TWI449579B - 熱軋鋼板之製造裝置、以及鋼板之製造方法 - Google Patents

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Description

熱軋鋼板之製造裝置、以及鋼板之製造方法
本發明係關於熱軋鋼板之製造裝置以及鋼板之製造方法。詳而言之是關於冷卻媒質的排水性優異之熱軋鋼板之製造裝置，以及使用該裝置之鋼板的製造方法
作為汽車用和結構材料用等所使用之鋼材，是要求優異的強度、加工性、韌性等機械特性。為了整體地提昇該等機械特性，將鋼材組織予以微細化是有效的。因此，為了獲得具有微細組織的鋼材而有許多方法被探討。此外，藉由將組織微細化，即使減少合金元素的添加量仍能製造出具備優異機械性質之高強度熱軋鋼板。
作為組織之微細化方法，在熱精輥軋之特別是後段，進行高減縮率輥軋而使沃斯田鐵粒大幅變形，以提高差排密度，藉此謀求冷卻後的肥粒鐵粒的微細化，這種方法是已知的。再者，基於抑制沃斯田鐵的再結晶和回復以促進肥粒鐵變態之觀點，在輥軋後之儘量短時間內將鋼板冷卻至600~700℃是有效的。亦即，接續於熱精輥軋，設置能比以往更快冷卻的冷卻裝置，而將輥軋後的鋼板急速冷卻是有效的。而且，在如此般將輥軋後的鋼板急速冷卻時，為了提高冷卻能力，較佳為將噴射於鋼板之單位面積的冷卻水量(亦即流量密度)增大。
然而，如此般為了增大冷卻水量、流量密度，基於供水利排水的關係，在鋼板上面，停留在該鋼板上面的水(滯留水)會增加。另一方面，在鋼板的下面側，在下面導件和鋼板間的滯留水會增加。這樣的滯留水，由於是使用於冷卻鋼板後的水，希望儘早將其排出，以將來自冷卻噴嘴的供應水提供給鋼板而確保冷卻能力。又由於滯留水是屬於水層，其厚度變厚時會形成阻力，而造成來自冷卻噴嘴的水無法有效地到達鋼板。再者，滯留水是從鋼板中央部朝向端部流動，其流速是越接近鋼板的端部越大。因此，若滯留水量增加，在鋼板的板寬方向之冷卻偏差變大。再者，若滯留水量過度增加，冷卻噴嘴的前端會浸在上面導件上的滯留水中。
如上述般，由於在熱精輥軋後儘早且急速地冷卻是有效果的，較佳為在熱精輥軋機之最終軋台(stand)的加工輥後立刻進行冷卻。亦即，對於熱精輥軋機列的最終軋台之外殼內側的鋼板噴射冷卻水而將其冷卻。如此般的冷卻是記載於專利文獻1。
[專利文獻1]日本特許第4029871號公報
在噴射至鋼板上面側的冷卻水當中，大多會朝鋼板的寬度方向移動而往下落並排出。然而，在熱精輥軋機列的最終軋台之外殼內側，於鋼板之搬運軋製線(pass line)的兩側方配置該外殼的豎設部。因此，在對最終軋台的內側噴射冷卻水的情況，外殼的豎設部成為障壁，而有阻礙冷卻水排水的情況。此外，若排水碰到側壁，往上方移動後之一部分的冷卻水(排水)會滯留於上面導件上，而有讓冷卻噴嘴的前端浸在水中的情況。在專利文獻1所記載的發明，是揭示讓上面導件的排水性能提昇。然而，為了提昇冷卻性能而使用更大量的冷卻水的情況，讓鋼板側方的排水性提昇也是很重要的。
於是，本發明是有鑑於上述問題點，其課題在於提供一種熱軋鋼板製造線之排水性優異的熱軋鋼板之製造裝置及鋼板之製造方法。
以下說明本發明。
請求項1所記載的發明是提供一種熱軋鋼板之製造裝置，其具備：熱精輥軋機列、以及配置於該熱精輥軋機列的最終軋台之後步驟側而能將搬運輥上所搬運的鋼板予以冷卻之冷卻裝置；其中，最終軋台係具備用來保持加工輥之外殼，外殼具有豎設之一對豎設部；冷卻裝置係具備：複數個上面冷卻噴嘴列、複數個下面冷卻噴嘴列、以及配置於被搬運的鋼板上面側之上面導件；該上面冷卻噴嘴列，係具備可對被搬運的鋼板上面噴射冷卻水之冷卻噴嘴，且沿著被搬運的鋼板之搬運方向配置；該下面冷卻噴嘴列，係具備可對被搬運的鋼板下面噴射冷卻水之冷卻噴嘴，且沿著被搬運的鋼板之搬運方向配置；冷卻裝置當中接近最終軋台側的端部，是配置於最終軋台之外殼的一對豎設部間，設均一冷卻寬度為W[m]，該均一冷卻寬度的端部和外殼豎設部之平均間隙距離為WSW [m]，重力加速度為g[m/s2 ]，均一冷卻寬度之平均水量密度為Qq [m3 /(m2 ‧s)]，根據WSW 及上面導件和鋼板上面的平均距離h[m]而決定的值為C，當Qq >0.08時，
的關係成立。藉此來解決前述課題。
在此，冷卻噴嘴之「均一冷卻寬度」，基於所配置之冷卻噴嘴的性質，是指能將被搬運的鋼板均一冷卻之鋼板寬度方向的大小。具體而言，大多是與鋼板製造裝置可製造之最大鋼板的寬度一致。
