CN101394946A - 热轧钢带的冷却装置及冷却方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供在用冷却水冷却热轧后的钢带时，能够从钢带的前端至末端均匀地实施冷却的热轧钢带的冷却装置及冷却方法。冷却装置(10)具备以向钢带(12)的移动方向上游侧以喷射角θ喷射棒状冷却水的方式倾斜设置的多个圆管喷嘴(15)和设置于其上游侧的与辊道(8)之间夹持钢带(12)的夹送辊(11)。

Description

热轧钢带的冷却装置及冷却方法
技术领域
本发明涉及用于冷却热轧后的钢带的冷却装置及冷却方法。
背景技术
通常，为了制造热轧钢带，在加热炉中将钢板坯加热至规定温度，并将加热后的钢板坯用粗轧机轧制为规定的厚度而制成粗型材，接着将该粗型材在由多台轧钢机架构成的连续热精轧机中制成规定厚度的钢带。然后，将该钢带利用输出辊道上的冷却装置进行冷却后，用卷取机卷取，由此来制造。
此时，在对热轧后的高温钢带连续地进行冷却的输出辊道的冷却装置中，为了进行钢带的上面冷却，由圆管状的层流冷却喷嘴向钢带输送用的辊道上横跨其宽度方向直线状地喷注多条层流冷却水。另一方面，为了进行钢带的下面冷却，通常采用在辊道间各自设置喷雾嘴并由其喷射冷却水的方法。
但是，在这种以往的冷却装置中，由于钢带的上面冷却中使用的由圆管层流喷嘴喷出的冷却水呈自由降落流，因而存在下述问题：如果钢带的上面存在滞留水的水膜，则冷却水难以到达钢带，在钢带上面有滞留水与无滞留水的情况下冷却能力产生差异的问题；以及由于降落到钢带上的冷却水自由地向前后左右扩散，因而存在冷却区域(冷却带)发生变化、冷却能力不稳定的问题等。这种冷却能力变动的结果是钢带的材质容易变得不均匀。
因此，为了除去钢带上面冷却水(滞留水)，得到稳定的冷却能力，提出了下述方法：以横穿钢带上面的方式斜方向地喷射流体从而排出滞留水的方法(例如，参照专利文献1)、或者通过将用于约束钢带的上下移动的约束辊作为除水辊来拦住滞留水，将冷却区域设定在一定范围的方法(例如，参照专利文献2)。
另外，在“具体实施方式”部分引用了下述专利文献3，在此一并记入。
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
发明内容
但是，根据专利文献1所述的方法，随着向下游的流淌钢带上面滞留大量的冷却水，因此越向下游侧除水效果越不明显。另外，专利文献2所述的方法中，从辊轧机出来后至到达卷取机时，是在没有约束辊约束的状态下输送钢带前端部，因此得不到由约束辊(除水辊)产生的除水效果。而且，钢带前端部一边上下移动一边以起波浪的状态在输出辊道上通过，因此如果向该钢带前端部的上面供给冷却水，则冷却水容易选择性地滞留在上下起波浪的波谷部分，直到用卷取机卷取钢带前端而使张力作用于钢带、钢带被绷紧从而上下波动消失之前，产生冷却温度的振荡(hunting)现象。该冷却温度的振荡现象也会使钢带的机械性质产生偏差。
本发明是考虑了上述事实而完成的，其目的在于提供在用冷却水冷却热轧后的钢带时，通过实现高冷却能力和稳定的冷却区域，能够从钢带的前端至末端均匀地实施冷却的热轧钢带的冷却装置及冷却方法。
为了解决上述课题，本发明具有以下特征。
(1)一种热轧钢带的冷却装置，用于冷却输送至输出辊道上的终轧后的热轧钢带，其特征在于，在钢带的上面侧设置多个以喷射角向钢带的移动方向上游侧倾斜的方式喷射棒状冷却水的冷却喷嘴，并且在其上游侧设置除去由所述冷却喷嘴喷射的钢带上面的冷却水的除水装置。
(2)如(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设置多个的同时，在钢带移动方向上设置多列，并且设置各列中所设置的冷却喷嘴的宽度方向位置，使其上游侧列中的宽度方向位置和下游侧列中的宽度方向位置错开。
(3)如(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与钢带所成的角度为55°以下。
(4)如(2)或(3)所述的热轧钢带的冷却装置，其特征在于，所述冷却喷嘴列，能够以1列以上作为控制单元、各自独立地控制冷却水的开-关。
