CN102448632A - 热轧钢板的冷却装置、冷却方法、制造装置及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供能够制造具有超微细晶粒的热轧钢板并提高冷却水的使用效率的热轧钢板的冷却装置、热轧钢板的冷却方法、热轧钢板的制造装置及热轧钢板的制造方法。本发明的热轧钢板的冷却装置在将存在于最终轧机的工作轧辊的半径相当位置以内的钢板表面的平均冷却速度设为V1，将存在于工作轧辊的半径相当位置和最终轧机的壳体支柱出侧之间的钢板表面的平均冷却速度设为V2，将存在于冷却开始点和壳体支柱出侧之间的钢板表面的平均冷却速度设为Vm时，V1≥V2，且Vm≥400℃/s，该热轧钢板的冷却方法采用该冷却装置，该热轧钢板的制造装置包括热精轧机列的最终轧机和上述冷却装置，该热轧钢板的制造方法包括使用该制造装置对由热精轧机列的最终轧机轧制后的钢板进行处理的工序。

Description

热轧钢板的冷却装置、冷却方法、制造装置及制造方法

技术领域

本发明涉及热轧钢板的冷却装置、冷却方法、制造装置及制造方法。本发明特别是涉及适合在制造具有超微细晶粒的热轧钢板时使用的热轧钢板的冷却装置、冷却方法及制造装置以及具有超微细晶粒的热轧钢板的制造方法。

背景技术

对于可用作汽车用、构造材料用等的钢材，为了寻求强度、加工性、韧性这样的机械特性优良，综合地提高这些机械特性，使热轧钢板的晶粒微细化是有效的。因此，摸索出很多用于得到具有微细晶粒的热轧钢板的制造方法。另外，只要使晶粒微细化，即使减少合金元素的添加量，也能够制造具有优良的机械性质的高强度热轧钢板。

作为热轧钢板的晶粒的微细化方法，公知有这样的方法等：在热精轧的特别是后段，进行高压下轧制而使奥氏体粒微细化，并在粒内积蓄轧制应变，谋求在冷却之后(或者相变之后)得到的铁素体粒的微细化。而且，从抑制奥氏体粒的再结晶、恢复来促进铁素体相变这样的方面考虑，在轧制后的短时间内将钢板冷却至规定的温度以下(例如720℃以下)是有效的。即，为了制造具有微细晶粒的热轧钢板，紧接着热精轧设置能比以往更快地冷却的冷却装置，将轧制后的钢板骤冷是有效的。

迄今为止公开了几种能够制造具有微细晶粒的热轧钢板的技术或者能够用于制造具有微细晶粒的热轧钢板的技术。例如在专利文献1中公开有一种超微细晶粒热轧钢板的制造方法，该方法是将由含有C：0.01质量％～0.3质量％的碳素钢或者低合金钢构成的钢板或者钢坯多遍热轧制来制造热轧钢板的方法，其特征在于，最终遍轧制在Ar₃点以上的温度下结束，之后在0.4秒以内冷却至720℃以下。另外，在专利文献2中公开有一种这样的技术：一种热轧钢板的制造设备，该设备在钢板输送方向上按顺序配置有热精轧机列的最终轧机(stand)、第1冷却装置、第2冷却装置和卷取装置，并且，在第1冷却装置与第2冷却装置之间设有非冷却区域，其中，第1冷却装置包括用于在钢板的被冷却面形成带状或者长圆状的射流冲撞区域的喷嘴，及用于阻挡从该喷嘴喷射出的冷却水的阻挡辊，在最终轧机的辊和阻挡辊之间的区域中形成有冷却水的蓄水池，并将阻挡辊配设为使在第1冷却装置内输送的钢板浸渍于蓄水池的冷却水中。另外，在专利文献3中公开有一种钢板的热轧设备，其特征在于，在对钢板进行热轧制的轧机的入侧及/或出侧的接近轧机的位置，配置在使钢板通过的同时向钢板的上表面供给冷却水的冷却设备，将该冷却设备的集管设于供给到钢板上之后的冷却水能被轧机的工作轧辊阻挡那样的位置，上述集管具有朝向轧机侧以相对于钢板的上表面成倾角30°～60°喷射棒状冷却水的喷嘴。而且，在专利文献3中记载有这样的内容：为了避免冷却水分散而不成棒状，导致阻挡冷却水的作用消失，优选使上喷嘴的前端与轧制线的距离为500mm～1800mm。

专利文献1：日本特开2005-213595号公报

专利文献2：日本专利第4029865号公报

专利文献3：日本特开2007-61838号公报

采用专利文献1所公开的技术，由于在最终遍轧制结束之后的0.4秒以内将温度为Ar₃点以上的钢板冷却至720℃，因此，认为能够制造具有超微细晶粒(例如称作平均粒径为2μm以下的晶粒。下同)的热轧钢板。但是，在专利文献1中，并没有公开能够在最终遍轧制结束后的0.4秒以内将钢板冷却至720℃的冷却装置的详细构造。另外，采用专利文献2所公开的技术，由于使钢板浸渍于形成在热精轧机列的最终轧机的辊与阻挡辊之间的区域中的冷却水的蓄水池中，因此，认为能够提高热轧钢板的冷却效率。在此，在制造具有超微细晶粒的热轧钢板时所需的骤冷具有例如专利文献1所示那样至少400℃/s以上的冷却速度，其寻求利用泡核沸腾冷却使钢板骤冷。但是，像专利文献2所公开的那样，积极地形成冷却水的蓄水池而将钢板冷却时，难以使冲撞于钢板表面的冷却水的冲撞压力增大至能够泡核沸腾冷却的程度，为了制造具有超微细晶粒的热轧钢板，存在需要进一步改进技术这样的课题。另外，在制造具有超微细晶粒的热轧钢板时所需的骤冷中，需要使冲撞于钢板表面的冷却水的冲撞压力为规定值以上，相对于此，在专利文献3所公开的技术中，仅仅主要规定了向钢板供给的棒状冷却水的喷射角度。另外，在专利文献3中，由于喷射到钢板上的冷却水流到钢板和工作轧辊相接触的部位，因此，能够在该部位之后立即冷却，但冲撞之后在钢板上流动的冷却水无法充分地骤冷，该部分的冷却基本上无助于形成超微细晶粒。因此，即使仅采用该技术，也存在难以制造具有超微细晶粒的热轧钢板这样的问题。

发明内容

因此，本发明的课题在于提供能够制造具有超微细晶粒的热轧钢板并提高冷却水的使用效率的热轧钢板的冷却装置、热轧钢板的冷却方法、热轧钢板的制造装置及热轧钢板的制造方法。

本发明人进行与具有超微细晶粒的热轧钢板(下面，有时称作“超微细粒钢”。)的制造相关的研究调查，得到了以下见解。

(1)如图11所示，在Ar₃点以上的温度区域中轧制之后，在0.2秒以内完成冷却至720℃时，能够使晶粒更加微细化。

(2)为了使从Ar₃点以上的例如820℃到720℃的下降100℃的冷却在轧制后0.2秒以内结束，需要以例如500℃/s以上的平均冷却速度进行骤冷，优选以600℃/s以上的冷却速度进行骤冷。在此，在将从热精轧机列的最终轧机的压下点(称作与被轧制的钢板上表面接触的工作轧辊的下止点及与被轧制的钢板下表面接触的工作轧辊的上止点。下同。)到该最终轧机的壳体支柱出侧的区域(下面，有时称作“轧机内区域”)的钢板输送方向的长度设为L1时，将在轧机内区域中能够急速冷却的区间的钢板输送方向的长度设为L2时，将该区间中的冷却速度设为Z1，将在轧机内区域中难以急速冷却的区间的钢板输送方向的长度设为L3，将该区间中的冷却速度设为Z2时，用{L2×Z1+L3×Z2}/L1表示冷却速度为平均冷却速度。在以600℃/s的冷却速度将钢板冷却的情况下，用于使钢板温度降低100℃的所需时间为0.167秒。因而，为了使冷却在0.2秒以内结束，需要在轧制后0.033秒以内开始冷却。例如，在使钢板以10m/s的速度移动的情况下，在0.033秒中移动的距离为0.33m。因而，优选轧制后的骤冷从热精轧机列中的最终轧机的工作轧辊的半径相当位置以内开始，至少在热精轧机列的最终轧机内大致连续地骤冷。

