厚钢板的制造设备及制造方法与流程

本发明涉及进行厚钢板的热轧、形状矫直及加速冷却的厚钢板的制造设备及制造方法。

背景技术：

近年来，作为厚钢板的制造工艺，控制冷却的应用逐渐扩大。然而，通常，热轧厚钢板的形状、表面特性不一定均匀。因此，在冷却中易于在厚钢板内发生温度不均，在冷却后的厚钢板中产生变形、残余应力、材质不均匀等，从而导致品质不良、操作上的问题。

因此，在专利文献1中，公开了对精轧的紧邻着最终道次之前及之后的至少一者中进行除鳞(descaling)，接着进行热矫直，然后进行除鳞，进行强制冷却的方法。另外，在专利文献2中，公开了在进行精轧、热矫直后，进行除鳞后进行控制冷却的方法。另外，在专利文献3中，公开了在即将控制冷却之前，在控制冷却水的冲击压力的同时进行除鳞的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-57327号公报

专利文献2：日本专利第3796133号

专利文献3：日本特开2010-247228号公报

技术实现要素：

发明所要解决的问题

但是，在通过上述专利文献1、2的方法而实际制造厚钢板时，存在下述问题点：在除鳞过程中，发生氧化皮(scale)没有完全剥离，而是通过除鳞而氧化皮部分剥离的状态、即发生氧化皮不均，在控制冷却时不能进行均匀冷却。另外，为了在专利文献3的方法中不发生氧化皮不均，需要较高的冲击压力。因此，存在下述问题点：在低的冲击压力下发生氧化皮不均，其结果，在控制冷却时不能进行均匀冷却。

特别地，近年来，厚钢板所要求的材质均匀性的水平变得更为严格，由如上所述的氧化皮不均而产生的控制冷却时的冷却速度的不均匀、特别是对厚钢板宽度方向的材质均匀性产生的不良影响变得不能再被无视。

因此，本发明为着眼于上述现有技术例中未解决的问题而做出的，其目的在于，提供如下的厚钢板的制造设备及制造方法：通过在除鳞工序中使在厚钢板表面产生的氧化皮变得均匀，从而在冷却工序中进行均匀的冷却，厚钢板形状及机械特性优异。

用于解决问题的手段

本申请的发明人对由于除鳞水而发生氧化皮剥离的力进行潜心研究，结果发现，当在热形状矫直后进行除鳞时，若相对于厚钢板的长度方向而配置2列以上的除鳞装置的喷射喷嘴，且从所述2列以上的喷射喷嘴向厚钢板喷射的除鳞水的能量密度合计为0.08J/mm²以上，则在制品后的表面产生的氧化皮厚度变得均匀。其结果，当通过加速冷却装置时，能够在厚钢板的宽度方向位置上的表面温度几乎没有偏差的情况下进行均匀地冷却，从而成为厚钢板形状优异的厚钢板。

本发明的要旨如下所述。

[1]一种厚钢板的制造设备，其特征在于，从搬送方向上游侧依次配置热轧机、形状矫直装置、除鳞装置及加速冷却装置，所述除鳞装置的喷射喷嘴相对于厚钢板的长度方向配置2列，并将从所述2列的喷射喷嘴向厚钢板的表面喷射的除鳞水所携带的能量密度E设成合计为0.08J/mm²以上。

[2]一种厚钢板的制造设备，其特征在于，从搬送方向上游侧依次配置热轧机、形状矫直装置、除鳞装置及加速冷却装置，所述除鳞装置的喷射喷嘴相对于厚钢板的长度方向配置2列以上，并将从所述2列以上的喷射喷嘴向厚钢板的表面喷射的除鳞水所携带的能量密度E设成合计为0.08J/mm²以上。

[3]如[1]或[2]所述的厚钢板的制造设备，其特征在于，当将从所述除鳞装置至所述加速冷却装置的搬送速度设为V[m/s]，将冷却前的厚钢板温度设为T[K]时，从所述除鳞装置至所述加速冷却装置的距离L[m]满足L≤V×5×10^-9×exp(25000/T)的式子。

[4]如[3]所述的厚钢板的制造设备，其特征在于，从所述除鳞装置至所述加速冷却装置的距离L为12m以下。

[5]如[1]至[4]中任一项所述的厚钢板的制造设备，其特征在于，将从所述除鳞装置的喷射喷嘴至所述厚钢板的表面的距离H设为40mm以上且200mm以下。

[6]如[1]至[5]中任一项所述的厚钢板的制造设备，其特征在于，所述加速冷却装置具有向所述厚钢板的上表面供给冷却水的集水座(header)，从所述集水座悬垂的喷射棒状冷却水的冷却水喷射喷嘴，在所述厚钢板与所述集水座之间设置的隔板，并且所述隔板上设置有多个给水口和排水口，所述给水口为在内部插入所述冷却水喷射喷嘴的下端部的给水口，所述排水口为将向所述厚钢板的上表面供给的冷却水向所述隔板上排水的排水口。

[7]一种厚钢板的制造方法，其特征在于，在依序进行热轧工序、热矫直工序及加速冷却工序从而制造厚钢板的方法中，在所述热矫直工序及加速冷却工序之间具有除鳞工序，所述除鳞工序为以能量密度E合计为0.08J/mm²以上的方式对厚钢板的表面进行2次除鳞的除鳞工序。

[8]一种厚钢板的制造方法，其特征在于，在依序进行热轧工序、热矫直工序及加速冷却工序从而制造厚钢板的方法中，在所述热矫直工序及加速冷却工序之间具有除鳞工序，所述除鳞工序为以能量密度E合计为0.08J/mm²以上的方式对厚钢板的表面进行2次以上除鳞的除鳞工序。

