JP2006508803A - 金属の成形、冷却、及び／又は熱処理をするための設備のプロセス制御又はプロセス調整をするための方法 - Google Patents

Abstract

オンラインで所望の組織の特徴を、また組織−特性関係を使用して所望の材料特性を適切に調節することを可能にする、設備が、一定の運転パラメータを調節するための調整成分を装備されており、方法プロセスの基礎に方法モデルがある、金属、特にスチール又はアルミニウムの成形、冷却、及び／又は熱処理をするための設備のプロセス制御又はプロセス調整をするための方法を提供するため、オンラインで、少なくとも１つの現在の金属組織の情報を提供する値が検出され、この値に依存して、所望の金属の組織特性を調節するための調整成分に作用を与えるための適切なプロセス制御及び／又はプロセス調整の値が、組織モデル並びにプロセスの基礎にある方法モデルを利用して算定されるべきである。

Description

本発明は、設備が、一定の運転パラメータを調節するための調整成分を装備されており、方法プロセスの基礎に方法モデルがある、金属、特にスチール又はアルミニウムの成形、冷却、及び／又は熱処理をするための設備のプロセス制御又はプロセス調整をするための方法に関する。

運転パラメータとは、例えば圧延区間におけるロール圧下又は冷却区間における冷却パラメータであると理解される。

特許文献１並びに特許文献２からは、金属を熱間圧延する際のプロセスの案内及びプロセスの最適化をするための方法が公知であり、この場合、高温の金属から放出される電磁気の放射線は、スペクトルとしてオンラインで検出及び評価されるか、エックス線放射装置から放出される金属の電磁気の放射線は、ここでは金属ストリップを透過し、金属ストリップの背面でオンラインで検出及び評価され、この評価によって、金属の温度が一定である場合に行なわれる結晶学上の変化及び／又は組織変化及び／又は化学的な変化が算定され、変化の程度もしくは変化の経過に依存して、適切なプロセス制御及び／又はプロセス調整の値がプロセスの最適化のために導き出される、及び／又はプロセスモデルのオンラインでの適合が実施される。

同様に、プロセス制御を単独で組織モデルによって行なうことが公知である。特許文献３によれば、スチール又はアルミニウムを処理するための精錬技術設備の運転パラメータは、組織最適化装置によって金属の所望の材料特性に依存して設定される。組織監視装置によって、期待すべき材料特性及び使用特性が算定される。材料特性及び使用特性のための基準値と組織監視装置によって算定された値間の比較が続く。監視もしくは算出された値と算定された値間の差が存在する限り、圧延区間の入口温度と出口温度並びに圧延比のような運転パラメータが変更される。

加えて、特許文献３では、圧延の際のスチールの組織の変化が説明されており、一方、特許文献１もしくは特許文献２は、スチールのγ−α組織変態を詳細に説明する。
独国特許出願公開第１９９ ４１ ６００号明細書 独国特許出願公開第１９９ ４１ ７３６号明細書 国際公開第９９／２４１８２号パンフレット

本発明の課題は、オンラインで所望の組織の特徴を、また組織−特性関係を使用して所望の材料特性を適切に調節することを可能にする、金属、特にスチール又はアルミニウムの成形、冷却、及び／又は熱処理をするための設備のプロセス制御又はプロセス調整をするための方法を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴を有する方法によって解決される。有利な更なる発展形は、下位の請求項に記載されている。

本発明によれば、オンラインで、少なくとも１つの現在の組織の情報を提供する値が検出され、この値に依存して、設備の調整成分に作用を与えるための適切なプロセス制御及び／又はプロセス調整の値が、成形、冷却、及び／又は熱処理の間に進行する固体反応を説明する組織モデル並びに自動化されるプロセス進行の保証するために使用されるプロセスの基礎にある方法モデルを利用して算定されることが提案される。このため、検出された現在の実測組織特性値は、所定の基準値と比較され、得られた差の値が、組織及び方法のモデルを利用したプロセスの調整値として使用される。

