JPH0830218B2 - 圧延鋼板の冷却方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧鋼板の圧延製造設備において、圧延完了
後の圧延鋼板を制御冷却する方法に関するもので、さら
に詳言すれば、制御冷却後の圧延鋼板の平坦度をより高
い値に維持させることを目的とするものである。

〔従来の技術〕

最近の厚鋼板の圧延製造プロセスにおいては、省成
分、省エネルギーの面から、加熱温度制御、制御圧延、
制御冷却の各プロセスの研究が盛んとなっている。

この上記した各プロセスの内、制御冷却プロセスは、
未再結晶オーステナイト領域またはフェライト・オース
テナイト二相領域から400〜500℃に急冷することによ
り、製造される圧延鋼板の引張強度を向上させる技術で
あり、冶金学的な解明はかなり進んできたが、冷却技
術、特に形状制御技術についてはいまだ問題点が多く、
矯正率（冷却床で冷却した後の矯正比率）は、制御冷却
した圧延鋼板と他の圧延鋼板とを比較した場合、制御冷
却した圧延鋼板の方が非常に高い値となってしまうのが
現状である。

この制御冷却された圧延鋼板における矯正率が非常に
高い値になってしまう主たる原因は、圧延鋼板の制御冷
却時に、圧延鋼板の上下両面に噴射される冷却水の内、
圧延鋼板の上面への冷却水がすみやかに圧延鋼板上から
流下することなしに、そのまま或る程度の時間圧延鋼板
上に止まってしまうため、この滞留水の冷却作用により
圧延鋼板に対する冷却が不均一になってしまうためであ
ると考えられていた。すなわち、この滞留水は、圧延鋼
板の搬送動作に従って、圧延鋼板の幅方向または長手方
向に流れ、圧延鋼板の両側エッジ部または先後両端部を
過冷状態とし、これにより圧延鋼板の冷却を不均一にす
る。

この圧延鋼板に対する冷却の不均一なくして、圧延鋼
板内温度分布を均一にする従来技術としては、制御冷却
中の圧延鋼板の測定される幅方向に沿った温度分布に従
って、圧延鋼板幅方向に沿って、噴出される冷却水の水
量を、圧延鋼板の中央部に対しては多量に、圧延鋼板の
両エッジ部に対しては少量に制御する水量差制御（特開
昭61−219412号公報）とか、圧延鋼板の両エッジ部に対
する冷却水の噴射を遮蔽板により所望のタイミングで遮
断する圧延鋼板エッジ部マスキング（特開昭61−086022
号公報）とかの手段が採用されていた。

この上記した従来技術は、それなりの冷却均一化の効
果を発揮しているのであるが、その程度は決して充分と
は言えず、より高い圧延鋼板に対する冷却の均一化が望
まれている。

圧延鋼板に対する不均一冷却の発生原因の研究の結
果、最近、上記した圧延鋼板上の冷却水の滞留の他に、
圧延鋼板表面のスケール層が圧延鋼板に対する冷却に対
して大きな影響を及ぼすことが明らかとなった。すなわ
ち、圧延鋼板表面の密着性の良い表面スケールは、冷却
中、圧延鋼板表面から剥離し難いため、圧延鋼板表面の
熱伝達係数を低下させ、逆に密着性の悪い表面スケール
は、冷却中、圧延鋼板表面から剥離し易いため、圧延鋼
板表面の熱伝達係数を向上させ、このため圧延鋼板の幅
方向に沿って表面スケールの性状が異なると、この表面
スケールの性状の相違に従った冷却不均一が発生するこ
とになり、冷却後圧延鋼板に歪を発生させる。

本発明は、上記した従来例における問題点を解消すべ
く創案されたもので、前記した熱間圧延処理されたばか
りの圧延鋼板表面に生成される表面スケールの性状と圧
延鋼板に対する冷却水の冷却作用との関係を利用して圧
延鋼板に対する良好な制御冷却を達成することをその技
術的課題とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

以下、本発明を、本発明の一実施例を示す図面を参照
しながら説明する。

本発明の手段は、 熱間圧延機から排出された圧延鋼板Ｈを、この圧延鋼板
Ｈの板幅方向に沿った冷却水の吐出水量密度分布を調整
して制御冷却する冷却装置１における吐出水量密度分布
設定方法に関するものであること、 この冷却装置１の冷却水吐出水量密度分布を、圧延鋼板
Ｈの表面スケールの密着性および生成量を正対応させ
る、圧延機の圧延ロール５の軸方向に沿った表面粗度分
布にほぼ正対応させて設定すること、 にある。

