JP3881617B2 - Cooling control method for hot-rolled steel sheet - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間仕上圧延をした鋼板をホットランテーブルで冷却する際の熱延鋼板の冷却制御方法に関する。
具体的には、熱間仕上圧延機から出た鋼板を、ラミナー冷却とスプレー冷却とを組み合わせた冷却工程にて冷却する熱延鋼板の冷却制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱間仕上圧延をした鋼板をホットランテーブルで冷却する際の熱延鋼板の冷却制御方法に関しては、従来から種々の提案がなされている。
例えば、特開平５−２７７５４２号公報には、鋼帯の表裏面の温度が５００℃以下の温度域においては５０〜３００Ｌ／分・ｍ2の水量密度で冷却することにより加工性の優れた高強度鋼板を安定して製造する冷却方法が開示されている。
また、特開平６−２６２２４０号公報には、鋼帯の表面温度が５００℃以下の部分には、鋼帯から冷却水への熱伝達率が２０００Kcal/ｈ・m2℃以下となるように冷却水の水量密度を制御する方法が開示されている。
しかし、これら冷却方法は、鋼帯温度に基づいて、鋼帯の上面を冷却するラミナーノズルとスプレーノズルとを使い分ける複雑な制御が必要であった。
【０００３】
さらに、特開平９−３１５４４号公報には、熱間仕上圧延機から出た鋼板を５５０℃になるまでラミナー冷却により急冷却し、５５０℃から低温巻取温度へスプレー冷却により緩冷却する加工性に優れた高強度鋼板の製造方法が開示されている。
しかし、この方法においても、鋼板の温度に基づく複雑な制御が必要であるうえ、３００〜５００℃の遷移沸騰領域における温度制御性に優れたスプレー冷却で使用するノズル本数を調整することにより鋼板の巻取温度を制御するため、巻取温度の均一性が保てず、鋼板の製造歩留まりを低下させるという問題点があった。
なお、高温鋼材水冷時の特性および熱伝達率については、昭和５０年８月７，８日、日本鉄鋼協会第３５回西山記念技術講座、鋼材の冷却、第Ｖ章、Ｐ１３５図４-６、Ｐ１４９図４-２０に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−２７７５４２号公報
【特許文献２】
特開平６−２６２２４０号公報
【特許文献３】
特開平９−３１５４４号公報
【非特許文献１】
日本鉄鋼協会第３５回西山記念技術講座（第Ｖ章、Ｐ１３５図４-６、Ｐ１４９図４-２０）
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題を解決するために、鋭意検討の結果、ラミナー冷却と、スプレー冷却とを組み合わせた冷却工程にて冷却する熱延鋼板の冷却制御方法において、冷却工程のゾーンごとに冷却方法を設定し、ラミナー冷却を行うゾーンにおいて使用する冷却ノズル本数を調整して鋼板温度の制御を行うことによって、鋼板の巻取温度を均一にすることにより、鋼板の製造歩留まりを向上させることができる鋼板温度の制御性にすぐれた熱延鋼板の冷却制御方法を提供するものであり、その要旨とするところは、特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
【０００６】
（１）熱間仕上圧延機から出た鋼板を、ラミナー冷却とスプレー冷却とを組み合わせた冷却工程にて冷却する熱延鋼板の冷却制御方法において、
前記ラミナー冷却はスリットラミナー冷却とパイプラミナー冷却とを組み合わせ、前記スプレー冷却は鋼板の上面に冷却水を噴霧する冷却方法とし、
前記鋼板の種類ごとに、巻取温度、板厚、速度、および、前記冷却工程のゾーンごとの冷却方法を初期設定する際に、巻取温度（ＣＴ）までスプレー冷却を用いるように冷却工程の後段において使用するスプレーノズル本数を設定した後、冷却工程の前段において使用するラミナーノズル本数を設定し、
仕上温度、板厚、および、速度の実績値を測定し、
前記仕上温度、板厚、および、速度の実績値に基づいて、前記ラミナー冷却ノズル本数を修正して鋼板温度を所定温度まで冷却することにより、鋼板温度の均一性を向上させることを特徴とする熱延鋼板の冷却制御方法。
【０００７】
（２）熱間仕上圧延機から出た鋼板を、ラミナー冷却とスプレー冷却とを組み合わせた冷却工程にて冷却する熱延鋼板の冷却制御方法において、
前記ラミナー冷却はスリットラミナー冷却とパイプラミナー冷却とを組み合わせ、前記スプレー冷却は鋼板の上面に冷却水を噴霧する冷却方法とし、
前記鋼板の種類ごとに、巻取温度、板厚、速度、および、前記冷却工程のゾーンごとの冷却方法を初期設定する工程で、巻取温度（ＣＴ）までスプレー冷却を用いるように冷却工程の後段において使用するスプレーノズル本数を設定した後、冷却工程の前段において使用するラミナーノズル本数を設定し、
巻取温度、板厚、および、速度の実績値を測定し、
前記巻取温度、板厚、および、速度の実績値に基づいて、前記ラミナー冷却ノズル本数を修正して鋼板温度を所定温度まで冷却することにより、鋼板温度の均一性を向上させることを特徴とする熱延鋼板の冷却制御方法。
【０００８】
