CN1805803A - 用于钢板的加速控制冷却系统,其生产的钢板,以及冷却设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于完成热轧后的钢板的控制冷却系统(加速控制冷却系统)以及一种冷却设备。具体地讲，本发明涉及一种用于完成热轧后的钢板的控制冷却系统，包括：在控制冷却前或者在控制冷却的初始阶段，使沿着钢板的宽度方向上的温度分布均匀，然后，用控制冷却装置沿着整个宽度方向以相同的冷却速度冷却该钢板，并且本发明还涉及一种由所述控制冷却系统生产的钢板和冷却设备。

Description

用于钢板的加速控制冷却系统，其生产的钢板，以及冷却设备
技术领域
本发明涉及一种用于完成热轧之后的钢板的控制冷却系统(加速控制冷却系统)、由该加速控制冷却系统生产的钢板及冷却设备。
背景技术
在钢板生产中，为了确保机械性能，具体说，强度和刚度，在一些情况下，钢板在轧制之后经受具有高冷却速度的控制冷却。控制冷却是一种用于通过在热轧之后从奥氏体到铁素体的转变范围内快速冷却钢板以便控制和调整转变结构和钢的晶体结构从而获得具有目标机械性能等的材料的技术。此外，为了确保沿整个钢板的材料的均匀性并防止钢板在冷却之后产生应变，钢板的整个表面需要均匀的冷却。然而，在现有控制冷却技术中，相对于钢板的中间区域，在冷却之后钢板的四个边缘区域被过度冷却。即，钢板的整个表面被不均匀地冷却。
为了满足需要，还未经审查的公布号为10-58026的日本专利申请披露了下面的一种用于冷却热钢板的技术：允许多个冷却水屏以高速与钢板的表面冲撞，上述多个冷却水屏彼此平行并且与钢板的行进方向形成一预定角度并沿着钢板的宽度方向成一预定间距。使冷却水能够与冲撞区域冲撞，然后被均匀地分为左右两个方向的水流以形成沿着钢板表面的流动路径。冲撞表面如此设置，使得每个冲撞区域的端部彼此不重叠，且从钢板的行进方向来看是连续的。
在未经审查的公布号为6-184623(日本专利2698305号)的日本专利申请中，作为一种用于冷却通过精轧轧平了由于轧制引起的皱褶的钢板的方法，这个申请提出了如下一种方法：从狭缝喷口冷却喷嘴喷出具有高度冷却能力的倾斜喷射的高压水流到钢板上，以便防止水流沿着宽度方向流向钢板的边缘，所述喷嘴设置在控制冷却装置的入口侧。
未经审查的公布号为61-219412的日本专利申请披露了一种用于均匀冷却钢板的方法，该方法包括：在冷却之前，沿着轧制过的热钢板的宽度方向测量温度分布；基于得到的测量，计算沿着热钢板的宽度方向上的水量的分布；在所述热钢板之前已经被冷却的已经送进的热钢板进行冷却之后，利用该温度数据来纠正水量的计算分布；以及，基于得到的纠正的水量分布，调整沿着该热钢板的宽度方向上供给的水量分布。
未经审查的公布号为58-32511的日本专利申请披露了一种冷却热轧后的钢板的技术，该技术包括：使冷却水能够与钢板的上表面和下表面冲撞，同时用有沟纹型的遮蔽部件阻挡钢板的边缘，以便防止上表面的冷却水直接冲撞钢板的边缘。即，提出了一种冷却钢板的方法，包括：基于钢板的宽度、用于上下表面的水量以及当冷却开始时沿着钢板宽度方向上的温度分布，计算利用沟纹型的遮蔽部件遮蔽的钢板的边缘的遮掩宽度，使得当冷却完成时沿着钢板的宽度方向上获得均匀的温度分布；以及，基于计算结果，控制沟纹型的遮蔽部件件的位置，以便获得这样的遮蔽宽度。
在未经审查的公布号为10-58026、6-184623(日本专利号2698305)、61-219412和58-32511的日本专利申请中披露的方法是一种用于防止在冷却中沿着宽度方向在钢板的边缘上出现过度冷却现象的方法。在一定程度上预料可以获得上述效果。但是，这些方法的缺点在于整个钢板被均匀地冷却。这些方法的技术原理如下：通过减小在冷却中沿着宽度方向上仅在钢板的边缘处的冷却速度，来消除在冷却之前或者中间沿着宽度方向上在钢板的边缘处产生的过度冷却，以便在冷却之后沿着钢板的宽度方向使温度分布均匀。因此，根据本方法，为了使得在钢板表面上的温度分布均匀，需要将冷却速度降低到一定程度，因此导致提高材料质量的瓶颈。此外，根据这些方法，在进行中的轧制材料的顶端和尾端处不能保证均匀的温度分布，因此在一些情况下在冷却后会产生应变。此外，如下所述，没有考虑在冷却中的热传导机理的变化，例如冷却期间的薄膜沸腾、或过渡沸腾。因此，在钢板的边缘处控制冷却速度很困难。在特定的状况下，可以调整参量，例如钢板的厚度、开始冷却时的温度、完成冷却时的温度以及冷却水量。然而，在另一种冷却状况下，经常不能调整参量。另外，关于这方面没有进行具体描述。因此，实际操作是很困难的。
未经审查的公布号为61-15926的日本专利申请披露了一种在用多个辊从上侧和下侧轧制热钢板的同时进行水流冷却热钢板的方法，其中，设置在集管上的开/关阀门能够根据需要控制打开时间，该集管设置在在上述辊之间的间隙的上面和/或下面。此外，用于冷却热钢板的方法还包括：用于检测热钢板的通过位置的检测装置，用于检测在冷却前沿着热钢板的纵向方向上的温度分布的检测装置，和冷却控制计算装置；并且设置在集管处的停止阀门对应于在传送过程中热钢板的顶端和/或尾端将要通过的位置，并且是开/关方式控制的。在未经审查的公布号为61-15926的日本专利申请中，在冷却中，虽然防止了沿着纵向方向上在钢板的顶端和尾端处产生过度冷却，但是却不能确保沿着宽度方向上轧制板的中间部分处的温度的均匀性。还没有装置用于消除在冷却之后钢板的边缘处的应变和残余应力。
未经审查的公布号为11-267737的日本专利申请披露了一种通过在热轧之后控制冷却热钢板来生产钢板的工艺，所述工艺包括：用设置在粗轧机和精轧机之间设置冷却装置，在沿着钢板的宽度方向上用温度分布进行冷却，使得在钢板的边缘处的温度降低量得到补偿，所述温度降低包括从加热炉到粗轧完成时产生的温度降，和在精轧期间在钢板的边缘处估算的温度降，；以及在精轧之后，沿着钢板的宽度方向在均匀的冷却状况下进行控制冷却。在未经审查的公布号为11-267737的日本专利申请中，虽然在精轧之前的早期阶段就对沿着宽度方向上的钢板的边缘处的温度进行了补偿，但是预测在精轧之前的温度分布，使得当完成精轧时沿着钢板宽度方向上的温度分布变得均匀，这是很难做到的。在轧制期间，在钢板的边缘处，通过从上下表面和侧面的辐射和自然对流进行冷却。另外，在轧制中，为了控制钢板的形状和表面状态，用喷水来除去氧化皮，从而降低了温度。结果，在沿着宽度方向上钢板的边缘处和沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端处可能会发生温度分布的变化。特别是，操作人员经常根据钢板的状态来决定是否进行除去氧化皮。因此，通过控制在完成粗轧时的温度分布，来使得在完成精轧时的温度分布均匀并具有令人满意的可再现性，这是很困难的。此外，在控制冷却中，没有描述使得沿着钢板的宽度方向的温度分布均匀的具体方法，因此导致很难实现。
在未经审查的公布号为2001-137943的日本专利申请披露了一种用于控制平直度的方法，所述方法包括：在热轧完成之后加热金属板的边缘，然后用水冷却板和/或加热使板变平。然而，在未经审查的公布号为2001-137943的日本专利申请中，当用炉子进行加热时，由于较低的加热效率，所以必须使用高能量的炉子，从而增加了成本。此外，钢板的加热部分被氧化了，因此非常不利地降低了表面的特性。当通过感应加热进行加热时，设施成本和加热成本很高，这也是不实用的。即使在冷却之前以某种方式可以使得沿着钢板的宽度方向上的温度分布均匀，可是没有描述冷却钢板使得沿着钢板的宽度方向上的温度分布均匀的方法。因此，在一些冷却装置中，会发生由于以上所述的沸腾现象的过度冷却。另一方面，在钢板的上表面上积累的水从边缘降落，从而增加了通过边缘的水量，因此导致过度冷却。
发明内容
为了解决上述问题，在对完成轧制后的钢板进行控制冷却中，本发明提供一种用于钢板的整体上具有高冷却速度的控制冷却工艺，使得钢板表面上宽度方向和纵向方向的温度分布均匀；通过所述控制冷却工艺生产的钢板；以及一种设备。此外，本发明提供一种用于钢板的冷却工艺，沿着钢板的宽度方向和纵向方向上残余应力的分布是均匀的，防止出现加工产品的畸形，例如在棒料切割之后的弯度；通过所述控制冷却工艺生产的钢板；以及一种设备。
本发明涉及一种用于完成热轧后的钢板冷却工艺，所述工艺包括：第一冷却步骤，在使得沿着钢板的宽度方向上的温度分布均匀的同时，冷却钢板；以及第二冷却步骤，在沿着钢板的宽度方向上的温度分布均匀之后，跨钢板的整个宽度方向以相同的冷却速度控制冷却钢板。
在用于控制冷却完成热轧后的钢板的工艺中，第一冷却步骤包括：在包括多个独立冷却区域的传送型(transfer-type)控制冷却装置中的至少一个入口侧冷却区域处限制用于沿宽度方向上钢板的两个边缘的冷却水量的同时，冷却该钢板；以及第二冷却步骤包括：在该至少一个入口侧冷却区域之后的冷却区域处，跨钢板的整个宽度方向以相同的冷却速度控制冷却该钢板。
在用于控制冷却完成热轧后的钢板的工艺中，第一冷却步骤包括：在用辅助冷却装置限制用于钢板沿宽度方向两个边缘的冷却水量的同时，冷却该钢板；以及第二冷却步骤包括：用设置在辅助冷却装置的输送侧的传送型控制冷却装置，跨钢板的整个宽度方向以相同的冷却速度控制冷却该钢板，所述传送型控制冷却装置包括多个独立的冷却区域。
在上述的用于控制冷却钢板的工艺中，用设置在沿着宽度方向上的钢板的边缘处的遮蔽部件限制用于沿着宽度方向上钢板的两个边缘的冷却水量。
在上述的用于控制冷却钢板的工艺中，在控制冷却装置的前面部分，限制用于沿着纵向方向上钢板顶端和尾端的冷却水量。
上述的控制冷却钢板的工艺中，通过辅助冷却装置或者辅助冷却装置和控制冷却装置，来限制用于沿着纵向方向上的钢板顶端和尾端的冷却水量。
在上述的控制冷却钢板的工艺中，通过用于控制水量的控制装置，来限制用于沿着纵向方向上的钢板顶端和尾端的冷却水量，响应于沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端中每个端部的通过信号，控制装置运行一段预定的时间。
