(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗圧延後に被圧延材を再加熱する加熱装置を有し、複数スタンドからなる連続熱間圧延機を用いて熱延鋼板を製造する方法において、仕上圧延機の各スタンドについて、被圧延材の定常部の圧延荷重と後端部のピーク荷重との差ΔＰを予め求めておき、各スタンドの圧延荷重差ΔＰの最大値（＝ΔＰｍａｘ  ）から、ΔＰｍａｘ  を打ち消すための昇温量を決定し、次いで該昇温量に基づき被圧延材後端部を加熱後、仕上圧延することを特徴とする鋼板の製造方法。
【請求項２】
粗圧延後に被圧延材を再加熱する加熱装置を有する可逆式圧延機を用いて厚鋼板を製造する方法において、仕上圧延の各パスについて、被圧延材の定常部の圧延荷重と先後端部のピーク荷重との差ΔＰを予め求めておき、各パスの圧延荷重差ΔＰの最大値（＝ΔＰｍａｘ）から、ΔＰｍａｘを打ち消すための昇温量を決定し、次いで該昇温量に基づき被圧延材先後端部を加熱後、仕上圧延することを特徴とする鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱延鋼帯または厚鋼板（総称して鋼板という）の熱間圧延方法において、鋼板先後端部に発生するピーク荷重を防止する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱延鋼板や厚鋼板を製造する際の圧延荷重の長手方向分布は尻抜け時に過大荷重を示す。
【０００３】
図１は、厚鋼板の仕上圧延の最終パスにおける圧延荷重の一例を示すグラフである。このようなピーク荷重が発生すると、同一の圧下設定値で圧延すると、ピーク荷重発生部は目標の板厚まで減厚できず板厚不良が発生し、また板厚の薄くなる仕上圧延工程では、平坦不良が発生し、絞り込みなどの圧延トラブルの原因となる。
【０００４】
このように、ピーク荷重は板厚不良の発生、平坦不良の発生等様々な操業阻害要因を生み出す。ピーク荷重の発生原因は、従来被圧延材の温度低下に起因するものとして、温度降下量を補償するよう被圧延材を加熱する方法が提案されている。
【０００５】
例えば特開平１０−１９２９１０号公報には、粗圧延後の鋼片を、その最も低温の部分（通常先後端部）の表面温度が８５０℃以上となるように加熱後、仕上圧延する方法が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者らが詳細な検討を行ったところ、先後端部に温度低下部がない均一温度の鋼板を圧延した場合でも、尻抜け時にはピーク荷重が発生することが判明した。
【０００７】
図２は、ラボテストにおける温度を均一にした鋼板試験片の圧延荷重の一例を示すグラフである。このラボテストでは、板厚２０ｍｍ、板幅１５０ｍｍの試験片を１１５０℃に加熱後直ちに圧延した。この場合、実操業と違って加熱炉抽出後圧延までの時間も短く、またデスケーリング等の水冷も行っていないため、ほぼ被圧延材の温度は均一と考えられるが、それでも尻抜け時にはピーク荷重が発生している。
【０００８】
このように、被圧延材の温度が均一でもピーク荷重が発生することから、従来の技術に記載した方法のように、材料温度を実測し、全体が均一になるように加熱する方法では先後端部の加熱が不足し、ピーク荷重の発生を防止することができない。逆に、先後端部を過度に加熱すると、この部分での荷重が極端に低下し板厚の薄め不良や平坦不良といった問題が発生する。
【０００９】
本発明の課題は鋼板の熱間圧延における材料尻抜け時のピーク荷重を防止し、板厚不良や平坦不良の発生を防止する方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
