熱軋鋼板冷卻方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種熱軋鋼板冷卻方法，具有：目標比率設定工序，根據(jù)熱軋鋼板的上下傳熱系數(shù)比率(X)與上述熱軋鋼板的溫度標準偏差(Y)的相關數(shù)據(jù)，將上述溫度標準偏差(Y)成為最小值(Ymin)的上下傳熱系數(shù)比率(X1)設定為目標比率(Xt)；以及冷卻控制工序，控制冷卻區(qū)間中的上述熱軋鋼板的上表面冷卻排熱量與下表面冷卻排熱量的至少一方，以使上述冷卻區(qū)間中的上述熱軋鋼板的上下傳熱系數(shù)比率(X)與上述目標比率(Xt)一致。
【專利說明】熱軋鋼板冷卻方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對由精軋機熱軋的熱軋鋼板進行冷卻的熱軋鋼板冷卻方法。
【背景技術】
[0002]例如，汽車及工業(yè)機械等所使用的熱軋鋼板，一般經(jīng)由粗軋工序及精軋工序來制造。圖21是模式地表示現(xiàn)有的熱軋鋼板制造方法的圖。在熱軋鋼板的制造工序中，首先，在通過粗軋機201軋制了對調(diào)整為規(guī)定組成的鋼液進行連續(xù)鑄造而得到的板坯S之后，進一步通過由多個軋機機架202a?202d構成的精軋機203進行熱軋，而形成規(guī)定厚度的熱軋鋼板H。此后，該熱軋鋼板H在由從冷卻裝置211注水的冷卻水冷卻之后，通過卷取裝置212卷取成卷材狀。
[0003]冷卻裝置211 —般是用于對從精軋機203搬送來的熱軋鋼板H實施所謂的層流冷卻的設備。該冷卻裝置211為,對于在輸出棍道上移動的熱軋鋼板H的上表面,從垂直方向的上方經(jīng)由冷卻噴嘴將冷卻水噴射為噴流水，并且對于熱軋鋼板H的下表面，經(jīng)由管層流將冷卻水噴射為噴流水，由此冷卻熱軋鋼板H。
[0004]而且，在以往，例如在專利文獻I中公開有一種技術，通過使厚鋼板上下表面的表面溫度差降低，來防止該鋼板的形狀不良。根據(jù)該專利文獻I所公開的技術，在基于冷卻裝置的冷卻時，根據(jù)用溫度計同時測定鋼板的上表面及下表面的表面溫度而得到的表面溫度差，來調(diào)整向鋼板的上表面和下表面供給的冷卻水的水量比。
[0005]此外，例如在專利文獻2中公開有一種技術，在精軋機的鄰接的兩個機架間利用噴射來進行被軋制件的冷卻，由此使被軋制件的Υ-α相變開始及完成，防止機架間的板通過性惡化。
[0006]此外，例如在專利文獻3中公開有一種技術，通過設置在軋機出口側的陡度計來測定鋼板前端的陡度，并根據(jù)所測定的該陡度而在寬度方向上改變并調(diào)整冷卻水流量，由此防止鋼板的穿孔。
[0007]進一步，例如在專利文獻4中公開有一種技術，以消除熱軋鋼板的板寬方向上的波形狀的板厚分布、使板寬方向的板厚均勻化為目的進行控制，以使熱軋鋼板的板寬方向上的最高傳熱系數(shù)與最低傳熱系數(shù)之差收斂在規(guī)定值的范圍內(nèi)。
[0008]此處，通過圖21所示的制造方法而制造的熱軋鋼板H，例如有時如圖22所示那樣，在冷卻裝置211的輸出輥道(以下有時記載為“R0T”)的搬送輥220上沿軋制方向(圖22中的箭頭方向)產(chǎn)生波形狀。在該情況下，熱軋鋼板H的上表面和下表面的冷卻會產(chǎn)生偏差。即，存在的問題為，由于由熱軋鋼板H本身具有的波形狀引起的冷卻偏差，而不能夠?qū)堉品较蜻M行均勻的冷卻。
[0009]因此，例如在專利文獻5中公開有一種技術，在沿軋制方向形成了波形狀的鋼板中，為了使該鋼板的冷卻均勻化，而使上部冷卻與下部冷卻的冷卻能力相同，以使該鋼板上部的附著水與下部的輥道輥之間的距離的影響最小化。
[0010]現(xiàn)有技術文獻[0011]專利文獻
[0012]專利文獻1:日本特開2005-74463號公報
[0013]專利文獻2:日本特開平5-337505號公報
[0014]專利文獻3:日本特開2005-271052號公報
[0015]專利文獻4:日本特開2003-48003號公報
[0016]專利文獻5:日本特開平6-328117號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]發(fā)明要解決的課題
[0018]但是，專利文獻I的冷卻方法，未考慮熱軋鋼板沿軋制方向具有波形狀的情況。在上述的具有波形狀的熱軋鋼板H中，如圖22所示，有時在波形狀的底部與搬送輥220局部地接觸。此外，熱軋鋼板H有時在波形狀底部，與作為用于防止熱軋鋼板H落入搬送輥220彼此之間的支撐而設置的護板(圖22中未圖示)局部地接觸。在波形狀的熱軋鋼板H中，與搬送輥220、護板局部地接觸的部分，與其他部分相比，由于接觸排熱而容易被冷卻。因此，存在熱軋鋼板H被不均勻地冷卻的問題。S卩，在專利文獻I中并未考慮如下情況:由于熱軋鋼板為波形狀，因此搬送輥、護板與熱軋鋼板局部地接觸，該接觸部分由于接觸排熱而容易被冷卻。因此，有時不能夠?qū)⑷绱诵纬刹ㄐ螤畹臒彳堜摪寰鶆虻乩鋮s。
