热轧钢板冷却方法

热轧钢板冷却方法
【专利摘要】本发明涉及一种热轧钢板冷却方法，具有：目标比率设定工序，根据热轧钢板的上下传热系数比率(X)与上述热轧钢板的温度标准偏差(Y)的相关数据，将上述温度标准偏差(Y)成为最小值(Ymin)的上下传热系数比率(X1)设定为目标比率(Xt)；以及冷却控制工序，控制冷却区间中的上述热轧钢板的上表面冷却排热量与下表面冷却排热量的至少一方，以使上述冷却区间中的上述热轧钢板的上下传热系数比率(X)与上述目标比率(Xt)一致。
【专利说明】热轧钢板冷却方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种对由精轧机热轧的热轧钢板进行冷却的热轧钢板冷却方法。
【背景技术】
[0002]例如，汽车及工业机械等所使用的热轧钢板，一般经由粗轧工序及精轧工序来制造。图21是模式地表示现有的热轧钢板制造方法的图。在热轧钢板的制造工序中，首先，在通过粗轧机201轧制了对调整为规定组成的钢液进行连续铸造而得到的板坯S之后，进一步通过由多个轧机机架202a?202d构成的精轧机203进行热轧，而形成规定厚度的热轧钢板H。此后，该热轧钢板H在由从冷却装置211注水的冷却水冷却之后，通过卷取装置212卷取成卷材状。
[0003]冷却装置211 —般是用于对从精轧机203搬送来的热轧钢板H实施所谓的层流冷却的设备。该冷却装置211为,对于在输出棍道上移动的热轧钢板H的上表面,从垂直方向的上方经由冷却喷嘴将冷却水喷射为喷流水，并且对于热轧钢板H的下表面，经由管层流将冷却水喷射为喷流水，由此冷却热轧钢板H。
[0004]而且，在以往，例如在专利文献I中公开有一种技术，通过使厚钢板上下表面的表面温度差降低，来防止该钢板的形状不良。根据该专利文献I所公开的技术，在基于冷却装置的冷却时，根据用温度计同时测定钢板的上表面及下表面的表面温度而得到的表面温度差，来调整向钢板的上表面和下表面供给的冷却水的水量比。
[0005]此外，例如在专利文献2中公开有一种技术，在精轧机的邻接的两个机架间利用喷射来进行被轧制件的冷却，由此使被轧制件的Υ-α相变开始及完成，防止机架间的板通过性恶化。
[0006]此外，例如在专利文献3中公开有一种技术，通过设置在轧机出口侧的陡度计来测定钢板前端的陡度，并根据所测定的该陡度而在宽度方向上改变并调整冷却水流量，由此防止钢板的穿孔。
[0007]进一步，例如在专利文献4中公开有一种技术，以消除热轧钢板的板宽方向上的波形状的板厚分布、使板宽方向的板厚均匀化为目的进行控制，以使热轧钢板的板宽方向上的最高传热系数与最低传热系数之差收敛在规定值的范围内。
[0008]此处，通过图21所示的制造方法而制造的热轧钢板H，例如有时如图22所示那样，在冷却装置211的输出辊道(以下有时记载为“R0T”)的搬送辊220上沿轧制方向(图22中的箭头方向)产生波形状。在该情况下，热轧钢板H的上表面和下表面的冷却会产生偏差。即，存在的问题为，由于由热轧钢板H本身具有的波形状引起的冷却偏差，而不能够对轧制方向进行均匀的冷却。
[0009]因此，例如在专利文献5中公开有一种技术，在沿轧制方向形成了波形状的钢板中，为了使该钢板的冷却均匀化，而使上部冷却与下部冷却的冷却能力相同，以使该钢板上部的附着水与下部的辊道辊之间的距离的影响最小化。
[0010]现有技术文献[0011]专利文献
[0012]专利文献1:日本特开2005-74463号公报
[0013]专利文献2:日本特开平5-337505号公报
[0014]专利文献3:日本特开2005-271052号公报
[0015]专利文献4:日本特开2003-48003号公报
[0016]专利文献5:日本特开平6-328117号公报

【发明内容】

[0017]发明要解决的课题
[0018]但是，专利文献I的冷却方法，未考虑热轧钢板沿轧制方向具有波形状的情况。在上述的具有波形状的热轧钢板H中，如图22所示，有时在波形状的底部与搬送辊220局部地接触。此外，热轧钢板H有时在波形状底部，与作为用于防止热轧钢板H落入搬送辊220彼此之间的支撑而设置的护板(图22中未图示)局部地接触。在波形状的热轧钢板H中，与搬送辊220、护板局部地接触的部分，与其他部分相比，由于接触排热而容易被冷却。因此，存在热轧钢板H被不均匀地冷却的问题。S卩，在专利文献I中并未考虑如下情况:由于热轧钢板为波形状，因此搬送辊、护板与热轧钢板局部地接触，该接触部分由于接触排热而容易被冷却。因此，有时不能够将如此形成波形状的热轧钢板均匀地冷却。
