JP2002126809A

JP2002126809A - 熱延鋼板の材質予測方法およびパススケジュール修正方法

Info

Publication number: JP2002126809A
Application number: JP2000322237A
Authority: JP
Inventors: Shogo Murakami; 昌吾村上; Masahiro Nomura; 正裕野村; Koichi Makii; 浩一槙井; Haruya Kawano; 晴弥川野
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2000-10-23
Filing date: 2000-10-23
Publication date: 2002-05-08

Abstract

(57)【要約】【課題】高精度の材質予測が高速で得られる鋼板材質
予測方法およびその予測結果を利用するパススケジュー
ル修正方法を提供する。【解決手段】鋼片をγ単相域で繰り返して圧延するこ
とによって製造する熱延鋼板の材質予測方法である。最
終パス後に得られた再結晶部および未再結晶部の全域に
おける総平均γ粒径および総平均残留歪を求め、これに
基づいて鋼板の材質を直接予測する。前パスの再結晶部
Ａと未再結晶部Ｂとを分離して、各々の部位Ａ，Ｂから
生じた第１再結晶部Ａ１と第２再結晶部Ｂ１の平均γ粒
径を有する再結晶部Ａ３と、各々の部位Ａ，Ｂから生じ
た第１未再結晶部Ａ２と第２未再結晶部Ｂ２の平均γ粒
径および平均残留歪を有する未再結晶部Ｂ３とからなる
部分再結晶構造のγ組織を求める計算を最終パスまで繰
り返して行い、最終パス後のγ組織（平均γ粒径および
平均残留歪）を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、鋼板の材質（機械
的性質）を高精度かつ高速で予測する方法およびその方
法を利用して目標材質の鋼板を容易に熱間圧延すること
ができるパススケジュールの修正方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼板材質を予測する方法や装置として、
例えば特許第２５６３８４４号公報や特公平７−１０２
３７８号公報に記載されているように、初期状態モデ
ル、熱間加工モデル、析出モデル、変態モデル、組織−
材質モデルを用いて熱延鋼板の材質を予測するものがあ
る。また、特許第２５０９４８１号公報に記載されてい
るように、前記鋼板材質予測方法を利用して、予測結果
と製造実績とを比較しつつ、仕上圧延、冷却の各プロセ
スを修正しながら目標材質を実現する鋼板材質の予測制
御方法が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記鋼
板材質予測方法や装置は、計算負荷が大きく、基本的に
はオフラインを対象としたものであり、鋼板製造前の工
程設計あるいは製造後の材質判定として使用されてき
た。また、このような予測方法をオンラインで使用して
目標材質の鋼板を製造しようとすると、予測計算に膨大
な時間がかかるため、実製造で生じる状況変化に即応す
ることが難しく、必ずしも目標材質の鋼板が製造される
段階には至っていない。また、従来の材質予測モデルで
は、各圧延パスの圧延終了後におけるγ（オーステナイ
ト）組織の予測について、図９に示すように、前パス
（ｉ−１）後のγ組織Ｍから当該パス（ｉ）後の再結晶
部Ｍ１と未再結晶部Ｍ２のγ粒径、残留歪を求め、さら
にこれらのデータを基に平均γ粒径、平均残留歪を有す
る未再結晶γ組織Ｍ３を各パス毎に想定し、最終パス後
のγ組織（平均結晶粒径、平均残留歪）を予測してい
る。このため、再結晶領域と未再結晶領域とが混在する
部分再結晶域の圧延が多い鋼材では、特に最終パス後の
γ粒径と残留歪に大きな誤差が生じ、その後に析出状態
や変態組織の予測を行っても、高精度の材質予測を行う
ことができない。

【０００４】本発明はかかる問題に鑑みなされたもの
で、材質予測精度が高く、しかも計算負荷が小さい鋼板
材質予測方法を提供する。また、その鋼板材質予測方法
を利用して、目標材質の鋼板が得られるように予め設定
されたパススケジュールを修正する方法を提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の鋼板材質予測方
法は、鋼片をγ単相域で繰り返して圧延することによっ
て製造する熱延鋼板の材質予測方法であって、ある圧延
パスにおけるパス入側での鋼片あるいは鋼板のγ組織の
再結晶部および未再結晶部の各々について、前記再結晶
部から生じた第１再結晶部のγ粒径および同再結晶部か
ら生じた第１未再結晶部のγ粒径および残留歪、並びに
前記未再結晶部から生じた第２再結晶部のγ粒径および
同未再結晶部から生じた第２未再結晶部のγ粒径および
残留歪を鋼片の成分と当該パスの圧延条件に基づいて求
め、前記第１、第２再結晶部および第１、第２未再結晶
部とを次パスにおけるパス入り側での鋼板のγ組織とす
る粒径・残留歪計算を、第１パスから最終パスまで繰り
返して行い、最終パス後に得られた再結晶部および未再
結晶部の全域における総平均γ粒径および総平均残留歪
を求め、この総平均γ粒径および総平均残留歪に基づい
て鋼板の材質予測を行う。