（３）前記板厚、および、速度の実績値に代えて、板厚、および、速度の初期設定値を用いることを特徴とする（１）または（２）に記載の熱延鋼板の冷却制御方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図１乃至図７を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の熱延鋼板の冷却制御方法が対象とする熱延鋼板の製造ラインを示す図である。
図１において、加熱炉１にて加熱された鋼片は、粗圧延機２にて、厚さ３０〜６０ｍｍのシートバーに圧延され、熱間仕上圧延機３にて数ｍｍ厚さの熱延鋼板となった後、ホットランテーブル４にて９００℃前後の仕上温度（FT）から、３００〜６００℃の巻取温度（CT）まで冷却された後、巻取機５に巻き取られる。
【００１０】
ホットランテーブル４には、ラミナー冷却およびスプレー冷却を行うための冷却装置が配置されている。
ここに、ラミナー冷却とは、図７に示すように、冷却水を冷却ノズルから鋼板表面に対して垂直に噴射することによって、鋼板を急速に冷却する方法である。
ラミナー冷却には、鋼板に対して水平に配置されたスリット状ノズルから冷却水を噴射するスリットラミナーと、パイプ状ノズルから冷却水を噴射するパイプラミナーがあり、本発明では、どちらのタイプを用いてもよいが、スリットラミナーとパイプラミナーとを組み合わせて用いることによって、冷却能力を増加させ、鋼板温度の制御性を向上させることができる。
また、スプレー冷却とは、図８に示すように、ミスト状の冷却水を冷却ノズルから鋼板表面に噴霧することによって、鋼板をゆっくりと冷却する方法である。
【００１１】
図２は、本発明における熱延鋼板の冷却制御方法の装置構成を示す図である。
図２において、冷却制御装置は、ホットランテーブルを複数に分割したゾーンごとに冷却方法および使用する冷却ノズル本数を設定し、各ゾーンに設置されている図示されていないON-OFF弁によって、冷却ノズルの開閉を行う。
仕上圧延機３を出た鋼板の仕上温度（FT）および冷却後の鋼板の巻取温度（CT）、板厚、速度が必要に応じて測定されて冷却制御装置に送られ、冷却制御装置が冷却ノズルの開閉を修正することによって鋼板温度を制御することができる。
【００１２】
図３は、本発明における熱延鋼板の冷却制御方法のフローを示す図である。
まず、鋼板の種類ごとに、巻取温度（CT）、板厚、速度、および、冷却工程のゾーンごとの冷却方法を初期設定する。
鋼板の種類ごとに目標とする機械特性に併せて、冷却温度パターンをあらかじめ決めるためである。
ここに、巻取温度（CT）は、冷却後の鋼板を巻取る前の温度（℃）であり、板厚（ｍｍ）は鋼板の仕様により予め設定され、速度は、ホットランテーブル上を走行する鋼板の速度（ｍ／sec）である。
冷却工程のゾーン数は任意の数でよいが、前段および後段の２つ以上に分割し、各ゾーンにおける冷却方法および使用する冷却ノズル本数を予め設定する。
【００１３】
まず、鋼板温度が５００℃程度から巻取温度（ＣＴ）までについて、スプレー冷却を用いるように、冷却工程の後段において使用する冷却ノズル本数を設定する。
次に、冷却工程の前段において使用するラミナーノズルの本数を設定する。
次に、仕上温度（ＦＴ）、巻取温度（ＣＴ）、板厚、速度の実績値を測定する。
鋼板温度、板厚、速度の測定点は任意でよいが、鋼板の１０ｍ程度の間隔で測定することが好ましい。
【００１４】
次に、仕上温度（ＦＴ）または巻取温度（ＣＴ）、板厚、速度の実績値に基づいて、ラミナー冷却を行うゾーンにおける冷却ノズル本数を修正する。ラミナー冷却は冷却速度が速いが、冷却工程後段の鋼板温度が３００〜５００℃の遷移沸騰領域においては、スプレー冷却に比べて温度制御性が劣るため、後段の冷却は温度制御性に優れたスプレー冷却を最大限使用し、スプレー冷却における冷却ノズル本数を調整することによって、温度均一性を向上させることができる。その理由は、後述する。
また、板厚、速度の実績値に代えて、初期設定値を用いてもよく、板厚、速度の初期設定値を用いることにより、より簡便な冷却制御を実現することができる。
なお、仕上温度（ＦＴ）、巻取温度（ＣＴ）はいずれの実績値を用いてもよいが、仕上温度（ＦＴ）の実績値に基づいて冷却ノズル本数の修正を行うには、フィードフォワード制御を行い、巻取温度（ＣＴ）の実績値に基づいて冷却ノズル本数の修正を行うには、フィードバック制御を行うことが好ましい。
＜３００〜５００℃でのラミナー冷却とスプレー冷却の比較＞
▲１▼ラミナー冷却条件での熱伝達率αの極大値
１０ｍｍφのノズルから８．３ｌ/min.の流量を噴射した場合、
流速は176ｃｍ/sとなる。
前述の西山記念講座P149,図４-２０（本明細書添付図９）によると、heat flux（ｑ）の極大値は鋼板表面温度が２００℃近傍であり、その値は、
ｑ ＝１０7 kcal/m2・hrである。
ｑ＝α（Tｓ−Ｔwater）だから、
流量を、３５０ｌ/min.・ｍ2＝０．０３５ｌ/min.・ｃｍ2とすると、
前述の西山記念講座P135,図４-６（本明細書添付図１０）によると、
極大値の熱伝達率α＝７×１０3 kcal/m2・hr・℃ 程度である。
従って、部分的に温度が下がって極大値のαになったとしても、ラミナー冷却に比べて、スプレー冷却では温度下がりが少なく、冷却後の温度のバラツキが小さくなる。
▲２▼一方、熱流束の温度依存性を検討すると、
ラミナー冷却では、前述の西山記念講座P149,図４-２０（本明細書添付図９）より、