在上述的用于控制冷却钢板的工艺中，在控制冷却装置中的前面部分包括能够限制用于沿着宽度方向上钢板的边缘的用水量的遮蔽部件，所述遮蔽部件设置在沿着宽度方向上钢板的边缘处并且设置在每个区域里，每个遮蔽部件为每一区域、每一上表面或者每一下表面独立地阻挡用于沿着宽度方向上钢板的每个边缘的冷却水。
在上述的用于控制冷却钢板的工艺中，所述工艺还包括：基于用于测量沿着宽度方向上钢板的温度分布的测量装置在控制冷却之前所测量的温度分布，分析沿着宽度方向上钢板的每个边缘处的温度降低量和温度下降部分与沿着宽度方向钢板的每个边缘之间的距离；基于分析的结果，计算进行遮蔽的冷却区域的数量，以及计算用设置在控制冷却装置的前面部分中的每个区域里的遮蔽部件的遮掩量；以及基于计算结果，控制该遮蔽部件。
在上述的用于控制冷却钢板的工艺中，所述工艺还包括：在辅助冷却之前，测量沿着宽度方向上的温度分布；由测量到的温度分布，分析沿着宽度方向上钢板的每个边缘处的温度降低量和产生温度下降的部分与沿着宽度方向的钢板的每个边缘的长度；基于分析的结果，计算在辅助冷却装置里用遮蔽部件的遮蔽量和冷却时间；以及基于计算结果，控制在辅助冷却装置中的遮蔽部件和钢板的传送速度。
在热轧之后通过上述的控制冷却工艺生产一种钢板。
在用于钢板的控制冷却的设备中，该控制冷却的设备包括传送型控制冷却装置，所述传送型控制冷却装置包括多个独立的冷却区域，在每个冷却区域处，冷却水能以水流密度为1,200升/分钟·米2(下文中都用L/min·m2表示)或者更大密度流动，并且用于限制用于沿着宽度方向上钢板的两个边缘的冷却水量的遮蔽部件设置在前面部分中的冷却区域里。
在用于钢板的控制冷却的设备中，该控制冷却的设备包括辅助冷却装置和控制冷却装置，所述辅助冷却装置和所述控制冷却装置的设置顺序是在辊轧机的输送侧之后，在辅助冷却装置中的冷却水的水流密度是500L/min·m2或者更小，用于限制沿着宽度方向上钢板的两个边缘所用的冷却水量的遮蔽部件设置在辅助冷却装置中，控制冷却装置是包括多个独立冷却区域的传送型装置，并且在每个冷却区域里的冷却水能够以1200L/min·m2或者更大的水流密度流动。
在上述的用于钢板的控制冷却的设备中，控制遮蔽部件的工作，使得沿着钢板的宽度方向上的温度分布均匀。
在上述的用于钢板的控制冷却的设备中，该控制冷却的设备还包括用于控制水量的控制装置，响应于沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端中的每个端部的通过信号，所述控制装置运行一段预定的时间。
在上述的用于钢板的控制冷却的设备中，该控制冷却的设备还包括狭缝喷口冷却喷嘴。
在上述的用于钢板的控制冷却的设备中，辅助冷却装置还包括层流冷却喷嘴，并且该控制冷却装置还包括狭缝喷口冷却喷嘴。
在上述的用于钢板的控制冷却的设备中，每个遮蔽部件都设置在控制冷却装置的前面部分中的每个区冷却域里，每个遮掩构件为每一区域、每一上表面或者每一下表面独立地阻挡用于沿着宽度方向上钢板的每个边缘的冷却水。
在上述的用于钢板的控制冷却的设备中，该控制冷却的设备还包括：分析装置，用于由用于测量沿着宽度方向上钢板的温度分布的测量装置在控制冷却之前所测量到的温度分布，分析沿着宽度方向上钢板的每个边缘处的温度降低量和产生温度下降部分距离沿着宽度方向上钢板的每个边缘的长度；计算装置，用于基于分析的结果，计算进行遮蔽的冷却区域的数量，以及计算用设置在控制冷却装置的前面部分中的每个区域里的遮蔽部件的遮蔽量；以及控制机构，用于基于计算结果，控制所述遮蔽部。
在上述的用于钢板的控制冷却的设备中，该控制冷却的设备还包括：测量装置，用于在辅助冷却之前测量沿着宽度方向上的温度分布；分析装置，用于基于测量到的温度分布，分析沿着宽度方向上钢板的每个边缘处的温度降低量和温度下降部分与沿着宽度方向上钢板的每个边缘之间的距离；计算装置，用于基于分析结果，计算在辅助冷却装置之用遮蔽部件的遮蔽量和冷却时间；以及控制机构，用于基于计算结果，控制在辅助冷却装置中的遮蔽部件和钢板的传送速度。
在上述的用于钢板的控制冷却的设备中，在控制冷却装置之前或者在辅助冷却装置和控制冷却装置之间设置轧平机。
附图说明
图1示出了在冷却高温钢板中钢板表面温度和热通量值之间的关系；
图2示出了在冷却钢板中钢板上表面上水的流动；
图3示出了当用现有工艺来控制沿着宽度方向上钢板边缘的冷却时，在沿着宽度方向上钢板的边缘和中间处的温度曲线；
图4示出了当用根据本发明第一实施例的工艺来控制沿着宽度方向上钢板的边缘的冷却时，在沿着宽度方向上钢板的边缘和中间处的温度曲线；
图5示出了当用根据本发明第二实施例的工艺来控制沿着宽度方向上钢板的边缘的冷却时，在沿着宽度方向上钢板的边缘和中间处的温度曲线；
图6是根据本发明第一实施例的控制冷却装置的方案图；
图7是根据本发明的控制冷却装置的方案图；
图8是根据本发明在控制冷却装置中用于遮蔽冷却水的遮蔽部件配置的方案图；
图9示出了沿着宽度方向上钢板的边缘的过度冷却的定义；
图10示出了根据本发明第一实施例的具体控制工艺；
图11示出了当根据本发明第一实施例冷却钢板时和当由另一种工艺冷却钢板时在冷却后沿着宽度方向上钢板的温度分布；
图12示出了根据本发明第一实施例用于控制沿着纵向方向上钢板顶端和尾端处的水量的控制冷却装置的结构；
图13示出了根据本发明第一实施例用于控制沿着纵向方向上钢板顶端和尾端处的水量的控制冷却装置的结构；
图14示出了沿着纵向方向上在钢板的顶端和尾端处的过度冷却的定义；
图15A和15B每个都示出了根据本发明第一实施例冷却水通过沿着纵向方向上钢板的顶端的操作；
图16A和16B每个都示出了根据本发明第一实施例冷却水通过沿着纵向方向上钢板的尾端的操作；
图17是根据本发明第二实施例用于冷却钢板的控制冷却装置的方案图；
图18是根据本发明在控制冷却装置中用于阻止冷却水的遮蔽部件配置的方案图；
图19示出了在通过沿着纵向方向上钢板的顶端时层流冷却装置的操作；
图20示出了在通过沿着纵向方向上钢板的尾端时层流冷却设备的操作；
图21是在本发明中设置的轧平机30的布置图；
图22示出了根据本发明的实施例用于切割冷却后的钢板的位置；
图23示出了根据本发明的实施例当冷却的钢板52切割出来时测量弯度的一种方法；
图24示出了根据本发明的实施例当冷却的钢板55切割出来时测量弯度的一种方法；
图25和26示出了根据本发明的实施例控制冷却装置的尺寸和配置；
图27示出了根据本发明的实施例设置在辅助冷却装置中的遮蔽部件的结构；
图28示出了根据本发明的实施例在辅助冷却装置中的遮蔽部件的配置。
附图标记：
1：用于钢板的辊轧机
2：钢板
3：辊台
10：层流冷却装置
11：上集管
12：下集管
13和14：水流
15：遮蔽部件
16：将遮蔽部件向前移动和向后移动的机构
17：照像单元
20：狭缝喷口冷却喷嘴
21：上集管
22：下集管
23：上狭缝喷口冷却喷嘴
24：下狭缝喷口冷却喷嘴
25：控制冷却装置的前面部分
26：控制冷却装置的后面部分
27：排出辊
28：上遮蔽部件
29：下遮蔽部件
30：在辅助冷却装置入口处的温度计
31：在控制冷却装置入口处的温度计
32：在控制冷却装置出口处的温度计
41：流量控制器
42：三通阀
51：顶端样本
52：用于测量沿着宽度方向切割的棒料的弯度的样本
53：沿着宽度方向和纵向方向上的中间样本
54：尾端样本
55：用于测量沿着纵向方向切割的棒料的弯度的样本
具体实施方式
下面将对比现有工艺来描述本发明的技术原理。图3示出了在现有工艺中为了防止沿着宽度方向上钢板的边缘的过度冷却的钢板温度曲线。在现有工艺中，在控制冷却之前，沿着宽度方向上钢板边缘的温度已经低于钢板中间的温度。在随后的控制冷却中，通过在沿着宽度方向上钢板的边缘设置遮蔽部件并调整冷却水量，减小通过沿着宽度方向上钢板边缘的冷却水量。结果，与钢板中间的冷却速度相比，边缘处的冷却速度降低了。在这种现有工艺中，在冷却结束时，在沿着宽度方向上钢板的边缘处和在钢板的中间处的温度是一样的。如下所述，该现有工艺的缺点在于：因为沿着宽度方向上钢板边缘处的冷却速度低于在钢板中间处的冷却速度，所以沿着宽度方向上钢板的边缘处的材料质量与在钢板的中间处的质量不同。
据认为，由于以下三个机理产生了在钢板的四个周边区域的过度冷却现象。
(1)由于在轧制中的辐射冷却引起的过度冷却
在通过普通轧制工艺生产钢板中，在轧制中除了上表面和下表面外的侧表面由来自侧面的辐射冷却(空气冷却)来冷却钢板的四个周边区域。因此，在四个周边区域处的温度低于在钢板的中间处的温度。即使当通过具有均匀冷却能量的控制冷却来冷却钢板的整个表面时，这种温度分布在冷却后仍然保持着，这是因为：在冷却前，钢板的四个周边区域与钢板的中间相比已经被过度冷却了。
(2)由于在水冷却中沸腾现象引起的过度冷却
如果在冷却钢板之前在钢板里存在着温度分布的变化，那么该温度分布的变化可以增加。参考图1来详细描述这种情况。图1示出了在表面温度为700℃或者更高的钢板中钢板的表面温度和热通量(在每单位面积和单位时间里热通量的转移)之间的关系。在钢板的较高表面温度处发生薄膜沸腾。在钢板的较低表面温度处发生泡核沸腾。在它们之间的中间温度区域处发生过渡沸腾。在发生在钢板的较高表面温度处的薄膜沸腾中，在钢板表面和冷却水之间产生蒸汽薄膜。热量基于在蒸汽薄膜里的热传导而传递，因此导致低的热通量(冷却能量)。在发生在钢板的较低表面温度处的泡核沸腾中，发生了如下所示的复杂现象：钢板表面直接与冷却水接触。冷却水从钢板表面部分地蒸发，从而形成蒸汽泡。由于在蒸汽泡周围的冷却水，产生的蒸汽泡立即凝结并消失。蒸汽泡的形成和消失搅动冷却水，因此产生显著地高的热通量(冷却能量)。如图1所示，在薄膜沸腾和泡核沸腾发生在区域里，有热传递特点：钢板的较高温度产生较高的热通量(冷却能量)，而钢板的较低温度产生较低的热通量(冷却能量)。因此，有热传递特点：当冷却前在钢板里存在温度分布的变化时，钢板的较高温度部分产生较高冷却速度，钢板的较低温度部分产生较低冷却速度，从而减小了冷却前的温度分布的变化。当钢板的表面温度是在中间温度区域里时，薄膜沸腾和泡核沸腾都发生，即发生过渡沸腾。与薄膜沸腾泡核沸腾相对比，在过渡沸腾里，发生这样一种现象：热通量(冷却能量)随着钢板温度的降低而增加。即，钢板的较低温度产生较高热通量(冷却能量)。因此，当冷却前在钢板里存在着温度变化时，钢板的较低温度部分变得更加冷得多。结果，在冷却后温度分布的变化增加了。如图1中虚线所表示，当增大了冷却水的水流密度时，表面温度Ttf转变为高温，在温度Ttf处沸腾机理由薄膜沸腾变为过渡沸腾。结果，过渡沸腾在冷却的初始阶段开始。当进一步增大冷却水的水流密度时，可以基于来自冷却初始阶段的泡核冷却，来冷却钢板。与之相反，当冷却水的水流密度减小时，表面温度Ttf转变为较低温度，在温度Ttf处沸腾机理由薄膜沸腾变为过渡沸腾。结果，在整个冷却期间可以基于薄膜沸腾来冷却钢板。
