JP7016723B2 - 鋼板冷却方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼板冷却方法に関する。

鋼板の製造において、焼き入れ効果等を得るために熱間圧延された鋼板を冷却水によって急速に冷却することがある。このような処理を行うための装置として、搬送状態の鋼板に散水機構から冷却水を散水するよう構成された鋼板冷却装置が知られている。

しかしながら、この鋼板冷却装置によって鋼板に冷却水を散水すると、鋼板の厚さ方向中心を基準として上下方向に非対称な温度分布を生じ易い。その結果、熱応力により鋼板に反りが発生し、満足な板形状が得られないおそれがある。

このような事情に鑑みて、今日では「鋼板の冷却制御方法」（特開２００７－０９０４２５号公報参照）が発案されている。上記公報に記載の冷却制御方法は、所謂サーマルランダウン現象によって変動する鋼板の先端の上下面温度差及び後端の上下面温度差を、熱間圧延時の操業条件から予め算出し、この算出した上下面温度差と鋼板の冷却完了部分を測定した上下面温度差とを基に、鋼板の冷却未完了部分の上下面温度差を予測して冷却水の上下面散水量比を連続的に修正するとしている。

しかし、この冷却制御方法は、湿潤環境で温度が測定されており、温度計の劣化等により上下面温度の測定値が経時的に変化した場合には、冷却完了後の鋼板の正確な温度測定が困難になる。この場合、上下面に散水する冷却水の適正な水量比を設定することができず、鋼板の上下面が不均一に冷却されて、熱応力による鋼板の反りを十分に抑制することができないおそれがある。

特開２００７－０９０４２５号公報

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、冷却装置の上下面散水量を適正にすることで鋼板の上下面を均一に冷却し、熱応力による鋼板の反りの発生を十分に抑制して冷却後の鋼板の品質を向上することができる鋼板冷却方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明は、熱間圧延後の帯状の鋼板をその長手方向に搬送しつつ、上記鋼板の上下面に対向するよう配設され、上下面に冷却水を散水可能に構成される散水ヘッダーを用いて冷却する工程と、上記散水ヘッダー下流の上記鋼板の復熱過程中に配設され、上記鋼板の上下面温度を非接触に測定可能に構成される一対の上流側温度センサーを用いて上記鋼板の復熱過程の上下面温度を測定する工程と、上記復熱過程測定工程で得られた上記鋼板の上下面温度により上記冷却工程での散水ヘッダーの散水量を調整する工程とを備える鋼板冷却方法であって、上記散水ヘッダー下流の上記鋼板の復熱完了後に配設され、上記鋼板の上面温度又は下面温度を非接触に測定可能に構成される下流側温度センサーを用いて上記鋼板の復熱完了後の上面温度又は下面温度を測定する工程と、上記復熱完了後測定工程で得られた復熱完了後の鋼板の上面温度又は下面温度により上記調整工程での鋼板の上下面温度を補正する工程とを備え、上記調整工程で上記補正工程後の鋼板の上下面温度を用いて上記散水ヘッダーの散水量を調整することを特徴とする。

当該鋼板冷却方法では、復熱過程の鋼板の上下面温度を測定する非接触温度センサーと、下流側の復熱完了後の鋼板の上面又は下面の温度を測定する非接触温度センサーを用いる。冷却水が散水された直後の鋼板の上下面温度は、水蒸気等の影響を受けるため正確な温度測定が困難な場合があるが、当該鋼板冷却方法は、測定環境が安定する下流側の非接触温度センサーが復熱完了後の鋼板の表面温度を測定し、この復熱完了後の表面温度から、復熱過程での鋼板の上下面温度測定値を補正する。従って、復熱過程の上下面温度の測定誤差を抑制することができ、この補正された上下面温度に基づいて鋼板冷却装置の上下の散水量を調整するため、鋼板の上面及び下面を均一に冷却することができる。よって、冷却後の鋼板厚み方向の温度分布の上下対称性を向上させることができ、熱応力による鋼板の反りの発生を抑制することができる。

上記復熱過程測定工程で、さらに一対以上の上流側温度センサーを用い、上記調整工程で、上記補正工程後の複数の鋼板の上下面温度と、予測された冷却後の上下面温度とを用いて上記散水ヘッダーの散水量を調整するとよい。複数対の上流側温度センサーにより、復熱過程の複数の上下面温度差を測定し、冷却直後の上下面温度差の予測も加えて鋼板冷却装置の上下の散水量を調整することで、鋼板の上面及び下面をより均一に冷却することができ、冷却後の鋼板厚み方向の温度分布の上下対称性をより向上させることができる。

