(57)【要約】【課題】本発明は、表面に冷却水を供給して熱鋼板を冷却した場合に、鋼板に発生する冷却ムラを圧延ロールのオンライン研削によってロール表面粗度を調整し、その解消を図る圧延ロール表面粗度調整による鋼板の製造方法を提供する。【解決手段】オンライン研削装置を設けた圧延設備で鋼板を熱間圧延した後、冷却装置で冷却する鋼板の製造方法において、前記冷却装置で冷却後の鋼板の温度を幅方向で測定し、この測定した鋼板幅方向温度からその温度差を求め、この温度差が予め設定した設定値を超えた場合は、前記圧延設備の圧延ロールを前記オンライン研削装置で研削して、該圧延ロールの表面粗度を調整する圧延ロール表面粗度調整による鋼板の製造方法。【選択図】      図３
2004314080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オンライン研削装置を設けた圧延設備で鋼板を熱間圧延した後、冷却装置で冷却する鋼板の製造方法において、前記冷却装置で冷却後の鋼板の温度を幅方向で測定し、この測定した鋼板幅方向温度からその温度差を求め、この温度差が予め設定した設定値を超えた場合は、前記圧延設備の圧延ロールを前記オンライン研削装置で研削して、該圧延ロールの表面粗度を調整することを特徴とする圧延ロール表面粗度調整による鋼板の製造方法。
【請求項２】
前記温度差を、測定した鋼板幅方向温度の最高温度と最低温度の差とすることを特徴とする請求項１記載の圧延ロール表面粗度調整による鋼板の製造方法。
【請求項３】
前記温度差が前記設定値を超えた場合、その温度差と設定値の差に応じて、オンライン研削装置での研削量を調整することを特徴とする請求項１または２記載の圧延ロール表面粗度調整による鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は表面に冷却水を供給して熱鋼板を冷却した場合に、鋼板に発生する冷却ムラを圧延ロールのオンライン研削によってロール表面粗度を調整し、その解消を図る圧延ロール表面粗度調整による鋼板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、厚板製造工程において、新鋼種の開発、合金元素の低減、省熱処理などを目的として調質冷却プロセスの研究が行われている。調質冷却プロセスは、素材の加熱温度および加熱時間の制御、並びに制御圧延に圧延直後の強制冷却を組み合わせた技術よりなっている。これら加熱、圧延から冷却に至る一連の制御は、厚鋼板の変態組織の制御と機械的性質の向上を狙ったものである。
【０００３】
しかして、鋼板冷却工程においては均一冷却を目的としてそれに沿うような冷却装置および冷却方法が開発されている。冷却後の鋼板温度のばらつきを少なくし、鋼板形状を向上させるため、表面粗さＲｚ２０μｍ以上及びそのピッチが５０μｍ以上の圧延ロールで鋼板を圧延し、圧延ロールの表面粗さを鋼板表面に転写する技術（例えば、特許文献１参照）がある。
【０００４】
また、熱圧鋼板を精密かつ均一に冷却して、高品質かつ均一な機械的性質と優れた形状を有する鋼板を得るために、適正粗度のロールを用いて圧延することにより、その粗度を鋼板表面に転写する技術（例えば、特許文献２参照）が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６２−５４５０７号公報
【特許文献２】
特開昭６３−１４９３１５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
熱延鋼板の制御冷却は、連続的な冷却により鋼材の組織制御を行うため、合金元素の低減や熱処理工程の省略が可能であり、製造コストの低減効果が大きい。しかしながら鋼板を均一に冷却することは容易ではなく、冷却ムラが発生すると熱応力による形状変化が生じ矯正作業が必要となる場合や、強度のばらつきが大きく品質を満足できない場合がある。
【０００７】
上記のような従来公知の方法により鋼板を冷却した場合、同一冷却条件にもかかわらず、冷却された鋼板において冷却ムラが発生することがある。通常圧延においては、圧延を重ねるにつれ圧延ロール表面の鋼板通過部分が摩耗し、圧延ロールは初期の表面粗度を維持することができず、安定した効果
（目的）を発揮することができないため、圧延ロールを交換する必要があり、生産性の低下は避けられない。
【０００８】
また、熱間圧延された鋼板は直ちに７００〜８５０℃近傍の高温域から、１５０〜６５０℃程度まで強制冷却されるが、冷却中に鋼板形状を維持しながら、鋼板全体を均一に冷却する必要がある。しかし、これに対応できる冷却装置の開発および冷却制御方法は容易ではなく、多くの困難が伴い解決しなければならない課題が山積している。
