JP2012148310A - 鋼板エッジ部の加熱方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧延機入り側に設けた誘導加熱装置により、圧延に備えて鋼板エッジ部を加熱する際に、誘導加熱装置及び圧延機間におけるエッジ部の抜熱量を考慮して加熱を行う。
【解決手段】鋼板エッジ部Ｓａ、Ｓｂについて、クーラントによる抜熱量、誘導加熱装置５から第１圧延スタンド６ａまでの搬送途中における空冷による抜熱量及びエッジ部から鋼板センター部への熱伝達による抜熱量、誘導加熱装置５から第１圧延スタンド６ａまでの間に設けられた蛇行防止用等のロール１０と鋼板Ｓとの接触による抜熱量のそれぞれを演算し、これらの総和を総抜熱量とする。第１圧延スタンド６ａのロールバイト温度目標値Ｔｒ^* と総抜熱量に応じた温度低下分とをもとにエッジヒータ出側温度目標値Ｔｈout ^* を演算し、エッジヒータ入り側の鋼板Ｓの温度とエッジヒータ出側温度目標値Ｔｈout ^* との差分相当の昇温を行うようにエッジヒータ５ａ、５ｂの投入電力を演算する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、圧延機入り側に設けたエッジ部加熱装置により、圧延機での圧延に備えて鋼板エッジ部を前以って加熱する際の、鋼板エッジ部の加熱方法に関する。

従来から金属板の冷間圧延は単スタンドのレバースミルや複数スタンドを有するタンデム圧延機によって行われているが、一般的な冷間圧延の操業においては、室温程度、すなわち高くとも４０℃程度の圧延材を使用して圧延している。これは圧延材の変形抵抗は、温度が高いほど低下するが、温度を高めることによるメリット、例えば、圧延動力の低減がほとんと無視される程度であるのに対して、昇温するためのコスト的損失が非常に大きいこと、高温の圧延材のハンドリングが困難になること等によるものである。

また、酸洗ラインと冷間圧延機とが連続して配置された設備においても、酸洗ライン出側では、６０℃程度の鋼板温度を容易に確保することができるものの、酸洗ラインからタンデム圧延機間の適所に設けられたルーパ設備を通過することにより、最終的に１０〜２０℃程度の温度降下が生じることが一般的であるため、やはり室温程度の圧延材を使用して圧延を行っている。

一般に、冷延鋼板の圧延においては、このように室温レベルの材料を圧延に供することが通常行われている。しかしながら、難圧延材とされる電磁鋼板（珪素鋼板）、ステンレス鋼板、高炭素鋼板の圧延においては、材料の変形抵抗が高く、延性に乏しいがゆえに圧延中に鋼板エッジ部に割れ（以下、耳割れと称す）が生じ易く、耳割れの程度が大きい場合には、耳割れを起点に鋼板の破断が生じる可能性がある。
このような問題を防止するための方法として、鋼板温度を上昇させ、素材の延性を向上させる方法が有効であり、例えば、珪素鋼板の冷間圧延において圧延機の入り側に誘導加熱方式によるエッジヒータを設置し、鋼板エッジ部を昇温することで、耳割れの発生を防止するようにした方法（例えば、特許文献１参照）が提案されている。

また、鋼板エッジ部を誘導加熱することにより昇温させる手段としては、例えば図６に示すような一対のＣ型誘電子（インダクタ）を備えた誘導加熱装置（トランスバース式誘導加熱装置）が提案されている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。この誘導加熱装置は、鋼板Ｓの左右エッジ部をインダクタで上下から挟み込み、図示しない電源装置で加熱コイルＬに高周波電流を流し、発生した高周波磁束で鋼板Ｓのエッジ部に誘導電流を生じさせ、誘導電流により発生するジュール熱で、鋼板エッジ部を加熱するものである。

特開昭６１−１５９１９号公報 特開平１１−２９０９３１号公報 特開平５−１１７７５３号公報

しかしながら、上記の従来技術には以下の問題がある。
すなわち、通常の冷間圧延では、圧延機入り側で、圧延ロールを冷却するためのクーラントをロールに向けて吹き付けており、そのクーラントに圧延前の鋼板が接触することにより抜熱が生じる。また、冷間圧延では、第１スタンド入り側で蛇行を防止したり、鋼板の上下方向の振動（ばたつき）を抑制したりするためのロールや、張力測定用のロールが配置されており、誘導加熱装置を、圧延機（第１スタンド）に近接して設置することは困難である。

そのため、誘導加熱装置でエッジ部を加熱したとしても、誘導加熱装置での加熱が終了した時点から圧延機に実際に入力されるまでの間にエッジ部に抜熱が生じる。この抜熱量は加熱終了から圧延機に実際に入力されるまでの所要時間に応じた量となる。そのため、素材の延性を向上させるために鋼板エッジ部を昇温しても、実際に圧延機に鋼板が噛み込まれる時点では充分な温度となっておらず、耳割れを確実に防止することができない可能性があるという問題がある。

また、このように難圧延材の加工では、第１スタンドに入る直前の鋼板温度を精度よく保つことが要求されるが、非圧延材を、延性−脆性遷移温度以上とする必要もある。例えば、図７に２種の鋼について、延性−脆弱遷移温度を調べた結果を示す。図７において、横軸は、試験温度（金型温度）、縦軸はベント回数であって、各試験温度において、板厚２．７〔ｍｍ〕の鋼板を曲率１５〔ｍｍφ〕で９０°の曲げ試験を行った際に、破断するまでの曲げ回数（ベンド回数）を示したものである。
図７から明らかなように、各鋼とも、特定の温度以下で急激に延性が劣化する（脆化する）ことがわかる。

