CN102781598A - 热轧钢板的制造方法及制造装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供热轧钢板的制造方法及制造装置。该热轧钢板的制造方法及制造装置能够制造表面特性优异且具有微细组织的热轧钢板。本发明的热轧钢板的制造方法使用加热装置、除氧化皮装置、精轧机列、配置在该精轧机列中的冷却装置和配置在紧接在精轧机列的后方的位置上的骤冷装置，通过控制加热装置、冷却装置及骤冷装置的动作来控制精轧机列入口侧的被轧件的温度T1、精轧机列的最终轧机入口侧的被轧件的温度T2、以及骤冷装置出口侧的被轧件的温度T3；该热轧钢板的制造装置包括加热装置、除氧化皮装置、精轧机列、配置在该精轧机列中的冷却装置、配置在紧接在精轧机列的后方的位置上的骤冷装置和控制部件，利用控制部件控制加热装置、冷却装置及骤冷装置的动作来控制T1、T2、T3。

Description

热轧钢板的制造方法及制造装置
技术领域
本发明涉及热轧钢板的制造方法及制造装置。本发明特别是涉及着眼于利用精轧机进行轧制的被轧件的温度控制的热轧钢板的制造方法及制造装置。
背景技术
热轧钢板是通过如下方式进行制造的，即，在粗轧机中对在加热炉中进行了加热的板坯进行粗轧而制作成粗轧材料（以下有时称作“粗型材（日文：粗バ一）”），之后，在精轧机中将通过使用输送台输送到精轧机的粗型材轧制至规定的尺寸，经过了在规定的条件下进行冷却的冷却工序之后，最终在卷绕机中进行卷绕。
在如此制造的热轧钢板中，用作汽车用途、结构材料用途等的钢板要求具有优异的强度、加工性、韧性这样的机械特性，为了综合性地提高这些机械特性，有效的做法是使钢板的组织微细化。因此，大量摸索了用于获得具有微细的组织的钢板的方法。而且，如果使组织微细化，则即使减少合金元素的添加量，也能获得具有优异的机械特性的高强度热轧钢板。
作为组织的微细化方法，已知有如下方法，即，在精轧的特别是后段轧机（スタンド）中，进行高压下率的轧制而使奥氏体粒微细化并且使钢板累积轧制应变，从而谋求在精轧后得到的铁素体晶粒的微细化。精轧机由多个轧机构成，通过轧制，在钢板中会累积应变，但经过一段时间应变就会释放出来，因此，从累积轧制应变的观点出发，期望在短时间内进行轧制。并且，从抑制奥氏体的再结晶、恢复而促进铁素体相变这一观点出发，在精轧后的尽量短的时间内将钢板骤冷至600℃～750℃的做法是有效的。此外，为了使钢板的机械特性均匀化，需要使铁素体晶粒均为规定的粒径，从而需要将骤冷开始时及骤冷结束时的钢板温度严格地控制在规定的温度。
另一方面，在轧制钢板时，钢板因空气中的氧而被氧化，会在其表面上形成氧化皮。形成的氧化皮由设置在精轧机的入口侧的除氧化皮机去除，但若氧化皮的去除不够充分，则轧制后的骤冷时的冷却特性会在氧化皮的去除部分和残留部分发生变化，因此，无法严格地控制钢板温度，机械特性会变差。并且，成为产品的热轧钢板的表面特性也会变差。
因而，为了制造具有优异的机械特性、具有良好的表面特性的热轧钢板，需要充分地去除氧化皮。在通过向钢板喷射高压水来去除氧化皮的除氧化皮机（除氧化皮装置）中去除氧化皮时，若氧化皮过薄，则无法很好地去除。因此，为了使氧化皮生长得较厚而易于去除氧化皮，需要将粗型材的温度加热至规定的温度来促进氧化皮的生长。
例如为了制造兼具强度和加工性的高张力钢板，有效的做法是在钢板的组成中添加Si，但在钢板中含有Si的情况下，会在母材与氧化皮的边界部生成以铁和Si为主体的氧化物。该氧化物的熔点约为1100℃，该氧化物在固体的状态下会阻断自母材供给的、氧化皮生长所需的铁离子的移动，因此，氧化皮无法生长得较厚。因而，在钢板中含有Si的情况下，只要将粗型材加热至1100℃以上，以铁和Si为主体的氧化物就会熔融，变得能够供给铁离子，从而能够使氧化皮生长得较厚，其结果，能够在除氧化皮机中容易地去除氧化皮。
相对于此，若该氧化物没有熔融，而保持氧化皮较薄的状态，则在除氧化皮机中未能去除掉的氧化皮会残留在钢板表面上，因大气中的氧而被进一步氧化，自氧化亚铁成为红色的氧化铁。该氧化铁除了会使之前说明的骤冷时的冷却特性发生变化之外，还会在残留在钢板上时使钢板表面的辐射率发生较大的变化，加大在辐射温度计中测量到的测量值的误差。因此，在以铁和Si为主体的氧化物没有熔融的情况下，极难对热轧钢板进行严格的温度控制，除此之外，在品质管理方面也会产生问题。
