CN103635267B - 冷却装置、热轧钢板的制造装置及热轧钢板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够也与冷却水的水量密度的增加相对应地适当地进行排水、确保较高的冷却能力的冷却装置。一种冷却装置，其包括上表面引导件和多个冷却喷嘴，该多个冷却喷嘴配置在比热精轧机列靠下游侧的位置，能够从上方朝向轧制线供给冷却水，并沿轧制线的方向排列；该上表面引导件配置在轧制线与冷却喷嘴之间；其特征在于，在将喷射的冷却水量密度设为q_m（m³/（m²·秒））、将冷却喷嘴的轧制线方向间距设为L（m）、将上表面引导件的下表面与轧制线之间的距离设为h_p（m）、将均匀冷却宽度设为W_u（m）、将冷却喷嘴的轧制线方向每1个间距的、沿钢板宽度方向流动的排水的虚拟流路截面积设为S（m²）时，规定的关系成立。

Description

冷却装置、热轧钢板的制造装置及热轧钢板的制造方法

技术领域

本发明涉及冷却装置、热轧钢板的制造装置及制造方法，详细地说涉及冷却水的排水性优异、并能够确保较高的冷却能力的冷却装置、热轧钢板的制造装置及热轧钢板的制造方法。

背景技术

作为汽车用、结构材料用等而使用的钢材要求强度、加工性、韧性这样的机械特性优异，使钢材的组织细微化对综合提高上述机械特性是有效的。因此，摸索出了许多用于获得具有细微的组织的钢材的方法。另外，根据组织的细微化，能够制造一种即使削减合金元素的添加量也具有优异的机械性质的高强度热轧钢板。

作为组织的细微化方法，公知有如下方法：在热精轧的特别是后段（排列有多个轧机时的下游侧钢板的任意轧机）中，进行高压下轧制并使奥氏体粒细微化，并且使钢板蓄积轧制变形，谋求轧制后获得的铁素体粒的细微化。而且，基于抑制奥氏体的重结晶、恢复并促进铁素体相变这样的观点考虑，在轧制后尽可能在短时间内将钢板冷却到600℃～750℃是有效的。即，设置紧接着热精轧之后能够比以往快速冷却的冷却装置，对轧制后的钢板进行骤冷较好。而且，在如此对轧制后的钢板进行骤冷时，为了提高冷却能力，增大喷射到钢板上的每单位面积的冷却水量、即冷却水的水量密度（有时也记载为“冷却水量密度”。）是有效的。

但是，若如此增大冷却水量密度，则基于供水与排水之间的关系，钢板上表面存在有滞留于该钢板的上表面的水（滞留水）增加的问题。由于滞留水增加，因此有时上述滞留水到达配置在钢板与冷却喷嘴之间、并具有供从冷却喷嘴喷射出的冷却水通过的孔的上表面引导件而产生所谓的溢流。若产生溢流，则有时引起如下不良情况。

（1）由于滞留水形成得较厚，因此来自冷却喷嘴的冷却水的喷流衰减。如果滞留水进一步变厚，冷却水到达冷却喷嘴的喷射口，则喷流的衰减也变大。

（2）在排出滞留水时，由于产生由滞留水与上表面引导件之间的接触引起的流动阻力，因此排水性降低。

（3）由于难以控制溢流的水，因此担心溢流的水向其他部位流入等而导致预想不到的弊病。

即，由于这样的不良情况，因此无法发挥较高的冷却能力这一点成为问题，有时不能够有效地进行增大向钢板喷射的冷却水的水量密度的操作。

关于钢板上表面侧的排水，公开有专利文献1、2那样的技术。在专利文献1所记载的热轧带钢的冷却装置中，构成为在上表面引导件上设置孔，并通过孔供给冷却水，并且该孔也作为使滞留水溢流的孔发挥作用。

另外，在专利文献2所记载的钢板的冷却装置中，独立设置用于向上表面引导件供给冷却水的孔和用于溢流的狭缝，能够谋求滞留水的排水顺畅，抑制冷却能力降低。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第3770216号公报

专利文献2：日本特许第4029871号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，在具有上述上表面引导件的结构的冷却装置中，产生溢流、即滞留水到达上表面引导件是前提。对此，若考虑进一步增加所供给的冷却水的水量密度、供给量，并提高冷却能力，则需要针对提高排水性提供进一步的技术。

如果将上表面引导件配置在较高的位置，则能够减少溢流的可能性，但是为了避免由于钢板与冷却喷嘴之间的接触而对冷却喷嘴造成的破损，上表面引导件需要设置在比冷却喷嘴的喷射口低的位置。而且，期望为了抑制冷却能力降低而尽可能地将该冷却喷嘴（较低地）设置在靠近钢板的位置。因而，优选的是上表面引导件也配置在尽可能低的位置。

因此，本发明鉴于上述问题点，其课题在于提供一种能够也与冷却水的水量密度的增加相对应地适当进行排水、由此能够确保较高的冷却能力的钢板的冷却装置。另外，提供使用了该冷却装置的热轧钢板的制造装置及热轧钢板的制造方法。

用于解决问题的方案

以下，说明本发明。

技术方案1所述的发明是一种冷却装置，其包括上表面引导件和冷却喷嘴，该冷却喷嘴为多个，配置在比热精轧机列靠下游侧的位置，能够从轧制线的上方朝向轧制线供给冷却水，并沿轧制线的方向排列；该上表面引导件配置在轧制线与冷却喷嘴之间；其特征在于，冷却喷嘴能够以冷却水量密度0.16（m³/（m²·秒））以上喷射冷却水，并且在将喷射的冷却水量密度设为q_m（m³/（m²·秒））、将冷却喷嘴的轧制线方向间距设为L（m）、将上表面引导件的下表面与轧制线之间的距离设为h_p（m）、将均匀冷却宽度设为W_u（m）、将冷却喷嘴的轧制线方向每1个间距的、沿钢板宽度方向流动的排水的虚拟流路截面积设为S（m²）时，

