JP2023125249A - Correction device and correction method for slab temperature model, furnace temperature control device and furnace temperature control method for heating furnace and manufacturing method of steel plate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スラブを加熱炉で加熱し、加熱炉から抽出されたスラブを粗圧延する際における、加熱炉の抽出時のスラブ温度の予測に用いられるスラブ温度モデルの修正装置、修正方法、加熱炉の炉温制御装置、炉温制御方法、及び鋼板の製造方法に関する。 The present invention provides a slab temperature model correction device, correction method, and heating method used for predicting the slab temperature at the time of extraction from the heating furnace when a slab is heated in a heating furnace and the slab extracted from the heating furnace is roughly rolled. The present invention relates to a furnace temperature control device, a furnace temperature control method, and a steel plate manufacturing method.
製鉄所において、製鋼工程において鋳造されたスラブは、一旦、スラブヤードに保管されて冷えた状態の冷片、もしくは、直送されるDHCR(Direct Hot Charge)の熱片として、熱延工程の加熱炉に装入され、所定の温度(約1200度)まで加熱される。そして、加熱炉から抽出されたスラブは、粗圧延工程にて粗圧延された後、仕上圧延工程で仕上圧延され、薄い鋼板となる。そして、鋼板は、ランナウト冷却工程を経て冷却された後、巻取工程にてコイルに巻き取られる。 At a steelworks, slabs cast during the steelmaking process are stored in a slab yard as cold pieces, or sent directly to the heating furnace of the hot rolling process as DHCR (Direct Hot Charge) hot pieces. and heated to a predetermined temperature (approximately 1200 degrees). Then, the slab extracted from the heating furnace is rough rolled in a rough rolling process, and then finished rolled in a finish rolling process to become a thin steel plate. After the steel plate is cooled through a runout cooling process, it is wound into a coil in a winding process.
ここで、ウォーキングビーム式加熱炉では、スラブは複数本(例えば8本)のスキッドビームで支えられる。スキッドビームは、固定式と移動式の2種類からなり、移動式スキッドビームが上昇、移動、及び下降を繰り返すことでスラブは抽出側へと搬送される。スラブは、幅方向、長さ方向、及び厚さ方向に所定の大きさを有する直方体形状をなし、スラブの幅方向がスラブの搬送方向となるように加熱炉内のスキッドビーム上に載置され、移動式スキッドビームが上昇、移動、及び下降を繰り返すことでスラブは抽出側へと搬送される。 Here, in a walking beam type heating furnace, the slab is supported by a plurality of (for example, eight) skid beams. There are two types of skid beams, a fixed type and a movable type, and the movable skid beam repeatedly ascends, moves, and descends to transport the slab to the extraction side. The slab has a rectangular parallelepiped shape with predetermined dimensions in the width direction, length direction, and thickness direction, and is placed on a skid beam in the heating furnace so that the width direction of the slab is the conveyance direction of the slab. , the slab is conveyed to the extraction side by the movable skid beam repeatedly rising, moving, and descending.
このとき、加熱中のスラブはスキッドビームを介して熱が奪われることにより、スキッドビームの接触箇所が低温度となり、スキッドマークと呼ばれるスラブの長さ方向の温度変動が生じる。スキッドマークは、スラブの幅方向にスラブを横断するように延びるものがスラブの長さ方向に沿って所定ピッチで形成される。なお、加熱炉の内部は高温環境であり、スラブの表面のスケールも発生するため、放射温度計でスラブの表面温度を精度良く測定することは困難であるため、加熱炉内で前述のスキッドマークを直接測定することはできず、一般的には粗圧延機の出側での温度計測によりスキッドマークの温度変動を確認することができる。 At this time, heat is removed from the slab being heated via the skid beam, resulting in a low temperature at the contact point of the skid beam, resulting in temperature fluctuations in the length direction of the slab called skid marks. The skid marks extend across the slab in the width direction of the slab and are formed at predetermined pitches along the length of the slab. The inside of the heating furnace is a high-temperature environment and scale on the surface of the slab is generated, so it is difficult to accurately measure the surface temperature of the slab with a radiation thermometer. It is not possible to directly measure the temperature of skid marks, and temperature fluctuations in skid marks can generally be confirmed by measuring the temperature at the exit side of the roughing mill.
加熱炉の操業では、熱延コイルの材質の観点から抽出温度を規定範囲に管理することが求められる。特に、昇温不足となりがちなスキッドビームの接触箇所(以下、スキッド部という)の温度を規定温度まで上昇させて抽出することが必須となる。ただし、抽出温度を過剰に上昇させると、燃料原単位(GJ/ton-steel)の悪化を招くため、適切に加熱操業を行う必要がある。 When operating a heating furnace, it is required to control the extraction temperature within a specified range from the viewpoint of the material of the hot-rolled coil. In particular, it is essential to raise the temperature of the contact area of the skid beam (hereinafter referred to as skid part), which tends to be insufficiently heated, to a specified temperature before extraction. However, if the extraction temperature is increased excessively, the fuel consumption rate (GJ/ton-steel) will deteriorate, so it is necessary to perform the heating operation appropriately.
従来、加熱炉の操業方法として、例えば、特許文献1及び特許文献2に示すものが知られている。
特許文献1に示す圧延加熱炉燃焼制御方法は、スキッド間についてはスラブの厚み方向一次元の熱伝導差分方程式を、スキッド部についてはスラブの長手方向の熱伝導を係数導入によって簡略化した二次元(スラブ厚み方向×スラブ長手方向)の熱伝導差分方程式を解くことで、炉内スラブのスキッド間とスキッド部の将来温度分布を予測し、スラブの焼き上げ品質を評価することにより設定炉温を算出するものである。
BACKGROUND ART Conventionally, methods for operating a heating furnace are known, for example, as shown in
The rolling heating furnace combustion control method disclosed in
特許文献1に示す圧延加熱炉燃焼制御方法によれば、少ない計算量で、炉内の全スラブに対してスキッド間とスキッド部の温度分布予測を行うことができる。
According to the rolling heating furnace combustion control method disclosed in
また、特許文献2に示す連続式加熱炉内のスラブ温度予測方法は、連続式加熱炉の「抽出口におけるスラブ温度測定値」と「炉温、在炉時間等から計算されるスラブ抽出温度」との誤差をスラブ抽出毎に測定し、これと別途スラブ温度計算により求めた影響係数に対し逐次最小2乗推定を行って炉内複数ゾーンの総括熱吸収率をオンラインで逐次推定すると共に、この推定値に基づいて各ゾーンの総括熱吸収率を更新することで炉内スラブの温度予測精度を向上させるものである。 In addition, the slab temperature prediction method in a continuous heating furnace shown in Patent Document 2 is based on the "slab temperature measurement value at the extraction port" of the continuous heating furnace and the "slab extraction temperature calculated from the furnace temperature, furnace time, etc." The error is measured for each slab extraction, and the overall heat absorption rate of multiple zones in the furnace is sequentially estimated online by sequentially performing least squares estimation on the influence coefficient obtained by separately calculating the slab temperature. By updating the overall heat absorption rate of each zone based on the estimated value, the temperature prediction accuracy of the furnace slab is improved.
しかしながら、特許文献1に示す圧延加熱炉燃焼制御方法及び特許文献2に示す連続式加熱炉内のスラブ温度予測方法にあっては、以下の問題点があった。
即ち、特許文献1に示す圧延加熱炉燃焼制御方法の場合、スキッド間についてはスラブの厚み方向一次元の熱伝導差分方程式を、スキッド部についてはスラブの長手方向の熱伝導を係数導入によって簡略化した二次元の熱伝導差分方程式を解くことで、炉内スラブのスキッド間とスキッド部の将来温度分布を予測しているが、その予測された炉内スラブのスキッド間とスキッド部の将来温度分布が真に正しいか否かの検証さなされていない。従って、実際の炉内スラブのスキッド間とスキッド部の温度分布が、予測された炉内スラブのスキッド間とスキッド部の温度分布と乖離している可能性があり、スラブ温度モデルを用いて加熱炉の抽出時のスラブの少なくとも幅中央部における長さ方向及び厚さ方向を含む温度の予測値の精度を担保することができない。
However, the rolling heating furnace combustion control method shown in
That is, in the case of the rolling heating furnace combustion control method shown in
また、特許文献2に示す連続式加熱炉内のスラブ温度予測方法の場合、連続式加熱炉の「抽出口におけるスラブ温度測定値」と「炉温、在炉時間等から計算されるスラブ抽出温度」との誤差をスラブ抽出毎に測定しているが、一般的に加熱炉の抽出直後だとスラブ表面のスケールの影響で温度測定自体が困難であり、連続式加熱炉の適切な「抽出口におけるスラブ温度測定値」を得ることができない。このため、スラブ温度モデルを用いて加熱炉の抽出時のスラブの少なくとも幅中央部における長さ方向及び厚さ方向を含む温度の予測値の精度を担保することができない。 In addition, in the case of the slab temperature prediction method in a continuous heating furnace shown in Patent Document 2, the slab temperature measurement value at the extraction port of the continuous heating furnace and the slab extraction temperature calculated from the furnace temperature, furnace time, etc. ” error is measured every time a slab is extracted, but it is generally difficult to measure the temperature immediately after extraction from the heating furnace due to the influence of scale on the slab surface. "slab temperature measurements" cannot be obtained. For this reason, it is not possible to ensure the accuracy of the predicted value of the temperature including the length direction and thickness direction at least in the width center portion of the slab at the time of extraction in the heating furnace using the slab temperature model.
従って、本発明はこれら従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、スラブ温度モデルを修正することで、加熱炉の抽出時のスラブの少なくとも幅中央部における長さ方向及び厚さ方向を含む温度分布を精度よく予測することができる、スラブ温度モデルの修正装置、修正方法、加熱炉の炉温制御装置、炉温制御方法、及び鋼板の製造方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made to solve these conventional problems, and its purpose is to modify the slab temperature model so that the temperature at least in the longitudinal direction of the slab during extraction in the heating furnace is To provide a slab temperature model correction device and correction method, a heating furnace furnace temperature control device, a furnace temperature control method, and a steel plate manufacturing method, which can accurately predict the temperature distribution including the thickness direction. be.