【０００６】この発明によると、材質予測の基礎となる
圧延後のγ組織を予測するに際し、図５に示すように、
前パス（ｉ−１）の再結晶部Ａと未再結晶部Ｂとを分離
して、前記再結晶部Ａから生じた第１再結晶部Ａ１のγ
粒径と第１未再結晶部Ａ２のγ粒径および残留歪、並び
に前記未再結晶部Ｂから生じた第２再結晶部Ｂ１のγ粒
径と第２未再結晶部Ｂ２のγ粒径および残留歪を求め、
これを基に次パス以降も同様にして部分再結晶構造のγ
組織を次々に計算するので、最終パス後のγ組織（総平
均γ粒径および総平均残留歪）を正確に予測することが
できる。また、予測した正確なγ組織から変態組織や析
出状態の予測を行うことなく鋼板材質を直接予測するの
で、計算負荷が小さく、速やかに材質予測を行うことが
できる。なお、上記説明は前バスが（ｉ−１）の場合に
ついて説明したものであるが、前バスが（ｉ）の場合に
は、前パス（ｉ）の再結晶部はＡ１およびＢ１であり、
未再結晶部はＡ２およびＢ２である。この場合、当該パ
ス後の第１再結晶部に相当するものはＡ１１およびＢ１
１であり、第１未再結晶部に相当するものはＡ１２およ
びＢ１２である。また、第２再結晶部に相当するものは
Ａ２１およびＢ２１であり、第２未再結晶部に相当する
ものはＡ２２およびＢ２２である。

【０００７】前記材質予測のγ組織の予測計算に際し
て、いずれかの圧延パスにおいて、前記第１、第２再結
晶部の各々のγ粒径の平均値である第１平均γ粒径と、
第１、第２未再結晶部の各々のγ粒径および残留歪の平
均値である第２平均γ粒径および平均残留歪とを求め、
前記第１平均γ粒径を有する再結晶部と前記第２平均γ
粒径および前記平均残留歪を有する未再結晶部とを次パ
スにおける入り側での鋼板のγ組織とすることができ
る。かかる計算方法を採ることにより、図６に示すよう
に、平均値を求めたパス（図例では図５の（ｉ＋１）パ
ス）の次パスにおけるパス入り側でのγ組織を、Ａ１１
＋Ａ２１＋Ｂ１１＋Ｂ２１の再結晶部を平均化したγ粒
径を有する一つの再結晶部と、Ａ１２＋Ａ２２＋Ｂ１２
＋Ｂ２２の未再結晶部を平均化したγ粒径および残留歪
を有する一つの未再結晶部とからなる部分再結晶構造の
γ組織とするので、次パスの入り側でのγ組織が単純化
され、引いては次パス以降における粒径・残留歪計算が
簡単になり、計算速度を向上させることができる。

【０００８】さらにまた、前記材質予測のγ組織の予測
計算に際して、各圧延パスにおいて、前記第１、第２再
結晶部の各々のγ粒径の平均値である第１平均γ粒径
と、第１、第２未再結晶部の各々のγ粒径および残留歪
の平均値である第２平均γ粒径および平均残留歪とを求
め、前記第１平均γ粒径を有する再結晶部と前記第２平
均γ粒径および前記平均残留歪を有する未再結晶部とを
次パスにおける入り側での鋼板のγ組織とすることがで
きる。かかる計算方法を採ることにより、図７に示すよ
うに、それぞれの圧延パスにおいて、当該パス（ｉ）の
入り側での鋼板の再結晶部Ａおよび未再結晶部Ｂの各々
の部位から生じた第１再結晶部Ａ１、第２再結晶部Ｂ１
のγ粒径を平均化した第１平均γ粒径を有する一つの再
結晶部Ａ３と、各々の部位から生じた第１未再結晶部Ａ
２、第２未再結晶部Ｂ２のγ粒径および残留歪を平均化
した第２平均γ粒径および平均残留歪とを有する一つの
未再結晶部Ｂ３とからなる部分再結晶構造のγ組織を求
め、この単純化されたγ組織を次パスの入り側でのγ組
織とし、次パス以降も同様にして単純化されたγ組織に
基づいて次々に計算するので、計算負荷が非常に小さく
てすみ、高速で高精度の材質予測を行うことができる。

【０００９】前記粒径・残留歪計算において、パス入側
での鋼片あるいは鋼板のγ組織の再結晶部および未再結
晶部の各々について、当該パスによる再結晶率を計算
し、この再結晶率がほぼ１００％であるときに第１再結
晶部あるいは第２再結晶部におけるγ粒径として粒成長
後のγ粒径を求めることができる。これにより、再結晶
部の成長が予測される場合に、成長後の再結晶γ粒径、
あるいはさらにこのγ粒径によって第１平均γ粒径が計
算されるので、最終パス圧延後のγ粒径をより正確に予
測することができる。