作为涉及这种热轧钢板的制造方法、制造装置的技术，例如在专利文献1中公开了一种钢带的制造设备，其按顺序包括：粗加工设备，其对热板坯施加一次或多次的板厚方向的压下，从而制作成粗型材；第一快速冷却设备，其设置在紧靠该粗加工设备的出口侧的位置上，对粗型材进行冷却；带卷箱设备，其将冷却后的粗型材卷绕成卷状；快速加热设备，其一边将被卷绕成卷状的粗型材开卷一边对其进行加热；以及精轧设备，其对加热后的粗型材施加板厚方向的压下，从而制作成钢带。并且，在专利文献1中还公开了一种使用了上述钢带的制造设备的钢带的制造方法，该专利文献1所述的技术的目的在于制造具有超微细晶粒组织的钢带。此外，在专利文献2中，公开了一种热轧钢板的制造方法，该热轧钢板的制造方法以制造具有优异的机械特性和表面特性的钢板为目的，利用粗轧机对加热后的钢片进行粗轧而制作成粗型材，对该粗型材进行由设置在具有多台轧机的精轧机的入口侧的加热装置实施的加热及／或由设置在多台轧机中的至少一台轧机之间的冷却装置实施的冷却，由此，一边将精轧机出口侧的温度控制在目标值，一边利用精轧机进行精轧来制造热轧钢板，该热轧钢板的制造方法在如上述那样制造热轧钢板时，在开始粗轧之前，基于粗型材在粗轧机出口侧的温度的预测值预测粗型材在精轧机入口侧的温度，通过修正事先设定好的精轧的轧制速度的设定值及／或事先设定好的粗型材的厚度的设定值而进行设定，使得粗型材在精轧机入口侧的温度的预测值在其目标值以上。并且，在专利文献2中还公开了能够应用该制造方法的热轧钢板的制造装置。
专利文献1：日本特开2005－169454号公报
专利文献2：日本特许第4079098号公报
专利文献1所公开的技术通过使精轧前的粗型材的奥氏体粒径微细化来谋求精轧后的铁素体晶粒的微细化。该技术利用逆相变作为使奥氏体粒径微细化的方法，在冷却粗型材而使其发生贝氏体相变之后，通过再加热而引起逆相变，从而得到微细的奥氏体组织。在实施例中记载有在将1000℃的粗型材冷却至350℃之后，将其加热至900℃的制造方法。
但是，为了使粗型材的温度从350℃上升至900℃、即上升550℃，需要极大的能量，而且，其加热装置也为规模较大的装置。并且，为了充分地去除氧化皮，期望使精轧前的粗型材温度上升至1100℃以上，则必须使粗型材的温度从350℃上升至1100℃以上、即上升750℃以上，从而会使问题点进一步扩大。如上所述，专利文献1的技术能量消耗非常大，还需要规模较大的设备，因此，不仅产品的制造成本上升，而且从削减CO2的观点出发也并不理想。
另一方面，专利文献2所公开的技术并不是用于制造具有微细的组织的钢板的技术，而是避免加热装置的大型化，高效地使精轧机的入口侧温度上升至规定的温度，并且，将精轧机的出口侧温度控制为规定的温度的技术，若将该技术限定为同时控制精轧机入口侧和出口侧的钢板温度的技术，则其与本发明的共同点较多。
但是，在专利文献2所公开的技术中，作为高效地控制钢板温度的方法，对粗型材的板厚和精轧速度进行了修正，但为了制造微细晶粒组织的钢板，需要在精轧时累积应变，因此，并不期望使精轧速度低速化，在该方法中，仅为了达到温度控制的目的，而无法自由地改变精轧速度。
并且，精轧后的钢板冷却需要强大的冷却能力，因此，要使用高流量密度的骤冷装置，该骤冷装置向较窄的范围喷出大量的冷却水，但是，难以在短时间内增减大量的冷却水，需要将对冷却能力进行的调整限定在最小限度，因此，难以应对加速轧制等精轧速度变化的情况。但是，在专利文献2的技术中，在精轧过程中用于补偿停留在精轧机入口侧的粗型材尾端部的温度降低的部件只有加热装置，为了将加热所需的能量抑制得较小，需要缩短停留在精轧机入口侧的时间，从而必须实施使精轧速度逐渐高速化的加速轧制，这样一来，就无法避免精轧速度的变化。
发明内容
因此，本发明的课题在于提供能够以低成本制造具有微细的组织且具有优异的机械特性及表面特性的热轧钢板的热轧钢板的制造方法及制造装置。
制造具有微细组织的钢板所需的条件为以下三个条件。第一个条件是由精轧后段的高压下率轧制所带来的奥氏体晶粒的微细化及轧制应变的累积。第二个条件是紧接在精轧之后的骤冷以及在骤冷开始时和骤冷结束时对钢板温度进行的严格控制。第三个条件是对氧化皮的去除。
本发明人进行了专心研究，其结果，设想出以低成本实现这三个条件的方法。
为了满足作为第一个条件的奥氏体晶粒的微细化和轧制应变的累积，要设定用于获得所需的高压下率的精轧辊间隔，以及设定使轧制时间间隔成为轧制应变不会释放的轧制时间间隔的精轧速度。期望精轧速度使在精轧机列最下游侧的轧机和其靠上游侧一台轧机的轧机中轧制的时间间隔在1秒以内。
