JP2017001088A - 熱間圧延鋼板の材質管理システムおよびその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】新たに専用センサを設けずに、熱延鋼板の長手方向に材質のばらつきが発生した場合でも出荷の歩留りを向上させるための材質管理方法および材質管理システムを提供する。
【解決手段】熱間圧延設備の仕上圧延機の最終スタンドで圧延された後、ランアウトテーブル内で冷却された鋼鈑を巻取装置で巻取るようにされた熱間圧延鋼板の材質管理システムであって、鋼鈑について経験的に求めた徐冷履歴と材質の間の相関データを保持する徐冷履歴―材質相関テーブル保存装置と、仕上圧延された鋼材のランアウトテーブル内における徐冷温度履歴を求める徐冷温度履歴算出装置と、徐冷温度履歴算出装置で求めた徐冷温度履歴を用いて徐冷履歴―材質相関テーブル保存装置を参照し、該当する材質のデータを得、得られた材質のデータから鋼材の材質分布を推定する材質分布評価装置を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱間圧延で製造される鋼板の材質管理システムおよびその方法に関する。

熱間圧延で製造される長さ１０００ｍ超の鋼板では、製造中における圧延条件および冷却条件の変化により、長手方向に材質のばらつきが生じ易い。特に近年では圧延条件および冷却を高精度で制御することで、その用途に応じて材質を作り込んだ鋼板が製造されており、このような鋼板では圧延条件および冷却条件の変化による材質のばらつきが更に生じ易いため、材質管理が益々重要になっている。

従来、材質管理のためにはコイル状に巻取った後の鋼板の尾端若しくは先端等から試験片を切り出し、引張試験等を実施して、鋼板の材質を管理していた。試験結果で材質が許容範囲外であることが判明すると、その鋼板の出荷を取止めるか、若しくは巻き戻して更に多数の試験片を切り出して試験を行い、材質を確認する必要があった。

このことから、コイルの長手方向に材質のばらつきが発生した場合でも出荷の歩留りを向上させるための品質管理システムが特許文献１に記載されている。この特許文献１には、「圧延製品を製造する圧延ラインに設けられ、圧延製品の製造時における圧延データを収集する圧延データ収集手段と、圧延製品の組織情報を計測する組織情報センサと、圧延データ収集手段によって収集された圧延データ及び組織情報センサによって計測された組織情報に基づいて、圧延製品の機械的性質を予測する機械的性質予測手段と、機械的性質予測手段によって予測された機械的性質を、圧延製品に対して予め設定された機械的性質の許容範囲と比較して、圧延製品の材質の良否を判定する材質判定手段と、材質判定手段の判定結果が、圧延製品の長手方向における位置情報と関連付けて記録される記録手段と、記録手段の記録内容に基づいて、圧延製品の切除部の長さを決定する切除部長さ決定手段と、を備えた」と記載されている。

また特許文献１には、「組織情報センサは、圧延製品の組織情報を計測するための装置であり、レーザ超音波を用いた方法等によって構成される。」と記載され、さらに、「組織情報センサは、例えば、巻取装置の上流側に配置され、巻取装置によって巻取られる直前の圧延製品の組織情報を計測する。」と記載されている。

レーザ超音波を用いた圧延製品の材質計測装置は特許文献２に記載されている。特許文献２によれば、レーザ超音波による材質計測装置は、「圧延製品の底面に送信側レーザ光を照射し、超音波パルスを発生させる超音波発振器と、圧延製品の上面に受信側レーザ光を照射し、圧延製品から反射される受信側レーザ光を受信部に入力することにより、圧延製品に発生した超音波パルスを検出して検出信号を発信し、超音波発振器から照射された送信側レーザ光の光路の延長線上に、受信部が位置しないように設けられた超音波検出器と、超音波検出器から発信された検出信号に基づいて、圧延製品の材質を計測するための処理を行う信号処理装置を備えた」装置であるとしている。

特開２００９−１６６０８７号公報 特開２００７−８６０２８号公報

特許文献１には、コイルの長手方向に材質のばらつきが発生した場合でも出荷の歩留りを向上させるための品質管理システムが記載されている。しかし、特許文献１記載の品質管理システムでは専用の組織情報センサを用いるため、熱間圧延システムの構成が複雑になり、調整および保守の手間が増える課題がある。

また、特許文献１の組織情報センサであるレーザ超音波を用いる計測装置は、特許文献２の記載によると、鋼板の底面に送信側レーザ光を照射し、鋼板の上面に受信側レーザ光を照射するよう、鋼板を上下で挟む構成で設置される必要がある。しかし、熱間圧延では高速で移動する鋼板が上下動する現象があり、鋼板を上下で挟む構成で設置されるセンサは鋼板の上下動により損傷される可能性がある。

また、特許文献１記載の品質管理システムのひとつの実施例では、組織情報センサの代わりに組織予測モデルを用いるシステムが記載され、公知である第１７３・１７４回西山記念技術講座「熱延組織の組織変化及び材質の予測」（（社）日本鉄鋼協会）Ｐ１２５をその一例として挙げている。しかし、圧延条件および冷却を高精度で制御して材質を作り込む鋼板において、組織情報センサを代替可能なレベルの予測精度を持つ組織予測モデルは知られていない。

以上のことから本発明の目的は、新たに専用センサを設けずに、熱延鋼板の長手方向に材質のばらつきが発生した場合でも出荷の歩留りを向上させるための熱間圧延鋼板の材質管理システムおよびその方法を提供することである。

以上のことから本発明においては、熱間圧延設備の仕上圧延機の最終スタンドで圧延された後、ランアウトテーブル内で冷却された鋼鈑を巻取装置で巻取るようにされた熱間圧延鋼板の材質管理システムであって、鋼鈑について経験的に求めた徐冷履歴と材質の間の相関データを保持する徐冷履歴―材質相関テーブル保存装置と、仕上圧延された鋼材のランアウトテーブル内における徐冷温度履歴を求める徐冷温度履歴算出装置と、徐冷温度履歴算出装置で求めた徐冷温度履歴を用いて徐冷履歴―材質相関テーブル保存装置を参照し、該当する材質のデータを得、得られた材質のデータから鋼材の材質分布を推定する材質分布評価装置を備えたことを特徴とする。

また本発明においては、熱間圧延設備の仕上圧延機の最終スタンドで圧延された後、ランアウトテーブル内で冷却された鋼鈑を巻取装置で巻取るようにされた熱間圧延鋼板の材質管理方法であって、鋼鈑について経験的に求めた徐冷履歴と材質の間の相関データを保持し、仕上圧延された鋼材のランアウトテーブル内における徐冷温度履歴を計測により求め、計測により求めた徐冷温度履歴を用いて徐冷履歴と材質の間の相関データを参照し、該当する材質のデータから鋼材の材質分布を推定することを特徴とする。

本発明によれば、新たに専用センサを設けずに、熱延鋼板の長手方向に材質のばらつきが発生した場合でも出荷の歩留りを向上させることができる。

本発明の実施例１に係る熱間圧延設備の仕上げ段階の設備構成を示す図。 本発明の実施例１に係る徐冷履歴―材質相関テーブルの概念を示す図。 徐冷履歴―材質相関テーブル保存装置７１に記憶される各種量の相関関係を模式的に示した図。 徐冷温度履歴算出装置７３の内部処理を示すフローチャート。 ランアウトテーブルでの温度履歴に徐冷を設けて製造される鋼材の製造で好ましいとされる温度履歴の一例を示す概念図。 高い徐冷開始温度で徐冷時間を変えた時の材料組織の体積比を示す図。 低い徐冷開始温度で徐冷時間を変えた時の材料組織の体積比を示す図。 鋼板の長手方向の位置による鋼板速度の変化の一例を示す図。 仕上出口温度計と中間温度計で計測された鋼板温度の鋼板の長手方向の位置による変化を示す図。 鋼板の長手方向の位置による中間温度計到達時間と徐冷開始時間の変化の一例を示す図。 時間を遡りながら徐冷開始温度を算出する方法を示す概念図。 鋼板の長手方向の位置による徐冷開始温度の変化の一例を示す図。 本発明の別の実施例における鋼板温度計測部の構成を示す構成図。 本発明の更に別の実施例における鋼板温度計測部の構成を示す構成図。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

