CN103998154A - 钢板制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的钢板制造方法具有如下工序:热轧工序,利用精轧机来对钢材进行热轧,得到热轧钢板;冷却工序,对上述热轧钢板进行冷却;上述热轧工序包括如下工序:目标陡度设定工序,根据表示上述热轧钢板的边缘波形状的陡度和温度标准偏差Y的相关关系的第一相关数据,设定上述边缘波形状的目标陡度;形状控制工序,控制上述精轧机的运转参数,以使上述边缘波形状的陡度与上述目标陡度相一致。

Description

钢板制造方法
技术领域
本发明涉及一种钢板制造方法。
背景技术
例如,汽车及工业机械等中所使用的热轧钢板通常经过粗轧工序及精轧工序而制成。图19是示意性地示出以往的热轧钢板的制造方法的图。在热轧钢板的制造工序中,首先,在通过粗轧机101来对连续铸造调整为预定的组成的钢水而得到的钢坯S进行轧制之后,通过由多个辊轧支架102a~102d构成的精轧机103来进行热轧,从而形成预定的厚度的热轧钢板H。然后,通过从冷却装置111喷注的冷却水来对上述热轧钢板H进行冷却之后,通过卷取装置112来卷取成卷材状。
冷却装置111通常是用于对从精轧机103输送的热轧钢板H施加所谓的层流冷却的设备。就上述冷却装置111而言,对在输出辊道上移动的热轧钢板H的上表面从垂直方向上的上方经由冷却喷嘴将冷却水作为射流水来喷射,并且对热轧钢板H的下表面,通过经由管层流作为射流水喷射冷却水,来对热轧钢板H进行冷却。
然后,以往,例如在专利文献1中公开了通过使厚钢板的上下表面的表面温度差减少,来防止该钢板的形状不良的技术。根据上述专利文献1中所公开的技术,根据通过冷却装置进行冷却时利用温度计来测定钢板的上表面和下表面的表面温度而得到的表面温度差,来调整向钢板的上表面和下表面供给的冷却水的水量比。
并且,例如在专利文献2中公开了通过设在辊轧机的出口侧的陡度计,来测定钢板前端的陡度,并通过根据该测定出的陡度来将冷却水流量向宽度方向变化并调整,以而防止钢板的穿孔的技术。
进而,例如在专利文献3中公开了一种技术,将解除热轧钢板的板宽度方向上的波形状的板厚分布,使板宽度方向上的板厚均匀化作为目的,控制成使热轧钢板的板宽度方向上的最高传热率与最低传热率之差在预定值的范围内。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2005-74463号公报
专利文献2:日本特开2005-271052号公报
专利文献3:日本特开2003-48003号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在这里,例如如图20所示,通过利用图19来说明的以往的制造方法而制成的热轧钢板H具有在冷却装置111中的输出辊道(此后,有记载为“ROT”的情况。)的输送辊120上沿着轧制方向(图20中的箭头方向)产生波形状的情况。这种情况下,热轧钢板H的上表面和下表面的冷却产生偏差,发生温度不均。其结果,在热轧工序后的钢板冷却工序中,因上述温度不均而导致产生材质(即,钢板的硬度)的偏差。进而,在后工序即冷轧工序中,因上述材质的偏差而导致产生钢板的板厚变动。在这种钢板的板厚变动大于预定的基准值的情况下,该钢板在检查工序中被判断为次品,因而存在成品率显著下降的问题。
但是,在上述专利文献1的冷却方法中未考虑热轧钢板沿着轧制方向具有波形状的情况。即,在专利文献1中未考虑表面高度根据热轧钢板的波的位置而不同,因而温度的标准偏差沿着轧制方向不同。因此,在专利文献1的冷却方法中未考虑因形成于热轧钢板的波形状而导致冷却热轧钢板时产生材质的偏差。
并且,在专利文献2的冷却方法中,测定钢板的宽度方向上的陡度,并调整该陡度高的部分的冷却水流量。但是,在专利文献2中也未考虑热轧钢板沿着轧制方向具有波形状的情况,未考虑如上所述因形成于热轧钢板的波形状而导致冷却热轧钢板时产生材质的偏差。
并且,专利文献3的冷却是精轧机轧辊咬入区之前的热轧钢板的冷却,因此不能适用于精轧成预定的厚度的热轧钢板。进而,在专利文献3中也未考虑在热轧钢板的轧制方向上形成波形状的情况,未考虑如上所述因形成于热轧钢板的波形状而导致冷却时产生材质的偏差。
本发明是鉴于上述问题而提出的,其目的在于,提供一种至少能够实现经过热轧工序及冷却工序而制成的钢板的成品率提高的钢板制造方法。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题并达成相关目的,本发明采用以下方法。
即:
(1)本发明的一方案的钢板制造方法具有如下工序:热轧工序,通过精轧机对钢材进行热轧,得到形成有波高在轧制方向上周期性地变动的边缘波形状的热轧钢板;和冷却工序,在上述热轧钢板的通板路径上所设置的冷却区间,对上述热轧钢板进行冷却,上述热轧工序包括以下工序:目标陡度设定工序,根据预先通过实验求出的表示上述热轧钢板的上述边缘波形状的陡度与上述热轧钢板的冷却中或冷却后的温度标准偏差Y的相关关系的第一相关数据,设定上述边缘波形状的目标陡度;和形状控制工序,控制上述精轧机的运转参数,以使上述边缘波形状的陡度与上述目标陡度相一致。
(2)就上述(1)所记载的钢板制造方法而言,在上述目标陡度设定工序中,也可以将上述目标陡度设定为超过0%且1%以内。
(3)在上述(1)或(2)所记载的钢板制造方法中,上述冷却工序包括如下工序:目标比设定工序,根据预先通过实验在将上述热轧钢板的陡度及通板速度设为一定值的条件下求出的表示上述热轧钢板的上下表面的导热系数之比即上下导热系数比X与上述热轧钢板的冷却中或冷却后的上述温度标准偏差Y的相关关系的第二相关数据,将上述温度标准偏差Y成为最小值Ymin的上下导热系数比X1设定为目标比Xt;和冷却控制工序,控制上述冷却区间的上述热轧钢板的上表面冷却排热量和下表面冷却排热量中的至少一个,以使上述冷却区间的上述热轧钢板的上下导热系数比X与上述目标比Xt相一致。
(4)就上述(3)所记载的钢板制造方法而言,在上述目标比设定工序中,可根据根据上述第二相关数据,将上述温度标准偏差Y落在最小值Ymin到最小值Ymin+10℃以内的范围的上下导热系数比X设定为上述目标比Xt。
(5)在上述(3)所记载的钢板制造方法中,可对上述陡度及上述通板速度的值不同的多个条件分别准备上述第二相关数据,在上述目标比设定工序中,根据多个上述第二相关数据中的与上述陡度及上述通板速度的实测值对应的第二相关数据,设定上述目标比Xt。
(6)在上述(3)所记载的钢板制造方法中,上述第二相关数据可以是通过回归方程式来表示上述上下导热系数比X与上述温度标准偏差Y的相关关系的数据。
(7)在上述(6)所记载的钢板制造方法中,上述回归方程式也可以是通过线性回归来导出的。
(8)在上述(3)所记载的钢板制造方法中,上述第二相关数据可以是用表来表示上述上下导热系数比X与上述温度标准偏差Y的相关关系的数据。
(9)在上述(3)所记载的钢板制造方法中,也可以还具有如下工序:温度测定工序,按时序来测定上述冷却区间的下游侧的上述热轧钢板的温度;温度平均值计算工序,根据上述温度的测定结果,计算上述温度的时序平均值;以及冷却排热量调整工序,调整上述冷却区间的上述热轧钢板的上述上表面冷却排热量和上述下表面冷却排热量的合计值,以使上述温度的时序平均值与预定的目标温度相一致。
(10)在上述(3)所记载的钢板制造方法中,也可以还具有如下工序:温度测定工序,按时序来测定上述冷却区间的下游侧的上述热轧钢板的温度;变动速度测定工序,按时序来测定与上述冷却区间的下游侧的上述热轧钢板的温度测定部位同一部位处的上述热轧钢板的铅直方向上的变动速度;控制方向确定工序,在将上述热轧钢板的铅直方向上的朝上方向设为正的情况下,在上述变动速度为正的区域,当上述热轧钢板的温度比上述热轧钢板的波形状为一个周期以上的范围的平均温度低的情况下,将上述上表面冷却排热量减少的方向及上述下表面冷却排热量增加的方向中的至少一个方向确定为控制方向,当上述热轧钢板的温度比上述平均温度高的情况下,将上述上表面冷却排热量增加的方向及上述下表面冷却排热量减少的方向中的至少一个方向确定为上述控制方向,在上述变动速度为负的区域,当上述热轧钢板的温度比上述平均温度低的情况下,将上述上表面冷却排热量增加的方向及上述下表面冷却排热量减少的方向中的至少一个方向确定为上述控制方向,当上述热轧钢板的温度比上述平均温度高的情况下,将上述上表面冷却排热量减少的方向及上述下表面冷却排热量增加的方向中的至少一个方向确定为上述控制方向;以及冷却排热量调整工序,根据在上述控制方向确定工序中确定的上述控制方向,调整上述冷却区间的上述热轧钢板的上述上表面冷却排热量及上述下表面冷却排热量中的至少一个。
(11)在上述(10)所记载的钢板制造方法中,上述冷却区间沿着上述热轧钢板的通板方向被分割成多个分割冷却区间,在上述温度测定工序及上述变动速度测定工序中,在上述分割冷却区间的各边界,按时序来测定上述热轧钢板的温度及变动速度,在上述控制方向确定工序中,根据上述分割冷却区间的各边界处的上述热轧钢板的温度及变动速度的测定结果,对各上述分割冷却区间确定上述热轧钢板的上下表面的冷却排热量的增减方向,在上述冷却排热量调整工序中,根据对各上述分割冷却区间确定的上述控制方向,进行反馈控制或前馈控制,以在各上述分割冷却区间调整上述热轧钢板的上述上表面冷却排热量及上述下表面冷却排热量中的至少一个。
