JP2617666B2 - 熱延鋼帯の捲取温度制御方法 - Google Patents

熱延鋼帯の捲取温度制御方法

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JP2617666B2
JP2617666B2 JP4330780A JP33078092A JP2617666B2 JP 2617666 B2 JP2617666 B2 JP 2617666B2 JP 4330780 A JP4330780 A JP 4330780A JP 33078092 A JP33078092 A JP 33078092A JP 2617666 B2 JP2617666 B2 JP 2617666B2
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尾 聡 北
藤 信 明 伊
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱延鋼帯(ホットスト
リップ)の捲取温度制御方法に関するものである。
【0002】
【従来技術】熱延鋼帯の一般的な捲取温度制御設備の概
要を図1に示す。1は仕上圧延機である。2は仕上最終
圧延機1の後面に設置された仕上出口温度計である。3
は仕上圧延機1の後面に設置された板厚計である。4及
び5はランアウトテーブルの上部及び下部に設置された
冷却設備である。6及び7は冷却設備4及び5を各々1
〜Nに分割したバンクである。また、各バンクはN0i
本(i=1,・・・,N)のバルブより構成されてい
る。8は捲取機11の前面に設置された捲取温度計であ
る。9及び10は捲取機11及び仕上最終圧延機1の速
度検出器であり、熱延鋼帯Sの速度を検出するのに使用
する。
【0003】従来の技術は、特開昭50−24703号
公報及び第75回計測制御部会資料計75−3−6「熱
延工場の巻取温度制御」に示されているが、捲取温度制
御の基礎的事項なのでここで簡単に説明し、問題点を指
摘する。
【0004】従来、捲取温度制御はプリセット・カウン
ターからの一定長さピッチ割込にて、熱延鋼帯一定長さ
毎に実行し、仕上出口板厚及び仕上出口温度を実測し、
図2に示す加減速率等の速度パターンを予測する(特開
昭49−118655号参照)事により、次の(1)及
び(2)式のモデル式にて計算しバルブ出力を行ってい
る。モデル式を以下に示す。
【0005】水冷のみによる温度降下は、 Ti =Tw +(T10 −TW )exp(−αΔt/CP ρH) ・・・(1) で与えられ、また、放射のみによる温度降下は、
【0006】
【数2】
【0007】で与えられる。
【0008】ここで、 T1 ,T2 :冷却温度
(K) T10 ,T20:冷却前温度(K) TW :冷却水温(K) α :熱伝達係数(Kcal/m2 hr℃) CP :鋼帯の比熱(Kcal/Kg・℃) ρ :圧延材の密度(Kg/m3 ) Δt :冷却所要時間(hr) H :板厚(m) ε0 :放射率 σ :ステフアンボルツマン定数(Kcal/m2
hr℃) (1)式及び(2)式を用いてバンク毎に分割し、捲取
目標温度になるまで繰り返し計算を行う。つまりこの方
法は捲取目標温度のみを制御目標とする方法である。
【0009】また、上記方法の拡張として、予め材料仕
様として各バンク出口の目標温度を定めておき、上記と
同様の方法で各バンク出口目標温度になるまで繰り返し
計算を行う方法もある。この方法は、予め各バンク出口
の目標温度を定める時に、その材料仕様の標準通板速度
からその鋼帯の冷却速度を考慮して各バンク出口の目標
温度を定めることにより、捲取目標温度と冷却速度の両
方を制御目標とする方法である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述の、捲取温度のみ
を制御目標とする方法では、熱延鋼帯のランアウトテー
ブルにおける冷却速度を制御できない。また予め各バン
ク出口の目標温度を定めて捲取目標温度と冷却速度の両
方を制御目標とする方法では、その熱延鋼帯がランアウ
トテーブルを通過中に加速や減速が起こるので、一定の
冷却速度が守れていない。具体的には、板先端から20