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るスラブ温度モデルの修正装置は、スラブを加熱炉で加熱し、該加熱炉から抽出された前記スラブを粗圧延機で粗圧延する際における、前記加熱炉の抽出時の前記スラブの少なくとも幅中央部における長さ方向及び厚さ方向を含む温度分布の予測に用いられるスラブ温度モデルの修正装置であって、前記粗圧延機の出側に設置された粗温度測定計によって測定した粗圧延後の前記スラブの裏面の幅中央部における長さ方向の温度分布を取得する粗温度取得部と、前記加熱炉に装入される前記スラブの装入温度を初期値として、前記スラブの加熱炉在炉中の操業条件を用いて、前記加熱炉の抽出時の前記スラブの少なくとも幅中央部における長さ方向と厚さ方向とを含む温度分布を、前記スラブ温度モデルを構成する熱伝導方程式に基づき算出し、出力する抽出温度算出部と、該抽出温度算出部から出力された、前記加熱炉の抽出時の前記スラブの少なくとも幅中央部における長さ方向と厚さ方向とを含む温度分布を初期値として、前記加熱炉から抽出された前記スラブを粗圧延する際の操業条件を用いて、粗圧延後の前記スラブの少なくとも幅中央部における長さ方向と厚さ方向とを含む温度分布を、熱伝導方程式に基づき算出し、出力する粗出側温度算出部と、該粗出側温度算出部から出力された、前記スラブの裏面の幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の温度と、前記粗出側温度算出部から出力された、前記スラブの裏面の幅中央部における加熱炉スキッド間に対応する長さ方向位置の温度との温度差と、前記粗温度取得部で取得された、前記スラブの裏面の幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の温度と、前記粗温度取得部で取得された、前記スラブの裏面の幅中央部における加熱炉スキッド間に対応する長さ方向位置の温度との温度差、の偏差の大きさが閾値未満となるように、前記抽出温度算出部で用いられる、前記スラブ温度モデルを構成する熱伝導方程式に含まれる加熱炉スキッド部での抜熱量を修正するモデル修正部とを備えていることを要旨とする。 In order to solve the above problems, a slab temperature model correction device according to one aspect of the present invention heats a slab in a heating furnace, and when rough rolling the slab extracted from the heating furnace in a rough rolling mill. , a slab temperature model correction device used for predicting the temperature distribution including the length direction and thickness direction in at least the width center portion of the slab during extraction in the heating furnace, the device comprising: a rough temperature acquisition unit that acquires the temperature distribution in the longitudinal direction at the width center portion of the back surface of the slab after rough rolling measured by an installed rough temperature measuring meter; Using the input temperature as an initial value, and using the operating conditions while the slab is in the heating furnace, calculate the temperature distribution including the length direction and thickness direction at least at the width center of the slab at the time of extraction from the heating furnace. , an extraction temperature calculation unit that calculates and outputs the calculation based on a heat conduction equation constituting the slab temperature model; and a length of the slab at least in the width center portion at the time of extraction of the heating furnace, which is output from the extraction temperature calculation unit. Using the temperature distribution including the width direction and the thickness direction as an initial value, and using the operating conditions when rough rolling the slab extracted from the heating furnace, the length of the slab after rough rolling at least at the center width A rough-out side temperature calculation unit that calculates and outputs the temperature distribution including the width direction and the thickness direction based on a heat conduction equation, and the width center of the back side of the slab output from the rough-out side temperature calculation unit. The temperature at the longitudinal position corresponding to the heating furnace skid part in the heating furnace skid part, and the temperature at the longitudinal position corresponding to the heating furnace skid part at the width center part of the back surface of the slab, which is output from the raw side temperature calculation part. temperature, the temperature at a longitudinal position corresponding to the heating furnace skid part at the width center of the back surface of the slab, acquired by the rough temperature acquisition unit, and the temperature at the longitudinal position corresponding to the heating furnace skid part, acquired by the rough temperature acquisition unit. , used in the extraction temperature calculation unit so that the magnitude of the deviation of the temperature difference between the width center part of the back surface of the slab and the temperature at the longitudinal position corresponding between the heating furnace skids is less than a threshold value, The present invention further comprises a model correction section for correcting the amount of heat removed in the heating furnace skid section included in the heat conduction equation constituting the slab temperature model.
また、本発明の別の態様に係る加熱炉の炉温制御装置は、前述のスラブ温度モデルの修正装置によって修正されたスラブ温度モデルを用いて加熱炉の抽出時のスラブの少なくとも幅中央部における長さ方向及び厚さ方向を含む温度分布を予測するスラブ温度予測部と、該スラブ温度予測部で予測された加熱炉の抽出時のスラブの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置での厚さ方向の温度が最低抽出温度を上回るように、前記加熱炉内における炉温を制御する炉温制御部とを備えていることを要旨とする。 Further, a furnace temperature control device for a heating furnace according to another aspect of the present invention uses a slab temperature model corrected by the above-mentioned slab temperature model correction device to control the temperature at least in the width center portion of the slab during extraction of the heating furnace. A slab temperature prediction unit that predicts temperature distribution including the length direction and thickness direction, and a length corresponding to the heating furnace skid portion at the width center of the slab at the time of extraction of the heating furnace predicted by the slab temperature prediction unit The present invention further comprises a furnace temperature control section that controls the furnace temperature in the heating furnace so that the temperature in the thickness direction at the direction position exceeds the minimum extraction temperature.
また、本発明の別の態様に係るスラブ温度モデルの修正方法は、スラブを加熱炉で加熱し、該加熱炉から抽出された前記スラブを粗圧延機で粗圧延する際における、前記加熱炉の抽出時の前記スラブの少なくとも幅中央部における長さ方向及び厚さ方向を含む温度分布の予測に用いられるスラブ温度モデルの修正方法であって、前記粗圧延機の出側に設置された粗温度測定計によって測定した粗圧延後の前記スラブの裏面の幅中央部における長さ方向の温度分布を取得する粗温度取得ステップと、前記加熱炉に装入される前記スラブの装入温度を初期値として、前記スラブの加熱炉在炉中の操業条件を用いて、前記加熱炉の抽出時の前記スラブの少なくとも幅中央部における長さ方向と厚さ方向とを含む温度分布を、前記スラブ温度モデルを構成する熱伝導方程式に基づき算出し、出力する抽出温度算出ステップと、該抽出温度算出ステップで出力された、前記加熱炉の抽出時の前記スラブの少なくとも幅中央部における長さ方向と厚さ方向とを含む温度分布を初期値として、前記加熱炉から抽出された前記スラブを粗圧延する際の操業条件を用いて、粗圧延後の前記スラブの少なくとも幅中央部における長さ方向と厚さ方向とを含む温度分布を、熱伝導方程式に基づき算出し、出力する粗出側温度算出ステップと、該粗出側温度算出ステップで出力された、前記スラブの裏面の幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の温度と、前記粗出側温度算出ステップで出力された、前記スラブの裏面の幅中央部における加熱炉スキッド間に対応する長さ方向位置の温度との温度差と、前記粗温度取得ステップで取得された、前記スラブの裏面の幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の温度と、前記粗温度取得ステップで取得された、前記スラブの裏面の幅中央部における加熱炉スキッド間に対応する長さ方向位置の温度との温度差、の偏差の大きさが閾値未満となるように、前記抽出温度算出ステップで用いられる、前記スラブ温度モデルを構成する熱伝導方程式に含まれる加熱炉スキッド部での抜熱量を修正するモデル修正ステップとを含むことを要旨とする。 Further, in a method for correcting a slab temperature model according to another aspect of the present invention, a slab is heated in a heating furnace, and the slab extracted from the heating furnace is roughly rolled in a rough rolling mill. A method for correcting a slab temperature model used for predicting temperature distribution including length direction and thickness direction in at least the center width of the slab during extraction, the method comprising: a rough temperature model installed at the exit side of the rough rolling mill; a rough temperature acquisition step of acquiring the temperature distribution in the length direction at the width center of the back surface of the slab after rough rolling measured by a measuring meter; and setting the charging temperature of the slab charged to the heating furnace to an initial value. Using the operating conditions of the slab while it is in the heating furnace, the temperature distribution including the length direction and thickness direction at least in the width center of the slab at the time of extraction in the heating furnace is determined by the slab temperature model. an extraction temperature calculation step that calculates and outputs the extraction temperature based on a heat conduction equation that constitutes the heating furnace; Using the operating conditions when rough rolling the slab extracted from the heating furnace, with the temperature distribution including the direction as an initial value, the length direction and thickness of the slab after rough rolling at least at the center width thereof. a rough output side temperature calculation step of calculating and outputting the temperature distribution including the direction based on a heat conduction equation; The temperature difference between the temperature at the longitudinal position corresponding to the part and the temperature at the longitudinal position corresponding to between the heating furnace skids at the width center part of the back surface of the slab, which is output in the raw side temperature calculation step. , the temperature at the longitudinal position corresponding to the heating furnace skid part in the width center of the back surface of the slab, obtained in the rough temperature obtaining step, and the back surface of the slab, obtained in the rough temperature obtaining step. The slab temperature model used in the extraction temperature calculation step is adjusted such that the temperature difference between the temperature at the longitudinal position corresponding to between the heating furnace skids at the width center of the slab is less than a threshold value. The gist of the present invention is to include a model modification step of modifying the amount of heat removed from the heating furnace skid part included in the heat conduction equation.
また、本発明の別の態様に係る加熱炉の炉温制御方法は、前述のスラブ温度モデルの修正方法によって修正されたスラブ温度モデルを用いて加熱炉の抽出時のスラブの少なくとも幅中央部における長さ方向及び厚さ方向を含む温度分布を予測するスラブ温度予測ステップと、該スラブ温度予測ステップで予測された加熱炉の抽出時のスラブの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置での厚さ方向の温度が最低抽出温度を上回るように、前記加熱炉内における炉温を制御する炉温制御ステップとを含むことを要旨とする。 Further, a furnace temperature control method for a heating furnace according to another aspect of the present invention uses a slab temperature model corrected by the above-described slab temperature model correction method to A slab temperature prediction step that predicts the temperature distribution including the length direction and the thickness direction, and a length corresponding to the heating furnace skid portion at the width center of the slab at the time of extraction of the heating furnace predicted in the slab temperature prediction step. The method further comprises a furnace temperature control step of controlling the furnace temperature in the heating furnace so that the temperature in the thickness direction at the direction position exceeds the minimum extraction temperature.
また、本発明の別の態様に係る鋼板の製造方法は、前述の加熱炉の炉温制御方法によって加熱炉内の炉温を制御する炉温制御工程を含むことを要旨とする。 Moreover, the gist of the method for manufacturing a steel plate according to another aspect of the present invention includes a furnace temperature control step of controlling the furnace temperature in the heating furnace by the above-mentioned furnace temperature control method for the heating furnace.
本発明に係るスラブ温度モデルの修正装置、修正方法、加熱炉の炉温制御装置、炉温制御方法、及び鋼板の製造方法によれば、スラブ温度モデルを修正することで、加熱炉の抽出時のスラブの少なくとも幅中央部における長さ方向及び厚さ方向を含む温度分布を精度よく予測することができる、スラブ温度モデルの修正装置、修正方法、加熱炉の炉温制御装置、炉温制御方法、及び鋼板の製造方法を提供できる。 According to the slab temperature model correction device, correction method, heating furnace furnace temperature control device, furnace temperature control method, and steel plate manufacturing method according to the present invention, by correcting the slab temperature model, A slab temperature model correction device, correction method, furnace temperature control device for a heating furnace, and furnace temperature control method that can accurately predict the temperature distribution including the length direction and thickness direction in at least the central width of a slab. , and a method for manufacturing a steel plate.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。また、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The embodiments shown below illustrate devices and methods for embodying the technical idea of the present invention. It is not limited to the embodiments described below. Furthermore, the drawings are schematic. Therefore, it should be noted that the relationships, ratios, etc. between thickness and planar dimensions are different from those in reality, and the drawings also include portions where the relationships and ratios of dimensions are different.