(12)在上述(11)所记载的钢板制造方法中,也可以还具有如下工序:测定工序,在上述分割冷却区间的各边界测定上述热轧钢板的上述陡度或上述通板速度;和冷却排热量校正工序,根据上述陡度或上述通板速度的测定结果,校正各上述分割冷却区间的上述热轧钢板的上述上表面冷却排热量及上述下表面冷却排热量中的至少一个。
(13)在上述(3)所记载的钢板制造方法中,也可以还包括后冷却工序,在上述冷却区间的下游侧进一步冷却上述热轧钢板,以使上述热轧钢板的温度标准偏差进入到所允许的范围内。
(14)在上述(3)所记载的钢板制造方法中,上述冷却区间的上述热轧钢板的通板速度被设定在550m/min以上至机械极限速度以下的范围内。
(15)在上述(14)所记载的钢板制造方法中,上述热轧钢板的拉伸强度也可以为800MPa以上。
(16)在上述(14)所记载的钢板制造方法中,上述精轧机可以由多个辊轧支架构成,上述钢板制造方法还包括辅助冷却工序,在上述多个辊轧支架彼此之间进行上述热轧钢板的辅助冷却。
(17)在上述(3)所记载的钢板制造方法中,在上述冷却区间设置有:上侧冷却装置,具有向上述热轧钢板的上表面喷射冷却水的多个头;和下侧冷却装置,具有向上述热轧钢板的下表面喷射冷却水的多个头,上述上表面冷却排热量及上述下表面冷却排热量是通过对上述各头进行开关控制来调整的。
(18)在上述(3)所记载的钢板制造方法中,在上述冷却区间设置有:上侧冷却装置,具有向上述热轧钢板的上表面喷射冷却水的多个头;和下侧冷却装置,具有向上述热轧钢板的下表面喷射冷却水的多个头,上述上表面冷却排热量及上述下表面冷却排热量是通过控制上述各头的水量密度、压力及水温中的至少一个来调整的。
(19)在上述(3)所记载的钢板制造方法中,上述冷却区间中的冷却也可以是在上述热轧钢板的温度为600℃以上的范围内进行的。
发明效果
通过本申请发明者认真对从热轧工序得到的热轧钢板上所形成的波形状和该热轧钢板的冷却中或冷却后的温度标准偏差的关系进行调查的结果发现,若将热轧钢板的波形状控制成边缘波形状,则能够根据上述边缘波形状的陡度将热轧钢板的温度标准偏差控制为任意值。
即,根据本发明,在热轧工序中,根据预先通过实验求出的表示热轧钢板的边缘波形状的陡度和热轧钢板的冷却中或冷却后的温度标准偏差Y的相关关系的第一相关数据,来设定边缘波形状的目标陡度,并控制精轧机,以使形成于热轧钢板的边缘波形状的陡度与上述目标陡度相一致,由此能够将冷却后的热轧钢板的温度标准偏差抑制得较小(能够均匀地冷却热轧钢板)。
其结果,能够抑制在冷却后的热轧钢板产生材质偏差,因而最终能够抑制经过后工序即冷轧工序而得到的钢板的板厚变动,以实现成品率的提高。
附图说明
图1是表示用于实现本发明的一实施方式的钢板制造方法的热轧设备1的说明图。
图2是表示设在热轧设备1的冷却装置14的结构的概略的说明图。
图3是表示热轧钢板H的最低点与输送辊32相接触的状态的说明图。
图4是表示在热轧钢板H上形成陡度1%的中部波形状的情况和形成陡度1%的边缘波形状的情况下的热轧钢板H的各部位的温度变动的图表。
图5是表示在热轧钢板H上形成陡度1%的中部波形状的情况和形成陡度1%的边缘波形状的情况的各情况下的后工序即冷轧工序中的冷轧量规变动(板厚变动)的图表。
图6是表示将热轧钢板H的陡度和通板速度设为一定值的条件下求出的上下导热系数比X和温度标准偏差Y的相关关系的图表。
图7是表示从图6所示的相关关系搜索温度标准偏差Y的最小点(最小值Ymin)的方法的说明图。
图8是表示通常的操作中的代表性的带钢的ROT内冷却的热轧钢板H的温度变动和陡度的关系的图表,上侧图表表示温度变动相对于与卷材前端的距离或定点经过时间的关系,下侧图表表示陡度相对于与卷材前端的距离或定点经过时间的关系。
图9是表示通常的操作中的代表性的带钢的ROT内冷却的热轧钢板H的温度变动和陡度的关系的图表。
图10是表示在热轧钢板H的变动速度为正的区域热轧钢板H的温度相比热轧钢板H的平均温度变低,变动速度为负的区域热轧钢板H的温度变高的情况下,使上表面冷却排热量减少,使下表面冷却排热量增加时的热轧钢板H的温度变动和陡度的关系的图表。此外,热轧钢板H的波形状的陡度是指波形状的振幅除以一周期量的轧制方向的长度而得到的值。
图11是表示在热轧钢板H的变动速度为正的区域热轧钢板H的温度相比热轧钢板H的平均温度变低,变动速度为负的区域热轧钢板H的温度变高的情况下,使上表面冷却排热量增加,使下表面冷却排热量减少时的热轧钢板H的温度变动和陡度的关系的图表。
图12是表示在将上下导热系数比X和通板速度设为一定值的条件下求出的热轧钢板H的陡度和温度标准偏差Y的相关关系的图表。
图13是表示在陡度的值不同的多个条件(但是,通板速度维持一定)下分别求出的上下导热系数比X和温度标准偏差Y的相关关系的图表。
图14是表示在将上下导热系数比X和陡度设为一定值的条件下得出的热轧钢板H的通板速度和温度标准偏差Y的相关关系的图表。
图15是表示在通板速度的值不同的多个条件(但是,陡度维持一定)下分别求出的上下导热系数比X和温度标准偏差Y的相关关系的图表。
图16是表示热轧设备1的冷却装置14的周围的详细情况的说明图。
图17是表示冷却装置14的变形例的说明图。
图18是表示在热轧钢板H的板宽度方向上形成温度标准偏差的状态的说明图。
图19是表示以往的热轧钢板H的制造方法的说明图。
图20是表示以往的热轧钢板H的冷却方法的说明图。
具体实施方式
以下,作为本发明的一实施方式,例如,参照附图,对汽车及工业机械等中所使用的钢板的钢板制造方法进行详细的说明。
图1示意性地示出了用于实现本实施方式中的钢板制造方法的热轧设备1的例子。上述热轧设备1是将利用辊来上下夹着加热的钢坯S,并连续地进行轧制,从而制造具有最小1.2mm的板厚的钢板(后面要说明的热轧钢板H),并卷取该钢板为目的的设备。
上述热轧设备1具有:加热炉11,用于加热钢坯S;宽度方向辊轧机16,将上述加热炉11中加热的钢坯S沿着宽度方向轧制;粗轧机12,从上下方向轧制上述沿着宽度方向被轧制的钢坯S,从而作为粗棒Br;精轧机13,通过连续对粗棒Br进行热精轧,来形成具有预定的板厚的钢板(以下,称为热轧钢板)H;冷却装置14,利用冷却水来对从上述精轧机13输送的热轧钢板H进行冷却;卷取装置15,将通过冷却装置14来进行冷却的热轧钢板H卷取成卷材状。
加热炉11相对于经由装入口从外部传入的钢坯S设有通过喷出火焰来加热钢坯S的边炉、轴流式燃烧器、顶棚燃烧器。传入加热炉11的钢坯S在各区段中形成的各加热带依次被加热,进而在最终区段中形成的均热带中利用顶棚燃烧器来均匀地对钢坯S进行加热,从而进行用于能够以最佳温度输送的保热处理。若完成加热炉11中的所有加热处理,则将钢坯S输送到加热炉11外,并过渡到通过粗轧机12进行的轧制工序。
粗轧机12使输送来的钢坯S通过遍及多个支架(stand)而设置的圆柱状的旋转辊的间隙。例如,上述粗轧机12仅通过第一支架中上下设置的工作辊12a来对钢坯S进行热轧,从而形成粗棒Br。接着,通过由工作辊和支撑辊构成的多个四辊轧机12b,来进一步连续地对通过上述第一支架的粗棒Br进行轧制。其结果,在结束上述粗轧工序时,粗棒Br被轧制至厚度30~60mm左右,并向精轧机13输送。
精轧机13对从粗轧机12输送的粗棒Br进行热精轧,直到其厚度为数mm左右。这种精轧机13使粗棒Br通过遍及6~7支架且上下排列成一个直线的精轧辊13a的间隙,并通过将这些逐渐压下,来形成具有预定的板厚的热轧钢板H。通过上述精轧机13来形成的热轧钢板H通过后面要说明的输送辊32来向冷却装置14输送。此外,边缘波(edge wave)形状通过上述精轧机13形成于热轧钢板H的轧制方向上。
冷却装置14是用于对从精轧机13输送的热轧钢板H施行基于层流或喷雾的冷却的设备。如图2所示,上述冷却装置14具有对在输出辊道的输送辊32上移动的热轧钢板H的上表面从上侧的冷却口31喷射冷却水的上侧冷却装置14a、以及对热轧钢板H的下表面从下侧的冷却口31喷射冷却水的下侧冷却装置14b。冷却口31对每个上侧冷却装置14a及下侧冷却装置14b设有多个。并且,冷却口31与冷却头(省略图示)相连接。根据上述冷却口31的数量,来确定上侧冷却装置14a及下侧冷却装置14b的冷却能力。此外,上述冷却装置14也可以由上下分割层流、管层流、喷雾冷却等中的至少一种构成。并且,热轧钢板H通过上述冷却装置14来冷却的区间相当于本发明的冷却区间。
如图1所示,卷取装置15以预定的巻取温度卷取从冷却装置14输送的冷却后的热轧钢板H。通过卷取装置15来卷取成卷材状的热轧钢板H被送到未图示的冷轧设备而冷轧,并制造成满足作为最终的产品的规格的钢板。
在具有上述结构的热轧设备1的冷却装置14中,在进行形成有表面高度(波高)沿着轧制方向变动的波形状的热轧钢板H的冷却的情况下,如上所述,通过适当地调整从上侧冷却装置14a喷射的冷却水、从下侧冷却装置14b喷射的冷却水的水量密度、压力、水温等,来进行热轧钢板H的均匀的冷却。但是,特别是,在通板速度慢的情况下,随着热轧钢板H和输送辊32局部地相接触的时间变长,热轧钢板H与输送辊32的接触部分通过接触排热来容易冷却,致使冷却不均匀。
如图3所示,在热轧钢板H具有波形状的情况下,有上述热轧钢板H在波形状的底部与输送辊32局部地相接触的情况。像这样,在热轧钢板H中,与输送辊32局部地相接触的部分通过接触排热来比其他部分更容易冷却。由此,不均匀地对热轧钢板H进行冷却。
