CN103189152A - 热轧钢带的制造装置及制造方法 - Google Patents

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Abstract

为了提供一种通过刚轧制之后的快速均匀冷却能够得到所期望的材质，且通过尽早的板张力及板形状计测能够提高成品率的热轧钢带的制造装置及制造方法，该热轧钢带的制造装置具备精轧机列(11)、在该精轧机列的输出侧之后紧邻设置的第一冷却装置(13)、在该第一冷却装置的输出侧设置且与带钢(S)的上、下两面抵接的夹紧辊(14)，并且在所述第一冷却装置与夹紧辊之间至少配置位于带钢(S)的上方的脱水辊(15)，且在该脱水辊与夹紧辊之间设有测定带钢(S)的张力及形状的张力/形状测定装置(16)。

Description

热轧钢带的制造装置及制造方法
技术领域
本发明涉及热轧钢带的制造装置及制造方法，进一步详细而言，涉及通过轧制之后立即急冷能够得到所期望的材质且能够进行成品率高的生产的热轧钢带的制造装置及制造方法。
背景技术
作为此种热轧设备，例如有专利文献1及2中公开的设备。即，在专利文献1中记载有一种热轧设备，其以即便使用高水压、高流量的强冷却的冷却车床，也能够稳定搬送轧制板，且能够得到高成品率的热轧系统等为目的，在冷却装置的输出侧接近配置夹紧辊，且张力检测机构根据向夹紧辊的驱动电动机供给的电流值来检测轧制板的张力。
另外，在专利文献2中记载有一种热轧设备，其以使输出辊道中的冷却效率尽可能提高，且使轧制所需时间最短化为目的，在使精轧机列的输出侧设置的冷却装置的阻拦(脱水)辊与钢板密接的情况下，以规定的按压力将阻拦辊压紧于钢板并同时施加驱动转矩，使阻拦辊成为兼具夹紧辊的方式。这是考虑到极力早对钢板作用张力，从而能够尽早完成稳定轧制状态。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2003-136108号公报
【专利文献2】日本特开2005-342767号公报
【专利文献3】日本特开2005-66614号公报
【专利文献4】日本特开2006-346714号公报
【专利文献5】日本专利第3801145号公报
【非专利文献】
【非专利文献1】S.P.Timoshenko，J.N.Goodier，“Theory of ElasticityTHIRD EDITION”，McGRAW-HILL BOOK COMPANYINTERNATIONAL EDITION1970
【非专利文献2】“板轧制的理论与实际”，社团法人日本钢铁协会昭和59年9月1日
【发明的概要】
【发明要解决的课题】
然而，在专利文献1中，从驱动电动机的输出转矩换算张力，但驱动电动机的输出转矩中还包括用于夹紧辊的加速减速的转矩、夹紧辊的轴承部的旋转阻力的转矩。通常，热轧钢带的前端通板时的速度低，之后增速，且在后端脱落之前减速，因而为了该加速减速，在轧制中产生基于夹紧辊周围的机械的惯性力矩引起的转矩变动。因此，要求考虑该转矩变动而将张力控制成为某设定值，但实际上，难以使作用在热轧钢带上的张力与作为目标的张力一致，而存在差异。另外，在专利文献1中虽然叙述了减小夹紧辊的惯性力矩的对策，但即使减小惯性力矩，也没有改变每次加速减速时反转的转矩变化变成张力变化的情况，与实际的张力之间产生差异。由于无法正确掌握实际的张力，因此可以说难以稳定地维持设定张力。
另外，在热轧钢带的前端通板时不进行冷却，而在前端啮入夹紧辊之后进行冷却的情况下，夹紧辊与热轧钢带之间的摩擦系数在前端通板时和冷却开始后不同。除了这样的干燥或湿润之外，热轧钢带表面的凹凸或夹紧辊表面的磨损的影响等也对摩擦系数产生影响。当要通过驱动电动机的输出转矩来控制张力时，需要有摩擦系数的正确的值，但掌握上述的各条件(外部干扰)下的摩擦系数可以说实质上困难。因此，夹紧辊与热轧钢带之间的摩擦系数在通过位于不稳定的位置的夹紧辊来控制张力的情况下，该掌握的张力包含很多误差。因此，由夹紧辊设定的张力以目标张力与实际张力不同的状态进行轧制。并且，当实际张力极端小时，在冷却装置内，热轧钢带向上下抖动而无法均匀地进行冷却，或与上下的引导装置接触而产生损伤，或者产生无法通板的问题。另一方面，当张力成为极端大的值时，产生热轧钢带的板厚变薄等成为板厚变动的主要原因的问题。
