熱延鋼板の張力制御方法及び製造方法
【課題】超微細粒鋼を製造する際に必要となる強冷却を行う際にも最終圧延機とピンチロールとの間の張力変動を抑制して歩留まりを向上させるとともに、製造停止に至るトラブルも回避することが可能な、熱延鋼板の張力制御方法及び製造方法を提供する。
【解決手段】仕上圧延機列の最終圧延機１と、該最終圧延機の出側に設置された冷却装置２と、該冷却装置の出側に設置されて鋼板Ｓの上下両面に当接するピンチロール３と、を備えた装置を用いて熱延鋼板を製造する際に、鋼板の先端がピンチロールに到達して、仕上圧延機列の最終圧延機とピンチロールとの間の鋼板の張力が確立した後の予め定められたタイミングで冷却装置による冷却を開始するにあたり、冷却による温度変化によって生じる鋼板の長さ変化を予測し、長さ変化の予測値に基づいてピンチロール３の速度を修正する熱延鋼板の張力制御方法、及び、該熱延鋼板の張力制御方法を用いる熱延鋼板の製造方法。
【解決手段】仕上圧延機列の最終圧延機１と、該最終圧延機の出側に設置された冷却装置２と、該冷却装置の出側に設置されて鋼板Ｓの上下両面に当接するピンチロール３と、を備えた装置を用いて熱延鋼板を製造する際に、鋼板の先端がピンチロールに到達して、仕上圧延機列の最終圧延機とピンチロールとの間の鋼板の張力が確立した後の予め定められたタイミングで冷却装置による冷却を開始するにあたり、冷却による温度変化によって生じる鋼板の長さ変化を予測し、長さ変化の予測値に基づいてピンチロール３の速度を修正する熱延鋼板の張力制御方法、及び、該熱延鋼板の張力制御方法を用いる熱延鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱延鋼板の張力制御方法及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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）をおこな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。）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直後に鋼板を高圧力、高流量で急速に冷却できる冷却装置を設置し、圧延直後の鋼板を強冷却する必要がある。
【０００４】
しかし、鋼板に張力が付与されていない状態では鋼板の平坦度不良が顕在化しているため、その状態で強冷却すると冷却ムラが生じてしまう問題がある。この問題の解決に関連する技術として、例えば特許文献１には、冷却装置の下流側にピンチロールを設置し、鋼板の先端がピンチロールに達してタンデム仕上圧延機の最終圧延機と該ピンチロールとの間で鋼板に張力が付与された状態になってから冷却を開始する技術、及び、その際の張力制御方法が開示されている。この張力制御方法は、ピンチロールの電流をもとに鋼板の張力を推定し、推定された張力に基づいてピンチロール速度を操作するフィードバック制御である。ただし、この張力制御方法では、鋼板の張力を精度良く推定することが難しいという問題がある。また、特許文献２には、冷却装置とピンチロールとの間に張力を検出するためのルーパを設置することが開示されている。したがって、特許文献１及び特許文献２を組み合わせることにより、ルーパによって検出された張力をピンチロール速度にフィードバックする張力制御を実施することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１３６１０８号公報
【特許文献２】特願２０１０−２１６３５２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されている技術や、特許文献１と特許文献２とを組み合わせた技術は、フィードバック方式の張力制御であるため、張力変動を引き起こす外乱である温度変化が速い場合には制御が間に合わず、十分な張力制御効果が得られないという問題があった。
【０００７】
特に、特許文献１に記載されているように、鋼板の先端がピンチロールに到達して最終圧延機とピンチロールとの間で鋼板を拘束した状態になってから鋼板を強冷却すると、鋼板が熱収縮して最終圧延機とピンチロールとの間の鋼板張力は増加する。この張力の増加は、冷却速度が速いほど速く、温度変化が大きいほど大きくなるため、結晶粒の微細化を図ろうと冷却速度や冷却量を大きくすればするほど激しくなり、従来のフィードバック方式の張力制御では制御不可能となる。そして、張力が高くなりすぎると、板幅の狭窄部が生じたり、ピンチロールがスリップして鋼板にスリップ痕が付いたりするため、その部分は製品とすることができずに歩留まりが低下する。この問題を回避すべく無理に張力の増加を抑制しようとフィードバック制御ゲインを大きくすると、熱収縮が終了した時点でハンチングが生じ、逆に張力は低下してしまう。張力が低下すると鋼板の平坦度不良が顕在化して冷却ムラが生じるだけでなく、張力低下がさらに進んで無張力に至ると、鋼板がアコーデオン状になって通板できないトラブルとなり、製造停止に至る。
【０００８】
そこで、本発明は、超微細粒鋼を製造する際に必要となる、冷却速度、冷却量の大きな強冷却をおこなう際にも、最終圧延機とピンチロールとの間の張力変動を抑制して歩留まりを向上させるとともに、製造停止に至るトラブルも回避することが可能な熱延鋼板の張力制御方法及びこれを用いる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】
【０００９】
本発明における張力制御の原理について説明する。鋼板が仕上げ圧延機列の最終圧延機とピンチロール間で拘束されているときに冷却を開始した場合の張力変化Δσ（ｔ）は下記式（１）で表される。
【００１０】
【数１】
ここで、Ｅは鋼板のヤング率、Ｌは冷却前の最終圧延機とピンチロールとの間の鋼板長さ、ΔＶ（ｔ）はピンチロールの速度変化量、ΔＬ（ｔ）は冷却によって生じる最終圧延機とピンチロールとの間の鋼板の長さ変化量（収縮を正とする）、Ｖは冷却開始前のピンチロールの速度、ｆ（Δθ（ｔ））はルーパが水平面となす角度（以下において、「ルーパ角度」という。）がΔθ（ｔ）変化することによる幾何学的な鋼板長さの変化量である。
【００１１】
上記式（１）の右辺第１項は、ピンチロールに引き込まれる鋼板の速度が変化することにより生じる張力変化、右辺第２項は、冷却による鋼板の収縮を弾性変形で吸収することにより生じる張力変化、右辺第３項は、ルーパの角度が変化することにより生じる張力変化である。したがって、冷却による鋼板の長さ変化量ΔＬ（ｔ）を予測して、ピンチロールの速度及び／又はルーパ角度を適切にフィードフォワード修正すれば、鋼板の張力変化を大幅に抑制することができる。
