CN101374613A

CN101374613A - 钢板的冷却方法

Info

Publication number: CN101374613A
Application number: CNA2007800032208A
Authority: CN
Inventors: 芹泽良洋; 山本龙司; 小川茂
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2006-09-19
Filing date: 2007-07-25
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2027-07-25
Also published as: EP1944099B1; JP2008073695A; KR101032838B1; RU2008129687A; BRPI0702832A2; JP4238260B2; KR20080089600A; CN101374613B; EP1944099A4; US7718018B2; CN102039322A; WO2008035510A1; RU2397036C2; BRPI0702832B1; US20090121396A1; EP1944099A1

Abstract

本发明提供一种钢板的冷却方法，在将在约束辊对间约束输送中的钢板通过来自约束辊对间的上下面喷嘴群的冷媒喷流两面冷却，稳定确保约束辊对间的钢板冷却区域中的从冷却开始到冷却结束的冷却控制精度，一边将钢板上下面均匀冷却，在稳定确保钢材品质的同时能够高精度地冷却到目标温度，将配置上下面喷嘴群的各约束辊对间的钢板冷却区域在钢板输送方向或钢板输送方向和宽度方向上、至少分割为喷流冲击部区域和喷流非冲击部区域，预先预测各分割区域的热传导率，基于该预测值运算钢板的预测温度履历，设定并控制上下面喷嘴群的喷流冲击部区域的冷媒喷射量。

Description

钢板的冷却方法

技术领域

本发明涉及在钢板的热轧工序或热处理工序中、当对在多对约束辊对之间进行约束、通板中的温度为几百度以上的钢板(主要是厚钢板，以下称作“钢板”)的上下表面喷射冷媒(由水或水与空气的混合体构成的冷却媒体，以下称作“冷却水”、“冷媒”、“水”)而进行冷却时、为了能够进行上下均匀的冷却、得到形状特性及材质特性均匀且高品质的钢板而采用的钢板的冷却方法。

背景技术

例如，具备将热轧后的高温的钢板通过冷却水急冷(加速冷却)、得到淬火效果、对钢板赋予高强度的特性的被称作控制冷却的工序的钢板制造设备已被实用化。

作为在这里使用的控制冷却装置，在特开昭61-1420号公报的图1等中，公开了在由热精轧机轧制后的钢板的上下面侧分别配置具有多个喷嘴的集管机构、从上下的喷嘴群喷射冷却水而进行强制冷却的技术。

但是，在具备这样的控制冷却装置的以往的钢板制造设备中，起因于通过控制冷却装置加速冷却时的钢板上下表面的冷却不平衡等，有与以往的空冷的情况相比容易发生基于翘曲的形状不良的问题。

该形状不良以从钢板的上面侧和下面侧喷射的冷却水变动的差异带来的冷却速度的差、或者板宽方向的冷却水流的变动差为主要原因此发生，产生板厚方向、板宽方向的非对称的内部应力，使产品的形状劣化，在显著的情况下，除了该形状不良以外，有时会发生钢材强度、延伸等机械特性降低等的问题。

此外，在制造多个同一规格的产品时，也有在各产品间发生品质偏差的问题。这主要是因为冷却停止温度的变动带来的钢材组织的相变偏差而发生的。

近年来，对于钢板的机械性质的均匀性、制造相同规格产品时的制造批次内的偏差的限制也变得严格。

在现状下，为了容许冷却时的偏差并将产品保持为一定的品质以上，通过钢材成分、轧制模式等的控制、制造后的再处理等，修正冷却停止温度的偏差。如果能够降低冷却停止温度的偏差，则能够缓和钢材成分、轧制模式等的制造条件，并且能够省略制造后的热处理等，能够享受的经济效果很大。

此外，作为在对钢板上下表面进行冷却时、防止冷却停止温度的偏差、实现防止形状不良的发生、确保机械性质的稳定的技术，以往有测量水冷时的钢板上下表面温度、根据温度差预测变形量、并控制向钢板上下表面的注水量以抑制变形的技术。

例如，如日本特开平2-179819号公报中记载的那样，公开了具有在材质上确保预先设定的冷却结束温度、并且控制从上下面喷射的冷却水量、以将水冷时的热钢板的翘曲量控制在规定值内的功能的热轧钢板的冷却控制装置。

在该日本特开平2-179819号公报中公开的技术是基于预先给出的热钢板的各物性值、以上面与下面单位求出冷却水量与热传导率的关系、根据该关系预测板厚方向温度分布的冷却过程中的温度履历、根据该温度分布履历预测热钢板的翘曲量、控制从上下面喷射的冷却水量、以将该翘曲量控制在规定范围内。

在该技术中，在输送方向上将多个约束辊对间构成作为一个控制单位的冷却区域，在该冷却区域内，将各约束辊对间的上面喷嘴群、下面喷嘴群的冷却水量在区域内分别控制为相同的量。可以配置多个该冷却区域，能够通过板厚、板长等的各条件及冷却开始温度、冷却停止温度等要素进行使用冷却区域的调节(灵活运用)。并且，关于钢板的冷却控制，公开了通过变更注水量与通板速度来进行的技术。此外，公开了在热钢板的宽度方向上、在端部的遮挡部与中央部进行不同的冷却速度的修正的技术。此时，作为在温度履历计算中使用的冷却时的热传导率的预测值，在上述各个冷却区域中设定以注水量和钢板温度为要素进行变化的热传导率。

但是，在该日本特开平2-179819号公报中公开的技术，例如，如图10所示，将在各约束辊对2₁、2₂之间约束输送中的钢板1在具备多个具有多个喷嘴3的上、下面喷嘴群6a、6b的冷却装置6的钢板冷却区域(距离L：在通常的情况下是0.7m～1.5m左右)进行冷却的情况下，难以稳定确保冷却控制精度，难以充分应对上述各要求。

根据本发明者们的见解，为了高精度地预测钢板的温度履历、以高精度进行对应于预测的喷射冷媒量的控制，需要充分地考虑在各约束辊对间的钢板冷却区域中在钢板输送方向或钢板宽度方向上变化的热传导率的推移。

但是，在日本特开平2-179819号公报中所公开的技术中，由于没有充分地考虑该情况，所以热传导率的预测精度不充分。这在钢板输送方向上使通板速度变化的情况下尤其显著。因此，在该技术中，为了进一步减小钢板上下表面的温度履历差，稳定确保形状特性、机械特性，确保能够充分地应对近年来的品质严格化的要求的钢板，还希望进一步加强冷却控制条件。

