TWI432269B - 熱軋鋼板之冷卻裝置及冷卻方法、以及熱軋鋼板之製造裝置及製造方法 - Google Patents

Description

熱軋鋼板之冷卻裝置及冷卻方法、以及熱軋鋼板之製造裝置及製造方法

本發明係關於熱軋鋼板之冷卻裝置及冷卻方法、以及製造裝置及製造方法。本發明，尤其是，與適合使用於製造具有超微細結晶粒之熱軋鋼板的熱軋鋼板之冷卻裝置、冷卻方法、及製造裝置、以及具有超微細結晶粒之熱軋鋼板之製造方法相關。

汽車用及構造材等所使用之鋼材，要求具有優良之強度、加工性、韌性等機械特性，為了綜合地提高該等機械特性，熱軋鋼板之結晶粒的微細化係有效的方法。所以，大家都在硏發以得到具有微細結晶粒之熱軋鋼板為目的的製造方法。此外，若能使結晶粒微細化，即使減少合金元素之添加量，亦可製造具備優良機械性質之高強度熱軋鋼板。

熱軋鋼板之結晶粒的微細化方法，於熱軋輥軋之尤其是後段，進行高壓下輥軋，使沃斯田鐵粒微細化且使輥軋變形累積於粒內，冷卻後(或變態後)得到肥粒鐵粒之微細化的方法等，係大家所熟知。其次，從抑制沃斯田鐵粒之再結晶及復原、及促進肥粒鐵變態之觀點而言，於輥軋後之短時間使鋼板冷卻至特定溫度以下(例如，720℃以下)，係有效的方法。亦即，為了製造具有微細結晶粒之熱軋鋼板，於熱軋輥軋之後，設置可比傳統更快冷卻之冷卻裝置來進行輥軋後之鋼板急冷，係有效的方法。

可以製造具有微細結晶粒之熱軋鋼板的技術、或適合用以製造具有微細結晶粒之熱軋鋼板的技術，如上所示。例如，專利文獻1係其特徵為對由含有C：0.01~0.3質量%之碳鋼或低合金鋼所構成之鋼板或板鋼進行多路徑熱軋輥軋來製造熱軋鋼板的方法，最終輥軋路徑於Ar₃ 點以上之溫度結束，其後，於0.4秒以內冷卻至720℃以下的超微細結晶粒熱軋鋼板之製造方法。此外，專利文獻2記載之技術，係於鋼板搬運方向依序配置熱軋輥軋機列之最終軋台、第1冷卻裝置、第2冷卻裝置、以及捲取裝置且於第1冷卻裝置與第2冷卻裝置之間配設著非冷卻區域之熱軋鋼板之製造設備，第1冷卻裝置具備於鋼板之被冷卻面形成帶狀或長圓狀之噴流衝擊域的噴嘴、及用以堰止從該噴嘴所噴射之冷卻水的堰止滾輪，最終軋台之滾輪與堰止滾輪間之區域形成冷卻水之水坑且被搬運至第1冷卻裝置內之鋼板係浸漬於水坑之冷卻水中之方式來配設堰止滾輪。此外，專利文獻3之鋼板之熱軋輥軋設備，係配置著使鋼板一邊通過接近進行熱軋輥軋之輥軋機之入側或/及出側之輥軋機的位置，一邊對鋼板上面供應冷卻水之冷卻設備，該冷卻設備，於以輥軋機之工作輥堰止供應給鋼板後之冷卻水的位置，具有具對鋼板上面朝輥軋機側以磁傾角30°~60°噴射棒狀冷卻水之噴嘴的集流管。其次，專利文獻3記載著，為了避免冷卻水分散而成為非棒狀且無法產生堰止冷卻水之作用的情形，上噴嘴之前端與軋製線之距離應為500mm~1800mm。

[專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2005-213595號公報

[專利文獻2]日本特許第4029865號公報

[專利文獻3]日本特開2007-61838號公報

依據專利文獻1所示之技術，因為係將溫度為Ar₃ 點以上之鋼板，於最終輥軋路徑結束後之0.4秒以內冷卻至720℃，故可製造超微細結晶粒(例如，平均粒徑為2μm以下之結晶粒、以下相同)之熱軋鋼板。然而，專利文獻1並未揭示，於最終輥軋路徑結束至0.4秒以內將鋼板冷卻至720℃之冷卻裝置的詳細構成。此外，依據專利文獻2所揭示之技術，因為使鋼板浸漬在形成於熱軋輥軋機列之最終軋台之滾輪與堰止滾輪間之區域的冷卻水水坑，應可提高熱軋鋼板之冷卻能率。此處，製造具有超微細結晶粒之熱軋鋼板時所必要之急冷，如專利文獻1上所示，係至少400℃/s以上之冷卻速度，所以，要求對鋼板以核沸騰冷卻進行急冷。然而，如專利文獻2所示，積極地形成冷卻水之水坑來冷卻鋼板，很難將衝擊鋼板表面之冷卻水的衝擊壓力增大至可進行核沸騰冷卻之程度，為了製造具有超微細結晶粒之熱軋鋼板，存在著進一步進行技術改良的課題。此外，製造具有超微細結晶粒之熱軋鋼板時所必要之急冷時，必須使衝擊鋼板表面之冷卻水之衝擊壓力達到特定值以上，相對於此，專利文獻3所示之技術時，只針對供應給鋼板之棒狀冷卻水的噴射角度進行規定。此外，專利文獻3時，對鋼板噴射之冷卻水因為會流至鋼板與工作輥接觸之部位，故可對該部位立即進行冷卻，然而，衝擊後在鋼板上流動之冷卻水無法進行充份之急冷，該部分之冷卻幾乎無法期望超微細結晶粒之形成。所以，單純利用該技術，有難以製造具有超微細結晶粒之熱軋鋼板的問題。

所以，本發明之課題，係在提供可製造具有超微細結晶粒之熱軋鋼板且可提高冷卻水使用效率之熱軋鋼板之冷卻裝置及熱軋鋼板之冷卻方法、以及熱軋鋼板之製造裝置及熱軋鋼板之製造方法。

本發明人等，進行具有超微細結晶粒之熱軋鋼板(以下，亦稱為「超微細粒鋼」)之製造相關硏究調査，而得到以下之發現。

(1)如第11圖所示，於Ar₃ 點以上之溫度域進行輥軋後，於0.2秒以內完成冷卻至720℃時，可以使結晶粒更為微細化。

(2)為了使Ar₃ 點以上之例如820℃至720℃之降低100℃的冷卻，於輥軋後之0.2秒以內結束，例如，必須以500℃/s以上之平均冷卻速度進行急冷，最好實施600℃/s以上之冷卻速度的急冷。此處，於熱軋輥軋機列之最終軋台之下壓點(係指接觸輥軋之鋼板上面之工作輥的下死點、及接觸輥軋之鋼板下面之工作輥的上死點，以下相同)至該最終軋台之牌坊立柱出側為止之區域(以下，亦稱為「軋台內區域」)之鋼板搬運方向長度為L1、軋台內區域之可急速冷卻區間之鋼板搬運方向長度為L2、該區間之冷卻速度為Z1、軋台內區域之難以急速冷卻區間之鋼板搬運方向長度為L3、該區間之冷卻速度為Z2時，以{L2×Z1+L3×Z2}/L1表示之冷卻速度係平均冷卻速度。以600℃/s之冷卻速度進行鋼板冷卻時，使鋼板溫度降低100℃所需要之時間為0.167秒。所以，為了在0.2秒以內結束冷卻，必須在輥軋後0.033秒以內開始冷卻。例如，使鋼板以10m/s之速度移動時，0.033秒所移動之距離為0.33m。所以，輥軋後之急冷，應於熱軋輥軋機列之最終軋台之相當於工作輥之半徑位置以內開始，且至少於熱軋輥軋機列之最終軋台內大致連續實施急冷。

(3)例如，鋼板之輥軋速度為10m/s時，鋼板於0.2秒間移動之距離為2m。此外，一般熱軋輥軋機列之最終軋台之下壓點至該最終軋台之牌坊立柱出側為止之距離亦為約2m。所以，必要之急速冷卻，必須大致於最終軋台內進行。然而，於以極接近下壓點之位置為代表之下壓點至最終軋台之牌坊立柱出側為止之間，亦存在著難以實施急速冷卻之部分。所以，若亦考慮存在著難以實施急速冷卻之部分，必須提高可急速冷卻範圍(係指從下壓點至軋台出側為止之區域扣除難以實施急速冷卻之部分，以下相同)之冷卻速度，確保最終軋台之下壓點至最終軋台之牌坊立柱出側為止之區域之必要平均冷卻速度。

