(57)【要約】      （修正有）【課題】熱間圧延後の鋼板をロールで拘束しながら冷却する制御冷却において、歪の少ない鋼板の冷却方法及び鋼板の冷却装置並びに鋼板の製造方法の提供。【解決手段】鋼板搬送方向に所定のピッチに配置される複数のロール２により鋼板１を拘束した状態で搬送し、複数のロール２間に配置される冷却ノズル３により鋼板１の上下面に冷却水を噴射して鋼板１を冷却する冷却方法において、式（１）を満足する通板速度Ｖで冷却する鋼板の冷却方法。板厚ｔが１０ｍｍ以下で、板幅Ｗが、３００ｍｍ以上である鋼板の冷却方法。Ｖ＞２．２１×１０−５×Ｃｖ×Ｌ３×ｔ−２×（２４．２＋２０４．３×（Ｌ／Ｗ）２）−１・・・（１）［Ｖ：通板速度（ｍ／ｓ）、Ｃｖ：板厚方向の鋼板平均温度に対する冷却速度（℃／ｓ）、Ｌ：ロールピッチ（ｍ）、ｔ：板厚（ｍ）、Ｗ：板幅（ｍ）【選択図】図１
2018144050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板搬送方向に所定のピッチに配置される複数のロールにより鋼板を拘束した状態で搬送し、複数のロール間に配置される冷却ノズルにより鋼板の上下面に冷却水を噴射して鋼板を冷却する鋼板の冷却方法において、
下記式（１）を満足する通板速度Ｖで冷却することを特徴とする鋼板の冷却方法。
Ｖ＞２．２１×１０−５×Ｃｖ×Ｌ３×ｔ−２×（２４．２＋２０４．３×（Ｌ／Ｗ）２）−１・・・（１）
ただし、式（１）において、
Ｖ：通板速度（ｍ／ｓ）
Ｃｖ：板厚方向の鋼板平均温度に対する冷却速度（℃／ｓ）
Ｌ：ロールピッチ（ｍ）
ｔ：板厚（ｍ）
Ｗ：板幅（ｍ）
である。
【請求項２】
板厚ｔは１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の鋼板の冷却方法。
【請求項３】
板幅Ｗは３０００ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の鋼板の冷却方法。
【請求項４】
鋼板搬送方向に所定のピッチで配置されて、鋼板を拘束して搬送する複数のロールと、
複数のロール間に配置されて、鋼板の上下面に冷却水を噴射して鋼板を冷却する冷却ノズルと、
下記式（１）を満足するように通板速度Ｖを制御する制御機構と
を備えることを特徴とする鋼板の冷却装置。
Ｖ＞２．２１×１０−５×Ｃｖ×Ｌ３×ｔ−２×（２４．２＋２０４．３×（Ｌ／Ｗ）２）−１・・・（１）
ただし、式（１）において、
Ｖ：通板速度（ｍ／ｓ）
Ｃｖ：板厚方向の鋼板平均温度に対する冷却速度（℃／ｓ）
Ｌ：ロールピッチ（ｍ）
ｔ：板厚（ｍ）
Ｗ：板幅（ｍ）
である。
【請求項５】
板厚ｔは１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の鋼板の冷却装置。
【請求項６】
板幅Ｗは３０００ｍｍ以上であることを特徴とする請求項４または５に記載の鋼板の冷却装置。
【請求項７】
熱間圧延後の鋼板を請求項１〜３のいずれかに記載の冷却方法を用いて冷却し、鋼板を製造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、熱間圧延された高温の鋼板を、ロールにより拘束した状態で通過冷却を実施する制御冷却に関する。特に板厚が１０ｍｍ以下と薄く、且つ板幅が３０００ｍｍ以上厚鋼板に対して、歪の少ない鋼板を製造することができる、鋼板の冷却方法および冷却装置ならびに鋼板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼板の製造に当たっては、鋼板に要求される機械的性質、特に強度と靭性を確保する必要がある。これを達成するために、圧延後の高温の鋼板をそのまま冷却したり、一旦室温まで空冷して、オフラインで再加熱・焼入れしたりする作業が行われる。この冷却では、鋼板に要求される材質上の特性を確保するために、冷却速度を大きくすることが必要である。同時に、材質の均一性を確保し、冷却時の歪み（冷却歪）の発生を抑制するために冷却が鋼板面全体にわたって均一に行われることが重要である。冷却歪が発生した場合、冷却後の鋼板をローラー矯正機やプレスなどの矯正機を用いて平坦度を確保することが必要となるため、追加工程が発生することから納期短縮の大きな障害となる。