发明内容

本发明例如如图1所示，在将热轧的钢板1、在沿钢板输送方向配置的各约束辊对间(例如2₁-2₂间)约束输送中、由来自上、下面喷嘴群6a、6b的喷嘴3的冷媒喷射进行两面冷却的情况下，在各约束辊对间的上、下面喷嘴群6a、6b的钢板冷却区域(L区域中)、通过有热传导率明显不同的区域、例如喷流冲击部区域A及喷流非冲击部区域B及C的上下面喷嘴群6₁、6₂……6_n进行控制冷却的情况下使用。

这里所谓的“喷流冲击部区域”，定义为较密地配置有喷嘴、冷媒喷流直接冲击在钢板表面上的冷媒喷流的冲击面积率较大的主冷却部区域。

此外，所谓的“喷流非冲击部区域”，定义为虽然有冷媒喷流的流动、但冷媒喷流不直接冲击在钢板表面上的区域。

在本发明中，提供一种通过充分考虑在钢板冷却区域的各区域中变化的热传导率的推移、改善例如在上述特开平2-179810号公报中所公开的技术、进一步强化冷却控制精度、使钢板上下面的温度履历差足够小、稳定确保形状特性、机械特性、且能够充分应对近年来的品质严格化的要求的钢板的冷却方法。

本发明的钢板的冷却方法为了有利地解决上述问题，以下面的(1)～(5)为主旨。

(1)一种钢板的冷却方法，利用钢板的冷却装置对钢板进行控制冷却，所述钢板的冷却装置具备约束热轧的钢板来进行通板的由上辊和下辊构成的多对约束辊和上、下面喷嘴群，所述上、下面喷嘴群具有对通过在通板方向的前后相邻的各约束辊对间的钢板的上、下表面喷射冷却媒体的、在钢板宽度方向上排列为一列或多列的喷嘴，其特征在于，将各约束辊对间的上、下面喷嘴群的钢板冷却区域在钢板输送方向上至少分割为喷流冲击部区域和喷流非冲击部区域，基于预先预测的各分割区域的热传导率运算钢板的预测温度履历，控制各约束辊对间的喷流冲击部区域的上、下面喷嘴群的喷射冷却媒体量。

(2)在(1)中，其特征在于，在将各约束辊对间的上下面喷嘴群的喷流冲击部区域在钢板输送方向上分割为2分割以上的情况下，以各分割区域单位控制上、下面喷嘴群的喷射冷却媒体量。

(3)在(1)或(2)中，其特征在于，在各约束辊对间的钢板冷却区域的钢板宽度方向上，至少将喷流冲击部区域分割为两侧端部区域、和该两侧端部区域的内侧区域，基于预先设定的各分割区域的热传导率运算钢板宽度方向的预测温度履历，控制各约束辊对间的钢板宽度方向的喷流冲击部区域的上、下面喷嘴群的喷射冷却媒体量。

(4)在(3)中，其特征在于，在将约束辊对间的上下面喷嘴群的钢板冷却区域的喷流冲击部区域在钢板宽度方向上分割为2分割以上的情况下，以各分割区域单位控制上、下面喷嘴群的喷射冷却媒体量。

(5)在(1)～(4)的任一项中，其特征在于，根据各约束辊对间的入侧和出侧的钢板温度实测值，通过运算求出通过的约束辊对间的热传导率实际值，基于该实际值和钢板温度实测值修正后续的约束辊对间通过时的热传导率，修正钢板的预测温度履历，控制各约束辊对间的钢板宽度方向、钢板输送方向的喷流冲击部区域的上、下面喷嘴群的喷射冷却媒体量。

附图说明

图1是表示具备实施本发明的钢板冷却设备的热轧设备配置例的侧面概念说明图。

图2(a)是表示图1的冷却设备中的约束辊对间的上下面喷嘴群的输送方向喷嘴配置例和钢板冷却区域的分割例的宽度方向中央部的侧面概念说明图，图2(b)是图2(a)的Aa-Ab向概念说明图。

图3(a)是表示图2(a)中的上面喷嘴群的喷嘴配置例和钢板冷却区域的分割例的平面概念说明图，图3(b)是表示图2(a)中的下面喷嘴群的喷嘴配置例和钢板冷却区域的分割例的平面概念说明图。

图4是表示在本发明中使用的喷嘴例的立体说明图。

图5(a)是约束辊对间的上下面喷嘴群的另一实施例，是表示上面喷嘴群的输送方向喷嘴配置例和钢板冷却区域的输送方向的分割例的宽度方向中央部的侧面概念说明图，图5(b)是表示图5(a)中的上面喷嘴群的宽度方向喷嘴配置例和钢板冷却区域的宽度方向的分割例的、图5(a)的Ba-Bb向概念说明图。

图6是用各约束辊对间的钢板冷却区域的钢板表面温度与热传导率的关系表示的喷流冲击部(区域)与喷流非冲击部(区域)的平均值(以往)的3划分的热传导率说明图。

图7是用各约束辊对间的钢板冷却区域的钢板表面温度与热传导率的关系、和水量密度增加与MHF点增加的关系进行表示的喷流冲击部的冷却特性说明图。

图8是用各约束辊对间的钢板表面温度与热传导率、和水量密度增加与MHF点增加的关系表示的喷流非冲击部的冷却特性说明图。

图9是表示在图6中、钢板的通板速度变化的情况下的平均值(以往)的变化的说明图。

图10是对以往的钢板的约束辊对间的上下面喷嘴群中的上下面喷嘴群的喷嘴配置例进行表示的宽度方向中央部的侧面概念说明图。

具体实施方式

本发明的发明者们例如如图1所示，对于通过在各约束辊对间的钢板冷却区域中具有喷流冲击部区域A和喷流非冲击部区域B、C的上下面喷嘴群61(这里用61代表说明)对钢板1进行控制冷却的情况，通过各种实验得到了以下的见解。

(1)在钢板输送方向、钢板宽度方向上，相对钢板1的热传导率在喷射冷媒的喷流冲击部区域和喷流非冲击部区域中较大地不同。即，基于在钢板1的某个区域中喷射冷媒的喷流冲击面所占的面积(是指喷射冷媒的喷流对钢板表面冲击的面的面积，以下称作“喷流冲击面积”)的比例，热传导率变化。

