鋼帯の誘導加熱方法
【課題】鋼帯の冷間圧延時に破断の発生原因となる耳割れが鋼帯のエッジ部に発生することをエマルジョンの温度をあらかじめ高くしたり誘導加熱装置の加熱量を高めに設定したりすることなく防止することのできる鋼帯の誘導加熱方法を提供する。
【解決手段】鋼帯２を冷間圧延する連続圧延ライン６の入側に配置された誘導加熱装置５により鋼帯２のエッジ部を誘導加熱するに際して、鋼帯２の圧延機入側厚さ、圧延機出側厚さ、圧延機出側速度および圧延機出側温度を測定した後、鋼帯２の圧延機噛み込み直前温度を圧延機入側厚さ、圧延機出側厚さ、圧延機出側速度および圧延機出側温度の各測定値と鋼帯２の冷間圧延条件とから求め、圧延機噛み込み直前温度が鋼帯２の延性／脆性遷移温度以上となるように誘導加熱装置５の出力を制御装置１８でフィードバック制御して鋼帯２のエッジ部を誘導加熱する。
【解決手段】鋼帯２を冷間圧延する連続圧延ライン６の入側に配置された誘導加熱装置５により鋼帯２のエッジ部を誘導加熱するに際して、鋼帯２の圧延機入側厚さ、圧延機出側厚さ、圧延機出側速度および圧延機出側温度を測定した後、鋼帯２の圧延機噛み込み直前温度を圧延機入側厚さ、圧延機出側厚さ、圧延機出側速度および圧延機出側温度の各測定値と鋼帯２の冷間圧延条件とから求め、圧延機噛み込み直前温度が鋼帯２の延性／脆性遷移温度以上となるように誘導加熱装置５の出力を制御装置１８でフィードバック制御して鋼帯２のエッジ部を誘導加熱する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷延鋼板を製造する場合に用いられる鋼帯の誘導加熱方法に関し、特に、鋼帯のエッジ部を誘導加熱する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、冷延鋼板はペイオフリールから払い出された鋼帯を連続圧延ラインで冷間圧延して製造されるが、電磁鋼板（珪素鋼板）、ステンレス鋼板、高炭素鋼板などの難延性鋼板を冷間圧延にて製造する場合は、鋼帯素材の変形抵抗が高く、延性が乏しいため、鋼帯のエッジ部に耳割れと称される割れが冷間圧延時に発生し、連続圧延ラインの圧延機間で受ける張力によって鋼帯が耳割れを起点として破断するという問題が生じる。
【０００３】
このような耳割れによる鋼帯の破断を防止する技術の１つとして、連続圧延ラインで冷間圧延される鋼帯のエッジ部を圧延機入側で所定温度に誘導加熱して耳割れの発生を防止する技術が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。しかし、通常の冷間圧延では、圧延荷重や圧延動力を低減する目的で鉱物油、天然油脂、合成エステルなどの不水溶性油剤（圧延油）を界面活性剤で水に分散させて希釈化（乳化）したエマルジョンが潤滑剤として、また圧延時の加工発熱や摩擦発熱による鋼帯やロールの温度上昇を抑制する目的で平均粒径５〜１５μm程度の油滴として圧延油が１〜１０mass％程度の濃度で含まれるＯ／Ｗ型（水中油滴型）のエマルジョンが冷却剤として圧延機入側と圧延機出側で鋼帯に吹き付けられる。
【０００４】
このようなエマルジョンは油剤である圧延油が固化しない流動点以上の温度で使用されるが、使用温度が高すぎると水分の蒸発や界面活性剤の経時変化などによって乳化状態が不安定になり、水と油が容易に分離しやすい状態になるため、通常は３０℃〜９０℃程度の温度で鋼帯に吹き付けられる。このため、上述した先行技術のように、圧延機入側で鋼帯のエッジ部を所定温度に誘導加熱してもロールバイト直近では鋼帯がエマルジョンによって冷却されてしまい、耳割れの発生を防止可能な温度に維持した状態で鋼帯を冷間圧延することが困難となる。
【０００５】
耳割れの発生を防止可能な温度に維持した状態で冷間圧延を行うためには、エマルジョンによる鋼帯の温度低下を考慮して鋼帯のエッジ部を圧延機の入側で誘導加熱する必要がある。しかし、エマルジョンによる鋼帯の温度低下量は常に一定となっているわけではなく、非特許文献１に記載された下式からも明らかなように、エマルジョンの流量密度や濃度によって大きく変化する。
【０００６】
【数１】
【０００７】
また、連続圧延ラインのライン速度が変化すると、一方向に搬送される鋼帯とエマルジョンの粘性に起因する流体力学的な相互作用によってエマルジョンと接触する鋼帯の冷却域が変化するため、エマルジョンによる鋼帯の温度低下はライン速度が変化した場合も大きく変化する。さらに、エマルジョンの濃度は一定の範囲内で管理されているものの、ある範囲での変動は避けられない。従って、これら圧延条件の変動によっては鋼帯のエッジ部を圧延機入側で高温に誘導加熱した場合においてもロールバイト直近では鋼帯温度が延性／脆性遷移温度以下になる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０３−６０８１３号公報
【特許文献２】特開昭６１−１５９１９号公報
【特許文献３】特開平１１−２９０９３１号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】「板圧延の理論と実際」 社団法人日本鉄鋼協会 １９８４ Ｐ１４８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このような問題を解決する方法としては、鋼帯に高温のエマルジョンを圧延機入側で吹き付けてロールバイト直近での鋼帯温度を延性／脆性遷移温度以上に保つ方法や、エマルジョンによる鋼帯の冷却を誤差分も考慮して、圧延直前の鋼帯温度を延性／脆性遷移温度以上に確保できるように、誘導加熱装置による加熱温度をあらかじめ高めに設定しておく方法などが考えられる。
