JP4133419B2 - Hot-rolled steel sheet material prediction method, pass schedule correction or setting method, and hot-rolled steel sheet manufacturing method - Google Patents

Hot-rolled steel sheet material prediction method, pass schedule correction or setting method, and hot-rolled steel sheet manufacturing method Download PDF

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼片をAr3点以上の温度域で数段階に分けて圧延することによって熱延鋼板を製造する技術に関し、より詳細には、熱間圧延で得られる鋼板の材質を容易に予測できる材質予測方法、およびこの材質予測方法を適用して目標材質を有する熱延鋼板を製造するためのパススケジュール修正方法または設定方法、並びにこれらの方法を適用して熱延鋼板を製造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
熱延鋼板の製造ラインは、鋼片を加熱する加熱設備、加熱した鋼片を熱間圧延する圧延設備、熱間圧延後の鋼板を冷却する冷却設備を備えている。前記圧延設備には、一般に、粗圧延機と仕上げ圧延機とが設けられており、鋼片ないし素材鋼板は、Ar3点以上(つまりγ単相域)でこれらの圧延機に繰り返し通されて熱間圧延が施される。圧延機に通されることを一般に「パス」といい、一連のパスによって鋼片は所定の鋼板サイズに圧延される。一連のパスについて、各パスにおける圧延条件(例えば、圧延温度やパス間時間、パス出側の板厚、圧延荷重、圧延速度など)を設定したものを「パススケジュール」という。
【0003】
前記製造ラインで得られた熱延鋼板は、種々の用途に用いられており、例えば、建築用鋼板として使用されている。建築用鋼板として用いられるときは、低降伏点や強度、低降伏比などの特性が要求される。この様な特性を有する熱延鋼板は、耐震性の観点から吸収エネルギーの大きいものが望まれる。以下、降伏点を「YP」、強度を「引張り強さ」や「TS」、降伏比を「YR」で夫々表すことがある。なお、降伏比は、降伏点と引張り強さの比率[YP/TS×100]である。
【0004】
低降伏比の高張力鋼板を製造する方法としては、鋼板組織をフェライト+マルテンサイトまたはフェライト+ベイナイトなどの複合組織とする方法が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。また、他の方法として熱間圧延終了後、冷却停止温度までを加速冷却する技術を先に提案している(例えば、特許文献4〜5参照)。しかし、熱延鋼板の材質は、圧延条件の変動に大きく影響を受けるので、圧延条件を厳密に制御しなければならない。そこで、熱間圧延時の途中パスにおいて熱延鋼板の材質を予測する方法や装置が提案されている。例えば、下記特許文献6や7には、初期状態モデル、熱間加工モデル、析出モデル、変態モデルおよび組織−材質モデルを用いて熱延鋼板の材質を予測する技術が提案されている。
【0005】
また、この材質予測方法を利用した鋼板の材質予測制御方法として、下記特許文献8は、予測結果と製造実績とを比較して目標材質を得るために、各プロセスの条件を材質との関係で予測して材質を制御する方法を開示している。しかし、これらの技術では、熱延鋼板の材質を予測するためにデータベースを構築する必要があるが、変数が多いのでデータベースを構築するための予備実験が極めて煩雑となる。
【0006】
【特許文献1】
特開昭58-93814号公報([特許請求の範囲]等)
【特許文献2】
特開昭64-47815号公報([特許請求の範囲]等)
【特許文献3】
特開平5-271761号公報([特許請求の範囲]等)
【特許文献4】
特開平2-197521号公報([特許請求の範囲]等)
【特許文献5】
特開平5-339631号公報([特許請求の範囲]等)
【特許文献6】
特許第2563844号公報([特許請求の範囲]等)
【特許文献7】
特公平7-102378号公報([特許請求の範囲]等)
【特許文献8】
特許第2509481号公報([特許請求の範囲]等)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、この様な状況に鑑みてなされたものであり、第一の目的は、熱延鋼板を製造するに際し、予備実験の少ない簡単な方法で熱延鋼板の材質を正確に予測する方法を提供することにある。第二の目的は、この材質予測方法を適用して、目標材質を有する熱延鋼板を製造するためのパススケジュール修正方法および設定方法を提供することにある。第三の目的は、前記材質予測方法および前記パススケジュール修正方法並びに設定方法を適用し、目標とする材質を有する熱延鋼板を確実に得ることのできる方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記第一の目的を達成することのできた本発明に係る熱延鋼板の材質予測方法とは、鋼片をAr3点以上の温度域で数段階に分けて熱間圧延することによって製造される熱延鋼板の材質予測方法であって、熱間圧延の最終パスを経て得られた熱延鋼板の材質を調べると共に、このときの各パス毎の圧延条件から前記最終パスを経て得られた熱延鋼板に導入されたエネルギーZz値を算出し、前記Zz値と前記材質の相関関係を予め求めておき、当該相関関係を調べた鋼材と同一鋼種の鋼片を、予め設定されたパススケジュールで製造する際に、最初パスから任意の時点におけるパスが終了するまでのパススケジュールを実際パススケジュールとして記録しておき、前記実際パススケジュールおよび次パス以降の予め設定された予定パススケジュールから当該鋼片の最終パス終了後の熱延鋼板に導入されるエネルギーZz'値を求め、前記Zz値と前記材質の相関関係を用いて、当該Zz'値に基づいて熱延鋼板の材質を予測する点に要旨を有する。
【0009】
また、上記第一の目的は、鋼片をAr3点以上の温度域で数段階に分けて熱間圧延することによって製造される熱延鋼板の材質予測方法であって、熱間圧延の最終パスを経て得られた熱延鋼板の材質を調べると共に、このときの各パス毎の圧延条件を下記(1)式に代入することによって前記最終パスを経て得られた熱延鋼板に導入されたエネルギーZz値を算出し、前記Zz値と前記材質の相関関係が最も高くなる定数kを決定し、決定された定数kを下記(1)式に代入すると共に前記圧延条件を代入してZzk値を算出し、得られたZzk値と前記材質との関係をデータベースとして予め準備しておき、当該関係を調べた鋼材と同一鋼種の鋼片を、予め設定されたパススケジュールで製造する際に、最初パスから任意の時点におけるパスが終了するまでのパススケジュールを実際パススケジュールとして記録しておき、前記実際パススケジュールおよび次パス以降の予め設定された予定パススケジュール並びに前記決定された定数kを下記(1)式に代入して当該鋼片の最終パス終了後の熱延鋼板に導入されるエネルギーZz'k値を求め、前記データベースを用いて、当該Zz'k値に基づいて熱延鋼板の材質を予測することによっても達成できる。
n=(Zn-1+Znin)×exp[−k×tn×exp(35000/Tn)]
・・・(1)
【0010】
式中、Zは熱延鋼板内のエネルギーを示し、Zn-1はnパスの直前パスにおいて導入されたエネルギーであり、Zの初期値(Z0)は0である。また、Zninは、nパスにおいて熱延鋼板へ導入されるエネルギーであり、下記式で算出される。
nin=0.03913−7.43612×105×hnin+0.00256×hnin×rn+0.82293×rn+0.94855×(rn2
【0011】
上記式中、
n=(hnin−hnout)/hnin
であり、hnin:nパスにおける入側の板厚(mm)、hnout:nパスにおける出側の板厚(mm)、k:定数、tn:nパスにおけるパス間時間(sec)、Tn:nパスにおける平均圧延温度(K)、を夫々示している。但し、nはパス数を表し、n=1,2,・・・,zであり、zは最終パスを示す。
【0012】
上記第二の目的を達成することのできた本発明に係るパススケジュール修正または設定方法とは、上記材質予測方法で予測された材質が目標材質の許容範囲外である場合に、前記データベースを用いて目標材質に対応するZz''k値を算出し、当該Zz''k値に近づく様にパススケジュールを修正または新規設定する点に要旨を有する。前記パススケジュールの修正または新規設定は、パス間時間の制御によって行うことが好ましい。
【0013】
上記第三の目的を達成することのできた本発明に係る熱延鋼板の製造方法とは、予め設定されたパススケジュールに沿って鋼片をAr3点以上の温度域で数段階に分けて熱間圧延して製造される熱延鋼板の製造方法であって、最初パスから任意の時点における当該パスが終了するまでのパススケジュールを実際パススケジュールとして記録しておくと共に、次パス以降を、前記予め設定された予定パススケジュールに沿って熱間圧延する際に、上記材質予測方法を適用して、前記実際パススケジュールおよび次パス以降の予定パススケジュールから熱延鋼板の材質を予測し、予測された材質が目標材質の許容範囲内であれば、前記予め設定された予定パススケジュールで引き続き熱間圧延を行い、予測された材質が目標材質の許容範囲外であれば、目標材質に対応するZz'''k値に近づく様に次パス以降のパススケジュールを修正して熱間圧延する点に要旨を有する。前記パススケジュールの修正は、パス間時間の制御によって行うことが好ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】
