CN103987470B - 热轧钢板冷却方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热轧钢板冷却方法,具有:目标比率设定工序,根据热轧钢板的上下传热系数比率(X)与上述热轧钢板的温度标准偏差(Y)的相关数据,将上述温度标准偏差(Y)成为最小值(Ymin)的上下传热系数比率(X1)设定为目标比率(Xt);以及冷却控制工序,控制冷却区间中的上述热轧钢板的上表面冷却排热量与下表面冷却排热量的至少一方,以使上述冷却区间中的上述热轧钢板的上下传热系数比率(X)与上述目标比率(Xt)一致。

Description

热轧钢板冷却方法
技术领域
本发明涉及一种对由精轧机热轧的热轧钢板进行冷却的热轧钢板冷却方法。
背景技术
例如,汽车及工业机械等所使用的热轧钢板,一般经由粗轧工序及精轧工序来制造。图21是模式地表示现有的热轧钢板制造方法的图。在热轧钢板的制造工序中,首先,在通过粗轧机201轧制了对调整为规定组成的钢液进行连续铸造而得到的板坯S之后,进一步通过由多个轧机机架202a~202d构成的精轧机203进行热轧,而形成规定厚度的热轧钢板H。此后,该热轧钢板H在由从冷却装置211注水的冷却水冷却之后,通过卷取装置212卷取成卷材状。
冷却装置211一般是用于对从精轧机203搬送来的热轧钢板H实施所谓的层流冷却的设备。该冷却装置211为,对于在输出辊道上移动的热轧钢板H的上表面,从垂直方向的上方经由冷却喷嘴将冷却水喷射为喷流水,并且对于热轧钢板H的下表面,经由管层流将冷却水喷射为喷流水,由此冷却热轧钢板H。
而且,在以往,例如在专利文献1中公开有一种技术,通过使厚钢板上下表面的表面温度差降低,来防止该钢板的形状不良。根据该专利文献1所公开的技术,在基于冷却装置的冷却时,根据用温度计同时测定钢板的上表面及下表面的表面温度而得到的表面温度差,来调整向钢板的上表面和下表面供给的冷却水的水量比。
此外,例如在专利文献2中公开有一种技术,在精轧机的邻接的两个机架间利用喷射来进行被轧制件的冷却,由此使被轧制件的γ-α相变开始及完成,防止机架间的板通过性恶化。
此外,例如在专利文献3中公开有一种技术,通过设置在轧机出口侧的陡度计来测定钢板前端的陡度,并根据所测定的该陡度而在宽度方向上改变并调整冷却水流量,由此防止钢板的穿孔。
进一步,例如在专利文献4中公开有一种技术,以消除热轧钢板的板宽方向上的波形状的板厚分布、使板宽方向的板厚均匀化为目的进行控制,以使热轧钢板的板宽方向上的最高传热系数与最低传热系数之差收敛在规定值的范围内。
此处,通过图21所示的制造方法而制造的热轧钢板H,例如有时如图22所示那样,在冷却装置211的输出辊道(以下有时记载为“ROT”)的搬送辊220上沿轧制方向(图22中的箭头方向)产生波形状。在该情况下,热轧钢板H的上表面和下表面的冷却会产生偏差。即,存在的问题为,由于由热轧钢板H本身具有的波形状引起的冷却偏差,而不能够对轧制方向进行均匀的冷却。
因此,例如在专利文献5中公开有一种技术,在沿轧制方向形成了波形状的钢板中,为了使该钢板的冷却均匀化,而使上部冷却与下部冷却的冷却能力相同,以使该钢板上部的附着水与下部的辊道辊之间的距离的影响最小化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2005-74463号公报
专利文献2:日本特开平5-337505号公报
专利文献3:日本特开2005-271052号公报
专利文献4:日本特开2003-48003号公报
专利文献5:日本特开平6-328117号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是,专利文献1的冷却方法,未考虑热轧钢板沿轧制方向具有波形状的情况。在上述的具有波形状的热轧钢板H中,如图22所示,有时在波形状的底部与搬送辊220局部地接触。此外,热轧钢板H有时在波形状底部,与作为用于防止热轧钢板H落入搬送辊220彼此之间的支撑而设置的护板(图22中未图示)局部地接触。在波形状的热轧钢板H中,与搬送辊220、护板局部地接触的部分,与其他部分相比,由于接触排热而容易被冷却。因此,存在热轧钢板H被不均匀地冷却的问题。即,在专利文献1中并未考虑如下情况:由于热轧钢板为波形状,因此搬送辊、护板与热轧钢板局部地接触,该接触部分由于接触排热而容易被冷却。因此,有时不能够将如此形成波形状的热轧钢板均匀地冷却。
此外,专利文献2所记载的技术为,使硬度比较低(较软)的超低碳钢在精轧机的机架间γ-α相变,而并非以进行均匀的冷却为目的。此外,专利文献2的发明并未涉及被轧制件沿轧制方向具有波形状的情况、被轧制件为抗拉强度(TS)800MPa以上的被称为高强度钢的钢材的情况的冷却,因此在被轧制件为具有波形状的热轧钢板的情况、为硬度比较高的钢材的情况下,有可能不能够进行均匀的冷却。
此外,在专利文献3的冷却方法中,测定钢板的宽度方向的陡度,而调整该陡度较高的部分的冷却水流量。但是,当变更钢板的板宽方向的冷却水流量时,难以使该钢板的板宽方向的温度均匀。并且,在专利文献3中也未考虑热轧钢板沿轧制方向具有波形状的情况,如上述那样,有时不能够将热轧钢板均匀地冷却。
此外,专利文献4的冷却是精轧机轧辊咬入紧前的热轧钢板的冷却,因此不能够应用于被精轧成为规定厚度的热轧钢板。并且,在专利文献4中也未考虑热轧钢板沿轧制方向形成为波形状的情况,如上述那样,有时不能够将热轧钢板相对于其轧制方向均匀地冷却。
此外,在专利文献5的冷却方法中,上部冷却的冷却能力,除了基于从上部注水喷嘴向钢板供给的冷却水的冷却以外,还包括基于钢板上部的附着水的冷却。该附着水受到钢板所形成的波形状的陡度、钢板的板通过速度的影响,因此不能够严格地确定附着水对钢板的冷却能力。于是,难以正确地控制上部冷却的冷却能力。因此,也难以使上部冷却与下部冷却的冷却能力相同。而且,虽然例示出在使上部冷却与下部冷却的冷却能力相同时、其冷却能力的决定方法的一例,但并未公开普遍的决定方法。因此,专利文献5的冷却方法有时不能够将热轧钢板均匀地冷却。
本发明是鉴于上述问题而进行的,其目的在于对由精轧机热轧的热轧钢板进行均匀地冷却。
用于解决课题的手段
本发明为了解决上述课题并实现所述目的,而采用以下的手段。
即:
(1)本发明一个方案的热轧钢板冷却方法为,对由精轧机热轧的热轧钢板、在设置在其板通过路径上的冷却区间中进行冷却,该热轧钢板冷却方法具有:目标比率设定工序,根据表示预先通过实验在使上述热轧钢板的陡度及板通过速度为恒定值的条件下求出的、上述热轧钢板的上下表面的传热系数的比率即上下传热系数比率X与上述热轧钢板的冷却中或冷却后的温度标准偏差Y之间的相关关系的相关数据,将上述温度标准偏差Y成为最小值Ymin的上下传热系数比率X1设定为目标比率Xt;以及冷却控制工序,控制上述冷却区间中的上述热轧钢板的上表面冷却排热量与下表面冷却排热量的至少一方,以使上述冷却区间中的上述热轧钢板的上下传热系数比率X与上述目标比率Xt一致。
(2)在上述(1)所述的热轧钢板冷却方法中,也可以为,在上述目标比率设定工序中,根据上述相关数据,将上述温度标准偏差Y收敛在从最小值Ymin到最小值Ymin+10℃以内的范围内的上下传热系数比率X设定为上述目标比率Xt。
(3)在上述(1)或(2)所述的热轧钢板冷却方法中,也可以为,对于上述陡度及上述板通过速度的值不同的多个条件的每个准备上述相关数据,在上述目标比率设定工序中,根据上述多个相关数据中、与上述陡度及上述板通过速度的实测值相应的相关数据,来设定上述目标比率Xt。
(4)在上述(3)所述的热轧钢板冷却方法中,也可以为,上述相关数据是用回归式来表示上述上下传热系数比率X与上述温度标准偏差Y之间的相关关系的数据。
(5)在上述(4)所述的热轧钢板冷却方法中,也可以为,上述回归式通过线性回归来导出。
(6)在上述(3)所述的热轧钢板冷却方法中,也可以为,上述相关数据是用表来表示上述上下传热系数比率X与上述温度标准偏差Y之间的相关关系的数据。
(7)在上述(1)或(2)所述的热轧钢板冷却方法中,也可以进一步具有:温度测定工序,按时间序列测定上述冷却区间的下游侧的上述热轧钢板的温度;温度平均值计算工序,根据上述温度的测定结果来计算上述温度的时间序列平均值;以及冷却排热量调整工序,调整上述冷却区间中的上述热轧钢板的上述上表面冷却排热量与上述下表面冷却排热量的合计值,以使上述温度的时间序列平均值与规定的目标温度一致。
(8)在上述(1)或(2)所述的热轧钢板冷却方法中,也可以进一步具有:温度测定工序,按时间序列测定上述冷却区间的下游侧的上述热轧钢板的温度;变动速度测定工序,按时间序列测定与上述冷却区间的下游侧的上述热轧钢板的温度测定部位为相同部位的上述热轧钢板的铅垂方向的变动速度;控制方向决定工序,在设上述热轧钢板的铅垂方向的朝上方向为正的情况下,在上述变动速度为正的区域中,在相对于上述热轧钢板的波形状1个周期以上的范围的平均温度、上述热轧钢板的温度低的情况下,将上述上表面冷却排热量减少的方向及上述下表面冷却排热量增加的方向的至少一个方向决定为控制方向,在相对于上述平均温度、上述热轧钢板的温度高的情况下,将上述上表面冷却排热量增加的方向及上述下表面冷却排热量减少的方向的至少一个方向决定为上述控制方向,在上述变动速度为负的区域中,在相对于上述平均温度、上述热轧钢板的温度低的情况下,将上述上表面冷却排热量增加的方向及上述下表面冷却排热量减少的方向的至少一个方向决定为上述控制方向,在相对于上述平均温度、上述热轧钢板的温度高的情况下,将上述上表面冷却排热量减少的方向及上述下表面冷却排热量增加的方向的至少一个方向决定为上述控制方向;以及冷却排热量调整工序,根据通过上述控制方向决定工序决定的上述控制方向,来调整上述冷却区间中的上述热轧钢板的上述上表面冷却排热量及上述下表面冷却排热量的至少一方。
