JPH11319945A - 鋼板の製造方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱間圧延された高温鋼板をオンラインで加速
冷却して、高品質の製品を製造する際に、平坦度に優れ
且つ残留応力のない鋼板を製造できる。 【解決手段】 熱間圧延機４による圧延後の高温鋼板を
加速冷却伽装置５により加速冷却して、鋼板を製造する
方法において、加速冷却後の鋼板の条切り材に生じるキ
ャンバー量を予め求め、前記キャンバー量が０になるよ
うな変形を、形状矯正装置により加速冷却前に鋼板に加
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、鋼板の製造方法
および装置、特に、熱間圧延された高温鋼板をオンライ
ンで加速冷却して、高品質の製品を製造する際に、平坦
度に優れ且つ残留応力のない鋼板を製造することができ
る、鋼板の製造方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、高温鋼板の冷却と圧延とを組み合
わせた制御圧延やオンラインで鋼板を冷却する制御圧延
においては、製品の高品質化に伴って、高精度の温度制
御、特に、冷却停止温度制御が行われている。

【０００３】一般に、熱間圧延された高温鋼板には、圧
延直後の鋼板の温度分布や形状あるいは表面状態の相違
に起因して、冷却中に冷却むらが生じやすい。鋼板の冷
却むらは、更に、冷却装置の特性にも起因して発生しや
すい。

【０００４】鋼板に冷却むらが発生すると、冷却後に鋼
板の変形や、残留応力、材質のバラツキ等が発生する。
特に、熱間圧延された鋼板をオンラインで冷却する場合
には、鋼板の上面および下面に対する冷却が鋼板上下で
対称に行われにくいために、鋼板が変形して、通板障害
等の操業上のトラブルが発生する。しかも、このように
変形した鋼板は、後工程において、プレスや冷間矯正機
により矯正する必要があるので、コスト高となる。

【０００５】そこで、オンラインで均一に鋼板を冷却す
るために、以下の観点からいくつかの技術が提案されて
いる。鋼板の冷却装置において、冷却後の冷却水の水切
りを完全に行い、そして、鋼板表面から速やかに残水を
除去して、鋼板の均一冷却を図る技術として、以下のも
のが知られている。 （１）実開昭５３−３９５０８号公報、特開平７−９０
２３号公報、実開昭８−１２５６１１号公報および実開
昭５９−１６１０６２号公報には、水切りロールを設
け、水切りロール出側の板幅方向中央部に水噴射ノズル
を設け、この水噴射ノズルから鋼板両側端部および水切
りロールに向けて水を噴射して、水切りを行い、かくし
て、鋼板を均一冷却する。 （２）特開昭６０−２０６５１６号公報および実開平７
−３３４０６号公報には、鋼板の上下にゴムライニング
ロールを設け、このロールによって鋼板を押圧して水切
りを行い、かくして、鋼板を均一冷却する。

【０００６】しかし、上記（１）および（２）の技術に
よれば、幅広の厚鋼板の場合には、大量の冷却水を鋼板
の側端部に押しやり鋼板表面から排除することが困難で
ある。また、水切りロール、ゴムライニングロールによ
る漏水排除効果はある程度発揮されるが、鋼板に歪があ
る場合には、鋼板とこれらのロールとの隙間から冷却水
が流出する。

【０００７】特開昭６１−１５３２３５号公報、特開昭
６１−２６４１３７号公報、特開昭５９−１４４５１３
号公報および特開昭６３−１６８２１５号公報には、加
速冷却装置内で鋼板を冷却中に、鋼板の各部位での温度
履歴が鋼板上下面の対応する位置で、できるだけ同じに
なるように、鋼板を均一に冷却する技術が開示されてい
る。

【０００８】しかし、実際には、鋼板上面においては、
鋼板に衝突した冷却水の噴流による冷却に加えて、鋼板
の上面を流れる衝突後の滞留水による冷却水が存在す
る。一方、鋼板下面においては、鋼板に衝突した後の冷
却水は、重力によって直ちに鋼板から離脱するので、衝
突噴流のみによる冷却しか期待できない。従って、鋼板
の上下面を同じ方式で冷却する方法の場合には、上下対
称の冷却を行うことはできない。

【０００９】そこで、一般には、鋼板の下面に対する冷
却水の流速や流量を鋼板上面に対して大にしたり、また
は、鋼板下面の冷却長を鋼板上面の冷却長に比べて長く
したり、あるいは、鋼板下面側の冷却量と鋼板上面側の
冷却量とが同一になるように、例えば、鋼板上面側の冷
却量を調整することが必要とされていた。

