JP2021186838A

JP2021186838A - 鋼板の圧延方法、製造方法、冷却制御方法及び冷却制御装置

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Publication number: JP2021186838A
Application number: JP2020095886A
Authority: JP
Inventors: 純平佐藤; Jumpei Sato
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2020-06-02
Filing date: 2020-06-02
Publication date: 2021-12-13

Abstract

【課題】熱間で仕上圧延された鋼材を冷却して巻き取るに際しての鋼材のＣ反りの発生を適切に防止することができる、鋼板の圧延方法、製造方法、冷却制御方法及び冷却制御装置を提供する。【解決手段】鋼板の圧延方法は、鋼材Ｓを熱間で仕上圧延する仕上圧延工程と、仕上圧延された鋼材Ｓを鋼材Ｓの搬送方向に沿って配設された複数の冷却バンク５１を有する冷却装置５で冷却する冷却工程と、冷却された鋼材Ｓをコイルに巻き取る巻取り工程とを備える。冷却工程では、鋼材Ｓの巻取温度の予測値が目標巻取温度となるように、冷却装置５の冷却速度能力に応じて、仕上圧延直後からの上面側の冷却バンク５１ａを空冷状態とし下面側の冷却バンク５１ｂを水冷状態とする１又は複数の冷却バンク５１を上面空冷区域５２に設定する。【選択図】図１

Description

本発明は、鋼板の圧延方法、製造方法、冷却制御方法及び冷却制御装置、特に仕上圧延された鋼板のＣ反りを防止する鋼板の圧延方法、製造方法、冷却制御方法及び冷却制御装置に関する。

一般に、所定の板厚を有する鋼板の熱間圧延においては、仕上圧延後の熱延鋼板は、仕上圧延機と巻取装置との間に設けられた冷却装置によって所定温度まで冷却された後、巻取装置に巻き取られる。
この鋼板の熱間圧延においては、仕上圧延後の冷却の態様が鋼板の機械的特性を決定する重要な因子となっている。すなわち、鋼板温度がどのような温度履歴を辿るかによって金属組織が変化し、その結果製品としての機械的特性が異なってくる。このため、目標の機械的特性を有する鋼板を安定して製造するためには、材料の変態過程をシミュレーションする計算モデル等によって、鋼板の変態が完了するまでの目標温度履歴（冷却履歴）と目標巻取温度が、鋼板の全長に渡って実現できるように冷却過程を制御する必要がある。

従来のこの種の熱間圧延における鋼板の冷却制御方法として、例えば、特許文献１に示すものが知られている。
特許文献１に示す熱間圧延における鋼板の冷却制御方法では、多数の冷却バンクによる鋼板表面への注水をバルブの開閉によりオン・オフすることで行う。この冷却制御方法では、板厚、板幅、通板速度、仕上出口温度及び巻取温度等の実測値を計算機に入力するとともに、その演算結果に基づいて、目標巻取温度が実現できるように各冷却バンクのオン・オフを制御する。

また、従来のこの種の圧延材の巻取温度制御方法として、例えば、特許文献２に示すものが知られている。
特許文献２に示す圧延材の巻き取り温度制御方法は、仕上げ圧延後の圧延材を水冷又は空冷により冷却することで、圧延材の巻き取り温度を制御する圧延材の巻き取り温度制御方法において、空冷される圧延材に対しては空冷の伝熱計算を行い、水冷される圧延材に対しては水冷の伝熱計算を行って、圧延材の巻き取り温度の予測値を計算し、この予測値を基に、巻き取り温度を制御するものである。

特開平８−１０３８０９号公報特開２００７−３０１６０３号公報

ところで、鋼板の熱間圧延においては、仕上圧延後の鋼板を冷却した際に、鋼板の上下面の温度がばらつき、その温度差により鋼板の幅方向両端が上側に反るＣ反りと呼ばれる現象が発生することがある。このＣ反りは、鋼板の下面の温度が上面の温度よりも高いと発生し易くなる。
しかしながら、特許文献１に示す熱間圧延における鋼板の冷却制御方法及び特許文献２に示す圧延材の巻き取り温度制御方法のいずれの方法においても、鋼板の全長において目標巻取温度を実現することができるものの、鋼板の上面側及び下面側の冷却が空冷である水冷であるとを問わず対となって行われている。このため、鋼板の下面の温度が上面の温度よりも高くなってしまうことがあり、鋼板のＣ反りが発生してしまうおそれがある。
従って、本発明はこれら従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、熱間で仕上圧延された鋼材を冷却して巻き取るに際しての鋼材のＣ反りの発生を適切に防止することができる、鋼板の圧延方法、製造方法、冷却制御方法及び冷却制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る鋼板の圧延方法は、鋼材を熱間で仕上圧延する仕上圧延工程と、仕上圧延された前記鋼材を、前記鋼材の搬送方向に沿って配設された複数の冷却バンクであって、各冷却バンクが前記鋼材の上面側及び下面側のそれぞれに対向するように配設された冷却能が操作可能な上面側の冷却バンク及び下面側の冷却バンクを有する冷却装置で冷却する冷却工程と、冷却された前記鋼材をコイルに巻き取る巻取り工程とを備え、前記冷却工程では、前記鋼材の巻取温度の予測値が前記鋼材の目標巻取温度となるように、前記冷却装置の冷却速度能力に応じて、仕上圧延直後からの上面側の冷却バンクを空冷状態とし下面側の冷却バンクを水冷状態とする１又は複数の冷却バンクを上面空冷区域に設定することを要旨とする。