鋼片をAr3点以上の温度域で数段階に分けて熱間圧延して得られる熱延鋼板の材質は、前述の如く圧延条件によって大きく変化する。この理由は、圧延過程で金属材料内へ結晶粒界や転位としてエネルギーが導入されるからであると考えられる。この導入されたエネルギーは、いわゆる回復や再結晶と呼ばれる冶金現象等によって金属材料外部へ開放されるため、熱間圧延後は時間と共に材質も変化する。このとき、エネルギーの減少(開放)速度は、金属材料に内在するエネルギー量に比例すると考えられ、エネルギー量が多ければ時間の経過に伴うエネルギー減少速度も大きくなり、一方、エネルギー量が少なければ時間の経過に伴うエネルギー減少速度も小さくなると考えられる。
【0015】
そこで、本発明者らは、金属材料に内在するエネルギーと前記熱延鋼板の材質との関係に注目し鋭意研究を重ねた結果、エネルギーの減少度合いは、金属材料内におけるFe原子の自己拡散現象に律速されること、しかも金属材料内におけるエネルギーの減少度合いは下記(2)式で表すことができることが明らかになった。
【0016】
【数1】

Figure 0004133419
【0017】
上記(2)式は、金属材料に内在するエネルギーの減少速度を表しており、金属材料に内在するエネルギーZを、時間tで微分することによって求められる。ここで、時間tとは、Fe原子が金属材料内部を自己拡散する時間(sec)であり、熱間圧延を想定した場合、パス間時間(sec)を代入すればよい。パス間時間とは、当該パスにおいてZinが導入される時刻と次パスにおいてZinが導入される時刻との間の時間である。但し、当該パスが最終パスのときは、最終パスにおいてZinが導入される時刻と計算打ち切り温度に達する時刻との間の時間である。なお、Zinについては後述する。
【0018】
式中、T(絶対温度、単位:K)は、当該パスの平均圧延温度であり、当該パスにおいてZinが導入される時の圧延温度と次パスにおいてZinが導入される時の圧延温度との平均値である。但し、当該パスが最終パスのときは、最終パスにおいてZinが導入される時刻での圧延温度と計算打ち切り温度を平均して求めた平均圧延温度である。
【0019】
ここで、計算打ち切り温度とは、熱間圧延終了後、相変態が開始する温度であり、別途変態点測定実験で求めれば良い。但し、一般的な鋼材の相変態は約750℃で起こるので、変態点測定実験を省くときは計算打ち切り温度を750℃とすれば良い。後述する実施例でも、計算打ち切り温度を750℃としている。
【0020】
式中、Qは、Fe原子が金属材料内部を自己拡散する際に要する活性化エネルギー(291000J/mol)であり、Rは、気体定数(8.3145J/mol・K)である。また、kは実験によって決まる定数を示しており、定数kの求め方は後述する。
【0021】
前記(2)式の微分方程式を解くと共に、Q=291000J/mol、R=8.3145J/mol・Kを夫々代入すると、下記(3)式が得られる。
Z=Ze×exp[−k×t×exp(35000/T)] ・・・(3)
【0022】
上記(3)式中、Zeは金属材料に内在するエネルギーであり、エネルギーが開放される前の値である。従って、熱間圧延において当該パスがn回目のパスであるときZeは、当該パスまでに金属材料内に残留しているエネルギー(Zn-1)と、当該パスにおいて導入されるエネルギー(Znin)の和(Zn-1+Znin)で表すことができる。よって、当該パスにおけるパス間時間をtn、平均圧延温度をTnとすると、前記(3)式は下記(1)式で表される。なお、当該パスが最初パス(第一回目のパス)であれば、当該パスまでに導入された総エネルギー(Z0)は0となるので、初期値は0である。
n=(Zn-1+Znin)×exp[−k×tn×exp(35000/Tn)]
・・・(1)
【0023】
本発明では、当該パスにおいて新たに導入されるエネルギーは単位を限定するものではないが、例えば圧延によって導入される相当歪とすれば良い。相当歪は工業的に算出が容易だからである。この場合、当該パスをn回目のパスとすると、圧延条件に基づいて例えば下記(4)式で求めることができる。
nin=0.03913−7.43612×105×hnin+0.00256×hnin×rn+0.82293×rn+0.94855×(rn2 ・・・(4)
【0024】
上記(4)式中、rn=(hnin−hnout)/hninであり、hninは当該圧延パスにおける入側の板厚(mm)、hnoutは当該圧延パスにおける出側の板厚(mm)である。
【0025】
従って、当該パスがn回目であるとき、次パスはn+1回目となるので、次パスにおけるZ値を算出する際には、当該パスにおいて算出したZn値と予め設定されている次パス以降の圧延条件を前記(1)式に代入すると、次パスにおけるエネルギーZn+1値を求めることができる。
【0026】
<当該パス>
n=(Zn-1+Znin)×exp[−k×tn×exp(35000/Tn)]
<次パス>
n+1=(Zn+Zn+1in)×exp[−k×tn+1×exp(35000/Tn+1)]
【0027】
この様に計算を繰り返すと、最終パスにおけるZz値を算出することができ、最終パスにおけるZz値は、未知数を一つ(つまり未知数は定数kのみ)含む式として算出できる。そして、この未知数kに任意の数値を代入し、算出されたZz値と熱延鋼板の材質との関係について検討したところ、良好な相関関係が認められ、このZz値から熱間鋼板の材質を予測できることを本発明者らは見出した。
【0028】
すなわち、鋼片をAr3点以上の温度域で数段階に分けて熱間圧延することによって製造される熱延鋼板の材質を予測するには、熱間圧延の最終パスを経て得られた熱延鋼板の材質を調べると共に、このときの各パス毎の圧延条件から前記最終パスを経て得られた熱延鋼板に導入されたエネルギーZz値を算出し、前記Zz値と前記材質の相関関係を予め求めておく。次に、当該相関関係を調べた鋼材と同一鋼種の鋼片を、予め設定されたパススケジュールで製造する際に、最初パスから任意の時点におけるパスが終了するまでのパススケジュールを実際パススケジュールとして記録しておき、前記実際パススケジュールおよび次パス以降の予め設定された予定パススケジュールから当該鋼片の最終パス終了後の熱延鋼板に導入されるエネルギーZz'値を求める。そして、求められたZz'値と、前記Zz値と前記材質の相関関係を用いてやれば、熱延鋼板の材質を予測できるのである。以下、Zz値を用いて熱延鋼板の材質を予測する方法について説明する。
【0029】
圧延条件から熱延鋼板の材質を予測するためには、Zz値と材質とのデータベースを予め構築する必要がある。このデータベースの構築方法について説明する。
【0030】
鋼片を任意に定められたパススケジュールで熱間圧延して鋼板を製造する。このとき、最終パス終了までの圧延条件を記録しておき、記録した圧延条件を前記(1)式に代入して最終パスにおけるZz値を算出する。これを同一の鋼種について少なくとも2回以上繰り返し、夫々の場合についてZz値を算出する。但し、算出されたZz値は、何れも定数kを未知数として含む関数で表される。なお、鋼板を製造してZz値を算出する回数は、少なくとも2回以上としたけれども、材質予測の精度を高めるためには多い方が良く、好ましくは5回以上、より好ましくは10回以上とするのが望ましい。
【0031】
一方、得られた熱延鋼板を引張試験して鋼板の材質を測定する。鋼板の材質とは、降伏点(YP)や引張り強さ(TS)、あるいは降伏点と引張り強さから求められる降伏比(YR)などを指す。なお、以下では説明の便のため、鋼板の材質として降伏点(YP)を取り挙げて説明するが、降伏点の代わりに引張り強さや降伏比などを採用すると、これらの材質を予測できる。
【0032】
次に、上記算出されたZz値を示す関数中の定数kに任意の数値を代入して夫々のZz値を算出し、得られたZz値と降伏点との関係をプロットし、相関係数を夫々算出する。そして、この操作(すなわち定数kに任意の数値を代入してZz値を算出すると共に、前記材質との相関係数を算出する操作)を繰り返して、前記相関係数が最も高くなるときの定数kを選び出す。前記相関係数を算出する操作は少なくとも2回以上とし、相関係数の算出回数は多い方が信頼性は高くなる。定数kには、任意の数値を代入すれば良いが、例えば最終圧延パスにおける圧延温度が750〜1000℃のときに例示したZninの式を用いた場合は、kに105〜1020の範囲で数値を代入すれば良い。
【0033】
決定された定数kを前記(1)式に代入すると共に、記録しておいた最終パス終了までの圧延条件を代入してZz値を算出し、Zz値と前記降伏点との関係をデータベースとする。以下、定数kを代入したときのZz値を、説明の便宜上「Zzk」で示す。
【0034】
次に、前記データベースを構築した鋼材と同一鋼種の鋼片を、予め設定されたパススケジュールで製造する際に、製造される熱延鋼板の材質を予測する方法について説明する。
【0035】
