JPS6199632A - 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、熱延鋼板を熱延後に冷却制御する熱延引板の
冷Ｆｎ　ｔｌｌ　１ＪＩＩ方法の改良に関する。 （従来の技術） 近時、１４製品の製造コスト低減指向を背景とし、低い
合金成分轡の鋼素拐を用い、熱間圧延のままの状態でよ
り高強度の網材を製造する手段として、熱延後の制御冷
却による変態徂Ｉ１強化伎術を）り用したものや、鋼材
の高靭性化と高強度化とを同時に達成する手段として、
制御圧延による詰品粒微細化技術を利用したものや、更
には、これら変態祖淘強化技術、結晶粒微慣化技術を組
合わせて利用したもの等の熱延鋼板の製造方法の開発が
進められている。このような場合の制御冷却方法や冷却
条件に関しては種々の技術が提案されている。 しかしながら、このような従来方法のほとんどの場合に
おいて、その冷舘条件の制御指標として、被冷即体であ
る熱延鋼板の表面温度を用いるのが−ａ的であり、この
ような方法による場合にｑ１次のような問題点を有して
いる。 （１）実確における鋼板温度の計測には、通常放射温度
計が用いられているが、このような放射温度計は元来測
定精度が不十分であることが知られており、とくに測定
環境によって影響を受は易く、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、従って当然のことながら、冷却
ゾーン内で１　　　　　の測温ができないため１１１ｆ
ｆ１位置が限定されること、及び表面温度を検出するた
め、得られる情報が必ずしも平均的に正確な情報となり
難いこと等の不具合点があり、このような方法による場
合得られる冷？、ＩＩ条件の制ｉＩａ精度には限界が生
じる。 （２）周知のように、羽のγ相からα相への変態に際し
ては’！ｆｆ！潜熱による発熱を伴ない、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、
例え同一冷却条件で冷却した場合でも変態特性の微妙な
差によつ過冷却となったり、あるいは冷却不足等を生じ
易く、材質のバラツキの増大あるいは形状平坦性の悪化
等の不利を生じ易い。変態特性の変動は冷却条件の違い
のみならず、上流工程の熱歪ｎＨによって復雑に変化す
ることが周知であり、一般にこのような変動は常時生じ
ている。 従って、従来の温度を制御指標とした冷却条件の制胛方
法の場合、前記の如き問題に対応できないことは明らか
であり、これらの問題を解決する上での最も有効な手段
は、鋼板の変態挙動をオンラインで直接検出し、この情
報に蟇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開昭５０−１０４７５４ある
いは特公昭５６−２４０１７が知られていう。 （弁明が解決しようとする問題点１ しかしながら前記提案は、いずれも冷却ゾーン上での変
態の生ず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るように冷却条件を制ｓｉる
ことを目的としｌζ方法であって、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とどまる
ものである。この原因は変態挙動の検出手段の不備によ
るもので、例えば特開昭５０−１０４７５４で提案され
ている検出装置はＴ→α変態発生の有無しか検出できな
いものであり、又特公昭５６−２４０１７の場合、変態
時の７Ｈ熱現象を温度計によって検出する間接的手段を
採用することによっている。 従って、鋼の変態挙動を充分に把１することができない
ため、冷却条件の制御ｊＩｌ精度の向上が図れず、材質
の均質性に問題があった。 （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、従来方法では達し難かった高精度のｔ４ｊｉＴ制御
１１識能を有し、特に材質の均質性を確保すると共に、
冷却による材質の作り分けを１テう上で好適な熱延鋼板
の冷加ｔＪＩ　ＤｒＪ方法を１！！！供することに１３
う　る　。 （問題点を解決するための手段］ 本発明は、熱延１ｉ！板を熱延後に冷却ｌｌ１ＩＩｉ［