(4)對鋼板噴射之冷卻水衝擊鋼板之壓力(面壓)係與鋼板之冷卻速度相關(參照第6圖)，藉由增大冷卻水衝擊鋼板之壓力，可以增加鋼板之冷卻速度。為了製造超微細粒鋼，必須對鋼板噴射高壓噴射水，來對鋼板實施核沸騰冷卻。

此外，以冶金學的角度而言，應於輥軋後0.2秒以內及早開始進行冷卻，應於比最終軋台之下壓點更近之位置就開始進行冷卻。同樣地，應於接近最終軋台之下壓點附近之位置進行更強之冷卻。發明人等，針對接近最終軋台之下壓點之部分，亦即，尤其是於相當於工作輥之半徑位置以內進行較強之冷卻，對於結晶粒之微細化的影響進行調査。具體而言，改變相當於工作輥之半徑位置以內與其後至牌坊立柱出側為止之間的冷卻條件來進行輥軋、冷卻試驗，並對所得到之鋼板之肥粒鐵組織之結晶粒徑進行調査。該調査時，下壓點至牌坊立柱出側為止之距離為1.8m、工作輥半徑為0.35m、噴射之冷卻水直接衝擊鋼板之部位之最上游側之點(以下，稱為「冷卻開始點」)為從下壓點開始0.15m、通板速度為10m/s、鋼板之板厚為3mm。此外，冷卻水之供水壓力，於冷卻集流管部為1.5MPa。只摘取能達到結晶粒徑目標之2μm以下之條件，結果如表1所示。

表1中，用以表示相當於工作輥之半徑位置以內之區域(以下，亦稱「區域1」)之附標為「1」、用以表示至以下之牌坊立柱出側為止之區域(以下，亦稱為「區域2」)之附標為「2」，各區域之冷卻速度為V1、V2、冷卻水對鋼板之衝擊壓力為P1、P2、冷卻水之流量密度為W1、W2。此外，用以表示冷卻開始點(0.15m)至牌坊立柱出側(1.8m)為止之區域(以下，亦稱為「全冷卻域」)之附標為「m」，同時附記著全冷卻域之平均值(Vm、Pm、Wm)。如第6圖所示，冷卻速度V與衝擊壓P係相關，為了得到高冷卻速度，必須有高衝擊壓。此外，集流管內之冷卻水壓力(1.5MPa)為一定之條件下，為了得到高衝擊壓，必須要有高冷卻水噴射速度。用以取代該噴射速度之數值，就是單位面之流量，亦即，流量密度W。若所噴射之冷卻水之鋼板寬度方向長度為一定，因為冷卻面積也是一定，流量密度W也就是所使用之冷卻水量的指標，也是供應冷卻水之泵之必要能量的比較指標。

如表1所示，相對於以V1=V2之方式實施冷卻之試驗No.1，使全冷卻域之平均冷卻速度Vm保持於與試驗No.1相同之615℃/s附近而使V1大於V2之試驗No.2與No.3，增加結晶粒之微細化的效果，而得到比試驗No.1更細之肥粒鐵粒徑。此外，相對於試驗No.3，於試驗No.4與試驗No.5時，使V1保持一定之1600℃/s而降低V2，結晶粒微細化效果雖然會降低但其平均冷卻速度為404℃/s之試驗No.5之條件下，亦証實可得到2μm以下之目標粒徑。將試驗No.1、試驗No.4、以及試驗No.5進行比較，大致可得到相同程度之結晶粒微細化效果，試驗No.4與試驗No.5之Wm小於試驗No.1之Wm，整體而言，以較少之冷卻水量卻可以優良效率達成細粒化(可以提高冷卻水之使用效率)。進一步增大V1，可以提高結晶粒微細化效果及提高冷卻水之使用效率，然而，區域1之局部流量密度過高時，將導致輥軋機內之冷卻水排出的問題，滯留水會削減冷卻水朝鋼板噴射之衝擊力，結果，可能無法使V1增加。所以，考慮輥軋機內之排水性等時，流量密度W1之上限值應為20m³ /m² ‧min程度，而與其相對應之板厚3mm之冷卻速度V1上限應為1600℃/s程度。

本發明係依據上述發現來完成，其要旨如下所示。

以下，針對本發明進行說明。此外，為了容易理解本發明，附錄圖式之參照符號附記括弧，然而，本發明並未受限於圖示之形態。

本發明之第1形態的熱軋鋼板之冷卻裝置，係配置於比熱軋輥軋機列(11)之最終軋台(11g)內之下游側，具備具可朝於軋製線被搬運之鋼板(1)表面噴射高壓噴射水之方式配設的複數噴嘴(21a、21a、...、22a、22a、...)之集流管(21、22)之熱軋鋼板之冷卻裝置(20)，其特徵為，利用對存在於最終軋台之相當於工作輥之半徑位置以內之鋼板表面衝擊高壓噴射水來進行冷卻之鋼板表面平均冷卻速度為V1、對存在於最終軋台之相當於工作輥之半徑位置與最終軋台之牌坊立柱出側間之鋼板表面衝擊高壓噴射水來進行冷卻之鋼板表面平均冷卻速度為V2時，V1≧V2，而且，對存在於最終軋台內之冷卻開始點與最終軋台之牌坊立柱出側間之鋼板表面衝擊高壓噴射水來進行冷卻之鋼板表面平均冷卻速度Vm為400℃/s以上。

此處，「下游側」係指鋼板(1)之搬運方向之下游側。此外，「高壓噴射水」係指具有可對鋼板(1)進行核沸騰冷卻之壓力的噴流水。此外，「最終軋台之相當於工作輥之半徑位置」係如第4圖所示，從進行輥軋之鋼板(1)與最終軋台之工作輥(11gw、11gw)接觸之部位(更具體而言，係接觸鋼板(1)上面之工作輥(11gwu)之下死點、及接觸鋼板(1)下面之工作輥(11gwd)之上死點。以下，亦將該部位稱為「下壓點」)於鋼板(1)之搬運方向下游側距離最終軋台之工作輥(11gw、11gw)之半徑份的位置。此外，「存在於最終軋台之相當於工作輥之半徑位置以內之鋼板表面」係指存在於最終軋台之相當於工作輥之半徑位置與下壓點之間(存在於比 最終軋台之相當於工作輥之半徑位置更靠近下壓點側)之鋼板(1)表面(上面及下面)。此外，「鋼板表面之平均冷卻速度」係指針對例如後面所述之計算高壓噴射水之鋼板面衝擊壓力之鋼板搬運方向平均值之垂直分力時所考慮之複數平行四邊形區域分別計算所得之冷卻速度的平均值。此外，「V1」係指將存在於最終軋台之相當於工作輥之半徑位置以內之鋼板上面(或下面)以上述平行四邊形區域區分成複數區，並針對各平行四邊形區域計算所得之冷卻速度的平均值。此時，最接近工作輥之區域之上游側境界，係高壓噴射水直接衝擊鋼板之部位之最上游側，亦即，最接近下壓點之點(冷卻開始點)。以最接近滾輪來設置高壓噴射噴灑時，相當於噴嘴噴射孔之中心至滾輪圓周之切線到達鋼板之點。此外，「最終軋台之牌坊立柱出側」係指最終軋台之牌坊立柱(11gh)之外面(鋼板搬運方向下游側之外面)。此外，「V2」係指將存在於最終軋台之相當於工作輥之半徑位置與最終軋台之牌坊立柱出側間之鋼板上面(或下面)以上述平行四邊形區域區分成複數區，並針對各平行四邊形區域計算所得之冷卻速度的平均值。此外，「Vm」係指將存在於最終軋台內之冷卻開始點與最終軋台之牌坊立柱出側間之鋼板上面(或下面)以上述平行四邊形區域區分成複數區，並針對各平行四邊形區域計算所得之冷卻速度的平均值。

本發明之第2形態，對存在於最終軋台之相當於工作輥之半徑位置以內之鋼板表面衝擊之高壓噴射水之鋼板面 衝擊壓力之鋼板搬運方向平均值之垂直分力為P1、對存在於最終軋台之相當於工作輥之半徑位置與最終軋台之牌坊立柱出側間之鋼板表面衝擊之高壓噴射水之鋼板面衝擊壓力之鋼板搬運方向平均值之垂直分力為P2時，P1≧P2，而且，對存在於最終軋台內之冷卻開始點與最終軋台之牌坊立柱出側間之鋼板表面衝擊之高壓噴射水之鋼板面衝擊壓力之鋼板搬運方向平均值之垂直分力Pm應為2.7kPa以上。