[9]根据[7]或[8]所述的厚钢板的制造方法，其特征在于，从所述除鳞工序完成至所述加速冷却工序开始的时间t[s]满足t≤5×10^-9×exp(25000/T)的式子，其中，T：冷却前的厚钢板温度(K)。

发明效果

根据本发明，在除鳞工序中，通过使厚钢板表面产生的氧化皮变得均匀，从而在冷却工序中能够进行均匀的冷却，能够制造厚钢板形状及机械特性优异的厚钢板。

附图说明

[图1]图1为示出本发明的一个实施方式的厚钢板的制造设备的概略图。

[图2]图2为说明现有技术例的厚钢板宽度方向上的温度分布的图。

[图3]图3为示出除鳞装置中的、喷射的除鳞水的能量密度与在厚钢板的制品表面产生的氧化皮厚度之间的关系的曲线图。

[图4]图4为示出除鳞装置中的、喷射喷嘴的喷射距离与流体速度之间的关系的图。

[图5]图5为表示本发明的厚钢板宽度方向位置上的表面温度分布的图。

[图6]图6为示出除鳞装置的喷射喷嘴的配置关系的示意图，(a)为表示喷射喷嘴的位置关系的示意图，(b)为示出喷淋图案的示意图。

[图7]图7为本发明的一个实施方式涉及的加速冷却装置的侧面图。

[图8]图8为本发明的一个实施方式涉及的其他加速冷却装置的侧面图。

[图9]图9为说明本发明的一个实施方式涉及的隔板的喷嘴配置例的图。

[图10]图10为说明隔板上的冷却排水的流动的图。

[图11]图11为说明隔板上的冷却排水的其他流动的图。

[图12]图12为说明现有技术例的厚钢板宽度方向上的温度分布的图。

[图13]图13为说明加速冷却装置中的冷却水的流动的图。

[图14]图14为说明与加速冷却装置中的隔板上的冷却排水非干扰的图。

具体实施方式

以下，参照附图，说明用于实施本发明的方式。

图1为示出本发明的一个实施方式的厚钢板的制造设备的概略图。在图1中，箭头为厚钢板的搬送方向。从厚钢板的搬送方向上游侧起，依次配置有加热炉1、除鳞装置2、轧机3、形状矫直装置4、除鳞装置6、除鳞装置7、加速冷却装置5。在图1中，用加热炉1将作为轧制原料的板坯(未图示)再加热之后，由于在除鳞装置2中除去一次氧化皮，因此板坯被除鳞。然后，板坯通过轧机3而被施以粗轧和精轧，从而轧制成规定板厚的厚钢板(未图示)。图示的轧机3仅由1个机器构成。需要说明的是，轧机3也可由粗轧机及精轧机构成。厚钢板在通过形状矫直装置4矫直后，在除鳞装置6及除鳞装置7中，进行将氧化皮完全除去的除鳞。然后，在加速冷却装置5中，进行利用水冷或空冷进行的控制冷却。这里，通过形状矫直装置4调整厚钢板的形状后进行加速冷却对于冷却后的厚钢板形状是优选的。形状矫直装置4为对在热轧中厚钢板产生的形变进行矫直的装置。图1中示出了通过上下以交错状配设的矫直辊而将厚钢板夹压的辊式矫直机方式的形状矫直装置。作为形状矫直装置，不限于此，也可使用表皮光轧方式或加压方式的形状矫直装置。另外，在轧机3由粗轧机及精轧机构成的情况下，也可用精轧机进行表皮光轧矫直。

加速冷却装置5中，通过从上表面冷却设备和下表面冷却设备喷射的冷却水，从而将厚钢板冷却至规定温度。之后，根据需要，进一步在下游通过设置在线上(online)或线下(offline)的形状矫直装置(未图示)将厚钢板的形状矫直。上述形状矫直装置为在利用加速冷却装置5进行的冷却过程中，对厚钢板产生的形变进行矫直的装置。本发明中，也可不使用上述形状矫直装置。另外，上述形状矫直装置除了使用辊式矫直机方式外，还可使用表皮光轧方式或加压方式的形状矫直装置。

在本实施方式中，在形状矫直装置4与加速冷却装置5之间，设置2个除鳞装置，即配置除鳞装置6及除鳞装置7。将从除鳞装置6及除鳞装置7向厚钢板的表面喷射的除鳞水的能量密度E设成2列的喷射喷嘴的合计为0.08J/mm²以上。通过除鳞装置6及除鳞装置7除去厚钢板的表面上产生的氧化皮，接着通过加速冷却装置5对厚钢板进行冷却，从而能够提高厚钢板的钢板形状及机械特性。在图1中所示的除鳞装置仅为2列。需要说明的是，也可由3列以上的除鳞装置构成。当除鳞装置为3列以上时，将向厚钢板的表面喷射的除鳞水的能量密度E设成所构成的列的喷射喷嘴的合计为0.08J/mm²以上。

对于上述的理由如下所述。在现有技术中的轧制设备中，当在形状矫直后在除鳞装置中进行氧化皮除去时，有时，氧化皮发生部分剥离。若如此，由于氧化皮未被均匀地剥离，因此会产生10～50μm左右的氧化皮厚度的偏差。这种情况下，在其后的加速冷却装置中，难以对厚钢板均匀地冷却。也就是说，在现有技术的轧制设备中，当对氧化皮厚度分布产生了偏差的厚钢板进行加速冷却时，如图2所示，宽度方向位置上的表面温度的偏差变大、不能均匀地冷却。其结果，对厚钢板形状产生影响。

本申请的发明人发现，根据除鳞条件的不同，不仅不能充分进行氧化皮剥离，反而会助长氧化皮不均。并且，对氧化皮剥离能够充分进行的条件进行了潜心研究。其结果，探明了：在形状矫直后进行除鳞的情况下，在形状矫直装置与加速冷却装置之间，相对于厚钢板的长度方向配置2列以上的除鳞装置，且将从除鳞装置的2列以上的喷射喷嘴向厚钢板的表面喷射的除鳞水所具有的能量密度E设成所述2列以上的喷射喷嘴的合计为0.08J/mm²以上时，其后再生成的氧化皮厚度均匀地变为5μm以下。

