CN101253009B - 钢板的冷却设备和冷却方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种钢板的冷却设备和冷却方法，在进行钢板的控制轧制时等情况下，在热轧生产线上能够以紧凑的结构对钢板进行适当冷却。具体来说，一种钢板的冷却设备，在对钢板(10)进行热轧的期间，使钢板(10)通过的同时向钢板(10)的上下表面供给冷却水，其中，具有从钢板(10)的上方向钢板(10)的上表面倾斜地供给冷却水的喷嘴(22a、22b)，并排列喷嘴(22a、22b)，以使冷却水的喷射在钢板(10)上沿钢板(10)的输送方向相互相对。更具体来说，是一种具有4m3/m2min以上的大水量密度的通过式冷却设备(20)。

Description

钢板的冷却设备和冷却方法
技术领域
本发明涉及钢板的冷却设备(cooling equipment)和冷却方法。
背景技术
近年来，在钢板的热轧中要求强度、韧性优良的钢板的制造，作为其一例，通过在轧制钢材上施行控制轧制(Controlled Rolling；CR)，制造优良材质的厚钢板(steel plate)。即，将加热至1000℃以上的钢坯(slab)暂时轧制到规定的板厚，然后，在轧制钢材的温度处于未再结晶温度区域(non-recrystallization temperature range)或接近该温度区域的温度区域的状态下轧制至最终板厚。例如，将厚度为200～300mm的钢坯加热至1100～1200℃左右后，轧制至最终板厚的1.5～2倍左右，然后，在温度处于作为未再结晶区域的850℃以下的时点开始进行控制轧制，轧制至最终板厚(例如15mm)。
此时，在进行控制轧制的温度(控制轧制开始温度(controlledrolling start temperature))较低且进行控制轧制的板厚(控制轧制开始板厚(controlled rolling start thickness))较厚的情况下，由于轧制钢材成为控制轧制开始温度为止需要较长时间，因而轧机(可逆式轧机(revrsing rolling mill))附近的轧制生产线上直到成为控制轧制开始温度为止使轧制钢材在空冷状态下待机。其结果，因其冷却等待而在轧机上产生等待时间(waiting time)，产生轧制效率(rollingproductivity)降低之类的问题。
为了解除因这样的冷却等待在轧机上产生等待时间降低轧制效率的问题，提出了下述技术：使需要冷却等待的钢板向设在轧制生产线外的待机位置(waiting position)移动而进行冷却，在进行该冷却的期间进行其他钢板的轧制，在待机位置冷却的钢板成为规定的控制轧制开始温度时，从待机位置返回轧制生产线而进行控制轧制(例如，参照日本特开昭53-146208号公报、日本特开昭60-180604号公报)。
但是，在日本特开昭53-146208号公报、日本特开昭60-180604号公报记载的技术中，需要在轧制生产线外设置待机位置的空间、用于使钢板在轧制生产线和待机位置之间移动的装置，成为大规模的设备。
并且，解除因这样的冷却等待在轧机上产生等待时间降低轧制效率的问题，例如在日本特开昭55-106615号公报中公开了下述控制轧制方法：在可逆轧机的前方和后方设置淋浴式冷却装置，在各轧制道次中用冷却装置对轧制钢材进行水冷的同时用可逆轧机进行轧制。
并且，在日本特开2005-000979号公报中记载了下述技术：设置用于将轧制钢材冷却至规定的控制轧制开始温度的温度调整冷却设备(temperature adjustment cooling equipment)，将用可逆轧机轧制到规定板厚的轧制钢材用温度调整冷却设备冷却(温度调整冷却(temperature adjustment cooling))到规定的控制轧制开始温度后，再次用可逆轧机轧制至最终板厚。为了避免与后行钢材之间产生干扰，该温度调整冷却设备设置在大约距可逆轧机20m左右的位置上。
但是，在日本特开昭55-106615号公报记载的技术中，用淋浴式冷却装置进行钢板的冷却，但未考虑冷却水的除水(damming ofremaining water)，因而存在下述问题：为了得到规定的温度下降量(temperature drop)而向钢板的上表面供给大流量冷却水时，滞留于钢板上表面上的冷却水在钢板上表面自由移动，钢板的冷却区域变化而导致冷却不均匀，对产品的材质、形状产生不良影响。
另外，关于滞留于钢板上表面的冷却水的除水，有使用除水辊的方法，但可能发生所输送的钢板与除水辊碰撞等输送问题。并且，有通过空气来进行除水的方法，但对大流量的冷却水无效。
并且，在日本特开2005-000979号公报记载的技术中，利用设在大约距轧机20m左右的位置上的温度调整冷却设备直到规定的控制轧制开始温度为止进行温度调整冷却，因而包含钢板的输送时间而冷却中花费较多时间，存在不能充分解除轧制效率降低的问题。
并且，在通过热轧制造钢板的工艺中，为了控制轧制温度而通常供给冷却水或进行气冷，但近年来，盛行得到高冷却速度后使组织徵细化，从而提高钢板强度的技术的开发。
例如，作为供给冷却水来冷却钢板的技术，有记载于日本特开昭62-260022号公报的技术。该技术为使向钢板的输送方向相对喷射冷却水的狭缝喷嘴单元升降，通过与另行设置的层流喷嘴、喷雾喷嘴一起使用，可确保大范围的冷却速度。
并且，作为供给冷却水来冷却钢板的另一技术，有记载于日本特开昭59-144513号公报的技术。该技术中，使具有狭缝状喷嘴的水箱倾斜相对而喷射膜状的冷却水，并且设置分隔板使冷却水充满钢板和分隔板之间而得到高冷却速度。
并且，作为供给冷却水来冷却钢板的另一技术，有记载于日本特开2001-286925号公报的技术。该技术如下：在钢板输送方向的上游侧和下游侧，分别在钢板的上方设置狭缝状的喷嘴或盖板式喷雾喷嘴，将这些喷嘴的喷射角(以钢板法线作为基准的角度)在20°以上、60°以下而相互相对地排出冷却水，由此可使钢板上的冷却水均匀地流动，能够防止冷却不均匀。
但是，上述日本特开昭62-260022号公报、日本特开昭59-144513号公报记载的技术，在冷却均匀性的确保、设备成本等方面存在较大问题。
即，在日本特开昭62-260022号公报记载的技术中，必须要将狭缝喷嘴单元靠近钢板，在对前端、后端翘曲的钢板进行冷却的情况下，有时钢板与狭缝喷嘴单元碰撞而损坏狭缝喷嘴单元，或钢板不能移动而导致制造生产线的停止、成品率的降低。因此，想到在前端、后端通过时，使升降机构动作而使狭缝喷嘴单元向上方后退，但这种情况下前后端的冷却不足，不能得到目标材质。并且，还存在花费用于设置升降机构的设备成本的问题。
并且，在日本特开昭59-144513号公报记载的技术中，不使喷嘴靠近钢板时就不能在钢板和分隔板之间充满冷却水。使喷嘴靠近钢板时，与日本特开昭62-260022号公报记载的技术相同地，在对前端和后端翘曲的钢板进行冷却的情况下产生不良情况。
