JP2013188792A - 熱間圧延ラインの温度制御方法および温度制御システム - Google Patents

熱間圧延ラインの温度制御方法および温度制御システム Download PDF

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Abstract

【課題】粗圧延における温度調整時間を減らし、生産ロスを解消する熱間圧延ラインの温度制御方法およびシステムを提供する。
【解決手段】粗圧延機2と仕上圧延機3との間にバー冷却装置4とバーヒーター5を設け、加熱炉1から抽出されたスラブが仕上圧延機に入る粗バーの目標温度T0まで冷却するために必要な温度調整量(必要温度調整量)ΔTnを算出し、その必要温度調整量分をできるだけ最短時間で温度調整するようにするために、必要温度調整量ΔTnのうち、バー冷却装置4で冷却できる分はバー冷却装置4で冷却し、冷却不足であれば、粗圧延機2による温度調整で冷却を行う。必要温度調整量ΔTnが負のときは、バーヒーター5により目標温度まで粗バーを加熱する。これにより、粗圧延における温度調整時間を減らし、生産ロスを解消することができる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、熱間圧延ラインの温度制御方法および温度制御システムに関する。
熱間圧延ラインにおいて、仕上圧延機入側温度および出側温度は、所定の材質を得るために決まる他、粗バー表面のスケール疵の発生を防止する点で、可能な限り低温にすることが望ましい。粗バーの温度を下げることを目的として、粗圧延機のスタンド間に粗バーを一時的に滞留させたり、圧延パス数を増やしたりする等、種々の条件に応じて設定された温度調整パターンで粗バー冷却が行われるが、圧延時間が増えることになり、生産ロスにつながる。
この問題を解決するために、特許文献1には、圧延材を、熱間圧延ラインを構成する設備の許容最大速度で搬送したときのピッチが最大となる区間を選定し、その選定された区間を除いた区間の設備によって圧延材の温度調整を行う圧延方法が開示されている。
一方、粗圧延機により温度調整を実行する以外の粗バー冷却方法として、特許文献2には、タンデムに配置された複数の圧延スタンドにより、圧延材を粗圧延する粗圧延機と仕上げ圧延する仕上圧延機との間に冷却手段を配置し、仕上圧延機の入側の圧延材温度と出側の圧延材温度の両方を目標温度に制御する熱間圧延機の温度制御方法が開示されている。
特開2006−289408号公報 特開2008−221232号公報
前掲の特許文献1では、粗バーの温度調整は粗圧延工程のみで実施するものであり、温度調整のロス時間を解消する効果は小さい。
また、特許文献2では、粗バー冷却装置を設けて、仕上圧延機の入側の圧延材温度と出側の圧延材温度の両方を目標温度に制御することは開示されているが、粗圧延機による温度調整ロス時間を最短にすることについては開示されていない。
そこで本発明は、粗圧延機における温度調整時間を減らし、生産ロスを解消することを目的とする。
また、本発明の第1の構成は、粗圧延機と仕上圧延機との間にバー冷却装置およびバーヒーターを設置した熱間圧延ラインの温度制御方法であって、
加熱炉から抽出されたスラブの温度から、粗圧延機によるスラブの温度調整を行わずに前記粗圧延機で圧延し、仕上圧延機入側まで搬送したときの仕上圧延入側予測温度Trを求め、
求められた前記仕上圧延入側予測温度Trから、予め設定された仕上圧延入側目標温度T0を差し引いて必要温度調整量ΔTnを演算し、
演算された前記必要温度調整量ΔTnが許容範囲内かどうかを判定し、
ΔTnが許容範囲内のときは前記バー冷却装置、前記バーヒーター、および前記粗圧延機による温度調整は行わずに温度制御を終了し、
ΔTnが許容範囲を超えたときは、ΔTnが正か、負かの判定を行い、
ΔTnが正のときは、粗バーの板厚、通板速度に基づいて前記バー冷却装置の最大温度調整可能量ΔTmaxを求め、
