CN100464886C - 厚钢板的控制冷却装置及控制冷却方法 - Google Patents

Abstract

提供一种不会导致轧制效率降低，可将厚钢板的表面—中心间的硬度差的产生抑制得较小，且可高效、大量生产低屈服比的厚钢板的厚钢板控制冷却装置，解决方法如下所示：对于厚钢板的控制冷却装置，在辊轧机出口侧设置使钢组织部分地进行铁素体相变的缓冷带，在其后面侧设置使剩余的奥氏体相变为珠光体、贝氏体、马氏体的急冷带，即，本发明的厚钢板的控制冷却装置依次设置可分别独立控制的缓冷带及急冷带。

Description

厚钢板的控制冷却装置及控制冷却方法

技术领域

本发明涉及到一种厚钢板的冷却装置，特别涉及到一种可制造出均匀地以较快的速度冷却并在厚钢板的板厚方向上具有良好的材质均匀性的厚钢板，而且可稳定地制造低屈服比厚钢板的厚钢板的冷却装置及控制冷却方法。

背景技术

在厚钢板的制造中，为了确保钢板所需的机械性质，特别是确保其强度和韧性，在轧制后进行控制冷却。在控制冷却时，从高强度、高韧性的角度出发，大多使冷却速度较快。但是在这种使冷却速度加快的控制冷却材料中，由于厚钢板的表层的冷却速度大于板厚方向中心部的冷却速度，因此其强度、硬度具有比厚钢板的板厚中心部大的倾向，在确保材质均匀性上会产生问题。

而与之不同，近些年来为了确保耐震性，对建筑用钢材要求降低由“屈服点/拉伸强度”所定义的屈服比。如同「鉄と鋼」(铁和钢)第74卷(1988)第6号第951～961页的「建築用鋼材の降伏比について」(关于建筑用钢材的屈服比)所述，是一种在变形的早期阶段使钢材产生塑性变形，使地震产生的变形能量消失，从而使建筑免于崩溃的技术，近些年来作为JIS G 3136(SN规格)而被规格化。这种低屈服比化，在船舶、管线钢管等中作为耐冲击吸收能的目的，其需求是非常高的。

具有这种材质特性的低屈服比钢板除了通过控制轧制来制造外，例如如日本钢铁协会第159、160届西山纪念讲座「新しい時代を創造する高機能鋼板」(创造新时代的高功能钢板)等文献中所述，也可通过以下方法来制造：轧制后，使厚钢板组织的一部分进行铁素体相变，使剩余的奥氏体通过急冷相变为贝氏体等，形成二相组织。但是，当进行加速冷却时，钢板内易于产生冷却的不均匀，会出现材质离散、产生变形等问题，从而出现难以高效地大量生产的问题。

这些问题产生的原因在于：一般情况下，由于厚钢板的厚度较大，因此冷却速度越快，钢板表面的冷却速度越比中央部快，且仅有表面部被冷却为低温区域，因此表面组织变得细微化，或者在低温区域进行相变而变为强度水平高的贝氏体组织。为了解决这种伴随厚钢板的高速冷却而产生的各种问题，出现以下提案。

首先，作为防止表面硬度、表面强度比中心的硬度、强度高的方法，专利文献1公开了如下所示的高张力钢板的制造方法：在热轧中，除了在900℃以下的温度进行40～70％的累积压下，并使终轧温度为Ar₃相变点以上、Ar₃+50℃以下，在轧制后钢板表面温度为Ar₃—1.625t(t为板厚，mm)以上、不足Ar₃时开始进行水冷，以2～50℃/sec的冷却速度急冷到500℃以下的温度。并且，专利文献2公开了如下所述的方法：在对热轧的、板内有温度偏差的高温厚钢板进行水冷时，到低温部的表面温度变为630～530℃为止，以5℃/s以上、15℃/s以下的冷却速度进行冷却，接着以25℃/s以上的冷却速度进行冷却。进一步，专利文献3中公开了如下方法：钢坯以重量％计含有：C：0.05～0.20％、Si：0.05～0.50％、Mn：0.8～2.0％、Al：0.01～0.10％、Nb：0.005～0.050％、Ti：0.005～0.050％，且以Ceq＝C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14(％)所示的Ceq满足0.40％以下，余量由Fe及不可避免的杂质构成，将该钢坯加热为1100℃以上的温度后，在超过850℃、到900℃为止的温度范围内结束轧制，之后使冷却开始温度为(轧制结束温度—50℃)以上，以3～12℃/sec的冷却速度冷却为不到500℃、400℃以上的温度范围，从而制造板厚方向的硬度差较小的、板厚50mm以上的50kgf/mm²级别的低屈服比高张力的厚钢板。

