JP4735785B1 - 熱延鋼板の製造方法、および熱延鋼板の製造装置 - Google Patents

Abstract

熱延鋼板の製造ラインにおいて、熱間仕上げ圧延機列内からの冷却可能な冷却装置が配置される場合であっても、熱間仕上げ圧延機列の最終スタンド間の被圧延材温度について目標温度を与えることができる熱延鋼板の製造方法を提供する。
熱間仕上げ圧延機列の最終スタンドの下工程側の最終スタンドの内側に冷却水を噴射して被圧延材を急冷するとともに、最終スタンドの入側で被圧延材の入側測定表面温度を得て、最終スタンドの出側における出側目標表面温度から、最終スタンドの圧延による加工発熱と、最終スタンドのワークロールと被圧延材との接触による温度降下と、被圧延材の搬送における空冷による温度降下と、に基づいて、最終スタンドにおける入側目標表面温度を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱延鋼板の製造方法、および熱延鋼板の製造装置に関し、詳しくは熱間仕上げ圧延機で圧延された直後の高温の被圧延材に冷却水を噴射して被圧延材を水冷することにより熱延鋼板を製造する際にも、適切な被圧延材の温度管理ができる熱延鋼板の製造方法、および熱延鋼板の製造装置に関する。

自動車用や構造材用等として用いられる鋼材は、強度、加工性、靭性といった機械的特性に優れることが求められ、これらの機械的特性を総合的に高めるには、鋼材の組織を微細化することが有効である。そのため、微細な組織を有する鋼材を得るための方法が数多く模索されている。また、組織の微細化によれば、合金元素の添加量を削減しても優れた機械的性質を具備した高強度熱延鋼板を得ることが可能となる。

組織の微細化方法としては、熱間仕上げ圧延機列の特に後段において高圧下率の圧延を行い、オーステナイト粒を微細化するとともに、被圧延材に圧延歪を蓄積させ、圧延後に得られるフェライト粒の微細化を図ることが知られている。さらに、オーステナイトの再結晶や回復を抑制してフェライト変態を促進させるという観点から、圧延後のできるだけ短時間内に被圧延材を６００℃〜７５０℃にまで冷却することが有効である。すなわち、熱間仕上げ圧延に引き続き、従来よりも早く冷却することが可能な冷却装置を設置し、圧延後の被圧延材を急冷することが有効である。そして、このように圧延後の被圧延材を急冷するには、冷却能力を高めるために、被圧延材に噴射される単位面積当りの冷却水量、すなわち、流量密度を大きくすることが効果的である。なお、このような冷却方法を以降、直後急冷と呼ぶ。

ところで、熱延鋼板の製造では、最終的に所望の性質を得ることができるように、できるだけ正確に被圧延材の温度管理をすることが重要である。そのために、熱延鋼板の製造装置の各所には、その時点での被圧延材の温度を把握するために温度測定手段が設けられている。かかる観点から、熱間仕上げ圧延機列の出側にも温度測定手段が設けられ、仕上げ圧延が終了した時点の被圧延材の温度を取得することができる。仕上げ圧延機の出側の温度は、その後工程に冷却の工程があるので、最終的に目標とされる温度、およびこれを得るための冷却の程度を決めるに際して重要である。

しかしながら、上記したような仕上げ圧延直後に水による急冷がおこなわれると、仕上げ圧延機出側で被圧延材温度を測定することができない。このような問題に対し、圧延機出側の温度を得る手段として例えば特許文献１が開示されている。これによれば、従来は熱間仕上げ圧延機列の最終スタンド出側に設置していた温度計による圧延機出側温度の測定は、冷却水のため測定不可能になるため、熱間仕上げ圧延機列の最終スタンド入側において被圧延材の温度を測定する旨が記載されている。

特開昭６１−５６７２２号公報

特許文献１の記載によれば、最終スタンド出側温度に相当する最終スタンド入側温度の記載はされているが、実際にこれがどのように算出されているか示されておらず、最終スタンド入側温度による温度制御をすることはできなかった。

そこで本発明は、上記問題点に鑑み、熱延鋼板の製造ラインにおいて、仕上げ圧延機内からの冷却可能な冷却装置が配置される場合であっても、熱間仕上げ圧延機列の最終スタンド間の被圧延材温度について目標温度を与えることができる熱延鋼板の製造方法、および熱延鋼板の製造装置を提供することを課題とする。

以下、本発明について説明する。ここでは、わかりやすさのため図面に付した符号を括弧書きで記載するが、本発明はこれに限定されるものではない。

請求の範囲第１項に記載の発明は、熱延鋼板を製造する方法であって、熱間仕上げ圧延機列（１１）の最終スタンドの下工程側における該最終スタンドの内側に冷却水を噴射して被圧延材を急冷するとともに、最終スタンドの入側で被圧延材の表面温度を測定し、入側測定表面温度を得て、最終スタンドの出側における被圧延材の目標表面温度である出側目標表面温度から、最終スタンドの圧延による加工発熱による温度上昇と、最終スタンドのワークロールと被圧延材との接触による温度降下と、入側測定表面温度の測定位置から最終スタンドのワークロールまでの搬送における空冷による温度降下と、に基づいて、入側測定表面温度測定位置における被圧延材の目標表面温度である入側目標表面温度を算出することを特徴とするものである。

請求の範囲第２項に記載の発明は、請求の範囲第１項に記載の熱延鋼板の製造方法において、入側目標表面温度を算出する際に、圧延方向における被圧延材の表面温度変化の要素も含むことを特徴とする。

請求の範囲第３項に記載の発明は、請求の範囲第１項又は第２項に記載の熱延鋼板の製造方法において、熱間仕上げ圧延機列（１１）による圧延が、該圧延の途中で圧延機の圧下率を変化させる圧延方法のときに、入側目標表面温度を算出する際には、圧下率の変化による板厚の変化、および被圧延材とワークロールとの摩擦係数の変化をも要素に含むことを特徴とする。

請求の範囲第４項に記載の発明は、請求の範囲第１項〜第３項のいずれか一項に記載の熱延鋼板の製造方法において、被圧延材は、最終スタンド入側においても冷却水により冷却され、入側目標表面温度を算出する際には、入側測定表面温度の測定位置から最終スタンドのワークロールまでの搬送の際における水冷による温度降下をも要素に含むことを特徴とする。

請求の範囲第５項に記載の発明は、請求の範囲第１項〜第４項のいずれか一項に記載の熱延鋼板の製造方法において、入側測定表面温度の測定手段は、被圧延材の表面に対向する位置に配置された温度計であり、温度計は、被圧延材板幅方向に複数配置されているか、又は１つの幅方向温度計であることを特徴とする。

請求の範囲第６項に記載の発明は、請求の範囲第１項〜第５項のいずれか一項に記載の熱延鋼板の製造方法において、入側測定表面温度の測定手段が、被圧延材の表面に対向する位置に配置された放射温度計と、被圧延材と放射温度計との間に光導波路としての水流を形成するための水柱形成手段と、を備える水柱温度計であることを特徴とする。

請求の範囲第７項に記載の発明は、請求の範囲第１項〜第６項のいずれか一項に記載の熱延鋼板の製造方法において、演算された入側目標表面温度、および測定された入側測定表面温度に基づいて、入側目標表面温度と入側測定表面温度とを対比し、入側測定表面温度が入側目標表面温度となるように、コイルボックス、粗バーヒータ、デスケーラ、およびスタンド間冷却装置の少なくとも１つに指令を送信することを特徴とする。

請求の範囲第８項に記載の発明は、請求の範囲第１項〜第７項のいずれか一項に記載の熱延鋼板の製造方法において、急冷をすることなく圧延をするときに、当該急冷可能とされる区間又はその直後で、被圧延材の表面温度を測定して圧延後の表面温度を得ることを特徴とする。