【００１２】
具体的には、ピンチロールの速度を修正する場合、速度修正量ΔＶ（ｔ）は、上記式（１）でΔσ（ｔ）＝ｆ（Δθ（ｔ））＝０とおいて、下記式（２）で与えられる。
【００１３】
【数２】
【００１４】
また、ルーパ角度を修正する場合、上記式（１）の右辺第一項の被積分関数にルーパ角度θが含まれていないため、当該右辺第１項の張力変化量を抑制することはできないが、第２項の張力変化を相殺するルーパ角度の修正量は下記式（３）で与えられる。
【００１５】
【数３】
【００１６】
本発明者は、以上を踏まえて、本発明を完成させた。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。
【００１７】
本発明の第１の態様は、仕上圧延機列の最終圧延機（１）と、該仕上圧延機列の最終圧延機（１）の出側に設置された冷却装置（２）と、該冷却装置（２）の出側に設置されて鋼板（Ｓ）の上下両面に当接するピンチロール（３）と、を備えた装置（７）を用いて熱延鋼板を製造する際に、鋼板（Ｓ）の先端がピンチロール（３）に到達して、仕上圧延機列の最終圧延機（１）とピンチロール（３）との間の鋼板（Ｓ）の張力が確立した後の予め定められたタイミングで冷却装置（２）による冷却を開始するにあたり、冷却による温度変化によって生じる鋼板（Ｓ）の長さ変化を予測し、長さ変化の予測値に基づいてピンチロール（３）の速度を修正することを特徴とする、熱延鋼板の張力制御方法である。
【００１８】
本発明の第２の態様は、仕上圧延機列の最終圧延機（１）と、該仕上圧延機列の最終圧延機（１）の出側に設置された冷却装置（２）と、該冷却装置（２）の出側に設置されて鋼板（Ｓ）の上下両面に当接するピンチロール（３）と、冷却装置（２）とピンチロール（３）との間で鋼板（Ｓ）の上方に位置した水切りロール（４）と、該水切りロール（４）とピンチロール（３）との間の鋼板（Ｓ）の長さを調節可能なルーパ（５）と、を備えた装置（７）を用いて熱延鋼板を冷却する際に、鋼板（Ｓ）の先端がピンチロール（３）に到達して、仕上圧延機列の最終圧延機（１）とピンチロール（３）との間の鋼板（Ｓ）の張力が確立した後の予め定められたタイミングで冷却装置（２）による冷却を開始するにあたり、冷却による温度変化によって生じる鋼板（Ｓ）の長さ変化を予測し、長さ変化の予測値に基づいてルーパ（５）の角度を修正することを特徴とする、熱延鋼板の張力制御方法である。
【００１９】
本発明の第３の態様は、仕上圧延機列の最終圧延機（１）と、該仕上圧延機列の最終圧延機（１）の出側に設置された冷却装置（２）と、該冷却装置（２）の出側に設置されて鋼板（Ｓ）の上下両面に当接するピンチロール（３）と、冷却装置（２）とピンチロール（３）との間で鋼板（Ｓ）の上方に位置した水切りロール（４）と、該水切りロール（４）とピンチロール（３）との間の鋼板（Ｓ）の長さを調節可能なルーパ（５）と、を備えた装置（７）を用いて熱延鋼板を冷却する際に、鋼板（Ｓ）の先端がピンチロール（３）に到達して、仕上圧延機列の最終圧延機（１）とピンチロール（３）との間の鋼板（Ｓ）の張力が確立した後の予め定められたタイミングで冷却装置（２）による冷却を開始するにあたり、冷却による温度変化によって生じる鋼板（Ｓ）の長さ変化を予測し、長さ変化の予測値に基づいてピンチロール（３）の速度及びルーパ（５）の角度を修正することを特徴とする、熱延鋼板の張力制御方法である。
【００２０】
本発明の第４の態様は、上記本発明の第１の態様乃至上記本発明の第３の態様にかかる熱延鋼板の張力制御方法を用いて鋼板の張力を制御する工程を有する、熱延鋼板の製造方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の第１の態様及び本発明の第３の態様では、冷却によって生じる鋼板（Ｓ）の長さ変化に基づいて、張力変化を抑制するようにピンチロール（３）の速度をフィードフォワード修正するので、張力を検出または推定してフィードバック修正する従来法よりも高応答に張力を制御することができる。
【００２２】
本発明の第２の態様及び本発明の第３の態様では、冷却によって生じる鋼板（Ｓ）の長さ変化に基づいて、張力変化を抑制するようにルーパ（５）の角度をフィードフォワード修正するので、張力を検出または推定してフィードバック修正する従来法よりも高応答に張力を制御することができる。
【００２３】
本発明の第１の態様乃至本発明の第３の態様のいずれの態様においても張力変動が抑制されるので、超微細粒鋼を製造する際に必要となる、冷却速度、冷却量の大きな強冷却をおこなう際にも、板幅の狭窄、スリップ痕、冷却ムラによる歩留まりロスを改善でき、また、無張力状態に起因して製造停止に至るトラブルも回避することが可能になる。
【００２４】
本発明の第４の態様は、本発明の第１の態様乃至本発明の第３の態様にかかる熱延鋼板の張力制御方法を用いて鋼板の張力を制御する工程を有している。そのため、従来以上の強冷却が可能となり、従来以上の微細結晶粒を有する熱延鋼板の製造が可能となる。したがって、本発明の第３の態様によれば、超微細粒鋼を製造する際に必要となる、冷却速度、冷却量の大きな強冷却をおこなう際にも、最終圧延機とピンチロールとの間の張力変動を抑制して歩留まりを向上させるとともに、製造停止に至るトラブルも回避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】
【００２５】
【図１】本発明の熱延鋼板の張力制御方法が適用される製造装置７の形態例を示す図である。
【図２】本発明の第１の態様にかかる熱延鋼板の張力制御方法を適用した場合の圧延状態を示すグラフである。
【図３】本発明の第２の態様にかかる熱延鋼板の張力制御方法を適用した場合の圧延状態を示すグラフである。
【図４】本発明以外の熱延鋼板の張力制御方法を適用した場合の圧延状態を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。
【００２７】
図１は、本発明にかかる熱延鋼板の張力制御方法が適用される製造装置７の形態例を示す図である。図１に示した製造装置７は、仕上げ圧延機列の最終圧延機１と、最終圧延機１で圧延された直後の鋼板Ｓを冷却可能なように最終圧延機１の直後に設置された冷却装置２と、冷却装置２の出側に設置されて鋼板Ｓの上、下両面に当接するピンチロール３とを備えるとともに、冷却装置２とピンチロール３との間に水切りロール４が設置され、水切りロール４とピンチロール３との間にルーパ５が設置されている。ルーパ５は、ルーパ角度を変更することにより、水切りロール４とピンチロール３との間の鋼板Ｓの幾何学的な長さを調整できるように構成されている。また、ルーパ５にはルーパ角度の検出器が備えられているととともに、ルーパ５の鋼板Ｓと接触して回転する部分にはロードセルが内蔵されており、鋼板Ｓにかかる張力を測定することができる。