上記復熱完了後測定工程で、上記復熱完了後の上記鋼板の上面温度又は下面温度の測定後に、上記散水ヘッダーまで鋼板を往復させ、上記上流側温度センサー及び下流側温度センサーにより鋼板上面温度を測定し、上記補正工程で、復熱完了後の鋼板往復の際の上記上流側温度センサー及び下流側温度センサーの測定温度変化を用いて補正するとよい。復熱完了後の鋼板の表面温度を複数回測定し、その温度変化を演算して復熱過程の上下面温度を補正することで、復熱過程の温度センサーの測定誤差をより小さくすることができ、冷却後の鋼板厚み方向の温度分布の上下対称性をさらに向上させることができる。

以上説明したように、本発明の鋼板冷却方法は、鋼板冷却装置の上下面散水量を適正にして鋼板厚み方向の温度分布の上下対称性を向上し、熱応力による鋼板の反りの発生を十分に抑制することで冷却後の鋼板の品質を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る鋼板加工設備の構成を示す模式図である。 図１の鋼板冷却装置及び温度センサーの構成を示す模式図である。 図２の鋼板冷却装置において鋼板上下面への散水量を決定する手順を示す流れ図である。 図３の測定値補正工程で行う補正方法の手順を示す流れ図である。 図４の温度実績取得工程で、鋼板の表面温度を測定する過程を示す模式図である。 図５の温度測定の結果を示すグラフである。 図６のグラフを補正した結果を示すグラフである。 本発明の他の実施形態に係る鋼板加工設備の構成を示す模式図である。 図８の温度測定の結果を示すグラフである。 復熱過程における鋼板表面の上下温度差の減衰率を示すグラフである。

以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について詳説する。

［第一実施形態］
＜鋼板加工設備＞
図１の鋼板加工設備は、加熱された鋼板（スラブ）Ｐを仕上圧延する仕上圧延機１、仕上圧延機１で熱間圧延された鋼板Ｐに冷却水を散水する鋼板冷却装置２、鋼板冷却装置２を出た後の鋼板Ｐの上面の温度を測定する上流側上面温度センサー３、上流側上面温度センサー３に対向して配設され鋼板Ｐの下面の温度を測定する上流側下面温度センサー４、上流側上面温度センサー３の下流側で鋼板Ｐの上面の温度を測定する下流側温度センサー５、及び復熱により厚み方向に反りが生じた鋼板Ｐの反りを矯正するレベラー６を備える。鋼板Ｐは、図示しない搬送ローラーにより鋼板加工設備の上流から下流へ、つまり仕上圧延機１、鋼板冷却装置２、レベラー６の順に搬送される。

仕上圧延機１及びレベラー６については、それぞれ公知の構成とすることができるので、詳細な説明は省略する。

〔鋼板冷却装置〕
鋼板冷却装置２は、図２に示すように、熱間圧延後の鋼板Ｐを矢印Ｄ方向に搬送しつつ、鋼板Ｐの上面及び下面に冷却水を散水することにより鋼板Ｐを冷却するものであって、加速冷却装置とも呼ばれる。この鋼板冷却装置２において、鋼板Ｐの冷却は、予め設定される冷却停止温度まで急速に冷却される。この冷却停止温度としては、目的とする製品（鋼板Ｐの用途）に応じて定められるが、例えば２００℃以上６５０℃以下とされる。

鋼板冷却装置２で冷却される鋼板Ｐの平均厚さとしては、特に限定されないが、例えば１２ｍｍ以上１００ｍｍ以下とすることができる。また、鋼板Ｐの平均幅Ｂ（搬送方向Ｄに垂直な横断方向の平均長さ）としては、特に限定されないが、例えば１５００ｍｍ以上５０００ｍｍ以下とすることができる。

鋼板冷却装置２は、図２に示すように、冷却機構１０と、冷却機構１０の上流側で鋼板Ｐの上面及び下面の温度を測定する一対の冷却前温度センサー２０と、冷却機構１０及び冷却前温度センサー２０に接続される制御機構３０とを主に有する。

（冷却機構）
冷却機構１０は、搬送方向Ｄに並んで配設され、鋼板Ｐの上下面に対向する複数対（図では４対）の冷却ゾーン１１を有する。また、冷却開始から終了までの鋼板の上下面温度を測定する冷却中温度センサー（不図示）が、各冷却ゾーン１１の直後（搬送方向下流側）で鋼板Ｐの幅方向の略中央に配設される。

〈冷却ゾーン〉
冷却ゾーン１１には、それぞれ複数の散水ヘッダー（不図示）が含まれる。具体的には、各冷却ゾーン１１には、それぞれ鋼板Ｐの上面を冷却する１又は複数の上面散水ヘッダー及び鋼板Ｐの下面を冷却する１又は複数の下面散水ヘッダーが備えられている。上記上面散水ヘッダー及び下面散水ヘッダーとしては、特に限定されないが、例えばそれぞれ横断方向（搬送方向Ｄと垂直な水平方向）に長い直方体状で、鋼板Ｐと対向する側の面に複数のノズルを有する構成とすることができる。上記上面散水ヘッダー及び下面散水ヘッダーは、それぞれ複数のノズルから鋼板Ｐに冷却水を散水可能に構成される。また、上記上面散水ヘッダー及び下面散水ヘッダーは、流量調整弁を介して冷却水の供給量が可変できるよう構成される。なお、各冷却ゾーン１１に複数の散水ヘッダーが備えられる場合、上面散水ヘッダー及び下面散水ヘッダーを１組とする複数対の散水ヘッダーが備えられることが好ましい。