また、本発明の別の態様に係る鋼板の製造方法は、前述の圧延方法を用いて鋼板を製造することを要旨とする。
また、本発明の別の態様に係る鋼板の冷却制御方法は、仕上圧延された鋼材を、該鋼材の搬送方向に沿って配設された複数の冷却バンクであって、各冷却バンクが前記鋼材の上面側及び下面側のそれぞれに対向するように配設された冷却能が操作可能な上面側の冷却バンク及び下面側の冷却バンクを有する冷却装置で冷却して巻取装置で巻き取るに際しての鋼板の冷却制御方法であって、前記鋼材の巻取温度の予測値が前記鋼材の目標巻取温度となるように、前記冷却装置の冷却速度能力に応じて、仕上圧延直後からの上面側の冷却バンクを空冷状態とし下面側の冷却バンクを水冷状態とする１又は複数の冷却バンクを上面空冷区域に設定することを要旨とする。

また、本発明の別の態様に係る鋼板の冷却制御装置は、仕上圧延された鋼材を、該鋼材の搬送方向に沿って配設された複数の冷却バンクであって、各冷却バンクが前記鋼材の上面側及び下面側のそれぞれに対向するように配設された冷却能が操作可能な上面側の冷却バンク及び下面側の冷却バンクを有する冷却装置で冷却して巻取装置で巻き取るに際しての鋼板の冷却制御装置であって、前記鋼材の巻取温度の予測値が前記鋼材の目標巻取温度となるように、前記冷却装置の冷却速度能力に応じて、仕上圧延直後からの上面側の冷却バンクを空冷状態とし下面側の冷却バンクを水冷状態とする１又は複数の冷却バンクを上面空冷区域に設定することを要旨とする。

本発明に係る鋼板の圧延方法、製造方法、冷却制御方法及び冷却制御装置によれば、熱間で仕上圧延された鋼材を冷却して巻き取るに際しての鋼材のＣ反りの発生を適切に防止することができる、鋼板の圧延方法、製造方法、冷却制御方法及び冷却制御装置を提供をできる。

本発明の第１実施形態に係る鋼板の圧延方法が適用される熱間圧延設備の概略構成図である。図１に示す熱間圧延設備における制御部の処理の流れを説明するためのフローチャートである。図２に示すステップＳ２における処理の流れの詳細を示すフローチャートである。本発明の第２実施形態に係る鋼板の圧延方法が適用される熱間圧延設備における制御部の処理の流れを説明するためのフローチャートである。図４に示すステップＳ１２における処理の流れの詳細を示すフローチャートである。鋼材の上面及び下面の温度と冷却装置における鋼材の位置（バンクＮｏ）との関係を実施例１と比較例とで比較して示すグラフである。Ｃ反り発生率を実施例１，２，３と比較例とで比較して示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。
また、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る鋼板の圧延方法が適用される熱間圧延設備の概略構成図である。
図１に示す熱間圧延設備１は、鋼材Ｓの搬送方向上流側から下流に向かう順に、鋼材Ｓを加熱する加熱炉２と、加熱された鋼材Ｓを粗圧延する複数のスタンドＲ１〜Ｒ３を有する粗圧延機３と、粗圧延された鋼材Ｓを仕上圧延する複数のスタンドＦ１〜Ｆ７を有する仕上圧延機４と、仕上圧延された鋼材Ｓを所定温度まで冷却する冷却装置５と、冷却された鋼材Ｓをコイルに巻き取る巻取装置６とを備えている。仕上圧延された鋼材Ｓは、所定板厚の熱延鋼板となり、所定の巻取温度でコイルに巻き取られて製造される。仕上圧延出側の鋼材Ｓの温度は、８８０〜９１０℃程度である。

仕上圧延機４の所定スタンドのワークロールの回転軸には、その回転数を計測し鋼材Ｓの搬送速度である板速度を測定する出側板速度検出器７が設けられている。
また、仕上圧延機４の出側には、仕上圧延出側の鋼材Ｓの温度である板温度を測定する出側板温度計８が配置されている。また、出側板温度計８の搬送方向下流側には、仕上圧延出側の鋼材Ｓの板厚を測定する出側板厚計９が設置されている。
また、冷却装置５は、鋼材Ｓの搬送方向に沿って配設された複数（１〜Ｎ個）の冷却バンク５１を備えている。即ち、冷却装置５は、冷却バンク［１］〜［Ｎ］を備えている。各冷却バンク５１は、鋼材Ｓの上面側及び下面側のそれぞれに対向するように配設された冷却能を操作可能とした上面側の冷却バンク５１ａ及び下面側の冷却バンク５１ｂを備えている。

上面側及び下面側の冷却バンク５１ａ，５１ｂのそれぞれには、鋼材Ｓに向けて冷却水を噴射する複数の冷却ノズル（図示せず）が備えられ、各冷却ノズルには冷却水の噴出をオン・オフ制御可能なバルブが設けられている。このバルブを開状態にすると冷却水が冷却ノズルから噴射するため、開状態のバルブ数（開バルブ本数）を変更することで、鋼材Ｓに吹き付けられる冷却水の流量の全量が変わり、板温度の温度降下量が可変する。
また、冷却装置５の出側であって巻取装置６の直前には、鋼材Ｓの巻取温度を測定する巻取温度計１２が設置されている。

