KR101362566B1

KR101362566B1 - 열연 강판의 냉각 장치, 냉각 방법, 제조 장치, 및, 제조 방법

Info

Publication number: KR101362566B1
Application number: KR1020117027955A
Authority: KR
Inventors: 마나부 에토; 요이치 하라구치
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2010-06-28
Publication date: 2014-02-13
Also published as: CN102448632A; JP5673530B2; TWI432269B; CN102448632B; TW201107053A; JPWO2011001935A1; KR20120024641A; WO2011001935A1

Abstract

본 발명은, 초미세 결정 입자를 가지는 열연 강판을 제조하는 것 및 냉각수의 사용 효율을 높이는 것이 가능한, 열연 강판의 냉각 장치, 열연 강판의 냉각 방법, 열연 강판의 제조 장치, 및, 열연 강판의 제조 방법을 제공하는 것을 주목적으로 한다. 본 발명은, 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치 이내에 존재하는 강판 표면의 평균 냉각 속도를 V1, 워크 롤의 반경 상당 위치와 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측의 사이에 존재하는 강판 표면의 평균 냉각 속도를 V2, 냉각 개시점과 하우징 포스트 출측의 사이에 존재하는 강판 표면의 평균 냉각 속도를 Vm으로 할 때, V1≥V2 또한 Vm≥400℃/s인 열연 강판의 냉각 장치, 상기 냉각 장치를 이용하는 열연 강판의 냉각 방법, 열간 마무리 압연기열의 최종 스탠드 및 상기 냉각 장치를 구비하는 열연 강판의 제조 장치, 및, 상기 제조 장치를 이용하여 열간 마무리 압연기열의 최종 스탠드에서 압연된 강판을 처리하는 공정을 포함하는 열연 강판의 제조 방법으로 한다.

Description

열연 강판의 냉각 장치, 냉각 방법, 제조 장치, 및, 제조 방법{COOLING DEVICE, COOLING METHOD, MANUFACTURING DEVICE, AND MANUFACTURING METHOD FOR HOT-ROLLED STEEL SHEET}

본 발명은, 열연 강판의 냉각 장치, 냉각 방법, 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 특히, 초미세 결정 입자를 가지는 열연 강판을 제조할 때에 적합하게 이용되는 열연 강판의 냉각 장치, 냉각 방법 및 제조 장치, 및, 초미세 결정 입자를 가지는 열연 강판의 제조 방법에 관한 것이다.

자동차용이나 구조재용 등으로서 이용되는 강재는, 강도, 가공성, 인성과 같은 기계적 특성이 뛰어난 것이 요구되고, 이들 기계적 특성을 종합적으로 높이기 위해서는, 열연 강판의 결정 입자를 미세화하는 것이 유효하다. 이 때문에, 미세 결정 입자를 가지는 열연 강판을 얻기 위한 제조 방법이 수많이 모색되고 있다. 또한, 결정 입자를 미세화하면, 합금 원소의 첨가량을 삭감해도 뛰어난 기계적 성질을 구비한 고강도 열연 강판을 제조하는 것이 가능해진다.

열연 강판의 결정 입자의 미세화 방법으로는, 열간 마무리 압연의 특히 후단에 있어서, 고압하 압연을 행하여 오스테나이트 입자를 미세화함과 더불어 입자 내에 압연 일그러짐을 축적시켜, 냉각 후(또는 변태 후)에 얻어지는 페라이트 입자의 미세화를 도모하는 방법 등이 알려져 있다. 그리고, 오스테나이트 입자의 재결정이나 회복을 억제하여 페라이트 변태를 촉진시킨다고 하는 관점에서는, 압연 후의 단시간에 강판을 소정의 온도 이하(예를 들면, 720℃ 이하)까지 냉각시키는 것이 유효하다. 즉, 미세 결정 입자를 가지는 열연 강판을 제조하기 위해서는, 열간 마무리 압연에 연속하여, 종래보다도 빠르게 냉각시키는 것이 가능한 냉각 장치를 설치하여, 압연 후의 강판을 급냉시키는 것이 유효하다.

미세 결정 입자를 가지는 열연 강판의 제조를 가능하게 하는 기술, 또는, 미세 결정 입자를 가지는 열연 강판의 제조에 적용가능한 기술이, 지금까지 몇가지 개시되어 있다. 예를 들면 특허문헌 1에는, C: 0.01∼0.3질량%를 함유하는 탄소강 또는 저합금강으로 이루어지는 강판 또는 슬래브를 다(多)패스 열간 압연하여 열연 강판을 제조하는 방법으로서, 최종 압연 패스를 Ar₃점 이상의 온도로 종료하고, 그 후 0.4초 이내에 720℃ 이하까지 냉각시키는 것을 특징으로 하는, 초미세 결정 입자 열연 강판의 제조 방법이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 열연 마무리 압연기열(列)에 있어서의 최종 스탠드와, 제1의 냉각 장치와, 제2의 냉각 장치와, 권취 장치가, 강판 반송 방향으로 순서대로 배치됨과 더불어, 제1의 냉각 장치와 제2의 냉각 장치의 사이에 비냉각의 영역이 설치되어 있는 열연 강판의 제조 설비에 있어서, 제1의 냉각 장치는, 강판의 피냉각면에 띠형상 또는 타원상의 분류 충돌역을 형성하기 위한 노즐과, 상기 노즐로부터 분사된 냉각수를 막기 위한 저지 롤을 구비하고, 최종 스탠드의 롤과 저지 롤의 사이의 영역에 냉각수의 풀(pool)이 형성됨과 더불어, 제1의 냉각 장치 내를 반송되는 강판이 풀의 냉각수 중에 침지되도록, 저지 롤을 설치하는 기술이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 3에는, 강판을 열간 압연하는 압연기의 입측(入側) 또는/및 출측(出側)의 압연기에 근접하는 위치에, 강판을 통과시키면서 강판의 상면에 냉각수를 공급하는 냉각 설비를 배치하고, 상기 냉각 설비는, 강판의 상면에 대하여 봉형상 냉각수를 압연기측을 향해서 복각 30°∼60°로 분사하는 노즐을 가지는 헤더를, 강판에 공급한 후의 냉각수가 압연기의 워크 롤로 막아지는 위치에 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 강판의 열간 압연 설비가 개시되어 있다. 그리고, 특허문헌 3에는, 냉각수가 분산되어 봉형상이 아니게 되어 냉각수를 막는 작용이 없어지는 사태를 회피하기 위해서, 상측 노즐의 선단과 패스 라인의 거리를 500㎜∼1800㎜로 하는 것이 바람직하다는 취지가 기재되어 있다.

특허문헌 1: 일본국 특허공개 2005-213595호 공보 특허문헌 2: 일본국 특허 제4029865호 공보 특허문헌 3: 일본국 특허공개 2007-61838호 공보

특허문헌 1에 개시되어 있는 기술에 의하면, 온도가 Ar₃점 이상인 강판을, 최종 압연 패스 종료 후의 0.4초 이내에 720℃까지 냉각하므로, 초미세 결정 입자(예를 들면, 평균 입경이 2㎛ 이하인 결정 입자를 말한다. 이하에 있어서 동일하다)를 가지는 열연 강판을 제조하는 것이 가능하게 된다고 생각된다. 그런데, 특허문헌 1에는, 최종 압연 패스 종료로부터 0.4초 이내에 강판을 720℃까지 냉각할 수 있는 냉각 장치의 상세한 구성에 대해서는 개시되어 있지 않다. 또한, 특허문헌 2에 개시되어 있는 기술에 의하면, 열간 압연기열의 최종 스탠드의 롤과 저지 롤의 사이의 영역에 형성한 냉각수의 풀에 강판을 침지시키기 때문에, 열연 강판의 냉각 능률을 향상시키는 것이 가능하게 된다고 생각된다. 여기에서, 초미세 결정 입자를 가지는 열연 강판을 제조할 때에 필요한 급냉은, 예를 들면 특허문헌 1에 나타내는 바와같이 적어도 400℃/s 이상의 냉각 속도를 가지는 것이며, 이를 위해서는 강판을 핵 비등 냉각으로 급냉시키는 것이 요구된다. 그런데, 특허문헌 2에 개시되어 있는 바와같이, 냉각수의 풀을 적극적으로 형성하여 강판을 냉각시키면, 강판 표면에 충돌하는 냉각수의 충돌 압력을, 핵 비등 냉각이 가능한 정도까지 증대시키기 어려워, 초미세 결정 입자를 가지는 열연 강판을 제조하기 위해서는, 더 한층 기술개량이 필요해진다는 과제가 있었다. 또한, 초미세 결정 입자를 가지는 열연 강판을 제조할 때에 필요한 급냉에서는, 강판 표면에 충돌시키는 냉각수의 충돌 압력을 소정값 이상으로 하는 것이 필요하게 되는데 대해, 특허문헌 3에 개시되어 있는 기술에서는, 강판에 공급되는 봉형상 냉각수의 분사 각도를 주로 규정하고 있을뿐이다. 또한, 특허문헌 3에서는, 강판에 분사된 냉각수가 강판과 워크 롤이 접촉하는 부위까지 흐르기 때문에 당해 부위의 직후로부터의 냉각이 가능하다고 하고 있는데, 충돌 후에 강판 상을 흐르는 냉각수로는 충분한 급냉은 불가능하고, 이 부분의 냉각은 초미세 결정 입자의 형성에 거의 기여하지 않는다. 따라서, 당해 기술을 단순히 이용해도, 초미세 결정 입자를 가지는 열연 강판을 제조하는 것은 곤란하다고 하는 문제가 있었다.

여기에서, 본 발명은, 초미세 결정 입자를 가지는 열연 강판을 제조하는 것 및 냉각수의 사용 효율을 높이는 것이 가능한, 열연 강판의 냉각 장치, 열연 강판의 냉각 방법, 열연 강판의 제조 장치, 및, 열연 강판의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자들은, 초미세 결정 입자를 가지는 열연 강판(이하에 있어서, 「초미세 입자강」이라고도 한다)의 제조에 관한 연구 조사를 행하고, 이하의 지견을 얻었다.

(1) 도 11에 도시되는 바와같이, Ar₃점 이상의 온도역에서 압연된 후, 0.2초 이내에 720℃까지의 냉각을 완료하면, 결정 입자를 더욱 미세화하는 것이 가능해진다.

(2) Ar₃점 이상의 예를 들면 820℃부터 720℃까지의 100℃ 강하의 냉각을, 압연 후 0.2초 이내에 종료시키기 위해서는, 예를 들면 500℃/s 이상의 평균 냉각 속도로 급냉을 행할 필요가 있고, 600℃/s 이상의 냉각 속도로 급냉을 행하는 것이 바람직하다. 여기에서, 열간 마무리 압연기열의 최종 스탠드에 있어서의 압하점(압연되는 강판의 상면과 접촉하는 워크 롤의 하사점, 및, 압연되는 강판의 하면과 접촉하는 워크 롤의 상사점을 말한다. 이하에 있어서 동일)으로부터 당해 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측까지의 영역(이하에 있어서, 「스탠드내 영역」이라고도 한다)의 강판 반송 방향의 길이를 L1, 스탠드 내 영역에 있어서 급속 냉각이 가능한 구간의 강판 반송 방향의 길이를 L2, 당해 구간에 있어서의 냉각 속도를 Z1, 스탠드 내 영역에 있어서 급속 냉각이 곤란한 구간의 강판 반송 방향의 길이를 L3, 당해 구간에 있어서의 냉각 속도를 Z2로 할 때, {L2×Z1＋L3×Z2}/L1로 표시되는 냉각 속도가, 평균 냉각 속도이다. 600℃/s의 냉각 속도로 강판을 냉각시킨 경우, 강판의 온도를 100℃ 저하시키기 위한 소요 시간은 0.167초이다. 따라서, 냉각을 0.2초 이내에 종료시키기 위해서는, 압연 후 0.033초 이내에 냉각을 개시할 필요가 있다. 예를 들면, 강판을 10m/s의 속도로 이동시킨 경우, 0.033초로 이동하는 거리는 0.33m이다. 따라서, 압연 후의 급냉은, 열간 압연기열에 있어서의 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치 이내로부터 개시하고, 적어도 열간 압연기열에 있어서의 최종 스탠드 내에서는 거의 연속하여 급냉시키는 것이 바람직하다.

