具体实施方式
通过下述说明的用于实施发明的实施方式,能够明确本发明的上述作用和益处。以下,根据附图所示的实施方式说明本发明。但是,本发明并不限定于这些实施方式。
图1是用于说明第一实施方式的热轧钢板的制造装置10(以下有时记作“制造装置10”)的示意图。在图1中,沿从纸面的左侧(上游侧、入口侧)向右侧(下游侧、出口侧)的方向输送钢板1,纸面的上下方向是铅垂方向。在此,用虚线表示轧制线。有时将上游侧(入口侧)·下游侧(出口侧)方向记作输送方向,有时也将与该输送方向正交的方向且是所输送的钢板的板宽的方向记作钢板板宽方向。此外,在图中,为了方便观看,有时省略了重复的附图标记。
如图1所示,制造装置10包括热精轧机列11、输送辊12、12、…、夹紧辊13、卷绕装置14、即刻骤冷装置20和热轧层流冷却装置40。另外,制造装置10在热精轧机列11的最终轧制设备11g的入口侧包括最终轧制设备入口侧温度测量装置45和板厚测量装置46。除此之外,在最终轧制设备11g中设置有钢板速度测量部件47,在即刻骤冷装置20的出口侧且紧接着夹紧辊13的后方设置有即刻骤冷装置出口侧温度测量装置48,在卷绕装置14的前方设置有卷绕温度测量装置49,并且,制造装置10还具有冷却控制装置50。此外,虽然省略图示和说明,但在比热精轧机列11的靠入口侧的位置配置有加热炉、粗轧机列等,而备齐用于进入到热精轧机列11中的钢板的条件。
大致像下述那样地制造热轧钢板。即,自加热炉抽出而被粗轧机列轧制至规定的厚度的粗型材(日文:粗バ一)连续地被热精轧机列11轧制至规定的厚度。然后,在即刻骤冷装置20内被快速地冷却。届时,进行由冷却控制装置50控制的冷却。然后,使上述规定厚度的钢板通过夹紧辊13,利用热轧层流冷却装置40将该钢板冷却至规定的卷绕温度,利用卷绕装置14卷绕成卷状。详细的制造方法稍后进行说明。
以下,对制造装置10进行详细的说明。图2是放大表示图1中设置有即刻骤冷装置20的部位的图。图2的(a)是放大表示即刻骤冷装置20的整体的图,图2的(b)是进一步重点表示最终轧制设备11g的附近的结构的图。
热精轧机列11的7台轧机(rolling mill)11a、…、11f、11g沿输送方向排列设置。各轧机11a、…、11f、11g是构成所谓的各轧制设备(stand)中的轧机,在最终成品中能满足所需的厚度、机械特性、表面品质等条件地设定压下率等轧制条件。在此,各轧制设备的压下率被设定为满足所制造的钢板应有的性能。在此,从以高压下率进行轧制而使奥氏体晶粒微细化并且使钢板累积轧制应变,从而谋求轧制后所获得的铁素体晶粒的微细化的观点出发,在作为最终轧制设备的轧制设备11g中要求压下率比常规的轧制高的压下率即15%~50%的压下率。
各轧制设备的轧机包括实际上夹着钢板进行压下的一对工作轧辊11aw、11aw、…、11fw、11fw、11gw、11gw和以外周与该工作轧辊接触的方式配置的一对支承辊11ab、11ab、…、11fb、11fb、11gb、11gb。此外,轧机具有将工作轧辊和支承辊包含在内侧、形成轧机的外壳并支承轧辊的壳体11ah、…、11fh、11gh。该壳体具有相对地竖立设置的竖立设置部11gr、11gr,该竖立设置部11gr、11gr以沿钢板板宽方向隔着所输送的钢板1的方式竖立设置。
在此,在图2的(a)中以L1表示的、工作轧辊11gw的旋转轴线中心和壳体竖立设置部11gr的出口侧端面之间的距离L1比工作轧辊11gw的半径r1大。因此,能够在相当于作为工作轧辊11gw的旋转轴线中心和壳体竖立设置部11gr的出口侧端面之间的距离L1与工作轧辊11gw的半径r1之差的L1-r1的部位如后述那样配置即刻骤冷装置20的一部分。即,能够将该即刻骤冷装置20的一部分以插入壳体11gh的内侧的方式设置。
输送辊12、12、…是沿输送方向输送钢板1的辊组。
