(57)【要約】      （修正有）【課題】冷却後の鋼板の平坦性を高められる鋼板の冷却方法の提供。【解決手段】平均幅１００ｍｍ以上の熱間圧延後の鋼板の冷却方法であって、冷却水散水装置を用い鋼板を冷却する工程で、鋼板の幅方向を基準とした中央領域Ｘ、一対の遷移領域Ｙ及び一対の端部域Ｚの散水冷却後の幅方向温度分布が下記条件（１）及び（２）を満たすよう冷却を行う鋼板の冷却方法。（１）一対の端部域Ｚの平均温度が中央領域Ｘの平均温度より小さい。（２）一対の遷移領域Ｙにおいて、中央領域Ｘから端部域Ｚに向かって温度が上昇し、極大値を示した後に降下し、幅方向外端の温度が中央領域Ｘの平均温度より小さい。上記幅方向温度分布が、条件（３）を更に満たすことが好ましい鋼板の冷却方法。（３）冷却後の鋼板の幅方向中央及びその温度を原点とし、幅方向位置における温度の端部域Ｚ及び遷移領域Ｙでの積分値が一定範囲である【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均幅１００ｍｍ以上の熱間圧延後の鋼板の冷却方法であって、
冷却水散水装置を用い上記鋼板を冷却する工程を備え、
上記冷却工程で、鋼板の幅方向を基準とし、中央から両側に板幅Ｗ［ｍｍ］の１／４の範囲を中央領域Ｘ、両端から２０ｍｍの範囲を一対の端部域Ｚ、上記中央領域Ｘと一対の端部域Ｚとの間の範囲を一対の遷移領域Ｙとした場合、これらの中央領域Ｘ、一対の遷移領域Ｙ及び一対の端部域Ｚの散水冷却後の幅方向温度分布が下記条件（１）及び（２）を満たすよう冷却を行うことを特徴とする鋼板の冷却方法。
（１）上記一対の端部域Ｚの平均温度が中央領域Ｘの平均温度より小さい。
（２）上記一対の遷移領域Ｙにおいて、中央領域Ｘから端部域Ｚに向かって温度が上昇し、極大値を示した後に降下し、幅方向外端の温度が中央領域Ｘの平均温度より小さい。
【請求項２】
上記中央領域Ｘ、一対の遷移領域Ｙ及び一対の端部域Ｚの散水冷却後の幅方向温度分布が、下記条件（３）をさらに満たす請求項１に記載の鋼板の冷却方法。
（３）散水冷却後の鋼板の幅方向中央及びその温度を原点とし、幅方向位置における温度の上記端部域Ｚ及び遷移領域Ｙでの積分値ΔＡが下記式（Ｉ）及び（ＩＩ）を満たす。
２．９６０×１０−１３ｘ３−４．１９４×１０−７ｘ２＋０．１１３９ｘ−９５８２≦ΔＡ  ・・・（Ｉ）
ΔＡ≦−２．７３７×１０−１２ｘ３＋１．３７１×１０−６ｘ２−０．２３３９ｘ＋１６３６０  ・・・（ＩＩ）
上記式（Ｉ）及び（ＩＩ）中、ｘは鋼板の平均厚さに対する平均幅の比の２乗である。
【請求項３】
鋼板を熱間圧延する工程と、熱間圧延後の鋼板を冷却する工程とを備える鋼材の製造方法であって、
上記冷却工程で請求項１又は請求項２に記載の鋼板の冷却方法を用いることを特徴とする鋼材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板の冷却方法及び鋼材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼板の製造において、焼き入れ効果等を得るために熱間圧延された鋼板を冷却水によって急速に冷却することがある。このような処理を行うための装置として、搬送状態の鋼板に１又は複数の冷却ヘッダーから冷却水を散水するよう構成された鋼板冷却装置が知られている。
【０００３】
ここで、散水冷却後の鋼板表面に温度のばらつきがあると、その後の自然冷却（空冷）時にミミ波や中波といった面外変形が発生し、平坦性が低下する。このように平坦性が低下すると、鋼板への矯正が過大となるため、生産性が著しく低下する。そのため、鋼板を所望の温度まで過不足なく均一に冷却することが望まれるが、鋼板の中央部と端部とでは冷却速度が異なり、端部の温度が中央部よりも低下しやすい。その対策として、熱鋼板の幅方向の一部の領域で冷却水の供給を遮断する冷却方法が提案されている（特開２０１３−１０３２３６号公報参照）。
【０００４】