請求の範囲第９項に記載の発明は、請求の範囲第８項に記載の熱延鋼板の製造方法において、入側測定表面温度、および圧延後表面温度に基づいて、最終スタンド出側の被圧延材の表面温度を算出し、該算出した表面温度と、入側目標表面温度の演算過程で得られる最終スタンド出側の被圧延材の表面温度と、を対比して、その誤差に基づいて入側目標表面温度の演算を変更することを特徴とする。

請求の範囲第１０項に記載の発明は、熱延鋼板を製造する方法であって、熱間仕上げ圧延機列（１１）の最終スタンドの下工程側における該最終スタンドの内側に冷却水を噴射して被圧延材を急冷するとともに、最終スタンドの入側で被圧延材の表面温度を測定し、入側測定表面温度を得て、予め与えられた入側目標表面温度と入側測定表面温度とを対比し、入側測定表面温度が入側目標表面温度となるように、コイルボックス、粗バーヒータ、デスケーラ、およびスタンド間冷却装置の少なくとも１つに指令を送信することを特徴とするものである。

請求の範囲第１１項に記載の発明は、熱間仕上げ圧延機列（１１）を備える熱延鋼板の製造装置（１０）であって、熱間仕上げ圧延機列の最終スタンドの下工程側に配置され、該最終スタンドの内側にその少なくとも一部が配置されて冷却水を噴射可能である直後急冷装置（２０）と、最終スタンドの入側で被圧延材の表面温度を測定可能に設けられた被圧延材温度測定手段（４０）と、最終スタンドの出側における被圧延材の目標表面温度である出側目標表面温度から、最終スタンドの圧延による加工発熱による温度上昇、最終スタンドのワークロールと被圧延材との接触による温度降下、および入側測定表面温度の測定位置から最終スタンドのワークロールまでの搬送における空冷による温度降下、に基づいて、入側測定表面温度の測定位置における被圧延材の目標表面温度である入側目標表面温度を算出する目標温度演算装置（５１）と、を備える熱延鋼板の製造装置である。

請求の範囲第１２項に記載の発明は、請求の範囲第１１項に記載の熱延鋼板の製造装置（１０）において、目標温度演算装置（５１）は、入側目標表面温度を算出する際に、圧延方向における被圧延材の表面温度変化の要素も含めた演算が可能であることを特徴とする。

請求の範囲第１３項に記載の発明は、請求の範囲第１１項又は第１２項に記載の熱延鋼板の製造装置（１０）において、熱間仕上げ圧延機列（１１）は、圧延の途中で圧下率を変化させることが可能とされ、圧延の途中で圧延機の圧下率を変化させる圧延方法のときに、目標温度演算装置（５１）は、入側目標表面温度を算出する際に、圧下率の変化による板厚の変化、および被圧延材とワークロールとの摩擦係数の変化をも要素に含めた演算が可能であることを特徴とする。

請求の範囲第１４項に記載の発明は、請求の範囲第１１項〜第１３項のいずれか一項に記載の熱延鋼板の製造装置（１０）において、最終スタンド（１１ｇ）入側にも被圧延材に冷却水を噴射可能に冷却装置（３５）が設けられ、目標温度演算装置（５１）は、入側目標表面温度を算出する際に、最終スタンド入側に設けられた冷却装置による被圧延材の温度降下を演算可能とされていることを特徴とする。

請求の範囲第１５項に記載の発明は、請求の範囲第１１項〜第１４項のいずれか一項に記載の熱延鋼板の製造装置（１０）において、被圧延材温度測定手段（４０）は、被圧延材の表面に対向する位置に配置された温度計であり、温度計は、被圧延材板幅方向に複数配置されているか、又は１つの幅方向温度計であることを特徴とする。

請求の範囲第１６項に記載の発明は、請求の範囲第１１項〜第１５項のいずれか一項に記載の熱延鋼板の製造装置（１０）において、被圧延材温度測定手段（４０）が、被圧延材の表面に対向する位置に配置された放射温度計と、被圧延材と放射温度計との間に光導波路としての水流を形成するための水柱形成手段と、を備える水柱温度計であることを特徴とする。

請求の範囲第１７項に記載の発明は、請求の範囲第１１項〜第１６項のいずれか一項に記載の熱延鋼板の製造装置（１０）において、さらにコイルボックス（１５）、粗バーヒータ（１６）、デスケーラ（１７）、およびスタンド間冷却装置（３５）のうち少なくとも１つを備え、目標温度演算装置（５１）は、備えられたコイルボックス、粗バーヒータ、デスケーラ、およびスタンド間冷却装置のうち少なくとも１つを制御可能であることを特徴とする。

請求の範囲第１８項に記載の発明は、請求の範囲第１１項〜第１７項のいずれか一項に記載の熱延鋼板の製造装置（１１０）において、直後急冷装置（２０）内、又は直後急冷装置の出側に被圧延材の温度を測定する手段が配置されていることを特徴とする。

請求の範囲第１９項に記載の発明は、請求の範囲第１８項に記載の熱延鋼板の製造装置（１１０）において、目標温度演算装置（５１）は、被圧延材温度測定手段（４０）、および直後急冷装置（２０）内、又は直後急冷装置の出側に配置された被圧延材の温度を測定する手段（１４０）による温度測定結果に基づいて、最終スタンド（１１ｇ）出側の被圧延材の表面温度を算出することが可能とされ、さらに、該算出した表面温度と、入側目標表面温度の演算過程で得られる最終スタンド出側の被圧延材の表面温度と、を対比して、その誤差に基づいて入側目標表面温度の演算を変更することが可能であることを特徴とする。

本発明の熱延鋼板の製造方法、および熱延鋼板の製造装置によれば、熱間仕上げ圧延機列の出側において当該熱間仕上げ圧延機列内から冷却可能な冷却装置が配置された場合であっても、熱間仕上げ圧延機列の最終スタンド間の被圧延材温度について目標温度を与えることができる。また、与えられた目標温度について制御する手段を備えることより、被圧延材の温度管理も可能となる。

第一の実施形態にかかる熱延鋼板の製造装置の一部を模式的に示した図である。 図１のうち、最終スタンドとその前のスタンドとの間、および直後急冷装置が配置された部分に注目して拡大した図である。 直後急冷装置のうち最終スタンド内に配置された部分に注目した図である。 直後急冷装置の冷却ノズルを説明する斜視図である。 直後急冷装置の冷却ノズルの配列を説明するための図である。 最終スタンドとその前のスタンドとの間における他の例を説明する図である。 第二実施形態にかかる熱延鋼板の製造装置の一部を模式的に示した図である。

本発明の上記した作用および利得は、次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。ただし本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。

図１は、第一実施形態にかかる熱延鋼板の製造装置１０（以下、「製造装置１０」と記載することがある。）を説明するための概念図である。図１では、被圧延材１は紙面左（上流側、上工程側）から右（下流側、下工程側）の方向へと搬送され、紙面上下が鉛直方向である。ここではパスラインを破線で示している。上流側（上工程側）・下流側（下工程側）方向を通板方向と記載することがあり、これに直交する方向で、通板される被圧延材の板幅の方向を被圧延材板幅方向と記載することがある。また、図において見易さのため繰り返しとなる符号の記載は省略することがある。

図１に示すように、製造装置１０は、コイルボックス１５、粗バーヒータ１６、デスケーラ１７、熱間仕上げ圧延機列１１、搬送ロール１２、１２、…、ピンチローラ１３、および直後急冷装置２０を備えている。さらに製造装置１０は、熱間仕上げ圧延機列１１の各スタンド間にスタンド間冷却装置３５を備え、最終スタンド１１ｇの入側には被圧延材温度測定手段４０が配置されている。これに加えて製造装置１０には、温度制御手段５０が具備されている。
なお、図示および説明は省略するが、コイルボックス１５より上工程側には、加熱炉や粗圧延機列等が配置され、一方、ピンチローラ１３より下工程側には、ホットラン冷却装置や巻き取り機が配置されている。

