(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延された厚板鋼板の板幅方向の温度分布を測定する工程と、
板幅方向の温度分布の基準温度点からの温度差と距離とを乗じて積算して評価指数を求める工程とを有し、
前記温度分布を、前記厚板鋼板の板幅方向に所定のピッチで温度を測定し、更に、その温度を長手方向に平均化して求めることを特徴とする厚板鋼板の変形量予測方法。
【請求項２】
前記評価指数に基づいて厚板鋼板の切断加工後の変形量を予測する工程
を更に有することを特徴とする請求項１記載の厚板鋼板の変形量予測方法。
【請求項３】
前記厚板鋼板の切断領域の板幅方向の温度分布を測定し、切断領域の評価指数を求め又は切断後の前記厚板鋼板の前記変形量を予測することを特徴とする請求項１又は２記載の厚板鋼板の変形量予測方法。
【請求項４】
前記厚板鋼板の熱間矯正前又は熱間矯正後の板幅方向の温度分布を測定することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の厚板鋼板の変形量予測方法。
【請求項５】
前記厚板鋼板の変形量として条切りキャンバー量を予測することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の厚板鋼板の変形量予測方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の厚板鋼板の変形量予測方法により求められた前記評価指数又は厚板鋼板の変形量に基づいて後段側の冷間矯正若しくは熱処理を行うかどうか又はその条件を設定することを特徴とする厚板鋼板の製造方法。
【請求項７】
前記評価指数又は変形量が所定の基準値より大であると判断された場合には冷間矯正を行うことを特徴とする請求項６記載の厚板鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間圧延後冷却された厚板鋼板を切断加工した際の変形量を予測する厚板鋼板の変形量予測方法、及びその予測方法を用いた厚板鋼板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、厚板鋼板製造プロセスにおいて、制御圧延後に鋼板を強水冷することにより高強度、高靭性鋼板を得る加速冷却技術が広く行われるようになってきている。加速冷却は、従来の添加元素成分を低減して製造コストを大幅に削減できるのみならず、溶接性にも優れた鋼板を製造することが可能となる。加速冷却においては、高温の鋼板表面に冷却ノズルより冷却水を噴射して、鋼板表面の対流沸騰熱伝達現象により自然放冷の数百倍の高冷却速度を達成させて、より微細な結晶構造を有する鋼板、すなわち、高強度、高靭性の鋼板を製造することが可能となる。
【０００３】
しかし、加速冷却はその高冷却性ゆえに、冷却水の水量密度、鋼板の表面温度、スケール厚など鋼板表面性状などの冷却時のわずかな不均一要因が鋼板の大きな温度むらを生じさせる。特に、板端部近傍においては鋼板が冷えやすく温度が急激に低下する。このような温度むらが発生すると鋼板の機械的特性にばらつきが生じるだけでなく、耳伸びや腹伸びなどの形状不良、及び、残留応力による条切り時の横曲がり、すなわち、条切りキャンバーが発生する。
【０００４】
鋼板に生じた残留応力は、熱処理や冷間矯正などの後工程を行なうことで解消することが可能であるが、全ての鋼板にこのような処理をほどこすのは生産効率の低下や製造コストの著しい増加を招いてしまう。
【０００５】
このような問題を解決するために、例えば、「厚鋼板加速冷却時の温度、熱応力、形状不良の解析」、鉄と鋼  Vol.１．８３，No.２（１９９７）（非特許文献１）に鋼板の残留応力及び条切りキャンバー量を予測する技術が記載されている。これは、圧延終了時の初期温度分布から、水冷及び空冷時の抜熱、熱伝導の計算により相変態を考慮して鋼板の幅方向温度分布を計算し、降伏応力、ヤング率及び線膨張係数などの材料物性値の温度依存性を考慮しつつ弾塑性応力解析を行い、鋼板の温度むらにともなう熱膨張量差が残留応力として露見するとして求め、条切りキャンバーを予測する手法である。一方、特開昭６１−２６２４２８号公報（特許文献１）及び特開平４−６６２７１号公報（特許文献２）では、それぞれ最高温度と最低温度差、板幅中央部とエッジ部の温度差など温度差そのものを判定基準とする技術が開示されている。
【非特許文献１】「厚鋼板加速冷却時の温度、熱応力、形状不良の解析」、鉄と鋼                      Vol.１．８３，No.２（１９９７）
【特許文献１】特開昭６１−２６２４２８号公報
【特許文献２】特開平４−６６２７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の従来の技術（非特許文献１）は、鋼板温度分布からキャンバー量を算出する過程が複雑であり、繰り返し計算をする必要が生じることもあることからプロセスコンピューターにロジックをインプットしてオンライン判定を行なうためには多大な労力を要し、また、計算負荷も大きいという問題点がある。また、従来の技術（特許文献１，２）は、条切りキャンバーに対しては温度差だけではなく温度分布形態も多々影響するため、判定精度が思わしくないという問題点がある。
