TWI486219B - Manufacturing apparatus and manufacturing method of hot rolled steel strip - Google Patents

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Yuji Ikemoto
Koichi Takeno
Manabu Eto
Yoshiro Washikita
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Mitsubishi Hitachi Metals
Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp
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Description

熱軋鋼帶之製造裝置及製造方法
本發明係關於熱軋鋼帶之製造裝置及製造方法，更詳細言之，係關於以輥軋後立即急冷而獲得期望材質且可進行良率佳之生產之熱軋鋼帶之製造裝置及製造方法。
作為此種熱輥軋設備，例如有揭示於專利文獻1及2者。即，專利文獻1中，記載有以即使使用高水壓、高流量之強冷卻之冷卻排，亦可穩定搬送輥軋板，而獲得高良率之熱輥軋系統等為目的，於冷卻裝置之出料側近接配置夾送輥，張力檢測機構基於供給於夾送輥之驅動馬達之電流值而檢測輥軋板之張力。
又，專利文獻2中，記載有以盡可能提高輸出台(runout table)中之冷卻效率，且使輥軋需要時間最短化為目的，使設於精輥軋機列之出料側之冷卻裝置中之攔水(除水)輥與鋼板密接之情形中，以特定按壓力將攔水輥按壓於鋼板上且給於驅動力矩，成為攔水輥兼作夾送輥之形態。此認為係使張力盡可能快地作用於鋼板，較快完成穩定輥軋狀態之故。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2003-136108號公報
[專利文獻2]日本特開2005-342767號公報
[專利文獻3]日本特開2005-66614號公報
[專利文獻4]日本特開2006-346714號公報
[專利文獻5]日本專利第3801145號公報
[非專利文獻1] S.P. Timoshenko、J.N. Goodier、『Theory of Elasticity THIRD EDITION』、McGRAW-HILL BOOK COMPANY INTERNATIONAL EDITION 1970
[非專利文獻2]『板輥軋之理論與實際』社團法人　日本鋼鐵協會　昭和59年9月1日
但，專利文獻1中，從驅動馬達之輸出力矩換算張力，驅動馬達之輸出力矩中亦包含用以使夾送輥加速減速之力矩或夾送輥之軸承部之旋轉阻力之力矩。通常熱軋鋼帶之前端通板時之速度較低，其後增速，於後端脫離之前予以減速，因此基於因該加速減速之輥軋中夾送輥周圍之機械慣性力矩而產生力矩變動。因此考慮該變動謀求以將張力設為某設定值之方式進行控制，但實際上配合以作用於熱軋鋼帶之張力為目標之張力較困難，而存在有差異。又，專利文獻1中陳述縮小夾送輥之慣性力矩之對策，但即使縮小慣性力矩，於每次加速減速反轉力矩變化仍會導致張力變化，與實際之張力之間產生差異。由於無法正確掌握實際張力，而難以穩定維持設定張力。
又，如為熱軋鋼帶之前端通板時不冷卻，而於前端咬入夾送輥後進行冷卻之情形中，前端通板時與冷卻開始後夾送輥與熱軋鋼帶間之摩擦係數不同。除如此之乾燥或濕潤外，熱軋鋼帶表面之凹凸或夾送輥表面之磨耗之影響等亦會對摩擦係數帶來影響。若欲以驅動馬達之輸出力矩控制張力則需要摩擦係數之正確值，但掌握上述各條件(干擾)中之摩擦係數實質可謂有困難。因此，以在夾送輥與熱軋鋼帶間之摩擦係數處於不穩定之位置之夾送輥控制張力之情形中，該掌握之張力包含較多誤差。因此，會成為在夾送輥設定之張力在目標張力與實際張力不同之狀態下進行輥軋。並且，若實際張力極度變小則熱軋鋼帶在冷卻裝置內於上下產生偏差，無法均一冷卻，或與上下引導裝置接觸而產生瑕疵，因而產生無法通板之問題。另一方面，若張力極度變為極端大之值，則會產生導致熱軋鋼帶之板厚變薄等板厚變動之原因之問題。
再者，以下詳述以夾送輥檢測張力之問題點。
馬達輸出Tr係Tr=Trt+Trd
Trt係張力部份之力矩，Trd係用以使夾送輥旋轉之力矩，
Trt=Tr-Trd，張力Ft係Ft=Trt/R...R係夾送輥之半徑
藉此，從可測定之Tr減去Trd而可算出張力Ft。
但，Trd係夾送輥與板之間之條件變化或加速減速等用以旋轉控制夾送輥本身所必要者，為具有較大變動要素者。亦可將Trd表現為張力算出方面之干擾。
以下述表現干擾時，係
Trd=Trd1+Trd2+Trd3+...