(9)在上述(8)所述的热轧钢板冷却方法中,也可以为,上述冷却区间沿上述热轧钢板的板通过方向被分割为多个分割冷却区间,在上述温度测定工序及上述变动速度测定工序中,在上述分割冷却区间的每个边界按时间序列测定上述热轧钢板的温度及变动速度;在上述控制方向决定工序中,根据上述分割冷却区间的每个边界的上述热轧钢板的温度及变动速度的测定结果,对上述分割冷却区间的每个决定上述热轧钢板的上下表面的冷却排热量的增减方向;在上述冷却排热量调整工序中,为了根据对上述分割冷却区间的每个决定的上述控制方向、在上述分割冷却区间的每个中调整上述热轧钢板的上述上表面冷却排热量及上述下表面冷却排热量的至少一方,而进行反馈控制或前馈控制。
(10)在上述(9)所述的热轧钢板冷却方法中,也可以进一步具有:测定工序,在上述分割冷却区间的每个边界测定上述热轧钢板的上述陡度或上述板通过速度;以及冷却排热量修正工序,根据上述陡度或上述板通过速度的测定结果,修正上述分割冷却区间的每个中的上述热轧钢板的上述上表面冷却排热量及上述下表面冷却排热量的至少一方。
(11)在上述(1)或(2)所述的热轧钢板冷却方法中,也可以进一步具有后冷却工序,该后冷却工序为,在上述冷却区间的下游侧对上述热轧钢板进一步进行冷却,以使其进入上述热轧钢板的温度标准偏差被容许的范围。
(12)在上述(1)或(2)所述的热轧钢板冷却方法中,也可以为,上述冷却区间中的上述热轧钢板的板通过速度被设定在550m/min以上、机械的极限速度以下的范围内。
(13)在上述(1)或(2)所述的热轧钢板冷却方法中,也可以为,上述热轧钢板的抗拉强度为800MPa以上。
(14)在上述(12)所述的热轧钢板冷却方法中,也可以为,上述精轧机由多个轧机机架构成,该热轧钢板冷却方法进一步具备在上述多个轧机机架彼此之间进行上述热轧钢板的辅助冷却的辅助冷却工序。
(15)在上述(1)或(2)所述的热轧钢板冷却方法中,也可以为,在上述冷却区间中,设置有具有对上述热轧钢板的上表面喷出冷却水的多个头的上侧冷却装置和具有对上述热轧钢板的下表面喷出冷却水的多个头的下侧冷却装置,通过对上述各头进行开启关闭控制来调整上述上表面冷却排热量及上述下表面冷却排热量。
(16)在上述(1)或(2)所述的热轧钢板冷却方法中,也可以为,在上述冷却区间中,设置有具有对上述热轧钢板的上表面喷出冷却水的多个头的上侧冷却装置和具有对上述热轧钢板的下表面喷出冷却水的多个头的下侧冷却装置,通过对上述各头的水量密度、压力及水温的至少一个进行控制来调整上述上表面冷却排热量及上述下表面冷却排热量。
(17)在上述(1)或(2)所述的热轧钢板冷却方法中,也可以为,上述冷却区间中的冷却,在上述热轧钢板的温度为600℃以上的范围内进行。
发明的效果
本申请发明人锐意调查了在使热轧钢板的陡度及板通过速度为恒定值的条件下、热轧钢板的上下表面的传热系数的比率即上下传热系数比率X与热轧钢板的冷却中或冷却后的温度标准偏差Y之间的相关关系,由此发现通过将上下传热系数比率X控制为特定的值,能够使温度标准偏差Y最小化(即能够将热轧钢板均匀地冷却)。
因此,根据本发明,根据预先通过实验求出的、热轧钢板的上下传热系数比率X与温度标准偏差Y的相关数据,将温度标准偏差Y成为最小值Ymin的上下传热系数比率X1设定为目标比率Xt,并控制热轧钢板的上表面冷却排热量与下表面冷却排热量的至少一方,以使冷却区间中的热轧钢板的上下传热系数比率X与上述的目标比率Xt一致,因此能够将由精轧机热轧并形成波形状的热轧钢板均匀地冷却。
附图说明
图1是表示用于实现本发明的一个实施方式的热轧钢板冷却方法的热轧设备1的说明图。
图2是表示设置在热轧设备1中的冷却装置14的构成的概略的说明图。
图3是表示在使热轧钢板H的陡度与板通过速度为恒定值的条件下求出的、上下传热系数比率X与温度标准偏差Y之间的相关关系的曲线图。
图4是表示根据图3所示的相关关系来探索温度标准偏差Y的最小点(最小值Ymin)的方法的说明图。
图5是表示通常操作中的代表性的带钢的ROT内冷却的热轧钢板H的温度变动与陡度之间的关系的曲线图,上侧的曲线图表示与离卷材前端的距离或定点经过时间相对的温度变动,下侧的曲线图表示与离卷材前端的距离或定点经过时间相对的陡度。
图6是表示通常操作中的代表性的带钢的ROT内冷却的热轧钢板H的温度变动与陡度之间的关系的曲线图。
图7是表示在热轧钢板H的变动速度为正的区域中热轧钢板H的温度相对于热轧钢板H的平均温度变低、在变动速度为负的区域中热轧钢板H的温度变高的情况下,使上表面冷却排热量减少、使下表面冷却排热量增加时的热轧钢板H的温度变动与陡度之间的关系的曲线图。另外,热轧钢板H的波形状的陡度是指用1个周期量的轧制方向的长度除波形状的振幅而得到的值。
图8是表示在热轧钢板H的变动速度为正的区域中热轧钢板H的温度相对于热轧钢板H的平均温度变低、在变动速度为负的区域中热轧钢板H的温度变高的情况下,使上表面冷却排热量增加、使下表面冷却排热量减少时的热轧钢板H的温度变动与陡度之间的关系的曲线图。
图9是表示在使上下传热系数比率X和板通过速度为恒定值的条件下求出的、热轧钢板H的陡度与温度标准偏差Y之间的相关关系的曲线图。
图10是表示对陡度的值不同的多个条件(但板通过速度恒定)的每个求出的、上下传热系数比率X与温度标准偏差Y之间的相关关系的曲线图。
图11是表示在使上下传热系数比率X和陡度为恒定值的条件下求出的、热轧钢板H的板通过速度与温度标准偏差Y之间的相关关系的曲线图。
图12是表示对板通过速度的值不同的多个条件(但陡度恒定)的每个求出的、上下传热系数比率X与温度标准偏差Y之间的相关关系的曲线图。
图13是表示热轧设备1中的冷却装置14周边的详细情况的说明图。
图14是表示冷却装置14的变形例的说明图。
图15是表示在热轧钢板H的板宽方向上形成有温度标准偏差的情况的说明图。
图16是表示用于实现其他实施方式的热轧钢板H的冷却方法的热轧设备2的说明图。
图17是表示热轧设备2中配设的冷却装置114的构成的概略的说明图。
图18A是表示热轧钢板H的最下点与搬送辊132接触的情况的说明图。
图18B是表示热轧钢板H的最下点与搬送辊132及护板133接触的情况的说明图。
图19A是表示热轧钢板H的板通过速度为低速的情况下的热轧钢板H的温度的时效变化的曲线图。
图19B是表示热轧钢板H的板通过速度为高速的情况下的热轧钢板H的温度的时效变化的曲线图。
图20是能够进行机架间冷却的精轧机113的说明图。
图21是表示现有的热轧钢板H的制造方法的说明图。
图22是表示现有的热轧钢板H的冷却方法的说明图。
具体实施方式
以下,作为本发明的一个实施方式,参照附图来说明对例如汽车及工业机械等所使用的热轧钢板进行冷却的热轧钢板冷却方法。
图1模式地表示用于实现本实施方式的热轧钢板冷却方法的热轧设备1的例子。该热轧设备1是以用辊上下夹着加热了的板坯S而连续地轧制、使其变薄到最小1mm并将其卷取为目的的设备。
该热轧设备1具备:用于加热板坯S的加热炉11;将在该加热炉11中加热了的板坯S沿宽度方向进行轧制的宽度方向轧机16;将该沿宽度方向轧制了的板坯S从上下方向轧制成为粗轧料的粗轧机12;将粗轧料进一步连续地热精轧到规定厚度的精轧机13;将由该精轧机13热精轧的热轧钢板H通过冷却水冷却的冷却装置14;以及将通过冷却装置14冷却的热轧钢板H卷取成卷材状的卷取装置15。
在加热炉11中配设有通过对经由装入口从外部搬入来的板坯S喷出火焰而将板坯S加热的侧向燃烧器、轴流燃烧器以及顶部燃烧器。被搬入加热炉11中的板坯S,在各区域中形成的各加热带中依次被加热,并且在最终区域中形成的均热带中利用顶部燃烧器将板坯S均等加热,由此进行用于能够以最佳温度进行搬送的保热处理。当加热炉11中的加热处理全部结束时,板坯S被向加热炉11外搬送,转移到基于粗轧机12的轧制工序。
粗轧机12对于搬送来的板坯S,使其在遍及多个机架而配设的圆柱状的旋转辊的间隙中通过。例如,该粗轧机12仅通过在第一机架中上下地配设的工作辊12a来将板坯S进行热轧而形成粗轧料。接着,通过由工作辊和支承辊构成的多个四辊式轧机12b,将通过了该工作辊12a的粗轧料进一步连续地轧制。结果,在该粗轧工序结束时,粗轧料被轧制到厚度30~60mm程度,并被向精轧机13搬送。
精轧机13将从粗轧机12搬送来的粗轧料精轧到其厚度成为几mm程度。这些精轧机13使粗轧料在遍及6~7个机架而上下呈一直线地排列的精轧辊13a的间隙中通过,将其逐渐压下。由该精轧机13精轧的热轧钢板H,通过后述的搬送辊32向冷却装置14搬送。
冷却装置14是用于对从精轧机13搬送来的热轧钢板H实施所谓层流冷却的设备。如图2所示,该冷却装置14具备:上侧冷却装置14a,对在输出辊道的搬送辊32上移动的热轧钢板H的上表面,从上侧的冷却口31喷射冷却水;以及下侧冷却装置14b,对热轧钢板H的下表面,从下侧的冷却口31喷射冷却水。对于上侧冷却装置14a及下侧冷却装置14b的每个分别设置有多个冷却口31。
此外,在冷却口31上连接有冷却头(省略图示)。通过该冷却口31的个数来决定上侧冷却装置14a及下侧冷却装置14b的冷却能力。另外,该冷却装置14也可以由上下分层流、管层流、喷射冷却等的至少一个构成。此外,由该冷却装置14冷却热轧钢板H的区间,相当于本发明中的冷却区间。
