(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延後の厚鋼板の搬送方向に設けられる冷却装置を用い、熱間圧延後の厚鋼板を冷却する厚鋼板冷却方法であって、
上記冷却装置が、上記搬送方向に沿う少なくとも１つ又は複数の冷却ゾーンを有し、
上記冷却装置に投入される厚鋼板の上下面の温度を測定する工程と、
上記測定工程で測定した測定温度と、上記１つの冷却ゾーン、又は上記複数の冷却ゾーンの各冷却ゾーンにおける水量密度分布、上記厚鋼板の幅、上記厚鋼板の搬送速度及び補正係数を用いて設定される熱伝達係数とに基づいて、上記厚鋼板の厚さ方向における複数点の上記１つの冷却ゾーン、又は上記複数の冷却ゾーンの各冷却ゾーンにおける冷却開始から終了までの時間毎の温度を予想する工程と、
上記複数点の上記１つの冷却ゾーン、又は上記複数の冷却ゾーンの各冷却ゾーンにおける冷却開始から終了までの平均冷却速度を算出する工程と、
上記１つの冷却ゾーン、又は上記複数の冷却ゾーンの各冷却ゾーンの時間毎における上記複数点の冷却速度を算出し、この時間毎における冷却速度の標準偏差を算出する工程と、
上記１つの冷却ゾーン、又は上記複数の冷却ゾーンの各冷却ゾーンにおいて上記平均冷却速度に対する標準偏差の比が所定の閾値以下となる厚鋼板の厚さ方向における複数の点のうち、厚さ方向中心よりも上方に位置し、厚さ方向中心との距離が最大となる点、及び厚さ方向中心よりも下方に位置し、厚さ方向中心との距離が最大となる点を抽出する工程と、
上記抽出工程で抽出した一対の点のうち厚さ方向中心との距離が短い方の点及びこの点と厚さ方向中心に対して対称な点を一対の判定点とする工程と、
上記１つの冷却ゾーン、又は上記複数の冷却ゾーンの各冷却ゾーンの終点において、上記一対の判定点の温度差が所定値以下となるように上下水量比を調整する工程と
を備える厚鋼板冷却方法。
【請求項２】
上記一対の判定点の温度差が上記所定値以下となった場合に上下水量比を決定する工程をさらに備える請求項１に記載の厚鋼板冷却方法。
【請求項３】
厚鋼板を搬送する搬送装置と、
上記厚鋼板の搬送方向に設けられる少なくとも１つ又は複数の冷却ゾーンと、
上記１つの冷却ゾーン、又は上記複数の冷却ゾーンの各冷却ゾーンの上流側で厚鋼板の上下面の温度を測定する温度測定装置と、
上記温度測定装置の測定結果に基づいて上記１つの冷却ゾーン、又は上記複数の冷却ゾーンの各冷却ゾーンにおける上下水量比を調整する
制御装置と
を備え、
上記制御装置が、
上記温度測定装置が測定した測定温度と、上記１つの冷却ゾーン、又は上記複数の冷却ゾーンの各冷却ゾーンにおける水量密度分布、上記厚鋼板の幅、上記厚鋼板の搬送速度及び補正係数を用いて設定される熱伝達係数とに基づいて、上記厚鋼板の厚さ方向における複数点の上記１つの冷却ゾーン、又は上記複数の冷却ゾーンの各冷却ゾーンにおける冷却開始から終了までの時間毎の温度を予想する制御要素と、
上記複数点の上記１つの冷却ゾーン、又は上記複数の冷却ゾーンの各冷却ゾーンにおける冷却開始から終了までの平均冷却速度を算出する制御要素と、
上記１つの冷却ゾーン、又は上記複数の冷却ゾーンの各冷却ゾーンの時間毎における上記複数点の冷却速度を算出し、この時間毎における冷却速度の標準偏差を算出する制御要素と、
上記１つの冷却ゾーン、又は上記複数の冷却ゾーンの各冷却ゾーンにおいて上記平均冷却速度に対する標準偏差の比が所定の閾値以下となる厚鋼板の厚さ方向における複数の点のうち、厚さ方向中心よりも上方に位置し、厚さ方向中心との距離が最大となる点、及び厚さ方向中心よりも下方に位置し、厚さ方向中心との距離が最大となる点を抽出する制御要素と、
上記抽出工程で抽出した一対の点のうち厚さ方向中心との距離が短い方の点及びこの点と厚さ方向中心に対して対称な点を一対の判定点とする制御要素と、
上記１つの冷却ゾーン、又は上記複数の冷却ゾーンの各冷却ゾーンの終点において、上記一対の判定点の温度差が所定値以下となるように上下水量比を調整する制御要素と
を備える厚鋼板冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚鋼板冷却方法及び厚鋼板冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
厚鋼板の製造において、焼き入れ効果等を得るために熱間圧延された厚鋼板を冷却水によって急速に冷却することがある。このような処理を行うための装置として、搬送状態の厚鋼板に冷却装置から冷却水を散水するよう構成された厚鋼板冷却装置が知られている。
【０００３】
しかしながら、この厚鋼板冷却装置によって厚鋼板に冷却水を散水すると、厚鋼板の厚さ方向中心を基準として上下方向に非対称な温度分布を生じ易い。その結果、熱応力により厚鋼板に反りが発生し、満足な板形状が得られないおそれがある。
