JP2005264184A - 高炭素鋼又は高炭素合金鋼からなる熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高炭素鋼からなる熱延鋼帯の長手長手方向の略全域にわたって所定の冷却過程を確実に実現できることから、パーライト変態が完了しないままコイルに巻き取られることに起因して発生する長手方向の例えば硬度等の機械特性のばらつきを、低減する。
【解決手段】Ｃ含有量が０．５０質量％以上１．５０質量％未満の高炭素鋼又は高炭素合金鋼の鋼ストリップ２５の温度が、仕上圧延の仕上出口温度以下から、（仕上出口温度未満かつＡ_１変態開始温度超までの温度域内に定めた第１の冷却停止温度超）までの温度域にある時には鋼ストリップ２５の長手方向の略全域を水冷し、第１の冷却停止温度以下からＡ_１変態開始温度超までの温度域にある時には鋼ストリップ２５の長手方向の略全域を空冷し、さらにＡ_１変態開始温度以下の温度域にある時には鋼ストリップ２５の長手方向の略全域を水冷してパーライト変態を完了させた後に鋼ストリップ２５を所定の巻取り温度でコイルに巻取る。
【選択図】 図２

Description

本発明は、高炭素鋼又は高炭素合金鋼からなる熱延鋼板の製造方法に関するものであり、例えば、長手方向の全長にわたって所定の冷却過程を確実に実現できることによって優れた機械特性を長手方向の略全域について実質的に均一に有する高炭素鋼又は高炭素合金鋼からなる熱延鋼板を製造する方法に関する。

図４は、熱延鋼板２の製造工程の一部であるランナウトテーブル１を模式的に示す説明図である。熱延鋼板２は、スラブを加熱炉により加熱した後に粗圧延機により粗圧延を行って粗バーとする（いずれも図示しない）。そして、この粗バーを仕上圧延機３（７スタンドからなるタンデム圧延機であり、その最終スタンドＦ７のみ示す）により仕上圧延して所定の板厚を有する鋼ストリップ４とする。仕上圧延された鋼ストリップ４は、仕上圧延機３の下流側に並設されたランナウトテーブル１により搬送されながら、ランナウトテーブル１に鋼ストリップ４の長手方向（図における左右方向）へ向けて複数設置された上下一対の水冷装置（５ａ、５ｂ）、（６ａ、６ｂ）、（７ａ、７ｂ）、（８ａ、８ｂ）、（９ａ、９ｂ）、（１０ａ、１０ｂ）、（１１ａ、１１ｂ）、（１２ａ、１２ｂ）から冷却水を噴射されて冷却され、所定の巻取り温度で巻取機１３によりコイルに巻き取られることによって所望の機械特性を与えられて、製造される。

この熱延鋼板２の製造工程では、仕上圧延機３の最終スタンドＦ７を抜けた際の鋼ストリップ４の温度（本明細書では「仕上出口温度」という）や、ランナウトテーブル１の中間地点及び巻取機１３の直前における鋼ストリップ４の温度等は、製品である熱延鋼板２に要求される機械特性に応じてそれらの目標値が定められており、鋼ストリップ４の長手方向の全域においてこれらの地点における目標値を満足するように、ランナウトテーブル１により鋼ストリップ４を冷却する必要がある。

しかし、例えば亜共析鋼以上のＣ含有量を有する鋼ストリップ４をランナウトテーブル１で冷却すると、水冷装置（５ａ、５ｂ）〜（１２ａ、１２ｂ）による水冷が終了してコイルに巻き取るまでの間にパーライト変態が完了していない部分が残存することがあり、このような場合には、パーライト変態が完了した部分と完了していない部分とが熱延鋼板２の長手方向に存在することにより、巻き取られた熱延鋼板２の長手方向に機械特性、特に硬度のばらつきが発生し、この熱延鋼板２を素材として各種の加工を行うと、長手方向の硬度のばらつきに起因した板厚変動や加工不良等の問題が発生することがあった。

また、Ｃｒ等の合金元素を添加された亜共析鋼以上のＣ含有量を有する鋼ストリップの場合には、巻取り温度のばらつき幅が大きくなるために、巻き取られた熱延鋼板２の長手方向の機械特性、特に硬度のばらつきがより顕著に発生することがあった。

このため、熱延鋼板２の長手方向の機械特性のばらつきを抑制するためには、仕上出口温度やランナウトテーブル１の中間地点及び巻取機１３の直前における温度等といった、冷却過程のあるタイミングにおける鋼ストリップ４の温度を断片的に制御するのではなく、ランナウトテーブル１による冷却過程全体における鋼ストリップ４の温度を総合的に制御することが有効である。

図５は、ランナウトテーブル１の仕上圧延機３の出口から巻取機１３の直前までの間における鋼ストリップ４の一般的な４つの冷却パターンＡ〜Ｄを模式的に示すグラフである。

図５における冷却パターンＡは最も基本的な冷却パターンであり、ランナウトテーブル１の全域で略平均的に鋼ストリップ４を冷却するものである（以降、この冷却パターンＡを「一段冷却」という）。

冷却パターンＢは、仕上圧延機３を通過した後、ある一定時間は水冷を行わずにこの一定時間経過後に水冷を開始するか、又は、ある一定時間は緩く水冷を行いこの一定時間経過後に十分な水冷を行うものである（以降、この冷却パターンＢを「後半冷却」という）。

冷却パターンＣは、仕上圧延機３を通過した後直ちに水冷開始してランナウトテーブル１の途中で水冷を中止し、以降は水冷しないか又は緩い水冷を行うものである（以降、この冷却パターンを「前半冷却」という）。

冷却パターンＤは、仕上圧延機３を通過した後直ちに水冷（前半冷却；第１冷却）を開始し、ランナウトテーブル１の途中で水冷をいったん停止して所定時間空冷（以下「中間空冷」という）し、その後に再度緩い水冷（後半冷却；第２冷却）を行うものである。

熱延鋼板２の長手方向の機械特性のばらつきを抑制するための発明としては、高炭素鋼のような共析鋼ではなく強度及び加工性の両立が求められる自動車用高張力鋼を対象とするものとして、例えば特許文献１には、ランナウトテーブルにおける鋼ストリップの冷却を、仕上圧延機側から順に、急冷ゾーン、空冷ゾーン及び制御冷却ゾーンの３ゾーンに区分し、最初の急冷ゾーンで所定の冷却停止温度まで急速冷却し、続いて空冷ゾーンで変態が完了するまで空冷してから制御冷却ゾーンで所定の巻取温度まで冷却してコイルに巻き取る発明が、また特許文献２には、基本的には特許文献１に開示された発明と同様であるが、ランナウトテーブルの冷却ゾーンを、第１水冷及び第１空冷からなる温度履歴制御ゾーンと、第２水冷及び第２空冷からなる巻取温度制御ゾーンとに区分して冷却することにより、鋼ストリップの温度過程を決定する温度履歴ゾーンつまり中間空冷を、鋼ストリップのオーステナイトからフェライトへの変態が完了する領域とする発明が、それぞれ開示されている。これらの発明における冷却は、上述した冷却パターンＤに分類されるものである。

また、特許文献３には、高炭素鋼又は高炭素合金鋼からなる鋼ストリップの組成及び熱間圧延の条件に関連する所定の関係式に基づいて、低仕上温度及び高圧下率の熱間圧延を行うことでオーステナイト粒径を細粒化し、６００〜６５０℃の温度域まで強制冷却し、その後空冷することによりランアウトテーブルでの滞留時間を長くしてコイルに巻き取るまでの間にパーライト変態を促進して完了させることにより、熱延鋼板の長手方向の硬度のばらつきを軽減する発明が、開示されている。

