タンデム圧延機の動作制御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動作制御方法、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】各スタンドの出側板厚を決定する出側板厚決定工程が、被圧延材の定常部を圧延するときの第１スタンドから第Ｎスタンドの出側板厚を決定する第１出側板厚決定工程（Ｓ１１）と、被圧延材の先端圧延部を圧延するときの第１スタンドから第Ｎスタンドの出側板厚を決定する第２出側板厚決定工程（Ｓ１２）とを含み、少なくとも被圧延材の最先端部が各スタンドに噛み込まれるまでは当該各スタンドの圧延潤滑剤を用いずに被圧延材を第２出側板厚決定工程で決定した出側板厚に圧延し、被圧延材の定常部は圧延潤滑剤を用いて第１出側板厚決定工程で決定した出側板厚に圧延する。但し第２出側板厚決定工程では、第１出側板厚決定工程よりも出側板厚が厚い。
【解決手段】各スタンドの出側板厚を決定する出側板厚決定工程が、被圧延材の定常部を圧延するときの第１スタンドから第Ｎスタンドの出側板厚を決定する第１出側板厚決定工程（Ｓ１１）と、被圧延材の先端圧延部を圧延するときの第１スタンドから第Ｎスタンドの出側板厚を決定する第２出側板厚決定工程（Ｓ１２）とを含み、少なくとも被圧延材の最先端部が各スタンドに噛み込まれるまでは当該各スタンドの圧延潤滑剤を用いずに被圧延材を第２出側板厚決定工程で決定した出側板厚に圧延し、被圧延材の定常部は圧延潤滑剤を用いて第１出側板厚決定工程で決定した出側板厚に圧延する。但し第２出側板厚決定工程では、第１出側板厚決定工程よりも出側板厚が厚い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンデム圧延機の動作制御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被圧延材の先端通板後に変更するタンデム圧延機の動作制御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つために、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。）を製造するためには、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。それゆえ、微細粒鋼を製造するためには、従来とは異なるドラフトスケジュールを決定し、タンデム仕上圧延機の動作を従来とは異なる形態で制御することが必要になる。特に、従来より高い圧下率となる後段スタンドの負荷（圧延荷重、圧延トルク等）を設備上限値以内に抑えるとともにワークロール表面の肌荒れも軽減するためには圧延潤滑剤の使用が有効である。しかし、圧延潤滑剤の使用によってワークロールと被圧延材間の摩擦係数が低下すると、被圧延材のワークロールへの噛み込み性が悪化するため、先端通板に関する圧延機の動作制御技術が重要になる。
【０００６】
圧延機の動作制御に関する技術は、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、複数のスタンドから構成される熱間仕上圧延機において、連設する各スタンドでの少なくとも１つのスタンドのワークロールのロールギャップを圧延板の板厚方向に拡げる拡幅を行う熱間仕上圧延方法であって、搬送される圧延板の先端部が、拡幅を行うスタンドのワークロールに到達すると、当該ワークロールのロールギャップの拡幅を開始する第一ステップと、該第一ステップで開始された拡幅を、予め設定されたロールギャップまで経時的かつ連続的に行うことで圧延板の先端部をテーパ状に圧延する第二ステップと、該第二ステップで予め設定されたロールギャップまで拡幅した後に、そのロールギャップを一定に保つことで圧延板の定常部を一定の板厚で圧延する第三ステップと、を有する熱間仕上圧延方法が開示されている。また、特許文献２には、圧延材の先端部がワークロールに噛み込んだ後に、ワークロールへの圧延潤滑油の塗布を開始し、圧延材の後端部の圧延が完了するまで潤滑圧延を行い、先行圧延材の圧延が終了してから後行圧延材がワークロールに噛み込むまでの間に、先行圧延材の圧延の際にワークロールに付着した圧延潤滑油を除去することを特徴とする熱間潤滑圧延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４２６６１８５号公報
【特許文献２】特開２００２−１７８０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示されている技術と特許文献２に開示されている熱間潤滑圧延方法とを組み合わせると、被圧延材の先端部の板厚を被圧延材の定常部の板厚よりも薄くした熱間潤滑圧延を行うことになる。しかしながら、かかる形態では、タンデム仕上圧延機の後段スタンドの圧下率を、従来よりも高めることが困難になり、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動作制御方法、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２以上の整数）のスタンド（１、２、…、７）及び第Ｎ−ｍ＋１スタンド（ｍは１以上Ｎ以下の整数）から第Ｎスタンドに圧延潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段（５ｄ、６ｄ、７ｄ）を備えるタンデム圧延機（１０）の動作を制御する方法であって、第１スタンド（１）から第Ｎスタンド（７）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（Ｓ１）を有し、該出側板厚決定工程は、被圧延材（８）の定常部を圧延するときの第１スタンドから第Ｎスタンドの出側板厚を決定する第１出側板厚決定工程（Ｓ１１）、及び、被圧延材の先端圧延部を圧延するときの第１スタンドから第Ｎスタンドの出側板厚を決定する第２出側板厚決定工程（Ｓ１２）、を含み、少なくとも被圧延材の最先端部が各スタンドに噛み込まれるまでは当該各スタンドの圧延潤滑剤を用いることなく被圧延材を第２出側板厚決定工程で決定した出側板厚に圧延するとともに、被圧延材の定常部は第Ｎ−ｍ＋１スタンドから第Ｎスタンドにおいて圧延潤滑剤を用いて第１出側板厚決定工程で決定した出側板厚に圧延し、第２出側板厚決定工程で決定された第Ｎ−ｍ＋１スタンドから第Ｎスタンドの出側板厚は、第１出側板厚決定工程で決定された同じスタンドの出側板厚よりも厚いことを特徴とする、タンデム圧延機の動作制御方法である。
