特許 7406093 熱延鋼板の冷却装置および冷却方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-19

(45)【発行日】2023-12-27

(54)【発明の名称】熱延鋼板の冷却装置および冷却方法

(51)【国際特許分類】

   B21B 45/02 20060101AFI20231220BHJP

【ＦＩ】

B21B45/02 320V

B21B45/02 320T

B21B45/02 320G

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020037635

(22)【出願日】2020-03-05

(65)【公開番号】P2021137841

(43)【公開日】2021-09-16

【審査請求日】2022-11-04

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100167634

【弁理士】

【氏名又は名称】扇田 尚紀

(74)【代理人】

【識別番号】100187849

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 隆史

(74)【代理人】

【識別番号】100212059

【弁理士】

【氏名又は名称】三根 卓也

(72)【発明者】

【氏名】大門 靖彦

【審査官】長谷部 智寿

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１７７１８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－１８１９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０２－０１６２１０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１８－０７５５９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０１３９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５９－００１４１４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１５－１６０２４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０９４１０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０９１１９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５９－１７１８０８（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｂ ４５／００－４５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱間圧延工程の仕上圧延後に、ランアウトテーブルの搬送ロール上を搬送される熱延鋼板の下面を冷却する熱延鋼板の冷却装置であって、
隣接する前記搬送ロールの間において前記ランアウトテーブルの板幅方向に並んで設けられ、前記熱延鋼板の下面に冷却水を噴射する複数の冷却水ノズルと、
前記冷却水ノズルのから噴射された冷却水の流量を制御する冷却水量制御機構と、を備え、
前記冷却水量制御機構は、
複数の前記冷却水ノズルのそれぞれの上方に設けられ、前記冷却水の流路を形成する複数の遮蔽板を有する遮蔽部と、
前記ランアウトテーブルの板幅方向に沿って延設され、前記遮蔽部の開度を調節する駆動軸を有する開度調節部と、
前記遮蔽部の下方に接続され、前記開度調節部の動力を前記遮蔽部に伝達する動力伝達部と、を備え、
前記開度調節部は、
前記遮蔽部を開方向に駆動するための第１の駆動軸と、
前記遮蔽部を閉方向に駆動するための第２の駆動軸と、を備えることを特徴とする、熱延鋼板の冷却装置。

【請求項2】

前記開度調節部はネジ機構を有し、
前記駆動軸の少なくとも一部には駆動ネジ部が形成され、
前記遮蔽部の開度は、前記駆動ネジ部の形成長により調節されることを特徴とする、請求項１に記載の熱延鋼板の冷却装置。

【請求項3】

前記駆動ネジ部は、前記ランアウトテーブルの板幅方向において、任意の前記遮蔽部と対応するように複数形成され、
複数の前記駆動ネジ部は、当該任意の前記遮蔽部の開度を調節可能であることを特徴とする、請求項２に記載の熱延鋼板の冷却装置。

【請求項4】

前記動力伝達部は、
前記駆動ネジ部に嵌合する中継かさ歯車と、
前記遮蔽板に接続され、前記遮蔽板を水平方向に移動させる接続ナットと、
前記中継かさ歯車の回転を前記接続ナットに伝達する回転伝達軸と、を備え、
前記回転伝達軸は、
前記中継かさ歯車に嵌合する回転伝達かさ歯車部と、
前記回転伝達かさ歯車部を端部に有し、前記接続ナットが螺合して設けられる回転伝達ネジ軸部と、を備えることを特徴とする、請求項２または３に記載の熱延鋼板の冷却装置。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか一項に記載の熱延鋼板の冷却装置を用いた冷却方法であって、
前記冷却水量制御機構において、複数の前記遮蔽部のそれぞれの開度は、前記熱延鋼板の板幅方向における温度分布に基づいて決定され、
前記熱延鋼板の板幅方向における、前記冷却水ノズルによる前記熱延鋼板への冷却水の供給流量を制御することを特徴とする、熱延鋼板の冷却方法。

【請求項6】

前記冷却水量制御機構において、複数の前記遮蔽部のそれぞれの開度は、前記熱延鋼板の板幅に応じて決定され、
前記熱延鋼板の板幅よりも外側に位置する前記遮蔽部においては、前記遮蔽板により形成される前記冷却水の流路を閉止することにより、前記熱延鋼板への冷却水の供給を停止することを特徴とする、請求項５に記載の熱延鋼板の冷却方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱間圧延工程の仕上圧延後、搬送ロール上を搬送される熱延鋼板の下面を冷却する冷却装置、および、当該冷却装置を用いる冷却方法に関する。

【背景技術】

【0002】

熱間圧延工程の仕上圧延後、ランアウトテーブル（ＲＯＴ：Ｒｕｎ Ｏｕｔ Ｔａｂｌｅ）の搬送ロール上を搬送される熱延鋼板では、板幅方向の温度斑が問題となっている。この温度差（温度斑）を修正できなければ、鋼板の板幅方向の強度などが許容範囲に入らず製品欠陥となる。鋼板の板幅方向の温度斑を修正する方法のうち、鋼板の上面側の温度斑を修正する方法に関しては、これまでも数多くの提案がなされているが、鋼板の上面側の温度斑のみを修正したとしても、鋼板の下面側の温度斑は修正されていないため、鋼板の上面側と下面側とで冷却能力の差が発生し、反りなどの問題を引き起こすおそれがある。