本発明の材質予測方法で採用することのできる鋼種は、前記データベースを構築したときの鋼材と成分組成は大きく異なってはならない。すなわち、Zzk値は金属材料内部のエネルギーとして算出されるが、このエネルギーは回復や再結晶、粒成長といった冶金現象に伴って金属材料内部から開放されると考えられる。従って、これらの冶金現象は、鋼種が等しければ個々の元素の含有量が若干異なっていても、Zzk値は殆ど変動しないけれども、例えば、Nb等のマイクロアロイと称される元素が添加されると、微細析出物により回復や再結晶、粒成長が遅延される等、組織内での現象が大きく異なるためエネルギー開放速度も遅くなり、Zzk値は変動する。よって、鋼材に含まれる合金元素種が変わるときは、予備実験でk値を改めて設定し、データベースを再構築する必要がある。
【0036】
一方、熱延鋼板を製造する際のパススケジュールは、前記データベースを構築したときのパススケジュールと同一である必要はない。すなわち、前記データベースは、最終パスにおける金属材料内部のエネルギー(Zzk値)と最終鋼板の材質との関係を示しているので、データベースを構築したときのパススケジュールと当該操業時のパススケジュールが相違していたとしても、金属材料が最終パスにおいて有しているエネルギー(Zz'k)を当該操業時のパススケジュールから算出できれば、このZz'k値と前記データベースから材質を予測できるからである。
【0037】
つまり、予め設定されたパススケジュールの中から任意に選択されたパスまで実際に熱間圧延が行われているときは、最初パスから任意の時点における当該パスまでのパススケジュールを実際パススケジュールとして記録しておき、実際パススケジュールおよび次パス以降の予め設定された予定パススケジュールを前記(1)式に代入すると共に、データベースを構築したときに算出した定数kを代入すると、最終パスにおける予測Zz値を算出することができる。なお、予測して得られたZ値を、以下、説明の便宜上「Zz'k値」で示す。
【0038】
そして、このZz'k値と前記データベースを用いると、次パス以降を予定パススケジュールで操業したときに製造される熱延鋼板の材質を予測することができる。
【0039】
ところで、圧延条件が一定であれば、前記(1)式で算出されるZn値も一定となり、このとき得られる材質も等しくなる。しかし、目標材質を得るための圧延条件は一つには決まらず、鋼材の成分組成や圧延温度,圧下率,パス間時間など種々の条件の組み合わせが考えられる。従って、熱間圧延によって得られる材質を安定化させるには、圧延条件を固定すれば良いが、条件を固定すると製造条件に融通が利かなくなり、生産性が低下する原因となる。
【0040】
そこで、本発明では、任意の時点のパスにおいて前記(1)式を用いてZz'k値を算出し、得られる鋼板の材質を前記Zz'k値から予測し、予測した材質と目標材質とを比較して許容範囲外の差があれば、前記データベースを用いて算出される目標材質に対応するZz値(以下、便宜のため「Zz''k値」とする)に近づく様にパススケジュールを修正する。すなわち、予測した材質と目標材質との間に格段の差があれば、夫々の材質に対応するZz値にも差が生じるので、次パス以降のパススケジュールを修正して、予測したZz'k値がZz''k値に近づく様にパススケジュールを変更すれば良いのである。
【0041】
予測材質と目標材質との差がどの程度許容できるかは、鋼板の用途によっても変わってくるので一概に定めることはできないが、例えば、建築用鋼板として用いるときは、予測した降伏点と目標とする降伏点の差が30MPa程度以内であれば許容範囲内と考えられる。
【0042】
パススケジュールの修正は、各種圧延条件(例えば、圧延温度やパス間時間,パス出側の板厚,圧延荷重,圧延速度など)を制御することで実現できるが、好ましいのはパス間時間を制御する方法である。その理由は、圧延条件の中でも制御しやすいからであり、予測材質に対応するZz'k値が、目標材質に対応するZz''k値よりも小さい場合は、パス間時間を短くすれば良い。一方、予測材質に対応するZz'k値が、目標材質に対応するZz''k値よりも大きい場合は、パス間時間を長くすれば良い。なお、パス間時間を長くするには、当該パスにおける圧延が終了した後、次パスにおける圧延を開始するまでの時間を長くすれば良く、パス間時間を短くするには、当該パスにおける圧延が終了した後、次パスにおける圧延を開始するまでの時間を短くすれば良い。また、パス間時間は、圧延速度を変更することによっても制御できるが、パス毎に圧延速度を変更することは実操業では難しい。
【0043】
Z値を算出して熱延鋼板の材質を予測する時期は特に限定されず、最終パスまでに少なくとも一度行えば良く、各パスにおいてZ値を算出して得られる材質を適宜予測しても良い。但し、圧延初期(例えば、圧延を8回行うときの1回目や2回目のパス)のみで材質を予測しても、後パス条件によっては目標材質から外れる場合があるので、最終パスの直前パスや二つ前のパスで材質評価方法を適用するのが好まれる。
【0044】
また、Z値を算出して熱延鋼板の材質を圧延前に予測してやれば、圧延のパススケジュールを新規に設定することもできる。
【0045】
予め設定されたパススケジュールに沿って鋼片をAr3点以上の温度域で数段階に分けて熱間圧延して鋼板を製造するにあたっては、最初パスにおける熱間圧延条件から任意の時点におけるパスが終了するまでパススケジュールを実際パススケジュールとして記録しておくと共に、次パス以降を、前記予め設定された予定パススケジュールに沿って熱間圧延するときに、前記材質予測方法を適用して、前記実際パススケジュールおよび次パス以降の予定パススケジュールから熱延鋼板の材質を予測し、予測された材質が目標材質の許容範囲内であれば、前記予め設定された予定パススケジュールで引き続き熱間圧延を行い、予測された材質が目標材質の許容範囲外であれば、目標材質に対応するZz値に近づく様に次パス以降のパススケジュールを変更すれば、目標材質を有する熱間圧延を製造することができる。このとき、前記パススケジュールの変更は、パス間時間の制御によって行うのが好ましい理由は、上述した通りである。
【0046】
本発明における熱間圧延鋼板の製造方法では、種々の鋼種を製造することができるが、上述した様に、鋼材の成分組成が大きく変われば予備実験によって前記(1)式中の定数kを算出し直す必要がある。
【0047】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【0048】
[データベースの構築]
成分組成が0.16%C−0.35%Si−1.3%Mn−0.03%V−残部Feおよび不可避的不純物(鋼種JIS−SN490)の鋼片(初期板厚:250mm)を、800〜1000℃の温度範囲で熱間圧延した後、大気中で冷却して鋼板(板厚:36mm)を20枚作製した。なお、前記「%」は、「質量%」の意味であり(以下、同じ)、この成分組成を有する鋼片のAr3点は約750℃である。
【0049】
熱間圧延時のパス数は5〜10回であり、最初パスから最終パスまでの圧延条件を記録しておくと共に、該圧延条件を前記(1)式に代入してZz値を算出する。
【0050】
一方、得られた夫々の鋼板について引張試験を行い、降伏点(YP)を測定した。
【0051】
前記(4)式の定数kに種々の数値を代入してZz値を計算し、得られたZz値と測定した降伏点(YP)の関係をプロットしたときに相関関係が最も良くなったときのk値を定数kとする。この実施例では、k=1.0×1010であった。得られた定数k(1.0×1010)を前記(1)式に代入すると共に、最終パスまでの熱延条件を代入するとZzk値が算出される。
【0052】
算出されたZzk値と降伏点の間には、下記関係が成り立つ。これをデータベースとする。なお、この式から算出される降伏点を「予測降伏点」と称する。
(予測)降伏点=49.14×Zzk+308.5
【0053】
[材質評価]
成分組成が0.16%C−0.35%Si−1.3%Mn−0.03%V−残部Feおよび不可避的不純物(鋼種JIS−SN490)の鋼片(初期板厚:250mm)を、800〜1000℃の温度範囲で熱間圧延し、圧延後冷却して鋼板(板厚:36mm)を製造する(圧延No.1〜8)。
【0054】
実際に鋼板を製造した時の各パスにおける圧延温度T(℃)、当該パスで導入される相当歪Znin、パス間時間tn(sec)を夫々表1に示す。また、上記データベースを構築したときに定めた定数kを、前記(1)式に代入して算出したZzk値を下記表1または表2に合わせて示す。
【0055】
次に、算出したZzk値と前記データベースを用いて得られる鋼板の材質を予測する。材質として降伏点を予測し、予測した降伏点を「予測YP」として下記表1または表2に併記する。
【0056】
一方、実際に製造された鋼材を引張試験して降伏点(YP)と降伏比(YR)を測定した。引張試験から得られた降伏点を「実測YP」、降伏比を「実測YR」として下記表1または表2に結果を併記する。また、予測YPと実測YPの相関関係をプロットしたものを図1に示す。
【0057】
【表1】
Figure 0004133419
【0058】
【表2】
Figure 0004133419
【0059】
図1から明らかな様に、本発明の材質予測方法を適用すると、実際に製造される鋼板の材質(降伏点)を予測できることが分かる。
【0060】
【発明の効果】
