(57)【要約】      （修正有）【課題】超微細粒鋼を製造する際に必要となる冷却速度、冷却量の大きな強冷却を鋼板の先端から実施し、冷却された先端部をピンチロールに噛みこませて鋼板に張力を付与するような製造方法をおこなう場合に、最終圧延機とピンチロールとの間の張力が所望の値になり、歩留まりを向上させることが可能な熱延鋼板の製造方法を提供する。【解決手段】仕上げ圧延機列の最終圧延機１の直後に設置された冷却装置２と、該冷却装置の出側に設置されて鋼板の上下両面に当接するピンチロール３とを備えた装置を用いて、鋼板Ｓの先端がピンチロール３に到達する以前より鋼板Ｓの冷却を開始し、その後にピンチロール３で鋼板Ｓを狭圧して鋼板Ｓに張力を付与する過程を経る熱延鋼板の製造方法において、冷却による鋼板Ｓの長さ変化を予測し、長さ変化の予測値に基づいてピンチロール３の速度を初期設定する、熱延鋼板の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
仕上げ圧延機列の最終圧延機の直後に設置された冷却装置と、該冷却装置の出側に設置されて鋼板の上下両面に当接するピンチロールとを備えた装置を用いて、前記鋼板の先端が前記ピンチロールに到達する以前より前記鋼板の冷却を開始し、その後に前記ピンチロールで前記鋼板を狭圧して前記鋼板に張力を付与する過程を経る熱延鋼板の製造方法において、
冷却による前記鋼板の長さ変化を予測し、長さ変化の予測値に基づいて前記ピンチロールの速度を初期設定することを特徴とする、熱延鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱延鋼板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用や構造材用等として用いられる鋼材は、強度、加工性、靭性といった機械的特性に優れることが求められ、これらの機械的特性を総合的に高めるには、熱延鋼板の結晶粒を微細化することが有効である。また、結晶粒を微細化すれば、合金元素の添加量を削減しても優れた機械的性質を具備した高強度熱延鋼板を製造することが可能になる。
【０００３】
熱延鋼板の結晶粒の微細化方法としては、熱間仕上圧延の特に後段において、高圧下圧延（後段スタンドの圧下率を高めた仕上圧延）をおこなってオーステナイト粒を微細化するとともに粒内に圧延歪を蓄積させ、仕上圧延直後に急冷することにより、得られるフェライト粒の微細化を図る方法が知られている。この方法で超微細結晶粒（例えば、平均粒径が２μｍ以下の結晶粒をいう。以下において同じ。）を有する熱延鋼板（以下において、「超微細粒鋼」という。）を製造するためには、熱間圧延ラインにおけるタンデム仕上圧延機の直後に鋼板を高圧力、高流量で急速に冷却できる冷却装置を設置し、圧延直後の鋼板を強冷却する必要がある。
【０００４】
このような強冷却をする技術として特許文献１が公知である。特許文献１に開示されている方法では、強冷却する冷却装置の出側にピンチロールを設置し、鋼板の先端がピンチロールに到達して鋼板に張力がかかった状態になってから冷却を開始する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２４６４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特特許文献１に開示されている方法では、鋼板に張力がかかるまでに冷却装置を通過した先端部は、結晶粒の微細化に必要な冷却がされていないので、微細粒鋼として製品とすることができず、歩留まりが悪くなるという問題がある。そこで、無張力状態でも強冷却できる、例えば鋼板の板厚が厚いような場合には、鋼板の先端が冷却装置に到達する前から冷却装置の冷媒を噴射し、冷却をした後にピンチロールに噛みこませて鋼板に張力を付与すれば、先端から結晶粒が微細化されることになるので歩留まりが向上する。
【０００７】
このような方法をおこなう場合、ピンチロールの初期速度設定が重要になる。ピンチロールの初期速度設定にはタンデム圧延機のロール速度の初期設定方法を応用することができる。この方法では、下記式（１）を満たすように連続する２つの圧延機のロール速度を初期設定する。
【０００８】
【数１】
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ここで、Ｖ１は上流側の圧延機のロール速度、Ｖ２は下流側の圧延機のロール速度、ｆ１は上流側の圧延機の先進率、ｂ２は下流側の圧延機の後進率である。上記式（１）の左辺は上流側の圧延機の出口の鋼板の速度、右辺は下流側の圧延機の入口の鋼板の速度であり、上記式（１）は両者を等しくするようにロール速度を初期設定することを意味する。
【０００９】
この方法を最終圧延機とピンチロールとの関係にあてはめると、Ｖ１は最終圧延機のロール速度、Ｖ２はピンチロールの速度、ｆ１は最終圧延機の先進率、ｂ２はピンチロールの後進率となり、ピンチロールの速度を下記式（２）のように初期設定することになる。