(5)如(1)～(4)中任一项所述的热轧钢带的冷却装置，其特征在于，所述除水装置为以旋转接触钢带的方式可升降的旋转驱动的夹送辊。
(6)如(1)～(4)中任一项所述的热轧钢带的冷却装置，其特征在于，所述除水装置为由缝隙状或圆形的喷嘴喷射口以喷射角向钢带的移动方向下游侧倾斜的方式喷射除水用流体的1列以上的喷嘴。
(7)一种热轧钢带的冷却方法，其为输送至输出辊道上的终轧后的热轧钢带的冷却方法，其特征在于，在钢带的上面侧向钢带的移动方向上游侧倾斜地喷射棒状冷却水，并且通过设置于其上游侧的除水装置除去冷却水。
(8)如(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移动方向的喷嘴列数来改变冷却带长度，从而控制冷却能力。
(9)如(7)或(8)所述的热轧钢带的冷却方法，其特征在于，使用夹送辊作为所述除水装置，该夹送辊预先设定成钢带板厚以下的间隙、在钢带前端被夹持后开始喷射冷却水，并且在钢带前端卷入卷取机的几乎同时、使夹送辊在仍然旋转的状态下稍上升。
(10)如(8)所述的热轧钢带的冷却方法，其特征在于，使用由向钢带的移动方向下游侧倾斜的缝隙状或圆形的喷嘴喷射口喷射除水用流体的喷嘴作为所述除水装置，根据向所述钢带移动方向上游侧倾斜而喷射的棒状冷却水的喷射喷嘴的列数而改变喷射所述除水用流体的喷嘴的水量、水压、喷射喷嘴的列数中的任意一个以上。
(11)如(8)～(10)中任一项所述的热轧钢带的冷却方法，其特征在于，向所述钢带的移动方向上游侧倾斜而喷射棒状冷却水的钢带移动方向的喷嘴列数的控制是通过使所述除水装置侧的喷嘴列优先喷射、并依次开关下游侧的喷嘴列来改变冷却带长度。
根据本发明，能够从钢带的前端至末端均匀地实施冷却，因而钢带的品质稳定。与此相伴，钢带的切除减少、成品率升高。
附图说明
图1是本发明的第1、第2实施方式的辊轧设备的结构图。
图2是本发明的第1实施方式的冷却装置的结构图。
图3是本发明的第1实施方式的冷却装置的详图。
图4是本发明的第2实施方式的冷却装置的结构图。
图5是本发明的第2实施方式的冷却装置的详图。
图6是本发明的第2实施方式的冷却装置的结构图。
图7是对本发明的冷却装置的撞击位置进行说明的图。
图8A、图8B是本发明的第1、第2实施方式的冷却装置本体及第2实施方式的除水装置的棒状冷却水喷射喷嘴的详图。
图9是本发明的第3实施方式的辊轧设备的结构图。
各图中编号的含义如下所述。
1.粗轧机
2.粗型材
3.辊道
4.连续精轧机组
4E.最后的精轧机
5.输出辊道
6.冷却装置
7.圆管层流喷嘴
8.辊道
9.喷雾嘴
10.冷却装置
10a.冷却装置本体
10b.冷却装置本体
11.夹送辊
12.钢带
13.卷取机
14.冷却水喷嘴集管
15.圆管喷嘴
16.冷却水供给管
17.临近冷却装置
18.夹送辊
19.作为除水装置的棒状冷却水喷射喷嘴
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
图1表示本发明的第1实施方式的热轧钢带的制造设备。
将用粗轧机1轧制的粗型材2输送至辊道3上，连续地经7台连续精轧机组4轧制成规定的厚度而形成钢带12后，将其引导至最后的精轧机4E后方的构成钢带输送路径的输出辊道5上。该输出辊道5全长约有100m，其一部分或几乎大部分设有冷却装置，钢带12在此冷却后，经下游侧的卷取机13卷取而形成热轧带卷。
该实施方式中，作为设置于输出辊道5上的钢带上面冷却用冷却装置，依次设置以往的冷却装置6和本发明的冷却装置10。以往的冷却装置6以规定间距设置于输出辊道5的上面侧，并具备对钢带供给作为自由降落流的冷却水的多个圆管层流喷嘴7。另外，作为钢带下面冷却用的冷却装置，在钢带输送用的辊道8之间设置多个喷雾嘴9。
在此，本发明的第1实施方式的冷却装置10的周边结构如图2所示。在输出辊道5的上面侧具备下述的冷却装置本体10a，在其上游侧具备作为除水装置的夹送辊11。另外，钢带下面侧的结构与以往的冷却装置6相同，例如，在钢带移动方向上以约400mm的间距设置直径350mm的旋转的钢带输送用辊道8，这些辊道8位于钢带12的下面侧。
