熱軋鋼板的材質管理系統及其方法與流程

2023-05-09 14:42:16 1

本發明涉及一種通過熱軋製造的鋼板的材質管理系統及其方法。

背景技術：

在通過熱軋製造的長度超過1000m的鋼板中，在製造過程中由於軋制條件和冷卻條件的變化，在長度方向上容易產生材質的偏差。特別是，近年來通過高精度地控制軋制條件和冷卻，製造出根據其用途改善材質的鋼板，這種鋼板由於軋制條件和冷卻條件的變化更容易產生材質的偏差，因此材質管理變得更加重要。

以往，為了進行材質管理，從卷取為卷狀的鋼板的尾端或前端等切出試驗片，實施拉伸試驗等來管理鋼板的材質。作為試驗結果當判明材質在允許範圍外時，需要取消該鋼板的出廠或將卷狀的鋼板卷開來進一步切出很多試驗片來進行試驗從而確認材質。

由此，在專利文獻1中記載了即使在卷的長度方向上發生材質的偏差的情況下也提高出廠成品率的質量管理系統。在該專利文獻1中記載如下：「具備：軋制數據收集單元，其設置於製造軋制產品的軋制生產線中，收集製造軋制產品時的軋制數據；組織信息傳感器，其對軋制產品的組織信息進行測量；機械性質預測單元，其根據由軋制數據收集單元收集到的軋制數據以及由組織信息傳感器測量到的組織信息，預測軋制產品的機械性質；材質判斷單元，其將由機械性質預測單元預測的機械性質與對軋制產品預先設定的機械性質的允許範圍進行比較，判斷軋制產品的材質的好壞；記錄單元，與軋制產品的長度方向上的位置信息相關聯地記錄材質判斷單元的判斷結果；以及切除部長度決定單元，其根據記錄單元的記錄內容，決定軋制產品的切除部的長度」。

另外，在專利文獻1中記載如下：「組織信息傳感器是用於對軋制產品的組織信息進行測量的裝置，通過使用雷射超聲波的方法等構成」，並且，記載如下：「組織信息傳感器例如配置在卷取裝置的上遊側，對由卷取裝置卷取緊前的軋制產品的組織信息進行測量」。

在專利文獻2中記載了使用雷射超聲波的軋制產品的材質測量裝置。根據專利文獻2，將基於雷射超聲波的材質測量裝置設為以下裝置：「具備：超聲波振蕩器，其向軋制產品的底面照射發送側雷射，產生超聲波脈衝；超聲波檢測器，其被設置成向軋制產品的上表面照射接收側雷射，將從軋制產品反射的接收側雷射輸入到接收部，由此檢測對軋制產品產生的超聲波脈衝而發送檢測信號，接收部不位於從超聲波振蕩器照射的發送側雷射的光路的延長線上；以及信號處理裝置，其進行根據從超聲波檢測器發出的檢測信號，對軋制產品的材質進行測量的處理」。

在專利文獻1中記載了即使在卷的長度方向上產生材質的偏差的情況下也提高出廠成品率的質量管理系統。但是，在專利文獻1所記載的質量管理系統中，使用專用的組織信息傳感器，因此熱軋系統的結構變得複雜，存在調整和維護的工作量增加這樣的問題。

另外，根據專利文獻2的記載，使用專利文獻1的組織信息傳感器即雷射超聲波的測量裝置需要設置成以下結構：將鋼板上下包夾，從而向鋼板的底面照射發送側雷射並向鋼板的上表面照射接收側雷射。但是，在熱軋中存在高速移動的鋼板上下移動的現象，以將鋼板上下包夾的結構設置的傳感器有可能由於鋼板的上下移動而受損。

另外，在專利文獻1所記載的質量管理系統的一個實施例中，記載了使用組織預測模型來代替組織信息傳感器的系統，作為一個例子舉出公知的第173·174次西山紀念技術講座「熱延組織の組織変化及び材質の予測(熱軋組織的組織變化和材質的預測)」((社)日本鐵鋼協會)P125。但是，在高精度地控制軋制條件和冷卻來改善材質的鋼板中，具有能夠代替組織信息傳感器的等級的預測精度的組織預測模型為未知。

專利文獻1：日本特開2009-166087號公報

專利文獻2：日本特開2007-86028號公報

技術實現要素：

根據上述情況，本發明的目的在於提供一種熱軋鋼板的材質管理系統及其方法，其不需要新設置專用傳感器，即使在熱軋鋼板的長度方向上發生材質的偏差的情況下也提高出廠成品率。

根據上述情況，在本發明中，一種熱軋鋼板的材質管理系統通過卷取裝置對在熱軋設備的精軋機的最終機架進行軋制後，在輸出輥道內冷卻的鋼板進行卷取，該熱軋鋼板的材質管理系統的特徵為，具備：慢冷卻履歷-材質相關表保存裝置，其保存關於鋼板根據經驗求出的慢冷卻履歷與材質之間的相關數據；慢冷卻溫度履歷計算裝置，其求出精軋後的鋼材在輸出輥道內的慢冷卻溫度履歷；以及材質分布評價裝置，其使用通過上述慢冷卻溫度履歷計算裝置求出的慢冷卻溫度履歷，並參照慢冷卻履歷-材質相關表保存裝置，得到相應的材質的數據，根據得到的材質的數據來推定鋼材的材質分布。

另外，在本發明中，一種熱軋鋼板的材質管理方法通過卷取裝置對在熱軋設備的精軋機的最終機架進行軋制後，在輸出輥道內冷卻的鋼板進行卷取，該熱軋鋼板的材質管理方法的特徵為，保存關於鋼板根據經驗求出的慢冷卻履歷與材質之間的相關數據，並通過測量求出精軋後的鋼材在輸出輥道內的慢冷卻溫度履歷，使用通過測量求出的慢冷卻溫度履歷，並參照慢冷卻履歷與材質間的相關數據，根據相應的材質的數據推定鋼材的材質分布。

