CN102421544B - 热轧钢板的冷却方法及冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热轧钢板的冷却方法，是将精轧后的热轧钢板冷却的方法，通过4m³/m²/min以上10m³/m²/min以下的水量密度的冷却水使上述热轧钢板的温度从600℃以上、650℃以下的第1温度冷却到450℃以下的第2温度，上述冷却水的喷流直接冲击在上述冷却面上的部分的面积相对于上述冷却面的面积为80％以上。

Description

热轧钢板的冷却方法及冷却装置

技术领域

本发明涉及使热轧工序的精轧后的热轧钢板一边通板一边冷却的方法及冷却装置。 

本申请基于2009年5月13日在日本提出申请的特愿2009-116547号，并主张其优先权，这里引用其内容。 

背景技术

热轧工序的精轧后的热轧钢板(以下称作“钢板”)被通过输出辊道从精轧机输送到卷绕机。输送中的钢板被设在输出辊道的上下的冷却装置冷却到规定的温度，被卷绕机卷取。精轧后的冷却的状况对钢板的机械特性有较大影响，所以将钢板均匀地冷却到规定的温度是重要的。 

在该精轧后的冷却中，通常作为冷却介质而使用例如水(以下称作“冷却水”)将钢板冷却。通过冷却水进行的钢板的冷却状态随着钢板的温度而变化，例如在一般的层流冷却中，如图9所示，在钢板的表面温度T为(1)约600℃以上时以膜状沸腾状态A、(2)在约350℃以下以泡核沸腾状态B、(3)在膜状沸腾状态A与泡核沸腾状态B之间的温度域中以过渡沸腾状态C冷却。另外，这里的表面温度，是指被冷却水冷却的钢板的表面温度。 

在膜状沸腾状态A下，当对钢板喷射冷却水时，在钢板表面上，冷却水立即蒸发，钢板的表面被蒸气膜覆盖。在该膜状沸腾状态A下的冷却中，成为通过该蒸气膜的冷却，如图9所示，冷却能力较小，但传热系数h具有大致一定的特性，如图10所示，随着钢板的表面温度T的下降，热流通量Q减少。一般而言，在钢板的内部温度较高的情况下，通过来自内部的热传导，表面温度也较高，在膜状沸腾状态A下，钢板的表面温度较高的部位容易冷却，较低的部位难以冷却，所以即使钢板的内部及表面温度局部地分散，随着冷却，钢板内的温度偏差也变小。 

在泡核沸腾状态B下，当对钢板喷射冷却水时，不生成上述那样的蒸 气膜，冷却水直接接触钢板的表面。因而，如图9所示，钢板的传热系数h比膜状沸腾状态下的传热系数h大，此外，如图10所示，随着钢板的表面温度的下降，热流通量Q减少。因而，在泡核沸腾状态B下，也与膜状沸腾状态同样，随着冷却，钢板内的温度偏差变小。另外，热流通量Q(W/m²)使用传热系数h(W/(m²·K))、钢板的表面温度T(K)、及对钢板喷射的冷却水的温度W(K)，通过下述式(1)计算。 

Q＝h×(T-W)…(1) 

但是，在过渡沸腾状态C下，混合存在进行通过蒸气膜的冷却的部分和冷却水直接接触的部分。在该过渡沸腾状态C下，传热系数h、热流通量Q随着钢板的表面温度的下降而增加。这是因为，随着钢板的表面温度的下降，冷却水与钢板的接触区域增加。 

因而，如图10所示，钢板的表面温度T较高的部位、即内部温度较高的部分难以冷却，较低的部位容易急剧冷却，所以若在钢板的温度中发生局部性的分散，则该温度分散随着冷却而发散性地变大。即，在过渡沸腾状态C下，随着冷却，钢板内的温度偏差变大，不能将钢板均匀地冷却。 

在专利文献1中，公开了在比过渡沸腾状态开始的温度高的温度下停止冷却、接着通过作为泡核沸腾的水量密度的冷却水将钢板冷却的方法。在该冷却方法中，着眼于对钢板喷射的冷却水的水量密度越高则过渡沸腾开始温度及泡核沸腾开始温度越向高温侧偏移的事实，在膜状沸腾状态下将钢板冷却后，接着使冷却水的水量密度变大，在泡核沸腾状态下将钢板冷却。 

现有技术文献 

专利文献 

专利文献1：日本特开2008-110353号公报 

发明内容

发明所要解决的技术问题 

但是，在专利文献1所示的方法中，将3m³/m²/min以下的水量密度的冷却水以直线状(棒状)向钢板喷射。本发明者们进行了调查，知道在这样的冷却方法中，不能避免钢板在过渡沸腾状态下被冷却，随着冷却而温 度偏差变大。 

如上所述，在膜状沸腾状态和泡核沸腾状态下，钢板的温度偏差变小。因而，在避免过渡沸腾状态而仅在膜状沸腾状态和泡核沸腾状态下将钢板冷却的情况下，泡核沸腾状态下的冷却后的钢板的温度偏差应该变得比膜状沸腾状态下的冷却后的钢板的温度偏差小。 

但是，如果参照专利文献1中的表1及表2，则后级输出辊道输出侧(泡核沸腾状态)的钢板的温度偏差变得比前级输出辊道输出侧(膜状沸腾状态)下钢板的温度偏差大。这表示在使用专利文献1的冷却方法的情况下，通过钢板在过渡沸腾状态下被冷却而钢板的温度偏差变大。因而，在专利文献1的技术中，不能将钢板均匀地冷却。 

