CN106413928B - 热轧钢板的制造方法、钢板切断位置设定装置、钢板切断位置设定方法以及钢板制造方法 - Google Patents

热轧钢板的制造方法、钢板切断位置设定装置、钢板切断位置设定方法以及钢板制造方法 Download PDF

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Abstract

热轧钢板的制造方法、钢板切断位置设定装置、钢板切断位置设定方法以及钢板制造方法，其中，即使是板厚较大、板宽也较大且温度较低的钢板，也能够以与以往的通常的板厚、板宽以及温度的钢板相同的切断载荷将其稳定地切断。一种热轧钢板的制造方法，其特征在于，在粗轧工序中，通过宽度轧制机进行的宽度轧制和水平粗轧机进行的水平轧制，使在钢板的输送方向前端部形成的裁断部的形状成为鱼尾形状，并且，以使该鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的最短长度L(mm)满足下述算式(1)的方式进行成型，将所述凹部底与凸部末端之间的中间部分作为目标切断位置进行切断，(2X+30)≦L≦300···(1)在此，X：裁切机的切断位置的最大误差(mm)，0≦X≦90。

Description

热轧钢板的制造方法、钢板切断位置设定装置、钢板切断位置 设定方法以及钢板制造方法
技术领域
本发明涉及热轧钢板的制造方法、用于设定裁断部的切断位置的钢板切断位置设定装置、钢板切断位置设定方法以及钢板制造方法，在该热轧钢板的制造方法中，在将粗轧工序结束之后且精轧之前的钢板的输送方向前端部和输送方向后端部的裁断部切断后，实施精轧工序，另外，特别是涉及适合降低在制造厚壁且宽幅的热轧钢板时的裁切载荷的技术。在此，厚壁和宽幅分别是指板厚为20～30mm和板宽为1200～2100mm的情况。
背景技术
一般来说，在热轧制(也称作热轧)钢板的制造线(以下，也称作带钢热轧机)的精轧机进入侧，为了使精轧时的钢板输送(也称作通板)稳定，将在粗轧工序中形成于钢板(薄板坯、中间件)的钢板输送方向(也是轧制方向)前端部和后端部的、被称作裁断部的非稳定变形部切断。钢板的输送方向前端部和输送方向后端部由于精整压力机进行的宽度缩减、宽度轧制机进行的宽度轧制、粗轧机进行的水平缩减等而变形为各种形状。在图1中示出了从上方观察钢板的输送方向前端部和后端部时的裁断部的轮廓(平面形状)的例子。将图1的(a)的形状称作鱼尾，将图1的(b)的形状称作舌片。在舌片形状中，宽度方向中央部相对于钢板的宽度方向两端部在输送方向上突出。在鱼尾形状中，宽度方向两端部相对于钢板的宽度方向中央部在输送方向上突出。
在本说明书中，将图1的(a)所示的A部称作鱼尾形状的凹部底，将B部称作鱼尾形状的凸部末端。另外，还存在将鱼尾形状的从凹部底(A部)至凸部末端(B部)为止的长度称作鱼尾长度的情况。而且，鱼尾形状非对称，在左右的鱼尾长度不同的情况下，将2个中的较短的一方作为鱼尾长度。根据粗轧工序的条件不同，存在这样的情况：裁断部的平面形状成为图1的(c)或图1的(d)所示那样的宽度方向两侧相对于钢板的宽度方向中心非对称的形状。当使在钢板输送方向前端部或后端部形成有像这样在宽度方向上不对称的形状的裁断部的钢板通过精轧机时，可能会在精轧辊上产生朝向钢板宽度方向的偏载荷，结果是，钢板可能会在精轧中蛇行。
另外，在钢板的输送方向前端部，由于热量从输送方向最前端面、宽度方向端面、上表面以及下表面这四个面逃逸，因此温度下降幅度大，从而使得温度比稳定部低。在该温度低的钢板输送方向前端部，变形阻力变大，成为精轧机中的啮入不良的原因。另外，在钢板的输送方向后端部，由于热量从输送方向最后端面、宽度方向端面、上表面以及下表面这四个面逃逸，因此温度下降幅度大，从而使得温度比稳定部低。在该温度低的钢板输送方向后端部，变形阻力也变大，从而容易在精轧中发生钢板的扭转。根据以上内容，在粗轧工序结束之后且精轧之前将钢板的输送方向前端部和输送方向后端部的裁断部切断。裁断部的切断通过裁切机(也称作剪料头机)来进行。通过将钢板的输送方向前端部和输送方向后端部的裁断部切断，能够得到这样的效果：防止钢板在精轧中蛇行，使钢板的啮入稳定，防止钢板扭转。
但是，在针对钢板的输送方向前端部和输送方向后端部的裁断部的切断中，根据所制造的热轧制钢板(制品)的种类不同，切断载荷大不相同。近年，需求不断增加的管线材料用钢板也通过热轧制钢板的制造线(带钢热轧机)来制造。在该管线材料用热轧制钢板的制造中，裁切机在钢板输送方向前端部和输送方向后端部的裁断部切断中的切断载荷与以往的一般的热轧制钢板制造时相比大得多。对于管线材料来说，从原油或天然气等的高效输送的观点出发，要求高强度且极厚的规格。另外，由于也可能要将管线铺设在地震地帯，因此还对管线材要求高韧性。因此，在利用热轧制钢板制造线(带钢热轧机)来制造管线材料用热轧制钢板的情况下，存在以下这样的注意点。
第一是钢板的板厚。在精轧后的板厚为大约2～4mm的以往的热轧制钢板的情况下，精轧前的中间件(薄板坯)的板厚为30～50mm。另一方面，在要求高韧性的管线材料用热轧制钢板的情况下，为了使结晶组织微细化来确保钢板的韧性而执行被称作TMCP(Thermo-Mechanical Control Process：热机械控制工艺)的控制轧制，这种情况下，需要增大精轧中的缩减率。管线材料用热轧制钢板所要求的制品板厚在20mm以上且30mm以下，另外，为了获得管线材所要求的韧性，精轧中的累积缩减率至少要为60％。即，为了利用热轧制钢板制造线制造板厚为20mm的管线材料用热轧制钢板，必须对中间件的板厚为50mm以上的钢板进行精轧。可是，在当前的热轧制钢板制造线中，假设的是板厚为30～50mm这样的一般钢板的中间件，裁切机的切断载荷上限值也是以以往的中间件板厚为标准的规格。因此，为了利用当前的热轧制钢板制造线来制造管线材料用热轧制钢板，需要这样的技术：利用现有的裁切机，将板厚为50mm以上的中间件的裁断部切断。
用于利用热轧制钢板制造线(带钢热轧机)来制造管线材料用热轧制钢板的重要的第二注意点是钢板(中间件)的板宽。存在管线材料被制造为螺旋钢管的情况。这种情况下，尽量减少钢管的焊接部对于强度方面是有利的，因此，作为管材料，要求宽度更大的热轧制钢板。一般来说，作为管线材料用热轧制钢板所要求的板宽在1200mm以上且2100mm以下，因此需要利用裁切机将板宽为1200mm以上的中间件的裁断部切断。
用于利用热轧制钢板制造线(带钢热轧机)来制造管线材料用热轧制钢板的重要的第三注意点是钢板(中间件)的温度。为了得到高韧性的热轧制钢板，必须在未再结晶区域的温度下进行精轧。因此，需要在从输送方向前端部遍及至输送方向后端部的范围内使钢板的板厚中心温度为930℃以下来进行精轧。因此，在将钢板的输送方向前端部和输送方向后端部的裁断部切断时，裁断部在切断位置处的温度也在930℃附近，比一般的钢板的温度(大约1000℃)低。因此，与以往的钢板相比，管线材料用热轧制钢板(中间件)的切断阻力值较高，切断载荷增大。
汇总以上的注意点，关于利用热轧制钢板制造线(带钢热轧机)制造的管线材料用热轧制钢板，其板厚较大，板宽也较大，温度较低，并且在裁切机中要施加比一般的热轧制钢板大的切断载荷。另外，现有的裁切机的规格是对应于以往制造的一般的热轧制钢板而设计的，为了在不进行增强等裁切机的大幅设备改造的情况下制造管线材料用热轧制钢板，需要这样的方法：即使是现有的裁切机的规格，也能够将板厚为50mm以上、板宽为1200mm以上且温度为930℃以下的钢板切断。
关于在精轧机进入侧进行的对钢板输送方向前端部和输送方向后端部的裁断部的切断，从精轧机中的通板性或降低成品损耗的观点出发，提出了各种技术。例如，在下述专利文献1中提出了这样的方法：根据钢板(中间件)的输送方向前端部和输送方向后端部的裁断部的形状预测精轧后的裁断部的形状，并评价制品的外观，然后判断是否进行裁断部的切断，进而自动调整切断长度。在该方法中，包含有将鱼尾形状的裁断部切断的情况。并且，根据该方法，能够在不将钢板的输送方向前端部和输送方向后端部的裁断部切断的情况下进行轧制，或者，即使在进行切断的情况下，也以最小的切断长度进行切断即可，因此，成品率得到提高。另外，例如在下述专利文献2中提出了这样的方法：在利用形状计测定了切断前的钢板(中间件)的输送方向前端部和输送方向后端部的裁断部的形状之后，根据该测定形状判定出考虑了精轧机啮入不良和质量/成品率的最佳切断长度，并以该切断长度进行裁断部的切断。在该方法中，降低了通板故障，并且提高了质量/成品率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭62-173115号公报
