專利名稱：鋼板的冷卻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在鋼板的熱軋工序或熱處理工序中、當(dāng)對在多對約束輥對 之間進(jìn)行約束、通板中的溫度為幾百度以上的鋼板(主要是厚鋼板，以下 稱作"鋼板")的上下表面噴射冷媒(由水或水與空氣的混合體構(gòu)成的冷卻 媒體，以下稱作"冷卻水"、"冷媒"、"水")而進(jìn)行冷卻時、為了能夠進(jìn)行 上下均勻的冷卻、得到形狀特性及材質(zhì)特性均勻且高品質(zhì)的鋼板而采用的 鋼板的冷卻方法。
背景技術(shù)：
例如，具備將熱軋后的高溫的鋼板通過冷卻水急冷(加速冷卻)、得到 淬火效果、對鋼板賦予高強度的特性的被稱作控制冷卻的工序的鋼板制造 設(shè)備已被實用化。
作為在這里使用的控制冷卻裝置，在特開昭61-1420號公報的圖1等 中，公開了在由熱精軋機軋制后的鋼板的上下面?zhèn)确謩e配置具有多個噴嘴 的集管機構(gòu)、從上下的噴嘴群噴射冷卻水而進(jìn)行強制冷卻的技術(shù)。
但是，在具備這樣的控制冷卻裝置的以往的鋼板制造設(shè)備中，起因于 通過控制冷卻裝置加速冷卻時的鋼板上下表面的冷卻不平衡等，有與以往 的空冷的情況相比容易發(fā)生基于翹曲的形狀不良的問題。
該形狀不良以從鋼板的上面?zhèn)群拖旅鎮(zhèn)葒娚涞睦鋮s水變動的差異帶來 的冷卻速度的差、或者板寬方向的冷卻水流的變動差為主要原因此發(fā)生， 產(chǎn)生板厚方向、板寬方向的非對稱的內(nèi)部應(yīng)力，使產(chǎn)品的形狀劣化，在顯 著的情況下，除了該形狀不良以外，有時會發(fā)生鋼材強度、延伸等機械特 性降低等的問題。
此外，在制造多個同一規(guī)格的產(chǎn)品時，也有在各產(chǎn)品間發(fā)生品質(zhì)偏差 的問題。這主要是因為冷卻停止溫度的變動帶來的鋼材組織的相變偏差而 發(fā)生的。
近年來，對于鋼板的機械性質(zhì)的均勻性、制造相同規(guī)格產(chǎn)品時的制造 批次內(nèi)的偏差的限制也變得嚴(yán)格。
在現(xiàn)狀下，為了容許冷卻時的偏差并將產(chǎn)品保持為一定的品質(zhì)以上， 通過鋼^"成分、軋制模式等的控制、制造后的再處理等，修正冷卻停止溫 度的偏差。如果能夠降低冷卻停止溫度的偏差，則能夠緩和鋼材成分、軋 制模式等的制造條件，并且能夠省略制造后的熱處理等，能夠享受的經(jīng)濟 效果很大。
此夕卜，作為在對鋼板上下表面進(jìn)行冷卻時、防止冷卻停止溫度的偏差、 實現(xiàn)防止形狀不良的發(fā)生、確保機械性質(zhì)的穩(wěn)定的技術(shù)，以往有測量水冷 時的鋼板上下表面溫度、根據(jù)溫度差預(yù)測變形量、并控制向鋼板上下表面 的注水量以抑制變形的技術(shù)。
例如，如日本特開平2-179819號公報中記載的那樣，公開了具有在材 質(zhì)上確保預(yù)先設(shè)定的冷卻結(jié)束溫度、并且控制從上下面噴射的冷卻水量、 以將水冷時的熱鋼板的翹曲量控制在規(guī)定值內(nèi)的功能的熱軋鋼板的冷卻控 制裝置。
在該日本特開平2-179819號公報中公開的技術(shù)是基于預(yù)先給出的熱鋼 板的各物性值、以上面與下面單位求出冷卻水量與熱傳導(dǎo)率的關(guān)系、根據(jù) 該關(guān)系預(yù)測板厚方向溫度分布的冷卻過程中的溫度履歷、根據(jù)該溫度分布 履歷預(yù)測熱鋼板的翹曲量、控制從上下面噴射的冷卻水量、以將該翹曲量 控制在規(guī)定范圍內(nèi)。
在該技術(shù)中，在輸送方向上將多個約束輥對間構(gòu)成作為一個控制單位 的冷卻區(qū)域，在該冷卻區(qū)域內(nèi)，將各約束輥對間的上面噴嘴群、下面噴嘴 群的冷卻水量在區(qū)域內(nèi)分別控制為相同的量?？梢耘渲枚鄠€該冷卻區(qū)域， 能夠通過板厚、板長等的各條件及冷卻開始溫度、冷卻停止溫度等要素進(jìn) 行使用冷卻區(qū)域的調(diào)節(jié)(靈活運用)。并且，關(guān)于鋼板的冷卻控制，公開了 通過變更注水量與通板速度來進(jìn)行的技術(shù)。此外，公開了在熱鋼板的寬度 方向上、在端部的遮擋部與中央部進(jìn)行不同的冷卻速度的修正的技術(shù)。此 時，作為在溫度履歷計算中使用的冷卻時的熱傳導(dǎo)率的預(yù)測值，在上述各 個冷卻區(qū)域中設(shè)定以注水量和鋼板溫度為要素進(jìn)行變化的熱傳導(dǎo)率。
但是，在該日本特開平2-179819號公報中公開的技術(shù)，例如，如圖IO
所示，將在各約束輥對2" 22之間約束輸送中的鋼板1在具備多個具有多 個噴嘴3的上、下面噴嘴群6a、 6b的冷卻裝置6的鋼板冷卻區(qū)域(距離L: 在通常的情況下是0.7m 1.5m左右)進(jìn)行冷卻的情況下，難以穩(wěn)定確保冷 卻控制精度，難以充分應(yīng)對上述各要求。
根據(jù)本發(fā)明者們的見解，為了高精度地預(yù)測鋼板的溫度履歷、以高精 度進(jìn)行對應(yīng)于預(yù)測的噴射冷媒量的控制，需要充分地考慮在各約束輥對間 的鋼板冷卻區(qū)域中在鋼板輸送方向或鋼板寬度方向上變化的熱傳導(dǎo)率的推 移。
但是，在日本特開平2-179819號公報中所公開的技術(shù)中，由于沒有充 分地考慮該情況，所以熱傳導(dǎo)率的預(yù)測精度不充分。這在鋼板輸送方向上 使通板速度變化的情況下尤其顯著。因此，在該技術(shù)中，為了進(jìn)一步減小 鋼板上下表面的溫度履歷差，穩(wěn)定確保形狀特性、機械特性，確保能夠充 分地應(yīng)對近年來的品質(zhì)嚴(yán)格化的要求的鋼板，還希望進(jìn)一步加強冷卻控制 條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明例如如圖1所示，在將熱軋的鋼板1、在沿鋼板輸送方向配置的 各約束輥對間(例如2,-22間)約束輸送中、由來自上、下面噴嘴群6a、 6b 的噴嘴3的冷媒噴射進(jìn)行兩面冷卻的情況下，在各約束輥對間的上、下面 噴嘴群6a、 6b的鋼板冷卻區(qū)域(L區(qū)域中)、通過有熱傳導(dǎo)率明顯不同的 區(qū)域、例如噴流沖擊部區(qū)域A及噴流非沖擊部區(qū)域B及C的上下面噴嘴群 6" 62……6n進(jìn)行控制冷卻的情況下使用。
這里所謂的"噴流沖擊部區(qū)域"，定義為較密地配置有噴嘴、冷媒噴流 直接沖擊在鋼板表面上的冷媒噴流的沖擊面積率較大的主冷卻部區(qū)域。
此外，所謂的"噴流非沖擊部區(qū)域"，定義為雖然有冷媒噴流的流動、 但冷媒噴流不直接沖擊在鋼板表面上的區(qū)域。