【００１０】また、最終パスによる圧延後、Ａe₃点未
満、（Ａr₃−３０）℃以上の温度範囲内のある温度にお
けるγ組織を予測することで、フェライト変態直前のγ
組織を予測することができるため、材質規定の基となる
γ組織を正確に予測することができ、材質予測精度をよ
り向上させることができる。

【００１１】本発明のパススケジュール修正方法は、鋼
片をγ単相域で繰り返し圧延することによって熱延鋼板
を製造するに際して予め設定されたパススケジュールに
対し、前記鋼板材質予測方法により予測された材質予測
結果と目標材質とを比較し、材質予測結果が目標材質に
なるように予め設定された１以上のパスに対して圧延条
件を修正する。

【００１２】このパススケジュール修正方法によれば、
本発明の鋼板材質予測方法による予測結果を利用して、
オンラインで目標材質になるようにパススケジュールを
修正することができ、修正したパススケジュールにより
目標材質を備えた、所定形状の鋼板を容易に製造するこ
とができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、厚鋼板の製造を例として本
発明を説明する。厚鋼板の製造ラインは、図１に示すよ
うに、鋼片を加熱する加熱設備１と、加熱した鋼片を熱
間圧延する圧延設備２と、熱間圧延後の鋼板を冷却する
冷却設備３とを備えている。前記圧延設備２には、通
常、粗圧延機と仕上圧延機とが設けられており、鋼片な
いし素材鋼板は、γ単相域で、これらの圧延機に繰り返
して通されて熱間圧延が施される。圧延機に通されるこ
とをパスといい、一連のパスによって鋼片は所定の鋼板
サイズに圧延される。一連のパスについて、各パスにお
ける圧延条件（圧延温度、パス間時間、パス出側の板
厚、圧延荷重、圧延速度等）を設定したものをパススケ
ジュールという。前記各設備１，２，３には、その設備
を制御するプロセスコンピュータ４，５，６が付設さ
れ、これらのプロセスコンピュータはライン全体を統御
する統括計算機１０の管理下で制御される。また、前記
パススケジュールは、パススケジュール計算機７によっ
て計算され、設定される。パススケジュール計算機７は
圧延設備用のプロセスコンピュータ５から計算に必要な
情報、例えば鋼成分、鋼片サイズ、目標サイズ等を受信
し、パススケジュールを計算する。計算によって得られ
たパススケジュールは、プロセスコンピュータ５によっ
て各パスにおけるロール間隙や圧延トルクを制御するこ
とで実行される。なお、前記パススケジュール計算機７
はプロセスコンピュータ５によって代用することもでき
る。

【００１４】本発明の鋼板材質予測方法は、図２に示す
フローチャートの各処理操作を実現するプログラムが記
憶された材質予測計算機８によって実行される。材質予
測計算機８はプロセスコンピュータ５およびパススケジ
ュール計算機７に接続され、必要な情報が送受信され
る。なお、材質予測計算機８は独立して設けることもで
きるが、パススケジュール計算機７やプロセスコンピュ
ータ５によって代用することもできる。

【００１５】厚鋼板の代表鋼種であるＳｉＭｎ鋼におい
ては粗圧延後のγ粒径が１００〜３００μm 程度であれ
ば最終パス後（最終パスが終了し、Ａr₃点付近まで冷却
された時点）のγ粒径、残留歪にほとんど影響しないの
で、この実施形態では、粗圧延後のγ粒径を初期条件
（初期γ粒径）として材質予測計算機８に入力し、パス
スケジュール計算機７によって仕上圧延の各パスに対し
て予め設定されたパススケジュールに従って圧延した場
合の鋼板材質の予測を行うものとする。

【００１６】まず、材質予測計算の基礎となる初期デー
タを材質予測計算機８に入力し、そのメモリに記憶する
（Ｓ１）。初期データとしては、鋼成分、Ａr₃点、初期
γ粒径、圧延時の歪速度、パススケジュール計算機７に
よって計算された仕上圧延の各パスの圧延条件（圧延温
度，相当歪，パス間時間）、および粒成長が開始する際
の再結晶率である臨界再結晶率Ｘｃ（通常、０．９８〜
０．９９に設定される。）をあげることができる。

