JP2007098414A

JP2007098414A - 圧延装置

Info

Publication number: JP2007098414A
Application number: JP2005288768A
Authority: JP
Inventors: Naohiro Furukawa; 直宏古川
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2025-09-30
Also published as: JP4627025B2

Abstract

【課題】鋼板の生産性を落とすことなく、当該鋼板の金属学的組織を良好にする冷却温度制御を行うことのできる圧延装置を提供する。
【解決手段】圧延機と圧延が終了した圧延材２を冷却する冷却装置とを備える圧延装置１において、冷却装置６に装入される圧延材２の冷却開始板温度を所定の値に調整可能とする冷却開始温度制御装置１０を、圧延ラインＫに対してオフラインとなるように設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧延機により圧延材を熱間圧延した後に該圧延材を冷却装置により強制冷却する圧延装置に関する。

周知の如く、圧延装置により厚板等の鋼板を製造する際には、圧延機によりスラブ形状の鋼材である圧延材を熱間圧延して所定の厚さや幅にし、その後、該圧延材を冷却装置により強制的に冷却している。
この工程を材料学的又は金属学的に考えるならば、まず、圧延のため加熱されてオーステナイト組織となっている圧延材を、圧延後に空冷することでＡ₃変態点以下の温度としてフェライト変態を起こさせ、フェライトと未変態のオーステナイトとが混在する組織とする。さらに冷却を進めることで、未変態のオーステナイトが、パーライトと呼ばれるフェライトとセメンタイトとの複相した組織やベイナイト組織などの第２相となる。

ところで、近年、ユーザーからの製品品質に対する要望は厳しく、高強度や高靱性に加えて降伏比の低減や疲労亀裂伝播特性の抑制など新たな付加機能を有する圧延材の供給が要求されている。このような特性を得るためには、圧延材中の軟質なフェライトと硬質な第２相との割合などを最適にコントロールすることが望ましい。しかしながら、従来の冷却装置では、かかる制御、特にフェライト組織を最適に制御することが難しく、このような特性を得ることが困難なため、例えば、圧延材を軟質のフェライトと硬質の第２相とからなる組織とした上で、さらに所定の熱処理を行い、硬質の第２相を再度変態させることで高品質な組成を有する鋼板を製造する等の新たな技術が必要となっていた。

このような要求に対応すべく、幾つかの技術が既に開発されている。
例えば、特許文献１には、熱間圧延終了後に所定時間の放冷（空冷）を行うことで、軟質のフェライトと硬質の第２相とが混在する組織を作ることができ、高い靱性と低降伏比とが実現された鋼板を製造する技術が開示されている。
特許文献２に開示された圧延装置は、圧延機と冷却装置との間に誘導加熱装置を備えるものとなっている。この誘導加熱装置は、圧延中又は圧延後における圧延材の温度不均一を無くすために当該圧延材を誘導加熱する。

特許文献３に記載された圧延装置は、冷却装置の下流側であって圧延ラインからバイパスされたライン上に熱処理炉が配置された構成となっている。
この圧延装置を用いることで、強制冷却された鋼板をオンラインで連続して熱処理（焼き戻し処理）することができ、品質のよい鋼板を製造することが可能である。加えて、一度ラインを外れたところ（オフライン）で熱処理しなければならない従来の圧延装置に比べて作業効率が向上し、生産性を落とすこと無く大量の熱処理を効率的に行うことができるものとしている。
特開２００３−１０５４３９号公報特開昭６３−１２６６０８号公報特開２００２−２１２６２６号公報

しかしながら、高品質な組成を有する鋼板を製造すべく、特許文献１に記載された技術を実際の圧延装置に適用した場合、圧延材を冷却装置の手前で所定の時間（最大１８０秒）だけ待機させ空冷を行う必要がある。この空冷により圧延ライン上に圧延材が待機する状況が発生するため、次圧延を行うことができない状態となり、生産性が著しく低下することになる。すなわち、特許文献１の技術は、材料品質が高い鋼板を製造できるものの、生産性が非常に悪い操業となり、実際の生産ラインに採用するには困難がある。
特許文献２の技術は、冷却装置の上流側に誘導加熱装置を備えるものであるため、冷却装置に入る前の圧延材を加熱することができ、金属学的特性が良好な鋼板を製造することも可能であるが、特許文献１と同様に、圧延材加熱時に圧延ライン上に圧延材が待機する状況が発生するため、生産性が著しく低下する。

