(57)【要約】【課題】鋼帯の長さ方向における材質のばらつきを低減すること。【解決手段】装置本体１００が、各セグメントＳに対する噴射パターンから冷却工程における温度履歴をセグメントＳ毎に算出し、算出された温度履歴を用いて各セグメントＳの材質特性値を予測し、予測された材質特性値と材質特性値の要求仕様との差に基づいて、材質特性値の要求仕様を満足する噴射パターンをセグメントＳ毎に算出する。これにより、算出された噴射パターンに基づいて鋼帯３の冷却工程を制御することによって、鋼帯３の長さ方向における材質のばらつきを低減することができる。【選択図】図３
2012171001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼帯の搬送方向に配置された複数のバンクから鋼帯に冷却水を噴射することによって鋼帯を冷却する冷却工程を制御する鋼帯冷却制御方法であって、
鋼帯の長さ方向を複数の領域に分割し、各領域に対する冷却条件から前記冷却工程における温度履歴を領域毎に算出する温度履歴算出ステップと、
前記温度履歴算出ステップによって算出された温度履歴を用いて、各領域の材質特性値を予測する材質特性値予測ステップと、
前記材質特性値予測ステップによって予測された材質特性値と材質特性値の要求仕様との差に基づいて、材質特性値の要求仕様を満足する冷却条件を前記領域毎に算出する冷却条件算出ステップと、
前記冷却条件算出ステップによって算出された冷却条件に基づいて鋼帯の冷却工程を制御する制御ステップと、
を含むことを特徴とする鋼帯冷却制御方法。
【請求項２】
前記冷却条件は、前記複数のバンクのオン／オフを規定する噴射パターンであり、前記温度履歴算出ステップは、隣接する領域の噴射パターンの中の１つ又は複数のバンクのオン／オフの規定を変更することによって生成される全ての噴射パターンについて、温度履歴を算出するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の鋼帯冷却制御方法。
【請求項３】
前記材質特性値予測ステップは、前記温度履歴算出ステップによって算出された温度履歴から鋼帯のミクロ組織の状態を予測し、予測されたミクロ組織の状態から材質特性値を予測するステップを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼帯冷却制御方法。
【請求項４】
前記材質特性値予測ステップは、予測されたミクロ組織の状態に近いミクロ組織の状態を有する過去に製造された鋼帯の材質特性値を予測対象の領域の材質特性値とするステップを含むことを特徴とする請求項３に記載の鋼帯冷却制御方法。
【請求項５】
前記ミクロ組織には、α粒径、炭窒化物の析出量、固溶量、フェライト相分率、パーライト相分率、ベイナイト相分率、及びマルテンサイト相分率のうちの少なくとも１つが含まれていることを特徴とする請求項３又は４に記載の鋼帯冷却制御方法。
【請求項６】
前記材質特性値には、引張強度、降伏強度、伸び、穴広げ性、深絞り性、及び靭性のうちの少なくとも１つが含まれていることを特徴とする請求項１〜５のうち、いずれか１項に記載の鋼帯冷却制御方法。
【請求項７】
鋼帯の搬送方向に配置された複数のバンクから鋼帯に冷却水を噴射することによって鋼帯を冷却する冷却工程を制御する鋼帯冷却制御装置であって、
鋼帯の長さ方向を複数の領域に分割し、各領域に対する冷却条件から前記冷却工程における温度履歴を領域毎に算出する温度履歴算出手段と、
前記温度履歴算出手段によって算出された温度履歴を用いて、各領域の材質特性値を予測する材質特性値予測手段と、
前記材質特性値予測手段によって予測された材質特性値と材質特性値の要求仕様との差に基づいて、材質特性値の要求仕様を満足する冷却条件を前記領域毎に算出する冷却条件算出手段と、
前記冷却条件算出手段によって算出された冷却条件に基づいて鋼帯の冷却工程を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする鋼帯冷却制御装置。
【請求項８】
鋼帯の搬送方向に配置された複数のバンクから鋼帯に冷却水を噴射することによって鋼帯を冷却する冷却工程を制御する鋼帯冷却制御プログラムであって、
鋼帯の長さ方向を複数の領域に分割し、各領域に対する冷却条件から前記冷却工程における温度履歴を領域毎に算出する温度履歴算出処理と、
前記温度履歴算出処理によって算出された温度履歴を用いて、各領域の材質特性値を予測する材質特性値予測処理と、