因此，例如就图1中的上面侧的喷嘴群6a的情况而言，热传导率在喷射冷媒的喷流冲击部区域A和喷流非冲击部区域B、C中显著不同，根据积存在该区域中的冷媒的深度、冷媒的喷射流速及流动方式也变化。

(2)如果冷媒积存的深度达到了某一深度，则冷媒通过冷媒积存处而在冲击到该钢板上时冷媒的喷射流速减少，热传导率降低。

(3)由于热传导率根据钢板1的表面温度变化，所以在钢板输送方向上有温度下降，所以需要对考虑到该情况的热传导率进行预测。

(4)在使用包括水的冷媒时，在沸腾现象中观察到的极小热流束点(MHF点)在喷流冲击部区域与喷流非冲击部区域中显著不同。

(5)根据通板速度变化，基于对钢板品质的稳定带来影响的上述冷却的钢板的温度履历变化。

根据上述见解，为了高精度地预测钢板的温度履历、高精度地进行对应于预测的喷射冷媒量的控制，需要充分地考虑在各约束辊对间的钢板冷却区域中在钢板输送方向及钢板宽度方向上变化的热传导率的推移。

在本发明中，根据上述见解，基本上将约束辊对间的上下面喷嘴群的钢板冷却区域分割成多个(至少分割为热传导率显著地不同的喷流冲击部区域和喷流非冲击部区域)，进行考虑到在钢板输送方向、宽度方向上变化的热传导率的推移的冷却控制。即，预先预测各分割区域的热传导率，改善基于该传导率的预测值的钢板的预测温度履历的预测精度。由此，在使温度或通板速度变化的情况下，也能够稳定地确保冷却的控制精度，将具有稳定的形状特性、机械性质的钢板稳定确保为各钢板的机械性质的差异较小的钢板群。

本发明中的各分割区域的热传导率考虑冷却设备条件(由喷嘴配置决定的喷流冲击面积、冷媒深度、喷射流速、流动方式、极小热流束点)、钢板条件(钢种及板厚等尺寸)、冷却作业条件(温度、冷却速度、冷却目标温度、通板速度)等来运算预测。

此外，基于该各分割区域的热传导率的预测值的预测温度履历、基于该预测温度履历的喷射冷媒量，能够基于实验或数值计算运算得到。

以下对本发明具体地说明。

首先，在图1所示的基于各约束辊对间的上下面喷嘴群6对钢板的冷却方法中，对于上述那样的冷却设备条件(由喷嘴配置决定的喷流冲击面积、冷媒深度、喷射流速、流动方式、极小热流束点)、钢板条件(钢种及板厚等的尺寸)、冷却作业条件(温度、冷却速度、冷却目标温度、通板速度)等的运算、以及基于各分割区域的热传导率的预测值的预测温度履历、基于实验及数值计算进行运算得到基于该预测温度履历的喷射冷媒量的、分冷却区域的热传导率与钢板表面温度、热传导率、表面温度、喷射冷媒密度(水量密度)与冷却特性的关系，通过图6、图7、图8进行说明。

图6是概念性地表示各约束辊对间的钢板冷却区域(这里是上面侧的例子)中的喷流冲击部(区域)、喷流非冲击部(区域)、和以往的约束辊对间平均值的3个分区中的钢板表面温度与热传导率的关系的图。在该图中，在将钢板从高温冷却时热传导率急剧变大的温度称作MHF(极小热流束，Minimum Heat Flux)点。该图6表示喷流冲击部区域的MHF点变为比喷流非冲击部区域的MHF点高的温度、并且热传导率变高的情况。

此外，图7是表示各约束辊对间的钢板冷却区域(这里是上、下面侧共用)中的喷流冲击部(区域)的钢板表面温度与热传导率的关系的图。在图7中，表示在喷流冲击部区域中、随着喷射冷媒量的增加、MHF点温度变高、并且各温度域中的热传导率也变高的情况。

图8是概念性地表示各约束辊对间的钢板冷却区域(这里是上面侧的例子)中钢板表面温度与热传导率的关系的图。在图8中，表示在喷流非冲击部区域中、如果喷射冷媒量的增加则各温度域中的热传导率也增加、但MHF点温度的变化不显著的情况。

在以往的喷射冷媒量的设定控制中，一般如图6中用虚线表示那样，基于在将各约束辊对间的上下面喷嘴群集中多个作为控制单位的冷却区域中一起(平均)预测的热传导率进行预测设定。但是，如上述那样使用水作为冷媒的情况下的冷却特性，不仅依存于钢板的表面温度，还依存于冷却水的施加方式，变动很大。

因此，在以各冷却装置单位一起预测并设定冷却水的喷射条件的情况下，与细分化为各部位预测设定的情况相比，冷却控制的精度会较大地不同。

进而，在钢板的通板速度变化的情况下，冷却水的施加方式也变化，所以喷流冲击部区域与喷流非冲击部区域的各个区域中的钢板热传导率的总和变化，与以往那样一起处理的情况相比发生背离的情况变多。这意味着在如以往那样一起处理的情况下，设定误差变大的情况变多。

即，如表示在图6的情况下通板速度变化的情况下的热传导率的变化的图9所示，在通板速度较快的情况下，喷流冲击部区域中的1次滞留时间较短，平均热传导率成为虚线那样，而在通板速度较慢的情况下，喷流冲击部区域的1次滞留时间较长，容易到达MHF点，所以平均热传导率成为单点划线那样。该变化在喷射媒体量较多的情况下较显著。因此，可以认为只要设定按照每次通板速度平均的冷却特性即可，但在板厚增加的情况下钢板变得难以冷却等，为了适当地设定钢板的材质控制中需要的冷却条件，需要使冷却特性的参数按照板厚、冷却停止温度等的冷却条件增加，设定变得复杂。

本发明是充分考虑到上述本发明者们的见解及实验结果而做出的。基本上是关于使用钢板的冷却设备对钢板进行控制冷却的方法，该钢板的冷却设备具备将例如热轧后的钢板约束并通板的由上辊和下辊构成的多对约束辊、和具有对通过在通板方向的前后相邻的各约束辊对间的钢板的上下面喷射冷媒的钢板宽度方向上以一列或多列排列的喷嘴的上下面喷嘴群。