0m位置のコイル片に注目して例を上げると、加速の大
きな材料では仕上出口通過時には600mpmであった
ものが捲取機到達時には1100mpmになる材料があ
る。この場合、1つのバンク(8m)を通過する時間に
換算すると、仕上出口通過時には0.8秒/バンクであ
り、捲取機到達時には0.44秒/バンクとなる。この
コイル片を60℃/秒の冷却速度で冷却しようとする
と、仕上出口通過時は48℃/バンクの温度降下が必要
であり、捲取機到達時には26.2℃/バンクの温度降
下が必要となる。図2に示すように熱延鋼帯の仕上圧延
機により圧延される速度パターンは、複雑に加速,一定
速,減速が起こるので、冷却速度を一定にしようとした
時の各バンクでの所要温度降下量もそのコイル片の位置
や、加速,減速パターンによって異なる。従って、予め
各バンク出口の目標温度を定めておく方法では、一定の
冷却速度を守ることができない。
【0011】本発明は冷却速度を一定にすることを目的
とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数のバンク
から成り各バンクは個々に操作可能な複数のバルブから
成る冷却手段で、仕上圧延された熱延鋼帯を冷却する熱
延鋼帯の捲取温度制御方法において、仕上圧延出口で熱
延鋼帯の温度を一定長毎に測温しつつ、既に仕上出口温
度計を通過した一定長毎のコイル片については自コイル
片が今回通過したバンクの注水バルブON−OFF実績
をもとに温度降下量を求めて現在のコイル片温度を計算
するとともに、次の一定長進行までに通過する予定であ
るバンクに対してその通過時間から自コイル片の冷却速
度が一定となるようにバンク出口での目標温度を決定
し、各バンク毎にこの目標温度を満足するバルブ数を決
定して冷却に設定することを特徴とする。
【0013】
【作用】熱延鋼帯の一定長毎に、仕上圧延出口での測温
値を起点に注水実績をもとに現在温度が把握される。そ
してその後進入する各バンクの通過時間と所要冷却速度
から各バンク出口での目標温度が決定される。各バンク
でこの出口での目標温度と入口での目標温度(前バンク
出口の目標温度)から冷却に使用するバルブ数が決定さ
れ、このように目標温度を決定した箇所に対して該決定
されたバルブ数で冷却が行なわれる。したがって各バン
クで熱延鋼帯は一定冷却速度で冷却される。
【0014】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明を説明する。図
3は、本発明を一態様で実施する装置構成概略を示すブ
ロック図である。仕上出口コイル片温度計算部12で
は、仕上速度検出器10から熱延鋼帯の一定進行のタイ
ミングと通板速度を受け、仕上出口温度計2で検出され
るコイル片温度を取り込み、通板速度と仕上出口位置コ
イル片温度を出力する。
【0015】次にランアウトテーブル上コイル片温度決
定部13では、熱延鋼帯が一定長進行の間にランアウト
テーブル上の各コイル片の温度降下量を計算する。その
ためにまずバルブON−OFF実績入力部16からその
一定長進行の間のバルブON−OFF実績と仕上出口板
厚計3で検出された板厚を取り込み、仕上圧延機1に最
も近いコイル片については前回取り込みの仕上出口位置
コイル片温度を、また既に仕上出口位置を通過している
コイル片については前回本決定部13で求めたランアウ
トテーブル上コイル片温度を用い、既計算済の通板速度
を入力として、(1)式及び(2)式を解き温度降下量
を求め、現在のランアウトテーブル上コイル片温度を決
定する。さらに今回はじめて注水開始したコイル片があ
れば、その注水を開始した時のコイル片温度〔図4の
(a)の温度Ti(縦軸値)〕と時刻〔図4の(a)の
時刻ti(横軸値)〕を記憶しておく。
【0016】次に、各バンク出口冷却速度一定目標温度
決定部14では、各コイル片の冷却速度が一定となるよ
うな各バンク出口の目標温度を決定する。その詳細を図
4の(a)を参照して説明する。図4の(a)は、時刻
(時間経過)及びランアウトテーブル上の位置(位置移
動)とコイル片温度の関係を示す図であり、例として第
5バンク出口の目標温度を決定するためのものである。
