厚钢板的制造设备及制造方法_2

文档序号:9382163阅读:来源:国知局
体速度V的测定不一定容易,因此,如果要严格地求出 (1) 式所定义的能量密度E,则需要大量劳力。
[0047] 因此,本发明人进一步进行了研究,结果发现,作为向厚钢板喷射的冷却水的能量 密度E(J/mm2)的简单定义,可以采用水量密度X喷射压力X碰撞时间。在此,水量密度 (m 3/mm2 ·分钟)是以"冷却水的喷射流量+冷却水碰撞面积"计算出的值。喷射压力(N/ m2( = MPa))以冷却水的喷出压力来定义。碰撞时间(s)是以"冷却水的碰撞厚度+厚钢 板的运送速度"计算出的值。利用该简单定义算出的冷却水的能量密度与在产品表面产生 的氧化皮厚度的关系也与图2同样,冷却水的能量密度越大,则氧化皮厚度越小。即,能量 密度E小于0. lOJ/mm2时,有时厚钢板的氧化皮厚度的偏差增大,不能均匀地进行冷却,不 能制造厚钢板形状优良的厚钢板。与此相对,能量密度E为0. lOJ/mm2以上时,可避免这样 的故障。因此,在本发明中,将冷却水的能量密度E设定为0. lOJ/mm2以上、更优选为0. 15J/ mm2以上。
[0048] 接着,本发明人对从去氧化皮装置4的喷射喷嘴喷射的冷却水的流体速度V进行 了考察。其结果了解到,流体速度V与喷射距离的关系如图3所示。作为纵轴的流体速度 通过对考虑了浮力和空气阻力的运动方程式进行解算来求出。在到冷却水到达厚钢板为止 的期间内,冷却水的流体速度V比喷射时减慢。因此,喷射距离越小,则厚钢板碰撞时的流 体速度V越大,越能够得到大的能量密度。根据图3,特别是喷射距离H超过200mm时,衰减 增大,因此,喷射距离H优选设定为200mm以下。
[0049] 而且,喷射距离越短,则用于得到规定的能量密度的喷射压力、喷射流量等也能够 越小,能够实现去氧化皮装置4的栗能力的降低。在如图1所示的本发明的一个实施方式 中,利用第一形状矫正装置5进行形状矫正后的厚钢板1向去氧化皮装置4内移动,因此, 能够使去氧化皮装置4的喷射喷嘴靠近厚钢板1的表面。但是,考虑到喷射喷嘴与厚钢板 1的接触,喷射距离的下限值优选为40mm以上。因此,在本发明中,喷射距离H优选为40mm 以上且200mm以下。
[0050] 另外,在去氧化皮装置4中,冷却水的喷射压力优选设定为IOMPa以上,更优选设 定为15MPa以上。由此,能够在不过度减小运送速度的情况下将冷却水的能量密度设定为 0.10J/mm 2以上,因此是有效的。喷射压力的上限值没有特别限定。但是,提高喷射压力时, 供给高压水的栗所消耗的能量巨大,因此,喷射压力优选为50MPa以下。
[0051] 对于给利用加速冷却装置6的厚钢板1的冷却时的稳定性带来影响的、厚钢板1 的表面的氧化皮,厚钢板1的氧化皮的生长通常可以以扩散速率控制来整理,已知如下述 (2) 式所示。
[0052] ξ 2= aX exp (-Q/RT) X t... (2)
[0053] 其中,ξ为氧化皮厚度、a为常数、Q为活化能、R为常数、T为冷却前的厚钢板温 度[K]、t为时间。
[0054] 因此,考虑到利用去氧化皮装置4的氧化皮除去后的氧化皮生长,在各种温度、 时间下进行氧化皮生长的模拟实验,实验性地导出上述(2)式的常数,并进一步对氧化皮 厚度和冷却稳定性进行了深入研究。其结果得到了如下见解:对于冷却,在氧化皮厚度为 15 μπι以下时稳定,在氧化皮厚度为10 μπι以下时更稳定,在氧化皮厚度为5 μπι以下非常稳 定。
[0055] 在氧化皮厚度为15 μ m以下的情况下,基于上述(2)式,能够导出下述式(3)。艮P, 从利用去氧化皮装置4的厚钢板1的氧化皮除去结束后到利用加速冷却装置6开始厚钢板 1的冷却的时间t[s]满足下述(3)式的情况下,利用加速冷却装置6的冷却稳定。
[0056] t 彡 5 X 10 9 X exp (25000/T)…(3)
[0057] 其中,T为冷却前的厚钢板温度[K]。
[0058] 另外,在氧化皮厚度为10 μπι以下的情况下,基于上述(2)式,能够导出下述式 (4)。即,从利用去氧化皮装置4的厚钢板1的氧化皮除去结束后到利用加速冷却装置6开 始厚钢板1的冷却的时间t[s]满足下述(4)式的情况下,利用加速冷却装置6的冷却更稳 定。
[0059] t 彡 2. 2 X 10 9 X exp (25000/T)…(4)
[0060] 进而,在氧化皮厚度为5 μπι以下的情况下,基于上述⑵式,能够导出下述式(5)。 即,从利用去氧化皮装置4的厚钢板1的氧化皮除去结束后到利用加速冷却装置6开始厚 钢板1的冷却的时间t[s]满足下述(5)式的情况下,利用加速冷却装置6的冷却非常稳定。
[0061] t 彡 5. 6X10 WXexpOSOOO/T)…(5)
[0062] 另一方面,从去氧化皮装置4的出口侧到加速冷却装置6的入口侧的距离L以相 对于厚钢板1的运送速度V和时间t (从去氧化皮装置4的工序结束到加速冷却装置6的 工序开始的时间)满足下述(6)式的方式进行设定。