ｑ at 400℃ ＝ ６×１０6 kcal/m2・hr
ｑ at 200℃ ＝１２×１０6 kcal/m2・hr
従って、Δｑ／ΔＴ＝３×１０4 kcal/m2・hr・℃ となる。
スプレー冷却では、西山記念講座P135,図４-６（本明細書添付図１０）によると、
ｑ at 300℃ ＝ 7×１０3×(300-20)＝１．９×１０6 kcal/m2・hr
ｑ at 500℃ ＝３×１０3×(500-20)＝１．４×１０6 kcal/m2・hr
従って、Δｑ／ΔＴ＝２．５×１０3 kcal/m2・hr・℃ となる。
従って、ラミナー冷却よりスプレー冷却の方が、温度変化に対する熱流束の変化も小さく、冷却後の温度のバラツキも小さくなる。
上記▲１▼、▲２▼から、ラミナー冷却に比べてスプレー冷却の方が温度制御性が良いと考えられる。
【００１５】
＜第１の実施形態＞
図４は、本発明の熱延鋼板の冷却制御方法における第１の実施形態を示す図である。
図４において、横軸は、ホットランテーブル上のゾーンNO.を示し、図４の左側が仕上圧延機側であり、右側が巻取機側である。
また、図４の実線の矢印は、ラミナー冷却を用いるゾーン、破線の矢印はスプレー冷却を用いるゾーン、点線の矢印は空冷を用いるゾーンを示す。
図４における一点鎖線は、鋼材の種類ごとに予め設定した冷却パターンを示し、実線はラミナー冷却に用いる冷却ノズル本数を修正した後の実績の冷却パターンを示す。
まず、仕上温度（FT）８７０℃、巻取温度（CT）４４０℃、板厚2.0ｍｍ、速度７００ｍｐｍ、および、冷却工程のゾーン１〜３の上下面ともラミナー冷却とし、ゾーン４〜６の上面はスプレー冷却、下面は空冷（放冷）とし、それぞれのゾーンの冷却ノズル本数を予め設定する。
このとき、少なくとも鋼板温度が５００℃程度から巻取温度（ＣＴ）までについて、スプレー冷却を用いるように、冷却工程の後段において使用する冷却ノズル本数を設定した後、冷却工程の前段において使用するラミナーノズルの本数を設定する。
【００１６】
次に、仕上温度（ＦＴ）、巻取温度（ＣＴ）、板厚、速度の実績値を測定し、仕上温度（ＦＴ）の設定値８７０℃と実績値８２０℃との差に基づいて、ラミナー冷却、に用いる冷却ノズルの本数を調整する。
図４においては、仕上温度の実績値が低すぎたため、ゾーン３におけるラミナー冷却に用いる冷却ノズル本数を少なくすることによって、冷却速度を低減させている。
このように、冷却工程の前段においては、ラミナー冷却を用いて急速に冷却する一方で、仕上温度の実績値が異なる場合には、ラミナー冷却に用いる冷却ノズル本数を調整することにより、鋼板温度を所定の温度まで冷却することができる。
【００１７】
冷却工程の後段においては、鋼板の上面からスプレー冷却を最大限に用いることにより、鋼板をゆっくり冷却することができ、冷却工程後段の鋼板温度が３００〜５００℃の遷移沸騰領域においては、スプレー冷却の方がラミナー冷却に比べて温度制御性が高いので、巻取温度（ＣＴ）のバラツキを著しく低減することができる。
通常は、制御メッシュの細かい後段の冷却工程の優先順位は低くするのが常識であるが、本発明においては、制御メッシュの細かい冷却工程の後段の冷却方法をスプレー冷却を優先的に用いることによって、巻取温度の均一性を重視した点に特徴がある。
本実施形態においては、スプレー冷却は鋼板の上面のみとし、下面は空冷としたが、下面もスプレー冷却としてもよい。
なお、本実施形態においては、ホットランテーブルのゾーン１およびゾーン２を冷却工程の前段、ゾーン３を中段とし、ホットランテーブルのゾーン４乃至６を冷却工程の後段としたが、このゾーンの数および境界は適宜変更しても構わない。
【００１８】
＜第２の実施形態＞
図５は、本発明の熱延鋼板の冷却制御方法における第２の実施形態を示す図である。
図５において、横軸は、ホットランテーブル上のゾーンNO.を示し、図２の左側が仕上圧延機側であり、右側が巻取機側である。
また、図５の矢印および冷却パターンの表示は、図４と同様である。
まず、仕上温度（FT）８４０℃、巻取温度（CT）４３０℃、板厚１．４mm、速度９００mpm、および、冷却工程のゾーン１およびゾーン２の上下面をラミナー冷却、ゾーン３の上下面を空冷（放冷）、ゾーン４〜６の上面はスプレー冷却、下面は空冷（放冷）とし、それぞれのゾーンの冷却ノズル本数を予め設定する。
このとき、鋼板温度が５００℃程度から巻取温度（ＣＴ）までについて、スプレー冷却を用いるように、冷却工程の後段において使用する冷却ノズル本数を設定した後、冷却工程の前段において使用するラミナーノズルの本数を設定する。
【００１９】
次に、仕上温度（ＦＴ）、巻取温度（ＣＴ）、板厚、速度の実績値を測定し、仕上温度（FＴ）の設定値８４０℃と実績値９００℃との差に基づいて、ラミナー冷却に用いる冷却ノズルの本数を調整する。
図５においては、仕上温度の実績値が高すぎたため、ゾーン１およびゾーン２におけるラミナー冷却に用いる冷却ノズル本数を多くすることによって、冷却速度を増加させている。
この場合には、Ｔ１が低い温度に設定されており、さらに冷却速度を高める必要があるため、ラミナー冷却は、冷却能力の観点から、スリットラミナーとパイプラミナーとを併用することが好ましい。
【００２０】
このように、冷却工程の前段においては、ラミナー冷却を用いて急速に冷却する一方で、巻取温度の実績値が異なる場合には、ラミナー冷却に用いる冷却ノズル本数を調整することにより、鋼板温度を所定の温度まで冷却することができる。