$0.08\·\frac{q_m\·W_u\·L}{S\·\sqrt{h_p}}\≤1$

成立。

根据技术方案1所述的冷却装置，技术方案2所述的发明的特征在于，上表面引导件具有轧制线与上表面引导件之间的距离在轧制线方向上发生变化的形态，取代h_p而应用上表面引导件的当量高度h_p’。

根据技术方案1或2所述的冷却装置，技术方案3所述的发明的特征在于，上表面引导件和冷却喷嘴中的至少一者能够沿上下方向移动。

技术方案4所述的发明是一种热轧钢板的制造装置，其特征在于，该热轧钢板的制造装置包括热精轧机列和配置在该热精轧机列的下游侧的技术方案1至3中任一项所述的冷却装置，冷却装置的上游侧端部配置在热精轧机列的最终轧制机的内侧。

技术方案5所述的发明是一种热轧钢板的制造方法，包括利用配置在比热精轧机列靠下游侧的冷却装置在精轧后向钢板的至少上表面供给冷却水、并对钢板进行冷却的工序，其特征在于，在将来自设置于冷却装置的冷却喷嘴的冷却水量密度设为0.16（m³/（m²·秒））以上的q_a（m³/（m²·秒））、将冷却喷嘴的送板方向间距设为L（m）、将配置于冷却装置的上表面引导件的下表面与输送的钢板的上表面之间的距离设为h_a（m）、将输送的钢板的板宽设为W_a（m）、将冷却喷嘴的送板方向每1个间距的、沿钢板宽度方向流动的排水的虚拟流路截面积设为S_a（m²）时，

$0.08\·\frac{q_a\·W_a\·L}{S_a\·\sqrt{h_a}}\≤1$

成立。

根据技术方案5所述的热轧钢板的制造方法，技术方案6所述的发明的特征在于，在上表面引导件具有钢板与上表面引导件之间的距离在送板方向上发生变化的形态时，取代h_a而应用上表面引导件的当量高度h_a’。

根据技术方案5或6所述的热轧钢板的制造方法，技术方案7所述的发明的特征在于，上表面引导件和冷却喷嘴中的至少一者能够沿上下方向移动。

根据技术方案5～7中任一项所述的热轧钢板的制造方法，技术方案8所述的发明的特征在于，冷却装置构成为该冷却装置的上游侧端部配置在热精轧机列的最终轧制机的内侧。

发明的效果

根据本发明，能够制造能够提高冷却水的水量密度、而且能够使用大量的冷却水进行冷却、并且也能够顺畅地进行其排水、组织细微化的热轧钢板。即，顺畅地进行排水，结果能够防止滞留水的上表面到达上表面引导件，能够有效地冷却钢板。另外，这样的顺畅的排水能够抑制钢板的板宽方向的冷却不均，能够进行更均匀的冷却。

附图说明

图1是示意性表示具有1个实施方式的钢板的冷却装置的热轧钢板的制造装置的一部分的图。

图2的（a）是将图1中的、配置有冷却装置的部分以包含该冷却装置整体的方式进行放大后的图。图2的（b）是关注于图2的（a）中的上游侧的图。

图3是从图2的（a）的箭头III看到的图。

图4是用于说明冷却喷嘴的图。

图5是其他用于说明冷却喷嘴的图。

图6是用于说明式（1）的图。

图7是说明上表面引导件倾斜的部位的图。

图8是说明上表面引导件具有凹凸的例子的图。

图9是说明上表面引导件具有凹凸的其他例子的图。

具体实施方式

根据以下说明的用于实施发明的方式可知本发明的上述作用和优点。以下，根据附图所示的实施方式来说明本发明。但是，本发明并不限定于这些实施方式。

图1是概略表示包括1个实施方式的钢板的冷却装置20（以下，有时记载为“冷却装置20”。）在内的热轧钢板的制造装置10的一部分的图。在图1中，钢板1从纸面左侧（上游侧、上工序侧）向右侧（下游侧、下工序侧）的方向输送，纸面上下方向是铅垂方向。有时将该上游侧（上工序侧）、下游侧（下工序侧）方向记载为送板方向，在与其正交的方向上，有时将输送的钢板的板宽方向记载为钢板板宽方向。另外，在图中为了便于观察，有时省略重复记载的附图标记。另外，在图1的视点下，将供钢板1的稳定轧制部分（除顶端部和后端部以外的部分）通过的线表示为轧制线P。因而，钢板的稳定轧制部分通过轧制线P。

如图1所示，热轧钢板的制造装置10包括热精轧机列11、冷却装置20、输送辊12、12、…、夹送辊13。另外，虽然省略了图示和说明，但是在比热精轧机列11靠上游侧的位置配置有加热炉、粗轧机列等，使用于进入热精轧机列11的钢板的条件齐备。另一方面，在夹送辊13的下游侧设有其他冷却装置、卷取机，配置有用于作为钢板线圈进行出货的各种设备。