特開平３−２７７７２１号公報 特開平８−１０３８０９号公報 特開平１１−１３１１３７号公報

特許文献１、２により開示された発明は、自動車用高張力鋼のように強度及び加工性の両立が求められる材料には確かに適したものではあるが、例えば高炭素鋼又は高炭素合金鋼からなる鋼ストリップにこの発明を適用しようとすると、高炭素鋼又は高炭素合金鋼はパーライト変態の完了に要する時間が長いために、ランナウトテーブルでの冷却が終了してコイルに巻き取るまでの間にパーライト変態が完了せず、熱延鋼板の長手方向への機械特性のばらつき、とりわけ硬度のばらつきを解消できない。また、自動車用高張力鋼の場合は、ベイナイト変態を積極的に活用して材料強度を得る冷却方法で製造されるが、この方法を高炭素鋼又は高炭素合金鋼に適用すると硬度が高くなり過ぎるという問題がある。

特許文献３により開示された発明は、例えば高炭素鋼のような共析鋼を対象とするものであるものの、この発明は小さな冷却速度しか得られない空冷によりパーライト変態を完了させるものであるとともに高炭素鋼又は高炭素合金鋼の場合にはパーライト変態の完了に要する時間が長いため、ランナウトテーブルでの冷却が終了してコイルに巻き取るまでの間にパーライト変態が完了せず、熱延鋼板の長手方向への機械特性のばらつきを確実に解消することはできない。この理由を添付図面を参照しながらさらに詳細に説明する。

図１は、Ｃ含有量が０．７７％（本明細書において特にことわりがない限り「％」は「質量％」を意味するものとする）の共析鋼の連続冷却変態線図（ＣＣＴ線図）の一例を示す説明図である。

上述したように冷却時のあるタイミングにおける鋼ストリップの温度を断片的に制御すると、鋼ストリップの冷却パターンは図１のパターン１のようになる場合があり、その部分は、ベイナイト変態を生じ、熱延鋼板の硬度が極めて上昇し、長手方向の機械特性がばらつく。

一方、鋼ストリップの冷却速度が小さ過ぎると、鋼ストリップの冷却パターンは図１のパターン２のようになり、熱間圧延終了後に急冷されないために、最終的に得られるパーライト組織の層状組織（以後、ラメラー間隔と記述する）が粗大化し、熱延鋼板の機械特性が劣化する。

したがって_、文献１、２にあるように_、単純に水冷、空冷、水冷と冷却ゾーンを分けて冷却しただけでは、良好な組織を得ることはできない。
これに対し、特許文献３に記載された発明により冷却した場合の鋼ストリップの冷却パターンは連続冷却変態線図では図１のパターン３のようになるため、ランナウトテーブルでの冷却が終了してコイルに巻き取るまでの間にパーライト変態を完了できるために熱延鋼板の長手方向への機械特性のばらつきを低減又は解消できるのでは、とも一見みえる。

しかしながら、特許文献３に記載された発明では、冷却の中間で行う空冷をパーライト変態が完了するまでと規定してはいるものの、通常のランナウトテーブル長及び鋼ストリップ搬送速度の条件で特許文献３に記載された発明で規定された鋼ストリップを空冷すると、空冷により得られる冷却速度は相当に小さいとともに高炭素鋼又は高炭素合金鋼からなる鋼ストリップはパーライト変態に要する時間が長いことから、パーライト変態が完全に完了せずに未変態のままで冷却工程を通過してしまう部分が不可避的に発生する。このため、この部分とパーライト変態を完全に完了した部分との間で熱延鋼板の長手方向への硬度のバラツキを生じてしまう。

さらに、特許文献３は、高炭素鋼に対しパーライト変態を完全に完了させる方法として、仕上低温圧延及び高圧下率圧延することを提案している。しかしながら、高炭素鋼は、非常に変形抵抗が大きいことから、通常の圧延を実施した場合においても圧延負荷（圧延荷重、圧延トルク）が大きくなるにもかかわらず、本方法による仕上低温圧延及び高圧下率圧延を実施した場合、さらに大きな圧延荷重、圧延トルクが発生し、最悪の場合は、圧延機やそれを駆動する電動機を破損させるといった設備トラブルが発生する可能性が高い。前記設備トラブルに至らないでも、圧延荷重が大きくなることにより鋼板の幅方向の伸び差が大きくなって鋼板の形状が著しく悪化し、圧延トラブルにつながる。したがって、この発明では、安定した圧延を行うことが非常に困難であるという問題がある。

このように、特許文献１〜３により開示された発明によっても、高炭素鋼又は高炭素合金鋼からなる熱延鋼板の長手方向への機械特性のばらつきを確実に解消することはできない。

本発明は、熱間圧延後の高炭素鋼又は高炭素合金鋼からなる鋼ストリップの温度が、（ｉ）仕上出口温度以下から仕上出口温度未満かつＡ_１変態開始温度超の温度域内に定めた第１の冷却停止温度超までの温度域にある時には水冷を行い、（ｉｉ）第１の冷却停止温度以下からＡ_１変態開始温度超までの温度域にある時には空冷を行い、（ｉｉｉ）Ａ_１変態開始温度以下の温度域にある時には水冷を行うこととすれば、高炭素鋼又は高炭素合金鋼からなる熱延鋼板の組織を長手方向の略全域で均一でかつ微細なパーライト組織とすることができ、これにより、高炭素鋼又は高炭素合金鋼からなる熱延鋼板の長手方向の機械特性のばらつきを実質的に解消できるという、新規かつ重要な知見に基づいてなされたものである。

本発明は、粗バーに仕上圧延を行って得られたＣ含有量が０．５０％以上１．５０％未満の高炭素鋼又は高炭素合金鋼からなる鋼ストリップの温度、具体的にはこの温度の実測値又は演算による推定値が、
（ａ）仕上圧延の仕上出口温度以下から、仕上出口温度未満かつＡ_１変態開始温度超の温度域内に定めた第１の冷却停止温度超までの温度域にある時には、パーライトを有する最終組織を得られる第１の冷却速度での第１の冷却、例えば水冷を、鋼ストリップの長手方向の略全域について行い、

（ｂ）第１の冷却停止温度以下からＡ_１変態開始温度超までの温度域にある時には、最終組織にベイナイトを伴わない第２の冷却速度での第２の冷却、例えば空冷を、鋼ストリップの長手方向の略全域について行い、さらに
（ｃ）Ａ_１変態開始温度以下の温度域にある時には、第２の冷却速度よりも大きな第３の冷却速度での第３の冷却、例えば水冷を、鋼ストリップの長手方向の略全域について行うことによりパーライト変態を完了させた後に、鋼ストリップを所定の巻取り温度でコイルに巻取ること
を特徴とする高炭素鋼又は高炭素合金鋼からなる熱延鋼板の製造方法である。

また、本発明は、粗バーに仕上圧延機を用いて仕上圧延を行ってＣ含有量が０．５０％以上１．５０％未満の高炭素鋼又は高炭素合金鋼からなる鋼ストリップとし、この鋼ストリップを仕上圧延機に並設されたランナウトテーブルにより搬送しながら、ランナウトテーブルに鋼ストリップの長手方向へ向けて複数配置された水冷装置それぞれから冷却水を噴射することによって冷却してから、この鋼ストリップを所定の巻取り温度でコイルに巻取ることによって熱延鋼板を製造する際に、複数配置された水冷装置それぞれの近傍に、水環境下にある鋼ストリップの温度を測定可能な温度計を複数配置して、複数の温度計により鋼ストリップの温度を長手方向の複数の位置で測定し、測定した鋼ストリップの温度が、

（ａ）仕上圧延の仕上出口温度以下から、仕上出口温度未満かつＡ_１変態開始温度超の温度域内に定めた第１の冷却停止温度超までの温度域を示す温度計の近傍に位置する水冷装置を動作させて鋼ストリップを長手方向の略全域で水冷し、
（ｂ）第１の冷却停止温度以下からＡ_１変態開始温度超までの温度域を示す温度計の近傍に位置する水冷装置を停止して鋼ストリップを長手方向の略全域で空冷し、さらに
（ｃ）Ａ_１変態開始温度以下の温度域を示す温度計の近傍に位置する水冷装置を動作させて鋼ストリップの長手方向の略全域で水冷してパーライト変態を完了させることを特徴とする高炭素鋼又は高炭素合金鋼からなる熱延鋼帯の製造方法である。