冷却装置本体10a的结构如图3所示。即，冷却水喷嘴集管14上在钢带宽度方向上以规定的间距(例如30mm间距)设置成1列的圆管喷嘴15，在钢带移动方向上以规定的间距(例如100mm间距)设置成规定的列数(例如100列)。另外，每列圆管喷嘴15经由1根冷却水喷嘴集管14与冷却水供给管16连接，各冷却水供给管16能够独立地控制开-关。
圆管喷嘴15为具备规定内径(例如10mmφ)的内表面光滑的直管喷嘴，由圆管喷嘴15供给的冷却水为棒状冷却水。并且，该圆管喷嘴15以向钢带12的移动方向上游侧以规定的喷射角θ(例如θ＝50°)喷射棒状冷却水的方式倾斜设置。另外，圆管喷嘴15的出口的高度位置如下设定：即使钢带12上下移动也不会接触到圆管喷嘴15，并且距离钢带12上面为规定高度(例如1000mm)。
在此，本发明的棒状冷却水，是指由圆形(也包括椭圆形或多边形)的喷嘴喷出口以加压至一定程度的状态喷射的冷却水，由喷嘴喷出口喷出的冷却水的喷射速度为7m/s以上，是从喷嘴喷出口喷出到撞击在钢带上为止的水流截面几乎保持圆形的具有连续性和直行性的水流的冷却水。即，与由圆管层流喷嘴喷出的自由降落流或以喷雾那样的液滴状态喷射的水流不同。
另一方面，作为除水装置的夹送辊11，设置于冷却装置本体10a上游侧的辊道8上，为规定大小(例如，直径250mm)的辊，与对置的辊道之间夹持钢带12。并且，对夹送辊11进行旋转驱动，使其能够以与钢带12旋转接触的方式升降，并且能够任意地改变其保持的高度位置。夹送辊11与辊道8的间隔(间隙)，预先设定为小于钢带12的板厚(例如，板厚-1mm)，由精轧机出来的钢带12的前端通过夹送辊11后，到达冷却装置本体10a出口侧，之后开始由圆管喷嘴15喷射冷却水。另外，夹送辊11的侧部上连接有用于旋转驱动夹送辊11的驱动电动机(未图示)，通过该驱动电动机调节夹送辊11的旋转速度，使其达到与钢带12的输送速度相一致的线速度。另外，调节冷却装置本体10a与夹送辊11，使由设置于最前列(最上游侧的列)的圆管喷嘴喷射的冷却水到达钢带12上的位置比夹送辊11旋转接触钢带12的位置更靠近下游侧。
如此，在该实施方式中，冷却装置10具备以向钢带12的移动方向上游侧以喷射角θ喷射棒状冷却水的方式倾斜设置的多个圆管喷嘴15和设置于其上游侧的与辊道8之间夹持钢带12的夹送辊11，因此由圆管喷嘴15供给至钢带12上面后的冷却水(滞留水)向钢带12的移动方向上游侧流动的同时，流动的滞留水被夹送辊11拦住，因而冷却水的冷却区域一定。并且，由于由圆管喷嘴15喷射棒状冷却水，所以新鲜的冷却水能够冲破钢带12上面的滞留水的水膜到达钢带12。
另外，以往，钢带前端部是起波浪的形状，冷却水选择性地滞留在上下起波浪的波谷部分而成为过冷状态，而利用除水装置则滞留水不会流出至水冷装置外部(上游侧)。
其结果是，能够解决像使用由圆管层流喷嘴喷出的自由降落流的以往冷却装置那样的、在钢带上面有滞留水与无滞留水的情况下冷却能力产生差异的问题、以及降落到钢带上的冷却水自由地向前后左右扩散、因而冷却区域发生变化、冷却能力不稳定的问题，得到不受钢带形状影响的高稳定的冷却能力。例如，对于板厚3mm的钢带，能够进行冷却速度超过100℃/s的快速冷却。
另外，上述中，由圆管喷嘴15喷射的棒状冷却水与钢带12所成的角θ优选为55°以下。钢带静止的情况下，角θ如果超过60°，则到达钢带12后的冷却水(滞留水)在钢带移动方向的速度分量变小，与其上游侧列的滞留水产生干扰，妨碍滞留水的流出，因此，一部分滞留水流出至由最下游侧的圆管喷嘴15喷射的棒状冷却水的到达位置(撞击位置)的更下游侧，有冷却区域不稳定的危险性。而且，随着钢带的移动，其移动速度越快，滞留水越容易向下游侧流出。因此，为了确实地使到达钢带12后的冷却水在钢带移动方向上游侧流出，角θ优选设定为55°以下，更优选根据钢带的移动速度调节至30°～55°的范围内。但是，角θ小于30°的情况下，如果要维持距离钢带12的高度位置为规定值，则从圆管喷嘴15至棒状冷却水到达位置(撞击位置)的距离过远，棒状冷却水分散，有冷却特性降低的危险性，因此棒状冷却水与钢带12所成的角θ优选为30°以上。