此處，「高壓噴射水之鋼板面衝擊壓力之鋼板搬運方向平均值之垂直分力」係指鋼板寬度方向之任意位置，例如，寬度方向之中央部，沿著鋼板搬運方向之線段測量或計算鋼板表面所承受之高壓噴射水之衝擊壓力，並以特定區域進行平均化之垂直分力(以下，亦稱為「平均衝擊壓」或「平均衝擊壓力」)。為了於板寬度方向均一地冷卻鋼板，應使鋼板寬度方向之全部區域之該鋼板搬運方向平均值之垂直分力相等。至少以考慮具有相當於噴嘴間距之寬度的面而言，線段所求取之鋼板面衝擊壓力之垂直分力應相等。所以，求取上述鋼板搬運方向平均值之垂直分力時，應針對併列於鋼板搬運方向之各噴嘴列來求取受取一個噴嘴之鋼板面的平均衝擊壓力，亦可針對鋼板搬運方向來進行平均化(參照第4圖及第9圖)。噴嘴為平噴灑噴嘴時，本發明如第7圖所示，鋼板寬度方向之噴嘴間距為A、鋼板之搬運方向之噴嘴間距亦即集流管間隔為B時，承受到1個噴嘴之鋼板面之平均衝擊壓力，可以利用將衝 擊面積以A×B所表示之平行四邊形區域之冷卻水之力(衝擊力)除以該平行四邊形之面積A×B之方式來計算。另一方面，噴嘴為柱狀噴嘴時，亦相同，鋼板之板寬度方向之噴嘴間距為A、鋼板之搬運方向之噴嘴間距為B時，承受到1個噴嘴之鋼板面之平均衝擊壓力，可以利用將衝擊面積以A×B所表示之平行四邊形區域之高壓噴射水之力(衝擊力)除以該平行四邊形區域之面積A×B來計算。此外，「Pm」係指將存在於最終軋台內之冷卻開始點與最終軋台之牌坊立柱出側間之鋼板上面(或下面)以上述平行四邊形區域區分成複數區，並針對各平行四邊形區域計算所得之平均衝擊壓力的平均值。

此外，上述本發明之第1形態及上述本發明之第2形態時，朝存在於最終軋台之相當於工作輥之半徑位置以內之鋼板表面噴射之高壓噴射水的單位面積水量為W1、朝存在於最終軋台之相當於工作輥之半徑位置與最終軋台之牌坊立柱出側間之鋼板表面噴射之高壓噴射水的單位面積水量為W2時，應為W1≧W2。

此處，「單位面積」，若導出水量W1時之面積與導出水量W2時之面積相同，則無特別限制。該「單位面積」，例如，可以使用導出高壓噴射水之鋼板面衝擊壓力之鋼板搬運方向平均值之垂直分力時所使用之平行四邊形面積等。

此外，上述本發明之第1形態時，配置於最接近最終軋台之工作輥之位置的噴嘴之高壓噴射水噴射口與鋼板之 距離為D1、配置於最接近最終軋台之牌坊立柱出側之位置的噴嘴之高壓噴射水噴射口與鋼板之距離為D2時，應為D1≦D2。

此外，上述本發明之第1形態之構成時，應於從最終軋台之相當於工作輥之半徑位置以內至最終軋台之牌坊立柱出側為止之區間，從噴嘴朝向鋼板之上面及下面對鋼板之搬運方向連續噴射高壓噴射水。

此處，「從最終軋台之相當於工作輥之半徑位置以內」係指對存在於最終軋台之相當於工作輥之半徑位置與下壓點間(最終軋台之相當於工作輥之半徑位置更靠近下壓點側)之鋼板(1)上面及下面，供應從噴嘴(21a、21a、...、22a、22a、...)噴射之高壓噴射水。連續噴射高壓噴射水之區間之嚴格開始點，係於相當於工作輥之半徑位置以內高壓噴射水直接衝擊鋼板之部位的最上游側，亦即，接近下壓點之點。將噴射高壓噴射水之噴嘴設置於最接近最終軋台之工作輥時，噴嘴之噴射孔之中心至工作輥之表面之切線到達鋼板表面之點，相當於連續噴射高壓噴射水之區間的嚴格開始點。此外，「最終軋台之牌坊立柱出側」係指最終軋台之牌坊立柱(11gh)之外面(鋼板搬運方向下游側之外面)。此外，「從噴嘴連續朝鋼板搬運方向噴射高壓噴射水之構成」係指以特定間隔配置於鋼板(1)之搬運方向的複數噴嘴(21a、21a、...、22a、22a、...)可朝向鋼板(1)上面及下面連續噴射高壓噴射水之構成。

此外，上述本發明之第1形態時，上述區間之高壓噴射水之鋼板面衝擊壓力之鋼板搬運方向平均值的垂直分力，於上面及下面，應為3.5kPa以上。

此外，上述本發明之第1形態時，噴嘴(21a、21a、...、22a、22a、...)應為平噴灑噴嘴。

此外，上述本發明之第1形態時，冷卻裝置(20)之鋼板寬度方向兩端面與最終軋台(11g)之鋼板寬度方向兩端面之間，應確保可排出冷卻水之空間。

此處，「冷卻裝置(20)之鋼板寬度方向兩端面」係指鋼板(1)寬度方向兩端側之冷卻裝置(20)的外面。此外，「最終軋台(11g)之鋼板寬度方向兩端面」係指鋼板(1)之寬度方向兩端側之最終軋台之牌坊立柱(11gh)的內面。

此外，上述本發明之第1形態時，配設於鋼板(1)上面側之集流管(21)及噴嘴(21a、21a、...)及配設於該噴嘴與軋製線間之上面導引部(23)應為一體構成。

此處，「上面導引部(23)」係指以防止於最終軋台(11g)進行輥軋之鋼板(1)衝擊最終軋台之工作輥(11gwu)及冷卻裝置(20)之噴嘴(21a、21a、...)等為目的，而設置於鋼板(1)上面側之冷卻裝置(20)的構件。

此外，上述本發明之第1形態時，配設於鋼板(1)下面側之集流管(22)及噴嘴(22a、22a、...)及配設於該噴嘴與軋製線間之下面導引部(24)應為一體構成。

此處，「下面導引部(24)」係指以防止於最終軋台(11g)進行輥軋之鋼板(1)衝擊最終軋台之工作輥(11gwd)及冷卻裝置(20)之噴嘴(22a、22a、...)等為目的，而設置於鋼板(1)下面側之冷卻裝置(20)的構件。

此外，上述本發明之第1形態時，係具備複數之集流管(21、31、22、32)，該集流管之至少一部分，應為可朝分別配置於鋼板(1)搬運方向及鋼板(1)寬度方向之複數列之各噴嘴(31a、31a、...、32a、32a、...)統一供應冷卻水之構成。

此外，集流管之至少一部分為可朝分別配置於鋼板搬運方向及鋼板寬度方向之複數列之各噴嘴統一供應冷卻水之構成的上述本發明之第1形態時，於鋼板上面側配置複數集流管(21、31)，配設於鋼板上面側之集流管當中，至少配置於鋼板搬運方向最上游側之集流管(31)，應為可對分別配置於鋼板搬運方向及鋼板寬度方向之複數列之各噴嘴(31a、31a、...)統一供應冷卻水之構成的集流管。

此外，集流管之至少一部分為可朝分別配置於鋼板搬運方向及鋼板寬度方向之複數列之各噴嘴統一供應冷卻水之構成的上述本發明之第1形態時，於鋼板下面側配置複數集流管(22、32)，配設於鋼板下面側之集流管當中，至少配置於鋼板搬運方向最上游側之集流管(32)，應為可對分別配置於鋼板搬運方向及鋼板寬度方向之複數列之 各噴嘴(32a、32a、...)統一供應冷卻水之構成的集流管。

本發明之第3形態，係其特徵為：使用上述本發明之第1形態或上述本發明之第2形態之熱軋鋼板之冷卻裝置來進行鋼板冷卻；之熱軋鋼板之冷卻方法。

本發明之第4形態，係其特徵為：於鋼板(1)搬運方向依序具備熱軋輥軋機列(11)之最終軋台(11g)、及上述本發明之第1形態或上述本發明之第2形態之熱軋鋼板之冷卻裝置(20、20’)；之熱軋鋼板之製造裝置(10)。

本發明之第5形態，係其特徵為：包含使用上述本發明之第4形態之熱軋鋼板之製造裝置(10)處理於熱軋輥軋機列(11)之最終軋台(11g)經過輥軋之鋼板(1)之步驟；之熱軋鋼板之製造方法。

