2022-146592 熱延鋼板の変態状態予測方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022146592

(43)【公開日】2022-10-05

(54)【発明の名称】熱延鋼板の変態状態予測方法

(51)【国際特許分類】

   B21B 37/76 20060101AFI20220928BHJP

   B21B 37/00 20060101ALI20220928BHJP

   B21B 1/26 20060101ALI20220928BHJP

   C22C 38/00 20060101ALI20220928BHJP

   C22C 38/06 20060101ALI20220928BHJP

   C22C 38/58 20060101ALI20220928BHJP

   C21D 9/573 20060101ALI20220928BHJP

【ＦＩ】

B21B37/76 A

B21B37/00

B21B1/26 E

C22C38/00 301W

C22C38/06

C22C38/58

C21D9/573 101Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021047635

(22)【出願日】2021-03-22

(71)【出願人】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100167634

【弁理士】

【氏名又は名称】扇田 尚紀

(74)【代理人】

【識別番号】100187849

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 隆史

(74)【代理人】

【識別番号】100212059

【弁理士】

【氏名又は名称】三根 卓也

(72)【発明者】

【氏名】明石 透

(72)【発明者】

【氏名】鶴田 明久

(72)【発明者】

【氏名】井上 直紀

(72)【発明者】

【氏名】中田 達也

(72)【発明者】

【氏名】栗山 進吾

【テーマコード（参考）】

4E002

4E124

4K043

【Ｆターム（参考）】

4E002AD04

4E002BD03

4E002BD07

4E002BD20

4E002CA20

4E124BB02

4E124BB07

4E124BB08

4E124EE01

4E124EE14

4E124FF01

4E124FF10

4K043AA01

4K043AB01

4K043AB02

4K043AB03

4K043AB04

4K043AB07

4K043AB10

4K043AB13

4K043AB15

4K043AB16

4K043AB18

4K043AB20

4K043AB21

4K043AB22

4K043AB25

4K043AB26

4K043AB27

4K043AB28

4K043AB29

4K043AB33

4K043BA04

4K043EA07

4K043FA03

4K043FA13

(57)【要約】

【課題】 コイル潰れの発生の防止等のため、熱延鋼板の圧延が完了してから冷却する過程での熱延鋼板の変態状態を正確に予測する方法を提供する。
【解決手段】 熱延工程における熱延鋼板の圧延が完了してから冷却する過程での熱延鋼板の変態状態を予測する変態状態予測方法であって、予測対象鋼種の恒温変態図を取得するステップと、実際に熱間圧延設備１により熱延工程を行い、該熱延工程により熱延鋼板を所定の温度まで冷却してからコイラー４に巻き取ったコイルＣの状態に基づいて、所定の温度における熱延鋼板の変態の完了時間を推定する推定ステップと、該推定ステップにおいて推定した所定の温度における熱延鋼板の変態の完了時間に基づいて、恒温変態図の変換を行う変換ステップと、を含み、該変換ステップにより、恒温変態図の時間軸を、熱延鋼板の上記圧延が完了してからの経過時間を示す時間軸に変換する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱延工程における熱延鋼板の圧延が完了してから冷却する過程での前記熱延鋼板の変態状態を予測する変態状態予測方法であって、
予測対象鋼種の鋼材の恒温変態図を取得するステップと、
実際に前記熱延工程を行い、該熱延工程により前記熱延鋼板を所定の温度まで冷却してからコイラーに巻き取ったコイルの状態に基づいて、前記所定の温度における前記熱延鋼板の変態の完了時間を推定する推定ステップと、
該推定ステップにおいて推定した前記所定の温度における前記熱延鋼板の変態の完了時間に基づいて、前記恒温変態図の変換を行う変換ステップと、を含み、
該変換ステップにより、前記恒温変態図の時間軸を、前記熱延鋼板の前記圧延が完了してからの経過時間を示す時間軸に変換することを特徴とする、変態状態予測方法。

【請求項2】

前記推定ステップは、
前記熱延鋼板を前記所定の温度まで冷却してから巻き取った前記コイルを、前記コイラーから抜き出すまでの時間である抜出時間を変えて複数用意し、
該用意した複数の前記コイルそれぞれの前記抜出時間と、前記コイラーから抜き出した後の当該コイルの縦横の内径比とに基づいて、前記変態の完了時間を推定することを特徴とする、請求項１に記載の変態状態予測方法。