本发明中，采用形成棒状冷却水的圆管喷嘴15作为冷却水喷嘴的理由如下。即，为了确实地进行冷却，需要使冷却水确实地到达、撞击钢带。为了达到该目的，必须破坏钢带12上面的滞留水的水膜而使新鲜的冷却水到达钢带12，因此需要的不是由喷雾嘴喷射的液滴群样的穿透力弱的冷却水流，而是有连续性和直行性的具有高穿透力的冷却水流。而且，以往使用的圆管层流喷嘴喷出的层流为自由降落流，因此存在如下问题：如果有滞留水膜则冷却水难以到达钢带，并且在有滞留水与无滞留水的情况下冷却能力产生差异；以及由于降落到钢带上的水向前后左右扩散、因而在钢带速度变化时冷却能力发生变化等。因此，本发明中，使用圆管喷嘴15(也可为椭圆形或多边形)，喷射由喷嘴喷出口喷出的冷却水的喷射速度为7m/s以上、从喷嘴喷出口喷出到撞击在钢带上为止的水流截面几乎保持圆形的具有连续性和直行性的棒状冷却水。这是因为利用由喷嘴喷出口喷出的冷却水的喷射速度为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，也能够稳定地突破钢带上面的滞留水的水膜。而且，本发明中，相对于钢带与钢带移动方向相反地从斜上方喷射冷却水，因此冷却水撞击钢带时钢带与冷却水的相对速度，是将钢带速度与流体向与钢带移动相反方向行进的速度(流体速度×cosθ)相加，相对速度虽然比垂直喷射撞击时大，但只要是棒状冷却水，则能够水流不分散地打破钢带上存在的滞留水到达钢带，进行稳定的冷却。
另外，也可以考虑使用缝隙状的喷嘴代替圆管喷嘴15，但是使用具有喷嘴不堵塞程度的间隙(实际上，需要3mm以上)的缝隙状喷嘴时，与在宽度方向上空出间隔设置圆管喷嘴15的情况相比，喷嘴的截面积变得极大。因此，如果为了对滞留水膜具有穿透力而要从喷嘴喷出口以7m/s以上的喷射速度喷射冷却水，则需要极大的水量，设备成本巨大，因而难以实现。
另外，相对于钢带与钢带移动方向相反地从斜上方喷射冷却水的方式，与冷却水相对于钢带垂直降落的以往的冷却方式相比，由于撞击时的相对速度大，因而冷却效率好。另外，与从钢带移动方向后方向前方倾斜地喷射冷却水的情况相比，也由于冷却水与钢带间的相对速度大，因而冷却效率优良。
另外，棒状冷却水的粗细优选为约数mm、并且至少为3mm以上。因为小于3mm时，难以突破钢带上的滞留水，使冷却水撞击钢带。
并且，对圆管喷嘴15的设置，如图7所示，优选设置为前列(上游侧)的棒状冷却水撞击位置与次列(下游侧)的棒状冷却水撞击位置在宽度方向上错开。作为错开方法的示例，例如，如图8A所示，次列喷嘴在宽度方向的安装间距与前一列相同、将宽度方向的安装位置错开宽度方向喷嘴安装间距的1/3的距离，或者也可以如图8B所示，在次列中，设置于前列的相邻喷嘴的中央部。由此，次列棒状冷却水撞击在宽度方向上相邻的棒状冷却水之间冷却减弱的部分上，补充冷却使宽度方向上实现均匀冷却。
另外，如上所述，该冷却装置10中，夹送辊11与辊道8的间隔预先设定为小于钢带12的板厚(例如，板厚-1mm)，由精轧机出来的钢带12的前端通过夹送辊11后，到达冷却装置本体10a出口侧时开始由圆管喷嘴15喷射冷却水，在板厚厚(例如，板厚2mm以上)的钢带中，可以在预先喷射冷却水的状态下使钢带前端通过。由此，能够从钢带12前端开始规定的冷却。另外，钢带12的板厚薄、在冷却水的影响下钢带12的通过变得不稳定的情况下，可以先以不妨碍钢带12前端通过程度的喷射压力喷射冷却水，在钢带前端夹入夹送辊11后，再变换成规定的喷射压力。但是，由于夹送辊11抑制了在精轧机4到夹送辊11之间产生的钢带12的上下移动，因此通过冷却装置本体10a的钢带前端部的通过与没有夹送辊11的情况相比比较稳定，在钢带12的前端到达冷却装置本体10a出口侧前开始喷射冷却水也没关系。因此，优选根据板厚、输送速度、钢带温度等进行调节，在不妨碍通过的时间点开始喷射冷却水。另外，钢带12的前端被卷取机13卷取而施加张力后，使夹送辊11在仍然旋转的状态下稍微(例如至板厚+1mm)上升，以使间隙达到钢带12的板厚以上。即使在该状态下，钢带12上的冷却水也几乎不会流进夹送辊11的上游侧，通过夹送辊11实现良好的除水。使夹送辊11稍上升是为了防止产生由夹送辊旋转速度与钢带移动速度的微妙的不一致所引起的划痕或松弛。
