(57)【要約】【課題】  極厚鋼材や低温仕上げ圧延鋼材のような厳しい圧延条件の鋼板でも均一に冷却し、平坦度が良好な鋼板を製造する製造ライン及び製造方法を提供する。【解決手段】  熱間圧延機、第１の形状矯正装置、冷却装置、第２の形状矯正装置がこの順序で配列され、オンラインで鋼板を冷却、矯正する機能を有する鋼板の製造ラインにおいて、第１の形状矯正装置の板厚矯正能力が第２の形状矯正装置の板厚矯正能力より大きい板厚矯正能力を有することを特徴とする鋼板の製造ラインを設ける。【選択図】      図１
2005125351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延機、第１の形状矯正装置、冷却装置、第２の形状矯正装置がこの順序で配列され、オンラインで鋼板を冷却、矯正する機能を有する鋼板の製造ラインにおいて、第１の形状矯正装置の板厚矯正能力が第２の形状矯正装置の板厚矯正能力より大きい板厚矯正能力を有することを特徴とする鋼板の製造ライン。
【請求項２】
前記第１の形状矯正装置による鋼板の形状矯正終了時に、鋼板の急峻度を０．２％以下に抑えることを特徴とする請求項１に記載の鋼板の製造ライン。
【請求項３】
前記第１の形状矯正装置に反り矯正機能を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の鋼板の製造ライン。
【請求項４】
前記冷却装置と前記第２の形状矯正装置との間に加熱装置を設置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼板の製造ライン。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋼板の製造ラインにおいて、鋼板の冷却条件及び形状矯正条件をオンラインで制御して鋼板を製造する方法であって、前記熱間圧延機による圧延後に冷却を行う鋼板すべてを、前記第１の形状矯正装置で形状を矯正した後に、前記冷却装置で冷却することを特徴とする鋼板の製造方法。
【請求項６】
前記第１の形状矯正装置の反り矯正機能と繰り返し曲げ矯正機能との両方を同時に使用することを特徴とする請求項５に記載の鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、熱間圧延された高温鋼板をオンラインで冷却する鋼板の製造において、平坦度に優れた鋼板を製造する製造ライン及び鋼板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
オンラインで鋼板を冷却する制御冷却技術は、冷却装置や計算機制御技術の進歩により世界的な規模で日常的に使用されるようになっている。
【０００３】
一般に、熱間圧延工程を経た後の鋼板を冷却する際には、該鋼板の温度ムラや表面の凹凸等に起因する、冷却ムラが生じやすく、該冷却ムラは、冷却後における鋼板の平坦の悪化、残留応力による鋼板切断後のキャンバー発生、及び機械的性質のバラツキ等の原因となりやすい。鋼板の中でも、厚鋼板をオンラインで冷却する場合には、特に、冷却における冷却ムラが生じやすい。冷却ムラが生じた厚鋼板は、冷却後の平坦度が崩れるため、次工程において冷間レベラーやプレスなどで平坦度の崩れを矯正する必要があり、その結果、納期遅れを生じやすい、表面疵が発生しやすい等の問題を抱えることとなった。
【０００４】
この問題の解決を目的として、均一な冷却を行い、冷却後の平坦度の良い鋼板を得るために、冷却装置前にレベラーを設け、平坦矯正してから冷却する技術が古くから開示されている。
【０００５】
例えば、特許文献１および特許文献２には、冷却装置の前にレベラーを設け、平坦矯正を行った後に冷却し、更にホットレベラーで矯正することにより平坦度の良い鋼板を得る装置および方法が開示されている。特許文献１で開示されている技術は、直接焼入れを対象とした技術で、第１の形状矯正装置でＡ３変態点以上の温度の鋼板を矯正し、続いて冷却し、冷却直後に第２の形状矯正装置で鋼板を矯正して平坦度の良好な焼入れ鋼板を得る技術である。また、特許文献２で開示されている技術は、加速冷却に関する技術で、冷却装置の前後にそれぞれ形状矯正装置を配置し、圧延後の高温鋼板を矯正し、矯正により形状を良くしてから鋼板を冷却し、その後一旦復熱させてから第２の形状矯正装置で鋼板の平坦矯正を行うことにより、冷却後でも平坦度が良好な鋼板を得る技術である。
