JP3947485B2 - Steel plate manufacturing method - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、残留応力分布等の特性が所定の範囲内となるように制御された鋼板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的な鋼板の製造方法では、例えばスラブを1000〜1200℃程度に加熱し、所定の寸法になるまで熱間圧延(粗圧延及び仕上げ圧延)を行う。さらに、TMCP(Thermo-Mechanical Control Process)鋼板の場合、加速冷却又は直接焼き入れを実施した後、熱間矯正により鋼板を平坦化し、ガス切断、プラズマ切断、レーザ切断又はシャー切断により所定寸法に切断される。
【0003】
上記各工程における様々な製造条件のばらつきにより、鋼板に不均一な残留応力が発生する。例えば、加熱時の温度不均一(加熱ムラ)、圧延時の平坦度不良(波や反り)や板厚偏差、表面のスケール性状(スケールの成分や厚み)の不均一に起因する水冷時の冷却ムラ、加速冷却やデスケーリング時の不均一冷却(特に鋼板四周部)、熱間矯正時の零点のズレやロール撓み、空冷時の不均一冷却、熱切断時の熱影響による残留応力及び組織変化・硬化、シャー切断時の切断歪、冷間矯正時の零点のズレやロール撓み、熱処理における表面性状の違い(手入れやショットブラストの有無)等がその原因である。
【0004】
従来、需要家における加工情報、例えば加工条件、加工方法、加工形状及び加工精度の許容値等に応じて、鋼板の残留歪、残留応力、変位又はこれらから演算されるパラメータ等の特性が制御された鋼板の製造方法というものは存在していなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従って、上記残留応力を有する従来の鋼板を需要家において切断した場合、切断により残留応力が解放され、鋼板に伸張、収縮、横曲がり、反り等が発生する。残留応力の解放による鋼板の変形が大きい場合、切断された鋼板の形状や寸法が許容誤差範囲を逸脱する可能性がある。その結果、需要家における鋼板の切断及び組立時の生産性が低下するという問題点を有していた。また、鋼板の変形及び変形のばらつきを考慮した設計をしなければならず、設計上の制約が大きいという問題点を有していた。
【0006】
本発明は、上記従来例の問題点を解決するためになされたものであり、残留応力等の特性が制御された鋼板の製造方法を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の鋼板の製造方法は、加熱されたスラブを圧延する圧延装置圧延された鋼板を矯正するローラレベラである矯正装置及び圧延後の鋼板に熱処理を施す熱処理炉を備えた鋼板製造装置における鋼板の製造方法であって、圧延後の鋼板の残留応力分布を求める残留応力算出工程と、鋼板の板厚情報、グレード情報及び製造方法情報を用いて、前記求められた残留応力分布を補正する残留応力補正工程と、前記補正された残留応力分布を用いて需要家における鋼板の切断後の変形量を予測するためのパラメータの値を求めるパラメータ算出工程と、前記求めたパラメータの値から需要家における切断方法に応じた補正値を減算するパラメータ補正工程と、前記補正されたパラメータの値が、需要家における鋼板の切断後の変形量に対する要求精度の上限値である変形許容量以下を満たす値であるか否かの判定を行う変形量判定工程と、前記変形量判定工程において前記補正されたパラメータの値が前記変形許容量以下を満たす値ではないと判定された場合に、前記補正されたパラメータの値を前記変形許容量以下とするべく前記矯正装置の矯正条件を設定または変更する矯正条件変更工程とを有し、前記変形量判定工程における前記パラメータの値が前記変形許容量以下を満たさない範囲を予め5段階の矯正コードで表すようにしておき、前記矯正条件変更工程は、前記パラメータの値が前記変形許容量以下を満たす値ではないと判定された場合に、前記パラメータの値を前記変形許容量以下とするべく、前記変形許容量との差が小さい方からの3段階分の矯正コードにあっては前記ローラレベラのみで軽圧、中圧、強圧での矯正条件を設定し、前記変形許容量との差がさらに1段階大きい矯正コードにあっては前記熱処理炉の熱処理条件と前記ローラレベラでの強圧での矯正条件を設定し、前記変形許容量との差が最も大きな矯正コードにあっては不良品として矯正を行わないことを特徴とする。
【0008】
上記の発明によれば、残留応力分布が鋼板情報に基づいて補正され、かつ鋼板の切断後の変形量を予測するためのパラメータも切断方法応じた補正値で補正される。また、前記変形量判定工程における前記パラメータの値が前記変形許容量以下を満たさない範囲が予め5段階の矯正コードで表されるようになっている。次いで、前記矯正条件変更工程においては、前記パラメータの値が前記変形許容量以下を満たす値ではないと判定された場合に、前記パラメータの値を前記変形許容量以下とするべく、前記変形許容量との差が小さい方からの3段階分の矯正コードにあっては前記ローラレベラのみで軽圧、中圧、強圧での矯正条件が設定され、前記変形許容量との差がさらに1段階大きい矯正コードにあっては前記熱処理炉の熱処理条件と前記ローラレベラでの強圧での矯正条件が設定され、前記変形許容量との差が最も大きな矯正コードにあっては不良品として矯正は行われない。
【0009】
請求項に記載の鋼板の製造方法は、前記鋼板製造装置が、圧延後の鋼板を急速冷却する加速冷却装置を備え、前記残留応力算出工程が、前記加速冷却装置の冷却条件情報を用いて圧延後の鋼板の残留応力分布を求めることを特徴としている。
【0010】
上記の発明によれば、残留応力算出工程において、加速冷却装置の冷却条件情報を用いて圧延後の鋼板の残留応力分布が求められる。従って、加熱冷却された鋼板(例えば、TMCP鋼板)を製造する場合にも、残留応力算出工程において、加速冷却装置の冷却条件情報を用いて圧延後の鋼板の残留応力分布が求められるため、需要家における切断加工後の変形を所定範囲内とする鋼板を製造することが可能となる。
【0011】
請求項に記載の鋼板の製造方法は、前記鋼板製造装置が、圧延後の鋼板の温度を測定する温度計を備え、前記残留応力算出工程が、前記温度計による温度情報を用いて圧延後の鋼板の残留応力分布を求めることを特徴としている。
【0012】
上記の発明によれば、残留応力算出工程において、鋼板製造装置に配設された温度計による温度情報を用いて圧延後の鋼板の残留応力分布が求められる。従って、温度計による鋼板の実測温度を用いて鋼板の残留応力分布が求められるため、より正確に残留応力分布が求められる。
【0013】
請求項に記載の鋼板の製造方法は、前記矯正装置が、ローラレベラであって、前記矯正条件が、ローラレベラのインターメッシュであることを特徴としている。
【0014】
上記の発明によれば、矯正条件変更工程において鋼板製造装置に配設されたローラレベラのインターメッシュの設定または変更が行われ、矯正装置によって鋼板が矯正される。一方、ローラレベラのインターメッシュは(電動または油圧シリンダを用いて)容易に変更することが可能であるため、鋼板の長手方向の位置によって適正なインターメッシュが異なる場合にも、適正なインターメッシュの設定が可能であり、鋼板の長手方向全域に亘って適正な矯正を施すことが可能となる。
【0015】
請求項に記載の鋼板の製造方法は、前記矯正装置が、冷間にて矯正を行う冷間ローラレベラであることを特徴としている。
【0016】
上記の発明によれば、矯正装置が、冷間にて矯正を行う冷間ローラレベラであるため、熱間で矯正を行う熱間ローラレベラと比較して、矯正後の鋼板の温度変化に伴なう残留応力の変化が少なく、更に適正な矯正が可能となる。
【0017】
請求項に記載の鋼板の製造方法は、前記パラメータが、以下の式で定義される応力パラメータηであることを特徴としている。
【0018】
【数2】
【0019】
但し、鋼板全体の面積をS、微少領域の面積をs、微少領域での鋼板の長手方向残留応力値又は幅方向残留応力値をσ、鋼板の需要家において切断される部位のすべての領域をΩとする。
【0020】
上記の発明によれば、鋼板の切断後の変形量を予測するためのパラメータが、(1)式で定義される応力パラメータηであるため、容易に算出するこが可能であり、且つ、変形量判定工程において、応力パラメータηの値を用いて、需要家における鋼板の切断後の変形量に対する要求精度の上限値である変形許容量以下を満たす値であるか否かの判定が行われるため、この判定が正確に行われる。
【0021】
請求項に記載の鋼板の製造方法は、前記変形許容量が、長さ10,000mm当たり1.5mmであって、前記矯正条件変更工程が、前記応力パラメータηの絶対値が0.3kg/mm2以下となるように矯正条件を設定または変更することを特徴としている。
【0022】
上記の発明によれば、近年の需要家からの変形許容量として要求される、「長さ10,000mm当たり1.5mm」を満たす鋼板を、矯正条件変更工程において応力パラメータηの絶対値が0.3kg/mm2以下となるように矯正条件を設定または変更することによって製造することが可能となる。
【0023】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
本発明の鋼板、鋼板製造装置及び鋼板製造方法に関する第1の実施形態について説明する。第1の実施形態は、鋼板の残留応力分布から応力パラメータηの値を演算により求め、応力パラメータηの値が所定範囲内になるように制御するものである。
【0024】
第1の実施形態における鋼板製造装置の構成を図1に示す。まず、加熱炉1によりスラブを1000〜1200℃程度に加熱し、第1圧延装置2により板厚が第1所定寸法になるまで粗圧延を行う。次に、冷却装置3により、例えば40キロ鋼板の場合800〜1100℃、TMCP鋼板の場合700〜1100℃程度に冷却し、第2圧延装置4により板厚が第2所定寸法になるまで仕上圧延を行う。さらに、加速冷却装置5により400〜650℃程度に急速冷却した後、熱間矯正装置6により鋼板の形状を平坦化する。
【0025】
熱間矯正装置6の上部には、搬送されてくる鋼板の先端を検出し、一定間隔でパルス信号を発生するパルス発生装置(以下、PLG(Pulse Length Generator)と称する)11が設けられている。PLG11からのパルス信号をカウントし、カウントしたパルス数に一定の長さ(1パルスを発生する間の鋼板の移動量)をかけることにより、鋼板の先端からの現在位置がわかる。
【0026】
また、熱間矯正装置6の下流側には、例えばサーモビュアや走査型の放射温度計等の温度計7が設けられている。PLG11と温度計7の距離を固定し、鋼板8の搬送速度を一定とすることにより、熱間矯正された鋼板8の表面の温度分布を測定することができる。
【0027】
温度計7による温度測定データ及びPLG11による鋼板の長手方向の位置情報は、それぞれディジタルダイレクトコントローラ(以下、DDCと称する)12及びプロセスコンピュータ13を介してサーバコンピュータ15に転送される。
【0028】
一方、鋼板8の圧延サイズ、製品サイズ、製品採取位置、条切断幅、鋼板グレード等の情報がホストコンピュータ19から入力され、ラインコンピュータ14及びプロセスコンピュータ13を介してサーバコンピュータ15に転送される。これらの情報は、サーバコンピュータ15から、さらにキャンバ(横曲がり)予測コンピュータ16、座屈予測コンピュータ17、変形予測コンピュータ18に転送される。
【0029】
キャンバ予測コンピュータ16では、温度測定データ及び位置情報を用いて、例えば本出願人による特公平4−8128号公報に記載された演算方法等により鋼板8の残留応力分布を演算する。演算された残留応力分布データは、サーバコンピュータ15を経由して、座屈予測コンピュータ17及び変形予測コンピュータ18に転送される。これらのコンピュータ16〜18により、それぞれ条切断後のキャンバ予測値、座屈予測値、切断時の変形予測値が演算される。なお、キャンバ予測値と座屈予測値の演算方法の詳細に関しては、例えば本出願人による特開平10−56500号公報に記載されているので、ここでは省略する。
【0030】
切断時の変形予測値の一例として、鋼板サイズ、材質、残留応力分布の演算値、需要家での切断形状や切断方法等にもとづいて、変形予測コンピュータ18により、鋼板の特性(残留応力分布等)の不均一さを表すパラメータを演算し、パラメータが所定の許容範囲内にあるか否かを判断する。
【0031】
広義のパラメータとしては、鋼板自体の残留応力や残留歪み、鋼板を切断した場合の変位や変形量等の最大値、最小値、平均値、総和、偏差、絶対値及び分布等が挙げられる。さらに、狭義のパラメータとしては、残留応力分布から演算により求めた応力パラメータη、変位又は変形量から演算により求めた変形パラメータδ、残留歪み分布から演算により求めた歪みパラメータγ等が考えられる。
【0032】
第1の実施形態では、パラメータとして、以下の式(1)で表される応力パラメータηを演算する。但し、鋼板全体の面積をS、微少領域の面積をs、微少領域での長手方向残留応力値又は幅方向残留応力値をσ、補正総切断領域をΩとする。
【0033】
【数3】
【0034】
応力パラメータηと需要家の要求精度qにより決定される許容値ηc(q)との間には
、最小許容値をηc min(q)、最大許容値をηc max(q)として、ηc min(q)≦η≦ηc max(q)が成り立つ。
【0035】
応力パラメータηを演算すると、変形予測コンピュータ18は、ホストコンピュータ19から転送されてきた需要家や用途に応じてあらかじめ決められた許容範囲の上限値及び下限値との大小比較を行う。比較の結果、応力パラメータηが許容範囲内にない場合、矯正装置(ローラレベラ)10や熱処理炉9により鋼板8の残留応力を低減するための矯正条件を設定する。なお、ローラレベラによる矯正の残留応力低減効果は、例えば本出願人による特開平9−57348号公報に記載されているので、参照されたい。また、矯正条件の設定については後述する。
【0036】
通常は、設定された矯正条件に従って、矯正装置(ローラレベラ)10のインターメッシュを調節して矯正(冷間矯正)を行う。また、矯正装置10の能力から決定される最大矯正条件で矯正したと仮定した場合における鋼板の残留応力分布から演算される応力パラメータηが許容値を超える場合は、熱処理後の残留応力分布から演算される応力パラメータηが許容値を満たす必要最小限の熱処理条件(熱処理温度及び時間)を設定し、矯正の前処理として熱処理炉9を用いて残留応力の低減を行い、その後矯正装置10による矯正を行う。熱処理による残留応力の低減については、例えば本出願人による特開平9−78145号公報に記載されているので、参照されたい。
【0037】
なお、熱処理条件の設定に際し、熱処理により鋼板の強度や降伏応力等の材質が変化するので、材質変化を考慮した上で、熱処理の可否についてあらかじめ決定しておく必要がある。本実施形態の鋼板製造装置では、変形予測コンピュータ18のメモリ等に、鋼板のグレードに応じたクリープ係数や熱処理可否のテーブルを設けている。変形予測コンピュータ18は、各鋼板8について、それぞれ以下のような矯正コードを付与する。例えば、応力パラメータηが所定値以下の場合、矯正不要であるので、合格を表す矯正コードK=0を付与する。また、矯正装置10による軽圧下矯正の場合、矯正コードK=1を付与する。同様に、中圧下矯正の場合、矯正コードK=2を付与する。強圧下矯正の場合、矯正コードK=3を付与する。また、熱処理を実施する場合、矯正コードK=4を付与する。さらに、矯正や熱処理によっても応力パラメータηが所定値以下になる見込みがない場合は、不良を表す矯正コードK=5を付与する。
【0038】
変形予測コンピュータ18による演算結果及び判定結果(応力パラメータ、矯正コード)は、サーバコンピュータ15に転送され、保存される。さらに、上位のプロセスコンピュータ13やラインコンピュータ14にも転送される。ラインコンピュータ14は、矯正コードにもとづいて次工程を決定する。例えば、矯正コードK=0の場合、矯正及び熱処理を行わずそのまま出荷する。一方、矯正コードK=1〜3の場合、鋼板8を矯正装置10に搬送し、設定された矯正コードに従って矯正を行う。さらに、矯正コードK=4の場合、まず鋼板8を熱処理炉9に搬送して熱処理を行った後、さらに鋼板8を矯正装置10に搬送し、強圧下で矯正を行う。なお、矯正コードK=5の場合、製造工程から除去する。
【0039】
これと並行して、ラインコンピュータ14は、当該鋼板8の矯正及び熱処理条件(演算矯正条件及び演算熱処理条件)を矯正装置10及び熱処理炉9にそれぞれ転送する。矯正装置10及び熱処理炉9は、ラインコンピュータ14からの条件に従って矯正及び熱処理を実施し、実施した矯正及び熱処理の条件(実績矯正条件及び実績熱処理条件)をラインコンピュータ14に転送する。
【0040】
変形予測値(例えば応力パラメータηの値)、矯正コード、熱処理コード、演算矯正条件、演算熱処理条件、実績矯正条件、実績熱処理条件、平坦度測定結果等は、ラインコンピュータ14からホストコンピュータ19に転送され、品質解析システムに蓄積される。このようにして、鋼板8の残留応力分布が一定範囲内に制御され、需要家での切断加工時の変形が許容範囲内であることが保証される。
【0041】
次に、変形予測コンピュータ18による矯正条件設定プログラムについて、図2及び図3に示すフローチャートを参照しつつ説明する。矯正条件の設定を開始すると、キャンバ予測コンピュータ16は、温度測定データ及び位置情報を用いて鋼板の残留応力を演算する(ステップ#100)。演算された残留応力データは変形予測コンピュータ18に転送され、これを用いて応力パラメータηの初期値η0が演算される(ステップ#105)。さらに、変形予測コンピュータ18は、演算した応力パラメータη0が所定の範囲内(ηminとηmaxの間)にあるか否かを判断する(ステップ#110)。
【0042】
応力パラメータη0が所定の範囲内にある場合(ηmin≦η0≦ηmax:ステップ#110でYES)、当該鋼板8は残留応力が十分に小さく、矯正処理を行う必要がない。そこで、変形予測コンピュータ18は、矯正コードK=0及び応力パラメータη=η0を設定する(ステップ#115)。
【0043】
一方、応力パラメータη0が所定の範囲内にない場合(η0<ηmin又はηmax<η0:ステップ#110でNO)、当該鋼板8は残留応力が大きく、矯正処理を必要とする。そこで、変形予測コンピュータ18は、矯正条件1、すなわち矯正装置10により軽圧条件下で矯正を行ったと仮定した場合の残留応力を演算する(ステップ#120)。さらに、変形予測コンピュータ18は、矯正後の残留応力を用いて応力パラメータη1の演算を行い(ステップ#125)、演算した応力パラメータη1が所定の範囲内(ηminとηmaxの間)にあるか否かを判断する(ステップ#130)。
【0044】
応力パラメータη1が所定の範囲内にある場合(ηmin≦η1≦ηmax:ステップ#130でYES)、当該鋼板8は、矯正条件1により矯正することにより残留応力を所定範囲内に低減可能である。そこで、変形予測コンピュータ18は、矯正コードK=1及び応力パラメータη=η1を設定する(ステップ#135)。
【0045】
応力パラメータη1が所定の範囲内にない場合(η1<ηmin又はηmax<η1:ステップ#130でNO)、当該鋼板8は矯正条件1で矯正してもなお残留応力が大きく、さらに強力な矯正処理を必要とする。そこで、変形予測コンピュータ18は、矯正条件2、すなわち矯正装置10により中圧条件下で矯正を行ったと仮定した場合の残留応力を演算する(ステップ#140)。さらに、変形予測コンピュータ18は、矯正後の残留応力を用いて応力パラメータη2の演算を行い(ステップ#145)、演算した応力パラメータη2が所定の範囲内(ηminとηmaxの間)にあるか否かを判断する(ステップ#150)。
【0046】
応力パラメータη2が所定の範囲内にある場合(ηmin≦η2≦ηmax:ステップ#150でYES)、当該鋼板8は、矯正条件2により矯正することにより残留応力を所定範囲内に低減可能である。そこで、変形予測コンピュータ18は、矯正コードK=2及び応力パラメータη=η2を設定する(ステップ#155)。
【0047】
応力パラメータη2が所定の範囲内にない場合(η2<ηmin又はηmax<η2:ステップ#150でNO)、当該鋼板8は矯正条件2で矯正してもなお残留応力が大きく、矯正装置10の有する能力を最大にして矯正処理する必要がある。そこで、変形予測コンピュータ18は、矯正条件3、すなわち矯正装置10により強圧下条件下で矯正を行ったと仮定した場合の残留応力を演算する(ステップ#160)。さらに、変形予測コンピュータ18は、矯正後の残留応力を用いて応力パラメータη3の演算を行い(ステップ#165)、演算した応力パラメータη3が所定の範囲内(ηminとηmaxの間)にあるか否かを判断する(ステップ#170)。
【0048】
応力パラメータη3が所定の範囲内にある場合(ηmin≦η3≦ηmax:ステップ#170でYES)、当該鋼板8は、矯正条件3により矯正することにより残留応力を所定範囲内に低減可能である。そこで、変形予測コンピュータ18は、矯正コードK=3及び応力パラメータη=η3を設定する(ステップ#175)。
【0049】
応力パラメータη3が所定の範囲内にない場合(η3<ηmin又はηmax<η3:ステップ#170でNO)、当該鋼板8の残留応力が大きく、矯正装置10の能力を最大にしても矯正不十分である。
