CN101837373A - 热轧模拟装置及轧制历史记录模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明精度良好地求出从加热炉抽出到地下卷取机卷绕为止的热轧板材的温度历史记录、加工历史记录。本发明的热轧模拟装置是将从被轧制材料供给机构(151)以高温抽出的被轧制板材(f)轧制，然后，冷却并卷绕为卷材的热轧生产线(150)的热轧模拟装置(100)，具备：由至少包括被轧制板材速度、冷却的水量的轧制状态量预测被轧制板材(f)的温度的温度预测模型；使用该温度预测模型，连续地算出从被轧制材料供给机构(151)抽出被轧制板材(f)之后至卷绕为卷材的温度历史记录，并将该温度历史记录与从被轧制材料供给机构(151)抽出后的经过时间对应输出的温度历史记录算出部(103)。

Description

热轧模拟装置及轧制历史记录模拟方法

技术领域

本发明涉及将从轧制前的热轧板材的抽出到经由轧制工序轧制后的地下卷取机卷绕为止之间的热轧板材的温度历史记录或加工历史记录模拟的热轧模拟装置及轧制历史记录模拟方法。

背景技术

以往，作为模拟热轧钢板的温度或变形的特性的方法，例如，在专利文献1中公开有增量解析基于轧制加工的热轧钢板的变形特性，求出热轧钢板的变形(板厚变形量)、变形速度(板厚变形速度)、温度，进而使用其算出热轧钢板的再结晶率、再结晶粒径的方法。

另外，在专利文献2中，对于更近似三维晶格的被轧制材料的各晶格点，解析计算温度等属性的同时，将其解析结果与各晶格点的三维位置和时刻一同一维存储管理。还有，公开有基于该存储管理的属性，将在轧制工序设置的设备及被轧制材料的活动动画显示，在该动画显示上，由使用者指定了被轧制材料的对应部位的情况下，显示该对应部位的属性的值、时序变化、关联区域内的分布的方法。

【专利文献1】日本特开2004-344934号公报；

【专利文献2】日本特开2001-25805号公报。

然而，在这些方法中存在以下问题。

第一，专利文献1、2的两个方法均为通过立足于物理模型的模拟来准确地求出温度或加工历史记录(变形、变形速度)的方法，因此，在计算中可能花费大量的时间。

第二，关于使用在热轧生产线的各点，从传感器联机取入的温度或负载、钢板速度的实际值，提高计算值和钢板的实际的值的一致度的方法没有考虑。因此，为了提高计算结果的精度，需要提高在计算中使用的模型或三维晶格的精细度的程度，需要进而复杂化计算。

发明内容

本发明的目的在于鉴于上述实际状况，提供能够精度良好地求出从轧制前的热轧板材的加热炉抽出到地下卷取机卷绕为止的热轧板材的温度历史记录、加工历史记录的热轧模拟装置及轧制历史记录模拟方法。

为了实现上述目的，与第一本发明有关的热轧模拟装置，其是将从被轧制材料供给机构以高温抽出的被轧制板材进行轧制，然后，冷却并卷绕为卷材的热轧生产线的热轧模拟装置，其特征在于，具备：温度预测模型，其根据至少包括被轧制板材速度、所述冷却的水量的轧制状态量预测所述被轧制板材的温度；温度历史记录算出部，其使用该温度预测模型连续地算出从所述被轧制材料供给机构抽出所述被轧制板材之后至卷绕为所述卷材的温度历史记录，并将该温度历史记录与从所述被轧制材料供给机构抽出后的经过时间对应输出。

与第二本发明有关的轧制历史记录模拟方法，将从被轧制材料供给机构以高温抽出的被轧制板材进行轧制，然后，冷却并卷绕为卷材的热轧生产线，其特征在于，温度历史记录算出部使用根据至少包括被轧制板材速度、所述冷却的水量的轧制状态量预测所述被轧制板材的温度的温度预测模型，连续地算出从所述被轧制材料供给机构抽出所述被轧制板材的预先确定的计算对象部位之后至卷绕为所述卷材的温度历史记录，使用与该计算对象部位对应，从所述被轧制板材计测的被轧制板材温度，修正该温度历史记录，将该修正的温度历史记录存储于存储部。

发明效果

根据本发明可知，能够实现能够精度良好地求出从加热炉抽出到地下卷取机卷绕为止的热轧板材的温度历史记录、加工历史记录的热轧模拟装置及轧制历史记录模拟方法。

附图说明

图1是表示包括本发明的实施方式的热轧模拟装置的热轧模拟系统的概念图。

图2是表示实施方式的数据编辑部执行的处理的流程图。

图3是表示实施方式的编辑结果储存部的结构的图。

图4(a)及(b)是将在实施方式的编辑结果储存部中储存的一个计测值作为例子，示出距离钢板的前端缘的距离和计测值的关系的图表。

图5是表示实施方式的温度历史记录算出部的处理的流程图。

图6是表示用检测数据修正实施方式的推定数据的温度历史记录的修正方法的图。

图7是表示实施方式的图5的S53的温度历史记录推定处理的流程图。

图8是表示实施方式的加工历史记录算出部执行的处理的流程图。

图9是表示实施方式的计算结果储存机构的温度历史记录的结构例的图。

图10是表示储存有实施方式的计算结果储存机构的加工历史记录的结构的图。

图11是表示用PC等人机机构显示了实施方式的计算结果储存机构的内容的模拟画面的图。

图12是表示向实施方式的热轧模拟装置为其他模拟器的冶金特性预测模拟器发送计算结果的例子的图。

图中：100-热轧模拟装置；101-受信机构；102-模拟机构；103-温度历史记录算出部；104-加工历史记录算出部；105-预测模型储存机构；106-计算结果储存机构(存储部)；132-数据编辑部；133-编辑结果储存部；140-人机机构(显示装置)；150-控制对象(热轧生产线)；151-加热炉(被轧制材料供给机构)；152-粗轧机；153-精轧机；154-卷绕冷却装置；155-地下卷绕机；161～165、167、168-温度计；f-钢板(被轧制板材)；f0-扁坯(被轧制板材)；f1-粗钢材(被轧制板材)。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