本发明是鉴于上述问题而做出的，目的是在热轧的精轧后进行的热轧钢板的冷却中，将热轧钢板均匀地冷却。 

用于解决技术问题的方案 

本发明为了解决上述问题，采用了以下的技术方案。 

(1)本发明的第1技术方案，是将精轧后的热轧钢板冷却的方法。在该方法中，通过4m³/m²/min以上10m³/m²/min以下的水量密度的冷却水使上述热轧钢板的冷却面的温度从600℃以上、650℃以下的第1温度冷却到450℃以下的第2温度。上述冷却水的喷流直接冲击在上述冷却面上的部分的面积相对于上述冷却面的面积为80％以上。 

(2)在上述(1)所记载的热轧钢板的冷却方法中，也可以是，以用20m/sec以上的速度冲击上述冷却面的方式喷射上述冷却水。 

(3)在上述(1)或(2)所记载的热轧钢板的冷却方法中，也可以是，以用2kPa以上的压力冲击上述冷却面的方式喷射上述冷却水。 

(4)在上述(1)或(2)所记载的热轧钢板的冷却方法中，也可以是，将上述冷却水以大致圆锥状喷射，上述冷却水向上述冷却面的冲击角度从钢板输送方向观察是75度以上90度以下。 

(5)上述(1)或(2)所记载的热轧钢板的冷却方法，也可以是，将在上述热轧钢板的上表面流动的上述冷却水，在比开始供给上述冷却水的位置靠上游侧挡水，并且将在上述热轧钢板的上表面流动的上述冷却水，在比结束供给上述冷却水的位置靠下游侧挡水。 

(6)在上述(1)或(2)所记载的热轧钢板的冷却方法中，也可以是，将上述热轧钢板的上表面及下表面冷却，将对上述热轧钢板的上表面的冷却能力控制为对上述热轧钢板的下表面的冷却能力的0.8倍以上1.2倍以下而进行冷却。 

(7)在上述(1)或(2)所记载的热轧钢板的冷却方法中，也可以是，仅将上述热轧钢板的上表面冷却。 

(8)本发明的第2技术方案，是将精轧后的热轧钢板冷却的冷却装置。上述冷却装置具备强冷却器，该强冷却器通过4m³/m²/min以上10m³/m²/min以下的水量密度的冷却水使上述热轧钢板的冷却面的温度从600℃以上、650℃以下的第1温度冷却到450℃以下的第2温度。上述冷却水的喷流与上述冷却面直接冲击的部分的面积相对于上述冷却面的面积为80％以上。 

(9)在上述(8)所记载的热轧钢板的冷却装置中，也可以是，上述强冷却器具有喷出上述冷却水的多个喷嘴，上述多个喷嘴以上述冷却水用20m/sec以上的速度冲击上述冷却面的方式喷射上述冷却水。 

(10)在上述(8)或(9)所记载的热轧钢板的冷却装置中，也可以是，上述强冷却器具有喷出上述冷却水的多个喷嘴，上述多个喷嘴以上述冷却水用2kPa以上的压力冲击上述冷却面的方式喷射上述冷却水。 

(11)在上述(8)或(9)所记载的热轧钢板的冷却装置中，也可以是，上述多个喷嘴将上述冷却水以大致圆锥状喷射，上述冷却水向上述冷却面的冲击角度从钢板输送方向观察是75度以上90度以下。 

(12)上述(8)或(9)所记载的热轧钢板的冷却装置，也可以是，还具备：第1挡水机构，将在上述钢板的上表面流动的上述冷却水在比开始供给上述冷却水的位置靠上游侧挡水；以及第2挡水机构，将在上述钢板的上表面流动的上述冷却水在比结束供给上述冷却水的位置靠下游侧挡水。 

(13)在上述(12)所记载的热轧钢板的冷却装置中，也可以是，上述第1挡水机构具有第1挡水喷嘴，该第1挡水喷嘴将挡水用水向比上述冷却面靠上游侧喷射；上述第2挡水机构具有第2挡水喷嘴，该第2挡水喷嘴将挡水用水向比上述冷却面靠下游侧喷射。 

(14)在上述(13)所记载的热轧钢板的冷却装置中，也可以是，上 述第1挡水机构具有设在上述第1挡水喷嘴的下游侧的第1挡水辊； 

上述第2挡水机构具有设在上述第2挡水喷嘴的上游侧的第2挡水辊。 

(15)在上述(8)或(9)所记载的热轧钢板的冷却装置中，也可以是，上述强冷却器仅将上述热轧钢板的上表面冷却。 

(16)在上述(8)或(9)所记载的热轧钢板的冷却装置中，也可以是，上述强冷却器将上述热轧钢板的上表面及下表面冷却，对上述热轧钢板的上表面的冷却能力是对上述热轧钢板的下表面的冷却能力的0.8倍以上1.2倍以下。 

发明效果 

根据本发明，即使在钢板温度中发生局部性的分散，也由于温度较高的部位容易冷却而温度较低的部位难以冷却，所以热轧钢板的温度分布变得均匀。结果，能够将钢板均匀地冷却。 

此外，换言之，通过钢板冷却面温度从600℃以上、650℃以下的第1温度到450℃以下的第2温度进行高水量密度下的冷却，能够使该水量密度下的冷却区间(以下称作强冷却区间)的过渡沸腾区通过时间成为不到20％，能够使强冷却区间后的热轧钢板的温度偏差成为强冷却区间前的温度偏差以下。 