Trd1：因加速減速而變動之力矩...通板時之速度較低，隨後增速，於後端脫離之前減速，因此在輥軋過程中，該力矩變動變大。考慮此而將張力設成某設定值相當困難，難以避免實際之張力變動。專利文獻1中陳述縮小夾送輥之慣性力矩之對策。但，難以控制性避免在慣性力矩之影響下每次加速減速時反轉之力矩變化成為張力變化，不易穩定維持設定張力。
Trd2：夾送輥之滾轉阻力之變化...即使將夾送輥之按壓力設為一定，但若有速度變化則滾轉阻力亦變化。依據降低滾轉阻力之絕對值等對策，認為需要使滾轉阻力變化得以忽略等之對策。
Trd3：輥軋過程中有板厚變化時...隨著夾送輥之上下移動，若機械系統滯後則實質按壓力(按壓板之力)產生變化。因此張力產生變動。
另，稍對Tr進行探討。
例如在因夾送輥所致之使張力作用過程中，摩擦係數μ(以縱軸：牽引力係數，橫軸：以滑動速度或滑動率整理而成之μ曲線)會有變化。通板時為乾燥狀態，冷卻開始後變成濕潤狀態，在該過程中μ曲線時刻產生變化。對於該μ之變化，若欲以馬達輸出力矩控制，則需要μ之正確值，但μ亦會受到熱軋鋼帶之溫度或表面狀態(凹凸、乾燥或濕潤等)，以及夾送輥表面之摩擦等之影響，因此認為掌握該μ有其困難。
此等問題在將攔水輥作為夾送輥使用之專利文獻2中亦同樣會產生，無法正確測定張力。
又，為徹底進行冷卻，需要從熱軋鋼帶之前端部施加張力並噴射冷卻水。若不施加張力則熱軋鋼帶會因冷卻水噴射而於上下方向(板寬方向以及輥軋方向亦會)變得不穩定，而有產生冷卻不均一之問題。又，亦有熱軋鋼帶與上下引導裝置接觸而產生瑕疵，阻礙通板等之問題。因此，需要盡可能及早對熱軋鋼帶之前端部賦予張力。
再者，即使可僅以近接配置於設於精輥軋機列出料側附近之冷卻裝置之出料側之夾送輥較早設定張力，亦無法獲知該時點之熱軋鋼帶之板形狀。若板形狀不佳則以冷卻裝置進行之冷卻不均一，產生冷卻不均，但專利文獻1及2中未考慮此觀點。
精輥軋機中，一般係將熱軋鋼帶之前端部捲繞於下捲軸上，在設定張力前之無張力狀態下觀察熱軋鋼帶之外觀形狀之板形狀測量方法。冷卻裝置近接配置於精輥軋機列出料側，於該出料側配置近接夾送輥之情形中，其外觀形狀之觀察設置於近接夾送輥之出料側，基於其形狀觀察結果以輥軋機修正形狀，但於形狀觀察位置自精輥軋機列遠離時，由於形狀不良部未經調整便生產之部份會變長，因此良率變差。另一方面，欲較早測定形狀而將精輥軋機列之出料側附近設為形狀觀察位置時，則變成精輥軋機列出料側附近之冷卻裝置自精輥軋機列遠離，而無法利用輥軋後立即急冷而擠製材質。
另，專利文獻3中雖揭示在輥軋機出料側附近之冷卻裝置中之擦拭裝置之出料側附近配置形狀檢測器之技術，但此係針對冷輥軋者，與本發明之熱輥軋之技術領域不同，且無夾送輥之記載，因而可推測張力係以捲軸賦予者，與以夾送輥賦予張力之本發明構成不同。
因此，本發明之目的係提供一種藉由輥軋後立即急速均勻冷卻而獲得期望材質、且藉由早期之板張力及板形狀測量而可提高良率之熱軋鋼帶之製造裝置及製造方法。
用以達成前述目的之本發明之熱軋鋼帶之製造裝置之特徵在於具備：精輥軋機列；設於該精輥軋機列之出料側正後方之冷卻裝置；設於該冷卻裝置之出料側，與熱軋鋼帶之上、下兩面抵接之夾送輥；且，在前述冷卻裝置與夾送輥之間至少配置有位於熱軋鋼帶之上方之除水輥，且在該除水輥與夾送輥之間設有測定熱軋鋼帶之張力之張力測定裝置。
又，其特徵為，前述張力測定裝置包含對熱軋鋼帶設有任意接觸弧角(arc of contact angle)之輥，且測定由接觸弧角產生之對輥之按壓力而求得作用於熱軋鋼帶之張力。
又，其特徵為其具備：精輥軋機列；設於該精輥軋機列之出料側正後方之冷卻裝置；設於該冷卻裝置之出料側，與熱軋鋼帶之上、下兩面抵接之夾送輥；且，在前述冷卻裝置與夾送輥之間至少配置有位於熱軋鋼帶之上方之除水輥，且在該除水輥與夾送輥之間設有測定熱軋鋼帶之板形狀之形狀計。