以下本発明の実施例１について、説明する。まず図１は、本発明の実施例１に係る熱間圧延設備の仕上げ段階の設備構成を示す図である。

図１に示す熱間圧延設備の仕上げ段階においては、鋼板１が仕上圧延機の最終スタンド３１で圧延された後、ランアウトテーブル（Ｒｕｎ−ｏｕｔ Ｔａｂｌｅ）４の中を通って、巻取装置５で巻取られる。ここまでの構成は周知の構成である。ランアウトテーブル４の中において、鋼板１は搬送ロール４１の上に載り、複数の冷却バンク４２の中を通過する。各冷却バンク４２は複数の冷却ヘッド４２１を有し、各冷却ヘッド４２１は更に複数の冷却ノズル４２２を有する。各冷却バンク４２はまた複数の下面冷却ヘッド４２３を有し、各下面冷却ヘッド４２３は複数の下面冷却ノズル４２４を有する。

ランアウトテーブル４の中にある各冷却ノズル４２２と各下面冷却ノズル４２４は、鋼板１を所定の温度履歴で冷却するため、各々異なる流量の冷却水を吐出するように、一個単位でまたは複数個単位で制御される。ここでの制御には、熱間圧延を開始する前に各ノズルの開度を設定する静的制御と、熱間圧延中に各ノズルの開度を変更する動的制御の両方を含む。また、動的制御は、熱間圧延を開始する前に予め決定してあった事前設定動的制御と、熱間圧延中に後述の速度計および各温度計の計測値に基づいたフィードバック制御またはフィードフォーワード制御を含む。ランアウトテーブル４中にある各冷却ノズル４２２および各下面冷却ノズル４２４の構成およびそれらの制御方法に関しては公知である。

当該熱間圧延設備の仕上圧延機最終スタンド３１と巻取装置５の間には、各種計測器が設置されている。これらは、鋼板１の移動速度Ｖを計測する速度計６１、仕上圧延終了時の鋼板１の温度を計測する仕上出口温度計６２、ランアウトテーブル４の中での鋼板の温度ＴＭＰ＿ＩＭＴを計測する中間温度計６３、巻取り直前の鋼板の温度を計測する巻取温度計６４などである。なお中間温度計６３は、後述する鋼材１の徐冷区間内に設けられる。中間温度計６３は徐冷区間内に一つを設ける構成が一般的であるが、複数の中間温度計６３を設けてもよい。複数の中間温度計６３を設ける場合、後述する鋼材１の徐冷区間内に位置する中間温度計６３の中で最も仕上出口温度計６２に近い位置に配置された中間温度計６３を用いるのがよい。

本発明の材質管理システム７は、上記構成の熱間圧延設備の仕上げ段階設備に適用されて、鋼材の品質管理を行うものであり、徐冷履歴―材質相関テーブル保存装置７１と、材質分布評価装置７２と、徐冷温度履歴算出装置７３から構成されている。

材質管理システム７は要するに、徐冷履歴―材質相関テーブル保存装置７１内に経験的に求めた徐冷履歴と材質の間の相関データを数値保持しており、他方徐冷温度履歴算出装置７３において仕上圧延された鋼材１の徐冷温度履歴を計測して求めている。材質分布評価装置７２においては、徐冷温度履歴算出装置７３において求めた鋼材１の徐冷温度履歴と、徐冷履歴―材質相関テーブル保存装置７１内に保持された徐冷履歴と材質の間の相関データとから、鋼材１の材質分布を推定し、その評価結果を熱間圧延生産管理システム９に外部報告したものである。

なお徐冷温度履歴算出装置７３における徐冷温度履歴の算出には、ランアウトテーブル４内の各所に設けられた温度計の配置データ８３、ランアウトテーブル４内の各所に設けられた冷却ノズル４２２、４２４の開度のデータ８１、ランアウトテーブル４内の各所に設けられた計測器（鋼鈑速度の計測器６１、中間温度計６３）の計測データＶ、ＴＭＰ＿ＩＭＴを使用する。材質分布評価装置７２においては、熱間圧延生産管理システム９から得た鋼材１の鋼種と鋼鈑検査データ８２と徐冷履歴―材質相関テーブル保存装置７１の保持するデータを使用する。

以下材質管理システム７が果たす役割について、徐冷履歴―材質相関テーブル保存装置７１と、徐冷温度履歴算出装置７３、材質分布評価装置７２の順に説明する。

最初に、徐冷履歴―材質相関テーブル保存装置７１について説明する。徐冷履歴―材質相関テーブル保存装置７１は、徐冷履歴―材質相関テーブルを保存する装置である。図２に徐冷履歴―材質相関テーブルの概念図を示す。徐冷履歴―材質相関テーブルは一つまたは複数の徐冷履歴―材質相関データを含むテーブルであり、縦軸側に複数の組み合わせ例（１、２、・・・ｋ、ｋ＋１、・・ｍ・・）を採用し、横軸に徐冷履歴と材質の相関データを記録している。１つの組み合わせに係る徐冷履歴―材質相関データは、鋼種Ｄ＿ＳＴＬ＿ＧＲＤと、徐冷開始温度Ｄ＿ＴＭＰ＿ＳＳと、徐冷時間Ｄ＿Ｔ＿ＳＣと、材質Ｄ＿Ｍからなるデータ｛Ｄ＿ＳＴＬ＿ＧＲＤ、Ｄ＿ＴＭＰ＿ＳＳ、Ｄ＿Ｔ＿ＳＣ：Ｄ＿Ｍ｝である。

このうち鋼種Ｄ＿ＳＴＬ＿ＧＲＤと、徐冷開始温度Ｄ＿ＴＭＰ＿ＳＳと、徐冷時間Ｄ＿Ｔ＿ＳＣが徐冷履歴に関わるデータであり、鋼種Ｄ＿ＳＴＬ＿ＧＲＤについて、ＭＣ１とＭＣ２の事例が示され、徐冷開始温度Ｄ＿ＴＭＰ＿ＳＳについて、ＴＭＰ１とＴＭＰ２の事例が示され、徐冷時間Ｄ＿Ｔ＿ＳＣについてＴ１、Ｔ２、・・Ｔｋの事例が示されている。

また材質に関わるデータＤ＿Ｍとしては、種々のものが適用可能であり、図２には複数種類の材質に関わるデータＤ＿Ｍが準備、記憶されている。この事例では、材質に関わるデータＤ＿Ｍは例えば引張強度Ｄ＿ＴＳであるが、他の材質データでもよいし、また複数の材質データの組み合わせでもよい。引張強度の他の材質データの例としては、降伏強度Ｄ＿ＹＳ、または全伸びＤ＿ＥＬ、または均一伸び、または硬さ、またはシャルピー衝撃値、または延性‐脆性遷移温度、またはＬａｎｋｆｏｒｄのｒ値、または後述の組織体積比がある。

