(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
注文者の注文内容から溶鋼成分、転炉、脱ガス装置、連鋳機の各製造工程の操業条件、および連続圧延工場における圧延温度条件を予め決定し、この予め決定した溶鋼成分、操業条件および圧延温度条件に基づいて鋼材を製造する方法において、
（Ａ）鋼材用途と、少なくとも靭性、曲げ加工性、絞り加工性、コイル外観、縮・拡管成形性、耐溝腐食性および溶融Ｚｎメッキ性を含む、その用途に使用する鋼材が具備すべき性状・品質上の要求特性項目およびその要求される厳しさの程度を表す要求特性値との関係を対応付けた対応表に従って、注文者の注文内容である鋼材用途に対応する、前記要求特性項目およびその特性値を求め、
（Ｂ）溶鋼成分については、
前記要求特性項目の特性値と、これを満足するために必要とされる溶鋼成分元素およびその成分値との関係を対応付けた対応表に従って、前記要求特性項目別に、溶鋼成分元素およびその成分値を求め、求めた溶鋼成分値を、溶鋼成分元素別に最も厳しい成分条件を有する溶鋼成分値に集約し、これを注文者からの鋼材用途に対応する溶鋼成分として決定し、
（Ｃ）転炉、脱ガス装置および連鋳機の操業条件については、
前記要求特性項目の特性値と、これを満足するために必要とされる少なくとも内部介在物、表層介在物、表面疵、内生疵Ｌ面、内生疵Ｆ面、内部割れおよび偏析を含むスラブ品質特性項目およびその要求される厳しさの程度を表すスラブ品質特性値との関係を対応付けた対応表に従って、前記要求特性項目別に、スラブ品質特性項目およびその特性値を求め、求めたスラブ品質特性値を、スラブ品質特性項目別に最も厳しい品質を有するスラブ品質特性値に集約し、
（Ｃ１）転炉の操業条件については、
前記スラブ品質特性項目の特性値と、これを満足するために必要とされる少なくともスラグカットおよびスラグ改質を含む転炉の操業条件項目およびその操業条件値との関係を対応付けた対応表に従って、集約したスラブ品質特性項目の特性値別に、転炉の操業条件項目の操業条件値を求め、求めた転炉の操業条件値を、転炉の操業条件項目別に最も厳しい操業条件を有する操業条件値に集約し、これを注文者からの鋼材用途に対応する転炉の操業条件として決定し、
（Ｃ２）脱ガス装置の操業条件については、
前記スラブ品質特性項目の特性値と、これを満足するために必要とされる少なくとも還流時間および昇熱Ａｌ量を含む脱ガス装置の操業条件項目およびその操業条件値との関係を対応付けた対応表に従って、集約したスラブ品質特性項目の特性値別に、脱ガス装置の操業条件項目の操業条件値を求め、求めた脱ガス装置の操業条件値を、脱ガス装置の操業条件項目別に最も厳しい操業条件を有する操業条件値に集約し、これを注文者からの鋼材用途に対応する脱ガス装置の操業条件として決定し、
（Ｃ３）連鋳機の操業条件については、
前記スラブ品質特性項目の特性値と、これを満足するために必要とされる少なくとも鋳造速度の上限値である鋳造速度Ｍａｘおよび連々鋳回数の上限値である連々鋳Ｍａｘを含む連鋳機の操業条件項目およびその操業条件値との関係を対応付けた対応表に従って、集約したスラブ品質特性項目の特性値別に、連鋳機の操業条件項目の操業条件値を求め、求めた連鋳機の操業条件値を、連鋳機の操業条件項目別に最も厳しい操業条件を有する操業条件値に集約し、これを注文者からの鋼材用途に対応する連鋳機の操業条件として決定し、
（Ｄ）連続圧延工場における圧延温度条件については、
