CN106604785B - 厚钢板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明目的在于，提供一种能够确保材质偏差少的高品质的厚钢板的、厚钢板的制造方法。厚钢板的制造方法，其特征在于，在依序进行热轧工序、热矫直工序及加速冷却工序从而制造厚钢板的方法中，在所述热矫直工序和加速冷却工序之间具有除鳞工序，所述除鳞工序进行2次除鳞水的喷射，在所述除鳞工序中，将向厚钢板的表面喷射的除鳞水的能量密度设成2次喷射的合计为0.07J/mm2以上，在从喷射第1次的除鳞水起0.5s以上之后喷射第2次的除鳞水，并且，将即将要喷射第2次的除鳞水之前的钢板表面温度设为Ar3相变点以下。

Description

厚钢板的制造方法
技术领域
本发明涉及厚钢板的制造方法。
背景技术
在通过热轧制造厚钢板的工艺中，控制冷却的应用逐渐扩大。例如，如图1所示，在通过加热炉1将厚钢板(未图示)再加热后，在除鳞装置2中将厚钢板除鳞。然后，厚钢板通过轧机3而被轧制后，通过形状矫直装置4而被矫直，之后，在加速冷却装置5中进行利用水冷或空冷的控制冷却。需要说明的是，图中的箭头为厚钢板的行进方向。
已知在通过加速冷却装置将厚钢板水冷的情况下，如图2所示，由于厚钢板表面的氧化皮变得越厚，冷却速度将变得越大，因此冷却时间变短。然而，由于若在氧化皮厚度中存在偏差，则冷却速度变得不均匀，因此存在强度、硬度等材质发生偏差的问题。
另外，在氧化皮厚不均匀的情况下，如上所述，冷却速度变得不均匀。这种情况下，已知，厚钢板宽度方向上的、加速冷却停止时的厚钢板表面温度(以下，称为“冷却停止温度”)的分布例如如图3所示发生偏差。像这样，由于厚钢板的冷却停止温度发生偏差，因此存在不能获得均匀的材质的问题。若示出具体例子，当厚钢板宽度方向上混合存在氧化皮厚为40μm和20μm的部位时，关于将板厚25mm的厚钢板从800℃冷却至目标温度500℃时的冷却停止温度，在40μm的部位为460℃，在20μm的部位为500℃。在40μm的部位处，冷却停止温度比目标温度低40℃，其结果，不能获得均匀的材质。
于此，专利文献1公开了一种控制氧化皮厚度从而进行冷却速度的均匀化、实现冷却停止温度的均匀化的方法。在专利文献1中，在轧制中使用在轧机的前后具有的除鳞装置，当厚钢板的末端与前端相比冷却停止温度变低时，以使末端侧的除鳞的喷射水量比前端侧的喷射水量多的方式进行控制。通过以这种方式在厚钢板的长度方向上控制氧化皮除去率，残存厚度，从而改变控制冷却时的钢板表面的导热系数，进行厚钢板的长度方向的冷却停止温度的均匀化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6-330155号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在现有的技术中，通过调节冷却水量、搬送速度，从而实现了冷却停止温度的均匀化。然而，在该方法中，由于根据氧化皮厚的偏差，而冷却速度发生偏差，因此不仅是冷却速度的均匀化困难，冷却停止温度的均匀化也是困难的。
另外，在专利文献1的方法中，由于在线上(online)不能控制氧化皮除去率、残存厚度的话，也不能控制导热系数，因此不能实现高精度的冷却速度的均匀化。另外，在改变氧化皮除去率时，由于在氧化皮残存部位与剥离部位处冷却停止温度不同，因此在材质上出现偏差。
本发明的目的在于，解决上述问题，提供一种能够确保材质偏差少的高品质的厚钢板的、厚钢板的制造方法。
用于解决问题的手段
本发明是为了解决所述的现有技术的问题点而做出的，其要旨如下所述。
[1]一种厚钢板的制造方法，其特征在于，在依序进行热轧工序、热矫直工序及加速冷却工序从而制造厚钢板的方法中，在所述热矫直工序和加速冷却工序之间具有除鳞工序，所述除鳞工序进行2次除鳞水的喷射，在所述除鳞工序中，将向厚钢板的表面喷射的除鳞水的能量密度设成2次喷射的合计为0.07J/mm2以上，在从喷射第1次的除鳞水起0.5s以上之后喷射第2次的除鳞水，并且，将即将要喷射第2次的除鳞水之前的钢板表面温度设为Ar3相变点以下。