夹紧辊13兼具脱水的作用,设置在即刻骤冷装置20的出口侧。由此,能够防止在即刻骤冷装置20内喷射的冷却水向钢板1的出口侧流出。此外,能够抑制即刻骤冷装置20中的钢板1的起伏,特别是能够提高钢板1的前端咬入卷绕装置14之前的时刻的钢板1的输送性。在此,夹紧辊13的辊当中的上侧的辊13a如图2的(a)所示那样能够上下移动。
卷绕装置14是将轧制后的钢板卷绕成卷状的装置。卷绕装置14能够使用公知的卷绕装置。
根据图2的(a)、图2的(b)可知,即刻骤冷装置20包括上表面供水部件21、21、…、下表面供水部件22、22、…、上表面引导件25、25、…和下表面引导件30、30、…。
上表面供水部件21、21、…是向钢板1的上表面侧供给冷却水的部件,包括冷却集管21a、21a、…、呈多列地设置在各冷却集管21a、21a、…上的导管21b、21b、…和安装在该导管21b、21b、…的顶端的冷却喷嘴21c、21c、…。
冷却集管21a是沿钢板板宽方向延伸的配管,该种冷却集管21a、21a、…沿输送方向排列。
导管21b、21b、…是自各冷却集管21a分支出的多个细配管,导管21b、21b、…的开口端部朝向钢板的上表面侧。导管21b、21b、…沿冷却集管21a的管长方向、即钢板板宽方向呈梳状地设有多个。
在各导管21b、21b、...的顶端安装有冷却喷嘴21c、21c、...。本实施方式的冷却喷嘴21c、21c、…是能够形成扇形的冷却水射流(例如5mm~30mm左右的厚度)的扁平型的喷嘴。图3、图4表示利用该冷却喷嘴21c、21c、…形成在钢板表面上的冷却水射流的示意图。图3是立体图。图4是概略地表示该射流碰撞到钢板表面时的碰撞形态的图。在图4中,白色圆圈所表示的是冷却喷嘴21c、21c、…的正下方的位置,粗线所表示的是冷却水射流的碰撞位置、形状。图3、图4一并表示了输送方向和钢板板宽方向。此外,图4的“…”部分意味着为了方便观看而省略了白色圆圈和粗线。
根据图3、图4可知,在本实施方式中,在相邻的喷嘴列中,以将冷却喷嘴21c、21c、…的钢板板宽方向的位置错开的方式配置,并且使相隔一列的喷嘴列的冷却喷嘴21c、21c、…的钢板板宽方向的位置相同,从而形成为所谓的交错状排列。
在本实施方式中,以使钢板表面的钢板板宽方向上的所有位置都能在一列喷嘴列中至少两次通过冷却水射流的方式配置了冷却喷嘴21c、21c…。即,所输送的钢板的某一点ST沿图4的直线箭头移动。届时,如在喷嘴列A通过两次(A1、A2)、在喷嘴列B通过两次(B1、B2)、在喷嘴列C通过两次(C1、C2)、…那样在各喷嘴列中使来自属于该喷嘴列的喷嘴的射流与上述点ST碰撞两次。为此,以使冷却喷嘴21c、21c、…的间隔PW、冷却水射流的碰撞宽度L和扭转角β之间满足
L=2PW/cosβ
的关系的方式配置了冷却喷嘴21c、21c、…。在本实施方式中,使钢板表面的钢板板宽方向上的所有位置两次通过冷却水射流,但本发明并不限定于此,也可以是通过3次以上。另外,从谋求钢板板宽方向上的冷却能力的均匀化这样的观点出发,在输送方向上相邻的喷嘴列中沿彼此相反的方向扭转冷却喷嘴21c、21c、…。
此外,由喷嘴的排列决定了与钢板的冷却相关的“均匀冷却宽度”。这在所配置的喷嘴组的性质上意味着所输送的钢板能够均匀冷却的钢板宽度方向的大小。具体而言,大多情况下与在钢板的制造装置中能制造的最大的钢板的宽度一致。具体而言例如图4中以RH表示的大小。
在此,在本实施方式中,说明了像上述这样在相邻的喷嘴列中沿彼此相反的方向扭转冷却喷嘴21c、21c、…的形态,但本发明未必限定于此,也可以是沿同一方向扭转所有冷却喷嘴21c、21c、…的形态。此外,扭转角(上述β)也没有特别限定,能够从所需的冷却能力、设备配置的紧凑性(日文:纳まり)等观点出发适宜确定。
此外,在本实施方式中,从上述优点的观点出发采用了使相邻的喷嘴列沿输送方向形成为交错状排列的形态,但本发明并不限定于此,也可以是将冷却喷嘴沿输送方向排列在直线上的形态。