ΔTn≦ΔTmaxのときは、前記必要温度調整量ΔTnの値に基づいて前記バー冷却装置のみを使用して粗バーの冷却を実行し、
ΔTn>ΔTmaxのときは、前記バー冷却装置での温度調整不足量ΔTc=ΔTn−ΔTmaxを冷却するための粗圧延機による温度調整パターンを決定して粗バーの冷却を実行し、
その後、前記バー冷却装置により前記最大温度調整可能量ΔTmaxを設定値として粗バーの冷却を行い、
前記必要温度調整量ΔTnが負のときは、前記必要温度調整量ΔTnに応じた設定値で前記バーヒーターによる粗バーの加熱を行う
ことを特徴とする。
この第1の構成においては、粗圧延機と仕上圧延機との間にバー冷却装置とバーヒーターを設け、加熱炉から抽出されたスラブが仕上圧延機に入る粗バーの目標温度まで冷却するために必要な温度調整量(必要温度調整量)を算出し、その必要温度調整量分をできるだけ最短時間で温度調整するようにしたものである。すなわち、必要温度調整量のうち、バー冷却装置で冷却できる分はバー冷却装置で冷却し、冷却不足であれば、粗圧延機による冷却、すなわち温度調整を行うものである。また、必要温度調整量が負のときは、バーヒーターにより目標温度まで粗バーを加熱する。これにより、粗圧延における温度調整時間を減らし、生産ロスを解消することができる。
前記課題を解決するため、本発明の第2の構成は、粗圧延機と仕上圧延機との間にバー冷却装置を設置した熱間圧延ラインの温度制御方法であって、
加熱炉において、予めスラブを後記必要温度調整量ΔTnが零以上になるように加熱しておき、
加熱炉から抽出されたスラブの温度から、粗圧延機によるスラブの温度調整を行わずに前記粗圧延機で圧延し、仕上圧延機入側まで搬送したときの仕上圧延入側予測温度Trを求め、
求められた前記仕上圧延入側予測温度Trから、予め設定された仕上圧延入側目標温度T0を差し引いて必要温度調整量ΔTnを演算し、
演算された前記必要温度調整量ΔTnが許容範囲内かどうかを判定し、
ΔTnが許容範囲内のときは前記バー冷却装置および前記粗圧延機による温度調整は行わず温度制御を終了し、
ΔTnが許容範囲を超えるときは、粗バーの板厚、通板速度に基づいて前記バー冷却装置の最大温度調整可能量ΔTmaxを求め、
ΔTn≦ΔTmaxのときは、前記必要温度調整量ΔTnの値に基づいて前記バー冷却装置のみを使用して粗バーの冷却を実行し、
ΔTn>ΔTmaxのときは、前記バー冷却装置での温度調整不足量ΔTc=ΔTn−ΔTmaxを冷却するための粗圧延機による温度調整パターンを決定して粗バーの冷却を実行し、
その後、前記バー冷却装置により前記最大温度調整可能量ΔTmaxを設定値として粗バーの冷却を行う、
ことを特徴とする。
この第2の構成においては、粗圧延機と仕上圧延機との間にバー冷却装置を設け、加熱炉から抽出されたスラブを仕上圧延機に入る粗バーの目標温度まで冷却するために必要な温度調整量(必要温度調整量)を算出し、その必要温度調整量分をできるだけ最短時間で冷却するようにしたものである。すなわち、必要温度調整量のうち、バー冷却装置で冷却できる分はバー冷却装置で冷却し、冷却不足であれば、粗圧延機による冷却、すなわち温度調整を行うものである。これにより、粗圧延における温度調整時間を減らし、生産ロスを解消することができる。なお、第1の構成と比較すると、第2の構成はバーヒーターを設けないので、バーヒーターによる加熱を行うことがないように、必要温度調整量ΔTnが正となるように、加熱炉から抽出されるスラブを加熱しておく。
なお、第1および第2の構成において、温度調整を行うかどうかは、理論的には必要温度調整量ΔTnが0か否かで判定するが、現実的には、設備能力等で、温度調整を行うかどうかの判定の上限値、下限値を設ける。本明細書においては、この上限値と下限値の間の範囲を「許容範囲」という。ここで、仕上圧延入側目標温度T0の方に上限値と下限値を設けることによって許容範囲を設定することもある。