本発明によれば、変数は定数kのみであるので、熱延鋼板を製造するに際し、少ない予備実験で且つ簡単な方法で熱延鋼板の材質を予測することができる。また本発明によれば、熱延時のパススケジュールを適量修正することにより目標材質を有する熱延鋼板を製造できる。さらに、これら材質予測方法および前記パススケジュール修正方法を適用することにより、目標通りの材質を有する熱延鋼板を効率良く確実に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 予測YPと実測YPの相関関係をプロットしたグラフである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, the steel bill is Ar3More specifically, the present invention relates to a technology for producing a hot-rolled steel sheet by rolling it in several stages in a temperature range above the point, and more specifically, a material prediction method capable of easily predicting the material of the steel sheet obtained by hot rolling, and this material The present invention relates to a pass schedule correction method or setting method for manufacturing a hot-rolled steel sheet having a target material by applying a prediction method, and a method for manufacturing a hot-rolled steel sheet by applying these methods.
[0002]
[Prior art]
The production line for hot-rolled steel sheets includes a heating facility for heating a steel slab, a rolling facility for hot rolling the heated steel slab, and a cooling facility for cooling the steel plate after hot rolling. Generally, the rolling equipment is provided with a rough rolling mill and a finish rolling mill.r3Hot rolling is performed by repeatedly passing through these rolling mills at a point or more (that is, the γ single phase region). Passing through a rolling mill is generally called a “pass”, and the steel slab is rolled to a predetermined steel plate size by a series of passes. A set of rolling conditions (for example, rolling temperature, time between passes, plate thickness on the pass exit side, rolling load, rolling speed, etc.) in a series of passes is referred to as a “pass schedule”.
[0003]
The hot-rolled steel sheet obtained by the said production line is used for various uses, for example, is used as a steel sheet for construction. When used as a steel sheet for construction, characteristics such as a low yield point, strength, and a low yield ratio are required. The hot-rolled steel sheet having such characteristics is desired to have a large absorbed energy from the viewpoint of earthquake resistance. Hereinafter, the yield point may be represented by “YP”, the strength may be represented by “tensile strength” or “TS”, and the yield ratio may be represented by “YR”. The yield ratio is the ratio of the yield point to the tensile strength [YP / TS × 100].
[0004]
As a method for producing a high-strength steel sheet having a low yield ratio, a method has been proposed in which the steel sheet structure is a composite structure such as ferrite + martensite or ferrite + bainite (see, for example, Patent Documents 1 to 3). Moreover, the technique which accelerates cooling to the cooling stop temperature after completion | finish of hot rolling as another method is proposed previously (for example, refer patent documents 4-5). However, since the material of the hot-rolled steel sheet is greatly affected by fluctuations in rolling conditions, the rolling conditions must be strictly controlled. Therefore, a method and an apparatus for predicting the material of the hot-rolled steel sheet in an intermediate path during hot rolling have been proposed. For example, Patent Documents 6 and 7 listed below propose techniques for predicting the material of a hot-rolled steel sheet using an initial state model, a hot working model, a precipitation model, a transformation model, and a structure-material model.
[0005]
In addition, as a material prediction control method for a steel sheet using this material prediction method, the following Patent Document 8 compares the prediction result with the actual production results to obtain the target material, and the conditions of each process are related to the material. A method for predicting and controlling the material is disclosed. However, in these techniques, it is necessary to construct a database in order to predict the material of the hot-rolled steel sheet. However, since there are many variables, preliminary experiments for constructing the database become extremely complicated.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 58-93814 ([Claims] etc.)