この場合、複数の温度計による鋼ストリップの温度の測定が繰り返し行われ、鋼ストリップの温度の最新の測定値により、動作又は停止させる水冷装置を決定することが望ましい。

これらの本発明に係る高炭素鋼又は高炭素合金鋼からなる熱延鋼帯の製造方法では、高炭素鋼が、さらに、Ｓｉ：０．５０％以下、Ｍｎ：０．１％以上１．５％以下、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼組成を有すること、又は、高炭素合金鋼が、さらに、Ｓｉ：０．５０％以下、Ｍｎ：０．１％以上１．５％以下を含有するとともに、Ｃｒ：０．０１％以上１．５０％以下、Ｎｉ：０．０１％以上２．５０％以下、Ｗ：０．０１％以上５．０％以下、Ｖ：０．０１％以上１．５％以下、Ｔｉ：０．０１％以上０．１０％以下、Ｎｂ：０．０１％以上０．１０％以下、Ｂ：０．０００５％以上０．０１００％以下のうちの１種以上を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼組成を有することが、望ましい。

これらの本発明に係る熱延鋼板の製造方法では、「空冷」とは、仕上圧延された鋼ストリップの対象部分を強制冷却あるいは水冷を伴わない冷却を行う処理を意味しており、これにより得られる冷却速度は２０℃／秒以下程度である。

本発明により、長手方向の略全域にわたって所定の冷却過程を確実に実現できることから、例えば高炭素鋼又は高炭素合金鋼のようなパーライト変態に要する時間が長いためにパーライト変態が完了しないままコイルに巻き取られることに起因して発生する長手方向の例えば硬度等の機械特性のばらつきを、顕著に低減することができる。これにより、優れた機械特性を長手方向の略全域について実質的に均一に有する、高炭素鋼又は高炭素合金鋼からなる熱延鋼板を製造することができる。

本発明に係る高炭素鋼又は高炭素合金鋼からなる熱延鋼板の製造方法を実施するための最良の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図２は、本実施の形態で用いる仕上圧延された鋼ストリップ２５を冷却して熱延鋼板２１を製造するためのランナウトテーブル２０を模式的に示す説明図である。

本実施の形態では、鋼ストリップ２５は、図示しない粗バーに７基のスタンドからなる仕上圧延機２２を用いて仕上圧延を行って得られるものであり、Ｃ含有量が０．５０％以上１．５０％未満の高炭素鋼又は高炭素合金鋼からなるものである。なお、図２では、仕上圧延機２２は最終スタンドＦ７のみを示す。

鋼ストリップ２５が高炭素鋼からなるものである場合には、Ｃ：０．５０％以上１．５０％未満に加えてさらに、Ｓｉ：０．５０％以下、Ｍｎ：０．１％以上１．５％以下、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼組成を有することが例示される。一方、鋼ストリップ２５が高炭素合金鋼からなるものである場合には、さらに、Ｃｒ：０．０１％以上１．５０％以下、Ｎｉ：０．０１％以上２．５０％以下、Ｗ：０．０１％以上５．０％以下、Ｖ：０．０１％以上１．５％以下、Ｔｉ：０．０１％以上０．１０％以下、Ｎｂ：０．０１％以上０．１０％以下、Ｂ：０．０００５％以上０．０１００％以下のうちの１種以上を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼組成を有することが、例示される。以下、鋼ストリップ２５の組成を上述したように限定することが望ましい理由を説明する。

Ｃ：０．５０％以上１．５０％未満
Ｃは、本実施の形態では重要な元素である。Ｃ含有量が０．５０％未満であると、本発明を適用しなくとも熱延鋼板には、長手方向の機械特性のばらつきは生じない。このため、本実施の形態におけるＣ含有量の下限は０．５０％とする。また、Ｃ含有量が１．５０％以上であると得られる熱延鋼板が硬くかつ脆くなるために、熱間圧延を行うことができなくなることがある。そこで、本実施の形態では、Ｃ含有量は０．５０％以上１．５０％未満とする。

Ｓｉ：０．５０％以下
Ｓｉは、製品の焼入れ性を向上できるため、焼入れ性を向上させるために添加してもよい。しかし、Ｓｉ含有量が０．５０％を超えるとこの効果は飽和する。また、焼入れ性が高過ぎると、本実施の形態で熱間圧延後の冷却時にベイナイト変態あるいはマルテンサイト変態が起こり、強度が高過ぎるままコイルに巻き取ることや、その後の工程での通板に支障をきたすことがある。そこで、本実施の形態ではＳｉ含有量は０．５０％以下とする。

Ｍｎ：０．１％以上１．５％以下
Ｍｎを添加することにより、鋼中のＳをＭｎＳとして固定することにより熱間圧延中の加工性を向上できる。また、Ｍｎの存在により製品の焼入れ性が向上する。これらの効果を奏するために、Ｍｎ含有量の下限は０．１％とする。しかし、Ｍｎ含有量が１．５％を超えるとその効果が飽和するとともに、熱間圧延後の冷却中にベイナイト変態あるいはマルテンサイト変態が起こり、強度が高過ぎるままコイルに巻き取られたり、その後の工程での通板に支障をきたすことがある。そこで、Ｍｎ含有量は０．１％以上１．５％以下とする。

Ｃｒ：０．０１％以上１．５０％以下
Ｃｒは、０．０１％以上含有することにより、製品の焼入れ性を向上させ、焼き戻し軟化抵抗が得られるため、熱処理に対して非常に有利である。一方、Ｃｒ含有量が１．５０％を超えると、効果が飽和するとともに熱間圧延時の硬さが高くなり過ぎ、熱間圧延を行うことができなくなったり、寸法精度を確保することが難しくなる等の問題を生じることがある。そこで、Ｃｒ含有量は０．０１％以上１．５０％以下とする。

Ｎｉ：０．０１％以上２．５０％以下
Ｎｉ含有量が０．０１％以上であると、製品の焼入れ性が向上する。しかし、Ｎｉ含有量が２．５０％を超えてもかかる効果は飽和し、コストが嵩む。そこで、Ｎｉ含有量は０．０１％以上２．５０％以下とする。

Ｗ：０．０１％以上５．０％以下
Ｗも、Ｎｉと同様に、０．０１％以上含有することにより製品の焼入れ性が向上する。一方、Ｗ含有量が５．０％を超えても、その効果は飽和するとともに熱間圧延中の強度が高くなり過ぎ圧延が困難になることがある。そこで、Ｗ含有量は０．０１％以上５．０％以下とする。

Ｖ：０．０１％以上１．５％以下
Ｖ含有量が０．０１％以上であると、製品の焼き戻し軟化抵抗が大きくなる。一方、Ｖ含有量が５．０％を超えてもかかる効果は飽和し、コストが嵩む。そこで、Ｖ含有量は０．０１％以上５．０％以下とする。

Ｔｉ：０．０１％以上０．１０％以下
ＣｒやＮｂ等のＮと親和性の高い元素を有効に働かせるために、ＮをＴｉＮとして固定させるためにＴｉを添加する。かかる効果を奏するためにＴｉ含有量は０．０１％以上とする。しかし、Ｔｉ含有量が０．１０％を超えてもかかる効果は飽和する。そこで、Ｔｉ含有量は０．０１％以上０．１０％以下とする。

Ｎｂ：０．０１％以上０．１０％以下
Ｎｂは、０．０１％以上含有することにより結晶粒を微細化することができ、これにより靭性を向上できる。しかし、Ｎｂ含有量が０．１０％を超えても効果は飽和する。そこで、Ｎｂ含有量は０．０１％以上０．１０％以下とする。

Ｂ：０．０００５％以上０．０１００％以下
Ｂは、０．０００５％以上含有することにより製品の焼入れ性を向上できる。しかし、Ｂ含有量が０．０１００％を超えてもかかる効果は飽和する。そこで、Ｂ含有量は０．０００５％以上０．０１００％以下と限定する。

