JP5381859B2 - タンデム仕上圧延機及びその動作制御方法、並びに、熱延鋼板の製造装置及び熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、タンデム仕上圧延機及びその動作制御方法、並びに、熱延鋼板の製造装置及び熱延鋼板の製造方法に関する。本発明は、特に、熱間圧延ラインのタンデム仕上圧延機で１本の粗バーを圧延している最中に板厚を変更するタンデム仕上圧延機及びその動作制御法、並びに、当該タンデム仕上圧延機を有する熱延鋼板の製造装置及び上記タンデム仕上圧延機の動作制御方法を用いた熱延鋼板の製造方法に関する。

熱間圧延工程では、まずスラブを粗圧延機によって圧延して粗バーを生成し、その後、複数の圧延機（スタンド）を備えるタンデム仕上圧延機によって粗バーを目標板厚まで圧延する。仕上圧延での各スタンドの動作は、最終スタンド出側における被圧延材の板厚や板幅等が目標の条件を満たすように決定される。この各スタンドの動作条件は、ドラフトスケジュール（パススケジュール）と呼ばれ、製品の品質や生産性等に大きな影響を与える。そのため、製品に応じて適切なドラフトスケジュールを決定することが求められている。

タンデム仕上圧延機のドラフトスケジュールは、通常、最終製品に近い後段（被圧延材の移動方向下流側）のスタンドほど、ワークロール表面の肌荒れを低減して製品の表面性状を良好に保つために、圧延荷重が軽くなるように決定している。ここで、前段（被圧延材の移動方向上流側）スタンド及び後段スタンドの圧下率を同一に設定しても、板厚が薄い被圧延材を圧延する後段スタンドは、大きな圧延荷重が必要になるという圧延上の特性がある。そのため、通常のドラフトスケジュールでは、後段スタンドほど、圧下率が小さくなっている。

一方、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、熱延鋼板の結晶粒を微細化することが有効である。また、結晶粒を微細化すれば、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製造することが可能になる。

熱延鋼板の結晶粒の微細化方法としては、熱間仕上圧延の特に後段において、高圧下圧延（後段スタンドの圧下率を高めた仕上圧延）をおこなってオーステナイト粒を微細化するとともに粒内に圧延歪を蓄積させ、仕上圧延直後に急冷することにより、得られるフェライト粒の微細化を図る方法が知られている。この方法で微細結晶粒を有する熱延鋼板（以下において、「微細粒鋼」という。）を製造するためには、熱間圧延ラインにおけるタンデム仕上圧延機の後段スタンドの圧下率を、従来よりも高める必要がある。それゆえ、微細粒鋼を製造するためには、従来とは異なるドラフトスケジュールを決定し、タンデム仕上圧延機の動作を従来とは異なる形態で制御することが必要になる。

しかし、後段スタンドの圧下率を高くすると、後段スタンドの負荷（圧延荷重、圧延トルク等）が高くなり、先端の通板や尾端の尻抜きなどの非定常部の圧延が難しくなるため、先尾端部では後段スタンドの圧下率を下げて本来の製品の板厚目標値よりも厚く圧延することが必要になることがある。

また、後段スタンドの負荷を設備上限値以内に抑えるとともにワークロール表面の肌荒れも軽減するためには圧延潤滑剤の使用が有効であるが、圧延潤滑剤の使用によってワークロールと被圧延材との間の摩擦係数が低下すると、被圧延材のワークロールへの噛み込み性が悪化するため、先端の通板時は圧延潤滑剤を用いず、先端の通板が完了した後に圧延潤滑剤を使用し始める必要がある。この際、圧延潤滑剤を用いない部分は負荷が高くなるので、本来得たい板厚よりも板厚を厚くして負荷を下げる必要があり、圧延潤滑剤の使用不使用と合わせて板厚を変更することが必要になる。

このように、一本の粗バーを圧延している最中に後段スタンドの板厚を変更するには、所望の板厚が得られるように圧下位置を変更するだけでなく、ロール速度を変更してスタンド間張力の変動を抑制することが重要であり、張力低下による板寄りや、過張力による被圧延材の破断を防止しなければならない。

上記のように圧延している最中に板厚を変更する技術は、走間板厚変更と呼ばれ、板厚変更前後で所望の板厚と張力とを得るための圧下位置及びロール速度を計算しておき、その差分を所定のタイミングで変更するいわゆるプリセット法が一般的に用いられてきた。この場合、プリセット変更中は板厚制御はオフされ、プリセット変更完了後に再開される。しかし、プリセット法は予測制御であるので、予測誤差が生じた場合、走間板厚変更が終了したときの板厚は目標板厚に一致しない。

