(57)【要約】【課題】  鋼板の表裏面に均一な冷却を行うことができる鋼板の製造方法を提供する。【解決手段】  圧延装置の後工程に配置された冷却装置Ａ内を、圧延後の鋼板２を搬送させながら加速冷却するにあたり、同じ成分系の鋼種毎に鋼板の変態温度を求めておく。冷却装置入り側７での鋼板の表面および裏面の温度を測定する。表裏面で温度差が発生した鋼板に対し、予め定めた冷却後の鋼板の目標温度、および、変態温度と比熱の関係に基づいて、鋼板の表面および裏面の冷却量を計算する。計算した冷却量に基づいて鋼板の表面および裏面を冷却する。【選択図】  図１
2006281271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延された鋼板を搬送させながら鋼板の表面と裏面とを冷却する鋼板の製造方法であって、
冷却前の鋼板の表面および裏面に対し、冷却前の鋼板の表面および裏面の温度、予め定めた冷却後の鋼板の目標温度、予め求めておいた鋼板の変態温度および温度と比熱の関係に基づいて、鋼板の表面の冷却量、裏面の冷却量を求め、求めた冷却量に基づいて、鋼板の表面および裏面を冷却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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板のオンライン加速冷却において、鋼板表裏面からの冷却を均一とすることで、材質特性が均一で、残留応力が小さく、また、鋼板形状が良好な鋼板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼板を圧延する圧延装置の後工程に配置された冷却装置によって行われる鋼板のオンライン加速冷却においては、鋼板の表面と裏面とが同一の温度の場合には、冷却を開始すると、冷却中において鋼板の表面および裏面（「表裏面」という）が同じ温度履歴をたどり、板厚方向の均一冷却を図ることができ、所望の鋼板を製造することができる。
【０００３】
従来のオンライン冷却においては、冷却前の圧延工程における圧延寸法や該工程における冷却条件から、鋼板の表裏面の冷却量（上下水量比）を決定し、鋼板の表面および裏面に均一冷却を行っている。
【０００４】
また、特許文献１には、水量密度を限界能力に到達するまで高めて、収束冷却を実施するような方法も提案されている。
【特許文献１】特開平１０−２１１５１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、冷却装置前の圧延工程における圧延寸法および該工程の冷却条件毎に、鋼板の表裏面の水量比を設定するような方法では、圧延工程における加熱温度や、制御圧延時の温度調整時の水冷により、冷却開始前に、鋼板の表裏面に温度差が発生し、冷却中の温度履歴により、変態発熱量を含む伝熱量に差が生じ、鋼板表裏面で不均一な冷却が発生し、品質が悪化する。このような場合には、鋼板を再矯正せねばならず、鋼板総数に対する矯正の実施率が高いと、作業能率が低下する問題があった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、上述の課題を解決し、オンライン加速冷却において鋼板の表裏面に均一な冷却を行うことができる鋼板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は下記の構成を有している。
［１］熱間圧延された鋼板を搬送させながら鋼板の表面と裏面とを冷却する鋼板の製造方法であって、
冷却前の鋼板の表面および裏面に対し、冷却前の鋼板の表面および裏面の温度、予め定めた冷却後の鋼板の目標温度、予め求めておいた鋼板の変態温度および温度と比熱の関係に基づいて、鋼板の表面の冷却量、裏面の冷却量を求め、求めた冷却量に基づいて、鋼板の表面および裏面を冷却することを特徴とする鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