在本發(fā)明中，提供一種通過充分考慮在鋼板冷卻區(qū)域的各區(qū)域中變化 的熱傳導(dǎo)率的推移、改善例如在上述特開平2-179810號公報中所公開的技 術(shù)、進(jìn)一步強化冷卻控制精度、使鋼板上下面的溫度履歷差足夠小、穩(wěn)定 確保形狀特性、機械特性、且能夠充分應(yīng)對近年來的品質(zhì)嚴(yán)格化的要求的鋼板的冷卻方法。
本發(fā)明的鋼板的冷卻方法為了有利地解決上述問題，以下面的(1)
(5)為主旨。
(1) 一種鋼板的冷卻方法，利用鋼板的冷卻裝置對鋼板進(jìn)行控制冷卻， 所述鋼板的冷卻裝置具備約束熱軋的鋼板來進(jìn)行通板的由上輥和下輥構(gòu)成 的多對約束輥和上、下面噴嘴群，所述上、下面噴嘴群具有對通過在通板 方向的前后相鄰的各約束輥對間的鋼板的上、下表面噴射冷卻媒體的、在 鋼板寬度方向上排列為一列或多列的噴嘴，其特征在于，將各約束輥對間 的上、下面噴嘴群的鋼板冷卻區(qū)域在鋼板輸送方向上至少分割為噴流沖擊 部區(qū)域和噴流非沖擊部區(qū)域，基于預(yù)先預(yù)測的各分割區(qū)域的熱傳導(dǎo)率運算 鋼板的預(yù)測溫度履歷，控制各約束輥對間的噴流沖擊部區(qū)域的上、下面噴 嘴群的噴射冷卻媒體量。
(2) 在(1)中，其特征在于，在將各約束輥對間的上下面噴嘴群的 噴流沖擊部區(qū)域在鋼板輸送方向上分割為2分割以上的情況下，以各分割 區(qū)域單位控制上、下面噴嘴群的噴射冷卻媒體量。
(3) 在(1)或(2)中，其特征在于，在各約束輥對間的鋼板冷卻區(qū) 域的鋼板寬度方向上，至少將噴流沖擊部區(qū)域分割為兩側(cè)端部區(qū)域、和該 兩側(cè)端部區(qū)域的內(nèi)側(cè)區(qū)域，基于預(yù)先設(shè)定的各分割區(qū)域的熱傳導(dǎo)率運算鋼 板寬度方向的預(yù)測溫度履歷，控制各約束輥對間的鋼板寬度方向的噴流沖 擊部區(qū)域的上、下面噴嘴群的噴射冷卻媒體量。
(4) 在(3)中，其特征在于，在將約束輥對間的上下面噴嘴群的鋼 板冷卻區(qū)域的噴流沖擊部區(qū)域在鋼板寬度方向上分割為2分割以上的情況 下，以各分割區(qū)域單位控制上、下面噴嘴群的噴射冷卻媒體量。
(5) 在(1) (4)的任一項中，其特征在于，根據(jù)各約束輥對間的 入側(cè)和出側(cè)的鋼板溫度實測值，通過運算求出通過的約束輥對間的熱傳導(dǎo) 率實際值，基于該實際值和鋼板溫度實測值修正后續(xù)的約束輥對間通過時 的熱傳導(dǎo)率，修正鋼板的預(yù)測溫度履歷，控制各約束輥對間的鋼板寬度方 向、鋼板輸送方向的噴流沖擊部區(qū)域的上、下面噴嘴群的噴射冷卻媒體量。


圖1是表示具備實施本發(fā)明的鋼板冷卻設(shè)備的熱軋設(shè)備配置例的側(cè)面 概念說明圖。
圖2 (a)是表示圖1的冷卻設(shè)備中的約束輥對間的上下面噴嘴群的輸 送方向噴嘴配置例和鋼板冷卻區(qū)域的分割例的寬度方向中央部的側(cè)面概念 說明圖，圖2 (b)是圖2 (a)的Aa-Ab向概念說明圖。
圖3 (a)是表示圖2 (a)中的上面噴嘴群的噴嘴配置例和鋼板冷卻區(qū) 域的分割例的平面概念說明圖，圖3 (b)是表示圖2 (a)中的下面噴嘴群 的噴嘴配置例和鋼板冷卻區(qū)域的分割例的平面概念說明圖。
圖4是表示在本發(fā)明中使用的噴嘴例的立體說明圖。
圖5 (a)是約束輥對間的上下面噴嘴群的另一實施例，是表示上面噴 嘴群的輸送方向噴嘴配置例和鋼板冷卻區(qū)域的輸送方向的分割例的寬度方 向中央部的側(cè)面概念說明圖，圖5 (b)是表示圖5 (a)中的上面噴嘴群的 寬度方向噴嘴配置例和鋼板冷卻區(qū)域的寬度方向的分割例的、圖5 (a)的 Ba-Bb向概念說明圖。
圖6是用各約束輥對間的鋼板冷卻區(qū)域的鋼板表面溫度與熱傳導(dǎo)率的 關(guān)系表示的噴流沖擊部(區(qū)域)與噴流非沖擊部(區(qū)域)的平均值(以往) 的3劃分的熱傳導(dǎo)率說明圖。
圖7是用各約束輥對間的鋼板冷卻區(qū)域的鋼板表面溫度與熱傳導(dǎo)率的 關(guān)系、和水量密度增加與MHF點增加的關(guān)系進(jìn)行表示的噴流沖擊部的冷卻 特性說明圖。
圖8是用各約束輥對間的鋼板表面溫度與熱傳導(dǎo)率、和水量密度增加 與MHF點增加的關(guān)系表示的噴流非沖擊部的冷卻特性說明圖。
圖9是表示在圖6中、鋼板的通板速度變化的情況下的平均值(以往) 的變化的說明圖。
圖IO是對以往的鋼板的約束輥對間的上下面噴嘴群中的上下面噴嘴群 的噴嘴配置例進(jìn)行表示的寬度方向中央部的側(cè)面概念說明圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的發(fā)明者們例如如圖1所示，對于通過在各約束輥對間的鋼板 冷卻區(qū)域中具有噴流沖擊部區(qū)域A和噴流非沖擊部區(qū)域B、 C的上下面噴
嘴群6,(這里用6,代表說明)對鋼板1進(jìn)行控制冷卻的情況，通過各種實 驗得到了以下的見解。
(1) 在鋼板輸送方向、鋼板寬度方向上，相對鋼板1的熱傳導(dǎo)率在噴 射冷媒的噴流沖擊部區(qū)域和噴流非沖擊部區(qū)域中較大地不同。即，基于在 鋼板1的某個區(qū)域中噴射冷媒的噴流沖擊面所占的面積(是指噴射冷媒的 噴流對鋼板表面沖擊的面的面積，以下稱作"噴流沖擊面積")的比例，熱 傳導(dǎo)率變化。
因此，例如就圖1中的上面?zhèn)鹊膰娮烊?a的情況而言，熱傳導(dǎo)率在噴 射冷媒的噴流沖擊部區(qū)域A和噴流非沖擊部區(qū)域B、 C中顯著不同，根據(jù) 積存在該區(qū)域中的冷媒的深度、冷媒的噴射流速及流動方式也變化。
(2) 如果冷媒積存的深度達(dá)到了某一深度，則冷媒通過冷媒積存處而 在沖擊到該鋼板上時冷媒的噴射流速減少，熱傳導(dǎo)率降低。
(3) 由于熱傳導(dǎo)率根據(jù)鋼板l的表面溫度變化，所以在鋼板輸送方向 上有溫度下降，所以需要對考慮到該情況的熱傳導(dǎo)率進(jìn)行預(yù)測。
(4) 在使用包括水的冷媒時，在沸騰現(xiàn)象中觀察到的極小熱流束點 (MHF點)在噴流沖擊部區(qū)域與噴流非沖擊部區(qū)域中顯著不同。
(5) 根據(jù)通板速度變化，基于對鋼板品質(zhì)的穩(wěn)定帶來影響的上述冷卻 的鋼板的溫度履歷變化。
根據(jù)上述見解，為了高精度地預(yù)測鋼板的溫度履歷、高精度地進(jìn)行對 應(yīng)于預(yù)測的噴射冷媒量的控制，需要充分地考慮在各約束輥對間的鋼板冷 卻區(qū)域中在鋼板輸送方向及鋼板寬度方向上變化的熱傳導(dǎo)率的推移。