このような問題を解決し得る技術として、特許文献１には、板厚制御を板厚変更点でも継続して適用し、板厚目標値を変更することによって、板厚制御の圧下位置修正動作を利用して間接的に圧下位置を変更する技術が開示されている。

特開２００４−２５５４２１号公報

特許文献１に開示されている技術によれば、板厚制御が継続して適用されるので、板厚を走間板厚変更後の目標板厚により早く一致させることが可能になる。しかしながら、特許文献１には、板厚目標値の変更時間をどのように決めたらよいかについては記載されていない。そのため、特許文献１に開示されている技術を用いても、張力変動を十分に抑制できない場合があるという問題があった。また、超微細結晶粒（例えば、平均粒径が２μｍ以下の結晶粒をいう。以下において同じ。）を有する熱延鋼板（以下において、「超微細粒鋼」ということがある。）の製造において必要となる圧延潤滑剤の使用不使用の変更も同時におこなうことについて、特許文献１では考慮されていない。

そこで、本発明は、超微細粒鋼を製造する際に必要となる板厚の変更や圧延潤滑剤の使用不使用の変更時にも張力変動を抑制することができるタンデム仕上圧延機及びその動作制御方法、並びに、熱延鋼板の製造装置及び熱延鋼板の製造方法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。なお、本発明の理解を容易にするため、添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

本発明の第１の態様は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のスタンド（１、２、…、７）を備えるタンデム仕上圧延機（１０）で１本の被圧延材（８）を圧延している最中に、第ｍスタンド（ｍは１以上Ｎ−１以下の整数）から第Ｎスタンド（７）における板厚目標値が変更される、タンデム仕上圧延機の動作を制御する方法であって、第ｍスタンドから第Ｎスタンド（７）に共通する板厚目標値変更時間を定め、第ｎスタンド（ｎはｍ以上Ｎ以下の整数）の板厚変更量と上記板厚目標値変更時間とから、第ｎスタンドの板厚目標値の変更レートを求め、被圧延材の板厚変更点が第ｎスタンドに到達すると同時に上記変更レートで第ｎスタンドの板厚目標値の変更を開始し、上記板厚目標値変更時間の経過後に板厚目標値の変更を終了し、少なくとも第ｎスタンドの板厚目標値の変更開始から変更終了までの時間帯において、第ｎスタンドの出側における被圧延材の板厚が板厚目標値に一致するように、第ｎスタンドの圧下位置を時々刻々修正することを特徴とする、タンデム仕上圧延機の動作制御方法である。

ここに、「第Ｎスタンド（７）」とは、タンデム圧延機（１０）の最終スタンド、すなわち、タンデム圧延機（１０）によって圧延される被圧延材（８）の移動方向の下流端に配置されたタンデム圧延機のスタンド（７）をいう。

上記本発明の第１の態様において、さらに、被圧延材（８）を圧延している最中に、第ｍスタンドから第Ｎスタンド（７）における圧延潤滑剤の使用不使用を変更する際には、第ｎスタンドの板厚目標値の変更開始タイミングと第ｎスタンドの圧延潤滑剤の使用不使用の変更タイミングとを一致させることが好ましい。

また、圧延潤滑剤の使用不使用が変更される上記本発明の第１の態様において、板厚目標値変更時間は、圧延潤滑剤の使用不使用の変更によって生じるワークロールと被圧延材（８）との間の摩擦係数の変化に要する時間以上にすることが好ましい。

本発明の第２の態様は、上記本発明の第１の態様にかかるタンデム仕上圧延機の動作制御方法によって制御されるタンデム仕上圧延機（１０）を用いて鋼板（８）を仕上圧延する工程を有することを特徴とする、熱延鋼板の製造方法である。

本発明の第３の態様は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のスタンド（１、２、…、７）を備えるタンデム仕上圧延機（１０）で１本の被圧延材（８）を圧延している最中に、第ｍスタンド（ｍは１以上Ｎ−１以下の整数）から第Ｎスタンド（７）における板厚目標値が変更される、タンデム仕上圧延機（１０）であって、第ｍスタンドから第Ｎスタンド（７）に共通する板厚目標値変更時間と第ｎスタンド（ｎはｍ以上Ｎ以下の整数）の板厚変更量とから、第ｎスタンドの板厚目標値の変更レートが求められ、被圧延材の板厚変更点が第ｎスタンドに到達すると同時に上記変更レートで第ｎスタンドの板厚目標値の変更を開始し、且つ、上記板厚目標値変更時間の経過後に板厚目標値の変更を終了する板厚制御手段（１１、１２、…、１７）と、少なくとも第ｎスタンドの板厚目標値の変更開始から変更終了までの時間帯において、第ｎスタンドの出側における被圧延材の板厚が板厚目標値に一致するように、第ｎスタンドの圧下位置を時々刻々修正する圧下位置制御手段（１ｃ、２ｃ、…、７ｃ）と、を有することを特徴とする、タンデム仕上圧延機である。

