(57)【要約】【課題】通板性向上のために付与した張力及び冷却帯での冷却過程における幅方向温度差に起因して、鋼板のエッジ部（端部）にストレッチャ−ストレインが発生してしまうことを防止する。【解決手段】冷却帯１０での冷却過程における鋼板１００の幅方向温度差の変化を予測し、この予測値と鋼板１００に付与する張力値とに基づいて、冷却帯１０における金属帯の内部応力が所定値よりも小さくなるように、冷却帯１０入側における鋼板１００の幅方向温度差を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通板性向上のために通板方向に張力が付与されて冷却帯に通板される金属帯の冷却方法において、
前記冷却帯での冷却過程における当該金属帯の幅方向温度差の変化を予測し、当該予測した値と前記張力の値とに基づいて、前記冷却帯における金属帯の内部応力が所定値よりも小さくなるように、前記冷却帯の入側における金属帯の幅方向温度差を設定し、当該設定値を目標値として、冷却帯入側で金属帯の幅方向に温度差を与えることを特徴とする金属帯の冷却方法。
【請求項２】
前記冷却帯に通板される前に、金属帯の幅方向の冷却能力を可変とした冷却手段を用いて、冷却帯入側で金属帯の幅方向に温度差を与えることを特徴とする請求項１記載の金属帯の冷却方法。
【請求項３】
冷却帯内での通板性向上のために通板方向に張力を付与して金属帯を通板させる金属帯の冷却装置において、
前記冷却帯に通板される前の前記金属帯に幅方向温度差を付与する幅方向温度差付与手段と、
前記冷却帯における金属帯の内部応力が所定値よりも小さくなるように、前記幅方向温度差付与手段を制御する幅方向温度差制御手段と、
を備えることを特徴とする金属帯の冷却装置。
【請求項４】
前記幅方向温度差付与手段は、金属帯の幅方向の冷却能力を可変とした冷却手段であることを特徴とする請求項３記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却帯を通板させて金属帯を冷却する金属帯の冷却方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、連続焼鈍炉における鋼帯の冷却方法が開示されている。また、特許文献２には、金属帯の連続冷却方法が開示されている。
前記特許文献１の連続焼鈍炉における鋼帯の冷却方法は、炉内の加熱及び均熱帯で高温加熱された鋼帯に冷媒を直接吹き付けることによりその鋼帯を冷却するにあたり、冷媒の吹き付けを冷却温度制御用のものと形状制御用とに分けて行い、特に形状制御用冷媒によって板幅方向における冷却速度を調整し、板形状の制御を行うことを特徴とするものである。
【０００３】
また、前記特許文献２の金属帯の連続冷却方法は、金属帯を加熱した後、当該金属帯の板幅方向にわたって冷却ガス噴出口を供えたガス冷却装置を当該金属帯の走行方向に１基又は複数基を設け、金属帯を連続して冷却するにあたり、前記ガス冷却装置の入側で測定した板温に基づき、予め求めた板温と降伏応力の関係と、予め求めたガス冷却装置の冷却ガス噴出量とガス冷却により生ずる板幅方向の板温差の関係とから、金属帯に生ずる板幅方向の応力分布を推定し、板幅方向の最大応力が金属帯の降伏応力を超えないように冷却ガス噴出量を調整して冷却をするものである。
【特許文献１】特開昭５５−１５８２２９号公報
【特許文献２】特開平１０−２６５８５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、鋼板を冷却する冷却帯で、通板性向上のために鋼板にその通板方向に張力を付与することが実施されている。しかし、一部の鋼板において、冷却帯での幅方向の温度勾配が基で発生する内部応力に、その通板性向上のために付与した張力が作用して、早期に降伏応力に至ってしまう場合がある。すなわち、冷却帯又は冷却帯出側で、通板性向上のために付与した張力に起因して、鋼板のエッジ部（端部）に変形、いわゆるストレッチャ−ストレインが発生してしまう。
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、通板性向上のために付与した張力に起因して、鋼板のエッジ部（端部）にストレッチャ−ストレインが発生してしまうことを防止する金属帯の冷却方法及びその装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明に係る金属帯の冷却方法は、通板性向上のために通板方向に張力が付与されて冷却帯に通板される金属帯の冷却方法において、前記冷却帯での冷却過程における当該金属帯の幅方向温度差の変化を予測し、当該予測した値と前記張力の値とに基づいて、前記冷却帯における金属帯の内部応力が所定値よりも小さくなるように、前記冷却帯の入側における金属帯の幅方向温度差を設定し、当該設定値を目標値として、冷却帯入側で金属帯の幅方向に温度差を与えることを特徴とする。