另外，根据钢带12的移动速度和温度等，如下调节冷却水的喷射。首先，根据钢带12的移动速度、钢带12的温度测量值、达到目标冷却停止温度时的冷却温度量，求出冷却带的长度、即喷射棒状冷却水的圆管喷嘴15的列数。然后，仅将所求列数的圆管喷嘴15设定为从距离夹送辊11近的一侧优先喷射。此后，根据冷却后钢带12的温度测量值，适当改变钢带12移动速度(加速、减速)，同时改变圆管喷嘴15的喷射列数。另外，该冷却带长度的改变优选通过下述方式进行：夹送辊11侧的喷嘴列总是喷射，依次开关下游侧的喷嘴列从而改变喷射列数。
另外，该夹送辊11的主要作用是通过拦住来自冷却装置本体10a的冷却水，而使冷却水的冷却区域一定。因此，如后面本发明的第2实施方式中所述，除水装置不限于上述夹送辊11，只要是能够除去由圆管喷嘴15喷射的钢带上面的冷却水的装置，可以使用各种形式的装置。
以下，作为本发明的第2实施方式，对于代替第1实施方式中的夹送辊11，设置喷射除水用流体的喷嘴、特别是棒状冷却水喷射喷嘴作为除水装置的情况进行说明。作为该除水装置的棒状冷却水，不是以冷却为目的，但是与第1实施方式的由圆管喷嘴15喷射的棒状冷却水相同，使用利用冷却水、以加压状态喷射、从喷嘴喷出口喷出到撞击在钢带上为止的水流截面几乎保持圆形的具有连续性和直行性的水流，因此在此称为棒状冷却水。
第2实施方式的热轧钢带的制造设备的结构，与图1所示的第1实施方式的热轧钢带的制造设备的结构几乎相同，第2实施方式的冷却装置10的周边结构如图4所示。即，在输出辊道5的上面侧，具备下述冷却装置本体10b，在其下游侧具备作为除水装置的棒状冷却水喷射喷嘴19。另外，钢带下面侧的结构与第1实施方式相同。
冷却装置本体10b的结构如图6所示。与第1实施方式的冷却装置本体10a相同，在钢带宽度方向上以规定的间距(例如60mm间距)设置于冷却水喷嘴集管14上的圆管喷嘴15，在钢带移动方向上以规定的间距(例如100mm间距)设置成规定的列数(例如100列)；圆管喷嘴15以向钢带12的移动方向以规定的喷射角θ(例如θ＝50°)喷射棒状冷却水的方式倾斜设置。但是，第1实施方式的冷却装置本体10a中，每列圆管喷嘴经由1根冷却水喷嘴集管14与冷却水供给管16连接，并且各冷却水供给管16能够独立地控制开-关，而第2实施方式的冷却装置本体10b中，每2列圆管喷嘴经由1根冷却水喷嘴集管14与冷却水供给管16连接，以其作为控制单元，各冷却水供给管16能够独立地控制开-关。圆管喷嘴15的口径、喷射角、喷嘴高度等的设定方法与第1实施方式相同。
另外，对于冷却装置本体10b的结构，该冷却装置本体10b中，以2列圆管喷嘴作为控制单元来控制开-关。实施该开-关控制的目的在于调节冷却结束时的温度，开放1列圆管喷嘴能够冷却多少度以及如何设定冷却停止温度的精度范围，决定进行开-关控制的控制单元(喷嘴列数)。上述结构的情况下，每列圆管喷嘴具有冷却约1℃～约3℃的能力，例如目标为±5℃的温度精度时，如果能以约5℃～约10℃的分辨率进行开关控制，则能够调节温度至允许的温度范围内。因此，该实施方式中，如果开-关1次调节5℃，则只要开-关1根冷却水供给管16能够开-关2列圆管喷嘴，就能够以充分的精度进行温度调节。并且，如果像这样将多列圆管喷嘴作为控制单元进行开-关控制，由于作为进行开-关控制所需要的器械的切断阀的个数和配管的根数都减少，因此能够廉价地制造设备。
该实施方式中，对能够以2列圆管喷嘴作为控制单元来控制开-关的装置进行了说明，但在能够维持需要的温度精度的范围内，可以以更多的列数作为控制单元。另外，对于长度方向(钢带移动方向)，也可以根据部位改变1个开-关装置中的控制单元(圆管喷嘴的列数)。