上記本発明の第３の態様において、さらに、第ｍスタンドから第Ｎスタンド（７）に圧延潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段（５ｅ、６ｅ、７ｅ）が備えられ、被圧延材（８）を圧延している最中に、第ｍスタンドから第Ｎスタンド（７）における圧延潤滑剤の使用不使用を変更する際には、第ｎスタンドの板厚目標値の変更開始タイミングと第ｎスタンドの圧延潤滑剤の使用不使用の変更タイミングとを一致させることが好ましい。

また、第ｎスタンドの板厚目標値の変更開始タイミングと第ｎスタンドの圧延潤滑剤の使用不使用の変更タイミングとが一致される上記本発明の第３の態様において、板厚目標値変更時間は、圧延潤滑剤の使用不使用の変更によって生じるワークロール（５ａ、６ａ、７ａ）と被圧延材（８）との間の摩擦係数の変化に要する時間以上にすることが好ましい。

本発明の第４の態様は、上記本発明の第３の態様にかかるタンデム仕上圧延機（１０）を有することを特徴とする、熱延鋼板の製造装置（１００）である。

本発明の第１の態様では、各スタンドで板厚目標値を変更している部位を、粗バー（８）上で完全に一致させることができるので、上流スタンドで生じた板厚変化が下流スタンドに与える影響を抑制することができ、張力の変動を抑制できる。また、本発明の第１の態様において、圧延潤滑剤の使用不使用も変更する際には、板厚目標値変更による圧下率の変更と圧延潤滑剤の使用不使用の変更開始タイミングとを一致させるとともに、摩擦係数の変化の終了が板厚目標値変更の終了よりも早くなるようにしているので、圧延荷重及び張力の変動を抑制できる。圧延荷重及び張力の変動を抑制することにより、板寄りや板破断などの圧延トラブルを防止することができる。したがって、本発明の第１の態様によれば、超微細粒鋼を製造する際に必要となる板厚の変更や、それにあわせて圧延潤滑剤の使用不使用の変更をおこなう際にも張力変動を抑制することが可能なタンデム仕上圧延機の動作制御方法を提供することができる。

本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様にかかるタンデム仕上圧延機の動作制御方法によって制御されるタンデム仕上圧延機（１０）を用いて鋼板（８）を圧延する工程を有している。そのため、本発明の第２の態様によれば、超微細粒鋼を製造することが可能な、熱延鋼板の製造方法を提供することができる。

本発明の第３の態様では、各スタンドで板厚目標値を変更している部位を、粗バー（８）上で完全に一致させることができるので、上流スタンドで生じた板厚変化が下流スタンドに与える影響を抑制することができ、張力の変動を抑制できる。また、本発明の第３の態様において、圧延潤滑剤の使用不使用も変更する際には、板厚目標値変更による圧下率の変更と圧延潤滑剤の使用不使用の変更開始タイミングとを一致させるとともに、摩擦係数の変化の終了が板厚目標値変更の終了よりも早くなるようにしているので、圧延荷重及び張力の変動を抑制できる。圧延荷重及び張力の変動を抑制することにより、板寄りや板破断などの圧延トラブルを防止することができる。したがって、本発明の第３の態様によれば、超微細粒鋼を製造する際に必要となる板厚の変更や、それにあわせて圧延潤滑剤の使用不使用の変更をおこなう際にも張力変動を抑制することが可能なタンデム仕上圧延機（１０）を提供することができる。

本発明の第４の態様は、本発明の第３の態様にかかるタンデム仕上圧延機（１０）を備えている。したがって、本発明の第４の態様によれば、超微細粒鋼の製造時に張力変動を抑制することが可能な、熱延鋼板の製造装置（１００）を提供することができる。