【００２８】
冷却装置２は、鋼板Ｓの上、下面に多数のノズル６、６、…を配した装置であり、ノズル６、６、…は冷却制御装置１０の指令に基づいて多量の冷却水を噴射することにより、最終圧延機１から出てきた鋼板Ｓを急速に冷却する。また、ルーパ５の角度実績値はルーパ角度制御装置２０に入力され、ルーパ角度制御装置２０はルーパ角度が目標値に一致するようにルーパ５の駆動トルクを修正する。また、ピンチロール３の速度は速度制御装置３０で制御されており、ルーパ５に内蔵されたロードセルで検出された鋼板Ｓの張力は張力フィードバック制御装置４０に入力され、張力フィードバック制御装置４０は張力が目標値に一致するようにピンチロール３の速度修正量を速度制御装置３０に出力する。
【００２９】
計算機７０は、予め定められた鋼板Ｓの冷却指示温度に基づいて、ノズル６、６、…の各冷却水量を計算して冷却制御装置１０に出力し、冷却制御装置１０はノズル６、６、…の冷却水量を制御することにより所望の冷却が実行される。また、計算機７０は、上記の冷却によって生じる、最終圧延機１とピンチロール３との間の鋼板Ｓの長さ変化量を予測して、第一フィードフォワード制御装置５０と第二フィードフォワード制御装置６０に出力する。
【００３０】
第一フィードフォワード制御装置５０は、計算機７０から与えられた鋼板Ｓの長さ変化量の予測値に基づいてピンチロール３の速度修正量を求めて速度制御装置３０に出力し、速度制御装置３０がピンチロール３の速度を修正することにより、鋼板Ｓの長さ変化によって生じる張力変化を抑制するようにピンチロール３の速度が修正される。
【００３１】
第二フィードフォワード制御装置６０は、計算機７０から与えられた鋼板Ｓの長さ変化量の予測値に基づいてルーパ５の角度目標値の修正量を求めてルーパ角度制御装置２０に出力し、ルーパ角度制御装置２０は修正された角度目標値にルーパ５の角度を一致させるようにルーパ５の駆動トルクを修正することにより、鋼板Ｓの長さ変化によって生じる張力変化を抑制するようにルーパ角度が修正される。
【００３２】
以下、図１を参照しつつ、本発明の熱延鋼板の張力制御方法を具体的に説明する。
【００３３】
鋼板Ｓの圧延を開始する前に、計算機７０は予め定められた鋼板Ｓの冷却指示温度に基づいて、ノズル６、６、…の各冷却水量を計算して冷却制御装置１０に出力するとともに、その冷却によって生じる、最終圧延機１とピンチロール３との間の鋼板Ｓの長さ変化量を予測して、第一フィードフォワード制御装置５０と第二フィードフォワード制御装置６０に出力する。例えば、鋼板Ｓの長さ変化量（収縮を正とする）の予測は、下記式（４）のようにおこなう。
【００３４】
【数４】
ここで、αは線膨張係数、Ｌは冷却前の鋼板Ｓの長さであり、ΔＴｉ（ｔ）は最終圧延機１とピンチロール３との間をＮ等分した各区間に存在する鋼板Ｓの各部位の温度降下量、ｔは時間である。式（４）は温度降下による熱収縮のみを表した式であるが、鋼板Ｓの相変態による長さ変化が無視できない場合はその長さ変化も含めておくことが望ましい。
【００３５】
鋼板Ｓの圧延を開始して鋼板Ｓの先端がピンチロール３に到達すると、ルーパ角度制御装置２０はルーパ５を振り上げ、ルーパ５の角度制御を開始する。その動作は、ルーパ５から入力されるルーパ角度実績値が予め定められた角度目標値θ０に一致するようにルーパ５の駆動トルクを修正するものであり、公知の比例積分制御を用いることができる。
【００３６】
また、振り上げられたルーパ５が鋼板Ｓと接触すると、ルーパ５に内蔵されたロードセルによって測定された鋼板Ｓの張力実績値は、張力フィードバック制御装置４０に入力され、張力フィードバック制御装値４０は、張力フィードバック制御を開始する。その動作は、張力実績値を予め定められた張力目標値に一致させるピンチロール３の速度修正量ΔＶＦＢ（ｔ）を求めて速度制御装置３０に出力するものであり、公知の比例積分制御を用いることができる。速度制御装置３０は速度修正量ΔＶＦＢ（ｔ）に基づき、ピンチロール３の速度を修正することにより鋼板Ｓの張力がフィードバック制御される。
【００３７】
ルーパ５によって測定された張力が冷却を開始してもよい状態になると、冷却制御装置１０はノズル６、６、…の各冷却水量が計算機７０から与えられた水量に一致するように冷却装置２の動作を制御し、鋼板Ｓの冷却が開始される。
【００３８】
それと同時に、冷却による張力変動を抑制するフィードフォワード制御が開始される。これには、例えばピンチロール速度を修正する方法と、ルーパ角度を修正する方法の２通りが選択可能であり、それぞれの修正の応答性や修正可能量に応じてどちらを用いるかを決定しておく。
【００３９】
まず、ピンチロール速度を修正する方法について説明する。第一フィードフォワード制御装置５０は、計算機７０から与えられた鋼板Ｓの長さ変化量予測値ΔＬ（ｔ）を上記式（２）に代入してピンチロール３のフィードフォワード速度修正量ΔＶＦＦ（ｔ）を求め、ΔＶＦＦ（ｔ）を速度制御装置３０に出力する。速度制御装置３０は張力フィードバック制御装置４０から与えられた速度修正量ΔＶＦＢ（ｔ）と、第一フィードフォワード制御装置５０から与えられた速度修正量ΔＶＦＦ（ｔ）を加算し、その加算値に基づき、ピンチロール３の速度を修正する。なお、この方法の場合は、第二フィードフォワード制御装置６０は動作しない。
【００４０】
次に、ルーパ角度を修正する場合について説明する。第二フィードフォワード制御装置６０は、計算機７０から与えられた鋼板Ｓの長さ変化量予測値ΔＬ（ｔ）を上記式（３）に代入してルーパ５の角度目標値の修正量Δθ（ｔ）を求め、Δθ（ｔ）をルーパ角度制御装置２０に出力する。ルーパ角度制御装置２０は、ルーパ５の角度目標値を冷却開始前の目標値θ０からθ０＋Δθ（ｔ）に修正しつつルーパ５の角度制御を続行し、ルーパ５の駆動トルクを修正する。なお、この方法の場合は、第一フィードフォワード制御装置５０は動作しない。また、この方法では、ルーパ角度の目標値を変更するので、冷却による鋼板Ｓの長さ変化が完了した時間ｔｅｎｄのときのルーパ角度が、定常部の通常の目標値θｓｔになるようにすることが望ましい。これには、冷却開始前の角度目標値θ０を予め下記式（５）のようにしておけばよい。
【００４１】