(3)例如在钢板的轧制速度为10m/s的情况下，钢板在0.2秒中移动的距离为2m。另外，通常的热精轧机列的最终轧机的从压下点到该最终轧机的壳体支柱出侧的距离也约为2m。因此，必要的急速冷却必须大致在最终轧机内进行。但是，像压下点附近所代表的那样，在从压下点到该最终轧机的壳体支柱出侧之间也存在难以实施急速冷却的部分。因而，考虑到也存在难以实施急速冷却的部分，通过提高可急速冷却范围(是指自从压下点到轧机出侧的区域中除去难以实施急速冷却的部分后的区域。下同。)中的冷却速度，需要确保从最终轧机的压下点到最终轧机的壳体支柱出侧的区域中的必要的平均冷却速度。

(4)喷射到钢板的冷却水冲撞于钢板的压力(面压)和钢板的冷却速度存在相关(参照图6)，能够通过增大冷却水冲撞于钢板的压力来增大钢板的冷却速度。为了制造超微细粒钢，需要朝向钢板喷射高压喷水，需要使钢板泡核沸腾冷却。

并且，从冶金学的观点来看，期望在轧制后0.2秒以内的更早的时期进行冷却，期望从更接近最终轧机的压下点的位置开始冷却。同样，期望在接近最终轧机的压下点的位置更强烈地冷却。发明人对在接近最终轧机的压下点的部分、即工作轧辊的半径相当位置以内进行特别强烈的冷却对晶粒微细化产生的影响进行了调查。具体地讲，进行在工作轧辊的半径相当位置以内和到之后的壳体支柱出侧之间改变冷却条件的轧制、冷却试验，对得到的钢板的铁素体组织的晶粒直径进行了调查。在该调查中，从压下点到壳体支柱出侧的距离为1.8m，工作轧辊半径为0.35m，喷射出的冷却水直接冲撞于钢板的部位的最上游侧的点(下面，称作“冷却开始点”)距压下点0.15m，输送速度为10m/s，钢板的板厚为3mm。另外，冷却水的供水压力在冷却集管部为1.5MPa。仅选取了能够达到晶粒直径的目标2μm以下的条件，结果示于表1中。

表1

在表1中，将表示工作轧辊的半径相当位置以内的区域(下面，有时称作“区域1”)的注脚记为“1”，表示到之后的壳体支柱出侧的区域(下面，有时称作“区域2”)的注脚记为“2”，各个区域中的冷却速度为V1、V2，冷却水对钢板的冲撞压力为P1、P2，冷却水的流量密度为W1、W2。另外，将表示从冷却开始点(0.15m)到壳体支柱出侧(1.8m)的区域(下面，有时称作“全冷区域”)的注脚记为“m”，也附记全冷区域的平均值(Vm、Pm、Wm)。如图6所示，冷却速度V和冲撞压P存在关联，为了得到较高的冷却速度，需要较高的冲撞压。另外，在集管内的冷却水的压力(1.5MPa)恒定的条件下，为了得到较高的冲撞压，需要较高的冷却水喷射速度。替代该喷射速度的数值是每单位面积的流量、即流量密度W。只要使喷射出的冷却水的钢板宽度方向的长度恒定，冷却面积就也是恒定的，因此，流量密度W也是使用的冷却水量的指标，也是对供给冷却水的泵的所需能量进行比较的指标。

如表1所示，相对于以V1＝V2的方式实施冷却的试验No.1，在将全冷区域中的平均冷却速度Vm保持在与试验No.1相同的615℃/s附近、并使V1大于V2的试验No.2和试验No.3中，晶粒的微细化效果增大，得到了比试验No.1细的铁素体粒径。另外，相对于试验No.3，在试验No.4和试验No.5中，可明确虽然在将V1恒定保持在1600℃/s并降低V2之后，晶粒微细化效果稍稍降低，但是在平均冷却速度为404℃/s的试验No.5的条件下，仍然能够得到2μm以下的目标粒径。对试验No.1、试验No.4和试验No.5进行比较，得到大致相同程度的晶粒微细化效果，并且试验No.4和试验No.5的Wm小于试验No.1的Wm，整体能够以较少的冷却水量高效率地实现细粒化(能够提高冷却水的使用效率)。进一步提高V1，也能够提高晶粒微细化效果或者提高冷却水的使用效率，但在区域1中的局部的流量密度过度提高时，对在轧机内排出冷却水产生障碍，由滞留水削弱冷却水喷射对钢板的冲撞力，结果，也有可能无法增大V1。因此，考虑到轧机内的排水性等，流量密度W1的上限值优选为20m³/m²·min左右，与其相对应的板厚3mm下的冷却速度V1的上限为1600℃/s左右。

本发明即是根据上述见解而完成的，其主旨如下。

下面，对本发明进行说明。另外，为了容易理解本发明，用括号附记附图的参照附图标记，但本发明并不由此限定于图示的形态。

本发明的第1技术方案是一种热轧钢板的冷却装置，该冷却装置(20)配置在热精轧机列(11)中的最终轧机(11g)内的下游侧，该冷却装置(20)具有集管(21、22)，该集管(21、22)具有能够朝向在轧制线中输送的钢板(1)的表面喷射高压喷水的多个喷嘴(21a、21a、…、22a、22a、…)，其特征在于，在将利用向存在于最终轧机的工作轧辊的半径相当位置以内的钢板表面冲撞的高压喷水冷却的钢板表面的平均冷却速度设为V1，将利用向存在于最终轧机的工作轧辊的半径相当位置和最终轧机的壳体支柱出侧之间的钢板表面冲撞的高压喷水冷却的钢板表面的平均冷却速度设为V2时，V1≥V2，而且，利用向存在于最终轧机内的冷却开始点和最终轧机的壳体支柱出侧之间的钢板表面冲撞的高压喷水冷却的钢板表面的平均冷却速度Vm为400℃/s以上。

在此，“下游侧”是指钢板(1)的输送方向下游侧。另外，“高压喷水”是指具有能够使钢板(1)泡核沸腾冷却的压力的射流水。另外，如图4所示，“最终轧机的工作轧辊的半径相当位置”是指自被轧制的钢板(1)和最终轧机的工作轧辊(11gw、11gw)所接触的部位(更详细地讲，与钢板(1)上表面接触的工作轧辊(11gwu)的下止点及与钢板(1)下表面接触的工作轧辊(11gwd)的上止点。下面，有时将该部位称作“压下点”。)向钢板(1)的输送方向下游侧离开相当于最终轧机的工作轧辊(11gw、11gw)的半径的量的位置。另外，“存在于最终轧机的工作轧辊的半径相当位置以内的钢板表面”是指存在于最终轧机的工作轧辊的半径相当位置和压下点之间(比最终轧机的工作轧辊的半径相当位置靠压下点侧)的钢板(1)的表面(上表面及下表面)。另外，“钢板表面的平均冷却速度”是指例如对计算后述的高压喷水的钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值的垂直分量时考虑的多个平行四边形区域分别计算出的冷却速度的平均值。另外，“V1”是指利用上述平行四边形区域将存在于最终轧机的工作轧辊的半径相当位置以内的钢板的上表面(或者下表面)划分为多个，对各平行四边形区域计算出的冷却速度的平均值。此时，最接近工作轧辊的区域的上游侧的边界是高压喷水直接冲撞于钢板的部位的最上游侧、即接近压下点的点(冷却开始点)。在将高压喷雾器最接近辊地设置的情况下，相当于自喷嘴喷射孔的中心向辊圆周引出的切线到达钢板的点。另外，“最终轧机的壳体支柱出侧”是指最终轧机的壳体支柱(11gh)的外表面(钢板输送方向下游侧的外表面)。另外，“V2”是指利用上述平行四边形区域将存在于最终轧机的工作轧辊的半径相当位置和最终轧机的壳体支柱出侧之间的钢板的上表面(或者下表面)划分为多个，对各平行四边形区域计算出的冷却速度的平均值。另外，“Vm”是指利用上述平行四边形区域将存在于最终轧机内的冷却开始点和最终轧机的壳体支柱出侧之间的钢板的上表面(或者下表面)划分为多个，对各平行四边形区域计算出的冷却速度的平均值。