【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、本発明において、「被圧延材（８）の先端圧延部」とは、圧延潤滑剤を用いずに圧延される被圧延材（８）の先端側部分をいう。また、本発明において、「被圧延材（８）の定常部」とは、圧延潤滑剤を用いて圧延される被圧延材（８）の部分をいう。また、「第２出側板厚決定工程で決定された第Ｎ−ｍ＋１スタンドから第Ｎスタンドの出側板厚は、第１出側板厚決定工程で決定された同じスタンドの出側板厚よりも厚い」とは、第Ｎ−ｍ＋１スタンドから第Ｎスタンドまでの各スタンドの出側板厚は、それぞれ、第２出側板厚決定工程で決定された出側板厚の方が第１出側板厚決定工程で決定された出側板厚よりも厚くなるように決定されることをいう。
【００１３】
また、上記本発明の第１の態様において、被圧延材（８）の先端圧延部を圧延するときの各スタンドの荷重が、被圧延材の定常部を圧延するときの同じスタンドの荷重と略等しくなるように、第２出側板厚決定工程（Ｓ１２）で第１スタンドから第Ｎスタンドの出側板厚が決定されることが好ましい。
【００１４】
ここに、「被圧延材（８）の先端圧延部を圧延するときの各スタンドの荷重が、被圧延材の定常部を圧延するときの同じスタンドの荷重と略等しくなる」とは、タンデム圧延機を構成する任意の一スタンドに着目した場合に、被圧延材の先端圧延部を圧延するときの圧延荷重が被圧延材の定常部を圧延するときの圧延荷重と略等しいことをいう。また、「略等しくなる」とは、完全に等しい場合のほか、ロールの撓み量の変化による被圧延材の形状変化を微小とみなすことができる１ＭＮの差は許容する概念である。
【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動作制御方法によって動作を制御され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、被圧延材（８）の定常部は圧延潤滑剤を用いて圧延を行う一方、被圧延材（８）の先端圧延部では圧延潤滑剤を用いないので、被圧延材（８）の最先端部の通板を安定化させることが可能になる。また、本発明の第１の態様では、タンデム圧延機（１０）における後段スタンド（５、６、７）の出側板厚が、被圧延材（８）の定常部を圧延するときよりも、被圧延材（８）の先端圧延部を圧延するときの方が厚くなるように決定されるので、圧延潤滑剤を用いない先端圧延部の圧延中においても、後段スタンド（５、６、７）の負荷（荷重、トルク等）が設備の上限値を超えたり、ワークロール表面の肌荒れが生じたりすることを防止することができる。また、本発明の第１の態様では、被圧延材（８）の定常部は圧延潤滑剤を用いて圧延するので、後段スタンド（５、６、７）の圧下率を従来よりも高めた仕上圧延を行っても、後段スタンド（５、６、７）の負荷制約（耐荷重制約、トルク制約等）内で、後段スタンドのワークロール表面の肌荒れを低減することが可能になり、被圧延材（８）の品質不良を抑制することが可能になる。したがって、本発明の第１の態様を、熱間仕上圧延機列（２０）へと適用することにより、超微細粒鋼を製造することが可能なタンデム圧延機の動作制御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動作制御方法によって動作を制御され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動作制御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動作制御方法によって動作が制御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動作制御方法によって動作が制御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。
【００１９】
図１は、本発明にかかるタンデム圧延機の動作制御方法（以下において、「本発明の動作制御方法」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に示す本発明の動作制御方法は、出側板厚決定工程（以下において「工程Ｓ１」ということがある。）を有し、該工程Ｓ１は、第１出側板厚決定工程（以下において「工程Ｓ１１」ということがある。）と第２出側板厚決定工程（以下において「工程Ｓ１２」ということがある。）とを含んでいる。すなわち、本発明の動作制御方法では、工程Ｓ１１及び工程Ｓ１２を有する工程Ｓ１を用いて、タンデム圧延機の動作を制御する。
【００２０】
図２は、本発明の動作制御方法によって動作が制御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。また、図２に示すように、タンデム圧延機１０において、第５スタンド５は潤滑剤供給手段５ｄ、５ｄを備え、第６スタンド６は潤滑剤供給手段６ｄ、６ｄを備え、第７スタンド７は潤滑剤供給手段７ｄ、７ｄを備えている。潤滑剤供給手段５ｄ、６ｄ、７ｄは、それぞれ、ワークロール５ａ、６ａ、７ａに向けて圧延潤滑剤（例えば、圧延潤滑油又は圧延潤滑油水溶液等）を噴射する装置であり、加圧された圧延潤滑剤を供給する配管とワークロールへ向けて圧延潤滑剤を噴射するノズルとを備えている。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、本発明の動作制御方法を具体的に説明する。
【００２１】
＜出側板厚決定工程Ｓ１＞
工程Ｓ１は、第１スタンドから第Ｎスタンドまで（Ｎは２以上の整数）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、工程Ｓ１は、第１スタンド１から第７スタンド７までの７スタンドの出側板厚をそれぞれ決定する工程である。本発明の動作制御方法において、工程Ｓ１は、後述する工程Ｓ１１及び工程Ｓ１２を有していれば、その形態は特に限定されるものではない。
【００２２】
＜第１出側板厚決定工程Ｓ１１＞
工程Ｓ１１は、被圧延材８の定常部を圧延するときの第１スタンドから第Ｎ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である場合、工程Ｓ１１は、被圧延材８の定常部を圧延するときの第１スタンド１から第７スタンド７の出側板厚ｈ１〜ｈ７を決定する工程である。本発明の動作制御方法において、被圧延材８の定常部とは、圧延潤滑剤を用いて圧延される被圧延材８の部分をいい、本来の製品のスペック（板厚、粒径）を得るための圧延条件で圧延される部分をいう。
【００２３】
