JP5573726B2 - ランアウト冷却歪による形状不良の予測方法およびその方法に用いられる温度測定装置 - Google Patents

Description

この発明は、熱間圧延における低温巻取り材の製造の際のランアウト冷却歪による形状不良の測定方法およびその方法に用いられる温度測定装置に関するものである。

一般に熱間圧延における鋼板の形状不良は二つの種類に分類される。一つが仕上げ圧延における形状不良であり、従来はベンダーのセットアップやランアウトでの形状測定機等で品質制御（QC）、品質保証（QA）ともに対策をとってきた（例えば特許文献１参照）。もう一つが巻取り前の冷却歪による形状不良であり、低温巻取り材（巻取り温度（ＣＴ）≦６００℃）で多く発生し、仕上げ出側の形状によらずランアウトでの冷却歪により、スキンパス（ＳＫＰ）や酸洗で巻戻したときに形状不良が発生するものである。形状不良は仕上げ出側の形状によらず発生するため、仕上げ出側の形状測定機等ではその最終形状を予測することができない。

従来、このような低温巻取り材の形状不良に対しては、上述のように圧延後の形状を予測することが困難であるため、ある確率で客先の要求レベルを満たさないものは全量一律にＳＫＰで巻きなおすという対応をとっていた。

特開平１１−３４７６２９号公報

過去の知見では、コイラーでの巻取り前にランアウトで低温巻取り材のエッジに残留応力（引張応力）が生じ、そのエッジに塑性歪が発生することで、常温で巻き戻したときに形状不良（耳波）になるといわれていた。このエッジの残留応力の原因として、（１）巻取り温度（ＣＴ）や鋼種成分による硬度の差、（２）低温巻取り材のセンターとエッジとの温度差による熱膨張差等、諸説あったが、計算結果を最終形状に定量的に結びつけることは困難であった。また、この冷却歪による形状不良は、ランアウトでの通板中もしくはコイラーでの巻取り後の変態や、コイル冷却の時間や場所、コイラー張力等によっても程度に差があらわれるとされており、形状の予測を行うことができなかった。

さらに、放射温度計での測定は通常、鋼板の真上から、鋼板の下面に何も熱源がない状態で行い、その測定データの板エッジの温度勾配に閾値を設け、その閾値の箇所を板最エッジと定義していたが、それでは板最エッジの位置と温度が正確にわからないという問題があった。

本発明者の研究によれば、冷却歪によって形状が悪いとされていた従来の低温巻取り材（低ＣＴ材）では、ランアウトでの冷却中に板最エッジから１０ｍｍ以内の範囲で板エッジ温度が２００℃程度下がっていることが判明した。これは沸騰形状が膜沸騰から遷移沸騰へ変わるためと推定されるが、この板エッジの過冷却によって板エッジに塑性歪が入るため、圧延後に形状不良が生じていることが判明した。また、板最エッジの温度とＳＫＰでの板形状とには強い相関があることが判明しており、これは圧延後の形状が板エッジ温度にほぼ支配されていることを示している。

そこで、本発明者は、下記の方法を用いることによって熱間圧延における低温巻取り材のランアウト冷却歪による形状不良を予測することが可能であることに想到した。
（１）ランアウト巻取り前の低温巻取り材の温度を放射温度計にて全長および全幅に亘り測定する。
（２）このときその放射温度計の下方の低温巻取り材の少なくとも板エッジの下側に放射エネルギーの反射物を配置し、その反射物からの照り返しによる放射エネルギーを放射温度計で測定してその測定結果から低温巻取り材の最エッジ温度を判断する。
（３）低温巻取り材のセンターの平均温度と最エッジの温度との温度差ΔＴに所定の閾値を設け、上記測定結果における上記温度差ΔＴがその閾値以上になった低温巻取り材に、ランアウト冷却歪による形状不良（耳波）が発生すると予測する。

また本発明者は、上述の方法に下記の温度測定装置を用いることによって圧延後の冷却歪を予測することが可能であることに想到した。
前記ランアウト冷却歪による形状不良の予測方法に用いられる温度測定装置において、
前記低温巻取り材の全幅にわたる放射エネルギーを上方から測定する放射温度計と、
前記低温巻取り材の少なくとも板エッジの下面に向けて前記放射温度計の下方に配置された、前記放射エネルギーの反射物としての反射板と、
を備えることを特徴とする温度測定装置。

本発明の温度測定装置によれば、低温巻取り材の少なくとも板エッジの下面に向けて、放射エネルギーの反射物あるいは反射板を設け、その反射物あるいは反射板からの照り返しによる放射エネルギーを放射温度計で測定するので、その測定結果から低温巻取り材の最エッジの位置を正確に判断することができ、これにより最エッジ温度を正確に判断することができる。