【請求項3】

前記推定ステップは、前記巻き取ったコイルの表面の変態率の経時変化に基づいて、前記変態の完了時間を推定することを特徴とする、請求項１に記載の変態状態予測方法。

【請求項4】

前記所定の温度は、複数の温度を含み、
前記推定ステップは、前記複数の温度の各温度における前記熱延鋼板の変態の完了時間を推定し、
前記変換ステップは、前記推定ステップにおいて推定した前記複数の温度の各温度における前記熱延鋼板の変態の完了時間に基づいて、前記恒温変態図の変換を行い、前記恒温変態図の温度軸についても変換することを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載の変態状態予測方法。

【請求項5】

前記推定ステップは、回帰分析による近似曲線に基づき前記変態の完了時間の推定を行い、
前記推定ステップにおける前記回帰分析に、一次関数、二次関数または対数関数を用いることを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の変態状態予測方法。

【請求項6】

前記鋼材は、質量％で、
Ｃ：０．０５～０．３５％、
Ｓｉ：０．１５～１．５％、
Ｍｎ：１．０～２．７％、
Ｐ：０．１％以下、
Ｓ：０．０２％以下、
Ａｌ：０．０１～１．５％、
Ｎ：０．０１％以下であり、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする、請求項１～５のいずれか１に記載の変態状態予測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、実操業における熱間圧延（熱延）後の熱延鋼板の変態状態予測方法に関する。

【背景技術】

【0002】

熱延工程の仕上圧延後の熱延鋼板は、搬送装置であるランアウトテーブルに設けられた冷却装置により冷却され、コイラーに巻き取られる。コイラーに巻き取られた熱延鋼板（コイル）は、当該コイラーから抜き取られた後、コイル潰れが発生する場合がある。この場合、次工程でアンコイルする際、巻き解き装置にコイルを装着することができず、巻き戻し処理などが必要となるため、コスト増となる。特に、高張力鋼材（例えばＴｉ、Ｎｂ等が添加されたもの）では上述のコイル潰れが顕著となる。

【0003】

コイル潰れは、変態が完了してから熱延鋼板を巻き取ることにより防ぐことができると考えられる。しかし、高張力鋼の変態がいつ完了するかの予測は、材質予測モデルを用いて行うことができるが、高張力鋼の多くについては、実用的な材質予測モデルが存在しないか、提案されていても精度が十分でない。なお、材質予測モデルでは、仕上圧延機排出側の鋼板初期粒径、成分、冷却の時間履歴を入力値として鋼板材質が予測される。

【0004】

一方、コイル潰れは、変態が未完了のまま熱延鋼板を巻き取る場合にも防ぐことはできる。例えば、特許文献１には、熱延鋼板の長手方向の相変態率変化を抑制することにより、ホットランテーブル上で相変態が未完了であっても、コイル潰れを抑制可能な方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１４－６５０７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、特許文献１に開示の方法でも、コイラーに巻き取られた熱延鋼板を、変態完了後にコイラーから抜き取らなければコイル潰れが発生してしまう。変態完了後の抜き取りなどを可能とするためには、熱延鋼板の圧延が完了してから冷却する過程での熱延鋼板の変態の履歴を把握することが肝要である。
熱延鋼板は、上下からランアウトテーブル冷却装置により冷却後コイル状態で巻かれ、板状態からバルク（コイル）状態となるため、コイラー巻き取り後の熱延鋼板の温度は巻き取り温度（ＣＴ）から若干低下するものの大きくは変わらない。したがって、該当鋼種の恒温変態図（ＴＴＴ線図）を用いて、鋼板の変態状態を把握する方法が考えられる。しかし、この方法は簡易であるもののこの図を用いて変態完了を予測しても実態には合わない。

【0007】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、コイル潰れの発生の防止等のため、熱延鋼板の圧延が完了してから冷却する過程での熱延鋼板の変態状態を正確に予測することをその目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記の目的を達成するため、本発明は、 熱延工程における熱延鋼板の圧延が完了してから冷却する過程での前記熱延鋼板の変態状態を予測する変態状態予測方法であって、予測対象鋼種の鋼の恒温変態図を取得するステップと、実際に前記熱延工程を行い、該熱延工程により前記熱延鋼板を所定の温度まで冷却してからコイラーに巻き取ったコイルの状態に基づいて、前記所定の温度における前記熱延鋼板の変態の完了時間を推定する推定ステップと、該推定ステップにおいて推定した前記所定の温度における前記熱延鋼板の変態の完了時間に基づいて、前記恒温変態図の変換を行う変換ステップと、を含み、該変換ステップにより、前記恒温変態図の時間軸を、前記熱延鋼板の前記圧延が完了してからの経過時間を示す時間軸に変換することを特徴としている。前記所定の温度とは、略巻き取り温度（ＣＴ）である。詳述すれば、前記所定の温度は、熱延鋼板の冷却終了直後から実際にコイルに巻き取られるまでに若干の温度変化がある場合には、その温度変化分を巻き取り温度に加えた温度である。