一方、図８は、圧延油のプレートアウト量（板材表面にクーラントをかけたときの圧延油の付着量）に与える鋼板温度の影響を、圧延油濃度の異なる複数の圧延油について示したものである。図８において横軸は鋼板温度、縦軸はプレートアウト量である。
図８に示すように、圧延油濃度が上がるにつれてプレートアウト量は増加するものの、鋼板温度（ロールバイト温度）が上昇すると、プレートアウト量は減少していき、潤滑性が低下する。通常の圧延油濃度（数％）では、冷間圧延の限界量（例えば、０．５〔ｍｇ／ｍ² 〕）を下回ると、例えば板厚変動、圧延荷重変動及び形状変化等の圧延不良が生じる。このため、非圧延材のエッジ部温度を上げ過ぎることはできない。
したがって、圧延機入口（ロールバイト位置）での非圧延材のエッジ部温度を所定の範囲に制御することが必要となる。

そこで、この発明は、上記従来の未解決の問題に着目してなされたものであり、圧延機の入り側で鋼板のエッジ部を加熱した後、鋼板を圧延機に導入する際に、圧延機に実際に入力される時点における鋼板エッジ部の温度を、目標とする鋼板エッジ部温度に、より高精度に制御することの可能な鋼板エッジ部の加熱方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る鋼板エッジ部の加熱方法は、圧延機入り側にエッジ部加熱装置を配置し、前記圧延機直前における前記鋼板のエッジ部温度が予め設定した圧延機入り側温度目標値となるように、前記鋼板のエッジ部を前記エッジ部加熱装置により加熱するようにした圧延ラインにおける鋼板エッジ部の加熱方法であって、前記エッジ部加熱装置から排出された後、前記圧延機に入力されるまでの間の、前記鋼板のエッジ部における総抜熱量を演算し、前記エッジ部加熱装置による加熱直後の前記エッジ部温度が、前記圧延機直前での前記圧延機入り側温度目標値と前記総抜熱量に応じた前記エッジ部の温度低下分との和相当となるように、前記エッジ部加熱装置による加熱量を制御することを特徴としている。

また、請求項２に係る鋼板エッジ部の加熱方法は、前記圧延機入り側に、前記圧延機のワークロールにクーラントを吐出するクーラント吐出手段を備え、前記圧延機入り側に形成されるクーラント溜まりにより生じる前記エッジ部の抜熱量をクーラントによる抜熱量として演算し、当該クーラントによる抜熱量に基づき前記総抜熱量を演算することを特徴としている。

また、請求項３に係る鋼板エッジ部の加熱方法は、前記エッジ部が前記エッジ部加熱装置から排出された後、前記圧延機に入力されるまでの間における、前記エッジ部の空冷による抜熱量と、前記エッジ部加熱装置により加熱された前記鋼板のエッジ部から前記鋼板の中央部への熱伝達により生じる前記エッジ部の熱伝達による抜熱量と、の少なくとも何れか一方を演算し、演算した前記空冷による抜熱量と前記熱伝達による抜熱量との少なくとも何れか一方に基づき前記総抜熱量を演算することを特徴としている。

さらに、請求項４に係る鋼板エッジ部の加熱方法は、前記エッジ部加熱装置と前記圧延機との間に、例えば、圧延機の入り側で蛇行を防止したり、鋼板の上下方向の振動（ばらつき）を抑制したりするためのロールや、張力測定用のロール等といった、１又は複数の機能ロールを備え、前記機能ロールと前記鋼板とが接触することにより生じる前記エッジ部の抜熱量を前記機能ロール毎に演算してその総量をロール接触による抜熱量とし、当該ロール接触による抜熱量に基づき前記総抜熱量を演算することを特徴としている。

さらにまた、請求項５に係る鋼板エッジ部の加熱方法は、前記エッジ部加熱装置による加熱直前の前記鋼板温度を計測する鋼板温度計測手段を有し、前記圧延機入り側温度目標値と前記総抜熱量に応じた前記エッジ部の温度低下分とから前記エッジ部加熱装置による加熱直後の前記エッジ部の加熱装置出側温度目標値を演算し、前記鋼板温度計測手段で計測される鋼板温度と前記加熱装置出側温度目標値との差分相当だけ前記エッジ部を昇温するように前記エッジ部加熱装置による加熱量を制御することを特徴としている。

また、請求項６に係る鋼板エッジ部の加熱方法は、前記エッジ部加熱装置による加熱直後の前記エッジ部温度を計測する加熱装置出側温度計測手段を有し、前記加熱装置出側温度目標値と前記加熱装置出側温度計測手段で計測される加熱装置出側温度との差分に応じて前記エッジ部加熱装置による加熱量を補正することを特徴としている。
さらに、請求項７に係る鋼板エッジ部の加熱方法は、前記圧延機直前における前記鋼板のエッジ部温度を計測する圧延機入り側温度計測手段を有し、前記圧延機入り側温度目標値と、前記圧延機入り側温度計測手段で計測された圧延機入り側温度との差分に応じて前記エッジ部加熱装置による加熱量を補正することを特徴としている。