[Patent Document 2]
JP-A 64-47815 ([Claims] etc.)
[Patent Document 3]
JP-A-5-2171761 ([Claims] etc.)
[Patent Document 4]
JP-A-2-197521 ([Claims] etc.)
[Patent Document 5]
JP-A-5-339631 ([Claims] etc.)
[Patent Document 6]
Japanese Patent No. 2563844 ([Claims] etc.)
[Patent Document 7]
Japanese Patent Publication No. 7-102378 ([Claims] etc.)
[Patent Document 8]
Japanese Patent No. 2509481 ([Claims] etc.)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of such circumstances, and a first object is to accurately predict the material of a hot-rolled steel sheet by a simple method with few preliminary experiments when manufacturing the hot-rolled steel sheet. Is to provide. A second object is to provide a pass schedule correction method and a setting method for manufacturing a hot-rolled steel sheet having a target material by applying this material prediction method. A third object is to provide a method capable of reliably obtaining a hot-rolled steel sheet having a target material by applying the material prediction method, the path schedule correction method, and the setting method.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The method for predicting the material quality of a hot-rolled steel sheet according to the present invention, which has achieved the first object, refers to a steel slab of Ar3A method for predicting the quality of a hot-rolled steel sheet manufactured by hot rolling in several stages in a temperature range above the point, and examining the material of the hot-rolled steel sheet obtained through the final pass of hot rolling The energy Z introduced into the hot-rolled steel sheet obtained through the final pass from the rolling conditions for each pass at this timezValue is calculated and ZzThe correlation between the value and the material is obtained in advance, and when a billet of the same steel type as the steel material for which the correlation has been examined is manufactured according to a preset path schedule, the path at an arbitrary time from the first path is completed. Energy Z to be introduced into the hot-rolled steel sheet after completion of the final pass of the steel slab from the actual pass schedule and the preset scheduled pass schedule after the next pass.z 'The value of ZzUsing the correlation between the value and the material, the Zz 'The point is that the material of the hot-rolled steel sheet is predicted based on the value.
[0009]
In addition, the first purpose is to change the steel piece to A.r3A method for predicting the quality of a hot-rolled steel sheet manufactured by hot rolling in several stages in a temperature range above the point, and examining the material of the hot-rolled steel sheet obtained through the final pass of hot rolling The energy Z introduced into the hot-rolled steel sheet obtained through the final pass by substituting the rolling conditions for each pass at this time into the following equation (1)zValue is calculated and ZzA constant k having the highest correlation between the value and the material is determined, and the determined constant k is substituted into the following equation (1) and the rolling conditions are substituted into Z.zkCalculate the value and get ZzkThe relationship between the value and the material is prepared in advance as a database, and when a billet of the same steel type as the steel material for which the relationship has been examined is manufactured according to a preset pass schedule, a pass at an arbitrary time from the first pass Is recorded as an actual path schedule, and the actual path schedule, a preset scheduled path schedule after the next path, and the determined constant k are substituted into the following equation (1). Energy Z introduced into the hot rolled steel sheet after the final pass of the slabz 'kFind the value and use the database toz 'kIt can also be achieved by predicting the material of the hot-rolled steel sheet based on the value.
Zn= (Zn-1+ Znin) × exp [−k × tnXexp (35000 / Tn]]
... (1)
[0010]
In the formula, Z indicates the energy in the hot-rolled steel sheet, Zn-1Is the energy introduced in the pass immediately before the n pass, and the initial value of Z (Z0) Is zero. ZninIs energy introduced into the hot-rolled steel sheet in n passes, and is calculated by the following equation.
Znin= 0.03913-7.43612 × 10Five× hnin+ 0.00256 × hninXrn+ 0.82293 × rn+ 0.94855 × (rn)2
[0011]
In the above formula,
rn= (Hnin-Hnout) / Hnin
And hnin: Thickness (mm) of entry side in n passes, hnout: Thickness (mm) of exit side in n pass, k: constant, tn: N-pass time (sec), Tn: Average rolling temperature (K) in n pass is shown respectively. Here, n represents the number of paths, n = 1, 2,..., Z, and z represents the final path.
[0012]
The path schedule correction or setting method according to the present invention that has achieved the second object described above uses the database when the material predicted by the material prediction method is outside the allowable range of the target material. Z corresponding to the target materialz ''kCalculate the valuez ''kThe point is that the path schedule is corrected or newly set to approach the value. The correction or new setting of the path schedule is preferably performed by controlling the time between paths.
[0013]
The method for producing a hot-rolled steel sheet according to the present invention, which has achieved the third object, refers to a method of manufacturing a steel slab according to a preset pass schedule.r3It is a method of manufacturing a hot-rolled steel sheet that is manufactured by hot rolling in several stages in a temperature range above the point, and the pass schedule from the first pass to the end of the pass at an arbitrary time is used as the actual pass schedule In addition to recording, when the next pass and after are hot-rolled according to the preset scheduled pass schedule, the material predicting method is applied, and the actual pass schedule and the scheduled pass schedule after the next pass are applied. If the material of the hot-rolled steel sheet is predicted from the above, and the predicted material is within the allowable range of the target material, the hot rolling is continued according to the preset scheduled pass schedule, and the predicted material is the allowable value of the target material. If out of range, Z corresponding to the target materialz '''kThe point is that hot rolling is performed by correcting the pass schedule after the next pass so as to approach the value. The path schedule is preferably corrected by controlling the time between paths.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A piece of steelr3As described above, the material of the hot-rolled steel sheet obtained by hot rolling in several stages in the temperature range above the point varies greatly depending on the rolling conditions. The reason for this is considered that energy is introduced into the metal material as a grain boundary or dislocation in the rolling process. Since the introduced energy is released to the outside of the metal material by a so-called metallurgy phenomenon called so-called recovery or recrystallization, the material changes with time after hot rolling. At this time, the energy reduction (opening) rate is considered to be proportional to the amount of energy inherent in the metal material. The greater the amount of energy, the greater the rate of energy decrease with the passage of time. It is considered that the rate of energy decrease with the course of the time becomes smaller.
[0015]
Therefore, as a result of intensive studies focusing on the relationship between the energy inherent in the metal material and the material of the hot-rolled steel sheet, the inventors have determined that the degree of energy decrease is due to the self-diffusion phenomenon of Fe atoms in the metal material. It was clarified that the rate of energy reduction in the metal material can be expressed by the following equation (2).
[0016]
[Expression 1]
Figure 0004133419
[0017]
The above equation (2) represents the rate of decrease of energy inherent in the metal material, and is obtained by differentiating the energy Z inherent in the metal material with time t. Here, the time t is the time (sec) for Fe atoms to self-diffusion inside the metal material. When hot rolling is assumed, the time between passes (sec) may be substituted. The time between passes is the ZinIs introduced at the time of the next pass and ZinIt is the time between the time when is introduced. However, if the path is the final path, ZinIs the time between the time when is introduced and the time it reaches the calculated censoring temperature. ZinWill be described later.
[0018]
In the formula, T (absolute temperature, unit: K) is an average rolling temperature of the pass, and Z in the passinRolling temperature when Z is introduced and Z in the next passinIs the average value with the rolling temperature when. However, if the path is the final path, ZinIs the average rolling temperature obtained by averaging the rolling temperature at the time when is introduced and the calculated cutoff temperature.
[0019]
Here, the calculated cutoff temperature is a temperature at which the phase transformation starts after the end of hot rolling, and may be obtained separately by a transformation point measurement experiment. However, since the phase transformation of a general steel material occurs at about 750 ° C., when the transformation point measurement experiment is omitted, the calculated cutoff temperature may be set to 750 ° C. In the examples described later, the calculation cutoff temperature is 750 ° C.