附图说明

图1是表示具有有关本发明的一实施方式的冷却装置的热轧设备的概略的立体图。 

图2是表示精轧机、冷却器、及上游侧挡水机构的概略的侧视图。 

图3是表示上游侧挡水机构、强冷却器、及下游侧挡水机构的概略的侧视图。 

图4A是表示以喷流冲击面覆盖钢板冷却面的80％以上的面积的方式配置喷嘴的例子的图。 

图4B是表示以喷流冲击面覆盖钢板冷却面的大约80％的面积的方式配置喷嘴的例子的图。 

图5是表示钢板表面温度与传热系数的关系的曲线图。 

图6是表示钢板表面温度与热流速的关系的曲线图。 

图7是表示冷却时间与热流通量的关系的曲线图。 

图8A是表示泡核沸腾状态下的冷却时间的比率与冷却前后的温度偏差的比率的关系的曲线图。 

图8B是表示冷却水的水量密度与冷却前后的温度偏差的比率的关系的曲线图。 

图9是表示一般的钢板冷却方法中的、钢板表面温度与传热系数的关系的曲线图。 

图10是表示一般的钢板冷却方法中的、钢板表面温度与热流通量的关系的曲线图。 

具体实施方式

本发明者们发现，通过用水量密度(水量密度)为4m³/m²/min以上10m³/m²/min以下的冷却水使钢板冷却面温度从600℃以上、650℃以下的第1温度到450℃以下的第2温度，进行使上述冷却水的喷流直接冲击在上述钢板冷却面上的部分的面积为80％以上的冷却，能够使强冷却区间中的过渡沸腾状态下的冷却为不到20％，能够使强冷却区间结束后的温度偏差比强冷却区间开始前小。 

以下，参照附图对基于上述认识的本发明的一实施方式进行说明。 

图1在具有有关本实施方式的冷却装置1的热轧设备中，表示精轧机2以后的结构的概略。另外，在有关本实施方式的热轧设备中，钢板H被以通常的作业时的通板速度的3m/sec以上25m/sec以下左右输送。 

热轧设备如图1所示，具有将从加热炉(未图示)排出、被粗轧机(未图示)轧制后的钢板H连续轧制的精轧机2、将精轧后的钢板H冷却到例如约350℃的冷却装置1、和将冷却的钢板H卷取的卷绕机3。在精轧机2与卷绕机3之间，设有具有台辊4a的输出辊道4。并且，由精轧机2轧制后的钢板H在输出辊道4上在输送中被冷却装置1冷却，被卷绕机3卷取。 

在冷却装置1内的最上游侧、即精轧机2的紧接着的下游侧，设有将刚通过精轧机2后的钢板H冷却的冷却器10。冷却器10如图2所示，具有多个对钢板H喷射冷却水的层流喷嘴11。层流喷嘴11在钢板H的宽度方向及输送方向上分别定向而设有多个。从该层流喷嘴11向钢板H喷射的 冷却水的水量密度只要是例如1m³/m²/min左右就可以。并且，在刚通过精轧机2后钢板冷却面的温度为840～960℃的钢板H被例如从层流喷嘴11喷射的冷却水冷却，直到其温度成为600℃以上的目标温度。该目标温度需要设为比层流喷嘴11的冷却水开始过渡沸腾的温度高30℃以上的温度。这是因为，在过渡沸腾开始的温度的高10℃左右的温度的情况下，层流的冲突点的冷却能力局部性较高，所以达到过渡沸腾开始温度的可能性变高。因而，优选的是目标温度比过渡沸腾开始的温度高30℃以上。另外，开始该过渡沸腾的温度根据水量密度、通板速度、水温等各种原因而变动，所以也可以基于热轧设备的试运转的结果适当调整。例如，已知在层流冷却中的水量密度较大的情况下开始过渡沸腾的温度变高，需要使上述目标温度变高。此外，如果通板速度变慢，则过渡沸腾开始温度上升，例如有虽然是作业范围外、但如果为2m/sec左右则成为620℃左右的情况。另一方面，如果通板速度变快，则过渡沸腾开始温度下降，有在25m/sec左右为530℃左右的情况。例如，在层流冷却时的水量密度不比上述1m³/m²/min小的情况下，也可以将上述目标温度设定为600℃这样较低的温度。另外，冷却器10中的冷却也可以是气体冷却或气水混合冷却(喷雾冷却)。 

在冷却器10的下游侧，如图1所示，设有将由冷却器10冷却到目标温度的钢板H冷却的强冷却器20。强冷却器20如图3所示，在对置于钢板冷却面的位置上具有多个喷嘴21。各个喷嘴21对钢板冷却面以大致圆锥状喷射冷却水。喷嘴21只要距离钢板H的高度E(从钢板冷却面到喷嘴21的下端的距离)是700mm以上就可以，例如设定为1000mm。由此，能够避免被输送的钢板H与喷嘴21等的设备的接触，能够防止喷嘴21及钢板H等的损伤。另外，通过将喷嘴21的前端位置设定为例如300mm左右、在设备的上游侧设置把持钢板H的装置，能够避免喷嘴21与钢板H的接触。 