进而，以下，详细地说明通过夹紧辊检测张力的问题。
电动机输出Tr为Tr＝Trt+Trd
Trt为张力量的转矩，Trd为用于使夹紧辊旋转的转矩
Trt＝Tr-Trd，张力Ft为Ft＝Trt/R…R为夹紧辊的半径
因此，通过从能够测定的Tr导出Trd，从而能够算出张力Ft。
但是，Trd是为了使夹紧辊与板之间的条件变化或加速减速等对夹紧辊自身进行旋转控制所需要的转矩，是存在大的变动要素的转矩。可以Trd表现为张力算出方面的外部干扰。
当将外部干扰试着以下进行表现时，
Trd＝Trd1+Trd2+Trd3+…
Trd1：因加速减速发生变动的转矩…由于通板时的速度低，之后增速，且在后端脱落之前减速，因此在轧制中，该转矩变动变大。考虑该情况，将张力采用某设定值非常困难，实际的张力的变动难以避免。在专利文献1中叙述了使夹紧辊的惯性力矩变小的对策。但是，在控制上难以避免因惯性力矩的影响而在每次加速减速时反转的转矩变化变成张力变化的情况，从而难以稳定地维持设定张力。
Trd2：夹紧辊的滚动阻力的变化…即便使夹紧辊的压紧力固定，当存在速度变化时，滚动阻力也变化。认为需要通过降低滚动阻力的绝对值等对策，来使滚动阻力的变化忽略等的对策。
Trd3：轧制中存在板厚变化时…若伴随夹紧辊的上下运动而在机械系统上存在滞后现象，则实质的压紧力(压紧板的力)产生变化。因此，张力发生变动。
此外，对Tr略微进行了考察。
例如，在通过夹紧辊作用张力中，存在摩擦系数μ(纵轴：牵引系数，横轴：通过滑移速度或滑移率整理而得到的μ曲线)的变化。在通板时为干燥状态且在冷却开始为湿润状态，而在该过程中，μ曲线时刻发生变化。当要通过电动机输出转矩对该μ的变化进行控制时，需要μ的正确的值，但由于μ还受到热轧钢带的温度、表面的状态(凹凸、干燥或湿润等)以及夹紧辊表面的摩擦等的影响，因此认为难以掌握该μ。
这样的问题在将阻拦辊作为夹紧辊使用的专利文献2中也同样产生，从而无法正确地测定张力。
另外，为了准备地进行冷却，还要求从热轧钢带的前端部施加张力而喷射冷却水。当未施加张力时，因冷却水喷射而热轧钢带在上下方向上(板宽方向和轧制方向上都)变得不稳定，存在产生冷却的不均匀的不良情况。另外，还存在热轧钢带与上下的引导装置接触而产生损伤，或者阻碍通板等不良情况。因此，要求尽早对热轧钢带的前端部施加张力。
并且，即使能够仅通过与在精轧机列输出侧附近设置的冷却装置的输出侧接近配置的夹紧辊来尽早设定张力，该时刻也不知道热轧钢带的板形状。当板形状差时，冷却装置进行的冷却变得不均匀，而产生冷却不均，但在专利文献1及2中没有进行该观点下的考虑。
在精轧机中，通常为在将热轧钢带的前端部卷绕到地下卷绕机上来设定张力之前的没有张力的状态下对热轧钢带的外观形状进行观察的板形状计测方式。在冷却装置与精轧机列输出侧接近配置，且在该输出侧配置有接近夹紧辊的情况下，该外观形状的观察设置在接近夹紧辊的输出侧，根据该形状观察结果来通过轧制机对形状进行修正，但是因形状观察位置从精轧机列分离，从而形状不良部未被调整而进行生产的部分变长，因此成品率变差。另一方面，当要尽早测定形状而使精轧机列的输出侧附近为形状观察位置时，精轧机列输出侧附近的冷却装置从精轧机列分离，从而无法通过轧制之后立即急冷进行材质加工。
此外，专利文献3中公开一种在轧制机输出侧附近的冷却装置中的摩擦接触装置的输出侧附近配置形状检测器的技术，但其涉及冷轧，与本发明的热轧技术领域不同，并且没有夹紧辊的记载，因此推测张力由卷绕机施加，这与由夹紧辊施加张力的本发明结构不同。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种通过刚轧制之后的快速均匀冷却能够得到所期望的材质，且通过提前的板张力及板形状计测能够提高成品率的热轧钢带的制造装置及制造方法。
【用于解决课题的手段】
用于实现上述目的的本发明的热轧钢带的制造装置的特征在于，所述热轧钢带的制造装置具备精轧机列、在该精轧机列的输出侧之后紧邻设置的冷却装置、在该冷却装置的输出侧设置且与热轧钢带的上、下两面抵接的夹紧辊，并且在所述冷却装置与夹紧辊之间至少配置位于热轧钢带的上方的脱水辊，且在该脱水辊与夹紧辊之间设有测定热轧钢带的张力的张力测定装置。
