熱軋鋼帶的製造裝置及製造方法
2023-08-09 10:52:51 1
專利名稱：熱軋鋼帶的製造裝置及製造方法
技術領域：
本發明涉及熱軋鋼帶的製造裝置及製造方法，進一步詳細而言，涉及通過軋制之後立即急冷能夠得到所期望的材質且能夠進行成品率高的生產的熱軋鋼帶的製造裝置及製造方法。
背景技術：
作為此種熱軋設備，例如有專利文獻I及2中公開的設備。即，在專利文獻I中記載有一種熱軋設備，其以即便使用高水壓、高流量的強冷卻的冷卻車床，也能夠穩定搬送軋制板，且能夠得到高成品率的熱軋系統等為目的，在冷卻裝置的輸出側接近配置夾緊輥，且張力檢測機構根據向夾緊輥的驅動電動機供給的電流值來檢測軋制板的張力。另外，在專利文獻2中記載有一種熱軋設備，其以使輸出輥道中的冷卻效率儘可能提高，且使軋制所需時間最短化為目的，在使精軋機列的輸出側設置的冷卻裝置的阻攔(脫水)輥與鋼板密接的情況下，以規定的按壓力將阻攔輥壓緊於鋼板並同時施加驅動轉矩，使阻攔輥成為兼具夾緊輥的方式。這是考慮到極力早對鋼板作用張力，從而能夠儘早完成穩定軋制狀態。在先技術文獻專利文獻專利文獻I日本特開2003-136108號公報專利文獻2日本特開2005-342767號公報專利文獻3日本 特開2005-66614號公報專利文獻4日本特開2006-346714號公報專利文獻5日本專利第3801145號公報非專利文獻非專利文獻IS.P.Timoshenko, J.N.Goodier, 「Theory of ElasticityTHIRDEDITION」，McGRAff-HILL BOOK COMPANYINTERNATIONAL EDIT10N1970非專利文獻2「板軋制的理論與實際」，社團法人日本鋼鐵協會昭和59年9月I
曰發明的概要發明要解決的課題然而，在專利文獻I中，從驅動電動機的輸出轉矩換算張力，但驅動電動機的輸出轉矩中還包括用於夾緊輥的加速減速的轉矩、夾緊輥的軸承部的旋轉阻力的轉矩。通常，熱軋鋼帶的前端通板時的速度低，之後增速，且在後端脫落之前減速，因而為了該加速減速，在軋制中產生基於夾緊輥周圍的機械的慣性力矩引起的轉矩變動。因此，要求考慮該轉矩變動而將張力控制成為某設定值，但實際上，難以使作用在熱軋鋼帶上的張力與作為目標的張力一致，而存在差異。另外，在專利文獻I中雖然敘述了減小夾緊輥的慣性力矩的對策，但即使減小慣性力矩，也沒有改變每次加速減速時反轉的轉矩變化變成張力變化的情況，與實際的張力之間產生差異。由於無法正確掌握實際的張力，因此可以說難以穩定地維持設定張力。另外，在熱軋鋼帶的前端通板時不進行冷卻，而在前端齧入夾緊輥之後進行冷卻的情況下，夾緊輥與熱軋鋼帶之間的摩擦係數在前端通板時和冷卻開始後不同。除了這樣的乾燥或溼潤之外，熱軋鋼帶表面的凹凸或夾緊輥表面的磨損的影響等也對摩擦係數產生影響。當要通過驅動電動機的輸出轉矩來控制張力時，需要有摩擦係數的正確的值，但掌握上述的各條件(外部幹擾)下的摩擦係數可以說實質上困難。因此，夾緊輥與熱軋鋼帶之間的摩擦係數在通過位於不穩定的位置的夾緊輥來控制張力的情況下，該掌握的張力包含很多誤差。因此，由夾緊輥設定的張力以目標張力與實際張力不同的狀態進行軋制。並且，當實際張力極端小時，在冷卻裝置內，熱軋鋼帶向上下抖動而無法均勻地進行冷卻，或與上下的引導裝置接觸而產生損傷，或者產生無法通板的問題。另一方面，當張力成為極端大的值時，產生熱軋鋼帶的板厚變薄等成為板厚變動的主要原因的問題。進而，以下，詳細地說明通過夾緊輥檢測張力的問題。電動機輸出Tr為Tr = Trt+TrdTrt為張力量的轉矩，Trd為用於使夾緊輥旋 轉的轉矩Trt = Tr-Trd,張力 Ft 為 Ft = Trt/R...R 為夾緊輥的半徑因此，通過從能夠測定的Tr導出Trd，從而能夠算出張力Ft。但是，Trd是為了使夾緊輥與板之間的條件變化或加速減速等對夾緊輥自身進行旋轉控制所需要的轉矩，是存在大的變動要素的轉矩。可以Trd表現為張力算出方面的外部幹擾。當將外部幹擾試著以下進行表現時，Trd = Trdl+Trd2+Trd3+...
