JP7620197B2 - 熱延コイルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱間圧延工程においてコイラーにより熱延鋼板を巻き取ってコイルを製造する方法に関する。

熱間圧延工程において仕上げ圧延後の熱延鋼板は、仕上圧延機からコイラーまでをランアウトテーブルによって搬送される間に、冷却装置によって所定の温度まで冷却された後、コイラーに巻き取られてコイル（熱延コイル）として製造される。

上述のように製造されるコイルは、一旦所定の巻き取り温度で巻き取られた後にコイルヤードに搬送され、常温に冷却された後、ユーザーに出荷、あるいは次工程へ搬送される。この時、出荷あるいは次工程に搬送されるコイルを加工するために巻き解くと、熱延鋼板の平坦度が悪い場合がある。かかる場合、熱延鋼板の通板性が悪く蛇行したり、加工や圧延が絞り等の問題を起こすため、その形状を矯正する必要がある。しかしながら、コイルの状態では熱延鋼板の形状（平坦度）が分からないため、現状では平坦度不良のまま出荷ができない平坦度指定があるコイルは形状が良くても悪くても精整工程に搬送して矯正しているが、この場合コストが掛かる。そこで、形状の悪い熱延鋼板だけを精整工程に搬送するため、コイルとして巻き取られた状態の熱延鋼板の平坦度を予め基準値以内の平坦度に作り込むことが求められている。また、このように精整工程における形状矯正通板を削減する技術を構築することは、特にホットファイナル化をターゲットとしたコンベンショナルミル、ミニミル、薄スラブプロセスにおいて重要な技術である。

熱延鋼板の形状を予測する方法として、例えば特許文献１には、熱延鋼板（金属板）の残留応力を、座屈時に波形状として変換する応力成分と、座屈後も熱延鋼板に残留する応力成分とに分離し、波形状に変換する応力成分を用いて熱延鋼板の形状を予測する方法が開示されている。また、この形状予測方法では、仕上げ圧延後に生じた熱延鋼板の波形状は、例えばコイラーに巻き取られる際に熱延鋼板に作用する張力などによって矯正されるため、最終的には巻き取り時における熱延鋼板の幅方向温度分布が残留応力として発生するとしている。さらに、このように予測される形状の予測結果に基づいて、例えばエッジヒータやエッジマスクで幅方向温度分布を制御することで、熱延鋼板の平坦度を向上させることが図られている。

特許第４２６２１４２号公報

しかしながら、本発明者らが熱間圧延工程後の鋼板形状について詳細に調べたところ、特許文献１に開示されたように、熱延鋼板の温度分布に起因する残留応力（伸びひずみ差）を用いて形状を予測しただけでは、解明できない平坦度悪化があることが分かった。そして、この形状予測結果に基づいて幅方向温度分布を制御するだけでは、熱延鋼板の平坦度を十分に向上させることができないことも分かった。したがって、熱延鋼板の平坦度を精度よく予測し、さらにその予測結果に基づいて平坦度を向上させるには改善の余地がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、熱間圧延工程においてコイラーにより熱延鋼板を巻き取ってコイルを製造するに際し、コイルにおける熱延鋼板の平坦度を精度よく予測し、当該平坦度を向上させることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明者らが鋭意検討を行った結果、熱間圧延工程後の熱延鋼板の平坦度悪化のメカニズムが解明され、具体的に平坦度悪化は、温度要因と巻き締まり要因の２つの要因が組み合わさって発生することが明らかになった。１つ目の温度要因は、コイラーに巻き取られる直前の熱延鋼板における幅方向の不均一温度分布によって熱ひずみが生じ、この熱ひずみが伸びひずみ差（残留ひずみ）となる要因である。２つ目の巻き締まり要因は、例えば仕上げ圧延後の熱延鋼板に生じるクラウン（本発明においては、後述するようにボディークラウンで定義する）によって、コイラーに巻き取られる際に熱延鋼板に作用する張力が幅方向に不均一に分布し、さらに不均一張力分布での巻き締まりによってコイルの内周部が塑性変形して塑性ひずみが生じ、この塑性ひずみが伸びひずみ差（残留ひずみ）となる要因である。

２つの要因のうち、１つ目の温度要因は、例えば上述した特許文献１に開示された形状予測方法が一例であるが、従来より平坦度悪化の要因として考慮され、その対策が講じられているものである。一方、２つ目の巻き締まり要因は、冷延プロセスで生じる巻き締まりによる変形が熱延プロセスでも生じることを本発明者らが新たに見出したものである。