供上表面供水部件21设置的位置、特别是要配置冷却喷嘴21c、21c、…的位置没有特别限定,但是优选在紧接着热精轧机列11中的最终轧制设备11g的后方,从该最终轧制设备11g的壳体11gh的内侧非常靠近该最终轧制设备11g的工作轧辊11gw地配置供上表面供水部件21设置的位置、特别是要配置冷却喷嘴21c、21c、…的位置。通过这样配置,能够在由热精轧机列11进行的轧制后即刻使钢板1骤冷,并且能够将钢板1的前端部稳定地引导到即刻冷却装置20中。在本实施方式中,根据图2可知,靠近工作轧辊11gw的冷却喷嘴21c、21c、…接近钢板1地配置。
而且,自各冷却喷嘴21c、21c、…的冷却水喷射口喷射的冷却水的喷射方向以铅垂方向作为基本方向,但是优选来自距最终轧制设备11g的工作轧辊11gw、11gw最近的冷却喷嘴21c、21c、…、冷却喷嘴22c、22c、…的冷却水的喷射与铅垂方向相比向工作轧辊11gw、11gw的方向倾斜。由此,能够进一步缩短钢板1被最终轧制设备11g压下后直到冷却开始的时间,也能够使因轧制而累积的轧制应变恢复的时间基本为零。因而,能够制造具有更加微细的组织的钢板。
下表面供水部件22、22、…是向钢板1的下表面侧供给冷却水的部件,包括冷却集管22a、22a、…、呈多列地设置在各冷却集管22a、22a、…上的导管22b、22b、…和安装在该导管22b、22b、…的顶端的冷却喷嘴22c、22c、…。下表面供水部件22、22、…与上述的上表面供水部件21、21、…相对地设置,下表面供水部件22、22、…的冷却水的喷射方向与上表面供水部件21、21、…不同,但结构与上表面供水部件21、21、…大致相同,因此这里省略说明。
如图3所示,在修正向上表面供水部件21、21、…供给的供水量的情况下,设于向冷却集管21a、21a、…供水的供水流路21e中的供水量调整装置21g接到来自即刻骤冷控制装置52(参照图1)的供水量修正指令,并进行适当的供水量的修正。此外,在修正供水压力的情况下,设于向冷却集管21a、21a、…供水的供水流路21e中的供水量调整装置21g接到来自即刻骤冷控制装置52的供水压力修正指令,并通过修正供水量,使得利用安装于冷却集管21a、21a、…的压力传感器21f测量到的压力值与指令的压力值一致,由此,进行适当的供水压力的修正。
另一方面,修正向下表面供水部件22、22、…供给的供水量和供水压力的情况也与上表面供水部件21、21、…相同。
接下来返回到图2,对上表面引导件25、25、…进行说明。上表面引导件25、25、…是配置在上表面供水部件21和所输送的钢板1之间,为防止在钢板1的前端通过时该钢板1的前端卡在导管21b、21b、…和冷却喷嘴21c、21c上而设的板状的构件。另一方面,在上表面引导件25、25、…上设有供来自上表面供水部件21的射流通过的流入孔。由此,来自上表面供水部件21的射流能通过该上表面引导件25、25、…到达钢板1的上表面,而进行适当的冷却。在此使用的上表面引导件25的形状没有特别限定,能够使用公知的上表面引导件。
上表面引导件25、25、…像图2所示那样地配置。在本实施方式中,使用3个上表面引导件25、25、25,这些上表面引导件25、25、25沿输送方向排列配置。任一个上表面引导件25、25、25均与冷却喷嘴21c、21c、…的高度方向位置相对应地配置。即,在本实施方式中,距最终轧制设备11g的工作轧辊11gw最近的上表面引导件25以最终轧制设备11g侧的端部较低、另一端侧较高的方式倾斜地配置。其他两个上表面引导件25、25距输送面(轧制线)具有规定的间隔地与该输送面(轧制线)大致平行地配置。
下表面引导件30是配置在下表面供水部件22和所输送的钢板1之间的板状的构件。由此,能防止特别是在钢板1通过该制造装置10时钢板1的最前端卡在下表面供水部件22、22、…和输送辊12、12、…上。另一方面,在下表面引导件30上设有供来自下表面供水部件22的射流通过的流入孔。由此,来自下表面供水部件22的射流能通过该下表面引导件30到达钢板1的下表面,而进行适当的冷却。在此使用的下表面引导件30的形状没有特别限定,能够使用公知的下表面引导件。