另一方面，作为制造低屈服比钢板的方法，除了上述专利文献3外，专利文献4公开了如下所示的制造具有良好韧性的低屈服比钢板的方法：钢坯以重量％计含有C≦0.18％、Si：≦0.55％、Mn：≦1.5％、P：≦0.040％、S≦0.040％，并根据需要添加合金元素，以C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14所示的碳当量为0.44重量％以下，余量由Fe及不可避免的杂质构成，将该钢坯加热为900℃以上1250℃以下后，在Ar₃点以上，结束压下率≧50％的轧制，接着从Ar₃点以上的温度开始，以5℃/s以上的冷却速度预备冷却至Ar₃—20℃以下、Ar₃—100℃以上，之后使钢板表面温度回热为Ar₃—20℃以下、Ar₃—100℃以上，并再次以超过15℃/s的冷却速度冷却为600℃以下、至400℃。

专利文献1：特公昭62-4449号公报

专利文献2：特开2001-164323号公报

专利文献3：特公平7-116504号公报

专利文献4：特公平7-74379号公报

发明内容

这些专利文献1～3所述的方法均具有在一定范围内改善厚钢板的板厚方向的材质均匀性的效果。但是专利文献1所述的方法中，提高900℃以下的较低温的累积压下率，且使终轧温度下降到Ar₃相变点附近为止，因此存在轧制效率下降的问题。并且，专利文献2所述的方法中，使缓冷后的板内最低表面温度冷却到530℃～630℃为止，在冷却途中从缓冷转换为急冷，但由于缓冷后的钢板表面温度难于掌握，因此在效果的再现性上存在问题。进一步，专利文献3所述的方法中，不足500℃、400℃以上的冷却速度较慢，为3～12℃/s，因此存在处理能力下降的问题，并且，由于合金元素的配合的不同，还会产生无法获得充分的材质特性的问题。

另一方面，根据专利文献3、4所公开的方法，从原理上来说可以制造低屈服比钢板，但专利文献3的方法如上所述，由于从不足500℃到400℃以上的冷却速度较小，为3～12℃/s，因此存在处理能力下降的问题，而另一方面，专利文献4在缓冷带冷却后需要回热，因此需要该目的下的待机时间，从而使轧制所需时间增加，难于进行大量生产。

本发明的课题在于解决上述现有技术中涉及的问题，其目的在于提供一种不会导致轧制效率降低，可将厚钢板的表面—中心间的硬度差的产生抑制得较小，且可高效、大量生产低屈服比的厚钢板的厚钢板控制冷却装置，及利用该制造装置均匀地以较快的速度进行冷却而制造厚钢板的在板厚方向上具有良好的材质均匀性的厚钢板的制造方法。

本发明涉及的厚钢板的控制冷却装置为：在辊轧机出口侧设置使钢组织部分地进行铁素体相变的缓冷带，在其后面侧设置使剩余的奥氏体相变为珠光体、贝氏体、马氏体的急冷带。即，本发明涉及的厚钢板的控制冷却装置在厚板辊轧机的出口侧依次设置可分别独立控制的缓冷带及急冷带。

在上述厚钢板的控制冷却装置中，缓冷带优选具有对板厚为25mm的钢板提供5～15℃/s的冷却速度的冷却能力，并且在与板厚的关系中，优选具有对板厚为t(mm)的钢板提供238/t^1.2℃/s以上、713/t^1.2℃/s以下的冷却速度的冷却能力。并且，在与水量密度的关系中，优选为可以以100～500l/min·m²的水量密度通水的设备。

在上述厚钢板的控制冷却装置中，急冷带优选具有对板厚为25mm的钢板提供30℃/s的冷却速度的冷却能力，并且在与板厚的关系中，优选具有对板厚为t(mm)的钢板提供1425/t^1.2℃/s以上的冷却速度的冷却能力。并且，在与水量密度的关系中，优选为可以以1500l/min·m²的水量密度通水的设备。

并且，上述厚钢板的控制冷却装置优选具有：用于测量通过缓冷带的钢板的表面温度的温度计、和根据及该温度计测量的钢板表面温度的测量结果设定急冷带的冷却条件，并根据该设定条件控制急冷带的运算·控制装置，进而优选具有：用于测量设置在缓冷带的前面侧的厚板辊轧机出口侧的钢板表面温度的温度计、和根据及该温度计测量的钢板表面温度的测量结果设定缓冷带的冷却条件，并根据该设定条件控制缓冷带运算·控制装置。该运算·控制装置优选以600℃以上的温度控制缓冷带的冷却停止温度。

并且，上述厚钢板的控制冷却装置优选在缓冷带和急冷带之间设置空冷带，该空冷带中具有用于测量通过缓冷带的钢板的表面温度的温度计。

利用在上述厚钢板辊轧机的出口侧依次设置可分别独立控制的缓冷带及急冷带厚钢板的控制冷却装置，对板厚为t(mm)的钢板在该缓冷带中以238/t^1.2℃/s以上、713/t^1.2℃/s以下的冷却速度进行冷却，之后在上述急冷带中以1425/t^1.2℃/s以上的冷却速度进行冷却，可以均匀地以大的速度进行冷却而制造在厚钢板的板厚方向上具有良好的材质均匀性的厚钢板。