[0019]此外，專利文獻2所記載的技術為，使硬度比較低(較軟)的超低碳鋼在精軋機的機架間Υ-α相變，而并非以進行均勻的冷卻為目的。此外，專利文獻2的發(fā)明并未涉及被軋制件沿軋制方向具有波形狀的情況、被軋制件為抗拉強度(TS)800MPa以上的被稱為高強度鋼的鋼材的情況的冷卻，因此在被軋制件為具有波形狀的熱軋鋼板的情況、為硬度比較高的鋼材的情況下，有可能不能夠進行均勻的冷卻。
[0020]此外，在專利文獻3的冷卻方法中，測定鋼板的寬度方向的陡度，而調(diào)整該陡度較高的部分的冷卻水流量。但是，當變更鋼板的板寬方向的冷卻水流量時，難以使該鋼板的板寬方向的溫度均勻。并且，在專利文獻3中也未考慮熱軋鋼板沿軋制方向具有波形狀的情況，如上述那樣，有時不能夠?qū)彳堜摪寰鶆虻乩鋮s。
[0021]此外，專利文獻4的冷卻是精軋機軋輥咬入緊前的熱軋鋼板的冷卻，因此不能夠應用于被精軋成為規(guī)定厚度的熱軋鋼板。并且，在專利文獻4中也未考慮熱軋鋼板沿軋制方向形成為波形狀的情況，如上述那樣，有時不能夠?qū)彳堜摪逑鄬τ谄滠堉品较蚓鶆虻乩鋮s。
[0022]此外，在專利文獻5的冷卻方法中，上部冷卻的冷卻能力，除了基于從上部注水噴嘴向鋼板供給的冷卻水的冷卻以外，還包括基于鋼板上部的附著水的冷卻。該附著水受到鋼板所形成的波形狀的陡度、鋼板的板通過速度的影響，因此不能夠嚴格地確定附著水對鋼板的冷卻能力。于是，難以正確地控制上部冷卻的冷卻能力。因此，也難以使上部冷卻與下部冷卻的冷卻能力相同。而且，雖然例示出在使上部冷卻與下部冷卻的冷卻能力相同時、其冷卻能力的決定方法的一例，但并未公開普遍的決定方法。因此，專利文獻5的冷卻方法有時不能夠?qū)彳堜摪寰鶆虻乩鋮s。
[0023]本發(fā)明是鑒于上述問題而進行的，其目的在于對由精軋機熱軋的熱軋鋼板進行均勻地冷卻。[0024]用于解決課題的手段
[0025]本發(fā)明為了解決上述課題并實現(xiàn)所述目的，而采用以下的手段。
[0026]即:
[0027](I)本發(fā)明一個方案的熱軋鋼板冷卻方法為，對由精軋機熱軋的熱軋鋼板、在設置在其板通過路徑上的冷卻區(qū)間中進行冷卻，該熱軋鋼板冷卻方法具有:目標比率設定工序，根據(jù)表示預先通過實驗在使上述熱軋鋼板的陡度及板通過速度為恒定值的條件下求出的、上述熱軋鋼板的上下表面的傳熱系數(shù)的比率即上下傳熱系數(shù)比率X與上述熱軋鋼板的冷卻中或冷卻后的溫度標準偏差Y之間的相關關系的相關數(shù)據(jù)，將上述溫度標準偏差Y成為最小值Ymin的上下傳熱系數(shù)比率Xl設定為目標比率Xt ;以及冷卻控制工序，控制上述冷卻區(qū)間中的上述熱軋鋼板的上表面冷卻排熱量與下表面冷卻排熱量的至少一方，以使上述冷卻區(qū)間中的上述熱軋鋼板的上下傳熱系數(shù)比率X與上述目標比率Xt —致。
[0028](2)在上述(I)所述的熱軋鋼板冷卻方法中，也可以為，在上述目標比率設定工序中，根據(jù)上述相關數(shù)據(jù)，將上述溫度標準偏差Y收斂在從最小值Yrnin到最小值Ymin+10°C以內(nèi)的范圍內(nèi)的上下傳熱系數(shù)比率X設定為上述目標比率Xt。
[0029](3)在上述⑴或⑵所述的熱軋鋼板冷卻方法中，也可以為，對于上述陡度及上述板通過速度的值不同的多個條件的每個準備上述相關數(shù)據(jù)，在上述目標比率設定工序中，根據(jù)上述多個相關數(shù)據(jù)中、與上述陡度及上述板通過速度的實測值相應的相關數(shù)據(jù)，來設定上述目標比率Xt。
[0030](4)在上述(3)所述的熱軋鋼板冷卻方法中，也可以為，上述相關數(shù)據(jù)是用回歸式來表示上述上下傳熱系數(shù)比率X與上述溫度標準偏差Y之間的相關關系的數(shù)據(jù)。
[0031](5)在上述(4)所述的熱軋鋼板冷卻方法中，也可以為，上述回歸式通過線性回歸來導出。
[0032](6)在上述(3)所述的熱軋鋼板冷卻方法中，也可以為，上述相關數(shù)據(jù)是用表來表示上述上下傳熱系數(shù)比率X與上述溫度標準偏差Y之間的相關關系的數(shù)據(jù)。
[0033](7)在上述⑴或⑵所述的熱軋鋼板冷卻方法中，也可以進一步具有:溫度測定工序，按時間序列測定上述冷卻區(qū)間的下游側的上述熱軋鋼板的溫度；溫度平均值計算工序，根據(jù)上述溫度的測定結果來計算上述溫度的時間序列平均值；以及冷卻排熱量調(diào)整工序，調(diào)整上述冷卻區(qū)間中的上述熱軋鋼板的上述上表面冷卻排熱量與上述下表面冷卻排熱量的合計值，以使上述溫度的時間序列平均值與規(guī)定的目標溫度一致。
