JP2003048012A

JP2003048012A - 熱間圧延における被圧延金属材の冷却制御方法

Info

Publication number: JP2003048012A
Application number: JP2001231968A
Authority: JP
Inventors: Seigo Muto; 清吾武藤
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2001-07-31
Filing date: 2001-07-31
Publication date: 2003-02-18
Anticipated expiration: 2021-07-31
Also published as: JP4788079B2

Abstract

(57)【要約】【課題】被圧延材の速度変動があった場合でも、適正に
巻取温度を制御し、被圧延材に所望の材質を付与できる
ようにする熱間圧延における被圧延金属材の冷却制御方
法を提供する。【解決手段】熱間圧延における被圧延金属材の冷却制御
方法において、フィードバック制御による注水量を被圧
延金属材の速度変動により調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱間圧延における被圧
延金属材の冷却制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱間圧延とは、金属材を数１００〜千数
１００℃に加熱した後、熱間圧延ライン上に供給し、搬
送しつつローラーで圧延して所望の厚みと幅の金属板あ
るいは金属帯にすることをいう。例えば帯鋼の熱間圧延
ライン１００は、図３に示すように、被圧延金属材（以
下、単に被圧延材と称す）Ｓの搬送方向上流から下流に
向かう順に、加熱炉１０１、複数の粗圧延機１０２：Ro
ugher （多くの場合４機。そのうち一部（多くの場合１
機）を往復圧延するものとし、残りを一方向圧延する。
しかし、４機中３機が一方向のタイプに限らず例えば３
機中２機が一方向のタイプも含め、３／４連続とい
う）、クロップシャ１０３、デスケーリング装置１０
４、複数の仕上圧延機１０５：Finisher、冷却ゾーン１
０６、コイラー（巻取装置）１０７を順次配置して成
る。

【０００３】その他の金属の熱間圧延ラインも大同小異
で、仕上圧延機１０５、冷却ゾーン１０６、コイラー１
０７を順次配置して成る点は共通している。粗圧延機１
０２、仕上圧延機１０５は複数あるのでそれぞれRoughe
r 、Finisherの頭文字を取り、各スタンドのナンバーを
付与して、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｆ１、Ｆ２、… Ｆ７な
どと略称される。コイラー１０７も同様に複数ある場合
が多く、号機ナンバーを付与して、ＤＣ１、ＤＣ２など
と略称される。熱間圧延では、仕上圧延機１０５で被圧
延材Ｓの先端を噛み込み、圧延し、尾端を圧延し終わ
り、という動作を断続的に繰り返す、バッチ圧延と称さ
れる方式が一般的である。

【０００４】さて、被圧延材Ｓに所望の材質、すなわち
所望の強度や伸び等を与えるためには、仕上圧延後の被
圧延材Ｓを所望の温度に冷却したのちに巻き取ることが
重要であることが知られている。このため、前述の冷却
ゾーン１０６における被圧延材Ｓの冷却制御が重要であ
る。冷却ゾーン１０６における被圧延材Ｓの冷却は、直
接的には図４に示すような被圧延材Ｓの幅方向にいくつ
かの冷却水噴射用ノズル２０１を設置したヘッダ２０２
から被圧延材Ｓに冷却水を噴射することによって行われ
る。冷却水の噴射と停止は、中間配管２０３とヘッダ２
０２との間に接続されたバルブ２０４の開閉によって行
われるが、被圧延材Ｓの仕上圧延速度の加減速があって
もそれに応じて適宜冷却水の噴射を行うヘッダ２０２の
数を増減し、被圧延材Ｓの全長にわたり冷却後の温度
（巻取り直前の温度Coiling Temperture （：CTと以下
略しても称する）で代表する）を一定にしようとする冷
却制御が制御装置２０５により行われる。制御装置２０
５は、図５に示すように、いくつかの連続したヘッダ群
からなる構成単位（各ヘッダ２０２につながる中間配管
２０３を共有するヘッダ群という機械装置上の区別に従
うこともある）を、仮想的にバンクと称する分割された
小冷却ゾーンととらえ、該バンクが冷却ゾーン１０６の
長手方向にいくつも連なっているものとして各バンク毎
に冷却水を噴射するか停止するか信号を送るようにして
いる場合が多い。しかしながら、近年、ＣＴの精度アッ
プを目的として、各バンク単位ではなく、さらに細分化
して各ヘッダ毎に冷却水を噴射するか停止するか信号を
送るようにしている場合もある。