本発明のタンデム仕上圧延機の動作制御方法が適用されるタンデム仕上圧延機の形態例を示す図である。 本発明にかかる熱延鋼板の製造装置の形態例を簡略化して示す図である。 本発明のタンデム仕上圧延機の動作制御方法によって制御した場合の圧延状態を示すグラフである。 本発明以外の方法によって制御した場合の圧延状態を示すグラフである。 本発明のタンデム仕上圧延機の動作制御方法によって制御した場合の圧延状態を示すグラフである。 本発明以外の方法によって制御した場合の圧延状態を示すグラフである。 本発明以外の方法によって制御した場合の圧延状態を示すグラフである。 本発明以外の方法によって制御した場合の圧延状態を示すグラフである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明にかかるタンデム仕上圧延機の動作制御方法が適用されるタンデム仕上圧延機の形態例を示す図である。図１に示すように、タンデム仕上圧延機１０は、第１スタンド１、第２スタンド２、…、及び、第７スタンド７の７つのスタンドを有しており、第１スタンド１から第７スタンド７までの７つのスタンドによって、被圧延材８（以下において、「鋼板８」ということがある。）を連続圧延可能なように構成されている。これら７つのスタンド１〜７は、それぞれ、一対のワークロール、一対のバックアップロール、圧下位置制御装置、及び、速度制御装置を備えている。すなわち、例えば第１スタンド１は、一対のワークロール１ａ、１ａ、一対のバックアップロール１ｂ、１ｂ、圧下位置制御装置１ｃ、及び、速度制御装置１ｄを備え、同様に、例えば第７スタンド７は、一対のワークロール７ａ、７ａ、一対のバックアップロール７ｂ、７ｂ、圧下位置制御装置７ｃ、及び、速度制御装置７ｄを備えている。また、第５スタンド５は潤滑剤供給手段５ｅを備え、第６スタンド６は潤滑剤供給手段６ｅを備え、第７スタンド７は潤滑剤供給手段７ｅを備えている。潤滑剤供給手段５ｅ、６ｅ、７ｅは、それぞれ、ワークロール５ａ、６ａ、７ａに向けて圧延潤滑剤（例えば、圧延潤滑油又は圧延潤滑油水溶液等）を噴射する装置であり、加圧された圧延潤滑剤を供給する配管とワークロールへ向けて圧延潤滑剤を噴射するノズルとを備えている。圧下位置制御装置１ｃは板厚制御装置１１から与えられる圧下位置の指令値に第１スタンド１の圧下位置が一致するように作動する装置であり、これにより一対のワークロール１ａ、１ａの間隙が調節され鋼板８の板厚が調整される。圧下位置制御装置２ｃ〜７ｃも同様である。速度制御装置１ｄは速度指令装置２０から与えられるワークロール１ａ、１ａのロール速度の指令値にワークロール１ａ、１ａのロール速度が一致するように作動する装置であり、これによりワークロール１ａ、１ａ及びバックアップロール１ｂ、１ｂの回転速度が調整される。速度制御装置２ｄ〜７ｄも同様である。図１に示すように、各スタンド１〜７には、それぞれのスタンド１〜７における鋼板８の板厚を調整する板厚制御装置１１〜１７が備えられている。板厚制御装置１１から圧下位置制御装置１ｃに向けて圧下位置の変更指令が与えられることによって第１スタンド１の圧下位置が調節され、第１スタンド１における鋼板８の板厚（出側板厚）が調整される。板厚制御装置１２〜１７についても同様である。板厚目標値変更時間決定装置１８は、板厚目標値変更時間を決定する装置である。板厚目標値変更時間決定装置１８で決定された板厚目標値変更時間が、板厚制御装置１１〜１７へと与えられる。また、タイミング指示装置３０は鋼板８上に定められた点がタンデム仕上圧延機１０のどの位置にあるかをトラッキングする機能を持つ装置であり、そのトラッキング情報にもとづき、タイミング指示を板厚制御装置１１〜１７、速度指令装置２０、及び、潤滑剤供給手段５ｅ、６ｅ、７ｅに与えるように構成されている。本発明において、ドラフトスケジュール変更前後の板厚、及び、板厚目標値変更時間は、圧延開始前に決定される。

以下、図１を参照しつつ、本発明の一実施形態であるＮ＝７及びｍ＝５の場合について、本発明の動作制御方法を具体的に説明する。なお、ロール速度とはワークロールの周速度を指すものとする。