另外，所述热轧钢带的制造装置的特征在于，所述张力测定装置具有对热轧钢带设置任意的卷绕角的辊，所述张力测定装置测定通过卷绕角而产生的对辊的压紧力来求出作用在热轧钢带上的张力。
另外，所述热轧钢带的制造装置的特征在于，所述热轧钢带的制造装置具备精轧机列、在该精轧机列的输出侧之后紧邻设置的冷却装置、在该冷却装置的输出侧设置且与热轧钢带的上、下两面抵接的夹紧辊，并且在所述冷却装置与夹紧辊之间至少配置位于热轧钢带的上方的脱水辊，且在该脱水辊与夹紧辊之间设有测定热轧钢带的板形状的形状计。
另外，所述热轧钢带的制造装置的特征在于，所述形状计具有对热轧钢带设置任意的卷绕角并沿热轧钢带的板宽方向分割的多个辊，并测定通过卷绕角而产生的对各辊的压紧力的板宽方向的分布，根据该压紧力分布求出张力分布，并根据该张力分布求出板形状。
另外，所述热轧钢带的制造装置的特征在于，所述张力测定装置与形状计为同一装置。
另外，所述热轧钢带的制造装置的特征在于，所述张力测定装置及/或形状计在辊的上部存在卷绕角。
另外，所述热轧钢带的制造装置的特征在于，在精轧机列与夹紧辊之间的热轧钢带的张力变化时，所述张力测定装置及/或形状计使卷绕角变动来极力减小所述张力的变动。
另外，所述热轧钢带的制造装置的特征在于，所述脱水辊为驱动辊，从而使脱水辊自身对热轧钢带的旋转阻力极力减小。
另外，所述热轧钢带的制造装置的特征在于，所述热轧钢带的制造装置具备精轧机列、在该精轧机列的输出侧之后紧邻设置的冷却装置、在该冷却装置的输出侧设置且与热轧钢带的上、下两面抵接的夹紧辊，并且在所述冷却装置与夹紧辊之间至少配置位于热轧钢带的上方的脱水辊，且在该脱水辊与夹紧辊之间设置测定热轧钢带的板形状的形状计，并且，在包括从脱水辊至设置于夹紧辊输出侧的空冷区域在内的区域设有热轧钢带温度计测装置，该热轧钢带温度计测装置对热轧钢带的板宽方向温度分布进行测定。
另外，所述热轧钢带的制造装置的特征在于，所述热轧钢带温度计测装置设置在脱水辊与夹紧辊之间。
为了实现上述目的的本发明的热轧钢带的制造方法的特征在于，具备精轧机列、在该精轧机列的输出侧之后紧邻设置的冷却装置、在该冷却装置的输出侧设置且与热轧钢带的上、下两面抵接的夹紧辊，并且在所述冷却装置与夹紧辊之间至少配置位于热轧钢带的上方的脱水辊，且在该脱水辊与夹紧辊之间设置测定热轧钢带的张力的张力测定装置及/或测定热轧钢带的板形状的形状计，所述张力测定装置及/或形状计的辊在热轧钢带的前端啮入夹紧辊之后，在热轧钢带形成作为任意确定的目标的卷绕角。
另外，所述热轧钢带的制造方法的特征在于，所述张力测定装置及/或形状计的辊在热轧钢带的前端啮入夹紧辊之后，对热轧钢带设定作为任意确定的目标的卷绕角，之后，将卷绕角维持为大致同样的值而进行轧制，在热轧钢带的后端通过该辊之前，使卷绕角消失。
另外，所述热轧钢带的制造方法的特征在于，具备精轧机列、在该精轧机列的输出侧之后紧邻设置的冷却装置、在该冷却装置的输出侧设置且与热轧钢带的上、下两面抵接的夹紧辊，并且在所述冷却装置与夹紧辊之间至少配置位于热轧钢带的上方的脱水辊，且在该脱水辊与夹紧辊之间设置测定热轧钢带的板形状的形状计，检测由所述冷却装置进行的冷却下的板形状，并同时使精轧机列的至少最终架台中的轧制机的形状调整功能发挥作用。
另外，所述热轧钢带的制造方法的特征在于，在所述夹紧辊的输出侧设置空冷区域，在包括从所述脱水辊至设于夹紧辊输出侧的空冷区域在内的区域设置测定热轧钢带的板宽方向温度分布的热轧钢带温度计测装置，通过基于板宽方向温度分布得到的轧制方向的伸长差分布，来对由所述形状计求出的板形状进行修正，并以使修正后的板形状成为目标形状的方式使精轧机列的至少最终架台中的轧制机的形状调整功能发挥作用。
【发明效果】
根据上述结构的本发明的热轧钢带的制造装置及制造方法，通过在精轧机列的输出侧之后紧邻设置的冷却装置能够进行刚轧制之后的快速冷却，能够得到例如由铁素体组织的结晶粒径为3～4μm以下的微细粒组织构成的热轧钢带。并且，由于在脱水辊与夹紧辊之间设有张力测定装置及/或形状计，因此能够通过尽早的板张力板形状计测来进行均匀冷却，从而使冷却不均成为最小，且能够得到稳定的轧制状态而实现成品率提高。
附图说明
图1是表示本发明的实施例1的热轧设备的整体结构图。
图2是表示板张力及板形状测定装置的设置位置的图1的主要部分放大图。
图3是表示板张力及板形状测定装置的卷绕角的图1的主要部分放大图。