如图1所示,卷取装置15以规定的卷取温度卷取由冷却装置14冷却的热轧钢板H。由卷取装置15卷取成卷材状的热轧钢板H被向热轧设备1外搬送。
接着,对通过如上述那样构成的热轧设备1而实现的本实施方式的热轧钢板冷却方法进行说明。
另外,在以下的说明中,由精轧机13热轧的热轧钢板H,如图17所示,沿其轧制方向形成有表面高度(波高度)变动的波形状。此外,在以下的说明中,在热轧钢板H的冷却时,忽略积存在该热轧钢板H上的附着水的影响。实际上,根据本申请发明人进行调查的结果,发现积存在热轧钢板H上的附着水几乎没有影响。
本实施方式的热轧钢板冷却方法具有目标比率设定工序和冷却控制工序这两个工序。
虽然详细将后述,但在目标比率设定工序中,根据表示预先通过实验在使热轧钢板H的陡度及板通过速度为恒定值的条件下求出的、热轧钢板H的上下表面的传热系数的比率即上下传热系数比率X与热轧钢板H的冷却中或冷却后的温度标准偏差Y之间的相关关系的相关数据,将温度标准偏差Y成为最小值Ymin的上下传热系数比率X1设定为目标比率Xt。
此外,在冷却控制工序中,控制冷却区间中的热轧钢板H的上表面冷却排热量与下表面冷却排热量的至少一方,以使冷却区间(由冷却装置14冷却热轧钢板H的区间)中的热轧钢板H的上下传热系数比率X与上述的目标比率Xt一致。
上述的目标比率设定工序中使用的相关数据,在实际操作前(实际制造作为制品的热轧钢板H之前),利用热轧设备1而预先通过实验来求出。以下,对目标比率设定工序中使用的相关数据的求出方法进行详细说明。
首先,在由冷却装置14冷却热轧钢板H之前,分别预先调整冷却装置14的上侧冷却装置14a的冷却能力(上侧冷却能力)和下侧冷却装置14b的冷却能力(下侧冷却能力)。该上侧冷却能力和下侧冷却能力,分别使用由上侧冷却装置14a冷却的热轧钢板H的上表面的传热系数和由下侧冷却装置14b冷却的热轧钢板H的下表面的传热系数来调整。
此处,对热轧钢板H的上表面和下表面的传热系数的计算方法进行说明。传热系数是用被传热体与热载体的温度差除从单位面积的每单位时间的冷却排热量(热能)后的值(传热系数=冷却排热量/温度差)。此处的温度差是由冷却装置14入口侧的温度计测定的热轧钢板H的温度与冷却装置14中使用的冷却水的温度之差。
此外,冷却排热量是将热轧钢板H的温度差、比热容以及质量分别相乘后的值(冷却排热量=温度差×比热容×质量)。即,冷却排热量是冷却装置14中的热轧钢板H的冷却排热量,是将由冷却装置14入口侧的温度计和出口侧的温度计分别测定的热轧钢板H的温度之差、热轧钢板H的比热容、以及由冷却装置14冷却的热轧钢板H的质量分别相乘后的值。
如上述那样计算的热轧钢板H的传热系数分为热轧钢板H的上表面和下表面的传热系数。该上表面和下表面的传热系数例如使用如下那样预先得到的比率来计算。
即,测定仅由上侧冷却装置14a冷却热轧钢板H的情况下的热轧钢板H的传热系数、和仅由下侧冷却装置14b冷却热轧钢板H的情况下的热轧钢板H的传热系数。
此时,使来自上侧冷却装置14a的冷却水量与来自下侧冷却装置14b的冷却水量相同。所测定的使用了上侧冷却装置14a的情况下的传热系数与使用了下侧冷却装置14b的情况下的传热系数的比率的倒数,成为使后述的上下传热系数比率X为“1”的情况下的上侧冷却装置14a的冷却水量与下侧冷却装置14b的冷却水量的上下比率。
然后,将如此得到的冷却水量的上下比率、乘以冷却热轧钢板H时的上侧冷却装置14a的冷却水量或下侧冷却装置14b的冷却水量,来计算上述的热轧钢板H的上表面和下表面的传热系数的比率(上下传热系数比率X)。
此外,在上述中,使用了仅由上侧冷却装置14a和仅由下侧冷却装置14b冷却的热轧钢板H的传热系数,但也可以使用由上侧冷却装置14a和下侧冷却装置14b双方冷却的热轧钢板H的传热系数。即,也可以为,测定变更了上侧冷却装置14a和下侧冷却装置14b的冷却水量的情况下的热轧钢板H的传热系数,使用该传热系数的比率来计算热轧钢板H的上表面与下表面的传热系数的比率。
如以上那样,计算热轧钢板H的传热系数,根据热轧钢板H的上表面与下表面的传热系数的上述比率(上下传热系数比率X),来计算热轧钢板H的上表面与下表面的传热系数。
此后,使用该热轧钢板H的上下传热系数比率X,根据图3来分别调整上侧冷却装置14a和下侧冷却装置14b的冷却能力。图3的横轴表示热轧钢板H的上表面的平均传热系数与下表面的平均传热系数之比(即,与上下传热系数比率X同义),纵轴表示热轧钢板H的轧制方向上的最大温度与最小温度的温度的标准偏差(温度标准偏差Y)。
此外,图3是表示在使热轧钢板H的波形状的陡度与热轧钢板H的板通过速度为恒定值的条件下,调整上侧冷却装置14a和下侧冷却装置14b的冷却能力,由此在使热轧钢板H的上下传热系数比率X变动的同时,实测冷却后的热轧钢板H的温度标准偏差Y而得到的、上下传热系数比率X与温度标准偏差Y之间的相关关系的数据(相关数据)。
参照图3可知,温度标准偏差Y与上下传热系数比率X之间的相关关系为,在上下传热系数比率X为“1”时温度标准偏差Y成为最小值Ymin的、V字形的关系。
另外,热轧钢板H的波形状的陡度是指,用1个周期量的轧制方向的长度除波形状的振幅后的值。图3是在设热轧钢板H的陡度为2%、设板通过速度为600m/min(10m/sec)的条件下得到的上下传热系数比率X与温度标准偏差Y的相关数据。温度标准偏差Y可以在热轧钢板H的冷却中测定,还可以在冷却后测定。此外,在图3中,热轧钢板H的目标冷却温度为600℃以上的温度、例如800℃。
在目标比率设定工序中,根据如上述那样预先通过实验求出的相关数据,将温度标准偏差Y成为最小值Ymin的上下传热系数比率X1设定为目标比率Xt。该相关数据也可以作为用表(表形式)来表示上下传热系数比率X与温度标准偏差Y之间的相关关系的数据(表数据)来准备,或者,还可以作为用公式(例如回归式)来表示上下传热系数比率X与温度标准偏差Y之间的相关关系的数据来准备。
例如,在作为用回归式来表示上下传热系数比率X与温度标准偏差Y之间的相关关系的数据而准备相关数据的情况下,图3所示的V字的线夹着谷底部而在两侧大致直线状地描绘,因此也可以通过对该线进行直线回归来导出回归式。如果为线性分布,则用试验材料进行确认的次数、用于计算预测的校正的次数较少即可。
因此,例如使用一般周知的探索算法、即二分法、黄金分割法、随机搜索等各种方法,来探索温度标准偏差Y的最小值Ymin。这样,根据图3所示的相关数据,导出热轧钢板H的温度标准偏差Y成为最小值Ymin的上下传热系数比率X1。此外,此处,也可以在夹着平均传热系数在上下相等的点的两侧,分别预先求出与上下传热系数比率X相对的热轧钢板H的轧制方向的温度标准偏差Y的回归式。
此处,对使用上述二分法来探索热轧钢板H的温度标准偏差Y的最小值Ymin的方法进行说明。
图4表示夹着温度标准偏差Y的最小值Ymin而能够得到相互不同的回归线那样的标准情况。如该图4所示,首先,分别提取实测的a点、b点以及a点与b点的正中的c点的温度标准偏差Ya、Yb、Yc。另外,a点与b点的正中表示具有a点的上下传热系数比率Xa与b点的上下传热系数比率Xb之间的值的c点,以下也同样。此后,判断温度标准偏差Yc与Ya或Yb的哪个值接近。在本实施方式中,Yc与Ya接近。
接着,提取a点与c点的正中的d点的温度标准偏差Yd。此后,判断温度标准偏差Yd与Ya或Yc的哪个值接近。在本实施方式中,Yd与Yc接近。
接着,提取c点与d点的正中的e点的温度标准偏差Ye。此后,判断温度标准偏差Ye与Yc或Yd的哪个值接近。在本实施方式中,Ye与Yd接近。
反复进行这种运算,确定热轧钢板H的温度标准偏差Y的最小点f(最小值Ymin)。另外,为了确定实用的最小点f,例如进行五次程度的上述运算即可。此外,也可以将探索对象的上下传热系数比率X的范围分割为10部分,在各个范围内进行上述运算而确定最小点f。
此外,也可以使用所谓牛顿法来校正上下传热系数比率X。在这种情况下,也可以使用上述回归式来求出与实际的温度标准偏差Y的值相对的上下传热系数比率X、与温度标准偏差Y成为零的上下传热系数比率X之间的偏差量,并使用该偏差量来修正将热轧钢板H冷却时的上下传热系数比率X。
如以上那样,导出热轧钢板H的温度标准偏差Y成为最小值Ymin的上下传热系数比率X1(图4中的Xf)。此外,关于成为V字形的温度标准偏差Y与上下传热系数比率X之间的关系,在其两侧分开而通过最小二乘法等来分别求出回归函数是容易的。
此后,参照图3,热轧钢板H的温度标准偏差Y成为最小值Ymin的上下传热系数比率X1为“1”。因此,在得到如图3所示那样的相关数据的情况下,为了使温度标准偏差Y最小,即为了将热轧钢板H均匀地冷却,而在实际操作时的目标比率设定工序中,将目标比率Xt设定为“1”。
此后,在冷却控制工序中,控制冷却区间中的热轧钢板H的上表面冷却排热量与下表面冷却排热量的至少一方,以使冷却区间中的热轧钢板H的上下传热系数比率X与上述的目标比率Xt(即“1”)一致。
具体地,为了使冷却区间中的热轧钢板H的上下传热系数比率X与目标比率Xt(即“1”)一致,例如,通过将上侧冷却装置14a的冷却能力与下侧冷却装置14b的冷却能力调整为同等,由此使热轧钢板H的上表面冷却排热量与下表面冷却排热量相等即可。
表1表示图3所示的相关数据(即上下传热系数比率X与温度标准偏差Y之间的相关关系)、从各温度标准偏差Y减去最小值Ymin(=2.3℃)后的值(最小值与标准偏差的差分)、以及各温度标准偏差Y的评价。