【０００５】また、被圧延材Ｓの冷却に先立って、被圧
延材Ｓを仮想的な切板に長手分割し、その切板ごとに、
被圧延材Ｓの目標ＣＴとなることを目標に、注水バンク
数あるいは注水ヘッダ数を計算により設定し、各切板を
トラッキングして、実際にその設定した注水バンク数あ
るいは注水ヘッダ数分の冷却水が各切板に向け噴射され
るように制御する切板制御も多く用いられている。

【０００６】あるいはまた、図５に示すように、仕上圧
延機１０５の出側に仕上出側温度計２０６を設置し、仕
上出側温度計２０６の直下に、ある切板が到達したとき
のその切板の実績温度を測定し、この測定された実績温
度を目標仕上出側温度あるいは仕上出側温度を予め被圧
延材Ｓの冷却に先立って計算によって予測しておいた値
と比較して、その偏差をとらえ、適当なゲインを掛け算
して冷却ゾーン１０６における注水バンク数あるいは注
水ヘッダ数を加減調整するフィードフォワード制御を併
用することや、コイラー１０７の直上流に設置した巻取
温度計２０７直下にその切板が到達したときのその切板
の実績温度を測定し、この測定した実績温度を目標巻取
温度あるいは巻取温度を被圧延材Ｓの冷却に先立って予
め計算によって予測しておいた値と比較して、その偏差
をとらえ、適当なゲインを掛け算して冷却ゾーン１０６
における注水バンク数あるいは注水ヘッダ数を加減調整
するフィードバック制御を併用するのが一般的である。

【０００７】結果的に、注水バンク数あるいは注水ヘッ
ダ数は、フィードフォワード制御やフィードバック制御
がないとした場合の切板についての設定計算による初期
注水バンク数あるいは注水ヘッダ数と、フィードフォワ
ード制御あるいはフィードバック制御で求めた注水バン
クあるいは注水ヘッダの増減数との和として決定される
ことになる。

【０００８】また、この注水バンク数あるいは注水ヘッ
ダ数は、被圧延材Ｓの搬送方向に見ると、注水長ととら
えることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このフ
ィードフォワード制御やフィードバック制御を併用した
被圧延材Ｓの冷却制御にあっても、以下の問題があっ
た。即ち、図６に示すように、被圧延材Ｓの冷却制御の
結果、その最尾端１００ｍ内外にわたる領域で、ＣＴが
局部的に高めにはずれ、ひどい場合には所望の材質を得
るための許容範囲をはずれてしまう場合があったのであ
る。ちなみに、図６は、仕上圧延後の被圧延材の厚みが
２．０ｍｍ、幅が９００ｍｍ（目標ＣＴ：約６００℃、
許容差±４０℃）の低炭素鋼のぶりき原板を圧延する場
合の例を示している。

【００１０】この原因を調査していくと、次のような事
実にたどりついた。その事実とは、同じく図６に示すよ
うに、最尾端１００ｍ内外よりもさらに先端寄りの定常
部と仮にここで称する領域の巻取温度実績が、伝熱計算
の誤差などにより、目標ＣＴに対し低めにはずれ気味の
場合に、前述のようなＣＴの局部的な高めはずれの現象
が起こることである。

【００１１】この結果をもとに、原因について一つの推
論に達した。その推論とは、フィードバック制御の過制
御が起こっているのではないか、ということである。前
述の定常部の巻取温度が低めにはずれ気味であると、そ
の被圧延材Ｓの最尾端１００ｍ内外領域に対する注水長
を短縮しようとする方向にフィードバック制御が働く。
このときにフィードバック制御が過制御になっているの
ではないか、という推論である。