前記要求特性項目の特性値と、これを満足するために必要とされる少なくとも仕上温度、巻取温度を含む連続圧延工場における圧延温度条件項目の温度条件値との関係を対応付けた対応表に従って、求めた要求特性項目の特性値別に、圧延温度条件項目の温度条件値を求め、求めた圧延温度条件値を、圧延温度条件項目別に最も厳しい温度条件を有する圧延温度条件値に集約し、これを注文者からの鋼材用途に対応する連続圧延工場における圧延温度条件として決定することを特徴とする鋼材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼材の製造に際しては、注文者の要求を規格、用途等から勘案して、製造時の工程能力、製造制約を的確に反映し品質・コスト面で最も適切なその成分及び製鋼・圧延・精整等の製造条件を決定しなければならない。
従来、この成分及び製造条件は熟練した品質設計者が属人的な知識や経験を基に個別に設定したり、類似の成分及び製造条件を検索し設定していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの従来技術は熟練した品質設計者を必要とするばかりでなく、品質設計者により設計が異なり、製品品質及び製造コストのバラツキの原因につながるケースが発生する場合がある。また、近年、注文者の品質に対する要求が厳格化・多様化しており、その環境変化に充分な対応ができ難い場合が生じる等の問題があった。
【０００４】
本発明は熟練した品質設計者を必要とすること無く、簡単に注文者の要求に対応することが出来るような鋼板の成分及び製造条件を決定し、それに基づいた鋼材の製造方法を提供することを課題とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その手段は、
注文者の注文内容から溶鋼成分、転炉、脱ガス装置、連鋳機の各製造工程の操業条件、および連続圧延工場における圧延温度条件を予め決定し、この予め決定した溶鋼成分、操業条件および圧延温度条件に基づいて鋼材を製造する方法において、
（Ａ）鋼材用途と、少なくとも靭性、曲げ加工性、絞り加工性、コイル外観、縮・拡管成形性、耐溝腐食性および溶融Ｚｎメッキ性を含む、その用途に使用する鋼材が具備すべき性状・品質上の要求特性項目およびその要求される厳しさの程度を表す要求特性値との関係を対応付けた対応表に従って、注文者の注文内容である鋼材用途に対応する、前記要求特性項目およびその特性値を求め、
（Ｂ）溶鋼成分については、
前記要求特性項目の特性値と、これを満足するために必要とされる溶鋼成分元素およびその成分値との関係を対応付けた対応表に従って、前記要求特性項目別に、溶鋼成分元素およびその成分値を求め、求めた溶鋼成分値を、溶鋼成分元素別に最も厳しい成分条件を有する溶鋼成分値に集約し、これを注文者からの鋼材用途に対応する溶鋼成分として決定し、
（Ｃ）転炉、脱ガス装置および連鋳機の操業条件については、
前記要求特性項目の特性値と、これを満足するために必要とされる少なくとも内部介在物、表層介在物、表面疵、内生疵Ｌ面、内生疵Ｆ面、内部割れおよび偏析を含むスラブ品質特性項目およびその要求される厳しさの程度を表すスラブ品質特性値との関係を対応付けた対応表に従って、前記要求特性項目別に、スラブ品質特性項目およびその特性値を求め、求めたスラブ品質特性値を、スラブ品質特性項目別に最も厳しい品質を有するスラブ品質特性値に集約し、
（Ｃ１）転炉の操業条件については、
前記スラブ品質特性項目の特性値と、これを満足するために必要とされる少なくともスラグカットおよびスラグ改質を含む転炉の操業条件項目およびその操業条件値との関係を対応付けた対応表に従って、集約したスラブ品質特性項目の特性値別に、転炉の操業条件項目の操業条件値を求め、求めた転炉の操業条件値を、転炉の操業条件項目別に最も厳しい操業条件を有する操業条件値に集約し、これを注文者からの鋼材用途に対応する転炉の操業条件として決定し、
