JP3058403B2 - 熱延鋼板の冷却制御方法 - Google Patents
熱延鋼板の冷却制御方法Info
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- JP3058403B2 JP3058403B2 JP8022520A JP2252096A JP3058403B2 JP 3058403 B2 JP3058403 B2 JP 3058403B2 JP 8022520 A JP8022520 A JP 8022520A JP 2252096 A JP2252096 A JP 2252096A JP 3058403 B2 JP3058403 B2 JP 3058403B2
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- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
Description
が、その全長に亙って目標温度となるように冷却制御す
るための方法に関する。
巻き取られるまでの間のランアウトテーブルにおいて冷
却水により冷却されることによって、巻取機直前での鋼
板の温度(以下、「実績最終温度」と称する)が所定の
目標最終温度となるように制御されている。このような
冷却による鋼板温度の制御は、鋼板の機械的特性を決定
するために非常に重要であり、そのため、目標最終温度
への的中率を向上させることが求められている。なお、
この技術分野においては、許容誤差が±20℃程度に設
定されており、鋼板の実績最終温度の目標最終温度から
の偏差が±20℃以内であれば、温度が的中したと見做
される。そして特に、高張力鋼等のように、機械的特性
の要求が厳しい熱延鋼板においては、鋼板の実績最終温
度だけではなく、巻取機までの行程の中間、すなわちラ
ンアウトテーブルの中間での鋼板温度(以下、「実績中
間温度」と称する)も、目標中間温度に高精度で的中す
るように制御する必要がある。
び実績中間温度を目標最終温度及び目標中間温度に的中
させるために、図1にその概略が示される冷却システム
が採用されている。図1において、1は鋼板、2は最終
仕上げ用の圧延機(仕上圧延機)、3は巻取機、4a、
4bは冷却装置、5は制御装置である。また、6S、
6I、6Eは、仕上圧延機1の出口(すなわち、ランアウ
トテーブルの始点)、仕上圧延機2から巻取機3までの
行程の中間(すなわち、ランアウトテーブルの中間
点)、及び巻取機3の直前(すなわち、ランアウトテー
ブルの終点)に設けられて、鋼板1の表面温度を計測す
る3つの温度センサである。これらの温度センサをそれ
ぞれ、始点温度センサ6S、中間温度センサ6I、及び終
点温度センサ6Eと称することにする。冷却装置4a、
4bはそれぞれ複数の冷却ゾーンに分割されており、制
御装置5の制御により、冷却ゾーン毎に注水量が制御さ
れる。
は、鋼板1の温度予測計算を実行するために、水冷熱伝
達係数や空冷熱伝達係数のモデル式を用いているが、圧
延中に生じる水冷、空冷の熱伝達係数の誤差、及びテー
ブルローラとの接触による熱伝達係数の誤差を補正する
ために、ランアウトテーブルを、始点温度センサ6S〜
中間温度センサ6Iの領域aと中間温度センサ6I〜終点
温度センサ6Eの領域bの、2つの領域に分け、これら
領域毎に別々に決定した学習項により、モデル式を補正
している。(特開平6−218414号公報参照)
めの別の制御方法として、鋼板を長手方向に多数の領域
に区分けして、各領域毎に学習係数を算出してそれに基
づき温度降下量を求め、その温度降下量が目標温度降下
量となるように制御する方法が提案されている。(特開
平7−32024号公報参照)
た従来例の冷却制御方法では、以下に説明するような問
題点がある。熱伝達係数は温度域に依存して変動するも
のであり、冷却ゾーンでの温度が変われば熱伝達係数も
変化するものである。しかしながら、上記した従来例の
第1の制御方法、すなわち2つの領域a、bで別々に決
定した学習項によりモデル式を補正する制御方法におい
ては、領域毎にモデル式が補正されるのであって冷却ゾ
ーン毎に補正するものではないから、冷却ゾーンでの温
度域が変化するとそれにより熱伝達係数そのものが変化
してしまい、結局、学習値の安定化が非常に困難であ
る。また、鋼板の先端部では十分な温度的中精度が得ら