一方、特許文献３の技術は、冷却装置で強制冷却された後の鋼板をオンラインで焼き戻しできる構成を有しているため、生産性を阻害することは少ないと思われる。しかしながら、冷却装置で冷却された圧延材を再加熱するものであるため、「軟質のフェライトと硬質の第２相とからなる組織とした上で、さらに所定の熱処理を行い、硬質の第２相を再度変態させる」といった「変態制御」を行うことは不可能である。
現状、ユーザーの高いニーズに応えるために挙がってきている現場からの要求は、鋼板の生産性を落とすことなく、前述したような変態制御を行うことのできる圧延装置であって、そのような圧延装置は、次圧延材の圧延作業を邪魔することなく且つ冷却装置の入側において現圧延材の板温度をコントロールすることによって初めて実現可能である。このような圧延装置は、特許文献１〜特許文献３のいずれとも異なり、仮に特許文献１〜特許文献３を如何様に組み合わせたとしても導出することは困難である。

そこで、本発明は、上記問題点を鑑み、鋼板の生産性を落とすことなく、当該鋼板の金属学的組織を良好にできる圧延装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明にかかる技術的手段は、圧延材を熱間圧延する圧延機と該圧延機の圧延ライン下流側に配置され且つ圧延が終了した圧延材を冷却する冷却装置とを備える圧延装置において、前記冷却装置に装入される際の圧延材の板温度である冷却開始板温度を所定の値に調整可能とする冷却開始温度制御装置が、前記圧延ラインに対してオフラインとなる位置に設けられていることを特徴とする。
これによれば、圧延ラインからライン・オフした圧延材の板温度を、変態制御に必要な冷却開始板温度に調整することができ、製品鋼板の材料学的又は金属学的特性を良好にすることができる。加えて、現圧延材を温度調整のために滞留状態としたとしても、現圧延材は圧延ラインに対してオフラインとなっているため、圧延ライン上での次圧延材の移送が阻害されることが無く、圧延装置全体での生産性が著しく向上する。

好ましくは、前記冷却開始温度制御装置は、前記圧延ラインに対しオフラインとなる位置に設けられ、且つ圧延材の板温度を調整可能な温度調整手段と、前記圧延機と冷却装置との間に配設され、且つ圧延ライン上を移動する圧延材を当該圧延ラインから離脱させて前記温度調整手段へ搬送するシフト搬送手段と、を有する構成とするとよい。
この構成によれば、シフト搬送手段により、圧延ライン上の圧延材を当該圧延ラインから容易に離脱させることができ、オフライン状態の圧延材を温度調整手段により所定の冷却開始板温度にすることが可能となる。

なお、前記温度調整手段は、圧延材を空冷する空冷ゾーンから成る構成を有するとよい。また、温度調整手段は、圧延材を加熱する加熱装置であってもよく、圧延材を水冷により冷却する冷却装置であってもよい。温度調整手段として、圧延材からの放熱を抑制する保温ゾーンからなる構成であってもよい。
こうすることで、温度調整手段において、圧延材の温度を徐々に下げることもできたり（空冷ゾーン）、再度上昇させることもできたり（加熱装置）、急冷することもできる（水冷装置）。加えて、ある時間だけ一定とすることもできる（保温ゾーン）。

以上述べた圧延装置は、圧延が終了した圧延材をシフト搬送手段により圧延ラインから離脱させた上で温度調整手段まで搬送し、該温度調整手段により圧延材の板温度が冷却開始板温度となるように調整し、該冷却開始板温度になった圧延材をシフト搬送手段により再び圧延ライン上に払い出して、該払い出された圧延材を冷却装置により強制冷却するように制御する制御装置を有するとよい。
また、本発明にかかる技術的手段として、前記冷却開始温度制御装置は、圧延機と冷却装置との間に配置され、且つ圧延材を圧延ラインの上方に吊り上げ可能なリフト搬送手段を有しており、該リフト搬送手段により吊り上げられ圧延材が位置する場所が、圧延材を空冷する空冷ゾーンとなっている構成を採用することもできる。

