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JP-2026076850-A - 鋼板の形状安定化装置および形状安定化方法

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Abstract

【課題】連続焼鈍設備において再加熱帯での蛇行を抑制可能な鋼板の形状に安定させることが可能な鋼板の形状安定化装置および形状安定化方法を提供する。 【解決手段】連続焼鈍設備１に付帯される鋼板Ｐの形状安定化装置２は、冷却帯１３の出側における鋼板Ｐの形状を検出する冷却後形状検出装置６と、冷却後形状検出装置６の検出データに基づいて冷却後鋼板形状ＰＳＡに関する冷却後形状データを算出する処理装置６１と、冷却後形状データを表示する冷却後形状表示装置６２と、冷却帯１３において鋼板Ｐの表面および裏面の温度を調整することで冷却後鋼板形状ＰＳＡを調整することが可能な鋼板温度調整装置４と、を備える。 【選択図】図２

Inventors

  • 柳 修介
  • 乾 昌広
  • 櫻井 真司
  • 清水 基志
  • 山口 剛
  • 佐治 彰啓
  • 蒔野 秀忠
  • 西村 聡太
  • 荒井 智

Assignees

  • 株式会社神戸製鋼所

Dates

Publication Date
20260512
Application Date
20241024

Claims (10)

  1. 鋼板を加熱する加熱帯と、前記加熱帯で加熱された前記鋼板を冷却する冷却帯と、前記冷却帯での冷却後に前記鋼板を再加熱する再加熱帯と、を含む連続焼鈍設備に付帯され、前記鋼板の形状を安定させる鋼板の形状安定化装置であって、 前記冷却帯と前記再加熱帯との間に設置され、前記冷却帯の出側における前記鋼板の形状を検出する冷却後形状検出装置と、 前記冷却後形状検出装置の検出データに基づいて、前記冷却帯の出側における前記鋼板の形状を示す冷却後鋼板形状に関する冷却後形状データを算出する処理装置と、 前記冷却後形状データを表示する冷却後形状表示装置と、 前記冷却帯において前記鋼板の表面および裏面の温度を調整することで、前記冷却後鋼板形状を調整することが可能な鋼板温度調整装置と、を備える、鋼板の形状安定化装置。
  2. 前記冷却帯による冷却前の前記鋼板の形状を調整することが可能な冷却前形状調整装置を、更に備える、請求項１に記載の鋼板の形状安定化装置。
  3. 前記冷却前形状調整装置は、 前記冷却帯の入側に設置され、前記鋼板の厚み方向に前記鋼板を押し込む押し込み量に応じて、前記鋼板の形状を調整可能な矯正ロールと、 前記矯正ロールを通過した前記鋼板を前記冷却帯にガイドするロールであって、ロール表面と前記鋼板のパスラインとの間隙に応じて、前記矯正ロールを通過した前記鋼板の形状を調整可能なガイドロールと、の少なくともいずれかのロールを有している、請求項２に記載の鋼板の形状安定化装置。
