JPH0255613A - 高炭素当量の熱延鋼板の冷却制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、高炭素当量の熱延鋼板を熱延後に強制冷却す
る高炭素当量の熱延鋼板の冷却制御方法の改良に関する
。

【従来の技術１ 一般に、熱延鋼板は、熱間圧延後に水冷却により強制冷
却した後、コイル状に巻き取られる。この際、熱延後の
強制冷却については、熱延鋼板の最終的な機械的性質に
大きな影響が及ぶため、所望の機械的性質を得るため適
正な冷却制御が行われる必要がある。特に、高炭素当量
の構造用炭素鋼、低合金鋼、工具鋼等の鋼材、あるいは
合金鋼材の熱延鋼板については、材質の安定化のために
最適な冷却制御が実行されねばならないとされている。 従来、この強制冷却の制御指標として、被冷却体である
熱延鋼板の表面温度を用いるのが一般的である。しかし
ながら、この方法による場合には次のような問題点があ
る。 （１）実ラインにおける鋼板温度の測定には、通常放射
温度計が用いられるが、このような放射温度計はその測
定原理から測定精度が不十分であることが知られている
。そのため、得られる情報が必ずしも平均的に正確な情
報となり難いという不具合がある。又、測定環境の影響
を受は易く、例えば水蒸気や水滴の飛沫、更には鋼板上
に残留している冷却水等の存在によって測定誤差を生じ
易く、従って冷却ゾーン内での測温ができないため測温
位置が限定されるという不具合もある。 このためこのような放射温度計を用いる方法の場合、得
られる強制冷却の制御精度には限界がある。 （２）周知のように、鋼のオーステナイト相からフェラ
イト相あるいはパーライト相への変態に際しては変態潜
熱による発熱を伴う。このため、鋼板の変態進行状態に
よって見掛上比熱が大きく変化し、たとえ同一冷却条件
で冷却した場合でも変態特性の微妙な差によって過冷却
あるいは冷却不足等を生じ易く、材質のばらつきの増加
あるいは形状平坦性の悪化等の不利を生じ易い。高炭素
当量の鋼、あるいは合金鋼は変態速度が遅いため、冷却
に敏感であり、このような影響を特に受は易く、冷却時
の温度制御が難しい。 従って、従来の温度を制御指標とした冷却条件による制
御方法の場合、前記の如き問題に対応できないことは明
らかである。これらの問題を解決する上での最も有効な
手段は、鋼板の変態挙動を直接検出し、この情報に基く
制御方式を採用することである。以上の方法に関する提
案として例えば特公昭５６−２４０１７あるいは出願人
が先に提案した特開昭６１−９９６３２等がある。 【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、前述の特公昭５６−２４０１７で提案さ
れた方法は、変態時の復熱現象を温度計によって検出す
る間接的手段によって変態挙動を推定し、変態の生じる
位置に変動が生じた場合に、常に所定の位置で変態が起
こるように冷却条件を制御することを目的としており、
従来の温度のみを制御指標とする方法に若干の改善を加
えた程度に留まるものであった。 即ち、変態挙動の推定を温度計に頼っていることから、
前述の如く測温誤差の影響を受は易く、変態挙動自体を
充分に把握することができないため、冷却条件の制御精
度の向上が図れず、製品の均質性になお問題が残るもの
であった。 一方、前述の特開昭６１−９９６３２の方法は、変態率
検出装置を用いて変態挙動を直接検出することにより変
態速度を算出し、この算出された変態速度が目標変態速
度と一致するように制御条件を制御するというものであ
る。この方法は、変態挙動（変態速度）を直接求め、こ
れを強制冷却の制御指標として使用しており、従来の温
度測定による制御方法より非常に優れた効果が得られる
。 しかしながら、この方法は高炭素当量の鋼の冷却制御に
は完全には適用できない面がある。その理由は、高炭素
当量の鋼あるいは合金鋼では、変態速度が低炭素鋼に比
べて遅いため、熱延後の冷却ゾーン内では変態が充分進
行せず、場合によってはコイル巻き取り時点で５０％未
満の変態率のときもあるからである。従って、このよう
な低い変態率領域の変態速度では、所望する機械的性質
との対応関係に乏しく、変態速度を強制冷却の制御指標
、即ち材質副部の制御指標とすることには難があるので
ある。即ち、特開昭６１−９９６３２の方法は、変態速
度が速く、冷却ゾーン内で変態が完了するような鋼種に
ついては良好・な結果が得られるものの、高炭素当量の
！１４種の場合は必ずしも良好な結果が得られないとい
う問題があったのである。又、「速度」を指標とした制
御であるため、制御が複雑となり、応答速度との関係で
過修正が行われたりすることもあって、必ずしも材質の
均質化が達成できない場合もあった。

