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近年の自動車の燃費向上および衝突安全性に対する規制 強化から,各自動車メーカーは,車体に使用する鋼板への 高張力鋼板の適用拡大を進めている。また,エネルギー資 源需要の増大から,パイプラインにおいては,高圧操業化, 高深海化に伴う厚板の高強度化が進んでいる。海外鉄鋼 メーカーとの競争が激化している中で,国内鉄鋼メーカー は価格競争力を維持するためにTMCP(Thermo mechanical control process)技術を開発,適用している。所望の材質を 得るためには,熱延のランアウト冷却や厚板の加速冷却な どの製造プロセスにおいて,水冷による温度制御が重要と なる。冷却方法としては,熱延ランアウトの上面に使用さ れるラミナー冷却や下面のスプレー冷却などがある。 熱延後の鋼板を水冷して造り込むミクロ組織は,多くの 場合,フェライト-パーライト組織である。近年は,ベイ ナイト組織や複合的な組織を持つ高張力鋼板を造り込む技 術の進歩が著しい。例えばベイナイト組織からなる熱延鋼 板では,ランアウトテーブルで450~500°C程度まで水冷し て造り込むが,膜沸騰の途中で遷移沸騰に移行する場合が ある。 膜沸騰から遷移沸騰に移行すると,鋼材表面から流出す る熱量が加速度的に増大するため,冷却水量や水冷時間を 調節して鋼材を所定の温度まで高精度で均一に冷却するた めには,膜沸騰,遷移沸騰,核沸騰それぞれの冷却能力,す なわち水冷熱伝達率や,膜沸騰から遷移沸騰に移行する温 度(以下,クエンチ点温度と呼ぶ)を正確に把握すること が重要となる。 こうした背景から,鋼材の水冷において,膜沸騰から遷 移沸騰に移行する現象についての研究は,これまで数多く なされてきた 。Mitsutsukaは,炭素鋼を用いたスプレー 冷却実験を行い,冷却能力の指標である水冷熱伝達率を流 量密度と鋼板表面温度で整理した式で表せることを明らか にしたが ,スケール厚さや表面粗さの影響は定量的に示 してはいなかった。 その後,スケール厚さの影響を調査するために,Tamari and Yoshidaらは炭素鋼の加熱時間を,またKatoらは炭素鋼 のNi含有率を変えてスケール厚さを変化させ,スプレー 冷却実験を行った。いずれの実験でも,スケールが厚いほ どクエンチ点温度が高くなるという結果になった 。し かし,これらの実験では,スケール厚さが異なるとそれに ともなって表面粗さも変化してしまった可能性があり,ス ケール厚さや表面粗さなどの影響が複合的に現れた結果を 示したものと考えられる。 表面性状がスプレー冷却特性に及ぼす影響

Effects on Surface Conditions on Spray Cooling Characteristics