专利文献2：日本特开平7-9245号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在专利文献1所述的裁切方法中，由于存在在不进行裁断部的切断的情况下进行精轧的情况，因此，在这种情况下，能够不受裁切机的切断载荷上限值限制地制造热轧制钢板。可是，是否进行裁切依赖于钢板(中间件)的输送方向前端部和输送方向后端部的裁断部的形状，因此，无法使所有的钢板(中间件)的裁断部在不进行切断的情况下通过精轧。另外，在要将鱼尾形状的裁断部切断的情况下，在目标切断位置与裁切机的刃实际上接触钢板的位置之间存在误差，从而不一定能够在作为目标的切断位置处将鱼尾形状的裁断部切断。因此，在要将板厚较大、板宽也较大且温度较低的钢板、例如管线材料用热轧制钢板的鱼尾形状的裁断部切断的情况下，会发生由于裁切机的能力不足而无法切断的状况。
另外，在专利文献2所述的裁切方法中，虽然考虑了轧制成品率或通板性，但是没有考虑在利用裁切机将裁断部切断时的目标切断位置与裁切机的刃实际上接触钢板的位置之间的误差，从而可能无法得到规定的成品率或通板稳定效果。另外，对于板厚较大、板宽也较大且温度较低的钢板例如管线材料用热轧制钢板，根据鱼尾形状的裁断部的切断位置，会发生由于裁切机的能力不足而无法切断的状况。
本发明是着眼于上述的问题点而完成的，其目的在于提供一种热轧钢板的制造方法、钢板切断位置设定装置、钢板切断位置设定方法以及钢板制造方法，其中，即使对于板厚较大、板宽也较大且温度较低的钢板，也能够在不进行裁切机的增强等大规模的设备改造的情况下将钢板稳定地切断。
用于解决问题的手段
本发明人为了解决所述课题，对下述方法进行了深入的研究：使在至精轧之前为止的粗轧工序中形成的钢板输送方向前端部和后端部的裁断部的形状成为鱼尾形状，并将鱼尾形状的凹部底与凸部末端之间的中间部分切断，由此，使得切断宽度(在进行切断时裁切机的刃与钢板接触的部分的全长)较短，降低切断载荷。
在至精轧之前为止的粗轧工序中，能够将钢板输送方向前端部和输送方向后端部的裁断部的形状制作成图1的(a)所示那样的鱼尾形状。如图2的(a)所示，以往的裁切位置是要将钢板的全宽切断的位置，但是，如图2的(b)所示，如果将鱼尾形状的凹部底与凸部末端之间的中间部分切断，则与将钢板的全宽切断的情况相比，切断宽度变短，因此切断载荷降低。
另外，由于在目标切断位置与裁切机的刃实际上接触钢板的位置之间会产生误差，因此，根据裁切机的切断位置精度，存在这样的情况：虽然对准鱼尾形状的裁断部的目标切断位置使裁切机的刃切下，但超过了裁切机的切断载荷上限值，或者没有与裁断部的鱼尾形状接触而空切。因此，通过使鱼尾长度足够长，即使在目标切断位置与实际的切断位置之间产生了误差的情况下，也不会超出裁切机的切断载荷上限值或者也不会发生空切。
而且，由于会在目标切断位置与裁切机的刃实际上接触钢板的位置之间产生误差，因此，目标切断位置的设定必须根据该误差来进行。需要设定这样的目标切断位置：即使在裁切机的切断位置从目标切断位置偏移的情况下，也能够将使裁切机的刃在不与无法切断的位置接触、或者不会发生空切的情况下切下。
本发明是基于以上的发现而完成的，且由以下的主旨构成。
(1)一种热轧钢板的制造方法，其具有粗轧工序和精轧工序，在所述粗轧工序之后且所述精轧工序之前将钢板的输送方向前端部和输送方向后端部中的任意一方或双方的裁断部切断，然后在所述精轧工序中制造出热轧钢板，其特征在于，在所述粗轧工序中，使用精整压力机或宽度轧制机或者它们双方，使在所述钢板的输送方向前端部和输送方向后端部形成的所述裁断部的形状成为鱼尾形状，并且，以使该鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的长度成为200mm～300mm的方式进行成型，将所述凹部底与所述凸部末端之间的中间部分作为目标切断位置进行切断。
(2)根据(1)所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，将所述目标切断位置设定在所述鱼尾形状的从所述凹部底起朝向所述凸部末端方向110mm的位置与从所述凸部末端起朝向所述凹部底方向90mm的位置之间。
[1]一种热轧钢板的制造方法，其具有粗轧工序和精轧工序，在所述粗轧工序之后且所述精轧工序之前，将钢板的输送方向前端部的裁断部切断，然后，在所述精轧工序中实施精轧而制造出热轧钢板，其特征在于，在所述粗轧工序中，通过宽度轧制机进行的宽度轧制和水平粗轧机进行的水平轧制使在所述钢板的输送方向前端部形成的所述裁断部的形状成为鱼尾形状，并且，以使该鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的最短长度L(mm)满足下述算式(1)的方式进行成型，将所述凹部底与所述凸部末端之间的中间部分作为目标切断位置进行切断。
(2X+30)≦L≦300 (1)
在此，X：裁切机的切断位置的最大误差(mm)
0≦X≦90
[2]根据[1]所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，在所述粗轧工序中，除了在所述钢板的输送方向前端部形成的所述裁断部外，还使在所述钢板的输送方向后端部形成的裁断部的形状成型为满足所述算式(1)的鱼尾形状，将该鱼尾形状的凹部底与凸部末端之间的中间部分作为目标切断位置进行切断。
[3]根据[1]或[2]所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，将所述目标切断位置设定在所述鱼尾形状的从所述凹部底起朝向所述凸部末端方向(X+20)mm的位置与从所述凸部末端起朝向所述凹部底方向(X+5)mm的位置之间。
[4]根据[1]～[3]中的任意一项所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，在所述粗轧工序中，使所述宽度轧制机的宽度轧制量WR(mm)为30～50mm。
[5]根据[1]～[3]中的任意一项所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，在所述粗轧工序中，在所述宽度轧制机进行宽度轧制之前实施由精整压力机进行的宽度缩减。
[6]根据[5]所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，在所述粗轧工序中，使所述精整压力机的宽度缩减量WP(mm)为150mm～250mm，并且使所述宽度轧制机的宽度轧制量WR(mm)为10mm以上且小于40mm。
[7]根据[5]所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，在所述粗轧工序中，使所述精整压力机的宽度缩减量WP(mm)小于150mm或者超过250mm且在400mm以下，并且使所述宽度轧制机的宽度轧制量WR(mm)为30mm～50mm。
另外，根据本发明的一个方式，提供一种钢板切断位置设定装置，在精轧之前通过裁切机将裁断部切断的情况下，所述钢板切断位置设定装置利用具有运算处理功能的运算处理装置设定该裁断部的切断位置，其中，所述裁断部的形状为鱼尾形状，并且该裁断部通过粗轧而形成在钢板的输送方向前端部或输送方向后端部，其中，所述钢板切断位置设定装置具备：裁断部形状读入部，其读入由裁断形状计检测出的裁断部的形状；裁断部温度分布读入部，其读入由裁断温度计检测出的裁断部的温度分布；第1切断位置计算部，其计算出读入的裁断部的形状中的鱼尾形状的从凹部底起朝向凸部末端预先设定的钢板输送方向长度的位置，作为第1切断位置；切断载荷分布计算部，其根据读入的裁断部的温度分布计算出裁断部内的朝向钢板输送方向的切断载荷分布；第2切断位置计算部，其计算所计算出的裁断部内的朝向钢板输送方向的切断载荷分布中的使得裁断部的切断载荷处于裁切机的切断载荷上限值以下的位置，作为第2切断位置；以及凹部侧切断位置设定部，其将计算出的第1切断位置和计算出的第2切断位置中的距鱼尾形状的凹部底的距离较大的一方设定为能够将裁断部切断的凹部侧切断位置。