根據本發明，不需要新設置專用傳感器，即使在熱軋鋼板的長度方向上產生材質的偏差的情況下，也能夠提高出廠成品率。

附圖說明

圖1是表示本發明的實施例1的熱軋設備的精軋階段的設備結構的圖。

圖2是表示本發明的實施例1的慢冷卻履歷-材質相關表的概念的圖。

圖3示意性地表示慢冷卻履歷-材質相關表保存裝置71中存儲的各種量的相關關係。

圖4是表示慢冷卻溫度履歷計算裝置73的內部處理的流程圖。

圖5是表示在輸出輥道的溫度履歷中設置慢冷卻而製造的鋼材的製造中優選的溫度履歷的一例的概念圖。

圖6表示以高的慢冷卻開始溫度改變慢冷卻時間時的材料組織的體積比。

圖7表示以低的慢冷卻開始溫度改變慢冷卻時間時的材料組織的體積比。

圖8表示基於鋼板長度方向的位置的鋼板速度的變化的一例。

圖9表示通過精軋出口溫度計和中間溫度計測量到的鋼板溫度的基於鋼板長度方向的位置的變化。

圖10表示基於鋼板長度方向的位置的中間溫度計到達時間和慢冷卻開始時間的變化的一例。

圖11是表示一邊追溯時間一邊計算慢冷卻開始溫度的方法的概念圖。

圖12是表示基於鋼板長度方向的位置的慢冷卻開始溫度的變化的一例。

圖13是表示本發明的其它實施例的鋼板溫度測量部的結構的結構圖。

圖14是表示本發明的另一實施例的鋼板溫度測量部的結構的結構圖。

具體實施方式

以下，使用附圖說明本發明的實施例。

[實施例1]

以下，說明本發明的實施例1。首先，圖1是表示本發明的實施例1的熱軋設備的精軋階段的設備結構的圖。

在圖1示出的熱軋設備的精軋階段，鋼板1在精軋機的最終機架31進行軋制之後，在輸出輥道(Run-out Table)4中通過，然後由卷取裝置5卷取。這樣的結構是公知的結構。在輸出輥道4中，鋼板1被放置在輸送輥41上，在多個冷床42中通過。各冷床42具有多個冷卻頭421，各冷卻頭421還具有多個冷卻噴嘴422。各冷床42還具有多個下表面冷卻頭423，各下表面冷卻頭423具有多個下表面冷卻噴嘴424。

為了以預定的溫度履歷對鋼板1進行冷卻，對於輸出輥道4中的各冷卻噴嘴422和各下表面冷卻噴嘴424以一個噴嘴為單位或以多個噴嘴為單位進行控制，從而排出不同流量的冷卻水。此處的控制包括在開始熱軋前設定各噴嘴的開度的靜態控制以及在熱軋過程中變更各噴嘴的開度的動態控制兩者。另外，動態控制包括在開始熱軋前預先決定的事先設定動態控制以及在熱軋過程中基於後述的速度計和各溫度計的測量值的反饋控制或前饋控制。位於輸出輥道4中的各冷卻噴嘴422和各下表面冷卻噴嘴424的結構以及它們的控制方法是公知的。

在該熱軋設備的精軋機最終機架31與卷取裝置5之間設置有各種測量器。它們是對鋼板1的移動速度V進行測量的速度計61、對精軋結束時的鋼板1的溫度進行測量的精軋出口溫度計62、對輸出輥道4中鋼板的溫度TMP_IMT進行測量的中間溫度計63以及對卷取緊前的鋼板的溫度進行測量的卷取溫度計64等。中間溫度計63設置在後述的鋼材1的慢冷卻區間內。中間溫度計63通常是在慢冷卻區間內設置一個的結構，但是也可以設置多個中間溫度計63。在設置多個中間溫度計63的情況下，使用位於後述的鋼材1的慢冷卻區間內的中間溫度計63中的配置在最接近精軋出口溫度計62的位置的中間溫度計63即可。

本發明的材質管理系統7應用於上述結構的熱軋設備的精軋階段設備，進行鋼材的品質管理，由慢冷卻履歷-材質相關表保存裝置71、材質分布評價裝置72以及慢冷卻溫度履歷計算裝置73構成。

總之，材質管理系統7在慢冷卻履歷-材質相關表保存裝置71內通過數值保存根據經驗求出的慢冷卻履歷與材質之間的相關數據，另一方面，在慢冷卻溫度履歷計算裝置73中測量並求出精軋後的鋼材1的慢冷卻溫度履歷。在材質分布評價裝置72中，根據在慢冷卻溫度履歷計算裝置73中求出的鋼材1的慢冷卻溫度履歷以及在慢冷卻履歷-材質相關表保存裝置71內保存的慢冷卻履歷與材質之間的相關數據，推定鋼材1的材質分布，並將其評價結果向熱軋生產管理系統9進行外部報告。

在慢冷卻溫度履歷計算裝置73的慢冷卻溫度履歷的計算中，使用在輸出輥道4內的各處設置的溫度計的配置數據83、在輸出輥道4內的各處設置的冷卻噴嘴422、424的開度的數據81、在輸出輥道4內的各處設置的測量器(鋼板速度的測量器61、中間溫度計63)的測量數據V、TMP_IMT。在材質分布評價裝置72中使用從熱軋生產管理系統9得到的鋼材1的鋼種、鋼板檢查數據82以及慢冷卻履歷-材質相關表保存裝置71所保存的數據。