次に、冷却工程の後段においては、鋼板の上面からスプレー冷却を最大限に用いることにより、鋼板をゆっくり冷却することができ、冷却工程後段の鋼板温度が３００〜５００℃の遷移沸騰領域においては、スプレー冷却は、ラミナー冷却に比べて温度制御性が高いので、巻取温度（ＣＴ）のバラツキを著しく低減することができる。
本実施形態においては、スプレー冷却は鋼板の上面から３００〜４００Ｌ／分・ｍ2の水量密度で冷却し、下面は空冷としたが、下面もスプレー冷却としてもよい。
なお、ホットランテーブルのゾーン１およびゾーン２を冷却工程の前段、ゾーン３を中段とし、ホットランテーブルのゾーン４乃至６を冷却工程の後段としたが、このゾーンの数および境界は適宜変更しても構わない。
【００２１】
＜比較例＞
図６は、従来の熱延鋼板の冷却制御方法における比較例を示す図である。
図６において、横軸は、ホットランテーブル上のゾーンNO.を示し、図６の左側が仕上圧延機側であり、右側が巻取機側である。
また、図６の矢印の表示は、図４と同様である。
まず、仕上圧延を終了した熱延鋼板は、仕上温度（FT）から、Ｔ１およびＴ２まで、ラミナー冷却により、急速に冷却される。
次に、冷却工程の後段においては、鋼板の上面からラミナー冷却を用いて、鋼板を所定の温度まで冷却し、図６のように、仕上温度（ＦＴ）が低すぎた場合には、スプレー冷却で使用するノズル本数を減らすことによって鋼板温度の微調整を行っていたので、冷却工程後段の鋼板温度が３００〜５００℃の遷移沸騰領域において温度制御性の高いスプレーノズルを十分活用することができず、巻取温度（ＣＴ）が±５０℃程度のバラツキを生じていた。
【００２２】
【実施例】
本発明を実際の熱延鋼板製造ラインに、下記の条件にて適用した。
・対象鋼種：４９０Ｍｐａクラス高強度熱延鋼板
・板厚：１．４〜２．０ｍｍ
・仕上温度（ＦＴ）：８７０℃
・巻取温度（ＣＴ）：４１０℃
・ラミナー冷却での合計水量密度：７６０Ｌ／分・ｍ2
・スプレー冷却の水量密度（上下面の合計値）：３５０Ｌ／分・ｍ2
仕上温度（ＦＴ）の実績値に基づいて、スプレー冷却に用いる冷却ノズル本数を調整した結果、鋼板の巻取温度のバラツキは、±２５℃以内に収まり、従来に比べて半減させることができ、鋼板の製造歩留まりが著しく向上した。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、ラミナー冷却とスプレー冷却とを組み合わせた冷却工程にて冷却する熱延鋼板の冷却制御方法において、冷却工程のゾーンごとに冷却方法を設定し、ラミナー冷却を行うゾーンにおいて使用する冷却ノズル本数を調整して鋼板温度の制御を行うことによって、鋼板の巻取温度を均一にすることにより、鋼板の製造歩留まりを向上させることができる鋼板温度の制御性にすぐれた熱延鋼板の冷却制御方法を提供することができ、産業上有用な著しい効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱延鋼板の冷却制御方法が対象とする熱延鋼板の製造ラインを示す図である。
【図２】本発明における熱延鋼板の冷却制御方法の装置構成を示す図である。
【図３】本発明における熱延鋼板の冷却制御方法のフローを示す図である。
【図４】本発明の熱延鋼板の冷却制御方法における第１の実施形態を示す図である。
【図５】本発明の熱延鋼板の冷却制御方法における第２の実施形態を示す図である。
【図６】従来の熱延鋼板の冷却制御方法における比較例を示す図である。
【図７】本発明に用いるラミナー冷却装置を示す図である。
【図８】本発明に用いるスプレー冷却装置を示す図である。
【図９】鋼材の表面温度と熱流束との関係を示す図である。
【図１０】鋼材の表面温度と熱伝達率との関係を示す図である。
【符号の説明】
１：加熱炉、
２：粗圧延機、
３：仕上圧延機、
４：ホットランテーブル、
５：巻取機[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for controlling the cooling of a hot-rolled steel sheet when a hot-finished steel sheet is cooled by a hot run table.
Specifically, the present invention relates to a cooling control method for a hot-rolled steel sheet that cools a steel sheet from a hot finish rolling mill in a cooling process that combines laminar cooling and spray cooling.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various proposals have been made regarding a method for controlling the cooling of a hot-rolled steel sheet when the hot-finished steel sheet is cooled by a hot run table.