关于表1中的上下传热系数比率X,分子为热轧钢板H的上表面的传热系数,分母为热轧钢板H的下表面的传热系数。此外,在表1中的评价(关于上下传热系数比率X的条件的评价)中,设温度标准偏差Y成为最小值Ymin的条件为“A”,设如后述那样最小值与标准偏差的差分为10℃以内、即操作变得良好的条件为“B”,设为了得到上述的回归式而尝试地进行的条件为“C”。此后,参照表1,评价成为“A”的、即热轧钢板H的温度标准偏差Y成为最小值Ymin的上下传热系数比率X1也为“1”。
[表1]
上下传热系数比率X 温度标准偏差Y(℃) 最小值与标准偏差的差分(℃) 评价
1.6/1.0 33.2 30.9 C
1.2/1.0 14.6 12.3 C
1.1/1.0 8.5 6.2 B
1.0/1.0 2.3 0.0 A
1.0/1.1 6.1 3.8 B
1.0/1.2 9.8 7.5 B
1.0/1.6 28.7 26.4 C
另外,如果热轧钢板H的温度标准偏差Y至少收敛在从最小值Ymin到最小值Ymin+10℃以内的范围内,则可以说能够将屈服应力、抗拉强度等的偏差抑制在制造容许范围内,能够将热轧钢板H均匀地冷却。即,在上述的目标比率设定工序中,也可以根据预先通过实验得到的相关数据,将温度标准偏差Y收敛在从最小值Ymin到最小值Ymin+10℃以内的范围内的上下传热系数比率X设定为目标比率Xt。
另外,在热轧钢板H的温度测定中有各种噪声,因此有时热轧钢板H的温度标准偏差Y的最小值Ymin不会严格地成为零。因此,为了除去该噪声的影响,而将制造容许范围设为热轧钢板H的温度标准偏差Y为从最小值Ymin到最小值Ymin+10℃以内的范围。
为了将温度标准偏差Y收敛在从最小值Ymin到最小值Ymin+10℃以内的范围内,而在图3或图4中,从温度标准偏差Y成为最小值Ymin+10℃的纵轴上的点沿横轴方向画直线,求出该直线与V字曲线的两侧的两条回归线的两个交点,根据这两个交点间的上下传热系数比率X来设定目标比率Xt即可。另外,在表1中,通过将评价为“B”的上下传热系数比率X设定为目标比率Xt,由此能够将温度标准偏差Y收敛在从最小值Ymin到最小值Ymin+10℃以内的范围内。
此外,为了使上下传热系数比率X与目标比率Xt一致,最容易的是操作上侧冷却装置14a与下侧冷却装置14b的至少一方的冷却水量密度。因此,例如也可以为,在图3及图4中,将横轴的值换用成上下水量密度比,而在夹着平均传热系数在上下相等的点的两侧,求出与水量密度的上下的比率相对的热轧钢板H的温度标准偏差Y的回归式。但是,平均传热系数在上下相等的点,未必限于也是冷却水量密度在上下相等的点,因此稍微扩大地进行试验来求出回归式即可。
此外,在实际操作时,由于制造条件的变更,陡度及板通过速度的至少一方的值有可能会变化。当陡度及板通过速度的至少一方的值变化时,上下传热系数比率X与温度标准偏差Y之间的相关关系也会变化。因此,也可以对于陡度及板通过速度的值不同的多个条件的每个预先准备上述的相关数据,在目标比率设定工序中,根据该多个相关数据中与实际操作时的陡度及板通过速度的实测值相应的相关数据,来设定目标比率Xt。由此,能够进行适于实际操作时的制造条件的均匀冷却。
此处,本申请发明人对于为了将热轧钢板H均匀地冷却而调整上侧冷却装置14a与下侧冷却装置14b的冷却能力(控制热轧钢板H的上表面冷却排热量与下表面冷却排热量)进行锐意研究的结果,进一步得到以下的见解。
本申请发明人对于由于热轧钢板H产生波形状的状态下的冷却而产生的温度标准偏差Y的特征反复进行锐意研究的结果,明确了以下情况。
一般,在实际操作时,在由卷取装置15卷取热轧钢板H时,需要将热轧钢板H的温度控制为规定的目标温度(适于卷取的温度),由此维持热轧钢板H的品质。
因此,在上述的目标比率设定工序及冷却控制工序中,也可以新增加如下工序:温度测定工序,按时间序列测定冷却区间(即冷却装置14)的下游侧的热轧钢板H的温度;温度平均值计算工序,根据该温度的测定结果来计算温度的时间序列平均值;以及冷却排热量调整工序,调整冷却区间中的热轧钢板H的上表面冷却排热量与下表面冷却排热量的合计值,以使该温度的时间序列平均值与规定的目标温度一致。
为了实现这些新的工序,能够使用如图13所示那样配置在冷却装置14与卷取装置15之间的、测定热轧钢板H的温度的温度计40。
在温度测定工序中,对于从冷却装置14向卷取装置15搬送的热轧钢板H,通过温度计40以一定的时间间隔(采样间隔)进行热轧钢板H的轧制方向上所决定的位置的温度测定,取得温度测定结果的时间序列数据。另外,温度计40的温度的测定区域包括热轧钢板H的宽度方向的整个区域。此外,当将各温度测定结果的采样时间乘上热轧钢板H的板通过速度(搬送速度)时,能够计算出得到各温度测定结果的热轧钢板H的轧制方向的位置。即,当将各温度测定结果被采样的时间乘上板通过速度时,能够将温度测定结果的时间序列数据与轧制方向的位置相关联。
在温度平均值计算工序中,使用上述的温度测定结果的时间序列数据,来计算温度测定结果的时间序列平均值。具体地,每当得到一定个数的温度测定结果时,就计算该一定个数量的温度测定结果的平均值即可。而且,在冷却排热量调整工序中,调整冷却区间中的热轧钢板H的上表面冷却排热量与下表面冷却排热量的合计值,以使如上述那样计算的温度测定结果的时间序列平均值与规定的目标温度一致。
此处,需要在实现使冷却区间中的热轧钢板H的上下传热系数比率X与目标比率Xt一致这种控制目标的同时、调整上表面冷却排热量与下表面冷却排热量的合计值。
具体地,也可以为,在调整上表面冷却排热量与下表面冷却排热量的合计值时,对于例如使用三塚式(三塚の式)等所代表的实验理论式而预先求出的理论值,根据设定为修正与实际的操作实绩之间的误差的学习值,来进行与冷却装置14连接的冷却头的开启关闭控制。或者,也可以根据由温度计40实际测定的温度,来反馈控制或前馈控制上述冷却头的开启关闭。
接着,使用从上述的温度计40、和如图13所示那样配置在冷却装置14与卷取装置15之间的测定热轧钢板H的波形状的形状计41得到的数据,来对以往的ROT的冷却控制进行说明。
另外,形状计41测定热轧钢板H上所决定的与温度计40相同的测定位置(以下,有时将该测定位置称为定点)的形状。此处,形状是指,使用通过定点测定而观测的热轧钢板H的高度方向的变动量、以及热轧钢板H的板通过方向的移动量,通过波的间距量的高度或变动成分的线积分来求出的陡度。此外,还同时求出每单位时间的变动量、即变动速度。并且,形状的测定区域与温度的测定区域同样,包括热轧钢板H的宽度方向的整个区域。与温度测定结果相同,当将各测定结果(陡度、变动速度等)被采样的时间乘上板通过速度时,能够将各测定结果的时间序列数据与轧制方向的位置相关联。
图5表示通常操作中的代表性的带钢的ROT内冷却的热轧钢板H的温度变动与陡度之间的关系。图5中的热轧钢板H的上下传热系数比率X为1.2:1,上侧冷却能力比下侧冷却能力高。图5上侧的曲线图表示与离卷材前端的距离或定点经过时间相对的温度变动,图5下侧的曲线图表示与离卷材前端的距离或定点经过时间相对的陡度。
图5中的区域A为,图13所示的带钢前端部被卷取装置15的卷绕机咬入之前的区域(没有张力、因此形状不良的区域)。图5中的区域B为,带钢前端部被卷绕机咬入之后的区域(由于单位张力的影响、波形状平坦地变化的区域)。期望改善在这种热轧钢板H的形状不平坦的区域A中产生的较大的温度变动(即温度标准偏差Y)。
因此,本申请发明人以抑制ROT中的温度标准偏差Y的增大为目标而锐意进行了实验的结果,得到以下那样的见解。
图6与图5同样表示与通常操作中的代表性的带钢的ROT内冷却的相同形状陡度相对的温度变动成分。该温度变动成分是指,从实际的钢板温度减去温度的时间序列平均(以下,有时称为“平均温度”)后的残差。例如平均温度也可以将热轧钢板H的波形状1个周期以上的范围进行平均。
另外,平均温度原则上为按周期单位的范围的平均。此外,通过操作数据而确认了1个周期的范围的平均温度与2个周期以上的范围的平均温度没有较大的差。
因此,至少计算波形状1个周期的范围的平均温度即可。热轧钢板H的波形状的范围的上限并不特别限定,但优选为,如果设定为5个周期,则能够得到充分的精度的平均温度。此外,即使进行平均的范围不是周期单位的范围,如果为2~5个周期的范围,则也会得到能够容许的平均温度。
此处,当设热轧钢板H的铅垂方向(与热轧钢板H的上下表面正交的方向)的向上方向为正时,在定点测定的变动速度为正的区域中,在相对于热轧钢板H的波形状1个周期以上的范围的平均温度、热轧钢板H的温度(在定点测定的温度)低的情况下,将上表面冷却排热量减少的方向及下表面冷却排热量增加的方向的至少一个方向决定为控制方向,在相对于上述的平均温度、热轧钢板H的温度高的情况下,将上表面冷却排热量增加的方向及下表面冷却排热量减少的方向的至少一个方向决定为控制方向。
此外,在定点测定的变动速度为负的区域中,在相对于上述的平均温度、热轧钢板H的温度低的情况下,将上表面冷却排热量增加的方向及下表面冷却排热量减少的方向的至少一个方向决定为控制方向,在相对于上述的平均温度、热轧钢板H的温度高的情况下,将上表面冷却排热量减少的方向及下表面冷却排热量增加的方向的至少一个方向决定为控制方向。
此后,当根据如上述那样决定的控制方向、来调整冷却区间中的热轧钢板H的上表面冷却排热量及下表面冷却排热量的至少一方时,如图7所示,与图6相比较可知,能够降低在热轧钢板H的形状不平坦的区域A中产生的温度变动。