[0063] L SVXt…(6)
[0064] 其中,L为从去氧化皮装置4到加速冷却装置6的距离(m)、V为厚钢板1的运送 速度(m/s)、t为时间(s)
[0065] 然后,由上述(6)式和上述⑶式,可以导出下述(7)式。在本发明中,更优选满 足(7)式。
[0066] L 彡 VX5X10 9Xexp(25000/T)…(7)
[0067] 另外,由上述(6)式和上述⑷式,可以导出下述⑶式。在本发明中,进一步优 选满足⑶式。
[0068] L ^ VX2. 2X10 9Xexp (25000/T) - (8)
[0069] 进而,由上述(6)式和上述(5)式,可以导出下述(9)式。在本发明中,优选满足 (9)式。
[0070] L ^ VX 5. 6X10 10X exp (25000/T) - (9)
[0071] 根据上述(7)~(9)式,例如在使利用加速冷却装置6进行冷却前的厚钢板1的 温度为820 °C、使厚钢板1的运送速度为0. 28~2. 50m/s时,从去氧化皮装置4到加速冷却 装置6的距离L为12m以上且107m以下时冷却稳定,距离L为5m以上且47m以下时冷却 更稳定,距离L为I. 3m以上且12m以下时冷却非常稳定。
[0072] 由此,使从去氧化皮装置4到加速冷却装置6的距离L为12m以下时,即使在厚钢 板1的运送速度V慢(例如V = 0. 28m/s)时冷却也稳定,反之,在厚钢板1的运送速度V 快(例如V = 2. 50m/s)时冷却非常稳定,因此优选。需要说明的是,更优选从去氧化皮装 置4到加速冷却装置6的距离L为5m以下。
[0073] 进而,一般而言,如果考虑需要控制冷却的厚钢板1的大部分的运送速度V为 0. 5m/s以上,则进一步优选在该运送速度V下冷却非常稳定的条件、即距离L设定为2. 5m 以下。
[0074] 需要说明的是,在此,对使利用加速冷却装置6进行冷却前的厚钢板1的温度为 820°C的情况进行了说明。对于使利用加速冷却装置6进行冷却前的厚钢板1的温度为 820°C以外的情况也是同样,使从去氧化皮装置4到加速冷却装置6的距离L优选为12m以 下、更优选为5m以下、进一步优选为2. 5m以下,由此能够稳定地进行冷却。这是因为,在利 用加速冷却装置6进行冷却前的厚钢板1的温度低于820°C的情况下,上述(7)式、上述(8) 式、上述(9)式的右边的值与T = 820°C的情况相比分别增大,因此,如果为针对T = 820°C 的情况适当设定的从去氧化皮装置4到加速冷却装置6的距离L,则必然会满足上述(7) 式、上述(8)式、上述(9)式。反之,在利用加速冷却装置6进行冷却前的厚钢板1的温度 高于820°C的情况下,通过适当地将厚钢板1的运送速度V调节得较低,仍然能够满足上述 (7)式、上述⑶式、上述(9)式。
[0075] 接着,如图4所示,本发明的加速冷却装置6优选具备向厚钢板1的上表面供给冷 却水的上集管11、从该上集管11悬垂的喷射棒状冷却水的冷却水喷射喷嘴13和设置于厚 钢板1与上集管11之间的间壁15,并且,在间壁15上设置有多个内插冷却水喷射喷嘴13 的下端部的给水口 16和将供给至厚钢板1的上表面的冷却水排放到间壁15上方的排水口 17。
[0076] 具体而言,上表面冷却设备具备向厚钢板1的上表面供给冷却水的上集管11、从 该上集管11悬垂的冷却水喷射喷嘴13和在上集管11与厚钢板1之间在整个厚钢板宽度 方向上水平设置且具有多个贯通孔(给水口 16和排水口 17)的间壁15。并且,冷却水喷射 喷嘴13由喷射棒状冷却水的圆管喷嘴13构成,以其前端内插在设置于上述间壁15的贯通 孔(给水口 16)中且比间壁15的下端部更靠上方的方式进行设置。需要说明的是,对于冷 却水喷射喷嘴13而言,为了防止吸入上集管11内的底部的异物而堵塞,优选以使其上端向 上集管11的内部突出的方式贯入上集管11内。
[0077] 在此,本发明中的棒状冷却水是指从圆形(也包括椭圆、多边形)的喷嘴喷出口以 被一定程度加压后的状态喷射的冷却水,并且是从喷嘴喷出口喷出的冷却水的喷射速度为 6m/s以上、优选为8m/s以上且从喷嘴喷出口喷射出的水流的截面大致保持圆形的具有连 续性和直行性的水流的冷却水。即,与从圆管层流喷嘴喷出的自由下落流、以像喷雾这样的 液滴状态喷射的水流不同。
[0078] 冷却水喷射喷嘴13的前端以内插在贯通孔中且比间壁15的下端部更靠上方的方 式设置是因为,即使在前端向上方翘曲的厚钢板进入的情况下,也可利用间壁15来防止冷 却水喷射喷嘴13产生损伤。由此,冷却水喷射喷嘴13能够在良好的状态下长期地进行冷 却,因此,不用进行设备修补等,能够防止厚钢板的温度不均的产生。
[0079] 另外,圆管喷嘴13的前端内插在贯通孔中
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