专利名称：热轧钢板的冷却装置、冷却方法、制造装置及制造方法
技术领域：
本发明涉及热轧钢板的冷却装置、冷却方法、制造装置及制造方法。本发明特别是涉及适合在制造具有超微细晶粒的热轧钢板时使用的热轧钢板的冷却装置、冷却方法及制造装置以及具有超微细晶粒的热轧钢板的制造方法。
背景技术：
对于可用作汽车用、构造材料用等的钢材，为了寻求强度、加工性、韧性这样的机械特性优良，综合地提高这些机械特性，使热轧钢板的晶粒微细化是有效的。因此，摸索出很多用于得到具有微细晶粒的热轧钢板的制造方法。另外，只要使晶粒微细化，即使减少合金元素的添加量，也能够制造具有优良的机械性质的高强度热轧钢板。作为热轧钢板的晶粒的微细化方法，公知有这样的方法等在热精轧的特别是后段，进行高压下轧制而使奥氏体粒微细化，并在粒内积蓄轧制应变，谋求在冷却之后(或者相变之后)得到的铁素体粒的微细化。而且，从抑制奥氏体粒的再结晶、恢复来促进铁素体相变这样的方面考虑，在轧制后的短时间内将钢板冷却至规定的温度以下(例如720°C以下)是有效的。即，为了制造具有微细晶粒的热轧钢板，紧接着热精轧设置能比以往更快地冷却的冷却装置，将轧制后的钢板骤冷是有效的。迄今为止公开了几种能够制造具有微细晶粒的热轧钢板的技术或者能够用于制造具有微细晶粒的热轧钢板的技术。例如在专利文献1中公开有一种超微细晶粒热轧钢板的制造方法，该方法是将由含有C 0. 01质量％ 0. 3质量％的碳素钢或者低合金钢构成的钢板或者钢坯多遍热轧制来制造热轧钢板的方法，其特征在于，最终遍轧制在Ar3点以上的温度下结束，之后在0. 4秒以内冷却至720°C以下。另外，在专利文献2中公开有一种这样的技术一种热轧钢板的制造设备，该设备在钢板输送方向上按顺序配置有热精轧机列的最终轧机(stand)、第1冷却装置、第2冷却装置和卷取装置，并且，在第1冷却装置与第 2冷却装置之间设有非冷却区域，其中，第1冷却装置包括用于在钢板的被冷却面形成带状或者长圆状的射流冲撞区域的喷嘴，及用于阻挡从该喷嘴喷射出的冷却水的阻挡辊，在最终轧机的辊和阻挡辊之间的区域中形成有冷却水的蓄水池，并将阻挡辊配设为使在第1冷却装置内输送的钢板浸渍于蓄水池的冷却水中。另外，在专利文献3中公开有一种钢板的热轧设备，其特征在于，在对钢板进行热轧制的轧机的入侧及/或出侧的接近轧机的位置， 配置在使钢板通过的同时向钢板的上表面供给冷却水的冷却设备，将该冷却设备的集管设于供给到钢板上之后的冷却水能被轧机的工作轧辊阻挡那样的位置，上述集管具有朝向轧机侧以相对于钢板的上表面成倾角30° 60°喷射棒状冷却水的喷嘴。而且，在专利文献 3中记载有这样的内容为了避免冷却水分散而不成棒状，导致阻挡冷却水的作用消失，优选使上喷嘴的前端与轧制线的距离为500mm 1800mm。专利文献1 日本特开2005-213595号公报专利文献2 日本专利第4(^9865号公报专利文献3 日本特开2007-61838号公报
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采用专利文献1所公开的技术，由于在最终遍轧制结束之后的0. 4秒以内将温度为Ar3点以上的钢板冷却至720°C，因此，认为能够制造具有超微细晶粒(例如称作平均粒径为2μπι以下的晶粒。下同)的热轧钢板。但是，在专利文献1中，并没有公开能够在最终遍轧制结束后的0. 4秒以内将钢板冷却至720°C的冷却装置的详细构造。另外，采用专利文献2所公开的技术，由于使钢板浸渍于形成在热精轧机列的最终轧机的辊与阻挡辊之间的区域中的冷却水的蓄水池中，因此，认为能够提高热轧钢板的冷却效率。在此，在制造具有超微细晶粒的热轧钢板时所需的骤冷具有例如专利文献1所示那样至少400°C /s以上的冷却速度，其寻求利用泡核沸腾冷却使钢板骤冷。但是，像专利文献2所公开的那样，积极地形成冷却水的蓄水池而将钢板冷却时，难以使冲撞于钢板表面的冷却水的冲撞压力增大至能够泡核沸腾冷却的程度，为了制造具有超微细晶粒的热轧钢板，存在需要进一步改进技术这样的课题。另外，在制造具有超微细晶粒的热轧钢板时所需的骤冷中，需要使冲撞于钢板表面的冷却水的冲撞压力为规定值以上，相对于此，在专利文献3所公开的技术中，仅仅主要规定了向钢板供给的棒状冷却水的喷射角度。另外，在专利文献3中，由于喷射到钢板上的冷却水流到钢板和工作轧辊相接触的部位，因此，能够在该部位之后立即冷却，但冲撞之后在钢板上流动的冷却水无法充分地骤冷，该部分的冷却基本上无助于形成超微细晶粒。因此，即使仅采用该技术，也存在难以制造具有超微细晶粒的热轧钢板这样的问题。
