JP4349255B2 - パススケジュールの設定方法及び厚鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、厚鋼板の製造方法及びパススケジュールの設定方法に関する。本発明は、例えば、可逆式圧延機を用いた複数パスのリバース圧延を行ってＴＭＣＰにより厚鋼板を製造するに際し、途中のパスでの圧延温度の目標値及び最終仕上がり温度の目標値をいずれも満足しながら、圧延時間を大幅に短縮化することができる厚鋼板の製造方法及びパススケジュールの設定方法に関する。

可逆式圧延機を用いた複数パスのリバース圧延を行ってＴＭＣＰ法により厚鋼板を製造する際には、コントロールド・ローリング圧延法（以下「ＣＲ圧延法」という）や、圧延後の水冷技術が広く用いられる。中でもＣＲ圧延法によれば、圧延中の圧延温度を高精度で制御して最終パスにおける最終仕上がり温度を所定の目標温度に一致させることにより、組織を微細化して強度及び靭性の改善を図ることができる。

具体的には、このＣＲ圧延法は、製品の板厚ｔに対してある板厚（例えば２ｔ）にまで被圧延材が圧延された時点で一旦圧延を中断し、その後被圧延材を空冷することによって温度Ｔ０から所定温度Ｔ１まで冷却してから、圧延を再開することにより所定の板厚ｔになる最終パスにおける最終仕上がり温度を所定の温度とする。

このように、ＣＲ圧延法には、通常の圧延とは異なり、圧延の途中で一旦圧延を中断して被圧延材の温度がＴ０からＴ１になるまで空冷するために、この冷却に相応の時間を要し、圧延能率が低下するという問題があった。

そこで、ＣＲ圧延法におけるこのような冷却時間を解消又は短縮するための発明がこれまでにも提案されている。
例えば、特許文献１、２には、圧延の途中でデスケーリング等を行って被圧延材を水冷することにより、冷却時間を短縮して圧延能率を向上させるための発明が開示されている。略述すると、これらの発明は、可逆式圧延機に近接して配置した冷却装置を用いて、温度Ｔ０から温度Ｔ１への被圧延材の冷却時間を短縮しようとするものである。

また、特許文献３には、ＣＲ圧延法における温度Ｔ０から温度Ｔ１への冷却のための待ち時間を考慮してパススケジュールを決定する発明が開示されている。
特開平６−１９０４３１号公報 特開平６−２４６３３２号公報 特開２００３−３２６３０４号公報

特許文献１、２に記載された発明によれば、確かに冷却の待ち時間は減少すると思われる。しかし、特許文献１、２にはパススケジュールをどのように設定するかについて何ら開示されていない。このため、特許文献１、２に記載された発明をそのまま実施すると、圧延の途中で行う冷却の程度によって、圧延の途中又は圧延後の被圧延材の平坦度や板厚の精度等が悪化する恐れがある。さらに、特許文献１、２では、圧延の途中における水冷のタイミングをどのように決定するのかも不明である。このため、例えばオペレータが任意のパスにおいて水冷を行った場合、計算機で予め予想していた温度と実績の温度とに差が生じ、この差に起因して圧延荷重にも差が生じ、結果的には板厚の精度が悪化し、平坦度不良を生じる可能性が大きい。

一方、特許文献３には、最適なパススケジュールを短時間で計算して設定する発明は記載されてはいるものの、冷却の待ち時間が本当に低減されるのか否かは不明であり、計算のロジックも追試可能な程度には記載されていない。

