CN102099130B

CN102099130B - 热钢板的冷却设备以及冷却方法

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Publication number: CN102099130B
Application number: CN200980127773.3A
Authority: CN
Inventors: 中田直树; 藤林晃夫; 福田启之; 平田健二; 古米孝行; 藤井幸生; 寺崎元治
Original assignee: NKK Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; JFE Engineering Corp
Priority date: 2008-07-16
Filing date: 2009-07-15
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2029-07-15
Also published as: EP2329894A4; KR101291832B1; WO2010008090A1; CN102099130A; US8881568B2; US20110162427A1; EP2910317A1; EP2329894B1; EP2910317B1; KR20110018436A; EP2329894A1

Abstract

本发明的目的在于提供一种在向热钢板的上表面供给冷却水时以高冷却速度均一地进行冷却的技术。具体而言，是设置在钢板的热轧线上的热钢板的冷却设备及冷却方法，其特征在于，具有向热钢板的上表面供给冷却水的水箱、从该水箱悬垂的喷射棒状冷却水的冷却水喷射喷嘴、设置在上述热钢板和上述水箱之间的分隔壁，并且在上述分隔壁上设置有多个内插上述冷却水喷射喷嘴的下端部的供水口、和将供给到上述热钢板的上表面的冷却水向上述分隔壁上排水的排水口。

Description

热钢板的冷却设备以及冷却方法

技术领域

本发明涉及一种热钢板(hot rolled steel plate)的冷却设备(coolingequipment)以及冷却方法。

背景技术

在利用热轧制造厚钢板或薄钢板等的钢板的工艺中，在例如图8所示的设备中，对于进行了热粗扎(hot rough rolling)、精扎(hot finish rolling)后的钢板(热钢板)，进行水冷或者空冷而控制组织。若借助水冷冷却到比较低的温度例如450～650℃左右，则得到微细的铁素体(ferrite)及贝氏体(bainite)组织，能够确保钢板的强度，所以一般采用利用喷雾冷却水(spray cooling water)及层流冷却水(laminar cooling water)等来冷却钢板的技术。此外，近年来，广泛地开发出得到高冷却速度而令组织更加微细化而提高钢板的强度的技术。

例如，作为供给大量的棒状的层流冷却水而冷却热钢板的技术，有日本特开2002-239623号公报以及日本特开2004-66308号公报的技术。这些是从设置了多个的喷嘴向钢板的上下表面高速地喷射冷却水的技术，能够得到非常高速的冷却速度，能够制造出材料特性优异的产品。

此外，作为供给冷却水而冷却热钢板的另外的技术，有日本特开2006-35233号公报的技术。这是将从喷嘴喷射出的冷却水填满在由钢板和辊和侧壁围成的区域中而形成水池的技术，能够成为稳定的冷却状态而降低宽度方向的冷却不均。

现有技术文献：

专利文献1：日本特开2002-239623号公报

专利文献2：日本特开2004-66308号公报

专利文献3：日本特开2006-35233号公报

但是，现有技术中在冷却能力和冷却的均一性的确保方面存在问题。

日本特开2002-239623号公报以及日本特开2004-66308号公报的技术中，从多个冷却喷嘴喷射的冷却水通过在冷却水水箱(header)和热轧钢带之间设置的保护板的一个的孔或者狭缝，并且供给到钢带的冷却水从同一个孔或者狭缝排出。即，同时实现喷射口和排水口的功能，所以如图9所示，冷却排水的流动相对于从喷嘴顶端喷射的棒状冷却水而言为逆流(backward)，成为流动阻力。此外，到达钢板后的排出水相互碰撞而上升，在到达兼用作喷嘴的排水口之前流路弯曲，所以这部分成为淤塞处而妨碍排出水的顺畅的流动。这样，可知在日本特开2002-239623号公报以及日本特开2004-66308号公报的技术中，向钢带表面供给的冷却水的顺畅的排出难以实现。因此，为了确保冷却水可靠地到达钢板，必须对水箱施加高喷射压力而令冷却水高速喷射，因此存在设备成本高的问题。

此外，若开设狭缝状的孔，则保护板的狭缝间的部分成为细板状，所以该部分的刚性降低，存在翘曲的钢板进入冷却设备而与冷却设备碰撞时损伤设备的危险性。因此，冷却处理的钢板的板厚为2～3mm没有问题，但若钢板的板厚为15mm以上则为了防止设备损伤而必须使用板厚厚的保护板，所以还存在狭缝加工困难的问题。

进而，若开设大小不同的狭缝状的孔，则根据喷嘴的位置流动阻力不同，所以产生在钢板的宽度方向上发生冷却时的温度不均的问题。

日本特开2006-35233号公报所述的技术为，供给到钢板上表面的冷却水在由钢板和辊和侧壁围成的空间中形成水池，为向上方抽出的构造，所以冷却水填满该空间需要时间，所以在钢板的前端的数m的范围内，冷却水的状态不稳定，存在容易发生钢板长度方向的冷却时的温度不均及翘曲的问题。

此外，在日本特开2006-35233号公报的技术中，还记载了不设置侧壁的情况，但是该情况下，如图12中的虚线箭头所示，排出水在导向板(在图12中取代导向板而用分隔壁表示)向宽度方向的端部流动。在此，在日本特开2006-35233号公报的技术中，由于冷却喷嘴的顶端位于比导向板还靠上方，所以排出水的宽度方向流动与从冷却喷嘴喷射出的冷却水干涉。

该宽度方向流动越靠近钢板宽度方向端部变得越多，所以干涉越在钢板宽度方向端部侧越强，从冷却喷嘴喷射出的冷却水的一部分或者全部无法到达钢板上表面，所以在宽度方向上无法进行均一的冷却。

进而，在日本特开2002-239623号公报、日本特开2004-66308号公报以及日本特开2006-35233号公报的哪一个技术中，都是从上下喷射冷却水，但在钢板进入冷却装置内之前及比应该冷却的钢板的板宽还靠外的外侧区域等，在不存在应该冷却的钢板时，从上下喷射的冷却水彼此冲撞而向周围飞散。该飞散水破坏从周边的冷却喷嘴喷射出的冷却水的水束，所以存在难以确保钢板的最前端、最尾端、宽度方向两端处的稳定的冷却能力的问题。

此外，有时在钢板的前端到达冷却水供给区域之前，飞散水就到了钢板上而将钢板前端冷却，以及钢板尾端通过冷却水供给区域后飞散水到了钢板上，将钢板尾端冷却，在长度方向上无法进行均一的冷却。进而，存在由于冷却水向周围飞散而使用各种传感器进行的测量也无法进行，及周边设备的保全性恶化的担心。

发明内容

本发明鉴于上述问题而提出，目的在于提供一种技术，在向热钢板的上表面或者、进而向热钢板的下表面供给冷却水时，以高冷却速度或者高传热率均一地进行冷却。

为了解决上述课题，本发明具有以下特征。

(1)第一发明是一种设置在钢板的热轧线上的热钢板的冷却设备，具有向上述热钢板的上表面供给冷却水的上水箱、为了喷射棒状冷却水而从上述上水箱悬垂的上冷却水喷射喷嘴、设置在上述热钢板和上述上水箱之间的上部分隔壁，并且在上述上部分隔壁上设置有多个内插上述上冷却水喷射喷嘴的下端部的上部供水口、和将供给到上述热钢板的上表面的冷却水向上述上部分隔壁上排水的上部排水口。

(2)在上述(1)所述的钢材的冷却设备中，上述上部排水口配置在由连结邻近的上述上部供水口彼此的三根线段构成的三角形的外心、或上述三角形的各边的二等分点处。

(3)在上述(1)所述的钢材的冷却设备中，上述上部排水口配置在由连结邻近的上述上部供水口彼此的四根线段构成的四边形的重心、或上述四边形的各边的二等分点处。

(4)在上述(1)～(3)所述的热钢板的冷却设备中，设置在上述上部分隔壁上的上述上部排水口的总截面积以及由上述上水箱下表面和上述上部分隔壁上表面围成的空间内的钢板宽度方向的流路截面积，都为上冷却水喷射喷嘴的内径的总截面积的1.5倍以上。

(5)在上述(1)～(4)所述的热钢板的冷却设备中，在上述上水箱的前后配置除水用辊。

(6)在上述(1)～(5)所述的热钢板的冷却设备中，上述上冷却水喷射喷嘴的内径为3～8mm、喷嘴长度为120～240mm、从上述上冷却水喷射喷嘴的下端到热钢板表面的距离为30～120mm，从上述上冷却水喷射喷嘴喷射的冷却水的流速为6m/s以上且进而优选为8m/s以上，水量密度为1.5～4.0m³/(m²·min)。

(7)在上述(1)～(6)所述的热钢板的冷却设备中，令内插在设置于上述上部分隔壁的上述上部供水口中的上述上冷却水喷射喷嘴的外周面与上述上部供水口的内表面之间的间隙为3mm以下。