【００１７】前記Ａr₃は、最終パスが終了し、Ａr₃点付
近まで冷却された際、すなわちフェライト（α）変態の
開始直前におけるγ組織（γ粒径、残留歪）を予測計算
するために必要なデータである。通常、前記γ組織を決
める最終の温度は、Ａe₃点から（Ａr₃点−３０）℃程度
の温度範囲内とすればよい。Ａr₃点〜（Ａr₃点−３０）
℃の範囲内の温度は２相域（γ＋α）圧延等を行う場合
に採用される。なお、Ａr₃点は、鋼成分から計算するよ
うにしてもよい。前記圧延温度は、各パスのロールかみ
込み直前の温度であって、代表的には板厚の１／４の温
度、あるいは板厚方向の平均温度が採用される。また前
記相当歪は、各パスの圧下率から板厚の１／４の位置の
相当歪に換算した値が用いられる。また前記パス間時間
はロール直下を通る時間間隔であり、最終パスにおける
パス間時間は板厚に応じた冷却速度にて前記Ａr₃点付近
まで冷却した場合に要する時間が用いられる。なお、前
記歪速度はロール径、ロール回転数および圧下率によっ
て計算されるが、通常、一定として差し支えないので、
本実施形態では定数としている。勿論、パス毎に異なる
値を設定することも可能であり、その場合はパススケジ
ュール計算機７によって計算された値を入力するように
すればよい。また、相当歪についても、パススケジュー
ル計算機７によって計算された各パスの入側板厚、圧下
率、ロール径を入力し、それらの値から計算するように
してもよい。

【００１８】次に、図７に示すように、あるパス（ｉ）
に入る直前におけるγ組織（前パス（ｉ−１）終了後の
γ組織）の再結晶部と未再結晶部の各々について再結晶
率を計算し、その計算結果を材質予測計算機８に一時的
に記憶する（Ｓ２）。前記再結晶部は圧延により再結晶
した領域であり、再結晶によりγ粒径は元の粒径よりも
小さくなり、残留歪は０となる。一方、未再結晶部は、
再結晶せずに残された領域であり、粒径は元の結晶の粒
径とほぼ等しく、圧延によりある値の残留歪を有してい
る。当該パス（ｉ）により、元の再結晶部Ａは第１再結
晶部Ａ１と第１未再結晶部Ａ２とを生成し、元の未再結
晶部Ｂも同様に第２再結晶部Ｂ１と第２未再結晶部Ｂ２
とを生じる。勿論、圧延条件によっては圧延後のγ組織
がほぼ全て再結晶し、第１未再結晶部Ａ２あるいは第２
未再結晶部Ｂ２が生成しない場合もある。

【００１９】元の再結晶部Ａの再結晶率Ｘａ、元の未再
結晶部Ｂの再結晶率Ｘｂは、下記式によって計算され
る。Ｘａ＝１−exp[-0.693(t／t_Xr=0.5)] ここで、t_Xr=0.5＝Ａ・Ｓv^B・εs^C・ε^D・exp(E/T) Ｘｂ＝１−exp[-0.693(t/t_Xr=0.5)] ここで、t_Xr=0.5＝Ａ・Ｓv^B・εs^C・(ε+εrｐ)^D・exp
(Ｅ／Ｔ) 上記式において、ｔはパス間時間（sec）、t_Xr=0.5は再
結晶率が５０％となる時間（sec ）、εs は歪速度（ｍ
／sec ）、εは相当歪、εrpは元（前パス）の未再結晶
部Ｂの残留歪、Ｔは圧延温度（Ｋ）であり、Ｓv は圧下
により変形した結晶の有効粒界面積を示すもので、下記
式によって与えられる。Ｄγ は元のγ組織の粒径（μm
）である。Ｓv ＝(24／πＤγ)[0.4914exp(ε)＋0.155exp(-ε)＋
0.1433exp(-3ε)] また、前記t_Xr=0.5の式中の係数(Ａ〜Ｅ）は、成分系に
合わせて別途圧延シミュレーション実験を行い、最適値
を決定する。これらのデータが集積した時点で、各係数
を成分の関数として表し、これを用いて成分から計算す
るようにしてもよい。

【００２０】次に、元の再結晶部Ａについて計算された
前記Ｘａが臨界再結晶率Ｘｃを超えるか否かを判断し
（Ｓ３）、Ｘｃ以下の場合には元の再結晶部から生じた
第１再結晶部Ａ１のγ粒径Ｄγ （μm ）と、元の再結
晶部から生じた第１未再結晶部Ａ２の残留歪εr とを下
記式により計算し、他方Ｘｃ超の場合には粒成長を考慮
して第１再結晶部Ａ１のγ粒径Ｄg （μm ）を計算し、
その計算結果を材質予測計算機８に一時的に記憶する
（Ｓ４、Ｓ５）。なお、Ｘｃ以下の場合、第１再結晶部
Ａ１の残留歪は０とし、第１未再結晶部Ａ２のγ粒径は
元のγ粒径とする。また、Ｘｃ超の場合、γ組織のほぼ
全体が再結晶部Ａ１となるので、残留歪＝０とする。Ｄγ ＝Ｆ・（０．２＋０．８Ｘａ）／（Ｓv^G・ε^H） εr ＝λ・ε、但しλ＝exp[−Ｉ・exp(−Ｊ／Ｔ)・ｔ^K
・ε^L] Ｄg²＝Ｄγ²＋Ｍ・ｔ・exp(Ｎ／Ｔ) 上記式において、係数Ｆ〜Ｎは成分系に合わせて別途圧
延シミュレーション実験によって決定される値であり、
Ｓv 、ε、Ｘa、Ｔ、ｔは既述のとおり、有効結晶粒
径、相当歪、再結晶率、圧延温度、パス間時間である。