本発明の動作制御方法において、工程Ｓ１１は、被圧延材８の定常部を圧延するときの第１スタンド１から第７スタンド７の出側板厚ｈ１〜ｈ７をそれぞれ決定する工程であれば、その形態は特に限定されるものではないが、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、特に後段の３スタンド（第５スタンド５、第６スタンド６、第７スタンド７）の出側板厚は、少なくとも当該３スタンドによって鋼板８へと蓄積すべき累積歪み及び各後段スタンド５、６、７の負荷制約（耐荷重制約、トルク制約等）を考慮して決定することが好ましい。
【００２４】
＜第２出側板厚決定工程Ｓ１２＞
工程Ｓ１２は、被圧延材８の先端圧延部を圧延するときの第Ｎ−ｍ＋１スタンド（ｍは１以上Ｎ以下の整数）から第Ｎスタンドの各後段スタンドの出側板厚が、被圧延材８の定常部を圧延するときの同じスタンドの出側板厚よりも厚くなるように、第１スタンドから第Ｎ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、工程Ｓ１２は、工程Ｓ１２で決定される第５スタンド５から第７スタンド７の各後段スタンドの出側板厚をそれぞれｈ５’、ｈ６’、ｈ７’とするとき、ｈ５’＞ｈ５、ｈ６’＞ｈ６、及び、ｈ７’＞ｈ７となるように、第１スタンド１から第７スタンド７までの各スタンドの出側板厚ｈ１’〜ｈ７’をそれぞれ決定する工程である。本発明の動作制御方法において、被圧延材８の先端圧延部とは、圧延潤滑剤を用いずに圧延される被圧延材８の先端側部分をいう。
【００２５】
本発明の動作制御方法において、工程Ｓ１２は、ｈ５’＞ｈ５、ｈ６’＞ｈ６、及び、ｈ７’＞ｈ７となるように、被圧延材８の先端圧延部を圧延するときの各スタンド１〜７の出側板厚を決定する工程であれば、その形態は特に限定されるものではなく、例えば、被圧延材８の先端圧延部を圧延するときの各スタンド１〜７の圧延荷重が、被圧延材８の定常部を圧延するときの同じスタンドの圧延荷重と略等しくなるように、各スタンド１〜７の出側板厚を決定する形態とすることが好ましい。かかる形態とすることにより、先端圧延部の出側板厚から定常部の出側板厚へ変更する際の各スタンド１〜７のワークロール１ａ、１ａ、…、７ａ、７ａの撓み量の変化を防止することが可能になるので、被圧延材８の形状を安定化させることが可能になる。
【００２６】
ここで、被圧延材８を圧延するタンデム圧延機１０の動作は、次のようになる。まず、第１スタンド１から第７スタンド７の出側板厚が工程Ｓ１２で決定した先端圧延部の出側板厚ｈ１’〜ｈ７’となるように制御装置１ｃ〜７ｃを動作させてタンデム圧延機１０をセットアップし、圧延を開始する。このときは、潤滑剤供給手段５ｄ、５ｄ、…、７ｄ、７ｄは圧延潤滑剤を供給しない。最先端部が噛み込まれた後の所定のタイミングで、潤滑剤供給手段５ｄ、５ｄ、…、７ｄ、７ｄは圧延潤滑剤の供給を開始するとともに、第１スタンド１から第７スタンド７の出側板厚が工程Ｓ１１で決定した定常部の出側板厚ｈ１〜ｈ７になるように制御装置１ｃ〜７ｃを作動させ、定常部の圧延に移行する。具体的な方法としては、例えば、圧延荷重と圧下位置の実績値から出側板厚を計算して、その出側板厚が目標板厚に一致するように圧下位置を操作するいわゆる絶対値ＡＧＣを各スタンドに適用し、その目標板厚をｈ１’〜ｈ７’からｈ１〜ｈ７に、それぞれ変更すればよい。
また、各後段スタンド５、６、７の圧延潤滑剤の供給を開始するタイミングとしては、該スタンドが被圧延材の最先端部を噛み込んだ後であれば任意のタイミングが可能であるが、例えば、各後段スタンド５、６、７において、最先端部が噛み込まれてから圧延潤滑剤の供給を開始するまでの時間を予め指定してもよいし、最終スタンドである第７スタンド７に最先端部が噛み込まれてから、すべての後段スタンド５、６、７の圧延潤滑剤の供給を開始するようにしてもよい。
【００２７】
上記工程Ｓ１１を含む工程Ｓ１によって決定した、被圧延材８の定常部を圧延するときの第１スタンド１から第７スタンド７の出側板厚［ｍｍ］の具体例を、各スタンドの圧下率、変形抵抗［ＭＰａ］、摩擦係数、荷重［ＭＮ］とともに表１に示す。表１は、定常部の板厚が２ｍｍとなるように圧延された、平均粒径が２μｍ以下である超微細粒鋼を製造することを目的として、第１スタンド１の入側板厚が３２ｍｍ、板幅が１２５０ｍｍである被圧延材８の定常部を圧延するときのタンデム圧延機１０のドラフトスケジュールであり、表１のＦ１〜Ｆ７は、それぞれ、第１スタンド１から第７スタンド７と対応している。
【００２８】
【表１】
【００２９】
また、上記工程Ｓ１２を含む工程Ｓ１によって決定した、被圧延材８の先端圧延部を圧延するときの第１スタンド１から第７スタンド７の出側板厚［ｍｍ］の具体例を、各スタンドの圧下率、変形抵抗［ＭＰａ］、摩擦係数、荷重［ＭＮ］とともに表２に示す。第１スタンド１から第４スタンド４の先端圧延部の圧延条件は、定常部の圧延条件と圧延荷重を含めて全く同じである。表２は、定常部の板厚が２ｍｍとなるように圧延された、平均粒径が２μｍ以下である超微細粒鋼を製造することを目的として、上記表１で示されるドラフトスケジュールの定常部の圧延を開始する前に、第１スタンド１の入側板厚が３２ｍｍ、板幅が１２５０ｍｍである被圧延材８の先端圧延部を圧延するときのタンデム圧延機１０のドラフトスケジュールであり、表２のＦ１〜Ｆ７は、それぞれ、第１スタンド１から第７スタンド７と対応している。
【００３０】
【表２】
【００３１】
表１に示すように、圧延潤滑剤を用いて被圧延材８の定常部を圧延すると、第５スタンド５から第７スタンド７の摩擦係数が０．１５になる。かかる条件下では、第５スタンド５から第７スタンド７の圧下率を高めても、第５スタンド５から第７スタンド７の荷重制約の範囲内で、被圧延材８を圧延することが可能になる。そこで、本発明の動作制御方法における工程Ｓ１１では、被圧延材８の定常部を圧延する際の第５スタンド５から第７スタンド７の出側板厚を、それぞれ、４．０８２ｍｍ、２．８５７ｍｍ、２．０００ｍｍに決定した。第５スタンド５から第７スタンド７の出側板厚をこのように決定すると、第５スタンド５、第６スタンド６、及び、第７スタンド７の圧下率をともに０．３００に設定することができ、高圧下圧延をすることができるので、超微細粒鋼を製造することが可能になる。
【００３２】