[2]一种厚钢板的制造方法，其特征在于，在依序进行热轧工序、热矫直工序及加速冷却工序从而制造厚钢板的方法中，在所述热矫直工序和加速冷却工序之间具有除鳞工序，所述除鳞工序进行2次以上除鳞水的喷射，在所述除鳞工序中，将向厚钢板的表面喷射的除鳞水的能量密度设成2次以上的喷射的合计为0.07J/mm2以上，在从喷射紧邻最终的除鳞水之前的除鳞水起0.5s以上之后喷射最终的除鳞水，并且，将即将要喷射最终的除鳞水之前的钢板表面温度设为Ar3相变点以下。
[3][1]或[2]所述的厚钢板的制造方法，其特征在于，当将冷却前的厚钢板温度设为T[K]时，从所述除鳞工序结束后至所述加速冷却工序开始之间的时间t[s]满足下式：t≤5×10-9×exp(25000/T)
发明效果
根据本发明，能够实现冷却速度及冷却停止温度的均匀化。其结果，能够制造材质偏差少的高品质的厚钢板。
附图说明
[图1]图1为示出现有技术的厚钢板的制造设备的概略图。
[图2]图2为示出加速冷却时的、氧化皮厚度、冷却时间、与厚钢板表面温度的关系的图。
[图3]图3为示出加速冷却后的、厚钢板的宽度方向位置与冷却停止温度的关系的图。
[图4]图4为示出作为本发明的一个实施方式的厚钢板的制造设备的概略图。
[图5]图5为示出除鳞装置的喷射喷嘴的配置关系的示意图，(a)为示出喷射喷嘴的位置关系的示意图，(b)为示出喷淋图案的示意图。
[图6]图6为示出除鳞水的能量密度与氧化皮剥离率的关系的图。
[图7]图7为示出每次除鳞工序中的、厚钢板的温度历史的图。
[图8]图8为从第1次除鳞至进行第2次除鳞的厚钢板的相变图。
[图9]图9为本发明的一个实施方式涉及的加速冷却装置的侧面图。
[图10]图10为本发明的一个实施方式涉及的其他加速冷却装置的侧面图。
[图11]图11为说明本发明的一个实施方式涉及的隔板的喷嘴配置例的图。
[图12]图12为说明隔板上的冷却排水的流动的图。
[图13]图13为说明隔板上的冷却排水的其他流动的图。
[图14]图14为说明加速冷却装置中的冷却水的流动的图。
[图15]图15为说明加速冷却装置中的冷却水的流动的图。
[图16]图16为说明与加速冷却装置中的隔板上的冷却排水非干扰的图。
具体实施方式
以下，参照附图，说明用于实施本发明的方式。
图4为示出本发明的一个实施方式的厚钢板的制造设备的概略图。在图4中，箭头为厚钢板的搬送方向。从厚钢板的搬送方向上游侧起，依次配置有加热炉1、除鳞装置2、轧机3、形状矫直装置4、除鳞装置6、除鳞装置7、加速冷却装置5。在图4中，用加热炉1将厚钢板(未图示)再加热之后，为了在除鳞装置2中除去一次氧化皮，而将厚钢板除鳞。然后，厚钢板通过轧机3而被热轧、并通过形状矫直装置4矫直后，在除鳞装置6及除鳞装置7中，进行将氧化皮完全除去的除鳞。然后，在加速冷却装置5中，进行利用水冷或空冷进行的控制冷却。
本发明中，在形状矫直装置4与加速冷却装置5之间，配置2个除鳞装置，即除鳞装置6及除鳞装置7。图4所示的除鳞装置仅为2列。需要说明的是，也可由3列以上构成。在如图4所示除鳞装置为2列的情况下，其特征在于，将从除鳞装置6及除鳞装置7向厚钢板的表面喷射的除鳞水的能量密度设成2列喷射喷嘴的合计为0.07J/mm2以上，在从除鳞装置6喷射除鳞水后，在0.5s以上之后，从除鳞装置7喷射除鳞水，将即将要从除鳞装置7喷射除鳞水之前的钢板表面温度设为Ar3相变点以下。在除鳞装置为3列以上的情况下，将构成的所有的除鳞装置的列的喷射喷嘴的合计设成0.07J/mm2以上，将紧邻最终的除鳞装置之前喷射除鳞水后，在0.5s以上之后喷射最终的除鳞水，将即将要喷射最终的除鳞水之前的钢板表面温度设为Ar3相变点以下。由此，能够完全除去氧化皮并实现均匀的冷却。