本発明の第3の構成は、前記第1の構成に係る熱間圧延ラインの温度制御方法の各ステップを実行する手段を備えた温度制御システムであり、バー冷却装置とバーヒーターを温度調整に用いることにより、粗圧延における温度調整時間を減らし、生産ロスを解消することができる。
本発明の第4の構成は、前記第2の構成に係る熱間圧延ラインの温度制御方法の各ステップを実行する手段を備えた温度制御システムであり、バー冷却装置を温度調整に用いることにより、粗圧延における温度調整時間を減らし、生産ロスを解消することができる。
本発明によれば、粗バー冷却装置が冷却可能な温度降下量分、粗圧延機による必要温度調整量を減らして、粗圧延機による温度調整パターンを決定することにより、粗圧延機における温度調整時間が減り、生産ロスを解消することができる。
本発明の実施の形態1に係る熱間圧延ラインの温度制御方法を実施するためのシステム構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態1に係る熱間圧延ラインの温度制御方法の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態2に係る熱間圧延ラインの温度制御方法を実施するためのシステム構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態2に係る熱間圧延ラインの温度制御方法の手順を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
<実施の形態1>
図1に示すように、本発明の実施の形態1に係る熱間圧延ラインは、スラブを設定温度に加熱する加熱炉1と、加熱炉1から抽出されたスラブを粗圧延する粗圧延機2と、粗圧延された粗バーを仕上げ圧延する仕上圧延機3とを備え、粗圧延機2と仕上圧延機3との間にバー冷却装置4およびバーヒーター5を設置した構成となっている。粗圧延機2は、複数の粗圧延スタンドR1〜R4を備えている。仕上圧延機3は、複数の仕上げ圧延スタンドF1,F2,F3,・・・を備えている。
また、本実施の形態に係る熱間圧延ラインの温度制御システムは、加熱炉1から抽出されるスラブの温度Tiを演算する抽出温度演算部11と、加熱炉1から抽出されたスラブの温度Tiから、温度調整を行わない状態で粗圧延機2で圧延し仕上圧延機入側まで搬送したときの仕上圧延入側予測温度Trを求める仕上圧延入側予測温度演算部12と、仕上げ圧延に入る状態の粗バーの板厚、板幅、鋼種等の材料条件から、仕上圧延入側目標温度T0を演算する仕上圧延入側目標温度演算部13と、仕上圧延入側予測温度演算部12で求めた仕上圧延入側予測温度Trから仕上圧延入側目標温度演算部13で演算した仕上圧延入側目標温度T0を差し引いて必要温度調整量ΔTnを演算し、また粗バーの板厚、通板速度からバー冷却装置4の冷却可能な最大温度調整可能量ΔTmaxを計算する温度調整量演算部14と、必要温度調整量ΔTnと最大温度調整可能量ΔTmaxから粗圧延機2による温度調整パターンを演算する温度調整パターン演算部15と、演算された温度調整パターン、例えば粗圧延機2の粗圧延スタンド間に粗バーを滞留させたり、圧延パス数を増やしたりする温度調整パターンに基づいて粗圧延機2を制御する粗圧延機制御装置16と、温度調整量演算部14で演算された温度調整量に基づいてバー冷却装置4を制御するバー冷却制御装置17と、温度調整量演算部14で演算された温度調整量に基づいてバーヒーター5を制御するバーヒーター制御装置18とを備えている。
図1において、温度計19は、以下に示す本発明の温度制御が計算どおりになされているかどうかを確認するために設けられている。
以上の構成を備えた温度制御システムによる温度制御の手順を、図2に示すフローチャートを参照して説明する。
ステップ1
加熱炉1から抽出されたスラブの温度Tiから、温度調整を行わない状態で粗圧延機2で圧延し仕上圧延機入側まで搬送したときの仕上圧延入側予測温度Trを求める。
ステップ2