前記材質特性値予測処理によって予測された材質特性値と材質特性値の要求仕様との差に基づいて、材質特性値の要求仕様を満足する冷却条件を前記領域毎に算出する冷却条件算出処理と、
前記冷却条件算出処理によって算出された冷却条件に基づいて鋼帯の冷却工程を制御する制御処理と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする鋼帯冷却制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼帯の長さ方向に配置された複数のバンクから鋼帯に冷却水を噴射することによって鋼帯を冷却する冷却工程を制御する鋼帯冷却制御方法，鋼帯冷却制御装置，及び鋼帯冷却制御プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、衝突時における乗員の安全性の確保や車体の軽量化による燃費の改善を目的として、強度が所定値以上で板厚の薄い熱延鋼板が車両の構造部材として積極的に利用されるようになっている。このような熱延鋼板を製造するためには、熱間圧延工程における製造条件のばらつきを制御することによって、熱延鋼板の材質のばらつきを抑制する必要がある。ここでいう材質とは、プレス時の成形のし易さ，衝撃に対する強さ，溶接性等に関係する品質特性のことを意味し、引っ張り試験等の材料試験によって定量測定されるものである。材質は熱延鋼板を素材として製造される鉄鋼製品の強度や寿命等に直接影響するため、出荷前に材質が規格を満たしているか否か厳密に検査される。このような背景から、近年、熱延鋼板の材質のばらつきを低減する方法が提案されている（特許文献１参照）。詳しくは、特許文献１記載の方法は、過去に製造された熱延鋼板毎に、鋼板成分，操業条件，及び材質の実績値を事例として記憶しておき、記憶されている事例のデータを利用して鋼板成分及び操業条件の指示値に基づいて熱延鋼板を製造した時に得られる材質を推定し、材質の推定値とその推定誤差から要求仕様を満足する熱延鋼板を製造可能な圧延工程及び冷却工程の操業条件の指示値を出力するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２３９６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の方法は、過去に製造された熱延鋼板、換言すれば、熱延鋼板が巻き取られたコイルを一単位として操業条件を制御するものであるので、コイル内、つまり熱延鋼板の長さ方向における材質のばらつきを低減することはできない。一般に、熱延圧延工程では、熱延鋼板の長さ方向において圧延条件や冷却条件の差が生じるために、熱延鋼板の長さ方向に材質のばらつきが発生する。具体的には、熱間圧延工程では、数百ｍ〜１．数ｋｍの長さの熱延鋼板が製造される。このため、熱延鋼板の先端部がコイルとして巻き取られている間でもその尾端部ではまだ圧延が終了せず、コイルとして巻き取られるまでの数十秒の時間差の間に熱延鋼板は冷めていく。この結果、先端部と尾端部とでは温度条件が異なり、この温度条件の違いが鉄原子と添加副原料の原子とからなるミクロ組織の違いをもたらし、ひいては材質のばらつきの原因となる。一方、熱延鋼板の長さ方向に材質のばらつきがあると、コイルから熱延鋼板を切り出した位置によってスプリングバックの程度が異なるために、プレス成形や溶接時に悪影響が生じる。特に高張力鋼材ほどスプリングバック量が増加するため、その影響が顕著になる。以上のことから、熱延鋼板の長さ方向における材質のばらつきを低減可能な技術の提供が期待されていた。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、鋼帯の長さ方向における材質のばらつきを低減可能な鋼帯冷却制御方法、鋼帯冷却制御装置、及び鋼帯冷却制御プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る鋼帯冷却制御方法は、鋼帯の搬送方向に配置された複数のバンクから鋼帯に冷却水を噴射することによって鋼帯を冷却する冷却工程を制御する鋼帯冷却制御方法であって、鋼帯の長さ方向を複数の領域に分割し、各領域に対する冷却条件から前記冷却工程における温度履歴を領域毎に算出する温度履歴算出ステップと、前記温度履歴算出ステップによって算出された温度履歴を用いて、各領域の材質特性値を予測する材質特性値予測ステップと、前記材質特性値予測ステップによって予測された材質特性値と材質特性値の要求仕様との差に基づいて、材質特性値の要求仕様を満足する冷却条件を前記領域毎に算出する冷却条件算出ステップと、前記冷却条件算出ステップによって算出された冷却条件に基づいて鋼帯の冷却工程を制御する制御ステップと、を含む。