【0009】

本発明によれば、恒温変態図から作成した図に基づいて熱延鋼板の圧延が完了してから冷却する過程での熱延鋼板の変態状態を正確に予測することができる。したがって、コイル潰れの発生の防止等が可能となる。

【0010】

また、前記推定ステップでは、例えば、前記熱延鋼板を前記所定の温度まで冷却してから巻き取った前記コイルを、前記コイラーから抜き出すまでの時間である抜出時間を変えて複数用意し、該用意した複数の前記コイルそれぞれの前記抜出時間と、前記コイラーから抜き出した後の当該コイルの縦横の内径比とに基づいて、前記変態の完了時間を推定する。

【0011】

前記推定ステップは、前記巻き取ったコイルの表面の変態率の経時変化に基づいて、前記変態の完了時間を推定するようにしてもよい。

【0012】

前記所定の温度は、複数の温度を含むようにし、前記推定ステップにおいて、前記複数の温度の各温度における前記熱延鋼板の変態の完了時間を推定し、前記変換ステップにおいて、前記推定ステップにおいて推定した前記複数の温度の各温度における前記熱延鋼板の変態の完了時間に基づいて、前記恒温変態図の変換を行い、前記恒温変態図の温度軸についても変換するようにすることが好ましい。

【0013】

前記推定ステップは、例えば、回帰分析による近似曲線に基づき前記変態の完了時間の推定を行い、前記推定ステップにおける前記回帰分析には、一次関数、二次関数または対数関数等を用いることができる。

【0014】

前記鋼材は、質量％で、Ｃ：０．０５～０．３５％、Ｓｉ：０．１５～１．５％、Ｍｎ：１．０～２．７％、Ｐ：０．１％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：０．０１～１．５％、Ｎ：０．０１％以下であり、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることが好ましい。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、熱延鋼板の圧延が完了してから冷却する過程での熱延鋼板の変態状態を正確に予測することができ、したがって、コイル潰れの発生を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】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。

【図2】本発明の第１の実施形態に係る熱延鋼板の圧延が完了してから冷却する過程での熱延鋼板の変態状態予測方法を説明するためのフローチャートである。

【図3】恒温変態図の一例と共に、実操業における熱延鋼板の代表点の圧延終了からの冷却履歴と変態完了点とを示した図である。

【図4】熱延鋼板の代表点の例を示す図である。

【図5】所定の巻き取り温度における変態完了時間を推定する方法の一例を説明する図である。

【図6】所定の巻き取り温度における変態完了時間の推定に用いるデータを示す図である。

【図7】恒温変態図を変換した後の変態図の一例を示す図である。

【図8】本発明の第２の実施形態に係る変態状態予測方法を説明するための図である。

【図9】本発明の第２の実施形態に係る変態状態予測方法を説明するための他の図である。

【図10】本発明の第２の実施形態に係る変態状態予測方法を説明するための別の図である。

【図11】所定の巻き取り温度における熱延鋼板の変態の完了時間を推定する方法の他の例を説明する図である。

【図12】コイル長と熱延鋼板の代表点の位置との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0018】

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、熱間圧延設備の仕上圧延機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を巻き取るマンドレル４ａを備えたコイラー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。

【0019】

上述のように製造されるコイルＣは、鋼板Ｈ／熱延鋼板Ｈが高張力鋼材である場合、コイル潰れを防ぐため、コイラー４に巻き取った熱延鋼板Ｈの変態が完了してからコイラー４から取り外す必要がある。そのためには熱延鋼板Ｈの圧延が完了してから冷却する過程での熱延鋼板Ｈの変態状態を予測し把握することが必要である。なお、以下ではコイルＣを熱延コイルＣ等と記載する場合がある。

【0020】

（第１の実施形態）
図２は、本発明の第１の実施形態に係る圧延が完了してから冷却する過程での熱延鋼板Ｈの変態状態予測方法を説明するためのフローチャートである。
まず、本発明に係る変態状態予測方法では、予測対象の鋼種の恒温変態図すなわち該恒温変態図を示すデータを取得する（ステップＳ１）。恒温変態図は、オーステナイト化した鋼材に対し、ランアウトテーブル冷却を模擬した冷却パターンで所定の試験温度にまで急冷し等温保持したときの変態の様子を示す図である。