発明者らは下記の知見を得て本発明を完成した。
【００１１】
（ａ）  熱延鋼板の場合、仕上圧延の尻抜け時に見られるピーク荷重は、後端部の温度低下に起因する荷重の影響を除くと、広い範囲の鋼種および寸法にわたってピーク荷重パターンに類型的な傾向が見られる。均一加熱素材で後端部にピーク荷重が発生する理由は、定常部に比べ自由面の多い後端部では幅方向への塑性流動が大きく、これによって幅拡がりが発生し、定常部に比較し後端部の板幅が広くなったことで発生すると考えられる。このことは、後端部を特に加熱してピーク荷重を防止できることを示唆している。
【００１２】
（ｂ）  厚鋼板の場合、可逆圧延の各パスで被圧延材の先後端で荷重のピークが見られるが、これについても先後端の温度低下に起因する荷重増加の影響を除くと、広い範囲の鋼種および寸法にわたってピーク荷重パターンに類型的な傾向が見られる。
【００１３】
前記のピーク荷重を管理するには、可逆式圧延機では、搬送方向に対して各パスごとに尻抜け方向が変るため、厚鋼板被圧延材の先後端双方を管理する必要がある。
【００１４】
（ｃ）  実際のプロセスでは上記の均一加熱素材に見られる先後端部の荷重増加分と温度低下による荷重増加分とを厳密に区分する必要はない。すなわち両者を含めたピーク荷重を防止する手段として、定常部の圧延荷重とピーク部の荷重との差に相当する分を補償するように、材料を加熱すればよい。
【００１５】
（ｄ）  実際のプロセスでは、仕上圧延の直前に加熱するため、仕上圧延時に発生する定常部とピーク部の荷重差を予め想定して、補償加熱量を求めればよい。
【００１６】
本発明は上記の知見に基づき完成したもので、その要旨は以下の通りである。
【００１７】
（１）  粗圧延後に被圧延材を再加熱する加熱装置を有し、複数スタンドからなる連続熱間圧延機を用いて熱延鋼板を製造する方法において、仕上圧延機の各スタンドについて、被圧延材の定常部の圧延荷重と後端部のピーク荷重との差ΔＰを予め求めておき、各スタンドの圧延荷重差ΔＰの最大値（＝ΔＰｍａｘ  ）から、ΔＰｍａｘを打ち消すための昇温量を決定し、次いで該昇温量に基づき被圧延材後端部を加熱後、仕上圧延することを特徴とする鋼板の製造方法。
【００１８】
（２）  粗圧延後に被圧延材を再加熱する加熱装置を有する可逆式圧延機を用いて厚鋼板を製造する方法において、仕上圧延の各パスについて、被圧延材の定常部の圧延荷重と先後端部のピーク荷重との差ΔＰを予め求めておき、各パスの圧延荷重差ΔＰの最大値（＝ΔＰｍａｘ  ）から、ΔＰｍａｘ  を打ち消すための昇温量を決定し、次いで該昇温量に基づき被圧延材先後端部を加熱後、仕上圧延することを特徴とする鋼板の製造方法。
【００１９】
ここで、被圧延材の定常部とは、被圧延材の長さ方向の中央部で圧延荷重が略一定となる部分の意味である。
【００２０】
被圧延材の後端部（または先端部）とは、被圧延材の長さ方向の後端部（または先端部）においてピーク荷重の出現する部分（ピークの裾野部分すなわち、定常部に比べて荷重が増加する部分も含む）の意味である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図３は、被圧延材を加熱する加熱装置を備えた熱延鋼板用の連続熱間圧延機の配置を示す模式図である。
【００２２】
加熱炉１で加熱された材料は、粗圧延機２で所定の厚みまで減厚され、仕上圧延機４にて製品厚まで圧延され、その後冷却装置５を通り、最終的にダウンコイラー６で巻き取られる。
【００２３】