（Ｃ２）脱ガス装置の操業条件については、
前記スラブ品質特性項目の特性値と、これを満足するために必要とされる少なくとも還流時間および昇熱Ａｌ量を含む脱ガス装置の操業条件項目およびその操業条件値との関係を対応付けた対応表に従って、集約したスラブ品質特性項目の特性値別に、脱ガス装置の操業条件項目の操業条件値を求め、求めた脱ガス装置の操業条件値を、脱ガス装置の操業条件項目別に最も厳しい操業条件を有する操業条件値に集約し、これを注文者からの鋼材用途に対応する脱ガス装置の操業条件として決定し、
（Ｃ３）連鋳機の操業条件については、
前記スラブ品質特性項目の特性値と、これを満足するために必要とされる少なくとも鋳造速度の上限値である鋳造速度Ｍａｘおよび連々鋳回数の上限値である連々鋳Ｍａｘを含む連鋳機の操業条件項目およびその操業条件値との関係を対応付けた対応表に従って、集約したスラブ品質特性項目の特性値別に、連鋳機の操業条件項目の操業条件値を求め、求めた連鋳機の操業条件値を、連鋳機の操業条件項目別に最も厳しい操業条件を有する操業条件値に集約し、これを注文者からの鋼材用途に対応する連鋳機の操業条件として決定し、
（Ｄ）連続圧延工場における圧延温度条件については、
前記要求特性項目の特性値と、これを満足するために必要とされる少なくとも仕上温度、巻取温度を含む連続圧延工場における圧延温度条件項目の温度条件値との関係を対応付けた対応表に従って、求めた要求特性項目の特性値別に、圧延温度条件項目の温度条件値を求め、求めた圧延温度条件値を、圧延温度条件項目別に最も厳しい温度条件を有する圧延温度条件値に集約し、これを注文者からの鋼材用途に対応する連続圧延工場における圧延温度条件として決定することを特徴とする鋼材の製造方法である。
【０００９】
本発明者は上記課題を解決するため種々、実験・検討した結果、鋼材の用途に応じて例えば、種々の加工及び塗装などが加えられることから、これに直接関係する鋼材の性状、品質、即ち、加工性、美観性等の鋼材が具備していなければならない要求特性または成分値を前記注文内容の用途から求め、更に、この加工性、美観性等の要求特性から、この要求特性を直接左右するスラブの持つべき表面、内部の品質特性を求め、そして、スラブの品質特性を基に、そのスラブを製造する転炉、脱ガス設備、連鋳機等の製造工程における製造条件、即ち、製造工程の操業条件を決定し、更に、前記加工及び塗装の種類、程度においても要求される品質レベルが異なる事から前記鋼材の要求特性、スラブの品質特性を項目別に評価点を付けて、その限界値を明確にすることが出来るので、品質設計精度が大幅に向上することの知見を得た。
【００１０】
更に、前記用途から求め成分値、注文内容からの成分値、圧延後の巻取温度、引張強度等を加味した材質モデルからＣＥＱ範囲を求め、このＣＥＱ範囲を基に転炉からの出鋼成分を決定することにより、注文用途に応じた品質要求特性を満足する成分を有する鋼材を得る事が出来る。
【００１１】
また、各注文鋼材別に求めたＣＥＱ範囲の重なる部分を基にして出鋼成分を決定するために、複数の注文鋼材を転炉の同一チャージで出鋼しても、各用途に適した品質要求特性を満足する鋼材を得ることが可能となり、用途別に転炉で吹錬して出鋼する必要がなくなり、余材の発生を大幅に低減することが出来る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を規格番号Ｋ２７Ｚの溶融Ｚｎメッキ材を転炉、脱ガス設備、連鋳機、連続熱延工場を順次介して製造する場合の例で説明する。