これに対し、表２に示すように、圧延潤滑剤を用いずに被圧延材８の先端圧延部を圧延すると、第５スタンド５から第７スタンド７の摩擦係数が０．４０になる。この条件下で、第５スタンド５から第７スタンド７の出側板厚を、被圧延材８の定常部を圧延する際の出側板厚（表１参照）と同等の出側板厚に設定すると、第５スタンド５から第７スタンド７の荷重制約をオーバーしてしまう。そこで、本発明の動作制御方法における工程Ｓ１２では、第５スタンド５から第７スタンド７の荷重制約をオーバーしないように、被圧延材８の先端圧延部を圧延する際の第５スタンド５から第７スタンド７の出側板厚を、それぞれ、４．６７０ｍｍ、３．７４６ｍｍ、２．９９７ｍｍに決定した。出側板厚をこのように決定することにより、各後段スタンド５、６、７の負荷制約内で、被圧延材８の先端圧延部を、圧延潤滑剤を用いずに圧延することが可能になる。
【００３３】
また、表１及び表２に示す動作条件（ドラフトスケジュール）では、被圧延材８の先端圧延部を圧延する際も、被圧延材８の定常部を圧延する際も、第１スタンド１から第４スタンド４までは圧延荷重を含めて全く同じ圧延条件とし、さらに、第５スタンド５の圧延荷重は１６．９９ＭＮで一定とし、第６スタンド６の圧延荷重は１６．６８ＭＮで一定とし、第７スタンド７の圧延荷重は１６．５８ＭＮで一定とした。このような条件でタンデム圧延機１０を動作させることにより、各スタンド１〜７における圧延荷重の変化を無くすことができるので、各スタンド１〜７のワークロールの撓み量の変化を無くして出側板厚変更中における被圧延材８の形状を安定化させることが可能になる。
【００３４】
上記工程Ｓ１によってタンデム圧延機１０の動作を制御する本発明の動作制御方法では、圧延潤滑剤を用いずに被圧延材８の先端圧延部を圧延するときの後段スタンド５、６、７の出側板厚が、圧延潤滑剤を用いて被圧延材８の定常部を圧延するときの後段スタンド５、６、７の出側板厚よりも厚くなるように、後段スタンド５、６、７の出側板厚を決定する。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に基づいて、先端圧延部を、圧延潤滑剤を用いることなく安定して通板することができる。また、定常部では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、タンデム圧延機の動作制御方法を提供することができる。
【００３５】
図３は、本発明の動作制御方法によって動作が制御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や潤滑剤供給手段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の動作は、上記工程Ｓ１１及び工程Ｓ１２を有する工程Ｓ１を経て制御される。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の動作を、本発明の動作制御方法によって制御することにより、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動作制御方法、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】
【００３６】
先端圧延部を表２のドラフトスケジュールで圧延潤滑剤を用いずに圧延し、第７スタンドに最先端部が噛み込まれてから１秒経過した後、第５スタンドから第７スタンドに圧延潤滑剤を使用しつつ表１のドラフトスケジュールで定常部を圧延し、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℃まで冷却したときの定常部のフェライト平均粒径は２μｍであり、超微細粒鋼を製造することができた（本発明例）。また、先端圧延部、定常部ともに、後段の第５スタンドから第７スタンドの圧延荷重が低く抑えられていたため、本発明例では、ワークロール表面の肌荒れによる鋼板の表面品質不良も生じなかった。
【００３７】
一方、比較例として、圧延潤滑剤を用いずに第５スタンドから第７スタンドの圧延荷重が表２と同等になるようにした、下記表３に示すドラフトスケジュールで圧延し、上記本発明例と同じ冷却条件を適用したときのフェライト平均粒径は２．６μｍであり、超微細粒鋼を製造することができなかった。以上より、本発明方法によれば、定常部では圧延潤滑剤を用いて後段スタンドで高圧下率の圧延を実施することで超微細粒鋼を製造することができ、かつ、圧延潤滑剤を用いると被圧延材の噛み込み性が悪化する最先端部を含んだ先端圧延部では圧下率を低減することによって、圧延潤滑剤を用いることなく圧延荷重の上限値オーバーやワークロール表面の肌荒れが生じない通板が可能になる。
【００３８】
【表３】
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明のタンデム圧延機の動作制御方法、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】
【００４０】
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
５ｄ…潤滑剤供給手段
６…第６スタンド
６ｄ…潤滑剤供給手段
７…第７スタンド
７ｄ…潤滑剤供給手段
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、タンデム圧延機の動作制御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被圧延材の先端通板後に変更するタンデム圧延機の動作制御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つために、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。）を製造するためには、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。それゆえ、微細粒鋼を製造するためには、従来とは異なるドラフトスケジュールを決定し、タンデム仕上圧延機の動作を従来とは異なる形態で制御することが必要になる。特に、従来より高い圧下率となる後段スタンドの負荷（圧延荷重、圧延トルク等）を設備上限値以内に抑えるとともにワークロール表面の肌荒れも軽減するためには圧延潤滑剤の使用が有効である。しかし、圧延潤滑剤の使用によってワークロールと被圧延材間の摩擦係数が低下すると、被圧延材のワークロールへの噛み込み性が悪化するため、先端通板に関する圧延機の動作制御技術が重要になる。
【０００６】