另外，根据本发明的另一方式，提供一种钢板切断位置设定方法，在精轧之前通过裁切机将裁断部切断的情况下，利用具有运算处理功能的运算处理装置设定该裁断部的切断位置，其中，所述裁断部的形状为鱼尾形状，并且该裁断部通过粗轧而形成在钢板的输送方向前端部或输送方向后端部，其中，所述钢板切断位置设定方法具备：裁断部形状读入步骤，读入由裁断形状计检测出的裁断部的形状；裁断部温度分布读入步骤，读入由裁断温度计检测出的裁断部的温度分布；第1切断位置计算步骤，计算出读入的裁断部的形状中的鱼尾形状的从凹部底起朝向凸部末端预先设定的钢板输送方向长度的位置，作为第1切断位置；切断载荷分布计算步骤，根据读入的裁断部的温度分布计算出裁断部内的朝向钢板输送方向的切断载荷分布；第2切断位置计算步骤，计算所计算出的裁断部内的朝向钢板输送方向的切断载荷分布中的使得裁断部的切断载荷处于裁切机的切断载荷上限值以下的位置，作为第2切断位置；凹部侧切断位置设定步骤，将计算出的第1切断位置和计算出的第2切断位置中的距鱼尾形状的凹部底的距离较大的一方设定为能够将裁断部切断的凹部侧切断位置；凸部侧切断位置设定步骤，将读入的裁断部的形状中的鱼尾形状的从凸部末端起朝向凹部底预先设定的钢板输送方向长度的位置设定为能够将裁断部切断的凸部侧切断位置；以及裁断部切断位置设定步骤，将凹部侧切断位置与凸部侧切断位置之间的部分设定为裁断部的切断位置。
另外，根据本发明的另一方式，提供一种钢板制造方法，其中，为了使钢板的输送方向前端部或输送方向后端部的裁断部的形状形成为鱼尾形状而使用精整压力机或宽度轧制机进行宽度缩减。
发明的效果
根据本发明，在要切断精轧前的钢板的裁断部时，将鱼尾形状的凹部底与凸部末端之间的中间部分切断，因此，即使对于板厚大、板宽大且温度低的钢板，也能够以与以往的一般的板厚、板宽和温度的钢板的情况相同的切断载荷进行切断。特别是，即使是板厚大至50～100mm、板宽大至1200～2100mm且温度低至800～1050℃的钢板，也能够在不进行裁切机的增强等大规模的设备改造的情况下进行切断。而且，能够与进入精轧机的进入方向垂直地修正钢板的输送方向最前端和输送方向最后端，而且能够除去四面冷却所导致的温度降低部分，因此能够确保精轧机中的通板的稳定性。
另外，使鱼尾长度形成得较长，以使裁切机的刃不与钢板的无法切断的位置接触，因此，即使在目标切断位置与裁切机的刃实际上接触钢板的位置之间产生了误差的情况下，也能够始终不超过裁切机的切断载荷上限值地将鱼尾形状的凹部底与凸部末端之间的中间部分切断。
另外，由于以裁切机的刃不与钢板的无法切断的位置接触的方式、并且以不会在切断时发生空切的方式决定了目标切断位置，因此能够稳定地将鱼尾形状的凹部底与凸部末端之间的中间部分切断，而始终不超过裁切机的切断载荷上限值且不发生空切。
根据本发明，即使是板厚较大、板宽也较大且温度较低的钢板，也能够防止因裁切机的能力不足而无法切断这一情况于未然。另外，能够在不进行裁切机的增强等大规模的设备改造的情况下将钢板稳定地切断。
附图说明
图1是示出在钢板的输送方向前端部和输送方向后端部形成的裁断部的平面形状的示意图。
图2是示出裁断部的切断位置的示意图。
图3是示出无法切断的位置的区域的示意图。
图4是示出目标切断位置与切断机的刃实际接触钢板的位置之间的误差的示意图。
图5是示出目标切断位置的设定范围的示意图。
图6是示出目标切断位置与切断机的刃实际接触钢板的位置之间的误差的示意图。
图7是示出目标切断位置的设定范围的示意图。
图8是示出应用了本发明的钢板切断位置设定装置、钢板切断位置设定方法以及钢板制造方法的热轧制设备的一个实施方式的概要结构图。
图9是在钢板的输送方向前端部或输送方向后端部形成的裁断部的说明图。
图10是鱼尾形状的裁断部中的朝向钢板输送方向的温度分布的说明图。
图11是鱼尾形状的裁断部的说明图。
图12是图8的运算处理装置所进行的运算处理的流程图。
图13是图12的运算处理的作用的说明图。
图14是图12的运算处理的效果的说明图。
具体实施方式
以下所示的实施方式例示了用于使本发明的技术思想具体化的装置或方法，本发明的技术思想并不将构成部件的材质、形状、结构、配置等限定于下述的情况。对于本发明的技术思想，能够在权利要求书所记载的权利要求的限定技术范围内施加各种变更。
以下，对本发明的一个实施方式进行说明。
热轧钢板的制造工序是从钢坯制造出钢帯的工序，按照工序的顺序大致分为加热工序、粗轧工序、精轧工序、冷却工序、卷取工序。以下，将加热工序侧作为上游侧、将卷取工序侧作为下游侧进行说明。
在加热工序中，钢坯在加热炉中被加热至1100～1300℃，然后被抽出在用于向后续的工序输送的工作台上。
在粗轧工序中，利用分别至少具备一对辊的宽度轧制机和粗轧机，对于输送过来的钢坯进行宽度轧制和水平轧制。在粗轧机的上游侧和下游侧、或者在上游侧和下游侧中的任意一方具备宽度轧制机。关于宽度轧制和水平轧制，存在下述的情况：朝向下游工序侧沿前进方向进行的情况；和朝向上游工序侧后退地进行的情况。而且，在粗轧工序中存在这样的情况：宽度轧制和水平轧制仅通过前进来进行的情况；或者前进和后退至少重复两次以上的情况。在粗轧工序中，通过以上的操作使钢坯形成为规定的板宽和板厚的薄板坯。
另外，在粗轧工序中，存在这样的情况：在粗轧机的上游侧设置有用于使钢坯在宽度方向上变小的精整压力机。关于该精整压力机，由于钢坯的宽度缩减效率比宽度轧制机好，因此在使钢坯的宽度大幅减少的情况下被使用。
在精轧工序中，使用至少具备1台水平轧制机的精轧机对所述薄板坯进行水平轧制，其中，所述水平轧制机具备上下一对辊。此时的水平轧制在一个方向上进行。
冷却工序是从上下对正在输送的精轧后的钢板喷射水来进行冷却的工序。
卷取工序是利用卷绕机卷取冷却后的钢板而使其成为圆柱状的工序。
薄板坯是指粗轧工序结束之后且精轧之前的钢板。薄板坯的输送方向前端部和后端部通过粗轧工序中的水平轧制、宽度轧制以及精整压力机进行的宽度缩减而变形为各种形状，从而形成裁断部。例如，如图1的(b)所示，存在板宽中央部比板宽端部向轧制方向伸出得更长的舌片形状的裁断部。另外，存在图1的(a)所示那样的、板宽端部比板宽中央部向轧制方向伸出得更长的鱼尾形状的裁断部。另外，还存在左右不对称的情况，并且还存在图1的(c)所示那样的左右不对称的舌片形状和图1的(d)所示那样的左右不对称的鱼尾形状。
通过在粗轧工序中调整宽度轧制机中的宽度轧制量、水平粗轧机中的轧制量、粗轧工序中的道次数以及精整压力机的宽度缩减量，由此能够使薄板坯的输送方向前端部和后端部的裁断部的形状形成为所希望的形状。在本发明中，为了使裁断部的切断宽度较小，使薄板坯的输送方向前端部和后端部的裁断部的形状形成为图1的(a)所示那样的鱼尾形状。
宽度轧制机进行的宽度轧制和精整压力机进行的宽度缩减是在通过粗轧进行的水平轧制之前对板宽端部施加变形的加工。因此，为了使薄板坯的输送方向前端部和后端部形成为鱼尾形状，需要在粗轧工序中至少设置一台以上的宽度轧制机、或者至少设置一台以上的精整压力机、或者分别至少设置一台以上宽度轧制机和精整压力机。
裁切机的切断方式一般来说大致分为切刀式(ギロチン式)、曲柄式(クランク式)、鼓式(ドラム式)这三种，但是，只要能够将薄板坯的输送方向前端部和后端部的裁断部沿宽度方向切断，可以是任意的切断方式。
施加于裁切机的切断载荷受到在切断时裁切机的刃所接触的部分的板厚影响。将该板厚称作切断厚度。一般来说，薄板坯的板厚在轧制方向上固定，因此可以认为切断厚度与薄板坯的稳定部的板厚相等。在实际的操作中，难以严格地测定裁切机的刃所接触的部分的板厚或稳定部的板厚，因此，可以将由测定设备测定出的薄板坯的板厚或根据粗轧的计划表而设定的薄板坯的板厚作为切断厚度。在切断厚度为50mm以上的薄板坯的情况下，通过将在该薄板坯上形成的裁断部的鱼尾形状的凹部底与凸部末端之间的中间部分切断，能够使切断载荷降低。在此，中间部分是指鱼尾形状的处于凹部底与凸部末端之间的区域中的位置的部分。
另外，施加于裁切机的切断载荷还受到在切断时裁切机的刃接触薄板坯的部分的全长影响。将该全长称作切断宽度。一般来说，薄板坯的板宽除了输送方向前端部和后端部的非稳定部以外在轧制方向上是固定的，因此，最大切断宽度与薄板坯的稳定部的板宽相等。可是，在本发明方法的情况下，由于要将非稳定部的宽度切断，因此，与稳定部的板宽相比，该切断宽度大幅减小。在实际的操作中，难以严格地测定裁切机的刃所接触的部分的全长或稳定部的板宽，因此，可以将由测定设备测定出的薄板坯宽度或者根据粗轧的计划表设定的薄板坯宽度作为最大切断宽度。在该最大切断宽度为1200mm以上的薄板坯的情况下，通过将在该薄板坯上形成的裁断部的鱼尾形状的凹部底与凸部末端之间的中间部分切断，能够使切断载荷降低。