そして、冷却装置５には、各冷却バンク５１における各冷却ノズルのバルブに対し、バルブ開閉信号を出力するバルブ開閉信号出力部１０と、バルブ開閉信号出力部１０に対して水冷状態の各冷却バンク５１（上面側及び下面側の冷却バンク５１ａ，５１ｂ）における開バルブ本数を出力する制御部１１が備えられている。
制御部１１は、本発明の第１実施形態に係る冷却制御装置を構成し、巻取温度計１２での巻取温度が目標巻取温度に近づくように、各冷却バンク５１（上面側及び下面側の冷却バンク５１ａ，５１ｂ）における開バルブ本数の適切値を算出する。

制御部１１で算出された開バルブ本数の値は、シーケンサなどから構成されるバルブ開閉信号出力部１０に送られる。バルブ開閉信号出力部１０は、開バルブ本数の値に応じ各冷却バンク５１（上面側及び下面側の冷却バンク５１ａ，５１ｂ）のバルブの開閉を行い、冷却装置５全体の冷却状態を変更する。
制御部１１は、制御部１１における冷却制御機能をコンピュータソフトウェア上でプログラムによって実行するための演算処理機能を有するコンピュータシステムである。そして、このコンピュータシステムは、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＣＰＵ等を備えて構成され、ＲＯＭ等に予め記憶された各種専用のプログラムによって、冷却制御機能をソフトウェア上で実行する。

制御部１１で実行される冷却制御の方法は、本発明の第１実施形態に係る冷却制御方法に係るものであり、これについて図２及び図３を参照して説明する。図２は制御部の処理の流れを説明するためのフローチャートである。図３は図２に示すステップＳ２における処理の流れの詳細を示すフローチャートである。
仕上圧延機４で圧延される鋼材Ｓを一定長ごとにサンプリングを行い、仮想的に例えば長さ５ｍ程度のコイル片を設定する。このコイル片のそれぞれに対して、以下のステップにて、当該コイル片に対する冷却制御を行うようにする。

先ず、ステップＳ１において、制御部１１は、仕上圧延機４の出側における出側板温度計８からの実績板温度、出側板厚計９からの実績板厚、及び出側板速度検出器７からの実績板速度を入力する。また、制御部１１は、図示しない上位計算機から目標巻取温度の情報を入力する。
次いで、ステップＳ２において、制御部１１は、ステップＳ１で入力されたデータを基に、巻取温度計１２での巻取温度が目標巻取温度、即ち、鋼材Ｓの巻取温度の予測値が鋼材Ｓの目標巻取温度となるように、冷却装置５の冷却速度能力に応じて、仕上圧延直後からの上面側の冷却バンク５１ａを空冷状態とし下面側の冷却バンク５１ｂを水冷状態とする１又は複数の冷却バンク５１（冷却バンク［１］〜［Ｋ］）を上面空冷区域５２に設定し、搬送方向に沿って上面空冷区域５２に続く上面側の冷却バンク５１ａ及び下面側の冷却バンク５１ｂを水冷状態とする１又は複数の冷却バンク５１（冷却バンク［Ｋ＋１］〜［Ｎ］）を水冷区域５３に設定する。

このステップＳ２の詳細について、図３を参照して説明する。
先ず、ステップＳ２１において、制御部１１は、冷却装置５の冷却バンク５１［１］〜［Ｎ−１］の上面側の冷却バンク５１ａを空冷状態とし、下面側の冷却バンク５１ｂを水冷状態とし、冷却バンク［Ｎ］の上面側の冷却バンク５１ａ及び下面側の冷却バンク５１ｂを水冷状態とする。
次いで、ステップＳ２２において、制御部１１は、仕上圧延機４の出側における出側板温度計８からの実績板温度と、空冷の伝熱の一般的な式と、冷却装置５の冷却速度能力（冷却速度）の一定の式とから伝熱計算をして、冷却バンク［Ｎ］の上面側の入側板温度及び冷却バンク［Ｎ］の下面側の入側板温度を求めて、冷却バンク［Ｎ］の入側板温度を予測する。

次いで、ステップＳ２３において、制御部１１は、ステップＳ２２で予測した冷却バンク［Ｎ］の入側板温度と冷却装置５の冷却速度能力（冷却速度）の一定の式とから伝熱計算をして冷却バンク［Ｎ］の出側板温度を予測する。
次いで、ステップＳ２４において、制御部１１は、ステップＳ２３で予測した冷却バンク［Ｎ］の出側板温度と空冷の伝熱の一般的な式とを用いて伝熱計算をして鋼材Ｓの巻取温度を予測する。

そして、ステップＳ２５において、制御部１１は、ステップＳ２４で予測した鋼材Ｓの巻取温度の予測値が目標巻取温度と等しいか否かを判定する。
そして、ステップＳ２５における判定結果がＮｏのとき、即ち、鋼材Ｓの巻取温度の予測値が目標巻取温度と等しくないときにはステップＳ２６に移行し、制御部１１は、冷却バンク［Ｎ］の１つ上流側の冷却バンク［Ｎ−１］の上面側の冷却バンク５１ａ及び下面側の冷却バンク５１ｂを水冷状態とし、ステップＳ２５の判定結果がＹｅｓとなるまでステップＳ２２〜ステップＳ２５を繰り返す。

一方、ステップＳ２５における判定結果がＹｅｓとなったとき、即ち、鋼材Ｓの巻取温度の予測値が目標巻取温度と等しくなったときにはステップＳ２７に移行し、上面側の冷却バンク５１ａを空冷状態とし、下面側の冷却バンク５１ｂを水冷状態とした冷却バンク［１］〜［Ｋ］を上面空冷区域５２に設定し、上面側の冷却バンク５１ａ及び下面側の冷却バンク５１ｂを水冷状態とした冷却バンク［Ｋ＋１］〜［Ｎ］を水冷区域５３に設定する。