上記以外はＦｅ及び不可避的不純物である。
図２において、符号２３は巻取機を示し、符号２４は仕上圧延機２２の出口における鋼ストリップ２５の表面の温度を測定する仕上出口温度計を示し、符号２６は巻取機２３による巻取りの直前の鋼ストリップ２５の表面の温度を測定する巻取温度計を示し、符号２７は温度制御装置を示し、符号２８は温度測定処理装置を示す。

また、符号（２９ａ、２９ｂ）、（３０ａ、３０ｂ）、（３１ａ、３１ｂ）、（３２ａ、３２ｂ）、（３３ａ、３３ｂ）、（３４ａ、３４ｂ）、（３５ａ、３５ｂ）、（３６ａ、３６ｂ）は、ランナウトテーブル２０に配置された上下一対の水冷装置を示す。図２では、合計８基の水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）のみ記載し、これら以外の水冷装置は図面が煩雑化することを考慮して省略してある。さらに、符号２９ｃ〜３６ｃは、ランナウトテーブル２０に設置され水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）を起動又は停止するために各水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）毎にそれぞれ一基ずつ設けられた制御弁を示す。

このように、水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）は、仕上圧延機２２と巻取機２１との間に設けられたランナウトテーブル２０の上面及び下面に多数設けられており、ラミナー冷却やスプレー冷却などによる水冷却によって鋼ストリップ２５を所定の温度過程を通過するように冷却し、所定の機械特性を有する熱延鋼板２１を製造する。

なお、水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）は、本例のように水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）それぞれ毎に制御弁２９ｃ〜３６ｃが一基ずつ設けられて起動及び停止が細分化されて制御されるように構成してもよいし、本例とは異なり複数個の冷却装置からなる１ユニットにつき1個の制御弁を設けてこのユニット単位で起動及び停止が一括して制御されるように構成してもよい。本例のように、水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）それぞれ毎に制御弁２９ｃ〜３６ｃを設けたほうが制御の分解能を高められることはいうまでもないが、制御弁２９ｃ〜３６ｃの設置数が増加することから、制御弁２９ｃ〜３６ｃのメンテナンス性を勘案すると、制御弁２９ｃ〜３６ｃの設置数を低減できる後者の手段で制御するほうが望ましい。一般的に、１ユニットにまとめる冷却装置の数は、メンテナンスに要するコストと目標とする機械特性の精度とを勘案して適宜決定すればよい。

従来から行われていた巻取温度を制御する際におけるランナウトテーブル２０による水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）の使用個数は、温度制御装置２７により決定される。この設定手順の概略を以下に説明する。

まず、鋼ストリップ２５がランナウトテーブル２０にはなく粗バーが仕上圧延機２２の入側にある場合には、水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）の起動及び停止パターンを初期設定する必要がある。この初期設定は、粗バーが仕上圧延機２２により仕上圧延される前に行われる。これは、粗圧延機で粗圧延された鋼ストリップの代表点（通常は先端部）の温度測定値あるいは計算値、あるいは全長の温度平均値を初期値として、仕上圧延機２２の圧延速度に基づいて仕上圧延機２２内の水冷却、熱放射、ロール接触熱伝達等の温度降下量をそれぞれ計算して鋼ストリップ２５の仕上出口温度を計算した後、計算された鋼ストリップ２５の仕上出口温度を初期値として上流から下流への冷装装置の設置順にしたがって水冷装置数を増やして演算を繰り返し行うことにより、目標の巻取温度を得られる水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）の使用個数を決定する。

さらに、鋼ストリップ２５が仕上圧延機２２を出てランナウトテーブル２０内に進入してきた時以降は、仕上圧延機２２の出口温度計２４により鋼ストリップ２５の先端部から一定長さピッチあるいは一定時間ピッチで仕上出口温度を実測し、その各測定点（サンプリング点）のランナウトテーブル２０内での温度降下量を計算し、それぞれのサンプリング点が巻取温度計２６の直下に到達したときの鋼ストリップ２５の温度が目標の巻取温度となるような水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）の起動及び停止パターンを計算により決定する。

そして、この計算を長手方向の全てのサンプリング点について行い、ランナウトテーブル２０内のサンプリング点の全ての起動及び停止パターンの最大公約数を選択することによって、最終的なランナウトテーブル２０の水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）の起動及び停止パターンを決定する。当然のことながら、この計算により決定される水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）の使用個数は、所望の巻取温度を満足できるためのものであり、ランナウトテーブル２０での冷却過程全体は何ら考慮されていない。

これに対し、本実施の形態は、後述するように、従来のように仕上出口温度と巻取温度という冷却過程の始点及び終点だけを制御するのではなく、それらの途中における第１の冷却の停止温度（すなわち第２の冷却の開始温度）や第２の冷却の終了温度（すなわち第３の冷却の開始温度）をもあわせて制御することにより冷却過程全体を制御するものである。

また、仕上圧延終了後には、上述した水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）を用いて可能な限り速やかに鋼ストリップ２５の冷却を開始することが望ましいため、本実施の形態では、仕上圧延機２２の出口に直近する位置の水冷装置（２９ａ、２９ｂ）から順次連続的に冷却を開始する。なお、本実施の形態とは異なり、予め定めた使用順に従って水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）の起動及び停止パターンを決定してもよい。

本実施の形態では、温度制御装置２７により、所定の第１の冷却の停止温度、それに続いて行われる第２の冷却の時間を規定するＡ_１変態開始温度の設定値が決定し、これらに基づいてランナウトテーブル２０の全長にわたって鋼ストリップ２５の目標温度軌道である冷却過程全体を決定する。この冷却の際、各水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）は連続して使用するが、各水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）とも全能力を使用したのでは鋼ストリップ２５の温度を制御できなくなるため、例えば、水冷装置（２９ａ、２９ｂ）では水冷装置２９ａを用い、水冷装置（３０ａ、３０ｂ）では水冷装置３０ｂを用いるというように、上下一対の水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）のうちの一方の水冷装置を交互に千鳥状に用いるようにすれば、全体で連続して冷却できるとともに、例えば冷却速度や冷却停止温度を制御する場合に冷却能力が不足するような場合にも、起動していない側の冷却装置を起動して、冷却能力の不足を補うことができる。

なお、この形態に限定されるものではなく、例えば、水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）の冷却水量を増減することにより冷却能力を調整するようにしてもよい。

また、本実施の形態のように水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）の起動及び停止の単位をできるだけ細分化しておけば、冷却温度の降下の調整単位も細分化されるため、上述したように使用する水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）の選択にあまり注意を払わなくとも、水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）の設置順に冷却を行っていけばよいこととなり、使用する水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）を簡便に設定できる。さらに、冷却時の制御では、冷却温度はある許容範囲内となるように制御すればよい。

このようにして、温度制御装置２７により使用する水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）が特定される。
図２において、符号３７ａ〜３７ｃ_、３８ａ〜３８ｃは、水環境下にある鋼ストリップ２５の表面の温度を測定することができる水環境温度計を示す。図２では６基の水環境温度計３７ａ〜３７ｃ、３８ａ〜３８ｃを示し、これら以外の水環境温度計は図面が煩雑化することを考慮して省略してある。なお、この種の水環境温度計の構造や原理等は、例えば特開２００３−１８５５０１号公報により開示されており、既に公知であるためここでの説明は省略する。また、以降の説明では、はじめにこの温度計３７ａ〜３７ｃ_、３８ａ〜３８ｃによる鋼ストリップ２５の温度測定値は用いずに鋼ストリップ２５の推定演算値を用いて制御を行う場合を説明し、温度計３７ａ〜３７ｃ_、３８ａ〜３８ｃによる鋼ストリップ２５の温度測定値は用いて制御を行う場合は後述することとする。