図1には、本発明の一実施形態に係るスラブ温度モデルの修正装置及び加熱炉の炉温制御装置が適用される熱間圧延ラインの概略構成が示されている。
製鉄所において、製鋼工程において鋳造されたスラブSは、一旦、スラブヤードに保管されて冷えた状態の冷片、もしくは、直送されるDHCR(Direct Hot Charge)の熱片として、図1に示すように、熱間圧延ライン1における、加熱炉2に装入され、所定の温度(約1200度)まで加熱される。そして、加熱炉2内を搬送されて抽出されたスラブSは、複数台(本実施形態ではn台)の粗圧延機41~4nによって粗圧延された後、図示しない仕上圧延機によって仕上圧延され、薄い鋼板となる。そして、この鋼板は、冷却設備5にて冷却された後、巻取り装置6によってコイル状に巻き取られる。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a hot rolling line to which a slab temperature model correction device and a heating furnace furnace temperature control device according to an embodiment of the present invention are applied.
At a steelworks, the slab S cast during the steelmaking process is temporarily stored in a slab yard as a cold piece, or directly delivered as a hot piece of DHCR (Direct Hot Charge), as shown in Figure 1. Then, it is charged into a heating furnace 2 in a
この加熱炉2は、スラブSの搬送方向の上流側から下流側に向けて複数(本実施形態ではn個)の燃焼制御帯21~2nを備えている。そして、各燃焼制御帯21~2nには、スラブSを加熱するための燃焼バーナー3が設置されている。各燃焼制御帯21~2nの燃焼バーナー3は、燃料流量制御部23に接続され、それぞれの燃料流量制御部23は、加熱炉の炉温制御装置20に接続されている。
The heating furnace 2 includes a plurality of (n in this embodiment) combustion control zones 2 1 to 2 n extending from the upstream side to the downstream side in the conveyance direction of the slab S.
ここで、加熱炉2は、ウォーキングビーム式加熱炉であり、スラブSは複数本(例えば8本)のスキッドビームで支えられる。スキッドビームは、固定式と移動式の2種類からなり、移動式スキッドビームが上昇、移動、及び下降を繰り返すことでスラブSは抽出側へと搬送される。スラブSは、図9に示すように、矢印xで示す長さ方向、矢印yで示す幅方向、及び矢印zで示す厚さ方向のそれぞれにおいて、幅w、長さl、及び厚さtを有する直方体形状をなしている。加熱炉2内においては、スラブSは、その表面Saが上側、裏面Sbが下側となり、図1に示すように、スラブSの幅方向がスラブSの搬送方向となるように加熱炉2内のスキッドビーム上に載置され、移動式スキッドビームが上昇、移動、及び下降を繰り返すことでスラブSは抽出側へと搬送される。 Here, the heating furnace 2 is a walking beam type heating furnace, and the slab S is supported by a plurality of (for example, eight) skid beams. There are two types of skid beams, a fixed type and a movable type, and the slab S is conveyed to the extraction side by repeating rising, moving, and lowering of the movable skid beam. As shown in FIG. 9, the slab S has a width w, a length l, and a thickness t in the length direction indicated by an arrow x, the width direction indicated by an arrow y, and the thickness direction indicated by an arrow z. It has a rectangular parallelepiped shape. Inside the heating furnace 2, the slab S is placed so that its front surface Sa is on the upper side and its back surface Sb is on the lower side, and the width direction of the slab S is the conveying direction of the slab S, as shown in FIG. The slab S is placed on a skid beam, and the movable skid beam repeats raising, moving, and lowering, thereby conveying the slab S to the extraction side.
加熱炉2中をスラブSが搬送される際には、スラブSはスキッドビームを介して熱が奪われることにより、スキッドビームの接触箇所が低温度となり、スキッドマークと呼ばれるスラブSの長さ方向の温度変動が生じる。スキッドマークは、スラブSの幅方向にスラブを横断するように延びるものがスラブの長さ方向に沿って所定ピッチで形成される。
加熱炉2における操業では、熱延コイルの材質の観点からスラブSの抽出温度を規定範囲に管理することが求められる。特に、昇温不足となりがちなスキッドビームの接触箇所(以下、加熱炉スキッド部という)の温度を規定温度まで上昇させて抽出することが必須となる。
When the slab S is conveyed through the heating furnace 2, heat is removed from the slab S through the skid beam, so that the contact point of the skid beam becomes low temperature, and the lengthwise direction of the slab S, called a skid mark, is Temperature fluctuations occur. The skid marks extend across the slab in the width direction of the slab S and are formed at predetermined pitches along the length of the slab.
In operation in the heating furnace 2, it is required to control the extraction temperature of the slab S within a specified range from the viewpoint of the material of the hot-rolled coil. In particular, it is essential to raise the temperature of the contact point of the skid beam (hereinafter referred to as the heating furnace skid section), which tends to be insufficiently heated, to a specified temperature for extraction.
このため、本実施形態においては、加熱炉2の装入時のスラブSの温度を測定する装入温度測定計7により加熱炉2に装入されるスラブSの装入温度を測定し、加熱炉の炉温制御装置20において、この加熱炉2に装入されるスラブSの装入温度を初期値として、スラブSの加熱炉在炉中の操業条件(操業条件としては、在炉時間、炉温、スキッド接触温度などが挙げられる)を用いて、加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における長さ方向と厚さ方向の温度分布を、スラブ温度モデルを構成する熱伝導方程式に基づき算出し、この算出された加熱炉抽出時のスラブSの幅中央部における長さ方向と厚さ方向の温度分布から得られる、加熱炉2の抽出時のスラブSの加熱スキッド部における厚さ方向の温度が最低抽出温度(例えば、1200℃)を上回るように、各燃料流量制御部23を制御して各燃焼バーナー3への燃料流量を制御し、加熱炉2内の炉温を制御するようにしている。
Therefore, in this embodiment, the charging temperature of the slab S charged into the heating furnace 2 is measured by the charging
ここで、スラブ温度モデルを構成する熱伝導方程式は、後述する抽出温度算出部12で用いられる(1)式~(7)式と同一である。
しかしながら、加熱炉の炉温制御装置20において、加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部の長さ方向と厚さ方向の温度分布を、スラブ温度モデルを構成する熱伝導方程式に基づき算出した予測値は、実測値と乖離しており、加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部の長さ方向と厚さ方向の温度分布を精度よく予測することができないという問題がある。
Here, the heat conduction equations constituting the slab temperature model are the same as equations (1) to (7) used in the extraction
However, in the furnace
従って、本実施形態にあっては、図1に示すように、加熱炉の炉温制御装置20にスラブ温度モデルの修正装置10を接続し、この修正装置10において、炉温制御装置20で用いられるスラブ温度モデルを修正することで、加熱炉の抽出時のスラブの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を精度よく予測することを可能としている。 Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. By modifying the slab temperature model, it is possible to accurately predict the temperature distribution in the longitudinal and thickness directions at the central width of the slab during extraction in the heating furnace.
このスラブ温度モデルの修正装置10は、図1に示すように、加熱炉の炉温制御装置20に接続されている。また、スラブ温度モデルの修正装置10は、加熱炉2の入側に設置されて加熱炉2に装入されるスラブSの表面Sa及び裏面Sbの装入温度を測定する装入温度測定計7と、粗圧延機41~4nの出側に設置されて粗圧延後のスラブSの裏面Sbの幅中央部における長さ方向の温度分布を測定する粗温度測定計8とに接続されている。装入温度測定計7及び粗温度測定計8は、放射温度計により構成されている。
As shown in FIG. 1, this slab temperature
スラブ温度モデルの修正装置10の内部構成は、図2に示されており、修正装置10は、粗温度測定計8に接続された粗温度取得部11と、装入温度測定計7に接続された抽出温度算出部12と、粗出側温度算出部13と、モデル修正部14と、出力部15とを備えている。
The internal configuration of the slab temperature
スラブ温度モデルの修正装置10は、演算処理機能を有するコンピュータシステムであり、ハードウェアに予め記憶された各種専用のコンピュータプログラムの命令により、粗温度取得部11(後に述べるステップS1)、抽出温度算出部12(ステップS2)、粗出側温度算出部13(ステップS3)、モデル修正部14(ステップS4)、及び出力部15(ステップS5)の各機能をソフトウェア上で実行する。
The slab temperature
修正装置10の粗温度取得部11は、粗圧延機41~4nの出側に設置された粗温度測定計8によって測定した粗圧延後のスラブSの裏面Sbの幅中央部における長さ方向の温度分布を取得する。粗温度測定計8では、粗圧延機41~4nの出側でスラブSの裏面Sbの温度を定期的に測定し、その結果が図示しない記録部に記録され、粗温度取得部11がその結果を取得する。
The rough
粗温度測定計8によって測定した粗圧延後のスラブSの裏面Sbの幅中央部における長さ方向の温度分布の一例が図4に示されている。
また、抽出温度算出部12は、加熱炉2に装入されるスラブSの装入温度を初期値として、スラブSの加熱炉在炉中の操業条件(操業条件としては、在炉時間、炉温、スキッド接触温度などが挙げられる)を用いて、加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を、スラブ温度モデルを構成する熱伝導方程式に基づき算出し、出力する。
An example of the temperature distribution in the length direction at the width center of the back surface Sb of the slab S after rough rolling measured by the rough
In addition, the extraction
加熱炉2の装入時のスラブSの表面Sa及び裏面Sbの装入温度が装入温度測定計7により測定され、この測定された加熱炉2の装入時のスラブSの表面Sa及び裏面Sbの装入温度が抽出温度算出部12に入力される。そして、抽出温度算出部12は、このスラブSの装入温度を初期値として、スラブSの加熱炉在炉中の前述した操業条件を用いて、加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を、スラブ温度モデルを構成する次の(1)式~(7)式で表される熱伝導方程式に基づき算出し、出力する。
The charging temperature of the front surface Sa and back surface Sb of the slab S when charging into the heating furnace 2 is measured by the charging
ここで、ρ:比重[kg/3]、C:比熱[kcal/(kg・K)]、λ:熱伝導率[kcal/(m・hr・K)]、θ:温度[℃]、x:長さ方向座標[m]、y:厚さ方向座標[m]である。 Here, ρ: specific gravity [kg/ 3 ], C: specific heat [kcal/(kg・K)], λ: thermal conductivity [kcal/(m・hr・K)], θ: temperature [℃], x : Length direction coordinate [m], y: Thickness direction coordinate [m].
(1)式の熱伝導方程式を用いての温度分布の算出では、時間方向と空間方向に差分化してスラブSの表面Sa及び裏面Sbでの境界条件を設定することで、スラブ温度を時間刻み毎に抽出時まで算出して、出力する。これにより、加熱炉スキッド部により生じるスラブSの長さ方向の温度変動が得られる。
この熱伝導方程式に設定される境界条件は、加熱炉2からのスラブSへの輻射入熱と加熱炉スキッド部での抜熱量とからなる。
表面(上面)Saからの輻射入熱は、次の(2)式及び(3)式により表される。
In calculating the temperature distribution using the heat conduction equation of equation (1), the slab temperature is calculated in time increments by setting the boundary conditions on the front surface Sa and the back surface Sb of the slab S by differentiating them in the time and space directions. Calculates up to the time of extraction each time and outputs it. Thereby, temperature fluctuations in the length direction of the slab S caused by the heating furnace skid portion can be obtained.
The boundary conditions set in this heat conduction equation include the radiant heat input from the heating furnace 2 to the slab S and the amount of heat removed at the heating furnace skid portion.
The radiant heat input from the surface (upper surface) Sa is expressed by the following equations (2) and (3).
また、裏面(下面)Sbからの輻射入熱は、次の(4)式及び(5)式で表される。 Further, the radiant heat input from the back surface (lower surface) Sb is expressed by the following equations (4) and (5).