これにより、ステップＳ２を終了する。
そして、ステップＳ２が終了したら、ステップＳ３に移行し、制御部１１は、上面空冷区域５２における水冷状態の下面側の冷却バンク５１ｂ及び水冷区域５３における水冷状態の上面側の冷却バンク５１ａ及び下面側の冷却バンク５１ｂにおける開バルブ本数を決定する。
制御部１１は、開バルブ本数の決定に際し、冷却装置５の冷却速度能力（一定値の冷却速度）を満たすように上面空冷区域５２の入側板温度から上面空冷区域５２の出側板温度と水冷区域５３の入側板温度及び出側板温度とを算出した上で、これらの出側板温度を実現可能とする開バルブ本数を決定する。

最後に、ステップＳ４において、制御部１１は、ステップＳ３で算出された開バルブ本数の値をバルブ開閉信号出力部１０に出力する。そして、バルブ開閉信号出力部１０はその値に基づき、上面空冷区域５２における水冷状態の下面側の冷却バンク５１ｂ及び水冷区域５３における水冷状態の上面側の冷却バンク５１ａ及び下面側の冷却バンク５１ｂにおけるバルブを開かせる。そして、その開いたバルブの冷却ノズルからは冷却水が噴射され、鋼材Ｓの板温度は制御される。

このように、第１実施形態における制御部１１では、鋼材Ｓの巻取温度の予測値が鋼材Ｓの目標巻取温度となるように、冷却装置５の冷却速度能力に応じて、仕上圧延直後からの上面側の冷却バンク５１ａを空冷状態とし下面側の冷却バンク５１ｂを水冷状態とする１又は複数の冷却バンク５１（冷却バンク［１］〜［Ｋ］）を上面空冷区域５２に設定し、搬送方向に沿って上面空冷区域５２に続く上面側の冷却バンク５１ａ及び下面側の冷却バンク５１ｂを水冷状態とする１又は複数の冷却バンク５１（冷却バンク［Ｋ＋１］〜［Ｎ］）を水冷区域５３に設定する。これにより、鋼材Ｓの巻取温度の予測値が鋼材Ｓの目標巻取温度となることを前提として、仕上圧延直後からの上面空冷区域５２の冷却バンク５１では、上面側の冷却バンク５１ａが空冷状態とされ、下面側の冷却バンク５１ｂが水冷状態とされる。このため、鋼材Ｓの下面の温度が低減されて鋼材Ｓの上面の温度よりも低くなり、鋼材ＳのＣ反りの発生を適切に回避することができる。

次に、本発明の第１実施形態に係る鋼板の圧延方法について、図１乃至図３を参照して説明する。
先ず、熱間圧延に際し、鋼材Ｓは、加熱炉２で加熱される（加熱工程）。
次いで、加熱された鋼材Ｓは、加熱炉２から抽出され、粗圧延機３で粗圧延される（粗圧延工程）。
その後、鋼材Ｓは、熱間で仕上圧延機４で所定の板厚に至るまで仕上圧延されて、仕上圧延機４を出る（仕上圧延工程）。

次いで、仕上圧延された鋼材Ｓは、冷却装置５によって所定温度まで冷却される（冷却工程）。
この冷却工程では、制御部１１は、前述したように、図２に示す冷却制御を行う。
先ず、ステップＳ１において、制御部１１は、仕上圧延機４の出側における出側板温度計８からの実績板温度、出側板厚計９からの実績板厚、及び出側板速度検出器７からの実績板速度を入力する。また、制御部１１は、図示しない上位計算機から目標巻取温度の情報を入力する。

次いで、ステップＳ２において、制御部１１は、ステップＳ１で入力されたデータに基に、巻取温度計１２での巻取温度が目標巻取温度、即ち、鋼材Ｓの巻取温度の予測値が鋼材Ｓの目標巻取温度となるように、冷却装置５の冷却速度能力に応じて、仕上圧延直後からの上面側の冷却バンク５１ａを空冷状態とし下面側の冷却バンク５１ｂを水冷状態とする１又は複数の冷却バンク５１（冷却バンク［１］〜［Ｋ］）を上面空冷区域５２に設定し、搬送方向に沿って上面空冷区域５２に続く上面側の冷却バンク５１ａ及び下面側の冷却バンク５１ｂを水冷状態とする１又は複数の冷却バンク５１（冷却バンク［Ｋ＋１］〜［Ｎ］）を水冷区域５３に設定する。

このステップＳ２の詳細については、図３を参照して前述した通りである。
そして、ステップＳ２が終了したら、ステップＳ３に移行し、制御部１１は、上面空冷区域５２における水冷状態の下面側の冷却バンク５１ｂ及び水冷区域５３における水冷状態の上面側の冷却バンク５１ａ及び下面側の冷却バンク５１ｂにおける開バルブ本数を決定する。
最後に、ステップＳ４において、制御部１１は、ステップＳ３で算出された開バルブ本数の値をバルブ開閉信号出力部１０に出力する。そして、バルブ開閉信号出力部１０はその値に基づき、上面空冷区域５２における水冷状態の下面側の冷却バンク５１ｂ及び水冷区域５３における水冷状態の上面側の冷却バンク５１ａ及び下面側の冷却バンク５１ｂにおけるバルブを開かせる。そして、その開いたバルブの冷却ノズルからは冷却水が噴射され、鋼材Ｓの板温度は制御される。