【数５】
【００４２】
上述した方法では、ピンチロール速度をフィードフォワード修正するか、ルーパ角度をフィードフォワード修正するかを二者択一するものとして説明したが、修正量を両者に任意に配分することも可能である。この場合、計算機７０で予測した鋼板長さの変化量ΔＬ（ｔ）を、第一フィードフォワード制御装置５０にΔＬ１（ｔ）、第二フィードフォワード制御装置６０にΔＬ２（ｔ）＝ΔＬ（ｔ）−ΔＬ１（ｔ）として出力し、第一フィードフォワード制御装置５０及び第二フィードフォワード制御装置６０をともに動作させればよい。
【実施例】
【００４３】
シミュレーションの結果を参照しながら、本発明をより具体的に説明する。
【００４４】
図１の製造装置７を、１０．５ｍ／ｓの速度で走行する板厚２ｍｍ、板幅１０００ｍｍの鋼板Ｓを、仕上圧延機列の最終圧延機１とピンチロール３との間の張力が付与された状態で、板厚方向の断面平均温度を９００℃から６５０℃に冷却するシミュレーションをおこなった。
【００４５】
本発明の第１の態様にかかる熱延鋼板の張力制御方法を適用した場合（実施例１）の圧延状態を図２に、本発明の第２の態様にかかる熱延鋼板の張力制御方法を適用した場合（実施例２）の圧延状態を図３に示す。比較として、従来法（本発明以外の熱延鋼板の張力制御方法）を適用した場合の圧延状態を図４に示す。従来法では、鋼板Ｓの張力を検出してピンチロール３の速度を修正する張力フィードバック制御のみをおこなっているのに対し、実施例１では冷却による鋼板Ｓの長さ変化の予測値に基づいてピンチロール３の速度を修正するフィードフォワード制御が、実施例２では冷却による鋼板Ｓの長さ変化の予測値に基づいてルーパ５の角度を修正するフィードフォワード制御が加えられている。
【００４６】
いずれの場合も、時間０において冷却を開始しており、冷却開始とともに仕上圧延機列の最終圧延機１からピンチロール３までの鋼板Ｓの長さは温度低下により急速に縮み、張力は増大しようとする。
【００４７】
従来法では、増大した張力を検出してからピンチロール３の速度を修正する張力フィードバック制御のみであるため応答性が悪く、７３ｋＮも張力が増加した。また、時間１．５秒の辺りではアンダーシュートも見られ、張力が冷却前の値に整定するまで約３秒を要した。
【００４８】
これに対して実施例１では、冷却による鋼板Ｓの縮み量の予測値に基づいてピンチロール３の速度を減速するフィードフォワードの変更指令が加えられているので、従来法よりもピンチロール３の速度修正が素早くおこなわれる。これにより、張力の増加量は２１ｋＮに抑制され、整定時間も約１秒に短縮した。
【００４９】
また実施例２では、冷却による鋼板Ｓの縮み量の予測値に基づいてルーパ５の角度目標値を下げるフィードフォワードの変更指令が加えられており、ルーパ角度制御によって、変更された目標値に一致するようにルーパ角度が低下する。これにより、張力の増加量は４５ｋＮに抑制され、整定時間も約１秒に短縮した。
【００５０】
ピンチロール速度をフィードフォワード修正するとともに、ルーパ角度をフィードフォワード修正する形態のシミュレーションは今回実施していないが、実施例１及び実施例２の結果から、ピンチロール速度及びルーパ角度をフィードフォワード修正する形態であっても、張力の増加を低減でき、整定時間も短縮可能であることは明らかである。
【００５１】
以上より、本発明によれば、仕上圧延機列の最終圧延機直後で強冷却を実施した際でも張力変動を抑制することができるので、板幅の狭窄、スリップ痕、冷却ムラによる歩留まりロスを改善でき、また、無張力状態に起因して製造停止に至るトラブルも回避できる。さらに、本発明の熱延鋼板の張力制御方法を用いる本発明の熱延鋼板の製造方法によれば、従来以上の強冷却が可能となり、従来以上の微細結晶粒を有する熱延鋼板の製造が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、超微細結晶粒を有する熱延鋼板の製造等に用いることができる。
【符号の説明】
【００５３】
Ｓ…鋼板
１…仕上圧延機列の最終圧延機
２…冷却装置
３…ピンチロール
４…水切りロール
５…ルーパ
６…ノズル
７…製造装置
１０…冷却制御装置
２０…ルーパ角度制御装置
３０…速度制御装置
４０…張力フィードバック制御装置
５０…第一フィードフォワード制御装置
６０…第二フィードフォワード制御装置
７０…計算機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱延鋼板の張力制御方法及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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）をおこな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。）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直後に鋼板を高圧力、高流量で急速に冷却できる冷却装置を設置し、圧延直後の鋼板を強冷却する必要がある。
【０００４】
しかし、鋼板に張力が付与されていない状態では鋼板の平坦度不良が顕在化しているため、その状態で強冷却すると冷却ムラが生じてしまう問題がある。この問題の解決に関連する技術として、例えば特許文献１には、冷却装置の下流側にピンチロールを設置し、鋼板の先端がピンチロールに達してタンデム仕上圧延機の最終圧延機と該ピンチロールとの間で鋼板に張力が付与された状態になってから冷却を開始する技術、及び、その際の張力制御方法が開示されている。この張力制御方法は、ピンチロールの電流をもとに鋼板の張力を推定し、推定された張力に基づいてピンチロール速度を操作するフィードバック制御である。ただし、この張力制御方法では、鋼板の張力を精度良く推定することが難しいという問題がある。また、特許文献２には、冷却装置とピンチロールとの間に張力を検出するためのルーパを設置することが開示されている。したがって、特許文献１及び特許文献２を組み合わせることにより、ルーパによって検出された張力をピンチロール速度にフィードバックする張力制御を実施することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１３６１０８号公報
【特許文献２】特願２０１０−２１６３５２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されている技術や、特許文献１と特許文献２とを組み合わせた技術は、フィードバック方式の張力制御であるため、張力変動を引き起こす外乱である温度変化が速い場合には制御が間に合わず、十分な張力制御効果が得られないという問題があった。