喷嘴21也可以如图4A、图4B所示那样配置为，使喷流冲击面21a覆盖钢板冷却面的80％以上的面积。即，喷嘴21以使冷却水对强冷却工序中的钢板冷却面的80％以上的面积进行冲击的方式喷射冷却水。这里，所谓喷流冲击面21a，是指钢板冷却面中的从喷嘴21喷射的冷却水直接冲击的面。此外，所谓钢板冷却面，如图4A、图4B所示，是指用从最上游侧的 喷流冲击面21a的中心到最下游侧的喷流冲击面21a的中心的距离L与钢板H的宽度w的乘积表示的区域S。图4A表示以喷流冲击面21a覆盖钢板冷却面的80％以上的面积的方式配置喷嘴21的例子。此外，图4B表示以喷流冲击面21a覆盖钢板冷却面的约80％的面积的方式配置喷嘴21的例子。在钢板H的冷却时，在冷却水的喷流的冲击部和非冲击部中，冷却能力存在较大的不同。因此，如果混合存在冷却能力较大的喷流冲击部和冷却能力较小的喷流非冲击部，则即使在喷流冲击部中钢板冷却面的温度下降，也通过在喷流非冲击部因冷却能力下降而产生的来自钢板H的内部的回热而使钢板冷却面的温度的下降停滞。在钢板冷却面的温度与热流通量的关系是正的斜度的膜状沸腾状态及泡核沸腾状态下，相对于钢板H的温度偏差的缩小不产生较大的差异，但在过渡沸腾状态下，通过该钢板冷却面的温度下降的停滞，过渡沸腾状态的滞留时间增加，使温度偏差扩大。因而，如图4A所示，通过以喷流冲击面21a覆盖钢板冷却面的80％以上的方式配置喷嘴21，能够使过渡沸腾状态不到强冷却区间的时间的20％，能够避免温度偏差的扩大。另外，在水量密度充分的情况下，如图4B所示，也可以以喷流冲击面21a覆盖钢板冷却面的约80％的面积的方式配置喷嘴。由此，能够使强冷却区间的过渡沸腾区中的冷却时间不到该区间中的冷却的时间的20％而将钢板H冷却。此外，优选的是，使从各喷嘴21的喷流冲击面21a不与相邻的喷流冲击面21a过多干涉。进而，在图4A中表示了从全部的喷嘴喷出冷却水的情况，但只要是喷流冲击面21a为钢板冷却面的80％以上的范围，也可以不从全部的喷嘴喷出冷却水。 

从喷嘴21对钢板H的上表面的钢板冷却面喷射的冷却水的水量密度设定为4m³/m²/min以上10m³/m²/min以下。通过将水量密度设定为4m³/m²/min以上，使过渡沸腾状态的时间不到强冷却区间的冷却时间的20％而能够将钢板H冷却。此外，在使水量密度为6m³/m²/min以上的情况下，更可靠地使过渡沸腾区通过时间不到强冷却区间的冷却时间的20％，能够将钢板H冷却。例如，在上述过渡沸腾状态开始的温度变高的情况下，使水量密度变大是有效的。10m³/m²/min的水量密度是通常的作业时的水量密度的上限。此外，如图3所示，优选的是，该冷却水的喷射角度(扩散角度)α例如是3度以上且30度以下，冷却水的喷流相对于钢板冷却面的冲击角度 β从水平方向观察是75度以上90度以下。另外，例如在将冷却水以喷射角度α为30度以大致圆锥状铅直朝下喷射的情况下，向铅直朝下方向的喷流(中心部的喷流)的冲击角度β是90度，外侧的喷流的冲击角度是75度。冷却水的冲击角度β相对于钢板H垂直地接近，因为通过更容易提高冲击压力、或喷射范围内的均匀性提高等而改善冷却能力及均匀性的提高的两方面的效果，所以更优选。但是，为了使冷却水的全部的喷流的冲击角度成为垂直，在设备布局上产生困难。进而，该冷却水的对于钢板冷却面的冲击速度也可以为20m/sec以上。此外，也可以使冲击压力为2kPa以上。通过是这样的冲击速度及/或冲击压力，即使是在钢板的形状中有凹凸、水容易积存的状态，也能够使冷却水喷流直接达到钢板冷却面。如果冷却水喷流不直接达到钢板冷却面，则不能充分进行钢板冷却面的蒸气膜的排除，过渡沸腾状态的时间变长。另外，即使超过冲击速度45m/sec、冲击压力30kPa而设定，其效果也饱和，所以冲击速度的上限为45m/sec、冲击压力的上限为30kPa。 

此外，强冷却器20如图3所示，也可以具有多个从下方对钢板H的下表面喷射冷却水的喷嘴22。由此，能够将钢板H迅速冷却、缩短过渡沸腾状态下的冷却时间。从喷嘴22对钢板H的下表面喷射的冷却水的水量密度、冲击速度或冲击压力也可以控制为与上述喷嘴21大致相同。即，也可以控制钢板H的下表面侧的喷嘴22的冷却能力，以使其除去钢板H上的冷却水及重力的影响而与钢板H的上表面侧的喷嘴21的冷却能力大致相等(相对于钢板H的上表面侧的喷嘴21的冷却能力为约0.8倍以上1.2倍以下)。此外，也可以考虑钢板H上的冷却水和重力的影响而调整对钢板H的下表面喷射的冷却水的水量密度、冲击速度或冲击压力。并且，将由冷却器10冷却到上表面温度为600℃以上的目标温度的钢板H，通过从强冷却器20的喷嘴21、22喷射的冷却水冷却直到强冷却区间结束时的钢板温度为450℃以下、或400℃以下。该强冷却区间结束温度通过钢材的机械性质的设计、钢板H的厚度等的条件而适当设定。该温度因为水量密度、钢板H的厚度、通板速度等各种原因而变动，所以也可以基于热轧设备的试运转的结果而适当调整。另外，强冷却器20也可以为仅设置钢板H的上表面侧的喷嘴21的结构。另外，关于钢板的强冷却区间开始前的温度及强冷却区间结束 后的温度，例如可以使用放射温度计测量钢板表面。作为测量位置，对于强冷却区间开始前的温度，在比最上游侧的喷流冲击面靠上游侧、在其附近测量，对于强冷却区间结束后的温度，在比最下游侧的喷流冲击面靠下游侧、在其附近测量。 

