[发明专利]轧制钢材的冷却装置以及冷却方法

说明书

技术领域

本发明涉及对热轧后的导轨等的长尺寸轧制钢材进行冷却的冷却装置以及冷却方法。

本申请以2008年2月27日在日本提出的特愿2008-046461和2008年2月28日在日本提出的特愿2008-048383为基础而主张其优先权，并引用其中的内容。

背景技术

在重载荷铁道、曲线区间所使用的铁道用导轨要求具有通常导轨以上的耐磨损性。因此，热轧后，在从奥氏体域温度开始直到珠光体转变结束为止的期间，进行通过加速冷却来提高导轨头部的强度的处理。近年来，为了进一步提高耐磨损性，直到过共析区域为止使碳素量增加的珠光体系导轨已经开发并实用化(参照专利文献1)。

然而，若为了提高耐磨损性而增加碳素量，则在导轨头部容易生成初析渗碳体，存在导轨的韧性以及延展性大幅下降的问题。

因此，在专利文献2中，为了抑制导轨柱部的初析渗碳体的生成，并且在导轨头部使渗碳体比率高、高硬度的珠光体组织稳定生成，公开了下述珠光体系导轨的制造方法：使导轨头部在从奥氏体域温度开始直到700～500℃为止的期间，以1～10℃/S的速度加速冷却，进一步使导轨柱部在从奥氏体域温度开始直到750～600℃为止的期间，以1～10℃/S的速度加速冷却。

另一方面，作为导轨的加速冷却方法，根据冷却介质的不同，已知有下述方法：(1)使用喷雾的方法(参照专利文献3～5)，(2)使用空气等的气体的方法(参照专利文献6、7)，(3)将导轨头部浸渍在冷却液中的方法(参照专利文献8、9)。

专利文献1：日本特开平8-144016号公报

专利文献2：日本特开平9-137228号公报

专利文献3：日本特开昭47-7606号公报

专利文献4：日本特开昭54-147124号公报

专利文献5：日本特开平8-319515号公报

专利文献6：日本特开昭61-149436号公报

专利文献7：日本特开昭61-279626号公报

专利文献8：日本特开昭57-85929号公报

专利文献9：日本特开平8-170120号公报

为了在高碳素导轨钢中使珠光体组织稳定生成，需要使加速冷却时的冷却速度更快。然而，在通过上述的以往的加速冷却方法来实现冷却时，存在以下的问题。

若液滴与高温物体接触，则在液滴和高温物体之间形成蒸气膜，会发生液滴在高温物体上浮游的蒸汽膜现象。在冷却介质使用液体(1)和(3)的方法的情况下，由于在导轨表面形成的蒸气膜，阻碍了导轨和冷却介质的接触，因而冷却速度产生差异。其结果，在导轨上产生温度偏差，若温度偏差变大，则有在钢组织中产生偏差的危险。

此外，与使用液体的冷却方法相比，使用气体作为冷却介质的(2)的方法有冷却速度慢的难点。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而作出的，目的在于提供一种轧制钢材的冷却装置以及冷却方法，能够抑制在长尺寸的轧制钢材表面形成蒸气膜从而大幅度提高冷却速度，并且能够实现均匀的加速冷却。

为了达成上述目的，本发明轧制钢材的冷却装置，对热轧后的长尺寸的轧制钢材进行冷却，具备沿上述轧制钢材的长度方向配置的多个腔室。上述多个腔室分别具有：吹出口，将冷却用加压空气从上述腔室朝向上述轧制钢材吹出，上述冷却用加压空气是从与上述腔室连接的气体导入口导入腔室的冷却用加压空气；喷嘴板，以与上述轧制钢材面对的方式设置在该吹出口，并具有多个喷嘴孔；冷却水供给喷嘴，向上述腔室内供给冷却水；以及整流板，设置在上述气体导入口与上述冷却水供给喷嘴之间，防止从上述气体导入口导入的上述冷却用加压气体与上述喷嘴板直接相撞。本发明的冷却装置使冷却介质通过上述喷嘴板的上述喷嘴孔向上述轧制钢材喷射，进行该轧制钢材的表面的均匀冷却，上述冷却介质混合了从上述冷却水供给喷嘴供给的上述冷却水和从上述气体导入口导入且被上述整流板整流后的冷却用加压气体。

若冷却介质使用液体，虽然能够确保大的冷却能力，但由于在轧制钢材的表面形成有蒸气膜，因此冷却速度会产生差异，成为不均匀的冷却。因此，本发明中，在朝向轧制钢材从吹出口喷出冷却用加压气体的腔室内，设置用于供给冷却水的冷却水供给喷嘴，通过混合冷却用加压气体和冷却水并从喷嘴板经由喷嘴孔向垂直于轧制钢材表面的方向(优选垂直)喷雾喷射，能够提高水滴的冲突速度，迅速除去附着在轧制钢材上的水滴。由此，阻碍了蒸气膜的形成，能够使冷却速度不变动，从而实现均匀的冷却。