本發明時，對存在於最終軋台之相當於工作輥半徑位置之更靠近下壓點側之鋼板表面噴射高壓噴射水來進行冷卻之平均冷卻速度V1，為對存在於最終軋台之相當於工作輥半徑位置與最終軋台之牌坊立柱出側間之鋼板表面噴射之高壓噴射水來進行冷卻之平均冷卻速度V2以上，而且，Vm≧400℃/s。此外，本發明時，對存在於最終軋台之相當於工作輥之半徑位置更為靠近下壓點側之鋼板表面衝擊之高壓噴射水之鋼板面衝擊壓力之鋼板搬運方向平均值的垂直分力P1，為對存在於最終軋台之相當於工作輥之半徑位置與最終軋台之牌坊立柱出側間之鋼板表面衝 擊之高壓噴射水之鋼板面衝擊壓力之鋼板搬運方向平均值的垂直分力P2以上，而且，Pm≧2.7kPa。所以，依據本發明，最終軋台之輥軋結束後，可以立即進行鋼板之急冷，而且，可以提高製造超微細粒鋼時所使用之冷卻水的使用效率。輥軋結束後立即進行鋼板之急冷，可以抑制沃斯田鐵組織之復原等。所以，依據本發明，可以提供可提高超微細結晶粒之熱軋鋼板的製造效率及冷卻水之使用效率之熱軋鋼板之冷卻裝置、熱軋鋼板之冷卻方法、熱軋鋼板之製造裝置、以及熱軋鋼板之製造方法。

以下，參照圖式，針對本發明之實施形態進行說明。

第1圖係本發明之熱軋鋼板之冷卻裝置20、及具備該冷卻裝置20之本發明之熱軋鋼板之製造裝置10的部分概略圖。第1圖中，鋼板1係被從圖面左(上游側)朝右(下游側)之方向搬運，圖面之上下方向為鉛直方向。以下，有時將該上游側、下游側方向記載成搬運方向，而於與其垂直相交之方向，也將被搬運之鋼板的板寬度方向記載成鋼板寬度方向。此外，為了圖面之簡潔，圖中省略了重複符號之記載。

如第1圖所示，本發明之熱軋鋼板之製造裝置10(以下，亦簡稱為「製造裝置10」)，具備有熱軋輥軋機列11、本發明之熱軋鋼板之冷卻裝置20(以下，亦簡稱為「冷卻裝置20」)、搬運滾輪12、以及夾壓滾輪13。 此外，省略了圖示及說明，然而，於熱軋輥軋機列11之更為上游側，配置著加熱爐及粗輥軋機列等，用以調整以熱軋輥軋機列11進行輥軋之鋼板的條件。另一方面，於夾壓滾輪13之下游側，則配置著其他冷卻裝置及捲取機等，配著以線捲進行鋼板之出貨為目的之各種設備。

熱軋鋼板大致以如下方式進行製造。亦即，將從加熱爐抽出並以粗輥軋機輥軋成特定厚度之粗棒，一邊控制溫度一邊以熱軋輥軋機列11連續輥軋成特定厚度。其後，利用冷卻裝置20進行急速冷卻。此處，冷卻裝置20係以從熱軋輥軋機列11之最終軋台之牌坊立柱11gh之內側極靠近最終軋台之工作輥11gw、11gw(以下，亦將接觸鋼板1上面之工作輥11gw稱為「工作輥11gwu」、將接觸鋼板1下面之工作輥11gw稱為「工作輥11gwd」)之方式來設置。其次，通過夾壓滾輪13之鋼板，其後，由其他冷卻裝置冷卻至特定捲取溫度，並被捲取機捲成線捲狀。

如上所述，製造裝置10係具備著熱軋輥軋機列11。本實施形態時，於搬運方向並列著7台輥軋機(11a、11b、11c、...、11g)。各輥軋機11a、11b、...、11g，係構成所謂各軋台之輥軋機，依滿足最終製品所需要之厚度、機械性質、表面品質等條件來設定下壓率等。

第2圖及第3圖係配置著冷卻裝置20之部分的放大圖。第2圖係通過最終軋台11g之下壓點後，對鋼板上面及下面進行急冷之冷卻裝置20的狀態，第2圖之虛線係 表示高壓噴射水。相對於此，第3圖係最終軋台11g之工作輥11gw、11gw交換時之冷卻裝置20的狀態。此外，第4圖係最終軋台之相當於工作輥之半徑位置、及最終軋台之牌坊立柱11gh之出側、以及高壓噴射水之鋼板面衝擊壓力之鋼板搬運方向平均值之垂直分力(以下，亦稱為「冷卻水之衝擊壓力平均值」)的說明圖。第4圖之圖面左側係鋼板搬運方向上游側，第4圖之圖面右側係鋼板搬運方向下游側。第5圖係對鋼板1上面噴射之高壓噴射水之壓力分佈概念圖。第5圖之縱軸係對鋼板1上面噴射之高壓噴射水之鋼板面衝擊壓力之鋼板搬運方向平均值之垂直分力[kPa」，第5圖之橫軸係從最終軋台之下壓點的距離。此外，第5圖中，X1係最終軋台之相當於工作輥之半徑位置，X2係最終軋台之牌坊立柱出側之位置。以下，參照第2圖~第5圖，針對冷卻裝置20進行具體說明。

如第2圖及第3圖所示，冷卻裝置20係配置於熱軋輥軋機列11之最終軋台11g之下游側。冷卻裝置20係具備：連結著複數朝鋼板1上面噴射高壓噴射水之平噴灑噴嘴21a、21a、...(以下，亦簡稱為「噴嘴21a」等)之集流管21、21、及連結著複數朝鋼板1下面噴射高壓噴射水之平噴灑噴嘴22a、22a、...(以下，亦簡稱為「噴嘴22a」等)之集流管22、22。於集流管21，連結著於鋼板寬度方向以特定間距配置之複數噴嘴21a、21a、...，複數集流管21、21、...以特定間距配置於鋼板搬運方向。同樣地，於集流管22，連結著於鋼板寬度方向以特定間 距配置之複數噴嘴22a、22a、...，複數集流管22、22、...以特定間距配置於鋼板搬運方向。集流管21、21、...係可統一對於鋼板1寬度方向以特定間距配置之複數噴嘴21a、21a、...供應冷卻水之構成，集流管22、22、...係可統一對於鋼板1寬度方向以特定間距配置之複數噴嘴22a、22a、...供應冷卻水之構成。配設於鋼板1搬運方向最上游側之鋼板1上面側之2列噴嘴21a、21a及鋼板1下面側之2列噴嘴22a、22a，以可朝鋼板1搬運方向上游側斜向噴射高壓噴射水而以其軸方向相對於垂直面進行交叉之方式配置。冷卻裝置20，配置於鋼板1搬運方向最上游側之噴嘴21a、22a之軸方向相對於垂直面所形成之角(以下，「亦稱為垂直面內傾角」)，為該噴嘴21a、22a與鄰接於鋼板1搬運方向下游側之噴嘴21a、22a所形成之垂直面內傾角以上。配置於工作輥11gw、11gw附近之噴嘴21a、21a、...及噴嘴22a、22a、...係以儘量縮短至工作輥11gw、11gw之距離而儘量接近鋼板1之方式來配置。此外，靠近工作輥11gwu之噴嘴21a、21a、...以儘量靠近工作輥11gwu而使噴射之高壓噴射水相對於鋼板1上面之角度(噴射角度)愈小的方式來配置。同樣地，配置於工作輥11gwd附近之噴嘴22a、22a、...係以儘量靠近工作輥11gwd而使噴射之高壓噴射水相對於鋼板1下面之角度(噴射角度)愈小的方式來配置。

冷卻裝置20，於噴嘴21a、21a、...與鋼板1上面間，具備用以防止噴嘴21a、21a、...與鋼板1發生衝擊等之上面導引部23、23，於噴嘴22a、22a、...與鋼板1之下面間，則具備用以防止噴嘴22a、22a、...與鋼板1發生衝擊等之下面導引部24、24。冷卻裝置20，接近最終軋台11g之工作輥11gwu之集流管21與上面導引部23係一體構成，且接近最終軋台11g之工作輥11gwd之集流管22與下面導引部24係一體構成。所以，例如，最終軋台之工作輥11gw、11gw交換時，如第3圖所示，接近最終軋台之工作輥11gwu之上面導引部23與集流管21同時移動，而且，接近最終軋台之工作輥11gwd之下面導引部24與集流管22同時移動，藉此，可以空出驅動側(第3圖之圖面遠側)之輪擋(未圖示)退出至操作側的空間，而可進行滾輪交換之作業。