以下，按慢冷卻履歷-材質相關表保存裝置71、慢冷卻溫度履歷計算裝置73、材質分布評價裝置72的順序說明材質管理系統7所起到的作用。

首先，說明慢冷卻履歷-材質相關表保存裝置71。慢冷卻履歷-材質相關表保存裝置71是保存慢冷卻履歷-材質相關表的裝置。圖2示出慢冷卻履歷-材質相關表的概念圖。慢冷卻履歷-材質相關表是包含一個或多個慢冷卻履歷-材質相關數據的表，在縱軸側採用多個組合例(1、2、···k、k+1、··m··)，在橫軸記錄了慢冷卻履歷與材質的相關數據。一個組合的慢冷卻履歷-材質相關數據是由鋼種D_STL_GRD、慢冷卻開始溫度D_TMP_SS、慢冷卻時間D_T_SC、材質D_M構成的數據{D_TS、D_YS、D_EL：···}。

其中，鋼種D_STL_GRD、慢冷卻開始溫度D_TMP_SS、慢冷卻時間D_T_SC是與慢冷卻履歷有關的數據，關於鋼種D_STL_GRD，示出了MC1和MC2的事例，關於慢冷卻開始溫度D_TMP_SS，示出了TMP1和TMP2的事例，關於慢冷卻時間D_T_SC示出了T1、T2、··Tk的事例。

另外，作為與材質有關的數據D_M，能夠應用各種數據，在圖2中準備、存儲了與多種材質有關的數據D_M。在該事例中，與材質有關的數據D_M例如為抗拉強度D_TS，但是也可以是其它材質數據，此外還可以是多個材質數據的組合。作為抗拉強度以外的材質數據的例子，具有屈服強度D_YS或總延伸D_EL或均勻延伸或硬度或夏氏衝擊值或韌-脆轉變溫度或Lankford的r值或後述的組織體積比。

此外，在圖2的示例中，關於抗拉強度D_TS示出了TS111、TS112··TS11k、TS121··TS211的事例，關於屈服強度D_YS示出了YS111、YS112··YS11k、YS121··YS211的事例，關於總延伸D_EL示出了EL111、EL112··EL11k、EL121··EL211的事例。

如圖2所示，慢冷卻履歷-材質相關表保存裝置71保存慢冷卻履歷-材質相關表，該慢冷卻履歷-材質相關表由與一個或多個鋼種D_STL_GRD、一個或多個慢冷卻開始溫度D_TMP_SS、一個或多個慢冷卻時間D_T_SC相對的上述慢冷卻履歷-材質相關數據{D_STL_GRD、D_TMP_SS、D_T_SC：D_M}構成。

在圖1中，材質分布評價裝置72在參照慢冷卻履歷-材質相關表保存裝置71時首先進行的是，確定從熱軋生產管理系統9得到的鋼材1的鋼種D_STL_GRD，限定應進行比較參照的慢冷卻履歷-材質相關表的參照範圍。例如在判明鋼材1的鋼種D_STL_GRD為MC1時，確定為該表的從縱軸編號1至m-1為止的範圍的數據。

圖3示意性地表示在慢冷卻履歷-材質相關表保存裝置71內存儲的各種量的相關關係。在此，關於鋼種D_STL_GRD採用MC1，關於慢冷卻開始溫度D_TMP_SS示出了在將TMP1、TMP2、TMP3可變地進行了參數設定時的、慢冷卻時間D_T_SC(橫軸)與抗拉強度D_TS(縱軸)的關係。根據該圖可知，在鋼種D_STL_GRD被確定，且慢冷卻開始溫度D_TMP_SS為固定的情況下，具有慢冷卻時間D_T_SC越長則抗拉強度D_TS越低的傾向。另外，可知在慢冷卻時間D_T_SC相同的條件下，慢冷卻開始溫度D_TMP_SS越高則抗拉強度D_TS越大。

此外，在圖1中，材質分布評價裝置72在參照慢冷卻履歷-材質相關表保存裝置71時接著進行的是，參照在慢冷卻溫度履歷計算裝置73中求出的慢冷卻溫度履歷。在慢冷卻溫度履歷中包含慢冷卻開始溫度D_TMP_SS、慢冷卻時間D_T_SC，結果，從圖2的表中確定材質D_M。例如，當設慢冷卻開始溫度D_TMP_SS為TMP1、慢冷卻時間D_T_SC為Tk時，確定為該表的縱軸編號k的數據，作為材質D_M，導出TS11k、YS11k、EL11k。

並且，在慢冷卻溫度履歷計算裝置73中求出的慢冷卻溫度履歷包含履歷信息，因此包含鋼材1的特定點(例如鋼材的端部)的溫度的時間經過信息、鋼材1的特定場所(從鋼材側端部起20cm的位置)的溫度的時間經過信息。結果，能夠使用鋼材1的廣泛位置的溫度履歷，推定材質分布。

設圖2表示的慢冷卻履歷-材質相關表是通過反映實驗等結果的形式預先求出的，在後文中說明該表的製作方法。

接著，說明圖1的材質管理系統7內的慢冷卻溫度履歷計算裝置73。如圖1所示，慢冷卻溫度履歷計算裝置73接收通過速度計61測量到的鋼板1的速度數據V(X)、通過中間溫度計63測量到的鋼板的溫度數據TMP_IMT(X)、表示輸出輥道4內的各冷卻噴嘴422和各下表面冷卻噴嘴424的時時刻刻的開度的輸出輥道開度數據ROTC(X)81以及溫度計配置數據83的輸入。在此，變量X是從鋼板1的前端部開始到用於評價材質的鋼板1的評價部為止的距離。以下，簡單起見，用V表示速度數據V(X)，用TMP_IMT表示溫度數據TMP_IMT(X)，用ROTC表示輸出輥道開度數據ROTC(X)。