【0003】

ところでランアウトテーブルにおいては、熱延鋼板の安定した通板を可能とするために搬送ロール間の距離が狭くなっているが、この搬送ロール上を搬送される熱延鋼板の下面側を冷却するには、この搬送ロール間の隙間に、冷却水を噴射する冷却水ノズルと、この冷却水ノズルに冷却水を供給するヘッダーを有する冷却装置を配置することになる。そのため、鋼板下面側の板幅方向の温度斑を修正するには、狭所に配置可能であり、かつ、冷却水の流量を鋼板下面側の板幅方向の位置に応じて制御可能な冷却装置が必要である。

【0004】

また、冷却水の流量の制御方法としては、例えば、ランアウトテーブルで搬送される熱延鋼板の下面側の冷却装置に設けられた冷却水ノズルを上下運動させることで熱延鋼板に冷却水が衝突する範囲を変更する方法がある。しかしながら、この方法では、冷却水ノズルを下げていくと搬送ロールに冷却水が衝突してしまうため、搬送ロール間の距離を拡げる必要があり、また、このように搬送ロール間の距離を拡げることで通板が不安定となってしまう。あるいは、冷却水ノズルを熱延鋼板の板幅方向に左右運動させることで鋼板下面の板幅方向に均一に冷却水が衝突する方法もあるが、この方法の場合も、ピットの側壁の存在により左右運動の範囲に制限がある。あるいは、このように冷却水ノズルを有する冷却装置を上下運動や左右運動させる場合、取ることができる冷却装置の可動領域にも限界がある。

【0005】

さらに、工場で使用可能な冷却水には、循環使用されることで必然的に混入するスケール等の固形浮遊物や、流路壁に晶出するカルシウム等のミネラル成分が多く含まれる。そのため、冷却水の長期間の使用を想定する場合、固形浮遊物やミネラル成分等による冷却水ノズルの閉塞や、摺動部の摺動不良等の悪影響を極力抑えた構造にしなければならない。したがって、ヘッダーの内部構造を工夫することにより熱延鋼板の板幅方向の流量を制御可能とした冷却装置は、寿命面で問題がある。

【0006】

加えて、熱延鋼板の板幅方向に配置された多数の冷却水ノズルのそれぞれに弁を設けることで、板幅方向の冷却を均一にする方法も考えられるが、この方法は、均一冷却の効果としては十分にあるが、冷却装置の構造が複雑になり、設置コストおよびランニングコストともに高いものとなる。

【0007】

他方、ランアウトテーブルの搬送ロール上を搬送される熱延鋼板の下面の冷却装置および冷却方法として、例えば、特許文献１には、ランアウトテーブルの所定長さの搬送方向区間の下面冷却を、板幅方向に細区分し、圧延材の幅および蛇行に応じて細区分毎に冷却水ノズルのオン・オフの切り替えを制御する熱延鋼板の冷却装置および熱延鋼板の冷却方法が開示されている。

【0008】

また、例えば、特許文献２には、ランアウトテーブルで搬送される鋼板下面の冷却を、搬送ロール間で板幅方向に延設された２重管構造を成す冷却水ヘッダーにより行って、板幅方向の冷却範囲を制御する鋼板の冷却装置が開示されている。特許文献２の冷却水ヘッダーの外管には、板幅方向に並ぶ複数の冷却水ノズルを配し、内管には、周方向に回転可能な管を用い、この内管には、所定の回転角度で冷却水ノズル毎に連通および非連通のいずれかとなる貫通穴が複数形成されている。

【0009】

また、例えば、特許文献３には、ランアウトテーブルの搬送ロール間で板幅方向に延設された鋼板下面側の冷却水ヘッダーの上部に取り付けた遮蔽版を開閉することにより、熱延鋼板の板幅方向の冷却水の遮断および通過を制御する鋼板の下面冷却装置および下面冷却方法が開示されている。

【0010】

さらに、例えば、特許文献４には、鋼板の下面に冷却水を噴射する複数のノズルの上方に、各孔部が冷却水を通過させうる複数の孔部を有する有孔遮蔽板を通板幅方向に移動可能に設ける、熱鋼板の下面冷却装置が開示されている。特許文献４の有孔遮蔽板に設けられる孔部は、通板幅方向の端側から幅中央側にかけて板幅方向の孔寸法が大きくなるように形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【文献】特開２０１９－０１３９６７号公報

【文献】特開２０１５－１６０２４０号公報

【文献】特開２０１８－０７５５９０号公報

【文献】特開２０１２－０９１１９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

ここで本発明者らは、ランアウトテーブルの搬送ロール上を搬送される仕上圧延後の熱延鋼板１は、図１に示すように、板幅方向において端部（Ｅｄｇｅ）から所定距離Ｌ（例えば１００ｍｍ程度）内側に入った地点の温度が最も高くなった、略山なり型傾向の温度分布を有することを見出した。これは、熱間圧延工程におけるスラブの加熱時に最も高温となる当該スラブの角部であった部分が、圧延による板厚の減少に伴い、熱延鋼板１の端部から内側まで推移することに起因するものと考えられる。そして、上述のように温度差（温度斑）を修正するためには、図１に示したような温度分布を考慮して、熱延鋼板１の板幅方向の冷却を制御する必要がある。具体的には、熱延鋼板１の板幅方向の温度分布に応じて、例えば冷却水の供給量を制御する必要がある。