(3) 예를 들면, 강판의 압연 속도가 10m/s인 경우, 0.2초간에 강판이 이동하는 거리는 2m이다. 또한, 일반적인 열간 마무리 압연기열의 최종 스탠드에 있어서의 압하점으로부터 당해 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측까지의 거리도 약 2m이다. 이 때문에, 필요한 급속 냉각은, 거의 최종 스탠드 내에서 행하지 않으면 안된다. 그러나, 압하점 극 근방으로 대표되는 바와같이, 압하점으로부터 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측까지의 사이에는, 급속 냉각을 실시하는 것이 곤란한 부분도 있다. 따라서, 급속 냉각을 실시하는 것이 곤란한 부분의 존재도 고려하면, 급속 냉각 가능 범위(압하점으로부터 스탠드 출측까지의 영역에서, 급속 냉각의 실시가 곤란한 부분을 제외한 영역을 말한다. 이하에 있어서 동일)에 있어서의 냉각 속도를 높임으로써, 최종 스탠드의 압하점으로부터 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측까지의 영역에 있어서의 필요한 평균 냉각 속도를 확보할 필요가 있다.

(4) 강판에 분사된 냉각수가 강판에 충돌하는 압력(면압)과 강판의 냉각 속도의 사이에는 상관이 있고(도 6 참조), 냉각수가 강판에 충돌하는 압력을 증대시킴으로써 강판의 냉각 속도를 증대시키는 것이 가능해진다. 초미세 입자강을 제조하기 위해서는, 강판을 향해서 고압 제트수를 분사할 필요가 있고, 강판을 핵 비등 냉각시킬 필요가 있다.

또한, 야금학적 견지에서는, 압연 후 0.2초 이내 중에서도 보다 빠른 시기부터 냉각을 하는 것이 바람직하고, 최종 스탠드의 압하점에 보다 가까운 위치로부터 냉각을 개시하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 최종 스탠드의 압하점에 가까운 위치에서, 보다 강하게 냉각시키는 것이 바람직하다. 발명자들은, 최종 스탠드의 압하점에 가까운 부분, 즉 워크 롤의 반경 상당 위치 이내에서 특히 강한 냉각을 행하는 것이, 결정 입자의 미세화에 미치는 영향에 대해서 조사했다. 구체적으로는, 워크 롤의 반경 상당 위치 이내와 그 이후의 하우징 포스트 출측까지의 사이에서 냉각 조건을 바꾼 압연, 냉각 시험을 행하고, 얻어진 강판의 페라이트 조직의 결정 입경을 조사했다. 이 조사에 있어서, 압하점으로부터 하우징 포스트 출측까지의 거리는 1.8m, 워크 롤 반경은 0.35m, 분사된 냉각수가 직접 강판에 충돌하는 부위의 가장 상류측의 점(이하에 있어서, 「냉각 개시점」이라고 한다)은 압하점으로부터 0.15m, 통판 속도는 10m/s, 강판의 판 두께는 3㎜였다. 또한, 냉각수의 급수 압력은 냉각 헤더부에서 1.5MPa였다. 결정 입경의 목표인 2㎛ 이하를 달성할 수 있었던 조건만을 발췌하여, 결과를 표 1에 표시한다.

[표 1]

표 1에 있어서, 워크 롤의 반경 상당 위치 이내의 영역(이하에 있어서, 「영역 1」이라고 부르기도 한다)을 나타내는 첨자를 「1」, 그 이후의 하우징 포스트 출측까지의 영역(이하에 있어서, 「영역 2」라고 부르기도 한다)을 나타내는 첨자를 「2」로 하고, 각각의 영역에 있어서의 냉각 속도가 V1, V2, 냉각수의 강판에의 충돌 압력이 P1, P2, 냉각수의 유량 밀도가 W1, W2이다. 또한, 냉각 개시점(0.15m)으로부터 하우징 포스트 출측(1.8m)까지의 영역(이하에 있어서, 「전 냉각역」이라고 부르기도 한다)을 나타내는 첨자를 「m」으로 하고, 전 냉각역의 평균치(Vm, Pm, Wm)도 부기했다. 도 6에 표시한대로, 냉각 속도(V)와 충돌압(P)에는 상관이 있고, 높은 냉각 속도를 얻기 위해서는 높은 충돌압을 필요로 했다. 또한, 헤더 내에 있어서의 냉각수의 압력(1.5MPa)이 일정한 조건 하에서는, 높은 충돌압을 얻기 위해서는 높은 냉각수 분사 속도를 필요로 했다. 이 분사 속도를 대신하는 수치가 단위 면적당의 유량, 즉 유량 밀도(W)이다. 분사된 냉각수의 강판 폭방향의 길이를 일정하게 하면, 냉각 면적도 일정하기 때문에, 유량 밀도(W)는 사용하는 냉각수량의 지표이며, 냉각수를 공급하는 펌프의 소요 에너지를 비교하는 지표로도 된다.

표 1에 나타내는 바와같이, V1＝V2이 되도록 냉각을 실시한 시험 No. 1에 대하여, 전 냉각 역에서의 평균 냉각 속도(Vm)를, 시험 No. 1과 동일한 615℃/s 부근으로 유지하면서 V1을 V2보다 크게 한 시험 No. 2와 No. 3에서는, 결정 입자의 미세화 효과가 증가하여, 시험 No. 1보다도 미세한 페라이트 입경이 얻어졌다. 또한, 시험 No. 3에 대하여, 시험 No. 4와 시험 No. 5에 있어서, V1을 1600℃/s로 일정하게 유지하면서 V2를 저하시킨 바, 결정 입자 미세화 효과는 다소 저감되었지만 평균 냉각 속도가 404℃/s로 된 시험 No. 5의 조건 하에서도 여전히, 2㎛ 이하의 목표 입경이 얻어지는 것이 판명되었다. 시험 No. 1과 시험 No. 4와 시험 No. 5를 비교하면, 거의 같은 정도의 결정 입자 미세화 효과를 얻으면서, 시험 No. 4와 시험 No. 5의 Wm은, 시험 No. 1의 Wm보다도 작아지고, 전체적으로는 적은 냉각수량으로 효율적으로 미립화를 달성할 수 있었다(냉각수의 사용 효율을 높일 수 있었다). V1을 더욱 크게 하여, 결정 입자 미세화 효과를 높이거나, 냉각수의 사용 효율을 높이는 것도 가능한데, 영역(1)에서의 국소적인 유량 밀도가 과도하게 높아지면, 압연기 내에서의 냉각수의 배출에 지장을 초래하고, 체류수에 의해 냉각수 분사의 강판에의 충돌력이 삭감되어, 결과적으로 V1을 크게 할 수 없을 우려도 있다. 이 때문에, 압연기 내에 있어서의 배수성 등을 고려하면, 유량 밀도(W1)의 상한치는 20㎥/㎡·min 정도로 하는 것이 바람직하고, 이에 상응하는 판두께 3㎜에서의 냉각 속도(V1)의 상한은 1600℃/s 정도이다.

본 발명은, 상기 지견에 의거하여 완성된 것으로, 그 요지는 이하와 같다.

이하, 본 발명에 대해서 설명한다. 또한, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해서, 첨부 도면의 참조 부호를 괄호쓰기로 부기하는데, 그에 따라 본 발명이 도시하는 형태에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 제1의 양태는, 열간 마무리 압연기열(11)에 있어서의 최종 스탠드(11g) 내의 하류측에 배치되고, 패스 라인이 반송되는 강판(1)의 표면을 향하여 고압 제트수를 분사 가능하게 설치된 복수의 노즐(21a, 21a, …, 22a, 22a, …)을 구비하는 헤더(21, 22)를 구비하는 열연 강판의 냉각 장치(20)이며, 적어도 강판의 반송 방향 최상류측에 설치된 노즐은, 강판의 반송 방향의 상류측을 향하여 고압 제트수를 비스듬히 분사 가능하도록, 축방향이 강판의 수직면에 대하여 교차하도록 배치되고, 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치 이내에 존재하는 강판의 표면에 충돌한 고압 제트수에 의해 냉각되는 강판 표면의 평균 냉각 속도를 V1, 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치와 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측의 사이에 존재하는 강판의 표면에 충돌한 고압 제트수에 의해 냉각되는 강판 표면의 평균 냉각 속도를 V2로 할 때, V1≥V2이며, 또한, 최종 스탠드 내에 있어서의 냉각 개시점과 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측의 사이에 존재하는 강판의 표면에 충돌한 고압 제트수에 의해 냉각되는 강판 표면의 평균 냉각 속도(Vm)가 400℃/s 이상인 것을 특징으로 하는, 열연 강판의 냉각 장치이다.

여기에, 「하류측」이란, 강판(1)의 반송 방향의 하류측을 말한다. 또한, 「고압 제트수」란, 강판(1)을 핵 비등 냉각할 수 있는 압력을 가지는 분류수를 말한다. 또한, 「최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치」란, 도 4에 도시하는 바와같이, 압연되는 강판(1)과 최종 스탠드의 워크 롤(11gw, 11gw)이 접촉하는 부위(보다 상세하게는, 강판(1)의 상면과 접촉하는 워크 롤(11gwu)의 하사점, 및, 강판(1)의 하면과 접촉하는 워크 롤(11gwd)의 상사점. 이하에 있어서, 당해 부위를 「압하점」이라고도 한다)로부터 강판(1)의 반송 방향 하류측으로 최종 스탠드의 워크 롤(11gw, 11gw)의 반경분만큼 떨어진 위치를 말한다. 또한, 「최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치 이내에 존재하는 강판의 표면」이란, 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치와 압하점의 사이(최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치보다도 압하점측)에 존재하는 강판(1)의 표면(상면 및 하면)을 말한다. 또한, 「강판의 평균 냉각 속도」란, 예를 들면, 후술하는 고압 제트수의 강판면 충돌 압력의 강판 반송 방향 평균치의 수직 성분을 산출할 때에 고려되는 복수의 평행 사변형 영역 각각에 대해서 산출한 냉각 속도의 평균치를 말한다. 또한, 「V1」은, 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치 이내에 존재하는 강판의 상면(또는 하면)을, 상기 평행사변형 영역에 의해 복수로 구획하고, 각 평행사변형 영역에 대해서 산출한 냉각 속도의 평균치를 말한다. 이 때, 워크 롤에 가장 가까운 영역의 상류측의 경계는 고압 제트수가 직접 강판에 충돌하는 부위의 가장 상류측, 즉 압하점에 가까운 점(냉각 개시점)이다. 고압 제트 스프레이를 가장 롤에 근접시켜서 설치하는 경우에는, 노즐 분사구멍의 중심으로부터 롤 원주에 그은 접선이 강판에 도달하는 점에 상당한다. 또한, 「최종 스탠드의 하우징 포스트 출측」이란, 최종 스탠드의 하우징 포스트(11gh)의 외면(강판 반송 방향 하류측의 외면)을 말한다. 또한, 「V2」은, 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치와 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측의 사이에 존재하는 강판의 상면(또는 하면)을, 상기 평행사변형 영역에 의해 복수로 구획하고, 각 평행사변형 영역에 대해서 산출한 냉각 속도의 평균치를 말한다. 또한, 「Vm」은, 최종 스탠드 내의 냉각 개시점과 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측의 사이에 존재하는 강판의 상면(또는 하면)을, 상기 평행사변형 영역에 의해 복수로 구획하고, 각 평행사변형 영역에 대해서 산출한 냉각 속도의 평균치를 말한다.