慢冷卻溫度履歷計算裝置73使用上述各輸入通過後述的處理，將由從鋼板1的前端部開始的距離X、該距離X的慢冷卻開始溫度TMP_SS、該距離X的慢冷卻結束時間與慢冷卻開始時間的差T_SC＝T_SE-T_SS構成的數據{X、TMP_SS、T_SC}向材質分布評價裝置72輸出。使用圖4的處理流程在後文中詳細說明其處理的詳細內容。

如上所述，極其簡單地說明了慢冷卻溫度履歷計算裝置73的功能，實際上，能夠廣泛地取入任意的場所、任意的時刻，來反映在鋼板1的整體評價或履歷評價。因此，在實際應用中優選可以進一步如下那樣進行處理。

首先，可以在慢冷卻溫度履歷計算裝置73與速度計61之間設置用於記錄鋼板1的速度數據V的鋼板速度數據記錄裝置，將通過速度計61測量到的鋼板的速度數據V記錄到鋼板速度數據記錄裝置中，慢冷卻溫度履歷計算裝置73接收在鋼板速度數據記錄裝置中記錄的鋼板速度數據V來作為輸入。

同樣地，也可以在慢冷卻溫度履歷計算裝置73與中間溫度計63之間設置用於記錄鋼板的中間溫度數據TMP_IMT的鋼板中間溫度數據記錄裝置，將通過中間溫度計63測量到的鋼板的中間溫度數據TMP_IMT記錄到鋼板中間溫度數據記錄裝置中，慢冷卻溫度履歷計算裝置73接收在鋼板中間溫度數據記錄裝置中記錄的鋼板中間溫度數據TMP_IMT來作為輸入。

另外，同樣地，也可以在慢冷卻溫度履歷計算裝置73與各冷卻噴嘴422和各下表面冷卻噴嘴424之間設置用於記錄時時刻刻的開度數據ROTC的輸出輥道開度記錄裝置，將各冷卻噴嘴422和各下表面冷卻噴嘴424的開度數據記錄到輸出輥道開度記錄裝置中，慢冷卻溫度履歷計算裝置73接收在輸出輥道開度記錄裝置中記錄的各冷卻噴嘴422和各下表面冷卻噴嘴424的時時刻刻的開度數據ROTC來作為輸入。

在圖4中表示了一流程圖，該流程圖表示慢冷卻溫度履歷計算裝置73的內部處理。在最初的處理步驟即中間溫度計距離計算處理步驟S730中，作為熱軋裝置的溫度計配置數據83，導入輸出輥道4中的精軋出口溫度計62的坐標X_FDT以及中間溫度計63的坐標X_IMT，使用式(1)計算中間溫度計距離L_IMT。中間溫度計距離計算處理步驟S730將計算出的中間溫度計距離L_IMT輸出到慢冷卻通過距離計算處理步驟S731和慢冷卻開始時間計算處理步驟S734。

[式1]

L_IMT＝X_IMT－X_FDT···(1)

在慢冷卻通過距離計算處理步驟S731中，使用輸出輥道開度數據81和溫度計配置數據83，計算以精軋出口溫度計62的位置X_FDT為原點，配置在與中間溫度計63相比靠近精軋出口溫度計62側且位於最近距離的打開狀態的冷卻噴嘴422或下表面冷卻噴嘴424的坐標X_OPEN。

接著，慢冷卻通過距離計算處理步驟S731使用通過速度計61測量到的鋼板速度數據和輸出輥道開度數據81，計算從最接近中間溫度計63的打開狀態的冷卻噴嘴422排出的冷卻水從排出時間點起至從鋼板1上消失為止的鋼板的移動距離、即帶狀水消失距離L_X。在式(2)中表示計算帶狀水消失距離L_X的式子的一例。

[式2]

L_X＝c0×L_B0×SUM(W0_OPEN)/W0_FULL

+c1×L_B1×SUM(W1_OPEN)/W1_FULL

+c2×L_B2×SUM(W2_OPEN)/W2_FULL ····(2)

在式(2)中，L_B0是最接近中間溫度計63的打開狀態的冷卻噴嘴422所歸屬的冷床42的長度，W0_OPEN是從輸出輥道開度數據81計算的從該冷床42中設置的多個冷卻噴嘴42排出的冷卻水量在該時間點的總和，W0_FULL是使該冷床42中設置的多個冷卻噴嘴42全開時排出的冷卻水量的總和。

另外，L_B1、W1_OPEN以及W1_FULL是針對別的冷床42』的與上述L_B0、W0_OPEN、W0_FULL相同定義的量，該冷床42』是與最接近上述中間溫度計63的打開狀態的冷卻噴嘴422、冷床42相比位於精軋出口溫度計62側的冷床。並且，L_B2、W2_OPEN以及W2_FULL是針對另一冷床42」的與上述L_B0、W0_OPEN、W0_FULL相同定義的量，該冷床42」與上述別的冷床42』相比位於精軋出口溫度計62側。

另外，關於式(2)的係數c0、c1、c2，這些係數是根據輸出輥道4和冷床42等的結構而變化的數值，是根據操作經驗或傳熱模擬決定的係數。一個例是(1.0、0.9、0.5)，但是當然根據輸出輥道4的結構不同而成為其它數值。上述式(2)是計算帶狀水消失距離L_X的式子的一例，還能夠將考慮的冷床的數量從式(2)的三個進行改變。另外，也可以使用通過速度計61測量到的鋼板的速度數據，改變所考慮的冷床的數量，還可以改變各冷床的係數c0等。

並且，在慢冷卻通過距離計算處理步驟S731中，使用式(3)計算慢冷卻通過區間長度L_S，然後將其輸出到慢冷卻經過時間計算處理步驟S732。

[式3]

L_S＝L_IMT－0.5×L_X ···(3)