又，其特徵在於：前述形狀計包含對熱軋鋼帶設有任意接觸弧角且於熱軋鋼帶之板寬方向予以分割之複數之輥，且測定由接觸弧角產生之對各輥之按壓力之板寬方向之分佈，而從該按壓力分佈求得張力分佈，從該張力分佈求得板形狀。
又，其特徵在於：前述張力測定裝置與形狀計係同一裝置。
又，其特徵在於：前述張力測定裝置及/或形狀計在輥之上部存在接觸弧角。
又，其特徵在於：前述張力測定裝置及/或形狀計在精輥軋機列與夾送輥間之熱軋鋼帶之張力將要變化時，使接觸弧角變動而使前述張力之變動盡可能減小。
又，其特徵在於：前述除水輥作為驅動輥，使除水輥本身對熱軋鋼帶之旋轉阻力盡可能減小。
又，其特徵在於具備：精輥軋機列；設於該精輥軋機列之出料側正後方之冷卻裝置；設於該冷卻裝置之出料側，與熱軋鋼帶之上、下兩面抵接之夾送輥；且，在前述冷卻裝置與夾送輥之間至少配置有位於熱軋鋼帶上方之除水輥，且在該除水輥與夾送輥之間設有測定熱軋鋼帶之板形狀之形狀計，進而在包含設置於從除水輥至夾送輥出料側之氣冷區域之區域內，設有測定熱軋鋼帶之板寬方向溫度分佈之熱軋鋼帶溫度測量裝置。
又，其特徵在於：前述熱軋鋼帶溫度測量裝置設於除水輥與夾送輥之間。
用以達成前述目的之本發明之熱軋鋼帶之製造方法，其特徵在於，具備：精輥軋機列；設於該精輥軋機之出料側正後方之冷卻裝置；及設於該冷卻裝置之出料側，與熱軋鋼帶之上、下兩面抵接之夾送輥；且，在前述冷卻裝置與夾送輥之間至少配置有位於熱軋鋼帶上方之除水輥，在該除水輥與夾送輥之間設有測定熱軋鋼帶張力之張力測定裝置及/或測定熱軋鋼帶之板形狀之形狀計，前述張力測定裝置及/或形狀計之輥在熱軋鋼帶之前端咬入於夾送輥後，成為對熱軋鋼帶為任意規定之目標之接觸弧角。
又，其特徵在於：前述張力測定裝置及/或形狀計構成為，其輥在熱軋鋼帶之前端咬入夾送輥後設定為對熱軋鋼帶為任意規定之目標之接觸弧角，其後接觸弧角維持在大致相同值而輥軋，於熱軋鋼帶之後端通過該輥前接觸弧角消失。
又，其特徵在於具備：精輥軋機列；設於該精輥軋機列之出料側正後方之冷卻裝置；及設於該冷卻裝置之出料側，與熱軋鋼帶之上、下兩面抵接之夾送輥；且，在前述冷卻裝置與夾送輥之間至少配置有位於熱軋鋼帶之上方之除水輥，在該除水輥與夾送輥之間設有測定熱軋鋼帶之板形狀之形狀計，一面檢測利用前述冷卻裝置之冷卻下之板形狀，一面使精輥軋機列之至少最終座之輥軋機之形狀調整功能動作。
又，其特徵在於：於前述夾送輥之出料側設置氣冷區域，在包含自前述除水輥至夾送輥出料側之氣冷區域之區域，設置測定熱軋鋼帶之板寬方向溫度分佈之熱軋鋼帶溫度測量裝置，以基於板寬方向溫度分佈之輥軋方向之拉伸差分佈修正以前述形狀計所求得之板形狀，以使修正後之板形狀成為目標形狀之方式使精輥軋機列之至少最終座之輥軋機之形狀調整功能動作。
根據前述構成之本發明之熱軋鋼帶之製造裝置及製造方法，藉由設於精輥軋機列之出料側正後方之冷卻裝置，輥軋之後可立即急速冷卻，例如獲得包含鐵氧體結構之結晶粒徑為3~4 μm以下之微細粒組織之熱軋鋼帶。然後，在除水輥與夾送輥之間設有張力測定裝置及/或形狀計，因此藉由早期之板張力及板形狀測量可均一冷卻，可使冷卻偏差最小，且獲得穩定之輥軋狀態並謀求良率提高。
以下，根據實施例使用附圖詳細說明本發明之熱軋鋼帶之製造裝置及製造方法。
[實施例1]
圖1係顯示本發明之實施例1之熱輥軋設備之全體構成圖，圖2係顯示板張力及板形狀測定裝置之設置位置之圖1之重要部分放大圖，圖3係顯示板張力及板形狀測定裝置之接觸弧角之圖1之重要部分放大圖，圖4A及圖4B係精輥軋機列最終座之形狀控制之各特性圖，圖5A係基於非專利文獻1與計算模型之各關係圖，圖5B係基於非專利文獻1之各個關係圖。
如圖1所示，熱輥軋設備10具備：設於精輥軋機列11之最終座12之出料側正後方之第1冷卻裝置13；與設於該第1冷卻裝置13之出料側，與鋼帶(熱軋鋼帶)S之上、下兩面抵接之夾送輥14，且在前述第1冷卻裝置13與夾送輥14之間配置除水輥15，且在該除水輥15與夾送輥14之間設置測定鋼帶S之張力及形狀之接觸式張力/形狀測定裝置16，與測定鋼帶S之板寬方向溫度分佈之溫度測定裝置(熱軋鋼帶溫度測量裝置)17。