（冷却前温度センサー）
冷却前温度センサー２０は、鋼板Ｐの幅方向の略中央に配設され、鋼板Ｐが冷却機構１０に導入される前に、鋼板Ｐの上下面の温度分布を測定し、測定値を制御機構３０に送信する。この冷却前温度センサー２０は、冷却機構１０の上流側で鋼板Ｐの上面及び下面を非接触で測定できるものが好ましく、例えば放射温度計を用いることができる。

（制御機構）
制御機構３０は、冷却機構１０の散水量調整を行う制御要素を有する。制御機構３０は、例えばマイクロコンピューターを有するパーソナルコンピューター、プログラマブルロジックコントローラー等からなり、制御プログラムに従って、冷却機構１０を制御する。上記制御プログラムは、上記各制御要素をそれぞれ構成する例えばプログラムモジュール、パートプログラム等を含む。

制御機構３０は、上記冷却前温度センサー２０、及び後述する上流側上面温度センサー３、上流側下面温度センサー４、下流側温度センサー５と接続され、各センサーの測定値を受信して演算する。演算によって復熱過程の鋼板Ｐの上下面温度を補正し、この補正した温度に基づいて、冷却機構１０の各冷却ゾーンの冷却水供給量を調整する。

〔非接触温度センサー〕
非接触温度センサーは、鋼板冷却装置２の下流側で鋼板Ｐの上面温度を非接触で測定する上流側上面温度センサー３が鋼板加工設備に配設される。また、上流側上面温度センサー３と鋼板Ｐの厚み方向に対向して鋼板Ｐの下面温度を非接触で測定する上流側下面温度センサー４が配設される。さらに、上流側上面温度センサー３及び上流側下面温度センサー４の下流側で、鋼板Ｐの上面温度を非接触で測定する下流側温度センサー５が配設される。上流側上面温度センサー３及び上流側下面温度センサー４は、復熱過程の鋼板Ｐの上下面温度を測定するため、鋼板冷却装置２の出口近傍に配設されるのが好ましい。また、下流側温度センサー５は、復熱完了後の鋼板Ｐの上面温度を測定するため、図１に示すように、鋼板冷却装置２の次に配設される設備であるレベラー６の入口近傍に配設される等、鋼板冷却装置２から一定程度の距離を置いて配設されるのが好ましい。上流側上面温度センサー３、上流側下面温度センサー４及び下流側温度センサー５は、鋼板Ｐの幅方向の略中央に配設される。

上流側上面温度センサー３及び上流側下面温度センサー４の鋼板冷却装置２からの距離としては、下記式１を満足する位置に設置することが好ましい。このような位置に上流側上面温度センサー３及び上流側下面温度センサー４を設置することで、復熱過程中の鋼板Ｐの表面温度を好適に測定することができる。

ここで、Ｌは、鋼板冷却装置２の出側から上流側上面温度センサー３及び上流側下面温度センサー４までの距離［ｍ］である。Ｖは、鋼板Ｐの搬送速度［ｍ／ｓ］である。ｔは、鋼板Ｐの板厚［ｍ］である。

上流側上面温度センサー３、上流側下面温度センサー４及び下流側温度センサー５は、鋼板冷却装置２の制御機構３０に接続され、測定値を送信する。

上流側上面温度センサー３、上流側下面温度センサー４及び下流側温度センサー５は、鋼板Ｐの上下面を非接触で測定できるものであればよく、例えば放射温度計を用いることができる。

＜鋼板冷却方法＞
本発明の一実施形態に係る鋼板冷却方法は、鋼板冷却装置２によって鋼板Ｐを搬送しつつ、上下面に冷却水を散水して冷却する工程と、鋼板冷却装置２の下流に配設される上流側上面温度センサー３及び上流側下面温度センサー４によって鋼板Ｐの復熱過程の上下面温度を測定する工程と、上記復熱過程測定工程で得られた鋼板Ｐの上下面温度により上記冷却工程での鋼板冷却装置２の散水量を調整する工程とを備える鋼板冷却方法であって、鋼板冷却装置２の下流に配設される下流側温度センサー５を用いて鋼板Ｐの復熱完了後の上面温度を測定する工程と、復熱完了後の鋼板Ｐの上面温度により上記調整工程での鋼板Ｐの上下面温度を補正する工程とを備え、上記調整工程で補正工程後の鋼板Ｐの上下面温度を用いて鋼板冷却装置２の冷却ゾーン１１によって鋼板Ｐの上面及び下面への散水量を調整する。