For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 5-277542, in a temperature range where the temperature of the front and back surfaces of a steel strip is 500 ° C. or less, excellent workability is achieved by cooling at a water density of 50 to 300 L / min · m 2 A cooling method for stably producing a high strength steel sheet is disclosed.
Japanese Patent Laid-Open No. 6-262240 discloses that in a portion where the surface temperature of the steel strip is 500 ° C. or lower, the cooling water is set so that the heat transfer coefficient from the steel strip to the cooling water is 2000 Kcal / h ·
However, these cooling methods require complicated control for properly using a laminar nozzle and a spray nozzle for cooling the upper surface of the steel strip based on the steel strip temperature.
[0003]
Furthermore, Japanese Patent Laid-Open No. 9-31544 discloses workability in which a steel sheet from a hot finish rolling mill is rapidly cooled by laminar cooling until reaching 550 ° C., and then slowly cooled from 550 ° C. to a low temperature coiling temperature by spray cooling. A method for producing a high-strength steel sheet excellent in the above is disclosed.
However, even in this method, complicated control based on the temperature of the steel sheet is necessary, and by adjusting the number of nozzles used in spray cooling excellent in temperature controllability in a transition boiling region of 300 to 500 ° C. Since the coiling temperature is controlled, there is a problem in that the coiling temperature is not uniform and the production yield of the steel sheet is lowered.
Regarding the characteristics and heat transfer coefficient during water cooling of high-temperature steel materials, August 7 and 8, 1975, Japan Iron and Steel Institute 35th Nishiyama Memorial Technology Course, Steel Material Cooling, Chapter V, P135 Figure 4-6, P149 is disclosed in FIGS. 4-20.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-5-277542 [Patent Document 2]
JP-A-6-262240 [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-31544 [Non-Patent Document 1]
Japan Iron and Steel Institute 35th Nishiyama Memorial Technology Lecture (Chapter V, P135 Figure 4-6, P149 Figure 4-20)
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a result of intensive studies, and in the cooling control method for hot-rolled steel sheets that is cooled in a cooling process that combines laminar cooling and spray cooling, cooling is performed for each zone of the cooling process. By setting the method and adjusting the number of cooling nozzles used in the zone where laminar cooling is performed to control the temperature of the steel sheet, it is possible to improve the manufacturing yield of the steel sheet by making the coiling temperature uniform. The present invention provides a cooling control method for a hot-rolled steel sheet having excellent controllability of the steel sheet temperature, and the gist thereof is as follows.
[0006]
(1) In the cooling control method for hot-rolled steel sheet, which cools the steel sheet from the hot finish rolling mill in a cooling process that combines laminar cooling and spray cooling,
The laminar cooling combines slit laminar cooling and pipe laminar cooling, and the spray cooling is a cooling method in which cooling water is sprayed on the upper surface of the steel sheet,
For each type of steel sheet, when initializing the coiling temperature, sheet thickness, speed, and cooling method for each zone of the cooling process, the cooling process is performed so that spray cooling is used up to the coiling temperature (CT). After setting the number of spray nozzles used in the subsequent stage, set the number of laminar nozzles used in the previous stage of the cooling process,
Measure actual values of finishing temperature, plate thickness, and speed,
The uniformity of the steel sheet temperature is improved by correcting the number of laminar cooling nozzles and cooling the steel sheet temperature to a predetermined temperature based on the actual values of the finishing temperature, the sheet thickness, and the speed. Cooling control method for hot-rolled steel sheet.
[0007]
(2) In the cooling control method for hot-rolled steel sheet, which cools the steel sheet from the hot finish rolling mill in a cooling process that combines laminar cooling and spray cooling,
The laminar cooling combines slit laminar cooling and pipe laminar cooling, and the spray cooling is a cooling method in which cooling water is sprayed on the upper surface of the steel sheet,
For each type of steel sheet, in the process of initializing the coiling temperature, sheet thickness, speed, and cooling method for each zone of the cooling process, the cooling process is performed so that spray cooling is used up to the coiling temperature (CT). After setting the number of spray nozzles used in the subsequent stage, set the number of laminar nozzles used in the previous stage of the cooling process,
Measure actual values of winding temperature, plate thickness and speed,
Based on the actual values of the coiling temperature, the plate thickness, and the speed, the number of laminar cooling nozzles is corrected and the steel plate temperature is cooled to a predetermined temperature, thereby improving the uniformity of the steel plate temperature. To control cooling of hot-rolled steel sheet.
[0008]
(3) The cooling control of the hot-rolled steel sheet according to (1) or (2), wherein an initial set value of the plate thickness and speed is used instead of the actual value of the plate thickness and speed. Method.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 1 is a diagram showing a production line for hot-rolled steel sheets targeted by the method for controlling cooling of hot-rolled steel sheets according to the present invention.
In FIG. 1, a steel slab heated in a
[0010]
The hot run table 4 is provided with a cooling device for laminar cooling and spray cooling.
Here, laminar cooling is a method of rapidly cooling a steel sheet by injecting cooling water perpendicularly to the steel sheet surface from a cooling nozzle, as shown in FIG.
There are two types of laminar cooling: a slit laminator that injects cooling water from a slit-like nozzle arranged horizontally with respect to a steel sheet, and a pipe laminator that injects cooling water from a pipe-like nozzle. In the present invention, either type is used. However, by using a combination of slit laminar and pipe laminator, the cooling capacity can be increased and the controllability of the steel sheet temperature can be improved.
In addition, spray cooling is a method of slowly cooling a steel sheet by spraying mist-like cooling water from the cooling nozzle onto the steel sheet surface as shown in FIG.