【０００４】
このような事情に鑑みて、今日では「冷却制御方法、冷却制御装置及び冷却水量計算装置」（特開２００７−１９０５９７号公報参照）が発案されている。上記公報に記載の冷却制御方法は、厚鋼板を所定の温度に冷却する条件を定めた予定冷却スケジュールにおける温度、及びこの厚鋼板の片面を冷却する冷却水における第１冷却水量密度から熱伝達係数を求め、この熱伝達係数を基に厚鋼板の上下面に散水する水量を規定するもので、この冷却制御方法によると、上下面の冷却速度の差に起因する厚鋼板の形状悪化を抑制できるとされている。
【０００５】
しかしながら、この公報に記載の冷却制御方法は、鋼板の片面を冷却する冷却水における第１冷却水量密度から求めた熱伝達係数を基に上下面の散水量を決定しており、板厚方向内部における温度分布の非対称性が十分に考慮されていない。そのため、この冷却制御方法は、熱応力による鋼板の反りを十分に抑制することができないおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１９０５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、熱応力による厚鋼板の反りの発生を十分に抑制し、冷却後の厚鋼板の品質を十分に向上することができる厚鋼板冷却方法及び厚鋼板冷却装置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】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた本発明は、熱間圧延後の厚鋼板の搬送方向に設けられる冷却装置を用い、熱間圧延後の厚鋼板を冷却する厚鋼板冷却方法であって、上記冷却装置が、上記搬送方向に沿う少なくとも１つの冷却ゾーンを有し、上記冷却装置に投入される厚鋼板の上下面の温度を測定する工程と、上記測定工程で測定した測定温度と、上記冷却ゾーンにおける水量密度分布、上記厚鋼板の幅、上記厚鋼板の搬送速度及び補正係数を用いて設定される熱伝達係数とに基づいて、上記厚鋼板の厚さ方向における複数点の上記冷却ゾーンにおける冷却開始から終了までの時間毎の温度を予想する工程と、上記複数点の上記冷却ゾーンにおける冷却開始から終了までの平均冷却速度を算出する工程と、上記冷却ゾーンの時間毎における上記複数点の冷却速度を算出し、この時間毎における冷却速度の標準偏差を算出する工程と、上記冷却ゾーンにおいて上記平均冷却速度に対する標準偏差の比が所定の閾値以下となる厚鋼板の厚さ方向における複数の点のうち、厚さ方向中心よりも上方に位置し、厚さ方向中心との距離が最大となる点、及び厚さ方向中心よりも下方に位置し、厚さ方向中心との距離が最大となる点を抽出する工程と、上記抽出工程で抽出した一対の点のうち厚さ方向中心との距離が短い方の点及びこの点と厚さ方向中心に対して対称な点を一対の判定点とする工程と、上記冷却ゾーンの終点において、上記一対の判定点の温度差が所定値以下となるように上下水量比を調整する工程とを備える。
【０００９】
一般に、冷却ゾーンにおいて厚鋼板の厚さ方向における複数の点の平均冷却速度に対するこれら複数の点の時間毎の冷却速度の標準偏差の比は厚さ方向の中心からの距離が大きくなる程増加する傾向にある。また、これらの比は、厚さ方向の中心を基準として上下方向で相違する。この点に関し、当該厚鋼板の製造方法は、冷却ゾーンにおいて上記平均冷却速度に対する標準偏差の比が所定の閾値以下となる厚鋼板の厚さ方向における複数の点のうち、厚さ方向中心よりも上方に位置し、厚さ方向中心との距離が最大となる点、及び厚さ方向中心よりも下方に位置し、厚さ方向中心との距離が最大となる点を抽出した上、この抽出した一対の点のうち厚さ方向中心との距離が短い方の点及びこの点と厚さ方向中心に対して対称な点を一対の判定点とし、この一対の判定点の温度差が所定値以下となるように上下水量比を調整する。そのため、当該厚鋼板の製造方法は、厚さ方向における一対の判定点間に存在する部分の冷却速度を略均等に維持できると共に、この一対の判定点よりも厚さ方向外側に位置する部分の冷却速度の上下対称性を促進することができる。従って、当該厚鋼板の製造方法は、熱応力による厚鋼板の反りの発生を十分に抑制し、冷却後の厚鋼板の品質を十分に向上することができる。
【００１０】
当該厚鋼板冷却方法は、上記一対の判定点の温度差が上記所定値以下となった場合に上下水量比を決定する工程をさらに備えるとよい。このように、上記一対の判定点の温度差が上記所定値以下となった場合に上下水量比を決定する工程をさらに備えることによって、反りの発生が十分に抑制され、十分に品質の高い厚鋼板を容易かつ確実に製造することができる。