本発明は、被圧延材を冷却する機能を有する１または２以上の装置と組み合わされた可逆式圧延機を用い、この被圧延材の温度を所定の目標温度に制御して行う１パスを少なくとも含む複数パスのリバース圧延を行うことによって厚鋼板を製造する際のパススケジュールの設定方法であって、計算機を用いて、
（ｉ）複数パスの全パスについて、前記装置により被圧延材を冷却したと仮定した場合における、複数パスのうちの最終パスにおける被圧延材の温度を計算により求め、求めた被圧延材の温度が、最終仕上がり温度の目標値を満足するか否か判断すること、（ｉｉ）求めた被圧延材の温度が最終仕上がり温度の目標値を下回る場合には、前記装置による被圧延材の冷却を停止することによって、被圧延材の温度が最終仕上がり温度の目標値を満足することができる、複数パスのうちの１又は２以上のパスを収束計算により決定すること、及び（ｉｉｉ）求めた被圧延材の温度が最終仕上がり温度の目標値を上回る場合には、複数パスに付加することによって、被圧延材の温度が最終仕上がり温度の目標値を満足することができる、圧下を行わない１または２以上のダミーパスを収束計算により決定することを特徴とするパススケジュールの設定方法である。

この本発明に係るパススケジュールの設定方法では、収束計算が、最終パスから一つ上流のパスについて順次行うことが望ましい。
別の観点からは、本発明は、被圧延材を冷却する機能を有する１または２以上の装置と組み合わされた可逆式圧延機を用い、この被圧延材の温度を所定の目標温度に制御して行う１パスを少なくとも含む複数パスのリバース圧延を行うことによって、厚鋼板を製造する方法であって、前記装置が、被圧延材のデスケーリング装置であるか、又は、このデスケーリング装置及び被圧延材を冷却する冷却装置であるとともに、複数パスのうちの最終パスにおける被圧延材の温度が最終仕上がり温度の目標値を満足するように、被圧延材に対する前記装置による複数のパス毎の冷却の実行又は不実行を、計算機による演算により複数パスを実行する前に予め決定しておき、複数のパスの際には、この決定に基づいて、装置による冷却を実行するか、又は実行しないこと、および前記計算機により、
（ｉ）前記複数パスの全パスについて、前記装置により被圧延材を冷却したと仮定した場合における、前記複数パスのうちの最終パスにおける前記被圧延材の温度を計算により求め、求めた前記被圧延材の温度が、最終仕上がり温度の目標値を満足するか否か判断すること、（ｉｉ）求めた前記被圧延材の温度が前記最終仕上がり温度の目標値を下回る場合には、前記装置による前記被圧延材の冷却を停止することによって、前記被圧延材の温度が前記最終仕上がり温度の目標値を満足することができる、前記複数パスのうちの１又は２以上のパスを収束計算により決定すること、及び（ｉｉｉ）求めた前記被圧延材の温度が前記最終仕上がり温度の目標値を上回る場合には、前記複数パスに付加することによって、前記被圧延材の温度が前記最終仕上がり温度の目標値を満足することができる、圧下を行わない１または２以上のダミーパスを収束計算により決定することを演算することを特徴とする厚鋼板の製造方法である。

本発明に係るパススケジュールの設定方法及び鋼板の製造方法により、ＣＲ圧延法における最終パスにおける最終仕上がり温度を所定の温度に維持しながら、冷却のための待ち時間を減少させることができるとともに、平坦度及び板厚精度がともに良好な厚鋼板を製造することができる。

具体的には、本発明により、計算機の指示に基づいて各パス毎に被圧延材に対する水冷の実施の有無を決定できるため、ＣＲ圧延法における冷却の待ち時間を大幅に低減でき、生産効率に大きな効果があるとともに、最終パスにおける最終仕上がり温度の誤差が少なくなり、製品である厚鋼板の板厚精度を向上することもできる。

以下、本発明に係る厚鋼板の製造方法及びパススケジュールの設定方法を実施するための最良の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施の形態では、被圧延材を冷却する機能を有する１または２以上の装置、具体的には、被圧延材のデスケーリング装置であるか、又は、このデスケーリング装置及び被圧延材を冷却する冷却装置と組み合わされた可逆式圧延機を用い、この被圧延材の温度を所定の目標温度に制御して行う１パスを少なくとも含む複数パスのリバース圧延を、後述するパススケジュールにしたがって行うことによって、厚鋼板を製造する。