[0011]
FIG. 2 is a diagram showing an apparatus configuration of a method for controlling cooling of a hot-rolled steel sheet according to the present invention.
In FIG. 2, the cooling control device sets the cooling method and the number of cooling nozzles to be used for each zone obtained by dividing the hot run table into a plurality of zones, and the cooling nozzles are set by the ON-OFF valves (not shown) installed in each zone. Open and close.
The finishing temperature (FT) of the steel plate exiting the
[0012]
FIG. 3 is a diagram illustrating a flow of a cooling control method for hot-rolled steel sheets according to the present invention.
First, the coiling temperature (CT), the plate thickness, the speed, and the cooling method for each zone of the cooling process are initialized for each type of steel plate.
This is because a cooling temperature pattern is determined in advance in accordance with target mechanical characteristics for each type of steel sheet.
Here, the coiling temperature (CT) is a temperature (° C.) before winding the cooled steel plate, the plate thickness (mm) is preset according to the specification of the steel plate, and the speed travels on the hot run table. The speed of the steel sheet (m / sec).
The number of zones in the cooling process may be any number, but it is divided into two or more of the former stage and the latter stage, and the cooling method in each zone and the number of cooling nozzles to be used are set in advance.
[0013]
First, the number of cooling nozzles used in the subsequent stage of the cooling process is set so that spray cooling is used for a steel sheet temperature of about 500 ° C. to a coiling temperature (CT).
Next, the number of laminar nozzles used in the previous stage of the cooling process is set.
Next, actual values of finishing temperature (FT), winding temperature (CT), plate thickness, and speed are measured.
The measurement points of steel plate temperature, plate thickness, and speed may be arbitrary, but it is preferable to measure at intervals of about 10 m of the steel plate.
[0014]
Next, the number of cooling nozzles in the zone where laminar cooling is performed is corrected based on the finishing temperature (FT) or winding temperature (CT), the plate thickness, and the actual values of speed. Laminar cooling has a high cooling rate, but in the transition boiling region where the steel plate temperature in the latter stage of the cooling process is 300 to 500 ° C., the temperature controllability is inferior to spray cooling. Temperature uniformity can be improved by maximizing cooling and adjusting the number of cooling nozzles in spray cooling. The reason will be described later.
Further, instead of the actual values of the plate thickness and speed, initial setting values may be used, and by using the initial setting values of the plate thickness and speed, simpler cooling control can be realized.
In addition, although any actual value may be used for finishing temperature (FT) and winding temperature (CT), in order to correct the number of cooling nozzles based on the actual value of finishing temperature (FT), feed forward control is performed. In order to correct the number of cooling nozzles based on the actual value of the coiling temperature (CT), it is preferable to perform feedback control.
<Comparison of laminar cooling and spray cooling at 300 to 500 ° C.>
(1) When a flow rate of 8.3 l / min. Is injected from a nozzle with a maximum value of 10 mmφ of heat transfer coefficient α under laminar cooling conditions,
The flow rate is 176 cm / s.
According to the aforementioned Nishiyama Memorial Lecture P149, FIG. 4-20 (FIG. 9 attached hereto), the maximum value of the heat flux (q) is that the steel plate surface temperature is around 200 ° C., and the value is
q = 10 7 kcal / m 2 · hr.
Since q = α (Ts-Twater),
According to the aforementioned Nishiyama Memorial P135, Figure 4-6 (Figure 10 attached to this specification)
The maximum heat transfer coefficient α is about 7 × 10 3 kcal / m 2 · hr · ° C.
Therefore, even if the temperature partially decreases to a maximum value α, the temperature drop is less in spray cooling than in laminar cooling, and the variation in temperature after cooling is reduced.
(2) On the other hand, considering the temperature dependence of heat flux,
In laminar cooling, from the aforementioned Nishiyama Memorial P149, Figure 4-20 (Figure 9 attached hereto),
q at 400 ℃ = 6 × 10 6 kcal / m 2 · hr
q at 200 ° C = 12 × 10 6 kcal / m 2 · hr
Therefore, Δq / ΔT = 3 × 10 4 kcal / m 2 · hr · ° C.
In spray cooling, according to Nishiyama Memorial Course P135, Fig. 4-6 (Fig. 10 attached hereto),
q at 300 ° C. = 7 × 10 3 × (300-20) = 1.9 × 10 6 kcal / m 2 · hr
q at 500 ° C. = 3 × 10 3 × (500-20) = 1.4 × 10 6 kcal / m 2 · hr
Therefore, Δq / ΔT = 2.5 × 10 3 kcal / m 2 · hr · ° C.
Therefore, spray cooling has less change in heat flux with respect to temperature change and less temperature variation after cooling than laminar cooling.
From (1) and (2) above, it is considered that spray cooling has better temperature controllability than laminar cooling.
[0015]
<First Embodiment>
FIG. 4 is a diagram showing a first embodiment of the method for controlling cooling of a hot-rolled steel sheet according to the present invention.
In FIG. 4, the horizontal axis indicates the zone number on the hot run table, the left side of FIG. 4 is the finishing mill side, and the right side is the winder side.
Also, the solid line arrow in FIG. 4 indicates a zone using laminar cooling, a broken line arrow indicates a zone using spray cooling, and a dotted line arrow indicates a zone using air cooling.
The dashed-dotted line in FIG. 4 shows the cooling pattern preset for every kind of steel materials, and a continuous line shows the cooling pattern of the track record after correcting the number of cooling nozzles used for laminar cooling.