【００１２】どうしてフィードバック制御が過制御にな
るのか、それは次に述べる仕上圧延速度の加減速パター
ンに関係があるのではないか、というもう一つの推論に
もたどり着いた。図７に示すように、仕上圧延速度は加
減速を行っている。被圧延材Ｓの先端が仕上圧延機１０
５の各スタンドに噛み込んでいき、コイラー１０７に巻
き付くまで（被圧延材Ｓの先端が仕上圧延機１０５のＦ
１スタンドにオンしたとき（ａ）から前記先端がコイラ
ー１０７に巻き付いたとき（ｂ）まで）は、先端の突っ
掛かりによる進行停止を防止する目的上、スレッディン
グ速度と呼ばれる低い速度で被圧延材を通板し、被圧延
材Ｓの先端がコイラー１０７に巻き付いた以降は仕上圧
延速度を加速させ、トップ速度と呼ばれる高速にたどり
着いたらそのトップ速度で通板する。そして、被圧延材
Ｓの尾端が仕上圧延機１０５を抜ける時期が近づくと
（被圧延材Ｓの尾端がＦ１スタンドをオフ（ｃ）する
と）、今度は仕上圧延速度を減速に転ずる。これは、最
尾端まで巻き取りが終了した場合にはコイル状に巻き取
られた被圧延材を停止させて抜き出す必要があるとこ
ろ、トップ速度のまま最尾端まで巻き取りが終了する
と、それから減速したのでは停止までに時間がかかりす
ぎることと、もう一つは、高速のトップ速度のまま被圧
延材の最尾端が仕上圧延機を抜けると、最尾端が跳ね上
がり、冷却水噴射用ノズルに突き刺さって引張り、冷却
水噴射用ノズルを破損すること、これらを防止する目的
でそうしている。

【００１３】フィードバック制御の過制御は、最後に述
べた、被圧延材Ｓの尾端で仕上圧延速度を減速させてい
ることと関係がある。すなわち、被圧延材Ｓの定常部の
巻取温度が低めにはずれ気味であるので、注水長を短縮
するようにフィードバック制御が働くわけであるが、そ
のフィードバック制御は、被圧延材Ｓの尾端で仕上圧延
速度を減速させていることは何ら考慮していないため、
フィードバック制御しはじめるタイミングでの高速のト
ップ速度を以って、注水長の短縮代を計算し、実際に制
御する。ところが実際は、被圧延材Ｓの尾端はどんどん
減速しながら冷却ゾーンを通過する。減速する分、注水
長の短縮代を小さくするのが適当であるところ、高速の
トップ速度を以って計算した注水長の短縮代は大きいた
め、注水長を短縮しすぎ、ＣＴの局部的な高めはずれの
現象が起こるのである。

【００１４】同様に、定常部のＣＴが目標に対し高めに
はずれ気味の場合には、逆に最尾端１００ｍ内外領域の
ＣＴが低めにはずれるのではないか、と推測されるが、
図示しない調査結果により、その現象もやはり起こって
いたのである。こうした問題の解決方法について最初に
検討したことは、フィードバック制御の周期を短縮する
ことである。従来、通常フィードバック制御は、後述の
ように積分制御を行っていたのであるが、切板数枚ごと
でなく、一枚ごとにフィードバック制御するようにすれ
ば、応答性が上がり、仕上圧延の速度変動にともなう被
圧延材の速度変動があっても実績ＣＴの高めはずれある
いは低めはずれの兆候を察知し、追随的に注水長の調整
が行われ、実績ＣＴの高めはずれあるいは低めはずれを
回避できるのではないか、と推定される。しかし、この
方法は実際に実施してみると、十分ではない。切板は一
枚数ｍあり、切板一枚ごとにフィードバック制御するよ
うにしても、結果をフィードバック制御すべき基礎とな
る切板は、もうすでにＣＴの許容範囲を外れている場合
があるほか、さらに切板の分割を細かくして応答性を上
げようとする試みも、制御装置の計算負荷をいたずらに
増大させるのみならず、注水バンクの冷却水噴射バルブ
の応答遅れに起因したハンチング（haunting）と呼ばれ
る制御と実績の逆位相振動現象につながるだけである可
能性も懸念された。

【００１５】本発明は、従来技術のこのような問題を解
決し、被圧延材の速度変動があった場合でも、適正に巻
取温度を制御し、被圧延材に所望の材質を付与できるよ
うにすることを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上述の問題を解決するた
め、本発明のうち請求項１に係る熱間圧延における被圧
延金属材の冷却制御方法は、被圧延金属材を熱間仕上圧
延し冷却ゾーンにて冷却水により冷却し巻き取るに際
し、前記冷却に先立って、前記被圧延金属材を仮想的な
切板に長手分割し、該切板ごとに、前記被圧延金属材の
目標巻取温度となることを目標に、前記冷却ゾーンにお
ける注水長を設定し、前記被圧延金属材の巻取温度実績
と前記目標巻取温度との偏差を必要な注水量に換算して
前記注水長にフィードバック制御する、熱間圧延におけ
る被圧延金属材の冷却制御方法において、前記フィード
バック制御による注水量を前記被圧延金属材の速度変動
により調整することを特徴としている。