【０００６】
一方で、特許文献３および特許文献４には、冷却装置の前に、第２の形状矯正装置より形状矯正能力が低い第１の形状矯正装置を設け、設備費用を安価にして平坦度の良い鋼板を得る装置及び方法が開示されている。特許文献３に開示されている技術は、より詳しくは、第２の形状矯正装置に、冷却後の鋼板全部に対して十分な形状矯正能力を持たせ、第１の形状矯正装置の矯正能力を第２の形状矯正装置の矯正能力より低くすることにより設備コストを安くして均一な鋼板を得ようとする技術である。これに対して、特許文献４に開示されている技術は、基本的な思想は特許文献３と似ており、具体的には２つの技術が開示されている。より詳しくは、特許文献４に開示されている第一の技術は、板厚が２０ｍｍを超える厚鋼板の平坦不良は反りである場合が多いため、繰り返し曲げ矯正機能は使わずに、反りを矯正する機能のみを使って鋼板の製造能率を向上させる技術であり、特許文献４に開示されている第二の技術は、板厚が２０ｍｍ以下の鋼板の平坦不良は耳波や中波である場合が多いため、反りを矯正する機能は使わずに、繰り返し曲げ矯正機能のみを使って製造能率を向上させる技術である。
【特許文献１】特開昭５４−１２４８６４号公報
【特許文献２】特開平０３−１２８１２２号公報
【特許文献３】特開平１１−２２６６０５号公報
【特許文献４】特開平１１−２２６６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、近年の制御冷却技術の発達により、冷却対象鋼板の厚さは厚くなる方向にあり、例えば海洋構造物や橋梁用鋼板等では板厚が５０ｍｍを超えるような極厚鋼材が使用されるようになってきている。これらの鋼材は当然ながら高い溶接性が要求されるため、合金元素をできる限り減らし、制御冷却によって目的の鋼材を製造するケースが増加している。該極厚鋼材の中には、低温加熱、低温仕上げ圧延のような厳しい条件で圧延される鋼材もある。
【０００８】
このような厳しい条件で圧延された極厚鋼板に、上記のような技術からなる制御冷却を適用すると、鋼板を均一に冷却できない場合があった。例えば特許文献３や特許文献４に開示されている技術では、設備コストを安価にするために、第１の形状矯正装置の矯正能力を低くしており、板厚が２０ｍｍを超える厚鋼板や低温仕上げ圧延鋼板に対しては十分な矯正能力を発揮することが困難である。このため、板厚が２０ｍｍ以下の薄い板や高温仕上げ圧延鋼板であれば、特許文献３および特許文献４に開示されている技術からなる装置でも均一な冷却が可能であるが、板厚が２０ｍｍを超えるような厚鋼板や低温仕上げ圧延鋼板の場合は平坦が悪いまま冷却されるので、冷却後の平坦が悪化するという問題があった。
【０００９】
また、特許文献１および特許文献２に開示されている技術が、オンラインで冷却するすべての鋼板に対して形状矯正能力を有するかどうかは不明であり、ましてや前述したような極厚鋼板や低温仕上げ圧延鋼板まで矯正能力を有するかどうかは不明である。
【００１０】
本発明は上記の問題点を解決するために行われたものであり、板厚が２０ｍｍを超えるような極厚鋼板や低温仕上げ圧延鋼板のような厳しい圧延条件の鋼板でも均一に冷却し、平坦度が良好な鋼板を製造する製造ライン及び製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明者らは、均一な冷却を行って冷却後の平坦度が良い鋼板を得るために、鋭意検討し、以下に示す１）〜５）の知見を得て本発明を完成させるに至った。
１）冷却装置の冷却速度が速くなるほど、鋼板の不均一変形は助長される。鋼板を冷却装置で冷却する前に、鋼板が変形していると、鋼板の冷却により、該鋼板の変形はより一層助長される。そのため、冷却を行う全ての鋼板は、冷却前に形状矯正しておくことが好ましいこと。
２）板厚が２０ｍｍを超える厚鋼板では反りが発生する。反り矯正装置により、厚鋼板を、第１の形状矯正装置に入り得る程度の平坦度に矯正することは可能だが、反り矯正装置により、厚鋼板を、均一に冷却できる程度の平坦度に矯正することは困難である。したがって、厚鋼板を均一に冷却するには、反り矯正装置による矯正と繰り返し曲げ矯正による矯正との両方を同時に実施する必要があること。