在本發(fā)明中，根據(jù)上述見解，基本上將約束輥對間的上下面噴嘴群的 鋼板冷卻區(qū)域分割成多個(至少分割為熱傳導(dǎo)率顯著地不同的噴流沖擊部 區(qū)域和噴流非沖擊部區(qū)域)，進(jìn)行考慮到在鋼板輸送方向、寬度方向上變化 的熱傳導(dǎo)率的推移的冷卻控制。即，預(yù)先預(yù)測各分割區(qū)域的熱傳導(dǎo)率，改 善基于該傳導(dǎo)率的預(yù)測值的鋼板的預(yù)測溫度履歷的預(yù)測精度。由此，在使 溫度或通板速度變化的情況下，也能夠穩(wěn)定地確保冷卻的控制精度，將具 有穩(wěn)定的形狀特性、機械性質(zhì)的鋼板穩(wěn)定確保為各鋼板的機械性質(zhì)的差異 較小的鋼板群。
本發(fā)明中的各分割區(qū)域的熱傳導(dǎo)率考慮冷卻設(shè)備條件(由噴嘴配置決
定的噴流沖擊面積、冷媒深度、噴射流速、流動方式、極小熱流束點)、鋼 板條件(鋼種及板厚等尺寸)、冷卻作業(yè)條件(溫度、冷卻速度、冷卻目標(biāo) 溫度、通板速度)等來運算預(yù)測。
此外，基于該各分割區(qū)域的熱傳導(dǎo)率的預(yù)測值的預(yù)測溫度履歷、基于 該預(yù)測溫度履歷的噴射冷媒量，能夠基于實驗或數(shù)值計算運算得到。
以下對本發(fā)明具體地說明。
首先，在圖1所示的基于各約束輥對間的上下面噴嘴群6對鋼板的冷 卻方法中，對于上述那樣的冷卻設(shè)備條件(由噴嘴配置決定的噴流沖擊面 積、冷媒深度、噴射流速、流動方式、極小熱流束點)、鋼板條件(鋼種及 板厚等的尺寸)、冷卻作業(yè)條件(溫度、冷卻速度、冷卻目標(biāo)溫度、通板速
度)等的運算、以及基于各分割區(qū)域的熱傳導(dǎo)率的預(yù)測值的預(yù)測溫度履歷、 基于實驗及數(shù)值計算進(jìn)行運算得到基于該預(yù)測溫度履歷的噴射冷媒量的、 分冷卻區(qū)域的熱傳導(dǎo)率與鋼板表面溫度、熱傳導(dǎo)率、表面溫度、噴射冷媒 密度(水量密度)與冷卻特性的關(guān)系，通過圖6、圖7、圖8進(jìn)行說明。
圖6是概念性地表示各約束輥對間的鋼板冷卻區(qū)域(這里是上面?zhèn)鹊?例子)中的噴流沖擊部(區(qū)域)、噴流非沖擊部(區(qū)域)、和以往的約束輥 對間平均值的3個分區(qū)中的鋼板表面溫度與熱傳導(dǎo)率的關(guān)系的圖。在該圖 中，在將鋼板從高溫冷卻時熱傳導(dǎo)率急劇變大的溫度稱作MHF (極小熱流 束，Minimum Heat Flux)點。該圖6表示噴流沖擊部區(qū)域的MHF點變?yōu)?比噴流非沖擊部區(qū)域的MHF點高的溫度、并且熱傳導(dǎo)率變高的情況。
此外，圖7是表示各約束輥對間的鋼板冷卻區(qū)域(這里是上、下面?zhèn)?共用)中的噴流沖擊部(區(qū)域)的鋼板表面溫度與熱傳導(dǎo)率的關(guān)系的圖。 在圖7中，表示在噴流沖擊部區(qū)域中、隨著噴射冷媒量的增加、MHF點溫 度變高、并且各溫度域中的熱傳導(dǎo)率也變高的情況。
圖8是概念性地表示各約束輥對間的鋼板冷卻區(qū)域(這里是上面?zhèn)鹊?例子)中鋼板表面溫度與熱傳導(dǎo)率的關(guān)系的圖。在圖8中，表示在噴流非 沖擊部區(qū)域中、如果噴射冷媒量的增加則各溫度域中的熱傳導(dǎo)率也增加、 但MHF點溫度的變化不顯著的情況。
在以往的噴射冷媒量的設(shè)定控制中， 一般如圖6中用虛線表示那樣， 基于在將各約束輥對間的上下面噴嘴群集中多個作為控制單位的冷卻區(qū)域
中一起(平均)預(yù)測的熱傳導(dǎo)率進(jìn)行預(yù)測設(shè)定。但是，如上述那樣使用水 作為冷媒的情況下的冷卻特性，不僅依存于鋼板的表面溫度，還依存于冷 卻水的施加方式，變動很大。
因此，在以各冷卻裝置單位一起預(yù)測并設(shè)定冷卻水的噴射條件的情況 下，與細(xì)分化為各部位預(yù)測設(shè)定的情況相比，冷卻控制的精度會較大地不 同。
進(jìn)而，在鋼板的通板速度變化的情況下，冷卻水的施加方式也變化， 所以噴流沖擊部區(qū)域與噴流非沖擊部區(qū)域的各個區(qū)域中的鋼板熱傳導(dǎo)率的 總和變化，與以往那樣一起處理的情況相比發(fā)生背離的情況變多。這意味 著在如以往那樣一起處理的情況下，設(shè)定誤差變大的情況變多。
艮P，如表示在圖6的情況下通板速度變化的情況下的熱傳導(dǎo)率的變化 的圖9所示，在通板速度較快的情況下，噴流沖擊部區(qū)域中的1次滯留時 間較短，平均熱傳導(dǎo)率成為虛線那樣，而在通板速度較慢的情況下，噴流 沖擊部區(qū)域的1次滯留時間較長，容易到達(dá)MHF點，所以平均熱傳導(dǎo)率成 為單點劃線那樣。該變化在噴射媒體量較多的情況下較顯著。因此，可以 認(rèn)為只要設(shè)定按照每次通板速度平均的冷卻特性即可，但在板厚增加的情 況下鋼板變得難以冷卻等，為了適當(dāng)?shù)卦O(shè)定鋼板的材質(zhì)控制中需要的冷卻 條件，需要使冷卻特性的參數(shù)按照板厚、冷卻停止溫度等的冷卻條件增加， 設(shè)定變得復(fù)雜。
本發(fā)明是充分考慮到上述本發(fā)明者們的見解及實驗結(jié)果而做出的。基 本上是關(guān)于使用鋼板的冷卻設(shè)備對鋼板進(jìn)行控制冷卻的方法，該鋼板的冷 卻設(shè)備具備將例如熱軋后的鋼板約束并通板的由上輥和下輥構(gòu)成的多對約 束輥、和具有對通過在通板方向的前后相鄰的各約束輥對間的鋼板的上下 面噴射冷媒的鋼板寬度方向上以一列或多列排列的噴嘴的上下面噴嘴群。
在本發(fā)明中，考慮到在多對各約束輥對間的鋼板冷卻區(qū)域中、有在鋼 板輸送方向、寬度方向上相對于鋼板的熱傳導(dǎo)率顯著不同的部位(例如噴 流沖擊部區(qū)域和噴流非沖擊部區(qū)域)的情況，而設(shè)定例如按照這些各部位 (區(qū)域)分割來提高各自的熱傳導(dǎo)率的預(yù)測精度、提高鋼板的溫度履歷的 預(yù)測輕度的適當(dāng)冷卻控制條件。由此，即使在使通板速度變化的情況下， 也穩(wěn)定確保從冷卻開始到冷卻結(jié)束的冷卻控制精度，將鋼板高精度且均勻
地冷卻到目標(biāo)溫度。由此，實現(xiàn)本發(fā)明中的能夠穩(wěn)定確保鋼板品質(zhì)的鋼板 的冷卻方法。
在本發(fā)明中，在概念上，例如，如圖1的鋼板制造設(shè)備配置例所示，
使用在由配置于熱軋機4的后段的上下輥2a、2b構(gòu)成的多個約束輥對2r22 間、22-23間……2n.r2n……間具備由具有能夠控制噴射冷媒量的多個噴嘴3 的上、下面噴嘴群6a、 6b構(gòu)成的多個上下面噴嘴群6,、 62……6n……的冷 卻設(shè)備。