如第2圖及第4圖所示，利用冷卻裝置20進行鋼板1急冷時，從噴嘴21a所噴射之高壓噴射衝擊域，將到達超過最終軋台11g之相當於工作輥半徑位置的下壓點側區域，而且，從噴嘴22a所噴射之高壓噴射衝擊域，將到達超過最終軋台11g之相當於工作輥半徑位置的下壓點側之區域。此外，如第2圖及第3圖所示，連結於冷卻裝置20之連結著於鋼板寬度方向以特定間距配置之複數噴嘴21a、21a、...之集流管21、21、以及連結著於鋼板寬度方向以特定間距配置之複數噴嘴22a、22a、...之集流管22、22，係以特定間距配置於鋼板搬運方向。所以，藉由使用冷卻裝置20，於最終軋台11g之相當於工作輥半徑位置以內至最終軋台之牌坊立柱11gh出側為止之區間，可以連續對鋼板1上面及下面噴射高壓噴射水。此外，第2圖及第4圖所示之冷卻裝置20，比最終軋台11g之相當於工作輥半徑位置更靠近下壓點側位置之鋼板1上面之平均冷卻速度V1a，係與最終軋台11g之相當於工作輥半徑位置與位於最終軋台11g之牌坊立柱11gh出側間之位置之鋼板1上面之平均冷卻速度V2a相等，而且，最終軋台11g之相當於工作輥半徑位置更靠近下壓點側位置之鋼板1下面之平均冷卻速度V1b，係與最終軋台11g之相當於工作輥半徑位置與位於最終軋台11g之牌坊立柱11gh出側間之位置之鋼板1下面之平均冷卻速度V2b相等之方式，朝鋼板1噴射高壓噴射水。

另一方面，如第5圖所示，從噴嘴21a朝最終軋台11g之相當於工作輥半徑位置X1更靠下壓點側區域噴射之冷卻水之衝擊壓力平均值P1，應與從噴嘴21a朝最終軋台11g之相當於工作輥半徑位置X1與最終軋台11g之牌坊立柱出側X2間噴射之冷卻水之衝擊壓力平均值P2相等。如後面所述，冷卻水之衝擊壓力平均值與鋼板之平均冷卻速度係相關，藉由增大冷卻水之衝擊壓力平均值，可以增大鋼板之平均冷卻速度。所以，冷卻裝置20不但存在於最終軋台11g之相當於工作輥半徑位置與最終軋台11g之牌坊立柱11gh之外面間之鋼板上面及下面，存在於最終軋台11g之相當於工作輥半徑位置以內之鋼板1上面及下面，亦可利用高壓噴射水進行急冷。此外，如上所述，冷卻裝置20時，工作輥11gwu附近之噴嘴21a、21a愈靠近工作輥11gwu則噴射之高壓噴射水應以與鋼板1上面之角度(噴射角度)愈小(亦即，垂直面內傾角愈大)之方式配置，工作輥11gwd附近之噴嘴22a、22a愈靠近工作輥11gwd則噴射之高壓噴射水應以與鋼板1下面之角度(噴射角度)愈小(亦即，垂直面內傾角愈大)之方式配置。所以，衝擊存在於最終軋台11g之相當於工作輥半徑位置以內之鋼板1上面及下面的高壓噴射水，其後，朝工作輥11gwu、11gwd側前進，藉由衝擊工作輥11gwu、11gwd，於工作輥11gwu、11gwd附近(最終軋台之相當於工作輥半徑位置以內)產生噴流。此處，於鋼板1上面及下面產生噴流時，可能使衝擊鋼板1上面及下面之噴流水的壓力增大。所以，依據冷卻裝置20，藉由對存在於最終軋台11g之相當於工作輥半徑位置以內之鋼板1上面及下面噴射高壓噴射水、及衝擊鋼板1上面及下面後之高壓噴射水產生噴流，可對通過下壓點後之鋼板1立即進行急冷。當然，提高衝擊相當於工作輥半徑位置以內之高壓噴灑的供水壓、或是利用變更噴嘴型式，亦可使P1變大。亦即，藉由冷卻裝置20之相關形態，可以對通過下壓點之鋼板1上面及下面，更早、更強地連續進行冷卻。所以，本發明可以提供可製造超微細粒鋼之冷卻裝置20。此外，即使鋼板1表面存在著滯留水，高壓噴射水亦可貫通鋼板表面之沸騰膜，故藉由對鋼板1噴射高壓噴射水，可以對鋼板1進行核沸騰冷卻(急冷)。

第6圖係高壓噴射水之鋼板面衝擊壓力之鋼板搬運方 向平均值與鋼板之平均冷卻速度的關係圖。第6圖之縱軸係表面未滯留冷卻水之板厚3mm之鋼板溫度從750℃降至600℃之從兩面(上面及下面)進行冷卻時之平均冷卻速度[℃/s]，第6圖之橫軸係高壓噴射水之鋼板面衝擊壓力之鋼板搬運方向平均值[kPa]。如第6圖所示，高壓噴射水之鋼板面衝擊壓力之鋼板搬運方向平均值與鋼板之平均冷卻速度係相關，增大高壓噴射水之鋼板面衝擊壓力之鋼板搬運方向平均值，則鋼板之平均冷卻速度會增大。此外，高壓噴射水之鋼板面衝擊壓力之鋼板搬運方向平均值，如第7圖所示，到達鋼板表面之冷卻水之鋼板寬度方向的噴嘴間距為A、鋼板搬運方向之噴嘴間距為B時，可以將衝擊面積以A×B來表示之四邊形區域之冷卻水之力(衝擊力)除以該四邊形區域之面積A×B來導出，而將每1噴嘴之平均衝擊壓力以搬運方向之該區間來進行平均化。

本發明時，從冷卻裝置20朝鋼板1噴射之高壓噴射水之鋼板面衝擊壓力之鋼板搬運方向平均值的垂直分力為2.7kPa以上。以一邊抑制沃斯田粒之復原等一邊容易對鋼板1進行急冷之形態等觀點而言，應為3.5kPa以上。此外，本發明時，以結晶粒可以更微細化之形態等觀點而言，以1000℃/s以上之平均冷卻速度對鋼板1進行急冷為佳。以可以1000℃/s以上之平均冷卻速度對鋼板1進行急冷之形態的觀點而言，本發明時，冷卻水之衝擊壓力平均值為8kPa以上更佳。冷卻速度會因為板厚而改變，大致與板厚成反比。若本發明之熱軋鋼板之冷卻裝置具有以1000℃/s之平均冷卻速度對板厚3mm之鋼板進行急冷之能力，可以600℃/s之平均冷卻速度對板厚5mm之鋼板進行急冷。

如上所述，每1噴嘴之平均衝擊壓力，應等於從噴嘴噴出之高壓噴射水之衝擊力除以承受該噴嘴之冷卻面積者。所以，即使以測量衝擊力取代測量壓力，亦可計算冷卻水之衝擊壓力平均值，此外，高壓噴射水之衝擊力可以其流量、流速來求取，因為流量及流速係由對噴嘴之供水壓力所決定，只要預估特定之壓力損失，亦可從對噴嘴之供水壓力來概算鋼板面衝擊壓力平均值。鋼板面衝擊壓力平均值之計算方法的一實例如下所示。

鋼板面衝擊壓力平均值Ps=F/(A‧B)　[Pa]

此處，A係鋼板寬度方向噴嘴間距[m]、B係搬運方向噴嘴間距[m]、F係高壓噴射水對鋼板表面之衝擊力[N]。衝擊力F可以下式來求取。

衝擊力F=44.7‧C‧q‧P⁰⁵ 　[N]

此處，44.7係含水之密度之0.5次方的常數[N⁰⁵ s/m² ]、C係損失係數(0.8~1.0程度)、q係平噴灑噴嘴流量[m³ /s]、P係供水壓力[Pa]。此外，平噴灑噴嘴之流量，係對應噴嘴形式(特性)而以與供水壓力之關係來決定。

此外，本發明時，若鋼板表面存在著滯留水，從噴嘴21a噴射之高壓噴射水的壓力會因為滯留水而降低，到達鋼板1表面時之高壓噴射水之衝擊壓力容易降低。所以，從容易進行鋼板1急冷之形態等觀點而言，應減少鋼板1表面之滯留水。以此觀點而言，本發明時，應於冷卻裝置20之鋼板寬度方向兩端面與最終軋台11g之鋼板寬度方向兩端面之間，確保可供排出冷卻水之空間。

於本發明之冷卻裝置20相關之上述說明，係將配置於工作輥11gw、11gw附近之噴嘴21a、21a、...及噴嘴22a、22a以縮小至工作輥11gw、11gw之距離來靠近鋼板1(亦即，D1<D2)之形態為例。藉由上述形態，冷卻裝置20時，即使愈靠近工作輥11gwu之噴嘴21a、21a、...對鋼板1上面所噴射之高壓噴射水的角度愈小，而且，愈靠近工作輥11gwd之噴嘴22a、22a、...對鋼板1下面所噴射之高壓噴射水的角度愈小，仍然是V1=V2且P1=P2，然而，本發明之熱軋鋼板之冷卻裝置並未受限於該形態。本發明之熱軋鋼板之冷卻裝置，亦可以為D1=D2，亦可以為V1>V2及P1>P2。本發明之熱軋鋼板之冷卻裝置時，愈靠近最終軋台之工作輥，對鋼板表面之角度(噴射角度)愈小，從該工作輥附近之噴嘴噴射高壓噴射水時，例如，以對存在於最終軋台之相當於工作輥之半徑位置以內之鋼板表面噴射之高壓噴射水的單位面積水量W1、及對存在於最終軋台之相當於工作輥之半徑位置與最終軋台之牌坊立柱出側間之鋼板表面噴射之高壓噴射水的單位面積水量W2為W1≧W2之方式噴射高壓噴射水，亦可以成為V1≧V2及P1≧P2。

