CN106256454A - 热轧钢板的材质管理系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供热轧钢板的材质管理系统及其方法，不需要新设置专用传感器，即使在热轧钢板的长度方向上产生材质偏差的情况下也提高出厂成品率。热轧钢板的材质管理系统通过卷取装置对在热轧设备的精轧机的最终机架进行轧制后，在输出辊道内冷却的钢板进行卷取，具备：慢冷却履历‑材质相关表保存装置，其保存关于钢板根据经验求出的慢冷却履历与材质之间的相关数据；慢冷却温度履历计算装置，其求出精轧后的钢材在输出辊道内的慢冷却温度履历；以及材质分布评价装置，其使用通过慢冷却温度履历计算装置求出的慢冷却温度履历，并参照慢冷却履历‑材质相关表保存装置，得到相应的材质的数据，根据得到的材质的数据来推定钢材的材质分布。

Description

热轧钢板的材质管理系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种通过热轧制造的钢板的材质管理系统及其方法。

背景技术

在通过热轧制造的长度超过1000m的钢板中，在制造过程中由于轧制条件和冷却条件的变化，在长度方向上容易产生材质的偏差。特别是，近年来通过高精度地控制轧制条件和冷却，制造出根据其用途改善材质的钢板，这种钢板由于轧制条件和冷却条件的变化更容易产生材质的偏差，因此材质管理变得更加重要。

以往，为了进行材质管理，从卷取为卷状的钢板的尾端或前端等切出试验片，实施拉伸试验等来管理钢板的材质。作为试验结果当判明材质在允许范围外时，需要取消该钢板的出厂或将卷状的钢板卷开来进一步切出很多试验片来进行试验从而确认材质。

由此，在专利文献1中记载了即使在卷的长度方向上发生材质的偏差的情况下也提高出厂成品率的质量管理系统。在该专利文献1中记载如下：“具备：轧制数据收集单元，其设置于制造轧制产品的轧制生产线中，收集制造轧制产品时的轧制数据；组织信息传感器，其对轧制产品的组织信息进行测量；机械性质预测单元，其根据由轧制数据收集单元收集到的轧制数据以及由组织信息传感器测量到的组织信息，预测轧制产品的机械性质；材质判断单元，其将由机械性质预测单元预测的机械性质与对轧制产品预先设定的机械性质的允许范围进行比较，判断轧制产品的材质的好坏；记录单元，与轧制产品的长度方向上的位置信息相关联地记录材质判断单元的判断结果；以及切除部长度决定单元，其根据记录单元的记录内容，决定轧制产品的切除部的长度”。

另外，在专利文献1中记载如下：“组织信息传感器是用于对轧制产品的组织信息进行测量的装置，通过使用激光超声波的方法等构成”，并且，记载如下：“组织信息传感器例如配置在卷取装置的上游侧，对由卷取装置卷取紧前的轧制产品的组织信息进行测量”。

在专利文献2中记载了使用激光超声波的轧制产品的材质测量装置。根据专利文献2，将基于激光超声波的材质测量装置设为以下装置：“具备：超声波振荡器，其向轧制产品的底面照射发送侧激光，产生超声波脉冲；超声波检测器，其被设置成向轧制产品的上表面照射接收侧激光，将从轧制产品反射的接收侧激光输入到接收部，由此检测对轧制产品产生的超声波脉冲而发送检测信号，接收部不位于从超声波振荡器照射的发送侧激光的光路的延长线上；以及信号处理装置，其进行根据从超声波检测器发出的检测信号，对轧制产品的材质进行测量的处理”。

在专利文献1中记载了即使在卷的长度方向上产生材质的偏差的情况下也提高出厂成品率的质量管理系统。但是，在专利文献1所记载的质量管理系统中，使用专用的组织信息传感器，因此热轧系统的结构变得复杂，存在调整和维护的工作量增加这样的问题。

另外，根据专利文献2的记载，使用专利文献1的组织信息传感器即激光超声波的测量装置需要设置成以下结构：将钢板上下包夹，从而向钢板的底面照射发送侧激光并向钢板的上表面照射接收侧激光。但是，在热轧中存在高速移动的钢板上下移动的现象，以将钢板上下包夹的结构设置的传感器有可能由于钢板的上下移动而受损。

另外，在专利文献1所记载的质量管理系统的一个实施例中，记载了使用组织预测模型来代替组织信息传感器的系统，作为一个例子举出公知的第173·174次西山纪念技术讲座“熱延組織の組織変化及び材質の予測(热轧组织的组织变化和材质的预测)”((社)日本铁钢协会)P125。但是，在高精度地控制轧制条件和冷却来改善材质的钢板中，具有能够代替组织信息传感器的等级的预测精度的组织预测模型为未知。

专利文献1：日本特开2009-166087号公报

专利文献2：日本特开2007-86028号公报

发明内容

根据上述情况，本发明的目的在于提供一种热轧钢板的材质管理系统及其方法，其不需要新设置专用传感器，即使在热轧钢板的长度方向上发生材质的偏差的情况下也提高出厂成品率。

根据上述情况，在本发明中，一种热轧钢板的材质管理系统通过卷取装置对在热轧设备的精轧机的最终机架进行轧制后，在输出辊道内冷却的钢板进行卷取，该热轧钢板的材质管理系统的特征为，具备：慢冷却履历-材质相关表保存装置，其保存关于钢板根据经验求出的慢冷却履历与材质之间的相关数据；慢冷却温度履历计算装置，其求出精轧后的钢材在输出辊道内的慢冷却温度履历；以及材质分布评价装置，其使用通过上述慢冷却温度履历计算装置求出的慢冷却温度履历，并参照慢冷却履历-材质相关表保存装置，得到相应的材质的数据，根据得到的材质的数据来推定钢材的材质分布。