图4A是精轧机列最终架台的形状控制中的各特性图。
图4B是精轧机列最终架台的形状控制中的各特性图。
图5A是基于非专利文献1的计算模型和各关系图。
图5B是基于非专利文献1的各关系图。
图6是表示本发明的实施例2的热轧设备的主要部分放大图。
具体实施方式
以下，通过实施例，并使用附图，对本发明的热轧钢带的制造装置及制造方法进行详细地说明。
【实施例1】
图1是表示本发明的实施例1的热轧设备的整体结构图，图2是表示板张力及板形状测定装置的设置位置的图1的主要部分放大图，图3是表示板张力及板形状测定装置的卷绕角的图1的主要部分放大图，图4A及图4B是精轧机列最终架台的形状控制中的各特性图，图5A是基于非专利文献1的计算模型和各关系图，图5B是基于非专利文献1的各关系图。
如图1所示，热轧设备10具备在精轧机列11的最终架台12的输出侧之后紧邻设置的第一冷却装置13、在该第一冷却装置13的输出侧设置且与带钢(热轧钢带)S的上、下两面抵接的夹紧辊14，并且在所述第一冷却装置13与夹紧辊14之间配置有脱水辊15，且在该脱水辊15与夹紧辊14之间设有测定带钢S的张力及形状的接触式的张力/形状测定装置16和测定带钢S的板宽方向温度分布的温度测定装置(热轧钢带温度计测装置)17。
并且，在夹紧辊14的输出侧经由空冷区域(计测区域)18而配置有第二冷却装置19，并且在该第二冷却装置19的输出侧经由卷绕机前夹紧辊20而设有地下卷绕机21，该地下卷绕机21向带钢S的搬送方向跨两级而设置。需要说明的是，在空冷区域(计测区域)18中，通常进行板厚计测、板轮廓(板厚的宽度方向分布)计测、张力作用前的板形状计测、板温度计测等。
因此，经过精轧机列11的最终架台12后的带钢S被向第一冷却装置13→脱水辊15→张力/形状测定装置16→夹紧辊14→空冷区域18→第二冷却装置19→卷绕机前夹紧辊20搬送之后，由地下卷绕机21缠绕。需要说明的是，此时，若精轧机列11(尤其是最终架台12)的通过线路与其他的通过线路大致一定，则后述的第一冷却装置13中的冷却水的喷射状态变得良好，从而适合。
如图2所示，第一冷却装置13从多个喷嘴22将大量的冷却水以例如1000℃/S程度的冷却速度向带钢S的上、下两面直接喷射，从而能够快速冷却带钢S。具体而言，带钢S的上表面借助由最终架台12的辊和脱水辊15划分出的冷却水的水池23而被喷射冷却水，并且，带钢S的下表面通过在通板护板24上形成的未图示的多个喷射孔而被喷射冷却水。
如图3所示，张力/形状测定装置16设置在带钢S的下侧。并且，张力/形状测定装置16具有在带钢S的下表面设置任意的卷绕角(卷绕角θ＝θ1+θ2)并沿带钢S的板宽方向分割的多个辊16a，该张力/形状测定装置16测定通过卷绕角θ产生的对各辊16a的压紧力的板宽方向的分布，从而根据该压紧力分布来求出张力分布，并根据该张力分布来求出板形状。需要说明的是，该张力/形状测定装置16是由本申请人等在专利文献4中已经提出的装置，因此对其进行参照而省略详细的说明。在将该张力分布的合计作为带钢S的张力来进行测定的方法以外，还存在以下的方法。即，在图1、图2中，张力/形状测定装置16从虚线的位置回旋而对带钢S设置卷绕角θ，但也可以与现有的精轧机列11内的百叶窗同样，利用作用在该回旋的支点部上的转矩来检测张力。
并且，张力/形状测定装置16的辊16a在带钢S的前端啮入夹紧辊14之后，将带钢S形成作为任意确定的目标的卷绕角θ，之后，将卷绕角θ维持为大致同样的值而进行轧制，在带钢S的后端通过该辊16a之前，使卷绕角θ消失。
另外，脱水辊15不夹紧带钢S，因此即使脱水辊15与张力/形状测定装置16接近配置，通过张力/形状测定装置16也能够正确地测定冷却部的张力。虽然后述，但在脱水辊15的下方配置辊而进行夹紧时，因与板的接触压力的板宽方向分布或摩擦系数的板宽方向分布等，而在板宽方向上局部地作用有负载分布，因此当将脱水辊15与张力/形状测定装置16接近配置时，产生上述的局部的负载分布成为板形状测定上的误差的问题。另外，与带钢S的上表面相接的脱水辊15由驱动辊构成，辊自身对带钢S的旋转阻力小。需要说明的是，此时，在与脱水辊15相接的带钢S上作用有弯曲，但该弯曲在带钢S的表背(厚度方向的上表面和下表面)作为绝对值大致相等的压缩和拉伸而起作用，因此不会对张力产生影响，从而在板宽方向上不产生张力分布，即便使张力/形状测定装置16接近脱水辊15，也能够正确地测定板形状。