散水量の調整及び決定をするため、鋼板冷却装置２の制御機構３０には、図３に示すように、鋼板Ｐの上下面温度差の閾値等の初期条件を設定する工程（ステップＳ０１）と、鋼板冷却装置２の冷却による鋼板Ｐの温度降下を計算して予測する工程（ステップＳ０２）と、各冷却ゾーン後の上下面温度差が閾値以下であるか否かを判定する工程（Ｓ０３）と、復熱過程で測定された温度を補正する工程（ステップＳ０４）と、鋼板Ｐの上下面温度差が上記閾値以下になるよう鋼板Ｐの上下面に散水する水量分配を調整する工程（ステップＳ０５）とが備えられる。

〔初期条件設定工程〕
初期条件設定工程（Ｓ０１）において、制御機構３０には、水量分配の初期値及びその他の運転条件が設定される。運転条件としては、鋼板Ｐの板厚、横断方向の長さ、比熱、熱伝導率、変態発熱量等の物性、搬送速度、冷却水の水温、冷却停止温度等が設定される。このような初期条件は、例えばハードディスクドライブやメモリー等の記憶装置から読み込むことや、外部の制御装置との通信によって設定することができる。

〔温度予測工程〕
上記温度予測工程（Ｓ０２）では、冷却前温度センサー２０で測定した鋼板Ｐの冷却前上面測定温度及び冷却前下面測定温度に基づいて、予め設定した水量密度分布で鋼板Ｐの上下面に冷却水を散水した場合の各冷却ゾーン１１における鋼板Ｐの上面温度及び下面温度の差が予測される。冷却前温度センサー２０の測定温度に基づいて温度が予測されるため、冷却前温度センサー２０で鋼板Ｐの幅方向中央部分の温度が測定された場合、鋼板Ｐの幅方向中央部分の上下面の温度差が予測される。

具体的には、冷却前温度センサー２０で測定した鋼板Ｐの冷却前上面測定温度、冷却前下面測定温度と、各冷却ゾーン１１における水量密度分布、鋼板Ｐの幅、搬送速度及び補正係数を用いて設定される熱伝達係数とに基づいて、各冷却ゾーン１１における冷却開始から終了までの時間毎の鋼板Ｐの上下面温度差が予測される。鋼板Ｐの厚さ方向における熱伝導を厚さ方向の一次元熱伝導方程式を用いて計算されることで予測温度が算出される。

〔収束判定工程〕
収束判定工程（Ｓ０３）では、各冷却ゾーン１１の終点において、鋼板Ｐの上下面温度差の絶対値が閾値以下であるか否かが判定される。上下面温度差の絶対値が閾値以下である場合、各冷却ゾーン１１の上下散水量が決定される。後続して搬送される鋼板は、決定された散水量で連続して冷却される。一方、鋼板Ｐの上下面温度差の絶対値が閾値を超える場合、測定値補正工程（Ｓ０４）へと進む。上記閾値は、例えば０．０５℃以上５℃以下の範囲で設定することが好ましく、０．１℃がより好ましい。

〔測定値補正工程〕
測定値補正工程（Ｓ０４）は、下流側温度センサー５が測定した復熱完了後の鋼板上面の測定値に基づいて、上流側上面温度センサー３及び上流側下面温度センサー４が測定した復熱過程の上下面測定値を補正する。当該補正は、過去の実績データ等から補正をすることができる。また、鋼板が、非冷却材でかつ板厚が薄く、鋼板上面及び下面の温度差が極めて小さいものである場合、冷却前温度センサー２０の測定値及び復熱完了後の下流側温度センサー５の測定値に基づいて、上流側上面温度センサー３及び上流側下面温度センサー４が測定した復熱過程の上下面測定値を補正することができる。

復熱過程の上下面温度測定値の補正は、上記復熱完了後の上記鋼板の上面温度又は下面温度の測定後に、散水ヘッダーまで鋼板を往復させ、上流側温度センサー及び下流側温度センサーにより鋼板上面温度を測定し、上記補正工程において、復熱完了後の鋼板往復の際の上流側温度センサー及び下流側温度センサーの測定温度変化を用いて補正するとよい。具体的には、図４に示すように、鋼板Ｐ表面の温度実績を取得する工程（Ｓ１１）と、測定温度を放射輝度に変換する工程（Ｓ１２）と、鋼板Ｐの上下面温度の補正係数α_Ｌを算出する工程（Ｓ１３）と、下流側温度センサー５の測定値の補正係数α_Ｕを算出する工程（Ｓ１４）と、放射輝度に変換された復熱過程の鋼板Ｐの上下面温度を補正する工程（Ｓ１５）と、放射輝度を温度に変換する工程（Ｓ１６）によって復熱過程の上下面温度測定値をより正確に補正することができる。