  4. 前記冷却帯は、前記鋼板の前記表面に冷却流体を噴射する表面側噴射ノズルと、前記鋼板の前記裏面に前記冷却流体を噴射する裏面側噴射ノズルと、を有しており、 前記鋼板温度調整装置は、 前記表面側噴射ノズルおよび前記裏面側噴射ノズルの各々から噴射される前記冷却流体の流量を調整可能な流量調整装置と、 前記表面側噴射ノズルおよび前記裏面側噴射ノズルの各々の前記鋼板のパスラインに対する位置を調整可能な位置調整装置と、の少なくともいずれかの装置を有している、請求項１に記載の鋼板の形状安定化装置。
  5. 前記冷却後形状データに基づいて、前記鋼板温度調整装置および前記冷却前形状調整装置の少なくともいずれかの装置を制御する制御装置を、更に備える、請求項２に記載の鋼板の形状安定化装置。
  6. 前記冷却帯の入側に設置され、前記冷却帯の入側における前記鋼板の形状を検出する冷却前形状検出装置と、 前記冷却前形状検出装置の検出データに基づいて、前記冷却帯の入側における前記鋼板の形状に関する冷却前形状データを表示する冷却前形状表示装置と、を更に備え、 前記制御装置は、前記冷却後形状データに加えて前記冷却前形状データを参照しながら、前記鋼板温度調整装置および前記冷却前形状調整装置の少なくともいずれかの装置を制御する、請求項５に記載の鋼板の形状安定化装置。
  7. 前記制御装置は、前記冷却後鋼板形状が前記鋼板の前記表面側に所定の許容範囲の反り量で突出した反り形状となることを目標として、前記鋼板温度調整装置および前記冷却前形状調整装置の少なくともいずれかの装置を制御する、請求項５または６に記載の鋼板の形状安定化装置。
  8. 鋼板を加熱する加熱帯と、前記加熱帯で加熱された前記鋼板を冷却する冷却帯と、前記冷却帯での冷却後に前記鋼板を再加熱する再加熱帯と、を含む連続焼鈍設備において、前記鋼板の形状を安定させる鋼板の形状安定化方法であって、 前記冷却帯と前記再加熱帯との間において、前記冷却帯の出側における前記鋼板の形状を検出する冷却後形状検出工程と、 前記冷却後形状検出工程での検出データに基づいて、前記冷却帯の出側における前記鋼板の形状を示す冷却後鋼板形状に関する冷却後形状データを表示する冷却後形状表示工程と、 前記冷却後形状データに基づいて、前記冷却後鋼板形状を調整する形状調整工程と、を含み、 前記形状調整工程では、前記冷却帯において前記鋼板の表面および裏面の温度を調整する鋼板温度調整手法と、前記冷却帯による冷却前の前記鋼板の形状を調整する冷却前形状調整手法と、の少なくともいずれかの手法によって前記冷却後鋼板形状を調整する、鋼板の形状安定化方法。
  9. 前記冷却帯の入側における前記鋼板の形状を検出する冷却前形状検出工程と、 前記冷却前形状検出工程での検出データに基づいて、前記冷却帯の入側における前記鋼板の形状に関する冷却前形状データを表示する冷却前形状表示工程と、を更に含み、 前記形状調整工程では、前記冷却後形状データに加えて前記冷却前形状データを参照しながら、前記鋼板温度調整手法および前記冷却前形状調整手法の少なくともいずれかの手法によって前記冷却後鋼板形状を調整する、請求項８に記載の鋼板の形状安定化方法。
  10. 前記形状調整工程では、前記冷却後鋼板形状が前記鋼板の前記表面側に所定の許容範囲の反り量で突出した反り形状となることを目標として、前記鋼板温度調整手法および前記冷却前形状調整手法の少なくともいずれかの手法によって前記冷却後鋼板形状を調整する、請求項８または９に記載の鋼板の形状安定化方法。