(8)在上述(1)～(7)所述的热钢板的冷却设备中，在上述热钢板的宽度方向上排列的上述上冷却水喷射喷嘴中，上述热钢板的运送方向的最上游侧列的上述冷却水喷射喷嘴向上述热钢板的运送方向的上游方向倾斜15～60度，上述热钢板的运送方向的最下游侧列的上述冷却水喷射喷嘴向上述热钢板的运送方向的下游方向倾斜15～60度。

(9)在上述(1)～(8)所述的热钢板的冷却设备中，在上述热钢板的下表面侧，具有供给冷却水的下水箱、和从上述下水箱向铅直上方喷射棒状冷却水的下冷却水喷射喷嘴，上述下冷却水喷射喷嘴配列为从上述下冷却水喷射喷嘴的喷射线贯通设置在上述上部分隔壁上的上排水口。

(10)在上述(9)所述的热钢板的冷却设备中，在上述热钢板的下表面侧，在下水箱和上述热钢板之间还具有下部分隔壁，在上述下部分隔壁上设置有多个内插上述下冷却水喷射喷嘴的上端部的下部供水口、和令供给到上述热钢板的下表面的冷却水向上述下部分隔壁排水的下部排水口，设置在上述下部分隔壁上的上述下部排水口以从上述上冷却水喷射喷嘴的喷射线贯通的方式配列。

(11)在上述(9)所述的热钢板的冷却设备中，在上述热钢板的下表面侧，还具有保护下冷却水喷射喷嘴的保护板，上述保护板设置在避开自上述下冷却水喷射喷嘴的喷射线和自上冷却水喷射喷嘴的喷射线的位置上，使得上述保护板的上端比上述下冷却水喷射喷嘴的上端更接近上述热钢板。

(12)在上述(9)或(11)所述的热钢板的冷却设备中，上述上冷却水喷射喷嘴以及上述下冷却水喷射喷嘴的内径分别为3～8mm、从上述冷却水喷射喷嘴喷射的冷却水的流速为6m/s以上且进而优选为8m/s以上，上述热钢板的上表面侧的水量密度为1.5～4.0m³/(m²·min)、上述下表面侧的水量密度为2.0～6.0m³/(m²·min)。

(13)在上述(10)所述的热钢板的冷却设备中，上述上冷却水喷射喷嘴以及上述下冷却水喷射喷嘴的内径分别为3～8mm、从上述冷却水喷射喷嘴喷射的冷却水的流速为6m/s以上且进而优选为8m/s以上，上述热钢板的上表面侧以及下表面侧的水量密度分别为1.5～4.0m³/(m²·min)。

(14)在上述(9)～(13)所述的热钢板的冷却设备中，在上述热钢板的宽度方向上排列的上述下冷却水喷射喷嘴中，上述热钢板的运送方向的最上游侧列的上述冷却水喷射喷嘴向上述热钢板的运送方向的上游方向倾斜15～60度，上述热钢板的运送方向的最下游侧列的上述冷却水喷射喷嘴向上述热钢板的运送方向的下游方向倾斜15～60度。

(15)一种冷却钢板的热钢板的冷却方法，在对热轧后的热钢板进行冷却时，借助从上述(1)～(14)的任意一项所述的热钢板的冷却设备喷射出的棒状冷却水，对钢板进行冷却。

通过使用本发明的钢材的冷却设备，能够得到高传热率，能够令钢材尽早到达目标温度。即，能够提高冷却速度，所以能够开发例如高张力钢板等的新产品。此外，能够缩短钢板的冷却时间，所以能够通过提高制造线速度而提高生产性。

此外，对于钢板上表面或者、进而钢板下表面的冷却，能够没有钢板宽度方向的温度不均地、或者进而在从钢板最前端到最尾端的钢板长度方向上均一地进行冷却，所以能够制造高品质的钢板。进而，能够抑制冷却水向周围飞散，所以提高周边设备的保全性。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的冷却设备的侧视图。

图2是本发明的第一实施方式的另一冷却设备的侧视图。

图3是说明本发明的第一实施方式的分隔壁的喷嘴配置例的图。

图4是说明分隔壁上的冷却排水的流动的图。

图5是说明分隔壁上的冷却排水的另一流动的图。

图6是说明以往例时钢板宽度方向的温度分布的图。

图7是说明本发明时的钢板宽度方向温度分布的图。

图8是说明厚板轧钢线的概略的图。

图9是说明以往例时的冷却水的流动的图。

图10是说明本发明时的冷却水的流动的图。

图11是说明本发明例的与分隔壁上的冷却排水非干涉的图。

图12是说明喷嘴顶端位于比分隔壁还靠上方时的与分隔壁上的冷却排水干涉的图。

图13是说明本发明的第三实施方式的冷却设备的配置的图。

图14是说明下表面侧喷嘴配置的图。

图15是说明本发明的第四实施方式的冷却设备的配置的图。

图16是说明上表面侧喷嘴配置的图。

图17是说明下表面侧喷嘴配置的图。

图18是说明本发明的第五实施方式的冷却设备的配置的图。

图19是说明上表面侧喷嘴配置的图。

图20是说明下表面侧喷嘴配置的图。

图21是本发明的第二实施方式的供排水口的部分配列图。

图22是将图21展开后的分隔壁的平面图。

图23是本发明的第二实施方式的供排水口的其他的部分的配列图。

图24是将图23展开后的分隔壁的平面图。

图25是本发明的第二实施方式的供排水口的其他部分的配列图。

图26是将图25展开后的分隔壁的平面图。

图27是本发明的第二实施方式的供排水口的其他的部分的配列图。

图28是将图27展开后的分隔壁的平面图。

图29是表示比较例的分隔壁的一例的平面图。

附图标记说明

1上水箱

2下水箱

3上冷却水喷射喷嘴(圆管喷嘴)

4下冷却水喷射喷嘴(圆管喷嘴)

5a上部分隔壁

5b下部分隔壁

6a上部供水口

6b下部供水口

7a上部排水口

7b下部排水口

8喷射冷却水(或者、棒状冷却水)

9排出水

10除水辊

11台辊

12钢板

21着水点

22保护板

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式的一个例子。另外，在此，以应用于厚板轧钢工艺中的钢板的冷却的情况为例说明本发明。

图8是表示供本发明的实施的厚板轧钢线的一个例子的概略图。

从加热炉41抽出的初轧板坯(slab)被轧钢机42、43粗扎和精扎，在既定的精加工温度下成为精加工板厚，此后，在线地被运送到加速冷却设备45。在冷却前通过预整平器(pre-leveler)44而调整钢板的形状，之后进行加速冷却，这对于冷却后的钢板形状而言是优选的。在加速冷却设备45中，借助从上表面冷却设备和下表面冷却设备喷射的冷却水将钢板冷却到既定的温度。之后，根据需要利用热整平器46矫正钢板的形状。

[第一实施方式]

图1是表示本发明的第一实施方式的上下表面冷却设备的图，是表示冷却喷嘴的配置的侧视图。

(1)上表面冷却设备

上表面冷却设备具有向热钢板12的上表面供给冷却水的上水箱1、从该上水箱1悬垂的上冷却水喷射喷嘴3、在上水箱1和热钢板12之间在钢板整个宽度方向范围内水平地设置的具有多个通孔(上部供水口6a和上部排水口7a)的上部分隔壁5a。而且，上述上冷却水喷射喷嘴3由喷射棒状的冷却水的圆管喷嘴3构成，其顶端内插在设置在上述上部分隔壁5a上的通孔(上部供水口6a)内，设置为比上部分隔壁5a的下端部靠上方。另外，冷却水喷射喷嘴3优选以其上端向上水箱1的内部突出的方式贯通进入上水箱1内，用于防止吸入上水箱1内的底部的异物而出现堵塞。

在此，本发明所述的棒状冷却水8是从冷却水喷射喷嘴3的截面为圆形(包含椭圆或多边形的形状)的喷嘴(以下有时简称为圆管喷嘴)的喷出口以被施加了一定压力的状态喷射出的冷却水，自喷嘴喷出口的冷却水的喷射速度为6m/s以上，优选为8m/s以上，从喷嘴喷出口喷射的水流的截面基本保持为圆形，是具有连续性和直进性的水流的冷却水。即，与从圆管层流喷嘴的自由落下流动、及喷雾这样的液滴状态下喷射的冷却水不同。

圆管喷嘴3的顶端内插在通孔中而设置为比上部分隔壁5a的下端部靠上方，这是为了即便在前端向上方翘曲的钢板进入时也能利用上部分隔壁5a防止圆管喷嘴3受到损伤。由此，圆管喷嘴3能够以良好的状态长时间地进行冷却，所以能够在不进行设备检修等的情况下防止钢板的温度不均的发生。

此外，由于圆管喷嘴3的顶端内插在通孔6a中，所以如图11所示，不会与在上部分隔壁5a的上表面流动的虚线箭头的排出水的宽度方向流动干涉。因此，从圆管喷嘴3喷射的冷却水与宽度方向位置无关而能够均等地到达钢板上表面，能够在宽度方向上进行均一的冷却。