本发明中，例如，如图5(a)所示，相对于厚钢板的长度方向，除鳞装置6的除鳞集水头6-1及除鳞装置7的除鳞集水头7-1配置2列。从设置于除鳞集水头的多个喷射喷嘴6-2、7-2向厚钢板1喷射除鳞水，并成为如图5(b)所示的喷淋图案22。需要说明的是，为了防止第2列的除鳞装置7的除鳞水的飞溅的水对第1列的除鳞装置6的除鳞水产生干扰，作为喷射喷嘴6-2、7-2的配置关系，优选在长度方向上、即钢板的搬送方向上离开500mm以上。另外，宽度方向的喷射图案优选设为通过喷射喷嘴6-2和喷射喷嘴7-2而在宽度方向上错开的交错配置。图5(a)所示的除鳞装置的列为2列。需要说明的是，3列以上也能获得同样的效果。在除鳞装置为3列以上的情况下，与除鳞装置为2列的情况相同，优选使各喷嘴列在长度方向上离开500mm以上，并设为交错配置。这里，由于在大于3列的情况下，上述效果饱和，因此上限优选为3列。
除鳞时，氧化皮表面由于除鳞水而被冷却，由此氧化皮中产生热应力，并且由除鳞水带来的冲击力发挥作用。其结果，氧化皮通过剥离或破坏而被除去。本申请的发明人进行潜心研究后，发现在热间形状矫直与加速冷却工序之间，通过进行2次以上除鳞，能够获得2次以上的、除鳞时产生的热应力的效果。能量密度与氧化皮剥离率(氧化皮剥离了的面积与钢板面积的比例)的关系具体变为如图6的“无相变”所示。
此外，如图6的“有相变”所示，将向厚钢板的表面喷射的除鳞水的能量密度设成2次喷射的合计为0.07J/mm2以上，在从除鳞装置6向厚钢板表面喷射除鳞水后，在0.5s以上之后从除鳞装置7向厚钢板表面喷射除鳞水，并且，将从除鳞装置开始喷射除鳞水时的钢板表面温度设为Ar3相变点以下，由此，能够更加高效地除去氧化皮。在除鳞水的喷射次数为3次以上的情况下，通过将除鳞水喷射开始时的钢板表面温度设为Ar3相变点以下，也能确认到能够高效地除去氧化皮的效果。这里，关于2次的除鳞的合计的能量密度能够通过对由后述式而计算的每次的除鳞的能量密度进行合计而算出。另外，Ar3相变点能够通过下述式(*)而算出。
Ar3(℃)＝910-310C-80Mn-20Cu-15Cr-55Ni-80Mo...(*)
其中，元素符号表示各元素的钢中含量(质量％)，在不含的情况下，设为0。
本申请的发明人经调查，通过将向厚钢板的表面喷射的除鳞水的能量密度设成2次以上的喷射的合计为0.07J/mm2以上，并且，使即将要喷射最终的除鳞水之前的厚钢板表面温度下降至Ar3相变点以下，从而能够使厚钢板表面发生相变，由于钢基体的相变而在氧化皮与钢基体的界面中产生偏移，氧化皮密合力降低，利用除鳞而进行的氧化皮除去变得容易，能够通过更小的能量密度的除鳞水而进行氧化皮剥离。
除鳞装置6、7的除鳞水喷射时的温度历史如图7所示。由于钢基体的最外表层部被过度冷却而促进了相变，因此即便在Ar3相变点以下的保持时间为1s以下的非常短的时间，钢基体最外表层的仅数十μm发生铁素体相变。另外，本申请的发明人在对第1次除鳞和第2次除鳞的除鳞水喷射的时间进行各种改变，从而调查钢基体最外表层部的铁素体相变有无，结果发现其如图8所示。若第2次除鳞中的除鳞水喷射开始时的钢板表面温度为Ar3相变点以下，且从第1次除鳞至进行第2次除鳞为止的时间为0.5s以上，则在钢基体的表层部发生铁素体相变。相变由于仅发生在钢基体最外表层部的数十μm，因此在几乎不对强度等材质产生影响的情况下，使得利用除鳞进行的氧化皮的剥离变得容易。
因而，若将第1次除鳞水喷射后至第2次的除鳞水喷射为止的时间设成0.5s以上，并将第2次除鳞中的即将要喷射除鳞水之前的钢板表面温度设成Ar3相变点以下，则第2次除鳞中的氧化皮剥离效果提高，且氧化皮剥离所需的除鳞时的除鳞水的能量变小。
在除鳞水的喷射次数为3次以上的情况下，同样地，若将紧邻最终的除鳞水喷射后至最终的除鳞水喷射为止的时间设成0.5s以上，并将即将要喷射最终的除鳞水之前的钢板表面温度设成Ar3相变点以下，则最终的除鳞中的氧化皮剥离效果提高，氧化皮剥离所需的除鳞时的除鳞水的能量变小。