【0021】

恒温変態図の取得は、例えば、熱間圧延工程すなわち上述の熱間圧延設備を用いた工程後に冷間圧延工程まで行って得られた鋼板から試験片を作製し、該試験片を用いたフォーマスター試験により、実行することができる。
恒温変態図を取得するための試験片の作製方法は上述の例に限られず、例えば、冷間圧延工程を行っていない鋼材から作製してもよい。
なお、恒温変態図が既知の鋼種であれば、上述のように試験により取得する代わりに、頒布された資料から取得することも可能である。

【0022】

図３は、恒温変態図の一例であって、後述の冷却履歴と変態完了点とについても併せて示した図である。
図３の恒温変態図Ｍ１は、横軸が等温保持時間、縦軸が保持温度である。
恒温変態図Ｍ１上の各点は、６００℃などの各保持温度で、変態率１０％、３０％、９０％に至るまでの等温保持時間を示している。例えば、６００℃で保持した場合、変態率９０％へ到達するまでの保持時間は約２０秒である。

【0023】

また、恒温変態図Ｍ１上には、３つの状態曲線Ｃ１～Ｃ３がある。
状態曲線Ｃ１は、変態率９０％となる保持温度と等温保持時間との関係を示す曲線であり、例えば、恒温変態図Ｍ１上の変態率９０％となる６つのデータに基づいて導出することができる。
同様に、状態曲線Ｃ２、Ｃ３はそれぞれ、変態率５０％、１０％となる保持温度と等温保持時間との関係を示す曲線であり、例えば、恒温変態図Ｍ１上の変態率５０％、１０％となる６つのデータに基づいて導出することができる。

【0024】

また、図３では、後述の熱延鋼板の代表点の圧延終了からの冷却履歴すなわち冷却開始からの冷却履歴（鋼板温度の時間変化）Ｒが恒温変態図Ｍ１に重ねて示されている。冷却履歴Ｒ１を示す際に、恒温変態図Ｍ１の横軸は、上記代表点の圧延終了を０秒とした冷却経過時間と読み替えられ、縦軸は、上記代表点の鋼板温度と読み替えられている。

【0025】

さらに、図３では、巻き取り温度５５０℃における後述の変態完了時間を示す点（変態完了点）ｐ１も重ねて示されている。点ｐ１を示す際に、恒温変態図Ｍ１の縦軸は、巻き取り温度と読み替えられ、横軸は変態完了時間と読み替えられている。

【0026】

前述した熱延鋼板の代表点を、図４で例示し説明する。図４は、熱延コイルＣを側面から見た図であり、各例の代表点の位置をコイル半径方向の位置で示している。熱延鋼板の代表点は、当該位置の変態特性が熱延コイルＣの変態特性を表すものとして定義されたものであり、例えば、図の熱延コイルＣの最内周部（ＴＯＰ部）ＴＰである。熱延コイルＣの最外周部（ＢＯＴＴＯＭ部）ＢＴを熱延鋼板の代表点としてもよい。また、熱延コイルＣの中心からの距離が、（外径＋内径）／２で与えられる位置、言い換えると、コイル厚の半分となる位置ＭＩＤ_Ａを熱延鋼板の代表点としてもよい。さらに、ＴＯＰ部がコイラーのマンドレルに捲き取られ始めてからＢＯＴＴＯＭ部に到り捲き取りが完了するまでの時間の半分の時間が経過するまでに巻き取られた位置ＭＩＤ_Ｂを上記代表点としてもよい。なお、以下の説明では、（幾何学的に）コイル厚の半分となる位置ＭＩＤ_Ａを代表点にしたものとする。

【0027】

図２の説明に戻る。
本発明に係る変態状態予測方法では、前述のステップＳ１の後、実際に熱間圧延設備１を用いて熱間圧延工程を行い、製造したコイルに基づいて変態の完了時間を推定する（ステップＳ２）。より詳細には、ステップＳ２では、熱間圧延工程を行い、該熱間圧延工程により熱延鋼板を所定の巻き取り温度まで冷却してから図１のコイラー４に巻き取ったコイルの状態に基づいて、上記所定の巻き取り温度における、巻き取り後の熱延鋼板の変態の完了時間を推定する（ステップＳ２）。推定方法の具体例は後述する。所定の巻き取り温度までの冷却は、図１のランアウトテーブル５に対して設けられた冷却装置３により行われる。
なお、ステップＳ１とステップＳ２の時間の前後は問わない。
以下では、「巻き取り後の熱延鋼板の変態の完了時間」を「変態完了時間」と省略する。