なお図２の例では、引張強度Ｄ＿ＴＳについてＴＳ１１１、ＴＳ１１２・・ＴＳ１１ｋ、ＴＳ１２１・・ＴＳ２１１の事例が示され、降伏強度Ｄ＿ＹＳについてＹＳ１１１、ＹＳ１１２・・ＹＳ１１ｋ、ＹＳ１２１・・ＹＳ２１１の事例が示され、全伸びＤ＿ＥＬについて、ＥＬ１１１、ＥＬ１１２・・ＥＬ１１ｋ、ＥＬ１２１・・ＥＬ２１１の事例が示されている。

図２に示したように徐冷履歴―材質相関テーブル保存装置７１は、一つまたは複数の鋼種Ｄ＿ＳＴＬ＿ＧＲＤと、一つまたは複数の徐冷開始温度Ｄ＿ＴＭＰ＿ＳＳと、一つまたは複数の徐冷時間Ｄ＿Ｔ＿ＳＣに対する前記徐冷履歴―材質相関データ｛Ｄ＿ＳＴＬ＿ＧＲＤ、Ｄ＿ＴＭＰ＿ＳＳ、Ｄ＿Ｔ＿ＳＣ：Ｄ＿Ｍ｝からなる徐冷履歴―材質相関テーブルを保存する。

なお、図１において材質分布評価装置７２が徐冷履歴―材質相関テーブル保存装置７１を参照するに当たり最初に行うことは、熱間圧延生産管理システム９から得た鋼材１の鋼種Ｄ＿ＳＴＬ＿ＧＲＤを特定して、比較参照すべき徐冷履歴―材質相関テーブルの参照範囲を限定することである。例えば鋼材１の鋼種Ｄ＿ＳＴＬ＿ＧＲＤがＭＣ１であることが判明した場合には、同テーブルの縦軸番号１からｍ−１までの範囲のデータに特定される。

図３は、徐冷履歴―材質相関テーブル保存装置７１に記憶される各種量の相関関係を模式的に示した図である。ここでは、鋼種Ｄ＿ＳＴＬ＿ＧＲＤについてＭＣ１を採用し、徐冷開始温度Ｄ＿ＴＭＰ＿ＳＳについてＴＭＰ１、ＴＭＰ２、ＴＭＰ３を可変にパラメータ設定したときの、徐冷時間Ｄ＿Ｔ＿ＳＣ（横軸）と、引張強度Ｄ＿ＴＳ（縦軸）の関係を示している。この図によれば、鋼種Ｄ＿ＳＴＬ＿ＧＲＤが特定され、徐冷開始温度Ｄ＿ＴＭＰ＿ＳＳが一定である場合には、引張強度Ｄ＿ＴＳは徐冷時間Ｄ＿Ｔ＿ＳＣが長いほど低下する傾向があることがわかる。また引張強度Ｄ＿ＴＳは、徐冷時間Ｄ＿Ｔ＿ＳＣが同じ条件下では徐冷開始温度Ｄ＿ＴＭＰ＿ＳＳが高いほど大きくなることがわかる。

なお、図１において材質分布評価装置７２が徐冷履歴―材質相関テーブル保存装置７１を参照するに当たり次に行うことは、徐冷温度履歴算出装置７３において求めた徐冷温度履歴を参照することである。徐冷温度履歴には徐冷開始温度Ｄ＿ＴＭＰ＿ＳＳ、徐冷時間Ｄ＿Ｔ＿ＳＣが含まれており、この結果図２のテーブルから材質Ｄ＿Ｍが特定される。例えば、徐冷開始温度Ｄ＿ＴＭＰ＿ＳＳがＴＭＰ１、徐冷時間Ｄ＿Ｔ＿ＳＣがＴｋであったとすると、同テーブルの縦軸番号ｋのデータに特定され、材質Ｄ＿Ｍとして、ＴＳ１１ｋ、ＹＳ１１ｋ、ＥＬ１１ｋが導出されることになる。

さらに徐冷温度履歴算出装置７３において求めた徐冷温度履歴は履歴情報を含むので、鋼材１の特定点（例えば鋼材の端部）における温度の時間経過情報、鋼材１の特定場所（鋼材側端部から２０ｃｍの位置）における温度の時間経過情報を含んでいる。この結果、鋼材１の広範な位置における温度履歴を用いて材質分布を推定することが可能である。

図２に示した徐冷履歴―材質相関テーブルは、実験などの結果を反映する形で予め求めておくものとするが、当該テーブルの作成手法については後述する。

次に図１の材質管理システム７内の徐冷温度履歴算出装置７３について説明する。図１に示すように、徐冷温度履歴算出装置７３は、速度計６１で計測された鋼板１の速度データＶ（Ｘ）と、中間温度計６３で計測された鋼板の温度データＴＭＰ＿ＩＭＴ（Ｘ）と、ランアウトテーブル４内の各冷却ノズル４２２および各下面冷却ノズル４２４の時々刻々の開度を表すランアウトテーブル開度データＲＯＴＣ（Ｘ）８１と、温度計配置データ８３の入力を受ける。ここで、変数Ｘは鋼板１の先端部から材質を評価する鋼板１の評価部までの距離である。以下、簡単のため、速度データＶ（Ｘ）をＶで、温度データＴＭＰ＿ＩＭＴ（Ｘ）をＴＭＰ＿ＩＭＴで、ランアウトテーブル開度データＲＯＴＣ（Ｘ）をＲＯＴＣで各々表すことにする。

徐冷温度履歴算出装置７３は、上記の各入力を用いて後述の処理によって、鋼板１の先端部からの距離Ｘと、該距離Ｘにおける徐冷開始温度ＴＭＰ＿ＳＳと、該距離Ｘにおける徐冷終了時間と徐冷開始時間の差Ｔ＿ＳＣ＝Ｔ＿ＳＥ−Ｔ＿ＳＳからなるデータ｛Ｘ、ＴＭＰ＿ＳＳ、Ｔ＿ＳＣ｝を材質分布評価装置７２へ出力する。この処理の詳細は図４の処理フローを用いて後で詳しく説明する。

上記においては、徐冷温度履歴算出装置７３における機能を極簡便に述べたものであり、実際には任意の場所、任意の時刻を広範に取り込んで、鋼鈑１の全体評価、あるいは履歴評価に反映させることが可能である。このため、実運用においてはさらに以下のように処理されるのがよい。

まず、徐冷温度履歴算出装置７３と速度計６１との間に、鋼板１の速度データＶを記録する鋼板速度データ記録装置を設けて、速度計６１で計測した鋼板の速度データＶを鋼板速度データ記録装置に記録し、徐冷温度履歴算出装置７３が鋼板速度データ記録装置に記録された鋼板速度データＶを入力として受けてもよい。

同じく、徐冷温度履歴算出装置７３と中間温度計６３との間に、鋼板の中間温度データＴＭＰ＿ＩＭＴを記録する鋼板中間温度データ記録装置を設けて、中間温度計６３で計測した鋼板の中間温度データＴＭＰ＿ＩＭＴを鋼板中間温度データ記録装置に記録し、徐冷温度履歴算出装置７３が鋼板中間温度データ記録装置に記録された鋼板中間温度データＴＭＰ＿ＩＭＴを入力として受けてもよい。

また同じく、徐冷温度履歴算出装置７３と各冷却ノズル４２２および各下面冷却ノズル４２４との間に、時々刻々の開度データＲＯＴＣを記録するランアウトテーブル開度記録装置を設けて、各冷却ノズル４２２および各下面冷却ノズル４２４の開度データをランアウトテーブル開度記録装置に記録し、徐冷温度履歴算出装置７３がランアウトテーブル開度記録装置に記録された各冷却ノズル４２２および各下面冷却ノズル４２４の時々刻々の開度データＲＯＴＣを入力として受けてもよい。