しかし、実際には鋼板端部では側面でも冷却が行われるため、温度の制御が困難である。そのため、上述の冷却方法を用いても、冷却後の鋼板の平坦性を高めることは困難であり、冷却後の熱鋼板の平坦性には改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１０３２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記不都合に鑑みて、本発明は、冷却後の鋼板の平坦性を高められる鋼板の冷却方法及びこれを用いた鋼材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】
【０００７】
本発明者らは、鋭意検討した結果、鋼板の散水による強制冷却後において、幅方向の中央領域と端部との間の領域に温度の極大点があるような温度分布とすることで、冷却後の鋼板の平坦性を高められることを見出した。
【０００８】
すなわち、上記課題を解決するためになされた発明は、平均幅１００ｍｍ以上の熱間圧延後の鋼板の冷却方法であって、冷却水散水装置を用い上記鋼板を冷却する工程を備え、上記冷却工程で、鋼板の幅方向を基準とし、中央から両側に板幅Ｗ［ｍｍ］の１／４の範囲を中央領域Ｘ、両端から２０ｍｍの範囲を一対の端部域Ｚ、上記中央領域Ｘと一対の端部域Ｚとの間の範囲を一対の遷移領域Ｙとした場合、これらの中央領域Ｘ、一対の遷移領域Ｙ及び一対の端部域Ｚの散水冷却後の幅方向温度分布が下記条件（１）及び（２）を満たすよう冷却を行うことを特徴とする。
（１）上記一対の端部域Ｚの平均温度が中央領域Ｘの平均温度より小さい。
（２）上記一対の遷移領域Ｙにおいて、中央領域Ｘから端部域Ｚに向かって温度が上昇し、極大値を示した後に降下し、幅方向外端の温度が中央領域Ｘの平均温度より小さい。
【０００９】
当該鋼板の冷却方法は、鋼板の幅方向を上述の中央領域Ｘ、遷移領域Ｙ及び端部域Ｚに分け、上記条件（１）及び（２）を満たすように散水冷却後の温度分布を調整することで、散水冷却後の鋼板の平坦性を高められる。つまり、条件（１）及び（２）を満たす温度分布を散水により形成することで、散水による強制冷却後の自然冷却（空冷）において、温度偏差が小さくなるように鋼材が冷却される。その結果、当該鋼板の冷却方法により、自然冷却後の鋼板の平坦性を著しく向上できる。また、当該鋼材の製造方法は、幅方向端部が中央よりも散水冷却後の温度が大きく低下するような条件でも平坦性を確保することができ、冷却の制御が比較的容易に行える。なお、「幅方向」とは、搬送方向に垂直な横断方向を意味する。
【００１０】
上記中央領域Ｘ、一対の遷移領域Ｙ及び一対の端部域Ｚの散水冷却後の幅方向温度分布が、下記条件（３）をさらに満たすとよい。
（３）散水冷却後の鋼板の幅方向中央及びその温度を原点とし、幅方向位置における温度の上記端部域Ｚ及び遷移領域Ｙでの積分値ΔＡが下記式（Ｉ）及び（ＩＩ）を満たす。
２．９６０×１０−１３ｘ３−４．１９４×１０−７ｘ２＋０．１１３９ｘ−９５８２≦ΔＡ  ・・・（Ｉ）
ΔＡ≦−２．７３７×１０−１２ｘ３＋１．３７１×１０−６ｘ２−０．２３３９ｘ＋１６３６０  ・・・（ＩＩ）
上記式（Ｉ）及び（ＩＩ）中、ｘは鋼板の平均厚さに対する平均幅の比の２乗である。
【００１１】
上記積分値ΔＡを上記式で表される範囲とすることで、より確実に自然冷却における温度偏差を小さくでき、鋼板の平坦性向上効果を促進することができる。
【００１２】
上記課題を解決するためになされた別の発明は、鋼板を熱間圧延する工程と、熱間圧延後の鋼板を冷却する工程とを備える鋼材の製造方法であって、上記冷却工程で当該鋼板の冷却方法を用いることを特徴とする。
【００１３】
当該鋼材の製造方法は、当該鋼板の冷却方法を用いるため、冷却後の鋼板の平坦性を高められる。その結果、当該鋼材の製造方法によれば、鋼板の矯正工程の短縮又は省略を促進することができ、鋼材の生産性を著しく高められる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の鋼板の冷却方法は、冷却後の鋼板の平坦性を高められる。また、本発明の鋼材の製造方法は、鋼材の生産性を高められる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態の鋼板の冷却方法の手順を示すフロー図である。