そして、冷却装置５で冷却された鋼材Ｓは、巻取装置６によりコイルに巻き取られる（巻取り工程）。
本実施形態に係る鋼材の圧延方法では、冷却工程において、前述したように、鋼材Ｓの巻取温度の予測値が鋼材Ｓの目標巻取温度となるように、冷却装置５の冷却速度能力に応じて、仕上圧延直後からの上面側の冷却バンク５１ａを空冷状態とし下面側の冷却バンク５１ｂを水冷状態とする１又は複数の冷却バンク５１（冷却バンク［１］〜［Ｋ］）を上面空冷区域５２に設定し、搬送方向に沿って上面空冷区域５２に続く上面側の冷却バンク５１ａ及び下面側の冷却バンク５１ｂを水冷状態とする１又は複数の冷却バンク５１（冷却バンク［Ｋ＋１］〜［Ｎ］）を水冷区域５３に設定する。これにより、鋼材Ｓの巻取温度の予測値が鋼材Ｓの目標巻取温度となることを前提として、仕上圧延直後からの上面空冷区域５２の冷却バンク５１では、上面側の冷却バンク５１ａが空冷状態とされ、下面側の冷却バンク５１ｂが水冷状態とされる。このため、鋼材Ｓの下面の温度が低減されて鋼材Ｓの上面の温度よりも低くなり、熱間で仕上圧延された鋼材を冷却して巻き取るに際しての鋼材のＣ反りの発生を適切に防止することができる。

なお、上面空冷区域５２の長さの上限は、鋼材Ｓの巻取温度の予測値が鋼材Ｓの目標巻取温度となることを前提として、ランアウトテーブルの長さの４５％であることが好ましい。
また、上面空冷区域５２を仕上圧延直後、即ち冷却バンク［１］からとし、冷却バンク［２］からとしなかったのは、冷却バンク［１］の上面側の冷却バンク５１ａから冷却水が噴射されて鋼材Ｓの上面に水乗りが発生し、鋼材Ｓの下面の温度が上面の温度よりも高くなり、Ｃ反りに至るからである。

なお、鋼材ＳのＭｎの含有量が０．７ｗｔ％未満、鋼材Ｓの目標巻取温度が６６０℃以上である場合には、全ての冷却バンク５１の上面側の冷却バンク５１ａ及び下面側の冷却バンク５１ｂから冷却水を噴射したとしても、鋼材ＳのＣ反りに至ることはほとんどなく、Ｃ反りに至ったとしてもその反り量が少ない。このため、鋼材ＳのＭｎの含有量０．７％以上、鋼材Ｓの目標巻取温度が６６０℃未満の場合に、仕上圧延直後からの上面側の冷却バンク５１ａを空冷状態とし下面側の冷却バンク５１ｂを水冷状態とする１又は複数の冷却バンク５１を上面空冷区域５２に設定することの実益が大きい。

また、鋼材Ｓの仕上圧延後の板厚が薄く、当該鋼材Ｓの板幅が広い場合には、鋼材Ｓの上面と下面との温度差によって発生するＣ反り量が大きいため、仕上圧延直後からの上面側の冷却バンク５１ａを空冷状態とし下面側の冷却バンク５１ｂを水冷状態とする１又は複数の冷却バンク５１を上面空冷区域５２に設定することの実益が大きい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る鋼板の圧延方法、鋼板の製造方法、冷却制御方法及び冷却制御装置について、図４及び図５を参照して説明する。図４は、本発明の第２実施形態に係る鋼板の圧延方法が適用される熱間圧延設備における制御部の処理の流れを説明するためのフローチャートである。図５は、図４に示すステップＳ１２における処理の流れの詳細を示すフローチャートである。

本発明の第２実施形態に係る鋼板の圧延方法が適用される熱間圧延設備の基本構成は図１に示す熱間圧延設備１と同様であり、以下、各部材の符号をそのまま用いて説明する。
第１実施形態と第２実施形態とは、制御部１１の処理の流れが相違している。
本発明の第２実施形態に係る鋼板の圧延方法が適用される熱間圧延設備における制御部１１は、本発明の冷却制御装置を構成し、巻取温度計１２での巻取温度が目標巻取温度に近づくように、各冷却バンク５１（上面側及び下面側の冷却バンク５１ａ，５１ｂ）における開バルブ本数の適切値を算出する。

制御部１１で実行される冷却制御の方法は、本発明の冷却制御方法に係るものであり、これについて図４を参照して説明する。
先ず、ステップＳ１１において、制御部１１は、仕上圧延機４の出側における出側板温度計８からの実績板温度、出側板厚計９からの実績板厚、及び出側板速度検出器７からの実績板速度を入力する。また、制御部１１は、図示しない上位計算機から目標巻取温度の情報を入力する。

次いで、ステップＳ１２において、制御部１１は、ステップＳ１１で入力されたデータを基に、巻取温度計１２での巻取温度が目標巻取温度、即ち、鋼材Ｓの巻取温度の予測値が鋼材Ｓの目標巻取温度となるように、冷却装置５の冷却速度能力に応じて、仕上圧延直後からの上面側の冷却バンク５１ａを空冷状態とし下面側の冷却バンク５１ｂを水冷状態とする１又は複数の冷却バンク５１（冷却バンク［１］〜［Ｎ］）を上面空冷区域５２に設定するか、あるいは１又は複数の冷却バンク５１（冷却バンク［１］〜［Ｋ］）を上面空冷区域５２に設定し、搬送方向に沿って上面空冷区域５２に続く上面側の冷却バンク５１ａ及び下面側の冷却バンク５１ｂを水冷状態とする１又は複数の冷却バンク５１（冷却バンク［Ｋ＋１］〜［Ｎ］）を水冷区域５３に設定する。このステップＳ１２の処理が第１実施形態におけるステップＳ２の処理と異なる。