[0034](8)在上述⑴或⑵所述的熱軋鋼板冷卻方法中，也可以進一步具有:溫度測定工序，按時間序列測定上述冷卻區(qū)間的下游側的上述熱軋鋼板的溫度；變動速度測定工序，按時間序列測定與上述冷卻區(qū)間的下游側的上述熱軋鋼板的溫度測定部位為相同部位的上述熱軋鋼板的鉛垂方向的變動速度；控制方向決定工序，在設上述熱軋鋼板的鉛垂方向的朝上方向為正的情況下，在上述變動速度為正的區(qū)域中，在相對于上述熱軋鋼板的波形狀I個周期以上的范圍的平均溫度、上述熱軋鋼板的溫度低的情況下，將上述上表面冷卻排熱量減少的方向及上述下表面冷卻排熱量增加的方向的至少一個方向決定為控制方向，在相對于上述平均溫度、上述熱軋鋼板的溫度高的情況下，將上述上表面冷卻排熱量增加的方向及上述下表面冷卻排熱量減少的方向的至少一個方向決定為上述控制方向，在上述變動速度為負的區(qū)域中，在相對于上述平均溫度、上述熱軋鋼板的溫度低的情況下，將上述上表面冷卻排熱量增加的方向及上述下表面冷卻排熱量減少的方向的至少一個方向決定為上述控制方向，在相對于上述平均溫度、上述熱軋鋼板的溫度高的情況下，將上述上表面冷卻排熱量減少的方向及上述下表面冷卻排熱量增加的方向的至少一個方向決定為上述控制方向；以及冷卻排熱量調(diào)整工序，根據(jù)通過上述控制方向決定工序決定的上述控制方向，來調(diào)整上述冷卻區(qū)間中的上述熱軋鋼板的上述上表面冷卻排熱量及上述下表面冷卻排熱量的至少一方。
[0035](9)在上述⑶所述的熱軋鋼板冷卻方法中，也可以為，上述冷卻區(qū)間沿上述熱軋鋼板的板通過方向被分割為多個分割冷卻區(qū)間，在上述溫度測定工序及上述變動速度測定工序中，在上述分割冷卻區(qū)間的每個邊界按時間序列測定上述熱軋鋼板的溫度及變動速度；在上述控制方向決定工序中，根據(jù)上述分割冷卻區(qū)間的每個邊界的上述熱軋鋼板的溫度及變動速度的測定結果，對上述分割冷卻區(qū)間的每個決定上述熱軋鋼板的上下表面的冷卻排熱量的增減方向；在上述冷卻排熱量調(diào)整工序中，為了根據(jù)對上述分割冷卻區(qū)間的每個決定的上述控制方向、在上述分割冷卻區(qū)間的每個中調(diào)整上述熱軋鋼板的上述上表面冷卻排熱量及上述下表面冷卻排熱量的至少一方，而進行反饋控制或前饋控制。
[0036](10)在上述(9)所述的熱軋鋼板冷卻方法中，也可以進一步具有:測定工序，在上述分割冷卻區(qū)間的每個邊界測定上述熱軋鋼板的上述陡度或上述板通過速度；以及冷卻排熱量修正工序，根據(jù)上述陡度或上述板通過速度的測定結果，修正上述分割冷卻區(qū)間的每個中的上述熱軋鋼板的上述上表面冷卻排熱量及上述下表面冷卻排熱量的至少一方。
[0037](11)在上述(I)或⑵所述的熱軋鋼板冷卻方法中，也可以進一步具有后冷卻工序，該后冷卻工序為，在上述冷卻區(qū)間的下游側對上述熱軋鋼板進一步進行冷卻，以使其進入上述熱軋鋼板的溫度標準偏差被容許的范圍。
[0038](12)在上述(I)或⑵所述的熱軋鋼板冷卻方法中，也可以為，上述冷卻區(qū)間中的上述熱軋鋼板的板通過速度被設定在550m/min以上、機械的極限速度以下的范圍內(nèi)。
[0039](13)在上述(I)或⑵所述的熱軋鋼板冷卻方法中，也可以為，上述熱軋鋼板的抗拉強度為800MPa以上。
[0040](14)在上述(12)所述的熱軋鋼板冷卻方法中，也可以為，上述精軋機由多個軋機機架構成，該熱軋鋼板冷卻方法進一步具備在上述多個軋機機架彼此之間進行上述熱軋鋼板的輔助冷卻的輔助冷卻工序。
[0041](15)在上述(I)或⑵所述的熱軋鋼板冷卻方法中，也可以為，在上述冷卻區(qū)間中，設置有具有對上述熱軋鋼板的上表面噴出冷卻水的多個頭的上側冷卻裝置和具有對上述熱軋鋼板的下表面噴出冷卻水的多個頭的下側冷卻裝置，通過對上述各頭進行開啟關閉控制來調(diào)整上述上表面冷卻排熱量及上述下表面冷卻排熱量。
[0042](16)在上述(I)或⑵所述的熱軋鋼板冷卻方法中，也可以為，在上述冷卻區(qū)間中，設置有具有對上述熱軋鋼板的上表面噴出冷卻水的多個頭的上側冷卻裝置和具有對上述熱軋鋼板的下表面噴出冷卻水的多個頭的下側冷卻裝置，通過對上述各頭的水量密度、壓力及水溫的至少一個進行控制來調(diào)整上述上表面冷卻排熱量及上述下表面冷卻排熱量。
[0043](17)在上述(I)或(2)所述的熱軋鋼板冷卻方法中，也可以為，上述冷卻區(qū)間中的冷卻，在上述熱軋鋼板的溫度為600°C以上的范圍內(nèi)進行。
[0044]發(fā)明的效果[0045]本申請發(fā)明人銳意調(diào)查了在使熱軋鋼板的陡度及板通過速度為恒定值的條件下、熱軋鋼板的上下表面的傳熱系數(shù)的比率即上下傳熱系數(shù)比率X與熱軋鋼板的冷卻中或冷卻后的溫度標準偏差Y之間的相關關系，由此發(fā)現(xiàn)通過將上下傳熱系數(shù)比率X控制為特定的值，能夠使溫度標準偏差Y最小化(即能夠?qū)彳堜摪寰鶆虻乩鋮s)。
[0046]因此，根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)預先通過實驗求出的、熱軋鋼板的上下傳熱系數(shù)比率X與溫度標準偏差Y的相關數(shù)據(jù)，將溫度標準偏差Y成為最小值Ymin的上下傳熱系數(shù)比率Xl設定為目標比率Xt，并控制熱軋鋼板的上表面冷卻排熱量與下表面冷卻排熱量的至少一方，以使冷卻區(qū)間中的熱軋鋼板的上下傳熱系數(shù)比率X與上述的目標比率Xt —致，因此能夠?qū)⒂删垯C熱軋并形成波形狀的熱軋鋼板均勻地冷卻。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0047]圖1是表示用于實現(xiàn)本發(fā)明的一個實施方式的熱軋鋼板冷卻方法的熱軋設備I的說明圖。