【０００３】
これに対応して、現在、鋼板の冷却は複数のロールにより鋼板を拘束し、その拘束ロール間に冷却ノズルを配置して、鋼板を通過させながら冷却する手法が広く行われており、これにより歪の少ない鋼板を製造している。
【０００４】
このような方法で制御冷却する理由として、通過冷却とすることで短い設備長で冷却が可能になるため、初期投資コストの抑制が可能であることが挙げられる。また、拘束ロールは冷却中の鋼板上下面や鋼板面内の温度分布の不均一に起因して発生する歪を押さえ込み、且つロール間に冷却ノズルを配置することにより、冷却装置外部に冷却水が出ないようにして、鋼板上に冷却水が滞留する事を防止している。
【０００５】
以上の観点から、たとえば特許文献１には、冷却後の鋼板温度分布の不均一に起因した形状不良に対して、冷却後の鋼板の温度分布の測定から鋼板に発生する残留応力を予測することで、矯正の必要可否を判断する方法が記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、水冷中に発生するＣ反りを抑制する観点で、拘束ロールに着目し、そのロールピッチ、鋼板厚みの関数として必要な拘束ロールの拘束力の範囲で負荷をかけることにより、平坦度のよい鋼板の製造方法について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２８４３２７３号公報
【特許文献２】特許第３９２５７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記で説明したような手法により歪の少ない鋼板が製造できるようになったものの、幅方向や上下面の温度均一性を確保して冷却しても、依然として歪が発生することがある。そこで本発明者らが歪の発生について検討した結果、水冷時の鋼板幅方向の収縮による座屈変形に起因して冷却歪が発生することがわかった。座屈変形に起因する冷却歪は、板厚が薄く且つ板幅が広い鋼板の場合、上記で説明したような手法による低減効果が発現しにくく、特に板厚が１０ｍｍ以下であり且つ板幅３０００ｍｍ以上の鋼板の冷却時には、幅方向や上下面の温度均一性を確保して冷却しても歪が発生するということがわかった。
【０００９】
水冷時の鋼板幅方向の収縮による座屈変形は、これまでに想定されている上下面の温度偏差による歪と異なるメカニズムであるため、従来の手法で冷却を行っても歪が発生すると考えられる。特許文献１のような鋼板の冷却後の温度分布から予測する方法では、予測した板形状よりも大きな変形が発生する。そのため予測が外れ、矯正の発生率の削減は困難である。また、特許文献２では、上下面の温度偏差起因の歪の抑制は可能であるものの、水冷時に伴う板幅収縮に起因した座屈変形は考慮してないため、板厚が薄く且つ板幅が広い領域に関して効果が発現しない。
【００１０】
そこで本発明は、上記従来技術の問題点を解決することを課題とし、熱間圧延後の鋼板をロールで拘束しながら冷却する制御冷却において、歪の少ない鋼板の冷却方法および鋼板の冷却装置ならびに鋼板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の要旨は、以下の通りである。
［１］鋼板搬送方向に所定のピッチに配置される複数のロールにより鋼板を拘束した状態で搬送し、複数のロール間に配置される冷却ノズルにより鋼板の上下面に冷却水を噴射して鋼板を冷却する鋼板の冷却方法において、