在該冷卻設(shè)備中，有在各約束輥對間的上下面噴嘴群6，、62、……6n…… 的上、下面噴嘴群6a、 6b的鋼板冷卻區(qū)域(約束輥對2i與22間距離LX 鋼板1的寬度區(qū)域)的鋼板輸送方向上熱傳導(dǎo)率顯著不同的區(qū)域，例如在 上面?zhèn)扔欣涿降膰娏鳑_擊部區(qū)域A和噴流非沖擊部區(qū)域B和C，在下面?zhèn)?有冷媒的噴流沖擊部區(qū)域D和噴流非沖擊部區(qū)域E、 F。
在使用該冷卻設(shè)備實施本發(fā)明的情況下，預(yù)先根據(jù)來自熱軋機4的鋼 板1的尺寸、溫度、用來得到希望的特性的冷卻速度、冷卻目標(biāo)溫度、通 板速度等來選擇分擔(dān)冷卻的各約束輥對間上下噴嘴群，在各約束輥對間將 約束輸送中的溫度為700 950'C的鋼板1兩面冷卻，并一直冷卻到室溫 700°C的范圍的冷卻目標(biāo)溫度。
在該冷卻設(shè)備中，具備通板速度計8、溫度計9，并能夠得到通板速度 信息及溫度信息。
在本發(fā)明中，預(yù)測鋼板冷卻區(qū)域的各分割區(qū)域的熱傳導(dǎo)率，運算預(yù)測 到冷卻目標(biāo)溫度為止的鋼板的預(yù)測溫度履歷，設(shè)定并控制冷媒噴射量。因 此，將用來進(jìn)行各種運算的運算器10、與由用來設(shè)定在運算中需要的上述 各種運算條件(設(shè)定值、運算式等)的設(shè)定器11和控制噴流沖擊部區(qū)域的 冷媒噴射量的冷媒控制器12構(gòu)成的冷卻控制裝置連接。
在該冷卻設(shè)備中，作為形成上、下面噴嘴群6a、 6b的噴嘴3，例如， 如圖4所示那樣， 一般使用的全圓錐型噴射噴嘴、橢圓型或長圓型噴射噴 嘴、扁平型噴射噴嘴等、冷媒噴流為末端擴散狀、在鋼板1的表面上能夠 形成比噴嘴口徑大的沖擊面積的結(jié)構(gòu)為主體，但包括縫隙噴嘴、柱狀噴嘴、 層流噴嘴等的噴嘴。另外，在圖1中，5是去氧化皮裝置，7是矯正機。
在圖1的冷卻設(shè)備例的本發(fā)明中，為了改善冷卻控制精度，將各約束 輥對間的上下面噴嘴群的鋼板冷卻區(qū)域在鋼板輸送方向的上面?zhèn)戎辽俜指?br> 為多個冷媒的噴流沖擊部區(qū)域A及噴流非沖擊部區(qū)域B及C。此外，在下 面?zhèn)龋辽俜指顬槎鄠€冷媒的噴流沖擊部區(qū)域D、噴流非沖擊部區(qū)域E、 F。
通過實驗或熱計算等預(yù)先預(yù)測各分割區(qū)域中的熱傳導(dǎo)率，基于該預(yù)測 值運算鋼板1上下面的溫度履歷，設(shè)定并控制近似從冷卻開始到冷卻結(jié)束 的對鋼板1上下面的溫度履歷的噴射冷媒量。
此外，在各約束輥對間的上下面噴嘴群的鋼板冷卻區(qū)域的鋼板寬度方 向上，雖然沒有進(jìn)行圖示，但由于有熱傳導(dǎo)率不同的區(qū)域，例如噴流沖擊 部區(qū)域(寬度中央部區(qū)域)、和其兩側(cè)的噴流非沖擊部區(qū)域(有遮擋部的情 況)或噴流沖擊部區(qū)域(沒有遮擋部的情況)，所以將這些區(qū)域分割，再基 于冷媒的流動方式的差異考慮區(qū)域分割。
并且，預(yù)先預(yù)測各分割區(qū)域中的熱傳導(dǎo)率，基于該預(yù)測值運算鋼板上 下面的溫度履歷。也可以將該運算結(jié)果組合到上述鋼板輸送方向的各分割 區(qū)域的熱傳導(dǎo)率與溫度履歷中，對考慮到鋼板輸送方向和鋼板寬度方向的 近似從冷卻開始到冷卻結(jié)束的對于鋼板1上下面的溫度履歷的噴射冷媒量 進(jìn)行設(shè)定并控制。
另外，在上述冷卻設(shè)備中，為了提高本發(fā)明的冷卻控制精度，作為各 約束輥對間的上下面噴嘴群6" 62、……6n……，可以考慮在上、下面噴嘴 群6a、 6b的鋼板冷卻區(qū)域的鋼板輸送方向上將例如噴流沖擊部區(qū)域A、 D 分割為2分割以上。在此情況下，可以考慮通過該各分割區(qū)域單位控制噴 射冷媒量。
根據(jù)本發(fā)明的鋼板冷卻方法，用以水為冷媒(以下也稱作"水"或"冷 卻水")的冷媒噴流3a對鋼板1進(jìn)行冷卻的情況下，基于將圖1所示的配 置在約束輥對2r22間的約束輥對間的上下面噴嘴群6,的例子放大表示的要 部概念圖的圖2、圖3，進(jìn)一步具體地進(jìn)行說明。
這里，在鋼板輸送方向上，通過將上下面噴嘴群的噴流沖擊部區(qū)域A 和D分別2分割、按照包括其他分割區(qū)域的分割區(qū)域預(yù)測熱傳導(dǎo)率、在該
各分割區(qū)域中分別設(shè)定并控制噴射冷媒量的構(gòu)造進(jìn)行圖示。
圖2 (a)是表示具備多個噴嘴3的上、下面噴嘴群6a、 6b中的鋼板輸 送方向的噴嘴3的最大配置例中的約束輥對2-22間的鋼板冷卻區(qū)域L的分 割例的圖。這里，噴嘴3是圖4 (c)所示那樣的橢圓型噴射噴嘴，噴流沖 擊面是橢圓型，將長軸側(cè)配置為使其與輸送方向交叉，在輸送方向上以一 定的間隔配置有多列，以使冷媒噴流3a從與鋼板1表面大致成直角方向沖 擊。
圖2 (b)是表示上、下面噴嘴群6a、 6b中的鋼板寬度方向的噴嘴3 的配置、和約束輥對2,-22間的鋼板冷卻區(qū)域L的分割例的圖。
噴射到鋼板上面?zhèn)鹊睦涿絿娏?a將鋼板1的上表面冷卻，作為板上冷 媒流3b從鋼板1的側(cè)端排出。此外，被噴射到鋼板下面?zhèn)鹊睦涿絿娏?a 沖擊在鋼板1的下表面上，將鋼板1的下表面冷卻而下落排出。
在圖2 (b)中，13是在鋼板1的兩側(cè)部上形成迸行遮蔽以使冷媒噴流 3a不會沖擊的遮擋部的邊緣遮擋部。
圖3 (a)是表示圖2 (a)的約束輥對2,-22間的約束輥對間的上下面 噴嘴群6,的上面噴嘴群6a的鋼板寬度方向和鋼板輸送方向上的鋼板冷卻區(qū) 域的噴嘴3配置和分割區(qū)域例的平面概念圖。
圖3 (b)是表示圖2 (a)的約束輥對2,-22間的約束輥對間的上下面 噴嘴群6,的下面噴嘴群6b的鋼板寬度方向和鋼板輸送方向上的鋼板冷卻 區(qū)域的噴嘴3配置和分割區(qū)域例的、從鋼板1的下面?zhèn)扔^察的平面概念圖。
在區(qū)域分割例2中，如圖2 (a)所示，將配置在約束輥對、例如2r22 間的上下面噴嘴群6,的鋼板冷卻區(qū)域，在上面?zhèn)鹊匿摪遢斔头较蛏?，分?為
(1) 噴流沖擊部區(qū)域A
(2) 噴流沖擊部區(qū)域A,
(3) 約束輥2,的附近區(qū)域的非噴流沖擊部區(qū)域B
(4) 約束輥22的附近區(qū)域的非噴流沖擊部區(qū)域C。 在上面?zhèn)鹊妮斔头较蚍指钪校A(yù)先預(yù)測各分割區(qū)域的熱傳導(dǎo)率，基于
該預(yù)測值，運算該約束輥對間的鋼板1上面?zhèn)鹊膹睦鋮s開始到冷卻結(jié)束的 預(yù)測溫度履歷，在各噴流沖擊部區(qū)域A、 A,中設(shè)定并控制上、下面噴嘴群