ｌする熱シ」板の冷即制胛方法において、第１図にその
要旨を示す如く、予め、熱延周板のＲ柊的に所望する１
ｔｆＡ的性質を寿る上で必要な変態速度の目標値を定め
、変態率検出装置により冷却制御区間内での熱延周板の
γ／α変態率を検出すると共に、冷却開始からの経過時
間を測定して冷却段階における鋼板の変態速度を求め、
冷却段階の変態速度が前記百偉社と一致するよう冷却条
件をｉｌｌ即することによって上記目的を達成するもの
である。 又、前記変態速度を、γ／α変Ｂ率をＹ（％）、冷却開
始からのｔｔｌ過時開時間（ｓｅｃ）、鋼板の化学成分
によって定まる定数をＫ及びａ、変態速度に依存する値
を□としたとき、 Ｙ−ｅｘｐ［−［（Ｋ−ｔ）／ａ）　　］Ｘ１００の式
から、変態速度に依存する敏りを求め、次いで、求めた
ｎと実質的に変態完了とみなされるγ７′α変！Ｉ！率
とを用いて、前底により変態完了とみなされる時の経過
時間

【を求めて、該経過時間【により算出したものであ
る。 あるいは、前記変態速度を、変態の進行に要する時間に
置き換えたものである。 【作用１ 本発明は、既に、本出願人が特願昭５８−０６４１４７
で提案したγ／α変態率検出装置を用いて冷却中の鋼の
変Ｂ￥勤と材質との関係について鋭意研究を重ねた結果
、冷却中の鋼板のγ／α変態速度と冷却後の熱延鋼板の
礪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変態速度と園械
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。 第１表 第１表はＩＩＡ−Ｄの含有成分を示す表であり、第１表
中Ｃｅｑは、ｃｅｑ−ｃ＋Ｍｎ　／６＋Ｓｉ　／１０の
式により求めた数値である。 この第１表に示すＩＡ〜Ｄを用い、仕上圧延灘によって
仕上）８度８５０℃で仕上圧延後、各組の圧延長手方向
においてＡｊｌｉ！６〜７０％／ｓｅｃ　、　８ｍ３．
５〜２５％ｓｅｃ　、ＣＩ２．８〜１０．０％ｓｅｃ　
、　０ｍ２．４〜８％／　Ｓｅｅの範囲で変態速度を！
識的に変動せしめた冷却条件で３．２ｎ厚の熱延鋼板１
２を製造した。 これら第１表に示す各種の鋼について、冷却中に変！！
Ｉｉ率検出装置１ｆＡ１〜Ａ８により測定した変態開始
から完了までの平均変態速度と冷却後の熱延鋼板１２の
引張強さとの関係についての調査結果を第２図に、又比
較のために従来の冷却条件の制−因子である巻取温度と
冷？ｉＩｌ後の引張強さとの関係についての調査結果を
第３図に示す。 第２図と第３図との比較から、引張強さに対する相関度
は本発明法による変態速度を制御因子とした場合の方が
、従来法で用いられている巻取温度を制御因子とした場
合に比べて大きいことが明らかである。 本発明は以上のような結果をもとに、椛の！ｉ誠的性質
と直接的な関連を有する変Ｂ挙肋としての′ｔ！ｉ態速
度を制御因子とした冷却制御法が、冷却速度あるいは巻
取温度等の温度測定に預る冷却１ｉＩＩＦｌ法に比べて
より精密な材質制御を行ない得ることを知見し、本出願
人が先に特願昭５８−０６４１４７で提案した［Ｉ４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
Ｈ１中の変態速度を実、Ｎ１′る手段を組合わせること
により本発明を完成ツるに至ったものである。 従って、オニｌラインで定伊的に実測した冷却ゾーンで
の変態情報を用いて、熱延後の冷却条ｌ＋そ制ｉｉＩプ
ることにより、冷却条件の制御Ｉ精度を格段に向上せし
めることができる。この結果、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、特に、
材質の均質性を確保することができると共に、冷却によ
る材質の作り分けを精度よく行うことができる。 又、変態速度を、Ｙ−ｅｘｐ［−（＜Ｋ−ｔ　＞　、／
′ａ）　　］Ｘ１００の式を用いて求めることにより、
γ・′α変態率Ｙと、冷却開始からの経過時間ｔとから
、容易且つ簡単に変態速度を検出できるようになる。 更には、変態速度を、例えば［変態開始から完了までの
所定時間］若しくは「γ／′α変態率が２０％から８０