在强冷却器20的紧接着的下游侧，如图1所示，设有用来防止由强冷却器20对钢板H的上表面喷射的冷却水流到强冷却器20的下游侧的挡水(水切り)机构23。挡水机构23将在钢板H的上表面上流动的冷却水在比钢板冷却面靠下游侧、即在比结束强冷却用的冷却水的供给的位置靠下游侧进行挡水。挡水机构23也可以如图3所示那样在钢板H的上表面上具有喷射挡水用水(水切り水)的挡水喷嘴25。也可以在钢板H的上表面上、在挡水喷嘴25的上游侧设置挡水辊24。通过挡水辊24能够防止冷却水的大部分向下游侧流动，进而，通过挡水喷嘴25进行挡水，所以与挡水喷嘴25单独的情况相比能够更可靠地进行挡水。此外，也可以降低挡水喷嘴25的能力。这样将在钢板H上流动的冷却水挡水。如果不适当地进行挡水，则在钢板H上产生不均匀的水流，成为产生温度分散的原因。 

在强冷却器20的紧接着的上游侧(冷却器10的下游侧)，如图1所示，也设有用来防止冷却水向冷却器10侧流动的上游侧挡水机构26。挡水机构26将在钢板H的上表面流动的冷却水在比钢板冷却面靠上游侧、即在比开始强冷却用的冷却水的供给的位置靠上游侧挡水。上游侧挡水机构26如图3所示，与下游侧挡水机构23同样，也可以具有挡水喷嘴28。此外，也可以将挡水辊27设置在挡水喷嘴28的下游侧。并且，通过上游侧挡水机构26将在钢板H的上表面上流动的冷却水挡水。如果不适当地进行挡水，则在钢板H上产生不均匀的水流，成为产生温度分散的原因。 

此外，如图1所示，冷却装置1也可以在强冷却器20的下游侧包括其他冷却器50。其他冷却器50也可以是与上述冷却器10同样的结构，除了水冷以外，也可以进行空冷、喷雾冷却。 

在冷却装置1中，如图1所示，设有控制从冷却器10的层流喷嘴11、强冷却器20的喷嘴21、22、及其他冷却器50的层流喷嘴的各自的喷嘴喷射的冷却水的水量密度、喷射时间等而控制钢板H的温度的控制部30。 

接着，对有关本发明的一实施方式的热轧钢板H的冷却方法基于图5 及图6进行说明。图5是表示钢板H的表面的温度T与传热系数(冷却能力)h的关系的曲线图，图6是表示钢板H的表面的温度T与热流通量Q的关系的曲线图。 

将被精轧机2连续轧制、钢板H的表面温度T为940℃左右的钢板H输送到冷却器10中。在冷却器10中，将由控制部30控制的约1m³/m²/min的水量密度的冷却水喷射到钢板H上。如果是该程度的水量密度的冷却水，则钢板H在膜状沸腾状态A下被冷却。冷却器10中的冷却也可以是气体冷却或气水混合冷却。并且，如图5所示，通过冷却器10进行冷却，直到钢板H的表面的温度T成为600℃以上650℃以下的目标温度。该目标温度优选的是在用1m³/m²/min左右以下的水量密度将钢板H冷却的情况下冷却水从膜状沸腾状态变化为过渡沸腾状态的温度以上。冷却器10中的冷却状态为膜状沸腾状态下的冷却，所以能够将钢板均匀地冷却。另外，在结束水冷后、经过一定时间的情况下，来自内部的回热不断扩展，所以表面温度与内部温度变得大致相等。 

接着，将被冷却到钢板H的表面温度T为600℃以上650℃以下的目标温度的钢板H输送到强冷却器20中。在强冷却器20中，将4m³/m²/min以上10m³/m²/min以下的水量密度的冷却水喷射到钢板上表面上，如图5所示，进行冷却直到钢板表面的温度T成为450℃以下的强冷却区间结束温度。另外，冷却水的供给量可以由控制部30控制。以下，作为一例，对用强冷却器20从650℃的强冷却区间开始温度到350℃的强冷却区间结束温度将钢板上表面冷却的情况进行说明。 