【０００７】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る鋼帯冷却制御装置は、鋼帯の搬送方向に配置された複数のバンクから鋼帯に冷却水を噴射することによって鋼帯を冷却する冷却工程を制御する鋼帯冷却制御装置であって、鋼帯の長さ方向を複数の領域に分割し、各領域に対する冷却条件から前記冷却工程における温度履歴を領域毎に算出する温度履歴算出手段と、前記温度履歴算出手段によって算出された温度履歴を用いて、各領域の材質特性値を予測する材質特性値予測手段と、前記材質特性値予測手段によって予測された材質特性値と材質特性値の要求仕様との差に基づいて、材質特性値の要求仕様を満足する冷却条件を前記領域毎に算出する冷却条件算出手段と、前記冷却条件算出手段によって算出された冷却条件に基づいて鋼帯の冷却工程を制御する制御手段と、を備える。
【０００８】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る鋼帯冷却制御プログラムは、鋼帯の搬送方向に配置された複数のバンクから鋼帯に冷却水を噴射することによって鋼帯を冷却する冷却工程を制御する鋼帯冷却制御プログラムであって、鋼帯の長さ方向を複数の領域に分割し、各領域に対する冷却条件から前記冷却工程における温度履歴を領域毎に算出する温度履歴算出処理と、前記温度履歴算出処理によって算出された温度履歴を用いて、各領域の材質特性値を予測する材質特性値予測処理と、前記材質特性値予測処理によって予測された材質特性値と材質特性値の要求仕様との差に基づいて、材質特性値の要求仕様を満足する冷却条件を前記領域毎に算出する冷却条件算出処理と、前記冷却条件算出処理によって算出された冷却条件に基づいて鋼帯の冷却工程を制御する制御処理と、をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る鋼帯冷却制御方法、鋼帯冷却制御装置、及び鋼帯冷却制御プログラムによれば、鋼帯の長さ方向における材質のばらつきを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態である鋼帯冷却制御方法及び鋼帯冷却制御装置が適用される熱間圧延ラインの構成を示す模式図である。
【図２】図２は、図１に示すランナウト冷却設備の構成を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態である鋼帯冷却制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態である鋼帯冷却制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】図５は、セグメントの速度パターンの一例を示す図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態である材質特性値算出処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】図７は、仕上温度計の直下を通過してからコイラーによって巻き取られるまでのセグメントの温度変化の一例を示す図である。
【図８】図８は、セグメントの温度，相分率，及び炭窒化物の析出量の時間変化を示す図である。
【図９】図９は、先頭セグメント，中間セグメント，及び尾端セグメントに対する処理結果を示す図である。
【図１０】図１０は、中間セグメントの温度曲線，相分率，及び炭窒化物の析出量の時間変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である鋼帯冷却制御方法及び鋼帯冷却制御装置について説明する。
【００１２】
〔熱間圧延ラインの構成〕
始めに、図１，２を参照して、本発明の一実施形態である鋼帯冷却制御方法及び鋼帯冷却制御装置が適用される熱間圧延ラインの構成について説明する。但し、本発明の一実施形態である鋼帯冷却制御方法及び鋼帯冷却制御装置が適用される熱間圧延ラインは、図１，２に示す構成に限定されることはない。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態である鋼帯冷却制御方法及び鋼帯冷却制御装置が適用される熱間圧延ラインの構成を示す模式図である。図１に示すように、本発明の一実施形態である鋼帯冷却制御方法及び鋼帯冷却制御装置が適用される熱間圧延ライン１では、連続鋳造機２で鋳造された鋼帯３は、加熱炉４において加熱され、粗圧延機５と仕上圧延機６とによって数ミリの厚さまで圧延され、ランナウト冷却設備７において冷却された後、コイラー８によってコイル状に巻き取られる。