下記式（１）を満足する通板速度Ｖで冷却することを特徴とする鋼板の冷却方法。
Ｖ＞２．２１×１０−５×Ｃｖ×Ｌ３×ｔ−２×（２４．２＋２０４．３×（Ｌ／Ｗ）２）−１・・・（１）
ただし、式（１）において、
Ｖ：通板速度（ｍ／ｓ）
Ｃｖ：板厚方向の鋼板平均温度に対する冷却速度（℃／ｓ）
Ｌ：ロールピッチ（ｍ）
ｔ：板厚（ｍ）
Ｗ：板幅（ｍ）
である。
［２］板厚ｔは１０ｍｍ以下であることを特徴とする［１］に記載の鋼板の冷却方法。
［３］板幅Ｗは３０００ｍｍ以上であることを特徴とする［１］または［２］に記載の鋼板の冷却方法。
［４］鋼板搬送方向に所定のピッチで配置されて、鋼板を拘束して搬送する複数のロールと、
複数のロール間に配置されて、鋼板の上下面に冷却水を噴射して鋼板を冷却する冷却ノズルと、
下記式（１）を満足するように通板速度Ｖを制御する制御機構と
を備えることを特徴とする鋼板の冷却装置。
Ｖ＞２．２１×１０−５×Ｃｖ×Ｌ３×ｔ−２×（２４．２＋２０４．３×（Ｌ／Ｗ）２）−１・・・（１）
ただし、式（１）において、
Ｖ：通板速度（ｍ／ｓ）
Ｃｖ：板厚方向の鋼板平均温度に対する冷却速度（℃／ｓ）
Ｌ：ロールピッチ（ｍ）
ｔ：板厚（ｍ）
Ｗ：板幅（ｍ）
である。
［５］板厚ｔは１０ｍｍ以下であることを特徴とする［４］に記載の鋼板の冷却装置。
［６］板幅Ｗは３０００ｍｍ以上であることを特徴とする［４］または［５］に記載の鋼板の冷却装置。
［７］熱間圧延後の鋼板を［１］〜［３］のいずれかに記載の冷却方法を用いて冷却し、鋼板を製造することを特徴とする鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、歪の少ない鋼板の製造が可能となる。特に厚鋼板のオフライン熱処理に適用することでその効果を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の鋼板の冷却装置を用いた製造設備の一部の構成を示す模式図である。
【図２】図２は、鋼板冷却時における座屈変形を説明する図であり、（ａ）は本発明の冷却装置の構成を示す模式図であり、（ｂ）は鋼板冷却時における鋼板の板幅Ｗの変化を説明する図である。
【図３】図３は、鋼板の形状不良（耳波）の一例を示す図である。
【図４】図４は、急峻度λの定義を説明する図である。
【図５】図５は、ロールピッチＬと急峻度λとの関係を示す図である。
【図６】図６は、冷却速度Ｃｖと急峻度λとの関係を示す図である。
【図７】図７は、通板速度Ｖと急峻度λとの関係を示す図である。
【図８】図８は、一部の鋼板（ロールピッチＬ間の鋼板）を切り出した際の、座屈変形を説明する図である。
【図９】図９は、座屈係数ｋと、ロールピッチＬと板幅Ｗの２乗との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
まず、冷却歪の原因と考えられる水冷時の鋼板幅方向の収縮による座屈変形について説明する。図１は、本発明の鋼板の冷却装置を用いた製造設備の一部の構成を示す模式図である。圧延機ラインで製造した所定の板厚の鋼板１を、図１の製造ラインに搬送する。加熱炉１０により鋼板１を所定の温度に加熱した後、複数のロール２により拘束しながら鋼板１を搬送させ、各ロール２間に設置されている複数の冷却ノズル３により冷却を行う。なお、図中の矢印は鋼板の搬送方向である。また、ロール２および冷却ノズル３は鋼板１の上下面に設置される。
【００１５】
図２（ａ）は、本発明の鋼板の冷却装置の構成を示す模式図である。図２（ａ）に示すように、鋼板１は搬送方向に沿って、ロール２−０、ロール２−１、…ロール２−ｉ、ロール２−ｎといった、複数のロール２により上下面を拘束されている。各ロール２間には、冷却ノズル３が鋼板１の上下面にそれぞれ設置されている。
【００１６】