熱延鋼板は概ね次のように製造される。すなわち、加熱炉から抽出され、粗圧延機列で所定の厚さまで圧延された粗バーが、温度を制御されながら連続的に熱間仕上げ圧延機列１１で所定の厚さにまで圧延される。その後、直後急冷装置２０内で急速に冷却される。そして、ピンチローラ１３を通過し、ホットラン冷却装置により所定の巻き取り温度まで冷却され、巻き取り機によりコイル状に巻き取られる。詳しい製造方法については後で説明する。

以下、製造装置１０について詳しく説明する。図２は、図１のうち熱間仕上げ圧延機列１１のスタンド１１ｆ、最終スタンド１１ｇ、直後急冷装置２０、およびピンチローラ１３までの部位を拡大して示した図である。図３は、さらに最終スタンド１１ｇの出側に注目した図である。

熱間仕上げ圧延機列１１は、７機の圧延機１１ａ、…、１１ｆ、１１ｇが通板方向に沿って並列されている。ぞれぞれの圧延機１１ａ、…、１１ｆ、１１ｇは、いわゆる各スタンドを構成する圧延機で、最終製品において必要とされる厚さ、機械的性質、表面品質等の条件を満たすことができるように圧下率等の圧延条件が設定されている。ここで、各スタンドの圧下率は製造される被圧延材が有するべき性能を満たすように設定されるが、高圧下圧延を行ってオーステナイト粒を微細化するとともに被圧延材に圧延歪を蓄積させ、圧延後に得られるフェライト粒の微細化を図る観点から、最終スタンドであるスタンド１１ｇにおいて可能な限り圧下率が大きいことが好ましい。

各スタンドの圧延機は、実際に被圧延材を挟んで圧下する一対のワークロール１１ａｗ、１１ａｗ、…、１１ｆｗ、１１ｆｗ、１１ｇｗ、１１ｇｗと、該ワークロールに外周同士を接するように配置された一対のバックアップロール１１ａｂ、１１ａｂ、…、１１ｆｂ、１１ｆｂ、１１ｇｂ、１１ｇｂとを有している。また、各スタンドの圧延機は、上記のワークロールおよびバックアップロールを内側に含み、圧延機の外殻を形成し、圧延ロールを支持するハウジング１１ａｈ、…、１１ｆｈ、１１ｇｈを備えている。該ハウジングは対向して立設された対である立設部１１ｇｒ、１１ｇｒを有しており、該立設部１１ｇｒ、１１ｇｒは対である間に、通板される被圧延材１を被圧延材板幅方向に挟むように立設されている。

ここで、図２にＬ１で示した最終スタンド１１ｇのワークロール１１ｇｗの軸中心とハウジング立設部１１ｇｒの下工程側端面との距離はワークロール１１ｇｗの半径ｒ１よりも大きい。従って、Ｌ１−ｒ１に相当する部位には、後述するように直後急冷装置２０の一部を配置することができる。すなわち当該直後急冷装置２０の一部をハウジング１１ｇｈの内側に挿入するように設置することが可能である。

搬送ロール１２、１２、…は、被圧延材１を通板方向に搬送するロール群である。
ピンチローラ１３は、水切りを兼ねており、直後急冷装置２０の下工程側に設けられている。これにより、直後急冷装置２０内で噴射された冷却水が被圧延材１の下工程側へと流出することを防止できる。さらには、直後急冷装置２０における被圧延材１の波打ちを抑制して、特に、被圧延材１の先端が巻き取り装置に噛み込まれる前の時点における被圧延材１の通板性を向上させることができる。ここでピンチローラ１３のロールのうち上側のロール１３ａは図２に示したように上下に移動可能とされている。

直後急冷装置２０は、上面給水手段２１、２１、…、下面給水手段２２、２２、…、上面ガイド２５、２５、…、下面ガイド３０、３０、…を備えている。

上面給水手段２１、２１、…は、被圧延材１の上面側に冷却水を供給する手段であり、冷却ヘッダ２１ａ、２１ａ、…、各冷却ヘッダ２１ａ、２１ａ、…に複数列をなして設けられた導管２１ｂ、２１ｂ、…、および該導管２１ｂ、２１ｂ、…の先端に取り付けられた冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…を備えている。
冷却ヘッダ２１ａは被圧延材板幅方向に延在する配管であり、このような冷却ヘッダ２１ａ、２１ａ、…が通板方向に並列されている。
導管２１ｂ、２１ｂ、…は各冷却ヘッダ２１ａから分岐する複数の細い配管であり、その開口端部が被圧延材１の上面側（パスラインの上面側）に向けられている。導管２１ｂ、２１ｂ、…は、冷却ヘッダ２１ａの管長方向に沿って、すなわち被圧延材板幅方向に複数、櫛歯状に設けられている。

各導管２１ｂ、２１ｂ、…の先端には冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…が取り付けられている。本実施形態の冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…は、扇状の冷却水噴流（例えば、５ｍｍ〜３０ｍｍ程度の厚さ）を形成可能なフラットタイプのスプレーノズルである。図４、図５に当該冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…により被圧延材表面に形成される冷却水噴流について模式図を示した。図４は斜視図である。図５は当該噴流が被圧延材表面に衝突したときの衝突態様を概略的に示した図である。図５において、白丸で表したのは冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…の直下の位置、太線で示したのは冷却水噴流の衝突位置、形状である。図４、図５には通板方向と被圧延材板幅方向を合わせて示している。
図４、図５からわかるように本実施形態では、隣り合うノズル列では、被圧延材板幅方向の位置をずらすように配置し、さらにその隣のノズル列と被圧延材板幅方向位置が同じとなるように、いわゆる千鳥状配列としている。

本実施形態では、被圧延材表面における被圧延材板幅方向の全ての位置にわたって同じノズル列に属する冷却水噴流を少なくとも２回通過できるように冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…を配置した。すなわち、通板される被圧延材のある点ＳＴは、図５の直線矢印に沿って移動する。その際にノズル列Ａで２回（Ａ１、Ａ２）、ノズル列Ｂで２回（Ｂ１、Ｂ２）、ノズル列Ｃで２回（Ｃ１、Ｃ２）、…というように、各ノズル列において当該ノズル列に属するノズルからの噴流が２回衝突する。そのために、冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…の間隔Ｐ_Ｗ、冷却水噴流の衝突幅Ｌ、ねじり角βとの間に、
Ｌ＝２Ｐ_Ｗ／ｃｏｓβ
の関係が成り立つように、冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…を配置した。ここでは２回通過としたが、これに限定されることはなく、３回以上通過するように構成してもよい。なお、被圧延材板幅方向における冷却能の均一化を図るという観点から、通板方向で隣り合うノズル列では、互いに逆の方向に冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…を捻った。

また、ノズルの配列により被圧延材の冷却に関する「均一冷却幅」が定まる。これは、配置されるノズル群の性質上、搬送される被圧延材の均一な冷却が可能である被圧延材幅方向の大きさを意味する。具体的には、被圧延材の製造装置において製造できる最大の被圧延材の幅と一致することが多い。具体的には例えば図５にＲＨで示した大きさである。

ここで、本実施形態では、上記のように隣り合うノズル列では、互いに逆の方向に冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…を捻じった形態を説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、全てが同じ方向に捻じってある形態であってもよい。また、捻じり角（上記β）も特に限定されるものではなく、必要とされる冷却能や設備配置の納まり等の観点から適宜決定することができる。
また、本実施形態では、上記利点の観点から通板方向に隣り合うノズル列を千鳥状配列とする形態としたが、これに限定されるものではなく、冷却ノズルが通板方向に直線上に並列される形態であってもよい。