【0028】

図５は、所定の巻き取り温度における変態完了時間を推定する方法の一例を説明する図である。図６は、上記変態完了時間の推定に用いるデータを示す図である。
変態完了時間の推定は、上述のように、実際の熱間圧延工程により熱延鋼板を所定の巻き取り温度まで冷却してからコイラー４に巻き取ったコイルの状態に基づいて行われる。変態完了時間の推定に用いる上記コイルの状態とは、例えば、以下に説明するように、実際に熱延圧延工程を行いコイラーから抜き出した直後のコイルの潰れ度合すなわちコイラーの内径の縦横比である。また、後述するように、変態完了時間の推定に用いる上記コイルの状態は、実際に熱延圧延工程を行いコイラーに巻き取ったコイルの表面の変態率であってもよい。

【0029】

図５の変態完了時間の推定方法では、まず、実際の熱間圧延工程により熱延鋼板を所定の巻き取り温度まで冷却してからコイラーに巻き取ったコイルを、コイラーからの抜出時間を変えて複数サンプル製造／用意し、各サンプルについて、コイラーから抜き出した直後の水平方向及び鉛直方向の内径を測定する（ステップＳ１１）。抜出時間とは、熱延鋼板の代表点の圧延が終了してからコイラーから抜き出すまでの経過時間である。ステップＳ１１では、例えば、巻き取り温度を５５０℃とし、前記代表点が圧延終了からコイル抜き出し時間までの抜出時間を６０秒、１２０秒、１８０秒としたサンプルを製造し、各サンプルについて上述の内径を測定する。

【0030】

内径の測定後、各サンプルについて、コイラーから抜き出した直後の各サンプルの内径の縦横比を計算する（ステップＳ１２）。コイルの内径の縦横比とは、水平方向のコイルの内径の大きさに対する鉛直方向のコイルの内径の大きさのことをいう。
上述の計算などを行うことにより、上記所定の巻き取り温度における抜出時間と上記内径の縦横比との関係を示すデータを取得することができる。
この取得したデータの散布図の一例が図６に示されている。図６の散布図Ｐ１は、横軸が抜出時間、縦軸が上記内径の縦横比である。

【0031】

データの取得後、取得したデータについて回帰分析を行い、上記データの近似曲線を取得する（ステップＳ１３）。散布図Ｐ１には、回帰分析により得られた近似曲線Ｃ１１が示されている。本例のでは対数関数を用いて回帰分析を行っているが、一次関数や二次関数などの他の関数を用いて回帰分析を行ってもよい。

【0032】

そして、回帰分析により得られた近似曲線に基づき、所定条件を満たす抜出時間すなわちコイルの内径の縦横比が１となる抜出時間ｔ_ｐを算出し（ステップＳ１４）、該算出した抜出時間ｔ_ｐを、複数のサンプルを製造した所定の巻き取り温度（例えば５５０℃）における変態完了時間と推定する。

【0033】

図１の説明に戻る。
本発明に係る変態状態予測方法では、ステップＳ２において推定した、上記所定の巻き取り温度における変態完了時間に基づいて、ステップＳ１で取得した恒温変態図の変換を行う（ステップＳ３）。

【0034】

図７は、恒温変態図を変換することにより得られる新たなＴＴＴ線図の一例を示す図である。
図７の新たなＴＴＴ線図Ｍ２は、巻き取り温度と、熱延鋼板の代表点の圧延が終了してからの経過時間と、上記代表点の予測される変態率との関係を表す状態曲線Ｃ１´～Ｃ３´を示す。新たなＴＴＴ線図Ｍ２は、縦軸が巻き取り温度であり、時間軸が熱延鋼板の代表点の圧延が終了してからの経過時間となっている。

【0035】

また、図７では、図３と同様に、熱延鋼板の代表点の冷却履歴Ｒ１と、変態完了点ｐ１とが、新たなＴＴＴ線図Ｍ２に重ねて示されている。冷却履歴Ｒ１と変態完了点ｐ１とを示す際に、図３と同様の読み替えが行われている。