附图说明

图1是表示本发明的厚钢板的控制冷却装置的基本方式的说明图。

图2是表示本发明的厚钢板的控制冷却装置的具体实施方式的说明图。

图3是表示本发明中所使用的作为计算冷却速度的根据的温度及时间的定义的说明图。

图4是表示对于板厚25mm的厚钢板和板厚40mm的厚钢板通过计算公式确定所需的冷却速度，并用其进行冷却时的钢板表面和中央部的温度过程的图表。

图5是表示冷却高温钢板时的钢板表面温度和热流束(单位面积、单位时间的去热量)的关系的示意图。

图6是利用本发明的厚钢板的控制冷却装置进行控制冷却的通板模式的示意图。

图1至图6中的标号的含义如下所示。

1：厚钢板、2：厚钢板辊轧机、10：缓冷带、11：管座、12：(层流)水流、13：喷嘴、20：急冷带、21：管座、22：狭缝喷嘴、31、32、33：温度计、40：控制·运算部、41、运算部、42：控制部、51：空冷带

具体实施方式

图1是表示本发明的厚钢板的控制冷却装置的基本方式的说明图。如该图所示，在本发明中，在厚钢板辊轧机2的出口侧依次设置缓冷带10及急冷带20。缓冷带10是对通过厚钢板辊轧机2轧制为最终板厚的厚钢板1进行缓冷，使厚钢板的一部分进行铁素体相变的带域。与之相对，急冷带20是接收在上述缓冷带10使表层部进行铁素体相变的厚钢板1并对其进行急冷，使控制剩余的奥氏体组织相变为珠光体、贝氏体、马氏体等的带域。如上所述，通过使厚钢板的冷却带按功能分割，可高效率地进行稳定的组织控制，从而可高效地制造在板厚方向上具有均匀的材质的厚钢板、及屈服比低的厚钢板。以下对该构造进行具体说明。

缓冷带10如图2所示，夹着厚钢板1的轧制线而在上下配置有水冷用的管座11，水流12从安装在其上的短管状的喷嘴13层流状流出。该缓冷带较为靠近厚钢板辊轧机，设置在可立刻对轧制完成的厚钢板进行冷却的位置上。

由于该缓冷带10是使厚钢板的表面层部分地进行铁素体相变的带域，因此其冷却能力，对于板厚25mm的厚钢板可获得5～15℃/s即可。如果低于5℃/s，则冷却时间变长，在其期间内无法用厚钢板辊轧机进行轧制，轧制效率下降，而当超过15℃/s时，有在表层部生成作为硬质相的贝氏体、马氏体的担心。

这里的冷却速度根据图3所示的各温度、水冷时间的定义，通过以下冷却速度1或2中的任意一个进行定义：

冷却速度1：(冷却开始时的截面平均温度—冷却结束时的截面平均温度)/水冷时间

冷却速度2：(冷却之前的表面温度—冷却结束后表面回热时的表面温度)/水冷时间

这些冷却速度在板厚、冷却水量、冷却时间等冷却条件一致时，基本上为相同的值。这是因为：在冷却速度2中，以表面温度为基准进行计算，当钢板表面和中央部(板厚1/2的部分，也称为“1/2t”)之间不产生温度差时，钢板表面温度和截面平均温度近似相等。此外，在冷却前的阶段，钢板表面和中央部之间不产生温度差。并且，在冷却后的回热阶段钢板表面和中央部的温度差也消失。

之所以对冷却速度赋予如上所述的两种定义，是因为具有以下优点：例如冷却速度1，在数值计算时计算冷却中的温度过程并决定冷却时间等上容易使用；冷却速度2，在实际操作中在冷却装置的前后设置温度计进行质量管理时容易使用，区分这些场合而使用在实际上很便利。

上述冷却速度，可通过使缓冷带10的水冷能力为作为板厚t(mm)的函数而赋予238/t^1.2℃/s以上、713/t^1.2℃/s以下的冷却速度来获得。该基准使必要的冷却速度作为板厚的函数来赋予，并利用其决定与板厚对应的水冷能力。

这样一来，冷却速度、甚至冷却能力作为板厚的函数来确定，当为了冷却钢板而施加冷却水时，热量从钢板的表面移动，板厚越大钢板的表面和中心部的温度差越大，因此当向板厚不同的钢板适用同一冷却速度时，板厚越大，其表面和中心的温度差越大，越易于发生板厚方向的材质差。上述函数考虑到了该板厚引起的温度差的影响，当板厚大时降低冷却速度，从而减少厚钢板的表面和中心的材质差。