在普通控制冷却中，并不考虑这一点。经常以引起过渡沸腾的冷却水的水流密度来进行冷却，从而在一些情况下，在冷却后增加了在钢板里的温度分布的变化。
(3)由于在钢板上表面上的排水引起的过渡冷却
当钢板如图2所示设置在水平位置并且被冷却时，冷却水流到钢板上表面的周边并从钢板的边缘落下。在钢板上表面的边缘点A处，除了从设置在钢板的上方的喷嘴喷出的冷却水以外，还用流到钢板边缘的冷却水来进行冷却。因此，通过钢板上表面边缘的冷却水量增大，因此增大了冷却速度。在钢板的下表面处，因为允许与钢板相冲撞的冷却水立即落下，所以不会发生这样的现象。
基于上述三种机理，在冷却后的钢板的四个周边区域里的每个的温度都低于钢板的中间的温度。
因此，即使当完成冷却后紧接着钢板在形状上是均匀的，因为钢板温度分布的变化，所以在随后的空气冷却步骤中，高温钢板中间的热量减小值大于四个周边区域中每个区域的热量减小值。因此，在钢板里会产生残余应力，因此在钢板里产生应变。即使没有产生应变，应力也保留在钢板的边缘处。当用户将钢板切割为棒料时，非常不利地从钢板的四个周边区域产生棒料(bar cur)的弯度，其被称为“棒料切割弯度”。此外，钢板的四个周边区域被冷却到低于预期的温度，因此钢板的材料发生变化，从而非常不利地引起例如强度提高的问题。相应地，本发明具有如下两种技术原理。
(1)在紧接控制冷却前或者在控制冷却的初始阶段，使沿着宽度方向上钢板的温度分布均匀。
(2)进行控制冷却，以便沿着宽度方向上从钢板的边缘到钢板的中间获得相同的冷却速度。
下面将参考图4和5具体描述这些情况。图4示出了温度曲线，其中在控制冷却的初始阶段使沿着宽度方向上钢板的温度分布均匀，然后均匀地进行控制冷却，以便沿着宽度方向上从钢板的边缘到钢板的中间获得相同的冷却速度。在本发明中，在控制冷却的初始阶段，用遮蔽部件调节通过沿着宽度方向上钢板的边缘的水量。在钢板的中间处，经常进行控制冷却。当钢板中间处的温度变得与沿着宽度方向上钢板边缘处的温度相同时，进行冷却，以便沿着宽度方向上从钢板的边缘到钢板的中间获得相等的冷却速度。在这样的工艺中，沿着宽度方向上钢板的边缘处和中间处的冷却速度是相等的，并且在沿着宽度方向上钢板的边缘和中间处停止冷却时的温度也是相等的，因此沿着宽度方向上产生钢板的均匀材料。图5示出了温度曲线，其中在控制冷却前用辅助冷却装置使沿着宽度方向上钢板的温度分布均匀，然后进行控制冷却，以便沿着宽度方向上从钢板的边缘到中间获得相同的冷却速度。在这种情况下，在控制冷却中，沿着宽度方向上钢板的边缘和中间处的冷却速度也是相等的，因此获得了如图4所示的相同的效果。
在控制冷却装置中，为了获得沿着宽度方向上钢板的相同的冷却速度，进行泡核沸腾冷却。如图1所示，当在冷却中钢板的表面温度降低到过渡沸腾区域里的温度时，冷却后的温度分布的变化就变大。然而，在泡核沸腾区域里，较高温度产生较高冷却能量(较高热通量)。因此，即使在冷却前存在着温度分布的变化，该变化也会变小。结果，就能够减小冷却沿着宽度方向上钢板的边缘和中间的能量的差别。在本发明中，因为钢板的温度分布是均匀的，换言之，因为在钢板里不存在温度分布的变化，所以能够进行冷却使得原则上在冷却后没有温度分布的变化。
在图2中，下面的解释来描述上面所述：在钢板的上表面的边缘处，除了从设置在钢板的上方的喷嘴中喷出的冷却水以外，用流过钢板的边缘的冷却水进行冷却。结果，通过钢板的上表面的边缘的冷却水量增加，因此增大了冷却速度。为了避免所述问题，进行泡核沸腾冷却，在泡核沸腾冷却中冷却水的动量很高。从喷嘴中排出的具有高动量的冷却水通过排出的水薄膜，然后到达钢板的表面，因此能够使蒸汽薄膜破裂。因此，冷却在泡核沸腾区域里进行。在这样的冷却中，从喷嘴排出的冷却水是主要的，因此通过沿着宽度方向上钢板的边缘排出的冷却水的影响很小。为了使用具有高动量的冷却水来进行泡核沸腾冷却，应该采用这样的工艺：通过增加冷却水的排出压力或者水流密度，来增大水的动量。可选择的是，可以使用用于增大水的动量的冷却喷嘴，例如狭缝喷口冷却喷嘴。
用于本发明的冷却喷嘴的实例包括喷射喷嘴、喷雾喷嘴、环形管、狭缝层流喷嘴、环形管或者狭缝喷口冷却喷嘴。当减小水量和水的排出压力时，优选采用能够增大水的动量的环形管或狭缝喷口冷却喷嘴。
此外，使用这样的能够增加水的动量的喷嘴是有利的，这是因为：通过用遮蔽部件遮蔽沿着宽度方向上钢板的边缘，能够显著增大用来冷却在沿着宽度方向上钢板的边缘的能量和用来冷却钢板的中间的能量之间的差别。结果，在很短时间里就能够减小在沿着宽度方向上钢板的边缘和中间之间的温度差别。通过沿着宽度方向上钢板的边缘排出的水没有垂直动量，因此不能使蒸汽薄膜破裂。因此，基于薄膜沸腾进行冷却。即，通过仅仅遮蔽沿着宽度方向上钢板的边缘从而使其不被从钢板的上方和下方排出的高动量冷却水的喷射，基于具有低冷却能量的薄膜沸腾，能够冷却沿着宽度方向上的钢板边缘，并且基于具有高冷却能量的泡核沸腾，能够冷却钢板的中间。以这种方式，能够增大在用于冷却沿着宽度方向上的钢板边缘的能量和用于冷却钢板中间的能量之间的差别，因此减小了在钢板中温度分布的变化。此外，因为没有进行使温度分布的偏差扩大的过渡沸腾区域内的冷却，所以可以沿着宽度方向均匀冷却钢板。
为了实现在泡核沸腾区域内的控制冷却，例如，当采用狭缝喷射冷却时，冷却水可以以1,200L/min·m2或更高的水流密度排出。更优选地，以1,500L/min·m2或更高的水流密度排出，能够更成功地获得泡核沸腾冷却。从设施成本和运行成本方面考虑，水流密度优选为3,000L/min·m2或者更小。术语“狭缝喷射冷却”意思是指通过从用于排放冷却水的狭缝喷嘴，即狭缝喷口冷却喷嘴，排出的高速水流，来进行冷却。在狭缝喷射冷却中，水的动量和冷却速度相当高。包括狭缝喷口冷却喷嘴的冷却装置称为“狭缝喷射冷却单元”。
总之，如果在控制冷却前或者在控制冷却的初始阶段使沿着宽度方向上钢板的温度分布均匀，在控制冷却后沿着宽度方向上钢板的温度分布也是均匀的。此外，在控制冷却中，通过使用能够增加水的动量的冷却喷嘴，冷却能够在成核区域里进行，因此获得相同的冷却速度。
上述原理不但可以应用于沿着宽度方向上钢板的边缘，而且还可以应用于沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端。
下面将基于附图描述本发明。
图6是根据本发明的实施例钢板的控制冷却的装置的方案图。传送型控制冷却装置用作控制冷却装置20。传送型控制冷却装置是一种用于在传送钢板的同时冷却钢板的的装置。与固定型控制冷却装置相比，传送型控制冷却装置非常有利地具有令人满意的温度可控性，这是因为能够进行如下所述的区域控制。例如，在固定型控制冷却的装置中，当钢板的温度到达预定温度时，就停止冷却水的喷射。然而，在停止中，停止阀门的响应存在着延迟。因此，精确控制冷却时间是困难的。如图所示，用厚板辊轧机1轧制钢板的板坯，以便形成具有预定厚度的钢板2。所得到的钢板用辊台3传送到控制冷却的装置20，并且在传送钢板的同时以预定的冷却速度将其冷却到一定温度，在该温度时停止冷却。该控制冷却的装置20包括：在钢板2的通过线上方的上集管21；在通过线下方的下集管22；以及用于排出高压水并连接到这些上下集管上的狭缝喷口冷却喷嘴23和24。控制冷却的装置20具有用能够与钢板2的表面冲撞的超高压排出水来快速冷却钢板的功能。为了在控制冷却之前和之后测量钢板的温度，温度计31和32设置在控制冷却的装置20的入口侧和出口侧。
图7是控制冷却的装置20的详细视图。控制冷却装置20包括多个冷却区域。该冷却区域用排出辊27分开。每个区域里使用的冷却水量可以单独调节。该冷却区域从辊轧机沿顺序被称为“区域1”、“区域2”等。狭缝喷口冷却喷嘴能够以1200L/min·m2或者更大的水流密度排出水，以便引起由于泡核沸腾的热传递，并且使得能够沿钢板的整个宽度方向以相同的冷却速度进行冷却。
控制冷却的装置20包括前面部分25和后面部分26。在控制冷却装置的前面部分25中，遮蔽部件设置在每个冷却区域，因此可以调节沿着宽度方向上钢板的边缘的冷却水量。如图8所示，图8是沿着图7中线A-A获得的剖面图，一对上遮蔽部件28设置在上狭缝喷口冷却喷嘴23的下方，并且设置在对应于沿着宽度方向上钢板的两个边缘处的位置上，一对下遮蔽部件29设置在下狭缝喷射冷却喷嘴24的上方，并且设置在对应于沿着宽度方向上钢板的两个边缘处的位置上。上遮蔽部件28和下遮蔽部件29通过用于将遮蔽部件沿着钢板2的宽度方向移动的机构16进行移动。上遮掩部件28和下遮掩部件29可以独立地移动。例如，可以仅仅移动上部件或者下部件。可选择的是，所述上部件和下部件可以同时移动。设置在控制冷却装置20前面部分25的上遮掩部件28和下遮掩部件29可以在每一个冷却区域里独立地移动。例如，遮掩部件可以设置在仅仅一个冷却区域处的钢板的边缘的上方和下方。可选择的是，遮掩部件可以在前面部分中的所有冷却区域设置在钢板边缘的上方和下方。
根据本发明第一实施例，在第一步骤中，当限制在前面部分的冷却区域里沿着宽度方向上钢板的两个端部的冷却水量，使得在宽度方向上钢板的边缘处的温度和钢板的中间处的温度相等的同时，进行冷却。接下来，在第二步骤中，在后面部分里的冷却区域处在钢板的整个宽度方向以相同的冷却速度进行控制冷却。
在限制沿着宽度方向上钢板的边缘接触的水量方面，为了确定遮蔽区域的数量和遮掩的距离，关于有关在冷却前沿着宽度方向上钢板的边缘的信息，如图9所示进行了定义。术语“温度降低距离”定义为沿着宽度方向从钢板的边缘到沿着宽度方向上钢板中温度梯度为零的位置之间的距离。术语“温度降低量”定义为在沿着宽度方向上钢板的边缘处的温度和沿着宽度方向上钢板中温度梯度为零的位置处的温度之间的温度差。