另外，本申请的发明人对借助除鳞装置6的第1次除鳞的能量密度、借助除鳞装置7的第2次除鳞的能量密度进行了研究。如上所述，当通过第1次除鳞而在喷射第2次的除鳞水前、钢基体表层发生铁素体相变的情况下，借助第2次除鳞的氧化皮剥离效果提高。因此，通过在1次中投入钢基体表层发生相变所需的能量，在第2次以更大的能量密度进行除鳞，从而能够更高效地将氧化皮剥离。具体而言，优选将第1次除鳞的能量密度设成0.02J/mm2以上。若小于此的话，为了通过第1次除鳞水的冷却而使钢基体表层发生相变，则需要在除鳞开始前，预先降低钢板温度等，在除鳞前将钢板冷却。需要说明的是，作为除鳞能力，除鳞水的能量密度没有上限。然而，若2次的合计大于0.7J/mm2，则泵的吐出压力等变大，因此优选0.7J/mm2以下。
第2次除鳞时的钢板表面温度大于Ar3相变点，或从第1次除鳞至进行第2次除鳞为止的时间小于0.5s的情况下，在第2次除鳞前，不发生铁素体相变，不能期待借助相变的氧化皮剥离性提高。
由以上关系可知，即便在将除鳞进行2次以上，且其合计的能量密度为0.07J/mm2以上的情况下，若直至第2次的除鳞水喷射为止未发生相变的话，氧化皮残存在钢板的一部分，冷却停止温度发生偏差、材质变得不均匀。
除鳞次数为3次以上的情况下，与除鳞次数为2次的情况相同，同样优选将紧邻最终的除鳞之前的除鳞的能量密度设为0.02J/mm2以上，另外，优选所有除鳞次数的合计的除鳞水的能量密度的合计为0.7J/mm2以下。
这里，向厚钢板喷射的除鳞水的能量密度E(J/mm2)，是通过除鳞而将氧化皮除去的能力的指标，且以如下(1)式那样定义。
E＝Qρv2t÷(2dW)...(1)
其中，Q：除鳞水的喷射流量[m3/s]、d：扁平喷嘴的喷淋喷射厚度[mm]、W：扁平喷嘴的喷淋喷射宽度[mm]、流体密度ρ[kg/m3]、冲击厚钢板时的流体速度v[m/s]、冲击时间t[s](t＝d/1000V，搬送速度V[m/s])。
然而，由于冲击厚钢板时的流体速度v的测定未必容易，因此若要严谨地求出由(1)式定义的能量密度E，需要大量的劳动力。
因此，本申请的发明人进一步进行研究，结果发现，作为向厚钢板喷射的除鳞水的能量密度E(J/mm2)的简便的定义，采用水量密度×喷射压力×冲击时间即可。这里，水量密度(m3/(mm2·min))是由“除鳞水的喷射流量÷除鳞水冲击面积”计算得到的值。喷射压力(N/m2(＝Pa))由除鳞水的吐出压力定义。冲击时间(s)为由“除鳞水的冲击厚度÷厚钢板的搬送速度”计算得到的值。需要说明的是，通过上述简便定义所算出的本发明的高压水的能量密度与氧化皮剥离率之间的关系也与图6相同。
利用加速冷却装置5进行的厚钢板的冷却时的稳定性会受到影响。关于厚钢板的表面的氧化皮，厚钢板的氧化皮的生长通常能够通过扩散控制(diffusion control)而决定，且已知通过如下(2)式表示。
ξ2＝a×exp(-Q/RT)×t...(2)
其中，ξ：氧化皮厚度，a：常数，Q：活化能，R：常数，T：冷却前的厚钢板温度[K]，t：时间。
因此，考虑利用除鳞装置6、7进行的氧化皮除去后的氧化皮生长，以各种温度、时间进行氧化皮生长的模拟实验，从而以实验的方式导出上述(2)式的常数，进一步对氧化皮厚度和冷却稳定性进行潜心研究。结果发现，在氧化皮厚度为15μm以下的条件下冷却稳定，当氧化皮厚度为10μm以下的条件下更加稳定，氧化皮厚度为5μm以下的条件下非常稳定。
当氧化皮厚度为15μm以下时，基于上述(2)式，能够导出下述式(3)。即，当从利用除鳞装置6、7进行的厚钢板的氧化皮除去结束后，至通过加速冷却装置5开始厚钢板的冷却为止的时间t[s]满足如下(3)式的情况下，利用加速冷却装置5进行的冷却稳定。
t≤5×10-9×exp(25000/T)...(3)
其中，T：冷却前的厚钢板温度[K]。
另外，当氧化皮厚度为10μm以下时，基于上述(2)式，能够导出下述式(4)。即，当从利用除鳞装置6、7进行的厚钢板的氧化皮的除去结束后，至通过加速冷却装置5开始厚钢板的冷却为止的时间t[s]满足如下(4)式的情况下，利用加速冷却装置5进行的冷却更加稳定。
t≤2.2×10-9×exp(25000/T)...(4)
