CN101300089B - 热轧钢带的冷却装置和冷却方法 - Google Patents

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Abstract

提供热轧钢带的冷却装置和冷却方法，用冷却水对被热轧的钢带进行冷却时，能够从钢带的前端至尾端为止均匀地实施冷却。冷却装置(10)，包括：多个圆管喷嘴(15)，倾斜地配置，以向钢带(12)的行进方向以喷射角度θ喷射棒状冷却水；和夹送辊(11)，配置在其下游侧，在与辊道辊(8)之间夹入钢带(12)。

Description

热轧钢带的冷却装置和冷却方法
技术领域
本发明涉及用于冷却热轧钢带的冷却装置和冷却方法。
背景技术
通常，制造热轧钢带时，在加热炉中将钢坯加热至规定温度，用粗轧机将加热后的钢坯轧制成规定厚度而形成粗棒，接着在由多台轧制机架构成的连续热终轧机中将该粗棒制成规定厚度的钢带。通过输出辊道上的冷却装置冷却该钢带后，用卷取机卷绕而进行制造。
此时，在连续冷却进行热轧的高温钢带的输出辊道上的冷却装置中，一般方法如下：为了进行钢带上表面的冷却，从圆管状的层流冷却喷嘴向钢带输送用辊道辊上面，跨越其宽度方向而以直线状注入多个层流冷却水。另一方面，为了进行钢带下表面的冷却，在辊道辊之间分别设有喷雾喷嘴，由此喷射冷却水。
但是，在这种以往的冷却装置中，由于来自在钢带的上表面冷却中使用的圆管层流喷嘴的冷却水为自由下落的水流，因而有在钢带的上表面形成滞留水的水膜时冷却水难以到达至钢带，在钢带的上表面有滞留水和没有滞留水时冷却能力不同的问题；由于下落到钢带上的冷却水自由地向前后左右扩散，因而有冷却范围(冷却区域)发生变化，冷却能力不稳定的问题等。这种冷却能力变化的结果，钢带的材质容易变得不均匀。
因此，公开了为了进行钢带上表面的冷却水(滞留水)的除水，得到稳定的冷却能力，横穿钢带上表面地向倾斜方向喷射流体并排出滞留水的方法(例如，参照专利文献1)；通过将用于约束钢带的上下移动的约束辊作为除水辊拦截滞留水而使冷却范围一定的方法(例如，参照专利文献2)。
其中，在“具体实施方式”一栏中，由于引用了下述专利文献3，因而一并记载如下：
专利文献1：日本特开平9-141322号公报
专利文献2：日本特开平10-166023号公报
专利文献3：日本特开2002-239623号公报
但是，根据专利文献1记载的方法，由于越是下游在钢带上表面滞留大量的冷却水，因而越是下游侧除水效果越不好。并且，在专利文献2记载的方法中，由于离开轧机至到达卷取机为止的钢带前端部在没有约束辊的约束的状态下输送，因而不能得到基于约束辊(除水辊)的除水效果。并且，由于钢带前端部上下移动的同时在如波浪搬的状态下通过输出辊道上面，因而向该钢带前端部的上表面供给冷却水时，上下波浪的底部容易选择性地滞留冷却水，直到钢带前端被卷取机卷绕而在钢带在作用有张力，钢带被拉伸而上下波被解除为止，发生冷却温度的波动现象。该冷却温度的波动现象也引起钢带的机械性质的偏差。
发明内容
本发明是考虑上述问题作出的，其目的在于提供一种热轧钢带的冷却装置和冷却方法，用冷却水冷却进行热轧的钢带时，通过实现高冷却能力和稳定的冷却范围，能够从钢带的前端至尾端为止均匀地实施冷却。
为了解决上述问题，本发明具有以下特征：
(1)一种热轧钢带的冷却装置，对在输出辊道上输送的终轧后的热轧钢带进行冷却，其特征在于，在钢带的上表面侧，使喷射角度向钢带的行进方向倾斜地配置多个喷射棒状冷却水的冷却喷嘴；并且在其下游侧配置除水单元，用于进行从上述冷却喷嘴喷射的钢带上表面的冷却水的除水。
(2)如上述(1)所述的热轧钢带的冷却装置，其特征在于，上述冷却喷嘴，在钢带宽度方向上配置多个，并且在钢带行进方向上配置多列；并且，配置在各列的冷却喷嘴的宽度方向位置，配置成其上游侧的列中的宽度方向位置与下游侧的列中的宽度方向位置偏离。
(3)如上述(1)或(2)所述的热轧钢带的冷却装置，其特征在于，由上述冷却喷嘴喷射的棒状冷却水和钢带所成的角度在60°以下。