【００１１】
しかしながら、上述した前者の方法は、エマルジョンを高温化する場合にエマルジョンの乳化安定性に課題が残り、高温でも安定的に乳化状態が維持されるような界面活性剤の選択が必要となる。また、エマルジョンは前述したように圧延時の潤滑性改善以外に、加工発熱や摩擦発熱によるロールや鋼帯の温度上昇抑制にも使用されるため、エマルジョンを高温化することは冷却剤としての性能を低下させることにつながり、ロールの熱膨張よって形成されるサーマルクラウンが大きくなるなどの問題が生じる。
【００１２】
一方、後者の方法は鋼帯エッジ部の温度が高くなりすぎると、鋼帯エッジ部と鋼帯中央部との温度差に起因する熱応力によって耳波などの形状不良が鋼板エッジ部に発生し、圧延中に絞り破断などが生じてしまうという問題が生じる。また、鋼帯エッジ部を必要以上に誘導加熱することになり、エネルギー的にも無駄が生じる。
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、鋼帯の冷間圧延時に破断の発生原因となる耳割れが鋼帯のエッジ部に発生することをエマルジョンの温度をあらかじめ高くしたり誘導加熱装置の加熱量を高めに設定したりすることなく防止することのできる鋼帯の誘導加熱方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、圧延機で冷間圧延される鋼帯のエッジ部を前記圧延機の入側に配置された誘導加熱装置により誘導加熱する方法であって、前記鋼帯の圧延機入側厚さ、圧延機出側厚さ、圧延機出側速度および圧延機出側温度を測定した後、前記鋼帯の圧延機噛み込み直前温度を前記圧延機入側厚さ、前記圧延機出側厚さ、前記圧延機出側速度および前記圧延機出側温度の各測定値と前記鋼帯の冷間圧延条件とから求め、前記圧延機噛み込み直前温度が前記鋼帯の延性／脆性遷移温度以上となるように前記誘導加熱装置の出力をフィードバック制御して前記鋼帯のエッジ部を誘導加熱することを特徴とする。
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の鋼帯の誘導加熱方法において、前記鋼帯の冷間圧延時に発生する加工発熱量と摩擦発熱量を下記の式（１）及び式（２）から算出して前記鋼帯の圧延機噛み込み直前温度を求めることを特徴とする。
【００１４】
【数２】
【００１５】
本発明の請求項３に係る発明は、請求項２に記載の鋼帯の誘導加熱方法において、前記鋼帯の圧延機噛み込み直前温度を下記の式（３）及び式（４）から算出して前記誘導加熱装置の出力をフィードバック制御することを特徴とする。
【００１６】
【数３】
【００１７】
本発明の請求項４に係る発明は、請求項２または３に記載の鋼帯の誘導加熱方法において、前記平均圧延荷重を前記圧延機に付設されたロードセルの出力から求めることを特徴とする。
本発明の請求項５に係る発明は、請求項２〜４のいずれか一項に記載の鋼帯の誘導加熱方法において、前記ロール周速を前記圧延機に付設されたロール周速計の出力から求めることを特徴とする。
本発明の請求項６に係る発明は、請求項３〜５のいずれか一項に記載の鋼帯の誘導加熱方法において、前記ロール温度を前記圧延機に付設されたロール温度計の出力から求めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、連続圧延ラインの入側で誘導加熱された鋼帯のエッジ部が鋼帯に吹き付けられたエマルジョンによって圧延機の入側で延性／脆性遷移温度以下に冷却されてしまうことがない。したがって、鋼帯の冷間圧延時に破断の発生原因となる耳割れが鋼帯のエッジ部に発生することをエマルジョンの温度をあらかじめ高くしたり誘導加熱装置の加熱量を高めに設定したりすることなく防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】冷延鋼板を製造する場合に用いられる連続圧延ラインの一例を示す図である。
【図２】図１に示す連続圧延ラインで冷間圧延される鋼帯の温度変化を示す図である。
【図３】鋼帯のエッジ部を誘導加熱する誘導加熱装置の一例を示す図である。
【図４】誘導加熱装置の出力をフィードバック制御する制御装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
冷延鋼板を製造する場合に用いられる連続圧延ラインの一例を図１に、また、連続圧延ラインで冷間圧延される鋼帯の温度変化を図２に示す。図中符号１はペイオフリールであって、このペイオフリール１から払い出された鋼帯２は先行材の尾端と後行材の先端とを溶接接合する溶接機３、ルーパ４、誘導加熱装置５を経て連続圧延ライン６に供給された後、連続圧延ライン６の出側に設けられたテンションリール７によって巻き取られるようになっている。
誘導加熱装置５は連続圧延ライン６で冷間圧延される鋼帯２のエッジ部を例えば１００mmの幅で誘導加熱するものであって、例えば図３に示すように、左右一対のＣ形誘導加熱子５１，５２で鋼帯２のエッジ部を誘導加熱するように構成されている。
【００２１】