【００１０】更に、鋼板の上下面に対する冷却量が同じ
であったとしても、鋼板長手方向の冷却分布は明らかに
相違する。即ち、鋼板上面側では、鋼板に衝突した冷却
水は、鋼板の表面上を流れるので、熱流速は、鋼板の長
手方向に一様であるのに対して、鋼板下面側では、衝突
した冷却水は、直ちに鋼板下面から離脱するために、鋼
板進行方向に向かって熱流速は降下する。

【００１１】鋼板下面の熱流速を上げるか、または、鋼
板上面の熱流速を下げる等の手段によって、鋼板上下面
の冷却量を同じにしても、局部的に見た場合に、鋼板長
手方向の位置によっては、常に、上下対称の冷却が行わ
れているとは言い難い。従って、鋼板の上面および下面
の温度履歴は同じにならず、その結果、このような温度
履歴の相違から、鋼板に残留歪や変形が生じることは避
けられず、上述した技術では、これらの点が解決されて
おらず、均一な冷却を行うことはできない。

【００１２】このように、鋼板を均一冷却することは、
実際には難しい。特に、鋼板の端部は温度低下しやすい
ので、この部分を含めて鋼板を均一に冷却することは至
難の業である。冷却後に、平坦な鋼板を得るためには、
歪の小さい状態の鋼板を冷却装置に送り込み、水切り性
を確保することと、冷却装置から送り出された鋼板を平
坦な形状に矯正することが不可欠である。そこで、以下
のような技術が知られている。

【００１３】特開昭５４−１２４８６４号公報には、熱
間圧延後の直後に設けられた第１ホットレベラーで矯正
後、この第１ホットレベラーの直後に設けられた冷却装
置で冷却を行い、更に、第２ホットレベラーで矯正し
て、平坦な鋼板を製造する技術が開示されている。以
下、従来技術１という。

【００１４】特開平３−１２８１２２号公報には、圧延
材を第１ローラレベラーにて矯正後、冷却装置により加
速冷却し、第２ローラレベラーにて再度矯正して、平坦
な鋼板を製造する技術が開示されている。以下、従来技
術２という。

【００１５】特開昭６１−２６２４２８号公報には、熱
間圧延あるいは熱間矯正後に加速冷却し、この後、オン
ラインで矯正する際に、板幅方向の温度差が１０℃以下
になった時点で矯正して、平坦な鋼板を製造する技術が
開示されている。以下、従来技術３という。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
技術１から３は、明らかに、加速冷却後の温度分布に応
じて、鋼板の形状、残留応力が変化するにもかかわら
ず、矯正装置には、何らの手段も講じられていないの
で、平坦度に優れ且つ残留応力のない鋼板を製造するこ
とは困難である。

【００１７】従って、この発明の目的は、圧延後の鋼板
の形状と、加速冷却および加速冷却前後における鋼板の
矯正とを互いに関連付けて制御することによって、熱間
圧延された高温鋼板をオンラインで加速冷却して、高品
質の製品を製造する際に、平坦度に優れ且つ残留応力の
ない鋼板を製造することができる、鋼板の製造方法を提
供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
熱間圧延後の高温鋼板を加速冷却して、鋼板を製造する
方法において、加速冷却後の鋼板の条切り材に生じるキ
ャンバー量を予め求め、前記キャンバー量が０になるよ
うな変形を、加速冷却前に鋼板に加え、かくして、平坦
度に優れ且つ残留応力のない鋼板を製造することに特徴
を有するものである。

【００１９】請求項２記載の発明は、熱間圧延後の鋼板
の条切り材に生じるキャンバー量と、加速冷却後の鋼板
の条切り材に生じるキャンバー量とを予め求め、これら
のキャンバー量の合計が０になるような変形を、加速冷
却前に鋼板に加えることに特徴を有するものである。

【００２０】請求項３記載の発明は、熱間圧延機と、前
記熱間圧延機により圧延された鋼板を加速冷却するため
の加速冷却装置とを備えた、鋼板の製造装置において、
前記加速冷却装置の鋼板入側および鋼板出側の少なくと
も一方に、鋼板の形状変化を矯正するための形状矯正装
置を設け、前記形状矯正装置は、鋼板の形状を耳波形状
または中伸び形状に矯正するものであることに特徴を有
するものである。

【００２１】本願発明者等は、平坦度に優れ且つ残留応
力のない高強度鋼板を製造するために、以下のような試
験を実施した。長さ１０ｍ、板厚２５ｍｍの平坦な鋼板
を加速冷却し、次いで、この平坦な鋼板を鋼板長手方向
に条切りして、幅３００ｍｍの条切り材を複数枚得た。
そして、一番外側の条切り材のキャンバー量と条切り前
の平坦鋼板の加速冷却後の温度差との関係を調べた。こ
の結果を、図２に示す 。