除鳞时，氧化皮表面由于除鳞水而被冷却，由此氧化皮中产生热应力，并且由除鳞水带来的冲击力产生作用。其结果，氧化皮通过剥离或破坏而被除去。本申请的发明人进行潜心研究后，发现在热形状矫直后通过进行2次以上除鳞，能够获得2次以上除鳞时产生的热应力的效果。并且，如图3所示，可知与仅进行1次的情况相比，进行2次能够更高效地除去氧化皮。此外，当从除鳞装置的2列的喷射喷嘴向厚钢板喷射的除鳞水的能量密度E合计为0.08J/mm²以上时，制品氧化皮厚度减小，能够变得均匀。图3所示的喷射次数为2次。需要说明的是，本申请的发明人确认到，在喷射次数为3次以上，也能获得同样的效果。这是由于，通过除鳞，氧化皮暂时被均匀地完全剥离，其后，氧化皮薄薄地均匀地再生成。因而，根据本发明，由于通过加速冷却装置之前的厚钢板的氧化皮厚度均匀地变薄，因此在通过加速冷却装置时，能够在厚钢板的宽度方向位置上几乎没有表面温度偏差的情况下均匀地冷却，从而成为厚钢板形状及机械特性优异的厚钢板。

向厚钢板喷射的除鳞水的能量密度E(J/mm²)，是通过除鳞而将氧化皮除去的能力的指标，且以如下(1)式那样定义。

E＝Qρv²t÷(2dW)…(1)

其中，Q：除鳞水的喷射流量[m³/s]、d：扁平喷嘴的喷淋喷射厚度[mm]、W：扁平喷嘴的喷淋喷射宽度[mm]、流体密度ρ[kg/m³]、冲击厚钢板时的流体速度v[m/s]、冲击时间t[s](t＝d/1000V，搬送速度V[m/s])。

由于冲击厚钢板时的流体速度v的测定未必容易，因此若要严谨地求出由(1)式定义的能量密度E，需要大量的劳动力。

本申请的发明人进一步进行研究，结果发现，作为向厚钢板喷射的除鳞水的能量密度E(J/mm²)的简便的定义，采用水量密度×喷射压力×冲击时间即可。这里，水量密度(m³/(mm²·min))是由“除鳞水的喷射流量÷除鳞水冲击面积”计算得到的值。喷射压力(N/m²(＝Pa))由除鳞水的吐出压力定义。冲击时间(s)为由“除鳞水的冲击厚度÷厚钢板的搬送速度”计算得到的值。在本发明中，作为除鳞能力，能量密度E没有上限。需要说明的是，当2列以上的喷射喷嘴的合计为0.80J/mm²以上时，泵的吐出压力等变大，不优选。

本申请的发明人对从除鳞装置6及除鳞装置7的喷射喷嘴所喷射的除鳞水的流体速度v进行研究。其结果，发现流体速度v与喷射距离之间的关系如图4所示。纵轴即流体速度通过对考虑了浮力和空气阻力的运动方程式求解而得到。在直至除鳞水到达厚钢板的期间，除鳞水的流体速度v与喷射时相比减速。因此，喷射距离越小，厚钢板冲击时的流体速度v越大，越能得到大的能量密度。从图4可知，由于特别是在喷射距离H大于200mm时，衰减越大，因此喷射距离H优选设为200mm以下。

喷射距离越短，用于获得规定的能量密度的喷射压力、喷射流量等也越小，因此能够使除鳞装置6及除鳞装置7的泵送能力降低。在如图1所示的本发明的一个实施方式中，通过形状矫直装置4进行了形状矫直的厚钢板在除鳞装置6及除鳞装置7内移动，因此除鳞装置6及除鳞装置7的喷射喷嘴有可能接近厚钢板的表面。但是，考虑到喷射喷嘴与厚钢板的接触，喷射距离优选为40mm以上。由以上可知，在本发明中，喷射距离H优选为40mm以上且200mm以下。

由于在通常的除鳞装置6及除鳞装置7中使用的泵的吐出能力为14.7MPa以上，因此除鳞水的喷射压力优选为14.7MPa以上。对喷射压力的上限没有特别确定。然而，若提高喷射压力，则供给除鳞水的泵所消耗的能量变大，因此喷射压力优选为50MPa以下。

如上所述，根据本实施方式，将从2个以上的喷射喷嘴喷出的除鳞水的能量密度E设定为0.08J/mm²以上的除鳞装置6及除鳞装置7除去厚钢板的表面上产生的氧化皮。其结果，由于氧化皮厚度分布的偏差消失，因此在通过加速冷却装置5将厚钢板冷却时，如图5所示，能够以宽度方向位置上几乎没有表面温度的偏差的方式均匀地冷却，能够制造厚钢板形状、机械特性优异的厚钢板。

本发明的除鳞装置6及除鳞装置7中，例如，如图6(a)所示，相对于厚钢板的长度方向，除鳞装置6的除鳞集水头6-1，及除鳞装置7的除鳞集水头7-1呈2列配置。图6(a)所示的除鳞集水头为2列。需要说明的是，除鳞集水头也可构成为3列以上。这里，由于大于3列时，上述效果发生饱和，因此上限优选为3列。除鳞水从在除鳞集水头上设置了多个的喷射喷嘴6-2、7-2向厚钢板喷射，成为图6(b)那样的喷淋图案22。