在式(3)中L_X的係數0.5為一例，也可以根據輸出輥道4的結構使用0.3～1.0的值。

在慢冷卻經過時間計算處理步驟S732中，使用在慢冷卻通過距離計算處理步驟S731計算出的慢冷卻通過區間長度L_S和通過速度計61測量到的鋼板的速度數據V，按照式(4)計算慢冷卻經過時間T_S。在慢冷卻經過時間計算處理步驟S732中，將計算出的慢冷卻經過時間T_S輸出到慢冷卻開始溫度計算處理步驟S733和慢冷卻開始時間計算處理步驟S734。此時，V是計算出L_S的鋼板1上的位置X處的鋼板移動速度。

[式4]

T_S＝L_S/V···(4)

在慢冷卻開始溫度計算處理步驟S733中，使用在慢冷卻經過時間計算處理步驟S732中計算出的慢冷卻經過時間T_S、通過中間溫度計63測量到的鋼板的溫度TMP_IMT以及慢冷卻時的平均冷卻速度CR_S_AVG，按照式(5)計算慢冷卻開始溫度TMP_SS。此時，TMP_IMT是在計算出T_S的鋼板1上的位置X處測量到的鋼板溫度。在慢冷卻開始溫度計算處理步驟S733中，將計算出的TMP_SS輸出到慢冷卻溫度履歷計算處理步驟S736。

[式5]

TMP_SS＝TMP_IMT－CR_S_AVG×T_S···(5)

在式(5)中，通過傳熱方程式計算無冷卻水的狀態下的鋼板1的溫度變化，由此求出CR_S_AVG。在計算鋼板1的溫度履歷的公知的技術中，將通過精軋出口溫度計62測量到的鋼板1的溫度作為基準，按時間順序計算具有該溫度的鋼板1一邊在輸出輥道4中行進一邊表示的溫度的時間變化。但是，由於向高溫的鋼板1排出的冷卻水呈現出包含膜形成、沸騰在內的複雜的行為，因此難以計算鋼板1在水冷條件下的溫度變化。

與公知的技術相比，在本發明的技術中，將通過中間溫度計63測量到的鋼板1的溫度TMP_IMT作為基準，一邊追溯時間一邊計算鋼板1在無冷卻水的時間內的溫度變化。無冷卻水的狀態下的鋼板1的溫度，由於以相對速度V移動的大氣的氣冷、中間溫度TMP_IMP附近的輻射冷卻、與輸送輥41之間的接觸冷卻、鋼板1內的導熱而發生變化。其中，特別是當忽略鋼板1內的導熱引起的溫度變化時，能夠通過傳熱方程式簡單地計算由於以相對速度V移動的大氣的氣冷、中間溫度TMP_IMP附近的輻射冷卻、與輸送輥41之間的接觸冷卻引起的鋼板1的溫度變化。當在TMP_IMT附近對還作為鋼板1的溫度函數的鋼板1的溫度變化進行平均時得到CR_S_AVG。CR_S_AVG的值的一例為－3.0℃/s。

此外，在式(5)中，為了使說明簡單，使用冷卻速度的平均值即CR_S_AVG，但是也可以使用針對CR_S的溫度的離散積分來計算更嚴格的TMP_SS，從而代替使用CR_S_AVG。

在慢冷卻開始時間計算處理步驟S734中，使用在中間溫度計距離計算處理步驟S730中計算出的中間溫度計距離L_IMT、在慢冷卻經過時間計算處理步驟S732中計算出的慢冷卻經過時間T_S、通過速度計61測量到的鋼板的速度V，按照式(6)計算慢冷卻開始時間T_SS。將慢冷卻開始時間計算處理步驟S734中計算出的T_SS輸出到慢冷卻溫度履歷計算處理步驟S736。

[式6]

T_SS＝L_IMT/V－T_S···(6)

在慢冷卻結束時間計算處理步驟S735中，使用輸出輥道開度數據81的ROTL和溫度計配置數據83，計算將精軋出口溫度計62的位置X_FDT作為原點，配置在與中間溫度計63相比靠近卷取裝置5側且處於最近距離的打開狀態的冷卻噴嘴422或下表面冷卻噴嘴424的坐標X_DOWN。接著，在慢冷卻結束時間計算處理步驟S735中，使用通過速度計61測量到的鋼板速度數據V，按照式(7)計算慢冷卻結束時間T_SE。在慢冷卻結束時間計算處理步驟S735中，將計算出的慢冷卻結束時間T_SE輸出到慢冷卻溫度履歷計算處理步驟S736。

[式7]

T_SE＝(X_DOWN－X_FDT)/V···(7)

在慢冷卻溫度履歷計算處理步驟S736中，接收在慢冷卻開始溫度計算處理步驟S733中計算出的慢冷卻開始溫度TMP_SS(X)、在慢冷卻開始時間計算處理步驟S734中計算出的慢冷卻開始時間T_SS(X)以及在慢冷卻結束時間計算處理步驟S735中計算出的慢冷卻結束時間T_SE(X)來作為輸入。在此，如上所述，X是從鋼板1的前端部起至用於評價材質的鋼板1的一部分為止的距離。在慢冷卻開始溫度TMP_SS、慢冷卻開始時間T_SS、慢冷卻結束時間T_SE的計算中使用的溫度數據TMP_IMT、速度數據V、輸出輥道開度數據ROTC如上所述為距離X的函數，由此慢冷卻開始溫度TMP_SS、慢冷卻開始時間T_SS、慢冷卻結束時間T_SE也為距離X的函數是顯而易見的。以上，為了簡單，省略了作為距離X的函數的記述。在慢冷卻溫度履歷計算處理步驟S736中，將由從鋼板1的前端部起的距離X、在該距離X的慢冷卻開始溫度TMP_SS、在該距離X的慢冷卻結束時間與慢冷卻開始時間的差T_SC＝T_SE－T_SS構成的數據{X、TMP_SS、T_SC}輸出到材質分布評價裝置72。