另外，在本发明中，一种热轧钢板的材质管理方法通过卷取装置对在热轧设备的精轧机的最终机架进行轧制后，在输出辊道内冷却的钢板进行卷取，该热轧钢板的材质管理方法的特征为，保存关于钢板根据经验求出的慢冷却履历与材质之间的相关数据，并通过测量求出精轧后的钢材在输出辊道内的慢冷却温度履历，使用通过测量求出的慢冷却温度履历，并参照慢冷却履历与材质间的相关数据，根据相应的材质的数据推定钢材的材质分布。

根据本发明，不需要新设置专用传感器，即使在热轧钢板的长度方向上产生材质的偏差的情况下，也能够提高出厂成品率。

附图说明

图1是表示本发明的实施例1的热轧设备的精轧阶段的设备结构的图。

图2是表示本发明的实施例1的慢冷却履历-材质相关表的概念的图。

图3示意性地表示慢冷却履历-材质相关表保存装置71中存储的各种量的相关关系。

图4是表示慢冷却温度履历计算装置73的内部处理的流程图。

图5是表示在输出辊道的温度履历中设置慢冷却而制造的钢材的制造中优选的温度履历的一例的概念图。

图6表示以高的慢冷却开始温度改变慢冷却时间时的材料组织的体积比。

图7表示以低的慢冷却开始温度改变慢冷却时间时的材料组织的体积比。

图8表示基于钢板长度方向的位置的钢板速度的变化的一例。

图9表示通过精轧出口温度计和中间温度计测量到的钢板温度的基于钢板长度方向的位置的变化。

图10表示基于钢板长度方向的位置的中间温度计到达时间和慢冷却开始时间的变化的一例。

图11是表示一边追溯时间一边计算慢冷却开始温度的方法的概念图。

图12是表示基于钢板长度方向的位置的慢冷却开始温度的变化的一例。

图13是表示本发明的其它实施例的钢板温度测量部的结构的结构图。

图14是表示本发明的另一实施例的钢板温度测量部的结构的结构图。

具体实施方式

以下，使用附图说明本发明的实施例。

[实施例1]

以下，说明本发明的实施例1。首先，图1是表示本发明的实施例1的热轧设备的精轧阶段的设备结构的图。

在图1示出的热轧设备的精轧阶段，钢板1在精轧机的最终机架31进行轧制之后，在输出辊道(Run-out Table)4中通过，然后由卷取装置5卷取。这样的结构是公知的结构。在输出辊道4中，钢板1被放置在输送辊41上，在多个冷床42中通过。各冷床42具有多个冷却头421，各冷却头421还具有多个冷却喷嘴422。各冷床42还具有多个下表面冷却头423，各下表面冷却头423具有多个下表面冷却喷嘴424。

为了以预定的温度履历对钢板1进行冷却，对于输出辊道4中的各冷却喷嘴422和各下表面冷却喷嘴424以一个喷嘴为单位或以多个喷嘴为单位进行控制，从而排出不同流量的冷却水。此处的控制包括在开始热轧前设定各喷嘴的开度的静态控制以及在热轧过程中变更各喷嘴的开度的动态控制两者。另外，动态控制包括在开始热轧前预先决定的事先设定动态控制以及在热轧过程中基于后述的速度计和各温度计的测量值的反馈控制或前馈控制。位于输出辊道4中的各冷却喷嘴422和各下表面冷却喷嘴424的结构以及它们的控制方法是公知的。

在该热轧设备的精轧机最终机架31与卷取装置5之间设置有各种测量器。它们是对钢板1的移动速度V进行测量的速度计61、对精轧结束时的钢板1的温度进行测量的精轧出口温度计62、对输出辊道4中钢板的温度TMP_IMT进行测量的中间温度计63以及对卷取紧前的钢板的温度进行测量的卷取温度计64等。中间温度计63设置在后述的钢材1的慢冷却区间内。中间温度计63通常是在慢冷却区间内设置一个的结构，但是也可以设置多个中间温度计63。在设置多个中间温度计63的情况下，使用位于后述的钢材1的慢冷却区间内的中间温度计63中的配置在最接近精轧出口温度计62的位置的中间温度计63即可。

本发明的材质管理系统7应用于上述结构的热轧设备的精轧阶段设备，进行钢材的品质管理，由慢冷却履历-材质相关表保存装置71、材质分布评价装置72以及慢冷却温度履历计算装置73构成。

总之，材质管理系统7在慢冷却履历-材质相关表保存装置71内通过数值保存根据经验求出的慢冷却履历与材质之间的相关数据，另一方面，在慢冷却温度履历计算装置73中测量并求出精轧后的钢材1的慢冷却温度履历。在材质分布评价装置72中，根据在慢冷却温度履历计算装置73中求出的钢材1的慢冷却温度履历以及在慢冷却履历-材质相关表保存装置71内保存的慢冷却履历与材质之间的相关数据，推定钢材1的材质分布，并将其评价结果向热轧生产管理系统9进行外部报告。

在慢冷却温度履历计算装置73的慢冷却温度履历的计算中，使用在输出辊道4内的各处设置的温度计的配置数据83、在输出辊道4内的各处设置的冷却喷嘴422、424的开度的数据81、在输出辊道4内的各处设置的测量器(钢板速度的测量器61、中间温度计63)的测量数据V、TMP_IMT。在材质分布评价装置72中使用从热轧生产管理系统9得到的钢材1的钢种、钢板检查数据82以及慢冷却履历-材质相关表保存装置71所保存的数据。

以下，按慢冷却履历-材质相关表保存装置71、慢冷却温度履历计算装置73、材质分布评价装置72的顺序说明材质管理系统7所起到的作用。

首先，说明慢冷却履历-材质相关表保存装置71。慢冷却履历-材质相关表保存装置71是保存慢冷却履历-材质相关表的装置。图2示出慢冷却履历-材质相关表的概念图。慢冷却履历-材质相关表是包含一个或多个慢冷却履历-材质相关数据的表，在纵轴侧采用多个组合例(1、2、···k、k+1、··m··)，在横轴记录了慢冷却履历与材质的相关数据。一个组合的慢冷却履历-材质相关数据是由钢种D_STL_GRD、慢冷却开始温度D_TMP_SS、慢冷却时间D_T_SC、材质D_M构成的数据{D_TS、D_YS、D_EL：···}。

