钢板的冷却方法.pdf

本发明提供一种能够提高钢板输送方向的均匀冷却性的钢板的冷却方法，其特征在于：在冷却装置的前段部(4a)，在钢板的前端区域(l1)通过的过程中，将冷却水量设为不注水，在前部区域(l2)通过时，以使冷却水量从基准水量密度Qo的80～95体积％(Qfront)开始逐渐增加、在前部区域与中央部区域的边界部到达时冷却水量变为基准水量密度的方式注水，在中央部区域通过的过程中，以基准水量密度继续注水；并且在冷却装置的后段部(4b)，在钢板的前端区域通过的过程中，将冷却水量设为基准水量密度的80～95体积％，在前部区域通过时，以使冷却水量从基准水量密度的80～95体积％开始逐渐增加、在前部区域与中央部区域的边界部到达时冷却水量变为基准水量密度的方式注水，在中央部区域通过的过程中，以基准水量密度继续注水。

1.  一种钢板的冷却方法，它是一边将热轧后的钢板向一个方向输送一边从配置在冷却装置内的上下的喷嘴向所述钢板供给冷却水而进行冷却的钢板的冷却方法，其特征在于:
将所述钢板相对于所述钢板的输送方向从前头侧开始划分为前端区域、前部区域和中央部区域，并且将所述冷却装置相对于所述钢板的输送方向划分为前段部和后段部；
在所述冷却装置的所述前段部，在所述钢板的所述前端区域通过的过程中，将所述冷却水的冷却水量设为不注水，在所述前部区域通过时，以使所述冷却水量从基准水量密度的80～95体积％开始逐渐增加、在所述前部区域与所述中央部区域的边界部到达时所述冷却水量变为所述基准水量密度的方式注水，在该中央部区域通过的过程中，以所述基准水量密度继续注水；并且在所述冷却装置的所述后段部，在所述钢板的所述前端区域通过的过程中，将所述冷却水量设为所述基准水量密度的80～95体积％，在所述前部区域通过时，以使所述冷却水量从所述基准水量密度的80～95质量％开始逐渐增加、在所述前部区域与所述中央部区域的边界部到达时所述冷却水量变为所述基准水量密度的方式注水，在该中央部区域通过的过程中，以所述基准水量密度继续注水。

2.  权利要求1所记载的钢板的冷却方法，其特征在于:将所述钢板的比所述中央部区域更靠尾端的一侧相对于所述钢板的输送方向划分为后部区域和后端区域，在所述冷却装置的所述前段部以及所述后段部，在所述钢板的所述中央部区域通过完而所述后部区域通过的过程中，以使所述冷却水量从所述基准水量密度开始逐渐减少、在所述后部区域与所述后端区域的边界部到达时所述冷却水量变为所述基准水量密度的80～95体积％的方式注水，在所述后端区域通过的过程中，以所述基准水量密度的80～95体积％注水。

钢板的冷却方法
技术领域
本发明涉及钢板的冷却方法，特别涉及被热轧的钢板的冷却方法。
背景技术
通过冷却装置将热轧后的钢板连续地冷却、通过进行钢板的组织控制而制造高强度、高韧性的厚钢板的工艺被广泛使用。该制造工艺有助于由合金元素的削减引起的制造成本的降低、焊接作业效率的改善。
然而，在该制造工艺中，钢板的前端部以及后端部在被移送到所述冷却装置之前，温度变得比钢板长度方向中央部低，而且在冷却装置内的注水冷却中从端面进行的热传递、热传导的影响较大，所以容易产生过冷现象从而平坦度、材质变得不稳定。
因此，如特开昭60-43435号公报所公开，提出下述方法:一边跟踪钢板位置，一边在该钢板前端部以及后端部进行使冷却水的喷洒停止的遮蔽，由此防止前端部以及后端部的过冷却。
发明内容
由上述特开昭60-43435号公报所公开的遮蔽方法产生的对钢板前端部以及后端部的过冷却防止效果较好。但是，该方法为开、闭控制，即遮蔽部分不注水，没有遮蔽部分(也称作非遮蔽部分)供给基准水量密度的冷却水，所以在其边界部水量急剧变化，特别在钢板前端部产生较大的温度偏差。