そして、本発明者らはさらに鋭意検討した結果、この巻き締まり要因による平坦度悪化が、コイラーにより熱延鋼板を巻き取る際の張力、仕上圧延後の熱延鋼板に生じるボディークラウン、及びコイルにおける熱延鋼板の巻き数に基づいて予測可能であることを見出した。なお、この予測方法の詳細については、後述の実施形態において説明する。

本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、熱間圧延工程においてコイラーにより熱延鋼板を巻き取ってコイルを製造する方法であって、前記コイルにおける熱延鋼板の急峻度を、前記コイラーにより熱延鋼板を巻き取る際の張力、仕上圧延後の熱延鋼板に生じるボディークラウン、及び前記コイルにおける熱延鋼板の巻き数に基づいて予測し、前記予測される急峻度が２．１％以下になるように、前記張力と前記ボディークラウンとを調整することを特徴としている。

本発明によれば、上述した張力、ボディークラウン、巻き数の３つのパラメータで熱延鋼板の急峻度を予測することにより、巻き締まり要因によって悪化する熱延鋼板の平坦度を予測することができる。さらに、このように予測される急峻度が２．１％以下になるように、張力とボディークラウンを調整することにより、熱延鋼板の平坦度を向上させることができる。

ここで、例えば特開２０１４－６５９３５号公報には、熱延鋼板を巻き取る際の張力を制御することが開示され、例えば１０ＭＰａの低張力が開示されている。しかしながら、当該特開２０１４－６５９３５号公報には、クラウンを制御することは開示されていない。また、そもそも張力の制御は、熱延鋼板の表面疵の発生を抑制するためであり、本発明のように平坦度を向上させるものではない。

また、例えば特開平８－６６７０１号公報には、仕上圧延後の熱延鋼板に生じるクラウンを制御することが開示され、例えば１８μｍの低クラウンが開示されている。しかしながら、当該特開平８－６６７０１号公報には、張力を制御することは開示されていない。

このように従来、張力又はクラウンのいずれかを制御することは開示されているが、本発明のように張力とクラウン（ボディークラウン）の両方を調整することは開示されておらず、本発明は従来にない斬新なものである。

前記熱延コイルの製造方法において、前記コイルにおける熱延鋼板の急峻度を下記式（１）で予測してもよい。

但し、λ：前記コイルにおける熱延鋼板の急峻度（％）、α及びβ：調整係数、Ｕｔ：前記コイラーにより熱延鋼板を巻き取る際の張力（ＭＰａ）、Ｃｒ：仕上圧延後の熱延鋼板に生じるボディークラウン（μｍ）、Ｎ：前記コイルにおける熱延鋼板の巻き数

また、前記熱延コイルの製造方法において、前記巻き数は、前記コイルの板厚、板幅、及び単重から推定されてもよい。

また、前記熱延コイルの製造方法において、前記コイラーに巻き取られる熱延鋼板は、未変態若しくは変態中、又は変態完了後で７００℃以上であってもよい。

本発明によれば、コイラーにより熱延鋼板を巻き取る際の張力、仕上圧延後の熱延鋼板に生じるボディークラウン、及びコイルにおける熱延鋼板の巻き数に基づいて熱延鋼板の急峻度を予測することにより、巻き締まり要因によって悪化する熱延鋼板の平坦度を予測することができる。さらに、予測される急峻度が２．１％以下になるように、張力とボディークラウンを調整することにより、熱延鋼板の平坦度を向上させることができる。

熱間圧延設備の仕上圧延機以降の構成の概略を示す説明図である。 コイラーの構成の概略を示す説明図である。 マンドレルの構成の概略を示す、軸方向の断面視における説明図である。 マンドレルの構成の概略を示す、軸に直交する方向の断面視における説明図である。 耳波の程度を表す急峻度の定義を示す説明図である。 巻き締まり要因による平坦度悪化のメカニズムを説明する概念図である。 巻き締まり要因による平坦度悪化のメカニズムを説明する概念図である。 マンドレルの径縮小現象を捕らえた状況を示すグラフである。 巻き締まり要因で耳波が発生する現象を検証するグラフである。 ボディークラウンの定義を示す説明図である。 巻き数が５０巻きの場合において、張力を０～２０ＭＰａで変動させ、ボディークラウンを０～８０μｍで変動させた場合の、コイル内周部における熱延鋼板の急峻度を示す説明図である。 巻き数が７０巻きの場合において、張力を０～２０ＭＰａで変動させ、ボディークラウンを０～８０μｍで変動させた場合の、コイル内周部における熱延鋼板の急峻度を示す説明図である。 巻き数が７５巻きの場合において、張力を０～２０ＭＰａで変動させ、ボディークラウンを０～８０μｍで変動させた場合の、コイル内周部における熱延鋼板の急峻度を示す説明図である。 巻き数が１００巻きの場合において、張力を０～２０ＭＰａで変動させ、ボディークラウンを０～８０μｍで変動させた場合の、コイル内周部における熱延鋼板の急峻度を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜熱間圧延設備＞
まず、本発明に係る熱間圧延設備の構成について説明する。図１は、熱間圧延設備１の仕上圧延機２以降の構成の概略を示す説明図である。