ピーク荷重が問題となるのは、製品の品質に直接影響する仕上圧延である。従って、仕上圧延前に尻抜け部にあたる被圧延材後端部を加熱する必要がある。そこで、図３では、仕上圧延機前に加熱装置３を配している。
【００２４】
仕上圧延機４には、各スタンドの圧延条件を決定したり、板厚や張力を制御するためのプロセスコンピュータ７が設置されている。
【００２５】
このプロセスコンピュータ７には、各スタンド毎に尻抜け時のピーク荷重Ｐと定常部の荷重Ｐ０  の差＝ΔＰが記憶されている。ΔＰは、鋼種、板厚、板幅、圧延温度、圧延速度などの圧延条件の区分毎にテーブル値として記憶されている。ただし、前記のテーブル値の代りに、板厚、板幅、圧延温度、圧延速度については関数形式でΔＰをもとめてもよい。
【００２６】
以下、熱延鋼板に係る本発明例の実施手順を説明する。
【００２７】
材料が粗圧延機２を通過した後、プロセスコンピュータ７では仕上圧延機各スタンドの圧下設定を計算する。その際、あわせてΔＰを各スタンド毎に記憶しているテーブル値から求め、各スタンドのΔＰの最大値ΔＰｍａｘ  を決定する。
【００２８】
次に、ΔＰｍａｘ  を打ち消すための加熱装置３の昇温量ΔＴを決定する。
【００２９】
圧延荷重Ｐは、入側板厚ＨＩ、出側板厚ＨＯ、ロール半径Ｒ、鋼種Ｋ、圧延温度Ｔの関数として、
Ｐ＝ｆ（ＨＩ，ＨＯ，Ｒ，Ｋ，Ｔ）            （１）
と表すことができる。
【００３０】
圧延温度Ｔが、ΔＴだけ変動したときの圧延荷重の変動ΔＰは、
ΔＰ＝（∂ｆ／∂Ｔ）ΔＴ＝ｇ（ΔＴ）                （２）
となるので、ΔＰｍａｘを打ち消すための昇温量ΔＴは、
ΔＴ＝ｇ−１（ΔＰｍａｘ）                                            （３）
と表すことができる。
【００３１】
昇温量ΔＴが決定されたら、加熱装置３で尻抜け部にあたる被圧延材後端部をΔＴだけ加熱する。通常、ΔＴだけ加熱された被圧延材後端部は、定常部温度よりも高い温度となる。加熱装置は、特に限定しないが、制御応答性に優れた誘導加熱装置や通電加熱装置を用いる方が好ましい。
【００３２】
加熱装置３を通過後、仕上圧延機にて製品厚さまで圧延され、ダウンコイラーで巻き取られる。後端部の適正な加熱により、仕上圧延中の各スタンドの後端部にピーク荷重が発生することはなく、板厚精度、平坦度良好な製品を得ることができる。なお、ΔＰｍａｘ  が発生するスタンド以外のスタンドでは、後端部の昇温量が適正値より大きくなるが、その差は小さく、板厚不良、平坦不良が発生するまでには至らない。
【００３３】
次に、厚鋼板の製造にあたる単スタンド圧延機による可逆式圧延について説明する。
【００３４】
図４は、被圧延材を加熱する加熱装置を備えた厚鋼板用の単スタンド圧延機の配置を示す模式図である。図３と同一要素は同一符号で示す。
【００３５】
加熱炉１で加熱された材料は、粗圧延機２で所定の厚みおよび幅まで圧延され、仕上圧延機４にて製品厚まで圧延され、その後冷却装置５を通り、冷却床８に送られる。仕上圧延機には、各パスの圧下条件を決定するプロセスコンピュータ７が設置されている。
【００３６】
プロセスコンピュータ７には、各パスの尻抜け時のピーク荷重Ｐと定常部の荷重Ｐ０  の差＝ΔＰが記憶されている。ΔＰは、鋼種、板厚、板幅、圧延温度、圧延速度などの圧延条件毎にテーブル値として記憶されている。
【００３７】
以下、厚鋼板に係る本発明例の実施手順を説明する。
【００３８】
材料が粗圧延機２を通過した後、プロセスコンピュータ７では仕上圧延機における各可逆パスの圧延条件を計算する。その際、あわせてΔＰを各パス毎に記憶しているテーブル値から求める。各パスで求められたΔＰを正転（図４の加熱炉１から冷却床８の方向への圧延）と逆転で区分し、それぞれの最大値ΔＰｓｍａｘ、ΔＰｇｍａｘを決定する。