【０００７】
特に、特許文献１に記載されているように、鋼板の先端がピンチロールに到達して最終圧延機とピンチロールとの間で鋼板を拘束した状態になってから鋼板を強冷却すると、鋼板が熱収縮して最終圧延機とピンチロールとの間の鋼板張力は増加する。この張力の増加は、冷却速度が速いほど速く、温度変化が大きいほど大きくなるため、結晶粒の微細化を図ろうと冷却速度や冷却量を大きくすればするほど激しくなり、従来のフィードバック方式の張力制御では制御不可能となる。そして、張力が高くなりすぎると、板幅の狭窄部が生じたり、ピンチロールがスリップして鋼板にスリップ痕が付いたりするため、その部分は製品とすることができずに歩留まりが低下する。この問題を回避すべく無理に張力の増加を抑制しようとフィードバック制御ゲインを大きくすると、熱収縮が終了した時点でハンチングが生じ、逆に張力は低下してしまう。張力が低下すると鋼板の平坦度不良が顕在化して冷却ムラが生じるだけでなく、張力低下がさらに進んで無張力に至ると、鋼板がアコーデオン状になって通板できないトラブルとなり、製造停止に至る。
【０００８】
そこで、本発明は、超微細粒鋼を製造する際に必要となる、冷却速度、冷却量の大きな強冷却をおこなう際にも、最終圧延機とピンチロールとの間の張力変動を抑制して歩留まりを向上させるとともに、製造停止に至るトラブルも回避することが可能な熱延鋼板の張力制御方法及びこれを用いる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】
【０００９】
本発明における張力制御の原理について説明する。鋼板が仕上げ圧延機列の最終圧延機とピンチロール間で拘束されているときに冷却を開始した場合の張力変化Δσ（ｔ）は下記式（１）で表される。
【００１０】
【数１】
ここで、Ｅは鋼板のヤング率、Ｌは冷却前の最終圧延機とピンチロールとの間の鋼板長さ、ΔＶ（ｔ）はピンチロールの速度変化量、ΔＬ（ｔ）は冷却によって生じる最終圧延機とピンチロールとの間の鋼板の長さ変化量（収縮を正とする）、Ｖは冷却開始前のピンチロールの速度、ｆ（Δθ（ｔ））はルーパが水平面となす角度（以下において、「ルーパ角度」という。）がΔθ（ｔ）変化することによる幾何学的な鋼板長さの変化量である。
【００１１】
上記式（１）の右辺第１項は、ピンチロールに引き込まれる鋼板の速度が変化することにより生じる張力変化、右辺第２項は、冷却による鋼板の収縮を弾性変形で吸収することにより生じる張力変化、右辺第３項は、ルーパの角度が変化することにより生じる張力変化である。したがって、冷却による鋼板の長さ変化量ΔＬ（ｔ）を予測して、ピンチロールの速度及び／又はルーパ角度を適切にフィードフォワード修正すれば、鋼板の張力変化を大幅に抑制することができる。
【００１２】
具体的には、ピンチロールの速度を修正する場合、速度修正量ΔＶ（ｔ）は、上記式（１）でΔσ（ｔ）＝ｆ（Δθ（ｔ））＝０とおいて、下記式（２）で与えられる。
【００１３】
【数２】
【００１４】
また、ルーパ角度を修正する場合、上記式（１）の右辺第一項の被積分関数にルーパ角度θが含まれていないため、当該右辺第１項の張力変化量を抑制することはできないが、第２項の張力変化を相殺するルーパ角度の修正量は下記式（３）で与えられる。
【００１５】
【数３】
【００１６】
本発明者は、以上を踏まえて、本発明を完成させた。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。
【００１７】
本発明の第１の態様は、仕上圧延機列の最終圧延機（１）と、該仕上圧延機列の最終圧延機（１）の出側に設置された冷却装置（２）と、該冷却装置（２）の出側に設置されて鋼板（Ｓ）の上下両面に当接するピンチロール（３）と、を備えた装置（７）を用いて熱延鋼板を製造する際に、鋼板（Ｓ）の先端がピンチロール（３）に到達して、仕上圧延機列の最終圧延機（１）とピンチロール（３）との間の鋼板（Ｓ）の張力が確立した後の予め定められたタイミングで冷却装置（２）による冷却を開始するにあたり、冷却による温度変化によって生じる鋼板（Ｓ）の長さ変化を予測し、長さ変化の予測値に基づいてピンチロール（３）の速度を修正することを特徴とする、熱延鋼板の張力制御方法である。
【００１８】
本発明の第２の態様は、仕上圧延機列の最終圧延機（１）と、該仕上圧延機列の最終圧延機（１）の出側に設置された冷却装置（２）と、該冷却装置（２）の出側に設置されて鋼板（Ｓ）の上下両面に当接するピンチロール（３）と、冷却装置（２）とピンチロール（３）との間で鋼板（Ｓ）の上方に位置した水切りロール（４）と、該水切りロール（４）とピンチロール（３）との間の鋼板（Ｓ）の長さを調節可能なルーパ（５）と、を備えた装置（７）を用いて熱延鋼板を冷却する際に、鋼板（Ｓ）の先端がピンチロール（３）に到達して、仕上圧延機列の最終圧延機（１）とピンチロール（３）との間の鋼板（Ｓ）の張力が確立した後の予め定められたタイミングで冷却装置（２）による冷却を開始するにあたり、冷却による温度変化によって生じる鋼板（Ｓ）の長さ変化を予測し、長さ変化の予測値に基づいてルーパ（５）の角度を修正することを特徴とする、熱延鋼板の張力制御方法である。
【００１９】
本発明の第３の態様は、仕上圧延機列の最終圧延機（１）と、該仕上圧延機列の最終圧延機（１）の出側に設置された冷却装置（２）と、該冷却装置（２）の出側に設置されて鋼板（Ｓ）の上下両面に当接するピンチロール（３）と、冷却装置（２）とピンチロール（３）との間で鋼板（Ｓ）の上方に位置した水切りロール（４）と、該水切りロール（４）とピンチロール（３）との間の鋼板（Ｓ）の長さを調節可能なルーパ（５）と、を備えた装置（７）を用いて熱延鋼板を冷却する際に、鋼板（Ｓ）の先端がピンチロール（３）に到達して、仕上圧延機列の最終圧延機（１）とピンチロール（３）との間の鋼板（Ｓ）の張力が確立した後の予め定められたタイミングで冷却装置（２）による冷却を開始するにあたり、冷却による温度変化によって生じる鋼板（Ｓ）の長さ変化を予測し、長さ変化の予測値に基づいてピンチロール（３）の速度及びルーパ（５）の角度を修正することを特徴とする、熱延鋼板の張力制御方法である。
【００２０】