其中，钢种D_STL_GRD、慢冷却开始温度D_TMP_SS、慢冷却时间D_T_SC是与慢冷却履历有关的数据，关于钢种D_STL_GRD，示出了MC1和MC2的事例，关于慢冷却开始温度D_TMP_SS，示出了TMP1和TMP2的事例，关于慢冷却时间D_T_SC示出了T1、T2、··Tk的事例。

另外，作为与材质有关的数据D_M，能够应用各种数据，在图2中准备、存储了与多种材质有关的数据D_M。在该事例中，与材质有关的数据D_M例如为抗拉强度D_TS，但是也可以是其它材质数据，此外还可以是多个材质数据的组合。作为抗拉强度以外的材质数据的例子，具有屈服强度D_YS或总延伸D_EL或均匀延伸或硬度或夏氏冲击值或韧-脆转变温度或Lankford的r值或后述的组织体积比。

此外，在图2的示例中，关于抗拉强度D_TS示出了TS111、TS112··TS11k、TS121··TS211的事例，关于屈服强度D_YS示出了YS111、YS112··YS11k、YS121··YS211的事例，关于总延伸D_EL示出了EL111、EL112··EL11k、EL121··EL211的事例。

如图2所示，慢冷却履历-材质相关表保存装置71保存慢冷却履历-材质相关表，该慢冷却履历-材质相关表由与一个或多个钢种D_STL_GRD、一个或多个慢冷却开始温度D_TMP_SS、一个或多个慢冷却时间D_T_SC相对的上述慢冷却履历-材质相关数据{D_STL_GRD、D_TMP_SS、D_T_SC：D_M}构成。

在图1中，材质分布评价装置72在参照慢冷却履历-材质相关表保存装置71时首先进行的是，确定从热轧生产管理系统9得到的钢材1的钢种D_STL_GRD，限定应进行比较参照的慢冷却履历-材质相关表的参照范围。例如在判明钢材1的钢种D_STL_GRD为MC1时，确定为该表的从纵轴编号1至m-1为止的范围的数据。

图3示意性地表示在慢冷却履历-材质相关表保存装置71内存储的各种量的相关关系。在此，关于钢种D_STL_GRD采用MC1，关于慢冷却开始温度D_TMP_SS示出了在将TMP1、TMP2、TMP3可变地进行了参数设定时的、慢冷却时间D_T_SC(横轴)与抗拉强度D_TS(纵轴)的关系。根据该图可知，在钢种D_STL_GRD被确定，且慢冷却开始温度D_TMP_SS为固定的情况下，具有慢冷却时间D_T_SC越长则抗拉强度D_TS越低的倾向。另外，可知在慢冷却时间D_T_SC相同的条件下，慢冷却开始温度D_TMP_SS越高则抗拉强度D_TS越大。

此外，在图1中，材质分布评价装置72在参照慢冷却履历-材质相关表保存装置71时接着进行的是，参照在慢冷却温度履历计算装置73中求出的慢冷却温度履历。在慢冷却温度履历中包含慢冷却开始温度D_TMP_SS、慢冷却时间D_T_SC，结果，从图2的表中确定材质D_M。例如，当设慢冷却开始温度D_TMP_SS为TMP1、慢冷却时间D_T_SC为Tk时，确定为该表的纵轴编号k的数据，作为材质D_M，导出TS11k、YS11k、EL11k。

并且，在慢冷却温度履历计算装置73中求出的慢冷却温度履历包含履历信息，因此包含钢材1的特定点(例如钢材的端部)的温度的时间经过信息、钢材1的特定场所(从钢材侧端部起20cm的位置)的温度的时间经过信息。结果，能够使用钢材1的广泛位置的温度履历，推定材质分布。

设图2表示的慢冷却履历-材质相关表是通过反映实验等结果的形式预先求出的，在后文中说明该表的制作方法。

接着，说明图1的材质管理系统7内的慢冷却温度履历计算装置73。如图1所示，慢冷却温度履历计算装置73接收通过速度计61测量到的钢板1的速度数据V(X)、通过中间温度计63测量到的钢板的温度数据TMP_IMT(X)、表示输出辊道4内的各冷却喷嘴422和各下表面冷却喷嘴424的时时刻刻的开度的输出辊道开度数据ROTC(X)81以及温度计配置数据83的输入。在此，变量X是从钢板1的前端部开始到用于评价材质的钢板1的评价部为止的距离。以下，简单起见，用V表示速度数据V(X)，用TMP_IMT表示温度数据TMP_IMT(X)，用ROTC表示输出辊道开度数据ROTC(X)。

慢冷却温度履历计算装置73使用上述各输入通过后述的处理，将由从钢板1的前端部开始的距离X、该距离X的慢冷却开始温度TMP_SS、该距离X的慢冷却结束时间与慢冷却开始时间的差T_SC＝T_SE-T_SS构成的数据{X、TMP_SS、T_SC}向材质分布评价装置72输出。使用图4的处理流程在后文中详细说明其处理的详细内容。

如上所述，极其简单地说明了慢冷却温度履历计算装置73的功能，实际上，能够广泛地取入任意的场所、任意的时刻，来反映在钢板1的整体评价或履历评价。因此，在实际应用中优选可以进一步如下那样进行处理。

首先，可以在慢冷却温度履历计算装置73与速度计61之间设置用于记录钢板1的速度数据V的钢板速度数据记录装置，将通过速度计61测量到的钢板的速度数据V记录到钢板速度数据记录装置中，慢冷却温度履历计算装置73接收在钢板速度数据记录装置中记录的钢板速度数据V来作为输入。