【００１１】
上記課題を解決するためになされた本発明の厚鋼板冷却装置は、厚鋼板を搬送する搬送装置と、上記厚鋼板の搬送方向に設けられる少なくとも１つの冷却ゾーンと、上記冷却ゾーンの上流側で厚鋼板の上下面の温度を測定する温度測定装置と、上記温度測定装置の測定結果に基づいて上記冷却ゾーンにおける上下水量比を調整する制御装置とを備え、上記制御装置が、上記温度測定装置が測定した測定温度と、上記冷却ゾーンにおける水量密度分布、上記厚鋼板の幅、上記厚鋼板の搬送速度及び補正係数を用いて設定される熱伝達係数とに基づいて、上記厚鋼板の厚さ方向における複数点の上記冷却ゾーンにおける冷却開始から終了までの時間毎の温度を予想する制御要素と、上記複数点の上記冷却ゾーンにおける冷却開始から終了までの平均冷却速度を算出する制御要素と、上記冷却ゾーンの時間毎における上記複数点の冷却速度を算出し、この時間毎における冷却速度の標準偏差を算出する制御要素と、上記冷却ゾーンにおいて上記平均冷却速度に対する標準偏差の比が所定の閾値以下となる厚鋼板の厚さ方向における複数の点のうち、厚さ方向中心よりも上方に位置し、厚さ方向中心との距離が最大となる点、及び厚さ方向中心よりも下方に位置し、厚さ方向中心との距離が最大となる点を抽出する制御要素と、上記抽出工程で抽出した一対の点のうち厚さ方向中心との距離が短い方の点及びこの点と厚さ方向中心に対して対称な点を一対の判定点とする制御要素と、上記冷却ゾーンの終点において、上記一対の判定点の温度差が所定値以下となるように上下水量比を調整する制御要素とを備える。
【００１２】
当該厚鋼板冷却装置は、冷却ゾーンにおいて厚鋼板の厚さ方向における複数の点の平均冷却速度に対する時間毎の冷却速度の標準偏差の比が所定の閾値以下となる複数の点のうち、厚さ方向中心よりも上方に位置し、厚さ方向中心との距離が最大となる点、及び厚さ方向中心よりも下方に位置し、厚さ方向中心との距離が最大となる点を抽出し、この抽出した一対の点のうち厚さ方向中心との距離が短い方の点及びこの点と厚さ方向中心に対して対称な点を一対の判定点とした上、冷却ゾーンの終点において、上記一対の判定点の温度差が所定値以下となるように上下水量比を調整することができるので、上述のように熱応力による反りの発生が十分に抑制され、冷却後の品質が十分に向上される厚鋼板を製造することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明の厚鋼板冷却方法及び厚鋼板冷却装置は、熱応力による厚鋼板の反りの発生を十分に抑制し、冷却後における厚鋼板の品質を十分に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る厚鋼板冷却装置を備える厚鋼板加工設備の構成を示す模式図である。
【図２】図１の厚鋼板冷却装置の構成を示す模式図である。
【図３】図１の厚鋼板冷却装置を用いた本発明の一実施形態に係る厚鋼板冷却方法の流れ図である。
【図４】実施例における各冷却ゾーンにおける冷却開始から終了までの予想温度を示すグラフである。
【図５】実施例の第１冷却ゾーンから第３冷却ゾーンにおける厚鋼板の厚さ方向中心と下面との中間点の平均冷却速度及び時間毎における冷却速度の関係を示すグラフである。
【図６】実施例の各冷却ゾーンにおける上下水量比を示すグラフである。
【図７】実施例の各冷却ゾーンにおける厚鋼板の厚さ方向中心から上下対称位置の冷却速度比を示すグラフである。
【図８】比較例の各冷却ゾーンにおける上下水量比を示すグラフである。
【図９】比較例の各冷却ゾーンにおける厚鋼板の厚さ方向中心から上下対称位置の冷却速度比を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を詳説する。
【００１６】
［厚鋼板加工設備］
図１の厚鋼板加工設備は、原料厚鋼板（スラブ）Ｐを加熱する加熱炉１と、加熱された原料厚鋼板Ｐを熱間圧延する粗圧延機２と、粗圧延機２で圧延された厚鋼板Ｐをさらに熱間圧延する仕上圧延機３と、仕上圧延機３で熱間圧延された厚鋼板Ｐを冷却する本発明の一実施形態に係る厚鋼板冷却装置４と、冷却された厚鋼板Ｐを矯正するレベラー５とを備える。
【００１７】
加熱炉１、粗圧延機２、仕上圧延機３及びレベラー５については、それぞれ公知の構成とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【００１８】
〔厚鋼板冷却装置〕
当該厚鋼板冷却装置４は、図２に示すように、熱間圧延後の厚鋼板Ｐを矢印Ｄ方向に搬送しつつ、厚鋼板Ｐの上面及び下面に冷却水を散水することにより厚鋼板Ｐを冷却するものであって、加速冷却装置とも呼ばれる。この厚鋼板冷却装置４において、厚鋼板Ｐの冷却は、予め設定される冷却停止温度まで急速に冷却される。この冷却停止温度としては、目的とする製品（厚鋼板Ｐの用途）に応じて定められるが、例えば２００℃以上６５０℃以下とされる。