％まで進行するに要する時間」というような、変態の進
行に要する時間に置換することにより、その算出が容易
となり、変態速度を制御因子とする場合と同様の効果が
得られる。 【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づるっ第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１　　　　　熱延綱板１２を
冷却するため冷却水を例えばミスト、ジェット、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＠＠を示す。冷却水は給水ｇｉ置１６から供
給されバルブ制′ｎ器１８の指示に従って駆動する水量
調整バルブ２０によって水量を調整された後、注水装＠
１４によって熱延鋼１反１２に注水される。Ａ１〜Ａ８
は変態率検出装置を示し、該装［Ａ１〜八８上を通過す
る熱延鋼板１２のγ／α変Ｂ率を定量的に検出し、その
測定信号を、演ｌｌ装＠２２に伝送する。ｚ＜ルア１１
１１’ａｅ　１８　ｕ）＊１ｉＰｉｎＲ２２トＷｔ続す
レ、これからのｉ、ＩＩ　Ｉｎ信号によって作動してバ
ルブ２０の開度を調整づる。 なお、２４は熱延１１１２のランアウトテーブル上の搬
送速度を計３１する速度計、Ｂ１は仕上圧延温度を計測
する温度計、Ｂ２はランアウトテーブル上の中間温度を
計測する温度計、Ｂ３は巻取温度を計測する温度計、２
６は巻取鍬を示す。 変態率検出装置ＡＩ−・Ａ８は冷却中の熱延ｍｔｆｉ１
２のＴ、／α変Ｂ率をオンラインで迅速且つ定量的に計
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願昭５８−０６４１４７で既
に叩案している「ｍ材の変態噴及び平坦性のオンライン
検出装置」を用いた。 この変態哨オンライン演出装＠Ａ１〜Ａ８は、第５図に
示す如く、被測定材たる熱延綱板１２のいずれか一方の
側に配置せしめ、交流励ｍ装［５２によって交番磁束を
発生自在とした励磁コイル５３と、該励磁コイル５３と
同一側に且つ励磁コイル５３からの距離が２１．Ｂ２と
互いに異なる位置に配置せしめ、該励磁コイル５３によ
って泪互誘導されるようにした２個以上の検出コ・イル
５５１．５５２と、各検出コイル５５１．５５２におけ
る鎖交磁束量の違いによって生じる検出信号の違いから
鋼板１２の変態率を求める演１１Ｈ躍５７とを同えてな
る。なお、図中の符号５４１は励磁コイル５３にて発生
され、鋼板１２を通じて検出コイル５５＋に鎖交する磁
束、同じく５４２は検出コイル５５２に鎖交する磁束で
ある。 綱板１２が変態を開始していない状態、即ちγ単相の時
は、常石性状憇であるから、検出コイル５５１．５５２
に鎖交する磁束５４＋、５４ｚは励磁コイル５３からの
距離ｆ＋、Ｊ！ｚに応じた一定の強さにありそれぞれこ
れらに比例した誘起電圧が発生している状態（以下初期
状態）にある。 ｍ１１２にγ→α変煕が生じ、強Ｉ性のα相が析出する
と、α相は…化され、鋼板１２の眼界強さに変動が起こ
り、磁束５４１．５４ｚの強さが初期状態からずれるの
で、検出コイル５５＋、５５２の誘起電圧の変化として
それぞれから検出される。 このような検出コイル５５＋、５５ｚにおける検出１言
号５６１，５６２を演算装置１５７に伝送し、検出コイ
ル５５１と５５２との測定信号の大きざを相射的に対比
させ、演算装置５７により綱板１２の変態率を求めるも
のである。 次に制御方法の実施例を説明する。この実施例は、前出
第１図に示したように、熱延鋼板１２を熱延後に冷ｆｆ
ｌ　ＩＱ　ｉｌｌする熱延鋼板１２の冷部判御方法にお
いて、予め、熱延鋼板１２の最終的に所望する敗械的性
質を得る上で必要な変態速度の目標値を定め、変態率検
出装置、へ１〜Ａ８により、冷却ルリ御区間内での熱延
綱板１２のγ／ａ変！ｇ串を検出（ると共に、冷却開始
からの経過時間を測定して冷部段階における熱延鋼板１
２の変態速度を求め、冷却段階の変態速度が前記目標値
と一致するよう冷却条件を制御するようにしたものであ
る。 前記変態速度の目標値を定める際に、ランアウトテーブ
ル上の熱延鋼板１２の搬送速度から前記変態速度の目標