タイミング指示装置３０は、鋼板８の板厚変更点をトラッキングし、当該板厚変更点が第５スタンド５に到達したときに、速度指令装置２０にそのタイミングを通知する。速度指令装置２０は、タイミング指示装置３０からの通知を受け、第５スタンド５のロール速度を板厚変更後のドラフトスケジュールのロール速度に変更するためのロール速度変更指令を第５スタンド５の速度制御装置５ｄに与える。板厚変更点が第６スタンド６や第７スタンド７に到達したときも同様にして、第６スタンド６や第７スタンド７のロール速度変更指令を、それぞれ、第６スタンド６の速度制御装置６ｄ、第７スタンド７の速度制御装置７ｄに与える。速度制御装置５ｄ〜７ｄは、速度指令装置２０からのロール速度変更指令にスタンド５〜７のロール速度が一致するようにロール速度を調節する。

また、タイミング指示装置３０は、鋼板８の板厚変更点をトラッキングし、当該板厚変更点が第５スタンド５に到達したときに、板厚目標値変更時間決定装置１８を介して、板厚制御装置１５にそのタイミングを通知する。板厚制御装置１５は、通知を受けると、第５スタンド５の板厚変更量Δｈ５と、第５スタンド５から第７スタンド７に共通する板厚目標値変更時間Ｔに基づき、板厚目標値の変更レートΔｈ５／Ｔを決定する。そして、第５スタンド５の板厚目標値の変更をΔｈ５／Ｔの変更レートで開始し、第５スタンド５における鋼板８の板厚（出側板厚）がその板厚目標値に一致するような第５スタンド５の圧下位置変更量を求め、圧下位置制御装置５ｃに与える。第５スタンド５の板厚目標値の変更は、その変更を開始してから時間Ｔだけ経過後に終了する。

同様に、タイミング指示装置３０は、鋼板８の板厚変更点をトラッキングし、当該板厚変更点が第６スタンド６に到達したときに、板厚目標値変更時間決定装置１８を介して、板厚制御装置１６にそのタイミングを通知する。板厚制御装置１６は、通知を受けると、第６スタンド６の板厚変更量Δｈ６と、第５スタンド５から第７スタンド７に共通する板厚目標値変更時間Ｔに基づき、板厚目標値の変更レートΔｈ６／Ｔを決定する。そして、第６スタンド６の板厚目標値の変更をΔｈ６／Ｔの変更レートで開始し、第６スタンド６における鋼板８の板厚（出側板厚）がその板厚目標値に一致するような第６スタンド６の圧下位置変更量を求め、圧下位置制御装置６ｃに与える。第６スタンド６の板厚目標値の変更は、その変更を開始してから時間Ｔだけ経過後に終了する。

同様に、タイミング指示装置３０は、鋼板８の板厚変更点をトラッキングし、当該板厚変更点が第７スタンド７に到達したときに、板厚目標値変更時間決定装置１８を介して、板厚制御装置１７にそのタイミングを通知する。板厚制御装置１７は、通知を受けると、第７スタンド７の板厚変更量Δｈ７と、第５スタンド５から第７スタンド７に共通する板厚目標値変更時間Ｔに基づき、板厚目標値の変更レートΔｈ７／Ｔを決定する。そして、第７スタンド７の板厚目標値の変更をΔｈ７／Ｔの変更レートで開始し、第７スタンド７における鋼板８の板厚（出側板厚）がその板厚目標値に一致するような第７スタンド７の圧下位置変更量を求め、圧下位置制御装置７ｃに与える。第７スタンド７の板厚目標値の変更は、その変更を開始してから時間Ｔだけ経過後に終了する。

上記において、板厚制御装置１５〜１７による板厚制御は、各スタンド５〜７の板厚目標値の変更開始前から始めておいてもよいし、板厚目標値の変更終了後も継続してもよいが、少なくとも板厚目標値の変更動作中は、板厚制御による圧下位置変更動作がおこなわれるようにする。

また、第５スタンド５の圧延潤滑剤の使用不使用を変更する際には、タイミング指示装置３０から、板厚変更点が第５スタンド５に到達した通知を受けたタイミングで、潤滑剤供給手段５ｅによる圧延潤滑剤の使用不使用を変更する。このようにすることで、第５スタンド５の板厚目標値の変更開始タイミングと圧延潤滑剤の使用不使用の変更タイミングとを合わせることができる。同様に、第６スタンド６の圧延潤滑剤の使用不使用を変更する際には、板厚変更点が第６スタンド６に到達した通知をタイミング指示装置３０から受けたタイミングで、潤滑剤供給手段６ｅによる圧延潤滑剤の使用不使用を変更し、第７スタンド７の圧延潤滑剤の使用不使用を変更する際には、板厚変更点が第７スタンド７に到達した通知をタイミング指示装置３０から受けたタイミングで、潤滑剤供給手段７ｅによる圧延潤滑剤の使用不使用を変更する。