従って本発明の形状不良の予測方法によれば、ランアウト冷却歪による形状不良の予測精度を高め得て、従来は形状不良によって一律スキンパス更正としていた低温巻取り材を、閾値を超えたもののみ更正対象とすることができるので、低温巻取り材の形状不良の更正に要する工数および費用を低減させることができる。

なお、前記温度測定装置においては、前記放射温度計は、前記低温巻取り材の幅方向に並べて複数台配置されていてもよく、このようにすれば、一台当たりの測定範囲が狭まるので、温度測定精度を高めることができる。

本発明の熱間圧延における低温巻取り材のランアウト冷却歪による形状不良の予測方法の一実施例に用いられる本発明の温度測定装置の一実施例に係る放射温度計によるランアウト入側の鋼板熱間圧延終了温度（ＦＴ）およびランアウト出側の鋼板巻取り温度（ＣＴ）の測定位置並びにサーモビュアによるランアウト出側の鋼板巻取り温度（ＣＴ）の測定位置を示す説明図である。 （ａ）および（ｂ）は、上記サーモビュアによる通常の鋼板と低温巻取り材との巻取り温度（ＣＴ）の測定結果をそれぞれ示すサーモグラフィであり、（ｃ）は、上記放射温度計による温度測定結果を示すグラフである。 （ａ）は、上記実施例の温度測定装置で測定した鋼板のコイル長手方向の温度分布を示すグラフであり、（ｂ）はその鋼板の耳波高さ実績を示すグラフである。 （ａ）は、従来の温度測定装置および上記実施例の温度測定装置における放射温度計による低温巻取り材の巻取り温度（ＣＴ）の測定位置をそれぞれ示すサーモグラフィであり、（ｂ），（ｃ）は、従来の温度測定装置および上記実施例の温度測定装置による温度測定結果をそれぞれ示すグラフである。 上記実施例の温度測定装置の構成を示す略線図である。 本発明の温度測定装置の他の一実施例の構成を示す略線図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１は、本発明の熱間圧延における低温巻取り材のランアウト冷却歪による形状不良の予測方法の一実施例に用いられる本発明の温度測定装置の一実施例に係る放射温度計によるランアウト入側の鋼板熱間圧延終了温度（ＦＴ）およびランアウト出側の鋼板巻取り温度（ＣＴ）の測定位置を示すとともにサーモビュアによるランアウト出側の鋼板巻取り温度（ＣＴ）の測定位置を示す説明図であり、また図２（ａ）および（ｂ）は、上記サーモビュアによる通常の鋼板と低温巻取り材との巻取り温度（ＣＴ）の測定結果をそれぞれ示すサーモグラフィ、図２（ｃ）は、上記放射温度計による温度測定結果を示すグラフである。

図２（ｃ）の温度測定結果は、鋼板巻取り温度（ＣＴ）の測定位置で鋼板の真上から温度計測を行ったものであり、ＣＴが低い５６０℃の低温巻取り材（ＣＴ５６０℃）では板最エッジからその約１０ｍｍ内側までの間の板エッジ位置で温度が約２００℃低下している。

図３（ａ）は、上記実施例の温度測定装置で測定した鋼板の板センターと板最エッジとの温度の差をΔＴとしてコイル長手方向のΔＴの推移を示したグラフであり、図３（ｂ）は、その鋼板の耳波高さの長手方向推移の実績を示すグラフである。これらのグラフから明らかなように、コイル長手方向のΔＴの推移と、実際の耳波高さの長手方向推移との間には相関があり、冷却歪による形状不良はΔＴが支配的であることがわかる。

上記実施例のランアウト冷却歪による形状不良の予測方法によれば、このΔＴの値をコイル全長について管理することによって、ＳＫＰあるいは酸洗の入側での形状を予測することができる。すなわち、この実施例のランアウト冷却歪による形状不良の予測方法では、鋼板の板センターと板最エッジとの測定した温度の差ΔＴを、あらかじめ実験あるいは実績に基づいて定めた閾値と比較して、温度差ΔＴがその閾値以上になった低温巻取り材に、ランアウト冷却歪による形状不良（耳波）が発生すると予測する。

従って、この実施例の方法によれば、上記温度差ΔＴが上記閾値を超えたもののみ更正対象とすることができるので、低温巻取り材の形状不良の更正に要する工数および費用を低減させることができる。

ところで、上述のように板エッジ位置の１０ｍｍ幅での温度が支配的になる状態では、鋼板の最エッジの温度を正確に評価することが極めて重要であるが、従来の温度測定装置では鋼板の最エッジの温度を評価することが困難であった。それは（１）放射温度計の測定間隔が大きい（約１０〜２０ｍｍに一点）ということと、（２）図４（ｂ）に示すように、鋼板の最エッジ付近において温度勾配が急激となるものの、どこが最エッジか判断することが困難である、といった理由からくるものである。