こうすることで、圧延が終了した圧延材をリフト搬送手段により空冷ゾーンまで移動させ、該空冷ゾーンでの放冷により、圧延材の板温度を所定の冷却開始板温度まで冷却することができるようになる。
この圧延装置は、圧延が終了した圧延材をリフト搬送手段により空冷ゾーンまで移動させ、該空冷ゾーンで圧延材の板温度が冷却開始板温度となるように調整し、該冷却開始板温度になった圧延材をリフト搬送手段により再び圧延ライン上に払い戻し、該払い戻された圧延材を冷却装置により強制冷却するように制御する制御装置を有するとよい。

本発明にかかる圧延装置を用いることで、材料学的又は金属学的特性が良好となっている鋼板を、生産性を落とすことなく製造することができる。

以下、本発明にかかる圧延機の制御方法を、図を基に以下説明する。
［第１実施形態］
図１には、本発明にかかる圧延装置１の概略が示されている。この圧延装置１は厚鋼板を製造するものであって、上流側に圧延材２を加熱する加熱炉（図示せず）を有し、加熱炉の下流側には一対のワークロールと一対のバックアップロールとを備える粗圧延機（図示せず）が備えられている。
粗圧延機の下流側には、一対のワークロール３，３と一対のバックアップロール４，４とを備える仕上げ圧延機５が設けられている。

仕上げ圧延機５の下流側には、仕上げ圧延機５で圧延が終了した圧延材２を冷却する加速冷却装置６（冷却装置）が設けられている。加速冷却装置６は、圧延材２に水や空気を吹き付けたりして圧延材２を強制的に冷却し、所定の板温度を実現する。
加熱炉と粗圧延機の間、粗圧延機と仕上げ圧延機５との間、仕上げ圧延機５と加速冷却装置６との間には、圧延材２を搬送する搬送手段７が設けられており、この搬送手段７は、複数の駆動ロール又はフリーロールが連設されてなる。駆動ロールを駆動させることで圧延材２を下流側へ移送したり、逆駆動によって上流側に搬送し仕上げ圧延機５や粗圧延機でのリバース圧延を可能としている。

圧延材２は、加熱炉で加熱された後、搬送手段７で粗圧延機へ移送されて圧延され、その後、搬送手段７で仕上げ圧延機５に移送されて再度圧延を施されて、加速冷却装置６へ運ばれて強制冷却される。このような圧延材２の流れ方向を圧延ラインＫと呼ぶ。なお、加速冷却装置６の前面（上流側）に圧延材２の平坦度を矯正するための熱間矯正機を設けてもよい。
以上述べた圧延装置１の構成は、従来からある圧延装置と略同様であるが、それに加え、本実施形態の圧延装置１は、加速冷却装置６に入る圧延材２の板温度である「冷却開始板温度」を所定の温度に制御可能とする冷却開始温度制御装置１０を有している。この冷却開始温度制御装置１０は、圧延ラインＫに対してオフラインとなるように設けられている。

詳しくは、冷却開始温度制御装置１０は、圧延ラインＫ上を移動する圧延材２を当該圧延ラインＫから横方向（圧延ラインＫに略垂直方向の搬送ラインＮ）にライン・オフさせるシフト搬送手段１１と、シフト搬送手段１１により搬送された圧延材２の板温度を調整する温度調整手段１２とを有している。
シフト搬送手段１１は、駆動ロールやフリーロールが連設されてなる帯状の搬送機構やシフトテーブルなどにより搬送するシステムであり、その基端側は、仕上げ圧延機５の下流側であって加速冷却装置６の上流側、すなわち仕上げ圧延機５と加速冷却装置６とをつなぐ搬送手段７の中途部に連結するように設けられている。ゆえに、搬送手段７上を下流側に移送される圧延材２は、シフト搬送手段１１により当該搬送手段７からその側方に離脱可能となる。

シフト搬送手段１１の中途部〜先端側には、温度調整手段１２が設けられている。本実施形態の場合、温度調整手段１２は、シフト搬送手段１１の中途部に設けられた空冷ゾーン１３であり、この空冷ゾーン１３に配置された圧延材２は放冷状態となり、空気との熱伝達率に応じた冷却が進むことになる。
この空冷ゾーン１３の上方には、当該空冷ゾーン１３に配置された圧延材２の板温度を計測可能な板温度計１４が設置されている。板温度計１４は放射温度計から構成されることが好ましい。板温度計１４に代えて、超音波などを用いることで金属組織を測定可能な「変態率センサ」等を設けることによって、更なる高度な制御も可能である。