此外，当氧化皮厚度为5μm以下时，基于上述(2)式，能够导出下述式(5)。即，当从利用除鳞装置6、7进行的厚钢板的氧化皮除去结束后，至通过加速冷却装置5开始厚钢板的冷却为止的时间t[s]满足如下(5)式的情况下，利用加速冷却装置5进行的冷却非常稳定。
t≤5.6×10-10×exp(25000/T)...(5)
接着，对本发明的加速冷却装置5进行说明。如图9所示，本发明的加速冷却装置5的上表面冷却设备具有：向厚钢板10的上表面供给冷却水的上集水座11，从所述上集水座11悬垂的、喷射棒状冷却水的冷却水喷射喷嘴13，在厚钢板10与上集水座11之间设置的隔板15。优选在隔板15上设置多个给水口16和排水口17，所述给水口16为在内部插入所述冷却水喷射喷嘴的下端部的给水口，所述排水口17为将向所述厚钢板10的上表面供给的冷却水向所述隔板15上排水的排水口。
具体而言，上表面冷却设备具有：向厚钢板10的上表面供给冷却水的上集水座11，从所述上集水座11悬垂的冷却水喷射喷嘴13，和在上集水座11与厚钢板10之间、在厚钢板宽度方向的范围内水平设置的具有多个贯通孔(给水口16和排水口17)的隔板15。并且，冷却水喷射喷嘴13由喷射棒状冷却水的圆管喷嘴形成，其前端插入设置于所述隔板15的贯通孔(给水口16)内，从而以比隔板15的下端部更靠上方的方式设置。需要说明的是，为了防止吸入上集水座11内的底部的异物从而发生堵塞，冷却水喷射喷嘴13优选以其上端向上集水座11的内部突出的方式穿入上集水座11内。
这里，所谓本发明中的棒状冷却水，是指从圆形(也包括椭圆、多角的形状)的喷嘴喷出口在一定程度加压的状态下所喷射的冷却水，并且是来自喷嘴喷出口的冷却水的喷射速度为6m/s以上、优选为8m/s以上，且从喷嘴喷出口喷射的水流的截面保持为大致圆形的、具有连续性和直线前进性的水流的冷却水。即，与来自圆管层状喷嘴的自由落体流动、或喷淋那样的以液滴状态被喷射的流动不同。
之所以以冷却水喷射喷嘴13的前端插入贯通孔内从而以成为比隔板15的下端部更靠上方的方式设置，是因为，假设即便在前端向上方翘起的厚钢板进入的情况下，也能防止冷却水喷射喷嘴13由于隔板15而发生损伤。由此，由于冷却水喷射喷嘴13能够在良好的状态下在长时间范围内进行冷却，因此能够在不进行设备维修的情况下，防止厚钢板的温度不均的发生。
另外，由于圆管喷嘴13的前端插入贯通孔内，因此如图16所示，因此其不会干扰流过隔板15的上表面的虚线箭头的排出水的宽度方向流动。因而，从冷却水喷射喷嘴13喷射的冷却水与宽度方向位置无关，能够均等地到达厚钢板上表面，能够在宽度方向上进行均匀的冷却。
若示出隔板15的一个例子，则如图11所示，在隔板15中，在厚钢板宽度方向以80mm的节距、在搬送方向上以80mm节距以网格状开有多个直径为10mm的贯通孔。并且，在给水口16内插有外径8mm、内径3mm、长度140mm的冷却水喷射喷嘴13。冷却水喷射喷嘴13以交错格子状排列，未穿过冷却水喷射喷嘴13的贯通孔成为冷却水的排水口17。如上所述，在本发明的加速冷却装置的隔板15内设置的多个贯通孔由几乎同等数目的给水口16和排水口17构成，并且它们分别分担作用，功能。
此时，与冷却水喷射喷嘴13的圆管喷嘴13的内部的总截面积相比，排水口17的总截面积充分变大，并且确保为圆管喷嘴13的内部的总截面积的11倍左右，如图9所示，向厚钢板上表面供给的冷却水充满厚钢板表面与隔板15之间，通过排水口17而被导入隔板15的上方，并被迅速排出。图12为说明隔板上的厚钢板宽度方向端部附近的冷却排水的流动的主视图。排水口17的排水方向与冷却水喷射方向相反，呈向上的方式，穿过隔板15的上方的冷却排水向厚钢板宽度方向外侧改变方向，流过上集水座11与隔板15之间的排水流路从而被排水。
另一方面，图13所示的例子为这样的例子：使排水口17在厚钢板宽度方向上倾斜、排水方向为以朝向厚钢板宽度方向外侧的方式而向宽度方向外侧倾斜的方向。由此，由于隔板15上的排出水19在厚钢板宽度方向上的流动变得顺畅、排水得以促进，因此优选。