圧延機の動作制御に関する技術は、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、複数のスタンドから構成される熱間仕上圧延機において、連設する各スタンドでの少なくとも１つのスタンドのワークロールのロールギャップを圧延板の板厚方向に拡げる拡幅を行う熱間仕上圧延方法であって、搬送される圧延板の先端部が、拡幅を行うスタンドのワークロールに到達すると、当該ワークロールのロールギャップの拡幅を開始する第一ステップと、該第一ステップで開始された拡幅を、予め設定されたロールギャップまで経時的かつ連続的に行うことで圧延板の先端部をテーパ状に圧延する第二ステップと、該第二ステップで予め設定されたロールギャップまで拡幅した後に、そのロールギャップを一定に保つことで圧延板の定常部を一定の板厚で圧延する第三ステップと、を有する熱間仕上圧延方法が開示されている。また、特許文献２には、圧延材の先端部がワークロールに噛み込んだ後に、ワークロールへの圧延潤滑油の塗布を開始し、圧延材の後端部の圧延が完了するまで潤滑圧延を行い、先行圧延材の圧延が終了してから後行圧延材がワークロールに噛み込むまでの間に、先行圧延材の圧延の際にワークロールに付着した圧延潤滑油を除去することを特徴とする熱間潤滑圧延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４２６６１８５号公報
【特許文献２】特開２００２−１７８０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示されている技術と特許文献２に開示されている熱間潤滑圧延方法とを組み合わせると、被圧延材の先端部の板厚を被圧延材の定常部の板厚よりも薄くした熱間潤滑圧延を行うことになる。しかしながら、かかる形態では、タンデム仕上圧延機の後段スタンドの圧下率を、従来よりも高めることが困難になり、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動作制御方法、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２以上の整数）のスタンド（１、２、…、７）及び第Ｎ−ｍ＋１スタンド（ｍは１以上Ｎ以下の整数）から第Ｎスタンドに圧延潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段（５ｄ、６ｄ、７ｄ）を備えるタンデム圧延機（１０）の動作を制御する方法であって、第１スタンド（１）から第Ｎスタンド（７）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（Ｓ１）を有し、該出側板厚決定工程は、被圧延材（８）の定常部を圧延するときの第１スタンドから第Ｎスタンドの出側板厚を決定する第１出側板厚決定工程（Ｓ１１）、及び、被圧延材の先端圧延部を圧延するときの第１スタンドから第Ｎスタンドの出側板厚を決定する第２出側板厚決定工程（Ｓ１２）、を含み、少なくとも被圧延材の最先端部が各スタンドに噛み込まれるまでは当該各スタンドの圧延潤滑剤を用いることなく被圧延材を第２出側板厚決定工程で決定した出側板厚に圧延するとともに、被圧延材の定常部は第Ｎ−ｍ＋１スタンドから第Ｎスタンドにおいて圧延潤滑剤を用いて第１出側板厚決定工程で決定した出側板厚に圧延し、第２出側板厚決定工程で決定された第Ｎ−ｍ＋１スタンドから第Ｎスタンドの出側板厚は、第１出側板厚決定工程で決定された同じスタンドの出側板厚よりも厚いことを特徴とする、タンデム圧延機の動作制御方法である。
【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、本発明において、「被圧延材（８）の先端圧延部」とは、圧延潤滑剤を用いずに圧延される被圧延材（８）の先端側部分をいう。また、本発明において、「被圧延材（８）の定常部」とは、圧延潤滑剤を用いて圧延される被圧延材（８）の部分をいう。また、「第２出側板厚決定工程で決定された第Ｎ−ｍ＋１スタンドから第Ｎスタンドの出側板厚は、第１出側板厚決定工程で決定された同じスタンドの出側板厚よりも厚い」とは、第Ｎ−ｍ＋１スタンドから第Ｎスタンドまでの各スタンドの出側板厚は、それぞれ、第２出側板厚決定工程で決定された出側板厚の方が第１出側板厚決定工程で決定された出側板厚よりも厚くなるように決定されることをいう。
【００１３】
また、上記本発明の第１の態様において、被圧延材（８）の先端圧延部を圧延するときの各スタンドの荷重が、被圧延材の定常部を圧延するときの同じスタンドの荷重と略等しくなるように、第２出側板厚決定工程（Ｓ１２）で第１スタンドから第Ｎスタンドの出側板厚が決定されることが好ましい。
【００１４】
ここに、「被圧延材（８）の先端圧延部を圧延するときの各スタンドの荷重が、被圧延材の定常部を圧延するときの同じスタンドの荷重と略等しくなる」とは、タンデム圧延機を構成する任意の一スタンドに着目した場合に、被圧延材の先端圧延部を圧延するときの圧延荷重が被圧延材の定常部を圧延するときの圧延荷重と略等しいことをいう。また、「略等しくなる」とは、完全に等しい場合のほか、ロールの撓み量の変化による被圧延材の形状変化を微小とみなすことができる１ＭＮの差は許容する概念である。
【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動作制御方法によって動作を制御され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、被圧延材（８）の定常部は圧延潤滑剤を用いて圧延を行う一方、被圧延材（８）の先端圧延部では圧延潤滑剤を用いないので、被圧延材（８）の最先端部の通板を安定化させることが可能になる。また、本発明の第１の態様では、タンデム圧延機（１０）における後段スタンド（５、６、７）の出側板厚が、被圧延材（８）の定常部を圧延するときよりも、被圧延材（８）の先端圧延部を圧延するときの方が厚くなるように決定されるので、圧延潤滑剤を用いない先端圧延部の圧延中においても、後段スタンド（５、６、７）の負荷（荷重、トルク等）が設備の上限値を超えたり、ワークロール表面の肌荒れが生じたりすることを防止することができる。また、本発明の第１の態様では、被圧延材（８）の定常部は圧延潤滑剤を用いて圧延するので、後段スタンド（５、６、７）の圧下率を従来よりも高めた仕上圧延を行っても、後段スタンド（５、６、７）の負荷制約（耐荷重制約、トルク制約等）内で、後段スタンドのワークロール表面の肌荒れを低減することが可能になり、被圧延材（８）の品質不良を抑制することが可能になる。したがって、本発明の第１の態様を、熱間仕上圧延機列（２０）へと適用することにより、超微細粒鋼を製造することが可能なタンデム圧延機の動作制御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動作制御方法によって動作を制御され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動作制御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動作制御方法によって動作が制御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動作制御方法によって動作が制御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。