この際に本実施の形態では、厚鋼板のパススケジュールを、計算機を用いて、以下に列記する手順（ｉ）〜（ｉｉｉ）により設定する。
（ｉ）厚鋼板の製造に際して、通常、パススケジュールは、例えば「塑性と加工 ｖｏｌ．１６、Ｎｏ．１６８」の（厚板圧延における数式モデル）に記載された手順により、決定される。つまり、あるパスにおける被圧延材の所定の板厚に対して所定の目標温度が決められている場合、まず、仕上げ厚から上流パスに順次遡ってクラウン比率一定の法則に基づいて、各パスにおける入り側板厚を１パスずつ決定していく。この時、各パスにおける被圧延材の温度は適当に仮定する。そして、例えば幅出圧延が終了し、仕上げ圧延の１パス目に入る板厚になる上流パスまで、入り側板厚を計算する。

次に、上流パスから厳密に加熱炉から計算した温度、または仕上げパスに入る直前の実績温度と、各パス毎に計算した入り側板厚とを用いて、下流パスに向かって各パス毎に被圧延材の温度を計算していく。このような計算を、被圧延材の温度が収束するまで、すなわち最終パスにおける最終仕上がり温度が目標値に入るまで、繰返し計算する。

このように、本発明では、基本的なパススケジュールの計算は、上記「塑性と加工 ｖｏｌ．１６、Ｎｏ．１６８」の（厚板圧延における数式モデル）に記載された手順、具体的にはこの文献の図１２に記載されたフローチャートに基づいてパススケジュールを計算する。

この際、本実施の形態では、複数パスの全パスについて、被圧延材を冷却する機能を有する１または２以上の装置により被圧延材を冷却したと仮定した場合における、複数パスのうちの最終パスにおける被圧延材の温度を計算により求め、求めた被圧延材の温度が、最終仕上がり温度の目標値を満足するか否か判断する。

すなわち、本実施の形態が、従来の手順と異なる点は、計算開始時に上流パスから下流パスに向かって計算するに際して、被圧延材を冷却する機能を有する装置全てにより被圧延材を冷却すると仮定して、被圧延材の温度を計算する点である。

なお、最終パスの近傍のパス（例えば最終パスの３パス前から最終パスの間）では、このような冷却装置を動作させないという制約を設けてもよい。このような制約は、可逆式圧延機の種類やオペレータの経験等に基づいて、自由に設定することができる。

本実施の形態では、このようにして被圧延材の温度を、第１パスから最終パスまで厳密に計算する。
（ｉｉ）本実施の形態では、求めた被圧延材の温度が最終仕上がり温度の目標値を下回る場合には、前記の装置による被圧延材の冷却を停止することによって、被圧延材の温度が最終仕上がり温度の目標値を満足することができる、複数パスのうちの１又は２以上のパスを収束計算を行うことによって、決定する。

この収束計算は、最終パスから一つ上流のパスについて順次行うことが望ましい。ここで収束するかどうかの判断において、最終パスで目標温度を大きく下回る場合、デスケーリング装置および／または水冷装置による水冷タイミングを、下流パスから上流パスへ向けて順次外していく。

この外し方は、例えばデスケーリング装置から外し、それでも最終パスの温度が目標温度を下回る場合には水冷装置を外す。もちろん、計算時間を短くする意味では、デスケーリング装置および水冷装置を同時に外してもよい。

下流パスから外していく理由は、下流パスほど板厚が薄いために冷却速度が大きくなるため、計算上、被圧延材の温度調整を行い易いためである。
このように、被圧延材の温度計算では、最終パスでの温度が目標温度に収束したかとの条件を加えることにより、被圧延材の最終パスにおける温度が最終仕上がり温度に収束するまで計算する。

（ｉｉｉ）一方、求めた被圧延材の温度が最終仕上がり温度の目標値を上回る場合には、複数パスに付加することによって、被圧延材の温度が最終仕上がり温度の目標値を満足することができる、圧下を行わない１または２以上のダミーパスを収束計算により決定する。

また、全てのデスケーリング装置および水冷装置により全パスの水冷を行う条件で被圧延材の温度計算を行っているにもかかわらず、被圧延材の最終パスの温度が目標の最終仕上がり温度より高くなる場合には、圧延途中（例えば所定の調整板厚）でオペレータに冷却を指示すること、具体的には、冷却種類（空冷や水冷）や、冷却時間等の情報を指示することが望ましい。