본 발명의 제2의 양태는, 열간 마무리 압연기열(11)에 있어서의 최종 스탠드(11g) 내의 하류측에 배치되고, 패스 라인이 반송되는 강판(1)의 표면을 향하여 고압 제트수를 분사 가능하게 설치된 복수의 노즐(21a, 21a, …, 22a, 22a, …)을 구비하는 헤더(21, 22)를 구비하는 열연 강판의 냉각 장치(20)이며, 적어도 강판의 반송 방향 최상류측에 설치된 노즐은, 강판의 반송 방향의 상류측을 향하여 고압 제트수를 비스듬히 분사 가능하도록, 축방향이 강판의 수직면에 대하여 교차하도록 배치되고, 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치 이내에 존재하는 강판의 표면에 충돌한 고압 제트수의, 강판면 충돌 압력의 강판 반송 방향 평균치의 수직 성분을 P1, 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치와 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측의 사이에 존재하는 강판의 표면에 충돌한 고압 제트수의, 강판면 충돌 압력의 강판 반송 방향 평균치의 수직 성분을 P2로 할 때, P1≥P2이고, 또한, 최종 스탠드 내에 있어서의 냉각 개시점과 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측의 사이에 존재하는 강판의 표면에 충돌한 고압 제트수의, 강판면 충돌 압력의 강판 반송 방향 평균치의 수직 성분(Pm)이 2.7kPa 이상인 것이 바람직하다.

여기에, 「고압 제트수의, 강판면 충돌 압력의 강판 반송 방향 평균치의 수직 성분」이란, 강판 폭방향에 있어서의 임의의 위치, 예를 들면 폭방향 중앙부에서, 강판 반송 방향의 선분을 따라 강판 표면이 받는 고압 제트수의 충돌 압력을 측정 또는 산출하고, 이를 소정의 영역에서 평균화한 것의 수직 성분을 말한다(이하에 있어서, 「평균 충돌압」또는 「평균 충돌 압력」이라고 하기도 한다). 강판을 판폭 방향으로 균일하게 냉각시키기 위해서는, 강판 폭방향의 모든 영역에 있어서, 이 강판 반송 방향 평균치의 수직 성분을 동일하게 하는 것이 바람직하다. 적어도 노즐 피치 상당의 폭을 가지는 면으로 생각해도, 선분상에서 구한 강판면 충돌 압력의 수직 성분과 동일하게 되어야한다. 따라서, 상기 강판 반송 방향 평균치의 수직 성분을 구하는데 있어, 노즐 1개가 담당하는 강판면에서의 평균 충돌 압력을 강판의 반송 방향으로 늘어서는 노즐열마다 구하고, 이를 강판의 반송 방향으로 평균화해도 된다(도 4 및 도 9 참조). 노즐이 플랫 스프레이 노즐인 경우, 본 발명에서는, 예를 들면 도 7에 도시하는 바와같이, 강판 폭방향에 있어서의 노즐 피치를 A, 강판의 반송 방향에 있어서의 노즐 피치, 즉 헤더 간격을 B로 할 때, 노즐 1개가 담당하는 강판면에서의 평균 충돌 압력은, 면적이 A×B로 표시되는 평행사변형 영역에 충돌한 냉각수의 힘(충돌력)을, 당해 평행사변형의 면적 A×B로 나눔으로써 산출할 수 있다. 한편, 노즐이 기둥상 노즐인 경우도 마찬가지로, 강판의 판폭 방향의 노즐 피치를 A, 강판의 반송 방향의 노즐 피치를 B로 할 때, 노즐 1개가 담당하는 강판면에서의 평균 충돌 압력은, 면적이 A×B로 나타나는 평행사변형 영역에 충돌한 고압 제트수의 힘(충돌력)을, 당해 평행사변형 영역의 면적 A×B로 나눔으로써 산출할 수 있다. 또한, 「Pm」은, 최종 스탠드 내의 냉각 개시점과 최종 스탠드 하우징 포스트 출측의 사이에 존재하는 강판의 상면(또는 하면)을, 상기 평행사변형 영역에 의해 복수로 구획하고, 각 평행사변형 영역에 대해서 산출한 평균 충돌 압력의 평균치를 말한다.

또한, 상기 본 발명의 제1의 양태 및 상기 본 발명의 제2의 양태에 있어서, 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치 이내에 존재하는 강판의 표면에 분사되는 고압 제트수의 단위 면적당의 수량을 W1, 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치와 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측의 사이에 존재하는 강판의 표면에 분사되는 고압 제트수의 단위 면적당의 수량을 W2로 할 때, W1≥W2인 것이 바람직하다.

여기에, 「단위 면적」은, 수량(W1)을 도출 할 때의 면적과 수량(W2)을 도출할 때의 면적이 동일하면, 특별히 한정되는 것은 아니다. 당해 「단위 면적」은, 예를 들면, 고압 제트수의 강판면 충돌 압력의 강판 반송 방향 평균치의 수직 성분을 도출할 때에 이용한 평행사변형의 면적 등을 이용할 수 있다.

또한, 상기 본 발명의 제1의 양태에 있어서, 최종 스탠드의 워크 롤에 가장 가까운 위치에 배치된 노즐의 고압 제트수 분사구와 강판의 거리를 D1, 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측에 가장 가까운 위치에 배치된 노즐의 고압 제트수 분사구와 강판의 거리를 D2로 할 때, D1≤D2인 것이 바람직하다.

또한, 상기 본 발명의 제1의 양태에 있어서, 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치 이내부터 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측까지의 구간에서, 강판의 상면 및 하면을 향하여, 노즐로부터 고압 제트수를 강판의 반송 방향으로 연속적으로 분사가능하게 구성되어 있는 것이 바람직하다.

여기에, 「최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치 이내로부터」란, 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치와 압하점의 사이(최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치보다도 압하점측)에 존재하는 강판(1)의 상면 및 하면에, 노즐(21a, 21a, …, 22a, 22a, …)로부터 분사된 고압 제트수가 공급되는 것을 말한다. 고압 제트수를 연속적으로 분사하는 구간의 엄밀한 개시점은, 워크 롤의 반경 상당 위치 이내에 있어서 고압 제트수가 직접 강판에 충돌하는 부위의 가장 상류측, 즉 압하점에 가까운 점이다. 고압 제트수를 분사하는 노즐을, 최종 스탠드의 워크 롤에 가장 근접시켜서 설치하는 경우에는, 노즐의 분사 구멍의 중심으로부터 워크 롤의 표면으로 그은 접선이 강판의 표면에 도달하는 점이, 고압 제트수를 연속적으로 분사하는 구간의 엄밀한 개시점에 상당한다. 또한, 「최종 스탠드의 하우징 포스트 출측」이란, 최종 스탠드의 하우징 포스트(11gh)의 외면(강판 반송 방향 하류측의 외면)을 말한다. 또한, 「노즐로부터 고압 제트수를 강판의 반송 방향으로 연속적으로 분사가능하게 구성되어 있다」란, 강판(1)의 반송 방향으로 소정의 간격으로 배치된 복수의 노즐(21a, 21a, …, 22a, 22a, …)로부터 강판(1)의 상면 및 하면을 향해서 고압 제트수를 연속적으로 분사가능하게 구성되어 있는 것을 말한다.

또한, 상기 본 발명의 제1의 양태에 있어서, 상기 구간에 있어서의, 고압 제트수의 강판면 충돌 압력의 강판 반송 방향 평균치의 수직 성분이, 상면 및 하면에 있어서 3.5kPa 이상인 것이 바람직하다.

또한, 상기 본 발명의 제1의 양태에 있어서, 노즐(21a, 21a, …, 22a, 22a, …)이, 플랫 스프레이 노즐인 것이 바람직하다.

또한, 상기 본 발명의 제1의 양태에 있어서, 냉각 장치(20)의 강판 폭방향 양 단면과 최종 스탠드(11g)의 강판 폭방향 양 단면의 사이에, 냉각수를 배출가능한 공간이 확보되어 있는 것이 바람직하다.

여기에, 「냉각 장치(20)의 강판 폭방향 양단면」이란, 강판(1)의 폭방향 양단측에 있어서의 냉각 장치(20)의 외면을 말한다. 또한, 「최종 스탠드(11g)의 강판 폭방향 양 단면」이란, 강판(1)의 폭방향 양단측에 있어서의 최종 스탠드의 하우징 포스트(11gh)의 내면을 말한다.

또한, 상기 본 발명의 제1의 양태에 있어서, 강판(1)의 상면측에 설치된 헤더(21) 및 노즐(21a, 21a, …)과, 상기 노즐과 패스 라인의 사이에 설치되어 있는 상면 가이드(23)가, 일체로 구성되어 있는 것이 바람직하다.

여기에, 「상면 가이드(23)」란, 최종 스탠드(11g)에서 압연된 강판(1)이, 최종 스탠드의 워크 롤(11gwu)이나 냉각 장치(20)의 노즐(21a, 21a, …)에 충돌하는 것을 방지하는 등의 목적으로 강판(1)의 상면측에 설치되는, 냉각 장치(20)의 부재를 말한다.

또한, 상기 본 발명의 제1의 양태에 있어서, 강판(1)의 하면측에 설치된 헤더(22) 및 노즐(22a, 22a, …)과, 상기 노즐과 패스 라인의 사이에 설치되어 있는 하면 가이드(24)가, 일체로 구성되어 있는 것이 바람직하다.

여기에, 「하면 가이드(24)」란, 최종 스탠드(11g)에서 압연된 강판(1)이, 최종 스탠드의 워크 롤(11gwd)이나 냉각 장치(20)의 노즐(22a, 22a, …)에 충돌하는 것을 방지하는 등의 목적으로 강판(1)의 하면측에 설치되는, 냉각 장치(20)의 부재를 말한다.

또한, 상기 본 발명의 제1의 양태에 있어서, 헤더 (21, 31, 22, 32)가 복수 구비되고, 상기 헤더의 적어도 일부는, 강판(1)의 반송 방향 및 강판(1)의 폭방향의 각각에 복수열로 배치된 노즐(31a, 31a, …, 32a, 32a, …)에 냉각수를 일괄 공급가능하게 구성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 헤더의 적어도 일부가, 강판의 반송 방향 및 강판의 폭방향의 각각에 복수열로 배치된 노즐에 냉각수를 일괄 공급가능하게 구성되어 있는 상기 본 발명의 제1의 양태에 있어서, 강판의 상면측에 복수의 헤더(21, 31)가 배치되고, 강판의 상면측에 설치되어 있는 헤더 중, 적어도 강판의 반송 방향 최상류측에 배치된 헤더(31)가, 강판의 반송 방향 및 강판의 폭방향의 각각에 복수열로 배치된 노즐(31a, 31a, …)에 냉각수를 일괄 공급가능하게 구성되어 있는 헤더인 것이 바람직하다.