(4)如上述(2)或(3)所述的热轧钢带的冷却装置，其特征在于，上述冷却喷嘴列，以1列以上作为控制单位，可分别独立地进行冷却水的开闭控制。
(5)如上述(1)至(4)中的任一项所述的热轧钢带的冷却装置，其特征在于，上述除水单元是能够与钢带滚动接触而升降地进行旋转驱动的夹送辊。
(6)如上述(1)至(4)中的任一项所述的热轧钢带的冷却装置，其特征在于，上述除水单元是使喷射角度向钢带的行进方向上游侧倾斜地从狭缝状或圆形的喷嘴喷射口喷射除水用流体的1列以上的喷嘴。
(7)一种热轧钢带的冷却方法，对在输出辊道上输送的终轧后的热轧钢带进行冷却，其特征在于，在钢带的上表面侧，朝向钢带的行进方向倾斜地喷射棒状冷却水；并且通过设在其下游侧的除水单元进行冷却水的除水。
(8)如上述(7)所述的热轧钢带的冷却方法，其特征在于，通过控制喷射棒状冷却水的钢带行进方向的喷嘴列数，改变冷却区域长度，控制冷却能力。
(9)如上述(7)或(8)所述的热轧钢带的冷却方法，其特征在于，上述除水单元使用夹送辊，该夹送辊预先进行钢带的板厚以下的间隙设定，在钢带前端被夹送的大致同时开始喷射冷却水；并且在钢带前端咬入卷取机的大致同时使夹送辊旋转而稍微上升。
(10)如上述(8)所述的热轧钢带的冷却方法，其特征在于，在上述除水单元中使用从向钢带的行进方向上游侧倾斜的狭缝状或圆形的喷嘴喷射口喷射除水用流体的喷嘴，并根据向上述钢带行进方向倾斜地喷射的棒状冷却水的喷射喷嘴的列数，改变喷射上述除水用流体的喷嘴中的水量、水压、喷射喷嘴的列数中的任意1个以上。
(11)如上述(8)至(10)中的任一项所述的热轧钢带的冷却方法，其特征在于，向上述钢带的行进方向倾斜而喷射棒状冷却水的钢带行进方向的喷嘴列数的控制，通过使上述除水单元侧的喷嘴列优先喷射，依次开闭上游侧的喷嘴列而改变冷却区域的长度。
根据本发明，能够从钢带的前端至尾端为止均匀地实施冷却，钢带的品质稳定。随之，钢带的舍去量变少而成品率变高。
附图说明
图1是本发明的第一、第二实施方式中的轧制设备的结构図。
图2是本发明的第一实施方式中的冷却装置的结构図。
图3是本发明的第一实施方式中的冷却装置的详图。
图4是本发明的第二实施方式中的冷却装置的结构図。
图5是本发明的第二实施方式中的冷却装置的详图。
图6是本发明的第二实施方式中的冷却装置的结构図。
图7是关于本发明的冷却装置的碰撞位置进行说明的图。
图8A、图8B是本发明的第一、第二实施方式中的冷却装置主体和第二实施方式中的除水单元的棒状冷却水喷射喷嘴配置的详图。
图9是本发明的第三实施方式中的轧制设备的结构図。
各附图中的标号的意思如下：
1…粗轧机
2…粗棒
3…辊道辊
4…连续终轧机组
4E…最终终轧机
5…输出辊道
6…冷却装置
7…圆管层流喷嘴
8…辊道辊
9…喷雾喷嘴
10…冷却装置
10a…冷却装置主体
10b…冷却装置主体
11…夹送辊
12…钢带
13…卷取机
14…冷却水喷嘴水箱
15…圆管喷嘴
16…冷却水供给管
17…靠近型冷却装置
18…夹送辊
19…作为除水单元的棒状冷却水喷射喷嘴
具体实施方式
下面，参照附图对本发明实施方式进行说明。
图1用于表示本发明第一实施方式中的热轧钢带的制造设备。
由粗轧机1进行轧制的粗棒2在辊道辊3上输送，连续被7个连续终轧机组4轧制成规定的厚度而成为钢带12后，导入至构成最终终轧机4E的后方的钢带输送路径的输出辊道5中。该输出辊道5全长大约为100m，在其一部分或几乎大部分上设有冷却装置，钢带12在这里被冷却后，被下游侧的卷取机13卷绕而成为热轧卷材。
在该实施方式中，作为设在输出辊道5上的用于冷却钢带上表面的冷却装置，依次配置有以往类型的冷却装置6和本发明的冷却装置10。以往类型的冷却装置6，在输出辊道5的上表面侧以规定间距配置，具有向钢带以自由下落水流的方式供给冷却水的多个圆管层流喷嘴7。并且，作为用于冷却钢带下表面的冷却装置，在用于输送钢带的辊道辊8之间配置有多个喷雾喷嘴9。
在这里，本发明的第一实施方式的冷却装置10的周边的结构如图2所示。在输出辊道5的上表面侧，具有后文描述的冷却装置主体10a，在其下游侧具有作为除水单元的夹送辊11。其中，钢带下表面侧结构与以往类型的冷却装置6相同，例如在钢带行进方向上以大约400mm间距，配置有直径为350mm的旋转的用于输送钢带的辊道辊8，这些辊道辊8位于钢带12的下表面侧。