連続圧延ライン６は直列に配列された４台のタンデム圧延機８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを有し、これらのタンデム圧延機８ａ〜８ｄで鋼帯２を連続的に冷間圧延するように構成されている。また、連続圧延ライン６は鋼帯２の表面にエマルジョンを吹き付ける複数のエマルジョンスプレイノズル９を有し、これらのエマルジョンスプレイノズル９はタンデム圧延機８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの入側と出側に設けられている。さらに、連続圧延ライン６は圧延機８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの出側にエアワイパー１０を有し、エマルジョンスプレイノズル９から鋼帯２の表面に吹き付けられたエマルジョンはエアワイパー１０から鋼帯２の表面に噴射される空気によって鋼帯２の表面に滞留することが防止されている。
【００２２】
連続圧延ライン６は、また、鋼帯２の圧延機入側厚さｈ１と圧延機出側厚さｈ２を測定する板厚計１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅを有し、これらの板厚計１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅから出力された信号は、各圧延機８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄに付設されたロードセル１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの出力と共に制御装置１８に供給されている。
【００２３】
また、連続圧延ライン６は鋼帯２の圧延機出側速度ＶＯを測定するレーザードップラー式の板速計１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅを有し、これらの板速計１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅから出力された信号は、各圧延機８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄのロール周速を測定するロール周速計１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの出力と共に制御装置１８に供給されている。
また、連続圧延ライン６は圧延機８ａと圧延機８ｂとの間で鋼帯２の圧延機出側温度Ｔoutを測定する鋼帯温度計１５を有し、この鋼帯温度計１５から出力された信号は、各圧延機８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄのロール温度を測定するロール温度計１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの出力と共に制御装置１８に供給されている。
【００２４】
制御装置１８は誘導加熱装置５の出力をフィードバック制御するものであって、例えば図４に示すフローチャートに従って誘導加熱装置５の出力をフィードバック制御するように構成されている。すなわち、図１のように、誘導加熱装置５を１台目の圧延機である８ａの入側にのみ設置した場合、ペイオフリール１から払い出された鋼帯２が連続圧延ライン６に供給されると、制御装置１８は圧延機８ａの入側と出側に配置された板厚計１１ａ，１１ｂの各出力を取り込み、鋼帯２の冷間圧延時に発生する加工発熱量Ｑpを図４に示すステップＳ１で下記の式（１）から算出する。
【００２５】
【数４】
【００２６】
なお、鋼帯２を圧延する条件の１つである式（１）の平均圧延荷重Ｐmは、ロードセル１２ａの出力から求めることができる。
加工発熱量Ｑpを算出したならば、制御装置１８は板速計１３ｂの出力（出側速度ＶＯ）を取り込み、鋼帯２の冷間圧延時に発生する摩擦発熱量Ｑfを図４に示すステップＳ２で下記の式（２）から算出する。
【００２７】
【数５】
【００２８】
なお、鋼帯２を圧延する条件の１つである式（２）の摩擦係数μは鋼帯２の変形抵抗を事前に調査しておくことで求めることができ、式（２）のロール周速ＶＲは圧延条件の１つとしてロール周速計１４ａの出力から求めることができる。
摩擦発熱量Ｑfを算出したならば、制御装置１８は鋼帯温度計１５の出力を取り込み、鋼帯２を冷間圧延しているときに鋼帯２から圧延機８ａのロールに伝わる伝熱量（以下「ロール抜熱量」という。）Ｑrを図４に示すステップＳ３で下記の式（３）から算出し、さらに図４に示すステップＳ４で鋼帯の圧延機噛み込み直前温度Ｔinを下記の式（４）から算出する。
【００２９】
【数６】
【００３０】
なお、鋼帯２を圧延する条件の１つである式（３）の等価熱伝達係数ｈｅｑはあらかじめ実験などで求めた値を用いることができる。また、鋼帯２を圧延する条件の１つであるロール温度Ｔrはロール温度計１６ａの出力から求めることができるが、別途熱伝導計算からも求めることができる。
鋼帯２の圧延機噛み込み直前温度Ｔinを算出したならば、制御装置１８は図４に示すステップＳ４で圧延機噛み込み直前温度Ｔinを図２に示す鋼帯２の延性／脆性遷移温度と比較する。ここで、圧延機噛み込み直前温度Ｔinが延性／脆性遷移温度より高い場合には、制御装置１８は図４に示すステップＳ５で圧延機噛み込み直前温度Ｔinを上限設定温度と比較する。そして、圧延機噛み込み直前温度Ｔinが上限設定温度より高い場合には、誘導加熱装置５の出力を下げて圧延機噛み込み直前温度Ｔinを上限設定温度以下とするためのフィードバック制御信号を図４に示すステップＳ６で誘導加熱装置５に送出する。
【００３１】
一方、圧延機噛み込み直前温度Ｔinが延性／脆性遷移温度より高い場合には、制御装置１８は誘導加熱装置５の出力を上げて圧延機噛み込み直前温度Ｔinが延性／脆性遷移温度以上とするためのフィードバック制御信号を図４に示すステップＳ７で誘導加熱装置５に送出する。そして、図４に示すステップＳ８で鋼帯２の冷間圧延が終了するまで上述したステップＳ１〜Ｓ７を繰り返す。