而且，施加于裁切机的切断载荷受到在切断时由裁切机的刃接触时的接触部的薄板坯的温度影响。将该温度称作切断温度。在实际的操作中，难以测定由裁切机的刃接触时的接触部的薄板坯的温度，因此，可以将由测定设备测定出的薄板坯的表面温度或者根据粗轧的计划表设定的薄板坯的设定温度作为切断温度。在该切断温度为1050℃以下的情况下，通过将在该薄板坯上形成的裁断部的鱼尾形状的凹部底与凸部末端之间的中间部分切断，能够使切断载荷降低。
另外，在利用裁切机进行薄板坯的切断的情况下，在目标切断位置与切断机的刃实际所接触的位置之间产生误差，该误差依赖于钢板的追踪精度，最大为±90mm。因此，为了将在薄板坯上形成的裁断部的鱼尾形状的凹部底与凸部末端之间的中间部分可靠地切断，使所述鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的长度为200mm以上，从制品成品率的观点出发，将所述长度的上限设定为300mm。
为了使在薄板坯的输送方向前端部和后端部形成的裁断部的鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的长度为200mm以上，必须从以往的条件变更精整压力机的宽度缩减冲压量和宽度轧制机的宽度轧制量。在以往的操作中，将切断薄板坯的输送方向前端部和后端部的裁断部的位置设定在薄板坯的稳定变形部，从而将薄板坯的全宽切断。因此，通过缩短裁断长度从而减少切断量，提高了成品率。即，以使在薄板坯的输送方向前端部和后端部形成的裁断部的鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的长度变短的方式，设定了精整压力机的宽度缩减冲压量和宽度轧制机的宽度轧制量。另一方面，为了将在薄板坯的输送方向前端部和后端部形成的裁断部的鱼尾形状的凹部底与凸部末端之间的中间部分切断，需要使所述鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的长度变长，因此需要变更以往的精整冲压和宽度轧制的条件。
为了使用精整压力机使在薄板坯的输送方向前端部和后端部形成的裁断部的鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的长度变长，希望将宽度缩减冲压量设定为大约200mm。当宽度缩减冲压量为200mm以下时，只有钢坯的宽度端部因宽度缩减而变形，从而使得宽度端部的壁厚变厚，因此，随着宽度缩减冲压量的增加，在此后的粗轧中被水平轧制的薄板坯的输送方向前端部和后端部所形成的裁断部的鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的长度变长。另一方面，当宽度缩减冲压量为200mm以上时，由于宽度缩减而变形至钢坯宽度中央部，因此钢坯宽度中央部的壁厚变大。该钢坯宽度中央的增厚部由于宽度缩减冲压后的由粗轧机进行的水平轧制而在轧制方向上被拉伸，因此，在薄板坯的输送方向前端部和后端部形成的裁断部的鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的长度变短。综上可知，在宽度缩减冲压量为200mm时，在薄板坯的输送方向前端部和后端部形成的裁断部的鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的长度成为最大的长度。
为了使用宽度轧制机使在薄板坯的输送方向前端部和后端部形成的裁断部的鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的长度变长，希望尽可能地增大各道次的宽度轧制量。由于在宽度轧制中只有被轧制件(钢坯)的宽度端部发生变形，因此，如果增大宽度轧制量，则由粗轧机进行的水平轧制之前的钢坯只有宽度端部的壁厚变厚。结果是，在薄板坯的输送方向前端部和后端部形成的裁断部的鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的长度变长。在以往的材料下，以使精整冲压后的板宽与粗轧结束后的薄板坯的板宽之差在20mm以下的方式进行宽度轧制。可是，为了将在薄板坯的输送方向前端部和后端部形成的裁断部的鱼尾形状的凹部底与凸部末端之间的中间部分可靠地切断，需要使所述鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的长度变长，必须将精整冲压后的板宽与粗轧结束后的薄板坯的板宽之差设定在20mm以上来进行宽度轧制。
如上所述，关于用于使在薄板坯的输送方向前端部和后端部形成的裁断部的鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的长度变长的方法，存在使用精整压力机的方法和使用宽度轧制机的方法，使用这两个方法或者其中的任意一种，以所述鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的长度成为200mm以上的方式来制作。
在要将形成于薄板坯的输送方向前端部和后端部的鱼尾形状的裁断部切断的情况下，根据该薄板坯的板宽、板厚以及切断温度，存在这样的情况：虽然切断了所述鱼尾形状的凹部底与凸部末端之间的中间部分，但是产生了超过裁切机的切断载荷上限值的载荷。参照图2可知，在要将鱼尾形状的裁断部切断的情况下，切断宽度根据切断位置而变化。即，即使在将鱼尾形状的凹部底与凸部末端之间的中间部分切断了的情况下，由于切断宽度根据切断位置而不同，因此切断载荷发生变化。如果切断宽度较大，则切断载荷较大，如果切断宽度较短，则切断载荷较小，因此，越是接近鱼尾形状的凹部底，切断载荷变得越大。即，根据切断位置不同，有时存在这样的切断位置：虽然将鱼尾形状的凹部底与凸部末端之间的中间部分切断了，但是切断载荷超过了裁切机的切断载荷上限值。将切断载荷超过裁切机的切断载荷上限值的切断位置定义为无法切断的位置。如图3所示，无法切断的位置也存在于从薄板坯的稳定变形部朝向裁断部的鱼尾形状的凸部末端并稍微越过该鱼尾形状的凹部底的、凹部底与凸部末端之间的中间部分处，并且成为所述鱼尾形状的从凹部底起朝向凸部末端20mm以内的区域内的位置。
在利用裁切机进行薄板坯的切断的情况下，在薄板坯的目标切断位置与所述裁切机的刃实际接触薄板坯的位置之间会产生误差。该误差依赖于薄板坯的追踪精度，且最大为±90mm。在将目标切断位置设定在鱼尾形状的从凹部底起朝向凸部末端小于110mm的位置的情况下，如图4的(a)所示，存在这样的可能性：当裁切机的刃实际接触薄板坯的位置从目标切断位置向所述凹部底侧偏移了90mm时，所述裁切机的刃与所述鱼尾形状的无法切断的位置接触。因此，优选将目标切断位置设定在鱼尾形状的从所述凹部底起朝向凸部末端比110mm的位置靠凸部末端侧的位置。
另外，在目标切断位置与鱼尾形状的凸部末端之间的距离如图4的(b)所示那样为90mm以下的情况下，存在这样的可能性：当裁切机的刃实际接触薄板坯的位置从目标切断位置向所述凸部末端侧偏移90mm时，会发生空切。因此，优选将目标切断位置设定在所述鱼尾形状的从凸部末端起朝向凹部底方向比90mm的位置靠凹部底侧的位置。
根据以上所述，为了在将形成于薄板坯上的裁断部的鱼尾形状的凹部底与凸部末端之间的中间部分切断时以不超过裁切机的切断载荷上限值且不发生空切的方式进行切断，优选将目标切断位置设定在所述鱼尾形状的从所述凹部底起朝向凸部末端方向10mm的位置、与从所述凸部末端起朝向凹部底方向90mm的位置之间。图5示出了用于设定目标切断位置的、鱼尾形状的凹部底与凸部末端之间的中间部分的优选的范围。如果如以上那样设定目标切断位置，则即使在目标切断位置与裁切机的刃实际接触薄板坯的位置之间的误差为±90mm的情况下，也能够以不超过裁切机的切断载荷上限值且不发生空切的方式进行切断。
在粗轧工序后的薄板坯的输送方向前端部和后端部形成的裁断部的鱼尾的形状通过在裁切机前具备的形状计来测定。所述鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的长度通过所述形状计进行确认。