또한, 헤더의 적어도 일부가, 강판의 반송 방향 및 강판의 폭방향의 각각에 복수열로 배치된 노즐에 냉각수를 일괄 공급가능하게 구성되어 있는 상기 본 발명의 제1의 양태에 있어서, 강판의 하면측에 복수의 헤더(22, 32)가 배치되고, 강판의 하면측에 설치되어 있는 헤더 중, 적어도 강판의 반송 방향 최상류측에 배치된 헤더(32)가, 강판의 반송 방향 및 강판의 폭방향의 각각에 복수열로 배치된 노즐(32a, 32a, …)에 냉각수를 일괄 공급가능하게 구성되어 있는 헤더인 것이 바람직하다.

본 발명의 제3의 양태는, 상기 본 발명의 제1의 양태 또는 상기 본 발명의 제2의 양태에 관련된 열연 강판의 냉각 장치를 이용하여 강판을 냉각하는 것을 특징으로 하는, 열연 강판의 냉각 방법이다.

본 발명의 제4의 양태는, 열간 마무리 압연기열(11)에 있어서의 최종 스탠드(11g)와, 상기 본 발명의 제1의 양태 또는 상기 본 발명의 제2의 양태에 관련된 열연 강판의 냉각 장치 (20, 20’)를, 강판(1)의 반송 방향으로 순서대로 구비하는 것을 특징으로 하는, 열연 강판의 제조 장치(10)이다.

본 발명의 제5의 양태는, 상기 본 발명의 제4의 양태에 관련된 열연 강판의 제조 장치(10)를 이용하여, 열간 마무리 압연기열(11)에 있어서의 최종 스탠드(11g)에서 압연된 강판(1)을 처리하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 열연 강판의 제조 방법이다.

본 발명에서는, 최종 스탠드의 워크 롤 반경 상당 위치보다도 압하점측에 존재하는 강판의 표면에 분사된 고압 제트수에 의해 냉각되는 평균 냉각 속도(V1)가, 최종 스탠드의 워크 롤 반경 상당 위치와 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측의 사이에 존재하는 강판의 표면에 분사된 고압 제트수에 의해 냉각되는 평균 냉각 속도(V2) 이상으로 되고, 또한, Vm≥400℃/s로 된다. 또한, 본 발명에서는, 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치보다도 압하점측에 존재하는 강판의 표면에 충돌한 고압 제트수의, 강판면 충돌 압력의 강판 반송 방향 평균치의 수직 성분(P1)이, 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치와 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측의 사이에 존재하는 강판의 표면에 충돌한 고압 제트수의, 강판면 충돌 압력의 강판 반송 방향 평균치의 수직 성분(P2) 이상으로 되고, 또한, Pm≥2.7kPa로 된다. 이 때문에, 본 발명에 의하면, 최종 스탠드의 압연 종료 직후부터, 강판을 급냉시킬 수 있고, 또한, 초미세 입자강을 제조할 때에 사용되는 냉각수의 사용 효율을 높일 수 있다. 압연 종료 직후부터 강판을 급냉시킴으로써, 오스테나이트 조직의 회복 등을 억제하는 것이 가능해진다. 따라서, 본 발명에 의하면, 초미세 결정 입자를 가지는 열연 강판을 제조하는 것 및 냉각수의 사용 효율을 높이는 것이 가능한, 열연 강판의 냉각 장치, 열연 강판의 냉각 방법, 열연 강판의 제조 장치, 및, 열연 강판의 제조 방법을 제공하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명에 관련된 열연 강판의 제조 장치의 일부를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에서 본 발명의 열연 강판의 냉각 장치가 배치되는 부분을 추출하여 확대하여 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 열연 강판의 냉각 장치의 형태예를 나타내는 도면이다.
도 4는 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치 및 최종 스탠드의 하우징 포스트의 출측(出側) 및 고압 제트수의 강판면 충돌 압력의 강판 반송 방향 평균치의 수직 성분의 개념을 설명하는 도면이다.
도 5는 강판의 상면에 분사된 고압 제트수의 압력 분포를 나타내는 개념도이다.
도 6은 고압 제트수의 강판면 충돌 압력의 강판 반송 방향 평균치와 강판의 평균 냉각 속도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 고압 제트수의 강판면 충돌 압력의 노즐 1개당 평균치를 설명하는 도면이다.
도 8은 노즐로부터 분사된 고압 제트수가 강판 표면에 충돌하는 부위의 형상과 고압 제트수의 강판면 충돌 압력의 강판 반송 방향 평균치의 수직 성분을 도출할 때에 고려되는 평행사변형 영역을 도시하는 도면이다. 도 8(a)는 노즐이 플랫 스프레이 노즐인 경우를 나타내고 있고, 도 8(b)는 노즐이 기둥상 노즐인 경우를 나타내고 있다.
도 9는 다른 실시 형태에 관련된 본 발명의 열연 강판의 냉각 장치에 있어서의 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치 및 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측 및 고압 제트수의 강판면 충돌 압력의 강판 반송 방향 평균치의 수직 성분의 개념을 설명하는 도면이다.
도 10은 다른 형태에 관련된 본 발명의 열연 강판의 냉각 장치가 배치되는 부분을 추출하여 확대하여 도시하는 도면이다.
도 11은 720℃까지의 냉각 소요 시간과 얻어지는 페라이트 입경의 관계를 나타내는 도면이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시의 형태에 대해서 설명한다.

도 1은, 본 발명의 열연 강판의 냉각 장치(20), 및, 상기 냉각 장치(20)를 구비한 본 발명의 열연 강판의 제조 장치(10)의 일부를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1에 있어서, 강판(1)은 지면 좌측(상류측)으로부터 우측(하류측)의 방향으로 반송되고 있고, 지면 상하 방향이 연직 방향이다. 이하에 있어서, 당해 상류측·하류측 방향을 반송 방향으로 기재하는 경우가 있고, 이에 직교하는 방향에서, 통판되는 강판의 판폭의 방향을 강판 폭방향으로 기재하기도 한다. 또한, 보기 용이함을 위해, 도면에서는, 반복되는 부호의 기재를 생략하는 경우가 있다.

도 1에 도시하는 바와같이, 본 발명의 열연 강판의 제조 장치(10)(이하에 있어서, 간단히 「제조 장치(10)」라고 하기도 한다)는, 열간 마무리 압연기열(11), 본 발명의 열연 강판의 냉각 장치(20)(이하에 있어서, 간단히 「냉각 장치(20)」라고 하기도 한다), 반송 롤(12), 및, 핀치 롤(13)을 구비하고 있다. 또한 도시 및 설명은 생략하지만, 열간 마무리 압연기열(11)보다 상류측에는, 가열로나 조(粗)압연기열 등이 배치되고, 열간 마무리 압연기열(11)에 의해 압연되는 강판의 조건을 갖추고 있다. 한편, 핀치 롤(13)의 하류측에는 다른 냉각 장치나 귄취기 등이 배치되고, 강판을 코일로서 출하하기 위한 각종 설비가 배치되어 있다.

열연 강판은 대략 다음과 같이 제조된다. 즉, 가열로로부터 추출되어 조 압연기에서 소정의 두께까지 압연된 조(粗) 바가, 온도가 제어되면서 연속적으로 열간 마무리 압연기열(11)에서 소정의 두께까지 압연된다. 그 후, 냉각 장치(20)에 의해 급속히 냉각된다. 여기에, 냉각 장치(20)는, 열간 마무리 압연기열(11)의 최종 스탠드의 하우징 포스트(11gh)의 내측으로부터 최종 스탠드의 워크 롤(11gw, 11gw)(이하에 있어서, 강판(1)의 상면과 접촉하는 워크 롤(11gw)을 「워크 롤(11gwu)」, 강판(1)의 하면과 접촉하는 워크 롤(11gw)을 「워크 롤(11gwd)」이라고 하기도 한다)에 최대한 근접하도록 설치되어 있다. 그리고, 핀치 롤(13)을 통과한 강판은, 그 후, 다른 냉각 장치에 의해 소정의 권취 온도까지 냉각되고, 권취기에 의해 코일상으로 권취된다.

상술한 바와 같이, 제조 장치(10)는, 열간 마무리 압연기열(11)을 구비하고 있다. 본 실시 형태에서는, 7기의 압연기(11a, 1lb, 11c, …, 11g)가 반송 방향을 따라 병렬되어 있다. 각각의 압연기(11a, 1lb, …, 11g)는, 소위 각 스탠드를 구성하는 압연기로, 최종 제품에 있어서 필요한 두께, 기계적 성질, 표면 품질 등의 조건을 만족할 수 있도록 압하율 등이 설정되어 있다.

도 2 및 도 3은, 냉각 장치(20)가 배치되는 부분을 확대하여 나타내는 도면이다. 도 2는, 최종 스탠드(11g)의 압하점 통과 직후부터 강판의 상면 및 하면을 급냉시키는 냉각 장치(20)의 모습을 나타내고 있고, 도 2의 점선은 고압 제트수를 나타내고 있다. 이에 대하여, 도 3은, 최종 스탠드(11g)의 워크 롤(11gw, 11gw)을 교환할 때에 있어서의 냉각 장치(20)의 모습을 나타내고 있다. 또한, 도 4는, 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치, 및, 최종 스탠드의 하우징 포스트(11gh)의 출측, 및, 고압 제트수의 강판면 충돌 압력의 강판 반송 방향 평균치의 수직 성분(이하에 있어서, 「냉각수의 충돌 압력 평균치」라고 하기도 한다)을 설명하는 도면이다. 도 4의 지면 좌측이 강판 반송 방향 상류측이며, 도 4의 지면 우측이 강판 반송 방향 하류측이다. 도 5는, 강판(1)의 상면에 분사된 고압 제트수의 압력 분포를 나타내는 개념도이다. 도 5의 세로축은 강판(1)의 상면에 분사된 고압 제트수의 강판면 충돌 압력의 강판 반송 방향 평균치의 수직 성분[kPa]이며, 도 5의 가로축은 최종 스탠드의 압하점으로부터의 거리이다. 또한, 도 5에 있어서, X1은 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치이며, X2는 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측의 위치이다. 이하, 도 2∼도 5를 참조하면서, 냉각 장치(20)에 대해서 구체적으로 설명한다.