また、請求項２記載の発明に係る金属帯の冷却方法は、請求項１記載の発明に係る金属帯の冷却方法において、前記冷却帯に通板される前に、金属帯の幅方向の冷却能力を可変とした冷却手段を用いて、冷却帯入側で金属帯の幅方向に温度差を与えることを特徴とする。
【０００６】
また、請求項３記載の発明に係る金属帯の冷却装置は、冷却帯内での通板性向上のために通板方向に張力を付与して金属帯を通板させる金属帯の冷却装置において、前記冷却帯に通板される前の前記金属帯に幅方向温度差を付与する幅方向温度差付与手段と、前記冷却帯における金属帯の内部応力が所定値よりも小さくなるように、前記幅方向温度差付与手段を制御する幅方向温度差制御手段と、を備えることを特徴とする。
また、請求項４記載の発明に係る金属帯の冷却装置は、請求項３記載の発明に係る金属帯の冷却装置において、前記幅方向温度差付与手段が、金属帯の幅方向の冷却能力を可変とした冷却手段であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、通板性の向上のために金属帯に付与する張力を考慮して冷却帯における金属帯の内部応力が所定値より小さくなるように、予め冷却帯の入側で幅方向温度差を与えているので、金属帯を変形させることなく、通板性を向上させつつ、当該金属帯の冷却を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という。）を図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態は、連続焼鈍炉設備の冷却装置である。図１は、その構成を示す。
図１に示すように、この設備は、ガス冷却装置１と、板温計測部２、制御部３及び冷却帯１０を備えている。この設備では、図示しない加熱帯で加熱された金属帯である鋼板１００が通板されており、その通板方向に、ガス冷却装置１、温度計測部２及び冷却帯３の順番で、それらが設置されている。
【０００９】
ガス冷却装置１は、通板される鋼板１００の表裏面に冷却ガスを吹きかけて、鋼板１００を連続冷却する。このガス冷却装置１は、鋼板１００の幅方向の温度分布を調整することができるように構成されている。例えば、ガス冷却装置１は、鋼板１００の表裏面側それぞれに、鋼板１００の幅方向に複数のガス噴射口を配列して構成されている。この構成により、鋼板１００の幅方向で各ガス噴出口から噴出させるガス流量等を調整することで、幅方向の冷却能力を可変とし、鋼板１００の幅方向の温度分布を変えることができる。そして、ガス冷却装置１は、前記ガス流量等が制御部３により制御されている。このガス冷却装置１で冷却された鋼板１００は、板温計測部２に通板される。
【００１０】
板温計測部２は、ガス冷却装置１出側での鋼板１００の温度（板温）を、当該鋼板１００の幅方向について計測する。この板温計測部２で計測された板温は、制御部３に出力される。制御部３は、板温計測部２からの板温及び後述する板幅方向の温度差ΔＴに基づいて、ガス冷却装置１を制御する。この制御については後で詳述する。鋼板１００は、この板温計測部２で板温が計測されて、冷却帯１０に通板される。
【００１１】
冷却帯１０は、通板された鋼板１００を、適宜配置した複数のハースロール１１で案内しながら冷却する。この冷却帯１０で、鋼板１００は出側温度目標値（通常は常温）まで冷却される。そして、この冷却帯１０では、通板性向上、具体的には通板速度を維持するために鋼板１００に張力Ｘが付与されている。
以上のように、連続焼鈍炉設備が構成されている。
このような連続焼鈍炉設備により、ガス冷却装置１により鋼板１００が連続冷却されて、その後鋼板１００は冷却帯１０で冷却される。そして、このとき、制御部３は、板温計測部２で得られるガス冷却装置１出側での板温及び冷却帯１０内又は冷却帯１０出側での鋼板１００の幅方向の温度差の変化の予測値に基づいて、ガス冷却装置１を制御する。
【００１２】
次に、その制御内容を説明する。
制御部３は、冷却帯１０内及び冷却帯１０出側で、鋼板１００の内部応力に起因する当該鋼板１００のエッジ部でのストレッチャ−ストレインが発生しないような制御を行う。
ここで、冷却過程において、鋼板１００には、その幅方向に、中央部ほど温度が高くなるような温度分布が発生する。図２は、横軸が鋼板の幅方向位置を示し、縦軸がその各位置の温度Ｔを示す。この図２に示すように、冷却過程において、鋼板１００には、エッジ部（Ｏｐ側、Ｄｒ側）から中央部（Ｃｅ側）に向かうほど、温度Ｔが高くなるような温度分布が発生する。すなわち、エッジ部（ＯＰ側、Ｄｒ側）と中央部（Ｃｅ側）との間に温度差ΔＴが発生する。そして、冷却過程でその温度差ΔＴが一定値以上になると、内部応力により当該鋼板１００のエッジ部にストレッチャ−ストレインが発生する。すなわち、温度差ΔＴに応じて変化する内部応力により当該鋼板１００のエッジ部にストレッチャ−ストレインが発生する。
【００１３】
このようなことから、制御部３は、エッジ部にストレッチャ−ストレインが発生しない前記温度差ΔＴ０を演算（予測）し、冷却帯の内部或いは出側において、この温度差ΔＴ０を達成できるように、冷却帯１０の入側の幅方向温度差ΔＴｉｎを演算し、設定する。