第５スタンド５から第７スタンド７に共通する板厚目標値変更時間Ｔは、小さすぎると板厚目標値の変更レートが速くなりすぎ、板厚制御の追従遅れによって圧下位置の変更とロール速度の変更とがミスマッチとなり、張力が変動する。また、大きすぎると板厚の変更にかかる時間が長くなるので、板厚が本来得たい変更後の板厚目標値に一致していない部分が長くなる。したがって、板厚目標値変更時間Ｔは、板厚制御の追従遅れが問題とならない範囲で最小となるように決定し、ロール速度の変更開始から終了までの時間も板厚目標値変更時間Ｔに合わせることが望ましい。例えば、第ｎスタンドの板厚目標値に対する板厚制御の追従遅れ時間をｔｎとすると、板厚目標値をΔｈｎ／Ｔの変更レートで変更する際の板厚制御誤差は（Δｈｎ／Ｔ）・ｔｎであるので、板厚変更をおこなう第５スタンド５から第７スタンド７の全ての板厚制御誤差が予め定めておいた既定値α以下になるように、下式（１）で板厚目標値変更時間Ｔを決定する。
Ｔ＝ｍａｘ Δｈｎ・ｔｎ／α 式（１）
また、第５スタンド５から第７スタンド７の圧延潤滑剤の使用不使用を変更する際には、その変更によって生じる摩擦係数変化に要する時間と上記式（１）の長い方を板厚目標値変更時間Ｔとする。

図２は、本発明の熱延鋼板の製造装置１００の形態を簡略化して示す図である。図２では、複数のスタンド１〜７を備えたタンデム仕上圧延機１０の上流側に配設される粗圧延機や、冷却装置７０の下流側に配設される巻き取り機のほか、図１に示した圧下位置制御装置１ｃ〜７ｃ、速度制御装置１ｄ〜７ｄ、潤滑剤供給手段５ｅ〜７ｅ、板厚制御装置１１〜１７、板厚目標値変更時間決定装置１８、速度指令装置２０、及び、タイミング指示装置３０の記載も省略しており、タンデム仕上圧延機１０も簡略化して示している。図２において、被圧延材８は紙面左側から右側へと移動する。図２に示すように、本発明の熱延鋼板の製造装置１００は、複数のスタンド１〜７を具備するタンデム仕上圧延機１０と、該タンデム仕上圧延機１０の下流側に隣接して配設された冷却装置４０と、を備えている。製造装置１００では、例えば、タンデム仕上圧延機１０を構成するスタンド１〜７のうち、下流側の３つのスタンド５〜７で圧下率が３０％以上の高圧下圧延を行った後、当該３つのスタンド５〜７のうち最も下流側に配設されているスタンド７による仕上圧延が終了してから０．２秒以内に、冷却装置４０を用いて、６００℃／ｓ以上（好ましくは１０００℃／ｓ以上）の冷却速度で被圧延材８を急冷する。このようにすることで、超微細粒鋼を製造することが可能になる。そして、製造装置１００には、タンデム仕上圧延機１０が備えられているので、超微細粒鋼を製造する際に必要となる板厚の変更や圧延潤滑剤の使用不使用の変更時に、被圧延材８の張力変動を抑制することができる。そのため、本発明によれば、超微細粒鋼の製造時に板寄りや板破断などの圧延トラブルを防止することが可能な、熱延鋼板の製造装置１００を提供することができる。

本発明をシミュレーションの結果を参照しながら、より具体的に説明する。

＜シミュレーション１＞
板厚３２ｍｍ、板幅１０００ｍｍの粗バーを、表１のドラフトスケジュールで圧延潤滑剤を使用せずにタンデム仕上圧延している最中に、第５スタンド５から第７スタンド７の板厚を変更し表２のドラフトスケジュールに変更するシミュレーションをおこなった。なお、表２のドラフトスケジュールは、超微細粒鋼の製造を目的としたドラフトスケジュールであり、圧延潤滑剤を使用しない場合に相当する。

表１及び表２並びに後述する表３において、第１〜第７は、第１スタンド１〜第７スタンド７を意味している。

本発明にかかるタンデム仕上圧延機の動作制御方法を適用した場合（実施例１）の圧延状態を図３に示す。時間０において板厚変更点を第５スタンド５に作成して第５スタンド５の板厚目標値の変更とロール速度変更を開始し、その板厚変更点が第６スタンド６に到達したときに第６スタンド６の板厚目標値の変更とロール速度変更を開始し、さらに第７スタンド７に到達したときに第７スタンド７の板厚目標値の変更とロール速度変更を開始するようにした。板厚目標値変更時間とロール速度変更に要する時間は第５スタンド５から第７スタンド７まで、全て３秒に一致させた。