温度测定装置17配置在脱水辊15与夹紧辊14之间的带钢S的上方，通过基于板宽方向温度分布得到的轧制方向的伸长差分布，来对由张力/形状测定装置16求出的板形状进行修正，并以使修正后的板形状成为目标形状的方式使精轧机列11的至少最终架台12中的轧制机的形状调整功能发挥作用。作为轧制机的形状调整功能，考虑变更辊弯板机、变速器等的机械的控制机构或辊冷却剂的宽度方向流量分布来进行形状控制(参照专利文献3)。并且，此外，还考虑有使轧制机的至少工作辊交叉的方式等来作为形状调整功能。
在此，基于图4A及图4B的特性图，对精轧机列11的最终架台12中的轧制机的形状控制进行说明。
(1)图中(a)的特性表示由张力/形状测定装置16测定形状的结果的一例。可知为在四分之一部具有伸长的形状。另一方面，图中(b)的特性表示板宽方向的温度分布。为由图2的温度测定装置17测定的结果。温度差Δt下的伸长率ε使用线膨胀系数αs计算，为ε＝αs×Δt。例如，在αs＝1.5×10^(-5)(单位1/℃)时，若Δt＝5℃，则ε＝7.5×10^(-5)。该伸长率ε是指伸长差率，ε＝1.0×10^(-5)为1I-unit(平坦度的测定单位)。图中(c)的特性是根据图中(b)的特性的温度分布求出伸长差率的值。在轧制及冷却后，在脱水辊15与夹紧辊14之间测定的结果是，存在该宽度方向温度分布，因此认为该温度分布引起的伸长差率已经存在。在该状态下测定形状的结果是图中(a)的特性，因此认为图中(d)的特性＝图中(a)的特性-图中(c)的特性为精轧机列输出侧的冷却前形状。以使图中(d)的特性的冷却前形状成为图中(e)的特性的目标形状的方式通过最终架台12的形状控制功能进行修正。
这样，通过为在成为相同的温度时，使宽度方向的形状成为目标形状的轧制方法，由此能够得到冷却后的良好的板形状。
(2)另一方面，在考虑到轧制的稳定性时，还存在与上述的方法不同的使用方法。若宽度方向的张力分布大致对称且平衡，则可以说为板难以横向行进的条件。但是，当宽度方向的张力分布在作业侧和驱动侧差异大的情况下，则认为是板容易横向行进的条件。在该板的横向行进成为问题的情况下，要求张力分布在宽度方向上大致对称，因此通过在作业侧和驱动侧存在不对称的温度分布时以使张力对称的方式对精轧机列11进行控制，从而能够得到轧制的稳定性。
这样，要求将(1)和(2)组合的操作，即，要求同时满足(1)、(2)的操作。
并且，在本实施例中，从第一冷却装置13中的冷却水的冲撞位置到张力/形状测定装置16的距离L1与从张力/形状测定装置16到夹紧辊14的距离L2分别设定为(0.5～1.0)×W(在此，W为最大板宽)，从而使从冷却水喷射结束到夹紧辊14的距离L3尽可能缩短。
在此，基于非专利文献1和非专利文献2，对张力/形状测定装置16的设置位置进行说明，首先，叙述了在非专利文献1的P.58～60上作用有集中载荷的情况下，存在越远离作用有该载荷的位置，宽度方向的负载分布越成为同样的倾向，且叙述了在离开板宽以上的位置时，宽度方向负载分布成为相当均匀的分布。
因此，能够定性地理解为通过在从作用有负载的位置离开至少板宽以上的位置来测定板形状，能够使对带钢S作用的负载的影响变得相当小。在此，作为在测定板形状的位置的输入侧或输出侧沿板宽方向赋予张力分布的局部的外力来说，认为有因第一冷却装置13中的冷却水喷射对带钢S的宽度方向的局部的冲撞力和夹紧辊14夹入带钢S而产生的宽度方向压紧条件的不均匀性。当从载荷作用位置即第一冷却装置13中的冷却水的冲撞位置到张力/形状测定装置16的距离L1及从张力/形状测定装置16到夹紧辊14的距离L2分别为板宽以上的长度时，认为上述的局部的负载至少比集中载荷的条件好，因此认为在张力/形状测定装置16中外力的负载对形状测定的影响非常少。但是，存在从冷却结束到夹紧辊14的距离L3(＝L1+L2)变长这样的问题。
以非专利文献1的Fig.37、38为基础而对该情况进行详细地分析时，如以下这样。在图5A的(a)中示出计算模型。每单位长度的载荷P作为集中载荷而作用在宽度方向的中央。将从作用有载荷P的位置离开c后的位置作为y坐标＝0。