その演算方法の例を説明する。
例えば、予め設定されている冷却帯１０出側の板温目標値（鋼板の幅方向中央部の板温目標値）Ｔｏｕｔから、下記（１）式のように、目標内部応力σｏｕｔを設定する。
σｏｕｔ＝σｍａｘ−ａ  ・・・（１）
【００１４】
ここで、σｍａｘは材質情報と板温目標値に基づいて設定される降伏点応力であり、ａは、制御誤差を考慮して設定される定数である。そして、目標内部応力σｏｕｔを達成するための冷却帯１０出側の幅方向温度差目標値ΔＴ０を設定する。内部応力は幅方向温度差ΔＴと張力Ｘの関数となるので、例えば下記（２）式のようにすることができる。ここで、ｋは係数である。
σ＝ｋ・ΔＴ＋Ｘ  ・・・（２）
この式中のσにσｏｕｔを代入すれば、幅方向温度差目標値ΔＴ０が設定できる。
ΔＴ０＝（σｏｕｔ−Ｘ）／ｋ  ・・・（３）
【００１５】
次に、出側の幅方向温度差目標値ΔＴ０を達成するための、冷却帯１０の入側目標値を設定する。冷却帯１０における幅方向温度差の変化αは、入側板温（鋼板の幅方向中央部の板温）Ｔｉｎ、出側板温目標値Ｔｏｕｔ、鋼板の板幅ｔ、板厚ｗ、冷却速度ＣＲによって決まるので、これらを変数とした幅方向温度差の変化αの予測式を下記（４）式のように設定しておけば、入側の幅方向温度差目標値ΔＴｉｎは下記（５）式で設定できる。
α＝ｆ（Ｔｉｎ，Ｔｏｕｔ，ｔ，ｗ，ＣＲ）  ・・・（４）
ΔＴｉｎ＝ΔＴ０−α  ・・・（５）
【００１６】
なお、入側板温Ｔｉｎ、出側板温目標値Ｔｏｕｔ、鋼板の板幅ｔ、板厚ｗ、冷却速度ＣＲ、材質情報、張力Ｘは図示しない上位コンピュータから制御部３に入力される。
この入側の幅方向温度差目標値ΔＴｉｎは、前述したように冷却帯１０内及び冷却帯１０出側において鋼板１００に降伏点応力σｍａｘが生じないような温度差になるので、続いて、制御部３は、この入側の幅方向温度差目標値ΔＴｉｎを目標値として、ガス冷却装置１を制御する。
具体的には、制御部３は、前述したように板温計測部２で得られるガス冷却装置１出側での板温でフィードバック制御してガス冷却装置１の各ガス噴出口からのガス流量等を調整し、板温計測部２により計測される幅方向の温度差が所定値以下になるように制御する。
【００１７】
以上のように、制御部３は、冷却帯１０内及び冷却帯１０出側で鋼板１００のエッジ部にストレッチャ−ストレインが発生しないような制御を行う。
これにより、冷温帯１０に通板される前にガス冷却装置１で鋼板１００を連続冷却することで、冷却帯１０及び冷却帯１０出側において、鋼板１００の幅方向の温度差は、常に前記温度差ΔＴ０以下となり、これにより、内部応力σも降伏点応力より小さくなり、この結果、鋼板１００のエッジ部でのストレッチャ−ストレインの発生が防止される。これにより、鋼板１００の品質不良を防止することができる。
【００１８】
以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態として実現されることに限定されるものではない。
すなわち、前述の実施形態では、降伏点応力σｍａｘ等の種々の値の算出方法を具体的に説明している。しかし、これに限定されるものではない。
また、前述の実施形態では、金属帯が鋼板である場合を説明したが、金属帯は他の材料により構成されるものであってもよい。
【００１９】
また、前述した制御部３により演算法では、冷却帯１０の出側において内部応力が降伏点応力を超えないように、幅方向温度差目標値ΔＴ０を最初に設定しているが、冷却帯の内部において、幅方向温度差が最も大きくなる場合には、冷却帯内部の幅方向温度差が最も大きくなる点における幅方向温度差目標値を最初に設定するようにしてもよい。この場合、Ｔｏｕｔ、σｏｕｔ、σｍａｘをそれぞれ、冷却帯内部の最も幅方向温度差が大きくなる位置における、目標板温、目標内部応力、降伏点応力とすればよい。
【００２０】
なお、前述の実施形態の説明において、ガス冷却装置１は、冷却帯に通板される前の金属帯を冷却する冷却手段（幅方向温度差付与手段）を実現しており、制御部３は、冷却帯における金属帯の内部応力が所定値より小さくなるように、冷却手段（幅方向温度差付与手段）を制御する幅方向温度差制御手段とを実現している。ここで、幅方向温度差付与手段は、冷却手段に限らず、幅方向の温度差を付与できるものであれば、加熱手段であってもよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明を適用した冷却装置の構成を示す図である。
【図２】冷却過程における鋼板の幅方向の温度分布を示す特性図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  ガス冷却装置（幅方向温度差付与手段）
２  板温計測部
３  制御部（幅方向温度差制御手段）
１０  冷却帯
１００  鋼板
【図１】
2005272872.tif 000003
【図２】
2005272872.tif 000004