6a、 6b的從冷卻開始到冷卻結(jié)束的鋼板上面的噴射冷媒量。
這里，將鋼板冷卻區(qū)域4分割，但可以考慮基于輸送方向上的溫度下 降、冷媒的流動方式的差異進(jìn)一步細(xì)分的區(qū)域分割。此外，也可以將鋼板 冷卻區(qū)域僅進(jìn)行噴流沖擊部區(qū)域A與非噴流沖擊部區(qū)域(B、 C)的2分害ij。 此外，在下面?zhèn)?，在鋼板輸送方向上，分割?br> (1) 與上面?zhèn)鹊膰娏鳑_擊部區(qū)域A大致相對的噴流沖擊部區(qū)域D
(2) 與上面?zhèn)鹊膰娏鳑_擊部區(qū)域A,大致相對的噴流沖擊部區(qū)域D,
(3) 與上面?zhèn)鹊膰娏鞣菦_擊部區(qū)域B大致相對的非噴流沖擊部區(qū)域E
(4) 與上面?zhèn)鹊膰娏鞣菦_擊部區(qū)域C大致相對的噴流沖擊部區(qū)域F。 在該下面?zhèn)鹊妮斔头较蚍指钪校惨栽摳鞣指顓^(qū)域單位，基于鋼板1
的尺寸、溫度、溫度與熱傳導(dǎo)率的關(guān)系、冷卻目標(biāo)溫度、通板速度、冷卻 速度、噴流沖擊面積率等預(yù)測熱傳導(dǎo)率，基于該預(yù)測值運算該約束輥對間 的鋼板下面?zhèn)鹊膹睦鋮s開始到冷卻結(jié)束的預(yù)測溫度履歷，設(shè)定并控制該鋼 板下面?zhèn)鹊臏囟嚷臍v，以使其接近于相對的鋼板上面?zhèn)鹊膯味嚷臍v。這里， 將鋼板冷卻區(qū)域4分割，但可以考慮基于冷媒的流動方式的差異進(jìn)一步進(jìn) 行區(qū)域分割。
另外，由于下面噴嘴群的冷媒噴流幾乎不發(fā)生上面噴嘴群的情況那樣 的鋼板面上的冷媒流，所以通過對應(yīng)于上面噴嘴群的分割區(qū)域的熱傳導(dǎo)率、 例如將噴流沖擊部區(qū)域較大地形成，與上面噴嘴群的情況相比，能夠減小 通板速度變化的影響(相當(dāng)于第一技術(shù)方案的形態(tài)例)。
另一方面，在該約束輥對間的上下面噴嘴群6,的上面?zhèn)鹊匿摪鍖挾确?向上，如圖2 (b)所示，將鋼板冷卻區(qū)域(鋼板l的寬度w區(qū)域)分割為
(1) 作為中央部區(qū)域的噴流沖擊部區(qū)域A (在上游側(cè)是A，在下游側(cè) 是A》
(2) —個側(cè)端部的噴流非沖擊部區(qū)域(遮擋部區(qū)域)Ea (上游側(cè)Eao、 下游側(cè)Ea》
(3) 另一個側(cè)端部的噴流非沖擊部區(qū)域(遮擋部區(qū)域)Eb (上游側(cè) Eb0、下游側(cè)Eb,)。
在上面?zhèn)鹊匿摪鍖挾确较蚍指钪?，區(qū)分成鋼板寬度方向的分割區(qū)域A (A》、Ea、 Eb的各列來預(yù)測鋼板輸送方向的A、 A,、 B、 C區(qū)域中的熱傳
導(dǎo)率，基于該預(yù)測值運算鋼板溫度履歷，設(shè)定并控制噴流沖擊部區(qū)域A、 A" Ea、 Eb中的噴射冷媒量。(有在Ea、 Eb區(qū)域不是遮擋區(qū)域的情況下、 作為噴流沖擊部區(qū)域而設(shè)定并控制噴射冷媒量的情況)
此外，在約束輥對間的上下面噴嘴群6,的下面?zhèn)鹊匿摪鍖挾确较蛏希?與上面?zhèn)韧瑯?，將鋼板冷卻區(qū)域分割為
(1) 作為中央部區(qū)域的噴流沖擊部區(qū)域(在上游側(cè)是D，在下游側(cè)是
D，)
(2) —側(cè)端部的噴流非沖擊部區(qū)域(遮擋部區(qū)域)Ec
(3) 另一側(cè)端部的噴流非沖擊部區(qū)域(遮擋部區(qū)域)Ed。 在下面?zhèn)鹊匿摪鍖挾确较蚍指钪?，區(qū)分為鋼板寬度方向的分割區(qū)域D
(D,)、 Ec、 Ed的各列來預(yù)測鋼板輸送方向的D、 D,、 E、 F區(qū)域中的熱傳 導(dǎo)率，基于該預(yù)測值，運算該約束輥對間的從冷卻開始到冷卻結(jié)束的鋼板 的預(yù)測溫度履歷，設(shè)定并控制噴流沖擊部區(qū)域D、 D，、 Ec、 Ed的噴射冷媒 量，以使其接近于上面噴嘴群6a的相向的各分區(qū)列的各分割區(qū)域的鋼板的 預(yù)測溫度履歷。(有在Ec、 Ed區(qū)域不是遮擋區(qū)域的情況下、作為噴流沖擊 部區(qū)域來設(shè)定并控制噴射冷媒量的情況)
在這樣考慮到鋼板輸送方向與鋼板寬度方向的各分割區(qū)域的熱傳導(dǎo)率 的情況下，與僅考慮鋼板輸送方向的熱傳導(dǎo)率的情況相比能夠更穩(wěn)定地提 高冷卻控制精度。(對應(yīng)于技術(shù)方案3的形態(tài)例)
為了更穩(wěn)定地確保上述冷卻控制精度，考慮例如將各約束輥對2,-22間、 各約束輥對2r23間的上下面噴嘴群6、、 62的上、下面噴嘴群6a、 6b中的 噴流沖擊部區(qū)域在鋼板輸送方向、鋼板寬度方向上分割為多個，以各分割 區(qū)域單位，預(yù)測熱傳導(dǎo)率運算鋼板的預(yù)測溫度履歷，設(shè)定并控制噴射冷媒 量的方法是有效的。(對應(yīng)于技術(shù)方案2、 4的形態(tài)例)
一般，在冷卻設(shè)備中的實際作業(yè)中，有因為鋼板的尺寸、通板速度、 溫度等的變動、上述各分割區(qū)域的鋼板的預(yù)測溫度履歷不成為預(yù)測那樣、 冷卻控制精度降低、不能將鋼板1的上下面高精度地均勻地冷卻到目標(biāo)溫 度、不能穩(wěn)定確保鋼板品質(zhì)的情況。
作為其對策，優(yōu)選的是，實測通板速度、各約束輥對2r22間、22-23 間、……2^-2n間……的各約束輥對間的上下面噴嘴群6,、 62、……6n……
的入側(cè)和出側(cè)的溫度，運算該個及后續(xù)的約束輥對間的上下面噴嘴群中的 實際的熱傳導(dǎo)率，基于該運算值修正該個及后續(xù)的約束輥對間的上下面噴 嘴群的鋼板預(yù)測溫度履歷，能夠變更為對應(yīng)于實際作業(yè)的設(shè)定控制。(對應(yīng)
于技術(shù)方案5的形態(tài)例)
在本發(fā)明中，在鋼板輸送方向上，將鋼板冷卻區(qū)域至少分割為噴流沖 擊部區(qū)域和噴流非沖擊部區(qū)域、預(yù)測各分割區(qū)域的熱傳導(dǎo)率是必要條件。 在鋼板寬度方向上，由于在中央部區(qū)域和兩側(cè)部區(qū)域中冷媒的流動方式、 特別是冷媒深度不同，熱傳導(dǎo)率也不同，所以考慮鋼板寬度方向的冷卻區(qū) 域的分割。
在鋼板輸送方向、鋼板寬度方向上同時將鋼板冷卻區(qū)域分割并不是必 須的，但在鋼板寬度方向的兩側(cè)部區(qū)域中，有配設(shè)邊緣遮擋部13以將來自 噴嘴3的冷媒噴流3a遮蔽而不碰到鋼板的情況，為了穩(wěn)定確保此時的寬度 方向上的冷卻控制精度，也分割地進(jìn)行該邊緣遮擋部13的遮擋部處的熱傳 導(dǎo)率預(yù)測，由此能夠相應(yīng)地提高冷卻控制精度。因此，優(yōu)選地在鋼板輸送 方向、鋼板寬度方向上同時將鋼板冷卻區(qū)域分割而預(yù)測各分割區(qū)域的熱傳 導(dǎo)率。