本発明の第４の態様は、上記本発明の第１の態様乃至上記本発明の第３の態様にかかる熱延鋼板の張力制御方法を用いて鋼板の張力を制御する工程を有する、熱延鋼板の製造方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の第１の態様及び本発明の第３の態様では、冷却によって生じる鋼板（Ｓ）の長さ変化に基づいて、張力変化を抑制するようにピンチロール（３）の速度をフィードフォワード修正するので、張力を検出または推定してフィードバック修正する従来法よりも高応答に張力を制御することができる。
【００２２】
本発明の第２の態様及び本発明の第３の態様では、冷却によって生じる鋼板（Ｓ）の長さ変化に基づいて、張力変化を抑制するようにルーパ（５）の角度をフィードフォワード修正するので、張力を検出または推定してフィードバック修正する従来法よりも高応答に張力を制御することができる。
【００２３】
本発明の第１の態様乃至本発明の第３の態様のいずれの態様においても張力変動が抑制されるので、超微細粒鋼を製造する際に必要となる、冷却速度、冷却量の大きな強冷却をおこなう際にも、板幅の狭窄、スリップ痕、冷却ムラによる歩留まりロスを改善でき、また、無張力状態に起因して製造停止に至るトラブルも回避することが可能になる。
【００２４】
本発明の第４の態様は、本発明の第１の態様乃至本発明の第３の態様にかかる熱延鋼板の張力制御方法を用いて鋼板の張力を制御する工程を有している。そのため、従来以上の強冷却が可能となり、従来以上の微細結晶粒を有する熱延鋼板の製造が可能となる。したがって、本発明の第３の態様によれば、超微細粒鋼を製造する際に必要となる、冷却速度、冷却量の大きな強冷却をおこなう際にも、最終圧延機とピンチロールとの間の張力変動を抑制して歩留まりを向上させるとともに、製造停止に至るトラブルも回避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】
【００２５】
【図１】本発明の熱延鋼板の張力制御方法が適用される製造装置７の形態例を示す図である。
【図２】本発明の第１の態様にかかる熱延鋼板の張力制御方法を適用した場合の圧延状態を示すグラフである。
【図３】本発明の第２の態様にかかる熱延鋼板の張力制御方法を適用した場合の圧延状態を示すグラフである。
【図４】本発明以外の熱延鋼板の張力制御方法を適用した場合の圧延状態を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。
【００２７】
図１は、本発明にかかる熱延鋼板の張力制御方法が適用される製造装置７の形態例を示す図である。図１に示した製造装置７は、仕上げ圧延機列の最終圧延機１と、最終圧延機１で圧延された直後の鋼板Ｓを冷却可能なように最終圧延機１の直後に設置された冷却装置２と、冷却装置２の出側に設置されて鋼板Ｓの上、下両面に当接するピンチロール３とを備えるとともに、冷却装置２とピンチロール３との間に水切りロール４が設置され、水切りロール４とピンチロール３との間にルーパ５が設置されている。ルーパ５は、ルーパ角度を変更することにより、水切りロール４とピンチロール３との間の鋼板Ｓの幾何学的な長さを調整できるように構成されている。また、ルーパ５にはルーパ角度の検出器が備えられているととともに、ルーパ５の鋼板Ｓと接触して回転する部分にはロードセルが内蔵されており、鋼板Ｓにかかる張力を測定することができる。
【００２８】
冷却装置２は、鋼板Ｓの上、下面に多数のノズル６、６、…を配した装置であり、ノズル６、６、…は冷却制御装置１０の指令に基づいて多量の冷却水を噴射することにより、最終圧延機１から出てきた鋼板Ｓを急速に冷却する。また、ルーパ５の角度実績値はルーパ角度制御装置２０に入力され、ルーパ角度制御装置２０はルーパ角度が目標値に一致するようにルーパ５の駆動トルクを修正する。また、ピンチロール３の速度は速度制御装置３０で制御されており、ルーパ５に内蔵されたロードセルで検出された鋼板Ｓの張力は張力フィードバック制御装置４０に入力され、張力フィードバック制御装置４０は張力が目標値に一致するようにピンチロール３の速度修正量を速度制御装置３０に出力する。
【００２９】
計算機７０は、予め定められた鋼板Ｓの冷却指示温度に基づいて、ノズル６、６、…の各冷却水量を計算して冷却制御装置１０に出力し、冷却制御装置１０はノズル６、６、…の冷却水量を制御することにより所望の冷却が実行される。また、計算機７０は、上記の冷却によって生じる、最終圧延機１とピンチロール３との間の鋼板Ｓの長さ変化量を予測して、第一フィードフォワード制御装置５０と第二フィードフォワード制御装置６０に出力する。
【００３０】
第一フィードフォワード制御装置５０は、計算機７０から与えられた鋼板Ｓの長さ変化量の予測値に基づいてピンチロール３の速度修正量を求めて速度制御装置３０に出力し、速度制御装置３０がピンチロール３の速度を修正することにより、鋼板Ｓの長さ変化によって生じる張力変化を抑制するようにピンチロール３の速度が修正される。
【００３１】
第二フィードフォワード制御装置６０は、計算機７０から与えられた鋼板Ｓの長さ変化量の予測値に基づいてルーパ５の角度目標値の修正量を求めてルーパ角度制御装置２０に出力し、ルーパ角度制御装置２０は修正された角度目標値にルーパ５の角度を一致させるようにルーパ５の駆動トルクを修正することにより、鋼板Ｓの長さ変化によって生じる張力変化を抑制するようにルーパ角度が修正される。
【００３２】
以下、図１を参照しつつ、本発明の熱延鋼板の張力制御方法を具体的に説明する。
【００３３】
鋼板Ｓの圧延を開始する前に、計算機７０は予め定められた鋼板Ｓの冷却指示温度に基づいて、ノズル６、６、…の各冷却水量を計算して冷却制御装置１０に出力するとともに、その冷却によって生じる、最終圧延機１とピンチロール３との間の鋼板Ｓの長さ変化量を予測して、第一フィードフォワード制御装置５０と第二フィードフォワード制御装置６０に出力する。例えば、鋼板Ｓの長さ変化量（収縮を正とする）の予測は、下記式（４）のようにおこなう。
【００３４】
【数４】
ここで、αは線膨張係数、Ｌは冷却前の鋼板Ｓの長さであり、ΔＴｉ（ｔ）は最終圧延機１とピンチロール３との間をＮ等分した各区間に存在する鋼板Ｓの各部位の温度降下量、ｔは時間である。式（４）は温度降下による熱収縮のみを表した式であるが、鋼板Ｓの相変態による長さ変化が無視できない場合はその長さ変化も含めておくことが望ましい。
【００３５】
鋼板Ｓの圧延を開始して鋼板Ｓの先端がピンチロール３に到達すると、ルーパ角度制御装置２０はルーパ５を振り上げ、ルーパ５の角度制御を開始する。その動作は、ルーパ５から入力されるルーパ角度実績値が予め定められた角度目標値θ０に一致するようにルーパ５の駆動トルクを修正するものであり、公知の比例積分制御を用いることができる。
【００３６】