熱間圧延設備１には、加熱炉（図示せず）から排出され粗圧延機（図示せず）で圧延された鋼板Ｈを所定の厚みに連続圧延する仕上圧延機２、仕上げ圧延後の鋼板Ｈ（以下、熱延鋼板Ｈ）を所定温度まで冷却する冷却装置３、冷却された熱延鋼板Ｈを巻き取るコイラー４が、熱延鋼板Ｈの搬送方向にこの順で設けられている。仕上圧延機２とコイラー４との間には、熱延鋼板Ｈを搬送するランアウトテーブル５が設けられている。そして、仕上圧延機２で圧延された熱延鋼板Ｈは、ランアウトテーブル５上で搬送中に冷却装置３によって冷却された後、コイラー４に巻き取られてコイルＣとして製造される。

なお、熱間圧延設備１の仕上圧延機２と冷却装置３の間には、仕上圧延機２で圧延された熱延鋼板Ｈの板厚を測定する板厚計６が設けられている。板厚計６は、熱延鋼板Ｈの幅方向の板厚分布を測定し、当該熱延鋼板Ｈのボディークラウンを測定することができる。

図２は、コイラー４の構成の概略を示す説明図である。なお、図２の例は、コイラー４での巻き取り操業開始の状態を示している。コイラー４は、ピンチロール１０、シュート１１、マンドレル１２、及びラッパーロール１３を有している。

コイラー４では、熱延鋼板Ｈをピンチロール１０でマンドレル１２の方向にベンディングし、シュート１１を通過させる。ここで、熱延鋼板Ｈの先端がマンドレル１２に到達する前までは、ラッパーロール１３は閉となっており（マンドレル１２と接触）、互いに鋼板速度より数％増速した速度で回転しながら待機している。そして、熱延鋼板Ｈがマンドレル１２とラッパーロール１３に到達すると、これらマンドレル１２とラッパーロール１３で熱延鋼板Ｈを挟み込みながら巻き取る。マンドレル１２は後述するようにシリンダー部２４によってその径を拡大及び縮小することが可能で、コイルＣにおいて熱延鋼板Ｈが所定の巻き数だけ巻き取られると拡大を始め、拡大する力とコイルＣが巻き締まる力が釣り合うところで径の拡大を停止し、ラッパーロール１３は開となりコイルＣから離れていく。

図３及び図４は、マンドレル１２の構成の概略を示す説明図である。図３に示すようにマンドレル１２は、セグメント式のものであり、マンドレルセグメント２０、ウェッジ２１、スライドロッド２２、及びウェッジシャフト２３を有している。これら構成部材のうち、スライドロッド２２とウェッジシャフト２３でシリンダー部２４を構成している。このシリンダー部２４でウェッジ２１を摺動させることによって、ウェッジシャフト２３に付けた勾配に沿ってマンドレルセグメント２０が半径方向に拡大方向又は縮小方向に摺動する仕組みになっている。

また、図４に示すようにマンドレル１２は、セグメントツバ部２５とウェッジアゴ部２６の間に隙間Ａを持っており、回転すると遠心力で隙間Ａが無くなり膨らむ機構となっている。なお、セグメント－ウェッジ部２７は、マンドレルセグメント２０とウェッジ２１の一組を備え、４組のセグメント－ウェッジ部２７でマンドレル１２を構成している。

＜平坦度悪化のメカニズム＞
本発明は、以上の構成の熱間圧延設備で製造されるコイルにおいて、熱延鋼板の平坦度を予測し、さらに予測結果に基づいて平坦度を向上させるものである。熱延鋼板の巻き取り温度は、材質によって異なるがおよそ１００～８００℃までの範囲であり、熱間圧延設備で製造されたコイルはコイルヤードに搬送され、常温まで冷却された後、巻き解かれる。本発明において予測する平坦度は、このコイルを巻き解いた熱延鋼板の平坦度（より詳細には、後述するように巻き締まり要因による熱延鋼板の平坦度）であって、かかる場合、熱延鋼板の幅方向端部には耳波と呼ばれる波状の面外変形が生じている。ここで、多くの熱延鋼板において起きる平坦度悪化は耳波であり、本発明は、この耳波を予測してさらに改善することを意図している。それ以外の場合で、コイラーの軸やピンチロールのクラウンプロフィールが凸形状で、巻き取り張力が異常に大きい場合は、幅方向端部ではなく中央部に波の出る中波が発生する場合があるが、これは本発明の対象外である。