上面給水手段２１が備えられる位置、特に冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…が配置されるべき位置は特に限定されるものではないが、熱間仕上げ圧延機列１１における最終スタンド１１ｇの直後に、該最終スタンド１１ｇのハウジング１１ｇｈの内側から当該最終スタンド１１ｇのワークロール１１ｇｗに極力近接するように配置させることが好ましい。このように配置することで、熱間仕上げ圧延機列１１による圧延直後の被圧延材１を急冷することが可能になるとともに、被圧延材１の先端部を安定して冷却装置２０に誘導することができる。本実施形態では、図２からわかるように、ワークロール１１ｇｗに近い冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…は被圧延材１に近づけて配置する。

さらに各冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…の冷却水噴射口から噴射される冷却水の噴射方向は鉛直方向を基本とする一方、最終スタンド１１ｇのワークロール１１ｇｗ、１１ｇｗに最も近い冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…、２２ｃ、２２ｃ、…からの冷却水の噴射は、鉛直よりもワークロール１１ｇｗ、１１ｇｗの方向に傾けられることが好ましい。これにより、被圧延材１が最終スタンド１１ｇで圧下されてから冷却が開始されるまでの時間をより一層短くし、圧延で蓄積された圧延歪が回復する時間をほぼゼロにすることも可能となる。従って、より微細な組織を有する被圧延材を製造することができる。

下面給水手段２２、２２、…は、被圧延材１の下面側に冷却水を供給する手段であり、冷却ヘッダ２２ａ、２２ａ、…、各冷却ヘッダ２２ａ、２２ａ、…に複数列をなして設けられた導管２２ｂ、２２ｂ、…、および該導管２２ｂ、２２ｂ、…の先端に取り付けられた冷却ノズル２２ｃ、２２ｃ、…を備えている。下面給水手段２２、２２、…は、上記した上面給水手段２１、２１、…に対向して設けられ、冷却水の噴射方向が異なるが、概ね上面給水手段２１、２１、…と同様であるのでここでは説明を省略する。

次に上面ガイド２５、２５、…について説明する。上面ガイド２５、２５、…は、上面給水手段２１と搬送される被圧延材１との間に配置され、被圧延材１の先端を通すときに、当該被圧延材１の先端が導管２１ｂ、２１ｂ、…や冷却ノズル２１ｃ、２１ｃに引っ掛からないように設けられた板状の部材である。一方で、上面ガイド２５、２５、…には上面給水手段２１からの噴流を通過させる流入孔が設けられている。これにより、上面給水手段２１からの噴流が該上面ガイド２５、２５、…を通過して被圧延材１の上面に達し、適切な冷却をすることが可能となる。ここで用いられる上面ガイド２５の形状は特に限定されるものではなく公知の上面ガイドを用いることが可能である。

上面ガイド２５、２５、…は、図２に示したように配置される。本実施形態では３つの上面ガイド２５、２５、２５が用いられ、これが通板方向に並列される。いずれの上面ガイド２５、２５、２５も冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…の高さ方向位置に対応するように配置されている。すなわち、本実施形態では最終スタンド１１ｇのワークロール１１ｇｗに最も近い上面ガイド２５では最終スタンド１１ｇ側端部が低く、他端側が高くなるように傾斜して配置されている。他の２つの上面ガイド２５、２５は、通板面から所定の間隔を有して該通板面と略平行に配置されている。

下面ガイド３０は、下面給水手段２２と搬送される被圧延材１との間に配置される板状の部材である。これにより、特に被圧延材１を当該製造装置１０に通す際における被圧延材１の最先端が下面給水手段２２、２２、…や搬送ロール１２、１２、…に引っ掛かることを防止できる。一方で、下面ガイド３０には下面給水手段２２からの噴流を通過させる流入孔が設けられている。これにより、下面給水手段２２からの噴流が該下面ガイド３０を通過して被圧延材１の下面に達し、適切な冷却をすることが可能となる。下面ガイド３０の形状は特に限定されるものではなく公知の下面ガイドを用いることが可能である。

このような下面ガイド３０は、図２に示したように配置される。本実施形態では４つの下面ガイド３０、３０、…が用いられ、搬送ロール１２、１２、１２間のそれぞれに配置される。いずれの下面ガイド３０、３０、…も搬送ロール１２、１２、…の上端部に対してあまり低くならない高さに配置される。

本実施形態では下面ガイド３０を備えた例を説明したが、下面ガイドは必ずしも設けられなくてもよい。

以上のような冷却水の供給において、具体的な供給水量については、必要とされる被圧延材の冷却熱量により適宜決められるものであり特に限定されない。ただし、上記したように、被圧延材組織の微細化の観点から、圧延直後の急冷が効果的であり、そのために水量密度の高い冷却水が供給されることが好ましい。上記被圧延材の組織の微細化の観点から、供給される片面あたりの冷却水の水量密度は、１０〜２５ｍ^３／（ｍ^２・分）を挙げることができる。これより大きい水量密度でもよい。冷却能力としては、３ｍｍ厚の被圧延材において、６００℃／秒以上であることが好ましい。

図１〜図３に戻り、引き続き製造装置１０について説明する。スタンド間冷却装置３５は、熱間仕上げ圧延機列１１の各スタンド間のそれぞれに配置された冷却手段であり、スタンド間上面給水手段３６、スタンド間下面給水手段３７、およびスタンド間下面ガイド３８を有している。ここでは、スタンド１１ｆと、最終スタンド１１ｇとの間に配置されたスタンド間冷却装置３５について説明する。他のスタンド間に配置されたスタンド間冷却装置も同様の構成である。

スタンド間上面給水手段３６は、当該スタンド間において被圧延材１の上面側に冷却水を供給する手段であり、冷却ヘッダ３６ａ、冷却ヘッダ３６ａに複数列をなして設けられた導管３６ｂ、３６ｂ、…、および該導管３６ｂ、３６ｂ、…の先端に取り付けられた冷却ノズル３６ｃ、３６ｃ、…を備えている。
冷却ヘッダ３６ａは被圧延材板幅方向に延在する配管であり、導管３６ｂ、３６ｂ、…は冷却ヘッダ３６ａから分岐する複数の細い配管により形成され、その開口端部が被圧延材の上面側に向けられている。導管３６ｂ、３６ｂ、…は、冷却ヘッダ３６ａの管長方向に沿って、すなわち被圧延材板幅方向に複数、櫛歯状に設けられている。
各導管３６ｂ、３６ｂ、…の先端には冷却ノズル３６ｃ、３６ｃ、…が取り付けられている。本実施形態の冷却ノズル３６ｃ、３６ｃ、…は、扇状の冷却水噴流（例えば、５ｍｍ〜３０ｍｍ程度の厚さ）を形成可能なフラットタイプのスプレーノズルである。

スタンド間下面給水手段３７は、被圧延材１の下面側に冷却水を供給する手段であり、冷却ヘッダ３７ａ、冷却ヘッダ３７ａに複数列をなして設けられた導管３７ｂ、３７ｂ、…、および該導管３７ｂ、３７ｂ、…の先端に取り付けられた冷却ノズル３７ｃ、３７ｃ、…を備えている。スタンド間下面給水手段３７は、上記したスタンド間上面給水手段３６に対向して設けられ、冷却水の噴射方向が異なるが、概ねスタンド間上面給水手段３６と同様であるのでここでは説明を省略する。

スタンド間下面ガイド３８は、被圧延材１が搬送されるパスラインの下方に配置される板状の部材で、上工程側ガイド３８ａと下工程側ガイド３８ｂとが搬送方向に所定の間隙を有して配置されている。当該間隙には、不図示のルーパと、上記したスタンド間下面給水手段３７が配置されている。これにより、ルーパやスタンド間下面給水手段の機能を妨げることなく、被圧延材１を適切にガイドすることができる。