冷却装置による冷却開始前に表裏面で温度差が発生した鋼板に対し、鋼板表裏面温度の測定値をもとに、変態発熱を含めて伝熱計算を実施し、鋼板表裏面の冷却能力を変化させることにより、板厚方向に均一な冷却ができ、板厚方向の材質特性に優れ、形状の良好な鋼板が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００１０】
オンライン加速冷却において、鋼板表裏面の不均一な冷却の発生については下記の原因が考えられる。
【００１１】
圧延工程における加熱温度や制御圧延時の温度調整時の水冷により、冷却開始前に鋼板の表裏面に温度差が発生していると、冷却装置による冷却中に鋼板の表面と裏面とで温度履歴が相違してしまい、鋼板表裏面で不均一な冷却となり鋼板形状等の品質が悪化する。
【００１２】
従来は、鋼板の成分系の違いによる鋼種の差が及ぼす影響が冷却条件に考慮されていなかった。鋼板は変態すると発熱するが（変態発熱）、変態点は鋼種の違いにより異なるため、鋼種を考慮せずに冷却をすると変態点（変態発熱）の影響で均一冷却でなくなる恐れがある。図１は、ある鋼種Ａの、変態発熱を考慮した比熱と鋼板温度との関係を示すグラフである。図１の例では、約６００〜８００℃の間で比熱（変態発熱を考慮した比熱）が上昇する。図２は、鋼板冷却時の必要冷却熱量を示すグラフである。比熱の影響で、約６００〜８００℃の間で、必要冷却量が上昇する。図３に示すような鋼種Ａにおいて、冷却装置の入り側で、冷却前に鋼板の表面温度（Ｔｓ）と裏面温度（Ｔｂ）とに温度差が発生していると、冷却後の鋼板の表面温度（Ｔｓ´）と裏面温度（Ｔｂ´）とに差が生じる。すなわち、冷却開始時に鋼板の表裏面に温度差があると、表裏面を同じ条件で冷却すると図１に示すＱ１（ｋｃａｌ）の変態発熱分だけ、冷却後に鋼板の表裏面に温度差が生じることを意味し、鋼板の表面と裏面で冷却過程での変体発熱の時期がずれることや、冷却後の鋼板の温度差が生じ、鋼板の形状不良の原因となるばかりでなく、材質的に不均一な鋼板となる。従って、鋼板の冷却後の目標温度を表裏面一定にするためには、表裏面の冷却熱量の差を考慮して鋼板の表裏面の冷却ができるように表裏面に対する冷却量を求める必要がある。
【００１３】
次に、この発明の方法による鋼板冷却のフローを説明する。図４は、この発明の方法を実施するための冷却装置の一例を示す概略側面図、図５は、この発明の実施の形態に係るフローチャートである。
【００１４】
図４に示すように、冷却装置Ａには、熱間圧延された高温の鋼板２をその上面および下面から拘束し、矢印方向に連続的に移送するための、上部ロール１ａと下部ロール１ｂとからなる１対の移送ロール１が、所定ピッチで複数組設けられている。１対の移送ロール１の相互間の上面側には、上流側移送ロールから下流側移送ロールに向けたスリットノズル３が設けられており、その下面側には、水中に没した円管ノズル４が、板幅方向に所定ピッチで長さ方向に設けられている。５は表面冷却装置、６は裏面冷却装置である。冷却装置Ａの入側７には鋼板の温度測定装置が設けられている（図示せず）。
【００１５】
図５により鋼板冷却のフローを説明する。まず、鋼板の比熱モデルの作成である。同じ成分系の鋼種毎に、変態発熱（フェライト変態、ベイナイト変態）を考慮し、温度と比熱との関係を算出する（図１参照）。成分系が同じであれば変態点は同じであるから、同じ成分系の鋼種毎に変態温度を求める。
【００１６】
圧延装置で鋼板が熱間圧延され、圧延された鋼板が冷却装置の入側に搬送されてくる。
【００１７】
次いで、冷却装置の入り側において、冷却開始前の鋼板の表裏面の温度を測定する。そして、鋼板の表裏面に温度差がなければ（ＮＯ）、表裏面温度が均一となるように冷却装置Ａの表面冷却装置５と裏面冷却装置６の水量比を一定とした冷却を実施する。通常冷却の場合、冷却開始温度と冷却停止温度から、冷却熱量Ｑが必要である（図２参照）。
【００１８】
一方、鋼板の表裏面に温度差がある場合(ＹＥＳ)は、鋼板の表面および裏面の必要冷却熱量を計算する。計算式は下記となる。
【００１９】
鋼板表面：
Ｑｓ（ｋｃａｌ）＝ΣＱｉ＝ＱＴＳ＋ＱＴ１＋・・・＋ＱＴｅｎｄ
鋼板裏面：
Ｑｂ（ｋｃａｌ）＝ΣＱｉ＝ＱＴｂ＋ＱＴ１＋・・・＋ＱＴｅｎｄ