此外，「冷卻水」是指作為冷卻媒質之冷卻水，不一定要是所謂的純水，亦可為工業用水等之含有不可避免混入的雜質之水。
請求項2所記載的發明，是在請求項1所記載的熱軋鋼板之製造裝置中，冷卻噴嘴列所具備之冷卻噴嘴為扁形噴嘴。
請求項3所記載的發明，是提供一種熱軋鋼板之製造方法，其特徵在於：藉由通過請求項1或2所記載的熱軋鋼板之製造裝置來製造鋼板。藉此可解決前述課題。
請求項4所記載的發明，是提供一種熱軋鋼板之製造方法，係藉由通過請求項1或2所記載的熱軋鋼板之製造裝置來製造鋼板的方法，其包含：將熱精輥軋機列當中最終軋台的減縮率設定為最大而進行精輥軋的步驟、以及藉由冷卻裝置進行冷卻的步驟。藉此可解決前述課題。
請求項5所記載的發明，是提供一種熱軋鋼板之製造方法，係藉由通過請求項1或2所記載的熱軋鋼板之製造裝置來製造鋼板的方法；製造裝置係在冷卻裝置的後步驟側具備夾壓輥，所通過之鋼板的前端部到達夾壓輥後才開始藉由冷卻裝置進行冷卻。藉此可解決前述課題。
依據本發明，在熱軋鋼板之製造線，可提供排水性優異之熱軋鋼板之製造裝置及熱軋鋼板之製造方法。此外，藉此可增加冷卻水量，可進一步促進輥軋後的急速冷卻，而能製造出機械性能優異的鋼板。
本發明之上述作用及效果，根據接下來所說明的發明實施形態即可明白。以下是根據圖面所示的實施形態來說明本發明。但本發明並不限定於該等實施形態。
第1圖係顯示一實施形態的熱軋鋼板之製造裝置10的一部分之概略圖。在第1圖，鋼板1是從紙面左方(前步驟側，上游側)往右方(後步驟側，下游側)的方向搬運，紙面上下方向為鉛垂方向。會有將該前步驟側(上游側)、後步驟側(下游側)方向稱為鋼板通過方向的情況。此外，在與鋼板通過方向正交的方向，會有將所通過之鋼板的板寬方向稱為鋼板板寬方向的情況。此外，為了便於觀察圖面，會有省略符號之重複記載的情況。
如第1圖所示，熱軋鋼板之製造裝置10係具備：熱精輥軋機列11、冷卻裝置20、搬運輥12、12、…夾壓輥13。此外，雖省略圖示及說明，但在熱精輥軋機列11之前步驟側，配置有加熱爐、粗輥軋機列等。藉此，使進入熱精輥軋機列11之鋼板的條件齊備。另一方面，在夾壓輥13的後步驟側，配置有其他的冷卻裝置、捲取機等之為了以鋼板捲料(coil)的形式進行出貨之各種設備。
熱軋鋼板是大致如下所述般製造出。亦即，從加熱爐抽出而藉由粗輥軋機輥軋成既定厚度之粗軋鋼(bar)，在溫度被控制的狀態下連續地藉由熱精輥軋機列11輥軋成既定厚度。然後，在冷卻裝置20內急速地冷卻。在此，冷卻裝置20，是在熱精輥軋機列11之最終軋台11g，從用來支承輥軋輥之外殼11gh的內側配置。詳而言之，是設置成儘量接近該最終軋台11g之輥軋輥11gw、11gw(參照第2圖)。接著，通過夾壓輥13而藉由其他冷卻裝置冷卻至既定的捲取溫度，藉由捲取機捲取成捲料狀。
以下，針對熱軋鋼板之製造裝置10(以下也有簡稱為「製造裝置10」的情況)作詳細的說明。第2圖係將第1圖之配置冷卻裝置20的部分放大顯示的圖。第2(a)圖係顯示冷卻裝置20整體之放大圖，第2(b)圖係進一步聚焦於最終軋台11g附近之圖。第3圖係第2(a)圖之III-III線的截面圖。因此在第3圖，紙面上下為製造裝置10之鉛垂方向，紙面左右為鋼板板寬方向，紙面後方/前方為鋼板通過方向。
本實施形態之熱精輥軋機列11，從第1圖可知是將七台的輥軋機(11a、11b、11c、…11g)沿鋼板通過方向並列。各個輥軋機11a、11b、11c、…11g，是構成所謂各軋台之輥軋機，是將減縮率等的輥軋條件設定成能使最終製品符合所需厚度、機械性質、表面品質等的條件。在此，各軋台的減縮率雖是設定成能符合所製造的鋼板應具有的性能，但藉由進行高減縮率輥軋而使沃斯田鐵粒大幅變形，可提高差排密度而謀求冷卻後的肥粒鐵粒的微細化，基於此觀點較佳為將最終軋台11g之減縮率設定成較大。
各軋台之輥軋機，實際上係具備：夾住鋼板1而進行壓下之一對加工輥(11aw、11aw，…11fw、11fw、11gw、11gw)、配置成其外周與該加工輥的外周互相接觸之一對支承輥(11ab、11ab、…、11fb、11fb、11gb、11gb)。此外，該加工輥及支承輥之旋轉軸，是配置在外殼(11ah、…11fh、11gh)之相對向且豎設之豎設部(在最終軋台是第3圖的豎設部11gr、11gr)間。該外殼是將加工輥及支承輥收容於內側。亦即，外殼的豎設部，如第3圖所示，是隔著鋼板之通過線(軋製線)而設。