図２（ｂ）は、鋼板冷却時における鋼板の板幅Ｗの変化を説明する図であり、図２（ａ）に示す鋼板の冷却装置内を通過する際の、鋼板１の板幅Ｗの変化を上から見た図である。各ロール２を通過する際の鋼板１の板幅をＷ、ロールピッチをＬとすると、水冷により鋼板１は収縮する。例えば、ロール２−０からロール２−１へ鋼板が移動した場合、図２（ｂ）に示すように、板幅はΔＷ（Δ＝Ｗ０−Ｗ１、なお、Ｗｏ：ロール２−０を通過する際の板幅、Ｗ１：ロール２−１を通過する際の板幅である。）だけ収縮する。このとき、板幅の広い鋼板と板幅の狭い鋼板が同じ幅となるように接合させているのと同じ状態となるため、板幅の広い部分（例えば板幅Ｗｏ）は大きな圧縮応力を受ける。この圧縮応力による鋼板の変形を本発明では座屈変形とよぶ。
【００１７】
このとき、通板速度が遅い若しくは冷却速度が速い場合は、その搬送方向に対する収縮勾配ΔＷ／Ｌが急峻となることで大きな圧縮応力が発生し、座屈変形が発生しやすくなる。また、板厚が薄く且つ板幅が広い場合は、板の剛性が低くなることで、圧縮応力による耐性が低くなり、同じく座屈変形が発生しやすくなる。
【００１８】
そこで、上記の板幅Ｗの収縮メカニズムを確認するために、実際の製造ラインにおいて、通板速度Ｖ、板厚ｔ、板幅Ｗや冷却速度Ｃｖなど様々な条件で冷却した鋼板の形状と各冷却条件との関係について調査した。具体的には、圧延機ラインで製造した板厚６ｍｍ〜１０ｍｍの鋼板１を、図１の製造ラインに搬送し、加熱炉（ハースロール加熱炉）１０により９５０℃まで加熱したのちに、ロール２により拘束しながら、冷却ノズル３により１００℃まで冷却を行った。冷却後の鋼板形状から座屈変形したかどうかの判断を行った。
【００１９】
図３は、形状不良が発生した鋼板の形状を示す一例の図であり、鋼板１のエッジ部にいわゆる耳波と呼ばれる形状不良が発生していた。この耳波形状の不良を、図４および下記式（２）に示す定義で表される急峻度λ（％）を用いて定量化した。なお、耳波は一ヶ所に発生するわけではなく、鋼板の両端部に複数発生する。そこで、下記式（２）におけるδ／Ｐの値は、鋼板両端部に発生した全ての耳波の平均値とする。
λ＝（δ／Ｐ）×１００・・・（２）
ただし、式（２）において、
λ：急峻度（％）
δ：波高さ
Ｐ：波ピッチ
である。
【００２０】
定量化した結果、形状不良が発生した鋼板の波ピッチＰは０．６〜１．４ｍ程度であった。急峻度の許容値に関しては、たとえば複数の板を溶接する際に大きな形状不良があると、鋼板が持つ変形を拘束して平らにした状態で溶接する作業などが発生することから、可能な限り急峻度は小さい方が好ましい。一般的な基準としては、波ピッチＰを２ｍとした時に、波高さδを１０ｍｍ以下とすることが要求されている。そこで、本発明では、急峻度λ＝（１０／２０００）×１００＝０．５％未満を座屈変形が無いと考え、λが０．５％以上を座屈変形があると判断した。
【００２１】
図５は、板厚ｔ＝１０ｍｍ、板幅Ｗ＝３０００ｍｍ、通板速度Ｖ＝０．５８ｍ／ｓ、冷却速度Ｃｖ＝２２０℃／ｓとして、ロールピッチＬと耳波形状の急峻度λとの関係を示す図である。ロールピッチＬが短くなるほど急峻度λは小さくなることが確認された。ロールピッチＬが６００ｍｍ以下の場合、耳波は発生しなかった。
【００２２】
図６は、板厚ｔ＝１０ｍｍ、板幅Ｗ＝３０００ｍｍ、通板速度Ｖ＝０．５８ｍ／ｓ、ロールピッチＬ＝７５０ｍｍとして、冷却速度Ｃｖと耳波形状の急峻度λとの関係を示す図である。冷却速度Ｃｖが小さくなるほど急峻度λは小さくなることが確認された。冷却速度Ｃｖが１１０℃／ｓ以下の場合、耳波は発生しなかった。
【００２３】