ＱＴ１、ＱＴ２、ＱＴ３・・・ＱＴｅｎｄは、冷却開始温度Ｔｓから冷却停止温度Ｔｅｎｄ間の各温度の熱量を示し、ΣＱｉはその和であり、鋼板の必要冷却量になる。そして、表裏面の熱量差を検出する。
【００２０】
熱量差：Ｑ１＝Ｑｓ−Ｑｂ（図３参照）
次いで、水冷時の抜熱量を計算する。冷却開始温度実績から冷却時間(ｔ)を算出する。計算式は下記となる。
【００２１】
鋼板裏面：
Ｑｂ＝Ａ×ｋ×ｑＴ×ｔ（冷却設備下部流量を一定とする）
ｑＴ＝αＴ×Ｔ
ここで、
Ａ：冷却面積（ｍ２）
Ｑ：水冷時の抜熱量（ｋｃａｌ）
ｑＴ：熱流束（ｋｃａｌ／ｍ２・Ｈｒ）
ｔ：冷却時間（Ｈｒ）
ｋ：水温を考慮した定数
αＴ：熱伝達率（ｋｃａｌ／ｍ２・Ｈｒ・℃）
Ｔ：鋼板表面温度
冷却設備下部（裏面）の水量密度を一定として、冷却時間ｔを算出する。このとき、水冷時の熱流束は下部水量密度をベースとしてテーブル化する。水冷時の熱伝達率、熱流束は、種々の温度の鋼板を冷却装置で冷却し、冷却後の温度等のデータから算出する。なお、表１のテーブルは、図５中の表１と同一の記載である。
【００２２】
【表１】
2006281271.tif 000003
次いで、計算した抜熱量を水量比に換算し上下水量比を設定する。鋼板表面の水冷時の抜熱量を計算し、Ｑ１を補正した値となるように係数βを算出する。上記結果より上下水量密度を設定する。計算式は下記となる。
【００２３】
鋼板表面：Ｑｓ＝Ｑｂ＋Ｑ１＝β×（ｋ×ｑＴ×ｔ×Ａ）
求めた冷却量に基づいて鋼板の表面および裏面を冷却する。
【００２４】
以上のように、冷却装置の入り側において、個々の鋼板毎に冷却開始前の鋼板表裏面温度を測定し、表裏面で温度差が発生している鋼板の変態温度の計算値から求めた変態発熱量を含めて鋼板の表面および裏面の伝熱量を計算し、この計算結果をもとに鋼板の表面および裏面の必要冷却量を算出して、上下水量比を鋼板毎に変更することにより、鋼板の表裏面に均一な冷却を行うことができ、板厚方向の材質特性に優れ、形状の良好な鋼板が得られる。
【実施例１】
【００２５】
次に、本発明を実施例により説明する。
【００２６】
図４に示す冷却装置を用い、熱間圧延された鋼板に対して、本発明の方法により、３箇月の間、加速冷却を実施した。評価に供した鋼板の枚数は、約３０００枚であった。３箇月の実施期間終了後、均一冷却が行われた良好な形状の鋼板はそのままとし、不均一な冷却が発生した鋼板については矯正を実施した。そして、この矯正の実施率を、矯正を実施した鋼板の枚数の、冷却した鋼板全枚数に対する割合（％）で示した。
【００２７】
比較例として、冷却前の圧延工程における圧延寸法および冷却条件によって鋼板表裏面の水冷比を決定する、従来から行われている冷却方法により、冷却を実施し、実施例と同様の方法で矯正の実施率を調べた。
【００２８】
この結果、本発明の実施により、比較例に比べ、５０％の矯正実施率が低下した。以上より、本発明によれば、鋼板の表裏面に均一な冷却が行われ、板厚方向の材質特性に優れ、形状の良好な鋼板が得られ、従って、矯正の実施率が低く抑えられることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】変態発熱を考慮した比熱と鋼板温度との関係を示すグラフである。
【図２】鋼板冷却時の必要冷却熱量を示すグラフである。
【図３】鋼板表裏面の冷却熱量差を示すグラフである。
【図４】この発明の方法を実施するための冷却装置の一例を示す概略側面図である。
【図５】この発明の実施の形態に係るフローチャートである。
【符号の説明】
【００３０】
Ａ  冷却装置
１  移送ロール
１ａ  上部ロール
１ｂ  下部ロール
２  鋼板
３  スリットノズル
４  円管ノズル
５  表面冷却装置
６  裏面冷却装置
７  入り側
【図１】
2006281271.tif 000004
【図２】
2006281271.tif 000005
【図３】
2006281271.tif 000006
【図４】
2006281271.tif 000007
【図５】
2006281271.tif 000008