【００１４】
図２は、図１に示すランナウト冷却設備７の構成を示す模式図である。図２に示すように、ランナウト冷却設備７では、仕上圧延機６によって圧延された鋼帯３は、鋼帯３の搬送方向（長さ方向）に配列された複数のバンク７１によって水冷される。バンク７１とは、ノズル７２を有するヘッダ７３と呼ばれる配水管を複数あわせた総称であり、鋼帯３はノズル７２から噴出される冷却水７４によって冷却される。また、ランナウト冷却設備７には、鋼帯３の搬送方向に複数の温度計７５が配設されている。各温度計７５は、所定周期毎に鋼帯３の温度を計測し、通信ケーブル等によって構成される伝送ケーブル７６を介して計測された温度のデータを本発明に係る制御手段として機能する図示しないプロセスコンピュータに送信する。そして、図示しないプロセスコンピュータは、鋼帯３の温度に基づいて冷却水７４の出し切りをバンク単位で制御する。なお、以下では、鋼帯３を仮想的に数百ｍｍピッチに分割して取り扱い、分割された各鋼帯をセグメントＳと称する。
【００１５】
〔鋼帯冷却制御装置の構成〕
次に、図３を参照して、本発明の一実施形態である鋼帯冷却制御装置の構成について説明する。図３は、本発明の一実施形態である鋼帯冷却制御装置の構成を示すブロック図である。
【００１６】
図３に示すように、本発明の一実施形態である鋼帯冷却制御装置１００は、装置本体１０１と、製造実績データベース（ＤＢ）１０２と、製造条件データベース（ＤＢ）１０３と、入力装置１０４と、出力装置１０５とを備えている。装置本体１０１は、本発明に係る温度履歴算出手段，材質特性値予測手段，及び冷却条件算出手段として機能する。
【００１７】
装置本体１０１は、パーソナルコンピュータやワークステーション等の情報処理装置によって構成され、演算処理部１１０と、ＲＡＭ１２０と、ＲＯＭ１３０と、これらを結ぶバス配線１４０とを有している。演算処理部１１０は、ＣＰＵ等の演算処理装置によって構成され、ＲＯＭ１３０内に記憶されている鋼帯冷却制御プログラム１３１を実行することによって、データ読込部１１１，噴出パターン決定部１１２，材質予測部１１３，入力受付部１１４，出力部１１５，及び書込部１１６として機能する。これら各部の機能については後述する。ＲＡＭ１２０は、製造実績ＤＢ１０２から読み込まれた情報や入力装置１０４を介して入力された情報等の演算処理部１１０が実行する処理に関係するデータや制御プログラムを一時的に記憶する記憶装置であり、演算処理部１１０のワーキングエリアとして機能する。ＲＯＭ１３０は、後述する鋼帯冷却制御処理を実現する鋼帯冷却制御プログラム１３１等の制御プログラムや制御データを記憶する。
【００１８】
製造実績ＤＢ１０２及び製造条件ＤＢ１０３は、バス配線を介して装置本体１０１に接続され、伝送ケーブル７６を介してランナウト冷却設備７におけるバンク７１や温度計７５に接続されている。製造実績ＤＢ１０２には、過去に製造された鋼帯３に関する製造実績情報が格納されている。製造実績情報には、鋼帯３の製品番号，材料組織情報（α粒径平均値，相分率，炭窒化物析出量），操業条件（計測温度，通板速度），製品緒元（幅，厚さ，鋼種等の製品特性），材料特性（強度，加工性，靭性）等の情報が含まれる。製造条件ＤＢ１０３には、これから製造する鋼帯３の製造条件情報が格納されている。製造条件情報には、鋼帯３の製品番号，製品緒元（幅，厚さ，鋼種等の製品特性），目標材料特性（強度，加工性，靭性），製造条件（速度パターン，バンク噴出パターン）等が含まれる。製造実績情報及び製造条件情報は、伝送ケーブル７６を介して接続されている図示しない製造管理コンピュータによって随時更新される。
【００１９】
入力装置１０４は、キーボード，マウスポインタ，テンキー，タッチパネル等の入力装置によって構成され、装置本体１０１に各種情報を入力する際に操作される。出力装置１０５は、表示装置や印刷装置等の出力装置によって構成され、装置本体１０１の各種処理情報を出力する。
【００２０】
〔鋼帯冷却制御処理〕