若表示一例，则如图3所示，在上部分隔壁5a上在钢板的宽度方向上以80mm的间距，在运送方向上以80mm的间距以棋盘的眼状开设多个直径10mm的通孔。而且，在上部供水口6a中装入外径8mm、内径3mm、长度140mm的圆管喷嘴3。圆管喷嘴3配列为交错格子状，没有插通圆管喷嘴3的通孔成为冷却水的上部排水口7a。这样，设置在本发明的冷却设备的上部分隔壁5a上的多个通孔由大致相同个数的上部供水口6a和上部排水口7a构成，分别分担作用和功能。另外，本发明的上部供水口6a与上部排水口7a为了均一地冷却钢板而优选在钢板的宽度方向以及钢板的运送方向上以30mm间距～100mm间距配置。因此，上部供水口6a与上部排水口7a的个数优选在上部分隔壁5a的1m²中分别为100个～1100个。

此时，如后面详细描述那样，上部排水口7a的总截面积与圆管喷嘴3的内径的总截面积相比大很多，上部排水口7a的总截面积确保为圆管喷嘴3的内径的总截面积的11倍左右，如图1所示地到达热钢板的上表面的冷却水充满钢板表面与上部分隔壁5a之间，通过上部排水口7a被向上部分隔壁5a的上方(相对于钢板表面为上部分隔壁5a的背面侧)引导，快速地被排出。图4是说明上部分隔壁5a上的钢板宽度方向的端部附近的冷却排水的流动的主视图，上部排水口7a的排水方向与冷却水的喷射方向相反而朝向上方，向上部分隔壁5a的上方抽出的冷却排水向钢板宽度方向的外侧改变朝向，在上水箱1和上部分隔壁5a之间的排水流路中流动而被排水。

另一方面，图5所示的例子中，以在钢板宽度方向上倾斜而排水方向朝向钢板宽度方向的外侧的方式，令上部排水口7a为朝向宽度方向的外侧倾斜的方向。由此，上部分隔壁5a上的排出水的钢板宽度方向的流动变得顺畅，排水得到促进，所以这是优选的。

在此，如图9所示，若上部排水口7a和上部供水口6a设置为同一的通孔，则冷却水在与钢板冲撞后不易向上部分隔壁5a的上方抽出，而在钢板12与上部分隔壁5a之间朝向钢板宽度方向的端部流动。这样一来，钢板12和上部分隔壁5a之间的冷却排水的流量越接近板宽度方向的端部越多，所以喷射冷却水贯通滞留水膜而到达钢板的力越在板宽度方向的端部越受到阻碍。

在薄板的情况下，板宽至多为2m左右，所以其影响是有限的，但特别是在板宽在3m以上的厚板的情况下，不能无视其影响。因此，钢板宽度方向的端部的冷却变弱，此时钢板宽度方向的温度分布如图6所示为凹形的不均一的温度分布。

相对于此，本发明的冷却设备如图10所示，上部供水口6a和上部排水口7a分别地设置，分别进行供水和排水，所以冷却排水通过上部分隔壁5a的上部排水口7a而在上部分隔壁5a的上方顺畅地流动。因此，冷却后的排水能够快速地从钢板上表面排除，所以后续地供给的冷却水能够容易地贯通滞留水膜，能够得到充分的冷却能力。此时的钢板宽度方向的温度分布如图7所示，在宽度方向上能够得到均一的温度分布。

以下，详细地描述第一实施方式的优选的冷却设备。

(2)上表面冷却的上部排水口7a的总截面积：圆管喷嘴3的内径的总截面积的1.5倍以上

即只要上部排水口7a的总截面积是圆管喷嘴3的内径的总截面积的1.5倍以上，则能够快速地进行冷却水的排出。这能够通过下述方式实现：例如在上部分隔壁5a上开设比圆管喷嘴3的外径大的孔，令上部排水口7a的个数与上部供水口6a的个数相同或者比其多。

若上部排水口7a的总截面积比圆管喷嘴3的内径的总截面积的1.5倍小，则上部排水口7a的流动阻力变大，滞留水难以排水，其结果，能够贯通滞留水膜而到达钢板表面的冷却水量大幅地减少，冷却能力降低，因此并不优选。更优选为4倍以上。另一方面，若上部排水口7a过多、上部排水口7a的截面直径过大，则上部分隔壁5a的刚性变小，钢板在冲撞时容易损伤。因此，上部排水口7a的总截面积与圆管喷嘴3的内径的总截面积的比优选在1.5至20的范围内。

(3)上表面冷却的圆管喷嘴3的外周面与上部供水口6a的内周面之间的间隙：3mm以下

此外，期望内插在上部分隔壁5a的上部供水口6a中的圆管喷嘴3的外周面与上部供水口6a的内表面之间的间隙为3mm以下。若该间隙大，则在从圆管喷嘴3喷射出的冷却水的伴随流的影响下，向上部分隔壁5a的上表面排出的冷却排水被引入上部供水口6a的与圆管喷嘴的外周面之间的间隙中，再次被供给到钢板上，因此冷却效率变差。为了防着这种情况，优选令圆管喷嘴3的外径与上部供水口6a的大小大致相同，但从工作精度及安装误差的方面考虑，允许实质上影响较小的3mm以下的间隙。更有选为2mm以下。

进而，为了令冷却水能够贯通滞留水膜而到达钢板，需要令圆管喷嘴3的内径、长度、冷却水的喷射速度及喷嘴的距离都为适当值。

(4)上表面冷却的圆管喷嘴3的内径：3～8mm

即，圆管喷嘴3的内径优选为3～8mm。这是因为若比3mm小，则从喷嘴喷射的水束变细而力道变弱。另一方面，若圆管喷嘴3的内径超过8mm，则流速变慢，贯通滞留水膜的力变弱。

(5)上表面冷却的圆管喷嘴3的长度：120～240mm

圆管喷嘴3的长度优选为120～240mm。在此，圆管喷嘴3的长度是指向上水箱1的内部伸入一定程度的喷嘴3的从上端的流入口到内插于上部分隔壁5a的上部供水口6a的喷嘴3的下端的长度。若圆管喷嘴3的长度比120mm短，则上水箱1的下表面和上部分隔壁5a的上表面的距离过短(例如若上水箱1的厚度为20mm、向上水箱内的喷嘴3的上端的突出量为20mm、向上部分隔壁5a的喷嘴3的下端的插入两为10mm，则上水箱1的下表面与上部分隔壁5a的上表面的距离不足70mm)，因此，由上水箱1的下表面和上部分隔壁5a的上表面围成的空间内的钢板宽度方向的流路截面积(比分隔壁靠上侧的排水空间)变小，冷却排水无法顺畅地排出。另一方面，圆管喷嘴3的长度若比240mm长则圆管喷嘴的压力损失变大，贯通滞留水膜的力变弱。

(6)自上表面冷却的圆管喷嘴3的冷却水的喷射速度：6m/s以上

从圆管喷嘴3的冷却水的喷射速度为6m/s以上，优选为8m/s以上。在不满6m/s时，冷却水贯通滞留水膜的力非常弱。若为8m/s以上，则能够确保更大的冷却能力，所以优选。

(7)从上表面冷却的冷却水喷射喷嘴(圆管喷嘴)3的下端到钢板12的表面的距离：30～120mm

此外，从上表面冷却的冷却水喷射喷嘴(圆管喷嘴)3的下端到钢板12的表面的距离在30～120mm较好。这是因为，在不满30mm时，钢板12与上部分隔壁5a冲撞的频率变得非常高，难以进行设备保全。在超过120mm时，冷却水贯通滞留水膜的力变的非常弱。

(8)上表面冷却的除水辊10

在钢板上表面的冷却中，为了令冷却水不在钢板长度方向上扩散，在上水箱1的前后设置除水辊10较好。由此，冷却区域长一定，温度控制变得容易。在此，利用除水辊10阻止钢板运送方向的冷却水的流动，所以冷却排水要向钢板宽度方向外侧流动，但除水辊10的附近容易滞留冷却水。

(9)上表面冷却的冷却水喷射喷嘴(圆管喷嘴)3的倾斜角度

在此，如图2所示，在钢板宽度方向上排列的圆管喷嘴3的列中，优选钢板运送方向的最上游侧列的上冷却水喷射喷嘴(圆管喷嘴)3从垂直方向向钢板运送方向的上游方向倾斜15～60度，钢板运送方向的最下游侧列的上冷却水喷射喷嘴(圆管喷嘴)3从垂直方向向钢板运送方向的下游方向倾斜15～60度。由此，对接近除水辊10的位置也能够供给冷却水，除水辊10附近不会滞留冷却水，冷却效率提高，所以优选。