【００１９】
図１は、本発明にかかるタンデム圧延機の動作制御方法（以下において、「本発明の動作制御方法」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に示す本発明の動作制御方法は、出側板厚決定工程（以下において「工程Ｓ１」ということがある。）を有し、該工程Ｓ１は、第１出側板厚決定工程（以下において「工程Ｓ１１」ということがある。）と第２出側板厚決定工程（以下において「工程Ｓ１２」ということがある。）とを含んでいる。すなわち、本発明の動作制御方法では、工程Ｓ１１及び工程Ｓ１２を有する工程Ｓ１を用いて、タンデム圧延機の動作を制御する。
【００２０】
図２は、本発明の動作制御方法によって動作が制御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。また、図２に示すように、タンデム圧延機１０において、第５スタンド５は潤滑剤供給手段５ｄ、５ｄを備え、第６スタンド６は潤滑剤供給手段６ｄ、６ｄを備え、第７スタンド７は潤滑剤供給手段７ｄ、７ｄを備えている。潤滑剤供給手段５ｄ、６ｄ、７ｄは、それぞれ、ワークロール５ａ、６ａ、７ａに向けて圧延潤滑剤（例えば、圧延潤滑油又は圧延潤滑油水溶液等）を噴射する装置であり、加圧された圧延潤滑剤を供給する配管とワークロールへ向けて圧延潤滑剤を噴射するノズルとを備えている。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、本発明の動作制御方法を具体的に説明する。
【００２１】
＜出側板厚決定工程Ｓ１＞
工程Ｓ１は、第１スタンドから第Ｎスタンドまで（Ｎは２以上の整数）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、工程Ｓ１は、第１スタンド１から第７スタンド７までの７スタンドの出側板厚をそれぞれ決定する工程である。本発明の動作制御方法において、工程Ｓ１は、後述する工程Ｓ１１及び工程Ｓ１２を有していれば、その形態は特に限定されるものではない。
【００２２】
＜第１出側板厚決定工程Ｓ１１＞
工程Ｓ１１は、被圧延材８の定常部を圧延するときの第１スタンドから第Ｎ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である場合、工程Ｓ１１は、被圧延材８の定常部を圧延するときの第１スタンド１から第７スタンド７の出側板厚ｈ１〜ｈ７を決定する工程である。本発明の動作制御方法において、被圧延材８の定常部とは、圧延潤滑剤を用いて圧延される被圧延材８の部分をいい、本来の製品のスペック（板厚、粒径）を得るための圧延条件で圧延される部分をいう。
【００２３】
本発明の動作制御方法において、工程Ｓ１１は、被圧延材８の定常部を圧延するときの第１スタンド１から第７スタンド７の出側板厚ｈ１〜ｈ７をそれぞれ決定する工程であれば、その形態は特に限定されるものではないが、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、特に後段の３スタンド（第５スタンド５、第６スタンド６、第７スタンド７）の出側板厚は、少なくとも当該３スタンドによって鋼板８へと蓄積すべき累積歪み及び各後段スタンド５、６、７の負荷制約（耐荷重制約、トルク制約等）を考慮して決定することが好ましい。
【００２４】
＜第２出側板厚決定工程Ｓ１２＞
工程Ｓ１２は、被圧延材８の先端圧延部を圧延するときの第Ｎ−ｍ＋１スタンド（ｍは１以上Ｎ以下の整数）から第Ｎスタンドの各後段スタンドの出側板厚が、被圧延材８の定常部を圧延するときの同じスタンドの出側板厚よりも厚くなるように、第１スタンドから第Ｎ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、工程Ｓ１２は、工程Ｓ１２で決定される第５スタンド５から第７スタンド７の各後段スタンドの出側板厚をそれぞれｈ５’、ｈ６’、ｈ７’とするとき、ｈ５’＞ｈ５、ｈ６’＞ｈ６、及び、ｈ７’＞ｈ７となるように、第１スタンド１から第７スタンド７までの各スタンドの出側板厚ｈ１’〜ｈ７’をそれぞれ決定する工程である。本発明の動作制御方法において、被圧延材８の先端圧延部とは、圧延潤滑剤を用いずに圧延される被圧延材８の先端側部分をいう。
【００２５】
本発明の動作制御方法において、工程Ｓ１２は、ｈ５’＞ｈ５、ｈ６’＞ｈ６、及び、ｈ７’＞ｈ７となるように、被圧延材８の先端圧延部を圧延するときの各スタンド１〜７の出側板厚を決定する工程であれば、その形態は特に限定されるものではなく、例えば、被圧延材８の先端圧延部を圧延するときの各スタンド１〜７の圧延荷重が、被圧延材８の定常部を圧延するときの同じスタンドの圧延荷重と略等しくなるように、各スタンド１〜７の出側板厚を決定する形態とすることが好ましい。かかる形態とすることにより、先端圧延部の出側板厚から定常部の出側板厚へ変更する際の各スタンド１〜７のワークロール１ａ、１ａ、…、７ａ、７ａの撓み量の変化を防止することが可能になるので、被圧延材８の形状を安定化させることが可能になる。
【００２６】
ここで、被圧延材８を圧延するタンデム圧延機１０の動作は、次のようになる。まず、第１スタンド１から第７スタンド７の出側板厚が工程Ｓ１２で決定した先端圧延部の出側板厚ｈ１’〜ｈ７’となるように制御装置１ｃ〜７ｃを動作させてタンデム圧延機１０をセットアップし、圧延を開始する。このときは、潤滑剤供給手段５ｄ、５ｄ、…、７ｄ、７ｄは圧延潤滑剤を供給しない。最先端部が噛み込まれた後の所定のタイミングで、潤滑剤供給手段５ｄ、５ｄ、…、７ｄ、７ｄは圧延潤滑剤の供給を開始するとともに、第１スタンド１から第７スタンド７の出側板厚が工程Ｓ１１で決定した定常部の出側板厚ｈ１〜ｈ７になるように制御装置１ｃ〜７ｃを作動させ、定常部の圧延に移行する。具体的な方法としては、例えば、圧延荷重と圧下位置の実績値から出側板厚を計算して、その出側板厚が目標板厚に一致するように圧下位置を操作するいわゆる絶対値ＡＧＣを各スタンドに適用し、その目標板厚をｈ１’〜ｈ７’からｈ１〜ｈ７に、それぞれ変更すればよい。