比較例として、板厚目標値の変更を、制御目標値を変更するときに一般的におこなわれているように、変更レートが一定になるように実施した場合（比較例１）の圧延状態を図４に示す。変更レートは板厚変更量の最も大きい第７スタンド７の変更レートが図３と等しくなるように０．１ｍｍ／ｓとした。この場合、第５スタンド５から第７スタンド７の板厚目標値変更時間は一致せず、第５スタンド５の変更時間が１．９８秒、第６スタンド６の変更時間が２．８３秒、第７スタンド７の変更時間が３．００秒となり、変更量の小さいスタンドほど変更時間が短くなった。

図３に示すように、本発明にかかるタンデム仕上圧延機の動作制御方法を適用した場合、張力はほぼ一定に制御されており変動は微少に抑えられている。一方、図４に示すように、比較例では大きく張力が変動しており、特に上流スタンドの板厚変更過程中の板厚変化が移送されてきて外乱となる第６、第７スタンドで顕著であった。第７スタンド７の入側張力は無張力となる時間帯もあり、板寄りが発生して圧延が継続できない可能性が高い。これに対し、本発明の動作制御方法では、第５スタンド５から第７スタンド７の板厚目標値を変更している部位が粗バー上で完全に一致しているので、上流スタンドで生じた板厚変化が下流スタンドに与える影響を抑制することができ、張力変動を抑制することができた。

＜シミュレーション２＞
表１のドラフトスケジュールから、第５スタンド５から第７スタンド７の板厚を変更するとともに、第５スタンド５から第７スタンド７の圧延潤滑剤の使用を開始して表３のドラフトスケジュールに変更するするシミュレーションをおこなった。ワークロールと被圧延材との間の摩擦係数は、圧延潤滑剤の使用開始から一定レートで変化し始め、３秒後に変化が終了すると仮定した。なお、表３のドラフトスケジュールは、超微細粒鋼の製造を目的としたドラフトスケジュールであり、圧延潤滑剤を使用する場合に相当する。

本発明にかかるタンデム仕上圧延機の動作制御方法を適用した場合（実施例２）の圧延状態を図５に示す。第５スタンド５から第７スタンド７の圧延潤滑剤の使用開始タイミングは当該スタンドの板厚目標値の変更開始タイミングに合わせ、第５スタンド５から第７スタンド７の板厚目標値変更時間は、摩擦係数の変化に要する時間である３秒に一致させた。

比較例として、第５スタンド５から第７スタンド７の圧延潤滑剤の使用を一斉に開始した場合の圧延状態を図６及び図７に示す。図６は、第５スタンド５の板厚目標値の変更開始とともに一斉に圧延潤滑剤の使用開始を開始した場合（比較例２）の圧延状態を示す図であり、図７は第７スタンド７の板厚目標値の変更開始とともに一斉に圧延潤滑剤の使用開始を開始した場合（比較例３）の圧延状態を示す図である。また、別の比較例として、第５スタンド５から第７スタンド７の板厚目標値変更時間を摩擦係数の変化に要する時間である３秒よりも短い２秒とした場合（比較例４）の圧延状態を図８に示す。

図５に示すように、本発明にかかるタンデム仕上圧延機の動作制御方法を適用した場合、張力はほぼ一定に制御され、変動は微少に抑えられた。一方、図６〜図８に示すように、比較例では非常に大きく張力が変動している。これは、本発明では、各スタンド５〜７の板厚目標値の変更開始タイミングと圧延潤滑剤の使用開始タイミングとを合わせ、圧延潤滑剤の使用開始による摩擦係数の変化時間より板厚目標値変更時間を長くすることにより、圧延荷重変動が抑制されているためである。

以上より、本発明によれば、板厚変更の影響を受けるスタンド間張力の変動を抑制できる。また、板厚変更とともに圧延潤滑剤の使用不使用の変更をおこなう場合は、圧延荷重変動を抑制でき、超微細粒鋼の製造時においてもスタンド間張力の変動を抑制できる。したがって、本発明によれば、板寄りや板破断などの圧延トラブルを防止することができる。