【0017】第5バンク出口の目標温度を決定するため
には、第5バンク入口のコイル片を計算対象として採用
する。図4の(a)中のB点は、ランアウトテーブル上
コイル片温度決定部13で求めた計算対象コイル片の現
在温度を示している。また図4の(a)中のA点は、ラ
ンアウトテーブル上コイル片温度決定部13で記憶して
おいた計算対象コイル片の注水開始実績温度〔図4の
(a)のT1 〕と注水開始実績温度〔図4の(a)のt
1 〕をプロットしたものである。
【0018】各バンク出口冷却速度一定目標温度決定部
14の目的は、図4の(a)中のC点を求めることであ
る。まずC点の横軸〔図4−(a)t3 )の決定は、現
在時刻〔図4の(a)のt2 〕に第5バンクの通過時間
を加算して求める。第5バンクの通過時間計算では、図
2に示した速度パターンと仕上出口コイル片温度計算部
12で求めた通板速度の変化率を考慮している。次に、
C点の縦軸〔図4の(a)のT3 〕の決定は、当該熱延
鋼帯の目標とする指示冷却速度(β℃/秒)から次の
(3)式を用いて決定する。 T3 =T1 −β×(t3 −t1 ) ・・・(3) 全バンクに対して順番に上記方法を適用することによ
り、各コイル片の冷却速度が一定となるような全バンク
出口の目標温度を決定するとこができる。
【0019】次に、図3の最適バルブON数決定部15
では、上記で求まった各バンク出口目標温度を満足させ
るように、各バンクのバルブON数を決定する。その詳
細を図4の(b)を参照して説明する。図4の(b)
は、時刻(時間経過)及びランアウトテーブル上の位置
(位置変化)とコイル片温度(温度変化)の関係を示す
図であり、例として第5バンクのバルブON数を決定す
るためのものである。図4の(b)中のB点及びC点
は、図4の(a)中のB点及びC点と同じものである。
第5バンクのバルブON数を決定するには、計算対象コ
イル片として第5バンク入口のコイル片を計算対象とし
て採用する。計算対象コイル片の現在温度(B点)、第
5バンクの通過時間(t3 −t2 )は既に求まっている
ので、(1)式及び(2)式にバルブ数0本用の熱伝達
係数α0 から第5バンクの最大バルブ数用の熱伝達係数
αmax を順番に代入して第5バンク出口温度を予測計算
し、目標とするC点の温度に最も近くなるバルブ本数を
最終的な、第5バンクの最適バルブON数として決定す
る。図4の(b)では、バルブ数2本の時が最適バルブ
ON数となる場合の例を示している。全バンクに対して
順番に上記方法を適用することにより、全バンクの最適
バルブON数を決定する。
【0020】最後に上記で求めた全バンクの最適バルブ
ON数を、バルブON−OFF設定出力部17で設定出
力することにより、実際の熱延鋼帯を全長に渡って、加
速中,一定速度中,減速中のいずれのタイミングであっ
ても、常に一定の冷却速度で熱延鋼帯各部が冷却され
る。
【0021】図5の(a)には、従来技術である、予め
各バンク出口の目標温度を定める時に、その材料仕様の
標準通板速度からその鋼帯の冷却速度を考慮して各バン
ク出口の目標温度を定めることにより捲取目標温度と冷
却速度の両方を制御目標とする方法による熱延鋼帯の温
度変化と、上述の本発明方法による温度変化とを比較し
た図であり、点線が従来例、実線が本発明例である。本
図は、図2中の熱延鋼帯の板先端から200m位置の温
度を示し、熱延鋼帯の速度が仕上出口通過時には600
mpmであるが捲取機到達時には1100mpmに加速
され、指示冷却速度として60℃/秒の冷却速度を指定
された時のコイル片の温度履歴を示している。縦軸はコ
イル片の温度を示しており、横軸は仕上圧延機から捲取
機の間のランアウトテーブル長さを40等分した位置を
表している。予め各バンク出口の目標温度を定める従来
方法では横軸上の5の位置から19の位置にかけて直線
状にコイル片温度が降下しているのに対し、本発明の方
法では横軸上の5の位置から23の位置にかけて凹曲線
状にコイル片温度が降下している。これは板先端から2
00m位置のコイル片が加速中であり、1バンク当たり
の通過時間がそのコイル片が進行するに従って短くなる
ために違いが発生している。この違いが冷却速度となっ