[0020]
In the formula, Q is an activation energy (291000 J / mol) required for Fe atoms to self-diffusion inside the metal material, and R is a gas constant (8.3145 J / mol · K). Further, k represents a constant determined by experiments, and a method for obtaining the constant k will be described later.
[0021]
When the differential equation (2) is solved and Q = 291000 J / mol and R = 8.3145 J / mol · K are substituted, the following equation (3) is obtained.
Z = Ze× exp [−k × t × exp (35000 / T)] (3)
[0022]
In the above formula (3), ZeIs energy inherent in the metal material, and is a value before the energy is released. Therefore, when the pass is the n-th pass in hot rolling, ZeIs the energy remaining in the metal material (Zn-1) And energy introduced in the path (Znin) Sum (Zn-1+ Znin). Therefore, the time between paths in the path is tnThe average rolling temperature is TnThen, the formula (3) is expressed by the following formula (1). If the path is the first path (first pass), the total energy introduced up to the path (Z0) Is 0, so the initial value is 0.
Zn= (Zn-1+ Znin) × exp [−k × tnXexp (35000 / Tn]]
... (1)
[0023]
In the present invention, the energy newly introduced in the path is not limited in unit, but may be equivalent strain introduced by rolling, for example. This is because the equivalent strain is industrially easy to calculate. In this case, if the pass is the n-th pass, it can be obtained by, for example, the following equation (4) based on the rolling conditions.
Znin= 0.03913−7.43612 × 10Five× hnin+ 0.00256 × hninXrn+ 0.82293 × rn+0.94855 x (rn)2      ... (4)
[0024]
In the above formula (4), rn= (Hnin-Hnout) / HninAnd hninIs the thickness (mm) of the entry side in the rolling pass, hnoutIs the thickness (mm) of the delivery side in the rolling pass.
[0025]
Therefore, when the path is the nth time, the next path is the (n + 1) th time. Therefore, when calculating the Z value in the next path, the Z value calculated in the path is calculated.nBy substituting the value and rolling conditions after the preset next pass into the formula (1), energy Z in the next passn + 1The value can be determined.
[0026]
<Path concerned>
Zn= (Zn-1+ Znin) × exp [−k × tnXexp (35000 / Tn]]
<Next pass>
Zn + 1= (Zn+ Zn + 1in) × exp [−k × tn + 1Xexp (35000 / Tn + 1]]
[0027]
If the calculation is repeated in this way, Z in the final passzValue can be calculated and Z in the final passzThe value can be calculated as an expression including one unknown (that is, the unknown is only a constant k). Then, an arbitrary numerical value is substituted for the unknown k, and the calculated ZzWhen the relationship between the value and the material of the hot-rolled steel sheet was examined, a good correlation was observed.zThe present inventors have found that the material of the hot steel sheet can be predicted from the value.
[0028]
That is, the steel piece is Ar3In order to predict the material of the hot-rolled steel sheet produced by hot rolling in several stages in the temperature range above the point, the material of the hot-rolled steel sheet obtained through the final hot rolling pass is examined. The energy Z introduced into the hot-rolled steel sheet obtained through the final pass from the rolling conditions for each pass at this timezValue is calculated and ZzThe correlation between the value and the material is obtained in advance. Next, when manufacturing a steel slab of the same steel type as the steel material for which the correlation has been investigated with a preset pass schedule, the pass schedule from the first pass to the end of the pass at an arbitrary time is taken as the actual pass schedule. The energy Z to be recorded and introduced into the hot-rolled steel sheet after the final pass of the steel slab from the actual pass schedule and the preset scheduled pass schedule after the next passz 'Find the value. And the requested Zz 'Value and ZzIf the correlation between the value and the material is used, the material of the hot-rolled steel sheet can be predicted. Hereinafter, ZzA method for predicting the material of the hot-rolled steel sheet using the values will be described.
[0029]
In order to predict the material of the hot-rolled steel sheet from the rolling conditions, ZzIt is necessary to build a database of values and materials in advance. A method for constructing this database will be described.
[0030]
A steel plate is manufactured by hot rolling a billet according to a pass schedule determined arbitrarily. At this time, the rolling conditions up to the end of the final pass are recorded, and the recorded rolling conditions are substituted into the equation (1) to obtain Z in the final pass.zCalculate the value. This is repeated at least twice for the same steel type, and in each case ZzCalculate the value. However, the calculated ZzEach value is represented by a function including the constant k as an unknown. In addition, ZzAlthough the number of times of calculating the value is at least 2 or more, it is better to increase the accuracy of material prediction, preferably 5 or more, more preferably 10 or more.
[0031]
On the other hand, the obtained hot-rolled steel sheet is subjected to a tensile test to measure the material of the steel sheet. The material of the steel sheet refers to the yield point (YP), the tensile strength (TS), or the yield ratio (YR) obtained from the yield point and the tensile strength. In the following, for convenience of explanation, the yield point (YP) is taken as an example of the material of the steel sheet, but these materials can be predicted by adopting tensile strength, yield ratio, or the like instead of the yield point.
[0032]
Next, the above calculated ZzSubstituting an arbitrary numerical value for the constant k in the function indicating the value, each ZzCalculate the value and get ZzThe relationship between the value and the yield point is plotted, and the correlation coefficient is calculated respectively. And this operation (that is, assigning an arbitrary numerical value to the constant k, ZzThe calculation of the value and the operation of calculating the correlation coefficient with the material are repeated to select the constant k when the correlation coefficient is the highest. The operation for calculating the correlation coefficient is performed at least twice, and the more the correlation coefficient is calculated, the higher the reliability. An arbitrary numerical value may be substituted for the constant k. For example, Z exemplified when the rolling temperature in the final rolling pass is 750 to 1000 ° C.ninWhen using this formula, k is 10Five~Ten20Substituting numerical values within the range of.
[0033]
Substituting the determined constant k into the equation (1), and substituting the recorded rolling conditions up to the end of the final pass, ZzCalculate the value ZzThe relationship between the value and the yield point is used as a database. Hereafter, Z when the constant k is substitutedzFor convenience of explanation, set the value to “Zzk".
[0034]
Next, a method for predicting the material of the hot-rolled steel sheet to be manufactured when manufacturing a steel slab of the same steel type as the steel material for which the database has been constructed according to a preset pass schedule will be described.
[0035]
The steel types that can be employed in the material prediction method of the present invention should not differ greatly from the steel material when the database is constructed. That is, ZzkAlthough the value is calculated as the energy inside the metal material, this energy is considered to be released from the inside of the metal material due to metallurgy such as recovery, recrystallization, and grain growth. Therefore, these metallurgical phenomena can be achieved even if the content of each element is slightly different if the steel types are equal.zkAlthough the value hardly fluctuates, for example, when an element called microalloy such as Nb is added, the phenomenon in the structure is greatly different, such as recovery, recrystallization, and grain growth delayed by fine precipitates. Therefore, the energy release speed is also slowed down.zkThe value varies. Therefore, when the alloying element type contained in the steel material changes, it is necessary to set a new k value in a preliminary experiment and rebuild the database.
[0036]
On the other hand, the pass schedule when manufacturing the hot-rolled steel sheet does not have to be the same as the pass schedule when the database is constructed. That is, the database stores the energy inside the metal material (ZzkValue) and the material of the final steel plate, even if the pass schedule when the database is constructed differs from the pass schedule during the operation, the energy that the metal material has in the final pass (Zz 'k) Can be calculated from the pass schedule at the time of operation, this Zz 'kThis is because the material can be predicted from the value and the database.