温度降低量和温度降低距离的变化取决于，例如，在轧制前原料板的厚度和加热状况，完成轧制后钢板的宽度，产品的厚度，以及完成轧制时的温度。在通常的轧制材料中，沿着宽度方向上钢板每个边缘处的温度降低量在大约40-50℃的范围内，沿着宽度方向上钢板每个边缘处的温度降低距离都在大约100-300mm的范围内。依据例如轧制前材料的厚度这样的参量，可以分析沿着宽度方向上钢板的每个边缘处测量的温度降低量和沿着宽度方向上钢板的每个边缘处测量的温度降低距离，从而形成表格。可选择的是，在控制冷却装置之前可以设置用于测量钢板整个表面的温度分布的扫描温度计，然后用计算机来处理测量值。
在控制冷却装置的前面部分中，根据获得的信息，沿着宽度方向上钢板的中间要经受通常的冷却，并且尽可能地通过使用遮蔽部件限制使用的冷却水量，来对沿着宽度方向上钢板的边缘进行空气冷却，使得沿着宽度方向上钢板的中间处的温度和钢板的每个边缘处的温度相等。在第一冷却步骤中，沿着宽度方向上钢板温度分布的变化的目标值是20℃或者更小，优选地是10℃或者更小。
如图9所示，关于遮蔽部件的移动距离，可以移动遮蔽部件，以便遮蔽沿着宽度方向上钢板边缘处的温度降低的部分。参考图10，如下所述，来确定需要遮蔽部件的冷却区域的数量。
(1)使用如下公式来计算每个区域里的冷却量ΔT：
ΔT＝DT/N，
其中，N代表在控制冷却装置的前面部分和后面部分中冷却区域的总数量，DT代表冷却开始时的目标温度和冷却完成时的目标温度之间的温度差(冷却量)。
(2)冷却区域的数量n可以从每个区域里的冷却量ΔT和通过使用下面的公式来确定，在该冷却区域的数量n中在冷却前钢板的中间可以被冷却沿着宽度方向上钢板的边缘处的温度降低量ED：
n＝ED/ΔT
(3)从区域1到区域n使用遮蔽部件，区域1是控制冷却装置的前面部分中的第一区域，而n则由(2)来确定。
计算的冷却区域的数量不总是整数。在本设施中，可以单独用上遮蔽部件或者单独用下遮蔽部件来进行遮蔽。因此，可以在0.5个区域的基础上控制冷却。例如，当冷却区域的数量计算出来是1.4时，可以在1.5个区域中进行冷却。具体地讲，在区域1里，使用上下遮蔽部件，在区域2里，只使用上遮蔽部件。这里，在每个冷却区域里使用的机器长度上的最优减小和冷却区域数量上的增加提高了沿着宽度方向上钢板的边缘处的温度可控性。
此外，优选的是，通过防止边缘暴露给冷却水，沿着宽度方向上钢板的边缘基本上是空气冷却的。因为沿着宽度方向上钢板的每个边缘处的温度接近钢板中间处的温度，所以使得沿着宽度方向上钢板的中间和边缘处的温度分布均匀所需要的时间增加，因此增加了需要遮蔽部件的冷却区域的数量。结果，在控制冷却装置的后面部分中的冷却量减小。因此，并没有令人满意地获得本发明的效果，即没有令人满意地获得沿着宽度方向上钢板的每个边缘处的冷却速度与钢板的中间处的冷却速度相等这样的优点。
图11示出了当通过作为本发明的实例的上述工艺来进行冷却时，冷却前后沿着宽度方向上钢板中的温度分布。钢板的厚度为30mm，宽度为3,200mm，以及长度为25m。钢板的冷却在沿着宽度方向上钢板中间处的温度为750℃时开始，并在550℃时结束。在冷却前，沿着宽度方向上钢板每个边缘处的温度降低量是30℃，沿着宽度方向上钢板的每个边缘处的温度降低距离是200mm。在本发明实施例中使用的冷却装置具有上述的结构，冷却区域的数量是10。从上喷嘴和下喷嘴排出的冷却水的水流密度都是1,800L/min·m2。根据上述方法，计算出来的需要遮蔽部件的区域的数量是1.5。在区域1里使用上下遮蔽部件，在区域2里仅仅使用下遮蔽部件。关于遮蔽部件的移动距离，因为温度降低距离是200mm，所以移动每个遮蔽部件，使得遮蔽部件能够遮蔽从边缘到距离该边缘200mm的位置的区域。在这种情况下，在冷却前沿着宽度方向上钢板的每个边缘处的温度降低量是30℃。在冷却后，温度降低量已经基本上被消除。为了对比，在没有遮蔽部件时进行冷却。在冷却后，温度降低量是60℃。沿着宽度方向上钢板中温度分布的变化增大了。
在前面部分中的冷却区域，在限制冷却水量的同时，冷却沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端，使得沿着纵向方向上钢板顶端和尾端处的温度等于钢板中间的温度。在后面部分中的冷却区域，沿着钢板的整个纵向方向以相同的冷却速度进行冷却。
在这种情况下，可以应用一种类似于上述方法的方法，用来冷却沿着宽度方向上钢板的边缘。如图12所示，为了对沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端进行控制冷却，在图6和7中所示的控制冷却装置中，用例如照像单元17来检测钢板2的顶端通过控制冷却区域的通过情况。设定定时器，以便相对于用照像单元17检测的钢板的通过时间，在钢板进入上述单独的冷却区域的时刻，包括流量计和流量调节阀门的流量控制器41开始工作。如图13所示，作为另外一种用于控制流率的方法，在控制冷却装置的前面部分设置三通阀42。通过将冷却水引到外面，可以中止钢板顶端和尾端的冷却水。
在限制沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端接触的水量方面，为了确定遮蔽区域的数量和遮蔽的距离，关于有关在冷却前沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端的信息，如图14所示进行了定义。在钢板的顶端和尾端中每个端部处的温度降低量和温度降低距离的定义，与图9中所示沿着宽度方向上钢板的每个边缘处的以上定义相同。温度降低量和温度降低距离取决于，例如，在轧制前材料板的厚度和加热状况，在完成轧制后钢板的宽度，产品的厚度，以及轧制完成时的温度。在通常的轧制材料中，在钢板的顶端和尾端中每个端部处的温度降低量是大约40-50℃，在钢板的顶端和尾端中每个端部处的温度降低距离是大约300-500mm。依据例如在轧制前材料的厚度这样的参量，可以分析在钢板的顶端和尾端中每个端部处的温度降低量和在顶端和尾端中每个端部处的温度降低距离，从而形成表格。可选择的是，在控制冷却装置之前，可以设置例如扫描温度计或者定点温度计这样的表面温度计，用来测量钢板整个表面的温度分布，然后可以用计算机来处理测量值。
在控制冷却装置的前面部分中，根据获得的信息，沿着纵向方向上钢板的中间经受了通常的冷却，尽可能地通过使用遮蔽部件限制使用的冷却水量，来对沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端进行空气冷却，使得钢板中间处的温度和钢板的顶端和尾端中每个端部处的温度相等。在这种情况下，可以应用与当钢板的宽度方向上使用遮蔽部件时的原理类似的原理。例如，为了补偿沿着纵向方向上钢板的顶端处降低的温度，如图15所示，定时器可以如下设置：首先，在控制冷却装置20中的每个冷却集管处中止冷却水(图15A)。在具有降低的温度的顶端和钢板的中间之间的边界进入每个冷却区域的时刻，流量控制器41工作，从而排出冷却水(图15B)。
为了补偿沿着纵向方向上钢板的尾端处降低的温度，如图16所示，定时器可以如下设置：首先，在控制冷却设备装置20中的每个冷却集管处排出冷却水(图16A)。在沿着纵向方向上具有降低的温度的尾端和钢板的中间之间的边界进入每个冷却区域的时刻，流量控制器41工作，从而中止冷却水(图16B)。
在其中流量控制器41工作的冷却区域的数量可以用与沿着宽度方向上钢板的控制工艺相同的方式来确定，如下所述：
(1)使用如下公式来计算每个区域里的冷却量ΔT：
ΔT＝DT/N，
其中，N代表在控制冷却装置的前面部分和后面部分中冷却区域的总数量，DT代表冷却开始时的目标温度和冷却完成时的目标温度之间的温度差(冷却量)。
(2)冷却区域的数量nL可以从每个区域里的冷却量ΔT和通过使用下面的公式来确定，在该冷却区域的数量nL里在冷却前沿着纵向方向上钢板的中间可以被冷却钢板的顶端或尾端处的温度降低量EDL：
nL＝EDL/ΔT
(3)从区域1到区域nL使用遮掩构件，区域1是控制冷却装置的前面部分中的第一区域，而nL则由(2)来确定。
计算出的冷却区域的数量不总是整数。例如，当冷却区域的数量计算出来是1.4时，使用靠近整数个的区域，也就是，使用1个区域。这点和沿着宽度方向上钢板的控制情况不同。例如，如果冷却水仅仅排到钢板的上表面上，由于在上下表面之间的温度差会产生了翘曲。因为在随后的纠正步骤中用辊子轧平机或者类似设备来纠正翘曲是很困难的，所以沿着纵向方向上顶端和尾端处的翘曲是不希望发生的。同样地，如同在沿着钢板的宽度方向上的情况一样，沿着钢板的纵向方向上，在每个冷却区域里使用的机器的长度上的最优减小和冷却区域数量上的增加提高了沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端处的温度可控性。此外，优选的是，通过防止顶端和尾端暴露在冷却水下，沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端基本上是空气冷却的。如同在沿着宽度方向上的钢板控制情况一样，因为沿着宽度方向上钢板的边缘处的温度接近钢板的中间处的温度，所以使得沿着纵向方向上钢板的中间处和顶端和尾端处的温度分布均匀的所需要的时间增加，因此增加了进行流量控制的冷却区域的数量。结果，在控制冷却装置的后面部分中的冷却量减小。因此，没有令人满意地获得本发明的效果，即没有令人满意地获得沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端中每个端部处的冷却速度与沿着纵向方向上钢板的中间处的冷却速度相等这样的优点。
以和沿着宽度方向上钢板的边缘相同的方式，可以对如上所述的沿着纵向方向上钢板的降低温度的顶端和尾端进行冷却控制。因此，沿着整个纵向方向钢板可以被均匀地冷却。