图4是表示向板厚25mm的厚钢板和板厚40mm的厚钢板适用由作为冷却速度上限值的713/t^1.2℃/s求得的冷却速度进行冷却时的钢板表面和中央部的温度过程的图表。从图4可知，当板厚25mm时，冷却速度(根据上述计算公式求得的)为15℃/s，当板厚为40mm时，冷却速度(根据上述计算公式求得的)为8.5℃/s，但两者的钢板表面的温度梯度基本为相同的值。

虽然也基于钢板组成，但根据经验，为了在钢板表面上抑制贝氏体、马氏体等硬质相的生成，生成预定量的铁素体，板厚为25mm时的冷却速度(根据上述计算公式求得的)设定为15℃/s以下即可。因此，如果使冷却速度根据板厚最大可为713/t^1.2℃/s而确定水冷能力，可以可不浪费设备，且在板厚40mm时也可生成预定量的铁素体。

另一方面，在板厚25mm下，赋予与冷却速度5℃/s同等的钢板表面的温度梯度的条件与上述一样，定为238/t^1.2℃。因此，只要实现该值以上的冷却速度而确定水冷能力，则可实现不会产生轧制效率下降等问题的控制冷却装置。

进一步具体而言，所述水冷能力可使冷却水量在50～2000t/h的范围内调整，且通过使喷嘴为管层流型来实现。并且，只要是可实现上述冷却能力，喷嘴形式可以从喷溅型、层流型、喷射型、气雾型等中选择。并且，此时的水量密度如果为1001/min·m²～5001/min·m²，则可获得稳定的缓冷，从而可切实地进行上述铁素体相变。

并且，为了在该缓冷带10中对厚钢板表层部或者厚钢板整体厚度进行铁素体相变，优选使缓冷带10的冷却停止温度可在600℃以上的范围内根据钢板组成进行设定。这是因为：如果缓冷带上的冷却停止温度为600℃以上，可则进行稳定的铁素体相变，可制造在板厚方向上具有均匀的材质的厚钢板、及屈服比低的厚钢板，但当低于600℃时，在钢板表层部上生成硬质相的贝氏体、马氏体，有表面硬化的担心。因此，优选对缓冷带10附加通过设定使冷却停止温度控制在600℃以上的功能。

这里的冷却停止温度是指，图3中的冷却结束时的截面平均温度，或者冷却结束后表面回热时的表面温度。冷却停止温度具有二个定义，与上述说明的冷却速度一样，其均为相同的温度，其区分使用与上述冷却速度的区分使用相同即可。

通过具有上述功能的缓冷带，在冷却过程中，可使预定量的铁素体相生成在厚钢板表层，通过该缓冷带的设置，同时具有使厚钢板在其面内均匀冷却的效果。

以下对其进行简单说明。图5是冷却高温钢板时的钢板表面温度和热流束(单位面积、单位时间内的去热量)的关系的示意图。如其所示，在钢板表面温度较高的状态下，钢板表面存在的水为薄膜沸腾，在低温区域中为泡核沸腾。在高温区域和低温区域之间的中间温度区域中为过渡沸腾。

在薄膜沸腾中，在钢板表面和冷却水之间产生蒸气膜，通过该蒸气膜内的热传导变为导热的状态，冷却能力较低。与之相对，在泡核沸腾中，钢板表面和冷却水直接接触，且发生冷却水的一部分从钢板表面蒸发而产生的蒸气泡通过包围它们的冷却水而冷却的凝结、消失这种复杂的现象(蒸气泡的生成、消失)，由于伴随该现象产生冷却水的搅拌，因此冷却能力很高。但是，在这些区域中，如图所示具有温度越低热流束越低的特性，因此在钢板面内即使存在温度低的部位，也由于热流束的差而消除钢板面内的温度差，不会产生所谓不均匀冷却，也不会产生变形等，其形状稳定。

在这些薄膜沸腾区域和泡核沸腾区域的中间温度区域中，变为薄膜沸腾和泡核沸腾混合存在的状态的过渡沸腾状态。在该过渡沸腾状态下，与泡核沸腾或薄膜沸腾不同，如图所示，随着钢板温度降低，热流束变大。因此在冷却前，当钢板面内存在温度不均匀时，在冷却过程中温度较低的部位进而冷却，面内温度差扩大。

一般情况下，投入水量越多，过渡沸腾开始的温度倾向于变高，在作为本发明的缓冷带的操作条件的冷却速度5～15℃/s、或水量密度100～5001/min·m²下，当缓冷带的冷却停止温度为600℃以上时，水冷机理可以是在厚钢板的板厚范围9～100mm时进行稳定完全的薄膜沸腾，除了可在钢板面内进行均匀的冷却外，还得到可以进行稳定的铁素体相变且材质稳定的优点。