这样的下表面引导件30像图2所示那样地配置。在本实施方式中,使用了4个下表面引导件30、30、…,分别配置在输送辊12、12、12之间。任一个下表面引导件30、30、…均配置在相对于输送辊12、12、…的上端部不太低的高度。
在本实施方式中,说明了具有下表面引导件30的例子,但也可以未必设置下表面引导件。
在如以上那样的冷却水的供给过程中,对于具体的供水量,由必要的钢板的冷却热量适宜决定,没有特别限定。但是,如上述那样,从钢板组织的微细化的观点出发,轧制之后即刻骤冷是有效的,因此,优选以较高的流量密度进行冷却。例如从上述钢板的组织的微细化的观点出发,所供给的冷却水的流量密度能够列举10m3/(m2·分钟)~25m3/(m2·分钟)。另外,该流量密度是在钢板的单面上的流量密度,也可以是比10m3/(m2·分钟)~25m3/(m2·分钟)大的流量密度。作为冷却能力,优选在3mm厚的钢板中为600℃/秒以上。
返回到图1,继续对制造装置10进行说明。热轧层流冷却装置40是配置在夹紧辊13的后方的水冷的冷却装置,用于将钢板1冷却至卷绕温度。热轧层流冷却装置40与即刻骤冷装置20同样地具有上表面供水部件、下表面供水部件,以能够从上下表面两面冷却钢板1的方式构成。
热轧层流冷却装置40的上表面供水部件是向钢板1的上表面侧供给冷却水的部件,在此能够使用通常所应用的冷却部件。在这些冷却部件中,例如能够列举管状层流(pipe laminar)冷却装置,该装置包括层流喷嘴。
热轧层流冷却装置40的下表面供水部件是向钢板1的下表面侧供给冷却水的部件,在此能够使用通常所应用的冷却部件。在这些冷却部件中,例如能够列举喷射冷却装置,该喷射冷却装置具有用于形成圆锥形的射流的“实心圆锥形(full cone)喷嘴”。
也如图1所示,最终轧制设备入口侧温度测量装置45是在热精轧机列11的最终轧制设备11g的入口侧测量钢板1的表面温度的装置。在图1所示的本实施方式的制造装置10中,将一个最终轧制设备入口侧温度测量装置45设置在钢板的上表面侧或下表面侧,但也可以设置多个最终轧制设备入口侧温度测量装置。此时,优选将一些设置在上表面,另一些配置在下表面。由此,能够将作为后述的骤冷停止温度预测所使用的板厚方向温度分布初始值设定为上下非对称的分布,从而能够谋求预测的高精度化。
此外,最终轧制设备入口侧温度测量装置45只要是能够测量钢板1的表面温度的装置即可,可以是任意种类的装置,并不限于特定型式的装置。在本实施方式中,考虑到在精轧机列11的轧制设备之间使用冷却水的可能性,并为了减少由在此喷射的冷却水引起的测量误差,优选使用所谓的水柱式温度计。水柱式温度计是由日本特开2006-010130号公报等公开的那样包括配置在与钢板1相对的位置上的辐射温度计和用于在钢板1与该辐射温度计之间形成作为光波导路的水柱的水柱形成部件的温度计。然后,利用辐射温度计隔着该水柱来检测来自钢板1的表面的辐射光,由此,能够高精度地测量钢板1的表面温度。
最终轧制设备入口侧温度测量装置45所测量的钢板1的表面温度的测量结果被输入至后述的冷却控制装置50。
也如图1所示,板厚测量装置46是在热精轧机列11的最终轧制设备11g的入口侧测量钢板1的板厚的装置。板厚测量装置46只要是能够测量钢板1的厚度的装置即可,可以是任意种类的装置,并不限于特定型式的装置。但是,考虑到钢板1的厚度不足30mm,从该厚度范围内的测量精度等的观点出发,优选X射线厚度计。
板厚测量装置46所测量的钢板1的板厚的测量结果被输入至后述的冷却控制装置50。
也如图1所示,钢板速度测量部件47设置在热精轧机列11的最终轧制设备11g中,用于测量钢板1在最终轧制设备11g的入口侧的速度。钢板速度测量部件47只要是能够测量钢板1的速度的部件即可,可以是任意种类的部件。在本实施方式中,通过将前滑率乘以工作轧辊11gw、11gw的圆周速度,而获得钢板1的速度。钢板速度测量部件47所测量的钢板1的速度测量结果被输入至后述的冷却控制装置50。