在该强冷却器20中的冷却中，由于对钢板冷却面喷射的冷却水的水量密度比冷却器10的冷却水的水量密度大，所以钢板H的过渡沸腾状态C的区域向比冷却器10的钢板H的过渡沸腾状态C’的区域靠高温侧偏移(参照图5)。在强冷却器20中的冷却中，钢板H在冷却面温度为590℃之前在过渡沸腾状态C下被冷却，然后成为泡核沸腾状态B的冷却，被冷却直到钢板冷却面的温度T到达约300℃。在强冷却器20中，由于水量密度较大，所以钢板表面的冷却速度较大，立即通过过渡沸腾状态，过渡沸腾状态C下的冷却时间为不到强冷却区间中的钢板H的冷却时间的20％。在过渡沸腾状态C下，具有随着钢板H的冷却面温度T的下降而热流通量Q变高、 温度偏差扩大的特性，但由于如上述那样过渡沸腾状态C的冷却时间为不到强冷却区间的钢板H的冷却时间的20％的短时间，所以在过渡沸腾状态C下钢板H的表面被迅速地冷却，在表面附近温度偏差扩大，但来自内部的热传导量较小，所以过渡沸腾状态下的钢板的冷却量较小。 

然后，如图6所示，为泡核沸腾状态B下的冷却，但在泡核沸腾状态下，与膜状沸腾状态A同样，随着钢板H的冷却面的温度T下降而热流通量Q变低，在钢板温度的下降的同时，钢板H的温度偏差变小。此外，由于冷却中的热流速较大、还有冷却时间较长，所以从钢板H的内部的热传导量较大，能够将钢板较强地冷却。因此，在以强冷却区间整体观察的情况下，对过渡沸腾状态下的钢板H的冷却的影响变小，能够使在强冷却区间中冷却后的钢板H的温度偏差为强冷却区间中的冷却前的钢板H的温度偏差以下。 

图7表示冷却时间与热流通量的关系。如该图7所示，热流通量增加的时间域是过渡沸腾状态C的冷却，热流通量减少的区域是泡核沸腾状态B的冷却。此外，强冷却区间中的过渡沸腾状态的时间不到该区间中的全部冷却时间的20％。然后，由卷绕机3将被均匀冷却到规定的温度的钢板H卷取。 

在强冷却器20中，通过将4m³/m²/min以上的水量密度的冷却水对钢板冷却面喷射，将过渡沸腾状态C下的钢板H的冷却抑制为不到强冷却器20的冷却时间的20％。在此情况下，根据本发明者们的认识，能够使冷却装置1的冷却后的钢板H的温度偏差为冷却装置1的冷却前的钢板H的温度偏差以下。因而，即使在钢板H的温度中发生局部性的分散，也因为温度较高的地方容易冷却但温度较低的地方难以冷却，所以钢板H的温度分布变得均匀。结果，能够将钢板H均匀地冷却。此外，在强冷却区间结束后，也可以通过冷却器50进行水冷，此时，钢板温度为450℃以下，所以钢板H的冷却状态为泡核沸腾状态，如上述那样，在泡核沸腾状态的冷却中，冷却器50的冷却后的钢板温度偏差可以为冷却前的温度偏差以下。 

此外，在强冷却器20中，由于使冷却水的水量密度为4m³/m²/min以上而较大，所以能够缩短泡核沸腾状态B下的钢板H的冷却时间。由此，也能够使冷却装置1小型化。 

此外，在通过强冷却器20对钢板上表面上的钢板冷却面的80％以上的面积喷射冲击压力为2kPa以上的冷却水的情况下，能够将钢板H上的冷却水的分布及流动在钢板冷却面上均匀地控制，此外，能够使冷却水直接冲击在钢板H上，将钢板冷却面的蒸气膜排除。因此，能够将钢板H更均匀地冷却。 

此外，在通过强冷却器20对钢板上表面的钢板冷却面的80％以上的面积喷射冲击速度为20m/sec以上的冷却水的情况下，即使钢板H的形状恶化，形状和通板速度的影响带来的冷却水的冲击速度的变化也较少，能够抑制通板速度的影响，能够将钢板H均匀地冷却。另外，形状的恶化的原因的许多存在温度的局部性的温度偏差，根据本发明，通过抑制过渡沸腾状态C下的冷却时间，能够抑制温度偏差，所以也抑制了形状的恶化。 

此外，在强冷却器20中，在朝向钢板冷却面喷射的冷却水的冲击角度β从水平方向为75度以上90度以下的情况下，钢板冷却面的冷却水的喷流冲击面21a为比较小的面积，能够使喷流冲击面21a内的冷却水的冲击压力变得均匀、并且使冷却水冲击时的垂直方向速度成分变大。由此，能够使钢板冷却面的整体的冲击压力变得均匀且变大，能够将钢板H均匀地强冷却。 

此外，在强冷却器20的下表面侧设有具有与上表面侧的喷嘴21同样的冷却能力的喷嘴22的情况下，即在设有冷却水的水量密度、冲击速度或冲击压力与喷嘴21大致相同的喷嘴22的情况下，能够与钢板H的上表面同时将下表面也冷却。由此，能够在短时间内高效率地进行钢板H的冷却。此外，能够减小钢板H的上表面与下表面的温度差，能够抑制热应力带来的钢板H的变形。在钢板H的上表面与下表面的温度差较大的情况下，根据钢种，产生热应力等带来的翘曲，成为阻碍通板性的原因。这里，如果上表面的冷却能力与下表面的冷却能力相比是0.8倍以上1.2倍以下，则即使是容易产生翘曲的钢种，也能够不产生翘曲而实现均匀冷却性。另外，为了调节冷却能力，能够通过控制部30调节冷却水的供给量。另外，在仅将上表面冷却的情况下，能够消除因从下表面的冷却水吹起带来的下表面侧冷却水的飞散，具有不需要向电气系统等的冷却水飞散防止对策等的优点。 