在此，第2(a)圖之L1所示之加工輥11gw和外殼豎設部11gr、11gr之後步驟側端面之距離，是比加工輥11gw的半徑r1更大。因此，在相當於L1-r1的部位，如後述般可配置冷卻裝置20的一部分。亦即，可將冷卻裝置20的一部分插入外殼11gh的內側。
此外，如第3圖所示，在冷卻裝置20插入外殼11gh內側的部分，在冷卻裝置20之均一冷卻寬度(W，參照第5圖)的端部和外殼豎設部11gr、11gr之間，形成Wsw 、Wsw 所示的間隙。關於該Wsw 的大小，是配合冷卻裝置20的說明而在後面說明。
接著說明冷卻裝置20。冷卻裝置20係具備：上面供水手段21、21、…、下面供水手段22、22、…、上面導件30、30、…、下面導件40、40、…。
上面供水手段21、21、…，是對鋼板1的上面側供應冷卻水的手段，係具備：冷卻頭21a、21a、…、在各冷卻頭21a、21a、…設置複數列之導管21b、21b、…、以及安裝於該導管的前端之冷卻噴嘴21c、21c…。
在本實施形態，如第2、3圖所示，冷卻頭21a是朝鋼板板寬方向延伸之配管，冷卻頭21a、21a、…是沿著鋼板通過方向並列。
導管21b，是從各冷卻頭21a分支出之複數個細的配管，其開口端部朝向鋼板上面側。導管21b、21b、…，是沿著冷卻頭21a之管長方向，亦即鋼板板寬方向呈梳齒狀設置複數個。
在各導管21b、21b、…的前端安裝冷卻噴嘴21c、21c、…。本實施形態之冷卻噴嘴21c、21c、…，是可形成扇狀的冷卻水噴流(例如厚度5mm~30mm左右)之扁形的噴嘴。第4、5圖係顯示藉由該冷卻噴嘴21c、21c、…而形成於鋼板表面之冷卻水噴流之示意圖。第4圖為立體圖。第5圖係概略顯示該噴流碰撞鋼板表面時的碰撞態樣。在第5圖，白圈代表冷卻噴嘴21c、21c、…正下方的位置，粗線代表冷卻水噴流之碰撞位置、形狀。在第4、5圖是將鋼板通過方向和板寬方向一起顯示。
從第4、5圖可看出，在本實施形態，在鄰接的冷卻噴嘴列，是將板寬方向的位置錯開配置。再者，是和再隔壁的冷卻噴嘴列之板寬方向位置配置成相同，亦即形成鋸齒狀配置。
在本實施形態，是將冷卻噴嘴配置成，遍及鋼板表面之鋼板板寬方向的所有位置冷卻水噴流至少可通過兩次。亦即，所通過的鋼板所在的點ST，是沿著第5圖的直線箭頭移動。這時在冷卻噴嘴列A有兩次(A1、A2)、在冷卻噴嘴列B有兩次(B1、B2)、在冷卻噴嘴列C有兩次(C1、C2)、…，而在各冷卻噴嘴列從屬於該冷卻噴嘴列之冷卻噴嘴的噴流會碰撞兩次。因此，以在冷卻噴嘴的間隔PW 、冷卻水噴流的碰撞寬度L、扭轉角β之間成立
L=2PW /cosβ
的關係之方式配置冷卻噴嘴。在此雖是通過兩次，但並不限定於此，亦可採用通過三次以上的構造。又基於能謀求在鋼板板寬方向之冷卻能力均一化的觀點，在鋼板通過方向相鄰之冷卻噴嘴列，是將冷卻噴嘴是朝彼此相反的方向扭轉。
此外，按照冷卻噴嘴的配置來決定與鋼板冷卻有關之「均一冷卻寬度」。基於所配置之冷卻噴嘴群的性質，其是指能將被搬運的鋼板均一冷卻之鋼板板寬方向的大小。具體而言，大多是與鋼板製造裝置可製造之最大鋼板的寬度一致。更具體的是例如第5圖之W所示的大小。
上面供水手段21的位置，特別是冷卻噴嘴21c、21c、…之配置位置並沒有特別的限定。然而，至少是設置在熱精輥軋機列11的最終軋台11g之稍後方。詳而言之，是從該最終軋台11g之外殼11gh的內側配置成儘量接近最終軋台11g的加工輥11gw。藉由採用這種配置，可將藉由熱精輥軋機列11進行輥軋後的鋼板1立刻施以急速冷卻。再者，可將鋼板1的前端部穩定地誘導至冷卻裝置20。在本實施形態，如第2圖所示，接近加工輥11gw之冷卻噴嘴21c是配置成靠近鋼板1。
此外，從各冷卻噴嘴21c、21c、…的冷卻水噴射口噴射之冷卻水的噴射方向，基本上是朝向鉛垂方向。然而，從最接近最終軋台11g的加工輥11gw之冷卻噴嘴所進行之冷卻水的噴射，較佳為比鉛垂更朝加工輥11gw的方向傾斜。藉此，可進一步縮短從鋼板1被最終軋台11g壓下至開始冷卻的時間，而能使輥軋所蓄積之輥軋應變的回復時間成為大致零。因此，能製造出具有更微細的組織之鋼板。