また、振り上げられたルーパ５が鋼板Ｓと接触すると、ルーパ５に内蔵されたロードセルによって測定された鋼板Ｓの張力実績値は、張力フィードバック制御装置４０に入力され、張力フィードバック制御装値４０は、張力フィードバック制御を開始する。その動作は、張力実績値を予め定められた張力目標値に一致させるピンチロール３の速度修正量ΔＶＦＢ（ｔ）を求めて速度制御装置３０に出力するものであり、公知の比例積分制御を用いることができる。速度制御装置３０は速度修正量ΔＶＦＢ（ｔ）に基づき、ピンチロール３の速度を修正することにより鋼板Ｓの張力がフィードバック制御される。
【００３７】
ルーパ５によって測定された張力が冷却を開始してもよい状態になると、冷却制御装置１０はノズル６、６、…の各冷却水量が計算機７０から与えられた水量に一致するように冷却装置２の動作を制御し、鋼板Ｓの冷却が開始される。
【００３８】
それと同時に、冷却による張力変動を抑制するフィードフォワード制御が開始される。これには、例えばピンチロール速度を修正する方法と、ルーパ角度を修正する方法の２通りが選択可能であり、それぞれの修正の応答性や修正可能量に応じてどちらを用いるかを決定しておく。
【００３９】
まず、ピンチロール速度を修正する方法について説明する。第一フィードフォワード制御装置５０は、計算機７０から与えられた鋼板Ｓの長さ変化量予測値ΔＬ（ｔ）を上記式（２）に代入してピンチロール３のフィードフォワード速度修正量ΔＶＦＦ（ｔ）を求め、ΔＶＦＦ（ｔ）を速度制御装置３０に出力する。速度制御装置３０は張力フィードバック制御装置４０から与えられた速度修正量ΔＶＦＢ（ｔ）と、第一フィードフォワード制御装置５０から与えられた速度修正量ΔＶＦＦ（ｔ）を加算し、その加算値に基づき、ピンチロール３の速度を修正する。なお、この方法の場合は、第二フィードフォワード制御装置６０は動作しない。
【００４０】
次に、ルーパ角度を修正する場合について説明する。第二フィードフォワード制御装置６０は、計算機７０から与えられた鋼板Ｓの長さ変化量予測値ΔＬ（ｔ）を上記式（３）に代入してルーパ５の角度目標値の修正量Δθ（ｔ）を求め、Δθ（ｔ）をルーパ角度制御装置２０に出力する。ルーパ角度制御装置２０は、ルーパ５の角度目標値を冷却開始前の目標値θ０からθ０＋Δθ（ｔ）に修正しつつルーパ５の角度制御を続行し、ルーパ５の駆動トルクを修正する。なお、この方法の場合は、第一フィードフォワード制御装置５０は動作しない。また、この方法では、ルーパ角度の目標値を変更するので、冷却による鋼板Ｓの長さ変化が完了した時間ｔｅｎｄのときのルーパ角度が、定常部の通常の目標値θｓｔになるようにすることが望ましい。これには、冷却開始前の角度目標値θ０を予め下記式（５）のようにしておけばよい。
【００４１】
【数５】
【００４２】
上述した方法では、ピンチロール速度をフィードフォワード修正するか、ルーパ角度をフィードフォワード修正するかを二者択一するものとして説明したが、修正量を両者に任意に配分することも可能である。この場合、計算機７０で予測した鋼板長さの変化量ΔＬ（ｔ）を、第一フィードフォワード制御装置５０にΔＬ１（ｔ）、第二フィードフォワード制御装置６０にΔＬ２（ｔ）＝ΔＬ（ｔ）−ΔＬ１（ｔ）として出力し、第一フィードフォワード制御装置５０及び第二フィードフォワード制御装置６０をともに動作させればよい。
【実施例】
【００４３】
シミュレーションの結果を参照しながら、本発明をより具体的に説明する。
【００４４】
図１の製造装置７を、１０．５ｍ／ｓの速度で走行する板厚２ｍｍ、板幅１０００ｍｍの鋼板Ｓを、仕上圧延機列の最終圧延機１とピンチロール３との間の張力が付与された状態で、板厚方向の断面平均温度を９００℃から６５０℃に冷却するシミュレーションをおこなった。
【００４５】
本発明の第１の態様にかかる熱延鋼板の張力制御方法を適用した場合（実施例１）の圧延状態を図２に、本発明の第２の態様にかかる熱延鋼板の張力制御方法を適用した場合（実施例２）の圧延状態を図３に示す。比較として、従来法（本発明以外の熱延鋼板の張力制御方法）を適用した場合の圧延状態を図４に示す。従来法では、鋼板Ｓの張力を検出してピンチロール３の速度を修正する張力フィードバック制御のみをおこなっているのに対し、実施例１では冷却による鋼板Ｓの長さ変化の予測値に基づいてピンチロール３の速度を修正するフィードフォワード制御が、実施例２では冷却による鋼板Ｓの長さ変化の予測値に基づいてルーパ５の角度を修正するフィードフォワード制御が加えられている。
【００４６】
いずれの場合も、時間０において冷却を開始しており、冷却開始とともに仕上圧延機列の最終圧延機１からピンチロール３までの鋼板Ｓの長さは温度低下により急速に縮み、張力は増大しようとする。
【００４７】
従来法では、増大した張力を検出してからピンチロール３の速度を修正する張力フィードバック制御のみであるため応答性が悪く、７３ｋＮも張力が増加した。また、時間１．５秒の辺りではアンダーシュートも見られ、張力が冷却前の値に整定するまで約３秒を要した。
【００４８】
これに対して実施例１では、冷却による鋼板Ｓの縮み量の予測値に基づいてピンチロール３の速度を減速するフィードフォワードの変更指令が加えられているので、従来法よりもピンチロール３の速度修正が素早くおこなわれる。これにより、張力の増加量は２１ｋＮに抑制され、整定時間も約１秒に短縮した。
【００４９】
また実施例２では、冷却による鋼板Ｓの縮み量の予測値に基づいてルーパ５の角度目標値を下げるフィードフォワードの変更指令が加えられており、ルーパ角度制御によって、変更された目標値に一致するようにルーパ角度が低下する。これにより、張力の増加量は４５ｋＮに抑制され、整定時間も約１秒に短縮した。
【００５０】
ピンチロール速度をフィードフォワード修正するとともに、ルーパ角度をフィードフォワード修正する形態のシミュレーションは今回実施していないが、実施例１及び実施例２の結果から、ピンチロール速度及びルーパ角度をフィードフォワード修正する形態であっても、張力の増加を低減でき、整定時間も短縮可能であることは明らかである。
【００５１】
以上より、本発明によれば、仕上圧延機列の最終圧延機直後で強冷却を実施した際でも張力変動を抑制することができるので、板幅の狭窄、スリップ痕、冷却ムラによる歩留まりロスを改善でき、また、無張力状態に起因して製造停止に至るトラブルも回避できる。さらに、本発明の熱延鋼板の張力制御方法を用いる本発明の熱延鋼板の製造方法によれば、従来以上の強冷却が可能となり、従来以上の微細結晶粒を有する熱延鋼板の製造が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、超微細結晶粒を有する熱延鋼板の製造等に用いることができる。