此外，在强冷却器20的下游侧和上游侧分别设有下游侧挡水机构23和上游侧挡水机构26的情况下，能够抑制由强冷却器20对钢板H的上表面喷射的冷却水流到强冷却器20的上游侧及下游侧。由此，能够抑制冷却水在钢板H上不均匀地流动，能够使冷却均匀化。此外，在下游侧挡水机构23和上游侧挡水机构26除了挡水喷嘴25、28以外还具有挡水辊24、27的情况下，可以通过挡水辊24、27更可靠地进行挡水。 

在以上的实施方式中，冷却器10具有层流喷嘴11，但也可以代替它而具有喷嘴(未图示)。该喷嘴也可以以比强冷却器20的喷嘴21宽的间隔设置。此外，从冷却器10的喷嘴喷射的冷却水的水量密度也可以比来自强冷却器20的喷嘴21的冷却水的水量密度小。 

在以上的实施方式中，在冷却器10中对钢板H喷射冷却水，但也可以除此以外、或者与其并用而对钢板H喷射气体、例如空气，将钢板H冷却。进而，也可以不使用冷却水而将钢板H放置冷却。 

以上，参照附图对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明并不仅限定于上述例子。如果是本领域的技术人员，则当然在权利要求书所记载的技术思想的范畴内能够想到各种变更例或修正例，应理解为关于这些当然也属于本发明的技术范围中。 

实施例 

以下，对使用如图1所示那样具有冷却器10和强冷却器20的冷却装置1的实施例1～7和比较例1～3进行说明。在这些实施例1～7和比较例1～3中，依次设有精轧机2、冷却装置1、卷绕机3，进行冷却装置1将精轧后的钢板冷却到规定温度的实验。 

在实施例1～7和比较例1～3中，将精轧机2和冷却装置1的共同的条件在以下的表1中表示。此外，在实施例1～7和比较例1～3中，关于强冷却器的其他冷却条件，如表2所示那样在各种条件下进行了实验。另外，表2中的“过渡沸腾状态时间比率”，是指过渡沸腾状态B下的冷却时间相对于强冷却器中的冷却时间的比率。并且，作为钢板的冷却效果的评价，将强冷却器中的钢板的冷却前的温度偏差与冷却后的温度偏差比较，在表2中表示为“冷却后温度偏差/冷却前温度偏差”的比率。另外，关于钢板的强冷却前的温度及强冷却后的温度，使用非接触式的放射温度计进 行测量。关于强冷却前的温度，在从最上游侧的喷流冲击面向上游50cm的位置上，在钢板的宽度方向上均等地测量5点，采用其平均温度。此外，关于强冷却后的温度，作为回热为稳定状态的位置，在从最下游侧的喷流冲击面向下游50cm的位置，在钢板的宽度方向上均等地测量5点，采用其平均温度。此外，将关于实施例1～3和比较例1～3的评价结果如图8A、图8B所示那样曲线图化表示。另外，在图8A、图8B中，作为本发明的典型的实施例而仅将实施例1～3曲线图化。 

[表1] 

[表2] 

如果参照表2及图gA、图8B，则比较例1～3都是“过渡沸腾状态时间比率”为20％以上、“冷却后温度偏差/冷却前温度偏差”为比1大的值。相对于此，实施例1～7都是“过渡沸腾状态时间比率”不到20％、“冷却后温度偏差/冷却前温度偏差”为1以下的值。即，可知如果如本发明那样使“过渡沸腾状态时间比率”不到20％，则冷却前的钢板的温度偏差在冷却后变小。进而，比较例1～3中的“水量密度”都不到3.5m³/m²/min，“冷却后温度偏差/冷却前温度偏差”为比1大的值。相对于此，实施例1～7中的“水量密度”都是4.0m³/m²/min以上，“冷却后温度偏差/冷却前温度偏差”为1以下的值。因而，可知如果如本发明那样使用“水量密度”为 4.0m³/m²/min以上的冷却水，则“过渡沸腾状态时间比率”为不到20％，冷却前的钢板的温度偏差在冷却后变小。 

这样，在本发明的冷却方法中，即使产生钢板内的温度偏差，也能够不扩大该温度偏差而将钢板均匀地冷却。此外，通过能够实现均匀冷却，能够得到在材质上也均匀的钢板。 

比较实施例1～3可知，如果增大对于钢板的冷却水的冲击压力、增大该冷却水的水量密度，则能够使冷却前的钢板的温度偏差在冷却后变得更小。 

比较实施例1和实施例4可知，如果增大对于钢板的冷却水的冲击面积，则能够使冷却前的钢板的温度偏差在冷却后变得更小。 

比较实施例1和实施例5可知，在从强冷却器的冷却喷嘴喷射的冷却水的扩散角度较窄的情况下，能够使冷却前的钢板的温度偏差在冷却后变得更小。 

参照实施例1和实施例6可知，如果使对于钢板的冷却水的冲击速度变快，则能够使冷却前的钢板的温度偏差在冷却后变得更小。 

参照实施例7可知，在强冷却器中仅对钢板的上表面喷射冷却水的情况下，也只要“过渡沸腾状态时间比率”不到20％，就能够使冷却前的钢板的温度偏差在冷却后变小。 

这样叙述的实施例及形态都只不过是表示实施本发明时的具体化的例子，并不只通过它们限定地解释本发明的技术范围。即，本发明在不脱离其技术思想、或其主要的特征的情况下能够以各种形式实施。 