紧随具有上述特性的缓冷带10而设有急冷带20。该急冷带20是接收在缓冷带10中表层部铁素体相变的厚钢板1并进行急冷的带域。急冷带20如图2所示，夹着厚钢板1的轧制线而在上下配置水冷用的管座21，从安装在其上的狭缝喷嘴22，高压喷射流喷射到厚钢板上。

该急冷带20是对厚钢板的大部分进行急冷，并将在缓冷带中控制未相变的剩余的奥氏体相相变为珠光体、贝氏体、马氏体等的带域，因此其水冷能力优选为，使厚钢板表面的冷却速度以板厚25mm的厚钢板为基准时为30℃/s以上。水冷能力为在25mm下低于30℃/s时，板厚中心的冷却变慢，难于得到通过控制冷却获得高强度化的优点。

这种冷却速度，可通过使缓冷带10的水冷能力为作为板厚t(mm)的函数在1425/t^1.2℃/s以上来获得。该基准使必要的冷却速度作为板厚的函数来赋予，并利用其决定与板厚对应的水冷能力。

如上所述，冷却速度作为板厚的函数来确定是因为考虑到：当为了冷却钢板而施加冷却水时，热量从钢板的表面移动，板厚越大钢板的表面和中心部的距离越大，来自钢板内部的热传导引起的热移动量根据傅利叶定律，距离越大该量越少，因此当板厚变大时，即使增加冷却水提高表面的冷却能力，冷却速度也被钢板内部的热传导所控制，中心的冷却速度不会上升。上述函数是为了得到高冷却速度所形成的材质的优点而计算出靠近临界的冷却速度的函数。

为了实现这种冷却速度，具体而言，优选使冷却水量在2000～5000t/h的范围内可调整。并且，从均匀冷却的角度出发，在急冷带中，优选水量密度为1500l/min·m²。这是因为：如上面图5所示，当在过渡沸腾区域下进行冷却时，冷却前的温度偏差扩大，如果以该水量以上进行冷却，则完全变为泡核沸腾状态，可缩小急冷前存在的钢板面内的温度差。

根据发明人的研究，当利用狭缝喷射喷嘴以15001/min·m²的水量密度进行冷却时，在板厚范围9～100mm内使板厚为t(mm)时可获得1425/t^1.2℃/s以上的冷却速度。并且，急冷带中所使用的喷嘴优选如上述狭缝喷射喷嘴一样，冷却水碰撞到钢板时的撞击力高、具有打破可能在冷却中产生的薄膜沸腾的运动量的喷嘴，但只要满足上述条件，也可使用喷溅型、层流型、喷射型、气雾型等喷嘴。并且，该急冷带的冷却停止温度必须是满足使厚钢板到其中心部为止完成相变为细微组织的温度，因此优选使急冷带附加根据钢板组成设定冷却停止温度的功能。

通过设置具有上述功能的急冷带，除了可使在缓冷带中未相变的奥氏体相相变为珠光体、贝氏体、马氏体等之外，即使使急冷带的冷却停止温度为任意的温度也可进行均匀冷却，可制造变形少的厚钢板。

具有上述缓冷带10及急冷带20的厚钢板的控制冷却装置进一步如图2所示，优选具有用于测量钢板1的表面温度的温度计31、32、33和冷却·控制装置40，该冷却·控制装置40具有根据来自这些温度计的钢板表面温度信息设定上述冷却带10、20的冷却条件的运算部41、以及根据该运算部41的信号控制冷却带10、20的控制部42。并且，在缓冷带和急冷带之间设置空冷带51，在该空冷带中优选设置通过缓冷带的钢板表面温度测定用的温度计32。

即，为了进一步实现作为本发明目的的厚钢板的板厚方向的材质均匀性，在缓冷带10的出口侧设置温度计32从而可测定通过缓冷带的钢板的表面温度，进一步根据该结果，为使急冷带20的冷却停止温度变为预定的值，通过上述运算·控制装置40(内置急冷带操作条件控制部)确定通板速度、冷却水量等冷却条件，并根据该结果可进行操作控制。这样一来，在厚钢板1进入急冷带前，可确认表层部的温度分布，并根据其变更急冷带的冷却条件，因此可解决专利文献2所述发明中的难于掌握缓冷后的钢板表面温度的问题，可保持较高的生产效率的同时，在急冷带中可以以较好的再现性来控制厚钢板中的贝氏体等第二相组织的生成量。

并且，在缓冷带10的前面侧(或辊轧机2的出口侧)也设置温度计31，可测定轧制之后的厚钢板1的表面温度，根据该结果，为使缓冷带10的冷却停止温度变为预定值，通过上述运算·控制装置40(内置缓冷带操作条件运算部)确定通板速度、冷却水量等冷却条件，并可进行其操作控制。这样一来，在缓冷带中，可较为切实地进行厚钢板中的铁素体相变。