同样地，也可以在慢冷却温度履历计算装置73与中间温度计63之间设置用于记录钢板的中间温度数据TMP_IMT的钢板中间温度数据记录装置，将通过中间温度计63测量到的钢板的中间温度数据TMP_IMT记录到钢板中间温度数据记录装置中，慢冷却温度履历计算装置73接收在钢板中间温度数据记录装置中记录的钢板中间温度数据TMP_IMT来作为输入。

另外，同样地，也可以在慢冷却温度履历计算装置73与各冷却喷嘴422和各下表面冷却喷嘴424之间设置用于记录时时刻刻的开度数据ROTC的输出辊道开度记录装置，将各冷却喷嘴422和各下表面冷却喷嘴424的开度数据记录到输出辊道开度记录装置中，慢冷却温度履历计算装置73接收在输出辊道开度记录装置中记录的各冷却喷嘴422和各下表面冷却喷嘴424的时时刻刻的开度数据ROTC来作为输入。

在图4中表示了一流程图，该流程图表示慢冷却温度履历计算装置73的内部处理。在最初的处理步骤即中间温度计距离计算处理步骤S730中，作为热轧装置的温度计配置数据83，导入输出辊道4中的精轧出口温度计62的坐标X_FDT以及中间温度计63的坐标X_IMT，使用式(1)计算中间温度计距离L_IMT。中间温度计距离计算处理步骤S730将计算出的中间温度计距离L_IMT输出到慢冷却通过距离计算处理步骤S731和慢冷却开始时间计算处理步骤S734。

[式1]

L_IMT＝X_IMT－X_FDT···(1)

在慢冷却通过距离计算处理步骤S731中，使用输出辊道开度数据81和温度计配置数据83，计算以精轧出口温度计62的位置X_FDT为原点，配置在与中间温度计63相比靠近精轧出口温度计62侧且位于最近距离的打开状态的冷却喷嘴422或下表面冷却喷嘴424的坐标X_OPEN。

接着，慢冷却通过距离计算处理步骤S731使用通过速度计61测量到的钢板速度数据和输出辊道开度数据81，计算从最接近中间温度计63的打开状态的冷却喷嘴422排出的冷却水从排出时间点起至从钢板1上消失为止的钢板的移动距离、即带状水消失距离L_X。在式(2)中表示计算带状水消失距离L_X的式子的一例。

[式2]

L_X＝c0×L_B0×SUM(W0_OPEN)/W0_FULL

+c1×L_B1×SUM(W1_OPEN)/W1_FULL

+c2×L_B2×SUM(W2_OPEN)/W2_FULL ····(2)

在式(2)中，L_B0是最接近中间温度计63的打开状态的冷却喷嘴422所归属的冷床42的长度，W0_OPEN是从输出辊道开度数据81计算的从该冷床42中设置的多个冷却喷嘴42排出的冷却水量在该时间点的总和，W0_FULL是使该冷床42中设置的多个冷却喷嘴42全开时排出的冷却水量的总和。

另外，L_B1、W1_OPEN以及W1_FULL是针对别的冷床42’的与上述L_B0、W0_OPEN、W0_FULL相同定义的量，该冷床42’是与最接近上述中间温度计63的打开状态的冷却喷嘴422、冷床42相比位于精轧出口温度计62侧的冷床。并且，L_B2、W2_OPEN以及W2_FULL是针对另一冷床42”的与上述L_B0、W0_OPEN、W0_FULL相同定义的量，该冷床42”与上述别的冷床42’相比位于精轧出口温度计62侧。

另外，关于式(2)的系数c0、c1、c2，这些系数是根据输出辊道4和冷床42等的结构而变化的数值，是根据操作经验或传热模拟决定的系数。一个例是(1.0、0.9、0.5)，但是当然根据输出辊道4的结构不同而成为其它数值。上述式(2)是计算带状水消失距离L_X的式子的一例，还能够将考虑的冷床的数量从式(2)的三个进行改变。另外，也可以使用通过速度计61测量到的钢板的速度数据，改变所考虑的冷床的数量，还可以改变各冷床的系数c0等。

并且，在慢冷却通过距离计算处理步骤S731中，使用式(3)计算慢冷却通过区间长度L_S，然后将其输出到慢冷却经过时间计算处理步骤S732。

[式3]

L_S＝L_IMT－0.5×L_X ···(3)

在式(3)中L_X的系数0.5为一例，也可以根据输出辊道4的结构使用0.3～1.0的值。

在慢冷却经过时间计算处理步骤S732中，使用在慢冷却通过距离计算处理步骤S731计算出的慢冷却通过区间长度L_S和通过速度计61测量到的钢板的速度数据V，按照式(4)计算慢冷却经过时间T_S。在慢冷却经过时间计算处理步骤S732中，将计算出的慢冷却经过时间T_S输出到慢冷却开始温度计算处理步骤S733和慢冷却开始时间计算处理步骤S734。此时，V是计算出L_S的钢板1上的位置X处的钢板移动速度。

[式4]

T_S＝L_S/V···(4)

在慢冷却开始温度计算处理步骤S733中，使用在慢冷却经过时间计算处理步骤S732中计算出的慢冷却经过时间T_S、通过中间温度计63测量到的钢板的温度TMP_IMT以及慢冷却时的平均冷却速度CR_S_AVG，按照式(5)计算慢冷却开始温度TMP_SS。此时，TMP_IMT是在计算出T_S的钢板1上的位置X处测量到的钢板温度。在慢冷却开始温度计算处理步骤S733中，将计算出的TMP_SS输出到慢冷却温度履历计算处理步骤S736。

[式5]

TMP_SS＝TMP_IMT－CR_S_AVG×T_S···(5)