本実施の形態では、鋼ストリップ２５を仕上圧延機２２に並設されたランナウトテーブル２０により搬送しながら、ランナウトテーブル２０に鋼ストリップ２５の長手方向へ向けて多数配置された水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）それぞれから冷却水を噴射することによって冷却する。また、複数配置された水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）それぞれの近傍に、水環境下にある鋼ストリップ２５の温度を測定可能な温度計３７ａ〜３７ｃ_、３８ａ〜３８ｃを複数配置しておく。そして、複数の温度計３７ａ〜３７ｃ_、３８ａ〜３８ｃにより鋼ストリップ２５の表面の温度を長手方向の複数の位置で測定する。鋼ストリップ２５の表面の温度の測定値は、温度測定処理装置２８を介して温度制御装置２７へ送られる。

温度制御装置２７は、粗圧延機の出口温度計（図示しない）の検出値を初期値として、仕上圧延機２２における板厚圧下スケジュールや圧延速度設定値などに基づいて、仕上出口温度を予測計算する。

なお、仕上出口温度は、オーステナイト域で熱間圧延を行った後にＡ_１変態開始点の前後における冷却過程を確実に制御するという観点から、Ａｅ_３変態点以上とすることが望ましい。仕上出口温度をＡｅ_３変態点以上とすることにより、仕上圧延中に生じるオーステナイト−フェライト変態を抑制できるために長手方向の材質を均一化し易いからである。仕上出口温度は、好ましくはＡｅ_３変態点の直上の温度である。

本実施の形態の温度制御装置２２は、鋼ストリップ２５の温度の推定演算値が、仕上圧延の仕上出口温度以下から、仕上出口温度未満かつＡ_１変態開始温度超の温度域内に事前に定めた第１の冷却停止温度超までの温度域にある温度計（例えば３８ａ）の近傍に位置する水冷装置（例えば（２９ａ、２９ｂ）〜（３０ａ、３０ｃ））を動作させることにより、鋼ストリップ２５に対してその長手方向の略全域で第１の冷却（水冷）を行う。

また、本実施の形態の温度制御装置２７は、鋼ストリップ２５の温度の推定演算値が、仕上出口温度以下から第１の冷却停止温度までの温度域にあるときは_、温度計３８ａ〜３８ｃの近傍にある水冷装置により第１の冷却停止温度を目標値に制御する。第１の冷却停止温度以下からＡ_１変態開始温度超までの温度域にある温度計（例えば３７ａ）の近傍に位置する水冷装置（例えば（３２ａ、３２ｂ）〜（３３ａ、３３ｂ））までを停止して、鋼ストリップ２５に対してその長手方向の略全域で第２の冷却（空冷）を行う。

さらに、温度制御装置２７は、鋼ストリップ２５の温度の推定演算値が、Ａ_１変態開始温度以下の温度域にある温度計（例えば３７ｃ）の近傍に位置する水冷装置（例えば（３４ａ、３４ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ））を動作させて、鋼ストリップ２５に対してその長手方向の略全域で第３の冷却（水冷）を行って、パーライト変態を完了させる。

なお、上述したように、この説明では、鋼ストリップ２５の温度には、推定演算値を用いた。しかし、このような推定演算には不可避的に誤差が含まれる。そこで、鋼ストリップ２５の温度には、推定演算値ではなく、温度計３７ａ〜３７ｃ_、３８ａ〜３８ｃによる鋼ストリップ２５の温度の測定を用いるようにしてもよい。

つまり、さらに高精度で第１の冷却停止温度及びＡ_１変態開始温度を把握するには、上述したように、水環境下にある鋼ストリップ２５の表面の温度を測定できる水環境温度計３７ａ〜３７ｃ、３８ａ〜３８ｃを用い、温度計３８ａ〜３８ｃの検出値が第１の冷却停止温度を示した温度計より下流側の水冷装置を停止する。また、第１の冷却停止温度を示した温度計より下流側でこれらの水環境温度計３７ａ〜３７ｃ、３８ａ〜３８ｃの検出値がＡ_１変態開始温度を示した温度計より上流側の水冷装置を停止し、一方でそれより下流側の水冷装置を使用して冷却を行う。これによれば、温度計算を行う必要がなくなるため、より高精度に第１の冷却停止温度、Ａ_１変態開始温度及び第２の冷却の開始位置及び第３の冷却の開始位置を特定できる。ただし、この方法を行うには、高価な水環境温度計３７ａ〜３７ｃ、３８ａ〜３８ｃを複数設置する必要があることからコストが嵩む。このため、熱延鋼板２１に要求される特性の精度に応じて、上記２種の手段を適宜使い分けることが望ましい。

温度計３７ａ〜３７ｃ、３８ａ〜３８ｃによる鋼ストリップ２５の温度の測定は、適当な時間間隔で繰り返し行って最新の測定値を温度制御装置２７に入力することにより、温度制御装置２７がこの最新の測定値に基づいて、上述した水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）の起動及び停止を制御することが、制御精度の向上を図るためには望ましい。

このように、本実施の形態では、Ｃ含有量が０．５０％以上１．５０％未満の高炭素鋼又は高炭素合金鋼からなる鋼ストリップ２５の温度を、演算により推定するか、あるいは温度計３７ａ〜３７ｃ、３８ａ〜３８ｃにより実測することによって、求める。

そして、求めた推定演算値又は実測値が、仕上圧延の仕上出口温度以下から、仕上出口温度未満かつＡ_１変態開始温度超の温度域内に定めた第１の冷却停止温度超までの温度域にある時には、パーライトを有する最終組織を得られる第１の冷却速度での第１の冷却、具体的には水冷を、鋼ストリップ２５の長手方向の略全域について行う。ここで、第１の冷却停止温度は、例えば、第１の冷却停止温度＝Ａ_１変態開始温度＋板厚×α（ただし、α＝５．４［Ｍｎ］＋１４．５［Ｓｉ］＋８．５［Ｃｒ］＋８．５［Ｎｉ］）として求めることが例示される。

第１の冷却を第１の冷却停止温度未満の温度域まで行ってしまうと、鋼ストリップ２５が硬質化し、材質のばらつきが増大し易い。また、第１の冷却は７００℃以下の温度域まで行うことが望ましい。第１の冷却を７００℃超の温度域で停止してしまうとパーライト変態が遅れ、ホットランテーブル２０上でパーライト変態が完了しなくなることに起因して熱延鋼板の材質、ひいては機械特性の長手方向のばらつきが増大する。

また、第１の冷却の冷却速度は２０℃／秒以上６０℃／秒以下とすることが望ましい。第１の冷却の冷却速度が２０℃／秒未満であるとパーライト変態の進行が遅れ、ホットランテーブル２０上でパーライト変態が完了しなくなることに起因して、熱延鋼板２１の組織及び機械特性の長手方向へのばらつきが増大し易くなる。また、第１の冷却速度が６０℃／秒超であると温度制御性が悪化するために部分的にベイナイトが析出し易くなる。これに対し、第１の冷却の冷却速度を２０℃／秒以上６０℃／秒以下とすることによりＡ_１変態を促進させながらベイナイトの生成を防止できるのであり、換言すると、この冷却速度は、共析鋼において共析点から連続冷却を行った際にパーライト変態を開始させる冷却速度である。

次に、求めた推定演算値又は実測値が、第１の冷却停止温度以下からＡ_１変態開始温度超までの温度域にある時には、最終組織にベイナイトを伴わない第２の冷却速度での第２の冷却、例えば空冷を、鋼ストリップ２５の長手方向の略全域について行う。

ここで、Ａ_１変態開始温度は、鋼ストリップ２５の成分、圧延条件さらには冷却条件等から経験的に適宜設定すればよい。例えば、経験的に求められる次式により規定される関数ｆを用いて、Ａ_１変態開始温度（℃）＝ｆ（［Ｃ］、［Ｍｎ］、［Ｓｉ］、［Ｃｒ］、Ｔｆ、ＣＲ、ＶＲ）として、算出することができる。ここで、Ａ_１変態開始温度は、添加元素の量、冷却開始温度、冷却速度さらには板厚によって変動するため、本実施の形態では、上記式を実際に冷却を行った際の多数のデータに基づいて求めた。