先ず、転炉、ＲＨ脱ガス装置、連鋳機に於ける操業条件を決定する方法を図１、表１〜表４を参照しつつ説明する。
【００１３】
▲１▼予め、鋼板の用途（使途）に対応した鋼板の靭性、曲げ加工性、絞り加工性、・・・、耐溝腐食性、溶融Ｚｎメッキ性等の鋼板素材が持つことが必要な要求特性項目と、その厳しさの程度をランク付けした要求特性値を関係付けた表１のテーブル１を記憶部１に記憶させる。
【００１４】
▲２▼鋼板の上記各要求特性項目別の特性値に対応した溶鋼の成分、内部介在物、表面介在物、・・・、内部割れ、偏析等のスラブが持つべき品質特性値及び連続熱延工場に於ける加熱温度、仕上温度、巻取温度等の圧延温度条件を関係付けた表２に示すテーブル２を記憶部２に記憶させる。
【００１５】
▲３▼前記スラブ品質特性値に対応する転炉、ＲＨ脱ガス装置、連鋳機におけるスラグ改質、ＲＨ環流時間、鋳造速度等の操業条件を関係付けた表３に示すテーブル３を記憶部３に記憶させる。
【００１６】
▲４▼客先から注文を受ける際、その注文内容として、その鋼板の用途、溶鋼成分元素とその成分値、許容引張強度ＴＳ範囲、板厚を折り込んで貰う。
【００１７】
▲５▼この客先からの注文内容の中の１つである用途（ここではＺｎメッキ鋼管とする）を要求特性評価決定部４に入力すると、該要求特性評価決定部４はその入力情報と前記記憶部１に記憶したテーブル１を比較し、このテーブル１の中のＺｎメッキ鋼管を選択し、そのＺｎメッキ鋼管の素材鋼板が有するべき靭性、曲げ加工性、絞り加工性、・・・、耐溝腐食性、溶融Ｚｎメッキ性等の要求特性項目とその特性値を選出して次段のスラブ品質決定部５に出力する。
【００１８】
▲６▼スラブ品質決定部５は入力した各要求特性項目と、その項目別の特性値と前記記憶部２に記憶したテーブル２を比較し、各要求特性項目とその特性値別における溶鋼成分値、更には、内部介在物、表層介在物、表面疵等のスラブ特性（製造するスラブが有するべき特性）項目とその各特性値と連続熱延工場における仕上圧延機での仕上温度、巻取機での巻取温度等の圧延温度条件を選出する。そして、この選出した各成分、特性値または圧延温度条件をスラブ品質特性項目別に上位集約（最も厳しい成分、特性値、圧延温度条件を選択）して、スラブ品質特性項目とその各特性値を次段のスラブ製造条件決定部６に出力し、前記成分値は材質モデル式決定部８に出力し、更に、前記圧延温度条件は圧延温度条件決定部１３に出力する。
【００１９】
▲７▼スラブ製造条件決定部６は、このスラブ特性項目別の上位集約評価値を入力すると、上記記憶部３に記憶したテーブル３と比較し、転炉、ＲＨ脱ガス装置、連鋳機の各々におけるスラグ改質、ＲＨ環流時間、鋳造速度等の製造条件項目とその製造条件値を選出し、そして、この選出した各製造条件項目別にその製造条件値を上位集約してＣＲＴ１２に出力し表示する。
【００２０】
次に、転炉からの出鋼する溶鋼の成分の決定方法について図１、表５を参照しつつ説明する。
▲１▼成分値と使用する材質モデル式を関係付けた表４に示すテーブル４を記憶部７に記憶させる。
【００２１】
そして、▲２▼客先からの注文内容の中の１つである成分値と前記スラブ品質決定部５で求めた成分値、オペレーターが必要に応じて入力した成分値等の鋼材が必要とする成分元素別の成分値が材質モデル式決定部８に入力すると、その入力した成分元素の中で同一のものが有るか否かを判断し、同一のものが有る場合はその成分値を上位集約し、ない場合にはその各々の成分値を選択し、この選択した成分元素とその成分値と記憶部７に記憶したテーブル４を比較し、該成分元素値に対応した材質モデル式（１式）を選択し、これをＣＥＱ演算部９に出力する。