請求項１に係る発明によれば、エッジ部加熱装置から排出された後、圧延機に入力されるまでの間の、鋼板のエッジ部における総抜熱量を演算し、この総抜熱量に応じたエッジ部の温度低下分を考慮して、エッジ部加熱装置ではエッジ部の加熱を行うため、実際に圧延機に入力される時点におけるエッジ部の温度を、より高精度に圧延機入り側温度目標値と一致するように制御することができる。

また、請求項２に係る発明によれば、圧延機入り側において吐出されるクーラントにより生じるエッジ部の抜熱量に応じて生じるエッジ部の温度低下分を考慮してエッジ部を前以って加熱することができる。
また、請求項３に係る発明によれば、エッジ部加熱装置から排出された後、圧延機に入力されるまでの間の、エッジ部の空冷による抜熱量と、エッジ部の熱伝達による抜熱量と、の少なくとも何れか一方に応じて生じるエッジ部の温度低下分を考慮してエッジ部を前以って加熱することができる。

さらに、請求項４に係る発明によれば、エッジ部加熱装置と圧延機との間に設けられた機能ロールと鋼板とが接触することにより生じるエッジ部の抜熱量に応じたエッジ部の温度低下分を考慮してエッジ部を前以って加熱することができる。
さらにまた、請求項５に係る発明によれば、圧延機入り側温度目標値と総抜熱量に応じたエッジ部の温度低下分とからエッジ部加熱装置による加熱直後のエッジ部の加熱装置出側温度目標値を演算し、鋼板温度計測手段で計測されるエッジ部加熱装置による加熱直前の鋼板温度と、演算した加熱装置出側温度目標値との差分相当だけエッジ部を昇温するように、エッジ部加熱装置による加熱量を制御するため、エッジ部の加熱を的確に行うことができる。

特に、請求項６に係る発明によれば、加熱装置出側温度目標値と、加熱装置出側温度計測手段で計測した加熱装置出側温度との差分に応じてエッジ部加熱装置による加熱量を補正し、加熱装置出側温度をフィードバック制御しているため、圧延機入り側におけるエッジ部温度を、より高精度に圧延機入り側温度目標値と一致するように制御することができる。

また、請求項７に係る発明によれば、圧延機入り側温度目標値と、圧延機入り側温度計測手段で計測した圧延機入り側温度との差分に応じてエッジ部加熱装置による加熱量を補正し、圧延機入り側温度をフィードバック制御しているため、圧延機入り側におけるエッジ部温度を、より高精度に圧延機入り側温度目標値と一致するように制御することができる。

本発明の鋼板エッジ部の加熱方法を適用した連続式タンデム圧延ラインの概略構成図である。 図１の第１圧延スタンド及び誘導加熱装置部分の詳細を示す構成図である。 制御装置の機能構成を示すブロック図である。 ロール押し込み量の説明図である。 板幅方向の鋼板温度プロフィールを示した図である。 トランスバース方式誘導加熱装置の一例である。 延性−脆性遷移温度特性の一例である。 圧延油のプレートアウト量に与える鋼板温度の影響を示す一例である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明による鋼板エッジ部の加熱方法を適用した、複数の圧延機を連続的に配置した連続式タンデム圧延ライン１の一部を示す概略構成図である。
図１に示す連続式タンデム圧延ライン１には、鋼板Ｓを払い出すペイオフリール２と、ペイオフリール２から先に払いだされた鋼板Ｓ（先行材）の尾端とペイオフリール２から後に払いだされた鋼板Ｓ（後行材）の先端とを溶接によって接合する溶接機３とが設けられており、溶接機３で接合された鋼板Ｓは連続的に圧延機６に搬送される。また、圧延機６の入側には、ルーパ４が設置され、溶接作業時や圧延速度の加減速が生じた場合においても鋼板Ｓを安定的に圧延機６に供給するようになっている。
ルーパ４の出側であって圧延機６の入側には、鋼板Ｓの幅方向両エッジ部Ｓａ，Ｓｂ（図２参照）を加熱する誘導加熱装置５が設けられている。鋼板Ｓの幅方向両エッジ部Ｓａ，Ｓｂは、誘導加熱装置５により加熱されて所定の温度にまで昇温され、鋼板Ｓは圧延機６に搬送される。

圧延機６は、多段（本実施形態にあっては５台）の圧延スタンド６ａ〜６ｅを鋼板Ｓの搬送方向に連続的に設置してなり、鋼板Ｓを所定の板厚にまで圧延する。各圧延スタンド６ａ〜６ｅの入側には、潤滑及びワークロール冷却用のクーラントノズル７ａ〜７ｅが設置されている。各クーラントノズル７ａ〜７ｅは、通常、圧延油（クーラント）として３〜５％程度の濃度に調整された温度４５〜５５℃前後のエマルション油を鋼板Ｓ及び各圧延スタンド６ａ〜６ｅのワークロールに噴射する。このように冷間圧延では、潤滑及びワークロールの冷却のためにクーラントを使用することが必要である。このため、圧延機６の入側にて誘導加熱装置５によって鋼板Ｓの幅方向両エッジ部Ｓａ、Ｓｂを加熱して昇温させてもクーラントによる冷却によって、圧延機６に入る前に鋼板Ｓの温度は低下する。このため、鋼板Ｓの幅方向両エッジ部Ｓａ、Ｓｂの耳割れを防止するためには、予めクーラント冷却による温度低下分を考慮し、冷却後も延性―脆性遷移温度以上の温度が確保できるように誘導加熱装置５では加熱量を制御するようになっている。