并且，在日本特开昭62-260022号公报、日本特开昭59-144513号公报、日本特开2001-286925号公报记载的技术中，公开了使用狭缝状喷嘴的方案，但如果喷出口没有维护成总处于清洁状态，冷却水就不能成为膜状。例如，如图15所示，在狭缝喷嘴52的喷出口附着异物60而发生阻塞的情况下，破坏冷却水膜(water film or water curtain)53。并且，为了将冷却水拦截在喷射区域内(冷却区域内)而必须要以高压喷射，但以高压喷射膜状冷却水53时，喷射压力(jet pressure)的平衡变差而存在容易破坏冷却水膜53的问题。并且，在倾斜地喷射膜状冷却水的情况下，钢板距喷嘴的距离远时钢板附近的水膜变薄而容易逐渐破坏。并且，在日本特开昭62-260022号公报、日本特开昭59-144513号公报以及日本特开2001-286925号公报公开的狭缝状喷嘴，只分别在钢板输送方向的上游、下游排列一列。因此，如果没有形成好冷却水膜53，则冷却水向喷射区域的上游、下游方向漏出，其在钢板10上滞留而部分冷却钢板10，存在发生温度不均匀的问题。虽然还有用侧面喷雾器除去滞留于钢板10上表面的冷却水的技术，但在冷却水量多的情况下不能完全除去，仍然存在发生温度不均匀的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题作出的，其目的在于提供一种钢板的冷却设备及冷却方法，能够在进行钢板的控制轧制时等情况下，可在热轧生产线上以紧凑的结构(compact size)适当地冷却钢板。
并且，本发明的目的在于提供一种钢板的热轧设备及热轧方法，可在进行钢板的控制轧制时，均匀地冷却钢板而得到良好的产品质量，并且还能够防止冷却等待等导致的轧制效率的降低。
并且，本发明的目的在于提供一种钢板的冷却设备及冷却方法，可在向钢板上表面供给冷却水的情况下，以高冷却速度(high coolingrate)均匀且稳定地冷却钢板。
为了解决上述问题，本发明具有以下特征：
1.一种钢板的冷却设备，在对钢板进行热轧的期间，使钢板通过的同时向钢板的上下表面供给冷却水，其特征在于，具有从钢板的上方向钢板的上表面倾斜地供给冷却水的喷嘴，并且分别具有多列所述喷嘴，以使冷却水在钢板上沿钢板的输送方向相互相对。
其中，在对钢板进行热轧的期间供给冷却水，是指冷却后进行1次以上轧制，或在其后供给1次以上冷却水而进行冷却。
2.如上述1所述的钢板的冷却设备，其中，在对钢板进行热轧的可逆式轧机的入口侧和/或出口侧的靠近上述可逆式轧机的位置上配置冷却设备，该冷却设备使轧制前和/或轧制后的钢板通过的同时在钢板的上下表面分别供给4m3/m2min以上水量密度的冷却水。
3.如上述1或2所述的钢板的冷却设备，其中，上述喷嘴喷射棒状冷却水。
4.如上述3所述的钢板的冷却设备，其中，在上述钢板的上方设置连接了喷射上述棒状冷却水的喷嘴的水箱，配置上述喷嘴，以使上述棒状冷却水和上述钢板所成的俯角为30°～60°。
5.如上述4所述的钢板的冷却设备，其中，将上述喷嘴在上述钢板的输送方向及与输送方向相反的方向上分别排列3列以上，进而优选排列5列以上，以8m/s以上的速度喷射棒状冷却水。
6.如上述3至5中的任一项所述的钢板的冷却设备，其中，设定上述棒状冷却水的喷射方向，以使上述棒状冷却水的喷射速度成分的0～35％朝向与输送方向成直角的钢板宽度方向的外侧。
7.如上述6所述的钢板的冷却设备，其中，设定上述棒状冷却水的喷射方向，以使喷射上述棒状冷却水的全部喷嘴数量的40～60％数量的棒状冷却水的喷射速度成分，具有朝向与输送方向成直角的钢板宽度方向外侧的2个方向内的、一个方向的成分。
8.如上述6所述的钢板的冷却设备，其中，设定上述棒状冷却水的喷射方向，以使具有朝向与输送方向成直角的钢板宽度方向的外侧的2个方向内的、一个方向的成分的棒状冷却水的数量和具有朝向另一方的成分的棒状冷却水的数量相等。
9.如上述6所述的钢板的冷却设备，其中，设置各喷嘴，以使随着喷嘴的设置位置从钢板宽度方向的中央朝向外侧，棒状冷却水的喷射速度的朝向钢板宽度方向的外侧的成分依次变大。
10.如上述6所述的钢板的冷却设备，其中，设置各喷嘴，以使棒状冷却水的喷射速度的朝向钢板宽度方向外侧的成分一定，棒状冷却水与钢板碰撞的位置在钢板宽度方向上成为等间隔。
11.如上述3至8中的任一项所述的钢板的冷却设备，其中，将板状或幕状的遮盖物设在相对喷射的最内侧列的棒状冷却水和/或滞留冷却水的上方。
12.如上述11所述的钢板的冷却设备，其中，上述设在相对喷射的最内侧列的棒状冷却水的上方的遮盖物的最下端为距热钢板的上表面300～500mm上方的位置。
13.如上述2所述的钢板的冷却设备，其中，上述冷却设备的冷却区域是从上述可逆式轧机到除去配置在其入口侧和/或出口侧的侧导板部的位置的靠近可逆式轧机的位置。
14.如上述13所述的钢板的冷却设备，其中，上述冷却设备的冷却区域是配置在上述可逆式轧机的入口侧的侧导板的上游侧且靠近可逆式轧机的位置和/或配置在上述可逆式轧机的出口侧的侧导板的下游侧且靠近可逆式轧机的位置。
15.一种钢板的冷却方法，在对钢板进行热轧的期间，使钢板通过的同时向钢板的上下表面供给冷却水，其中，通过排列成使冷却水在钢板上沿钢板的输送方向相互相对的喷嘴，从钢板的上方向钢板的上表面倾斜地供给冷却水。
16.如上述15所述的钢板的冷却方法，其中，在对钢板进行热轧的可逆式轧机的入口侧和/或出口侧的靠近上述可逆式轧机的位置上配置冷却设备，使轧制前和/或轧制后的钢板从该冷却设备通过的同时在钢板的上下表面分别供给4m3/m2min以上水量密度的冷却水。
17.如上述15或16所述的钢板的冷却方法，其中，上述喷嘴喷射棒状冷却水。
18.如上述17所述的钢板的冷却方法，其中，在上述钢板的上方设置连接了喷射上述棒状冷却水的喷嘴的水箱，配置上述喷嘴，以使上述棒状冷却水和上述热钢板所成的俯角为30°～60°。
19.如上述18所述的钢板的冷却方法，其中，将上述喷嘴在上述热钢板的输送方向及与输送方向相反的方向上分别排列3列以上，进而优选排列5列以上，以8m/s以上的速度喷射棒状冷却水。
20.如上述15至19中的任一项所述的钢板的冷却方法，其中，设定上述棒状冷却水的喷射方向，以使上述棒状冷却水的喷射速度成分的0～35％朝向与输送方向成直角的钢板宽度方向的外侧。
21.如上述20所述的钢板的冷却方法，其中，设定上述棒状冷却水的喷射方向，以使喷射上述棒状冷却水的全部喷嘴数量的40～60％数量的棒状冷却水的喷射速度成分，具有朝向与输送方向成直角的钢板宽度方向外侧的2个方向内的、一个方向的成分。
22.如上述20所述的钢板的冷却方法，其中，设定上述棒状冷却水的喷射方向，以使具有朝向与输送方向成直角的钢板宽度方向的外侧的2个方向内的、一个方向的成分的棒状冷却水的数量和具有朝向另一方的成分的棒状冷却水的数量相等。
23.如上述20所述的钢板的冷却方法，其中，设置各喷嘴，以使随着喷嘴的设置位置从钢板宽度方向的中央朝向外侧，棒状冷却水的喷射速度的朝向钢板宽度方向的外侧的成分依次变大。
24.如上述20所述的钢板的冷却方法，其中，设置各喷嘴，以使棒状冷却水的喷射速度的朝向钢板宽度方向外侧的成分一定，棒状冷却水与钢板碰撞的位置在钢板宽度方向上成为等间隔。
25.如上述15至19中的任一项所述的钢板的冷却方法，其中，将板状或幕状的遮盖物设在相对喷射的最内侧列的棒状冷却水和/或滞留冷却水的上方。
26.如上述25所述的钢板的冷却方法，其中，使上述设在相对喷射的最内侧列的棒状冷却水的上方的遮盖物的最下端为距钢板的上表面300～500mm上方的位置。
27.如上述16所述的钢板的热轧方法，其中，上述冷却设备的冷却区域是从上述可逆式轧机到除去配置在其入口侧和/或出口侧的侧导板部的长度的靠近可逆式轧机的位置。
28.如上述27所述的钢板的热轧方法，其中，上述冷却设备的冷却区域是配置在上述可逆式轧机的入口侧的侧导板的上游侧且靠近可逆式轧机的位置和/或配置在上述可逆式轧机的出口侧的侧导板的下游侧且靠近可逆式轧机的位置。