【図２】本発明の一実施形態の鋼板の冷却方法の条件（１）〜（３）を説明する模式図である。
【図３】目標温度分布の決定手順を説明する模式図である。
【図４】目標温度分布の決定手順を説明する模式図である。
【図５】実施例での面外変形量と幅方向端部の幅方向中央に対する冷却後の温度差との関係を示すグラフである。
【図６】式（Ｉ）及び（ＩＩ）のｘとΔＡとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。
【００１７】
［鋼板冷却方法］
図１の鋼板の冷却方法は、平均幅１００ｍｍ以上の熱間圧延後の鋼板の冷却方法であり、冷却水散水装置を用い上記鋼板を冷却する工程（冷却工程Ｓ１０）を備える。
【００１８】
上記冷却散水装置としては、公知のものが使用でき、例えば熱間圧延後の鋼板（スラブ）を搬送しつつ、鋼板の表面（上面）及び／又は裏面（下面）に冷却水を散水することにより鋼板を冷却する加速冷却装置とも呼ばれる装置が使用できる。この冷却散水装置において、鋼板は予め設定される冷却停止温度まで急速に冷却される。この冷却停止温度としては、目的とする製品（鋼板の用途）に応じて定められるが、例えば２００℃以上６５０℃以下とされる。
【００１９】
当該冷却方法で冷却する鋼板の平均厚さｔとしては、特に限定されないが、例えば１ｍｍ以上１００ｍｍ以下とすることができる。
【００２０】
また、冷却する鋼板の平均幅Ｗの下限としては、１００ｍｍであり、１５００ｍｍが好ましく、３０００ｍｍ以上がより好ましい。一方、鋼板の平均幅Ｗの上限としては、５０００ｍｍが好ましい。鋼板の平均幅Ｗが上記下限に満たない場合、当該冷却方法による平坦性向上効果が十分発揮されないおそれがある。逆に、鋼板の平均幅Ｗが上記上限を超える場合、鋼板の幅方向に対する当該冷却方法による温度分布調整の効果が小さくなるおそれがある。
【００２１】
鋼板の平均厚さｔに対する平均幅Ｗの比（Ｗ／ｔ）の範囲としては、例えば５０以上５００以下である。
【００２２】
冷却工程Ｓ１０は、熱間圧延後の鋼板の温度を測定する温度測定工程Ｓ１と、測定した温度に基づき鋼板の散水冷却後の目標とする幅方向温度分布を決定する目標温度分布決定工程Ｓ２と、測定した温度と決定した目標温度分布とに基づき鋼板への散水条件を決定する散水条件決定工程Ｓ３と、決定した散水条件に基づき散水を行う散水工程Ｓ４とを主に有する。
【００２３】
＜温度測定工程Ｓ１＞
温度測定工程Ｓ１では、散水機構の上流側で、温度計により鋼板の幅方向の温度分布を測定する。この温度計としては、例えば放射温度計を用いることができる。
【００２４】
＜目標温度分布決定工程Ｓ２＞
目標温度分布決定工程Ｓ２では、温度測定工程Ｓ１で計測した温度分布を元に、散水冷却後の鋼板の目標温度分布を決定する。具体的には、鋼板の幅方向を基準とし、中央から両側に板幅Ｗ［ｍｍ］の１／４の範囲を中央領域Ｘ、両端から２０ｍｍの範囲を一対の端部域Ｚ、上記中央領域Ｘと一対の端部域Ｚとの間の範囲を一対の遷移領域Ｙとした場合、これらの中央領域Ｘ、一対の遷移領域Ｙ及び一対の端部域Ｚの散水冷却後の幅方向温度分布が下記条件（１）及び（２）を満たし、好ましくはさらに下記条件（３）を満たす温度分布を決定する。
（１）上記一対の端部域Ｚの平均温度が中央領域Ｘの平均温度より小さい。
（２）上記一対の遷移領域Ｙにおいて、中央領域Ｘから端部域Ｚに向かって温度が上昇し、極大値を示した後に降下し、幅方向外端の温度が中央領域Ｘの平均温度より小さい。
（３）散水冷却後の鋼板の幅方向中央及びその温度を原点とし、幅方向位置における温度の上記端部域Ｚ及び遷移領域Ｙでの積分値ΔＡが一定範囲である。
【００２５】
上記条件（１）〜（３）を満たす温度分布の一例を図２に示す。図２に示すように、上記積分値ΔＡは、端部域Ｚ及び遷移領域Ｙにおいて、温度が幅方向中央の温度Ｔ’０よりも小さい領域の温度の積分値ΔＡ１（負の値）と、温度が幅方向中央の温度Ｔ’０よりも大きい領域の温度の積分値ΔＡ２（正の値）との和（ΔＡ２の面積からΔＡ１の面積を引いた値）である。
【００２６】