れにくいものであるが、この第1の制御方法によって
も、鋼板の先端部の的中率を向上させることが困難であ
る。
テーブル上を搬送されるほど誤差の修正が高速で実行さ
れる必要がある。しかしながら、上記した従来例の第2
の制御方法では、ランアウトテーブルを多数の領域に分
けて領域毎に学習係数を算出して誤差を修正しているの
で、全体として誤差の修正が速やかに行われない可能性
があり、したがって、高速で搬送される鋼板の冷却制御
には適用不可能な場合がある。また、この第2の制御方
法においても、鋼板の先端部の的中率を向上させること
が困難である。本発明は、上記したような従来例の問題
点を解消して、鋼板の搬送速度が大きい場合でも適用で
き、しかも、鋼板の先端部を含めた全域で中間温度及び
最終温度を高精度で制御することができるとともに、温
度制御開始から速やかに的中率を向上させることができ
る冷却制御方法を提供することである。
に、本発明の熱延鋼板の冷却制御方法においては、制御
サイクルnにおける制御上の狙い中間温度TIaim(n)及
び狙い終点温度TEaim( n)を、
偏差 △TE(n-1):制御サイクル(n−1)における最終温度
偏差 TI(n) :制御サイクルnにおける実績中間温度 TE(n) :制御サイクルnにおける実績最終温度 α :係数 から演算し、得られた狙い中間温度及び狙い最終温度
を、目標中間温度及び目標最終温度の代わりに用いて、
冷却制御を実行することを特徴としている。
た冷却システムにおいて実行されるものであるが、該冷
却システムの冷却装置4a、4bは、それぞれ複数の冷
却ゾーンに分割されている。そして、制御装置5の制御
の下にそれぞれの冷却ゾーンでの注水量を調整制御する
ことにより、始点温度センサ6S及び中間温度センサ6I
によって検出された鋼板1の部分P及び部分Qの温度す
なわち実績初期温度TS及び実績中間温度TIを曲線的
(または直線的)に降下させることにより、部分P及び
部分Qが、中間温度センサ6I及び終点温度センサ6Eに
対向する位置に到達したときに、鋼板温度が目標中間温
度TIaim及び目標最終温度TEaimに的中できるようにす
るものである。
る誤差修正用の学習値について説明する。鋼板の目標温
度、板厚、材質等の違いによる熱伝達係数の誤差、及び
冷却水温の変化や冷却設備の経時変化による誤差等を修
正するために、本発明においては、学習値を以下の式
(1)、(2)に基づいて計算する。
偏差 △TE(n) :制御サイクルnにおける最終温度偏差 △TI(n-1):制御サイクル(n−1)における中間温度
偏差 △TE(n-1):制御サイクル(n−1)における最終温度
偏差 TIaim :目標中間温度 TEaim :目標最終温度 TI(n) :制御サイクルnにおける実績中間温度 TE(n) :制御サイクルnにおける実績最終温度 α :係数
制御上のゲインを決定するものであり、任意に設定でき
る。中間温度偏差△TI(n)は、始点温度センサ6Sから
中間温度センサ6Iまでの領域aに対する学習値であ
り、一方、最終温度偏差△TE(n )は、中間温度センサ6
Iから終点温度センサ6Eまでの領域bに対する学習値で
ある。式(1)及び(2)から明らかなように、中間温
度及び最終温度の双方とも、現在の制御サイクルnでの
実績温度偏差(すなわち、実績温度の目標温度からの偏
差)に係数αを掛け算したものを前回の制御サイクル
(n−1)での温度偏差△T(n-1)に加算して、現在の
温度偏差△T(n)としており、言い換えれば、実績温度
偏差を積算してから係数αを掛けることによって、現在
の温度偏差△T(n)を得ている。
得られた中間温度偏差△TI(n)及び最終温度偏差△T
E(n)をそれぞれ、目標中間温度TIaim及び目標最終温度
TEaimに加算することにより、制御上の狙い中間温度T
Iaim(n)及び狙い最終温度TEai m(n)を演算する。すなわ
ち、
狙い最終温度を、目標中間温度及び目標最終温度の代わ
りに用いて、実績初期温度TS(n)から狙い中間温度T
Iaim(n )まで降下する第1の温度降下曲線、及び実績中
間温度TI(n)から狙い最終温度TEaim(n)まで降下する
第2の温度降下曲線を設定する。第1の温度降下曲線
は、鋼板1の部分Pの温度が領域aにおいてどのように
降下すべきかを表す曲線であり、一方、第2の温度降下
曲線は、部分Qの温度が領域bにおいてどのように降下