除鳞装置6及除鳞装置7的喷射喷嘴6-2、7-2的配置关系，为了防止第2列的除鳞水的飞溅的水对第1列的除鳞水产生干扰，优选在长度方向上离开500mm以上。此外，宽度方向的喷射图案优选如图6(b)的那样第1列和第2列交错配置。另外，关于从2个喷射喷嘴6-2、7-2喷射的除鳞水的能量密度，当通过第1列的除鳞的热应力效果而在氧化皮内产生开裂后，通过第2列的除鳞从而以大能量密度除去氧化皮时，能够更高效地除去氧化皮。因此，为了通过第1列的除鳞的热应力效果而在氧化皮内产生开裂，第1列的除鳞水的能量密度优选为0.01J/mm²以上，第2列的除鳞水的能量密度优选比第1列大0.04J/mm²以上。对于除鳞装置为3列以上的情况，也是同样的，优选使各喷嘴列在长度方向上间隔500mm以上并交错配置。另外，在除鳞装置为3列以上的情况下，基于与上述除鳞装置为2列的情况同样的理由，从紧邻最终列之前的列的除鳞装置的喷射喷嘴所喷射的除鳞水的能量密度优选为0.01J/mm²以上，从最终列的除鳞装置的喷射喷嘴喷射的除鳞水的能量密度优选比紧邻最终列之前的列大0.04J/mm²以上。

另外，由于是在通过形状矫直装置4对厚钢板的形状进行了矫直之后，因此除鳞装置6及除鳞装置7的喷射喷嘴有可能接近进行了形状矫直的厚钢板的表面。其结果，除鳞能力提高。

利用加速冷却装置5进行的厚钢板的冷却时的稳定性会受到影响。关于厚钢板的表面的氧化皮，厚钢板的氧化皮的生长通常能够通过扩散控制(diffusion control)而决定，且已知通过如下(2)式表示。

ξ²＝a×exp(-Q/RT)×t…(2)

其中，ξ：氧化皮厚度，a：常数，Q：活化能，R：常数，T：冷却前的厚钢板温度[K]，t：时间。

因此，考虑利用除鳞装置6及除鳞装置7进行的氧化皮除去后的氧化皮生长，以各种温度、时间进行氧化皮生长的模拟实验，从而以实验的方式导出上述(2)式的常数，进一步对氧化皮厚度和冷却稳定性进行潜心研究。结果发现，在氧化皮厚度为15μm以下的条件下冷却稳定，当氧化皮厚度为10μm以下的条件下更加稳定，氧化皮厚度为5μm以下的条件下给长稳定。

当氧化皮厚度为15μm以下时，基于上述(2)式，能够导出下述式(3)。即，当从利用除鳞装置6及除鳞装置7之中的下游侧的除鳞装置7进行的厚钢板的氧化皮除去结束后，至通过加速冷却装置5开始厚钢板的冷却为止的时间t[s]满足如下(3)式的情况下，利用加速冷却装置5进行的冷却稳定。

t≤5×10^-9×exp(25000/T)…(3)

其中，T：冷却前的厚钢板温度[K]。

另外，当氧化皮厚度为10μm以下时，基于上述(2)式，能够导出下述式(4)。即，当从利用除鳞装置7进行的厚钢板的氧化皮的除去结束后，至通过加速冷却装置5开始厚钢板的冷却为止的时间t[s]满足如下(4)式的情况下，利用加速冷却装置5进行的冷却更加稳定。

t≤2.2×10^-9×exp(25000/T)…(4)

此外，当氧化皮厚度为5μm以下时，基于上述(2)式，能够导出下述式(5)。即，当从利用除鳞装置7进行的厚钢板的氧化皮除去结束后，至通过加速冷却装置5开始厚钢板的冷为止的时间t[s]满足如下(5)式的情况下，利用加速冷却装置5进行的冷却非常稳定。

t≤5.6×10^-10×exp(25000/T)…(5)

另一方面，自除鳞装置7的出侧至加速冷却装置5的入口侧的距离L相对于厚钢板的搬送速度V、和时间t(自利用除鳞装置7进行的除鳞工序结束至加速冷却装置5的工序开始的时间)，以满足如下(6)式的方式设定。

L≤V×t…(6)

其中，L：自除鳞装置7至加速冷却装置5的距离(m)，V：厚钢板的搬送速度(m/s)，t：时间(s)。

并且，从上述(6)式和上述(3)式，能够导入如下(7)式。在本发明中，更优选满足(7)式。

L≤V×5×10^-9×exp(25000/T)…(7)

另外，从上述(6)式和上述(4)式，能够导出如下(8)式。在本发明中，进一步优选满足(8)式。

L≤V×2.2×10^-9×exp(25000/T)…(8)

此外，从上述(6)式和上述(5)式，能够导出如下(9)式。在本发明中，优选满足(9)式。

L≤V×5.6×10^-10×exp(25000/T)…(9)

由上述(7)～(9)式，例如当将利用加速冷却装置5进行的冷却前的厚钢板的温度设为820℃，将厚钢板的搬送速度设为0.28～2.50m/s，则从除鳞装置7至加速冷却装置5的距离L在12m以上且107m以下的条件下冷却稳定，在5m以上且47m以下冷却更加稳定，1.3m以上且12m以下冷却非常稳定。

由此，当从除鳞装置7至加速冷却装置5的距离L设为12m以下时，即便厚钢板的搬送速度V慢的情况下(例如V＝0.28m/s)，冷却也稳定，相反由于在厚钢板的搬送速度V高的(例如V＝2.50m/s)情况下，冷却非常稳定，因此优选。需要说明的是，更优选的是，从除鳞装置7至加速冷却装置5的距离L为5m以下。

此外，通常，对于需要控制冷却的厚钢板的大部分而言，考虑到搬送速度V为0.5m/s以上，在上述搬送速度V的条件下，冷却非常稳定的条件即距离L进一步优选为2.5m以下。