圖1的材質分布評價裝置72從熱軋生產管理系統9接收鋼板1的鋼種信息STL_GRD的輸入，並從慢冷卻履歷-材質相關表保存裝置71中保存的慢冷卻履歷-材質相關表中檢索具有與鋼種信息STL_GRD一致的D_STL_GRD的慢冷卻履歷-材質相關數據，並將其保存到材質分布評價裝置72內的相關數據存儲部中。

此外，材質分布評價裝置72在從上述慢冷卻履歷-材質相關表中未能找到具有與鋼種信息STL_GRD一致的D_STL_GRD的慢冷卻履歷-材質相關數據時，向熱軋生產管理系統9輸出「無數據」的警告信號。以存在一致的信息為前提來進行本發明的以下的說明。

材質分布評價裝置72還從後述的慢冷卻溫度履歷計算裝置73，接收由鋼板1的長度方向的坐標X、在該坐標X的慢冷卻開始溫度TMP_SS、在該坐標X的慢冷卻結束時間與慢冷卻開始時間的差T_SC＝T_SE－T_SS構成的數據{X、TMP_SS、T_SC}來作為輸入。能夠將上述長度方向的坐標X的原點自由地設定在鋼板1的前端或鋼板1的尾端或其它位置。以下，將鋼板1的前端作為坐標X的原點來進行說明。

材質分布評價裝置72將{X、TMP_SS、T_SC}與在上述相關數據存儲部中保存的慢冷卻履歷-材質相關數據{D_STL_GRD、D_TMP_SS、D_T_SC：D_M}進行比較，對針對從鋼板1的前端部起的距離X的材質分布M(X)進行評價。在不存在與慢冷卻開始溫度TMP_SS一致的D_TMP_SS時使用公知的內插或外插。在能夠使用的內插法中例如存在線性插補、Laplace插補、Spline插補。在外插法中例如存在線性外插、多項式外插。在不存在與慢冷卻結束時間與慢冷卻開始時間的差T_SC＝T_SE－T_SS一致的D_T_SC時也同樣地使用公知的內插或外插。

並且，材質分布評價裝置72也可以使用Mtest(Xtest)作為鋼板檢查數據82對上述材質分布M(X)進行修正，計算修正過的材質分布M_CORR(X)。在此，Xtest是在鋼板檢查中使用的試驗片在該鋼板上的位置，通常，是卷取的鋼板的尾端部或前端部。但是，也可以將卷取的鋼板卷開而從尾端部和前端部以外的位置採取試驗片。

如果位置Xtest僅為一處則通過M_CORR(X)＝M(X)×Mtest(Xtest)/M(Xtest)計算修正過的材質分布M_CORR(X)。如果Xtest為多個部位，則使用Mtest(Xtest)/M(Xtest)的函數f，通過M_CORR(X)＝M(X)×f(Mtest(Xtest)/M(Xtest))計算修正過的材質分布M_CORR(X)。函數f典型地為多項式，但是在函數近似的領域中也可以使用公知的Bessel函數、指數函數等其它函數系。

為了將用於修正的上述Mtest(Xtest)/M(Xtest)或f(Mtest(Xtest)/M(Xtest))用於其它鋼板的材質分布M_(X)的修正，可以將用於修正的上述Mtest(Xtest)/M(Xtest)或f(Mtest(Xtest)/M(Xtest))保存到材質分布修正數據保存裝置721。通過使用在材質分布修正數據保存裝置721中保存的修正數據，也能夠針對無鋼板檢查數據82的Mtest(Xtest)的鋼板，計算修正過的材質分布M_CORR(X)。

材質分布評價裝置72將材質分布M(X)或修正過的材質分布M_CORR(X)或M(X)和M_CORR(X)輸出到熱軋生產管理系統9。

在熱軋生產管理系統9中，將M(X)或M_CORR(X)或M(X)與M_CORR(X)與用戶預先決定的鋼板材質分類表上的材質基準進行比較，對鋼板1的長度方向的材質進行分類。鋼板材質分類表可以是用戶的公司內部等級，也可以是外部的公共機構所決定的基準，也可以是由客戶出示的規格。把在長度方向上分類的材質作為鋼板1的固有信息，記錄在熱軋生產管理系統9或外部記錄裝置中。將記錄的鋼板1的長度方向的材質分類作為用於決定將鋼板1切斷並單獨出廠時的切斷部位的基準來使用。另外，可以將記錄的鋼板1的長度方向的材質分類在鋼板1出廠時提供給客戶。還可以將記錄的鋼板1的長度方向的材質分類用於鋼板的銷售以及熱軋工序的改善。

接著，說明在慢冷卻履歷-材質相關表保存裝置71中保存的慢冷卻履歷-材質相關數據的製作方法的一例。在本例中，通過實驗室實驗來製作慢冷卻履歷-材質相關數據。即，在對具有由鋼種STL_GRD規定的化學成分的試驗片施加熱加工之後，按照包含預定的慢冷卻履歷的溫度履歷一邊控制冷卻速度一邊使該試驗片冷卻，使用該試驗片進行拉伸試驗等機械特性試驗，由此製作慢冷卻履歷與材質之間的相關數據。

在上述熱加工中，以對熱軋的全體或一部分進行模擬的方式一邊控制試驗片的溫度一邊進行塑性加工。例如在將試驗片加熱到1200℃而保持10分鐘之後，以－20℃/s的冷卻速度冷卻至920℃，在為了試驗片內的均熱化而以920℃保持10秒鐘之後，以30/s的應變速率壓縮至試驗片的高度成為原高度的60％為止，在保持2秒鐘之後進一步以50/s的應變速率壓縮至試驗片的高度成為原高度的30％為止。

