タンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法及びこれを用いた熱延鋼板の製造方法
【課題】超微細粒鋼を製造することが可能なタンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法、及び、これを用いた熱延鋼板の製造方法を提供する。
【解決手段】第Ｎスタンドから第Ｎ−ｍ＋１スタンドまでの圧下率を指定する工程と、該工程後に、第１スタンドから第Ｎ−ｍスタンドまでの各スタンドの圧下率を決定する工程と、を有するタンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法、及び、該方法で決定されたドラフトスケジュールに基づいて動作する熱間仕上圧延機列を用いて鋼板を圧延する工程を有する熱延鋼板の製造方法とする。
【解決手段】第Ｎスタンドから第Ｎ−ｍ＋１スタンドまでの圧下率を指定する工程と、該工程後に、第１スタンドから第Ｎ−ｍスタンドまでの各スタンドの圧下率を決定する工程と、を有するタンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法、及び、該方法で決定されたドラフトスケジュールに基づいて動作する熱間仕上圧延機列を用いて鋼板を圧延する工程を有する熱延鋼板の製造方法とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法及びこれを用いた熱延鋼板の製造方法に関する。本発明は、例えば、熱間圧延ラインのタンデム仕上圧延機を構成する各スタンドの出側板厚を決定するタンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法及びこれを用いた熱延鋼板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱間圧延ラインにおける仕上圧延機等、複数の圧延機（スタンド）を備えるタンデム圧延機によって被圧延材を圧延する際、各スタンドの動作は、最終スタンド出側における被圧延材の板厚や板幅等が目標の条件を満たすように決定される。この各スタンドの動作条件は、ドラフトスケジュール（パススケジュール）と呼ばれ、製品の品質や生産性等に大きな影響を与える。そのため、製品に応じて適切なドラフトスケジュールを決定することが求められている。
【０００３】
熱間圧延ラインにおけるタンデム仕上圧延機のドラフトスケジュールは、通常、最終製品に近い後段（被圧延材の移動方向下流側）のスタンドほど、ワークロール表面の肌荒れを低減して製品の表面性状を良好に保ち、また、ロールの弾性変形を抑制して製品の形状を良好にするために、圧延荷重が軽くなるように決定している。ここで、前段（被圧延材の移動方向上流側）スタンド及び後段スタンドの圧下率を同一に設定しても、板厚が薄い被圧延材を圧延する後段スタンドは、大きな圧延荷重が必要になるという圧延上の特性がある。そのため、通常のドラフトスケジュールでは、後段スタンドほど、圧下率が小さくなっている。
【０００４】
一方、自動車用や構造材用等として用いられる鋼材は、強度、加工性、靭性といった機械的特性に優れることが求められ、これらの機械的特性を総合的に高めるには、熱延鋼板の結晶粒を微細化することが有効である。また、結晶粒を微細化すれば、合金元素の添加量を削減しても優れた機械的性質を具備した高強度熱延鋼板を製造することが可能になる。
【０００５】
熱延鋼板の結晶粒の微細化方法としては、熱間仕上圧延の特に後段において、高圧下圧延（後段スタンドの圧下率を高めた仕上圧延）を行ってオーステナイト粒を微細化するとともに粒内に圧延歪を蓄積させ、仕上圧延直後に急冷することにより、得られるフェライト粒の微細化を図る方法が知られている。この方法で微細結晶粒を有する熱延鋼板（以下において、「微細粒鋼」という。）を製造するには、熱間圧延ラインにおけるタンデム仕上圧延機の後段スタンドの圧下率を、従来よりも高める必要があるため、従来とは異なるドラフトスケジュールを決定することが必要になる。
【０００６】
圧延機のドラフトスケジュール決定方法に関する技術は、これまでにいくつか開示されてきている。例えば特許文献１には、圧延の動作条件に関する複数の限界値について何れかのスタンドがその限界値を超えた場合は、そのスタンドの限界値に関する値をその限界値に至らないような値に修正すると共にそれ以外のスタンドでは基本圧延スケジュールの圧延条件に関するスタンド間のバランスを維持することを可能とする連続圧延機の圧延スケジュール決定方法が開示されている。また、特許文献２には、相前後するスタンド間でのロールギャップ差を演算し、各スタンドのロールギャップと出側板厚との関係に基づいてロールギャップ差と出側板厚との関係を表す感度行列を推定し、演算されたロールギャップ差のパターンを予めメモリに記憶された目標パターンに近づけるように、推定された感度行列を用いて出側板厚を繰り返し修正する連続圧延機のパススケジュール設定方法が開示されている。また、特許文献３には、ホットストリップミルにおける仕上スタンド等のロールギャップ及びロール速度を設定する圧延機のパススケジュールの設定方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２６５０５６４号公報
【特許文献２】特許第３２８８５４６号公報
【特許文献３】特開平３−９９７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１〜特許文献３に開示されている技術は、微細粒鋼の製造を目的とした技術ではない。それゆえ、これらの技術をそのまま適用しても、熱間仕上圧延の後段スタンドの圧下率を従来よりも高めたドラフトスケジュールを決定できない。そのため、これらの技術を適用しても微細粒鋼の製造が困難になりやすく、特に、超微細結晶粒（例えば、平均粒径が２μｍ以下の結晶粒をいう。以下において同じ。）を有する熱延鋼板（以下において、「超微細粒鋼」ということがある。）の製造が困難になるという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、超微細粒鋼を製造することが可能なタンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法、及び、これを用いた熱延鋼板の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするため、添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【００１１】
本発明の第１の態様は、Ｎ個（Ｎは４以上の整数）のスタンド（１、２、…、７）を備えるタンデム圧延機（１０）のドラフトスケジュールを決定する方法であって、第Ｎスタンド（７）から第Ｎ−ｍ＋１スタンド（ｍは２以上Ｎ−２以下の整数）（５）までの各後段スタンドの圧下率をそれぞれ指定する後段スタンド圧下率指定工程（Ｓ１）と、該後段スタンド圧下率指定工程後に、第１スタンド（１）から第Ｎ−ｍスタンド（４）までの各スタンドの圧下率を決定する前段スタンド条件決定工程（Ｓ３）と、を有することを特徴とする、タンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法である。
【００１２】