図４（ａ）は、従来の温度測定装置および上記実施例の温度測定装置における放射温度計による低温巻取り材の巻取り温度（ＣＴ）の測定位置をそれぞれ示すサーモグラフィであり、従来は通常、温度を測定する際、図４（ａ）のＡ一Ａ’断面のように、鋼板の下にテーブルロール等がない場所で温度を測定するが、上記実施例の温度測定装置では、図４（ａ）のＢ−Ｂ’断面のように、鋼板１の下側にテーブルロール等の反射物Ｒがある状態で放射温度計により温度を測定する。

すなわちこの実施例の温度測定装置では、図５に示すように、低温巻取り材である鋼板Ｍの下側にテーブルロール等の反射物Ｒがある位置で、鋼板Ｍの上方に放射温度計１を鋼板Ｍの幅方向に複数台（図示例では２台）並べて配置（相対的に見れば、放射温度計１の下方に反射物Ｒを配置）して、鋼板Ｍの全幅に亘る温度を測定しており、ランアウトとコイラーとの間で鋼板はその長手方向へ送られるので、鋼板Ｍの全長および全幅に亘る温度測定が可能になる。

図４（ｃ）は、上記実施例の温度測定装置による温度測定結果をそれぞれ示すグラフであり、このグラフから明らかなように、鋼板の最エッジで最も低下した測定温度が鋼板温度のテーブルロールからの照り返しによって再び上昇するので、上記実施例の温度測定装置によれば、鋼板温度のテーブルロールからの照り返しによる放射エネルギーを利用することで、最エッジの位置を特定してその温度を測定することができる。

しかも、この実施例の温度測定装置によれば、放射温度計１が、鋼板Ｍの幅方向に並べて複数台配置されていることから、一台当たりの測定範囲が狭まるので、温度測定精度を高めることができる。

図６は、本発明の温度測定装置の他の一実施例の構成を示しており、先の実施例の温度測定装置では熱の照り返しを得るためにテーブルロールを用いているが、この実施例の温度測定装置では、図示のように鋼板Ｍの上方に放射温度計１を鋼板Ｍの幅方向に例えば１台配置するとともに、その放射温度計１を配置した位置で鋼板Ｍの下方に鋼板Ｍの下面に向けて、鋼板よりも幅広の反射板２を配置しており、この実施例の温度測定装置によれば、鋼板温度の反射板２からの照り返しによる放射エネルギーを利用することで、最エッジの位置を特定してその温度を測定することができる。

以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載の範囲内で適宜変更し得るものであり、例えば、反射物Ｒは、テーブルロール以外の既設物でも良く、また反射板２は、鋼板Ｍの両板エッジ付近のみに設けてもよい。

かくして本発明の温度測定装置によれば、低温巻取り材の少なくとも板エッジの下面に向けて、放射エネルギーの反射物あるいは反射板を設け、その反射物あるいは反射板からの照り返しによる放射エネルギーを放射温度計で測定するので、その測定結果から低温巻取り材の最エッジの位置を正確に判断することができ、これにより最エッジ温度を正確に判断することができる。

従って、本発明の熱間圧延における低温巻取り材のランアウト冷却歪による形状不良の予測方法によれば、ランアウト冷却歪による形状不良の予測精度を高め得て、従来は形状不良によって一律スキンパス更正としていた低温巻取り材を、閾値を超えたもののみ更正対象とすることができるので、低温巻取り材の形状不良の更正に要する工数および費用を低減させることができる。

１ 放射温度計
２ 反射板
Ｍ 鋼板

Claims (3)

1. 熱間圧延における低温巻取り材のランアウト冷却歪による形状不良を予測するに際し、
   ランアウトの出後であってコイラーでの巻取り前の低温巻取り材の温度を放射温度計にて全長および全幅に亘り測定し、
   このときその放射温度計の下方の低温巻取り材の少なくとも板エッジの下側に放射エネルギーの反射物を配置し、その反射物からの照り返しによる放射エネルギーを放射温度計で測定してその測定結果から低温巻取り材の最エッジ温度を判断し、
   低温巻取り材のセンターの平均温度と最エッジ温度との温度差ΔＴに所定の閾値を設け、上記測定結果における上記温度差ΔＴがその閾値以上になった低温巻取り材に、ランアウト冷却歪による形状不良が発生すると予測することを特徴とするランアウト冷却歪による形状不良の予測方法。
2. 請求項１記載のランアウト冷却歪による形状不良の予測方法に用いられる温度測定装置において、
   前記低温巻取り材の全幅にわたる放射エネルギーを上方から測定する放射温度計と、
   前記低温巻取り材の少なくとも板エッジの下面に向けて前記放射温度計の下方に配置された、前記放射エネルギーの反射物としての反射板と、
   を備えることを特徴とする温度測定装置。
3. 請求項２記載の温度測定装置において、
   前記放射温度計は、前記低温巻取り材の幅方向に並べて複数台配置されていることを特徴とする温度測定装置。

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