发明内容
因此，本发明的课题在于提供能够制造具有超微细晶粒的热轧钢板的热轧钢板的冷却装置、热轧钢板的冷却方法、热轧钢板的制造装置及热轧钢板的制造方法。本发明人进行与具有超微细晶粒的热轧钢板(下面，有时称作“超微细粒钢”。)的制造相关的研究调查，得到了以下见解。(1)如
图10所示，在Ar3点以上的温度区域中轧制之后，在0.2秒以内完成冷却至 720°C时，能够使晶粒更加微细化。(2)为了使从Ar3点以上的例如820°C到720°C的下降100°C的冷却在轧制后0. 2 秒以内结束，需要以例如500°C /s以上的平均冷却速度进行骤冷，优选以600°C /s以上的平均冷却速度进行骤冷。在此，在将从热精轧机列的最终轧机的压下点(称作与被轧制的钢板上表面接触的工作轧辊的下止点及与被轧制的钢板下表面接触的工作轧辊的上止点。 下同。)到该最终轧机的壳体支柱出侧的区域(下面，有时称作“轧机内区域”)的钢板输送方向的长度设为Li，将在轧机内区域中能够急速冷却的区间的钢板输送方向的长度设为 L2，将该区间中的冷却速度设为VI，将在轧机内区域中难以急速冷却的区间的钢板输送方向的长度设为L3，将该区间中的冷却速度设为V2时，用{L2 X V1+L3 X V2} /Li表示的冷却速度为平均冷却速度。在以600°C /s的冷却速度将钢板冷却的情况下，用于使钢板温度降低 100°C的所需时间为0. 167秒。因而，为了使冷却在0. 2秒以内结束，需要在轧制后0. 033 秒以内开始冷却。例如，在使钢板以10m/S的速度移动的情况下，在0.033秒中移动的距离为0. 33m。因而，优选轧制后的骤冷从热精轧机列中的最终轧机的工作轧辊的半径相当位置以内开始，至少在热精轧机列的最终轧机内大致连续地骤冷。(3)例如在钢板的轧制速度为lOm/s的情况下，钢板在0.2秒中移动的距离为2m。 另外，通常的从热精轧机列的最终轧机的压下点到该最终轧机的壳体支柱出侧的距离也约为2m。因此，必要的急速冷却必须大致在最终轧机内进行。另外，从冶金学的观点出发，优选从0.2秒内的更早的时期开始冷却，优选从更接近最终轧机的压下点的位置开始冷却。但是，像压下点附近所代表的那样，在从压下点到最终轧机的壳体支柱出侧之间也存在难以实施急速冷却的部分。因而，考虑到也存在难以实施急速冷却的部分，为了确保从最终轧机的压下点到轧机出侧的区域中的平均冷却速度为500°C /s，需要提高可急速冷却范围(是指自从压下点到轧机出侧的区域中除去难以实施急速冷却的部分后的区域。下同。)中的冷却速度。(4)喷射到钢板的冷却水冲撞于钢板的压力(面压)和钢板的冷却速度存在关联 (参照图5)，能够通过增大冷却水冲撞于钢板的压力来增大钢板的冷却速度。因此，使从热精轧机列的最终轧机的压下点到轧机出侧的区域的平均冷却速度为例如500°C /s以上。为了使该轧机内区域的可急速冷却范围的平均冷却速度为500°C /s以上，需要朝向钢板喷射高压喷水，需要使钢板泡核沸腾冷却。另外，本发明人对在轧机内区域中存在有难以实施急速冷却的部分的情况下、能确保轧机内区域的平均冷却速度为500°C /s的、高压喷水对钢板的冲撞的压力进行了调查。在该调查中，假设钢板的输送速度为10m/S，钢板的板厚为3mm。结果示于表1中。表 1中一并表示了假设轧机内区域中不存在难以实施急速冷却的部分的情况。
权利要求
1.一种热轧钢板的冷却装置，其特征在于，该冷却装置配置在热精轧机列中的最终轧机内的压下点的下游侧，该冷却装置具有集管，该集管具有能够朝向在轧制线中输送的钢板的上表面及下表面喷射高压喷水的多个喷嘴，在从上述最终轧机的压下点到上述最终轧机的壳体支柱出侧为止的区间，从上述喷嘴朝向上述钢板的上表面和下表面、朝向上述钢板的输送方向喷射上述高压喷水，在设从上述最终轧机的压下点到上述最终轧机的壳体支柱出侧为止的区间的钢板输送方向的长度为Li，设从上述最终轧机的压下点到上述最终轧机的壳体支柱出侧为止的区间、连续地朝向上述钢板喷射上述高压喷水的高压喷水喷射区间的钢板输送方向的长度为 L2，设比L2/L1为X时，上述高压喷水喷射区间中的、上述高压喷水的钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值I3S [kPa]在上述上表面和下表面满足下述式(1)，Ps 彡 2. 5Χη/0·6)式(1)。