ここで、スタンド間下面給水手段３７の下工程側ガイド３８ｂには、後述する被圧延材温度測定手段４０が配置される位置に対応して、測定用の孔が設けられている。

被圧延材温度測定手段４０は、熱間仕上げ圧延機列１１の最終スタンド１１ｇの入側において、被圧延材１の下面側に配置されて、当該被圧延材１の表面温度（入側測定表面温度）を測定するものである。被圧延材温度測定手段４０は、入側測定表面温度を測定することが可能なものであればどのような種類のセンサであってもよく、特定の型式のものに限らない。
ただし、本実施形態では、上記したスタンド間冷却装置３５により被圧延材１の表面に冷却水が滞留していることを考慮し、ここで噴射される冷却水に起因した測定誤差を低減することが好ましい。このような測定が可能な温度測定装置として、例えば水柱温度計を挙げることができる。水柱温度計とは、特公平３−６９９７４号公報、特開２００５−２４３０３号公報、特開２００３−１８５５０１号公報、特開２００６−０１０１３０号公報等により知られているように、被圧延材１と対向する位置に配置された放射温度計、および被圧延材１と放射温度計との間に光導波路としての水流（水柱）を形成するための水柱形成手段とを備える温度計である。そしてこの水柱を介して被圧延材１の表面からの放射光を放射温度計で検出することにより、入側測定表面温度を高い精度で測定することができる。このとき、上記したように、被圧延材温度測定手段４０が配置される部分のスタンド間下面ガイド３８には、側温のための孔が設けられている。

ここで、被圧延材温度測定手段４０は被圧延材１の幅方向中央となる位置に１つ設けても良いし、被圧延材板幅方向に複数個並列してもよい。または、１つであっても被圧延材板幅方向の温度分布を測定できる温度測定手段（幅方向温度計）であってもよい。これにより、当該方向の温度分布を測定することもでき、被圧延材１の温度測定の精度を向上させることができる。また、被圧延材温度測定手段４０による入側測定表面温度の測定結果は、後述する温度制御手段５０に入力される。

図６には、異なる例のスタンド間冷却装置６０、および被圧延材温度測定手段７０について説明する図を示した。他の部位については上記した説明と共通するので、ここでは説明を省略する。

スタンド間冷却装置６０は、熱間仕上げ圧延機列１１の各スタンド間のそれぞれに配置された冷却手段であり、スタンド間上面給水手段６１、スタンド間下面給水手段６２、サイドスプレー６３、スタンド間上面ガイド６４、およびスタンド間下面ガイド６５を有している。ここでは、スタンド１１ｆと、最終スタンド１１ｇとの間に配置されたスタンド間冷却装置６０について説明する。他のスタンド間に配置されたスタンド間冷却装置も同様の構成である。

スタンド間上面給水手段６１は、当該スタンド間において被圧延材１の上面側に冷却水を供給する手段であり、冷却ヘッダ６１ａ、冷却ヘッダ６１ａに複数列をなして設けられた導管６１ｂ、６１ｂ、…、および該導管６１ｂ、６１ｂ、…の先端に取り付けられた冷却ノズル６１ｃ、６１ｃ、…を備えている。スタンド間上面給水手段６１は、上記したスタンド間上面給水手段３６と共通の構成なので、ここでは説明を省略する。

スタンド間下面給水手段６２は、被圧延材１の下面側に冷却水を供給する手段であり、冷却ヘッダ６２ａ、冷却ヘッダ６２ａに複数列をなして設けられた導管６２ｂ、６２ｂ、…、および該導管６２ｂ、６２ｂ、…の先端に取り付けられた冷却ノズル６２ｃ、６２ｃ、…を備えている。スタンド間下面給水手段６２は、上記したスタンド間下面給水手段３７と共通の構成なので、ここでは説明を省略する。

サイドスプレー６３は、被圧延材１の上面側に滞留する水を幅方向に押し出して水切りをする手段であり、ヘッダ６３ａ、ヘッダ６３ａに複数列をなして設けられた導管６３ｂ、６３ｂ、…、および該導管６３ｂ、６３ｂ、…の先端に取り付けられたノズル６３ｃ、６３ｃ、…を備えている。ここでノズル６３ｃ、６３ｃ、…が被圧延材１の幅方向に水を噴射するように形成されており、水切りをおこなうことができる。

スタンド間上面ガイド６４は、被圧延材１が搬送されるパスラインの上面側に配置される板状の部材で、上工程側ガイド６４ａと下工程側ガイド６４ｂとが通板方向に所定の間隙を有して並列されている。当該間隙には、上記サイドスプレー６３と後述する被圧延材温度測定手段７０のうち上面側被圧延材温度測定手段７０ａが配置される。また、スタンド間上面ガイド６４のうち上工程側ガイド６４ａの上面側にスタンド間上面給水手段６１が配置されている。従って、上工程側ガイド６４ａには、スタンド間上面給水手段６１からの冷却水が貫通する孔が設けられている。

スタンド間下面ガイド６５は、被圧延材１が搬送されるパスラインの下面側に配置される板状の部材で、上工程側ガイド６５ａと下工程側ガイド６５ｂとが搬送方向に所定の間隙を有して並列されている。当該間隙には不図示のルーパが配置されている。また、スタンド間下面ガイド６５のうち上工程側ガイド６５ａの下面側にスタンド間下面給水手段６２が配置されている。従って、上工程側ガイド６５ａには、スタンド間下面給水手段６２からの冷却水が貫通する孔が設けられている。ここで、スタンド間下面ガイド６５の下工程側ガイド６５ｂの下面側には、被圧延材温度測定手段７０のうち下面側被圧延材温度測定手段７０ｂが配置される。従って、下工程側ガイド６５ｂには、下面側被圧延材温度測定手段７０ｂが配置される位置に対応して、測定用の孔が設けられている。

被圧延材温度測定手段７０は、上面側被圧延材温度測定手段７０ａおよび下面側被圧延材温度測定手段７０ｂを備えている。上面側被圧延材温度測定手段７０ａは、上記したようにスタンド間上面ガイド６４の間の隙間に配置され、熱間仕上げ圧延機列１１の最終スタンド１１ｇの入側において被圧延材１の上面側表面温度を測定するものである。ここで、本形態ではサイドスプレー６３により、被圧延材１の上面に滞留する水が除去されているので、上面側被圧延材温度測定手段７０ａは、冷却水を考慮することなく通常の温度測定センサを適用することができる。上面側被圧延材温度測定手段７０ａは、被圧延材１の幅方向中央となる位置に１つ設けても良いし、被圧延材全幅の温度を測定できる幅方向温度計を設置してもよい。幅方向温度計を用いることにより、幅方向の温度分布を測定することもでき、被圧延材の温度測定の精度を向上させることができる。又は当該幅方向に複数の温度計を並べて配置してもよい。これにより幅方向温度計と同様の効果を奏するものとなる。

一方、下面側被圧延材温度測定手段７０ｂは、図２を用いて説明した上記した被圧延材温度測定手段４０と共通するので説明は省略する。

図１に戻り、引き続き製造装置１０について説明する。コイルボックス１５は、粗圧延後の圧延材（粗バー）を、一度コイル状に巻き取る設備である。これにより、粗バーの温度低下を抑制することができる。ここでは、公知のコイルボックスを用いることができ、その型式は特に限定されるものではない。