下面供水手段22、22、…，是對鋼板1的下面側供應冷卻水的手段。下面供水手段22、22、…，係具備：冷卻頭22a、22a、…、在各冷卻頭22a、22a、…設置複數列之導管22b、22b、…、以及安裝於該導管22b、22b、…的前端之冷卻噴嘴22c、22c…。下面供水手段22、22、…，是與上述上面供水手段21、21、…相對向地設置，雖然冷卻水的噴射方向不同，但構造與該上面供水手段21、21、…大致相同，在此省略其說明。
接著說明上面導件30。第6圖係概念地顯示上面導件30。第6(a)圖係從冷卻裝置20的上方觀察的圖，是將其局部剖開顯示。第6(b)圖係從側面觀察的圖。在第6圖，係將冷卻噴嘴21c、21c、…的位置及鋼板1的位置一起顯示。
上面導件30係具備：板狀之導板31、配置於導板31的上面側之排水通路形成部35、35。
導板31，是板狀的構件，且設有流入孔32、32、…及流出孔33、33、…。
流入孔32、32、…，是設置在與上述冷卻噴嘴21c、21c、…對應的位置，其形狀是對應於噴流的形狀。因此流入孔32、32、…，是沿著鋼板板寬方向並列而形成流入孔列32A，且該流入孔列32A、32A、…，進一步沿著鋼板通過方向並列。在此，流入孔的形狀沒有特別的限定，只要讓來自冷卻噴嘴的噴流儘量不要碰撞導板即可。具體而言，雖是取決於所使用之冷卻噴嘴21c、21c、…的噴流特性，但較佳為，可避免一個冷卻噴嘴21c之單位時間的冷卻水噴出量之10%以上碰撞上面導件30的導板31而讓其通過的形狀。又基於在有限的空間高效率地設置該流入孔32、32、…的觀點，流入孔的開口形狀較佳為與冷卻水噴流之橫截面形狀(與噴出方向軸正交的截面)大致相似的形狀。
另一方面，流出孔33、33、…是矩形的孔，該孔是沿著鋼板板寬方向將複數個並列而形成流出孔列33A。藉由使導板31的一部分殘留在流出孔33、33、…間，以防止所搬運的鋼板前端進入流出孔33、33、…，藉此構成鋼板侵入防止手段33s、33s、…。該流出孔列33A、33A、…，是配置在上述流入孔列32A、32A、…間。
亦即，在導板31，是沿著鋼板通過方向交互地配置流入孔列32A和流出孔列33A。
在此，作為流出孔33、33、…之較佳開口形狀，雖是說明上述並列的矩形。藉此在有限的空間可高效率地獲得大的開口面積。但並不限定於此，只要可確保適當的排水量且能防止鋼板卡住即可。亦即，流出孔的開口形狀並不限定於上述矩形，例如可為圓形、梯形。又鋼板侵入防止手段，是對應於該開口形狀的形狀。例如流出孔是在鋼板通過方向具有上底下底之梯形的情況，鋼板侵入防止手段可形成相對於鋼板通過方向呈傾斜之平行四邊形的形狀。
第7圖係顯示流出孔的變形例。在第7圖之變形例的上面導件30’，由於僅流出孔33’不同而其他部分是與上述上面導件30相同，因此關於該相同的部位，是使用相同符號而省略其說明。上面導件30’之一個流出孔33’，是長邊朝板寬方向之孔33A’，且在該孔張設網材33B’的狀態。藉此也能形成流出孔。網材33B’之網眼的大小，基於減少對冷卻水流的影響且不容易產生垃圾等異物的堵塞之觀點，較佳為5mm×5mm以上的網眼。
返回第6圖，繼續說明上面導件30。流出孔33、33、…之緣部當中，從與鋼板通過方向正交的方向之緣部朝向上方豎設逆流防止片33p、33p、…。該逆流防止片33p、33p、…，是用來防止進入流出孔33、33、…後的水再度從流出孔33、33、…往原來的位置逆流。藉由設置該逆流防止片33p、33p、…，可確保更多的排水量，而能提昇排水性。
在本實施形態，逆流防止片33p、33p雖是大致平行地豎設，但將逆流防止片豎設成其上端側比下端更窄亦可。藉此，可確保逆流防止片和後述排水通路形成部的豎設片(35a、35c)間之流路截面積形成寬廣。
排水通路形成部35、35、…，如第6(b)圖所示，係具有由片35a、35b、35c所包圍之凹狀截面，且是朝鋼板板寬方向延伸的部位。排水通路形成部35，是從導板31的上面側，將凹狀的開口部朝向該導板31覆蓋。這時是覆蓋成，使開口部，亦即在片35a和片35c之間包含導板31的上面之一部分及流出孔列33A。此外，相鄰的排水通路形成部35、35、…間具有既定的間隔，在該間隔之間配流入孔列32A、32A、…及冷卻噴嘴21c、21c、…。
此外，在與流出孔列33A相對向之片35b的流出孔列33A側，設置位於該流出孔列33A正上方之整流片36。整流片36的形狀較佳為，能將與片35b碰撞的排水如後述般整流化而使其朝向設有逆流防止片33p、33p之排水通路的底面方向分離。例如可形成倒三角形、梯形、楔形以及其他的突起形狀。