然後，於夾送輥14之出料側經由氣冷區域(測量區域)18配置第2冷卻裝置19，且於該第2冷卻裝置19之出料側經由捲軸前夾送輥20向鋼帶S之搬送方向跨及2段設置下捲軸21。另，氣冷區域(測量區域)18內，一般係進行板厚測量、板剖面(板厚之寬度方向分佈)測量、張力作用前之板形狀測量、板溫度測量等。
因此，經過精輥軋機列11之最終座12之鋼帶S向第1冷卻裝置13→除水輥15→張力/形狀測定裝置16→夾送輥14→氣冷區域18→第2冷卻裝置19→捲軸前夾送輥20搬送後，由下捲軸21捲取。另，此時，精輥軋機列11(尤其最終座12)之行進路線與其他行進路線大致固定時，後述第1冷卻裝置13中之冷卻水之噴射狀態成良好而較佳。
如圖2所示，第1冷卻裝置13係大量之冷卻水從多數噴嘴22以例如1000℃/S左右之冷卻速度直接噴射於鋼帶S之上、下兩面，可急速冷卻鋼帶S。具體言之，鋼帶S之上表面經由以最終座12之輥與除水輥15所畫分之冷卻水之集水池23噴射冷卻水，且鋼帶S之下表面通過形成於通板擋板24之未圖示之多數噴射孔噴射冷卻水。
如圖3所示，張力/形狀測定裝置16設於鋼帶S之下側。並且，張力/形狀測定裝置16具有於鋼帶S之下表面設有任意之接觸弧角(接觸弧角θ=θ1 +θ2 )，於之板寬方向分割鋼帶S之複數之輥16a，測定藉由接觸弧角θ產生之朝各輥16a之按壓力之板寬方向之分佈，從該按壓力分佈求得張力分佈，從該張力分佈求得板形狀。另，該張力/形狀測定裝置16係由本申請人等以專利文獻4已提案者，因此參照其並省略詳細說明。除了測定該張力分佈之合計作為鋼帶S之張力之方法以外亦有以下方法。即，圖1、圖2中之張力/形狀測定裝置16從虛線位置旋轉，設有對於鋼帶S之接觸弧角θ，但亦可與先前之精輥軋機列11內之遮板同樣，利用作用於該旋轉之支點部之力矩檢測張力。
然後，張力/形狀測定裝置16之輥16a在鋼帶S之前端咬入夾送輥14後，成為對鋼帶S為任意規定之目標之接觸弧角θ，其後，接觸弧角θ大致維持在相同值進行輥軋，鋼帶S之後端通過該輥16a之前接觸弧角θ消失。
又，由於除水輥15不夾壓鋼帶S，因此即使除水輥15與張力/形狀測定裝置16近接配置，亦可藉由張力/形狀測定裝置16正確測量冷卻部之張力。後述於除水輥15之下方配置輥並夾壓時，藉由與板之接觸壓力之板寬方向分佈或摩擦係數之板寬方向分佈等，局部負荷分佈在板寬方向產生作用，因此若將除水輥15近接配置於張力/形狀測定裝置16，則產生前述局部負荷分佈成為板形狀測定上之誤差之問題。又，與鋼帶S之上表面接觸之除水輥15以驅動輥構成，輥本身朝鋼帶S之旋轉阻力變小。且此時，與除水輥15相接之鋼帶S雖產生彎曲作用，但該彎曲在鋼帶S之表裏(厚度方向之上表面與下表面)以絕對值大致相等之壓縮與拉伸發揮作用，因此並不影響張力因而不會於板寬方向產生張力分佈，即使使張力/形狀測定裝置16近接除水輥15亦可正確測定板形狀。
溫度測定裝置17配置於除水輥15與夾送輥14間之鋼帶S上方，將以張力/形狀測定裝置16求得之板形狀以基於板寬方向溫度分佈之輥軋方向之拉伸差分佈修正，以使修正後之板形狀成目標形狀之方式使精輥軋機列11之至少最終座12之輥軋機之形狀調整功能進行動作。作為輥軋機之形狀調整功能，考慮輥彎曲機或移動等機械控制機構或變更輥冷卻劑之寬度方向流量分佈進行形狀控制(參照專利文獻3)。又，此外橫穿輥軋機之至少工作輥之方式等亦作為形狀調整功能加以考慮。
此處，基於圖4A及圖4B之特性圖說明精輥軋機列11之最終座12中之輥軋機之形狀控制。