ここに、「第Ｎスタンド（７）」とは、タンデム圧延機（１０）の最終スタンド、すなわち、タンデム圧延機（１０）によって圧延される被圧延材（８）の移動方向の下流端に配置されたタンデム圧延機のスタンド（７）をいう。また、「第１スタンド（１）」とは、タンデム圧延機（１０）によって圧延される被圧延材（８）の移動方向の上流端に配置されたタンデム圧延機のスタンド（１）をいう。また、「圧下率」は、各スタンドにおいて「圧下率＝１−出側板厚／入側板厚」で定義され、タンデム圧延機の第１スタンド以外の場合、入側板厚は一つ上流の圧延スタンドの出側板厚である。
【００１３】
また、上記本発明の第１の態様において、さらに、後段スタンド圧下率指定工程で指定された圧下率と、第Ｎスタンドの出側板厚とに基づいて、第Ｎ−ｍスタンド（４）から第Ｎ−１スタンド（６）までの各スタンドの出側板厚を決定する出側板厚決定工程（Ｓ２）を有し、該出側板厚決定工程で決定された第Ｎ−ｍスタンドの出側板厚と、第１スタンド（１）の入側板厚とに基づき、前段スタンド条件決定工程（Ｓ３）で、第１スタンドから第Ｎ−ｍスタンドまでの各スタンドの圧下率、及び、第１スタンドから第Ｎ−ｍ−１スタンド（３）までの各スタンドの出側板厚がそれぞれ決定されることが好ましい。
【００１４】
また、上記本発明の第１の態様において、さらに、前段スタンド条件決定工程（Ｓ３）の後に、第Ｎスタンド（７）から第Ｎ−ｍ＋１スタンド（５）までの各後段スタンドの圧延荷重及び／又は圧延トルクが、各後段スタンドの仕様から決定される上限値を超えた場合に、圧延荷重及び圧延トルクが何れも上記上限値以下となる条件下で、後段スタンド圧下率指定工程（Ｓ１）で指定した圧下率からの偏差で表される評価値が最小となるように第１スタンド（１）から第Ｎ−１スタンド（６）までの各スタンドの出側板厚を修正する修正工程（Ｓ５）、を有することが好ましい。
【００１５】
本発明の第２の態様は、上記本発明の第１の態様にかかるタンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法によって決定されたドラフトスケジュールに基づいて動作する熱間仕上圧延機列（２０）を用いて鋼板（８）を圧延する工程を有することを特徴とする、熱延鋼板の製造方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の第１の態様では、後段スタンド（５、６、７）の圧下率を指定した後に、第１スタンド（１）から第Ｎ−ｍ（４）スタンドまでの各スタンドの圧下率が決定されるので、後段スタンド（５、６、７）の圧下率を従来よりも高く設定したドラフトスケジュール（超微細粒鋼の製造を想定したドラフトスケジュール）を容易に決定することができる。後段スタンド（５、６、７）の圧下率を従来よりも高く設定したドラフトスケジュールを熱間仕上圧延機列（２０）へと適用することにより、超微細粒鋼の製造が可能になるので、本発明の第１の態様によれば、超微細粒鋼を製造することが可能なタンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法を提供することができる。また、本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様にかかるタンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法によって決定されたドラフトスケジュールに基づいて動作する熱間仕上圧延機列（２０）を用いて鋼板（８）を圧延する工程を有している。そのため、本発明の第２の態様によれば、超微細粒鋼を製造することが可能な、熱延鋼板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明にかかるタンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法の形態例を示すフローチャートである。
【図２】本発明にかかるタンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法によってドラフトスケジュールが決定されるタンデム圧延機１０の形態例を示す図である。
【図３】本発明にかかるタンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法によってドラフトスケジュールが決定される仕上圧延機列２０を備えた熱延鋼板の製造ライン１００の形態例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明は以下に示す形態に限定されるものではない。
【００１９】
図１は、本発明にかかるタンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法（以下において、「本発明の決定方法」ということがある。）の形態例を示すフローチャートである。図１に示す本発明の決定方法は、後段スタンド圧下率指定工程（Ｓ１）と、出側板厚決定工程（Ｓ２）と、前段スタンド条件決定工程（Ｓ３）と、判断工程（Ｓ４）と、修正工程（Ｓ５）と、を有し、Ｓ１〜Ｓ５を経て、タンデム圧延機のドラフトスケジュールが決定される。
【００２０】
図２は、本発明の決定方法によってドラフトスケジュールが決定されるタンデム圧延機１０の形態例を示す図である。図２では、タンデム圧延機１０の形態を簡略化して示している。図２に示すように、タンデム圧延機１０は、第１スタンド１、第２スタンド２、…、及び、第７スタンド７の７つのスタンドを有しており、第１スタンド１から第７スタンド７までの７つのスタンドによって、被圧延材８（以下において、「鋼板８」ということがある。）を連続圧延可能なように構成されている。これら７つのスタンド１、２、…、７は、それぞれ、一対のワークロール及び一対のバックアップロールを備えており、これらの動作は制御装置によって制御されている。すなわち、例えば第１スタンド１は、一対のワークロール１ａ、１ａ、及び、一対のバックアップロール１ｂ、１ｂを備え、ワークロール１ａ、１ａ、及び、バックアップロール１ｂ、１ｂの動作は、制御装置１ｃによって制御されている。同様に、例えば第７スタンド７は、一対のワークロール７ａ、７ａ、及び、一対のバックアップロール７ｂ、７ｂを備え、ワークロール７ａ、７ａ、及び、バックアップロール７ｂ、７ｂの動作は、制御装置７ｃによって制御されている。以下、図１及び図２を参照しつつ、本発明の一実施形態であるＮ＝７及びｍ＝３の場合について、本発明の決定方法における各工程を具体的に説明する。
【００２１】
＜後段スタンド圧下率指定工程Ｓ１＞
後段スタンド圧下率指定工程Ｓ１（以下において、「Ｓ１」という。）は、第Ｎスタンドから第Ｎ−ｍ＋１スタンドまで（Ｎは４以上の整数、ｍは２以上Ｎ−２以下の整数）の各後段スタンドの圧下率をそれぞれ指定する工程である。すなわち、Ｎ＝７及びｍ＝３である場合、Ｓ１は、第７スタンド７から第５スタンド５までの後段の３スタンドの圧下率をそれぞれ指定する工程である。ｍ＝３である場合、後段の３スタンドの圧下率をそれぞれ指定できれば、Ｓ１の形態は特に限定されるものではない。ただし、超微細粒鋼を容易に製造可能な形態にする等の観点からは、後段の３スタンドによって鋼板８へと蓄積すべき累積歪みを考慮して、第５スタンド５、第６スタンド６、及び、第７スタンド７の圧下率を指定することが好ましい。具体的には、平均粒径が２μｍ以下である超微細粒鋼を製造する場合、最終３パスの圧下率の粒径に対する影響を評価した実験結果より、第５スタンド５から第７スタンド７までの後段３スタンドの圧下率は、後述する表１に示される値に設定することができる。
【００２２】
＜出側板厚決定工程Ｓ２＞