在图5A的(b)中示出c＝0.5W时的y＝0处的宽度位置与系数K的关系。系数K为板宽方向的应力(σy)相对于均匀应力(P/W)的比。在x/W为0的位置，即，在板宽中央存在系数K的峰值，可知在c＝0.5W时，在板宽中央存在均匀载荷的约1.4倍的应力。
图5B的(c)表示距作用点的距离/板宽与板宽中央的K值(K0)的关系。系数K0是作用在板宽中央的峰值应力(σy(0))相对于均匀应力(P/W)的比。在c/W为1时，K0为非常接近1.0的值，在c/W的增加时K0更加接近1.0，宽度方向负载分布的均匀度进一步增加。
图5B的(d)表示距作用点的距离/板宽与板宽中央的换算形状Δshape的关系。图中所示的Δεy是相当于板宽中央的应力σy(0)与均匀应力P/W的应力差Δσy(0)＝σy(0)-P/W的伸长差率。Δshape使用该Δεy而作为Δshape＝Δεy×10^5来算出，表现为换算形状。Δshape的单位为I-unit。I-unit的定义基于例如非专利文献2的P.266。
在图5A的(a)中，载荷P为压缩的方向，但沿拉伸的方向作用也成为同样的倾向。形状计以测定被轧制且被冷却的板所固有的板形状为目的。当考虑该情况时，集中载荷那样的局部的负载的作用作为板形状测定的测定上的误差来对待，作为上述换算形状，在板形状的测定点存在。
在轧制中检测的板形状通常为5～10I-unit以上。在测定板形状上成为误差的换算形状Δshape越小越优选，但若为2I-unit以下，则对于检测5～10I-unit以上的情况的影响能够减小。根据图5B的(d)，在c/W为0.5以上时，Δshape为2I-unit以下。即，从作用有局部的负载的位置到至少离开板宽W的0.5倍的位置能够使Δshape为2I-unit以下，从而能够在测定上没有实际损失的状态下测定板形状。另外，根据图5B的(d)，当c/W为0.5以下时，换算形状Δshape急剧增加，作为测定上的误差而不能忽略。
通过冷却喷射使例如喷射水那样的具有压力的水局部冲撞地板时，在该部分上，轧制方向的张力局部地增加，而作为板宽方向的局部的负载发挥作用。另外，在夹紧辊的啮入部，因夹紧辊与板的接触压力的板宽方向分布或摩擦系数的板宽方向分布等，而在板宽方向上也局部地作用有负载分布。该局部的负载分布虽然不是板所固有的形状，但通过在至少离开板宽W的0.5倍的位置测定板形状，能够使换算形状Δshape成为2I-unit以下，从而局部的负载对板形状测定的影响几乎没有。当在板宽方向上从局部的负载离开板宽W的0.5倍以下的位置测定板形状时，局部的负载的影响作为局部的张力而成为测定上的误差、即外部干扰，从而难以正确地测定板形状。
根据以上，通过在从作用有局部的负载的位置离开(0.5～1.0)×W的位置设置张力/形状测定装置16，从而能够缩短从第一冷却装置13中的冷却水喷射结束到夹紧辊14的距离，且板形状的计测中也能够减少作用在带钢S上的负载引起的外部干扰。
根据本实施例，将夹紧辊14从冷却装置(第一冷却装置13)隔开配置，在它们之间设有脱水辊15和非水冷区域(在此，在脱水辊15与夹紧辊14之间)。由冷却装置喷射的带钢S的上表面的冷却水由脱水辊15除去，在非水冷区域成为除去了水的状态。带钢S的下表面由于冷却水向下方落下，因此在非水冷区域能够成为没有水的状态。通过设置脱水辊15来设置非水冷区域，能够使脱水状态稳定，且使带钢S与夹紧辊14之间的摩擦状态稳定化，从而能够减少摩擦系数的变动、即摩擦系数的外部干扰。并且，将夹紧辊14从冷却装置隔开配置，能够在脱水辊15与夹紧辊14之间测定张力，因此能够在不考虑基于夹紧辊14自身的惯性力矩引起的张力变动等装置所产生的外部干扰的情况下掌握实际张力。通过该张力的正确的掌握，向目标张力的调整变得容易，从而能够稳定地维持张力。
另外，将第一冷却装置13在精轧机列11的输出侧之后紧邻配置，并且将张力/形状测定装置16配置在脱水辊15与夹紧辊14之间，从而能够尽早测定·掌握带钢S的张力及形状，因此能够通过轧制之后立即急冷进行材质加工，能够得到例如由铁素体组织的结晶粒径为3～4μm以下这样的微细粒组织构成的热轧钢带，另一方面，能够确保高成品率。
此时，如前所述，将从第一冷却装置13中的冷却水的冲撞位置到张力/形状测定装置16的距离L1和从张力/形状测定装置16到夹紧辊14的距离L2设定为(0.5～1.0)×W(最大板宽)，使从冷却水喷射结束到夹紧辊14的距离L3尽可能缩短，因此也与上述的脱水辊15起到的有效的脱水作用相互结合，来维持张力/形状测定装置16的高的测定精度且同时提高成品率。