这种工艺是有利的，这是因为：通过控制需要遮蔽部件的区域的数量以消除沿着宽度方向上钢板的温度降低，以及通过控制沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端中每个端部处的水的流率的冷却区域的数量以消除沿着纵向方向上顶端和尾端中的每个端部处的温度降低，能够独立地控制沿着宽度方向上钢板的冷却和沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端的冷却。因此，即使当在每个边缘处的温度降低量和在顶端和尾端中每个端部处的温度降低量是不同的(例如，沿着宽度方向上钢板的每个边缘处的温度降低量是30℃，沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端处的温度降低量是70℃)，也能够使温度分布变得均匀。
图17是根据本发明第二实施例用于冷却钢板的控制冷却装置的方案图。用辊台3将热轧钢板2传送进入辅助冷却装置10，然后进入控制冷却装置20，并以预定的冷却速度冷却到冷却停止的温度。
辅助冷却装置10是设置在控制冷却装置20之前以便获得本发明的第一冷却步骤的冷却装置。辅助冷却装置10可以具有将温度降低至少大约40-50℃的能力，这是沿着宽度方向上钢板边缘处的温度降低量。辅助冷却装置10包括：在钢板2的通过线上方的上集管11，在通过线下方的下集管12，以及连接到这些集管的喷嘴(未示出)。从喷嘴排出的水流13和14能够与钢板2的上下表面相冲撞，从而获得层流冷却。术语“层流冷却”意思是指通过使用层流在钢板的表面上产生水薄膜来冷却钢板的一种方法，上述层流在慢速水流下产生。由层流冷却获得的冷却速度相当低。使用层流冷却的冷却装置被称为“层流冷却单元”。
如同在本发明的第一实施例中的情况一样，该控制冷却装置20包括：在钢板2的通过线上方的上集管21，在通过线下方的下集管22，以及连接到这些上下集管上并用来排出高压水的狭缝喷口冷却喷嘴23和24。控制冷却装置20具有用能够与钢板2的表面冲撞的超高压排出水来快速冷却钢板的功能。此外，如图7中所示，控制冷却装置20包括多个冷却区域。用排出辊27分开冷却区域(未示出)。可以单独调节在每个区域里使用的冷却水的量。冷却区域从辊轧机沿顺序被称为“区域1”、“区域2”等。能够以1200L/min·m2或者更大的水流密度排出冷却水，以便引起由于泡核沸腾的热传递，并且使得能够沿着钢板的整个宽度方向以相同的冷却速度进行冷却。
为了测量冷却前后的钢板的温度，将温度计30、31和32设置在辅助冷却装置10的入口侧以及控制冷却装置20的入口侧和出口侧。
在本发明的第二实施例中，包括层流单元的辅助冷却装置10和包括具有狭缝喷口冷却喷嘴的狭缝喷射冷却单元的控制冷却装置20一起使用。在包括层流单元的辅助冷却装置中，控制沿着宽度方向上钢板2的边缘和钢板的顶端和尾端的冷却水的量。
如图18所示，图18是沿着图17中线A-A获得的剖视图，一对遮蔽部件15设置在上集管11下方、下集管12的上方并且在对应于在辅助冷却装置10中沿着宽度方向上钢板的两个边缘的位置处。通过用于沿着钢板2的宽度方向移动遮蔽部件的机构16来移动遮蔽部件15，以便控制沿着宽度方向上钢板的冷却水量。
在本发明第二实施例中，用辅助冷却装置10代替在第一实施例中控制冷却装置的前面部分的功能。在辅助冷却装置10中，沿着该装置的整个纵向方向设置遮蔽部件，因此确保沿着宽度方向上钢板温度分布的均匀性。因此，在控制冷却装置20中，从沿着宽度方向上钢板的边缘到沿着宽度方向上钢板的中间，以相同的冷却速度进行冷却。如在本发明第一实施例中所述，沿着宽度方向上钢板的每个边缘处的温度降低量是大约40-50℃。因此，为了使得沿着宽度方向上钢板的温度分布均匀，沿着宽度方向上钢板的中间应该被冷却40-50℃，而不冷却沿着宽度方向上钢板的边缘。目标冷却量很小。因此，冷却速度降低，以进行相当长时间的冷却，因此导致容易进行高精度的控制。因此，在本发明的第二实施例中，沿着宽度方向上钢板的温度分布的均匀性要比在第一实施例中的高。在这种工艺中，能够降低钢板温度大约40-50℃的设施可以设置在控制冷却装置之前。因此，所述设施能够以低成本进行安装。在控制方法上，与第一实施例中的方式相同，可以在辅助冷却装置的前面部分的冷却区域处使用遮蔽部件。可选择的是，遮蔽部件可以使用在冷却装置中的所有冷却区域。当如前者那样在辅助冷却装置的前面部分使用遮蔽部件时，在辅助冷却装置的后面部分冷却钢板的边缘。因此，控制冷却开始时的温度低于后者的温度。因此，优选地，如后者那样，将遮蔽部件使用在冷却装置中的所有冷却区域，然后以调节的钢板传送速度进行冷却。
在限接触制钢板边缘的水量方面，为了确定冷却时间和遮蔽距离，关于有关在辅助冷却前钢板的边缘的信息，在第一实施例中如图9所示进行了定义。如同在第一实施例中所描述的情况那样，温度降低量和温度降低距离的变化取决于，例如，轧制前材料板的厚度和加热状况，完成轧制后钢板的宽度，产品的厚度，以及轧制完成时的温度。因此，可以测量其测量值，从而形成表格。可选择的是，在控制冷却装置之前，可以设置例如扫描温度计的表面温度计，用来测量钢板整个表面的温度分布，然后用计算机来处理测量值。
在辅助冷却装置中，根据获得的信息，沿着宽度方向上钢板的中间经受通常的冷却，尽可能地通过使用遮蔽部件限制使用的冷却水量，来对沿着宽度方向上钢板的边缘进行空气冷却，使得沿着宽度方向上钢板的中间处的温度和钢板的每个边缘处的温度相等。关于遮蔽部件的移动距离，如图9所示，可以移动遮蔽部件，以便遮蔽住沿着宽度方向上钢板边缘的温度降低的部分。用辅助冷却装置10使得钢板的温度降低了沿着宽度方向上钢板的每个边缘处的温度降低量所需要的冷却时间被计算出来，然后，由冷却时间和设施的长度来确定钢板的传送速度。这个计算比第一实施例中的计算要更容易。此外，该实施例不同于第一实施例之处在于：控制冷却不是以0.5个区域为基础。即，冷却时间可以被连续地控制，因此提高了钢板沿着宽度方向上温度分布的均匀性。
在辅助冷却装置中，冷却水的水流密度优选在100-500L/min·m2的范围内。如上所述，在用于解决上述问题的装置中，为了沿着钢板的整个宽度方向以均匀的冷却速度进行冷却，应该防止由于沿着宽度方向上钢板的边缘产生的应变引起的过度冷却。因此，优选采用具有高动量水的冷却方法(更具体的讲，使用具有1,200L/min·m2或者更大的水流密度的狭缝喷口冷却喷嘴)。在这个辅助冷却装置中，沿着宽度方向上从钢板的边缘到中间不能获得相同的冷却速度。然而，沿着宽度方向上在钢板每个边缘处的温度降低量是很小的(40-50℃)，在材料没有被确定的高温下，沿整个宽度方向可以使控制冷却前的钢板温度均匀；因此，如图1所示，应用在薄膜沸腾区域里的热传递特点，在低流速和高表面温度时存在薄膜沸腾区域。在冷却前沿着宽度方向上钢板中存在温度分布变化的情况下，如图1所示在过渡沸腾区域里，钢板的较低表面温度产生较高的冷却能量(热通量)。因此，在低温区域里，例如沿着宽度方向上钢板的边缘，在冷却前，冷却能量(热通量)以加快的速度增加。在另一方面，在薄膜沸腾区域，较高温度产生较高冷却能量(热通量)；因此，沿着宽度方向上钢板的温度分布的变化没有增加。因此，在辅助冷却装置中，当控制冷却使得基于薄膜沸腾的冷却被保持时，能够防止由于在沸腾状态的变化引起的钢板的边缘的过度冷却。因此，由于通过在钢板的边缘处排水而增加的水量引起的仅有的过度冷却应该被考虑。因此，能够比较容易地使沿着宽度方向上钢板的温度分布均匀。此外，在薄膜沸腾中，因为冷却能量(热通量)较低，它具有能成功控制温度降低20-30℃的优点，这是钢板的边缘的温度降低量。为了实现这一点，在辅助冷却装置10中的冷却水的水流密度是在100-500的L/min·m2范围内，从而获得了稳定的薄膜沸腾。此外，为了实现薄膜沸腾，需要在钢板和冷却水之间出现稳定的蒸汽薄膜。因此，优选采用其中水的动量较低的冷却方法，例如喷射冷却或者层流冷却。
在另一方面，以和第一实施例中相同的方式，通过切断通过沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端的水流，来调节钢板的顶端和尾端的冷却水量。具体地讲，如图19所示，在层流冷却装置10中的上集管11被分开为四个部分：11a-11d(在图19里)。用照像单元17来检测钢板2的顶端沿着纵向方向上通过层流冷却装置10的通过情况。设定定时器T1-T4，使得分开的上集管部分参考用照像单元17检测到的钢板的通过时间而开始工作。然后，如图19所示，上集管11响应钢板的行进阶段而工作，从而改进了沿着纵向方向上钢板的顶端的冷却。关于冷却水被排出的时刻控制方面，基于沿着纵向方向上钢板的顶端的温度降低距离，可以以和在第一实施例中相同的方式进行如同第一实施例中相同的控制，所述温度降低距离预先进行确定或者在辅助冷却前测量得到。以类似的方式，如图20所示，可以调节沿着纵向方向上钢板的尾端的冷却水量。
以这种方式，通过与在本发明第一实施例中相同的方法，能够进行沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端的冷却控制。
在另一方面，切断沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端处的冷却水，与使用遮蔽部件来限制沿着宽度方向上钢板的边缘的冷却水量以便仅仅冷却沿着宽度方向上的中间部分，在本质上并没有区别。当沿着宽度方向上钢板的温度降低量和沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端中每个端部的温度降低量相等时，沿着钢板的整个表面能够使温度分布均匀。然而，在第二实施例中，当沿着整个辅助冷却装置限制沿着宽度方向上钢板的边缘的冷却水量时，因为对钢板的宽度方向上的冷却和对钢板的纵向方向上的冷却不能独立控制，所以能够使沿着宽度方向上钢板的温度分布均匀，或者能够使钢板的顶端和尾端的温度分布均匀。