即刻骤冷装置出口侧温度测量装置48是用于测量钢板在即刻骤冷装置20的出口侧的温度的装置,卷绕温度测量装置49是用于测量在卷绕装置14卷绕前的钢板温度的装置。这些即刻骤冷装置出口侧温度测量装置48和卷绕温度测量装置49只要是能够测量钢板1的表面温度的装置即可,可以是任意种类的传感器,并不限于特定型式的传感器。
冷却控制装置50包括骤冷停止温度预测装置51和即刻骤冷控制装置52。
骤冷停止温度预测装置51基于从最终轧机11g的入口侧的最终轧制设备入口侧温度测量装置45输入的钢板1的表面温度的测量值(FT’)、从板厚测量装置46输入的钢板1的板厚的测量值和从钢板速度测量部件47输入的钢板1的输送速度的测量值,包含使用了钢板1的传热模型的即刻骤冷装置20的骤冷在内来对骤冷停止温度进行预测运算,从而获得骤冷停止预测温度。这里所进行的运算内容的例子将在后述详细地说明。
在即刻骤冷控制装置52中,在钢板1的前端到达最终轧制设备入口侧温度测量装置45后直到钢板1的前端到达即刻骤冷装置出口侧温度测量装置48的期间里,即,直到钢板1的前端通过即刻骤冷装置20,即刻骤冷控制装置52对设定了的目标骤冷停止温度和由上述骤冷停止温度预测装置51计算出的骤冷停止预测温度是否一致进行判断,并且在不一致的情况下控制即刻骤冷装置20的冷却水量。
此外,在钢板1的前端到达即刻骤冷装置出口侧温度测量装置48之后,即,在钢板1的前端通过即刻骤冷装置20之后,控制即刻骤冷装置20的冷却水量和钢板的速度中的至少一个,使得设定了的目标骤冷停止温度与由即刻骤冷装置出口侧温度测量装置48测量到的测量温度一致。
利用具有以上那样的结构的制造装置10能够将钢板1控制至所希望的骤冷停止温度,从而制造具有预期组织的热轧钢板。
接下来,说明通过使用制造装置10来制造热轧钢板的方法的例子。这是通过改变即刻骤冷装置20的供水量而使骤冷停止预测温度与目标骤冷停止温度一致的例子。
到达热精轧机列11的最终轧制设备11g的入口侧的钢板1的表面温度、板厚和速度可分别由最终轧制设备入口侧温度测量装置45、板厚测量装置46和钢板速度测量部件47测量。骤冷停止温度预测装置51根据这些温度、板厚、速度、钢板的比热、密度等利用式(1)计算最终轧制设备11g的入口侧温度。式(1)是钢板1从最终轧制设备入口侧温度测量装置45直到最终轧制设备11g的过程中的温度下降量ΔT1,是由空冷引起的温度下降量ΔT1。
[式1]
在此,σ表示施蒂芬·波斯曼(Stefan-Bolzmann)常数(W/m2·K4),ε表示钢板1的辐射率,c表示钢板1的比热(J/kg·K),ρ表示钢板1的密度(kg/m3),h1表示在最终轧制设备11g轧制前的板厚(m),αA表示空冷过程中的传热系数(日文:熱伝達率)(W/m2·K)。此外,TS1是钢板1在该区间内的表面温度(℃),TA是气温(℃),t1是通过该区间的时间(秒)。
接着,根据最终轧制设备11g的工作轧辊11gw的温度、与工作轧辊11gw之间的接触时间、轧制力矩等利用式(2)、式(3)计算轧制设备出口侧温度。式(2)是在最终轧制设备11g中由钢板1与工作轧辊11gw之间的接触引起的温度下降量ΔT2。
[式2]
在此,c是钢板1的比热(J/kg·K),ρ是钢板1的密度(kg/m3),λ是钢板1的导热率(W/m·K)。此外,h2是在最终轧制设备11g轧制后的板厚(m),tR是钢板1与最终轧制设备11g的工作轧辊11gw接触的时间(s),TS2是钢板1与工作轧辊11gw接触过程中的表面温度(℃),TR是工作轧辊11gw的温度。
另一方面,式(3)是表示由最终轧制设备11g的轧制引起的温度上升量ΔT3的式子。
[式3]
在此,c是钢板1的比热(J/kg·K),ρ是钢板1的密度(kg/m3),η是加工热效率,G是轧制力矩(N·m)。此外,r是工作轧辊11gw的半径(m),w是钢板的板宽(m),h2是在最终轧制设备11g轧制后的板厚(m)。