Trdl:因加速減速發生變動的轉矩…由於通板時的速度低，之後增速，且在後端脫落之前減速，因此在軋制中，該轉矩變動變大。考慮該情況，將張力採用某設定值非常困難，實際的張力的變動難以避免。在專利文獻I中敘述了使夾緊輥的慣性力矩變小的對策。但是，在控制上難以避免因慣性力矩的影響而在每次加速減速時反轉的轉矩變化變成張力變化的情況，從而難以穩定地維持設定張力。Trd2:夾緊輥的滾動阻力的變化…即便使夾緊輥的壓緊力固定，當存在速度變化時，滾動阻力也變化。認為需要通過降低滾動阻力的絕對值等對策，來使滾動阻力的變化忽略等的對策。Trd3:軋制中存在板厚變化時…若伴隨夾緊輥的上下運動而在機械系統上存在滯後現象，則實質的壓緊力(壓緊板的力)產生變化。因此，張力發生變動。此外，對Tr略微進行了考察。例如，在通過夾緊輥作用張力中，存在摩擦係數μ (縱軸:牽引係數，橫軸:通過滑移速度或滑移率整理而得到的μ曲線)的變化。在通板時為乾燥狀態且在冷卻開始為溼潤狀態，而在該過程中，μ曲線時刻發生變化。當要通過電動機輸出轉矩對該μ的變化進行控制時，需要μ的正確的值，但由於μ還受到熱軋鋼帶的溫度、表面的狀態(凹凸、乾燥或溼潤等)以及夾緊輥表面的摩擦等的影響，因此認為難以掌握該μ。這樣的問題在將阻攔輥作為夾緊輥使用的專利文獻2中也同樣產生，從而無法正確地測定張力。另外，為了準備地進行冷卻，還要求從熱軋鋼帶的前端部施加張力而噴射冷卻水。當未施加張力時，因冷卻水噴射而熱軋鋼帶在上下方向上(板寬方向和軋制方向上都)變得不穩定，存在產生冷卻的不均勻的不良情況。另外，還存在熱軋鋼帶與上下的引導裝置接觸而產生損傷，或者阻礙通板等不良情況。因此，要求儘早對熱軋鋼帶的前端部施加張力。並且，即使能夠僅通過與在精軋機列輸出側附近設置的冷卻裝置的輸出側接近配置的夾緊輥來儘早設定張力，該時刻也不知道熱軋鋼帶的板形狀。當板形狀差時，冷卻裝置進行的冷卻變得不均勻，而產生冷卻不均，但在專利文獻I及2中沒有進行該觀點下的考慮。在精軋機中，通常為在將熱軋鋼帶的前端部卷繞到地下卷繞機上來設定張力之前的沒有張力的狀態下對熱軋鋼帶的外觀形狀進行觀察的板形狀計測方式。在冷卻裝置與精軋機列輸出側接近配置，且在該輸出側配置有接近夾緊輥的情況下，該外觀形狀的觀察設置在接近夾緊輥的輸出側，根據該形狀觀察結果來通過軋制機對形狀進行修正，但是因形狀觀察位置從精軋機列分離，從而形狀不良部未被調整而進行生產的部分變長，因此成品率變差。另一方面，當要儘早測定形狀而使精軋機列的輸出側附近為形狀觀察位置時，精軋機列輸出側附近的冷卻裝置從精軋機列分離，從而無法通過軋制之後立即急冷進行材質加工。此外，專利文獻3中公開一種在軋制機輸出側附近的冷卻裝置中的摩擦接觸裝置的輸出側附近配置形 狀檢測器的技術，但其涉及冷軋，與本發明的熱軋技術領域不同，並且沒有夾緊輥的記載，因此推測張力由卷繞機施加，這與由夾緊輥施加張力的本發明結構不同。
發明內容
因此，本發明的目的在於提供一種通過剛軋制之後的快速均勻冷卻能夠得到所期望的材質，且通過提前的板張力及板形狀計測能夠提高成品率的熱軋鋼帶的製造裝置及制
造方法。用於解決課題的手段用於實現上述目的的本發明的熱軋鋼帶的製造裝置的特徵在於，所述熱軋鋼帶的製造裝置具備精軋機列、在該精軋機列的輸出側之後緊鄰設置的冷卻裝置、在該冷卻裝置的輸出側設置且與熱軋鋼帶的上、下兩面抵接的夾緊輥，並且在所述冷卻裝置與夾緊輥之間至少配置位於熱軋鋼帶的上方的脫水輥，且在該脫水輥與夾緊輥之間設有測定熱軋鋼帶的張力的張力測定裝置。另外，所述熱軋鋼帶的製造裝置的特徵在於，所述張力測定裝置具有對熱軋鋼帶設置任意的卷繞角的輥，所述張力測定裝置測定通過卷繞角而產生的對輥的壓緊力來求出作用在熱軋鋼帶上的張力。另外，所述熱軋鋼帶的製造裝置的特徵在於，所述熱軋鋼帶的製造裝置具備精軋機列、在該精軋機列的輸出側之後緊鄰設置的冷卻裝置、在該冷卻裝置的輸出側設置且與熱軋鋼帶的上、下兩面抵接的夾緊輥，並且在所述冷卻裝置與夾緊輥之間至少配置位於熱軋鋼帶的上方的脫水輥，且在該脫水輥與夾緊輥之間設有測定熱軋鋼帶的板形狀的形狀if ο另外，所述熱軋鋼帶的製造裝置的特徵在於，所述形狀計具有對熱軋鋼帶設置任意的卷繞角並沿熱軋鋼帶的板寬方向分割的多個輥，並測定通過卷繞角而產生的對各輥的壓緊力的板寬方向的分布，根據該壓緊力分布求出張力分布，並根據該張力分布求出板形狀。另外，所述熱軋鋼帶的製造裝置的特徵在於，所述張力測定裝置與形狀計為同一