このステップＳ１２の詳細について、図５を参照して説明する。
先ず、ステップＳ１２１において、制御部１１は、冷却装置５の冷却バンク５１［１］〜［Ｎ］の上面側の冷却バンク５１ａを空冷状態とし、下面側の冷却バンク５１ｂを水冷状態とする。つまり、すべての冷却バンク５１の上面側を空冷状態、下面側を水冷状態とする。
次いで、ステップＳ１２２において、制御部１１は、仕上圧延機４の出側における出側板温度計８からの実績板温度と、空冷の伝熱の一般的な式と、冷却装置５の冷却速度能力（冷却速度）の一定の式とから伝熱計算をして、冷却バンク［Ｎ］の上面側の出側板温度及び冷却バンク［Ｎ］の下面側の出側板温度を求めて、冷却バンク［Ｎ］の出側板温度を予測する。

次いで、ステップＳ１２３において、制御部１１は、ステップＳ１２３で予測した冷却バンク［Ｎ］の出側板温度と空冷の伝熱の一般的な式とを用いて伝熱計算をして鋼材Ｓの巻取温度を予測する。
そして、ステップＳ１２４において、制御部１１は、ステップＳ１２３で予測した鋼材Ｓの巻取温度の予測値が目標巻取温度と等しいか否かを判定する。
そして、ステップＳ１２４における判定結果がＹｅｓのとき、即ち、鋼材Ｓの巻取温度の予測値が目標巻取温度と等しいときにはステップＳ１２５に移行し、上面側の冷却バンク５１ａを空冷状態とし、下面側の冷却バンク５１ｂを水冷状態とした冷却バンク［１］〜［Ｎ］を上面空冷区域５２に設定する。

一方、ステップＳ１２４における判定結果がＮｏのとき、ステップＳＳ１２４における判定結果がＮｏのとき、即ち、鋼材Ｓの巻取温度の予測値が目標巻取温度と等しくないときにはステップＳ１２６に移行する。
そして、ステップＳ１２６において、制御部１１は、冷却装置５の冷却バンク５１［１］〜［Ｎ−１］の上面側の冷却バンク５１ａを空冷状態とし、下面側の冷却バンク５１ｂを水冷状態とし、冷却バンク［Ｎ］の上面側の冷却バンク５１ａ及び下面側の冷却バンク５１ｂを水冷状態とする。

次いで、ステップＳ１２７において、制御部１１は、仕上圧延機４の出側における出側板温度計８からの実績板温度と、空冷の伝熱の一般的な式と、冷却装置５の冷却速度能力（冷却速度）の一定の式とから伝熱計算をして、冷却バンク［Ｎ］の上面側の入側板温度及び冷却バンク［Ｎ］の下面側の入側板温度を求めて、冷却バンク［Ｎ］の入側板温度を予測する。
次いで、ステップＳ１２８において、制御部１１は、ステップＳ１２７で予測した冷却バンク［Ｎ］の入側板温度と冷却装置５の冷却速度能力（冷却速度）の一定の式とから伝熱計算をして冷却バンク［Ｎ］の出側板温度を予測する。

次いで、ステップＳ１２９において、制御部１１は、ステップＳ１２８で予測した冷却バンク［Ｎ］の出側板温度と空冷の伝熱の一般的な式とを用いて伝熱計算をして鋼材Ｓの巻取温度を予測する。
そして、ステップＳ１３０において、制御部１１は、ステップＳ１２９で予測した鋼材Ｓの巻取温度の予測値が目標巻取温度と等しいか否かを判定する。
そして、ステップＳ１３０における判定結果がＮｏのとき、即ち、鋼材Ｓの巻取温度の予測値が目標巻取温度と等しくないときにはステップＳ１３１に移行し、制御部１１は、冷却バンク［Ｎ］の１つ上流側の冷却バンク［Ｎ−１］の上面側の冷却バンク５１ａ及び下面側の冷却バンク５１ｂを水冷状態とし、ステップＳ１３０の判定結果がＹｅｓとなるまでステップＳ１２７〜ステップＳＳ１３０を繰り返す。

一方、ステップＳ１３０における判定結果がＹｅｓとなったとき、即ち、鋼材Ｓの巻取温度の予測値が目標巻取温度と等しくなったときにはステップＳ１３２に移行し、上面側の冷却バンク５１ａを空冷状態とし、下面側の冷却バンク５１ｂを水冷状態とした冷却バンク［１］〜［Ｋ］を上面空冷区域５２に設定し、上面側の冷却バンク５１ａ及び下面側の冷却バンク５１ｂを水冷状態とした冷却バンク［Ｋ＋１］〜［Ｎ］を水冷区域５３に設定する。