29.一种钢板的热轧设备，其特征在于，在对钢板进行热轧的可逆式轧机的入口侧和/或出口侧的靠近上述可逆式轧机的位置上配置冷却设备，该冷却设备使轧制前和/或轧制后的钢板通过的同时分别向钢板的上下表面供给4m3/m2min以上水量密度的冷却水，上表面的冷却设备具有从钢板的上方向钢板的倾斜地供给冷却水的喷嘴，并排列上述喷嘴，以使冷却水在钢板上沿钢板的输送方向相互相对。
30.如上述29所述的钢板的热轧设备，其特征在于，上述喷嘴喷射棒状冷却水。
31.如上述29或30所述的钢板的热轧设备，其特征在于，上述冷却设备的冷却区域位于可逆式轧机到配置在其入口侧和/或出口侧的侧导板部之间。
32.一种钢板的热轧方法，其特征在于，在对钢板进行热轧的可逆式轧机的入口侧和/或出口侧的靠近上述可逆式轧机的位置上配置冷却设备，使轧制前和/或轧制后的钢板从该冷却设备通过的同时分别向钢板的上下表面供给4m3/m2min以上水量密度的冷却水，并且此时，相对于钢板的上表面，通过排列成使冷却水在钢板上沿钢板的输送方向相互相对的喷嘴，从钢板的上方向钢板倾斜地供给冷却水。
33.如上述32所述的钢板的热轧方法，其特征在于，上述喷嘴喷射棒状冷却水。
34.如上述32或33所述的钢板的热轧方法，其特征在于，上述冷却设备的冷却区域位于可逆式轧机到配置在其入口侧和/或出口侧的侧导板部之间。
35.一种钢板的冷却设备，其特征在于，在上述钢板的上方设置连接了喷射4m3/m2min以上水量密度的棒状冷却水的喷嘴的水箱，配置上述喷嘴，以使棒状冷却水和上述热钢板所成的俯角为30°～60°，并在上述热钢板的输送方向上相互相对。
36.如上述35所述的钢板的冷却设备，其特征在于，将上述喷嘴在热钢板的输送方向上排列5列以上，以8m/s以上的速度喷射棒状冷却水。
37.如上述35或36所述的钢板的冷却设备，其特征在于，将板状或幕状的遮盖物设在相对喷射的最内侧列的棒状冷却水的上方。
38.如上述37所述的钢板的冷却设备，其特征在于，上述遮盖物的最下端位于距热钢板的上表面300～500mm上方的位置。
39.一种钢板的冷却方法，其特征在于，在热钢板的上方设置连接了喷射4m3/m2min以上水量密度的棒状冷却水的喷嘴的水箱，配置上述喷嘴进行冷却，以使棒状冷却水和上述热钢板所成的俯角为30°～60°，并在上述热钢板的输送方向上相互相对。
40.如上述39所述的钢板的冷却方法，其特征在于，将上述喷嘴在热钢板的输送方向上排列5列以上，并以8m/s以上的速度喷射棒状冷却水。
41.如上述39或40所述的钢板的冷却方法，其特征在于，将板状或幕状的遮盖物设在相对喷射的最内侧列的棒状冷却水的上方。
42.如上述41所述的钢板的冷却方法，其特征在于，使上述遮盖物的最下端位于距热钢板的上表面300～500mm上方的位置。
在本发明中，由于使钢板通过的同时在钢板的上下表面供给冷却水，因而设备长度可以较短，并且由于在钢板上使冷却水在输送方向上相互相对地排列喷嘴，因而所供给的冷却水本身拦截钢板上的滞留冷却水而进行除水，由此即使没有除水辊等附加装置也能够适当进行除水。其结果，在进行钢板的控制轧制时等情况下，在热轧生产线上能够以紧凑的结构对钢板进行适当冷却。
并且，在本发明中，由于在靠近可逆式轧机的位置配置具有4m3/m2min以上较大水量密度的通过式冷却设备，因而可通过对钢板进行轧制的同时冷却，有效地得到规定的控制轧制开始温度，可避免冷却等待等引起的轧制效率的降低。由于在钢板上使冷却水向输送方向相互相对地排列喷嘴，供给4m3/m2min以上较大水量密度的冷却水，因而所供给的冷却水本身拦截钢板上的滞留冷却水而适当进行除水，由此可得到稳定的冷却区域。
其结果，可在进行钢板的控制轧制时，均匀地冷却钢板而得到良好的产品质量，并且还能够防止冷却等待等导致的轧制效率的降低。
并且，通过采用本发明，能够以高冷却速度均匀地对钢板冷却至目标温度。其结果，可制造高质量钢板。
附图说明
图1是本发明一个实施方式中的钢板的热轧设备的配置图。
图2是本发明的第一实施方式的冷却设备的说明图。
图3是本发明一个实施方式中的冷却设备的详图。
图4是表示本发明一个实施方式中的上水箱的喷嘴配置例的图。
图5是本发明的第一实施方式的另一冷却设备的说明图。
图6是本发明的第二实施方式的钢板的冷却设备的说明图。
图7是本发明的第二实施方式的另一钢板的冷却设备的说明图。
图8是本发明的第二实施方式中的喷射方向的说明图。
图9是本发明的第三实施方式的冷却设备的说明图。
图10是图4的A-A向视图。
图11是本发明的第三实施方式的另一冷却设备的说明图。
图12是用于说明飞散冷却水的图。
图13是本发明实施例中的轧制时间的比较图。
图14是本发明实施例中的厚钢板的热轧生产线和输送模式的说明图。
图15是表示现有技术的问题点的图。
图16是本发明另一实施方式中的冷却设备的详图。
图17是本发明的第三实施方式的另一冷却设备的说明图。
标号的说明
10：钢板、13：辊道辊、21：上水箱单元、21a：第一上水箱、21b：第二上水箱、22a：第一上喷嘴、22b：第二上喷嘴、23a：棒状冷却水、23b：棒状冷却水、24：滞留冷却水、31：下水箱、32：下喷嘴、33：棒状冷却水、25：飞散冷却水、26a：遮盖板、26b：遮盖板、27a：气缸、27b：气缸、28a：遮盖幕、28b：遮盖幕、29：遮盖板、40：冷却单元、51：冷却水箱、52：狭缝喷嘴、53：冷却水膜、60：附着物、61：侧导板、20：冷却设备(冷却单元)
具体实施方式
根据附图说明本发明的实施方式。
第一实施方式
图1是本发明一个实施方式中的钢板的热轧设备的配置图。如图1所示，在本实施方式中，配置有加热炉11、可逆式轧机12以及位于靠近可逆式轧机12的入口侧(上游侧)及出口侧(下游侧)位置的冷却设备20。冷却设备(又称作冷却单元)20为通过式冷却设备，如图2所示，具有用于向钢板10的上表面供给冷却水的上水箱单元21和用于向钢板10的下表面供给冷却水的下水箱31。其中，在图1及图2中，13为辊道辊。
图3、图16是冷却设备20的详图。其中，在图3中，冷却设备20配置在可逆式轧机12和侧导板14之间，在图16中，冷却设备20配置在侧导板14的上游侧(加热炉一侧)的靠近可逆式轧机12的位置上。任何一个情况都如上所述地，冷却设备20具有上水箱单元21和下水箱31。
上水箱单元21由一对上水箱21a、21b构成，在这里，可将靠近可逆式轧机12一侧的上水箱称作第一上水箱21a，将远离可逆式轧机12一侧的上水箱称作第二上水箱21b。
在第一上水箱21a和第二上水箱21b上分别安装有沿钢板的宽度方向排列的同时在输送方向上设置多列的圆管喷嘴22a、22b(在这里，钢板10的输送方向上为6列)，第一上水箱21a的圆管喷嘴(第一上喷嘴)22a和第二上水箱21b的圆管喷嘴(第二上喷嘴)22b排列成分别从其供给的棒状冷却水在钢板10的输送方向上相互相对。即，第一上喷嘴22a从可逆式轧机12侧以θ1的俯角(喷射角度)喷射棒状冷却水23a，第二上喷嘴22b朝向可逆式轧机12一侧以θ2的俯角(喷射角度)喷射棒状冷却水23b。
顺便说一下，本发明的棒状冷却水(又称作柱状喷流冷却水)，是指从圆形(包括椭圆或多角形状)的喷嘴喷出口喷射的冷却水。并且，本发明的棒状冷却水，不是喷雾状的喷流，而是指直到从喷嘴喷出口与钢板碰撞为止其水流的剖面大致保持圆形且具有连续性、直线传播性的水流的冷却水。
因此，夹在来自相对的距从上水箱最远一侧的列(最外侧列)的圆管喷嘴的棒状冷却水与钢板10碰撞的位置之间的区域被称作冷却区域。