>J-U ρ α裝直。另外，所述熱軋鋼帶的製造裝置的特徵在於，所述張力測定裝置及/或形狀計在輥的上部存在卷繞角。另外，所述熱軋鋼帶的製造裝置的特徵在於，在精軋機列與夾緊輥之間的熱軋鋼帶的張力變化時，所述張力測定裝置及/或形狀計使卷繞角變動來極力減小所述張力的變動。另外，所述熱軋鋼帶的製造裝置的特徵在於，所述脫水輥為驅動輥，從而使脫水輥自身對熱軋鋼帶的旋轉阻力極力減小。另外，所述熱軋鋼帶的製造裝置的特徵在於，所述熱軋鋼帶的製造裝置具備精軋機列、在該精軋機列的輸出側之後緊鄰設置的冷卻裝置、在該冷卻裝置的輸出側設置且與熱軋鋼帶的上、下兩面抵接的夾緊輥，並且在所述冷卻裝置與夾緊輥之間至少配置位於熱軋鋼帶的上方的脫水輥，且在該脫水輥與`夾緊輥之間設置測定熱軋鋼帶的板形狀的形狀計，並且，在包括從脫水輥至設置於夾緊輥輸出側的空冷區域在內的區域設有熱軋鋼帶溫度計測裝置，該熱軋鋼帶溫度計測裝置對熱軋鋼帶的板寬方向溫度分布進行測定。另外，所述熱軋鋼帶的製造裝置的特徵在於，所述熱軋鋼帶溫度計測裝置設置在脫水輥與夾緊輥之間。為了實現上述目的的本發明的熱軋鋼帶的製造方法的特徵在於，具備精軋機列、在該精軋機列的輸出側之後緊鄰設置的冷卻裝置、在該冷卻裝置的輸出側設置且與熱軋鋼帶的上、下兩面抵接的夾緊輥，並且在所述冷卻裝置與夾緊輥之間至少配置位於熱軋鋼帶的上方的脫水輥，且在該脫水輥與夾緊輥之間設置測定熱軋鋼帶的張力的張力測定裝置及/或測定熱軋鋼帶的板形狀的形狀計，所述張力測定裝置及/或形狀計的輥在熱軋鋼帶的前端齧入夾緊輥之後，在熱軋鋼帶形成作為任意確定的目標的卷繞角。另外，所述熱軋鋼帶的製造方法的特徵在於，所述張力測定裝置及/或形狀計的輥在熱軋鋼帶的前端齧入夾緊輥之後，對熱軋鋼帶設定作為任意確定的目標的卷繞角，之後，將卷繞角維持為大致同樣的值而進行軋制，在熱軋鋼帶的後端通過該輥之前，使卷繞角消失。另外，所述熱軋鋼帶的製造方法的特徵在於，具備精軋機列、在該精軋機列的輸出側之後緊鄰設置的冷卻裝置、在該冷卻裝置的輸出側設置且與熱軋鋼帶的上、下兩面抵接的夾緊輥，並且在所述冷卻裝置與夾緊輥之間至少配置位於熱軋鋼帶的上方的脫水輥，且在該脫水輥與夾緊輥之間設置測定熱軋鋼帶的板形狀的形狀計，檢測由所述冷卻裝置進行的冷卻下的板形狀，並同時使精軋機列的至少最終架臺中的軋制機的形狀調整功能發揮作用。另外，所述熱軋鋼帶的製造方法的特徵在於，在所述夾緊輥的輸出側設置空冷區域，在包括從所述脫水輥至設於夾緊輥輸出側的空冷區域在內的區域設置測定熱軋鋼帶的板寬方向溫度分布的熱軋鋼帶溫度計測裝置，通過基於板寬方向溫度分布得到的軋制方向的伸長差分布，來對由所述形狀計求出的板形狀進行修正，並以使修正後的板形狀成為目標形狀的方式使精軋機列的至少最終架臺中的軋制機的形狀調整功能發揮作用。發明效果根據上述結構的本發明的熱軋鋼帶的製造裝置及製造方法，通過在精軋機列的輸出側之後緊鄰設置的冷卻裝置能夠進行剛軋制之後的快速冷卻，能夠得到例如由鐵素體組織的結晶粒徑為3 4μ m以下的微細粒組織構成的熱軋鋼帶。並且，由於在脫水輥與夾緊輥之間設有張力測定裝置及/或形狀計，因此能夠通過儘早的板張力板形狀計測來進行均勻冷卻，從而使冷卻不均成為最小，且能夠得到穩定的軋制狀態而實現成品率提高。
圖1是表示本發明的實施例1的熱軋設備的整體結構圖。圖2是表示板張 力及板形狀測定裝置的設置位置的圖1的主要部分放大圖。圖3是表示板張力及板形狀測定裝置的卷繞角的圖1的主要部分放大圖。圖4A是精軋機列最終架臺的形狀控制中的各特性圖。圖4B是精軋機列最終架臺的形狀控制中的各特性圖。圖5A是基於非專利文獻I的計算模型和各關係圖。圖5B是基於非專利文獻I的各關係圖。圖6是表示本發明的實施例2的熱軋設備的主要部分放大圖。