出側板厚決定工程Ｓ２（以下において、「Ｓ２」という。）は、上記Ｓ１で指定した圧下率と、第Ｎスタンドの出側板厚とに基づいて、第Ｎ−ｍスタンドから第Ｎ−１スタンドまでの各スタンドの出側板厚を決定する工程である。すなわち、Ｎ＝７及びｍ＝３である場合、Ｓ２は、上記Ｓ１で指定した圧下率と、製品のスペック等に基づいて決定される第７スタンド７の出側板厚とに基づいて、第４スタンド４から第６スタンド６までの各スタンドの出側板厚を決定する工程である。具体的には、第７スタンド７の出側板厚が２．０００ｍｍであり、且つ、後述する表１に記載されているように第７スタンド７の圧下率が０．３００である場合、第６スタンド６の出側板厚は２．８５７ｍｍと決定することができる。以下同様にして、第５スタンド５の出側板厚は４．０８２ｍｍと決定することができ、第４スタンド４の出側板厚は５．８３１ｍｍと決定することができる。
【００２３】
＜前段スタンド条件決定工程Ｓ３＞
前段スタンド条件決定工程Ｓ３（以下において、「Ｓ３」という。）は、上記Ｓ２で決定された第Ｎ−ｍスタンドの出側板厚と、第１スタンドの入側板厚とに基づいて、第１スタンドから第Ｎ−ｍスタンドまでの各スタンドの圧下率、及び、第１スタンドから第Ｎ−ｍ−１スタンドまでの各スタンドの出側板厚をそれぞれ決定する工程である。すなわち、Ｎ＝７及びｍ＝３である場合、Ｓ３は、上記Ｓ２で決定された第４スタンド４の出側板厚と、第１スタンド１の入側板厚とに基づいて、第１スタンド１から第４スタンド４までの各スタンドの圧下率、及び、第１スタンド１から第３スタンド３までの各スタンドの出側板厚をそれぞれ決定する工程である。第１スタンド１から第４スタンド４までの各スタンドの圧下率、及び、第１スタンド１から第３スタンド３までの各スタンドの出側板厚の決定方法は、特に限定されるものではなく、第１スタンド１の入側板厚及び第４スタンド４の出側板厚が特定された４スタンドのタンデム圧延とみなし、公知の方法によって、各スタンドの圧延荷重や圧延トルク等が上限値を超えないように決定することができる。第１スタンド１の入側板厚が３２ｍｍであり、且つ、板幅が１０００ｍｍである場合、第１スタンド１から第４スタンド４までの各スタンドの圧下率、及び、第１スタンド１から第３スタンド３までの各スタンドの出側板厚は、後述する表１に示される値に設定することができる。
【００２４】
上記Ｓ１〜Ｓ３によって決定した各スタンドの圧下率及び出側板厚［ｍｍ］、並びに、各スタンドの変形抵抗［ＭＰａ］、摩擦係数、圧延荷重［ＭＮ］、及び、圧延トルク［ｋＮ・ｍ］を表１に示す。また、本発明の決定方法とは異なる従来の方法によって決定した各スタンドの圧下率、出側板厚［ｍｍ］、変形抵抗［ＭＰａ］、摩擦係数、圧延荷重［ＭＮ］、及び、圧延トルク［ｋＮ・ｍ］を表２に示す。表１及び表２において、Ｆ１〜Ｆ７は、それぞれ、第１スタンド１〜第７スタンド７と対応している。なお、表１及び表２は、粗厚（第１スタンド１の入側板厚）が３２ｍｍ、板幅が１０００ｍｍの鋼板を被圧延材８とし、仕上厚（第７スタンド７の出側板厚）を２．０００ｍｍとする場合のデータである。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】
表１及び表２を比べるとわかるように、超微細粒鋼を製造する表１の場合、後段スタンドの圧下率が高いために、後段スタンドの圧延荷重、圧延トルクとも非常に大きくなり、各後段スタンドの仕様（装置上の上限値の他に、ワークロール表面の肌荒れ防止等の品質上の観点から決められる上限値も含む）から決定される上限値を超える場合が起こり得る。この場合には、以下の工程により各スタンドの出側板厚を修正することが好ましい。
【００２８】
＜判断工程Ｓ４＞
判断工程Ｓ４（以下において、「Ｓ４」という。）は、第Ｎスタンドから第Ｎ−ｍ＋１スタンドまでの各後段スタンドの圧延荷重及び／又は圧延トルクが、各後段スタンドの仕様から決定される上限値を超えたか否かを決定する工程である。すなわち、Ｎ＝７及びｍ＝３である場合、Ｓ４は、第７スタンド７から第５スタンド５までの各後段スタンドの圧延荷重及び／又は圧延トルクが、各後段スタンドの仕様から決定される上限値を超えたか否かを決定する工程である。Ｓ４で上限値を超えていないと判断された場合（否定判断がなされた場合）には、下記修正工程Ｓ５を経ることなく、上記Ｓ１〜Ｓ３によって決定されたドラフトスケジュールに基づいて、タンデム圧延機１０が駆動される。これに対し、Ｓ４で上限値を超えたと判断された場合（肯定判断がなされた場合）には、下記修正工程Ｓ５が行われる。
【００２９】
＜修正工程Ｓ５＞
修正工程Ｓ５（以下において、「Ｓ５」という。）は、上記Ｓ４で上限値を超えたと判断された場合に、第Ｎスタンドから第Ｎ−ｍ＋１スタンドまでの各後段スタンドの圧延荷重及び圧延トルクが何れもそれぞれの上限値以下になる条件の下で、上記Ｓ１で指定した圧下率からの偏差で表される評価値が最小となるように、第１スタンドから第Ｎ−１スタンドまでの各スタンドの出側板厚を修正する工程である。すなわち、Ｎ＝７及びｍ＝３である場合、Ｓ５は、上記Ｓ４で上限値を超えたと判断された場合に、第７スタンド７から第５スタンド５までの各後段スタンドの圧延荷重及び圧延トルクが何れもそれぞれの上限値以下になる条件の下で、上記Ｓ１で指定した圧下率からの偏差で表される評価値が最小となるように、第１スタンド１から第６スタンド６までの各スタンドの出側板厚を修正する工程である。第１スタンドから第Ｎ−１スタンドまでの出側板厚を修正することは、ドラフトスケジュールを修正することに相当するため、Ｓ５は、換言すると、上記Ｓ１〜Ｓ３によって決定されたドラフトスケジュールを修正する工程である。
Ｓ５で考慮される評価値は、例えば下記式（１）で表されるＥを用いることができる。
【００３０】
【数１】
上記式（１）において、ｒｉは出側板厚修正前の第ｉスタンドの圧下率、ｈｊは第ｊスタンドの出側板厚、Δｈｊは第ｊスタンドの出側板厚の修正量、ｒａｉｍ，ｉは上記Ｓ１で指定した後段スタンドの圧下率である。また、上記式（１）のかっこ内における第２項は、出側板厚がΔｈｊ修正されたときの圧下率の変化量である。
【００３１】
出側板厚修正前の第ｉスタンドの圧延荷重をＰｉ、第ｉスタンドの圧延荷重の上限値をＰｌ，ｉとするとき、各スタンドにおける圧延荷重の上限制約条件は、下記式（２）で表すことができる。また、出側板厚修正前の第ｉスタンドの圧延トルクをＧｉ、第ｉスタンドの圧延トルクの上限値をＧｌ，ｉとするとき、各スタンドにおける圧延トルクの上限制約条件は、下記式（３）で表すことができる。式（２）及び式（３）において、ｉ＝Ｎ−ｍ＋１〜Ｎである。
【００３２】
式（２）及び式（３）の制約条件下で、式（１）で表される評価値を最小にする出側板厚修正量Δｈｊ（ｊ＝１〜Ｎ−１）を求める問題は、２次計画問題であり、公知の方法によって出側板厚修正量Δｈｊを計算することができ、得られたΔｈｊだけ出側板厚を修正することにより、圧延荷重及び圧延トルクが上限値以下になる条件下で、後段スタンドの圧下率が上記Ｓ１で指定された値に近いドラフトスケジュールを得ることができる。
【００３３】
【数２】
上記式（２）において、左辺第２項は、出側板厚がΔｈｊ修正されたときの圧延荷重の変化量である。
【００３４】
【数３】
上記式（３）において、左辺第２項は、出側板厚がΔｈｊ修正されたときの圧延トルクの変化量である。
【００３５】
上記Ｓ１〜Ｓ５によってタンデム圧延機１０のドラフトスケジュールを決定する本発明の決定方法では、後段スタンド５、６、７の圧下率を指定した後に、残りのスタンド１、２、３、４の圧下率を決定する。そのため、最終スタンドを含めた後段の複数スタンドの圧下率を従来よりも高く設定したドラフトスケジュールを容易に決定することができる。最終スタンドを含めた後段の複数スタンドの圧下率を従来よりも高めることにより、超微細粒鋼の製造が可能になるので、本発明によれば、超微細粒鋼を製造することが可能な、タンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法を提供することができる。