在此，排水通路形成部35、35、…的高度並沒有特別的限定，設上述上面供水手段21的導管21b、21b、…之內徑為d時，較佳為5d~20d的範圍。其理由在於，若導管21b、21b、…比20d更長，壓力損失變大而不理想，又若比5d短，冷卻噴嘴的噴射會有不穩定之虞。
以上之上面導件30，是如第2圖所示般配置。在本實施形態，是使用三個上面導件30、30、30，其等是沿著鋼板通過方向並列。任一個上面導件30、30、30都是配置成與冷卻噴嘴21c、21c、…之高度方向位置對應。亦即，在本實施形態，最接近最終軋台11g之上面導件30，是傾斜配置成最終軋台11g側端部低、另一端側高。其他兩個上面導件30、30，是以與鋼板通過面具有既定間隔的方式配置成與該鋼板通過面大致平行。
藉由如此般的上面導件30，可發揮上面導件30的基本功能，亦即在鋼板前端部通過時可避免該前端部被冷卻噴嘴21c、21c、…等卡住。
再者，依據上面導件30，可將供應至鋼板上面側之大量冷卻水予以適當地排出。藉由上面供水手段21、21、…所供應之冷卻水，在將鋼板冷卻後，其一部分是朝鋼板板寬方向流動，往下落並排出。如此般落下的排水，是藉由後述構造來謀求排水性的提昇。
另一方面，藉由在上面導件30進一步設置排水通路，可輔助排水，而使滯留水的厚度維持較薄。其詳情如下。
第8圖係顯示說明用的圖。在第8圖，為了便於理解而省略符號，與其對應的構件可參照第6(b)圖的符號。在高冷卻水流量密度、高冷卻水供應量的情況，來自冷卻噴嘴21c、21c、…之水流的水勢很強。在此情況，噴射至鋼板1上面之冷卻水，如第8圖之箭頭R、R所示也會朝鋼板通過方向的前後移動而產生碰撞。由於產生這樣的碰撞，冷卻水會改變其方向而如箭頭S所示般往上方移動並通過流出孔33、33、…，碰撞排水通路形成部35之片35b。這時，在該片35b如上述般設有整流片36，冷卻水會如箭頭T、T所示般轉換方向。因此，藉由整流片36可抑制冷卻水之該方向轉換的阻力，而能確實且高效率地進行排水。
藉此使到達導板31上面側之冷卻水朝第8圖的紙面之後方/前方移動而進行排水。這時在流出孔33的緣部設有逆流防止片33p、33p，因此可抑制冷卻水再度從流出孔33返回。
如此般，藉由進一步設置排水手段，即使供應至上面側之冷卻水為大量、高流量密度的情況，仍能抑制滯留水量。此外，是分成冷卻水之供水孔和排水孔，且利用上述構造來避免供冷卻之冷卻水和為了排水而開始移動之冷卻水在中途發生碰撞。藉此可順利地進行供排水，能減低滯留水的厚度，而能提昇冷卻效率。
如此般順利地排水並抑制滯留水，可進一步減少鋼板板寬方向之冷卻偏差。如此可獲得具有均一品質的鋼板。冷卻偏差較佳為，冷卻水的板寬方向溫度偏差為±30℃以內。
在此，是將一個流出孔列33A所包含的流出孔33、33、…遍及上面導件30的鋼板板寬方向全部而配置，但並不限定於此，例如僅在滯留水的厚度變厚傾向大的鋼板板寬方向中央部附近設置流出孔亦可。
在將到達導板31上面之冷卻水從導板31的寬度方向兩端進行排水時，亦可追加能進一步提昇其排水性的構造。例如可採用以下的構造。
使導板31的上面側當中，鋼板板寬方向中央形成較高，朝向板寬方向兩端變低而設置傾斜。藉由設置這樣的高低差，使排水容易朝導板31之鋼板板寬方向兩端移動，而能促進更順利的排水。
此外，設置泵等以強制地排水，或藉由使排水通路形成部內成為負壓而使冷卻水容易導入排水通路形成部內，以進一步提昇排水性亦可。
此外，使上面導件本身形成可沿上下方向移動，將上面導件30在不影響鋼板通過的範圍內移動至下方，藉此擠壓滯留水而強制地將冷卻水導入排水通路形成部內亦可。
此外，在設置於導板31之流出孔33、33、…和鋼板板寬方向兩端部，將其緣部(邊緣)實施去角或圓角(使邊緣形成圓弧狀)處理亦可。藉此，可防止通過的鋼板被卡住，可促進冷卻水之順利流動。
導板31的材質，可使用具有作為導件所需的強度和耐熱性之一般材料，並沒有特別的限定。但基於減少通過的鋼板接觸導件31時發生鋼板1的擦傷等目的，在不致發生強度及耐熱問題的部位，可使用比鋼板1軟質之樹脂等材料。
第9圖係其他形態的上面導件130、130’當中相當於第6(b)圖的部分。第9(a)圖係顯示上面導件130，第9(b)圖係顯示上面導件130’。在此，關於與上述上面導件30共通的構件，是用相同符號表示而省略其說明。