冷却装置主体10a的结构如图3所示。即，在冷却水喷嘴水箱14沿钢带宽度方向以规定的间距(例如60mm间距)配置成一列的圆管喷嘴15，在钢带行进方向上以规定的间距(例如100mm间距)设有规定列数(例如100列)。其中，圆管喷嘴15对应每列经由一个冷却水喷嘴水箱14而与冷却水供给管16相连接，各冷却水供给管16可独立进行开闭控制。
圆管喷嘴15为具有规定的内径(例如8mmφ)的内表面光滑的直管喷嘴，从圆管喷嘴15供给的冷却水为棒状冷却水。该圆管喷嘴15倾斜地配置，以将棒状冷却水朝向钢带12的行进方向以规定的喷射角度θ(例如θ＝50°)喷射。并且，圆管喷嘴15的出口的高度位置距钢带12上表面分离规定的高度(例如1000mm)，以即使钢带12上下移动也不会与圆管喷嘴15接触。
在这里，本发明中的棒状冷却水为下述具有连续性和直线性的水流的冷却水：其是从圆形(还包含椭圆或多角形状)的喷嘴喷出口以加压至一定程度的状态喷射的冷却水，来自喷嘴喷出口的冷却水的喷射速度在7m/s以上，从喷嘴喷出口至与钢带碰撞为止的水流的截面大致保持圆形。即，不同于来自圆管层流喷嘴的自由下落水流或以如喷雾等液滴状态喷射的冷却水。
另一方面，作为除水单元的夹送辊11，设置于冷却装置主体10a下游侧的辊道辊8上，为规定大小(例如直径为250mm)的辊，在相对的辊道辊之间夹入钢带12。夹送辊11可旋转驱动而进行升降，以与钢带12滚动接触，能够任意变更其高度位置的保持。夹送辊11和辊道辊8的间隔(间隙)预先设定为小于钢带12的板厚(例如为板厚-1mm)，从终轧机脱离的钢带12的前端咬入夹送辊11的同时开始从圆管喷嘴15喷射冷却水。并且，在夹送辊11的侧部，连接有用于对夹送辊11进行旋转驱动的驱动马达(未图示)，通过该驱动马达使夹送辊11调整旋转速度，以成为与钢带12的输送速度一致的圆周速度。其中，冷却装置主体10a和夹送辊11被调整为，从配置于最后列(最下游侧的列)的圆管喷嘴喷射的冷却水到达钢带12的位置，相比夹送辊11与钢带12滚动接触的位置位于上游侧。
由此，在该实施方式中，由于冷却装置10，包括：多个圆管喷嘴15，将棒状冷却水朝向钢带12的行进方向以喷射角度θ喷射地倾斜配置；和夹送辊11，配置在其下游侧，在与辊道辊8之间夹入钢带12，从而从圆管喷嘴15供给到钢带12上表面后的冷却水(滞留水)朝向钢带12的行进方向流动，并且流动的滞留水被夹送辊11拦截，由此基于冷却水的冷却范围一定。由于从圆管喷嘴15喷射棒状冷却水，因而能够破坏钢带12上表面的滞留水的水膜而使新鲜的冷却水到达至钢带12。
并且，在以往，钢带前端部成为波浪般的形状，在上下波浪的底部选择性地滞留冷却水而导致过度冷却，但因除水单元滞留水不能流出到水冷装置外部(下游侧)。
其结果，能够解决下述问题，得到不随钢带形状变化的较高的稳定的冷却能力：所述问题为如使用来自圆管层流喷嘴的自由下落水流的以往的冷却装置一样的、在钢带上表面有滞留水和没有滞留水时冷却能力不同的问题；下落到钢带上的冷却水自由地向前后左右扩散而冷却范围发生变化，导致冷却能力不稳定的问题。例如，可相对于板厚为3mm的钢带，进行冷却速度超过100℃/s的快速冷却。
另外，在上述说明中，从圆管喷嘴15喷射的棒状冷却水和钢带12所成的角度θ优选在60°以下。这是因为角度θ超过60°时，到达钢带12后的冷却水(滞留水)的钢带行进方向的速度成分变小，与其下游侧列的滞留水发生干涉而阻碍滞留水的流动，由此，滞留水的一部分流出到来自最上游侧的圆管喷嘴15的棒状冷却水的到达位置(碰撞位置)的上游侧，有冷却范围不稳定的危险性。因此，为了使到达钢带12后的冷却水可靠地在钢带行进方向上流动，角度θ优选在60°以下，进而优选在50°以下。但是，在角度θ小于30°的情况下，想要将距钢带12的高度位置维持规定值时，由于从圆管喷嘴15至棒状冷却水的到达位置(碰撞位置)为止的距离过度分离而使棒状冷却水分散，有降低冷却特性的危险性，因而棒状冷却水和钢带12所成的角度θ优选在30°以上。