【００１９】
当該厚鋼板冷却装置４で冷却される厚鋼板Ｐの平均厚さとしては、特に限定されないが、例えば１２ｍｍ以上１００ｍｍ以下とすることができる。また、厚鋼板Ｐの平均幅Ｂ（搬送方向Ｄに垂直な横断方向の平均長さ）としては、特に限定されないが、例えば１５００ｍｍ以上５０００ｍｍ以下とすることができる。
【００２０】
当該厚鋼板冷却装置４は、図２に示すように、厚鋼板Ｐを搬送する搬送装置１０と、厚鋼板Ｐの搬送方向に設けられる複数の冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄと、複数の冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄの搬送方向上流側で厚鋼板Ｐの上下面の温度を測定する温度測定装置３０と、温度測定装置３０の測定結果に基づいて複数の冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄにおける上下水量比を調整する制御装置４０とを備える。
【００２１】
＜搬送装置＞
搬送装置１０は、例えば図２に例示するように、複数のローラー１１によって構成されるローラーコンベアーとすることができる。
【００２２】
＜温度測定装置＞
温度測定装置３０としては、複数の冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄのうち、最上流に位置する第１冷却ゾーン２０ａの上流側で厚鋼板Ｐの上下面の温度を測定できるものであればよく、例えば放射温度計を用いることができる。
【００２３】
＜冷却ゾーン＞
複数の冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄは、搬送方向Ｄに沿って設けられる。複数の冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄには、それぞれ複数の冷却ヘッダー（不図示）が備えられている。具体的には、各冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄには、それぞれ厚鋼板Ｐの上面を冷却する１又は複数の上面冷却ヘッダー及び厚鋼板Ｐの下面を冷却する１又は複数の下面冷却ヘッダーが備えられてる。上記上面冷却ヘッダー及び下面冷却ヘッダーの具体的構成としては、特に限定さないが、例えばそれぞれ横断方向（搬送方向Ｄと垂直な水平方向）に長い直方体状であり、厚鋼板Ｐと対向する側の面に複数のノズルを有する構成とすることができる。また、上記上面冷却ヘッダー及び下面冷却ヘッダーが複数のノズルを有する場合、これら複数のノズルは、流量調整弁を介して冷却水が供給されるよう構成される。上記上面冷却ヘッダー及び下面冷却ヘッダーは、それぞれ複数のノズルから厚鋼板Ｐに冷却水を散水可能に構成されている。なお、各冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄに複数の冷却ヘッダーが備えられる場合、上面冷却ヘッダー及び下面冷却ヘッダーを１組とする複数対の冷却ヘッダーが備えられることが好ましい。
【００２４】
＜制御装置＞
制御装置４０は、例えば上記流量調整弁の開度を制御することで、複数の冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄから散水される冷却水の上下水量比を調整する。制御装置４０は、例えばパーソナルコンピューターやプログラマブルコントローラー等により構成することができる。制御装置４０は、温度測定装置３０が測定した測定温度と、冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄにおける搬送方向Ｄにおける水量密度分布Ｗ（ｘ）、厚鋼板Ｐの幅Ｂ、厚鋼板Ｐの搬送速度ｖ及び補正係数を用いて設定される熱伝達係数α（ｘ）とに基づいて、厚鋼板Ｐの厚さ方向における複数点の冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄにおける冷却開始から終了までの時間毎の温度を予想する制御要素と、上記複数点ｉの冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄにおける冷却開始から終了までの平均冷却速度ＣＲａｖｇ（ｉ，ｋ）（但し、ｋは上流側から第ｋ番目の冷却ゾーンを意味する）を算出する制御要素と、冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄにおける時間ｊ毎における上記複数点の冷却速度ＣＲ（ｉ，ｊ，ｋ）を算出し、この時間毎における冷却速度ＣＲ（ｉ，ｊ，ｋ）の標準偏差σ（ｉ，ｋ）を算出する制御要素と、冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄにおいて上記平均冷却速度ＣＲａｖｇ（ｉ，ｋ）に対する標準偏差σ（ｉ，ｋ）の比が所定の閾値以下となる厚鋼板Ｐの厚さ方向における複数の点のうち、厚さ方向中心よりも上方に位置し、厚さ方向中心との距離が最大となる点、及び厚さ方向中心よりも下方に位置し、厚さ方向中心との距離が最大となる点を抽出する制御要素と、上記抽出工程で抽出した一対の点のうち厚さ方向中心との距離が短い方の点及びこの点と厚さ方向中心に対して対称な点を一対の判定点とする制御要素と、冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄの終点において、上記一対の判定点の温度差が所定値以下となるように上下水量比を調整する制御要素と、上記一対の判定点の温度差が上記所定値以下となった場合に上下水量比を決定する制御要素とを有し、当該厚鋼板冷却装置４の動作を制御する。
【００２５】
［厚鋼板冷却方法］
次に、熱間圧延後の搬送方向Ｄに設けられる当該厚鋼板冷却装置４を用い、熱間圧延後の厚鋼板Ｐを冷却する本発明の一実施形態に係る厚鋼板冷却方法について説明する。当該厚鋼板冷却方法は、図３に示すように、初期条件設定工程（Ｓ０１）と、温度測定工程（Ｓ０２）と、温度予想工程（Ｓ０３）と、平均冷却速度算出工程（Ｓ０４）と、標準偏差算出工程（Ｓ０５）と、抽出工程（Ｓ０６）と、判定点決定工程（Ｓ０７）と、温度差収束判定工程（Ｓ０８）と、決定工程（Ｓ０９）と、上下水量比調整工程（Ｓ１０）とを備える。当該厚鋼板冷却方法において、上記温度測定工程（Ｓ０２）は温度測定装置３０によって行われ、その他の工程は制御装置４０によって行われる。また、当該厚鋼板冷却方法では、上記温度予想工程（Ｓ０３）から上下水量比調整工程（Ｓ１０）までは各冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄ単位で行われる。
【００２６】
＜初期条件設定工程＞
上記初期条件設定工程（Ｓ０１）では、搬送方向Ｄにおける水量密度分布Ｗ（ｘ）の初期値及びその他の運転条件を設定する。ステップＳ０１で設定されるその他の運転条件としては、厚鋼板Ｐの板厚、幅、比熱、熱伝導率、変態発熱量等の物性、冷却水の水温、冷却停止温度、冷却速度管理幅、厚鋼板Ｐの搬送速度、冷却前厚鋼板Ｐ温度実績等が設定される。これらの初期条件は、例えばハードディスクドライブやメモリー等の記憶装置からの読み込み、外部の制御装置等との通信、ユーザーの手入力などによって設定することができる。
【００２７】
＜温度測定工程＞
上記温度測定工程（Ｓ０２）では、当該厚鋼板冷却装置４に投入される厚鋼板Ｐの上面の温度Ｔｓ１［Ｋ］及び下面の温度Ｔｓ２［Ｋ］を測定する。ステップＳ０２では、温度測定装置３０によって、第１冷却ゾーン２０ａの上流側で冷却水散水前（第１冷却ゾーン２０ａに進入する直前）の厚鋼板Ｐの上下面の温度を測定する。ステップＳ０２における厚鋼板Ｐの上下面の温度の測定位置としては、特に限定されるものではないが、幅方向中央部分が好ましい。なお、厚鋼板Ｐの上下面の温度Ｔｓ１，Ｔｓ２は、厚鋼板Ｐの仕様等に応じて差異があり、同じ仕様の厚鋼板Ｐであっても、加熱炉１での偏熱、スキッドの影響等により一定ではない。
【００２８】
＜温度予想工程＞
上記温度予想工程（Ｓ０３）では、ステップＳ０２で測定した測定温度に基づいて、予め設定した水量密度分布Ｗ（ｘ）で厚鋼板Ｐの上下面に冷却水を散水した場合の各冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄにおける厚鋼板Ｐの厚さ方向における複数点の冷却開始から終了までの時間毎の温度を予想する。ステップＳ０３では、ステップＳ０２で測定した測定温度に基づいて温度を予想するため、ステップＳ０２で厚鋼板Ｐの幅方向中央部分の温度を測定した場合、厚鋼板Ｐの幅方向中央部分の厚さ方向における複数点の温度を予想する。なお、上記複数の点は、厚鋼板Ｐの厚さ方向の中心から上下対称に設定される。ステップＳ０３における厚鋼板Ｐの厚さ方向の測定点数の下限としては、５が好ましく、９がより好ましい。一方、ステップＳ０３における厚鋼板Ｐの厚さ方向の測定点数の上限としては、３１が好ましく、２１がより好ましい。厚鋼板Ｐの厚さ方向の測定点数が上記下限に満たないと、測定点数が不足して、上下水量比の調整が不十分となるおそれがある。逆に、厚鋼板Ｐの厚さ方向の測定点数が上記上限を超えると、測定点数が不要に多くなり、上下水量比を調整するまでの計算量が膨大となって上下水量比を素早く調整し難くなるおそれがある。なお、上記複数の点の間隔は全て等しいことが好ましいが、厚鋼板Ｐの厚さ方向中心から上下対称に設定される限り、隣接する点間の距離は異なっていてもよい。
