TW201813731A - 熱軋鋼板之冷卻裝置及冷卻方法 - Google Patents

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Abstract

一種冷卻裝置，在熱精軋機中有複數個噴嘴，該等噴嘴是朝剛以軋延機座軋延之後的熱軋鋼板之上下面中的一面或者是兩面噴射冷卻水，噴嘴是設於上下的導件之中或者是鄰接於該導件之下游側設置，依照軋延方向的噴嘴之位置來變化噴嘴噴射距離，而，噴嘴噴射距離最大之位置之噴嘴之噴射角度是小於噴嘴噴射距離最小之位置之噴嘴之噴射角度，且隨著噴嘴噴射距離增加，噴嘴的噴射角度相同或者是漸小。

Description

熱軋鋼板之冷卻裝置及冷卻方法
發明領域 本發明是有關於一種藉由數機座(stand)所構成之熱精軋機進行精軋之熱軋鋼板之冷卻裝置及冷卻方法，特別是有關於用以於製造高機能鋼材時之材質控制之冷卻技術。
發明背景 在製造熱軋鋼板上，在加熱爐加熱以連續鑄造機等所製造的鑄片(鋼胚(slab))，以粗軋機做成粗軋鋼材(粗桿)，其次，以精軋機進行精整軋延，做成有預定板厚的鋼板，進而，以預定的冷卻型樣將鋼板冷卻，做成熱軋鋼板。在精軋機中有數個軋延機座串列排列，使粗軋鋼材依序通過該等數個軋延機座，藉此來進行精軋。
在製造熱軋鋼板上，已知在精軋結束後緊接地對鋼板急速冷卻，藉此能將鋼板晶粒的粒徑變細，製造出機械性質優異的熱軋鋼板。即，例如在Ar3 變態點以上結束精軋作業，在剛被軋延之後0.1至0.2秒內開始冷卻，且到小於Ar3 變態點之溫度之前進行急速冷卻，藉此便能抑制剛被精軋後之熱軋鋼板之晶體的成長，達成熱軋鋼板之晶體微細化，可提昇最終製品的深抽性(deep drawability)等之材質特性。在剛精軋之後的急速冷卻可藉水冷卻來進行，水冷卻是將水噴射到剛結束精軋作業後之鋼板的處理。
實施至今之精軋機之軋延機座間之冷卻是為了改善起因於加熱爐、或起因於軋輥之寬度方向不均勻膨脹等所造成之鋼板內的溫度分布，或者是要防止因精軋作業時的加工發熱增加所造成的溫度上升而所實施，把通過軋延機座間之際的鋼板溫度冷卻20℃左右。然後，在此程度的冷卻下，要來抑制晶體粒徑的成長時其冷卻能力乃有所不足。又，為了在剛被軋延之後立即開始冷卻，必須在非常靠近軋延機座的位置上設置冷卻裝置。
在專利文獻1揭示有：在精軋機座之間設有具備噴射冷卻水之實心圓錐形霧化噴嘴(full cone spray nozzle)等之鋼板冷卻裝置，以位於前頭之精軋機座間之鋼板冷卻裝置進行剛軋延後之急冷卻，且以位於後頭之精軋機座間之鋼板冷卻裝置進行包括Ar3 變態點之溫度區之急冷卻，並令夾在2個鋼板冷卻裝置間之精軋機座之溫度區為Ar3 變態點+20℃至Ar3 變態點間之溫度區。
在專利文獻2中揭示有：在精軋機座之間設置冷卻裝置，將位於該冷卻裝置之下游側之精軋機座的軋輥開放，以此在進行了剛被軋延後的急冷卻之後不進行輕輥壓。
在專利文獻3中揭示有一種配置於精軋機座的輸出側之鋼板冷卻裝置。該冷卻裝置具有其內部已成為冷卻水的儲槽之冷卻箱，在該冷卻箱內配置有噴射冷卻水之霧化噴嘴。
在專利文獻4中揭示有：在精軋機的輸出側配置了由複設個冷卻箱所構成之冷卻裝置，在連續地冷卻行走在熱運轉輥道(hot run table)上的鋼帶之際，在鋼帶全長上，令各冷卻箱使用時的水量密度為一定值，達2500L/分鐘･m2 以上，且在鋼帶最大冷卻時，使用冷卻裝置具有的全部冷卻箱數的80%以上，來冷卻鋼帶。
在專利文獻5中揭示有：在熱軋延時進行精軋機的機座間冷卻，冷卻後的軋延是以使已微細化的晶體粒徑不再粗大之程度的軋壓率進行，且最下游的機座當作為不進行實質性軋延之除水機座來使用。
在專利文獻6中揭示有一種冷卻裝置，其是做為冷卻熱軋延中的鋼板之下面之冷卻裝置，在下工件輥輸出側的下部擋板(apron)輸出側與張力控制輥(looper roll)輸入側之間設置箱座(box header)，在該箱座上面安裝有兼用為擋板之噴嘴板，該噴嘴板設有多數冷卻水噴出用鑽孔(drill hole)。
在專利文獻7中揭示有：在精軋機的下部程序側(輸出側)上設有一冷卻裝置，該冷卻裝置包含有對鋼板上面噴射冷卻水之複數個噴嘴、及對鋼板下面噴射冷卻水之複數個噴嘴，令從上面側的噴嘴所噴射的冷卻水之鋼板上面的最大衝擊壓為PC1 (kPa)，最小衝擊壓為PC2 (kPa)，平均衝擊壓為PS (kPa)時，其等滿足如下條件，即(PC1 －PC2 )/PS ≧1.4。
在專利文獻8中揭示有一種冷卻裝置，在接近精軋機的輸出側附近的位置上，設有對鋼帶上面噴射冷卻水來冷卻之上面冷卻箱、及對鋼帶下面噴射冷卻水來冷卻之下面冷卻箱，從該等上面冷卻箱與下面冷卻箱而對鋼帶上下對稱地噴射冷卻水。
在專利文獻9中揭示有一種冷卻裝置，其包含有：上方的噴灑桿(複數個霧化噴嘴)，在輥座(roll stand)的輸出側，鄰接於鋼帶(strip)上方側的導件設置，對鋼帶上面噴灑冷卻水、及下方的噴灑桿(複數個霧化噴嘴)，鄰接於鋼帶下方側的導件設置，對鋼帶下面噴灑冷卻水。
先行技術文獻 專利文獻 專利文獻1：日本國發明申請案公開公報第2009-241115號 專利文獻2：日本國發明申請案公開公報第2009-241113號 專利文獻3：日本國發明申請案公開公報第2009-241114號 專利文獻4：日本國發明申請案公開公報第2005-279736號 專利文獻5：日本國發明申請案公開公報第2003-305502號 專利文獻6：日本國發明申請案公開公報第H04-200816號 專利文獻7：日本國發明申請案公開公報特開2014-50878號 專利文獻8：日本國發明申請案公開公報特開2001-246412號 專利文獻9：日本國發明申請案公開公報特表2010-516473號
發明概要 發明欲解決之課題 為了抑制晶體粒徑粗大化，就希望盡可能在剛軋延後，且，盡可能從靠近鋼板的位置進行強冷卻，但是另一方面，冷卻裝置必須配置成不衝撞到軋延後的鋼板。又，在軋延機座之輸出側，通常設有導件，在交換軋輥時，必須將導件退避到離開軋輥的位置。此時，有如下問題，即，在接近導件且以另外個體配置有冷卻裝置時，對於將冷卻裝置退避之作業耗費工時，以及不能不將冷卻裝置配置在離開軋延機或鋼板的地方。又，有必要在導件之與鋼板的相反側配置軋輥的冷卻裝置，使得冷卻裝置的構成便成為課題所在。又，在於精軋機的最後階段設置冷卻裝置時，需要精軋機後的板厚測定裝置或板溫測定裝置，為了進行板厚或板溫的適當管理，要拉長冷卻機長度，此事就不佳了。
惟，在專利文獻1至5任一文獻中都沒有針對冷卻裝置的具體性安裝構造的記載。又，專利文獻6只有提到鋼板的下部，又，冷卻裝置與下部擋板是分開的個體。進而，在專利文獻7所揭示的冷卻裝置中，沿著導件配置有噴嘴，但噴嘴與導件還是分開的個體。又，在該配置下，不能設置軋輥的冷卻裝置，因此軋輥會受到來自鋼板的熱而變形，有使鋼板形狀變差之虞。