【０００９】
一方、冷却対象となる鋼板については、冷却前の鋼板の偏熱、冷却前の鋼板形状（圧延後の形状）、冷却前の鋼板表面性状（スケール付着および表面粗さ）などがあり、これらの影響が複合して、冷却直後の温度の不均一および鋼板形状の不安定を生ずることが経験的に認識されている。したがって、冷却装置および冷却制御の高精度化と同時に冷却対象鋼板の安定化が、冷却後の鋼板における均一温度分布および形状の安定化を図るうえでは必要不可欠である。
本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、均一冷却、鋼板形状の安定化を狙ったものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した従来方法における問題点を解決するためになされたものであって、その要旨するところは、下記手段にある。
（１）  オンライン研削装置を設けた圧延設備で鋼板を熱間圧延した後、冷却装置で冷却する鋼板の製造方法において、前記冷却装置で冷却後の鋼板の温度を幅方向で測定し、この測定した鋼板幅方向温度からその温度差を求め、この温度差が予め設定した設定値を超えた場合は、前記圧延設備の圧延ロールを前記オンライン研削装置で研削して、該圧延ロールの表面粗度を調整する圧延ロール表面粗度調整による鋼板の製造方法。
（２）  前記温度差を、測定した鋼板幅方向温度の最高温度と最低温度の差とする（１）記載の圧延ロール表面粗度調整による鋼板の製造方法。
（３）  前記温度差が前記設定値を超えた場合、その温度差と設定値の差に応じて、オンライン研削装置での研削量を調整する（１）または（２）記載の圧延ロール表面粗度調整による鋼板の製造方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明者らは冷却後の鋼板の形状を詳細に調査した結果、圧延終了時の鋼板表面粗度により鋼板の冷却が影響されることに着目した。
鋼板の圧延後、所定の冷却条件により冷却を行い、鋼板で平坦な形状を確保できるように務めている。しかし、冷却後の鋼板においては冷却ムラのため形状の平坦度が損なわれる事態は避けられない実情にある。
【００１２】
例えば、水冷する条件や鋼板のサイズによっては、鋼板幅方向のエッジ部或るいはセンター部が、過冷却或るいは冷却不足となるような幅方向の冷却ムラが発生する。これは鋼板の冷却能が板内で均一になっていないことに起因するものと考えられる。
その原因の一つに圧延ロール全長での表面粗度が不均一であるため、その結果鋼板の冷却時に均一な冷却が行なわれず冷却ムラが生ずるものと思われる。
【００１３】
図１は冷却水が鋼板にどのような経過を辿って接触するか、その状況を示したもので、（ａ）は接触する初期，（ｂ）は接触する中期，（ｃ）は接触する末期をそれぞれ表している（図は鋼板表面を拡大誇張し模式的に示した）。
鋼板の冷却状態を考察するに、冷却開始の初期は（ａ）に示されるように鋼板１が高温であるため冷却水２が直に蒸発し、冷却水２は蒸気膜３により直接鋼板表面と触れることはできない。蒸気膜３は熱抵抗となるため、鋼板１は冷却され難い。
【００１４】
時間が経過して鋼板１の表面温度が低下していくと（ｂ）のように蒸気膜３が薄くなり、鋼板１で表面粗度が大きい部分（１ａ）では蒸気膜３を突き破り、部分的に冷却水２と鋼板表面が直に接触する。冷却水２に接した箇所は冷却能が高く抜熱量が大きくなる。このため蒸気膜３が存在する箇所と、存在しない箇所とでは鋼板温度に偏差が生じる。
【００１５】
さらに時間が経過して温度が低下すると（ｃ）のように蒸気膜３が完全になくなり、鋼板表面全体が冷却水２と接する状態となる。このような状態になると鋼板全面での冷却形態が同一となるため、その時点に達すれば温度偏差は発生しない。
このように鋼板表面の粗度によって冷却状態が左右され、鋼板での均一冷却が行なわれない事態が生じ、前述のような鋼板形状不良が発生する。
【００１６】
通常、圧延ロールで圧延される鋼板の表面には、圧延ロール表面の粗度がそのまま転写されるため、鋼板表面粗度は圧延ロールの表面粗度に影響され、両者の表面粗度には正の相関関係が存在する。
【００１７】
図２はこの状態を圧延ロール，鋼板共にその表面部を誇張し模式的に示したもので（ａ）は圧延ロール表面粗度が均一の場合、（ｂ）は圧延ロール表面粗度が不均一の場合を表している。すなわち、（ａ）に示されるように圧延ロール全長での表面粗度（大小に関係なく）が均一の場合は、鋼板表面において全面にその粗度が転写されるため、ほぼ均一な粗度を有することになる。しかし、（ｂ）に示されるように圧延ロール４ａ，ｂにおいて、粗度が中央部で小さく両端部で大きいような不均一の場合は、その粗度がそのまま転写されるので鋼板表面において中央部で小さく、両端部で大きい粗度を有する鋼板となる。