First, the finishing temperature (FT) 870 ° C., the winding temperature (CT) 440 ° C., the plate thickness 2.0 mm, the
At this time, after setting the number of cooling nozzles used in the subsequent stage of the cooling process so that spray cooling is used at least for the steel sheet temperature from about 500 ° C. to the coiling temperature (CT), the laminator used in the previous stage of the cooling process. Set the number of nozzles.
[0016]
Next, the actual values of finishing temperature (FT), winding temperature (CT), plate thickness, and speed are measured, and the laminar is determined based on the difference between the set value 870 ° C. and the actual value 820 ° C. of the finishing temperature (FT). The number of cooling nozzles used for cooling is adjusted.
In FIG. 4, since the actual value of the finishing temperature is too low, the cooling rate is reduced by reducing the number of cooling nozzles used for laminar cooling in the
Thus, in the first stage of the cooling process, while laminar cooling is used for rapid cooling, when the actual finishing temperature value is different, the steel plate temperature is adjusted by adjusting the number of cooling nozzles used for laminar cooling. It can be cooled to a predetermined temperature.
[0017]
In the latter stage of the cooling process, the steel sheet can be cooled slowly by using spray cooling to the maximum from the upper surface of the steel sheet. In the transition boiling region where the steel sheet temperature in the latter stage of the cooling process is 300 to 500 ° C., the spray cooling is performed. Since the temperature controllability is higher than the laminar cooling, the variation in the coiling temperature (CT) can be remarkably reduced.
Usually, it is common sense to lower the priority of the cooling process in the latter stage of the fine control mesh, but in the present invention, the cooling method in the latter stage of the fine cooling process of the control mesh is used by preferentially using spray cooling. The feature is that the uniformity of the coiling temperature is emphasized.
In this embodiment, spray cooling is performed only on the upper surface of the steel sheet and the lower surface is air-cooled, but the lower surface may also be spray-cooled.
In this embodiment,
[0018]
<Second Embodiment>
FIG. 5 is a diagram illustrating a second embodiment of the method for controlling cooling of a hot-rolled steel sheet according to the present invention.
In FIG. 5, the horizontal axis indicates the zone number on the hot run table, the left side of FIG. 2 is the finishing mill side, and the right side is the winder side.
Moreover, the display of the arrow and cooling pattern in FIG. 5 is the same as in FIG.
First, finish temperature (FT) 840 ° C, coiling temperature (CT) 430 ° C, plate thickness 1.4mm, speed 900mpm, upper and lower surfaces of
At this time, after setting the number of cooling nozzles used in the subsequent stage of the cooling process so that spray cooling is used for the steel sheet temperature from about 500 ° C. to the coiling temperature (CT), the laminar nozzle used in the previous stage of the cooling process Set the number of.
[0019]
Next, the actual values of finishing temperature (FT), winding temperature (CT), plate thickness, and speed are measured, and the laminar is determined based on the difference between the finishing temperature (FT) set value 840 ° C and the
In FIG. 5, since the actual value of the finishing temperature is too high, the cooling rate is increased by increasing the number of cooling nozzles used for laminar cooling in
In this case, since T1 is set to a low temperature and it is necessary to further increase the cooling rate, laminar cooling preferably uses a slit laminator and a pipe laminator in combination from the viewpoint of cooling capacity.
[0020]
Thus, in the first stage of the cooling process, while laminar cooling is used for rapid cooling, when the actual winding temperature values are different, the steel plate temperature is adjusted by adjusting the number of cooling nozzles used for laminar cooling. Can be cooled to a predetermined temperature.
Next, in the latter stage of the cooling process, the steel sheet can be slowly cooled by using spray cooling to the maximum from the upper surface of the steel sheet. In the transition boiling region where the steel sheet temperature in the latter stage of the cooling process is 300 to 500 ° C. Since spray cooling has higher temperature controllability than laminar cooling, it is possible to remarkably reduce the variation in the coiling temperature (CT).
In this embodiment, spray cooling is performed with a water density of 300 to 400 L / min · m 2 from the upper surface of the steel plate, and the lower surface is air-cooled, but the lower surface may also be spray-cooled.
Note that
[0021]
<Comparative example>
FIG. 6 is a diagram showing a comparative example in a conventional method for controlling the cooling of a hot-rolled steel sheet.
In FIG. 6, the horizontal axis indicates the zone number on the hot run table, the left side of FIG. 6 is the finishing mill side, and the right side is the winder side.
Moreover, the display of the arrow of FIG. 6 is the same as that of FIG.
First, the hot-rolled steel sheet that has been subjected to finish rolling is rapidly cooled by laminar cooling from the finishing temperature (FT) to T1 and T2.
Next, in the latter stage of the cooling process, the steel sheet is cooled to a predetermined temperature using laminar cooling from the upper surface of the steel sheet. If the finishing temperature (FT) is too low as shown in FIG. Since the steel plate temperature was finely adjusted by reducing the number of nozzles used in the above, a spray nozzle with high temperature controllability can be fully utilized in the transition boiling region where the steel plate temperature after the cooling process is 300 to 500 ° C. As a result, the winding temperature (CT) varied about ± 50 ° C.
[0022]
【Example】
The present invention was applied to an actual hot-rolled steel sheet production line under the following conditions.