加えて、温度調整手段１２は、シフト搬送手段１１の先端部に設けられた保温ゾーン１５を有している。保温ゾーン１５は、シフト搬送手段１１の先端部の上方や側方に断熱材等で構成された保温壁や保温カバー体が配置される構成となっており、圧延材２の周囲を断熱材が取り囲むものとなっている。保温ゾーン１５内への圧延材２の出入りが可能なように、前述した保温壁や保温カバー体の一部（シフト搬送手段１１側）は開閉自在となっている。保温ゾーン１５内に装入された圧延材２の板温度は略一定のままで推移するようになる。

次に、圧延が終了した圧延材２が冷却されることで、その組織が金属学的にどのように変化するかを述べることにする。なぜならば、本発明にかかる冷却開始温度制御装置１０は、金属学的組織が良好な圧延材を得るべく、冷却開始板温度を制御するものだからである。
図２は、加熱された圧延材（鋼）を連続冷却した場合、その内部でどのような変態が起き組織が変わるかを示した「連続冷却変態曲線（ＣＣＴ曲線）」の一例である。横軸が時間を示し縦軸が板温度を示している。

この図において、オーステナイト状態にある圧延材２を、Ｌ１の冷却曲線のように急速に冷却した場合（例えば、冷却速度３０℃／ｓｅｃ）、圧延材２はマルテンサイト組織Ｍを有するものとなり、焼きが入った状態となる。Ｌ２の冷却曲線のようにやや急速に冷却を行った場合（例えば、冷却速度１５℃／ｓｅｃ）、圧延材２はベイナイト組織Ｂを有するものとなる。Ｌ３の冷却曲線のように冷却を行った場合（例えば、冷却速度５℃／ｓｅｃ）、圧延材２はフェライト組織Ｆとベイナイト組織Ｂが混在するものとなる。Ｌ４の冷却曲線のように冷却を行った場合（例えば、冷却速度０．５℃／ｓｅｃ）、圧延材２はフェライト組織Ｆとパーライト組織Ｐが混在するものとなる。このフェライト組織Ｆとパーライト組織Ｐが混在するものが通常の厚鋼板の組織である。

近年、厚鋼板に対する材料学的品質の要求が厳しくなり、例えば、高品質の低降伏比鋼（低ＹＲ鋼）の特性を有する厚鋼板を製造して欲しいとの要望が多くある。このような場合、仕上げ圧延機５で圧延が終わった圧延材２を、加速冷却装置６でＬ１〜Ｌ４冷却曲線の様に冷却するだけでは、高品質の低降伏比鋼を製造することはできない。
そこで、例えば、図３（ａ）に示すように、Ｌ５１冷却曲線に沿った空冷（徐冷）でフェライト変態を進行させ、その後Ｂｓ点以上の温度域からＬ５２冷却曲線に沿った強制冷却を行うことによって、第２相を強じん且つ硬質なベイナイト組織Ｂにすることができる。すなわち、このプロセスによって軟質なフェライト組織Ｆと硬質な第２相とを有する組織を高度に制御して鋼材を製造することが可能となる。

さらに、図３（ｂ）の如く、圧延後の圧延材２をフェライト等温変態が可能な板温度で略一定時間保温して（Ｌ６２曲線）、フェライト分率や粒径を高度に制御することにより、さらに特性の優れた鋼板の製造も可能となる。
以上述べたような冷却を加速冷却装置６だけを用いることで実現することは不可能ではない。しかしながら、当該冷却では徐冷によるフェライト変態の制御を行う必要があり、圧延ラインＫ上にオンラインで設置されている加速冷却装置６で圧延材２の徐冷を行った場合、圧延ラインＫ上に圧延材２が滞留することとなって、圧延装置１全体の生産性が著しく落ちることになる。現圧延材２Ａが低降伏比鋼であって、それに続く次圧延材２Ｂが急冷可能な鋼の場合などは、生産性の低下が特に著しい。

しかしながら、本実施形態にかかる圧延装置１を用いることで、厚鋼板の生産性を落とすことなく、当該厚鋼板の金属学的組織を良好にし材料学的特性をよくする冷却温度制御を行うことができる。
以下、本実施形態の圧延装置１において、加速冷却装置６に入る前の圧延材２の板温度（圧延材２の冷却開始板温度）を制御する方法を以下に説明する。なお、現圧延材２Ａが低降伏比鋼を要求されるものであって、次圧延材２Ｂが通常の鋼特性を要求されるものとする。