３）冷却後の鋼板温度は、圧延直後の鋼板温度と比較すると、低い。したがって、圧延直後の鋼板と比較すると、冷却後の鋼板は、変形抵抗が大きく、矯正に要する反力も相当大きなものとなる。冷却した鋼板すべてを第２の形状矯正装置で矯正させようとすると、第２の形状矯正装置には、相当大きな反力に対応可能な能力が要求され、かかる能力を有する装置は設備費が高くなる。そのため、圧延直後で変形抵抗の小さい鋼板を矯正する第１の形状矯正装置に鋼板を矯正させる方が、設備費が安くなること。
４）冷却後に平坦不良が生じる原因の１つは、冷却後の温度ムラである。この温度ムラを少なくしない限り、第２の矯正装置をいくら強力にしても、平坦不良は発生すること。
５）温度ムラは、冷却前の鋼板平坦度に大きく左右される。この意味でも第２の形状矯正装置より第１の形状矯正装置の板厚矯正能力を大きくし、冷却前に鋼板平坦度を矯正しておくことが重要であること。
【００１２】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【００１３】
請求項１の発明は、熱間圧延機（１）、第１の形状矯正装置（３）、冷却装置（４）、第２の形状矯正装置（６）がこの順序で配置され、オンラインで鋼板を冷却、矯正する機能を有する鋼板（１０）の製造ライン（１００）において、第１の形状矯正装置の板厚矯正能力が第２の形状矯正装置の板厚矯正能力より大きい板厚矯正能力を有することを特徴とする鋼板の製造ラインにより前記課題を解決しようとするものである。
【００１４】
この請求項１の発明によれば、超高張力鋼板のような変形抵抗値の大きい鋼板であっても、冷却後の温度における値と比較して変形抵抗値が小さい高温のうちに、板厚矯正能力の大きい第１の形状矯正装置により鋼板形状を矯正することが可能となる。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１記載の鋼板（１０）の製造ライン（１００）において、第１の形状矯正装置（３）による矯正終了時に、鋼板の急峻度を０．２％以下に抑えることを特徴とする。
【００１６】
この請求項２の発明によれば、冷却装置により鋼板を均一に冷却することが可能となり、鋼板内の温度ムラを±３０℃以内に抑えられるようになるため、冷却後に、平坦度の良い鋼板を得ることが可能となる。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１記載の鋼板（１０）の製造ライン（１００）において、第１の形状矯正装置（３）に反り矯正機能（２）を設けたことを特徴とする。
【００１８】
この請求項３の発明によれは、第１の形状矯正装置に反り矯正機能を設けることで、熱間圧延機を経た鋼板において発生する反りを矯正することが可能となるため、第１の形状矯正装置にかかる負担を抑えることが容易になる。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼板（１０）の製造ライン（１００）において、冷却装置（４）と第２の形状矯正装置（６）との間に加熱装置（５）を設置したことを特徴とする。
【００２０】
この請求項４の発明によれば、冷却装置による冷却後に鋼板に平坦不良が発生した場合であっても、冷却装置と第２の形状矯正装置との間に設置した加熱装置を用いて鋼板の温度を上げることで、鋼板を第２の形状矯正装置で矯正しやすくなり、その結果、冷間加工時における平坦度矯正やプレス矯正等の工程を省略することが可能となる。
【００２１】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋼板（１０）の製造ライン（１００）において、鋼板の冷却条件及び形状矯正条件をオンラインで制御して鋼板を製造する方法であって、熱間圧延機による圧延後に冷却を行う鋼板すべてを、第１の形状矯正装置（３）で形状を矯正した後に、冷却装置（４）で冷却することを特徴とする鋼板の製造方法により前記課題を解決しようとするものである。
【００２２】
この請求項５の発明によれば、冷却装置による冷却を行う前に、鋼板の急峻度を低く抑えることが可能となり、平坦度の優れた鋼板を製造することが可能となる。