另一方面,如上所述,在热轧设备1中,在因热轧钢板H形成有波形状而导致热轧钢板H的冷却不能均匀地进行的情况下,冷却后的热轧钢板H的材质(硬度等)产生偏差。其结果,若通过冷轧设备来对热轧钢板H进行冷轧,则在作为最终产品而得到的钢板(产品钢板)上发生板厚变动。上述产品钢板的板厚变动成为成品率下降的因素,因此需要抑制成在检查工序中不被判断为次品的水平为止。于是,本申请发明者为了分析形成于热轧钢板H的波形状与后工序(冷轧工序)中板厚变动的关系,进行了以下说明的验证。
图4是表示在热轧钢板H形成陡度1%的中部波(center buckle)形状的情况和形成陡度1%的边缘波形状的情况下的热轧钢板H的各部位的温度变动的图表。并且,图5是表示热轧钢板H上形成陡度1%的中部波形状的情况和形成陡度1%的边缘波形状的情况的各情况下的冷轧工序中的冷轧量规变动(板厚变动)的图表。此外,WS(工作侧)、DS(驱动侧)是指热轧钢板H的一侧的宽度方向端部(WS)及另一侧的宽度方向端部(DS)。
如图4及图5所示,将热轧设备1中的冷却时的热轧钢板H的波形状作为边缘波形状的情况和作为中部波形状的情况进行比较,可知,板宽度中心(C)及宽度平均的温度变动被抑制,冷轧工序中的板厚变动被抑制(如图5所示,与中部波形状进行比较,边缘波形状时可以得到大约30%的板厚变动的抑制效果)。
这是由于中部波形状在钢板中心部中呈对称的形状,并且在宽度方向上成为相同的位移,因而容易在通板方向(轧制方向)上产生不均匀的冷却偏差,但是,边缘波形状呈一侧的边缘波(例如,WS的波形状)的影响对另一侧的边缘波(例如,DS的波形状)产生影响的反对称的形状。
即,在热轧钢板H的波形状为边缘波形状的情况下,热轧钢板H的DS的波形状相对于WS的波形状错开180度相位,因而分别产生与错开上述相位的波形状相对应的冷却偏差,若抽出板宽度方向上的温度平均,则通板方向上的温度标准偏差变小。
因此,在热轧钢板H的波形状为边缘波形状的情况下,在热轧设备1中,进行不对冷轧工序中的板厚变动产生影响的程度的实际上均匀的冷却,可以提高最终得到的产品钢板的成品率。
进而,本申请发明者对形成于热轧钢板H的边缘波形状的陡度和冷却后的热轧钢板H的轧制方向上的温度标准偏差Y的相关关系进行了调查,如图12所示,得到了陡度和温度标准偏差Y几乎成为比例关系的调查结果。此外,图12是表示在将通板速度和后面要说明的上下导热系数比X设为一定值的条件下得出的陡度和温度标准偏差Y的相关关系的数据。
图4、图5及图12中所示的调查结果提示着若将热轧钢板H的波形状控制成边缘波形状,则可以根据上述边缘波形状的陡度将冷却后的热轧钢板H的温度标准偏差Y控制为任意值。
即,根据图12中所示的陡度和温度标准偏差Y的相关关系,得出可以实现实际操作时所要求的温度标准偏差Y(将冷轧工序中的板厚变动抑制在允许水平内的温度标准偏差Y)的陡度,将上述陡度设为目标陡度,并控制精轧机13的运转参数,以使形成于热轧钢板H的边缘波形状的陡度与上述目标陡度相一致,从而实现本发明的目的即提高最终得到的产品钢板的成品率。
下面,根据上述结果,对本实施方式的钢板制造方法进行说明。本实施方式的钢板制造方法具有如下工序:热轧工序,通过利用精轧机13来对钢材(粗棒Br)进行热轧,来得到形成有波高沿着轧制方向周期地变动的边缘波形状的热轧钢板H;冷却工序,在设在上述热轧钢板的通板路径上的冷却区间(即,冷却装置14)对从热轧工序得到的热轧钢板H进行冷却。
在这里,热轧工序包括如下工序:目标陡度设定工序,根据预先通过实验得出的表示热轧钢板H的陡度和冷却后(也可以是冷却中)的热轧钢板H的温度标准偏差Y的相关关系(参照图12)的第一相关数据,来设定边缘波形状的目标陡度;形状控制工序,控制精轧机13的运转参数,以使边缘波形状的陡度与上述目标陡度相一致。
在目标陡度设定工序中,根据上述第一相关数据,来得出实际操作时所要求的可以实现温度标准偏差Y(将冷轧工序中的板厚变动抑制在允许水平内的温度标准偏差Y)的陡度,并将上述陡度设为目标陡度。例如,参照图12,实际操作时所要求的温度标准偏差Y为10℃的情况下,将目标陡度设为0.5%。
在形状控制工序中,控制精轧机13的运转参数,以使形成于热轧钢板H的边缘波形状的陡度与目标陡度(例如,0.5%)相一致。作为精轧机13的运转参数,可以例举通板速度、加热温度、按压力等。因此,可通过调整这些运转参数的值,来使形成于热轧钢板H的边缘波形状的陡度与目标陡度相一致。
具体而言,若在精轧机13的出口侧设置用于测定与热轧钢板H的表面(上表面)的距离的测距仪,则可以根据从上述测距仪得出的距离测定结果,来实时计算热轧钢板H的耳形状的陡度。并且,也可以对精轧机13的运转参数进行反馈控制,以使上述陡度的计算结果与目标陡度相一致。在陡度的计算及反馈控制中,可以使用具有普通的微型计算机等的控制器。
此外,根据图4及图5中所示的调查结果可知,在上述目标陡度设定工序中,优选地,将目标陡度设在大于0%且1%以内。由此,可以将冷却后的热轧钢板H的温度标准偏差Y抑制在大约18℃以下(参照图12),大幅抑制冷轧工序中的产品钢板的板厚变动。
进而,在尽可能抑制热轧钢板H的温度标准偏差Y时,更优选地,在上述目标陡度设定工序中,将目标陡度设为大于0%且0.5%以内。由此,可以将热轧钢板H的温度标准偏差Y控制在大约10℃以下(参照图12)。
如上所述,根据本实施方式的钢板制造方法,能够实现经过至少热轧工序及冷却工序而制成的钢板的成品率的提高。
进而,优选地,上述本实施方式的冷却工序包括两个工序即目标比设定工序和冷却控制工序,以使冷却后的热轧钢板H的温度标准偏差Y进一步减小。
详细的见后续内容,在目标比设定工序中,根据预先通过实验在将热轧钢板H的陡度及通板速度设为一定值的条件下得出的表示热轧钢板H的上下表面的导热系数之比即上下导热系数比X与冷却中或冷却后的热轧钢板H的温度标准偏差Y的相关关系的第二相关数据,来将温度标准偏差Y成为最小值Ymin的上下导热系数比X1设为目标比Xt。
并且,在冷却控制工序中,控制冷却区间的热轧钢板H的上表面冷却排热量与下表面冷却排热量中的至少一个,以使冷却区间(通过冷却装置14来对热轧钢板H进行冷却的区间)的热轧钢板H的上下导热系数比X与上述目标比Xt相一致。
在上述目标比设定工序中所利用的第二相关数据是在实际操作之前(实际制造热轧钢板H之前)利用热轧设备1来预先通过实验得出的。下面,对得出在目标比设定工序中所利用的第二相关数据的方法进行详细的说明。
首先,在冷却装置14中对热轧钢板H进行冷却之前,预先分别调整冷却装置14的上侧冷却装置14a的冷却能力(上侧冷却能力)和下侧冷却装置14b的冷却能力(下侧冷却能力)。分别利用通过上侧冷却装置14a来被冷却的热轧钢板H的上表面的导热系数和通过下侧冷却装置14b来被冷却的热轧钢板H的下表面的导热系数,来调整上述上侧冷却能力和下侧冷却能力。
在这里,对热轧钢板H的上表面和下表面的导热系数的计算方法进行说明。导热系数是来自单位面积的每单位时间的冷却排热量(热能)除以被传热体和热介质的温度差而得到的值(导热系数=冷却排热量/温度差)。这里的温度差是通过冷却装置14的入口侧的温度计来测定出的热轧钢板H的温度和冷却装置14中所利用的冷却水的温度之差。
并且,冷却排热量是将热轧钢板H的温度差、比热容及质量分别相乘而得到的值(冷却排热量=温度差×比热容×质量)。即,冷却排热量是冷却装置14中的热轧钢板H的冷却排热量,是将利用冷却装置14的入口侧的温度计和出口侧的温度计来分别测定出的热轧钢板H的温度差、热轧钢板H的比热容及冷却装置14中被冷却的热轧钢板H的质量分别相乘而得到的值。
如上所述计算出的热轧钢板H的导热系数分为热轧钢板H的上表面和下表面的导热系数。例如,这种上表面和下表面的导热系数利用如下预先得出的比来计算。
即,测定仅通过上侧冷却装置14a对热轧钢板H进行冷却的情况下的热轧钢板H的导热系数和仅通过下侧冷却装置14b对热轧钢板H进行冷却的情况下的热轧钢板H的导热系数。
此时,来自上侧冷却装置14a的冷却水量和来自下侧冷却装置14b的冷却水量相同。利用测定出的上侧冷却装置14a的情况下的导热系数和利用下侧冷却装置14b的情况下的导热系数之比的倒数成为后面要说明的将上下导热系数比X设为“1”的情况下的上侧冷却装置14a的冷却水量和下侧冷却装置14b的冷却水量的上下比。
并且,将如上所述得出的冷却水量的上下比乘以对热轧钢板H进行冷却时的上侧冷却装置14a的冷却水量或下侧冷却装置14b的冷却水量,来计算上述热轧钢板H的上表面和下表面的导热系数之比(上下导热系数比X)。
并且,以上,利用了仅通过上侧冷却装置14a和仅通过下侧冷却装置14b冷却的热轧钢板H的导热系数,但是,也可以利用通过上侧冷却装置14a和下侧冷却装置14b双方进行冷却的热轧钢板H的导热系数。即,也可以测定变更上侧冷却装置14a和下侧冷却装置14b的冷却水量的情况下的热轧钢板H的导热系数,并利用该导热系数之比,来计算热轧钢板H的上表面和下表面的导热系数之比。
如上所述,计算热轧钢板H的导热系数,并根据热轧钢板H的上表面和下表面的导热系数的上述比(上下导热系数比X),来计算热轧钢板H的上表面和下表面的导热系数。