在本发明中，作为冷却水喷嘴采用形成棒状冷却水的圆管喷嘴15的理由如下。即，为了可靠地进行冷却，需要使冷却水可靠地到达至钢带并与其碰撞。为此，必须要使新鲜的冷却水破坏钢带12上表面的滞留水的水膜而到达至钢带12，必须是具有连续性和直线性的具有较高贯通力的冷却水流，而不能是如从喷雾喷嘴喷射的液滴群一样贯通力较弱的冷却水流。并且，由于以往使用的圆管层流喷嘴喷射的层流水流为自由下落水流，因而存在滞留水膜时冷却水难以到达至钢带，在钢带的上表面有滞留水和没有滞留水时冷却能力不同的问题；由于下落到钢带上的水向前后左右扩散而钢带速度变化时冷却能力发生变化等的问题。因此，在本发明中，使用圆管喷嘴15(也可以是椭圆或多角形状)，喷射来自喷嘴喷出口的冷却水的喷射速度在7m/s以上，从喷嘴喷出口至与钢带碰撞为止的水流的截面大致保持圆形的具有连续性和直线性的棒状冷却水。这是因为，如果是来自喷嘴喷出口的冷却水的喷射速度在7m/s以上的棒状冷却水，即使在倾斜地喷射冷却水的情况下也能够稳定地破坏钢带上表面的滞留水的水膜。
另外，还考虑了替代圆管喷嘴15而使用狭缝状的喷嘴，但在具有喷嘴不会阻塞的程度的间隙(实际上需要3mm以上)的狭缝状喷嘴的情况下，与将圆管喷嘴15沿宽度方向隔开间隔设置的情况相比喷嘴截面积变得非常大。因此，为了使其具有对滞留水膜的贯通力而以来自喷嘴喷出口的喷射速度7m/s以上喷射冷却水时，需要非常多的水量，设备成本太大而实际上很困难。
棒状冷却水的粗细优选数mm程度，至少在3mm以上。这是因为不足3mm时，难以使冷却水破坏钢带上的滞留水而与钢带碰撞。
并且，关于棒状冷却水的喷射速度，从防止与钢带碰撞的冷却水向钢带的进行分析上游侧流出的观点出发，与钢带12碰撞时的钢带行进方向的速度成分优选成为钢带12的行进速度(例如10m/s)以上。
并且，关于圆管喷嘴15的配置，如图7所示，优选的是，上一列(上游侧)的棒状冷却水碰撞位置和下一列(下游侧)的棒状冷却水的碰撞位置在宽度方向上偏离地配置。作为偏离的例子，可以如图8A，使下一列的喷嘴的宽度方向的安装间距与上一列相同，使宽度方向安装位置偏离宽度方向喷嘴安装间距的1/3的距离，也可以如图8B，在下一列中设置于上一列的相邻的喷嘴的中央部。由此，在宽度方向上相邻的棒状冷却水之间，下一列的棒状冷却水与冷却变弱的部分碰撞，补充冷却而在宽度方向上进行均匀的冷却。
另外，如上所述，在该冷却装置10中，将夹送辊11和辊道辊8的间隔预先设定为小于钢带12的板厚(例如为板厚-1mm)，从终轧机脱离的钢带12的前端咬入夹送辊11的同时开始从圆管喷嘴15喷射冷却水，但在板厚较厚(例如板厚在2mm以上)的钢带中，也可以在喷射冷却水时预先使钢带前端通过。由此，可从钢带12的前端进行规定的冷却。并且，如在钢带12的板厚较薄，因冷却水的影响而导致钢带12的通过不稳定的情况下，也能够以不阻碍钢带12的前端通过的程度的喷射压力喷射冷却水，钢带前端咬入到夹送辊11后，变更为规定的喷射压力。钢带12的前端被卷取机13卷绕而施加有张力时，使夹送辊11旋转的同时使其稍微上升(例如直到板厚+1mm为止)，以成为钢带12的板厚以上的间隙。在该状态下，钢带12上的冷却水几乎不会在夹送辊11的下游侧穿过，可通过夹送辊11实现良好的除水。使夹送辊11稍微上升的原因在于，防止因夹送辊旋转速度和钢带行进速度的微妙的不一致而在钢带上产生伤痕或松弛。
根据钢带12的行进速度、温度等，如下所述地调整冷却水的喷射。首先，根据钢带12的行进速度、钢带12的温度计测值、目标冷却停止温度为止的冷却温度量，求出冷却区域的长度，即喷射棒状冷却水的圆管喷嘴15的列数。设定为从仅靠近求出的圆管喷嘴15的列数的夹送辊11的一侧优先喷射。此后，观察冷却后的钢带12的温度实绩值，考虑钢带12的行进速度的变更(加速、减速)的同时变更所喷射的圆管喷嘴15的列数。其中优选的是，该冷却区域长度的变更，通过变更夹送辊11侧的喷嘴列总是喷射，依次开闭上游侧(轧机侧)的喷嘴列而喷射的列数来进行。