在上面導件130，是與導板31分離地形成排水通路形成部135、135、…。因此，在排水通路形成部135、135、…，片35a、35a、…和逆流防止片33p、33p、…是藉由底板135d、135d、…來連結，片35c、35c、…和逆流防止片33p、33p、…是藉由底板135e、135e、…來連結，底板135d、135d、…及底板135e、135e、…是形成排水通路的底部。如此般構成上面導件130亦可。
在上面導件130’，是進一步在導板31的上面側延伸設置逆流防止片133p’、133p’的形態。
第10圖係其他形態的上面導件230、230’當中相當於第6(b)圖的部分。第10(a)圖係顯示上面導件230，第10(b)圖係顯示上面導件230’。在此，關於與上述上面導件30、130共通的構件，是用相同符號表示而省略其說明。
在上面導件230也是，與導板31分離地形成排水通路形成部235、235、…。因此，在排水通路形成部235、235、…，片35a、35a、…和逆流防止片233p、233p、…是藉由底板235d、235d、…來連結，片35c、35c、…和逆流防止片233p、233p、…是藉由底板235e、235e、…來連結，底板235d、235d、…及底板235e、235e、…是形成排水通路的底部。此外，在導板31的上面側延伸設置逆流防止片233p、233p。在上面導件230，除了在導板31和排水通路形成部235、235、…之間設置冷卻噴嘴21c、21c、…以外，還配置有冷卻頭21a、21a、…及導管21b、21b、…。如此般構成上面導件230亦可。
在上面導件230’，是使上述上面導件230之相鄰的排水通路形成部235、235成為一個排水通路形成部235’。藉此也能確保第10(b)圖的T’、T’所示之排水路徑。如此可增大排水路徑(T’)之流路截面積。
以上是說明上面導件的例子，但上面導件並不限定於此，也能使用公知的上面導件。
接下來說明下面導件40。下面導件40，是配置在下面供水手段22和鋼板的搬運軋製線之間的板狀構件。藉此可防止鋼板1通過製造裝置10時鋼板1的最前端被下面供水手段22、22、…和搬運輥12、12、…卡住。另一方面，在下面導件40設有讓來自下面供水手段22的噴流通過之流入孔。藉此，可讓來自下面供水手段22的噴流通過該下面導件40而到達鋼板下面，以進行適當地冷卻。
這樣的下面導件40是如第2圖所示般配置。在本實施形態是使用四個下面導件40、40、…，而分別配置於搬運輥12、12、12間。任一個下面導件40、40、…，都是配置在相對於搬運輥12、12、…的上端部不致過低的高度。
在此所使用之下面導件40的形狀沒有特別的限定，可使用公知的下面導件。關於下面冷卻，鋼板冷卻後的排水大部分是直接往下方進行排水。此外，也同樣地適用於未設置下面導件的情況(利用搬運輥而在輥間進行冷卻等)。
冷卻裝置20與上述最終軋台11g之外殼11gh的關係具有以下的特徵。藉此可提高從鋼板板寬方向排出之冷卻水量，而以高流量密度供應大量的冷卻水。第11圖係用來說明下式所使用的符號的意義之示意圖。關於冷卻裝置20，該冷卻裝置20當中配置於外殼11gh內側的部分是符合式(1)及式(2)。
Qq ＞0.08　(2)
在此，W為均一冷卻寬度[m]；WSW [m]為第3、11圖所示之均一冷卻寬度W的端部和外殼豎設部11gr之平均間隙距離。g[m/s2 ]為重力加速度，Qq 是後述式(3)所求出的流量密度。又C是根據後述式(4)、式(5)所求出的值，表示冷卻水朝板寬方向流動而從與外殼豎設部間流出時之排水截面積的收縮、擴大所造成之壓力損失係數。關於Qq 、C，隨後用式(3)~式(5)表示並說明
上述式(1)，可根據以下的想法來導出。從上面側供應的冷卻水碰撞鋼板後，朝鋼板板寬方向分散而進行排水。然而，若均一冷卻寬度的端部和外殼豎設部的間隙變窄，排水會朝鋼板板寬方向移動，當碰撞外殼豎設部而變化成往下流動時的流動阻力增大。起因於該流動阻力增大，碰撞外殼豎設部的排水會朝鋼板側飛濺，從上面導件的噴流孔往冷卻噴嘴前端側逆流，而使得上面導件上也有水滯留，造成冷卻噴嘴前端浸在水中。
具體而言，式(1)的左邊表示冷卻水在鋼板板寬方向端和外殼豎設部間進行排水時的壓力損失。如式(1)所示未達1的情況，可減少壓力損失所造成之排水時的流動阻力，可適當地排出冷卻水。另一方面，若式(1)的左邊成為1以上，流動阻力變大，排水會從上面導件的噴流孔逆流，而發生冷卻噴嘴前端浸在水中的現象。在此，式(1)中的1.7數值，是朝鋼板板寬方向的排水在鋼板板寬方向端和外殼豎設部間的彎曲(排水方向的轉換)所產生之壓力損失的係數，是根據實驗所獲得的值。
