JP3973143B2 - Temperature control method and temperature control apparatus in hot rolling mill - Google Patents

Temperature control method and temperature control apparatus in hot rolling mill Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延機によって圧延される圧延材を目標温度にするための熱間圧延機における温度制御方法及び温度制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、熱間圧延機により圧延を行う場合、製品の品質を確保するためには、圧延された圧延材の仕上温度を目標温度に一定に保たなければならない。
そこで従来は、温度コントローラを用いて、圧延材の温度（実績温度）に応じて圧延速度を調整する温度制御方法が用いられている。この従来の温度制御方法では、一般に、圧延速度と仕上温度との関係を温度モデルとしてモデル化し、この温度モデルを用いて、温度コントローラの各種制御パラメータを設定して使用している。
【０００３】
しかし、この温度制御方法では、圧延速度の変更等によって、温度モデルの誤差（モデル誤差）が大きくなることがあり、圧延材の仕上温度が目標温度に安定しなかったり、目標温度に到達するまでの時間が長くかかってしまう等の問題があった。
【０００４】
そこで、従来、この問題を解決するために、特開平９−１４１３１６号公報に記載された「圧延機における温度制御方法および温度制御装置」で開示されているように、圧延速度の設定可能範囲を複数の速度区間に区分し、その各速度区間毎に温度コントローラの制御パラメータを設定し、圧延速度に応じてその制御パラメータを変更する技術が存在している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平９−１４１３１６号公報に記載された「圧延機における温度制御方法および温度制御装置」では、圧延速度の設定可能範囲を複数の速度区間に区分し、その各速度区間毎に温度モデルに基づいた温度コントローラに設定するための制御パラメータを設定する必要があり、その複数の制御パラメータを最適化する必要があった。
【０００６】
また、圧延速度と仕上温度との関係を温度モデルとして用いる場合、圧延速度の変更による圧延材の温度変化の遅れ時間が変化するため、これをモデル化することは非常に困難であり、圧延速度の設定可能範囲を、モデル誤差の影響を受けない範囲で複数の速度区間に区分するには、多くの実験データにより検証を行わなければならないという問題があった。
【０００７】
さらに、速度区間の区分や、その各速度区間毎の温度モデルに基づいた温度コントローラに設定する制御パラメータは、圧延を行う材料毎に異なるもので、材料毎に最適な区分及び制御パラメータを決定しなければならないという問題があった。
【０００８】
また、複数の圧延スタンドによって圧延を行う場合、通常、圧延速度は加減速され、各圧延スタンドを通過する圧延材は、異なる速度履歴を持って圧延される。このため、各圧延スタンドにおける圧延材の温度変化量を精度よく計算することは困難であり、温度モデルとしてモデル化することが困難であるため、各圧延スタンドにおける圧延速度を精度よく算出することができないという問題があった。
【０００９】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、圧延速度を調整することで圧延材の仕上温度を調整する際に、仕上温度を速やかに目標温度に収束させ、安定した圧延を行うことができる熱間圧延機における温度制御方法及び温度制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために創案されたものであり、まず、請求項１に記載の熱間圧延機における温度制御方法は、圧延速度を調整することで、１基以上の圧延スタンドによって圧延される圧延材を予め設定された目標温度になるように制御する熱間圧延機における温度制御方法であって、最終段の圧延スタンドを通過した後の温度測定点において、圧延材の温度を測定する温度測定ステップと、この温度測定ステップで測定した圧延材の温度と、目標温度との差分に基づいて、その差分を補正するように圧延速度を調整する圧延速度調整ステップと、この圧延速度調整ステップで圧延速度を調整した後に、特定の圧延スタンドの入側から温度測定点までの圧延材の圧延距離を、その調整された後の一定の圧延速度で圧延を行う一定速度圧延ステップと、を含み、この一定速度圧延ステップで圧延材を前記圧延距離だけ圧延させた後に温度測定ステップに戻って各ステップを継続することを特徴とする。