【発明の目的】

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであっ
て、特に高炭素当量の鋼、あるいは合金鋼について、従
来方法では達し難かった高精度の材質制御機能を有し、
比較的簡易な制御により材質の均質性を確保することの
できる高炭素当量の熱延鋼板の冷却制御方法を提供する
ことを目的としている。

【課題を解決するための手段１ 本発明は、高炭素当】の熱延鋼板を、熱延後に冷却ライ
ンにて強制冷却する熱延鋼板の冷却制御方法において、
第１図にその要旨を示す如く、前記強制冷却の完了時に
おける熱延鋼板の最終的に所望する機械的性質を得る上
で必要な目標変態率を定めると共に、前記冷却ラインに
設置した変態率検出装置により熱延鋼板の変態率を検出
し、この検出変態率が前記目標変態率と一致したときに
、前記強制冷却を停止することによって上記目的を達成
するものである。

【作用】

本発明は、既に、出願人が特開昭５９−１８８５０８で
提案した変態率検出装置を用いて冷却中の鋼の変態挙動
と材質との関係、特に高炭素当量の高炭素鋼及び合金鋼
の変態挙動と材質との関係について鋭意研究を重ねた結
果、強制冷却完了直後の変態率と冷却後の鋼板の機械的
性質との間に密接な関係があることを見出したことに基
づき創出されたものである。 以下、本発明における技術的骨子である強制冷却完了直
後の変態率と機械的性質の関係について本発明者らの調
査結果に基づいて述べる。 ０、５１ｗｔ％ｃ、　ｏ、　２２ｗｔ％Ｓｔ　１０．７
１ｗｔ％Ｍｎ　　、０．０１２ｗｔ％ＰＳ　０．０１ｗ
ｔ％Ｓを含有する鋼を供試鋼として、仕上圧延様によっ
て仕上げ温度８７０℃で仕上げ圧延後、冷却速度及び使
用冷却バンク数を変えて水冷却直後の変態率を意図的に
２０％〜６０％となる範囲に変動せしめた冷却条件で２
．３１ｍ厚の熱延鋼板を製造した。 これらの鋼について、冷却区間（ランアウトテーブル）
上に第２図の如く配置した変態率検出装置Ａ１〜Ａ８（
後述）により変態率を測定し、この測定した変態率によ
り強制冷却完了直後の変態率とその後空冷更にコイル巻
き取り後の冷却完了模の熱延鋼板の引張り強さとの関係
について調査した。その結果を第３図に示す。又、比較
のため従来の冷却条件の制御指標である巻き取り温度と
冷却後の熱延鋼板の引張り強さとの関係を第４図に示す
。 第３図と第４図との比較から、引張り強さに対する相関
度は本発明による強制冷却完了直後の変態率を制御指標
とした場合の方が従来法に用いられている巻き取り温度
を制御指標とした場合に比べて遥かに大きいことが確認
できる。 又、出願人の追跡調査によれば、本発明による強制冷却
完了直後の変態率を制御指標とした場合は、出願人が先
に提案した特開昭６１−９９６３２の変態速度を制御指
標とする場合と比べても弓張り強さに対する相関度が大
きいことが確認されている。 又、「速度」を指標としていない点で制御フローも簡素
化でき、更には、応答遅れによる過修正等の問題も発生
しないため、より均質化された鋼板が得られることも確
認されている。 本発明は、以上のような調査結果を基に、高炭素当量の
高炭素鋼、あるいは合金鋼の機械的性質と直接的な関連
を有する変態挙動としての冷却完了直後の変態率を制御
指標とした冷却制御方法が、巻き取り温度等の温度測定
に頼る冷却制御方法、あるいは変態速度を制御指標とし
た冷却制御方法に比べてより精密な材質制御を行い得る
ことを確認し、例えば出願人が先に特開昭５９−１８８
５０８で提案した「鋼材の変態量及び平坦性のオンライ
ン検出装置」を用いて冷却完了直後の変態率を実測する
ことにより、本発明を完成するに至ったものである。 即ち、本発明は、オンラインで定量的に実測した冷却ゾ
ーンでの変態率情報を用いて、熱延後の強制冷却停止位
置を制御することにより、冷却条件の制御精度を格段に
向上せしめるものであり、この結果、特に高炭素当量の
高炭素鋼、あるいは合金鋼において、従来の方法では達
し難かった高精度の材質制御を行うことが可能となり、
又、材質の均質性を確保することができるようになるも
のである。更には、冷却による材質の作り分けを精度良
く行うことが可能となるものである。 なお、前述したように、本発明の効果が充分に発揮でき