【0050】
前述のように、鋼板8の材質変化を考慮した上で、熱処理の可否についてあらかじめ決定されている。そこで、変形予測コンピュータ18は、鋼板8の熱処理可否のテーブルを検索し、当該鋼板8が熱処理可能なものか否かを判断する(ステップ#180)。
【0051】
鋼板8が熱処理不可能である場合(ステップ#180でNO)、当該鋼板8は矯正装置10の能力を持ってしても、その残留応力を所定範囲内に低減できないので、変形予測コンピュータ18は、不良品を表す矯正コードK=5及び応力パラメータη=η3を設定する(ステップ#185)。
【0052】
鋼板8が熱処理可能な場合(ステップ#180でYES)、変形予測コンピュータ18は、熱処理炉9で熱処理を行った後、さらに矯正条件3、すなわち矯正装置10により強圧下条件下で矯正を行ったと仮定した場合の残留応力を演算する(ステップ#190)。さらに、変形予測コンピュータ18は、矯正後の残留応力を用いて応力パラメータη4の演算を行い(ステップ#195)、演算した応力パラメータη4が所定の範囲内(ηminとηmaxの間)にあるか否かを判断する(ステップ#200)。
【0053】
応力パラメータη4が所定の範囲内にない場合(η4<ηmin又はηmax<η4:ステップ#200でNO)、当該鋼板8の残留応力が大きく、熱処理炉9により熱処理を行い、かつ矯正装置10の能力を最大にしても矯正不十分である。そこで、変形予測コンピュータ18は、不良品を表す矯正コードK=5及び応力パラメータη=η4を設定する(ステップ#205)。
【0054】
応力パラメータη4が所定の範囲内にある場合(ηmin≦η4≦ηmax:ステップ#200でYES)、当該鋼板8は、熱処理後、矯正条件3により矯正することにより残留応力を所定範囲内に低減可能である。そこで、変形予測コンピュータ18は、熱処理を表す矯正コードK=4及び応力パラメータη=η4を設定し(ステップ#210)、矯正条件設定プログラムを終了する。
【0055】
次に、上記鋼板製造装置又は鋼板製造方法により製造された鋼板の評価方法について説明する。
【0056】
従来の鋼板製造方法により製造された鋼板は、残留応力分布が制御されておらず、また測定もされていない。従って鋼板の残留応力が大きい場合、需要家において当該鋼板を切断すると、許容値を超えて鋼板が伸長したり、収縮したり、横曲がりが発生したり、あるいは反りが発生する可能性がある。
【0057】
そこで、本発明者らは、切断加工時に変形の少ない鋼板を開発すべく、鋼板の残留応力や残留歪みに関して鋭意研究を重ねた。その過程において、上記式(1)で表される応力パラメータηの値を制御することにより、鋼板の切断後の変形量を予測できるとの知見を得た。様々な鋼板サイズ、残留応力分布、切断形状の鋼板について、有限要素法(以下、FEM:Finite Element Methodと称する)解析を行い、切断後の鋼板の変形量と応力パラメータηの関係を求めた結果を図4に示す。図4において、横軸は応力パラメータηの値(単位kg/mm2)を表し、縦軸は所定長さ当たりの変形量(単位mm/mm、すなわち無次元)を表す。
【0058】
このように、あらかじめ切断形状、切断方法、切断サイズ、鋼板全体における切断位置等の切断情報が与えられれば、実際に鋼板を切断することなしに、鋼板の残留応力分布と切断情報から、切断時の変形を予測することができる。さらに、応力パラメータηを制御することにより、目標とする許容値以内に変形量を制御することも可能である。
【0059】
近年、鋼板切断時の変形に関する要求が厳格化しており、切断時における鋼板の収縮や伸長等の変形が長さ10,000mm当たり1.5mm以下の鋼板が求められている。この要求を満足するため、図4から、応力パラメータηの値の絶対値を0.3kg/mm2以下に制御することが好ましい。
【0060】
なお、上記式(1)における補正切断領域Ωとは、切断される部位のすべての領域を意味する。また、図5(a)に示すように切断領域の形状がT字型の場合、T字の縦線部分の周りに残された材料は変形後の曲げ、収縮(引っ張り)に寄与しないため、図5(b)に示す切断領域の形状が矩形の場合と同等と考えられる。
【0061】
上記式(1)における残留応力値σは、板厚方向における平均値(板厚方向における複数の位置で測定し又は解析した値の平均値)である。しかしながら、実際に鋼板の板厚方向における複数の位置で残留応力値を測定したり、あるいは解析することは非常に複雑かつ困難である。そこで、鋼板の表面の残留応力値を測定し、板厚方向における平均値に補正することができれば、残留応力値の測定又は解析が簡単かつ容易になる。
【0062】
一般に、鋼板表面での残留応力値は、必ずしも板厚方向における平均値とは一致せず、鋼板の板厚、グレード、製造方法等によって大きく異なる。長手方向残留応力の板厚方向の平均値が零である鋼板について、長手方向残留応力の板厚方向の分布を図6に示す。また、この鋼板の詳細を表1に示す。
【0063】
【表1】
【0064】
図6において、横軸は板厚方向における測定点の位置(全体に対する割合:単位は無次元)を表し、縦軸は各測定点における鋼板の長手方向残留応力値(単位kg/mm2)を表す。図6から明らかなように、鋼板の表面及び裏面では、残留応力値が圧縮であり、平均値から大きくずれている。また、鋼板の板厚方向の中央部近傍では、残留応力値が引張であり、また平均値から大きくずれている。一方、鋼板の板厚方向の表面又は裏面から板厚の1/4の位置近傍では、残留応力値が平均値に比較的近い値を示している。すなわち、鋼板表面の残留応力値は板厚方向の平均値とは一致していない。そこで、鋼板表面の残留応力が板厚方向の平均値とほぼ等しくなるように、板厚、グレード又は製造方法に応じて換算又は補正を行うことが好ましい。
【0065】
次に、長手方向残留応力の板厚方向の平均値が零である鋼板(圧延したままの40kg/mm2鋼板)について、板厚と鋼板表面の長手方向残留応力の関係を図7に示す。図7において、横軸はサンプルとした各鋼板の板厚(単位mm)を表し、縦軸は鋼板の表面における残留応力値(単位kg/mm2)を表す。図7から明らかなように、板厚が厚くなるに応じて、鋼板表面の残留応力の絶対値が大きくなる。従って、鋼板表面の残留応力の測定値から、板厚に応じて図7から求まる値を減じることにより、板厚方向平均値へ補正することができる。
【0066】
さらに、板厚と製造方法及び鋼板のグレードに応じた表面の残留応力の補正値の関係を図8に示す。図8において、横軸はサンプルとした各鋼板の板厚(単位mm)を表し、縦軸は鋼板の表面における残留応力の補正値(単位kg/mm2)を表す。また、図中「▲」は圧延したままの鋼板の値を表し、「●」は加速冷却型鋼板の値を示し、「◆」は熱処理及び/又は矯正処理した鋼板の値を表す。図8から明らかなように、熱処理や矯正を施したグレードの高い鋼板は、圧延したままの鋼板や加速冷却した鋼板に比べて、板厚方向残留応力の変化が小さく、板厚による補正値の変化は小さい。また、圧延したままの鋼板と加速冷却した鋼板のように製造方法の違いによっても、板厚方向残留応力の変化が異なる。従って、これら鋼板の製造方法やグレード等の条件に応じて、それぞれ異なった補正値を用いて表面の残留応力測定値から板厚方向の平均値への補正を行うことが好ましい。
【0067】
次に、鋼板の表面の温度分布の測定時点について検討する。図1に示す鋼板製造装置では、熱間矯正装置6による熱間矯正後に、温度計7により鋼板8の表面の温度分布を測定するように構成しているが、これに限定されるものではなく、第2圧延装置4による圧延後や、加速冷却装置5による加速冷却後に測定してもよいが、計測値の補正の要否を考慮すると、熱間矯正後の測定が望ましい。
【0068】
幅方向における端部近傍に過冷却された温度分布(長手方向の温度分布は一様とする)を有する鋼板(製品長さを20mとする)に対して、FEM解析により冷却後の長手方向残留応力を演算し、その鋼板から様々なサイズ(例えば、長さ3m及び8m)の試験片を切断した場合の残留応力分布の変化を解析した。鋼板の詳細を表2に示す。また、試験片の長手方向における中央位置近傍でかつ幅方向における複数の位置で測定した長手方向残留応力分布を図9に示す。
【0069】
【表2】
【0070】
図9において、横軸は、鋼板の幅方向における測定点の位置を表し(幅3000mmの対する位置:単位mm)、縦軸は各測定点における鋼板の長手方向残留応力の値(単位kg/mm2)を表す。図9から明らかなように、試験片長さに応じて鋼板の拘束状態が異なり、長手方向残留応力の分布が変化していることがわかる。すなわち、長さ3mの試験片に着目すると、切断前は同一の残留応力分布であったにもかかわらず、切断された試験片の長手方向残留応力が変化している。しかも、鋼板の側部近傍では残留応力の値が増加し、鋼板の中央部近傍では残留応力の値は低減している。これに対して、長さ8mの試験片の場合、長手方向残留応力分布が切断前の製品(長さ20mm)のそれとほぼ一致している。このことから、試験片の長さが短い場合には、測定した残留応力の値を、需要家で加工される長さに補正して、応力パラメータηを演算する必要がある。逆に、試験片の長さが少なくとも8m以上となるよう切断することにより、試験片の長さによる影響を受けないことがわかる。
【0071】
以上のことから、試験片が短い場合は、測定した残留応力の補正が必要となる。試験片長さと残留応力の補正係数の関係を図10に示す。図10において、横軸は鋼板(例えば長さ20mの製品)を切断した試験片の長さ(単位m)を表し、縦軸は補正係数を表す。また、「▲」は鋼板の幅方向における中央部近傍での残留応力の補正計数(単位無次元)を表し、「●」は鋼板の幅方向における端部近傍での残留応力の補正値を表す。なお、補正係数は、切断前の鋼板の幅方向における中央部及び端部から所定の位置での残留応力値に対する切断後の試験片の幅方向における同じ位置での残留応力値の割合(比)である。図9及び図10から明らかなように、試験片長さが短い場合には、幅方向における端部近傍や幅方向における中央近傍のいずれの位置でも補正が必要となり、しかも補正量が異なる。従って、試験片長さに応じて、図10から求めた補正係数の逆数を乗じることにより残留応力の補正を行うことが好ましい。
【0072】
周知のように、切断加工時の切断方法により鋼板が変形する場合がある。例えば、ガス切断、プラズマ切断、レーザー切断といった熱切断においては、切断時の入熱により鋼板の変形量が異なる。板厚16mmの鋼板を切断した場合における切断方法による変形量の違いを熱弾塑性FEMにより解析した結果を図11に示す。図11において、横軸は切断方法を表し、縦軸は切断時の収縮量(単位mm)を表す。なお、図11では、シャー切断の場合も表示している。
【0073】
図11から明らかなように、切断方法により切断入熱量が異なり、切断後の変形量が異なるので、変形量が許容範囲内となるように、切断方法及び切断入熱に応じて鋼板の応力パラメータηを補正することが好ましい。応力パラメータηの補正値を図12に示す。図12において、横軸は切断方法を表し、縦軸は応力パラメータηの補正値(単位kg/mm2)を表す。具体的には、応力パラメータηの値から、切断方法に応じて図12から求めた補正値を減算して補正する。なお、この補正値は、例えば図13に示す形状に鋼板を切断する場合の値であるが、補正値は切断形状及び板厚により異なるので、切断形状や板厚に応じて数水準用意しておくことが好ましい。
【0074】
このように、第1の実施形態によれば、需要家における加工情報、例えば加工条件、加工方法、加工形状又は加工精度の許容値に応じて、加工後における残留応力による変形量が所定の許容値以下となるように、未加工状態での残留応力分布が制御された鋼板が得られる。
【0075】
また、鋼板の表面の温度分布から鋼板表面の残留応力値又は残留応力分布を演算し、残留応力から応力パラメータηの値を演算し、応力パラメータηの値が所定範囲内にあるか否かを判断することにより、実際に鋼板を切断加工するまでもなく、切断加工後の鋼板の変形量を予測することができる。
【0076】
また、鋼板の表面を測定して求めた残留応力の値を板厚方向の平均値に換算又は補正することにより、残留応力の測定又は解析が容易になる。さらに、鋼板の板厚、グレード、製造方法に応じて補正することにより、鋼板の表面の残留応力から換算又は補正した板厚方向の平均値の値をより正確に求めることが可能となる。さらに、鋼板の幅方向における測定位置に応じて残留応力値を補正することにより、測定データが少ない場合であっても、より正確に板厚方向における残留応力の平均値を求めることが可能となる。さらに、鋼板(製品)から切断した試験片の大きさに応じて、残留応力の値を補正することにより、小さな試験片からでもより正確に板厚方向における残留応力の平均値を求めることが可能となる。あるいは、試験片を一定以上の大きさ(例えば長さ8m以上)とすることにより、試験片の大きさや測定位置による残留応力値の変化をなくすことが可能となり、補正が不要となる。
【0077】
(第2の実施形態)
次に、本発明の鋼板、鋼板製造方法及び鋼板製造装置に関する第2の実施形態ついて説明する。第2の実施形態は、基本的に上記第1の実施形態の場合と同様であり、応力パラメータηの代わりに、残留応力値が所定の範囲内となるように制御されている。
【0078】
残留応力値σと需要家の要求精度qにより決定される許容値σc(q)との間に、残留応力の最大値をσmax、残留応力の最小値をσmin、許容値の上限をσc max、許容値の下限をσc min、残留応力値の板内偏差の許容値をσc devとして、σc min(q)≦σ≦σc max(q)及びσmax−σmin≦σc dev(q)の少なくともいずれかの関係が成り立つ。
【0079】
図1における変形予測コンピュータ18は、残留応力の最大値、最小値、平均値、総和、偏差、絶対値又は分布が所定の範囲内となるように制御する。その他、特に記載しない部分は上記第1の実施形態の場合と同様である。
【0080】
上記応力パラメータηと同様に、残留応力値自体も切断加工時の変形に影響を及ぼす。鋼板の残留応力値と切断加工時の変形の関係を弾性解析により求めた結果を図14に示す。図14において、横軸は鋼板の長手方向残留応力値の絶対値(単位kg/mm2)を表し、縦軸は所定長さの鋼板を切断した後の変形量の絶対値(単位mm/mm、すなわち無次元)を表す。
【0081】
ここでの残留応力値は、100mm×100mmの略正方形の領域での長手方向残留応力の平均値である。切断条件として、鋼板切断時の変形の絶対値が最大となる条件を想定して解析した。残留応力値の絶対値が大きくなると、鋼板を切断した時の変形の絶対値も大きくなるので、変形量が目標値となるように残留応力値を制御する必要がある。
【0082】
図14から明らかなように、一般的には、残留応力値の絶対値が4kg/mm2以下程度であればよい。特に、切断後の変形の絶対値が長さ10,000mm当たり1.5mm以下とする場合、残留応力値の絶対値は3.14kg/mm2以下が好ましい。
【0083】
また、様々なサイズ及び残留応力分布の鋼板に対して、任意の100mm×100mmの正方形領域の残留応力偏差(最大値−最小値)と切断後の変形量の関係を図15に示す。板厚方向の平均値を考えた場合、板面内の残留応力値の偏差は11kg/mm2以下、より好ましくは10.5kg/mm2以下に規制することが好ましい。
【0084】
また、第1の実施形態と同様に、残留応力値の絶対値、最大値、最小値、平均値、偏差等についても、鋼板の板厚、グレード、切断方法等に応じた補正を加えることが好ましい。切断方法に応じた残留応力値の補正値を図16に示す。図16において、横軸は切断方法を表し、縦軸は残留応力値の補正値(単位kg/mm2)を表す。具体的には、残留応力値から、切断方法に応じて図12から求めた補正値を減算して補正する。この補正値も、例えば図13に示す形状に鋼板を切断する場合の値であり、切断形状に応じて数水準用意しておくことが好ましい。
【0085】
(第3の実施形態)
次に、本発明の鋼板、鋼板製造方法及び鋼板製造装置に関する第3の実施形態ついて説明する。第3の実施形態は、基本的に上記第1又は第2の実施形態の場合と同様であり、応力パラメータηの代わりに、鋼板の切断部の形状及び鋼板の長手方向変位又は長手方向変形量から求まる変形パラメータδの値が所定の範囲内となるように制御されたものである。図1における変形予測コンピュータ18は、以下の式(2)で表される変形パラメータδの値が所定の範囲内となるように制御する。その他、特に記載しない部分は上記第1又は第2の実施形態の場合と同様である。
【0086】
【数4】
【0087】
但し、鋼板全体の面積をS、微少領域での長手方向変位、長手方向変形量、幅方向変位又は幅方向変形量をΔ、補正総切断領域をΩとする。
【0088】
変形パラメータδと需要家の要求精度qにより決定される許容値δc(q)との間には、最小許容値をδc min(q)、最大許容値をδc max(q)として、δc min(q)≦δ≦δc max(q)の関係が成り立つ。
【0089】
第1の実施形態の場合と同様に、様々な鋼板サイズ、残留応力分布、切断形状の鋼板について、FEM解析を行い、切断後の鋼板の変形量と変形パラメータδの関係を求めた結果を図17に示す。図17において、横軸は変形パラメータδの値(単位無次元)を表し、縦軸は所定長さ当たりの変形量(単位mm/mm、すなわち無次元)を表す。変形パラメータδの値を制御することにより、鋼板の切断後の変形量を予測することができる。
【0090】
図17から明らかなように、切断時における鋼板の収縮や伸長等の変形量が長さ10,000mm当たり1.5mm以下の要求を満足するため、変形パラメータδの値の絶対値を1.6以下に制御することが好ましい。
【0091】
実際に変形パラメータδを求める方法としては、第1の実施形態の場合と同様に、加速冷却後の鋼板表面温度分布から長手方向残留応力を演算し、需要家での加工情報及び当該残留応力から変形パラメータδを演算する。
【0092】
上記図1に示す鋼板製造装置では、製造途中の鋼板を全数検査するためにPLG11等を用いたが、本実施形態では、製造された鋼板を抜き取り、試験片を切断して検査する。切断時の切断部位の変形量の測定については、長さ10,000mmの鋼板に対しての0.1mm単位の変位又は変形量Δの測定精度が必要であり、測定には高度な技術が必要である。そのため、本実施形態では、鋼板の裏面にマグネットで治具をとりつけ、テーブルにつけた渦流距離計により相対的な変位を測定した。また、CCDカメラ(ディジタルカメラやビデオカメラでの代用可)を3台用意し、それぞれ鋼板の長手方法トップ、ミドル、ボトムのターゲットを測定し、画像処理により変位を演算した。そのほか、レーザー距離計やエンコーダ等を用いて変位又は変形量を測定してもよい。
【0093】
また、切断方法による変形量の違いを補正するための変形パラメータδの補正値を図18に示す。図18において、横軸は切断方法を表し、縦軸は変形パラメータδの補正値(単位無次元)を表す。具体的には、変形パラメータδの値から、切断方法に応じて図18から求めた補正値を減算して補正する。なお、この補正値は、例えば図13に示す形状に鋼板を切断する場合の値であるが、補正値は切断形状により異なるので、切断形状に応じて数水準用意しておくことが好ましい。
【0094】
(第4の実施形態)
次に、本発明の鋼板、鋼板製造方法及び鋼板製造装置に関する第4の実施形態ついて説明する。第4の実施形態は、基本的に上記第1から第3の実施形態の場合と同様であり、変形パラメータδの代わりに、変形歪み値が所定の範囲内となるように制御されている。図1における変形予測コンピュータ18は、変形歪みの最大値、最小値、平均値、総和、偏差、絶対値又は分布が所定の範囲内となるように制御する。その他、特に記載しない部分は上記第1から第3の実施形態の場合と同様である。
【0095】
切断部位の歪み値Δεと需要家の要求精度qにより決定される許容値Δcε(q)との間には、最小許容値をΔcε-min(q)、最大許容値をΔcε-max(q)として、Δcε-min(q)≦Δε≦Δcε-max(q)の関係が成り立つ。
【0096】
本実施形態では、鋼板(好ましくは長さ8m以上)から、複数のさらに小さい試験片(500mm×500mmの略正方形の試験片)を切断し、切断部位の長手方向変位を測定した。試験片の採取位置としては、図19に示すように、鋼板の長手方向における中央部で、幅方向における両端部近傍及び中央部の3カ所である。また、鋼板の詳細を表3に示す。
【0097】
【表3】
【0098】
鋼板の幅方向における端部近傍から試験片(試験片A、B)を切断した場合の切断部位の長手方向歪み(横軸)と変位の最大値(縦軸)との関係を図20に示す。また、鋼板の幅方向における中央部近傍から試験片(試験片C)を切断した場合の切断部位の長手方向歪み(横軸)と変位の最大値(縦軸)との関係を図21に示す。ここで、長手方向変位の最大値とは、切断時の変形の絶対値が最大となる条件で切断した場合の変形量である。また、切断部位の歪εは、ε=(L'−L)/Lで定義される。但し、Lは500mm×500mmの試験片の切断部位の幅方向の中央部での切断前の長手方向の長さであり、L'は同切断後の長手方向の長さである。
【0099】