도 2 및 도 3에 도시하는 바와같이, 냉각 장치(20)는, 열간 마무리 압연기열(11)에 있어서의 최종 스탠드(11g)의 하류측에 배치되어 있다. 냉각 장치(20)는, 강판(1)의 상면을 향해 고압 제트수를 분사하는 플랫 스프레이 노즐(21a, 21a, …)(이하에 있어서, 간단히 「노즐(21a)」등이라고 하기도 한다)이 복수 접속된 헤더(21, 21)와, 강판(1)의 하면을 향해서 고압 제트수를 분사하는 플랫 스프레이 노즐(22a, 22a, …)(이하에 있어서, 간단히 「노즐(22a)」등이라고 하기도 한다)이 복수 접속된 헤더(22, 22)를 구비하고 있다. 헤더(21)에는, 강판 폭방향으로 소정의 피치로 배치된 복수의 노즐(21a, 21a, …)이 접속되어 있고, 복수의 헤더(21, 21, …)가 강판의 반송 방향으로 소정의 피치로 배치되어 있다. 마찬가지로, 헤더(22)에는, 강판 폭방향으로 소정의 피치로 배치된 복수의 노즐(22a, 22a, …)이 접속되어 있고, 복수의 헤더(22, 22, …)가 강판의 반송 방향으로 소정의 피치로 배치되어 있다. 헤더(21, 21, …)는, 강판(1)의 폭방향으로 소정의 피치로 배치된 복수의 노즐(21a, 21a, …)에 냉각수를 일괄 공급가능하게 구성되고, 헤더(22, 22, …)는, 강판(1)의 폭방향으로 소정의 피치로 배치된 복수의 노즐(22a, 22a, …)에 냉각수를 일괄 공급가능하게 구성되어 있다. 강판(1)의 반송 방향 최상류측에 설치된, 강판(1)의 상면측의 2열의 노즐(21a, 21a), 및, 강판(1)의 하면측의 2열의 노즐(22a, 22a)은, 강판(1)의 반송 방향의 상류측을 향하여 고압 제트수를 비스듬히 분사가능하도록, 각각의 축방향이 강판의 수직면에 대하여 교차하도록 배치되어 있다. 냉각 장치(20)에 있어서, 강판(1)의 반송 방향 최상류측에 배치된 노즐(21a, 22a)의 축방향이 강판의 수직면에 대하여 이루는 각(이하에 있어서, 「수직면내 경사각」이라고 한다)은, 당해 노즐(21a, 22a)과 강판(1)의 반송 방향 하류측에 인접하는 노즐(21a, 22a)에 부여되어 있는 수직면내 경사각 이상으로 되어 있다. 워크 롤(11gw, 11gw)의 근방에 배치된 노즐(21a, 21a, …), 및, 노즐(22a, 22a, …)은, 워크 롤(11gw, 11gw)까지의 거리가 가까울수록 강판(1)에 근접하도록 배치되어 있다. 추가하여, 워크 롤(11gwu)의 근방의 노즐(21a, 21a, …)은, 워크 롤(11gwu)에 근접할수록, 분사된 고압 제트수의 강판(1)의 상면에 대한 각도(분사 각도)가 작아지도록 배치되어 있다. 마찬가지로, 워크 롤(11gwd)의 근방의 노즐(22a, 22a, …)은, 워크 롤(11gwd)에 근접할수록, 분사된 고압 제트수의 강판(1)의 하면에 대한 각도(분사 각도)가 작아지도록 배치되어 있다.

냉각 장치(20)에 있어서, 노즐(21a, 21a, …)과 강판(1)의 상면의 사이에는, 노즐(21a, 21a, …)과 강판(1)의 충돌 등을 방지하는 상면 가이드(23, 23)가 구비되고, 노즐(22a, 22a, …)과 강판(1)의 하면의 사이에는, 노즐(22a, 22a, …)과 강판(1)의 충돌 등을 방지하는 하면 가이드(24, 24)가 구비되어 있다. 냉각 장치(20)는, 최종 스탠드(11g)의 워크 롤(11gwu)에 근접하여 구비되는 헤더(21)와 상면 가이드(23)와 일체로 구성됨과 더불어, 최종 스탠드(11g)의 워크 롤(11gwd)에 근접하여 구비되는 헤더(22)와 하면 가이드(24)가 일체로 구성되어 있다. 이 때문에, 예를 들면, 최종 스탠드의 워크 롤(11gw, 11gw)을 교환할 때는, 도 3에 도시하는 바와같이, 최종 스탠드의 워크 롤(11gwu)에 근접하여 구비되는 상면 가이드(23)와 함께 헤더(21)를 이동시키고, 또한, 최종 스탠드의 워크 롤(11gwd)에 근접하여 구비되는 하면 가이드(24)와 함께 헤더(22)를 이동시킬 수 있고, 이에 따라, 구동측(도 3 지면 안쪽)의 쵸크(도시하지 않음)가 조작측까지 빠져나가는 공간이 비어, 롤 교환의 작업이 가능해진다.

도 2 및 도 4에 도시하는 바와같이, 냉각 장치(20)를 이용하여 강판(1)을 급냉할 때는, 노즐(21a)로부터 분사된 고압 제트의 충돌역이, 최종 스탠드(11g)의 워크 롤 반경 상당 위치보다도 압하점측의 영역에 도달하고, 또한, 노즐(22a)로부터 분사된 고압 제트의 충돌역이, 최종 스탠드(11g)의 워크 롤 반경 상당 위치보다도 압하점측의 영역에 도달한다. 또한, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와같이, 냉각 장치(20)에는, 강판 폭방향으로 소정 피치로 배치된 복수의 노즐(21a, 21a, …)이 접속된 헤더(21, 21, …), 및, 강판 폭방향으로 소정 피치로 배치된 복수의 노즐(22a, 22a, …)이 접속된 헤더(22, 22, …)가, 강판의 반송 방향으로 소정 피치로 배치되어 있다. 이 때문에, 냉각 장치(20)를 이용함으로써, 최종 스탠드(11g)의 워크 롤 반경 상당 위치 이내로부터 최종 스탠드 하우징 포스트(11gh)의 출측까지의 구간에 있어서, 고압 제트수를 강판(1)의 상면 및 하면에 연속적으로 분사할 수 있다. 또한, 도 2 및 도 4에 도시하는 냉각 장치(20)는, 최종 스탠드(11g)의 워크 롤 반경 상당 위치보다도 압하점측에 위치하는 강판(1)의 평균 냉각 속도(V1)가, 최종 스탠드(11g)의 워크 롤 반경 상당 위치와 최종 스탠드(11g)의 하우징 포스트(11gh)의 출측의 사이에 위치하는 강판(1)의 평균 냉각 속도(V2)와 같도록, 고압 제트수를 강판(1)을 향해서 분사하고 있다.

한편, 도 5에 도시하는 바와같이, 노즐(21a)로부터 최종 스탠드(11g)의 워크 롤 반경 상당 위치(X1)보다도 압하점측의 영역으로 분사된 냉각수의 충돌 압력 평균치(P1)는, 노즐(21a)로부터 최종 스탠드(11g)의 워크 롤 반경 상당 위치(X1)와 최종 스탠드(11g)의 하우징 포스트 출측(X2)의 사이에 분사된 냉각수의 충돌 압력 평균치(P2)와 같다. 후술하는 바와같이, 냉각수의 충돌 압력 평균치와 강판의 평균 냉각 속도의 사이에는 상관이 있고, 냉각수의 충돌 압력 평균치를 증대시킴으로써, 강판의 평균 냉각 속도를 증대시키는 것이 가능해진다. 이 때문에, 냉각 장치(20)에 의하면, 최종 스탠드(11g)의 워크 롤 반경 상당 위치와 최종 스탠드(11g)의 하우징 포스트(11gh)의 외면의 사이에 존재하는 강판의 상면 및 하면뿐만 아니라, 최종 스탠드(11g)의 워크 롤 반경 상당 위치 이내에 존재하는 강판(1)의 상면 및 하면도, 고압 제트수를 이용하여 급냉시킬 수 있다. 추가하여, 상술한 바와 같이, 냉각 장치(20)에서는, 워크 롤(11gwu)의 근방의 노즐(21a, 21a, …)은, 워크 롤(11gwu)에 근접할수록, 분사된 고압 제트수의 강판(1)의 상면에 대한 각도(분사 각도)가 작아지도록(즉, 수직면내 경사각이 커지도록) 배치되고, 워크 롤(11gwd)의 근방의 노즐(22a, 22a, …)은, 워크 롤(11gwd)에 근접할수록, 분사된 고압 제트수의 강판(1)의 하면에 대한 각도(분사 각도)가 작아지도록(즉, 수직면 내 경사각이 커지도록) 배치되어 있다. 이 때문에, 최종 스탠드(11g)의 워크 롤 반경 상당 위치 이내에 존재하는 강판(1)의 상면 및 하면에 충돌한 고압 제트수는, 그 후, 워크 롤(11gwu, 11gwd)측으로 진행되고, 워크 롤(11gwu, 11gwd)에 충돌함으로써, 워크 롤(11gwu, 11gwd)의 근방(최종 스탠드의 워크 롤 반경 상당 위치 이내)에 있어서 분류를 발생시킨다. 여기에서, 강판(1)의 상면 및 하면에서 분류를 발생시키면, 강판(1)의 상면 및 하면에 충돌하는 분류수의 압력을 증대시키는 것이 가능해진다. 이 때문에, 냉각 장치(20)에 의하면, 최종 스탠드(11g)의 워크 롤 반경 상당 위치 이내에 존재하는 강판(1)의 상면 및 하면에 고압 제트수를 분사하는 것, 및, 강판(1)의 상면 및 하면에 충돌한 후의 고압 제트수가 분류를 발생시킴으로써, 압하점을 통과한 직후의 강판(1)을 급냉시킬 수 있다. 물론 워크 롤 반경 상당 위치 이내에 충돌하는 고압 스프레이의 급수압을 높이거나, 노즐 형식을 변경함으로써도 P1을 크게 할 수 있다. 즉, 냉각 장치(20)를 이러한 형태로 함으로써, 압하점을 통과한 강판(1)의 상면 및 하면을, 보다 빠르게, 보다 강하고, 연속적으로, 냉각시키는 것이 가능해진다. 따라서, 본 발명에 의하면, 초미세 입자강을 제조하는 것이 가능한 냉각 장치(20)를 제공할 수 있다. 또한, 강판(1)의 표면에 체류수가 존재해도, 고압 제트수는 강판 표면의 비등막을 관통할 수 있으므로, 고압 제트수를 강판(1)에 분사함으로써, 강판(1)을 핵비등 냉각시키는 것이(급냉시킨다) 가능해진다.

도 6은, 고압 제트수의 강판면 충돌 압력의 강판 반송 방향 평균치와 강판의 평균 냉각 속도의 관계를 나타내는 도면이다. 도 6의 세로축은, 표면에 냉각수가 체류하지 않는 판두께 3㎜의 강판의 온도를 750℃부터 600℃까지 양면(상면 및 하면)으로부터 냉각할 때의 평균 냉각 속도[℃/s]이며, 도 6의 가로축은, 고압 제트수의 강판면 충돌 압력의 강판 반송 방향 평균치[kPa]이다. 도 6에 도시하는 바와같이, 고압 제트수의 강판면 충돌 압력의 강판 반송 방향 평균치와 강판의 평균 냉각 속도의 사이에는 상관이 있어, 고압 제트수의 강판면 충돌 압력의 강판 반송 방향 평균치를 증대시키면, 강판의 평균 냉각 속도를 증대시키는 것이 가능해진다. 또한, 고압 제트수의 강판면 충돌 압력의 강판 반송 방향 평균치는, 도 7에 도시한 바와같이, 강판 표면에 도달한 냉각수의 강판 폭방향의 노즐 피치를 A, 강판 반송 방향의 노즐 피치를 B로 할 때, 면적이 A×B로 표시되는 사변형 영역에 충돌한 냉각수의 힘(충돌력)을, 당해 사변형 영역의 면적 A×B로 나눔으로써 도출되는, 노즐 1개당의 평균 충돌 압력을, 반송 방향의 당해 구간에서 평균화한 것이다.