【0036】

ステップ３の変換では、恒温変態図の時間軸の変換を行い、例えば、推定した上記所定の巻き取り温度での変態完了時間と、元の恒温変態図における上記所定の巻き取り温度と温度が等しい保持温度での変態完了までの等温保持時間と、が一致するような変換を行う。時間軸の変換には、変換前の時間をｘとしたときに変換後の時間ｆ（ｘ）＝ａｘ＋ｂとなる一次関数を用いることができる。
なお、ステップＳ３の変換における温度軸の変換は実質的な変換は伴わない。
以下、恒温変態図の時間軸の変換方法をより具体的に説明する。

【0037】

ここで、ステップＳ２において、５５０℃の巻き取り温度についての変態完了時間を推定したものとし、また、推定した変態完了時間が２７０秒であったものとする。
図３の恒温変態図Ｍ１において、変態完了時間が推定された巻き取り温度と等しい保持温度（５５０℃）で、変態率が９０％となる等温保持時間は約２７秒であり、本例では、この等温保持時間を変態完了までの等温保持時間とする。その理由は後述する。

【0038】

ステップＳ３では、ステップＳ２において推定した巻き取り温度５５０℃での変態完了時間（２７０秒）と、恒温変態図Ｍ１における５５０℃の等温保持温度での変態完了までの等温保持時間（２７秒）と、が一致するように、一次関数ｆ（ｘ）＝ａｘ＋ｂ（ｘ：変換前の時間、ｆ（ｘ）：変換後の時間）を用いて時間軸の変換を行う。

【0039】

本例ではａ＝１０、ｂ＝０で両者が一致するため、ｆ（ｘ）＝１０ｘとなる時間軸の変換を行った結果が、図６の新たなＴＴＴ線図（変態図）Ｍ２である。
該ＴＴＴ線図Ｍ２では、前述のように、横軸が熱延鋼板の代表点の圧延が終了してからの経過時間、縦軸が巻き取り温度となっている。そのため、図７の新たなＴＴＴ線図Ｍ２に基づいて、熱延鋼板の代表点の圧延が終了してからの熱延鋼板の変態の進行状態が把握できるので、例えば、所定の変態完了時間までコイラー内でコイルを保持してコイルを抜き取ることができるので、コイル潰れの発生を防ぐことができる。

【0040】

以上の例では、恒温変態図の変換の際、元の恒温変態図において変態率が９０％となる等温保持時間が、変態が完了するまでの等温保持時間であるものとした。変態が完了する時間すなわち変態率が１００％となる時間を測定するのは困難だからである。
しかしながら、本発明では実操業結果から推定される変態完了点に基づいて、ＴＴＴ線図を再定義する、すなわち上述の新たなＴＴＴ線図を取得するため、新たなＴＴＴ線図では、変態率が９０％の状態曲線は変態率１００％の状態曲線と考えることができる。

【0041】

（第２の実施形態）
図８乃至図１０は、本発明の第２の実施形態に係る変態状態予測方法を説明するための図である。
第１の実施形態と第２の実施形態では、変態完了時間の推定対象と、恒温変態図の変換方法と、が異なる。

【0042】

第１の実施形態では、１つの巻き取り温度における変態完了時間を推定していたが、本実施形態では、２つの巻き取り温度における変態完了時間を推定する。
ここで、変態完了時間の推定は、５５０℃と６００℃の２つの巻き取り温度について行ったものとする。

【0043】

図８では、巻き取り温度５５０℃で推定した変態完了時間を示す点ｐ１と、巻き取り温度６００℃で推定した変態完了時間を示す点ｐ２と、が、巻き取り温度５５０℃での熱延鋼板の代表点の冷却履歴Ｒ１と、巻き取り温度６００℃での熱延鋼板の代表点の冷却履歴Ｒ２と共に、恒温変態図Ｍ３に重ねて示されている。なお、点ｐ１、ｐ２と冷却履歴Ｒ１、Ｒ２とを示す際に、図３と同様の読み替えが行われている。

【0044】

そして、第２の実施形態の態状態予測方法では、恒温変態図Ｍ３の変換の際、２つの巻き取り温度の各温度で推定した変態完了時間に基づいて、恒温変態図Ｍ３の時間軸だけでなく温度軸についても変換を行う。
例えば、後述の図１０に示すように、変換することにより得られる新たなＴＴＴ線図Ｍ４に、上記２つの巻き取り温度での推定した変態完了時間を示す点ｐ１、ｐ２を重ねて示した際に、該点ｐ１、ｐ２が、新たなＴＴＴ線図Ｍ４における変態完了までの等温保持時間を示す曲線Ｃ１”と略重なるように、時間軸及び温度軸の変換を行う。