【００３６】
また、Ｓ１とＳ３との間にＳ２を有する形態とすることにより、第Ｎ−ｍスタンドから第Ｎ−１スタンドまでの各スタンドの出側板厚が決定され、鋼板の粒径に影響を与える後段スタンドの圧下率をＳ１にて指定した値に一致させることが可能になる。また、ドラフトスケジュール決定の主たる目的である第１スタンドから第Ｎ−１スタンドまでの各スタンドの出側板厚の決定を、第１スタンドから第Ｎ−ｍ−１スタンドまでの各スタンドの出側板厚の決定であるＳ３に縮小して考えることができ、Ｓ３には公知の方法が適用できる。したがって、本発明の決定方法は、Ｓ１とＳ３との間にＳ２を有する形態とし、且つ、上記態様のＳ３を有することが好ましい。
【００３７】
本発明の決定方法に関する上記説明では、Ｓ１〜Ｓ３の後に、Ｓ４及びＳ５を有する形態を例示したが、本発明の決定方法は当該形態に限定されるものではなく、Ｓ４及びＳ５を有しない形態とすることも可能である。ただし、後段スタンドの圧下率を高めたドラフトスケジュールを作成した場合であっても、後段スタンドの圧延荷重及び圧延トルクが上限値を超えないようにドラフトスケジュールを修正することにより、タンデム圧延機の破損を抑制し、かつ、ワークロール表面の肌荒れを防止しながら超微細粒鋼を製造しやすい形態にする等の観点からは、Ｓ１〜Ｓ３の後に、Ｓ４及びＳ５を有する形態とすることが好ましい。なお、Ｓ４及びＳ５を有する形態とする場合、タンデム圧延機を構成するすべてのスタンドに圧下率を設定し、各スタンドにおける加工発熱を導出しないと、各スタンドにおける被圧延材の温度を導出できない。そして、温度が導出されていなければ変形抵抗を導出できず、各スタンドに必要な負荷を導出できない。そのため、Ｓ４及びＳ５を有する形態とする場合、これらの工程は、Ｓ３の後に行われる。
【００３８】
図３は、本発明の決定方法によってドラフトスケジュールが決定される仕上圧延機列２０を備えた熱延鋼板の製造ライン１００の形態例を示す図である。図３では、熱延鋼板の製造ライン１００の一部のみを抽出し、仕上圧延機列２０に備えられる制御装置等の記載を省略している。図３に示すように、熱延鋼板の製造ライン１００は、粗圧延機３０ａ、３０ｂ、…、３０ｆを備える粗圧延機列３０と、仕上圧延機２０ａ、２０ｂ、…、２０ｇを備える仕上圧延機列２０と、冷却装置４０と、を有し、冷却装置４０は、仕上圧延機列２０の最終スタンド２０ｇで圧延された鋼板８を急冷可能なように（具体的には、最終スタンド２０ｇによる圧延終了から０．２秒以内に６００℃／ｓ以上の冷却速度で鋼板８を急冷可能なように）配置されている。仕上圧延機列２０は、第１スタンド２０ａから第７スタンド２０ｇまでの７つのスタンドを有しており、仕上圧延機列２０のドラフトスケジュールは、上記Ｓ１〜Ｓ５によって決定される。そのため、仕上圧延機列２０は、例えば、後段の３スタンド（第５スタンド２０ｅ、第６スタンド２０ｆ、及び、第７スタンド２０ｇ）の圧下率を、超微細粒鋼以外の鋼板を製造する際の圧下率よりも高めた形態で動作させることができ、これによって、鋼板８のオーステナイト粒を微細化するとともに粒内に圧延歪を蓄積させることが可能になる。そして、冷却装置４０は、仕上圧延機列２０の最終スタンド２０ｇで圧延された鋼板８を急冷可能なように配置されているので、熱延鋼板の製造ライン１００によれば、仕上圧延直後に鋼板８を急冷することにより、超微細粒鋼を製造することが可能になる。このように、熱延鋼板の製造ライン１００における仕上圧延機列２０のドラフトスケジュールを、本発明の決定方法によって決定することにより、超微細粒鋼を製造することが可能になる。
以上より、本発明によれば、超微細粒鋼を製造することが可能なタンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法、及び、超微細粒鋼を製造することが可能な熱延鋼板の製造方法を提供することができる。
【実施例】
【００３９】
鋼板を表１のドラフトスケジュールで圧延した場合と、表２のドラフトスケジュールで圧延した場合について、フェライト粒径を比較した。いずれの場合も、仕上圧延の０．２秒後に、鋼板を８３０℃から１０００℃／ｓの冷却速度で６８０℃まで冷却する急冷条件を適用した。本発明方法で決定した表１のドラフトスケジュールによって圧延した場合の平均粒径は２μｍ、従来方法で決定した表２のドラフトスケジュールの場合の平均粒径は２．８μｍであり、本発明によれば後段スタンドの圧下率を超微細粒鋼の製造条件に容易に合わせることができるため、超微細粒鋼を製造することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明のタンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法、及び、熱延鋼板の製造方法は、超微細結晶粒を有する熱延鋼板の製造に用いることができる。また、超微細結晶粒を有する熱延鋼板は、自動車用、家電用、機械構造用、建築用等の用途に使用される素材として用いることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１…第１スタンド
２…第２スタンド
３…第３スタンド
４…第４スタンド
５…第５スタンド
６…第６スタンド
７…第７スタンド
８…被圧延材（鋼板）
１０…タンデム圧延機
２０…仕上圧延機列
３０…粗圧延機列
４０…冷却装置
１００…熱延鋼板の製造ライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法及びこれを用いた熱延鋼板の製造方法に関する。本発明は、例えば、熱間圧延ラインのタンデム仕上圧延機を構成する各スタンドの出側板厚を決定するタンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法及びこれを用いた熱延鋼板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱間圧延ラインにおける仕上圧延機等、複数の圧延機（スタンド）を備えるタンデム圧延機によって被圧延材を圧延する際、各スタンドの動作は、最終スタンド出側における被圧延材の板厚や板幅等が目標の条件を満たすように決定される。この各スタンドの動作条件は、ドラフトスケジュール（パススケジュール）と呼ばれ、製品の品質や生産性等に大きな影響を与える。そのため、製品に応じて適切なドラフトスケジュールを決定することが求められている。
【０００３】
熱間圧延ラインにおけるタンデム仕上圧延機のドラフトスケジュールは、通常、最終製品に近い後段（被圧延材の移動方向下流側）のスタンドほど、ワークロール表面の肌荒れを低減して製品の表面性状を良好に保ち、また、ロールの弾性変形を抑制して製品の形状を良好にするために、圧延荷重が軽くなるように決定している。ここで、前段（被圧延材の移動方向上流側）スタンド及び後段スタンドの圧下率を同一に設定しても、板厚が薄い被圧延材を圧延する後段スタンドは、大きな圧延荷重が必要になるという圧延上の特性がある。そのため、通常のドラフトスケジュールでは、後段スタンドほど、圧下率が小さくなっている。
【０００４】
一方、自動車用や構造材用等として用いられる鋼材は、強度、加工性、靭性といった機械的特性に優れることが求められ、これらの機械的特性を総合的に高めるには、熱延鋼板の結晶粒を微細化することが有効である。また、結晶粒を微細化すれば、合金元素の添加量を削減しても優れた機械的性質を具備した高強度熱延鋼板を製造することが可能になる。