并且,根据图6,利用上述热轧钢板H的上下导热系数比X,来分别调整上侧冷却装置14a和下侧冷却装置14b的冷却能力。图6中的横轴表示热轧钢板H的上表面的平均导热系数和下表面的平均导热系数之比(即,与上下导热系数比X为同义),纵轴表示热轧钢板H的轧制方向上的最大温度与最小温度的温度的标准偏差(温度标准偏差Y)。
并且,图6是表示在将热轧钢板H的波形状的陡度和热轧钢板H的通板速度设为一定值的条件下调整上侧冷却装置14a和下侧冷却装置14b的冷却能力,从而使热轧钢板H的上下导热系数比X变动,并且实测冷却后的热轧钢板H的温度标准偏差Y而得出的上下导热系数比X和温度标准偏差Y的相关关系的数据(第二相关数据)。
参照图6可知,温度标准偏差Y和上下导热系数比X的相关关系是在上下导热系数比X为“1”时温度标准偏差Y为最小值Ymin的V形状的关系。
此外,热轧钢板H的波形状的陡度是波形状的振幅除以一周期量的轧制方向上的长度而得到的值。图6示出了在将热轧钢板H的陡度设为2%,将通板速度设为600m/min(10m/sec)的条件下得出的上下导热系数比X与温度标准偏差Y的相关关系。可以在热轧钢板H的冷却中测定温度标准偏差Y,也可以在冷却后测定上述温度标准偏差Y。并且,图6中热轧钢板H的目标冷却温度为600℃以上的温度,例如为800℃。
在目标比设定工序中,如上所述,根据预先通过实验得出的第二相关数据,将温度标准偏差Y成为最小值Ymin的上下导热系数比X1设为目标比Xt。上述第二相关数据也可以是用表(表形式)来表示上下导热系数比X和温度标准偏差Y的相关关系的数据(表数据),或者也可以是用数学公式(例如,回归方程式)来表示上下导热系数比X和温度标准偏差Y的相关关系的数据。
例如,在第二相关数据是用回归方程式来表示上下导热系数比X和温度标准偏差Y的相关关系的数据的情况下,图6中所示的V字形的线夹着谷底部在两侧绘制成几乎直线状,因而可通过对上述线进行直线回归,来导出回归方程式。若是线性分布,则通过试验材料确认的次数、用于计算预测的校正的次数少。
于是,例如,可以利用通常所熟知的搜索算法即二分法、黄金分割法、随机搜索等各种方法,来搜索温度标准偏差Y的最小值Ymin。像这样,根据图6中所示的第二相关数据,来导出热轧钢板H的温度标准偏差Y成为最小值Ymin的上下导热系数比X1。并且,在这里,可以在夹着平均导热系数在上下相同的点的两侧分别求出对上下导热系数比X的热轧钢板H的轧制方向上的温度标准偏差Y的回归方程式。
在这里,利用上述二分法来对搜索热轧钢板H的温度标准偏差Y的最小值Ymin的方法进行说明。
图7示出了夹着温度标准偏差Y的最小值Ymin可以得出互不相同回归线的标准的情况。如上述图7所示,首先,分别抽出实测出的a点、b点、a点和b点的正中间的c点处的温度标准偏差Ya、Yb、Yc。此外,a点和b点的正中间表示具有a点的上下导热系数比Xa和b点的上下导热系数比Xb之间的值的c点,下面也同上。并且,判断温度标准偏差Yc接近于Ya或Yb中的哪个值。在本实施方式中,Yc接近于Ya。
接着,抽出a点和c点的正中间的d点处的温度标准偏差Yd。然后,判断温度标准偏差Yd接近于Ya或Yc中的哪个值。在本实施方式中,Yd接近于Yc。
接着,抽出c点和d点的正中间的e点处的温度标准偏差Ye。然后,判断温度标准偏差Ye接近于Yc或Yd中的哪个值。在本实施方式中,Ye接近于Yd。
反复进行这种运算,确定热轧钢板H的温度标准偏差Y的最小点f(最小值Ymin)。此外,确定实用的最小点f时,可以进行例如五次左右上述运算。并且,也可以将搜索对象的上下导热系数比X的范围分割成10,并在每个范围内进行上述运算,从而确定最小点f。
并且,也可以利用所谓的牛顿法来校正上下导热系数比X。这种情况下,也可以利用上述回归方程式,来得出对实际的温度标准偏差Y的值的上下导热系数比X和温度标准偏差Y为0的上下导热系数比X的偏差量,并利用上述偏差量,来修正冷却热轧钢板H时的上下导热系数比X。
如上所述,导出热轧钢板H的温度标准偏差Y成为最小值Ymin的上下导热系数比X1(图7中的Xf)。并且,关于呈V字状的温度标准偏差Y和上下导热系数比X的关系,划分为其两侧,并且通过最小二乘法等来分别求出回归函数是容易的。
进而,不管是形成于热轧钢板H的波形状为边缘波形状或中部波形状中的哪一种的情况,都可以如上所述利用温度标准偏差Y和上下导热系数比X的关系呈V形状这一点,来导出热轧钢板H的温度标准偏差Y成为最小值Ymin的上下导热系数比X1。
此外,在热轧钢板H的板宽度方向上,如通常那样均匀地进行水冷。并且,板宽度方向上的温度标准偏差是因轧制方向上的温度标准偏差Y左右交替地产生而产生,因而若轧制方向上的温度标准偏差Y减少,则板宽度方向上的温度标准偏差也更加减少。
然后,参照图6,热轧钢板H的温度标准偏差Y成为最小值Ymin的上下导热系数比X1为“1”。因此,在得出如图6所示的第二相关数据的情况下,为了将温度标准偏差Y设为最小值Ymin,即为了将热轧钢板H均匀地冷却,在实际操作时的目标比设定工序中,将目标比Xt设为“1”。
然后,在冷却控制工序中,控制冷却区间的热轧钢板H的上表面冷却排热量和下表面冷却排热量中的至少一个,以使冷却区间的热轧钢板H的上下导热系数比X与上述目标比Xt(即“1”)相一致。
具体而言,为了使冷却区间的热轧钢板H的上下导热系数比X与目标比Xt(即,“1”)相一致,例如,可通过将上侧冷却装置14a的冷却能力和下侧冷却装置14b的冷却能力调整为相同,来使热轧钢板H的上表面冷却排热量与下表面冷却排热量相同。
表1示出了图6中所示的第二相关数据(即,上下导热系数比X和温度标准偏差Y的相关关系)、从各温度标准偏差Y减去最小值Ymin(=2.3℃)而得到的值(标准偏差与最小值的差分)和各温度标准偏差Y的评价。
就表1中的上下导热系数比X而言,分子为热轧钢板H的上表面中导热系数,分母为热轧钢板H的下表面中导热系数。并且,在表1中的评价(对上下导热系数比X的条件的评价)中,将温度标准偏差Y为最小值Ymin的条件设为“A”,如后面要说明的内容所述,将标准偏差与最小值的差分为10℃以内即可以操作的条件设为“B”,将为了得到上述回归方程式而错误地试行的条件设为“C”。并且,参照表1,评价为“A”即热轧钢板H的温度标准偏差Y成为最小值Ymin的上下导热系数比X1也为“1”。
表1
此外,若热轧钢板H的温度标准偏差Y落在至少最小值Ymin到最小值Ymin+10℃以内的范围,则可以说能够将屈服应力、拉伸强度等的不均匀抑制在制造公差范围内,均匀地对热轧钢板H进行冷却。即,在上述目标比设定工序中,也可以根据预先通过实验得出的第二相关数据,将温度标准偏差Y落在最小值Y到最小值Ymin+10℃以内的范围的上下导热系数比X设为目标比Xt。
此外,热轧钢板H的温度测定中有各种噪声,因而有热轧钢板H的温度标准偏差Y的最小值Ymin不会严格地成为0的情况。于是,为了除去上述噪声的影响,将制造公差范围设为热轧钢板H的温度标准偏差Y落在最小值Ymin到最小值Ymin+10℃以内的范围内。
为了使温度标准偏差Y落在最小值Ymin到最小值Ymin+10℃以内的范围,在图6或图7中,从温度标准偏差Y为最小值Ymin+10℃的纵轴上的点在横轴方向上绘制直线,得出上述直线与V形曲线的两侧两个回归线的两个交点,从这两个交点之间的上下导热系数比X设定目标比Xt即可。此外,在表1中,可通过将评价为“B”的上下导热系数比X设为目标比Xt,来使温度标准偏差Y落在最小值Ymin到最小值Ymin+10℃以内的范围。
并且,若要使上下导热系数比X与目标比Xt相一致,操作上侧冷却装置14a与下侧冷却装置14b中的至少一个的冷却水量密度是最容易的。于是,例如,在图6及图7中,也可以将横轴的值替换为上下水量密度比,并在夹着平均导热系数在上下相同的点的两侧求出对水量密度的上下之比的热轧钢板H的温度标准偏差Y的回归方程式。但是,在平均导热系数在上下相同的点并不一定是冷却水量密度在上下相同的点,因此也可以稍宽地进行试验来得出回归方程式。
并且,在实际操作时,存在陡度及通板速度中的至少一个的值因制造条件的变更而发生变化的可能性。若陡度及通板速度中的至少一个的值发生变化,则上下导热系数比X和温度标准偏差Y的相关关系也发生变化。因此,也可以对陡度及通板速度的值不同的多个条件分别准备上述第二相关数据,在目标比设定工序中,根据上述多个第二相关数据中与实际操作时的陡度及通板速度的实测值对应的第二相关数据,来设定目标比Xt。由此,可以进行适合实际操作时的制造条件的均匀的冷却。
在这里,为了均匀地对热轧钢板H进行冷却,本申请发明者认真对调整上侧冷却装置14a和下侧冷却装置14b的冷却能力(控制热轧钢板H的上表面冷却排热量和下表面冷却排热量)进行了研究,其结果还得出了如下的内容。
本申请发明者反复认真对因产生了热轧钢板H的波形状的状态下的冷却而产生的温度标准偏差Y的特征进行了研究,其结果明确了如下的内容。
通常,在实际操作时,在通过卷取装置15来卷取热轧钢板H时,需要通过将热轧钢板H的温度控制成预定的目标温度(适合卷取的温度),来维持热轧钢板H的质量。
于是,除了上述目标比设定工序及冷却控制工序之外,还可以添加如下工序:温度测定工序,按时序来测定冷却区间(即,冷却装置14)的下游侧的热轧钢板H的温度;温度平均值计算工序,根据上述温度的测定结果,来计算温度的时序平均值;冷却排热量调整工序,调整冷却区间的热轧钢板H的上表面冷却排热量和下表面冷却排热量的合计值,以使上述温度的时序平均值与预定的目标温度相一致。