본 발명에 있어서, 냉각 장치(20)로부터 강판(1)에 분사되는 고압 제트수의 강판면 충돌 압력의 강판 반송 방향 평균치의 수직 성분은, 2.7kPa 이상으로 한다. 오스테나이트 입자의 회복 등을 억제하면서 강판(1)을 급냉시키기 쉬운 형태로 하는 등의 관점에서는, 3.5kPa 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서, 결정입자를 보다 미세화 가능한 형태로 하는 등의 관점에서는, 1000℃/s 이상의 평균 냉각 속도로 강판(1)을 급냉시키는 것이 바람직하다. 1000℃/s 이상의 평균 냉각 속도로 강판(1)을 급냉 가능한 형태로 하는 관점에서, 본 발명에서는, 냉각수의 충돌 압력 평균치를, 8kPa 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 냉각 속도는 판두께에 따라 변하고, 근사적으로는 거의 판두께에 반비례한다. 판두께가 3㎜인 강판을 1000℃/s의 평균 냉각 속도로 급냉시키는 능력을 본 발명의 열연 강판의 냉각 장치가 가지고 있으면, 판두께가 5㎜인 강판을 600℃/s의 평균 냉각 속도로 급냉시키는 것이 가능해진다.

상술한 바와 같이, 노즐 1개당의 평균 충돌 압력은, 노즐로부터 분출되는 고압 제트수의 충돌력을 당해 노즐이 담당하는 냉각 면적으로 나눈 것과 같다. 따라서 압력을 측정하는 대신에 충돌력을 계측해도, 냉각수의 충돌 압력 평균치를 산출할 수 있고, 또한, 고압 제트수의 충돌력은 그 유량, 유속으로부터 구할 수 있고, 유량 및 유속은, 노즐에의 급수 압력에 의존하기 때문에, 소정의 압력 손실을 감안하면, 노즐에의 급수 압력으로부터, 강판면 충돌 압력 평균치를 개략 산출할 수도 있다. 강판면 충돌 압력 평균치의 산출 방법의 일예를, 이하에 기재한다.

강판면 충돌 압력 평균치 Ps＝F/(A·B) [Pa]

여기서, A는 강판 폭방향 노즐 피치[m], B는 반송 방향 노즐 피치[m], F는 고압 제트수의 강판 표면에의 충돌력[N]이다. 충돌력(F)는, 이하의 식으로 구할 수 있다.

충돌력 F＝44.7·C·q·P⁰ ^.5 [N]

여기서, 44.7은 물의 밀도의 0.5승을 포함하는 상수[N⁰ ^.5s/㎡], C는 손실 계수(0.8∼1.0정도), q는 플랫 스프레이 노즐의 유량[㎥/s], P는 급수 압력[Pa]이다. 또한, 플랫 스프레이 노즐의 유량은, 노즐 형식(특성)에 따라, 급수 압력과의 관계로 정해진다.

또한, 본 발명에 있어서, 강판의 표면에 체류수가 존재하면, 노즐(21a)로부터 분사된 고압 제트수의 압력이 체류수에 의해 저감되어, 강판(1)의 표면에 도달할 때의 고압 제트수의 충돌 압력이 저감하기 쉽다. 이 때문에, 강판(1)을 급냉하기 쉬운 형태로 하는 등의 관점에서는, 강판(1)의 표면의 체류수를 저감시키는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서, 본 발명에서는, 냉각 장치(20)의 강판 폭방향 양단면과 최종 스탠드(11g)의 강판 폭방향 양단면의 사이에, 냉각수를 배출가능한 공간이 확보되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 냉각 장치(20)에 관한 상기 설명에서는, 워크 롤(11gw, 11gw)의 근방에 배치된 노즐(21a, 21a, …), 및, 노즐(22a, 22a, …)을, 워크 롤(11gw, 11gw)까지의 거리가 가까울수록 강판(1)에 근접하도록(즉, D1<D2이 되도록) 배치되는 형태를 예시했다. 이러한 형태로 함으로써, 냉각 장치(20)에서는, 워크 롤(11gwu)에 근접할수록, 노즐(21a, 21a, …)로부터 분사된 고압 제트수의 강판(1)의 상면에 대한 각도를 작게 하고, 또한, 워크 롤(11gwd)에 근접할수록, 노즐(22a, 22a, …)로부터 분사된 고압 제트수의 강판(1)의 하면에 대한 각도를 작게 해도, V1＝V2 또한 P1＝P2가 되도록 하고 있는데, 본 발명의 열연 강판의 냉각 장치는 당해 형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 열연 강판의 냉각 장치에서는, D1＝D2로 하는 것도 가능하고, V1＞V2나 P1＞P2로 하는 것도 가능하다. 본 발명의 열연 강판의 냉각 장치에서, 최종 스탠드의 워크 롤에 근접할수록, 강판 표면에 대한 각도(분사 각도)가 작아지도록, 당해 워크 롤의 근방의 노즐로부터 고압 제트수가 분사되는 경우에는, 예를 들면, 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치 이내에 존재하는 강판의 표면에 분사되는 고압 제트수의 단위 면적당 수량(W1), 및, 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치와 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측의 사이에 존재하는 강판의 표면에 분사되는 고압 제트수의 단위 면적당의 수량(W2)이, W1≥W2이 되도록 고압 제트수를 분사함으로써, V1≥V2이나 P1≥P2로 하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명의 냉각 장치(20)에 관한 상기 설명에서는, 워크 롤(11gwu)에 근접할수록, 워크 롤(11gwu) 가까이의 노즐(21a, 21a, …)로부터 분사된 고압 제트수의 강판(1)의 상면에 대한 각도(분사 각도)이 작아지도록, 또한, 워크 롤(11gwd)에 근접할수록, 워크 롤(11gwd) 가까이의 노즐(22a, 22a, …)로부터 분사된 고압 제트수의 강판(1)의 하면에 대한 각도(분사 각도)가 작아지도록, 고압 제트수가 분사되는 형태를 예시했는데, 본 발명의 열연 강판의 냉각 장치는 당해 형태에 한정되는 것은 아니다. 단, 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치 이내에 분사한 고압 제트수를 적극적으로 당해 워크 롤에 충돌시켜, 압하점의 근방에 분류를 발생시킴으로써, 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치 이내에 존재하는 강판의 표면을 급냉시키기 쉬운 형태로 하는 등의 관점에서는, 워크 롤에 근접할수록 고압 제트수의 분사 각도가 작아지도록, 고압 제트수를 분사하는 것이 바람직하다.

본 발명의 냉각 장치(20)에 관한 상기 설명에서는, 플랫 스프레이 노즐(21a, 21a, …, 22a, 22a, …)이 구비된 형태를 예시했는데, 본 발명의 열연 강판의 냉각 장치는 당해 형태에 한정되는 것은 아니고, 소위 기둥상 노즐이 구비되는 형태로 하는 것도 가능하다. 단, 노즐의 눈금막힘을 저감하고, 또한, 표면에 체류수가 존재하고 있는 경우에도 고압 제트수의 강판면 충돌 압력의 강판 반송 방향 평균치의 수직 성분을 증대시키기 쉬운 형태의 냉각 장치를 제공하는 등의 관점에서는, 플랫 스프레이 노즐이 구비되는 형태로 하는 것이 바람직하다. 또한, 플랫 스프레이 노즐은, 배치 형태를 연구함으로써, 강판 표면에 존재하는 냉각수의 배수에 지향성을 생기게 하는 것이 가능해지므로, 배수성을 향상시키는 것도 가능해진다.

도 8은, 노즐로부터 분사된 고압 제트수가 강판 표면에 충돌하는 부위의 형상예와 고압 제트수의 강판면 충돌 압력의 강판 반송 방향 평균치의 수직 성분을 도출할 때에 고려되는 사변형 영역의 형상예를 도시하는 도면이다. 도 8(a)는 노즐이 플랫 스프레이 노즐인 경우를 나타내고 있고, 도 8(b)는 노즐이 기둥상 노즐인 경우를 나타내고 있다. 도 8에 있어서, 지면 안쪽/앞쪽 방향이 강판의 두께 방향이다. 또한, 도 8에 착색한 부위는, 고압 제트수가 강판 표면에 충돌한 부위를 나타내고 있다.

도 8(a)에 도시하는 바와같이, 노즐이 플랫 스프레이 노즐인 경우에는, 고압 제트수가 강판 표면에 충돌하는 부위가 타원형 형상 또는 긴 원형 형상이 된다. 이 경우, 고압 제트수의 강판면 충돌 압력의 강판 반송 방향 평균치의 수직 성분을 도출 할 때에 고려되는 사변형 영역(평행사변형 영역)의 면적은, 강판의 판폭 방향에 있어서의 노즐 피치(A)와 강판의 반송 방향에 있어서의 노즐 피치(B)를 곱함으로써, 산출할 수 있다. 또한, 도 8(b)에 도시하는 바와같이, 노즐이 기둥상 노즐인 경우에는, 고압 제트수가 강판 표면에 충돌하는 부위가 원형형상이 된다. 이 경우, 고압 제트수의 강판면 충돌 압력의 강판 반송 방향 평균치의 수직 성분을 도출할 때에 고려되는 사변형 영역(직사각형 영역)의 면적은, 강판의 판폭 방향에 있어서의 노즐 피치(A)와 강판의 반송 방향에 있어서의 노즐 피치(B)를 곱함으로써, 산출할 수 있다.

또한, 본 발명의 냉각 장치(20)에 관한 상기 설명에서는, 열간 압연기열의 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측까지의 구간뿐만 아니라, 당해 구간보다도 하류측의 영역에도, 플랫 스프레이 노즐이 배치되어 있는 형태를 나타냈는데, 본 발명은 당해 형태에 한정되는 것은 아니다. 단, 압연 종료후 단시간 내에 720℃ 보다 낮은 온도까지 강판을 급냉시키는 것이 요구되는 경우도 상정할 수 있다. 여기에서, 720℃보다 낮은 온도까지 연속하여 강판을 급냉시킬 수 있는 형태의 냉각 장치를 제공가능하게 하는 등의 관점에서는, 열간 압연기열의 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측까지의 구간, 및, 당해 구간보다도 하류측의 영역에, 플랫 스프레이 노즐이 연속적으로 배치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 냉각 장치(20)에 관한 상기 설명에서는, 강판(1)의 상면측에 배치된 헤더(21)와 상면 가이드(23)가 일체로 구성되고, 또한, 강판(1)의 하면측에 배치된 헤더(22)와 하면 가이드(24)가 일체로 구성되는 형태를 예시했는데, 본 발명의 열연 강판의 냉각 장치는 당해 형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 열연 강판의 냉각 장치는, 강판의 하면측에 배치된 헤더와 하면 가이드가 일체로 구성되지 않는 형태나, 강판의 상면측에 배치된 헤더와 상면 가이드가 일체로 구성되지 않는 형태로 하는 것도 가능하다. 열간 압정기열의 최종 스탠드에 구비되는 롤을 교환가능하게 하기 위해서, 워크 롤(11gwu)에 근접하여 배치되는 헤더(21), 상면 가이드(23), 워크 롤(11gwd)에 근접하여 배치되는 헤더(22), 및, 하면 가이드(24)는, 이동가능하게 구성되어 있으면 되고, 이들은 유압 실린더 등의 공지의 수단을 이용하여 이동시킬 수 있다. 단, 롤 교환의 작업 효율을 향상시키기 쉬운 형태로 하는 등의 관점에서는, 강판의 상면측에 배치된 헤더와 상면 가이드가 동시에 퇴피 혹은 복귀 동작하는 것이 바람직하고, 이를 위해 일체로 구성하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 강판의 하면측에 배치된 헤더와 하면 가이드가 일체로 구성되는 형태로 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 냉각 장치(20)에 관한 상기 설명에서는, 강판(1)의 폭방향으로 소정 피치로 배치된 복수의 노즐(21a, 21a, …)이 접속된 복수의 헤더(21, 21, …)가, 강판(1)의 반송 방향으로 소정 피치로 배치되고, 또한, 강판(1)의 폭방향으로 소정 피치로 배치된 복수의 노즐(22a, 22a, …)이 접속된 복수의 헤더(22, 22, …)가, 강판(1)의 반송 방향으로 소정 피치로 배치되어 있는 형태만을 예시했는데, 본 발명의 열연 강판의 냉각 장치는 당해 형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 냉각 장치는, 강판의 폭방향 및 강판의 반송 방향으로 각각 소정 피치로 배치된 복수의 노즐에 냉각수를 일괄 공급가능하게 구성된 헤더 (이하에 있어서, 「집합형 헤더」라고 하기도 한다)가, 강판의 상면측 및/또는 하면측에 설치되는 형태로 하는 것도 가능하다. 집합형 헤더가 구비되는 본 발명의 열연 강판의 냉각 장치의 형태예를, 도 9에 도시한다. 도 9는, 집합형 헤더가 구비되어 있는 열연 강판의 냉각 장치의 형태예를 설명하는 도면이며, 도 9에는, 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치 및 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측 및 고압 제트수의 강판면 충돌 압력의 강판 반송 방향 평균치의 수직 성분의 개념을 함께 나타내고 있다. 도 9에 있어서, 제조 장치(10)나 냉각 장치(20)와 동일하게 구성되는 것에는, 도 4에서 사용한 부호와 동일한 부호를 붙여, 그 설명을 적절히 생략한다.