【００１８】
本発明は前記の如き冷却状態に不具合を生じない鋼板の製造を目的として開発されたもので、冷却後の鋼板の表面温度分布状態を把握し、冷却ムラのある場合は、次に圧延される鋼板においてはその冷却ムラを解消すべく、把握した鋼板表面温度分布情報をオンラインロール研削装置へフィードバックさせ、その情報に基づき圧延ロールにおいて、ロール表面粗度調整のための研削（以下同様）すべきロール部分の研削を行うことによって、鋼板冷却時の冷却ムラを防ぐことを意図したものである。
【００１９】
そこで本発明においては、冷却装置で冷却後の鋼板の温度を幅方向で測定し、この測定した鋼板幅方向温度からその温度差を求め、この温度差が予め設定した設定値を超えた場合は、前記圧延設備における圧延ロールの当該部分を前記オンライン研削装置で研削して、該圧延ロールの表面粗度を調整することを特長とするもので、前記温度差を、測定した鋼板幅方向温度の最高温度と最低温度の差とし、また、前記温度差が前記設定値を超えた場合、その温度差と設定値の差に応じて、オンライン研削装置での研削量を調整するものである。
【００２０】
すなわち、鋼板幅方向における温度差（鋼板幅方向での各位置で測定した温度同士の差）が予め設定した設定値を超えた場合に圧延ロールの研削を行うものである。この温度差は測定位置の隣同士でもよいが、鋼板幅方向での最高値と最低値の差を採るのが望ましい。しかして、温度差に応じて研削量を調整することは好ましい実施態様であるが、温度差が設定値を超えた場合に一定の研削量を以て研削を行ってもよい。
【００２１】
圧延ロールの研削に際しての研削量は、研削砥石の周速，ロール軸方向への移動速度，砥石のロールへの押付力（負荷重）およびロールの回転数を変えることにより、研削条件を自由に変えることができるので、所定のロール表面粗度を確保することは容易である。
例えば、研削砥石の周速，ロール軸方向への移動速度を速くすればロールの表面粗度は小さくなり、逆に、研削砥石の周速，ロール軸方向への移動速度を遅くすればロールの表面粗度は大きくなる。
【００２２】
上記冷却後の鋼板表面温度分布の計測状況を鋼板製造工程の概略を示した図３によって説明する。
圧延ロール４ａ，ｂによって圧延された鋼板１は冷却装置５によって制御冷却されて後工程に搬送されるが、冷却装置５の下流（鋼板搬送方向において）には温度計６が設置されており、鋼板１の幅方向の複数位置の温度を計測し、この測定された温度は演算装置８に入力される。そして、幅方向の温度差を求め、この温度差が予め設定した設定値から逸脱する場合は、オンライン研削装置９に指令が発せられ演算された値に基づき圧延ロール４の所定箇所の研削を行う。
なお、前記温度差を求める場合、測定した鋼板幅方向温度の最大値と最小値を求め、この温度差を用いることが温度差が顕著に顕れ好ましい。
【００２３】
すなわち、オンラインロール研削装置９で研削する条件を変化させ、圧延ロール４の表面粗度を調整してやることにより、鋼板１の冷却ムラの解消を図ろうとするものである。なお、鋼板表面形状を把握するために平坦度計７を設置することは好ましく、また温度計６に代えてサーモトレーサーを設置してもよい。
前述したように鋼板表面の状態によって鋼板への冷却能が大きく左右されることから、鋼板表面温度測定結果に沿い鋼板において温度が高く測定された部分に対応する圧延ロール部分については、ロール研削においてその当該部分のロール表面の粗度が大きくなるようなロール研削を行い、逆に鋼板温度が低い部分は、対応する圧延ロール部分の粗度が小さくなるような研削を行う。
【００２４】
かくすることによって鋼板冷却時の冷却能の増大（低下）を図り、他の部分との均合を保つようになす。この場合鋼板表面にどの程度の温度差があったとき、どの程度のロール研削を行えばよいかは、多くのロール研削の実績から求めて置く必要があり、これらの実績を基にして冷却後の鋼板の温度分布から研削すべきロール部分を決めて研削を実施することが肝要である。
【００２５】
圧延ロール表面の研削を必要とする場合、すなわち、鋼板を冷却した結果、冷却が不均一な状態（温度偏差の発生）になるのには種々のケースが想定される。例えば、冷却後の目標温度に対して鋼板温度に高・低がある場合（鋼板全面で）、鋼板幅方向でエッジ部に対してセンター部が高温の場合、これとは逆に鋼板幅方向でエッジ部に対してセンター部が低温の場合などがある。