また、上記条件（３）において、積分値ΔＡは、下記式（Ｉ）及び（ＩＩ）を満たす。
２．９６０×１０−１３ｘ３−４．１９４×１０−７ｘ２＋０．１１３９ｘ−９５８２≦ΔＡ  ・・・（Ｉ）
ΔＡ≦−２．７３７×１０−１２ｘ３＋１．３７１×１０−６ｘ２−０．２３３９ｘ＋１６３６０  ・・・（ＩＩ）
上記式（Ｉ）及び（ＩＩ）中、ｘは鋼板の平均厚さｔ［ｍｍ］に対する平均幅Ｗ［ｍｍ］の比（Ｗ／ｔ）の２乗である。
【００２７】
積分値ΔＡ（ΔＡ１とΔＡ２との和）を上記式（Ｉ）及び（ＩＩ）の範囲とすることで、冷却後の鋼板の平坦性を向上させることができる。
【００２８】
ここで、目標温度分布の具体的な決定手順について、２つの方法を例にとり説明する。
【００２９】
（目標温度分布の第１の決定手順）
第１の決定手順では、上記温度測定工程Ｓ１での測定温度と鋼板の冷却条件（鋼板の寸法、最終温度等）とに対応する目標温度分布のテーブルを予め作成して起き、測定温度及び冷却条件に合わせて目標温度分布を上記テーブルから選択することで目標温度分布を決定する。
【００３０】
上記目標温度分布のテーブルは、冷却条件毎に、散水条件を変化させながら鋼板の散水冷却前及び冷却後の温度分布を収集し、達成可能な目標温度分布を抽出することで作成できる。なお、この手順では、散水冷却後の温度分布の上記積分値ΔＡは、実際の温度分布から積分により算出できるが、温度分布を直線近似等してから算出してもよい。
【００３１】
（目標温度分布の第２の決定手順）
第２の決定手順では、まず、上記温度測定工程Ｓ１での測定結果から、図３に示すように、鋼板の両端部Ｐの温度Ｔ１と、両端から一定距離（２０ｍｍ超、例えば２００ｍｍ）の範囲で温度が極大となる点Ｓとを検出する。次に、冷却前の幅方向の温度分布が、端Ｐから上記極大点Ｓに向かって一定の傾きで上昇し、極大点Ｓよりも中央の領域（両側の極大点Ｓに挟まれる領域）では、温度が一定である（中央領域Ｘの温度Ｔ０と等しい）と仮定し、正規化した冷却前の温度分布を得る。
【００３２】
さらに、鋼板の中央領域Ｘの散水冷却後の温度が目標温度Ｔ’０となるように中央領域Ｘの冷却条件（水量密度、通板速度等）を決定する。この冷却条件によって、上記正規化した冷却前温度分布を有する鋼板の散水冷却後の温度分布を熱伝導計算により算出し、遷移領域Ｙ又は端部域Ｚの中で温度がＴ’０となる点Ｔを求める。次に、図４に示すように、散水冷却後の幅方向の温度分布が端Ｐから上記点Ｔに向かって一定の傾きで上昇すると仮定した上で、温度分布が上記条件（１）〜（３）を満たすように遷移領域Ｙにおける温度の極大点Ｕ及び上記積分値ΔＡを決定することで、温度分布が決定できる。
【００３３】
なお、鋼板の幅方向の温度分布はほぼ左右対称になるため、上記第１又は第２の決定手順では、幅方向両側のうち、一方側のみに上記手順を行って、他方側は一方側と同じ温度分布としてもよい。
【００３４】
＜散水条件決定工程Ｓ３＞
散水条件決定工程Ｓ３では、上記温度測定工程Ｓ１で測定した温度と、上記目標温度分布決定工程Ｓ２で決定した目標温度分布とに基づき鋼板への散水条件を決定する。散水条件の決定方法としては、測定温度と目標温度分布とに対応する散水条件のテーブルを予め用意しこのテーブルから散水条件を選択する方法や、測定温度と目標温度分布とに基づくシミュレーションにより散水条件を算出する方法等が挙げられる。
【００３５】
具体的な散水条件としては、例えば散水ヘッダーの水量クラウン量、散水ヘッダーの幅方向の水量密度（領域ごとの散水量）、鋼板の搬送速度等が挙げられる。
【００３６】
＜散水工程Ｓ４＞
散水工程Ｓ４では、上記散水条件決定工程Ｓ３で決定した散水条件に基づき散水ヘッダーにより散水を行い、鋼板を冷却する。
【００３７】
［鋼材の製造方法］
当該鋼材の製造方法は、鋼板を熱間圧延する工程と、熱間圧延後の鋼板を冷却する工程とを備える。
【００３８】
＜熱間圧延工程＞
熱間圧延工程では、鋼板（スラブ）を加熱しながら圧延する。この熱間圧延は、加熱炉、粗圧延機、仕上圧延機等を有する公知の圧延装置を用いて行うことができる。
【００３９】
＜冷却工程＞