[0048]圖2是表示設置在熱軋設備I中的冷卻裝置14的構成的概略的說明圖。
[0049]圖3是表示在使熱軋鋼板H的陡度與板通過速度為恒定值的條件下求出的、上下傳熱系數(shù)比率X與溫度標準偏差Y之間的相關關系的曲線圖。
[0050]圖4是表示根據(jù)圖3所示的相關關系來探索溫度標準偏差Y的最小點(最小值Ymin)的方法的說明圖。
[0051]圖5是表示通常操作中的代表性的帶鋼的ROT內(nèi)冷卻的熱軋鋼板H的溫度變動與陡度之間的關系的曲線圖，上側的曲線圖表示與離卷材前端的距離或定點經(jīng)過時間相對的溫度變動，下側的曲線圖表示與離卷材前端的距離或定點經(jīng)過時間相對的陡度。
[0052]圖6是表示通常操作中的代表性的帶鋼的ROT內(nèi)冷卻的熱軋鋼板H的溫度變動與陡度之間的關系的曲線圖。
[0053]圖7是表示在熱軋鋼板H的變動速度為正的區(qū)域中熱軋鋼板H的溫度相對于熱軋鋼板H的平均溫度變低、在變動速度為負的區(qū)域中熱軋鋼板H的溫度變高的情況下，使上表面冷卻排熱量減少、使下表面冷卻排熱量增加時的熱軋鋼板H的溫度變動與陡度之間的關系的曲線圖。另外，熱軋鋼板H的波形狀的陡度是指用I個周期量的軋制方向的長度除波形狀的振幅而得到的值。
[0054]圖8是表示在熱軋鋼板H的變動速度為正的區(qū)域中熱軋鋼板H的溫度相對于熱軋鋼板H的平均溫度變低、在變動速度為負的區(qū)域中熱軋鋼板H的溫度變高的情況下，使上表面冷卻排熱量增加、使下表面冷卻排熱量減少時的熱軋鋼板H的溫度變動與陡度之間的關系的曲線圖。
[0055]圖9是表示在使上下傳熱系數(shù)比率X和板通過速度為恒定值的條件下求出的、熱軋鋼板H的陡度與溫度標準偏差Y之間的相關關系的曲線圖。
[0056]圖10是表示對陡度的值不同的多個條件(但板通過速度恒定)的每個求出的、上下傳熱系數(shù)比率X與溫度標準偏差Y之間的相關關系的曲線圖。
[0057]圖11是表示在使上下傳熱系數(shù)比率X和陡度為恒定值的條件下求出的、熱軋鋼板H的板通過速度與溫度標準偏差Y之間的相關關系的曲線圖。
[0058]圖12是表示對板通過速度的值不同的多個條件(但陡度恒定)的每個求出的、上下傳熱系數(shù)比率X與溫度標準偏差Y之間的相關關系的曲線圖。
[0059]圖13是表示熱軋設備I中的冷卻裝置14周邊的詳細情況的說明圖。
[0060]圖14是表示冷卻裝置14的變形例的說明圖。
[0061]圖15是表示在熱軋鋼板H的板寬方向上形成有溫度標準偏差的情況的說明圖。
[0062]圖16是表示用于實現(xiàn)其他實施方式的熱軋鋼板H的冷卻方法的熱軋設備2的說明圖。
[0063]圖17是表示熱軋設備2中配設的冷卻裝置114的構成的概略的說明圖。
[0064]圖18A是表示熱軋鋼板H的最下點與搬送輥132接觸的情況的說明圖。
[0065]圖18B是表示熱軋鋼板H的最下點與搬送輥132及護板133接觸的情況的說明圖。
[0066]圖19A是表示熱軋鋼板H的板通過速度為低速的情況下的熱軋鋼板H的溫度的時效變化的曲線圖。
[0067]圖19B是表示熱軋鋼板H的板通過速度為高速的情況下的熱軋鋼板H的溫度的時效變化的曲線圖。
[0068]圖20是能夠進行機架間冷卻的精軋機113的說明圖。
[0069]圖21是表示現(xiàn)有的熱軋鋼板H的制造方法的說明圖。
[0070]圖22是表示現(xiàn)有的熱軋鋼板H的冷卻方法的說明圖。
【具體實施方式】
[0071]以下，作為本發(fā)明的一個實施方式，參照附圖來說明對例如汽車及工業(yè)機械等所使用的熱軋鋼板進行冷卻的熱軋鋼板冷卻方法。
[0072]圖1模式地表示用于實現(xiàn)本實施方式的熱軋鋼板冷卻方法的熱軋設備I的例子。該熱軋設備I是以用輥上下夾著加熱了的板坯S而連續(xù)地軋制、使其變薄到最小1_并將其卷取為目的的設備。
[0073]該熱軋設備I具備:用于加熱板坯S的加熱爐11 ;將在該加熱爐11中加熱了的板坯S沿寬度方向進行軋制的寬度方向軋機16 ;將該沿寬度方向軋制了的板坯S從上下方向軋制成為粗軋料的粗軋機12 ;將粗軋料進一步連續(xù)地熱精軋到規(guī)定厚度的精軋機13 ;將由該精軋機13熱精軋的熱軋鋼板H通過冷卻水冷卻的冷卻裝置14 ;以及將通過冷卻裝置14冷卻的熱軋鋼板H卷取成卷材狀的卷取裝置15。
[0074]在加熱爐11中配設有通過對經(jīng)由裝入口從外部搬入來的板坯S噴出火焰而將板坯S加熱的側向燃燒器、軸流燃燒器以及頂部燃燒器。被搬入加熱爐11中的板坯S，在各區(qū)域中形成的各加熱帶中依次被加熱，并且在最終區(qū)域中形成的均熱帶中利用頂部燃燒器將板坯S均等加熱，由此進行用于能夠以最佳溫度進行搬送的保熱處理。當加熱爐11中的加熱處理全部結束時，板坯S被向加熱爐11外搬送，轉(zhuǎn)移到基于粗軋機12的軋制工序。
[0075]粗軋機12對于搬送來的板坯S，使其在遍及多個機架而配設的圓柱狀的旋轉(zhuǎn)輥的間隙中通過。例如，該粗軋機12僅通過在第一機架中上下地配設的工作輥12a來將板坯S進行熱軋而形成粗軋料。接著，通過由工作輥和支承輥構成的多個四輥式軋機12b，將通過了該工作輥12a的粗軋料進一步連續(xù)地軋制。結果，在該粗軋工序結束時，粗軋料被軋制到厚度30?60mm程度，并被向精軋機13搬送。