为了实现这些新的工序,如图16所示,可以使用配置在冷却装置14与卷取装置15之间的用于测定热轧钢板H的温度的温度计40。
在温度测定工序中,对于从冷却装置14向卷取装置15输送的热轧钢板H,通过温度计40来以一定的时间间隔(采样间隔)进行热轧钢板H的轧制方向上所设定的位置的温度测定,并取得温度测定结果的时序数据。此外,温度计40的温度测定区域包括热轧钢板H的宽度方向上的全部区域。并且,若将各温度测定结果的采样时间乘以热轧钢板H的通板速度(输送速度),则可以计算得到各温度测定结果的热轧钢板H在轧制方向上的位置。即,若将抽出温度测定结果的时间乘以通板速度,则可以将温度测定结果的时序数据与轧制方向上的位置建立对应。
在温度平均值计算工序中,利用上述温度测定结果的时序数据,来计算温度测定结果的时序平均值。具体而言,可以在每当得到一定数量的温度测定结果时,计算这些一定数量的温度测定结果的平均值。然后,在冷却排热量调整工序中,调整冷却区间的热轧钢板H的上表面冷却排热量和下表面冷却排热量的合计值,以使如上所述计算出的温度测定结果的时序平均值与预定的目标温度相一致。
在这里,需要一边达成使冷却区间的热轧钢板H的上下导热系数比X与目标比Xt相一致的控制目标一边调整上表面冷却排热量和下表面冷却排热量的合计值。
具体而言,在调整上表面冷却排热量和下表面冷却排热量的合计值时,例如,也可以对于利用以三冢式等为代表的实验理论式来预先得出的理论值,根据像校正与实际的操作实绩的误差一样设定的学习值,来进行与冷却装置14相连接的冷却头的开关控制。或者,也可以根据实际利用温度计40来测定出的温度,来对上述冷却头的开关进行反馈控制或前馈控制。
接着,利用从上述温度计40和如图16所示配置在冷却装置14与卷取装置15之间的测定热轧钢板H的波形状的板形仪41得出的数据,来对以往的ROT的冷却控制进行说明。
此外,板形仪41测定热轧钢板H上所设定的与温度计40同一测定位置(下面,有将上述测定位置称为定点的情况)的形状。在这里,形状是指在定点测定中观测到的热轧钢板H的高度方向上的变动量上利用热轧钢板H的通板方向上的移动量,来通过波间距量的高度或变动成分的线积分球出的陡度。并且,同时还求出每单位时间的变动量即变动速度。进而,与温度的测定区域同样,形状的测定区域包括热轧钢板H的宽度方向上的全部区域。与温度测定结果同样,若将抽出各测定结果(陡度、变动速度等)的时间乘以通板速度,则可以将各测定结果的时序数据与轧制方向上的位置建立对应。
图8示出了通常的操作中代表性的带钢的ROT内冷却的热轧钢板H的温度变动和陡度的关系。图8中的热轧钢板H的上下导热系数比X为1.2:1,上侧冷却能力比下侧冷却能力高。图8的上侧的图表示出了温度变动相对于与卷材前端的距离或定点经过时间的关系,图8的下侧的图表示出了陡度相对于与卷材前端的距离或定点经过时间的关系。
图8中的区域A是图16中所示的带钢前端部在被卷取装置15的卷取机卷取之前的区域(是没有张力,因而形状差的区域)。图8中区域B是带钢前端部被卷取机卷取之后的区域(在单位张力的影响下波形状变化成平面的区域)。期望的是,改善这种热轧钢板H的形状不是平面的区域A中发生的大的温度变动(即温度标准偏差Y)。
于是,本申请发明者以控制ROT中的温度标准偏差Y的增加为目标认真进行了实验,其结果,得出如下的内容。
图9与图8同样,示出了通常的操作中代表性的带钢的ROT内冷却的温度变动成分与同一形状陡度的关系。上述温度变动成分是指从实际的钢板温度减去温度的时序平均(以下,有称为“平均温度”的情况)的差。例如,平均温度也可以将热轧钢板H的波形状的一个周期以上的范围进行平均。
此外,平均温度原则上是周期单位的范围内的平均。并且,可通过操作数据确认一个周期的范围内的平均温度与两个周期以上的范围内的平均温度没有太大的差异。
因此,计算至少波形状为一个周期的范围内的平均温度即可。热轧钢板H的波形状的范围的上限不受特别的限制,但优选地,若设为五个周期,则可以得到足够精度的平均温度。并且,即使进行平均的范围不是周期单位的范围,但只要是2~5个周期的范围,则也能够得到允许的平均温度。
在这里,若将热轧钢板H的铅直方向(与热轧钢板H的上下表面正交的方向)上的朝上方向设为正,则在定点处测定出的变动速度为正的区域,在热轧钢板H的温度(在定点处测定出的温度)相比热轧钢板H的波形状为一周期以上的范围的平均温度低的情况下,将上表面冷却排热量减少的方向及下表面冷却排热量增加的方向中的至少一个确定为控制方向,在热轧钢板H的温度相比上述平均温度高的情况下,将上表面冷却排热量增加的方向及下表面冷却排热量减少的方向中的至少一个确定为控制方向。
并且,在定点处测定出的变动速度为负的区域,在热轧钢板H的温度相比上述平均温度低的情况下,将上表面冷却排热量增加的方向及下表面冷却排热量减少的方向中的至少一个确定为控制方向,在热轧钢板H的温度相比上述平均温度高的情况下,将上表面冷却排热量减少的方向及下表面冷却排热量增加的方向中的至少一个确定为控制方向。
然后,若根据如上所述确定的控制方向,来调整冷却区间的热轧钢板H的上表面冷却排热量及下表面冷却排热量中的至少一个,则如图10所示,发现与图9相比能够减小热轧钢板H的形状为非平面的区域A中产生的温度变动。
以下,记载了进行与上述相反的操作的情况。在定点处测定出的变动速度为正的区域,在热轧钢板H的温度相比热轧钢板H的平均温度低的情况下,将上表面冷却排热量增加的方向及下表面冷却排热量减少的方向中的至少一个确定为控制方向,在热轧钢板H的温度相比上述平均温度高的情况下,将上表面冷却排热量减少的方向及下表面冷却排热量增加的方向中的至少一个确定为控制方向。
并且,在定点处测定出的变动速度为负的区域,在热轧钢板H的温度相比上述平均温度低的情况下,将上表面冷却排热量减少的方向及下表面冷却排热量增加的方向中的至少一个确定为控制方向,在热轧钢板H的温度相比上述平均温度高的情况下,将上表面冷却排热量增加的方向及下表面冷却排热量减少的方向中的至少一个确定为控制方向。
然后,若根据如上所述确定的控制方向,来调整冷却区间的热轧钢板H的上表面冷却排热量及下表面冷却排热量中的至少一个,则如图11所示,发现与图9相比热轧钢板H的形状为非平面的区域A中产生的温度变动变大。此外,在这里说明的例子中,也不将可以改变冷却停止温度作为前提。即,像这样确定上表面冷却排热量及下表面冷却排热量的增减方向(控制方向)的情况下,也可以调整冷却排热量,以使热轧钢板H的冷却停止温度成为预定的目标冷却温度。
若利用上述关系,则可以明确调整冷却装置14的上侧冷却装置14a和下侧冷却装置14b中的哪一个的冷却能力以使温度变动,即减小温度标准偏差Y。此外,表2是整理上述关系的表。
表2
这样,除了上述目标比设定工序及冷却控制工序之外,还可以添加如下的工序:温度测定工序,按时序来测定冷却区间的下游侧的热轧钢板H的温度(定点处的温度);变动速度测定工序,按时序来测定与热轧钢板H的温度测定部位同一部位(定点)的热轧钢板H的铅直方向上的变动速度;控制方向确定工序,根据温度测定结果及变动速度测定结果,来确定上表面冷却排热量及下表面冷却排热量的控制方向;冷却排热量调整工序,根据确定的控制方向,来调整冷却区间的热轧钢板H的上表面冷却排热量及下表面冷却排热量中的至少一个。
在这里,在控制方向确定工序中,如上所述,在热轧钢板H的定点处的变动速度为正的区域,在热轧钢板H的定点处的温度相比热轧钢板H的定点处的平均温度低的情况下,将上表面冷却排热量减少的方向及下表面冷却排热量增加的方向中的至少一个确定为控制方向,在热轧钢板H的温度相比上述平均温度高的情况下,将上表面冷却排热量增加的方向及下表面冷却排热量减少的方向中的至少一个确定为控制方向。
并且,在上述控制方向确定工序中,在上述变动速度为负的区域,在热轧钢板H的温度相比上述平均温度低的情况下,将上表面冷却排热量增加的方向及下表面冷却排热量减少的方向中的至少一个确定为控制方向,在热轧钢板H的温度相比上述平均温度高的情况下,将上表面冷却排热量减少的方向及下表面冷却排热量增加的方向中的至少一个确定为控制方向。
此外,在上述冷却方法中,也需要在一边达成使冷却区间的热轧钢板H的上下导热系数比X与目标比Xt相一致的控制目标一边调整上表面冷却排热量和下表面冷却排热量。
此外,在调整上侧冷却装置14a的冷却能力和下侧冷却装置14b的冷却能力时,例如,也可以分别对与上侧冷却装置14a的冷却口31相连接的冷却头和与下侧冷却装置14b的冷却口31相连接的冷却头进行开关控制。或者,也可以控制侧冷却装置14a和下侧冷却装置14b中的各冷却头的冷却能力。即,也可以调整从各冷却口31喷射的冷却水的水量密度、压力、水温中的至少一个。
并且,也可以增大上侧冷却装置14a和下侧冷却装置14b的冷却头(冷却口31)的间隔,来调整从上侧冷却装置14a和下侧冷却装置14b喷射的冷却水的流量或压力。例如,在增大冷却头间隔之前的上侧冷却装置14a的冷却能力大于下侧冷却装置14b的冷却能力的情况下,优选地,增大构成上侧冷却装置14a的冷却头的间隔。
以这样被调整的冷却能力,从上侧冷却装置14a向热轧钢板H的上表面喷射冷却水,并从下侧冷却装置14b向热轧钢板H的下表面喷射冷却水,来均匀地对热轧钢板H进行冷却。