（温度実績取得工程）
温度実績取得工程（Ｓ１１）では、以下の順で測定値を取得する。温度測定は、鋼板Ｐの長さ方向の任意の複数点を測定する。
（１）図５（ａ）で示すように、鋼板冷却装置２の出口近傍に配設される上流側上面温度センサー３及び上流側下面温度センサー４により復熱過程の鋼板Ｐの上面温度ＭＴ_Ｕ１及び下面温度ＭＴ_Ｌ１を測定する。測定結果の例を、図６の（ａ）に示す。
（２）図５（ｂ）で示すように、下流側に配設される下流側温度センサー５により復熱完了後の鋼板Ｐの上面温度ＦＣＴ_１を測定する。測定結果の例を、図６の（ｂ）に示す。
（３）図５（ｃ）で示すように、鋼板Ｐの後端が下流側温度センサー５を抜けた後、搬送方向を逆転して鋼板Ｐを上流へと逆送し、下流側温度センサー５により再び鋼板Ｐの上面温度ＦＣＴ_２を測定する。測定結果の例を、図６の（ｃ）に示す。
（４）図５（ｄ）で示すように、鋼板Ｐの上流への逆送を続け、上流側上面温度センサー３及び上流側下面温度センサー４により再び鋼板Ｐの上面温度ＭＴ_Ｕ２及び下面温度ＭＴ_Ｌ２を測定すると共に、搬送方向を再び逆転して鋼板Ｐを下流へと順送する。測定結果の例を、図６の（ｄ）に示す。
（５）図５（ｅ）で示すように、下流側温度センサー５によりさらに鋼板Ｐの上面温度ＦＣＴ_３を測定する。測定結果の例を、図６の（ｅ）に示す。

（放射輝度変換工程）
放射輝度変換工程（Ｓ１２）において、各温度センサーから各測定値を受信した鋼板冷却装置２の制御装置４０は、補正係数の算出を容易にするため、下記式２を用いて全ての測定温度［℃］を放射輝度［Ｗ／ｓ・ｍ^２］に変換する。

ここで、Ｌ_ｔは、放射輝度［Ｗ／ｓ・ｍ^２］、λは、放射温度計によって測定される鋼板Ｐから発散する放射の波長［ｍ］、λ_１は、測定波長の最小値、λ_２は、測定波長の最大値、Ｔは、鋼板Ｐの各測定温度［℃］、Ｃ_１及びＣ_２は、定数である。

（上下面補正係数算出工程）
鋼板Ｐの上下面温度の補正係数を算出する工程（Ｓ１３）では、補正係数α_Ｌを、放射輝度変換された上面温度ＭＴ_Ｕ２及び下面温度ＭＴ_Ｌ２（図６の（ｄ））の比で算出する。測定された任意の複数点での比の平均値が補正係数α_Ｌである。具体的には、下記式３及び式４により算出する。

ここで、ｉは、上面温度ＭＴ_Ｕ２及び下面温度ＭＴ_Ｌ２で測定された任意の複数点である。

（下流側測定値補正係数算出工程）
下流側で測定した鋼板Ｐの上面温度の補正係数を算出する工程（Ｓ１４）では、補正係数α_Ｕを、放射輝度変換された上面温度ＦＣＴ_３及びＦＣＴ_２とＭＴ_Ｕ２とを用いて算出する。測定された任意の複数点での算出結果の平均値が補正係数α_Ｕである。具体的には、下記式５及び式６により算出する。

ここで、ｔは、下流側温度センサー５が再び測定した上面温度ＦＣＴ_２の測定開始からさらに測定した上面温度ＦＣＴ_３の測定終了するまでに要した時間［ｓｅｃ］、Δｔは、下流側温度センサー５が再び測定した鋼板Ｐの上面温度ＦＣＴ_２の測定開始から上流側上面温度センサー３及び上流側下面温度センサー４が再び測定した鋼板Ｐの上面温度ＭＴ_Ｕ２及び下面温度ＭＴ_Ｌ２の測定開始までに要した時間［ｓｅｃ］である（図７参照）。

（復熱過程上下面補正工程）
復熱過程の鋼板Ｐの上下面温度を補正する工程（Ｓ１５）では、上記算出した補正係数α_Ｌ及びα_Ｕを、復熱過程の上面放射輝度Ｌ_ｔ（ＭＴ_Ｕ１）に上記算出したα_Ｕを乗じて補正した上面放射輝度Ｌ_ｔ（ＭＴ_ＵＣ）を算出する。また、復熱過程の下面放射輝度Ｌ_ｔ（ＭＴ_Ｌ１）に上記算出した補正係数α_Ｌ及びα_Ｕを乗じて補正した下面放射輝度Ｌ_ｔ（ＭＴ_ＬＣ）を算出する。
具体的には、補正後の復熱過程の上面温度の放射輝度Ｌ_ｔ（ＭＴ_ＵＣ）は、下記式７により算出される。