(1)圖中(a)之特性表示以張力/形狀測定裝置16測定形狀之結果之一例。可知係向定額部延拉伸之某形狀。另一方面，圖中(b)之特性表示板寬方向之溫度分佈。係以圖2之溫度測定裝置17所測定之結果。由溫度差Δt產生之拉伸應變ε係使用線膨脹係數αs，成為ε=αs×Δt。例如於αs=1.5×10^(-5)(單位1/℃)，若Δt=5℃，則ε=7.5×10^(-5)。該拉伸應變ε意指伸長差率，ε=1.0×10^(-5)係1I-unit(平坦度之測定單位)。圖中(c)之特性係從圖中(b)之特性之溫度分佈求得伸長差率之值。輥軋及冷卻後，在除水輥15與夾送輥14間測定，結果有該寬度方向溫度分佈，因而認為已存在有因該溫度分佈所致之伸長差率。該狀態下測定形狀之結果係圖中(a)之特性，因而認為圖中(d)之特性=圖中(a)之特性-圖中(c)之特性係精輥軋機列出料側之冷卻前形狀。以使圖中(d)之特性之冷卻前形狀成為圖中(e)之特性之目標形狀之方式，以最終座12之形狀控制功能使其矯正者。
如此，變成相同溫度時，藉由使寬度方向之形狀成為目標形狀般之輥軋方法，而可獲得冷卻後良好之板形狀。
(2)另一方面，考慮到輥軋之穩定性時，亦存在與上述方法不同之使用方法。若寬度方向之張力分佈以大致對稱平衡，則可以說係板不易橫行之條件。但寬度方向之張力分佈在作業側與驅動側差異較大之情形中，認為成為板不易橫行之條件。該板橫行成問題之情形中，為謀求張力分佈在寬度方向大致對稱，以在作業側與驅動側有非對稱之溫度分佈時張力成對稱之方式控制精輥軋機列11，從而獲得輥軋之穩定性。
如此，謀求組合(1)與(2)之操作，即使(1)、(2)兼具之操作。
然後，根據本實施例，第1冷卻裝置13中之冷卻水之碰撞位置至張力/形狀測定裝置16之距離L1，與張力/形狀測定裝置16至夾送輥14之距離L2分別設為(0.5~1.0)×W(此處W係最大板寬)，冷卻水噴射結束至夾送輥14之距離L3盡可能變為最短。
此處，對於張力/形狀測定裝置16之設置位置，基於非專利文獻1與非專利文獻2加以說明時，首先非專利文獻1之P.58~60中，陳述集中荷重作用之情形中，越遠離該荷重所作用之位置，越有寬度方向之負荷分佈成為相同之傾向，陳述在離開板寬以上之位置寬度方向負荷完全均一分佈。
由此，從負荷作用之位置離開至少板寬以上後測定板形狀，從而可定性地理解可極其減少對鋼帶S作用之負荷之影響。此處，在測定板形狀之位置之入料側或出料側，作為對板寬方向賦予張力分佈之局部外力，考慮有藉由第1冷卻裝置13中之冷卻水噴射向鋼帶S之寬度方向之局部碰撞力與藉由夾送輥14挾入鋼帶S而產生之寬度方向按壓條件之不均一性。荷重作用位置即第1冷卻裝置13中之冷卻水之碰撞位置至張力/形狀測定裝置16之距離L1，及張力/形狀測定裝置16至夾送輥14之距離L2分別為板寬以上長度時，認為前述局部負荷至少比集中荷重條件佳，因此認為張力/形狀測定裝置16中外力之負荷對形狀測定之影響極小。但有導致冷卻結束至夾送輥14之距離L3(=L1+L2)變長之問題。
若基於非專利文獻1之圖37、38對其詳細分析則係如下述。圖5(a)係顯示計算模式。寬度方向之中央每單位長度之荷重P作為集中荷重而作用。使荷重P作用後僅離開c之處設為y座標=0。
圖5(b)係顯示c=0.5 W時之y=0之寬度位置與係數K之關係。係數K係板寬方向之應力(σy)相對於均一應力(P/W)之比。可知x/W為0，即在板寬中央有係數K之峰值，c=0.5 W時在板寬中央存在均一荷重之約1.4倍之應力。
圖5(c)係顯示與作用點之距離/板寬與板寬中央之K值(K0)之關係。係數K0係作用於板寬中央之峰值應力(σy(0))相對於均一應力(P/W)之比。c/W為1時，K0係極度接近1.0之值，c/W之增加進而接近1.0，寬度方向負荷分佈之均一度增加。
圖5(d)係顯示與作用點之距離/板寬與板寬中央之換算形狀Δshape之關係。圖中所示之Δεy係相當於板寬中央之應力σy(0)與均一應力P/W之應力差Δσy(0)=σy(0)-P/W之伸長差率。Δshape係使用Δεy以Δshape=Δεy×10^5算出者，表現為換算形狀。Δshape之單位係I-unit。I-unit之定義係根據例如非專利文獻2之第266頁之定義。
圖5(a)中，荷重P變成壓縮方向，但即使作用於拉伸方向亦成相同傾向。形狀計係以對受輥軋且經冷卻之板測定內在板形狀為目的。若考慮此，則如集中荷重之局部負荷之作用係作為板形狀測定之測定上之誤差加以處理者，作為前述換算形狀以板形狀之測定點存在。