《热轧模拟装置100的概要》

图1是表示包括实施方式的热轧模拟装置100的热轧模拟系统S的概念图。

实施方式的热轧模拟装置100是将在控制对象150的轧制设备中，从作为轧制前的被轧制板材的扁坯f0的抽出到经由轧制工序轧制后的热轧钢板f2的地下卷绕机155的卷绕为止之间的热轧板钢板f(f0、f1、f2)的各部中的温度历史记录或加工历史记录模拟的装置。

热轧模拟装置100融合来自每一个轧制工序的点所配备的温度计161～165、167、168或负载计171～177等计测器的检测信息、使用了各种模型(卷绕温度预测模型、变形速度算出模型等)的预测结果，进行将热轧钢板f的连续的历史记录信息高精度地算出的模拟。

具体来说，通过将热轧后的热轧钢板f的轧制历史记录(温度历史记录、加工历史记录)算出为每个钢板f的连续的数据，进行跟踪化，得到加热炉(被轧制材料供给机构)151中的抽出温度、粗轧机152、精轧机153的各轧制机的入/出侧温度、地下卷绕机155中的卷绕温度等的目标值或用于各轧制机中的压下量分配的适当化的支援数据。

以下，详细说明实施方式的热轧模拟系统S。

<热轧模拟系统S>

图1所示的热轧模拟系统S包括：作为热轧设备的控制对象150；直接控制该控制对象150的控制器120；用于控制控制对象150的控制用计算机130；控制器120；经由LAN142与控制用计算机130连接，进行热轧板钢板f的热轧工序中的温度历史记录、加工历史记录等的模拟的热轧模拟装置100。

<控制对象150>

首先，说明控制对象150的结构。

图1所示的控制对象150如上所述地为热轧设备，将从加热炉151抽出的温度1200℃左右、厚度220mm左右的被称为扁坯f0的钢板f在粗轧机(粗轧制机)152轧制为25～40mm左右的被称为粗钢材f1的钢板f，进而在精轧机(精加工轧制机)153中轧制为1.2mm～250mm左右的薄板的钢板f2后，在卷绕冷却装置154中冷却至目标温度，用地下卷绕机155卷绕，形成为轧制制品的卷材。

<粗轧机152>

粗轧机152具备：控制扁坯f0的板宽(图1的纸面的表背面方向的尺寸)的具有铅垂方向(图1的纸面的上下方向)的旋转轴的立式轧制机156；控制板厚的具有水平方向(图1的纸面的表背面方向)的旋转轴的水平轧制机157。

粗轧机152通常使扁坯f0往返三次左右(图1的箭头α1、α2方向)，用立式轧制机156和水平轧制机157压制7次左右后，将完成的粗钢材f1送往精轧机153。

<精轧机153>

图1所示的精轧机153具备6个轧制机座158，各轧制机座158具有：进行分别对粗钢材f1控制板厚的轧制的、具有水平方向(图1的纸面的表背面方向的旋转轴的工作辊159。

精轧机153通过各轧制机座158的连续轧制来控制板厚，生产钢板f2。

<控制对象150的计测器>

在控制对象150的热轧设备具备：用于计测作为被轧制板材的钢板f(f0、f1、f2)的温度、轧制负载、输送速度、板厚、板宽、鼓起(钢板f的中央和端部的板厚差)等的各种计测器。

作为测定钢板f的温度的计测器，如图1所示，具备：测定从加热炉151抽出的扁坯f0的温度的温度计161；在粗轧机152的入口，测定钢板f(f0)的温度的粗轧机入侧温度计162；在粗轧机152的出口，测定钢板f(f1)的温度的粗轧机出侧温度计163；在精轧机153的入口，测定钢板f(f1)的温度的精轧机入侧温度计164；在精轧机153的出口，测定钢板f(f2)的温度的精加工出侧温度计165；测定卷绕冷却装置154中冷却中的钢板f(f2)的温度的中间温度计167；测定钢板f(f2)卷绕于地下卷绕机155之前的温度的卷绕温度计168。

作为测定对钢板f的轧制负载的计测器，在粗轧机152的水平轧制机157具备测力传感器171，另外，在精轧机153的各轧制机座158也分别具备测力传感器172～177。还有，在图1中省略，但在立式轧制机156具备测力传感器也可。

进而，在精轧机153的出侧具备多用规166，计测钢板f(f2)的板厚、板宽、鼓起等。进而，在粗轧机152、精轧机153的各轧制机的工作辊159的驱动系统分别具有计测与工作辊159的转速对应的状态量的速度计178、179。

<控制用计算机130>

图1所示的控制用计算机130具备：用于接受由上述控制对象150的热轧设备的各种计测器计测，并发送的数据等的受信机构131；用于编辑由各种计测器(传感器)计测的测定值的数据编辑部132；存储由数据编辑部132编辑的数据的编辑结果储存部133；用于发送数据的送信机构134。

控制用计算机130的数据编辑部132通过在HDD(Hard Disk Drive)等外部存储装置中作为程序存储，利用CPU(Central Processing Unit)加载在主存储器，进行执行而实现。

控制用计算机130的编辑结果储存部133在外部存储装置中以数据文件、数据库等形式储存。

<热轧模拟装置100>

热轧模拟装置100为计算机，通过控制器120、控制用计算机130，接受从控制对象150的热轧设备取入的表示热轧钢板f的温度、轧制温度、轧制机的磨机速度等的信号，并进行模拟运算。