另外，与上述上冷却水喷射喷嘴3相同，对于钢板运送方向的最上游侧列以及最下游侧列的下表面冷却的下冷却水喷射喷嘴4，也优选分别从垂直方向向钢板运送方向的上游方向以及从垂直方向向钢板运送方向的下游方向倾斜15～60度。

本发明的冷却技术的应用在将除水辊配置在上冷却水箱1的前后的情况下特别有效，但在没有除水辊的情况下也可以应用。例如，能够应用于上水箱1在长度方向上比较长(2～4m左右时)，在该上水箱1的前后喷射净化用的水喷雾，防止向非水冷区域的漏水的冷却设备。

(10)上表面冷却的上水箱1的下表面和上部分隔壁5a上表面的距离：在由上水箱1下表面和上部分隔壁5a上表面围成的空间内的钢板宽度方向的流路截面积为圆管喷嘴3的内径的总截面积的1.5倍以上

上水箱1的下表面和上部分隔壁5a的上表面的距离设置为：由上水箱1的下表面和上部分隔壁5a的上表面围成的空间内的钢板宽度方向的流路截面积为圆管喷嘴3的内径的总截面积的1.5倍以上，例如，上水箱1的下表面与上部分隔壁5a的上表面的距离为100mm左右以上。这是因为若该钢板宽度方向的流路截面积不是在圆管喷嘴3的内径的总截面积的1.5倍以上，则从设置在上部分隔壁5a上的上部排水口7a排出的冷却排水无法顺畅地向钢板宽度方向排出。

(11)上表面冷却的水量密度：1.5m³/(m²·min)以上

在本发明中发挥最好效果的水量密度的范围为1.5m³/(m²·min)以上。在水量密度不足1.5m³/(m²·min)时，钢板上的滞留水膜没有那么厚，即便应用令棒状冷却水8自由落下而冷却钢板的公知技术，宽度方向的温度不均有时也没有那么大。

另一方面，在水量密度高于4.0m³/(m²·min)时，使用本发明的技术是有效的，但存在设备成本变高等实用上的问题，所以1.5～4.0m³/(m²·min)是最为实用的水量密度。

(12)下表面冷却装置

另外，在本发明的第一实施方式中，对于钢板下表面侧的冷却装置，没有特别限定。图1以及图2所示的实施方式中，示出了具有与上表面侧的冷却装置相同的圆管喷嘴4的冷却水箱2，但钢板下表面侧的冷却中，喷射的冷却水与钢板撞击后自然落下，因此也可以没有上表面侧冷却那样的将冷却排水向钢板宽度方向排出的分隔壁5。此外，也可以使用供给膜状冷却水及喷雾状的喷雾冷却水等的公知的技术。

[第二实施方式]

接着，说明本发明的第二实施方式。

使用图21～28说明为了令冷却水在上部分隔壁5a上更快地排出的其他的优选的上部供水口6a与上部排水口7a的配置。另外，图中5a表示上部分隔壁，6a表示上部供水口，7a表示上部排水口，3表示装入上部供水口6a中的上冷却水喷射喷嘴(圆管喷嘴)。

(13)其他优选的上部供水口6a与上部排水口7a的配置

(a)图21～图22是将上部供水口6a交错状地配列在上部分隔壁5a上的一例。

图21是说明着眼于上部供水口A时的与上部排水口7a的位置关系的、本发明的第二实施方式的上部供排水口的部分配列图。图22是图21的将上部供水口6a以及上部排水口7a的部分配列在分隔壁上展开的分隔壁5a的俯视图。

如图21所示地交错状地配列的上部供水口A的邻接的上部供水口为B～G的六个。

在以上部供水口A为顶点而由连结相邻的上部供水口B～G的三根线段构成的三角形的外心(三根的各边的垂直二等分线相交的交点)处，设置一个的上部排水口p1～p6。

若这样地配列上部排水口，则例如上部排水口p1点是与上部供水口A、B、C的距离相等，从上部供水口A、B、C喷射的冷却水与热钢板12冲撞而沿该热钢板12的表面扩散而合流的点。而且，在该合流点处设置上部排出口p1，所以向上部分隔壁上的排水顺畅地进行，如图10所示地，冷却水可靠地到达热钢板12的表面而能够确保高冷却能力，其冷却能力和排水能力在所有位置都相同，所以在钢板宽度方向上能够得到均一的温度分布。

另外，图21中，三角形ABC为边AB、边AC相等长度的等腰三角形，但本实施方式并不限定于此，例如上部供水口6a的交错状的配列错位、上部供水口的位置关系是不等边三角形时，将上部排水口设置在其外心处即可。

(b)图23～图24是将上部供水口6a交错状地配列在上部分隔壁5a上的其他的例子。

图23是说明着眼于上部供水口A时的与上部排水口7a的位置关系的、本发明的第二实施方式的上部供排水口的部分配列图。图24是图23的将上部供水口6a以及上部排水口7a的部分配列在上部分隔壁5a上展开的上部分隔壁5a的平面图。图23的上部供水口6a的配列与图21相同，但上部排水口7a的配列不同。

即，在图23中，是在由以上部供水口A为顶点而连结相邻的上部供水口B～G的三根线段构成的三角形的各边的二等分点处，设置上部排水口q1～q6的例子。例如上部排水口q1是距上部供水口A、B的距离相等，从上部供水口A、B喷射的冷却水沿热钢板12的表面扩散而合流的点。而且，由于在该合流点设置排出口q1，所以向上部分隔壁5a上的排水顺畅地进行，如图10所示，冷却水可靠地到达热钢板12的表面，能够确保高冷却能力，其冷却能力及排水能力在全部的位置都相同，所以在钢板宽度方向上能够得到均一的温度分布。

另外，图23中三角形ABC表示为边AB、边AC相等长度的等腰三角形，但本实施方式不限定于此，例如上部供水口6a的交错状的配列错位、上部供水口的位置关系是不等边三角形时，将上部排水口设置在各边的二等分点处即可。

(c)图25～图26是将上部供水口6a棋盘的眼状地配列在上部分隔壁5a上的例子。

图25是说明着眼于上部供水口A时的与上部排水口7a的位置关系的、本发明的第二实施方式的上部供排水口的部分配列图。图26是图25的将上部供水口以及上部排水口的部分配列在上部分隔壁上展开的上部分隔壁5a的平面图。

如图25所示，棋盘的眼状地配列的上部供水口A的相邻的上部供水口为B～J的八个。由连结相邻的上部供水口6彼此的四根线段构成的四边形(长方形)的重心处设置一个的上部排水口r1～r4。

若这样地配列上部排水口，则例如上部排水口r1点是距上部供水口A、C、D、E距离相等，从上部供水口A、C、D、E喷射的冷却水与热钢板12冲撞并沿热钢板12的表面扩散而合流的点。而且，由于在该合流点处设置排出口r1，所以向上部分隔壁5a上的排水顺畅地进行，如图10所示，冷却水可靠地到达热钢板12的表面，能够确保高冷却能力，其冷却能力及排水能力在全部位置都相同，所以在钢板的宽度方向上能够得到均一的温度分布。

另外，在图25中将四边形ACDE表示为长方形，但是本实施方式并不限定于此，即便例如供水口6a的棋盘的眼状的配列错位、只要上部供水口6a的位置关系呈四边形，将上部排水口7a设置在其重心处即可。即，喷嘴一般在宽度方向上等间隔地配置，因此四边形ACDE能够至少呈平行四边形，其重心为两个对角线的交点。

(d)图27～图28是将上部供水口6a棋盘的眼状地配列在上部分隔壁5a上的其他的例子。

图27是说明着眼于上部供水口A时的与上部排水口7a的位置关系的、本发明的第二实施方式的上部供排水口的部分配列图。图28是图27的将上部供水口6a以及上部排水口7a的部分配列在上部分隔壁上展开的分隔壁5a的俯视图。

图27的上部供水口6a的配列与图25相同，但上部排水口7a的配列不同。

即，在图27中，是在由连结相邻的上部供水口6a彼此的四根线段构成的四边形(长方向)的二等分点处设置排水口s1～s4的例子。例如上部排水口s1是距上部供水口A、C的距离相等，从上部供水口A、C喷射的冷却水沿热钢板12的表面扩散而合流的点。

而且，由于在该合流点处设置上部排出口s1，所以向上部分隔壁上的排水顺畅地进行，如图10所示，冷却水可靠地到达热钢板12的表面，能够确保高冷却能力，其冷却能力及排水能力在全部位置都相同，所以钢板宽度方向上能够得到均一的温度分布。

另外，图27中中将四边形ACDE表示为长方形，但是本实施方式并不限定于此，即便例如上部供水口6a的棋盘的眼状的配列错位、只要上部供水口6a的位置关系呈四边形，将上部排水口7a设置在其各边的二等分点处即可。

但是，上部供水口的相对位置关系如上述(a)、(b)那样呈三角形、还是如上述(c)、(d)那样呈四边形，根据供水口的配列方法决定。连结相邻的上部供水口而成的三角形的最大的内角为80°以上时，可以看做四边形。例如，图25的三角形ACE中，角A为90°，因此可以看做四边形ACDE。