【００１７】また、本発明のうち請求項２に係る熱間圧
延における被圧延金属材の冷却制御方法は、被圧延金属
材を熱間仕上圧延し冷却ゾーンにて冷却水により冷却し
巻き取るに際し、前記冷却に先立って、前記被圧延金属
材を仮想的な切板に長手分割し、該切板ごとに、前記被
圧延金属材の目標巻取温度となることを目標に、前記冷
却ゾーンにおける注水長を設定し、前記被圧延金属材の
巻取温度実績と前記目標巻取温度との偏差を必要な注水
量に換算して前記注水長にフィードバック制御する、熱
間圧延における被圧延金属材の冷却制御方法において、
予め設定される前記被圧延金属材の速度パターンに基づ
いて予めわかっている速度変動する前記被圧延金属材の
領域のみ、前記フィードバック制御による注水量を前記
被圧延金属材の速度変動により調整することを特徴とし
ている。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。図１は、本発明に係る被圧延金属材の冷
却制御方法が適用されるスリークォータ式の熱間圧延ラ
インの概略構成図である。図１において、熱間圧延ライ
ン１は、被圧延材Ｓの搬送方向上流から下流に向かう順
に、加熱炉２、複数の粗圧延機３、クロップシャー５、
デスケーリング装置６、複数の仕上圧延機８、冷却ゾー
ン１５、及びコイラー１７を順次配置して構成されてい
る。そして、仕上圧延機８の入側には、仕上入側温度計
７が、仕上圧延機８の最終Ｆ７スタンドには、速度計１
０が、仕上圧延機８の出側には、仕上出側温度計１１
が、冷却ゾーン１５の出側には、巻取温度計１６がそれ
ぞれ設置されている。

【００１９】ここで、粗圧延機３で粗圧延された被圧延
材Ｓが仕上入側温度計７の真下まで搬送されてきて、そ
の先端が仕上入側温度計７の真下に到達すると、被圧延
材Ｓの先端の温度は仕上入側温度計７から計算機１３に
伝送される。計算機１３内では、被圧延材Ｓの先端の温
度が所定の閾値以上であるか否かを判断し、前記温度が
所定の閾値以上である場合には、被圧延材Ｓの先端が仕
上入側温度計７の真下に到達したと判定する。そして、
計算機１３内では、被圧延材Ｓの先端が仕上入側温度計
７の真下に到達した、と判定したことをトリガー信号と
して、上位計算機１２からの被圧延材Ｓの長手方向目標
ＣＴパターンを設定し、被圧延材Ｓを仮想的な切板Ｓａ
（図１（Ｂ）参照）に長手分割し、この切板Ｓａごと
に、長手方向目標ＣＴパターンを達成するための目標注
水長計算（注水バンク数あるいは注水ヘッダ数の計算）
が起動される。

【００２０】この目標注水長計算は、各切板Ｓａが仕上
入側温度計７の真下に到達したときに、仕上入側温度計
７で測定された仕上入側温度(Finisher Entry Temper
ture、以下単にＦＥＴという）を基に、仕上出側温度
（Finisher Delivery Temperture、以下単にＦＤＴと
いう）を予測計算し、その予測計算されたＦＤＴを入力
としてモデル計算により注水長Ｌを決定し、あるいはさ
らに、実際に前記切板Ｓａが仕上出側温度計１１の真下
に到達したときに、仕上出側温度計１１で測定された実
績ＦＤＴを入力としてモデル計算をもう一回行って注水
長Ｌを確定する、というやり方で行う。