需要说明的是，这里，对利用加速冷却装置5进行的冷却前的厚钢板的温度设为820℃的情况进行了说明。对于利用加速冷却装置5进行的冷却前的厚钢板的温度为820℃以外的情况，同样地，从除鳞装置7至加速冷却装置5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，由此能够使冷却稳定。这是由于，当利用加速冷却装置5进行的冷却前的厚钢板的温度低于820℃时，与T＝820℃的情况相比，上述(7)式、上述(8)式、上述(9)式的右边的值分别变得更大，只要是在T＝820℃的情况下适当设定了的从除鳞装置7至加速冷却装置5的距离L，则必然满足上述(7)式、上述(8)式、上述(9)式。相反，在利用加速冷却装置5进行的冷却前的厚钢板的温度高于820℃时，通过将厚钢板的搬送速度V适当调低，能过使上述(7)式、上述(8)式、上述(9)式得到满足。

接着，对本发明的加速冷却装置5进行说明。如图7所示，本发明的加速冷却装置5的上表面冷却设备具有：向厚钢板10的上表面供给冷却水的上集水座11，从所述上集水座11悬垂的喷射棒状冷却水的冷却水喷射喷嘴13，在厚钢板10与上集水座11之间设置的隔板15。优选在隔板15上设置多个给水口16和排水口17，所述给水口16为在内部插入所述冷却水喷射喷嘴的下端部的给水口，所述排水口17为将向所述厚钢板10的上表面供给的冷却水向所述隔板15上排水的排水口。

具体而言，上表面冷却设备具有：向厚钢板10的上表面供给冷却水的上集水座11，从所述上集水座11悬垂的冷却水喷射喷嘴13，和在上集水座11与厚钢板10之间、在厚钢板宽度方向的范围内水平设置的具有多个贯通孔(给水口16和排水口17)的隔板15。并且，冷却水喷射喷嘴13由喷射棒状的冷却水的圆管喷嘴形成，其前端插入设置于所述隔板15的贯通孔(给水口16)内，从而以比隔板15的下端部更靠上方的方式设置。需要说明的是，为了防止吸入上集水座11内的底部的异物从而发生堵塞，冷却水喷射喷嘴13优选以其上端向上集水座11的内部突出的方式穿入上集水座11内。

这里，所谓本发明中的棒状冷却水，是指从圆形(也包括椭圆、多角的形状)的喷嘴喷出口在一定程度加压的状态下所喷射的冷却水，并且是来自喷嘴喷出口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的水流的截面保持为大致圆形的、具有连续性和直线前进性的水流的冷却水。即，与来自圆管层状喷嘴的自由落体流动、或喷淋那样的以液滴状态被喷射的流动不同。

之所以以冷却水喷射喷嘴13的前端插入贯通孔内从而以成为比隔板15的下端部更靠上方的方式设置，是因为，假设即便在前端向上方翘起的厚钢板进入的情况下，也能防止冷却水喷射喷嘴13由于隔板15而发生损伤。由此，由于冷却水喷射喷嘴13能够在良好的状态下在长时间范围内进行冷却，因此能够在不进行设备维修的情况下，防止厚钢板的温度不均的发生。

另外，由于圆管喷嘴13的前端插入贯通孔内，因此如图14所示，因此其不会干扰流过隔板15的上表面的虚线箭头的排出水的宽度方向流动。因而，从冷却水喷射喷嘴13喷射的冷却水与宽度方向位置无关，能够均等地到达厚钢板上表面，能够在宽度方向上进行均匀的冷却。

若示出隔板15的一个例子，则如图9所示，在隔板15中，在厚钢板宽度方向以80mm的节距、在搬送方向上以80mm节距以网格状开有多个直径为10mm的贯通孔。并且，在给水口16内插有外径8mm、内径3mm、长度140mm的冷却水喷射喷嘴13。冷却水喷射喷嘴13以交错格子状排列，未穿过冷却水喷射喷嘴13的贯通孔成为冷却水的排水口17。如上所述，在本发明的加速冷却装置的隔板15内设置的多个贯通孔由几乎同等数目的给水口16和排水口17构成，并且它们分别分担作用，功能。

此时，与冷却水喷射喷嘴13的圆管喷嘴13的内径的总截面积相比，排水口17的总截面积充分变大，并且确保为圆管喷嘴13的内径的总截面积的11倍左右，如图7所示，向厚钢板上表面供给的冷却水充满厚钢板表面与隔板15之间，通过排水口17而被导入隔板15的上方，并被迅速排出。图10为说明隔板上的厚钢板宽度方向端部附近的冷却排水的流动的前视图。排水口17的排水方向与冷却水喷射方向相反，呈向上的方式，穿过隔板15的上方的冷却排水向厚钢板宽度方向外侧改变方向，流过上集水座11与隔板15之间的排水流路从而被排水。

另一方面，图11所示的例子为这样的例子：使排水口17在厚钢板宽度方向上倾斜、排水方向为以朝向厚钢板宽度方向外侧的方式而向宽度方向外侧倾斜的方向。由此，由于隔板15上的排出水19在厚钢板宽度方向上的流动变得顺畅、排水得以促进，因此优选。

这里，如图12所示，若排水口和给水口设置于同一贯通孔内，则冷却水在向厚钢板冲击后，穿到隔板15的上方，在厚钢板10与隔板15之间朝向厚钢板宽度方向端部流动。这样，厚钢板10与隔板15之间的冷却排水的流量越靠近板宽度方向的端部越多，因此喷射冷却水18贯通滞留水膜从而到达厚钢板的力越靠近板宽度方向端部，越会被阻碍。

在薄钢板的情况下，由于板宽度至多为2m左右，因此其影响是有限的。然而，特别是在板宽度为3m以上的厚钢板的情况下，其影响不能再被无视。因而，厚钢板宽度方向端部的冷却变弱，此时的厚钢板宽度方向的温度分布成为不均匀的温度分布。