なお、図５は、耳波の程度を表す急峻度の定義を示す説明図である。急峻度λは、熱延鋼板の幅方向端部の波高さＨを波のピッチＬで割り、さらに１００倍して、パーセント表示で表す。また、急峻度λは、伸びひずみ差Δεを用いて下記式（２）で表される。

そして、本発明者らが鋭意検討を行い、熱間圧延工程後の熱延鋼板の平坦度悪化のメカニズムを解明した。すなわち、平坦度悪化は、熱延鋼板における幅方向の不均一温度分布で熱ひずみが生じる温度要因と、コイラー巻き取り時に生じる幅方向の不均一張力分布での巻き締まりによってコイル内周部が塑性変形する巻き締まり要因との、２つの要因が組み合わさって発生することが明らかになった。以下、これら２つの要因について説明する。

（温度要因）
１つ目の温度要因による平坦度悪化について説明する。コイラーに巻き取られる直前の熱延鋼板には、幅方向の不均一温度分布によって熱ひずみが生じる。この熱ひずみが伸びひずみ差（残留ひずみ）となって、熱延鋼板の平坦度悪化（形状悪化）となる。

温度要因による平坦度悪化は、従来より知られているものであり、例えば上述した特許文献１や公知文献（２００４年９月 日本鉄鋼協会 第１４８回秋季講演大会「熱延鋼板冷却後の平坦度予測手法の検討」明石ら）などに開示されている。すなわち、仕上圧延機で仕上げ圧延された熱延鋼板がランアウトテーブル上で搬送中に冷却装置によって冷却される際、幅方向の不均一温度分布によって伸びひずみ差が生じる。しかしこの伸びひずみ差は、熱延鋼板が下ピンチロールを通過する前後で次のような矯正作用により、ほぼ伸びひずみ差は０となる。例えば巻き取り直前のコイラーによる張力が付与された状態の熱延鋼板は下ピンチロール直前までは通板方向曲率半径無限大で通板されるが、通過する際下ピンチロールに張力が付与されながら巻き付く（面接触する）ため、強制的に下ピンチロール半径で曲げ変形が加わり、通過後はまた通板方向曲率半径無限大となることで矯正される。そして、その巻き取り時における熱延鋼板の幅方向温度分布が、コイルの巻き解き時において常温に下げられる際に、熱延鋼板に伸びひずみ差が生じ、平坦度が悪化する。

（巻き締まり要因）
２つ目の巻き締まり要因による平坦度悪化について説明する。例えば仕上げ圧延後の熱延鋼板に生じるクラウンによって、コイラーに巻き取られる際に熱延鋼板に作用する張力が幅方向に不均一に分布するが、この不均一張力分布での巻き締まりによってコイルの内周部が塑性変形して塑性ひずみが生じる。この塑性ひずみが伸びひずみ差（残留ひずみ）となって、熱延鋼板の平坦度悪化（形状悪化）となる。

次に、巻き締まり要因による平坦度悪化のメカニズムについて、図６及び図７を用いて詳細に説明する。なお、図６及び図７において、符号Ｔは引張応力を示し、Ｓは圧縮応力を示している。
（Ａ）まず、コイラーで熱延鋼板を一定張力で巻き取ると、コイルの表面における熱延鋼板には引張応力が作用するが、マンドレル近傍のコイルの内周部における熱延鋼板には圧縮応力が作用する。
（Ｂ）また、一般的な熱延鋼板は、幅方向中央部が凸型となるようなクラウンを有している。このようなクラウンを有する熱延鋼板に、さらにクラウンを有する別の熱延鋼板が巻き重ねられると、内側の熱延鋼板の中央部と外側の熱延鋼板の中央部が接触する。このため、コイルの内周部において幅方向中央部には端部に比べ、より大きな圧縮応力が作用する。
（Ｃ）実操業では、マンドレルは待機径で熱延鋼板が搬送されるのを待っており、所定の巻き数だけ熱延鋼板が巻き付くと、さらに拡大（過拡大）させることになる。そして、マンドレルを拡大しようとするシリンダー部の押し力と、コイルからの面圧とが釣り合った時点でその拡大は止まり、マンドレルは一定径を保持することになる。しかしながら、実際には、熱延鋼板の巻き取り時の張力、熱延鋼板の板厚、熱延鋼板間の摩擦力等の影響で巻き締まり力が過大になり、シリンダー部の押し力が負けて、マンドレルの径は巻き締まりが完了した時点から徐々に縮小していく。このようなマンドレルの径縮小によって、本来マンドレルが受けるべき圧縮の巻き締まり力を、コイルの内周部の熱延鋼板が受け持たざるを得ない状況となる。
（Ｄ）以上のような現象が重なると、コイルの内周部において、特に幅方向中央部で圧縮応力が大きくなり、熱間状態での操業であることから、幅方向中央部に圧縮塑性変形、変態塑性による変形やクリープ変形が発生することになる。その結果、見かけ上、幅方向中央部が縮み、端部が伸びることになり、耳波が発生する。