[0076]精軋機13將從粗軋機12搬送來的粗軋料精軋到其厚度成為幾mm程度。這些精軋機13使粗軋料在遍及6?7個機架而上下呈一直線地排列的精軋輥13a的間隙中通過，將其逐漸壓下。由該精軋機13精軋的熱軋鋼板H，通過后述的搬送輥32向冷卻裝置14搬送。
[0077]冷卻裝置14是用于對從精軋機13搬送來的熱軋鋼板H實施所謂層流冷卻的設備。如圖2所示，該冷卻裝置14具備:上側冷卻裝置14a，對在輸出輥道的搬送輥32上移動的熱軋鋼板H的上表面，從上側的冷卻口 31噴射冷卻水；以及下側冷卻裝置14b，對熱軋鋼板H的下表面，從下側的冷卻口 31噴射冷卻水。對于上側冷卻裝置14a及下側冷卻裝置14b的每個分別設置有多個冷卻口 31。
[0078]此外，在冷卻口 31上連接有冷卻頭(省略圖示)。通過該冷卻口 31的個數(shù)來決定上側冷卻裝置14a及下側冷卻裝置14b的冷卻能力。另外，該冷卻裝置14也可以由上下分層流、管層流、噴射冷卻等的至少一個構成。此外，由該冷卻裝置14冷卻熱軋鋼板H的區(qū)間，相當于本發(fā)明中的冷卻區(qū)間。
[0079]如圖1所示，卷取裝置15以規(guī)定的卷取溫度卷取由冷卻裝置14冷卻的熱軋鋼板
H。由卷取裝置15卷取成卷材狀的熱軋鋼板H被向熱軋設備I外搬送。
[0080]接著，對通過如上述那樣構成的熱軋設備I而實現(xiàn)的本實施方式的熱軋鋼板冷卻方法進行說明。
[0081]另外，在以下的說明中，由精軋機13熱軋的熱軋鋼板H，如圖17所示，沿其軋制方向形成有表面高度(波高度)變動的波形狀。此外，在以下的說明中，在熱軋鋼板H的冷卻時，忽略積存在該熱軋鋼板H上的附著水的影響。實際上，根據(jù)本申請發(fā)明人進行調(diào)查的結果，發(fā)現(xiàn)積存在熱軋鋼板H上的附著水幾乎沒有影響。
[0082]本實施方式的熱軋鋼板冷卻方法具有目標比率設定工序和冷卻控制工序這兩個工序。
[0083]雖然詳細將后述，但在目標比率設定工序中，根據(jù)表示預先通過實驗在使熱軋鋼板H的陡度及板通過速度為恒定值的條件下求出的、熱軋鋼板H的上下表面的傳熱系數(shù)的比率即上下傳熱系數(shù)比率X與熱軋鋼板H的冷卻中或冷卻后的溫度標準偏差Y之間的相關關系的相關數(shù)據(jù)，將溫度標準偏差Y成為最小值Ymin的上下傳熱系數(shù)比率Xl設定為目標比率Xto
[0084]此外，在冷卻控制工序中，控制冷卻區(qū)間中的熱軋鋼板H的上表面冷卻排熱量與下表面冷卻排熱量的至少一方，以使冷卻區(qū)間(由冷卻裝置14冷卻熱軋鋼板H的區(qū)間)中的熱軋鋼板H的上下傳熱系數(shù)比率X與上述的目標比率Xt 一致。
[0085]上述的目標比率設定工序中使用的相關數(shù)據(jù)，在實際操作前(實際制造作為制品的熱軋鋼板H之前)，利用熱軋設備I而預先通過實驗來求出。以下，對目標比率設定工序中使用的相關數(shù)據(jù)的求出方法進行詳細說明。
[0086]首先，在由冷卻裝置14冷卻熱軋鋼板H之前，分別預先調(diào)整冷卻裝置14的上側冷卻裝置14a的冷卻能力(上側冷卻能力)和下側冷卻裝置14b的冷卻能力(下側冷卻能力)。該上側冷卻能力和下側冷卻能力，分別使用由上側冷卻裝置14a冷卻的熱軋鋼板H的上表面的傳熱系數(shù)和由下側冷卻裝置14b冷卻的熱軋鋼板H的下表面的傳熱系數(shù)來調(diào)整。
[0087]此處，對熱軋鋼板H的上表面和下表面的傳熱系數(shù)的計算方法進行說明。傳熱系數(shù)是用被傳熱體與熱載體的溫度差除從單位面積的每單位時間的冷卻排熱量(熱能)后的值(傳熱系數(shù)=冷卻排熱量/溫度差)。此處的溫度差是由冷卻裝置14入口側的溫度計測定的熱軋鋼板H的溫度與冷卻裝置14中使用的冷卻水的溫度之差。
[0088]此外，冷卻排熱量是將熱軋鋼板H的溫度差、比熱容以及質(zhì)量分別相乘后的值(冷卻排熱量=溫度差X比熱容X質(zhì)量)。即，冷卻排熱量是冷卻裝置14中的熱軋鋼板H的冷卻排熱量，是將由冷卻裝置14入口側的溫度計和出口側的溫度計分別測定的熱軋鋼板H的溫度之差、熱軋鋼板H的比熱容、以及由冷卻裝置14冷卻的熱軋鋼板H的質(zhì)量分別相乘后的值。
[0089]如上述那樣計算的熱軋鋼板H的傳熱系數(shù)分為熱軋鋼板H的上表面和下表面的傳熱系數(shù)。該上表面和下表面的傳熱系數(shù)例如使用如下那樣預先得到的比率來計算。
[0090]即，測定僅由上側冷卻裝置14a冷卻熱軋鋼板H的情況下的熱軋鋼板H的傳熱系數(shù)、和僅由下側冷卻裝置14b冷卻熱軋鋼板H的情況下的熱軋鋼板H的傳熱系數(shù)。
[0091]此時，使來自上側冷卻裝置14a的冷卻水量與來自下側冷卻裝置14b的冷卻水量相同。所測定的使用了上側冷卻裝置14a的情況下的傳熱系數(shù)與使用了下側冷卻裝置14b的情況下的傳熱系數(shù)的比率的倒數(shù)，成為使后述的上下傳熱系數(shù)比率X為“I”的情況下的上側冷卻裝置14a的冷卻水量與下側冷卻裝置14b的冷卻水量的上下比率。