与此相对，如图13所示，关于本发明的加速冷却装置，由于给水口16和排水口17分别设置、并分散给水和排水的作用，因此冷却排水通过隔板15的排水口17而在隔板15的上方顺畅地流动。因而，由于冷却后的排水被快速从厚钢板上表面排除，因此后续供给的冷却水能够容易地贯通滞留水膜，能够得到充分的冷却能力。此时的厚钢板宽度方向的温度分布成为均匀的温度分布，能够得到在宽度方向上均匀的温度分布。

顺便提及，当排水口17的总截面积为圆管喷嘴13的内径的总截面积的1.5倍以上时，能够快速进行冷却水的排出。这可以通过下述方式实现，例如在隔板15中开出比圆管喷嘴13的外径大的孔，使排水口的个数与给水口的个数相同或以上。

若排水口17的总截面积小于圆管喷嘴13的内径部的总截面积的1.5倍，则排水口的流动阻力变大，滞留水变得难以被排水，结果能够贯通滞留水膜从而到达厚钢板表面的冷却水量大幅减少，冷却能力降低，因此不优选。排水口17的总截面积更优选为圆管喷嘴13的内径部的总截面积的4倍以上。另一方面，若排水口过多，排水口的截面直径变得过大，则隔板15的刚性变小，在与厚钢板冲击后变得易于发生损伤。因而，排水口的总截面积与圆管喷嘴13的内径的总截面积之比优选在1.5至20的范围内。

另外，插入隔板15的给水口16内的圆管喷嘴13的外周面与给水口16的内表面之间的间隙优选设为3mm以下。当上述间隙大时，由于从圆管喷嘴13喷射的冷却水的伴流的影响，被排出至隔板15的上表面的冷却排水被引入到给水口16与圆管喷嘴13的外周面之间的间隙，从而再次被供给至厚钢板上，因此冷却效率变差。为了对此进行防治，更优选使圆管喷嘴13的外径与给水口16的大小几乎相同。然而，考虑到工作精度、安装误差，容许实质上影响小的直至3mm的间隙。更优选为2mm以下。

此外，为了使冷却水能够贯通滞留水膜从而到达厚钢板，需要使圆管喷嘴13的内径、长度、冷却水的喷射速度、喷嘴距离也最优化。

即，喷嘴内径优选为3～8mm。当小于3mm时，从喷嘴喷射的水束变细，其势变弱。另一方面，当喷嘴直径大于8mm时，流速变弱，贯通滞留水膜的力变弱。

圆管喷嘴13的长度优选为120～240mm。这里，所谓圆管喷嘴13的长度，是指从穿入集水座内部一定程度的喷嘴上端的流入口，到插入隔板的给水口内的喷嘴的下端的长度。当圆管喷嘴13短于120mm时，由于集水座下表面与隔板上表面之间的距离变得过短(例如，当集水座厚度为20mm、喷嘴上端向集水座内的突出量为20mm、喷嘴下端向隔板的插入量为10mm时，该距离小于70mm。)，比隔板更靠上侧的排水空间变小，冷却排水不能够顺畅地排出。另一方面，当长于240mm时，圆管喷嘴13的压力损失变大，贯通滞留水膜的力变弱。

来自喷嘴的冷却水的喷射速度需要为6m/s以上，优选为8m/s以上。当小于6m/s时，冷却水贯通滞留水膜的力变得极弱。当为8m/s以上时，由于能够确保更大的冷却能力，因此优选。另外，从上表面冷却的冷却水喷射喷嘴13的下端到厚钢板10的表面的距离可设为30～120mm。当小于30mm时，厚钢板10冲击隔板15的频率变得极多、设备维护变得困难。当大于120mm时，冷却水贯通滞留水膜的力变得极弱。

对于厚钢板上表面的冷却而言，为了使冷却水不在厚钢板长度方向上扩散，可在上集水座11的前后设置止水辊(draining rollers)20。由此，冷却区域长度变得恒定，温度控制变得容易。这里，由于厚钢板搬送方向上的冷却水的流动被止水辊20截止，冷却排水变为向厚钢板宽度方向外侧流动。然而，在止水辊20的附近，冷却水易于滞留。

因此，如图8所示，优选的是，在厚钢板宽度方向上排列的圆管喷嘴13的列之中，厚钢板搬送方向的最上游侧列的冷却水喷射喷嘴向厚钢板搬送方向的上游方向倾斜15～60度，厚钢板搬送方向的最下游侧列的冷却水喷射喷嘴向厚钢板搬送方向的下游方向倾斜15～60度。由此，由于也能够向接近止水辊20的位置供给冷却水，冷却水不会在止水辊20附近滞留，冷却效率提高，因此优选。

关于上集水座11下表面与隔板15上表面的距离，以在集水座下表面和隔板上表面所围成的空间内的厚钢板宽度方向流路截面积成为冷却水喷射喷嘴内径的总截面积的1.5倍以上的方式设置，例如为100mm左右以上。当上述厚钢板宽度方向流路截面积不是冷却水喷射喷嘴内径的总截面积的1.5倍以上时，从设置于隔板的排水口17向隔板15上表面排出的冷却排水不能顺畅地排出至厚钢板宽度方向。

对于本发明的加速冷却装置而言，最能发挥效果的水量密度的范围为1.5m³/(m²·min)以上。当水量密度小于这种情况时，滞留水膜不会变得那么厚，即便在应用使棒状冷却水自由落下从而冷却厚钢板的公知的技术，有时，宽度方向的温度不均也不会变得那么大。另一方面，即便在水量密度高于4.0m³/(m²·min)时，本发明的技术的使用也是有效的。然而，由于在设备成本变高等在实用化的方面存在问题，因此1.5～4.0m³/(m²·min)是最为实用的水量密度。