[0019]此外，专利文献2所记载的技术为，使硬度比较低(较软)的超低碳钢在精轧机的机架间Υ-α相变，而并非以进行均匀的冷却为目的。此外，专利文献2的发明并未涉及被轧制件沿轧制方向具有波形状的情况、被轧制件为抗拉强度(TS)800MPa以上的被称为高强度钢的钢材的情况的冷却，因此在被轧制件为具有波形状的热轧钢板的情况、为硬度比较高的钢材的情况下，有可能不能够进行均匀的冷却。
[0020]此外，在专利文献3的冷却方法中，测定钢板的宽度方向的陡度，而调整该陡度较高的部分的冷却水流量。但是，当变更钢板的板宽方向的冷却水流量时，难以使该钢板的板宽方向的温度均匀。并且，在专利文献3中也未考虑热轧钢板沿轧制方向具有波形状的情况，如上述那样，有时不能够将热轧钢板均匀地冷却。
[0021]此外，专利文献4的冷却是精轧机轧辊咬入紧前的热轧钢板的冷却，因此不能够应用于被精轧成为规定厚度的热轧钢板。并且，在专利文献4中也未考虑热轧钢板沿轧制方向形成为波形状的情况，如上述那样，有时不能够将热轧钢板相对于其轧制方向均匀地冷却。
[0022]此外，在专利文献5的冷却方法中，上部冷却的冷却能力，除了基于从上部注水喷嘴向钢板供给的冷却水的冷却以外，还包括基于钢板上部的附着水的冷却。该附着水受到钢板所形成的波形状的陡度、钢板的板通过速度的影响，因此不能够严格地确定附着水对钢板的冷却能力。于是，难以正确地控制上部冷却的冷却能力。因此，也难以使上部冷却与下部冷却的冷却能力相同。而且，虽然例示出在使上部冷却与下部冷却的冷却能力相同时、其冷却能力的决定方法的一例，但并未公开普遍的决定方法。因此，专利文献5的冷却方法有时不能够将热轧钢板均匀地冷却。
[0023]本发明是鉴于上述问题而进行的，其目的在于对由精轧机热轧的热轧钢板进行均匀地冷却。[0024]用于解决课题的手段
[0025]本发明为了解决上述课题并实现所述目的，而采用以下的手段。
[0026]即:
[0027](I)本发明一个方案的热轧钢板冷却方法为，对由精轧机热轧的热轧钢板、在设置在其板通过路径上的冷却区间中进行冷却，该热轧钢板冷却方法具有:目标比率设定工序，根据表示预先通过实验在使上述热轧钢板的陡度及板通过速度为恒定值的条件下求出的、上述热轧钢板的上下表面的传热系数的比率即上下传热系数比率X与上述热轧钢板的冷却中或冷却后的温度标准偏差Y之间的相关关系的相关数据，将上述温度标准偏差Y成为最小值Ymin的上下传热系数比率Xl设定为目标比率Xt ;以及冷却控制工序，控制上述冷却区间中的上述热轧钢板的上表面冷却排热量与下表面冷却排热量的至少一方，以使上述冷却区间中的上述热轧钢板的上下传热系数比率X与上述目标比率Xt —致。
[0028](2)在上述(I)所述的热轧钢板冷却方法中，也可以为，在上述目标比率设定工序中，根据上述相关数据，将上述温度标准偏差Y收敛在从最小值Yrnin到最小值Ymin+10°C以内的范围内的上下传热系数比率X设定为上述目标比率Xt。
[0029](3)在上述⑴或⑵所述的热轧钢板冷却方法中，也可以为，对于上述陡度及上述板通过速度的值不同的多个条件的每个准备上述相关数据，在上述目标比率设定工序中，根据上述多个相关数据中、与上述陡度及上述板通过速度的实测值相应的相关数据，来设定上述目标比率Xt。
[0030](4)在上述(3)所述的热轧钢板冷却方法中，也可以为，上述相关数据是用回归式来表示上述上下传热系数比率X与上述温度标准偏差Y之间的相关关系的数据。
[0031](5)在上述(4)所述的热轧钢板冷却方法中，也可以为，上述回归式通过线性回归来导出。
[0032](6)在上述(3)所述的热轧钢板冷却方法中，也可以为，上述相关数据是用表来表示上述上下传热系数比率X与上述温度标准偏差Y之间的相关关系的数据。
[0033](7)在上述⑴或⑵所述的热轧钢板冷却方法中，也可以进一步具有:温度测定工序，按时间序列测定上述冷却区间的下游侧的上述热轧钢板的温度；温度平均值计算工序，根据上述温度的测定结果来计算上述温度的时间序列平均值；以及冷却排热量调整工序，调整上述冷却区间中的上述热轧钢板的上述上表面冷却排热量与上述下表面冷却排热量的合计值，以使上述温度的时间序列平均值与规定的目标温度一致。