【００２２】
▲３▼一方、客先からの注文内容の中の１つである許容引張強度ＴＳ範囲と許容巻取温度範囲ＣＴ（例えば、表５に示すような上限値Max ，下限値Min ，狙い値Ave ）をＴＳ・ＣＴ補正部１０に入力し、ここで、この入力した許容引張強度ＴＳ範囲と許容巻取温度ＣＴ範囲を予め設定した圧延設備、圧延温度工程能力等の補正値に基づいて補正し、ＣＥＱ演算部９及び圧延温度条件決定部１３に出力する。
【００２３】
▲４▼このＣＥＱ演算部９は、前記材質モデル式決定部８で選定した下記材質モデル式（Ａ１式）、ＴＳ・ＣＴ補正部１０で補正した許容引張強度ＴＳ範囲及び許容巻取温度ＣＴ範囲を入力すると、この各入力値を下記Ａ１式の材質モデル式に代入してＣＥＱ範囲（上限値Max ，下限値Min ）を求め、溶鋼成分決定部１１に出力する。
ＣＥＱ＝（ＴＳ−Ｇ）／｛Ｄ＋Ｅ（ＣＴ）n − log（Ｆ／板厚）｝（Ａ１式）
但し、Ｄ〜Ｇ、ｎは製造工程、設備使用で決まる定数
【００２４】
▲５▼この溶鋼成分決定部１１は予め設定した公知のＣＥＱ式、例えば下記（２式）に、上記ＣＥＱ演算部９で求めたＣＥＱの上限値Max と下限値Min の各々と、前記注文内容の中の１つであるＣ（炭素）の成分値範囲内（０．２０％以下）で、Ｃの値を順次変えて代入してＭｎの範囲を求める。
ＣＥＱ＝Ｃ＋Ｍｎ／Ｋ                              （２式）
但し、Ｋは製造工程、設備使用で決まる定数
このようにして求めたＣ，Ｍｎ、及びＣＥＱの上限値Max 、下限値Min の関係を図２に示す。
【００２５】
▲６▼このＣＥＱの値とＣ，Ｍｎの関係から転炉から出鋼する溶鋼のＣ，Ｍｎの値を求める。
即ち、図２に示すようにＣＥＱMin のときのＣとＭｎの関係が実線ａのようになり、ＣＥＱMax のときのＣとＭｎの関係が実線ｂのようになったとすると、この実線ａとｂで挟まれる部分、つまり、網かけをした部分であればいずれの箇所でも良いが、下記（イ）〜（ニ）のようにして決定する事が、製造コストを安くできるため好ましい。
【００２６】
（イ）Ｃ高め側（図２中右側端）よりＣＥＱ範囲（網かけした範囲）内でかつ、Ｍｎの成分工程能力（レンジ＝０．２０％）を満足するＣの上限値Max を求める。つまり、入力した注文内容の成分スペックからＣが０．２０％以下であることから、このＣが０．２０％の際におけるＭｎは前記ＣＥＱ式（２式）の関係から０．４０％となり、これをＭｎの下限値とする。
【００２７】
（ロ）このＭｎの下限値Min （０．４０％）にＭｎの成分工程能力レンジ（０．２０％）を加え、これをＭｎの上限値Max （０．６０％）とする。更に、Ｍｎの上限値Max からＭｎの成分工程能力（０．１０％）を減算して狙い値Aim （０．５０％）を求める。
【００２８】
（ハ）そして、Ｍｎの上限値Max （０．６０％）の際のＣ値はＣＥＱ式（２式）の関係から０．１８０％であり、これをＣの上限値Max とする。
【００２９】
（ニ）このＣの上限値Max からＣの工程能力（０．０１５％）を減算して狙い値Aim （０．１６５％）を求め、更には、このＣの狙い値Aim から再度Ｃの工程能力（０．０１５％）を減算して求めた値を下限値Min （０．１５０％）とする。
【００３０】
▲７▼この求めたＣ，Ｍｎの上限値Max 、狙い値Aim 、下限値Min の各々の成分値と前記スラブ品質決定部５で求めた成分値を転炉からの出鋼命令としてＣＲＴ１２に出力して表示する。
【００３１】
つづいて、連続熱延工場における圧延温度の決定方法について説明する。