Description

本発明は、鋼板の連続焼鈍設備に付帯される形状安定化装置および形状安定化方法に関する。 高張力鋼板は、加熱帯、冷却帯および再加熱帯を含む連続焼鈍設備を用いて製造される。連続焼鈍設備は、連続的に通板される鋼板を、加熱帯で加熱し、冷却帯で急速に冷却し、再加熱帯で過時効温度にまで再加熱する。 冷却帯における鋼板の冷却時には、鋼板に反りや波状変形等の形状不良が発生する場合がある。このような鋼板の冷却時における形状不良を抑制するための技術が例えば特許文献１～３に開示されている。特許文献１に開示される技術では、冷却帯においてノズルから噴射される冷却流体の流量を調整する。特許文献２に開示される技術では、冷却帯による冷却前の鋼板を厚み方向に押し込む矯正ロールの押し込み量を調整する。特許文献３に開示される技術では、冷却帯において冷却中の鋼板を一対の拘束ロールにより拘束する。 しかし、特許文献１～３に開示される従来技術は、冷却帯の出側における鋼板の形状を示す冷却後鋼板形状を平坦な形状にすることを目標としており、冷却帯の下流側の再加熱帯における鋼板の通板性については考慮していない。このため、従来技術では、冷却後鋼板形状について、再加熱帯で蛇行する形状が許容される虞がある。 国際公開第２０２３／０４２７９４号国際公開第２０２３／０４２７９５号国際公開第２０１６／０８４２８３号 図１は、本発明の実施形態に係る鋼板の形状安定化装置が適用された連続焼鈍設備を概略的に示す図である。図２は、鋼板の形状安定化装置の構成を示す図である。図３は、連続焼鈍設備の２次冷却帯の出側における鋼板の形状を示す冷却後鋼板形状の目標を説明するための図である。図４は、鋼板の形状について、冷却前鋼板形状と冷却後鋼板形状との関係を説明するための図である。図５は、形状安定化装置を構成する冷却前形状調整装置による鋼板の形状の調整について説明するための図である。図６は、連続焼鈍設備の２次冷却帯における鋼板の冷却速度と冷却後鋼板形状との関係を説明するための図である。図７は、形状安定化装置を構成する鋼板温度調整装置による鋼板の形状の調整について説明するための図である。図８は、鋼板の形状安定化方法を示すフローチャートである。 以下、本発明に係る鋼板の形状安定化装置および形状安定化方法について、図面に基づいて説明する。 図１は、本発明の実施形態に係る鋼板Ｐの形状安定化装置２が適用された連続焼鈍設備１を概略的に示す図である。連続焼鈍設備１は、連続的に通板される鋼板Ｐに対して加熱処理および冷却処理などの各処理を施して、ハイテン材（Ｈｉｇｈ Ｔｅｎｓｉｌｅ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｓｔｅｅｌ）と呼ばれる高強度鋼板を製造する。高強度鋼板は、例えば、オーステナイト組織を高温状態から急冷することで得られるマルテンサイト組織を含む鋼板である。 連続焼鈍設備１は、鋼板Ｐの搬送方向の上流側から下流側にかけて並ぶ加熱帯１１、均熱帯１２、冷却帯１３、再加熱帯１４、過時効帯１５、および最終冷却帯１６を含む。 加熱帯１１は、ワークロール１１１に巻き掛けられて搬送される鋼板Ｐを所定の温度域で加熱する。均熱帯１２は、加熱帯１１での加熱後においてワークロール１２１に巻き掛けられて搬送される鋼板Ｐを一定の温度に保持する。 冷却帯１３は、均熱帯１２において一定の温度に保持された鋼板Ｐを急速に冷却する。冷却帯１３は、１次冷却帯１３１と２次冷却帯１３２とを含む。１次冷却帯１３１は、冷却流体としての冷却ガスを鋼板Ｐに噴射することで、鋼板Ｐを急速に冷却する。２次冷却帯１３２は、冷却流体としての冷却水を鋼板Ｐに噴射することで、５００℃／ｓ～１０００℃／ｓ程度の冷却速度で鋼板Ｐを急速に冷却する。２次冷却帯１３２は、鋼板Ｐの表面に冷却水を噴射する表面側噴射ノズル１３２１と、鋼板Ｐの裏面に冷却水を噴射する裏面側噴射ノズル１３２２と、を有している。 