另外，由于在脱水辊15与夹紧辊14之间设置张力/形状测定装置16，因此能够通过尽早的板张力及板形状计测来进行均匀冷却，从而使冷却不均成为最小，且能够得到稳定的轧制状态而实现成品率提高。另外，由于张力/形状测定装置16集中成一个装置，因此与分别独立配置相比，能够实现省空间。
另外，温度测定装置17通过基于板宽方向温度分布得到的轧制方向的伸长差分布，来对由张力/形状测定装置16求出的板形状进行修正，并以使修正后的板形状成为目标形状的方式使精轧机列11的至少最终架台12中的轧制机的形状调整功能发挥作用，因此在精轧机列11中出来的带钢S的板形状已经被调整成目标形状，从而更加不会产生冷却不均。当然，也可以在不通过温度测定装置17进行温度测定的情况下，通过张力/形状测定装置16检测冷却中的板形状，并通过精轧机列11中的至少最终架台12处的轧制机进行带钢S的形状调整。需要说明的是，通过将温度测定装置17设置在接近张力/形状测定装置16的位置，从而能够更正确地进行上述的修正。
另外，张力/形状测定装置16的辊16a在带钢S的前端啮入夹紧辊14之后，将带钢S形成作为任意确定的目标的卷绕角θ，之后，将卷绕角θ维持为大致同样的值而进行轧制，在带钢S的后端通过该辊16a之前，使卷绕角θ消失，因此在带钢S的前端啮入夹紧辊14之后能够立即设定为作为任意地确定的目标的张力及形状，能够在早的时刻开始冷却，从而成品率进一步提高。另外，由于卷绕角θ在轧制中大致固定，因此张力/形状测定装置16的辊16a也可以不是精轧机列11的架台之间那样使活套上下运动的方式。在该情况下，由于使卷绕角θ固定，因此装置变得简单。
【实施例2】
图6是表示本发明的实施例2的热轧设备的主要部分放大图。
该实施例2是将实施例1中的张力/形状测定装置16变更为仅是张力测定装置16A且通过空冷区域18(参照图1)中的形状测定机构来进行形状测定的例子。该张力测定装置16A为如下这样的装置：在不分割的连续的一根辊16a的两端的轴承部中内置测力传感器，并通过缩放机构等将其向带钢S的下表面施力，由此来测定带钢S整体的张力。
另外，空冷区域18中的形状测定机构为观察热轧钢带的外观形状的板形状计测方式，其在到地下卷绕机21将带钢S的前端部缠绕而作用张力之前的、未作用有张力的期间测定形状，并使用该形状测定结果，通过精轧机列11来进行形状调整。
在该实施例中，也能得到与实施例1同样的作用效果。
然而，通常，由于在夹紧辊14处不对带钢S进行轧制，因此假设为带钢S的前端啮入夹紧辊14之后的夹紧辊14与最终架台12之间的带钢S的张力变动比精轧机列11内的架台间的张力变动小，但也存在要产生大的张力变动的情况。在这样的情况下，即便使用张力/形状测定装置16的测定结果来控制夹紧辊14的电动机驱动，夹紧辊14的电动机驱动的与张力对应的控制也来不及，从而在张力上产生变化。
在此，作为要产生大的张力变动的原因，认为有与第一冷却装置13的冷却开始相伴的夹紧辊14与带钢S之间的摩擦系数的急变等。在要产生这样大的张力变动的情况下，可以与精轧机列11的架台间使用的活套同样，通过如本发明那样使张力/形状测定装置16上下运动来使卷绕角θ变动，从而能够极力减小带钢S的张力变动。由此，能够极力减小夹紧辊14与最终架台12之间的带钢S的张力变动。
另外，本发明没有限定为上述各实施例，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行第一冷却装置13或张力/形状测定装置16的结构变更等各种变更是不言而喻的。尤其是作为第一冷却装置13来说，适合使用本申请人等提出的专利文献5所公开的冷却装置。
【工业实用性】
本发明的热轧钢带的制造装置及制造方法能够适用于制铁过程流水线。
【符号说明】
10 热轧设备
11 精轧机列
12 最终架台
13 第一冷却装置
14 夹紧辊
15 脱水辊
16 张力/形状测定装置
16A 张力测定装置
16a 辊
17 温度测定装置
18 空冷区域
19 第二冷却装置
20 卷绕机前夹紧辊
21 地下卷绕机
22 喷嘴
23 冷却水的水池
24 通板护板
S 带钢
θ 卷绕角

Claims (14)

