものを用い、搬送速度４００〜１５００ｍｐｍとするのが好適であり、冷却開始温度については、８００〜１０００℃程度するのがよい。冷却終了温度は、低い程効果が大となるので、より低くする。
【実施例】
【００５０】
幅寸法が５０ｍｍになる遮蔽板９を、後段ゾーンＧ（冷却ゾーンの全長さの１／３の長さ）と、後段ゾーンＧおよび中段ゾーンＨ（冷却ゾーンの長さの２／３の長さ）にそれぞれ配置した上掲図４、図５に示したような冷却設備を備えた熱間圧延ラインを使用して、下記の条件のもとに、板厚２．０ｍｍ、幅１０００ｍｍ、引張強度４０ＭＰａになる熱延鋼板を圧延し、得られた鋼板の巻取り直前において、その板幅方向の中央部、幅端部（幅端から５０ｍｍの位置）の温度を実測するとともに、コイルの巻き戻しの際の耳波の高さ、切捨て量、精整ライン能率についての調査を行った。
【００５１】
その結果を、遮蔽板９を設置せずに冷却を行った場合（比較例１）、遮蔽板９を冷却設備の前段ゾーンＦに適用して冷却した場合（比較例２）、遮蔽板９を中段ゾーンＨに適用して冷却した場合（比較例３）、遮蔽板９を前段ゾーンＦから後段ゾーンＧに至るまでの全域に適用して冷却した場合（比較例４）の結果とともに表２に示す。
【００５２】
条件：
仕上圧延機出側における熱鋼板の搬送速度は、該鋼板の先端部で６５０ｍｐｍとし、その先端部が巻取機に到達してからは順次速度を上げて最高１１０ｍｐｍまで増速した。また、仕上圧延機の出側における熱延鋼板の温度を８７０℃とし、冷却設備を使って巻取機手前の温度計の指示が５５０℃となるように冷却した。
【００５３】
【表２】
【００５４】
表２より明らかなように、比較例１では、得られた鋼板の幅方向端部は中央部に比べて２５０℃程度低いうえ、耳波の高さは３８ｍｍであった。かかる鋼板においては耳波形状が酷いため、精整ラインでは低速で通さざるを得ず、その能率（稼動能率）は６０％に留まった。
【００５５】
比較例２では、精整ラインにおいては、通常の速度で通過させることができとくに問題はないものの、鋼板の幅方向端部は、中央部に比べて１２０℃程度低く、また、耳波の高さは２７ｍｍであった。
【００５６】
比較例３では、比較例２と同様、精整ラインにおいてはとくに問題なしに通常の速度で通過させることができたが、鋼板の幅方向端部の温度は、中央部に比べ１０３℃程度低く、耳波の高さは２５ｍｍであった。
【００５７】
比較例４では、鋼板の幅方向端部の温度が中央部に比べ５℃程度高いにすぎなかったが、幅端部から中央部へ向かう５０ｍｍの位置での温度が３０℃高く、この部位の温度が品質保証温度範囲から外れたため、コイル単位重さ当たり１０％の切捨て量が生じた。
【００５８】
これに対して、発明例１（１／３の領域で冷却水遮断）では、鋼板の幅方向端部の温度は、中央部の温度に比べ低かったが、その差は７１℃程度であり耳波形状の発生は見られなかった。また、鋼板の幅端から５０ｍｍの位置における温度は、中央部の温度よりも３℃程度低いにすぎず、鋼板の全長にわたって品質保証温度範囲内にあることが確認された。
【００５９】
また、発明例２では、鋼板の幅方向端部の温度は、中央部に比べ低いものの、その差は、２５℃程度と極わずかであり、耳波形状の発生は見られなかった。また、鋼板の幅端から５０ｍｍの位置における温度は、中央部の温度よりも１１℃程度低いにすぎず、上記発明例１と同様、鋼板の全長にわたって品質保証温度範囲内にあることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明によれば、質保証温度範囲内で板幅方向の温度分布の均一化を図ることが可能となり、品質の良好な熱鋼板を安定供給することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１ 加熱炉
２ 粗圧延機
３ 連続熱間仕上圧延機