まず、仕上げ圧延が終了した現圧延材２Ａは、搬送手段７で仕上げ圧延機５の下流側に移送される。その後、加速冷却装置６に装入されるのではなく、シフト搬送手段１１により圧延ラインＫからライン・オフされ、空冷ゾーン１３へ移送される。
その後、空冷ゾーン１３に配置された現圧延材２Ａは空冷状態となり、Ｌ５１冷却曲線のように温度が低下してゆく。現圧延材２Ａが空冷ゾーン１３に位置する間に、次圧延材２Ｂは圧延ラインＫ上を下流側に進み、仕上げ圧延機５→加速冷却装置６へと進む。
板温度計１４により板温度が所定のものとなったことが確認された現圧延材２Ａは、シフト搬送手段１１の駆動ロールを逆転させることで、その基端側まで搬送され、搬送手段７に再び払い戻される、換言すれば圧延ラインＫにオンライン状態となる。圧延ラインＫに戻された現圧延材２Ａは、加速冷却装置６に搬送され、図３のＬ５２冷却曲線に沿った水冷（急冷）が行われる。

こうすることで、次圧延材２Ｂを圧延ラインＫ上に待たせることなく、現圧延材２Ａの冷却状態を所望のものとすることができ、現圧延材２Ａの金属学的組織を良好にでき材料特性をよいものとすることができる。
以上述べた様な圧延材２の温度制御、すなわち、どのタイミングで圧延材２を圧延ラインＫから離脱すなわちライン・オフさせ、どのように板温度を調整し、どのタイミングで圧延ラインＫに払い戻すか等は、圧延装置１に備えられた制御装置８により管理されている。

図４には、この制御装置８で圧延装置１を制御する手順が示されている。
まず、圧延材２の炭素濃度等を基にＡ₃変態温度などを算出すると共に、製品に要求される金属学的組織や材料特性を基にした冷却曲線（図３のＬ５１及びＬ５２など）を求める。これら求められた変態温度や冷却曲線に基づいて、圧延材２の冷却開始板温度の目標値を決定する（Ｓ１）。
次に、仕上げ圧延機５で圧延が終わった後の圧延材２の板温度が、前記目標温度に等しいかどうかをチェックして（Ｓ２）、両板温度が等しければ、圧延材２をライン・オフすることなく加速冷却装置６内へ送るようにする（Ｓ８）。

もし、圧延後の板温度が前記目標温度と異なる場合には、シフト搬送手段１１を用いて、圧延材２をライン・オフして温度調整手段１２に移送する（Ｓ３）。当該温度調整手段１２では、圧延材２を冷却したり保温したりすると共に加熱したり（詳細は後述）して、圧延材２の板温度を調整するようにする（Ｓ４）。
その後、板温度が目標温度にあるか否かをチェックすると共に、圧延ラインＫ上に他の圧延材２があるか否かを確認する（Ｓ５，Ｓ６）。板温度が目標温度と異なったり圧延ラインＫ上に他の圧延材２があった場合、Ｓ４ステップに戻るようにする。

板温度が目標温度と等しく、圧延ラインＫ上に他の圧延材２が存在しない場合、シフト搬送手段１１の駆動ロールを反転させることで圧延材２を圧延ラインＫ上に戻し、加速冷却装置６に入れる（Ｓ７）。
なお、以上述べた空冷ゾーン１３や保温ゾーン１５において、圧延材２の直下にある駆動ロールを短時間に正逆回転させることで、圧延材２を当該ゾーン１３，１５を出ることなく所定距離だけ反復移動するようにすることは非常に好ましい。
なぜならば、空冷ゾーン１３や保温ゾーン１５に留まるように圧延材２を配置した場合、シフト搬送手段１１を構成する駆動ロールやフリーロールは圧延材２の下面の決まった位置と常に接することになり、その接触部での温度低下が著しいものとなって、圧延材２下面における温度分布が不均一となる可能性大である。ところが、駆動ロールを正逆回転させる圧延材２を反復移動させると、ロールと圧延材２下面とが常に同じ場所で接しないようになり、圧延材２下面での不均一な温度降下を防止できる。