此點，在專利文獻8所揭示的冷卻裝置中，上下面的冷卻箱是在鄰近精軋機之輸出側之位置，和導件連續地設置。惟，該導件長度變成軋輥直徑的數倍以上，到開始冷卻之前的時間變長，便降低了細粒化效果。又，從精軋後開始到冷卻結束為止沒有設置通常須設置的板厚測定裝置、板溫測定裝置等之地方，對於板厚的高精度化、材質的管理有困難。又，在專利文獻9所揭示的冷卻裝置上，在交換軋輥時要移動導件的時候造成干擾，要將冷卻裝置非常靠近軋延機是有所困難。再加上霧化噴嘴與鋼帶間的距離會在軋延方向變動，因此從霧化噴嘴噴灑的冷卻水之對於鋼帶的衝擊面會在軋延方向變成不平均，所以還是會發生冷卻不均。另，在其他的專利文獻1至7的冷卻裝置中，也沒有考慮到精軋後之鋼板傾斜的情況，還是會衍生冷卻不均的課題。
本發明是鑑於上述問題點而所創建成者，其目的在於提供一種熱軋鋼板之冷卻裝置及冷卻方法，藉此可從盡可能靠近剛被熱精軋後(包括軋延機座間的精軋中)的鋼板之位置進行冷卻，抑制剛被精軋後的熱軋鋼板之晶體的成長，達成晶體微細化，並均勻地冷卻熱軋鋼板，且，可簡化軋輥交換時的工時。
用以解決課題之手段 為解決上述問題，本發明是一種冷卻裝置，具有複數個噴嘴，前述噴嘴在由複數個軋延機座所構成之熱精軋機中，朝剛以前述軋延機座軋延後之熱軋鋼板之上下面之其中一面或者是兩面噴射冷卻水，前述噴嘴是設置在於前述軋延機座之輸出側上下設置之導件中、其中一邊或者是兩邊的導件之中、或者是鄰接於該導件的下游側，依照軋延方向之噴嘴的位置來變化噴嘴噴射距離，該噴嘴噴射距離是以被設定在前述上下導件之間的前述熱軋鋼板之鋼板設計位置為基準，從前述噴嘴的噴射口到前述鋼板設計位置之間之沿著噴射中心軸的距離，其特徵在於：前述噴嘴噴射距離最大之位置之前述噴嘴之噴射角度是小於前述噴嘴噴射距離最小之位置之前述噴嘴之噴射角度，並隨著前述噴嘴噴射距離增加，前述噴嘴的噴射角度為相同或漸小。
前述鋼板設計位置，也可設定在於前述軋延機座的下側軋輥之上部頂點上之切面。或，前述鋼板設計位置，也可設定在前述上下導件所形成的角度的1/2角度之面。
前述噴嘴噴射距離最小之位置是位於前述冷卻裝置之最上游側，前述噴嘴噴射距離最大之位置是位於前述冷卻裝置之最下游側，亦可。或，前述噴嘴噴射距離最大的位置是位於前述冷卻裝置之最上游側，前述噴嘴噴射距離最小的位置是位於前述冷卻裝置之最下游側，亦可。
前述噴嘴也可設於冷卻箱之內部。前述冷卻箱的前述噴嘴之噴射口是位於與前述鋼板設計位置側之表面同一面或者是較該表面更深處側(冷卻箱的中心側)，與前述噴嘴之噴出口相反側之端部是較前述冷卻箱內側之內面位置更朝冷卻箱內突出，亦可。
前述噴嘴之噴射口亦可配置於與前述導件形成之面同一面上。或，前述噴嘴之噴射口亦可自前述導件形成之面更配置於前述鋼板設計位置之相反側。
前述噴嘴是實心圓錐形噴嘴，從前述噴嘴噴射之冷卻水之前述熱軋鋼板中之衝擊區域是滿足下列式(1)，亦可； (數1)…(1) 惟， L：噴嘴噴射距離(m) α：噴嘴噴射角度(度) i、j：於軋延方向設置之前述噴嘴之任意列(i列、j列)。
前述噴嘴是長圓形吹式噴嘴，從前述噴嘴噴射之冷卻水之前述熱軋鋼板中之衝擊面積是滿足下列式(2)，亦可； (數2)…(2) 惟， L：噴嘴噴射距離(m) β：噴嘴長徑方向噴射角度(度) γ：噴嘴短徑方向噴射角度(度) i、j：於軋延方向設置之前述噴嘴之任意列(i列、j列)
來自前述噴嘴之冷卻水之水量密度亦可滿足下列式(3)， W0.5 ×M/(t×V)≧0.08 ･･･(3) 惟， W：來自前述噴嘴之冷卻水之水量密度(m3 /m2 ･分鐘) M：前述冷卻裝置中之軋延方向之冷卻範圍長度(m) t：前述熱軋鋼板之板厚(mm) V：前述熱軋鋼板之通板速度(m/s)
也可構成為：在前述軋延機座間配置前述冷卻裝置，使較前述冷卻裝置更靠下游側之前述軋延機座之軋輥開放，且令該軋輥之輥隙為目標板厚加上7mm之值以下，並於熱精軋機之最下游側之前述軋延機座之輸出側配置除水裝置，該除水裝置是除去從該最下游側之軋延機座漏出之板上水。
也可構成為：在前述軋延機座之最下游側之軋延機座之輸出側配置前述冷卻裝置，在熱精軋機之最下游側之前述軋延機座之前述冷卻裝置之輸出側配置除水裝置，該除水裝置是除去從該冷卻裝置漏出之板上水。
也可構成為：前述複數個噴嘴沿寬度方向設置且排成列，將該列於軋延方向集合預定數量，構成於軋延方向排列之複數個噴嘴群，前述複數個噴嘴群之數量，在最多時是與於軋延方向設置之前述噴嘴之軋延方向之列數相同，在每前述噴嘴群分別連接供應冷卻水之配管，在每前述配管各自設置三向閥及流量調整閥。
又，依另一觀點之本發明是一種使用了前述冷卻裝置之冷卻方法，該冷卻方法之特徵在於：在熱精軋機之軋延機座之輸出側，從前述噴嘴而對著熱軋鋼板之上下面之其中一面或者是兩面噴射冷卻水。
又，依另一觀點之本發明是一種使用了前述冷卻裝置之冷卻方法，該冷卻方法之特徵在於：在熱精軋機之軋延機座之輸出側，從前述噴嘴而對著熱軋鋼板之上下面之其中一面或者是兩面噴射冷卻水之際，因應前述熱軋鋼板之通板速度，調整對前述熱軋鋼板噴射冷卻水之前述噴嘴群之軋延方向之數量，在增加前述通板速度之際，從靠近前述軋延機座之側依序往遠離之側，增加對前述熱軋鋼板噴射冷卻水之前述噴嘴群之數量，在前述通板速度減速之際，從遠離前述軋延機座之側依序關閉停止從前述噴嘴群內之噴嘴朝前述熱軋鋼板之噴射，朝排水側排放冷卻水。
發明之效果 依本發明，在已設置於軋延機座之輸出側之既存之導件之中或者是鄰接於該導件之下游側設置複數個噴嘴，藉此可從很近的位置冷卻剛通過軋延機座之熱軋鋼板。藉此，可抑制精軋後之熱軋鋼板之晶體粒徑之成長，可謀求細粒化，可以低成本製造高品質的鋼板。又，依照軋延方向之噴嘴之位置來變化噴嘴噴射距離時，在本發明中，噴嘴噴射距離最大之位置之噴嘴之噴射角度是小於噴嘴噴射距離最小之位置之噴嘴之噴射角度，且隨著噴嘴噴射距離增加，噴嘴之噴射角度相同或者是漸小，因此使衝擊面在軋延方向均勻形成，能將冷卻能力均勻形成，其結果就是能均勻地冷卻熱軋鋼板。並且，在本發明之冷卻裝置中，在軋輥交換時之退避作業也不會耗費工時。
用以實施發明之形態 以下，參考附圖來說明本發明之實施形態。另，在本說明書及圖式中，對具有實質上相同功能構成之要素附上相同的符號，以省略重複說明。
首先針對包含有本實施形態之冷卻裝置之熱軋延設備來說明。圖1是顯示熱軋延設備1之構成概略之說明圖。
在熱軋延設備1中，連續地軋延已加熱的鋼胚(slab)5，且將已弄薄到板厚1至20mm程度之熱軋鋼板10捲取。如圖1所示，熱軋延設備1包含有：加熱爐11，將鋼胚5加熱；寬度方向軋延機12，於寬度方向軋延已被加熱爐11加熱的鋼胚5；粗軋機13，從上下方向軋延已於寬度方向軋延之鋼胚5，做成粗桿(bar)6；精軋機14，進一步連續地對粗桿6進行熱精軋，使其形成預定厚度為止；冷卻部15，將經由該精軋機14熱精軋之熱軋鋼板10冷卻到預定溫度；及，捲取裝置16，捲繞以冷卻部15所冷卻的熱軋鋼板10成螺旋狀。另，上述的熱軋延設備1是一般性的設備構成，且適用本發明之熱軋延設備並不限於此。
加熱爐11具有各種將鋼胚5加熱的燃燒機。在加熱爐11中進行對從外部運來的鋼胚5加熱到預定的溫度之處理。加熱爐11中的加熱處理一結束，鋼胚5就被運送到加熱爐11外，移送到寬度方向軋延機12及粗軋機13所進行的軋延步驟。
在粗軋機13橫越數個機座而配置有圓柱狀之軋輥。在粗軋機13中，被運送過來的鋼胚5通過該等軋輥之間隙，軋至厚度30至60mm程度之板厚，在這之後就被運送到精軋機14。