輥軋中檢測之板形狀一般為5~10 I-unit以上。在測定板形狀上成為誤差之換算形狀Δshape越小越佳，但若為2 I-unit以下，則對檢測5~10 I-unit以上之影響較少。從圖5(d)，c/W在0.5以上時Δshape變成2 I-unit以下。即，從局部負荷作用處至至少離開板寬W之0.5倍之位置，可使Δshape為2 I-unit以下，可在測定上無實害之狀態下測定板形狀。又，由圖5(d)，c/W成為0.5以下時換算形狀Δshape急劇增加，作為測定上之誤差無法忽視。
藉由冷卻噴射，例如噴射水般有壓力之水局部與板碰撞時於該部份之輥軋方向之張力局部增加，作為板寬方向之局部負荷予以作用。又，夾送輥之咬入部中，藉由夾送輥與板之接觸壓力之板寬方向分佈或摩擦係數之板寬方向分佈等，在板寬方向負荷分佈局部作用。該局部負荷分佈並非板內在之形狀本身者，藉由在離開板寬W至少0.5倍之位置測定板形狀，從而可使換算形狀Δshape為2 I-unit以下，局部負荷對板形狀測定幾乎無影響。若在板寬方向上從局部負荷離開板寬W僅0.5倍以下之位置測定板形狀，則局部負荷之影響作為局部張力成為測定上之誤差，亦即干擾，而不易正確測定板形狀。
由上，在從局部負荷作用之位置離開(0.5~1.0)×W位置上設置張力/形狀測定裝置16，從而可縮短第1冷卻裝置13中之冷卻水噴射結束至夾送輥14之距離，且可減少因板形狀之測量亦作用於鋼帶S之負荷所造成之干擾。
根據本實施例，與冷卻裝置(第1冷卻裝置13)隔離配置夾送輥14，於其間設有除水輥15與非水冷區域(此處係除水輥15與夾送輥14之間)。藉由冷卻裝置而噴射在鋼帶S之上表面之冷卻水以除水輥15去除，於非水冷區域中成為水被去除之狀態。鋼帶S之下表面，由於冷卻水朝下方落下，因此在非水冷區域內容易成無水狀態。設置除水輥15並設置非水冷區域，從而除水狀態穩定，使鋼帶S與夾送輥14間之摩擦狀態穩定化，可縮小摩擦係數之變動，亦即可縮小摩擦係數之干擾。再者，從冷卻裝置隔離配置夾送輥14，可在除水輥15與夾送輥14之間測定張力，因此可不考慮基於夾送輥14本身之慣性力矩的張力變動等裝置產生之干擾而掌握實際張力。藉由該張力之正確掌握，對目標張力之調整變容易，可穩定維持張力。
又，將第1冷卻裝置13配置於精輥軋機列11之出料側正後方，且將張力/形狀測定裝置16配置於除水輥15與夾送輥14之間，可早期測定、掌握鋼帶S之張力及形狀，因此可藉由輥軋後立即急冷擠製材質，例如可獲得包含鐵氧體結構之結晶粒徑為3~4 μm以下之微細粒組織之熱軋鋼帶，另一方面可確保高良率。
此時，如前述，將第1冷卻裝置13中之冷卻水之碰撞位置至張力/形狀測定裝置16之距離L1，與張力/形狀測定裝置16至夾送輥14之距離L2設為(0.5~1.0)×W(最大板寬)，將冷卻水噴射結束至夾送輥14之距離L3盡可能縮短，因此不僅有藉由前述除水輥15所致之有效地除水作用，亦維持張力/形狀測定裝置16之高測定精度且提高良率。
又，由於在除水輥15與夾送輥14之間設有張力/形狀測定裝置16，因此藉由早期之板張力及板形狀測量可均一冷卻，縮小冷卻偏差且獲得穩定之輥軋狀態，謀求良率之提高。又，張力/形狀測定裝置16整合為一個裝置，因此與分別配置相比可謀求節省空間。
又，溫度測定裝置17以基於板寬方向溫度分佈之輥軋方向之拉伸差分佈修正以張力/形狀測定裝置16所求得之板形狀，以使修正後之板形狀成為目標形狀之方式使精輥軋機列11之至少最終座12中之輥軋機之形狀調整功能動作，因此離開精輥軋機列11之鋼帶S之板形狀已調整為目標形狀，因此不會進而產生冷卻偏差。當然亦可不進行利用溫度測定裝置17之溫度測定，以張力/形狀測定裝置16檢測冷卻中之板形狀，且以精輥軋機列11之至少最終座12中之輥軋機進行鋼帶S之形狀調整。另，溫度測定裝置17設於近接張力/形狀測定裝置16之位置，從而更正確地進行上述修正。