図20及び図21において、横軸は切断部位の歪み(単位mm/mm、すなわち無次元)を表し、縦軸は長手方向変位の最大値(単位mm/mm、すなわち無次元)を表す。図20から明らかなように、鋼板の長手方向における中央部近傍でかつ幅方向における端部近傍から試験片を切断した場合、切断部位の変形歪が−0.005以上0.005以下の範囲内であることが好ましい。また、図21から明らかなように、鋼板の長手方向における中央部近傍でかつ幅方向における中央部近傍の位置から試験片を切断した場合、切断部位の変形歪が−0.0007以上0.0007以下の範囲内であることが好ましい。
【0100】
なお、鋼板の幅方向の端部近傍から試験片を切断する場合、図19に示すように、長手方向の同じ位置において、幅方向の両端部から試験片A及びBをそれぞれ切断する。その際、切断部位の歪及び変位(変形量)は、2つの試験片A及びBの平均値とする。この理由として、幅方向の片側の端部近傍からのみ試験片A又はBを切断したのでは、鋼板に横曲がりが発生して切断部位の歪及び変位が正確に測定できない場合もあるためである。
【0101】
図20又は図21に示すような切断部位ごとの長手方向歪みと変位の最大値との関係を求めておけば、任意の鋼板から500mm×500mmの略正方形の試験片を切断し、切断部位の変形歪を測定することにより、切断後の鋼板の変形を予測することが可能となる。ここでの鋼板の変形は、切断時に最も変形の絶対値が大きくなる条件で切断した場合を想定しているが、図22に示すように、需要家の切断形状に応じて、あらかじめ変形の水準を数種類用意しておいてもよい。図22においても同様に、横軸は切断部位の歪み(単位mm/mm、すなわち無次元)を表し、縦軸は長手方向変位の最大値(単位mm/mm、すなわち無次元)を表す。
【0102】
なお、鋼板から試験片を切断する場合における試験片の変形量は、試験片採取位置により異なる。例えば、長手方向残留応力の幅方向の分布が長手方向に一様である表2に示す鋼板を用いて、幅方向における中央でかつ長手方向における複数の位置からそれぞれ500mm×500mmの略正方形の試験片を切断し、切断部位の変形量を弾塑性FEM解析により演算した。
【0103】
試験片採取位置と切断部位の変形量の関係を図23に示す。図23において、横軸は長手方向における試験片採取位置の先端からの距離(単位m)を表し、縦軸は長手方向変位の最大値(単位mm/mm、すなわち無次元)を表す。図23から明らかなように、同一の鋼板であっても試験片採取位置により、切断部位の変形量が異なる。従って、試験片の採取位置により補正が必要となる。
【0104】
試験片の長手方向における試験片採取位置と切断部位の変形の補正係数の関係を図24に示す。図24において、横軸は長手方向における試験片採取位置の先端からの距離(単位m)を表し、縦軸は補正係数(単位無次元)を表す。また、「●」は鋼板の幅方向の端部近傍から採取した試験片によるデータを表し、「▲」は幅方向の中央部近傍から採取した試験片によるデータを表す。図24から明らかなように、鋼板の幅方向における採取位置によっても変形量が異なり、試験片採取位置に応じた補正係数が必要である。具体的には、図24から求まる補正係数の逆数を乗じることにより切断部位の変形の補正を行うことが好ましい。
【0105】
また、図23から明らかなように、試験片を鋼板の長手方向の中央部近傍から採取する場合であっても、鋼板の長さが短い場合には補正が必要である。また、試験片採取位置が鋼板の長手方向の先端から4m以上の離れている場合、切断部位の変形量がほぼ一定であることから、少なくとも8m以上の長さを有する鋼板をその長さ方向の先端から4m以上離れた位置で試験片を切断すれば、鋼板の長さによる影響はほとんどなくなる。
【0106】
さらに、図24から明らかなように、試験片採取位置が鋼板の長手方向の先端から4m以上の離れている場合、鋼板の幅方向における端部近傍から試験片を採取した場合も、幅方向の中央部近傍から試験片を採取した場合も、補正係数の値、すなわち切断部位の変形量がほぼ一致していることがわかる。すなわち、少なくとも8m以上の長さを有する鋼板をその長さ方向の先端から4m以上離れた位置で試験片を切断すれば、鋼板の幅方向における試験片の採取位置に関わらず、鋼板の長さによる影響はほとんどなくなる。
【0107】
さらに、切断方法の違いによる切断部位の変形量を補正する場合、切断方法に応じて鋼板の変形歪み値を補正することが好ましい。鋼板の長手方向における変形歪みの補正値を図25に示す。図25において、横軸は切断方法を表し、縦軸は変形歪みの補正値(単位mm/mm、すなわち無次元)を表す。具体的には、変形歪みの値から、切断方法に応じて図25から求めた補正値を減算して補正する。なお、この補正値は、例えば図13に示す形状に鋼板を切断する場合の値であるが、補正値は切断形状により異なるので、切断形状に応じて数水準用意しておくことが好ましい。
【0108】
このように、第4の実施形態によれば、鋼板から試験片を切断し、試験片から変形歪みを実測し、変形歪みの値が所定範囲内にあるか否かを判断するので、少なくとも試験片を採取した部分は無駄になるが、切断加工後の鋼板の変形量を予測することができる。
【0109】
(第5の実施形態)
次に、本発明の鋼板、鋼板製造方法及び鋼板製造装置に関する第5の実施形態ついて説明する。第5の実施形態は、基本的に上記第4の実施形態の場合と同様であり、変形歪みの代わりに、変形量が所定の範囲内となるように制御されている。図1における変形予測コンピュータ18は、変形量の最大値、最小値、平均値、総和、偏差、絶対値又は分布が所定の範囲内となるように制御する。その他、特に記載しない部分は上記第1から第4の実施形態の場合と同様である。
【0110】
切断部位の変形量Δdと需要家の要求精度qにより決定される許容値Δc d(q)との間には、最小許容値をΔc d-min(q)、最大許容値をΔc d-max(q)として、Δc d-min(q)≦Δd≦Δc d-max(q)の関係が成り立つ。
【0111】
上記第4の実施形態と同様に、本実施形態でも、鋼板(好ましくは長さ8m以上)から、複数のさらに小さい試験片(500mm×500mmの略正方形の試験片)を切断し、切断部位の長手方向変形量を測定した。試験片の採取位置としては、図19に示すように、鋼板の長手方向における中央部で、幅方向における両端部近傍及び中央部の3カ所である。また、鋼板の詳細は表3に示すものと同様である。
【0112】
鋼板の幅方向における端部近傍から試験片(試験片A、B)を切断した場合の切断部位の長手方向の変形量(横軸)と変位の最大値(縦軸)との関係を図26に示す。また、鋼板の幅方向における中央部近傍から試験片(試験片C)を切断した場合の切断部位の長手方向の変形量(横軸)と変位の最大値(縦軸)との関係を図27に示す。ここで、長手方向変位の最大値とは、切断時の変形の絶対値が最大となる条件で切断した場合の変形量である。また、切断部位の変形量Δは、Δ=L'−Lで定義される。但し、Lは500mm×500mmの試験片の切断部位の幅方向の中央部での切断前の長手方向の長さであり、L'は同切断後の長手方向の長さである。
【0113】
図26及び図27において、横軸は切断部位の歪み(単位mm/mm、すなわち無次元)を表し、縦軸は長手方向の変位の最大値(単位mm/mm、すなわち無次元)を表す。図26から明らかなように、鋼板の長手方向における中央部近傍でかつ幅方向における端部近傍から試験片を切断した場合、切断部位の変形量Δが−2.0mm以上2.0mm以下の範囲内であることが好ましい。また、図27から明らかなように、鋼板の長手方向における中央部近傍でかつ幅方向における中央部近傍から試験片を切断した場合、切断部位の変形量Δが−0.4mm以上0.4mm以下の範囲内であることが好ましい。
【0114】
図26又は図27に示すような切断部位ごとの長手方向の変形量と変位の最大値との関係を求めておけば、任意の鋼板から500mm×500mmの略正方形の試験片を切断し、切断部位の変形量を測定することにより、切断後の鋼板の変形を予測することが可能となる。ここでの鋼板の変形は、切断時に最も変形の絶対値が大きくなる条件で切断した場合を想定しているが、上記第4の実施形態の場合と同様に、需要家の切断形状に応じて、あらかじめ変形の水準を数種類用意しておいてもよい。また、試験片切断位置による補正及び切断方法による補正は、上記第4の実施形態の場合と同様である。
【0115】
(第6の実施形態)
次に、本発明の鋼板、鋼板製造方法及び鋼板製造装置に関する第6の実施形態ついて説明する。第6の実施形態は、基本的に上記第1又は第3の実施形態の場合と同様であり、応力パラメータηや変形パラメータδの代わりに、鋼板の切断部の形状及び鋼板の長手方向残留歪み分布から求まる歪みパラメータγの値が所定の範囲内となるように制御されたものである。図1における変形予測コンピュータ18は、以下の式(3)で表される歪みパラメータγの値が所定の範囲内となるように制御する。その他、特に記載しない部分は上記第1又は第3の実施形態の場合と同様である。
【0116】
【数5】
【0117】
但し、鋼板全体の面積をS、微少領域の面積をs、微少領域での長手方向残留歪み値又は幅方向残留歪み値をε、補正総切断領域をΩとする。
【0118】
歪みパラメータγと需要家の要求精度qにより決定される許容値γc(q)との間には、最小許容値をγc min(q)、最大許容値をγc max(q)として、γc min(q)≦γ≦γc max(q)の関係が成り立つ。
【0119】
第1又は第3の実施形態の場合と同様に、様々な鋼板サイズ、残留応力分布、切断形状の鋼板について、FEM解析を行い、切断後の鋼板の変形量と歪みパラメータγの関係を求めた結果を図28に示す。歪みパラメータγの値を変化させることにより、鋼板の切断後の変形量を制御できる。
【0120】
図28において、横軸は歪みパラメータγの値(単位無次元)を表し、縦軸は所定長さ当たりの変形量(単位mm/mm、すなわち無次元)を表す。図28から明らかなように、切断時における鋼板の収縮や伸長等の変形量が長さ10,000mm当たり1.5mm以下の要求を満足するためには、歪みパラメータγの絶対値が1.5×10-12以下に制御することが好ましい。
【0121】
さらに、板厚と製造方法及び鋼板のグレードに応じた表面の残留歪みの補正値の関係を図29に示す。図29において、横軸はサンプルとした各鋼板の板厚(単位mm)を表し、縦軸は鋼板の表面における残留歪みの補正値(単位無次元)を表す。また、図中「▲」は圧延したままの鋼板の値を表し、「●」は加速冷却型鋼板の値を示し、「◆」は熱処理及び/又は矯正処理した鋼板の値を表す。図29から明らかなように、熱処理や矯正を施したグレードの高い鋼板は、圧延したままの鋼板や加速冷却した鋼板に比べて、板厚方向における残留歪みの変化が小さく、板厚による補正値の変化は小さい。また、圧延したままの鋼板と加速冷却した鋼板のように製造方法の違いによっても、板厚方向における残留歪みの変化が異なる。従って、これら鋼板の製造方法やグレード等の条件に応じて、それぞれ異なった補正値を用いて表面の残留歪み測定値から板厚方向の平均値への補正を行うことが好ましい。
【0122】
試験片が短い場合は、測定又は解析した残留歪みの補正が必要となる。試験片長さと残留歪みの補正係数の関係を図30に示す。図30において、横軸は鋼板(例えば長さ20mの製品)を切断した試験片の長さ(単位m)を表し、縦軸は補正係数を表す。また、「▲」は鋼板の幅方向における中央部近傍での残留歪みの補正計数(単位無次元)を表し、「●」は鋼板の幅方向における端部近傍での残留歪みの補正値を表す。なお、補正係数は、切断前の鋼板の幅方向における中央部及び端部から所定の位置での残留歪み値に対する切断後の試験片の幅方向における同じ位置での残留歪み値の割合(比)である。図29及び図30から明らかなように、試験片長さが短い場合には、幅方向における端部近傍や幅方向における中央近傍のいずれの位置でも補正が必要となり、しかも補正量が異なる。従って、試験片長さに応じて、図30から求めた補正係数の逆数を乗じることにより残留歪みの補正を行うことが好ましい。
【0123】
また、切断方法による残留歪みの違いを補正するための歪みパラメータγの補正値を図31に示す。図31において、横軸は切断方法を表し、縦軸は切断時の歪みパラメータ補正量(単位無次元)を表す。具体的には、歪みパラメータγの値から、切断方法に応じて図31から求めた補正値を減算して補正する。なお、この補正値は、例えば図13に示す形状に鋼板を切断する場合の値であるが、補正値は切断形状により異なるので、切断形状に応じて数水準用意しておくことが好ましい。
【0124】
なお、残留歪みの測定については、残留応力の測定の場合と同様に、鋼板の表面の温度分布から残留歪みを求めることができる。また、穿孔法、X線による方法、中性子回折による方法等を用いてもよい。穿孔法による場合、試験片サイズ及び鋼板サイズ等の拘束状態の違いにより鋼板の残留歪みが異なるため、理想的には、需要家で加工されるサイズの鋼板から残留歪みを測定することにより歪みパラメータγを演算することが望ましい。
【0125】
(第7の実施形態)
次に、本発明の鋼板、鋼板製造方法及び鋼板製造装置に関する第7の実施形態ついて説明する。第7の実施形態は、基本的に上記第6の実施形態の場合と同様であり、歪みパラメータγの代わりに、残留歪み値が所定の範囲内となるように制御されている。図1における変形予測コンピュータ18は、残留歪みの最大値、最小値、平均値、総和、偏差、絶対値又は分布が所定の範囲内となるように制御する。その他、特に記載しない部分は上記第1から第6の実施形態の場合と同様である。
【0126】
残留歪みεと需要家の要求精度qにより決定される許容値εc(q)との間には、残留歪みの最大値をεmax、残留歪みの最小値をεmin、許容値の上限をεc max、許容値の下限をεc min、残留歪みの板内偏差の許容値をεc devとして、εc min(q)≦ε≦εc max(q)及びεmax−εmin≦εc dev(q)の少なくともいずれかの関係が成り立つ。
【0127】
上記歪みパラメータγと同様に、残留歪み自体も切断加工時の変形に影響を及ぼす。鋼板の残留歪みと切断加工時の変形の関係を弾性解析により求めた結果を図32に示す。図32において、横軸は鋼板の長手方向の残留歪みの絶対値(単位無次元)を表し、縦軸は鋼板切断後の変形量の絶対値(単位mm/mm、すなわち無次元)を表す。ここでの残留歪み値は、100mm×100mmの略正方形の領域での長手方向残留歪み値の平均値である。切断条件として、切断時の変形の絶対値が最大となる条件を想定して解析した。残留歪み値の絶対値が大きくなると切断時の変形の絶対値も大きくなるので、変形量が目標値となるように残留歪み値を制御する必要がある。
【0128】
図32から明らかなように、一般的には、残留歪み値の絶対値が2.0×10-4以下程度であればよい。特に、切断後の変形の絶対値が長さ10,000mm当たり1.5mm以下とする場合、残留歪み値の絶対値は1.5×10-4以下が好ましい。
【0129】
また、様々なサイズ及び残留歪み分布の鋼板に対して、任意の100mm×100mmの略正方形領域の残留歪み偏差(最大値−最小値)と切断後の変形量の関係を図33に示す。板面内の残留歪み偏差は5.0×10-4以下に規制することが好ましい。
【0130】
また、残留歪み値の絶対値、最大値、最小値、平均値、偏差等についても、鋼板の板厚、グレード、切断方法等に応じた補正を加えることが好ましい。切断方法に応じた残留歪み値の補正値を図34に示す。図34において、横軸は切断方法を表し、縦軸は残留歪み値の補正値(単位無次元)を表す。具体的には、残留歪みの値から、切断方法に応じて図34から求めた補正値を減算して補正する。なお、この補正値は、例えば図13に示す形状に鋼板を切断する場合の値であるが、補正値は切断形状により異なるので、切断形状に応じて数水準用意しておくことが好ましい。
【0131】
(その他の実施形態)
なお、上記各実施形態では、需要家ごとに切断方法や切断手段を考慮した変形予測値の演算を行うように設定したが、これに限定されるものではなく、データ転送量低減及び処理速度向上の観点から、切断条件及び切断方法を最も厳しい条件に固定してもよい。ここで、最も厳しい切断条件とは、切断時のスリットの形状が想定されるもののうち最大のものをいう。また、最も厳しい切断方法は、鋼板の収縮に対しては切断入熱による影響が大きいガス切断の場合をいい、伸長する鋼板に対しては切断入熱による影響がない切断方法を想定して設定すればよい。さらに、変形の許容値を最も厳しい条件に固定しても良い。
【0132】
また、応力パラメータηを制御する方法として、上記実施形態では、鋼板を切断した後、矯正装置(ローラレベラ)10により残留応力を直接制御する機械的方法、及び必要に応じて熱処理炉9により熱処理により残留応力を直接制御する熱的方法を用いたが、これに限定されるものではなく、加熱、圧延、加速冷却等の工程を厳密に管理する間接的方法によっても応力パラメータηを制御することが可能である。
【0133】
さらに、上記各実施形態では、鋼板の幅方向の複数の位置で、鋼板の長手方向の残留応力や残留歪み等を測定したが、これに限定されるものではなく、鋼板の長手方向の複数の位置での鋼板の幅方向の残留応力や残留歪み等を測定しても同様の効果が得られる。すなわち、鋼板の長手方向と幅方向とを置き換えたと考えればよい。さらに、鋼板の厚さ方向残留応力や厚さ方向残留歪み等を測定又は解析してもよい。
【0134】
(実験例)
次に、上記鋼板製造方法により製造した鋼板と、従来の方法により製造した鋼板を実際に切断し、その変形量を比較する実験を行った。実験材の詳細を表4に示す。
【0135】
【表4】
【0136】
元の圧延サイズは16tx2600Wx22,000L(単位mm)であり、そこから16tx2500Wx10,000L(単位mm)の製品を切断した。加熱炉1による加熱温度は1200℃であり、圧延完了時の温度は780℃であった。圧延後の形状はフラットであった。
【0137】
加速冷却装置5による加速冷却条件は、冷却前温度760℃、冷却後温度550℃、冷却速度7℃/sであった。さらに、熱間矯正装置6による矯正条件は、圧下設定量が入側12.0mm、出側15.0mmであった。また、矯正温度は540℃であった。熱間矯正後の平坦度もフラットであった。平坦度判定方法は、ローラテーブル上と角棒上でのストレッチャーによる平坦度測定を行った。
【0138】
切断した形状を図35に示す。切断方法は、図13に示すようなレーザを用いた一筆書きによるスリット切断である。また、変形量の測定は、切断の前後における基準点の変位量を測定した。
【0139】
従来例による鋼板は、冷却及び製品切断後のテーブルローラ上の形状は平坦であった。一方、本発明による鋼板は、上記実施形態による応力パラメータηは0.35であり、矯正コードは3であった。
【0140】
矯正装置(ローラレベラ)10の詳細は、最大矯正荷重5000トン、矯正ロール径360mm×胴長4800mm、矯正ロールの本数は上下各4本及び下の一本は矯正ロールル径300mm×胴長4800mmであった。矯正条件は、インターメッシュ量が1パス目9.0mm、2パス目7.0mm、3パス目5.0mmであり、矯正速度は20rpmであった。また、矯正後のテーブルローラ上の形状は平坦であった。
【0141】
切断実験の結果を図36に示す。図36において、横軸は鋼板の長手方向における先端からの距離(単位mm)を表し、縦軸は鋼板の長手方向における各測定点での変形量(単位mm/mm、すなわち無次元)を表す。図36から明らかなように、本発明による鋼板は、切断後にほとんど変形が発生しなかったのに対し、従来の鋼板は大きな変形が発生した。
【0142】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の鋼板によれば、需要家における加工情報、例えば加工条件、加工方法、加工形状及び加工精度の許容値に応じて、鋼板の特性、例えば鋼板の残留歪、残留応力、変位又は変形量の最大値、最小値、平均値、総和、偏差、絶対値又は分布、又はこれらから演算されるパラメータの値が所定の許容範囲内となるように制御されているので、需要家における切断加工後の変形を予測することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態における鋼板製造装置の構成を示す図である。
【図2】 上記鋼板製造装置における矯正条件設定プログラムを示すフローチャートである。
【図3】 図2のフローチャートの続きである。
【図4】 切断後の鋼板の変形量と応力パラメータηの関係を求めた結果を示す図である。
【図5】 (a)は切断領域の形状がT字型の場合、(b)は切断領域の形状が矩形の場合を示す図である。
【図6】 長手方向残留応力の板厚方向の平均値が零である鋼板についての、長手方向残留応力の板厚方向の分布を示す図である。
【図7】 長手方向残留応力の板厚方向の平均値が零である鋼板についての、板厚と鋼板表面の長手方向残留応力の関係を示す図である。
【図8】 板厚と製造方法及び鋼板のグレードに応じた表面の残留応力の補正値の関係を示す図である。
【図9】 試験片の長手方向における中央位置近傍でかつ幅方向における複数の位置で測定した長手方向残留応力分布を示す図である。
【図10】 試験片長さと残留応力の補正係数の関係を示す図である。
【図11】 切断方法による変形量の違いを熱弾塑性FEMにより解析した結果を示す図である。
【図12】 切断方法に応じた応力パラメータηを補正値を示す図である。
【図13】 鋼板の切断形状の一例を示す図である。
【図14】 鋼板の残留応力値と切断加工時の変形の関係を弾性解析により求めた結果を示す図である。
【図15】 鋼板の残留応力偏差(最大値−最小値)と切断後の変形量の関係を示す図である。