また、本実施の形態では、鋼ストリップ２５の温度の推定演算値又は実測値が、Ａ_１変態開始温度までの温度域を第２の冷却、例えば、加熱された鋼ストリップ２５の対象部分を静かな大気中に放置して冷却する空冷を、鋼ストリップ２５の長手方向の略全域で行うことにより、Ａ_１変態が現に開始されたことに伴う温度上昇（Ａ_１変態の開始による変態発熱）を確認できるために、第３の冷却の開始時期を正確に決定することがでる。

さらに、本実施の形態では、鋼ストリップ２５の温度の推定演算値又は実測値が、Ａ_１変態開始温度以下の温度域にある時には、第２の冷却速度よりも大きな第３の冷却速度での第３の冷却、例えば水冷を、鋼ストリップ２５の長手方向の略全域について行うことによりパーライト変態を完了させる。

第３の冷却の冷却速度は、２０℃／秒以上６０℃／秒以下であることが望ましい。この範囲の冷却速度で第３の冷却を行うことによって微細パーライト組織を確実に得られるからである。第３の冷却の冷却速度が２０℃／秒未満であるとパーライト変態を完全に完了させることができない場合がある。一方、６０℃／秒超であると巻取温度の制御性が悪化するためである。

本実施の形態では、このようにしてランナウトテーブル２０上でパーライト変態を完了させる。そして、パーライト変態を完了した鋼ストリップ２５を所定の巻取温度でコイルに巻取って熱延鋼板とする。巻取温度は、微細パーライトを得ながらベイナイトの生成の防止を図って次工程での作業性を確保するために４００℃以上６００℃以下とすることが望ましい。

このように、本実施の形態では、仕上圧延終了後に極力早く第１の冷却（水冷）を行うことにより最終のパーライト組織を微細化する。そして、この第１の冷却を所定のパーライトノーズの温度である第１の冷却停止温度でいったん停止し、パーライト変態が開始するタイミングまで第２の冷却（空冷）を行うことにより、過剰な冷却によってベイナイト組織を生じて硬度が高くなり過ぎることを確実に防止する。そして、パーライト変態が開始したのと同時に第３の冷却（水冷）を開始することによりパーライト変態を完了させてから、コイルに巻き取るのである。

本実施の形態によれば、仕上圧延後の冷却速度を２０℃／秒以上６０℃／秒以下として第１の冷却を第１の冷却停止温度まで行うため、オーステナイト域での熱間仕上圧延後からＡ_１変態開始温度付近の冷却過程を確実に所望のとおりに制御でき、ベイナイトの発生を防止しながらＡ_１変態を促進させることができる。また、本実施の形態によれば、第２の冷却により適切な空冷時間を確保することができるため、Ａ_１変態の開始による温度上昇を正確に確認して引き続いて行う第３の冷却の開始タイミングを正確に決定することができる。

さらに、本実施の形態によれば、このようにして決定した第３の冷却の開始タイミングに基づいて、引き続いて２０℃／秒以上６０℃／秒以下の冷却速度で第３の冷却を行うため、最終的に均一な微細パーライト組織を得ることができる。

したがって、本実施の形態の冷却パターンは、図５における冷却パターンＤと類似するものの、少なくとも、第２の冷却を停止する条件と第３の冷却を開始する条件との二点において、この冷却パターンＤとは異なる。

このため、本実施の形態により製造された熱延鋼板２１は、鋼ストリップ２５の長手方向の全長にわたって所定の冷却過程が確実に実現されて製造されるため、パーライト変態に要する時間が長い高炭素鋼又は高炭素合金鋼からなるものではあっても、パーライト変態が完了しないままコイルに巻き取られてしまうために発生する長手方向の例えば硬度等の機械特性のばらつが顕著に軽減されており、優れた機械特性を長手方向の略全域について実質的に均一に有する。このため、本実施の形態により製造された熱延鋼板は、長手方向の機械特性のばらつきが実質的に解消されており、冷間圧延等の二次加工に供されてもこの二次加工を確実かつ容易に行うことができる。

次に、温度制御装置２７によるこのような温度制御計算の計算フローを、図３を参照しながら詳細に説明する。
温度制御装置２７は、冷却の各過程における粗バーや鋼ストリップ２５の温度の降下量は、対象となる粗バーや鋼ストリップ２５の板厚、粗バーの仕上圧延速度、鋼ストリップ２５の仕上出口温度の目標値、第１の冷却の停止温度、第２の冷却の時間を規定するＡ_１変態開始温度の設定値、巻取温度の目標値、水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）の冷却能力とに基づいて、例えば下記（１）式により規定される鋼板温度降下計算式を用いて、決定する。

Ｔｏｕｔ＝Ｔｉｎｅｘｐ｛−（α／ｃρｈ）・（Ｌ／Ｖ）｝ ・・・・・・・（１）

この（１）式において、Ｔｏｕｔは水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）の出口温度を示し、Ｔｉｎは水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）の入口温度を示し、αは水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）の熱伝達係数を示し、ｃは鋼ストリップ２５の比熱を示し、ρは鋼ストリップ２５の密度を示し、ｈは鋼ストリップ２５の板厚を示し、Ｌは水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）の長さを示し、Ｖは粗バーの圧延速度を示す。

具体的には、温度制御装置２７は、図３に示す計算フローにしたがって、水冷装置（２９ａ、２９ｂ）から順次使用パターンを決めていく。
図３におけるステップ（以下、「Ｓ」と略記する）１では、粗圧延を行われた粗バーの材料情報である粗バーの板厚ｈ、比熱ｃ、密度ρと、圧延情報である圧延速度Ｖ、水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）の長さＬが、温度制御装置２７に入力される。そして、Ｓ２へ移行する。なお、本実施の形態では、理解を容易とするために、全ての水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）の長さは同一であることとした。

Ｓ２では、温度制御装置２７に、冷却条件として、第１の冷却の停止温度の目標値ＴＳａｉｍ、Ａ_１変態開始温度の設定値ＴＡ１ａｉｍ、巻取温度の目標値ＴＣａｉｍが入力される。また、冷却停止温度許容値ΔＴＳ、Ａ_１変態開始温度の許容値ΔＴＡ１、巻取温度の許容値ΔＴＣも入力される。そして、Ｓ３へ移行する。

ここで、これらの許容値ΔＴＳ、ΔＴＡ１、ΔＴＣは小さいほど計算精度が高まるものの計算時間が長くなり、逆に、許容値ΔＴＳ、ΔＴＡ１、ΔＴＣが大きいほど計算精度は低下するものの計算時間は短くなる。したがって、許容値ΔＴＳ、ΔＴＡ１、ΔＴＣは、要求される精度と計算に必要な計算機の能力とを勘案して適宜設定すればよい。

Ｓ３では、仕上出口温度ＴＦを、別の仕上圧延機２２の設定計算等により例えば下記（２）式に示すように仕上圧延機２２の水冷、空冷（この中に熱放射も含む）、ロールとの接触熱伝達の温度降下に基づいて、計算する。

Ｔ＝Ｔ０−ΔＴ
ΔＴ＝ΔＴｗ＋ΔＴａ＋ΔＴｒ−ΔＴｑ
ΔＴｗ＝ｈｗ(Ｔ−Ｔｗ)・ｔｗ／(ｃ・ρ・Ｈ)
ΔＴａ＝ｈａ(Ｔ−Ｔａ)・ｔａ／(ｃ・ρ・Ｈ)
ΔＴｒ＝ｈｒ(Ｔ−Ｔｒ)・ｔｒ／(ｃ・ρ・Ｈ)
ΔＴｑ＝Ｇ・η／(ｃ・ρ・Ｈ)
・・・・・・（２）