具體實施例方式以下，通過實施例，並使用附圖，對本發明的熱軋鋼帶的製造裝置及製造方法進行詳細地說明。實施例1圖1是表示本發明的實施例1的熱軋設備的整體結構圖，圖2是表示板張力及板形狀測定裝置的設置位置的圖1的主要部分放大圖，圖3是表示板張力及板形狀測定裝置的卷繞角的圖1的主要部分放大圖，圖4A及圖4B是精軋機列最終架臺的形狀控制中的各特性圖，圖5A是基於非專利文獻I的計算模型和各關係圖，圖5B是基於非專利文獻I的各關係圖。如圖1所示，熱軋設備10具備在精軋機列11的最終架臺12的輸出側之後緊鄰設置的第一冷卻裝置13、在該第一冷卻裝置13的輸出側設置且與帶鋼(熱軋鋼帶)S的上、下兩面抵接的夾緊輥14，並且在所述第一冷卻裝置13與夾緊輥14之間配置有脫水輥15，且在該脫水輥15與夾緊輥14之間設有測定帶鋼S的張力及形狀的接觸式的張力/形狀測定裝置16和測定帶鋼S的板寬方向溫度分布的溫度測定裝置(熱軋鋼帶溫度計測裝置)17。並且，在夾緊輥14的輸出側經由空冷區域(計測區域)18而配置有第二冷卻裝置19，並且在該第二冷卻裝置19的輸出側經由卷繞機前夾緊輥20而設有地下卷繞機21，該地下卷繞機21向帶鋼S的搬送方向跨兩級而設置。需要說明的是，在空冷區域(計測區域)18中，通常進行板厚計測、板輪廓(板厚的寬度方向分布)計測、張力作用前的板形狀計測、板溫度計測等。因此，經過精軋機列11的最終架臺12後的帶鋼S被向第一冷卻裝置13—脫水輥15 —張力/形狀測定裝置16 —夾緊輥14 —空冷區域18 —第二冷卻裝置19 —卷繞機前夾緊輥20搬送之後，由地下卷繞機21纏繞。需要說明的是，此時，若精軋機列11 (尤其是最終架臺12)的通過線路與其他的通過線路大致一定，則後述的第一冷卻裝置13中的冷卻水的噴射狀態變得良好，從而適合。如圖2所示，第一冷卻裝置13從多個噴嘴22將大量的冷卻水以例如1000°C /S程度的冷卻速度向帶鋼S的上、下兩面直接噴射，從而能夠快速冷卻帶鋼S。具體而言，帶鋼S的上表面藉助由最終架臺12的輥和脫水輥15劃分出的冷卻水的水池23而被噴射冷卻水，並且，帶鋼S的下表面通過在通板護板24上形成的未圖示的多個噴射孔而被噴射冷卻水。如圖3所示，張力/形狀測定裝置16設置在帶鋼S的下側。並且，張力/形狀測定裝置16具有在帶鋼S的下表面設置任意的卷繞角(卷繞角Θ = θ 1+ Θ 2)並沿帶鋼S的板寬方向分割的多個輥16a，該張力/形狀測定裝置16測定通過卷繞角Θ產生的對各輥16a的壓緊力的板寬方向的分布，從而根據該壓緊力分布來求出張力分布，並根據該張力分布來求出板形狀。需要說明的是，該張力/形狀測定裝置16是由本申請人等在專利文獻4中已經提出的裝置，因此對其進行參照而省略詳細的說明。在將該張力分布的合計作為帶鋼S的張力來進行測定的方法以外，還存在以下的方法。即，在圖1、圖2中，張力/形狀測定裝置16從虛線的位置迴旋而對帶鋼S設置卷繞角Θ，但也可以與現有的精軋機列11內的百葉窗同樣，利用作用在該迴旋的支點部上的轉矩來檢測張力。並且，張力/形狀測定裝置16的輥16a在帶鋼S的前端齧入夾緊輥14之後，將帶鋼S形成作為任意確定的目標的卷繞角Θ，之後，將卷繞角Θ維持為大致同樣的值而進行軋制，在帶鋼S的後端通過該輥16a之前，使卷繞角Θ消失。另外，脫水輥15不夾緊帶鋼S，因此即使脫水輥15與張力/形狀測定裝置16接近配置，通過張力/形狀測定裝置16也能夠正確地測定冷卻部的張力。雖然後述，但在脫水輥15的下方配置輥而進行夾緊時，因與板的接觸壓力的板寬方向分布或摩擦係數的板寬方向分布等，而在板寬方向上局部地作用有負載分布，因此當將脫水輥15與張力/形狀測定裝置16接近配置時，產生上述的局部的負載分布成為板形狀測定上的誤差的問題。另外，與帶鋼S的上表面相接的脫水輥15由驅動輥構成，輥自身對帶鋼S的旋轉阻力小。需要說明的是，此時，在與脫水輥15相接的帶鋼S上作用有彎曲，但該彎曲在帶鋼S的表背(厚度方向的上表面和下表面)作為絕對值大致相等的壓縮和拉伸而起作用，因此不會對張力產生影響，從而在板寬方向上不產生張力分布，即便使張力/形狀測定裝置16接近脫水輥15，也能夠正確地測定板形狀。溫度測定裝置17配置在脫水輥15與夾緊輥14之間的帶鋼S的上方，通過基於板寬方向溫度分布得到的軋制方向的伸長差分布，來對由張力/形狀測定裝置16求出的板形狀進行修正，並以使修正後的板形狀成為目標形狀的方式使精軋機列11的至少最終架臺12中的軋制機的形狀調整功能發揮作用。作為軋制機的形狀調整功能，考慮變更輥彎板機、變速器等的機械的控制機構或輥冷卻劑的寬度方向流量分布來進行形狀控制(參照專利文獻3)。並且，此外，還考慮有使軋制機的至少工作輥交叉的方式等來作為形狀調整功能。