【００２３】
請求項６の発明は、請求項５に記載の鋼板（１０）の製造方法において、鋼板を冷却、矯正して製造する方法であって、第１の形状矯正装置（３）の反り矯正機能（２）と繰り返し曲げ矯正機能との両方を同時に使用することを特徴とする鋼板の製造方法により前記課題を解決しようとするものである。
【００２４】
この請求項６の発明によれば、第１の形状矯正装置により、熱間圧延機を経た鋼板の反りを矯正した鋼板の形状を矯正することが可能となるため、第１の形状矯正装置にかかる負担を抑えて平坦度の優れた鋼板を製造することが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、板厚が２０ｍｍを超えるような極厚鋼板や低温仕上げ圧延鋼板のような厳しい圧延条件の鋼板であっても、鋼板を均一に冷却することが可能となるとともに、平坦度の優れた鋼板を製造することが可能となる。
【００２６】
本発明のこのような作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための最良の形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。図１に本発明の鋼板の製造ラインの一例を示す。図示される如く、本発明の鋼板１０の製造ライン１００は、熱間圧延機１、第１の形状矯正装置３、冷却装置４、第２の形状矯正装置６が鋼板１０の走行方向にこの順で配置されており、第１の形状矯正装置３の板厚矯正能力が第２の形状矯正装置６の板厚矯正能力より大きい板厚矯正能力を有することを必須とするものである。
【００２８】
１．鋼板の製造ライン
（１）熱間圧延機
本発明の鋼板１０の製造ライン１００において使用される熱間圧延機１は、特に限定されるものではなく、通常熱間圧延に使用される圧延機を使用することができる。例えば、シングルスタンドの４段圧延機、６段圧延機、これらの圧延機を複数タンデムに組み合わせたものなどを使用することができる。
【００２９】
（２）第１の形状矯正装置
本発明の鋼板１０の製造ライン１００において使用される第１の形状矯正装置３の板厚矯正能力は、第２の形状矯正装置６の板厚矯正能力よりも大きい板厚矯正能力を有するものとする。第１の形状矯正装置３がかかる能力を有する必要がある理由は、以下の通りである。
【００３０】
近年、降伏応力が６００Ｎ／ｍｍ２を超えるような超高強度鋼板（例えば、ラインパイプ用のＡＰＩ規格であるＸ−１００クラス以上の鋼板）等を、適当な形状に矯正することが望まれる場合がある。しかし、従来の鋼板の製造ラインのように、超高強度鋼板等の形状矯正の大部分を、第２の形状矯正装置の能力に依存すると、矯正装置で矯正する鋼板の温度は低く、変形抵抗が大きいため、矯正装置に要求される板厚矯正能力は、非現実的なほど強大になる。さらに、かかる能力を有する装置はコスト高であるため、設備費が高くなる。そこで、本発明においては、第２の形状矯正装置６の板厚矯正能力は従来通りとする一方、第１の形状矯正装置３の板厚矯正能力を向上させることで、超高強度鋼板等の製造を可能にすることとした。
【００３１】
本発明が解決すべき課題は、超高強度鋼板のように圧延条件が厳しい鋼板であっても均一に冷却し、平坦度が良好な鋼板を製造する事である。鋼板の平坦度を良好にする方法として第２の形状矯正装置６の能力を上げる方法が考えられるが、第２の形状矯正装置６の板厚矯正能力を圧延、冷却後の鋼板全てを矯正可能な能力とするには非常に大きな矯正反力に耐え得る矯正装置とする必要が生じ、コスト、設置面積とも増大してしまう。また、冷却時に温度ムラが発生していた場合、いくら第２の形状矯正装置６によって、その時点での平坦度を良好にしても、その後の放冷過程において熱ひずみにより平坦度が崩れてしまい、平坦度の良好な鋼板を製造したとは言えない。それに対し、第１の形状矯正装置３の矯正能力を大きくすることにより鋼板の圧延によって発生した急峻度を０．２％以下に抑えることが可能となり、その後の冷却も均一に行うことができる。温度ムラが無い事によって第２の形状矯正装置６での矯正の効果はそのまま放冷後の形状にきいてくる。超高強度鋼板のような圧延条件の厳しい鋼板では、圧延で発生する急峻度も大きくなりそれだけ大きな板厚矯正能力を第１の形状矯正装置３は有することが必要となるが、第１の形状矯正装置３により急峻度０．２％以下に抑えることによって、均一に冷却されるため冷却後の鋼板の急峻度は圧延後のそれと比べて非常に小さくなり、第２の形状矯正装置６の板厚矯正能力が第１の形状矯正装置３の板厚矯正能力より低くても形状矯正が可能となる。つまり第２の形状矯正装置６の板厚矯正能力は第１の形状矯正装置３の板厚矯正能力より低く設定でき、コストも抑えられる。