热轧钢板大概以如下方式制造而成。即，从加热炉中抽出、并利用粗轧机轧制为规定厚度的粗棒材在控制其温度的同时被连续地利用热精轧机列11轧制为规定的厚度。之后，在冷却装置20内急速冷却。在此，冷却装置20在热精轧机列11的最终轧制机11g中以极力接近该最终轧制机11g的轧辊11gw、11gw（参照图2）的方式设置在支承轧辊（作业辊）的壳体11gh的内侧。然后，通过夹送辊13并利用其他冷却装置冷却至规定的卷取温度，利用卷取机卷取为线圈状。

以下，详细说明包括冷却装置20在内的热轧钢板的制造装置10（以下，有时记载为“制造装置10”。）。图2是将图1中的具有冷却装置20的部位放大表示的图。图2的（a）是以表示冷却装置20整体的方式放大后的图，图2的（b）是进一步关注于最终轧制机11g附近的图。图3是从最终轧制机11g的下游侧观察制造装置10而看到的示意图，是从图2的（a）中箭头III所示的方向观察制造装置10而看到的图。因而，在图3中，纸面上下方向成为制造装置10的铅垂方向，纸面左右方向成为钢板板宽方向，以及纸面内侧/纸面外侧方向成为送板方向。

根据图1可知，本实施方式中的热精轧机列11是7台轧制机11a、11b、…、11g沿着送板方向排列而成的。各台轧制机11a、11b、…、11g具有各轧制机所包含的轧机，以能够满足最终产品所需的厚度、机械性质、表面质量等条件的方式设定压下率等轧制条件。在此，各轧制机11a、11b、…、11g的压下率设定为满足所制造的钢板应具有的性能，但是基于谋求进行高压下轧制并使奥氏体粒细微化、并且使钢板蓄积轧制变形、并在轧制后获得的铁素体粒的细微化的观点考虑，在最终轧制机11g中优选的是压下率较大。

各轧制机11a、…、11f、11g的轧机包括实际上夹着钢板进行压下的一对作业辊11aw、11aw、…、11fw、11fw、11gw、11gw和以连接彼此外周的方式配置于该作业辊11aw、11aw、…、11fw、11fw、11gw、11gw的一对支承辊11ab、11ab、…、11fb、11fb、11gb、11gb。另外，轧机具有壳体11ah、…、11fh、11gh，该壳体11ah、…、11fh、11gh在内侧具有作业辊11aw、11aw、…、11fw、11fw、11gw、11gw和支承辊11ab、11ab、…、11fb、11fb、11gb、11gb，并形成轧制机11a、…、11f、11g的外壳，该壳体11ah、…、11fh、11gh用于支承作业辊11aw、11aw、…、11fw、11fw、11gw、11gw和支承辊11ab、11ab、…、11fb、11fb、11gb、11gb。该壳体11ah、…、11fh、11gh具有相对并竖立设置的竖立设置部（例如在最终轧制机11g中图3所示的竖立设置部11gr、11gr）。即，根据图3可知，壳体的竖立设置部以沿钢板板宽方向夹持钢板1（轧制线P）的方式竖立设置。而且，最终轧制机11g的竖立设置部11gr、11gr以沿钢板板宽方向夹持冷却装置20的一部分和钢板1（轧制线P）的方式竖立设置。

在此，优选的是，图2的（a）中L1所示的、作业辊11gw的轴中心与壳体竖立设置部11gr、11gr的下游侧端面之间的距离比作业辊11gw的半径r1大。由此，在与L1－r1相当的部位，能够如后所述那样配置冷却装置20的一部分。即，能够设置为将该冷却装置20的一部分插入壳体11gh的内侧。

另外，如图3所示，在冷却装置20插入到壳体竖立设置部11gr、11gr之间的部位，壳体竖立设置部11gr、11gr作为侧壁存在于冷却装置20的钢板板宽方向的两侧部。而且，在冷却装置20的钢板板宽方向端部与壳体竖立设置部11gr、11gr之间形成有规定的间隙。

接着，说明冷却装置20。冷却装置20包括上表面供水部件21、21、…、下表面供水部件22、22、…、上表面引导件30、30、…、以及下表面引导件35、35、…。

上表面供水部件21、21、…是从上方朝向钢板1的上表面侧、即轧制线P供给冷却水的部件，包括冷却头21a、21a、…、在各冷却头21a、21a、…上成多列设置的导管21b、21b、…、以及安装于该导管21b、21b、…的顶端的冷却喷嘴21c、21c、…。

在本实施方式中，根据图2、图3可知，冷却头21a是沿钢板板宽方向延伸的配管，这样的冷却头21a、21a、…沿送板方向排列。

导管21b是自各冷却头21a分支出来的多个较细的配管，其开口端部朝向钢板1的上表面侧（轧制线P）。导管21b、21b、…沿着冷却头21a的管长方向、即沿着钢板板宽方向呈梳齿状设有多个。

在各导管21b、21b、…的顶端安装有冷却喷嘴21c、21c、…。本实施方式的冷却喷嘴21c、21c、…是能够形成扇状的冷却水喷流（例如，5mm～30mm左右的厚度）的扁平类型的喷雾喷嘴。在图4、图5中示出了利用该冷却喷嘴21c、21c、…形成于钢板表面的冷却水喷流的示意图。图4是立体图。图5是概略表示该喷流撞击钢板表面时的撞击形态的图。在图5中，白圈表示的是冷却喷嘴21c、21c、…的正下方的位置，粗线表示的是冷却水喷流向钢板1撞击的撞击位置和大概形状。在图4、图5中一并示出送板方向与钢板板宽方向。另外，图5所示的“……”表示省略了记载的意思。根据图5可知，利用配置于某一冷却头21a的冷却喷嘴21c、21c、…形成1个喷嘴列（例如喷嘴列A、喷嘴列B、喷嘴列C）。