【図16】 切断方法に応じた残留応力値の補正値を示す図である。
【図17】 切断後の鋼板の変形量と変形パラメータδの関係を求めた結果を示す図である。
【図18】 切断方法に応じた変形パラメータδの補正値を示す図である。
【図19】 試験片の採取位置を示す図である。
【図20】 鋼板の幅方向における端部近傍から試験片を切断した場合の切断部位の長手方向残留歪みと変位の最大値との関係を示す図である。
【図21】 鋼板の幅方向における中央部近傍から試験片を切断した場合の切断部位の長手方向残留歪みと変位の最大値との関係を示す図である。
【図22】 需要家の切断形状に応じた切断部位ごとの長手方向残留歪みと変位の最大値との関係の複数の水準を示す図である。
【図23】 試験片採取位置と切断部位の変形量の関係を示す図である。
【図24】 試験片の長手方向における試験片採取位置と切断部位の変形の補正係数の関係を示す図である。
【図25】 切断方法に応じた変形残留歪みの補正値を示す図である。
【図26】 鋼板の幅方向における端部近傍から試験片を切断した場合の切断部位の長手方向変形量と変位の最大値との関係を示す図である。
【図27】 鋼板の幅方向における中央部近傍から試験片を切断した場合の切断部位の長手方向変形量と変位の最大値との関係を示す図である。
【図28】 切断後の鋼板の変形量と歪みパラメータγの関係を求めた結果を示す図である。
【図29】 板厚と製造方法及び鋼板のグレードに応じた表面の残留応力の補正値の関係を示す図である。
【図30】 試験片長さと残留歪みの補正係数の関係を示す図である。
【図31】 切断方法に応じた歪みパラメータγの補正値を示す図である。
【図32】 鋼板の残留歪みと切断加工時の変形の関係を弾性解析により求めた結果を示す図である。
【図33】 鋼板の残留歪み偏差(最大値−最小値)と切断後の変形量の関係を示す図である。
【図34】 切断方法に応じた残留歪み値の補正値を示す図である。
【図35】 本発明による鋼板と従来の鋼板を比較した際における鋼板の切断形状を示す図である。
【図36】 上記切断実験の結果を示す図である。
【符号の説明】
1:加熱炉
2:第1圧延装置
3:冷却装置
4:第2圧延装置
5:加速冷却装置
6:熱間矯正装置
7:温度計
8:鋼板
9:熱処理炉
10:矯正装置(ローラレベラ)
11:パルス発生装置(PLG)
12:ディジタルダイレクトコントローラ(DDC)
13:プロセスコンピュータ
14:ラインコンピュータ
15:サーバコンピュータ
16:キャンバ予測コンピュータ
17:座屈予測コンピュータ
18:変形予測コンピュータ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a method of manufacturing a steel sheet that is controlled so that characteristics such as a residual stress distribution are within a predetermined range.
[0002]
[Prior art]
  In a general steel plate manufacturing method, for example, a slab is heated to about 1000 to 1200 ° C., and hot rolling (rough rolling and finish rolling) is performed until a predetermined dimension is reached. Furthermore, in the case of TMCP (Thermo-Mechanical Control Process) steel plate, accelerated cooling or direct quenching is performed, and then the steel plate is flattened by hot straightening and cut to a predetermined size by gas cutting, plasma cutting, laser cutting or shear cutting. Is done.
[0003]
  Due to variations in various manufacturing conditions in each of the above steps, non-uniform residual stress is generated in the steel sheet. For example, cooling during water cooling due to uneven temperature during heating (heating unevenness), poor flatness during rolling (waves and warpage), thickness deviation, and uneven surface scale properties (scale components and thickness) Uneven cooling, uneven cooling during accelerated cooling and descaling (especially around the steel plate), zero point deviation and roll deflection during hot correction, non-uniform cooling during air cooling, residual stress and structural changes due to thermal effects during thermal cutting Causes include hardening, cutting distortion during shear cutting, zero point deviation and roll deflection during cold correction, and differences in surface properties during heat treatment (presence of care and shot blasting).
[0004]
  Conventionally, characteristics such as residual strain, residual stress, displacement of a steel sheet or parameters calculated from these are controlled according to processing information in a customer, for example, processing conditions, processing methods, processing shapes, processing tolerances, and allowable values of processing accuracy. There was no method for manufacturing steel sheets.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
  Therefore, when a conventional steel sheet having the residual stress is cut by a customer, the residual stress is released by the cutting, and the steel sheet is stretched, contracted, bent, warped, and the like. When the deformation of the steel sheet due to the release of the residual stress is large, the shape and size of the cut steel sheet may deviate from the allowable error range. As a result, there has been a problem that productivity at the time of cutting and assembling the steel sheet in the customer is lowered. In addition, the steel sheet must be designed in consideration of the deformation of the steel sheet and the variation of the deformation, and there is a problem that the design restrictions are large.
[0006]
  The present invention has been made to solve the above-described problems of the conventional example, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a steel sheet in which characteristics such as residual stress are controlled.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  The manufacturing method of the steel plate according to claim 1 is a rolling device for rolling a heated slab.,Straighten rolled steel sheetLaura levelerStraightening deviceAnd heat treatment furnace to heat-treat the rolled steel sheetA method of manufacturing a steel plate in a steel plate manufacturing apparatus comprising: a residual stress calculation step for obtaining a residual stress distribution of a steel plate after rolling, and using the plate thickness information, grade information, and manufacturing method information of the steel plate. A residual stress correction step for correcting the residual stress distribution, a parameter calculation step for obtaining a parameter value for predicting a deformation amount after cutting of the steel plate in the consumer using the corrected residual stress distribution,A parameter correction step of subtracting a correction value according to the cutting method in the consumer from the value of the obtained parameter;SaidCorrectedA deformation amount determining step for determining whether or not the parameter value is a value satisfying a deformation allowable amount or less which is an upper limit value of the required accuracy with respect to the deformation amount after cutting of the steel sheet in the consumer, and the deformation amount determining step InCorrectedWhen it is determined that the parameter value is not a value that satisfies the deformation allowance or less,CorrectedA correction condition changing step for setting or changing a correction condition of the correction device so that a parameter value is equal to or less than the allowable deformation amount.A range in which the value of the parameter in the deformation amount determination step does not satisfy the deformation allowable amount or less is represented in advance by a five-step correction code, and the correction condition changing step includes the parameter value When it is determined that the value does not satisfy the deformation allowance or less, the correction code for the three stages from the smaller difference from the deformation allowance is set so that the value of the parameter is equal to or less than the deformation allowance. The correction conditions for light pressure, medium pressure, and strong pressure are set only with the roller leveler. If the correction code is one step larger than the deformation allowable amount, the heat treatment conditions of the heat treatment furnace and the roller leveler Set correction conditions under high pressure, and do not correct as a defective product if the correction code has the largest difference from the deformation allowance.It is characterized by that.
[0008]
  According to the above invention, the residual stress distribution is corrected based on the steel plate information, and the parameter for predicting the deformation after cutting of the steel plate is also corrected with the correction value corresponding to the cutting method. Further, a range in which the value of the parameter in the deformation amount determination step does not satisfy the deformation allowable amount or less is represented in advance by five stages of correction codes. Next, in the correction condition changing step, when it is determined that the value of the parameter is not a value satisfying the deformation allowable amount or less, the deformation allowable amount is set so that the parameter value is equal to or less than the deformation allowable amount. In the correction code for the three steps from the one with the smallest difference, the correction conditions for light pressure, medium pressure, and strong pressure are set only by the roller leveler, and the difference from the deformation allowance is further increased by one step. In the cord, the heat treatment condition of the heat treatment furnace and the straightening condition under the strong pressure in the roller leveler are set, and the straightening cord having the largest difference between the deformation allowable amount is not corrected as a defective product.
[0009]
  Claim2The method for manufacturing a steel sheet according to claim 1, wherein the steel sheet manufacturing apparatus includes an accelerated cooling device that rapidly cools the rolled steel sheet, and the residual stress calculation step uses a cooling condition information of the accelerated cooling device. It is characterized by obtaining the residual stress distribution of the steel sheet.
[0010]
  According to said invention, in a residual stress calculation process, the residual stress distribution of the steel plate after rolling is calculated | required using the cooling condition information of an acceleration cooling device. Therefore, even when a heated and cooled steel sheet (for example, a TMCP steel sheet) is manufactured, the residual stress distribution of the steel sheet after rolling is obtained using the cooling condition information of the accelerated cooling device in the residual stress calculation step. It becomes possible to manufacture a steel sheet that has a deformation after cutting at home within a predetermined range.