另一方面，作为除水装置的棒状冷却水喷射喷嘴19，以规定的喷嘴直径(例如，内径5mm)、喷嘴间距(例如，40mm)设置于冷却装置本体10b的上游侧，喷射向冷却装置本体10b侧(下游侧)倾斜的棒状冷却水。由棒状冷却水喷射喷嘴19喷射的棒状冷却水与钢带12所成的角η，可以应用与由上述冷却装置本体10a(10b)喷射的棒状冷却水的喷射角θ相近的考虑方式，优选设定为60°以下。喷射角η如果超过60°，则到达钢带12后的冷却水(滞留水)在钢带移动方向的速度分量变小，与其下游侧的由冷却装置本体10b喷射的棒状冷却水相干扰，妨碍滞留水的流出，因此，一部分滞留水流出至由棒状冷却水喷射喷嘴19喷射的棒状冷却水的上游侧，有冷却区域不稳定的危险性。并且，虽然棒状冷却水喷射喷嘴19向钢带移动方向下游侧喷射，但由于钢带与滞留水之间产生的剪切力，滞留水原本具有容易向钢带移动方向泄漏的倾向。因此，由于滞留水本来就难以漏入钢带上游侧，η比由设置于移动方向下游侧的冷却装置本体10b喷射的棒状冷却水的喷射角θ大5°以内也没关系。
另外，由棒状冷却水喷射喷嘴19喷射的棒状冷却水，需要具备阻止由冷却装置本体10b喷射的棒状冷却水、使其不向上游侧流出程度的力。因此，在冷却装置本体10b使用圆管喷嘴15列数多的情况下，优选增大棒状冷却水喷射喷嘴19喷射的水流的流量、流速、水压，以使除水能力稳定。或者，也可以如图5所示，在钢带移动方向上设置多列(例如5列)除水装置的棒状冷却水喷射喷嘴19，根据冷却装置本体10b的圆管喷嘴15的使用列数，改变棒状冷却水喷射喷嘴19的使用列数。
但是，由于棒状冷却水喷射喷嘴19在宽度方向上多个并列设置，因此喷射的棒状冷却水之间在宽度方向上产生间隙，滞留水有从该间隙漏出的危险性。因此，使用棒状冷却水喷射喷嘴19时，优选进行如下设置：如图5所示在钢带移动方向上设置多列，并且与图7、图8A、图8B所示的冷却装置本体10a(10b)的圆管喷嘴15的设置相同，以次列棒状冷却水的宽度方向撞击位置相对于前列棒状冷却水的宽度方向撞击位置错开的方式设置。由此，次列棒状冷却水撞击在宽度方向上相邻的棒状冷却水之间冷却能力减弱的部分上，补充了具有除水能力的冷却。
然后，调节冷却装置本体10b与棒状冷却水喷射喷嘴19，使由设置于冷却装置本体10b最前列(最上游侧的列)的圆管喷嘴喷射的棒状冷却水到达钢带12的位置比由最后列(最下游侧的列)的棒状冷却水喷射喷嘴19喷射的棒状冷却水到达钢带12的位置更靠近下游侧(例如100mm)。
其结果是，第2实施方式中，也与第1实施方式相同，能够解决像使用由圆管层流喷嘴喷出的自由降落流的以往冷却装置中那样的、在钢带上面有滞留水与无滞留水的情况下冷却能力产生差异的问题、以及降落到钢带上的冷却水自由地向前后左右扩散、因而冷却区域发生变化、冷却能力不稳定的问题，得到高稳定的冷却能力。例如，对于板厚3mm的钢带，能够进行冷却速度超过100℃/s的快速冷却。
另外，钢带12的板厚薄、在冷却水的影响下钢带12的通过变得不稳定的情况下，可以先以不妨碍钢带12前端通过程度的喷射压力喷射冷却水，在钢带前端夹入卷取机后，再变换成规定的喷射压力。另外，在板厚厚(例如，板厚2mm以上)的钢带中，可以在预先喷射冷却水的状态下使钢带前端通过。由此，能够从钢带12的前端开始规定的冷却。
在此，在第2实施方式中，说明了使用喷射棒状冷却水的喷嘴作为除水装置的喷射除水用流体的喷嘴的实例。从阻止由冷却装置本体10b喷射的棒状冷却水的观点出发，优选喷射动量大的棒状冷却水的喷嘴作为除水装置，但不是必须使用喷射棒状冷却水的喷嘴，也可以采用喷射平板状窄缝流的喷嘴。另外，由喷嘴喷出口喷射的冷却水的喷射速度小于7m/s，或者冷却水不具有连续性而在一定程度上呈液滴状都没关系。其理由在于，如第1实施方式中所述，作为除水装置使用的情况下，新鲜冷却水只要具有阻止由冷却装置本体10b喷射的棒状冷却水的动量即可，不必冲破滞留水水膜到达钢带12。
另外，以上的第1及第2实施方式中，说明了如图1所示，在输出辊道5上依次设置以往的冷却装置6和本发明的冷却装置10的实例。根据该第1及第2实施方式，能够在利用以往的冷却装置6将钢带一定程度冷却后，再利用本发明的冷却装置10进行均匀且稳定的冷却，因此，特别是能使钢带全长的冷却停止温度均匀。另外，在改造现有的热轧生产线时，只要在以往的冷却装置6下游侧增设本发明的冷却装置10即可，在成本上也有利。而且，本发明不限于该实施方式，例如，以往的冷却装置6和本发明的冷却装置10也可以颠倒顺序设置，另外，也可以只具备本发明的冷却装置10。