再加熱帯１４は、２次冷却帯１３２での冷却後においてワークロール１４１に巻き掛けられて搬送される鋼板Ｐを過時効温度にまで再加熱する。なお、２次冷却帯１３２での冷却後の鋼板Ｐにおいては、再加熱帯１４のワークロール１４１に接触する面が鋼板Ｐの裏面となり、ワークロール１４１に接触する面とは反対側の面が鋼板Ｐの表面となる。過時効帯１５は、再加熱帯１４での再加熱後においてワークロール１５１に巻き掛けられて搬送される鋼板Ｐを過時効温度に保持する。最終冷却帯１６は、ワークロール１６１に巻き掛けられて搬送される鋼板Ｐであって、過時効帯１５において過時効温度に保持された鋼板Ｐをハンドリング可能な温度にまで冷却する。 最終冷却帯１６を通過した鋼板Ｐは、連続焼鈍設備１の下流側に配置されるスキンパス圧延設備１Ａ、リコイラー設備１Ｂなどに送られる。スキンパス圧延設備１Ａは、連続焼鈍設備１から送られてきた鋼板Ｐを所定の厚みに圧延して形状修正を行う。リコイラー設備１Ｂは、スキンパス圧延設備１Ａで圧延された鋼板Ｐをコイルに巻き取る。 連続焼鈍設備１において２次冷却帯１３２での鋼板Ｐの冷却時には、冷却開始時の急激な熱収縮により、鋼板Ｐに板幅方向の圧縮応力が形成される。この圧縮応力は、２次冷却帯１３２での鋼板Ｐの冷却速度が１０００℃／ｓ程度であれば、６００℃で１８０ＭＰａ程度の降伏応力よりも十分に小さい。このため、２次冷却帯１３２での冷却に応じた圧縮応力に基づく鋼板Ｐの変形は、弾性変形であると考えられる。板幅方向の圧縮応力で鋼板Ｐが複数の座屈モードの各々で座屈するときには、鋼板Ｐに座屈応力が与えられる。２次冷却帯１３２での冷却開始時の板幅方向の圧縮応力は、各座屈モードの座屈応力よりも十分に大きい。このため、２次冷却帯１３２での冷却開始時において鋼板Ｐは、板幅方向の圧縮応力によって様々な座屈モードで座屈することで変形することが想定される。 連続焼鈍設備１においてマルテンサイト組織を含む高強度鋼板を製造する場合、２次冷却帯１３２での冷却開始時点では未変態のオーステナイト組織が多く存在し、急冷中にオーステナイト組織からマルテンサイト組織への変態が進行する。この場合、２次冷却帯１３２では、鋼板Ｐにおいて組織の変態に伴い内部応力の開放が起こる。このため、鋼板Ｐの形状は、変態開始時点での形状に保持される。すなわち、２次冷却帯１３２では、冷却開始時に板幅方向の圧縮応力に応じた座屈によって鋼板Ｐが変形し、その後、オーステナイト組織からマルテンサイト組織への変態による応力緩和で歪みが塑性歪みに変化し、鋼板Ｐの変形が残留する。このため、２次冷却帯１３２における鋼板Ｐの冷却時には、鋼板Ｐに反りや波状変形等の形状不良が発生し得る。 ２次冷却帯１３２において鋼板Ｐに形状不良が発生した場合、２次冷却帯１３２の下流側の再加熱帯１４においてワークロール１４１により搬送される鋼板Ｐが蛇行することが想定される。このため、連続焼鈍設備１において再加熱帯１４での蛇行を抑制可能な鋼板Ｐの形状に安定させる必要がある。 図２は、鋼板Ｐの形状安定化装置２の構成を示す図である。形状安定化装置２は、連続焼鈍設備１に付帯され、連続焼鈍設備１において通板される鋼板Ｐの形状を安定させる。形状安定化装置２の構成を説明するのに先立って、図３を参照しながら、再加熱帯１４での鋼板Ｐの蛇行を抑制するための、２次冷却帯１３２の出側における鋼板Ｐの形状を示す冷却後鋼板形状ＰＳＡの目標を説明する。 再加熱帯１４においてワークロール１４１により搬送される鋼板Ｐが蛇行すると、ワークロール１４１に接続されるＣＰＣ（Ｃｅｎｔｅｒ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）装置は、ワークロール１４１のロール中央に鋼板Ｐを戻そうとする制御を行う。このため、鋼板Ｐの蛇行が大きくなるに従って、ＣＰＣ装置のＣＰＣ制御量が大きくなる。このような現象を利用して、ＣＰＣ制御量に基づき鋼板Ｐの蛇行の程度を評価することができる。 