因此，会产生钢板输送方向(也称作钢板长度方向)上的材质偏差而招致成品率降低，前端区域的形状也容易由于温度偏差的影响而比钢板输送方向中央部恶化。
本发明是鉴于上述问题而进行的，本发明的目的在于提供一种能够提高钢板输送方向的均匀冷却性、新地改良过的钢板的冷却方法。
本发明是为了解决上述问题而进行的，主旨如下所述:
(1)一种钢板的冷却方法，它是一边将热轧后的钢板向一个方向输送一边从配置在冷却装置内的上下的喷嘴向钢板供给冷却水而进行冷却的钢板的冷却方法，其特征在于:将钢板相对于钢板的输送方向从前头侧开始划分为前端区域、前部区域和中央部区域，并且将冷却装置相对于钢板的输送方向划分为前段部和后段部；在冷却装置的前段部，在钢板的前端区域通过的过程中，将冷却水量设为不注水，在前部区域通过时，以使冷却水量从基准水量密度的80～95体积％开始逐渐增加、在前部区域与中央部区域的边界部到达时冷却水量变为基准水量密度的方式注水，在中央部区域通过的过程中，以基准水量密度继续注水；并且在冷却装置的后段部，在钢板的前端区域通过的过程中，将冷却水量设为基准水量密度的80～95体积％，在前部区域通过时，以使冷却水量从基准水量密度的80～95质量％开始逐渐增加、在前部区域与中央部区域的边界部到达时冷却水量变为基准水量密度的方式注水，在中央部区域通过的过程中，以基准水量密度继续注水。
通过该结构，能够在钢板的长度方向上抑制遮蔽的厚钢板的前端区域与非遮蔽部分的前部区域的边界部的大幅度的温度下降。进而，钢板长度方向的温度分布的差减小，所以能够使钢板前端区域、前部区域的形状良好，并且能够控制钢板长度方向的材质变化。
(2)技术方案1所记载的钢板的冷却方法，其特征在于:将钢板的比中央部区域更靠尾端的一侧相对于钢板的输送方向划分为后部区域和后端区域，在冷却装置的前段部以及后段部，在钢板的中央部区域通过完而后部区域通过的过程中，以使冷却水量从基准水量密度开始逐渐减少、在后部区域与后端区域的边界部到达时冷却水量变为基准水量密度的80～95体积％的方式注水，在后端区域通过的过程中，以基准水量密度的80～95体积％注水。
通过该结构，即使在厚钢板的后部，也能够使钢板的形状以及材质更良好。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式中的冷却装置的模式图。
图2是表示该实施方式中的冷却装置的前段区域4a处的钢板长度方向的水量密度分布的说明图。
图3是表示该实施方式中的冷却装置的后段区域4b处的钢板长度方向的水量密度分布的说明图。
图4是表示该实施方式中的钢板长度方向上的该钢板的表面温度分布的说明图。
图5是表示该实施方式中的冷却装置的出来侧的钢板的表面温度分布的说明图。
图6是表示以往的冷却装置的出来侧的钢板的表面温度分布的说明图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的优选的实施方式进行详细说明。另外，在本说明书以及附图中，对于实际上具有相同的功能结构的结构要素，赋予相同的符号，由此将重复说明省略。
在通过冷却水将热轧后的厚钢板强制冷却的方法中，在将冷却装置分为前段区域和后段区域、通过由三通阀进行的冷却水的开、闭控制进行钢板前端部以及后端部的遮蔽时，遮蔽部分与非遮蔽部分的边界部的温度下降在厚钢板的前部较大(后部的1.5倍左右)，所以对于控制该温度下降的方法，本发明者进行了各种实验、研究。
为了控制该边界部处的温度下降，需要在向冷却装置内的冷却喷嘴供给冷却水的配管上设置能够调整流量的流量调节阀，在边界部使冷却水量逐渐增加。但是，边界部处的温度下降区域为2～3m以内，比较短，并且流量调节阀的阀打开时间(从完全关闭到完全打开为止的时间)最快也要10s左右，而且，不能将钢板输送速度(1.0～2.0m/s)减速。