[0037]
In other words, when hot rolling is actually performed from a preset pass schedule to a pass arbitrarily selected, the pass schedule from the first pass to the relevant pass at any time is recorded as the actual pass schedule. When the actual path schedule and the preset scheduled path schedule after the next path are substituted into the equation (1) and the constant k calculated when the database is constructed is substituted, the predicted Z in the final path is calculated.zA value can be calculated. The Z value obtained by the prediction is hereinafter referred to as “Z” for convenience of explanation.z 'kIndicated by value.
[0038]
And this Zz 'kBy using the value and the database, it is possible to predict the material of the hot-rolled steel sheet manufactured when the subsequent pass and subsequent operations are performed according to the scheduled pass schedule.
[0039]
By the way, if the rolling conditions are constant, Z calculated by the above equation (1)nThe value is also constant, and the materials obtained at this time are also equal. However, there is no single rolling condition for obtaining the target material, and combinations of various conditions such as the composition of steel materials, rolling temperature, rolling reduction, and time between passes are conceivable. Therefore, in order to stabilize the material obtained by hot rolling, the rolling conditions may be fixed. However, if the conditions are fixed, the manufacturing conditions are not flexible and the productivity is lowered.
[0040]
Therefore, in the present invention, Z is obtained by using the equation (1) in a path at an arbitrary time.z 'kValue is calculated, and the material of the obtained steel sheet is Zz 'kIf the predicted material and the target material are compared with each other and there is a difference outside the allowable range, the Z corresponding to the target material calculated using the database is predicted.zValue ("Z" for convenience)z ''kCorrect the pass schedule so that it approaches "value". That is, if there is a significant difference between the predicted material and the target material, the Z corresponding to each materialzBecause there is a difference in the value, the predicted Zz 'kThe value is Zz ''kYou can change the pass schedule to get closer to the value.
[0041]
How much difference between the predicted material and the target material can be tolerated depends on the use of the steel sheet, so it cannot be determined unconditionally.For example, when used as a steel sheet for construction, the predicted yield point and target If the difference in yield point is within 30 MPa, it is considered to be within the allowable range.
[0042]
The correction of the pass schedule can be realized by controlling various rolling conditions (for example, rolling temperature, pass-to-pass time, pass exit plate thickness, rolling load, rolling speed, etc.), but it is preferable to control the pass-to-pass time. It is a method to do. The reason is that it is easy to control even in rolling conditions, and Z corresponding to the predicted material.z 'kThe value Z corresponding to the target materialz ''kIf the value is smaller than the value, the time between passes may be shortened. On the other hand, Z corresponding to the predicted materialz 'kThe value Z corresponding to the target materialz ''kIf it is greater than the value, the time between passes may be lengthened. In order to lengthen the time between passes, it suffices to lengthen the time from the end of rolling in the pass to the start of rolling in the next pass. To shorten the time between passes, rolling in the pass is performed. What is necessary is just to shorten time until it starts rolling in the next pass after it complete | finishes. The time between passes can also be controlled by changing the rolling speed, but changing the rolling speed for each pass is difficult in actual operation.
[0043]
The time for calculating the Z value and predicting the material of the hot-rolled steel sheet is not particularly limited, and may be performed at least once before the final pass, and the material obtained by calculating the Z value in each pass may be appropriately predicted. . However, even if the material is predicted only at the beginning of rolling (for example, the first and second passes when rolling is performed 8 times), it may be out of the target material depending on the post-pass conditions, so the pass immediately before the final pass. It is preferred to apply the material evaluation method in the previous two passes.
[0044]
  Further, if the Z value is calculated and the material of the hot-rolled steel sheet is predicted before rolling, a rolling pass schedule can be newly set.
[0045]
A slab in accordance with a preset pass scheduler3When manufacturing steel sheets by hot rolling in several stages in the temperature range above the point, record the pass schedule as an actual pass schedule from the hot rolling conditions in the first pass until the pass at any point in time is completed. In addition, when the subsequent pass and subsequent passes are hot-rolled according to the preset scheduled pass schedule, the material prediction method is applied to perform hot rolling from the actual pass schedule and the scheduled pass schedule after the next pass. If the steel plate material is predicted and the predicted material is within the allowable range of the target material, hot rolling is continued with the preset scheduled pass schedule, and the predicted material is outside the allowable range of the target material. Z corresponding to the target material, if anyzIf the pass schedule after the next pass is changed so as to approach the value, hot rolling having the target material can be manufactured. At this time, the reason why the path schedule is preferably changed by controlling the time between paths is as described above.
[0046]
In the method for producing a hot-rolled steel sheet according to the present invention, various steel types can be produced. As described above, if the component composition of the steel material changes greatly, the constant k in the equation (1) is calculated by a preliminary experiment. It is necessary to redo.
[0047]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the following examples are not intended to limit the present invention, and may be implemented with appropriate modifications within a range that can meet the purpose described above and below. These are all possible and are within the scope of the present invention.
[0048]
[Database construction]
Steel composition (initial plate thickness: 250 mm) with an ingredient composition of 0.16% C-0.35% Si-1.3% Mn-0.03% V-balance Fe and inevitable impurities (steel grade JIS-SN490) in a temperature range of 800-1000 ° C. After being hot-rolled at 20, it was cooled in the air to produce 20 steel plates (plate thickness: 36 mm). The “%” means “mass%” (hereinafter the same), and A of a steel slab having this component compositionr3The point is about 750 ° C.
[0049]
The number of passes during hot rolling is 5 to 10 times, and the rolling conditions from the first pass to the final pass are recorded, and the rolling conditions are substituted into the equation (1) to obtain ZzCalculate the value.
[0050]
On the other hand, each obtained steel plate was subjected to a tensile test, and the yield point (YP) was measured.
[0051]
By substituting various numerical values for the constant k in the equation (4), ZzCalculate the value and get ZzThe k value when the correlation becomes the best when the relationship between the measured value and the measured yield point (YP) is plotted is the constant k. In this embodiment, k = 1.0 × 10TenMet. The obtained constant k (1.0 × 10Ten) In the formula (1) and the hot rolling conditions up to the final pass are substituted.zkA value is calculated.
[0052]
Calculated ZzkThe following relationship holds between the value and the yield point. This is a database. The yield point calculated from this equation is referred to as “predicted yield point”.
(Forecast) Yield point = 49.14 x Zzk+308.5
[0053]
[Material evaluation]
Steel composition (initial plate thickness: 250 mm) with an ingredient composition of 0.16% C-0.35% Si-1.3% Mn-0.03% V-balance Fe and inevitable impurities (steel grade JIS-SN490) in a temperature range of 800-1000 ° C. To produce a steel plate (plate thickness: 36 mm) (rolling No. 1 to 8).
[0054]
Rolling temperature T (° C.) in each pass when actually manufacturing the steel sheet, equivalent strain Z introduced in the passnin, Time between passes tnTable 1 shows (sec). Further, Z calculated by substituting the constant k determined when the database is constructed into the equation (1).zkValues are shown in Table 1 or Table 2 below.
[0055]
Next, the calculated ZzkThe steel plate material obtained using the value and the database is predicted. The yield point is predicted as the material, and the predicted yield point is also shown in Table 1 or Table 2 below as “Predicted YP”.
[0056]
On the other hand, the steel material actually manufactured was subjected to a tensile test to measure the yield point (YP) and the yield ratio (YR). The results are shown in Table 1 or 2 below, with the yield point obtained from the tensile test as “actually measured YP” and the yield ratio as “actually measured YR”. Moreover, what plotted the correlation of prediction YP and measurement YP is shown in FIG.