【０００７】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、複雑な理論計算を行なわずに、変形量を精度良く予測することを可能にした厚板鋼板の変形量予測方法、及びその予測され変形量に基づいて後工程の追加判定を行なうことで変形量を許容値以内とする厚板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】
【０００８】
本発明に係る厚板鋼板の変形量予測方法は、熱間圧延された厚板鋼板の板幅方向の温度分布を測定する工程と、板幅方向の温度分布の基準温度点からの温度差と距離とを乗じて積算して評価指数を求める工程とを有する。そして、前記温度分布を、前記厚板鋼板の板幅方向に所定のピッチで温度を測定し、更に、その温度を長手方向に平均化して求める。
また、本発明に係る厚板鋼板の変形量予測方法は、前記評価指数に基づいて厚板鋼板の切断加工後の変形量を予測する工程を更に有する。
また、本発明に係る厚板鋼板の変形量予測方法は、前記厚板鋼板の切断領域の板幅方向の温度分布を測定し、切断領域の評価指数を求め又は切断後の前記厚板鋼板の前記変形量を予測する。
また、本発明に係る厚板鋼板の変形量予測方法は、前記厚板鋼板の熱間矯正前又は熱間矯正後の板幅方向の温度分布を測定する。
また、本発明に係る厚板鋼板の変形量予測方法は、厚板鋼板の変形量としてキャンバー量を予測する。
【０００９】
また、本発明に係る厚板鋼板の製造方法は、上記の厚板鋼板の変形量予測方法により求められ前記評価指数又は前記変形量に基づいて後段側の冷間矯正又は加熱処理を行うかどうか又はその条件を設定する。
また、本発明に係る厚板鋼板の製造方法は、 前記評価指数又は前記変形量が所定の基準値より大であると判断された場合には切断後に冷間矯正を行う。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複雑な計算ロジックなしで、鋼板温度分布の測定結果から直接判定することができる評価指数（パラメータ）を算出することができるので、例えば条切りキャンバーの不良判定を高精度に行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の厚板鋼板の変形量予測方法及び厚板鋼板の製造方法が適用された製造ラインの一例を示した説明図である。図１において、１は圧延機、２は加速冷却装置、３はホットレベラー、４は鋼板の板幅方向温度計、５は変形量予測コンピュータ、６は仕分け装置、７はコールドレベラー（冷間矯正機）である。なお、変形量予測コンピュータ５は、厚板鋼板１０が切断された後の変形量を予測する演算処理を行うが、その演算処理の原理を図２〜図５を用いて以下説明する。
【００１２】
図１の製造ラインにおいて、例えば板厚１９ｍｍ、板幅２０６０ｍｍの厚板鋼板１０を、圧延機１、加速冷却装置２及びホットレベラー３を介して製造した後に、標点法により鋼板の板幅方向の残留応力分布を測定するとともに、例えば条切り幅１５０ｍｍ、条切り長さ１０ｍで条切り加工を行い、条切りキャンバー量ｄを測定した。
【００１３】
図２は残留応力の測定結果及びホットレベラー３の出側での鋼板温度分布の測定結果を合わせた特性図である。ホットレベラー３の出側での鋼板の温度分布と残留応力分布とは相似形の分布になっている。これは、ホットレベラー３以前で発生した熱応力がホットレベラー３により除去されるため、次の（１）式にしたがって温度偏差がそのまま熱応力差、すなわち、残留応力として露見するためである。
【００１４】
【数１】
0004710237.tif 000002
ここで、Δσ（ｘ）：残留応力差、α：線膨張係数、Ｅ：ヤング率、ΔＴ（ｘ）：温度偏差であり、ｘは板幅方向の位置を表す。
【００１５】
図３は条切りキャンバーの概念図であり、厚板鋼板から破線に示される領域を切断して取り出したときに、鋼板に生じた残留応力が切断加工により開放されて生じるものであり、以下の式で計算できる。すなわち、鋼板に作用する曲げモーメントＭは次の（２）式で計算される。
【００１６】
【数２】
0004710237.tif 000003
曲率Ｋは、次の（３）式で計算される。
【００１７】
【数３】
0004710237.tif 000004
【００１８】
ここで、Ｉ：断面２次モーメントである。キャンバーを円弧と仮定すると、キャンバー量ｄは、次の（４）式で示される。
【００１９】
【数４】
0004710237.tif 000005
【００２０】
ここで、Ｌ：条切り長さ、Ｗ：条切り幅である。（４）式に（１）式を代入すると、次の（５）式が得られる。
【００２１】
【数５】
0004710237.tif 000006
【００２２】
図４は厚板鋼板の幅方向の温度分布を示した特性図であり、鋼板温度の測定結果から条切り長さ１０ｍ部分に相当する温度データを圧延長さ方向に平均化処理したものである。本実施形態１においては、以上のような知見に基づき、図４に示されるように条切り範囲内のｎ個の温度データを用いて次の（６）式に示すパラメーター（評価指数）Ωを計算する。
【００２３】
【数６】
0004710237.tif 000007
【００２４】