[0034](8)在上述⑴或⑵所述的热轧钢板冷却方法中，也可以进一步具有:温度测定工序，按时间序列测定上述冷却区间的下游侧的上述热轧钢板的温度；变动速度测定工序，按时间序列测定与上述冷却区间的下游侧的上述热轧钢板的温度测定部位为相同部位的上述热轧钢板的铅垂方向的变动速度；控制方向决定工序，在设上述热轧钢板的铅垂方向的朝上方向为正的情况下，在上述变动速度为正的区域中，在相对于上述热轧钢板的波形状I个周期以上的范围的平均温度、上述热轧钢板的温度低的情况下，将上述上表面冷却排热量减少的方向及上述下表面冷却排热量增加的方向的至少一个方向决定为控制方向，在相对于上述平均温度、上述热轧钢板的温度高的情况下，将上述上表面冷却排热量增加的方向及上述下表面冷却排热量减少的方向的至少一个方向决定为上述控制方向，在上述变动速度为负的区域中，在相对于上述平均温度、上述热轧钢板的温度低的情况下，将上述上表面冷却排热量增加的方向及上述下表面冷却排热量减少的方向的至少一个方向决定为上述控制方向，在相对于上述平均温度、上述热轧钢板的温度高的情况下，将上述上表面冷却排热量减少的方向及上述下表面冷却排热量增加的方向的至少一个方向决定为上述控制方向；以及冷却排热量调整工序，根据通过上述控制方向决定工序决定的上述控制方向，来调整上述冷却区间中的上述热轧钢板的上述上表面冷却排热量及上述下表面冷却排热量的至少一方。
[0035](9)在上述⑶所述的热轧钢板冷却方法中，也可以为，上述冷却区间沿上述热轧钢板的板通过方向被分割为多个分割冷却区间，在上述温度测定工序及上述变动速度测定工序中，在上述分割冷却区间的每个边界按时间序列测定上述热轧钢板的温度及变动速度；在上述控制方向决定工序中，根据上述分割冷却区间的每个边界的上述热轧钢板的温度及变动速度的测定结果，对上述分割冷却区间的每个决定上述热轧钢板的上下表面的冷却排热量的增减方向；在上述冷却排热量调整工序中，为了根据对上述分割冷却区间的每个决定的上述控制方向、在上述分割冷却区间的每个中调整上述热轧钢板的上述上表面冷却排热量及上述下表面冷却排热量的至少一方，而进行反馈控制或前馈控制。
[0036](10)在上述(9)所述的热轧钢板冷却方法中，也可以进一步具有:测定工序，在上述分割冷却区间的每个边界测定上述热轧钢板的上述陡度或上述板通过速度；以及冷却排热量修正工序，根据上述陡度或上述板通过速度的测定结果，修正上述分割冷却区间的每个中的上述热轧钢板的上述上表面冷却排热量及上述下表面冷却排热量的至少一方。
[0037](11)在上述(I)或⑵所述的热轧钢板冷却方法中，也可以进一步具有后冷却工序，该后冷却工序为，在上述冷却区间的下游侧对上述热轧钢板进一步进行冷却，以使其进入上述热轧钢板的温度标准偏差被容许的范围。
[0038](12)在上述(I)或⑵所述的热轧钢板冷却方法中，也可以为，上述冷却区间中的上述热轧钢板的板通过速度被设定在550m/min以上、机械的极限速度以下的范围内。
[0039](13)在上述(I)或⑵所述的热轧钢板冷却方法中，也可以为，上述热轧钢板的抗拉强度为800MPa以上。
[0040](14)在上述(12)所述的热轧钢板冷却方法中，也可以为，上述精轧机由多个轧机机架构成，该热轧钢板冷却方法进一步具备在上述多个轧机机架彼此之间进行上述热轧钢板的辅助冷却的辅助冷却工序。
[0041](15)在上述(I)或⑵所述的热轧钢板冷却方法中，也可以为，在上述冷却区间中，设置有具有对上述热轧钢板的上表面喷出冷却水的多个头的上侧冷却装置和具有对上述热轧钢板的下表面喷出冷却水的多个头的下侧冷却装置，通过对上述各头进行开启关闭控制来调整上述上表面冷却排热量及上述下表面冷却排热量。
[0042](16)在上述(I)或⑵所述的热轧钢板冷却方法中，也可以为，在上述冷却区间中，设置有具有对上述热轧钢板的上表面喷出冷却水的多个头的上侧冷却装置和具有对上述热轧钢板的下表面喷出冷却水的多个头的下侧冷却装置，通过对上述各头的水量密度、压力及水温的至少一个进行控制来调整上述上表面冷却排热量及上述下表面冷却排热量。
[0043](17)在上述(I)或(2)所述的热轧钢板冷却方法中，也可以为，上述冷却区间中的冷却，在上述热轧钢板的温度为600°C以上的范围内进行。
[0044]发明的效果[0045]本申请发明人锐意调查了在使热轧钢板的陡度及板通过速度为恒定值的条件下、热轧钢板的上下表面的传热系数的比率即上下传热系数比率X与热轧钢板的冷却中或冷却后的温度标准偏差Y之间的相关关系，由此发现通过将上下传热系数比率X控制为特定的值，能够使温度标准偏差Y最小化(即能够将热轧钢板均匀地冷却)。
[0046]因此，根据本发明，根据预先通过实验求出的、热轧钢板的上下传热系数比率X与温度标准偏差Y的相关数据，将温度标准偏差Y成为最小值Ymin的上下传热系数比率Xl设定为目标比率Xt，并控制热轧钢板的上表面冷却排热量与下表面冷却排热量的至少一方，以使冷却区间中的热轧钢板的上下传热系数比率X与上述的目标比率Xt —致，因此能够将由精轧机热轧并形成波形状的热轧钢板均匀地冷却。
【专利附图】

【附图说明】
[0047]图1是表示用于实现本发明的一个实施方式的热轧钢板冷却方法的热轧设备I的说明图。
[0048]图2是表示设置在热轧设备I中的冷却装置14的构成的概略的说明图。