【００３２】
なお、ここでいう急峻度とは、図２に示す定義のものである。
【００３３】
また、板厚が２０ｍｍを超えるような鋼板では、鋼板の長手方向端部に「鼻上り」と呼ばれる反りが発生する場合があるため、第１の形状矯正装置３の直前には、反りを矯正する機能を有する反り矯正装置２を備えることが好ましい。反り矯正装置２を備えることにより、第１の形状矯正装置３の保護ができるとともに、極厚鋼板等の鼻上りをある程度矯正することができるが、鼻上りを完全に矯正するには、形状矯正装置を通す必要がある。したがって、反り矯正装置２を備えた場合であっても、第１の形状矯正装置３は必須である。
【００３４】
この反り矯正装置２は、例えばノックダウン装置のようなものや、引用文献２に記載された上下昇降式のもの等、反りを矯正できるものであれば何でもよく、形式にはこだわらない。
【００３５】
（３）冷却装置
本発明の鋼板１０の製造ライン１００において、使用される冷却装置４は、例えば厚板製造で一般的に用いられる加速冷却装置等、鋼板を冷却できるものであれば何でもよく、形式にはこだわらない。
【００３６】
一方で、冷却後の鋼板の平坦不良が減少するためには、経験上、冷却された鋼板内の温度ムラを３０℃以下に抑える必要がある。なお、当該冷却装置４による冷却により、鋼板内の温度ムラを３０℃以下に抑えるためには、上述の通り、冷却前鋼板の急峻度を０．２％以下にしておくことが望ましい。
【００３７】
更に、冷却装置４と、後述する第２の形状矯正装置６との間に加熱装置５を設置すると、当該冷却装置４による冷却後に鋼板に平坦不良が発生した場合であっても、該加熱装置５により鋼板の温度を上げることで、鋼板を第２の形状矯正装置６で矯正しやすくする。このようにすれば、冷間加工時における平坦度矯正やプレス矯正等の工程を省略することが可能となる。したがって、冷却装置４と第２の形状矯正装置６との間には、加熱装置５を設置することが好ましい。
【００３８】
なお、加熱装置５の加熱方式は、誘導加熱、直接通電加熱、ガスバーナーによる直接、間接加熱等どのような方式でもよいが、鋼板内の温度ムラをなくすには、誘導加熱や直接通電加熱装置を設置することが望ましい。
【００３９】
（４）第２の形状矯正装置
本発明の鋼板１０の製造ライン１００において、使用される第２の形状矯正装置６は、特に限定されるものではなく、通常圧延設備に組み込まれて使用されている形状矯正装置を制限なく使用することができる。
【００４０】
２．鋼板の製造方法
本発明の鋼板１０の製造方法において、熱間圧延機１による圧延終了後に、第１の形状矯正装置３で形状矯正してから、鋼板を冷却装置４で冷却すると、冷却装置４による冷却後に、平坦度の優れた鋼板が得られる。これは、冷却対象とする鋼板はすべて第１の形状矯正装置３で矯正してから冷却するという、本発明の鋼板１０の製造方法から得られる特徴であり、このようにすることにより、鋼板における冷却後の温度ムラを少なくすることが可能となる。
【００４１】
また、第１の形状矯正装置３の直前に備えた反り矯正装置２と繰り返し曲げ矯正機能とを同時に使用することにより、厚板で発生する反り等の平坦不良をより完璧に修正することができ、鋼板の冷却後の温度ムラが減少して、更なる平坦度向上が期待できる。
【００４２】
なお、本発明の鋼板１０の製造方法で用いる冷却装置４は、一般的なオンラインでの加速冷却装置でよいが、本発明が対象とする冷却装置４は、冷却速度が６５０℃〜５５０℃の範囲で２０ｍｍ板厚の中心部で５℃／ｓ以上のものが好ましい。
【実施例１】
【００４３】
以下、本発明の実施例を説明する。各実施例において、機械試験値については、数値計算により、形状矯正装置のロールピッチ、冷却開始温度等の各種数値を用いて算出した。なお、本発明の技術的範囲は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