【００３２】
上述した本発明の一実施形態のように、鋼帯２の圧延機入側厚さｈ１、圧延機出側厚さｈ２、圧延機出側速度ＶＯおよび圧延機出側温度Ｔoutを測定した後、鋼帯２の圧延機噛み込み直前温度Ｔinを圧延機入側厚さｈ１、圧延機出側厚さｈ２、圧延機出側速度ＶＯおよび圧延機出側温度Ｔoutの各測定値と鋼帯２の冷間圧延条件とから求め、圧延機噛み込み直前温度Ｔinが鋼帯２の延性／脆性遷移温度以上となるように誘導加熱装置５の出力をフィードバック制御することで、連続圧延ライン６の入側で誘導加熱された鋼帯２のエッジ部がエマルジョンスプレイノズル９から鋼帯２に吹き付けられたエマルジョンによって圧延機８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの入側で延性／脆性遷移温度以下に冷却されてしまうことがない。したがって、鋼帯の冷間圧延時に破断の発生原因となる耳割れが鋼帯のエッジ部に発生することをエマルジョンの温度をあらかじめ高くしたり誘導加熱装置の加熱量を高めに設定したりすることなく防止することができる。
【００３３】
なお、図２に示したように、連続圧延ラインでは、１台目の圧延機の入側で特に延性／脆性遷移温度を下回りやすいので、１台目の圧延機入側に誘導加熱装置５を、１台目の圧延機出側に鋼帯温度計１５を設けたが、１台目に限らず目的に応じて２台目以降の圧延機入側と圧延機出側に誘導加熱装置と鋼帯温度計を設置してもよい。
また、上述した本発明の一実施形態のように、圧延機８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの出側にエアワイパー１０を設けたことで、エマルジョンスプレイノズル９から鋼帯２に吹き付けられたエマルジョンによって鋼帯２が過度に冷却されることを防止することができる。
【実施例】
【００３４】
図１に示した連続圧延ラインにおいて延性／脆性遷移温度７０℃の珪素鋼板（３．０％Ｓｉ）を冷間圧延するにあたり、圧延機８ａの入側に配置された誘導加熱装置５で鋼帯２のエッジ部を誘導加熱する方法を次の２つの方法で行った。すなわち、第１の方法は上述した本発明の一実施形態に係る方法で鋼帯のエッジ部を誘導加熱する方法であり、第２の方法はエマルジョンの冷却作用による鋼帯の圧延機入側での温度降下量をあらかじめ伝熱シュミレーションで計算し、圧延機噛み込み時の鋼帯温度をエッジ部から２５ｍｍの位置で８０℃とするために必要な誘導加熱量を求め、それを誘導加熱装置のセットアップ値として鋼帯のエッジ部を誘導加熱する方法である。
【００３５】
上記２つの方法でそれぞれ３００本の鋼帯に対して圧延を行い、圧延時の破断発生率を比較した。第１の制御法での破断発生率は０．３％であるのに対し、第２の方法での破断発生率は３．０％であった。これにより、第１の方法を適用することで破断発生率を１／１０に低減でき、本発明の有効性を確認することができた。
【符号の説明】
【００３６】
１…ペイオフリール
２…鋼帯
３…溶接機
４…ルーパ
５…誘導加熱装置
６…連続圧延ライン
７…テンションリール
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ…タンデム圧延機
９…エマルジョンスプレイノズル
１０…エアワイパー
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ…板厚計
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ…ロードセル
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ…板速計
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ…ロール周速計
１５…鋼帯温度計
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ…ロール温度計
１８…制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷延鋼板を製造する場合に用いられる鋼帯の誘導加熱方法に関し、特に、鋼帯のエッジ部を誘導加熱する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、冷延鋼板はペイオフリールから払い出された鋼帯を連続圧延ラインで冷間圧延して製造されるが、電磁鋼板（珪素鋼板）、ステンレス鋼板、高炭素鋼板などの難延性鋼板を冷間圧延にて製造する場合は、鋼帯素材の変形抵抗が高く、延性が乏しいため、鋼帯のエッジ部に耳割れと称される割れが冷間圧延時に発生し、連続圧延ラインの圧延機間で受ける張力によって鋼帯が耳割れを起点として破断するという問題が生じる。
【０００３】
このような耳割れによる鋼帯の破断を防止する技術の１つとして、連続圧延ラインで冷間圧延される鋼帯のエッジ部を圧延機入側で所定温度に誘導加熱して耳割れの発生を防止する技術が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。しかし、通常の冷間圧延では、圧延荷重や圧延動力を低減する目的で鉱物油、天然油脂、合成エステルなどの不水溶性油剤（圧延油）を界面活性剤で水に分散させて希釈化（乳化）したエマルジョンが潤滑剤として、また圧延時の加工発熱や摩擦発熱による鋼帯やロールの温度上昇を抑制する目的で平均粒径５〜１５μm程度の油滴として圧延油が１〜１０mass％程度の濃度で含まれるＯ／Ｗ型（水中油滴型）のエマルジョンが冷却剤として圧延機入側と圧延機出側で鋼帯に吹き付けられる。