另外，如果即使不通过上述的形状计也能够判断出鱼尾的形状，则也可以利用操作员的目视或其它手段。
针对用于制造管线材料用热轧钢板的薄板坯(板厚：60mm，板宽：1500mm，精轧机进入侧温度：900℃)改变粗轧工序的制造条件，从而形成具有各种鱼尾形状的裁断部的薄板坯，并计测了在利用裁切机将该薄板坯的输送方向前端部和后端部的鱼尾形状的裁断部切断时的切断载荷。由于该裁切机的疲劳极限载荷是6.47MN，因此，在施加6.47MN以上的切断载荷的情况下，判断为无法切断。为了确认将切断宽度为薄板坯的全宽的薄板坯的稳定变形部切断的情况下的切断载荷、和将鱼尾部切断的情况下的切断载荷之差，在表1中示出了将薄板坯的稳定变形部切断的情况下(No.1～4)的切断载荷。全都超过了6.47MN，即超过了所述裁切机的疲劳极限载荷。在表2中示出了以鱼尾形状的裁断部为目标进行切断的情况下(No.5～20)的切断载荷。以使薄板坯的输送方向前端部的裁断部的鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的长度成为100mm的方式设定了粗轧工序的精整压力机和宽度轧制的条件的情况为No.5～8，以使所述长度成为150mm的方式进行设定的情况为No.9～12，以使所述长度成为200mm的方式进行设定的情况为No.13～16，以使所述长度成为250mm的方式进行设定的情况为No.17～30。根据表2，在鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的长度比200mm短的情况下，存在切断载荷超过6.47MN的情况。另一方面，可知：在作为本发明例的、鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的长度比200mm长的情况下，全都小于6.47MN，能够利用所述裁切机进行切断。另外，确认到：在将鱼尾形状的凹部底与凸部末端之间的中间部分切断的所有薄板坯中，没有发生成为精轧时的通板故障的蛇行、啮入不良、扭转、翘曲，能够利用本发明的裁断部的切断方法使朝向精轧机的通板稳定。
[表1]
[表2]
以下，对本发明的不同实施方式进行说明。
在利用裁切机进行薄板坯的切断的情况下，在目标切断位置与裁切机的刃实际所接触的位置之间产生误差，其最大误差X(mm)依赖于钢板的追踪精度，且通常为0～90mm。因此，为了将在薄板坯的输送方向前端部形成的裁断部的鱼尾形状的凹部底与凸部末端之间的中间部分可靠地切断，使所述鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的最短长度L(mm)为(2X+30)mm以上，从制品成品率的观点出发，使所述最短长度L的上限为300mm。即，以使所述鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的最短长度L(mm)满足下述算式(1)的方式进行成型。
(2X+30)≦L≦300 (1)
在此，X：裁切机的切断位置的最大误差(mm)
0≦X≦90
如果所述最短长度L小于(2X+30)mm，则在将所述鱼尾形状的凹部底与凸部末端之间的中间部分作为目标切断位置进行切断时，则会发生空切、或者发生成为超过裁切机的切断载荷上限值的载荷的情况。
而且，在除了所述薄板坯的输送方向前端部的裁断部外还将输送方向后端部的裁断部切断的情况下，优选的是，使在所述薄板坯的输送方向后端部形成的裁断部的形状成型为满足所述算式(1)的鱼尾形状，并将该鱼尾形状的凹部底与凸部末端之间的中间部分作为目标切断位置进行切断。
通过在粗轧工序中控制宽度轧制机中的宽度轧制量、水平粗轧机中的轧制量、粗轧工序中的道次数以及精整压力机的宽度缩减量，由此能够使形成于薄板坯的输送方向前端部和后端部的裁断部的鱼尾的形状形成为所希望的形状。
另外，在要将形成于薄板坯的输送方向前端部和后端部的鱼尾形状的裁断部切断的情况下，根据该薄板坯的板宽、板厚以及切断温度，存在这样的情况：虽然切断了所述鱼尾形状的凹部底与凸部末端之间的中间部分，但是产生了超过裁切机的切断载荷上限值的载荷。参照图2可知，在要将鱼尾形状的裁断部切断的情况下，切断宽度根据切断位置而变化。即，即使在将鱼尾形状的凹部底与凸部末端之间的中间部分切断了的情况下，由于切断宽度根据切断位置而不同，因此切断载荷发生变化。如果切断宽度较大，则切断载荷较大，如果切断宽度较短，则切断载荷较小，因此，越是接近鱼尾形状的凹部底，切断载荷变得越大。即，根据切断位置不同，有时存在这样的切断位置：虽然将鱼尾形状的凹部底与凸部末端之间的中间部分切断了，但是切断载荷超过了裁切机的切断载荷上限值。将切断载荷超过裁切机的切断载荷上限值的切断位置定义为无法切断的位置。如图3所示，无法切断的位置也存在于从薄板坯的稳定变形部朝向裁断部的鱼尾形状的凸部末端并稍微越过该鱼尾形状的凹部底的、凹部底与凸部末端之间的中间部分处，并且成为所述鱼尾形状的从凹部底起朝向凸部末端20mm以内的区域内的位置。
如前所述，在利用裁切机进行薄板坯的切断的情况下，在薄板坯的目标切断位置与所述裁切机的刃实际接触薄板坯的位置之间会产生误差，其最大误差X依赖于薄板坯的追踪精度，且通常为0～90mm。在将目标切断位置设定在鱼尾形状的从凹部底起朝向凸部末端小于(X+20)的位置的情况下，如图6的(a)所示，存在这样的可能性：当裁切机的刃实际接触薄板坯的位置从目标切断位置向所述凹部底侧偏移了X(mm)时，所述裁切机的刃与所述鱼尾形状的裁断部的无法切断的位置接触。因此，优选将目标切断位置设定在鱼尾形状的从所述凹部底起朝向凸部末端方向比(X+20)mm的位置靠凸部末端侧的位置。
另外，在目标切断位置与鱼尾形状的凸部末端之间的距离如图6的(b)所示那样为X(mm)以下的情况下，存在这样的可能性：当裁切机的刃实际接触薄板坯的位置从目标切断位置向所述凸部末端侧偏移X(mm)时，会发生空切。因此，优选的是，将防止空切的余量设为5mm，从而将目标切断位置设定在所述鱼尾形状的从凸部末端起朝向凹部底方向比(X+5)mm的位置靠凹部底侧的位置。
根据以上所述，为了在将形成于薄板坯上的裁断部的鱼尾形状的凹部底与凸部末端之间的中间部分切断时以不超过裁切机的切断载荷上限值且不发生空切的方式进行切断，优选将目标切断位置设定在所述鱼尾形状的从所述凹部底起朝向凸部末端方向(X+20)mm的位置与从所述凸部末端起朝向凹部底方向(X+5)mm的位置之间。图7示出了用于设定目标切断位置的、鱼尾形状的凹部底与凸部末端之间的中间部分的优选的范围。如果如以上那样设定目标切断位置，则即使在目标切断位置与裁切机的刃实际接触薄板坯的位置之间的误差成为最大误差X(mm)的情况下，也能够以不超过裁切机的切断载荷上限值且不发生空切的方式进行切断。
而且，为了使形成于薄板坯的输送方向前端部和后端部的裁断部的形状成型为满足所述算式(1)的鱼尾形状，必须从以往的条件变更宽度轧制机的宽度轧制量和精整压力机的宽度缩减量。在以往的操作中，将切断薄板坯的输送方向前端部和后端部的裁断部的位置设定在薄板坯的稳定变形部，从而将薄板坯的全宽切断。因此，通过缩短裁断长度从而减少切断量，提高了成品率。即，以使在薄板坯的输送方向前端部和后端部形成的裁断部的鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的长度变短的方式，设定了宽度轧制机的宽度轧制量和精整压力机的宽度缩减量。另一方面，为了将在薄板坯的输送方向前端部和后端部形成的裁断部的鱼尾形状的凹部底与凸部末端之间的中间部分切断，需要使所述鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的长度变长，因此需要变更以往的宽度轧制和精整充压的条件。
在通过水平粗轧机进行的水平轧制的各道次中，水平粗轧机输出侧的被轧制件的输送方向前端部和后端部的形状是将下述的形状合成而成的形状：被轧制件的宽度方向各部位与水平轧制的缩减率大致成正比地向轧制方向伸展而成的形状；和，由于水平轧制所引起的宽度扩展而产生的宽度端部的单侧缩减(片落ち)形状。在使作为本发明的对象的、壁厚为220～300mm且宽度为1200～2100mm的钢坯形成为板厚为50～100mm且板宽为1200～2100mm的薄板坯的粗轧工序中，能够使被轧制件的宽度方向各部位与水平轧制的缩减率大致成正比地向轧制方向伸展而成的形状近似地形成为薄板坯的输送方向前端部和后端部的形状。另外，在薄板坯的输送方向前端部和后端部形成的裁断部的鱼尾形状的长度也根据水平粗轧机所进行的水平轧制的累积缩减量而发生变化，但是，由于作为本发明的对象的该累积缩减量为55～83％，因此，以下所说明的方法能够吸收由所述累积缩减量所引起的鱼尾长度的变化量。