热轧模拟装置100具备：用于接受从控制用计算机130发送的数据的受信机构101；存储卷绕温度预测模型、变形速度算出模型等各种模型的预测模型储存机构105；基于从控制用计算机130发送的数据及预测模型储存机构105的各种模型，模拟热轧钢板f的输送过程的温度历史记录、加工历史记录的模拟机构102；存储在模拟机构102模拟的每个扁坯f0的温度历史记录108、加工历史记录109等的计算结果储存机构(存储部)106；用于发送在计算结果储存机构106存储的信息等的送信机构110、112；用于接受来自人机机构140的向计算结果储存机构106的存取的受信机构111。

模拟机构102具有：算出热轧钢板f的输送过程的温度历史记录的温度历史记录算出部103；算出热轧钢板f的输送过程的加工历史记录的加工历史记录算出部104。

该模拟机构102通过在热轧模拟装置100的HDD等外部存储装置中存储为程序，利用CPU加载在主存储器，进行执行而实现。

还有，在外部存储装置中，用于在人机机构140的显示装置中，显示模拟结果的后述的显示部(未图示)作为程序存储于外部存储装置，利用CPU该程序加载在主存储器，进行执行而实现显示部。

另外，热轧模拟装置100的预测模型储存机构105、计算结果储存机构106在外部存储装置中以数据文件、数据库等形式储存。

<控制对象150的计测信息的流程>

在所述各计测器计测的热轧设备(控制对象150)的信息通过图1所示的现场总线124，被取入PIO(Process Input Ouput)站121，进而通过受信机构123取入控制器120。

还有，从控制器120的送信机构122向控制用计算机130发送的数据被控制用计算机130的受信机构131接受，向控制用计算机130的数据编辑部132交付。控制用计算机130利用数据编辑部132进行数据的编辑，将该编辑的数据存储于编辑结果储存部133，并且，通过送信机构134、LAN142，送往热轧模拟装置100。

<控制用计算机130的数据编辑部132的处理>

其次，按照图2说明图1所示的控制用计算机130的数据编辑部132的处理。

还有，图2是表示数据编辑部132执行的处理的流程图。

控制用计算机130的数据收集机构132以固定周期起动，将通过受信机构131从控制对象150的各计测器161～168、171～179、……取入的数据与距离钢板f的前端缘的距离建立关系而编辑，储存于编辑结果储存部133(参照图1)。

图2所示的数据编辑部132的处理按每个计测器的计测值如下所述地进行。

在图2的S21中，根据该计测器，判定钢板f的有无(钢板f的有无)。在温度计161、162、163、……的情况下，正下方为被计测对象的钢板f，判断是否在测定远超过大气温度的高温，在测力传感器171、172、……的情况下，判断在轧制机座158是否产生大的压下负载，是否为轧制中(钢板f的有无)。

接着，在图2的S22中，将由温度计161、……、装载单元171、……等计测器计测的钢板f的计测值取入工作区域(临时存储区域)。

接着，在图2的S23中，根据粗轧机152、精轧机153等的工作辊159的辊速度，按照下式(1)，算出从前次的计算时序到此次的计算时序的、钢板f的钢板f前进距离ΔLn。

ΔLn＝V·Δt    (1)

在此，ΔLn：钢板f的前进距离

V：由辊速度换算的钢板f移动速度

Δt：数据编辑部132的起动周期

接着，在图2的S24中，更新温度计161、……、装载单元171、……等中的该检测器的计测部位的信息，使用钢板f前进距离ΔLn将当前取入的钢板f的计测值与钢板f的计测部位建立关系。将计测部位作为距离钢板f的前端缘的距离，由下式(2)算出。

Ln＝Ln-1+ΔLn    (2)

在此，Ln：计测部位的距离钢板f的前端缘的距离

Ln-1：前次计测时的距离钢板f的前端缘的距离

接着，在图2的S25中，判断从温度计161、……、装载单元171、……等中的该计测器观察的计测中的钢板f是否从该计测器拔出。

在判断为钢板f从该计测器拔出的情况下(图2的S25中为是)，在图2的S26中，重设(＝0)距离钢板f的前端缘的距离。

另一方面，在图2的S25中，判断为钢板f未从该计测器拔出的情况下(图2的S25中为否)，向图2的S27转移。

接着，在图2的S27中，针对作为对象的所有的计测器，判定处理是否结束。

在判定为未结束的情况下(图2的S27中为否)，向图2的S21转移，重复相同的处理。

另一方面，在图2的S27中，判定为结束的情况下(图2的S27中为是)，在图2的S28中，将编辑的结果向编辑结果储存部133输出，存储于编辑结果储存部133，结束处理。

以上为图2所示的数据编辑部132的处理。

<控制用计算机130的编辑结果储存部133>

图3是表示图1所示的编辑结果储存部133的结构的图。

图3所示的编辑结果储存部133对于取入数据的计算值的时刻，将粗轧入侧温度、粗轧出侧温度、粗轧机152及精轧机153中的各轧制的F1压下量(F1轧制负载)、F2压下量(F2轧制负载)……等各计算值与距离钢板f的前端缘的距离对应储存。

例如，粗轧入侧温度的情况下，表示在10:00:00，在钢板f的前端缘计测1158℃，然后，在距离前端缘1.34m的计测点，计测1160℃的情况。粗轧出侧温度(利用图1所示的粗轧机出侧温度计163计测)的情况下，表示在10:00:04，在钢板f的前端缘计测1051℃，然后，在距离前端缘2.64m的计测点计测1047℃的情况。

另外，例如，F1轧制负载的情况下，表示在10:00:09，在钢板f的前端缘，以20752KN(千牛)的轧制负载进行轧制，然后，在距离前端缘3.01m的计测点以20755KN的轧制负载进行轧制的情况。