また、各後段スタンド５、６、７の圧延潤滑剤の供給を開始するタイミングとしては、該スタンドが被圧延材の最先端部を噛み込んだ後であれば任意のタイミングが可能であるが、例えば、各後段スタンド５、６、７において、最先端部が噛み込まれてから圧延潤滑剤の供給を開始するまでの時間を予め指定してもよいし、最終スタンドである第７スタンド７に最先端部が噛み込まれてから、すべての後段スタンド５、６、７の圧延潤滑剤の供給を開始するようにしてもよい。
【００２７】
上記工程Ｓ１１を含む工程Ｓ１によって決定した、被圧延材８の定常部を圧延するときの第１スタンド１から第７スタンド７の出側板厚［ｍｍ］の具体例を、各スタンドの圧下率、変形抵抗［ＭＰａ］、摩擦係数、荷重［ＭＮ］とともに表１に示す。表１は、定常部の板厚が２ｍｍとなるように圧延された、平均粒径が２μｍ以下である超微細粒鋼を製造することを目的として、第１スタンド１の入側板厚が３２ｍｍ、板幅が１２５０ｍｍである被圧延材８の定常部を圧延するときのタンデム圧延機１０のドラフトスケジュールであり、表１のＦ１〜Ｆ７は、それぞれ、第１スタンド１から第７スタンド７と対応している。
【００２８】
【表１】
【００２９】
また、上記工程Ｓ１２を含む工程Ｓ１によって決定した、被圧延材８の先端圧延部を圧延するときの第１スタンド１から第７スタンド７の出側板厚［ｍｍ］の具体例を、各スタンドの圧下率、変形抵抗［ＭＰａ］、摩擦係数、荷重［ＭＮ］とともに表２に示す。第１スタンド１から第４スタンド４の先端圧延部の圧延条件は、定常部の圧延条件と圧延荷重を含めて全く同じである。表２は、定常部の板厚が２ｍｍとなるように圧延された、平均粒径が２μｍ以下である超微細粒鋼を製造することを目的として、上記表１で示されるドラフトスケジュールの定常部の圧延を開始する前に、第１スタンド１の入側板厚が３２ｍｍ、板幅が１２５０ｍｍである被圧延材８の先端圧延部を圧延するときのタンデム圧延機１０のドラフトスケジュールであり、表２のＦ１〜Ｆ７は、それぞれ、第１スタンド１から第７スタンド７と対応している。
【００３０】
【表２】
【００３１】
表１に示すように、圧延潤滑剤を用いて被圧延材８の定常部を圧延すると、第５スタンド５から第７スタンド７の摩擦係数が０．１５になる。かかる条件下では、第５スタンド５から第７スタンド７の圧下率を高めても、第５スタンド５から第７スタンド７の荷重制約の範囲内で、被圧延材８を圧延することが可能になる。そこで、本発明の動作制御方法における工程Ｓ１１では、被圧延材８の定常部を圧延する際の第５スタンド５から第７スタンド７の出側板厚を、それぞれ、４．０８２ｍｍ、２．８５７ｍｍ、２．０００ｍｍに決定した。第５スタンド５から第７スタンド７の出側板厚をこのように決定すると、第５スタンド５、第６スタンド６、及び、第７スタンド７の圧下率をともに０．３００に設定することができ、高圧下圧延をすることができるので、超微細粒鋼を製造することが可能になる。
【００３２】
これに対し、表２に示すように、圧延潤滑剤を用いずに被圧延材８の先端圧延部を圧延すると、第５スタンド５から第７スタンド７の摩擦係数が０．４０になる。この条件下で、第５スタンド５から第７スタンド７の出側板厚を、被圧延材８の定常部を圧延する際の出側板厚（表１参照）と同等の出側板厚に設定すると、第５スタンド５から第７スタンド７の荷重制約をオーバーしてしまう。そこで、本発明の動作制御方法における工程Ｓ１２では、第５スタンド５から第７スタンド７の荷重制約をオーバーしないように、被圧延材８の先端圧延部を圧延する際の第５スタンド５から第７スタンド７の出側板厚を、それぞれ、４．６７０ｍｍ、３．７４６ｍｍ、２．９９７ｍｍに決定した。出側板厚をこのように決定することにより、各後段スタンド５、６、７の負荷制約内で、被圧延材８の先端圧延部を、圧延潤滑剤を用いずに圧延することが可能になる。
【００３３】
また、表１及び表２に示す動作条件（ドラフトスケジュール）では、被圧延材８の先端圧延部を圧延する際も、被圧延材８の定常部を圧延する際も、第１スタンド１から第４スタンド４までは圧延荷重を含めて全く同じ圧延条件とし、さらに、第５スタンド５の圧延荷重は１６．９９ＭＮで一定とし、第６スタンド６の圧延荷重は１６．６８ＭＮで一定とし、第７スタンド７の圧延荷重は１６．５８ＭＮで一定とした。このような条件でタンデム圧延機１０を動作させることにより、各スタンド１〜７における圧延荷重の変化を無くすことができるので、各スタンド１〜７のワークロールの撓み量の変化を無くして出側板厚変更中における被圧延材８の形状を安定化させることが可能になる。
【００３４】
上記工程Ｓ１によってタンデム圧延機１０の動作を制御する本発明の動作制御方法では、圧延潤滑剤を用いずに被圧延材８の先端圧延部を圧延するときの後段スタンド５、６、７の出側板厚が、圧延潤滑剤を用いて被圧延材８の定常部を圧延するときの後段スタンド５、６、７の出側板厚よりも厚くなるように、後段スタンド５、６、７の出側板厚を決定する。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に基づいて、先端圧延部を、圧延潤滑剤を用いることなく安定して通板することができる。また、定常部では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、タンデム圧延機の動作制御方法を提供することができる。
【００３５】
図３は、本発明の動作制御方法によって動作が制御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や潤滑剤供給手段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の動作は、上記工程Ｓ１１及び工程Ｓ１２を有する工程Ｓ１を経て制御される。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の動作を、本発明の動作制御方法によって制御することにより、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動作制御方法、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】
【００３６】
先端圧延部を表２のドラフトスケジュールで圧延潤滑剤を用いずに圧延し、第７スタンドに最先端部が噛み込まれてから１秒経過した後、第５スタンドから第７スタンドに圧延潤滑剤を使用しつつ表１のドラフトスケジュールで定常部を圧延し、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℃まで冷却したときの定常部のフェライト平均粒径は２μｍであり、超微細粒鋼を製造することができた（本発明例）。また、先端圧延部、定常部ともに、後段の第５スタンドから第７スタンドの圧延荷重が低く抑えられていたため、本発明例では、ワークロール表面の肌荒れによる鋼板の表面品質不良も生じなかった。