るのは、高炭素当量で変態速度が遅い高炭素鋼、あるい
は合金鋼を対象とする場合である。 より具体的には、本発明は、次式で計算される炭素当ｍ
Ｃｅｑで０．４５ｗｔ％以上であるような高炭素当量の
高炭素鋼、あるいは合金鋼の熱延鋼板に適用するのに最
適である。 ＣｅＱ−Ｃ＋Ｍｎ　／６＋Ｓｉ　／２４＋Ｎｉ　／４０
＋Ｃｒ　１５＋Ｍｏ　／４　　　−−−・−（１）［実
施例］ 以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。 まず、本発明方法を実施する製造工程を説明する。第４
図における符号１０は熱間圧延工程のうちの仕上圧延機
、１２は熱延鋼板、１４は熱延鋼板１２を冷却するため
冷が水を例えばミスト、スプレー、管ラミナーあるいは
スリットラミナー状態にして鋼板１２に注水する注水装
置を示す。冷却水は給水装置１６から供給されバルブ制
御器１８の指示に従って駆動するノズル作動弁２０によ
って水量を調整された後、注水装置１４によって熱延鋼
板１２に注水される。Ａ１〜八８は変態率検出装置を示
し、該装置Ａ１〜八８上を通過する熱延鋼板１２の変態
率を定量的に検出し、その検出信号を、演算装置２２に
伝送する。バルブ制御器１８は演算装置２２と接続され
、これからの制御信号によって作動してノズル作動弁２
０の開度を調整する。 なお、Ｂ１は仕上圧延温度を検出する温度計、Ｂ２はラ
ンアウトテーブル上の中間温度を検出する温度計、Ｂ３
は巻取温度を検出する温度計、２６は巻取機を示す。 変態率検出装置Ａ１−八８は冷却中の熱延鋼板１２の変
態率をオンラインで迅速且つ定ｍ的に計測し得るもので
あれば任意の測定手段を採用し得るが、本実施例では本
出願人が特開昭５９−”１８８５０８で既に提案してい
る「鋼材の変態量及び平坦性のオンライン検出装置」を
用いた。 次に、制御方法の実施例を説明する。 この実施例は、高炭素当量の熱延鋼板１２を、熱延後に
冷却ラインにて強制冷却する熱延鋼板１２の冷却制御方
法において、前記強制冷却の完了時にみける熱延鋼板１
２の最終的に所望する機械的性質を得る上で必要な目標
変態率を定めると共に、前記冷却ラインに設置した変態
率検出装置Ａ１〜Ａ８により熱延鋼板１２の変態率を検
出し、注水を行った最後端の注水装置１４Ｅに最も近接
する変態率検出装置Ａ７又は八８の変態率が前記目標値
となるように、注水区間を制御するようにしたものであ
る。 強制冷却完了時の目標変態率の設定にあたっては、後述
するように、予め鋼種毎に冷却完了時の変態率と機械的
性質の関係を把握しておき、それに基づいて行うのが望
ましい。 次に、本発明を適用して製造した場合の高炭素当量の鋼
及び合金鋼の熱延鋼帯の材質制御効果について、従来の
温度の計測による製造結果と対比して以下に示す。 第５図に示すＡ−Ｅの供試鋼を用い、仕上げ圧延温度が
８６０℃の条件で２．３１厚に仕上げ圧延した後、冷却
完了時の変態率を制御指標とする本発明方法による冷却
制御と、巻き取り温度を制御指標とする従来方法による
冷却制御によって、それぞれ冷却制御目標条件に従って
冷却後巻き取りを行った。第６図に目標引張り強度、目
標冷却条件、実績冷が条件及びこれらの冷却条件で強制
冷却したときに得られた実績引張り強度を示す。 なお、冷却制御目標条件はそれぞれの鋼について本発明
による冷却完了時の変態率と巻き取り温度について定め
た。 又、引張り強度は上記のようにして製造した熱延銅帯に
ついて、圧延長さ方向に均等に２０分割した位置で調査
し、コイル内での引張り１強度の変動量を調査した。第
７図に８鋼におけるコイル内２０点における引張り強度
の最大値Ｔ　Ｓ　ｎａｘと最小値ＴＳｎ＋ｉｎの差を示
す。第６図及び第７図から明らかなように、従来法に比
べ本発明方法による製造例では、いずれのｔ１４種にお
いても目標引張り強度に近い強度が精度良く得られてお
り、その変動量も小さい。即ち、本発明方法によれば均
質性の高い高炭素当ｍの炭素鋼、あるいは合金鋼の熱延
鋼板の製造が可能であることが確認できる。 なお、出願人の追跡調査によれば、出願人が先に提案し
た特開昭６１−９９６３２の方法と比べても高炭素当量
の熱延鋼板に関する限り、高精度の材質制御が可能なこ
とが確認されている。