接下来,根据最终轧制设备11g出口侧温度预测直到通过即刻骤冷装置20的温度。届时,需要设定即刻骤冷装置20中的冷却水量。因此,具体而言,像下述那样地进行温度预测。即,假设由即刻骤冷装置20的所有集管21a、21a、…、22a、22a、…供给的流量为包含0(空冷)在内的最小流量,通过使用式(4)、式(5)对从最终轧制设备出口直到通过即刻骤冷装置20的钢板进行温度预测计算。式(4)是由水冷引起的温度下降量ΔT4L,式(5)是由空冷引起的温度下降量ΔT4A。
[式4]
[式5]
在此,σ是施蒂芬·波斯曼常数(W/m2·K4),ε是钢板1的辐射率(-),c是钢板1的比热(J/kg·K),ρ是钢板1的密度(kg/m3)。此外,αA是空冷部的传热系数(W/m2·K),αR是即刻骤冷装置20的水冷过程中的传热系数(W/m2·℃),h2是在最终轧制设备11g轧制后的板厚(m)。TS4L是钢板1在即刻骤冷装置20的水冷部分的表面温度(℃),TS4A是钢板1在即刻骤冷装置20的空冷部分的表面温度(℃),TA是气温(℃),TL是冷却水温度(℃)。t4L是在即刻骤冷装置20中通过水冷部分的时间(秒),t4A是在即刻骤冷装置20中通过空冷部分的时间(秒)。
通过使用二分法等收敛计算方法,可以求得使由上述这样所获得的通过即刻骤冷装置20之后的温度预测值与目标骤冷停止温度一致这样的冷却水量。然后,将该骤冷停止温度预测装置51计算出的冷却水量发送至即刻骤冷控制装置52,并向即刻骤冷装置20发送流出已求出的设定流量这样的指令。
另外,作为使钢板1在通过即刻骤冷装置20之后的温度与目标骤冷停止温度一致的方法,除调整冷却水量之外,通过调整向即刻骤冷装置20供水的供水压力,也可以获得同样的效果。
利用以上的方法适当调整即刻骤冷装置20的冷却水量或供水压力,使得骤冷停止温度预测装置51预测到的骤冷停止预测温度与目标骤冷停止温度一致,能够高精度地控制骤冷停止温度。
而且,在钢板1的前端到达即刻骤冷装置出口侧温度测量装置48之后,通过由即刻骤冷控制装置52以目标骤冷停止温度与由即刻骤冷装置出口侧温度测量装置48测量的测量温度一致的方式对即刻骤冷装置20的冷却水量或供水压力进行反馈控制,即使在骤冷停止温度预测装置51所预测到的骤冷停止预测温度中产生预测误差也能够修正该预测误差,从而能够在钢板1的全长范围内高精度地控制骤冷停止温度。
在上述的例子中,通过调整即刻骤冷装置20的冷却水量或供水压力,使得骤冷停止预测温度与目标温度一致,但将即刻骤冷装置20的冷却水量或供水压力设为恒定,而通过调整轧制速度,也能够控制骤冷停止温度。一般而言,与调整冷却装置的冷却能力的阀的响应特性(流量的调整)相比,调整轧制速度的轧制电动机的响应特性较高,因此,调整轧制速度在骤冷停止温度的控制性能方面较佳。但是,为了调整轧制速度而需要同时调整热精轧机列11所有的轧制速度等,这样的轧制技术的难度较高。
在调整冷却水量的方法中,说明了在钢板前端到达即刻骤冷装置出口侧温度测量装置48之后反馈控制即刻骤冷装置20的冷却水量的方法,但在调整轧制速度的方法中,也能够以使由即刻骤冷装置出口侧温度测量装置48测量的测量温度与目标骤冷停止温度一致的方式对轧制速度进行反馈控制。具体而言,如果测量温度比目标温度高,则向低速侧调整轧制速度,如果测量温度比目标温度低,则向高速侧调整轧制速度,由此,对轧制速度进行调整即可。
图5是用于说明第二实施方式的热轧钢板的制造装置110(以下有时记作“制造装置110”)的示意图,是相当于图1的图。制造装置110在冷却控制装置150方面与制造装置10不同,其他结构与制造装置10相同,因此对相同的结构标注相同的附图标记并且省略说明。
冷却控制装置150包括骤冷停止温度·卷绕温度预测装置151和即刻骤冷·热轧层流冷却控制装置152。