このような構成を有する鋼帯冷却制御装置１００は、以下に示す鋼帯冷却制御処理を実行することによって、鋼帯３の長さ方向における材質のばらつきを低減する。以下、図４に示すフローチャートを参照して、この鋼帯冷却制御処理を実行する際の鋼帯冷却制御装置１００の動作について説明する。
【００２１】
図４は、本発明の一実施形態である鋼帯冷却制御処理の流れを示すフローチャートである。図４に示すフローチャートは、オペレータが入力装置１０４を操作することによって冷却水７４を噴出するバンク７１の最大変更数（以下、最大変更バンク数と表記）Ｎの値を入力した後、鋼帯３の先端部がランナウト冷却設備７の最上流側の温度計７５（以下、仕上温度計７５と表記）を通過したタイミングで開始となる。この鋼帯冷却制御処理は、仕上温度計７５を通過する各セグメントＳに対して繰り返し実行される。
【００２２】
ステップＳ１の処理では、入力受付部１１４が、最大変更バンク数Ｎの値を読み込むと共に、製造条件ＤＢ１０３から仕上温度計７５の直下にあるセグメントＳの１つ前（コイラー８側）のセグメントＳに対する噴出パターンｐのデータを読み込む。また、入力受付部１１４は、製造条件ＤＢ１０３から鋼帯３の先端部に対応するセグメントＳの仕上温度Ｔ及び速度パターンのデータを読み込む。なお、入力受付部１１４は、仕上温度計７５の直下にあるセグメントＳが鋼帯３の先端部に対応するセグメントＳである場合、製造条件ＤＢ１０３内に格納されている噴出パターンのデータを噴出パターンｐとして読み込む。
【００２３】
ここで、噴射パターンｐとは、各バンク７１における冷却水７４の噴出のオン／オフを示す数列を意味し、例えばバンク７１の総数が１６である場合には“1000 1000 1000 0000”のように表される。ここで、数列の値１，０はそれぞれ冷却水７４の噴出のオン及びオフを示し、数列の左から右に向かって順に仕上圧延機６側のバンク７１からコイラー８側のバンク７１における冷却水７４の噴出のオン／オフを示している。また、速度パターンとは、図５に示すように、ランナウト冷却設備７に装入されてからコイラー８で巻き取られるまでの鋼帯３の速度の時間変化を示すものである。図５中、Ｖｆはランナウト冷却設備７に装入された時の鋼帯３の速度（装入速度）を示し、Ｖｃはコイラー８で巻き取られる際の鋼帯３の速度（巻取速度）を示す。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、鋼帯冷却制御処理はステップＳ２の処理に進む。
【００２４】
ステップＳ２の処理では、噴出パターン決定部１１２が、製造実績ＤＢ１０２から製造実績情報を読み出すと共に、製造条件ＤＢ１０３から仕上温度計７５の直下にあるセグメントＳに対する仕上温度Ｔ及び速度パターンを読み出す。そして、噴出パターン決定部１１２は、読み出された情報を用いて、ステップＳ１の処理において読み込まれた噴出パターンｐでセグメントＳを冷却した際のセグメントＳの材質特性値を計算する（材質特性値算出処理）。この材質特性値算出処理については、図６に示すフローチャートを参照して後述する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、鋼帯冷却制御処理はステップＳ３の処理に進む。
【００２５】
ステップＳ３の処理では、噴出パターン決定部１１２が、変更バンク数を計数するプログラムカウンタの値ｎを０に設定する。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、鋼帯冷却制御処理はステップＳ４の処理に進む。
【００２６】
ステップＳ４の処理では、噴出パターン決定部１１２が、変更バンク数を計数するプログラムカウンタの値ｎを１増数し、噴出パターンｐの集合Ｐを空集合とし、噴出パターンｐ’にステップＳ１の処理によって読み込まれた噴出パターンｐを設定する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、鋼帯冷却制御処理はステップＳ５の処理に進む。
【００２７】
ステップＳ５の処理では、噴出パターン決定部１１２が、噴出パターンｐからバンク７１のオン／オフを１つ変更した時に想定される全ての噴出パターンを算出し、算出された噴出パターンの集合を集合Ｐとする。具体的には、噴出パターン決定部１１２は、噴出パターンを表す数列が“1000 1000 1000 0000”である場合、噴出パターン“1100 1000 1000 0000”，“0000 1000 1000 0000”，“1000 1000 1000 1000”等を算出する。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、鋼帯冷却制御処理はステップＳ６の処理に進む。