在此，基於圖4A及圖4B的特性圖，對精軋機列11的最終架臺12中的軋制機的形狀控制進行說明。(I)圖中(a)的特性表示由張力/形狀測定裝置16測定形狀的結果的一例。可知為在四分之一部具有伸長的形狀。另一方面，圖中(b)的特性表示板寬方向的溫度分布。為由圖2的溫度測定裝置17測定的結果。溫度差At下的伸長率ε使用線膨脹係數as計算，為 ε = asXAt。例如,在 as= 1.5 X 10' (_5)(單位 1/°C )時,若 At = 5°C,則ε = 7.5Χ10~(-5)。該伸長率ε是指伸長差率，ε = 1.0 X 10~ (_5)為ΙΙ-unit (平坦度的測定單位)。圖中(C)的特性是根據圖中(b)的特性的溫度分布求出伸長差率的值。在軋制及冷卻後，在脫水輥15與夾緊輥14之間測定的結果是，存在該寬度方向溫度分布，因此認為該溫度分布引起的伸長差率已經存在。在該狀態下測定形狀的結果是圖中(a)的特性，因此認為圖中(d)的特性=圖中(a)的特性-圖中(c)的特性為精軋機列輸出側的冷卻前形狀。以使圖中(d)的特性的冷卻前形狀成為圖中(e)的特性的目標形狀的方式通過最終架臺12的形狀控制功能進行修正。這樣，通過為在成為相同的溫度時，使寬度方向的形狀成為目標形狀的軋制方法，由此能夠得到冷卻後的良好的板形狀。(2)另一方面，在考慮到軋制的穩定性時，還存在與上述的方法不同的使用方法。若寬度方向的張力分布大致對稱且平衡，則可以說為板難以橫向行進的條件。但是，當寬度方向的張力分布在作業側和驅動側差異大的情況下，則認為是板容易橫向行進的條件。在該板的橫向行進成為問題的情況下，要求張力分布在寬度方向上大致對稱，因此通過在作業側和驅動側存在不對稱的溫度分布時以使張力對稱的方式對精軋機列11進行控制，從而能夠得到軋制的穩定性。這樣，要求將⑴和⑵組合的操作，即，要求同時滿足(I)、(2)的操作。並且，在本實施例中，從第一冷卻裝置13中的冷卻水的衝撞位置到張力/形狀測定裝置16的距離LI與從張力/形狀測定裝置16到夾緊輥14的距離L2分別設定為(0.5 1.0) XW(在此，W為最大板寬)，從而使從冷卻水噴射結束到夾緊輥14的距離L3儘可能縮短。在此，基於非專利文獻I和非專利文獻2，對張力/形狀測定裝置16的設置位置進行說明，首先，敘述了在非專利文獻I的P.58 60上作用有集中載荷的情況下，存在越遠離作用有該載荷的位置，寬度方向的負載分布越成為同樣的傾向，且敘述了在離開板寬以上的位置時，寬度方向負載分布成為相當均勻的分布。因此，能夠定性地理解為通過在從作用有負載的位置離開至少板寬以上的位置來測定板形狀，能夠使對帶鋼S作用的負載的影響變得相當小。在此，作為在測定板形狀的位置的輸入側或輸出側沿板寬方向賦予張力分布的局部的外力來說，認為有因第一冷卻裝置13中的冷卻水噴射對帶鋼S的寬度方向的局部的衝撞力和夾緊輥14夾入帶鋼S而產生的寬度方向壓緊條件的不均勻性 。當從載荷作用位置即第一冷卻裝置13中的冷卻水的衝撞位置到張力/形狀測定裝置16的距離LI及從張力/形狀測定裝置16到夾緊輥14的距離L2分別為板寬以上的長度時，認為上述的局部的負載至少比集中載荷的條件好，因此認為在張力/形狀測定裝置16中外力的負載對形狀測定的影響非常少。但是，存在從冷卻結束到夾緊輥14的距離L3( = L1+L2)變長這樣的問題。以非專利文獻I的Fig.37、38為基礎而對該情況進行詳細地分析時，如以下這樣。在圖5A的(a)中示出計算模型。每單位長度的載荷P作為集中載荷而作用在寬度方向的中央。將從作用有載荷P的位置離開c後的位置作為y坐標=O。在圖5A的(b)中示出c = 0.5W時的y = O處的寬度位置與係數K的關係。係數K為板寬方向的應力(oy)相對於均勻應力(P/W)的比。在x/W為O的位置，S卩，在板寬中央存在係數K的峰值，可知在c = 0.5W時，在板寬中央存在均勻載荷的約1.4倍的應力。圖5B的(C)表示距作用點的距離/板寬與板寬中央的K值(KO)的關係。係數KO是作用在板寬中央的峰值應力(oy(0))相對於均勻應力(P/W)的比。在c/W為I時，KO為非常接近1.0的值，在c/W的增加時KO更加接近1.0，寬度方向負載分布的均勻度進一步增加。圖5B的(d)表示距作用點的距離/板寬與板寬中央的換算形狀Λ shape的關係。