作为第二个条件的紧接在精轧之后的骤冷是利用骤冷装置来实施的，该骤冷装置配置在精轧机列的最终轧机的出口侧，其至少一部分配置在最终轧机内，能够以在钢板的单面上为10m3／（m2·min）以上的流量密度从钢板的两面对钢板喷射冷却水。
接着，对第二个条件的在骤冷开始时及骤冷结束时对钢板温度的控制和作为第三个条件的对氧化皮的去除进行说明。为了实现这些目的，需要在保持累积轧制应变所需的精轧速度的同时，在钢板的骤冷过程中极力不使紧接在精轧之后的骤冷装置的冷却能力发生变化，因此，要求以精轧速度为被限制的、且不发生速度变化的恒定速度的方式进行轧制。
在精轧速度恒定的条件下，为了将精轧机入口侧的粗型材温度保持在适于去除氧化皮的温度，仅通过加热装置就能够实施，但必须补偿至在精轧过程中停留在精轧机入口侧的粗型材的尾端部因空气冷却而温度降低的量的热能，这样一来，需要规模较大的加热装置和极大的能量。因此，若导入作为补热装置的带卷箱，则能够抑制粗型材尾端部的温度降低，通过组合规模较小的加热装置，能够以较少的能量保持规定的温度。
此外，在从薄板坯连续铸造开始的、所谓的小型钢铁厂（ミニミル）中，也能够通过将精轧机入口侧的温度保持在规定值以上而容易地去除氧化皮。从降低设备建造成本的观点出发，在小型钢铁厂中，精轧机入口侧的加热装置大多使用效率较差的气体燃烧式的炉，但采用使用该小型钢铁厂的方式，也能够谋求降低包含设备费在内的总成本。
接着，为了将紧接在精轧之后的骤冷开始时的温度保持在规定的温度，使用设置在精轧机列之间的冷却装置，调整冷却装置的冷却集管数或调整冷却流量，或者适当地设定冷却集管数和冷却流量这两者，从而将钢板控制在规定的温度。
最后，为了将骤冷结束后的钢板温度保持在规定的温度，通过调整骤冷装置的冷却集管数或调整冷却流量，或者适当地设定冷却集管数和冷却流量这两者来进行控制。骤冷开始时的钢板温度被保持在规定的温度，在钢板的骤冷过程中钢板的速度不发生变化，也能够充分去除氧化皮，因此，只要初始设定适当，即使在冷却过程中不改变骤冷装置的设定，也能够高精度地控制钢板温度。
以下，说明本发明。另外，为了容易理解本发明，以用括号括上在附图中标注的附图标记的方式进行记载，但本发明并不因此而限定于图示的方式。
本发明的第一技术方案是一种热轧钢板的制造方法，其特征在于，通过使用如下装置制造热轧钢板：加热装置（5、14），其对被轧件（1）进行加热；除氧化皮装置（6），其配置在比该加热装置靠被轧件的输送方向下游侧的位置上；精轧机列（7），其配置在比该除氧化皮装置靠被轧件的输送方向下游侧的位置上；冷却装置（8），其配置在该精轧机列中；以及骤冷装置（9），其配置在紧接在上述精轧机列的后方的位置上，该热轧钢板的制造方法在使用上述装置制造热轧钢板时，通过控制加热装置、冷却装置及骤冷装置的动作来控制被轧件在精轧机列的入口侧的温度T1、被轧件在精轧机列的最终轧机（7g）的入口侧的温度T2以及被轧件在骤冷装置的出口侧的温度T3。
在此，在本发明中，“配置在紧接在精轧机列的后方的位置上的骤冷装置（9）”是指，配置为能够使紧接在由精轧机列（7）的最终轧机（7g）精轧之后的被轧件（1）骤冷的骤冷装置（9）。更具体地讲，例如是指如下的骤冷装置（9），即，其至少一部分配置在精轧机列（7）的最终轧机（7g）内，以在被轧件（1）的单面上为10m3／（m2·min）以上的流量密度从被轧件（1）的两面在被轧件（1）的整个板宽方向上对被轧件（1）喷射冷却水，由此，能够使被轧件（1）的温度以600℃／s以上、优选为1000℃／s以上的速度降低。
此外，在上述本发明的第一技术方案中，也可以使用加热装置（5、14）使被轧件（1）升温至1100℃以上。
此外，在上述本发明的第一技术方案中，优选在加热装置中包含感应加热装置（5）及／或气体燃烧炉（14）。
此外，在上述本发明的第一技术方案中，也可以利用配置在比加热装置（5、14）靠被轧件（1）的输送方向上游侧的位置上的粗轧机（3）对在加热装置中被加热的被轧件进行粗轧。
此外，在上述本发明的第一技术方案中，优选在比加热装置（5）靠被轧件（1）的输送方向上游侧的位置上配置用于卷绕被轧件的带卷箱（4），在加热装置中加热自该带卷箱放出的被轧件。
此外，在上述本发明的第一技术方案中，优选基于使用温度检测部件（10）检测到的被轧件的温度的检测结果控制温度T1、温度T2及温度T3，该温度检测部件（10）配置在比加热装置（5）靠被轧件（1）的输送方向上游侧的位置上。