即，每个上冷却水喷射喷嘴对应的上部排出口的个数在(a)的图22和(d)的图28中为两个，在(b)的图24中为三个，在(c)的图26中为一个。例如，在上冷却水喷射喷嘴3的内径为5mm、上部排出口7a为直径10mm时，(a)～(d)全部中上部排水口7a的总截面积为圆管喷嘴3的内径的总截面积的4倍以上。但是，在上冷却水喷射喷嘴3的内径为8mm，排出口7a直径为12mm时，在(c)中只是2.25倍，所以优选(a)、(b)或者(d)的实施方式。

[第三实施方式]

接着说明本发明的第三实施方式。

为了从钢板最前端到最尾端在全长范围内均一地进行冷却，或者，进一步为了能够在冷却的热钢板12的宽度方向端部处也不受其外侧的喷射冷却水的飞散的影响而在全宽范围内进行均一的冷却，可以采用下述优选的下表面冷却设备以及上下冷却水喷射喷嘴的配列。

(14)下表面冷却设备以及上下冷却水喷射喷嘴的配列

图13所示的下表面冷却设备具有向热钢板12的下表面供给冷却水的下水箱2、和从该下水箱2向铅直方向上方伸长的下冷却水喷射喷嘴4。而且，下冷却水喷射喷嘴4由喷射棒状的冷却水8的圆管喷嘴4构成。

对于具有上部分隔壁5a的图13的冷却设备的上下冷却水喷射喷嘴3、4的配置，在图3中表示上冷却水喷射喷嘴3与排水口7a的配置，图14中表示下冷却水喷射喷嘴4的配置。都为交错配置，是在没有热钢板12的状态下，从上冷却水喷射喷嘴3喷射的冷却水8着水在下水箱2的上表面的图14所示的着水点21的配置，与从下冷却水喷射喷嘴4的喷射线不相交。

另一方面，为从下冷却水喷射喷嘴4喷射的冷却水8贯通图3的上部分隔壁5a的排水口7a的配置，与从上冷却水喷射喷嘴3喷射出的冷却水不相交，通过上部分隔壁5a的排水口7a而进入到上水箱1与上部分隔壁5a之间的空间中。

若上下冷却水喷射喷嘴3、4的喷射线一致，则在没有应该冷却的热钢板12的状态下，高速地喷射的棒状冷却水8彼此冲撞而向周围飞散。例如，若设想热钢板12的前端进入从上下喷射冷却水的冷却区域时，则向钢板的最前端喷射的棒状冷却水8，由于在紧接着的下游侧从上下喷射而冲撞的冷却水的飞散而其水束被破坏，冷却能力发生变化。因此，无法从钢板最前端部进行均一的冷却。

此外，朝向钢板宽度方向端部喷射的棒状冷却水8也同样地由于其紧接着的外侧的喷射冷却水的飞散而其水束被破坏。进而，朝向钢板最尾端喷射的冷却水8由于其紧接着的上游侧的喷射冷却水的飞散而其水束被破坏。

相对于此，本发明的冷却设备中，从上下冷却水喷射喷嘴3、4喷射出的冷却水8的喷射线不相交，所以例如从热钢板12进入冷却区域前，以高速从上下喷射的冷却水不会冲撞而向周围飞散。

此外，从下冷却水喷射喷嘴4喷射的冷却水8进入上水箱1与上部分隔壁5a之间的空间，所以在热钢板12进入冷却区域时，冷却水已经充满了上水箱1与上部分隔壁5a之间的空间，热钢板12进入冷却区域后，能够快速地如图12所示地进入到稳定状态。

因此，能够从钢板的最前端到最尾端在全长范围内进行均一的冷却。进而，即便在冷却的热钢板12的宽度方向的端部，也不会受到其外侧的喷射冷却水的飞散的影响，能够在全宽范围内进行均一的冷却。

另一方面，为了使下表面冷却水能够到达热钢板12，需要适当地设定圆管喷嘴4的内径、冷却水的喷射速度及喷嘴距离。

(15)下表面冷却的圆管喷嘴4的内径：3～8mm

即圆管喷嘴4的内径优选与上表面冷却同样地为3～8mm。这是由于若比3mm小，则从喷嘴喷射出的水束变细，容易破坏。另一方面，若喷嘴内径超过8mm，则流速变慢，冷却能力降低。

(16)下表面冷却的冷却水的喷射速度：6m/s以上

从圆管喷嘴4喷射的冷却水的喷射速度为6m/s以上，更优选为8m/s以上。这是由于若不满6m/s，则冷却水与钢板下表面冲撞时的力弱，水难以沿着钢板下表面扩散，冷却能力降低。若为8m/s以上，则能够确保更大的冷却能力，所以优选。

(17)下表面冷却的下冷却水喷射喷嘴4的上端到钢板12的下表面的距离：30～180mm

此外，从下表面冷却的下冷却水喷射喷嘴4的上端到钢板12的下表面的距离优选为30～180mm。这是由于在不满30mm时，热钢板12与圆管喷嘴4冲撞的频率非常高而难以进行设备保全。在超过180mm时，与热钢板12冲撞后落下的冷却水破坏新喷射的冷却水的水束的频率变高。

(18)下表面冷却的水量密度：2.0～6.0m³/(m²·min)

在与钢板冲撞后的下表面冷却水原样地落下的本实施方式中，期望下表面冷却的水量密度为上表面冷却的水量密度的1.3～2.0倍左右，其范围为2.0～6.0m³/(m²·min)。比上表面冷却高的水量密度，只要加大喷嘴的内径、增多喷嘴的个数、提高喷射压力等就能够实现。

在水量密度比2.0m³/(m²·min)低时，相对于上表面冷却，下表面冷却变弱，所以在冷却中会发生向上翘曲。在水量密度比6.0m³/(m²·min)高时，使用本发明的技术是有效的，但设备成本变高等而在实用化上存在问题，因此2.0～6.0m³/(m²·min)是最为实用的水量密度。

[第四实施方式]

接着说明本发明的第四实施方式。

图15是表示本发明的第四实施方式的上下表面冷却设备的配置的侧视图。以下说明的下部分隔壁5b的内容以外，基本与第三实施方式相同，所以对相同部分标注相同的符号，省略其说明。

(19)下表面冷却装置

在热钢板的下表面侧冷却中也可以设置下部分隔壁5b。图15所示的下表面冷却设备具有向热钢板12的下表面供给冷却水的下水箱2、从该下水箱2向铅直方向上方伸长的下冷却水喷射喷嘴4、和在上述下水箱2与热钢板12之间在钢板宽度方向的整个范围内水平地设置的具有多个通孔(供水口6b和排水口7b)的下部分隔壁5b。而且，下冷却水喷射喷嘴4由喷射棒状的冷却水的圆管喷嘴4构成，其设置为其顶端内插在设置在上述下部分隔壁5b上的通孔(供水口6b)内而比下部分隔壁5b的上端部还靠下方。

圆管喷嘴4的顶端内插在通孔中而比下部分隔壁5b的上端部还靠下方地配置，这是为了在假如前端向下方翘曲的热钢板12进入时也能够借助下部分隔壁5b防止圆管喷嘴4损伤。

如图17中所示一例那样，在下部分隔壁5b上棋盘的眼状地开设多个直径10mm的通孔，在供水口6b中装入外径8mm、内径3mm的圆管喷嘴4，圆管喷嘴4交错格子状地配列。没有插通圆管喷嘴4的通孔成为冷却水的排水口7b，冷却钢板下表面后的冷却排水自然落下，从上述排水口7b排出。这样，设置在本发明的冷却设备的下部分隔壁5b上的多个通孔构成大致相同个数的供水口6b和排水口7b，分别起作用，实现功能。

在不设置下部分隔壁5b时，仅棒状冷却水与钢板下表面冲撞的部分受到冷却，但在设置下部分隔壁5b时，在下部分隔壁5b的上表面与钢板的下表面之间的空间中充满冷却水而被搅拌冷却，在钢板下表面的整个区域中进行水冷。即，从点冷却变为面冷却。

而且，由于上述空间非常窄，所以钢板前端进入后到充满冷却水的时间非常短，因此不易发生钢板长度方向上的温度不均，

另外，为了得到搅拌冷却效果的下部分隔壁5b与热钢板12的距离为30～120mm较好。这是由于在不满30mm时，热钢板12与分隔壁5b冲撞的频率非常高而难以进行设备保全，在超过120mm时，冷却水贯通充满水的膜而到达钢板下表面的力变得非常弱，冷却水填充满需要时间，容易发生钢板长度方向的温度不均。