４ 冷却設備（冷却帯）
５ 巻取機
６ ロール
７ 冷却ヘッダー
８ 冷却ノズル
９ 遮蔽板
Ｆ 前段ゾーン
Ｇ 後段ゾーン
Ｈ 中段ゾーン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間圧延された熱鋼板つき、その上面に冷却水を供給して冷却する方法と、その冷却に用いて好適な冷却設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱鋼板の一つとして例えば、熱延鋼板を製造するには、図１に示すように加熱炉１において所定温度まで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、次いで、該粗バーを、複数基の圧延スタンドからなる連続熱間仕上圧延機３において所定の厚さになるまで圧延し、さらに、ランアウトテーブルに設置された冷却装置４にてその上面および下面に冷却水を供給して所定の温度まで冷却した後、巻取機５でコイル状に巻き取る工程を経るのが普通である。
【０００３】
上記の工程を経て製造される熱鋼板の品質は、とくに冷却設備５による冷却により大きく変化する。通常、熱鋼板をその上面から冷却する冷却設備５においては、ヘッダーに接続された円管状の冷却ノズルから供給（注水）される冷却水によって冷却されるが、熱鋼板の幅端部では、上面から供給された冷却水が流れ落ちるだけでなく、端面からも冷却されるため、幅方向の端部は中央部に比べて温度が低くなる。
【０００４】
そして、熱鋼板の幅方向端部における温度が中央部よりも大きく低下すると、端部において硬化、伸びの低下等が起こり材質が悪化する。
【０００５】
また、この場合、圧延形状が良好であっても、熱収縮差により、幅方向の端部には引張り方向の塑性歪が生じ、これにより、熱鋼板の幅端部が中央に対して相対的に圧延方向に伸びることとなり、コイルの巻戻し後において幅方向の端部が、図２に示すように、波形状に変形する、いわゆる耳波が発生することがあり、その程度が大きいと、形状を矯正する余計な工程が必要となることから製造コストの上昇が避けられない。
【０００６】
そのため、従来は、特許文献１に記載されているように、鋼板の冷却に際して板幅方向の温度分布を一定にするために、該鋼板の幅方向端部の位置にマスキング板を配置してその部位の冷却を弱める方法が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２６３７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、マスキング板を適用した従来の冷却方法では、熱鋼板の幅方向端部における過冷却は抑制されるものの、図３に示すように、その部位の温度が上昇して目標とする温度範囲から外れる場合があることが懸念されている。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、熱鋼板の幅方向における温度分布を一定にし、品質劣化につながる耳波を回避することができる冷却方法およびその冷却設備を提案するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、熱間圧延ラインに配置された冷却設備に熱鋼板を導入して、その上面に冷却水を供給することによって冷却する方法において、前記冷却設備の入側からその出側に至るまでの全長さのうち、該冷却設備の出側からその上流１／３〜２／３の長さに相当する領域にて、前記熱鋼板の幅端から幅方向中央に向かう５０〜１５０ｍｍの範囲にわたって前記冷却水の供給を遮断することを特徴とする熱鋼板の冷却方法である。
【００１１】
本発明においては、前記熱鋼板が、巻取温度６００℃以下の鋼板を対象とするのが好ましい。
【００１２】