1.一种热轧钢带的制造装置，其特征在于，
具备精轧机列、在该精轧机列的输出侧之后紧邻设置的冷却装置、在该冷却装置的输出侧设置且与热轧钢带的上、下两面抵接的夹紧辊，并且在所述冷却装置与夹紧辊之间至少配置有位于热轧钢带的上方的脱水辊，且在该脱水辊与夹紧辊之间设有测定热轧钢带的张力的张力测定装置。
2.根据权利要求1所述的热轧钢带的制造装置，其特征在于，
所述张力测定装置具有对热轧钢带设置任意的卷绕角的辊，并测定通过卷绕角而产生的对辊的压紧力来求出作用在热轧钢带上的张力。
3.一种热轧钢带的制造装置，其特征在于，
具备精轧机列、在该精轧机列的输出侧之后紧邻设置的冷却装置、在该冷却装置的输出侧设置且与热轧钢带的上、下两面抵接的夹紧辊，并且在所述冷却装置与夹紧辊之间至少配置有位于热轧钢带的上方的脱水辊，且在该脱水辊与夹紧辊之间设有测定热轧钢带的板形状的形状计。
4.根据权利要求3所述的热轧钢带的制造装置，其特征在于，
所述形状计具有对热轧钢带设置任意的卷绕角并沿热轧钢带的板宽方向分割的多个辊，并测定通过卷绕角而产生的对各辊的压紧力的板宽方向的分布，根据该压紧力分布求出张力分布，根据该张力分布求出板形状。
5.根据权利要求1或3所述的热轧钢带的制造装置，其特征在于，
所述张力测定装置与形状计为同一装置。
6.根据权利要求1或3所述的热轧钢带的制造装置，其特征在于，
所述张力测定装置及/或形状计在辊的上部存在卷绕角。
7.根据权利要求1或3所述的热轧钢带的制造装置，其特征在于，
在精轧机列与夹紧辊之间的热轧钢带的张力变化时，所述张力测定装置及/或形状计使卷绕角变动来极力减小所述张力的变动。
8.根据权利要求1或3所述的热轧钢带的制造装置，其特征在于，
所述脱水辊为驱动辊，从而脱水辊自身对热轧钢带的旋转阻力极力减小。
9.一种热轧钢带的制造装置，其特征在于，
具备精轧机列、在该精轧机列的输出侧之后紧邻设置的冷却装置、在该冷却装置的输出侧设置且与热轧钢带的上、下两面抵接的夹紧辊，并且在所述冷却装置与夹紧辊之间至少配置有位于热轧钢带的上方的脱水辊，且在该脱水辊与夹紧辊之间设有测定热轧钢带的板形状的形状计，而且，在包括从脱水辊至设于夹紧辊输出侧的空冷区域在内的区域设有热轧钢带温度计测装置，该热轧钢带温度计测装置对热轧钢带的板宽方向温度分布进行测定。
10.根据权利要求9所述的热轧钢带的制造装置，其特征在于，
所述热轧钢带温度计测装置设置在脱水辊与夹紧辊之间。
11.一种热轧钢带的制造方法，其特征在于，
具备精轧机列、在该精轧机列的输出侧之后紧邻设置的冷却装置、在该冷却装置的输出侧设置且与热轧钢带的上、下两面抵接的夹紧辊，并且在所述冷却装置与夹紧辊之间至少配置位于热轧钢带的上方的脱水辊，且在该脱水辊与夹紧辊之间设置测定热轧钢带的张力的张力测定装置及/或测定热轧钢带的板形状的形状计，所述张力测定装置及/或形状计的辊在热轧钢带的前端啮入夹紧辊之后，在热轧钢带形成作为任意确定的目标的卷绕角。
12.根据权利要求11所述的热轧钢带的制造方法，其特征在于，
所述张力测定装置及/或形状计的辊在热轧钢带的前端啮入夹紧辊之后，对热轧钢带设定作为任意确定的目标的卷绕角，之后，将卷绕角维持为大致同样的值而进行轧制，在热轧钢带的后端通过该辊之前，使卷绕角消失。
13.一种热轧钢带的制造方法，其特征在于，
具备精轧机列、在该精轧机列的输出侧之后紧邻设置的冷却装置、在该冷却装置的输出侧设置且与热轧钢带的上、下两面抵接的夹紧辊，并且在所述冷却装置与夹紧辊之间至少配置位于热轧钢带的上方的脱水辊，且在该脱水辊与夹紧辊之间设置测定热轧钢带的板形状的形状计，检测由所述冷却装置进行的冷却下的板形状，并同时使精轧机列的至少最终架台中的轧制机的形状调整功能发挥作用。
14.根据权利要求13所述的热轧钢带的制造方法，其特征在于，
在所述夹紧辊的输出侧设置空冷区域，在包括从所述脱水辊至设于夹紧辊输出侧的空冷区域在内的区域设置测定热轧钢带的板宽方向温度分布的热轧钢带温度计测装置，通过基于板宽方向温度分布得到的轧制方向的伸长差分布，来修正由所述形状计求出的板形状，并以使修正后的板形状成为目标形状的方式使精轧机列的至少最终架台中的轧制机的形状调整功能发挥作用。
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