図４に、徐冷温度履歴算出装置７３の内部処理を示すフローチャートを示す。最初の処理ステップである中間温度計距離算出処理ステップＳ７３０においては、熱間圧延装置の温度計配置データ８３として、ランアウトテーブル４における仕上出口温度計６２の座標Ｘ＿ＦＤＴと、中間温度計６３の座標Ｘ＿ＩＭＴを導入して、（１）式を用いて中間温度計距離Ｌ＿ＩＭＴを計算する。中間温度計距離算出処理ステップＳ７３０は、計算した中間温度計距離Ｌ＿ＩＭＴを徐冷通過距離算出処理ステップＳ７３１と、徐冷開始時間算出処理ステップＳ７３４へ出力する。
［数１］
Ｌ＿ＩＭＴ＝Ｘ＿ＩＭＴ−Ｘ＿ＦＤＴ・・・（１）
徐冷通過距離算出処理ステップＳ７３１においては、ランアウトテーブル開度データ８１と温度計配置データ８３を用いて、仕上出口温度計６２の位置Ｘ＿ＦＤＴを原点とした、中間温度計６３より仕上出口温度計６２側に配置され、最も近い距離にある開状態の冷却ノズル４２２または下面冷却ノズル４２４の座標Ｘ＿ＯＰＥＮを算出する。

次に、徐冷通過距離算出処理ステップＳ７３１は、速度計６１で計測された鋼板速度データと、ランアウトテーブル開度データ８１とを用いて、中間温度計６３に最も近い開状態の冷却ノズル４２２から吐出された冷却水が吐出時点から鋼板１の上から消失するまでの鋼板の移動距離、即ち、帯状水消失距離Ｌ＿Ｘを算出する。（２）式に帯状水消失距離Ｌ＿Ｘを算出する式の一例を示す。
［数２］
Ｌ＿Ｘ＝ｃ０×Ｌ＿Ｂ０×ＳＵＭ（Ｗ０＿ＯＰＥＮ）／Ｗ０＿ＦＵＬＬ
＋ｃ１×Ｌ＿Ｂ１×ＳＵＭ（Ｗ１＿ＯＰＥＮ）／Ｗ１＿ＦＵＬＬ
＋ｃ２×Ｌ＿Ｂ２×ＳＵＭ（Ｗ２＿ＯＰＥＮ）／Ｗ２＿ＦＵＬＬ
・・・・（２）
（２）式において、Ｌ＿Ｂ０は中間温度計６３に最も近い開状態の冷却ノズル４２２が属する冷却バンク４２の長さ、Ｗ０＿ＯＰＥＮはランアウトテーブル開度データ８１より算出される該冷却バンク４２に設けられた複数の冷却ノズル４２から吐出される冷却水量の該時点での合計、Ｗ０＿ＦＵＬＬは該冷却バンク４２に設けられた複数の冷却ノズル４２を全開にした時に吐出される冷却水量の合計である。

また、Ｌ＿Ｂ１とＷ１＿ＯＰＥＮとＷ１＿ＦＵＬＬは、前記の中間温度計６３に最も近い開状態の冷却ノズル４２２、冷却バンク４２から仕上出口温度計６２側に位置する別の冷却バンク４２’に対する、前記Ｌ＿Ｂ０、Ｗ０＿ＯＰＥＮ、Ｗ０＿ＦＵＬＬと同じ定義の量である。更に、Ｌ＿Ｂ２とＷ２＿ＯＰＥＮとＷ２＿ＦＵＬＬは、前記した別の冷却バンク４２’より仕上出口温度計６２側に位置する更に別の冷却バンク４２”に対する、前記Ｌ＿Ｂ０、Ｗ０＿ＯＰＥＮ、Ｗ０＿ＦＵＬＬと同じ定義の量である。

また（２）式の係数ｃ０とｃ１とｃ２について、これら係数はランアウトテーブル４および冷却バンク４２などの構成によって変化する数値であり、操業経験または伝熱シミュレーションから決まる係数である。一つの例は（１．０、０．９、０．５）であるが、ランアウトテーブル４の構成によっては別の数値になることは言うまでもない。なお、上記（２）式は帯状水消失距離Ｌ＿Ｘを算出する式の一例であり、考慮する冷却バンクの数を（２）式の３つから変えることも可能である。また、速度計６１で計測した鋼板の速度データを用いて、考慮する冷却バンクの数を変えてもよいし、各冷却バンクの係数ｃ０等を変えてもよい。

さらに徐冷通過距離算出処理ステップＳ７３１では、（３）式を用いて徐冷通過区間長さＬ＿Ｓを算出して、徐冷経過時間算出処理ステップＳ７３２へ出力する。
［数３］
Ｌ＿Ｓ＝Ｌ＿ＩＭＴ−０．５×Ｌ＿Ｘ・・・（３）
（３）式でＬ＿Ｘの係数０．５は一例であり、ランアウトテーブル４の構成に応じて０．３〜１．０の値を用いてもよい。

徐冷経過時間算出処理ステップＳ７３２は、徐冷通過距離算出処理ステップＳ７３１で算出された徐冷通過区間長さＬ＿Ｓと、速度計６１で計測した鋼板の速度データＶを用いて、（４）式に従って徐冷経過時間Ｔ＿Ｓを算出する。徐冷経過時間算出処理ステップＳ７３２は、算出した徐冷経過時間Ｔ＿Ｓを徐冷開始温度算出処理ステップＳ７３３と、徐冷開始時間算出処理ステップＳ７３４へ出力する。この時、ＶはＬ＿Ｓを算出した鋼板１上の位置Ｘにおける鋼板移動速度である。
［数４］
Ｔ＿Ｓ＝Ｌ＿Ｓ／Ｖ・・・（４）
徐冷開始温度算出処理ステップＳ７３３は、徐冷経過時間算出処理ステップＳ７３２で算出された徐冷経過時間Ｔ＿Ｓと、中間温度計６３で計測された鋼板の温度ＴＭＰ＿ＩＭＴと、徐冷時の平均冷却速度ＣＲ＿Ｓ＿ＡＶＧを用いて、（５）式に従って徐冷開始温度ＴＭＰ＿ＳＳを算出する。この時、ＴＭＰ＿ＩＭＴはＴ＿Ｓを算出した鋼板１上の位置Ｘで計測された鋼板温度である。徐冷開始温度算出処理ステップＳ７３３は、算出したＴＭＰ＿ＳＳを徐冷温度履歴算出処理ステップＳ７３６へ出力する。
［数５］
ＴＭＰ＿ＳＳ＝ＴＭＰ＿ＩＭＴ―ＣＲ＿Ｓ＿ＡＶＧ×Ｔ＿Ｓ・・・（５）
（５）式において、ＣＲ＿Ｓ＿ＡＶＧは冷却水のない状態における鋼板１の温度変化を伝熱方程式で計算することで求まる。鋼板１の温度履歴を算出する周知の技術では、仕上出口温度計６２で計測された鋼板１の温度を基準として、該温度を有する鋼板１がランアウトテーブル４の中を進行しながら示す温度の時間変化を時間順に算出していた。しかし、高温の鋼板１に吐出された冷却水は膜形成や沸騰を含む複雑な振る舞いを示すため、水冷条件における鋼板１の温度変化を算出することは困難であった。

周知の技術に比べて、本発明の技術は中間温度計６３で計測された鋼板１の温度ＴＭＰ＿ＩＭＴを基準にして、冷却水のない時間での鋼板１の温度変化を時間を遡りながら算出する。冷却水のない状態における鋼板１の温度は、相対速度Ｖで移動する大気による空冷と、中間温度ＴＭＰ＿ＩＭＰ近傍における輻射冷却と、搬送ロール４１との接触冷却と、鋼板１内での熱伝導によって変化する。この中で特に、鋼板１内での熱伝導による温度変化を無視すると、相対速度Ｖで移動する大気による空冷と、中間温度ＴＭＰ＿ＩＭＰ近傍における輻射冷却と、搬送ロール４１との接触冷却による鋼板１の温度変化は伝熱方程式で簡単に計算できる。鋼板１の温度の関数でもある鋼板１の温度変化を、ＴＭＰ＿ＩＭＴ近傍で平均するとＣＲ＿Ｓ＿ＡＶＧを得る。ＣＲ＿Ｓ＿ＡＶＧの値の一例は−３．０℃／ｓである。