以下说明进行了与上述相反的操作的情况。在定点测定的变动速度为正的区域中,在相对于热轧钢板H的平均温度、热轧钢板H的温度低的情况下,将上表面冷却排热量增加的方向及下表面冷却排热量减少的方向的至少一个方向决定为控制方向,在相对于上述的平均温度、热轧钢板H的温度高的情况下,将上表面冷却排热量减少的方向及下表面冷却排热量增加的方向的至少一个方向决定为控制方向。
此外,在定点测定的变动速度为负的区域中,在相对于上述的平均温度、热轧钢板H的温度低的情况下,将上表面冷却排热量减少的方向及下表面冷却排热量增加的方向的至少一个方向决定为控制方向,在相对于上述的平均温度、热轧钢板H的温度高的情况下,将上表面冷却排热量增加的方向及下表面冷却排热量减少的方向的至少一个方向决定为控制方向。
此后,当根据如上述那样决定的控制方向、来调整冷却区间中的热轧钢板H的上表面冷却排热量及下表面冷却排热量的至少一方时,如图8所示,与图6相比较可知,在热轧钢板H的形状不平坦的区域A中产生的温度变动扩大。另外,在此处说明的例子中,也未成为可以改变冷却停止温度这种前提。
如果利用该关系,则可以明确,为了使温度变动、即温度标准偏差Y降低,而调整冷却装置14的上侧冷却装置14a与下侧冷却装置14b的哪一个的冷却能力即可。另外,表2为概括了上述关系的表。
[表2]
如此,在上述的目标比率设定工序及冷却控制工序中,也可以新增加如下工序:温度测定工序,按时间序列测定冷却区间的下游侧的热轧钢板H的温度(定点的温度);变动速度测定工序,按时间序列测定热轧钢板H的与温度测定部位为相同部位(定点)的热轧钢板H的铅垂方向的变动速度;控制方向决定工序,根据温度测定结果及变动速度测定结果来决定上表面冷却排热量及下表面冷却排热量的控制方向;以及冷却排热量调整工序,根据所决定的控制方向,来调整冷却区间中的热轧钢板H的上表面冷却排热量及下表面冷却排热量的至少一方。
此处,在控制方向决定工序中,如上述那样,在热轧钢板H在定点的变动速度为正的区域中,在相对于热轧钢板H的定点处的平均温度、热轧钢板H在定点的温度低的情况下,将上表面冷却排热量减少的方向及下表面冷却排热量增加的方向的至少一个方向决定为控制方向,在相对于上述的平均温度、热轧钢板H的温度高的情况下,将上表面冷却排热量增加的方向及下表面冷却排热量减少的方向的至少一个方向决定为控制方向。
此外,在该控制方向决定工序中,在上述的变动速度为负的区域中,在相对于上述的平均温度、热轧钢板H的温度低的情况下,将上表面冷却排热量增加的方向及下表面冷却排热量减少的方向的至少一个方向决定为控制方向,在相对于上述的平均温度、热轧钢板H的温度高的情况下,将上表面冷却排热量减少的方向及下表面冷却排热量增加的方向的至少一个方向决定为控制方向。
另外,在该冷却方法中,需要在实现使冷却区间中的热轧钢板H的上下传热系数比率X与目标比率Xt一致这种控制目标的同时、调整上表面冷却排热量和下表面冷却排热量。
另外,在调整上侧冷却装置14a的冷却能力和下侧冷却装置14b的冷却能力时,例如也可以分别开启关闭控制与上侧冷却装置14a的冷却口31连接的冷却头和与下侧冷却装置14b的冷却口31连接的冷却头。或者,也可以控制上侧冷却装置14a和下侧冷却装置14b中的各冷却头的冷却能力。即,也可以调整从各冷却口31喷射的冷却水的水量密度、压力、水温的至少一个。
此外也可以为,将上侧冷却装置14a和下侧冷却装置14b的冷却头(冷却口31)间隔剔除,而调整从上侧冷却装置14a和下侧冷却装置14b喷射的冷却水的流量、压力。例如,在将冷却头间隔剔除之前的上侧冷却装置14a的冷却能力高于下侧冷却装置14b的冷却能力的情况下,优选将构成上侧冷却装置14a的冷却头间隔剔除。
按照如此调整后的冷却能力,从上侧冷却装置14a对热轧钢板H的上表面喷射冷却水、并且从下侧冷却装置14b对热轧钢板H的下表面喷射冷却水,由此热轧钢板H被均匀地冷却。
在以上的实施方式中,对将热轧钢板H的板通过速度固定为600m/min而求出图3所示的相关数据的情况进行了说明。进一步,虽然详细将后述,但本申请发明人锐意研究的结果,可知如果将板通过速度设定为550m/min以上,则能够将热轧钢板H更均匀地冷却。
可知,当将热轧钢板H的板通过速度设定为550m/min以上时,即使对热轧钢板H喷射冷却水,热轧钢板H上的附着水的影响也显著减少。因此,还能够避免由附着水引起的热轧钢板H的不均匀冷却。
在以上的实施方式中,冷却装置14对热轧钢板H的冷却,优选在从精轧机出侧温度到该热轧钢板H的温度为600℃为止的范围内进行。热轧钢板H的温度为600℃以上的温度区域,是所谓膜状沸腾区域。即,在该情况下,能够避免所谓过渡沸腾区域,并在膜状沸腾区域中将热轧钢板H进行水冷。在过渡沸腾区域中,在对热轧钢板H的表面喷射冷却水时,在该热轧钢板H表面上,混合存在被蒸汽膜覆盖的部分和冷却水被直接喷射到热轧钢板H上的部分。
因此,不能够将热轧钢板H均匀地冷却。另一方面,在膜状沸腾区域中,在热轧钢板H的表面整体被蒸汽膜覆盖的状态下进行热轧钢板H的冷却,因此能够将热轧钢板H均匀地冷却。因此,如本实施方式那样,在热轧钢板H的温度为600℃以上的范围内,能够将热轧钢板H更均匀地冷却。
在以上的实施方式中,在使用如图3所示那样的相关数据、来调整冷却装置14的上侧冷却装置14a的冷却能力和下侧冷却装置14b的冷却能力时,使热轧钢板H的波形状的陡度和热轧钢板H的板通过速度恒定。但是,例如也有时按照每个卷材,使该热轧钢板H的陡度、板通过速度不恒定。
本申请发明人进行了调查,例如如图9所示,如果热轧钢板H的波形状的陡度变大,则热轧钢板H的温度标准偏差Y变大。即,如图10所示,随着上下传热系数比率X从“1”远离,与陡度(陡度的灵敏度)相应地、温度标准偏差Y变大。在图10中,如上述那样,上下传热系数比率X与温度标准偏差Y之间的关系按每个陡度而通过V字的回归线来表示。另外,在图10中,热轧钢板H的板通过速度为10m/sec(600m/min)、恒定。
此外,例如如图11所示,当热轧钢板H的板通过速度变成高速时,热轧钢板H的温度标准偏差Y变大。即,如图12所示,随着上下传热系数比率X从“1”远离,与板通过速度(板通过速度的灵敏度)相应地、温度标准偏差Y变大。在图12中,如上述那样,上下传热系数比率X与温度标准偏差Y之间的关系按每个板通过速度而通过V字的回归线来表示。另外,在图12中,热轧钢板H的波形状的陡度为2%、恒定。
这样,在热轧钢板H的陡度、板通过速度并非恒定的情况下,虽然能够定性地评价温度标准偏差Y相对于上下传热系数比率X的变化,但不能够定量地正确地评价。
因此,预先将热轧钢板H的上下传热系数比率X固定,并例如如图9所示,使陡度从3%到0%阶段性地变更,而求出表示各陡度与热轧钢板H的冷却后的温度标准偏差Y之间的相关关系的表数据。此后,将与实际的热轧钢板H的陡度z%相对的温度标准偏差Y、通过内插函数修正为与规定的陡度相对的温度标准偏差Y’。具体地,在作为修正条件而使规定的陡度为2%的情况下,根据陡度z%时的温度标准偏差Yz,由下述式(1)计算温度标准偏差Yz’。或者也可以为,例如,用最小二乘法等来计算图9中的陡度的斜度α,使用该斜度α来计算温度标准偏差Yz’。
Yz’=Yz×2/z…(1)
此外也可以为,在图10所示的V字曲线的回归式中,将陡度修正为规定的陡度,并由该回归式导出温度标准偏差Y。另外,表3表示相对于图9中的陡度,如图10所示那样使上下传热系数比率X变动的情况下的热轧钢板H的温度标准偏差Y、从热轧钢板H的各温度标准偏差Y减去最小值Ymin(陡度为1%的情况下Ymin=1.2℃,陡度为2%的情况下Ymin=2.3℃,陡度为3%的情况下Ymin=3.5℃)后的值(最小值与标准偏差的差分)、及各温度标准偏差Y的评价。
关于该表3中的上下传热系数比率X的表示与评价的基准,与表1的评价同样,因此省略说明。使用该图10或表3,能够导出与陡度相应的热轧钢板H的温度标准偏差Y。此后,例如,在将陡度修正为2%的情况下,能够将表3中的评价成为“B”、即热轧钢板H的最小值与标准偏差的差分成为10℃以内的上下传热系数比率X设定为1.1。
[表3]
同样,例如如图11所示,预先使板通过速度从5m/sec(300m/min)到20m/sec(1200m/min)为止阶段性地变更,而求出表示各板通过速度与热轧钢板H的冷却后的温度标准偏差Y之间的相关关系的表数据。此后,将与实际的热轧钢板H的板通过速度v(m/sec)相对的温度标准偏差Y、通过内插函数修正为与规定的板通过速度相对的温度标准偏差Y’。具体地,在作为修正条件而使规定的板通过速度为10(m/sec)的情况下,根据板通过速度v(m/sec)时的温度标准偏差Yv,由下述式(2)计算温度标准偏差Yv’。或者也可以为,例如,用最小二乘法等来计算图11中的板通过速度的斜度β,使用该斜度β来计算温度标准偏差Yv’。
Yz’=Yv×10/v…(2)
此外也可以为,在图12所示的V字曲线的回归式中,将板通过速度修正为规定的板通过速度,并由该回归式导出温度标准偏差Y。另外,表4表示相对于图11中的板通过速度,如图12所示那样使上下传热系数比率X变动的情况下的热轧钢板H的温度标准偏差Y、从各温度标准偏差Y减去最小值Ymin(板通过速度为5m/s的情况下Ymin=1.2℃,板通过速度为10m/s的情况下Ymin=2.3℃,板通过速度为15m/s的情况下Ymin=3.5℃,板通过速度为20m/s的情况下Ymin=4.6℃)后的值(最小值与标准偏差的差分)、及各温度标准偏差Y的评价。