図７は、板厚ｔ＝６ｍｍ、ロールピッチＬ＝７５０ｍｍ、冷却速度Ｃｖ＝３００℃／ｓとして、板幅Ｗが１５００ｍｍと板幅Ｗが３０００ｍｍの場合の鋼板について、通板速度Ｖと急峻度λとの関係を示す図である。いずれの板幅であっても、通板速度Ｖが速いほど、急峻度λは小さくなることが確認された。また、板幅Ｗが１５００ｍｍでは、通板速度Ｖが１．８ｍ／ｓ以上で耳波が発生しなかった。一方、板幅Ｗが３０００ｍｍでは、通板速度Ｖが３．０ｍ／ｓ以上で耳波が発生しなかった。これらの結果から、同じ通板速度の場合、板幅が大きいほど形状が悪くなることが分かった。
【００２４】
なお、厚鋼板では板厚が厚いほど、冷却時に鋼板表面と鋼板中心において、温度差が生じる。そのため、ここでの冷却速度Ｃｖは、板厚方向の平均温度に対する冷却速度である。
【００２５】
これらの知見から、座屈変形は、通板速度Ｖ、冷却速度Ｃｖ、ロールピッチＬ、板厚ｔ、板幅Ｗに起因して発生するといえる。そこで本発明者らがさらに検討した結果、下記式（１）で表される通板速度Ｖを満足すれば、座屈変形が発生せず、歪の少ない鋼板を得られることがわかった。
Ｖ＞２．２１×１０−５×Ｃｖ×Ｌ３×ｔ−２×（２４．２＋２０４．３×（Ｌ／Ｗ）２）−１・・・（１）
ただし、式（１）において、
Ｖ：通板速度（ｍ／ｓ）
Ｃｖ：板厚方向の鋼板平均温度に対する冷却速度（℃／ｓ）
Ｌ：ロールピッチ（ｍ）
ｔ：板厚（ｍ）
Ｗ：板幅（ｍ）
である。
【００２６】
以下、上記式（１）の導出について説明する。
【００２７】
弾性学ハンドブック（中原ら，２００１年，朝倉書店，Ｐ．２６４）によれば、座屈限界の圧縮応力は以下のように記載されている。
【００２８】
【数１】
2018144050.tif 000003
【００２９】
【数２】
2018144050.tif 000004
【００３０】
σｅ：座屈限界応力（ＭＰａ）
ｋ：座屈係数
Ｅ：ヤング率（ＭＰａ）
π：円周率
ν：ポアソン比
ｔ：板厚（ｍ）
Ｌ：ロールピッチ（ｍ）
Ｗ：板幅（ｍ）
ｍ：波数（通常１をとる）
なお、Ｌは弾性学ハンドブックでは板長さと記載されているが、今回はロールで拘束している系であるため、応力の方向から判断してロールピッチと読み替える。また、座屈係数ｋに関しては、式（４）は初等解析の一例である。実際は鋼板の拘束状態などが変化するため、この式（４）通りの座屈係数にはならない。そのため、座屈係数ｋは、式（４）を参考に実態に合うように適宜修正して利用されることが多い。
【００３１】
図８のように、一部のロール間の鋼板（ロールピッチＬ間の鋼板）を切り出して考えると、ロール間入側温度およびロール間出側温度から、鋼板の幅方向に及ぼす圧縮応力は以下のように記載できる。
【００３２】
【数３】
2018144050.tif 000005
【００３３】
σａ：幅方向の圧縮応力（ＭＰａ）
α：線膨張率（１／℃）
Ｅ：ヤング率（ＭＰａ）
Ｔｉｎ：ロール間入側温度（℃）
Ｔｏｕｔ：ロール間出側温度（℃）
ロール間において、一定の冷却速度で冷却されたとすると、上記の式（５）のロール間入側温度Ｔｉｎおよびロール間出側温度Ｔｏｕｔは以下のように記載することができる。
【００３４】
【数４】
2018144050.tif 000006
【００３５】
Ｃｖ：冷却速度（℃／ｓ）
Ｖ：通板速度（ｍ／ｓ）
すなわち、幅方向の圧縮応力σａは次のように記載することができる。
【００３６】
【数５】
2018144050.tif 000007
【００３７】
幅方向の圧縮応力σａが、座屈限界応力σｅよりも小さい場合は座屈しないことから、式（８）の関係式を満たせば座屈変形はしない。
【００３８】
【数６】
2018144050.tif 000008
【００３９】
式（８）を通板速度Ｖに対して書き直すと以下のようになる。
【００４０】
【数７】
2018144050.tif 000009
【００４１】
なお、鋼の場合は、ポアソン比ν及び熱膨張率αは固有値を持つため、定数として考えると、座屈変形しない通板速度Ｖは以下のように記載できる。（高温域での操業を想定し、ポアソン比ν及び熱膨張率αはそれぞれν＝０．３、α＝２．０×１０−５で換算）