本发明的第二技术方案是一种热轧钢板的制造装置（30、31、32），其包括：加热装置（5、14），其对被轧件（1）进行加热；除氧化皮装置（6），其配置在比该加热装置靠被轧件的输送方向下游侧的位置上；精轧机列（7），其配置在比该除氧化皮装置靠被轧件的输送方向下游侧的位置上；冷却装置（8），其配置在该精轧机列中；骤冷装置（9），其配置在紧接在精轧机列的后方的位置上；以及控制部件（20），其能够控制加热装置、冷却装置和骤冷装置的动作，通过利用该控制部件控制加热装置、冷却装置及骤冷装置的动作来控制被轧件在精轧机列的入口侧的温度T1、被轧件在精轧机列的最终轧机（7g）的入口侧的温度T2以及被轧件在骤冷装置的出口侧的温度T3。
另外，在上述本发明的第二技术方案中，加热装置（5、14）也可以是能够使被轧件（1）升温至1100℃以上的装置。
此外，在上述本发明的第二技术方案中，优选在加热装置中包含感应加热装置（5）及／或气体燃烧炉（14）。
此外，在上述本发明的第二技术方案中，也可以在比加热装置（5、14）靠被轧件（1）的输送方向上游侧的位置上配置有用于对被轧件进行粗轧的粗轧机（3）。
此外，在上述本发明的第二技术方案中，优选在比加热装置（5）靠被轧件（1）的输送方向上游侧的位置上配置有用于卷绕被轧件的带卷箱（4）。
此外，在上述本发明的第二技术方案中，优选在比加热装置（5）靠被轧件（1）的输送方向上游侧的位置上配置温度检测部件（10），基于使用该温度检测部件检测到的被轧件的温度的检测结果控制温度T1、温度T2及温度T3。
在本发明的第一技术方案中，通过控制加热装置（5、14）、冷却装置（8）及骤冷装置（9）的动作，控制温度T1、温度T2及温度T3。通过使其形成为上述方式，与以往技术相比，使温度T1上升至目标温度所需的能量较小，能够削减设备成本及能量成本。并且，无需实施加速轧制，不会发生导致扰乱温度控制的精轧速度的变化。因此，采用本发明的第一技术方案，能够高精度地控制温度T2及温度T3，从而能够提高产品的品质。因而，采用本发明的第一技术方案，能够提供一种能够以低成本制造具有微细的组织且具有优异的机械特性及表面特性的热轧钢板的热轧钢板的制造方法。
此外，在本发明的第一技术方案中，通过使用加热装置（5、14）使粗轧材料（1）升温至1100℃以上，能够使在被轧件中含有Si的情况下在母材与氧化皮的边界部生成的氧化物熔融，因此，易于去除氧化皮，其结果，易于提高表面特性。此外，特别是在加热装置中包含感应加热装置（5），由此，也易于集中加热温度降低的部位，因此，能够高精度地控制温度T1，并且，易于削减能量成本。此外，在本发明的第一技术方案中，可以使用粗轧机（3）、带卷箱（4），特别是通过使用带卷箱（4），会防止被轧件的尾端部的温度降低，因此，通过减少使温度T1上升至目标温度所需的能量而易于削减设备成本及能量成本。此外，在本发明的第一技术方案中，通过基于使用温度检测部件（10）检测到的被轧件（1）的温度的检测结果控制温度T1、温度T2及温度T3，易于高精度地控制温度T1、温度T2及温度T3。
在本发明的第二技术方案中，包括控制部件（20），该控制部件（20）通过控制加热装置（5、14）、冷却装置（8）及骤冷装置（9）的动作来控制温度T1、温度T2及温度T3。因此，采用本发明的第二技术方案，能够提供一种能够以低成本制造具有微细的组织且具有优异的机械特性及表面特性的热轧钢板的热轧钢板的制造装置（30、31、32）
此外，在本发明的第二技术方案中，通过使用加热装置（5、14）使粗轧材料（1）升温至1100℃以上，能够使在被轧件中含有Si的情况下在母材与氧化皮的边界部生成的氧化物熔融，因此，易于去除氧化皮，其结果，易于提高表面特性。此外，特别是在加热装置中包含感应加热装置（5），由此，也易于集中加热温度降低的部位，因此，能够高精度地控制温度T1，并且，易于削减能量成本。此外，在本发明的第二技术方案中，也可以使用粗轧机（3）、带卷箱（4），特别是通过使用带卷箱（4），会防止被轧件的尾端部的温度降低，因此，通过减少使温度T1上升至目标温度所需的能量而易于削减设备成本及能量成本。此外，在本发明的第二技术方案中，通过基于使用温度检测部件（10）检测到的被轧件（1）的温度的检测结果控制温度T1、温度T2及温度T3，易于高精度地控制温度T1、温度T2及温度T3。
附图说明
图1是表示本发明的热轧钢板的制造装置30的方式例的图。
图2是表示本发明的热轧钢板的制造装置31的方式例的图。