因此，在如上所述那样将流量调节阀的开度从完全关闭逐渐打开到完全打开时，产生了新的问题:在该流量调节阀变为完全打开的定，使温度下降区域过度增大而变为钢板长度方向中央部侧，温度为正常(温度不下降的区域)的中央部侧部分的温度上升。
进而，本发明者详细进行了调查、实验、研究，结果发现:上述边界部的温度下降大都为15～30℃左右，即使不将流量调节阀的开度从完全关闭逐渐增加到完全打开，在从基准水量密度(作为向钢板中央部供给的每单位面积单位时间的水量的水量密度(单位:m³/(m²·min))Qo的80～95体积％(下面，将该水量密度称作Q_front)的开度逐渐打开到基准水量密度Qo时，不会伴有上述的正常部的温度上升，能够将上述边界部的温度下降抑制为实际操作上没有问题的程度。
另外，例如在厚钢板的情况下，基准水量密度Qo优选设为0.3～1.5m³/(m²·min)的范围。即，在该基准水量密度Qo使用例如1.5m³/(m²·min)以上的水量密度的厚钢板中，冷却结束时的温度较低的情况较多，冷却中的厚钢板的表面温度也降低。因此，在进行这样的厚钢板的冷却时，冷却稳定的核心沸腾区域处的冷却变为主体，所以冷却后的温度偏差变大的情况较少，难以产生由温度偏差引起的坏影响，在本发明中应用的频率较低。另一方面，在基准水量密度Qo为例如0.3m³/(m²·min)以下的水量密度时，冷却速度降低，所以能够防止厚钢板的组织的粗大化，但不能够实现厚钢板的强度提高，所以0.3m³/(m²·min)以下的水量密度被使用的频率较低，应用于本发明的可能性较低。
另外，基准水量密度Qo主要由所冷却的钢板的材质来确定，此外，还由通过冷却装置冷却之前的钢板的温度、与作为目的的冷却后的钢板的温度的温度差、钢板的热传导率、冷却喷嘴等的冷却形式等各种要因来确定。另外，冷却前的钢板的温度由于从加热炉经轧钢机到冷却装置的时间、轧制方法等要因而变动。
本发明基于该发现而完成，参照图1～图5进行详细说明。图1是表示用于实施本发明的第1实施方式中的冷却方法的冷却装置的模式图。图2是表示本实施方式中的冷却装置的前段区域处的钢板长度方向的水量密度分布的说明图。图3是表示本实施方式中的冷却装置的后段区域处的钢板长度方向的水量密度分布的说明图。图4是表示本实施方式中的钢板长度方向上的该钢板的表面温度分布的说明图。图5是表示本实施方式中的冷却装置的出来侧的钢板的表面温度分布的说明图。
如图1所示，与本实施方式中的冷却装置4相邻接地设有厚钢板的轧钢机1。冷却装置4包括:测长辊2，钢板位置检测传感器3，冷却喷嘴4c，三通阀5，流量调节阀6，集管7和控制部8。冷却装置4被2分割为前段区域4a和后段区域4b。冷却喷嘴4c，为了向冷却对象钢板P的上面以及下面喷洒冷却水，相对于该钢板P在长度方向以及宽度方向上设置多个。另外，各冷却喷嘴4c被设置在从集管7分支的配管的前端，在各配管的中途，在前段区域4a设有三通阀5和流量调节阀6，在后段区域4b设有流量调节阀6。控制部8，基于测长辊2以及钢板位置检测传感器3的检测信息跟踪钢板P的位置，通过该跟踪信息，调整控制三通阀5以及流量调节阀6的开度。
另外，冷却对象的钢板P为了方便而被分割为前端区域(从钢板前端向钢板长度方向中心部侧例如0.5～2m的区域)l₁、前部区域(从前端区域与前部区域的边界部向钢板长度方向中心部侧例如4～10m的区域)l₂和中央部区域(比前部区域与中央部区域的边界部更靠钢板长度方向中心部侧的区域)3个区域，调整控制从冷却装置4供给的冷却水量。这3个区域的范围由例如流量调节阀6的响应速度与钢板的输送速度的关系、水量密度、冷却结束时的钢板的温度等冷却条件来确定。另外，也由冷却前的钢板的温度分布来确定。而且，该冷却前的钢板的温度分布由于从加热炉经轧钢机到冷却装置的时间、轧制方法、钢板的热传递率、材质等各种要因而变动。