将在编辑结果储存部133存储的计算值对应于在控制对象150的热轧设备配备的负载计171～179、温度计161～165、167、18等计测器而取入，在编辑结果储存部133中，将其与距离钢板f的前端缘的距离对应储存。

图4是将在编辑结果储存部133储存的一个计算值作为例子，示出距离钢板f的前端缘的距离和计算值的关系的图表。还有，在图4(a)中，在横轴获取经过时间的时刻，在纵轴获取距离钢板f的前端缘的距离，在图4(b)中，在横轴获取经过时间的时刻，在纵轴图表化对图4(a)所示的距离钢板f的前端缘的距离的计测值的一例。

在图1所示的控制对象150的热轧设备中，将扁坯f0依次一张张输送，因此，相对于在图4(a)、(b)所示的横轴的时刻，存在计测钢板f的温度或板厚、粗轧机152·精轧机153的各轧制机的负载等的钢板f存在的状态、和计测对象不存在的钢板f不存在的状态。

如图4(a)所示，从钢板f存在的状态开始的时序(时刻)开始，随着时间的经过，轧制距离(从钢板前端缘至计测点的距离)增加，拔掉钢板f，形成为钢板不存在的状态，则轧制距离复位，成为零(0)。

因此，如图4(b)所示，就计算值来说，以钢板f存在的状态计测有意义的值，钢板f拔出的情况下，在计测地点没有钢板f，因此，计算值成为零(＝0)。

将具有这样的性质的编辑结果储存部133(参照图3)的内容以一定的任意周期、各钢板f单位等，如图1所示，从控制用计算机130的送信机构134经由LAN142向热轧模拟装置100发送。

在图1所示的热轧模拟装置100中，用受信机构101接受编辑结果储存部133的内容(信息)，利用模拟机构102，使用接受的编辑结果储存部133的内容(信息)和采用了预测模型储存机构105的预测运算结果，算出从加热炉151抽出钢板f的特定部位并被地下卷绕机155卷绕为止的温度历史记录和加工历史记录。

<热轧模拟装置100的模拟机构102的处理>

以下，详细说明模拟机构102的处理。

图1所示的热轧模拟装置100的模拟机构102如上所述，具备温度历史记录算出部103和加工历史记录算出部104。

<模拟机构102的温度历史记录算出部103的处理>

首先，按照图5说明温度历史记录算出部103的处理。还有，图5是表示温度历史记录算出部103的处理的流程图。

温度历史记录算出部103是算出钢板f的特定部位在控制对象150的热轧设备的加热炉151的扁坯f0的抽出到轧制的钢板f的地下卷绕机155中的卷绕为止为何种温度历史记录的机构。

在图5的S51中，将编辑结果储存部133的内容(信息)取入例如一个卷材量(与一个扁坯f0对应)。

接着，在图5的S52中，进行求出钢板f中的计算部位的计算部位的一致化运算。作为一例，考虑由地下卷绕机155卷绕时的距离钢板f2的前端缘X的部位的温度历史记录的情况的情况下，计算部位为厚度Tq的钢板f的对应的部位为由下式(3)表示的距离前端缘距离Lq的部位。

Lq＝X×(Tc/Tq)(3)

其中，X：由地下卷绕机155卷绕时的钢板f中的计算部位的距离

Tc：由地下卷绕机155卷绕时的钢板f的厚度

钢板f的板厚在扁坯f0的状态下为200～250mm，在粗钢材f1的状态下为25～40mm，在卷绕时的钢板f2的状态下为1.2mm～12mm左右等，根据轧制而变化，因此，在该计算部位的一致化运算中，确定欲求出温度历史记录的部位，由各温度的计测点的板厚执行(3)式的运算，由此对各板厚，算出与由地下卷绕机155卷绕时的钢板f的部位对应的部位。

接着，在图5的S53中，由各计测点处的温度的计算值和图1所示的预测模型储存机构105配备的各种模型，预测计算部位的温度历史记录。在预测模型储存机构105中，作为用于预测温度历史记录的温度预测模型，例如，储存有水冷热传递模型、辐射热传递模型、基于轧制的加工放热模型、通过与粗轧机152、精轧机153的各工作辊159的接触中从钢板f吸取的辊传热模型、通过粗轧机152、精轧机153的各轧机座之间的冷却中被吸取的机座间冷却模型、和通过对流中吸取的对流传热模型等。

作为一例，下式(4a)为预测由辐射吸取的热量的辐射模型。下式(4b)为在卷绕冷却装置154(参照图1)中，使冷却水与钢板f垂直地碰撞的层叠冷却的情况下的水冷热传递系数hw。作为水冷模型，除了式(4b)之外，已知有冷却水喷射的喷射冷却模型、与钢板表面的水锈(氧化铁)除去对应的冷却模型等。

上述辐射模型的辐射热传递系数hr由下式算出。

hr＝σ·ε[{(273+Tsu)/100}⁴-{(273+Ta)/100}⁴]/(Tsu-Ta)(4a)

其中，σ：斯蒂芬-波尔兹曼常数(＝4.88)

ε：放射率

Ta：空气温度(℃)

Tsu：钢板的表面温度

上述层叠冷却的水冷热传递系数hw由下式算出。

hw＝9.72*10⁵*ω^0.355*{(2.5-1.15*logTw)*D/(pl*pc)}^0.646/(Tsu-Tw)(4b)