【0013】

しかしながら、上記特許文献１、２に記載の冷却装置および冷却方法は、鋼板の板幅方向に冷却水ノズルを多数配設し、それらの冷却水ノズル毎にオン／オフの切り替えを制御するものであり、それらの冷却水ノズル毎に冷却水の供給量を制御できるものではない。すなわち、板幅方向の温度分布に応じた冷却制御を行うものではない。

【0014】

また、上記特許文献３、４に記載の冷却装置および冷却方法では、板幅方向のエッジ側ではノズルを半分遮蔽させた状態とすること、すなわち供給量を減少させることが記載されているが、これは鋼板エッジ部の過冷却を抑制するためのものである。すなわち、板幅方向の温度分布に応じた冷却制御を行うものではない。

【0015】

また更に、上記特許文献１－４においては、製造される鋼板の板幅に応じて冷却領域（冷却水の噴射幅）を制御すること、すなわち、板幅方向に応じて冷却水の供給の制御を行うことが記載されているが、やはり温度分布に応じた冷却制御を行うものではない。

【0016】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、熱間圧延工程の仕上圧延後の熱延鋼板の下面の冷却を適切に行うことが可能な熱延鋼板の冷却装置および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】

【0017】

上記課題を解決する本発明は、熱間圧延工程の仕上圧延後に、ランアウトテーブルの搬送ロール上を搬送される熱延鋼板の下面を冷却する熱延鋼板の冷却装置であって、隣接する前記搬送ロールの間において前記ランアウトテーブルの板幅方向に並んで設けられ、前記熱延鋼板の下面に冷却水を噴射する複数の冷却水ノズルと、前記冷却水ノズルのから噴射された冷却水の流量を制御する冷却水量制御機構と、を備え、前記冷却水量制御機構は、複数の前記冷却水ノズルのそれぞれの上方に設けられ、前記冷却水の流路を形成する複数の遮蔽板を有する遮蔽部と、前記ランアウトテーブルの板幅方向に沿って延設され、前記遮蔽部の開度を調節する駆動軸を有する開度調節部と、前記遮蔽部の下方に接続され、前記開度調節部の動力を前記遮蔽部に伝達する動力伝達部と、を備え、前記開度調節部は、前記遮蔽部を開方向に駆動するための第１の駆動軸と、前記遮蔽部を閉方向に駆動するための第２の駆動軸と、を備えることを特徴としている。

【0018】

本発明によれば、冷却水の流量を調節する遮蔽部は複数の遮蔽板を有しており、冷却水の流量調節に際して回転部を必要としない。これにより、発生したスケール等の巻き込みによる動作不良の発生が抑制され、適切に熱延鋼板の冷却を行うことが可能になる。

【0020】

前記開度調節部はネジ機構を有し、前記駆動軸の少なくとも一部には駆動ネジ部が形成され、前記遮蔽部の開度は、前記駆動ネジ部の形成長により調節されてもよい。また、前記駆動ネジ部を、前記ランアウトテーブルの板幅方向において、任意の前記遮蔽部と対応するように複数形成し、当該任意の前記遮蔽部の開度を調節可能に構成してもよい。

【0021】

本発明によれば、熱延鋼板の板幅方向における任意の遮蔽部の開度を調節することができる。すなわち、熱延鋼板の板幅方向における温度分布に応じて、適切に熱延鋼板の冷却を行うことができる。また、前記駆動ネジ部の形成長に応じて遮蔽部の開度を任意に調節することができ、熱延鋼板の板幅方向における温度分布に応じて、更に適切に熱延鋼板の冷却を行うことができる。

【0022】

前記動力伝達部は、前記駆動ネジ部に嵌合する中継かさ歯車と、前記遮蔽板に接続され、前記遮蔽板を水平方向に移動させる接続ナットと、前記中継かさ歯車の回転を前記接続ナットに伝達する回転伝達軸と、を備え、前記回転伝達軸は、前記中継かさ歯車に嵌合する回転伝達かさ歯車部と、前記回転伝達かさ歯車部を端部に有し、前記接続ナットが螺合して設けられる回転伝達ネジ軸部と、を備えていてもよい。

【0023】

別な観点による本発明は、上述した熱延鋼板の冷却装置を用いた冷却方法であって、前記冷却水量制御機構において、複数の前記遮蔽部のそれぞれの開度は、前記熱延鋼板の板幅方向における温度分布に基づいて決定され、前記熱延鋼板の板幅方向における、前記冷却水ノズルによる前記熱延鋼板への冷却水の供給流量を制御することを特徴としている。

【0024】

本発明によれば、冷却水ノズルから噴射された冷却水量の制御が、熱延鋼板の板幅方向における温度分布に基づいて決定されるため、適切に熱延鋼板の温度が均一となるように冷却を行うことができる。なお、熱延鋼板の温度分布は、例えば温度計測系により実測されてもよいし、熱延鋼板の材質、板幅及び圧下率等に基づいて事前に予測してもよい。

【0025】

また、前記冷却水量制御機構において、複数の前記遮蔽部のそれぞれの開度は、前記熱延鋼板の板幅に応じて決定され、前記熱延鋼板の板幅よりも外側に位置する前記遮蔽部においては、前記遮蔽板により形成される前記冷却水の流路をを閉止することにより、前記熱延鋼板への冷却水の供給を停止してもよい。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、熱間圧延工程の仕上圧延後の熱延鋼板の下面の冷却を適切に行うことが可能な熱延鋼板の冷却装置および冷却方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】熱延鋼板の板幅方向における温度分布を示す説明図である。