在式(5)中，通过传热方程式计算无冷却水的状态下的钢板1的温度变化，由此求出CR_S_AVG。在计算钢板1的温度履历的公知的技术中，将通过精轧出口温度计62测量到的钢板1的温度作为基准，按时间顺序计算具有该温度的钢板1一边在输出辊道4中行进一边表示的温度的时间变化。但是，由于向高温的钢板1排出的冷却水呈现出包含膜形成、沸腾在内的复杂的行为，因此难以计算钢板1在水冷条件下的温度变化。

与公知的技术相比，在本发明的技术中，将通过中间温度计63测量到的钢板1的温度TMP_IMT作为基准，一边追溯时间一边计算钢板1在无冷却水的时间内的温度变化。无冷却水的状态下的钢板1的温度，由于以相对速度V移动的大气的气冷、中间温度TMP_IMP附近的辐射冷却、与输送辊41之间的接触冷却、钢板1内的导热而发生变化。其中，特别是当忽略钢板1内的导热引起的温度变化时，能够通过传热方程式简单地计算由于以相对速度V移动的大气的气冷、中间温度TMP_IMP附近的辐射冷却、与输送辊41之间的接触冷却引起的钢板1的温度变化。当在TMP_IMT附近对还作为钢板1的温度函数的钢板1的温度变化进行平均时得到CR_S_AVG。CR_S_AVG的值的一例为－3.0℃/s。

此外，在式(5)中，为了使说明简单，使用冷却速度的平均值即CR_S_AVG，但是也可以使用针对CR_S的温度的离散积分来计算更严格的TMP_SS，从而代替使用CR_S_AVG。

在慢冷却开始时间计算处理步骤S734中，使用在中间温度计距离计算处理步骤S730中计算出的中间温度计距离L_IMT、在慢冷却经过时间计算处理步骤S732中计算出的慢冷却经过时间T_S、通过速度计61测量到的钢板的速度V，按照式(6)计算慢冷却开始时间T_SS。将慢冷却开始时间计算处理步骤S734中计算出的T_SS输出到慢冷却温度履历计算处理步骤S736。

[式6]

T_SS＝L_IMT/V－T_S···(6)

在慢冷却结束时间计算处理步骤S735中，使用输出辊道开度数据81的ROTL和温度计配置数据83，计算将精轧出口温度计62的位置X_FDT作为原点，配置在与中间温度计63相比靠近卷取装置5侧且处于最近距离的打开状态的冷却喷嘴422或下表面冷却喷嘴424的坐标X_DOWN。接着，在慢冷却结束时间计算处理步骤S735中，使用通过速度计61测量到的钢板速度数据V，按照式(7)计算慢冷却结束时间T_SE。在慢冷却结束时间计算处理步骤S735中，将计算出的慢冷却结束时间T_SE输出到慢冷却温度履历计算处理步骤S736。

[式7]

T_SE＝(X_DOWN－X_FDT)/V···(7)

在慢冷却温度履历计算处理步骤S736中，接收在慢冷却开始温度计算处理步骤S733中计算出的慢冷却开始温度TMP_SS(X)、在慢冷却开始时间计算处理步骤S734中计算出的慢冷却开始时间T_SS(X)以及在慢冷却结束时间计算处理步骤S735中计算出的慢冷却结束时间T_SE(X)来作为输入。在此，如上所述，X是从钢板1的前端部起至用于评价材质的钢板1的一部分为止的距离。在慢冷却开始温度TMP_SS、慢冷却开始时间T_SS、慢冷却结束时间T_SE的计算中使用的温度数据TMP_IMT、速度数据V、输出辊道开度数据ROTC如上所述为距离X的函数，由此慢冷却开始温度TMP_SS、慢冷却开始时间T_SS、慢冷却结束时间T_SE也为距离X的函数是显而易见的。以上，为了简单，省略了作为距离X的函数的记述。在慢冷却温度履历计算处理步骤S736中，将由从钢板1的前端部起的距离X、在该距离X的慢冷却开始温度TMP_SS、在该距离X的慢冷却结束时间与慢冷却开始时间的差T_SC＝T_SE－T_SS构成的数据{X、TMP_SS、T_SC}输出到材质分布评价装置72。

图1的材质分布评价装置72从热轧生产管理系统9接收钢板1的钢种信息STL_GRD的输入，并从慢冷却履历-材质相关表保存装置71中保存的慢冷却履历-材质相关表中检索具有与钢种信息STL_GRD一致的D_STL_GRD的慢冷却履历-材质相关数据，并将其保存到材质分布评价装置72内的相关数据存储部中。

此外，材质分布评价装置72在从上述慢冷却履历-材质相关表中未能找到具有与钢种信息STL_GRD一致的D_STL_GRD的慢冷却履历-材质相关数据时，向热轧生产管理系统9输出“无数据”的警告信号。以存在一致的信息为前提来进行本发明的以下的说明。

材质分布评价装置72还从后述的慢冷却温度履历计算装置73，接收由钢板1的长度方向的坐标X、在该坐标X的慢冷却开始温度TMP_SS、在该坐标X的慢冷却结束时间与慢冷却开始时间的差T_SC＝T_SE－T_SS构成的数据{X、TMP_SS、T_SC}来作为输入。能够将上述长度方向的坐标X的原点自由地设定在钢板1的前端或钢板1的尾端或其它位置。以下，将钢板1的前端作为坐标X的原点来进行说明。

材质分布评价装置72将{X、TMP_SS、T_SC}与在上述相关数据存储部中保存的慢冷却履历-材质相关数据{D_STL_GRD、D_TMP_SS、D_T_SC：D_M}进行比较，对针对从钢板1的前端部起的距离X的材质分布M(X)进行评价。在不存在与慢冷却开始温度TMP_SS一致的D_TMP_SS时使用公知的内插或外插。在能够使用的内插法中例如存在线性插补、Laplace插补、Spline插补。在外插法中例如存在线性外插、多项式外插。在不存在与慢冷却结束时间与慢冷却开始时间的差T_SC＝T_SE－T_SS一致的D_T_SC时也同样地使用公知的内插或外插。