其中，该夹送辊11的主要功能是通过拦截来自冷却装置主体10a的冷却水而使基于冷却水的冷却范围一定。由此，以后在本发明的第二实施方式中进行说明，除水单元不限定于如上所述的夹送辊11，只要是能够对从圆管喷嘴15喷射的钢带上表面的冷却水进行除水，可以使用各种方式的设备。
下面，作为本发明的第二实施方式，对代替第一实施方式中的夹送辊11，作为除水单元而设置喷射除水用流体的喷嘴，特别是棒状冷却水喷射喷嘴的情况进行说明。作为该除水单元的棒状冷却水，虽然不以冷却作为目的，但由于与来自第一实施方式中的圆管喷嘴15的棒状冷却水同样，使用冷却水，以加压状态喷射，使用从喷嘴喷出口至与钢带碰撞为止的水流的截面大致保持圆形的就具有连续性和直线性的水流，因而在这里称作棒状冷却水。
第二实施方式中的热轧钢带的制造设备的结构为与图1所示的第一实施方式中的热轧钢带的制造设备大致相同的结构，第二实施方式中的冷却装置10的周边的结构如图4所示。即，在输出辊道5的上表面侧，具有后文描述的冷却装置主体10b，在其下游侧具有作为除水单元的棒状冷却水喷射喷嘴19。另外，钢带下表面侧的结构与第一实施方式相同。
冷却装置主体10b的结构如图6所示。与第一实施方式的冷却装置主体10a相同地，在冷却水喷嘴水箱14沿钢带宽度方向以规定的间距(例如60mm间距)配置的圆管喷嘴15，在钢带行进方向上以规定的间距(例如100mm间距)设有规定列数(例如100列)，圆管喷嘴15将棒状冷却水朝向钢带12的行进方向以规定的喷射角度θ(例如θ＝50°)喷射地倾斜配置。在第一实施方式的冷却装置主体10a中，对应每列圆管喷嘴经由1个冷却水喷嘴水箱14与冷却水供给管16相连接且各冷却水供给管16能够独立地进行开闭控制，但在第二方式的冷却装置主体10b中，对应2列圆管喷嘴经由1个冷却水喷嘴水箱14与冷却水供给管16相连接，并将其作为控制单位而各冷却水供给管16能够独立地进行开闭控制。关于圆管喷嘴15的口径、喷射角度、喷嘴高度等的考虑与第一实施方式相同。
另外，关于冷却装置主体10b的结构，在该冷却装置主体10b中以2列圆管喷嘴作为控制单位进行开闭控制。实施该开闭控制的目的在于冷却结束时的温度调整，根据相对于1列圆管喷嘴的打开冷却多少度且如何设定冷却结束温度的容许精度而决定进行开闭控制的控制单位(喷嘴列数)。在这种结构的情况下，对应每列圆管喷嘴具有冷却1～3℃左右的能力，例如以±5℃的温度精度作为目标的情况下，如果能够以5～10℃左右的分解能进行开闭时，在容许的温度范围内。因此，在本实施方式中通过一次开闭调整5℃时，如果可通过1个冷却水供给管16的开闭使2列圆管喷嘴开闭，就能够以充分的精度进行温度调整。并且，这样以多列圆管喷嘴作为控制单位进行开闭控制时，由于还能够减少作为进行开闭控制时必需设备的遮断阀的个数，还减少配管的根数，因而能够廉价地制作设备。
在本实施方式中，关于可进行以2列圆管喷嘴作为控制单位的开闭控制的机构进行了说明，但在能够维持必要的温度精度的范围内，也能够将更多的列数作为控制单位。并且，也可以相对于长度方向(钢带行进方向)，根据情况改变1个开闭机构中的控制单位(圆管喷嘴的列数)。
另一方面，作为除水单元的棒状冷却水喷射喷嘴19，以规定的喷嘴直径(例如内径为5mm)、喷嘴间距(例如为30mm)配置在冷却装置主体10b的下游侧，朝向冷却装置主体10b侧(上游侧)喷射倾斜的棒状冷却水。从棒状冷却水喷射喷嘴19喷射的棒状冷却水和钢带12所成的角度η，可应用与上述来自冷却装置主体10a(10b)的棒状冷却水的喷射角度θ近似的想法，优选60°以下，进而优选55°以下。这是因为角度η超过60°时，到达钢带12后的冷却水(滞留水)的与钢带行进方向相反的方向的速度成分变小，与从位于其上游侧的冷却装置主体10b喷射的棒状冷却水发生干涉而阻碍滞留水的流动，由此，滞留水的一部分流出到来自棒状冷却水喷射喷嘴19的棒状冷却水的下游侧，有冷却范围不稳定的危险性。并且，棒状冷却水喷射喷嘴19朝向钢带行进方向上游侧喷射，但滞留水最初因在钢带和滞留水之间产生的剪切力，有容易向钢带行进方向泄漏的趋势。因此，优选的是，使喷射角度η比来自设置于上游侧的冷却装置主体10b的棒状冷却水的喷射角度θ小5°以上，相对于钢带12平行且与行进相反的方向的流体速度变大。