在精軋機14串列配置有各自具有軋輥之數座例如7座軋延機座F1至F7。在精軋機14中，使經過粗軋後之粗桿6通過該等軋輥之間隙，且慢慢地軋延該粗桿6，軋至1至20mm程度之板厚(例如，數mm程度之板厚)。被精軋過之熱軋鋼板10是經由未示於圖中之運輸輥運送，而被送到冷卻部15。
在冷卻部15，於被運送之熱軋鋼板10之上下，且沿熱軋鋼板10之運送方向排列配置複數個冷卻噴嘴，該等冷卻噴嘴朝熱軋鋼板10噴射冷卻水。該等冷卻噴嘴，可使用例如縫隙層流噴嘴(slit laminar nozzle)、圓管層流噴嘴(pipe laminar nozzle)、或霧狀噴嘴等等。
捲取裝置16是捲繞已被冷卻部15冷卻到預定溫度之熱軋鋼板10。已被捲取裝置16捲繞成螺旋狀之熱軋鋼板10被運到熱軋延設備1外。
接著，在本發明中，有別於冷卻部15，對剛被精軋後之熱軋鋼板10強冷卻之冷卻裝置21是配置在軋延機座的輸出側。軋延機座的輸出側是指在排列複數個軋延機座F1至F7彼此之間，或者是在最後的軋延機座F7的下游側的位置，且為了冷卻已充分地被精軋後之熱軋鋼板10，冷卻裝置21是設於靠近精軋機14之最後之軋延機座F7之後段的軋延機座之輸出側較佳。在本實施形態中，精軋機14是具有7座軋延機座F1至F7，例如在F5與F6之間、以及在F6與F7之間的2處配置冷卻裝置21。在此，強冷卻是指冷卻溫度為50℃/s以上，且通過1處冷卻裝置21，藉此使鋼板溫度降低30℃以上的冷卻。
圖2是顯示設有本實施形態之冷卻裝置21之軋延機座之輸出側之構成概略。上下的導件33間之距離(鉛直方向距離)是從軋延方向上游側朝下游側漸大。如此配置上下之導件33是為了就算熱軋鋼板10之前端上下晃動，該熱軋鋼板10也不會衝撞到設在該上下之設備之緣故。接著，在該上下之導件33之前端部設有本實施形態之冷卻裝置21。導件33也有被稱為脫料導件(stripper guide)的時候，但在本發明只單純地稱為導件。
冷卻裝置21，如圖3所示，包含有由密閉容器構成之冷卻箱22、設於冷卻箱22內之複數個噴嘴23、及對冷卻箱22供應冷卻水之配管24。冷卻箱22，如圖2所示，是在自上下各自之導件33之軋輥31離開之其中一者之前端部一體構成來設置。冷卻箱22，為了讓熱軋鋼板10通過軋延機座後緊接地被冷卻，以盡可能地靠近軋延機座，且盡可能地靠近熱軋鋼板10(鋼板設計位置)設置者為佳，如圖2所示，從緊接在冷卻水輥座32之後設置。另，熱軋鋼板10之鋼板設計位置是在冷卻裝置21設計時所設定且是熱軋鋼板10通板的位置，並於上下的導件33之間，基於例如熱軋鋼板10之在穩態時之通板角度等之狀況下所決定。針對該鋼板設計位置之具體性之決定方法容後敘述。
在冷卻箱22之內部備有複數個朝熱軋鋼板10噴射冷卻水之噴嘴23。對噴嘴23乃使用有實心圓錐形噴嘴或長圓形吹式噴嘴，於冷卻箱22之寬度方向及軋延方向分別設有數個，且使噴射面形成與導件33略同一面上。另，噴射面是由複數個噴嘴的噴射口23a所構成之面，設於鋼板設計位置之上部之冷卻箱22時是指下面，設於鋼板設計位置之下部之冷卻箱22時則成為上面之面。
另，如圖3所示，噴嘴23之噴射口23a亦可位於與冷卻箱22之鋼板設計位置側的表面同一面，或者是自該表面更深側(冷卻箱22之中心側)。在冷卻箱22之鋼板設計位置側之表面配置噴嘴23。此時，噴嘴23之噴射口23a不會從鋼板設計位置側的表面突出，且位於與表面同一面或者是自該表面更深處側。即，噴嘴23之噴射口23a是配置在與鋼板設計位置側之表面同一面，或者是自該表面凹陷配置。在該形態下，在精軋延中，熱軋鋼板10之前端或尾端通過軋延機座之際，該前端或尾端會上下晃動，而碰撞到冷卻箱22，熱軋鋼板10也不會碰撞到噴嘴23，因此能防止噴嘴23之損傷。
又，在噴嘴23中與噴射口23a相反側之端部23b，自冷卻箱22之內側之內面位置更突出到冷卻箱22之內部。在該形態下，在從噴嘴23不噴射出冷卻水之際，噴嘴23也會藉殘留在冷卻箱22之內部之冷卻水來冷卻，能防止噴嘴23之損傷。再加上，在開啟或關閉(ONOFF)來自噴嘴23之冷卻水之噴射時，由於冷卻箱22之內部有殘留的水，所以能縮短從已停止冷卻水之噴射之狀態迄至開始冷卻水之噴射之時間。又，能減少從停止了來自噴嘴23之冷卻水之噴射後之落在熱軋鋼板10上之冷卻水之量，即，也可縮短迄至冷卻水之噴射被停止為止之時間。
冷卻箱22之內部，如圖3所示，於軋延方向上被分割成複數個隔間22a。在各隔間22a設有供應冷卻水之配管24，在每配管24分別設有三向閥25與流量調整閥26。三向閥25是設在對冷卻箱22供應冷卻水之供水座27、與排出冷卻水之排水座28或排水區之間。在圖3中，冷卻箱22之內部被分割成於軋延方向每2列的噴嘴23有1個隔間22a，也可分割成於軋延方向每1列噴嘴23有1個隔間22a，又，就算分割成於軋延方向每3列以上之噴嘴23有1個隔間22a，亦無妨。如此，隔間22a是用來區隔每預定數量的噴嘴23，構成本發明之噴嘴群。又，冷卻箱22之內部也可為一個隔間22a，而不分割成複數個隔間22a。
在配管24設置三向閥25，藉此構成為使冷卻水始終充滿配管24的內部。為此，在冷卻熱軋鋼板10之際，在發出打開三向閥25之指示後開始對冷卻箱22內供應冷卻水為止之時間很短，響應性佳。對於三向閥25，例如使用電磁閥。又，三向閥25宜配置在較噴嘴23之上端稍低之高度。雖未示於圖3，但藉此使配管24之前端形成較噴嘴23之上端稍低之高度，而形成使冷卻水始終充滿配管24之內部。
將冷卻箱22內於軋延方向分割為複數個隔間22a，在每一隔間22a設置配管24，藉此可在每隔間22a調整冷卻水的流量，可對應熱軋鋼板10之通板速度的大範圍的變化，來控制冷卻能力。進而，在待機中於冷卻箱22內殘留水可滯留之量變大，可讓冷卻水的噴射開始之響應速度變快。在沿著導件33之方向設置冷卻箱22，例如設在上側的導件33之前端之冷卻箱22，如圖4所示，就會傾斜。該傾斜的冷卻箱22內未被分割，在於一個空間配置全部的噴嘴23時，如圖4(a)所示，在未噴射冷卻水時，只能把水先滯留到較最低之位置之噴嘴23之上端還低之位置為止。從該狀態開始為了從全部的噴嘴23噴射冷卻水，因此把水供應到較最高之位置的噴嘴之上端還高之位置為止之響應時間非常耗時。惟，於軋延方向分割冷卻箱22內，藉此，如圖4(b)所示，在每隔間22a分別可先將水滯留到較低之位置之噴嘴23之上端還低之位置。因此在開始噴射時，能透過更少的冷卻水之供應，開始來自全部的噴嘴23之噴射，提昇響應性。若在軋延方向進行分割，構成為在每1列的噴嘴23形成1個隔間22a時，就能把水先滯留到較全部的噴嘴23之上端稍低之位置，因此可使噴射時的響應最快。