在以上实施方式中,对将热轧钢板H的通板速度固定在600m/min而求出图6中所示的第二相关数据的情况进行了说明,但是,根据本申请发明者认真研究的结果可知,除了上述上下表面排热量控制之外,若将通板速度设为550m/min以上,则可以使热轧钢板H更加均匀。
可知若将热轧钢板H的通板速度设为550m/min以上,则即使向热轧钢板H喷射冷却水,热轧钢板H上的残余水的影响也会明显减少。由此,也可以避免因残余水而导致的热轧钢板H的不均匀冷却。此外,热轧钢板H的通板速度越高越好,但不能超过机械的极限速度(例如,1550m/min)。因此,实际上,热轧钢板H在冷却区间的通板速度设在从550m/min以上到机械极限速度以下的范围内。并且,实际操作时的通板速度的上限值(操作上限速度)被预先确定的情况下,优选地,将热轧钢板H的通板速度设在从550m/min以上到操作上限速度(例如,1200m/min)以下的范围内。
并且,通常,在拉伸强度大的热轧钢板H(特别是,拉伸强度(TS)为800MPa以上,实际上超过1400MPa的所谓的称为高张力的钢板等)的情况下,已知,因上述热轧钢板H的硬度高而导致热轧设备1中的轧制时产生的加工发热变大。因此,以往,将冷却装置14(即,冷却区间)中的热轧钢板H的通板速度抑制成较低,从而充分地进行冷却。
于是,本申请发明者发现:在热轧设备1的精轧机13中,例如通过在遍及6~7个支架而设置的一对精轧辊13a(即,辊轧支架)彼此之间进行冷却(所谓的支架间冷却),能够抑制上述加工发热,将冷却装置14中热轧钢板H的通板速度设为550m/min以上。特别是,在热轧钢板H的拉伸强度(TS)为800MPa以上的情况下,可通过进行支架间冷却,来抑制热轧钢板H的加工发热,并将冷却装置14中的热轧钢板H的通板速度维持在550m/min以上。
在以上实施方式中,优选地,通过冷却装置14进行的热轧钢板H的冷却在精轧机出侧温度到上述热轧钢板H的温度为600℃的范围内进行。热轧钢板H的温度为600℃以上的温度区域是所谓的膜态沸腾区域。即,这种情况下,可以避免所谓的过渡沸腾区域,在膜态沸腾区域中水冷热轧钢板H。在过渡沸腾区域中,在向热轧钢板H的表面喷射冷却水时,在上述热轧钢板H表面,被蒸汽膜覆盖的部分和冷却水直接喷射到热轧钢板H的部分混在一起。
由此,不能均匀地对热轧钢板H进行冷却。另一方面,在膜态沸腾区域中,在热轧钢板H的表面整体被蒸汽膜覆盖的状态下进行热轧钢板H的冷却,因而可以均匀地对热轧钢板H进行冷却。因此,如本实施方式所述,若热轧钢板H的温度在600℃以上的范围内,则可以更加均匀地对热轧钢板H进行冷却。
在以上实施方式中,在利用图6中所示的第二相关数据来调整冷却装置14的上侧冷却装置14a的冷却能力和下侧冷却装置14b的冷却能力时,将热轧钢板H的波形状的陡度和热轧钢板H的通板速度设为规定。但是,例如,也有这些热轧钢板H的陡度或通板速度按各卷材而不维持一定的情况。
经本申请发明者调查发现,例如,如图12所示,若热轧钢板H的波形状的陡度变大,则热轧钢板H的温度标准偏差Y变大。即,如图13所示,随着上下导热系数比X远离“1”,与陡度(陡度的灵敏度)相应地,温度标准偏差Y变大。在图13中,如上所述,上下导热系数比X和温度标准偏差Y的关系按各陡度通过V字形的回归线来表示出来。此外,在图13中,热轧钢板H的通板速度以10m/sec(600m/min)维持一定。
并且,例如,如图14所示,若热轧钢板H的通板速度高,则热轧钢板H的温度标准偏差Y变大。即,如图15所示,随着上下导热系数比X远离“1”,与通板速度(通板速度的灵敏度)相应地,温度标准偏差Y变大。在图15中,如上所述,上下导热系数比X和温度标准偏差Y的关系按各通板速度通过V字形的回归线表示出来。此外,在图15中,热轧钢板H的波形状的陡度以2%维持一定。
这样,在热轧钢板H的陡度或通板速度不是一定的情况下,可以对温度标准偏差Y相对于上下导热系数比X的变化定性地进行评价,但是不能定量地准确地进行评价。
于是,预先固定热轧钢板H的上下导热系数比X,例如,如图12所示,使陡度阶段性地从3%变更为0%,求出表示各陡度和热轧钢板H的冷却后的温度标准偏差Y的相关关系的表数据。然后,利用内插函数来将与实际的热轧钢板H的陡度z%相关的温度标准偏差Y校正为与预定的陡度相关的温度标准偏差Y’。具体而言,作为校正条件,将预定的陡度设为2%的情况下,根据陡度z%下的温度标准偏差Yz,通过下式(1)计算温度标准偏差Yz’。或者,例如也可以利用最小二乘法等来计算图12中的陡度的梯度α,并利用上述梯度α来计算温度标准偏差Yz’。
Yz’=Yz×2/z…(1)
并且,在图13中所示的V字形曲线的回归方程式中,也可以将陡度校正为预定的陡度,并从上述回归方程式导出温度标准偏差Y。此外,表3示出了相对于图12中的陡度,如图13所示改变上下导热系数比X的情况下的热轧钢板H的温度标准偏差Y、从热轧钢板H的各温度标准偏差Y减去最小值Ymin(陡度为1%的情况下Ymin=1.2℃,陡度为2%的情况下Ymin=2.3℃,陡度为3%的情况下Ymin=3.5℃)而得到的值(标准偏差与最小值的差分)及各温度标准偏差Y的评价。
上述表3中的上下导热系数比X的表示和评价的基准与表1的评价相同,因而省略其说明。利用上述图13或表3,能够导出与陡度相应的热轧钢板H的温度标准偏差Y。然后,例如在将陡度校正为2%的情况下,能够将表3中评价为“B”即标准偏差与热轧钢板H的最小值之间的差分为10℃以内的上下导热系数比X设为1.1。
表3
同样,例如,如图14所示,使通板速度阶段性地从5m/sec(300m/min)变更至20m/sec(1200m/min),求出表示通板速度和热轧钢板H的冷却后的温度标准偏差Y的相关关系的表数据。然后,利用内插函数来将与实际的热轧钢板H的通板速度v(m/sec)相关的温度标准偏差Y校正为与预定的通板速度相关的温度标准偏差Y’。具体而言,在作为校正条件,将预定的通板速度设为10(m/sec)的情况下,根据通板速度v(m/sec)时的温度标准偏差Yv,通过下式(2)来计算温度标准偏差Yv’。或者,例如,也可以利用最小二乘法等来计算图14中的通板速度的梯度β,并利用该梯度β来计算温度标准偏差Yv’。
Yz’=Yv×10/v…(2)
并且,在图15中所示的V字形曲线的回归方程式中,也可以将通板速度校正为预定的通板速度,并根据该回归方程式导出温度标准偏差Y。此外,表4示出相对于图14中的通板速度,如图15所示改变上下导热系数比X的情况下的热轧钢板H的温度标准偏差Y、从各温度标准偏差Y减去最小值Ymin(通板速度为5m/s的情况下Ymin=1.2℃,通板速度为10m/s的情况下Ymin=2.3℃,通板速度为15m/s的情况下Ymin=3.5℃,通板速度为20m/s的情况下Ymin=4.6℃)而得到的值(标准偏差与最小值的差分)及各温度标准偏差Y的评价。
上述表4中的上下导热系数比X的表示和评价的基准与表1的评价相同,因而省略其说明。利用上述图15或表4,能够导出与通板速度相应的热轧钢板H的温度标准偏差Y。然后,例如在将通板速度校正为10m/sec的情况下,能够将表4中评价为“B”即标准偏差与热轧钢板H的最小值之间的差分为10℃以内的上下导热系数比X设为1.1。
表4
通过如上所述校正温度标准偏差Y,即使在热轧钢板H的陡度或通板速度不是一定的情况下,也可以定量而准确地评价与上下导热系数比X相关的温度标准偏差Y的变化。
在以上实施方式中,也可以测定通过冷却装置14冷却的热轧钢板H的温度和波形状,并根据该测定结果,调整上侧冷却装置14a的冷却能力和下侧冷却装置14b的冷却能力。即,也可以对上述上侧冷却装置14a和下侧冷却装置14b的冷却能力进行反馈控制。
这种情况下,如图16所示,冷却装置14与卷取装置15之间配置有测定热轧钢板H的温度的温度计40和测定热轧钢板H的波形状的板形仪41。
然后,对于通过中的热轧钢板H,分别在同一点处利用温度计40和板形仪41来对温度和形状进行定点测定,并作为时序数据来测定。此外,温度的测定区域包括热轧钢板H的宽度方向上的全部区域。并且,形状表示在定点测定中观察到的热轧钢板H的高度方向上的变动量。进而,形状的测定区域与温度的测定区域同样包括热轧钢板H的宽度方向上的全部区域。若将这些采样的时间乘以通板速度,则可以将温度及变动速度等测定结果的时序数据与轧制方向上的位置建立对应。此外,温度计40和板形仪41的测定点也可以不严格地是同一点,但为了确保测定精度,期望的是,温度计40与板形仪41的测定点的偏差无论在轧制方向上还是在板宽度方向上或任意方向上均为50mm以内。
如使用图8、图9、图10及图11所做的说明那样,在热轧钢板H的定点处的变动速度为正的区域,在热轧钢板H的定点处的温度相比定点处的平均温度低的情况下,可通过减小上侧冷却能力(上表面冷却排热量),来减小温度标准偏差Y。同样,可通过增大下侧冷却能力(下表面冷却排热量),来减小温度标准偏差Y。利用该关系能够明确为了减小温度标准偏差Y而调整冷却装置14的上侧冷却装置14a和下侧冷却装置14b中的哪一个的冷却能力即可。
即,若掌握与这些热轧钢板H的波形状建立对应的温度的变动位置,则可以明确目前产生的温度标准偏差Y是由上侧冷却或下侧冷却中的哪一个而产生的。由此,可以确定用于减小温度标准偏差Y的上侧冷却能力(上表面冷却排热量)和下侧冷却能力(下表面冷却排热量)的增减方向(控制方向),并调整上下导热系数比X。