此外，依據式(2)來限制水量密度Qq 範圍的理由如下。亦即，在水量密度Qq 比0.08[m3 /(m2 ‧s)]更大的情況，可能發生碰撞外殼豎設部後的排水朝鋼板側飛濺的現象，為了進行適當的排水必須符合式(1)。另一方面，當水量密度Qq 為0.08[m3 /(m2 ‧s)]以下時，不容易發生碰撞外殼豎設部後的排水朝鋼板側飛濺的現象，而與式(1)無關。
接著說明上述式(1)、式(2)中的Qq 。Qq [m3 /(m2 ‧s)]為均一冷卻寬度之平均水量密度，可用式(3)表示。
式(3)中，Q[m3 /s]為流量，Whp [m]如第11圖所示般，是在外殼豎設部11gr內所配置之冷卻噴嘴21c、21c、…在搬運方向(鋼板通過方向)的冷卻距離。該式(3)，是將冷卻水流量除以可均一冷卻的面積而求出均一冷卻面之流量密度。
接著說明上述式(1)中的C。C是由式(4)及式(5)求出。
在此，h[m]是第11圖所示之上面導件30和鋼板1之平均距離。從式(4)及式(5)可知C代表：冷卻水朝鋼板板寬方向流動而從WSW 所表示的間隙流出時之排水截面積收縮(式(4))或擴大(包含相同，式(5))時的壓力損失係數，是根據以往公知的實驗式而由實驗獲得的數值。
藉由使製造裝置10之冷卻裝置20和外殼11gh具有這種關係，供應至鋼板上面側之冷卻水可從鋼板板寬方向兩側和外殼11gh之間適當地排水而有效地促進冷卻。
如以上所說明，藉由將均一冷卻寬度的端部和外殼豎設部的間隙距離WSW 調節成符合式(1)，可抑制流動阻力，且能在考慮所供應的水量及其噴流形態下確保排水路徑。而且，供應至鋼板上面側之冷卻水，可從均一冷卻寬度的端部和外殼豎設部11gr之間朝第3圖所示的箭頭D、D方向適當地排水。
利用上述關係可確保適當的排水，因此例如在所需之鋼板板寬一定的情況，可決定最終軋台之外殼豎設部的配置，而能構成熱軋鋼板的製造裝置之一設計要素。另一方面，在最終軋台之各部的配置一定的情況，可求出在確保適當排水的狀態可製造之鋼板板寬。
返回第2圖來繼續說明熱軋鋼板之製造裝置10。搬運輥12、12、…，是鋼板1的載台且將該鋼板1朝通過方向搬運的輥。如上述般在搬運輥12、12、…間配置下面導件40、40、…。
夾壓輥13，是兼作為脫水器，設置於冷卻裝置20之後步驟側。藉此，可防止在冷卻裝置20內所噴射的冷卻水朝鋼板1的後步驟側流出。再者，可抑制冷卻裝置20中鋼板1發生起伏，特別是在鋼板1前端被咬入捲取機前的時點可提昇鋼板1之鋼板通過性。在此，夾壓輥13的輥當中之上側輥13a如第1圖所示般可上下移動。
藉由上述熱軋鋼板之製造裝置，例如以下所述般進行鋼板的製造。亦即，在藉由捲取機來捲取鋼板而開始進行下個鋼板的輥軋為止前之非輥軋時間，停止冷卻裝置20中之冷卻水的噴射。而且，冷卻裝置20之後步驟側之夾壓輥13，在上述非輥軋時間中，是讓上側輥13a移動至比冷卻裝置20的上面導件30更高的位置。之後開始進行下個鋼板的輥軋。
當該下個鋼板的前端到達夾壓輥13時，開始噴射冷卻水而進行冷卻。此外，在鋼板1前端通過夾壓輥13之後，立刻使上側輥13a下降，而開始進行鋼板1的夾壓。
此外，在熱精輥軋機列之鋼板通過速度，除了鋼板開始通過部分以外是設定成一定亦可。藉此，可遍及鋼板全長而製造出機械強度提昇之鋼板。
以上之冷卻水的排水之具體的排水性能，是按照所需之鋼板的冷卻熱量來適當地決定，並沒有特別的限定。但如上述般，基於鋼板組織微細化的觀點，輥軋後立刻急速冷卻是有效果的，因此較佳為供應流量密度高的冷卻水。因此，關於排水，只要能確保與該冷卻水的供應量、流量密度對應之排水性能即可。基於上述鋼板微細化的觀點，所供應的冷卻水之流量密度例如為10~25[m3 (m2 ‧分)]，採用更大的流量密度亦可。
[實施例]
以下根據實施例來更詳細地說明本發明。但本發明並不限定於該等實施例。
在實施例，將Qq 設定成0.33[m3 /(m2 ‧s)]，將h設定成0.35[m]，觀察改變第12圖所示之均一冷卻寬度的端部和外殼豎設部11gr之間隙距離WSW 的情況之鋼板上的滯留水。結果顯示於表1。在此，將冷卻噴嘴的前端未浸在水中而能排水時評價為○，將冷卻噴嘴的前端浸在水中時評價為×。又計算各情況之式(1)的左邊而一併顯示。