骤冷停止温度·卷绕温度预测装置151基于从最终轧制设备11g的入口侧的最终轧制设备入口侧温度测量装置45输入的钢板1的表面温度的测量值(FT’)、从板厚测量装置46输入的钢板1的板厚的测量值和从钢板速度测量部件47输入的钢板1的输送速度的测量值来对使用了钢板1的传热模型的即刻骤冷装置20和热轧层流冷却装置40的骤冷停止温度、卷绕温度进行预测计算,从而获得各自的预测值。这里的运算内容的例子将在后述详细地说明。
在即刻骤冷·热轧层流冷却控制装置152中,在钢板1的前端到达最终轧制设备入口侧温度测量装置45后直到钢板1的前端到达即刻骤冷装置出口侧温度测量装置48的期间里,该即刻骤冷·热轧层流冷却控制装置152对设定了的目标骤冷停止温度和由上述骤冷停止温度·卷绕温度预测装置151计算出的骤冷停止预测温度是否一致进行判断,并且在不一致的情况下控制即刻骤冷装置20的冷却水量。此外,在钢板1的前端到达即刻骤冷装置出口侧温度测量装置48之后,控制即刻骤冷装置20的冷却水量和/或钢板1的速度,使得设定了的目标骤冷停止温度与由即刻骤冷装置出口侧温度测量装置48测量的测量温度一致。
而且,在即刻骤冷·热轧层流冷却控制装置152中,在直到钢板1的前端到达卷绕温度测量装置49的期间里,该即刻骤冷·热轧层流冷却控制装置152对设定了的目标卷绕温度与由上述骤冷停止温度·卷绕温度预测装置151计算出的卷绕预测温度是否一致进行判断,并且在不一致的情况下,控制热轧层流冷却装置40的冷却水量。此外,在钢板1的前端到达卷绕温度测量装置49之后,控制热轧层流冷却装置40的冷却水量和钢板1的速度中的至少一个,使得设定了的目标卷绕温度与由卷绕温度测量传感器49测量的测量温度一致。
利用具有以上那样的结构的制造装置110能够控制至所希望的骤冷停止温度、卷绕温度,从而制造具有预期组织的热轧钢板。
接下来,说明通过使用制造装置110来制造热轧钢板的方法的例子。这是通过改变即刻骤冷装置20和热轧层流冷却装置40的供水量而使骤冷停止预测温度和卷绕预测温度分别与目标骤冷停止温度和目标卷绕温度一致的例子。
到达最终轧制设备11g的入口侧的钢板1的表面温度、板厚和速度可分别由最终轧制设备入口侧温度测量装置45、板厚测量装置46和钢板速度测量部件47测量。骤冷停止温度·卷绕温度预测装置151基于这些温度、板厚、速度等利用上述式(1)计算最终轧制设备11g的入口侧温度。
接着,根据最终轧制设备11g的工作轧辊的温度、与轧辊之间的接触时间、轧制力矩等利用上述式(2)、式(3)计算轧制设备出口侧温度。
接下来,根据最终轧制设备11g出口侧温度预测直到通过即刻骤冷装置20的温度。届时,需要设定即刻骤冷装置20中的冷却水量。因此,具体而言,像下述那样地进行温度预测。即,假设由即刻骤冷装置20的所有集管21a、21a、…、22a、22a、…供给的流量为包含0(空冷)在内的最小流量,通过使用上述式(4)、式(5)对从最终轧制设备出口直到通过即刻骤冷装置20的钢板1进行温度预测计算。
通过使用二分法等收敛计算方法,可以求得使由上述这样所获得的通过即刻骤冷装置20之后的温度预测值与目标骤冷停止温度一致这样的冷却水量。然后,将该骤冷停止温度·卷绕温度预测装置151计算出的冷却水量发送至即刻骤冷·热轧流层冷却控制装置152,并向即刻骤冷装置20发送流出已求出的设定流量这样的指令。
另外,作为使钢板1在通过即刻骤冷装置20之后的温度与目标骤冷停止温度一致的方法,除调整冷却水量之外,通过调整向即刻骤冷装置20供水的供水压力,也能够获得同样的效果。
在本实施方式中,再接着根据由即刻骤冷装置出口侧温度测量装置48测量的测量温度预测直到通过热轧层流冷却装置40的温度。此时,需要设定热轧层流冷却装置40的冷却水量。首先,假设由热轧层流冷却装置40内的所有的冷却集管供给的供水量为包含0(空冷)在内的最小流量,通过使用式(6)、式(7)对从即刻骤冷装置出口侧温度测量装置48直到通过热轧层流冷却装置40的钢板进行温度预测计算。式(6)是由水冷引起的温度下降量ΔT5L,式(7)是由空冷引起的温度下降量ΔT5A。