【００１０】
【数２】
2013103266.tif 000004
ただし、ピンチロールは鋼板の変形が弾性変形にとどまるほどしか圧下しないので、ｂ２は微少であり無視することができる。
【００１１】
しかし、上記式（１）は鋼板の温度変化が無視できるときに満足すべき式であり、最終圧延機とピンチロールとの間の冷却設備で鋼板を強冷却する場合は、最終圧延機を出たときの鋼板の温度とピンチロールに到達したときの鋼板の温度に大きな差がある。この温度差により鋼板は熱収縮するため、最終圧延機を出たときの速度よりもピンチロールに入るときの速度は遅くなろうとする。それに反して上記式（２）のように、最終圧延機の出口の鋼板の速度とピンチロールの入口の鋼板の速度を等しくしようとすると、鋼板に引っ張り応力が生じ、張力は所望の値より過大になってしまう。そして、張力が高くなりすぎると、板幅の狭窄部が生じたり、ピンチロールがスリップして鋼板にスリップ痕が付いたりするため、その部分は製品とすることができずに歩留まりが低下するという問題があった。
【００１２】
そこで、本発明は、例えば超微細粒鋼を製造する際に必要となる冷却速度、冷却量の大きな強冷却を鋼板の先端から実施し、冷却された先端部をピンチロールに噛みこませて鋼板に張力を付与するような製造方法をおこなう場合に、最終圧延機とピンチロールとの間の張力が所望の値になり、歩留まりを向上させることが可能な熱延鋼板の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】
【００１３】
速度ＶＳ１＝Ｖ１（１＋ｆ１）で最終圧延機を出てから、ピンチロールに入るまでに温度変化がない場合の鋼板の長さをＬとすると、温度変化によってΔＬ収縮した場合の鋼板の速度ＶＳ２は、下記式（３）のように遅くなる。
【００１４】
【数３】
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したがって、冷却開始前に冷却によって生じる鋼板の長さ変化ΔＬを予測し、下記式（４）のようにピンチロールの初期速度を設定すれば、過張力を抑制することができる。
【００１５】
【数４】
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【００１６】
本発明者は、以上を踏まえて、本発明を完成させた。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、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。
【００１７】
本発明は、仕上げ圧延機列の最終圧延機（１）の直後に設置された冷却装置（２）と、該冷却装置（２）の出側に設置されて鋼板（Ｓ）の上下両面に当接するピンチロール（３）と、を備えた装置（５）を用いて、鋼板（Ｓ）の先端がピンチロール（３）に到達する以前より鋼板（Ｓ）の冷却を開始し、その後にピンチロール（３）で鋼板（Ｓ）を狭圧して鋼板（Ｓ）に張力を付与する過程を経る熱延鋼板の製造方法において、冷却による鋼板（Ｓ）の長さ変化を予測し、長さ変化の予測値に基づいてピンチロール（３）の速度を初期設定することを特徴とする、熱延鋼板の製造方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、冷却による鋼板（Ｓ）の長さ変化を予測し、その予測値に基づいてピンチロール（３）の速度を初期設定する。そのため、超微細粒鋼を製造する際に必要となる冷却速度、冷却量の大きな強冷却を鋼板（Ｓ）の先端から実施し、冷却された先端部をピンチロールに噛みこませて鋼板（Ｓ）に張力を付与するような製造方法をおこなう場合であっても、最終圧延機（１）とピンチロール（３）との間の鋼板（Ｓ）の張力が所望の値になり、板幅の狭窄、スリップ痕を改善することが可能になるので、歩留まりを向上させることが可能になる。また、本発明によれば、従来以上の強冷却が可能となるので、従来以上の微細結晶粒を有する熱延鋼板の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の熱延鋼板の製造方法が適用される製造装置の形態例を示す図である。
【図２】本発明の熱延鋼板の製造方法を適用した場合の圧延状態を示すグラフである。
【図３】本発明以外の熱延鋼板の製造方法を適用した場合の圧延状態を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
【００２１】
図１は、本発明にかかる熱延鋼板の冷却方法が適用される製造装置５の形態例を示す図である。図１に示した製造装置５は、仕上げ圧延機列の最終圧延機１と、最終圧延機１の直後に設置された冷却装置２と、冷却装置２の出側に設置されて鋼板Ｓの上、下両面に当接するピンチロール３と、を備えている。
【００２２】