另外，根据图4、图5可知，在本实施方式中，在相邻的喷嘴列（例如喷嘴列A与喷嘴列B、喷嘴列B与喷嘴列C）中，以错开钢板板宽方向的位置的方式进行配置，进而其相邻的喷嘴列（例如喷嘴列A与喷嘴列C）以钢板板宽方向位置相同的方式形成为所谓的锯齿状排列。

在本实施方式中，以能够在钢板1的表面的钢板板宽方向的所有位置至少通过两次冷却水喷流的方式配置冷却喷嘴。即，输送的钢板1的某一点ST沿着图5的直线箭头移动。此时，以喷嘴列A两次（A1、A2）、喷嘴列B两次（B1、B2）、喷嘴列C两次（C1、C2）、…这样的方式在各喷嘴列A、B、C中撞击两次来自属于该喷嘴列A、B、C的冷却喷嘴21c、21c、…的喷流。因此，以在冷却喷嘴21c、21c、…的间隔P_W、冷却水喷流的撞击宽度L_f、扭转角度β之间

L_f＝2P_W/cosβ

的关系成立的方式配置冷却喷嘴21c、21c、…。在此，构成为撞击两次，但是并不限定于此，也可以构成为撞击3次以上。另外，基于谋求钢板板宽方向上的冷却能力的均匀化这样的观点考虑，在送板方向上相邻的喷嘴列中，向彼此相反的方向扭转冷却喷嘴21c、21c、…。

另外，通过冷却喷嘴的排列来确定关于冷却的“均匀冷却宽度”。这表示在所配置的多个冷却喷嘴的性质方面能够对所输送的钢板均匀地进行冷却的钢板1的板宽方向的大小。具体地说，大多与能够在钢板的制造装置中制造的最大的钢板的宽度一致。具体地说，例如是图5中W_u所示的大小。

在此，在本实施方式中，在如上所述相邻的喷嘴列A、B、C中，说明了冷却喷嘴向彼此相反的方向扭转了的形态，但是未必限定于此，也可以是全部冷却喷嘴向相同的方向扭转的形态。另外，扭转角度（上述β）也并不特别限定，能够基于所需的冷却能力、设备配置的收容情况等观点适当地进行确定。

另外，在本实施方式中，基于上述优点的观点考虑设为了在送板方向上相邻的喷嘴列A、B、C中将冷却喷嘴形成为锯齿状排列的形态，但是并不限定于此，也可以是冷却喷嘴沿送板方向排列在直线上的形态。

具有上表面供水部件21的位置中的、钢板的送板方向（轧制线P的方向）的位置并不特别限定，但是优选的是如下构成。即，在热精轧机列11中的最终轧制机11g的正后方，以从该最终轧制机11g的壳体11gh的内侧极力接近该最终轧制机11g的作业辊11gw的方式配置冷却装置20的一部分。由此，能够使由热精轧机列11刚轧制后的钢板1骤冷，并且能够将钢板1的顶端部稳定地引导到冷却装置20。

上表面供水部件21的高度位置形成为沿着以满足后述的式（1）的方式配置的上表面引导件30，但根据图2可知，在最终轧制机11g的壳体11gh内的部位以靠近轧制线P（钢板1）的方式、即以变低的方式设置上表面供水部件21的高度位置。

从各冷却喷嘴21c、21c、…的冷却水喷射口喷射的冷却水的喷射方向以铅垂方向为基础，另一方面，优选的是，来自最靠近最终轧制机11g的作业辊11gw的冷却喷嘴的冷却水的喷射向比铅垂方向靠作业辊11gw的方向倾斜。由此，能够进一步缩短钢板1从被最终轧制机11g压下到开始冷却的时间，也能够使在轧制中蓄积的轧制变形进行恢复的时间大致为零。因而，能够制造具有更细微的组织的钢板。

下表面供水部件22、22、…是向钢板1的下表面侧供给冷却水、即从轧制线P的下方供给冷却水的部件，包括冷却头22a、22a、…、在各冷却头22a、22a、…上呈多个列设置的导管22b、22b、…、以及安装于该导管22b、22b、…的顶端的冷却喷嘴22c、22c、…。下表面供水部件22、22、…与上述上表面供水部件21、21、…相对设置，冷却水的喷射方向不同，但是大致与上表面供水部件21、21、…相同，因此在此省略说明。

接着，说明上表面引导件30、30、…。上表面引导件30、30、…是配置在上表面供水部件21与轧制线P（钢板1）之间的、设置为在钢板1的顶端通过时该钢板1的顶端不钩挂于导管21b、21b、…、冷却喷嘴21c、21c的板状的构件。另外，在上表面引导件30、30、…上设有供来自上表面供水部件21的喷流通过的流入孔。由此，来自上表面供水部件21的喷流通过上表面引导件30、30、…到达钢板1的上表面，并能够进行适当的冷却。在此所使用的上表面引导件30的形状并不特别限定，能够使用公知的上表面引导件。

上表面引导件30、30、…如图2所示进行配置。在本实施方式中，使用3个上表面引导件30、30、30，这些上表面引导件沿轧制线P的线方向排列。任意上表面引导件30、30、30都以与冷却喷嘴21c、21c、…的高度方向位置对应的方式配置。

上表面引导件30、30、…的高度位置以满足后述的式（1）的方式配置，但是根据图2的（a）、图2的（b）可知，最终轧制机11g的壳体11gh内的部位与喷嘴21c、21c、…的高度位置相匹配地以靠近轧制线P（钢板1）的方式倾斜设置。