【０００４】
このようなエマルジョンは油剤である圧延油が固化しない流動点以上の温度で使用されるが、使用温度が高すぎると水分の蒸発や界面活性剤の経時変化などによって乳化状態が不安定になり、水と油が容易に分離しやすい状態になるため、通常は３０℃〜９０℃程度の温度で鋼帯に吹き付けられる。このため、上述した先行技術のように、圧延機入側で鋼帯のエッジ部を所定温度に誘導加熱してもロールバイト直近では鋼帯がエマルジョンによって冷却されてしまい、耳割れの発生を防止可能な温度に維持した状態で鋼帯を冷間圧延することが困難となる。
【０００５】
耳割れの発生を防止可能な温度に維持した状態で冷間圧延を行うためには、エマルジョンによる鋼帯の温度低下を考慮して鋼帯のエッジ部を圧延機の入側で誘導加熱する必要がある。しかし、エマルジョンによる鋼帯の温度低下量は常に一定となっているわけではなく、非特許文献１に記載された下式からも明らかなように、エマルジョンの流量密度や濃度によって大きく変化する。
【０００６】
【数１】
【０００７】
また、連続圧延ラインのライン速度が変化すると、一方向に搬送される鋼帯とエマルジョンの粘性に起因する流体力学的な相互作用によってエマルジョンと接触する鋼帯の冷却域が変化するため、エマルジョンによる鋼帯の温度低下はライン速度が変化した場合も大きく変化する。さらに、エマルジョンの濃度は一定の範囲内で管理されているものの、ある範囲での変動は避けられない。従って、これら圧延条件の変動によっては鋼帯のエッジ部を圧延機入側で高温に誘導加熱した場合においてもロールバイト直近では鋼帯温度が延性／脆性遷移温度以下になる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０３−６０８１３号公報
【特許文献２】特開昭６１−１５９１９号公報
【特許文献３】特開平１１−２９０９３１号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】「板圧延の理論と実際」 社団法人日本鉄鋼協会 １９８４ Ｐ１４８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このような問題を解決する方法としては、鋼帯に高温のエマルジョンを圧延機入側で吹き付けてロールバイト直近での鋼帯温度を延性／脆性遷移温度以上に保つ方法や、エマルジョンによる鋼帯の冷却を誤差分も考慮して、圧延直前の鋼帯温度を延性／脆性遷移温度以上に確保できるように、誘導加熱装置による加熱温度をあらかじめ高めに設定しておく方法などが考えられる。
【００１１】
しかしながら、上述した前者の方法は、エマルジョンを高温化する場合にエマルジョンの乳化安定性に課題が残り、高温でも安定的に乳化状態が維持されるような界面活性剤の選択が必要となる。また、エマルジョンは前述したように圧延時の潤滑性改善以外に、加工発熱や摩擦発熱によるロールや鋼帯の温度上昇抑制にも使用されるため、エマルジョンを高温化することは冷却剤としての性能を低下させることにつながり、ロールの熱膨張よって形成されるサーマルクラウンが大きくなるなどの問題が生じる。
【００１２】
一方、後者の方法は鋼帯エッジ部の温度が高くなりすぎると、鋼帯エッジ部と鋼帯中央部との温度差に起因する熱応力によって耳波などの形状不良が鋼板エッジ部に発生し、圧延中に絞り破断などが生じてしまうという問題が生じる。また、鋼帯エッジ部を必要以上に誘導加熱することになり、エネルギー的にも無駄が生じる。
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、鋼帯の冷間圧延時に破断の発生原因となる耳割れが鋼帯のエッジ部に発生することをエマルジョンの温度をあらかじめ高くしたり誘導加熱装置の加熱量を高めに設定したりすることなく防止することのできる鋼帯の誘導加熱方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、圧延機で冷間圧延される鋼帯のエッジ部を前記圧延機の入側に配置された誘導加熱装置により誘導加熱する方法であって、前記鋼帯の圧延機入側厚さ、圧延機出側厚さ、圧延機出側速度および圧延機出側温度を測定した後、前記鋼帯の圧延機噛み込み直前温度を前記圧延機入側厚さ、前記圧延機出側厚さ、前記圧延機出側速度および前記圧延機出側温度の各測定値と前記鋼帯の冷間圧延条件とから求め、前記圧延機噛み込み直前温度が前記鋼帯の延性／脆性遷移温度以上となるように前記誘導加熱装置の出力をフィードバック制御して前記鋼帯のエッジ部を誘導加熱することを特徴とする。
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の鋼帯の誘導加熱方法において、前記鋼帯の冷間圧延時に発生する加工発熱量と摩擦発熱量を下記の式（１）及び式（２）から算出して前記鋼帯の圧延機噛み込み直前温度を求めることを特徴とする。
【００１４】
【数２】
【００１５】
本発明の請求項３に係る発明は、請求項２に記載の鋼帯の誘導加熱方法において、前記鋼帯の圧延機噛み込み直前温度を下記の式（３）及び式（４）から算出して前記誘導加熱装置の出力をフィードバック制御することを特徴とする。
【００１６】
【数３】
【００１７】
本発明の請求項４に係る発明は、請求項２または３に記載の鋼帯の誘導加熱方法において、前記平均圧延荷重を前記圧延機に付設されたロードセルの出力から求めることを特徴とする。