【符号の説明】
【００５３】
Ｓ…鋼板
１…仕上圧延機列の最終圧延機
２…冷却装置
３…ピンチロール
４…水切りロール
５…ルーパ
６…ノズル
７…製造装置
１０…冷却制御装置
２０…ルーパ角度制御装置
３０…速度制御装置
４０…張力フィードバック制御装置
５０…第一フィードフォワード制御装置
６０…第二フィードフォワード制御装置
７０…計算機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
仕上圧延機列の最終圧延機と、該仕上圧延機列の最終圧延機の出側に設置された冷却装置と、該冷却装置の出側に設置されて鋼板の上下両面に当接するピンチロールと、を備えた装置を用いて熱延鋼板を製造する際に、
前記鋼板の先端が前記ピンチロールに到達して、前記仕上圧延機列の最終圧延機と前記ピンチロールとの間の前記鋼板の張力が確立した後の予め定められたタイミングで前記冷却装置による冷却を開始するにあたり、冷却による温度変化によって生じる前記鋼板の長さ変化を予測し、長さ変化の予測値に基づいて前記ピンチロールの速度を修正することを特徴とする、熱延鋼板の張力制御方法。
【請求項２】
仕上圧延機列の最終圧延機と、該仕上圧延機列の最終圧延機の出側に設置された冷却装置と、該冷却装置の出側に設置されて鋼板の上下両面に当接するピンチロールと、前記冷却装置と前記ピンチロールとの間で前記鋼板の上方に位置した水切りロールと、該水切りロールと前記ピンチロールとの間の前記鋼板の長さを調節可能なルーパと、を備えた装置を用いて熱延鋼板を冷却する際に、
前記鋼板の先端が前記ピンチロールに到達して、前記仕上圧延機列の最終圧延機と前記ピンチロールとの間の前記鋼板の張力が確立した後の予め定められたタイミングで前記冷却装置による冷却を開始するにあたり、冷却による温度変化によって生じる前記鋼板の長さ変化を予測し、長さ変化の予測値に基づいて前記ルーパの角度を修正することを特徴とする、熱延鋼板の張力制御方法。
【請求項３】
仕上圧延機列の最終圧延機と、該仕上圧延機列の最終圧延機の出側に設置された冷却装置と、該冷却装置の出側に設置されて鋼板の上下両面に当接するピンチロールと、前記冷却装置と前記ピンチロールとの間で前記鋼板の上方に位置した水切りロールと、該水切りロールと前記ピンチロールとの間の前記鋼板の長さを調節可能なルーパと、を備えた装置を用いて熱延鋼板を冷却する際に、
前記鋼板の先端が前記ピンチロールに到達して、前記仕上圧延機列の最終圧延機と前記ピンチロールとの間の前記鋼板の張力が確立した後の予め定められたタイミングで前記冷却装置による冷却を開始するにあたり、冷却による温度変化によって生じる前記鋼板の長さ変化を予測し、長さ変化の予測値に基づいて前記ピンチロールの速度及び前記ルーパの角度を修正することを特徴とする、熱延鋼板の張力制御方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱延鋼板の張力制御方法を用いて鋼板の張力を制御する工程を有する、熱延鋼板の製造方法。
【請求項１】
仕上圧延機列の最終圧延機と、該仕上圧延機列の最終圧延機の出側に設置された冷却装置と、該冷却装置の出側に設置されて鋼板の上下両面に当接するピンチロールと、を備えた装置を用いて熱延鋼板を製造する際に、
前記鋼板の先端が前記ピンチロールに到達して、前記仕上圧延機列の最終圧延機と前記ピンチロールとの間の前記鋼板の張力が確立した後の予め定められたタイミングで前記冷却装置による冷却を開始するにあたり、冷却による温度変化によって生じる前記鋼板の長さ変化を予測し、長さ変化の予測値に基づいて前記ピンチロールの速度を修正することを特徴とする、熱延鋼板の張力制御方法。
【請求項２】
仕上圧延機列の最終圧延機と、該仕上圧延機列の最終圧延機の出側に設置された冷却装置と、該冷却装置の出側に設置されて鋼板の上下両面に当接するピンチロールと、前記冷却装置と前記ピンチロールとの間で前記鋼板の上方に位置した水切りロールと、該水切りロールと前記ピンチロールとの間の前記鋼板の長さを調節可能なルーパと、を備えた装置を用いて熱延鋼板を冷却する際に、
前記鋼板の先端が前記ピンチロールに到達して、前記仕上圧延機列の最終圧延機と前記ピンチロールとの間の前記鋼板の張力が確立した後の予め定められたタイミングで前記冷却装置による冷却を開始するにあたり、冷却による温度変化によって生じる前記鋼板の長さ変化を予測し、長さ変化の予測値に基づいて前記ルーパの角度を修正することを特徴とする、熱延鋼板の張力制御方法。
【請求項３】
仕上圧延機列の最終圧延機と、該仕上圧延機列の最終圧延機の出側に設置された冷却装置と、該冷却装置の出側に設置されて鋼板の上下両面に当接するピンチロールと、前記冷却装置と前記ピンチロールとの間で前記鋼板の上方に位置した水切りロールと、該水切りロールと前記ピンチロールとの間の前記鋼板の長さを調節可能なルーパと、を備えた装置を用いて熱延鋼板を冷却する際に、
前記鋼板の先端が前記ピンチロールに到達して、前記仕上圧延機列の最終圧延機と前記ピンチロールとの間の前記鋼板の張力が確立した後の予め定められたタイミングで前記冷却装置による冷却を開始するにあたり、冷却による温度変化によって生じる前記鋼板の長さ変化を予測し、長さ変化の予測値に基づいて前記ピンチロールの速度及び前記ルーパの角度を修正することを特徴とする、熱延鋼板の張力制御方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱延鋼板の張力制御方法を用いて鋼板の張力を制御する工程を有する、熱延鋼板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１０３２６７（Ｐ２０１３−１０３２６７Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５０４４３（Ｐ２０１１−２５０４４３）
【出願日】平成２３年１１月１６日（２０１１．１１．１６）
【出願人】（０００００６６５５）新日鐵住金株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１６日（２０１１．１１．１６）
【出願人】（０００００６６５５）新日鐵住金株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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