本发明的第2技术方案优选为，在将向存在于最终轧机的工作轧辊的半径相当位置以内的钢板表面冲撞的高压喷水的、钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值的垂直分量设为P1，将向存在于最终轧机的工作轧辊的半径相当位置和最终轧机的壳体支柱出侧之间的钢板表面冲撞的高压喷水的、钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值的垂直分量设为P2时，P1≥P2，而且，向存在于最终轧机内的冷却开始点和最终轧机的壳体支柱出侧之间的钢板表面冲撞的高压喷水的、钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值的垂直分量Pm为2.7kPa以上。

在此，“高压喷水的、钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值的垂直分量”是指在钢板宽度方向上的任意位置、例如宽度方向中央部沿着钢板输送方向的线段测定或计算钢板表面所承受的高压喷水的冲撞压力，将其在规定区域中平均化而得到的垂直分量(下面，有时称作“平均冲撞压”或者“平均冲撞压力”)。为了将钢板在板宽度方向上均匀地冷却，期望在钢板宽度方向上的全部区域中使该钢板输送方向平均值的垂直分量相等。即使在至少具有相当于喷嘴间距的宽度的面中考虑，也应该与在线段上求得的钢板表面冲撞压力的垂直分量相等。因而，在求上述钢板输送方向平均值的垂直分量时，也可以针对在钢板输送方向上排列的每个喷嘴列求出一个喷嘴所分担的钢板表面的平均冲撞压力，将其在钢板输送方向上平均化(参照图4及图9)。在喷嘴是扁平喷嘴的情况下，在本发明中，例如图7所示，在将钢板宽度方向上的喷嘴间距设为A，将钢板输送方向上的喷嘴间距、即集管间隔设为B时，一个喷嘴所分担的钢板表面的平均冲撞压力能够通过用冲撞于面积以A×B表示的平均四边形区域的冷却水的力(冲撞力)除以该平均四边形区域的面积A×B来计算。另一方面，在喷嘴是柱状喷嘴的情况下，也同样地在将钢板的板宽度方向上的喷嘴间距设为A，将钢板输送方向上的喷嘴间距设为B时，一个喷嘴所分担的钢板表面的平均冲撞压力能够通过用冲撞于面积以A×B表示的平均四边形区域的高压喷水的力(冲撞力)除以该平均四边形区域的面积A×B来计算。另外，“Pm”是指利用上述平行四边形区域将存在于最终轧机内的冷却开始点和最终轧机的壳体支柱出侧之间的钢板的上表面(或者下表面)划分为多个，对各平行四边形区域计算出的平均冲撞压力的平均值。

另外，在上述本发明的第1技术方案及上述本发明的第2技术方案中，优选在将向存在于最终轧机的工作轧辊的半径相当位置以内的钢板表面喷射的高压喷水的每单位面积的水量设为W1，将向存在于最终轧机的工作轧辊的半径相当位置和最终轧机的壳体支柱出侧之间的钢板表面喷射的高压喷水的每单位面积的水量设为W2时，W1≥W2。

在此，只要导出水量W 1时的面积和导出水量W2时的面积相同，“单位面积”就没有特别的限定。该“单位面积”例如能够采用导出高压喷水的钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值的垂直分量时采用的平行四边形的面积等。

另外，在上述本发明的第1技术方案中，优选在将配置在与最终轧机的工作轧辊最接近的位置的喷嘴的高压喷水喷射口与钢板之间的距离设为D1，将配置在与最终轧机的壳体支柱出侧最接近的位置的喷嘴的高压喷水喷射口与钢板之间的距离设为D2时，D1≤D2。

另外，在上述本发明的第1技术方案中，优选在从最终轧机的工作轧辊的半径相当位置以内到最终轧机的壳体支柱出侧的区间中，能够朝向钢板的上表面及下表面地自喷嘴向钢板输送方向连续地喷射高压喷水。

在此，“从最终轧机的工作轧辊的半径相当位置以内”是指向存在于最终轧机的工作轧辊的半径相当位置和压下点之间(比最终轧机的工作轧辊的半径相当位置靠压下点侧)的钢板(1)的上表面及下表面供给自喷嘴(21a、21a、…、22a、22a、…)喷射出的高压喷水。连续地喷射高压喷水的区间的严密的开始点是指在工作轧辊的半径相当位置以内高压喷水直接冲撞于钢板的部位的最上游侧、即接近压下点的点。在将喷射高压喷水的喷嘴最接近最终轧机的工作轧辊地设置的情况下，自喷嘴喷射孔的中心向工作轧辊的表面引出的切线到达钢板的点相当于连续地喷射高压喷水的区间的严密的开始点。另外，“最终轧机的壳体支柱出侧”是指最终轧机的壳体支柱(11gh)的外表面(钢板输送方向下游侧的外表面)。另外，“能够自喷嘴向钢板输送方向连续地喷射高压喷水”是指能够自在钢板(1)的输送方向上以规定间隔配置的多个喷嘴(21a、21a、…、22a、22a、…)朝向钢板(1)的上表面及下表面地连续地喷射高压喷水。

另外，在上述本发明的第1技术方案中，优选上述区间中的高压喷水的钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值的垂直分量在上表面及下表面中为3.5kPa以上。

另外，在上述本发明的第1技术方案中，优选喷嘴(21a、21a、…、22a、22a、…)是扁平喷嘴。

另外，在上述本发明的第1技术方案中，优选在冷却装置(20)的钢板宽度方向两端面和最终轧机(11g)的钢板宽度方向两端面之间确保有能够排出冷却水的空间。

在此，“冷却装置(20)的钢板宽度方向两端面”是指冷却装置(20)的钢板(1)的宽度方向两端侧的外表面。另外，“最终轧机(11g)的钢板宽度方向两端面”是指最终轧机的壳体支柱(11gh)的钢板(1)的宽度方向两端侧的内表面。

另外，在上述本发明的第1技术方案中，优选设置在钢板(1)的上表面侧的集管(21)和喷嘴(21a、21a、…)及设置在该喷嘴与轧制线之间的上表面引导件(23)一体地构成。

在此，“上表面引导件(23)”是指出于防止由最终轧机(11g)轧制后的钢板(1)冲撞于最终轧机的工作轧辊(11gwu)、冷却装置(20)的喷嘴(21a、21a、…)等的目的，设置在钢板(1)的上表面侧的冷却装置(20)的构件。

另外，在上述本发明的第1技术方案中，优选设置在钢板(1)的下表面侧的集管(22)和喷嘴(22a、22a、…)及设置在该喷嘴与轧制线之间的下表面引导件(24)一体地构成。

在此，“下表面引导件(24)”是指出于防止由最终轧机(11g)轧制后的钢板(1)冲撞于最终轧机的工作轧辊(11gwd)、冷却装置(20)的喷嘴(22a、22a、…)等的目的，设置在钢板(1)的下表面侧的冷却装置(20)的构件。

另外，在上述本发明的第1技术方案中，优选具有多个集管(21、32、22、32)，该集管的至少一部分能够向沿着钢板(1)的输送方向及钢板(1)的宽度方向分别配置为多列的喷嘴(31a、31a、…、32a、32a、…)一并供给冷却水。

另外，在集管的至少一部分能够向沿着钢板的输送方向及钢板的宽度方向分别配置为多列的喷嘴一并供给冷却水的上述本发明的第1技术方案中，优选在钢板的上表面侧配置有多个集管(21、31)，设置在钢板上表面侧的集管中的、至少配置在钢板的输送方向最上游侧的集管(31)是能够向沿着钢板的输送方向及钢板的宽度方向分别配置为多列的喷嘴(31a、31a、…)一并供给冷却水的集管。

另外，在集管的至少一部分能够向沿着钢板的输送方向及钢板的宽度方向分别配置为多列的喷嘴一并供给冷却水的上述本发明的第1技术方案中，优选在钢板的下表面侧配置有多个集管(22、32)，设置在钢板下表面侧的集管中的、至少配置在钢板的输送方向最上游侧的集管(32)是能够向沿着钢板的输送方向及钢板的宽度方向分别配置为多列的喷嘴(32a、32a、…)一并供给冷却水的集管。