[0092]然后，將如此得到的冷卻水量的上下比率、乘以冷卻熱軋鋼板H時的上側冷卻裝置14a的冷卻水量或下側冷卻裝置14b的冷卻水量，來計算上述的熱軋鋼板H的上表面和下表面的傳熱系數(shù)的比率(上下傳熱系數(shù)比率X)。
[0093]此外，在上述中，使用了僅由上側冷卻裝置14a和僅由下側冷卻裝置14b冷卻的熱軋鋼板H的傳熱系數(shù)，但也可以使用由上側冷卻裝置14a和下側冷卻裝置14b雙方冷卻的熱軋鋼板H的傳熱系數(shù)。即，也可以為，測定變更了上側冷卻裝置14a和下側冷卻裝置14b的冷卻水量的情況下的熱軋鋼板H的傳熱系數(shù)，使用該傳熱系數(shù)的比率來計算熱軋鋼板H的上表面與下表面的傳熱系數(shù)的比率。
[0094]如以上那樣，計算熱軋鋼板H的傳熱系數(shù)，根據(jù)熱軋鋼板H的上表面與下表面的傳熱系數(shù)的上述比率(上下傳熱系數(shù)比率X)，來計算熱軋鋼板H的上表面與下表面的傳熱系數(shù)。
[0095]此后，使用該熱軋鋼板H的上下傳熱系數(shù)比率X，根據(jù)圖3來分別調(diào)整上側冷卻裝置14a和下側冷卻裝置14b的冷卻能力。圖3的橫軸表示熱軋鋼板H的上表面的平均傳熱系數(shù)與下表面的平均傳熱系數(shù)之比(即，與上下傳熱系數(shù)比率X同義)，縱軸表示熱軋鋼板H的軋制方向上的最大溫度與最小溫度的溫度的標準偏差(溫度標準偏差Y)。
[0096]此外，圖3是表示在使熱軋鋼板H的波形狀的陡度與熱軋鋼板H的板通過速度為恒定值的條件下，調(diào)整上側冷卻裝置14a和下側冷卻裝置14b的冷卻能力，由此在使熱軋鋼板H的上下傳熱系數(shù)比率X變動的同時，實測冷卻后的熱軋鋼板H的溫度標準偏差Y而得到的、上下傳熱系數(shù)比率X與溫度標準偏差Y之間的相關關系的數(shù)據(jù)(相關數(shù)據(jù))。
[0097]參照圖3可知，溫度標準偏差Y與上下傳熱系數(shù)比率X之間的相關關系為，在上下傳熱系數(shù)比率X為“I”時溫度標準偏差Y成為最小值Ymin的、V字形的關系。
[0098]另外，熱軋鋼板H的波形狀的陡度是指，用I個周期量的軋制方向的長度除波形狀的振幅后的值。圖3是在設熱軋鋼板H的陡度為2%、設板通過速度為600m/min(10m/sec)的條件下得到的上下傳熱系數(shù)比率X與溫度標準偏差Y的相關數(shù)據(jù)。溫度標準偏差Y可以在熱軋鋼板H的冷卻中測定，還可以在冷卻后測定。此外，在圖3中，熱軋鋼板H的目標冷卻溫度為600°C以上的溫度、例如800°C。
[0099]在目標比率設定工序中，根據(jù)如上述那樣預先通過實驗求出的相關數(shù)據(jù)，將溫度標準偏差Y成為最小值Ymin的上下傳熱系數(shù)比率Xl設定為目標比率Xt。該相關數(shù)據(jù)也可以作為用表(表形式)來表示上下傳熱系數(shù)比率X與溫度標準偏差Y之間的相關關系的數(shù)據(jù)(表數(shù)據(jù))來準備，或者，還可以作為用公式(例如回歸式)來表示上下傳熱系數(shù)比率X與溫度標準偏差Y之間的相關關系的數(shù)據(jù)來準備。
[0100]例如，在作為用回歸式來表示上下傳熱系數(shù)比率X與溫度標準偏差Y之間的相關關系的數(shù)據(jù)而準備相關數(shù)據(jù)的情況下，圖3所示的V字的線夾著谷底部而在兩側大致直線狀地描繪，因此也可以通過對該線進行直線回歸來導出回歸式。如果為線性分布，則用試驗材料進行確認的次數(shù)、用于計算預測的校正的次數(shù)較少即可。
[0101]因此，例如使用一般周知的探索算法、即二分法、黃金分割法、隨機搜索等各種方法，來探索溫度標準偏差Y的最小值Yrnin。這樣，根據(jù)圖3所示的相關數(shù)據(jù)，導出熱軋鋼板H的溫度標準偏差Y成為最小值Ymin的上下傳熱系數(shù)比率XI。此外，此處，也可以在夾著平均傳熱系數(shù)在上下相等的點的兩側，分別預先求出與上下傳熱系數(shù)比率X相對的熱軋鋼板H的軋制方向的溫度標準偏差Y的回歸式。
[0102]此處，對使用上述二分法來探索熱軋鋼板H的溫度標準偏差Y的最小值Ymin的方法進行說明。
[0103]圖4表示夾著溫度標準偏差Y的最小值Ymin而能夠得到相互不同的回歸線那樣的標準情況。如該圖4所示,首先,分別提取實測的a點、b點以及a點與b點的正中的c點的溫度標準偏差Ya、Yb、Yc。另外，a點與b點的正中表示具有a點的上下傳熱系數(shù)比率Xa與b點的上下傳熱系數(shù)比率Xb之間的值的c點，以下也同樣。此后，判斷溫度標準偏差Yc與Ya或Yb的哪個值接近。在本實施方式中，Yc與Ya接近。
[0104]接著，提取a點與c點的正中的d點的溫度標準偏差Yd。此后，判斷溫度標準偏差Yd與Ya或Yc的哪個值接近。在本實施方式中，Yd與Yc接近。
[0105]接著，提取c點與d點的正中的e點的溫度標準偏差Ye。此后，判斷溫度標準偏差Ye與Yc或Yd的哪個值接近。在本實施方式中，Ye與Yd接近。