値を達成するための変態開始目標点及び変態終了目標点
を定め、この区間をｔｉｌｌｉｌｌ冷却区闇とし、演算
装置に入力しておく。変態速度の設定にあたっては、後
述プるように予め１４種毎に変態速度と態械的性質の関
係を把握しておき、それに基づいて行うのが望ましい。 変！！！を速度の検出は、次のようにして行う。先ず、
前記変態速度の目標値に応じた冷却水量、冷却時間笈び
冷部パターンで冷却を開始する。次いで変Ｂ率検出Ｆｊ
装置Ａ１〜八８によって実際の熱延鋼板１２のγ／′α
変態率を測定し、該γ／α変態率とその時の鋼板１２の
搬送速度等から得られる冷却開始からの経過時間とから
変態速度を算出する。 変態速度の算出にあたっては、冷却制御区間内における
変態率検出［の個数が多い程精密な測定か可能であるこ
とはあうまでもないが、少なくとも冷ｆｆｌ　１１　ｌ
ｉｔ　ｆＸ間内で１四所の測定値があれば、変態開始−
完了間の平均変態速度を予測することが可能である。 即ち、本発明者らの知見によると、ランアウト１−プル
上での変Ｒ率の進行状況は、Ｔ、７′α変態亭をＹ（％
）、冷却開始からの経過時間をｒｉｓｅＣ）とすると、
両者の関係は下記（１）式で表わすことができる。 Ｙ−ｅｘｐ［−（（Ｋ−ｔ）、−ａ）　　］Ｘ１００・
・・（１） （１）式中のＫ及びａの値は被測定鋼板の化学成分によ
って定まる定数であり、ｎは変態速度に依存する値であ
る。従って、変態率検出装置Ａ１〜Ａ８によるＹの測定
値、及び搬送速度から算出される経過時間（を（１）式
に代入し、ｎを求め、次いでこのｎの値を用いて実質的
に変態完了となされるＹの１１１（例えばＹ−９９，９
％）の時のｔの鴫、を算出することによって、変態開始
−完了間の平均変態速度を予測ｙることができる。以上
の演締手段を演ＩＩ装置２２で行なえるようにしておき
、変態率検出装置Ａ１〜Ａ８からの測定信号と搬送速度
計２４からの信号とによって、平均変態度を求めるもの
である。 変態速度の月ｕＡＭに冷却段階の変態速度が近似するよ
う行う冷却条件ｔ１１１Ｉｌは次のように行う。即ち、
前述の如くして求めた変態速度の実測値を、当初定めた
目標値と比較照合し、目標値よりも小さい場合にはその
偏差量に比例してバルブ制御器１８及び水！調整バルブ
２０を介し、冷却制御区間の冷却水量もしくは冷却時間
を増大し変態速度を上昇させ、又実測の変態速度が目標
値よりも大きい場合には、その１ｍ差量に比例してバル
ブ１ＩＩＩ御器１８及び水１１調整バルブ２０を介し冷
却水量もしくは冷却時間を減少し、変態速度を低下させ
、目標変態速度に近似するように冷却制御区間の冷却条
件を修正するものである。 これらの冷却条件の法止の方法は、当該熱延鋼板１２が
通板中に行なってもよく、又、次回熱延鋼板１２の冷却
条件の設定に際して反映せしめてもよい。 なお、不明Ｉｌ書で用いる変態速度の怠れは、例えば［
変態開始から完了までの所要時間」、あるいは「γ／′
α変態率が２０％から８０％まで進１テするに要する時
間Ｊというふうに変態の進行に要づる時間に置き換えて
制御する場合をも含む広い概念として捉えている。 次に本発明法によって製造した場合の熱延鋼帯の材質制
御効果について、従来法の＃造結果と対比させて以下に
示プ。 第１表に示すｍＡ〜Ｄを用い、仕上圧延温度が８５０℃
の条件で３．２ｓｉ厚に仕上圧延した後、変態速度をＩ
ｌｌ陣指標とする本発明法による冷却あ１１画と、巻取
温度を制御指標とする従来法による冷却ｈｌＨ１とによ
って、以下に述べるそれぞれの冷却制ｉ目標条件に従っ
て冷部１ｒｉ巻取った。第６図は、月（票引張強度、目
漂冷Ｗ条件、実績冷却条件、及びこれら冷却条件で冷却
したとき得られた引張特性を示す線図である。 なＪ３、冷胡制皿目憚条件はそれぞれの綱について第６
図に示づ三つの水準での目標引張強度が１６られるよう
に、本発明の場合は前記第２図の引張強度と変態速度の
関係図から必要な変態速ｒＸ目標値を、従来法の場合は
、同じく第３図の引張強度と巻取）温度の関係図から必
要な巻取１３ｆｔ目標値を定めた。 又、引張特性は、上記のようにして製造した熱延鋼帯に
ついて圧延長さ方向に均等に２０分割した位置で、ＪＩ