また、本発明は、熱間圧延ラインに設置され、搬入口を通して導入された熱鋼板の上面に冷却水を供給することによって該熱鋼板を冷却する冷却設備であって、前記冷却設備が、前記熱鋼板の搬入口を有する前段ゾーン、該熱鋼板の搬出口を有する後段ゾーン、該前段ゾーンと該後段ゾーンとを相互につなぐ少なくとも１つの中段ゾーンに区分された複数の冷却ゾーンからなり、前記冷却ゾーンの全長さのうち、前記後段ゾーンから前記前段ゾーンに向かう１／３〜２／３の長さに相当する領域に、前記熱鋼板の幅端からその幅方向中央に向かう５０〜１５０ｍｍの範囲を覆い隠してその部位への前記冷却水の供給を遮断する遮蔽板を設けたことを特徴とする熱鋼板の冷却設備である。
【発明の効果】
【００１３】
上記のような構成を有する本発明によれば、冷却設備の入側からその出側に至るまでの全長さのうち、該出側から上流側１／３〜２／３の長さに相当する領域にて、熱鋼板の幅端からその幅方向中央に向かう５０〜１５０ｍｍの範囲にわたって冷却水の供給を遮断するようにしたため、幅方向における温度分布がほぼ一定になる。
【００１４】
また、本発明の熱鋼板の冷却方法によれば、巻取温度６００℃以下の鋼板を対象とすることにより、耳波が防止された品質の良好な熱鋼板を得ることができる。
【００１５】
また、上記の構成からなる本発明の冷却設備によれば、冷却設備を、前記熱鋼板の搬入口を有する前段ゾーン、該熱鋼板の搬出口を有する後段ゾーン、該前段ゾーンと該後段ゾーンとを相互につなぐ少なくとも１つの中段ゾーンに区分された複数の冷却ゾーンから構成し、該冷却ゾーンの全長さのうち、後段ゾーンから上流側１／３〜２／３の長さに相当する領域に、前記熱鋼板の幅端からその幅方向中央に向かう５０〜１５０ｍｍの範囲を覆い隠してその部位への前記冷却水の供給を遮断する遮蔽板を設けたため、幅端部における過冷却が回避され、熱鋼板の幅方向において温度分布の均一化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、熱間圧延ラインを模式的に示した図である。
【図２】図２は、熱鋼板の変形状況を示した図である。
【図３】図３は、熱鋼板の幅方向における温度分布を示した図である。
【図４】図４は、本発明を実施するのに用いて好適な冷却設備を模式的に示した図である。
【図５】図５は、図４のＡ―Ａ部を示した図である。
【図６】図６は、熱間圧延後の熱鋼板の幅方向における温度分布を示した図である。
【図７】図７は、熱鋼板の温度と冷却時間との関係を示した図である。
【図８】図８は、熱流束と熱鋼板の温度との関係を示した図である。
【図９】図９は、冷却設備内における熱鋼板の温度変化を示した図である。
【図１０】図１０は、波高さと幅方向最大温度差との関係を示した図である。
【図１１】図１１は、温度と幅方向端部からの距離との関係を示した図である。
【図１２】図１２は、遮蔽板の適用領域と最大温度差との関係を示した図である。
【図１３】図１３は、巻取温度の違いによる幅方向の温度の変動状況を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明をより具体的に説明する。
【００１８】
図４は、本発明の冷却方法を実施するのに用いて好適な冷却設備を模式的に示した図であり、図５は、図４のＡ―Ａ部を示した図である。
【００１９】
図４、図５の冷却設備は、上掲図１に示した如き熱間圧延ラインに配置されるものであって、熱鋼板Ｓの搬入口を有する前段ゾーンＦ、該熱鋼板Ｓの搬出口を有する後段ゾーンＧ、前段ゾーンＦと後段ゾーンＨとを相互につなぐ中段ゾーンＣの３つに区分された冷却ゾーン（各ゾーンの長さは全て等しいものとする）からなるものとして示してある。
【００２０】
なお、上記前段ゾーンＦ、中段ゾーンＨ、後段ゾーンＧは、熱鋼板の鋼種、圧延条件等によってその長さを適宜変更することが可能であり、３つに区分された冷却ゾーンに限定されることはない。