図８は、上記（Ｃ）において、マンドレルの径縮小現象を捕らえた状況を示すグラフである。図８の横軸は、コイル巻取り開始からの時間である。縦軸は、シリンダー部のストローク量から換算したマンドレル径（セグメント外表面の半径方向距離）を示している。マンドレルが熱延鋼板の巻き取りを開始し、数巻きした後に過拡大を実施し、一旦巻き締まり力とマンドレル拡大力が釣り合った時点で拡大を停止した点がａ点である。その後、時間の経過と共に、コイルにおける熱延鋼板の巻き数が増加しコイル内周部の巻き締まり力が増加して来るにつれて、マンドレル径がａ点より小さくなってくることが分かる。なお、巻き取り中の巻き締まり量（マンドレル径縮小量）は、一定ではなくコイル毎に変動することが分かっている。

図９は、上記（Ｄ）において、巻き締まり要因で耳波が発生する現象を検証するグラフである。図９の横軸は、マンドレル径縮小量（ＭＤ縮小量）を示している。縦軸は、耳波の急峻度を示している。図９によれば、マンドレル径縮小量と耳波の急峻度には一定の相関があることが分かる。

＜巻き締まり要因による平坦度予測方法及び平坦化方法＞
以上が熱延鋼板の平坦度悪化のメカニズムであり、本発明者らは、平坦度悪化が、温度要因と巻き締まり要因が組み合わさって発生することを見出した。ここで、上述したように温度要因による平坦度悪化は、従来より知られているものであり、その対策も講じられている。具体的には、例えば仕上圧延機前に設置したエッジヒータや、冷却装置に設置したエッジマスクを用いて、幅方向温度分布が均一になるように制御することで、熱延鋼板の平坦度を向上させることが可能となる。そこで、本発明では、巻き締まり要因によって悪化する熱延鋼板の平坦度を予測し、当該予測結果に基づいて平坦度を向上させる。

（平坦度予測）
本発明者らは、上述した巻き締まり要因による平坦度悪化のメカニズムに基づき、平坦度向上（形状改善）に向けた対策として、１つ目は熱延鋼板を巻き取った後に幅方向に生じる張力分布差を小さくすること、２つ目は巻き締まり力を小さくして、マンドレルの巻き締まりによる径縮小を抑制すること、を考えた。１つ目の張力分布差を小さくするには、熱延鋼板に生じるクラウンを小さくする必要がある。また、２つ目の巻き締まり力を小さくするには、熱延鋼板を巻き取る際の張力を小さくすることが必要であり、また熱延鋼板の巻き数を少なくすることも必要となる。

ここで、本発明において、仕上圧延後の熱延鋼板に生じるクラウンは、ボディークラウンで定義する。図１０に示すように熱延鋼板Ｈのクラウンは、幅方向端部（エッジ）における板厚と幅方向中央部（センター）における板厚の差であり、ボディークラウンとエッジドロップの和となる。ボディークラウンは、エッジにおける板厚と、当該エッジから７５ｍｍの点（以下、７５ｍｍ点という）における板厚との差である。エッジドロップは、７５ｍｍ点における板厚と、センターにおける板厚との差である。そして、熱延鋼板のクラウンを、エッジドロップを含めないボディークラウンと定義する。

下記式（１）はかかる知見に基づいて導出されたものであり、巻き締まり要因による熱延鋼板の平坦度として、コイルの内周部における熱延鋼板の急峻度を予測する。なお、コイルの内周部とは、熱延鋼板の先端から２００ｍの範囲である。実操業では経験上、この先端から２００ｍ以降の範囲においては、コイルに巻き取られた熱延鋼板の形状は平坦になる。これは、熱延鋼板の先端がマンドレルに到達すると当該熱延鋼板に張力が発生し、形状が矯正されるためであると推察される。そこで、本発明ではコイルの内周部における熱延鋼板の急峻度を予測する。なお、式（１）中の３つのパラメータ、張力Ｕｔ、ボディークラウンＣｒ、巻き数Ｎは、リアルタイムに測定して把握することができる。