このような冷却指示を受けた場合、オペレータは、圧延を停止し、ダミーパスを入れて鋼板を冷却し、最終パスで目標温度となるように計算機の指示に基づいて冷却する。このケースは主として板厚が厚いものに適用される。

ダミーパスの指示方法については、調整板厚において最終パスでの温度が収束するように、冷却時間（鋼板搬送速度、パス数等）を計算する。なお、この計算は、最終パスから一つ上流のパスについて順次行うことが望ましい。

このようにして、複数パスのうちの最終パスにおける被圧延材の温度が最終仕上がり温度の目標値を満足するように、被圧延材に対する前記装置による複数のパス毎の冷却の実行又は不実行を、計算機による演算により複数パスを実行する前に予め決定しておき、複数のパスの際には、この決定に基づいて、装置による冷却を実行するか、又は実行しない。

このようにして、本実施の形態により、厚鋼板が製造される。
この本実施の形態により、ＣＲ圧延法における最終パスにおける最終仕上がり温度を所定の温度に維持しながら、冷却のための待ち時間を減少させることができるとともに、平坦度及び板厚精度がともに良好な厚鋼板を製造することができる。具体的には、計算機の指示に基づいて各パス毎に被圧延材に対する水冷の実施の有無を決定できるため、ＣＲ圧延法における冷却の待ち時間を大幅に低減でき、生産効率に大きな効果があるとともに、最終パスにおける最終仕上がり温度の誤差が少なくなり、製品である厚鋼板の板厚精度を向上することもできる。

さらに、本発明を実施例を参照しながら詳細に説明する。
コントロール圧延の圧延状況を実施例として開示する。表１に示す組成を有する材質を用いて、仕上げ圧延開始寸法（厚み８５ｍｍ、幅４５７２ｍｍ、長さ５１６９ｍｍ）を製品寸法（厚み１４．５ｍｍ、幅４５７２ｍｍ、長さ３０３０３ｍｍ）まで圧延する際、ＣＲ条件として板厚２９ｍｍで圧延温度８４５℃以下，最終パスにおける噛み込み温度７７０℃が規制されている。

このＣＲ圧延材の、デスケーリング装置および水冷装置を使用しない場合、すなわち従来圧延におけるパススケジュールを表２に示す。ＣＲ条件である板厚２９ｍｍでの圧延温度：８４５℃との規制があるため、６パス目の板厚３３．７ｍｍと７パス目の板厚２９ｍｍとの間では、６３．４秒間の空冷を行っている。

次に、本発明のデスケーリング装置および水冷装置を使用した場合の圧延パススケジュールを表３に示す。本実施例では、圧延パススケジュールの計算時に、デスケーリングを実施するパスと、水冷装置により冷却水を噴射するパスとを決定する。このデスケーリングを行うパス、および水冷を実施するパスの決め方は、まず、得られる厚鋼板の表面品質を良好にするために最低限実施する必要があるデスケーリングを行うパスをＣＰＵで決定する。次に、デスケーリングを最低限行う必要があるパス以外のパスについて、規定されたＣＲ条件を満たしつつ最も速い時間で圧延が終了するように、デスケーリングを行うパスと、水冷を行うパスとをＣＰＵで決定する。

図１は、従来決定されていたパススケジュールと、本実施例により決定されたパススケジュールとについて、被圧延材の表面温度の推移の一例を示すグラフである。表２、表３およびこの図１に示すグラフより、本発明により決定されたパススケジュール通りに圧延を行えば、ＣＲ条件として規定されている板厚２９ｍｍでの圧延温度：８４５℃以下を、従来法と比較して５７．４ｓｅｃ速く満たすことができ、トータルの圧延時間も５７．６ｓｅｃ短縮することができるため、圧延能率を大幅に向上できた。

また、本実施例では、ＣＰＵにより予め決定されたパスにしたがってデスケーリングおよび水冷を行い、これ以外のパスではデスケーリングおよび水冷を行わないため、被圧延材の温度の予測精度を向上することができ、これにより、製造される厚鋼板の寸法精度および平坦度をいずれも向上することができる。