て表れ、従来技術では横軸上の5の位置近辺では60℃
/秒の冷却速度であるが19の位置近辺では約80℃/
秒と増加しているのに対し、本発明では横軸上の5の位
置から23の位置にかけて60℃/秒の冷却速度一定が
実現できている。
【0022】また、図5の(b)には、図2中の板先端
から200m位置での制御結果と500m位置での制御
結果を示しており、600mpmから1100mpmへ
の加速中であっても、1100mpmの一定速度中であ
っても、指示冷却速度である60℃/秒の冷却速度(一
定)が実現できている。
【0023】また同様に、減速中のコイル片に対して本
発明を適用した場合は、図5の(a)に示すコイル片温
度履歴が凸曲線状になり、60℃/秒の冷却速度一定が
実現できている。
【0024】
【発明の効果】本発明によると、熱延鋼帯をランアウト
テーブルにて冷却するにあたり、加速中,最大速度中,
減速中であっても常に一定の冷却速度での制御が可能と
なり、材質の均一化,歩留りの向上に貢献しており、全
ての鋼種に渡り効果が多大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の一般的な捲取温度制御設備の概要を示
すブロック図である。
【図2】 熱延鋼帯の、仕上圧延機により圧延される速
度パターンの一例を示すグラフであり、特に、板トップ
から200m位置と500m位置のコイル片に対して仕
上出口温度計到達までの速度パターンを示す。
【図3】 本発明を一態様で実施する捲取温度制御設備
と、本発明を実施する装置の機能構成を示すブロック図
である。
【図4】 (a)は、熱延鋼帯の推定温度変化を示すグ
ラフ、(b)は、選択するバルブON数による熱延鋼帯
の推定温度変化を示すグラフである。
【図5】 (a)は、熱延鋼帯の板トップから200m
位置のコイル片に対する従来と本発明の縦却制御結果を
示すグラフであり、(b)は、板トップから200m位
置の加速中コイル片に対する本発明の冷却制御結果と板
トップから500m位置の一定速度通板中コイル片に対
する本発明の冷却制御結果を示すグラフである。
【符号の説明】
1:仕上圧延機 2:仕上出口温度
計 3:仕上出口板厚計 4:冷却設備(上
部) 5:冷却設備(下部) 6:上部バンク 7:下部バンク 8:捲取温度計 9:捲取速度検出器 10:仕上速度検出
器 11:捲取機 12:仕上出口温
度決定部 13:ランアウトテーブル上コイル片温度計算部 14:各バンク出口冷却速度一定目標温度決定部 15:最適バルブON数決定部 16:バルブON−OFF実績入力部 17:バルブON−OFF設定出力部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小 森 繁 之 君津市君津1番地 新日本製鐵株式会社 君津製鐵所内 (56)参考文献 特開 平3−90206(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数のバンクから成り各バンクは個々に操
    作可能な複数のバルブから成る冷却手段で、仕上圧延さ
    れた熱延鋼帯を冷却する熱延鋼帯の捲取温度制御方法に
    おいて、 仕上圧延出口で熱延鋼帯の温度を一定長毎に測温しつ
    つ、既に仕上出口温度計を通過した一定長毎のコイル片
    については自コイル片が今回通過したバンクの注水バル
    ブON−OFF実績をもとに温度降下量を求めて現在の
    コイル片温度を計算するとともに、次の一定長進行まで
    に通過する予定であるバンクに対してその通過時間から
    自コイル片の冷却速度が一定となるようにバンク出口で
    の目標温度を決定し、各バンク毎にこの目標温度を満足
    するバルブ数を決定して冷却に設定することを特徴とす
    る熱延鋼帯の捲取温度制御方法。
JP4330780A 1992-12-10 1992-12-10 熱延鋼帯の捲取温度制御方法 Expired - Lifetime JP2617666B2 (ja)

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