【００２１】
図４、５における符号６は、熱鋼板Ｓを搬送するためのロール、７は、冷却ヘッダー、８は、冷却ヘッダー７に保持された冷却ノズル、そして９は、冷却ゾーンの入側からその出側に至るまでの全長さ（冷却設備の全長さ）のうち、後段ゾーンＧの出側（冷却設備の出側）から上流側１／３〜２／３の長さに相当する領域に設けられた遮蔽板である。
【００２２】
上記遮蔽板９は、熱鋼板Ｓの幅端からその幅方向に沿う５０〜１５０ｍｍの範囲を覆い隠す幅寸法を有しており、これにより、熱鋼板Ｓの幅端部への冷却水の供給を遮断するようになっている。
【００２３】
本発明は、上記のような構成の冷却設備における冷却において、後段ゾーンＧから前段ゾーンＦが位置する上流側１／３〜２／３の長さに相当する領域（この場合、後段ゾーンＧ、あるいは後段ゾーンＧおよび中段ゾーンＨ）で遮蔽板９により熱鋼板Ｓの幅端から５０〜１５０ｍｍの範囲にわたって冷却水の供給を遮断するようにしたものである。
【００２４】
冷却設備内で熱鋼板Ｓの上面に冷却水を供給すると、該冷却水は、該熱鋼板の幅方向端部へと流れていく一方、該熱鋼板Ｓは、幅端側からも冷却されるため、その部位の温度は、幅方向の中央部に比べて低くなる傾向にある。
【００２５】
これは、図６に示すように、熱間仕上圧延後の熱鋼板の幅方向における温度分布においても同様であり、冷却設備に導入された後は、熱鋼板の幅端部の過冷却がさらに進行することになるからである。
【００２６】
また、熱鋼板の温度履歴を図７に、熱鋼板の冷却（水冷）時の表面温度と熱流束との関係を図８にそれぞれ示したように、熱鋼板の表面温度が高い場合、熱流束は小さく、温度の低下も小さい（以下、この状態を「膜沸騰」という）。
【００２７】
ところで、熱鋼板の表面温度がある温度以下になった場合、熱流束が急減に増加し、該熱鋼板の温度が急激に低下する（以下、この状態を「遷移沸騰」という）。この変化点の温度（以下、この温度を「遷移沸騰温度」という）は、熱間圧延ラインにおける冷却では５００℃程度であることが知られている。
【００２８】
熱鋼板の巻取温度が、例えば、５５０℃とすると、該熱鋼板の幅方向端部のみが遷移沸騰温度、すなわち５００℃以下になる場合があり、これが耳波を発生させる主原因になる。
【００２９】
ここで、熱鋼板の幅方向端部が遷移沸騰温度以下になるのは、冷却ゾーンの後半部であり、この領域で遮蔽板９を適用して熱鋼板の幅方向端部の過冷却を抑制することがとりわけ有効となる。
【００３０】
以下、該遮蔽板９の設置領域を、後段ゾーンＧの末端、すなわち、冷却設備の出側から前段ゾーンＦが位置する上流側１／３〜２／３の長さに相当する領域で、かつ、熱鋼板の幅端からその幅方向中央に向かう５０〜１５０ｍｍの範囲とすることについての根拠を、図９〜図１２の調査結果を基に説明する。
【００３１】
図９は、熱鋼板Ｓの幅方向端部を５０ｍｍの範囲において覆うべく、幅寸法が５０ｍｍになる遮蔽板９を配置して、板厚２．０ｍｍ、板幅１０００ｍｍになる熱鋼板の冷却を行って温度５５０℃でコイル状に巻き取った場合の、幅方向端部における温度の変化を、遮蔽板９を適用しない場合、前段ゾーンＦにおいて適用した場合、中段ゾーンＨにおいて適用した場合、全段において適用した場合、さらに後段ゾーンＧにおいて適用した場合（各ゾーンの長さは冷却ゾーンの全長の１／３）のそれぞれについて示したグラフであり、その時の熱鋼板の幅方向端部の温度履歴を表１に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】
図９から、何れの条件においても、熱鋼板Ｓの温度低下は、幅方向中央、端部ともに最初は緩やかであるが、幅方向端部が遷移沸騰温度以下になると、温度が急激に低下することが分かる。
【００３４】