そして、圧延機６によって圧延された鋼板Ｓは、テンションリール８で巻き取られ、巻き取られた鋼板Ｓはコイルとして次工程へ送られる。
また、第１圧延スタンド６ａの直前には、鋼板Ｓの蛇行防止や上下方向振動（ばたつき）防止用のロール、或いは、張力計測用ロール等のロール１０が配置され、また、図示しないが、各圧延スタンド間にも必要に応じて各種ロールが配置されている。

図２は、誘導加熱装置５及び第１圧延スタンド６ａ部分の詳細を示す構成図である。
誘導加熱装置５は、例えば前記図６に示すような公知のＣ型誘電子を一対備えた誘導加熱装置で構成され、図２に示すように、鋼板Ｓの幅方向両エッジ部Ｓａ、Ｓｂを上下から挟むように形成された、前記Ｃ型誘電子からなる一対のエッジヒータ５ａ、５ｂを備えており、これらエッジヒータ５ａ、５ｂは対向して設けられている。そして誘導加熱装置５は、後述の制御装置５０からの投入電力指令値に応じてエッジヒータ５ａ、５ｂへの投入電力を制御し、これにより、エッジヒータ５ａ、５ｂを、鋼板Ｓの幅方向両エッジ部Ｓａ，Ｓｂが通過する際にこれらエッジ部Ｓａ，Ｓｂを加熱するようになっている。

また、誘導加熱装置５の入り側には、エッジヒータ５ａ、５ｂの入り側位置における鋼板Ｓの温度を測定するための、放射温度計からなるエッジヒータ入り側放射温度計１１が設けられている。このエッジヒータ入り側放射温度計１１は、例えば、鋼板Ｓの幅方向センター付近に設けられ、鋼板Ｓの幅方向センター付近の温度が、エッジヒータ入側における鋼板Ｓの温度として計測される。また、エッジヒータ５ａ、５ｂの出側には、エッジヒータ５ａ、５ｂによる加熱後のエッジ部Ｓａ、Ｓｂの温度を測定するための、放射温度計からなるエッジヒータ出側放射温度計１２ａ、１２ｂが設けられている。エッジヒータ出側放射温度計１２ａは、エッジヒータ５ａの出側位置の鋼板Ｓのエッジ部Ｓａと対向する位置に設けられ、エッジヒータ出側放射温度計１２ｂは、エッジヒータ５ｂの出側位置の鋼板Ｓのエッジ部Ｓｂと対向する位置に設けられている。

一方、第１圧延スタンド６ａの入り側直前には、圧延直前位置における、鋼板温度（以後、ロールバイト温度ともいう。）を測定するための、第１圧延スタンド入り側接触式温度計１３ａ、１３ｂが設けられている。これら第１圧延スタンド入り側接触式温度計１３ａ、１３ｂは、接触式温度計で構成される。これは、放射式温度計を用いて第１圧延スタンド入り側の温度を測定した場合、クーラントの影響を受ける可能性があるためである。
前記第１圧延スタンド入り側接触式温度計１３ａは、鋼板Ｓのエッジ部Ｓａと対向する位置に設けられ、エッジ部Ｓａの温度を測定する。同様に第１圧延スタンド入り側接触式温度計１３ｂは、鋼板Ｓのエッジ部Ｓｂと対向する位置に設けられ、エッジ部Ｓｂの温度を測定する。

また、クーラントノズル７ａへのクーラント供給配管Ｋには、クーラントノズル７ａに供給されるクーラント流量を計測するためのクーラント流量計１４が設けられている。
図３は、制御装置５０の機能構成を示すブロック図である。制御装置５０は、例えば、マイクロコンピュータ等で構成される。
制御装置５０は、エッジヒータ入り側放射温度計１１、エッジヒータ出側放射温度計１２ａ及び１２ｂ、第１圧延スタンド入り側接触式温度計１３ａ及び１３ｂ、クーラント流量計１４から、各計測値を入力する。

そして、エッジヒータ入り側放射温度計１１で計測されたエッジヒータ入り側温度実績値Ｔｈin、鋼板Ｓを搬送するライン速度Ｖ、クーラント流量計１４で計測されたクーラント流量Ｑ、誘導加熱装置５及び第１圧延スタンド６ａ間に配置されたロール１０のロール接触長さｌ、エッジヒータ出側放射温度計１２ａ及び１２ｂで計測されたエッジヒータ出側温度実績値Ｔｈouta、Ｔｈoutb、ロールバイト温度目標値Ｔｒ^* 、第１圧延スタンド入り側接触式温度計１３ａ及び１３ｂで計測されたロールバイト温度実績値Ｔｒa 、Ｔｒb をもとに、エッジヒータ５ａ、５ｂへの投入電力をそれぞれ演算し、演算結果を各エッジヒータ５ａ、５ｂの投入電力指令値Ｗｓa 、Ｗｓb として誘導加熱装置５に出力する。

ライン速度Ｖは、例えば、圧延対象の鋼板Ｓに応じて予め設定される鋼板Ｓの搬送速度をライン速度Ｖとして適用するようにしてもよく、また、ライン速度を測定するための速度センサを設け、その計測値をライン速度Ｖとして適用するようにしてもよい。
ロール接触長さｌは、誘導加熱装置５と第１圧延スタンド６ａとの間に配置されたロール１０と鋼板Ｓとが接触している部分の搬送方向の長さであって、例えば、ロール径や図４に示すロール押し込み量δ（ロール１０の上端が鋼板のパスラインより突出する量）に基づき予め検出しておけばよい。