此时，如果来自第一上喷嘴22a的棒状冷却水23a的喷射线不与来自第二上喷嘴22b的棒状冷却水23b的喷射线交叉，则能够稳定地形成如图3、图16所示的滞留冷却水24的水膜。由此，优选的是，通过来自相对的距从上水箱最近一侧的列(最内侧列)的圆管喷嘴的棒状冷却水朝向滞留冷却水24的水膜喷射，防止彼此破坏另一方棒状冷却水。如将来自最内侧列的圆管喷嘴的棒状冷却水与钢板10碰撞的位置之间的间隔称作滞留区域长度，则滞留区域长度在1.5m以内时，滞留的冷却水24冷却钢板10的比例较少，因而可防止以非稳定状态通过钢板10的最前端、最后端的情况下冷却一方变化较大。
图4A、图4B用于表示安装在上水箱21a及21b上的圆管喷嘴22a及22b的配置列。如上所述，在钢板10的输送方向上分别配置有6列圆管喷嘴22a及22b。在输送方向上配置多列的原因在于，用1列喷嘴在与钢板碰撞的冷却水和冷却水之间拦截滞留冷却水的力较弱。因此，优选在输送方向上配置3列以上。进而优选配置5列以上。并且，在钢板宽度方向上，安装为可向所通过的钢板10的整个宽度供给冷却水。并且，在这里设置了2个上水箱，但也可以设置如这些上水箱成一体的1个水箱，并在其上排列圆管喷嘴22a及22b。
另一方面，关于下水箱31，在这里，配置有2个下水箱31，并在其上分别安装圆管喷嘴32而从辊道辊13的间隙喷射棒状冷却水33，从而向所通过的钢板10的整个宽度供给冷却水。
冷却设备20，从上水箱21a、21b向钢板10的上表面供给冷却水，以使钢板表面的水量密度在4m3/m2min以上；从下水箱31向钢板10的下表面供给冷却水，以使钢板表面的水量密度同样在4m3/m2min以上。
在这里，对使水量密度控制在4m3/m2min以上的原因进行说明。图3、图16所示的滞留冷却水24被所供给的棒状冷却水23a、23b拦截而形成。此时，如果水量密度较小则拦截本身无法进行，如果水量密度大于一定量能够拦截的滞留冷却水24的量增加，从钢板宽度端部排出的冷却水和所供给的冷却水的量均衡而滞留冷却水24维持一定。在厚钢板的情况下，一般钢板宽度为2～5m，以4m3/m2min以上的水量密度进行冷却时，可在其钢板宽度上将滞留冷却水维持一定地使轧制过程中的钢板10通过的同时得到所希望的温度下降量。
水量密度在4m3/m2min以上时越大则解除冷却等待的控制轧制钢材变多。例如，如果水量密度较小时仅能够对板厚较薄的轧制钢材解除冷却等待，但水量密度增加时，能够对一定程度板厚的轧制钢材解除冷却等待。但是，相对于水量增加的冷却等待时间缩短的效果，水量密度越是增加则慢慢变小，因而优选的是，考虑冷却等待时间等缩短效果和设备成本来决定水量密度。进而优选的水量密度为4～10m3/m2min。
并且，为了将冷却设备20设成紧凑的大小的同时在靠近可逆式轧机12的位置对钢板进行冷却，将冷却设备20配置成位于在使滞留区域长度在1.5m以内、使冷却区域在3m以内，除去配置在可逆式轧机12的入口侧和/或出口侧的侧导板部位置的靠近可逆式轧机12的位置上。通常，该位置在距可逆式轧机12的工作辊中心12a为20m以内的范围内。为了避免溅到侧导板而将冷却区域设在除去侧导板部的位置时，滞留于钢板10上表面的冷却水不受侧导板14的阻碍而从钢板10宽度端部顺畅地排出。
此时，如图3，使冷却区域位于可逆式轧机12的工作辊中心12a至侧导板之间(距工作辊中心12为2～4m左右)地配置冷却设备20时能够有效提高轧制效率，因而优选。
另一方面，冷却设备20的冷却区域，如图16所示地设置于在配置于可逆式轧机12的入口侧的侧导板14的上游侧且靠近可逆式轧机12的位置上，或者设置于在配置于可逆式轧机13的出口侧的侧导板14的下游侧且靠近可逆式轧机12的位置上时，可以加大设备而确保较长的冷却区域，因而适合。
并且，当然在可逆式轧机12的工作辊中心12a至侧导板14之间以及图16所示的侧导板14上游侧都可以设置冷却区域。
在该冷却设备20中，由于从第一上喷嘴22a喷射的棒状冷却水23a和从第二上喷嘴22b喷射的棒状冷却水23b在钢板10的输送方向上相互相对，因而喷射出的棒状冷却水23a、23b本身拦截钢板10上表面的滞留冷却水24向钢板10的输送方向移动。由此，即使以4m3/m2min以上的较大数量密度供给冷却水，也能够得到稳定的冷却区域，能够进行均匀的冷却。
另外，从上喷嘴22a、22b喷射的冷却水为棒状冷却水而不是例如使用狭缝喷嘴的膜状冷却水的原因在于，棒状冷却水能够稳定地形成水流，拦截滞留冷却水的力较大。
并且，还因为在倾斜地喷射膜状冷却水的情况下，钢板距喷嘴的距离远时钢板附近的水膜变薄而容易逐渐破坏。
此时，第一上喷嘴22a的喷射角度θ1和第二上喷嘴22b的喷射角度θ2优选在30°～60°。这是因为，喷射角度θ1、θ2小于30°时，必须要使第一上喷嘴22a和第二上喷嘴22b远离，由此设备长度变长的同时棒状冷却水23a、23b的铅直方向速度成分变小，与钢板10的碰撞变弱或冷却能力降低，喷射角度θ1、θ2大于60°时，棒状冷却水23a、23b的输送方向速度成分变小，由此拦截滞留冷却水24的力变弱。另外，不必使喷射角度θ1和喷射角度θ2一定相等。进而优选的喷射角度θ1、θ2为40°～50°。
并且，为了得到所希望的冷却能力和除水能力，上喷嘴22a、22b分别优选配置在钢板的输送方向及与输送方向相反的方向上5列以上，来自上喷嘴22a、22b的棒状冷却水23a、23b的喷射速度优选在8m/s以上。
向输送方向及与输送方向相反的方向喷射冷却水的喷嘴的列数，为了达成完全除水而分别为多列，优选为至少3列以上。进而优选为至少5列以上。列数的上限根据进行冷却的钢板的尺寸、输送速度、目标温度下降量等适当决定即可。
并且，喷射速度超过30m/s时，发生压降变大，并且喷嘴内表面的磨耗增加的问题。并且，泵容量、配管的外径也变大，设备成本变得过大。因此，喷射速度优选在30m/s以下。
为了使喷嘴不易阻塞且确保冷却水的喷射速度，喷嘴内径在3～8mm的范围内即可。并且，为了防止从棒状冷却水的间隙流出冷却水，使在钢板宽度方向引出的假想线上相邻的喷嘴的间隔在喷嘴内径的10倍以内即可。
图4A表示设相邻喷嘴的间隔为40mm并在输送方向上设置6列的排列，图4B表示将设相邻喷嘴的间隔为40mm的列在输送方向上设置4列，将设相邻喷嘴的间隔为20mm的列在输送方向上设置2列的排列的例子。
并且，为了防止由于钢板10的翘曲等而损坏上喷嘴22a、22b，优选的是使上喷嘴22a、22b的前端位置离开轧制线，但离开较多时冷却水分散，因而优选设上喷嘴22a、22b的前端和轧制线的距离为500mm～1800mm。
在使用如上所述地构成的钢板的热轧设备进行控制轧制的情况下，在轧制前和/或轧制过程中和/或轧制后用冷却设备20对通过冷却设备20的冷却区域的钢板进行冷却的同时用可逆式轧机12进行轧制，以在规定的控制轧制开始板厚(例如最终板厚的1.5～2倍)中成为规定的控制轧制开始温度(例如850℃以下)。在规定的控制轧制开始板厚成为规定的控制轧制开始温度时，以后不用冷却设备20进行冷却而轧制至最终板厚(例如15mm)。
另外，无需在直到成为控制轧制开始温度为止的全部轧制过程中用入口侧和出口侧的冷却设备20进行冷却，适当开闭冷却设备(也称作冷却单元)，以在规定的控制轧制开始板厚成为控制轧制开始温度即可。
另外，在上述实施方式中，设有一个以上如图2所示的、具有一对上水箱21a、21b的冷却设备(冷却单元)20，但如果将冷却单元集中为一定程度而要得到更大的冷却能力，也可以如图5所示，在一对上水箱21a、21b之间设置中间水箱21c，其数量可以任意。