この課題は、方法モデルを、即ち、例えば制御すべきプロセスの終了時の少なくとも１つの現在の組織特性値のオンラインでの検出と組織モデルを適切に結び付けることによって解決される。この方法に従えば、予想モデルは、組織モデルを、即ち、例えば圧延機における成形、又は冷却区間における冷却の間に進行する固体反応とその際に生じる組織の特徴を予想するための予測モデルを含むべきである。

好ましくは、検出された組織の情報を提供する値に依存して、方法モデル及び／又は組織モデルのオンラインでの適合が実施されるべきである。実測−基準値比較の際に、差が一定の値を越えた場合、方法モデル（例えばカリバスケジュールモデル又は冷却区間モデル）及び組織モデルの新たな計算が行なわれる。

組織の情報を提供する値として、好ましくは現在の組織の結晶粒度値及び／又は組織変化の時点又は組織変化の時間インターバルが検出される。

現在の組織の特性値、特に組織の結晶粒度値の検出が、好ましくは、例えば超音波測定器、ここでは特にレーザを発生させられる超音波測定器のような非破壊の材料検査の機器並びにエックス線機器によって行なわれる。

組織変化の検出のため、好ましくは金属に接触する測定装置が使用されるべきである。これには、圧延荷重測定器、並びに成形の際に金属ストリップに作用する伸び及び引っ張り応力を検出するための測定ローラが属する。従って、γ−α変態と結び付いた金属のスチール格子の縦方向の伸びは、組織変化のための尺度として接触するこの測定器を介して検出することができる。

別の実施形によれば、変化温度は、組織の情報を提供する値として、少なくとも１つの温度検出ユニットによってオンラインで検出され、この温度検出ユニットは、それぞれ金属移送方向に対して縦に相対運動可能に配設されており、組織モデルに応じて予想される期待すべき組織変化の場所に依存して位置決めされる。好ましくは、複数の温度検出ユニットが設けられている。

以下で、提案した方法を、好ましい実施形を基にして詳細に説明する。

Ｃ−Ｍｎスチールのスチール群のために、化学的な組成から出発する組織モデルを使用して、また圧延機におけるカリバスケジュールを考慮して、プロセスにおける一定の方法時点もしくは一定の場所での処理すべき金属の組織のオーステナイトの結晶粒度の事前計算が行なわれる。オンラインで−この場合圧延プロセスにおいて−圧延ラインの最後のロールスタンドの後で金属の組織の現在のオーステナイトの結晶粒度が非接触もしくは非破壊で検出される。今検出されたオーステナイトの結晶粒度値は、プロセスにおけるこの位置での組織のオーステナイトの結晶粒の大きさのための所定の基準値と比較される。実測値と基準値間に偏差が生じた場合、この差の値から、圧延ラインの調整成分を制御するための修正値が、圧延ラインに基礎がある組織及び方法のモデルを利用して導き出され、調整成分に相応に課される。例えば測定されたオーステナイトの結晶粒度が基準値よりも小さい場合、中間スタンド冷却を低減し、従って最終圧延温度の上昇を得るために、修正値が、圧延ラインの中間スタンド冷却のための調整成分に課される。最終圧延温度の上昇によって、オーステナイトの組織の大きな結晶粒が圧延ラインの終端部において調節される。既に極僅かな最終圧延温度の変化がオーステナイトの結晶粒度に著しく影響を与えるので、設備の制御もしくは調整は、更に今処理される金属ストリップ又は板材に逆作用する。即ち、結晶粒度の基準値への調節は、更に同じストリップで可能である。

別の好ましい方法の変化形においては、現在の組織の情報を提供する値のオンライン検出が、成形、冷却、及び／又は熱処理による金属処理のプロセスの間に、一定のポイントで、即ちスタンド（ｎ）又はカリバ（ｎ）で、行なわれる実測−基準値比較に依存して直前のスタンド（ｎ−１）又はカリバ（ｎ−１）のためのプロセスパラメータを適切に制御することと共に行なわれる。