进一步，也可在急冷带20的出口侧设置温度计33。该测定结果可以和上述缓冷带后面的温度计32的测定结果同时用于本发明装置的操作条件的解析、反馈。

用于根据这种测温结果确定缓冷带10和/或急冷带20的操作条件，控制各冷却带(10，20)的操作的运算·控制装置40使用公知的装置即可，作为运算部41可使用具有数值运算功能的现有的过程控制计算机。并且，作为控制部42可使用具有可进行数据输入输出、设备控制等功能的现有的控制装置，例如可适用近年来经常使用的DSC(分散控制系统)方式的数字控制装置等。

进一步，通过对在缓冷带冷却后的钢板表面温度的测定结果和公知的过程控制计算机的温度运算功能进行组合，可正确地预测钢板内部的温度及相变的进行，因此即使不象专利文献4的发明那样在缓冷带冷却后进行回热，也可使材质稳定。根据本发明，在急冷带的冷却前无需回热，与专利文献4相比，可提高生产性。并且，当在缓冷带冷却后不进行回热而在急冷带冷却时，上述冷却速度、冷却停止条件优选由根据数值计算所求得的冷却结束时的截面平均温度来定义。

在进行这种控制时，设置在缓冷带和急冷带之间的温度计32变得十分重要。一般情况下大多使用检测钢板表面的放射能的所谓放射温度计，但这种类型的温度计具有以下缺点：当冷却水、水蒸气等吸收放射能的物体存在于温度计和钢板之间时，不可能进行正确的测定。在本发明中，在缓冷带10和急冷带20之间设置空冷带51，在该空冷带51内设置缓冷带后面的温度计32。该空冷带51的长度必须是可满足温度计32的安装的长度，并且为了进行正确的测温，要求水蒸气、冷却水等不会从前后的带域侵入，因此优选安装例如除水装置、涡轮风扇等。并且，一般所使用的放射温度计，为了聚焦钢板发出的光能而使用透镜，如果该聚焦点大小为约200mm左右，则空冷带51最少需要为200mm以上的长度。进一步，在实际的过程中，存在由于蒸气从缓冷带、急冷带泄漏、侵入到空冷带而使有效测定部受到限制的可能性，并且考虑到空冷带中需要设置除水辊等除水装置、上述泄漏蒸气的清洁设备、及涡轮风扇等，上述空冷带的长度优选为2m左右以上。

通过这些手段，在缓冷带冷却后，正确地测定表面温度，并且考虑到回热的影响确定急冷带的操作条件，在缓冷带冷却后，立即转移到急冷带的冷却，因此本发明具有良好的生产效率，同时在材质稳定性上非常优异。具体而言，在利用上述厚钢板的控制冷却装置进行控制冷却时，可以采用图6所示的模式1～模式4的步骤。

在模式1的步骤中，完成终轧的钢板一边通过缓冷带及急冷带一边被冷却。为了实施该模式，设置在缓冷带10和急冷带20之间的空冷带51的长度优选为所处理的钢板的最大长度或超过其的长度。这样一来，从缓冷带10送出的钢板可暂时导入到空冷带51，在空冷带51内变更通板速度并导入到急冷带20，可使缓冷带10和急冷带20的通过速度不同，进行在各冷却带内赋予预定的冷却速度、冷却停止温度的高精度的控制冷却。但是，当该空冷带51的长度过大时，从缓冷带10向急冷带20的传送的传送时间变长，从效率的角度出发存在问题，因此该长度优选为所处理的钢板的最大长度或仅超过它一点的长度。并且，从设备布置的关系出发，当空冷带51的长度无法是上述长度，而不得不比钢板最大长度短时，如上所述，至少确保空冷带的长度可安装温度计32，并优选通过采用下述振动冷却、及调整缓冷带和急冷带的冷却水量的关系等进行操作，以使这些带域的通板速度一致。

模式2～4均是在缓冷带10和/或急冷带20中实施振动冷却的例子。通过采用这种通板模式，空冷带51的长度例如即使比处理钢板的长度短时也可有效地利用本发明装置。

例如模式2是使钢板进入到缓冷带10后，通过缓冷带10进行预定时间的振动冷却，之后在缓冷带10的出口侧通过湿度计32测量钢板表面温度，根据该温度的实际结果在急冷带20中加速为必要的通板速度，并在急冷带20中通过冷却。模式3是在急冷带20中进行振动冷却的模式，这样一来当钢板厚度过大、急冷带20中的冷却时间较长时，可与轧制速度及缓冷带10的速度、以及辊道传送速度的控制范围无关地确保必要的冷却速度。模式4是在缓冷带10和急冷带20中实施振动冷却的例子。在该模式中，可同时获得上述模式2及模式3中所获得的优点。