关于该表4中的上下传热系数比率X的表示与评价的基准,与表1的评价同样,因此省略说明。使用该图12或表4,能够导出与板通过速度相应的热轧钢板H的温度标准偏差Y。此后,例如,在将板通过速度修正为10m/sec的情况下,能够将表4中的评价成为“B”、即热轧钢板H的最小值与标准偏差的差分成为10℃以内的上下传热系数比率X设定为1.1。
[表4]
通过如以上那样修正温度标准偏差Y,即使在热轧钢板H的陡度、板通过速度并非恒定的情况下,也能够定量地正确地评价温度标准偏差Y相对于上下传热系数比率的变化。
在以上的实施方式中,也可以为,测定由冷却装置14冷却的热轧钢板H的温度和波形状,并根据该测定结果来调整上侧冷却装置14a的冷却能力和下侧冷却装置14b的冷却能力。即,也可以反馈控制该上侧冷却装置14a和下侧冷却装置14b的冷却能力。
在这种情况下,如图13所示,在冷却装置14与卷取装置15之间配置有测定热轧钢板H的温度的温度计40和测定热轧钢板H的波形状的形状计41。
此后,对于板通过中的热轧钢板H,通过温度计40和形状计41分别在相同点对温度和形状进行定点测定,并测定为时间序列数据。另外,温度的测定区域包括热轧钢板H的宽度方向的整个区域。此外,形状表示通过定点测定而观测的热轧钢板H的高度方向的变动量。进一步,形状的测定区域与温度的测定区域同样地包括热轧钢板H的宽度方向的整个区域。当将该温度和形状被采样的时间乘上板通过速度时,能够将温度及变动速度等的测定结果的时间序列数据与轧制方向的位置相关联。
如使用图5、图6、图7及图8说明的那样,在热轧钢板H在定点的变动速度为正的区域中,在相对于定点的平均温度、热轧钢板H在定点的温度低的情况下,通过减小上侧冷却能力(上表面冷却排热量),能够降低温度标准偏差Y。同样,通过增大下侧冷却能力(下表面冷却排热量),能够降低温度标准偏差Y。如果利用该关系,则为了降低温度标准偏差Y、而调整冷却装置14的上侧冷却装置14a与下侧冷却装置14b的哪以个的冷却能力即可的情况变得明确。
即,如果掌握这些与热轧钢板H的波形状相关联的温度的变动位置,则能够明确当前产生的温度标准偏差Y是由于上侧冷却或者下侧冷却的哪一个而产生的。因此,能够决定用于减小温度标准偏差Y的上侧冷却能力(上表面冷却排热量)和下侧冷却能力(下表面冷却排热量)的增减方向(控制方向),并能够调整上下传热系数比率X。
此外,能够根据温度标准偏差Y的大小来决定上下传热系数比率X,以使该温度标准偏差Y收敛在容许范围、例如从最小值Ymin到最小值Ymin+10℃以内的范围内。决定该上下传热系数比率X的方法,与使用图3及图4说明的上述实施方式同样,因此省略详细的说明。另外,通过将该温度标准偏差Y收敛在从最小值Ymin到最小值Ymin+10℃以内的范围内,能够将屈服应力、抗拉强度等的偏差抑制在制造容许范围内,能够将热轧钢板H均匀地冷却。
此外,虽然存在相当大的偏差,但如果冷却水量密度比率相对于温度标准偏差Y成为最小值Ymin的冷却水量密度比率为±5%以内,则温度标准偏差Y收敛在从最小值Ymin到最小值Ymin+10℃以内的范围内。即,在使用冷却水量密度的情况下,希望将冷却水量密度的上下比率(冷却水量密度比率)相对于温度标准偏差Y成为最小值Ymin的冷却水量密度比率设定在±5%以内。但是,该容许范围不一定限于包括上下相同的水量密度。
如以上那样,能够反馈控制上侧冷却装置14a和下侧冷却装置14b的冷却能力而定性及定量地调整为适当的冷却能力,因此能够使此后被冷却的热轧钢板H的均匀性进一步提高。
在以上的实施方式中,也可以如图14所示,将冷却热轧钢板H的冷却区间沿轧制方向分割为多个、例如两个分割冷却区间Z1、Z2。在各分割冷却区间Z1、Z2中分别设置有冷却装置14。此外,在各分割冷却区间Z1、Z2的边界、即分割冷却区间Z1、Z2的下游侧,分别设置有温度计40和形状计41。另外,在本实施方式中,将冷却区间分割为两个分割冷却区间,但分割数并非限定于此,而能够任意地设定。例如也可以将冷却区间分割为一个至五个分割冷却区间。
在这种情况下,由各温度计40和各形状计41分别测定分割冷却区间Z1和Z2的下游侧的热轧钢板H的温度和波形状。此后,根据其测定结果,来控制各分割冷却区间Z1、Z2中的上侧冷却装置14a及下侧冷却装置14b的冷却能力。此时,冷却能力被控制,热轧钢板H的温度标准偏差Y收敛在容许范围、例如如上述那样从最小值Ymin到最小值Ymin+10℃以内的范围内。如此,能够调整各分割冷却区间Z1、Z2中的热轧钢板H的上表面冷却排热量及下表面冷却排热量的至少一方。
例如,在分割冷却区间Z1中,根据其下游侧的温度计40和形状计41的测定结果,反馈控制上侧冷却装置14a和下侧冷却装置14b的冷却能力,并调整上表面冷却排热量及下表面冷却排热量的至少一方。
此外也可以为,在分割冷却区间Z2中,根据其下游侧的温度计40和形状计41的测定结果,前馈控制或者反馈控制上侧冷却装置14a和下侧冷却装置14b的冷却能力。无论在哪种情况下,在分割冷却区间Z2中,都能够调整上表面冷却排热量及下表面冷却排热量的至少一方。
另外,根据温度计40和形状计41的测定结果、来控制上侧冷却装置14a和下侧冷却装置14b的冷却能力的方法,与使用图5~图8说明的上述实施方式同样,因此省略详细的说明。
在这种情况下,在各分割冷却区间Z1、Z2的每个中,能够调整热轧钢板H的上表面冷却排热量及下表面冷却排热量的至少一方,因此能够进行更细致的控制。因此,能够将热轧钢板H更均匀地冷却。
在以上的实施方式中,在各分割冷却区间Z1、Z2的每个中、调整热轧钢板H的上表面冷却排热量及下表面冷却排热量的至少一方时,除了温度计40和形状计41的测定结果,还可以使用热轧钢板H的波形状的陡度和板通过速度的至少一方。在这种情况下,通过与使用图9~图12说明的上述实施方式同样的方法,修正至少与陡度或板通过速度相应的热轧钢板H的温度标准偏差Y。此后,根据该修正了的温度标准偏差Y(Y’),来修正各分割冷却区间Z1、Z2中的热轧钢板H的上表面冷却排热量及下表面冷却排热量的至少一方。由此,能够将热轧钢板H进一步均匀地冷却。
此外,根据本实施方式,能够精轧为在热轧钢板H的板宽方向上也成为均匀的形状、材质。图15表示由于中波(middl waviness)而在热轧钢板H的板宽方向上形成振幅不同的波形状的情况的一例。这样,即使在板宽方向上产生振幅不同的波形状、而在板宽方向上形成温度标准偏差的情况下,根据上述的本实施方式,也能够降低该板宽方向的温度标准偏差。
以下,对通过板通过速度的高速度设定而将热轧钢板H均匀地冷却的方法的详细情况进行说明。
图16模式地表示其他实施方式的热轧设备2的例子。该热轧设备2是以用辊上下夹着加热了的板坯S而连续地轧制、使其变薄到最小1.2mm并将其卷取为目的的设备。
该热轧设备2具备:用于加热板坯S的加热炉111;将在该加热炉111中加热了的板坯S沿宽度方向轧制的宽度方向轧机116;将该沿宽度方向轧制的板坯S从上下方向轧制而成为粗轧料的粗轧机112;将粗轧料进一步连续地热精轧到规定厚度的精轧机113;将由该精轧机113热精轧的热轧钢板H通过冷却水冷却的冷却装置114;以及将通过冷却装置114冷却的热轧钢板H卷取成卷材状的卷取装置115。
在加热炉111中配设有通过对经由装入口从外部搬入来的板坯S喷出火焰而将板坯S加热的侧向燃烧器、轴流燃烧器以及顶部燃烧器。被搬入加热炉111中的板坯S,在各区域中形成的各加热带中依次被加热,并且在最终区域中形成的均热带中、利用顶部燃烧器将板坯S均等加热,由此进行用于能够以最佳温度进行搬送的保热处理。当加热炉111中的加热处理全部结束时,板坯S被向加热炉111外搬送,转移到基于粗轧机112的轧制工序。
在粗轧机112中,从加热炉111搬送来的板坯S,在遍及多个机架而配设的圆柱状的旋转辊的间隙中通过。例如,该粗轧机112仅通过在第一机架中上下地配设的工作辊112a而将板坯S热轧成为粗轧料。
接着,通过由工作辊和支承辊构成的多个四辊式轧机112b,将通过了该工作辊112a的粗轧料进一步连续地轧制。结果,在该粗轧工序结束时,粗轧料被轧制到厚度30~60mm程度,并被向精轧机113搬送。另外,粗轧机112的构成并非限定于本实施方式所记载的那样,辊数等能够任意地设定。
精轧机113将从粗轧机112搬送来的粗轧料精轧到其厚度成为几mm程度。该精轧机113使粗轧料在遍及6~7个机架而上下呈一直线地排列的精轧辊113a的间隙中通过,将其逐渐压下。由该精轧机113精轧的热轧钢板H,通过搬送辊132(参照图17)向冷却装置114搬送。另外,具备上述的上下呈一直线地排列的一对精轧辊113a的轧机也被称为轧机机架。
此外,在遍及6~7个机架而排列的各轧制辊113a之间(即轧机机架间),配置有进行精轧中的机架间冷却(辅助冷却)的冷却装置142(辅助冷却装置)。对于该冷却装置142的装置构成等的详细的说明将参照图20而后述。另外,图16中图示出在精轧机113中的两个部位配置有冷却装置142的情况,但该冷却装置142也可以设置在所有轧制辊113a之间,还可以为仅设置在一部分的构成。
冷却装置114是用于对从精轧机113搬送来的热轧钢板H实施基于层流、喷射的喷嘴冷却的设备。如图17所示,该冷却装置114具备:上侧冷却装置114a,对在输出辊道的搬送辊132上移动的热轧钢板H的上表面,从上侧的冷却口131喷射冷却水;以及下侧冷却装置114b,对热轧钢板H的下表面,从下侧的冷却口131喷射冷却水。