用于使沿着宽度方向上钢板的温度分布均匀同时又使沿着纵向方向上的温度分布均匀的方法的实例包括一种工艺，在该工艺中，以和第一实施例中相同的方式，多个冷却区域设置在辅助冷却装置中，然后，在辅助冷却装置的前面部分，控制沿着宽度方向上钢板边缘的冷却水量；还包括一种工艺，在该工艺中，用辅助冷却装置使沿着宽度方向上钢板的温度分布均匀，然后，在随后的控制冷却装置中，对沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端进行如第一实施例中所述的控制冷却。后一种工艺是优选的。前一种工艺的缺点在于：因为基于辅助冷却装置中的冷却区域的数量进行的控制而使得冷却时间不能够被连续地调节，从而不能令人满意地获得具有高精度的沿着宽度方向上温度分布的均匀性。此外，在辅助冷却装置中使得钢板的纵向方向上的温度分布均匀的过程中，例如，当钢板的顶端和尾端中的每个端部处的温度降低量大于沿着宽度方向上钢板的每个边缘处的温度降低量时，沿着宽度方向上和纵向方向上钢板的中间必须对应于顶端和尾端中每个端部进行冷却，其中在顶端和尾端温度降低量是大的。因此，必须从与钢板的宽度方向上的温度分布均匀的情况相比较低的温度，进行控制冷却。然而，从材料的立场来看，控制冷却优选从较高温度进行。当控制冷却从低温进行时，在控制冷却前会发生铁素体的转变，从而在一些情况下降低淬火性能。此外，经常的情况是，沿着宽度方向上钢板边缘处的温度分布均匀是重要的。因此，如同后一种工艺，优选采用这样一种工艺，其包括：在辅助冷却中使沿着宽度方向上的温度分布均匀，以及在控制冷却中使沿着钢板的纵向方向上的温度分布均匀。
上面描述了根据第一实施例的工艺和根据第二实施例的工艺。根据要使用的生产线和产品性能，可以进行从以上工艺中选出的至少一种工艺。例如，当从材料的立场来看在冷却的初始阶段不能进行辅助冷却时，或者当没有空间来安装辅助冷却装置时，可以采用根据第一实施例的工艺。当与沿着纵向方向上钢板的材料的均匀性相比，获得了沿着宽度方向上钢板的材料的较高均匀性时，或者当辅助冷却装置和控制冷却装置串联安装时，可以采用根据第二实施例的工艺。
此外，在第一实施例中，轧平机30可以设置在控制冷却装置20之前。在第二实施例中，如图21所示，轧平机30可以设置在辅助冷却装置10和控制冷却装置20之间。当钢板在冷却前具有较差的平面性时，因为钢板和喷嘴之间的距离的变化取决于钢板的位置，温度均匀性可能变得稍微差些。通过在控制冷却前轧平钢板，能够更均匀地进行控制冷却。此外，轧平机30可以设置在控制冷却装置20的输送侧。
在本发明中使用的遮蔽部件可以具有任何结构，例如阻挡型、板型或者有沟纹型，只要遮蔽部件能够防止沿着宽度方向上钢板的每个边缘暴露在从喷嘴排出的水下就可。然而，优选的是，遮蔽部件由防腐蚀的材料制成，并具有高刚度的结构，这是因为高压水总是与遮蔽部件相冲撞。从遮蔽部件容易生产和其操纵性能来看，遮蔽部件优选采用板的形式。当使用这样的遮蔽板时，优选的是，遮蔽板的尺寸要稍微长于在钢板的每个边缘处的最大温度降低距离。在遮蔽板的长度短于所述距离的情况下，如果在钢板的每个边缘处的温度降低距离大于遮蔽板的长度，那么遮蔽板就不能完全覆盖边缘。与之相反，在遮蔽板的长度过度长的情况下，用于移动遮蔽板的机构变得过分大，因此导致难以在例如控制冷却装置中的狭窄空间里安装遮蔽板。如上所述，因为钢板的每个边缘处通常的温度降低距离最大是大约300mm，所以遮蔽板的长度应该设定在大约350-400mm。因为在生产线上使用的冷却水经常含有例如氯的腐蚀性物质，所以用于遮掩板的材料的优选实例包括防腐蚀材料，例如不锈钢、防腐蚀涂层钢板和镀有锌、铬或类似材料的碳素钢板。
实例
表1示出了根据本发明进行控制冷却和根据现有方法(对比实例)进行控制冷却的工作状况。表2示出了以上两种方法效果之间的对比。处理的钢板状况描述如下：钢板的厚度是25mm，宽度是3,800mm，使用的长度是25m。控制冷却从沿着宽度方向上钢板中间处的温度为750℃开始，并在550℃结束。钢板的强度是490MPa级别。其容许范围是490-610MPa。在冷却之前，在图9中，沿着宽度方向上钢板的每个边缘处的温度降低量是30℃，沿着宽度方向上钢板的每个边缘处的温度降低距离是200mm。在图14中，沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端中每个端部处的温度降低量是50℃，沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端中每个端部处的温度降低距离是500mm。在创造性实例1和2中，如图25和26所示，在控制冷却装置中使用的遮蔽部件(下文称为“遮蔽板”)是镀有锌镍(Zn-Ni-plated)的钢板。在每个冷却区域，四个遮蔽板设置在钢板的左侧、右侧、顶侧和底侧。每个遮掩板具有的长度是300mm，宽度是350mm，厚度是7mm。每个遮掩板设置成与水平方向成15°，使得用遮蔽板阻挡的冷却水不会再落到钢板上。在创造性实例3和4中，在辅助冷却装置中使用的遮掩板是L形的镀有锌镍(Zn-Ni-plated)的钢板，使得遮蔽部件能够阻挡冷却水越过辅助冷却装置的整个长度(10m)。每个遮蔽部件具有的长度是10m，宽度是350mm，厚度是7mm，高度是50mm。四个遮蔽板设置在钢板的左侧、右侧、顶侧和底侧。在辅助冷却装置中，因为遮蔽部件非常长，所以会发生由于其自身重量引起的翘曲。为了确保遮蔽部件的刚度，如图27所示，遮蔽部件被加工成L形，肋之间的连接间距是500mm。如图28所示，遮蔽部件设置成，使得沿着竖直方向的每个板部分沿着宽度方向向内设置。因此，用遮蔽部件阻挡的冷却水不会落到钢板上。
创造性实例1是对应于第一实施例的实例。用如图6-8所述的装置进行冷却。将根据图7详细描述控制状况。冷却区域的数量是15，每个区域的长度是1.0m，整个控制冷却装置的长度是15m。在每个区域里，冷却水以1,500L/min·m2的水流密度排出。在这种情况下，冷却速度是大约30℃/s。冷却从750℃开始，到550℃结束。因此，每个区域的冷却量是(750℃-550℃)/15个区域＝13.3℃。因此，在沿着宽度方向上钢板的边缘处需要使用的遮蔽部件的区域的数量是30℃/13.3℃＝2.26个区域。实际上，使用的区域数量是2.5个。在区域1和区域2中，使用上下遮蔽部件。在区域3里，仅仅使用下遮蔽部件。关于遮掩构件的移动距离，由于温度降低距离是200mm，所以移动距离设定为，以便遮蔽部件能够防止从边缘到距离该边缘为200mm的位置之间的区域暴露在冷却水下。在另一方面，用如图12所示的流量控制器来调节在沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端中的每个端部处的流速。沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端中每个端部处的温度降低量都是50℃，需要的区域数量是50℃/13.3℃＝3.8个。因此，从区域1到区域4进行调节。在沿着纵向方向上钢板的顶端，如图15所示，首先，冷却水并不排出，如图15A所示。如图15B所示，当钢板沿着纵向方向上钢板的顶端处进入冷却装置到温度降低距离时，冷却水排出。如图16所示，对沿着纵向方向上钢板的尾端的流速的控制也以类似的方式进行。用控制冷却装置的冷却速度是大约30℃/s。用于控制冷却需要的冷却时间是(750℃-550℃)/30℃/s＝6.6sec(秒)。因此，在控制冷却装置中钢板的传送速度是(15m/6.6sec)×60＝134mpm。
创造性实例2是对应于第一实施例的另一个实例。冷却水的水流密度设定为1,200L/min·m2。除了冷却水的水流密度之外的条件都与创造性实例1的相同。
创造性实例3是对应于第二实施例的实例。使用如图17里描述的装置。用辅助冷却装置10进行冷却，使得沿着宽度方向上钢板的温度分布的变化变得均匀。然后，用控制冷却装置20进行冷却，使得沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端的温度分布的变化变得均匀。如图17所示的辅助冷却装置10具有的长度是10m，并能够以100L/min·m2的水流密度排出冷却水。在这种情况下，冷却速度是大约4℃/s。在沿着宽度方向上钢板的每个边缘处的温度是720℃。因此，将沿着宽度方向上钢板的中间从750℃冷却到720℃所需要的时间是(750℃-720℃)/4℃＝7.5sec。因此，在辅助冷却装置10中，钢板的传送速度是(10m/7.5sec)×60＝80mpm。此外，如图19和20所示，在沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端中的每个端部都进入辅助冷却装置到沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端中的每个端部的温度降低距离(500mm)之后，冷却水按顺序排放。关于遮蔽部件的移动距离，因为温度降低距离是200mm，所以移动距离设定为，使得遮蔽部件件能够防止沿着宽度方向上从边缘到距离该边缘200mm的位置之间的区域暴露在冷却水下。
在如图17所示的控制冷却装置中，如同在创造性实例1里的情况那样，冷却区域的数量是15个区域。每个区域的机器长度是1.0m。控制冷却装置的整个长度是15m。在每个区域里，冷却水以1,500L/min·m2的水流密度排出。在这种情况下，冷却速度是30℃/s。在控制冷却装置20中，冷却在720℃开始，并在550℃结束。每个区域的冷却量是(720℃-550℃)/15个区域＝11.3℃。关于沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端中的每个端部处的流速的调节，沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端中的每个端部处的温度降低量是50℃。通过用辅助冷却装置温度分布的变化消除了30℃，需要控制冷却装置控制在沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端中的每个端部处的温度降低量(20℃)。因此，需要的区域数量是20℃/11.3℃＝1.8个区域。因此，在区域1和2里进行流速调节。在沿着纵向方向上钢板的顶端，如图15所示，首先，冷却水并不排出，如图15A所示。如图15B所示，当钢板沿着纵向方向上钢板的顶端处进入冷却装置到温度降低距离(500mm)时，排出冷却水。如图16所示，对沿着纵向方向上钢板的尾端的控制也以类似的方式进行。用控制冷却装置的冷却速度是大约30℃/s。控制冷却所需要的冷却时间是(720℃-550℃)/30℃/s＝5.7sec。因此，在控制冷却期间，钢板的传送速度是(15m/5.7sec)×60＝158mpm。对沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端的流速调节是由如图12所示的流量控制器执行。