其中，ω：水量密度

Tw：水温

D：喷嘴直径

pl：生产线方向的喷嘴间距

pc：与生产线正交的方向的喷嘴间距

Tsu：钢板f的表面温度

接着，使用图7在后叙述针对推定在图5的S53中实施的计算部位的温度历史记录的温度历史记录预测运算。

在图5的S53中，推定了温度历史记录时，在图5的S54中，采用使用了温度计161、162、……等检测的检测温度，修正推定的温度历史记录。

图6中示出该具体的修正方法。还有，图6是表示用检测数据修正推断数据的温度历史记录的修正方法的图。

在图6中，符号601、602、604(涂满图示点)为从图1所示的控制对象150的温度计161、162、……取入的计算值。符号606(图6的双点划线)为以计算值601为起点来推定的温度历史记录，符号603(空心图示点)为在温度历史记录606中与计算值602对应的点值。符号609(图6的双点划线)为以计算值602为起点算出的温度历史记录，符号605(空心图示点)为在温度历史记录609中与计算值604对应的点值。

在此，进行了正确的温度历史记录推断计算的情况下，时刻T2处的规定值603(空心图示点)与计算值602(涂满图示点)大致一致。因此，如图6所示，由推断值603和计算值602的偏差将推定温度历史记录606(图6的双点划线)修正为607(实线)。

修正后的温度历史记录在将601的时刻设为T1，将602的时刻设为T2的情况下，例如可以通过下式(5)来算出。

θ’(t)＝θ(t)+(θact-θ(T2))×(t-T1)/(T2-T1)(5)

其中，θ’(t)：修正后的时刻t的温度

θ(t)：修正前的时刻t的温度

θ(T2)：603的温度

θact：602的温度

同样使用式(5)，将图6所示的推定温度历史记录609(双点划线)修正为608(实线)。

在式(5)中，将计算值设为正，修正推定历史记录，但计算值有时还包括误差，因此，还有对计算值和推定值进行一定的加权来修正的方法。在那种情况下，通过下式(6)来算出。

θ′(t)＝θ(t)+((1-α)×θact+α×θ(T2)-θ(T2))×(t-T1)/(T2-T1)(6)

其中，α：加权系数(α小：重视计测值的情况，α大：重视推定值的情况)

接着，在图5的S55中，在所有的计算部位完成计算，判断是否已算出从图1所示的加热炉151中的扁坯f0的抽出到地下卷绕机155中的钢板f2的卷绕结束的温度历史记录。

在温度历史记录的算出未完成的情况下(图5的S55中为否)，重复图5的S53～S54的计算。

另一方面，在温度历史记录的算出结束的情况下(图5的S55中为是)，在图5的S56中将运算结果向图1所示的计算结果储存机构106输出而存储。

以上为图5所示的温度历史记录算出部103的处理。

<温度历史记录算出部103的图5所示的S53的温度历史记录推定处理>

其次，说明推定模拟机构102中的温度历史记录算出部103的图5所示的S53的计算部位的温度历史记录的处理。

图7是表示图5的S53的温度历史记录推断处理的流程图。

在图7的S71中，更新模拟的时刻，将该时刻的钢板f的速度由粗轧机152、精轧机153的各工作辊159的速度换算而计算。

接着，在图7的S72中，按照(1)式，通过钢板f的速度和经过时间之积，算出从前次的时刻到此次的时刻，钢板f移动的长度。

接着，在图7的S73中，跟踪钢板f的温度。即，将前次的钢板f的温度移动钢板f移动的长度程度，设为此次的温度计算的初始值。

接着，在图7的S74中，确定钢板f的各部位的边界条件，计算热传递系数。就边界条件来说，分别对于钢板f的表背面，通过水冷中、空冷中、轧制中等，利用(4a)式、(4b)式之类的数学式来求出为热传递系数(hr、hw等)。

接着，在图7的S75中，通过热传递/热传导计算，推定钢板f的相应部位的温度。忽略不计钢板f的厚度方向的热量移动的情况下，可以利用下式(7)来算出温度。

Tn＝Tn-1-(ht+hb)*Δ/(ρ*C*B)(7)

其中，Tn：当前的推定钢板温度

Tn-1：前次的推定钢板温度

ht：钢板f表面的热传递系数

hb：钢板f背面的热传递系数

ρ：钢板f的密度

C：钢板f的比热

B：钢板f的厚度

Δ：自前次的经过时间

另外，需要考虑钢板f的厚度方向的热传导的情况下，可以通过解熟知的热方程式来计算。热方程式可以由下式(8)表示，用计算机将其进行差值计算的方法公开于各种文献中。

θT/θt＝{λ/(ρ*C)}(θ²T/θh²)(8)

其中，λ：热传导率

T：材料温度

h：钢板f的板厚方向的坐标

还有，在图7的S76中，判定位于从控制对象150内的加热炉151到地下卷绕机155的控制对象150内的钢板f的整个区域中，计算是否结束。

在判定为整个区域中计算已结束的情况下(图7的S76中为是)，向图7的S71转移，另外，更新时刻，重复S71～S75。

另一方面，在判定为整个区域中计算未结束的情况下(图7的S76中为否)，向图7的S74转移，重复S74～S75。

以上为温度历史记录算出部103的图7所示的温度历史记录推定处理(图5所示的S53的温度历史记录推定处理)。

<模拟机构102的加工历史记录算出部104的处理>

其次，按照图8说明图1所示的模拟机构102的加工历史记录算出部104的处理。

还有，图8是表示加工历史记录算出部104执行的处理的流程图。

在本实施方式中，加工与钢板f通过轧制而板厚或板宽变化的情况对应，加工历史记录相当于板厚或板宽的变形量(偏斜量)、变形速度、受到了变形时的钢板f的温度等的历史记录。

在图8的S81中，将作为计算对象的轧制机即轧机座从图1所示的粗轧机152、精轧机153的所有的轧制机中抽出。这样，本实施方式的控制对象150中成为对象的是粗轧机152的立式轧制机156及水平轧制机157、精轧机的各轧制机座158。在图8的S81中，从其中抽出压制中的对象。