本发明的第3技术方案是一种热轧钢板的冷却方法，其特征在于，使用上述本发明的第1技术方案或上述本发明的第2技术方案的热轧钢板的冷却装置冷却钢板。

本发明的第4技术方案是一种热轧钢板的制造装置(10)，其特征在于，沿钢板(1)的输送方向按顺序设置热精轧机列(11)中的最终轧机(11g)及上述本发明的第1技术方案或上述本发明的第2技术方案的热轧钢板的冷却装置(20、20’)。

本发明的第5技术方案是一种热轧钢板的制造方法，其特征在于，该制造方法包括使用上述本发明的第4技术方案的热轧钢板的制造装置(10)对由热精轧机列(11)中的最终轧机(11g)轧制后的钢板(1)进行处理的工序。

在本发明中，利用向存在于比最终轧机的工作轧辊的半径相当位置靠压下点侧的钢板表面喷射的高压喷水冷却的平均冷却速度V1，大于等于利用向存在于最终轧机的工作轧辊的半径相当位置和最终轧机的壳体支柱出侧之间的钢板表面喷射的高压喷水冷却的平均冷却速度V2，而且，Vm≥400℃/s。另外，在本发明中，向存在于比最终轧机的工作轧辊的半径相当位置靠压下点侧的钢板表面冲撞的高压喷水的、钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值的垂直分量P1，大于等于向存在于最终轧机的工作轧辊的半径相当位置和最终轧机的壳体支柱出侧之间的钢板表面冲撞的高压喷水的、钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值的垂直分量P2，而且，Pm≥2.7kPa。因此，采用本发明，能够在最终轧机的轧制结束之后立即使钢板骤冷，而且，能够提高制造超微细粒钢时使用的冷却水的使用效率。通过在轧制结束之后立即使钢板骤冷，能够抑制奥氏体组织的恢复等。因而，采用本发明，能够提供制造具有超微细晶粒的热轧钢板并提高冷却水的使用效率的热轧钢板的冷却装置、热轧钢板的冷却方法、热轧钢板的制造装置及热轧钢板的制造方法。

附图说明

图1是示意地表示本发明的热轧钢板的制造装置的一部分的图。

图2是自图1抽出配置有本发明的热轧钢板的冷却装置的部分来放大表示的图。

图3是表示本发明的热轧钢板的冷却装置的形态例的图。

图4是对最终轧机的工作轧辊的半径相当位置、最终轧机的壳体支柱出侧以及高压喷水的钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值的垂直分量的概念进行说明的图。

图5是表示喷射到钢板上表面的高压喷水的压力分布的概念图。

图6是表示高压喷水的钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值和钢板的平均冷却速度的关系的图。

图7是说明高压喷水的钢板表面冲撞压力的每一个喷嘴的平均值的图。

图8是表示从喷嘴喷射出的高压喷水冲撞于钢板表面的部位的形状，和导出高压喷水的钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值的垂直分量时考虑的平行四边形区域的图。图8的(a)表示喷嘴是扁平喷嘴的情况，图8的(b)表示喷嘴是柱状喷嘴的情况。

图9是对另一实施方式的本发明的热轧钢板的冷却装置的最终轧机的工作轧辊的半径相当位置、最终轧机的壳体支柱出侧以及高压喷水的钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值的垂直分量的概念进行说明的图。

图10是抽出配置有另一实施方式的本发明的热轧钢板的冷却装置的部分来放大表示的图。

图11是表示直到720℃的冷却需要时间和得到的铁素体粒径的关系的图。

附图标记说明

1、钢板；10、热轧钢板的制造装置；11、热精轧机列；11g、最终轧机；11gh、最终轧机的壳体支柱；11gw、最终轧机的工作轧辊；11gwu、最终轧机的工作轧辊；11gwd、最终轧机的工作轧辊；12、输送辊；13、夹紧辊；20、20’、热轧钢板的冷却装置；21、集管；21a、喷嘴；22、集管；22a、喷嘴；23、上表面引导件；24、下表面引导件；30、热轧钢板的冷却装置；31、集合型集管；31a、喷嘴；32、集合型集管；32a、喷嘴。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。

图1是概略地表示本发明的热轧钢板的冷却装置20及具有该冷却装置20的本发明的热轧钢板的制造装置10的一部分的图。在图1中，钢板1从纸面左(上游侧)向右(下游侧)的方向输送，纸面上下方向为铅垂方向。下面，有时将该上游侧、下游侧方向记载为输送方向，有时也将与该输送方向正交的方向、即通过的钢板的板宽度方向记载为钢板宽度方向。另外，为了易于观看，图中有时会省略记载重复的附图标记。

如图1所示，本发明的热轧钢板的制造装置10(下面，有时简称作“制造装置10”)包括热精轧机列11、本发明的热轧钢板的冷却装置20(下面，有时简称作“冷却装置20”)、输送辊12和夹紧辊13。另外，虽省略图示及说明，但在热精轧机列11的上游侧配置有加热炉、粗轧机列等，备齐热精轧机列11进行轧制的钢板条件。另一方面，在夹紧辊13的下游侧配置有其他的冷却装置、卷取机等，配置有用于将钢板作为卷材出货的各种设备。

热轧钢板大致如下地制造。即，将从加热炉抽出、利用粗轧机轧制到规定厚度的粗棒一边控制温度一边连续地利用热精轧机列11轧制到规定的厚度。之后，利用冷却装置20急速地冷却。在此，冷却装置20设置为从热精轧机列11的最终轧机的壳体支柱11gh的内侧极其接近最终轧机的工作轧辊11gw、11gw(下面，有时将与钢板1的上表面接触的工作轧辊11gw称作“工作轧辊11gwu”，与钢板1的下表面接触的工作轧辊11gw称作“工作轧辊11gwd”。)。而且，通过了夹紧辊13后的钢板之后利用其他的冷却装置冷却至规定的卷取温度，利用卷取机卷取成卷状。

如上所述，制造装置10包括热精轧机列11。在本实施方式中，7台轧机(11a、11b、11c、…、11g)沿着输送方向排列。各个轧机11a、11b、…、11g是构成所谓的各轧机的轧机，其压下率等被设定为能够满足最终制品所需的厚度、机械性质、表面品质等的条件。

图2及图3是将配置有冷却装置20的部分放大表示的图。图2表示在刚刚通过最终轧机11g的压下点之后立即使钢板的上表面和下表面骤冷的冷却装置20的情形，图2中的虚线表示高压喷水。相对于此，图3表示更换最终轧机11g的工作轧辊11gw、11gw时冷却装置20的情形。另外，图4是说明最终轧机的工作轧辊的半径相当位置、最终轧机的壳体支柱11gh的出侧以及高压喷水的钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值的垂直分量(下面，有时称作“冷却水的冲撞压力平均值”)的图。图4中的纸面左侧是钢板输送方向上游侧，图4中的纸面右侧是钢板输送方向下游侧。图5是表示向钢板1的上表面喷射的高压喷水的压力分布的概念图。图5中的纵轴是向钢板1的上表面喷射的高压喷水的钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值的垂直分量[kPa]，图5中的横轴是距最终轧机的压下点的距离。另外，在图5中，附图标记X1是最终轧机的工作轧辊的半径相当位置，附图标记X2是最终轧机的壳体支柱出侧的位置。下面，参照图2～图5对冷却装置20进行具体说明。