圖中所示的Λ ε y是相當於板寬中央的應力Oy(0)與均勻應力P/W的應力差Λ Oy(O)=σ y (O)-P/W的伸長差率。Ashape使用該Δ ey而作為Ashape= Δ eyX10~5來算出，表現為換算形狀。Δ shape的單位為I_unit。1-unit的定義基於例如非專利文獻2的P.266。在圖5A的(a)中，載荷P為壓縮的方向，但沿拉伸的方向作用也成為同樣的傾向。形狀計以測定被軋制且被冷卻的板所固有的板形狀為目的。當考慮該情況時，集中載荷那樣的局部的負載的作用作為板形狀測定的測定上的誤差來對待，作為上述換算形狀，在板形狀的測定點存在。在軋制中檢測的板形狀通常為5 ΙΟΙ-unit以上。在測定板形狀上成為誤差的換算形狀Δ shape越小越優選,但若為2I_unit以下,則對於檢測5 10I_unit以上的情況的影響能夠減小。根據圖5B的(d)，在c/W為0.5以上時，Δ shape為21-unit以下。即，從作用有局部的負載的位置到至少離開板寬W的0.5倍的位置能夠使Δ shape為2I_unit以下，從而能夠在測定上沒有實際損失的狀態下測定板形狀。另外，根據圖5B的((1)，當(:/W為0.5以下時，換算形狀Ashape急劇增加，作為測定上的誤差而不能忽略。通過冷卻噴射使例如噴射水那樣的具有壓力的水局部衝撞地板時，在該部分上，軋制方向的張力局部地增加，而作為板寬方向的局部的負載發揮作用。另外，在夾緊輥的齧入部，因夾緊輥與板的接觸壓力的板寬方向分布或摩擦係數的板寬方向分布等，而在板寬方向上也局部地作用有負載分布。該局部的負載分布雖然不是板所固有的形狀，但通過在至少離開板寬W的0.5倍的位置測定板形狀,能夠使換算形狀Δ shape成為2I_unit以下，從而局部的負載對板形狀測定的影響幾乎沒有。當在板寬方向上從局部的負載離開板寬W的0.5倍以下的位置測定板形狀時，局部的負載的影響作為局部的張力而成為測定上的誤差、即外部幹擾，從而難以正確地測定板形狀。根據以上，通過在從作用有局部的負載的位置離開(0.5 1.0) XW的位置設置張力/形狀測定裝置16，從而能夠縮短從第一冷卻裝置13中的冷卻水噴射結束到夾緊輥14的距離，且板形狀的計測中也能夠減少作用在帶鋼S上的負載引起的外部幹擾。根據本實施例，將夾緊輥14從冷卻裝置(第一冷卻裝置13)隔開配置，在它們之間設有脫水輥15和非水冷區域(在此，在脫水輥15與夾緊輥14之間)。由冷卻裝置噴射的帶鋼S的上表面的冷卻水由脫水輥15除去，在非水冷區域成為除去了水的狀態。帶鋼S的下表面由於冷卻水向下方落下，因此在非水冷區域能夠成為沒有水的狀態。通過設置脫水輥15來設置非水冷區域，能夠使脫水狀態穩定，且使帶鋼S與夾緊輥14之間的摩擦狀態穩定化，從而能夠減少摩擦係數的變動、即摩擦係數的外部幹擾。並且，將夾緊輥14從冷卻裝置隔開配置，能夠在脫水輥15與夾緊輥14之間測定張力，因此能夠在不考慮基於夾緊輥14自身的慣性力矩引起的張力變動等裝置所產生的外部幹擾的情況下掌握實際張力。通過該張力的正確的掌握，向目標張力的調整變得容易，從而能夠穩定地維持張力。另外，將第一冷卻裝置13在精軋機列11的輸出側之後緊鄰配置，並且將張力/形狀測定裝置16配置在脫水輥15與夾緊輥14之間，從而能夠儘早測定 掌握帶鋼S的張力及形狀，因此能夠通過軋制之後立即急冷進行材質加工，能夠得到例如由鐵素體組織的結晶粒徑為3 4 μ m以下這樣的微細粒組織構成的熱軋鋼帶，另一方面，能夠確保高成品率。此時，如前所述，將從第一冷卻裝置13中的冷卻水的衝撞位置到張力/形狀測定裝置16的距離LI和從張力/形狀測定裝置16到夾緊輥14的距離L2設定為(0.5
1.0) X W (最大板寬)，使從冷卻水噴射結束到夾緊輥14的距離L3儘可能縮短，因此也與上述的脫水輥15起到的有效的脫水作用相互結合，來維持張力/形狀測定裝置16的高的測定精度且同時提高成品率。另外，由於在脫水輥15與夾緊輥14之間設置張力/形狀測定裝置16，因此能夠通過儘早的板張力及板形狀計測來進行均勻冷卻，從而使冷卻不均成為最小，且能夠得到穩定的軋制狀態而實現成品率提高。另外，由於張力/形狀測定裝置16集中成一個裝置，因此與分別獨立配置相比，能夠實現省空間。