なお、（５）式は簡便な説明のため、冷却速度の平均値であるＣＲ＿Ｓ＿ＡＶＧを用いたが、ＣＲ＿Ｓ＿ＡＶＧを用いる代わりに、ＣＲ＿Ｓの温度に対する離散積分を用いてより厳密なＴＭＰ＿ＳＳを算出してもよい。

徐冷開始時間算出処理ステップＳ７３４は、中間温度計距離算出処理ステップＳ７３０で算出された中間温度計距離Ｌ＿ＩＭＴと、徐冷経過時間算出処理ステップＳ７３２で算出された徐冷経過時間Ｔ＿Ｓと、速度計６１で計測された鋼板の速度Ｖを用いて、（６）式に従って徐冷開始時間Ｔ＿ＳＳを算出する。徐冷開始時間算出処理ステップＳ７３４が算出したＴ＿ＳＳは、徐冷温度履歴算出処理ステップＳ７３６へ出力される。
［数６］
Ｔ＿ＳＳ＝Ｌ＿ＩＭＴ／Ｖ―Ｔ＿Ｓ・・・（６）
徐冷終了時間算出処理ステップＳ７３５は、ランアウトテーブル開度データ８１のＲＯＴＬと温度計配置データ８３を用いて、仕上出口温度計６２の位置Ｘ＿ＦＤＴを原点とした、中間温度計６３より巻取装置５側に配置され、最も近い距離にある開状態の冷却ノズル４２２または下面冷却ノズル４２４の座標Ｘ＿ＤＯＷＮを算出する。次に、徐冷終了時間算出処理ステップＳ７３５は、速度計６１で計測された鋼板速度データＶを用いて、（７）式に従い徐冷終了時間Ｔ＿ＳＥを算出する。徐冷終了時間算出処理ステップＳ７３５は、算出した徐冷終了時間Ｔ＿ＳＥを徐冷温度履歴算出処理ステップＳ７３６へ出力する。
［数７］
Ｔ＿ＳＥ＝（Ｘ＿ＤＯＷＮ−Ｘ＿ＦＤＴ）／Ｖ・・・（７）
徐冷温度履歴算出処理ステップＳ７３６は、徐冷開始温度算出処理ステップＳ７３３で算出された徐冷開始温度ＴＭＰ＿ＳＳ（Ｘ）と、徐冷開始時間算出処理ステップＳ７３４で算出された徐冷開始時間Ｔ＿ＳＳ（Ｘ）と、徐冷終了時間算出処理ステップＳ７３５で算出された徐冷終了時間Ｔ＿ＳＥ（Ｘ）を入力として受ける。ここで、Ｘは前記の如く鋼板１の先端部から材質を評価する鋼板１の一部までの距離である。徐冷開始温度ＴＭＰ＿ＳＳ、徐冷開始時間Ｔ＿ＳＳ、徐冷終了時間Ｔ＿ＳＥの算出に用いられる温度データＴＭＰ＿ＩＭＴ、速度データＶ、ランアウトテーブル開度データＲＯＴＣが上記の如く距離Ｘの関数であることから、徐冷開始温度ＴＭＰ＿ＳＳ、徐冷開始時間Ｔ＿ＳＳ、徐冷終了時間Ｔ＿ＳＥも距離Ｘの関数であることは自明である。上では簡単のため、距離Ｘの関数としての表記を省略した。徐冷温度履歴算出処理ステップＳ７３６は、鋼板１の先端部からの距離Ｘと、該距離Ｘにおける徐冷開始温度ＴＭＰ＿ＳＳと、該距離Ｘにおける徐冷終了時間と徐冷開始時間の差Ｔ＿ＳＣ＝Ｔ＿ＳＥ−Ｔ＿ＳＳからなるデータ｛Ｘ、ＴＭＰ＿ＳＳ、Ｔ＿ＳＣ｝を材質分布評価装置７２へ出力する。

図１の材質分布評価装置７２は、熱間圧延生産管理システム９より、鋼板１の鋼種情報ＳＴＬ＿ＧＲＤの入力を受け、徐冷履歴―材質相関テーブル保存装置７１に保存された徐冷履歴―材質相関テーブルから鋼種情報ＳＴＬ＿ＧＲＤと一致するＤ＿ＳＴＬ＿ＧＲＤを有する徐冷履歴―材質相関データを検索して、材質分布評価装置７２内の相関データ記憶部に保存する。

なお材質分布評価装置７２は、前記徐冷履歴―材質相関テーブルから鋼種情報ＳＴＬ＿ＧＲＤと一致するＤ＿ＳＴＬ＿ＧＲＤを有する徐冷履歴―材質相関データを見つけることが出来なかった時には、熱間圧延生産管理システム９に「データなし」の警告信号を出力する。本発明の以下の説明は合致する情報が存在することを前提として行う。

材質分布評価装置７２は、また、後述の徐冷温度履歴算出装置７３より、鋼板１の長手方向の座標Ｘと、該座標Ｘにおける徐冷開始温度ＴＭＰ＿ＳＳと、該座標Ｘにおける徐冷終了時間と徐冷開始時間の差Ｔ＿ＳＣ＝Ｔ＿ＳＥ−Ｔ＿ＳＳからなるデータ｛Ｘ、ＴＭＰ＿ＳＳ、Ｔ＿ＳＣ｝を入力として受ける。上記の長手方向の座標Ｘの原点は鋼板１の先端、または鋼板１の尾端、またはその他の位置に自由に設定できる。以下では鋼板１の先端を座標Ｘの原点として説明する。

材質分布評価装置７２は、｛Ｘ、ＴＭＰ＿ＳＳ、Ｔ＿ＳＣ｝を前記相関データ記憶部に保存した徐冷履歴―材質相関データ｛Ｄ＿ＳＴＬ＿ＧＲＤ、Ｄ＿ＴＭＰ＿ＳＳ、Ｄ＿Ｔ＿ＳＣ：Ｄ＿Ｍ｝と比較して、鋼板１の先端部からの距離Ｘに対する材質分布Ｍ（Ｘ）を評価する。徐冷開始温度ＴＭＰ＿ＳＳと一致するＤ＿ＴＭＰ＿ＳＳがない時には公知の内挿または外挿を用いる。用いることのできる内挿法には、例えば、線形補間、Ｌａｐｌａｃｅ補間、Ｓｐｌｉｎｅ補間がある。外挿法には、例えば、線形外挿、多項式外挿がある。徐冷終了時間と徐冷開始時間の差Ｔ＿ＳＣ＝Ｔ＿ＳＥ―Ｔ＿ＳＳと一致するＤ＿Ｔ＿ＳＣがない時にも同じく公知の内挿また外挿を用いる。

更に、材質分布評価装置７２は、鋼板検査データ８２として、Ｍ_ｔｅｓｔ（Ｘ_ｔｅｓｔ）を用いて前記材質分布Ｍ（Ｘ）を補正して、補正済み材質分布Ｍ＿ＣＯＲＲ（Ｘ）を算出してもよい。ここでＸ_ｔｅｓｔは鋼板検査に用いた試験片の該鋼板上の位置であり、通常、巻取られた鋼板の尾端部または先端部である。ただし、巻取られた鋼板を巻きほぐして尾端部と先端部以外の位置から試験片を採取してもよい。