并且，从设备角度出发，根据板厚、缓冷带的冷却速度、冷却停止温度、急冷带的冷却速度、冷却停止温度，选择效率最高的模式即可。例如，根据所制造的钢铁种类、设备、品种可以采用所有模式，也可仅采用一部分模式。

实施例1

使用具有图2所示的基本构造的厚钢板的控制冷却装置，在缓冷带上控制铁素体生成量后，在急冷带下急速冷却，制造成将表面—中心间的硬度差抑制得较小的厚钢板。设备的基本规格、被处理材料的特性、处理模式如表1所示。

将根据本发明进行控制冷却时(发明例1～3)的操作结果与比较例进行对比，其结果如表2所示。其中，比较例1是仅使用具有急冷带的冷却装置的情况，比较例2如同专利文献1所示，是在Ar₃温度以上、Ar₃温度+50℃以下结束轧制，使冷却开始温度为Ar₃温度以下、Ar₃温度—1.625t℃以上进行冷却，以终轧温度780℃、冷却开始温度740℃通过急冷带进行冷却的例子。比较例3如专利文献3所示，是仅使用缓冷带时的情况。

如其所示，在本发明中，产品的板厚方向的拉伸强度TS、硬度Hv的材质差(△TS、△Hv)较小。与之相对，在比较例1中，从轧制开始到冷却结束为止所需时间较短，但产品的板厚方向的材质差较大。另一方面，在比较例2、3中，虽然产品的板厚方向的材质差较小，但从轧制开始到冷却结束为止所需的时间较长。这是因为，在比较例2中，需要轧制到比发明例低的低温，及在终轧后直到冷却开始温度为止要待机。并且，比较例3中，缓冷带的冷却时间变长，其结果是所需时间变长。

并且，△TS是板厚1/2位置和板厚1/4位置上的拉伸强度差，△Hv是板厚1/2位置和表层位置(从表面开始0.5mm下)上的截面硬度差。并且，冷却速度及冷却停止温度使用以温度计31、32、33测量的温度为基础、通过过程控制计算机运算求得的冷却完成时的截面平均温度所定义的值。

实施例2

使用和实施例1中所使用的控制冷却装置同样的装置制造低屈服比钢板。被处理材料的特性、处理模式如表3所示。

根据本发明进行控制冷却时(发明例4～5)的操作结果和比较例进行对比并表示于表4。其中，比较例4是使厚钢板待机，在放冷到Ar₃相变点740℃后，在急冷带中冷却到450℃左右的情况。比较例5是根据专利文献3，仅在缓冷带下冷却到450℃左右的情况。比较例6是根据专利文献4，在缓冷带冷却后，回热到Ar₃—20℃以下、Ar₃—100℃以上(本实施例中为640℃～720℃)的范围后，在急冷带中冷却到450℃左右的情况。比较例7是在轧制结束后直接在急冷带中冷却到450℃左右的情况。如其所示，在本发明中，预定的屈服比YR可达到接近70％的值，且从轧制开始到结束为止的所需时间较短。与之相对，在比较例4中，由于第一冷却带冷却前的待机时间需290s，因此从轧制开始到冷却结束为止的所需时间较长。在比较例5中，由于仅在缓冷带中冷却，因此冷却时间较长，从轧制开始到结束为止的所需时间较长。并且，由于整体的冷却速度较慢，因此强度下降。在比较例6中，由于在缓冷带冷却后回热，因此待机时间需58s，从轧制开始到结束为止的所需时间变长。在比较例7中，虽然轧制所需时间较短，但由于冷却条件不当，因此屈服比YR较高。并且，冷却速度及冷却停止温度使用以温度计31、32、33测量的温度为基础，通过过程控制计算机运算求得的冷却完成时的截面平均温度所定义的值。

实施例3

使用和实施例1中所使用的控制冷却装置同样的装置，测量缓冷带出口侧温度，以该值为基础变更急冷带的冷却条件，并进行厚钢板的控制冷却。被处理材料的特性、处理条件如表5所示。

表6表示对在上述操作中测定缓冷带出口侧温度，并以该值为基础变更急冷带的冷却条件而进行厚钢板的控制冷却时的操作参数实际结果与现有的操作参数目标进行对比的结果。在发明例6中，缓冷带的实际冷却停止温度与目标相比，大约高40℃。因此，当以通过初始计算求得的急冷带的通板速度进行冷却时，冷却停止温度变高，具有无法获得预定强度的危险，所以可以根据该实际结果变更急冷带的通板速度进行冷却，使急冷带的冷却停止温度为目标冷却停止温度。这样一来，可以得到一直到中心部均为具有细微的组织的控制冷却组织。此外，虽然未作为比较例示例，但如专利文献2所示在缓冷带进行冷却后，不进行温度测量而在急冷带冷却时，当然就无法获得这样的效果。并且，TS是在板厚1/2位置上的值。并且，冷却速度及冷却停止温度使用以温度计31、32、33测量的温度为基础，通过过程控制计算机运算求得的冷却完成时的截面平均温度所定义的值。