(20)上下冷却水喷射喷嘴的配列

对于上下具有分隔壁5a、5b的图15的冷却设备的上下冷却水喷射喷嘴3、4的配置，在图16中表示上冷却水喷射喷嘴3与排水口7a的配置，在图17中表示下冷却水喷射喷嘴4与排水口7b的配置。都为交错配置，为在没有热钢板12的状态下从上冷却水喷射喷嘴3喷射出的冷却水贯通图17的下部分隔壁5b的交错配置的排水口7b的配置，与从下冷却水喷射喷嘴4喷射出的冷却水不相交，通过下部分隔壁5b的排水口7b而进入到下水箱2与下部分隔壁5b之间的空间中。

另一方面，为从下冷却水喷射喷嘴4喷射出的冷却水贯通图16的排水口7a的配置，与从上冷却水喷射喷嘴3喷射的冷却水不相交，通过上部分隔壁5a的排水口7a而进入上水箱1与上部分隔壁5a之间的空间。由此，上下冷却水喷射喷嘴3、4的喷射线配置为相互不相交。

这样一来，由于从上下水箱1以及2喷射出的冷却水8的喷射线不相交，所以与第三实施方式相同，从热钢板12进入冷却区域前以高速从上下喷射的冷却水不会冲撞而向周围飞散，从钢板最前端到最尾端的全长范围中在冷却区域内能够均一地确保高的冷却能力。

(21)其他

本实施方式(第四实施方式)中，对于上表面侧的冷却设备，圆管喷嘴3的内径、冷却水的喷射速度及喷嘴距离、水量密度等与第三实施方式同样即可。

另一方面，在具有下部分隔壁5b的本实施方式中，冷却水充满了下部分隔壁5b的上表面与钢板的下表面之间的空间，成为与上表面侧的冷却大致相同的冷却，所以钢板下表面的冷却的水量密度与上表面冷却相等即可，优选为1.5～4.0m³/(m²·min)。此外，从下冷却水喷射喷嘴(圆管喷嘴)4的冷却水的喷射速度为了贯通充满水的膜而为6m/s以上，优选为8m/s以上。圆管喷嘴4的内径与上表面冷却同样地为3～8mm即可。

[第五实施方式]

接着说明本发明的第五实施方式。图18是表示本发明的第五实施方式的上下表面冷却设备的图，是表示冷却设备的配置的侧视图。除了以下说明的与保护板相关的内容以外，基本上与第三实施方式相同，所以对于相同的部分标注相同的附图标记而省略其说明。

在钢板下表面的冷却中不设置分隔壁时，为了保护下冷却水喷射喷嘴4而设置保护板22较好。保护板22如图18、图20所示，避开下冷却水喷射喷嘴4和上表面冷却水的着水点21而围住钢板长度方向两端的下冷却水喷射喷嘴4，在钢板宽度方向上考虑保护板的强度而沿钢板宽度方向以一定的间距设置较好。

另外，保护板22的上端若位于比下冷却水喷射喷嘴4的顶端部高10mm以上的位置，比台辊上端低20mm以上，则即便热钢板12进入，也难以与下冷却水喷射喷嘴4及保护板22冲撞。

即便在万一向下翘曲的热钢板12进入的情况下，由于也仅与保护板22接触，所以能够防止下冷却水喷射喷嘴4的损伤。若以100～300mm的宽度方向间距设置保护板，则热钢板12不会与冷却水喷射喷嘴4接触。图20中表示了将保护板22组装为梯子状而围绕喷嘴的区域为长方形的例子，但围绕喷嘴的区域也可以为平行四边形等。

此外，此时图13的冷却设备的情况也同样，上下冷却水喷射喷嘴3、4的喷射线配置为相互不相交。

另外，在本第五实施方式中，对于钢板上表面侧以及下表面侧的冷却装置的圆管喷嘴3、4的内径、冷却水的喷射速度及喷嘴距离、水量密度等与第三实施方式同样即可。

[实施例1]

以下，作为本发明的第一实施方式的实施例，基于附图说明在厚板轧钢的工艺中进行拉伸强度590MPa等级的钢板的冷却的情况。

图8中概略地示出的厚板轧钢设备中，利用轧钢机42、43对从加热炉41抽出的初轧板坯进行成形、展宽轧制后，进行粗扎，进而进行精扎而将板厚形成为25mm、板宽形成为4.5m。精扎之后马上测定的钢板表面温度即精加工温度为820℃。之后，通过预整平器44，在加速冷却设备45中进行加速冷却。从冷却开始温度780℃冷却到冷却结束温度(在加热冷却设备出口侧回热后的温度测定值)560℃。

作为本发明例，使用上述实施方式所示的上表面冷却设备。本冷却设备是设置了下述流路的设备：向钢板上表面供给的冷却水如图1所示地在分隔壁5a的上方流动、进而能够如图4所示地从钢板宽度方向侧方排水。

在分隔壁5a上以棋盘的眼的方式开设直径12mm的孔，如图3所示，在交错格子状地配列的供水口中内插圆管喷嘴，将剩余的孔用作排水口。此外，如图2所示，钢板运送方向的最上游侧列的冷却水喷射喷嘴向钢板运送方向的上游方向倾斜30度，钢板运送方向的最下游侧列的冷却水喷射喷嘴向钢板运送方向的下游方向倾斜30度，向接近除水辊10的位置也供给冷却水。另外，水箱1的下表面与分隔壁5a的上表面的距离为100mm。

喷嘴3内径为5mm，外径为9mm，长度为170mm，令上述喷嘴3的上端向水箱1内突出。此外，令棒状冷却水8的喷射速度为8.9m/s。钢板宽度方向的喷嘴3的间距为50mm，台辊间距离1m的区域内将喷嘴沿长度方向并列10列。上冷却水喷射喷嘴3的水量密度为2.1m³/(m²·min)。上表面冷却的喷嘴3的下端设置为位于板厚25mm的分隔壁5a的上下表面的中间位置，到钢板表面的距离为80mm。

另外，对于下表面冷却设备，如图1所示，除了不具有分隔壁5a以外与上表面冷却设备使用同样的冷却设备，下冷却水喷射喷嘴4的棒状冷却水8的喷射速度以及水量密度为上表面冷却的喷嘴3的1.5倍。

本发明例1的上表面冷却设备中，排水口的总截面积为喷嘴内径的总截面积的大约6倍而足够大，所以与钢板接触的喷射冷却水向上方流动，快速地被排出。进而，在水箱1的下表面与分隔壁5a的上表面之间的空间中的向钢板宽度方向两外侧的流路截面积是喷嘴3的内径的总截面积的大约5倍而足够大，所以从板端部的排水性非常好。冷却后的冷却排水能够快速地被排除，所以后续地供给的冷却水能够容易地贯通滞留水膜，能够得到比以往高的冷却能力。

用于令板宽中央的冷却停止温度为560℃的冷却时间为2.5秒。冷却速度变高，因此能够削减为了得到高强度而必要的钢的合金成分(例如锰等)，能够降低制造成本。

钢板宽度方向的温度分布为550～560℃，为如图7所示的大致均匀的分布，钢板宽度方向的温度不均变小，为10℃。因此，材料试验的合格率高达99.5％，成品率十分高。

由于喷嘴3的下端位于分隔壁5a的上下端的中间位置，所以在预整平器44中未能修正产生的向上翘曲的钢板、及在冷却中发生向上翘曲的钢板即便与分隔壁5a撞击，分隔壁5a能够起到保护板的作用，喷嘴3不会损坏。

与之相对，作为比较例1，使用日本特开2004-66308号公报中记载的在分隔壁上设置狭缝状的孔的现有冷却技术的冷却设备。另外，除了分隔壁上设置的孔的形状以外的条件与上述本发明例1相同。该比较例1的冷却设备如图9所示，与钢板冲撞后的冷却水难以向上方抽出，所以为了令板宽中央的冷却停止温度为560℃，需要3秒的水冷时间。

冷却停止温度在板宽方向上的分布如图6所示为凹形。在板端部附近最高温度为600℃，宽度方向的温度不均(最高温度-最低温度)为40℃。取出产品的一部分进行材料试验，结果合格率为70％而较低，成品率差。

此外，分隔壁上开设狭缝状的孔，但该部分刚性变弱，上翘的钢板撞击时，分隔壁与喷嘴变形而损坏。

[实施例2]

作为本发明的第一实施方式的另外的实施例2，说明在与实施例1相同的厚板轧钢工艺中，改变以下的冷却条件的情况。

在本发明例2中使用的冷却设备在与图1所示的本发明例1同样的上表面冷却设备中，在分隔壁5a上交互地棋盘的眼状地开设直径11mm的孔和直径14mm的孔，如图3所示，将交错格子状地配列的直径14mm的孔作为供水口6a而内插圆管喷嘴3，将剩余的直径11mm的孔用作排水口7a。另外，水箱1的下表面与分隔壁5a的上表面的距离为100mm。

喷嘴3内径为8mm，外径为11mm、长度为170mm，令其喷嘴3的上端向水箱1内突出。此外，令棒状冷却水8的喷射速度为6.3m/s。上冷却水喷射喷嘴3的水量密度为3.8m³/(m²·min)。上表面冷却的喷嘴下端设置为位于板厚30mm的分隔壁的上下表面的中间位置，距钢板表面的距离为50mm。对于上述以外的条件，与本发明例1中相同。