图3是表示本发明的热轧钢板的制造装置32的方式例的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。另外，以下的附图所示的方式是本发明的例示，本发明并不限定于图示的方式。在以下的说明中，仅将被轧件的输送方向下游侧记作“下游侧”，仅将被轧件的输送方向上游侧记作“上游侧”。
图1是简化表示本发明的热轧钢板的制造装置30（以下有时仅称作“制造装置30”）的方式例的概念图。在图1中，被轧件1向从纸面的左侧朝向右侧的方向移动。如图1所示，通过轧制被轧件1来制造热轧钢板的制造装置30包括：粗轧机3；带卷箱4，其设置在该粗轧机3的下游侧；温度传感器10，其设置在该带卷箱4的下游侧；加热装置5，其设置在该温度传感器10的下游侧；精轧机列7，其具有设置在该加热装置5的下游侧的轧机7a～7g；除氧化皮装置6，其配置在该精轧机列7的入口侧（上游侧）；温度传感器11，其设置在加热装置5与除氧化皮装置6之间；冷却装置8，其配置在精轧机列7中；温度传感器12，其设置在轧机7f与轧机7g之间；骤冷装置9，其设置在精轧机列7的下游侧；以及温度传感器13，其设置在骤冷装置9的下游侧，该制造装置30还包括能够控制加热装置5、冷却装置8及骤冷装置9的动作的控制部件20。
在制造装置30中，粗轧机3是将自加热炉2抽出的板坯粗轧成规定的厚度的粗型材的设备。由粗轧机3粗轧后的粗型材由带卷箱4卷绕成卷状，通过抑制自粗型材散热来防止粗型材的温度降低。被卷绕成卷状的粗型材在自带卷箱4放出之后，由温度传感器10测量温度，该粗型材经过加热装置5到达精轧机列7。精轧机列7是串联轧制设备（圧延機），通过利用7台轧机7a～7g连续地轧制粗型材，制作成规定的最终厚度的被轧件。由精轧机列7轧制后的被轧件在轧制之后由骤冷装置9进行冷却。
加热装置5是用于加热自带卷箱4放出的粗型材的装置，通过利用感应加热等公知的方法在整个板宽方向上加热粗型材，使粗型材的温度上升。此外，冷却装置8具有配置在轧机7a与轧机7b之间的冷却装置8a、配置在轧机7b与轧机7c之间的冷却装置8b、配置在轧机7c与轧机7d之间的冷却装置8c、配置在轧机7d与轧机7e之间的冷却装置8d以及配置在轧机7e与轧机7f之间的冷却装置8e，冷却装置8a、8b、8c、8d、8e通过在被轧件的整个板宽方向上对被轧件喷射冷却水，使被轧件的温度降低。骤冷装置9配置在精轧机列7的最终轧机7g的出口侧，其至少一部分配置在最终轧机7g内，通过以在钢板的单面上为10m3／（m2·min）以上的流量密度从钢板的两面在被轧件的整个板宽方向上对被轧件喷射冷却水，使被轧件的温度降低。在制造装置30中，通过使加热装置5、冷却装置8及骤冷装置9适当地工作来控制被轧件1在精轧机列7的入口侧（轧机7a的上游侧）的温度T1、被轧件1在精轧机列7的最终轧机入口侧（轧机7g的上游侧）的温度T2及被轧件1在骤冷装置9的出口侧的温度T3。
控制部件20是基于由温度传感器10检测到的粗型材的温度检测结果控制加热装置5、冷却装置8及骤冷装置9的动作的设备。
利用控制部件20，与在粗型材的长度方向上具有固定长度间距的各取样点相对应地对由温度传感器10检测到的粗型材的温度进行取样。
接着，控制部件20基于自未图示的轧制线综合计算机（监视整个轧制线，输出被轧件的信息、轧制信息等的过程控制计算机）发送的粗轧机3与精轧机列7之间的输送台的输送速度模式的设定值和精轧机列7的轧制速度模式的设定值，计算粗型材的各取样点到达加热装置5的出口侧、精轧机列7的最终轧机7g的入口侧及骤冷装置9的出口侧的时刻。并且，使用自轧制线综合计算机发送的粗型材的板厚及精轧机列7的板厚设定值，将由温度传感器10检测到的粗型材的温度作为初始值，基于下述式（1）～式（9），通过计算来预测取样点分别到达加热装置5的出口侧、精轧机列7的最终轧机7g的入口侧及骤冷装置9的出口侧时的温度。
T1c＝TO+ΔTB H-ΔTa                 式(1)
T2c＝T1c-ΔTs-ΔTa-ΔTr+ΔTq        式(2)
T3c＝T2c-ΔTc-ΔTa-ΔTr             式(3)
ΔTBH＝P/(c·ρ·H·B·V)           式(4)
ΔTs＝＝hs·(T-T w)·tw/(c·ρ·H)  式(5)
ΔTc＝hc·(T-T w)·tw/(c·ρ·H)    式(6)
ΔTa＝ha·(T-Ta)·ta/(c·ρ·H)     式(7)
ΔTr＝hr·(T-Tr)·tr/(c·ρ·H)     式(8)
ΔTq＝G·η/(c·ρ·H)              式(9)