在此，如圖5所示，令沿著從噴嘴23之前端(噴射口23a)迄至熱軋鋼板10之鋼板設計位置間之噴射中心軸(圖中之一點鏈線)之距離定義為噴嘴噴射距離L。然後，如上述，由於冷卻箱22是傾斜的，所以噴嘴噴射距離L在冷卻箱22之軋延方向有所不同。即，距離軋延機座愈遠，噴嘴噴射距離L變得愈大，噴嘴噴射距離L最小的位置是位於冷卻裝置21之最上游側，噴嘴噴射距離L最大的位置則是位於冷卻裝置21之最下游側。因此，一讓全部的噴嘴23之噴射角度相等，則來自遠離熱軋鋼板10之位置噴射之方式，噴到熱軋鋼板10時之噴射衝擊部之擴展變得較大，在噴射同量的冷卻水時，冷卻能力就變得較低。又，發生噴流衝擊部的重疊，衍生冷卻的不均勻。在此，如圖5所示，距離軋延機座遠的，即，噴嘴噴射距離L變得愈長，噴嘴23的噴射角度就愈小。另，在本實施形態中，鋼板設計位置之上部之導件33與冷卻箱22從軋延方向傾斜配置，在該上部中，使噴嘴23之噴射角度愈小，但在下部中，也可縮小噴嘴23之噴射角度。
在此，在本發明中，針對鄰接於軋延方向之噴嘴23，噴嘴噴射距離L最大的位置(在圖5中為下游側)之噴嘴23之噴射角度，就沒必要小於噴嘴噴射距離L最小的位置(圖5中為上游側)之噴嘴23之噴射角度。即，在本發明中，若同時滿足(1)噴嘴噴射距離L最大的位置之噴嘴23之噴射角度是小於噴嘴噴射距離L最小的位置之噴嘴23之噴射角度，且，(2)對於鄰接於軋延方向之噴嘴23，噴嘴噴射距離L較小之側之噴嘴23之噴射角度不小於噴嘴噴射距離L較大之側之噴嘴23之噴射角度之2個條件時，鄰接於軋延方向之噴嘴23也可互為相同的噴射角度。
隨著噴嘴噴射距離L變得愈大，先縮小噴嘴23的噴射角度，進而，再將軋延方向之任意位置中之噴嘴噴流之衝擊面積之差，即，最大衝擊面積與最小衝擊面積之差為10%以下，藉此更能抑制噴嘴23之前端與熱軋鋼板10之距離有變化而使衝擊面積擴大之際之冷卻能力之降低，能使軋延方向各位置下之冷卻能力更為一定。其結果更能均勻地冷卻熱軋鋼板10。
具體來說，在噴嘴23為實心圓錐形噴嘴時，使噴嘴噴流之衝擊面積(從噴嘴23噴射之冷卻水之熱軋鋼板10中之衝擊面積)滿足下列式(1)之狀態下來設定噴嘴23之噴射角度α。另，如圖6所示，噴嘴23之噴射角度α為噴嘴噴流(徑D)之擴展角度。 (數3)…(1) 唯， L：噴嘴噴射距離(m) α：噴嘴噴射角度(度) i、j：設於軋延方向之噴嘴之任意列(i列、j列)
在噴嘴23為長圓形吹式噴嘴時，在噴嘴噴流之衝擊面積滿足下列式(2)之狀態下來設定噴嘴23之長徑方向噴射角度β及短徑方向噴射角度γ。另，如圖7(a)所示，噴嘴23之長徑噴射角度β為噴嘴噴流之長徑D1之擴展角度，如圖7(b)所示，噴嘴23之短徑噴射角度γ為噴嘴噴流之短徑D2之擴展角度。 (數4)…(2) 惟， L：噴嘴噴射距離(m) β：噴嘴長徑方向噴射角度(度) γ：噴嘴短徑方向噴射角度(度) i、j：設於軋延方向之噴嘴之任意列(i列、j列)
熱軋鋼板10，藉張力控制器34來使熱軋鋼板10傾斜，如圖8所示，以此可在軋延方向某0(零)度開始到上下之導件33所形成之角度θ之中進行通板。即，熱軋鋼板10之鋼板設計位置的角度是在於0度到角度θ之間。雖然是依照該導件33之角度θ而決定，不過不管熱軋鋼板10之通板角度是哪一個角度，要將軋延方向之任意位置中之噴嘴噴流之衝擊面積之差，即，最大衝擊面積與最小衝擊面積之差降到10%以下，並不容易。
惟，在除了軋延開始時或結束時等時候以外之穩態下，熱軋鋼板10之通板角度大致成為一定的角度的情況居多。在此，在冷卻裝置21之設計時，基於熱軋鋼板10為穩態時之通板角度等，事先決定成為設計之前提之通板角度。按如此做法所決定之熱軋鋼板10之位置就是本發明之鋼板設計位置。接著，在熱軋鋼板10位於已事先決定之通板角度時，即，熱軋鋼板10位於穩態時之通板角度時等情況下，能將前述之差降到10%以下。藉如此運作，在熱軋鋼板10位於已事先決定之通板角度時，即，在穩態之通板角度時等情況下，可將前述之差降到10%以下，結果就能更加均勻地冷卻熱軋鋼板10。
在此，在實際運轉中，熱軋鋼板10之穩態之通板角度，從圖8所示之0度，如圖9所示，成為迄至上下之導件33所形成之角度θ之1/2角度之角度的時候居多。在此，在本實施形態中為滿足上述式(1)或者是式(2)，就是使熱軋鋼板10之通板角度位置為0至θ/2度之中某特定的角度為於設計時已事先決定之通板角度。接著，如圖8所示，熱軋鋼板10之鋼板設計位置也可設定為0度，即，設定在軋延機座之下側之軋輥31之上部頂點中之切面(tangent plane)。另，切面是指與包括連結鄰接之軋延機座之下側之軋輥31之上部頂點之線在內之軋輥相切之平面，鄰接之軋延機座，在冷卻裝置21位於2個軋延機座之間時，意指該等2個軋延機座，冷卻裝置21位於最後的軋延機座F7之輸出側時，則意指軋延機座F6、F7。又，如圖9所示，鋼板設計位置亦可被設定在θ/2度之面。依此來設計冷卻裝置21時，而使熱軋鋼板10之通板角度成為在從軋延方向之0度到上下之導件33所形成之角度θ(宜為其角度θ之1/2角度)間之中的某特定角度時，能使從噴嘴23噴射之冷卻水之熱軋鋼板10中之衝擊面積在滿足上述式(1)或者是上述式(2)之狀態下進行冷卻。
換言之，只要是如下之冷卻裝置，即，使如同從噴嘴23噴射之冷卻水之熱軋鋼板10中之衝擊面積滿足上述式(1)或者是上述式(2)之通板角度存在於軋延方向之0度迄至上下之導件33所形成之角度θ(宜為其角度θ之1/2角度)之中時，使用該冷卻裝置，讓熱軋鋼板10之傾斜角度以其「如同滿足上述式(1)或者是上述式(2)般之通板角度」進行通板的話，就能更能均勻地冷卻。
本發明之冷卻裝置乃可視為如下之冷卻裝置，即於假設以某通板角度讓熱延鋼板10通板時，可以將從噴嘴23所噴射之冷卻水之熱軋鋼板10之衝擊面積滿足上述式(1)或者是上述式(2)之角度是位於從軋延方向之0度迄至下上之導件33所形成之角度θ之中。進而，換言之，鋼板設計位置(之通板角度)，可視為從噴嘴23所噴射之冷卻水之熱軋鋼板10之衝擊面積滿足上述式(1)或者是上述式(2)之角度(惟，該角度為在從軋延方向之0度到下上之導件33所形成之角度θ之中)中之任意角度。
另，在本實施形態中，來自噴嘴23之冷卻水之水量密度W是滿足下列式(3)者為佳。式(3)是顯示為了將熱軋鋼板10之溫度降低到某一定程度時之必要冷卻能力。即，在式(3)之左邊，作為分子之(W0.5 ×M)是熱流束(冷卻能力)×冷卻範圍長度，表示整體整體能力。又，作為分母之(t×V)是表示為了將通過之熱軋鋼板(材料)提高1℃時必要的熱量。然後，經過發明人精心檢討後，結果發現到：若式(3)之左邊為一定值0.08以上時，就能適當地控制晶粒。另，冷卻範圍長度M，例如為1m以上、且3m以下。在該形態下，能在軋延後緊接著進行從Ar3 變態溫度到Ar3 變態溫度－30℃之40度以上之冷卻，藉此能足以防止晶粒的粗大化，可進行晶粒之微細化。 W0.5 ×M/(t×V)≧0.08 ･･･(3) 惟， W：來自噴嘴23之冷卻水之水量密度(m3 /m2 ･分鐘) M：冷卻範圍長度(m) t：熱軋鋼板10之板厚(mm) V：熱軋鋼板10之通板速度(m/s)
另，有關於上述式(3)，在日本發明申請案特開第2009-241115號公報中揭示了冷卻水之水量密度W(公升/m2 ･分鐘)滿足W0.663 ×M≧260，且冷卻範圍長度M滿足1.8m以下者。惟，在於該特開2009-241115號公報所揭示之冷卻水之水量密度之條件中，沒有熱軋鋼板之板厚或熱軋鋼板之通板速度之條件，有所不足。
又，上下之導件33所形成之角度θ，例如是在8度以上、30度以下之範圍內。亦可將前述角度θ，例如在8度以上、25度以下，或者是10度以上、30度以下之範圍內。