实施例4

使用和实施例1中所使用的控制冷却装置同样的装置，测量缓冷带入口侧温度，以该值为基础变更缓冷带的冷却条件，并进行厚钢板的控制冷却。被处理材料的特性、处理条件如表5所示。

操作结果如表7所示的发明例7所示。在该例中，实际冷却开始温度与目标相比大约高40℃，因此，当以通过初始计算求得的缓冷带的通板速度进行冷却时，缓冷带的冷却停止温度变高，具有在缓冷带中无法进行预定的铁素体相变的危险。因此，可以根据该实际结果进行变更了缓冷带的通板速度的冷却，使缓冷带的冷却停止温度为目标冷却停止温度。这样一来，在板厚方向上可获得预定的强度偏差。△TS是板厚1/2位置和板厚1/4位置上的拉伸强度差。并且，冷却速度及冷却停止温度使用以温度计31、32、33测量的温度为基础，通过过程控制计算机运算求得的冷却完成时的截面平均温度所定义的值。

产业上的利用可能性

根据本发明的装置，可不导致轧制效率降低而制造表面—中心间硬度差较小、材质均匀的厚钢板。并且，在制造低屈服比的厚钢板时，可使整体的冷却速度变大，同时可较高保持材质的再现性，可进行高效的大量生产。并且，通过本发明，冷却后的温度分布也变得均匀，可制造出不变形的钢板。进一步，本发明在缓冷后，可测量厚钢板的表面温度而控制急冷带中的操作条件，且在其之后可迅速进行急冷，因此生产效率非常高。并且，根据缓冷带下的实测温度可控制急冷带的操作条件，因此可以较好的再现性控制急冷带中的第二相组织的生成量。

表1

表3

表5

表6

表7

Claims (11)

1.一种厚钢板的控制冷却装置，其特征在于，在厚板辊轧机的出口侧依次设置可分别独立控制的缓冷带及急冷带，并且具有：用于测量通过缓冷带的钢板的表面温度的温度计、和根据该温度计测量的钢板表面温度的测量结果设定急冷带的冷却条件，并根据该设定条件控制急冷带的运算·控制装置。

2.根据权利要求1所述的厚钢板的控制冷却装置，其特征在于，缓冷带具有对板厚为25mm的钢板提供5～15℃/s的冷却速度的冷却能力。

3.根据权利要求1或2所述的厚钢板的控制冷却装置，其特征在于，缓冷带具有对板厚为t(mm)的钢板提供238/t^1.2℃/s以上、713/t^1.2℃/s以下的冷却速度的冷却能力。

4.根据权利要求1或2所述的厚钢板的控制冷却装置，其特征在于，缓冷带可以以100～500l/min·m²的水量密度通水。

5.根据权利要求1或2所述的厚钢板的控制冷却装置，其特征在于，急冷带具有对板厚为25mm的钢板提供30℃/s以上的冷却速度的冷却能力。

6.根据权利要求1或2所述的厚钢板的控制冷却装置，其特征在于，急冷带具有对板厚为t(mm)的钢板提供1425/t^1.2℃/s以上的冷却速度的冷却能力。

7.根据权利要求1或2所述的厚钢板的控制冷却装置，其特征在于，急冷带可以以1500l/min·m²的水量密度通水。

8.根据权利要求1或2所述的厚钢板的控制冷却装置，其中具有：用于测量设置在缓冷带的前面侧的厚板辊轧机出口侧的钢板表面温度的温度计、和根据该温度计测量的钢板表面温度的测量结果设定缓冷带的冷却条件，并根据该设定条件控制缓冷带的运算·控制装置。

9.根据权利要求1或2所述的厚钢板的控制冷却装置，其特征在于，运算·控制装置以600℃以上的温度控制缓冷带的冷却停止温度。

10.根据权利要求1或2所述的厚钢板的控制冷却装置，其特征在于，在缓冷带和急冷带之间设置空冷带，该空冷带中设有用于测量通过缓冷带的钢板的表面温度的温度计。

11.一种厚钢板的控制冷却方法，其特征在于，利用在厚板辊轧机的出口侧依次设置可分别独立控制的缓冷带及急冷带而构成的厚钢板的控制冷却装置，对板厚为t(mm)的钢板在该缓冷带中以238/t^1.2℃/s以上、713/t^1.2℃/s以下的冷却速度进行冷却，根据用于测量通过缓冷带的钢板的表面温度的温度计测量的钢板表面温度的测量结果，设定急冷带的冷却条件，之后在上述急冷带中以1425/t^1.2℃/s以上的冷却速度进行冷却。

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