【００２１】上記のように、元の再結晶部Ａから生じた
第１再結晶部Ａ１、第１未再結晶部Ａ２のγ粒径や残留
歪を計算した後、同様にして、元の未再結晶部Ｂから生
じた第２再結晶部Ｂ１、第２未再結晶部Ｂ２について、
再結晶部Ｂ１のγ粒径Ｄγ（μm ）あるいはＸｂ＞Ｘｃ
の場合のＤg （μm ）、未再結晶部Ｂ２の残留歪εr を
計算し、その計算結果を材質予測計算機８に一時的に記
憶する（Ｓ６〜Ｓ８）。この計算においては、下記のよ
うに当該パスの圧延による相当歪εの代わりに、前記相
当歪εと前パスによって生じた残留歪εrpとの和（ε＋
εrp）を用いる。Ｄγ ＝Ｆ・（０．２＋０．８Ｘａ）／（Ｓv^G・(ε＋ε
rp)^H） εr ＝λ・（ε＋εrp）なお、εr は上記のようにεr ＝λ・（ε＋εrp）によ
って計算してもよいが、冶金学的な考慮を加えて、εr
＝λ・ε＋εrpとして計算することもできる。冶金的に
はεrpは回復し難いため、次パスにそのまま残りやす
く、一方、新たに導入されたεは回復し易いため、この
ように変形しても精度をあまり落とすことなく計算が可
能となる。

【００２２】第１再結晶部Ａ１、第１未再結晶部Ａ２、
第２再結晶部Ｂ１および第２未再結晶部Ｂ２のγ粒径、
残留歪が算出された後、第１再結晶部Ａ１と第２再結晶
部Ｂ１の第１平均γ粒径Ｄγ1、および第１未再結晶部
Ａ２と第２未再結晶部Ｂ２の第２平均γ粒径Ｄγ2およ
び平均残留歪εr2を計算し（Ｓ９）、当該パスによって
生成したγ組織として前記Ｄγ1の再結晶部Ａ３と、前
記Ｄγ2およびεr2の未再結晶部Ｂ３とを有するものと
する。

【００２３】以上のように、再結晶部Ａと未再結晶部Ｂ
とを分離してそれぞれの部分から再結晶部Ａ１，Ｂ１、
未再結晶部Ａ２，Ｂ２のγ粒径、残留歪（再結晶部では
０）を求める計算を第１パスから最終パスまで繰り返し
た後（Ｓ１０）、最終パス後のα変態直前のγ組織とし
て、再結晶部と未再結晶部のそれぞれのγ粒径、残留歪
（再結晶部では０）の相加平均を取って総平均γ粒径Ｄ
γav、総平均残留歪εravを求める（Ｓ１１）。これら
の値は、各パス後の再結晶部と未再結晶部とを分離して
計算し、最後に組織全体の平均を取ったものであるか
ら、実際のγ組織の特徴を忠実に反映している。

【００２４】次に、上記算出した総平均γ粒径Ｄγav、
総平均残留歪εrav、必要に応じてさらに鋼成分および
板厚を用いて、冷却後の熱延鋼板の材質予測を行う（Ｓ
１２）。厚板の場合、熱延後の冷却速度はほぼ一定であ
り、同成分系の鋼であれば変態組織も同様となるため、
α変態直前のγ組織から高精度の材質予測を行うことが
できる。このため、計算負荷の大きい変態組織、析出状
態の予測計算を行うことなく、高速で正確な材質予測が
可能となる。

【００２５】予測可能な機械的性質としては、降伏点Ｙ
Ｐ、引張強さＴＳ、降伏比ＹＲ（＝ＹＰ／ＴＳ）、伸び
Ｅｌ、靭性（例えば延性脆性遷移温度vTrs）など適宜選
択することができる。これらの特性の予測は、前記Ｄγ
avおよびεrav、鋼成分、板厚等を独立変数として、実
測により得られた特性との間の関係を回帰分析すること
によって得られた材質予測モデル（予測式）を用いて計
算される。例えば、ＹＰの予測モデルとして下記式が用
いられる。なお、下記式のａ〜ｅは、回帰分析により実
験等で得られた実測値を満足するように最適な値が決定
され、ｆｎは関数を意味する。また、成分としては、炭
素等量（例えばＣeq＝％Ｃ＋0.0916％Ｓｉ＋0.0331％Ｍ
ｎ）を用いることができる。ＹＰ＝ａ・f1(成分)＋ｂ・f2(板厚)＋ｃ・f3(Ｄγav)＋
ｄ・f4(εrav)＋ｅ(定数)