すべきかを表す曲線である。さらに制御装置5は、第1
の温度降下曲線に基づいて、制御サイクルnの時点で始
点温度センサ6Sに対向している鋼板1の部分Pが、中
間温度センサ6Iまでの間の冷却ゾーンの各々を通過す
る期間に放出すべき熱流束を計算し、得られた熱流束に
基づいて、その期間における冷却ゾーンの注水量を設定
する。制御装置5はまた、第2の温度降下曲線に基づい
て、鋼板1の部分Qが、終点温度センサ6Eまでの間の
冷却ゾーンの各々を通過する期間に放出すべき熱流束を
計算し、そして得られた熱流束に基づいて、その期間に
おける冷却ゾーンの注水量を設定する。
却する際、水冷による鋼板の上面及び下面での熱流束q
WU、qWD[Kカロリ/(m2・時間)]は、以下の基本
式(5)、(6)で表されることが知られている。
分)] V :鋼板の搬送速度[mpm] TW :冷却水の水温[℃] ZU :上面調整係数 ZD :下面調整係数
束qWU、qWDは鋼板温度によっては変動しないものとし
ている。このため、鋼板温度や鋼板の種類によって計算
誤差が発生するので、計算での熱流束と実際の熱流束と
の誤差を冷却ゾーン毎に算出し、熱流束が計算と実際と
一致するように、上面及び下面調整係数ZU、ZDを設定
して掛け算している。これら調整係数は、目標温度及び
冷却ゾーンの水量密度等に応じてあらかじめ決定される
ものである。したがって、上記のように第1及び第2の
温度曲線に基づいて各冷却ゾーンで放出すべき熱流束が
得られているので、式(5)及び(6)に基づいて、鋼
板1の上面及び下面に供給すべき水量密度WU、WDを決
定することができる。各冷却ゾーンを通過中に放出すべ
き熱流束の計算は、公知のモデル式の適宜のものを用い
れば実行できるので、本明細書では詳細に説明しない。
鋼板を連続的に冷却制御した実機テストの結果を示して
おり、(A)は実績最終温度TE(n)、(B)は最終温度
の実績偏差(TEaim−TE(n))の平均、(C)は鋼板の
最終温度の的中率(許容誤差±20℃)を示している。
なお、使用した鋼板は、板厚4.5mm、板幅910m
mの中炭材であり、また、目標最終温度TEaimは500
℃に設定した。図2に示されるように、3本目からは鋼
板温度の的中率が100%となり、したがって、本発明
の制御方法を用いれば、制御開始から速やかにかつ高精
度で目標温度に的中させることができることが分かる。
中間温度についても全く同様である。
御方法による実機テストの結果を対比して示したグラフ
であり、(A)は従来例によるテスト結果を、(B)は
本発明によるテスト結果を示している。それぞれの図中
の上段、中段、及び下段のグラフはそれぞれ、始点温度
センサ6S、中間温度センサ6I、及び終点温度センサ6
Eによって計測された実績初期温度TS(n)、実績中間温
度TI(n)、及び実績最終温度TE(n)を示している。この
実機テストにおいては、板厚2.5mm、板幅980m
mの中炭材を用い、目標中間温度TIaimは700℃に、
目標最終温度TEaimは560℃に設定した。なお、従来
例の制御方法においては、目標中間温度TIaim及び目標
最終温度TEaimを用いて制御系を動作させたが、本発明
の制御方法においては、式(3)及び式(4)で表され
る制御上の狙い中間温度TIaim(n)及び狙い最終温度T
Eaim(n)を用いて制御系を動作させたものであり、その
他については同一の条件とした。
トにおいては、中間温度偏差△TI( n)及び最終温度偏差
△TE(n)は、以下の通りであった。 鋼板の先端部(0〜1/3の範囲) △TI(n)=−27 △TE(n)=+5 鋼板の中間部(1/3〜2/3の範囲) △TI(n)=+21 △TE(n)=+7 鋼板の後端部(2/3〜3/3の範囲) △TI(n)=+9 △TE(n)=+6
制御方法を用いた場合は、鋼板の先端部においては、中
間温度TI(n)が目標中間温度TIaim=700℃よりも大
幅に高くなっており、逆に中間部及び後端部において大
幅に低くなっており、許容誤差±20℃の範囲から外れ
てしまった部分が多い。最終温度TE(n)に関しても、許
容範囲から外れた部分が生じている。これに対して、図
3(B)から明らかなように、本発明による制御方法を
用いた場合は、中間温度及び最終温度がともに許容範囲
にほぼ収まっており、温度的中率が極めて良好である。
制御方法は、目標中間温度及び目標最終温度の代わり