如图2及图3所示，冷却装置20配置在热精轧机列11中的最终轧机11g的下游侧。冷却装置20包括集管21、21和集管22、22；上述集管21、21连接有多个用于朝向钢板1的上表面喷射高压喷水的扁平喷嘴21a、21a、…(下面，有时简称作“喷嘴21a”等)；上述集管22、22连接有多个用于朝向钢板1的下表面喷射高压喷水的扁平喷嘴22a、22a、…(下面，有时简称作“喷嘴22a”等)。在集管21上连接有沿钢板宽度方向以规定的间距配置的多个喷嘴21a、21a、…，多个集管21、21、…沿钢板输送方向以规定的间距配置。同样，在集管22上连接有沿钢板宽度方向以规定的间距配置的多个喷嘴22a、22a、…，多个集管22、22、…沿钢板输送方向以规定的间距配置。集管21、21、…向在钢板1的宽度方向上以规定的间距配置的多个喷嘴21a、21a、…一并供给冷却水，集管22、22、…向在钢板1的宽度方向上以规定的间距配置的多个喷嘴22a、22a、…一并供给冷却水。配设在钢板1的输送方向最上游侧的、钢板1的上表面侧的两列喷嘴21a、21a及钢板1的下表面侧的两列喷嘴22a、22a以各自的轴线方向与垂直面交叉的方式配置，从而能够朝向钢板1的输送方向上游侧倾斜地喷射高压喷水。在冷却装置20中，配置在钢板1的输送方向最上游侧的喷嘴21a、22a、…的轴线方向与垂直面所成的角(下面，称作“垂直面内倾角”)大于等于对在钢板1的输送方向下游侧与该最上游侧的喷嘴21a、22a相邻的喷嘴21a、22a赋予的垂直面内倾角。配置在工作轧辊11gw、11gw附近的喷嘴21a、21a、…及喷嘴22a、22a、…配置为，到工作轧辊11gw、11gw的距离越近，越接近钢板1。此外，工作轧辊11gwu附近的喷嘴21a、21a、…配置为，越接近工作轧辊11gwu，喷射出的高压喷水相对于钢板1上表面的角度(喷射角度)越小。同样，工作轧辊11gwd附近的喷嘴22a、22a、…配置为，越接近工作轧辊11gwd，喷射出的高压喷水相对于钢板1下表面的角度(喷射角度)越小。

在冷却装置20中，在喷嘴21a、21a、…与钢板1的上表面之间设有用于防止喷嘴21a、21a、…和钢板1冲撞等的上表面引导件23、23，在喷嘴22a、22a、…与钢板1的下表面之间设有用于防止喷嘴22a、22a、…和钢板1冲撞等的下表面引导件24、24。在冷却装置20中，接近最终轧机11g的工作轧辊11gwu地设置的集管21和上表面引导件23一体地构成，并且，接近最终轧机11g的工作轧辊11gwd地设置的集管22和下表面引导件24一体地构成。因此，例如在更换最终轧机的工作轧辊11gw、11gw时，如图3所示，能够使集管21与接近最终轧机的工作轧辊11gwu地设置的上表面引导件23一同移动，且使集管22与接近最终轧机的工作轧辊11gwd地设置的下表面引导件24一同移动，由此，空出供驱动侧(图3纸面里侧)的塞块(chock)(未图示)拔出到操作侧的空间，能够进行辊更换作业。

如图2及图4所示，在使用冷却装置20使钢板1骤冷时，自喷嘴21a喷射出的高压喷水的冲撞区域达到比最终轧机11g的工作轧辊半径相当位置靠压下点侧的区域，而且，自喷嘴22a喷射出的高压喷水的冲撞区域达到比最终轧机11g的工作轧辊半径相当位置靠压下点侧的区域。并且，如图2及图3所示，在冷却装置20中，连接有沿钢板宽度方向以规定间距配置的多个喷嘴21a、21a、…的集管21、21、…及连接有沿钢板宽度方向以规定间距配置的多个喷嘴22a、22a、…的集管22、22、…沿钢板的输送方向以规定间距配置。因此，通过使用冷却装置20，在从最终轧机11g的工作轧辊半径相当位置以内到最终轧机的壳体支柱11gh的出侧的区间里，能够向钢板1的上表面和下表面连续地喷射高压喷水。另外，图2及图4所示的冷却装置20以下述方式朝向钢板1喷射高压喷水：位于比最终轧机11g的工作轧辊半径相当位置靠压下点侧的钢板1的上表面的平均冷却速度V1a，与位于最终轧机11g的工作轧辊半径相当位置和最终轧机11g的壳体支柱11gh出侧之间的钢板1的上表面的平均冷却速度V2a相等，而且，位于比最终轧机11g的工作轧辊半径相当位置靠压下点侧的钢板1的下表面的平均冷却速度V1b，与位于最终轧机11g的工作轧辊半径相当位置和最终轧机11g的壳体支柱11gh出侧之间的钢板1的下表面的平均冷却速度V2b相等。

另一方面，如图5所示，自喷嘴21a向比最终轧机11g的工作轧辊半径相当位置X1靠压下点侧的区域喷射的冷却水的冲撞压力平均值P1，与从喷嘴21a向最终轧机11g的工作轧辊半径相当位置X1和最终轧机11g的壳体支柱出侧X2之间喷射的冷却水的冲撞压力平均值P2相等。如后所述，冷却水的冲撞压力平均值和钢板的平均冷却速度之间存在关联，通过增大冷却水的冲撞压力平均值，能够增大钢板的平均冷却速度。因此，采用冷却装置20，使用高压喷水，不仅能够使存在于最终轧机11g的工作轧辊半径相当位置和最终轧机11g的壳体支柱11gh外表面之间的钢板的上表面及下表面骤冷，也能够使存在于最终轧机11g的工作轧辊半径相当位置以内的钢板1的上表面及下表面骤冷。此外，如上所述，在冷却装置20中，工作轧辊11gwu附近的喷嘴21a、21a、…配置为，越接近工作轧辊11gwu，喷射出的高压喷水相对于钢板1上表面的角度(喷射角度)越小(即，垂直面内倾角越大)，工作轧辊11gwd附近的喷嘴22a、22a、…配置为，越接近工作轧辊11gwd，喷射出的高压喷水相对于钢板1下表面的角度(喷射角度)越小(即，垂直面内倾角越大)。因此，向存在于最终轧机11g的工作轧辊半径相当位置以内的钢板1的上表面及下表面冲撞的高压喷水之后向工作轧辊11gwu、11gwu侧进入，冲撞于工作轧辊11gwu、11gwd，从而在工作轧辊11gwu、11gwd附近(最终轧机的工作轧辊半径相当位置以内)产生射流。在此，在钢板1的上表面及下表面产生射流时，能够增大向钢板1的上表面及下表面冲撞的射流水的压力。因此，采用冷却装置20，通过向存在于最终轧机11g的工作轧辊半径相当位置以内的钢板1的上表面及下表面喷射高压喷水，以及使冲撞于钢板1的上表面及下表面之后的高压喷水产生射流，能够使刚刚通过压下点之后的钢板1骤冷。当然，通过提高向工作轧辊半径相当位置以内冲撞的高压喷射的供水压或者改变喷嘴式样，也能够增大P1。即，通过使冷却装置20为该形态，能够将通过压下点后的钢板1的上表面及下表面更迅速更强烈地连续地冷却。因而，采用本发明，能够提供一种能够制造超微细粒钢的冷却装置20。另外，即使在钢板1的表面存在滞留水，高压喷水也能够贯穿钢板表面的沸腾膜，因此，通过向钢板1喷射高压喷水，能够使钢板1泡核沸腾冷却(骤冷)。

图6是表示高压喷水的钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值与钢板的平均冷却速度的关系的图。图6中的纵轴是从两面(上表面及下表面)将在表面未滞留冷却水的板厚3mm的钢板温度从750℃冷却至600℃时的平均冷却速度[℃/s]，图6中的横轴是高压喷水的钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值[kPa]。如图6所示，高压喷水的钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值和钢板的平均冷却速度之间存在关联，在增大高压喷水的钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值时，能够增大钢板的平均冷却速度。另外，如图7所示，在将到达了钢板表面的冷却水的钢板宽度方向的喷嘴间距设为A、将钢板输送方向的喷嘴间距设为B时，高压喷水的钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值是将每一个喷嘴的平均冲撞压力在输送方向的该区间中平均化而得到的，每一个喷嘴的平均冲撞压力是通过用冲撞于面积以A×B表示的四边形区域的冷却水的力(冲撞力)除以该四边形区域的面积A×B而导出的。