更に、加熱炉スキッド部での抜熱量は、次の(6)式及び(7)式で表される。 Furthermore, the amount of heat removed at the heating furnace skid portion is expressed by the following equations (6) and (7).
ここで、境界条件における変数について説明すると、qui及びqLiのそれぞれは上面熱負荷[kcal/(m2・hr]、下面熱負荷[kcal/(m2・hr]、ΦCGUi及びΦCGLiのそれぞれは上面総括熱吸収率[-]、下面総括熱吸収率[-]、θgU及びΦgLのそれぞれは上面炉温[℃]、θsiは1計算ステップ前の上面又は下面のスラブ温度[℃]、Viはシャドーファクター(スキッド影による補正)、Qskdは加熱炉スキッド部での抜熱量(スキッド熱負荷)[kcal/(m2・hr]、αskdはスキッド接触熱伝達係数[kcal/(m2・hr・K]、θはスラブ温度[℃]、θwは加熱炉スキッド部での水温[℃]である。 Here, to explain the variables in the boundary conditions, q ui and q Li are the upper surface heat load [kcal/(m 2・hr], the lower surface heat load [kcal/(m 2・hr]), Φ CGUi and Φ CGLi are the top surface overall heat absorption rate [-], the bottom surface overall heat absorption rate [-], θ gU and Φ gL are the top furnace temperature [℃], and θ si is the slab temperature of the top or bottom surface before one calculation step. [°C], V i is the shadow factor (correction due to skid shadow), Q skd is the amount of heat removed at the skid part of the heating furnace (skid heat load) [kcal/(m 2 · hr]), α skd is the skid contact heat transfer coefficient [kcal/(m 2 ·hr·K], θ is the slab temperature [°C], and θ w is the water temperature in the heating furnace skid part [°C].
熱伝導方程式を示す(1)式~(7)式の情報は、図示しない記録部に記録されており、抽出温度算出部12は、その記録部から熱伝導方程式を示す(1)式~(7)式の情報を取得する。
The information of equations (1) to (7) representing the heat conduction equation is recorded in a recording section (not shown), and the extraction
また、粗出側温度算出部13は、抽出温度算出部12から出力された、加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を初期値として、加熱炉2から抽出されたスラブSを粗圧延する際の操業条件(操業条件としては、圧延荷重、圧延速度、冷却などが挙げられる)を用いて、粗圧延後のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を、熱伝導方程式に基づき算出し、出力する。
熱伝導方程式は、次の(8)式により表される。
In addition, the crude extraction side
The heat conduction equation is expressed by the following equation (8).
ここで、ρ:比重[kg/3]、C:比熱[kcal/(kg・K)]、λ:熱伝導率[kcal/(m・hr・K)]、θ:温度[℃]、x:長さ方向座標[m]、y:厚さ方向座標[m]である。
この熱伝導方程式に設定される境界条件は、空冷区間、水冷区間、圧延区間のそれぞれに応じて以下のように設定される。
空冷区間の熱負荷qair[kcal/(m2・hr]は、次の(9)式により表される。
Here, ρ: specific gravity [kg/ 3 ], C: specific heat [kcal/(kg・K)], λ: thermal conductivity [kcal/(m・hr・K)], θ: temperature [℃], x : Length direction coordinate [m], y: Thickness direction coordinate [m].
The boundary conditions set in this heat conduction equation are set as follows according to each of the air-cooled section, water-cooled section, and rolling section.
The heat load q air [kcal/(m 2 ·hr]) in the air-cooled section is expressed by the following equation (9).
ここで、ε:放射率[-]、θS:スラブSの表面温度[℃]、θair:大気温度[℃]である。
また、水冷区間の熱負荷qwater[kcal/(m2・hr]は、次の(10)式により表される。
Here, ε: emissivity [-], θ S : surface temperature of slab S [°C], θ air : atmospheric temperature [°C].
Further, the heat load q water [kcal/(m 2 ·hr]) in the water cooling section is expressed by the following equation (10).
ここで、αw:水冷熱伝達係数[kcal/(m2・hr・K)]、θS:スラブSの表面温度[℃]、θWater:水温[℃]である。
また、圧延区間に関しては、加工発熱、ロール接触抜熱、摩擦発熱の3つの熱バランスを考慮する。
加工発熱ΔQ[kcal/(m3・hr]に関しては次の(11)式を用いる。
Here, α w : water cooling heat transfer coefficient [kcal/(m 2 ·hr·K)], θ S : surface temperature of slab S [°C], θ Water : water temperature [°C].
In addition, regarding the rolling section, three types of heat balance are considered: process heat generation, roll contact heat removal, and friction heat generation.
Regarding the processing heat generation ΔQ [kcal/(m 3 ·hr]), the following equation (11) is used.
ここで、Pm:圧延圧力[kgf/mm2]、hin:入側板厚[mm]、hout:出側板厚[mm]、A:熱の仕事当量427[kgfm/kcal]、τ:圧延接触時間[hr]である。
また、ロール接触抜熱qr[kcal/(m2・hr)]は次の(12)式で与えられる。
Here, P m : rolling pressure [kgf/mm 2 ], h in : inlet side plate thickness [mm], h out : outlet side plate thickness [mm], A: heat work equivalent 427 [kgfm/kcal], τ: The rolling contact time is [hr].
Further, the roll contact heat removal q r [kcal/(m 2 ·hr)] is given by the following equation (12).
ここで、λS:スラブSの熱伝導率[kcal/(m・hr・K)]、αrS:スラブSの温度拡散係数[m2/hr]、τ:スラブSの接触温度[℃]、Tm:平衡温度[℃]である。平衡温度Tmは、次の(13)式により算出される。 Here, λ S : Thermal conductivity of slab S [kcal/(m・hr・K)], α rS : Temperature diffusion coefficient of slab S [m 2 /hr], τ : Contact temperature of slab S [°C] , T m : Equilibrium temperature [°C]. The equilibrium temperature T m is calculated by the following equation (13).
ここで、αrS=λS/(ρS・CS)、αrR=λR/(ρR・CR)であり、λS:スラブSの熱伝導率[kcal/(m・hr・K)]、ρS:スラブSの比重[kg/m3]、CS:スラブSの比熱[kcal/(kg・K)]、λR:ロールの熱伝導率[kcal/(m・hr・K)]、ρR:ロールの比重[kg/m3]、CR:ロールの比熱[kcal/(kg・K)]、TR0:ロール温度[℃]、αrR:ロールの温度拡散率[m2/hr]である。
また、摩擦発熱qμ[kcal/(m2・hr)]は、次の(14)式で与えられる。
Here, α rS = λ S /(ρ S・C S ), α rR = λ R /(ρ R・C R ), and λ S : Thermal conductivity of the slab S [kcal/(m・hr・K)], ρ S : Specific gravity of slab S [kg/m 3 ], C S : Specific heat of slab S [kcal/(kg・K)], λ R : Thermal conductivity of roll [kcal/(m・hr・K)], ρ R : Specific gravity of roll [kg/m 3 ], C R : Specific heat of roll [kcal/(kg・K)], T R0 : Roll temperature [°C], α rR : Temperature diffusion of roll The rate is [m 2 /hr].
Further, frictional heat generation q μ [kcal/(m 2 ·hr)] is given by the following equation (14).
ここで、μ:摩擦係数[-]、Pm:圧延圧力[kgf/mm2]、VRM:ロールとスラブSの相対速度[m/hr]、A:熱の仕事当量427[kgfm/kcal]である。
圧延圧力Pmは次の(15)式により表される。
Here, μ: coefficient of friction [-], P m : rolling pressure [kgf/mm 2 ], V RM : relative speed between roll and slab S [m/hr], A: work equivalent of heat 427 [kgfm/kcal ].
The rolling pressure P m is expressed by the following equation (15).
ここで、P:圧延荷重[tonf]、R’:偏平ロール径[mm]、hin:入側板厚[mm]、hout:出側板厚[mm]、B:スラブSの板幅[mm]である。
また、相対速度VRMは次の(16)式により表される。
Here, P: rolling load [tonf], R': flat roll diameter [mm], h in : inlet side plate thickness [mm], h out : outlet side plate thickness [mm], B: plate width of slab S [mm] ].
Further, the relative speed VRM is expressed by the following equation (16).
ここで、VR:ロール速度[m/hr]、f:先進率[-]、b:後進率[-]であり、後進率bは次の(17)式により表される。
粗出側温度算出部13から出力された、粗圧延後のスラブSの裏面の幅中央部における長さ方向の温度分布の一例が図5に示されている。
また、モデル修正部14は、粗出側温度算出部13から出力された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の温度Tcal_skidと、粗出側温度算出部13から出力された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド間に対応する長さ方向位置の温度Tcalとの温度差Tcal_diff=Tcal-Tcal_skidと、粗温度取得部11で取得された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の温度Tact_skidと、粗温度取得部11で取得された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド間に対応する長さ方向位置の温度Tactとの温度差Tact_diff=Tact-Tact_skid、の偏差e=Tcal_diff-Tact_diffの大きさが閾値ε(1℃)未満となるように、抽出温度算出部12で用いられる、スラブ温度モデルを構成する(1)式~(7)式で表される熱伝導方程式に含まれる加熱炉スキッド部での抜熱量Qskdを修正する。
FIG. 5 shows an example of the temperature distribution in the length direction at the width center of the back surface of the rough-rolled slab S, which is output from the rough-rolling side
In addition, the
ここで、粗出側温度算出部13から出力された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の温度は複数あり、また、粗出側温度算出部13から出力された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド間に対応する長さ方向位置の温度も複数ある。ここで、モデル修正部14は、粗出側温度算出部13から出力された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の複数の温度のうち特定の加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の温度Tcal_skidと、粗出側温度算出部13から出力された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における前述の特定の加熱炉スキッド部とこの特定の加熱炉スキッド部に隣接する加熱炉スキッド部との間に対応する長さ方向位置の温度Tcalとの温度差Tcal_diff=Tcal-Tcal_skidを算出する。
Here, there are a plurality of temperatures at the longitudinal position corresponding to the heating furnace skid part in the width center portion of the back surface Sb of the slab S, which are output from the roughing side
また、粗温度取得部11で取得された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の温度は複数あり、また、粗温度取得部11で取得された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド間に対応する長さ方向位置の温度も複数ある。ここで、モデル修正部14は、粗温度取得部11で取得された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の複数の温度のうち前述の特定の加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の温度Tact_skidと、粗温度取得部11で取得された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における前述の特定の加熱炉スキッド部とこの特定の加熱炉スキッド部に隣接する加熱炉スキッド部との間に対応する長さ方向位置の温度Tactとの温度差Tact_diff=Tact-Tact_skidを算出する。
In addition, there are multiple temperatures at the longitudinal position corresponding to the heating furnace skid part in the width center of the back surface Sb of the slab S, which are acquired by the rough
そして、モデル修正部14は、算出された温度差Tcal_diff=Tcal-Tcal_skidと温度差Tact_diff=Tact-Tact_skidとの偏差e=Tcal_diff-Tact_diffの大きさが閾値ε(1℃)未満となるように、抽出温度算出部12で用いられる、スラブ温度モデルを構成する(1)式~(7)式で表される熱伝導方程式に含まれる加熱炉スキッド部での抜熱量Qskdを修正する。
加熱炉スキッド部での抜熱量は、前述したように、(7)式で表されるが、(7)式に補正係数ηを導入した次の(18)式における適切なηを求めることが加熱炉スキッド部での抜熱量Qskdの適切な修正となる。
Then, the
As mentioned above, the amount of heat removed in the heating furnace skid part is expressed by equation (7), but it is possible to find an appropriate η in the following equation (18) by introducing the correction coefficient η into equation (7). This is an appropriate correction for the amount of heat removed Qskd at the heating furnace skid section.