并且，材质分布评价装置72也可以使用M_test(X_test)作为钢板检查数据82对上述材质分布M(X)进行修正，计算修正过的材质分布M_CORR(X)。在此，X_test是在钢板检查中使用的试验片在该钢板上的位置，通常，是卷取的钢板的尾端部或前端部。但是，也可以将卷取的钢板卷开而从尾端部和前端部以外的位置采取试验片。

如果位置X_test仅为一处则通过M_CORR(X)＝M(X)×M_test(X_test)/M(X_test)计算修正过的材质分布M_CORR(X)。如果X_test为多个部位，则使用M_test(X_test)/M(X_test)的函数f，通过M_CORR(X)＝M(X)×f(M_test(X_test)/M(X_test))计算修正过的材质分布M_CORR(X)。函数f典型地为多项式，但是在函数近似的领域中也可以使用公知的Bessel函数、指数函数等其它函数系。

为了将用于修正的上述M_test(X_test)/M(X_test)或f(M_test(X_test)/M(X_test))用于其它钢板的材质分布M_(X)的修正，可以将用于修正的上述M_test(X_test)/M(X_test)或f(M_test(X_test)/M(X_test))保存到材质分布修正数据保存装置721。通过使用在材质分布修正数据保存装置721中保存的修正数据，也能够针对无钢板检查数据82的M_test(X_test)的钢板，计算修正过的材质分布M_CORR(X)。

材质分布评价装置72将材质分布M(X)或修正过的材质分布M_CORR(X)或M(X)和M_CORR(X)输出到热轧生产管理系统9。

在热轧生产管理系统9中，将M(X)或M_CORR(X)或M(X)与M_CORR(X)与用户预先决定的钢板材质分类表上的材质基准进行比较，对钢板1的长度方向的材质进行分类。钢板材质分类表可以是用户的公司内部等级，也可以是外部的公共机构所决定的基准，也可以是由客户出示的规格。把在长度方向上分类的材质作为钢板1的固有信息，记录在热轧生产管理系统9或外部记录装置中。将记录的钢板1的长度方向的材质分类作为用于决定将钢板1切断并单独出厂时的切断部位的基准来使用。另外，可以将记录的钢板1的长度方向的材质分类在钢板1出厂时提供给客户。还可以将记录的钢板1的长度方向的材质分类用于钢板的销售以及热轧工序的改善。

接着，说明在慢冷却履历-材质相关表保存装置71中保存的慢冷却履历-材质相关数据的制作方法的一例。在本例中，通过实验室实验来制作慢冷却履历-材质相关数据。即，在对具有由钢种STL_GRD规定的化学成分的试验片施加热加工之后，按照包含预定的慢冷却履历的温度履历一边控制冷却速度一边使该试验片冷却，使用该试验片进行拉伸试验等机械特性试验，由此制作慢冷却履历与材质之间的相关数据。

在上述热加工中，以对热轧的全体或一部分进行模拟的方式一边控制试验片的温度一边进行塑性加工。例如在将试验片加热到1200℃而保持10分钟之后，以－20℃/s的冷却速度冷却至920℃，在为了试验片内的均热化而以920℃保持10秒钟之后，以30/s的应变速率压缩至试验片的高度成为原高度的60％为止，在保持2秒钟之后进一步以50/s的应变速率压缩至试验片的高度成为原高度的30％为止。

包含上述慢冷却的温度履历例如是，在从上述920℃的压缩加工结束的时间点起8秒钟以－30℃/s的冷却速度进行冷却而成为680℃之后，在从680℃起5秒钟以－3℃/s的冷却速度进行慢冷却而成为665℃之后，从665℃起3秒钟以－70℃/s的冷却速度进行冷却而成为455℃的温度履历。在本例中，为慢冷却开始温度TMP_SS＝680℃、慢冷却结束时间与慢冷却开始时间的差T_SC＝5s。

通过一边改变慢冷却开始温度TMP_SS和慢冷却时间T_SC一边实施上述实验，能够取得与热轧厂的实际操作时相比以量级不同的高精度进行控制和测量到的试验片的慢冷却条件以及试验片的材质的相关数据。能够使用公知的加工热处理实验设备，例如富士电波工业株式会社的Thermec MasterZ(R)或美国Dynamic Systems Inc的Gleeble(R)系统等，能够实施上述实验。

能够通过上述实验室实验对热轧厂的实际操作条件的代表性状况进行模拟，但是通过实验室实验来完全模拟实际操作条件是极其困难的。在实际操作中，例如在轧制前将具有200mm厚度且长度10m的钢板加热到1200℃之后，一边将钢板温度从1200℃下降至900℃一边对钢板施加10次以上的压缩从而加工成具有2mm厚度且长度1000m的钢板，但是在高精度的控制和测量下模拟该一连串的加工即使并非不可能也极其困难。

作为在一个实验中进行多次压缩加工，如果设计计划性地改变各压缩加工的温度、应变速率以及压缩加工之间的时间间隔的一连串实验，将很多实验数据重叠，则能够通过实验室实验模拟热轧厂的实际操作条件。但是，对制造的每个钢种进行这样的一连串实验极其繁杂。

根据本发明，并非完全模拟热轧的加工条件，因此通过改变慢冷却履历的一连串实验，与以往相比能够简单地制作每个钢种的慢冷却履历-材质相关数据。作为获取慢冷却履历-材质相关数据时的加工条件，通过热轧的实际操作来模拟精轧机的最终机架31和其前级的数个机架的轧制条件，由此可参照慢冷却履历-材质相关数据，对钢板1的长度方向的材质分布M(X)进行评价。

另外，可以根据通过实验室实验求出的上述相关数据，制作组织预测模型或材质预测模型，内插或外插通过实验求出的相关数据，从而制作新的相关数据。

并且，可以使用钢板检查数据82、M_test(X_test)对参照慢冷却履历-材质相关数据进行了评价的钢板1的长度方向的材质分布M(X)进行修正来计算修正过的材质分布M_CORR(X)。可期望通过修正来提高材质分布的评价精度，从而取代由于获取钢板检查数据82、M_test(X_test)而变得繁杂这样的情况。