[0049]图3是表示在使热轧钢板H的陡度与板通过速度为恒定值的条件下求出的、上下传热系数比率X与温度标准偏差Y之间的相关关系的曲线图。
[0050]图4是表示根据图3所示的相关关系来探索温度标准偏差Y的最小点(最小值Ymin)的方法的说明图。
[0051]图5是表示通常操作中的代表性的带钢的ROT内冷却的热轧钢板H的温度变动与陡度之间的关系的曲线图，上侧的曲线图表示与离卷材前端的距离或定点经过时间相对的温度变动，下侧的曲线图表示与离卷材前端的距离或定点经过时间相对的陡度。
[0052]图6是表示通常操作中的代表性的带钢的ROT内冷却的热轧钢板H的温度变动与陡度之间的关系的曲线图。
[0053]图7是表示在热轧钢板H的变动速度为正的区域中热轧钢板H的温度相对于热轧钢板H的平均温度变低、在变动速度为负的区域中热轧钢板H的温度变高的情况下，使上表面冷却排热量减少、使下表面冷却排热量增加时的热轧钢板H的温度变动与陡度之间的关系的曲线图。另外，热轧钢板H的波形状的陡度是指用I个周期量的轧制方向的长度除波形状的振幅而得到的值。
[0054]图8是表示在热轧钢板H的变动速度为正的区域中热轧钢板H的温度相对于热轧钢板H的平均温度变低、在变动速度为负的区域中热轧钢板H的温度变高的情况下，使上表面冷却排热量增加、使下表面冷却排热量减少时的热轧钢板H的温度变动与陡度之间的关系的曲线图。
[0055]图9是表示在使上下传热系数比率X和板通过速度为恒定值的条件下求出的、热轧钢板H的陡度与温度标准偏差Y之间的相关关系的曲线图。
[0056]图10是表示对陡度的值不同的多个条件(但板通过速度恒定)的每个求出的、上下传热系数比率X与温度标准偏差Y之间的相关关系的曲线图。
[0057]图11是表示在使上下传热系数比率X和陡度为恒定值的条件下求出的、热轧钢板H的板通过速度与温度标准偏差Y之间的相关关系的曲线图。
[0058]图12是表示对板通过速度的值不同的多个条件(但陡度恒定)的每个求出的、上下传热系数比率X与温度标准偏差Y之间的相关关系的曲线图。
[0059]图13是表示热轧设备I中的冷却装置14周边的详细情况的说明图。
[0060]图14是表示冷却装置14的变形例的说明图。
[0061]图15是表示在热轧钢板H的板宽方向上形成有温度标准偏差的情况的说明图。
[0062]图16是表示用于实现其他实施方式的热轧钢板H的冷却方法的热轧设备2的说明图。
[0063]图17是表示热轧设备2中配设的冷却装置114的构成的概略的说明图。
[0064]图18A是表示热轧钢板H的最下点与搬送辊132接触的情况的说明图。
[0065]图18B是表示热轧钢板H的最下点与搬送辊132及护板133接触的情况的说明图。
[0066]图19A是表示热轧钢板H的板通过速度为低速的情况下的热轧钢板H的温度的时效变化的曲线图。
[0067]图19B是表示热轧钢板H的板通过速度为高速的情况下的热轧钢板H的温度的时效变化的曲线图。
[0068]图20是能够进行机架间冷却的精轧机113的说明图。
[0069]图21是表示现有的热轧钢板H的制造方法的说明图。
[0070]图22是表示现有的热轧钢板H的冷却方法的说明图。
【具体实施方式】
[0071]以下，作为本发明的一个实施方式，参照附图来说明对例如汽车及工业机械等所使用的热轧钢板进行冷却的热轧钢板冷却方法。
[0072]图1模式地表示用于实现本实施方式的热轧钢板冷却方法的热轧设备I的例子。该热轧设备I是以用辊上下夹着加热了的板坯S而连续地轧制、使其变薄到最小1_并将其卷取为目的的设备。
[0073]该热轧设备I具备:用于加热板坯S的加热炉11 ;将在该加热炉11中加热了的板坯S沿宽度方向进行轧制的宽度方向轧机16 ;将该沿宽度方向轧制了的板坯S从上下方向轧制成为粗轧料的粗轧机12 ;将粗轧料进一步连续地热精轧到规定厚度的精轧机13 ;将由该精轧机13热精轧的热轧钢板H通过冷却水冷却的冷却装置14 ;以及将通过冷却装置14冷却的热轧钢板H卷取成卷材状的卷取装置15。
[0074]在加热炉11中配设有通过对经由装入口从外部搬入来的板坯S喷出火焰而将板坯S加热的侧向燃烧器、轴流燃烧器以及顶部燃烧器。被搬入加热炉11中的板坯S，在各区域中形成的各加热带中依次被加热，并且在最终区域中形成的均热带中利用顶部燃烧器将板坯S均等加热，由此进行用于能够以最佳温度进行搬送的保热处理。当加热炉11中的加热处理全部结束时，板坯S被向加热炉11外搬送，转移到基于粗轧机12的轧制工序。