【0045】

上述の時間軸及び温度軸の変換では、例えば、変換前の時間，温度をそれぞれｘ，ｙとしたときに、変換後の時間ｆ（ｘ）＝ａｘ＋ｂ、変換後の温度ｆ（ｙ）＝ｃｙ＋ｄとなる一次関数を用いて、前述のように恒温変態図Ｍ３に点ｐ１、ｐ２を重ねて示した際に以下の距離の絶対値の和が最少となるようにする。

【0046】

上述の距離の和とは、図９に示すように、恒温変態図を示すデータのうち変態率が９０％で保持温度が５５０℃以下のものについての近似直線Ｃ２１から、同図中の巻き取り温度５５０℃の推定変態完了時間の点ｐ１までの距離Ｌ１と、同データのうち変態率が９０％で保持温度が６００℃以上のものについての近似直線Ｃ２２から、同図中の巻き取り温度６００℃の推定変態完了時間の点ｐ２までの距離Ｌ２と、の和である。

【0047】

上記距離の和が最少となるよう、時間軸及び温度の変換を行った結果が、図１０の新たなＴＴＴ線図Ｍ４である。
このような変換を行うことにより、より正確に、熱延鋼板の代表点の圧延が終了してからの熱延鋼板の変態の進行状態が把握できる。
なお、図９では、図３と同様の読み替えを行って、図８と同様に点ｐ１、ｐ２と冷却履歴Ｒ１、Ｒ２とがＴＴＴ線図Ｍ４に重ねて示されている。

【0048】

本例では、推定する変態完了時間は２つであるが、３つ以上であってもよく、３つ以上の変態完了時間に基づいて恒温変態図を変換するようにしてもよい。
また、複数の巻き取り温度について推定した変態完了時間に基づく温度軸及び時間軸の変換方法は上述以外の方法であってもよい。

【0049】

図１１は、所定の巻き取り温度における熱延鋼板の変態の完了時間を推定する方法の他の例を説明する図である。
本例の変態完了時間推定方法では、図４及び図５の例とは異なり、所定の巻き取り温度で巻き取ったコイルの表面の変態率の経時変化に基づいて、上記巻き取り温度における変態の完了時間を推定する。

【0050】

具体的には、熱延鋼板を所定の巻き取り温度まで冷却してからコイラーに巻き取り、コイルを製造する。その製造の際、巻き取り中または巻き取り後のコイルの最外周の表層の変態率を変態率測定点（最外周）が圧延を完了してから、一定時間毎（例えば６０秒毎）に測定する。
これにより、巻き取り中または巻き取り後のコイルの最外周の表層の変態率と、変態率の測定点が圧延を完了してからの経過時間との関係を示すデータを取得することができる。
この取得したデータの散布図の一例が図１１に示されている。図１１の散布図Ｐ２は、横軸が上記経過時間、縦軸が変態率である。

【0051】

データの取得後、取得したデータについての回帰分析を行う。散布図Ｐ２には、回帰分析により得られた近似曲線Ｃ３１が示されている。本例の近似曲線Ｃ３１は対数関数を用いて回帰分析を行っているが、一次関数や二次関数などの他の関数を用いて回帰分析を行ってもよい。

【0052】

そして、回帰分析により得られた近似曲線Ｃ３１に基づき、変態率が１００％となる経過時間ｔ_ｐを算出し、該算出した経過時間ｔ_ｐを、該コイルを製造した所定の巻き取り温度（例えば５５０℃）における変態完了時間と推定する。

【0053】

以上の方法により算出／推定される変態完了時間は熱延鋼板／熱延コイルのＢＯＴＴＯＭ部のものである。しかし、本例の変態状態予測方法では、熱延鋼板の代表点として幾何学的なコイル厚の半分の位置を採用しているので、ＢＯＴＴＯＭ部の変態完了時間から内挿して代表位置の変態完了時間を求める。ちなみに代表位置をＢＯＴＴＯＭ部とした場合はそのまま用いることができる。

【0054】

これにより、１つのサンプル／コイルに基づいて、変態の完了時間を推定することができる。
なお、変態率を計測する部分は、コイラーに巻き取られている熱延鋼板の最外層であるが、最外層の熱延鋼板は巻き取り終了まで常に新しい熱延鋼板に更新されていくので、巻き取り中の最外層の熱延鋼板の変態率は大きく変化しないと考えられる。したがって、変態率の計測はコイルの巻き取り終了後から始めるようにしてもよい。