另外，溫度測定裝置17通過基於板寬方向溫度分布得到的軋制方向的伸長差分布，來對由張力/形狀測 定裝置16求出的板形狀進行修正，並以使修正後的板形狀成為目標形狀的方式使精軋機列11的至少最終架臺12中的軋制機的形狀調整功能發揮作用，因此在精軋機列11中出來的帶鋼S的板形狀已經被調整成目標形狀，從而更加不會產生冷卻不均。當然，也可以在不通過溫度測定裝置17進行溫度測定的情況下，通過張力/形狀測定裝置16檢測冷卻中的板形狀，並通過精軋機列11中的至少最終架臺12處的軋制機進行帶鋼S的形狀調整。需要說明的是，通過將溫度測定裝置17設置在接近張力/形狀測定裝置16的位置，從而能夠更正確地進行上述的修正。另外，張力/形狀測定裝置16的輥16a在帶鋼S的前端齧入夾緊輥14之後，將帶鋼S形成作為任意確定的目標的卷繞角Θ，之後，將卷繞角Θ維持為大致同樣的值而進行軋制，在帶鋼S的後端通過該輥16a之前，使卷繞角Θ消失，因此在帶鋼S的前端齧入夾緊輥14之後能夠立即設定為作為任意地確定的目標的張力及形狀，能夠在早的時刻開始冷卻，從而成品率進一步提高。另外，由於卷繞角Θ在軋制中大致固定，因此張力/形狀測定裝置16的輥16a也可以不是精軋機列11的架臺之間那樣使活套上下運動的方式。在該情況下，由於使卷繞角Θ固定，因此裝置變得簡單。實施例2圖6是表示本發明的實施例2的熱軋設備的主要部分放大圖。該實施例2是將實施例1中的張力/形狀測定裝置16變更為僅是張力測定裝置16A且通過空冷區域18(參照圖1)中的形狀測定機構來進行形狀測定的例子。該張力測定裝置16A為如下這樣的裝置:在不分割的連續的一根輥16a的兩端的軸承部中內置測力傳感器，並通過縮放機構等將其向帶鋼S的下表面施力，由此來測定帶鋼S整體的張力。另外，空冷區域18中的形狀測定機構為觀察熱軋鋼帶的外觀形狀的板形狀計測方式，其在到地下卷繞機21將帶鋼S的前端部纏繞而作用張力之前的、未作用有張力的期間測定形狀，並使用該形狀測定結果，通過精軋機列11來進行形狀調整。在該實施例中，也能得到與實施例1同樣的作用效果。然而，通常，由於在夾緊輥14處不對帶鋼S進行軋制，因此假設為帶鋼S的前端齧入夾緊輥14之後的夾緊輥14與最終架臺12之間的帶鋼S的張力變動比精軋機列11內的架臺間的張力變動小，但也存在要產生大的張力變動的情況。在這樣的情況下，即便使用張力/形狀測定裝置16的測定結果來控制夾緊輥14的電動機驅動，夾緊輥14的電動機驅動的與張力對應的控制也來不及，從而在張力上產生變化。在此，作為要產生大的張力變動的原因，認為有與第一冷卻裝置13的冷卻開始相伴的夾緊輥14與帶鋼S之間的摩擦係數的急變等。在要產生這樣大的張力變動的情況下，可以與精軋機列11的架臺間使用的活套同樣，通過如本發明那樣使張力/形狀測定裝置16上下運動來使卷繞角Θ變動，從而能夠極力減小帶鋼S的張力變動。由此，能夠極力減小夾緊輥14與最終架臺12之間的帶鋼S的張力變動。另外，本發明沒有限定為上述各實施例，在不脫離本發明的主旨的範圍內能夠進行第一冷卻裝置13或張力/形狀測定裝置16的結構變更等各種變更是不言而喻的。尤其是作為第一冷卻裝置13來說，適合使用本申請人等提出的專利文獻5所公開的冷卻裝置。工業實用性本發明的熱軋鋼帶的製造裝置及製造方法能夠適用於制鐵過程流水線。符號說明10熱軋設備11精軋機列12最終架臺13第一冷卻裝置14夾緊輥15脫水輥16張力/形狀測定裝置16A張力測定裝置16a 輥17溫度測定裝置18空冷區域19第二冷卻裝置20卷繞機前夾緊輥21地下卷繞機22 噴嘴23冷卻水的水池24通板護板S 帶鋼Θ卷繞角
權利要求
1.一種熱軋鋼帶的製造裝置，其特徵在於， 具備精軋機列、在該精軋機列的輸出側之後緊鄰設置的冷卻裝置、在該冷卻裝置的輸出側設置且與熱軋鋼帶的上、下兩面抵接的夾緊輥，並且在所述冷卻裝置與夾緊輥之間至少配置有位於熱軋鋼帶的上方的脫水輥，且在該脫水輥與夾緊輥之間設有測定熱軋鋼帶的張力的張力測定裝置。
2.根據權利要求1所述的熱軋鋼帶的製造裝置，其特徵在於， 所述張力測定裝置具有對熱軋鋼帶設置任意的卷繞角的輥，並測定通過卷繞角而產生的對輥的壓緊力來求出作用在熱軋鋼帶上的張力。
3.一種熱軋鋼帶的製造裝置，其特徵在於， 具備精軋機列、在該精軋機列的輸出側之後緊鄰設置的冷卻裝置、在該冷卻裝置的輸出側設置且與熱軋鋼帶的上、下兩面抵接的夾緊輥，並且在所述冷卻裝置與夾緊輥之間至少配置有位於熱軋鋼帶的上方的脫水輥，且在該脫水輥與夾緊輥之間設有測定熱軋鋼帶的板形狀的形狀計。