【００１１】
この方法によれば、熱間圧延機における温度制御方法は、温度測定ステップによって、熱間圧延機の圧延に伴って変化する圧延材の実績温度（仕上温度）が測定され、圧延速度調整ステップによって、その実績温度と予め設定されている目標温度との差分に基づいて、圧延スタンドの圧延速度が調整される。そして、一定速度圧延ステップによって、特定の圧延スタンドの入側から温度測定点までの圧延材の圧延距離分圧延を行う際の圧延速度を一定にする。
【００１２】
そして、この熱間圧延機における温度制御方法は、一定速度圧延ステップによって、特定の圧延スタンドの入側から温度測定点までの圧延材の圧延距離分一定の速度で圧延を行うため、圧延材がその特定の圧延スタンド以降を一定の速度で移動することになり、温度測定ステップが圧延材の温度を測定する時点で、圧延材の温度履歴と、特定の圧延スタンド以降の速度履歴とを容易に把握することができる。
【００１３】
また、請求項２に記載の熱間圧延機における温度制御方法は、請求項１に記載の温度制御方法において、圧延速度調整ステップが、温度測定ステップで測定された現時点での圧延材の実績温度と目標温度との差分、並びに、現時点での圧延材の実績温度と前回測定した圧延材の実績温度との差分に基づいて、圧延速度を調整することを特徴とする。
【００１４】
この方法によれば、熱間圧延機における温度制御方法は、圧延速度調整ステップによって、温度測定ステップで測定される圧延材の現時点での実績温度と目標温度との差分により、圧延材の現在の温度と目標温度との温度差を０にするように圧延速度の調整を行い、現時点での実績温度と前回測定した実績温度との差分により、速度調整に伴う温度変化の位相のずれを検出して、その位相差を補正するように圧延速度の調整を行う。
【００１５】
さらに、請求項３に記載の熱間圧延機における温度制御装置は、圧延速度を調整することで、１基以上の圧延スタンドによって圧延される圧延材を予め設定された目標温度になるように制御する熱間圧延機における温度制御装置であって、最終段の圧延スタンドを通過した後の温度測定点において、圧延材の温度を測定する温度測定手段と、この温度測定手段で測定した圧延材の温度と、目標温度との差分に基づいて、その差分を補正するように圧延速度を調整する圧延速度調整手段と、前記圧延速度で圧延される圧延材の圧延時間又は圧延距離を測定する圧延移動量測定手段と、を備える構成とした。
【００１６】
かかる構成によれば、熱間圧延機における温度制御装置は、温度測定手段によって、熱間圧延機の圧延に伴って変化する圧延材の実績温度（仕上温度）が測定され、圧延速度調整手段によって、その実績温度と予め設定されている目標温度との差分に基づいて、圧延スタンドの圧延速度が調整される。そして、圧延移動量測定手段によって、特定の圧延スタンドの入側から温度測定点まで圧延材が圧延されて移動する時間又は距離を測定する。
【００１７】
また、請求項４に記載の熱間圧延機における温度制御装置は、請求項３に記載の温度制御装置において、圧延速度調整手段が、圧延速度を調整した後に、圧延移動量測定手段によって測定された圧延材の圧延時間又は圧延距離が、特定の圧延スタンドの入側から温度測定点までの通過時間又は移動距離になるまで、一定の圧延速度で前記圧延材を圧延させることを特徴とする。
【００１８】
かかる構成によれば、熱間圧延機における温度制御装置は、温度測定手段によって、熱間圧延機の圧延に伴って変化する圧延材の実績温度（仕上温度）が測定され、圧延速度調整手段によって、その実績温度と予め設定されている目標温度との差分に基づいて、圧延スタンドの圧延速度が調整される。そして、圧延移動量測定手段によって、特定の圧延スタンドの入側から温度測定点までの圧延材の圧延距離分又はその移動に要する圧延材の圧延時間分圧延を行うまで圧延速度を一定に保つ。
【００１９】
そして、この熱間圧延機における温度制御装置は、圧延移動量測定手段によって、特定の圧延スタンドの入側から温度測定点までの圧延材の移動量分一定の速度で圧延を行うため、圧延材がその特定の圧延スタンド以降を一定の速度で移動することになり、温度測定手段が圧延材の温度を測定する時点で、圧延材の温度履歴と、特定の圧延スタンド以降の速度履歴とを容易に把握することができる。