도 9에 도시하는 바와같이, 본 발명의 열연 강판의 냉각 장치(30)(이하에 있어서, 간단히 「냉각 장치(30)」라고 하기도 한다)는, 강판(1)의 상면측에, 강판 반송 방향 최상류측의 3열의 플랫 스프레이 노즐열을 구성하는 각 플랫 스프레이 노즐(31a, 31a, …)(이하에 있어서, 간단히 「노즐(31a)」등이라고 하기도 한다)에 냉각수를 일괄 공급가능하게 구성된 집합형 헤더(31)가 구비되고, 강판(1)의 하면측에도, 강판 반송 방향 최상류측의 3열의 플랫 스프레이 노즐열을 구성하는 각 플랫 스프레이 노즐(32a, 32a, …)(이하에 있어서, 간단히 「노즐(32a)」등이라고 하기도 한다)에 냉각수를 일괄 공급가능하게 구성된 집합형 헤더(32)가 구비되는 이외에는, 냉각 장치(20)와 동일하게 구성되어 있다. 집합형 헤더(31)에 접속된, 강판(1)의 반송 방향 최상류측으로부터 2열의 노즐(31a, 31a)은, 강판(1)의 반송 방향의 상류측을 향해서 고압 제트수를 비스듬히 분사가능하게 접속되어 있고, 집합형 헤더(32)에 접속된, 강판(1)의 반송 방향 최상류측으로부터 2열의 노즐(32a, 32a)은, 강판(1)의 반송 방향의 상류측을 향해서 고압 제트수를 비스듬히 분사가능하게 접속되어 있다. 냉각 장치(30)에 있어서, 강판(1)의 반송 방향 최상류측에 배치된 노즐(31a, 32a)의 수직면내 경사각은, 당해 노즐(31a, 32a)과 강판(1)의 반송 방향 하류측에 인접하는 노즐(31a, 32a)에 부여되어 있는 수직면내 경사각 이상으로 되어 있다. 또한, 강판(1)의 반송 방향 최상류측에 배치된 노즐(31a, 32a)로부터 분사된 고압 제트수는, 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치보다도 압하점측의 영역에 도달해 있다. 이 때문에, 이러한 냉각 장치(30)라도, 냉각 장치(20)와 마찬가지로, 초미세 입자강을 제조하는 것이 가능해진다.

이와 같이, 본 발명의 냉각 장치(20, 30)를 이용함으로써, 초미세 입자강을 제조하는 것이 가능해진다. 따라서, 냉각 장치(20)를 구비하는 제조 장치(10)나 냉각 장치(30)를 구비하는 열연 강판의 제조 장치를 이용함으로써, 초미세 입자강을 제조하는 것이 가능해진다. 또한, 냉각 장치(30)를 구비하는 열연 강판의 제조 장치나 제조 장치(10)를 이용하여 열간 마무리 압연기열에 있어서의 최종 스탠드에서 압연된 강판을 처리하는 공정을 가지는 형태로 함으로써, 초미세 입자강을 제조하는 것이 가능한, 열연 강판의 제조 방법을 제공하는 것이 가능해진다.

본 발명에 있어서, 강판의 상면측에 배치되는 노즐과 강판 상면의 사이의 거리는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 강판 표면에 노즐을 근접시킴으로써, 냉각수의 충돌 압력 평균치를 증대시키는 것이 용이해져, 강판을 급냉시키는 것이 용이해진다. 여기서, 강판을 급냉시키기 쉬운 형태로 하는 등의 관점에서, 본 발명에서는, 강판에 면해 있는 노즐 표면(고압 제트수의 분사면)과 강판 표면의 거리를 500㎜ 미만으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 350㎜ 이하이다.

또한, 상기 설명에서는, 강판 반송 방향 상류측에 배치된 노즐에, 수직면 내 경사각이 부여되어 있는 형태를 예시했는데, 본 발명은 당해 형태에 한정되는 것은 아니다. 단, 강판 반송 방향 상류측, 특히, 최종 스탠드의 워크 롤에 가장 가까운 위치에 배치되는 노즐 열을 포함하는 1열 또는 2열 이상의 노즐열에, 수직면 내 경사각을 부여함으로써, 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치 이내 중에서도 보다 롤 바이트 가장 가까이에 위치하는 강판의 상면 및 하면에 고압 제트수를 충돌시키는 것이 용이해져, 압연후의 강판을 급냉시키는 것이 용이해진다. 이 때문에, 강판을 급냉시키기 쉬운 형태로 하는 등의 관점에서는, 최종 스탠드의 워크 롤에 가장 가까운 위치(강판 반송 방향의 최상류측)에 배치되는 노즐 열을 포함하는 1열 또는 2열 이상의 노즐열(강판의 상면측 및 하면측의 각각에 배치되는 노즐열)에, 수직면내 경사각을 부여하는 것이 바람직하고, 강판 반송 방향 상류측에 배치되는 노즐일수록, 수직면내 경사각을 크게 하는 것이 바람직하다. 또한, 강판을 급냉시키기 쉬운 형태로 하는 등의 관점에서는, 강판 반송 방향 최상류측에 배치되는 노즐열에 수직면내 경사각을 부여하고, 또한, 강판 반송 방향 최상류측에 배치되는 노즐열의 표면(고압 제트수의 분사면)과 강판 표면의 거리를 최단으로 하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 상기 설명에서는, 적어도, 열간 마무리 압연기열에 있어서의 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치 이내로부터 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측까지의 영역에서 고압 제트수를 강판에 연속적으로 충돌시킴으로써, 압하점 통과 직후부터 강판을 급냉시키는 형태의 본 발명에 대해서 언급했는데, 본 발명은 당해 형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 압하점 통과로부터 0.2초 이내에 강판을 720℃ 이하까지 냉각시키는 것이 가능하면, 스탠드 내 영역에, 고압 제트수를 강판에 연속적으로 충돌시키지 않는 구간이 존재해도 된다. 스탠드내 영역에, 급속 냉각의 실시가 곤란한 부분(고압 제트수를 강판에 연속적으로 충돌시키지 않는 구간)이 존재하는 경우에는, 당해 부분을 제외한 스탠드 내 영역에 있어서의 냉각 속도를 높이고, 스탠드 내 영역에 있어서의 필요한 평균 냉각 속도를 확보함으로써, 압하점 통과로부터 0.2초 이내에 강판을 720℃ 이하까지 냉각시키면 된다. 스탠드 내 영역에 존재하는, 급속 냉각의 실시가 곤란한 부분으로는, 예를 들면, 도 4에 도시한 롤 바이트 위치와 연속 냉각 범위의 강판 반송 방향 상류단의 사이의 구간을 예시할 수 있다. 이 외에, 예를 들면, 도 10에 도시하는 열연 강판의 냉각 장치(20’)와 같이, 압하점과 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측의 사이에 있어서의 강판 하면측에도 반송 롤(12)이 설치되어 있는 경우에는, 당해 반송 롤(12)에 의해 고압 제트수의 충돌이 방해되는 강판 하면측의 부위도, 급속 냉각의 실시가 곤란한 부분이 된다. 냉각 장치(20’)를 이용해도, 압하점 통과로부터 0.2초 이내에 강판을 720℃ 이하까지 냉각시킴으로써, 초미세 입자를 형성하는 것이 가능해진다. 따라서, 냉각 장치(20’)를 구비하는 열연 강판의 제조 장치를 이용함으로써, 또한, 냉각 장치(20’)에 의한 냉각 공정을 거침으로써, 초미세 입자강을 제조하는 것이 가능해진다. 또한, 냉각 장치(20’)를 구비하는 열연 강판의 제조 장치를 이용하여 열간 마무리 압연기열에 있어서의 최종 스탠드에서 압연된 강판을 처리하는 공정을 가지는 형태로 함으로써, 초미세 입자강을 제조하는 것이 가능한, 열연 강판의 제조 방법을 제공하는 것이 가능해진다.

실시예

롤 직경 700㎜(반경 350㎜), 압하점으로부터 하우징 포스트 출측까지의 거리가 1800㎜인 압연기를 이용하여, 0.1질량%의 C 및 1질량%의 Mn을 함유하는 강판을, 압하점 출측의 판 두께가 3㎜이 되도록 출측 속도 600mpm으로 압연하고, 그 후 급냉시키는 시험을 행했다. 압연 종료 온도를 820℃로 하고, 압하점으로부터 100㎜ 하류측을 급냉 개시 위치로 했다. 급냉 개시 위치부터 롤 반경 상당 위치 350㎜까지의 냉각 스프레이의 평균 충돌압(P1)과, 여기에서 하우징 포스트 출측 1800㎜까지의 평균 충돌압(P2)을 변화시켜, 최종적으로 얻어진 페라이트 입경을 비교 조사했다. 또한, 하우징 포스트 출측까지의 구간에서 720℃까지 완전히 식힐 수 없는 경우에는, 하우징 포스트 출측에 후속하는 냉각 장치를 이용하여 냉각했다. 또한, 냉각수의 급수 압력은 냉각 헤더부에서 1.5MPa이었다. 결과를 표 2에 표시한다. 조건 No. 1∼6이 실시예(본 발명예)이며, 냉각 속도 V1≥V2, 평균 충돌 압력 P1≥P2, 단위 면적당의 유량 W1≥W2로 했다. 조건 No. 7∼8이 비교예이며, V1＜V2, P1＜P2, W1＜W2로 했다. 또한, 표 2에서는, 냉각수의 충돌 압력 평균치를 「충돌압」으로 기재하고, 페라이트 입경을 「입경」으로 기재하고 있다. 또한, 표 2에 있어서, 「높이 D1」은, 롤 바이트 위치에 가장 가까운 위치에 배치된 노즐의 고압 제트수 분사구와 강판의 거리이며, 「높이 D2」는, 하우징 포스트 출측에 가장 가까운 위치에 배치된 노즐의 고압 제트수 분사구와 강판의 거리이다. 또한, 표 1에 있어서, 「X∼Ymm 구간」이란, 압하점으로부터의 거리가 Xmm∼Ymm인 구간을 말한다.