接着，在图8的S82中，抽出计算所需的轧制参数。作为轧制参数，有该机座中的轧制前后的钢板f的厚度、轧制速度等。

其次，在图8的S83、S84中，使用在图1所示的模拟机构102的预测模型储存机构105储存的变形速度算出模型等轧制预测模型，算出对数变形和变形速度。

在图8的S83中，通过下式(9)，算出对数变形ε。

ε＝ln(H/h)    (9)

其中，H：轧制前的钢板f的板厚

h：轧制后的钢板f的板厚

接着，在图8的S84中，算出变形速度。变形速度ε^*由下式(10)算出。

【数1】

${\mathrm{\&epsiv;}}^{*}=(1000/60)(v\&CenterDot;\mathrm{\&epsiv;}\&CenterDot;\sqrt{R^{,}(H-h)})---\left(10\right)$

R’＝R(1+C·P/(b(H-h)))

其中，v：轧制速度

R’：扁平辊径(在轧制中，工作辊159变形的情况下的直径)

R：辊直径

C：希奇柯克系数

P：轧制负载

b：板宽

接着，在图8的S85中，使由图1所示的温度历史记录算出部103推定的温度历史记录与轧制时的钢板f的温度对应。对应是指从在图1所示的计算结果储存机构106中储存的温度历史记录108以加热炉151抽出后的时刻为关键点来进行。

接着，在图8的S86中，判定在所有的轧制机/轧制机座中，计算是否结束。

在所有的轧制机/轧制机座中，计算未结束的情况下(图8的S86中为否)，向图8的S81转移，重复S81～S85的处理。

另一方面，在所有的轧制机/轧制机座中计算结束的情况下(图8的S86中为是)，结束处理。

以上为图8所示的加工历史记录算出部104执行的处理。

<模拟机构102的计算结果储存机构106的结构>

其次，使用图9说明图1所示的模拟机构102的计算结果储存机构106的结构。

还有，图9是表示计算结果储存机构106的温度历史记录108的结构例的图。

图1所示的计算结果储存机构106将温度历史记录108和加工历史记录109以卷材单位(各扁坯f0的轧制后的钢板f对应)储存。在图1所示的计算结果储存机构106中，示出对卷材HX10642，将温度历史记录108和加工历史记录109作为计算结果107储存的例子。在计算结果储存机构106中，与卷材HX10642相同地，储存有多个卷材的温度历史记录108和加工历史记录109。

<计算结果储存机构106的温度历史记录108>

图9所示的计算结果储存机构106的温度历史记录108将钢板f的各计算部位的温度历史记录与自加热炉151抽出的经过时刻对应而储存。在图9中，示出对应于计算部位1、2、3，储存了钢板前端缘、钢板中间部1、钢板中间部2、……的温度历史记录的例子。例如，示出在钢板f的前端缘，在1158℃下抽出，然后，温度逐渐降低的情况。

还有，钢板部中间1、钢板中间部2、……是除了钢板f的前端缘、终端缘，从钢板f的前端缘侧朝向终端缘，对各计算部位依次标注编号的名称。

<计算结果储存机构106的加工历史记录109>

图10是表示储存有计算结果储存机构106的加工历史记录109的结构的图。

对于图10所示的计算结果储存机构106的加工历史记录109，与来自图1所示的加热炉151抽出的经过时刻对应，按加工工序和钢板f的每个计算部位储存辊速度、轧制时的钢板f的温度(轧制温度)、对数变形、变形速度、……。

作为加工工序，图10为用粗轧机152进行了通过7次的往返轧制(图1所示的箭头α1、α2)的例子，如图1所示，依次通过一次立式轧制机，通过一次水平轧制机。

另外，作为计算部位，与图9所示的温度历史记录108相同地，针对钢板f的前端缘、钢板中间部、钢板f的终端缘等储存即可。

<计算结果储存机构106的记录的显示>

图11是表示用PC等图1所示的人机机构140显示了计算结果储存机构106的内容(计算结果107)的模拟画面G的图。

用户通过按压在图11所示的模拟画面G显示的显示内容特定按钮1101、1102的任一个，切换显示内容(温度历史记录、加工历史记录)。

另外，用户通过按压在模拟画面G显示的显示部位确定钢板温度按钮1103的钢板f的显示部位(钢板前端缘、钢板中间1、钢板中间2、……钢板终端缘)的任一个，来切换显示部位(钢板前端缘、钢板中间1、钢板中间2、……钢板终端缘)。

这样，图1所示的热轧模拟装置100具备显示部(未图示)，该显示部利用人机机构140的显示装置，将对指定的钢板f的部位，由温度历史记录算出部103算出的温度历史记录、和由在热轧生产线配备的温度计161～165、167、168计测的钢板f的温度在相同的模拟画面G重叠而显示，并且，将钢板f的部位作为输入信息，切换为与该钢板f的部位对应的显示内容。

另外，热轧模拟装置100的显示部利用人机机构140的显示装置，将对于指定的钢板f的计算对象部位，由加工历史记录算出部104算出的加工历史记录加以显示，并且，将计算对象部位(钢板前端缘、钢板中间1、钢板中间2、……钢板终端缘)作为输入信息，切换为与该计算对象部位对应的显示内容。

具体来说，图1所示的热轧模拟装置100的显示部通过受信机构111接受用户的模拟画面G中的按钮按下引起的人机机构140的切换信号，从计算结果储存机构106抽出对应的显示内容，通过送信机构112向人机机构140发送，显示于模拟画面G。

还有，显示部也可以代替形成为代替从计算结果储存机构106抽出对应的显示内容的情况，用温度历史记录算出部103、加工历史记录算出部104等直接算出，显示部将其结果显示于模拟画面G的结构。