2.根据权利要求1所述的热轧钢板的冷却装置，其特征在于，至少在从上述最终轧机的工作轧辊的半径相当位置以内到上述最终轧机的壳体支柱出侧为止的区间，能朝向上述钢板的输送方向连续地喷射上述高压喷水。
3.根据权利要求1或2所述的热轧钢板的冷却装置，其特征在于，上述区间中的上述高压喷水的钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值在上述上表面及上述下表面中为3. 5kPa以上。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的热轧钢板的冷却装置，其特征在于，在上述钢板的上表面及下表面这两个表面，在上述高压喷水喷射区间存在钢板输送方向的长度为0. 75m以上的骤冷区域。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的热轧钢板的冷却装置，其特征在于，上述喷嘴是扁平喷嘴。
6.根据权利要求1 5中任一项所述的热轧钢板的冷却装置，其特征在于，在上述冷却装置的钢板宽度方向两端面和上述最终轧机的钢板宽度方向两端面之间确保能排出冷却水的空间。
7.根据权利要求1 6中任一项所述的热轧钢板的冷却装置，其特征在于，设置在上述钢板的上表面侧的上述集管和上述喷嘴与设置在该喷嘴与上述轧制线之间的上表面引导件一体地构成。
8.根据权利要求1 7中任一项所述的热轧钢板的冷却装置，其特征在于，设置在上述钢板的下表面侧的上述集管和上述喷嘴与设置在该喷嘴与上述轧制线之间的下表面引导件一体地构成。
9.根据权利要求1 8中任一项所述的热轧钢板的冷却装置，其特征在于，该冷却装置包括多个上述集管，该集管的至少一部分能够向沿着上述钢板的输送方向及上述钢板的宽度方向分别配置为多列的上述喷嘴一并供给冷却水。
10.根据权利要求9所述的热轧钢板的冷却装置，其特征在于，在上述钢板的上表面侧配置有多个上述集管；设置在上述钢板上表面侧的上述集管中的、至少配置在上述钢板的输送方向最上游侧的上述集管是能够向沿着上述钢板的输送方向及上述钢板的宽度方向分别配置为多列的上述喷嘴一并供给冷却水的上述集管。
11.根据权利要求9或10所述的热轧钢板的冷却装置，其特征在于， 在上述钢板的下表面侧配置有多个上述集管；设置在上述钢板下表面侧的上述集管中的、至少配置在上述钢板的输送方向最上游侧的上述集管是能够向沿着上述钢板的输送方向及上述钢板的宽度方向分别配置为多列的上述喷嘴一并供给冷却水的上述集管。
12.—种热轧钢板的冷却方法，其特征在于，使用权利要求1 11中任一项所述的热轧钢板的冷却装置冷却钢板。
13.一种热轧钢板的制造装置，其特征在于，沿钢板的输送方向按顺序设置热精轧机列中的最终轧机及权利要求1 11中任一项所述的热轧钢板的冷却装置。
14.一种热轧钢板的制造方法，其特征在于，该制造方法包括使用权利要求13所述的热轧钢板的制造装置对由热精轧机列中的最终轧机轧制后的钢板进行处理的工序。
全文摘要
本发明的目的在于提供能够制造具有超微细晶粒的热轧钢板的热轧钢板的冷却装置、冷却方法、制造装置及制造方法。本发明的热轧钢板的冷却装置在设从最终轧机的压下点到壳体支柱出侧的区间的钢板输送方向的长度为L1，设在该区间连续地朝向钢板喷射高压喷水的部分的钢板输送方向的长度为L2，设比L2/L1为X时，长度L2的部分的高压喷水的钢板表面冲撞压力的钢板输送方向平均值Ps[kPa]在钢板的上表面和下表面满足式Ps≥2.5X(-1/0.6)，该热轧钢板的冷却方法采用该冷却装置，该热轧钢板的制造装置沿钢板的输送方向设置热精轧机列的最终轧机和上述冷却装置，该热轧钢板的制造方法包括使用该制造装置对由热精轧机列的最终轧机轧制后的钢板进行处理的工序。
文档编号B21B45/02GK102548680SQ20108002366
公开日2012年7月4日 申请日期2010年6月28日 优先权日2009年6月30日
发明者原口洋一, 江藤学 申请人:住友金属工业株式会社