对于上侧冷却装置114a及下侧冷却装置114b的每个分别设置有多个冷却口131。此外,在冷却口131上连接有冷却头(省略图示)。通过该冷却口131的个数来决定上侧冷却装置114a及下侧冷却装置114b的冷却能力。另外,该冷却装置114也可以由上下分层流、管层流、喷射冷却等的至少一个构成。
在该冷却装置114中,在调整上侧冷却装置114a的冷却能力和下侧冷却装置114b的冷却能力时,例如也可以分别开启关闭控制与上侧冷却装置114a的冷却口131连接的冷却头和与下侧冷却装置114b的冷却口131连接的冷却头。
或者,也可以控制上侧冷却装置114a和下侧冷却装置114b中的各冷却头的操作参数。即,也可以调整从各冷却口131喷出的冷却水的水量密度、压力、水温的至少一个。
此外也可以为,将上侧冷却装置114a和下侧冷却装置114b的冷却头(冷却口131)间隔剔除,而调整从上侧冷却装置114a和下侧冷却装置114b喷射的冷却水的流量、压力。例如,在将冷却头间隔剔除之前的上侧冷却装置114a的冷却能力高于下侧冷却装置114b的冷却能力的情况下,优选将构成上侧冷却装置114a的冷却头间隔剔除。
如图16所示,卷取装置115以规定的卷取温度卷取由冷却装置114冷却的热轧钢板H。由卷取装置115卷取成卷材状的热轧钢板H被向热轧设备2外搬送。
在如以上那样构成的热轧设备2的冷却装置114中,在进行形成有表面高度(波高度)沿轧制方向变动的波形状的热轧钢板H的冷却的情况下,如上述那样,通过适当地调整从上侧冷却装置114a喷射的冷却水和从下侧冷却装置114b喷射的冷却水的水量密度、压力、水温等,能够将热轧钢板H均匀地冷却。但是,尤其在热轧钢板H的板通过速度较慢的情况下,热轧钢板H与搬送辊132、护板133局部地接触的时间变长,热轧钢板H与搬送辊132、护板133的接触部分由于接触排热而容易被冷却,因此冷却会变得不均匀。以下参照附图对该冷却的不均匀性的主要原因进行说明。
如图18A所示,在热轧钢板H在其轧制方向上具有波形状的情况下,该热轧钢板H的波形状的底部有可能与搬送辊132局部地接触。此外,如图18B所示,在沿轧制方向相邻的搬送辊132彼此之间,有时设置有护板133作为用于防止热轧钢板H落入的支撑。在这种情况下,热轧钢板H的波形状的底部有可能与搬送辊132及护板133局部地接触。这样,在热轧钢板H中,与搬送辊132、护板133局部地接触的部分,与其他部分相比由于接触排热而容易被冷却。因此,热轧钢板H被不均匀地冷却。
尤其是,在热轧钢板H的板通过速度为低速的情况下,该热轧钢板H与搬送辊132、护板133局部地接触的时间变长。结果,如图19A所示,热轧钢板H与搬送辊132、护板133局部地接触的部分(图19A中由虚线包围的部分)与其他部分相比容易被冷却,热轧钢板H被不均匀地冷却。
另一方面,当使热轧钢板H的板通过速度为高速时,上述接触时间变短。并且,当板通过速度高速化时,由于与热轧钢板H与搬送辊132、护板133的接触导致的回跳,而板通过中的热轧钢板H成为从这些搬送辊132、护板133浮起的状态。
此外,当使热轧钢板H的板通过速度高速化时,由于由上述接触导致的回跳,除了热轧钢板H成为从搬送辊132、护板133浮起的状态以外,热轧钢板H与搬送辊132、护板133的接触时间、接触次数减少,因此由该接触导致的温度降低减小到能够忽略的程度。
因此,通过使板通过速度高速化能够抑制接触排热,如图19B所示,能够将热轧钢板H更均匀地冷却。此后,发明人发现通过将该板通过速度设定为550m/min以上能够将热轧钢板H充分均匀地冷却。
另外,这种见解是对于形成有波形状的热轧钢板H的冷却而得到的见解,但由于与其波形状的高度无关地、热轧钢板H的最下点会与搬送辊132、护板133接触,因此与波形状的高度无关地使板通过速度高速化,对于进行均匀的冷却来说有效。
此外,当将热轧钢板H的板通过速度设定为550m/min以上时,热轧钢板H成为从搬送辊132、护板133浮起的状态,因此在该状态下即使对热轧钢板H喷射冷却水,也不会如以往那样在热轧钢板H上存在附着水。因此,能够避免热轧钢板H由于附着水的原因而被不均匀地冷却。
如以上那样,如果除了上述的上下表面排热量控制,还将冷却区间中的热轧钢板H的板通过速度设定为550m/min以上,则能够将具有波高度沿轧制方向周期性地变动的波形状的热轧钢板H更均匀地冷却。
另外,热轧钢板H的板通过速度越高速越好,但不可能超过机械的极限速度(例如1550m/min)。因此,实质上,冷却区间中的热轧钢板H的板通过速度被设定在550m/min以上、机械的极限速度以下的范围内。此外,在预先决定了实际操作时的板通过速度的上限值(操作上限速度)的情况下,优选将热轧钢板H的板通过速度设定在550m/min以上、操作上限速度(例如1200m/min)以下的范围内。
当然,也可以在使用图1~图14说明的热轧钢板冷却方法中,组合板通过速度的高速度设定(设定在550m/min以上、机械的极限速度以下的范围内)。
此外,一般已知在为抗拉强度较大的热轧钢板H(尤其是抗拉强度(TS)为800MPa以上、现实中以1400MPa为上限的、被称为高强度钢的钢板等)的情况下,由于该热轧钢板H的硬度高,因此在热轧设备2中的轧制时产生的加工发热变大。因此,以往,通过将冷却装置114(即冷却区间)中的热轧钢板H的板通过速度抑制得较低,来充分地进行冷却。
但是,当将冷却装置114中的热轧钢板H的板通过速度抑制得较低时,在热轧钢板H形成有波形状的情况下,如上述那样,由于热轧钢板H与搬送辊132、护板133的局部的接触,因此接触部分由于接触排热而容易被冷却,会进行不均匀的冷却。
因此,本申请发明人发现了如下情况,在热轧设备2的精轧机113中,例如在遍及6~7个机架而设置的一对精轧辊113a(即轧机机架)彼此之间进行冷却(所谓机架间冷却),由此抑制上述加工发热,能够将冷却装置114中的热轧钢板H的板通过速度设定为550m/min以上。以下,参照图20对上述的机架间冷却进行说明。
图20是能够进行机架间冷却的精轧机113的说明图,为了说明而将精轧机113的一部分放大,对三个轧机机架进行了图示。另外,在图20中,对于与上述实施方式相同的构成要素赋予了相同的符号。如图20所示,在精轧机113中,设置有多个(图20中为三个)具备上下呈一直线地排列的一对精轧辊113a等的轧机机架140。在各轧机机架140彼此之间,设置有实施基于层流、喷射的喷嘴冷却的设备即冷却装置142,在轧机机架140彼此之间,能够对热轧钢板H进行机架间冷却。
如图20所示,该冷却装置142具备:上侧冷却装置142a,对在精轧机113中搬送的热轧钢板H,通过冷却口146从上侧喷出冷却水;以及下侧冷却装置142b,对热轧钢板H下表面,从下侧喷出冷却水。对于上侧冷却装置142a及下侧冷却装置142b的每个分别设置有多个冷却口146。此外,在冷却口146上连接有冷却头(省略图示)。另外,该冷却装置142也可以由上下分层流、管层流、喷射冷却等的至少一个构成。
在具有图20所示的构成的精轧机113中,尤其在热轧钢板H的抗拉强度(TS)为800MPa以上的情况下,通过进行机架间冷却来抑制热轧钢板H的加工发热。由此,能够将冷却装置114中的热轧钢板H的板通过速度保持在550m/min以上。因此,在以往以低速的板通过速度进行冷却的情况下成为问题的、由于热轧钢板H与搬送辊132、护板133的局部接触而接触部分由于接触排热而容易被冷却这一点被消除,能够将热轧钢板H充分均匀地冷却。
在以上的实施方式中,冷却装置114对热轧钢板H的冷却,优选在该热轧钢板H的温度为600℃以上的范围内进行。热轧钢板H的温度成为600℃以上的温度区域是所谓膜状沸腾区域。即,在这种情况下,能够避免所谓过渡沸腾区域,能够在膜状沸腾区域中冷却热轧钢板H。在过渡沸腾区域中,在对热轧钢板H的表面喷射冷却水时,在该热轧钢板H的表面上,混合存在被蒸汽膜覆盖的部分和冷却水被直接喷射到热轧钢板H上的部分。因此,不能够将热轧钢板H均匀地冷却。
另一方面,在膜状沸腾区域中,在热轧钢板H的表面整体被蒸汽膜覆盖的状态下进行热轧钢板H的冷却,因此能够将热轧钢板H均匀地冷却。因此,如本实施方式那样,在热轧钢板H的温度为600℃以上的范围内,能够将热轧钢板H更均匀地冷却。
以上,参照附图对本发明的优选实施方式进行了说明,但本发明并非限定于上述实施方式。本领域技术人员能够了解,在专利请求范围所述的构思的范畴内,能够想到各种变更例或修正例是显而易见,对于这些当然也属于本发明的技术范围。
实施例
本申请发明人为了证实通过将热轧钢板的板通过速度设定为550m/min以上能够均匀地进行热轧钢板的冷却的情况,而作为实施例进行了热轧钢板的冷却实验。
(实施例1)
对于板厚2.5mm、宽度1200mm、抗拉强度400MPa及形成有陡度2%的中波的热轧钢板,变更冷却装置中的板通过速度而进行了冷却。具体地,将板通过速度变更为400m/min、450m/min、500m/min、550m/min、600m/min、650m/min,并各进行了20次各板通过速度下的热轧钢板的冷却。
此后,测定卷取时的热轧钢板的温度,使用该温度测定结果计算出温度变动的标准偏差的平均值(CT温度变动量)。对该计算出的CT温度变动量进行了评价的结果由以下的表3表示。另外,作为评价基准,在CT温度变动量大于25℃的情况下,评价为未被均匀地冷却,在CT温度变动量为25℃以下的情况下,评价为被均匀地冷却。
[表5]
板通过速度[m/min] 400 450 500 550 600 650
精轧出侧温度[℃] 830 850 870 890 910 930
CT温度变动量[℃] 58 37 32 12 8 6