下表面引导件35、35、…是配置在下表面供水部件22与轧制线P（钢板1）之间的板状的构件。由此，特别是在使钢板1通过制造装置10时，能够防止钢板1的最顶端钩挂于下表面供水部件22、22、…、输送辊12、12、…。另外，在下表面引导件35、35、…上设有供来自下表面供水部件22、22、…的喷流通过的流入孔。由此，来自下表面供水部件22、22、…的喷流通过该下表面引导件35并到达钢板1的下表面，能够进行钢板1的适当的冷却。在此所使用的下表面引导件35的形状并不特别限定，能够使用公知的下表面引导件。

这种下表面引导件35、35、…如图2所示进行配置。在本实施方式中，使用4个下表面引导件35、35、…，这些下表面引导件分别配置在作业辊11gw、夹送辊13、输送辊12、12、12之间。任意下表面引导件35、35、…都配置在几乎不低于输送辊12、12、…的上端部的高度。

在本实施方式中说明了具有下表面引导件的例子，但是也可以不必设置下表面引导件。

制造装置10的输送辊12、12、…是用于将钢板1向下游侧输送的辊，在轧制线P的线方向上隔开规定的间隔进行排列。

夹送辊13兼用于去除水分，设置在冷却装置20的下游侧。由此，能够防止在冷却装置20内喷射的冷却水向下游侧流出。而且，能够抑制冷却装置20中的钢板1的波动，特别是能够提高钢板1的顶端被咬入卷取装置前的时点的钢板1的送板性。在此，夹送辊13的辊中的上侧的辊13a如图2的（a）所示能够上下移动。

利用上述热轧钢板的制造装置10例如如下这样进行钢板的制造。即，钢板1被卷取机卷取，在直到下一张钢板1的轧制开始为止的非轧制时间内使冷却装置20中的冷却水的喷射停止。然后，配置在冷却装置20的下游侧的夹送辊13在上述非轧制时间内使上侧辊13a移动至比冷却装置20的上表面引导件30高的位置，之后，开始下一张钢板1的轧制。

在该下一张钢板1的顶端到达夹送辊13时开始由喷射冷却水进行冷却。另外，在钢板1的顶端刚通过夹送辊13后使上侧辊13a下降，开始钢板1的夹送。此时供给到钢板1的上表面侧的冷却水在用于钢板1的冷却之后，如图3中D、D所示，从钢板1的钢板板宽方向两端排出。

通过在钢板1的顶端向冷却装置20内输送之前开始冷却水的喷射，从而除了能够缩短钢板1的顶端的非稳定冷却部的长度之外，还能够利用喷射的冷却水使钢板1的送板性稳定化。即，在钢板1浮起并要向上表面引导件30靠近的情况下，钢板1从自冷却喷嘴21c、21c、…喷射的冷却水喷流受到的撞击力增加，在钢板1上作用有沿铅垂方向向下的力。因此，即使在钢板1向上表面引导件30撞击的情况下，也能利用从冷却水喷流受到的撞击力使该冲击力缓和，并且钢板1与上表面引导件30之间的摩擦热减少，因此能够减少在钢板表面产生的擦痕。

因而，如果利用在热精轧机列11的下游侧具有如此操作的冷却装置20的热轧钢板的制造装置10来制造热轧钢板，则能够以较高的冷却水量密度使用大量的冷却水进行冷却。即，通过利用该制造方法制造热轧钢板，从而能够制造组织细微化了的热轧钢板。

另外，热精轧机列中的送板速度除了送板开始部分以外也可以设为恒定。由此，能够制造在钢板全长范围内提高了机械强度的钢板。

本实施方式的冷却装置20还具有如下特征。参照图6所示的图进行说明。图6是将冷却装置20的一部分放大并示意性表示的图，示出了上表面供水部件21、21、…、上表面引导件30以及轧制线P之间的位置关系。在图6中，纸面左侧为上游侧，纸面右侧为下游侧，纸面上下方向为制造装置10的铅垂方向。因而，纸面内侧/纸面外侧方向成为钢板板宽方向。

在将在轧制线P的线方向上相邻的上表面供水部件21、21之间的间距设为L（m）、将从喷嘴21c喷射的冷却水的水量密度设为q_m（m³/m²·秒）、将冷却装置的均匀冷却宽度设为W_u（m）（参照图5）、将图6中斜线所示的用于排出从1个上表面供水部件21喷射的水的虚拟流路的截面积设为S（m²）、以及将轧制线P与上表面引导件30的下表面之间的距离设为h_p（m）时，满足以下式（1）。

[数学式1]

$0.08\·\frac{q_m\·W_u\·L}{S\·\sqrt{h_p}}\≤1---\left(1\right)$

在此，能够如下求出虚拟流路的截面积S（m²）。

在1个上表面供水部件21中喷射到钢板1的上表面的冷却水可能向钢板板宽方向排水的截面积S_all，用下式（2）表示。

[数学式2]

S_all＝h_p·L   (2)

但是，在该S_all中，包括所喷射的冷却水进行横穿的部分，实质上该横穿的部分需要从用于排水的流路截面积中排除在外。因此，若将排除在外的面积设为S_j（m²），则能够用下式（3）表示。

[数学式3]

$S_j=\frac{1}{2}(L_{j1}+L_{j2})\·h_p---\left(3\right)$

在此，如图6所示，L_j1是喷流的喷流方向截面中的、通过上表面引导件30的部位的该截面的送板方向长度（m）。另一方面，L_j2是轧制线P上的相同的长度（m）。因而，能够根据下式（4）计算出虚拟流路截面积S。