【００２８】
ステップＳ６の処理では、噴出パターン決定部１１２が、ステップＳ５の処理によって算出された噴出パターン集合Ｐに含まれる全ての噴出パターンについて、セグメントＳを冷却した際のセグメントＳの材質特性値を算出する。材質特性値は、上記ステップＳ２の処理と同様の方法によって算出される。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、鋼帯冷却制御処理はステップＳ７の処理に進む。
【００２９】
ステップＳ７の処理では、噴出パターン決定部１１２が、ステップＳ５の処理によって作成された噴出パターンの集合Ｐの中から、ステップＳ６の処理によって算出された材質特性値が最も目標値（要求仕様）に近い噴出パターンｐ’を抽出する。これにより、ステップＳ７の処理は完了し、鋼帯冷却制御処理はステップＳ８の処理に進む。
【００３０】
ステップＳ８の処理では、噴出パターン決定部１１２が、ステップＳ１の処理によって読み込まれた噴出パターンｐでセグメントＳを冷却した時に得られる材質特性値がステップＳ７の処理によって抽出された噴出パターンｐ’でセグメントＳを冷却した時に得られる材質特性値よりも目標値より近いか否か、又は、プログラムカウンタの値ｎが最大変更バンク数Ｎに達しているか否かを判別する。判別の結果、噴出パターンｐでセグメントＳを冷却した時に得られる材質特性値が噴出パターンｐ’でセグメントＳを冷却した時に得られる材質特性値よりも目標値より近い、又は、プログラムカウンタの値ｎが最大変更バンク数Ｎに達している場合、噴出パターン決定部１１２は鋼帯冷却制御処理をステップＳ９の処理に進める。一方、噴出パターンｐでセグメントＳを冷却した時に得られる材質特性値が噴出パターンｐ’でセグメントＳを冷却した時に得られる材質特性値よりも目標値より近くない、且つ、プログラムカウンタの値ｎが最大変更バンク数Ｎに達していない場合には、噴出パターン決定部１１２は鋼帯冷却制御処理をステップＳ４の処理に戻す。
【００３１】
ステップＳ９の処理では、出力部１１５が、噴出パターンｐをセグメントＳの噴出パターンとして製造条件ＤＢ１０３に格納すると共に、噴出パターンｐの情報を表示装置や印刷装置に出力する。出力部１１５から出力される情報の一例については後述する。これにより、ステップＳ９の処理は完了し、鋼帯冷却制御処理はステップS１０の処理に進む。
【００３２】
ステップＳ１０の処理では、噴出パターン決定部１１２が、鋼帯３の尾端部が仕上温度計７５の直下を抜けたか否かを判別することによって、全てのセグメントＳに対して噴出パターンｐの算出が完了したか否かを判別する。判別の結果、全てのセグメントＳに対して噴出パターンｐの算出が完了していない場合、噴出パターン決定部１１２は鋼帯冷却制御処理をステップＳ１の処理に戻す。一方、全てのセグメントＳに対して噴出パターンｐの算出が完了した場合には、噴出パターン決定部１１２は一連の鋼帯冷却制御処理を終了する。
【００３３】
〔材質特性値算出処理〕
次に、図６に示すフローチャートを参照して、上記ステップＳ２の材質特性値算出処理について説明する。図６は、本発明の一実施形態である材質特性値算出処理の流れを示すフローチャートである。図６に示すフローチャートは、上記ステップＳ１の処理が完了したタイミングで開始となる。
【００３４】
ステップＳ２１の処理では、材質予測部１１３が、以下に示す数式（１）を利用して、図７に示すような仕上温度計７５の直下を通過してからコイラー８によって巻き取られるまでのセグメントＳの温度変化を求める。ここで、数式（１）中、Ｔ（ｔ）は時間ｔ秒の時のセグメントＳの温度を示し、ｗｐ（ｔ，ｔ＋ｐ）は時間ｔ秒から時間ｔ＋ｐ秒までの間にセグメントＳに噴出される冷却水７４の水量を示し、ｖ（ｔ）は時間ｔ秒から時間ｔ＋ｐ秒までの間のセグメントＳの平均速度を示し、ｔは仕上温度計７５の直下を通過した時を０秒とした時の経過時間を示し、ｐは仕上温度計７５の直下を通過してからコイラー８によって巻き取られるまでの温度変化をどれだけ細かな時間間隔で求めるかを決める刻み時間を示す。
T(t+p)=T(t)+f(wp(t,t+p),v(t,t+p),T(t),p)      …（１）
【００３５】