[0075]粗轧机12对于搬送来的板坯S，使其在遍及多个机架而配设的圆柱状的旋转辊的间隙中通过。例如，该粗轧机12仅通过在第一机架中上下地配设的工作辊12a来将板坯S进行热轧而形成粗轧料。接着，通过由工作辊和支承辊构成的多个四辊式轧机12b，将通过了该工作辊12a的粗轧料进一步连续地轧制。结果，在该粗轧工序结束时，粗轧料被轧制到厚度30?60mm程度，并被向精轧机13搬送。
[0076]精轧机13将从粗轧机12搬送来的粗轧料精轧到其厚度成为几mm程度。这些精轧机13使粗轧料在遍及6?7个机架而上下呈一直线地排列的精轧辊13a的间隙中通过，将其逐渐压下。由该精轧机13精轧的热轧钢板H，通过后述的搬送辊32向冷却装置14搬送。
[0077]冷却装置14是用于对从精轧机13搬送来的热轧钢板H实施所谓层流冷却的设备。如图2所示，该冷却装置14具备:上侧冷却装置14a，对在输出辊道的搬送辊32上移动的热轧钢板H的上表面，从上侧的冷却口 31喷射冷却水；以及下侧冷却装置14b，对热轧钢板H的下表面，从下侧的冷却口 31喷射冷却水。对于上侧冷却装置14a及下侧冷却装置14b的每个分别设置有多个冷却口 31。
[0078]此外，在冷却口 31上连接有冷却头(省略图示)。通过该冷却口 31的个数来决定上侧冷却装置14a及下侧冷却装置14b的冷却能力。另外，该冷却装置14也可以由上下分层流、管层流、喷射冷却等的至少一个构成。此外，由该冷却装置14冷却热轧钢板H的区间，相当于本发明中的冷却区间。
[0079]如图1所示，卷取装置15以规定的卷取温度卷取由冷却装置14冷却的热轧钢板
H。由卷取装置15卷取成卷材状的热轧钢板H被向热轧设备I外搬送。
[0080]接着，对通过如上述那样构成的热轧设备I而实现的本实施方式的热轧钢板冷却方法进行说明。
[0081]另外，在以下的说明中，由精轧机13热轧的热轧钢板H，如图17所示，沿其轧制方向形成有表面高度(波高度)变动的波形状。此外，在以下的说明中，在热轧钢板H的冷却时，忽略积存在该热轧钢板H上的附着水的影响。实际上，根据本申请发明人进行调查的结果，发现积存在热轧钢板H上的附着水几乎没有影响。
[0082]本实施方式的热轧钢板冷却方法具有目标比率设定工序和冷却控制工序这两个工序。
[0083]虽然详细将后述，但在目标比率设定工序中，根据表示预先通过实验在使热轧钢板H的陡度及板通过速度为恒定值的条件下求出的、热轧钢板H的上下表面的传热系数的比率即上下传热系数比率X与热轧钢板H的冷却中或冷却后的温度标准偏差Y之间的相关关系的相关数据，将温度标准偏差Y成为最小值Ymin的上下传热系数比率Xl设定为目标比率Xto
[0084]此外，在冷却控制工序中，控制冷却区间中的热轧钢板H的上表面冷却排热量与下表面冷却排热量的至少一方，以使冷却区间(由冷却装置14冷却热轧钢板H的区间)中的热轧钢板H的上下传热系数比率X与上述的目标比率Xt 一致。
[0085]上述的目标比率设定工序中使用的相关数据，在实际操作前(实际制造作为制品的热轧钢板H之前)，利用热轧设备I而预先通过实验来求出。以下，对目标比率设定工序中使用的相关数据的求出方法进行详细说明。
[0086]首先，在由冷却装置14冷却热轧钢板H之前，分别预先调整冷却装置14的上侧冷却装置14a的冷却能力(上侧冷却能力)和下侧冷却装置14b的冷却能力(下侧冷却能力)。该上侧冷却能力和下侧冷却能力，分别使用由上侧冷却装置14a冷却的热轧钢板H的上表面的传热系数和由下侧冷却装置14b冷却的热轧钢板H的下表面的传热系数来调整。
[0087]此处，对热轧钢板H的上表面和下表面的传热系数的计算方法进行说明。传热系数是用被传热体与热载体的温度差除从单位面积的每单位时间的冷却排热量(热能)后的值(传热系数=冷却排热量/温度差)。此处的温度差是由冷却装置14入口侧的温度计测定的热轧钢板H的温度与冷却装置14中使用的冷却水的温度之差。
[0088]此外，冷却排热量是将热轧钢板H的温度差、比热容以及质量分别相乘后的值(冷却排热量=温度差X比热容X质量)。即，冷却排热量是冷却装置14中的热轧钢板H的冷却排热量，是将由冷却装置14入口侧的温度计和出口侧的温度计分别测定的热轧钢板H的温度之差、热轧钢板H的比热容、以及由冷却装置14冷却的热轧钢板H的质量分别相乘后的值。
[0089]如上述那样计算的热轧钢板H的传热系数分为热轧钢板H的上表面和下表面的传热系数。该上表面和下表面的传热系数例如使用如下那样预先得到的比率来计算。
[0090]即，测定仅由上侧冷却装置14a冷却热轧钢板H的情况下的热轧钢板H的传热系数、和仅由下侧冷却装置14b冷却热轧钢板H的情况下的热轧钢板H的传热系数。
[0091]此时，使来自上侧冷却装置14a的冷却水量与来自下侧冷却装置14b的冷却水量相同。所测定的使用了上侧冷却装置14a的情况下的传热系数与使用了下侧冷却装置14b的情况下的传热系数的比率的倒数，成为使后述的上下传热系数比率X为“I”的情况下的上侧冷却装置14a的冷却水量与下侧冷却装置14b的冷却水量的上下比率。