并且，从棒状冷却水喷射喷嘴19喷射的棒状冷却水，需要挡住来自冷却装置主体10b的棒状冷却水而不会向下游侧流出的程度的力。因此，在冷却装置主体10b的圆管喷嘴15的使用列数较多的情况下，优选的是，增加来自棒状冷却水喷射喷嘴19的流量、流速、水压而使除水能力稳定化。或者，也可以如图5一样，在钢带行进方向上设置多列(例如5列)除水单元的棒状冷却水喷射喷嘴19，根据冷却装置主体10b的圆管喷嘴15的使用列数，使棒状冷却水喷射喷嘴19的使用列数发生变化。
其中，棒状冷却水喷射喷嘴19，由于在宽度方向上并列设置多个，因而有在所喷射的棒状冷却水之间在宽度方向上产生间隙，滞留水从该间隙漏出的危险性。由此，在使用棒状冷却水喷射喷嘴19的情况下，优选的是，与图5一样在钢带行进方向上设置多列，并且与图7、图8A、图8B所示的冷却装置主体10a(10b)的圆管喷嘴15的配置相同地，配置成下一列的棒状冷却水的宽度方向碰撞位置相对于上一列棒状冷却水的宽度方向碰撞位置偏离。由此，在宽度方向上相邻的棒状冷却水之间，下一列的棒状冷却水与除水能力变弱的部分碰撞，补充除水冷却能力。
冷却装置主体10b和棒状冷却水喷射喷嘴19被调整为，从配置于冷却装置主体10b的最后列(最下游侧的列)的圆管喷嘴喷射的棒状冷却水到达钢带12的位置，相比从配置于最前列(最上游侧的列)的棒状冷却水喷射喷嘴19喷射的棒状冷却水到达钢带12的位置位于上游侧(例如100mm)。
其结果，在第二实施方式中，与第一实施方式相同地，能够解决下述问题，得到较高的稳定的冷却能力：所述问题为如使用来自圆管层流喷嘴的自由下落水流的以往的冷却装置一样的、在钢带上表面有滞留水和没有滞留水时冷却能力不同的问题；下落到钢带上的冷却水自由地向前后左右扩散而冷却范围发生变化，导致冷却能力不稳定的问题。例如，可相对于板厚为3mm的钢带，进行冷却速度超过100℃/s的快速冷却。
并且，如在钢带12的板厚较薄，因冷却水的影响而钢带12的通过不稳定的情况下，也能够以不阻碍钢带12的前端通过的程度的喷射压力喷射冷却水，钢带前端咬入到卷取机后，变更为规定的喷射压力。并且，在板厚较厚的(例如板厚在2mm以上)钢带中，也可以在喷射冷却水时预先使钢带前端通过。由此，可从钢带12的前端进行规定的冷却。
在这里，在第二实施方式中，对作为除水单元即喷射除水用流体的喷嘴，使用喷射棒状冷却水的喷嘴作为例子进行了说明。作为除水单元，从阻止来自冷却装置主体10b的棒状冷却水的观点出发，优选喷射动量较高的棒状冷却水的喷嘴，但不必是喷射棒状冷却水的喷嘴，也可以是喷射板状的狭缝水流的喷嘴。并且，来自喷嘴喷出口的冷却水的喷射速度不足7m/s时，冷却水也可以成为液滴状，而不具有连续性。其原因如在第一实施方式中进行说明，是因为在用作除水单元的情况下，只要具有将从冷却装置主体10b喷射的冷却水退回的动量即可，不必使新鲜的冷却水破坏滞留水的水膜而到达至钢带12。
另外，在以上第一及第二实施方式中，如图1所示，关于在输出辊道5上依次配置以往类型的冷却装置6和本发明的冷却装置10的例子进行了说明。根据该第一及第二实施方式，由于可通过以往类型的冷却装置6将钢带冷却至一定程度后，通过本发明的冷却装置10进行均匀且稳定的冷却，因而特别能够使冷却停止温度在钢带的全长上均匀。并且，在对已有的热轧生产线进行改造的情况下，仅在以往类型的冷却装置6的下游侧增设本发明的冷却装置10即可，成本上也有利。但是，本发明不限于该实施方式，例如以往类型的冷却装置6和本发明的冷却装置10可以是相反顺序，并且，也可以仅具有本发明的冷却装置10。
并且，本发明也可以是如图9所示的实施方式(第三实施方式)。该实施方式，在上述第一及第二实施方式中，在最终终轧机4E和冷却装置6之间，还增设了例如专利文献3记载的靠近钢带而可进行强冷却的冷却装置17和夹送辊18，可构成需要在刚进行终轧后和刚要卷绕之前的2级冷却的适合2相钢制造的设备。另外，也可以根据需要，使用位于2个冷却装置之间的以往类型的冷却装置6喷射而进行冷却。并且，也可以根据场合，不具有以往类型的冷却装置6。