本発明の請求項５に係る発明は、請求項２〜４のいずれか一項に記載の鋼帯の誘導加熱方法において、前記ロール周速を前記圧延機に付設されたロール周速計の出力から求めることを特徴とする。
本発明の請求項６に係る発明は、請求項３〜５のいずれか一項に記載の鋼帯の誘導加熱方法において、前記ロール温度を前記圧延機に付設されたロール温度計の出力から求めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、連続圧延ラインの入側で誘導加熱された鋼帯のエッジ部が鋼帯に吹き付けられたエマルジョンによって圧延機の入側で延性／脆性遷移温度以下に冷却されてしまうことがない。したがって、鋼帯の冷間圧延時に破断の発生原因となる耳割れが鋼帯のエッジ部に発生することをエマルジョンの温度をあらかじめ高くしたり誘導加熱装置の加熱量を高めに設定したりすることなく防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】冷延鋼板を製造する場合に用いられる連続圧延ラインの一例を示す図である。
【図２】図１に示す連続圧延ラインで冷間圧延される鋼帯の温度変化を示す図である。
【図３】鋼帯のエッジ部を誘導加熱する誘導加熱装置の一例を示す図である。
【図４】誘導加熱装置の出力をフィードバック制御する制御装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
冷延鋼板を製造する場合に用いられる連続圧延ラインの一例を図１に、また、連続圧延ラインで冷間圧延される鋼帯の温度変化を図２に示す。図中符号１はペイオフリールであって、このペイオフリール１から払い出された鋼帯２は先行材の尾端と後行材の先端とを溶接接合する溶接機３、ルーパ４、誘導加熱装置５を経て連続圧延ライン６に供給された後、連続圧延ライン６の出側に設けられたテンションリール７によって巻き取られるようになっている。
誘導加熱装置５は連続圧延ライン６で冷間圧延される鋼帯２のエッジ部を例えば１００mmの幅で誘導加熱するものであって、例えば図３に示すように、左右一対のＣ形誘導加熱子５１，５２で鋼帯２のエッジ部を誘導加熱するように構成されている。
【００２１】
連続圧延ライン６は直列に配列された４台のタンデム圧延機８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを有し、これらのタンデム圧延機８ａ〜８ｄで鋼帯２を連続的に冷間圧延するように構成されている。また、連続圧延ライン６は鋼帯２の表面にエマルジョンを吹き付ける複数のエマルジョンスプレイノズル９を有し、これらのエマルジョンスプレイノズル９はタンデム圧延機８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの入側と出側に設けられている。さらに、連続圧延ライン６は圧延機８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの出側にエアワイパー１０を有し、エマルジョンスプレイノズル９から鋼帯２の表面に吹き付けられたエマルジョンはエアワイパー１０から鋼帯２の表面に噴射される空気によって鋼帯２の表面に滞留することが防止されている。
【００２２】
連続圧延ライン６は、また、鋼帯２の圧延機入側厚さｈ１と圧延機出側厚さｈ２を測定する板厚計１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅを有し、これらの板厚計１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅから出力された信号は、各圧延機８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄに付設されたロードセル１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの出力と共に制御装置１８に供給されている。
【００２３】
また、連続圧延ライン６は鋼帯２の圧延機出側速度ＶＯを測定するレーザードップラー式の板速計１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅを有し、これらの板速計１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅから出力された信号は、各圧延機８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄのロール周速を測定するロール周速計１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの出力と共に制御装置１８に供給されている。
また、連続圧延ライン６は圧延機８ａと圧延機８ｂとの間で鋼帯２の圧延機出側温度Ｔoutを測定する鋼帯温度計１５を有し、この鋼帯温度計１５から出力された信号は、各圧延機８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄのロール温度を測定するロール温度計１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの出力と共に制御装置１８に供給されている。
【００２４】
制御装置１８は誘導加熱装置５の出力をフィードバック制御するものであって、例えば図４に示すフローチャートに従って誘導加熱装置５の出力をフィードバック制御するように構成されている。すなわち、図１のように、誘導加熱装置５を１台目の圧延機である８ａの入側にのみ設置した場合、ペイオフリール１から払い出された鋼帯２が連続圧延ライン６に供給されると、制御装置１８は圧延機８ａの入側と出側に配置された板厚計１１ａ，１１ｂの各出力を取り込み、鋼帯２の冷間圧延時に発生する加工発熱量Ｑpを図４に示すステップＳ１で下記の式（１）から算出する。