また、ロールバイト温度目標値Ｔｒ^* は、耳割れが生じないようにするための鋼板Ｓのエッジ部Ｓａ、Ｓｂの温度として予め設定した目標値を適用する。
そして、制御装置５０は、ライン速度Ｖとクーラント流量Ｑとロール接触長さｌとロールバイト温度目標値Ｔｒ^* とから、エッジヒータ出側温度目標値演算部６１において、エッジヒータ出側温度目標値Ｔｈout ^* を演算する。すなわちエッジヒータ出側温度目標値演算部６１では、まずクーラントによる鋼板Ｓの両エッジ部Ｓａ、Ｓｂの抜熱量、ロール１０との接触による両エッジ部Ｓａ、Ｓｂの抜熱量、誘導加熱装置５での昇温後、第１圧延スタンド６ａに入力されるまでの鋼板Ｓの搬送中の空冷によるエッジ部Ｓａ、Ｓｂの抜熱量、誘導加熱装置５により昇温されたエッジ部Ｓａ、Ｓｂの温度が、鋼板Ｓの板幅方向センター部に熱伝達されることによる両エッジ部Ｓａ、Ｓｂの抜熱量を演算する。

前記クーラントによる抜熱量は、例えば、クーラント流量Ｑ（もしくはクーラント圧力Ｐｃ）と鋼板Ｓのライン速度Ｖとから図２に示すように鋼板Ｓ上に形成されるクーラント溜まりＭの大きさ（搬送方向の長さ）を求め、このクーラント溜まりＭの大きさ、すなわちクーラント抜熱長さとライン速度Ｖとからクーラントによる抜熱時間を演算する。そして、このクーラントによる抜熱時間に基づき、クーラントによる抜熱量を求める。前記クーラント溜まりＭの大きさは、クーラント流量と鋼板Ｓのライン速度とにより決定されるため、これらの関係を予め実験等により検出しておけばよい。また、クーラントによる抜熱時間に応じて、クーラントによる抜熱量が求まるため、クーラントによる抜熱時間と、クーラントによる抜熱量との対応関係を予め実験等により検出しておけばよい。

前記ロール１０との接触による抜熱量は、例えば、前記ロール接触長さｌに応じて変化するため、ロール接触長さｌとロール接触による抜熱量との関係を予め実験等により検出しておけばよい。
前記鋼板Ｓの搬送に伴う空冷による抜熱量は、誘導加熱装置５で昇温された後、第１圧延スタンド６ａに入力されるまでの搬送時間に応じて変化するため、搬送時間と空冷による抜熱量との関係を予め実験等により検出しておけばよい。

前記鋼板Ｓの、熱伝達による抜熱量も、搬送時間に応じて設定すればよい。ここで、図５は、板幅方向の鋼板温度プロフィールを示したものである。横軸は板幅方向の位置、縦軸は温度を表す。図５に実線で示すように、エッジヒータ出側位置における鋼板Ｓの温度プロフィールは、鋼板Ｓのエッジ部Ｓａ、Ｓｂは、エッジヒータ５ａ、５ｂにより昇温されているため比較的温度が高く、センター付近はエッジヒータ５ａ、５ｂにより加熱されていないため、エッジ部Ｓａ、Ｓｂに比較して低い。

そして、この鋼板Ｓが搬送されて第１圧延スタンド６ａ直前の位置に到達した時点では、図５に破線で示すように、鋼板Ｓのエッジ部Ｓａ、Ｓｂの温度は下がり、逆に鋼板Ｓの板幅センター部の温度は上昇している。つまり、誘導加熱装置５から第１圧延スタンド６ａに到達するまでの間に、エッジ部Ｓａ、Ｓｂから板幅センター部への熱伝達が行われていることがわかる。このエッジ部Ｓａ、Ｓｂから板幅センター部への熱伝達によるエッジ部Ｓａ、Ｓｂの抜熱量は搬送時間に応じて変化するため、搬送時間と熱伝達による抜熱量との関係を予め実験等により検出しておけばよい。

そして、このようにして演算した、クーラントによる抜熱量と、ロール接触による抜熱量と、空冷による抜熱量と、熱伝達による抜熱量との和を、誘導加熱装置５で昇温された鋼板Ｓが第１圧延スタンド６ａに入力されるまでの間の、エッジ部Ｓａ、Ｓｂの総抜熱量とする。そして、第１圧延スタンド６ａに入力される時点での鋼板Ｓのエッジ部Ｓａ、Ｓｂの温度がロールバイト温度目標値Ｔｒ^* となるように、ロールバイト温度目標値Ｔｒ^* と、エッジ部Ｓａ、Ｓｂの総抜熱量に相当するエッジ部Ｓａ、Ｓｂの温度低下分との和相当の値を、エッジヒータ出側温度目標値Ｔｈout ^* として設定する。