并且，在这里，在可逆式轧机12的入口侧和出口侧配置冷却设备20，也可以在任意一侧配置冷却设备20。
由此，在该实施方式中，由于使钢板10通过的同时向钢板10的上下表面供给冷却水，因而设备长度较短也可以。由于在钢板10上使冷却水向输送方向相互相对地排列上喷嘴22a、22b，因而所供给的棒状冷却水23a、23b本身拦截钢板10上的滞留冷却水24而进行除水，没有除水辊等附加装置也能够适当进行除水。其结果，在进行钢板的控制轧制时等情况下，在热轧生产线上能够以紧凑的结构对钢板进行适当冷却。
并且，在本实施方式中，由于在靠近可逆式轧机12的位置配置具有4m3/m2min以上较大水量密度的通过式冷却设备20，因而可通过对钢板10进行轧制的同时冷却，有效地得到规定的控制温度，可避免冷却等待等引起的轧制效率的降低。由于在钢板10上使冷却水向输送方向相互相对地排列圆管喷嘴22a、22b，供给4m3/m2min以上较大水量密度的冷却水，因而喷射出的棒状冷却水23a、23b本身拦截钢板10上的滞留冷却水24而适当进行除水，由此可得到稳定的冷却区域。
其结果，可在进行钢板的控制轧制时，均匀地冷却钢板而得到良好的产品质量，并且还能够防止冷却等待等导致的轧制效率的降低。
另外，在上述实施方式中，向钢板的下表面供给使钢板表面的水量密度成为4m3/m2min以上的棒状冷却水，但本发明不限于此，只要是能够供给使钢板表面的水量密度成为4m3/m2min以上的冷却水，可以是从除此之外的狭缝喷嘴喷出的膜状冷却水或从喷雾喷嘴喷出的喷雾状冷却水等任意形态的冷却水。
并且，在本实施方式中，由于设置连接了向钢板10上方喷射4m3/m2min以上水量密度的棒状冷却水的上喷嘴22a、22b的上水箱21a、21b，棒状冷却水23a、23b和钢板10所成的俯角θ1、θ2为30°～60°，向钢板10的输送方向相互相对地配置上喷嘴22a、22b，使钢板10通过的同时向钢板10的上表面供给冷却水，因而可通过设置在厚钢板、薄钢板的热轧生产线上，能够以高冷却速度均匀且稳定地将钢板冷却到目标温度。其结果，可制造高质量钢板。
第二实施方式
本发明第二实施方式中的钢板的冷却设备，在图2所示的第一实施方式中，设定棒状冷却水23a、23b的喷射方向，以使棒状冷却水23a、23b的喷射方向速度成分的0～35％成为朝向钢板宽度方向外侧的成分。
如图6及图7所示，设定棒状冷却水23a及23b的喷射方向，以使棒状冷却水23a及23b的喷射方向速度成分的0～35％成为朝向钢板宽度方向外侧的速度成分时，如图6、图7中的箭头A所示，从上喷嘴22a及22b向钢板10上表面喷射的冷却水合流而迅速从钢板10宽度端部落下。因此，与没有朝向钢板宽度方向外侧的速度成分的情况相比，能够以较少的水量拦截滞留冷却水24而进行除水，因而在能量成本削减方面优选。进而优选的范围在10～35％。超过35％时防止冷却水的飞散中花费设备成本以外，棒状冷却水的铅直方向成分变小而冷却能力降低。
并且优选的是，设定上述棒状冷却水的喷射方向，以使喷射上述棒状冷却水的全部喷嘴数量40～60％数量的棒状冷却水的喷射速度成分，具有朝向与输送方向成直角的钢板宽度方向外侧的2个方向内的、一个方向的成分。具体来说，这是由于朝向一侧的喷嘴数量为全体的60％以上，从钢板端部排出的冷却水中发生偏离时，在滞留冷却水的厚度变厚的部位棒状冷却水不能拦截滞留冷却水，从而有可能发生宽度方向的温度不均匀。并且，还在于在一侧飞散水极端变多时，用于防止该现象的设备成本变高。
因此，即使如图6所示地将不朝向宽度方向外侧而喷射的喷嘴设置在钢板宽度中央部，只要使其数量在全体的20％以内，剩余部分中朝向两个外侧的喷嘴数量大致相等，就可以顺畅地排出滞留冷却水。最适合拦截滞留冷却水而进行除水。
在这里，关于上述棒状冷却水的喷射方向的设定，利用图8进行具体说明。
即，图8用于表示棒状冷却水的喷射方向，将棒状冷却水的喷射线和钢板所成的角度(实质为俯角)表示为β，将相对于输送方向的俯角表示为θ，将朝向钢板宽度方向外侧的角度(外倾角)表示为α。使棒状冷却水的喷射速度的0～35％成为朝向钢板宽度方向外侧的成分，是指使钢板宽度方向成分Lw相对于冷却水的喷射长度L的比Lw/L(宽度方向速度成分比率)成为0～35％。在表1表示设喷嘴的喷射口高度h为900mm、相对于输送方向的俯角θ为45°、50°时的计算结果。宽度方向速度成分比率在0～35％是相对于输送方向的俯角θ为45°时外倾角α为0～25°、相对于输送方向的俯角θ为50°时外倾角α为0～30°的情况。其中，优选的钢板宽度方向的喷射速度成分为10～25％。
表1
         喷嘴的高度位置h   mm   900   900   900   900   900   900   900   900   900   900   900   900
  俯角θβ   传输方向   deg   45   45   45   45   45   45   50   50   50   50   50   50
  实质   deg   45   44.56   44.01   43.22   42.19   40.89   50   49.57   49.02   48.24   47.21   45.9
  外倾角α   外侧方向   deg   0   10   15   20   25   30   0   10   15   20   25   30
  喷射长度LvLwLpL   传输方向成分   mm   900   900   900   900   900   900   755.2   755.2   755.2   7.55.2   755.2   755.2
  钢板宽度方向成分   mm   0   158.7   241.2   327.6   419.7   519.6   0   133.2   202.4   274.9   352.2   436
  向钢板面投影的长度   mm   900   913.9   931.7   957.8   993   1039   755.2   766.8   781.8   803.7   833.3   872
  实际长度   mm   1273   1283   1295   1314   1340   1375   1175   1182   1192   1207   1227   1253
  钢板宽度方向速度成分比率(Lw/L)   ％   0   12.4   18.6   24.9   31.3   37.8   0   11.3   17.0   22.8   28.7   34.8
  传输方向速度成分比率(Lv/L)   ％   70.7   70.1   69.5   68.5   67.2   65.5   64.3   63.9   63.4   62.6   61.5   60.3
上述图6是表示根据上述情况设置上喷嘴22a、22b时的一例的俯视图。在这里，设来自钢板宽度方向中央的喷嘴的棒状冷却水的外倾角α为0°，设随着喷嘴的设置位置朝向钢板宽度方向外侧的外倾角α逐渐变大。并且，使棒状冷却水与钢板碰撞的位置与钢板宽度方向成为等间隔(例如60mm间距)地设置各喷嘴。