ステップ1で求められた仕上圧延入側予測温度Trから、予め設定された仕上圧延入側目標温度T0を差し引いて必要温度調整量ΔTnを演算する。
ステップ3
ステップ2で演算された必要温度調整量ΔTnが許容範囲内かどうかにより温度調整の要否を判定する。この許容範囲は、設備能力等で、例えば±20℃と予め設定しておく。
ステップ4
ステップ3の判定でΔTnが許容範囲を超えたときは、ΔTnが正か、負かの判定を行う。
ステップ5
ステップ3の判定でΔTnが正のときは、粗バーの板厚、通板速度に基づいて前記バー冷却装置で冷却可能な最大温度調整可能量ΔTmaxを求める。
ステップ6
ステップ2で求めた必要温度調整量ΔTnとステップ5で求めた粗バー冷却装置4の最大温度調整可能量ΔTmaxとを比較する。
ステップ7
ステップ6の比較でΔTn≦ΔTmaxのときは、必要温度調整量ΔTnの値に基づいてバー冷却装置4のみを使用して粗バーの冷却を実行する。
ステップ8
ステップ6の比較でΔTn>ΔTmaxのときは、前記バー冷却装置での温度調整不足量ΔTc=ΔTn−ΔTmaxを冷却するための粗圧延機2によるスラブの温度調整パターンを決定して粗バーの冷却を実行し、その後、バー冷却装置4により最大温度調整可能量ΔTmaxを設定値とする粗バーの冷却を行う。
ステップ9
ステップ3の判定でΔTnが許容範囲内のときはバー冷却装置4、バーヒーター5、および粗圧延機2による温度調整は行わずに温度制御を終了する。
ステップ10
ステップ4の判定で必要温度調整量ΔTnが負のときは、必要温度調整量ΔTnに応じた設定値でバーヒーター5による粗バーの加熱を行う。
<実施の形態2>
上述の実施の形態1では、粗圧延機2と仕上圧延機3との間にバー冷却装置4とバーヒーター5の両方を設けた熱間圧延ラインにおける制御であるが、実施の形態2では、図3に示すように、粗圧延機2と仕上圧延機3との間にバー冷却装置4のみを設け、バーヒーター5を設けていない熱間圧延ラインを対象としている。図3に示す実施の形態2におけるその他の構成は実施の形態1と同様であるので、説明を省略する。
以下、この実施の形態2における温度制御方法を、図4を参照して説明する。
ステップ20
加熱炉1において、予めスラブを必要温度調整量ΔTnが正になる温度以上になるように加熱しておく。すなわち、スラブの温度Tiが、予め設定された仕上圧延入側目標温度T0と、温度調整を行わずに粗圧延機2で圧延し、仕上圧延機入側まで搬送したときの温度低下量とを加えた温度よりも高くなるように加熱しておく。
ステップ21
加熱炉1から抽出されたスラブの温度Tiから、温度調整を行わずに粗圧延機2で圧延し仕上圧延機入側まで搬送したときの仕上圧延入側予測温度Trを求める。
ステップ22
ステップ21で求められた仕上圧延入側予測温度Trから、予め設定された仕上圧延入側目標温度T0を差し引いて必要温度調整量ΔTnを演算する。
ステップ23
ステップ22で演算された必要温度調整量ΔTnが許容範囲内かどうかにより温度調整の要否を判定する。この許容範囲は、設備能力等で、例えば±20℃と予め設定しておく。
ステップ24
ステップ23の判定でΔTnが許容範囲内のときはバー冷却装置4および粗圧延機2による温度調整は行わずに温度制御を終了する。
ステップ25
粗バーの板厚、通板速度に基づいてバー冷却装置4の冷却可能な最大温度調整可能量ΔTmaxを求める。
ステップ26
ステップ22で演算した必要温度調整量ΔTnとステップ23で求めたバー冷却装置4の最大温度調整可能量ΔTmaxとを比較する。
ステップ27
ステップ26における比較でΔTn≦ΔTmaxのときは、必要温度調整量ΔTnの値に基づいてバー冷却装置4のみを使用して粗バーの冷却を実行する。
ステップ28
ステップ26における比較でΔTn>ΔTmaxのときは、前記バー冷却装置での温度調整不足量ΔTc=ΔTn−ΔTmaxを冷却するための粗圧延機2によるスラブの温度調整パターンを決定して粗バーの冷却を実行し、その後、バー冷却装置4により最大温度調整可能量ΔTmaxを設定値とする粗バーの冷却を行う。