に、式(3)及び(4)で表される制御上の狙い中間温
度及び狙い最終温度を用いて制御系を動作させるので、
制御開始直後の1〜2本の鋼板においては、その全域で
の温度的中率が低い場合があるが、それ以降について
は、温度的中率がほぼ100%となり、しかもその場
合、鋼板の先端部においても高精度に温度制御ができ
る。さらに、本発明は、中間温度センサを中心としてラ
ンアウトテーブルを2つの範囲に分け、該範囲毎に温度
降下曲線を設定して各冷却ゾーンでの注水量を設定して
いるので、鋼板がランアウトテーブル中を高速で搬送さ
れている場合に、制御サイクルを0.8秒のような短い
周期に設定しても予測計算が可能であり、温度的中率を
高くすることができる。
る、公知の熱延鋼板の冷却システムの概略図である。
より複数の鋼板を連続的に冷却制御した場合の、鋼板毎
の実績最終温度、最終温度偏差の平均、及び最終温度的
中率を示すグラフである。
とをそれぞれ用いて、実機テストにより鋼板の冷却制御
をした場合の、実績中間温度及び実績最終温度を示すグ
ラフである。
機 4a、4b・・・冷却装置 5・・制御装置 6S、6I、6E・・・温度センサ
Claims (1)
- 【請求項1】 熱間圧延された鋼板を、巻取機までの間
のランアウトテーブルにおいて冷却する制御方法であっ
て、ランアウトテーブルの入口から中間点までの領域、
及びランアウトテーブルの中間点から出口までの領域に
おいて、領域毎に鋼板の温度降下曲線を設定し、該温度
降下曲線に対応させて当該領域の各冷却ゾーンでの注水
量を設定することにより、中間点においては所定の目標
中間温度に、出口においては所定の目標最終温度に的中
するように冷却する制御方法において、 制御サイクルnにおける制御上の狙い中間温度T
Iaim(n)及び狙い最終温度TEaim(n)を、 【数1】 TIaim(n)=TIaim+ΔTI(n) =TIaim+ΔTI(n-1)+α(TIaim−TI(n)) TEaim(n)=TEaim+ΔTE(n) =TEaim+ΔTE(n-1)+α(TEaim−TE(n)) ただし、TIaim :目標中間温度 TEaim :目標最終温度 ΔTI(n) :制御サイクルnにおける中間温度偏差 ΔTE(n) :制御サイクルnにおける最終温度偏差 ΔTI(n-1):制御サイクル(n−1)における中間温度偏差 ΔTE(n-1):制御サイクル(n−1)における最終温度偏差 TI(n) :制御サイクルnにおける実績中間温度 TE(n) :制御サイクルnにおける実績最終温度 α :係数(一定) から演算し、 得られた狙い中間温度及び狙い最終温度を、目標中間温
度及び目標最終温度の代わりに用いて、冷却制御を実行
することを特徴とする冷却制御方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP8022520A JP3058403B2 (ja) | 1996-02-08 | 1996-02-08 | 熱延鋼板の冷却制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP8022520A JP3058403B2 (ja) | 1996-02-08 | 1996-02-08 | 熱延鋼板の冷却制御方法 |
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JP8022520A Expired - Fee Related JP3058403B2 (ja) | 1996-02-08 | 1996-02-08 | 熱延鋼板の冷却制御方法 |
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KR101281317B1 (ko) * | 2011-06-07 | 2013-07-03 | 주식회사 포스코 | 재질편차가 적은 고탄소 열연강판의 냉각 제어 방법 및 냉각 제어 시스템 |
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1996
- 1996-02-08 JP JP8022520A patent/JP3058403B2/ja not_active Expired - Fee Related
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