另外，如上所述，通過上、下面噴嘴群6a、 6b將鋼板冷卻區(qū)域分割的 情況下，在鋼板上面?zhèn)扰c鋼板下面?zhèn)确指顓^(qū)域并不需要必須完全相同。 [區(qū)域分割例3]
在該區(qū)域分割例3中，如圖5 (a)、圖5 (b)所示，在對應(yīng)于鋼板1 的噴嘴3,(群)和32 (群)在上面噴嘴群6a的鋼板輸送方向上顯著分離配 置的這一點上，與區(qū)域分割例l、 2不同。
在采用本發(fā)明時，噴嘴3,區(qū)域和32區(qū)域為噴流沖擊部區(qū)域A、 A,，噴 嘴3,區(qū)域和32區(qū)域間作為噴流非沖擊部區(qū)域BC處理。因此，在該情況下， 鋼板冷卻區(qū)域例如分割為
(1) 噴流沖擊部區(qū)域A
(2) 噴流沖擊部區(qū)域Ai
(3) 噴流非沖擊部區(qū)域B
(4) 噴流非沖擊部區(qū)域C
(5) 噴流非沖擊部區(qū)域B、 C。
此外，在上面噴嘴群6a的鋼板寬度方向上，基本上與圖2 (b)、圖3 (b)所示的區(qū)域分割例2的情況相同，考慮鋼板冷卻區(qū)域分割為Ea、 A(或 A。、 Eb的情況。
另外，這里對下面噴嘴群6b的區(qū)域分割省略說明。
關(guān)于來自本發(fā)明的各約束輥對間的上、下面噴嘴群6a、 6b的噴嘴的噴 射冷媒量，考慮到基于例如實驗值及熱計算的例如圖7、圖8等的基于噴流 沖擊部區(qū)域和噴流非沖擊部區(qū)域中的鋼板表面溫度、熱傳導(dǎo)率、水量密度、 MHF點的上升的有無等的關(guān)系的冷卻特性，運算能夠在鋼板上下、鋼板寬 度方向上有效地實現(xiàn)均勻冷卻的條件而進(jìn)行設(shè)定控制。
例如，在上面噴嘴群中，預(yù)測并設(shè)定各分割區(qū)域的熱傳導(dǎo)率，基于該 預(yù)測值運算鋼板的溫度履歷，設(shè)定并控制從冷卻開始到冷卻結(jié)束的鋼板輸 送方向及寬度方向的各分割區(qū)域(噴流沖擊部區(qū)域)的噴射冷媒量、通板 速度，對應(yīng)于鋼板條件(板厚、板寬、冷卻停止溫度)、冷卻開始溫度變化、 通板速度變化而穩(wěn)定確保冷卻控制精度。
此外，在下面噴嘴群中，基本上對應(yīng)于上面噴嘴群的各分割區(qū)域中的 熱傳導(dǎo)率而將鋼板冷卻區(qū)域分割成多個，設(shè)定并控制各分割區(qū)域中的噴射 冷媒量，以使鋼板上下面的溫度履歷差變小。
在本發(fā)明中，如上述那樣，將各約束輥對間的上下面噴嘴群的鋼板冷 卻區(qū)域分割成多個，高精度地預(yù)測各分割區(qū)域中的熱傳導(dǎo)率，運算鋼板的 預(yù)測溫度履歷，減小鋼板上下面的溫度履歷差，設(shè)定并控制噴射冷媒量、 通板速度，以通過各約束輥對間的上下面噴嘴群使鋼板成為冷卻目標(biāo)溫度。
上述基于配置在約束輥對2r22間的約束輥對間的上下面噴嘴群6,進(jìn)行 了說明，而將后接于該約束輥對間的上下面噴嘴群6i、將與上下面噴嘴群 6i同樣的約束輥對22-23間……2^-2J司 的上下面噴嘴群62……6n……
(其中，由于越是后段側(cè)的各約束輥對間的上下面噴嘴群，鋼板溫度水平 越低，所以這些上下面噴嘴群并不一定相同)配置為，使其在輸送方向上 分別分擔(dān)冷卻。
在這些后續(xù)的約束輥對22-23間……2"-2n間……的上下面噴嘴群 62……6n……等中，也基本上與約束輥對間的上下面噴嘴群6,同樣，將鋼 板冷卻區(qū)域分割而預(yù)測各分割區(qū)域的熱傳導(dǎo)率，運算鋼板的預(yù)測溫度履歷，
設(shè)定并控制各約束輥對間的上、下面噴嘴群的噴射冷媒量，以使得當(dāng)在最 終的約束輥對間的上下面噴嘴群中結(jié)束了冷卻時、在鋼板的上下方向、寬 度方向上使鋼板的溫度履歷差變小而成為冷卻目標(biāo)溫度。 實施例
該實施例是圖1 圖3所示那樣的鋼板的冷卻設(shè)備例，是將熱精軋后的 板厚25mm、板寬4000mm、溫度85(TC的鋼板(鋼帶)去氧化皮后、進(jìn)行 矯正、以通板速度為60m/分在約束輥對2,-22間約束輸送中、從配置在約束 輥對2,-22間的上下面噴嘴群6,的上、下面噴嘴群6a、 6b的各噴嘴3噴射 冷卻水、將鋼板l以冷卻速度3(TC/秒冷卻到400'C的情況的例子。
在實際的冷卻設(shè)備中，后接于約束輥對間的上下面噴嘴群6,而通過分 別配置在多對約束輥對間的上下面噴嘴群分擔(dān)冷卻，而這里為涉及約束輥 對間的上下面噴嘴群6,單位中的冷卻的實施例。#
在該實施例中，將約束輥對間的上下面噴嘴群6,的上面噴嘴群6a中的 鋼板冷卻區(qū)域在鋼板輸送方向上4分割為噴流沖擊部區(qū)域A和A,、入側(cè)的 噴流非沖擊部區(qū)域B、和出側(cè)的噴流非沖擊部區(qū)域C，按照各分割區(qū)域預(yù) 測熱傳導(dǎo)率，使噴射冷卻水量能夠在噴流沖擊部區(qū)域A和A,中分別設(shè)定和 控制。因此，冷卻區(qū)域的分割依據(jù)上述區(qū)域分割例2。
此外，將鋼板寬度方向的鋼板冷卻區(qū)域3分割為輸送方向的噴流沖擊 部區(qū)域A (或A,)的兩側(cè)部(遮擋部區(qū)域)的噴流非沖擊部區(qū)域Ea、 Eb， 按照各個分割區(qū)域預(yù)測熱傳導(dǎo)率，使噴射冷卻水量能夠在噴流沖擊部區(qū)域 A (或A,)、 A區(qū)域的側(cè)部Eao、 Ebo、 Al區(qū)域的側(cè)部Ea、Eb, (Eao、 Ebo、 E&、 Etn在沒有做成遮擋部區(qū)域的情況下也考慮作為噴流沖擊部區(qū)域) 中分別進(jìn)行設(shè)定控制。
另一方面，在下面噴嘴群6b中，將鋼板冷卻區(qū)域在鋼板輸送方向上4 分割為噴流沖擊部區(qū)域D和D,、入側(cè)的噴流非沖擊部區(qū)域E、出側(cè)的噴流 非沖擊部區(qū)域F，基于按照各分割區(qū)域預(yù)先通過實驗求出的熱傳導(dǎo)率的特 性預(yù)測該條件的熱傳導(dǎo)率，使噴射冷卻水量能夠在噴流沖擊部區(qū)域D、 D， 中分別進(jìn)行設(shè)定控制。
此夕卜，在鋼板寬度方向上，3分割為輸送方向的噴流沖擊部區(qū)域D(或 D》、和其兩側(cè)部的噴流沖擊部區(qū)域Ec、 Ed，按照各個分割區(qū)域預(yù)測熱傳導(dǎo)率，使噴射冷卻水量能夠在噴流沖擊部區(qū)域D (或D,)、 Ec、 Ed中分別 設(shè)定控制。