（２）式において、Ｔは粗バーの温度を示し、Ｔ０は粗バーの初期温度を示し、ΔＴは粗バーの温度降下量を示し、ΔＴｗは仕上圧延機２２内に設置された水冷装置による温度降下量を示し、ΔＴａは仕上圧延の際の空冷による温度降下量を示し、ΔＴｒはワークロールとの接触による温度降下量を示し、ΔＴｑは仕上圧延時の加工発熱による温度上昇量を示し、ｈｗ、ｈａ、ｈｒはそれぞれ水冷、空冷、圧延ロールに対する熱伝達係数を示し、Ｔｗ、Ｔａ、Ｔｒはそれぞれ水温、気温、圧延ロール温度を示し、ｔｗ、ｔａ、ｔｒはそれぞれ水冷、空冷、圧延に要した時間であって圧延機や搬送テーブルの速度パターンから求められる。また、ｃは粗バーの比熱を示し、ρは粗バーの密度を示し、Ｈは粗バーの厚さを示す。さらに、Ｇは圧延トルクを示し、ηは圧延トルクが加工発熱に変化する割合を示す。

そして、このようにして算出した仕上出口温度ＴＦを以降の計算の初期温度に設定し、Ｓ４へ移行する。
Ｓ４〜Ｓ１０では、最初の水冷装置（２９ａ、２９ｂ）から順次下流に位置する水冷装置（３０ａ、３０ｂ）、（３１ａ、３１ｂ）、・・・・・の順となるように、使用する水冷装置を決定する。なお、この手順に限定されるものではなく、予め定めた使用順序にしたがって水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）の使用順序を決定してもよい。

つまり、Ｓ４及びＳ５では、各水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）による温度降下を計算し、第１番目の水冷装置（２９ａ、２９ｂ）の出口温度を、上述した（１）式により計算する。このときの水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）の水冷熱伝達係数は下記（３）式を用いて求める。そして、Ｓ６へ移行する。

α_Ｗ＝Ａ（Ｗ^Ｂ／Ｔ^Ｃ）（１−Ｄ×Ｔ_Ｗ）Ｖ^Ｅ ・・・・・・・（３）

この（３）式において、Ｗは水量密度を示し、Ｔは鋼ストリップ２４の温度を示し、Ｔ_Ｗは冷却水温度を示し、Ｖは圧延速度を示す。また、α_Ｗは水冷熱伝達係数であって水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）の種類によって変化し、Ａ〜Ｅはその際のパラメータである。

Ｓ６〜Ｓ１０では、水冷装置（２９ａ、２９ｂ）の出口における鋼ストリップ２４の温度が第１の冷却の停止温度の許容範囲内に入っているか否か、すなわち｜Ｔｏｕｔ−ＴＳａｉｍ｜≦ΔＴＳであるか否かをチェックする。そして、入っていなければればＳ７及びＳ８へ移行し、水冷装置（３０ａ、３０ｂ）以降の各水冷装置についても同様の演算を繰り返し行う。

そして、第Ｎｃ１番目の水冷装置の出口における鋼ストリップ２５の温度が第１の冷却の停止温度の許容範囲内に入った場合には、Ｓ１０へ移行する。これにより、第１番目〜第Ｎｃ１番目目の水冷装置が、第1の冷却に使用される水冷装置として決定される。そして、Ｓ１１へ移行する。

つまり、Ｓ１〜Ｓ１０では、温度制御装置２７により、鋼ストリップ２５が仕上圧延機２５を抜けてランナウトテーブル２０内に入ってきた時点以降において、仕上圧延機２２の出口温度計２４を用いて鋼ストリップ２５の先端部から一定長さピッチあるいは一定時間ピッチで仕上出口温度を測定した各測定点（サンプリング点）のランナウトテーブル２０内での温度降下量を計算し、それぞれのサンプリング点が巻取温度計２６の直下に到達したときに目標の巻取温度になるような水冷装置（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ）の起動及び停止パターンを計算し、この計算を鋼ストリップ２５の長手方向の全サンプリング点に対して行うことによりランナウトテーブル２０内の全サンプリングの起動及び停止パターンの最大公約数をとることによって最終的なランナウトテーブル２０の起動及び停止パターンを設定し、この起動及び停止パターンに基づいて制御弁２９ｃ〜３６ｃに制御信号を出力して、水冷を行うのである。なお、この長手方向の計算は、仕上出口温度のサンプリングタイミング毎に鋼ストリップ２５の先端部から尾端部までの全域について逐次行われる。

Ｓ１１では、続いて行われる第２の冷却を行う水冷装置のうちの最上流の水冷装置を、Ｓ１０で決定された第Ｎｃ１番目の一つ下流の第（Ｎｃ１＋１）番目の水冷装置として決定する。そして、Ｓ１２へ移行する。

Ｓ１２〜Ｓ１７では、Ｓ１１で設定した最上流の第（Ｎｃ１＋１）番目の水冷装置から何番目までの水冷装置により第２の冷却を行うかを決定する。
具体的には、Ｓ１２では、第（Ｎｃ１＋１）番目の水冷装置以降の各水冷装置による温度冷却開始温度を、Ｔｏｕｔ＝Ｔｉｎｅｘｐ（−（αａｉｒ／ｃρｈ）ｔａｉｒ）により、計算する。この式においてαａｉｒは空冷熱伝達係数である。そして、Ｓ１３へ移行する。

Ｓ１３では、第（Ｎｃ１＋１）番目の水冷装置の出口における鋼ストリップ２５の温度が、Ａ_１変態開始温度に到達するか否かを、｜Ｔｏｕｔ−ＴＡ１ａｉｍ｜≦ΔＴＡ１が満たされているか否かにより、チェックする。

そして、｜Ｔｏｕｔ−ＴＡ１ａｉｍ｜≦ΔＴＡ１が満たされていない場合には、Ｓ１４及びＳ１５へ移行し、第（Ｎｃ１＋２）番目以降の水冷装置の出口における鋼ストリップ２５の温度について同様の計算を繰り返し行う。

そして、第（Ｎｃ１＋Ｎｓｔｏｐ）番目の水冷装置の出口における鋼ストリップ２５の温度について、｜Ｔｏｕｔ−ＴＡ１ａｉｍ｜≦ΔＴＡ１が満たされてＡ_１変態開始温度の許容範囲内に入った場合は、Ｓ１７へ以降する。これにより、第２の冷却に用いられる水冷装置の数はＮｓｔｏｐとなる。

Ｓ１８では、続いて行われる第３の冷却を行う水冷装置のうち最上流の水冷装置を、第（Ｎｃ１＋Ｎｓｔｏｐ＋１）番目の水冷装置として設定する。そして、Ｓ１９へ移行する。

Ｓ１９〜Ｓ２３では、第３の冷却を行う水冷装置を、第（Ｎｃ１＋Ｎｓｔｏｐ＋１）番目の水冷装置から連続して何番目の水冷装置までとするかを決定する。
すなわち、Ｓ１９では、上述した（１）式及び（３）式を用いて各水冷装置による温度降下を計算する。そして、Ｓ２０へ移行する。

Ｓ２０では、第（Ｎｃ１＋Ｎｓｔｏｐ＋１）番目の水冷装置の出口において、所定の巻取温度に到達するか否かを、｜Ｔｏｕｔ−ＴＣａｉｍ｜≦ΔＴＣによりチェックする。第（Ｎｃ１＋Ｎｓｔｏｐ＋１）番目の水冷装置の出口における鋼ストリップ２５の温度が所定の巻取温度の許容範囲内に入っていなければＳ２１、Ｓ２２へ移行し、第（Ｎｃ１＋Ｎｓｔｏｐ＋２）番目の各水冷装置についても同様の計算を繰り返して行う。

そして、第（Ｎｃ１＋Ｎｓｔｏｐ＋Ｎｃ２）番目の水冷装置の出口における鋼ストリップ２５の温度について、｜Ｔｏｕｔ−ＴＣａｉｍ｜≦ΔＴＣが満足されて所定の巻取温度に到達した場合には、Ｓ２３へ移行する。これにより、第３の冷却に仕様される水冷装置の数はＮＣ２となる。