并且,可根据温度标准偏差Y的大小,来确定上下导热系数比X,以使上述温度标准偏差Y落在公差范围例如最小值Ymin到最小值Ymin+10℃以内的范围。确定上述上下导热系数比X的方法与利用图6及图7来说明的上述实施方式相同,因而省略其详细的说明。此外,可通过使上述温度标准偏差Y落在最小值Ymin到最小值Ymin+10℃以内的范围内,来将屈服应力、拉伸强度等的不均匀抑制在制造公差范围内,从而均匀地对热轧钢板H进行冷却。
并且,虽然有相当大的差异,但只要冷却水量密度比相对于温度标准偏差Y为最小值Ymin的冷却水量密度比落在±5%以内,就能够使温度标准偏差Y落在最小值Ymin到最小值Ymin+10℃以内的范围。即,在利用冷却水量密度的情况下,期望的是,将冷却水量密度的上下比(冷却水量密度比)相对于温度标准偏差Y为最小值Ymin的冷却水量密度比落在±5%以内。但是,上述公差范围不一定包括上下相同水量密度。
如上所述,可对上侧冷却装置14a和下侧冷却装置14b的冷却能力进行反馈控制,并定性及定量地调整为适合的冷却能力,因而可以使之后冷却的热轧钢板H的均匀性进一步提高。
在以上实施方式中,如图17所示,也可以将冷却热轧钢板H的冷却区间沿着轧制方向分割成多个,例如,两个分割冷却区间Z1、Z2。各分割冷却区间Z1、Z2分别设有冷却装置14。并且,各分割冷却区间Z1、Z2的边界,即分割冷却区间Z1、Z2的下游侧分别设有温度计40和板形仪41。此外,在本实施方式中,将冷却区间分割成两个分割冷却区间,但是,分割数并不局限于此,而是可以任意设定。例如,也可以将冷却区间分割成1至5个分割冷却区间。
这种情况下,利用各温度计40和各板形仪41,来分别测定分割冷却区间Z1和Z2的下游侧的热轧钢板H的温度和波形状。然后,根据这些测定结果,控制各分割冷却区间Z1、Z2的上侧冷却装置14a及下侧冷却装置14b的冷却能力。此时,控制冷却能力,以使热轧钢板H的温度标准偏差Y落在公差范围,例如,如上所述落在最小值Ymin到最小值Ymin+10℃以内的范围。这样,调整各分割冷却区间Z1、Z2的热轧钢板H的上表面冷却排热量及下表面冷却排热量中的至少一个。
例如,在分割冷却区间Z1,根据其下游侧的温度计40和板形仪41的测定结果,对上侧冷却装置14a和下侧冷却装置14b的冷却能力进行反馈控制,控制上表面冷却排热量及下表面冷却排热量中的至少一个。
并且,在分割冷却区间Z2,可根据其下游侧的温度计40和板形仪41的测定结果,对上侧冷却装置14a和下侧冷却装置14b的冷却能力进行前馈控制,或也可以进行反馈控制。不管是在任何情况下,在分割冷却区间Z2,调整上表面冷却排热量及下表面冷却排热量中的至少一个。
此外,根据温度计40和板形仪41的测定结果,控制上侧冷却装置14a和下侧冷却装置14b的冷却能力的方法与利用图8~图11来说明的上述实施方式相同,因而省略详细的说明。
这种情况下,在各分割冷却区间Z1、Z2,调整热轧钢板H的上表面冷却排热量及下表面冷却排热量中的至少一个,因而可以进行更加细致的控制。由此,可以更加均匀地对热轧钢板H进行冷却。
在以上实施方式中,在各分割冷却区间Z1、Z2,在调整热轧钢板H的上表面冷却排热量及下表面冷却排热量中的至少一个时,除了温度计40和板形仪41的测定结果之外,还可以利用热轧钢板H的波形状的陡度和通板速度中的至少一个。这种情况下,通过与利用图12~图15来说明的上述实施方式相同的方法,来校正与至少陡度或通板速度对应的热轧钢板H的温度标准偏差Y。然后,根据该被校正的温度标准偏差Y(Y’),来校正各分割冷却区间Z1、Z2中热轧钢板H的上表面冷却排热量及下表面冷却排热量中的至少一个。由此,可以更加均匀地对热轧钢板H进行冷却。
并且,根据本实施方式,在热轧钢板H的板宽度方向上也可以加工成均匀的形状或材质。热轧钢板H的板宽度方向上的温度标准偏差因轧制方向上的温度标准偏差Y左右交替地产生而产生,因而若轧制方向上的温度标准偏差Y减少,则板宽度方向上的温度标准偏差也进一步减少。图18示出了因中部波而在热轧钢板H的板宽度方向上形成有振幅不同的波形状的状态的一例。这样,即使在板宽度方向上形成振幅不同的波形状,并且板宽度方向上形成温度标准偏差的情况下,根据上述本实施方式,也可以将该板宽度方向上的温度标准偏差减少。
以上,参照附图对本发明的优选实施方式进行了说明,但本发明并不局限于上述实施方式。只要是本发明所属技术领域的普通技术人员就能够在权利要求书中所记载的思想范畴内想到多种变形例或更改例,当然,这也属于本发明的技术范畴。
实施例
实施例1
在实施例1中,本申请发明者将板厚2.3mm、板宽度1200mm的高张力板(所谓的高张力钢板)作为材料,在该材料上分别形成中部波形状及边缘波形状,测定将其陡度变更为0%(没有形成波)~2%的各值后进行冷却的情况下的后工序(即,冷轧工序)中的冷轧量规变动(板厚变动)和板宽度方向平均温度变动,并进行评价。此外,在本实施例1及下面要说明的实施例2、实施例3中,为了简便,将形成中部波形状的情况下的陡度表示为-0.5%~-2%,并将形成边缘波形状的情况下的陡度表示为0.5%~2%。
并且,中部波形状及边缘波形状的测定是利用市场营销中的形状测量仪来测定出的,中部波形状的测定部位是指从板中央到左右30mm以内的板中央部,边缘波形状的测定部位是指从板端到25mm的部位。进而,在本实施例1中,将冷却时的上下冷却比(上下导热系数比)设为上冷却:下冷却=1.2:1,将通板速度设为400m/min,将钢板的卷取温度(CT)设为500℃。
利用下表5来表示其测定结果及评价结果。此时,作为以下实施例中的评价基准,将后工序中的冷轧量规变动抑制为0~25μm设为A(作为产品良好),抑制为25~50μm设为B(公差范围内),超过50μm设为C(产品不良),从而进行评价。此外,对于表5中的综合评价,见后续内容。并且,在表5中,为了进行参考还记载了钢板轧制方向上的各波形状的温度标准偏差。
表5
如表5所示,在钢板上形成中部波形状的情况(表中,陡度为-0.5%~-2%的情况)下,冷轧工序中的冷轧量规变动为30μm~120μm,而在形成边缘波形状的情况(表中,陡度为0.5%~2%的情况)下,冷轧工序中的冷轧量规变动为21μm~84μm。即,可知,即使相同陡度的波形状形成于钢板,与形成中部波形状的情况相比,在形成边缘波形状的情况下冷轧工序中的冷轧量规变动(即,板厚变动)被抑制得较小。
并且,根据表5的结果可知,若将在钢板上形成中部波形状的情况与形成边缘波形状的情况下的板宽度方向平均温度变动进行比较,则即使陡度相同,形成边缘波形状的情况与形成中部波形状的情况相比,板宽度方向平均温度变动被抑制地较低。由此,可以确认与形成中部波形状的情况相比,在形成边缘波形状的情况下,冷轧时的钢板宽度方向上的温度不均减小,材质的偏差得到抑制。
并且,通常,为了抑制产品不良等成品率的下降,期望的是,钢板的冷轧工序中的板厚变动较小。因此,如上述表5所示可知,在钢板上形成边缘波形状的情况下,若将该边缘波形状的陡度设为大于0%且1%以内,则冷轧量规变动被抑制为小的值(例如,表5中的评价A、B)。进一步可知,若将边缘波形状的陡度设为大于0%且0.5%以内,则冷轧量规变动被抑制为更小的值(例如,表5中的评价A)。
实施例2
接着,在实施例2中,本申请发明者在与上述实施例1相同的材料上分别形成中部波形状、边缘波形状,并测定将其陡度变更为0%(没有形成波)~2%的各值后进行冷却的情况下的后工序(即,冷轧工序)中的冷轧量规变动(板厚变动)和板宽度方向平均温度变动,并进行评价。此外,在本实施例2中,将通板速度设为600m/min,其他条件与实施例1相同。其测定结果及评价结果见下表6。
表6
如表6所示,可知,与上述实施例1同样,即使在钢板上形成相同陡度的波形状,与形成中部波形状的情况相比,形成边缘波形状的情况下,冷轧工序中的冷轧量规变动(即,板厚变动)及板宽度方向平均温度变动被抑制得较低。并且,比较表5和表6可知,在本实施例2中将通板速度设为600m/min,这相对于实施例1实现了高速化,从而在形成中部波形状的情况及形成边缘波形状的情况这两种情况下,后工序中的冷轧量规变动和板宽度方向平均温度变动减小。即,证实了通过将通板速度高速化,钢板与输送辊之间的接触时间缩短,通过接触排热所进行的冷却的不均匀性得到缓和,能够进行均匀的冷却,因而后工序中的冷轧量规变动和板宽度方向平均温度变动进一步减少。
并且,与上述实施例1同样,为了抑制产品不良等成品率的下降,期望的是,冷轧工序中的板厚变动抑制得较小。因此,如上述表6所示可知,在钢板上形成边缘波形状的情况下,若将该边缘波形状的陡度设为大于0%且1.5%以内,则冷轧量规变动被抑制为小的值(例如,表6中的评价A、B)。因此,在将通板速度高速化的情况下,也可以将边缘波形状的控制范围变宽至1.5%。进一步可知,若将边缘波形状的陡度设为大于0%且0.5%以内,则冷轧量规变动被抑制为更小的值(例如,表6中的评价A)。
实施例3
接着,在实施例3中,本申请发明者在与上述实施例1、2相同的材料上分别形成中部波形状、边缘波形状,测定将其陡度变更为0%(没有形成波)~2%的各值后进行冷却的情况下的后工序(即,冷轧工序)中的冷轧量规变动(板厚变动)和板宽度方向平均温度变动,并进行评价。此外,在本实施例3中,将冷却时的上下冷却比(上下导热系数比)设为上冷却:下冷却=1.1:1,其他条件与上述实施例1相同。上述测定结果及评价结果见下表7。