在式（1）～式（9）中，T1c是加热装置5的出口侧温度[℃]，T2c是精轧机列7的最终轧机7g的入口侧温度[℃]，T3c是骤冷装置9的出口侧温度[℃]，T0是粗型材的初始温度[℃]，△TBH是由加热装置5引起的温度上升量[℃]，△Ts是由冷却装置8引起的温度下降量[℃]，△Tc是由骤冷装置9引起的温度下降量[℃]，△Ta是由空气冷却引起的温度下降量[℃]，△Tr是由辊接触引起的温度下降量[℃]，△Tq是由轧制时的加工发热引起的温度上升量[℃]。此外，tw、ta、tr分别是水冷、空气冷却、精轧所需的时间[s]，分别根据精轧机列7、输送台的速度模式进行计算。此外，Tw是自冷却装置8及骤冷装置9喷射的冷却水的温度[℃]，Ta是空气的温度[℃]，Tr是精轧机列7的轧辊的表面温度[℃]，hs、hc、ha、hr分别是水冷、水冷、空气冷却、与精轧机列7的轧辊的接触的传热系数[W／（m2·℃）]。此外，c、ρ、H分别是被轧件1的比热[J／（kg·℃）]、密度[kg／m3]、厚度[m]。G是轧制扭矩[N·m]，η是轧制扭矩转变成加工发热的比例。P是加热装置5的实效功率[W]，B是被轧件的板宽[m]，V是粗型材穿过加热装置5时的速度[m／s]。
在制造装置30的控制部件20中，通过进行使用了上述式（1）～式（9）的温度计算，计算出由加热装置5引起的粗型材的温度上升量（使温度T1达到目标值所需的温度上升量）、由冷却装置8引起的被轧件1的温度下降量（使温度T2达到目标值所需的温度下降量）及由骤冷装置9引起的被轧件1的温度下降量（使温度T3达到目标值所需的温度下降量）。在本发明中，温度上升量的调整是通过调整加热装置5的实效功率P来实现的，温度下降量的调整是通过调整自冷却装置8及骤冷装置9喷射的冷却水的流量来实现的。
在本发明中，如果进一步调整加热装置5的实效功率P从而缩减温度传感器11的检测值与温度T1的目标值之差，则能够更高精度地实施温度控制。同样，通过使用温度传感器12的检测值来实施冷却装置8的冷却流量调整，能够高精度地控制温度T2，通过使用温度传感器13的检测值来实施骤冷装置9的冷却流量调整，能够高精度地控制温度T3。
这样，采用本发明，通过基于利用温度传感器10检测到的粗型材的温度使加热装置5适当地工作，能够将被轧件1在精轧机列7的入口侧的温度T1控制至目标值。接着，通过使冷却装置8适当地工作，能够将被轧件1在精轧机列7的最终轧机7g的入口侧的温度T2控制至目标值，并且，通过使骤冷装置9适当地工作，能够将被轧件1的温度T3控制至目标值。
通过向目标值控制温度T1，能够利用除氧化皮装置6容易地去除被轧件1的表面的氧化皮。此外，通过向目标值控制温度T2和温度T3，能够制造具有微细且均匀的组织的钢板。
因而，采用本发明，能够提供表面特性良好的、具有微细且均匀的组织的热轧钢板的制造方法，并且，能够提供能够应用该制造方法的制造装置30。
并且，在制造装置30中具有带卷箱4，其能够抑制粗型材尾端部的温度降低。因此，能够将加热装置5中所需的加热量限定为比较小的加热量。因而，无需规模较大的加热设备，因此，采用本发明，能够抑制设备成本及能量成本。此外，采用本发明，无需实施加速轧制，因此，不会发生导致扰乱温度控制的精轧速度的变化。因此，采用本发明，能够高精度地控制温度T2及温度T3，从而能够制造具有优异的机械特性及表面特性的热轧钢板。
另外，骤冷装置9只要能够冷却存在于精轧机列7的出口侧的被轧件1即可，对其方式并没有特别限定。但是，从能够制造具有例如平均粒径为2μm以下的铁素体晶粒的热轧钢板（以下称作“超微细晶粒钢”）等观点出发，优选能够在从轧机7g进行的轧制结束开始0.2秒以内以600℃／s以上的冷却速度使被轧件骤冷。通过使骤冷装置9形成为上述方式，能够提供能够制造提高了表面特性的超微细晶粒钢的热轧钢板的制造方法及能够应用该制造方法的制造装置10。
此外，上述式（4）～式（9）中的比热会受到被轧件的材质（成分）的影响，并且，也根据钢板的温度的不同而发生变化。这是因为，在钢板被冷却而钢板的温度下降时，钢板的晶体结构从奥氏体相相变为铁素体相，在奥氏体相和铁素体相下比热不同，而且，发生相变的温度根据被轧件的材质（成分）的不同而不同。因而，在本发明中，从能够更准确地计算温度等观点出发，优选根据被轧件的材质和温度改变比热的值。
实施例
以下表示本发明的热轧钢板的制造条件。实施了如下的模拟实验，即，使用图1所示的制造装置30、图2所示的制造装置31及图3所示的制造装置32来制造高张力钢板（实施例1～3），该钢板的规格为产品板厚2mm、产品板宽1000mm、产品重量15t，其含有C：0.10质量％、Mn：1.00质量％以及Si：0.05质量％。