[0092]然后，将如此得到的冷却水量的上下比率、乘以冷却热轧钢板H时的上侧冷却装置14a的冷却水量或下侧冷却装置14b的冷却水量，来计算上述的热轧钢板H的上表面和下表面的传热系数的比率(上下传热系数比率X)。
[0093]此外，在上述中，使用了仅由上侧冷却装置14a和仅由下侧冷却装置14b冷却的热轧钢板H的传热系数，但也可以使用由上侧冷却装置14a和下侧冷却装置14b双方冷却的热轧钢板H的传热系数。即，也可以为，测定变更了上侧冷却装置14a和下侧冷却装置14b的冷却水量的情况下的热轧钢板H的传热系数，使用该传热系数的比率来计算热轧钢板H的上表面与下表面的传热系数的比率。
[0094]如以上那样，计算热轧钢板H的传热系数，根据热轧钢板H的上表面与下表面的传热系数的上述比率(上下传热系数比率X)，来计算热轧钢板H的上表面与下表面的传热系数。
[0095]此后，使用该热轧钢板H的上下传热系数比率X，根据图3来分别调整上侧冷却装置14a和下侧冷却装置14b的冷却能力。图3的横轴表示热轧钢板H的上表面的平均传热系数与下表面的平均传热系数之比(即，与上下传热系数比率X同义)，纵轴表示热轧钢板H的轧制方向上的最大温度与最小温度的温度的标准偏差(温度标准偏差Y)。
[0096]此外，图3是表示在使热轧钢板H的波形状的陡度与热轧钢板H的板通过速度为恒定值的条件下，调整上侧冷却装置14a和下侧冷却装置14b的冷却能力，由此在使热轧钢板H的上下传热系数比率X变动的同时，实测冷却后的热轧钢板H的温度标准偏差Y而得到的、上下传热系数比率X与温度标准偏差Y之间的相关关系的数据(相关数据)。
[0097]参照图3可知，温度标准偏差Y与上下传热系数比率X之间的相关关系为，在上下传热系数比率X为“I”时温度标准偏差Y成为最小值Ymin的、V字形的关系。
[0098]另外，热轧钢板H的波形状的陡度是指，用I个周期量的轧制方向的长度除波形状的振幅后的值。图3是在设热轧钢板H的陡度为2%、设板通过速度为600m/min(10m/sec)的条件下得到的上下传热系数比率X与温度标准偏差Y的相关数据。温度标准偏差Y可以在热轧钢板H的冷却中测定，还可以在冷却后测定。此外，在图3中，热轧钢板H的目标冷却温度为600°C以上的温度、例如800°C。
[0099]在目标比率设定工序中，根据如上述那样预先通过实验求出的相关数据，将温度标准偏差Y成为最小值Ymin的上下传热系数比率Xl设定为目标比率Xt。该相关数据也可以作为用表(表形式)来表示上下传热系数比率X与温度标准偏差Y之间的相关关系的数据(表数据)来准备，或者，还可以作为用公式(例如回归式)来表示上下传热系数比率X与温度标准偏差Y之间的相关关系的数据来准备。
[0100]例如，在作为用回归式来表示上下传热系数比率X与温度标准偏差Y之间的相关关系的数据而准备相关数据的情况下，图3所示的V字的线夹着谷底部而在两侧大致直线状地描绘，因此也可以通过对该线进行直线回归来导出回归式。如果为线性分布，则用试验材料进行确认的次数、用于计算预测的校正的次数较少即可。
[0101]因此，例如使用一般周知的探索算法、即二分法、黄金分割法、随机搜索等各种方法，来探索温度标准偏差Y的最小值Yrnin。这样，根据图3所示的相关数据，导出热轧钢板H的温度标准偏差Y成为最小值Ymin的上下传热系数比率XI。此外，此处，也可以在夹着平均传热系数在上下相等的点的两侧，分别预先求出与上下传热系数比率X相对的热轧钢板H的轧制方向的温度标准偏差Y的回归式。
[0102]此处，对使用上述二分法来探索热轧钢板H的温度标准偏差Y的最小值Ymin的方法进行说明。
[0103]图4表示夹着温度标准偏差Y的最小值Ymin而能够得到相互不同的回归线那样的标准情况。如该图4所示,首先,分别提取实测的a点、b点以及a点与b点的正中的c点的温度标准偏差Ya、Yb、Yc。另外，a点与b点的正中表示具有a点的上下传热系数比率Xa与b点的上下传热系数比率Xb之间的值的c点，以下也同样。此后，判断温度标准偏差Yc与Ya或Yb的哪个值接近。在本实施方式中，Yc与Ya接近。
[0104]接着，提取a点与c点的正中的d点的温度标准偏差Yd。此后，判断温度标准偏差Yd与Ya或Yc的哪个值接近。在本实施方式中，Yd与Yc接近。
[0105]接着，提取c点与d点的正中的e点的温度标准偏差Ye。此后，判断温度标准偏差Ye与Yc或Yd的哪个值接近。在本实施方式中，Ye与Yd接近。