在本发明中，自冷却装置20向钢板1喷射的高压喷水的钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值的垂直分量为2.7kPa以上。从做成在抑制奥氏体粒的恢复等的同时易于使钢板1骤冷的形态等的方面考虑，优选为3.5kPa以上。另外，在本发明中从做成能够使晶粒更加微细化的形态等的方面考虑，优选以1000℃/s以上的平均冷却速度使钢板1骤冷。从做成能够以1000℃/s以上的平均冷却速度使钢板1骤冷的形态的方面考虑，在本发明中，更优选使冷却水的冲撞压力平均值为8kPa以上。冷却速度根据板厚而改变，近似地与板厚大致成反比。如果本发明的热轧钢板的冷却装置具有以1000℃/s的平均冷却速度使板厚为3mm的钢板骤冷的能力，则能够以600℃/s的平均冷却速度使板厚为5mm的钢板骤冷。

如上所述，每一个喷嘴的平均冲撞压力与用从喷嘴喷出的高压喷水的冲撞力除以该喷嘴所分担的冷却面积而得到的值相等。因而，即使替代测定压力而计测冲撞力，也能够计算出冷却水的冲撞压力平均值。另外，高压喷水的冲撞力能够由其流量、流速求出，由于流量及流速取决于对喷嘴的供水压力，因此，若将规定的压力损失计算在内，则也能够由对喷嘴的供水压力来概算钢板表面冲撞压力平均值。将钢板表面冲撞压力平均值的计算方法的一例记载如下。

钢板表面冲撞压力平均值Ps＝F/(A·B)[Pa]

在此，A是钢板宽度方向喷嘴间距[m]，B是输送方向喷嘴间距[m]，F是高压喷水对钢板表面的冲撞力[N]。冲撞力F能够用下式求出。

冲撞力＝44.7·C·q·P^0.5[N]

在此，44.7是包含水密度的0.5次方的常数[N^0.5s/m²]，C是损失系数(0.8～1.0左右)，q是扁平喷嘴的流量[m³/s]，P是供水压力[Pa]。另外，扁平喷嘴的流量与喷嘴形式(特性)相应地由与供水压力的关系来决定。

另外，在本发明中，在钢板的表面存在滞留水时，从喷嘴21a喷射出的高压喷水的压力因滞留水而降低，高压喷水到达钢板1的表面时的冲撞压力容易降低。因此，从做成易于使钢板1骤冷的形态等的方面考虑，优选减少钢板1表面的滞留水。从该方面考虑，在本发明中，优选在冷却装置20的钢板宽度方向两端面和最终轧机11g的钢板宽度方向两端面之间确保能够排出冷却水的空间。

在与本发明的冷却装置20相关的上述说明中，例示了将配置在工作轧辊11gw、11gw附近的喷嘴21a、21a、…及喷嘴22a、22a、…配置为到工作轧辊11gw、11gw的距离越近、越接近钢板1(即，D1＜D2)的形态。通过做成该形态，在冷却装置20中，即使越接近工作轧辊11gwu，使从喷嘴21a、21a、…喷射出的高压喷水相对于钢板1上表面的角度越小，而且越接近工作轧辊11gwd，使从喷嘴22a、22a、…喷射出的高压喷水相对于钢板1下表面的角度越小，也能使V1＝V2且P1＝P2，但本发明的热轧钢板的冷却装置并不限定于该形态。在本发明的热轧钢板的冷却装置中，既能够使D1＝D2，也能够使V1＞V2、P1＞P2。在本发明的热轧钢板的冷却装置中，在以越接近最终轧机的工作轧辊、相对于钢板表面的角度(喷射角度)越小的方式自该工作轧辊附近的喷嘴喷射高压喷水的情况下，例如使水量W1与水量W2为W1≥W2地喷射高压喷水，从而也能够使V1≥V2、P1≥P2，上述水量W1是向存在于最终轧机的工作轧辊的半径相当位置以内的钢板表面喷射的高压喷水的每单位面积的水量，上述水量W2是向存在于最终轧机的工作轧辊的半径相当位置和最终轧机的壳体支柱出侧之间的钢板表面喷射的高压喷水的每单位面积的水量。

另外，在与本发明的冷却装置20相关的上述说明中，例示了以这样的方式喷射高压喷水的形态，即，越接近工作轧辊11gwu，从工作轧辊11gwu附近的喷嘴21a、21a、…喷射出的高压喷水相对于钢板1上表面的角度(喷射角度)越小，而且，越接近工作轧辊11gwd，从工作轧辊11gwd附近的喷嘴22a、22a、…喷射出的高压喷水相对于钢板1下表面的角度(喷射角度)越小，但本发明的热轧钢板的冷却装置并不限定于该形态。但是，从做成后述形态等的方面考虑，优选以越接近工作轧辊高压喷水的喷射角度越小的方式喷射高压喷水；前述的形态为：通过使向最终轧机的工作轧辊的半径相当位置以内喷射的高压喷水积极地冲撞于该工作轧辊而使压下点的附近产生射流，从而易于使存在于最终轧机的工作轧辊的半径相当位置以内的钢板表面骤冷。

在与本发明的冷却装置20相关的上述说明中，例示了设有扁平喷嘴21a、21a、…、22a、22a、…的形态，但本发明的热轧钢板的冷却装置并不限定于该形态，也能够做成设有所谓的柱状喷嘴的形态。但是，从提供即使在减少喷嘴的堵塞且在表面存在滞留水的情况下也易于增大高压喷水的钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值的垂直分量的形态的冷却装置等的方面考虑，优选做成设有扁平喷嘴的形态。另外，扁平喷嘴通过设计配置形态，能够使存在于钢板表面的冷却水的排水产生指向性，因此，也能够提高排水性。

图8是表示从喷嘴喷射出的高压喷水冲撞于钢板表面的部位的形状例，及导出高压喷水的钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值的垂直分量时考虑的四边形区域的形状例的图。图8的(a)表示喷嘴是扁平喷嘴的情况，图8的(b)表示喷嘴是柱状喷嘴的情况。在图8中，纸面里侧/外侧方向是钢板的厚度方向。另外，图8中着色的部位表示高压喷水冲撞于钢板表面的部位。

如图8的(a)所示，在喷嘴是扁平喷嘴的情况下，高压喷水冲撞于钢板表面的部位是椭圆形形状或者长圆形形状。在这种情况下，导出高压喷水的钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值的垂直分量时考虑的四边形区域(平行四边形区域)的面积，能够通过钢板的板宽度方向上的喷嘴间距A乘以钢板的输送方向上的喷嘴间距B来计算。另外，如图8的(b)所示，在喷嘴是柱状喷嘴的情况下，高压喷水冲撞于钢板表面的部位是圆形形状。在这种情况下，导出高压喷水的钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值的垂直分量时考虑的四边形区域(长方形区域)的面积，能够通过钢板的板宽度方向上的喷嘴间距A乘以钢板的输送方向上的喷嘴间距B来计算。

另外，在与本发明的冷却装置20相关的上述说明中，例示了不仅在到热精轧机列的最终轧机的壳体支柱出侧为止的区间中配置有扁平喷嘴，在该区间的下游侧区域中也配置有扁平喷嘴的形态，但本发明的热轧钢板的冷却装置并不限定于该形态。但是，能够想到也寻求在轧制结束后的短时间内使钢板骤冷至比720℃低的温度的情况。因此，从能够提供一种能继续使钢板骤冷至比720℃低的温度的形态的冷却装置等的方面考虑，优选在到热精轧机列的最终轧机的壳体支柱出侧为止的区间及该区间的下游侧区域中连续地配置有扁平喷嘴。

另外，在与本发明的冷却装置20相关的上述说明中，例示了配置在钢板1的上表面侧的集管21和上表面引导件23一体地构成，且配置在钢板1的下表面侧的集管22和下表面引导件24一体地构成的形态，但本发明的热轧钢板的冷却装置并不限定于该形态。本发明的热轧钢板的冷却装置也能够做成配置在钢板的下表面侧的集管和下表面引导件不是一体地构成的形态、配置在钢板的上表面侧的集管和上表面引导件不是一体地构成的形态。由于能够更换设于热精轧机列的最终轧机的辊，因此，接近工作轧辊11gwu地配置的集管21、上表面引导件23、接近工作轧辊11gwd地配置的集管22及下表面引导件24构成为能够移动即可，它们能够利用液压缸等公知的手段来移动。但是，从做成易于提高辊更换的作业效率的形态等的方面考虑，优选配置在钢板的上表面侧的集管和上表面引导件同时退避或者进行返回动作，因此优选一体地构成。同样，优选做成配置在钢板的下表面侧的集管和下表面引导件一体地构成的形态。