〔作用〕

前記したように、圧延鋼板Ｈ表面に生成された密着性
の良い表面スケールは、冷却中、圧延鋼板Ｈ表面から剥
離し難いため、圧延鋼Ｈ板表面の熱伝達係数を低下さ
せ、逆に密着性の悪い表面スケールは、冷却中、剥離し
易いため、圧延鋼板Ｈ表面の熱伝達係数を向上させるの
であるが、多くの実験から、この圧延鋼板Ｈ表面に生成
される表面スケールの圧延鋼板Ｈ表面に対する密着性
は、圧延成形後の圧延鋼板Ｈ表面の粗度に正対応するこ
とが確認された。すなわち、圧延成形された圧延鋼板Ｈ
の表面粗度が大きければ、生成される表面スケールの生
成量も大きいと共にその密着性も大きく、反対に圧延成
形された圧延鋼板Ｈの表面粗度が小さければ、生成され
る表面スケールの生成量も小さいと共にその密着性も小
さいのである。

この圧延成形された圧延鋼板Ｈの表面粗度は、圧延鋼
板Ｈを圧延成形する圧延ロール５のロール表面粗度に正
確に対応して決定されることが確認されている。

そこで、圧延ロール５のロール表面粗度分布と冷却さ
れた圧延鋼板Ｈの幅方向温度分布との関係を対応させて
みると、ロール表面粗度分布曲線Ａと圧延鋼板Ｈの幅方
向温度分布曲線Ｔとは、第４図の（ａ）、（ｂ）に示す
ごとく、粗度の大きい部分に対応する圧延鋼板Ｈの中央
部の温度は高く、粗度の小さい部分に対応する圧延鋼板
Ｈの耳部の温度は低くなっている。

そこで、熱間圧延機の圧延ロール５の軸方向に沿った
ロール表面粗度分布を得、このロール表面粗度分布に正
対応させて圧延鋼板Ｈ表面に対する冷却水による板幅方
向に沿った冷却程度の分布を設定するのである。すなわ
ち、圧延ロール５のロール表面粗度の大きい中央部に対
応する圧延鋼板Ｈの中央部に対しては充分に冷却を施
し、反対に圧延ロール５のロール表面粗度の小さい両端
部に対応する圧延鋼板Ｈの両耳部に対しては冷却を制限
するのである。

このように、本発明方法は、冷却対象物である圧延鋼
板Ｈに発生した温度分布に従って、この圧延鋼板Ｈに対
する冷却を制御するのではなく、圧延鋼板Ｈに対する不
均一冷却の発生原因となる圧延ロール５表面粗度分布に
従って圧延鋼板Ｈに対する冷却を制御するので、圧延鋼
板Ｈに対する基本的な均一冷却を達成できることにな
る。また、圧延ロール５の初期表面粗度分布は、圧延ロ
ール５の表面構造そのものを測定することにより得るこ
とができるものであるので、直接または間接的に正確に
知ることができると共に、その変化も従来からの豊富な
データに基づいて正確に知ることができ、さらに圧延の
途中で実測することも可能であるので、圧延鋼板Ｈに対
する制御冷却をより正確に達成できることになる。

〔実施例〕

圧延ロール５の軸方向に沿ったロール表面粗度を直接
測定する手段としては、従来からある粗度計をオンライ
ンロールに組付ける手段とか、圧延ロール５の表面に光
を当てて、その反射光により表面粗度を間接的に測定す
る光学的手段とかの種々の手段が考えられ、何れの手段
も利用することができる。

圧延ロール５の表面粗度分布は、第２図に示すごと
く、第２図（ａ）のロール替え直後の粗度分布曲線A1、
第２図（ｂ）のロール替え後100本目（ロール替えして
から100本の圧延鋼板Ｈに対する圧延を行ったもの）の
粗度分布曲線A2、第２図（ｃ）のロール替え後200本目
の粗度分布曲線A3、第２図（ｄ）のロール替え後300本
目の粗度分布曲線A4と、その程度および分布が変化す
る。すなわち、圧延鋼板Ｈは、通常、成形、幅出し、仕
上げ圧延の３工程を経て成形されるものであるため、仮
に広幅材から圧延していくコフィンスケジュールに従っ
たとしても、また最近のロールチャンスフリー化圧延を
行ったとしても、圧延ロール５はその中央部5aより熱応
力によるヒートクラックとロール摩耗とにより、その表
面粗度が大きくなる。そして、圧延鋼板Ｈの圧延本数が
増加するに従って、この大きくなった表面粗度は次第に
端部5bへと広がり、その結果、表面粗度分布は圧延ロー
ル５の軸方向に沿って均一化する傾向となる。

このように、圧延ロール５の表面粗度の程度および分
布は、圧延本数の増加に従って増大および拡大変化する
ので、圧延鋼板Ｈに対する制御冷却は、圧延回数の増大
につれて、この圧延ロール５の表面粗度の程度および分
布に正対応させて、徐々に圧延鋼板Ｈの中央部に対する
冷却を強化すると共に、この冷却の強化される部分を圧
延鋼板Ｈの中央部から耳部側へと拡大させてゆく。