また、空冷ゾーン１３に設けられている板温度計１４に代えて、圧延材２の金属組織を直接計測可能な、例えば、フェライト変態測定装置を配置するようにしてもよい。このフェライト変態測定装置により、圧延材２の金属組織を直接測定し、圧延材２を圧延ラインＫに戻す時間（タイミング）を制御することは非常に好ましい。
［第２実施形態］
次に、本発明にかかる圧延装置１Ｂの第２実施形態を述べる。
図５に示すように、本実施形態が第１実施形態と比して大きく異なる点は、シフト搬送手段１１に代えて、圧延が終了した圧延材２を圧延ラインＫの上方に吊り上げ可能なリフト搬送手段１６を有している点にある。また、リフト搬送手段１６により吊り上げられ圧延材２が位置する場所が、圧延材２を空冷する空冷ゾーン１３となっている点にある。他の点においては第１実施形態と略同様である。

詳しくは、リフト搬送手段１６は、圧延材２の周縁を複数位置で把持するＣフック等のフック１７と、該フック１７の基端から延びるワイヤ１８と、ワイヤ１８を巻き取ることでフック１７に把持された圧延材２を搬送手段７の上方に吊り上げ可能とするクレーン本体（図示せず）とから構成されている。
本実施形態の圧延装置１Ｂにおいて、圧延材２の冷却開始板温度を制御する方法を以下に説明する。
まず、仕上げ圧延が終了した現圧延材２Ａは、搬送手段７で仕上げ圧延機５の下流側に移送される。その後、リフト搬送手段１６のフック１７を、圧延材２の周縁を把持するように取り付ける。そして、クレーン本体を操作させ、圧延材２を搬送手段７の上方に吊り上げ、圧延ラインＫからライン・オフさせる。

リフト搬送手段１６により吊り上げられた場所は空冷ゾーン１３となっているため、この位置において、現圧延材２Ａは空冷状態となり板温度が低下してゆく。現圧延材２Ａが空冷ゾーン１３に位置する間に、次圧延材２Ｂは圧延ラインＫ上、すなわち現圧延材２Ａの下方を下流側に進み、仕上げ圧延機５→加速冷却装置６へと進む。
空冷ゾーン１３において、板温度が予定されたものとなったことが確認された現圧延材２Ａは、クレーン本体を操作させることで、搬送手段７上に載置され、圧延ラインＫにオンライン状態となる。圧延ラインＫに戻された現圧延材２Ａは、加速冷却装置６に搬送され急冷（水冷）が行われる。

こうすることで、次圧延材２Ｂを圧延ラインＫ上に待たせることなく、現圧延材２Ａの冷却状態を所望のものとすることができる。
［第３実施形態］
次に、本発明にかかる圧延装置１Ｃの第３実施形態を述べる。
図６に示すように、本実施形態が第１実施形態と比して大きく異なる点は、冷却開始温度制御装置１０Ｃを構成する温度調整手段１２Ｃが、圧延材２を加熱する加熱装置２０を備えることである。他の点においては第１実施形態と略同様である。

詳しくは、シフト搬送手段１１の中途部からその搬送方向に略直交する方向に圧延材２を移送できる第２シフト搬送手段１９が設けられており、この第２シフト搬送手段１９の途中に、高周波誘導加熱により圧延材２を加熱可能とする高周波加熱装置２０が設けられている。
高周波加熱装置２０は、当該装置２０内に第２シフト搬送手段１９により搬送されてきた圧延材２に対し、渦電流を発生させるものである。この渦電流により圧延材２がジュール発熱して板温度が上昇する。

なお、図６に示すように、高周波加熱装置２０が、圧延材２全体を覆う大きさを有さない場合は、圧延材２の板温度を均一化すべく、第２シフト搬送手段１９上において圧延材２をその搬送ライン方向に前後移動させる。そうすることで、当該圧延材２全体を急速且つ均一に加熱することができる。
以上述べた圧延装置１において、冷却開始板温度を制御する方法を以下に説明する。
まず、圧延が終了した現圧延材２Ａは、搬送手段７で仕上げ圧延機５の下流側に移送される。その後、シフト搬送手段１１により圧延ラインＫからライン・オフされ、第２シフト搬送手段１９を介して高周波加熱装置２０へ送られる。この間に現圧延材２Ａの板温度は空冷により下がる。

その後、高周波加熱装置２０へ装入された現圧延材２Ａは加熱状態となり、温度が上昇した上でその温度のままとすることができる。そうすることで、圧延材２Ａにおけるフェライト組織Ｆの等温保持変態が可能となる。特に高温側で等温保持すれば変態速度を抑制することができるため、圧延ラインＫとの同期をより高度にとることができ生産性の面で非常に有効である。
現圧延材２Ａが高周波加熱装置２０に位置する間に、次圧延材２Ｂは圧延ラインＫ上を下流側に進み、仕上げ圧延機５→加速冷却装置６へと進む。