在本发明中，考虑到在多对各约束辊对间的钢板冷却区域中、有在钢板输送方向、宽度方向上相对于钢板的热传导率显著不同的部位(例如喷流冲击部区域和喷流非冲击部区域)的情况，而设定例如按照这些各部位(区域)分割来提高各自的热传导率的预测精度、提高钢板的温度履历的预测轻度的适当冷却控制条件。由此，即使在使通板速度变化的情况下，也稳定确保从冷却开始到冷却结束的冷却控制精度，将钢板高精度且均匀地冷却到目标温度。由此，实现本发明中的能够稳定确保钢板品质的钢板的冷却方法。

[冷却设备例]

在本发明中，在概念上，例如，如图1的钢板制造设备配置例所示，使用在由配置于热轧机4的后段的上下辊2a、2b构成的多个约束辊对2₁-2₂间、2₂-2₃间……2_n-1-2_n……间具备由具有能够控制喷射冷媒量的多个喷嘴3的上、下面喷嘴群6a、6b构成的多个上下面喷嘴群6₁、6₂……6_n……的冷却设备。

在该冷却设备中，有在各约束辊对间的上下面喷嘴群6₁、6₂、……6_n……的上、下面喷嘴群6a、6b的钢板冷却区域(约束辊对2₁与2₂间距离L×钢板1的宽度区域)的钢板输送方向上热传导率显著不同的区域，例如在上面侧有冷媒的喷流冲击部区域A和喷流非冲击部区域B和C，在下面侧有冷媒的喷流冲击部区域D和喷流非冲击部区域E、F。

在使用该冷却设备实施本发明的情况下，预先根据来自热轧机4的钢板1的尺寸、温度、用来得到希望的特性的冷却速度、冷却目标温度、通板速度等来选择分担冷却的各约束辊对间上下喷嘴群，在各约束辊对间将约束输送中的温度为700～950℃的钢板1两面冷却，并一直冷却到室温～700℃的范围的冷却目标温度。

在该冷却设备中，具备通板速度计8、温度计9，并能够得到通板速度信息及温度信息。

在本发明中，预测钢板冷却区域的各分割区域的热传导率，运算预测到冷却目标温度为止的钢板的预测温度履历，设定并控制冷媒喷射量。因此，将用来进行各种运算的运算器10、与由用来设定在运算中需要的上述各种运算条件(设定值、运算式等)的设定器11和控制喷流冲击部区域的冷媒喷射量的冷媒控制器12构成的冷却控制装置连接。

在该冷却设备中，作为形成上、下面喷嘴群6a、6b的喷嘴3，例如，如图4所示那样，一般使用的全圆锥型喷射喷嘴、椭圆型或长圆型喷射喷嘴、扁平型喷射喷嘴等、冷媒喷流为末端扩散状、在钢板1的表面上能够形成比喷嘴口径大的冲击面积的结构为主体，但包括缝隙喷嘴、柱状喷嘴、层流喷嘴等的喷嘴。另外，在图1中，5是去氧化皮装置，7是矫正机。

[区域分割例1]

在图1的冷却设备例的本发明中，为了改善冷却控制精度，将各约束辊对间的上下面喷嘴群的钢板冷却区域在钢板输送方向的上面侧至少分割为多个冷媒的喷流冲击部区域A及喷流非冲击部区域B及C。此外，在下面侧，至少分割为多个冷媒的喷流冲击部区域D、喷流非冲击部区域E、F。

通过实验或热计算等预先预测各分割区域中的热传导率，基于该预测值运算钢板1上下面的温度履历，设定并控制近似从冷却开始到冷却结束的对钢板1上下面的温度履历的喷射冷媒量。

此外，在各约束辊对间的上下面喷嘴群的钢板冷却区域的钢板宽度方向上，虽然没有进行图示，但由于有热传导率不同的区域，例如喷流冲击部区域(宽度中央部区域)、和其两侧的喷流非冲击部区域(有遮挡部的情况)或喷流冲击部区域(没有遮挡部的情况)，所以将这些区域分割，再基于冷媒的流动方式的差异考虑区域分割。

并且，预先预测各分割区域中的热传导率，基于该预测值运算钢板上下面的温度履历。也可以将该运算结果组合到上述钢板输送方向的各分割区域的热传导率与温度履历中，对考虑到钢板输送方向和钢板宽度方向的近似从冷却开始到冷却结束的对于钢板1上下面的温度履历的喷射冷媒量进行设定并控制。

另外，在上述冷却设备中，为了提高本发明的冷却控制精度，作为各约束辊对间的上下面喷嘴群6₁、6₂、……6_n……，可以考虑在上、下面喷嘴群6a、6b的钢板冷却区域的钢板输送方向上将例如喷流冲击部区域A、D分割为2分割以上。在此情况下，可以考虑通过该各分割区域单位控制喷射冷媒量。

[区域分割例2]

根据本发明的钢板冷却方法，用以水为冷媒(以下也称作“水”或“冷却水”)的冷媒喷流3a对钢板1进行冷却的情况下，基于将图1所示的配置在约束辊对2₁-2₂间的约束辊对间的上下面喷嘴群6₁的例子放大表示的要部概念图的图2、图3，进一步具体地进行说明。

这里，在钢板输送方向上，通过将上下面喷嘴群的喷流冲击部区域A和D分别2分割、按照包括其他分割区域的分割区域预测热传导率、在该各分割区域中分别设定并控制喷射冷媒量的构造进行图示。

图2(a)是表示具备多个喷嘴3的上、下面喷嘴群6a、6b中的钢板输送方向的喷嘴3的最大配置例中的约束辊对2₁-2₂间的钢板冷却区域L的分割例的图。这里，喷嘴3是图4(c)所示那样的椭圆型喷射喷嘴，喷流冲击面是椭圆型，将长轴侧配置为使其与输送方向交叉，在输送方向上以一定的间隔配置有多列，以使冷媒喷流3a从与钢板1表面大致成直角方向冲击。

图2(b)是表示上、下面喷嘴群6a、6b中的钢板宽度方向的喷嘴3的配置、和约束辊对2₁-2₂间的钢板冷却区域L的分割例的图。

喷射到钢板上面侧的冷媒喷流3a将钢板1的上表面冷却，作为板上冷媒流3b从钢板1的侧端排出。此外，被喷射到钢板下面侧的冷媒喷流3a冲击在钢板1的下表面上，将钢板1的下表面冷却而下落排出。