表7
如表7所示,可知,与上述实施例1同样,即使在钢板上形成相同陡度的波形状,与形成中部波形状的情况相比,形成边缘波形状的情况下,冷轧工序中的冷轧量规变动(即,板厚变动)及板宽度方向平均温度变动被抑制得较低。并且,比较表5和表7可知,通过将对钢板进行冷却时的上下冷却比即上冷却:下冷却设为1.1:1,后工序中的冷轧量规变动和板宽度方向平均温度变动进一步减少。即,确认了可通过将对钢板进行冷却时的上下冷却比设为接近于1:1,进一步减小后工序中的冷轧量规变动和板宽度方向平均温度变动。
并且,在本实施例3中,与上述实施例1同样,为了抑制产品不良等成品率的下降,期望的是,冷轧工序中的板厚变动被抑制得较小。因此,如上述表7所示可知,在钢板上形成边缘波形状的情况下,若将该边缘波形状的陡度设为大于0%且1.5%以内,则冷轧量规变动被抑制为小的值(例如,表7中的评价A、B)。因此,在可以将对钢板进行冷却时的上下冷却比设为上冷却:下冷却=1.1:1的情况下,也可以将边缘波形状的控制范围变宽至1.5%。进一步可知,若将边缘波形状的陡度设为大于0%且0.5%以内,则冷轧量规变动被抑制为更小的值(例如,表7中的评价A)。
但是,在表5~表7中,陡度为0%时评价为A。期望的是,始终能够控制为陡度0%,但是在该陡度0%时,边缘波形状和中部波形状的情况下变更向量规变动施加的增益。不优选始终变更增益的控制,因而优选的是,将边缘波形状的陡度控制为0.05%以上,或0.1%以上等大于0%,从而对热轧钢板进行冷却。由此,在表5~表7中,将陡度0%的综合评价设为C。
并且,在表5~表7中,陡度为-0.5%或-1%时,评价为B。但是,如上所述,陡度为-0.5%以下是在热轧钢板上形成中部波形状的情况,无法充分抑制后工序中的冷轧量规变动。由此,在表5~表7中,将陡度为-0.5%以下的综合评价设为C。
工业上的可利用性
本发明适用于利用精轧机进行热轧,并对形成有沿着轧制方向表面高度变动的波形状的热轧钢板进行冷却的情况。
附图标记说明
1:热轧设备
11:加热炉
12:粗轧机
12a:工作辊
12b:四辊轧机
13:精轧机
13a:终轧辊
14:冷却装置
14a:上侧冷却装置
14b:下侧冷却装置
15:卷取装置
16:宽度方向辊轧机
31:冷却口
32:输送辊
40:温度计
41:板形仪
H:热轧钢板
S:钢坯
Z1、Z2:分割冷却区间

Claims (19)

1.一种钢板制造方法,其特征在于,包括以下工序:
热轧工序,通过精轧机对钢材进行热轧,得到形成有波高在轧制方向上周期性地变动的边缘波形状的热轧钢板;和
冷却工序,在上述热轧钢板的通板路径上所设置的冷却区间,对上述热轧钢板进行冷却,
上述热轧工序包括以下工序:
目标陡度设定工序,根据预先通过实验求出的表示上述热轧钢板的上述边缘波形状的陡度与上述热轧钢板的冷却中或冷却后的温度标准偏差Y的相关关系的第一相关数据,设定上述边缘波形状的目标陡度;和
形状控制工序,控制上述精轧机的运转参数,以使上述边缘波形状的陡度与上述目标陡度相一致。
2.一种钢板制造方法,其特征在于,
在上述目标陡度设定工序中,将上述目标陡度设定为超过0%且1%以内。
3.根据权利要求1或2所述的钢板制造方法,其特征在于,
上述冷却工序包括以下工序:
目标比设定工序,根据预先通过实验在将上述热轧钢板的陡度及通板速度设为一定值的条件下求出的表示上述热轧钢板的上下表面的导热系数之比即上下导热系数比X与上述热轧钢板的冷却中或冷却后的上述温度标准偏差Y的相关关系的第二相关数据,将上述温度标准偏差Y成为最小值Ymin的上下导热系数比X1设定为目标比Xt;和
冷却控制工序,控制上述冷却区间的上述热轧钢板的上表面冷却排热量和下表面冷却排热量中的至少一个,以使上述冷却区间的上述热轧钢板的上下导热系数比X与上述目标比Xt相一致。
4.根据权利要求3所述的钢板制造方法,其特征在于,
在上述目标比设定工序中,根据上述第二相关数据,将上述温度标准偏差Y落在最小值Ymin到最小值Ymin+10℃以内的范围的上下导热系数比X设定为上述目标比Xt。
5.根据权利要求3所述的钢板制造方法,其特征在于,
对上述陡度及上述通板速度的值不同的多个条件分别准备上述第二相关数据,
在上述目标比设定工序中,根据多个上述第二相关数据中的与上述陡度及上述通板速度的实测值对应的第二相关数据,设定上述目标比Xt。
6.根据权利要求3所述的钢板制造方法,其特征在于,
上述第二相关数据是通过回归方程式来表示上述上下导热系数比X与上述温度标准偏差Y的相关关系的数据。
7.根据权利要求6所述的钢板制造方法,其特征在于,
上述回归方程式是通过线性回归来导出的。
8.根据权利要求3所述的钢板制造方法,其特征在于,
上述第二相关数据是用表来表示上述上下导热系数比X与上述温度标准偏差Y的相关关系的数据。
9.根据权利要求3所述的钢板制造方法,其特征在于,还包括以下工序:
温度测定工序,按时序来测定上述冷却区间的下游侧的上述热轧钢板的温度;
温度平均值计算工序,根据上述温度的测定结果,计算上述温度的时序平均值;以及
冷却排热量调整工序,调整上述冷却区间的上述热轧钢板的上述上表面冷却排热量和上述下表面冷却排热量的合计值,以使上述温度的时序平均值与预定的目标温度相一致。
10.根据权利要求3所述的钢板制造方法,其特征在于,还包括以下工序:
温度测定工序,按时序来测定上述冷却区间的下游侧的上述热轧钢板的温度;
变动速度测定工序,按时序来测定与上述冷却区间的下游侧的上述热轧钢板的温度测定部位同一部位处的上述热轧钢板的铅直方向上的变动速度;
控制方向确定工序,在将上述热轧钢板的铅直方向上的朝上方向设为正的情况下,在上述变动速度为正的区域,当上述热轧钢板的温度比上述热轧钢板的波形状为一个周期以上的范围的平均温度低的情况下,将上述上表面冷却排热量减少的方向及上述下表面冷却排热量增加的方向中的至少一个方向确定为控制方向,当上述热轧钢板的温度比上述平均温度高的情况下,将上述上表面冷却排热量增加的方向及上述下表面冷却排热量减少的方向中的至少一个方向确定为上述控制方向,在上述变动速度为负的区域,当上述热轧钢板的温度比上述平均温度低的情况下,将上述上表面冷却排热量增加的方向及上述下表面冷却排热量减少的方向中的至少一个方向确定为上述控制方向,当上述热轧钢板的温度比上述平均温度高的情况下,将上述上表面冷却排热量减少的方向及上述下表面冷却排热量增加的方向中的至少一个方向确定为上述控制方向;以及
冷却排热量调整工序,根据在上述控制方向确定工序中确定的上述控制方向,调整上述冷却区间的上述热轧钢板的上述上表面冷却排热量及上述下表面冷却排热量中的至少一个。
11.根据权利要求10所述的钢板制造方法,其特征在于,
上述冷却区间沿着上述热轧钢板的通板方向被分割成多个分割冷却区间,
在上述温度测定工序及上述变动速度测定工序中,在上述分割冷却区间的各边界,按时序来测定上述热轧钢板的温度及变动速度,
在上述控制方向确定工序中,根据上述分割冷却区间的各边界处的上述热轧钢板的温度及变动速度的测定结果,对各上述分割冷却区间确定上述热轧钢板的上下表面的冷却排热量的增减方向,
在上述冷却排热量调整工序中,根据对各上述分割冷却区间确定的上述控制方向,进行反馈控制或前馈控制,以在各上述分割冷却区间调整上述热轧钢板的上述上表面冷却排热量及上述下表面冷却排热量中的至少一个。
12.根据权利要求11所述的钢板制造方法,其特征在于,还包括以下工序:
测定工序,在上述分割冷却区间的各边界测定上述热轧钢板的上述陡度或上述通板速度;和
冷却排热量校正工序,根据上述陡度或上述通板速度的测定结果,校正各上述分割冷却区间的上述热轧钢板的上述上表面冷却排热量及上述下表面冷却排热量中的至少一个。
13.根据权利要求3所述的钢板制造方法,其特征在于,
还包括后冷却工序,在上述冷却区间的下游侧进一步冷却上述热轧钢板,以使上述热轧钢板的温度标准偏差进入到所允许的范围内。
14.根据权利要求3所述的钢板制造方法,其特征在于,
上述冷却区间的上述热轧钢板的通板速度被设定在550m/min以上至机械极限速度以下的范围内。
15.根据权利要求14所述的钢板制造方法,其特征在于,
上述热轧钢板的拉伸强度为800MPa以上。
16.根据权利要求14所述的钢板制造方法,其特征在于,
上述精轧机由多个辊轧支架构成,
上述钢板制造方法还包括辅助冷却工序,在上述多个辊轧支架彼此之间进行上述热轧钢板的辅助冷却。
17.根据权利要求3所述的钢板制造方法,其特征在于,
在上述冷却区间设置有:上侧冷却装置,具有向上述热轧钢板的上表面喷射冷却水的多个头;和下侧冷却装置,具有向上述热轧钢板的下表面喷射冷却水的多个头,
上述上表面冷却排热量及上述下表面冷却排热量是通过对上述各头进行开关控制来调整的。
18.根据权利要求3所述的钢板制造方法,其特征在于,
在上述冷却区间设置有:上侧冷却装置,具有向上述热轧钢板的上表面喷射冷却水的多个头;和下侧冷却装置,具有向上述热轧钢板的下表面喷射冷却水的多个头,
上述上表面冷却排热量及上述下表面冷却排热量是通过控制上述各头的水量密度、压力及水温中的至少一个来调整的。
19.根据权利要求3所述的钢板制造方法,其特征在于,
上述冷却区间中的冷却是在上述热轧钢板的温度为600℃以上的范围内进行的。
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