这里，如图14所示，若排水口和给水口设置于同一贯通孔内，则冷却水在向厚钢板冲击后，难以穿到隔板15的上方，在厚钢板10与隔板15之间朝向厚钢板宽度方向端部流动。这样，厚钢板10与隔板15之间的冷却排水的流量越靠近板宽度方向的端部越多，因此喷射冷却水18贯通滞留水膜从而到达厚钢板的力越靠近板宽度方向端部，越会被阻碍。
在薄钢板的情况下，由于板宽度至多为2m左右，因此其影响是有限的。然而，特别是在板宽度为3m以上的厚钢板的情况下，其影响不能再被无视。因而，厚钢板宽度方向端部的冷却变弱，此时的厚钢板宽度方向的温度分布成为不均匀的温度分布。
与此相对，如图15所示，关于本发明的加速冷却装置5，由于给水口16和排水口17分别设置、并分散给水和排水的作用，因此冷却排水通过隔板15的排水口17而在隔板15的上方顺畅地流动。因而，由于冷却后的排水被快速从厚钢板上表面排除，因此后续供给的冷却水能够容易地贯通滞留水膜，能够得到充分的冷却能力。此时的厚钢板宽度方向的温度分布成为均匀的温度分布，能够得到在宽度方向上均匀的温度分布。
顺便提及，当排水口17的总截面积为圆管喷嘴13的内部的总截面积的1.5倍以上时，能够快速进行冷却水的排出。这可以通过下述方式实现，例如在隔板15中开出比圆管喷嘴13的外径大的孔，使排水口的个数与给水口的个数相同或以上。
若排水口17的总截面积小于圆管喷嘴13的内部的总截面积的1.5倍，则排水口的流动阻力变大，滞留水变得难以被排水，结果能够贯通滞留水膜从而到达厚钢板表面的冷却水量大幅减少，冷却能力降低，因此不优选。排水口17的总截面积更优选为圆管喷嘴13的内部的总截面积的4倍以上。另一方面，若排水口过多，排水口的截面直径变得过大，则隔板15的刚性变小，在与厚钢板冲击后变得易于发生损伤。因而，排水口的总截面积与圆管喷嘴13的内部的总截面积之比优选在1.5至20的范围内。
另外，插入隔板15的给水口16内的圆管喷嘴13的外周面与给水口16的内表面之间的间隙优选设为3mm以下。当上述间隙大时，由于从圆管喷嘴13喷射的冷却水的伴流的影响，被排出至隔板15的上表面的冷却排水被引入到给水口16与圆管喷嘴13的外周面之间的间隙，从而再次被供给至厚钢板上，因此冷却效率变差。为了对此进行防治，更优选使圆管喷嘴13的外径与给水口16的大小几乎相同。然而，考虑到工作精度、安装误差，容许实质上影响小的直至3mm的间隙。更优选为2mm以下。
此外，为了使冷却水能够贯通滞留水膜从而到达厚钢板，需要使圆管喷嘴13的内径、长度、冷却水的喷射速度、喷嘴距离也最优化。
即，喷嘴内径优选为3～8mm。当小于3mm时，从喷嘴喷射的水束变细，其势变弱。另一方面，当喷嘴直径大于8mm时，流速变弱，贯通滞留水膜的力变弱。
圆管喷嘴13的长度优选为120～240mm。这里，所谓圆管喷嘴13的长度，是指从穿入集水座内部一定程度的喷嘴上端的流入口，到插入隔板的给水口内的喷嘴的下端的长度。当圆管喷嘴13短于120mm时，由于集水座下表面与隔板上表面之间的距离变得过短(例如，当集水座厚度为20mm、喷嘴上端向集水座内的突出量为20mm、喷嘴下端向隔板的插入量为10mm时，该距离小于70mm。)，比隔板更靠上侧的排水空间变小，冷却排水不能够顺畅地排出。另一方面，当长于240mm时，圆管喷嘴13的压力损失变大，贯通滞留水膜的力变弱。
来自喷嘴的冷却水的喷射速度需要为6m/s以上，优选为8m/s以上。当小于6m/s时，冷却水贯通滞留水膜的力变得极弱。当为8m/s以上时，由于能够确保更大的冷却能力，因此优选。另外，从上表面冷却的冷却水喷射喷嘴13的下端到厚钢板10的表面的距离可设为30～120mm。当小于30mm时，厚钢板10冲击隔板15的频率变得极多、设备维护变得困难。当大于120mm时，冷却水贯通滞留水膜的力变得极弱。
对于厚钢板上表面的冷却而言，为了使冷却水不在厚钢板长度方向上扩散，可在上集水座11的前后设置止水辊(draining rollers)20。由此，冷却区域长度变得恒定，温度控制变得容易。这里，由于厚钢板搬送方向上的冷却水的流动被止水辊20截止，冷却排水变为向厚钢板宽度方向外侧流动。然而，在止水辊20的附近，冷却水易于滞留。