例えば、金属ストリップもしくは金属板材の組織の結晶粒度は、熱間幅広ストリップラインのスタンド（ｎ）における成形の前、又は粗板ラインのカリバ（ｎ）における成形の前に、例えば超音波機器によって行なわれる。実測値が基準値から非常に大きく逸脱した場合には、方法モデル、特にカリバスケジュール及び組織モデルの新たな算出が、先行するスタンドの調整成分又は先行する行程を実施するための調整成分のための制御信号への作用と共に行なわれ、従って、所望の基準サイズを得ることができる。先行するスタンドの切替えは、既に今圧延されるストリップ又は板材のためにオンラインで行なわれる、及び／又は後続のストリップ又は板材のために利用することができる。

別の好ましい方法の変化形によれば、水冷区間を通過した後の金属線材の現在の組織の結晶粒度値が、ここではオーステナイトの結晶粒度が、超音波測定装置によって検出され、組織変化の温度並びにこの組織変化、即ちγ−α変態の時間経過が、搬送方向に運動可能な及び／又は異なって整向可能な温度測定装置によって検出されることによって、水冷区間部分及び空冷区間部分を有する線材ラインの冷却区間におけるオンライン組織制御が行なわれる。検出された値が計画した基準値から逸脱する限り、新たな計算が、冷却区間及び組織のモデルを利用して行なわれ、並びにオンラインで冷却区間の調整成分の相応の調節が行なわれる。

提案したオンライン組織制御もしくは調整は、熱間幅広ストリップの、場合によっては薄スラブ圧延、粗板、形鋼、棒及び線材のラインで使用されるばかりでなく、冷間ストリップ及びアルミニウムラインでも使用される。

Claims (10)

1. 設備が、一定の運転パラメータを調節するための調整成分を装備されており、方法プロセスの基礎に方法モデルがある、金属の成形、冷却、及び／又は熱処理をするための設備のプロセス制御又はプロセス調整をするための方法において、
   オンラインで、少なくとも１つの現在の金属組織の情報を提供する値が検出され、この値に依存して、所望の金属の組織特性を調節するための調整成分に作用を与えるための適切なプロセス制御及び／又はプロセス調整の値が、組織モデル並びにプロセスの基礎にある方法モデルを利用して算定されることを特徴とする方法。
2. 検出された組織の情報を提供する値に依存して、方法モデル及び／又は組織モデルのオンラインでの適合が実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 組織の情報を提供する値として、現在の組織の結晶粒度値が検出されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 組織の結晶粒度値として、オーステナイトの結晶粒度が設定されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 現在の組織の結晶粒度値が、金属の成形、冷却、及び／又は熱処理をするための設備の終端部で検出されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
6. 現在の組織の結晶粒度値が、金属の成形、冷却、及び／又は熱処理をするためのプロセスの間に検出され、この値に依存して算定されるプロセス制御又はプロセス調整の値が、直前に通過したプロセスステップの調整成分に逆作用することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法。
7. 組織の情報を提供する値として、組織変化の時点又は組織変化の時間インターバルが、金属に接触する測定装置によってオンラインで検出されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法。
8. 組織の情報を提供する値として、変化温度が、少なくとも１つの検出ユニットによってオンラインで検出され、この検出ユニットが、それぞれ金属移送方向に対して縦に相対運動可能に配設されており、組織モデルに応じて予想される期待すべき組織変化の場所に依存して位置決めされることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の方法。
9. 複数の検出ユニットによって、それぞれ組織変化の開始及び終了の場所又は時間インターバルが検出されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. オンライン組織制御が、水冷区間部分及び空冷区間部分を有する線材ラインの冷却区間において行なわれ、その際、水冷区間を通過した後の金属線材の現在の組織の結晶粒度値が、超音波測定装置によって検出され、組織変化の温度並びにこの組織変化、特にスチールのγ−α変態の時間経過が、搬送方向に運動可能及び／又は異なって整向可能な温度測定装置によって検出されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の方法。