【００３７】
一方、比較例として、圧延潤滑剤を用いずに第５スタンドから第７スタンドの圧延荷重が表２と同等になるようにした、下記表３に示すドラフトスケジュールで圧延し、上記本発明例と同じ冷却条件を適用したときのフェライト平均粒径は２．６μｍであり、超微細粒鋼を製造することができなかった。以上より、本発明方法によれば、定常部では圧延潤滑剤を用いて後段スタンドで高圧下率の圧延を実施することで超微細粒鋼を製造することができ、かつ、圧延潤滑剤を用いると被圧延材の噛み込み性が悪化する最先端部を含んだ先端圧延部では圧下率を低減することによって、圧延潤滑剤を用いることなく圧延荷重の上限値オーバーやワークロール表面の肌荒れが生じない通板が可能になる。
【００３８】
【表３】
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明のタンデム圧延機の動作制御方法、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】
【００４０】
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
５ｄ…潤滑剤供給手段
６…第６スタンド
６ｄ…潤滑剤供給手段
７…第７スタンド
７ｄ…潤滑剤供給手段
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２以上の整数）のスタンド及び第Ｎ−ｍ＋１スタンド（ｍは１以上Ｎ以下の整数）から第Ｎスタンドに圧延潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段を備えるタンデム圧延機の動作を制御する方法であって、
第１スタンドから第Ｎ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、該出側板厚決定工程は、被圧延材の定常部を圧延するときの前記第１スタンドから前記第Ｎスタンドの出側板厚を決定する第１出側板厚決定工程、及び、前記被圧延材の先端圧延部を圧延するときの前記第１スタンドから前記第Ｎスタンドの出側板厚を決定する第２出側板厚決定工程、を含み、
少なくとも前記被圧延材の最先端部が各スタンドに噛み込まれるまでは当該各スタンドの圧延潤滑剤を用いることなく前記被圧延材を前記第２出側板厚決定工程で決定した出側板厚に圧延するとともに、前記被圧延材の定常部は前記第Ｎ−ｍ＋１スタンドから前記第Ｎスタンドにおいて前記圧延潤滑剤を用いて前記第１出側板厚決定工程で決定した出側板厚に圧延し、
前記第２出側板厚決定工程で決定された前記第Ｎ−ｍ＋１スタンドから前記第Ｎスタンドの出側板厚は、前記第１出側板厚決定工程で決定された同じスタンドの出側板厚よりも厚いことを特徴とする、タンデム圧延機の動作制御方法。
【請求項２】
前記被圧延材の先端圧延部を圧延するときの前記各スタンドの荷重が、前記被圧延材の定常部を圧延するときの同じスタンドの荷重と略等しくなるように、前記第２出側板厚決定工程で前記第１スタンドから前記第Ｎスタンドの出側板厚が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動作制御方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のタンデム圧延機の動作制御方法によって動作を制御され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２以上の整数）のスタンド及び第Ｎ−ｍ＋１スタンド（ｍは１以上Ｎ以下の整数）から第Ｎスタンドに圧延潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段を備えるタンデム圧延機の動作を制御する方法であって、
第１スタンドから第Ｎ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、該出側板厚決定工程は、被圧延材の定常部を圧延するときの前記第１スタンドから前記第Ｎスタンドの出側板厚を決定する第１出側板厚決定工程、及び、前記被圧延材の先端圧延部を圧延するときの前記第１スタンドから前記第Ｎスタンドの出側板厚を決定する第２出側板厚決定工程、を含み、
少なくとも前記被圧延材の最先端部が各スタンドに噛み込まれるまでは当該各スタンドの圧延潤滑剤を用いることなく前記被圧延材を前記第２出側板厚決定工程で決定した出側板厚に圧延するとともに、前記被圧延材の定常部は前記第Ｎ−ｍ＋１スタンドから前記第Ｎスタンドにおいて前記圧延潤滑剤を用いて前記第１出側板厚決定工程で決定した出側板厚に圧延し、
前記第２出側板厚決定工程で決定された前記第Ｎ−ｍ＋１スタンドから前記第Ｎスタンドの出側板厚は、前記第１出側板厚決定工程で決定された同じスタンドの出側板厚よりも厚いことを特徴とする、タンデム圧延機の動作制御方法。
【請求項２】
前記被圧延材の先端圧延部を圧延するときの前記各スタンドの荷重が、前記被圧延材の定常部を圧延するときの同じスタンドの荷重と略等しくなるように、前記第２出側板厚決定工程で前記第１スタンドから前記第Ｎスタンドの出側板厚が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動作制御方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のタンデム圧延機の動作制御方法によって動作を制御され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２０１１−７９０３８（Ｐ２０１１−７９０３８Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３５２５１（Ｐ２００９−２３５２５１）
【出願日】平成２１年１０月９日（２００９．１０．９）
【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４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月９日（２００９．１０．９）
【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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