【０００５】
熱延鋼板の結晶粒の微細化方法としては、熱間仕上圧延の特に後段において、高圧下圧延（後段スタンドの圧下率を高めた仕上圧延）を行ってオーステナイト粒を微細化するとともに粒内に圧延歪を蓄積させ、仕上圧延直後に急冷することにより、得られるフェライト粒の微細化を図る方法が知られている。この方法で微細結晶粒を有する熱延鋼板（以下において、「微細粒鋼」という。）を製造するには、熱間圧延ラインにおけるタンデム仕上圧延機の後段スタンドの圧下率を、従来よりも高める必要があるため、従来とは異なるドラフトスケジュールを決定することが必要になる。
【０００６】
圧延機のドラフトスケジュール決定方法に関する技術は、これまでにいくつか開示されてきている。例えば特許文献１には、圧延の動作条件に関する複数の限界値について何れかのスタンドがその限界値を超えた場合は、そのスタンドの限界値に関する値をその限界値に至らないような値に修正すると共にそれ以外のスタンドでは基本圧延スケジュールの圧延条件に関するスタンド間のバランスを維持することを可能とする連続圧延機の圧延スケジュール決定方法が開示されている。また、特許文献２には、相前後するスタンド間でのロールギャップ差を演算し、各スタンドのロールギャップと出側板厚との関係に基づいてロールギャップ差と出側板厚との関係を表す感度行列を推定し、演算されたロールギャップ差のパターンを予めメモリに記憶された目標パターンに近づけるように、推定された感度行列を用いて出側板厚を繰り返し修正する連続圧延機のパススケジュール設定方法が開示されている。また、特許文献３には、ホットストリップミルにおける仕上スタンド等のロールギャップ及びロール速度を設定する圧延機のパススケジュールの設定方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２６５０５６４号公報
【特許文献２】特許第３２８８５４６号公報
【特許文献３】特開平３−９９７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１〜特許文献３に開示されている技術は、微細粒鋼の製造を目的とした技術ではない。それゆえ、これらの技術をそのまま適用しても、熱間仕上圧延の後段スタンドの圧下率を従来よりも高めたドラフトスケジュールを決定できない。そのため、これらの技術を適用しても微細粒鋼の製造が困難になりやすく、特に、超微細結晶粒（例えば、平均粒径が２μｍ以下の結晶粒をいう。以下において同じ。）を有する熱延鋼板（以下において、「超微細粒鋼」ということがある。）の製造が困難になるという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、超微細粒鋼を製造することが可能なタンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法、及び、これを用いた熱延鋼板の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするため、添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【００１１】
本発明の第１の態様は、Ｎ個（Ｎは４以上の整数）のスタンド（１、２、…、７）を備えるタンデム圧延機（１０）のドラフトスケジュールを決定する方法であって、第Ｎスタンド（７）から第Ｎ−ｍ＋１スタンド（ｍは２以上Ｎ−２以下の整数）（５）までの各後段スタンドの圧下率をそれぞれ指定する後段スタンド圧下率指定工程（Ｓ１）と、該後段スタンド圧下率指定工程後に、第１スタンド（１）から第Ｎ−ｍスタンド（４）までの各スタンドの圧下率を決定する前段スタンド条件決定工程（Ｓ３）と、を有することを特徴とする、タンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法である。
【００１２】
ここに、「第Ｎスタンド（７）」とは、タンデム圧延機（１０）の最終スタンド、すなわち、タンデム圧延機（１０）によって圧延される被圧延材（８）の移動方向の下流端に配置されたタンデム圧延機のスタンド（７）をいう。また、「第１スタンド（１）」とは、タンデム圧延機（１０）によって圧延される被圧延材（８）の移動方向の上流端に配置されたタンデム圧延機のスタンド（１）をいう。また、「圧下率」は、各スタンドにおいて「圧下率＝１−出側板厚／入側板厚」で定義され、タンデム圧延機の第１スタンド以外の場合、入側板厚は一つ上流の圧延スタンドの出側板厚である。
【００１３】
また、上記本発明の第１の態様において、さらに、後段スタンド圧下率指定工程で指定された圧下率と、第Ｎスタンドの出側板厚とに基づいて、第Ｎ−ｍスタンド（４）から第Ｎ−１スタンド（６）までの各スタンドの出側板厚を決定する出側板厚決定工程（Ｓ２）を有し、該出側板厚決定工程で決定された第Ｎ−ｍスタンドの出側板厚と、第１スタンド（１）の入側板厚とに基づき、前段スタンド条件決定工程（Ｓ３）で、第１スタンドから第Ｎ−ｍスタンドまでの各スタンドの圧下率、及び、第１スタンドから第Ｎ−ｍ−１スタンド（３）までの各スタンドの出側板厚がそれぞれ決定されることが好ましい。
【００１４】
また、上記本発明の第１の態様において、さらに、前段スタンド条件決定工程（Ｓ３）の後に、第Ｎスタンド（７）から第Ｎ−ｍ＋１スタンド（５）までの各後段スタンドの圧延荷重及び／又は圧延トルクが、各後段スタンドの仕様から決定される上限値を超えた場合に、圧延荷重及び圧延トルクが何れも上記上限値以下となる条件下で、後段スタンド圧下率指定工程（Ｓ１）で指定した圧下率からの偏差で表される評価値が最小となるように第１スタンド（１）から第Ｎ−１スタンド（６）までの各スタンドの出側板厚を修正する修正工程（Ｓ５）、を有することが好ましい。
【００１５】
本発明の第２の態様は、上記本発明の第１の態様にかかるタンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法によって決定されたドラフトスケジュールに基づいて動作する熱間仕上圧延機列（２０）を用いて鋼板（８）を圧延する工程を有することを特徴とする、熱延鋼板の製造方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の第１の態様では、後段スタンド（５、６、７）の圧下率を指定した後に、第１スタンド（１）から第Ｎ−ｍ（４）スタンドまでの各スタンドの圧下率が決定されるので、後段スタンド（５、６、７）の圧下率を従来よりも高く設定したドラフトスケジュール（超微細粒鋼の製造を想定したドラフトスケジュール）を容易に決定することができる。後段スタンド（５、６、７）の圧下率を従来よりも高く設定したドラフトスケジュールを熱間仕上圧延機列（２０）へと適用することにより、超微細粒鋼の製造が可能になるので、本発明の第１の態様によれば、超微細粒鋼を製造することが可能なタンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法を提供することができる。また、本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様にかかるタンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法によって決定されたドラフトスケジュールに基づいて動作する熱間仕上圧延機列（２０）を用いて鋼板（８）を圧延する工程を有している。そのため、本発明の第２の態様によれば、超微細粒鋼を製造することが可能な、熱延鋼板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明にかかるタンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法の形態例を示すフローチャートである。