【００３９】
次に、ΔＰｓｍａｘ、ΔＰｇｍａｘを打ち消すための加熱装置３の昇温量ΔＴｓ、ΔＴｇを決定する。
【００４０】
ΔＴｓ＝ｇ−１（ΔＰｓｍａｘ）                          （４）
ΔＴｇ＝ｇ−１（ΔＰｇｍａｘ）                            （５）
昇温量が決定されたら、加熱装置３を用いて、正転時尻抜け部にあたる被圧延材後端部をΔＴｓ  だけ加熱し、逆転時尻抜け部にあたる被圧延材先端部をΔＴｇ  だけ加熱する。
【００４１】
加熱装置３を通過後、仕上圧延機にて製品厚まで圧延されるが、先後端部の適正な加熱により、仕上圧延中の各パスの尻抜け時にピーク荷重が発生することはなく、板厚精度、平坦度良好な製品を得ることができる。
【００４２】
なお、プロセスコンピュータに記憶されるΔＰ値のテーブル（またはΔＰを求める関数のパラメータ）としては、初期値を設定後、圧延荷重の実測により逐次学習して最新のプロセス状態を追随するようにするのが好ましい。
【００４３】
この場合、プロセスコンピュータで圧延荷重の実測データを採取するときの定常部および先後端部の位置を定義しておく必要があるが、例えば、下記のように定義するのがよい。
【００４４】
定常部：各プロセスの特性に対応して被圧延材の長さ方向の位置を定義して決める。例えば、「圧延全長の内、先後端部の１／１０長さを除いた部分」のように定義する。圧延荷重のデータ採取はこの定常部の平均値から求めるとよい。
【００４５】
先後端部：プロセスの特性に対応して被圧延材の長さ方向の位置を定義して決める。例えば、「圧延全長の内、後端部（または先端部）の１／１５の長さ」のように定義する。ピーク荷重は、この先後端部の区間における最大荷重値を求めればよい。
【００４６】
定常部と先後端部とは重複しないように前期長さ位置を定義するのがよい。また、上記の例で、定常部、先後端部を定義する長さ位置はすべて一定ではなく、材料の特性（スラブ寸法、加熱炉条件、仕上温度条件）、粗圧延の特性（粗圧延寸法、温度条件）、厚鋼板の幅出し圧延の条件、などを考慮した変数としてもよい。
【００４７】
学習の定法として、定常部の荷重と先後端部のピーク荷重差の実績値を採取し、圧延条件で層別した補正係数のテーブル値を、積分法、指数平滑法または移動平均法にて逐次更新する方法とするのがよい。例えば、以下のように計算する。
【００４８】
前述のように、ある被圧延材に対して、テーブルまたは関数から索表したΔＰの値に対して、昇温量ΔＴが（３）  式から求められる。この昇温量ΔＴに対し、該被圧延材について荷重差ΔＰｍ  が実測されたとする。荷重差の誤差ΔΔＰは、
ΔΔＰ＝ΔＰｍ  −ΔＰ                        （６）
として求められる。
【００４９】
この荷重誤差ΔΔＰに対する昇温補正量ΔΔＴを（３）  式を用いて求める。このときの符号は、ΔΔＰが負（昇温不足）のとき昇温補正量ΔΔＴが正となるようにする。
【００５０】
この昇温補正量ΔΔＴは、学習項として、ΔＰのテーブル値に１：１対応して保存されるもので、学習方法は例えばαを積分法の重み、添え字ｉを、被圧延材の圧延順の番号として、
ΔΔＴｉ＋１  ＝αΔΔＴｉ  ＋ΔΔＴｉ−１                  （７）
として求められる。
【００５１】
次回の（ｉ＋１）番目の被圧延材に対して、前記の荷重差テーブルからΔＰを索表し、昇温量ΔＴを求めた後、さらに、（７）  式の昇温補正量ΔΔＴｉ＋１  を加えた値を加熱装置への昇温設定量とすればよい。