【図2】熱間圧延設備の構成の概略を示す説明図である。

【図3】本発明の実施形態に係る熱延鋼板の冷却装置の構成の概略を示す平面図である。

【図4】図３の要部を拡大して示す要部拡大図である。

【図5】図４に示す熱延鋼板の冷却装置の側面図である。

【図6】エプロンに対する貫通孔の形成例を示す平面図である。

【図7】本発明の実施形態に係る熱延鋼板の冷却装置の動作例を示す説明図である。

【図8】本発明の実施形態に係る熱延鋼板の冷却装置の変形例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0029】

（熱間圧延設備）
図２は、本実施形態における熱延鋼板１の冷却装置を備える熱間圧延設備１０の構成の概略を示す説明図である。

【0030】

図２に示すように、熱間圧延設備１０は、加熱炉１１と、幅方向圧延機１２と、粗圧延機１３と、仕上圧延機１４と、上側冷却装置１５と、本実施形態に係る下側幅方向制御冷却装置１６と、下側冷却装置１７と、巻取装置１８と、を備えている。熱間圧延設備１０では、加熱したスラブ２をロールで上下に挟んで連続的に圧延し、最小１ｍｍ程度の板厚まで薄くして熱延鋼板１としてこれを巻き取る。

【0031】

加熱炉１１は、装入口を介して外部から搬入されてきたスラブ２を所定の温度に加熱処理する。なお、加熱炉１１で加熱処理されたスラブ２は、その角部の温度が最も高くなっている。

【0032】

幅方向圧延機１２は、図２に示す圧延方向（Ｘ軸方向）における加熱炉１１と粗圧延機１３との間に設けられ、加熱炉１１で加熱されたスラブ２を図２に示す板幅方向（Ｙ軸方向）に圧下して、スラブ２が所定の板幅になるように圧延する。

【0033】

粗圧延機１３は、幅方向圧延機１２の圧延方向下流側に設けられ、板幅方向に圧下されたスラブ２を上下方向（図２のＺ軸方向）から圧延し、厚さ３０ｍｍ～６０ｍｍ程度の粗バー（シートバー）とする。

【0034】

仕上圧延機１４は、粗圧延機１３の圧延方向下流側に設けられ、搬送されてきた粗バーをさらに連続して熱間仕上げ圧延し、所定の厚さ（例えば数ｍｍ程度）の熱延鋼板１とする。なお、圧延工程によるスラブ２から熱延鋼板１までの断面形状の変化の過程においては、スラブ２の形状において最も高温であった角部が当該圧延工程における板厚の減少に伴い板幅方向の内側まで推移する。すなわち、熱延鋼板１においては、図１に示したように、当該熱延鋼板１の板幅方向の端部から所定距離Ｌ（例えば１００ｍｍ程度）内側に入った部分の温度が最も高くなる。なお、以下の説明においては、かかる熱延鋼板１の板幅方向において温度が最も高くなる位置を、「ピーク温度位置」と呼称する場合がある。

【0035】

上側冷却装置１５は、仕上圧延機１４の圧延方向下流側において、ランアウトテーブル上を搬送される熱延鋼板１の上方に設けられ、熱間仕上げ圧延された熱延鋼板１を冷却水により冷却する。上側冷却装置１５の構成は特に限定されることなく、公知の冷却装置を適用することができる。例えば、上側冷却装置１５は、熱間仕上げ圧延された熱延鋼板１の上方から当該熱延鋼板１の上面に向けて鉛直下方に冷却水を噴射する冷却水ノズルを複数有している。冷却水ノズルとしては、例えば、スリットラミナーノズルやパイプラミナーノズルなどが用いられる。

【0036】

なお、後述の下側幅方向制御冷却装置１６及び下側冷却装置１７により十分に熱延鋼板１の冷却効果を得られる場合には、上側冷却装置１５は省略されてもよい。

【0037】

下側幅方向制御冷却装置１６は、仕上圧延機１４の圧延方向下流側において、ランアウトテーブルを搬送される熱延鋼板１の下方に設けられる。下側幅方向制御冷却装置１６は、熱間仕上げ圧延された熱延鋼板１の板幅方向温度分布が均一となるように、当該熱延鋼板１の下面に向けて冷却水を噴射することにより冷却を行う。なお、下側幅方向制御冷却装置１６の詳細な構成については後述する。

【0038】

下側冷却装置１７は、ランアウトテーブルを搬送される熱延鋼板１の下方において、下側幅方向制御冷却装置１６の圧延方向下流側に設けられる。下側冷却装置１７は、ランアウトテーブル上を搬送される熱延鋼板１の下方から、当該熱延鋼板１の下面に向けて鉛直上方に冷却水を噴射して熱延鋼板１を冷却する冷却装置であり、その構成は特に限定されることなく公知の冷却装置を適用することができる。

【0039】

なお、下側幅方向制御冷却装置１６及び下側冷却装置１７の構成配分や位置は図示の例には限定されず、熱延鋼板１の板幅方向温度斑を解消、具体的には板幅方向における温度分布を均一化しうる冷却長の下側幅方向制御冷却装置１６が存在すればよい。

【0040】

巻取装置１８は熱延鋼板１の圧延方向の最下流側に設けられ、上側冷却装置１５、下側幅方向制御冷却装置１６及び下側冷却装置１７により冷却された熱延鋼板１をコイル状に巻き取る。