第１図は、圧延鋼板Ｈに対する幅方向の制御冷却が可
能であるように構成された冷却装置１の構成例を示すも
ので、この例では、冷却水を圧延鋼板Ｈ表面に噴出する
冷却ヘッダ２のノズル３を幅方向に沿って７分割し、こ
の７分割されたノズル３への冷却水の供給を流量調節弁
４で設定し、テーブルローラ６上を走行搬送される圧延
鋼板Ｈの冷却を、幅方向に７分割した区分別に設定でき
るようにしている。

第３図は、本発明方法を利用した圧延鋼板Ｈの幅方向
に沿った冷却水量決定のフロー例を示すもので、予め予
備ステップSyで、圧延ロール５の表面粗度の程度および
分布をオンライン測定または予測モデルで求めておき、
この予備ステップSyの条件に従って圧延ロール５の表面
粗度の程度および分布を決定するステップS1を行い、こ
のステップS1の設定条件に従って圧延鋼板Ｈ表面の粗度
程度および分布を予測設定するステップS2を行う。ステ
ップS2の設定値に従って圧延鋼板Ｈに対して上下方向か
ら噴射される冷却水の水量密度分布を決定するステップ
S3を行う。

このステップS3の決定条件により、圧延鋼板Ｈの幅方
向の熱伝達係数変化特性を予測決定するステップS4を行
い、このステップS4に従って冷却装置１における幅方向
冷却水量密度分布を決定する決定モデルをステップS5で
決定する。

なお、圧延鋼板Ｈの制御冷却のための幅方向に沿った
冷却水の水量密度分布は、基本的には圧延鋼板Ｈの表面
粗度程度および分布に従って決定されるのであるが、圧
延鋼板Ｈに対する冷却水による実際の冷却においては、
圧延鋼板Ｈ上面における冷却水の滞留とかその流れの形
態とかによる、圧延鋼板Ｈ表面の熱伝達係数分布とは別
の外的条件による要素による冷却力の不均一な分布があ
るが、これらの影響は極く小さなものであるが、無視し
得ない場合は、圧延操業途中で、冷却後の圧延鋼板Ｈの
温度分布の変化から、学習的に補正をすればより正確に
冷却制御を行うことができる。

なお、圧延ロール５の表面粗度分布の変化を、オンラ
インで継続して測定することが困難である場合には、予
測モデルを作成しておき、この予測モデルを利用するの
が便利である。

本発明方法を、板厚12mm〜32mm、板幅2200mm〜4500m
m、板長さ25400mm〜35000mmの合計200枚の圧延鋼板Ｈの
制御冷却に適用した。その結果、再矯正を必要とするも
のは24枚（12％）であり、従来の再矯正率18％に比べて
圧延鋼板Ｈに対する再矯正率を大幅に低減させることが
できた。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなごとく、本発明は、圧延鋼板
をより均一に冷却することができるので、制御冷却され
た圧延鋼板の再矯正率を大幅に低減させることができ、
これによって制御冷却を実施例しての圧延鋼板の生産性
を飛躍的に向上させることができ、また制御冷却モデル
の基本を圧延ロールの表面粗度の程度および分布から求
めるので、制御冷却モデルの基本を精度良くかつ簡単に
パターン化することができ、これるよって大きな冷却不
均一を発生することなく圧延鋼板の制御冷却を達成で
き、さらに既存の冷却装置をそのまま使用して実施する
ことができるので、本発明方法の実施のために新たな経
費がかかると言うことがない等多くの優れた効果を発揮
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法を実施するに適した冷却装置の構
成例を示す正面図である。 第２図は、圧延ロール表面の軸方向に沿った表面粗度の
程度と分布の特性を示す圧延回数別の粗度分布特性線図
を示すものである。 第３図は、本発明方法を実施するためのフロー例を示す
説明図である。 第４図は、圧延鋼板の幅方向に沿った表面粗度分布と、
冷却された圧延鋼板の幅方向に沿った温度分布との対応
特性例を示す線図である。 符号の説明 1;冷却装置、2;冷却ヘッダ、3;ノズル、4;流量調節弁、
5;圧延ロール、6;テーブルローラ、H;圧延鋼板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱間圧延機から排出された圧延鋼板（Ｈ）
   を、該圧延鋼板（Ｈ）の板幅方向に沿った冷却水の吐出
   水量密度分布を調整して制御冷却する冷却装置（１）に
   おいて、該冷却装置（１）の冷却水吐出水量密度分布
   を、前記圧延鋼板（Ｈ）の表面スケールの密着性および
   生成量を正対応で形成させる、前記圧延機の圧延ロール
   （５）の軸方向に沿った表面粗度分布にほぼ正対応させ
   て設定する圧延鋼板の冷却方法。