▲１▼前記ＴＳ・ＣＴ補正部１０で補正した許容巻取温度ＣＴ及び前記スラブ条件決定部５で選出した仕上圧延機での仕上温度、巻取機での巻取温度等の圧延温度条件を入力した圧延温度条件決定部１３は、その入力した温度項目に同一のものが有るか否かを判断し、同一のものが有る場合は上位集約し、ない場合にはその両者の値を選択し、この選択した仕上温度、巻取温度等の圧延温度条件をＣＲＴ１２に出力して表示する。
【００３２】
更に、注文の鋼材量が少なく、１回の転炉での吹錬溶鋼量で複数の注文材を取る場合、即ち、Ｘ鋼材とＹ鋼材を抱合わせ出鋼を行う場合についての成分量の決定方法について図３を参照しつつ説明する。
【００３３】
▲１▼先ず、前記ＣＥＱ演算部９において、抱合わせ出鋼を行う各注文のＸ鋼材とＹ鋼材別に前記同様にして求めた許容引張強度ＴＳ範囲、許容巻取温度ＣＴ範囲、注文板厚を前記材質モデル式（Ａ１式）でＣＥＱ範囲（Ｘ：ＣＥＱMax ，Ｘ：ＣＥＱMin とＹ：ＣＥＱMax ，Ｙ：ＣＥＱMin ）を求める。
【００３４】
▲２▼次に、両注文のＣＥＱ範囲で重なる部分が有るか否かを判定し、重なる部分が有る場合には抱合わせ出鋼が可能であるため、その重なる部分のＣＥＱ範囲、つまり、図３中の斜線の部分のＸ：ＣＥＱMax とＹ：ＣＥＱMin の値を前記出鋼成分決定部１１に出力する。
【００３５】
▲３▼そして、この出鋼成分決定部１１は前記同様にして出鋼成分を決定し、出鋼命令としてＣＲＴ１２に出力して表示する。
【００３６】
かくして、前記のようにＣＲＴ１２に表示された転炉、ＲＨ脱ガス装置、連鋳機での操業条件及び出鋼命令成分値、連続熱延工場での圧延温度条件、巻取機での巻取温度を操業者が確認しつつ、前記転炉、ＲＨ脱ガス装置、連鋳機、連続熱延工場の圧延機等の操業を行う。
【００３７】
また各操業条件をＣＲＴ１２に表示すると共に各設備の操作を行う制御装置に上記求めた各操業条件を直接制御情報として入力して自動的に各製造設備を制御しても可能である。
【００３８】
【表１】
0003766503.tif 000002
【００３９】
【表２】
0003766503.tif 000003
【００４０】
【表３】
0003766503.tif 000004
【００４１】
【表４】
0003766503.tif 000005
【００４２】
【表５】
0003766503.tif 000006
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると熟練した品質設計者を必要とする事なく、高精度の品質設計をすることが可能となり、製品品質のバラツキが小さく成り、安定した品質の鋼材を製造することができ、製造コストを大幅に低減することが可能となる。また、注文者の品質に対する要求の厳格化・多様化に充分に対応ができ、更には、品質設計の自動化も容易に可能となり業務の効率化が図れる等の多大な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す機能ブロック図。
【図２】本発明の実施の形態のＣ，ＭｎとＣＥＱの関係を示す図。
【図３】複数の注文鋼材を同一チャージで出鋼する際のＣＥＱ決定説明図。
【符号の説明】
１：記憶部
２：記憶部
３：記憶部
４：要求特性評価決定部
５：スラブ品質決定部
６：スラブ製造条件決定部
７：記憶部
８：材質モデル式決定部
９：ＣＥＱ演算部
１０：ＴＳ・ＣＴ補正部
１１：出鋼成分決定部
１２：ＣＲＴ
１３：圧延温度条件決定部
【図１】
0003766503.tif 000007
【図２】
0003766503.tif 000008
【図３】
0003766503.tif 000009