但し、λ：コイルにおける熱延鋼板の急峻度（％）、α及びβ：線形多変量解析で言うところの相関係数であり調整係数である、Ｕｔ：コイラーにより熱延鋼板を巻き取る際の張力（ＭＰａ）、Ｃｒ：仕上圧延後の熱延鋼板に生じるボディークラウン（μｍ）、Ｎ：コイルにおける熱延鋼板の巻き数

張力Ｕｔは、コイラーで熱延鋼板を巻き取る際に当該熱延鋼板を引っ張る力（コイル全長おける平均張力）であり、巻き取り時にその張力の大きさを把握することができる。そして、張力Ｕｔが小さいと、急峻度λが小さくなり熱延鋼板を平坦化できる。なお、式（１）において張力Ｕｔは平方根で示される。これは、張力Ｕｔが伸びひずみ差Δεと線形関係にあると考えられ、式（２）において急峻度λは伸びひずみ差Δεの平方根から算出されるためである。

ボディークラウンＣｒは、例えば図１に示した仕上圧延機と冷却装置に設けられた板厚計で測定することができる。そして、ボディークラウンＣｒが小さいと、急峻度λが小さくなり熱延鋼板を平坦化できる。なお、式（１）においてボディークラウンＣｒも平方根で示されるが、その理由は張力Ｕｔと同様である。また、ボディークラウンＣｒはコイル全長のボディクラウンの平均値である。

巻き数Ｎは、コイラーで熱延鋼板を巻き取る際に把握することができる。具体的には、例えばコイルの板厚、板幅、及び単重から推定することができ、例えば巻き数Ｎ＝（単重）／（板厚×板幅）で推定することができる。あるいは、実際に巻き数をカウントしてもよい。そして、巻き数Ｎが小さいと、急峻度λが小さくなり熱延鋼板を平坦化できる。なお、式（１）において巻き数Ｎも平方根で示されるが、その理由は張力Ｕｔと同様である。

調整係数αは、基準となる急峻度（以下、ベース急峻度という場合がある）であって、張力Ｕｔが２０ＭＰａ、ボディークラウンＣｒが８０μｍ、巻き数Ｎが１００巻きである場合の急峻度である。具体的に調整係数αは、実機データを測定することで決定され、例えば０（ゼロ）～１０の値となる。また、調整係数βも、実機データを測定することで決定される。

本実施形態では、熱延鋼板の急峻度λを式（１）で予測したが、これに限定されるものではない。急峻度λは、張力Ｕｔ、ボディークラウンＣｒ、巻き数Ｎの３つのパラメータに基づいて予測されればよく、すなわちλ＝ｆ（Ｕｔ、Ｃｒ、Ｎ）の関数で算出さればよい。具体的に急峻度λは、下記式（３）で算出してもよいし、あるいは式（１）を変形した下記式（１’）で差算出してもよい。

但し、ａ１～ａ３：線形多変量解析で言うところの相関係数であり調整係数である、ｂ：定数である

また、急峻度λと同様に伸びひずみ差Δεも、張力Ｕｔ、ボディークラウンＣｒ、巻き数Ｎの３つのパラメータに基づいて予測することができ、すなわちΔε＝ｇ（Ｕｔ、Ｃｒ、Ｎ）の関数で算出することができる。具体的に、伸びひずみ差Δεは下記式（４）又は式（５）などで算出する。そして、これら式（４）、（５）から算出された伸びひずみ差Δεを、上記式（２）に入れることで、急峻度λを算出することができる。
Δε＝γ×Ｕｔ×Ｃｒ×Ｎ＋ｂ ・・・（４）
Δε＝ａ１×Ｕｔ＋ａ２×Ｃｒ＋ａ３×Ｎ＋ｂ ・・・（５）
但し、γ：線形多変量解析で言うところの相関係数であり調整係数である

（平坦化方法）
以上のように式（１）、式（１’）、式（３）、式（４）、式（５）など、張力Ｕｔ、ボディークラウンＣｒ、巻き数Ｎの３つのパラメータの関数ｆ（Ｕｔ、Ｃｒ、Ｎ）、ｇ（Ｕｔ、Ｃｒ、Ｎ）（以下、形状予測関数という）により、巻き締まり要因によって悪化する熱延鋼板の平坦度を予測することができる。次に、この予測結果に基づいて、熱延鋼板の平坦度を向上させる方法について説明する。