另外，对于下表面冷却设备，如图1所示，使用除了不具有下部分隔壁5b以外与上表面冷却设备相同的冷却设备，从下冷却水喷射喷嘴4的顶端到钢板表面的距离为80mm。此外，棒状冷却水8的喷射速度以及水量密度为上冷却水喷射喷嘴3的1.5倍。

本发明例2的上表面冷却设备中，排水口7a的总截面积为喷嘴3的内径的总截面积的大约两倍而十分大，所以与钢板接触的喷射冷却水向上方流动而快速地被排出。进而，在水箱1的下表面与分隔壁5a的上表面之间的空间中，向钢板宽度方向两外侧的流路截面积是喷嘴内径的总截面积的大约两倍而十分大，所以从板端部的排水性非常好。

为了令板宽中央的冷却停止温度为560℃的冷却时间为2.0秒，钢板宽度方向的温度分布为550～560℃，如图7所示为大致均匀的分布，与本发明例1相同，能够以高冷却速度进行均一的冷却。

[实施例3]

以下，作为本发明的第二实施方式的实施例，基于附图说明在厚板轧钢的工艺中进行拉伸强度590MPa等级的钢板的冷却的情况。另外，厚板轧钢条件除了下述冷却设备以外，全部使用与实施例1相同的条件。

加速冷却试验中使用的冷却设备中，钢板上表面侧具有本发明的具有上部分隔壁5a的冷却设备，对于钢板下表面侧，与实施例1相同。

在本实施例中，对于钢板上表面的分隔壁5a的上部供水口6a与上部排水口7a的配置，作为本发明进行了两种试验。即，本发明例3如图21所示，将上部供水口6a交错地配列，在由连结相邻的上部供水口6a彼此的三根线段所构成的三角形的外心处设置上部排水口7a，在一个上部供水口6a的周围，六个上部排水口7a配置在六边形的顶点。

本发明例4如图25所示，将上部供水口6a配列为棋盘的眼状，在由连结相邻的上部供水口6a彼此的四根线段构成的四边形的重心处设置上部排水口7a，在一个上部供水口6a的周围在四边形的顶点配置四个上部排水口7a。另外，在上部分隔壁5a上，按照图21以及图25，开设直径12mm的通孔，在上部供水口6a中插入圆管喷嘴3的顶端，剩余的孔为上部排水口。

使用的圆管喷嘴3的尺寸为内径5mm、外径9mm，钢板宽度方向的喷嘴3的间距为50mm，台辊间距离1m的区域内将喷嘴3沿长度方向并列10列。

对于冷却水的喷射速度和水量密度，上表面冷却水的喷射速度在本发明例3中为9.0m/s，在本发明例4中为12.0m/s、下表面冷却水的喷射速度在本发明例3中为13.5m/s，在本发明例4中为18.0m/s。上表面冷却水的水量密度在本发明例3中为2.1m³/(m²·min)，在本发明例4中为2.8m³/(m²·min)，下表面冷却水的水量密度在本发明例3中为2.8m³/(m²·min)，在本发明例4中为4.2m³/(m²·min)。

本发明例3以及4都如图10所示，能够快速地将冷却钢板后的冷却水从钢板上下表面排除，所以后续地供给的冷却水能够容易地贯通滞留水膜。

由此，上下表面都能够均一地确保高的冷却能力。此时的钢板宽度方向的温度分布如图7所示，宽度方向上能够得到均一的温度分布。为了令板宽中央处的冷却停止温度为560℃的冷却时间在本发明例3中为2.5秒，在本发明例4中为2.1秒。由于冷却速度提高，所以能够削减为了得到高强度而必须的钢的合金成分(例如锰等)，能够降低制造成本。

钢板宽度方向的温度分布为550～560℃，如图7所示为大致均一的分布，钢板宽度方向的温度不均(最高温度-最低温度)小，为10℃。因此，材料试验的合格率高达99.5％，成品率非常高。

与之相对，作为比较例2，使用日本特开2004-66308号公报中记载的在分隔壁上设置狭缝状的孔、兼用作供水口和排水口现有技术的冷却设备。另外，除了分隔壁上设置的孔的形状以外的条件与上述本发明例3以及4相同。该比较例2的冷却设备如图9所示，与钢板冲撞后的冷却水难以向上方抽出，所以为了令板宽中央的冷却停止温度为560℃，需要3秒的水冷时间。

冷却停止温度在板宽方向上的分布如图6所示为凹形。在板端部附近最高温度为600℃。因此，宽度方向的温度不均(最高温度-最低温度)为40℃。取出产品的一部分进行材料试验，结果合格率为70％而较低，成品率差。

进而，作为比较例3，冷却水量及喷嘴的尺寸与本发明例3相同，喷嘴3与上部排出口7a的设置如图29所示，进行冷却。即，比较例3将上部排出口7a设置在沿宽度方向并列的上部供水口6a即圆管喷嘴3的中间位置，并不是像本发明例3(图22)那样在喷嘴列与喷嘴列之间特意地设置上部排出口7a，对于作为本发明这样的设置在上部分隔壁5a上的上部排出口7a的设置的采用，被认为是最一般的。

但是，由于没有在长度方向上相邻的两个喷嘴喷射出的冷却水的退避处，所以与本发明例3相比排水性差，冷却能力低。为了令板宽中央处的冷却停止温度为560℃的冷却时间为2.8秒。为了得到高强度而必须的钢的合金成分(例如锰等)的削减为本发明例3的一半左右。

[实施例4]

以下，作为本发明的第四以及第五实施方式的实施例，基于附图说明在厚板轧钢的工艺中进行拉伸强度590MPa等级的钢板的冷却的情况。

另外，厚板轧钢条件除了下述的冷却设备以外，使用与实施例1全部相同的条件。

加速冷却试验中使用的冷却设备为图15所示的在上下表面上具有分隔壁5a以及5b的情况(本发明例5)、和图18所示的具有上部分隔壁5a和下部保护板22的情况(本发明例6)。

喷嘴尺寸为，内径为5mm，外径为9mm，钢板宽度方向的喷嘴间距为50mm，台辊间距离1m的区域内将喷嘴沿长度方向并列10列。上表面冷却水的喷射速度为8.9m/s，水量密度为2.1m³/(m²·min)，下表面冷却水的喷射速度在本发明例5的情况下为8.9m/s，在本发明例6的情况下为12.7m/s。下表面冷却水的水量密度在本发明例5中为2.1m³/(m²·min)，在本发明例6中为3.0m³/(m²·min)。

上表面冷却的喷嘴下端设置为位于板厚25mm的分隔壁的上下端的中间位置，到钢板上表面的距离为80mm。在本发明例5中，下表面冷却的喷嘴上端位于板厚25mm的分隔壁的上下端的中间位置，到钢板上表面的距离为80mm。在本发明例6中，从下表面冷却喷嘴上端到钢板下表面的距离为120mm。

本发明例5的上部分隔壁5a、下部分隔壁5b以及本发明例6的上部分隔壁5a上，以棋盘的眼的方式开设直径12mm的孔，如各图16、17、19所示，交错格子状地配列的喷嘴口中通过圆管喷嘴3以及4，剩余的孔用作排水口。

在本发明例5以及6中，如图10所示，上表面冷却后的水快速地从钢板上表面排除，所以后续地供给的冷却水能够容易地贯通滞留水膜。下表面冷却后的水在本发明例6中原样地在喷嘴之间落下，不会成为后续地供给的冷却水的喷射的障碍。在本发明例5中，在钢板的下表面和下部分隔壁5b之间充满了水，由于喷射距离短为80mm，所以能够穿破充满水的膜而到达热钢板的下表面。

由此，上下表面都能够均一地确保高冷却能力。此时的钢板宽度方向的温度分布为550～560℃，能够得到图7所示的宽度方向上均一的温度分布。

即便从钢板进入前就进行喷射，从上下水箱喷射的冷却水也不会冲撞、飞散，所以钢板最前端2m、最后端2m的部分的温度不均控制在10℃以内。由于温度不均减小，所以材料试验的合格率高达99.5％，成品率非常高。

此外，为了令板宽中央处的冷却停止温度为560℃的冷却时间为2.5秒。冷却速度变高，所以为了得到高强度而必要的钢的合金成分(例如锰等)的削减成为可能，能够削减制造成本。

由于从上下水箱喷射的冷却水的喷射线不相交，所以从热钢板12进入冷却区域前就以高速喷射的冷却水不会飞散，设备保全性良好。

令上表面冷却喷嘴3的下端位于上部分隔壁5a的上下端的中间位置，在本发明例5中令下表面冷却喷嘴4的上端位于下部分隔壁5b的上下端的中间位置，在本发明例6中设置下部保护板22，所以即便前端翘曲的钢板进入，喷嘴也不会损坏。