【００４４】
図３は冷却装置４と、形状矯正装置３、６とを合わせて備えた厚板の製造ライン２００を示したものである。図３において、１は熱間圧延機、３は第１の形状矯正装置、４は加速冷却装置、５は加熱装置、６は第２の形状矯正装置であり、これらは、ラインの前側から後側に向かってこの順に配置されている。なお、図３において、形状矯正装置３、６は、オンラインの形状矯正装置として一般的なローラレベラーとしているが、該形状矯正装置３、６はローラレベラーに限定されるものではない。
【００４５】
第１の形状矯正装置３と第２の形状矯正装置６の仕様を表１に示す。
【表１】
2005125351.tif 000003
【００４６】
冷却装置４の仕様を表２に、加熱装置５の仕様を表３に、それぞれ示す。
【表２】
2005125351.tif 000004
【表３】
2005125351.tif 000005
【００４７】
なお、形状矯正装置の反力から最大矯正可能板厚を求めるには以下の式を用いた。
形状矯正装置のｉ番目のロールにおける塑性変形率をηｉとしたとき、各ロールの曲げモーメントＭｉとηｉとの間には、次の（式１）に示すような関係がある。
【数１】
2005125351.tif 000006
ここで、
Ｍｉ：各ロールの曲げモーメント
Ｗ：板幅（ｍｍ）
σｙ：２次元降伏応力（Ｎ／ｍｍ２）
ｔ：板厚（ｍｍ）
ηｉ：各ロールでの塑性変形率（無次元）
ｉ：ロールの番号（入り側から１，２・・・ｎ）
である。ただし、Ｍｉにおいて、両端のロールは単なる支持ロールのため、Ｍ１＝Ｍｎ＝０とする。また、上述の２次元降伏応力の値は、単軸降伏応力の値の１．１５倍とした。
さらに、ηｉは次式で与えられる。
ηｉ＝１−２×σｙ×（Ｌ／２）２／（Ｋ×ｔ×９．８×Ｅ×δｉ）      （式２）
ここで、
Ｌ：ロールピッチ（ｍｍ）
Ｋ：補正係数
Ｅ：ヤング率（Ｎ／ｍｍ２）
δｉ：各ロールの圧下量（ｍｍ）
であり、補正係数Ｋの値は、日本塑性加工学会編「矯正加工」（コロナ社）（２００２年１０月３０日  初版第４刷発行）の第５６頁〜第５７頁に示されているように、ｉ＝３〜ｎ−２の時はＫ＝６、ｉ＝２，ｎ−１の時はＫ＝４．８とした。
ここで、ηｉ＜０の時は、弾性変形とみなし、
【数２】
2005125351.tif 000007
とした。ただし、
ρｉ＝（Ｅ×ｔ）／（２×σｙ）
である。また、ｉ＝２〜ｎ−１において
Ｆｉ＝（Ｍｉ−１＋２Ｍｉ＋Ｍｉ＋１）／Ｌ                            （式３）
であり、これと
Ｆ１＝（Ｆ２×Ｌ／２−Ｍ３）／Ｌ
Ｆｎ＝（Ｍｎ−２−Ｆｎ−１×Ｌ／２）／Ｌ
とから、ロールのトータル反力Ｆは
【数３】
2005125351.tif 000008
より算出される。
ここに、Ｆｉは各ロールの反力である。
なお、上記の式は、材料力学の連続はりの理論式で証明されている。
【００４８】
本実施例の計算における鋼板は、一般的なＴＭＣＰ高強度鋼であるＪＩＳ  ＳＭ４９０Ａ鋼を想定し、該鋼板の最大矯正板厚を、上記（式１）〜（式３）の計算式を用いて算出した。さらに、ＳＭ４９０Ａ鋼の温度と単軸降伏応力、ヤング率については、新日鉄技報第３４８号（１９９３）第６０頁に示されている図１２、１３の値を用いた。本実施例における計算を実行する際に用いた鋼板温度、降伏応力及びヤング率の値を表４に示す。なお、ヤング率については、低合金鋼の場合、成分の依存性は少ないので、後述するＡＰＩ  Ｘ−１００も、この値を用いる。
【表４】
2005125351.tif 000009
また、鋼板の板幅としては、ラインを通る最大寸法の４６００ｍｍを仮定し、計算を実行した。以下に、具体的な計算方法を記述する。
【００４９】
まず、３本目のロールにおける塑性変形率をη３＝０．８とし、このη３の値を（式２）へ代入することにより、δ３の値を算出する。δ１＝δ２と仮定するほか、ロール出側で板が反らないようにするためδｎ−１＝δｎ＝０と仮定し、
δ２＝（ｎ−２）／（ｎ−３）×δ３、
また、ｉ＝４〜ｎ−１において、
δｉ＝δ２−（ｉ−２）／（ｎ−３）×δ２
と仮定して、各ロールの圧下量δｉを算出する。