本発明者らは、熱延鋼板の平坦度向上にあたり、形状予測関数で予測される急峻度を２．１％以下にすることとした。この急峻度の閾値２．１％は、製品としての許容値であり、すなわち急峻度が２．１％以下であれば、熱延鋼板は十分に平坦化されていると言える。なお、上述したように平坦度悪化の要因には、巻き締まり要因の他に温度要因もあるが、本発明においては、この温度要因による平坦度悪化は、例えばエッジヒータやエッジマスクを用いて改善されていることを前提とする。

形状予測関数で予測される急峻度を２．１％以下にするには、３つのパラメータ、張力Ｕｔ、ボディークラウンＣｒ、巻き数Ｎをそれぞれ小さくすればよい。換言すれば、平坦度向上には、低張力、低クラウン、低巻き数とするのがよい。但し、巻き数Ｎは製品に応じて予め決められるものであり、実際の操業では変更が困難である。そこで、本発明では、形状予測関数で予測される急峻度が２．１％以下となるように、張力ＵｔとボディークラウンＣｒを調整する。

以上のように、形状予測関数でコイル内周部の熱延鋼板の急峻度を算出することにより、巻き締まり要因によって悪化する熱延鋼板の平坦度を適切に予測することができる。さらに、この形状予測関数で算出される急峻度が２．１％以下になるように、張力ＵｔとボディークラウンＣｒを調整することにより、コイル内周部における熱延鋼板の耳波を小さくして、平坦度を向上させることができる。そして、本発明者らが鋭意検討したところ、本発明の形状関数による急峻度の予測結果と、実操業における急峻度とが精度よく一致していることを確認し、さらに本発明のように張力ＵｔとボディークラウンＣｒを調整することで、実際に熱延鋼板の急峻度を２．１％以下に向上できることを確認している。具体的には、コイルを精整工程に搬送して形状を矯正する必要がないレベルにまで、平坦度を向上させることも可能である。その結果、製造コストを低廉化できるとともに、製造期間を安定化して短縮化することができる。また、精整工程で熱延鋼板の表面に発生する疵を抑制して、製品の歩留まりを向上させることも可能となる。

＜対象とする熱延鋼板＞
上述した巻き締まり要因による平坦度予測方法及び平坦化方法は、特にコイラーによって巻き取られる熱延鋼板が未変態又は変態中の場合に特に有用である。例えば変態が終了した後に熱延鋼板を巻き取ると、当該熱延鋼板の形状は巻き取り時以上に悪化することはない。一方、コイラーに巻き取られる熱延鋼板が未変態又は変態中であれば、当該熱延鋼板はさらに変形する可能性がある。この点、本発明のように、形状予測関数で予測される急峻度が２．１％以下になるように、張力ＵｔとボディークラウンＣｒを調整すれば、熱延鋼板が未変態又は変態中であっても、当該熱延鋼板の平坦度を向上させることができる。

また、例えば変態完了後で７００℃以上の高温で熱延鋼板を巻き取ると、クリープ現象により、当該熱延鋼板が変形する場合がある。したがって、本発明の平坦度予測及び平坦化方法は、このような高温巻き取り時にクリープ現象が生じる場合にも有用である。

＜具体的な平坦度予測方法及び平坦化方法＞
以上が巻き締まり要因による平坦度予測方法及び平坦化方法であるが、次にその具体例について説明する。

板厚が２．５ｍｍ、板幅が１２００ｍｍの熱延鋼板をコイラーで巻き取る場合において、張力Ｕｔを０～２０ＭＰａで変動させ、ボディークラウンＣｒを０～８０μｍで変動させ、巻き数Ｎを５０～１００巻きで変動させて、式（１）からコイル内周部における熱延鋼板の急峻度を算出した。なお、これら張力Ｕｔ、ボディークラウンＣｒ、巻き数Ｎの範囲はそれぞれ、実操業で想定される範囲とした。また、式（１）における調整係数α（ベース急峻度）は６とし、調整係数βは０（ゼロ）とした。

急峻度の算出結果を図１１～図１４に示す。図１１は巻き数Ｎが５０巻きの場合の急峻度を示し、図１２は巻き数Ｎが７０巻きの場合の急峻度を示し、図１３は巻き数Ｎが７５巻きの場合の急峻度を示し、図１４は巻き数Ｎが１００巻きの場合の急峻度を示している。また、図１１～図１４において、網掛部分は急峻度が２．１％以下となる部分であり、さらに濃い網掛部分は急峻度が１％以下となる部分である。すなわち、この網掛部分に張力ＵｔとボディークラウンＣｒをそれぞれ調整すると、熱延鋼板を十分に平坦化することができる。