以下對實施條件與實施結(jié)果與以往例的情況(比較例) 一起進(jìn)行說明。 這里所說的以往例，是不分割約束輥對間的上下面噴嘴群的上、下面噴嘴 群的鋼板冷卻區(qū)域，能夠一起預(yù)測熱傳導(dǎo)率，設(shè)定控制來自約束輥對間的 上下面噴嘴群的上、下面噴嘴群的冷卻水量的情況的例子。
約束輥徑400mm
約束輥對間(鋼板冷卻區(qū)域)距離L: 1000mm 鋼板冷卻區(qū)域的面積4m2 (鋼板1的寬度X約束輥間距離) 上面噴嘴群6a
(輸送方向) 入側(cè)的噴流非沖擊部區(qū)域B的面積lm2
(B的長度250mm) 噴流沖擊部區(qū)域A、 A,的面積共計2m2
(A、 A!的長度各250mm) 噴流沖擊部區(qū)域A、 A!的噴流沖擊面積率各70°/。 出側(cè)的噴流非沖擊部區(qū)域C的面積lm2
(C的長度250mm)
(寬度方向)
側(cè)部(遮擋部)的噴流非沖擊部區(qū)域Eao、 Ebo、 Eai、 Eb,的面積各 0.125 m2
(Eao、 Ebo、 Ea，、 Eb,的寬度各250mm) 下面噴嘴群6b
(輸送方向) 入側(cè)的噴流非沖擊部區(qū)域E的面積0.8m2
(E的長度200mm) 噴流沖擊部區(qū)域D、 D,的面積共計2.4m2
(D、 D,的長度:各300mm) 噴流沖擊部區(qū)域D、 D,的噴流沖擊面積率各90%
出側(cè)的噴流沖擊部區(qū)域F的面積0.8m2 (F的長度200mm) (寬度方向)
側(cè)部的噴流沖擊部區(qū)域Ec、 Ed的面積各0.22 m2 (Ec、 Ed的寬度各220mm)
在該實施例中，在上面噴嘴群6a中，預(yù)測為了確保加進(jìn)了鋼板寬度方 向的分割區(qū)域A、 A" Eao、 Ebo、 Ea，、 Eb,(由于Eao、 Eb0、 Ea,、 El^在這 里不是遮擋部，所以作為不噴射冷卻水的噴流非沖擊部區(qū)域)、和鋼板輸送 方向的分割區(qū)域B、 A (或A,)、 C的上述冷卻速度而需要的上面?zhèn)鹊臒醾?導(dǎo)率，為了使該約束輥對間的上下面噴嘴群6,的出側(cè)中的鋼板溫度成為目 標(biāo)溫度400°C，使從冷卻開始到冷卻結(jié)束的來自噴流沖擊部區(qū)域A、 A,、 Ea0、 Ebo、 Ea,、 Eb,的噴射冷卻水量密度(其中，在Eao、 Eb。、 Ea,、 Eb, 的區(qū)域中噴射水量是0)為
A區(qū)域1.3m3/m2/分
Aj區(qū)域1.0m3/m2/分， 通板速度設(shè)定控制為60m/分。關(guān)于這里的各分割區(qū)域的熱傳導(dǎo)率，分別 基于
A區(qū)域圖7的1.3的線 A區(qū)域圖7的1.0的線 B區(qū)域圖8的1.3的線
C區(qū)域圖8的1.0的線
Eao、 Ebo的區(qū)域圖8的1.3的線 Eai、 Eb,的區(qū)域圖8的1.0的線， 進(jìn)行預(yù)測設(shè)定。
另一方面，在下面噴嘴群6b中，預(yù)測為了確保添加了鋼板寬度方向的 分割區(qū)域Ec、 D、 D,、 Ed (這里，Ec、 Ed為遮擋部，作為噴流非沖擊部區(qū) 域)、鋼板輸送方向的分割區(qū)域E、 D、 D,、 F和鋼板寬度方向的上述冷卻 速度而需要的下面?zhèn)鹊臒醾鲗?dǎo)率，為了使該約束輥對間的上下面噴嘴群6, 的出側(cè)中的鋼板溫度成為目標(biāo)溫度40(TC ，將從冷卻開始到冷卻結(jié)束的來自 噴流沖擊部區(qū)域D、 D" Ec、 Ed的噴射冷卻水量密度設(shè)定控制為
D區(qū)域1.7m3/m2/分 D,區(qū)域1.3m3/m2/分。 關(guān)于這里的各分割區(qū)域的熱傳導(dǎo)率，分別基于 D區(qū)域圖7的1.7的線 Di區(qū)域圖7的1.3的線 Ec、 Ed區(qū)域另外測量的空冷的值 E區(qū)域、F區(qū)域另外測量的空冷的值
進(jìn)行預(yù)測設(shè)定。
在通過該約束輥對間的上下面噴嘴群6,的上、下面噴嘴群6a、 6b從上 下冷卻、測量下游側(cè)的約束輥對22通過5秒后的鋼板的上面?zhèn)鹊臏囟群拖?面?zhèn)鹊臏囟葧r，上面?zhèn)扰c下面?zhèn)鹊臏囟炔钕鄬τ谀繕?biāo)溫度40(TC為士1(TC， 均勻性較高，翹曲及殘余應(yīng)力很小，能夠得到可充分滿足形狀、材質(zhì)都均 勻性良好的鋼板l。
該結(jié)果是因為，將鋼板輸送方向、鋼板寬度方向的鋼板冷卻區(qū)域分割 成多個為熱傳導(dǎo)率顯著不同的區(qū)域而提高熱傳導(dǎo)率的預(yù)測精度，所以能夠 將從冷卻開始到冷卻結(jié)束的鋼板溫度履歷、寬度方向變位、上下面的差減 小。
另外，這里的鋼板溫度的測量是在從鋼板的端部除去了相當(dāng)于板厚的2 倍的邊緣部區(qū)域(寬度100mm)后的中央部位進(jìn)行的。
此外，對于與該鋼板相同的板寬、厚度為15-40mm的鋼板，使通板速 度以變化范圍40-卯m/分變化，制造1200張后，在冷卻開始溫度85(TC的 基礎(chǔ)上發(fā)生了士20'C的變動，但實際的冷卻停止溫度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為l(TC, 是良好的。
比較例
在該比較例中，在不將上、下面噴嘴群6a、 6b的鋼板冷卻區(qū)域分割而 一起預(yù)測熱傳導(dǎo)率、在所有噴流沖擊部區(qū)域中一起設(shè)定控制噴射冷媒量這 一點上與實施例1的實施條件不同。在其上面?zhèn)?，噴射冷媒量作為總量與 實施例相同。
在上面噴嘴群6a中，預(yù)測為了確保上述冷卻速度而需要的鋼板上面?zhèn)?的熱傳導(dǎo)率(這里在圖6中假設(shè)為0.65mVmV分(平均值)而預(yù)測上面?zhèn)?br> 的熱傳導(dǎo)率)，設(shè)定來自噴流沖擊部區(qū)域A+A,的噴射冷卻水量，為了使該 約束輥對間的上下面噴嘴群6,的出側(cè)的鋼板溫度為目標(biāo)溫度400°C,設(shè)定 控制從冷卻開始到冷卻結(jié)束噴射冷卻水量。
另一方面，在下面噴嘴群6b中，預(yù)測相對的鋼板上面?zhèn)鹊臒醾鲗?dǎo)率， 設(shè)定并控制來自噴流沖擊部區(qū)域D+D,、 Ec、 Ed的噴射冷卻水量，以使基 于該預(yù)測值的從冷卻開始到冷卻結(jié)束的鋼板溫度履歷接近于相對的鋼板的 上面?zhèn)鹊臏囟嚷臍v。
測量被該約束輥對間的上下面噴嘴群6t的上、下面噴嘴群冷卻、通過 下游側(cè)的約束輥225秒后的鋼板的上面?zhèn)鹊臏囟群拖旅鎮(zhèn)鹊臏囟?，結(jié)果上 面?zhèn)扰c下面?zhèn)鹊臏囟炔钕鄬τ谀繕?biāo)溫度40(TC為土20t:變動幅度較大，翹曲 及殘余應(yīng)力較大，不能得到形狀、材質(zhì)均勻性良好的鋼板。