【0041】

（下側幅方向制御冷却装置１６）
次に、本実施形態にかかる下側幅方向制御冷却装置１６の構成の一例について説明する。図３は、下側幅方向制御冷却装置１６を構成する１つの冷却ユニットの構成の概略を示す平面図である。図４は、図３に示す下側幅方向制御冷却装置１６の要部を拡大して示す要部拡大図である。また図５は、図４に示す下側幅方向制御冷却装置１６の要部構成を板幅方向から見た側面図である。なお、図３においては図示の明確化のため、平面視において重なって設けられる後述の遮蔽部４０及び動力伝達部６０において、動力伝達部６０を遮蔽部４０に対して透過して図示している。

【0042】

また、図３においては下側幅方向制御冷却装置１６を構成する１つの冷却ユニットの構成の概略を図示するが、下側幅方向制御冷却装置１６は、複数の冷却ユニットが搬送方向（図１に示すＸ軸方向）に並べて配置されることにより構成される。具体的には、下側幅方向制御冷却装置１６は、ランアウトテーブルの搬送方向に並べて配置される搬送ロール１９（図５を参照）のそれぞれの間隙に、図３に示す冷却ユニットがそれぞれ配置されることにより構成されている。

【0043】

本実施形態にかかる下側幅方向制御冷却装置１６は、熱間圧延工程の仕上圧延後に、ランアウトテーブルの搬送ロール１９（図５を参照）上を搬送される熱延鋼板１の下面を冷却する装置であって、冷却機構２０と、冷却水量制御機構３０とを備えている。

【0044】

冷却機構２０は、ランアウトテーブルの搬送ロール１９上を搬送される熱延鋼板１の下方から、当該熱延鋼板１の下面に向けて鉛直上方に冷却水を噴射して熱延鋼板１を冷却する一般的な冷却装置であり、その構成は特に限定されることがない。例えば、冷却機構２０は、熱延鋼板１の下方から当該熱延鋼板１の下面に向けて鉛直上方に冷却水を噴射する冷却水ノズル２１を複数有し、さらに、冷却水ノズル２１に冷却水を供給するヘッダー２２と、ヘッダー２２と外部の給水源（図示せず）とを接続する配管（図示せず）とを有している。複数の冷却水ノズル２１は、隣接する搬送ロール１９間の狭所において、ランアウトテーブルの板幅方向に並んで配置される。冷却水ノズル２１としては、例えば扇形ノズルや円錐型ノズルなどが用いられる。冷却水ノズル２１は、例えば板幅方向において５０ｍｍ間隔で設置されている。

【0045】

冷却機構２０は、冷却水量制御機構３０により、冷却対象である熱延鋼板１の板幅方向の温度分布に基づいて、冷却水ノズル２１から噴射され熱延鋼板１の下面に衝突する冷却水の水量が制御される。また、冷却水量制御機構３０により、熱間圧延設備１０において圧延される熱延鋼板１の板幅に応じて、冷却水ノズル２１から熱延鋼板１の下面への冷却水の噴射が制御される。

【0046】

またヘッダー２２と外部の給水源とを接続する配管は、ヘッダー２２の両端に接続されており、冷却水ヘッダーの両側（板幅方向の両端）から冷却水が給水されるため、板幅方向で冷却能力に差が生じることを抑制できる。

【0047】

冷却水量制御機構３０は、冷却水ノズル２１から噴射され熱延鋼板１の下面に衝突する冷却水の水量を制御する機構であり、遮蔽部４０と、開度調節部５０と、
動力伝達部６０と、を有している。

【0048】

遮蔽部４０は、複数枚（図示の例では４枚）の遮蔽板４１を有している。遮蔽板４１は、動力伝達部６０を介して開度調節部５０から伝達される動力により移動自在に構成されており、これにより当該遮蔽部４０の開度、具体的には冷却水の流路となる開口部４０ａの大きさを調節可能になっている。なお、遮蔽部４０を構成する遮蔽板４１の数は図示の例には限定されず、任意に設定することができる。遮蔽部４０は、例えば複数の冷却水ノズル２１にそれぞれ対応して、板幅方向に対して並べて複数設けられている。すなわち遮蔽部４０の板幅方向の設置間隔は、冷却水ノズル２１の設置間隔と略同一、例えば５０ｍｍ程度である。

【0049】

開度調節部５０は、遮蔽部４０を開方向へ駆動する、すなわち開口部４０ａを拡げるための第１の駆動軸５１と、遮蔽部４０を閉方向へ駆動する、すなわち開口部４０ａを狭めるための第２の駆動軸５２と、を有している。第１の駆動軸５１及び第２の駆動軸５２には、それぞれ板幅方向（Ｙ軸方向）における任意の位置に駆動ネジ部５１ａ、５２ａ（例えばウォームギア）が形成されており、当該駆動ネジ部５１ａ、５２ａが動力伝達部６０と嵌合することにより、遮蔽部４０の開閉が制御される。すなわち、第１の駆動軸５１および駆動ネジ部５１ａと、第２の駆動軸５２および駆動ネジ部５２ａとは、それぞれ遮蔽部４０の開閉動作を逆向きに制御できるように構成されている。なお、図示の例においては、第１の駆動軸５１の１箇所、第２の駆動軸５２の２箇所にそれぞれ駆動ネジ部５１ａ、５２ａがそれぞれ逆向きに形成されており、これにより遮蔽部４０の開度を、例えば、全閉、半開、全開の３段階とするように決定することができる。