并且，上述图7是表示根据上述情况设置上喷嘴22a、22b时的另一例的俯视图。在这里，使冷却水喷射的外倾角α一定(例如20°)，使棒状冷却水与钢板碰撞的位置与钢板宽度方向成为等间隔(例如60mm间距)地设置各喷嘴。此时，在钢板宽度方向的中央附近，必须要设置向左右两个外侧喷射的喷嘴，因而为了能够加工安装喷嘴的孔，在输送方向上交替地错开规定间隔(例如20mm)设置朝向一侧钢板宽度方向外侧喷射的喷嘴列(例如，具有向图7中的上方喷射的成分的喷嘴列)和朝向另一侧钢板宽度方向外侧喷射的喷嘴列(例如，具有向图7中的下方喷射的成分的喷嘴列)，朝向与输送方向成直角的钢板宽度方向外侧的2个方向中，具有朝向一侧方向的成分的棒状冷却水的数量和具有朝向另一侧的成分的棒状冷却水的数量相等。具体来说，使喷射具有朝向与钢板的输送方向成分成直角的钢板宽度方向的一侧外侧的成分的棒状冷却水的喷嘴数量和喷射具有朝向另一侧外侧的成分的棒状冷却水的喷嘴数量相等。
另外，外倾角α变大时，可进行很少水量的除水，但如图6、图7所示，在钢板宽度方向的中央附近喷嘴密度变大的范围扩大。为了得到在钢板宽度方向均匀的流量分布，考虑向水箱送水的泵的性能、配管的粗细等而决定外倾角α即可。
并且优选的是，在如上所述的冷却设备的两个外侧设置壁、排水口等。这是因为能够防止冷却水向设备外泄漏或在设备内飞散而成为新的滞留水而有效。
其中，在外倾角α超过30°的情况下，除了为了防止冷却水飞散而花费设备成本以外，棒状冷却水的垂直方向成分变小而冷却能力降低，从而不优选。
第三实施方式
在上述第一实施方式中，在从相对的上喷嘴22a、22b喷射的棒状冷却水23a、23b的速度较快的情况下，例如在10m/s以上时，棒状冷却水23a、23b与钢板10碰撞后相互相撞而向上方飞散。如果该飞散冷却水下落到滞留冷却水24上则没有问题，但如图7所示，飞散冷却水25向倾斜上方飞散而下落到棒状冷却水23a、23b上时，有时飞散冷却水25从棒状冷却水23a、23b之间的间隙泄漏，从而不能进行完全除水。在滞留区域长度L在200mm以内的情况下，特别容易发生该问题。并且，在冷却水的喷射速度较快的情况下，有时飞散冷却水24飞过上水箱21a、21b上方而下落到钢板10上。
对此，该第三实施方式的冷却设备，代替在第一实施方式中使用的图1的冷却单元20，如在图9表示侧视图，在图10表示图9的A-A向视图，使用在最内侧列的棒状冷却水的上方追加遮盖板26a、26b的冷却单元40。
由此，即使在飞散冷却水25向倾斜上方飞散的情况下，下落的飞散冷却水25被遮盖板26a、26b遮盖而不会下落到棒状冷却水23a、23b上，而会下落到滞留冷却水24上。因此，能够可靠地进行除水。
另外，遮盖板26a、26b，也可以通过气缸27a、27b升降，仅在需要遮盖板26a、26b的产品制造时使用，其他时候提升到上方的后退位置上。
另外优选的是，在使用遮盖板26a、26b时，使遮盖板26a、26b的最下端位于距钢板10的上表面300～500mm的上方。即，位于距钢板10的上表面300mm以上上方时，即使进入在前端或后端发生向上翘曲的钢板，也不会碰撞。但是，距钢板10的上表面高于500mm时，不能充分的遮盖飞散冷却水25。
并且，也可以代替图9中的遮盖板26a、26b，如图11所示地使用轻且表面光滑的遮盖幕28a、28b。遮盖幕28a、28b，通常以下垂状态待机，开始喷射棒状冷却水23a、23b时，沿着最内侧列的棒状冷却水升起。此时，由于强烈喷射棒状冷却水23a、23b，因而其水流不会弄乱。
并且，如上所述，在冷却水的喷射速度较快、飞散冷却水飞过上水箱21a、21b上方而将要下落到钢板10上方的情况下，也可以使用如图17所示的、横跨上水箱21a和上水箱21b且位于滞留冷却水24的上方的遮盖板29。使用这种遮盖板29时，能够准确地遮盖飞过上水箱21a、21b上方而将要下落到钢板10上方的飞散冷却水。并且，与遮盖板29碰触的飞散冷却水，在下落时卷入将要横向飞散的飞散冷却水后一起下落到滞留冷却水24上，从而有效。
实施例1
本发明的实施例1如下所述。
图14是表示在本发明的实施例1使用的厚钢板的热轧生产线和该生产线上的输送模式的图。
该厚钢板热轧生产线，具有加热炉11、可逆式轧机12、第一冷却装置14、热矫直机15、第二冷却装置16。
输送模式A用于在终轧后进行加速冷却，通过可逆式轧机12对从加热炉11提取的钢坯进行粗轧、终轧而制成25mm板厚后，经由热矫直机15，在第二冷却装置16中进行温度下降量为150℃的加速冷却。
并且，输送模式B用于在控制轧制前进行温度调整冷却，通过可逆式轧机12对从加热炉11提取的钢坯进行粗轧而制成60mm板厚后，在第一冷却装置14中进行温度下降量为80℃的调整冷却，接着进行低温终轧，即控制轧制。
以上述描述作为基础，作为本发明例1，根据上述第一实施方式，将图2所示的冷却单元20，在第一冷却设备14上设置1单元，在第二冷却设备16上设置6单元后进行输送模式A和输送模式B的输送。此时，对上喷嘴22a、22b，设喷嘴前端的高度位置距辊道辊1.2m，以图4A所示的排列，设喷嘴内径为6mm，水量密度为6m3/m2min，棒状冷却水的喷射角度01、θ2为45°，喷射速度为8m/s。
并且，作为本发明例2，将以图7所示的喷嘴排列，设喷嘴前端的高度位置、喷嘴内径、水量密度、喷射角度θ1、θ2、喷射速度与本发明例1相同，设棒状冷却水的外倾角α保持20°而不变的冷却单元，在第一冷却设备14上设置1单元，在第二冷却设备16上设置6单元后进行输送模式A和输送模式B的输送。
另外，在本发明例1和2中，使棒状冷却水与钢板碰撞的位置成为沿钢板宽度方向60mm间距。
相对于此，作为比较例1，设第一冷却设备14和第二冷却设备16为像以往一样的普通的淋浴冷却装置后进行输送模式A和输送模式B的输送。
并且，作为比较例2，设第一冷却设备14和第二冷却设备16为相对喷射膜状冷却水的上述专利文献2所述的冷却装置后进行输送模式A和输送模式B的输送。
在任意情况下，冷却后(充分回流后)，利用放射温度计连续测定钢板宽度方向的温度后研究钢板上表面的温度分布。将除去最前端、最后端、宽度方向钢板端部的稳定部中的温度的偏差(最高温度和最低温度之差)定义为温度不均匀，并对其进行比较。温度不均匀的大小大致与拉伸强度等产品的机械性能的偏差对应。以比较例1作为基准比较生产率和成品率。
其结果如表2所示。
表2
  传输模式   冷却水供给方式   外倾角   温度不均匀   设备的损坏 生产效率 成品率 设备成本 备注
A 淋浴 - 80℃   ○无 基准 基准   ○价格低廉 比较例1
  膜状冷却水 - 80℃   ×偶尔发生 降低15％ 降低10％   ×价格昂贵 比较例2
  棒状冷却水 0° 15℃   ○无 提高10％ 提高1％   ○价格低廉   本发明例1
  棒状冷却水 20° 12℃   ○无 提高10％ 提高1％   ○价格低廉   本发明例2
B 淋浴 - 40℃   ○无 基准 基准   ○价格低廉 比较例1
  膜状冷却水   -   40℃   ×偶尔发生   降低6％   降低4％   ×价格昂贵   比较例2
  棒状冷却水 0° 8℃   ○无 提高25％ 提高1％   ○价格低廉   本发明例1
  棒状冷却水 20° 6℃   ○无 提高25％ 提高1％   ○价格低廉   本发明例2
首先，比较例1是淋浴冷却，由于滞留于钢板上的冷却水的影响，温度不均匀在输送模式A(终轧后的加速冷却)中为80℃，在输送模式B(控制轧制前的温度调整冷却)中为40℃，产品的强度偏差较大。