因此，如图10所示，优选的是，在厚钢板宽度方向上排列的圆管喷嘴13的列之中的厚钢板搬送方向的最上游侧列的冷却水喷射喷嘴，向厚钢板搬送方向的上游方向倾斜15～60度，厚钢板搬送方向的最下游侧列的冷却水喷射喷嘴向厚钢板搬送方向的下游方向倾斜15～60度。由此，由于也能够向接近止水辊20的位置供给冷却水，冷却水不会在止水辊20附近滞留，冷却效率提高，因此优选。
关于上集水座11下表面与隔板15上表面的距离，优选以在集水座下表面和隔板上表面所围成的空间内的厚钢板宽度方向流路截面积成为冷却水喷射喷嘴内部的总截面积的1.5倍以上的方式设置，例如优选为100mm左右以上。当上述厚钢板宽度方向流路截面积不是冷却水喷射喷嘴内部的总截面积的1.5倍以上时，存在从设置于隔板的排水口17向隔板15上表面排出的冷却排水不能顺畅地排出至厚钢板宽度方向的潜在可能性。
对于本发明的加速冷却装置而言，最能发挥效果的水量密度的范围为1.5m3/(m2·min)以上。当水量密度小于这种情况时，滞留水膜不会变得那么厚，即便在应用使棒状冷却水自由落下从而冷却厚钢板的公知的技术，有时，宽度方向的温度不均也不会变得那么大。另一方面，即便在水量密度高于4.0m3/(m2·min)时，本发明的技术的使用也是有效的，然而，由于在设备成本变高等在实用化的方面存在问题，因此1.5～4.0m3/(m2·min)是最为实用的水量密度。
对于应用本发明的冷却技术而言，在冷却集水座的前后配置止水辊时，是特别有效的。然而，即便在没有止水辊时，也能应用。例如，也可应用于如下冷却设备，即集水座在长度方向上较长(2～4m左右的情况)、在该集水座的前后喷射出吹扫用的水喷淋，从而防止向非水冷区域漏水的冷却设备。
需要说明的是，在本发明中，对于厚钢板下表面侧的冷却装置没有特别限定。在图9、10所示的实施方式中，示出了具有与上表面侧的冷却装置同样的圆管喷嘴14的冷却下集水座12的例子。然而，对于厚钢板下表面侧的冷却而言，由于所喷射的冷却水在冲击厚钢板后自然落下，因此可没有像上表面侧冷却那样的、将冷却排水向厚钢板宽度方向排出的隔板15。另外，也可使用供给膜状冷却水、喷雾状的喷淋冷却水等的公知的技术。
需要说明的是，关于本发明的加热炉1及除鳞装置2，没有特别限制，能够使用现有技术的装置。关于除鳞装置2，无需为与本发明的除鳞装置6、7同样的构成。
实施例1
以下，说明本发明的实施例。在以下说明中，钢板温度均为钢板表面的温度。
使用如图4所示的厚钢板的制造设备，制造本发明的厚钢板。在用加热炉1将板坯再加热后，在除鳞装置2中除去一次氧化皮，通过轧机3进行热轧，通过形状矫直装置4进行形状矫直。形状矫直后，进行了除鳞。关于热矫直后的除鳞，在2次的情况下，配置除鳞装置6、除鳞装置7这2个除鳞装置，在厚钢板的表面上进行2次除鳞。需要说明的是，在除鳞为3次以上的情况下，将除鳞装置配置为3列以上，使各喷嘴列在长度方向上离开500mm以上，设为交错配置。除鳞结束后，使用加速冷却装置5，进行厚钢板的控制冷却。
关于除鳞装置6、除鳞装置7，均设成喷射距离(除鳞装置的喷射喷嘴与厚钢板的表面距离)为130mm、喷嘴喷射角度为66°、攻角为15°。在通过除鳞装置7进行除鳞后，通过加速冷却装置5冷却至500℃。另外，关于除鳞装置6、除鳞装置7的各喷嘴，使用以相邻喷嘴的喷射区域在一定程度上重合的方式而在宽度方向上排列的喷嘴。关于除鳞装置6与除鳞装置7之间的距离，配置在长度方向上离开1.1m的距离。另外，喷嘴设为扁平喷淋喷嘴。这里，关于热轧后的除鳞的喷嘴的喷射压力及每1根喷嘴的喷射流量，除鳞装置6、除鳞装置7中均相同，在表1所示的条件下进行。另外，所用的钢板的Ar3相变点为780℃。通过轧机3轧制结束后的板厚为30mm，厚钢板温度为830℃或840℃。
另外，关于由所述(3)、(4)、(5)式计算的冷却变得稳定的条件，将从借助除鳞装置而将厚钢板的氧化皮除去结束后至通过加速冷却装置开始厚钢板的冷却为止的时间t设成42s以下，优选为19s以下，进一步优选为5s以下。