【００２１】また、各切板Ｓａごとの目標注水長計算
は、前記予測計算されたＦＤＴ及び仕上出側温度計１１
で測定された実績ＦＤＴの他に、上位計算機１２から伝
送される、前記被圧延材Ｓの長手方向目標巻取温度ＣＴ
パターン、仕上圧延後の被圧延材Ｓの厚み、仕上圧延後
の被圧延材Ｓの板幅、被圧延材Ｓのスレッディング速
度、被圧延材Ｓのトップ速度、被圧延材Ｓの加速度、被
圧延材Ｓの減速度、及び被圧延材Ｓのクリーピング速度
に基づいて、概略後述の計算ロジックにより、計算され
る。ここで、被圧延材Ｓの長手方向目標ＣＴパターン
は、上位計算機１２内に設定テーブルを設け、被圧延材
Ｓの鋼種や仕上圧延後の厚み、幅等のデータをキーと
し、被圧延材Ｓの先端、中間、尾端ごとに設定される。

【００２２】上述の計算ロジック概略であるが、まず、
切板Ｓａが被圧延材Ｓの長手方向のどこに位置するか、
そして仕上圧延開始前の被圧延材Ｓの状態ではどの位置
に相当し、該位置での実績ＦＤＴはいくらだったか、の
データをもとに以降の計算が行われる。前述のスレッデ
ィング速度、トップ速度、加速度、減速度、クリーピン
グ速度及び各構成設備間の機械的な距離をもとに、主要
構成設備（Ｆ１、Ｆ７、冷却ゾーン１５の入側、同出
側）への到達までに要する時間を予測計算し、次にその
所要時間をもとに、冷却ゾーン１５の入側に到達するま
での放冷による被圧延材Ｓの温度降下、デスケーリング
装置６によるデスケーリング水や仕上圧延機８内のスタ
ンド間の被圧延材冷却水噴射による被圧延材Ｓの温度降
下、仕上圧延中の加工発熱による被圧延材Ｓの温度上昇
などの温度変動をその切板Ｓａごとに計算し、その切板
Ｓａが冷却ゾーン１５の入側に到達した時に何℃の温度
になるかを計算する。そして、その温度をもとに、冷却
ゾーン１５を通過する際にどこどこのバンクあるいはヘ
ッダを冷却水噴射状態とすれば、当該切板Ｓａを目標Ｃ
Ｔまで冷却できるかを計算する。

【００２３】ここで、当該切板Ｓａが冷却ゾーン１５を
通過する際にどこどこのバンクあるいはヘッダを冷却水
噴射状態とすれば、当該切板Ｓａを目標ＣＴまで冷却で
きるかは、あるバンクあるいはヘッダ（１つとは限らな
い）から冷却水噴射した場合、そのバンクあるいはヘッ
ダに相当するゾーンをその切板Ｓａが通過するのに要す
る時間を前述のスレッディング速度、トップ速度、加速
度、減速度、クリーピング速度及び各構成設備間の機械
的な距離をもとに計算した結果とから、その時間でその
切板Ｓａが何℃まで冷却されるかを伝熱計算モデルによ
って求め、それがまだ目標ＣＴよりも所定値以上高い値
であれば、その直下流のバンクあるいはヘッダも噴射し
た場合はどうか、を次に計算する、という一連の計算プ
ロセスを結果が目標ＣＴとなるまで繰り返す、収束計算
により求めてもよい。

【００２４】このような計算により求めた冷却水を噴射
するバンクあるいはヘッダと対象の切板Ｓａの計算機設
定に基づく多くのデータを制御装置１４に伝送し、制御
装置１４の側ではリアルタイムにその切板Ｓａの冷却水
を噴射する各バンクあるいは各ヘッダへの到達をメジャ
ーリングロール４と速度計１０の両者を用いたトラッキ
ングに基づいて判定し、バルブ開閉から冷却水の噴射停
止までの遅延時間などを適宜考慮した上で、その到達タ
イミングにあわせて各バンクの各ヘッダの冷却水噴射停
止のためのバルブの開閉を制御する。即ち、計算機１３
で設定された切板Ｓａごとの目標注水長が制御装置１４
に伝送され、制御装置１４はこの切板Ｓａごとの目標注
水長に基づいて、冷却ゾーン１５における各バンクの各
ヘッダの冷却水噴射停止のためのバルブの開閉を制御す
る。

【００２５】ちなみに、被圧延材Ｓの尾端が仕上圧延機
８を抜けた以降のトラッキングに関しては少し工夫を要
し、起点を仕上圧延機５の最終スタンドのロールから被
圧延材Ｓの尾端が抜けたときの圧延荷重の急減信号( ロ
ードセル（荷重計）のオフ信号など) が図示しない経路
を通じ制御装置１４に上がった時点とし、その時点から
のトラッキングは、例えば被圧延材Ｓの先端がコイラー
１７に巻き付いた以降続けている、コイラー１７の図示
しないマンドレルの径＋巻数×被圧延材仕上圧延後板厚
の積算により計算される巻径と、該マンドレルの回転数
の掛け算、を時間積分していく、などの方法で行えばよ
い。