评价 C C C B A A
在全部条件下都没有机架间冷却
评价  C:CT>25℃  B:25≥CT≥10  A:10>CT
如表5所示,在板通过速度为500m/min以下的情况下,CT温度变动量未充分地降低(高于25℃),未充分地进行热轧钢板的均匀的冷却。另一方面可知,在板通过速度为550m/min以上的情况下,CT温度变动量被抑制为25℃以下,进行了热轧钢板的均匀的冷却。另外,可知尤其是在板通过速度为600m/min以上的情况下,CT温度被抑制到低于10℃(8℃、6℃),因此对于实现热轧钢板的均匀的冷却来说,该条件更优选。
(实施例2)
对于板厚2.5mm、宽度1200mm、抗拉强度800MPa及形成有陡度2%的中波的热轧钢板,进行机架间冷却,并变更冷却装置中的板通过速度而进行了冷却,以使精轧的出口侧温度成为880℃。具体地,将板通过速度变更为400m/min、450m/min、500m/min、550m/min、600m/min、650m/min,并各进行了20次各板通过速度下的热轧钢板的冷却。
此后,测定卷取时的热轧钢板的温度,使用该温度测定结果计算出温度变动的标准偏差的平均值(CT温度变动量)。对该计算出的CT温度变动量进行了评价的结果由以下的表4表示。另外,关于评价基准与上述实施例1的情况同样,仅在板通过速度400m/min的情况下未进行机架间冷却。
[表6]
板通过速度[m/min] 400 450 500 550 600 650
机架间冷却
CT温度变动量[℃] 62 43 28 10 6 6
评价 C C C B A A
适宜地进行机架间冷却,以使精轧后的出侧温度成为880℃
评价  C:CT>25℃  B:25≥CT≥10  A:10>CT
如表6所示,在板通过速度为500m/min以下的情况下,即使在进行了机架间冷却的情况下,CT温度变动量也未充分地降低(高于25℃),未充分地进行热轧钢板的均匀的冷却。另一方面,可知在板通过速度为550m/min以上的情况下,CT温度变动量被抑制在25℃以下,进行了热轧钢板的均匀的冷却。
此外,在进行了机架间冷却的情况(即表6所示的情况)下,即使对于硬度比较高(抗拉强度800MPa)的热轧钢板,CT温度变动量也被抑制。即,可知除了使热轧钢板的冷却时的板通过速度为550m/min以上以外,通过实施精轧机中的机架间冷却,即使对于所有钢材、尤其是硬度高的钢材,也能够进行均匀的冷却。
产业上的可利用性
本发明在对由精轧机热轧、并形成有表面高度沿轧制方向变动的波形状的热轧钢板进行冷却时有用。
符号的说明
1、2       热轧设备
11、111    加热炉
12、112    粗轧机
12a、112a  工作辊
12b、112b  四辊式轧机
13、113    精轧机
13a、113a  精轧辊
14、114    冷却装置
14a、114a  上侧冷却装置
14b、114b  下侧冷却装置
15、115    卷取装置
16、116    宽度方向轧机
31、131    冷却口
32、132    搬送辊
40         温度计
41         形状计
H          热轧钢板
S          板坯
Z1、Z2     分割冷却区间

Claims (15)

1.一种热轧钢板冷却方法,对由精轧机热轧的热轧钢板、在设置在其板通过路径上的冷却区间中进行冷却,该热轧钢板冷却方法的特征在于,具有:
目标比率设定工序,根据表示预先通过实验在使上述热轧钢板的陡度及板通过速度为恒定值的条件下求出的、上述热轧钢板的上下表面的传热系数的比率即上下传热系数比率(X)与上述热轧钢板的冷却中或冷却后的温度标准偏差(Y)之间的相关关系的相关数据,将上述温度标准偏差(Y)成为最小值(Ymin)的上下传热系数比率(X1)设定为目标比率(Xt),或者根据上述相关数据,将上述温度标准偏差(Y)收敛在从最小值(Ymin)到最小值(Ymin)+10℃以内的范围内的上下传热系数比率(X)设定为上述目标比率(Xt);以及
冷却控制工序,控制上述冷却区间中的上述热轧钢板的上表面冷却排热量与下表面冷却排热量的至少一方,以使上述冷却区间中的上述热轧钢板的上下传热系数比率(X)与上述目标比率(Xt)一致。
2.如权利要求1所述的热轧钢板冷却方法,其特征在于,
对于上述陡度及上述板通过速度的值不同的多个条件的每个准备上述相关数据,
在上述目标比率设定工序中,根据上述多个相关数据中、与上述陡度及上述板通过速度的实测值相应的相关数据,来设定上述目标比率(Xt)。
3.如权利要求2所述的热轧钢板冷却方法,其特征在于,
上述相关数据是用回归式来表示上述上下传热系数比率(X)与上述温度标准偏差(Y)之间的相关关系的数据。
4.如权利要求3所述的热轧钢板冷却方法,其特征在于,
上述回归式通过线性回归来导出。
5.如权利要求1所述的热轧钢板冷却方法,其特征在于,进一步具有:
温度测定工序,按时间序列测定上述冷却区间的下游侧的上述热轧钢板的温度;
温度平均值计算工序,根据上述温度的测定结果来计算上述温度的时间序列平均值;以及
冷却排热量调整工序,调整上述冷却区间中的上述热轧钢板的上述上表面冷却排热量与上述下表面冷却排热量的合计值,以使上述温度的时间序列平均值与规定的目标温度一致。
6.如权利要求1所述的热轧钢板冷却方法,其特征在于,进一步具有:
温度测定工序,按时间序列测定上述冷却区间的下游侧的上述热轧钢板的温度;
变动速度测定工序,按时间序列测定与上述冷却区间的下游侧的上述热轧钢板的温度测定部位为相同部位的上述热轧钢板的铅垂方向的变动速度;
控制方向决定工序,在设上述热轧钢板的铅垂方向的朝上方向为正的情况下,在上述变动速度为正的区域中,在相对于上述热轧钢板的波形状1个周期以上的范围的平均温度、上述热轧钢板的温度低的情况下,将上述上表面冷却排热量减少的方向及上述下表面冷却排热量增加的方向的至少一个方向决定为控制方向,在相对于上述平均温度、上述热轧钢板的温度高的情况下,将上述上表面冷却排热量增加的方向及上述下表面冷却排热量减少的方向的至少一个方向决定为上述控制方向,在上述变动速度为负的区域中,在相对于上述平均温度、上述热轧钢板的温度低的情况下,将上述上表面冷却排热量增加的方向及上述下表面冷却排热量减少的方向的至少一个方向决定为上述控制方向,在相对于上述平均温度、上述热轧钢板的温度高的情况下,将上述上表面冷却排热量减少的方向及上述下表面冷却排热量增加的方向的至少一个方向决定为上述控制方向;以及
冷却排热量调整工序,根据通过上述控制方向决定工序决定的上述控制方向,来调整上述冷却区间中的上述热轧钢板的上述上表面冷却排热量及上述下表面冷却排热量的至少一方。
7.如权利要求6所述的热轧钢板冷却方法,其特征在于,
上述冷却区间沿上述热轧钢板的板通过方向被分割为多个分割冷却区间,
在上述温度测定工序及上述变动速度测定工序中,在上述分割冷却区间的每个边界按时间序列测定上述热轧钢板的温度及变动速度,
在上述控制方向决定工序中,根据上述分割冷却区间的每个边界的上述热轧钢板的温度及变动速度的测定结果,对上述分割冷却区间的每个决定上述热轧钢板的上下表面的冷却排热量的增减方向,
在上述冷却排热量调整工序中,为了根据对上述分割冷却区间的每个决定的上述控制方向、在上述分割冷却区间的每个中调整上述热轧钢板的上述上表面冷却排热量及上述下表面冷却排热量的至少一方,而进行反馈控制或前馈控制。
8.如权利要求7所述的热轧钢板冷却方法,其特征在于,进一步具有:
测定工序,在上述分割冷却区间的每个边界测定上述热轧钢板的上述陡度或上述板通过速度;以及
冷却排热量修正工序,根据上述陡度或上述板通过速度的测定结果,修正上述分割冷却区间的每个中的上述热轧钢板的上述上表面冷却排热量及上述下表面冷却排热量的至少一方。
9.如权利要求1所述的热轧钢板冷却方法,其特征在于,
进一步具有后冷却工序,该后冷却工序为,在上述冷却区间的下游侧对上述热轧钢板进一步进行冷却,以使其进入上述热轧钢板的温度标准偏差被容许的范围。
10.如权利要求1所述的热轧钢板冷却方法,其特征在于,
上述冷却区间中的上述热轧钢板的板通过速度被设定在550m/min以上、机械的极限速度以下的范围内。
11.如权利要求10所述的热轧钢板冷却方法,其特征在于,
上述热轧钢板的抗拉强度为800MPa以上。
12.如权利要求10所述的热轧钢板冷却方法,其特征在于,
上述精轧机由多个轧机机架构成,
该热轧钢板冷却方法进一步具备在上述多个轧机机架彼此之间进行上述热轧钢板的辅助冷却的辅助冷却工序。
13.如权利要求1所述的热轧钢板冷却方法,其特征在于,
在上述冷却区间中,设置有具有对上述热轧钢板的上表面喷射冷却水的多个头的上侧冷却装置和具有对上述热轧钢板的下表面喷射冷却水的多个头的下侧冷却装置,
通过对上述各头进行开启关闭控制来调整上述上表面冷却排热量及上述下表面冷却排热量。
14.如权利要求1所述的热轧钢板冷却方法,其特征在于,
在上述冷却区间中,设置有具有对上述热轧钢板的上表面喷射冷却水的多个头的上侧冷却装置和具有对上述热轧钢板的下表面喷射冷却水的多个头的下侧冷却装置,
通过对上述各头的水量密度、压力及水温的至少一个进行控制来调整上述上表面冷却排热量及上述下表面冷却排热量。
15.如权利要求1所述的热轧钢板冷却方法,其特征在于,
上述冷却区间中的冷却,在上述热轧钢板的温度为600℃以上的范围内进行。
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