ここで、Ｔｉ：板幅方向各位置での温度測定値の長手方向平均値、Ｔｃ：条幅中央部に相当する温度（基準温度）、ｘｉ：条幅方向温度測定位置、Δｘ：温度測定ピッチである。
【００２５】
図５は上記のパラメータΩと条切りキャンバーの実測値との関係を示した特性図である。パラメータΩとキャンバーとには相関関係がみられる。今、Ｌ＝１００００ｍｍ、α＝１．４×１０-5１／℃とすると、図５に示された最小２乗法での近似直線の傾きは、（５）式の３Ｌ3α／２（＝２１００）に相当する値となる。
【００２６】
以上のように、条切り幅部分の鋼板温度の測定結果からパラメータΩを計算することで簡易的に精度良く条切りキャンバー量を予測することが可能となる。
【００２７】
図６は図１の変形量予測コンピュータ５の処理過程を示したフローチャートである。変形量予測コンピュータ５は、ホットレベラー３の出側に配置された板幅方向温度計４から板幅方向の温度分布のデータを取り込み（Ｓ１）、上記の（６）式の演算処理を行ってパラメーターΩを計算する（Ｓ２）。このとき、板幅方向温度計４は厚板鋼板１０の幅方向に所定のピッチで温度を測定し、変形量予測コンピュータ５は例えば図３の破線に示される領域（条切りされる領域毎に）の幅方向の温度分布を取り込んで、それに対応したパラメーターΩを計算することになる。そして、変形量予測コンピュータ５は、そのパラメーターΩが、パラメーターΩ≦許容値の関係にあるかどうかを判断し（Ｓ３）、上記の関係式を満たしていると判断すると、仕分け装置６に対して指令を出力し、仕分け装置６は厚板鋼板１０の次工程に移送させる（Ｓ４）。図１の例では、コールドレベラー７による矯正を省略してそれ以降の処理に進むことになる。上記の関係式が満たされないときには、例えば顧客先で切断したときに条切りキャンバー量が許容範囲にないものとして、図１の例では、仕分け装置６によって厚板鋼板１０をコールドレベラー７側に移送させて、コールドレベラー７による矯正を行って製品の変形を抑制する（Ｓ５）。
【００２８】
なお、ここでは、ホットレベラー３の出側に板幅方向温度計４を設けた例について説明したが、ホットレベラー３の入側に板幅方向温度計４を設けてもよい。ホットレベラー３による矯正はその時点での鋼板１０の形状又は反りの矯正が主であって、残留応力の抑制には殆ど効果がないので、ホットレベラー３の入側の幅方向の温度分布を求めても、同様に鋼板の切断後の変形量を予測することができる。また、上記の関係式が満たされないときには、コールドレベラー７による矯正を行って製品の変形を抑制する例について説明したが、それに代えて又はそれとともに熱処理を後工程においてするようにしてもよい。
【００２９】
また、上記の例においては、条切りキャンバー量を予測する例について説明したが、温度分布さえ適切に得られれば任意の形状に対する切断後の変形量を同様にして予測することができる。また、上記の例においてはパラメータΩを求めてその値が許容値以下であるかどうかについて判断する例について説明したが、パラメータΩから変形量を求めてその変形量が許容値以下であるかどうかについて判断するようにしてもよい。また、基準温度点として、条幅中央部の例について説明したが、条幅中央部に限定されず、例えばその近傍の位置であってもよい。
【実施例】
【００３０】
板厚１４〜２５ｍｍ、板幅２２００〜３２００ｍｍの加速冷却材を、条切り幅１５０ｍｍ〜４００ｍｍ、条切り長さ１０〜１５ｍの各種の条件で条切り加工を行なった。その際、条切りキャンバーが許容範囲内であるかをどうかを、本発明及び従来方法（条切り幅内での最大温度偏差）をそれぞれ用いて判定し、実測の条切りキャンバー量と比較した結果をそれぞれ図７（本発明）及び図８（従来方法）に示す。従来法では、キャンバーの大きなものを良好と判定し、また、小さなものを不良と判定しているものがあるが、本発明によれば、複雑な計算なしで条切りキャンバーの不良判定を高精度に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明が適用された厚板鋼板の製造ラインの一例を示した説明図。
【図２】残留応力とホットレベラー出側での温度分布の測定結果を示す図。
【図３】条切りキャンバーの概念図。
【図４】厚板鋼板の幅方向の温度分布を示した特性図。
【図５】パラメータΩと条切りキャンバーの実測値との関係を示す図。
【図６】変形量予測コンピュータの処理過程を示したフローチャート。
【図７】本発明によって条切りキャンバーの判定を行なった結果を示す図。
【図８】従来法によって条切りキャンバーの判定を行なった結果を示す図。
【符号の説明】
【００３２】
１  圧延機、２  加速冷却装置、３  ホットレベラー（熱間矯正機）、４  板幅方向温度計、５  変形量予測コンピュータ、６  仕分け装置、７  コールドレベラー（冷間矯正機）、１０  厚板鋼板。
【図１】
0004710237.tif 000008
【図２】
0004710237.tif 000009
【図３】
0004710237.tif 000010
【図４】
0004710237.tif 000011
【図５】
0004710237.tif 000012
【図６】
0004710237.tif 000013
【図７】
0004710237.tif 000014
【図８】
0004710237.tif 000015