以上説明したように、本発明の実施の形態1,2によれば、粗バー冷却装置が冷却可能な温度降下量分、粗圧延機による必要温度調整量を減らし、粗圧延機による温度調整パターンを決定することにより、粗圧延における温度調整時間を減らし、生産ロスを解消することができる。
1 加熱炉
2 粗圧延機
3 仕上圧延機
4 バー冷却装置
5 バーヒーター
11 抽出温度演算部
12 仕上圧延入側予測温度演算部
13 仕上圧延入側目標温度演算部
14 温度調整量演算部
15 温度調整パターン演算部
16 粗圧延機制御装置
17 バー冷却制御装置
18 バーヒーター制御装置
19 温度計

Claims (4)

  1. 粗圧延機と仕上圧延機との間にバー冷却装置およびバーヒーターを設置した熱間圧延ラインの温度制御方法であって、
    加熱炉から抽出されたスラブの温度から、粗圧延機によるスラブの温度調整を行わずに前記粗圧延機で圧延し、仕上圧延機の入側まで搬送したときの仕上圧延入側予測温度Trを求め、
    求められた前記仕上圧延入側予測温度Trから、予め設定された仕上圧延入側目標温度T0を差し引いて必要温度調整量ΔTnを演算し、
    演算された前記必要温度調整量ΔTnが許容範囲内かどうかを判定し、
    ΔTnが許容範囲内のときは前記バー冷却装置、前記バーヒーター、および前記粗圧延機による温度調整は行わずに温度制御を終了し、
    ΔTnが許容範囲を超えたときは、ΔTnが正か、負かの判定を行い、
    ΔTnが正のときは、粗バーの板厚、通板速度に基づいて前記バー冷却装置の最大温度調整可能量ΔTmaxを求め、
    ΔTn≦ΔTmaxのときは、前記必要温度調整量ΔTnの値に基づいて前記バー冷却装置のみを使用して粗バーの冷却を実行し、
    ΔTn>ΔTmaxのときは、前記バー冷却装置での温度調整不足量ΔTc=ΔTn−ΔTmaxを冷却するための粗圧延機による温度調整パターンを決定して粗バーの冷却を実行し、
    その後、前記バー冷却装置により前記最大温度調整可能量ΔTmaxを設定値として粗バーの冷却を行い、
    前記必要温度調整量ΔTnが負のときは、前記必要温度調整量ΔTnに応じた設定値で前記バーヒーターによる粗バーの加熱を行う
    ことを特徴とする熱間圧延ラインの温度制御方法。
  2. 粗圧延機と仕上圧延機との間にバー冷却装置を設置した熱間圧延ラインの温度制御方法であって、
    加熱炉において、予めスラブを後記必要温度調整量ΔTnが零以上になるように加熱しておき、
    前記加熱炉から抽出されたスラブの温度から、温度調整を行わずに前記粗圧延機で圧延し仕上圧延機入側まで搬送したときの仕上圧延入側予測温度Trを求め、
    求められた前記仕上圧延入側予測温度Trから、予め設定された仕上圧延入側目標温度T0を差し引いて必要温度調整量ΔTnを演算し、
    演算された前記必要温度調整量ΔTnが許容範囲内かどうかを判定し、
    ΔTnが許容範囲内のときは前記バー冷却装置および前記粗圧延機による温度調整は行わずに温度制御を終了し、 ΔTnが許容範囲を超えるときは、粗バーの板厚、通板速度に基づいて前記バー冷却装置の最大温度調整可能量ΔTmaxを求め、
    ΔTn≦ΔTmaxのときは、前記必要温度調整量ΔTnの値に基づいて前記バー冷却装置のみを使用して粗バーの冷却を実行し、
    ΔTn>ΔTmaxのときは、前記バー冷却装置での温度調整不足量ΔTc=ΔTn−ΔTmaxを冷却するための粗圧延機による温度調整パターンを決定して粗バーの冷却を実行し、
    その後、前記バー冷却装置により前記最大温度調整可能量ΔTmaxを設定値として粗バーの冷却を行う
    ことを特徴とする熱間圧延ラインの温度制御方法。
  3. 粗圧延機と仕上圧延機との間にバー冷却装置および均熱ヒータを設置した熱間圧延ラインの温度制御システムであって、