[0106]反复进行这种运算,确定热轧钢板H的温度标准偏差Y的最小点f (最小值Ymin)。另外，为了确定实用的最小点f，例如进行五次程度的上述运算即可。此外，也可以将探索对象的上下传热系数比率X的范围分割为10部分，在各个范围内进行上述运算而确定最小点
fo
[0107]此外，也可以使用所谓牛顿法来校正上下传热系数比率X。在这种情况下，也可以使用上述回归式来求出与实际的温度标准偏差Y的值相对的上下传热系数比率X、与温度标准偏差Y成为零的上下传热系数比率X之间的偏差量，并使用该偏差量来修正将热轧钢板H冷却时的上下传热系数比率X。
[0108]如以上那样，导出热轧钢板H的温度标准偏差Y成为最小值Ymin的上下传热系数比率Xl (图4中的Xf)。此外，关于成为V字形的温度标准偏差Y与上下传热系数比率X之间的关系，在其两侧分开而通过最小二乘法等来分别求出回归函数是容易的。
[0109]此后，参照图3，热轧钢板H的温度标准偏差Y成为最小值Ymin的上下传热系数比率Xl为“I”。因此，在得到如图3所示那样的相关数据的情况下，为了使温度标准偏差Y最小，即为了将热轧钢板H均匀地冷却，而在实际操作时的目标比率设定工序中，将目标比率Xt设定为“I”。
[0110] 此后，在冷却控制工序中，控制冷却区间中的热轧钢板H的上表面冷却排热量与下表面冷却排热量的至少一方，以使冷却区间中的热轧钢板H的上下传热系数比率X与上述的目标比率Xt(即“I”)一致。
[0111]具体地，为了使冷却区间中的热轧钢板H的上下传热系数比率X与目标比率Xt (即“I”)一致，例如，通过将上侧冷却装置14a的冷却能力与下侧冷却装置14b的冷却能力调整为同等，由此使热轧钢板H的上表面冷却排热量与下表面冷却排热量相等即可。
[0112]表1表示图3所示的相关数据(即上下传热系数比率X与温度标准偏差Y之间的相关关系)、从各温度标准偏差Y减去最小值Ymin (=2.3°C)后的值(最小值与标准偏差的差分)、以及各温度标准偏差Y的评价。
[0113]关于表1中的上下传热系数比率X，分子为热轧钢板H的上表面的传热系数，分母为热轧钢板H的下表面的传热系数。此外，在表1中的评价(关于上下传热系数比率X的条件的评价)中，设温度标准偏差Y成为最小值Ymin的条件为“A”，设如后述那样最小值与标准偏差的差分为10°C以内、即操作变得良好的条件为“B”，设为了得到上述的回归式而尝试地进行的条件为“C”。此后，参照表1，评价成为“A”的、即热轧钢板H的温度标准偏差Y成为最小值Ymin的上下传热系数比率Xl也为“I”。
[0114][表1]
[0115]
【权利要求】
1.一种热轧钢板冷却方法，对由精轧机热轧的热轧钢板、在设置在其板通过路径上的冷却区间中进行冷却，该热轧钢板冷却方法的特征在于，具有: 目标比率设定工序，根据表示预先通过实验在使上述热轧钢板的陡度及板通过速度为恒定值的条件下求出的、上述热轧钢板的上下表面的传热系数的比率即上下传热系数比率(X)与上述热轧钢板的冷却中或冷却后的温度标准偏差(Y)之间的相关关系的相关数据，将上述温度标准偏差(Y)成为最小值(Ymin)的上下传热系数比率(Xl)设定为目标比率(Xt);以及 冷却控制工序，控制上述冷却区间中的上述热轧钢板的上表面冷却排热量与下表面冷却排热量的至少一方，以使上述冷却区间中的上述热轧钢板的上下传热系数比率(X)与上述目标比率(Xt) —致。
2.如权利要求1所述的热轧钢板冷却方法，其特征在于， 在上述目标比率设定工序中，根据上述相关数据，将上述温度标准偏差(Y)收敛在从最小值(Ymin)到最小值(Ymin)+10°C以内的范围内的上下传热系数比率(X)设定为上述目标比率(Xt)。
3.如权利要求1或2所述的热轧钢板冷却方法，其特征在于， 对于上述陡度及上述板通过速度的值不同的多个条件的每个准备上述相关数据，在上述目标比率设定工序中，根据上述多个相关数据中、与上述陡度及上述板通过速度的实测值相应的相关数据，来设定上述目标比率(Xt)。
4.如权利要求3所述 的热轧钢板冷却方法，其特征在于， 上述相关数据是用回归式来表示上述上下传热系数比率(X)与上述温度标准偏差(Y)之间的相关关系的数据。
5.如权利要求4所述的热轧钢板冷却方法，其特征在于， 上述回归式通过线性回归来导出。
6.如权利要求3所述的热轧钢板冷却方法，其特征在于， 上述相关数据是用表来表示上述上下传热系数比率(X)与上述温度标准偏差(Y)之间的相关关系的数据。
7.如权利要求1或2所述的热轧钢板冷却方法，其特征在于，进一步具有: 温度测定工序，按时间序列测定上述冷却区间的下游侧的上述热轧钢板的温度； 温度平均值计算工序，根据上述温度的测定结果来计算上述温度的时间序列平均值；以及 冷却排热量调整工序，调整上述冷却区间中的上述热轧钢板的上述上表面冷却排热量与上述下表面冷却排热量的合计值，以使上述温度的时间序列平均值与规定的目标温度一致。