与此相对，作为比较例4，使用日本特开2004-66308号公报中记载的在分隔壁上设置狭缝状的孔的现有技术的冷却设备。另外，除了分隔壁上设置的孔的形状、上下冷却水喷射喷嘴的喷射线相互不相交地配置以外的条件与上述本发明例5相同。该比较例4的冷却设备如图9所示，与钢板冲撞后的冷却水难以向上方抽出，所以为了令板宽中央的冷却停止温度为560℃，需要3秒的水冷时间。

冷却停止温度在板宽方向上的分布如图6所示为凹形。在板端部附近最高温度为600℃，宽度方向的温度不均(最高温度-最低温度)为40℃。

若从钢板进入前就进行喷射，则从上下水箱喷射出的冷却水冲撞，所以冷却水的飞散严重。分散的冷却水破坏周边的冷却水的水束，其结果，无法得到稳定的冷却能力，钢板最前端2m、最尾端2m的部分处的温度不均为40℃。

取出产品的一部分进行材料试验，结果合格率为70％而较低，成品率差。

[实施例5]

作为本发明的第三实施方式的其他实施例5(本发明例7)，说明在与实施例4相同的厚板轧钢工艺中，使用如图13所示的仅在上表面具有分隔壁(上部分隔壁5a)的冷却设备的情况。

喷嘴尺寸为，内径8mm、外径11mm，钢板宽度方向的喷嘴间距为50mm，台辊间距离1m的区域内将喷嘴沿长度方向并列10列。上表面冷却水的喷射速度为6.3m/s，水量密度为3.8m³/(m²·min)，下表面冷却水的喷射速度为9.5m/s，水量密度为5.7m³/(m²·min)。

上表面冷却的喷嘴3的下端设置为位于板厚30mm的上部分隔壁5a的上下端的中间位置，到钢板上表面的距离为50mm。下表面冷却喷嘴4的上端到钢板下表面的距离为80mm。

上部分隔壁5a上，交互地棋盘的眼状地开设直径11mm的孔和直径14mm的孔，如图16所示，交错格子状地配列的直径14mm的孔作为上部供水口而内插圆管喷嘴3，剩余的直径11mm的孔用作排水口。

在本发明例7中，如图10所示，上表面冷却后的水快速地从钢板上表面排除，所以后续地供给的冷却水能够容易地贯通滞留水膜。下表面冷却后的水原样地在喷嘴之间落下，不会成为后续地供给的冷却水的喷射的障碍。

为了令板宽中央处冷却停止温度为560℃的冷却时间为2.1秒，钢板宽度方向的温度分布为550～560℃，为图7所示的大致均一的温度分布，与本发明例5、6同样能够以高冷却速度进行均一的冷却。

此外，即便在钢板进入前进行喷射，由于从上下水箱3以及4喷射的冷却水不会冲撞、飞散，所以钢板最前端2m、最尾端2m的部分处的温度不均控制在10℃以内，具有设备保全性，确认能够得到与本发明例5、6相同的效果。

[产业上的利用可能性]

用过使用本发明的钢材的冷却设备，能够得到高传热率，能够使钢材尽早到达目标温度。即，能够提高冷却速度，所以能够开发例如高张力钢板等的新产品。此外，由于能够缩短钢材的冷却时间，所以能够通过例如提高制造线速度而提高生产性。

此外，令钢板上表面或者、进而钢板下表面的冷却中钢板宽度方向上温度不均消除，或者、进而在从钢板最前端到最尾端的钢板长度方向上也能够进行均一的冷却，所以能够制造品质高的钢板。进而，由于能够抑制冷却水向周围飞散，所以周边设备的保全性提高。

Claims

1.一种设置在钢板的热轧线上的热钢板的冷却设备，具有向上述热钢板的上表面供给冷却水的上水箱、为了喷射棒状冷却水而从上述上水箱悬垂的上冷却水喷射喷嘴、设置在上述热钢板和上述上水箱之间的上部分隔壁，并且在上述上部分隔壁上设置有多个内插上述上冷却水喷射喷嘴的下端部的上部供水口、和将供给到上述热钢板的上表面的冷却水向上述上部分隔壁上排水的上部排水口，

对于设置在上述上部分隔壁上的上述上部排水口的总截面积以及由上述上水箱下表面和上述上部分隔壁上表面围成的空间内的钢板宽度方向的流路截面积，都为上冷却水喷射喷嘴的内径的总截面积的1.5倍以上。

2.如权利要求1所述的钢材的冷却设备，其特征在于，上述上部排水口配置在由连结相邻的上述上部供水口彼此的三根线段构成的三角形的外心、或上述三角形的各边的二等分点处。

3.如权利要求1所述的钢材的冷却设备，其特征在于，上述上部排水口配置在由连结相邻的上述上部供水口彼此的四根线段构成的四边形的重心、或上述四边形的各边的二等分点处。

4.如权利要求1～3的任意一项所述的热钢板的冷却设备，其特征在于，在上述上水箱的前后配置除水用辊。

5.如权利要求1～3的任意一项所述的热钢板的冷却设备，其特征在于，上述上冷却水喷射喷嘴的内径为3～8mm、喷嘴长度为120～240mm、从上述上冷却水喷射喷嘴的下端到热钢板表面的距离为30～120mm，从上述上冷却水喷射喷嘴喷射的冷却水的流速为8m／s以上，水量密度为1.5～4.0m³／(m²·min)。

6.如权利要求1～3的任意一项所述的热钢板的冷却设备，其特征在于，令内插在设置在上述上部分隔壁上的上述上部供水口中的上述上冷却水喷射喷嘴的外周面与上述上部供水口的内表面之间的间隙为3mm以下。

7.如权利要求1～3的任意一项所述的热钢板的冷却设备，其特征在于，在上述热钢板的宽度方向上排列的上述上冷却水喷射喷嘴中，上述热钢板的运送方向的最上游侧列的上述上冷却水喷射喷嘴向上述热钢板的运送方向的上游方向倾斜15～60度，上述热钢板的运送方向的最下游侧列的上述上冷却水喷射喷嘴向上述热钢板的运送方向的下游方向倾斜15～60度。

8.如权利要求1所述的热钢板的冷却设备，其特征在于，在上述热钢板的下表面侧，具有供给冷却水的下水箱、和从上述下水箱向铅直方向上方喷射棒状冷却水的下冷却水喷射喷嘴，上述下冷却水喷射喷嘴配列为：自上述下冷却水喷射喷嘴的喷射线贯通设置在上述上部分隔壁上的上排水口。

9.如权利要求8所述的热钢板的冷却设备，其特征在于，在上述热钢板的下表面侧，在下水箱和上述热钢板之间还具有下部分隔壁，在上述下部分隔壁上设置有多个内插上述下冷却水喷射喷嘴的上端部的下部供水口、和令供给到上述热钢板的下表面的冷却水向上述下部分隔壁下排水的下部排水口，设置在上述下部分隔壁上的上述下部排水口配列为：自上述上冷却水喷射喷嘴的喷射线贯通该下部排水口。

10.如权利要求8所述的热钢板的冷却设备，其特征在于，在上述热钢板的下表面侧，还具有保护下冷却水喷射喷嘴的保护板，上述保护板设置在避开自上述下冷却水喷射喷嘴的喷射线和自上冷却水喷射喷嘴的喷射线的位置上，使得上述保护板的上端比上述下冷却水喷射喷嘴的上端更接近上述热钢板。

11.如权利要求8或10所述的热钢板的冷却设备，其特征在于，上述上冷却水喷射喷嘴以及上述下冷却水喷射喷嘴的内径分别为3～8mm、从上述冷却水喷射喷嘴喷射的冷却水的流速为6m／s以上，上述热钢板的上表面侧的水量密度为1.5～4.0m³／(m²min)、上述下表面侧的水量密度为2.0～6.0m³／(m²·min)。

12.如权利要求9所述的热钢板的冷却设备，其特征在于，上述上冷却水喷射喷嘴以及上述下冷却水喷射喷嘴的内径分别为3～8mm、从该冷却水喷射喷嘴喷射的冷却水的流速为6m／s以上，上述热钢板的上表面侧以及下表面侧的水量密度分别为1.5～4.0m³／(m²·min)。

13.如权利要求8～10的任意一项所述的热钢板的冷却设备，其特征在于，在上述热钢板的宽度方向上排列的上述下冷却水喷射喷嘴中，上述热钢板的运送方向的最上游侧列的上述下冷却水喷射喷嘴向上述热钢板的运送方向的上游方向倾斜15～60度，上述热钢板的运送方向的最下游侧列的上述下冷却水喷射喷嘴向上述热钢板的运送方向的下游方向倾斜15～60度。

14.一种冷却钢板的热钢板的冷却方法，在对热轧后的热钢板进行冷却时，借助从权利要求1～13的任意一项所述的热钢板的冷却设备喷射出的棒状冷却水，对钢板进行冷却。