Ｓ５号引張試験片により調査した。 この引張特性の調査結果を、コイル内での引張強度の変
動量として、第７図に示す。 第７図の横軸にはコイル１２０点における引張強度の平
均＋１１（ＴＳＡＶ）をとり、縦軸にはコイル１２０点
における引張強度の最大値（ＴＳｉａｘ）からコイル１
２０点における引張強度の最小値（ＴＳｍｉｎ）を差し
引いた値をとっている。 、　　　　　　　Ｃ（７）　１″７図”ら明ら”な＝１
″修・従来法（′−する製造例の場合同一化学成分の鋼
でみると、目標引張強度が高くなるに従って材料内での
強度変動量が大きくなる傾向があり、又ＷＡ種間で比べ
るとＣ当世がｈい１Ｍ１季（♀材ね内の強喰変Ｑ社が大
きくなる傾向を示ずのに対し、本発明法による製造例で
は、いずれの場合に・ｂいても材料内の強度変動量が小
さく、均質性の高い熱延鋼帯の製造が可能であることが
わかる。 【発明の効果］ 以上説明した通り、本発明によれば、従来の巻取温度を
制御する冷却ＩＩＩ陣法に比べて穫めて高精度の材質制
御が可能であり、特に、 （１）同一化学成分の綱で均質性を損わずに高強度化が
図れる、 （２）従来法では均質化の困難であった高Ｃ当量の閘（
◆において均質性の優れた熱延鋼帯を製造することがで
きる、 （３）所望の強度の熱延鋼板を？１ｆｖよく作り分ける
ことができる、 等の優れた効果が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る熱延鋼板の冷却制御方法の要旨
を示ず流れ図、第２図は、変態開始から完了までの平均
変態速度と冷却後の熱延ｐＡ飯の引張強さとの関係を示
す線図、第３図は従来の冷却条件の制御因子である巻取
温度と冷却後の熱延鋼板の引張強さとの関係を示す線図
、第４図は、本発明に係る熱延鋼板の冷却制御方法の実
施例が適用された冷却ラインの概略を示すブロック線図
、第５因は本発明法の実施例で使用づるγ／α変態率検
出装置を示すブロック図、第６図は各種冷却条件とこの
条件で冷却したとき得られた引張特性とを示す線図、第
７図は第６図で示される冷却条件によって製造した熱延
銅帯について、従来法と本発明法との引張強度の変動量
を示すｌｌ！図である。 １０・・・仕上圧延謂、　　　　１２・・・熱延鋼板、
１４・・・注水装置、　　　　　１６・・・給水装置、
１８・・・バルブ制御器、 ２０・・・永世調整バルブ、　２２・・・演算装置、２
４・・・速度計、　　　　　２６・・・巻取磯、Ａ１〜
Ａ８・・・変Ｂ＝＄検出装置、 ８１〜Ｂ３・・・温度計。 代理人　　　高　　矢　　　論、　　　　松　　山　　
圭　　佑第１図 第２図 ’Ｆ　！Ｉ！Ｋ　ｍ　−％５１Ｓｆ？ノ’Ｐｊ”Ｊ　を
誼ａｉ　（’／＊／５ｅｃ）第３（Ｘｌ 誉取温眉（°Ｃ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱延鋼板を熱延後に冷却制御する熱延鋼板の冷却
   制御方法において、予め、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変態速度の目標値を定め、
   変態率検出装置により冷却制御区間内での熱延鋼板のγ
   ／α変態率を検出すると共に、冷却開始からの経過時間
   を測定して冷却段階における鋼板の変態速度を求め、冷
   却段階の変態速度が前記目標値と一致するよう冷却条件
   を制御することを特徴とする熱延鋼板の冷却制御方法。
2. （２）前記変態速度を、γ／α変態率をＹ（％）、冷却
   開始からの経過時間をｔ（ｓｅｃ）、鋼板の化学成分に
   よつて定まる定数をＫ及びａ、変態速度に依存する値を
   ｎとしたとき、 Ｙ＝ｅｘｐ［−｛（Ｋ−ｔ）／ａ｝＾ｎ］×１００の式
   から、変態速度に依存する値ｎを求め、次いで、求めた
   ｎと実質的に変態完了とみなされるγ／α変態率とを用
   いて、前式により変態完了とみなされる時の経過時間ｔ
   を求めて、該経過時間ｔにより算出した特許請求の範囲
   第１項記載の熱延鋼板の冷却制御方法。
3. （３）前記変態速度を、変態の進行に要する時間に置き
   換えた特許請求の範囲第１項記載の熱延鋼板の冷却制御
   方法。