ここに、遮蔽板９の適用は、とくに、熱鋼板Ｓの幅方向端部の温度が遷移沸騰温度以下になる後段ゾーンＧとすることが好ましいことが明らかである。
【００３５】
また、熱鋼板Ｓを巻き取る巻取機の入側には、巻取り形状を改善するためにサイドガイドが設置されており、熱鋼板の蛇行が小さくなるため、後段ゾーンＧに遮蔽板９を設置することにより、その幅寸法も狭くすることできるという利点もある。
【００３６】
次に、熱鋼板Ｓの幅方向における最大温度差（幅方向の最大温度と最低温度の差）と、コイルの巻き戻し後に発生する耳波高さの関係を調査した結果を図１０に示す。
【００３７】
幅方向最大温度差が８０℃を超えると、熱鋼板の幅方向端部には、引張り方向の塑性歪が生じ、耳波が発生する。従って耳波の発生を防止するには、上記最大温度差を８０℃以下にする必要ことが有効であることが分かる。
【００３８】
さらに、遮蔽板９の適用領域の違いによる熱鋼板の幅方向における温度分布の変化を図１１に、遮蔽板９の適用領域の違いによる幅方向最大温度差の変化を図１２に示す。
【００３９】
図１１において、冷却ゾーンの全域に遮蔽板９を適用した場合（図中（１））、該遮蔽板９が設置された部位の温度が過剰に上昇するため、却って幅方向の温度偏差が大きくなり、しかも、冷却ゾーンの全域に遮蔽板９を配置しなければならないことから設備コストも増大するのが避けられない。
【００４０】
また、後段ゾーンＧの半分の領域に遮蔽板９を適用した場合（図中（５））には、熱鋼板の幅端における過冷却を充分に抑制することができない。
【００４１】
これに対して、冷却ゾーンの全長さの２／３の領域に遮蔽板９を適用した場合（図中（２））、中段ゾーンシＨの半分から後段ゾーンＧに至るまでの領域に遮蔽板９を適用した場合（図中（３）幅端から４０ｍｍの位置で最高温度５７０℃となり、幅端の温度５０８℃に対して６２℃程度の温度差となる）、さらに、後段ゾーンＧのみに遮蔽板９を適用した場合（図中（４））においては、温度偏差が小さくなる傾向にある。
【００４２】
以上の知見事実から、本発明では、冷却ゾーンの全長さのうち、後段ゾーンの出側から上流側１／３〜２／３の長さに相当する領域に遮蔽板９を配置して熱鋼板の幅方向端部において冷却水の供給を遮断するようにしたものである。
【００４３】
上記遮蔽板９については、熱鋼板Ｓの幅端から幅方向中央に向け５０〜１５０ｍｍの範囲を覆うようこととしたが、それは、以下の理由による。
【００４４】
すなわち、熱鋼板の通板時においては、該熱鋼板が最大５０ｍｍ程度蛇行することがあり、このような蛇行が発生しても熱鋼板の幅方向端部を確実に覆うためであり、一方、１５０ｍｍを超えると、冷却抑制効果により温度の上昇領域が広がり、目標とする温度範囲に収めることができなくなるからである。
【００４５】
図１３は、厚さ２．０ｍｍ、幅１０００ｍｍの熱鋼板を冷却設備で冷却（冷却条件：冷却開始温度８７０℃、搬送速度１０００ｍｐｍ、冷却長１２０ｍ）するに当たり、該熱鋼板の巻取り温度の変化、遮蔽板９の適用の有無によって、該熱鋼板の幅方向における温度分布がどのように変化するかを調査した結果を示したものである。
【００４６】
なお、図１３においては、後段ゾーンＧに幅５０ｍｍの遮蔽板９を配置した冷却した場合である。
【００４７】
とくに、遮蔽板９を適用せずに冷却を施した熱鋼板の最大温度差は、８０℃よりも大きくなり、耳波の発生が懸念されるが、遮蔽板９を適用して冷却を行った場合（図中（６））には、８０℃以下になることが明らかであって、従って対象とする熱鋼板としては、巻取り温度が６００℃以下になる熱鋼板を適用するのがとくに好ましいことになる。
【００４８】
なお、本発明は、基本的には、冷却長に対するマスキング長さの割合でその効果が決まることになるが、おおよその目安として、冷却設備は、８０〜２００ｍ程度の長さを有するものを適用することができる。
【００４９】