粗バーヒータ１６は、コイルボックス１５から巻き戻された粗バーを加熱して必要な温度に加熱する装置である。すなわち、誘導加熱、ガス燃焼加熱、通電加熱などの方法により粗バーを被圧延材板幅方向全体にわたり所定温度に昇温する。粗バーヒータとしては、公知のものを適用することができ、その型は特に限定されるものではないが、ガス燃焼加熱方法は燃焼効率が低く、また、通電加熱方法は疵が発生しやすい傾向があることから、誘導加熱方式が好ましい。誘導加熱方式の例として、ソレノイドコイル加熱方式（軸方向磁束加熱）やトランスバース加熱方式（横断磁束加熱）を挙げることができる。

デスケーラ１７は、被圧延材表裏面に生じたスケール（付着物、不要な生成物）を除去するための設備である。具体的には被圧延材表裏に高圧の水を噴射することによりその衝撃力を用いてスケールを除去する。

温度制御手段５０は、目標温度演算装置５１、および設備制御装置５２を備えて構成される。
目標温度演算装置５１は、最終スタンド１１ｇの出側における目標温度（出側目標表面温度）から、各種の温度上昇・降下を考慮して最終スタンド１１ｇの入側でのあるべき被圧延材表面温度である入側目標表面温度を演算する装置である。ここでおこなわれる演算内容の詳細は後述する。

設備制御装置５２は、目標温度演算装置５１から取得した入側目標表面温度と、被圧延材温度測定手段４０から取得した入側測定表面温度と、が一致するか判断するとともに、一致しない場合には、コイルボックス１５、粗バーヒータ１６、デスケーラ１７、およびスタンド間冷却装置３５のうちの少なくとも１つを制御する装置である。

以上のような構成を有する製造装置１０により、熱間仕上げ圧延機列１１の出側において当該熱間仕上げ圧延機列１１の内側から冷却可能な冷却装置が配置された場合であっても、熱間仕上げ圧延機列１１の最終スタンド入側で被圧延材１の目標温度を与えることが可能となる。また、これに基づいて装置を制御する手段を備えることにより、被圧延材１の温度管理をすることができる。

次に、製造装置１０を用いて熱延鋼板を製造する方法の例を説明する。

初めに、温度制御手段５０の目標温度演算装置５１により、目標とされる熱間仕上げ圧延機列１１の最終スタンド１１ｇの入側温度である入側目標表面温度が演算される。具体的には、予め与えられている最終スタンド１１ｇ出側の目標温度（出側目標表面温度）から、最終スタンド１１ｇによる圧延における加工発熱による温度上昇、ワークロール１１ｇｗ、１１ｇｗと被圧延材１との接触による温度下降量、搬送にともなう空冷、および最終スタンド１１ｇの被圧延材温度測定手段４０の設置位置から最終スタンド１１ｇまでの水冷による冷却温度下降量を考慮して、最終スタンド１１ｇ入側（被圧延材温度測定手段）の入側目標表面温度を圧延前に算出する。この入側目標表面温度の算出では、例えば次のような演算式を用いることができる。

最終スタンド１１ｇの圧延における加工発熱による温度上昇量ΔＴ_１は次の式（１）で表わされる。

ここで、ｃは被圧延材１の比熱（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）、ρは被圧延材１の密度（ｋｇ／ｍ^３）、ηは加工熱効率、およびＧは圧延トルク（Ｎ・ｍ）である。また、ｒはワークロール径（ｍ）、ｗは被圧延材の板幅（ｍ）、ｈ_２は最終スタンド１１ｇ後の板厚（ｍ）、である。

また、ワークロール１１ｇｗ、１１ｇｗとの接触による温度下降量ΔＴ_２は、式（２）により算出できる。

ここで、ｃは被圧延材１の比熱（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）、ρは被圧延材１の密度（ｋｇ／ｍ^３）、およびλは被圧延材１の熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）である。また、ｈ_２は最終スタンド１１ｇの後の板厚（ｍ）、ｔ_Ｒは被圧延材１が最終スタンド１１ｇのワークロール１１ｇｗ、１１ｇｗと接触している時間（ｓ）、Ｔ_Ｓ２はワークロール１１ｇｗ、１１ｇｗへの接触中の被圧延材１の表面温度（℃）、およびＴ_Ｒはワークロール１１ｇｗ、１１ｇｗの温度である。

そして、被圧延材温度測定手段４０からワークロール１１ｇｗ、１１ｇｗまでの搬送における空冷、水冷による冷却温度下降量は式（３）、式（４）により求めることができる。式（３）は空冷による温度降下ΔＴ_３Ａ、式（４）が水冷による温度降下ΔＴ_３Ｌである。

ここで、σはステファン・ボルツマン定数（Ｗ／ｍ^２・Ｋ^４）、εは被圧延材１の輻射率（−）、ｃは被圧延材１の比熱（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）、ρは被圧延材１の密度（ｋｇ／ｍ^３）である。また、α_Ａは空冷部の熱伝達率（Ｗ／ｍ^２・Ｋ），α_Ｒは水冷による熱伝達率（Ｗ／ｍ^２・℃）、ｈ_２は最終スタンド１１ｇ後の板厚（ｍ）である。Ｔ_Ｓ３Ｌは水冷部分における被圧延材１の表面温度（℃）、Ｔ_Ｓ３Ａは空冷部分における被圧延材１の表面温度（℃）、Ｔ_Ａは気温（℃），Ｔ_Ｌは冷却水温度（℃）である。ｔ_３Ｌは水冷部分を通過する時間（秒）ｔ_４Ａは空冷部分を通過する時間（秒）である。ここで、水冷部分における被圧延材１の表面温度は該水冷部分における平均温度を意味する。

目標温度演算装置５１は、このようにして演算した入側目標表面温度（熱間仕上げ圧延機列１１の最終スタンド１１ｇ入側における目標温度）を設備制御装置５２に送信する。
なお、本発明における最終スタンド１１ｇ入側の目標温度は、圧延する前に自動で毎回、各種入力条件に基づき計算するのが理想である。しかしながら、計算機の負荷軽減を目的に、予めオフラインで求めた目標温度をテーブルで用意しておき、圧延する前にそのテーブルから類似する条件の値を参照する方法でもよい。当然、オフラインで目標温度を求める時には、最終スタンドの圧延による加工発熱と、搬送による空冷、ワークロール１１ｇｗ、１１ｇｗとの接触による温度降下の影響を考慮するのは言うまでもない。

次に、設備制御装置５２は、受信した入側目標表面温度と、受信した被圧延材温度測定手段４０からの入側測定表面温度と、を対比する。当該対比において、入側目標表面温度と、入側測定表面温度とが一致した場合には、この状態を維持すべく何ら指令を送信することはない。一方、一致しないときにはコイルボックス１５、粗バーヒータ１６、デスケーラ１７、及びスタンド間冷却装置３５のうちの少なくとも１つに指令を送信し、被圧延材温度測定手段４０による入側測定表面温度が、入側目標表面温度に一致するように条件変更を指令する。すなわち、被圧延材温度測定手段４０による入側測定表面温度が、入側目標表面温度より低い場合には、冷却を抑える趣旨の指令を行い、入側目標表面温度より高い場合には冷却を強くする趣旨の指令を送信する。

具体的には、コイルボックス１５への指令は保持時間の変更、粗バーヒータ１６への指令は加熱温度の変更、デスケーラ１７への指令は噴射する水量、又は噴射時間の変更を挙げることができる。

ここで、圧延中において圧下率を変更することなく一定で圧延する「非走変」時では、熱間仕上げ圧延機列１１の各スタンド１１ａ、…１１ｆ、１１ｇでの板厚と摩擦係数（圧延潤滑油による影響）は被圧延材の長手方向で一定と仮定して温度を計算する。
一方、圧延中において圧下率を変更する「走変」時では、熱間仕上げ圧延機列１１の各スタンド１１ａ、…１１ｆ、１１ｇでの板厚と摩擦係数をコイル長手方向で変更させる必要がある。従って、入側目標表面温度の算出に際しても、指定された板厚、圧延潤滑油（摩擦係数）のコイル長手方向の情報を考慮する。