【００２６】さらに、仕上出側温度計１１の直下にその
切板Ｓａが到達したときのその切板Ｓａの温度を予め計
算によって予測して求めておき、その切板Ｓａの仕上出
側温度実績との偏差をとらえて、適当なゲインを掛け算
して冷却ゾーンにおける冷却水噴射バンク数を加減調整
するフィードフォワード制御を併用してもよい。被圧延
材Ｓは、冷却ゾーン１５によって冷却された後、被圧延
材Ｓの巻取温度が巻取温度計１６によって測定され、測
定された巻取温度実績が計算機１３に伝送される。計算
機１３では、巻取温度実績と目標巻取温度（目標ＣＴパ
ターン）との偏差を必要な注水量に換算して前述の切板
Ｓａごとの目標注水長を加減調整し、この加減調製され
た目標注水長に基づいて制御装置１４は冷却ゾーン１５
における各バンクの各ヘッダの冷却水噴射停止のための
バルブの開閉を制御する。

【００２７】そして、このフィードバック制御による前
述の注水量は、被圧延材Ｓの速度変動により調整され
る。このフィードバック制御による注水量の速度変動に
よる調整を具体的に説明すると、まず、被圧延材Ｓの先
端が巻取温度計１６を通過した時刻t ₁から、時間Δt
_i毎に、巻取温度計１６直下に位置する被圧延材Ｓの巻
取温度CTa(t _i)[i=1,2,…] を実測し、該実測した被圧
延材Ｓの温度CTa(t _i) と、別途設定される被圧延材Ｓ
の目標巻取温度CTd との差CTa(t _i)-CTd にΔt _iを乗
算した値を累積させた量を時間平均した量

【００２８】

【数１】

【００２９】を計算機１３に記憶させておく。この量を
ΔCT(t) の時間平均と称することにする。ΔCT(t) の時
間平均は、時刻t(t₁+ ΣΔt _i) において、冷却ゾーン
１５の注水により、フィードバック制御して補正すべき
被圧延材の温度をどれだけにするかを示す量である。前
述の時間Δt _iは、十分に小さな値とすればよいが、逆
に大きく設定した方が計算機１３での計算負荷が小さく
て済むというメリットがある。しかし、その限度は、前
述の仮想的な切板１枚の巻取温度計１６通過所要時間に
注水ヘッダの応答遅れ時間を加えた時間とするのが好ま
しい。それを超えて大きくすると、複数の切板Ｓａにつ
いてΔCT(t) の時間平均がフィードバックされる、複数
切板積分制御が行われる状態となり、従来技術における
ＣＴの高めはずれや低めはずれの問題を再発させてしま
うおそれがあるからである。

【００３０】巻取温度計１６直下へのある対象とする切
板Ｓａの到達は、各切板Ｓａを制御装置１４にてトラッ
キングすることで行う。被圧延材Ｓの速度実績値の変動
は、計算機１３に伝送される。そして、計算機１３で
は、被圧延材Ｓの速度実績値に基づいて冷却ゾーン１５
における注水バンクあるいはヘッダ１つ当たりの冷却能
ΔT を計算する。これは巻取温度実測の対象となった切
板Ｓａの巻取温度計１６の通過時刻t に計算したという
意味をこめてΔT(t)と表現する。ある時刻t から、時刻
t+Δt までの間の、冷却ゾーン１５の注水バンクあるい
はヘッダの増減数すなわち注水長の変動（フィードバッ
ク制御による注水量）ΔH を計算機１３で次のような演
算式にて求める。