    加熱炉から抽出されたスラブの温度から、粗圧延機によるスラブの温度調整を行わずに前記粗圧延機で圧延し仕上圧延機入側まで搬送したときの仕上圧延入側予測温度Trを求めるステップと、
    求められた前記仕上圧延入側予測温度Trから、予め設定された仕上圧延入側目標温度T0を差し引いて必要温度調整量ΔTnを演算するステップと、
    演算された前記必要温度調整量ΔTnが許容範囲内かどうかにより温度調整の要否を判定するステップと、
    ΔTnが許容範囲内のときは前記バー冷却装置、前記バーヒーター、および前記粗圧延機による温度調整は行わず温度制御を終了するステップと、
    ΔTnが許容範囲を超えたときは、ΔTnが正か、負かの判定を行うステップと、
    ΔTnが正のときは、粗バーの板厚、通板速度に基づいて前記バー冷却装置の最大温度調整可能量ΔTmaxを求めるステップと、
    前記必要温度調整量ΔTnと前記バー冷却装置の最大温度調整可能量ΔTmaxとを比較するステップと、
    ΔTn≦ΔTmaxのときは、前記必要温度調整量ΔTnの値に基づいて前記バー冷却装置のみを使用して粗バーの冷却を実行するステップと、
    ΔTn>ΔTmaxのときは、前記バー冷却装置での温度調整不足量ΔTc=ΔTn−ΔTmaxを冷却するための粗圧延機による温度調整パターンを決定して粗バーの冷却を実行し、
    その後、前記バー冷却装置により前記最大温度調整可能量ΔTmaxを設定値として粗バーの冷却を行うステップと、
    前記必要温度調整量ΔTnが負のときは、前記粗圧延機およびバー冷却装置による温度調整を行わず、前記必要温度調整量ΔTnに応じた設定値で前記バーヒーターによる粗バーの加熱を行うステップと
    を実行する手段を備えたことを特徴とする熱間圧延ラインの温度制御システム。
  4. 粗圧延機と仕上圧延機との間にバー冷却装置を設置した熱間圧延ラインの温度制御システムであって、
    加熱炉において、予めスラブを後記必要温度調整量ΔTnが零以上になるように加熱しておくステップと、
    前記加熱炉から抽出されたスラブの温度から、粗圧延機によるスラブの温度調整を行わずに前記粗圧延機で圧延し、仕上圧延機入側まで搬送したときの仕上圧延入側予測温度Trを求めるステップと、
    求められた前記仕上圧延入側予測温度Trから、予め設定された仕上圧延入側目標温度T0を差し引いて必要温度調整量ΔTnを演算するステップと、
    演算された前記必要温度調整量ΔTnが許容範囲内かどうかにより温度調整の要否を判定するステップと、
    ΔTnが許容範囲内のときは前記バー冷却装置、前記バーヒーター、および前記粗圧延機による温度調整は行わず温度制御を終了するステップと、
    ΔTnが許容範囲を超えたときは、粗バーの板厚、通板速度に基づいて前記バー冷却装置の最大温度調整可能量ΔTmaxを求めるステップと、
    前記必要温度調整量ΔTnと前記バー冷却装置の最大温度調整可能量ΔTmaxとを比較するステップと、
    ΔTn≦ΔTmaxのときは、前記必要温度調整量ΔTnの値に基づいて前記バー冷却装置のみを使用して粗バーの冷却を実行するステップと、
    ΔTn>ΔTmaxのときは、前記バー冷却装置での温度調整不足量ΔTc=ΔTn−ΔTmaxを冷却するための粗圧延機による温度調整パターンを決定して粗バーの冷却を実行し、
    その後、前記バー冷却装置により前記最大温度調整可能量ΔTmaxを設定値として粗バーの冷却を行うステップと
    を実行する手段を備えたことを特徴とする熱間圧延ラインの温度制御システム。
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CN105251783A (zh) * 2015-11-19 2016-01-20 武汉钢铁(集团)公司 一种综合力学性能和氧化铁皮结构控制的柔性化生产方法
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