【００２６】次に、上記の鋼板材質予測方法を利用し
て、目標材質の熱延鋼板を製造するためのパススケジュ
ールの修正方法について説明する。パススケジュール計
算機７には、図３のフローチャートのパススケジュール
修正処理を実現するプログラムが記憶されており、これ
を実行することで予め設定されたパススケジュールが修
正され、目標材質の熱延鋼板が製造される。

【００２７】まず、パススケジュール計算機７によっ
て、目標寸法の鋼板が得られるように熱間圧延のパスス
ケジュールすなわち各パスの圧延荷重および出側板厚が
計算され設定される（Ｓ２１）。ここで、パススケジュ
ールの設定方法の一例を簡単に説明する。厚板圧延にお
いては、最終パス終了時に目標形状が得られればよいた
め、仕上前段パスでは最大圧下量、最大荷重制限、形状
制限を超えない範囲で圧下率を大きくとり、仕上後段パ
ス（形状調整パス）では最終パスのクラウン比率（クラ
ウン／板厚）に一致させるように各パスの圧延荷重、出
側板厚が設定される。

【００２８】次に、上記のようにして設定されたパスス
ケジュールに従って圧延した場合に得られる鋼板の材質
を予測するように材質予測計算機８に材質予測指令を出
力する（Ｓ２２）。材質予測計算機８にて材質の予測計
算を終了後、予測結果を読み込み（Ｓ２３）、予測結果
と目標材質とを比較し（Ｓ２４）、許容範囲内であれば
先に設定されたパススケジュールを正式のパススケジュ
ールと決定し（Ｓ２５）、これに従って圧延を行う。一
方、許容範囲外であればパススケジュールの修正を行い
（Ｓ２６）、材質を再計算し、予測材質が許容範囲内に
収まるまで繰り返す。パススケジュールの修正方法とし
ては、例えば各パスのパス間時間について最も材質に影
響を与える箇所を、影響係数（材質変動量／パス間時間
変動量）を計算することによって調べ、その箇所のパス
間時間を調整する方法を取ることができる。

【００２９】上記実施形態では、材質予測計算におい
て、各圧延パス毎に第１再結晶部Ａ１、第２再結晶部Ｂ
１のγ粒径の平均値である第１平均γ粒径を有する再結
晶部Ａ３と、第１未再結晶部Ａ２、第２未再結晶部Ｂ２
のγ粒径の平均値である第２平均γ粒径および平均残留
歪とを有する未再結晶部Ｂ３とからなる部分再結晶組織
のγ組織を求め、これを次パスの入り側のγ組織として
最終パス後のγ組織を求めたが、図５に示すように、い
ずれの圧延パスにおいても再結晶部、未再結晶部の平均
化を行うことなく、最終パス後に各再結晶部、各未再結
晶部のγ粒径、残留歪より総平均γ粒径および総平均残
留歪を求めるようにしてもよい。さらにまた、いずれか
の圧延パスにおいて、例えば図６に示すように、当該パ
ス（ｉ＋１）によって計算された各再結晶部（図例では
Ａ１１、Ａ２１、Ｂ１１、Ｂ２１）、各未再結晶部（図
例ではＡ１２、Ａ２２、Ｂ１２、Ｂ２２）の各γ粒径、
各残留歪（未再結晶部の場合）を平均化した部分再結晶
γ組織を求めるようにしてもよい。

【００３０】図４は、ある圧延パスにおいて、再結晶
部、未再結晶部の平均化を行うか否かを判断可能にした
鋼板材質予測方法のフローチャートを示しており、ステ
ップＳ１〜１２は図２の場合と基本的に同様である（２
番目パス以降のパスにおいては、図５のパス（ｉ）、
（ｉ＋１）に示すように、当該パスの圧延終了後（次パ
スパスの入り側）におけるγ組織として複数の再結晶
部、複数の未再結晶部が存在する場合が含まれる。）
が、このフローチャートでは圧延によって生じた再結晶
部および未再結晶部のγ粒径、残留歪を計算した後（Ｓ
７，Ｓ８）、当該パスにおいて、再結晶部のγ粒径、未
再結晶部のγ粒径および残留歪を平均化するか否かを判
断するステップ（Ｓ１３）が追加されており、予め平均
化することが予定されている場合は、再結晶部の平均γ
粒径、未再結晶部の平均γ粒径および平均残留歪が計算
される（Ｓ９）。

【００３１】以下、実施例を上げて本発明を具体的に説
明するが、本発明はかかる実施例によって制限されるも
のではない。例えば、本発明の鋼板材質予測方法、パス
スケジュール修正方法は、厚鋼板の仕上圧延のみなら
ず、粗圧延を含めた圧延全体に対しても適用することが
できる。さらに、成分的にベイナイトやマルテンサイト
などのフェライト、パーライト以外の組織が生成する鋼
種であっても、冷却条件が一定で、同様の組織を生成す
るものに対して好適に適用することができる。