对于精轧条件而言，在七台轧机的精轧机列7中，各轧机的间隔为5.5m，后段侧三台轧机7e～7g的压下率为30％。此外，将在精轧机列7的最终轧机7g与在最终轧机7g的靠上游侧一台轧机的轧机7f中轧制的时间间隔设置为0.76秒这样的适于累积轧制应变的条件。
在实施例1中，在上述制造条件下，实施了使用制造装置30的模拟实验。在加热炉2中将板坯加热至规定的温度，在粗轧机3中将其轧制至规定的厚度，从而制成粗型材。在带卷箱4中将粗型材卷绕成卷状，之后，将其放出，在精轧机列7中对其进行轧制，但在设置于精轧机列7之前的加热装置5中将其加热至规定的温度（T1）。该加热装置5为感应加热装置，其加热效率较高，在制造流水线上所占的体积也较小。在精轧机列7中将加热后的粗型材轧制至规定的板厚，并且，通过使用冷却装置8，在精轧机列7的最终轧机7g之前将其冷却至规定的温度（T2），之后，通过使用骤冷装置9，在骤冷装置出口侧将其冷却至规定的温度（T3）。
在实施例2中，在上述制造条件下，实施了使用图2所示的制造装置31的模拟实验。在制造装置31中，在粗轧机3中将在薄板坯连续铸造装置15中铸造而成的板坯轧制至规定的厚度，从而制成粗型材。粗型材由设置于精轧机列7之前的加热装置14加热至规定的温度（T1）。该加热装置14为气体燃烧炉，与感应加热方式的加热装置5相比，其每单位面积的加热能力较小，但由于其炉长度较长，因此能够升温至所需的温度。精轧机列7的入口侧之后的部分与实施例1相同。
在实施例3中，在上述制造条件下，实施了使用制造装置32的模拟实验。在制造装置32中，在薄板坯连续铸造装置15中铸造而成的板坯不经过粗轧工序，在设置于精轧机列7之前的加热装置14中加热至规定的温度（T1）。该加热装置14是与实施例2相同的加热装置，精轧机列7入口侧之后的部分与实施例1相同。
在表1～表3中表示实施例1～3的模拟条件，在表3中表示实施例1～3的制造钢板的平均铁素体粒径的结果。表3所记载的加热装置的加热效率是表示感应加热装置的加热效率与气体燃烧炉的加热效率的比率。这里的加热效率是投入到加热装置中的能量与施加在钢板上的热能的比率。由于在实施例2及实施例3中使用的气体燃烧炉（加热装置14）自炉体漏出的热量较大，因此，仅为在实施例1中使用的感应加热装置（加热装置5）的43％的加热效率。另外，由于在实施例3中使用的制造装置32不具有粗轧机，因此无法估计粗轧后的温度。因此，在实施例3中，作为与之相对应的温度，将被轧件在加热装置14的入口侧的温度（1000℃）记载到表1的粗轧后的栏中。同样，在实施例3中无法估计粗轧后的板厚。因此，在实施例3中，作为与之相对应的板厚，将被轧件在加热装置14的入口侧的板厚（50mm）记载到表2的粗轧后的栏中。
此外，将专利文献1所述的制造方法作为比较例1，专利文献2所述的制造方法作为比较例2，在表1～表3中表示比较例1、比较例2的模拟条件，在表3中表示比较例1的制造钢板的平均铁素体粒径的结果。在比较例1及比较例2中使用了感应加热装置。另外，比较例2并不是微细粒钢的制造方法，但其作为同时控制精轧机入口侧温度及精轧机出口侧温度的技术进行比较。比较例2并不是微细粒钢的制造方法，因此，并未记载制造钢板的平均铁素体粒径的结果。
表1
Figure BDA00002098713200191
表2
表3
Figure BDA00002098713200193
如表1所示，在实施例1～3的本发明例及比较例1中，制造钢板的平均铁素体粒径同为2μm。但是，在本发明例中无需进行粗型材冷却及再加热，因此，加热装置的设备容量及加热所需的能量与比较例1相比极少，能够将用于制造钢板的成本抑制得较低。
接着，与比较例2相比，实施例1的加热装置的容量及加热所需的能量也明显较小，即使作为用于控制被轧件在精轧机列的入口侧及出口侧的温度的技术来把握，本发明也明显占优。另外，虽然实施例2及实施例3在加热装置的所需加热能量的方面逊于实施例1及比较例2，但实施例2及实施例3具有设备成本较低这样的优点，存在选择的余地。
以上，针对在现阶段可实践且被认为较为理想的实施方式说明了本发明，但本发明并不限定于本申请说明书中公开的实施方式，能够在不违背可根据权利要求书及说明书整体理解的发明的主要内容或思想的范围内进行适当变更，必须理解为随着该变更而得的热轧钢板的制造方法及热轧钢板的制造装置也包含在本发明的技术范围内。