在该实施方式中，与第一、第二实施方式相同地，能够从钢带12的前端至尾端为止均匀地实施2级冷却，钢带12的品质稳定。并且，随之，钢带的舍去量变少而成品率变高。
实施例1
(本发明例1)
作为本发明例1，根据第一实施方式实施本发明。即，构成图1所示的设备结构，作为冷却装置主体10a，如图3，以圆管喷嘴1列作为控制单位进行棒状冷却水的开闭控制，如图8B，相对于上一列的宽度方向安装位置，将下一列的宽度方向安装位置仅偏离喷嘴宽度方向安装间距的1/2距离而进行配置。并且，如图2，在冷却装置主体10a的下游侧设置夹送辊11。
设为最终板厚2.8mm的钢带，终轧机4出口中的钢带速度在钢带前端部为700mpm，钢带前端到达卷取机13以后依次提高速度而增速至最高1000mpm(16.7m/s)。终轧机4出口中的钢带的温度为850℃，使用以往的冷却装置6冷却至大致650℃，以后使用本发明的冷却装置10冷却至作为目标卷绕温度的400℃。设卷绕温度的容许温度偏差为±20℃。
此时，设圆管喷嘴15的喷射角度θ为50°，来自圆管喷嘴15的棒状冷却水的喷射速度为30m/s。由此，与钢带碰撞时的钢带行进方向的速度成分成为19.2m/s(＝30m/s×COS50°)，钢带的最高行进速度成为16.7m/s以上。夹送辊11和辊道辊8的间隔预先设定为板厚-1mm(即1.8mm)。
在以预定的条件喷射棒状冷却水的状态下使钢带前端通过，钢带前端咬入夹送辊11，紧接着钢带前端被卷取机13卷绕而施加有张力时，使夹送辊11上升2mm。另外，在该状态下，钢带上的冷却水几乎不会在夹送辊11的下游侧穿过，可通过夹送辊11实现良好的除水。并且，在钢带上也没有发生伤痕、松弛。
根据钢带的行进速度、钢带的温度计测值、直到目标冷却停止温度为止的冷却温度量，求出喷射棒状冷却水的圆管喷嘴15的列数，设定为从靠近夹送辊11仅求出的圆管喷嘴15的列数的一侧优先喷射。此后，随着钢带12的行进速度的增加，将喷射棒状冷却水的圆管喷嘴15的列向上游侧延长。
其结果，在本发明例1中，卷取机13中的钢带温度在400℃±10℃以内，在目标温度偏差内能够从钢带的前端至尾端为止实现非常均匀的冷却。
(本发明例2)
作为本发明例2，根据第二实施方式实施本发明。即，如上所述，构成与图1所示的设备结构大致相同的设备结构，作为冷却装置主体10b，如图6，以2列圆管喷嘴作为控制单位进行棒状冷却水的开闭控制，如图8A，相对于上一列的宽度方向安装位置，将下一列的宽度方向安装位置仅偏离喷嘴宽度方向安装间距的1/3距离而进行配置。并且，如图5所示，在冷却装置主体10b的下游侧，设置多列作为喷射除水用流体的喷嘴的棒状冷却水喷射喷嘴19。
设为最终板厚2.8mm的钢带，终轧机4出口中的钢带速度在钢带前端部为700mpm，钢带前端到达卷取机13以后依次提高速度而增速至最高1000mpm(16.7m/s)。终轧机4出口中的钢带的温度为850℃，使用以往的冷却装置6冷却至大致650℃，以后使用本发明的冷却装置10冷却至作为目标卷绕温度的400℃。设卷绕温度的容许温度偏差为±20℃。
此时，设冷却装置主体10b的圆管喷嘴15的喷射角度θ为60°，来自圆管喷嘴15的棒状冷却水的喷射速度为35m/s。由此，与钢带碰撞时的钢带行进方向的速度成分成为17.5m/s(＝35m/s×COS60°)，钢带的最高行进速度成为16.7m/s以上。
另一方面，设作为除水单元的棒状冷却水喷射喷嘴19的喷射角度η为55°，与冷却装置主体10b的圆管喷嘴15相比，进而倾斜而使与钢带行进方向相反的方向的速度成分变大。
根据钢带的行进速度、钢带的温度计测值、直到目标冷却停止温度为止的冷却温度量，求出在冷却装置主体10b中喷射棒状冷却水的圆管喷嘴15的列数，设定为从最后列(最下游侧的列)仅求出的圆管喷嘴15的列数开始优先喷射。此后，随着钢带12的行进速度的增加，将在冷却装置主体10b中喷射棒状冷却水的圆管喷嘴15的列向上游侧延长。并且，设定棒状冷却水喷射喷嘴19从最前列(最上游侧的列)开始优先喷射，根据冷却装置主体10b中的圆管喷嘴15的使用列数的变化，提高棒状冷却水喷射喷嘴19的水量，在其过程中棒状冷却水喷射喷嘴19的流量成为设备上限，由此依次喷射的棒状冷却水喷射喷嘴19的列向下游侧增加。