【００２５】
【数４】
【００２６】
なお、鋼帯２を圧延する条件の１つである式（１）の平均圧延荷重Ｐmは、ロードセル１２ａの出力から求めることができる。
加工発熱量Ｑpを算出したならば、制御装置１８は板速計１３ｂの出力（出側速度ＶＯ）を取り込み、鋼帯２の冷間圧延時に発生する摩擦発熱量Ｑfを図４に示すステップＳ２で下記の式（２）から算出する。
【００２７】
【数５】
【００２８】
なお、鋼帯２を圧延する条件の１つである式（２）の摩擦係数μは鋼帯２の変形抵抗を事前に調査しておくことで求めることができ、式（２）のロール周速ＶＲは圧延条件の１つとしてロール周速計１４ａの出力から求めることができる。
摩擦発熱量Ｑfを算出したならば、制御装置１８は鋼帯温度計１５の出力を取り込み、鋼帯２を冷間圧延しているときに鋼帯２から圧延機８ａのロールに伝わる伝熱量（以下「ロール抜熱量」という。）Ｑrを図４に示すステップＳ３で下記の式（３）から算出し、さらに図４に示すステップＳ４で鋼帯の圧延機噛み込み直前温度Ｔinを下記の式（４）から算出する。
【００２９】
【数６】
【００３０】
なお、鋼帯２を圧延する条件の１つである式（３）の等価熱伝達係数ｈｅｑはあらかじめ実験などで求めた値を用いることができる。また、鋼帯２を圧延する条件の１つであるロール温度Ｔrはロール温度計１６ａの出力から求めることができるが、別途熱伝導計算からも求めることができる。
鋼帯２の圧延機噛み込み直前温度Ｔinを算出したならば、制御装置１８は図４に示すステップＳ４で圧延機噛み込み直前温度Ｔinを図２に示す鋼帯２の延性／脆性遷移温度と比較する。ここで、圧延機噛み込み直前温度Ｔinが延性／脆性遷移温度より高い場合には、制御装置１８は図４に示すステップＳ５で圧延機噛み込み直前温度Ｔinを上限設定温度と比較する。そして、圧延機噛み込み直前温度Ｔinが上限設定温度より高い場合には、誘導加熱装置５の出力を下げて圧延機噛み込み直前温度Ｔinを上限設定温度以下とするためのフィードバック制御信号を図４に示すステップＳ６で誘導加熱装置５に送出する。
【００３１】
一方、圧延機噛み込み直前温度Ｔinが延性／脆性遷移温度より高い場合には、制御装置１８は誘導加熱装置５の出力を上げて圧延機噛み込み直前温度Ｔinが延性／脆性遷移温度以上とするためのフィードバック制御信号を図４に示すステップＳ７で誘導加熱装置５に送出する。そして、図４に示すステップＳ８で鋼帯２の冷間圧延が終了するまで上述したステップＳ１〜Ｓ７を繰り返す。
【００３２】
上述した本発明の一実施形態のように、鋼帯２の圧延機入側厚さｈ１、圧延機出側厚さｈ２、圧延機出側速度ＶＯおよび圧延機出側温度Ｔoutを測定した後、鋼帯２の圧延機噛み込み直前温度Ｔinを圧延機入側厚さｈ１、圧延機出側厚さｈ２、圧延機出側速度ＶＯおよび圧延機出側温度Ｔoutの各測定値と鋼帯２の冷間圧延条件とから求め、圧延機噛み込み直前温度Ｔinが鋼帯２の延性／脆性遷移温度以上となるように誘導加熱装置５の出力をフィードバック制御することで、連続圧延ライン６の入側で誘導加熱された鋼帯２のエッジ部がエマルジョンスプレイノズル９から鋼帯２に吹き付けられたエマルジョンによって圧延機８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの入側で延性／脆性遷移温度以下に冷却されてしまうことがない。したがって、鋼帯の冷間圧延時に破断の発生原因となる耳割れが鋼帯のエッジ部に発生することをエマルジョンの温度をあらかじめ高くしたり誘導加熱装置の加熱量を高めに設定したりすることなく防止することができる。
【００３３】
なお、図２に示したように、連続圧延ラインでは、１台目の圧延機の入側で特に延性／脆性遷移温度を下回りやすいので、１台目の圧延機入側に誘導加熱装置５を、１台目の圧延機出側に鋼帯温度計１５を設けたが、１台目に限らず目的に応じて２台目以降の圧延機入側と圧延機出側に誘導加熱装置と鋼帯温度計を設置してもよい。
また、上述した本発明の一実施形態のように、圧延機８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの出側にエアワイパー１０を設けたことで、エマルジョンスプレイノズル９から鋼帯２に吹き付けられたエマルジョンによって鋼帯２が過度に冷却されることを防止することができる。
【実施例】
【００３４】
図１に示した連続圧延ラインにおいて延性／脆性遷移温度７０℃の珪素鋼板（３．０％Ｓｉ）を冷間圧延するにあたり、圧延機８ａの入側に配置された誘導加熱装置５で鋼帯２のエッジ部を誘導加熱する方法を次の２つの方法で行った。すなわち、第１の方法は上述した本発明の一実施形態に係る方法で鋼帯のエッジ部を誘導加熱する方法であり、第２の方法はエマルジョンの冷却作用による鋼帯の圧延機入側での温度降下量をあらかじめ伝熱シュミレーションで計算し、圧延機噛み込み時の鋼帯温度をエッジ部から２５ｍｍの位置で８０℃とするために必要な誘導加熱量を求め、それを誘導加熱装置のセットアップ値として鋼帯のエッジ部を誘導加熱する方法である。
【００３５】
上記２つの方法でそれぞれ３００本の鋼帯に対して圧延を行い、圧延時の破断発生率を比較した。第１の制御法での破断発生率は０．３％であるのに対し、第２の方法での破断発生率は３．０％であった。これにより、第１の方法を適用することで破断発生率を１／１０に低減でき、本発明の有効性を確認することができた。