なお、数式（１）において、ｆ（ｗｐ，ｖ，Ｔ，ｐ）は、温度Ｔ（ｔ）であるセグメントＳが水量ｗｐの冷却水７４を噴射されながら速度ｖで時間ｐ搬送された時の降下温度を計算する関数を表す。関数ｆとしては、一般的に知られている、温度が異なる２つの物質が互いに接した時の温度変化を求める熱伝達関数等を用いることができる。本実施形態では、セグメントＳの板厚方向における温度分布は均一であるとしているが、板厚方向にさらにセグメントを分け、熱伝達関数と板厚方向のセグメントに対する熱伝導方程式を連成させることによって、板厚方向の温度分布を計算してもよい。これにより、ステップＳ２１の処理は完了し、材質特性値算出処理はステップＳ２２の処理に進む。
【００３６】
ステップＳ２２の処理では、材質予測部１１３が、以下に示す数式（２）〜（４）を利用して、コイラー８によって巻き取れた後のセグメントＳのフェライト相分率，炭窒化物の析出量，及びα粒径を算出する。なお、本実施形態では、ミクロ組織として、フェライト相分率，炭窒化物の析出量，及びα粒径を算出することとしたが、固溶量、パーライト相分率、ベイナイト相分率、及びマルテンサイト相分率等を算出してもよい。これにより、ステップＳ２２の処理は完了し、材質特性値算出処理はステップＳ２３の処理に進む。
フェライト相分率R(t+p)=R(t)+g(T(t),t,p)      …（２）
炭窒化物の析出量S(t+p)=S(t)+h(T(t),t,p)      …（３）
α粒径＝k*｛(Tf-Tc)/tc｝-m      …（４）
【００３７】
なお、数式（２）中、ｔは仕上温度計７５の直下を通過した時を０秒とした時の経過時間を示し、ｐは仕上温度計７５の直下を通過してからコイラー８によって巻き取られるまでの間のフェライト相分率の変化をどれだけ細かな時間間隔で求めるかを決める刻み時間を示し、Ｒ（ｔ）は時間ｔ秒の時のフェライト相分率（％）を示し、ｇ（Ｔ（ｔ），ｔ，ｐ）は温度Ｔ（ｔ）で時間ｔ秒から時間ｐ秒だけ経過した時のフェライト相分率の増加量（％）、つまり、温度Ｔ（ｔ）で時間ｔ秒から時間ｐ秒だけ経過した時のフェライト変態量（％）を示し、Ｔ（ｔ）はステップＳ２１の処理によって算出された温度変化Ｔ（ｔ）を示す。但し、時間０秒の時は、フェライト変態が進行していないものとみなし、Ｒ（０）＝０とする。
【００３８】
また、関数ｇは時間ｔ秒の時に温度Ｔ（ｔ）であるセグメントＳを時間ｐ秒だけ等温保持した時の等温変態を計算する関数である。フェライト変態は、図８に示すようにセグメントＳの温度変化を示す温度曲線Ｌ１がフェイト変態開始タイミングを示す点線Ｆと交差する点Ａ（時間Ｔ１）において開始となり、コイラー８によって巻取られるまで進行して最終的なフェライト相分率は１００（％）となる。このため、点線Ｆより右下に温度曲線Ｌ１がある場合に、関数ｇの値は正となり、フェライト変態が進行する。そして、関数ｇとしては、実験式により求められた回帰式や熱力学に基づく公知の理論物理式等を用いることができる。なお、本実施形態では、フェライト相分率を求める関数を例に挙げたが、パーライトやベイナイトやマルテンサイト等の他の相に対しても同様の考えに基づいた数式によって相分率を求めてもよい。
【００３９】
また、数式（３）中、ｔは仕上温度計７５の直下を通過した時を０秒とした時の経過時間を示し、ｐは仕上温度計７５からコイラー８によって巻取られるまでの間の炭窒化物の析出量の変化をどれだけ細かな時間間隔で求めるかを決める刻み時間を示し、Ｓ（ｔ）は時間ｔ秒の時の炭窒化物の析出量（％）を示し、ｈ（Ｔ（ｔ），ｔ，ｐ）は温度Ｔ（ｔ）で時間ｔ秒から時間ｐ秒だけ経過した時の炭窒化物の析出量（％）を示し、Ｔ（ｔ）はステップＳ２１の処理によって算出された温度変化Ｔ（ｔ）を示し、関数ｈは時間ｔ秒の時に温度Ｔ（ｔ）であるセグメントＳを時間ｐ秒だけ等温保持した時の炭窒化物の析出量を計算する関数である。但し、時間０秒の時は、炭窒化物は析出していないものとみなし、Ｓ（０）＝０とする。また、関数ｈとしては、実験式により求められた成分実績を説明変数とする回帰式や熱力学に基づく公知の理論物理式等を用いることができる。炭窒化物の析出は、図８に示すようにセグメントＳの温度変化を示す温度曲線Ｌ１が析出開始タイミングを示す点線と交差する点Ｂ（時間Ｔ２）において開始となり、コイラー８によって巻取られるまで進行して最終的に炭窒化物の析出量はａ（％）となる。
【００４０】
また、数式（４）中、ｍ，ｋは正の定数を示し、Ｔｆはセグメントの仕上温度を示し、ＴｃはセグメントＳの巻取温度を示し、ｔｃはセグメントＳの巻取時間を示している。
【００４１】