[式6]
[式7]
在此,σ是施蒂芬·波斯曼常数(W/m2·K4),ε是钢板1的辐射率(-),c是钢板1的比热(J/kg·K),ρ是钢板1的密度(kg/m3)。此外,αA是空冷部的传热系数(W/m2·K),αL是热轧层流冷却装置40的水冷过程中的传热系数(W/m2·℃),h2是在最终轧制设备11g轧制后的板厚(m)。TS5L是钢板1在热轧层流冷却装置40的水冷部分的表面温度(℃),TS5A是钢板1在热轧层流冷却装置40的空冷部分的表面温度(℃),TA是气温(℃),TL是冷却水温度(℃)。t5L是在热轧层流冷却装置40中通过水冷部分的时间(秒),t5A是在热轧层流冷却装置40中通过空冷部分的时间(秒)。
然后,计算在通过热轧层流冷却装置40时的温度预测值,并通过使用二分法等收敛计算方法,以使该温度预测值与目标卷绕温度一致的方式求得热轧层流冷却装置40的冷却水量。将该骤冷停止温度·卷绕温度预测装置151计算出的热轧层流冷却装置40的冷却水量发送至即刻骤冷·热轧流层冷却控制装置152,并向热轧层流冷却装置40发送流出已求出的设定流量这样的操作指令。
利用以上的方法适当调整即刻骤冷装置20的冷却水量和热轧层流冷却装置40的冷却水量,能够高精度地控制骤冷停止温度和卷绕温度。
在钢板1的前端到达即刻骤冷装置出口侧温度测量装置48之后,即刻骤冷·热轧流层冷却控制装置152以目标骤冷停止温度与由即刻骤冷装置出口侧温度测量装置48测量的测量温度一致的方式对即刻骤冷装置20的冷却水量进行反馈控制。而且,在钢板1的前端到达卷绕温度测量装置49之后,即刻骤冷·热轧流层冷却控制装置152以目标卷绕温度与由卷绕温度测量装置49测量的测量温度一致的方式对热轧层流冷却装置40的冷却水量进行反馈控制。由此,即使在骤冷停止温度·卷绕温度预测装置151所预测到的骤冷停止预测温度、卷绕预测温度中产生预测误差,也能够遍及钢板1的全长且高精度地控制骤冷停止温度和卷绕温度。
像在第一实施方式中说明了的那样,在本实施方式中,也可以将即刻骤冷装置20的冷却水量设为恒定,通过调整轧制速度来控制骤冷停止温度,使得即刻骤冷装置出口侧温度测量装置48的测量温度与目标骤冷停止温度一致。
但是,此时,如果以由即刻骤冷装置出口侧温度测量装置48测量的测量温度与目标温度一致的方式对轧制速度进行反馈控制,则卷绕温度由于轧制速度的变化也发生变化。因而,为了使由卷绕温度测量装置49测量的测量温度与目标卷绕温度一致,要利用即刻骤冷·热轧流层冷却控制装置152对热轧层流冷却装置40的冷却水量进行控制。
以上,利用与现阶段实践的且认为是优选的实施方式相关联地说明了本发明,但须理解为本发明并不限定于本发明说明书中所公开的实施方式,能够在不违反可根据权利要求书和说明书整体获知的发明的主旨或思想的范围内进行适当的改变,且与那些改变同时产生的热轧钢板的制造装置和热轧钢板的制造方法也包含在本发明的保护范围内。
附图标记说明
1、钢板;10、热轧钢板的制造装置;11、热精轧机列;11g、最终轧制设备;11gh、壳体;11gr、(壳体)竖立设置部(侧壁);11gw、工作轧辊;12、输送辊;13、夹紧辊;14、卷绕装置;20、即刻骤冷装置;21、上表面供水部件;21a、冷却集管;21b、导管;21c、冷却喷嘴;22、下表面供水部件;22a、冷却集管;22b、导管;22c、冷却喷嘴;25、上表面引导件;30、下表面引导件;40、热轧层流冷却装置;45、最终轧制设备入口侧温度测量装置;46、板厚测量装置;47、钢板速度测量部件;48、即刻骤冷装置出口侧温度测量装置;49、卷绕温度测量装置;50、冷却控制装置;51、骤冷停止温度预测装置;52、即刻骤冷控制装置;110、热轧钢板的制造装置(钢板速度测量部件);150、冷却控制装置;151、骤冷停止温度·卷绕温度预测装置;152、即刻骤冷·热轧流层冷却控制装置。