位置Ｘ_ｔｅｓｔが１ヶ所だけであればＭ＿ＣＯＲＲ（Ｘ）＝Ｍ（Ｘ）×Ｍ_ｔｅｓｔ（Ｘ_ｔｅｓｔ）／Ｍ（Ｘ_ｔｅｓｔ）で補正済み材質分布Ｍ＿ＣＯＲＲ（Ｘ）を算出する。もしＸ_ｔｅｓｔが複数箇所であれば、Ｍ_ｔｅｓｔ（Ｘ_ｔｅｓｔ）／Ｍ（Ｘ_ｔｅｓｔ）の関数ｆを用いてＭ＿ＣＯＲＲ（Ｘ）＝Ｍ（Ｘ）×ｆ（Ｍ_ｔｅｓｔ（Ｘ_ｔｅｓｔ）／Ｍ（Ｘ_ｔｅｓｔ））で補正済み材質分布Ｍ＿ＣＯＲＲ（Ｘ）を算出する。関数ｆは典型的には多項式であるが、関数近似の分野で周知のＢｅｓｓｅｌ関数や指数関数など他の関数系を用いてもよい。

補正に用いた上記のＭ_ｔｅｓｔ（Ｘ_ｔｅｓｔ）／Ｍ（Ｘ_ｔｅｓｔ）またはｆ（Ｍ_ｔｅｓｔ（Ｘ_ｔｅｓｔ）／Ｍ（Ｘ_ｔｅｓｔ））を、別の鋼板の材質分布Ｍ＿（Ｘ）の補正に利用するために、補正に用いた上記のＭ_ｔｅｓｔ（Ｘ_ｔｅｓｔ）／Ｍ（Ｘ_ｔｅｓｔ）またはｆ（Ｍ_ｔｅｓｔ（Ｘ_ｔｅｓｔ）／Ｍ（Ｘ_ｔｅｓｔ））を、材質分布補正データ保存装置７２１に保存してもよい。材質分布補正データ保存装置７２１に保存した補正データを用いることで、鋼板検査データ８２のＭ_ｔｅｓｔ（Ｘ_ｔｅｓｔ）のない鋼板に対しても、補正済み材質分布Ｍ＿ＣＯＲＲ（Ｘ）を算出することができる。

材質分布評価装置７２は、材質分布Ｍ（Ｘ）、または補正済み材質分布Ｍ＿ＣＯＲＲ（Ｘ）、またはＭ（Ｘ）とＭ＿ＣＯＲＲ（Ｘ）を熱間圧延生産管理システム９へ出力する。

熱間圧延生産管理システム９は、Ｍ（Ｘ）またはＭ＿ＣＯＲＲ（Ｘ）またはＭ（Ｘ）とＭ＿ＣＯＲＲ（Ｘ）を、ユーザが予め決めてある鋼板材質分類テーブル上の材質基準と比較して、鋼板１の長手方向の材質を分類する。鋼板材質分類テーブルはユーザの社内等級であってもよいし、外部の公的機関が定めた基準あってもよいし、顧客ら提示された仕様であってもよい。長手方向に分類された材質は、鋼板１の固有情報として熱間圧延生産管理システム９または外部記録装置に記録される。記録された鋼板１の長手方向の材質分類は、鋼板１を切断し個別出荷する際の切断箇所を決める基準として用いられる。また、記録された鋼板１の長手方向の材質分類は鋼板１の出荷時に顧客に提供してもよい。記録された鋼板１の長手方向の材質分類は、更に、鋼板の販売および熱間圧延工程の改善に用いられてもよい。

次に、徐冷履歴―材質相関テーブル保存装置７１に保存される徐冷履歴―材質相関データの作成方法の一例を説明する。この例では、実験室実験によって徐冷履歴―材質相関データを作成する。即ち、鋼種ＳＴＬ＿ＧＲＤで規定される化学組成を有する試験片に対して熱間加工を加えた後、所定の徐冷履歴を含む温度履歴に従うように冷却速度を制御しながらその試験片を冷却して、該試験片を用いて引張試験等の機械特性試験を行うことで、徐冷履歴と材質との間の相関データを作成する。

前記の熱間加工では熱間圧延の全体または一部を模擬するように試験片の温度を制御しながら塑性加工を加える。例えば、試験片を１２００℃に加熱して１０分保持した後、−２０℃／ｓの冷却速度で９２０℃まで冷却して、試験片内の均熱化のため９２０℃で１０秒間保持した後、試験片の高さが元の高さの６０％になるまで３０／ｓのひずみ速度で圧縮し、２秒間保持してから更に試験片の高さが元の高さの３０％になるまで５０／ｓのひずみ速度で圧縮する。

前記の徐冷を含む温度履歴は、例えば、前記の９２０℃での圧縮加工が終わった時点から８秒間−３０℃／ｓの冷却速度で冷却され６８０℃になった後、６８０℃から５秒間は−３℃／ｓの冷却速度で徐冷され６６５℃になった後、６６５℃から３秒間−７０℃／ｓの冷却速度で冷却され４５５℃になる温度履歴である。この例において、徐冷開始温度ＴＭＰ＿ＳＳ＝６８０℃、徐冷終了時間と徐冷開始時間の差Ｔ＿ＳＣ＝５ｓである。

上記の実験を徐冷開始温度ＴＭＰ＿ＳＳと徐冷時間Ｔ＿ＳＣを変えながら実施することで、熱間圧延プラントでの実操業時に比べて桁違いに高い精度で制御および計測された試験片の徐冷条件と、試験片の材質との相関データを取得することができる。上記の実験は公知の加工熱処理実験設備、例えば富士電波工業株式会社のＴｈｅｒｍｅｃＭａｓｔｅｒ Ｚ（Ｒ）または米Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＩｎｃのＧｌｅｅｂｌｅ（Ｒ）システムなどを用いて実施可能である。

上記の実験室実験で熱間圧延プラントにおける実操業条件の代表的な様子を模擬することができるが、実験室実験で実操業条件を完全に模擬することは極めて困難である。実操業では、例えば圧延前に２００ｍｍの厚さを持つ長さ１０ｍの鋼板を１２００℃に加熱した後、１２００℃から９００℃までに鋼板の温度を下げながら１０回以上の圧縮を鋼板に加えて２ｍｍの厚さを持つ長さ１０００ｍの鋼板に加工するが、この一連の加工を高精度の制御および計測のもとで模擬することは、不可能ではないとしても、極めて困難である。

ひとつの実験の中で複数回の圧縮加工を行うこととして、各圧縮加工の温度とひずみ速度および圧縮加工間の時間間隔を計画的に変える一連の実験を設計して、多数の実験データを重ねれば、実験室実験で熱間圧延プラントにおける実操業条件を模擬することができる。しかし、このような一連の実験を製造される鋼種毎に行うことは極めて煩雑である。

本発明によれば、熱間圧延の加工条件を完全に模擬しないため、徐冷履歴を変えた一連の実験から鋼種毎の徐冷履歴―材質相関データを従来に比べて簡便に作成することができる。徐冷履歴―材質相関データを取得する際の加工条件として、熱間圧延の実操業で仕上圧延機の最終スタンド３１およびその前段の数スタンドでの圧延条件を模擬することで、徐冷履歴―材質相関データを参照して鋼板１の長手方向の材質分布Ｍ（Ｘ）を評価することができる。

また、実験室実験で求めた上記の相関データを基に、組織予測モデルまたは材質予測モデルを作成して、実験で求めた相関データを内挿または外挿して、新たな相関データを作成してもよい。