图11所示的模拟画面G表示利用显示部显示了钢板f的前端缘的温度历史记录的例子，横轴表示控制对象150的热轧设备中的位置。

在模拟画面G显示的控制对象示意图1106中显示与显示内容关联的温度计等检测器，在图11的模拟画面G的例子中，明确示出有温度计的设置部位。并且，若选择显示内容确定按钮1102的加工历史记录的显示，则切换为负载计的设置部位的显示。还有，在图11中，示出还显示了温度计以外的负载计、速度计、多用规的位置的情况。

图11的模拟画面G的图表的用黑点示出的检测值1005直接显示用温度计计测的检测值，推定结果1004显示温度历史记录算出部103的推定结构。如图11的图表所示可知，以略小于1200℃的温度从加热炉151抽出的钢板f(扁坯f0)的温度具有根据轧制中的加工放热而上升的时序，但大致缓慢降低，以600℃左右卷绕。

<热轧模拟装置100的向其他模拟器141的计算结果的送信>

图12是表示热轧模拟装置100向作为其他模拟器141(参照图1)的冶金特性预测模拟器1100发送计算结果的例子的图。

图12所示的冶金特性预测模拟器1100将图1所示的温度历史记录算出部103、加工历史记录算出部104的计算结果107的数据通过热轧模拟装置100的送信机构110发送，用模拟机构1201计算冶金特性、机械特性，向机械·冶金特性数据库1206输出。

在此，模拟机构1201具备：初始粒径预测机构1202、热轧加工组织预测机构1203、相变化组织预测机构1204、材质推定机构1105。

初始粒径预测机构1202取入图1所示的加热炉151的加热温度，预测加热后的奥氏体粒径。热轧加工组织预测机构1203取入加工历史记录和加工前后的温度历史记录，预测计算轧制后的奥氏体粒径或铁素体粒径。相变化组织预测机构1204取入用卷绕冷却装置154冷却钢板f时的温度历史记录，推定冷却后的铁素体粒径或珠光体、贝氏体粒径、各加工组织的体积分率等。另外，材质推定机构1105根据这些计算结果将钢板f的牵引强度或硬度等预测计算。对于预测计算的处理内容，详述在“控制轧制·控制冷却”(小指军夫著、日本铁钢协会主编、地人书馆)中。

用上述模拟机构1201运算的结构如图12所示，存储在机械·冶金特性数据库1206。

通过该结构，使用冶金特性预测模拟器1100的用户利用PC等，经线路1211，对输入输出机构1208输入卷材编号，经由线路1212得到在机械·冶金特性数据库1206储存的该卷材编号的卷材的机械·冶金特性。另外，对钢板f实际地实施牵引试验或硬度试验，或将用显微镜测定粒径的结果经由线路1210从输入机构1207输入，注册于机械·冶金特性数据库1206。

此外，输入机构1207和输入输出机构1208也可以是同一机构。

《总结》

如图1所示，在热轧模拟装置100具备：从控制用计算机130直接取入在热轧生产线(控制对象150)的各点由传感器(计测器)时时刻刻取入的温度或轧制负载、钢板f的速度等实际值的受信机构101；由取入的温度实际值和温度预测模型算出从用加热炉151抽出钢板f之后至卷绕于地下卷绕机155的温度历史记录的温度历史记录算出部103；由取入的负载、钢板f的厚度和速度等和预测模型算出钢板f的变形或变形速度，参照温度历史记录算出部103的输出，与加工钢板f时的温度对应而输出的加工历史记录算出部104；将温度历史记录算出部103和加工历史记录算出部104的输出以钢板f为单位储存的计算结果储存机构106。另外，具备将计算结果以钢板f为单位向其他模拟器141发送的送信机构110。

<作用效果>

根据上述结构可知，能够定量掌握从热轧的钢板f的加热炉151中的抽出到地下卷绕机155卷绕的轧制历史记录(温度历史记录、加工历史记录)。其结果，热轧钢板f的跟踪能力提高。

进而，通过将使用了预测模型的计算结果和来自传感器(计测器)的计测值适当地融合而算出这些，能够算出高精度的轧制历史记录。另外，通过将轧制历史记录向外部输出，例如，对算出热轧钢板f的金属组织或机械特性的模拟器等提供高品质的输入信息。

<变形方式>

在本实施方式中，以控制对象150的热轧设备的基本的结构为例子进行了说明，但在热轧设备中，除此外还有时具备除去作为钢板f的表面氧化析出物的水锈的除水锈装置或防止钢板f的温度降低的板带加热器或边缘加热器的情况。进而，还有时具备能够大幅度缩小扁坯f0的宽度的精整压力机、或在粗轧机152和精轧机153之间临时卷绕粗钢材f1的卷材盒、同样在粗轧机152和精轧机153之间将粗钢材f1保热的加热器固定罩、或用于低温化的冷却设备。

另外，如图1所示，还有时将扁坯f0不是从加热炉151，而是从薄扁坯连续铸造机经由隧道式炉抽出。还有从连续铸造机直接供给扁坯f0的能够进行直接供料的热轧生产线。在被轧制材料供给机构为这些任意情况的情况下，也具备与图1所示的预测模型储存机构105的热轧设备控制对象150)对应的温度或变形、变形速度等的预测模型，具备控制对象150所需的检测器，由此能够以与本实施方式相同的结构适用本发明。这样，被轧制材料供给机构当然不限定于加热炉151。

另外，在本发明中，如图1所示，在控制用计算机130具备数据编辑部132和编辑结果储存部133，但作为在热轧模拟装置100具备的结构，可以为从控制器120直接接受数据的结构。

进而，也可以将用各计测器161～168、171、……计测的信息不是通过控制器120或控制用计算机130，而是直接取入热轧模拟装置100。

还有，在上述实施方式中，作为被轧制板材例示钢板而进行了说明，但当然可以将本发明有效地适用于铝或铝合金等钢板以外的被轧制板材。

产业上的可利用性

可以广泛地适用于热轧机的机座间冷却控制。

Claims (14)