在本实施方式中，首先在通过轧钢机1进行完热轧的冷却对象钢板P在轧制线(パスライン)上移动向冷却装置4时，该钢板P的前端由钢板位置检测传感器3检测出。然后，钢板P的前端的检测信息被输入控制部8。接下来，通过测长辊2求出向钢板P的移动距离，将该移动距离输入控制部8。通过这两个输入信息，控制部8跟踪输送中的钢板P的位置。
接下来，对于控制部8对流量调节阀6、三通阀5的控制进行说明。首先，在钢板P的前端进入冷却装置4之前，在冷却装置4的前段区域4a以及后段区域4b，以水量密度变为Q_front的方式收缩流量调节阀6的开度而通水。进而，以将位于前段区域4a的三通阀5向离线(オフライン)侧(偏离钢板P的轧制线的一侧)打开的方式，控制流量调节阀6以及三通阀5。由此，变成这样的状态:在前段区域4a向离线侧排出水量密度Q_front的冷却水，另外，在后段区域4b从冷却喷嘴4c喷洒水量密度Q_front的冷却水。
在该状态下，钢板P的前端进入冷却装置4内，钢板P逐渐通过上下的各冷却喷嘴4c之间。此时，在冷却装置4的前段区域4a，在所有各冷却喷嘴4c，在钢板P的前端区域l₁通过冷却喷嘴4c位置(各冷却喷嘴4c所设置的位置)、钢板P的前部区域l₂到达冷却喷嘴4c位置时，将三通阀5逐渐向在线(オンライン)侧切换，通过设置在钢板长度方向上的各冷却喷嘴4c逐渐开始向钢板P喷洒冷却水。然后，在从这之后到钢板P的前部区域l₂通过完各冷却喷嘴4c位置的期间内，逐渐增加各流量调节阀6的开度，在钢板P的该前部区域l₂穿过之前变为完全打开。由此，从前段区域4a的各冷却喷嘴4c喷洒的冷却水量密度从Q_front逐渐增加而到达基准水量密度Qo。
另一方面，在冷却装置4的后段区域4b，钢板P的前端在以冷却水量密度Q_front从各冷却喷嘴4c洒水的过程中进入，由此开始钢板P的冷却。然后，在钢板P的前部区域l₂到达各冷却喷嘴4c的位置时，如上述同样开始逐渐增加各流量调节阀6的开度，在该前部区域l₂穿过之前变为完全打开。
通过这样的冷却方法，例如在厚钢板P的前部具有图4所示的温度的情况下，从位于冷却装置4的前段区域4a的冷却喷嘴4c喷洒的冷却水的水量密度变为图2所示的样子，进而，从位于冷却装置4的后段区域4b的冷却喷嘴4c喷洒的冷却水的水量密度变为图3所示的样子。其结果，从冷却装置4出来的钢板P的温度变为图5所示那样的良好的温度分布。另一方面，在不使用本发明而仅实施停止前端区域的洒水的遮蔽控制的情况下，如图6所示那样前端区域与前部区域的边界处的温度偏差较大。另外，图6是表示以往的冷却装置的出来侧的钢板的表面温度分布的说明图。
接下来，对于本实施方式中的厚钢板P的后部的冷却方法进行说明。厚钢板P的后部的遮蔽部分与非遮蔽部分的边界的温度下降如上所述，比前部小，但优选防止该温度下降，所以下面进行说明。
冷却对象钢板P为了方便而被分割为后端区域(从钢板后端朝向钢板长度方向中心部侧的区域)、后部区域(从后端区域朝向钢板长度方向中心部侧的区域)和中央部区域这3个区域，而调整控制从冷却装置4供给的冷却水量。这3个区域的范围由例如流量调节阀6的响应速度与钢板的输送速度的关系、水量密度、冷却结束时的钢板的温度等冷却条件来确定。另外，也由冷却前的钢板的温度分布来确定。而且，该冷却前的钢板的温度分布由于从加热炉经轧钢机到冷却装置的时间、轧制方法、钢板的热传递率、材质等各种要因而变动。