図２は、従来決定されていたパススケジュールと、本実施例により決定されたパススケジュールとについて、計算表面温度と、実績表面温度との関係を示すグラフである。同図にグラフで示すように、本実施例により、被圧延材の温度の予測精度を大幅に向上できるため、厚鋼板の寸法精度および平坦度をいずれも向上することができる。

従来決定されていたパススケジュールと、本実施例により決定されたパススケジュールとについて、被圧延材の表面温度の推移の一例を示すグラフである。 従来決定されていたパススケジュールと、本実施例により決定されたパススケジュールとについて、計算表面温度と、実績表面温度との関係を示すグラフである。

Claims (3)

1. 被圧延材を冷却する機能を有する１または２以上の装置と組み合わされた可逆式圧延機を用い、該被圧延材の温度を所定の目標温度に制御して行う１パスを少なくとも含む複数パスのリバース圧延を行うことによって厚鋼板を製造する際のパススケジュールの設定方法であって、計算機を用いて、
   （ｉ）複数パスの全パスについて、前記装置により被圧延材を冷却したと仮定した場合における、前記複数パスのうちの最終パスにおける前記被圧延材の温度を計算により求め、求めた前記被圧延材の温度が、最終仕上がり温度の目標値を満足するか否か判断すること、
   （ｉｉ）求めた前記被圧延材の温度が前記最終仕上がり温度の目標値を下回る場合には、前記装置による前記被圧延材の冷却を停止することによって、前記被圧延材の温度が前記最終仕上がり温度の目標値を満足することができる、前記複数パスのうちの１又は２以上のパスを収束計算により決定すること、及び
   （ｉｉｉ）求めた前記被圧延材の温度が前記最終仕上がり温度の目標値を上回る場合には、前記複数パスに付加することによって、前記被圧延材の温度が前記最終仕上がり温度の目標値を満足することができる、圧下を行わない１または２以上のダミーパスを収束計算により決定すること
   を特徴とするパススケジュールの設定方法。
2. 前記収束計算は、最終パスから一つ上流のパスについて順次行う請求項１に記載されたパススケジュールの設定方法。
3. 被圧延材を冷却する機能を有する１または２以上の装置と組み合わされた可逆式圧延機を用い、該被圧延材の温度を所定の目標温度に制御して行う１パスを少なくとも含む複数パスのリバース圧延を行うことによって、厚鋼板を製造する方法であって、
   前記装置は、前記被圧延材のデスケーリング装置であるか、又は、該デスケーリング装置及び該被圧延材を冷却する冷却装置であるとともに、
   前記複数パスのうちの最終パスにおける前記被圧延材の温度が最終仕上がり温度の目標値を満足するように、前記被圧延材に対する前記装置による前記複数のパス毎の冷却の実行又は不実行を、計算機による演算により前記複数パスを実行する前に予め決定しておき、前記複数のパスの際には、当該決定に基づいて、前記装置による冷却を実行するか、又は実行しないこと、および前記計算機により、
   （ｉ）前記複数パスの全パスについて、前記装置により被圧延材を冷却したと仮定した場合における、前記複数パスのうちの最終パスにおける前記被圧延材の温度を計算により求め、求めた前記被圧延材の温度が、最終仕上がり温度の目標値を満足するか否か判断すること、（ｉｉ）求めた前記被圧延材の温度が前記最終仕上がり温度の目標値を下回る場合には、前記装置による前記被圧延材の冷却を停止することによって、前記被圧延材の温度が前記最終仕上がり温度の目標値を満足することができる、前記複数パスのうちの１又は２以上のパスを収束計算により決定すること、及び（ｉｉｉ）求めた前記被圧延材の温度が前記最終仕上がり温度の目標値を上回る場合には、前記複数パスに付加することによって、前記被圧延材の温度が前記最終仕上がり温度の目標値を満足することができる、圧下を行わない１または２以上のダミーパスを収束計算により決定することを演算すること
   を特徴とする厚鋼板の製造方法。』

Images