從表1可知，在間隙距離WSW 為0.44[m]、0.32[m]、0.20[m]的情況，從冷卻頭供應之冷卻水，可從鋼板兩端朝向下方順利地排水。在此情況，式(1)的左邊成為比1更小的值，而確認該式(1)可成立。另一方面，在間隙距離WSW 為0.08[m]的情況，碰撞外殼豎設部11gr之排水會朝鋼板側飛濺，而從上面導件30的噴流孔往冷卻噴嘴前端側逆流，造成冷卻噴嘴前端浸在上面導件上的滯留水中。這時式(1)的左邊為1.07，而成為比1大的值，確認並無法滿足式(1)。基於以上說明，根據式(1)可判斷冷卻水之排水是否良好。
以上是針對現在可實踐且較佳的實施形態來說明本發明，但本發明並不限定於說明書中所揭示之實施形態，在不違反讀取自申請專利範圍及說明書全體之發明要旨或思想的範圍內可適當地改變，伴隨著這樣的改變之熱軋鋼板之製造裝置及鋼板之製造方法也包含於本發明之技術範圍。
1．．．鋼板
10．．．製造裝置
11．．．輥軋機列
11g．．．最終軋台
11gh．．．外殼
11gr．．．(外殼)豎設部
12．．．搬運輥
13．．．夾壓輥
20．．．冷卻裝置
21．．．上面供水手段
21a．．．冷卻頭
21b．．．導管
21c．．．冷卻噴嘴
22．．．下面供水手段
22a．．．冷卻頭
22b．．．導管
22c．．．冷卻噴嘴
30、130、130’、230、230’．．．上面導件
40．．．下面導件
第1圖係一實施形態之熱軋鋼板之製造裝置的一部分之示意圖。
第2(a)(b)圖係第1圖之配置冷卻裝置的部分之放大圖。
第3圖係第2(a)圖之III-III線截面圖。
第4圖係用來說明冷卻噴嘴之立體圖。
第5圖係用來說明冷卻噴嘴之其他圖。
第6(a)(b)圖係上面導件之說明圖。
第7圖係上面導件的流出孔之其他例的說明圖。
第8圖係上面導件所形成之冷卻水流之說明圖。
第9(a)(b)圖係顯示上面導件的其他形態例。
第10(a)(b)圖係顯示上面導件的再其他形態例。
第11圖係用來說明式子的導出。
第12圖係實施例之說明圖。
11gh．．．外殼
11gr．．．(外殼)豎設部
20．．．冷卻裝置
21a、22a．．．冷卻頭
21b、22b．．．導管
21c、22c．．．冷卻噴嘴
30．．．上面導件
40．．．下面導件
W．．．均一冷卻寬度
WSW ．．．均一冷卻寬度的端部和外殼豎設部之平均間隙距離

Claims (5)

  1. 一種熱軋鋼板之製造裝置，係具備：熱精輥軋機列、以及配置於該熱精輥軋機列的最終軋台之後步驟側而能將搬運輥上所搬運的鋼板予以冷卻之冷卻裝置；前述最終軋台係具備用來保持加工輥之外殼，前述外殼具有豎設之一對豎設部；前述冷卻裝置係具備：複數個上面冷卻噴嘴列、複數個下面冷卻噴嘴列、以及配置於前述被搬運的鋼板上面側之上面導件；該上面冷卻噴嘴列，係具備可對前述被搬運的鋼板上面噴射冷卻水之冷卻噴嘴，且沿著前述被搬運的鋼板之搬運方向配置；該下面冷卻噴嘴列，係具備可對前述被搬運的鋼板下面噴射冷卻水之冷卻噴嘴，且沿著前述被搬運的鋼板之搬運方向配置；前述冷卻裝置當中接近前述最終軋台側的端部，是配置於前述最終軋台之外殼的前述一對豎設部間；設均一冷卻寬度為W[m]，該均一冷卻寬度的端部和前述外殼豎設部之平均間隙距離為WSW [m]，重力加速度為g[m/s2 ]，前述均一冷卻寬度之平均水量密度為Qq [m3 /(m2 ‧s)]，根據前述WSW 及前述上面導件和前述鋼板上面的平均距離h[m]而決定的值為C，當Qq >0.08時， 的關係成立。
  2. 如申請專利範圍第1項記載的熱軋鋼板之製造裝置，其中，前述冷卻噴嘴列所具備之冷卻噴嘴為扁形噴嘴。
  3. 一種熱軋鋼板之製造方法，其特徵在於：藉由通過申請專利範圍第1或2項記載的熱軋鋼板之製造裝置來製造鋼板。
  4. 一種熱軋鋼板之製造方法，係藉由通過申請專利範圍第1或2項記載的熱軋鋼板之製造裝置來製造鋼板的方法，其包含：將前述熱精輥軋機列當中前述最終軋台的減縮率設定為最大而進行精輥軋的步驟、以及藉由前述冷卻裝置進行冷卻的步驟。
  5. 一種熱軋鋼板之製造方法，係藉由通過申請專利範圍第1或2項記載的熱軋鋼板之製造裝置來製造鋼板的方法；前述製造裝置係在前述冷卻裝置的後步驟側具備夾壓輥，所通過之鋼板的前端部到達前述夾壓輥後才開始藉由前述冷卻裝置進行冷卻。
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