図１１を参照すると、巻き数Ｎが５０巻きの場合、張力Ｕｔを５～１０ＭＰａとして熱延鋼板を巻き取れば、熱延鋼板を平坦化できる。この際、ボディークラウンＣｒは特に限定されるものではない。また、ボディークラウンＣｒを０～４０μｍ、より好ましくは０～２５μｍとして熱延鋼板を圧延すれば、熱延鋼板を平坦化できる。この際、張力Ｕｔは特に限定されるものではない。

また、図１１～図１３を参照すると、巻き数Ｎが５０巻き、７０巻き、７５巻きのいずれの場合でも、張力Ｕｔを５～１０ＭＰａとして熱延鋼板を巻き取り、且つボディークラウンＣｒを０～２５μｍとして熱延鋼板を圧延すれば、熱延鋼板を平坦化できる。

図１４を参照すると、巻き数Ｎが１００巻きの場合、張力Ｕｔが１０ＭＰａであってボディークラウンＣｒが２５μｍの場合、熱延鋼板の急峻度は２．４％になり、許容範囲から若干外れる。但し、張力Ｕｔを５～１０ＭＰａ且つボディークラウンＣｒを０～２５μｍとすれば、熱延鋼板の急峻度を概ね許容範囲にすることができ、熱延鋼板を平坦化できる。

以上より、実操業上、熱延鋼板を平坦化できる低張力Ｕｔは５～１０ＭＰａであり、低ボディークラウンＣｒは０～２５μｍであるといえる。実際に、従来の操業条件である、例えば巻き数Ｎが２００巻きであり、張力Ｕｔが２０ＭＰａであり、ボディークラウンＣｒが７０μｍの場合、急峻度は７％であった。これに対して、本発明の操業条件（張力Ｕｔが５～１０ＭＰａ、ボディークラウンＣｒが０～２５μｍ）であれば急峻度２．１％以下にでき、熱延鋼板の平坦度を向上させることができる。

なお、張力Ｕｔは小さければ小さいほど熱延鋼板の急峻度が小さくなり、形状改善には好ましい。しかしながら、張力Ｕｔが５ＭＰａ未満になると、テレスコープ現象が発現し、コイル巻き姿が悪化して安定して巻き取れない場合がある。そこで、張力Ｕｔは５ＭＰａ以上が好ましい。

また、ボディークラウンＣｒも小さければ小さいほど熱延鋼板の急峻度が小さくなり、形状改善には好ましい。しかしながら、０（ゼロ）μｍ未満のマイナスクラウンになると、熱延鋼板が通板時に蛇行して、通板不安定を引き起こす場合がある。そこで、ボディークラウンＣｒは０（ゼロ）μｍ以上が好ましい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、熱間圧延工程においてコイラーにより熱延鋼板を巻き取ってコイルを製造する際に有用である。

１ 熱間圧延設備
２ 仕上圧延機
３ 冷却装置
４ コイラー
５ ランアウトテーブル
６ 板厚計
１０ ピンチロール
１１ シュート
１２ マンドレル
１３ ラッパーロール
２０ マンドレルセグメント
２１ ウェッジ
２２ スライドロッド
２３ ウェッジシャフト
２４ シリンダー部
２５ セグメントツバ部
２６ ウェッジアゴ部
２７ セグメント－ウェッジ部
Ｃ コイル
Ｈ 熱延鋼板

Claims (4)

1. 熱間圧延工程においてコイラーにより熱延鋼板を巻き取ってコイルを製造する方法であって、
   前記コイルにおける熱延鋼板の急峻度を、前記コイラーにより熱延鋼板を巻き取る際の張力、仕上圧延後の熱延鋼板に生じるボディークラウン、及び前記コイルにおける熱延鋼板の巻き数に基づいて予測し、
   前記予測される急峻度が２．１％以下になるように、前記張力と前記ボディークラウンとを調整することを特徴とする、熱延コイルの製造方法。
2. 前記コイルにおける熱延鋼板の急峻度を下記式（１）で予測することを特徴とする、請求項１に記載の熱延コイルの製造方法。
   

   

   但し、λ：前記コイルにおける熱延鋼板の急峻度（％）、α及びβ：調整係数、Ｕｔ：前記コイラーにより熱延鋼板を巻き取る際の張力（ＭＰａ）、Ｃｒ：仕上圧延後の熱延鋼板に生じるボディークラウン（μｍ）、Ｎ：前記コイルにおける熱延鋼板の巻き数
3. 前記巻き数は、前記コイルの板厚、板幅、及び単重から推定されることを特徴とする、請求項２に記載の熱延コイルの製造方法。
4. 前記コイラーに巻き取られる熱延鋼板は、未変態若しくは変態中、又は変態完了後で７００℃以上であることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の熱延コイルの製造方法。

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