包含上述慢冷卻的溫度履歷例如是，在從上述920℃的壓縮加工結束的時間點起8秒鐘以－30℃/s的冷卻速度進行冷卻而成為680℃之後，在從680℃起5秒鐘以－3℃/s的冷卻速度進行慢冷卻而成為665℃之後，從665℃起3秒鐘以－70℃/s的冷卻速度進行冷卻而成為455℃的溫度履歷。在本例中，為慢冷卻開始溫度TMP_SS＝680℃、慢冷卻結束時間與慢冷卻開始時間的差T_SC＝5s。

通過一邊改變慢冷卻開始溫度TMP_SS和慢冷卻時間T_SC一邊實施上述實驗，能夠取得與熱軋廠的實際操作時相比以量級不同的高精度進行控制和測量到的試驗片的慢冷卻條件以及試驗片的材質的相關數據。能夠使用公知的加工熱處理實驗設備，例如富士電波工業株式會社的Thermec MasterZ(R)或美國Dynamic Systems Inc的Gleeble(R)系統等，能夠實施上述實驗。

能夠通過上述實驗室實驗對熱軋廠的實際操作條件的代表性狀況進行模擬，但是通過實驗室實驗來完全模擬實際操作條件是極其困難的。在實際操作中，例如在軋制前將具有200mm厚度且長度10m的鋼板加熱到1200℃之後，一邊將鋼板溫度從1200℃下降至900℃一邊對鋼板施加10次以上的壓縮從而加工成具有2mm厚度且長度1000m的鋼板，但是在高精度的控制和測量下模擬該一連串的加工即使並非不可能也極其困難。

作為在一個實驗中進行多次壓縮加工，如果設計計劃性地改變各壓縮加工的溫度、應變速率以及壓縮加工之間的時間間隔的一連串實驗，將很多實驗數據重疊，則能夠通過實驗室實驗模擬熱軋廠的實際操作條件。但是，對製造的每個鋼種進行這樣的一連串實驗極其繁雜。

根據本發明，並非完全模擬熱軋的加工條件，因此通過改變慢冷卻履歷的一連串實驗，與以往相比能夠簡單地製作每個鋼種的慢冷卻履歷-材質相關數據。作為獲取慢冷卻履歷-材質相關數據時的加工條件，通過熱軋的實際操作來模擬精軋機的最終機架31和其前級的數個機架的軋制條件，由此可參照慢冷卻履歷-材質相關數據，對鋼板1的長度方向的材質分布M(X)進行評價。

另外，可以根據通過實驗室實驗求出的上述相關數據，製作組織預測模型或材質預測模型，內插或外插通過實驗求出的相關數據，從而製作新的相關數據。

並且，可以使用鋼板檢查數據82、Mtest(Xtest)對參照慢冷卻履歷-材質相關數據進行了評價的鋼板1的長度方向的材質分布M(X)進行修正來計算修正過的材質分布M_CORR(X)。可期望通過修正來提高材質分布的評價精度，從而取代由於獲取鋼板檢查數據82、Mtest(Xtest)而變得繁雜這樣的情況。

以下，使用示例說明本申請的發明的效果。

在圖5中，作為在輸出輥道4的溫度履歷中設置慢冷卻而製造的鐵素體－馬氏體雙相鋼(Dual Phase Steel，通稱DP鋼)的製造中優選的溫度履歷的一例，是根據在A.Nuss、B.Engl and T.Heller、Improvement of Material Properties by Microalloying in the Case of Mutiphase Steels、Proceedings of Microalloyed steels International Symposium(2002、ASM Internaltional)pp.133-140中公開的圖來製成的溫度履歷。

在圖5中，橫軸採用鋼板1在輸出輥道4上進行移動的時間，縱軸採用溫度。左上角的位置為通過精軋軋制機架31中的鋼板1的溫度與時刻來決定的點，右下角的位置為通過卷取裝置5中的鋼板1的溫度與時刻來決定的點。在該通過溫度與時間表示的區域內，鋼板可採用鐵素體、貝氏體、馬氏體、珠光體的方式。根據該圖，通過在鐵素體轉變區域中進行慢冷卻，得到80％左右的優選的鐵素體體積比，同時，使碳從碳固溶量低的鐵素體向體積比20％的奧氏體組織進行移動。在接著急冷時，成為高碳濃度的奧氏體向脆的貝氏體組織的轉變被抑制，轉變為硬馬氏體。

關於包含慢冷卻而製造的DP鋼以外的鋼板，在A.Nuss們的上述論文和T.Senuma、Physical Metallurgy of ModernHigh Strength Steel Sheets、ISIJ I nternational、Vol.41(2001)、No.6、pp.520-532的總論中記載了一部分。

以熱軋的材質改善為目的的上述論文和總論所記載的鋼板的冷卻模式的共通點之一在於，在650～750℃的溫度區域設置慢冷卻期間，控制鐵素體的體積率。在熱軋時，為奧氏體的鋼板的材料組織在該鐵素體體積率控制期間向鐵素體組織轉變。鐵素體的體積率主要由進行慢冷卻的溫度範圍和進行慢冷卻的時間來決定，呈現出進行慢冷卻的溫度越低且進行慢冷卻的時間越長則鐵素體的體積率越增加的傾向。