【符号の説明】
【００３６】
１…ペイオフリール
２…鋼帯
３…溶接機
４…ルーパ
５…誘導加熱装置
６…連続圧延ライン
７…テンションリール
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ…タンデム圧延機
９…エマルジョンスプレイノズル
１０…エアワイパー
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ…板厚計
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ…ロードセル
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ…板速計
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ…ロール周速計
１５…鋼帯温度計
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ…ロール温度計
１８…制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延機で冷間圧延される鋼帯のエッジ部を前記圧延機の入側に配置された誘導加熱装置により誘導加熱する方法であって、
前記鋼帯の圧延機入側厚さ、圧延機出側厚さ、圧延機出側速度および圧延機出側温度を測定した後、前記鋼帯の圧延機噛み込み直前温度を前記圧延機入側厚さ、前記圧延機出側厚さ、前記圧延機出側速度および前記圧延機出側温度の各測定値と前記鋼帯の冷間圧延条件とから求め、前記圧延機噛み込み直前温度が前記鋼帯の延性／脆性遷移温度以上となるように前記誘導加熱装置の出力をフィードバック制御して前記鋼帯のエッジ部を誘導加熱することを特徴とする鋼帯の誘導加熱方法。
【請求項２】
前記鋼帯の冷間圧延時に発生する加工発熱量と摩擦発熱量を下記の式（１）及び式（２）から算出して前記鋼帯の圧延機噛み込み直前温度を求めることを特徴とする請求項１に記載の鋼帯の誘導加熱方法。
【数７】
【請求項３】
前記鋼帯の圧延機噛み込み直前温度を下記の式（３）及び式（４）から算出して前記誘導加熱装置の出力をフィードバック制御することを特徴とする請求項２に記載の鋼帯の誘導加熱方法。
【数８】
【請求項４】
前記平均圧延荷重を前記圧延機に付設されたロードセルの出力から求めることを特徴とする請求項２または３に記載の鋼帯の誘導加熱方法。
【請求項５】
前記ロール周速を前記圧延機に付設されたロール周速計の出力から求めることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の鋼帯の誘導加熱方法。
【請求項６】
前記ロール温度を前記圧延機に付設されたロール温度計の出力から求めることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の鋼帯の誘導加熱方法。
【請求項１】
圧延機で冷間圧延される鋼帯のエッジ部を前記圧延機の入側に配置された誘導加熱装置により誘導加熱する方法であって、
前記鋼帯の圧延機入側厚さ、圧延機出側厚さ、圧延機出側速度および圧延機出側温度を測定した後、前記鋼帯の圧延機噛み込み直前温度を前記圧延機入側厚さ、前記圧延機出側厚さ、前記圧延機出側速度および前記圧延機出側温度の各測定値と前記鋼帯の冷間圧延条件とから求め、前記圧延機噛み込み直前温度が前記鋼帯の延性／脆性遷移温度以上となるように前記誘導加熱装置の出力をフィードバック制御して前記鋼帯のエッジ部を誘導加熱することを特徴とする鋼帯の誘導加熱方法。
【請求項２】
前記鋼帯の冷間圧延時に発生する加工発熱量と摩擦発熱量を下記の式（１）及び式（２）から算出して前記鋼帯の圧延機噛み込み直前温度を求めることを特徴とする請求項１に記載の鋼帯の誘導加熱方法。
【数７】
【請求項３】
前記鋼帯の圧延機噛み込み直前温度を下記の式（３）及び式（４）から算出して前記誘導加熱装置の出力をフィードバック制御することを特徴とする請求項２に記載の鋼帯の誘導加熱方法。
【数８】
【請求項４】
前記平均圧延荷重を前記圧延機に付設されたロードセルの出力から求めることを特徴とする請求項２または３に記載の鋼帯の誘導加熱方法。
【請求項５】
前記ロール周速を前記圧延機に付設されたロール周速計の出力から求めることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の鋼帯の誘導加熱方法。
【請求項６】
前記ロール温度を前記圧延機に付設されたロール温度計の出力から求めることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の鋼帯の誘導加熱方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２４０３９７（Ｐ２０１１−２４０３９７Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１７２３４（Ｐ２０１０−１１７２３４）
【出願日】平成２２年５月２１日（２０１０．５．２１）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２１日（２０１０．５．２１）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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