【0050】

なお、第１の駆動軸５１及び第２の駆動軸５２は、それぞれ板幅方向の異なる位置に駆動ネジ部５１ａ、５２ａが形成された、他の第１の駆動軸５１及び他の第２の駆動軸５２と交換可能に構成されている。すなわち開度調節部５０は、第１の駆動軸５１及び第２の駆動軸５２を交換することにより、それぞれの遮蔽部４０の開度、換言すれば、板幅方向における熱延鋼板１の下面に噴射される冷却水量分布が、熱延鋼板１の板幅方向における温度分布と対応するように変更可能に構成されている。

【0051】

なお、熱延鋼板１の板幅方向における温度分布は、例えば熱間圧延設備１０の任意の位置に設けられる温度計測部（図示せず）により、少なくとも熱延鋼板１の冷却前に実測されてもよいし、例えば熱延鋼板１（スラブ２）の材質、板幅、及び圧下率等により事前に予測してもよい。

【0052】

動力伝達部６０は、回転伝達軸６１と、中継かさ歯車６２と、接続ナット６３と、を有している。回転伝達軸６１は、回転伝達ネジ軸部６１ａの両端部に回転伝達かさ歯車部６１ｂが設けられた構造を有しており、図示するように、例えば遮蔽板４１のそれぞれと対応するように複数（図示の例では４本）の回転伝達ネジ軸部６１ａが回転伝達かさ歯車部６１ｂを介して接続され、平面視において略方形状を形成している。中継かさ歯車６２は、回転伝達ネジ軸部６１ａの一端部に設けられた回転伝達かさ歯車部６１ｂと、開度調節部５０の駆動ネジ部５１ａまたは駆動ネジ部５２ａとが、嵌合するように設けられ、開度調節部５０の軸方向移動または軸回転を回転伝達軸６１に伝達する。接続ナット６３は、それぞれの遮蔽板４１の下方において回転伝達ネジ軸部６１ａに螺合するようにして設けられ、当該回転伝達ネジ軸部６１ａの回転により遮蔽板４１を水平方向に移動させる。

【0053】

すなわち動力伝達部６０は、開度調節部５０の第１の駆動軸５１及び第２の駆動軸５２の軸方向移動または軸回転を遮蔽板４１に水平方向移動に変換して伝達することで遮蔽板４１を移動させ、これにより遮蔽部４０の開度、すなわち開口部４０ａの大きさを調節する。

【0054】

ここで、上述のように動力伝達部６０の複数の回転伝達ネジ軸部６１ａは、互いに回転伝達かさ歯車部６１ｂ、さらには中継かさ歯車６２を介して接続され、第１の駆動軸５１又は第２の駆動軸５２の軸方向移動または軸回転により一体となって回転する。この時、駆動ネジ部５１ａ、５２ａは互いに逆方向（開方向及び閉方向）に遮蔽部４０を駆動するため、同一の遮蔽部４０に対して同時に駆動ネジ部５１ａ、５２ａが嵌合された場合、冷却水量制御機構３０の故障の原因となり得る。すなわち、駆動ネジ部５１ａ、５２ａは、板幅方向において互いに重複しない位置に形成される必要がある。

【0055】

さらに、開度調節部５０の第１の駆動軸５１及び／又は第２の駆動軸５２の板幅方向外側端部には、第１の駆動軸５１及び第２の駆動軸５２を板幅方向（駆動軸の軸方向）に移動させるための移動装置（図示せず）および第１の駆動軸５１及び第２の駆動軸５２を回転駆動させるための駆動装置（図示せず）が設けられている。これらの移動装置および駆動装置には、第１の駆動軸５１及び第２の駆動軸５２の移動動作及び回転動作をそれぞれ制御する制御装置（図示せず）が電気的に接続されている。

【0056】

制御装置は、移動装置および駆動装置により熱延鋼板１の板幅に基づいてそれぞれの遮蔽部４０が所定の開度となるように開度調節部５０を軸方向移動または軸回転させ、熱延鋼板１の下面への冷却水の噴射量を連続的に制御することができる。熱延鋼板１の板幅は、熱間圧延設備１０の任意の位置に設けられる板幅検出部（図示せず）により実測してもよいし、圧延時に目標とする熱延鋼板１の板幅（板幅の目標値）に基づいて決定してもよい。

【0057】

なお、下側幅方向制御冷却装置１６は、図５に示すようにエプロン３１をさらに備えていてもよい。エプロン３１は、隣接する搬送ロール１９間の遮蔽板４１の上部に設けられ、搬送ロール１９上における熱延鋼板１の搬送をガイドする。このエプロン３１には、図６に示すように、上下方向に貫通するスリット状の貫通孔３２が複数形成されている。冷却水ノズル２１から噴射された冷却水は、遮蔽部４０の開口部４０ａを通過し、さらに、貫通孔３２を通過した後に、熱延鋼板１の下面に衝突する。

【0058】

なお、スリット状の貫通孔３２は、図６に示したように必ずしもエプロン３１の長手方向に対して傾斜して配置されている必要はなく、例えば、スリット状の貫通孔３２の長手方向とエプロン３１の長手方向とが直交していてもよい。ただし、高いレベルで均一な冷却が求められる場合には、傾斜して配置されていることが好ましい。