对于应用本发明的冷却技术而言，在冷却集水座的前后配置止水辊时，是特别有效的。然而，即便在没有止水辊时，也能应用。例如，也可应用于如下冷却设备，即集水座在长度方向上较长(2～4m左右的情况)、在该集水座的前后喷射出吹扫用的水喷淋，从而防止向非水冷区域漏水的冷却设备。

需要说明的是，在本发明中，对于厚钢板下表面侧的冷却装置没有特别限定。在图7、8所示的实施方式中，示出了具有与上表面侧的冷却装置同样的圆管喷嘴14的冷却下集水座12的例子。对于厚钢板下表面侧的冷却而言，由于所喷射的冷却水在冲击厚钢板后自然落下，因此即便没有像上表面侧冷却那样的、将冷却排水向厚钢板宽度方向排出的隔板15也是可以的。另外，也可使用供给膜状冷却水、喷雾状的喷淋冷却水等的公知的技术。

如以上所述，关于本发明的厚钢板的制造设备，作为除鳞装置6及除鳞装置7，通过将除鳞水的喷射喷嘴配置2列以上，并将从所述2列以上的喷射喷嘴向厚钢板10的表面喷射的能量密度E设定成を合计为0.08J/mm²以上，能够使厚钢板10中产生的氧化皮变得均匀，能够通过加速冷却装置5实现均匀的冷却。其结果，能够制造厚钢板形状优异的厚钢板10。

另外，通过形状矫直装置4对厚钢板10的形状进行矫直，由此，能够使除鳞装置6及除鳞装置7的喷射喷嘴接近厚钢板10的表面。

另外，当喷射距离H(除鳞装置6及除鳞装置7的喷射喷嘴与厚钢板10的表面之间的距离)为40mm以上且200mm以下时，除鳞能力提高。另外，由于用于获得规定的能量密度E的喷射压力、喷射流量等小也可以，因此能够使除鳞装置6及除鳞装置7的泵送能力降低。

另外，通过使从在除鳞装置6及除鳞装置7之中的下游侧的除鳞装置7至加速冷却装置5的距离L满足L≤V×5×10^-9×exp(25000/T)，能够使利用加速冷却装置5进行的厚钢板10的冷却变得稳定。

此外，如图7所示，关于本发明的加速冷却装置5，从上部冷却水喷射喷嘴13经由给水口16而供给的冷却水对厚钢板10的上表面冷却从而成为高温的排水，并以未穿插上部冷却水喷射喷嘴13的排水口17为排水流路从隔板15的上方向厚钢板10的宽度方向流动。由于冷却后的排水从厚钢板10被快速排除，因此从上部冷却水喷射喷嘴13经由给水口16而流动的冷却水依次与厚钢板10接触，由此，能够得到充分且在宽度方向上均匀的冷却能力。

需要说明的是，根据本申请的发明人的研究结果可知，不进行本发明所述的除鳞、而进行了加速冷却的厚钢板的宽度方向的温度不均成为40℃左右。另一方面，可知在利用前述的本发明的除鳞装置6及除鳞装置7而进行了除鳞后，在进行了利用加速冷却装置5进行的冷却的厚钢板的宽度方向的温度不均减少至10℃左右。此外，还可知，在通过除鳞装置6及除鳞装置7进行除鳞后，使用图7所示的加速冷却装置5而进行了加速冷却的厚钢板的宽度方向的温度不均减少至4℃程度。需要说明的是，关于厚钢板的温度不均，通过扫描型温度计测定加速冷却后的厚钢板表面温度分布，并从上述测定结果计算宽度方向的温度不均。

另外，如本发明所述，由于通过形状矫直装置4对轧制中产生的形变进行矫直，通过除鳞装置6及除鳞装置7进行厚钢板10的除鳞，使冷却的控制性变得稳定，因此通过在厚钢板制造设备的下游设置于线上或线下的形状矫直装置而矫直的厚钢板10本身即平坦性高，且厚钢板10的温度也是均匀的。因而，对于设置于所述下游的形状矫直装置的矫直力而言，基本无需提高。另外，加速冷却装置5与在所述下游设置的形状矫直装置之间的距离可设为比在轧制线制造的厚钢板10的最大长度更长。由此，由于通过在所述下游设置的形状矫直装置实施反向矫直等情况也较多，能够期待防止反送的厚钢板10在搬送辊上跳起，从而冲击加速冷却装置5等问题的效果、使在加速冷却装置5中的冷却中产生的微小的温度偏差变得均匀、并避免在矫直后由温度偏差引起的翘起发生的效果。

实施例1

在利用轧机3轧制后的、板厚为30mm、宽度为3500mm的厚钢板通过形状矫直装置4及除鳞装置6及除鳞装置7后，从820℃至420℃进行控制冷却。这里，关于冷却稳定的条件，由上述(3)、(4)、(5)式进行计算，从利用除鳞装置7将厚钢板的氧化皮除去结束后到通过加速冷却装置5开始厚钢板的冷却的时间t优选为42s以下、更优选为19s以下、进一步优选为5s以下。

关于除鳞装置6及除鳞装置7，按以下方式设置：喷嘴的喷射压力为17.7MPa、每1根喷嘴的喷射流量为45L/min(＝7.5×10^-4m³/s)、喷射距离(除鳞装置6及除鳞装置7的喷射喷嘴与厚钢板的表面距离)为130mm、喷嘴喷射角度为66°、攻角为15°、并以相邻喷嘴的喷射区域在一定程度上重叠的方式在宽度方向上排列的喷嘴将其在长度方向上设置2列、喷淋喷射厚度为3mm、喷淋喷射宽度为175mm。另外，喷嘴设为扁平喷淋喷嘴。这里，除鳞水的能量密度为上述的由水量密度×喷射压力×冲击时间定义的值。冲击时间(s)为向厚钢板表面喷射除鳞水的时间，并且通过喷淋喷射厚度除以搬送速度而求得。