【００２６】
上記温度偏差が発生した場合に対処する圧延ロール研削の具体例を挙げると、▲１▼鋼板表面温度差が目標温度（設定温度）に対して高温の場合は、研削を行ってロール表面粗度をロール軸方向に均一とする。この研削の度合いを温度差と目標温度の差により調整、つまり、差が大きい場合には研削度合いを大きくし、小さい場合には研削度合いを小さくすることが好ましい。なお研削の度合いとは１回の研削量または研削回数を云う。
【００２７】
▲２▼鋼板表面温度がエッジ部に対してセンター部が高温の場合は、エッジ部のロール表面粗度を小さくしエッジ部の冷却能を低下させるか、或はセンター部のロール表面粗度を大きくしセンター部の冷却能を増加させる。また、鋼板表面温度がエッジ部に対してセンター部が低温の場合は、エッジ部のロール表面粗度を大きくしエッジ部の冷却能を増加させるか、或はセンター部のロール表面粗度を小さくしセンター部の冷却能を低下させる。
【００２８】
上記圧延ロールへ粗度の大小を付与するに当たっては、圧延された鋼板の温度分布から研削量が少なくてもよい方を選択することによって、研削時間が短くて済むため、研削条件の制約が緩和されるので好ましい。従ってその時の圧延状況に応じて適した方を採用し実施すればよい。
【００２９】
本発明はあくまでも前回圧延され冷却された鋼板を基にして、次回に圧延される鋼板にその結果をフィードバックするような制御を行うものであり、ロール研削に当たっては、圧延される鋼板がロット単位で行われるのに適しており、寸法等がロット内で類似しているものが好ましい。
【００３０】
冷却後の鋼板の計測に当たっては、鋼板の幅方向に複数個の温度計を設置し、連続して温度の測定を継続すれば、鋼板が冷却装置を通過して搬送されてくるので、鋼板全長に亙って温度を測ることができ、鋼板全面での温度分布を容易に知ることができる。
鋼板全面での温度分布が判れば、エッジ部とセンター部との温度差も簡単に算出することができるので、最小限鋼板幅方向に亙って複数個（例えば３〜７個）の温度計を設ければよい。
【００３１】
本発明におけるロール研削を必要とする鋼板の温度偏差値の許容限界は、本発明者らは過去のデータの蓄積結果からみて５０℃以下をその限界値と定め、温度偏差が限界値を超えた場合に適用することにしている。
【００３２】
【実施例】
本発明例は鋼板冷却後の目標温度に対して、鋼板表面で許容限界を超える温度差が発生したので、圧延ロールの研削を行って対処した。その時のロール研削前の鋼板温度および温度差，ロール研削条件，ロール研削後の鋼板の温度差および波高さを従来例と共に表１に示した。なお、鋼板の波高さとは鋼板表面の最低位置と最高位置との高低差（ｍｍ）を以て表した。
【００３３】
実施例での前提条件は、鋼板寸法：２０×４０００×２２０００（ｍｍ），温度測定：放射温度計で板幅方向に等間隔に５台配置，波高さ測定：平坦度計で測定，温度差の設定値：４０℃，砥石の幅：３０ｍｍ，砥石の種類：粒度＃１２０のレジンボンドＣＢＮ砥石で、砥粒の占める体積比率が２０％の（Ａ）と粒度＃１２０のレジンボンドＣＢＮ砥石で、砥粒の占める体積比率が３０％の（Ｂ），圧延ロールの寸法：径７３５ｍｍで長さ２５００ｍｍ，材質：ニッケルグレン，ロールの周速：１０００ｍｐｍであった。
【００３４】
【表１】
2004314080.tif 000003
【００３５】
実施例から明らかなように本発明によるロール研削を行ったロールにより、次回に圧延された鋼板の冷却後の温度差は小さかったが、一方、これに対しロールの研削を行わなかった従来例では、次回に圧延された鋼板の温度差は改善されず、不都合な結果であった。
【００３６】
【発明の効果】
以上に記述したように、本発明では冷却後の鋼板表面温度を検出し、その値に基づいて適切なるロール削研を実施し、ロール表面粗度を調整して圧延した鋼板を冷却することにより、鋼板を精密かつ均一に冷却でき、形状の優れた鋼板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷却水が鋼板と接触する状況を示した図。
【図２】圧延ロール表面の粗度と鋼板表面粗度との関連を示した図。
【図３】圧延ロールによる鋼板圧延から鋼板冷却後における鋼板の計測状況を製造工程に沿って示した図。
【符号の説明】
１  鋼板
２  冷却水
３  蒸気膜
４  圧延ロール
５  冷却装置
６  温度計
７  平坦度計
８  演算装置
９  ロール研削装置
【図１】
2004314080.tif 000004
【図２】
2004314080.tif 000005
【図３】
2004314080.tif 000006