【００２９】
具体的には、ステップＳ０３では、ステップＳ０２で測定した上記厚鋼板Ｐの上下面の測定温度Ｔｓ１，Ｔｓ２と、各冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄにおける水量密度分布Ｗ（ｘ）、厚鋼板Ｐの幅Ｂ［ｍｍ］、厚鋼板Ｐの搬送速度ｖ［ｍ／ｓ］及び補正係数εを用いて設定される熱伝達係数αとに基づいて、厚鋼板Ｐの厚さ方向における複数点の各冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄにおける冷却開始から終了までの時間毎の温度を予想する。ステップＳ０３では、厚鋼板Ｐの厚さ方向における熱伝導を厚さ方向の一次元熱伝導方程式を用いて計算することで厚鋼板Ｐの厚さ方向における複数点の予想温度を算出する。
【００３０】
＜平均冷却速度算出工程＞
上記平均冷却速度算出工程（Ｓ０４）では、上記複数点の各冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄにおける冷却開始から終了までの平均冷却温度を算出する。ステップＳ０４では、例えば各冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄにおける各点の入口から出口に至るまでの降下温度｛Ｔｚｉｎ（ｋ）−ＴＺｏｕｔ（ｋ）｝をこれら各点の各冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄの通過時間｛ｔｚｏｕｔ（ｋ）−ｔｚｉｎ（ｋ）｝を用いて、各冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄにおける上記平均冷却温度ＣＲａｖｇ［℃／ｓｅｃ］を下記式（１）により算出する。
ＣＲａｖｇ（ｉ，ｋ）＝｛Ｔｚｉｎ（ｋ）−ＴＺｏｕｔ（ｋ）｝／｛ｔｚｏｕｔ（ｋ）−ｔｚｉｎ（ｋ）｝    ・・・（１）
【００３１】
＜標準偏差算出工程＞
上記標準偏差算出工程（Ｓ０５）では、各冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄの時間毎における上記複数点の冷却速度ＣＲ（ｉ，ｊ，ｋ）を算出し、この時間毎における冷却速度ＣＲ（ｉ，ｊ，ｋ）の標準偏差σ（ｉ，ｋ）を算出する。Ｓ０５では、各冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄにおける上記複数の点の通過時間を一定の計算ステップｊで区切り、この計算ステップｊ毎の冷却速度ＣＲ（ｉ，ｊ，ｋ）をこの計算ステップｊ毎の降下温度｛Ｔｊｉｎ（ｋ）−Ｔｊｏｕｔ（ｋ）｝及び時間｛ｔｊｏｕｔ（ｋ）−ｔｊｉｎ（ｋ）｝を用いて下記式（２）によって算出することで、標準偏差σ（ｉ，ｋ）を下記式（３）により算出する。
ＣＲ（ｉ，ｊ，ｋ）＝｛Ｔｊｉｎ（ｋ）−Ｔｊｏｕｔ（ｋ）｝／｛ｔｊｏｕｔ（ｋ）−ｔｊｉｎ（ｋ）｝    ・・・（２）
【００３２】
【数１】
0006650308.tif 000002
【００３３】
＜抽出工程＞
上記抽出工程（Ｓ０６）では、各冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄにおいて上記平均冷却速度ＣＲａｖｇ（ｉ，ｋ）に対する標準偏差σ（ｉ，ｋ）の比が所定の閾値以下となる厚鋼板Ｐの厚さ方向における複数の点のうち、厚さ方向中心よりも上方に位置し、厚さ方向中心との距離が最大となる点、及び厚さ方向中心よりも下方に位置し、厚さ方向中心との距離が最大となる点を抽出する。なお、この閾値は、品質を一定に保つため例えば厚鋼板Ｐの造り込み上必要とされる冷却速度の管理幅に基づいて決定される。
【００３４】
＜判定点決定工程＞
上記判定点決定工程（Ｓ０７）では、ステップＳ０６で抽出した一対の点のうち厚さ方向中心との距離が短い方の点及びこの点と厚さ方向中心に対して対称な点を一対の判定点とする。
【００３５】
＜温度差収束判定工程＞
上記温度差収束判定工程（Ｓ０８）では、各冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄの終点において、ステップＳ０７で決定した一対の判定点の温度差が所定範囲内となるかどうかを判定する。ステップＳ０８で上記一対の判定点の温度差が所定値以下となった場合、ステップＳ０９に進んで上下水量を決定する。一方、ステップＳ０８において上記一対の判定点の温度差が所定値を超える場合、ステップＳ１０に進んで上下水量比を調整する。上記所定値は、例えば０．０５℃以上５℃以下の範囲で設定することが可能であり、０．１℃が好ましい。