产业上的可利用性 

本发明在将热轧工序的精轧后的热轧钢板冷却的方法及冷却装置中具有实用性。 

标记说明 

1冷却装置 

2精轧机 

3卷绕机 

4输出辊道 

4a台辊 

10冷却器 

11层流喷嘴 

20强冷却器 

21(上表面侧)喷嘴 

21a喷流冲击面 

22(下表面侧)喷嘴 

23(下游侧)挡水机构 

24(下游侧)挡水辊 

25(下游侧)挡水喷嘴 

26(上游侧)挡水机构 

27(上游侧)挡水辊 

28(上游侧)挡水喷嘴 

30控制部 

50其他冷却器 

A膜状沸腾状态 

B泡核沸腾状态 

C过渡沸腾状态 

H钢板 

Claims (16)

1.一种热轧钢板的冷却方法，将精轧后的热轧钢板冷却，其特征在于，

将上述热轧钢板的冷却面通过4m³/m²/min以上10m³/m²/min以下的水量密度的冷却水从600℃以上、650℃以下的第1温度冷却到450℃以下的第2温度；

上述冷却水的喷流直接冲击在上述冷却面上的部分的面积相对于上述冷却面的面积为80％以上。

2.如权利要求1所述的热轧钢板的冷却方法，其特征在于，

以用20m/sec以上的速度冲击上述冷却面的方式喷射上述冷却水。

3.如权利要求1或2所述的热轧钢板的冷却方法，其特征在于，

以用2kPa以上的压力冲击上述冷却面的方式喷射上述冷却水。

4.如权利要求1或2所述的热轧钢板的冷却方法，其特征在于，

将上述冷却水以大致圆锥状喷射，上述冷却水向上述冷却面的冲击角度从钢板输送方向观察是75度以上90度以下。

5.如权利要求1或2所述的热轧钢板的冷却方法，其特征在于，

将在上述热轧钢板的上表面流动的上述冷却水，在比开始供给上述冷却水的位置靠上游侧挡水，并且将在上述热轧钢板的上表面流动的上述冷却水，在比结束供给上述冷却水的位置靠下游侧挡水。

6.如权利要求1或2所述的热轧钢板的冷却方法，其特征在于，

将上述热轧钢板的上表面及下表面冷却；

将对上述热轧钢板的上表面的冷却能力控制为对上述热轧钢板的下表面的冷却能力的0.8倍以上1.2倍以下而进行强冷却。

7.如权利要求1或2所述的热轧钢板的冷却方法，其特征在于，

仅将上述热轧钢板的上表面冷却。

8.一种热轧钢板的冷却装置，将精轧后的热轧钢板冷却，其特征在于，

上述冷却装置具备强冷却器，该强冷却器通过4m³/m²/min以上10m³/m²/min以下的水量密度的冷却水使上述钢板的冷却面的温度从600℃以上、650℃以下的第1温度冷却到450℃以下的第2温度；

上述冷却水的喷流与上述冷却面直接冲击的部分的面积相对于上述冷却面的面积为80％以上。

9.如权利要求8所述的热轧钢板的冷却装置，其特征在于，

上述强冷却器具有喷出上述冷却水的多个喷嘴，上述多个喷嘴以上述冷却水用20m/sec以上的速度冲击上述冷却面的方式喷射上述冷却水。

10.如权利要求8或9所述的热轧钢板的冷却装置，其特征在于，

上述强冷却器具有喷出上述冷却水的多个喷嘴，上述多个喷嘴以上述冷却水用2kPa以上的压力冲击上述冷却面的方式喷射上述冷却水。

11.如权利要求8或9所述的热轧钢板的冷却装置，其特征在于，

上述多个喷嘴将上述冷却水以大致圆锥状喷射，上述冷却水向上述冷却面的冲击角度从钢板输送方向观察是75度以上90度以下。

12.如权利要求8或9所述的热轧钢板的冷却装置，其特征在于，

还具备：

第1挡水机构，将在上述钢板的上表面流动的上述冷却水在比开始供给上述冷却水的位置靠上游侧挡水；以及

第2挡水机构，将在上述钢板的上表面流动的上述冷却水在比结束供给上述冷却水的位置靠下游侧挡水。

13.如权利要求12所述的热轧钢板的冷却装置，其特征在于，

上述第1挡水机构具有第1挡水喷嘴，该第1挡水喷嘴将挡水用水向比上述冷却面靠上游侧喷射；

上述第2挡水机构具有第2挡水喷嘴，该第2挡水喷嘴将挡水用水向比上述冷却面靠下游侧喷射。

14.如权利要求13所述的热轧钢板的冷却装置，其特征在于，

上述第1挡水机构具有设在上述第1挡水喷嘴的下游侧的第1挡水辊；

上述第2挡水机构具有设在上述第2挡水喷嘴的上游侧的第2挡水辊。

15.如权利要求8或9所述的热轧钢板的冷却装置，其特征在于，

上述强冷却器仅将上述热轧钢板的上表面冷却。

16.如权利要求8或9所述的热轧钢板的冷却装置，其特征在于，

上述强冷却器将上述热轧钢板的上表面及下表面冷却；

对上述热轧钢板的上表面的冷却能力是对上述热轧钢板的下表面的冷却能力的0.8倍以上1.2倍以下。

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