【００３２】

【実施例】成分（mass％）が０．１４％Ｃ−０．２５％
Ｓｉ−１．１％Ｍｎ−残部Ｆｅ（鋼種ＪＩＳ−ＳＭ４９
０）の鋼材（初期板厚１４０mm）を目標板厚１５mmに仕
上圧延し、冷却する製造例における鋼板の材質予測例、
仕上圧延パススケジュールの修正例について説明する。
使用した製造設備の基本構成は図１と同様であり、材質
予測は図２に示したフローチャートに従って行った。仕
上圧延に投入する際、鋼材は１１５０℃−１５０min の
条件で加熱され、加熱後の初期γ粒径は２００μm であ
った。

【００３３】パススケジュール計算機によって下記Ａ，
Ｂの２パターンのパススケジュールを設定した。パター
ン中に記載した数値は各パスの出側板厚（mm）である。
また、ＴＣ１（温調１）〜ＴＣ３（温調３）は鋼板の温
度調節のためにパス間時間を調整したところである。・Ａパターン 140-130-115-100-85-70-60-52-TC1-45-38-32-27-TC2-22
-18-TC3-15-冷却・Ｂパターン 140-130-120-110-100-90-80-70-60-55-50-TC1-45-41-37
-34-31-28-TC2-25-23-21-19-17.5-16-TC3-15-冷却かかるパススケジュールに対して、本発明により材質予
測を行い、鋼板材質が目標材質の許容範囲内に入るよう
にパススケジュールの温調部のパス間時間の修正を行
い、正式のパススケジュールを決定し、仕上圧延後、冷
却した。材質予測に際しては、Ａr₃点におけるγ組織
（平均γ粒径、平均残留歪）を求め、ＹＰを予測した。

【００３４】一方、比較として、図９に示すように、パ
ス後の再結晶部Ｍ１と未再結晶部Ｍ２のγ粒径、残留歪
（Ｍ１では０）を求め、さらに全域における平均γ粒
径、平均残留歪を求め、これらの値を有する未再結晶γ
組織Ｍ３を各パス毎に計算し、最終パス後のγ組織（平
均結晶粒径、平均残留歪）を予測し、これに基づいて本
発明と同様の手法で材質予測を行った。

【００３５】本発明により決定された正式のパススケジ
ュールにおけるの温調後の鋼板温度（次パスの圧延温
度）および実測したＦＲＴ（仕上圧延終了温度）を表１
に示す。また、得られた鋼板を引張試験により実測した
ＹＰ値、材質予測計算によって計算されたγ粒径（平均
γ粒径）、残留歪（平均残留歪）を表１に併記する。さ
らに、本発明および比較の材質予測方法により正式のパ
ススケジュールに基づいて計算されたＹＰの予測値を表
１に併記する。また、ＹＰの実測値と予測値との関係を
整理したグラフを図８に示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】表１および図８より、圧延パターンの異同
にかかわらず、発明例ではＹＰの実測値と予測値とは非
常に良好な一致を見ており、両者の誤差は最大でも８Ｎ
／mm ²程度に止まっている。これに対して、比較例では
実測値に対して予測値のばらつきが大きく、最大で１８
Ｎ／mm²程度の誤差が生じている。

【００３８】

【発明の効果】本発明の鋼板材質予測方法によれば、前
パスのγ組織の再結晶部と未再結晶部とを分離してそれ
ぞれの部位から生じた再結晶部、未再結晶部のγ粒径、
残留歪を計算し、これらのγ粒径、残留歪を有する部分
再結晶構造のγ組織を求める計算を全てのパスについて
行うので、最終パス後のγ組織を正確に予測することが
できる。また、予測した正確なγ組織から変態組織や析
出状態の予測を行うことなく鋼板材質を直接予測するの
で、計算負荷が小さく、高速で材質予測を行うことがで
きる。このため、鋼板の圧延制御において、本発明の材
質予測方法により予測された結果をオンラインにて利用
することができる。また、本発明のパススケジュール修
正方法によれば、本発明の鋼板材質予測方法による予測
結果を利用して、オンラインで目標材質になるようにパ
ススケジュールを修正することができ、修正したパスス
ケジュールにより目標材質を備えた、所定形状の鋼板を
容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される鋼板製造設備の一例を示す
設備構成図である。

【図２】各圧延パス毎に平均化されたγ粒径、残留歪を
有する再結晶部および未再結晶部を求める鋼板材質予測
方法を実施するためのプログラムのフローチャートであ
る。

【図３】パススケジュール修正方法を実施するためのプ
ログラムのフローチャートである。

【図４】いずれかの圧延パスにおいて平均化されたγ粒
径、残留歪を有する再結晶部および未再結晶部を求める
鋼板材質予測方法を実施するためのプログラムのフロー
チャートである。