[0011]
  Claim3The method for manufacturing a steel sheet according to claim 1, wherein the steel sheet manufacturing apparatus includes a thermometer that measures a temperature of the steel sheet after rolling, and the residual stress calculating step uses the temperature information by the thermometer to measure the steel sheet after rolling. It is characterized by obtaining a residual stress distribution.
[0012]
  According to said invention, in a residual stress calculation process, the residual stress distribution of the steel plate after rolling is calculated | required using the temperature information by the thermometer arrange | positioned at the steel plate manufacturing apparatus. Therefore, since the residual stress distribution of the steel sheet is obtained using the actually measured temperature of the steel sheet by the thermometer, the residual stress distribution can be obtained more accurately.
[0013]
  Claim4The method for producing a steel sheet described in 1) is characterized in that the straightening device is a roller leveler, and the straightening condition is an intermesh of a roller leveler.
[0014]
  According to said invention, the setting or change of the inter mesh of the roller leveler arrange | positioned in the steel plate manufacturing apparatus in a correction condition change process is performed, and a steel plate is corrected by the correction device. On the other hand, the roller mesh level mesh can be easily changed (using electric or hydraulic cylinders), so even when the proper mesh size differs depending on the longitudinal position of the steel sheet, the proper mesh mesh setting is possible. It is possible to perform appropriate correction over the entire length of the steel sheet.
[0015]
  Claim5The method for producing a steel sheet described in 1) is characterized in that the straightening device is a cold roller leveler that performs straightening in the cold.
[0016]
  According to the above invention, since the correction device is a cold roller leveler that corrects in the cold, it is accompanied by a change in the temperature of the steel sheet after correction compared to the hot roller leveler that corrects in the hot state. There is little change in residual stress, and more appropriate correction is possible.
[0017]
  Claim6The method for manufacturing a steel sheet described in 1 is characterized in that the parameter is a stress parameter η defined by the following equation.
[0018]
[Expression 2]
[0019]
  However, the area of the entire steel sheet is S, the area of the minute region is s, the longitudinal direction residual stress value or the width direction residual stress value of the steel plate in the minute region is σ, and all the regions of the part to be cut by the customer of the steel plate are Ω.
[0020]
  According to the above invention, the parameter for predicting the deformation amount after cutting the steel sheet is the stress parameter η defined by the equation (1), and therefore can be easily calculated and the deformation In the amount determination step, using the value of the stress parameter η, it is determined whether or not the value satisfies a deformation allowable amount that is an upper limit value of the required accuracy with respect to the deformation amount after cutting of the steel sheet in the customer. This determination is made accurately.
[0021]
  Claim7In the method for manufacturing a steel sheet according to the first aspect, the deformation allowance is 1.5 mm per 10,000 mm in length, and the straightening condition changing step has an absolute value of the stress parameter η of 0.3 kg / mm.2It is characterized by setting or changing correction conditions so as to be as follows.
[0022]
  According to the above invention, the absolute value of the stress parameter η is 0 in the straightening condition changing step for a steel sheet satisfying “1.5 mm per 10,000 mm length”, which is required as a deformation allowance from customers in recent years. .3kg / mm2It becomes possible to manufacture by setting or changing the correction conditions so as to be as follows.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  (First embodiment)
  1st Embodiment regarding the steel plate of this invention, a steel plate manufacturing apparatus, and a steel plate manufacturing method is described. In the first embodiment, the value of the stress parameter η is obtained by calculation from the residual stress distribution of the steel sheet, and control is performed so that the value of the stress parameter η is within a predetermined range.
[0024]
  The structure of the steel plate manufacturing apparatus in 1st Embodiment is shown in FIG. First, the slab is heated to about 1000 to 1200 ° C. by the heating furnace 1 and rough rolling is performed by the first rolling device 2 until the plate thickness becomes the first predetermined dimension. Next, it is cooled by the cooling device 3 to, for example, about 800 to 1100 ° C. in the case of a 40 kg steel plate and about 700 to 1100 ° C. in the case of a TMCP steel plate, and finish-rolled until the plate thickness reaches the second predetermined dimension by the second rolling device 4. I do. Further, after rapid cooling to about 400 to 650 ° C. by the accelerated cooling device 5, the shape of the steel plate is flattened by the hot straightening device 6.
[0025]
  On the upper part of the hot straightening device 6, a pulse generator (hereinafter referred to as PLG (Pulse Length Generator)) 11 that detects the tip of the steel plate being conveyed and generates a pulse signal at a constant interval is provided. . By counting the pulse signal from the PLG 11 and multiplying the counted number of pulses by a certain length (the amount of movement of the steel plate during the generation of one pulse), the current position from the tip of the steel plate can be determined.
[0026]
  Further, a thermometer 7 such as a thermoviewer or a scanning type radiation thermometer is provided on the downstream side of the hot straightening device 6. By fixing the distance between the PLG 11 and the thermometer 7 and keeping the conveyance speed of the steel plate 8 constant, the temperature distribution on the surface of the hot-steeled steel plate 8 can be measured.
[0027]
  The temperature measurement data by the thermometer 7 and the position information in the longitudinal direction of the steel sheet by the PLG 11 are transferred to the server computer 15 via the digital direct controller (hereinafter referred to as DDC) 12 and the process computer 13, respectively.
[0028]
  On the other hand, information such as the rolling size, product size, product sampling position, strip cutting width, and steel plate grade of the steel plate 8 is input from the host computer 19 and transferred to the server computer 15 via the line computer 14 and the process computer 13. These pieces of information are transferred from the server computer 15 to a camber (lateral bending) prediction computer 16, a buckling prediction computer 17, and a deformation prediction computer 18.
[0029]
  The camber prediction computer 16 calculates the residual stress distribution of the steel plate 8 by using the temperature measurement data and the position information, for example, by the calculation method described in Japanese Patent Publication No. 4-8128 by the present applicant. The calculated residual stress distribution data is transferred to the buckling prediction computer 17 and the deformation prediction computer 18 via the server computer 15. These computers 16 to 18 calculate the predicted camber value after buckling, the predicted buckling value, and the predicted deformation value at the time of cutting. The details of the calculation method of the camber prediction value and the buckling prediction value are described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-56500 filed by the present applicant, and are omitted here.
[0030]
  As an example of the deformation prediction value at the time of cutting, the characteristics of the steel sheet (residual stress distribution etc.) are calculated by the deformation prediction computer 18 based on the steel plate size, material, calculated value of residual stress distribution, cutting shape and cutting method at the customer, etc. ) Is calculated, and it is determined whether or not the parameter is within a predetermined allowable range.
[0031]
  Examples of parameters in a broad sense include residual stress and residual strain of the steel sheet itself, and maximum values, minimum values, average values, sums, deviations, absolute values, distributions, and the like of displacement and deformation amounts when the steel sheet is cut. Further, as parameters in a narrow sense, a stress parameter η obtained by calculation from a residual stress distribution, a deformation parameter δ obtained by calculation from a displacement or a deformation amount, a strain parameter γ obtained by calculation from a residual strain distribution, and the like can be considered.
[0032]
  In the first embodiment, a stress parameter η represented by the following equation (1) is calculated as a parameter. However, the area of the entire steel sheet is S, the area of the minute region is s, the longitudinal direction residual stress value or the width direction residual stress value in the minute region is σ, and the corrected total cutting region is Ω.
[0033]
[Equation 3]
[0034]
  Allowable value η determined by stress parameter η and customer's required accuracy qcBetween (q)
, The minimum allowable value ηc min(Q), the maximum allowable value is ηc max(Q) as ηc min(Q) ≦ η ≦ ηc max(Q) holds.
[0035]
  When the stress parameter η is calculated, the deformation prediction computer 18 compares the size with an upper limit value and a lower limit value of an allowable range determined in advance according to the customer and use transferred from the host computer 19. As a result of the comparison, when the stress parameter η is not within the allowable range, a straightening condition for reducing the residual stress of the steel plate 8 is set by the straightening device (roller leveler) 10 or the heat treatment furnace 9. Note that the residual stress reduction effect of correction by the roller leveler is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-57348 filed by the present applicant. The setting of correction conditions will be described later.
[0036]
  Normally, correction (cold correction) is performed by adjusting the intermesh of the correction device (roller leveler) 10 according to the set correction conditions. Further, when the stress parameter η calculated from the residual stress distribution of the steel sheet when it is assumed that the correction is performed under the maximum correction condition determined from the ability of the correction device 10 exceeds the allowable value, the calculation is performed from the residual stress distribution after the heat treatment. The necessary minimum heat treatment conditions (heat treatment temperature and time) satisfying the allowable stress parameter η are set, the residual stress is reduced using the heat treatment furnace 9 as pretreatment for correction, and then the correction by the correction device 10 is performed. I do. The reduction of residual stress by heat treatment is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-78145 filed by the present applicant.
[0037]
  Note that when setting the heat treatment conditions, the material such as strength and yield stress of the steel sheet changes due to the heat treatment, so it is necessary to determine in advance whether or not heat treatment is possible in consideration of the material change. In the steel plate manufacturing apparatus of the present embodiment, a table of creep coefficient and heat treatment availability according to the grade of the steel plate is provided in the memory or the like of the deformation prediction computer 18. The deformation prediction computer 18 assigns the following correction codes to the respective steel plates 8. For example, when the stress parameter η is equal to or less than a predetermined value, correction is not necessary, and therefore a correction code K = 0 indicating a pass is assigned. Further, in the case of light pressure correction by the correction device 10, the correction code K = 1 is given. Similarly, in the case of correction under medium pressure, the correction code K = 2 is given. In the case of correction under strong pressure, the correction code K = 3 is given. Further, when the heat treatment is performed, the correction code K = 4 is given. Further, when there is no possibility that the stress parameter η is less than or equal to a predetermined value even by correction or heat treatment, a correction code K = 5 indicating a defect is assigned.
[0038]
  Calculation results and determination results (stress parameters, correction codes) by the deformation prediction computer 18 are transferred to the server computer 15 and stored. Furthermore, it is also transferred to the host process computer 13 and line computer 14. The line computer 14 determines the next process based on the correction code. For example, when the correction code K = 0, the product is shipped without correction and heat treatment. On the other hand, when the correction code K = 1 to 3, the steel plate 8 is conveyed to the correction device 10 and correction is performed according to the set correction code. Further, when the correction code K = 4, the steel plate 8 is first transported to the heat treatment furnace 9 and subjected to heat treatment, and then the steel plate 8 is further transported to the correction device 10 and correction is performed under high pressure. When the correction code K = 5, it is removed from the manufacturing process.
[0039]
  In parallel with this, the line computer 14 transfers the correction and heat treatment conditions (the calculation correction condition and the calculation heat treatment condition) of the steel plate 8 to the correction device 10 and the heat treatment furnace 9, respectively. The straightening device 10 and the heat treatment furnace 9 perform straightening and heat treatment according to the conditions from the line computer 14, and transfer the executed straightening and heat treatment conditions (actual correction conditions and actual heat treatment conditions) to the line computer 14.
[0040]
  The deformation prediction value (for example, the value of the stress parameter η), correction code, heat treatment code, calculation correction condition, calculation heat treatment condition, actual correction condition, actual heat treatment condition, flatness measurement result, etc. are transferred from the line computer 14 to the host computer 19. And stored in the quality analysis system. In this way, the residual stress distribution of the steel plate 8 is controlled within a certain range, and it is ensured that the deformation at the time of cutting by the customer is within the allowable range.
[0041]
  Next, the correction condition setting program by the deformation prediction computer 18 will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. When the setting of the correction condition is started, the camber prediction computer 16 calculates the residual stress of the steel sheet using the temperature measurement data and the position information (Step # 100). The calculated residual stress data is transferred to the deformation prediction computer 18 and is used as an initial value η of the stress parameter η.0Is calculated (step # 105). Further, the deformation prediction computer 18 calculates the calculated stress parameter η0Is within the prescribed range (ηminAnd ηmax(Step # 110).
[0042]
  Stress parameter η0Is within the predetermined range (ηmin≦ η0≦ ηmax: YES in Step # 110), the steel sheet 8 has a sufficiently small residual stress, and does not need to be corrected. Therefore, the deformation prediction computer 18 uses the correction code K = 0 and the stress parameter η = η.0Is set (step # 115).
[0043]
  On the other hand, the stress parameter η0Is not within the prescribed range (η0minOr ηmax0: NO in step # 110), the steel plate 8 has a large residual stress and requires a correction treatment. Therefore, the deformation prediction computer 18 calculates the residual stress when it is assumed that the correction is performed under the correction condition 1, that is, under the light pressure condition by the correction device 10 (step # 120). Further, the deformation prediction computer 18 uses the residual stress after correction to calculate the stress parameter η.1(Step # 125) and the calculated stress parameter η1Is within the prescribed range (ηminAnd ηmax(Step # 130).
[0044]
  Stress parameter η1Is within the predetermined range (ηmin≦ η1≦ ηmax: YES in step # 130), the steel sheet 8 can reduce the residual stress within a predetermined range by correcting under the correction condition 1. Therefore, the deformation prediction computer 18 uses the correction code K = 1 and the stress parameter η = η.1Is set (step # 135).
[0045]
  Stress parameter η1Is not within the prescribed range (η1minOr ηmax1: NO in step # 130), the steel sheet 8 still has a large residual stress even when corrected under the correction condition 1, and requires a more powerful correction process. Therefore, the deformation prediction computer 18 calculates the residual stress when it is assumed that correction is performed under the correction condition 2, that is, under the medium pressure condition by the correction device 10 (step # 140). Further, the deformation prediction computer 18 uses the residual stress after correction to calculate the stress parameter η.2(Step # 145), and the calculated stress parameter η2Is within the prescribed range (ηminAnd ηmax(Step # 150).
[0046]
  Stress parameter η2Is within the predetermined range (ηmin≦ η2≦ ηmax: YES in Step # 150), the steel sheet 8 can reduce the residual stress within a predetermined range by correcting the correction under the correction condition 2. Therefore, the deformation prediction computer 18 uses the correction code K = 2 and the stress parameter η = η.2Is set (step # 155).
[0047]
  Stress parameter η2Is not within the prescribed range (η2minOr ηmax2: NO in step # 150), the steel plate 8 still has a large residual stress even when it is corrected under the correction condition 2, and it is necessary to correct the steel plate 8 with the ability of the correction device 10 maximized. Therefore, the deformation prediction computer 18 calculates a residual stress when it is assumed that correction is performed under the correction condition 3, that is, under the condition of high pressure by the correction apparatus 10 (step # 160). Further, the deformation prediction computer 18 uses the residual stress after correction to calculate the stress parameter η.Three(Step # 165) and the calculated stress parameter ηThreeIs within the prescribed range (ηminAnd ηmax(Step # 170).
[0048]
  Stress parameter ηThreeIs within the predetermined range (ηmin≦ ηThree≦ ηmax: YES in step # 170), the steel sheet 8 can reduce the residual stress within a predetermined range by correcting it under the correction condition 3. Therefore, the deformation prediction computer 18 uses the correction code K = 3 and the stress parameter η = η.ThreeIs set (step # 175).
[0049]
  Stress parameter ηThreeIs not within the prescribed range (ηThreeminOr ηmaxThree: NO in step # 170), the residual stress of the steel plate 8 is large, and even if the ability of the straightening device 10 is maximized, the straightening is insufficient.
[0050]
  As described above, the possibility of heat treatment is determined in advance in consideration of the material change of the steel plate 8. Therefore, the deformation prediction computer 18 searches a table indicating whether the steel plate 8 is heat-treatable, and determines whether or not the steel plate 8 is heat-treatable (step # 180).
[0051]
  If the steel plate 8 cannot be heat treated (NO in step # 180), even if the steel plate 8 has the ability of the straightening device 10, the residual stress cannot be reduced within a predetermined range. , Correction code K = 5 representing a defective product and stress parameter η = ηThreeIs set (step # 185).
[0052]
  When the steel plate 8 can be heat-treated (YES in step # 180), the deformation prediction computer 18 further performs the correction under the high pressure condition by the correction condition 3, that is, the correction device 10, after the heat treatment in the heat treatment furnace 9. The assumed residual stress is calculated (step # 190). Further, the deformation prediction computer 18 uses the residual stress after correction to calculate the stress parameter η.Four(Step # 195) and the calculated stress parameter ηFourIs within the prescribed range (ηminAnd ηmax(Step # 200).
[0053]
  Stress parameter ηFourIs not within the prescribed range (ηFourminOr ηmaxFour: NO in step # 200), the residual stress of the steel plate 8 is large, and even if the heat treatment is performed in the heat treatment furnace 9 and the ability of the straightening device 10 is maximized, the correction is insufficient. Therefore, the deformation prediction computer 18 corrects the correction code K = 5 representing the defective product and the stress parameter η = η.FourIs set (step # 205).
[0054]
  Stress parameter ηFourIs within the predetermined range (ηmin≦ ηFour≦ ηmax: YES in Step # 200), the steel sheet 8 can reduce the residual stress within a predetermined range by correcting it under the correction condition 3 after the heat treatment. Therefore, the deformation prediction computer 18 uses the correction code K = 4 representing the heat treatment and the stress parameter η = η.FourIs set (step # 210), and the correction condition setting program is terminated.
[0055]
  Next, the evaluation method of the steel plate manufactured with the said steel plate manufacturing apparatus or the steel plate manufacturing method is demonstrated.
[0056]
  In the steel plate manufactured by the conventional steel plate manufacturing method, the residual stress distribution is not controlled and is not measured. Therefore, when the steel sheet has a large residual stress, if the customer cuts the steel sheet, the steel sheet may extend beyond the allowable value, contract, lateral bending, or warp may occur.