再加熱帯１４のワークロール１４１は、鋼板Ｐが接触するロール中央部に、サーマルクラウンの現象に基づく熱膨張によって膨出した膨出部１４１１が形成される。この場合、２次冷却帯１３２の出側における冷却後鋼板形状ＰＳＡが、板幅方向の中心線に対して非対称の例えばＳ字形の形状、裏面側に突出した例えばＣ字形の形状、平坦な形状のいずれかの形状であった場合には、ワークロール１４１の熱膨張に基づく膨出部１４１１に鋼板Ｐがグリップされ難い。このため、ＣＰＣ制御量が大きくなって鋼板Ｐが蛇行し易い。一方、２次冷却帯１３２の出側における冷却後鋼板形状ＰＳＡが、表面側に突出した対称のＭ字形やＣ字形の形状であった場合には、ワークロール１４１の熱膨張に基づく膨出部１４１１に鋼板Ｐがグリップされやすい。このため、ＣＰＣ制御量が小さくなって鋼板Ｐが蛇行し難い。 上記の事情に鑑みて、形状安定化装置２は、２次冷却帯１３２の出側における冷却後鋼板形状ＰＳＡが、鋼板Ｐの表面側に所定の許容範囲ＴＬの反り量ＡＷで突出した反り形状となることを目標として、鋼板Ｐの形状を安定させる。鋼板Ｐの表面側への反り量ＡＷの許容範囲ＴＬは、連続焼鈍設備１の下流側のリコイラー設備１Ｂにおける鋼板Ｐの通板性も考慮して、例えば、０ｍｍを超えて６０ｍｍ以下に設定される。 図２に示されるように、形状安定化装置２は、冷却前形状調整装置３と、鋼板温度調整装置４と、冷却前形状検出装置５と、冷却前形状表示装置５１と、冷却後形状検出装置６と、処理装置６１と、冷却後形状表示装置６２と、を備える。また、形状安定化装置２は、情報処理が可能なプロセッサーで構成される制御装置７を備えてもよい。 冷却前形状検出装置５は、２次冷却帯１３２の入側に設置され、２次冷却帯１３２の入側における鋼板Ｐの形状を検出する。具体的には、冷却前形状検出装置５は、２次冷却帯１３２の入側における鋼板Ｐの板幅方向の全体に亘る厚み方向への反り形状を検出する。冷却前形状検出装置５は、２次冷却帯１３２の入側における鋼板Ｐの反り形状を検出することが可能であれば、その構造は特に限定されない。冷却前形状検出装置５は、例えば、２次冷却帯１３２の入側において鋼板Ｐの姿勢を撮像するカメラである。この場合、冷却前形状検出装置５は、２次冷却帯１３２の入側における鋼板Ｐの画像を冷却前形状検出データＤ１として出力する。 冷却前形状表示装置５１は、冷却前形状検出装置５から出力された冷却前形状検出データＤ１に基づいて、２次冷却帯１３２の入側における鋼板Ｐの形状に関する冷却前形状データＤ１１を表示する。冷却前形状表示装置５１に表示された冷却前形状データＤ１１は、例えば、連続焼鈍設備１における鋼板Ｐの製造状況を監視し形状安定化装置２を操作するオペレータによって確認される。また、形状安定化装置２が制御装置７を備える場合には、冷却前形状データＤ１１は、制御装置７に入力されてもよい。形状安定化装置２では、オペレータまたは制御装置７は、冷却前形状データＤ１１に基づいて、２次冷却帯１３２の入側における鋼板Ｐの形状を確認することができる。 冷却後形状検出装置６は、２次冷却帯１３２と再加熱帯１４との間に設置され、２次冷却帯１３２の出側における鋼板Ｐの形状を検出する。具体的には、冷却後形状検出装置６は、２次冷却帯１３２の出側における鋼板Ｐの板幅方向の全体に亘る厚み方向への反り形状を検出する。冷却後形状検出装置６は、２次冷却帯１３２の出側における鋼板Ｐの反り形状を検出することが可能であれば、その構造は特に限定されない。冷却後形状検出装置６は、例えば、光切断法を用いて鋼板Ｐの反り形状を検出することができる。この場合、冷却後形状検出装置６は、鋼板Ｐの板幅方向に沿って帯状のレーザー光を照射するレーザー発振器と、レーザー光が照射された鋼板Ｐからの反射光を受けて結像する撮像素子を有するカメラと、を備える。また、冷却後形状検出装置６は、レーザー光を用いて鋼板Ｐのプロファイルを計測するセンサーや、