在图2(b)中，13是在钢板1的两侧部上形成进行遮蔽以使冷媒喷流3a不会冲击的遮挡部的边缘遮挡部。

图3(a)是表示图2(a)的约束辊对2₁-2₂间的约束辊对间的上下面喷嘴群6₁的上面喷嘴群6a的钢板宽度方向和钢板输送方向上的钢板冷却区域的喷嘴3配置和分割区域例的平面概念图。

图3(b)是表示图2(a)的约束辊对2₁-2₂间的约束辊对间的上下面喷嘴群6₁的下面喷嘴群6b的钢板宽度方向和钢板输送方向上的钢板冷却区域的喷嘴3配置和分割区域例的、从钢板1的下面侧观察的平面概念图。

在区域分割例2中，如图2(a)所示，将配置在约束辊对、例如2₁-2₂间的上下面喷嘴群6₁的钢板冷却区域，在上面侧的钢板输送方向上，分割为

(1)喷流冲击部区域A

(2)喷流冲击部区域A₁

(3)约束辊2₁的附近区域的非喷流冲击部区域B

(4)约束辊2₂的附近区域的非喷流冲击部区域C。

在上面侧的输送方向分割中，预先预测各分割区域的热传导率，基于该预测值，运算该约束辊对间的钢板1上面侧的从冷却开始到冷却结束的预测温度履历，在各喷流冲击部区域A、A₁中设定并控制上、下面喷嘴群6a、6b的从冷却开始到冷却结束的钢板上面的喷射冷媒量。

这里，将钢板冷却区域4分割，但可以考虑基于输送方向上的温度下降、冷媒的流动方式的差异进一步细分的区域分割。此外，也可以将钢板冷却区域仅进行喷流冲击部区域A与非喷流冲击部区域(B、C)的2分割。

此外，在下面侧，在钢板输送方向上，分割为

(1)与上面侧的喷流冲击部区域A大致相对的喷流冲击部区域D

(2)与上面侧的喷流冲击部区域A₁大致相对的喷流冲击部区域D₁

(3)与上面侧的喷流非冲击部区域B大致相对的非喷流冲击部区域E

(4)与上面侧的喷流非冲击部区域C大致相对的喷流冲击部区域F。

在该下面侧的输送方向分割中，也以该各分割区域单位，基于钢板1的尺寸、温度、温度与热传导率的关系、冷却目标温度、通板速度、冷却速度、喷流冲击面积率等预测热传导率，基于该预测值运算该约束辊对间的钢板下面侧的从冷却开始到冷却结束的预测温度履历，设定并控制该钢板下面侧的温度履历，以使其接近于相对的钢板上面侧的温度履历。这里，将钢板冷却区域4分割，但可以考虑基于冷媒的流动方式的差异进一步进行区域分割。

另外，由于下面喷嘴群的冷媒喷流几乎不发生上面喷嘴群的情况那样的钢板面上的冷媒流，所以通过对应于上面喷嘴群的分割区域的热传导率、例如将喷流冲击部区域较大地形成，与上面喷嘴群的情况相比，能够减小通板速度变化的影响(相当于第一技术方案的形态例)。

另一方面，在该约束辊对间的上下面喷嘴群6₁的上面侧的钢板宽度方向上，如图2(b)所示，将钢板冷却区域(钢板1的宽度w区域)分割为

(1)作为中央部区域的喷流冲击部区域A(在上游侧是A，在下游侧是A₁)

(2)一个侧端部的喷流非冲击部区域(遮挡部区域)Ea(上游侧Ea₀、下游侧Ea₁)

(3)另一个侧端部的喷流非冲击部区域(遮挡部区域)Eb(上游侧Eb₀、下游侧Eb₁)。

在上面侧的钢板宽度方向分割中，区分成钢板宽度方向的分割区域A(A₁)、Ea、Eb的各列来预测钢板输送方向的A、A₁、B、C区域中的热传导率，基于该预测值运算钢板温度履历，设定并控制喷流冲击部区域A、A₁、Ea、Eb中的喷射冷媒量。(有在Ea、Eb区域不是遮挡区域的情况下、作为喷流冲击部区域而设定并控制喷射冷媒量的情况)

此外，在约束辊对间的上下面喷嘴群61的下面侧的钢板宽度方向上，与上面侧同样，将钢板冷却区域分割为

(1)作为中央部区域的喷流冲击部区域(在上游侧是D，在下游侧是D₁)

(2)一侧端部的喷流非冲击部区域(遮挡部区域)Ec

(3)另一侧端部的喷流非冲击部区域(遮挡部区域)Ed。

在下面侧的钢板宽度方向分割中，区分为钢板宽度方向的分割区域D(D₁)、Ec、Ed的各列来预测钢板输送方向的D、D₁、E、F区域中的热传导率，基于该预测值，运算该约束辊对间的从冷却开始到冷却结束的钢板的预测温度履历，设定并控制喷流冲击部区域D、D₁、Ec、Ed的喷射冷媒量，以使其接近于上面喷嘴群6a的相向的各分区列的各分割区域的钢板的预测温度履历。(有在Ec、Ed区域不是遮挡区域的情况下、作为喷流冲击部区域来设定并控制喷射冷媒量的情况)

在这样考虑到钢板输送方向与钢板宽度方向的各分割区域的热传导率的情况下，与仅考虑钢板输送方向的热传导率的情况相比能够更稳定地提高冷却控制精度。(对应于技术方案3的形态例)

为了更稳定地确保上述冷却控制精度，考虑例如将各约束辊对2₁-2₂间、各约束辊对2₂-2₃间的上下面喷嘴群6₁、6₂的上、下面喷嘴群6a、6b中的喷流冲击部区域在钢板输送方向、钢板宽度方向上分割为多个，以各分割区域单位，预测热传导率运算钢板的预测温度履历，设定并控制喷射冷媒量的方法是有效的。(对应于技术方案2、4的形态例)

一般，在冷却设备中的实际作业中，有因为钢板的尺寸、通板速度、温度等的变动、上述各分割区域的钢板的预测温度履历不成为预测那样、冷却控制精度降低、不能将钢板1的上下面高精度地均匀地冷却到目标温度、不能稳定确保钢板品质的情况。