此外，於本發明之冷卻裝置20相關之上述說明，係以愈靠近工作輥11gwu之工作輥11gwu附近之噴嘴21a、21a、...所噴射之高壓噴射水相對於鋼板1上面之角度(噴射角度)愈小，而且，愈靠近工作輥11gwd之工作輥11gwd附近之噴嘴22a、22a、...所噴射之高壓噴射水對鋼板1下面之角度(噴射角度)愈小來噴射高壓噴射水之形態為例，然而，本發明之熱軋鋼板之冷卻裝置並未受限於該形態。但是，積極地使朝最終軋台之相當於工作輥之半徑位置以內噴射之高壓噴射水衝擊該工作輥，而於下壓點附近產生噴流，以容易對存在於最終軋台之相當於工作輥之半徑位置以內之鋼板表面進行急冷之形態等觀點而言，以愈靠近工作輥之高壓噴射水之噴射角度愈小來噴射高壓噴射水。

於本發明之冷卻裝置20相關之上述說明，係以具備平噴灑噴嘴21a、21a、...、22a、22a、...之形態為例，然而，本發明之熱軋鋼板之冷卻裝置並未受限於該形態，亦可以為具備所謂柱狀噴嘴之形態。但是，從提供降低噴嘴之阻塞且即使表面存在滯留水時亦容易增大高壓噴射水之鋼板面衝擊壓力之鋼板搬運方向平均值之垂直分力之形態的冷卻裝置等觀點而言，應為具備平噴灑噴嘴之形態。此 外，平噴灑噴嘴，藉由在配置形態上下工夫，可以使存在於鋼板表面之冷卻水排水產生指向性，故可提高排水性。

第8圖係從噴嘴噴射之高壓噴射水衝擊鋼板表面之部位的形狀例與導出高壓噴射水之鋼板面衝擊壓力之鋼板搬運方向平均值之垂直分力時所考慮之四邊形區域的形狀例圖。第8(a)圖係噴嘴為平噴灑噴嘴時，第8(b)圖係噴嘴為柱狀噴嘴時。第8圖中，圖面之遠/近方向係鋼板之厚度方向。此外，第8圖中有著色之部位係表示高壓噴射水衝擊鋼板表面之部位。

如第8(a)圖所示，噴嘴為平噴灑噴嘴時，高壓噴射水衝擊鋼板表面之部位為橢圓形形狀或長圓形形狀。此時，導出高壓噴射水之鋼板面衝擊壓力之鋼板搬運方向平均值之垂直分力時所考慮之四邊形區域(平行四邊形區域)之面積，可以利用鋼板板寬度方向之噴嘴間距A與鋼板搬運方向之噴嘴間距B相乘來計算。此外，如第8(b)圖所示，噴嘴為柱狀噴嘴時，高壓噴射水衝擊鋼板表面之部位為圓形形狀。此時，導出高壓噴射水之鋼板面衝擊壓力之鋼板搬運方向平均值之垂直分力時所考慮之四邊形區域(長方形區域)之面積，可以利用鋼板板寬度方向之噴嘴間距A與鋼板之搬運方向之噴嘴間距B相乘來計算。

此外，於本發明之冷卻裝置20相關之上述說明，係不只於熱軋輥軋機列之最終軋台之牌坊立柱出側為止之區間，於比該區間更為下游側之區域亦配置著平噴灑噴嘴之 形態，然而，本發明並未受限於該形態。但是，可以知道應於輥軋結束後短時間內將鋼板急冷至低於720℃之溫度的要求。所以，從提供可將鋼板急冷至低於720℃之溫度之形態之冷卻裝置的觀點而言，於至熱軋輥軋機列之最終軋台之牌坊立柱出側為止之區間、及於比該區間更下游側之區域應連續配置平噴灑噴嘴。

此外，於本發明之冷卻裝置20相關之上述說明，係以配置於鋼板1上面側之集流管21與上面導引部23為一體構成，而且，配置於鋼板1下面側之集流管22與下面導引部24為一體構成之形態為例，然而，本發明之熱軋鋼板之冷卻裝置並未受限於該形態。本發明之熱軋鋼板之冷卻裝置，亦可以為配置於鋼板下面側之集流管與下面導引部非為一體構成之形態，或者，配置於鋼板上面側之集流管與上面導引部非為一體構成之形態。為了可以交換熱軋輥軋機列之最終軋台所具備之滾輪，靠近工作輥11gwu配置之集流管21、上面導引部23、靠近工作輥11gwd配置之集流管22、以及下面導引部24，應為可移動之構成，上述等可以利用油壓汽缸等眾所皆知的手段來移動。但是，從容易提高滾輪交換作業效率之形態的觀點而言，以配置於鋼板上面側之集流管與上面導引部可同時進行退避或復原動作為佳，所以應為一體構成。同樣地，配置於鋼板下面側之集流管與下面導引部應為一體構成之形態。

此外，於本發明之冷卻裝置20相關之上述說明，連結著於鋼板1寬度方向以特定間距配置之複數噴嘴21a、 21a、...之複數集流管21、21、...，係以特定間距配置於鋼板1搬運方向，而且，連結著於鋼板1寬度方向以特定間距配置之複數噴嘴22a、22a、...之複數集流管22、22、...，係以特定間距配置於鋼板1搬運方向之形態為例，然而，本發明之熱軋鋼板之冷卻裝置並未受限於該形態。本發明之冷卻裝置，亦可以為對以特定間距配置於鋼板寬度方向及鋼板搬運方向之複數噴嘴統一供應冷卻水之構成的集流管(以下，亦稱為「集合型集流管」)，配置於鋼板上面側及/或下面側之形態。具備集合型集流管之本發明之熱軋鋼板之冷卻裝置之形態例如第9圖所示。第9圖係具備集合型集流管之熱軋鋼板之冷卻裝置之形態例的說明圖，第9圖係綜合圖示著最終軋台之相當於工作輥之半徑位置、及最終軋台之牌坊立柱出側、以及高壓噴射水之鋼板面衝擊壓力之鋼板搬運方向平均值之垂直分力的概念圖。第9圖中，與製造裝置10及冷卻裝置20相同之構成者，賦予與第4圖所使用之符號相同之符號，並適度地省略其說明。

如第9圖所示，本發明之熱軋鋼板之冷卻裝置30(以下，亦簡稱為「冷卻裝置30」)，於鋼板1上面側，具備有統一對用以構成鋼板搬運方向最上游側之3列平噴灑噴嘴列之各平噴灑噴嘴31a、31a、...(以下，亦簡稱為「噴嘴31a」)供應冷卻水之構成的集合型集流管31，於鋼板1下面側，亦具備有統一對鋼板搬運方向最上游側之3列平噴灑噴嘴列之各平噴灑噴嘴32a、32a、...(以下，亦簡稱為「噴嘴32a」)供應冷卻水之構成的集合型集流管32，其餘則為與冷卻裝置20相同之構成。連結於集合型集流管31之2列噴嘴31a、31a，係以從鋼板1搬運方向最上游側朝向鋼板1搬運方向上游側斜向噴射高壓噴射水之方式連結，連結於集合型集流管32之2列噴嘴32a、32a，係以從鋼板1搬運方向最上游側朝向鋼板1搬運方向之上游側斜向噴射高壓噴射水之方式連結。冷卻裝置30時，配置於鋼板1搬運方向最上游側之噴嘴31a、32a之垂直面內傾角，為該噴嘴31a、32a與鄰接於鋼板1搬運方向下游側之噴嘴31a、32a所形成之垂直面內傾角以上。此外，配置於鋼板1搬運方向最上游側之噴嘴31a、32a所噴射之高壓噴射水，到達比最終軋台之相當於工作輥之半徑位置更接近下壓點側之區域。所以，此種冷卻裝置30亦與冷卻裝置20，可以製造超微細粒鋼。

如上所示，利用本發明之冷卻裝置20、30，可以製造超微細粒鋼。所以，利用具備冷卻裝置20之製造裝置10及具備冷卻裝置30之熱軋鋼板之製造裝置，可以製造超微細粒鋼。此外，具有利用具備冷卻裝置30之熱軋鋼板之製造裝置及製造裝置10來處理於熱軋輥軋機列之最終軋台進行輥軋之鋼板之步驟的形態，可以提供可製造超微細粒鋼之熱軋鋼板之製造方法。