1.一种热轧模拟装置，其是将从被轧制材料供给机构以高温抽出的被轧制板材进行轧制，然后，冷却并卷绕为卷材的热轧生产线的热轧模拟装置，其特征在于，具备：

温度预测模型，其根据至少包括被轧制板材速度、所述冷却的水量的轧制状态量预测所述被轧制板材的温度；

温度历史记录算出部，其使用该温度预测模型连续地算出从所述被轧制材料供给机构抽出所述被轧制板材之后至卷绕为所述卷材的温度历史记录，并将该温度历史记录与从所述被轧制材料供给机构抽出后的经过时间对应输出。

2.根据权利要求1所述的热轧模拟装置，其特征在于，

所述温度历史记录算出部取入由所述热轧生产线所配备的温度计计测的所述被轧制板材的计测温度，抽出使用所述被轧制板材的温度历史记录的计测温度和所述温度预测模型算出的对应部分的模型温度，通过使用了该抽出的模型温度和所述计测温度的运算来再次计算该对应部分的温度，使用该再次计算的相应部分的温度，修正所述被轧制板材的温度历史记录。

3.根据权利要求1或2所述的热轧模拟装置，其特征在于，具备：

轧制预测模型，其预测至少包括轧制所述被轧制板材时的变形或变形速度的加工信息；

加工历史记录算出部，其使用所述轧制预测模型根据轧制状态量和所述被轧制板材温度算出各轧制时的所述加工信息，并作为所述被轧制板材的加工历史记录来输出，所述轧制状态量至少包括从所述热轧生产线取入的轧制负载、被轧制板材速度，所述被轧制板材温度是所述温度历史记录算出部推定的轧制时的温度。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的热轧模拟装置，其特征在于，具备：

数据编辑部，其将由所述热轧生产线所配备的包括温度计或负载计的计测器测定的计测值分别与所述被轧制板材的测定部位的信息对应进行编辑；

编辑结果储存部，其将由所述计测器测定的计测值分别与所述被轧制板材的测定部位的信息对应储存。

5.根据权利要求4所述的热轧模拟装置，其特征在于，

所述被轧制板材的测定部位的信息是指距离其前端缘的距离。

6.根据权利要求4所述的热轧模拟装置，其特征在于，

所述温度历史记录算出部将从所述被轧制材料供给机构抽出所述被轧制板材的预先确定的计算对象部位之后至卷绕为所述卷材的温度历史记录相对于抽出后的经过时间连续地算出，并且，从所述编辑结果储存部取出与该计算对象部位对应计测的所述被轧制板材温度，使用该取出的所述被轧制板材温度，进行权利要求2所述的修正处理，将实施了该修正处理的温度历史记录与从所述被轧制材料供给机构抽出后的经过时间对应输出。

7.根据权利要求3所述的热轧模拟装置，其特征在于，

所述加工历史记录算出部将从所述被轧制材料供给机构抽出所述被轧制板材的预先确定的计算对象部位之后至卷绕为所述卷材的所述加工信息与所述抽出后的经过时间对应输出。

8.根据权利要求3或7所述的热轧模拟装置，其特征在于，

所述加工历史记录算出部将所述被轧制板材卷绕为所述卷材时的距离计算对象部位已确定的所述被轧制板材前端缘的距离除以所述被轧制板材卷绕为所述卷材时的所述被轧制板材的厚度，并将得到的值乘以算出加工历史记录时的所述被轧制板材的厚度，由此指定从所述被轧制材料供给机构抽出之后至卷绕为所述卷材的工序的各部分中的所述计算对象部位。

9.根据权利要求1、2、4～6中任一项所述的热轧模拟装置，其特征在于，具备：

显示部，其利用显示装置相对于指定的被轧制板材部位，将由所述温度历史记录算出部算出的温度历史记录和由所述热轧生产线所配备的温度计计测的所述被轧制板材温度重叠于同一画面而进行显示，并且，将所述被轧制板材部位作为输入信息，切换为与该被轧制板材部位对应的显示内容。

10.根据权利要求7或8所述的热轧模拟装置，其特征在于，具备：

显示部，其利用显示装置相对于指定的所述计算对象部位，对由所述加工历史记录算出部算出的加工历史记录进行显示，并且，将所述计算对象部位作为输入信息，切换为与该计算对象部位对应的显示内容。

11.一种轧制历史记录模拟方法，将从被轧制材料供给机构以高温抽出的被轧制板材进行轧制，然后，冷却并卷绕为卷材的热轧生产线，其特征在于，

温度历史记录算出部使用根据至少包括被轧制板材速度、所述冷却的水量的轧制状态量预测所述被轧制板材的温度的温度预测模型，连续地算出从所述被轧制材料供给机构抽出所述被轧制板材的预先确定的计算对象部位之后至卷绕为所述卷材的温度历史记录，

使用与该计算对象部位对应，从所述被轧制板材计测的被轧制板材温度，修正该温度历史记录，将该修正的温度历史记录存储于存储部。

12.根据权利要求11所述的热轧的轧制历史记录模拟方法，其特征在于，

加工历史记录算出部根据包括从所述热轧生产线取入的轧制负载、被轧制板材速度的轧制状态量和进行了所述修正的轧制时的被轧制板材温度，将包括所述被轧制板材的预先确定了的计算对象部位被轧制时的变形或变形速度的加工信息作为加工历史记录算出，并将该加工历史记录存储于存储部。

13.根据权利要求11所述的热轧的轧制历史记录模拟方法，其特征在于，

显示机构利用显示装置显示对指定的被轧制板材部位进行了所述修正的温度历史记录。

14.根据权利要求12所述的热轧的轧制历史记录模拟方法，其特征在于，

显示机构利用显示装置显示针对指定的所述计算对象部位的所述加工历史记录。

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