作为其对策，优选的是，实测通板速度、各约束辊对2₁-2₂间、2₂-2₃间、……2_n-1-2_n间……的各约束辊对间的上下面喷嘴群6₁、6₂、……6_n……的入侧和出侧的温度，运算该个及后续的约束辊对间的上下面喷嘴群中的实际的热传导率，基于该运算值修正该个及后续的约束辊对间的上下面喷嘴群的钢板预测温度履历，能够变更为对应于实际作业的设定控制。(对应于技术方案5的形态例)

在本发明中，在钢板输送方向上，将钢板冷却区域至少分割为喷流冲击部区域和喷流非冲击部区域、预测各分割区域的热传导率是必要条件。在钢板宽度方向上，由于在中央部区域和两侧部区域中冷媒的流动方式、特别是冷媒深度不同，热传导率也不同，所以考虑钢板宽度方向的冷却区域的分割。

在钢板输送方向、钢板宽度方向上同时将钢板冷却区域分割并不是必须的，但在钢板宽度方向的两侧部区域中，有配设边缘遮挡部13以将来自喷嘴3的冷媒喷流3a遮蔽而不碰到钢板的情况，为了稳定确保此时的宽度方向上的冷却控制精度，也分割地进行该边缘遮挡部13的遮挡部处的热传导率预测，由此能够相应地提高冷却控制精度。因此，优选地在钢板输送方向、钢板宽度方向上同时将钢板冷却区域分割而预测各分割区域的热传导率。

另外，如上所述，通过上、下面喷嘴群6a、6b将钢板冷却区域分割的情况下，在钢板上面侧与钢板下面侧分割区域并不需要必须完全相同。

[区域分割例3]

在该区域分割例3中，如图5(a)、图5(b)所示，在对应于钢板1的喷嘴3₁(群)和3₂(群)在上面喷嘴群6a的钢板输送方向上显著分离配置的这一点上，与区域分割例1、2不同。

在采用本发明时，喷嘴3₁区域和3₂区域为喷流冲击部区域A、A₁，喷嘴3₁区域和3₂区域间作为喷流非冲击部区域BC处理。因此，在该情况下，钢板冷却区域例如分割为

(1)喷流冲击部区域A

(2)喷流冲击部区域A₁

(3)喷流非冲击部区域B

(4)喷流非冲击部区域C

(5)喷流非冲击部区域B、C。

此外，在上面喷嘴群6a的钢板宽度方向上，基本上与图2(b)、图3(b)所示的区域分割例2的情况相同，考虑钢板冷却区域分割为Ea、A(或A₁)、Eb的情况。

另外，这里对下面喷嘴群6b的区域分割省略说明。

关于来自本发明的各约束辊对间的上、下面喷嘴群6a、6b的喷嘴的喷射冷媒量，考虑到基于例如实验值及热计算的例如图7、图8等的基于喷流冲击部区域和喷流非冲击部区域中的钢板表面温度、热传导率、水量密度、MHF点的上升的有无等的关系的冷却特性，运算能够在钢板上下、钢板宽度方向上有效地实现均匀冷却的条件而进行设定控制。

例如，在上面喷嘴群中，预测并设定各分割区域的热传导率，基于该预测值运算钢板的温度履历，设定并控制从冷却开始到冷却结束的钢板输送方向及宽度方向的各分割区域(喷流冲击部区域)的喷射冷媒量、通板速度，对应于钢板条件(板厚、板宽、冷却停止温度)、冷却开始温度变化、通板速度变化而稳定确保冷却控制精度。

此外，在下面喷嘴群中，基本上对应于上面喷嘴群的各分割区域中的热传导率而将钢板冷却区域分割成多个，设定并控制各分割区域中的喷射冷媒量，以使钢板上下面的温度履历差变小。

在本发明中，如上述那样，将各约束辊对间的上下面喷嘴群的钢板冷却区域分割成多个，高精度地预测各分割区域中的热传导率，运算钢板的预测温度履历，减小钢板上下面的温度履历差，设定并控制喷射冷媒量、通板速度，以通过各约束辊对间的上下面喷嘴群使钢板成为冷却目标温度。

上述基于配置在约束辊对2₁-2₂间的约束辊对间的上下面喷嘴群6₁进行了说明，而将后接于该约束辊对间的上下面喷嘴群6₁、将与上下面喷嘴群6₁同样的约束辊对2₂-2₃间……2_n-1-2_n间……的上下面喷嘴群6₂……6_n……(其中，由于越是后段侧的各约束辊对间的上下面喷嘴群，钢板温度水平越低，所以这些上下面喷嘴群并不一定相同)配置为，使其在输送方向上分别分担冷却。

在这些后续的约束辊对2₂-2₃间……2_n-1-2_n间……的上下面喷嘴群6₂……6_n……等中，也基本上与约束辊对间的上下面喷嘴群6₁同样，将钢板冷却区域分割而预测各分割区域的热传导率，运算钢板的预测温度履历，设定并控制各约束辊对间的上、下面喷嘴群的喷射冷媒量，以使得当在最终的约束辊对间的上下面喷嘴群中结束了冷却时、在钢板的上下方向、宽度方向上使钢板的温度履历差变小而成为冷却目标温度。

实施例

该实施例是图1～图3所示那样的钢板的冷却设备例，是将热精轧后的板厚25mm、板宽4000mm、温度850℃的钢板(钢带)去氧化皮后、进行矫正、以通板速度为60m/分在约束辊对2₁-2₂间约束输送中、从配置在约束辊对2₁-2₂间的上下面喷嘴群6₁的上、下面喷嘴群6a、6b的各喷嘴3喷射冷却水、将钢板1以冷却速度30℃/秒冷却到400℃的情况的例子。

在实际的冷却设备中，后接于约束辊对间的上下面喷嘴群6₁而通过分别配置在多对约束辊对间的上下面喷嘴群分担冷却，而这里为涉及约束辊对间的上下面喷嘴群6₁单位中的冷却的实施例。#

在该实施例中，将约束辊对间的上下面喷嘴群6₁的上面喷嘴群6a中的钢板冷却区域在钢板输送方向上4分割为喷流冲击部区域A和A₁、入侧的喷流非冲击部区域B、和出侧的喷流非冲击部区域C，按照各分割区域预测热传导率，使喷射冷却水量能够在喷流冲击部区域A和A₁中分别设定和控制。因此，冷却区域的分割依据上述区域分割例2。