本發明時，配置於鋼板上面側之噴嘴與鋼板上面間之距離，並無特別限制，然而，使噴嘴接近鋼板表面，容易增大冷卻水之衝擊壓力平均值，而容易對鋼板進行急冷。所以，以容易對鋼板進行急冷之形態的觀點而言，本發明面對鋼板面之噴嘴表面(高壓噴射水之噴射面)與鋼板表面之距離應為500mm以下。最好為350mm以下。

此外，上述說明時，係以對配置於鋼板搬運方向上游側之噴嘴賦予垂直面內傾角之形態為例，然而，本發明並未受限於該形態。但是，對含有配置於鋼板搬運方向上游側，尤其是，配置於最接近最終軋台之工作輥之位置的噴嘴列之1列或2列以上之噴嘴列，賦予垂直面內傾角，容易使高壓噴射水衝擊比最終軋台之相當於工作輥之半徑位置以內之更接近輥縫位置之鋼板上面及下面，而容易對輥軋後之鋼板進行急冷。所以，以容易進行鋼板急冷之形態等觀點而言，應對含有配置於最接近最終軋台之工作輥之位置(鋼板搬運方向最上游側)之噴嘴列的1列或2列以上之噴嘴列(分別配置於鋼板上面側及下面側之噴嘴列)，賦予垂直面內傾角，愈是配置於鋼板搬運方向上游側之噴嘴，應賦予愈大之垂直面內傾角。此外，以容易進行鋼板急冷之形態等觀點而言，最好對配置於鋼板搬運方向最上游側之噴嘴列賦予垂直面內傾角，且使配置於鋼板搬運方向最上游側之噴嘴列表面(高壓噴射水之噴射面)與鋼板表面之距離為最短。

此外，上述說明時，係針對藉由至少於熱軋輥軋機列之最終軋台之相當於工作輥之半徑位置以內至最終軋台之牌坊立柱出側為止之區域，對鋼板連續衝擊高壓噴射水，於通過下壓點後立即進行鋼板急冷之形態的本發明進行說明，然而，本發明並未受限於該形態。本發明，只要能於通過下壓點後0.2秒以內將鋼板冷卻至720℃以下，於軋台內區域，存在著未對鋼板連續衝擊高壓噴射水之區間亦可。軋台內區域存在著難以進行急速冷卻之部分(高壓噴射水無法連續衝擊鋼板之區間)時，藉由提高該部分以外之軋台內區域的冷卻速度，來確保軋台內區域之必要平均冷卻速度，而使鋼板通過下壓點後0.2秒以內冷卻成鋼板720℃以下亦可。存在於軋台內區域之難以進行急速冷卻之部分，例如，可以第4圖所示之輥縫位置與連續冷卻之範圍之鋼板搬運方向上游端間之區間為例。此外，如第10圖所示之熱軋鋼板之冷卻裝置20’，於下壓點與最終軋台之牌坊立柱出側間之鋼板下面側亦配設著搬運滾輪12時，該搬運滾輪12妨礙高壓噴射水衝擊之鋼板下面側之部位亦為難以進行急速冷卻之部分。即使使用冷卻裝置20’，只要通過下壓點後0.2秒以內可將鋼板冷卻至720℃以下，亦可形成超微細粒。所以，利用具備冷卻裝置20’之熱軋鋼板之製造裝置，且藉由經過利用冷卻裝置20’之冷卻步驟，可以製造超微細粒鋼。此外，具有利用具備冷卻裝置20’熱軋鋼板之製造裝置來處理於熱軋輥軋機列之最終軋台經過輥軋之鋼板的步驟之形態，可以提供可製造超微細粒鋼之熱軋鋼板之製造方法。

[實施例]

使用滾輪直徑700mm(半徑350mm)、下壓點至牌坊立柱出側為止之距離為1800mm之輥軋機，以出側速度600mpm將含有0.1質量%之C及1質量%之Mn的鋼板，輥軋成下壓點出側之板厚3mm，其後，進行急冷之試驗。輥軋結束溫度為820℃，以下壓點之100mm下游側做為急冷開始位置。改變急冷開始位置至相當於滾輪半徑位置之350mm為止之冷卻噴灑之平均衝擊壓P1及從該處至牌坊立柱出側1800mm為止之平均衝擊壓P2，針對最終所得之肥粒鐵粒徑進行比較調査。此外，至牌坊立柱出側為止之區間未能冷卻至720℃時，利用牌坊立柱出側之後續冷卻裝置來進行冷卻。此外，冷卻水之供水壓力於冷卻集流管部為1.5MPa。結果如表2所示。條件No.1~6係實施例(本發明例)，冷卻速度V1≧V2、平均衝擊壓力P1≧P2、單位面積之流量W1≧W2。條件No.7~8係比較側，V1<V2、P1<P2、W1<W2。此外，表2中，冷卻水之衝擊壓力平均值係記載成「衝擊壓」，肥粒鐵粒徑係記載成「粒徑」。此外，表2中，「高度D1」係配置於最接近輥縫之位置之噴嘴之高壓噴射水噴射口與鋼板之距離，「高度D2」係配置於最接近牌坊立柱出側之位置之噴嘴之高壓噴射水噴射口與鋼板之距離。此外，表1中，「X~Ymm區間」係指從下壓點之距離為Xmm~Ymm之區間。

如表2所示，條件No.1~6時，V1≧V2，而且，以從下壓點之距離為100mm~1800mm之全冷卻域之平均值而言，冷卻速度為400℃/s以上。所以，條件No.1~6時，得到肥粒鐵粒徑為2μm以下之超微細粒組織。此外，條件No.1~6時，P1≧P2，而且，以從下壓點之距離為100mm~1800mm之全冷卻域之平均值而言，衝擊壓(平均衝擊壓)為2.7kPa以上。此外，條件No.1~6時，W1≧W2，以從下壓點之距離為100mm~1800mm之全冷卻域之平均值而言，流量密度為2.8m³ /(m² ‧min)以上。另一方面，條件No.7時，V1<V2，也因為P1<P2、W1<W2，故肥粒鐵粒徑大於2μm。此外，條件No.8時，V1≧V2，也因為P1≧P2、W1≧W2，冷卻速度之全冷卻域之平均值(Vm)未能滿足下限值(400℃/s)，此外，衝擊壓之全冷卻域之平均值(Pm)亦未能滿足下限值(2.7kPa)，肥粒鐵粒徑大於2μm。此外，本發明例之範圍內之條件No.1與條件No.4時，可以得到相同肥粒鐵粒徑，然而，V1與V2之差較大、P1與P2之差較大之條件No.4方面，流量密度之平均值較小，冷卻水量較少。亦即，條件No.4相較於條件No.1，冷卻水之使用效率較高。同樣地，條件No.3與條件No.6亦可得到相同之肥粒鐵粒徑，然而，V1與V2之差較大、P1與P2之差較大之條件No.6方面，流量密度之平均值較小，冷卻水量較少。亦即，條件No.6相較於條件No.3，冷卻水之使用效率較高。由以上可以確認到，V1≧V2及P1≧P2可以促進結晶粒微細化，V1與V2、及P1與P2之差較大具有提高冷卻水使用效率之效果。

以上，係現時點之實踐情形，係以良好實施形態來針對本發明進行說明，然而，本發明並未受限於本專利申請說明書所示之實施形態，在未違背從申請專利範圍及說明書整體所讀取之發明要旨或思想之範圍可以適度進行變更，而因為該等變更所產生之熱軋鋼板之冷卻裝置及熱軋鋼板之冷卻方法、以及熱軋鋼板之製造裝置及熱軋鋼板之製造方法亦包含於本發明之技術範圍內。

本發明之熱軋鋼板之冷卻裝置及熱軋鋼板之冷卻方法、以及熱軋鋼板之製造裝置及熱軋鋼板之製造方法，可用以製造具有超微細結晶粒之熱軋鋼板。此外，具有超微細結晶粒之熱軋鋼板，可以應用於汽車用、家電用、機械構造用、建築用等用途所使用之素材。