此时，在以预定的条件喷射棒状冷却水的状态下使钢带前端通过，钢带上的冷却水几乎不穿过来自棒状冷却水喷射喷嘴19的棒状冷却水的下游侧，可通过棒状冷却水喷射喷嘴19实施良好的除水。
其结果，在本发明例2中，卷取机13中的钢带温度在400℃±17℃以内，在目标温度偏差内能够从钢带的前端至尾端为止实现非常均匀的冷却。
(比较例)
相对于此，作为比较例，不使用图1所示的设备中的本发明的冷却装置10，进行钢带的冷却。此时，仅使用以往的冷却装置6冷却至作为目标卷绕温度的400℃。设卷绕温度的容许温度偏差为±20℃。另外，其他条件与上述本发明例1相同。
其结果，在比较例中，在钢带长度方向上出现了冷却温度的波动。推测这是因为滞留水滞留于钢带向下弯曲的部分，由此在长度方向上产生温度的不均匀。由此，卷取机13中的钢带温度，相对于目标温度偏差(±20℃)，其偏差大为300℃～420℃，由此，钢带内的强度的偏差变大。

Claims (8)

1.一种热轧钢带的冷却装置，对在输出辊道上输送的终轧后的热轧钢带进行冷却，其特征在于，
在钢带的上表面侧，使喷射角度向钢带的行进方向倾斜地配置多个喷射棒状冷却水的冷却喷嘴，
并且在其下游侧配置除水单元，用于进行由所述冷却喷嘴喷射的钢带上表面的冷却水的除水，
由所述冷却喷嘴喷射的棒状冷却水和钢带所成的角度为30°～60°，
所述冷却喷嘴喷射如下的具有连续性和直线性的棒状冷却水，即，从喷嘴喷出口的喷射速度在7m/s以上，从喷嘴喷出口至与钢带碰撞为止的水流的截面保持圆形，
对于钢带可以达到超过100℃/s的冷却速度，
所述除水单元使用夹送辊，所述夹送辊预先进行钢带的板厚以下的间隙设定，在钢带前端被夹送的同时开始喷射冷却水；
并且在钢带前端咬入卷取机的同时使夹送辊旋转而上升。
2.如权利要求1所述的热轧钢带的冷却装置，其特征在于，
所述冷却喷嘴，在钢带宽度方向上配置多个，并且在钢带行进方向上配置多列，
并且，配置在各列的冷却喷嘴的宽度方向位置，配置成其上游侧的列中的宽度方向位置与下游侧的列中的宽度方向位置偏离。
3.如权利要求1或2所述的热轧钢带的冷却装置，其特征在于，由所述冷却喷嘴喷射的棒状冷却水和钢带所成的角度为30°～50°。
4.如权利要求2所述的热轧钢带的冷却装置，其特征在于，所述冷却喷嘴列，以1列以上作为控制单位，可分别独立地进行冷却水的开闭控制。
5.如权利要求3所述的热轧钢带的冷却装置，其特征在于，在钢带行进方向上配置的冷却喷嘴列，以1列以上作为控制单位，可分别独立地进行冷却水的开闭控制。
6.一种热轧钢带的冷却方法，对在输出辊道上输送的终轧后的热轧钢带进行冷却，其特征在于，
在钢带的上表面侧，朝向钢带的行进方向由冷却喷嘴倾斜地喷射棒状冷却水；
并且通过设在其下游侧的除水单元进行冷却水的除水，
由所述冷却喷嘴喷射的棒状冷却水和钢带所成的角度为30°～60°，
所述冷却喷嘴喷射如下的具有连续性和直线性的棒状冷却水，即，从喷嘴喷出口的喷射速度在7m/s以上，从喷嘴喷出口至与钢带碰撞为止的水流的截面保持圆形，
对于钢带可以达到超过100℃/s的冷却速度，
所述除水单元使用夹送辊，所述夹送辊预先进行钢带的板厚以下的间隙设定，在钢带前端被夹送的同时开始喷射冷却水；
并且在钢带前端咬入卷取机的同时使夹送辊旋转而上升。
7.如权利要求6所述的热轧钢带的冷却方法，其特征在于，通过控制喷射棒状冷却水的钢带行进方向的喷嘴列数，改变冷却区域长度，控制冷却能力。
8.如权利要求7所述的热轧钢带的冷却方法，其特征在于，向所述钢带的行进方向倾斜而喷射棒状冷却水的钢带行进方向的喷嘴列数的控制，通过使所述除水单元侧的喷嘴列优先喷射，依次开闭上游侧的喷嘴列而改变冷却区域的长度。
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