此外，将钢板宽度方向的钢板冷却区域3分割为输送方向的喷流冲击部区域A(或A₁)的两侧部(遮挡部区域)的喷流非冲击部区域Ea、Eb，按照各个分割区域预测热传导率，使喷射冷却水量能够在喷流冲击部区域A(或A₁)、A区域的侧部：Ea₀、Eb₀、A1区域的侧部：Ea₁、Eb₁(Ea₀、Eb₀、Ea₁、Eb₁在没有做成遮挡部区域的情况下也考虑作为喷流冲击部区域)中分别进行设定控制。

另一方面，在下面喷嘴群6b中，将钢板冷却区域在钢板输送方向上4分割为喷流冲击部区域D和D₁、入侧的喷流非冲击部区域E、出侧的喷流非冲击部区域F，基于按照各分割区域预先通过实验求出的热传导率的特性预测该条件的热传导率，使喷射冷却水量能够在喷流冲击部区域D、D₁中分别进行设定控制。

此外，在钢板宽度方向上，3分割为输送方向的喷流冲击部区域D(或D₁)、和其两侧部的喷流冲击部区域Ec、Ed，按照各个分割区域预测热传导率，使喷射冷却水量能够在喷流冲击部区域D(或D₁)、Ec、Ed中分别设定控制。

以下对实施条件与实施结果与以往例的情况(比较例)一起进行说明。这里所说的以往例，是不分割约束辊对间的上下面喷嘴群的上、下面喷嘴群的钢板冷却区域，能够一起预测热传导率，设定控制来自约束辊对间的上下面喷嘴群的上、下面喷嘴群的冷却水量的情况的例子。

[实施条件]

约束辊径：400mm

约束辊对间(钢板冷却区域)距离L：1000mm

钢板冷却区域的面积：4m²(钢板1的宽度×约束辊间距离)

上面喷嘴群6a

(输送方向)

入侧的喷流非冲击部区域B的面积：1m²

(B的长度：250mm)

喷流冲击部区域A、A₁的面积：共计2m²

(A、A₁的长度：各250mm)

喷流冲击部区域A、A₁的喷流冲击面积率：各70％

出侧的喷流非冲击部区域C的面积：1m²

(C的长度：250mm)

(宽度方向)

侧部(遮挡部)的喷流非冲击部区域Ea₀、Eb₀、Ea₁、Eb₁的面积：各0.125m²

(Ea₀、Eb₀、Ea₁、Eb₁的宽度：各250mm)

下面喷嘴群6b

(输送方向)

入侧的喷流非冲击部区域E的面积：0.8m²

(E的长度：200mm)

喷流冲击部区域D、D₁的面积：共计2.4m²

(D、D₁的长度：各300mm)

喷流冲击部区域D、D₁的喷流冲击面积率：各90％

出侧的喷流冲击部区域F的面积：0.8m²

(F的长度：200mm)

(宽度方向)

侧部的喷流冲击部区域Ec、Ed的面积：各0.22m²

(Ec、Ed的宽度：各220mm)

在该实施例中，在上面喷嘴群6a中，预测为了确保加进了钢板宽度方向的分割区域A、A₁、Ea₀、Eb₀、Ea₁、Eb₁(由于Ea₀、Eb₀、Ea₁、Eb₁在这里不是遮挡部，所以作为不喷射冷却水的喷流非冲击部区域)、和钢板输送方向的分割区域B、A(或A₁)、C的上述冷却速度而需要的上面侧的热传导率，为了使该约束辊对间的上下面喷嘴群6₁的出侧中的钢板温度成为目标温度400℃，使从冷却开始到冷却结束的来自喷流冲击部区域A、A₁、Ea₀、Eb₀、Ea₁、Eb₁的喷射冷却水量密度(其中，在Ea₀、Eb₀、Ea₁、Eb₁的区域中喷射水量是0)为

A区域：1.3m³/m²/分

A₁区域：1.0m³/m²/分，

通板速度设定控制为：60m/分。关于这里的各分割区域的热传导率，分别基于

A区域：图7的1.3的线

A₁区域：图7的1.0的线

B区域：图8的1.3的线

C区域：图8的1.0的线

Ea₀、Eb₀的区域：图8的1.3的线

Ea₁、Eb₁的区域：图8的1.0的线，

进行预测设定。

另一方面，在下面喷嘴群6b中，预测为了确保添加了钢板宽度方向的分割区域Ec、D、D₁、Ed(这里，Ec、Ed为遮挡部，作为喷流非冲击部区域)、钢板输送方向的分割区域E、D、D₁、F和钢板宽度方向的上述冷却速度而需要的下面侧的热传导率，为了使该约束辊对间的上下面喷嘴群6₁的出侧中的钢板温度成为目标温度400℃，将从冷却开始到冷却结束的来自喷流冲击部区域D、D₁、Ec、Ed的喷射冷却水量密度设定控制为

D区域：1.7m³/m²/分

D₁区域：1.3m³/m²/分。

关于这里的各分割区域的热传导率，分别基于

D区域：图7的1.7的线

D₁区域：图7的1.3的线

Ec、Ed区域：另外测量的空冷的值

E区域、F区域：另外测量的空冷的值

进行预测设定。

在通过该约束辊对间的上下面喷嘴群6₁的上、下面喷嘴群6a、6b从上下冷却、测量下游侧的约束辊对2₂通过5秒后的钢板的上面侧的温度和下面侧的温度时，上面侧与下面侧的温度差相对于目标温度400℃为±10℃，均匀性较高，翘曲及残余应力很小，能够得到可充分满足形状、材质都均匀性良好的钢板1。

该结果是因为，将钢板输送方向、钢板宽度方向的钢板冷却区域分割成多个为热传导率显著不同的区域而提高热传导率的预测精度，所以能够将从冷却开始到冷却结束的钢板温度履历、宽度方向变位、上下面的差减小。

另外，这里的钢板温度的测量是在从钢板的端部除去了相当于板厚的2倍的边缘部区域(宽度100mm)后的中央部位进行的。

此外，对于与该钢板相同的板宽、厚度为15-40mm的钢板，使通板速度以变化范围40-90m/分变化，制造1200张后，在冷却开始温度850℃的基础上发生了±20℃的变动，但实际的冷却停止温度的标准偏差为10℃，是良好的。