1‧‧‧鋼板

10‧‧‧熱軋鋼板之製造裝置

11‧‧‧熱軋輥軋機列

11g‧‧‧最終軋台

11gh‧‧‧最終軋台之牌坊立柱

11gw‧‧‧最終軋台之工作輥

11gwu‧‧‧最終軋台之工作輥

11gwd‧‧‧最終軋台之工作輥

12‧‧‧搬運滾輪

13‧‧‧夾壓滾輪

20、20’‧‧‧熱軋鋼板之冷卻裝置

21‧‧‧集流管

21a‧‧‧噴嘴

22‧‧‧集流管

22a‧‧‧噴嘴

23‧‧‧上面導引部

24‧‧‧下面導引部

30‧‧‧熱軋鋼板之冷卻裝置

31‧‧‧集合型集流管

31a‧‧‧噴嘴

32‧‧‧集合型集流管

32a‧‧‧噴嘴

第1圖係本發明之熱軋鋼板之製造裝置之部分模式圖。

第2圖係第1圖之配置著本發明之熱軋鋼板之冷卻裝置之部分的放大圖。

第3圖係本發明之熱軋鋼板之冷卻裝置的形態例圖。

第4圖係最終軋台之相當於工作輥之半徑位置、最終軋台之牌坊立柱出側、以及高壓噴射水之鋼板面衝擊壓力之鋼板搬運方向平均值之垂直分力的概念說明圖。

第5圖係對鋼板上面噴射之高壓噴射水之壓力分佈概念圖。

第6圖係高壓噴射水之鋼板面衝擊壓力之鋼板搬運方向平均值與鋼板之平均冷卻速度的關係圖。

第7圖係高壓噴射水之鋼板面衝擊壓力之1個噴嘴的平均值說明圖。

第8圖係噴嘴所噴射之高壓噴射水衝擊鋼板表面之部位的形狀與導出高壓噴射水之鋼板面衝擊壓力之鋼板搬運方向平均值之垂直分力時所考慮之平行四邊形區域圖。第8(a)圖係噴嘴為平噴灑噴嘴時，第8(b)圖係噴嘴為柱狀噴嘴時。

第9圖係其他實施形態之本發明之熱軋鋼板之冷卻裝置之最終軋台之相當於工作輥之半徑位置、最終軋台之牌坊立柱出側、以及高壓噴射水之鋼板面衝擊壓力之鋼板搬運方向平均值之垂直分力的概念說明圖。

第10圖係其他形態之配置著本發明之熱軋鋼板之冷 卻裝置之部分的放大圖。

第11圖係至720℃為止之冷卻必要時間與得到之肥粒鐵粒徑的關係圖。

1．．．鋼板

11g．．．最終軋台

11gh．．．最終軋台之牌坊立柱

11gw．．．最終軋台之工作輥

12．．．搬運滾輪

13．．．夾壓滾輪

20．．．熱軋鋼板之冷卻裝置

21．．．集流管

21a．．．噴嘴

22．．．集流管

22a．．．噴嘴

23．．．上面導引部

24．．．下面導引部

Claims (16)

1. 一種熱軋鋼板之冷卻裝置，係具備：配置於熱軋輥軋機列之最終軋台內之下游側，可朝於軋製線被搬運之鋼板之表面噴射高壓噴射水之複數噴嘴的集流管；之熱軋鋼板之冷卻裝置，其特徵為：至少配設於前述鋼板的搬運方向最上游側之前述噴嘴，係以可朝前述鋼板的搬運方向上游側斜向噴射前述高壓噴射水而以其軸方向相對於前述鋼板的垂直面進行交叉之方式配置，利用衝擊存在於前述最終軋台之相當於工作輥之半徑位置以內之前述鋼板之表面之高壓噴射水所產生之冷卻的前述鋼板之表面的平均冷卻速度為V1、利用衝擊存於相當於前述最終軋台之工作輥之半徑位置與前述最終軋台之牌坊立柱出側之間之前述鋼板之表面之高壓噴射水所產生之冷卻的前述鋼板之表面的平均冷卻速度為V2時，V1≧V2，而且，衝擊存在於前述最終軋台內之冷卻開始點與前述最終軋台之牌坊立柱出側之間之前述鋼板之表面之前述高壓噴射水所產生之冷卻的前述鋼板之表面之平均冷卻速度Vm為400℃/s以上。
2. 一種熱軋鋼板之冷卻裝置，係具備：配置於熱軋輥軋機列之最終軋台內之下游側，可朝於軋製線被搬運之鋼板之表面噴射高壓噴射水之複數噴嘴的集流管；之熱軋鋼板之冷卻裝置，其特徵為：至少配設於前述鋼板的搬運方向最上游側之前述噴嘴 ，係以可朝前述鋼板的搬運方向上游側斜向噴射前述高壓噴射水而以其軸方向相對於前述鋼板的垂直面進行交叉之方式配置，衝擊存在於前述最終軋台之相當於工作輥之半徑位置以內之前述鋼板之表面之前述高壓噴射水之鋼板面衝擊壓力之鋼板搬運方向平均值的垂直分力為P1、衝擊存在於相當於前述最終軋台之工作輥之半徑位置與前述最終軋台之牌坊立柱出側之間之前述鋼板之表面之前述高壓噴射水所產生之鋼板面衝擊壓力之鋼板搬運方向平均值的垂直分力為P2時，P1≧P2，而且，衝擊存在於前述最終軋台內之冷卻開始點與前述最終軋台之牌坊立柱出側之間之前述鋼板之表面之前述高壓噴射水所產生之鋼板面衝擊壓力之鋼板搬運方向平均值的垂直分力Pm為2.7kPa以上。
3. 如申請專利範圍第1或2項所記載之熱軋鋼板之冷卻裝置，其中向存在於前述最終軋台之相當於工作輥之半徑位置以內之前述鋼板之表面噴射之前述高壓噴射水的單位面積水量為W1、向存在於相當於前述最終軋台之工作輥之半徑位置與前述最終軋台之牌坊立柱出側之間之前述鋼板之表面噴射之前述高壓噴射水之單位面積水量為W2時，W1≧W2。
4. 如申請專利範圍第1或2項所記載之熱軋鋼板之冷卻裝置，其中配置於最接近前述最終軋台之工作輥之位置之前述噴 嘴之高壓噴射水噴射口與前述鋼板之距離為D1、配置於最接近前述最終軋台之牌坊立柱出側之位置之前述噴嘴之高壓噴射水噴射口與前述鋼板之距離為D2時，D1≦D2。
5. 如申請專利範圍第1或2項所記載之熱軋鋼板之冷卻裝置，其中於從前述最終軋台之相當於工作輥之半徑位置以內至前述最終軋台之牌坊立柱出側為止之區間，可從前述噴嘴向前述鋼板之上面及下面，朝前述鋼板之搬運方向連續噴射高壓噴射水之構成。
6. 如申請專利範圍第1或2項所記載之熱軋鋼板之冷卻裝置，其中前述區間之前述高壓噴射水之鋼板面衝擊壓力之鋼板搬運方向平均值的垂直分力，於前述上面及前述下面為3.5kPa以上。
7. 如申請專利範圍第1或2項所記載之熱軋鋼板之冷卻裝置，其中前述噴嘴係平噴灑噴嘴。
8. 如申請專利範圍第1或2項所記載之熱軋鋼板之冷卻裝置，其中前述冷卻裝置之鋼板寬度方向兩端面與前述最終軋台之鋼板寬度方向兩端面之間，確保著可排出冷卻水之空間。
9. 如申請專利範圍第1或2項所記載之熱軋鋼板之冷 卻裝置，其中配設於前述鋼板之上面側之前述集流管及前述噴嘴、與配設於該噴嘴與前述軋製線之間之上面導引部，係一體構成。
10. 如申請專利範圍第1或2項所記載之熱軋鋼板之冷卻裝置，其中配設於前述鋼板之下面側之前述集流管及前述噴嘴、與配設於該噴嘴與前述軋製線之間之下面導引部，係一體構成。
11. 如申請專利範圍第1或2項所記載之熱軋鋼板之冷卻裝置，其中具備複數之前述集流管，該集流管之至少一部分，其構成係能對分別朝向前述鋼板之搬運方向及前述鋼板之寬度方向之複數列配置的前述噴嘴一併供應冷卻水。
12. 如申請專利範圍第11項所記載之熱軋鋼板之冷卻裝置，其中於前述鋼板之上面側，配置著複數前述集流管，配設於前述鋼板之上面側之前述集流管當中，至少配置於前述鋼板之搬運方向最上游側之前述集流管，其構成係能對分別朝向前述鋼板之搬運方向及前述鋼板之寬度方向之複數列配置的前述噴嘴一併供應冷卻水。
13. 如申請專利範圍第11項所記載之熱軋鋼板之冷卻裝置，其中於前述鋼板之下面側，配置著複數前述集流管， 配設於前述鋼板之下面側之前述集流管當中，至少配置於前述鋼板之搬運方向最上游側之前述集流管，其構成係能對分別朝向前述鋼板之搬運方向及前述鋼板之寬度方向之複數列配置之前述噴嘴一併供應冷卻水。
14. 一種熱軋鋼板之冷卻方法，其特徵為：利用申請專利範圍第1~13項之任一項所記載之熱軋鋼板之冷卻裝置進行鋼板冷卻。
15. 一種熱軋鋼板之製造裝置，其特徵為：於鋼板之搬運方向依序具備：熱軋輥軋機列之最終軋台、與申請專利範圍第1~13項之任一項所記載之熱軋鋼板之冷卻裝置。
16. 一種熱軋鋼板之製造方法，其特徵為：包含以下之步驟，利用申請專利範圍第15項所記載之熱軋鋼板之製造裝置，於熱軋輥軋機列之最終軋台處理經過輥軋之鋼板。