又，在本實施形態中雖已除外，在本發明中，使於冷卻裝置之設計時事先決定之熱軋鋼板10之通板角度只要是上下之導件33所形成之角度θ以下時，亦可超過上下之導件33所形成之角度θ之1/2角度。
又，在上述式(1)或者是上述式(2)之中，i及j是指設於軋延方向之噴嘴23之任意列(i列、j列)。這是意味著，上述式(1)或者是上述式(2)是對於全部的噴嘴列，算出(L･tanα)2 ，其最大值與最小值的比值(最大值為分母)是0.90以上者。進一步來說，在上述式(1)中，噴嘴噴射角度α為一定時，為使軋延方向之任意位置中之噴嘴噴流之衝擊面積之差值在10%以下，這是意味著對全部的噴嘴列，噴嘴噴射距離L的最大值與最小值之比值(最大值為分母)為0.90之平方根(取小數點以下第2位，則為0.95)以上者。即，為滿足上述式(1)，須使噴嘴噴射距離L之最大值與最小值之差值在其最大值之5%以內。同樣，在上述式(2)中，噴嘴長徑方向噴射角度β為一定，且，噴嘴短徑方向噴射角度γ為一定時，須使噴嘴噴射距離L之最大值與最小值之差值在其最大值之5%以內。
又，在本冷卻裝置21中所使用之噴嘴是以相同種類的噴嘴(例如實心圓錐形噴嘴、長圓形吹式噴嘴)為佳。
藉以上之冷卻裝置21，使通過軋延機座而被熱軋延之熱軋鋼板10在離開軋輥31後，在殘留有應變(strain)之狀態下，緊接著藉由冷卻箱22噴射之冷卻水來冷卻。該冷卻，例如是指在一處的機座之間進行30℃以上之強冷卻，藉此，例如縮短迄至Ar3 變態點之時間，抑制晶粒徑的擴大，而實現細粒化，可謀求熱軋鋼板10之材質之品質提昇。
在熱軋鋼板10之通板速度慢的時候，冷卻箱22內之噴嘴23之中從較靠近軋延機座之噴嘴23噴射冷卻水。該控制是藉三向閥來進行，因應已事先設定之通板速度，使靠近軋延機座之側優先向噴射冷卻水之噴嘴23之隔間22a供應冷卻水，且除此之外之離軋延機座較遠之噴嘴23之隔間22a所設置之三向閥25朝排水座28或者是排水區域開放。在想增加通板速度來提昇冷卻能力的時候，將已向排水座28開放之三向閥25從靠近軋延機座之側往遠離之側依序向著冷卻箱22開放，來增加朝熱軋鋼板10噴射冷卻水之隔間22a。在迄今仍未噴射冷卻水之噴嘴23之隔間22a，也使噴嘴23之位於冷卻箱22內之流入口已進入冷卻箱22內，因此較噴嘴23之上端更稍微到下方為止有水滯留，又，在配管24內也始終充滿著水，因此一切換三向閥25，就能很迅速地從噴嘴23噴射冷卻水。在通板速度減速之際，離軋延機座較遠之側之隔間22a依序將三向閥25往排水側切換。
如上，在設於軋延機座之輸出側之上下之導件33設置冷卻箱22，且使冷卻箱22內之噴嘴23之噴射面形成與導件33大致同一面，藉此可從較近的位置冷卻剛軋延後之熱軋鋼板10，並且噴嘴23不會勾到熱軋鋼板10。又，在導件33設置冷卻箱22，藉此，比起避開導件33之位置而以另一個體設置之習知之冷卻裝置，更能從軋延機座的附近開始冷卻。因此，就算空間有限的機座之間，也能大大地確保冷卻箱22之軋延方向之長度尺寸，可提高冷卻能力。
又，在交換軋延機座之軋輥31之際，必須將導件33退避到軋延方向下游側，在冷卻箱22與導件33已分開之構造的時候，為不衝撞到退避時之導件33，而不得不另外將冷卻箱22移動。依本發明，在導件33設有冷卻箱22，因此不會在軋輥31交換時之退避作業耗費工時，能與未設置冷卻箱22時同樣地進行。
在熱軋延時的通板速度，一般來說會因為所期待的生產性等而有所變動。在通板速度的變化很大時，冷卻能力也會因此有所變化，因此須使鋼板溫度穩定，且使品質於長向均勻。此時考慮到在低壓下的水之噴射，其噴流形狀會變差，而使冷卻能力不均，就會想到只靠流量調整閥26之調整的話，冷卻水量的實質上的控制範圍不大。如本實施形態，若分割冷卻箱22內部，除了流量調整閥26之控制範圍，還加上進行依已分割之隔間22a之水量控制，以此就能擴大可控制範圍。又，在開關閥時，從把冷卻水供應停止之狀態來流出冷卻水，使得響應速度變慢，但如本實施形態，是設置三向閥25，藉此只須切換噴射方向，以此就算是大水量也能做到迅速的切換。另，大水量是指例如2至10m3 /m2 /min。
在以上的實施形態中，冷卻箱22中複數個噴嘴23其噴射面設置成與導件33略同一面上，但該噴射面也可不用與導件33同一面。如圖10所示，噴嘴23之噴射面亦可從軋延方向上游側往下游側彎曲。在該形態下，也能享有與上述實施形態同樣的效果，將噴嘴23之噴射角度形成從軋延方向上游側往下游側漸小，以此能使冷卻能力均衡，能均勻地冷卻熱軋鋼板。如圖10之實施形態，上側的複數個噴嘴23之噴射面是與導件33同一面，或也可在該面的上方。此時，下側之複數個噴嘴23之噴射面也可形成維持與導件33同一面。
又，如圖11所示，在上側之冷卻箱22中複數個噴嘴23其噴射面也可設置成較導件33更上方者。雖未示於圖中，在下側之冷卻箱22中複數個噴嘴23其噴射面也可設置成較導件33更下方者。如此，複數個噴嘴23之噴射面也可設置成較導件33形成之面更靠熱軋鋼板10之鋼板設計位置之相反側。
又，在以上的實施形態中，離軋延機座愈遠，來自複數個噴嘴23之噴嘴噴射距離增加，但如圖11所示，在下側之冷卻箱22中，噴嘴噴射距離也可漸小。即，噴嘴噴射距離最大之位置也可位於冷卻裝置21之最上游側。雖未示於圖中，在上側之冷卻箱22中，噴嘴噴射距離也可變小。在離軋延機座愈遠，噴嘴噴射距離增加的形態與縮短之形態之任一形態中，都只要同時滿足以下2個條件：(1)噴嘴噴射距離L最大之位置之噴嘴23之噴射角度是小於噴嘴噴射距離L最小之位置之噴嘴23之噴射角度，且，(2)對於軋延方向鄰接之噴嘴23，噴嘴噴射距離L較小之側之噴嘴23之噴射角度是不小於噴嘴噴射距離L較大之側之噴嘴23之噴射角度，此時就能使在熱軋鋼板10中之冷卻水之衝擊面積於軋延方向均勻，能享有與上述實施形態同樣的效果。
又，在以上的實施形態中，複數個噴嘴23是設在冷卻箱22，但如圖12所示，也可省略冷卻箱22，複數個噴嘴23設於導件33。進而，此時，如圖13所示，也可以每一定數量之噴嘴23，在圖示的例中，是以2個噴嘴23來構成1個噴嘴群。各噴嘴群，與上述實施形態同樣，連接到設有三向閥25與流量調整閥26之配管24，進而，配管24連接到供水座27與排水座28。然後，在這形態下，也可享有與上述實施形態同樣之效果。
複數個噴嘴23，如圖12所示，是設於導件33之中，或者是，如圖8至11所示，鄰接於導件33之下游側之位置之任一者之一邊，也可。另一方面，複數個噴嘴23，如圖14所示，也可設於導件33之中與鄰接於導件33之下游側之位置兩者。此時，有朝熱軋鋼板10之上下面兩者噴射冷卻水之噴嘴23時，只有朝一邊的面噴射冷卻水之噴嘴23設於導件33之中與導件33之下游側之位置兩者。又，也可把朝熱軋鋼板10之上下面兩邊噴射冷卻水之複數個噴嘴23一同設於導件33之中與鄰接於導件33之下游側之位置兩者。本發明是連同設於導件33之中與鄰接於導件33之下游側之位置兩者之該等實施形態也包括在內者。