冷却装置２は、鋼板Ｓの上、下面に多数のノズル４、４、…を配した装置であり、各ノズル４、４、…には図示しない開閉弁が備えられている。計算機３０は、予め定められた鋼板Ｓの冷却指示温度に基づいて、ノズル４、４、…のどの開閉弁を開にするかを計算して冷却制御装置１０に出力する。冷却制御装置１０は計算機３０からの弁開閉指令に基づいて開閉弁を制御し、開になったノズル４、４、…からは多量の冷媒が噴射され、最終圧延機１から出てきた鋼板Ｓを急速に冷却する。また、計算機３０は、ピンチロール３の速度設定値を速度制御装置２０に出力し、速度制御装置２０はピンチロール３の速度をその設定値に制御する。
【００２３】
以下、図１を参照しつつ、本発明の熱延鋼板の製造方法を具体的に説明する。
【００２４】
鋼板Ｓの圧延を開始する前に、計算機３０は予め定められた鋼板Ｓの冷却指示温度に基づいて、ノズル４、４、…のどの開閉弁を開にするかを計算して冷却制御装置１０に出力する。また、計算機３０は、鋼板Ｓが最終圧延機１を出てからピンチロール３に到達するまでの温度変化を計算し、鋼板Ｓの長さ変化量ΔＬ（収縮を正とする）を予測する。この予測は温度降下による熱収縮を基本とするが、鋼板Ｓの相変態による長さ変化が無視できない場合はその長さ変化も含めておくことが望ましい。そして、ピンチロール３の速度の初期設定値Ｖ２を下記式（５）で計算し、速度制御装置２０に出力する。
【００２５】
【数５】
2013103266.tif 000007
ここで、Ｖ１は最終圧延機１のロール速度設定値、ｆ１は最終圧延機１の先進率、ｂ２はピンチロール３の後進率、Ｌは最終圧延機１からピンチロール３までの距離、αはリード率と呼ばれる増速率である。リード率αは、鋼板Ｓの先端がピンチロール３に噛み込んだ時の急激な負荷増加によって速度が低下することを打ち消すための公知のものであり、先端がピンチロール３に噛み込んだ直後に０に漸減させる量である。
【００２６】
冷却制御装置１０は、鋼板Ｓが最終圧延機１から出てくる前に、計算機３０から与えられた指示通りに冷却装置２のノズル４、４、…の開閉弁を制御し、冷媒の噴射を開始する。また、速度制御装置２０は計算機３０から与えられたピンチロール３の速度を初期設定値Ｖ２に制御する。
【００２７】
冷媒の噴射が開始された後、最終圧延機１で鋼板Ｓの圧延を開始し、鋼板Ｓは先端から冷却装置２で冷却される。鋼板Ｓの先端がピンチロール３に到達すると、速度制御装置２０はリード率αを０に漸減させる。
【実施例】
【００２８】
シミュレーションの結果を参照しながら、本発明をより具体的に説明する。
【００２９】
図１の製造装置５において、板厚５ｍｍ、板幅１０００ｍｍの鋼板Ｓを、先端から冷却することにより、板厚方向の断面平均温度を９００℃から６５０℃に冷却するシミュレーションをおこなった。最終圧延機１のロール速度は８．３３３ｍ／ｓ、鋼板Ｓの先端がピンチロール３に到達した後の鋼板Ｓの張力の目標値は７３．５ｋＮとした。
【００３０】
本発明にかかる熱延鋼板の製造方法を適用し、冷却による鋼板Ｓの長さ変化を考慮してピンチロール３の速度設定をおこなった場合（実施例）の圧延状態を図２に示す。比較として、冷却による鋼板Ｓの長さ変化を考慮せずにピンチロール３の速度設定をおこなった場合（従来法）の圧延状態を図３に示す。いずれも、鋼板Ｓの先端がピンチロール３に到達後０．２秒までの間は、ピンチロール３のリード率αを０．８％に設定した。また、鋼板Ｓの先端が最終圧延機１に到達した時点を時間０としており、ピンチロール３には約０．８秒後に到達して、鋼板Ｓに張力が付与された。
【００３１】
冷却による鋼板の長さ変化を考慮した実施例のピンチロールの速度設定値は、リード率αを除いて８．９４６ｍ／ｓであり、ピンチロール３に鋼板Ｓの先端が到達後の張力は最大で８２．８ｋＮまで増大しているが、ピンチロールのリード率が０に戻されると、張力は目標値の７３．５ｋＮに収束する。一方、冷却による鋼板Ｓの長さ変化を考慮しない従来法のピンチロール３の速度設定値は、リード率αを除いて８．９７０ｍ／ｓであり、実施例よりも高速に設定された。このため、ピンチロール３に鋼板Ｓの先端が到達した後の張力は１８４ｋＮにまで増大し、目標値の７３．５ｋＮを大幅に上回った。
【００３２】
以上より、本発明によれば、最終圧延機直後で先端から強冷却を実施した際の過張力を抑制することができるので、板幅の狭窄、スリップ痕による歩留まりロスを改善できる。さらに、従来以上の強冷却が可能となり、従来以上の微細結晶粒を有する熱延鋼板の製造が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、超微細結晶粒を有する熱延鋼板の製造に用いることができる。
【符号の説明】
【００３４】
Ｓ…鋼板
１…最終圧延機
２…冷却装置
３…ピンチロール
４…ノズル
５…製造装置
１０…冷却制御装置
２０…速度制御装置
３０…計算機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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