[数学式4]

S＝S_all-S_j  (4)

式（4）和将其代入后的式（1）也能够适用于任意形式的喷嘴。

作为例子将喷嘴设为了扁平喷嘴，如果将其送板方向的扩张角度设为θ_n，则上述L_j1和L_j2能够像式（5）、式（6）那样进行表示。

[数学式5]

$L_{j1}=2\·(h_n-h_p)\·\tan \left(\frac{{\mathrm{\θ}}_n}{2}\right)---\left(5\right)$

[数学式6]

$L_{j2}=2\·h_n\·\tan \left(\frac{{\mathrm{\θ}}_n}{2}\right)---\left(6\right)$

在此，h_n（m）表示喷嘴的顶端与轧制线P之间的距离。

另外，在式（1）中，基于制造机械性质较好的、组织细微化了的热轧钢板的观点考虑，冷却水的水量密度q_m的大小设为0.16m³/（m²·秒）（10m³/（m²·分））以上。

基于上述想法，根据后述的实施例等的各种实验等可知，采用满足上述式（1）那样的钢板的冷却装置以及具有该钢板的冷却装置的热轧钢板的制造装置，能够以较高的冷却水的水量密度使用大量的冷却水进行冷却，并且也能够顺畅地进行其排水。即，通过利用该热轧钢板的制造装置制造热轧钢板，能够制造组织细微化了的热轧钢板。具体地说，能够顺畅地进行排水，结果能够防止滞留水的上表面到达上表面引导件30，能够有效地对钢板1进行冷却。另外，这样的顺畅的排水能够防止钢板1的钢板板宽方向的冷却不均，能够进行更均匀的冷却。

式（1）的左边表示，因为相对于供给的冷却水的水量所确保的排水路截面积的比率、即排水的流速与由从钢板1的上表面到上表面引导件30的下表面之间的距离h_p之间的关系确定的值之间的比率升高，则排水变困难。

在上述式（1）～式（6）中，说明了上表面引导件30与轧制线P大致平行配置的部位。与此相对，如图2的（b）所示，也能够同样地想到上表面引导件30倾斜配置的部位。图7中示出了该部位中的与图6相当的图。

在如此倾斜配置上表面引导件30的情况下，在式（1）～式（6）中，取代轧制线P与上表面引导件30的下表面之间的距离h_p的值而应用当量高度h_p’。在本实施方式中，根据下式（7）求出当量高度h_p’。

[数学式7]

${h_p}^{,}=\frac{h_{p1}+h_{p2}}{2}---\left(7\right)$

在此，根据图7可知，h_p1是构成S_a11的部位中的上工序侧的轧制线P与上表面引导件30的下表面之间的距离。另一方面，h_p2是构成S_a11的部位中的下工序侧的轧制线P与上表面引导件30的下表面之间的距离。

这样，式（1）是利用在轧制线P（钢板1）与上表面引导件30之间流动的冷却水的流量和供冷却水流动的虚拟流路截面积来确定轧制线P（钢板1）与上表面引导件30之间的距离的式子，因此即使是在上表面引导件30未相对于轧制线P（钢板1）平行配置的情况下，也能够应用该想法。特别是图2的（b）所示的部位的骤冷在谋求铁素体粒的细微化方面是重要的，但是不是单纯地增大冷却水的水量密度，而是通过将冷却水的水量密度的上限抑制在式（1）的范围内而能够抑制滞留水溢流，因此对高效的冷却是有效的。

至此说明了上表面引导件30为平板状的例子，但是基于提高排水性的观点考虑，也可以应用具有凹凸形状的上表面引导件。图8中示出了应用了上表面引导件30’的1个例子。图8是与图6、图7相当的图。

在图8的例子中，在上表面引导件30’中，在用于配置冷却喷嘴21c的部位，轧制线P与上表面引导件30’下表面之间的距离为h_p。另一方面，在相邻的冷却喷嘴21c、21c之间，轧制线P与上表面引导件30’之间的距离为h_p＋h’的高度。

即使在应用了这种上表面引导件30’的情况下，也能够应用基本上与式（1）～式（7）相同的想法。但是，考虑到由应用上表面引导件30’导致的用于排水的虚拟流路截面积的增加，取代式（1）的S、h_p，应用变更后的虚拟流路截面积S’和当量高度h_p’。在本实施方式中，能够根据式（8）求出S’，根据式（9）求出h_p’。

[数学式8]

S'=S₁’+S₂’  (8)

[数学式9]

${h_p}^{,}=h_p\·\sqrt{r}---\left(9\right)$

在此，如图8中阴影所示，式（8）的S₁’是高度h_p的部位的虚拟流路截面积，与式（1）的S相同。另一方面，如图8中浅黑点所示，式（8）的S₂’是高度h’的部位的虚拟流路截面积。因而，在上表面引导件30’的情况下，在式（1）中取代虚拟流路截面积S而代入利用式（8）求出的变更后的虚拟流路截面积S’。

式（9）是计算上表面引导件30’的当量高度h_p’的式子。在此，r是虚拟流路截面积的面积扩大率，在本实施方式中，利用S’/S₁’进行计算。因而，通过在上表面引导件30’中也使用当量高度h_p’，从而能够应用式（1）。