在以上的實施形態中，顯示了在軋延機座F5與F6之間、以及軋延機座F6與F7之間等2處設置冷卻裝置21之例，依所希望的熱軋鋼板10之性能，也可只設在軋延機座F6與F7之間的1處。或，也設只設在最後的軋延機座F7之輸出側1處。此時，為了使設於精軋機14之下游側之量測熱軋鋼板10之尺寸或溫度等之機器不受到水的影響，宜於冷卻裝置21之下游側設置除水裝置。
又，在以上的實施形態中，在軋延機座之間配置冷卻裝置21時，也可較該冷卻裝置21更靠下游側的軋延機座之軋輥31開放。例如在於軋延機座F6與F7之間配置冷卻裝置21時，將軋延機座F7之軋輥31開放。在該形態下，因為沒有進行過在剛軋延後之急冷卻後之輕輥壓，所以不會發生輕輥壓的不良影響，且可藉剛精軋後之急冷卻來提昇熱軋鋼板10之機械特性。
又，如上述，在開放軋輥31時，宜使該軋輥31之輥隙為在目標板厚加上7mm之值以下。在該形態下，可限制從軋延機座漏出之板上水的量。進而，於最下游側(最後)之軋延機座F7之輸出側設置除水裝置(未示於圖中)較佳，在該形態下，當除去了從該軋延機座F7漏出之板上水，如此一來就算不進行輕輥壓，也不會對精軋機14之下游側之量測儀器群帶來不良的影響。
以上，已說明本發明之合適的實施形態，但本發明不限定於上述實施例。只要是熟悉此項技藝之人士，當然就能在申請專利範圍記載之技術性思想的範疇內，想到各種變更例或者是修正例，針對該等例，當然也能了解到其等是隸屬於本發明之技術性範圍者。
例如，在上述實施形態中是構成為將冷卻箱22或者是省略了冷卻箱22之複數個噴嘴23設於上下兩側之導件33，但也可設於上下之中其中一邊的導件33。又，在上述實施形態中，上下兩側之冷卻箱22或者是複數個噴嘴23滿足了上述式(1)或者是式(2)，但也可為上下之中其中一邊的冷卻箱22或者是複數個噴嘴23滿足上述式(1)或者是式(2)。
又，在上述實施形態中，上下之導件33間之距離是形成為從軋延方向上游側往下游側漸大，進而在該導件33之下游側設置成為軋延方向(水平方向)之導件，也可。又，在該導件也可設置冷卻熱軋鋼板10之冷卻裝置。進而，在本發明的冷卻裝置21之下游側也可設置沒有導件之另外的冷卻裝置。
實施例1 對板厚3mm、板寬1200mm之熱軋鋼板以通板速度400至600mpm進行熱精軋，在圖1之軋延機座F6之輸出側設置了本實施例之冷卻裝置21。令冷卻長度為1.2m，噴嘴列為5列。令來自上面側之噴嘴之冷卻水之水量密度為7m3 /m2 ･分鐘，且來自下面側之噴嘴之冷卻水之水量密度為10m3 /m2 ･分鐘。上側導件之傾斜角度為12度，下側導件之傾斜角度為0度，即，使上下的導件所形成的角度θ為12度，且依張力控制器34所構成之熱軋鋼板10之通板角度為θ/2角度之6度(參考圖9)。令噴嘴的種類為實心圓錐形噴嘴。將各噴嘴的位置及噴嘴噴流之擴展角度(噴嘴之噴射角度)顯示在表1。另，在表1中，為了也針對上述(1)之指標(令噴嘴噴流之最大衝擊面積與最小衝擊面積之差值為10%以下)評估，從基準之衝擊面積到成為＋10%之差異之擴展角度(表中，擴展角度＋10%)、以及基準之衝擊面積到成為－10%之差異之擴展角度(表中，擴展角度－10%)也一併表列其中。
然後，如表2所示，變動上面側之噴嘴噴流之擴展角度(表中，上面擴展角度)、及下面側之噴嘴噴流之擴展角度(表中，下面擴展角度)，而確認了熱軋鋼板之溫度偏差。另，在表2中，依冷卻之寬度方向最大溫度下降也一起表列其中。
在實施例1至3中，上面側及下面側的噴嘴噴流之擴展角度各自是形成為從軋延方向上游側往下游側漸小。進而，在實施例2、3中，上面側及下面側的噴嘴都是滿足上述式(1)。在該形態下，能將寬度方向之溫度偏差縮小，達18℃、11℃、13℃、20℃以下。然後像這樣均勻地冷卻熱軋鋼板，以此就能製得機械性質優異之熱軋鋼板。另，表2中之實施例1之底線部不滿足上述式(1)，比起實施例2、3，均勻冷卻的效果是來得小。
另一方面，如比較例1至3所示，令上游側及下游側之噴嘴噴流的擴展角度在軋延方向相同，如此一來寬度方向之溫度偏差會變大，達25℃、27℃、26℃。因此，在比較例1至3中，就會在熱軋鋼板之機械性質上產生偏差。
表1 ＜實心圓錐形噴嘴、通板角度＝6度＞
表2 ＜實心圓錐形噴嘴、通板角度＝6度＞
實施例2 對板厚3mm、板寬1200mm之熱軋鋼板以通板速度400至600mpm進行熱精軋，在圖1之軋延機座F6之輸出側設置了本實施例之冷卻裝置21。令冷卻長度為1.2m，噴嘴列為5列。令來自上面側之噴嘴之冷卻水之水量密度為7m3 /m2 ･分鐘，且來自下面側之噴嘴之冷卻水之水量密度為10m3 /m2 ･分鐘。上側導件之傾斜角度為12度，下側導件之傾斜角度為0度，依張力控制器34所構成之熱軋鋼板10之通板角度為軋延方向之0度(參考圖8)。令噴嘴的種類為實心圓錐形噴嘴。將各噴嘴的位置及噴嘴噴流之擴展角度(噴嘴之噴射角度)顯示在表3。另，在表3中，為了也針對上述(1)之指標(令噴嘴噴流之最大衝擊面積與最小衝擊面積之差值為10%以下)評估，從基準之衝擊面積到成為＋10%之差異之擴展角度(表中，擴展角度＋10%)、以及從基準之衝擊面積到成為－10%之差異之擴展角度(表中，擴展角度－10%)也一併表列其中。
然後，如表4所示，將上面側之噴嘴噴流之擴展角度(表中，上面擴展角度)、以及下面側的噴嘴噴流之擴展角度(表中，下面擴展角度)變動，確認了熱軋鋼板的寬度方向之溫度偏差。另，在表4中，連同依冷卻之寬度方向最大溫度下降事項亦表列其中。
在實施例4中，上面側的噴嘴噴流之擴展角度是形成為從軋延方向上游側往下游側相同或者是漸小，進而，在實施例5中，上面側的噴嘴也滿足上述式(1)。在該形態下，能將寬度方向之溫度偏差縮小，達18℃、11℃、20℃以下。然後像這樣均勻地冷卻熱軋鋼板，以此就能製得機械性質優異之熱軋鋼板。另，表4中之實施例4之底線部不滿足上述式(1)，比起實施例5，均勻冷卻的效果是來得小。
另一方面，如比較例4、5所示，將上游側及下游側之噴嘴噴流之擴展角度形成為於軋延方向相同，如此一來使得寬度方向之溫度偏差擴大，達27℃、29℃。因此，在比較例4、5中，在熱軋鋼板之機械性質產生了偏差。
表3 ＜實心圓錐形噴嘴、通板角度＝0度＞
表4 ＜實心圓錐形噴嘴、通板角度＝0度＞
實施例3 對板厚3mm、板寬1200mm之熱軋鋼板以通板速度400至600mpm進行熱精軋，在圖1之軋延機座F6之輸出側設置了本實施例之冷卻裝置21。令冷卻長度為1.2m，噴嘴列為5列。令來自上面側之噴嘴之冷卻水之水量密度為7m3 /m2 ･分鐘，且來自下面側之噴嘴之冷卻水之水量密度為10m3 /m2 ･分鐘。上側導件之傾斜角度為12度，下側導件之傾斜角度為0度，即，上下導件所形成之角度θ為12度，且依張力控制器34所構成之熱軋鋼板10之通板角度為軋延方向之θ/2角度之6度(參考圖9)。令噴嘴之種類為長圓形吹式噴嘴。將各噴嘴之位置及噴嘴噴流之長徑及短徑之擴展角度(噴嘴之噴射角度)示於表5。另，在表5中，為了也針對上述(2)之指標(令噴嘴噴流之最大衝擊面積與最小衝擊面積之差值為10%以下)評估，從基準之衝擊面積到成為＋10%之差異之擴展角度(表中，擴展角度＋10%)、以及基準之衝擊面積到成為－10%之差異之擴展角度(表中，擴展角度－10%)也一併予以表列其中。