また、熱鋼板としては、厚さ１〜４ｍｍ程度のものを用い、搬送速度４００〜１５００ｍｐｍとするのが好適であり、冷却開始温度については、８００〜１０００℃程度するのがよい。冷却終了温度は、低い程効果が大となるので、より低くする。
【実施例】
【００５０】
幅寸法が５０ｍｍになる遮蔽板９を、後段ゾーンＧ（冷却ゾーンの全長さの１／３の長さ）と、後段ゾーンＧおよび中段ゾーンＨ（冷却ゾーンの長さの２／３の長さ）にそれぞれ配置した上掲図４、図５に示したような冷却設備を備えた熱間圧延ラインを使用して、下記の条件のもとに、板厚２．０ｍｍ、幅１０００ｍｍ、引張強度４０ＭＰａになる熱延鋼板を圧延し、得られた鋼板の巻取り直前において、その板幅方向の中央部、幅端部（幅端から５０ｍｍの位置）の温度を実測するとともに、コイルの巻き戻しの際の耳波の高さ、切捨て量、精整ライン能率についての調査を行った。
【００５１】
その結果を、遮蔽板９を設置せずに冷却を行った場合（比較例１）、遮蔽板９を冷却設備の前段ゾーンＦに適用して冷却した場合（比較例２）、遮蔽板９を中段ゾーンＨに適用して冷却した場合（比較例３）、遮蔽板９を前段ゾーンＦから後段ゾーンＧに至るまでの全域に適用して冷却した場合（比較例４）の結果とともに表２に示す。
【００５２】
条件：
仕上圧延機出側における熱鋼板の搬送速度は、該鋼板の先端部で６５０ｍｐｍとし、その先端部が巻取機に到達してからは順次速度を上げて最高１１０ｍｐｍまで増速した。また、仕上圧延機の出側における熱延鋼板の温度を８７０℃とし、冷却設備を使って巻取機手前の温度計の指示が５５０℃となるように冷却した。
【００５３】
【表２】
【００５４】
表２より明らかなように、比較例１では、得られた鋼板の幅方向端部は中央部に比べて２５０℃程度低いうえ、耳波の高さは３８ｍｍであった。かかる鋼板においては耳波形状が酷いため、精整ラインでは低速で通さざるを得ず、その能率（稼動能率）は６０％に留まった。
【００５５】
比較例２では、精整ラインにおいては、通常の速度で通過させることができとくに問題はないものの、鋼板の幅方向端部は、中央部に比べて１２０℃程度低く、また、耳波の高さは２７ｍｍであった。
【００５６】
比較例３では、比較例２と同様、精整ラインにおいてはとくに問題なしに通常の速度で通過させることができたが、鋼板の幅方向端部の温度は、中央部に比べ１０３℃程度低く、耳波の高さは２５ｍｍであった。
【００５７】
比較例４では、鋼板の幅方向端部の温度が中央部に比べ５℃程度高いにすぎなかったが、幅端部から中央部へ向かう５０ｍｍの位置での温度が３０℃高く、この部位の温度が品質保証温度範囲から外れたため、コイル単位重さ当たり１０％の切捨て量が生じた。
【００５８】
これに対して、発明例１（１／３の領域で冷却水遮断）では、鋼板の幅方向端部の温度は、中央部の温度に比べ低かったが、その差は７１℃程度であり耳波形状の発生は見られなかった。また、鋼板の幅端から５０ｍｍの位置における温度は、中央部の温度よりも３℃程度低いにすぎず、鋼板の全長にわたって品質保証温度範囲内にあることが確認された。
【００５９】
また、発明例２では、鋼板の幅方向端部の温度は、中央部に比べ低いものの、その差は、２５℃程度と極わずかであり、耳波形状の発生は見られなかった。また、鋼板の幅端から５０ｍｍの位置における温度は、中央部の温度よりも１１℃程度低いにすぎず、上記発明例１と同様、鋼板の全長にわたって品質保証温度範囲内にあることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明によれば、質保証温度範囲内で板幅方向の温度分布の均一化を図ることが可能となり、品質の良好な熱鋼板を安定供給することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１ 加熱炉