更に、徐冷履歴―材質相関データを参照して評価した鋼板１の長手方向の材質分布Ｍ（Ｘ）を、鋼板検査データ８２、Ｍ_ｔｅｓｔ（Ｘ_ｔｅｓｔ）を用いて補正して補正済み材質分布Ｍ＿ＣＯＲＲ（Ｘ）を算出してもよい。鋼板検査データ８２、Ｍ_ｔｅｓｔ（Ｘ_ｔｅｓｔ）を取得することで煩雑になる代わり、補正により材質分布の評価精度を上げることが期待できる。

以下に、例を用いて本願発明の効果を説明する。

図５はランアウトテーブル４での温度履歴に徐冷を設けて製造されるフェライトーマルテンサイト２相鋼（Ｄｕａｌ Ｐｈａｓｅ Ｓｔｅｅｌ、通称ＤＰ鋼）の製造で好ましいとされる温度履歴の一例として、Ａ． Ｎｕｓｓ、 Ｂ． Ｅｎｇｌ ａｎｄ Ｔ． Ｈｅｌｌｅｒ、 Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｂｙ Ｍｉｃｒｏａｌｌｏｙｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ Ｃａｓｅ ｏｆ Ｍｕｔｉｐｈａｓｅ Ｓｔｅｅｌｓ、 Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ Ｍｉｃｒｏａｌｌｏｙｅｄ ｓｔｅｅｌｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ （２００２、 ＡＳＭ Ｉｎｔｅｒｎａｌｔｉｏｎａｌ） ｐｐ． １３３−１４０に開示された図をもとに作成したものである。

図５は、横軸に鋼鈑１がランアウトテーブル４上を移動する時間、縦軸に温度を採用している。左上の位置が仕上げ圧延スタンド３１における鋼鈑１の温度と時刻で定まる点であり、右下の位置が巻き取り装置５における鋼鈑１の温度と時刻で定まる点である。この温度と時間で表される領域において、鋼鈑はフェライト、ベイナイト、マルテンサイト、パーライトの態様を取りえる。この図によれば、フェライト変態域の中で徐冷を行うことで、８０％前後とされる好ましいフェライト体積比を得ると同時に、炭素固溶量の低いフェライトから体積比２０％のオーステナイト組織へ炭素を移動させる。続く急冷時に、高炭素濃度となったオーステナイトは、脆いベイナイト組織への変態が抑制され、硬質のマルテンサイトに変態される。

徐冷を含み製造されるＤＰ鋼以外の鋼板については、Ａ．Ｎｕｓｓらの上記論文およびＴ． Ｓｅｎｕｍａ、 Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ ｏｆ Ｍｏｄｅｒｎ Ｈｉｇｈ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｓｔｅｅｌ Ｓｈｅｅｔｓ、 ＩＳＩＪ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、 Ｖｏｌ． ４１ （２００１）、 Ｎｏ． ６、 ｐｐ． ５２０−５３２の総説に一部が記載されている。

熱間圧延での材質作り込みを目的とする上記の論文および総説記載の鋼板の冷却パターンの共通点の一つは、６５０〜７５０℃の温度域に徐冷期間を設け、フェライトの体積率を制御することである。熱間圧延時にオーステナイトであった鋼板の材料組織は、このフェライト体積率制御期間の間にフェライト組織へと変態する。フェライトの体積率は主に徐冷を行う温度の範囲と徐冷を行う時間によって決まり、徐冷を行う温度が低いほど、また徐冷を行う時間が長いほど、フェライトの体積率は増加する傾向を示す。

図６と図７に徐冷開始温度ＴＭＰ＿ＳＳと徐冷時間Ｔ＿ＳＣによる組織体積比の変化の一例を示す。図６は高い徐冷開始温度ＴＭＰ＿ＳＳで徐冷時間Ｔ＿ＳＣを変えた時の材料組織の体積比を示す図であり、図７は低い徐冷開始温度ＴＭＰ＿ＳＳで徐冷時間Ｔ＿ＳＣを変えた時の材料組織の体積比を示す図である。いずれの図も横軸に徐冷時間Ｔ＿ＳＣの長短を示し、縦軸に組織体積比を示している。図６のように徐冷開始温度ＴＭＰ＿ＳＳが高い時にはフェライトの体積比が下がる代わりに、脆いベイナイトと硬いマルテンサイトの体積比が増加する。一方図７のように、徐冷開始温度ＴＭＰ＿ＳＳが低い時にはフェライトの体積比が増える一方で、脆いベイナイトの体積比が減少する。特に、徐冷開始温度ＴＭＰ＿ＳＳの低い条件で徐冷時間を制御すると、体積比約８０％のフェライトと体積比約２０％のマルテンサイトを含む組織を得ることができる。

組織体積比が変化すると材質が変化することは周知のことである。例えば、Ｙｏ Ｔｏｍｏｔａ ｅｔ ａｌ．、 Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｍｕｌｔｉ−ｐｈａｓｅ Ｓｔｅｅｌｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｓｔｒｅｓｓ−Ｓｔｒａｉｎ Ｃｕｒｖｅｓ、 ＩＳＩＪ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、 Ｖｏｌ． ３２ （１９９２）、 Ｎｏ． ３、 ｐｐ． ３４３−３４９に組織体積比と材質との関係に関するモデルが開示されている。

図８は鋼板１内の位置Ｘによる鋼板速度Ｖの変化の一例として加速圧延として知られるパターンを示す。横軸に距離Ｘ、縦軸に速度Ｖをとっている。破線は設定値を、実線は実績値を各々示す。Ｘ＝０近傍は圧延初期に相当し、鋼板１の先端が巻取装置５に巻取られるまで低速で圧延される。鋼板１が巻取装置５に巻取られた後には、鋼板速度Ｖは増加され一定速度に達したらその速度に保持される。次に鋼板１の尾端が仕上圧延機の最終スタンド３１を通過する時点の前後からは圧延速度を落とす。

図９は、鋼板１内の位置Ｘを横軸にとり、仕上出口温度計６２で計測された鋼板１の温度ＴＭＰ＿ＦＤＴと、中間温度計６３で計測された鋼板１の温度ＴＭＰ＿ＩＭＴを縦軸に示している。破線は設定値を、実線は実績値を各々示す。

図１０は、横軸に距離Ｘ、縦軸に時間をとって、中間温度計到達時間と徐冷開始時間Ｔ＿ＳＳを示している。加速圧延によって中間温度計へ到達する時間は鋼板１の長手方向座標Ｘに沿って変化する。ランアウトテーブル４のノズル開度を動的制御することで、徐冷開始時間の変動は中間温度計到達時間に比べて小さい範囲に抑えられる。この２つの時間の差が徐冷経過時間Ｔ＿Ｓとなる。

図１１は中間温度計６３で計測された鋼板１の温度ＴＭＰ＿ＩＭＴを起点にして、徐冷経過時間Ｔ＿Ｓの間における鋼板１の温度を時間を遡りながら計算して、徐冷開始温度ＴＭＰ＿ＳＳを算出する本発明の方法を示す図である。

図１２は、徐冷開始温度ＴＭＰ＿ＳＳの設定値と実績値を破線と実線で各々示す。比較のため、図８に示した仕上出口温度計６２で計測された鋼板１の温度ＴＭＰ＿ＦＤＴおよび鋼板１の温度ＴＭＰ＿ＩＭＴも示した。徐冷経過時間Ｔ＿Ｓ＝Ｔ＿ＳＥ−Ｔ＿ＳＳも同様にＸに対する変化が出力される。