また、補正後の復熱過程の下面温度の放射輝度Ｌ_ｔ（ＭＴ_ＬＣ）は、下記式８により算出される。

（温度変換工程）
補正後の放射輝度Ｌ_ｔ（ＭＴ_ＵＣ）及びＬ_ｔ（ＭＴ_ＬＣ）を温度［℃］に変換し、復熱過程の鋼板Ｐの測定上面温度ＭＴ_Ｕ１及び測定下面温度ＭＴ_Ｌ１の補正された温度ＭＴ_ＵＣ、ＭＴ_ＬＣを得て、補正を終了する。

〔上下面散水量調整工程〕
上下面散水量調整工程（Ｓ０５）では、各冷却ゾーン１１の終点において、鋼板Ｐの上下面温度差の絶対値が閾値以下となるように上下散水量を調整する。当該工程では、測定値補正工程（Ｓ０４）により、測定誤差を抑制した復熱過程の上下面温度の温度差が算出されるため、この温度差に基づいて上下散水量を調整する。散水量を調整すると、再び温度予測工程（Ｓ０２）に戻り、各冷却ゾーン１１の終点における上下面温度差の絶対値が閾値以下となるまで上記手順により上下散水量の調整が繰り返される。この場合、補正係数の算出はされているため、測定値補正工程（Ｓ０４）における温度実績取得工程（Ｓ１１）から下流側測定値補正係数算出工程（Ｓ１４）までは、省略することができる。

＜利点＞
上流側上面温度センサー３及び上流側下面温度センサー４は蒸気等が発生する湿潤環境にあり、レンズの曇り等によって正確な温度の測定が困難となる場合がある。特に上流側下面温度センサー４は落下する水滴の影響等もあり、測定誤差が大きくなる場合がある。当該鋼板の冷却方法は、安定した測定環境で鋼板Ｐの復熱完了後の表面温度を測定し、当該復熱完了後表面温度から復熱過程の上下面温度を補正するため、測定誤差を小さくすることができる。また、復熱完了後の鋼板Ｐの表面を複数回測定し、その測定変化から補正係数を算出して復熱過程の上下面温度を補正することで、復熱過程の上下面温度の測定誤差をより小さくすることができる。そして、この補正温度に基づいて鋼板冷却装置２の上下面散水量を適正に調整することができるので、後続する鋼板の上下面の温度分布に対称性を持たせ、熱応力による鋼板の反りの発生を十分に抑制し、冷却後の鋼板の品質を向上することができる。

上記鋼板表面温度を複数回測定して行う補正は、連続して搬送される同一条件で加工された鋼板においては、最初に搬送される鋼板Ｐによって補正されればよく、各冷却ゾーン１１は、最初に搬送された鋼板Ｐによって適正な散水量に調整されるため、後続する鋼板の上下面を均一に冷却することが連続してできる。従って、反りが抑制された鋼板を、効率的に製造することができる。

［第二実施形態］
上記復熱過程測定工程で、さらに一対以上の上流側温度センサーを用い、上記調整工程で、上記補正工程後の複数の鋼板の上下面温度と、予測された冷却後の上下面温度とを用いて散水ヘッダーの散水量を調整することが好ましい。本実施形態に係る鋼板加工設備は、上述した第一実施形態の鋼板加工設備が備える上流側上面温度センサー３及び上流側下面温度センサー４に加えて、さらに一対の非接触温度センサーを備える。具体的には、図８に示すように、鋼板冷却装置２を出た直後の鋼板Ｐの上面の温度を測定する冷却後上面温度センサー７、冷却後上面温度センサー７に対向して配設され鋼板Ｐの下面の温度を測定する冷却後下面温度センサー８を備える。なお、本実施形態の説明において、上述した第一実施形態と同一の構成については、同一の符号を用いて、説明を省略する。

〔非接触温度センサー〕
鋼板加工設備にさらに備えられる非接触温度センサーとしての冷却後上面温度センサー７及び冷却後下面温度センサー８は、鋼板Ｐの上面温度を非接触で測定する冷却後上面温度センサー７が、鋼板冷却装置２と上流側上面温度センサー３との間にさらに配設される。また、冷却後上面温度センサー７と上下方向に対向して鋼板Ｐの下面温度を非接触で測定する冷却後下面温度センサー８が配設される。冷却後上面温度センサー７及び冷却後下面温度センサー８は、冷却直後の鋼板Ｐの上下面温度を測定することが好ましく、このため鋼板冷却装置２の出口又は出口直近に配設されるのが好ましい。冷却後上面温度センサー７及び冷却後下面温度センサー８は、鋼板Ｐの幅方向の略中央に配設される。

冷却後上面温度センサー７及び冷却後下面温度センサー８は、鋼板冷却装置２の制御機構３０に接続され、測定値を送信する。冷却後上面温度センサー７及び冷却後下面温度センサー８は、鋼板Ｐの上下面を非接触で測定できるものであればよく、例えば放射温度計を用いることができる。