【0059】

また、エプロン３１は、熱延鋼板１の全幅に亘って設けられていてもよく、熱延鋼板１の板幅方向の一部（例えば、中央部のみ）に設けられていてもよい。ただし、熱延鋼板１の板幅方向で均一な冷却を行うという観点からは、エプロン３１は、熱延鋼板１の全幅に亘って設けられていることが好ましい。

【0060】

（熱延鋼板の製造方法）
次に、上述のように構成された熱間圧延設備１０を用いて行われる熱延鋼板１の製造方法について説明する。

【0061】

熱延鋼板１の製造においては、外部からスラブ２が熱間圧延設備１０に搬入され、搬入されたスラブ２は先ず、加熱炉１１に搬送される。加熱炉１１では、スラブ２を所定の温度に加熱する処理が行われる。

【0062】

加熱炉１１における加熱処理が終了したスラブ２は、加熱炉１１外へと抽出され、幅方向圧延機１２を経て粗圧延工程へと移送される。

【0063】

粗圧延工程においてスラブ２は、先ず、粗圧延機１３により３０ｍｍ～６０ｍｍ程度の板厚の粗バーに圧延され、続けて、仕上圧延機１４において数ｍｍ程度の板厚の熱延鋼板１に圧延される。

【0064】

仕上げ圧延された熱延鋼板１は、搬送ロール１９により搬送されて、上側冷却装置１５、及び、下側幅方向制御冷却装置１６若しくは下側冷却装置１７により構成される冷却ゾーンに送られる。上側冷却装置１５及び下側冷却装置１７は、上述のように熱延鋼板１の上下面に向けて冷却水を噴射して熱延鋼板１を冷却する。

【0065】

下側幅方向制御冷却装置１６は、下側冷却装置１７と同様に、熱延鋼板１の下面に向けて鉛直上方に冷却水を噴射して熱延鋼板１を冷却する。ここで、本実施の形態にかかる下側幅方向制御冷却装置１６においては、少なくとも熱延鋼板１の冷却前に予め実測または予測された温度分布に基づいて、熱延鋼板１の下面に対して噴射する冷却水量の幅方向分布を決定する。

【0066】

具体的には、図１に示したように熱間圧延後の熱延鋼板１は、板幅方向において端部から所定距離Ｌ（例えば１００ｍｍ程度）内側に入った地点がピーク温度位置となる。そこで本実施形態に係る下側幅方向制御冷却装置１６においては、図７（ａ）に示すように、熱延鋼板１に噴射される冷却水量分布が当該熱延鋼板１の温度分布と一致するような配置の駆動ネジ部５１ａ、５２ａを有する、第１の駆動軸５１及び第２の駆動軸５２を選定する。すなわち、熱延鋼板１の端部から所定距離Ｌ内側に入った部分に位置する冷却水ノズル２１からの冷却水量が最も多く（遮蔽部４０が全開）、他の冷却水ノズル２１からの冷却水量（冷却量）が均一となるような（遮蔽部４０が半開）、第１の駆動軸５１及び第２の駆動軸５２を選定する。

【0067】

またさらに、本実施形態に係る下側幅方向制御冷却装置１６においては、熱間圧延設備１０で製造される熱延鋼板１の製造板幅が変更される場合、その変更された板幅に基づいて、熱延鋼板１の下面に対して噴射する冷却水量の幅方向分布を決定する。

【0068】

具体的には、製造される熱延鋼板１の製造板幅が図７（ａ）の状態から幅狭に変更された場合、図７（ｂ）に示すように、開度調節部５０の第１の駆動軸５１及び第２の駆動軸５２を軸方向移動または軸回転させ、駆動ネジ部５１ａ、５２ａを熱延鋼板１の板幅方向に移動させ、それぞれの遮蔽部４０の開度を調節する。換言すれば、熱延鋼板１の下面に噴射される冷却水量分布を板幅方向に移動させ、熱延鋼板１の板幅よりも外側に位置する冷却水ノズル２１からは冷却水が噴射されないように、すなわち、熱延鋼板１の板幅よりも外側に位置する遮蔽部４０が全閉となるように、各遮蔽部４０の開度を調節する。

【0069】

このように、熱間圧延後の熱延鋼板１の板幅方向の温度分布に基づいて第１の駆動軸５１及び第２の駆動軸５２を選定し、また開度調節部５０を駆動して熱延鋼板１の製造板幅に基づいて遮蔽部４０の開度を調節する。これにより、熱延鋼板１の板幅方向における冷却量を適切に制御し、板幅方向温度斑を解消することができる。

【0070】

冷却された熱延鋼板１は、その後、巻取装置１８によりコイル状に巻き取られる。これにより、一連の熱延鋼板１の製造が終了する。

【0071】

（本実施形態に係る下側幅方向制御冷却装置１６の効果）
以上のようにして、冷却水量制御機構３０は、熱延鋼板１の板幅方向における温度分布に基づいて、冷却水ノズル２１による熱延鋼板１の下面への冷却水の噴射水量を制御する。

【0072】

本実施形態によれば、上述のように熱延鋼板１の板幅方向における温度分布と一致した冷却水量分布となるように、第１の駆動軸５１及び第２の駆動軸５２を選定することにより、適切に熱延鋼板１の温度斑を解消することができる。

【0073】

また本実施形態によれば、上述のように熱延鋼板１の板幅に応じて熱延鋼板１の下面への冷却水量分布の制御を行うため、熱延鋼板１の板幅の変化に追従してさらに適切に熱延鋼板１の温度斑を解消することができる。