然後，如表6所示，變動上面側的噴嘴噴流之擴展角度(表中，長徑擴展角度及短徑擴展角度)、以及下面側的噴嘴噴流之擴展角度(表中，長徑擴展角度及短徑擴展角度)，確認了熱軋鋼板的寬度方向之溫度偏差。另，在表6中，連同依冷卻之寬度方向最大溫度下降事項亦表列其中。
在實施例6中，上面側的噴嘴噴流之長徑擴展角度及短徑擴展角度、下面側的噴嘴噴流之長徑擴展角度及短徑擴展角度各自形成為從軋延方向上游側往下游側相同或者是漸小。在該形態下，能足以將寬度方向之溫度偏差縮小，只有17℃。然後，將熱軋鋼板均勻地冷卻，以此能製得機械性質優異的熱軋鋼板。惟，表6中之實施例6的底線部並未滿足上述式(2)。
又，在實施例7中，比起最下游側(1200mm)，最上游側(0mm)之上面側的噴嘴噴流之長徑擴展角度及短徑擴展角度、下面側的噴嘴噴流之長徑擴展角度及短徑擴展角度都來得小。又，上面側的噴嘴噴流之長徑擴展角度及短徑擴展角度、下面側的噴嘴噴流之長徑擴展角度及短徑擴展角度各自是形成為從軋延方向上游側往下游側漸小，進而，上面側與下面側都是滿足著上述式(2)。在該形態下，能足以將寬度方向之溫度偏差縮小，達12℃。
表5 ＜長圓形吹式噴嘴、通板角度＝6度＞
表6 ＜長圓形吹式噴嘴、通板角度＝6度＞
實施例4 對板厚3mm、板寬1200mm之熱軋鋼板以通板速度400至600mpm進行熱精軋，在圖1之軋延機座F6之輸出側設置了本實施例之冷卻裝置21。令冷卻長度為1.2m，噴嘴列為5列。令來自上面側之噴嘴之冷卻水之水量密度為7m3 /m2 ･分鐘，且來自下面側之噴嘴之冷卻水之水量密度為10m3 /m2 ･分鐘。上側導件之傾斜角度為12度，下側導件之傾斜角度為0度，且依張力控制器34所構成之熱軋鋼板10之通板角度為軋延方向之0度(參考圖8)。令噴嘴之種類為長圓形吹式噴嘴。將各噴嘴之位置及噴嘴噴流之長徑及短徑之擴展角度(噴嘴之噴射角度)示於表7。另，在表7中，為了也針對上述(2)之指標(令噴嘴噴流之最大衝擊面積與最小衝擊面積之差值為10%以下)評估，從基準之衝擊面積到成為＋10%之差異之擴展角度(表中，擴展角度＋10%)、以及基準之衝擊面積到成為－10%之差異之擴展角度(表中，擴展角度－10%)也一併予以表列其中。
然後，如表8所示，變動上面側之噴嘴噴流之擴展角度(表中，長徑擴展角度及短徑擴展角度)、及下面側之噴嘴噴流之擴展角度(表中，長徑擴展角度及短徑擴展角度)，確認了熱軋鋼板之寬度方向之溫度偏差。另，在表8中，依冷卻之寬度方向最大溫度下降也一起表列其中。
在實施例8中，上面側之噴嘴噴流之長徑擴展角度及短徑擴展角度各自從軋延方向上游側往下游側漸小，進而上面側之噴嘴(長徑側)是滿足上述式(2)。在該形態下，能足使寬度方向之溫度誤差夠小，為16℃。接著，如此均勻地冷卻熱軋鋼板，以此可製造機械性質優異之熱軋鋼板。惟，表8中之實施例8之底線部未滿足上述式(2)。
又，在實施例9中，比起最下游側(1200mm)，最上游側(0mm)之上面側之噴嘴噴流之長徑擴展角度及短徑擴展角度每個是較小的。又，上面側之噴射噴流之長徑擴展角度及短徑擴展角度各自從軋延方向上游側往下游側是相同或者是漸小，進而上面側與下面側都是滿足上述式(2)。在該形態下，能足使寬度方向之溫度誤差夠小，達11℃，比起實施例8，均勻冷卻之效果是較大的。
表7 ＜長圓形吹式噴嘴、通板角度＝0度＞
表8 ＜長圓形吹式噴嘴、通板角度＝0度＞
實施例5 將板寬1200mm之表9之條件之熱軋鋼板進行熱精軋，且在圖1之軋延機座F6之輸出側設置了本實施例之冷卻裝置21。冷卻長度及上下面之水量密度都列在表9，噴嘴列為5列。上側導件之傾斜角度為12度，下側導件之傾斜角度為0度，即，令上下之導件所形成的角度θ為12度，且依張力控制器34所構成之熱軋鋼板10之通板角度為軋延方向之0度。令噴嘴之種類為實心圓錐形噴嘴。各噴嘴之位置及噴嘴噴流之擴展角度(噴嘴之噴射角度)是表3所示者。如表4之實施例4，設定了擴展角度。在表9顯示其結果。依照式(3)之指標(式(3)之左邊是0.08以上)，如實施例10至18所示，若是滿足式(3)之條件，可使鋼板之溫度下降獲得40℃以上之溫度下降，即，能從高於Ar3 變態溫度之溫度冷卻到Ar3 變態溫度－30℃以下。惟，如比較例6至9所示，在不滿足式(3)之條件之狀態下，溫度下降是40℃以下，對要得到所希望的冶金效果來說是不太足夠的冷卻。
表9
實施例6 對板厚3mm、板寬1200mm之熱軋鋼板以通板速度400至600mpm進行熱精軋，在圖1之軋延機座F6之輸出側設置了本實施例之冷卻裝置21。令冷卻長度為1.2m，噴嘴列為5列。令來自上面側之噴嘴之冷卻水之水量密度為7m3 /m2 ･分鐘，且來自下面側之噴嘴之冷卻水之水量密度為10m3 /m2 ･分鐘。上側導件之傾斜角度為12度，下側導件之傾斜角度為0度，且依張力控制器34所構成之熱軋鋼板10之通板角度為軋延方向之0度(參考圖8)。令噴嘴之種類為實心圓錐形噴嘴。各噴嘴之位置及噴嘴噴流之擴展角度(噴嘴之噴射角度)如表3所示之內容。
接著，如表4之實施例4所示，設定了上面側之噴嘴噴流之擴展角度(表中，上面擴展角度)、與下面側之噴嘴噴流之擴展角度(表中，下面擴展角度)。在F7機座之輸出側設置除水裝置，且將F7機座之間隙從板厚＋3mm變動到15mm時，已知當成為7mm以上時，流出水變多，若F7機座輸出側之除水量不到7mm以下之形態之1.5倍以上時，在除水裝置之下游側，就會有不能測量板厚或者不能測量板溫度之部位發生。
實施例7 以通板速度400至600mpm而對板厚3mm、板寬1200mm之熱軋鋼板進行熱精軋，在圖1之軋延機座F7之輸出側設置本實施例之冷卻裝置21。令冷卻長度為1.2m，噴嘴列為5列。令來自上面側之噴嘴之冷卻水之水量密度為7m3 /m2 ･分鐘，來自下面側之噴嘴之冷卻水之水量密度為10m3 /m2 ･分鐘。令上側導件之傾斜角度為12度，下側導件之傾斜角度為0度，且依張力控制器34所構成之熱軋鋼板10之通板角度為軋延方向之0度(參考圖8)。令噴嘴之種類為實心圓錐形噴嘴。各噴嘴之位置及噴嘴噴流之擴展角度(噴嘴之噴射角度)如同表3所示之內容。
接著，如表4之實施例4所示，設定了上面側之噴嘴噴流的擴展角度(表中，上面擴展角度)、及下面側之噴嘴噴流之擴展角度(表中，下面擴展角度)。在F7機座之輸出側設置除水裝置，將F7機座輸出側之除水量與設置在F6之形態相比，已知在設定為2倍以上時，在除水裝置之下游側，不影響板厚測量或板溫度測量者。
產業利用性 本發明是適用作為一種用以將熱軋程序的精軋後的熱軋鋼板之晶體粒徑細粒化之冷卻裝置及冷卻方法，在謀求例如高張力鋼板(ハイテン(High Tensile Strength Steel，在日本是簡稱為highten))或超低碳鋼(IF鋼，Interstitial atom free steel)等般之高品質鋼的品質提昇效果時適合。
1‧‧‧熱軋延設備
5‧‧‧鋼胚
6‧‧‧粗桿
10‧‧‧熱軋鋼板
11‧‧‧加熱爐
12‧‧‧寬度方向軋延機
13‧‧‧粗軋機
14‧‧‧精軋機
15‧‧‧冷卻部
16‧‧‧繞捲裝置
21‧‧‧冷卻裝置
22‧‧‧冷卻箱
22a‧‧‧隔間
23‧‧‧噴嘴
23a‧‧‧噴射口
23b‧‧‧端部
24‧‧‧配管