以上において、例えば、エッジヒータ出側温度目標値Ｔｈout ^* は以下の式で求めることができる。
Ｔｈout ^*
＝ａ₁ ・Ｐｃ／Ｖ³ ＋ａ₂ ・δ／Ｖ＋ａ₃ ・Ｔｈin／Ｖ＋（Ｔｒ^* −Ｔｈin）
上記式において、Ｐｃはクーラント圧力、Ｖはライン速度、δはロール押し込み量、Ｔｈinはエッジヒータ入側温度実績値、ａ₁ 〜ａ₃ は係数である。第１項目から第３項目までが抜熱量であり、それぞれ、クーラントによる抜熱量、ロール接触による抜熱量および空冷による抜熱量に相当する。係数ａ₁ 〜ａ₃ は実験的に適宜求めることができる。第４項目は、抜熱がない場合の投入熱量に相当する。なお、必要に応じて、熱伝達による抜熱量を上記式に加えることができる。

そして、エッジヒータ出側温度目標値演算部６１で演算されたエッジヒータ出側温度目標値Ｔｈout ^* と、エッジヒータ入り側放射温度計１１で検出されたエッジヒータ入り側温度実績値Ｔｈinとの差分値を演算子６２で演算し、差分値を昇温量Δｔとする。ここで、誘導加熱装置５での加熱前の鋼板Ｓの温度は、気温変化等により変化するため、エッジヒータ出側温度目標値Ｔｈout ^* とエッジヒータ入り側温度実績値Ｔｈinとの差分値を演算子６２で演算し、これをエッジ部Ｓａ、Ｓｂの昇温量Δｔとしている。

演算子６２で演算された昇温量Δｔは、エッジヒータ投入電力演算部６３に入力される。エッジヒータ投入電力演算部６３は、昇温量Δｔと、鋼板Ｓの比熱及び第１圧延スタンド６ａで圧延される前の板厚と、ライン速度Ｖと、既知のエッジヒータ５ａ、５ｂによる加熱幅（鉄心幅）とから、非加熱材である鋼板Ｓの熱負荷（例えば、単位時間当たりの鋼板重量：トン／Ｈｒ）を演算し、鋼板Ｓの比熱から、鋼板Ｓの各エッジ部Ｓａ、Ｓｂの温度を、これらエッジ部Ｓａ、Ｓｂがエッジヒータ５ａ、５ｂを通過する間に、昇温量Δｔだけ昇温させるために必要なエッジヒータ５ａ、５ｂに実際に投入する電力を演算する。

さらに、本実施形態では、温度制御精度を向上させるために、２つの温度フィードバック制御ループを加えることが好ましい。
すなわち、第１の温度フィードバック制御ループは、誘導加熱装置５の出側位置における鋼板Ｓの温度をフィードバックするループであって、エッジヒータ出側温度目標値演算部６１で演算されるエッジヒータ出側温度目標値Ｔｈout ^* とエッジヒータ出側放射温度計１２ａ、１２ｂで演算されるエッジヒータ出側温度実績値Ｔｈouta、Ｔｈoutbとの差分を演算子６５でそれぞれ演算し、演算された差分値をエッジヒータ出側差分値とし、このエッジヒータ出側差分値をもとに、ＰＩＤ制御部６６において、ＰＩＤ制御を行いこのエッジヒータ出側差分値が零となるようにエッジヒータ５ａ、５ｂの投入電力を補正するための補正値をエッジヒータ５ａ、５ｂのそれぞれについて演算する。

第２の温度フィードバック制御ループは、第１圧延スタンド６ａの入り側位置における鋼板Ｓの温度をフィードバックするループであって、ロールバイト温度目標値Ｔｒ^* と第１圧延スタンド入り側接触式温度計１３ａ及び１３ｂで計測されたロールバイト温度実績値Ｔｒa 、Ｔｒb との差分を演算子６８でそれぞれ演算し、演算された差分値をロールバイト入り側差分値とし、このロールバイト入り側差分値と、後述のむだ時間補償値との和を演算子６９で演算し、演算子６９での演算結果を、ＰＩＤ制御部７０に出力する。前記むだ時間補償値は、エッジヒータ５ａ、５ｂの投入電力の補正を行ってから実際にこの補正分に応じた温度が第１圧延スタンド入り側接触式温度計１３ａ、１３ｂで計測されるまでの、誘導加熱装置５から第１圧延スタンド６ａまでの設備長に基づくむだ時間を補償するためのものである。

ＰＩＤ制御部７０は、演算子６９で演算されたロールバイト入り側差分値とむだ時間補償値との和に対してＰＩＤ制御を行い、ロールバイト入り側差分値とむだ時間補正値との和が零となるようにエッジヒータ５ａ、５ｂの投入電力の補正を行うための補正値をエッジヒータ５ａ、５ｂのそれぞれについて演算する。この補正値に基づきむだ時間補償器７１はむだ時間補償値をそれぞれ演算する。そして、ＰＩＤ制御部６６で演算された第１の温度フィードバック制御ループにおけるエッジヒータ５ａ、５ｂそれぞれの補正値と、ＰＩＤ制御部７０で演算された第２の温度フィードバック制御ループにおけるエッジヒータ５ａ、５ｂそれぞれの補償値との和を演算子７２で演算し、さらに、第１及び第２の温度フィードバック制御ループにおけるエッジヒータ５ａ、５ｂそれぞれの補償値の和を、エッジヒータ投入電力演算部６３で演算されたエッジヒータ投入電力に演算子７３で加算し、これをエッジヒータ５ａ、５ｂの投入電力指令値Ｗｓa 、Ｗｓb として、誘導加熱装置５に出力する。