この(18)式における適切なηを求める方法については、図7に示すステップS4(モデル修正ステップ)における処理の流れの詳細を示すフローチャートに基づき後述する。
そして、修正装置10の出力部15は、モデル修正部14によって加熱炉スキッド部での抜熱量Qskdを修正したスラブ温度モデルを構成する熱伝導方程式((1)式~(7)式、(18)式)の情報を、加熱炉の炉温制御装置20のスラブ温度予測部21に対し出力する。
A method for determining an appropriate η in equation (18) will be described later based on a flowchart showing details of the process flow in step S4 (model modification step) shown in FIG.
Then, the
また、加熱炉の炉温制御装置20は、図3に示すように、スラブ温度予測部21と、炉温制御部22とを備えている。炉温制御装置20は、演算処理機能を有するコンピュータシステムであり、ハードウェアに予め記憶された各種専用のコンピュータプログラムの命令により、スラブ温度予測部21(後に述べるステップS11)、及び炉温制御部22(ステップS12)の各機能をソフトウェア上で実行する。
Further, the furnace
スラブ温度予測部21は、スラブ温度モデルの修正装置10によって修正されたスラブ温度モデルの情報を修正装置10の出力部15から取得し、その情報を用いて加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を予測する。
The slab
具体的に述べると、スラブ温度予測部21は、装入温度測定計7により測定された加熱炉2の装入時のスラブSの表面Sa及び裏面Sbの装入温度を初期値として、スラブSの加熱炉在炉中の前述した操業条件を用いて、加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を、修正装置10の出力部15から取得した修正されたスラブ温度モデルを構成する熱伝導方程式((1)式~(7)式、(18)式)に基づき算出し、この算出された値を予測値とする。
Specifically, the slab
また、炉温制御部22は、スラブ温度予測部21で予測された加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置での厚さ方向の温度が最低抽出温度を上回るように、加熱炉2内における炉温を制御する。
The furnace
具体的に述べると、炉温制御部22は、スラブ温度予測部21で予測された加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置での厚さ方向の温度が最低抽出温度(例えば、1200℃)を上回る目標温度となるように、各燃料流量制御部23を制御して各燃焼バーナー3への燃料流量を制御し、加熱炉2内の炉温を制御する。
Specifically, the furnace
これにより、加熱炉2から抽出された時のスラブSの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置での厚さ方向の温度が最低抽出温度を上回り、昇温不足となりがちなスキッドビームの接触箇所を規定温度まで上昇させて抽出することができることになる。 As a result, when the slab S is extracted from the heating furnace 2, the temperature in the thickness direction at the longitudinal position corresponding to the heating furnace skid part in the width center of the slab S exceeds the minimum extraction temperature, which tends to result in insufficient temperature rise. This means that the contact point of the skid beam can be raised to a specified temperature for extraction.
このように本実施形態に係るスラブ温度モデルの修正装置10によれば、粗温度取得部11において、粗圧延機41~4nの出側に設置された粗温度測定計8によって測定した粗圧延後のスラブSの裏面Sbの幅中央部における長さ方向の温度分布を取得し、抽出温度算出部12において、加熱炉2に装入されるスラブSの装入温度を初期値として、スラブSの加熱炉在炉中の操業条件を用いて、加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を、スラブ温度モデルを構成する熱伝導方程式((1)式~(7)式)に基づき算出し、出力する。そして、粗出側温度算出部13において、抽出温度算出部12から出力された、加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を初期値として、加熱炉2から抽出されたスラブSを粗圧延する際の操業条件を用いて、粗圧延後のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を、熱伝導方程式((8)式~(17)式)に基づき算出し、出力する。そして、モデル修正部14において、粗出側温度算出部13から出力された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の温度Tcal_skidと、粗出側温度算出部13から出力された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド間に対応する長さ方向位置の温度Tcalとの温度差Tcal_diff=Tcal-Tcal_skidと、粗温度取得部11で取得された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の温度Tact_skidと、粗温度取得部11で取得された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド間に対応する長さ方向位置の温度Tactとの温度差Tact_diff=Tact-Tact_skid、の偏差e=Tcal_diff-Tact_diffの大きさが閾値ε(1℃)未満となるように、抽出温度算出部12で用いられる、スラブ温度モデルを構成する(1)式~(7)式で表される熱伝導方程式に含まれる加熱炉スキッド部での抜熱量Qskdを修正する((18)式)。
As described above, according to the slab temperature
これにより、スラブ温度モデルを用いて加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を予測するに際し、当該スラブ温度モデルを修正することで、加熱炉2の抽出時のスラブの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を精度よく予測することができることになる。 As a result, when predicting the temperature distribution in the length direction and thickness direction in the width center of the slab S at the time of extraction in the heating furnace 2 using the slab temperature model, by correcting the slab temperature model, the heating furnace It is possible to accurately predict the temperature distribution in the length direction and thickness direction at the width center portion of the slab during extraction in step 2.
また、このスラブ温度モデルの修正に介し、モデル修正部14において、粗出側温度算出部13から出力された情報と、粗圧延機41~4nの出側に設置された粗温度測定計8によって測定した粗温度取得部11で取得された情報とに基づいてスラブ温度モデルを修正しているので、加熱炉2の出側直後に設置される放射温度計によって加熱炉2の抽出直後のスラブSの温度を測定する必要はない。加熱炉2の抽出直後だとスラブSの表面のスケールの影響で温度測定自体が困難であるが、本実施形態に係る修正装置10によれば、このおそれはない。
In addition, through the correction of this slab temperature model, the
そして、本実施形態に係る加熱炉の炉温制御装置20によれば、スラブ温度予測部21において、スラブ温度モデルの修正装置10によって修正されたスラブ温度モデルを用いて加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を予測し、炉温制御部22において、スラブ温度予測部21で予測された加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置での厚さ方向の温度が最低抽出温度を上回るように、加熱炉2内における炉温を制御する。
According to the furnace
これにより、加熱炉2から抽出された時のスラブSの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置での厚さ方向の温度が最低抽出温度を上回り、昇温不足となりがちなスキッドビームの接触箇所を規定温度まで上昇させて抽出することができ、加熱炉スキッド部の昇温不足による熱延コイルの材質不良が防止できるとともに、過加熱操業による加熱原単位を削減することができる。 As a result, when the slab S is extracted from the heating furnace 2, the temperature in the thickness direction at the longitudinal position corresponding to the heating furnace skid part in the width center of the slab S exceeds the minimum extraction temperature, which tends to result in insufficient temperature rise. It is possible to raise the contact point of the skid beam to a specified temperature and extract it, preventing material defects in the hot-rolled coil due to insufficient temperature rise of the skid part of the heating furnace, and reducing the heating unit consumption due to overheating operation. can.
次に、本発明の一実施形態に係るスラブ温度モデルの修正方法を、図6に示されたスラブ温度モデルの修正装置における処理の流れを説明するためのフローチャート、及び図7に示された図6に示すフローチャートにおけるステップS4(モデル修正ステップ)における処理の流れを示すフローチャートを参照して説明する。 Next, a method for correcting a slab temperature model according to an embodiment of the present invention will be explained by a flowchart for explaining the process flow in the slab temperature model correction apparatus shown in FIG. 6, and a diagram shown in FIG. This will be explained with reference to a flowchart showing the flow of processing in step S4 (model modification step) in the flowchart shown in FIG.
先ず、ステップS1において、修正装置10の粗温度取得部11は、粗圧延機41~4nの出側に設置された粗温度測定計8によって測定した粗圧延後のスラブSの裏面Sbの幅中央部における長さ方向の温度分布を取得する(粗温度取得ステップ)。
First, in step S1, the rough
次いで、ステップS2において、修正装置10の抽出温度算出部12は、加熱炉2に装入されるスラブSの装入温度を初期値として、スラブSの加熱炉在炉中の操業条件(操業条件としては、在炉時間、炉温、スキッド接触時間などが挙げられる)を用いて、加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を、スラブ温度モデルを構成する熱伝導方程式に基づき算出し、出力する(抽出温度算出ステップ)。
Next, in step S2, the extraction
加熱炉2の装入時のスラブSの表面Sa及び裏面Sbの装入温度が装入温度測定計7により測定され、この測定された加熱炉2の装入時のスラブSの表面Sa及び裏面Sbの装入温度が抽出温度算出部12に入力される。そして、抽出温度算出部12は、このスラブSの装入温度を初期値として、スラブSの加熱炉在炉中の前述した操業条件を用いて、加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を、スラブ温度モデルを構成する前述の(1)式~(7)式で表される熱伝導方程式に基づき算出し、出力する。
The charging temperature of the front surface Sa and back surface Sb of the slab S when charging into the heating furnace 2 is measured by the charging
(1)式の熱伝導方程式を用いての温度分布の算出では、時間方向と空間方向に差分化してスラブSの表面Sa及び裏面Sbでの境界条件を設定することで、スラブ温度を時間刻み毎に抽出時まで算出して、出力する。これにより、加熱炉スキッド部により生じるスラブSの長さ方向の温度変動が得られる。
この熱伝導方程式に設定される境界条件は、加熱炉2からのスラブSへの輻射入熱と加熱炉スキッド部での抜熱量とからなる。
表面(上面)Saからの輻射入熱は、前述した通りの(2)式及び(3)式により表される。
また、裏面(下面)Sbからの輻射入熱は、前述した通りの(4)式及び(5)式で表される。
更に、加熱炉スキッド部での抜熱量は、前述した通りの(6)式及び(7)式で表される。
In calculating the temperature distribution using the heat conduction equation of equation (1), the slab temperature is calculated in time increments by setting the boundary conditions on the front surface Sa and the back surface Sb of the slab S by differentiating them in the time and space directions. Calculates up to the time of extraction each time and outputs it. Thereby, temperature fluctuations in the length direction of the slab S caused by the heating furnace skid portion can be obtained.
The boundary conditions set in this heat conduction equation include the radiant heat input from the heating furnace 2 to the slab S and the amount of heat removed at the heating furnace skid portion.
The radiant heat input from the surface (upper surface) Sa is expressed by equations (2) and (3) as described above.
In addition, the radiant heat input from the back surface (lower surface) Sb is expressed by equations (4) and (5) as described above.
Furthermore, the amount of heat removed in the heating furnace skid portion is expressed by the above-mentioned equations (6) and (7).
次いで、ステップS3において、修正装置10の粗出側温度算出部13は、ステップS2で出力された、加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を初期値として、加熱炉2から抽出されたスラブSを粗圧延する際の操業条件(操業条件としては、圧延荷重、圧延速度、冷却などが挙げられる)を用いて、粗圧延後のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を、熱伝導方程式に基づき算出し、出力する(粗出側温度算出ステップ)。
熱伝導方程式は、前述した通りの(8)式により表される。
また(8)式の熱伝導方程式に設定される境界条件は、前述した通り、空冷区間、水冷区間、圧延区間のそれぞれに応じて設定される。
空冷区間の熱負荷qair[kcal/(m2・hr]は、前述の(9)式により表される。
Next, in step S3, the raw
The heat conduction equation is expressed by equation (8) as described above.