比较例

在该比较例中，在不将上、下面喷嘴群6a、6b的钢板冷却区域分割而一起预测热传导率、在所有喷流冲击部区域中一起设定控制喷射冷媒量这一点上与实施例1的实施条件不同。在其上面侧，喷射冷媒量作为总量与实施例相同。

在上面喷嘴群6a中，预测为了确保上述冷却速度而需要的钢板上面侧的热传导率(这里在图6中假设为0.65m³/m²/分(平均值)而预测上面侧的热传导率)，设定来自喷流冲击部区域A+A₁的喷射冷却水量，为了使该约束辊对间的上下面喷嘴群6₁的出侧的钢板温度为目标温度400℃，设定控制从冷却开始到冷却结束喷射冷却水量。

另一方面，在下面喷嘴群6b中，预测相对的钢板上面侧的热传导率，设定并控制来自喷流冲击部区域D+D₁、Ec、Ed的喷射冷却水量，以使基于该预测值的从冷却开始到冷却结束的钢板温度履历接近于相对的钢板的上面侧的温度履历。

测量被该约束辊对间的上下面喷嘴群6₁的上、下面喷嘴群冷却、通过下游侧的约束辊2₂5秒后的钢板的上面侧的温度和下面侧的温度，结果上面侧与下面侧的温度差相对于目标温度400℃为±20℃变动幅度较大，翘曲及残余应力较大，不能得到形状、材质均匀性良好的钢板。

此外，在以目标冷却停止温度为400℃制造1200张与该钢板相同的板宽、厚度为15-40mm的钢板时，在冷却开始温度850℃中存在±18℃的变动，实际的冷却停止温度的标准偏差为25℃，与本发明的实施例相比较大。

另外，该比较例中的从冷却开始到冷却结束的钢板温度履历在宽度方向部位上有显著的差，此外，在上下面上也有同样的差。

可以想到它们的主要原因，在钢板输送方向的钢板冷却区域中即使有热传导率显著不同的部位，也一起(平均)设定热传导率来设定并控制喷射冷却水量。

本发明并不限于上述各实施例的内容，关于例如分割的部位区域、构成上下面喷嘴群的各喷嘴的种类(构造)及配置(数、排列)条件、从各喷嘴列的冷媒喷射条件、约束辊的直径、配置条件、边缘遮挡的有无等，可以根据对象钢板的尺寸(特别是厚度)、温度、通板速度、目标冷却温度、冷却时间(冷却速度)等，在上述权利要求书的范围内可以变更。

工业实用性

本发明中，在计算并预测钢板的温度履历时，通过采取将各约束辊对间的上下面喷嘴群的钢板冷却区域按照热传导率不同的区域分割的在物理上妥当的方法，能够进行MHF点前后的热传导率的变化较大的温度区域中的高精度的温度预测。

由此，即使在相同的钢板内将前端部与尾端部的冷却开始温度差(由于尾端部较晚地进入到冷却设备中，所以温度较低)通过使通板速度在尾端部比前端部连续地变快等而使钢板整体的温度均匀的情况下，也能够容易地进行温度推测。

在本发明中，更具体地讲，将各约束辊对间的上下面喷嘴群的钢板冷却区域按照热传导率近似的区域分割成多个(例如分割为喷流冲击部区域和喷流非冲击部区域)，预先预测各分割区域中的热传导率而进行冷却控制，所以也考虑到使温度及通板速度变化的情况，能够改善热传导率的预测精度、和基于该热传导率的预测值的钢板的预测温度履历的预测精度。由此，能够稳定地确保冷却的控制精度，能够使钢板的表面温度分布幅度成为20℃左右。

此外，通过考虑钢板上下的各分割区域的热传导分布而进行冷却控制，能够将钢板上下的温度差减小到10℃左右，高精度地冷却到目标温度，能够将具有稳定的形状特性、机械性质的钢板稳定确保为各钢板的机械性质的差较小的钢板群。

Claims

1.一种钢板的冷却方法，利用钢板的冷却装置对钢板进行控制冷却，所述钢板的冷却装置具备约束热轧的钢板来进行通板的由上辊和下辊构成的多对约束辊和上、下面喷嘴群，所述上、下面喷嘴群具有对通过在通板方向的前后相邻的各约束辊对间的钢板的上、下表面喷射冷却媒体的、在钢板宽度方向上排列为一列或多列的喷嘴，其特征在于，

将各约束辊对间的上、下面喷嘴群的钢板冷却区域在钢板输送方向上至少分割为喷流冲击部区域和喷流非冲击部区域，基于预先预测的各分割区域的热传导率运算钢板的预测温度履历，控制各约束辊对间的喷流冲击部区域的上、下面喷嘴群的喷射冷却媒体量。

2.如权利要求1所述的钢板的冷却方法，其特征在于，

在将各约束辊对间的上下面喷嘴群的钢板冷却区域的喷流冲击部区域在钢板输送方向上分割为2分割以上的情况下，以各分割区域单位控制上、下面喷嘴群的喷射冷却媒体量。

3.如权利要求1或2所述的钢板的冷却方法，其特征在于，

在各约束辊对间的钢板冷却区域的钢板宽度方向上，至少将喷流冲击部区域分割为两侧端部区域、和该两侧端部区域的内侧区域，基于预先设定的各分割区域的热传导率运算钢板宽度方向的预测温度履历，控制各约束辊对间的钢板宽度方向的喷流冲击部区域的上、下面喷嘴群的喷射冷却媒体量。

4.如权利要求3所述的钢板的冷却方法，其特征在于，

在将约束辊对间的上下面喷嘴群的钢板冷却区域的喷流冲击部区域在钢板宽度方向上分割为2分割以上的情况下，以各分割区域单位控制上、下面喷嘴群的喷射冷却媒体量。

5.如权利要求1～4中任一项所述的钢板的冷却方法，其特征在于，

根据各约束辊对间的入侧和出侧的钢板温度实测值，通过运算求出通过的约束辊对间的热传导率实际值，基于该实际值和钢板温度实测值补正后续的约束辊对间通过时的热传导率，修正钢板的预测温度履历，控制各约束辊对间的钢板宽度方向、钢板输送方向的喷流冲击部区域的上、下面喷嘴群的喷射冷却媒体量。