为了使用宽度轧制机使在薄板坯的输送方向前端部和后端部形成的裁断部的鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的长度变长，需要增大各道次的宽度轧制量。由于在宽度轧制中只有被轧制件(钢坯)的宽度端部发生变形，因此，如果增大宽度轧制量，则由水平粗轧机进行的水平轧制之前的钢坯只有宽度端部的壁厚变厚。结果是，在薄板坯的输送方向前端部和后端部形成的裁断部的鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的长度变长。在以往的粗轧工序中，以使宽度轧制机进入侧的板宽与水平轧制结束后的薄板坯的板宽之差为10mm以下的方式进行宽度轧制。可是，为了将在薄板坯的输送方向前端部和后端部形成的裁断部的鱼尾形状的凹部底与凸部末端之间的中间部分可靠地切断，需要使所述鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的最短长度L(mm)为(2X+30)mm以上。因此，优选使宽度轧制机的宽度轧制量WR为30mm以上。另外，为了使鱼尾形状的长度为300mm以下，优选使宽度轧制量WR为50mm以下。
另外，为了使所述鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的最短长度L在(2X+30)mm以上且300mm以下，优选在宽度轧制机进行的宽度轧制之前实施由精整压力机进行的宽度缩减。
为了使用精整压力机来控制在薄板坯的输送方向前端部和后端部形成的裁断部的鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的长度，希望使宽度缩减量WP为150mm～250mm。当宽度缩减量不足150mm时，只有钢坯的宽度端部因宽度缩减而变形，从而使得宽度端部的壁厚变厚，因此，随着宽度缩减量的增加，在此后的水平粗轧中被水平轧制的薄板坯的输送方向前端部和后端部所形成的裁断部的鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的长度变长。另一方面，当宽度缩减量超过250mm时，由于宽度缩减而变形至钢坯宽度中央部，因此钢坯宽度中央部的壁厚变大。该钢坯宽度中央的增厚部由于宽度缩减冲压后的由水平粗轧机进行的水平轧制而在轧制方向上被拉伸，因此，在薄板坯的输送方向前端部和后端部形成的裁断部的鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的长度变短。当宽度缩减量WP为150～250mm时，虽然会发生钢坯的宽度端部的增厚，但如果宽度缩减量WP在200mm以上，则在钢坯宽度中央部也会发生增厚。因此，鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的长度随着宽度缩减量的增加而变长直至宽度缩减量WP成为200mm为止，当宽度缩减量WP在200mm以上时，所述长度随着宽度缩减量的增加而变短。因此，为了形成为所希望的鱼尾长度，优选的是，使宽度缩减量WP在150mm以上且250mm以下，并使宽度轧制量WR在10mm以上且不足40mm。
另一方面，在将宽度缩减量WP设为不足150mm(不包括0mm)或者超过250mm且在400mm以下时，通过宽度缩减冲压后的由水平粗轧机进行的水平轧制而形成的鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的长度变短，因此，与不实施宽度缩减的情况相同，优选使宽度轧制量WR为30～50mm。
如以上所述，关于对在薄板坯的输送方向前端部和后端部形成的裁断部的鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的长度进行控制的方法，存在使用宽度轧制机的方法和除了宽度轧制机外还使用精整压力机的方法，通过将宽度轧制量WR和宽度缩减量WP设定在上述的限定范围内，能够以使所述鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的最短长度L(mm)在(2X+30)mm以上且300mm以下的方式来进行制造。
在粗轧工序后的薄板坯的输送方向前端部和后端部形成的裁断部的鱼尾的形状通过在裁切机前具备的形状计来测定。所述鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的长度通过所述形状计进行确认。
另外，如果即使不通过上述的形状计也能够判断出鱼尾的形状，则也可以利用操作员的目视或其它手段。
实施例
针对用于制造管线材料用热轧钢板的薄板坯(板厚：60mm，板宽：1500mm，精轧机进入侧温度：900℃)改变粗轧工序的制造条件，从而形成具有各种鱼尾形状的裁断部的薄板坯，并计测了在利用裁切机将该薄板坯的输送方向前端部和后端部的鱼尾形状的裁断部切断时的切断载荷。由于该裁切机的疲劳极限载荷是6.47MN，因此，在施加6.47MN以上的切断载荷的情况下，判断为无法切断。另外，在鱼尾长度为300mm以上的情况下，虽然能够切断，但成品率恶化，因此将该情况作为比较例。
表3示出了在利用切断位置的最大误差X为90mm的裁切机以鱼尾形状的裁断部为目标进行切断的情况下(No.21～32)的切断载荷。No.21～23是仅应用了宽度轧制机进行的宽度轧制的实施例，No.24～32是应用了精整压力机进行的宽度缩减和宽度轧制机进行的宽度轧制的实施例。在裁切机的切断载荷为所述疲劳极限载荷(6.47MN)以上的情况、和由于空切而无法切断的情况下，在“能否切断”栏中标记“×”，将能够没有问题地切断的情况标记为“○”。另外，在鱼尾长度超过300mm的情况下，成品率较差，在“成品率”栏中标记“×”。
根据表3清楚地确认到：本发明例的切断和成品率都是“○”，本发明的制造方法是有效的。
另外，确认到：在本发明例中，没有发生成为精轧时的通板故障的蛇行、啮入不良、扭转、翘曲，能够利用本发明的裁断部的切断方法使朝向精轧机的通板稳定。
[表3]
以下，参照附图，对本发明的实施方式涉及的钢板切断位置设定装置、钢板切断位置设定方法以及钢板制造方法进行说明。本实施方式的钢板切断位置设定装置、钢板切断位置设定方法以及钢板制造方法被用于例如图8所示的热轧制设备。图8所示的热轧制设备是热轧制钢板制造线，钢板S除了在轧制机中被往复轧制的情况外，原则上被从图左向右输送(通板)。被未图示的加热炉加热后的钢板(钢坯)被宽度轧制机1进行宽度轧制，并被粗轧机2进行粗轧。宽度轧制机1在宽度方向即垂直于输送方向的方向上、且在水平方向上轧制钢板。另外，粗轧机2能够往复轧制，并根据预先设定的轧制计划表将钢板(中间件)S轧制至规定的板厚。并且，也可以使用精整压力机来代替宽度轧制机。另外，也可以同时使用精整压力机和宽度轧制机。另外，也可以朝向钢板输送方向配置多台粗轧机2以减少往复轧制的次数。
在粗轧机2的钢板输送方向下游侧，配置有进行钢板S的精轧的精轧机3。朝向钢板输送方向配置有多台精轧机3，利用各台精轧机3根据预先设定的轧制计划表将钢板S精轧至规定的板厚。在这些精轧机3的钢板输送方向上游侧且粗轧机2的钢板输送方向下游侧，配置有将钢板S的输送方向前端部和输送方向后端部的裁断部切断的裁切机(剪料头机)4。本实施方式的裁切机4是所谓的鼓式裁切机，但也可以使用所谓的曲柄式或振动型的裁切机来代替该鼓式裁切机。如前所述，被粗轧后的钢板S的输送方向前端部和输送方向后端部急速冷却而变硬，并在该状态下通过精轧机3，因此会发生精轧机3的啮入不良或钢板S的扭转等。因此，利用裁切机4将钢板输送方向前端部和输送方向后端部的裁断部切断。