[0057]
[Table 1]
Figure 0004133419
[0058]
[Table 2]
Figure 0004133419
[0059]
As is apparent from FIG. 1, it can be seen that the material (yield point) of the steel sheet actually produced can be predicted by applying the material prediction method of the present invention.
[0060]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the variable is only the constant k, the material of the hot-rolled steel sheet can be predicted with a few preliminary experiments and a simple method when manufacturing the hot-rolled steel sheet. Moreover, according to this invention, the hot-rolled steel plate which has a target material can be manufactured by correcting the pass schedule at the time of hot-rolling by an appropriate amount. Furthermore, by applying the material prediction method and the pass schedule correction method, a hot-rolled steel sheet having a target material can be efficiently and reliably manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph plotting the correlation between predicted YP and measured YP.

Claims (5)

鋼片をAr3点以上の温度域で数段階に分けて熱間圧延することによって製造される熱延鋼板の材質予測方法であって、
熱間圧延の最終パスを経て得られた熱延鋼板の材質を調べると共に、
このときの各パス毎の圧延条件を下記(1)式に代入することによって前記最終パスを経て得られた熱延鋼板に導入されたエネルギーZ値を算出し、
前記Z値と前記材質の相関関係が最も高くなる定数kを決定し、
決定された定数kを下記(1)式に代入すると共に前記圧延条件を代入してZz・k値を算出し、
得られたZz・k値と前記材質との関係をデータベースとして予め準備しておき、
当該関係を調べた鋼材と同一鋼種の鋼片を、予め設定されたパススケジュールで製造する際に、
最初パスから任意の時点におけるパスが終了するまでのパススケジュールを実際パススケジュールとして記録しておき、
前記実際パススケジュールおよび次パス以降の予め設定された予定パススケジュール並びに前記決定された定数kを下記(1)式に代入して当該鋼片の最終パス終了後の熱延鋼板に導入されるエネルギーZz’・k値を求め、
前記データベースを用いて、当該Zz’・k値に基づいて熱延鋼板の材質を予測することを特徴とする熱延鋼板の材質予測方法。
=(Zn−1+Zn・in)×exp[−k×t×exp(35000/T)]
・・・(1)
[式中、Zは熱延鋼板内のエネルギーを示し、Zn−1はnパスの直前パスにおいて導入されたエネルギーであり、Zの初期値(Z)は0である。また、Zn・inは、nパスにおいて熱延鋼板へ導入されるエネルギーであり、下記式で算出される。
n・in=0.03913−7.43612×10×hn・in+0.00256×hn・in×r+0.82293×r+0.94855×(r
=(hn・in−hn・out)/hn・in
n・in:nパスにおける入側の板厚(mm)
n・out:nパスにおける出側の板厚(mm)
k:定数
:nパスにおけるパス間時間(sec)
:nパスにおける平均圧延温度(K)
但し、nはパス数を表し、n=1,2,・・・,zであり、zは最終パスを示す。]
A method for predicting the quality of a hot-rolled steel sheet produced by hot-rolling a steel slab in several stages at a temperature range of Ar 3 or higher,
While examining the material of the hot rolled steel sheet obtained through the final pass of hot rolling,
By substituting the rolling conditions for each pass at this time into the following formula (1), the energy Z z value introduced into the hot-rolled steel sheet obtained through the final pass is calculated,
A constant k that maximizes the correlation between the Z z value and the material is determined;
Substituting the determined constant k into the following equation (1) and substituting the rolling conditions to calculate the Z z · k value,
The relationship between the obtained Z z · k value and the material is prepared in advance as a database,
When producing a billet of the same steel type as the steel material for which the relationship has been investigated, with a preset pass schedule,
Record the pass schedule from the first pass to the end of the pass at any point in time as the actual pass schedule,
Energy that is introduced into the hot-rolled steel sheet after completion of the final pass of the steel slab by substituting the actual pass schedule and the preset scheduled pass schedule after the next pass and the determined constant k into the following equation (1) Find Z z '· k value,
A material prediction method for a hot-rolled steel sheet, wherein the material of the hot-rolled steel sheet is predicted based on the Z z ′ · k value using the database.
Z n = (Z n-1 + Z n · in) × exp [-k × t n × exp (35000 / T n)]
... (1)
Wherein, Z is shows the energy in the hot-rolled steel sheet, Z n-1 is introduced energy in the immediately preceding pass of n paths, the initial value of Z (Z 0) is zero. Z n · in is energy introduced into the hot-rolled steel sheet in n passes, and is calculated by the following equation.
Z n · in = 0.03913-7.43612 × 10 5 × h n · in + 0.00256 × h n · in × r n + 0.82293 × r n + 0.94855 × (r n ) 2
r n = (h n · in -h n · out) / h n · in
h n · in : Thickness (mm) on the entry side in n passes
h n.out : Thickness (mm) on the exit side in n passes
k: constant t n : time between paths in n paths (sec)
T n : Average rolling temperature (K) in n passes
Here, n represents the number of paths, n = 1, 2,..., Z, and z represents the final path. ]
請求項に記載の材質予測方法で予測された材質が目標材質の許容範囲外である場合に、
前記データベースを用いて目標材質に対応するZz’’・k値を算出し、
当該Zz’’・k値に近づく様にパススケジュールを修正または新規設定することを特徴とするパススケジュール修正または設定方法。
When the material predicted by the material prediction method according to claim 1 is outside the allowable range of the target material,
Calculate Z z ″ · k value corresponding to the target material using the database,
A path schedule correction or setting method, wherein a path schedule is corrected or newly set so as to approach the Z z ″ · k value.
前記パススケジュールの修正または新規設定を、パス間時間の制御によって行う請求項に記載のパススケジュール修正または設定方法。The path schedule correction or setting method according to claim 2 , wherein the path schedule is corrected or newly set by controlling a time between paths. 予め設定されたパススケジュールに沿って鋼片をAr3点以上の温度域で数段階に分けて熱間圧延して製造される熱延鋼板の製造方法であって、
最初パスから任意の時点における当該パスが終了するまでのパススケジュールを実際パススケジュールとして記録しておくと共に、
次パス以降を、前記予め設定された予定パススケジュールに沿って熱間圧延する際に、
請求項に記載された材質予測方法を適用して、前記実際パススケジュールおよび次パス以降の予定パススケジュールから熱延鋼板の材質を予測し、
予測された材質が目標材質の許容範囲内であれば、前記予め設定された予定パススケジュールで引き続き熱間圧延を行い、
予測された材質が目標材質の許容範囲外であれば、目標材質に対応するZz’’’・k値に近づく様に次パス以降のパススケジュールを修正して熱間圧延することを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
A method of manufacturing a hot-rolled steel sheet manufactured by hot-rolling a steel slab in several stages at a temperature range of Ar 3 points or more according to a preset pass schedule,
Record the pass schedule from the first pass until the end of the pass at an arbitrary time as an actual pass schedule,
After the next pass, when hot rolling along the preset scheduled pass schedule,
Applying the material prediction method according to claim 1 , predicting the material of the hot-rolled steel sheet from the actual pass schedule and the scheduled pass schedule after the next pass,
If the predicted material is within the allowable range of the target material, the hot rolling is continued with the preset scheduled pass schedule,
If the predicted material is outside the allowable range of the target material, hot rolling is performed by correcting the pass schedule after the next pass so as to approach the Z z ′ ″ · k value corresponding to the target material. A method for manufacturing a hot-rolled steel sheet.
前記パススケジュールの修正を、パス間時間の制御によって行う請求項に記載の製造方法。The manufacturing method according to claim 4 , wherein the correction of the pass schedule is performed by controlling the time between passes.
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