これにより、ステップＳ１２を終了する。
そして、ステップＳ１２が終了したら、ステップＳ１３に移行し、制御部１１は、上面空冷区域５２における水冷状態の下面側の冷却バンク５１ｂ及び水冷区域５３における水冷状態の上面側の冷却バンク５１ａ及び下面側の冷却バンク５１ｂにおける開バルブ本数を決定する。
制御部１１は、開バルブ本数の決定に際し、冷却装置５の冷却速度能力（一定値の冷却速度）を満たすように上面空冷区域５２の入側板温度から上面空冷区域５２の出側板温度と水冷区域５３の入側板温度及び出側板温度とを算出した上で、これらの出側板温度を実現可能とする開バルブ本数を決定する。

最後に、ステップＳ１４において、制御部１１は、ステップＳ１３で算出された開バルブ本数の値をバルブ開閉信号出力部１０に出力する。そして、バルブ開閉信号出力部１０はその値に基づき、上面空冷区域５２における水冷状態の下面側の冷却バンク５１ｂ及び水冷区域５３における水冷状態の上面側の冷却バンク５１ａ及び下面側の冷却バンク５１ｂにおけるバルブを開かせる。そして、その開いたバルブの冷却ノズルからは冷却水が噴射され、鋼材Ｓの板温度は制御される。

このように、第２実施形態における制御部１１では、鋼材Ｓの巻取温度の予測値が鋼材Ｓの目標巻取温度となるように、冷却装置５の冷却速度能力に応じて、仕上圧延直後からの上面側の冷却バンク５１ａを空冷状態とし下面側の冷却バンク５１ｂを水冷状態とする１又は複数の冷却バンク５１（冷却バンク［１］〜［Ｎ］）を上面空冷区域５２に設定するか、あるいは１又は複数の冷却バンク５１（冷却バンク［１］〜［Ｋ］）を上面空冷区域５２に設定し、搬送方向に沿って上面空冷区域５２に続く上面側の冷却バンク５１ａ及び下面側の冷却バンク５１ｂを水冷状態とする１又は複数の冷却バンク５１（冷却バンク［Ｋ＋１］〜［Ｎ］）を水冷区域５３に設定する。

これにより、鋼材Ｓの巻取温度の予測値が鋼材Ｓの目標巻取温度となることを前提として、仕上圧延直後からの上面空冷区域５２の冷却バンク５１では、上面側の冷却バンク５１ａが空冷状態とされ、下面側の冷却バンク５１ｂが水冷状態とされる。このため、鋼材Ｓの下面の温度が低減されて鋼材Ｓの上面の温度よりも低くなり、熱間で仕上圧延された鋼材Ｓを冷却して巻き取るに際しての鋼材ＳのＣ反りの発生を適切に防止することができる。

本発明の第２実施形態に係る鋼板の圧延方法については、前述した第１実施形態に係る鋼板の圧延方法と同様に、加熱工程、粗圧延工程、仕上圧延工程、冷却工程、及び巻取り工程を備え、その巻取り工程を経て鋼板が製造される。
冷却工程では、制御部１１は、前述したように、図４及び図５に示す冷却制御を行う。

本発明の効果を検証すべく、図１に示す熱間圧延設備１において、冷却バンク５１のＮ数を２０とし、比較例として目標巻取温度を確保した上で上面空冷区域５２における冷却バンク［１］、［３］、［５］の上面側の冷却バンク５１ａを水冷状態とし、冷却バンク［１］、［３］、［５］の下面側の冷却バンク５１ｂを水冷状態とした。
また、実施例１として目標巻取温度を確保した上で上面空冷区域５２における冷却バンク［１］、［３］、［５］の上面側の冷却バンク５１ａを空冷状態とし、冷却バンク［１］、［３］、［５］の下面側の冷却バンク５１ｂを水冷状態とした。

また、実施例２として目標巻取温度を確保した上で上面空冷区域５２における冷却バンク［１］、［３］の上面側の冷却バンク５１ａを空冷状態、冷却バンク［５］の上面側を水冷状態とし、冷却バンク［１］、［３］、［５］の下面側の冷却バンク５１ｂを水冷状態とした。
また、実施例３として目標巻取温度を確保した上で、上面空冷区域５２における冷却バンク［１］の上面側の冷却バンク５１ａを空冷状態、冷却バンク［３］、［５］の上面側を水冷状態とし、冷却バンク［１］、［３］、［５］の下面側の冷却バンク５１ｂを水冷状態とした。

比較例及び実施例１、２、３とも鋼材Ｓの組成成分として、含有量がＣ＜０．００２ｗｔ％、Ｍｎ≧０．７ｗｔ％の鋼材Ｓを対象とし、目標巻取温度を６４０℃とした。
なお、比較例及び実施例１、２、３とも鋼材Ｓ鋼材Ｓの仕上厚は、２．８ｍｍ〜３．２ｍｍであった。
鋼材Ｓの上面及び下面の温度と冷却装置５における鋼材Ｓの位置（バンクＮｏ）との関係を実施例１と比較例とで比較した結果を図４に示す。

図４から、比較例の場合、鋼材Ｓのいずれの位置においても鋼材Ｓの下面温度が上面温度よりも高いが、実施例１の場合、鋼材Ｓのいずれの位置においても鋼材Ｓの下面温度が上面温度よりも低いことを確認した。
また、Ｃ反り発生率を実施例１、２、３と比較例とで比較した結果を図３に示す。
ここで、Ｃ反りか否かの判断は、実績チャートの傾向で判断し、鋼材Ｓの巻取温度が所定の閾値よりも低く鋼材Ｓの幅が所定の閾値よりも狭い場合にはＣ反りと判断する。そして、Ｃ反り発生率は、Ｃ反りと判断された本数を圧延本数で除した値とする。