【００３１】ΔH(t)＝ΔCT(t) の時間平均／ΔT(t) ここで、ΔT は、時刻t における被圧延材Ｓの冷却ゾー
ン最下流バンクあるいは最下流ヘッダにおける被圧延材
Ｓの温度T(ただし、この温度は通常冷却水の水乗りによ
る影響のため実測できないので、あらかじめ巻取温度予
測モデルを用いて詳説しない予測ロジックによって予測
した温度をもって代用する) 、該時刻tに巻取温度計１
６直下にあった対象切板Ｓａの仕上出側板厚計で測定し
た仕上圧延後板厚実績、および該時刻t における被圧延
材の速度実績値V などにより決まる量で、刻一刻と変化
する量であり、次のように表現される。 ΔT(t) = (ΔTthread(t)- ΔTtop(t))/(Vthread-Vtop)
× (V - Vtop) + ΔTtop(t) ここに、ΔTthread(t)はスレッディング速度Vthread に
おける、ΔTtop(t) はトップ速度VtopにおけるΔT をそ
れぞれ示す。

【００３２】このようにすれば、被圧延材Ｓの速度実績
値V が大きければ、フィードバック制御により増減され
る冷却ゾーン１５の注水バンクあるいはヘッダの増減数
すなわち注水長の増減ΔH が多く、逆に、被圧延材Ｓの
速度実績値V が小さければ、フィードバック制御により
増減される冷却ゾーン１５の注水バンクあるいはヘッダ
の増減数すなわち注水長の増減ΔH が少ない。

【００３３】よって、前述の従来技術の問題である、フ
ィードバック制御の過制御の問題が解消される。ここ
で、冷却ゾーン１５の最下流のバンクあるいはヘッダの
いくつかを、調整ゾーンに決め、そこに対してフィード
バック制御により増減される注水バンクあるいはヘッダ
の増減数すなわち注水長の増減ΔH を反映するように
し、注水長を制御するのも好ましい。フィードバック制
御の結果を最も直接的かつ最速の方法でとらえることが
できるからである。

【００３４】また、フィードバック制御に用いる式の形
は、前述のものに限るものではなく、被圧延材の速度V
の増減に応じ、注水長を増減、即ちフィードバック制御
による注水量を調整できるような形のものであれば何で
もよく、例えば前式のΔT に定数ゲインを乗算するなど
して調整することで、巻取温度の制御精度を向上すれば
よい。

【００３５】以上、本発明の実施形態について説明して
きたが、本発明はこれに限定されず、種々の変更を行う
ことができる。例えば、本発明では、フィードバック制
御をそのタイミングによって、巻取温度予測モデルの誤差を補正するための制御操
作（従来のフィードバック制御）被圧延材の速度実績値の変動による、注水バンクあ
るいはヘッダ当たりの冷却能の変動を防止する制御（上
述した実施形態のフィードバック制御）の２種類を切り
分けて行うようにするのも好ましい。

【００３６】なぜなら、従来技術の問題点である巻取温
度の高めはずれや低めはずれは、被圧延材Ｓの速度変動
する被圧延材領域についてのみ生ずることがわかったた
め、被圧延材Ｓの速度変動する被圧延材領域はどこから
どこまでか、次に述べる計算により予めわかることか
ら、その領域が来る少し手前で上述した実施形態のフィ
ードバック制御に切り換えるようにし、その領域が来る
少し手前以前と、その領域が通過した少し後で従来のフ
ィードバック制御を行うようにすれば、必要以上に計算
機１３の計算負荷を増大させなくても済むからである。
トラッキングは前述したのと同様な方法により行えばよ
い。

【００３７】加速または減速を伴う下記（２）と（４）
の被圧延材領域ではの制御を行い、そうでない（１）
と（３）の被圧延材領域ではの制御を行うようにす
る。（１）被圧延材Ｓの先端から加速開始（スレッディング
速度からトップ速度へ向けての加速）までの被圧延材領
域（熱間圧延ライン方向長さ）＝仕上圧延機最終スタン
ドから巻取装置までの熱間圧延ライン方向長さ（２）被圧延材Ｓの加速開始から加速完了までの被圧延
材領域（熱間圧延ライン方向長さ）＝(Vtop² − Vthr
ead² )/2/ α ここに、Vtop：トップ速度、Vthread ：スレッディング
速度、α：加速度（スレッディング速度からトップ速度
へ向けての）（３）被圧延材Ｓの減速開始から減速完了までの被圧延
材領域（熱間圧延ライン方向長さ）＝(Vtop² − Vcre
ep²)/2/α ここに、Vcreep：クリーピング速度（被圧延材の尾端が
巻取り終わるときの速度）（４）トップ速度で冷却ゾーン１５を通過する被圧延材
領域（熱間圧延ライン方向長さ）＝スラブ重量実績÷比
重÷被圧延材仕上圧延後板厚÷被圧延材仕上圧延後板幅
−（１）−（２）−（３）