夹着该裁切机4在钢板输送方向上游侧配置有测量辊5且在钢板输送方向下游侧配置有案辊6，在各个辊5、6上连接有用于检测辊5、6的旋转状态的旋转传感器7。另外，在测量辊5与裁切机4之间，还配置有检测钢板S的输送方向前端部和输送方向后端部的末端传感器8。末端传感器8例如是通过检测从线源照射的伽马射线来检测钢板S的通过状态的传感器，例如在输送方向前端部通过时输出断开信号，并在输送方向后端部通过时输出接通信号。该末端传感器8被配置在钢板S的宽度方向中央部。并且，末端传感器8的输出和旋转传感器7的输出被读入例如过程控制计算机等具有高度的运算处理能力的运算处理装置9中，例如当钢板S通过测量辊5时，钢板输送方向前端部被检测，当钢板S通过案辊6时，检测钢板输送方向后端部的钢板S的长度。另外，从通过末端传感器8检测到钢板S的输送方向前端部时开始利用旋转传感器7的输出来进行钢板S的追踪，并如后述那样利用裁切机4将钢板S的输送方向前端部和输送方向后端部的裁断部的设定的位置切断。
在粗轧机2与测量辊5之间配置有：检测钢板S的输送方向前端部和输送方向后端部的裁断部的形状的裁断形状计10；和检测裁断部的温度分布的平面温度计(裁断温度计)11。裁断形状计10由下部光源10a和多个照相机10b构成，其中，所述下部光源10a被设置在比钢板S的输送线靠下方的位置，且向上发光，所述照相机10b在所述下部光源10a的上方拍摄钢板S的形状，利用照相机(数码相机)10b拍摄由来自下部光源10a的光映出的裁断部，并根据其图像检测裁断部的形状。因此，利用裁断形状计10不但能够检测裁出断部的形状，还能够检测出钢板S的宽度方向两端部的边缘。平面温度计11由例如扫描型放射温度计或近红外相机等构成，并检测裁断部的上表面的温度分布，特别是在本实施方式中，检测朝向钢板输送方向的温度分布。关于裁断部内的朝向钢板输送方向的温度分布，例如针对每个预先设定的钢板输送方向长度来求得钢板S的宽度方向温度的平均值，并将所述平均值在钢板输送方向上排列，从而获得裁断部内的朝向钢板输送方向的温度分布。利用平面温度计11也能够检测出裁断部中的每个预先设定的钢板输送方向长度的最大温度。并且，裁断形状计10的输出和平面温度计11的输出被读入运算处理装置9，并根据后述的运算处理来设定裁断部的切断位置。
通过本实施方式的热轧制钢板制造线，除了一般的钢板之外，还制造前述的管线材料用热轧制钢板。与一般的钢板相比，管线材料用热轧制钢板的板宽较大，板厚也较大，且温度较低，因此，输送方向前端部和输送方向后端部的裁断部的切断载荷较大，可能会超过现有的裁切机4的切断载荷上限值。在钢板S的输送方向前端部和输送方向后端部形成的裁断部大致分为图9的a所示的鱼尾形状和图9的b所示的舌片形状。在鱼尾形状中，钢板S的宽度方向两端部比宽度方向中央部向输送方向突出。在舌片形状中，钢板S的宽度方向中央部比宽度方向两端部向输送方向突出。由于裁切机4切断裁断部的切断载荷被认为与切断面积成正比，因此，在本实施方式中，使裁断部形成为鱼尾形状，并在其中间位置将裁断部切断。为了使裁断部形成为鱼尾形状，只要在粗轧之前利用宽度轧制机1或精整压力机进行钢板S的宽度轧制或宽度缩减以使钢板S的宽度方向两端部的板厚大于宽度方向中央部的板厚即可。并且，鱼尾形状的裁断部的中间位置是指鱼尾形状的凹部底与凸部末端之间。
首先，对根据管线材料用热轧制钢板的规格设定的裁切位置进行说明。在图10中示出了例如裁切机4的位置处的管线材料用热轧制钢板的裁断部的鱼尾形状和裁断部的朝向钢板输送方向的最大温度分布。关于在加热后被粗轧的钢板S，越是靠近鱼尾形状的裁断部的凸部末端，温度越低，相应地越硬。另一方面，在鱼尾形状的裁断部的与凹部底相当的位置处，虽然最大温度较高，但裁断部的凹部底自身的散热量也较大，相应地也较硬。对应地，鱼尾形状的裁断部的凹部底位置处的切断面积也较大，因此，在管线材料用热轧制钢板中，在从该裁断部的凹部底起朝向凸部末端预先设定的长度、例如20mm的区域中，超过裁切机4的切断载荷上限值的可能性较大，不适合作为裁切位置。将根据该管线材料用热轧制钢板的规格设定的钢板切断位置限制量作为裁断形状限制量。
接下来，对根据现有的热轧制钢板制造线的规格设定的裁切位置进行说明。在利用裁切机4进行裁断部的切断的情况下，作为目标的切断位置与实际所切断的位置之间的误差依赖于钢板S的追踪精度。该钢板S的追踪精度由现有的热轧制钢板制造线的规格来决定，如果没有与由该追踪精度所决定的切断位置误差相对应地将作为目标的切断位置设定在鱼尾形状的裁断部的凹部底与凸部末端之间的中间位置的内侧，则无法在鱼尾形状的裁断部的中间位置处实现切断。因此，在本实施方式中，将管线材料用热轧制钢板的鱼尾形状的裁断部的从凸部末端起朝向凹部底行进基于追踪精度的切断位置误差长度、即预先设定的钢板输送方向长度例如90mm的位置，设定为凸部侧切断位置。另外，计算出管线材料用热轧制钢板的鱼尾形状的裁断部的从凹部底起朝向凸部末端行进基于追踪精度的切断位置误差长度(＝90mm)加上前述的裁断形状限制量(＝20mm)所得到的长度、即将两者合并而预先设定的钢板输送方向长度例如110mm的位置，作为第1切断位置。
另一方面，如前所述，关于鱼尾形状的裁断部，由于切断面积随着从凹部底朝向凸部末端而逐渐变小，因此可以认为切断载荷也变小，但是，温度随着从凹部底朝向凸部末端而逐渐变小，因此硬度也变大，结果是，从凹部底朝向凸部末端，切断载荷依赖于温度而变大。实质上，随着从鱼尾形状的裁断部的凹部底朝向凸部末端，切断面积所引起的切断载荷的减少率比由温度所引起的切断载荷的增大率大，因此，越是接近裁断部的凸部末端，切断载荷越小。因此，在管线材料用热轧制钢板中，除了由平面温度计11检测出的裁断部内的朝向钢板输送方向的温度分布外，还考虑鱼尾形状的裁断部的切断面积、即裁断部的形状来计算裁断部内的切断载荷，并计算出使该切断载荷处于裁切机4的切断载荷上限值以下的位置，来作为第2切断位置。关于裁断部的切断面积，例如可以根据裁切机4的切断刃的形状详细地求得，但也可以利用裁断部的从凹部底朝向凸部末端的实际的切断宽度来代替。在本实施方式中，在计算裁切载荷时，使用了裁断部的切断宽度。
然后，将前述的第1切断位置和第2切断位置中的、距鱼尾形状的裁断部的凹部底的距离较大的一方设定为凹部侧切断位置，将该凹部侧切断位置与前述的凸部侧切断位置之间设定为裁断部的切断位置。并且，在第1切断位置被设置在比凸部侧切断位置远离鱼尾形状的裁断部的凹部底的位置的情况下，如果在凸部侧切断位置处切断，则会超过裁切机4的切断载荷上限值，如果在第1切断位置处切断，则可能无法在裁断部的中间位置将裁断部切断。因此，在本实施方式中，在鱼尾形状的裁断部的两个凸部中的、从凹部底至凸部末端为止的长度较小的一侧，使从凹部底至凸部末端为止的长度在200mm以上，且希望在300mm以下。
在为了实现这样的钢板S的裁断部的切断位置设定而在运算处理装置9中进行的运算处理之前，对鱼尾形状的裁断部的凹部底和凸部末端进行说明。在钢板S的输送方向前端部和输送方向后端部形成的鱼尾形状的裁断部的两个凸部不一定相同。反而是鱼尾形状的裁断部的两个凸部不同的情况较多。另外，还存在裁断部的形状为舌片形状的情况。因此，如图11所示，在由裁断形状计10检测出的钢板S的形状中，从钢板S的长度方向中央部即输送方向中央部检测钢板S的宽度方向两端部的边缘，并将边缘的数量刚刚成为3点之后的点V作为凹部底。接下来，计算由裁断形状计10检测出的凹部底V的两侧的凸部的面积A1、A2，并计算出各个凸部末端与凹部底之间的距离L1、L2。在该运算过程中，在下述情况下判定裁断部为舌片形状(或者判定裁断部不是鱼尾形状)：边缘的数量没有成为3点而不存在凹部底的情况；两个凸部中的面积较大的凸部的面积A1与面积较小的凸部的面积A2之比在预先设定的规定值以上的情况；以及，两个凸部的凸部末端与凹部底之间的距离L1、L2都在预先设定的规定值以下的情况。另一方面，在上述情况之外，裁断部被判定为鱼尾形状，因此，将两个凸部中的面积较小的凸部的末端作为凸部末端。这是因为：在后述的裁断部切断位置设定中，如果将面积较大的凸部的末端作为凸部末端，则存在无法将面积较小的凸部切断的可能性。
接下来，利用图12的流程图，对在运算处理装置9中进行的用于设定钢板S的裁断部的切断位置的运算处理进行说明。例如在利用测量辊5检测管线材料用热轧制钢板S的输送方向前端部的同时开始该运算处理，首先，在步骤S1中，将由裁断形状计10检测出的裁断部的形状读入。
接下来转移至步骤S2，判断读入的裁断部的形状是否是鱼尾形状，在裁断部的形状是鱼尾形状的情况下，转移至步骤S3，在裁断部的形状不是鱼尾形状的情况下返回。
在步骤S3中，将由平面温度计11检测出的裁断部的温度分布读入。
接下来，转移至步骤S4，计算出鱼尾形状的裁断部的从凹部底起朝向凸部末端预先设定的钢板输送方向长度(例如110mm)的位置，作为第1切断位置。