次に、上記実施の形態の動作を説明する。
制御装置５０では、エッジヒータ入り側放射温度計１１、エッジヒータ出側放射温度計１２ａ及び１２ｂ、クーラント流量計１４から、各計測値を入力し、これらに基づき、エッジータ投入電力を演算し、各温度補償を行って投入電力指令値Ｗｓa 、Ｗｓb を演算し、これを誘導加熱装置５に出力する。

誘導加熱装置５では、投入電力指令値Ｗｓa 、Ｗｓb に応じてエッジヒータ５ａ、５ｂを駆動する。このため、鋼板Ｓが誘導加熱装置５に搬送され、鋼板Ｓがエッジヒータ５ａ、５ｂを通過する際に、そのエッジ部Ｓａ、Ｓｂがエッジヒータ５ａ、５ｂにより加熱され、これにより、エッジ部Ｓａ、Ｓｂの温度が昇温された後、第１圧延スタンド６ａに入力される。このとき、エッジヒータ５ａ、５ｂでの加熱後、第１圧延スタンド６ａに搬送されるまでの間に、鋼板Ｓのエッジ部Ｓａ、Ｓｂの温度は空冷により抜熱され、また、エッジ部Ｓａ、Ｓｂの熱が鋼板Ｓのセンターに伝達されることによっても抜熱される。さらに、第１圧延スタンド６ａの直前に設けられたクーラントノズル７ａが設けられているため、クーラントによっても、エッジ部Ｓａ、Ｓｂは抜熱され、第１圧延スタンド６ａと誘導加熱装置５との間に設けられたロール１０と接触することによっても抜熱される。つまり、エッジ部Ｓａ、Ｓｂの温度は抜熱された分だけ低下することになる。

しかしながら、上述のように、エッジヒータ出側温度目標値演算部６１では、これら、エッジヒータ５ａ、５ｂでの昇温後、第１圧延スタンド６ａに入力されるまでの間の、エッジ部Ｓａ、Ｓｂの抜熱分を考慮して、エッジヒータ出側温度目標値Ｔｈout ^* を演算し抜熱によるエッジ部Ｓａ、Ｓｂの温度低下分を見越して、誘導加熱装置５ではエッジ部Ｓａ、Ｓｂを昇温している。したがって、第１圧延スタンド６ａで圧延が行われる際の、鋼板Ｓのエッジ部Ｓａ、Ｓｂの温度を、より高精度にロールバイト温度目標値と一致するように制御することができるため、圧延時に耳割れが生じることを抑制することができる。

また、このとき、エッジヒータ５ａ、５ｂの出側における温度の実績値（Ｔｈouta、Ｔｈoutb）と、第１圧延スタンド６ａの入り側における温度の実績値（Ｔｒa 、Ｔｒb ）とについて、これらをフィードバック制御するようにしているため、エッジヒータ５ａ、５ｂにおける温度制御誤差及び、第１圧延スタンド７ａにおける温度制御誤差を、より確実に抑制することができ、エッジ部Ｓａ、Ｓｂの温度制御を向上させることができる。さらに、このとき、第１圧延スタンド６ａの入り側における温度の実績値（Ｔｒa 、Ｔｒb ）の応答遅れ分すなわちむだ時間を考慮して、第１圧延スタンド６ａの入り側における温度をフィードバック制御しているため、むだ時間によるロールバイト温度の応答遅れを考慮し、より高精度に温度制御を行うことができる。

なお、上記実施の形態においては、図１に示すように、誘導加熱装置５と第１圧延スタンド６ａとの間に、１つのロール１０のみが配置されている場合について説明したが、例えば、２以上の各種ロールが配置されている場合には、それぞれのロールと接触することによる抜熱量を、上記と同様の手順で演算し、これらロールによる抜熱量の和を、ロール接触による抜熱量とし、エッジ部の総抜熱量を演算するようにすればよい。

また、上記実施の形態においては、クーラントによる抜熱量と、ロール接触による抜熱量と、空冷による抜熱量と、熱伝達による抜熱量とから、誘導加熱装置５で昇温された鋼板Ｓが第１圧延スタンド６ａに入力されるまでの間の、エッジ部Ｓａ、Ｓｂの総抜熱量を演算しているがこれに限るものではない。
例えば、ロール接触による抜熱量がエッジ部の温度低下に影響を与えない程度の大きさである場合など、エッジ部の温度低下に影響を与えない程度の抜熱量である場合には、該当する抜熱量を、総抜熱量に加算しなくてもよい。

また、例えば、クーラントノズル７ａの上流側にさらに、濃度の異なるクーラントを噴射する別のクーラントノズルが設けられている場合等、誘導加熱装置５と第１圧延スタンド６ａとの間に、エッジ部Ｓａ、Ｓｂの抜熱に寄与する抜熱要素が設けられている場合には、この抜熱要素による抜熱量も含めて総抜熱量を演算すればよく、要は、誘導加熱装置５と第１圧延スタンド６ａとの間において、エッジ部Ｓａ、Ｓｂの抜熱に寄与する装置や、周囲環境の変化をもたらす要素などによる抜熱量も含めて総抜熱量を演算するようにすればよい。

また、上記実施の形態においては、エッジ部加熱装置として、トランスバース方式の誘導加熱装置５を適用した場合について説明したが、これに限るものではなく、ソレノイド式の誘導加熱装置を適用した場合であっても適用することができ、また、誘導加熱方式に限らず、レーザー加熱やガスバーナ加熱等、エッジ部を加熱するものであれば適用することができる。