【００３６】
＜決定工程＞
上記決定工程（Ｓ０９）では、上記一対の判定点の温度差が上記所定値以下となった場合に上下方向の温度差が収束したものとして上下水量比を決定する。
【００３７】
＜上下水量調整工程＞
上記上下水量調整工程（Ｓ１０）では、各冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄの終点において、上記一対の判定点の温度差が所定値以下となるように上下水量比を調整する。ステップＳ１０では、各冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄの終点における上記一対の判定点の温度差が所定値以下となるように、収束計算を用いて上下水量比を調整する。ステップＳ１０では、各冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄの上下水量比を上流側の第１冷却ゾーン２０ａから順に調整していく。
【００３８】
ステップＳ１０によって上下水量比を調整した場合、再度ステップＳ０３に戻って調整後の上下水量比に基づく水量密度分布Ｗ（ｘ）を用いて厚鋼板Ｐの上下面に冷却水を散水した場合の厚鋼板Ｐの厚さ方向における複数点の各冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄにおける冷却開始から終了までの時間毎の温度を予想する。
【００３９】
そして、上記一対の判定点の温度差が所定値以下となるまで上記手順により水量密度分布Ｗ（ｘ）の調整が繰り返される。
【００４０】
＜利点＞
当該厚鋼板の製造方法は、冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄにおいて上記平均冷却速度ＣＲａｖｇ（ｉ，ｋ）に対する標準偏差σ（ｉ，ｋ）の比が所定の閾値以下となる厚鋼板Ｐの厚さ方向における複数の点のうち、厚さ方向中心よりも上方に位置し、厚さ方向中心との距離が最大となる点、及び厚さ方向中心よりも下方に位置し、厚さ方向中心との距離が最大となる点を抽出した上、この抽出した一対の点のうち厚さ方向中心との距離が短い方の点及びこの点と厚さ方向中心に対して対称な点を一対の判定点とし、この一対の判定点の温度差が所定値以下となるように上下水量比を調整する。そのため、当該厚鋼板の製造方法は、厚さ方向における一対の判定点間に存在する部分の冷却速度を略均等に維持できると共に、この一対の判定点よりも厚さ方向外側に位置する部分の冷却速度の上下対称性を促進することができる。従って、当該厚鋼板の製造方法は、熱応力による厚鋼板Ｐの反りの発生を十分に抑制し、冷却後の厚鋼板Ｐの品質を十分に向上することができる。
【００４１】
当該厚鋼板冷却装置４は、冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄにおいて厚鋼板Ｐの厚さ方向における複数の点の平均冷却速度ＣＲａｖｇ（ｉ，ｋ）に対する時間毎の冷却速度の標準偏差σ（ｉ，ｋ）の比が所定の閾値以下となる複数の点のうち、厚さ方向中心よりも上方に位置し、厚さ方向中心との距離が最大となる点、及び厚さ方向中心よりも下方に位置し、厚さ方向中心との距離が最大となる点を抽出し、この抽出した一対の点のうち厚さ方向中心との距離が短い方の点及びこの点と厚さ方向中心に対して対称な点を一対の判定点とした上、冷却ゾーン２０ａ〜２０ｄの終点において、上記一対の判定点の温度差が所定値以下となるように上下水量比を調整することができるので、上述のように熱応力による反りの発生が十分に抑制され、冷却後の品質が十分に向上される厚鋼板Ｐを製造することができる。
【００４２】
［その他の実施形態］
なお、本発明に係る厚鋼板冷却方法及び厚鋼板冷却装置は、上記態様の他、種々の変更、改変を施した態様で実施することができる。例えば当該厚鋼板冷却装置は、冷却後の厚鋼板の反りの発生をより的確に抑制するためには複数の冷却ゾーンを備えることが好ましいが、１つの冷却ゾーンのみを備えていてもよい。また、１つの冷却ゾーンは、必ずしも複数対の冷却ヘッダ―を有する必要はなく、例えば上下一対の冷却ヘッダ―のみを有していてもよく、上下の冷却ヘッダ―数が異なっていてもよい。さらに、上記冷却ヘッダ―は、横断方向の水量密度分布を調整できるよう構成されていてもよい。
【００４３】