本発明は、超微細結晶粒を有する熱延鋼板の製造等に用いることができる。

１…第１スタンド
２…第２スタンド
３…第３スタンド
４…第４スタンド
５…第５スタンド
５ｅ…潤滑剤供給手段
６…第６スタンド
６ｅ…潤滑剤供給手段
７…第７スタンド
７ｅ…潤滑剤供給手段
８…被圧延材
１０…タンデム仕上圧延機
１１〜１７…板厚制御装置
１８…板厚目標値変更時間決定装置
２０…速度指令装置
３０…タイミング指示装置
４０…冷却装置
１００…熱延鋼板の製造装置

Claims (8)

1. Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のスタンドを備えるタンデム仕上圧延機で１本の被圧延材を圧延している最中に、第ｍスタンド（ｍは１以上Ｎ−１以下の整数）から第Ｎスタンドにおける板厚目標値が変更される、タンデム仕上圧延機の動作を制御する方法であって、
   前記第ｍスタンドから前記第Ｎスタンドに共通する板厚目標値変更時間を定め、
   第ｎスタンド（ｎはｍ以上Ｎ以下の整数）の板厚変更量と前記板厚目標値変更時間とから、前記第ｎスタンドの板厚目標値の変更レートを求め、
   前記被圧延材の板厚変更点が前記第ｎスタンドに到達すると同時に前記変更レートで前記第ｎスタンドの板厚目標値の変更を開始し、
   前記板厚目標値変更時間の経過後に板厚目標値の変更を終了し、
   少なくとも前記第ｎスタンドの板厚目標値の変更開始から変更終了までの時間帯において、前記第ｎスタンドの出側における前記被圧延材の板厚が前記板厚目標値に一致するように、前記第ｎスタンドの圧下位置を時々刻々修正することを特徴とする、タンデム仕上圧延機の動作制御方法。
2. さらに、前記被圧延材を圧延している最中に、前記第ｍスタンドから前記第Ｎスタンドにおける圧延潤滑剤の使用不使用を変更する際には、前記第ｎスタンドの板厚目標値の変更開始タイミングと前記第ｎスタンドの圧延潤滑剤の使用不使用の変更タイミングとを一致させることを特徴とする、請求項１に記載のタンデム仕上圧延機の動作制御方法。
3. 板厚目標値変更時間は、前記圧延潤滑剤の使用不使用の変更によって生じるワークロールと前記被圧延材との間の摩擦係数の変化に要する時間以上にすることを特徴とする、請求項２に記載のタンデム仕上圧延機の動作制御方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のタンデム仕上圧延機の動作制御方法によって制御されるタンデム仕上圧延機を用いて鋼板を仕上圧延する工程を有することを特徴とする、熱延鋼板の製造方法。
5. Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のスタンドを備えるタンデム仕上圧延機で１本の被圧延材を圧延している最中に、第ｍスタンド（ｍは１以上Ｎ−１以下の整数）から第Ｎスタンドにおける板厚目標値が変更される、タンデム仕上圧延機であって、
   前記第ｍスタンドから前記第Ｎスタンドに共通する板厚目標値変更時間と第ｎスタンド（ｎはｍ以上Ｎ以下の整数）の板厚変更量とから、前記第ｎスタンドの板厚目標値の変更レートが求められ、
   前記被圧延材の板厚変更点が前記第ｎスタンドに到達すると同時に前記変更レートで前記第ｎスタンドの板厚目標値の変更を開始し、且つ、前記板厚目標値変更時間の経過後に板厚目標値の変更を終了する板厚制御手段と、
   少なくとも前記第ｎスタンドの板厚目標値の変更開始から変更終了までの時間帯において、前記第ｎスタンドの出側における前記被圧延材の板厚が前記板厚目標値に一致するように、前記第ｎスタンドの圧下位置を時々刻々修正する圧下位置制御手段と、を有することを特徴とする、タンデム仕上圧延機。
6. さらに、前記第ｍスタンドから前記第Ｎスタンドに圧延潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段が備えられ、
   前記被圧延材を圧延している最中に、前記第ｍスタンドから前記第Ｎスタンドにおける圧延潤滑剤の使用不使用を変更する際には、前記第ｎスタンドの板厚目標値の変更開始タイミングと前記第ｎスタンドの圧延潤滑剤の使用不使用の変更タイミングとを一致させることを特徴とする、請求項５に記載のタンデム仕上圧延機。
7. 板厚目標値変更時間は、前記圧延潤滑剤の使用不使用の変更によって生じるワークロールと前記被圧延材との間の摩擦係数の変化に要する時間以上にすることを特徴とする、請求項６に記載のタンデム仕上圧延機。
8. 請求項５〜７のいずれか１項に記載のタンデム仕上圧延機を有することを特徴とする、熱延鋼板の製造装置。