[0057]
  Accordingly, the present inventors have conducted extensive research on the residual stress and residual strain of the steel sheet in order to develop a steel sheet with less deformation during the cutting process. In the process, it was found that the amount of deformation after cutting of the steel sheet can be predicted by controlling the value of the stress parameter η represented by the above formula (1). Results of finite element method (hereinafter referred to as FEM: Finite Element Method) analysis of various steel plate sizes, residual stress distributions, and cut shapes, and the relationship between the deformation of the steel plate after cutting and the stress parameter η Is shown in FIG. In FIG. 4, the horizontal axis represents the value of the stress parameter η (unit: kg / mm2The vertical axis represents the amount of deformation per unit length (unit: mm / mm, ie, dimensionless).
[0058]
  Thus, if cutting information such as the cutting shape, cutting method, cutting size, cutting position in the entire steel sheet is given in advance, the residual stress distribution and cutting information of the steel sheet can be used for cutting without actually cutting the steel sheet. Can be predicted. Further, by controlling the stress parameter η, the deformation amount can be controlled within a target allowable value.
[0059]
  In recent years, a demand for deformation at the time of cutting a steel sheet has become stricter, and a steel sheet having a deformation such as contraction or extension of the steel sheet at the time of cutting of 1.5 mm or less per 10,000 mm is required. In order to satisfy this requirement, from FIG. 4, the absolute value of the stress parameter η is 0.3 kg / mm.2It is preferable to control to the following.
[0060]
  In addition, the correction | amendment cutting | disconnection area | region (omega | ohm) in said Formula (1) means all the area | regions of the site | part cut | disconnected. In addition, when the shape of the cutting region is T-shaped as shown in FIG. 5A, the material left around the vertical line portion of the T-shape does not contribute to bending and contraction (pull) after deformation. It can be considered that the shape of the cutting region shown in FIG.
[0061]
  The residual stress value σ in the above formula (1) is an average value in the sheet thickness direction (an average value of values measured or analyzed at a plurality of positions in the sheet thickness direction). However, it is very complicated and difficult to actually measure or analyze the residual stress values at a plurality of positions in the thickness direction of the steel sheet. Therefore, if the residual stress value on the surface of the steel sheet can be measured and corrected to the average value in the thickness direction, the measurement or analysis of the residual stress value becomes simple and easy.
[0062]
  In general, the residual stress value on the steel sheet surface does not necessarily match the average value in the sheet thickness direction, and varies greatly depending on the sheet thickness, grade, manufacturing method, and the like of the steel sheet. FIG. 6 shows the distribution of the longitudinal residual stress in the plate thickness direction for a steel plate having an average value of the longitudinal residual stress in the plate thickness direction of zero. Details of this steel sheet are shown in Table 1.
[0063]
[Table 1]
[0064]
  In FIG. 6, the horizontal axis represents the position of the measurement point in the plate thickness direction (ratio to the whole: the unit is dimensionless), and the vertical axis represents the longitudinal direction residual stress value (unit kg / mm) of the steel plate at each measurement point.2). As apparent from FIG. 6, the residual stress value is compression on the front and back surfaces of the steel sheet, and is greatly deviated from the average value. Further, in the vicinity of the central portion of the steel sheet in the thickness direction, the residual stress value is tensile and deviates greatly from the average value. On the other hand, in the vicinity of the position of ¼ of the plate thickness from the front or back surface in the plate thickness direction of the steel plate, the residual stress value is relatively close to the average value. That is, the residual stress value on the steel sheet surface does not coincide with the average value in the thickness direction. Therefore, it is preferable to perform conversion or correction according to the plate thickness, grade, or manufacturing method so that the residual stress on the surface of the steel plate is substantially equal to the average value in the plate thickness direction.
[0065]
  Next, a steel plate having an average value in the thickness direction of the residual stress in the longitudinal direction of zero (40 kg / mm as rolled)2FIG. 7 shows the relationship between the plate thickness and the longitudinal residual stress on the surface of the steel plate. In FIG. 7, the horizontal axis represents the thickness (unit: mm) of each steel plate used as a sample, and the vertical axis represents the residual stress value (unit: kg / mm) on the surface of the steel plate.2). As is apparent from FIG. 7, as the plate thickness increases, the absolute value of the residual stress on the steel plate surface increases. Therefore, the average value in the plate thickness direction can be corrected by subtracting the value obtained from FIG. 7 according to the plate thickness from the measured value of the residual stress on the steel plate surface.
[0066]
  Further, FIG. 8 shows the relationship between the correction value of the surface residual stress according to the plate thickness, the manufacturing method, and the grade of the steel plate. In FIG. 8, the horizontal axis represents the plate thickness (unit: mm) of each steel plate used as a sample, and the vertical axis represents the correction value of residual stress on the surface of the steel plate (unit: kg / mm).2). In the figure, “▲” represents the value of the rolled steel sheet, “●” represents the value of the accelerated cooling steel sheet, and “♦” represents the value of the heat treated and / or straightened steel sheet. As is clear from FIG. 8, the high-grade steel plate subjected to heat treatment and straightening has a smaller change in the residual stress in the plate thickness direction than the rolled steel plate and the accelerated cooled steel plate, and the correction value due to the plate thickness is The change is small. Further, the change in the residual stress in the thickness direction varies depending on the manufacturing method, such as a rolled steel plate and an accelerated cooled steel plate. Therefore, it is preferable to perform correction from the measured value of residual stress on the surface to the average value in the plate thickness direction using different correction values according to conditions such as the manufacturing method and grade of the steel plates.
[0067]
  Next, the measurement time point of the temperature distribution on the surface of the steel sheet will be examined. In the steel plate manufacturing apparatus shown in FIG. 1, the temperature distribution on the surface of the steel plate 8 is measured by the thermometer 7 after the hot straightening by the hot straightening device 6, but is not limited to this. The measurement may be performed after rolling by the second rolling device 4 or after accelerated cooling by the accelerated cooling device 5, but considering the necessity of correction of the measured value, measurement after hot correction is desirable.
[0068]
  Longitudinal residual after cooling by FEM analysis on steel plate (product length is 20 m) with temperature distribution (temperature distribution in the longitudinal direction is uniform) near the edge in the width direction The stress was calculated, and the change in the residual stress distribution was analyzed when test pieces of various sizes (for example, 3 m and 8 m in length) were cut from the steel plate. The details of the steel sheet are shown in Table 2. Moreover, the longitudinal direction residual stress distribution measured in the vicinity of the center position in the longitudinal direction of the test piece and at a plurality of positions in the width direction is shown in FIG.
[0069]
[Table 2]
[0070]
  In FIG. 9, the horizontal axis represents the position of the measurement point in the width direction of the steel sheet (position relative to the width of 3000 mm: unit mm), and the vertical axis represents the value of the residual stress in the longitudinal direction of the steel sheet at each measurement point (unit kg / mm).2). As is clear from FIG. 9, it can be seen that the restraint state of the steel sheet differs depending on the test piece length, and the distribution of the residual stress in the longitudinal direction changes. That is, when attention is paid to a test piece having a length of 3 m, the residual stress in the longitudinal direction of the cut test piece is changed although the residual stress distribution is the same before cutting. In addition, the value of the residual stress increases near the side of the steel plate, and the value of the residual stress decreases near the center of the steel plate. On the other hand, in the case of a test piece having a length of 8 m, the longitudinal residual stress distribution almost coincides with that of the product before cutting (length: 20 mm). Therefore, when the length of the test piece is short, it is necessary to calculate the stress parameter η by correcting the measured residual stress value to the length processed by the customer. On the contrary, it can be seen that the test piece is not affected by the length of the test piece by cutting the test piece to be at least 8 m or longer.
[0071]
  From the above, when the test piece is short, it is necessary to correct the measured residual stress. The relationship between the specimen length and the residual stress correction coefficient is shown in FIG. 10, the horizontal axis represents the length (unit m) of a test piece obtained by cutting a steel plate (for example, a product having a length of 20 m), and the vertical axis represents a correction coefficient. In addition, “▲” represents a correction coefficient (unitless dimension) of the residual stress in the vicinity of the central portion in the width direction of the steel plate, and “●” represents a correction value of the residual stress in the vicinity of the end portion in the width direction of the steel plate. . The correction coefficient is the ratio (ratio) of the residual stress value at the same position in the width direction of the test piece after cutting to the residual stress value at a predetermined position from the center and end in the width direction of the steel sheet before cutting. It is. As is apparent from FIGS. 9 and 10, when the test piece length is short, correction is required at any position near the end in the width direction and near the center in the width direction, and the correction amount is different. Therefore, it is preferable to correct the residual stress by multiplying the reciprocal of the correction coefficient obtained from FIG. 10 according to the length of the test piece.
[0072]
  As is well known, a steel sheet may be deformed by a cutting method at the time of cutting. For example, in thermal cutting such as gas cutting, plasma cutting, and laser cutting, the deformation amount of the steel sheet varies depending on heat input during cutting. FIG. 11 shows the result of analysis by thermoelastic-plastic FEM of the difference in deformation amount depending on the cutting method when a steel plate having a thickness of 16 mm is cut. In FIG. 11, the horizontal axis represents the cutting method, and the vertical axis represents the amount of contraction (unit: mm) during cutting. Note that FIG. 11 also shows the case of shear cutting.
[0073]
  As is clear from FIG. 11, the amount of heat input by cutting differs depending on the cutting method, and the amount of deformation after cutting differs, so that the stress parameter of the steel sheet depends on the cutting method and the cutting heat input so that the amount of deformation falls within the allowable range. It is preferable to correct η. The correction value of the stress parameter η is shown in FIG. In FIG. 12, the horizontal axis represents the cutting method, and the vertical axis represents the correction value (unit kg / mm) of the stress parameter η.2). Specifically, the correction value obtained from FIG. 12 is subtracted from the value of the stress parameter η according to the cutting method for correction. Note that this correction value is a value when the steel plate is cut into the shape shown in FIG. 13, for example, but the correction value varies depending on the cutting shape and thickness, so several levels are prepared according to the cutting shape and thickness. It is preferable to keep it.
[0074]
  As described above, according to the first embodiment, the amount of deformation due to the residual stress after processing is set to a predetermined allowable value according to the processing information in the customer, for example, the processing condition, the processing method, the processing shape, or the allowable value of processing accuracy. A steel sheet in which the residual stress distribution in the unprocessed state is controlled so as to be less than or equal to the value is obtained.
[0075]
  Further, the residual stress value or residual stress distribution on the surface of the steel sheet is calculated from the temperature distribution on the surface of the steel sheet, the value of the stress parameter η is calculated from the residual stress, and whether or not the value of the stress parameter η is within a predetermined range. By judging, it is possible to predict the deformation amount of the steel sheet after the cutting process without actually cutting the steel sheet.
[0076]
  Further, by converting or correcting the value of the residual stress obtained by measuring the surface of the steel plate to the average value in the thickness direction, the measurement or analysis of the residual stress becomes easy. Furthermore, by correcting according to the plate thickness, grade, and manufacturing method of the steel plate, it is possible to more accurately determine the average value in the plate thickness direction converted or corrected from the residual stress on the surface of the steel plate. Furthermore, by correcting the residual stress value according to the measurement position in the width direction of the steel sheet, it becomes possible to determine the average value of the residual stress in the sheet thickness direction more accurately even when the measurement data is small. . Furthermore, by correcting the value of the residual stress according to the size of the test piece cut from the steel plate (product), it is possible to obtain the average value of the residual stress in the plate thickness direction more accurately even from a small test piece. It becomes. Alternatively, by setting the test piece to a certain size or more (for example, a length of 8 m or more), it is possible to eliminate the change in the residual stress value due to the size of the test piece and the measurement position, and correction is unnecessary.
[0077]
  (Second Embodiment)
  Next, 2nd Embodiment regarding the steel plate of this invention, a steel plate manufacturing method, and a steel plate manufacturing apparatus is described. The second embodiment is basically the same as the case of the first embodiment, and is controlled so that the residual stress value is within a predetermined range instead of the stress parameter η.
[0078]
  Allowable value σ determined by residual stress value σ and customer's required accuracy qc(Q) between σ and the maximum value of residual stressmax, The minimum residual stress is σmin, The upper limit of the tolerance is σc max, The lower limit of the tolerance is σc min, The allowable value of the deviation in the plate of the residual stress value σc devAs σc min(Q) ≦ σ ≦ σc max(Q) and σmax−σmin≤σc devAt least one of the relations (q) is established.
[0079]
  The deformation prediction computer 18 in FIG. 1 performs control so that the maximum value, minimum value, average value, sum, deviation, absolute value, or distribution of residual stress is within a predetermined range. Other parts not specifically described are the same as those in the first embodiment.
[0080]
  Similar to the stress parameter η, the residual stress value itself affects the deformation during cutting. FIG. 14 shows the result of the elastic analysis of the relationship between the residual stress value of the steel sheet and the deformation at the time of cutting. In FIG. 14, the horizontal axis represents the absolute value of the residual stress value in the longitudinal direction of the steel sheet (unit: kg / mm).2The vertical axis represents the absolute value (unit: mm / mm, ie, dimensionless) of the deformation after cutting a steel plate having a predetermined length.
[0081]
  The residual stress value here is an average value of the residual stress in the longitudinal direction in a substantially square region of 100 mm × 100 mm. The cutting conditions were analyzed assuming that the absolute value of the deformation at the time of cutting the steel sheet was maximized. When the absolute value of the residual stress value increases, the absolute value of deformation when the steel sheet is cut also increases, so it is necessary to control the residual stress value so that the amount of deformation becomes the target value.
[0082]
  As is apparent from FIG. 14, generally, the absolute value of the residual stress value is 4 kg / mm.2The following is sufficient. In particular, when the absolute value of deformation after cutting is 1.5 mm or less per 10,000 mm in length, the absolute value of the residual stress value is 3.14 kg / mm.2The following is preferred.
[0083]
  FIG. 15 shows the relationship between the residual stress deviation (maximum value-minimum value) in an arbitrary 100 mm × 100 mm square region and the deformation after cutting for steel sheets having various sizes and residual stress distributions. When the average value in the plate thickness direction is considered, the deviation of the residual stress value in the plate surface is 11 kg / mm.2Or less, more preferably 10.5 kg / mm2It is preferable to regulate to the following.
[0084]
  Further, as in the first embodiment, the absolute value, the maximum value, the minimum value, the average value, the deviation, etc. of the residual stress value can be corrected according to the plate thickness, grade, cutting method, etc. of the steel plate. preferable. FIG. 16 shows a correction value of the residual stress value according to the cutting method. In FIG. 16, the horizontal axis represents the cutting method, and the vertical axis represents the residual stress correction value (unit: kg / mm).2). Specifically, the correction is performed by subtracting the correction value obtained from FIG. 12 according to the cutting method from the residual stress value. This correction value is also a value when the steel plate is cut into the shape shown in FIG. 13, for example, and it is preferable to prepare several levels according to the cutting shape.
[0085]
  (Third embodiment)
  Next, 3rd Embodiment regarding the steel plate of this invention, a steel plate manufacturing method, and a steel plate manufacturing apparatus is described. The third embodiment is basically the same as the case of the first or second embodiment described above, and instead of the stress parameter η, the shape of the cut portion of the steel plate and the longitudinal displacement or longitudinal deformation amount of the steel plate. Is controlled so that the value of the deformation parameter δ obtained from the above is within a predetermined range. The deformation prediction computer 18 in FIG. 1 performs control so that the value of the deformation parameter δ represented by the following equation (2) falls within a predetermined range. Other parts not specifically described are the same as those in the first or second embodiment.
[0086]
[Expression 4]
[0087]
  However, the area of the entire steel sheet is S, the longitudinal displacement in the minute region, the longitudinal deformation, the lateral displacement or the lateral deformation is Δ, and the corrected total cutting region is Ω.
[0088]
  Allowable value δ determined by deformation parameter δ and customer's required accuracy qc(Q) is the minimum allowable value δc min(Q), the maximum allowable value is δc max(Q) as δc min(Q) ≦ δ ≦ δc maxThe relationship (q) is established.
[0089]
  As in the case of the first embodiment, FEM analysis is performed on steel plates having various steel plate sizes, residual stress distributions, and cut shapes, and the relationship between the deformation amount of the steel plate after cutting and the deformation parameter δ is calculated. 17 shows. In FIG. 17, the horizontal axis represents the value of the deformation parameter δ (unit dimensionless), and the vertical axis represents the deformation amount per unit length (unit mm / mm, ie dimensionless). By controlling the value of the deformation parameter δ, the amount of deformation after cutting the steel sheet can be predicted.
[0090]
  As is clear from FIG. 17, since the deformation amount such as shrinkage and elongation of the steel sheet during cutting satisfies the requirement of 1.5 mm or less per 10,000 mm length, the absolute value of the deformation parameter δ is set to 1.6. It is preferable to control to the following.
[0091]
  As a method of actually obtaining the deformation parameter δ, as in the case of the first embodiment, the longitudinal residual stress is calculated from the steel plate surface temperature distribution after accelerated cooling, and the processing information and the residual stress at the consumer are used. The deformation parameter δ is calculated.
[0092]
  In the steel plate manufacturing apparatus shown in FIG. 1, the PLG 11 or the like is used to inspect all the steel plates being manufactured. In the present embodiment, the manufactured steel plates are extracted, and the test pieces are cut and inspected. Regarding the measurement of the amount of deformation of the cut part at the time of cutting, it is necessary to have a measurement accuracy of 0.1 mm unit displacement or deformation amount Δ for a steel plate having a length of 10,000 mm, and advanced technology is required for the measurement It is. Therefore, in this embodiment, a jig was attached to the back surface of the steel plate with a magnet, and the relative displacement was measured by an eddy current meter attached to the table. In addition, three CCD cameras (replaceable with a digital camera or a video camera) were prepared, the steel plate longitudinal method top, middle and bottom targets were measured, and the displacement was calculated by image processing. In addition, the displacement or deformation amount may be measured using a laser distance meter, an encoder, or the like.
[0093]
  FIG. 18 shows a correction value of the deformation parameter δ for correcting the difference in deformation amount depending on the cutting method. In FIG. 18, the horizontal axis represents the cutting method, and the vertical axis represents the correction value (unitless dimension) of the deformation parameter δ. Specifically, the correction value obtained from FIG. 18 is subtracted from the value of the deformation parameter δ in accordance with the cutting method for correction. In addition, although this correction value is a value when cutting a steel plate into the shape shown in FIG. 13, for example, since the correction value differs depending on the cutting shape, it is preferable to prepare several levels according to the cutting shape.