[0106]反復進行這種運算,確定熱軋鋼板H的溫度標準偏差Y的最小點f (最小值Ymin)。另外，為了確定實用的最小點f，例如進行五次程度的上述運算即可。此外，也可以將探索對象的上下傳熱系數(shù)比率X的范圍分割為10部分，在各個范圍內(nèi)進行上述運算而確定最小點
fo
[0107]此外，也可以使用所謂牛頓法來校正上下傳熱系數(shù)比率X。在這種情況下，也可以使用上述回歸式來求出與實際的溫度標準偏差Y的值相對的上下傳熱系數(shù)比率X、與溫度標準偏差Y成為零的上下傳熱系數(shù)比率X之間的偏差量，并使用該偏差量來修正將熱軋鋼板H冷卻時的上下傳熱系數(shù)比率X。
[0108]如以上那樣，導出熱軋鋼板H的溫度標準偏差Y成為最小值Ymin的上下傳熱系數(shù)比率Xl (圖4中的Xf)。此外，關于成為V字形的溫度標準偏差Y與上下傳熱系數(shù)比率X之間的關系，在其兩側分開而通過最小二乘法等來分別求出回歸函數(shù)是容易的。
[0109]此后，參照圖3，熱軋鋼板H的溫度標準偏差Y成為最小值Ymin的上下傳熱系數(shù)比率Xl為“I”。因此，在得到如圖3所示那樣的相關數(shù)據(jù)的情況下，為了使溫度標準偏差Y最小，即為了將熱軋鋼板H均勻地冷卻，而在實際操作時的目標比率設定工序中，將目標比率Xt設定為“I”。
[0110] 此后，在冷卻控制工序中，控制冷卻區(qū)間中的熱軋鋼板H的上表面冷卻排熱量與下表面冷卻排熱量的至少一方，以使冷卻區(qū)間中的熱軋鋼板H的上下傳熱系數(shù)比率X與上述的目標比率Xt(即“I”)一致。
[0111]具體地，為了使冷卻區(qū)間中的熱軋鋼板H的上下傳熱系數(shù)比率X與目標比率Xt (即“I”)一致，例如，通過將上側冷卻裝置14a的冷卻能力與下側冷卻裝置14b的冷卻能力調(diào)整為同等，由此使熱軋鋼板H的上表面冷卻排熱量與下表面冷卻排熱量相等即可。
[0112]表1表示圖3所示的相關數(shù)據(jù)(即上下傳熱系數(shù)比率X與溫度標準偏差Y之間的相關關系)、從各溫度標準偏差Y減去最小值Ymin (=2.3°C)后的值(最小值與標準偏差的差分)、以及各溫度標準偏差Y的評價。
[0113]關于表1中的上下傳熱系數(shù)比率X，分子為熱軋鋼板H的上表面的傳熱系數(shù)，分母為熱軋鋼板H的下表面的傳熱系數(shù)。此外，在表1中的評價(關于上下傳熱系數(shù)比率X的條件的評價)中，設溫度標準偏差Y成為最小值Ymin的條件為“A”，設如后述那樣最小值與標準偏差的差分為10°C以內(nèi)、即操作變得良好的條件為“B”，設為了得到上述的回歸式而嘗試地進行的條件為“C”。此后，參照表1，評價成為“A”的、即熱軋鋼板H的溫度標準偏差Y成為最小值Ymin的上下傳熱系數(shù)比率Xl也為“I”。
[0114][表1]
[0115]
【權利要求】
1.一種熱軋鋼板冷卻方法，對由精軋機熱軋的熱軋鋼板、在設置在其板通過路徑上的冷卻區(qū)間中進行冷卻，該熱軋鋼板冷卻方法的特征在于，具有: 目標比率設定工序，根據(jù)表示預先通過實驗在使上述熱軋鋼板的陡度及板通過速度為恒定值的條件下求出的、上述熱軋鋼板的上下表面的傳熱系數(shù)的比率即上下傳熱系數(shù)比率(X)與上述熱軋鋼板的冷卻中或冷卻后的溫度標準偏差(Y)之間的相關關系的相關數(shù)據(jù)，將上述溫度標準偏差(Y)成為最小值(Ymin)的上下傳熱系數(shù)比率(Xl)設定為目標比率(Xt);以及 冷卻控制工序，控制上述冷卻區(qū)間中的上述熱軋鋼板的上表面冷卻排熱量與下表面冷卻排熱量的至少一方，以使上述冷卻區(qū)間中的上述熱軋鋼板的上下傳熱系數(shù)比率(X)與上述目標比率(Xt) —致。
2.如權利要求1所述的熱軋鋼板冷卻方法，其特征在于， 在上述目標比率設定工序中，根據(jù)上述相關數(shù)據(jù)，將上述溫度標準偏差(Y)收斂在從最小值(Ymin)到最小值(Ymin)+10°C以內(nèi)的范圍內(nèi)的上下傳熱系數(shù)比率(X)設定為上述目標比率(Xt)。
3.如權利要求1或2所述的熱軋鋼板冷卻方法，其特征在于， 對于上述陡度及上述板通過速度的值不同的多個條件的每個準備上述相關數(shù)據(jù)，在上述目標比率設定工序中，根據(jù)上述多個相關數(shù)據(jù)中、與上述陡度及上述板通過速度的實測值相應的相關數(shù)據(jù)，來設定上述目標比率(Xt)。
4.如權利要求3所述 的熱軋鋼板冷卻方法，其特征在于， 上述相關數(shù)據(jù)是用回歸式來表示上述上下傳熱系數(shù)比率(X)與上述溫度標準偏差(Y)之間的相關關系的數(shù)據(jù)。
5.如權利要求4所述的熱軋鋼板冷卻方法，其特征在于， 上述回歸式通過線性回歸來導出。
6.如權利要求3所述的熱軋鋼板冷卻方法，其特征在于， 上述相關數(shù)據(jù)是用表來表示上述上下傳熱系數(shù)比率(X)與上述溫度標準偏差(Y)之間的相關關系的數(shù)據(jù)。