另外，在与本发明的冷却装置20相关的上述说明中，仅例示了这样的形态，即，连接有沿钢板1的宽度方向以规定间距配置的多个喷嘴21a、21a、…的多个集管21、21、…沿钢板1的输送方向以规定间距配置，而且，连接有沿钢板1的宽度方向以规定间距配置的多个喷嘴22a、22a、…的多个集管22、22、…沿钢板1的输送方向以规定间距配置，但本发明的热轧钢板的冷却装置并不限定于该形态。本发明的冷却装置也能够做成在钢板的上表面侧及/或下表面侧配设有集管(下面，有时称作“集合型集管”)的形态，该集管能够向沿钢板的宽度方向及钢板的输送方向分别以规定间距配置的多个喷嘴一并供给冷却水。图9表示设有集合型集管的本发明的热轧钢板的冷却装置的形态例。图9是说明设有集合型集管的热轧钢板的冷却装置的形态例的图，图9中一并表示最终轧机的工作轧辊的半径相当位置、最终轧机的壳体支柱出侧及高压喷水的钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值的垂直分量的概念。在图9中，对与制造装置10、冷却装置20同样地构成的构件标注与图4中使用的附图标记相同的附图标记，适当省略其说明。

如图9所示，本发明的热轧钢板的冷却装置30(下面，有时简称作“冷却装置30”)除了在钢板1的上表面侧设有后述的集合型集管31，在钢板1的下表面侧也设有后述的集合型集管32之外，与冷却装置20同样地构成；前述的集合型集管31能够向构成钢板输送方向最上游侧的3列扁平喷嘴列的各扁平喷嘴31a、31a、…(下面，有时简称作“喷嘴31a”等)一并供给冷却水；前述的集合型集管32能够向构成钢板输送方向最上游侧的3列扁平喷嘴列的各扁平喷嘴32a、32a、…(下面，有时简称作“喷嘴32a”等)一并供给冷却水。连接于集合型集管31的、自钢板1的输送方向最上游侧起的两列喷嘴31a、31a能够朝向钢板1的输送方向上游侧倾斜地喷射高压喷水地与集合型集管31相连接，连接于集合型集管32的、自钢板1的输送方向最上游侧起的两列喷嘴32a、32a能够朝向钢板1的输送方向上游侧倾斜地喷射高压喷水地与集合型集管31相连接。在冷却装置30中，配置在钢板1的输送方向最上游侧的喷嘴31a、32a的垂直面内倾角大于等于对在钢板1的输送方向下游侧与该喷嘴31a、32a相邻的喷嘴31a、32a赋予的垂直面内倾角。另外，从配设在钢板1的输送方向最上游侧的喷嘴31a、32a喷射出的高压喷水到达比最终轧机的工作轧辊的半径相当位置靠压下点侧的区域。因此，该冷却装置30，也能够与冷却装置20同样地制造超微细粒钢。

这样，通过使用本发明的冷却装置20、30，能够制造超微细粒钢。因而，通过使用包括冷却装置20的制造装置10、包括冷却装置30的热轧钢板的制造装置，能够制造超微细粒钢。并且，通过具有使用设有冷却装置30的热轧钢板的制造装置、制造装置10对利用热精轧机列中的最终轧机轧制后的钢板进行处理的工序，能够提供一种能够制造超微细粒钢的热轧钢板的制造方法。

在本发明中，配置在钢板的上表面侧的喷嘴与钢板上表面之间的距离并没有特别的限定，但通过使喷嘴接近钢板表面，易于增大冷却水的冲撞压力平均值，易于使钢板骤冷。因此，从易于使钢板骤冷等的方面考虑，在本发明中，优选使面向钢板的喷嘴表面(高压喷水的喷射面)和钢板表面的距离小于500mm。更优选为350mm以下。

另外，在上述说明中，例示了对配置在钢板输送方向上游侧的喷嘴赋予垂直面内倾角的形态，但本发明并不限定于该形态。但是，通过对包括配置在钢板输送方向上游侧、特别是与最终轧机的工作轧辊最接近的位置的喷嘴列在内的1列或两列以上的喷嘴列赋予垂直面内倾角，易于使高压喷水冲撞于位于最终轧机的工作轧辊的半径相当位置以内的更靠近轧入位置的钢板的上表面及下表面，易于使轧制后的钢板骤冷。因此，从易于使钢板骤冷等的方面考虑，优选对包含配置在与最终轧机的工作轧辊最接近的位置(钢板输送方向最上游侧)的喷嘴列在内的1列或两列以上喷嘴列(分别配置在钢板的上表面侧及下表面侧的喷嘴列)赋予垂直面内倾角，优选越是配置在钢板输送方向上游侧的喷嘴，垂直面内倾角越大。并且，从易于使钢板骤冷等的方面考虑，更优选对配置在钢板输送方向最上游侧的喷嘴列赋予垂直面内倾角，而且，使配置在钢板输送方向最上游侧的喷嘴列的表面(高压喷水的喷射面)与钢板表面的距离最短。

另外，在上述说明中，关于本发明说明了通过在从热精轧机列中的最终轧机的工作轧辊的半径相当位置以内到最终轧机的壳体支柱出侧的区域中使高压喷水连续地冲撞于钢板，自通过压下点之后立即使钢板骤冷的形态，但本发明并不限定于该形态。本发明只要能够在通过压下点0.2秒以内将钢板冷却至720℃以下，也可以在轧机内区域中存在不使高压喷水连续地冲撞于钢板的区间。在轧机内区域中存在难以实施急速冷却的部分(不使高压喷水连续地冲撞于钢板的区间)的情况下，通过提高除该部分之外的轧机内区域中的冷却速度，确保轧机内区域中的必要的平均冷却速度，在通过压下点0.2秒以内将钢板冷却至720℃以下即可。作为存在于轧机内区域中的、难以实施急速冷却的部分，可以例示出例如图4所示的轧入位置和连续冷却的范围的钢板输送方向上游端之间的区间。此外，例如像图10所示的热轧钢板的冷却装置20’那样，在压下点和最终轧机的壳体支柱出侧之间的钢板下表面侧也配设有输送辊12的情况下，被该输送辊12妨碍高压喷水冲撞的钢板下表面侧的部位也会成为难以实施急速冷却的部分。使用冷却装置20’，通过在通过压下点0.2秒以内将钢板冷却至720℃以下，也能够形成超微细粒。因此，通过使用设有冷却装置20’的热轧钢板的制造装置，而且，通过经由冷却装置20’的冷却工序，能够制造超微细粒钢。并且，通过做成具有使用设有冷却装置20’的热轧钢板的制造装置对利用热精轧机列中的最终轧机轧制后的钢板进行处理的形态，能够提供一种能够制造超微细粒钢的热轧钢板的制造方法。

实施例

进行这样的试验：使用辊直径700mm(半径350mm)、从压下点到壳体支柱出侧的距离为1800mm的轧机，以出侧速度600mpm将含有0.1质量％的C及1质量％的Mn的钢板轧制成压下点出侧的板厚为3mm，之后使其骤冷。使轧制结束温度为820℃，将距离压下点100mm的下游侧作为骤冷开始位置。改变从骤冷开始位置到辊半径相当位置350mm的冷却喷雾的平均冲撞压P1及自辊半径相当位置350mm到壳体支柱出侧1800mm的平均冲撞压P2，对最终得到的铁素体粒径进行比较调查。另外，在直到壳体支柱出侧为止的区间里无法冷却至720℃的情况下，使用后续连接于壳体支柱出侧的冷却装置进行冷却。另外，冷却水的供水压力在冷却集管部为1.5MPa。结果示于表2中。条件No.1～6是实施例(本发明例)，设为冷却速度V1≥V2，平均冲撞压力P1≥P2，每单位面积的流量W1≥W2。条件No.7～8是比较例，设为V1＜V2，P1＜P2，W1＜W2。另外，在表2中，将冷却水的冲撞压力平均值记载为“冲撞压”，铁素体粒径记载为“粒径”。另外，在表2中，“高度D1”是配置在与轧入位置最接近的位置的喷嘴的高压喷水喷射口与钢板之间的距离，“高度D2”是配置在于壳体支柱出侧最接近的位置的喷嘴的高压喷水喷射口与钢板之间的距离。另外，在表1中，“X～Ymm区间”是指距压下点的距离为Xmm～Ymm的区间。