本発明の別の実施例を図１３に示す。位置の固定された中間温度計６３を用いる代わりに、温度検出装置６５４の出力を用いて、前記実施例１を実施する。ランアウトテーブル４に配置された複数の収集部６５１は鋼板１が発する光をランアウトテーブル４上の複数位置で収集する。収集された光は、光路束６５２を経由して切替装置６５３へ入力される。切替装置６５３は、冷却水を吐出する冷却ヘッダ４２１の位置より巻取装置５側へ前記帯状水消失距離Ｌ＿Ｘ以上離れた収集部６５１の中で、その離れた距離が最もた小さい集光部６５１で収集された光を選択し、温度検出装置６５４へ出力する。温度検出装置６５４は切替装置６５３より入力される光を、波長に対する光強度に関する公知の分析技術を用いて解釈して温度を出力する。

本実施例の技術は、実施例１に比べて温度計測が複雑になるが、徐冷開始位置に近い位置で鋼板１の温度を計測することで徐冷履歴の算出精度を上げる効果がある。

本発明の更に別の実施例を図１４に示す。位置の固定された中間温度計６３を用いる代わりに、移動用レール６６２によって鋼板１の長手方向に移動することのできる非接触温度計６６１の出力を用いて、前記実施例１を実施する。非接触温度計６６１は、冷却水を吐出する冷却ヘッダ４２１の位置より巻取装置５側へ前記帯状水消失距離Ｌ＿Ｘだけ離れた位置で鋼板１の温度を計測する。本実施例の技術は、実施例１に比べて温度計測が複雑になるが、徐冷開始温度ＴＭＰ＿ＳＳに近い位置で計測することで徐冷履歴を算出精度を上げる効果がある。更に実施例２に比べて、移動部に加わることによって保守が煩雑になるが、実施例２よりも更に徐冷開始位置に近い位置で鋼板１の温度を計測することで徐冷履歴の算出精度を更に上げる効果がある。

１：鋼板
３１：仕上圧延機の最終スタンド
４：ランアウトテーブル
４１：搬送ロール
４２：冷却バンク
４２１：冷却ヘッダ
４２２：冷却ノズル
４２３：下面冷却ヘッダ
４２４：下面冷却ノズル
５：巻取装置
６１：速度計
６２：仕上出口温度計
６３：中間温度計
６４：巻取温度計
６５１：収集部
６５２：光路束
６５３：切替装置
６５４：温度検出装置
６６１：非接触温度計
６６２：移動用レール
７：材質管理システム
７１：徐冷履歴―材質相関テーブル保存装置
Ｓ７３０：中間温度計距離算出処理ステップ
Ｓ７３１：徐冷通過距離算出処理ステップ
Ｓ７３２：徐冷通過時間算出処理ステップ
Ｓ７３３：徐冷開始温度算出処理ステップ
Ｓ７３４：徐冷開始時間算出処理ステップ
Ｓ７３５：徐冷終了時間算出処理ステップ
Ｓ７３６：徐冷温度履歴算出処理ステップ
７２：材質分布評価装置
７３：徐冷温度履歴算出装置
８１：ランアウトテーブル開度データ
８２：鋼板検査データ
８３：温度計配置データ
９：熱間圧延生産管理システム

Claims (11)

1. 熱間圧延設備の仕上圧延機の最終スタンドで圧延された後、ランアウトテーブル内で冷却された鋼鈑を巻取装置で巻取るようにされた熱間圧延鋼板の材質管理システムであって、
   鋼鈑について経験的に求めた徐冷履歴と材質の間の相関データを保持する徐冷履歴―材質相関テーブル保存装置と、前記仕上圧延された鋼材のランアウトテーブル内における徐冷温度履歴を求める徐冷温度履歴算出装置と、前記徐冷温度履歴算出装置で求めた徐冷温度履歴を用いて前記徐冷履歴―材質相関テーブル保存装置を参照し、該当する材質のデータを得、得られた材質のデータから前記鋼材の材質分布を推定する材質分布評価装置を備えたことを特徴とする熱間圧延鋼板の材質管理システム。
2. 請求項１に記載の熱間圧延鋼板の材質管理システムであって、
   前記徐冷履歴―材質相関テーブル保存装置は、前記仕上圧延機の最終スタンドで圧延された後の鋼鈑について、経験的に求めた徐冷履歴と材質の間の相関データを保持していることを特徴とする熱間圧延鋼板の材質管理システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の熱間圧延鋼板の材質管理システムであって、
   前記徐冷履歴―材質相関テーブル保存装置は、徐冷履歴の情報として徐冷開始温度と、徐冷時間を含み、前記徐冷温度履歴算出装置は徐冷温度履歴として前記徐冷開始温度と、徐冷時間を求めていることを特徴とする熱間圧延鋼板の材質管理システム。
4. 請求項１から請求項３のいずれか1項に記載の熱間圧延鋼板の材質管理システムであって、
   前記徐冷温度履歴算出装置は、前記ランアウトテーブル内の徐冷区間で計測された鋼板の温度と、鋼板速度と、ランアウトテーブル内における冷却ノズルの開度データと、温度計の配置データを用いて、徐冷時間と徐冷開始温度を算出することを特徴とする熱間圧延鋼板の材質管理システム。
5. 請求項１から請求項４のいずれか1項に記載の熱間圧延鋼板の材質管理システムであって、
   前記材質分布評価装置は、推定した前記鋼材の材質分布評価値に対して、鋼板検査データを用いて補正することを特徴とする熱間圧延鋼板の材質管理システム。
6. 請求項１から請求項５のいずれか1項に記載の熱間圧延鋼板の材質管理システムであって、
   前記徐冷温度履歴算出装置は、前記ランアウトテーブル内の徐冷区間で計測された鋼板の温度を計測するとともに、当該計測のために複数の光収集部を配置することを特徴とする熱間圧延鋼板の材質管理システム。
7. 請求項１から請求項５のいずれか1項に記載の熱間圧延鋼板の材質管理システムであって、
   前記徐冷温度履歴算出装置は、前記ランアウトテーブル内の徐冷区間で計測された鋼板の温度を計測するとともに、当該計測のために移動する非接触温度計を用いることを特徴とする熱間圧延鋼板の材質管理システム。
8. 熱間圧延設備の仕上圧延機の最終スタンドで圧延された後、ランアウトテーブル内で冷却された鋼鈑を巻取装置で巻取るようにされた熱間圧延鋼板の材質管理方法であって、
   鋼鈑について経験的に求めた徐冷履歴と材質の間の相関データを保持し、前記仕上圧延された鋼材のランアウトテーブル内における徐冷温度履歴を計測により求め、前記計測により求めた徐冷温度履歴を用いて前記徐冷履歴と材質の間の相関データを参照し、該当する材質のデータから前記鋼材の材質分布を推定することを特徴とする熱間圧延鋼板の材質管理方法。
9. 請求項８に記載の熱間圧延鋼板の材質管理方法であって、
   前記経験的に求めた徐冷履歴と材質の間の相関データは、前記仕上圧延機の最終スタンドで圧延された後の鋼鈑について求めたものであることを特徴とする熱間圧延鋼板の材質管理方法。
10. 請求項８または請求項９に記載の熱間圧延鋼板の材質管理方法であって、
    前記経験的に求めた徐冷履歴と材質の間の相関データは、徐冷履歴の情報として徐冷開始温度と、徐冷時間を含み、前記計測により求めた徐冷温度履歴は、前記徐冷開始温度と、徐冷時間を含んでいることを特徴とする熱間圧延鋼板の材質管理方法。
11. 請求項８から請求項１０のいずれか1項に記載の熱間圧延鋼板の材質管理方法であって、
    前記計測により求めた徐冷温度履歴は、前記ランアウトテーブル内の徐冷区間で計測された鋼板の温度と、鋼板速度と、ランアウトテーブル内における冷却ノズルの開度データと、温度計の配置データを用いて、徐冷時間と徐冷開始温度を算出することを特徴とする熱間圧延鋼板の材質管理方法。

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