＜鋼板冷却方法＞
本実施形態の鋼板冷却方法における、温度実績取得工程（Ｓ１１）及び上下面散水量調整工程は（Ｓ０５）は、以下のように行われる。

（温度実績取得工程）
温度実績取得工程（Ｓ１１）では、以下の順で測定値を取得する。温度測定は、鋼板Ｐの長さ方向の任意の複数点を測定する。
（１）鋼板冷却装置２の入口に配設される冷却前温度センサー２０が、冷却前の鋼板Ｐの上下面の温度ＳＣＴを測定する。
（２）鋼板冷却装置２の出口に配設される冷却後上面温度センサー７及び冷却後下面温度センサー８は、冷却直後の鋼板Ｐの上面温度ＭＴ_ＵＦ及び下面温度ＭＴ_ＬＦを測定する。
（３）上流側上面温度センサー３及び上流側下面温度センサー４は、復熱過程の鋼板Ｐの上面温度ＭＴ_Ｕ１及び下面温度ＭＴ_Ｌ１を測定する。
（４）下流側に配設される下流側温度センサー５により復熱完了後の鋼板Ｐの上面温度ＦＣＴを測定する。
（５）鋼板Ｐの後端が下流側温度センサー５を抜けた後、搬送方向を逆転して鋼板Ｐを上流へと逆送し、下流側温度センサー５により再び鋼板Ｐの上面温度を測定する。
（６）鋼板Ｐの上流への逆送を続け、上流側上面温度センサー３及び上流側下面温度センサー４により再び鋼板Ｐの上面温度及び下面温度を測定すると共に、搬送方向を再び逆転して鋼板Ｐを下流へと順送する。
（７）下流側温度センサー５によりさらに鋼板Ｐの上面温度を測定する。

〔上下面散水量調整工程〕
上下面散水量調整工程（Ｓ０５）では、各冷却ゾーン１１の終点において、鋼板Ｐの上下面温度差の絶対値が閾値以下となるように上下散水量を調整する。当該工程では、測定値補正工程（Ｓ０４）により、測定誤差を抑制した復熱過程の上下面温度の温度差ΔＴ_１が算出される。また、冷却前温度センサー２０が測定した冷却前の鋼板Ｐの上下面温度から予測した冷却直後の鋼板Ｐの上下面温度と、冷却後上面温度センサー７及び冷却後下面温度センサー８が測定した冷却直後の鋼板Ｐの上下面温度との差ΔＴ_２を算出する。この補正された復熱過程の上下面温度の温度差ΔＴ_１と、冷却直後の予測温度及び測定温度の温度差ΔＴ_２とに基づいて、各冷却ゾーン１１の上下散水量を調整する。散水量を調整すると、再び温度予測工程（Ｓ０２）に戻り、各冷却ゾーン１１の終点における上下面温度差の絶対値が閾値以下となるまで上記手順により上下水量比の調整が繰り返される。

図９に、本実施形態の鋼板冷却方法による、冷却前温度センサー２０の測定値ＳＣＴと、上下面温度差を補正した冷却後上面温度センサー７の測定値ＭＴ_ＵＦ、冷却後下面温度センサー８の測定値ＭＴ_ＬＦ、上流側上面温度センサー３の測定値ＭＴ_Ｕ１、及び上流側下面温度センサー４の測定値ＭＴ_Ｌ１と、下流側温度センサー５の測定値ＦＣＴと、冷却前温度センサー２０の測定値ＳＣＴから予測した冷却直後の鋼板Ｐの上面温度、下面温度及び鋼板の板厚方向中央部分（板厚ｔ／２）の温度とを示す。

＜利点＞
冷却直後の鋼板Ｐの表面の上下面温度差は、図１０に示すように、復熱過程での時間経過とともに減衰していく。従って、予めモデル化した減衰率の予測式より復熱過程の上下面温度差から冷却直後の上下面温度差を予測することができる。ただし、冷却直後の上下面温度差の予測は、鋼板Ｐを冷却する際の上下面の冷却能力が一定であるとした場合の予測であり、上下面の冷却能力が一定でない場合には、上下面温度差の予測をすることが困難となる。具体的には、複数の冷却ゾーン１１による冷却の場合、いずれの冷却ゾーン１１で上下面冷却のアンバランスが生じていたかにより上下面の減衰率は異なるため、予測した冷却直後の上下面温度差と実際の温度差とが乖離する場合がある。当該鋼板冷却方法は、冷却直後の上下面温度を測定する非接触温度センサーをさらに備え、補正された復熱過程の上下面温度に加えて、予測した冷却直後の上下面温度と測定した上下面温度との差を用いて散水量の調整を行うため、鋼板冷却装置２の上下面散水量をより適正に調整することができる。従って、後続する鋼板Ｐの上下面をより均一に冷却することができ、冷却後の鋼板厚み方向の温度分布の上下対称性をより向上させることができる。よって、熱応力による鋼板の反りの発生を十分に抑制し、冷却後の鋼板Ｐの品質をより向上することができる。