【００２２】ここで、温度差とは、加速冷却後の板中央
部と板端部との間の表面温度差（板中央部温度−板端部
温度）である。条切り材が外側にくの字に湾曲したとき
の条切り材のキャンバー量を図中（＋）で表し、逆に内
側くの字に湾曲したときのキャンバー量を図中（−）で
表した。キャンバー量は、くの字状に湾曲した条切り材
の両端を結ぶ直線と条切り材の曲がりの頂部との間の距
離で表した。これらの事項は、以下の説明において同じ
である。

【００２３】図２において、板端部温度が板中央部温度
より低い場合（図２横軸の＋側）には、条切り材は、外
側にくの字に湾曲し、一方、板端部の温度が板中央部温
度より高い場合（図２横軸の−側） には、条切り材
は、内側にくの字に湾曲し、これらの湾曲の程度は、温
度差が大きくなるほど大きくなることが分かる。

【００２４】また、図３に示すようなローラー式形状矯
正装置においては、ワークロール２のベンディング量を
調整することによって、条切り材のキャンバー量を制御
できる。即ち、ワークロール２のベンディング量は、楔
３の押し込み量によって調整することができる。例え
ば、中伸び形状の鋼板に対しては、楔３を押し込むこと
によって、ワークロール２が湾曲（上ワークロールが下
に凸になるように変形）して、板中央部が板端部に比べ
てより多く圧下される。この結果、鋼板が平坦に矯正さ
れるので、条切り材のキャンバー量を減少させることが
できる。

【００２５】図４に、形状矯正装置の楔押し込み量をパ
ラメーターとしたときの、温度差とキャンバー量との関
係を示す。なお、このときの条切り前の鋼板は、平坦材
である。

【００２６】図４から明らかなように、板端部温度が板
中央部温度より低い場合（図４横軸の＋側）には、楔の
押し込み量を多くするほどキャンバー量を小さくするこ
とができる。一方、板端部温度が板中央部温度より高い
場合（図４横軸の−側）には、楔の押し込み量を減らす
ほどキャンバー量を小さくできることが分かる。

【００２７】例えば、図４において、板端部の温度が板
中央部の温度より１５０℃低い場合を例にとると、キャ
ンバー量を０に近づけるには、楔の押し込み量を多くす
れば良いことが分かる。なお、図４において、温度差が
０の場合でも、楔を押し込む必要があるのは、形状矯正
装置のワークロール２に鋼板１からの反力が作用するた
めである。

【００２８】図５に、熱間圧延後、空冷で常温まで冷却
した場合の、即ち、熱間圧延後、加速冷却しない場合の
鋼板に生じた形状変化（耳波、中伸び）をパラメーター
としたときの、温度差とキャンバー量との関係を示す。

【００２９】なお、図５において、耳波とは、板端部が
板中央部に比べて余計に圧延されて伸び、板端部の平坦
度が不良となった状態をいい、中伸びとは、板中央部が
板端部に比べて余計に圧延されて伸び、板中央部の平坦
度が不良となった状態をいう。急峻度とは、下記式によ
って表されるもので、鋼板の形状変化の程度を示す指標
である。

【００３０】急峻度λ＝（ｈ／Ｌ）×１００[ ％] 但し、上式において、ｈ：波高さ Ｌ：波長 図５から明らかなように、熱間圧延後、加速冷却しない
場合の鋼板の形状変化量が大きくなるほど、それだけキ
ャンバー量が大きくなる。従って、熱間圧延後の鋼板に
形状変化ある場合には、熱間圧延後の鋼板の条切り材に
生じるキャンバー量と、加速冷却後の鋼板の条切り材に
生じるキャンバー量とを予め求め、これらのキャンバー
量の合計が０になるような変形が加速冷却前に鋼板に加
わるように、形状矯正装置のワークロール２のベンディ
ング量を調整する必要がある。

【００３１】例えば、図５において、板端部の温度が板
中央部の温度より１００℃低い場合を例にとると、平坦
材では、キャンバー量は、約１５ｍｍであるのに対し
て、耳波急峻度が２％の鋼板では、キャンバー量は、約
２０ｍｍである。従って、キャンバー量が増加した分、
形状矯正装置の楔の押し込み量を増やして、ワークロー
ル２のベンディング量を大きくする必要があることが分
かる。

【００３２】

【発明の実施の形態】次に、この発明の一実施態様を図
面を参照しながら説明する。図１は、この発明の一実施
態様を示す概略構成である。

【００３３】図１において、４は、熱間圧延機、５は、
加速冷却装置、そして、６は、加速冷却装置５の鋼板入
側のラインに設けられた形状矯正装置である。形状矯正
装置６は、図３に示したように、楔３の押し込み量を調
整することによって、ワークロール２のベンディング量
を調整できるもので ある。