又，張力/形狀測定裝置16之輥16a在鋼帶S之前端咬入夾送輥14後，成為對鋼帶S為任意規定之目標之接觸弧角θ，其後，接觸弧角θ大致維持在相同值而進行輥軋，鋼帶S之後端通過該輥16a之前接觸弧角θ消失，因此可設為鋼帶S之前端咬入夾送輥14後立即成任意規定之目標之張力及形狀，可以較快時點進行冷卻開始，良率進而提高。又，接觸弧角θ在輥軋中大致為固定，因此張力/形狀測定裝置16之輥16a亦可為以在精輥軋機列11之座間遮板非上下移動之方式。此時，使接觸弧角θ固定因此裝置變簡單。
[實施例2]
圖6係顯示本發明之實施例2之熱輥軋設備之重要部分放大圖。
此係將實施例1中之張力/形狀測定裝置16僅變更為張力測定裝置16A，形狀測定以氣冷區域18(參照圖1)中之形狀測定機構進行之例。該張力測定裝置16A係在非分割之連續一根輥16a之兩端軸承部內置輥單元，以縮放儀機構等將其施力於鋼帶S之下表面，從而測定鋼帶S全體之張力者。
又，氣冷區域18中之形狀測定機構係以成為觀察熱軋鋼帶之外觀形狀之板形狀測量方式，於下捲軸21將張力作用於鋼帶S之前端部之前之張力未作用期間測定形狀者，使用該形狀測定結果以精輥軋機列11進行形狀調整。
該實施例中亦可獲得與實施例1相同之作用效果。
但，通常於夾送輥14並不輥軋鋼帶S，因此假想鋼帶S之前端咬入夾送輥14後之夾送輥14與最終座12間之鋼帶S之張力變動比精輥軋機列11內之座間之張力變動小，但亦有產生較大張力變動之情形。如此情形中，即使使用張力/形狀測定裝置16之測定結果控制夾送輥14之馬達驅動器，亦不會追加對應於夾送輥14之馬達驅動器之張力之控制，而導致張力產生變化。
此處，作為產生較大張力變動之原因，認為係隨著第1冷卻裝置13之冷卻開始之夾送輥14與鋼帶S間之摩擦係數之急變等。如此有產生較大張力變動之情形中，與在精輥軋機列11之座間使用之遮板相同，如本發明，使張力/形狀測定裝置16上下移動，使接觸弧角θ變動，從而可極力縮小鋼帶S之張力變動。藉此，可極力縮小夾送輥14與最終座12間之鋼帶S之張力變動。
又，本發明不限於上述各實施形態，在不脫離本發明主旨之範圍內當然可進行第1冷卻裝置13或張力/形狀測定裝置16之結構變更等各種變更。尤其作為第1冷卻裝置13，使用藉由本申請人等揭示於專利文獻5之冷卻裝置較佳。
[產業上之可利用性]
本發明之熱軋鋼帶之製造裝置及製造方法可應用於製鐵製程產線。
10．．．熱輥軋設備
11．．．精輥軋機列
12．．．最終座
13．．．第1冷卻裝置
14．．．夾送輥
15．．．除水輥
16．．．張力/形狀測定裝置
16A．．．張力測定裝置
16a．．．輥
17．．．溫度測定裝置
18．．．氣冷區域
19．．．第2冷卻裝置
20．．．捲軸前夾送輥
21．．．下捲軸
22．．．噴嘴
23．．．冷卻水之集水池
24．．．通板擋板
S．．．鋼帶
θ．．．接觸弧角
圖1係顯示本發明之實施例1之熱輥軋設備之全體構成圖。
圖2係顯示板張力及板形狀測定裝置之設置位置之圖1之重要部分放大圖。
圖3係顯示板張力及板形狀測定裝置之接觸弧角之圖1之要部放大圖。
圖4A(a)-4A(c)係精輥軋機列最終座之形狀控制之各特性圖。
圖4B(d)、4B(e)係精輥軋機列最終座之形狀控制之各特性圖。
圖5A(a)、5A(b)係基於非專利文獻1與各計算模式之關係圖。
圖5B(c)、5B(d)係基於非專利文獻1之各個關係圖。
圖6係顯示本發明之實施例2之熱輥軋設備之重要部分放大圖。
12．．．最終座
13．．．第1冷卻裝置
14．．．夾送輥
15．．．除水輥
16．．．張力/形狀測定裝置
16a．．．輥
17．．．溫度測定裝置
22．．．噴嘴
23．．．冷卻水之潭
24．．．通板擋板
S．．．鋼帶

Claims (14)

  1. 一種熱軋鋼帶之製造裝置，其特徵在於具備：精輥軋機列；設於該精輥軋機列之出料側正後方之冷卻裝置；設於該冷卻裝置之出料側，與熱軋鋼帶之上、下兩面抵接之夾送輥；且在前述冷卻裝置與夾送輥之間至少配置有位於熱軋鋼帶之上方之除水輥，且在該除水輥與夾送輥之間設有測定熱軋鋼帶之張力之張力測定裝置。