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明によれば、従来の巻き取り温
度を制御する冷ｍ　１ｌｌ（Ｊ　Ｉ！！１方法に比べて
、あるいは変態速度を制御指標として制御する冷却制御
方法に比べて、より高精度の材質制御が可能と、なり、
特に、従来方法では均質化が困難であった高炭素当量の
高炭素鋼及び合金鋼においても比較的簡易な制御により
、優れた均質性を有する熱延鋼板を製造することができ
るようになるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の要旨を示す流れ図、第２図は、本発
明に係る冷却制御方法の実施例が通用された冷却ライン
の概略を示すブロック図、第３図は、強制冷却完了時の
変態率と冷却後の引張り強度との関係を示す線図、 第４図は、従来の冷却条件の制御指標である巻き取り温
度と冷却後の引張り強度との関係を示す縮図、 第５図は、各供試鋼の成分を示す線図、第６図は、本発
明方法と従来方法との実績引張り強度と目標引張り強度
との差を明らかにした線図、 第７図は、従来方法と本発明方法との引張り強度の変動
量の違いを示す線図である。 １０・・・仕上圧延機、 １２・・・圧延鋼板、 １４・・・注水装置、 １６・・・給水装置、 １８・・・バルブ制御器、 ２０・・・ノズル作動弁、 ２２・・・演算装置、 Ａ１〜八８・・・変態率検出装置、 ８１〜Ｂ３・・・温度計。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高炭素当量の熱延鋼板を、熱延後に冷却ラインに
   て強制冷却する熱延鋼板の冷却制御方法において、 前記強制冷却の完了時における熱延鋼板の最終的に所望
   する機械的性質を得る上で必要な目標変態率を定めると
   共に、 前記冷却ラインに設置した変態率検出装置により熱延鋼
   板の変態率を検出し、 この検出変態率が前記目標変態率と一致したときに、前
   記強制冷却を停止することを特徴とする高炭素当量の熱
   延鋼板の冷却制御方法。