接下来，转移至步骤S5，根据读入的裁断部的温度分布和裁断部的形状计算裁断部内的切断载荷分布。
接下来转移至步骤S6，计算所算出的裁断部内的切断载荷分布中的、使得裁断部的切断载荷在裁切机4的切断载荷上限值以下的位置，作为第2切断位置。
接下来，转移至步骤S7，将算出的第1切断位置和第2切断位置中的距裁断部的凹部底的距离较大的一方设定为凹部侧切断位置。
接下来，转移至步骤S8，将鱼尾形状的裁断部的从凸部末端起朝向凹部底预先设定的钢板输送方向长度(例如90mm)的位置设定为凸部侧切断位置。
接下来，转移至步骤S9，将设定的凹部侧切断位置与凸部侧切断位置之间的部分设定为裁断部的切断位置并返回。
根据该运算处理，计算出读入的管线材料用热轧制钢板的裁断部的形状中的鱼尾形状的从凹部底起朝向凸部末端预先设定的钢板输送方向长度的位置，作为第1切断位置，并且根据读入的裁断部的温度分布和裁断部的形状计算裁断部内的朝向钢板输送方向的切断载荷分布，并计算所算出的裁断部内的朝向钢板输送方向的切断载荷分布中的、使得裁断部的切断载荷处于裁切机4的切断载荷上限值以下的位置，作为第2切断位置。然后，将算出的第1切断位置和第2切断位置中的距鱼尾形状的凹部底的距离较大的一方，设定为能够将裁断部切断的凹部侧切断位置。另外，将读入的裁断部的形状中的鱼尾形状的从凸部末端起朝向凹部底预先设定的钢板输送方向长度的位置，设定为能够将裁断部切断的凸部侧切断位置，并将凹部侧切断位置与凸部侧切断位置之间的部分设定为所述裁断部的切断位置。
例如在由裁断形状计10检测出的裁断部的凸部的宽度、即利用裁切机4进行切断时的切断宽度为图13的a所示那样的情况下，由管线材料用热轧制钢板的裁断部的形状所决定的第1切断位置和凸部侧切断位置分别在图中以点画线表示。与此相对，在由平面温度计11检测出的裁断部的温度分布为图13的b所示那样的情况下，由该温度分布和裁断部的形状即切断宽度所决定的裁断部的切断载荷分布如图13的c的实线那样表示。由于使得该裁断部的切断载荷处于裁切机4的切断载荷上限值以下的位置是第2切断位置，因此该第2切断位置在图13的c中由双点划线表示。与第1切断位置相比，该第2切断位置距凹部底的距离较大，因此，第2切断位置被设定为凹部侧切断位置。如果不考虑裁断部的温度分布而是仅仅考虑裁断部的切断宽度来求得裁断部的切断载荷分布，则裁断部的切断载荷分布在图13的c中以虚线表示。如果根据仅反映了该裁断部形状的裁断部的切断载荷来设定第2切断位置，则实际的裁断部的切断载荷可能会超过裁切机4的切断载荷上限值。
在现有的热轧制钢板制造线中，针对用于制造管线材料用热轧制钢板的中间件(板厚为65mm，板宽为1600mm，精轧进入侧温度为840～890℃)，使输送方向前端部和输送方向后端部的裁断部成为鱼尾形状，并分别在反映了裁断部的温度分布和切断宽度的切断位置、和仅反映了裁断部的切断宽度的切断位置处进行了基于裁切机4的切断。将裁切机4在反映了裁断部的温度分布和切断宽度且通过图12的运算处理所得到的切断位置处的切断载荷作为实施例，并在图14中以○表示，将裁切机4在仅反映了裁断部的切断宽度的切断位置处的切断载荷作为比较例，并在图14中以×表示。横轴的温度是粗轧机2输出侧的、距输送方向前端部1m的位置处的温度，将其作为中间件的代表温度。根据该图可以明确地看出，裁切机4在仅反映了裁断部的切断宽度的切断位置处的切断载荷超过了裁切机4的切断载荷上限值。与此相对，裁切机4在反映了裁断部的温度分布和切断宽度的切断位置处的切断载荷没有超过裁切机4的切断载荷上限值。
这样，在本实施方式的钢板切断位置设定装置及其方法中，当在精轧之前利用裁切机将形状为鱼尾形状且通过粗轧而形成在钢板的输送方向前端部或输送方向后端部的裁断部切断时，利用具有运算处理功能的运算处理装置9设定该裁断部的切断位置。此时，在裁断部形状读入步骤S1中读入由裁断形状计10检测出的裁断部的形状，并在裁断部温度分布读入步骤S3中读入由平面温度计11检测出的裁断部的温度分布。另外，在第1切断位置计算步骤S4中，计算出读入的裁断部的形状中的鱼尾形状的从凹部底起朝向凸部末端预先设定的钢板输送方向长度的位置，作为第1切断位置。另外，在切断载荷计算步骤S5中，根据读入的裁断部的温度分布和裁断部的形状计算出裁断部内的朝向钢板输送方向的切断载荷分布，在第2切断位置计算步骤S6中，计算所算出的裁断部内的朝向钢板输送方向的切断载荷分布中的、使得裁断部的切断载荷处于裁切机4的切断载荷上限值以下的位置，作为第2切断位置。然后，在凹部侧切断位置设定步骤S7中，将算出的第1切断位置和第2切断位置中的距鱼尾形状的凹部底的距离较大的一方，设定为能够将裁断部切断的凹部侧切断位置。另外，在凸部侧切断位置设定步骤S8中，将读入的裁断部的形状中的鱼尾形状的从凸部末端起朝向凹部底预先设定的钢板输送方向长度的位置，设定为能够将裁断部切断的凸部侧切断位置。然后，在裁断部切断位置设定步骤S9中，将凹部侧切断位置与凸部侧切断位置之间的部分设定为裁断部的切断位置。因此，即使是板厚较大、板宽也较大且温度较低的钢板，也能够在不进行裁切机4的增强等大规模的设备改造的情况下将钢板稳定地切断。
本发明当然也包括未记载在其中的各种实施方式等。因此，本发明的技术范围仅由根据上述的说明而记载在妥当的权利要求书中的发明特定事项来决定。
标号说明
A：凹部底；
B：凸部末端；
C：目标切断位置；
D：无法切断的位置的区域；
E：目标切断位置的设定范围；
1：宽度轧制机；
2：粗轧机；
3：精轧机；
4：裁切机；
5：测量辊；
6：案辊；
7：旋转传感器；
8：末端传感器；
9：运算处理装置；
10：裁断形状计；
11：平面温度计(裁断温度计)；
S：钢板。

Claims (7)

1.一种热轧钢板的制造方法，其具有粗轧工序和精轧工序，在所述粗轧工序之后且所述精轧工序之前，利用裁切机将钢板的输送方向前端部的裁断部切断，然后，在所述精轧工序中实施精轧而制造出热轧钢板，
其特征在于，
在所述粗轧工序中，通过宽度轧制机进行的宽度轧制和水平粗轧机进行的水平轧制使在所述钢板的输送方向前端部形成的所述裁断部的形状成为鱼尾形状，并且，以使该鱼尾形状的从凹部底至凸部末端为止的最短长度L满足下述算式(1)的方式进行成型，将所述凹部底与所述凸部末端之间的中间部分作为目标切断位置进行切断，
(2X+30)≦L≦300 (1)
在此，X：裁切机的切断位置的最大误差，
0≦X≦90，
L和X的单位均为mm。
2.根据权利要求1所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，
在所述粗轧工序中，除了在所述钢板的输送方向前端部形成的所述裁断部外，还使在所述钢板的输送方向后端部形成的裁断部的形状成型为满足所述算式(1)的鱼尾形状，将该鱼尾形状的凹部底与凸部末端之间的中间部分作为目标切断位置进行切断。
3.根据权利要求1或2所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，
将所述目标切断位置设定在所述鱼尾形状的从所述凹部底起朝向所述凸部末端方向(X+20)mm的位置与从所述凸部末端起朝向所述凹部底方向(X+5)mm的位置之间。
4.根据权利要求1或2所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，
在所述粗轧工序中，使所述宽度轧制机的宽度轧制量WR为30mm～50mm。
5.根据权利要求1或2所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，
在所述粗轧工序中，在所述宽度轧制机进行宽度轧制之前实施由精整压力机进行的宽度缩减。
6.根据权利要求5所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，
在所述粗轧工序中，使所述精整压力机的宽度缩减量WP为150mm～250mm，并且使所述宽度轧制机的宽度轧制量WR为10mm以上且小于40mm。
7.根据权利要求5所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，
在所述粗轧工序中，使所述精整压力机的宽度缩减量WP小于150mm或者超过250mm且在400mm以下，并且使所述宽度轧制机的宽度轧制量WR为30mm～50mm。
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