[0094]
  (Fourth embodiment)
  Next, a fourth embodiment relating to a steel plate, a steel plate manufacturing method, and a steel plate manufacturing apparatus according to the present invention will be described. The fourth embodiment is basically the same as the first to third embodiments, and is controlled so that the deformation strain value is within a predetermined range instead of the deformation parameter δ. The deformation prediction computer 18 in FIG. 1 performs control so that the maximum value, minimum value, average value, sum, deviation, absolute value, or distribution of deformation distortion falls within a predetermined range. Other parts not specifically described are the same as those in the first to third embodiments.
[0095]
  The allowable value Δ determined by the strain value Δε of the cutting site and the required accuracy q of the customercBetween ε (q), the minimum allowable value is Δcε-min(Q), the maximum allowable value is Δcε-max(Q) as Δcε-min(Q) ≦ Δε ≦ Δcε-maxThe relationship (q) is established.
[0096]
  In the present embodiment, a plurality of smaller test pieces (500 mm × 500 mm substantially square test pieces) were cut from a steel plate (preferably a length of 8 m or longer), and the longitudinal displacement of the cut portion was measured. As shown in FIG. 19, the sampling positions of the test pieces are the central portion in the longitudinal direction of the steel sheet, and there are three locations in the vicinity of both ends and the central portion in the width direction. The details of the steel sheet are shown in Table 3.
[0097]
[Table 3]
[0098]
  FIG. 20 shows the relationship between the longitudinal strain (horizontal axis) and the maximum displacement (vertical axis) of the cut portion when the test piece (test pieces A and B) is cut from the vicinity of the end in the width direction of the steel sheet. . Further, FIG. 21 shows the relationship between the longitudinal strain (horizontal axis) and the maximum displacement (vertical axis) of the cut portion when the test piece (test piece C) is cut from the vicinity of the center in the width direction of the steel sheet. . Here, the maximum value of the displacement in the longitudinal direction is the amount of deformation when cutting is performed under the condition that the absolute value of deformation at the time of cutting is maximized. Further, the strain ε of the cut site is defined by ε = (L′−L) / L. However, L is the length of the longitudinal direction before the cutting | disconnection in the center part of the width direction of the cutting site | part of a 500 mm x 500 mm test piece, L 'is the length of the longitudinal direction after the cutting.
[0099]
  20 and 21, the horizontal axis represents the distortion (unit: mm / mm, that is, dimensionless) of the cut portion, and the vertical axis represents the maximum value (unit: mm / mm, that is, dimensionless) of the longitudinal displacement. As is apparent from FIG. 20, when the test piece is cut from the vicinity of the center portion in the longitudinal direction of the steel sheet and from the vicinity of the end portion in the width direction, the deformation strain of the cut portion is within the range of −0.005 or more and 0.005 or less. It is preferable that Further, as apparent from FIG. 21, when the test piece was cut from the position in the vicinity of the central portion in the longitudinal direction of the steel sheet and in the vicinity of the central portion in the width direction, the deformation strain at the cut portion was −0.0007 or more and 0.0007. It is preferable to be within the following range.
[0100]
  In addition, when cutting a test piece from the edge part vicinity of the width direction of a steel plate, as shown in FIG. 19, the test pieces A and B are each cut | disconnected from the both ends of the width direction in the same position of a longitudinal direction. At that time, the strain and displacement (deformation amount) of the cut portion are the average values of the two test pieces A and B. The reason for this is that if the test piece A or B is cut only from the vicinity of one end in the width direction, the steel plate may bend laterally and the distortion and displacement of the cut portion may not be accurately measured. .
[0101]
  If the relationship between the longitudinal strain and the maximum value of displacement for each cutting site as shown in FIG. 20 or FIG. 21 is obtained, a 500 mm × 500 mm approximately square test piece is cut from any steel plate, By measuring the deformation strain, it becomes possible to predict the deformation of the steel sheet after cutting. The deformation of the steel plate here assumes the case of cutting under the condition that the absolute value of the deformation is greatest at the time of cutting, but as shown in FIG. 22, the level of deformation in advance according to the cutting shape of the customer. You may prepare several types. Similarly, in FIG. 22, the horizontal axis represents the distortion (unit: mm / mm, ie, dimensionless) of the cut site, and the vertical axis represents the maximum value (unit: mm / mm, ie, dimensionless) of the longitudinal displacement.
[0102]
  Note that the amount of deformation of the test piece in the case of cutting the test piece from the steel plate differs depending on the test piece collection position. For example, using a steel plate shown in Table 2 in which the distribution in the width direction of the longitudinal residual stress is uniform in the length direction, an approximately square test of 500 mm × 500 mm from each of the center in the width direction and a plurality of positions in the length direction. The piece was cut, and the amount of deformation at the cut site was calculated by elastic-plastic FEM analysis.
[0103]
  FIG. 23 shows the relationship between the specimen collection position and the amount of deformation of the cut site. In FIG. 23, the horizontal axis represents the distance (unit m) from the tip of the specimen collection position in the longitudinal direction, and the vertical axis represents the maximum value (unit: mm / mm, ie, dimensionless) of the longitudinal displacement. As can be seen from FIG. 23, the amount of deformation at the cut site differs depending on the specimen collection position even for the same steel plate. Therefore, correction is required depending on the sampling position of the test piece.
[0104]
  FIG. 24 shows the relationship between the specimen collection position in the longitudinal direction of the specimen and the correction coefficient for the deformation of the cut site. In FIG. 24, the horizontal axis represents the distance (unit m) from the tip of the test piece sampling position in the longitudinal direction, and the vertical axis represents the correction coefficient (unit dimensionless). In addition, “●” represents data from a test piece collected from the vicinity of the end in the width direction of the steel sheet, and “▲” represents data from a test piece collected from the vicinity of the center in the width direction. As is clear from FIG. 24, the amount of deformation differs depending on the sampling position in the width direction of the steel sheet, and a correction coefficient corresponding to the test specimen sampling position is required. Specifically, it is preferable to correct the deformation of the cut site by multiplying the reciprocal of the correction coefficient obtained from FIG.
[0105]
  Further, as is apparent from FIG. 23, even when the test piece is collected from the vicinity of the central portion in the longitudinal direction of the steel plate, correction is necessary if the length of the steel plate is short. In addition, when the specimen collection position is 4 m or more away from the longitudinal tip of the steel plate, the amount of deformation at the cutting site is almost constant, so a steel plate having a length of at least 8 m or more is required in the length direction. If the test piece is cut at a position 4 m or more away from the tip, the influence of the length of the steel plate is almost eliminated.
[0106]
  Furthermore, as is clear from FIG. 24, when the specimen collection position is 4 m or more away from the front end in the longitudinal direction of the steel sheet, even when the specimen is collected from the vicinity of the end in the width direction of the steel sheet, It can be seen that even when the test piece is collected from the vicinity of the center, the correction coefficient value, that is, the amount of deformation of the cut portion is almost the same. That is, if a test piece is cut at a position at least 4 m away from the tip in the length direction of a steel plate having a length of at least 8 m, the length of the steel plate is independent of the sampling position of the test piece in the width direction of the steel plate. The effect of is almost gone.
[0107]
  Furthermore, when correcting the deformation amount of the cut site due to the difference in the cutting method, it is preferable to correct the deformation strain value of the steel sheet according to the cutting method. FIG. 25 shows correction values for deformation distortion in the longitudinal direction of the steel sheet. In FIG. 25, the horizontal axis represents the cutting method, and the vertical axis represents the deformation distortion correction value (unit: mm / mm, ie, dimensionless). Specifically, the correction value obtained from FIG. 25 is subtracted from the deformation distortion value in accordance with the cutting method for correction. In addition, although this correction value is a value when cutting a steel plate into the shape shown in FIG. 13, for example, since the correction value differs depending on the cutting shape, it is preferable to prepare several levels according to the cutting shape.
[0108]
  Thus, according to the fourth embodiment, the test piece is cut from the steel plate, the deformation strain is measured from the test piece, and it is determined whether the value of the deformation strain is within a predetermined range. The part from which the piece is collected is wasted, but the amount of deformation of the steel sheet after cutting can be predicted.
[0109]
  (Fifth embodiment)
  Next, a fifth embodiment relating to a steel plate, a steel plate manufacturing method, and a steel plate manufacturing apparatus according to the present invention will be described. The fifth embodiment is basically the same as the fourth embodiment, and is controlled so that the deformation amount is within a predetermined range instead of deformation distortion. The deformation prediction computer 18 in FIG. 1 performs control so that the maximum value, minimum value, average value, sum, deviation, absolute value, or distribution of the deformation amount is within a predetermined range. Other parts not particularly described are the same as those in the first to fourth embodiments.
[0110]
  Amount of deformation Δ at the cut sitedAnd the tolerance Δ determined by the customer's required accuracy qc dBetween (q), the minimum allowable value is Δc d-min(Q), the maximum allowable value is Δc d-max(Q) as Δc d-min(Q) ≦ Δd≤Δc d-maxThe relationship (q) is established.
[0111]
  Similar to the fourth embodiment, also in this embodiment, a plurality of smaller test pieces (500 mm × 500 mm substantially square test pieces) are cut from a steel plate (preferably a length of 8 m or more), The amount of deformation in the longitudinal direction was measured. As shown in FIG. 19, the sampling positions of the test pieces are the central portion in the longitudinal direction of the steel sheet, and there are three locations in the vicinity of both ends and the central portion in the width direction. The details of the steel plate are the same as those shown in Table 3.
[0112]
  FIG. 26 shows the relationship between the amount of deformation in the longitudinal direction (horizontal axis) and the maximum value of the displacement (vertical axis) when the test piece (test pieces A and B) is cut from the vicinity of the end in the width direction of the steel sheet. Shown in Further, FIG. 27 shows the relationship between the longitudinal deformation amount (horizontal axis) and the maximum displacement (vertical axis) of the cut portion when the test piece (test piece C) is cut from the vicinity of the center in the width direction of the steel sheet. Shown in Here, the maximum value of the displacement in the longitudinal direction is the amount of deformation when cutting is performed under the condition that the absolute value of deformation at the time of cutting is maximized. Further, the deformation amount Δ of the cut site is defined by Δ = L′−L. However, L is the length of the longitudinal direction before the cutting | disconnection in the center part of the width direction of the cutting site | part of a 500 mm x 500 mm test piece, L 'is the length of the longitudinal direction after the cutting.
[0113]
  In FIGS. 26 and 27, the horizontal axis represents the distortion (unit: mm / mm, ie, dimensionless) of the cut portion, and the vertical axis represents the maximum displacement (unit: mm / mm, ie, dimensionless) in the longitudinal direction. As is clear from FIG. 26, when the test piece is cut from the vicinity of the central portion in the longitudinal direction of the steel sheet and from the vicinity of the end portion in the width direction, the deformation amount Δ of the cut portion is in the range of −2.0 mm to 2.0 mm. It is preferable to be within. As is clear from FIG. 27, when the test piece is cut from the vicinity of the central portion in the longitudinal direction of the steel sheet and from the vicinity of the central portion in the width direction, the deformation amount Δ of the cut portion is −0.4 mm or more and 0.4 mm or less. It is preferable to be within the range.
[0114]
  If the relationship between the amount of deformation in the longitudinal direction and the maximum value of displacement for each cutting site as shown in FIG. 26 or FIG. 27 is determined, a 500 mm × 500 mm approximately square test piece is cut from any steel plate and cut. By measuring the deformation amount of the part, it becomes possible to predict the deformation of the steel sheet after cutting. The deformation of the steel plate here assumes a case where the cutting is performed under the condition that the absolute value of the deformation is greatest at the time of cutting, but according to the cutting shape of the customer as in the case of the fourth embodiment. Several kinds of deformation levels may be prepared in advance. Further, the correction by the test piece cutting position and the correction by the cutting method are the same as in the case of the fourth embodiment.
[0115]
  (Sixth embodiment)
  Next, a sixth embodiment relating to a steel plate, a steel plate manufacturing method, and a steel plate manufacturing apparatus according to the present invention will be described. The sixth embodiment is basically the same as the case of the first or third embodiment, and instead of the stress parameter η and the deformation parameter δ, the shape of the cut portion of the steel plate and the longitudinal residual strain of the steel plate The value of the distortion parameter γ determined from the distribution is controlled so as to be within a predetermined range. The deformation prediction computer 18 in FIG. 1 performs control so that the value of the distortion parameter γ represented by the following equation (3) is within a predetermined range. Other parts not specifically described are the same as those in the first or third embodiment.
[0116]
[Equation 5]
[0117]
  However, the area of the entire steel sheet is S, the area of the minute region is s, the longitudinal residual strain value or the width direction residual strain value in the minute region is ε, and the corrected total cutting region is Ω.
[0118]
  Allowable value γ determined by distortion parameter γ and customer's required accuracy qc(Q) is the minimum allowable value γc min(Q), the maximum allowable value is γc max(Q) as γc min(Q) ≦ γ ≦ γc maxThe relationship (q) is established.
[0119]
  As in the case of the first or third embodiment, FEM analysis was performed on steel plates having various steel plate sizes, residual stress distributions, and cut shapes, and the relationship between the deformation amount of the steel plate after cutting and the strain parameter γ was obtained. The results are shown in FIG. By changing the value of the strain parameter γ, the amount of deformation after cutting of the steel sheet can be controlled.
[0120]
  In FIG. 28, the horizontal axis represents the value of the distortion parameter γ (unit dimensionless), and the vertical axis represents the deformation amount per unit length (unit mm / mm, ie dimensionless). As is clear from FIG. 28, in order to satisfy the requirement that the amount of deformation such as shrinkage and elongation of the steel sheet during cutting satisfies 1.5 mm or less per 10,000 mm length, the absolute value of the strain parameter γ is 1.5. × 10-12It is preferable to control to the following.
[0121]
  Further, FIG. 29 shows the relationship between the correction value of the residual strain on the surface according to the plate thickness, the manufacturing method, and the grade of the steel plate. In FIG. 29, the horizontal axis represents the thickness (unit: mm) of each steel plate as a sample, and the vertical axis represents the correction value (unitless dimension) of the residual strain on the surface of the steel plate. In the figure, “▲” represents the value of the rolled steel sheet, “●” represents the value of the accelerated cooling steel sheet, and “♦” represents the value of the heat treated and / or straightened steel sheet. As is clear from FIG. 29, the high-grade steel plate subjected to heat treatment and correction has a smaller change in residual strain in the plate thickness direction than the rolled steel plate and the accelerated cooled steel plate, and the correction value due to the plate thickness. The change is small. Also, the change in residual strain in the thickness direction differs depending on the manufacturing method, such as a rolled steel plate and an accelerated cooled steel plate. Therefore, it is preferable to perform correction from the surface residual strain measurement value to the average value in the plate thickness direction using different correction values depending on conditions such as the manufacturing method and grade of the steel plates.
[0122]
  When the test piece is short, it is necessary to correct the measured or analyzed residual strain. FIG. 30 shows the relationship between the test piece length and the residual distortion correction coefficient. In FIG. 30, the horizontal axis represents the length (unit m) of a test piece obtained by cutting a steel plate (for example, a product having a length of 20 m), and the vertical axis represents a correction coefficient. In addition, “▲” represents the residual strain correction count (unitless dimension) in the vicinity of the center in the width direction of the steel sheet, and “●” represents the correction value of the residual strain in the vicinity of the end in the width direction of the steel sheet. . The correction coefficient is the ratio (ratio) of the residual strain value at the same position in the width direction of the test piece after cutting to the residual strain value at a predetermined position from the center portion and the end portion in the width direction of the steel plate before cutting. It is. As is clear from FIGS. 29 and 30, when the test piece length is short, correction is required at any position near the end in the width direction and near the center in the width direction, and the correction amount is different. Therefore, it is preferable to correct the residual distortion by multiplying the reciprocal of the correction coefficient obtained from FIG. 30 according to the length of the test piece.
[0123]
  FIG. 31 shows a correction value of the distortion parameter γ for correcting the difference in residual distortion depending on the cutting method. In FIG. 31, the horizontal axis represents the cutting method, and the vertical axis represents the distortion parameter correction amount (unitless dimension) at the time of cutting. Specifically, the correction value obtained from FIG. 31 is subtracted from the value of the distortion parameter γ according to the cutting method for correction. In addition, although this correction value is a value when cutting a steel plate into the shape shown in FIG. 13, for example, since the correction value differs depending on the cutting shape, it is preferable to prepare several levels according to the cutting shape.
[0124]
  As for the measurement of residual strain, the residual strain can be obtained from the temperature distribution on the surface of the steel sheet, as in the case of measurement of residual stress. Further, a drilling method, a method using X-rays, a method using neutron diffraction, or the like may be used. In the case of the drilling method, the residual strain of the steel sheet varies depending on the restraint state such as the specimen size and the steel sheet size. Ideally, the strain parameter is determined by measuring the residual strain from a steel sheet of a size processed by the customer. It is desirable to calculate γ.
[0125]
  (Seventh embodiment)
  Next, a seventh embodiment relating to a steel plate, a steel plate manufacturing method, and a steel plate manufacturing apparatus according to the present invention will be described. The seventh embodiment is basically the same as the sixth embodiment, and is controlled so that the residual strain value is within a predetermined range instead of the strain parameter γ. The deformation prediction computer 18 in FIG. 1 performs control so that the maximum value, minimum value, average value, sum, deviation, absolute value, or distribution of residual strain is within a predetermined range. Other parts not particularly described are the same as those in the first to sixth embodiments.
[0126]
  Allowable value ε determined by residual strain ε and customer's required accuracy qc(Q), the maximum residual strain is εmax, Set the minimum residual strain to εmin, The upper limit of the allowable value εc max, The lower limit of the allowable value εc min, The allowable value of residual strain in the plate εc devAs εc min(Q) ≦ ε ≦ εc max(Q) and εmax−εmin≤εc devAt least one of the relations (q) is established.