Further, the boundary conditions set in the heat conduction equation of equation (8) are set according to each of the air-cooled section, water-cooled section, and rolling section, as described above.
The heat load q air [kcal/(m 2 ·hr]) in the air-cooled section is expressed by the above-mentioned equation (9).
また、水冷区間の熱負荷qwater[kcal/(m2・hr]は、前述の(10)式により表される。
また、圧延区間に関しては、加工発熱、ロール接触抜熱、摩擦発熱の3つの熱バランスを考慮する。
加工発熱ΔQ[kcal/(m3・hr]に関しては前述の(11)式を用いる。
また、ロール接触抜熱qr[kcal/(m2・hr)]は前述の(12)式で与えられる。
衡温度[℃]である。平衡温度Tmは、前述の(13)式により算出される。
また、摩擦発熱qμ[kcal/(m2・hr)]は、前述の(14)式で与えられる。圧延圧力Pmは前述の(15)式により表される。また、相対速度VRMは前述の(16)式により表される。また、後進率bは前述の(17)式により表される。
Further, the heat load q water [kcal/(m 2 ·hr]) in the water-cooled section is expressed by the above-mentioned equation (10).
In addition, regarding the rolling section, three types of heat balance are considered: process heat generation, roll contact heat removal, and friction heat generation.
Regarding the processing heat generation ΔQ [kcal/(m 3 ·hr]), the above-mentioned equation (11) is used.
Further, the roll contact heat removal q r [kcal/(m 2 ·hr)] is given by the above-mentioned equation (12).
Equilibrium temperature [°C]. The equilibrium temperature T m is calculated by the above-mentioned equation (13).
Furthermore, the frictional heat generation q μ [kcal/(m 2 ·hr)] is given by the above-mentioned equation (14). The rolling pressure P m is expressed by the above-mentioned equation (15). Further, the relative speed VRM is expressed by the above-mentioned equation (16). Further, the backward movement rate b is expressed by the above-mentioned equation (17).
次いで、ステップS4において、モデル修正部14は、ステップS3で出力された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の温度Tcal_skidと、ステップS3で出力された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド間に対応する長さ方向位置の温度Tcalとの温度差Tcal_diff=Tcal-Tcal_skidと、ステップS1で取得された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の温度Tact_skidと、ステップS1で取得された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド間に対応する長さ方向位置の温度Tactとの温度差Tact_diff=Tact-Tact_skid、の偏差e=Tcal_diff-Tact_diffの大きさ(絶対値の大きさ)が閾値ε(1℃)未満となるように、ステップS2で用いられる、スラブ温度モデルを構成する(1)式~(7)式で表される熱伝導方程式に含まれる加熱炉スキッド部での抜熱量Qskdを修正する(モデル修正ステップ)。
Next, in step S4, the
加熱炉スキッド部での抜熱量は、前述したように、(7)式で表されるが、(7)式に補正係数ηを導入した前述の(18)式における適切なηを求めることが加熱炉スキッド部での抜熱量Qskdの適切な修正となる。 As mentioned above, the amount of heat removed in the heating furnace skid section is expressed by equation (7), but it is possible to find an appropriate η in equation (18), which introduces the correction coefficient η into equation (7). This is an appropriate correction for the amount of heat removed Qskd at the heating furnace skid section.
ステップS4での処理を、図7を参照して詳細に説明する。
先ず、ステップS41において、モデル修正部14は、ステップS3で出力された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の温度Tcal_skidと、ステップS3で出力された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド間に対応する長さ方向位置の温度Tcalとの温度差Tcal_diff=Tcal-Tcal_skidと、ステップS1で取得された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の温度Tact_skidと、ステップS1で取得された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド間に対応する長さ方向位置の温度Tactとの温度差Tact_diff=Tact-Tact_skid、の偏差e=Tcal_diff-Tact_diffを算出する。
The process in step S4 will be explained in detail with reference to FIG.
First, in step S41, the
ここで、モデル修正部14は、ステップS3で出力された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の複数の温度のうち特定の加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の温度Tcal_skidと、ステップS3で出力された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における前述の特定の加熱炉スキッド部とこの特定の加熱炉スキッド部に隣接する加熱炉スキッド部との間に対応する長さ方向位置の温度Tcalとの温度差Tcal_diff=Tcal-Tcal_skidを算出する。
Here, the
また、モデル修正部14は、ステップS1で取得された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の複数の温度のうち前述の特定の加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の温度Tact_skidと、ステップS1で取得された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における前述の特定の加熱炉スキッド部とこの特定の加熱炉スキッド部に隣接する加熱炉スキッド部との間に対応する長さ方向位置の温度Tactとの温度差Tact_diff=Tact-Tact_skidを算出する。
そして、モデル修正部14は、算出された温度差Tcal_diff=Tcal-Tcal_skidと温度差Tact_diff=Tact-Tact_skidとの偏差e=Tcal_diff-Tact_diff(絶対値の大きさ)を算出する。
In addition, the
Then, the
次いで、ステップS42において、モデル修正部14は、ステップS41で算出した偏差e(絶対値の大きさ)が閾値ε(=1℃)未満か否かを判定する。
ステップS42における判定結果がNO(偏差eが閾値ε未満でない)の場合、ステップS43に移行し、ステップS42における判定結果がYES(偏差eが閾値ε未満である)の場合、ステップS49に移行する。
ステップS43では、モデル修正部14は、前述の(18)式における補正係数ηを微小変化後の補正係数η+δに設定する。
Next, in step S42, the
If the determination result in step S42 is NO (the deviation e is not less than the threshold ε), the process moves to step S43, and if the determination result in step S42 is YES (the deviation e is less than the threshold ε), the process moves to step S49. .
In step S43, the
次いで、ステップS44において、モデル修正部14は、補正係数ηを微小変化後の補正係数η+δとした(18)式の加熱炉スキッド部での抜熱量Qskdを用いて、ステップS2における、加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を算出し直し、そして、これに基づき、ステップS3での粗圧延後のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布の算出をし直し、ステップS41における、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の温度Tcal_skid’と、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド間に対応する長さ方向位置の温度Tcal’との温度差Tcal_diff’=Tcal’-Tcal_skid’を算出する。
Next, in step S44, the
次いで、ステップS45において、モデル修正部14は、ステップS41で算出した温度差Tcal_diffと、ステップS44で算出した温度差Tcal_diff’と、ステップ43で設定した補正係数の微小変化量δとから、影響係数∂e/∂η=(Tcal_diff’-Tcal_diff)/δを算出する。
Next, in step S45, the
次いで、ステップS46において、モデル修正部14は、前述の(18)式における補正係数ηを更新後補正係数η-e/(∂e/∂η)に更新する。
Next, in step S46, the
次いで、ステップS47において、モデル修正部14は、補正係数ηを更新後補正係数η-e/(∂e/∂η)とした(18)式の加熱炉スキッド部での抜熱量Qskdを用いて、ステップS2における、加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を算出し直し、ステップS3での粗圧延後のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布の算出をし直し、ステップS41における、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の温度Tcal_skid’’と、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド間に対応する長さ方向位置の温度Tcal’’との温度差Tcal_diff’’=Tcal’’-Tcal_skid’’を算出する。
Next, in step S47, the
次いで、ステップS48において、モデル修正部14は、ステップS41で算出した偏差eを偏差e=Tcal_diff’’-Tact_diffに更新する。
そして、ステップ42に戻り、ステップS42において、モデル修正部14は、ステップS48で更新した偏差eが閾値ε(=1℃)未満か否かを判定する。
そして、ステップS42における判定結果がYESとなるまでステップS42からステップS48までを繰り返す。
ステップS42における判定結果がYESとなった場合、ステップS49に移行し、偏差eが閾値ε(=1℃)未満となったときの補正係数ηを補正係数とする。
Next, in step S48, the
Then, the process returns to step S42, and in step S42, the
Then, steps S42 to S48 are repeated until the determination result in step S42 becomes YES.
If the determination result in step S42 is YES, the process moves to step S49, and the correction coefficient η when the deviation e becomes less than the threshold value ε (=1° C.) is set as the correction coefficient.
これにより、ステップS4での処理が終了し、前述の(18)式における適切な補正係数ηが求められ、加熱炉スキッド部での抜熱量Qskdの適切な修正となる。
そして、ステップS5において、修正装置10の出力部15は、モデル修正部14によって加熱炉スキッド部での抜熱量Qskdを修正したスラブ温度モデルを構成する熱伝導方程式((1)式~(7)式、(18)式)の情報を、加熱炉の炉温制御装置20のスラブ温度予測部21に対し出力する(出力ステップ)。
Thereby, the process in step S4 is completed, and an appropriate correction coefficient η in the above-mentioned equation (18) is determined, and the amount of heat removed Q skd in the heating furnace skid portion is appropriately corrected.
Then, in step S5, the
これにより、スラブ温度モデルの修正装置10における処理が終了する。
This completes the processing in the slab temperature
このように本実施形態に係るスラブ温度モデルの修正方法によれば、粗温度取得ステップ(ステップS1)において、粗圧延機41~4nの出側に設置された粗温度測定計8によって測定した粗圧延後のスラブSの裏面Sbの幅中央部における長さ方向の温度分布を取得し、抽出温度算出ステップ(ステップS2)において、加熱炉2に装入されるスラブSの装入温度を初期値として、スラブSの加熱炉在炉中の操業条件を用いて、加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を、スラブ温度モデルを構成する熱伝導方程式((1)式~(7)式)に基づき算出し、出力する。そして、粗出側温度算出ステップ(ステップS3)において、抽出温度算出ステップで出力された、加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を初期値として、加熱炉2から抽出されたスラブSを粗圧延する際の操業条件を用いて、粗圧延後のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を、熱伝導方程式((8)式~(17)式)に基づき算出し、出力する。そして、モデル修正ステップ(ステップS4)において、粗出側温度算出ステップで出力された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の温度Tcal_skidと、粗出側温度算出部13から出力された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド間に対応する長さ方向位置の温度Tcalとの温度差Tcal_diff=Tcal-Tcal_skidと、粗温度取得部11で取得された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の温度Tact_skidと、粗温度取得部11で取得された、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド間に対応する長さ方向位置の温度Tactとの温度差Tact_diff=Tact-Tact_skid、の偏差e=Tcal_diff-Tact_diffの大きさが閾値ε(1℃)未満となるように、抽出温度算出ステップで用いられる、スラブ温度モデルを構成する(1)式~(7)式で表される熱伝導方程式に含まれる加熱炉スキッド部での抜熱量Qskdを修正する((18)式)。
As described above, according to the slab temperature model correction method according to the present embodiment, in the rough temperature acquisition step (step S1), the rough
これにより、スラブ温度モデルを用いて加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を予測するに際し、当該スラブ温度モデルを修正することで、加熱炉2の抽出時のスラブの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を精度よく予測することができることになる。 As a result, when predicting the temperature distribution in the length direction and thickness direction in the width center of the slab S at the time of extraction in the heating furnace 2 using the slab temperature model, by correcting the slab temperature model, the heating furnace It is possible to accurately predict the temperature distribution in the length direction and thickness direction at the width center portion of the slab during extraction in step 2.