【００５２】
ΔＰを関数式から求める場合、関数の形式により学習方法が異なるが、一般的には学習項は関数中のパラメータの修正を積分法、移動平均法、などによって行う。
【００５３】
【実施例】
本発明例および比較例について、ラボテストおよび計算機による下記の圧延シミュレーション実験を行った。
【００５４】
（１）  板厚２７０ｍｍ、板幅１２５０ｍｍのハイテン材スラブを用いて、図３に示す連続式熱間圧延機にて、製品厚２ｍｍまで圧延した。仕上圧延機のワークロール径は約φ７５０ｍｍである。粗圧延完了後、プロセスコンピュータにてΔＰｍａｘ  を決定し、誘導加熱装置を用いて被圧延材後端部を昇温した。実験結果を表１に示す。なお、表１には誘導加熱装置による昇温量を種々変更した比較例を併記した。
【００５５】
ΔＰｍａｘを予測して、適正な昇温を行った本発明例Ａでは、ΔＰｍａｘ  がほとんど発生しておらず、板厚精度、平坦度も良好な結果となった。
【００５６】
一方、ΔＰｍａｘ  を予測せずに、加熱装置での昇温を行った比較例Ｂ〜Ｄの条件や、昇温を行わなかった比較例Ｅの条件では、ΔＰｍａｘ  の発生を解消できず、板厚偏差、平坦度とも不良な結果となった。
【００５７】
【表１】
0003558010.tif 000002
ここで、
ΔＰｍａｘ  ＝各スタンドの（尻抜け荷重−定常部荷重）の最大値、
仕上板厚偏差＝仕上圧延完了後の被圧延材後端部板厚−定常部板厚、である。
【００５８】
（２）  板厚２４０ｍｍ、板幅２２６０ｍｍの抗張力４９０Ｎ／ｍｍ２  級鋼のスラブを想定して、図４に示す単スタンド熱間圧延機にて、製品厚８ｍｍまで圧延した。仕上圧延機のワークロール径はφ１０００ｍｍである。粗圧延完了後、プロセスコンピュータにてΔＰｍａｘ  を決定し、誘導加熱装置を用いて被圧延材先後端部を昇温した。実験結果を表２に示す。なお、表２には誘導加熱装置による昇温量を種々変更した比較例を併記した。
【００５９】
ΔＰｍａｘ  を予測して、適正な昇温を行った本発明例Ｆでは、ΔＰｍａｘ  もほとんど発生しておらず、板厚精度、平坦度も良好な結果となった。一方、ΔＰｍａｘ  を予測せずに、昇温を行った比較例Ｇ〜Ｉの条件や、昇温を行わなかった比較例Ｊの条件では、ΔＰｍａｘ  の発生を解消できず、板厚偏差、平坦度とも不良な結果となっている。
【００６０】
【表２】
0003558010.tif 000003
ここで、
ΔＰｍａｘ＝各パスの（尻抜け荷重−定常部荷重）の最大値、
仕上板厚偏差＝仕上圧延完了後の被圧延材後端部板厚−定常部板厚、
である。
【００６１】
【発明の効果】
本発明により、熱延鋼板または厚鋼板の仕上圧延において、材料尻抜け時の過大荷重発生を未然に防ぐことができ、被圧延材全長にわたって板厚精度、平坦度の良好な製品を安定して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】厚鋼板の仕上パスにおける圧延荷重の一例を示すグラフである。
【図２】ラボテストにおける温度を均一にした鋼板試験片の圧延荷重の一例を示すグラフである。
【図３】被圧延材を加熱する加熱装置を備えた熱延鋼板用の連続熱間圧延機の配置を示す模式図である。
【図４】本発明例における単スタンド圧延機を用いたライン構成図を示す模式図である。
【符号の説明】
１：加熱炉
２：粗圧延機
３：加熱装置
４：仕上圧延機
５：冷却装置
６：ダウンコイラー
７：冷却床
【図１】
0003558010.tif 000004
【図２】
0003558010.tif 000005
【図３】
0003558010.tif 000006
【図４】
0003558010.tif 000007