8.如权利要求1或2所述的热轧钢板冷却方法，其特征在于，进一步具有: 温度测定工序，按时间序列测定上述冷却区间的下游侧的上述热轧钢板的温度； 变动速度测定工序，按时间序列测定与上述冷却区间的下游侧的上述热轧钢板的温度测定部位为相同部位的上述热轧钢板的铅垂方向的变动速度； 控制方向决定工序，在设上述热轧钢板的铅垂方向的朝上方向为正的情况下，在上述变动速度为正的区域中，在相对于上述热轧钢板的波形状I个周期以上的范围的平均温度、上述热轧钢板的温度低的情况下，将上述上表面冷却排热量减少的方向及上述下表面冷却排热量增加的方向的至少一个方向决定为控制方向，在相对于上述平均温度、上述热车L钢板的温度高的情况下，将上述上表面冷却排热量增加的方向及上述下表面冷却排热量减少的方向的至少一个方向决定为上述控制方向，在上述变动速度为负的区域中，在相对于上述平均温度、上述热轧钢板的温度低的情况下，将上述上表面冷却排热量增加的方向及上述下表面冷却排热量减少的方向的至少一个方向决定为上述控制方向，在相对于上述平均温度、上述热轧钢板的温度高的情况下，将上述上表面冷却排热量减少的方向及上述下表面冷却排热量增加的方向的至少一个方向决定为上述控制方向；以及 冷却排热量调整工序，根据通过上述控制方向决定工序决定的上述控制方向，来调整上述冷却区间中的上述热轧钢板的上述上表面冷却排热量及上述下表面冷却排热量的至少一方。
9.如权利要求8所述的热轧钢板冷却方法，其特征在于， 上述冷却区间沿上述热轧钢板的板通过方向被分割为多个分割冷却区间， 在上述温度测定工序及上述变动速度测定工序中，在上述分割冷却区间的每个边界按时间序列测定上述热轧钢板的温度及变动速度， 在上述控制方向决定工序中，根据上述分割冷却区间的每个边界的上述热轧钢板的温度及变动速度的测定结果 ，对上述分割冷却区间的每个决定上述热轧钢板的上下表面的冷却排热量的增减方向， 在上述冷却排热量调整工序中，为了根据对上述分割冷却区间的每个决定的上述控制方向、在上述分割冷却区间的每个中调整上述热轧钢板的上述上表面冷却排热量及上述下表面冷却排热量的至少一方，而进行反馈控制或前馈控制。
10.如权利要求9所述的热轧钢板冷却方法，其特征在于，进一步具有: 测定工序，在上述分割冷却区间的每个边界测定上述热轧钢板的上述陡度或上述板通过速度；以及 冷却排热量修正工序，根据上述陡度或上述板通过速度的测定结果，修正上述分割冷却区间的每个中的上述热轧钢板的上述上表面冷却排热量及上述下表面冷却排热量的至少一方。
11.如权利要求1或2所述的热轧钢板冷却方法，其特征在于， 进一步具有后冷却工序，该后冷却工序为，在上述冷却区间的下游侧对上述热轧钢板进一步进行冷却，以使其进入上述热轧钢板的温度标准偏差被容许的范围。
12.如权利要求1或2所述的热轧钢板冷却方法，其特征在于， 上述冷却区间中的上述热轧钢板的板通过速度被设定在550m/min以上、机械的极限速度以下的范围内。
13.如权利要求12所述的热轧钢板冷却方法，其特征在于， 上述热轧钢板的抗拉强度为800MPa以上。
14.如权利要求12所述的热轧钢板冷却方法，其特征在于， 上述精轧机由多个轧机机架构成， 该热轧钢板冷却方法进一步具备在上述多个轧机机架彼此之间进行上述热轧钢板的辅助冷却的辅助冷却工序。
15.如权利要求1或2所述的热轧钢板冷却方法，其特征在于， 在上述冷却区间中，设置有具有对上述热轧钢板的上表面喷射冷却水的多个头的上侧冷却装置和具有对上述热轧钢板的下表面喷射冷却水的多个头的下侧冷却装置， 通过对上述各头进行开启关闭控制来调整上述上表面冷却排热量及上述下表面冷却排热量。
16.如权利要求1或2所述的热轧钢板冷却方法，其特征在于， 在上述冷却区间中，设置有具有对上述热轧钢板的上表面喷射冷却水的多个头的上侧冷却装置和具有对上述热轧钢板的下表面喷射冷却水的多个头的下侧冷却装置， 通过对上述各头 的水量密度、压力及水温的至少一个进行控制来调整上述上表面冷却排热量及上述下表面冷却排热量。
17.如权利要求1或2所述的热轧钢板冷却方法，其特征在于， 上述冷却区间中的冷却，在上述热轧钢板的温度为600°C以上的范围内进行。
【文档编号】B21B45/02GK103987470SQ201280010631
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2012年12月6日 优先权日:2012年12月6日
【发明者】明石透, 栗山进吾, 伊藤健郎, 田崎文规, 野口浩嗣, 二階堂仁之 申请人:新日铁住金株式会社