【0074】

また、本実施形態にかかる下側幅方向制御冷却装置１６によれば、隣接する搬送ロール１９間の狭所において、冷却水ノズル２１の上方に遮蔽部４０を設け、かかる遮蔽部４０の開閉を、開度調節部５０及び動力伝達部６０により実現する。より具合的には、遮蔽部４０の位置を固定したまま、開度調節部５０を軸方向移動または軸回転させることのみにより、冷却水ノズル２１から熱延鋼板１の下面に噴射される冷却水量を制御する。したがって、下側幅方向制御冷却装置１６の設置に広いスペースを必要とせず、コンパクトな装置となる。

【0075】

なお、上記実施形態においては、熱間圧延工程後の熱延鋼板１が、図１に示したような、略山なり型傾向の温度分布を有する場合を例に説明を行ったが、熱延鋼板１の板幅方向における温度分布は、例えば熱延鋼板１（スラブ２）の材質や圧延条件等により変化する場合がある。

【0076】

ここで本実施形態によれば、第１の駆動軸５１及び第２の駆動軸５２は、それぞれ板幅方向の異なる位置に駆動ネジ部５１ａ、５２ａが形成された、他の第１の駆動軸５１及び他の第２の駆動軸５２と交換可能に構成されている。これにより、熱延鋼板１の板幅方向の温度分布が変化した場合であっても、第１の駆動軸５１、第２の駆動軸５２を交換することのみによって、適切に当該温度分布の変化に対応させて温度斑を解消することができる。

【0077】

具体的には、上記実施形態においては駆動ネジ部５１ａ、５２ａを、それぞれ第１の駆動軸５１に１箇所、第２の駆動軸５２に２箇所設けたが、かかる駆動ネジ部５１ａ、５２ａの形成位置、形成長及び形成数が異なる駆動軸を用意することにより、熱延鋼板１の温度分布に好適に対応することができる。例えば、図８（ａ）に示すように、駆動ネジ部５１ａ、５２ａの形成位置を変えることにより開閉対象として対応する遮蔽部４０を決定することができる。また例えば、図８（ｂ）に示すように、駆動ネジ部５１ａ、５２ａの形成長を変えることにより、遮蔽部４０の開度の変化量を決定することができる。また例えば、図８（ｃ）に示すように、駆動ネジ部５１ａ、５２ａの形成数を変えることにより、同時に開閉する遮蔽部４０の数を決定することができる。

【0078】

なお、上述のように１の駆動軸に対して複数の駆動ネジ部５１ａ、５２ａを形成する場合には、当該駆動ネジ部５１ａ、５２ａの形成間隔は遮蔽部４０の設置間隔（例えば５０ｍｍ程度）と略同一とすることが望ましい。すなわち、１の駆動ネジ部５１ａ、５２ａが１の遮蔽部４０に対応するように、駆動ネジ部５１ａ、５２ａを形成することが望ましい。

【0079】

なお、上記実施形態では熱延鋼板１の搬送をガイドするエプロン３１を遮蔽板４１の上方において、当該遮蔽板４１とは別体として設けたが、エプロン３１の一部が、遮蔽部４０を構成していてもよい。「エプロン３１の一部が、遮蔽部４０を構成する」とは、例えばエプロン３１と遮蔽板４１とが一体に設けられ、エプロン３１の一部が開度調節部５０の動作により開閉することをいう。このように、エプロン３１の一部が、遮蔽部４０を構成していることにより、下側幅方向制御冷却装置１６をよりコンパクトにすることができるとともに、遮蔽部４０への熱延鋼板１からの衝撃に対する強度を高めることができる。さらに、エプロン３１と遮蔽部４０が一体に構成されることから、遮蔽部４０の位置ずれを防止することもできる。

【0080】

なお、上記実施形態では、開度調節部５０及び動力伝達部６０はネジ機構を有し、開度調節部５０の駆動ネジ部５１ａ、５２ａと動力伝達部６０の中継かさ歯車６２とが嵌合することで遮蔽部４０の開度を決定したが、開度調節部５０及び動力伝達部６０の構造はこれに限定されるものではない。

【産業上の利用可能性】

【0081】

本発明は、熱間圧延工程の仕上圧延後、搬送ロール上を搬送される熱延鋼板の下面を冷却する冷却装置、および、当該冷却装置を用いる冷却方法に有用である。

【符号の説明】

【0082】

１ 熱延鋼板
２ スラブ
１０ 熱間圧延設備
１１ 加熱炉
１２ 幅方向圧延機
１３ 粗圧延機
１４ 仕上圧延機
１５ 上側冷却装置
１６ 下側幅方向制御冷却装置
１７ 下側冷却装置
１８ 巻取装置
１９ 搬送ロール
２０ 冷却機構
２１ 冷却水ノズル
２２ ヘッダー
３０ 冷却水量制御機構
３１ エプロン
３２ 貫通孔
４０ 遮蔽部
４０ａ 開口部
４１ 遮蔽板
５０ 開度調節部
５１ 第１の駆動軸
５１ａ 駆動ネジ部
５２ 第２の駆動軸
５２ａ 駆動ネジ部
６０ 動力伝達部
６１ 回転伝達軸
６１ａ 回転伝達ネジ軸部
６１ｂ 回転伝達かさ歯車部
６２ 中継かさ歯車
６３ 接続ナット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】