此外，在以目標(biāo)冷卻停止溫度為40(TC制造1200張與該鋼板相同的板 寬、厚度為15-40mm的鋼板時，在冷卻開始溫度850'C中存在士18'C的變 動，實際的冷卻停止溫度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為25'C，與本發(fā)明的實施例相比較大。
另外，該比較例中的從冷卻開始到冷卻結(jié)束的鋼板溫度履歷在寬度方 向部位上有顯著的差，此外，在上下面上也有同樣的差。
可以想到它們的主要原因，在鋼板輸送方向的鋼板冷卻區(qū)域中即使有 熱傳導(dǎo)率顯著不同的部位，也一起(平均)設(shè)定熱傳導(dǎo)率來設(shè)定并控制噴 射冷卻水量。
本發(fā)明并不限于上述各實施例的內(nèi)容，關(guān)于例如分割的部位區(qū)域、構(gòu) 成上下面噴嘴群的各噴嘴的種類(構(gòu)造)及配置(數(shù)、排列)條件、從各 噴嘴列的冷媒噴射條件、約束輥的直徑、配置條件、邊緣遮擋的有無等， 可以根據(jù)對象鋼板的尺寸(特別是厚度)、溫度、通板速度、目標(biāo)冷卻溫度、 冷卻時間(冷卻速度)等，在上述權(quán)利要求書的范圍內(nèi)可以變更。
工業(yè)實用性
本發(fā)明中，在計算并預(yù)測鋼板的溫度履歷時，通過采取將各約束輥對 間的上下面噴嘴群的鋼板冷卻區(qū)域按照熱傳導(dǎo)率不同的區(qū)域分割的在物理 上妥當(dāng)?shù)姆椒?，能夠進(jìn)行MHF點前后的熱傳導(dǎo)率的變化較大的溫度區(qū)域中 的高精度的溫度預(yù)測。
由此，即使在相同的鋼板內(nèi)將前端部與尾端部的冷卻開始溫度差(由
于尾端部較晚地進(jìn)入到冷卻設(shè)備中，所以溫度較低)通過使通板速度在尾 端部比前端部連續(xù)地變快等而使鋼板整體的溫度均勻的情況下，也能夠容 易地進(jìn)行溫度推測。
在本發(fā)明中，更具體地講，將各約束輥對間的上下面噴嘴群的鋼板冷 卻區(qū)域按照熱傳導(dǎo)率近似的區(qū)域分割成多個(例如分割為噴流沖擊部區(qū)域 和噴流非沖擊部區(qū)域)，預(yù)先預(yù)測各分割區(qū)域中的熱傳導(dǎo)率而進(jìn)行冷卻控 制，所以也考慮到使溫度及通板速度變化的情況，能夠改善熱傳導(dǎo)率的預(yù) 測精度、和基于該熱傳導(dǎo)率的預(yù)測值的鋼板的預(yù)測溫度履歷的預(yù)測精度。 由此，能夠穩(wěn)定地確保冷卻的控制精度，能夠使鋼板的表面溫度分布幅度
成為2(TC左右。
此外，通過考慮鋼板上下的各分割區(qū)域的熱傳導(dǎo)分布而進(jìn)行冷卻控制， 能夠?qū)摪迳舷碌臏囟炔顪p小到IO'C左右，高精度地冷卻到目標(biāo)溫度，能 夠?qū)⒕哂蟹€(wěn)定的形狀特性、機械性質(zhì)的鋼板穩(wěn)定確保為各鋼板的機械性質(zhì) 的差較小的鋼板群。
權(quán)利要求
1.一種鋼板的冷卻方法，利用鋼板的冷卻裝置對鋼板進(jìn)行控制冷卻，所述鋼板的冷卻裝置具備約束熱軋的鋼板來進(jìn)行通板的由上輥和下輥構(gòu)成的多對約束輥和上、下面噴嘴群，所述上、下面噴嘴群具有對通過在通板方向的前后相鄰的各約束輥對間的鋼板的上、下表面噴射冷卻媒體的、在鋼板寬度方向上排列為一列或多列的噴嘴，其特征在于，將各約束輥對間的上、下面噴嘴群的鋼板冷卻區(qū)域在鋼板輸送方向上至少分割為噴流沖擊部區(qū)域和噴流非沖擊部區(qū)域，基于預(yù)先預(yù)測的各分割區(qū)域的熱傳導(dǎo)率運算鋼板的預(yù)測溫度履歷，控制各約束輥對間的噴流沖擊部區(qū)域的上、下面噴嘴群的噴射冷卻媒體量。
2、 如權(quán)利要求1所述的鋼板的冷卻方法，其特征在于， 在將各約束輥對間的上下面噴嘴群的鋼板冷卻區(qū)域的噴流沖擊部區(qū)域在鋼板輸送方向上分割為2分割以上的情況下，以各分割區(qū)域單位控制上、下面噴嘴群的噴射冷卻媒體量。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的鋼板的冷卻方法，其特征在于， 在各約束輥對間的鋼板冷卻區(qū)域的鋼板寬度方向上，至少將噴流沖擊部區(qū)域分割為兩側(cè)端部區(qū)域、和該兩側(cè)端部區(qū)域的內(nèi)側(cè)區(qū)域，基于預(yù)先設(shè) 定的各分割區(qū)域的熱傳導(dǎo)率運算鋼板寬度方向的預(yù)測溫度履歷，控制各約 束輥對間的鋼板寬度方向的噴流沖擊部區(qū)域的上、下面噴嘴群的噴射冷卻 媒體量。
4、 如權(quán)利要求3所述的鋼板的冷卻方法，其特征在于， 在將約束輥對間的上下面噴嘴群的鋼板冷卻區(qū)域的噴流沖擊部區(qū)域在鋼板寬度方向上分割為2分割以上的情況下，以各分割區(qū)域單位控制上、 下面噴嘴群的噴射冷卻媒體量。
5、 如權(quán)利要求1 4中任一項所述的鋼板的冷卻方法，其特征在于， 根據(jù)各約束輥對間的入側(cè)和出側(cè)的鋼板溫度實測值，通過運算求出通過的約束輥對間的熱傳導(dǎo)率實際值，基于該實際值和鋼板溫度實測值補正 后續(xù)的約束輥對間通過時的熱傳導(dǎo)率，修正鋼板的預(yù)測溫度履歷，控制各 約束輥對間的鋼板寬度方向、鋼板輸送方向的噴流沖擊部區(qū)域的上、下面 噴嘴群的噴射冷卻媒體量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋼板的冷卻方法，在將在約束輥對間約束輸送中的鋼板通過來自約束輥對間的上下面噴嘴群的冷媒噴流兩面冷卻，穩(wěn)定確保約束輥對間的鋼板冷卻區(qū)域中的從冷卻開始到冷卻結(jié)束的冷卻控制精度，一邊將鋼板上下面均勻冷卻，在穩(wěn)定確保鋼材品質(zhì)的同時能夠高精度地冷卻到目標(biāo)溫度，將配置上下面噴嘴群的各約束輥對間的鋼板冷卻區(qū)域在鋼板輸送方向或鋼板輸送方向和寬度方向上、至少分割為噴流沖擊部區(qū)域和噴流非沖擊部區(qū)域，預(yù)先預(yù)測各分割區(qū)域的熱傳導(dǎo)率，基于該預(yù)測值運算鋼板的預(yù)測溫度履歷，設(shè)定并控制上下面噴嘴群的噴流沖擊部區(qū)域的冷媒噴射量。
文檔編號B21B45/02GK101374613SQ200780003220
公開日2009年2月25日 申請日期2007年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月19日
發(fā)明者小川茂, 山本龍司, 芹澤良洋 申請人:新日本制鐵株式會社