接着，在比较例2中，由于必须要使喷嘴靠近钢板，因而在发生钢板的翘曲时设备会损坏。由于与设备碰撞的钢板不能成产品，因而产品的成品率相比比较例1降低。并且，由于设备损坏的修理中需要相当长时间，因而还降低生产率。并且，由于供给膜状冷却水，从而在喷嘴喷出口附着异物而不能形成膜状冷却水，有时不能将冷却水拦截在喷射区域内(冷却区域内)。因此，由于滞留于钢板上的冷却水的影响，温度不均匀在输送模式A(终轧后的加速冷却)中为80℃，在输送模式B(控制轧制前的温度调整冷却)中为40℃，产品的强度偏差较大。
相对于此，在本发明例1中，由于使喷嘴前端的高度位置高1.2m，因而即使发生钢板的翘曲也不会损坏设备，不会有故障引起的成品率降低，可提高生产率。并且，由于相对地以高速喷射棒状冷却水，因而能够将冷却水完全拦截在冷却区域内，温度不均匀也能够抑制到极低值的8～15℃。
并且，在本发明例2中，从上喷嘴22a、22b向钢板10上表面喷射的冷却水，如图7中的箭头A所示地合流后迅速下落到钢板10宽度端部，相比没有外倾角α的情况能够以较少的水量拦截滞留冷却水24而进行除水，温度不均匀也能够抑制到极低值的6～12℃而均匀地进行冷却。并且，由于流量、压力稍徵低也能够拦截冷却水，因而设备上不会需要高压力、大水量，可进行经济性设备设计。
通过上述结果，确认了本发明的有效性。
实施例2
本发明的实施例2如下所述。
在这里，实施控制轧制而制造钢板厚为18.5mm、钢板宽度为2560mm、钢板长度为35m的厚钢板时，比较本发明例和现有例的轧制时间。
本发明例中，利用上述实施方式的热轧设备，将图2所示的冷却单元20，在第一冷却设备14上设置1单元，在第二冷却设备16上设置6单元后进行钢板的冷却。此时，对上喷嘴22a、22b，设喷嘴前端的高度位置距辊道辊1.2m，在图4A所示的排列中，设喷嘴内径为6mm，水量密度为6m3/m2min，棒状冷却水的喷射角度θ1、θ2为45°，喷射速度为8m/s。并且，在规定的控制轧制开始钢板厚度(34mm)中，对钢板用冷却设备20冷却的同时进行轧制，以成为规定的控制轧制开始温度(820℃)，然后，停止利用冷却设备20的冷却后直到最终钢板厚度18.5mm为止进行轧制。
现有例中，如日本特开2005-000979号公报记载的技术，直到规定的控制轧制开始钢板厚度(34mm)为止进行轧制后，暂时停止而通过温度调整冷却设备直到规定的控制轧制开始温度(820℃)为止进行温度调整冷却，然后直到最终钢板厚度18.5mm为止进行轧制。
其结果如表13所示。图中的○标记和●标记表示各轧制道次。从加热炉提取到轧制结束为止的时间在现有例中为205秒，相对于此，在本发明例中缩短为165秒和40秒。本发明例的产品质量不逊色于现有例。
由此，可确认出本发明的有效性。
实施例3
作为本发明的实施例，根据上述第二实施方式，将图2所示的冷却单元20，在第一冷却设备14上设置1单元，在第二冷却设备16上设置6单元后进行钢板的冷却。此时，对上喷嘴22a、22b，设喷嘴前端的高度位置距辊道辊1.2m，在图4A所示的排列中，设喷嘴内径为6mm，水量密度为6m3/m2min，并且，利用图6或图7所示的冷却设备进行钢板的冷却。此时，设相对于棒状冷却水的输送方向的俯角α为45°，喷射速度为8m/s。
作为本发明例1，利用图6所示的冷却设备，设钢板宽度方向中央的棒状冷却水的外倾角α为0°，最外侧棒状冷却水的外倾角α为25°，并且使棒状冷却水与钢板碰撞的位置在钢板宽度方向上成为60mm间距。
并且，作为本发明例2，利用图7所示的冷却设备，设棒状冷却水的外倾角α保持20°不变，并且使棒状冷却水与钢板碰撞的位置在钢板宽度方向上成为60mm间距。
其结果，在本发明例1、2中，从上喷嘴22a、22b向钢板10上表面喷射的冷却水，均如图6、图7中的箭头A所示地合流后迅速下落到钢板10宽度端部，相比没有外倾角α的情况能够以较少的水量拦截滞留冷却水24而进行除水。
实施例4
在图14所示的厚钢板的热轧生产线中，根据上述第二实施方式，将图9或图11所示的冷却单元40，在第一冷却设备14上设置1单元，在第二冷却设备16上设置6单元后进行钢板的冷却。此时，设棒状冷却水的喷射角度θ1、θ2为45°，喷射速度为12m/s。并且，设滞留区域长度L为0mm。
本发明例2是利用具有图9所示的遮盖板26a、26b的冷却单元40的情况。此时，设定为遮盖板26a、26b位于最内侧列棒状冷却水的上方50mm的位置。设遮盖板26a、26b的最下端位置与最外侧列的棒状冷却水和钢板10碰撞的地点之间的输送方向的距离(图9中的δ)为300mm。
并且，本发明例3是利用具有图11所示的遮盖幕28a、28b的冷却单元40的情况。此时，由棒状冷却水的喷射而上升的遮盖幕28a、28b的最下端位置与最外侧列的棒状冷却水和钢板10碰撞的地点之间的输送方向距离(图11中的δ)为300mm。
其结果，本发明例2、3，均能够准确地防止与钢板10碰撞而向上方飞散的飞散冷却水25下落到棒状冷却水23a、23b上。由此，可保持冷却的均匀性。
工业实用性
在本发明中，由于使钢板通过的同时在钢板的上下表面供给冷却水，因而设备长度可以较短，并且由于在钢板上使冷却水在输送方向上相互相对地排列喷嘴，因而所供给的冷却水本身拦截钢板上的滞留冷却水而进行除水，由此即使没有除水辊等附加装置也能够适当进行除水。其结果，在进行钢板的控制轧制时等情况下，在热轧生产线上能够以紧凑的结构对钢板进行适当冷却。
并且，在本发明中，由于在靠近可逆式轧机的位置配置具有4m3/m2min以上较大水量密度的通过式冷却设备，因而可通过对钢板进行轧制的同时冷却，有效地得到规定的控制轧制开始温度，可避免冷却等待等引起的轧制效率的降低。由于在钢板上使冷却水向输送方向相互相对地排列喷嘴，供给4m3/m2min以上较大水量密度的冷却水，因而所供给的冷却水本身拦截钢板上的滞留冷却水而适当进行除水，由此可得到稳定的冷却区域。
其结果，可在进行钢板的控制轧制时，均匀地冷却钢板而得到良好的产品质量，并且还能够防止冷却等待等导致的轧制效率的降低。
并且，通过采用本发明，能够以高冷却速度均匀地对钢板冷却至目标温度。其结果，可制造高质量钢板。

Claims (36)

1.一种钢板的冷却设备，在对钢板进行热轧的期间，使钢板通过的同时向钢板的上下表面供给冷却水，其特征在于，具有从钢板的上方向钢板的上表面倾斜地供给冷却水的喷嘴，并且将所述喷嘴在所述钢板的输送方向及与输送方向相反的方向上分别排列3列以上，以使冷却水在钢板上沿钢板的输送方向相互相对，
在对钢板进行热轧的可逆式轧机的入口侧和/或出口侧的靠近所述可逆式轧机的位置上配置冷却设备，该冷却设备使轧制前和/或轧制后的钢板通过的同时在钢板的上下表面分别供给4m3/m2min以上水量密度的冷却水，
所述喷嘴喷射棒状冷却水。
2.如权利要求1所述的钢板的冷却设备，其中，在所述钢板的上方设置连接了喷射所述棒状冷却水的喷嘴的水箱，并配置所述喷嘴，以使所述棒状冷却水和所述钢板所成的俯角为30°～60°。
3.如权利要求2所述的钢板的冷却设备，其中，以8m/s以上的速度喷射棒状冷却水。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的钢板的冷却设备，其中，设定所述棒状冷却水的喷射方向，以使所述棒状冷却水的喷射速度成分的0～35％朝向与输送方向成直角的钢板宽度方向的外侧。
5.如权利要求4所述的钢板的冷却设备，其中，设定所述棒状冷却水的喷射方向，以使喷射所述棒状冷却水的全部喷嘴数量的40～60％数量的棒状冷却水的喷射速度成分，具有朝向与输送方向成直角的钢板宽度方向外侧的2个方向内的、一个方向的成分。