ここで、上記実施の形態において、誘導加熱装置５がエッジ部加熱装置に対応し、クーラントノズル７ａ、７ｂがクーラント吐出手段に対応し、ロール１０が機能ロールに対応し、エッジヒータ入り側放射温度計１１が鋼板温度計測手段に対応し、エッジヒータ出側放射温度計１２ａ、１２ｂが加熱装置出側温度計測手段に対応し、第１圧延スタンド入り側接触式温度計１３ａ、１３ｂが圧延機入り側温度計測手段に対応している。また、ロールバイト温度目標値が圧延機入り側温度目標値に対応し、エッジヒータ出側温度目標値が加熱装置出側温度目標値に対応している。

１ 連続式タンデム圧延ライン
２ ペイオフリール
３ 溶接機
４ ルーパ
５ 誘導加熱装置
５ａ、５ｂ エッジヒータ
６ 圧延機
６ａ〜６ｅ 圧延スタンド
７ａ〜７ｅ クーラントノズル
１０ ロール
１１ エッジヒータ入り側放射温度計
１２ａ、１２ｂ エッジヒータ出側放射温度計
１３ａ、１３ｂ 第１圧延スタンド入り側接触式温度計
１４ クーラント流量計
５０ 制御装置
６１ エッジヒータ出側温度目標値演算部
６２ 演算子
６３ エッジヒータ投入電力演算部
６５ 演算子
６６ ＰＩＤ制御部
６８、６９ 演算子
７０ ＰＩＤ制御部
７１ むだ時間補償器
７２、７３ 演算子
Ｍ クーラント溜まり
Ｓ 鋼板
Ｓａ，Ｓｂ エッジ部

Claims (7)

1. 圧延機入り側にエッジ部加熱装置を配置し、前記圧延機直前における前記鋼板のエッジ部温度が予め設定した圧延機入り側温度目標値となるように、前記鋼板のエッジ部を前記エッジ部加熱装置により加熱するようにした圧延ラインにおける鋼板エッジ部の加熱方法であって、
   前記エッジ部加熱装置から排出された後、前記圧延機に入力されるまでの間の、前記鋼板のエッジ部における総抜熱量を演算し、
   前記エッジ部加熱装置による加熱直後の前記エッジ部温度が、前記圧延機直前での前記圧延機入り側温度目標値と前記総抜熱量に応じた前記エッジ部の温度低下分との和相当となるように、前記エッジ部加熱装置による加熱量を制御することを特徴とする鋼板エッジ部の加熱方法。
2. 前記圧延機入り側に、前記圧延機のワークロールにクーラントを吐出するクーラント吐出手段を備え、
   前記圧延機入り側に形成されるクーラント溜まりにより生じる前記エッジ部の抜熱量をクーラントによる抜熱量として演算し、当該クーラントによる抜熱量に基づき前記総抜熱量を演算することを特徴とする請求項１記載の鋼板エッジ部の加熱方法。
3. 前記エッジ部が前記エッジ部加熱装置から排出された後、前記圧延機に入力されるまでの間における、前記エッジ部の空冷による抜熱量と、前記エッジ部加熱装置により加熱された前記鋼板のエッジ部から前記鋼板の中央部への熱伝達により生じる前記エッジ部の熱伝達による抜熱量と、の少なくとも何れか一方を演算し、
   演算した前記空冷による抜熱量と前記熱伝達による抜熱量との少なくとも何れか一方に基づき前記総抜熱量を演算することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の鋼板エッジ部の加熱方法。
4. 前記エッジ部加熱装置と前記圧延機との間に１又は複数の機能ロールを備え、
   前記機能ロールと前記鋼板とが接触することにより生じる前記エッジ部の抜熱量を前記機能ロール毎に演算してその総量をロール接触による抜熱量とし、
   当該ロール接触による抜熱量に基づき前記総抜熱量を演算することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の鋼板エッジ部の加熱方法。
5. 前記エッジ部加熱装置による加熱直前の前記鋼板温度を計測する鋼板温度計測手段を有し、
   前記圧延機入り側温度目標値と前記総抜熱量に応じた前記エッジ部の温度低下分とから前記エッジ部加熱装置による加熱直後の前記エッジ部の加熱装置出側温度目標値を演算し、
   前記鋼板温度計測手段で計測される鋼板温度と前記加熱装置出側温度目標値との差分相当だけ前記エッジ部を昇温するように前記エッジ部加熱装置による加熱量を制御することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の鋼板エッジ部の加熱方法。
6. 前記エッジ部加熱装置による加熱直後の前記エッジ部温度を計測する加熱装置出側温度計測手段を有し、
   前記加熱装置出側温度目標値と前記加熱装置出側温度計測手段で計測される加熱装置出側温度との差分に応じて前記エッジ部加熱装置による加熱量を補正することを特徴とする請求項５記載の鋼板エッジ部の加熱方法。
7. 前記圧延機直前における前記鋼板のエッジ部温度を計測する圧延機入り側温度計測手段を有し、
   前記圧延機入り側温度目標値と、前記圧延機入り側温度計測手段で計測された圧延機入り側温度との差分に応じて前記エッジ部加熱装置による加熱量を補正することを特徴とする請求項５又は請求項６記載の鋼板エッジ部の加熱方法。

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