また、このスラブ温度モデルの修正に介し、モデル修正ステップにおいて、粗出側温度算出ステップから出力された情報と、粗圧延機41~4nの出側に設置された粗温度測定計8によって測定した粗温度取得ステップで取得された情報とに基づいてスラブ温度モデルを修正しているので、加熱炉2の出側直後に設置される放射温度計によって加熱炉2の抽出直後のスラブSの温度を測定する必要はない。加熱炉2の抽出直後だとスラブSの表面のスケールの影響で温度測定自体が困難であるが、本実施形態に係る修正方法によれば、このおそれはない。
In addition, through the correction of this slab temperature model, in the model correction step, the information output from the rough delivery side temperature calculation step and the rough
次に、本発明の一実施形態に係る加熱炉の炉温制御方法を、図8に示された加熱炉の炉温制御装置における処理の流れを説明するためのフローチャートを参照して説明する。 Next, a method for controlling the furnace temperature of a heating furnace according to an embodiment of the present invention will be described with reference to a flowchart for explaining the flow of processing in the furnace temperature control device for a heating furnace shown in FIG.
先ず、ステップS11において、炉温制御装置20のスラブ温度予測部21は、スラブ温度モデルの修正方法によって修正されたスラブ温度モデルの情報を修正装置10の出力部15から取得し、その情報を用いて加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を予測する(スラブ温度予測ステップ)。
First, in step S11, the slab
具体的に述べると、スラブ温度予測部21は、装入温度測定計7により測定された加熱炉2の装入時のスラブSの表面Sa及び裏面Sbの装入温度を初期値として、スラブSの加熱炉在炉中の前述した操業条件を用いて、加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を、修正装置10の出力部15から取得した修正されたスラブ温度モデルを構成する熱伝導方程式((1)式~(7)式、(18)式)に基づき算出し、この算出された値を予測値とする。
Specifically, the slab
次いで、ステップS12において、炉温制御装置20の炉温制御部22は、ステップS11で予測された加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置での厚さ方向の温度が最低抽出温度を上回るように、加熱炉2内における炉温を制御する(炉温制御ステップ)。
Next, in step S12, the furnace
具体的に述べると、炉温制御部22は、ステップS11で予測された加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置での厚さ方向の温度が最低抽出温度(例えば、1200℃)を上回る目標温度となるように、各燃料流量制御部23を制御して各燃焼バーナー3への燃料流量を制御し、加熱炉2内の炉温を制御する。
Specifically, the furnace
これにより、加熱炉2から抽出された時のスラブSの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置での厚さ方向の温度が最低抽出温度を上回り、昇温不足となりがちなスキッドビームの接触箇所を規定温度まで上昇させて抽出することができることになる。 As a result, when the slab S is extracted from the heating furnace 2, the temperature in the thickness direction at the longitudinal position corresponding to the heating furnace skid part in the width center of the slab S exceeds the minimum extraction temperature, which tends to result in insufficient temperature rise. This means that the contact point of the skid beam can be raised to a specified temperature for extraction.
このように、本実施形態に係る加熱炉の炉温制御方法によれば、スラブ温度予測ステップ(ステップS11)において、スラブ温度モデルの修正方法によって修正されたスラブ温度モデルを用いて加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を予測し、炉温制御ステップ(ステップS12)において、スラブ温度予測ステップで予測された加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置での厚さ方向の温度が最低抽出温度を上回るように、加熱炉2内における炉温を制御する。 As described above, according to the furnace temperature control method for a heating furnace according to the present embodiment, in the slab temperature prediction step (step S11), the slab temperature model corrected by the slab temperature model correction method is used to control the temperature of the heating furnace 2. The temperature distribution in the length direction and thickness direction at the width center of the slab S at the time of extraction is predicted, and in the furnace temperature control step (step S12), the temperature distribution of the slab S at the time of extraction of the heating furnace 2 predicted in the slab temperature prediction step is calculated. The furnace temperature in the heating furnace 2 is controlled so that the temperature in the thickness direction at the longitudinal position corresponding to the heating furnace skid portion in the width center of S exceeds the minimum extraction temperature.
これにより、加熱炉2から抽出された時のスラブSの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置での厚さ方向の温度が最低抽出温度を上回り、昇温不足となりがちなスキッドビームの接触箇所を規定温度まで上昇させて抽出することができ、加熱炉スキッド部の昇温不足による熱延コイルの材質不良が防止できるとともに、過加熱操業による加熱原単位を削減することができる。 As a result, when the slab S is extracted from the heating furnace 2, the temperature in the thickness direction at the longitudinal position corresponding to the heating furnace skid part in the width center of the slab S exceeds the minimum extraction temperature, which tends to result in insufficient temperature rise. It is possible to raise the contact point of the skid beam to a specified temperature and extract it, preventing material defects in the hot-rolled coil due to insufficient temperature rise of the skid part of the heating furnace, and reducing the heating unit consumption due to overheating operation. can.
また、本発明の一実施形態に係る鋼板の製造方法は、前述の加熱炉の炉温制御方法によって加熱炉2内の炉温を制御する炉温制御工程を含み、この炉温制御工程によって炉温が制御された加熱炉2によって加熱され、加熱炉2から抽出されたスラブSは、複数台(本実施形態ではn台)の粗圧延機41~4nによる粗圧延工程で粗圧延された後、仕上圧延工程で図示しない仕上圧延機によって仕上圧延され、薄い鋼板となる。そして、この鋼板は、冷却工程で冷却設備5にて冷却された後、巻取工程で巻取り装置6によってコイル状に巻き取られて製造される。
Further, the method for manufacturing a steel plate according to an embodiment of the present invention includes a furnace temperature control step of controlling the furnace temperature in the heating furnace 2 by the above-mentioned method for controlling the furnace temperature of the heating furnace. The slab S that is heated by the temperature-controlled heating furnace 2 and extracted from the heating furnace 2 is rough rolled in a rough rolling process by a plurality of (n units in this embodiment)
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に種々の変更、改良を行うことができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various changes and improvements can be made.
例えば、抽出温度算出部12(ステップS2)において、加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を算出しているが、スラブSの少なくとも幅中央部における長さ方向と厚さ方向を含む温度分布を算出すればよく、スラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向に限らず、例えば、スラブSの幅方向、長さ方向及び厚さ方向の温度分布を算出するようにしてもよい。 For example, the extraction temperature calculation unit 12 (step S2) calculates the temperature distribution in the length direction and thickness direction at the width center of the slab S at the time of extraction in the heating furnace 2. It is sufficient to calculate the temperature distribution including the length direction and the thickness direction in the width center of the slab S. The temperature distribution in the horizontal direction may also be calculated.
また、粗出側温度算出部13(ステップS3)において、粗圧延後のスラブSの幅中央部における長さ方向と厚さ方向の温度分布を算出しているが、粗圧延後のスラブSの少なくとも幅中央部における長さ方向と厚さ方向とを含む温度分布を算出すればよく、スラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向に限らず、例えば、スラブSの幅方向、長さ方向及び厚さ方向の温度分布を算出するようにしてもよい。 In addition, in the rough-rolling side temperature calculation unit 13 (step S3), the temperature distribution in the length direction and thickness direction at the width center part of the slab S after rough rolling is calculated. It is sufficient to calculate the temperature distribution including the length direction and the thickness direction at least in the width center part, and is not limited to the length direction and thickness direction in the width center part of the slab S. The temperature distribution in the width direction and the thickness direction may be calculated.
また、スラブ温度予測部21(ステップS11)において、加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を予測しているが、加熱炉2の抽出時のスラブSの少なくとも幅中央部における長さ方向及び厚さ方向を含む温度分布を予測すればよく、スラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向に限らず、例えば、スラブSの幅方向、長さ方向及び厚さ方向の温度分布を予測するようにしてもよい。算出するようにしてもよい。 In addition, the slab temperature prediction unit 21 (step S11) predicts the temperature distribution in the length direction and thickness direction at the width center of the slab S at the time of extraction in the heating furnace 2. What is necessary is to predict the temperature distribution including the length direction and the thickness direction at least at the width center of the slab S, and is not limited to the length direction and thickness direction at the width center of the slab S. The temperature distribution in the direction, length direction, and thickness direction may be predicted. It may be calculated.
本発明の効果を検証すべく、図1に示す熱間圧延ライン1において、粗圧延機41~4nの出側に設置された粗温度測定計8によって粗圧延後のスラブSの裏面Sbの幅中央部における長さ方向の温度分布を測定した。 In order to verify the effects of the present invention, in the hot rolling line 1 shown in FIG . The temperature distribution in the length direction at the center of the width was measured.
その結果、図10に示すように、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の温度Tact_skidと、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド間に対応する長さ方向位置の温度Tactとの温度差Tact_diff=Tact-Tact_skidが26℃であった。 As a result, as shown in FIG. 10, the temperature Tact_skid at the longitudinal position corresponding to the heating furnace skid portion at the width center of the back surface Sb of the slab S, and the heating furnace skid at the width center portion of the back surface Sb of the slab S. The temperature difference T act_diff = T act - T act_skid between the temperature T act at the corresponding longitudinal position in between was 26°C.
一方、加熱炉スキッド部での抜熱量Qskdの補正係数ηを0.20(修正前の補正係数)とした熱伝導方程式に基いて、修正装置10の抽出温度算出部12が、加熱炉2に装入されるスラブSの装入温度を初期値として、スラブSの加熱炉在炉中の操業条件を用いて、加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を算出し、出力した。そして、修正装置10の粗出側温度算出部13が、その出力された、加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を初期値として、加熱炉2から抽出されたスラブSを粗圧延する際の操業条件を用いて、粗圧延後のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を、熱伝導方程式に基づき算出し、出力した。
On the other hand, based on the heat conduction equation in which the correction coefficient η of the amount of heat removed Q skd at the heating furnace skid portion is 0.20 (correction coefficient before correction), the extraction
その結果、図11の破線で示すように、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の温度Tcal_skidと、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド間に対応する長さ方向位置の温度Tcalとの温度差Tcal_diff=Tcal-Tcal_skidが19℃であった。 As a result, as shown by the broken line in FIG. The temperature difference between the temperature T cal at the corresponding longitudinal position between the furnace skids, T cal_diff = T cal - T cal_skid , was 19°C.
このため、修正装置10のモデル修正部14は、温度差Tcal_diff=Tcal-Tcal_skid=19℃と、温度差Tact_diff=Tact-Tact_skid=26℃との偏差e=Tcal_diff-Tact_diff=-7℃を算出した。
Therefore, the
修正装置10のモデル修正部14は、この算出した偏差e=-7℃(絶対値の大きさ)が閾値ε(=1℃)未満か否かを判定し、その結果、判定結果がNOであったため、補正係数η=0.20を微小変化後の補正係数0.20+0.05=0.25に設定した。
The
そして、モデル修正部14は、η=0.20を微小変化後の補正係数0.20+0.05=0.25とした加熱炉スキッド部での抜熱量Qskdを用いて、加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を算出し直し、そして、これに基づき、粗圧延後のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布の算出をし直し、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の温度Tcal_skid’と、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド間に対応する長さ方向位置の温度Tcal’との温度差Tcal_diff’=Tcal’-Tcal_skid’を算出した。この結果、温度差Tcal_diff’は22℃となった。
Then, the
そして、モデル修正部14は、温度差Tcal_diff’=22℃と、温度差Tcal_diff=19℃と、補正係数の微小変化量δ=0.05とから、影響係数∂e/∂η=(Tcal_diff’-Tcal_diff)/δ=(22-19/0.05=60を算出した。 Then, the model correction unit 14 calculates the influence coefficient ∂e/∂η = ( T cal_diff ′−T cal_diff )/δ=(22−19/0.05=60) was calculated.