该厚钢板P的后部在冷却装置4内的通过按照中央部区域、后部区域、后端区域的顺序，所以在冷却装置4的前段区域4a，在厚钢板P的中央部区域的通过过程中以基准水量密度Qo洒水冷却，但在厚钢板P的后部区域到达冷却喷嘴4c位置时，逐渐收缩设置在该冷却喷嘴4c上的流量调节阀6的开度，到后端区域到达为止，水量密度变为上述Q_front。然后，在后端区域到达冷却喷嘴4c位置时，将三通阀5切换到离线侧而将冷却水向离线侧排出，停止向后端区域喷洒冷却水。在冷却装置4的从进入侧到出来侧方向的冷却喷嘴4c，随着向厚钢板P的后部移动而逐渐进行该操作。另外，在冷却装置4的后段区域4b，在厚钢板P的中央部区域通过的过程中与上述同样以基准水量密度Qo洒水冷却，但在厚钢板P的后部区域到达冷却喷嘴4c的下方时，逐渐收缩设置在该冷却喷嘴4c上的流量调节阀6的开度，在后端区域到达时，水量密度变为上述Q_front。然后，在维持该开度的状态下将后端区域洒水冷却。
实施例
参照表1、表2，与比较例一起说明本发明的实施例。表1是表示厚钢板1～3的各自的板厚、板宽、板长以及冷却装置通过前的温度分布的表。表2是表示以60m/min的速度输送同时通过冷却装置冷却表1所示的厚钢板1～3时的实施例1～3与比较例1、2的水量密度与冷却后的厚钢板的温度分布的表。
在本发明的实施例中，是将冷却喷嘴4c在钢板输送方向(钢板长度方向)上配置24列、在与该钢板输送方向垂直的方向(钢板宽度方向)上配置70根的冷却装置，而且，将前段区域4a设为到冷却喷嘴4c的第12列，将后段区域4b设为到这以后的第24列。另外，三通阀以及流量调整阀、控制部等设为与图1同样的结构。另外，钢板的前端区域l₁设为距钢板前端1m，前部区域l₂设为距前端区域l₁与前部区域l₂的边界部4m，中央部区域设为前部区域l₂与中央部区域的边界部之后。
该表2的实施例1是在厚钢板1的后部区域、后端区域不使用本发明而以基准水量密度冷却时的例子，实施例2、3是在前部区域、前端区域以及后部区域、后端区域应用了本发明的例子。另外，前部区域通过冷却装置时的前段区域的水量密度Q_front相对于基准水量密度Qo，在实施例1中设为从90体积％开始、在实施例2中设为从82体积％开始、在实施例3中设为从95体积％开始，后部区域通过完冷却装置时的后段区域的水量密度相对于基准水量密度Qo，在实施例2中设为82体积％、在实施例3中设为95体积％，为80～95体积％的范围内，实施例1～3是应用了本发明的例子。
在实施例1～3中，如表2的最大温度偏差一栏所示，表示冷却后的钢板的温度分布的最小值与最大值的差的最大温度偏差都减小到20℃以下。另一方面，比较例1是钢板的前部区域、后部区域处的冷却装置前段、后段的冷却水的水量密度偏出本发明的上限时的例子(97体积％)，比较例2是偏出本发明的水量密度的下限时的例子(75体积％)。任何情况下冷却后的钢板的最大温度偏差都变得比实施例1～3大幅度增大(在比较例1中为27℃，在比较例2中为29℃)，冷却后的钢板形状也恶化。
如上所述，根据本发明，能够在钢板的长度方向上抑制遮蔽的厚钢板的前端区域与非遮蔽部分的前部区域的边界部的大幅度的温度下降，能够使钢板前端区域、前部区域的形状良好，并且能够抑制钢板长度方向的材质变化。另外，优选在厚钢板的后部也能够使钢板的形状以及材质更良好。综合上述，根据本发明，能够提高钢板输送方向的均匀冷却性，实现材质的均匀化和钢板平坦度改善。
上面，一边参照附图一边对本发明的优选的实施方式进行了说明，但不言而谕，本发明并不限定于该例子。只要是本领域技术人员，很明显在权利要求所记载的范围内能够想到各种变形例或者修正例，这些变形例或者修正例当然属于本发明的技术范围。
表1


通过本发明能够提高钢板输送方法的均匀冷却性。