【図２】本発明にかかるタンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法によってドラフトスケジュールが決定されるタンデム圧延機１０の形態例を示す図である。
【図３】本発明にかかるタンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法によってドラフトスケジュールが決定される仕上圧延機列２０を備えた熱延鋼板の製造ライン１００の形態例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明は以下に示す形態に限定されるものではない。
【００１９】
図１は、本発明にかかるタンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法（以下において、「本発明の決定方法」ということがある。）の形態例を示すフローチャートである。図１に示す本発明の決定方法は、後段スタンド圧下率指定工程（Ｓ１）と、出側板厚決定工程（Ｓ２）と、前段スタンド条件決定工程（Ｓ３）と、判断工程（Ｓ４）と、修正工程（Ｓ５）と、を有し、Ｓ１〜Ｓ５を経て、タンデム圧延機のドラフトスケジュールが決定される。
【００２０】
図２は、本発明の決定方法によってドラフトスケジュールが決定されるタンデム圧延機１０の形態例を示す図である。図２では、タンデム圧延機１０の形態を簡略化して示している。図２に示すように、タンデム圧延機１０は、第１スタンド１、第２スタンド２、…、及び、第７スタンド７の７つのスタンドを有しており、第１スタンド１から第７スタンド７までの７つのスタンドによって、被圧延材８（以下において、「鋼板８」ということがある。）を連続圧延可能なように構成されている。これら７つのスタンド１、２、…、７は、それぞれ、一対のワークロール及び一対のバックアップロールを備えており、これらの動作は制御装置によって制御されている。すなわち、例えば第１スタンド１は、一対のワークロール１ａ、１ａ、及び、一対のバックアップロール１ｂ、１ｂを備え、ワークロール１ａ、１ａ、及び、バックアップロール１ｂ、１ｂの動作は、制御装置１ｃによって制御されている。同様に、例えば第７スタンド７は、一対のワークロール７ａ、７ａ、及び、一対のバックアップロール７ｂ、７ｂを備え、ワークロール７ａ、７ａ、及び、バックアップロール７ｂ、７ｂの動作は、制御装置７ｃによって制御されている。以下、図１及び図２を参照しつつ、本発明の一実施形態であるＮ＝７及びｍ＝３の場合について、本発明の決定方法における各工程を具体的に説明する。
【００２１】
＜後段スタンド圧下率指定工程Ｓ１＞
後段スタンド圧下率指定工程Ｓ１（以下において、「Ｓ１」という。）は、第Ｎスタンドから第Ｎ−ｍ＋１スタンドまで（Ｎは４以上の整数、ｍは２以上Ｎ−２以下の整数）の各後段スタンドの圧下率をそれぞれ指定する工程である。すなわち、Ｎ＝７及びｍ＝３である場合、Ｓ１は、第７スタンド７から第５スタンド５までの後段の３スタンドの圧下率をそれぞれ指定する工程である。ｍ＝３である場合、後段の３スタンドの圧下率をそれぞれ指定できれば、Ｓ１の形態は特に限定されるものではない。ただし、超微細粒鋼を容易に製造可能な形態にする等の観点からは、後段の３スタンドによって鋼板８へと蓄積すべき累積歪みを考慮して、第５スタンド５、第６スタンド６、及び、第７スタンド７の圧下率を指定することが好ましい。具体的には、平均粒径が２μｍ以下である超微細粒鋼を製造する場合、最終３パスの圧下率の粒径に対する影響を評価した実験結果より、第５スタンド５から第７スタンド７までの後段３スタンドの圧下率は、後述する表１に示される値に設定することができる。
【００２２】
＜出側板厚決定工程Ｓ２＞
出側板厚決定工程Ｓ２（以下において、「Ｓ２」という。）は、上記Ｓ１で指定した圧下率と、第Ｎスタンドの出側板厚とに基づいて、第Ｎ−ｍスタンドから第Ｎ−１スタンドまでの各スタンドの出側板厚を決定する工程である。すなわち、Ｎ＝７及びｍ＝３である場合、Ｓ２は、上記Ｓ１で指定した圧下率と、製品のスペック等に基づいて決定される第７スタンド７の出側板厚とに基づいて、第４スタンド４から第６スタンド６までの各スタンドの出側板厚を決定する工程である。具体的には、第７スタンド７の出側板厚が２．０００ｍｍであり、且つ、後述する表１に記載されているように第７スタンド７の圧下率が０．３００である場合、第６スタンド６の出側板厚は２．８５７ｍｍと決定することができる。以下同様にして、第５スタンド５の出側板厚は４．０８２ｍｍと決定することができ、第４スタンド４の出側板厚は５．８３１ｍｍと決定することができる。
【００２３】
＜前段スタンド条件決定工程Ｓ３＞
前段スタンド条件決定工程Ｓ３（以下において、「Ｓ３」という。）は、上記Ｓ２で決定された第Ｎ−ｍスタンドの出側板厚と、第１スタンドの入側板厚とに基づいて、第１スタンドから第Ｎ−ｍスタンドまでの各スタンドの圧下率、及び、第１スタンドから第Ｎ−ｍ−１スタンドまでの各スタンドの出側板厚をそれぞれ決定する工程である。すなわち、Ｎ＝７及びｍ＝３である場合、Ｓ３は、上記Ｓ２で決定された第４スタンド４の出側板厚と、第１スタンド１の入側板厚とに基づいて、第１スタンド１から第４スタンド４までの各スタンドの圧下率、及び、第１スタンド１から第３スタンド３までの各スタンドの出側板厚をそれぞれ決定する工程である。第１スタンド１から第４スタンド４までの各スタンドの圧下率、及び、第１スタンド１から第３スタンド３までの各スタンドの出側板厚の決定方法は、特に限定されるものではなく、第１スタンド１の入側板厚及び第４スタンド４の出側板厚が特定された４スタンドのタンデム圧延とみなし、公知の方法によって、各スタンドの圧延荷重や圧延トルク等が上限値を超えないように決定することができる。第１スタンド１の入側板厚が３２ｍｍであり、且つ、板幅が１０００ｍｍである場合、第１スタンド１から第４スタンド４までの各スタンドの圧下率、及び、第１スタンド１から第３スタンド３までの各スタンドの出側板厚は、後述する表１に示される値に設定することができる。
【００２４】
上記Ｓ１〜Ｓ３によって決定した各スタンドの圧下率及び出側板厚［ｍｍ］、並びに、各スタンドの変形抵抗［ＭＰａ］、摩擦係数、圧延荷重［ＭＮ］、及び、圧延トルク［ｋＮ・ｍ］を表１に示す。また、本発明の決定方法とは異なる従来の方法によって決定した各スタンドの圧下率、出側板厚［ｍｍ］、変形抵抗［ＭＰａ］、摩擦係数、圧延荷重［ＭＮ］、及び、圧延トルク［ｋＮ・ｍ］を表２に示す。表１及び表２において、Ｆ１〜Ｆ７は、それぞれ、第１スタンド１〜第７スタンド７と対応している。なお、表１及び表２は、粗厚（第１スタンド１の入側板厚）が３２ｍｍ、板幅が１０００ｍｍの鋼板を被圧延材８とし、仕上厚（第７スタンド７の出側板厚）を２．０００ｍｍとする場合のデータである。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】
表１及び表２を比べるとわかるように、超微細粒鋼を製造する表１の場合、後段スタンドの圧下率が高いために、後段スタンドの圧延荷重、圧延トルクとも非常に大きくなり、各後段スタンドの仕様（装置上の上限値の他に、ワークロール表面の肌荒れ防止等の品質上の観点から決められる上限値も含む）から決定される上限値を超える場合が起こり得る。この場合には、以下の工程により各スタンドの出側板厚を修正することが好ましい。