圖6和圖7表示了基於慢冷卻開始溫度TMP_SS和慢冷卻時間T_SC的組織體積比的變化的一例。圖6表示以高慢冷卻開始溫度TMP_SS來改變慢冷卻時間T_SC時的材料組織的體積比，圖7表示以低慢冷卻開始溫度TMP_SS來改變慢冷卻時間T_SC時的材料組織的體積比。無論在哪個圖中均為橫軸表示慢冷卻時間T_SC的長短，縱軸表示組織體積比。如圖6所示，在慢冷卻開始溫度TMP_SS高時鐵素體的體積比降低，取而代之脆貝氏體與硬馬氏體的體積比增加。另一方面，如圖7所示，在慢冷卻開始溫度TMP_SS低時鐵素體的體積比增加，另一方面，脆貝氏體的體積比減小。特別是當在慢冷卻開始溫度TMP_SS低的條件下控制慢冷卻時間時，能夠得到包含體積比大約80％的鐵素體與體積比大約20％的馬氏體的組織。

當組織體積比發生變化時材質發生變化是公知的。例如在Yo Tomota et al.、Prediction of Mechanical Properties of Multi-phase Steels Based on Stress-Strain Curves、ISIJ International、Vol.32(1992)、No.3、pp.343-349中公開了與組織體積比與材質之間的關係有關的模型。

在圖8中作為基於鋼板1內的位置X的鋼板速度V的變化的一例，表示了作為加速軋制而公知的模式。橫軸取距離X，縱軸取速度V。虛線表示設定值，實線表示實績值。X＝0附近相當於軋制初期，直到鋼板1的前端被卷取裝置5卷取為止以低速進行軋制。在鋼板1被卷取裝置5卷取後，鋼板速度V增加如果達到一定速度則保持該速度。接著，在鋼板1的尾端通過精軋機的最終機架31的時間點的前後使軋制速度下降。

在圖9中，橫軸表示鋼板1內的位置X，縱軸表示通過精軋出口溫度計62測量到的鋼板1的溫度TMP_FDT以及通過中間溫度計63測量到的鋼板1的溫度TMP_IMT。虛線表示設定值，實線表示實績值。

在圖10中，橫軸表示距離X，縱軸表示時間，表示了中間溫度計到達時間和慢冷卻開始時間T_SS。通過加速軋制到達中間溫度計的時間沿鋼板1的長度方向坐標X而進行變化。通過對輸出輥道4的噴嘴開度進行動態控制，將慢冷卻開始時間的變動抑制在比中間溫度計到達時間小的範圍內。該兩個時間的差成為慢冷卻經過時間T_S。

圖11表示將通過中間溫度計63測量到的鋼板1的溫度TMP_IMT作為起點，一邊追溯時間一邊計算慢冷卻經過時間T_S期間的鋼板1的溫度，從而計算慢冷卻開始溫度TMP_SS的本發明的方法。

在圖12中，用虛線和實現分別表示慢冷卻開始溫度TMP_SS的設定值和實績值。為了進行比較，還表示了圖8所示的精軋出口溫度計62測量到的鋼板1的溫度TMP_FDT和鋼板1的溫度TMP_IMT。慢冷卻經過時間T_S＝T_SE－T_SS也同樣地輸出相對於X的變化。

[實施例2]

圖13表示本發明的其它實施例。代替位置固定的中間溫度計63，使用溫度檢測裝置654的輸出來實施上述實施例1。配置在輸出輥道4的多個收集部651在輸出輥道4上的多個位置收集鋼板1發出的光。將收集到的光經由光路束652輸入到切換裝置653。切換裝置653在從排出冷卻水的冷卻頭421的位置向卷取裝置5側離開了上述帶狀水消失距離L_X以上距離的收集部651中，選擇該離開的距離最小的收集部651收集到的光，並將其輸出給溫度檢測裝置654。溫度檢測裝置654使用與針對波長的光強度有關的公知的分析技術對從切換裝置653輸入的光進行解釋從而輸出溫度。

本實施例的技術與實施例1相比溫度測量變得複雜，但是具有通過在與慢冷卻開始位置接近的位置上對鋼板1的溫度進行測量從而提高慢冷卻履歷的計算精度的效果。

[實施例3]

圖14表示本發明的另一實施例。代替使用位置固定的中間溫度計63，使用通過移動用軌道662能夠在鋼板1的長度方向上進行移動的非接觸溫度計661的輸出，實施上述實施例1。非接觸溫度計661在從排出冷卻水的冷卻頭421的位置向卷取裝置5側離開上述帶狀水消失距離L_X的位置上對鋼板1的溫度進行測量。本實施例的技術與實施例1相比溫度測量變得複雜，但是具有通過在與慢冷卻開始溫度TMP_SS接近的位置上進行測量從而提高慢冷卻履歷的計算精度的效果。並且，與實施例2相比，由於增加移動部維護變得複雜，但是存在以下效果：與實施例2相比在更接近慢冷卻開始位置的位置上對鋼板1的溫度進行測量，由此進一步提高慢冷卻履歷的計算精度。

附圖標記說明

1：鋼板；31：精軋機的最終機架；4：輸出輥道；41：輸送輥；42：冷床；421：冷卻頭；422：冷卻噴嘴；423：下表面冷卻頭；424：下表面冷卻噴嘴；5：卷取裝置；61：速度計；62：精軋出口溫度計；63：中間溫度計；64：卷取溫度計；651：收集部；652：光路束；653：切換裝置；654：溫度檢測裝置；661：非接觸溫度計；662：移動用軌道；7：材質管理系統；71：慢冷卻履歷-材質相關表保存裝置；S730：中間溫度計距離計算處理步驟；S731：慢冷卻通過距離計算處理步驟；S732：慢冷卻通過時間計算處理步驟；S733：慢冷卻開始溫度計算處理步驟；S734：慢冷卻開始時間計算處理步驟；S735：慢冷卻結束時間計算處理步驟；S736：慢冷卻溫度履歷計算處理步驟；72：材質分布評價裝置；73：慢冷卻溫度履歷計算裝置；81：輸出輥道開度數據；82：鋼板檢查數據；83：溫度計配置數據；9：熱軋生產管理系統。