このように算出したδｉの値を（式２）へ代入することにより、ηｉを算出し、その後、算出したηｉの値を（式１）へ代入することにより、各ロールの曲げモーメントＭｉを算出する。得られた曲げモーメントＭｉの値を（式３）へ代入することにより、各ロールの反力Ｆｉを算出し、ｉ＝１〜ｎの全てのＦｉを足し合わせることにより、ロールのトータル反力Ｆを算出する。
【００５０】
ここで、（式１）において、板幅、２次元降伏応力、縦弾性係数、ロールピッチのそれぞれの値を固定した上で、板厚の値のみを変化させ、反力の最大値が得られる板厚を最大矯正可能板厚と定義する。
【００５１】
なお、上記の計算方法と同様の手法は、鉄と鋼  第７４巻  第１１号  第７７頁〜第８４頁の「新方式コンビネーションレベラーを有する薄鋼板用シャーラインの開発」に詳しく紹介されている。
【００５２】
また、計算実行時における温度設定条件として、第１の形状矯正装置３においては、一番厳しい条件における冷却開始温度である６５０℃を仮定し、第２の形状矯正装置６においては、冷却後でもあるので直接焼入れの場合を考慮して、１００℃を仮定し、計算を実行した。
【００５３】
かかる手順により計算を実行したところ、表１に示す発明例の第１の形状矯正装置においては、最大矯正可能板厚が５３．９ｍｍとなり、表１に示す比較例の第１の形状矯正装置においては、最大矯正可能板厚が２７．４ｍｍとなった。また、表１に示す第２の形状矯正装置における最大矯正可能板厚は３４．９ｍｍとなった。したがって、表１に示す発明例においては、第２の形状矯正装置の板厚矯正能力よりも第１の形状矯正装置の板厚矯正能力の方が大きく、第１の形状矯正装置の最大矯正可能板厚は５４．２ｍｍであるため、板厚が４０ｍｍを超える厚板であっても平坦度の良い鋼板を製造可能であることが分かった。
【００５４】
これに対し、表１に示す比較例においては、形状矯正装置の最大矯正可能板厚が３０ｍｍに満たないため、板厚が３０ｍｍ弱の鋼板であれば平坦度の良い鋼板を製造可能である。しかし、板厚が３０ｍｍを超えるような厚鋼板の形状を第１の形状矯正装置で矯正しても、平坦不良の発生する可能性が大きいため、厚鋼板の製造ラインとしては必ずしも適さないことが分かった。
【実施例２】
【００５５】
図３に示す製造ライン２００において、冷却対象鋼板の全数を、第１の形状矯正装置１を用いて形状矯正した場合（以後、実施例２に関する記述において、本実施例を、「本発明例」と記述する。）における急峻度、及び板厚が３０ｍｍ未満の鋼板のみ第１の形状矯正装置１を用いて形状矯正した場合（以後、実施例２に関する記述において、本実施例を、「比較例」と記述する。）における急峻度を、数値計算により算出し、両者の結果を比較した。算出結果を表５に示す。
【表５】
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ここで、圧延したままの鋼板における急峻度（表５においては、「圧延まま急峻度」と記述する。）の値としては、通常圧延材（ＳＭ４９０Ａクラス）のうちで最大の急峻度の値を用い、形状矯正装置による急峻度変化の計算は、理論式に経験値を入れた独自の簡易式を用いた。なお、ここで用いた独自の簡易式は、
出側急峻度／入側急峻度＝（（１−塑性変形率）／１．５）１／２
である。
【００５６】
表５から明らかなように、本発明例においては、板厚が４０ｍｍの鋼板であっても、第１の形状矯正装置１により、鋼板の急峻度を０．２％未満に抑えることが可能であった。したがって、本発明例によれば、鋼板の板厚が３０ｍｍを超えても、鋼板の急峻度を０．２％未満に抑えることが可能であるため、冷却装置４により鋼板を均一に冷却することが可能である。これに対し、比較例においては、板厚が３０ｍｍ未満の鋼板に関しては、本発明例と同様に第１の形状矯正装置１を通過させるため、その急峻度に差は認められなかった。しかし、板厚が３０ｍｍ以上となり、第１の形状矯正装置１を通過させなくなると、比較例における鋼板の急峻度は途端に低下した。したがって、本比較例においては、鋼板を冷却装置４により均一に冷却することが可能な平坦度まで矯正することはできなかった。
【００５７】
本実施例により、冷却装置４を用いて鋼板を冷却する前に、冷却対象鋼板の全数を、第１の形状矯正装置１により形状を矯正することの必要性が確認された。