创造性实例4是这样一个实例：其中在第二实施例里中在辅助冷却装置和控制冷却装置之间设置轧平机。其冷却状况和创造性实例3的相同。
在对比实例1中，使用和在创造性实例1中相同的设施来进行冷却。钢板的传送速度也和在创造性实例1中的相同。没有使用用于控制沿着宽度方向上钢板的边缘处的温度的遮蔽部件，并且没有进行用于调节沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端处温度的流量控制。
在对比实例2中，使用和在创造性实例2里相同的设施来进行冷却。在辅助冷却装置中和在控制冷却装置中钢板的传送速度和在创造性实例2中的相同。没有使用用于控制沿着宽度方向上钢板的边缘处的温度的遮蔽部件件，并且没有进行用于调节沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端处温度的流量控制。
在对比实例3中，使用和在创造性实例2里相同的设施。单独使用辅助冷却装置来进行冷却。没有进行沿着宽度方向上钢板的边缘和沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端的流量控制。在这个实例里，如图17所示的辅助冷却装置10具有的长度是10m。冷却水以500L/min·m2的水流密度排出。在这种情况下，冷却速度是14℃/s。将钢板从750℃冷却到550℃所需要的冷却时间是14.3sec。因此，在辅助冷却装置中，钢板的传送速度是42mpm。在这个实例中，水量要比在创造性实例3里的水量大，以便增大冷却速度。这是因为仅仅用辅助冷却装置来确定所述材料。因此，设定了稍高些的冷却速度。在这种情况下，不进行沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端的流量控制，并且不使用钢板的宽度方向上的遮蔽部件。
在对比实例4中，使用和在创造性实例3里相同的设施。仅仅使用如创造性实例3里的辅助冷却装置来进行冷却。进行沿着宽度方向上钢板的边缘和沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端的流量控制。在这个实例中，钢板的传送速度和对比实例3中的相同。冷却进行时，冷却水的水流密度和对比实例3里的相同。关于遮蔽部件的移动距离，因为温度降低距离是200mm，所以移动距离设定为，使得遮蔽部件能够防止从边缘到距离该边缘200mm的位置之间的区域暴露在冷却水下。如图19和20所示，在沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端中的每个端部都进入辅助冷却装置到沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端中的每个端部的温度降低距离(500mm)之后，冷却水按顺序排放。
在对比实例5中，使用和创造性实例1里相同的设施。在所有的冷却区域里，沿着宽度方向上钢板的边缘和沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端进行流量控制。在这个实例里，进行冷却时，钢板的传送速度和创造性实例1中的相同，且冷却水的水流密度也和实例1中的相同。在所有冷却区域里使用遮蔽部件。在所有的冷却区域里，沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端进行流量控制。
关于遮蔽部件的移动距离，因为温度降低距离是200mm，所以移动距离设定为，使得在所有冷却区域里遮蔽部件能够防止从边缘到距离该边缘为200mm的位置之间的区域暴露在冷却水下。在沿着纵向方向上钢板的顶端，如图15所示，首先，冷却水并不排出，如图15A所示。如图15B所示，当钢板沿着纵向方向上钢板的顶端处进入冷却装置到温度降低距离(500mm)时，冷却水排出。如图16所示，对沿着纵向方向上钢板的尾端的控制也以类似的方式进行。
关于沿着宽度方向上钢板的边缘，如图9所示进行了定义。术语“温度降低距离”定义为从沿着宽度方向上钢板的边缘到沿着宽度方向上钢板中温度梯度为零的位置之间的距离。术语“温度降低量”定义为在沿着宽度方向上钢板的边缘处的温度和沿着宽度方向上钢板中温度梯度为零的位置处的温度之间的温度差。因此，当沿着宽度方向上钢板的边缘处的温度低于钢板的中间处的温度时，温度降低量是正值。当沿着宽度方向上钢板的边缘处的温度高于钢板的中间处的温度时，温度降低量是负值。关于沿着纵向方向上钢板的端部，如图14所示进行了定义。此定义和对沿着钢板的宽度方向上的温度降低量和温度降低距离所做的定义相同。
图22示出了冷却后用于切割钢板的位置。在距离沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端为150mm的位置处，分别切割出钢板的顶端样本51和尾端样本54。从沿着宽度方向上和纵向方向上钢板的中间切割出来中间样本53。从这些样本里切割出来测试块，并测量抗拉强度。关于在钢板的每个边缘处的强度，在距离钢板边缘100mm的位置处，切割从沿着宽度方向和纵向方向上钢板的中间切割出的中间样本，以形成测试块，并测量抗拉强度。
如图23和24所示，用于测量切割棒料沿着钢板宽度方向上的弯度的样本52和用于测量切割棒料沿着钢板的顶端和尾端的纵向方向上的弯度的样本55都被切割成为矩形形状。图23示出了用于切割出用于测量切割棒料沿着钢板的宽度方向上的弯度的样本的位置，以及用于测量上述弯度的位置。在距离钢板的边缘为300mm的位置处切割出样本。所获得的矩形样本的弯曲最大量定义为沿着宽度方向上切割棒料的弯度。图24示出了用于切割出用于测量切割棒料沿着钢板的纵向方向上的弯度的样本的位置，以及用于测量弯度的位置。在距离沿着纵向方向上钢板的尾端为300mm的位置处切割出样本。所获得的矩形样本的弯曲最大量定义为切割棒料沿着纵向方向上的弯度。
如表2所示，当应用本发明时，尽管整体上冷却速度很高，但与冷却前的温度降低量(30℃)相比，在冷却后沿着宽度方向上钢板边缘处的温度降低量(-4℃到3℃)减小了。此外，与冷却前的温度降低量(50℃)相比，沿着纵向方向上钢板顶端和尾端处的温度降低量(-7℃到10℃)也减小了。结果，沿着钢板的宽度方向上的残余应力减小了，并且棒料切割后的弯度很小。在沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端处，在沿着宽度方向上钢板的边缘处，以及沿着宽度和纵向方向上钢板的中间处，钢板的抗拉强度是大约550MPa，并且是稳定的。在创造性实例4中，在辅助冷却之后，进行轧平，然后进行控制冷却。与创造性实例1和2中的相比，在冷却前上述钢板的形状显著地平整。结果，改善了通过控制冷却获得的温度分布的均匀性。因此，减小了沿着宽度上钢板的边缘处和沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端处的温度降低量。进一步降低了棒料切割后的弯度。
与之相反，在对比实例1-3中，沿着宽度方向上钢板的边缘和沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端不进行水的流量控制。结果，与冷却前相比，在冷却后沿着钢板的宽度方向上和沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端的温度降低量增大，从而在棒料切割后产生大的弯度。此外，与钢板的中间处相比，沿着宽度方向上钢板的边缘处和沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端处的抗拉强度增大。在一些情况下，抗拉强度超过了容许最大范围的上限。
在对比实例4和5里，沿着宽度方向上钢板的边缘和沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端的水进行流量控制，但它不是根据本发明的方法。结果，与沿着宽度和纵向方向上钢板的中间处的相比，在冷却后沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端和沿着宽度方向上钢板的边缘处的温度变得很高。因此，与沿着宽度和纵向方向上钢板的中间处相比，沿着宽度方向上钢板的边缘和沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端处的抗拉强度很小。在一些情况下，抗拉强度低于最大范围的上限。此外，与对比实例1-3中的相比，改善了切割棒料的弯度，但是上述弯度大于在创造性实例1-3中的弯度。
工业实用性
根据本发明，在完成轧制后钢板的控制冷却中，沿钢板的整个宽度和纵向方向上可以获得在钢板表面上的均匀温度分布。总体上以高冷却速度进行对钢板的控制冷却。结果，能够确保沿着钢板的宽度方向上和纵向方向上材料的同质性。此外，也能够降低在冷却中产生的应变和残余应力。
表1
  轧平机        冷却装置   使用遮蔽部件的区域    顶端和尾端使用流速控制的区域    板的传送速度(mpm)                     测量温度(沿着宽度和纵向方向上的中间)(℃)         冷却速度(沿着宽度和纵向方向上的中间)(℃/s)
  辅助冷却   控制冷却   辅助冷却   控制冷却   辅助冷却   控制冷却   辅助冷却   控制冷却   辅助冷却装置入口侧   控制冷却设备入口侧(辅助冷却装置的输送侧)   控制冷却设备的输送侧   辅助冷却   控制冷却