【００４２】
【数８】
2018144050.tif 000010
【００４３】
座屈係数ｋは、上記式（１０）から導き出される下記式（１１）となる。
【００４４】
【数９】
2018144050.tif 000011
【００４５】
ここで、座屈係数ｋはプロセス固有の値となるため、種々の実験を実機で行い、座屈係数ｋを実際に求めた。実際に座屈係数ｋを求めるべく、実験条件としては、板厚ｔを５〜１５ｍｍ、板幅Ｗを３０００〜５０００ｍｍ、ロールピッチＬを５００〜７５０ｍｍ、通板速度を０．３〜２．０ｍ／ｓとした。
【００４６】
一方、実際に座屈する境界の座屈定数ｋは、上記式（４）から、ロールピッチＬと板幅Ｗの２乗に関係すると考えられる。先に述べたように、座屈係数ｋは各端部の拘束や変形条件などで式（４）の理論式からずれることがあり、例えばせん断力がある場合は（Ｗ／Ｌ）項を省略する例も存在する。そこで、今回は（Ｗ／Ｌ）項を省略した場合で実機にて実際に求めた座屈係数ｋと、ロールピッチＬと板幅Ｗの２乗との関係をプロットした。その結果を図９に示す。図９において、○は急峻度λが０．５％未満であり、×は急峻度λが０．５％以上であることを示す。図９から、実際に座屈する境界の座屈定数ｋと急峻度λとの間に相関関係があるといえる。
【００４７】
図９の結果から、座屈係数ｋは、以下の関係で表すことができる。
ｋ＝２０４．３（Ｌ／Ｗ）２＋２４．２・・・（１２）
式（１０）および式（１２）を組み合わせることで、座屈しない通板速度Ｖは、下記式（１）で表すことができる。
Ｖ＞２．２１×１０−５×Ｃｖ×Ｌ３×ｔ−２×（２４．２＋２０４．３×（Ｌ／Ｗ）２）−１・・・（１）
ただし、式（１）において、
Ｖ：通板速度（ｍ／ｓ）
Ｃｖ：板厚方向の鋼板平均温度に対する冷却速度（℃／ｓ）
Ｌ：ロールピッチ（ｍ）
ｔ：板厚（ｍ）
Ｗ：板幅（ｍ）
である。
【００４８】
なお、ロールピッチＬは機械構成から来るパラメータであるため、機械設置後は変更できないパラメータである。また、板厚ｔ、板幅Ｗや冷却速度Ｃｖは、商品の特性を決定するのに関連するパラメータであり、これも単純に変更することができない。そこで、操業上、適宜変更が可能なパラメータである通板速度Ｖに着目して式（１）を整理している。
【００４９】
上記式（１）から、座屈変形は板厚ｔが薄いほど、ロールピッチＬが広いほど、冷却速度Ｃｖが速いほど、板幅が広い場合、座屈変形させないためには早い通板速度Ｖで冷却する必要があることがわかる。ここで、ロールピッチＬ、冷却速度Ｃｖ、通板速度Ｖは冷却設備固有の値であり、板厚ｔ、板幅Ｗは製品により決まる。一方、冷却速度Ｃｖは冷却装置の冷却水の流量、通板速度Ｖはテーブルロールの回転数であり、それぞれ変更可能である。そこで、設計段階で予め製造品種の範囲に応じて、冷却装置のロールピッチを可能な限り短く設計しておき（たとえば５００ｍｍピッチ）、テーブルロールの回転数はなるべく早く回転するようにし（たとえば２ｍ／ｓ以上まで）、冷却水の流量の調整範囲も広くするように設計するのがよい。また、既存の設備を活用するなどのロールピッチＬを短縮できない場合は、冷却水の流量の調整範囲を広くして、少ない流量での冷却を可能とすることで冷却速度Ｃｖを遅くするのが有効である（たとえば、板厚１０ｍｍで１００℃／ｓ以下）。熱延鋼帯を製造するホットストリップミルや厚鋼板のオンライン制御冷却では、板厚１０ｍｍの厚みでおおよそ２．５ｍ／ｓ程度の通板速度となり、比較的速度が早いため、このような座屈変形は発生しにくい。一方、厚鋼板のオフライン熱処理時の冷却では、加熱炉の抽出速度と連動して水冷するため、１．０ｍ／ｓ程度の通板速度となるため、本発明で説明したような座屈変形が発生しやすい。
【００５０】