【0055】

本発明に係る変態状態予測方法の予測対象の高張力鋼は、質量％で、Ｃ：０．０５～０．３５％、Ｓｉ：０．１５～１．５％、Ｍｎ：１．０～２．７％、Ｐ：０．１％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：０．０１～１．５％、Ｎ：０．０１％以下であり、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることが好ましい。
高張力鋼の成分限定理由について以下説明する。なお、以下では、組成における質量％は単に％と記す。

【0056】

Ｃ：Ｃは鋼の強度を増加させ、延性を向上させる残留オーステナイトを安定化させる元素として添加されるものである。０．０５％未満では９８０ＭＰａ以上の引張強度の確保が困難であり、０．３５％を超える過剰の添加は延性、溶接性、靭性などを著しく劣化させる。従って、Ｃ有量は０．０５％以上、０．３５％以下であることが好ましい。

【0057】

Ｓｉ：Ｓｉは固溶強化により鋼板の強度を増大させるのに有用な元素である。また、Ｓｉはセメンタイトの生成を抑制するため、ベイナイト変態時にオーステナイト中へのＣの濃化を促進させる効果をもち、焼鈍後に残留オーステナイトを生成させるのに必須の元素である。０．１５％未満ではそれらの効果が発現されず、１．５％を超える過剰の添加は熱間圧延で生じるスケールの剥離性を著しく劣化させ、めっきの濡れ性を著しく損なうため、Ｓｉ含有量は０．１５％以上、１．５％以下であることが好ましい

【0058】

Ｍｎ：Ｍｎは焼入れ性を高めるために有効な元素である。１．０％未満では焼入れ性を高める効果が十分には発現されず、２．７％を超える過剰の添加は靭性を劣化させる。従って、Ｍｎ含有量は１．０％以上、２．７％以下であることが好ましい。

【0059】

Ｐ：Ｐは、粒界に偏析して粒界強度を低下させ、靱性を劣化させる不純物元素であり、低減させることが望ましいため、Ｐの含有量は０．１％以下であることが好ましい。

【0060】

Ｓ：Ｓは、熱間加工性及び靭性を劣化させる不純物元素であり、低減させることが望ましい。したがって、Ｓの含有量は０．０２％以下であることが好ましい。

【0061】

Ａｌ：Ａｌは脱酸剤のはたらきをする元素である。また、Ｓｉと同様にフェライト安定化元素であり、Ｓｉの代替として使用することもできる。０．０１％未満ではそれらの効果が発現されず、１．５％を超えて過剰添加すると靭性が劣化するため、Ａｌの含有量は０．０１％以上、１．５％以下であることが好ましい。

【0062】

Ｎ：Ｎは粗大な窒化物を形成し、曲げ性や穴拡げ性を劣化させることから、添加量を抑える必要がある。これは、Ｎが０．０１％を超えると、この傾向が顕著となること、加えて、溶接時のブローホール発生の原因になることから少ない方が良い。これより、Ｎ含有量の範囲は０．０１％以下であることが好ましい。

【0063】

さらに、高張力鋼は、質量％で、Ｔｉ：０．００５～０．５％、Ｎｂ：０．００５～０．５％、Ｃｒ：０．００５～０．５％、Ｍｏ：０．００５～０．５％、Ｎｉ：０．００５～０．５％、Ｃｕ：０．００５～０．５％、Ｂ：０．０００３～０．０３０％、Ｃａ：０．０００３～０．０３０％、Ｍｇ：０．０００３～０．０３０％、ＲＥＭ（希土類元素）：０．０００３～０．０３０％のうちの１種または２種以上を含有することが好ましい。

【0064】

また、以上の例では、恒温変態図の変換における時間軸及び温度軸の変換に一次関数を用いていたが、一次関数に代えて、二次関数や対数関数を用いてもよい。

【0065】

ちなみに、これまでの説明でも分かるように本発明においてコイル幅は何も影響しない。しかし、コイル長が変化するとコイル代表位置が変化するため、コイル長が異なる場合は、図１２に示す代表点位置の変化に伴い変態完了時間を変更すればコイル長が変わっても対応可能である。

【0066】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の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得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。

【産業上の利用可能性】

【0067】

前述したように、本発明によれば、熱延鋼板の圧延が完了してから冷却する過程での熱延鋼板の変態状態をより正確に予測することができる。したがって、本発明は、例えば、高張力鋼材を用いた鋼板の製造産業に有用である。

【符号の説明】

【0068】

１…熱間圧延設備
２…仕上圧延機
３…冷却装置
４…コイラー
４ａ…マンドレル
５…ランアウトテーブル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】