具体的に当該走変は次のように行うことができる。すなわち、走変のための熱間仕上げ圧延機列の動作制御は、出側板厚決定工程（以下において「工程Ｓ１」ということがある。）を有し、該工程Ｓ１は、第１出側板厚決定工程（以下において「工程Ｓ１１」ということがある。）と第２出側板厚決定工程（以下において「工程Ｓ１２」ということがある。）とを含んでいる。すなわち、当該動作制御では、工程Ｓ１１および工程Ｓ１２を有する工程Ｓ１を用いて、熱間仕上げ圧延機列の動作を制御する。

＜出側板厚決定工程Ｓ１＞
工程Ｓ１は、第１スタンドから第Ｎスタンドまで（Ｎは２以上の整数）の各スタンドの出側板厚をそれぞれ決定する工程である。すなわち、Ｎ＝７およびｍ＝３である場合（ｍは１以上Ｎ以下の整数）、工程Ｓ１は、第１スタンド１１ａから第７スタンド１１ｇまでの７スタンドの出側板厚をそれぞれ決定する工程である。本形態の動作制御方法において、工程Ｓ１は、後述する工程Ｓ１１および工程Ｓ１２を有していれば、その形態は特に限定されるものではない。

＜第１出側板厚決定工程Ｓ１１＞
工程Ｓ１１は、被圧延材１の定常部を圧延するときの第１スタンドから第Ｎスタンドの出側板厚を決定する工程である。すなわち、Ｎ＝７である場合、工程Ｓ１１は、被圧延材１の定常部を圧延するときの第１スタンド１１ａから第７スタンド１１ｇの出側板厚Ｈ１〜Ｈ７を決定する工程である。当該動作制御において、被圧延材１の定常部とは、圧延潤滑剤を用いて圧延される被圧延材１の部分をいい、本来の製品のスペック（板厚、粒径）を得るための圧延条件で圧延される部分をいう。

＜第２出側板厚決定工程Ｓ１２＞
工程Ｓ１２は、被圧延材１の先端圧延部を圧延するときの第Ｎ−ｍ＋１スタンドから第Ｎスタンドの各後段スタンドの出側板厚が、被圧延材１の定常部を圧延するときの同じスタンドの出側板厚よりも厚くなるように、第１スタンドから第Ｎスタンドの出側板厚を決定する工程である。すなわち、Ｎ＝７およびｍ＝３である場合、工程Ｓ１２は、工程Ｓ１２で決定される第５スタンド１１ｅから第７スタンド１１ｇの各後段スタンドの出側板厚をそれぞれＨ５’、Ｈ６’、Ｈ７’とするとき、Ｈ５’＞Ｈ５、Ｈ６’＞Ｈ６、および、Ｈ７’＞Ｈ７となるように、第１スタンド１１ａから第７スタンド１１ｇまでの各スタンドの出側板厚Ｈ１’〜Ｈ７’をそれぞれ決定する工程である。本形態の動作制御方法において、被圧延材１の先端圧延部とは、圧延潤滑剤を用いずに圧延される被圧延材１の先端側部分をいう。

ここで、被圧延材１を圧延する熱間仕上げ圧延機列１１（全部で７スタンド）の動作は、次のようになる。まず、第１スタンド１１ａから第７スタンド１１ｇの出側板厚が工程Ｓ１２で決定した先端圧延部の出側板厚Ｈ１’〜Ｈ７’となるように圧延を開始する。このときには圧延潤滑剤を供給しない。最先端部が噛み込まれた後の所定のタイミングで第５スタンド１１ｅから第７スタンド１１ｇで圧延潤滑剤の供給を開始するとともに、第１スタンド１１ｅから第７スタンド１１ｇの出側板厚が工程Ｓ１１で決定した定常部の出側板厚Ｈ１〜Ｈ７になるように圧延機を作動させ、定常部の圧延に移行する。

このようにおこなわれる熱間仕上げ圧延機列１１の各スタンド１１ａ、…、１１ｆ、１１ｇでの板厚と摩擦係数をコイル長手方向で変更を目標温度演算に順次適用して目標温度を算出する。

製造装置１０を用いた以上のような熱延鋼板の製造方法により、熱間仕上げ圧延機列１１の最終スタンド１１ｇｗ入側温度の目標温度を設定することができる。そして、実際の温度と対比して設備に指令を出すことにより、被圧延材１の温度管理が可能となる。

図７は、第二実施形態にかかる熱延鋼板の製造装置１１０（以下、「製造装置１１０」と記載することがある。）を説明するための概念図である。製造装置１１０では、製造装置１０に対し、圧延後被圧延材温度測定手段１４０、補正装置１５０を備える点で異なる。他の部分は製造装置１０と同じなので、図７において符号を同じとし、説明も省略する。

圧延後被圧延材温度測定手段１４０は、図７に矢印VIIで示した方向に移動させることができる測温手段である。当該圧延後被圧延材温度測定手段１４０は、直後急冷装置２０を使用しない圧延時に被圧延材１に近づくように移動し、被圧延材温度を測定し、直後急冷装置２０を使用するときには退避する。これにより、直後急冷装置２０を用いるときと、用いないときとを使い分け、圧延される被圧延材１により適切な温度管理をすることができる。

補正装置１５０は、直後急冷装置２０を使用せず、圧延後被圧延材温度測定手段１４０を用いる場合において、被圧延材温度測定手段４０および圧延後被圧延材温度測定手段１４０からの温度情報を取り込んで演算し、結果を目標温度演算装置５１に送信する装置である。
補正装置１５０では、被圧延材温度測定手段４０および圧延後被圧延材温度測定手段１４０との差、およびこの両センサ間の放熱による温度低下を考慮し、最終スタンド１１ｇの出側温度を予測値として得る。
一方、補正装置１５０には、目標温度演算装置５１から、該装置５１による目標表面温度の演算過程で得られた最終スタンド１１ｇの出側の演算温度が送信される。
補正装置１５０は、これら予測値と演算温度とを比較し、演算の誤差を補正して目標温度演算装置５１に送信する。そして目標温度演算装置５１は、当該補正した演算式により、熱間仕上げ圧延機列１１の最終スタンド１１ｇ入側目標温度（入側目標表面温度）を計算して設備制御装置５２に送信する。

これにより、熱間仕上げ圧延機列１１の最終スタンド１１ｇ入側目標温度（入側目標表面温度）の演算精度を向上させることが可能となる。

以上、現時点において実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う熱延鋼板の製造方法および熱延鋼板の製造装置も本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

１ 被圧延材
１０ 熱延鋼板の製造装置
１１ 熱間仕上げ圧延機列
１２ 搬送ロール
１３ ピンチローラ
１４ 巻取り装置
１５ コイルボックス
１６ 粗バーヒータ
１７ デスケーラ
２０ 直後急冷装置
２１ 上面給水手段
２２ 下面給水手段
２５ 上面ガイド
３０ 下面ガイド
３５ スタンド間冷却装置
３６ スタンド間上面給水手段
３７ スタンド間下面給水手段
３８ スタンド間下面ガイド
４０ 被圧延材温度測定手段
５０ 温度制御手段
５１ 目標温度演算装置
５２ 設備制御装置
１１０ 熱延鋼板の製造装置
１４０ 圧延後被圧延材温度測定手段

Claims (19)