・ Target steel type: 490 Mpa class high-strength hot-rolled steel sheet ・ Thickness: 1.4 to 2.0 mm
-Finishing temperature (FT): 870 ° C
-Winding temperature (CT): 410 ° C
・ Total water density in laminar cooling: 760 L / min ・ m 2
・ Water density of spray cooling (total value of upper and lower surfaces): 350 L / min · m 2
As a result of adjusting the number of cooling nozzles used for spray cooling based on the actual value of the finishing temperature (FT), the variation in the coiling temperature of the steel sheet is within ± 25 ° C., which can be halved compared to the conventional case. The production yield of the steel sheet was remarkably improved.
[0023]
【The invention's effect】
According to the present invention, in the cooling control method of a hot-rolled steel sheet that is cooled in a cooling process that combines laminar cooling and spray cooling, a cooling method is set for each zone of the cooling process and used in a zone where laminar cooling is performed. By controlling the steel sheet temperature by adjusting the number of cooling nozzles, it is possible to improve the production yield of the steel sheet by making the coiling temperature of the steel sheet uniform. A cooling control method can be provided, and there are significant industrially useful effects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a hot-rolled steel sheet production line targeted by a method for controlling cooling of a hot-rolled steel sheet according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an apparatus configuration of a method for controlling cooling of a hot-rolled steel sheet according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a flow of a method for controlling cooling of a hot-rolled steel sheet according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a first embodiment of the method for controlling cooling of a hot-rolled steel sheet according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of the method for controlling cooling of a hot-rolled steel sheet according to the present invention.
FIG. 6 is a view showing a comparative example in a conventional hot-rolled steel sheet cooling control method.
FIG. 7 is a view showing a laminar cooling device used in the present invention.
FIG. 8 is a view showing a spray cooling device used in the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the surface temperature of a steel material and the heat flux.
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the surface temperature of a steel material and the heat transfer coefficient.
[Explanation of symbols]
1: heating furnace,
2: Rough rolling mill,
3: Finishing mill,
4: Hot run table,
5: Winder
Claims (3)
前記ラミナー冷却はスリットラミナー冷却とパイプラミナー冷却とを組み合わせ、前記スプレー冷却は鋼板の上面に冷却水を噴霧する冷却方法とし、
前記鋼板の種類ごとに、巻取温度、板厚、速度、および、前記冷却工程のゾーンごとの冷却方法を初期設定する際に、巻取温度（ＣＴ）までスプレー冷却を用いるように冷却工程の後段において使用するスプレーノズル本数を設定した後、冷却工程の前段において使用するラミナーノズル本数を設定し、
仕上温度、板厚、および、速度の実績値を測定し、
前記仕上温度、板厚、および、速度の実績値に基づいて、前記ラミナー冷却ノズル本数を修正して鋼板温度を所定温度まで冷却することにより、鋼板温度の均一性を向上させることを特徴とする熱延鋼板の冷却制御方法。 In the cooling control method for hot-rolled steel sheet that cools the steel sheet from the hot finish rolling mill in a cooling process that combines laminar cooling and spray cooling,
The laminar cooling combines slit laminar cooling and pipe laminar cooling, and the spray cooling is a cooling method in which cooling water is sprayed on the upper surface of the steel sheet,
For each type of steel sheet, when initializing the coiling temperature, sheet thickness, speed, and cooling method for each zone of the cooling process, the cooling process is performed so that spray cooling is used up to the coiling temperature (CT). After setting the number of spray nozzles used in the subsequent stage, set the number of laminar nozzles used in the previous stage of the cooling process,
Measure actual values of finishing temperature, plate thickness, and speed,
The uniformity of the steel sheet temperature is improved by correcting the number of laminar cooling nozzles and cooling the steel sheet temperature to a predetermined temperature based on the actual values of the finishing temperature, the sheet thickness, and the speed. Cooling control method for hot-rolled steel sheet.
前記ラミナー冷却はスリットラミナー冷却とパイプラミナー冷却とを組み合わせ、前記スプレー冷却は鋼板の上面に冷却水を噴霧する冷却方法とし、
前記鋼板の種類ごとに、巻取温度、板厚、速度、および、前記冷却工程のゾーンごとの冷却方法を初期設定する工程で、巻取温度（ＣＴ）までスプレー冷却を用いるように冷却工程の後段において使用するスプレーノズル本数を設定した後、冷却工程の前段において使用するラミナーノズル本数を設定し、
巻取温度、板厚、および、速度の実績値を測定し、
前記巻取温度、板厚、および、速度の実績値に基づいて、前記ラミナー冷却ノズル本数を修正して鋼板温度を所定温度まで冷却することにより、鋼板温度の均一性を向上させることを特徴とする熱延鋼板の冷却制御方法。 In the cooling control method for hot-rolled steel sheet that cools the steel sheet from the hot finish rolling mill in a cooling process that combines laminar cooling and spray cooling,
The laminar cooling combines slit laminar cooling and pipe laminar cooling, and the spray cooling is a cooling method in which cooling water is sprayed on the upper surface of the steel sheet,
For each type of steel sheet, in the process of initializing the coiling temperature, sheet thickness, speed, and cooling method for each zone of the cooling process, the cooling process is performed so that spray cooling is used up to the coiling temperature (CT). After setting the number of spray nozzles used in the subsequent stage, set the number of laminar nozzles used in the previous stage of the cooling process,
Measure actual values of winding temperature, plate thickness and speed,
Based on the actual values of the coiling temperature, the plate thickness, and the speed, the number of laminar cooling nozzles is corrected and the steel plate temperature is cooled to a predetermined temperature, thereby improving the uniformity of the steel plate temperature. To control cooling of hot-rolled steel sheet.
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