  2. 如請求項1之熱軋鋼帶之製造裝置，其中前述張力測定裝置包含對熱軋鋼帶設有任意接觸弧角之輥，且測定由接觸弧角產生之對輥之按壓力而求得作用於熱軋鋼帶之張力。
  3. 一種熱軋鋼帶之製造裝置，其特徵在於具備：精輥軋機列；設於該精輥軋機列之出料側正後方之冷卻裝置；設於該冷卻裝置之出料側，與熱軋鋼帶之上、下兩面抵接之夾送輥；且在前述冷卻裝置與夾送輥之間至少配置有位於熱軋鋼帶之上方之除水輥，且在該除水輥與夾送輥之間設有測定熱軋鋼帶之板形狀之形狀計。
  4. 如請求項3之熱軋鋼帶之製造裝置，其中前述形狀計包含對熱軋鋼帶設有任意接觸弧角且於熱軋鋼帶之板寬方向予以分割之複數之輥，且測定由接觸弧角產生之對各輥之按壓力之板寬方向之分佈，而從該按壓力分佈求得張力分佈，從該張力分佈求得板形狀。
  5. 如請求項1或3之熱軋鋼帶之製造裝置，其中前述張力測定裝置與形狀計係同一裝置。
  6. 如請求項1或3之熱軋鋼帶之製造裝置，其中前述張力測定裝置及/或形狀計在輥之上部存在接觸弧角。
  7. 如請求項1或3之熱軋鋼帶之製造裝置，其中前述張力測定裝置及/或形狀計在精輥軋機列與夾送輥間之熱軋鋼帶之張力將要變化時，使接觸弧角變動而使前述張力之變動盡可能減小。
  8. 如請求項1或3之熱軋鋼帶之製造裝置，其中前述除水輥係作為驅動輥，使除水輥本身對熱軋鋼帶之旋轉阻力盡可能減小。
  9. 一種熱軋鋼帶之製造裝置，其特徵在於具備：精輥軋機列；設於該精輥軋機列之出料側正後方之冷卻裝置；設於該冷卻裝置之出料側，與熱軋鋼帶之上、下兩面抵接之夾送輥；且在前述冷卻裝置與夾送輥之間至少配置有位於熱軋鋼帶上方之除水輥，且在該除水輥與夾送輥之間設有測定熱軋鋼帶之板形狀之形狀計，進而在包含設置於自除水輥至夾送輥出料側之氣冷區域之區域，設有測定熱軋鋼帶之板寬方向溫度分佈之熱軋鋼帶溫度測量裝置。
  10. 如請求項9之熱軋鋼帶之製造裝置，其中前述熱軋鋼帶溫度測量裝置設於除水輥與夾送輥之間。
  11. 一種熱軋鋼帶之製造方法，其特徵在於：具備精輥軋機列、設於該精輥軋機列之出料側正後方之冷卻裝置、及設於該冷卻裝置之出料側，與熱軋鋼帶之上、下兩面抵接之夾送輥；且，在前述冷卻裝置與夾送輥之間至少配置有位於熱軋鋼帶上方之除水輥，在該除水輥與夾送輥之間設有測定熱軋鋼帶之張力之張力測定裝置及/或測定熱軋鋼帶之板形狀之形狀計，前述張力測定裝置及/或形狀計之輥在熱軋鋼帶之前端咬入夾送輥後，成為對熱軋鋼帶為任意規定之目標之接觸弧角。
  12. 如請求項11之熱軋鋼帶之製造方法，其中前述張力測定裝置及/或形狀計構成為，其輥在熱軋鋼帶之前端咬入夾送輥後設定為對熱軋鋼帶為任意規定之目標之接觸弧角，其後接觸弧角維持在大致相同值而進行輥軋，於熱軋鋼帶之後端通過該輥前接觸弧角消失。
  13. 一種熱軋鋼帶之製造方法，其特徵在於：具備精輥軋機列、設於該精輥軋機列之出料側正後方之冷卻裝置、及設於該冷卻裝置之出料側，與熱軋鋼帶之上、下兩面抵接之夾送輥；且，在前述冷卻裝置與夾送輥之間至少配置有位於熱軋鋼帶之上方之除水輥，在該除水輥與夾送輥之間設有測定熱軋鋼帶之板形狀之形狀計，一面檢測利用前述冷卻裝置之冷卻下之板形狀，一面使精輥軋機列之至少最終座之輥軋機之形狀調整功能動作。
  14. 如請求項13之熱軋鋼帶之製造方法，其中於前述夾送輥之出料側設置氣冷區域，在包含自前述除水輥至夾送輥出料側之氣冷區域之區域，設置測定熱軋鋼帶之板寬方向溫度分佈之熱軋鋼帶溫度測量裝置，以基於板寬方向溫度分佈之輥軋方向之拉伸差分佈修正以前述形狀計所求得之板形狀，以使修正後之板形狀成為目標形狀之方式使精輥軋機列之至少最終座之輥軋機之形狀調整功能動作。
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