高周波加熱装置２０の入側に設けられた板温度計１４により予定された板温度となったことが確認された現圧延材２Ａは、第２シフト搬送手段１９を介してシフト搬送手段１１に払い戻され、シフト搬送手段１１により、再び搬送手段７に戻される。圧延ラインＫに戻された現圧延材２Ａは、加速冷却装置６に搬送され、急冷（水冷）が行われる。
こうすることで、次圧延材２Ｂを圧延ラインＫ上に待たせることなく、現圧延材２Ａの冷却状態を所望のものとすることができる。
［第４実施形態］
次に、本発明にかかる圧延装置１Ｄの第４実施形態を述べる。

図７に示すように、本実施形態が第１実施形態と比して大きく異なる点は、冷却開始温度制御装置１０Ｄを構成する温度調整手段１２Ｄが、圧延材２を水冷により冷却する第２の冷却装置（第２冷却装置２１）を備えることである。他の点においては第１実施形態と略同様である。
詳しくは、シフト搬送手段１１の中途部からその搬送方向に略直交する方向（図７では、圧延ラインＫに沿って上流側）に圧延材２を移送できる第３シフト搬送手段２２が設けられており、この第３シフト搬送手段２２上に、圧延材２の表面に冷却水を噴射する水冷ノズル（図示せず）を複数備えた第２冷却装置２１が設けられている。水冷ノズルからは、冷却水がスプレー状もしくはラミナ状に噴射され、圧延材２を所定の板温度まで冷却することができる。第２冷却装置２１の入側（シフト搬送手段１１に近い側）には、圧延材２の板温度を測る板温度計１４が設けられている。

なお、図７に示すように、第２冷却装置２１が、圧延材２全体を収納できる大きさを有さない場合は、圧延材２の温度降下を均一化すべく、第３シフト搬送手段２２において圧延材２をその搬送ライン方向に前後移動させ、当該圧延材２全体に冷却水が均一に吹き付けられるようにことは非常に好ましい。
加えて、第１実施形態と略同様に、本圧延装置１は、シフト搬送手段１１の中途部に設けられた空冷ゾーン１３と、シフト搬送手段１１の先端部に設けられた保温ゾーン１５とを温度調整手段１２Ｄとして備えている。

また、第３実施形態と略同様に、本圧延装置１は、シフト搬送手段１１の中途部からその搬送方向に略直交する方向（圧延ラインＫに沿って下流側）に圧延材２を移送できる第２シフト搬送手段１９が設けられており、この第２シフト搬送手段１９上に、高周波を加えることで圧延材２を加熱可能とする高周波加熱装置２０が設けられている。
以上述べた圧延装置１において、冷却開始板温度を制御する方法を以下に説明する。
まず、仕上げ圧延が終了した現圧延材２Ａは、搬送手段７で仕上げ圧延機５の下流側に移送される。その後、シフト搬送手段１１により圧延ラインＫから離脱し、第３シフト搬送手段２２を介して第２冷却装置２１へ移送される。この間に、現圧延材２Ａの板温度は
空冷により低下する。

第２冷却装置２１に配置された現圧延材２Ａは、冷却水をかけられることで水冷される。現圧延材２Ａが第２冷却装置２１に位置する間に、次圧延材２Ｂは圧延ラインＫ上を下流側に進み、仕上げ圧延機５→加速冷却装置６へと進む。
その後、現圧延材２Ａを第３シフト搬送手段２２、シフト搬送手段１１を介して空冷ゾーン１３に移動させて、空冷（徐冷）させる。その後、現圧延材２Ａはシフト搬送手段１１を介して搬送手段７に再び戻されて、圧延ラインＫにライン・オン状態となる。圧延ラインＫに戻された現圧延材２Ａは加速冷却装置６に搬送され、加速冷却が行われる。