[표 2]

표 2에 나타내는 바와같이, 조건 No. 1∼6에서는, V1≥V2이며, 또한, 압하점으로부터의 거리가 100㎜∼1800㎜인 전 냉각역에 있어서의 평균치로서, 냉각 속도가 400℃/s 이상이었다. 이 때문에, 조건 No. 1∼6에서는, 페라이트 입경이 2㎛ 이하의 초미세 입자 조직이 얻어졌다. 또한, 조건 No. 1∼6은, P1≥P2이며, 또한, 압하점으로부터의 거리가 100㎜∼1800㎜인 전 냉각역에서의 평균치로서, 충돌압(평균 충돌압)이 2.7kPa 이상이었다. 또한, 조건 No. 1∼6에서는, W1≥W2이며, 압하점으로부터의 거리가 100㎜∼1800㎜인 전 냉각역에서의 평균치로서, 유량 밀도가 2.8㎥/(㎡·min) 이상이었다. 한편, 조건 No. 7에서는, V1＜V2이며, P1＜P2, W1＜W2이기도 하므로, 페라이트 입경은 2㎛보다도 커졌다. 또한, 조건 No. 8에서는 V1≥V2이며, P1≥P2, W1≥W2이기도 했지만, 냉각 속도의 전 냉각역에서의 평균치(Vm)가 하한치(400℃/s)를 만족하지 않고, 또한, 충돌압의 전 냉각역에서의 평균치(Pm)도 하한값(2.7kPa)을 만족하지 않고, 페라이트 입경은 2㎛보다도 커졌다. 또한, 본 발명예의 범위 내인, 조건 No. 1과 조건 No. 4에서는 동일한 페라이트 입경이 얻어졌는데, V1과 V2의 차가 크고, P1과 P2의 차가 큰 조건 No. 4의 쪽이, 유량 밀도의 평균치가 작고, 냉각 수량이 적었다. 즉, 조건 No. 4은 조건 No. 1보다도 냉각수의 사용 효율이 높았다. 마찬가지로, 조건 No. 3과 조건 No. 6도 동일한 페라이트 입경이 얻어졌는데, V1과 V2의 차가 크고, P1과 P2의 차가 큰 조건 No. 6의 쪽이, 유량 밀도의 평균치가 작고, 냉각 수량이 적었다. 즉, 조건 No. 6은 조건 No. 3보다도 냉각수의 사용 효율이 높았다. 이상에서, V1≥V2이나 P1≥P2로 함에 의한 결정 입자 미세화의 촉진과, V1과 V2의 차이나 P1과 P2의 차이를 크게 함에 의한 냉각수의 사용 효율의 향상 효과가 확인되었다.

이상, 현 시점에 있어서 실천적이고, 또한 바람직하다고 생각되는 실시 형태에 관련되어 본 발명을 설명했는데, 본 발명은 본원 명세서 중에 개시된 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 특허청구의 범위 및 명세서 전체로부터 읽어낼 수 있는 발명의 요지 혹은 사상에 어긋나지 않는 범위에서 적절히 변경가능하고, 그러한 변경을 수반하는 열연 강판의 냉각 장치, 열연 강판의 냉각 방법, 열연 강판의 제조 장치, 및, 열연 강판의 제조 방법도, 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것으로서 이해되지 않으면 안된다.

<산업상의 이용 가능성>

본 발명의 열연 강판의 냉각 장치, 열연 강판의 냉각 방법, 열연 강판의 제조 장치, 및, 열연 강판의 제조 방법은, 초미세 결정 입자를 가지는 열연 강판의 제조에 이용할 수 있다. 또한, 초미세 결정 입자를 가지는 열연 강판은, 자동차용, 가전용, 기계구조용, 건축용 등의 용도에 사용되는 소재로서 이용할 수 있다.

1 : 강판 10 : 열연 강판의 제조 장치
11 : 열간 마무리 압연기열 11g : 최종 스탠드
11gh : 최종 스탠드의 하우징 포스트
11gw : 최종 스탠드의 워크 롤
11gwu : 최종 스탠드의 워크 롤
11gwd : 최종 스탠드의 워크 롤
12 : 반송 롤 13 : 핀치 롤
20, 20’ : 열연 강판의 냉각 장치 21 : 헤더
21a : 노즐 22 : 헤더
22a : 노즐 23 : 상면 가이드
24 : 하면 가이드 30 : 열연 강판의 냉각 장치
31 : 집합형 헤더 31a : 노즐
32 : 집합형 헤더 32a : 노즐

Claims

열간 마무리 압연기열(列)에 있어서의 최종 스탠드 내의 하류측에 배치되고, 패스 라인을 통해 반송되는 강판의 표면을 향해서 고압 제트수를 분사가능하게 설치된 복수의 노즐을 구비하는 헤더를 구비하는 열연 강판의 냉각 장치로서,
적어도 상기 강판의 반송 방향 최상류측에 설치된 상기 노즐은, 상기 강판의 반송 방향의 상류측을 향하여 상기 고압 제트수를 비스듬히 분사 가능하도록, 축방향이 상기 강판의 수직면에 대하여 교차하도록 배치되고,
상기 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치 이내에 존재하는 상기 강판의 표면에 충돌한 고압 제트수에 의해 냉각되는 상기 강판의 평균 냉각 속도를 V1, 상기 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치와 상기 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측(出側)의 사이에 존재하는 상기 강판의 표면에 충돌한 고압 제트수에 의해 냉각되는 상기 강판의 평균 냉각 속도를 V2로 할 때, V1≥V2이며, 또한, 상기 최종 스탠드 내에 있어서의 냉각 개시점과 상기 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측의 사이에 존재하는 상기 강판의 표면에 충돌한 상기 고압 제트수에 의해 냉각되는 상기 강판의 표면의 평균 냉각 속도(Vm)가 400℃/s 이상인 것을 특징으로 하는, 열연 강판의 냉각 장치.
열간 마무리 압연기열(列)에 있어서의 최종 스탠드 내의 하류측에 배치되고, 패스 라인을 통해 반송되는 강판의 표면을 향해서 고압 제트수를 분사가능하게 설치된 복수의 노즐을 구비하는 헤더를 구비하는 열연 강판의 냉각 장치로서,
적어도 상기 강판의 반송 방향 최상류측에 설치된 상기 노즐은, 상기 강판의 반송 방향의 상류측을 향하여 상기 고압 제트수를 비스듬히 분사 가능하도록, 축방향이 상기 강판의 수직면에 대하여 교차하도록 배치되고,
상기 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치 이내에 존재하는 상기 강판의 표면에 충돌한 상기 고압 제트수의, 강판면 충돌 압력의 강판 반송 방향 평균치의 수직 성분을 P1, 상기 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치와 상기 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측의 사이에 존재하는 상기 강판의 표면에 충돌한 상기 고압 제트수의, 강판면 충돌 압력의 강판 반송 방향 평균치의 수직 성분을 P2로 할 때, P1≥P2이며, 또한, 상기 최종 스탠드 내에 있어서의 냉각 개시점과 상기 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측의 사이에 존재하는 상기 강판의 표면에 충돌한 상기 고압 제트수의, 강판면 충돌 압력의 강판 반송 방향 평균치의 수직 성분(Pm)이 2.7kPa 이상인 것을 특징으로 하는, 열연 강판의 냉각 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치 이내에 존재하는 상기 강판의 표면에 분사되는 상기 고압 제트수의 단위 면적당 수량을 W1, 상기 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치와 상기 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측의 사이에 존재하는 상기 강판의 표면에 분사되는 상기 고압 제트수의 단위 면적당 수량을 W2로 할 때, W1≥W2인 것을 특징으로 하는, 열연 강판의 냉각 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 최종 스탠드의 워크 롤에 가장 가까운 위치에 배치된 상기 노즐의 고압 제트수 분사구와 상기 강판의 거리를 D1, 상기 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측에 가장 가까운 위치에 배치된 상기 노즐의 고압 제트수 분사구와 상기 강판의 거리를 D2로 할 때, D1≤D2인 것을 특징으로 하는, 열연 강판의 냉각 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치 이내부터 상기 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측까지의 구간에서, 상기 강판의 상면 및 하면을 향하여, 상기 노즐로부터 고압 제트수를 상기 강판의 반송 방향으로 연속적으로 분사가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 열연 강판의 냉각 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 최종 스탠드의 워크 롤의 반경 상당 위치 이내로부터 상기 최종 스탠드의 하우징 포스트 출측까지의 구간에 있어서의, 상기 고압 제트수의 강판면 충돌 압력의 강판 반송 방향 평균치의 수직 성분이, 상기 강판의 상면 및 상기 강판의 하면에 있어서 3.5kPa 이상인 것을 특징으로 하는, 열연 강판의 냉각 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 노즐이, 플랫 스프레이 노즐인 것을 특징으로 하는, 열연 강판의 냉각 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 냉각 장치의 강판 폭방향 양단면과 상기 최종 스탠드의 강판 폭방향 양단면의 사이에, 냉각수를 배출가능한 공간이 확보되어 있는 것을 특징으로 하는, 열연 강판의 냉각 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 강판의 상면측에 설치된 상기 헤더 및 상기 노즐과, 상기 노즐과 상기 패스 라인의 사이에 설치되어 있는 상면 가이드가, 일체로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 열연 강판의 냉각 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 강판의 하면측에 설치된 상기 헤더 및 상기 노즐과, 상기 노즐과 상기 패스 라인의 사이에 설치되어 있는 하면 가이드가, 일체로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 열연 강판의 냉각 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 헤더가 복수 구비되고, 상기 헤더의 적어도 일부는, 상기 강판의 반송 방향 및 상기 강판의 폭방향의 각각에 복수열로 배치된 상기 노즐에 냉각수를 일괄 공급가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 열연 강판의 냉각 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 강판의 상면측에 복수의 상기 헤더가 배치되고,
상기 강판의 상면측에 설치되어 있는 상기 헤더 중, 적어도 상기 강판의 반송 방향 최상류측에 배치된 상기 헤더가, 상기 강판의 반송 방향 및 상기 강판의 폭방향의 각각에 복수열로 배치된 상기 노즐에 냉각수를 일괄 공급가능하게 구성되어 있는 상기 헤더인 것을 특징으로 하는, 열연 강판의 냉각 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 강판의 하면측에 복수의 상기 헤더가 배치되고,
상기 강판의 하면측에 설치되어 있는 상기 헤더 중, 적어도 상기 강판의 반송 방향 최상류측에 배치된 상기 헤더가, 상기 강판의 반송 방향 및 상기 강판의 폭방향의 각각에 복수열로 배치된 상기 노즐에 냉각수를 일괄 공급가능하게 구성되어 있는 상기 헤더인 것을 특징으로 하는, 열연 강판의 냉각 장치.
청구항 1, 2, 12 또는 13중 어느 한 항에 기재된 열연 강판의 냉각 장치를 이용하여 강판을 냉각하는 것을 특징으로 하는, 열연 강판의 냉각 방법.
열간 마무리 압연기 열에 있어서의 최종 스탠드와, 청구항 1, 2, 12 또는 13중 어느 한 항에 기재된 열연 강판의 냉각 장치를, 강판의 반송 방향으로 순서대로 구비하는 것을 특징으로 하는, 열연 강판의 제조 장치.
청구항 15에 기재된 열연 강판의 제조 장치를 이용하여, 열간 마무리 압연기 열에 있어서의 최종 스탠드에서 압연된 강판을 처리하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 열연 강판의 제조 방법.