表2

[单位冲撞压：kPa、流量密度：m³/(m²·min)、冷却速度：℃/s、高度：mm、粒径：μm]

如表2所示，在条件No.1～6中，是V1≥V2，而且，作为距压下点的距离为100mm～1800mm的全冷却区域中的平均值，冷却速度为400℃/s以上。因此，在条件No.1～6中，得到了铁素体粒径为2μm以下的超微细粒组织。另外，在条件No.1～6中，是P1≥P2，而且，作为距压下点的距离为100mm～1800mm的全冷却区域中的平均值，冲撞压(平均冲撞压)为2.7kPa以上。并且，在条件No.1～6中，是W1≥W2，作为距压下点的距离为100mm～1800mm的全冷却区域中的平均值，流量密度为2.8m³/(m²·min)以上。另一方面，在条件No.7中，是V1＜V2，也是P1＜P2，W1＜W2，因此，铁素体粒径大于2μm。另外，在条件No.8中，是V1≥V2，也是P1≥P2，W1≥W2，但冷却速度在全冷却区域中的平均值(Vm)不满足下限值(400℃/s)，并且，冲撞压在全冷却区域中的平均值(Pm)也不满足下限值(2.7kPa)，铁素体粒径大于2μm。另外，在本发明例的范围内的条件No.1和条件No.4中，得到了相同的铁素体粒径，但V1和V2之差较大、P1和P2之差较大的条件No.4的流量密度平均值较小，冷却水量较少。即，条件No.4的冷却水的使用效率高于条件No.1的冷却水的使用效率。同样，条件No.3和条件No.6也得到了相同的铁素体粒径，但V1和V2之差较大、P1和P2之差较大的条件No.6的流量密度平均值较小，冷却水量较少。即，条件No.6的冷却水的使用效率高于条件No.3的冷却水的使用效率。由以上内容，确认到通过设为V1≥V2、P1≥P2来促进晶粒微细化以及通过增大V1和V2之差、P1和P2之差来提高冷却水的使用效率的效果。

以上，与目前实行且被认为较为理想的实施方式相关地说明了本发明，但本发明并不限定于本申请说明书中公开的实施方式，能够在不违反从权利要求书及说明书整体读出的发明主旨或者思想的范围内适当地变更，必须理解为带有该变更的热轧钢板的冷却装置、热轧钢板的冷却方法、热轧钢板的制造装置及热轧钢板的制造方法也包含在本发明的技术范围内。

工业实用性

本发明的热轧钢板的冷却装置、热轧钢板的冷却方法、热轧钢板的制造装置及热轧钢板的制造方法能够用于制造具有超微细晶粒的热轧钢板。另外，具有超微细晶粒的热轧钢板能够用作可用于汽车用、家电用、机械制造用、建筑用等用途的原料。

Claims (16)

1.一种热轧钢板的冷却装置，该冷却装置配置在热精轧机列中的最终轧机内的下游侧，该冷却装置具有集管，该集管具有能够朝向在轧制线中输送的钢板的表面喷射高压喷水的多个喷嘴，其特征在于，

在将利用向存在于上述最终轧机的工作轧辊的半径相当位置以内的上述钢板表面冲撞的高压喷水冷却的上述钢板表面的平均冷却速度设为V1，将利用向存在于上述最终轧机的工作轧辊的半径相当位置和上述最终轧机的壳体支柱出侧之间的上述钢板表面冲撞的高压喷水冷却的上述钢板表面的平均冷却速度设为V2时，V1≥V2，而且，利用向存在于上述最终轧机内的冷却开始点和上述最终轧机的壳体支柱出侧之间的上述钢板表面冲撞的上述高压喷水冷却的上述钢板表面的平均冷却速度Vm为400℃/s以上。

2.一种热轧钢板的冷却装置，其特征在于，

在将向存在于上述最终轧机的工作轧辊的半径相当位置以内的上述钢板表面冲撞的上述高压喷水的、钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值的垂直分量设为P1，将向存在于上述最终轧机的工作轧辊的半径相当位置和上述最终轧机的壳体支柱出侧之间的上述钢板表面冲撞的上述高压喷水的、钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值的垂直分量设为P2时，P1≥P2，而且，向存在于上述最终轧机内的冷却开始点和上述最终轧机的壳体支柱出侧之间的上述钢板表面冲撞的上述高压喷水的、钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值的垂直分量Pm为2.7kPa以上。

3.根据权利要求1或2所述的热轧钢板的冷却装置，其特征在于，

在将向存在于上述最终轧机的工作轧辊的半径相当位置以内的上述钢板表面喷射的上述高压喷水的每单位面积的水量设为W1，将向存在于上述最终轧机的工作轧辊的半径相当位置和上述最终轧机的壳体支柱出侧之间的上述钢板表面喷射的上述高压喷水的每单位面积的水量设为W2时，W1≥W2。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的热轧钢板的冷却装置，其特征在于，

在将配置在与上述最终轧机的工作轧辊最接近的位置的上述喷嘴的高压喷水喷射口与上述钢板的距离设为D1，将配置在与上述最终轧机的壳体支柱出侧最接近的位置的上述喷嘴的高压喷水喷射口与上述钢板的距离设为D2时，D1≤D2。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的热轧钢板的冷却装置，其特征在于，

在从上述最终轧机的工作轧辊的半径相当位置以内到上述最终轧机的壳体支柱出侧的区间中，能够朝向上述钢板的上表面及下表面地自上述喷嘴向上述钢板输送方向连续地喷射高压喷水。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的热轧钢板的冷却装置，其特征在于，

上述区间中的上述高压喷水的钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值的垂直分量在上述上表面及上述下表面中为3.5kPa以上。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的热轧钢板的冷却装置，其特征在于，

上述喷嘴是扁平喷嘴。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的热轧钢板的冷却装置，其特征在于，

在上述冷却装置的钢板宽度方向两端面和上述最终轧机的钢板宽度方向两端面之间确保有能够排出冷却水的空间。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的热轧钢板的冷却装置，其特征在于，

设置在上述钢板的上表面侧的上述集管和上述喷嘴与设置在该喷嘴与上述轧制线之间的上表面引导件一体地构成。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的热轧钢板的冷却装置，其特征在于，

设置在上述钢板的下表面侧的上述集管和上述喷嘴与设置在该喷嘴与上述轧制线之间的下表面引导件一体地构成。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的热轧钢板的冷却装置，其特征在于，

该冷却装置包括多个上述集管，该集管的至少一部分能够向沿着上述钢板的输送方向及上述钢板的宽度方向分别配置为多列的上述喷嘴一并供给冷却水。

12.根据权利要求11所述的热轧钢板的冷却装置，其特征在于，

在上述钢板的上表面侧配置有多个上述集管；

设置在上述钢板上表面侧的上述集管中的、至少配置在上述钢板的输送方向最上游侧的上述集管是能够向沿着上述钢板的输送方向及上述钢板的宽度方向分别配置为多列的上述喷嘴一并供给冷却水的上述集管。

13.根据权利要求11或12所述的热轧钢板的冷却装置，其特征在于，

在上述钢板的下表面侧配置有多个上述集管；

设置在上述钢板下表面侧的上述集管中的、至少配置在上述钢板的输送方向最上游侧的上述集管是能够向沿着上述钢板的输送方向及上述钢板的宽度方向分别配置为多列的上述喷嘴一并供给冷却水的上述集管。

14.一种热轧钢板的冷却方法，其特征在于，

使用权利要求1～13中任一项所述的热轧钢板的冷却装置冷却钢板。

15.一种热轧钢板的制造装置，其特征在于，

沿钢板的输送方向按顺序设置热精轧机列中的最终轧机及权利要求1～13中任一项所述的热轧钢板的冷却装置。

16.一种热轧钢板的制造方法，其特征在于，

该制造方法包括使用权利要求15所述的热轧钢板的制造装置对由热精轧机列中的最终轧机轧制后的钢板进行处理的工序。

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