  创造性实例1   未使用   未使用   使用   未使用   1-2z：上下3z：仅下   未使用   1-4z   -   134   -   751   543   -   31.0
  创造性实例2   未使用   未使用   使用   未使用   2-2z：上下3z：仅下   未使用   1-4z   -   133   -   755   553   -   30.0
  创造性实例3   未使用   使用   使用   所有区域   未使用   所有区域   1-2z   80   158   750   719   551   4.1   29.5
  创造性实例4   使用   使用   使用   所有区域   未使用   所有区域   1-2z   80   158   753   723   552   4.0   30.1
  对比实例1   未使用   未使用   使用   未使用   未使用   未使用   未使用   -   134   -   752   552   -   29.8
  对比实例2   未使用   使用   使用   未使用   未使用   未使用   未使用   80   158   746   714   545   4.3   29.7
  对比实例3   未使用   使用   未使用   未使用   未使用   未使用   未使用   42   -   751   550   -   14.1   -
  对比实例4   未使用   使用   未使用   所有区域   未使用   所有区域   未使用   42   -   748   549   -   13.9   -
  对比实例5   未使用   未使用   使用   未使用   所有区域   未使用   所有区域   -   134   -   753   550   -   30.2
表2
           温度降低量(℃)           切割棒料的弯度(mm)                         抗拉强度(MPa)
  沿着宽度方向上边缘   沿着纵向方向上顶端和尾端   沿着宽度方向上边缘   沿着纵向方向上顶端和尾端   沿着宽度和纵向方向上的中间   沿着宽度方向上的边缘   沿着纵向方向上顶端和尾端
 创造性实例1   -4   10   9   5   553   551   547
 创造性实例2   -5   9   10   4   556   550   547
 创造性实例3   3   -7   7   4   551   549   553
 创造性实例4   -1   5   3   2   549   555   546
 对比实例1   31   49   90   21   549   620   650
 对比实例2   52   74   157   32   548   630   610
 对比实例3   67   83   202   36   551   650   599
 对比实例4   -30   -30   91   13   551   490   501
 对比实例5   -40   -18   121   8   550   485   499

Claims (22)

1.一种用于冷却完成热轧后的钢板的工艺，所述工艺包括：第一冷却步骤，在使得沿着钢板的宽度方向上的温度分布均匀的同时，冷却钢板；以及第二冷却步骤，在沿着钢板的宽度方向上的温度分布均匀之后，跨钢板的整个宽度方向以相同的冷却速度控制冷却钢板。
2.如权利要求1所述的用于控制冷却完成热轧后的钢板的工艺，其中，第一冷却步骤包括：在包括多个独立冷却区域的传送型控制冷却装置中的至少一个入口侧冷却区域处限制用于沿宽度方向上钢板的两个边缘的冷却水量的同时，冷却该钢板；以及第二冷却步骤包括：在所述至少一个入口侧冷却区域之后的冷却区域处，跨钢板的整个宽度方向以相同的冷却速度控制冷却该钢板。
3.如权利要求1所述的用于控制冷却完成热轧后的钢板的工艺，其中，第一冷却步骤包括：在用辅助冷却装置限制用于沿宽度方向上钢板的两个边缘的冷却水量的同时，冷却该钢板；以及
第二冷却步骤包括：用设置在辅助冷却装置输送侧的传送型控制冷却装置，跨钢板的整个宽度方向以相同的冷却速度控制冷却该钢板，所述传送型控制冷却装置包括多个独立的冷却区域。
4.如权利要求1-3中任一项所述的用于控制冷却钢板的工艺，其中，用设置在钢板沿宽度方向边缘处的遮蔽部件，限制用于沿宽度方向上钢板的两个边缘的冷却水量。
5.如权利要求2或4所述的用于控制冷却钢板的工艺，其中，在控制冷却装置的前面部分，限制用于沿着纵向方向上的钢板顶端和尾端的冷却水量。
6.如权利要求3或4所述的用于控制冷却钢板的工艺，其中，通过辅助冷却装置或者辅助冷却装置和控制冷却装置，限制用于沿着纵向方向上的钢板顶端和尾端的冷却水量。
7.如权利要求5或6所述的用于控制冷却钢板的工艺，其中，通过用于控制水量的控制装置，限制用于沿着纵向方向上的钢板顶端和尾端的冷却水量，响应于沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端中每个端部的通过信号，所述控制装置工作一段预定的时间。
8.如权利要求2、4、5和7中任一项所述的用于控制冷却钢板的工艺，其中，在控制冷却装置的前面部分包括能够限制用于沿着宽度方向上钢板边缘的水量的遮蔽部件，所述遮蔽部件设置在沿着宽度方向上钢板的边缘处并且设置在每个区域中，每个遮蔽部件都为每一区域、每一上表面或者每一下表面独立地阻挡用于沿着宽度方向上钢板的每个边缘的冷却水。
9.如权利要求8所述的用于控制冷却钢板的工艺，其中，所述工艺还包括：基于用于测量沿着宽度方向上钢板的温度分布的测量装置在控制冷却之前所测量的温度分布，分析沿着宽度方向上钢板的每个边缘处的温度降低量和温度下降部分与沿着宽度方向钢板的每个边缘之间的距离；基于分析的结果，计算进行遮蔽的冷却区域的数量，以及计算用设置在控制冷却装置的前面部分的每个区域里的遮蔽部件的遮掩量；以及基于计算结果，控制所述遮蔽部件。
10.如权利要求3、4、6和7中任一项所述的用于控制冷却钢板的工艺，其中，所述工艺还包括：在辅助冷却之前，测量沿着宽度方向上的温度分布；由测量到的温度分布，分析沿着宽度方向上钢板的每个边缘处的温度降低量和产生温度下降的部分与沿着宽度方向的钢板的每个边缘的长度；基于分析的结果，计算用辅助冷却装置中的遮蔽部件的遮蔽量和冷却时间；以及基于计算结果，控制在辅助冷却装置中的遮蔽部件和钢板的传送速度。
11.在热轧之后由如权利要求1-10中任一项所述的用于控制冷却的工艺生产的钢板。
12.一种用于钢板的控制冷却的设备，该控制冷却的设备包括：传送型控制冷却装置，所述传送型控制冷却装置包括多个独立的冷却区域，其中，在每个冷却区域，冷却水能以水流密度为1,200L/分钟·米2或者更大的水流密度流动，并且用于限制用于沿着宽度方向上钢板的两个边缘的冷却水量的遮蔽部件设置在前面部分中的冷却区域里。
13.一种用于钢板的控制冷却的设备，该控制冷却的设备包括：辅助冷却装置和控制冷却装置，所述辅助冷却装置和所述控制冷却装置的设置顺序是在辊轧机的输送侧之后，其中，在辅助冷却装置中的冷却水的水流密度是500升/分钟·米2或者更小，设置在辅助冷却装置中用于限制用于沿着宽度方向上钢板的两个边缘的冷却水量的遮蔽部件，控制冷却装置是包括多个独立冷却区域的传送型装置，并且在每个冷却区域里的冷却水能够以1200升/分钟·米2或者更大的水流密度流动。
14.如权利要求12或13所述的用于钢板的控制冷却的设备，其中，控制所述遮蔽部件的工作，使得沿着钢板的宽度方向上的温度分布均匀。
15.如权利要求12-14中任一项所述的用于钢板的控制冷却的设备，该控制冷却的设备还包括：用于控制水量的控制装置，响应于沿着纵向方向上钢板的顶端和尾端中的每个端部的通过信号，所述控制装置工作一段预定的时间。
16.如权利要求12、14和15中任一项所述的用于钢板的控制冷却的设备装置，该控制冷却的设备还包括：狭缝喷口冷却喷嘴。
17.如权利要求13、14和15中任一项所述的用于钢板的控制冷却的设备，该辅助冷却装置还包括层流冷却喷嘴，并且该控制冷却装置还包括狭缝喷口冷却喷嘴。
18.如权利要求12、14、15和16中任一项所述的用于钢板的控制冷却的设备，其中，每个遮蔽部件设置在该控制冷却装置的前面部分中的每个区域里，每个遮蔽部件为每一区域、每一上表面或者每一下表面独立地阻挡用于沿着宽度方向上钢板的每个边缘的冷却水。
19.如权利要求18所述的用于钢板的控制冷却的设备，该控制冷却的设备还包括：分析装置，用于由用于测量沿着宽度方向上钢板的温度分布的测量装置在控制冷却之前所测量到的温度分布，分析沿着宽度方向上钢板的每个边缘处的温度降低量和产生温度下降部分与沿着宽度方向上钢板的每个边缘的长度；计算装置，用于基于分析的结果，计算进行遮蔽的冷却区域的数量，以及计算用设置在该控制冷却装置的前面部分中的每个区域里的遮蔽部件的遮蔽量；以及控制机构，用于基于计算结果，控制所述遮蔽部件。
20.如权利要求13、14、15和17中任一项所述的用于钢板的控制冷却的设备，该控制冷却的设备还包括：测量装置，用于在辅助冷却之前测量沿着宽度方向上的温度分布；分析装置，用于基于测量到的温度分布，分析沿着宽度方向上钢板的每个边缘处的温度降低量和温度下降部分与沿着宽度方向上钢板的每个边缘之间的距离；计算装置，用于基于分析的结果，计算在辅助冷却装置中用遮蔽部件的遮蔽量和冷却时间；以及控制机构，用于基于计算结果，控制在辅助冷却装置里的遮蔽部件和钢板的传送速度。
21.如权利要求12、14、15、16、18和19中任一项所述的用于钢板的控制冷却的设备，其中，在该控制冷却装置之前设置轧平机。
22.如权利要求13、14、15、17和20中任一项所述的用于钢板的控制冷却的设备，其中，在该辅助冷却装置和该控制冷却装置之间设置轧平机。
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