２ 粗圧延機
３ 連続熱間仕上圧延機
４ 冷却設備（冷却帯）
５ 巻取機
６ ロール
７ 冷却ヘッダー
８ 冷却ノズル
９ 遮蔽板
Ｆ 前段ゾーン
Ｇ 後段ゾーン
Ｈ 中段ゾーン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延ラインに配置された冷却設備に熱鋼板を導入して、その上面に冷却水を供給することによって該熱鋼板を冷却する方法において、
前記冷却設備の入側から出側に至るまでの全長さのうち、該冷却設備の出側から上流側１／３〜２／３の長さに相当する領域にて、前記熱鋼板の幅端からその幅方向中央に向かう５０〜１５０ｍｍの範囲にわたって前記冷却水の供給を遮断することを特徴とする熱鋼板の冷却方法。
【請求項２】
前記熱鋼板が、巻取温度６００度以下の鋼板であることを特徴とする請求項１に記載した熱鋼板の冷却方法。
【請求項３】
熱間圧延ラインに設置され、搬入口を通して導入された熱鋼板の上面に冷却水を供給することによって該熱鋼板を冷却する冷却設備であって、
前記冷却設備が、前記熱鋼板の搬入口を有する前段ゾーン、該熱鋼板の搬出口を有する後段ゾーン、該前段ゾーンと該後段ゾーンとを相互につなぐ少なくとも１つの中段ゾーンに区分された複数の冷却ゾーンからなり、
前記冷却ゾーンの全長さのうち、前記後段ゾーンから前記前段ゾーンが位置する上流側１／３〜２／３の長さに相当する領域に、前記熱鋼板の幅端からその幅方向中央に向かう５０〜１５０ｍｍの範囲を覆い隠してその部位への前記冷却水の供給を遮断する遮蔽板を設けたことを特徴とする熱鋼板の冷却設備。
【請求項１】
熱間圧延ラインに配置された冷却設備に熱鋼板を導入して、その上面に冷却水を供給することによって該熱鋼板を冷却する方法において、
前記冷却設備の入側から出側に至るまでの全長さのうち、該冷却設備の出側から上流側１／３〜２／３の長さに相当する領域にて、前記熱鋼板の幅端からその幅方向中央に向かう５０〜１５０ｍｍの範囲にわたって前記冷却水の供給を遮断することを特徴とする熱鋼板の冷却方法。
【請求項２】
前記熱鋼板が、巻取温度６００度以下の鋼板であることを特徴とする請求項１に記載した熱鋼板の冷却方法。
【請求項３】
熱間圧延ラインに設置され、搬入口を通して導入された熱鋼板の上面に冷却水を供給することによって該熱鋼板を冷却する冷却設備であって、
前記冷却設備が、前記熱鋼板の搬入口を有する前段ゾーン、該熱鋼板の搬出口を有する後段ゾーン、該前段ゾーンと該後段ゾーンとを相互につなぐ少なくとも１つの中段ゾーンに区分された複数の冷却ゾーンからなり、
前記冷却ゾーンの全長さのうち、前記後段ゾーンから前記前段ゾーンが位置する上流側１／３〜２／３の長さに相当する領域に、前記熱鋼板の幅端からその幅方向中央に向かう５０〜１５０ｍｍの範囲を覆い隠してその部位への前記冷却水の供給を遮断する遮蔽板を設けたことを特徴とする熱鋼板の冷却設備。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−１０３２３６（Ｐ２０１３−１０３２３６Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４７３１３（Ｐ２０１１−２４７３１３）
【出願日】平成２３年１１月１１日（２０１１．１１．１１）
【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２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１１日（２０１１．１１．１１）
【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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