【実施例３】
【００５８】
図３に示す製造ライン２００において、数値計算により、加熱装置５の効果を確認した。具体的には、冷却装置４により冷却した鋼板であって急峻度が０．２％を超える鋼板を計算対象とし、該鋼板を加熱装置５により加熱した場合の結果と、該鋼板を加熱しない場合の結果とを比較した。本実施例における計算条件を、以下に示す。
【００５９】
鋼板の材質としては、超高強度ラインパイプ用鋼材であるＡＰＩ  Ｘ−１００クラスを想定して、数値計算を行った。鋼板温度が３００℃における降伏応力を４９０Ｎ／ｍｍ２、鋼板温度が１００℃における降伏応力を６８６Ｎ／ｍｍ２と仮定し、鋼板のヤング率の値としては、表４の値を用いた。また、鋼板の板厚は２２ｍｍ、板幅は４０００ｍｍとそれぞれ仮定した。さらに、該鋼板を加熱装置５により加熱する場合には、誘導加熱により１パスで１００℃から３００℃へと昇温した。該鋼板を加熱装置５により加熱した場合は、加熱後に第２の形状矯正装置６により矯正した鋼板を比較対象とし、該鋼板を加熱しない場合は、加熱をしないまま第２の形状矯正装置６により矯正した鋼板を比較対象とした。
【００６０】
本計算によると、該鋼板を加熱しない場合には、該鋼板の降伏応力、ヤング率の値が共に高く、第２の形状矯正装置６では荷重超過となったため、３本目のロールの塑性変形率が０．８である第２の形状矯正装置６を用いて、該鋼板を矯正することはできなかった。これに対し、該鋼板を加熱装置５により鋼板温度が３００℃となるまで加熱した場合には、該鋼板の降伏応力、ヤング率の値は該鋼板を加熱しない場合の値と比較すると低いため、３本目のロールの塑性変形率が０．８である第２の形状矯正装置６を用いて、該鋼板を矯正することができた。したがって、本実施例により、高強度鋼板を製造する場合には、冷却装置４と第２の形状矯正装置６との間に加熱装置５を備えることが有効であるということが確認された。
【実施例４】
【００６１】
図３に示す製造ライン２００において、ラインパイプ用の超高張力鋼板（ＡＰＩ  Ｘ−１００相当）を供試材として、数値計算を行った。鋼板温度が６５０℃における降伏応力を３９２Ｎ／ｍｍ２、鋼板温度が１００℃における降伏応力を６８６Ｎ／ｍｍ２と仮定し、鋼板の板厚及び板幅は、それぞれ２２ｍｍ、４０００ｍｍであると仮定した。ここで、６５０℃という温度設定は、第１の形状矯正装置１に入る際の鋼板温度を想定しており、１００℃という温度設定は、第２の形状矯正装置６に入る際の鋼板温度を想定している。
【００６２】
本実施例における鋼板温度が１００℃である場合の計算は、実施例３における加熱をしない鋼板を第２の形状矯正装置６にセットする場合と同様である。したがって、本実施例においても、第２の形状矯正装置６においては荷重オーバーとなるため、鋼板を矯正することはできなかった。これに対し、鋼板温度が６５０℃の場合は、鋼板の降伏応力及びヤング率が共に下がるほか、第１の形状矯正装置１の板厚矯正能力は、第２の形状矯正装置６の板厚矯正能力よりも板厚矯正能力が大きいため、鋼板を、第１の形状矯正装置１で矯正することができた。すなわち、本発明の鋼板の製造ラインによれば、ＡＰＩ  Ｘ−１００相当の超高張力鋼板であっても製造可能であることが、本実施例により確認された。
【００６３】
以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う鋼板の製造ライン及び鋼板の製造方法もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の鋼板の製造ラインの一例を示す図である。
【図２】鋼板の急峻度の算出法を示す図である。
【図３】本発明の実施例における厚板の製造ラインの例を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１  熱間圧延機
２  反り矯正装置
３  第１の形状矯正装置
４  冷却装置
５  加熱装置
６  第２の形状矯正装置
１０  鋼板
１００、２００  鋼板の製造ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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