7.如權利要求1或2所述的熱軋鋼板冷卻方法，其特征在于，進一步具有: 溫度測定工序，按時間序列測定上述冷卻區(qū)間的下游側的上述熱軋鋼板的溫度； 溫度平均值計算工序，根據(jù)上述溫度的測定結果來計算上述溫度的時間序列平均值；以及 冷卻排熱量調(diào)整工序，調(diào)整上述冷卻區(qū)間中的上述熱軋鋼板的上述上表面冷卻排熱量與上述下表面冷卻排熱量的合計值，以使上述溫度的時間序列平均值與規(guī)定的目標溫度一致。
8.如權利要求1或2所述的熱軋鋼板冷卻方法，其特征在于，進一步具有: 溫度測定工序，按時間序列測定上述冷卻區(qū)間的下游側的上述熱軋鋼板的溫度； 變動速度測定工序，按時間序列測定與上述冷卻區(qū)間的下游側的上述熱軋鋼板的溫度測定部位為相同部位的上述熱軋鋼板的鉛垂方向的變動速度； 控制方向決定工序，在設上述熱軋鋼板的鉛垂方向的朝上方向為正的情況下，在上述變動速度為正的區(qū)域中，在相對于上述熱軋鋼板的波形狀I個周期以上的范圍的平均溫度、上述熱軋鋼板的溫度低的情況下，將上述上表面冷卻排熱量減少的方向及上述下表面冷卻排熱量增加的方向的至少一個方向決定為控制方向，在相對于上述平均溫度、上述熱車L鋼板的溫度高的情況下，將上述上表面冷卻排熱量增加的方向及上述下表面冷卻排熱量減少的方向的至少一個方向決定為上述控制方向，在上述變動速度為負的區(qū)域中，在相對于上述平均溫度、上述熱軋鋼板的溫度低的情況下，將上述上表面冷卻排熱量增加的方向及上述下表面冷卻排熱量減少的方向的至少一個方向決定為上述控制方向，在相對于上述平均溫度、上述熱軋鋼板的溫度高的情況下，將上述上表面冷卻排熱量減少的方向及上述下表面冷卻排熱量增加的方向的至少一個方向決定為上述控制方向；以及 冷卻排熱量調(diào)整工序，根據(jù)通過上述控制方向決定工序決定的上述控制方向，來調(diào)整上述冷卻區(qū)間中的上述熱軋鋼板的上述上表面冷卻排熱量及上述下表面冷卻排熱量的至少一方。
9.如權利要求8所述的熱軋鋼板冷卻方法，其特征在于， 上述冷卻區(qū)間沿上述熱軋鋼板的板通過方向被分割為多個分割冷卻區(qū)間， 在上述溫度測定工序及上述變動速度測定工序中，在上述分割冷卻區(qū)間的每個邊界按時間序列測定上述熱軋鋼板的溫度及變動速度， 在上述控制方向決定工序中，根據(jù)上述分割冷卻區(qū)間的每個邊界的上述熱軋鋼板的溫度及變動速度的測定結果 ，對上述分割冷卻區(qū)間的每個決定上述熱軋鋼板的上下表面的冷卻排熱量的增減方向， 在上述冷卻排熱量調(diào)整工序中，為了根據(jù)對上述分割冷卻區(qū)間的每個決定的上述控制方向、在上述分割冷卻區(qū)間的每個中調(diào)整上述熱軋鋼板的上述上表面冷卻排熱量及上述下表面冷卻排熱量的至少一方，而進行反饋控制或前饋控制。
10.如權利要求9所述的熱軋鋼板冷卻方法，其特征在于，進一步具有: 測定工序，在上述分割冷卻區(qū)間的每個邊界測定上述熱軋鋼板的上述陡度或上述板通過速度；以及 冷卻排熱量修正工序，根據(jù)上述陡度或上述板通過速度的測定結果，修正上述分割冷卻區(qū)間的每個中的上述熱軋鋼板的上述上表面冷卻排熱量及上述下表面冷卻排熱量的至少一方。
11.如權利要求1或2所述的熱軋鋼板冷卻方法，其特征在于， 進一步具有后冷卻工序，該后冷卻工序為，在上述冷卻區(qū)間的下游側對上述熱軋鋼板進一步進行冷卻，以使其進入上述熱軋鋼板的溫度標準偏差被容許的范圍。
12.如權利要求1或2所述的熱軋鋼板冷卻方法，其特征在于， 上述冷卻區(qū)間中的上述熱軋鋼板的板通過速度被設定在550m/min以上、機械的極限速度以下的范圍內(nèi)。
13.如權利要求12所述的熱軋鋼板冷卻方法，其特征在于， 上述熱軋鋼板的抗拉強度為800MPa以上。
14.如權利要求12所述的熱軋鋼板冷卻方法，其特征在于， 上述精軋機由多個軋機機架構成， 該熱軋鋼板冷卻方法進一步具備在上述多個軋機機架彼此之間進行上述熱軋鋼板的輔助冷卻的輔助冷卻工序。
15.如權利要求1或2所述的熱軋鋼板冷卻方法，其特征在于， 在上述冷卻區(qū)間中，設置有具有對上述熱軋鋼板的上表面噴射冷卻水的多個頭的上側冷卻裝置和具有對上述熱軋鋼板的下表面噴射冷卻水的多個頭的下側冷卻裝置， 通過對上述各頭進行開啟關閉控制來調(diào)整上述上表面冷卻排熱量及上述下表面冷卻排熱量。
16.如權利要求1或2所述的熱軋鋼板冷卻方法，其特征在于， 在上述冷卻區(qū)間中，設置有具有對上述熱軋鋼板的上表面噴射冷卻水的多個頭的上側冷卻裝置和具有對上述熱軋鋼板的下表面噴射冷卻水的多個頭的下側冷卻裝置， 通過對上述各頭 的水量密度、壓力及水溫的至少一個進行控制來調(diào)整上述上表面冷卻排熱量及上述下表面冷卻排熱量。
17.如權利要求1或2所述的熱軋鋼板冷卻方法，其特征在于， 上述冷卻區(qū)間中的冷卻，在上述熱軋鋼板的溫度為600°C以上的范圍內(nèi)進行。
【文檔編號】B21B45/02GK103987470SQ201280010631
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2012年12月6日 優(yōu)先權日:2012年12月6日
【發(fā)明者】明石透, 栗山進吾, 伊藤健郎, 田崎文規(guī), 野口浩嗣, 二階堂仁之 申請人:新日鐵住金株式會社