25‧‧‧三向閥
26‧‧‧流量調整閥
27‧‧‧供水座
28‧‧‧排水座
31‧‧‧軋輥
32‧‧‧冷卻水輥座
33‧‧‧導件
34‧‧‧張力控制器
F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7‧‧‧軋延機座
D‧‧‧徑長
D1‧‧‧長徑
D2‧‧‧短徑
L‧‧‧噴嘴噴射距離
M‧‧‧冷卻範圍長度
θ、α(β、γ)‧‧‧噴嘴噴射角度
W‧‧‧水量密度
圖1是顯示熱軋延設備之構成概略圖，該熱軋延設備包含有本發明實施形態之冷卻裝置。 圖2是顯示精軋機座之輸出側之構成之概略側視圖，該精軋機座設有本發明實施形態之冷卻裝置。 圖3是顯示本實施形態之冷卻裝置之構成概略圖。 圖4是說明待機時之冷卻箱內之水的滯留之圖，(a)顯示冷卻箱未分割的形態，(b)顯示冷卻箱被分割成數個隔間之形態。 圖5是說明因應噴嘴噴射距離之噴嘴之噴射角度之圖。 圖6是顯示來自實心圓錐形噴嘴之噴射角度(噴嘴噴流之擴散角度)之說明圖。 圖7是顯示來自長圓形吹式噴嘴之噴射角度(噴嘴噴流之擴散角)之說明圖，(a)顯示長徑方向之噴射角度，(b)顯示短徑方向之噴射角度。 圖8是顯示熱軋鋼板之通板角度(鋼板設計位置)為0度之形態之說明圖。 圖9是顯示熱軋鋼板之通板角度(鋼板設計位置)為θ/2度之形態之說明圖。 圖10是顯示精軋機座之輸出側之構成概略之側視圖，該精軋機座設有另一實施形態之冷卻裝置。 圖11是顯示精軋機座之輸出側之構成概略之側視圖，該精軋機座設有另一實施形態之冷卻裝置。 圖12是顯示精軋機座之輸出側之構成概略之側視圖，該精軋機座設有另一實施形態之冷卻裝置。 圖13是顯示另一實施形態之冷卻裝置之構成概略圖。 圖14是顯示精軋機座之輸出側之構成概略之側視圖，該精軋機座設有另一實施形態之冷卻裝置。

Claims (17)

  1. 一種熱軋鋼板之冷卻裝置，具有複數個噴嘴，前述噴嘴在由複數個軋延機座所構成之熱精軋機中，朝剛在前述軋延機座軋延之後的熱軋鋼板之上下面之其中一面或者是兩面噴射冷卻水， 前述噴嘴是設置在於前述軋延機座的輸出側上下設置之導件中、其中一邊或者是兩邊的導件之中、或者是鄰接於該導件的下游側， 且依照軋延方向之噴嘴的位置來變化噴嘴噴射距離，該噴嘴噴射距離是以被設定在前述上下導件之間的前述熱軋鋼板之鋼板設計位置為基準，從前述噴嘴之噴射口到前述鋼板設計位置之間的沿著噴射中心軸的距離， 其特徵在於：前述噴嘴噴射距離最大之位置之前述噴嘴之噴射角度是小於前述噴嘴噴射距離最小之位置之前述噴嘴之噴射角度， 且隨著前述噴嘴噴射距離增加，前述噴嘴的噴射角度為相同或漸小。
  2. 如請求項1之熱軋鋼板之冷卻裝置，其中前述鋼板設計位置是設定在前述軋延機座的下側軋輥之上部頂點上之切面。
  3. 如請求項1之熱軋鋼板之冷卻裝置，其中前述鋼板設計位置是設定在前述上下之導件所形成之角度之1/2角度之面。
  4. 如請求項1至3中任一項之熱軋鋼板之冷卻裝置，其中前述噴嘴噴射距離最小的位置是位於前述冷卻裝置之最上游側， 前述噴嘴噴射距離最大的位置是位於前述冷卻裝置之最下游側。
  5. 如請求項1至3中任一項之熱軋鋼板之冷卻裝置，其中前述噴嘴噴射距離最大的位置是位於前述冷卻裝置之最上游側， 前述噴嘴噴射距離最小的位置是位於前述冷卻裝置的最下游側。
  6. 如請求項1至5中任一項之熱軋鋼板之冷卻裝置，其中前述噴嘴是設於冷卻箱之內部。
  7. 如請求項6之熱軋鋼板之冷卻裝置，其中前述冷卻箱之前述噴嘴之噴射口是位於與前述鋼板設計位置側之表面同一面，或者是較該表面更內側(冷卻箱的中心側)， 前述噴嘴之與噴出口相反側端部是自前述冷卻箱內側之內面位置更朝冷卻箱內突出。
  8. 如請求項1至6中任一項之熱軋鋼板之冷卻裝置，其中前述噴嘴之噴射口是配置在與前述導件所形成的面同一面上。
  9. 如請求項1至6中任一項之熱軋鋼板之冷卻裝置，其中前述噴嘴的噴射口是自前述導件所形成之面而配置於前述鋼板設計位置之相反側。
  10. 如請求項1至9中任一項之熱軋鋼板之冷卻裝置，其中前述噴嘴為實心圓錐形噴嘴， 從前述噴嘴噴射的冷卻水之前述熱軋鋼板中之衝擊區域是滿足下列式(1)， (數1)…(1) 惟， L：噴嘴噴射距離(m) α：噴嘴噴射角度(度) i、j：於軋延方向設置之前述噴嘴的任意列(i列、j列)。
  11. 如請求項1至9中任一項之熱軋鋼板之冷卻裝置，其中前述噴嘴為長圓形吹式噴嘴， 從前述噴嘴噴射的冷卻水之前述熱軋鋼板中的衝擊面積是滿足下列式(2)， (數2)：…(2) 惟， L：噴嘴噴射距離(m) β：噴嘴長徑方向噴射角度(度) γ：噴嘴短徑方向噴射角度(度) i、j：於軋延方向設置之前述噴嘴的任意列(i列、j列)。
  12. 如請求項1至11中任一項之熱軋鋼板之冷卻裝置，其中來自前述噴嘴之冷卻水之水量密度是滿足下列式(3)： W0.5 ×M/(t×V)≧0.08　･･･(3) 惟， W：來自前述噴嘴之冷卻水之水量密度(m3 /m2 ･分鐘) M：前述冷卻裝置中之軋延方向之冷卻範圍長度(m) t：前述熱軋鋼板之板厚(mm) V：前述熱軋鋼板之通板速度(m/s)。
  13. 如請求項1至12中任一項之熱軋鋼板之冷卻裝置，其中在前述軋延機座之間配置前述冷卻裝置， 開放自前述冷卻裝置更下游側之前述軋延機座之軋輥，令該軋輥之輥隙為在目標板厚加上7mm之值以下， 在熱精軋機之最下游側之前述軋延機座之輸出側配置除水裝置，該除水裝置是除去從該最下游側之軋延機座漏出的板上水。
  14. 如請求項1至12中任一項之熱軋鋼板之冷卻裝置，其中在前述軋延機座之最下游側之軋延機座之輸出側配置前述冷卻裝置， 在熱精軋機之最下游側之前述軋延機座之前述冷卻裝置之輸出側配置除水裝置，該除水裝置是除去從該冷卻裝置漏出的板上水。
  15. 如請求項1至14中任一項之熱軋鋼板之冷卻裝置，其中前述複數個噴嘴是沿寬度方向設置且排成列，將該列於軋延方向集合預定數量，構成為於軋延方向排列之複數個噴嘴群， 前述複數個噴嘴群的數量，在最多時是與於軋延方向設置之前述噴嘴之軋延方向之列數相同， 對每前述噴嘴群分別連接有供應冷卻水之配管， 在每前述配管分別設有三向閥及流量調整閥。
  16. 一種熱軋鋼板之冷卻方法，是使用了如請求項1至15中任一項之熱軋鋼板之冷卻裝置，該冷卻方法之特徵在於：在熱精軋機的軋延機座的輸出側，從前述噴嘴而對著熱軋鋼板之上下面之其中一面或者是兩面噴射冷卻水。
  17. 一種熱軋鋼板之冷卻方法，是使用了如請求項15之熱軋鋼板之冷卻裝置，該冷卻方法之特徵在於：於熱精軋機之軋延機座之輸出側，從前述噴嘴而對著熱軋鋼板之上下面之其中一面或者是兩面噴射冷卻水時， 因應前述熱軋鋼板的通板速度，調整對前述熱軋鋼板噴射冷卻水之前述噴嘴群之軋延方向之數量， 在前述通板速度增加時，從靠近前述軋延機座之側依序往遠離之側，增加對前述熱軋鋼板噴射冷卻水之前述噴嘴群之數量， 在前述通板速度減速時，從遠離前述軋延機座之側依序關閉停止從前述噴嘴群內之噴嘴朝前述熱軋鋼板之噴射，且朝排水側排放冷卻水。
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