1. 熱延鋼板を製造する方法であって、
   熱間仕上げ圧延機列の最終スタンドの下工程側における該最終スタンドの内側に冷却水を噴射して被圧延材を急冷するとともに、
   前記最終スタンドの入側で前記被圧延材の表面温度を測定し、入側測定表面温度を得て、
   前記最終スタンドの出側における前記被圧延材の目標表面温度である出側目標表面温度から、
   前記最終スタンドの圧延による加工発熱による温度上昇と、
   前記最終スタンドのワークロールと前記被圧延材との接触による温度降下と、
   前記入側測定表面温度の測定位置から前記最終スタンドの前記ワークロールまでの搬送における空冷による温度降下と、に基づいて、
   前記入側測定表面温度測定位置における前記被圧延材の目標表面温度である入側目標表面温度を算出することを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
2. 前記入側目標表面温度を算出する際に、圧延方向における前記被圧延材の表面温度変化の要素も含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の熱延鋼板の製造方法。
3. 前記熱間仕上げ圧延機列による圧延が、該圧延の途中で圧延機の圧下率を変化させる圧延方法のときに、前記入側目標表面温度を算出する際には、前記圧下率の変化による板厚の変化、および前記被圧延材と前記ワークロールとの摩擦係数の変化をも要素に含むことを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の熱延鋼板の製造方法。
4. 前記被圧延材は、前記最終スタンド入側においても冷却水により冷却され、前記入側目標表面温度を算出する際には、前記入側測定表面温度の測定位置から前記最終スタンドのワークロールまでの搬送の際における水冷による温度降下をも要素に含むことを特徴とする請求の範囲第１項〜第３項のいずれか一項に記載の熱延鋼板の製造方法。
5. 前記入側測定表面温度の測定手段は、前記被圧延材の表面に対向する位置に配置された温度計であり、前記温度計は、前記被圧延材板幅方向に複数配置されているか、又は１つの幅方向温度計であることを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれか一項に記載の熱延鋼板の製造方法。
6. 前記入側測定表面温度の測定手段が、
   前記被圧延材の表面に対向する位置に配置された放射温度計と、
   前記被圧延材と前記放射温度計との間に光導波路としての水流を形成するための水柱形成手段と、を備える水柱温度計であることを特徴とする請求の範囲第１項〜第５項のいずれか一項に記載の熱延鋼板の製造方法。
7. 演算された前記入側目標表面温度、および測定された前記入側測定表面温度に基づいて、前記入側目標表面温度と前記入側測定表面温度とを対比し、前記入側測定表面温度が前記入側目標表面温度となるように、コイルボックス、粗バーヒータ、デスケーラ、およびスタンド間冷却装置の少なくとも１つに指令を送信することを特徴とする請求の範囲第１項〜第６項のいずれか一項に記載の熱延鋼板の製造方法。
8. 前記急冷をすることなく圧延をするときに、当該急冷可能とされる区間又はその直後で、前記被圧延材の表面温度を測定して圧延後の表面温度を得ることを特徴とする請求の範囲第１項〜第７項のいずれか一項に記載の熱延鋼板の製造方法。
9. 前記入側測定表面温度、および前記圧延後表面温度に基づいて、前記最終スタンド出側の前記被圧延材の表面温度を算出し、該算出した表面温度と、前記入側目標表面温度の演算過程で得られる最終スタンド出側の被圧延材の表面温度と、を対比して、その誤差に基づいて前記入側目標表面温度の演算を変更することを特徴とする請求の範囲第８項に記載の熱延鋼板の製造方法。
10. 熱延鋼板を製造する方法であって、
    熱間仕上げ圧延機列の最終スタンドの下工程側における該最終スタンドの内側に冷却水を噴射して被圧延材を急冷するとともに、
    前記最終スタンドの入側で前記被圧延材の表面温度を測定し、入側測定表面温度を得て、
    予め与えられた入側目標表面温度と前記入側測定表面温度とを対比し、前記入側測定表面温度が前記入側目標表面温度となるように、コイルボックス、粗バーヒータ、デスケーラ、およびスタンド間冷却装置の少なくとも１つに指令を送信することを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
11. 熱間仕上げ圧延機列を備える熱延鋼板の製造装置であって、
    前記熱間仕上げ圧延機列の最終スタンドの下工程側に配置され、該最終スタンドの内側にその少なくとも一部が配置されて冷却水を噴射可能である直後急冷装置と、
    前記最終スタンドの入側で前記被圧延材の表面温度を測定可能に設けられた被圧延材温度測定手段と、
    前記最終スタンドの出側における前記被圧延材の目標表面温度である出側目標表面温度から、前記最終スタンドの圧延による加工発熱による温度上昇、前記最終スタンドのワークロールと前記被圧延材との接触による温度降下、および前記入側測定表面温度の測定位置から前記最終スタンドの前記ワークロールまでの搬送における空冷による温度降下、に基づいて、前記入側測定表面温度の測定位置における前記被圧延材の目標表面温度である入側目標表面温度を算出する目標温度演算装置と、
    を備える熱延鋼板の製造装置。
12. 前記目標温度演算装置は、前記入側目標表面温度を算出する際に、圧延方向における被圧延材の表面温度変化の要素も含めた演算が可能であることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の熱延鋼板の製造装置。
13. 前記熱間仕上げ圧延機列は、圧延の途中で圧下率を変化させることが可能とされ、圧延の途中で圧延機の圧下率を変化させる圧延方法のときに、前記目標温度演算装置は、前記入側目標表面温度を算出する際に、前記圧下率の変化による板厚の変化、および前記被圧延材と前記ワークロールとの摩擦係数の変化をも要素に含めた演算が可能であることを特徴とする請求の範囲第１１項又は第１２項に記載の熱延鋼板の製造装置。
14. 前記最終スタンド入側にも前記被圧延材に冷却水を噴射可能に冷却装置が設けられ、前記目標温度演算装置は、前記入側目標表面温度を算出する際に、前記最終スタンド入側に設けられた前記冷却装置による被圧延材の温度降下を演算可能とされていることを特徴とする請求の範囲第１１項〜第１３項のいずれか一項に記載の熱延鋼板の製造装置。
15. 前記被圧延材温度測定手段は、前記被圧延材の表面に対向する位置に配置された温度計であり、前記温度計は、前記被圧延材板幅方向に複数配置されているか、又は１つの幅方向温度計であることを特徴とする請求の範囲第１１項〜第１４項のいずれか一項に記載の熱延鋼板の製造装置。
16. 前記被圧延材温度測定手段が、
    前記被圧延材の表面に対向する位置に配置された放射温度計と、
    前記被圧延材と前記放射温度計との間に光導波路としての水流を形成するための水柱形成手段と、を備える水柱温度計であることを特徴とする請求の範囲第１１項〜第１５項のいずれか一項に記載の熱延鋼板の製造装置。
17. さらにコイルボックス、粗バーヒータ、デスケーラ、およびスタンド間冷却装置のうち少なくとも１つを備え、
    前記目標温度演算装置は、前記備えられたコイルボックス、粗バーヒータ、デスケーラ、およびスタンド間冷却装置のうち少なくとも１つを制御可能であることを特徴とする請求の範囲第１１項〜第１６項のいずれか一項に記載の熱延鋼板の製造装置。
18. 前記直後急冷装置内、又は前記直後急冷装置の出側に被圧延材の温度を測定する手段が配置されていることを特徴とする請求の範囲第１１項〜第１７項のいずれか一項に記載の熱延鋼板の製造装置。
19. 前記目標温度演算装置は、前記被圧延材温度測定手段、および前記直後急冷装置内、又は前記直後急冷装置の出側に配置された被圧延材の温度を測定する手段による温度測定結果に基づいて、前記最終スタンド出側の前記被圧延材の表面温度を算出することが可能とされ、さらに、該算出した表面温度と、前記入側目標表面温度の演算過程で得られる最終スタンド出側の被圧延材の表面温度と、を対比して、その誤差に基づいて前記入側目標表面温度の演算を変更することが可能であることを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の熱延鋼板の製造装置。

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