本実施の形態では、以上のようにして、第１の冷却を行う水冷装置が第１番目〜第Ｎｃ１番目の水冷装置として決定され、第２の冷却を行う水冷装置が第（Ｎｃ１＋１）番目〜第（Ｎｃ１＋Ｎｓｔｏｐ）番目の水冷装置として決定され、さらに、第３の冷却を行う水冷装置が第（Ｎｃ１＋Ｎｓｔｏｐ＋１）番目〜第（Ｎｃ１＋Ｎｓｔｏｐ＋Ｎｃ２）番目の水冷装置として決定され、さらに設定された圧延速度で圧延が行われる。

ここで、図３により示す計算フローは、巻取温度も所定の目標値に制御する場合のものであるが、製造する熱延鋼板２１の仕様によっては巻取温度の管理に特に高精度が要求されないこともあり、このような場合には、パーライト変態を可及的速やかに完了させることが有利である。そこで、このような場合には第２の冷却が終了した以降に全ての水冷装置を用いて第３の冷却を行うようにしてもよい。

なお、仕上圧延機２２の出口温度が所定通りに制御されていない場合は、仕上圧延機２２の圧延速度を変更したり、あるいは仕上圧延機２２の入側に加熱装置が設置されている場合にはこの加熱装置を用いて温度制御したりすることにより、より安定した冷却を行うことができる。

Ｃ：０．５３、Ｍｎ：０．８％、Ｓｉ：０．２２％、Ｃｒ：０．０７％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼組成を有する粗バーを、熱間仕上圧延機により仕上圧延して、板厚：３．０ｍｍ、板幅：１０００ｍｍの鋼ストリップとした。仕上出口温度は８４０℃であった。この後、冷却速度５０℃／秒で６５０℃まで水冷し、６２５．８℃まで空冷し、その後冷却速度５０℃／秒で水冷し、５９０℃の巻取り温度でコイルに巻き取って、熱延鋼板を製造した（本発明例）。通板速度は４５０ｍｐｍであった。

一方、比較例として、上述した鋼組成を有する粗バーを、熱間仕上圧延機により仕上圧延して、板厚：３．０ｍｍ、板幅：１０００ｍｍの鋼ストリップとした。仕上出口温度は同じく８４０℃であった。そして、冷却速度１０〜２０℃／秒で冷却し、６３０℃の巻取り温度でコイルに巻き取って、熱延鋼板を製造した（従来例）。

そして、本発明例及び従来例で得られたコイルについて、長手方向の硬度のばらつきΔＨＲＢを測定した。
その結果、本発明例のコイルの長手方向の硬さのばらつきΔＨＲＢを、従来例のコイルの長手方向の硬さのばらつきΔＨＲＢに対し、半分以下に抑制できた。

また、従来例における長手方向の巻取温度のばらつき△ｔは６０℃（±３０℃）であったが、本発明例における長手方向の巻取温度のばらつき△ｔは３０℃（±１５℃）であった。

このため、本発明例によれば、長手方向の略全域にわたって所定の冷却過程を確実に実現できることから、パーライト変態に要する時間が長いためにパーライト変態が完了しないままコイルに巻き取られることに起因して発生する長手方向の例えば硬度等の機械特性のばらつきを、顕著に低減することができる。これにより、優れた機械特性を長手方向の略全域について実質的に均一に有する高炭素合金鋼からなる熱延鋼板を製造することができた。

Ｃ含有量が０．７７％の共析鋼の連続冷却変態線図（ＣＣＴ線図）の一例を示す説明図である。 実施の形態で用いる仕上圧延された鋼ストリップを冷却して熱延鋼板を製造するためのランナウトテーブルを模式的に示す説明図である。 温度制御装置による温度制御計算の計算フローを示すフロー図である。 熱延鋼板の製造工程の一部であるランナウトテーブルを模式的に示す説明図である。 ランナウトテーブルの仕上圧延機の出口から巻取機の直前までの間における鋼ストリップの一般的な４つの冷却パターンＡ〜Ｄを模式的に示すグラフである。

符号の説明

２５ 鋼ストリップ
２１ 熱延鋼板
２０ ランナウトテーブル
２２ 仕上圧延機
２３ 巻取機
２４ 仕上出口温度計
２６ 巻取温度計
２７ 温度制御装置
２８ 温度測定処理装置
（２９ａ、２９ｂ）〜（３６ａ、３６ｂ） 水冷装置
２９ｃ〜３６ｃ 制御弁
３７ａ〜３７ｃ 水環境温度計

Claims (3)

1. 粗バーに仕上圧延を行って得られたＣ含有量が０．５０質量％以上１．５０質量％未満の高炭素鋼又は高炭素合金鋼からなる鋼ストリップの温度が、
   該仕上圧延の仕上出口温度以下から、該仕上出口温度未満かつＡ_１変態開始温度超の温度域内に定めた第１の冷却停止温度超までの温度域にある時には、パーライトを有する最終組織を得られる第１の冷却速度での第１の冷却を、前記鋼ストリップの長手方向の略全域について行い、
   前記第１の冷却停止温度以下から前記Ａ_１変態開始温度超までの温度域にある時には、前記最終組織にベイナイトを伴わない第２の冷却速度での第２の冷却を、前記鋼ストリップの長手方向の略全域について行い、さらに
   前記Ａ_１変態開始温度以下の温度域にある時には、該第２の冷却速度よりも大きな第３の冷却速度での第３の冷却を、前記鋼ストリップの長手方向の略全域について行うことによりパーライト変態を完了させた後に、該鋼ストリップを所定の巻取り温度でコイルに巻取ること
   を特徴とする高炭素鋼又は高炭素合金鋼からなる熱延鋼板の製造方法。
2. 粗バーに仕上圧延を行って得られたＣ含有量が０．５０質量％以上１．５０質量％未満の高炭素鋼又は高炭素合金鋼からなる鋼ストリップの温度が、
   該仕上圧延の仕上出口温度以下から、該仕上出口温度未満かつＡ_１変態開始温度超までの温度域内に定めた第１の冷却停止温度超までの温度域にある時には、前記鋼ストリップの長手方向の略全域を水冷し、
   前記第１の冷却停止温度以下から前記Ａ_１変態開始温度超までの温度域にある時には、前記鋼ストリップの長手方向の略全域を空冷し、さらに
   前記Ａ_１変態開始温度以下の温度域にある時には、該鋼ストリップの長手方向の略全域を水冷してパーライト変態を完了させた後に、該鋼ストリップを所定の巻取り温度でコイルに巻取ること
   を特徴とする高炭素鋼又は高炭素合金鋼からなる熱延鋼板の製造方法。
3. 粗バーに仕上圧延機を用いて仕上圧延を行ってＣ含有量が０．５０質量％以上１．５０質量％未満の高炭素鋼又は高炭素合金鋼からなる鋼ストリップとし、該鋼ストリップを前記仕上圧延機に並設されたランナウトテーブルにより搬送しながら、該ランナウトテーブルに該鋼ストリップの長手方向へ向けて複数配置された水冷装置それぞれから冷却水を噴射することによって冷却してから、該鋼ストリップを所定の巻取温度でコイルに巻取ることによって熱延鋼板を製造する際に、
   前記複数配置された水冷装置それぞれの近傍に、水環境下にある該鋼ストリップの温度を測定可能な温度計を複数配置して、該複数の温度計により前記鋼ストリップの温度を前記長手方向の複数の位置で測定し、測定した鋼ストリップの温度が、
   前記仕上圧延の仕上出口温度以下から、該仕上出口温度未満かつＡ_１変態開始温度超の温度域内に定めた第１の冷却停止温度超までの温度域を示す前記温度計の近傍に位置する前記水冷装置を動作させて該鋼ストリップを長手方向の略全域で水冷し、
   前記第１の冷却停止温度以下から前記Ａ_１変態開始温度超までの温度域を示す前記温度計の近傍に位置する前記水冷装置を停止して該鋼ストリップを長手方向の略全域で空冷し、さらに
   前記Ａ_１変態開始温度以下の温度域を示す前記温度計の近傍に位置する前記水冷装置を動作させて該鋼ストリップの長手方向の略全域で水冷してパーライト変態を完了させること
   を特徴とする高炭素鋼又は高炭素合金鋼からなる熱延鋼帯の製造方法。

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