以下，使用示例说明本申请的发明的效果。

在图5中，作为在输出辊道4的温度履历中设置慢冷却而制造的铁素体－马氏体双相钢(Dual Phase Steel，通称DP钢)的制造中优选的温度履历的一例，是根据在A.Nuss、B.Engl and T.Heller、Improvement of Material Properties by Microalloying inthe Case of Mutiphase Steels、Proceedings of Microalloyed steels InternationalSymposium(2002、ASM Internaltional)pp.133-140中公开的图来制成的温度履历。

在图5中，横轴采用钢板1在输出辊道4上进行移动的时间，纵轴采用温度。左上角的位置为通过精轧轧制机架31中的钢板1的温度与时刻来决定的点，右下角的位置为通过卷取装置5中的钢板1的温度与时刻来决定的点。在该通过温度与时间表示的区域内，钢板可采用铁素体、贝氏体、马氏体、珠光体的方式。根据该图，通过在铁素体转变区域中进行慢冷却，得到80％左右的优选的铁素体体积比，同时，使碳从碳固溶量低的铁素体向体积比20％的奥氏体组织进行移动。在接着急冷时，成为高碳浓度的奥氏体向脆的贝氏体组织的转变被抑制，转变为硬马氏体。

关于包含慢冷却而制造的DP钢以外的钢板，在A.Nuss们的上述论文和T.Senuma、Physical Metallurgy of ModernHigh Strength Steel Sheets、ISIJ I nternational、Vol.41(2001)、No.6、pp.520-532的总论中记载了一部分。

以热轧的材质改善为目的的上述论文和总论所记载的钢板的冷却模式的共通点之一在于，在650～750℃的温度区域设置慢冷却期间，控制铁素体的体积率。在热轧时，为奥氏体的钢板的材料组织在该铁素体体积率控制期间向铁素体组织转变。铁素体的体积率主要由进行慢冷却的温度范围和进行慢冷却的时间来决定，呈现出进行慢冷却的温度越低且进行慢冷却的时间越长则铁素体的体积率越增加的倾向。

图6和图7表示了基于慢冷却开始温度TMP_SS和慢冷却时间T_SC的组织体积比的变化的一例。图6表示以高慢冷却开始温度TMP_SS来改变慢冷却时间T_SC时的材料组织的体积比，图7表示以低慢冷却开始温度TMP_SS来改变慢冷却时间T_SC时的材料组织的体积比。无论在哪个图中均为横轴表示慢冷却时间T_SC的长短，纵轴表示组织体积比。如图6所示，在慢冷却开始温度TMP_SS高时铁素体的体积比降低，取而代之脆贝氏体与硬马氏体的体积比增加。另一方面，如图7所示，在慢冷却开始温度TMP_SS低时铁素体的体积比增加，另一方面，脆贝氏体的体积比减小。特别是当在慢冷却开始温度TMP_SS低的条件下控制慢冷却时间时，能够得到包含体积比大约80％的铁素体与体积比大约20％的马氏体的组织。

当组织体积比发生变化时材质发生变化是公知的。例如在Yo Tomota et al.、Prediction of Mechanical Properties of Multi-phase Steels Based on Stress-Strain Curves、ISIJ International、Vol.32(1992)、No.3、pp.343-349中公开了与组织体积比与材质之间的关系有关的模型。

在图8中作为基于钢板1内的位置X的钢板速度V的变化的一例，表示了作为加速轧制而公知的模式。横轴取距离X，纵轴取速度V。虚线表示设定值，实线表示实绩值。X＝0附近相当于轧制初期，直到钢板1的前端被卷取装置5卷取为止以低速进行轧制。在钢板1被卷取装置5卷取后，钢板速度V增加如果达到一定速度则保持该速度。接着，在钢板1的尾端通过精轧机的最终机架31的时间点的前后使轧制速度下降。

在图9中，横轴表示钢板1内的位置X，纵轴表示通过精轧出口温度计62测量到的钢板1的温度TMP_FDT以及通过中间温度计63测量到的钢板1的温度TMP_IMT。虚线表示设定值，实线表示实绩值。

在图10中，横轴表示距离X，纵轴表示时间，表示了中间温度计到达时间和慢冷却开始时间T_SS。通过加速轧制到达中间温度计的时间沿钢板1的长度方向坐标X而进行变化。通过对输出辊道4的喷嘴开度进行动态控制，将慢冷却开始时间的变动抑制在比中间温度计到达时间小的范围内。该两个时间的差成为慢冷却经过时间T_S。

图11表示将通过中间温度计63测量到的钢板1的温度TMP_IMT作为起点，一边追溯时间一边计算慢冷却经过时间T_S期间的钢板1的温度，从而计算慢冷却开始温度TMP_SS的本发明的方法。

在图12中，用虚线和实现分别表示慢冷却开始温度TMP_SS的设定值和实绩值。为了进行比较，还表示了图8所示的精轧出口温度计62测量到的钢板1的温度TMP_FDT和钢板1的温度TMP_IMT。慢冷却经过时间T_S＝T_SE－T_SS也同样地输出相对于X的变化。

[实施例2]

图13表示本发明的其它实施例。代替位置固定的中间温度计63，使用温度检测装置654的输出来实施上述实施例1。配置在输出辊道4的多个收集部651在输出辊道4上的多个位置收集钢板1发出的光。将收集到的光经由光路束652输入到切换装置653。切换装置653在从排出冷却水的冷却头421的位置向卷取装置5侧离开了上述带状水消失距离L_X以上距离的收集部651中，选择该离开的距离最小的收集部651收集到的光，并将其输出给温度检测装置654。温度检测装置654使用与针对波长的光强度有关的公知的分析技术对从切换装置653输入的光进行解释从而输出温度。