こうすることで、次圧延材２Ｂを圧延ラインＫ上に待たせることなく、現圧延材２Ａの冷却状態を所望のものとすることができる。
なお、所望とする金属学的組織や材料特性を得るために、現圧延材２Ａを昇温する必要があれば、第２シフト搬送手段１９を介して加熱装置２０に入れるとよい。板温度一定とする必要があれば、現圧延材２Ａを保温ゾーン１５に配置するようにしたらよい。例えば、Ａ₃変態点前後で加熱冷却を繰り返すことによりオーステナイト粒径が微細化するため、現圧延材２Ａを、第２冷却装置２１と加熱装置２０との間で複数回往復させることで、非常に微細組織であって、軟質のフェライト組織Ｆと硬質の第２相とが均一に存在する新しい金属組織を備えたものとすることができるようになる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
すなわち、各実施形態における空冷ゾーン１３、保温ゾーン１５、加熱装置２０、第２冷却装置２１のそれぞれの位置関係は、これに限定されるものではない。つまり、圧延材の冷却開始板温度を所定のものに調整可能な装置を、圧延ラインに対してオフラインとなるように設けるといった技術的思想を備える圧延装置は、本発明の技術的範囲に属する。

圧延装置の第１実施形態の構成を示す斜視図である。連続冷却変態曲線（ＣＣＴ曲線）を示したものである。圧延後の圧延材を冷却する際の冷却曲線を示したものである（空冷操作）。圧延装置の制御手順を示したフローチャートである。圧延装置の第２実施形態の構成を示す斜視図である。圧延装置の第３実施形態の構成を示す斜視図である。圧延装置の第４実施形態の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１圧延装置
２圧延材
５仕上げ圧延機
６冷却装置（加速冷却装置）
７搬送手段
８制御装置
１０冷却開始温度制御装置
１１シフト搬送手段
１２温度調整手段
１３空冷ゾーン
１４板温度計
１５保温ゾーン
１６リフト搬送手段
１９第２シフト搬送手段
２０加熱装置
２１第２冷却装置
２２第３シフト搬送手段
Ｋ圧延ライン
Ｎ搬送ライン

Claims

圧延材を熱間圧延する圧延機と該圧延機の圧延ライン下流側に配置され且つ圧延が終了した圧延材を冷却する冷却装置とを備える圧延装置において、
前記冷却装置に装入される際の圧延材の板温度である冷却開始板温度を所定の値に調整可能とする冷却開始温度制御装置が、前記圧延ラインに対してオフラインとなる位置に設けられていることを特徴とする圧延装置。
前記冷却開始温度制御装置は、
前記圧延ラインに対しオフラインとなる位置に設けられ、且つ圧延材の板温度を調整可能な温度調整手段と、
前記圧延機と冷却装置との間に配設され、且つ圧延ライン上を移動する圧延材を当該圧延ラインから離脱させて前記温度調整手段へ搬送するシフト搬送手段と、を有していることを特徴とする請求項１に記載の圧延装置。
前記温度調整手段は、圧延材を空冷する空冷ゾーンを有することを特徴とする請求項２に記載の圧延装置。
前記温度調整手段は、圧延材を加熱する加熱装置を有することを特徴とする請求項２に記載の圧延装置。
前記温度調整手段は、圧延材を水冷により冷却する第２の冷却装置を備えることを特徴とする請求項２に記載の圧延装置。
前記温度調整手段は、圧延材からの放熱を抑制する保温ゾーンを有することを特徴とする請求項２に記載の圧延装置。
前記圧延装置には、圧延が終了した圧延材をシフト搬送手段により圧延ラインから離脱させた上で温度調整手段まで搬送し、該温度調整手段により圧延材の板温度が冷却開始板温度となるように調整し、該冷却開始板温度になった圧延材をシフト搬送手段により再び圧延ライン上に払い出して、該払い出された圧延材を冷却装置により強制冷却するように制御する制御装置が備えられていることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の圧延装置。
前記冷却開始温度制御装置は、圧延機と冷却装置との間に配置され、且つ圧延材を圧延ラインの上方に吊り上げ可能なリフト搬送手段を有しており、
該リフト搬送手段により吊り上げられ圧延材が位置する場所が、圧延材を空冷する空冷ゾーンとなっていることを特徴とする請求項１に記載の圧延装置。
前記圧延装置には、圧延が終了した圧延材をリフト搬送手段により空冷ゾーンまで移動させ、該空冷ゾーンで圧延材の板温度が冷却開始板温度となるように調整し、該冷却開始板温度になった圧延材をリフト搬送手段により再び圧延ライン上に払い戻し、該払い戻された圧延材を冷却装置により強制冷却するように制御する制御装置が備えられていることを特徴とする請求項８に記載の圧延装置。