比較例の場合、３本（Ｎ数３）圧延し、鋼材ＳのＣ反りは１００％発生した。これに対し、実施例１の場合、５本（Ｎ数５）圧延し、鋼材ＳのＣ反りは無かった。また、実施例２の場合、１２本（Ｎ数１２）圧延し、鋼材ＳのＣ反りは９％発生し、その発生率は低かった。また、実施例３の場合、８本（Ｎ数８）圧延し、鋼材ＳのＣ反りは７５％発生したが、比較例の場合よりもその発生率は低くなった。
従って、実施例１、２、３の場合には、鋼材Ｓの下面の温度が鋼材Ｓの上面の温度よりもやや低めとなり、鋼材ＳのＣ反りの発生率が低減できることを確認した。Ｃ反りが発生すると、鋼材Ｓの幅を確性するのにスキンパスによる更正に回ってしまうため、歩留りが悪くなり、生産効率が悪くなってコスト増となる欠点がある。

１熱間圧延設備
２加熱炉
３粗圧延機
４仕上圧延機
５冷却装置
６巻取装置
７出側板速度検出器
８出側板温度計
９出側板厚計
１０バルブ開閉信号出力部
１１制御部
１２巻取温度計
５１冷却バンク
５１ａ上面側の冷却バンク
５１ｂ下面側の冷却バンク
５２上面空冷区域
５３水冷区域
Ｓ鋼材

Claims

鋼材を熱間で仕上圧延する仕上圧延工程と、仕上圧延された前記鋼材を、前記鋼材の搬送方向に沿って配設された複数の冷却バンクであって、各冷却バンクが前記鋼材の上面側及び下面側のそれぞれに対向するように配設された冷却能が操作可能な上面側の冷却バンク及び下面側の冷却バンクを有する冷却装置で冷却する冷却工程と、冷却された前記鋼材をコイルに巻き取る巻取り工程とを備え、
前記冷却工程では、前記鋼材の巻取温度の予測値が前記鋼材の目標巻取温度となるように、前記冷却装置の冷却速度能力に応じて、仕上圧延直後からの上面側の冷却バンクを空冷状態とし下面側の冷却バンクを水冷状態とする１又は複数の冷却バンクを上面空冷区域に設定することを特徴とする鋼板の圧延方法。
前記搬送方向に沿って前記上面空冷区域に続く上面側の冷却バンク及び下面側の冷却バンクを水冷状態とする１又は複数の冷却バンクを水冷区域に設定することを特徴とする請求項１に記載の鋼板の圧延方法。
前記上面空冷区域の長さの上限は、前記鋼材の巻取温度の予測値が前記鋼材の目標巻取温度となることを前提として、ランアウトテーブルの長さの４５％であることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼板の圧延方法。
前記鋼材は、Ｍｎの含有量が０．７ｗｔ％以上であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の鋼板の圧延方法。
前記鋼材の目標巻取温度が６６０℃未満であることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の鋼板の圧延方法。
請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の圧延方法を用いて鋼板を製造することを特徴とする鋼板の製造方法。
仕上圧延された鋼材を、該鋼材の搬送方向に沿って配設された複数の冷却バンクであって、各冷却バンクが前記鋼材の上面側及び下面側のそれぞれに対向するように配設された冷却能が操作可能な上面側の冷却バンク及び下面側の冷却バンクを有する冷却装置で冷却して巻取装置で巻き取るに際しての鋼板の冷却制御方法であって、
前記鋼材の巻取温度の予測値が前記鋼材の目標巻取温度となるように、前記冷却装置の冷却速度能力に応じて、仕上圧延直後からの上面側の冷却バンクを空冷状態とし下面側の冷却バンクを水冷状態とする１又は複数の冷却バンクを上面空冷区域に設定することを特徴とする鋼板の冷却制御方法。
前記搬送方向に沿って前記上面空冷区域に続く上面側の冷却バンク及び下面側の冷却バンクを水冷状態とする１又は複数の冷却バンクを水冷区域に設定することを特徴とする請求項７に記載の鋼板の冷却制御方法。
前記上面空冷区域の長さの上限は、前記鋼材の巻取温度の予測値が前記鋼材の目標巻取温度となることを前提として、ランアウトテーブルの長さの４５％であることを特徴とする請求項７又は８に記載の鋼板の冷却制御方法。
仕上圧延された鋼材を、該鋼材の搬送方向に沿って配設された複数の冷却バンクであって、各冷却バンクが前記鋼材の上面側及び下面側のそれぞれに対向するように配設された冷却能が操作可能な上面側の冷却バンク及び下面側の冷却バンクを有する冷却装置で冷却して巻取装置で巻き取るに際しての鋼板の冷却制御装置であって、
前記鋼材の巻取温度の予測値が前記鋼材の目標巻取温度となるように、前記冷却装置の冷却速度能力に応じて、仕上圧延直後からの上面側の冷却バンクを空冷状態とし下面側の冷却バンクを水冷状態とする１又は複数の冷却バンクを上面空冷区域に設定することを特徴とする鋼板の冷却制御装置。
前記搬送方向に沿って前記上面空冷区域に続く上面側の冷却バンク及び下面側の冷却バンクを水冷状態とする１又は複数の冷却バンクを水冷区域に設定することを特徴とする請求項１０に記載の鋼板の冷却制御装置。
前記上面空冷区域の長さの上限は、前記鋼材の巻取温度の予測値が前記鋼材の目標巻取温度となることを前提として、ランアウトテーブルの長さの４５％であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の鋼板の冷却制御装置。