本实施例的技术与实施例1相比温度测量变得复杂，但是具有通过在与慢冷却开始位置接近的位置上对钢板1的温度进行测量从而提高慢冷却履历的计算精度的效果。

[实施例3]

图14表示本发明的另一实施例。代替使用位置固定的中间温度计63，使用通过移动用轨道662能够在钢板1的长度方向上进行移动的非接触温度计661的输出，实施上述实施例1。非接触温度计661在从排出冷却水的冷却头421的位置向卷取装置5侧离开上述带状水消失距离L_X的位置上对钢板1的温度进行测量。本实施例的技术与实施例1相比温度测量变得复杂，但是具有通过在与慢冷却开始温度TMP_SS接近的位置上进行测量从而提高慢冷却履历的计算精度的效果。并且，与实施例2相比，由于增加移动部维护变得复杂，但是存在以下效果：与实施例2相比在更接近慢冷却开始位置的位置上对钢板1的温度进行测量，由此进一步提高慢冷却履历的计算精度。

附图标记说明

1：钢板；31：精轧机的最终机架；4：输出辊道；41：输送辊；42：冷床；421：冷却头；422：冷却喷嘴；423：下表面冷却头；424：下表面冷却喷嘴；5：卷取装置；61：速度计；62：精轧出口温度计；63：中间温度计；64：卷取温度计；651：收集部；652：光路束；653：切换装置；654：温度检测装置；661：非接触温度计；662：移动用轨道；7：材质管理系统；71：慢冷却履历-材质相关表保存装置；S730：中间温度计距离计算处理步骤；S731：慢冷却通过距离计算处理步骤；S732：慢冷却通过时间计算处理步骤；S733：慢冷却开始温度计算处理步骤；S734：慢冷却开始时间计算处理步骤；S735：慢冷却结束时间计算处理步骤；S736：慢冷却温度履历计算处理步骤；72：材质分布评价装置；73：慢冷却温度履历计算装置；81：输出辊道开度数据；82：钢板检查数据；83：温度计配置数据；9：热轧生产管理系统。

Claims (11)

1.一种热轧钢板的材质管理系统，其通过卷取装置对在热轧设备的精轧机的最终机架进行轧制后，在输出辊道内冷却的钢板进行卷取，该热轧钢板的材质管理系统的特征在于，具备：

慢冷却履历-材质相关表保存装置，其保存关于钢板根据经验求出的慢冷却履历与材质之间的相关数据；

慢冷却温度履历计算装置，其求出上述精轧后的钢材在输出辊道内的慢冷却温度履历；以及

材质分布评价装置，其使用通过上述慢冷却温度履历计算装置求出的慢冷却温度履历，参照上述慢冷却履历-材质相关表保存装置，得到相应的材质的数据，根据得到的材质的数据来推定上述钢材的材质分布。

2.根据权利要求1所述的热轧钢板的材质管理系统，其特征在于，

上述慢冷却履历-材质相关表保存装置保存有关通过上述精轧机的最终机架轧制后的钢板根据经验求出的慢冷却履历与材质之间的相关数据。

3.根据权利要求1或2所述的热轧钢板的材质管理系统，其特征在于，

上述慢冷却履历-材质相关表保存装置包含慢冷却开始温度和慢冷却时间来作为慢冷却履历的信息，上述慢冷却温度履历计算装置求出上述慢冷却开始温度和慢冷却时间来作为慢冷却温度履历。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的热轧钢板的材质管理系统，其特征在于，

上述慢冷却温度履历计算装置使用在上述输出辊道内的慢冷却区间测量到的钢板的温度、钢板速度、输出辊道内的冷却喷嘴的开度数据、温度计的配置数据，计算慢冷却时间和慢冷却开始温度。

5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的热轧钢板的材质管理系统，其特征在于，

上述材质分布评价装置使用钢板检查数据对推定出的上述钢材的材质分布评价值进行修正。

6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的热轧钢板的材质管理系统，其特征在于，

上述慢冷却温度履历计算装置对在上述输出辊道内的慢冷却区间测量到的钢板的温度进行测量，并且为了进行该测量而配置多个光收集部。

7.根据权利要求1～5中的任意一项所述的热轧钢板的材质管理系统，其特征在于，

上述慢冷却温度履历计算装置对在上述输出辊道内的慢冷却区间测量到的钢板的温度进行测量，并且为了进行该测量使用移动的非接触温度计。

8.一种热轧钢板的材质管理方法，其通过卷取装置对在热轧设备的精轧机的最终机架进行轧制后，在输出辊道内冷却的钢板进行卷取，该热轧钢板的材质管理方法的特征在于，

保存关于钢板根据经验求出的慢冷却履历与材质之间的相关数据，并通过测量求出上述精轧后的钢材在输出辊道内的慢冷却温度履历，使用通过上述测量求出的慢冷却温度履历，参照上述慢冷却履历与材质之间的相关数据，根据相应的材质的数据推定上述钢材的材质分布。

9.根据权利要求8所述的热轧钢板的材质管理方法，其特征在于，

上述根据经验求出的慢冷却履历与材质之间的相关数据是关于通过上述精轧机的最终机架轧制后的钢板求出的相关数据。

10.根据权利要求8或9所述的热轧钢板的材质管理方法，其特征在于，上述根据经验求出的慢冷却履历与材质之间的相关数据包含慢冷却开始温度和慢冷却时间来作为慢冷却履历的信息，通过上述测量求出的慢冷却温度履历包含上述慢冷却开始温度和慢冷却时间。

11.根据权利要求8～10中的任意一项所述的热轧钢板的材质管理方法，其特征在于，

关于通过上述测量求出的慢冷却温度履历，使用在上述输出辊道内的慢冷却区间测量到的钢板的温度、钢板速度、输出辊道内的冷却喷嘴的开度数据、温度计的配置数据，计算慢冷却时间和慢冷却开始温度。