[0127]
  Similar to the strain parameter γ, the residual strain itself affects the deformation during cutting. FIG. 32 shows the result of obtaining the relationship between the residual strain of the steel sheet and the deformation at the time of cutting by elastic analysis. In FIG. 32, the horizontal axis represents the absolute value (unit dimensionless) of the residual strain in the longitudinal direction of the steel sheet, and the vertical axis represents the absolute value (unit mm / mm, that is, dimensionless) of the deformation amount after cutting the steel sheet. The residual strain value here is an average value of the residual strain values in the longitudinal direction in a substantially square area of 100 mm × 100 mm. The cutting conditions were analyzed assuming that the absolute value of deformation at the time of cutting was maximized. When the absolute value of the residual strain value increases, the absolute value of deformation at the time of cutting also increases. Therefore, it is necessary to control the residual strain value so that the deformation amount becomes the target value.
[0128]
  As is apparent from FIG. 32, generally, the absolute value of the residual strain value is 2.0 × 10 6.-FourThe following is sufficient. In particular, when the absolute value of deformation after cutting is 1.5 mm or less per 10,000 mm in length, the absolute value of the residual strain value is 1.5 × 10-FourThe following is preferred.
[0129]
  FIG. 33 shows the relationship between the residual strain deviation (maximum value−minimum value) in an arbitrary square area of 100 mm × 100 mm and the amount of deformation after cutting for steel plates having various sizes and residual strain distributions. The residual strain deviation in the plate surface is 5.0 × 10-FourIt is preferable to regulate to the following.
[0130]
  Also, it is preferable to add corrections according to the thickness, grade, cutting method, etc. of the steel sheet for the absolute value, maximum value, minimum value, average value, deviation, etc. of the residual strain value. FIG. 34 shows the correction value of the residual strain value corresponding to the cutting method. In FIG. 34, the horizontal axis represents the cutting method, and the vertical axis represents the residual strain value correction value (unitless dimension). Specifically, the correction value obtained from FIG. 34 is subtracted from the residual strain value in accordance with the cutting method for correction. In addition, although this correction value is a value when cutting a steel plate into the shape shown in FIG. 13, for example, since the correction value differs depending on the cutting shape, it is preferable to prepare several levels according to the cutting shape.
[0131]
  (Other embodiments)
  In each of the above-described embodiments, the calculation is performed so as to calculate the deformation prediction value in consideration of the cutting method and cutting means for each customer. From this point of view, the cutting conditions and the cutting method may be fixed to the strictest conditions. Here, the strictest cutting conditions are the largest of the possible slit shapes at the time of cutting. The most severe cutting method is the case of gas cutting, which has a large influence by cutting heat input on the contraction of the steel sheet, and is set assuming a cutting method that has no influence by cutting heat input on the expanding steel sheet. do it. Furthermore, the allowable deformation value may be fixed to the strictest conditions.
[0132]
  Further, as a method for controlling the stress parameter η, in the above-described embodiment, after cutting the steel sheet, a mechanical method for directly controlling the residual stress by the straightening device (roller leveler) 10 and, if necessary, heat treatment by the heat treatment furnace 9 Although the thermal method that directly controls the residual stress is used, the present invention is not limited to this, and the stress parameter η can also be controlled by an indirect method that strictly manages processes such as heating, rolling, and accelerated cooling. Is possible.
[0133]
  Furthermore, in each of the above embodiments, the residual stress or residual strain in the longitudinal direction of the steel sheet was measured at a plurality of positions in the width direction of the steel sheet, but the present invention is not limited to this, and a plurality of longitudinal stresses in the steel sheet are not limited thereto. The same effect can be obtained by measuring the residual stress or residual strain in the width direction of the steel plate at the position. That is, it may be considered that the longitudinal direction and the width direction of the steel plate are replaced. Furthermore, you may measure or analyze the thickness direction residual stress, thickness direction residual strain, etc. of a steel plate.
[0134]
  (Experimental example)
  Next, an experiment was performed in which a steel plate manufactured by the above steel plate manufacturing method and a steel plate manufactured by a conventional method were actually cut and their deformation amounts were compared. The details of the experimental materials are shown in Table 4.
[0135]
[Table 4]
[0136]
  The original rolling size is 16tx2600Wx22,000L(Unit: mm), 16 from theretx2500Wx10,000LA product (unit: mm) was cut. The heating temperature in the heating furnace 1 was 1200 ° C., and the temperature at the completion of rolling was 780 ° C. The shape after rolling was flat.
[0137]
  The accelerated cooling conditions by the accelerated cooling device 5 were a pre-cooling temperature of 760 ° C., a post-cooling temperature of 550 ° C., and a cooling rate of 7 ° C./s. Further, the correction conditions by the hot straightening device 6 were that the set amount of reduction was 12.0 mm on the input side and 15.0 mm on the output side. The correction temperature was 540 ° C. The flatness after hot correction was also flat. The flatness determination method performed the flatness measurement with the stretcher on a roller table and a square bar.
[0138]
  The cut shape is shown in FIG. The cutting method is slit cutting by one-stroke writing using a laser as shown in FIG. In addition, the amount of deformation was measured by measuring the amount of displacement of the reference point before and after cutting.
[0139]
  The steel plate according to the conventional example had a flat shape on the table roller after cooling and product cutting. On the other hand, in the steel sheet according to the present invention, the stress parameter η according to the above embodiment was 0.35, and the correction code was 3.
[0140]
  The details of the straightening device (roller leveler) 10 are a maximum straightening load of 5000 tons, a straightening roll diameter of 360 mm × body length of 4800 mm, the number of straightening rolls is four each on the top and bottom, and one below is a straightening roll diameter of 300 mm × body length of 4800 mm. It was. The correction conditions were that the amount of intermesh was 9.0 mm for the first pass, 7.0 mm for the second pass, 5.0 mm for the third pass, and the correction speed was 20 rpm. Moreover, the shape on the table roller after correction was flat.
[0141]
  The result of the cutting experiment is shown in FIG. In FIG. 36, the horizontal axis represents the distance (unit: mm) from the tip in the longitudinal direction of the steel sheet, and the vertical axis represents the deformation (unit: mm / mm, ie, dimensionless) at each measurement point in the longitudinal direction of the steel sheet. . As apparent from FIG. 36, the steel plate according to the present invention hardly deformed after cutting, whereas the conventional steel plate greatly deformed.
[0142]
【The invention's effect】
  As described above, according to the steel sheet of the present invention, the characteristics of the steel sheet, for example, the residual strain of the steel sheet, the residual, depending on the processing information in the customer, for example, the processing conditions, the processing method, the processing shape, and the tolerance of the processing accuracy. Since the maximum value, minimum value, average value, sum, deviation, absolute value or distribution of stress, displacement or deformation amount, or the parameter value calculated from these values is controlled to be within a predetermined allowable range, It becomes possible to predict the deformation after the cutting process in the consumer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a steel plate manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a correction condition setting program in the steel sheet manufacturing apparatus.
FIG. 3 is a continuation of the flowchart of FIG.
FIG. 4 is a view showing a result of obtaining a relationship between a deformation amount of a steel sheet after cutting and a stress parameter η.
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing a case where the shape of the cutting region is T-shaped, and FIG. 5B is a diagram illustrating a case where the shape of the cutting region is rectangular.
FIG. 6 is a diagram showing a distribution of longitudinal residual stress in the thickness direction for a steel plate having an average value of longitudinal residual stress in the thickness direction of zero.
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the plate thickness and the longitudinal residual stress on the steel plate surface for a steel plate having an average value of the residual stress in the longitudinal direction in the plate thickness direction of zero.
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the correction value of the residual stress on the surface according to the plate thickness, the manufacturing method, and the grade of the steel plate.
FIG. 9 is a diagram showing a longitudinal residual stress distribution measured at a plurality of positions in the width direction in the vicinity of the center position in the longitudinal direction of the test piece.
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between a test piece length and a residual stress correction coefficient.
FIG. 11 is a diagram showing a result of analyzing a difference in deformation amount by a cutting method by a thermoelastic-plastic FEM.
FIG. 12 is a diagram showing a correction value for a stress parameter η corresponding to a cutting method.
FIG. 13 is a diagram showing an example of a cut shape of a steel plate.
FIG. 14 is a diagram showing a result of obtaining a relationship between a residual stress value of a steel plate and deformation at the time of cutting by elastic analysis.
FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the residual stress deviation (maximum value−minimum value) of a steel sheet and the deformation after cutting.
FIG. 16 is a diagram illustrating a correction value of a residual stress value according to a cutting method.
FIG. 17 is a diagram showing a result of obtaining a relationship between a deformation amount of a steel sheet after cutting and a deformation parameter δ.
FIG. 18 is a diagram illustrating a correction value of a deformation parameter δ according to a cutting method.
FIG. 19 is a view showing a sampling position of a test piece.
FIG. 20 is a view showing the relationship between the residual strain in the longitudinal direction of the cut portion and the maximum value of displacement when the test piece is cut from the vicinity of the end in the width direction of the steel plate.
FIG. 21 is a diagram showing the relationship between the residual strain in the longitudinal direction and the maximum displacement when a test piece is cut from the vicinity of the center in the width direction of the steel sheet.
FIG. 22 is a diagram showing a plurality of levels of the relationship between the longitudinal residual strain and the maximum value of displacement for each cutting site according to the cutting shape of the customer.
FIG. 23 is a diagram showing the relationship between the specimen collection position and the amount of deformation of the cut site.
FIG. 24 is a diagram showing the relationship between the specimen collection position in the longitudinal direction of the specimen and the correction coefficient for deformation of the cut portion.
FIG. 25 is a diagram showing a correction value of deformation residual distortion according to a cutting method.
FIG. 26 is a diagram showing the relationship between the amount of deformation in the longitudinal direction of the cut portion and the maximum value of displacement when the test piece is cut from the vicinity of the end in the width direction of the steel plate.
FIG. 27 is a diagram showing the relationship between the amount of deformation in the longitudinal direction of the cut part and the maximum value of displacement when a test piece is cut from the vicinity of the center in the width direction of the steel sheet.
FIG. 28 is a view showing a result of obtaining a relationship between a deformation amount of a steel plate after cutting and a strain parameter γ.
FIG. 29 is a diagram showing the relationship between the correction value of the residual stress on the surface according to the plate thickness, the manufacturing method, and the grade of the steel plate.
FIG. 30 is a diagram showing a relationship between a test piece length and a residual distortion correction coefficient.
FIG. 31 is a diagram illustrating a correction value of a distortion parameter γ according to a cutting method.
FIG. 32 is a diagram showing the results of the relationship between the residual strain of a steel sheet and the deformation at the time of cutting, obtained by elastic analysis.
FIG. 33 is a diagram showing the relationship between residual strain deviation (maximum value−minimum value) of a steel sheet and the amount of deformation after cutting.
FIG. 34 is a diagram illustrating a correction value of a residual strain value according to a cutting method.
FIG. 35 is a diagram showing a cut shape of a steel plate when a steel plate according to the present invention is compared with a conventional steel plate.
FIG. 36 is a diagram showing the results of the cutting experiment.
[Explanation of symbols]
      1: Heating furnace
      2: First rolling device
      3: Cooling device
      4: Second rolling device
      5: Accelerated cooling device
      6: Hot straightening device
      7: Thermometer
      8: Steel plate
      9: Heat treatment furnace
    10: Straightening device (roller leveler)
    11: Pulse generator (PLG)
    12: Digital direct controller (DDC)
    13: Process computer
    14: Line computer
    15: Server computer
    16: Camber prediction computer
    17: Buckling prediction computer
    18: Deformation prediction computer

Claims (7)

  1. 加熱されたスラブを圧延する圧延装置圧延された鋼板を矯正するローラレベラである矯正装置及び圧延後の鋼板に熱処理を施す熱処理炉を備えた鋼板製造装置における鋼板の製造方法であって、
    圧延後の鋼板の残留応力分布を求める残留応力算出工程と、
    鋼板の板厚情報、グレード情報及び製造方法情報を用いて、前記求められた残留応力分布を補正する残留応力補正工程と、
    前記補正された残留応力分布を用いて需要家における鋼板の切断後の変形量を予測するためのパラメータの値を求めるパラメータ算出工程と、
    前記求めたパラメータの値から需要家における切断方法に応じた補正値を減算するパラメータ補正工程と、
    前記補正されたパラメータの値が、需要家における鋼板の切断後の変形量に対する要求精度の上限値である変形許容量以下を満たす値であるか否かの判定を行う変形量判定工程と、
    前記変形量判定工程において前記補正されたパラメータの値が前記変形許容量以下を満たす値ではないと判定された場合に、前記補正されたパラメータの値を前記変形許容量以下とするべく前記矯正装置の矯正条件を設定または変更する矯正条件変更工程とを有し、
    前記変形量判定工程における前記パラメータの値が前記変形許容量以下を満たさない範囲を予め5段階の矯正コードで表すようにしておき、前記矯正条件変更工程は、前記パラメータの値が前記変形許容量以下を満たす値ではないと判定された場合に、前記パラメータの値を前記変形許容量以下とするべく、前記変形許容量との差が小さい方からの3段階分の矯正コードにあっては前記ローラレベラのみで軽圧、中圧、強圧での矯正条件を設定し、前記変形許容量との差がさらに1段階大きい矯正コードにあっては前記熱処理炉の熱処理条件と前記ローラレベラでの強圧での矯正条件を設定し、前記変形許容量との差が最も大きな矯正コードにあっては不良品として矯正を行わないことを特徴とする鋼板の製造方法。
    Rolling device for rolling the heated slab, a manufacturing method of the steel sheet in the steel sheet production apparatus having a heat treatment furnace to apply heat treatment to the steel sheet after correcting device and rolling a roller leveler for correcting rolled steel sheet,
    A residual stress calculation step for obtaining a residual stress distribution of the steel sheet after rolling;
    Using the plate thickness information, grade information and manufacturing method information of the steel plate, the residual stress correction step for correcting the obtained residual stress distribution,
    A parameter calculation step for obtaining a parameter value for predicting a deformation amount after cutting of the steel sheet in the consumer using the corrected residual stress distribution;
    A parameter correction step of subtracting a correction value according to the cutting method in the consumer from the value of the obtained parameter;
    A deformation amount determination step for determining whether the value of the corrected parameter is a value that satisfies a deformation allowable amount or less that is an upper limit value of the required accuracy for the deformation amount after cutting the steel sheet in a consumer;
    If the value of the correction parameter in the deformation amount determining step is determined not to be a value satisfying the following the deformation allowable amount, the correction device so that the value of the correction parameter and the deformation allowable amount or less A correction condition changing step for setting or changing the correction condition of
    The range in which the value of the parameter in the deformation amount determination step does not satisfy the deformation allowable amount or less is represented in advance by a five-step correction code, and the correction condition changing step includes the parameter value of the deformation allowable amount. When it is determined that the value does not satisfy the following, the correction code for the three stages from the smaller difference from the deformation allowable amount is set to the parameter value to be equal to or less than the deformation allowable amount. If the correction conditions for light pressure, medium pressure, and strong pressure are set only with the roller leveler, and the correction cord is one step larger in the difference from the deformation allowance, the heat treatment conditions of the heat treatment furnace and the strong pressure at the roller leveler A method for manufacturing a steel sheet, characterized in that straightening conditions are set and straightening cords having the largest difference from the allowable deformation amount are not corrected as defective products .
  2. 前記鋼板製造装置は、圧延後の鋼板を急速冷却する加速冷却装置を備え、
    前記残留応力算出工程は、前記加速冷却装置の冷却条件情報を用いて圧延後の鋼板の残留応力分布を求めることを特徴とする請求項1に記載の鋼板の製造方法。
    The steel plate manufacturing apparatus includes an accelerated cooling device that rapidly cools the rolled steel plate,
    The residual stress calculation step, method for producing the steel sheet according to claim 1, characterized in Rukoto calculated residual stress distribution of the steel sheet after rolling with the cooling condition information of the accelerated cooling device.
  3. 前記鋼板製造装置は、圧延後の鋼板の温度を測定する温度計を備え、
    前記残留応力算出工程は、前記温度計による温度情報を用いて圧延後の鋼板の残留応力分布を求めること特徴とする請求項1又は2に記載の鋼板の製造方法。
    The steel plate manufacturing apparatus includes a thermometer for measuring the temperature of the steel plate after rolling,
    The residual stress calculation step, method for producing the steel sheet according to claim 1 or 2, Rukoto characterized seek residual stress distribution of the steel sheet after rolling with a temperature information by the temperature gauge.
  4. 前記矯正装置は、ローラレベラであって、
    前記矯正条件は、ローラレベラのインターメッシュであることを特徴とする請求項に記載の鋼板の製造方法。
    The orthotic device is, I roller leveler der,
    The correction condition is a manufacturing method of the steel sheet according to claim 1, wherein the intermesh der Rukoto the roller leveler.
  5. 前記矯正装置は、冷間にて矯正を行う冷間ローラレベラであることを特徴とする請求項に記載の鋼板の製造方法。The straightening device, method for manufacturing steel sheet according to claim 4, wherein the cold-roller leveler der Rukoto performing correction by cold.
  6. 前記パラメータは、以下の式で定義される応力パラメータηであることを特徴とする請求項1〜5に記載の鋼板の製造方法。
    但し、鋼板全体の面積をS、微少領域の面積をs、微少領域での鋼板の長手方向残留応 力値又は幅方向残留応力値をσ、鋼板の需要家において切断される部位のすべての領域をΩとする。
    The parameters, method of manufacturing steel sheet according to claim 1, wherein the stress parameter η der Rukoto defined by the following equation.
    However, all areas of the site area of the entire steel sheet S, the area of the small region s, the longitudinal residual stress value or the width direction residual stress value of the steel sheet in a minute region sigma, which is cut in the customer of the steel sheet Is Ω.
  7. 前記変形許容量が、長さ10,000mm当たり1.5mmであって、
    前記矯正条件変更工程は、前記応力パラメータηの絶対値が0.3kg/mm 2 以下となるように矯正条件を設定または変更することを特徴とする請求項に記載の鋼板の製造方法。
    The deformation tolerance is 1.5 mm per 10,000 mm length,
    The correction condition changing step, the manufacturing method of the steel sheet according to claim 6 absolute value of the stress parameter η is characterized that you set or change the correction condition such that 0.3 kg / mm 2 or less.
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