【００３４】この発明によれば、以下のようにして、平
坦度に優れ且つ残留応力のない鋼板を製造することがで
きる。先ず、図４に示すような、形状矯正装置の楔押し
込み量をパラメーターとしたときの、温度差とキャンバ
ー量との関係を、種々の板厚、板幅の鋼板毎に予め求め
ておく。そして、加速冷却後の鋼板の板中央部温度と板
端部温度との温度差を測定し、測定した温度差と図４の
関係とに基づいて、キャンバー量が０になるように、形
状矯正装置６の楔３の押し込み量を調整する。

【００３５】例えば、温度差が１００℃でキャンバー量
が２５ｍｍであった場合には、形状矯正機の楔３を２０
ｍｍ押し込むことによって、キャンバー量をほぼ０にす
ることができる。

【００３６】このように、加速冷却後の鋼板の形状が、
例えば、耳波形状になる場合には、加速冷却前に予め矯
正機によって、鋼板形状が中伸び形状となるように矯正
する。これによって、平坦度に優れ且つ残留応力がない
鋼板を製造することができる。このような鋼板を条切り
して得られた条切り材も平坦度に優れ且つ残留応力がな
いものであることは勿論である。

【００３７】なお、熱間圧延後の鋼板の形状変化を加味
する場合には、図４の関係以外に、図５に示したよう
な、熱間圧延後、加速冷却しない場合の鋼板に生じた形
状変化（耳波、中伸び）をパラメーターとしたときの、
温度差とキャンバー量との関係を、種々の板厚、板幅の
鋼板毎に予め求めておく。そして、熱間圧延後の鋼板の
条切り材に生じるキャンバー量と、加速冷却後の鋼板の
条切り材に生じるキャンバー量とのキャンバー量の合計
が０になるような変形が加速冷却前に鋼板に加わるよう
に、形状矯正装置のワークロール２のベンディング量を
調整する。

【００３８】例えば、熱間圧延後の温度差が１００℃で
キャンバー量が２０ｍｍであった場合には、平坦材に比
べてキャンバー量が５ｍｍ多い。従って、この分、楔の
押し込み量を増加させれば、平坦度に優れ且つ残留応力
のない鋼板を製造することができる。

【００３９】以上は、形状矯正装置６を加速冷却装置５
の鋼板入側に設けたものであるが、図１に示すように、
加速冷却装置５の鋼板出側または両側に設けても良い。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、圧延後の鋼板の形状と、加速冷却および加速冷却前
後における鋼板の矯正とを互いに関連付けて制御するこ
とによって、熱間圧延された高温鋼板をオンラインで加
速冷却して、高品質の製品を製造する際に、平坦度に優
れ且つ残留応力のない鋼板を製造することができるとい
った有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の概略構成図である。

【図２】キャンバー量と温度差との関係を示すグラフで
ある。

【図３】形状矯正装置を示す正面図である。

【図４】形状矯正装置の楔押し込み量をパラメーターと
したときの、温度差とキャンバー量との関係を示すグラ
フである。

【図５】熱間圧延により鋼板に生じた形状変化パラメー
ターとしたときの、温度差とキャンバー量との関係を示
すグラフである。

【符号の説明】

１：鋼板 ２：ワークロール ３：楔 ４：熱間圧延機 ５：加速冷却装置 ６：形状矯正装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱間圧延後の高温鋼板を加速冷却して、
   鋼板を製造する方法において、 加速冷却後の鋼板の条切り材に生じるキャンバー量を予
   め求め、前記キャンバー量が０になるような変形を、加
   速冷却前に鋼板に加え、かくして、平坦度に優れ且つ残
   留応力のない鋼板を製造することを特徴とする、鋼板の
   製造方法。
2. 【請求項２】 熱間圧延後の鋼板の条切り材に生じるキ
   ャンバー量と、加速冷却後の鋼板の条切り材に生じるキ
   ャンバー量とを予め求め、これらのキャンバー量の合計
   が０になるような変形を、加速冷却前に鋼板に加えるこ
   とを特徴とする、請求項１記載の、鋼板の製造方法。
3. 【請求項３】 熱間圧延機と、前記熱間圧延機により圧
   延された鋼板を加速冷却するための加速冷却装置とを備
   えた、鋼板の製造装置において、 前記加速冷却装置の鋼板入側および鋼板出側の少なくと
   も一方に、鋼板の形状変化を矯正するための形状矯正装
   置を設け、前記形状矯正装置は、鋼板の形状を耳波形状
   または中伸び形状に矯正するものであることを特徴とす
   る、鋼板の製造装置。