通过如此应用上表面引导件30’，从而用于排出冷却水的截面积扩大，能够进一步提高排水性。

图9中也示出了具有凹凸的上表面引导件的例子。图9是应用了上表面引导件30”的例子，是与图6、图7相当的图。

在图9的例子中，在上表面引导件30”中，在相邻的冷却喷嘴21c、21c之间的部位，轧制线P与上表面引导件30”下表面之间的距离为h_p。另一方面，在配置有冷却喷嘴21c的部位，轧制线P与上表面引导件30”之间的高度为h_p＋h”的高度。

在应用了上述上表面引导件30”的情况下，也能够应用基本上与式（1）～式（7）相同的想法。但是，考虑到由应用了上表面引导件30”导致的用于排水的虚拟流路截面积的增加，取代式（1）的S、h_p而应用变更后的虚拟流路截面积S’和当量高度h_p’。在本实施方式中，能够根据式（10）求出S’，根据式（11）求出h_p’。

[数字式10]

S’＝S₁”+S₂”  (10)

[数字式11]

${h_p}^{,}=h_p\·\sqrt{r}---\left(11\right)$

在此，如图9中阴影所示，式（10）的S₁”是高度h_p的部位的虚拟流路截面积，与式（1）的S相同。另一方面，如图9中浅黑点所示，式（10）的S₂”是高度h”的部位的虚拟流路截面积。因而，在上表面引导件30”的情况下，在式（1）中取代虚拟流路截面积S而代入利用式（10）求出的变更后的虚拟流路截面积S’。

式（11）是计算上表面引导件30”的当量高度h_p’的式子。在此，r是虚拟流路截面积的面积扩大率，在本方式中，利用S’/S₁”进行计算。因而，通过在上表面引导件30”中也使用当量高度h_p’，从而能够应用式（1）。

通过如此应用上表面引导件30”，从而用于排出冷却水的截面积扩大，能够进一步提高排水性。

若图7～图9所示，当轧制线P与上表面引导件之间的距离在送板方向（轧制线方向）上发生变化时，通过如上所述使用当量高度h_p’，从而能够应用式（1）的关系。

另外，当使用冷却装置20制造热轧钢板时，能够以满足式（12）的方式进行制造。即，在将在送板方向上相邻的上表面供水部件21、21之间的间距设为L（m）、将从喷嘴21c喷射的冷却水的水量密度设为q_a（m³/m²·秒）、将输送的钢板的板宽设为W_a（m）、将图6中斜线所示的用于排出从1个上表面供水部件21喷射的水的虚拟流路的截面积设为S_a（m²）、以及将从输送的钢板1的上表面到上表面引导件30的下表面之间的距离设为h_a（m）时，以满足以下式（12）的方式进行冷却。

[数学式12]

$0.08\·\frac{q_a\·W_a\·L}{S_a\·\sqrt{h_a}}\≤1---\left(12\right)$

在此，能够以在上述式（2）～式（7）中取代上表面引导件30与轧制线P之间的距离h_p而根据上表面引导件30与钢板1之间的距离h_a进行计算的方式来变更而求出S_a（m²）。

如图7～图9所示，当轧制线P与上表面引导件之间的距离在送板方向（轧制线方向）上发生变化时，只要也使用与变更后的虚拟流路截面积S’对应的S_a’、使用与上述当量高度h_p’对应的当量高度h_a’即可。

另外，在式（12）中，基于制造机械性质较好的、组织细微化了的热轧钢板的观点考虑，冷却水的水量密度q_a的大小设为0.16m³/（m²·秒）（10m³/（m²·分））以上。

根据该热轧钢板的制造方法，能够应对与制造装置的其他部位之间的关系、周边环境的限制，并且能够创造用于满足上述式（12）的制造条件和/或冷却水的喷射条件等。

根据以上说明的冷却装置20、具有该冷却装置20的制造装置10以及热轧钢板的制造方法，例如，在确定了用于获得所需的冷却能力的冷却水量密度、钢板的宽度以及冷却喷嘴的间距的情况下，能够以满足式（1）、式（12）的方式设定上表面引导件的位置。

另外，像冷却装置20那样，在需要在其上游侧使上表面引导件30靠近轧制线P的情况下，即有时式（1）中h_p、式（12）中的h_a被确定。在该情况下，能够以满足式（1）、式（12）的方式改变冷却水量密度、冷却喷嘴的间距，能够预知将其进行到何种程度较好。

另外，关于上表面引导件30的高度位置的上限，基于送板性的观点考虑而优选为1m。

像以上那样，根据本实施方式的钢板的冷却装置、热轧钢板的制造装置以及热轧钢板的制造方法，在热轧钢板的制造中，在需要以较高的冷却水量密度进行的冷却时，也能够进行适当的排水，能够高效地发挥其较高的冷却能力。

而且，作为上述实施方式的钢板的冷却装置、热轧钢板的制造装置以及热轧钢板的制造方法的变形例，能够列举如下实施方式。即，也可以构成为能够使冷却装置的上表面引导件和冷却喷嘴中的至少一者的高度位置移动。据此，能够根据情况改变上述式（1）、式（12）中的h_p、h_a，能够确保进一步合适的排水性，能够发挥较高的冷却能力。

但是，此时，设为上表面引导件的下表面几乎不高于上表面供水部件的冷却喷嘴的下端。这是因为会给送板带来影响。

并不特别限定使上表面引导件沿上下方向移动的部件，但是例如能够通过在更换作业辊时使上表面引导件退避的臂、轨道与上表面引导件之间的连结部上设置缸体、或者使臂、轨道自身上下移动等来进行。

实施例

以下，利用实施例进一步详细说明本发明。但是，本发明并不限定于此。在实施例中，对于上述式（12）改变各要素，使与排水性之间的关系明确。表1～表5中示出了条件和结果。