【００２８】
＜判断工程Ｓ４＞
判断工程Ｓ４（以下において、「Ｓ４」という。）は、第Ｎスタンドから第Ｎ−ｍ＋１スタンドまでの各後段スタンドの圧延荷重及び／又は圧延トルクが、各後段スタンドの仕様から決定される上限値を超えたか否かを決定する工程である。すなわち、Ｎ＝７及びｍ＝３である場合、Ｓ４は、第７スタンド７から第５スタンド５までの各後段スタンドの圧延荷重及び／又は圧延トルクが、各後段スタンドの仕様から決定される上限値を超えたか否かを決定する工程である。Ｓ４で上限値を超えていないと判断された場合（否定判断がなされた場合）には、下記修正工程Ｓ５を経ることなく、上記Ｓ１〜Ｓ３によって決定されたドラフトスケジュールに基づいて、タンデム圧延機１０が駆動される。これに対し、Ｓ４で上限値を超えたと判断された場合（肯定判断がなされた場合）には、下記修正工程Ｓ５が行われる。
【００２９】
＜修正工程Ｓ５＞
修正工程Ｓ５（以下において、「Ｓ５」という。）は、上記Ｓ４で上限値を超えたと判断された場合に、第Ｎスタンドから第Ｎ−ｍ＋１スタンドまでの各後段スタンドの圧延荷重及び圧延トルクが何れもそれぞれの上限値以下になる条件の下で、上記Ｓ１で指定した圧下率からの偏差で表される評価値が最小となるように、第１スタンドから第Ｎ−１スタンドまでの各スタンドの出側板厚を修正する工程である。すなわち、Ｎ＝７及びｍ＝３である場合、Ｓ５は、上記Ｓ４で上限値を超えたと判断された場合に、第７スタンド７から第５スタンド５までの各後段スタンドの圧延荷重及び圧延トルクが何れもそれぞれの上限値以下になる条件の下で、上記Ｓ１で指定した圧下率からの偏差で表される評価値が最小となるように、第１スタンド１から第６スタンド６までの各スタンドの出側板厚を修正する工程である。第１スタンドから第Ｎ−１スタンドまでの出側板厚を修正することは、ドラフトスケジュールを修正することに相当するため、Ｓ５は、換言すると、上記Ｓ１〜Ｓ３によって決定されたドラフトスケジュールを修正する工程である。
Ｓ５で考慮される評価値は、例えば下記式（１）で表されるＥを用いることができる。
【００３０】
【数１】
上記式（１）において、ｒｉは出側板厚修正前の第ｉスタンドの圧下率、ｈｊは第ｊスタンドの出側板厚、Δｈｊは第ｊスタンドの出側板厚の修正量、ｒａｉｍ，ｉは上記Ｓ１で指定した後段スタンドの圧下率である。また、上記式（１）のかっこ内における第２項は、出側板厚がΔｈｊ修正されたときの圧下率の変化量である。
【００３１】
出側板厚修正前の第ｉスタンドの圧延荷重をＰｉ、第ｉスタンドの圧延荷重の上限値をＰｌ，ｉとするとき、各スタンドにおける圧延荷重の上限制約条件は、下記式（２）で表すことができる。また、出側板厚修正前の第ｉスタンドの圧延トルクをＧｉ、第ｉスタンドの圧延トルクの上限値をＧｌ，ｉとするとき、各スタンドにおける圧延トルクの上限制約条件は、下記式（３）で表すことができる。式（２）及び式（３）において、ｉ＝Ｎ−ｍ＋１〜Ｎである。
【００３２】
式（２）及び式（３）の制約条件下で、式（１）で表される評価値を最小にする出側板厚修正量Δｈｊ（ｊ＝１〜Ｎ−１）を求める問題は、２次計画問題であり、公知の方法によって出側板厚修正量Δｈｊを計算することができ、得られたΔｈｊだけ出側板厚を修正することにより、圧延荷重及び圧延トルクが上限値以下になる条件下で、後段スタンドの圧下率が上記Ｓ１で指定された値に近いドラフトスケジュールを得ることができる。
【００３３】
【数２】
上記式（２）において、左辺第２項は、出側板厚がΔｈｊ修正されたときの圧延荷重の変化量である。
【００３４】
【数３】
上記式（３）において、左辺第２項は、出側板厚がΔｈｊ修正されたときの圧延トルクの変化量である。
【００３５】
上記Ｓ１〜Ｓ５によってタンデム圧延機１０のドラフトスケジュールを決定する本発明の決定方法では、後段スタンド５、６、７の圧下率を指定した後に、残りのスタンド１、２、３、４の圧下率を決定する。そのため、最終スタンドを含めた後段の複数スタンドの圧下率を従来よりも高く設定したドラフトスケジュールを容易に決定することができる。最終スタンドを含めた後段の複数スタンドの圧下率を従来よりも高めることにより、超微細粒鋼の製造が可能になるので、本発明によれば、超微細粒鋼を製造することが可能な、タンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法を提供することができる。
【００３６】
また、Ｓ１とＳ３との間にＳ２を有する形態とすることにより、第Ｎ−ｍスタンドから第Ｎ−１スタンドまでの各スタンドの出側板厚が決定され、鋼板の粒径に影響を与える後段スタンドの圧下率をＳ１にて指定した値に一致させることが可能になる。また、ドラフトスケジュール決定の主たる目的である第１スタンドから第Ｎ−１スタンドまでの各スタンドの出側板厚の決定を、第１スタンドから第Ｎ−ｍ−１スタンドまでの各スタンドの出側板厚の決定であるＳ３に縮小して考えることができ、Ｓ３には公知の方法が適用できる。したがって、本発明の決定方法は、Ｓ１とＳ３との間にＳ２を有する形態とし、且つ、上記態様のＳ３を有することが好ましい。
【００３７】
本発明の決定方法に関する上記説明では、Ｓ１〜Ｓ３の後に、Ｓ４及びＳ５を有する形態を例示したが、本発明の決定方法は当該形態に限定されるものではなく、Ｓ４及びＳ５を有しない形態とすることも可能である。ただし、後段スタンドの圧下率を高めたドラフトスケジュールを作成した場合であっても、後段スタンドの圧延荷重及び圧延トルクが上限値を超えないようにドラフトスケジュールを修正することにより、タンデム圧延機の破損を抑制し、かつ、ワークロール表面の肌荒れを防止しながら超微細粒鋼を製造しやすい形態にする等の観点からは、Ｓ１〜Ｓ３の後に、Ｓ４及びＳ５を有する形態とすることが好ましい。なお、Ｓ４及びＳ５を有する形態とする場合、タンデム圧延機を構成するすべてのスタンドに圧下率を設定し、各スタンドにおける加工発熱を導出しないと、各スタンドにおける被圧延材の温度を導出できない。そして、温度が導出されていなければ変形抵抗を導出できず、各スタンドに必要な負荷を導出できない。そのため、Ｓ４及びＳ５を有する形態とする場合、これらの工程は、Ｓ３の後に行われる。
【００３８】
図３は、本発明の決定方法によってドラフトスケジュールが決定される仕上圧延機列２０を備えた熱延鋼板の製造ライン１００の形態例を示す図である。図３では、熱延鋼板の製造ライン１００の一部のみを抽出し、仕上圧延機列２０に備えられる制御装置等の記載を省略している。図３に示すように、熱延鋼板の製造ライン１００は、粗圧延機３０ａ、３０ｂ、…、３０ｆを備える粗圧延機列３０と、仕上圧延機２０ａ、２０ｂ、…、２０ｇを備える仕上圧延機列２０と、冷却装置４０と、を有し、冷却装置４０は、仕上圧延機列２０の最終スタンド２０ｇで圧延された鋼板８を急冷可能なように（具体的には、最終スタンド２０ｇによる圧延終了から０．２秒以内に６００℃／ｓ以上の冷却速度で鋼板８を急冷可能なように）配置されている。仕上圧延機列２０は、第１スタンド２０ａから第７スタンド２０ｇまでの７つのスタンドを有しており、仕上圧延機列２０のドラフトスケジュールは、上記Ｓ１〜Ｓ５によって決定される。そのため、仕上圧延機列２０は、例えば、後段の３スタンド（第５スタンド２０ｅ、第６スタンド２０ｆ、及び、第７スタンド２０ｇ）の圧下率を、超微細粒鋼以外の鋼板を製造する際の圧下率よりも高めた形態で動作させることができ、これによって、鋼板８のオーステナイト粒を微細化するとともに粒内に圧延歪を蓄積させることが可能になる。そして、冷却装置４０は、仕上圧延機列２０の最終スタンド２０ｇで圧延された鋼板８を急冷可能なように配置されているので、熱延鋼板の製造ライン１００によれば、仕上圧延直後に鋼板８を急冷することにより、超微細粒鋼を製造することが可能になる。このように、熱延鋼板の製造ライン１００における仕上圧延機列２０のドラフトスケジュールを、本発明の決定方法によって決定することにより、超微細粒鋼を製造することが可能になる。