上記散水量の調整は、連続して搬送される同一条件で加工された鋼板においては、最初に搬送される鋼板Ｐで行われる。従って、適正な散水量に調整された鋼板冷却装置２は、後続する鋼板を連続して上下面を均一に冷却することができる。よって、反りが抑制される鋼板を効率的に生産することができる。

［その他の実施形態］
なお、本発明に係る鋼板冷却方法及び鋼板冷却装置は、上記態様の他、種々の変更、改変を施した態様で実施することができる。

例えば上記実施形態では、下流側温度センサー５が鋼板Ｐの上面温度を非接触で測定するように配設される形態としたが、鋼板Ｐの下面温度を非接触で測定するように配設される構成とすることもできる。

当該鋼板冷却装置が、冷却ゾーンの前に、ジェットスリット等で構成される事前冷却機構を有するものとすることもできる。

また、当該鋼板冷却装置の冷却機構は、冷却後の鋼板の反りの発生をより的確に抑制するためには複数の冷却ゾーンを備えることが好ましいが、１つの冷却ゾーンのみを備えていてもよい。また、１つの冷却ゾーンは、必ずしも複数対の散水ヘッダーを有する必要はなく、例えば上下一対の散水ヘッダーのみを有していてもよく、上下の散水ヘッダー数が異なっていてもよい。さらに、上記散水ヘッダーは、横断方向の水量密度分布を調整できるよう構成されていてもよい。

当該鋼板冷却装置は、複数の冷却ゾーン間に冷却水の噴射により滞留水を横断方向に押し流す（滞留水高さを０にする）水切りヘッダーを備えていてもよい。このような水切りヘッダーを使用する場合、使用する水切りヘッダーの配置パターン毎に最適な冷却モデルに基づく熱伝達率の計算式を予め設定しておくことが好ましい。

以上説明したように、本発明の鋼板冷却方法及び鋼板冷却装置は、熱応力による鋼板の反りの発生を十分に抑制することができるので、品質の高い鋼板の製造に適している。

１ 仕上圧延機
２ 鋼板冷却装置
３ 上流側上面温度センサー
４ 上流側下面温度センサー
５ 下流側温度センサー
６ レベラー
７ 冷却後上面温度センサー
８ 冷却後下面温度センサー
１０ 冷却機構
１１ 冷却ゾーン
２０ 冷却前温度センサー
３０ 制御機構
Ｐ 鋼板
Ｄ 搬送方向

Claims (3)

1. 長手方向に連続して搬送される熱間圧延後の帯状の鋼板の上下面に冷却水を散水する散水ヘッダーと、上記散水ヘッダー下流に配され復熱過程中の上記鋼板の上下面温度を非接触に測定する一対の上流側温度センサーと、この上流側温度センサー下流に配され復熱完了後の上記鋼板の上面温度又は下面温度を測定する下流側温度センサーと、上記散水ヘッダーを制御し、上記一対の上流側温度センサー及び上記下流側温度センサーの温度測定値を受信する制御機構とを有する鋼板冷却装置を用いる鋼板冷却方法であって、
   上記一対の上流側温度センサーの温度測定値と、上記下流側温度センサーの温度測定値とに基づいて上記制御機構によって上記鋼板に後続する鋼板の上記散水ヘッダーの散水量を調整する工程を備え、
   上記調整工程で、上記制御機構が、モデル化した減衰率の予測式より上記下流側温度センサーの温度測定値に基づいて上記一対の上流側温度センサーの温度測定値を修正した補正温度を算出し、この補正温度に基づいて上記散水量を決定する鋼板冷却方法。
2. 上記鋼板冷却装置が、それぞれが上記制御装置に接続されている上記鋼板の冷却前の上下面温度を測定する一対の冷却前温度センサーと、上記鋼板の冷却直後の上下面温度を測定する一対以上の冷却後温度センサーとをさらに有し、
   上記調整工程で、上記制御機構が、予測式より上記一対の冷却前温度センサーの測定値から予測した予測温度と、上記一対の冷却後温度センサーの測定値との温度差を算出し、この温度差と上記補正温度とに基づいて上記散水量を決定する請求項１に記載の鋼板冷却方法。
3. 上記下流側温度センサーによる復熱完了後の上記鋼板の上面温度又は下面温度の測定後に、上記散水ヘッダーまで上記鋼板を往復させ、上記上流側温度センサー及び下流側温度センサーにより鋼板上面温度を測定し、
   上記制御機構が、復熱完了後の鋼板往復の際の上記上流側温度センサー及び下流側温度センサーの測定温度変化を用いて上記補正温度を算出する請求項１又は請求項２に記載の鋼板冷却方法。
   

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