表1～表3是上表面引导件为平板状、且轧制线P与上表面引导件之间的距离在送板方向（轧制线方向）上恒定的例子。表1是钢板的宽度为1.0m的情况，表2是钢板的宽度为1.6m的情况，以及表3是钢板的宽度为2.0m的情况。

表4、表5是如图8所示上表面引导件具有凹凸的例子，是轧制线P与上表面引导件之间的距离在送板方向（轧制线方向）上发生变化的例子。表4是图8的h’＝0.1m的例子，表5是图8的h’＝0.2m的例子。钢板的宽度均设为了2.0m。

另外，在各表中，排水性的评价如下进行。即，将利用从设置于上表面引导件的、供冷却水喷流通过的孔逆流的排水淹没冷却喷嘴的顶端时记为×，将未淹没时记为○。这是因为，若冷却喷嘴的顶端被水淹没，则冷却水的喷流的形态从气中液喷射（在空气中通过的喷射）向液中液喷射（在水中通过的喷射）变化，喷流的衰减变明显，对热轧钢板的撞击力大大降低。

[表1]

[表2]

[表3]

在表4、表5的例子中，由于是如上所述在上表面引导件上形成有凹凸的例子，因此使用式（8）、式（9）计算出变更后的虚拟流路截面积S_a’（S’）和当量高度h_a’（h_p’），根据这些数值进行式（12）的左边的计算。

[表4]

[表5]

根据以上表1～表5可知，当式（12）的左边超过1时，排水性产生问题。另外可知，在是轧制线与上表面引导件之间的距离在送板方向（轧制线方向）上发生变化的上表面引导件的情况下，如上所述使用当量高度h_a’（h_p’）能够预知排水性。

另外，若将表4、表5的结果同表3的结果进行比较，则也可知排水性因虚拟流路截面积的扩大而提高。

附图标记说明

1钢板；10制造装置；11轧机列；11g最终轧制机；11gh壳体；11gr（壳体）竖立设置部（侧壁）；12输送辊；13夹送辊；20冷却装置；21上表面供水部件；21a冷却头；21b导管；21c冷却喷嘴；22下表面供水部件；22a冷却头；22b导管；22c冷却喷嘴；30上表面引导件；35下表面引导件；P轧制线。

Claims (9)

1.一种冷却装置，其包括上表面引导件和冷却喷嘴，该冷却喷嘴为多个，配置在比热精轧机列靠下游侧的位置，能够从轧制线的上方朝向轧制线供给冷却水，并沿上述轧制线的方向排列；该上表面引导件配置在上述轧制线与上述冷却喷嘴之间；其特征在于，

上述冷却喷嘴能够以冷却水量密度0.16(m³/(m²·秒))以上喷射冷却水，并且在将喷射的冷却水量密度设为q_m(m³/(m²·秒))、将上述冷却喷嘴的轧制线方向间距设为L(m)、将上述上表面引导件的下表面与上述轧制线之间的距离设为h_p(m)、将均匀冷却宽度设为W_u(m)、将上述冷却喷嘴的上述轧制线方向每1个间距的、沿钢板宽度方向流动的排水的虚拟流路截面积设为S(m²)时，

$0.08\·\frac{q_m\·W_u\·L}{S\·\sqrt{h_p}}\≤1$

成立。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其中，

上述上表面引导件具有上述轧制线与上述上表面引导件之间的距离在上述轧制线方向上发生变化的形态，

取代上述h_p而应用上述上表面引导件的当量高度h_p’。

3.根据权利要求1或2所述的冷却装置，其特征在于，

上述上表面引导件和上述冷却喷嘴中的至少一者能够沿上下方向移动。

4.一种热轧钢板的制造装置，其特征在于，

该热轧钢板的制造装置包括热精轧机列和配置在该热精轧机列的下游侧的权利要求1至3中任一项所述的冷却装置，

上述冷却装置的上游侧端部配置在上述热精轧机列的最终轧制机的内侧。

5.一种热轧钢板的制造方法，包括利用配置在比热精轧机列靠下游侧的冷却装置在精轧后向钢板的至少上表面供给冷却水、并对上述钢板进行冷却的工序，其特征在于，

在将来自设置于上述冷却装置的冷却喷嘴的冷却水量密度设为0.16(m³/(m²·秒))以上的q_a(m³/(m²·秒))、将上述冷却喷嘴的送板方向间距设为L(m)、将配置于上述冷却装置的上表面引导件的下表面与输送的钢板的上表面之间的距离设为h_a(m)、将输送的上述钢板的板宽设为W_a(m)、将上述冷却喷嘴的送板方向每1个间距的、沿钢板宽度方向流动的排水的虚拟流路截面积设为S_a(m²)时，

$0.08\·\frac{q_a\·W_a\·L}{S_a\·\sqrt{h_a}}\≤1$

成立。

6.根据权利要求5所述的热轧钢板的制造方法，其中，

在上述上表面引导件具有上述钢板与上述上表面引导件之间的距离在上述送板方向上发生变化的形态时，取代上述h_a而应用上述上表面引导件的当量高度h_a’。

7.根据权利要求5或6所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，

上述上表面引导件和上述冷却喷嘴中的至少一者能够沿上下方向移动。

8.根据权利要求5或6所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，

上述冷却装置构成为该冷却装置的上游侧端部配置在上述热精轧机列的最终轧制机的内侧。

9.根据权利要求7所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，

上述冷却装置构成为该冷却装置的上游侧端部配置在上述热精轧机列的最终轧制机的内侧。