6.如权利要求4所述的钢板的冷却设备，其中，设定所述棒状冷却水的喷射方向，以使具有朝向与输送方向成直角的钢板宽度方向的外侧的2个方向内的、一个方向的成分的棒状冷却水的数量和具有朝向另一方的成分的棒状冷却水的数量相等。
7.如权利要求4所述的钢板的冷却设备，其中，设置各喷嘴，以使随着喷嘴的设置位置从钢板宽度方向的中央朝向外侧，棒状冷却水的喷射速度的朝向钢板宽度方向的外侧的成分依次变大。
8.如权利要求4所述的钢板的冷却设备，其中，设置各喷嘴，以使棒状冷却水的喷射速度的朝向钢板宽度方向外侧的成分一定，棒状冷却水与钢板碰撞的位置在钢板宽度方向上成为等间隔。
9.如权利要求1至3中的任一项所述的钢板的冷却设备，其中，将板状或幕状的遮盖物设在相对喷射的最内侧列的棒状冷却水和/或滞留冷却水的上方。
10.如权利要求9所述的钢板的冷却设备，其中，所述设在相对喷射的最内侧列的棒状冷却水的上方的遮盖物的最下端为距钢板的上表面300～500mm上方的位置。
11.如权利要求1所述的钢板的冷却设备，其中，所述冷却设备的冷却区域是从所述可逆式轧机到除去配置在其入口侧和/或出口侧的侧导板部的位置的靠近可逆式轧机的位置。
12.如权利要求11所述的钢板的冷却设备，其中，所述冷却设备的冷却区域是配置在所述可逆式轧机的入口侧的侧导板的上游侧且靠近可逆式轧机的位置和/或配置在所述可逆式轧机的出口侧的侧导板的下游侧且靠近可逆式轧机的位置。
13.一种钢板的冷却方法，在对钢板进行热轧的期间，使钢板通过的同时向钢板的上下表面供给冷却水，其特征在于，通过排列成使冷却水在钢板上沿钢板的输送方向相互相对的喷嘴，从钢板的上方向钢板的上表面倾斜地供给冷却水，将所述喷嘴在所述钢板的输送方向及与输送方向相反的方向上分别排列3列以上，
在对钢板进行热轧的可逆式轧机的入口侧和/或出口侧的靠近所述可逆式轧机的位置上配置冷却设备，使轧制前和/或轧制后的钢板从该冷却设备通过的同时在钢板的上下表面分别供给4m3/m2min以上水量密度的冷却水，
所述喷嘴喷射棒状冷却水。
14.如权利要求13所述的钢板的冷却方法，其中，在所述钢板的上方设置连接了喷射所述棒状冷却水的喷嘴的水箱，并配置所述喷嘴，以使所述棒状冷却水和所述热钢板所成的俯角为30°～60°。
15.如权利要求14所述的钢板的冷却方法，其中，以8m/s以上的速度喷射棒状冷却水。
16.如权利要求13至15中的任一项所述的钢板的冷却方法，其中，设定所述棒状冷却水的喷射方向，以使所述棒状冷却水的喷射速度成分的0～35％朝向与输送方向成直角的钢板宽度方向的外侧。
17.如权利要求16所述的钢板的冷却方法，其中，设定所述棒状冷却水的喷射方向，以使喷射所述棒状冷却水的全部喷嘴数量的40～60％数量的棒状冷却水的喷射速度成分，具有朝向与输送方向成直角的钢板宽度方向外侧的2个方向内的、一个方向的成分。
18.如权利要求16所述的钢板的冷却方法，其中，设定所述棒状冷却水的喷射方向，以使具有朝向与输送方向成直角的钢板宽度方向的外侧的2个方向内的、一个方向的成分的棒状冷却水的数量和具有朝向另一方的成分的棒状冷却水的数量相等。
19.如权利要求16所述的钢板的冷却方法，其中，设置各喷嘴，以使随着喷嘴的设置位置从钢板宽度方向的中央朝向外侧，棒状冷却水的喷射速度的朝向钢板宽度方向的外侧的成分依次变大。
20.如权利要求16的钢板的冷却方法，其中，设置各喷嘴，以使棒状冷却水的喷射速度的朝向钢板宽度方向外侧的成分一定，棒状冷却水与钢板碰撞的位置在钢板宽度方向上成为等间隔。
21.如权利要求13至15中的任一项所述的钢板的冷却方法，其中，将板状或幕状的遮盖物设在相对喷射的最内侧列的棒状冷却水和/或滞留冷却水的上方。
22.如权利要求21所述的钢板的冷却方法，其中，使所述设在相对喷射的最内侧列的棒状冷却水的上方的遮盖物的最下端为距钢板的上表面300～500mm上方的位置。
23.如权利要求13所述的钢板的热轧方法，其中，所述冷却设备的冷却区域是从所述可逆式轧机到除去配置在其入口侧和/或出口侧的侧导板部的长度的靠近可逆式轧机的位置。
24.如权利要求23所述的钢板的热轧方法，其中，所述冷却设备的冷却区域是配置在所述可逆式轧机的入口侧的侧导板的上游侧且靠近可逆式轧机的位置和/或配置在所述可逆式轧机的出口侧的侧导板的下游侧且靠近可逆式轧机的位置。
25.一种钢板的热轧设备，其特征在于，在对钢板进行热轧的可逆式轧机的入口侧和/或出口侧的靠近所述可逆式轧机的位置上配置冷却设备，该冷却设备使轧制前和/或轧制后的钢板通过的同时分别向钢板的上下表面供给4m3/m2min以上水量密度的冷却水，上表面的冷却设备具有从钢板的上方向钢板的倾斜地供给冷却水的喷嘴，并将所述喷嘴在所述钢板的输送方向及与输送方向相反的方向上分别排列3列以上，以使冷却水在钢板上沿钢板的输送方向相互相对，所述喷嘴喷射棒状冷却水。
26.如权利要求25所述的钢板的热轧设备，其特征在于，所述冷却设备的冷却区域位于可逆式轧机到配置在其入口侧和/或出口侧的侧导板部之间。
27.一种钢板的热轧方法，其特征在于，在对钢板进行热轧的可逆式轧机的入口侧和/或出口侧的靠近所述可逆式轧机的位置上配置冷却设备，使轧制前和/或轧制后的钢板从该冷却设备通过的同时分别向钢板的上下表面供给4m3/m2min以上水量密度的冷却水，并且此时，相对于钢板的上表面，通过排列成使冷却水在钢板上沿钢板的输送方向相互相对的喷嘴，从钢板的上方向钢板倾斜地供给冷却水，将所述喷嘴在所述钢板的输送方向及与输送方向相反的方向上分别排列3列以上，所述喷嘴喷射棒状冷却水。
28.如权利要求27所述的钢板的热轧方法，其特征在于，所述冷却设备的冷却区域位于可逆式轧机到配置在其入口侧和/或出口侧的侧导板部之间。
29.一种钢板的冷却设备，其特征在于，在所述钢板的上方设置连接了喷射4m3/m2min以上水量密度的棒状冷却水的喷嘴的水箱，并将所述喷嘴在所述钢板的输送方向及与输送方向相反的方向上分别排列3列以上，以使棒状冷却水和所述热钢板所成的俯角为30°～60°，并在所述热钢板的输送方向上相互相对。
30.如权利要求29所述的钢板的冷却设备，其特征在于，将所述喷嘴在热钢板的输送方向上排列5列以上，并以8m/s以上的速度喷射棒状冷却水。
31.如权利要求29或30所述的钢板的冷却设备，其特征在于，将板状或幕状的遮盖物设在相对喷射的最内侧列的棒状冷却水的上方。
32.如权利要求31所述的钢板的冷却设备，其特征在于，所述遮盖物的最下端位于距热钢板的上表面300～500mm上方的位置。
33.一种钢板的冷却方法，其特征在于，在热钢板的上方设置连接了喷射4m3/m2min以上水量密度的棒状冷却水的喷嘴的水箱，并配置所述喷嘴进行冷却，将所述喷嘴在所述钢板的输送方向及与输送方向相反的方向上分别排列3列以上，以使棒状冷却水和所述热钢板所成的俯角为30°～60°，且在所述热钢板的输送方向上相互相对。
34.如权利要求33所述的钢板的冷却方法，其特征在于，将所述喷嘴在热钢板的输送方向上排列5列以上，并以8m/s以上的速度喷射棒状冷却水。
35.如权利要求33或34所述的钢板的冷却方法，其特征在于，将板状或幕状的遮盖物设在相对喷射的最内侧列的棒状冷却水的上方。
36.如权利要求35所述的钢板的冷却方法，其特征在于，使所述遮盖物的最下端位于距热钢板的上表面300～500mm上方的位置。
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