关于所得厚钢板，为了获得材质偏差少的厚钢板，将冷却停止温度的偏差为25℃以内的厚钢板设为合格。
制造条件及结果示于表1。需要说明的是，表1中的T为冷却前的厚钢板温度(K)。
关于发明例1，由于在厚钢板表面由奥氏体向铁素体发生相变之后，进行第2次除鳞，因此，能够将氧化皮完全除去。发明例1的冷却停止温度的偏差(以下，简称为温度不均)为15℃。
关于发明例2，同样厚钢板表面由奥氏体向铁素体发生相变之后，进行第2次除鳞，因此，能够将氧化皮完全除去。特别地，关于发明例2，由于从除鳞结束至控制冷却为止的时间短至3s，因此从氧化皮除去结束后至冷却开始为止之间生长的氧化皮变薄。其结果，冷却更加稳定，温度不均为10℃。
关于发明例3，由于在厚钢板表面由奥氏体向铁素体发生相变之后，进行第3次除鳞，因此能够将氧化皮完全除去。由于从除鳞结束至控制冷却为止的时间短至3s，因此从氧化皮除去结束后至冷却开始为止之间生长的氧化皮变薄。其结果，冷却更加稳定，温度不均为10℃。
关于发明例4，由于在厚钢板表面由奥氏体向铁素体发生相变之后，进行第2次除鳞，因此，能够将氧化皮完全除去。需要说明的是，从除鳞结束至控制冷却开始为止的时间为19s，从氧化皮除去结束后至冷却开始为止之间，氧化皮生长，温度不均为18℃，变得略大。
关于比较例1，从第1次至第2次除鳞为止的时间为0.52s，第2次除鳞时的钢板表面温度为779℃，且在厚钢板表面从奥氏体向铁素体发生相变之后进行第2次除鳞。然而，由于能量密度的合计小至0.06J/mm2，因此在钢板的一部分中残留氧化皮，温度不均为40℃。
关于比较例2，能量密度为0.07J/mm2。然而，第2次除鳞时的钢板表面温度为785℃。由于在厚钢板表面没有从奥氏体向铁素体发生相变的状态下进行第2次除鳞，因此钢板的一部分中残留氧化皮，温度不均为40℃。
关于比较例3，能量密度为0.07J/mm2。然而，从第1次至第2次除鳞为止的时间为0.48s。由于在厚钢板表面没有从奥氏体向铁素体发生相变的状态下进行第2次除鳞，因此钢板的一部分中残留氧化皮，温度不均为40℃。
附图标记说明
1 加热炉
2 除鳞装置
3 轧机
4 形状矫直装置
5 加速冷却装置
6 除鳞装置
6-1 除鳞集水头
6-2 喷射喷嘴
7 除鳞装置
7-1 除鳞集水头
7-2 喷射喷嘴
10 厚钢板
11 上集水座
12 下集水座
13 上冷却水喷射喷嘴(圆管喷嘴)
14 下冷却水喷射喷嘴(圆管喷嘴)
15 隔板
16 给水口
17 排水口
18 喷射冷却水
19 排出水
20 止水辊
21 止水辊
22 喷淋图

Claims (3)

1.一种厚钢板的制造方法，其特征在于，在依序进行热轧工序、热矫直工序及加速冷却工序从而制造厚钢板的方法中，在所述热矫直工序和加速冷却工序之间具有除鳞工序，所述除鳞工序进行2次除鳞水的喷射，在所述除鳞工序中，将向厚钢板的表面喷射的除鳞水的能量密度设成2次喷射的合计为0.07J/mm2以上，在从喷射第1次的除鳞水起0.5s以上之后喷射第2次的除鳞水，并且，将即将要喷射第2次的除鳞水之前的钢板表面温度设为Ar3相变点以下。
2.一种厚钢板的制造方法，其特征在于，在依序进行热轧工序、热矫直工序及加速冷却工序从而制造厚钢板的方法中，在所述热矫直工序和加速冷却工序之间具有除鳞工序，所述除鳞工序进行2次以上除鳞水的喷射，在所述除鳞工序中，将向厚钢板的表面喷射的除鳞水的能量密度设成2次以上的喷射的合计为0.07J/mm2以上，在从喷射紧邻最终的除鳞水之前的除鳞水起0.5s以上之后喷射最终的除鳞水，并且，将即将要喷射最终的除鳞水之前的钢板表面温度设为Ar3相变点以下。
3.如权利要求1或2所述的厚钢板的制造方法，其特征在于，当将冷却前的厚钢板温度设为T[K]时，从所述除鳞工序结束后至所述加速冷却工序开始之间的时间t[s]满足下式：t≤5×10-9×exp(25000/T)。
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