次いで、モデル修正部14は、加熱炉スキッド部での抜熱量Qskdにおける補正係数ηを更新後補正係数η-e/(∂e/∂η)=0.20-(-7)/60=0.31に更新した。
Next, the
次いで、モデル修正部14は、補正係数ηを更新後補正係数η-e/(∂e/∂η)=0.31とした加熱炉スキッド部での抜熱量Qskdを用いて、加熱炉2の抽出時のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布を算出し直し、粗圧延後のスラブSの幅中央部における長さ方向及び厚さ方向の温度分布の算出をし直し、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の温度Tcal_skid’’と、スラブSの裏面Sbの幅中央部における加熱炉スキッド間に対応する長さ方向位置の温度Tcal’’との温度差Tcal_diff’’=Tcal’’-Tcal_skid’’を算出した。この結果、図11の実線で示すように、温度差Tcal_diff’’=26℃となった。
Next, the
そして、モデル修正部14は、前述の偏差e=-7℃を偏差e=Tcal_diff’’-Tact_diff=26℃-26℃=0℃に更新した。
そして、モデル修正部14は、更新した偏差e=0℃が閾値ε(=1℃)未満か否かを判定し、判定結果がYESとなったので、判定結果がYESとなったときの更新後補正係数η-e/(∂e/∂η)=0.20-(-7)/60=0.31を補正係数ηとした。
これにより、モデル修正部14での処理が終了し、加熱炉スキッド部での抜熱量Qskd((18)式)における適切な補正係数η=0.31が求められ、加熱炉スキッド部での抜熱量Qskdの適切な修正となった。
Then, the
Then, the
As a result, the processing in the
従って、本実施例によれば、加熱炉スキッド部での抜熱量Qskdを粗温度測定値と適合するように調整できることが確認された。
また、本発明例に係る鋼板の製造方法によって製造された熱延コイルの長さ方向の材質は、本発明法を適用しない場合に比較して均一になり、本発明の効果が確認された。
Therefore, according to this example, it was confirmed that the amount of heat removed Q skd in the heating furnace skid part could be adjusted to match the crude temperature measurement value.
Further, the material quality in the longitudinal direction of the hot rolled coil manufactured by the method for manufacturing a steel plate according to the example of the present invention was more uniform than that in the case where the method of the present invention was not applied, confirming the effect of the present invention.
1 熱間圧延ライン
2 加熱炉
21~2n 燃焼制御帯
3 燃焼バーナー
41~4n 粗圧延機
5 冷却設備
6 巻取り装置
7 装入温度測定計
8 粗温度測定計
10 スラブ温度モデルの修正装置
11 粗温度取得部
12 抽出温度算出部
13 粗出側温度算出部
14 モデル修正部
15 出力部
20 加熱炉の炉温制御装置
21 スラブ温度予測部
22 炉温制御部
23 燃料流量制御部
S スラブ
Sa 表面
Sb 裏面
1 Hot rolling line 2 Heating furnace 2 1 ~ 2 n
Claims (5)
前記粗圧延機の出側に設置された粗温度測定計によって測定した粗圧延後の前記スラブの裏面の幅中央部における長さ方向の温度分布を取得する粗温度取得部と、
前記加熱炉に装入される前記スラブの装入温度を初期値として、前記スラブの加熱炉在炉中の操業条件を用いて、前記加熱炉の抽出時の前記スラブの少なくとも幅中央部における長さ方向と厚さ方向とを含む温度分布を、前記スラブ温度モデルを構成する熱伝導方程式に基づき算出し、出力する抽出温度算出部と、
該抽出温度算出部から出力された、前記加熱炉の抽出時の前記スラブの少なくとも幅中央部における長さ方向と厚さ方向とを含む温度分布を初期値として、前記加熱炉から抽出された前記スラブを粗圧延する際の操業条件を用いて、粗圧延後の前記スラブの少なくとも幅中央部における長さ方向と厚さ方向とを含む温度分布を、熱伝導方程式に基づき算出し、出力する粗出側温度算出部と、
該粗出側温度算出部から出力された、前記スラブの裏面の幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の温度と、前記粗出側温度算出部から出力された、前記スラブの裏面の幅中央部における加熱炉スキッド間に対応する長さ方向位置の温度との温度差と、前記粗温度取得部で取得された、前記スラブの裏面の幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の温度と、前記粗温度取得部で取得された、前記スラブの裏面の幅中央部における加熱炉スキッド間に対応する長さ方向位置の温度との温度差、の偏差の大きさが閾値未満となるように、前記抽出温度算出部で用いられる、前記スラブ温度モデルを構成する熱伝導方程式に含まれる加熱炉スキッド部での抜熱量を修正するモデル修正部とを備えていることを特徴とするスラブ温度モデルの修正装置。 When a slab is heated in a heating furnace and the slab extracted from the heating furnace is roughly rolled in a rough rolling mill, the length direction and the thickness direction of the slab at least in the width center portion at the time of extraction from the heating furnace. A slab temperature model correction device used for predicting temperature distribution including
a rough temperature acquisition unit that acquires the temperature distribution in the length direction at the width center portion of the back surface of the slab after rough rolling, measured by a rough temperature measuring meter installed on the exit side of the rough rolling mill;
Using the charging temperature of the slab charged into the heating furnace as an initial value, and using the operating conditions of the slab while it is in the heating furnace, the length of the slab at least in the center width at the time of extraction from the heating furnace is determined. an extraction temperature calculation unit that calculates and outputs a temperature distribution including a width direction and a thickness direction based on a heat conduction equation forming the slab temperature model;
The temperature distribution extracted from the heating furnace, with the temperature distribution including the length direction and thickness direction in at least the width center portion of the slab at the time of extraction from the heating furnace, which is output from the extraction temperature calculation unit, as an initial value. Using the operating conditions when rough rolling the slab, calculate the temperature distribution including the length direction and the thickness direction at least at the center width of the slab after rough rolling based on the heat conduction equation, and output the rough rolling temperature distribution. An outlet temperature calculation section;
The temperature at the longitudinal position corresponding to the heating furnace skid portion at the width center portion of the back surface of the slab, which is output from the rough output side temperature calculation unit, and the temperature of the slab, which is output from the rough output side temperature calculation unit. The temperature difference between the temperature at the longitudinal position corresponding to between the heating furnace skids at the width center of the back surface of the slab and the temperature at the heating furnace skid portion at the width center of the back surface of the slab, which is obtained by the rough temperature acquisition section. the temperature difference between the temperature at the corresponding longitudinal position and the temperature at the longitudinal position corresponding between the heating furnace skids at the width center portion of the back surface of the slab, which is acquired by the rough temperature acquisition unit; and a model correction unit that corrects the amount of heat removed in the heating furnace skid part included in the heat conduction equation constituting the slab temperature model used in the extraction temperature calculation unit so that the size is less than a threshold value. A slab temperature model correction device characterized by:
前記粗圧延機の出側に設置された粗温度測定計によって測定した粗圧延後の前記スラブの裏面の幅中央部における長さ方向の温度分布を取得する粗温度取得ステップと、
前記加熱炉に装入される前記スラブの装入温度を初期値として、前記スラブの加熱炉在炉中の操業条件を用いて、前記加熱炉の抽出時の前記スラブの少なくとも幅中央部における長さ方向と厚さ方向とを含む温度分布を、前記スラブ温度モデルを構成する熱伝導方程式に基づき算出し、出力する抽出温度算出ステップと、
該抽出温度算出ステップで出力された、前記加熱炉の抽出時の前記スラブの少なくとも幅中央部における長さ方向と厚さ方向とを含む温度分布を初期値として、前記加熱炉から抽出された前記スラブを粗圧延する際の操業条件を用いて、粗圧延後の前記スラブの少なくとも幅中央部における長さ方向と厚さ方向とを含む温度分布を、熱伝導方程式に基づき算出し、出力する粗出側温度算出ステップと、
該粗出側温度算出ステップで出力された、前記スラブの裏面の幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の温度と、前記粗出側温度算出ステップで出力された、前記スラブの裏面の幅中央部における加熱炉スキッド間に対応する長さ方向位置の温度との温度差と、前記粗温度取得ステップで取得された、前記スラブの裏面の幅中央部における加熱炉スキッド部に対応する長さ方向位置の温度と、前記粗温度取得ステップで取得された、前記スラブの裏面の幅中央部における加熱炉スキッド間に対応する長さ方向位置の温度との温度差、の偏差の大きさが閾値未満となるように、前記抽出温度算出ステップで用いられる、前記スラブ温度モデルを構成する熱伝導方程式に含まれる加熱炉スキッド部での抜熱量を修正するモデル修正ステップとを含むことを特徴とするスラブ温度モデルの修正方法。 When a slab is heated in a heating furnace and the slab extracted from the heating furnace is roughly rolled in a rough rolling mill, the length direction and the thickness direction of the slab at least in the width center portion at the time of extraction from the heating furnace. A method for modifying a slab temperature model used for predicting temperature distribution including
a rough temperature acquisition step of acquiring a temperature distribution in the length direction at the width center portion of the back surface of the slab after rough rolling, measured by a rough temperature measuring meter installed on the exit side of the rough rolling mill;
Using the charging temperature of the slab charged into the heating furnace as an initial value, and using the operating conditions of the slab while it is in the heating furnace, the length of the slab at least in the center width at the time of extraction from the heating furnace is determined. an extraction temperature calculation step of calculating and outputting a temperature distribution including a width direction and a thickness direction based on a heat conduction equation constituting the slab temperature model;
The temperature distribution extracted from the heating furnace, with the temperature distribution including the length direction and thickness direction in at least the width center portion of the slab at the time of extraction from the heating furnace, which is output in the extraction temperature calculation step, as an initial value. Using the operating conditions when rough rolling the slab, calculate the temperature distribution including the length direction and the thickness direction at least at the center width of the slab after rough rolling based on the heat conduction equation, and output the rough rolling temperature distribution. Outlet temperature calculation step;
The temperature at the longitudinal position corresponding to the heating furnace skid part at the width center of the back surface of the slab, which is output in the rough output side temperature calculation step, and the temperature of the slab, which is output in the rough output side temperature calculation step. The temperature difference between the temperature at the longitudinal position corresponding to between the heating furnace skids at the width center of the back surface of the slab and the temperature at the heating furnace skid portion at the width center of the back surface of the slab obtained in the rough temperature acquisition step. The temperature difference between the temperature at the corresponding longitudinal position and the temperature at the longitudinal position corresponding between the heating furnace skids at the center width of the back surface of the slab, which is obtained in the rough temperature acquisition step. and a model modification step of modifying the amount of heat removed from the heating furnace skid part included in the heat conduction equation constituting the slab temperature model used in the extraction temperature calculation step so that the magnitude is less than a threshold value. A method for modifying a slab temperature model featuring .
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