本发明还可以采用图9所示的实施方式(第3实施方式)。该实施方式是在上述第1及第2实施方式中的最后的精轧机4E和冷却装置6之间进一步增设例如专利文献3所述的临近钢带的能够进行强冷却的冷却装置17和夹送辊18，是适合制造需要在紧接精轧之后和就要卷取之前进行2阶段冷却的2相钢的设备。另外，根据需要也可以使用设置于2个冷却装置之间的以往的冷却装置6，使其喷射来进行冷却。另外，根据情况也可以不具备以往的冷却装置6。
该实施方式中，与第1、第2实施方式相同，能够从钢带12的前端至末端均匀地实施2阶段冷却，钢带12的品质稳定。另外，与此相伴，钢带的切除减少、成品率升高。
实施例1
(本发明例1)
本发明例1基于第1实施方式实施本发明。即，采用图1所示的设备结构，冷却装置本体10a如图3所示，能够以1列圆管喷嘴作为控制单元控制棒状冷却水的开-关，并且如图8B所示，相对于前列的宽度方向安装位置，使次列的宽度方向安装位置错开喷嘴宽度方向安装间距的1/2的距离进行设置。另外，如图2所示，在冷却装置本体10a的上游侧设置夹送辊11。
钢带加工后的板厚为2.8mm，精轧机4出口处的钢带速度以钢带前端部计为700mpm，钢带前端到达卷取机13后逐渐提高速度，最高增速至1000mpm(16.7m/s)。精轧机4出口处的钢带温度为850℃，使用以往的冷却装置6冷却至约650℃，之后使用本发明的冷却装置10冷却至作为目标卷取温度的400℃。卷取温度的允许温度偏差为±20℃。
此时，将圆管喷嘴15的喷射角θ设定为50°，由圆管喷嘴15以30m/s的喷射速度喷射棒状冷却水。夹送辊11与辊道8的间隔预先设定为板厚-1mm(即1.8mm)。
然后，在预先以规定的条件喷射棒状冷却水的状态下使钢带前端通过，钢带前端被卷取机13卷取而施加张力后，使夹送辊11上升2mm。另外，即使在该状态下，钢带上的冷却水也几乎不会流进夹送辊11的上游侧，通过夹送辊11实现了良好的除水。另外，钢带也不产生划痕或松弛。
并且根据钢带的移动速度、钢带的温度测量值、达到目标冷却停止温度时的冷却温度量，求出喷射棒状冷却水的圆管喷嘴15的列数，并仅将所求列数的圆管喷嘴15设定为从距离夹送辊11近的一侧优先喷射。此后，随着钢带12的移动速度的增加，喷射棒状冷却水的圆管喷嘴15的列向下游侧扩展。
其结果是，本发明例1中，卷取机13中的钢带温度为400℃±10℃以内，因而能够在目标温度偏差内实现从钢带前端至末端的非常均匀的冷却。
(本发明例2)
本发明例2基于第2实施方式实施本发明。即，如前所述，采用与图1所示的设备结构几乎相同的设备结构，冷却装置本体10b如图6所示，能够以2列圆管喷嘴作为控制单元控制棒状冷却水的开-关，并且如图8B所示，相对于前列的宽度方向安装位置，使次列的宽度方向安装位置错开喷嘴宽度方向安装间距的1/2的距离进行设置。另外，如图5所示，在冷却装置本体10b的上游侧设置多列作为喷射除水用流体喷嘴的棒状冷却水喷射喷嘴19。
钢带加工后的板厚为2.8mm，精轧机4出口处的钢带速度以钢带前端部计为700mpm，钢带前端到达卷取机13后逐渐提高速度，最高增速至1000mpm(16.7m/s)。精轧机4出口处的钢带温度为850℃，使用以往的冷却装置6冷却至约650℃，之后使用本发明的冷却装置10冷却至作为目标卷取温度的400℃。卷取温度的允许温度偏差为±20℃。
此时，将冷却装置本体10b的圆管喷嘴15的喷射角θ设定为50°，由圆管喷嘴15以35m/s的喷射速度喷射棒状冷却水。
另一方面，作为除水装置的棒状冷却水喷射喷嘴19的喷射角η设定为50°，与冷却装置本体10b的圆管喷嘴15的角度相同。