【００３８】

【実施例】仕上圧延後被圧延材の厚みが２．０ｍｍ、幅
が９００ｍｍ（目標ＣＴ：約６００℃、許容差±４０
℃）の低炭素鋼のぶりき原板を圧延する場合を例にと
り、本発明の効果を検証した。その結果である実績ＣＴ
と被圧延材長との関係を図２に示す。実績ＣＴが被圧延
材の定常部において低めにはずれ気味でも、最尾端１０
０ｍ領域での実績ＣＴが高めにはずれることはなく、極
めて制御精度良好であることがわかる。

【００３９】

【発明の効果】本発明のうち請求項１に係る熱間圧延に
おける被圧延金属材の冷却制御方法によれば、フィード
バック制御による注水量を被圧延金属材の速度変動によ
り調整するので、被圧延金属材の巻取温度の高めはずれ
や低めはずれの問題を起こすことなく、巻取温度の被圧
延材全長均一化が図れ、高品質の製品を製造できる、と
いう効果がある。

【００４０】また、本発明のうち請求項２に係る熱間圧
延における被圧延金属材の冷却制御方法によれば、予め
設定される被圧延金属材の速度パターンに基づいて予め
わかっている速度変動する被圧延金属材の領域のみ、フ
ィードバック制御による注水量を被圧延金属材の速度変
動により調整するので、請求項１に係る発明の効果に加
えて、必要以上にフィードバック制御装置の計算負荷を
増大させなくても済むという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る熱間圧延における被圧延金属材の
冷却制御方法が適用される熱間圧延ラインの概略構成図
である。

【図２】本発明の冷却制御方法によって制御された被圧
延材のＣＴ実績を示すグラフである。

【図３】一般的なスリークォータ式の熱間圧延ラインの
概略構成図である。

【図４】一般的な冷却水噴射用ヘッダの概略構成図であ
る。

【図５】従来の冷却制御方法を説明するための模式図で
ある。

【図６】従来の冷却制御方法によって制御された被圧延
材のＣＴ実績を示すグラフである。

【図７】被圧延材を仕上圧延する場合の速度について説
明するための模式グラフである。

【符号の説明】

１熱間圧延ライン２加熱炉３粗圧延機４メジャーリングロール５クロップシャー６デスケーリング装置７仕上入側温度計８仕上圧延機１０速度計１１仕上出側温度計１２上位計算機１３計算機１４制御装置１５冷却ゾーン１６巻取温度計１７コイラーＳ被圧延材Ｓａ切板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被圧延金属材を熱間仕上圧延し冷却ゾー
ンにて冷却水により冷却し巻き取るに際し、前記冷却に
先立って、前記被圧延金属材を仮想的な切板に長手分割
し、該切板ごとに、前記被圧延金属材の目標巻取温度と
なることを目標に、前記冷却ゾーンにおける注水長を設
定し、前記被圧延金属材の巻取温度実績と前記目標巻取
温度との偏差を必要な注水量に換算して前記注水長にフ
ィードバック制御する、熱間圧延における被圧延金属材
の冷却制御方法において、前記フィードバック制御によ
る注水量を前記被圧延金属材の速度変動により調整する
ことを特徴とする熱間圧延における被圧延金属材の冷却
制御方法。
【請求項２】被圧延金属材を熱間仕上圧延し冷却ゾー
ンにて冷却水により冷却し巻き取るに際し、前記冷却に
先立って、前記被圧延金属材を仮想的な切板に長手分割
し、該切板ごとに、前記被圧延金属材の目標巻取温度と
なることを目標に、前記冷却ゾーンにおける注水長を設
定し、前記被圧延金属材の巻取温度実績と前記目標巻取
温度との偏差を必要な注水量に換算して前記注水長にフ
ィードバック制御する、熱間圧延における被圧延金属材
の冷却制御方法において、予め設定される前記被圧延金
属材の速度パターンに基づいて予めわかっている速度変
動する前記被圧延金属材の領域のみ、前記フィードバッ
ク制御による注水量を前記被圧延金属材の速度変動によ
り調整することを特徴とする熱間圧延における被圧延金
属材の冷却制御方法。