关于加速冷却装置5，设为设置了下述流路的设备，所述流路为如图7所示、能够向厚钢板上表面供给的冷却水向隔板的上方流动，进一步如图10所示、能够从厚钢板宽度方向侧方排水的流路。在隔板内，以网格那样的方式开出直径为12mm的孔，如图9所示，向以交错格子状排列的给水口内插入上部冷却水喷射喷嘴，将剩下的孔用作排水口。上集水座下表面与隔板上表面的距离设为100mm。

加速冷却装置5的上部冷却水喷射喷嘴设为内径5mm、外径9mm、长度170mm，使其上端向集水座内突出。另外，将棒状冷却水的喷射速度设为8.9m/s。厚钢板宽度方向的喷嘴节距设为50mm，在辊道间距离1m的区域内将喷嘴在长度方向上排列10列。上表面的水量密度为2.1m³/(m²·min)。上表面冷却的喷嘴下端设置在板厚25mm的隔板的上下表面的中间位置，至厚钢板表面的距离设为80mm。

需要说明的是，对于下表面冷却设备，如图7所示，除了不具有隔板以外，使用与上表面冷却设备同样的冷却设备，将棒状冷却水的喷射速度及水量密度设为上表面的1.5倍。

然后，如表1所示，对从除鳞装置7至加速冷却装置5的距离L、从厚钢板的搬送速度V及除鳞装置7至加速冷却装置5的时间t进行各种变化。需要说明的是，表1中的T为冷却前的厚钢板温度(K)。

对于厚钢板形状，通过再矫直率(％)进行评价。具体而言，当厚钢板整个长度的翘起、及/或厚钢板整个宽度的翘起在通过与所述厚钢板对应的制品标准确定的基准值以内，则判定为合格，当大于基准值时，则判定为再矫直实施件，再矫直率作为(再矫直实施件的个数)/(对象件的全部个数)×100计算。

[表1]

关于表1的本发明例1～5，由于能量密度均为0.08J/mm²以上，因此由形状不良引起的再矫直率低，得到了良好的结果。据认为，这是由于，在通过加速冷却装置5冷却时，在宽度方向位置上几乎没有表面温度的偏差的情况下均匀地冷却，与现有技术相比，机械特性优异、且平坦性(认为是由厚钢板的温度分布引起)优异，其结果，由形状不良引起的再矫直率变低。另外，关于本发明例1～5均是氧化皮被除去，表面特性也良好。需要说明的是，关于表面特性的评价，使用冷却至室温的厚钢板表面的图像，由(利用了氧化皮残留部与剥离部之间的色调差的)图像处理判断氧化皮有无，并进行评价。

特别的，关于相对于搬送方向、从最下游列的除鳞装置7至加速冷却装置5的距离为5m的本发明例1～4，从利用除鳞装置7将厚钢板的氧化皮除去结束后，至通过加速冷却装置5开始厚钢板的冷却的时间t，与厚钢板的搬送速度V无关，是利用加速冷却装置5进行的冷却更为稳定する条件、即19s以下。因此，再矫直率良好，为5％以下。另外，关于本发明例5，虽然再矫直率合格，为12％，但与本发明例1～4相比较差。据认为，这是由于，从氧化皮除去结束后至通过加速冷却装置5开始冷却的时间长、为46s，因此氧化皮变厚，冷却变得不稳定。

另一方面，对于比较例1(不实施利用除鳞装置6及除鳞装置7进行的氧化皮除去，而进行了利用加速冷却装置5进行的冷却)而言，没有使在厚钢板的表面产生的氧化皮变得均匀，而实施了利用加速冷却装置5进行的冷却。因此，由于平坦性变差(据认为是由于厚钢板的温度分布引起的)，再矫直率变为40％，机械特性也产生偏差。

另外，关于比较例2(基于除鳞装置6及除鳞装置7的设定条件为：水压10MPa，每1根喷嘴的喷射流量为39L/min(＝6.5×10^-4m³/s)，喷射距离为130mm，喷嘴喷射角度为66°，喷嘴攻角为15°，能量密度为0.06J/mm²)，由于除鳞水所具有的能量密度没有充分变大，因此，氧化皮部分剥离，且厚钢板宽度方向的温度分布变差。因此，再矫直率变为70％，机械特性也产生偏差。

关于比较例3(除鳞次数为1次，喷嘴的喷射压力为17.7MPa，每1根喷嘴的喷射流量为45L/min(＝7.5×10^-4m³/s)，喷射距离为130mm，喷嘴喷射角度为66°，攻角为15°，能量密度为0.09J/mm²)，由于除鳞次数为1次，除鳞时产生的热应力效果也仅为1次，因此氧化皮部分剥离，厚钢板宽度方向的温度分布变差。因此，再矫直率变为72％，机械特性也产生偏差。

关于比较例4(除鳞次数为3次，喷嘴的喷射压力为10MPa，每1根喷嘴的喷射流量为34L/min(＝5.6×10^-4m³/s)，喷射距离为130mm，喷嘴喷射角度为66°，攻角为15°，能量密度是3次除鳞的合计为0.06J/mm²)，由于除鳞水所携带的能量密度没有充分变大，因此，氧化皮部分剥离，且厚钢板宽度方向的温度分布变差。因此，再矫直率变为69％，机械特性也产生偏差。

附图标记说明

1 加热炉

2 除鳞装置

3 轧机

4 形状矫直装置

5 加速冷却装置

6 除鳞装置

6-1 除鳞集水头

6-2 喷射喷嘴

7 除鳞装置

7-1 除鳞集水头

7-2 喷射喷嘴

10 厚钢板

11 上集水座

12 下集水座

13 上冷却水喷射喷嘴(圆管喷嘴)

14 下冷却水喷射喷嘴(圆管喷嘴)

15 隔板

16 给水口

17 排水口

18 喷射冷却水

19 排出水

20 止水辊

21 止水辊

22 喷淋图案