冷却工程では、上述の当該鋼板の冷却方法を用いて熱間圧延後の鋼板を散水冷却する。また、散水冷却後の鋼板は、自然冷却（空冷）される。
【００４０】
当該鋼材の製造方法は、冷却工程後に冷却された鋼板を矯正する工程を備えてもよい。
【００４１】
［利点］
当該鋼板の冷却方法は、鋼板の幅方向を上述の中央領域Ｘ、遷移領域Ｙ及び端部域Ｚに分け、上記条件（１）〜（３）を満たすように散水冷却後の温度分布を調整することで、冷却後の鋼板の平坦性を高められる。つまり、条件（１）〜（３）を満たす温度分布を散水により形成することで、散水による強制冷却後の自然冷却において、温度偏差が小さくなるように鋼材が冷却される。その結果、当該鋼板の冷却方法により、自然冷却後の鋼板の平坦性を著しく向上できる。
【００４２】
また、当該鋼材の製造方法は、鋼板の矯正工程の短縮又は省略を促進することができ、鋼材の生産性を著しく高められる。
【００４３】
［その他の実施形態］
本発明の鋼板の冷却方法及びこれを用いた鋼材の製造方法は、上記実施形態に限定されるものではない。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例に基づき本発明を詳述するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるものではない。
【００４５】
［実施例１］
平均厚さ１０ｍｍ、平均幅３０００ｍｍの熱間圧延後の鋼板に対し、本発明の冷却方法を用いて散水冷却を行い、自然冷却（空冷）後の面外変形量を測定した。なお、面外変形量とは、鋼板の幅方向の端部と中央との高低差の搬送方向（幅方向と垂直方向）における最大値を意味する。
【００４６】
［比較例１］
実施例１と同じ大きさの熱間圧延後の鋼板に対し、従来の冷却方法（鋼板の幅方向で均一に冷却する方法）を用いて散水冷却を行い、自然冷却後の面外変形量を測定した。
【００４７】
上記実施例１及び比較例１において、鋼板の幅方向端部の散水冷却後の幅方向中央に対する温度差を変化させた複数のサンプルに対し、それぞれ上記面外変形量の測定を行った。この結果を図５に示す。
【００４８】
図５に示すように、実施例１は、面外変形量が端部の温度低下量に関係なく比較例１に比べて著しく低下している。つまり、本発明により、平坦性が著しく向上し、さらに幅方向端部が中央よりも散水冷却後の温度が大きく低下するような条件でも平坦性を確保できることがわかる。
【００４９】
［式（Ｉ）及び（ＩＩ）の導出］
平均厚さ及び平均幅の異なる複数の鋼板を用い、上記条件（３）の積分値ΔＡと平坦性との関係を求めた。具体的には、ｘ（鋼板の平均厚さｔに対する平均幅Ｗの比Ｗ／ｔの２乗）と積分値ΔＡとを変えながら鋼板の冷却を行い、冷却後の鋼板の面外変形量が許容範囲限界となるΔＡとｘとの関係を求めた。その結果を図６に示す。
【００５０】
図６中、四角のプロットは面外変形量が許容範囲限界となったサンプルのうち、ｘの値ごとのΔＡの最小値（下限）を示し、丸のプロットはΔＡの最大値（上限）を示す。これらの下限値及び上限値の傾向をそれぞれ示す１対の曲線を回帰（多項式近似）により求めることで、式（Ｉ）の左辺及び式（ＩＩ）の右辺が得られる。つまり、積分値ΔＡを式（Ｉ）及び（ＩＩ）を満たすように設定することで、面外変形量を一定内に抑え、矯正工程を省略することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
当該厚鋼板の冷却方法は、冷却後の鋼板の平坦性を高められるので、板状の鋼材の製造に好適に適用できる。
【符号の説明】
【００５２】
Ｓ１  温度測定工程
Ｓ２  目標温度分布決定工程
Ｓ３  散水条件決定工程
Ｓ４  散水工程
Ｓ１０  冷却工程
【図１】
2017124407.tif 000003
【図２】
2017124407.tif 000004
【図３】
2017124407.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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