并且根据钢带的移动速度、钢带的温度测量值、达到目标冷却停止温度时的冷却温度量，求出冷却装置本体10b中喷射棒状冷却水的圆管喷嘴15的列数，并仅将所求列数的圆管喷嘴15设定为从最前列(最上游侧的列)开始优先喷射。此后，随着钢带12的移动速度的增加，冷却装置本体10b中喷射棒状冷却水的圆管喷嘴15的列向下游侧扩展。另外，将棒状冷却水喷射喷嘴19设定为从最后列(最下游侧的列)开始优先喷射，根据冷却装置本体10b中圆管喷嘴15的使用列数的变化，增大棒状冷却水喷射喷嘴19的水量，在该过程中棒状冷却水喷射喷嘴19的流量达到设备上限时，依次向上游侧增加喷射的棒状冷却水喷射喷嘴19的列。
此时，在预先以规定的条件喷射棒状冷却水的状态下使钢带前端通过，而钢带上的冷却水几乎不会流出到由棒状冷却水喷射喷嘴19喷射的棒状冷却水的上游侧，通过棒状冷却水喷射喷嘴19实现了良好的除水。
其结果是，本发明例2中，卷取机13中的钢带温度为400℃±18℃以内，因而能够在目标温度偏差内实现从钢带前端至末端的非常均匀的冷却。
(比较例)
与此相对，作为比较例，在图1所示的设备中不使用本发明的冷却装置10来进行钢带的冷却。此时，仅使用以往的冷却设备6冷却至作为目标卷取温度的400℃。卷取温度的允许温度偏差为±20℃。而且，除此之外的条件与所述本发明例1相同。
其结果是，比较例中，在钢带长度方向上产生了冷却温度的振荡。推测其原因在于滞留水滞留在钢带的下弯部分，由此在长度方向上产生温度的不均。因此，卷取机13中的钢带温度为300℃～420℃，相对于目标温度偏差(±20℃)而言偏差过大，因此，钢带内的强度的偏差也大。

Claims (11)

1.一种热轧钢带的冷却装置，用于冷却输送至输出辊道上的终轧后的热轧钢带，其特征在于，在钢带的上面侧设置多个以喷射角向钢带的移动方向上游侧倾斜的方式喷射棒状冷却水的冷却喷嘴，并且在其上游侧设置除去由所述冷却喷嘴喷射的钢带上面的冷却水的除水装置。
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设置多个的同时，在钢带移动方向上设置多列，并且设置各列中所设置的冷却喷嘴的宽度方向位置，使其上游侧列中的宽度方向位置和下游侧列中的宽度方向位置错开。
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与钢带所成的角度为55°以下。
4.如权利要求2或3所述的热轧钢带的冷却装置，其特征在于，所述冷却喷嘴列，能够以1列以上作为控制单元、各自独立地控制冷却水的开-关。
5.如权利要求1～4中任一项所述的热轧钢带的冷却装置，其特征在于，所述除水装置为以旋转接触钢带的方式可升降的旋转驱动的夹送辊。
6.如权利要求1～4中任一项所述的热轧钢带的冷却装置，其特征在于，所述除水装置为由缝隙状或圆形的喷嘴喷射口以喷射角向钢带的移动方向下游侧倾斜的方式喷射除水用流体的1列以上的喷嘴。
7.一种热轧钢带的冷却方法，其为输送至输出辊道上的终轧后的热轧钢带的冷却方法，其特征在于，在钢带的上面侧向钢带的移动方向上游侧倾斜地喷射棒状冷却水，并且通过设置于其上游侧的除水装置除去冷却水。
8.如权利要求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移动方向的喷嘴列数来改变冷却带长度，从而控制冷却能力。
9.如权利要求7或8所述的热轧钢带的冷却方法，其特征在于，使用夹送辊作为所述除水装置，该夹送辊预先设定成钢带板厚以下的间隙、在钢带前端被夹持后开始喷射冷却水，并且在钢带前端卷入卷取机的几乎同时、使夹送辊在仍然旋转的状态下稍上升。
10.如权利要求8所述的热轧钢带的冷却方法，其特征在于，使用由向钢带的移动方向下游侧倾斜的缝隙状或圆形的喷嘴喷射口喷射除水用流体的喷嘴作为所述除水装置，根据向所述钢带移动方向上游侧倾斜而喷射的棒状冷却水的喷射喷嘴的列数而改变喷射所述除水用流体的喷嘴的水量、水压、喷射喷嘴的列数中的任意一个以上。
11.如权利要求8～10中任一项所述的热轧钢带的冷却方法，其特征在于，向所述钢带的移动方向上游侧倾斜而喷射棒状冷却水的钢带移动方向的喷嘴列数的控制是通过使所述除水装置侧的喷嘴列优先喷射、并依次开关下游侧的喷嘴列来改变冷却带长度。
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