以上より、本発明によれば、超微細粒鋼を製造することが可能なタンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法、及び、超微細粒鋼を製造することが可能な熱延鋼板の製造方法を提供することができる。
【実施例】
【００３９】
鋼板を表１のドラフトスケジュールで圧延した場合と、表２のドラフトスケジュールで圧延した場合について、フェライト粒径を比較した。いずれの場合も、仕上圧延の０．２秒後に、鋼板を８３０℃から１０００℃／ｓの冷却速度で６８０℃まで冷却する急冷条件を適用した。本発明方法で決定した表１のドラフトスケジュールによって圧延した場合の平均粒径は２μｍ、従来方法で決定した表２のドラフトスケジュールの場合の平均粒径は２．８μｍであり、本発明によれば後段スタンドの圧下率を超微細粒鋼の製造条件に容易に合わせることができるため、超微細粒鋼を製造することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明のタンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法、及び、熱延鋼板の製造方法は、超微細結晶粒を有する熱延鋼板の製造に用いることができる。また、超微細結晶粒を有する熱延鋼板は、自動車用、家電用、機械構造用、建築用等の用途に使用される素材として用いることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１…第１スタンド
２…第２スタンド
３…第３スタンド
４…第４スタンド
５…第５スタンド
６…第６スタンド
７…第７スタンド
８…被圧延材（鋼板）
１０…タンデム圧延機
２０…仕上圧延機列
３０…粗圧延機列
４０…冷却装置
１００…熱延鋼板の製造ライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ個（Ｎは４以上の整数）のスタンドを備えるタンデム圧延機のドラフトスケジュールを決定する方法であって、
第Ｎスタンドから第Ｎ−ｍ＋１スタンド（ｍは２以上Ｎ−２以下の整数）までの各後段スタンドの圧下率をそれぞれ指定する後段スタンド圧下率指定工程と、
前記後段スタンド圧下率指定工程後に、第１スタンドから第Ｎ−ｍスタンドまでの各スタンドの圧下率を決定する前段スタンド条件決定工程と、
を有することを特徴とする、タンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法。
【請求項２】
さらに、前記後段スタンド圧下率指定工程で指定された前記圧下率と、前記第Ｎスタンドの出側板厚とに基づいて、前記第Ｎ−ｍスタンドから第Ｎ−１スタンドまでの各スタンドの出側板厚を決定する出側板厚決定工程を有し、
前記出側板厚決定工程で決定された前記第Ｎ−ｍスタンドの出側板厚と、第１スタンドの入側板厚とに基づき、前記前段スタンド条件決定工程で、第１スタンドから第Ｎ−ｍスタンドまでの各スタンドの圧下率、及び、第１スタンドから第Ｎ−ｍ−１スタンドまでの各スタンドの出側板厚がそれぞれ決定されることを特徴とする、請求項１に記載のタンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法。
【請求項３】
さらに、前記前段スタンド条件決定工程の後に、前記第Ｎスタンドから前記第Ｎ−ｍ＋１スタンドまでの各後段スタンドの圧延荷重及び／又は圧延トルクが、前記各後段スタンドの仕様から決定される上限値を超えた場合に、前記圧延荷重及び前記圧延トルクが何れも前記上限値以下となる条件下で、前記後段スタンド圧下率指定工程で指定した前記圧下率からの偏差で表される評価値が最小となるように前記第１スタンドから前記第Ｎ−１スタンドまでの各スタンドの出側板厚を修正する修正工程、
を有することを特徴とする、請求項２に記載のタンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のタンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法によって決定されたドラフトスケジュールに基づいて動作する熱間仕上圧延機列を用いて鋼板を圧延する工程を有することを特徴とする、熱延鋼板の製造方法。
【請求項１】
Ｎ個（Ｎは４以上の整数）のスタンドを備えるタンデム圧延機のドラフトスケジュールを決定する方法であって、
第Ｎスタンドから第Ｎ−ｍ＋１スタンド（ｍは２以上Ｎ−２以下の整数）までの各後段スタンドの圧下率をそれぞれ指定する後段スタンド圧下率指定工程と、
前記後段スタンド圧下率指定工程後に、第１スタンドから第Ｎ−ｍスタンドまでの各スタンドの圧下率を決定する前段スタンド条件決定工程と、
を有することを特徴とする、タンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法。
【請求項２】
さらに、前記後段スタンド圧下率指定工程で指定された前記圧下率と、前記第Ｎスタンドの出側板厚とに基づいて、前記第Ｎ−ｍスタンドから第Ｎ−１スタンドまでの各スタンドの出側板厚を決定する出側板厚決定工程を有し、
前記出側板厚決定工程で決定された前記第Ｎ−ｍスタンドの出側板厚と、第１スタンドの入側板厚とに基づき、前記前段スタンド条件決定工程で、第１スタンドから第Ｎ−ｍスタンドまでの各スタンドの圧下率、及び、第１スタンドから第Ｎ−ｍ−１スタンドまでの各スタンドの出側板厚がそれぞれ決定されることを特徴とする、請求項１に記載のタンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法。
【請求項３】
さらに、前記前段スタンド条件決定工程の後に、前記第Ｎスタンドから前記第Ｎ−ｍ＋１スタンドまでの各後段スタンドの圧延荷重及び／又は圧延トルクが、前記各後段スタンドの仕様から決定される上限値を超えた場合に、前記圧延荷重及び前記圧延トルクが何れも前記上限値以下となる条件下で、前記後段スタンド圧下率指定工程で指定した前記圧下率からの偏差で表される評価値が最小となるように前記第１スタンドから前記第Ｎ−１スタンドまでの各スタンドの出側板厚を修正する修正工程、
を有することを特徴とする、請求項２に記載のタンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のタンデム圧延機のドラフトスケジュール決定方法によって決定されたドラフトスケジュールに基づいて動作する熱間仕上圧延機列を用いて鋼板を圧延する工程を有することを特徴とする、熱延鋼板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２０６７７９（Ｐ２０１１−２０６７７９Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７４１８９（Ｐ２０１０−７４１８９）
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【Ｆターム（参考）】
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