产业上的可利用性
本发明的热轧钢板的制造方法及制造装置能够用于制造超微细粒钢等热轧钢板，该超微细粒钢可用于汽车用、家电用、机械制造用、建筑用等用途。
附图标记说明
1、被轧件；2、加热炉；3、粗轧机；4、带卷箱；5、加热装置（感应加热装置）；6、除氧化皮装置；7、精轧机列；7a、7b、7c、7d、7e、7f、7g、精轧机（轧机）；8、冷却装置；8a、8b、8c、8d、8e、冷却装置；9、骤冷装置；10、温度传感器（温度检测部件）；11、温度传感器；12、温度传感器；13、温度传感器；14、加热装置（气体燃烧炉）；15、薄板坯连续铸造装置；20、控制部件；30、31、32、热轧钢板的制造装置。

Claims (12)

1.一种热轧钢板的制造方法，其特征在于，
通过使用如下装置制造热轧钢板：加热装置，其对被轧件进行加热；除氧化皮装置，其配置在比该加热装置靠上述被轧件的输送方向下游侧的位置上；精轧机列，其配置在比该除氧化皮装置靠上述被轧件的输送方向下游侧的位置上；冷却装置，其配置在该精轧机列中；以及骤冷装置，其配置在紧接在上述精轧机列的后方的位置上，
该热轧钢板的制造方法在使用上述装置制造热轧钢板时，通过控制上述加热装置、上述冷却装置及上述骤冷装置的动作来控制上述被轧件在上述精轧机列的入口侧的温度T1、上述被轧件在上述精轧机列的最终轧机入口侧的温度T2以及上述被轧件在上述骤冷装置的出口侧的温度T3。
2.根据权利要求1所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，
使用上述加热装置使上述被轧件升温至1100℃以上。
3.根据权利要求1或2所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，
在加热装置中包含感应加热装置及／或气体燃烧炉。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，
利用配置在比上述加热装置靠上述被轧件的输送方向上游侧的位置上的粗轧机对在上述加热装置中被加热的上述被轧件进行粗轧。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，
在比上述加热装置靠上述被轧件的输送方向上游侧的位置上配置用于卷绕上述被轧件的带卷箱，在上述加热装置中加热自该带卷箱放出的上述被轧件。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，
基于使用温度检测部件检测到的上述被轧件的温度的检测结果控制上述温度T1、上述温度T2及上述温度T3，该温度检测部件配置在比上述加热装置靠上述被轧件的输送方向上游侧的位置上。
7.一种热轧钢板的制造装置，其特征在于，包括：
加热装置，其对被轧件进行加热；除氧化皮装置，其配置在比该加热装置靠上述被轧件的输送方向下游侧的位置上；精轧机列，其配置在比该除氧化皮装置靠上述被轧件的输送方向下游侧的位置上；冷却装置，其配置在该精轧机列中；骤冷装置，其配置在紧接在上述精轧机列的后方的位置上；以及控制部件，其能够控制上述加热装置、上述冷却装置和上述骤冷装置的动作，
通过利用该控制部件控制上述加热装置、上述冷却装置及上述骤冷装置的动作来控制上述被轧件在上述精轧机列的入口侧的温度T1、上述被轧件在上述精轧机列的最终轧机的入口侧的温度T2以及上述被轧件在上述骤冷装置的出口侧的温度T3。
8.根据权利要求7所述的热轧钢板的制造装置，其特征在于，
上述加热装置能够使上述被轧件升温至1100℃以上。
9.根据权利要求7或8所述的热轧钢板的制造装置，其特征在于，
在上述加热装置中包含感应加热装置及／或气体燃烧炉。
10.根据权利要求7～9中任一项所述的热轧钢板的制造装置，其特征在于，
在比上述加热装置靠上述被轧件的输送方向上游侧的位置上配置有用于对上述被轧件进行粗轧的粗轧机。
11.根据权利要求7～10中任一项所述的热轧钢板的制造装置，其特征在于，
在比上述加热装置靠上述被轧件的输送方向上游侧的位置上配置有用于卷绕上述被轧件的带卷箱。
12.根据权利要求7～11中任一项所述的热轧钢板的制造装置，其特征在于，
在比上述加热装置靠上述被轧件的输送方向上游侧的位置上配置温度检测部件，基于使用该温度检测部件检测到的上述被轧件的温度的检测结果控制上述温度T1、上述温度T2及上述温度T3。
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