以上より、本発明では、上記式（１）を満足する通板速度Ｖで鋼板を冷却させることにより、冷却歪の少ない鋼板の製造が可能となる。本発明では、板厚が薄く且つ板幅が広い鋼板に関して効果が発現する。特に板厚が１０ｍｍ以下および／または板幅３０００ｍｍ以上の厚鋼板の冷却に好適であり、厚鋼板のオフライン熱処理に適用することができる。
【実施例１】
【００５１】
図１に示す製造設備を用いて、鋼板を冷却させた。ここで、加熱炉１０における加熱温度は９３０℃とし、板厚は座屈変形が発生しやすい板厚５ｍｍ、１０ｍｍ、１２ｍｍとした。冷却ノズル３はフラットスプレーを幅方向に複数並べたものを用いた。冷却水量は変更可能であり、最大水量を噴射した場合の板厚５ｍｍの厚鋼板の冷却速度は４００℃／ｓ、最小流量を噴射した時の冷却速度は１００℃／ｓである。なお、冷却水量を一定として、板厚だけ変更して冷却した場合、冷却速度は板厚に逆比例する。よって、板厚１０ｍｍの場合の最大冷却速度は２００℃／ｓ、最小冷却速度は５０℃／ｓとなる。また、ロールピッチＬは各条件毎に変更した。
【００５２】
鋼板形状は急峻度λで判断した。急峻度λが０．５％未満を鋼板形状がフラットであると判断し、一方、急峻度λが０．５％以上を鋼板形状が座屈変形していると判断した。なお、急峻度λを求めるに際し、δ／Ｐは鋼板両端部に発生した全ての耳波の平均値から算出した。
【００５３】
結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】
2018144050.tif 000012
【００５５】
本発明例は、式（１）で求められる通板速度Ｖよりも速い通板速度にて冷却している。いずれの本発明例も座屈変形は発生せずフラットな形状となった。一方、比較例はいずれも、式（１）で求められる通板速度Ｖよりも遅い通板速度にて冷却している。いずれの比較例もすべての条件で座屈変形が発生した。その結果、比較例の全ての鋼板は、冷却後にローラー矯正機で形状修正を行って出荷した。本発明例の全ての鋼板は、再矯正せずにそのまま出荷が可能であった。
【００５６】
なお、一般的な厚鋼板のオフライン熱処理装置の搬送速度制御は、加熱炉の駆動機構に影響され、搬送速度はおよそ０．０２〜０．５ｍ／ｓ程度の速度制御が可能なものが多い。実施例の結果からもわかるように、特に板厚１２ｍｍの実験条件では、冷却速度が速くても、本発明の式（１）で求められる通板速度、すなわち搬送速度は、実機の搬送速度制御範囲に入るため、形状調整は容易である。更に板幅の狭い鋼板も、同じく本発明の式（１）で求められる通板速度、すなわち搬送速度が実機の搬送速度制御範囲に入るため、形状調整は容易である。一方、特に本発明の冷却速度制御やロールピッチの変更などは、板厚１０ｍｍ以下、および／または、板幅３０００ｍｍ以上の鋼板においては、本発明の式（１）で求められる通板速度、すなわち搬送速度が実機の搬送速度制御範囲外となることがある。このため、板厚１０ｍｍ以下、および／または、板幅３０００ｍｍ以上の鋼板に対して本発明を実施する場合には、冷却速度制御やロールピッチの変更などが必要であることが分かる。また、特に板厚５ｍｍと薄く且つ板幅５０００ｍｍの条件では、ロールピッチを５００ｍｍと狭くするのに加えて、通板速度を２．０ｍ／ｓと一般的な設備より若干早く制御することで、座屈変形が防止できることがわかる。
【符号の説明】
【００５７】
１      鋼板
２      ロール
２−０  ロール
２−１  ロール
２−ｉ  ロール
２−ｎ  ロール
３      冷却ノズル
１０    加熱炉（ハースロール加熱炉）
δ      波高さ
Ｐ      波ピッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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