ステップＳ２３の処理では、材質予測部１１３が、ステップＳ２２の処理によって算出されたフェライト相分率，炭窒化物の析出量，及びα粒径に近い過去に製造された製品の製造実績情報を製造実績ＤＢ１０２内から検索し、検索された製品の材質特性値をセグメントＳの材質特性値とする。材質特性値としては、引張強度，降伏強度，伸び，穴広げ性，深絞り性，及び靭性等を例示することができる。なお、製造実績情報の検索手法は、過去に照らし合わせて最もミクロ組織が近い製品を選んでいることにほかならないため、近さを表現する他の手法（ニューラルネット，線形重回帰，ノンパラメトリック回帰等）と代替してもよい。また、過去に照らし合わせるものをミクロ組織だけではなく、温度計測値や速度や厚み等の操業条件を利用してもよい。また、材質予測部１１３は、以下に示す数式（５）を利用して、セグメントＳの強度を算出するようにしてもよい。なお、数式（５）中、ｃ１，ｃ２，ｃ４，ｃ５は定数を示す。これにより、ステップＳ２３の処理は完了し、一連の材質特性値算出処理は終了する。
強度＝c1*α粒径-1/2＋c2*析出量+c4*フェライト相分率+c5      …（５）
【００４２】
〔出力例〕
最後に、上記鋼帯冷却制御処理によって出力される情報の一例について説明する。一般に、鋼帯３の先端部以外のセグメント（中間セグメント）は、通板速度が速いため、仕上温度計７５の直下を通過してからコイラー８によって巻き取られるまでの時間が短い。このため、図１０に点線Ｌ１で示すような先頭セグメントと同じ噴出パターンでは、中間セグメントにおいて炭窒化物の析出が促進されず、先頭セグメントより強度が低下し、目標強度を得ることができない。しかしながら、この鋼帯冷却制御処理によれば、仕上温度計７５付近のバンク７１をＯＮとするような噴出パターンが作成されるので、図１０に実線Ｌ１’で示すようにコイラー８の巻取り温度を低下させ、目標の強度を得ることができる。これは、ランナウト冷却設備７の上流側においてセグメントＳの温度を低下させることによって、炭窒化物の析出及びα粒の微細化を短時間で促進していることに他ならない。これにより、セグメントＳがランナウト冷却設備７内において加速される場合であっても、図９に示すような温度曲線Ｌ１１〜Ｌ１５を得ることができるため、鋼帯３の長さ方向にわたって目標材質を得ることができる。
【００４３】
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である鋼帯冷却制御処理によれば、装置本体１００が、各セグメントＳに対する噴射パターンから冷却工程における温度履歴をセグメントＳ毎に算出し、算出された温度履歴を用いて各セグメントＳの材質特性値を予測し、予測された材質特性値と材質特性値の要求仕様との差に基づいて、材質特性値の要求仕様を満足する噴射パターンをセグメントＳ毎に算出する。これにより、算出された噴射パターンに基づいて鋼帯３の冷却工程を制御することによって、鋼帯３の長さ方向における材質のばらつきを低減することができる。
【００４４】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者などによりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術などは全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００４５】
１  熱間圧延ライン
２  連続鋳造機
３  鋼帯
４  加熱炉
５  粗圧延機
６  仕上圧延機
７  ランナウト冷却設備
８  コイラー
７１  バンク
７２  ノズル
７３  ヘッダ
７４  冷却水
７５  温度計
７６  伝送ケーブル
１００  鋼帯冷却制御装置
１０１  装置本体
１０２  製造実績データベース（ＤＢ）
１０３  製造条件データベース（ＤＢ）
１０４  入力装置
１０５  出力装置
１１０  演算処理部
１１１  データ読込部
１１２  噴出パターン決定部
１１３  材質予測部
１１４  入力受付部
１１５  出力部
１１６  書込部
１２０  ＲＡＭ
１３０  ＲＯＭ
１３１  鋼帯冷却制御プログラム
１４０  バス配線
Ｓ  セグメント
【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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【図１０】
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