4.根據權利要求3所述的熱軋鋼帶的製造裝置，其特徵在於， 所述形狀計具有對熱軋鋼帶設置任意的卷繞角並沿熱軋鋼帶的板寬方向分割的多個輥，並測定通過卷繞角而產生的對各輥的壓緊力 的板寬方向的分布，根據該壓緊力分布求出張力分布，根據該張力分布求出板形狀。
5.根據權利要求1或3所述的熱軋鋼帶的製造裝置，其特徵在於， 所述張力測定裝置與形狀計為同一裝置。
6.根據權利要求1或3所述的熱軋鋼帶的製造裝置，其特徵在於， 所述張力測定裝置及/或形狀計在輥的上部存在卷繞角。
7.根據權利要求1或3所述的熱軋鋼帶的製造裝置，其特徵在於， 在精軋機列與夾緊輥之間的熱軋鋼帶的張力變化時，所述張力測定裝置及/或形狀計使卷繞角變動來極力減小所述張力的變動。
8.根據權利要求1或3所述的熱軋鋼帶的製造裝置，其特徵在於， 所述脫水輥為驅動輥，從而脫水輥自身對熱軋鋼帶的旋轉阻力極力減小。
9.一種熱軋鋼帶的製造裝置，其特徵在於， 具備精軋機列、在該精軋機列的輸出側之後緊鄰設置的冷卻裝置、在該冷卻裝置的輸出側設置且與熱軋鋼帶的上、下兩面抵接的夾緊輥，並且在所述冷卻裝置與夾緊輥之間至少配置有位於熱軋鋼帶的上方的脫水輥，且在該脫水輥與夾緊輥之間設有測定熱軋鋼帶的板形狀的形狀計，而且，在包括從脫水輥至設於夾緊輥輸出側的空冷區域在內的區域設有熱軋鋼帶溫度計測裝置，該熱軋鋼帶溫度計測裝置對熱軋鋼帶的板寬方向溫度分布進行測定。
10.根據權利要求9所述的熱軋鋼帶的製造裝置，其特徵在於， 所述熱軋鋼帶溫度計測裝置設置在脫水輥與夾緊輥之間。
11.一種熱軋鋼帶的製造方法，其特徵在於， 具備精軋機列、在該精軋機列的輸出側之後緊鄰設置的冷卻裝置、在該冷卻裝置的輸出側設置且與熱軋鋼帶的上、下兩面抵接的夾緊輥，並且在所述冷卻裝置與夾緊輥之間至少配置位於熱軋鋼帶的上方的脫水輥，且在該脫水輥與夾緊輥之間設置測定熱軋鋼帶的張力的張力測定裝置及/或測定熱軋鋼帶的板形狀的形狀計，所述張力測定裝置及/或形狀計的輥在熱軋鋼帶的前端齧入夾緊輥之後，在熱軋鋼帶形成作為任意確定的目標的卷繞角。
12.根據權利要求11所述的熱軋鋼帶的製造方法，其特徵在於， 所述張力測定裝置及/或形狀計的輥在熱軋鋼帶的前端齧入夾緊輥之後，對熱軋鋼帶設定作為任意確定的目標的卷繞角，之後，將卷繞角維持為大致同樣的值而進行軋制，在熱軋鋼帶的後端通過該輥之前，使卷繞角消失。
13.一種熱軋鋼帶的製造方法，其特徵在於， 具備精軋機列、在該 精軋機列的輸出側之後緊鄰設置的冷卻裝置、在該冷卻裝置的輸出側設置且與熱軋鋼帶的上、下兩面抵接的夾緊輥，並且在所述冷卻裝置與夾緊輥之間至少配置位於熱軋鋼帶的上方的脫水輥，且在該脫水輥與夾緊輥之間設置測定熱軋鋼帶的板形狀的形狀計，檢測由所述冷卻裝置進行的冷卻下的板形狀，並同時使精軋機列的至少最終架臺中的軋制機的形狀調整功能發揮作用。
14.根據權利要求13所述的熱軋鋼帶的製造方法，其特徵在於， 在所述夾緊輥的輸出側設置空冷區域，在包括從所述脫水輥至設於夾緊輥輸出側的空冷區域在內的區域設置測定熱軋鋼帶的板寬方向溫度分布的熱軋鋼帶溫度計測裝置，通過基於板寬方向溫度分布得到的軋制方向的伸長差分布，來修正由所述形狀計求出的板形狀，並以使修正後的板形狀成為目標形狀的方式使精軋機列的至少最終架臺中的軋制機的形狀調整功能發揮作用。
全文摘要
為了提供一種通過剛軋制之後的快速均勻冷卻能夠得到所期望的材質，且通過儘早的板張力及板形狀計測能夠提高成品率的熱軋鋼帶的製造裝置及製造方法，該熱軋鋼帶的製造裝置具備精軋機列(11)、在該精軋機列的輸出側之後緊鄰設置的第一冷卻裝置(13)、在該第一冷卻裝置的輸出側設置且與帶鋼(S)的上、下兩面抵接的夾緊輥(14)，並且在所述第一冷卻裝置與夾緊輥之間至少配置位於帶鋼(S)的上方的脫水輥(15)，且在該脫水輥與夾緊輥之間設有測定帶鋼(S)的張力及形狀的張力/形狀測定裝置(16)。
文檔編號B21B39/08GK103189152SQ20118004609
公開日2013年7月3日 申請日期2011年9月5日 優先權日2010年9月28日
發明者堀井健治, 池本裕二, 竹野耕一, 江藤學, 鷲北芳郎 申請人:三菱日立制鐵機械株式會社, 新日鐵住金株式會社