【図５】本発明の鋼板材質予測方法における再結晶部お
よび未再結晶部のγ粒径および残留歪の計算要領を示す
説明図である。

【図６】ある圧延パスにおける再結晶部および未再結晶
部の平均γ粒径および平均残留歪の計算要領を示す説明
図である。

【図７】各圧延パス毎に再結晶部および未再結晶部の平
均γ粒径および平均残留歪の計算要領を示す説明図であ
る。

【図８】実施例の鋼板材質予測結果を示すＹＰ予測値と
ＹＰ実測値との関係を示すグラフである。

【図９】従来の鋼板材質予測方法における再結晶部およ
び未再結晶部のγ粒径および残留歪の計算要領を示す説
明図である。

【符号の説明】

１加熱設備２圧延設備３冷却設備７パススケジュール計算機８材質予測計算機Ａ前パス後の再結晶部Ｂ前パス後の未再結晶部Ａ１再結晶部Ａから生じた再結晶部（第１再結晶部）Ａ２再結晶部Ａから生じた未再結晶部（第１未再結晶
部）Ｂ１未再結晶部Ｂから生じた再結晶部（第２再結晶
部）Ｂ２未再結晶部Ｂから生じた未再結晶部（第２未再結
晶部）Ａ３Ａ１とＢ１とを平均化した再結晶部Ｂ３Ａ２とＢ２とを平均化した未再結晶部

フロントページの続き (72)発明者槙井浩一兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者川野晴弥兵庫県加古川市金沢町１番地株式会社神戸製鋼所加古川製鉄所内Ｆターム(参考） 2G055 AA03 BA05 BA14 EA04 EA08 FA01 FA05 4E024 BB01 BB02 EE02 4K032 AA05 AA16 AA31 BA01 CB02 CC02 CC03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼片をγ単相域で繰り返して圧延するこ
とによって製造する熱延鋼板の材質予測方法であって、ある圧延パスにおけるパス入側での鋼片あるいは鋼板の
γ組織の再結晶部および未再結晶部の各々について、前
記再結晶部から生じた第１再結晶部のγ粒径および同再
結晶部から生じた第１未再結晶部のγ粒径および残留
歪、並びに前記未再結晶部から生じた第２再結晶部のγ
粒径および同未再結晶部から生じた第２未再結晶部のγ
粒径および残留歪を鋼片の成分と当該パスの圧延条件に
基づいて求め、前記第１、第２再結晶部および第１、第
２未再結晶部とを次パスにおけるパス入り側での鋼板の
γ組織とする粒径・残留歪計算を、第１パスから最終パ
スまで繰り返して行い、最終パス後に得られた再結晶部および未再結晶部の全域
における総平均γ粒径および総平均残留歪を求め、この
総平均γ粒径および総平均残留歪に基づいて鋼板の材質
予測を行う熱延鋼板の材質予測方法。
【請求項２】いずれかの圧延パスにおいて、前記第
１、第２再結晶部の各々のγ粒径の平均値である第１平
均γ粒径と、第１、第２未再結晶部の各々のγ粒径およ
び残留歪の平均値である第２平均γ粒径および平均残留
歪とを求め、前記第１平均γ粒径を有する再結晶部と前
記第２平均γ粒径および前記平均残留歪を有する未再結
晶部とを次パスにおける入り側での鋼板のγ組織とする
請求項１に記載した熱延鋼板の材質予測方法。
【請求項３】各圧延パスにおいて、前記第１、第２再
結晶部の各々のγ粒径の平均値である第１平均γ粒径
と、第１、第２未再結晶部の各々のγ粒径および残留歪
の平均値である第２平均γ粒径および平均残留歪とを求
め、前記第１平均γ粒径を有する再結晶部と前記第２平
均γ粒径および前記平均残留歪を有する未再結晶部とを
次パスにおける入り側での鋼板のγ組織とする請求項１
に記載した熱延鋼板の材質予測方法。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載した
粒径・残留歪計算において、パス入側での鋼片あるいは
鋼板のγ組織の前記再結晶部および前記未再結晶部の各
々について、当該パスによる再結晶率を計算し、この再
結晶率がほぼ１００％であるときに第１再結晶部あるい
は第２再結晶部におけるγ粒径として粒成長後のγ粒径
を求める熱延鋼板の材質予測方法。
【請求項５】最終パスによる圧延後、Ａe₃点未満、
（Ａr₃−３０）℃以上の温度範囲内のある温度における
γ組織を予測する請求項１〜４のいずれか１項に記載し
た熱延鋼板の材質予測方法。
【請求項６】鋼片をγ単相域で繰り返し圧延すること
によって熱延鋼板を製造するに際して予め設定されたパ
ススケジュールに対し、請求項１〜５のいずれか１項に記載された鋼板材質予測
方法により予測された材質予測結果と目標材質とを比較
し、材質予測結果が目標材質になるように予め設定され
た１以上のパスに対して圧延条件を修正するパススケジ
ュールの修正方法。