当該厚鋼板冷却装置は、複数の上面冷却ヘッダー間に冷却水の噴射により滞留水を横断方向に押し流す（滞留水高さを０にする）水切りヘッダーを備えていてもよい。このような水切りヘッダーを使用する場合、使用する水切りヘッダーの配置パターン毎に最適な冷却モデルに基づく熱伝達率の計算式を予め設定しておくことが好ましい。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例に基づき本発明を詳述するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるものではない。
【００４５】
（サンプル）
平均厚さ２０ｍｍ、平均幅３０００ｍｍ、鋼種０．０６％Ｃ鋼の厚鋼板を用意した。また、厚鋼板冷却装置としては、４つの冷却ゾーン（搬送方向上流側から順に第１冷却ゾーン（１Ｚ）、第２冷却ゾーン（２Ｚ）、第３冷却ゾーン（３Ｚ）、第４冷却ゾーン（４Ｚ））を備えるものを用い、厚鋼板の冷却停止温度は５００℃とした。温度測定装置によって測定したこの第１冷却ゾーンに進入する直前の厚鋼板の上下面の温度は８００℃であった。
【００４６】
［実施例］
厚鋼板の幅方向中央に厚さ方向に均等な２１点の測定点を設定し、これら各測定点の４つの冷却ゾーンにおける冷却開始から終了までの時間毎の温度を上述の温度予想工程の手順に従って予想した。なお、上面から下面までを４分割した各測定点における冷却ゾーン１Ｚ〜４Ｚの予想温度を図４に示す。
【００４７】
続いて、上述の平均冷却速度算出工程の手順に従って各冷却ゾーン１Ｚ〜４Ｚにおける冷却開始から終了までの平均冷却速度を算出した。また、上述の標準偏差算出工程の手順に従って各冷却ゾーン１Ｚ〜４Ｚの時間毎における冷却速度の標準偏差を算出した。なお、冷却ゾーン１Ｚ〜３Ｚにおける厚さ方向中心と下面との中間点における平均冷却速度及び時間毎における冷却速度の関係を図５に示す。
【００４８】
次に、各冷却ゾーン１Ｚ〜４Ｚにおいて平均冷却速度に対する標準偏差の比が閾値以下となる複数の点のうち、厚さ方向中心よりも上方に位置し、厚さ方向中心との距離が最大となる点、及び厚さ方向中心よりも下方に位置し、厚さ方向中心との距離が最大となる点を抽出した。さらに、各冷却ゾーン１Ｚ〜４Ｚにおいて抽出した各一対の点のうち厚さ方向中心との距離が短い方の点及びこの点と厚さ方向中心に対して対称な点を一対の判定点とした。そして、各冷却ゾーン１Ｚ〜４Ｚの終点において、一対の判定点の温度差が０．１℃以下となるように上下水量比を調整し、この調整後の水量比で厚鋼板を冷却した。なお、冷却ゾーン１Ｚ，２Ｚにおける判定点はｘ／ｔ＝０．３０、冷却ゾーン３Ｚ，４Ｚにおける判定点はｘ／ｔ＝０．２５であった。なお、ｔは厚鋼板の平均厚さを意味し、ｘは厚さ方向の中心から判定点までの距離を意味する。実施例における上下水量比を図６に、厚鋼板の幅方向中央部における厚さ方向中心から上下対称位置の上述の温度予想工程の手順に従って算出した各冷却ゾーン１Ｚ〜４Ｚの終点における冷却速度比を図７に示す。
【００４９】
［比較例］
各冷却ゾーン１Ｚ〜４Ｚにおける判定点をｘ／ｔ＝０．２５に固定した上、この判定点の温度差が０．１℃以下となるように上下水量比を調整し、この調整後の水量比で厚鋼板を冷却した。比較例における上下水量比を図８に、厚鋼板の幅方向中央部における厚さ方向中心から上下対称位置の上述の温度予想工程の手順に従って算出した各冷却ゾーン１Ｚ〜４Ｚの終点における冷却速度比を図９に示す。
【００５０】
［評価結果］
図７，９に示すように、実施例は比較例に対して、厚さ方向中心を基準とする上下対称位置の冷却速度の均一化が図られており、特に上下表面側における冷却速度の均一化が促進されていることが分かる。具体的には、比較例では、一対の判定点における冷却速度を均一化できる一方、この判定点から上下表面側に離れた点では上下方向対称位置の冷却速度に比較的大きなバラツキが生じているのに対し、実施例では、一対の判定点から上下表面側に離れた点でも上下方向対称位置の冷却速度のバラツキが抑えられていることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上説明したように、本発明の厚鋼板冷却方法及び厚鋼板冷却装置は、熱応力による厚鋼板の反りの発生を十分に抑制することができるので、品質の高い厚鋼板の製造に適している。
【符号の説明】
【００５２】
１  加熱炉
２  粗圧延機
３  仕上圧延機
４  厚鋼板冷却装置
５  レベラー
１０  搬送装置
１１  ローラー
２０ａ〜２０ｄ  冷却ゾーン
３０  温度測定装置
４０  制御装置
Ｐ  厚鋼板
Ｄ  搬送方向
【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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