【００２０】
さらに、請求項５に記載の熱間圧延機における温度制御装置は、請求項３または請求項４に記載の温度制御装置において、圧延速度調整手段が、温度測定手段で測定された現時点での圧延材の実績温度と目標温度との差分、並びに、現時点での圧延材の実績温度と前回測定した圧延材の実績温度との差分に基づいて、圧延速度を調整することを特徴とする。
【００２１】
かかる構成によれば、熱間圧延機における温度制御装置は、圧延速度調整手段によって、温度測定手段で測定される圧延材の現時点での実績温度と目標温度との差分により、現在の圧延材の温度と目標温度との温度差を０にするように圧延速度の調整を行い、現時点での実績温度と前回測定した実績温度との差分により、速度調整に伴う温度変化の位相のずれを検出して、その位相差を補正するように圧延速度の調整を行う。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
（温度制御装置の構成）
図１は、本発明に係る熱間圧延機における温度制御装置の構成例を示すブロック図である。図１に示すように、温度制御装置１０は、圧延移動量測定手段１１と、温度測定手段１２と、圧延速度調整手段１３とを含む構成とした。
【００２４】
この温度制御装置１０を備えた熱間圧延機１は、複数段の圧延スタンドＦを有するタンデム圧延機とし、最終段の圧延スタンドＦの出側に配置された温度センサＴによって、圧延材Ｚの温度（実績温度）が測定され、その実績温度と、圧延材Ｚの品質を確保するために予め設定された目標温度との差分（差分温度）に基づいて、温度制御装置１０がロール駆動モータＲを制御することで各圧延スタンドＦの圧延速度が調整され、圧延材Ｚの温度を目標温度に収束させ、圧延材Ｚの圧延を行うものである。
【００２５】
ここで、図１に基づいて、温度制御装置１０の各構成について説明する。
圧延移動量測定手段１１は、圧延スタンドＦを通過しながら圧延される圧延材Ｚの移動量を測定するものである。この圧延移動量測定手段１１は、圧延速度調整手段１３から移動量測定指示信号を通知されてから、圧延材Ｚの移動量を測定し、圧延材Ｚが予め設定された特定の圧延スタンドの入側（基準点）から温度センサＴが温度を測定する温度測定点Ｃまで移動した段階で、温度測定手段１２に対して圧延材Ｚの温度を測定する旨の温度測定指示信号を通知する。
ここで移動量とは、移動に要する圧延時間であって、圧延移動量測定手段１１は、圧延スタンドの入側（基準点）から温度測定点Ｃまでの距離を圧延材Ｚが移動する圧延時間を測定する。
なお、この移動量は前記基準点から各圧延スタンドＦの圧延速度に経過時間を乗算することで得られる圧延距離としてもよい。
【００２６】
温度測定手段１２は、温度センサＴで測定される圧延材Ｚの実績温度を取得するものである。この温度測定手段１２は、圧延移動量測定手段１１から温度測定指示信号を通知されたときに、温度センサＴから取得した圧延材Ｚの実績温度と目標温度との差（比例差分温度）、並びに今回の実績温度と前回の実績温度との差（微分差分温度）の２種類の差分温度を含んだ速度調整指示信号を圧延速度調整手段１３に通知する。なお、今回測定した実績温度は、次回の温度測定時において微分差分温度を算出するために使用するため、その温度を記憶手段（図示せず）に記憶しておく。
【００２７】
圧延速度調整手段１３は、温度測定手段１２から通知される速度調整指示信号に含まれる差分温度と、予め圧延材Ｚの材料毎に定められた単位温度を変更するために必要な速度とに基づいて、圧延スタンドＦの圧延速度を計算し、ロール駆動モータＲを制御することで圧延スタンドＦの圧延速度を調整するものである。なお、圧延速度調整手段１３は、各圧延スタンドＦの圧延速度を変更した後に、圧延移動量測定手段１１に移動量測定指示信号を通知する。
【００２８】
ここで、図１及び図２に基づいて前記特定スタンドの入側の基準点について説明する。図２は、ｎ段の熱間圧延機１の基準点を説明するために圧延スタンドＦを直列（タンデム）に配置した図１の一部分を抽出して模式化した図である。
図２に示すように、熱間圧延機１においては、圧延スタンドＦの近傍でクーラント冷却、ロール冷却、摩擦発熱、加工発熱等に基づいて圧延材Ｚの温度が変わる冷却発熱区間ＨＺと、空冷のみで圧延材Ｚの温度変化が圧延スタンドＦの近傍と比較して極端に小さい空冷区間ＡＺとが存在する。ここで基準点Ｄを、特定の圧延スタンドＦiの前方にある空冷区間ＡＺに設定する。そして、圧延材Ｚがこの基準点Ｄから温度測定点Ｃまでの距離（圧延速度一定区間ＭＶ）を移動する間は、圧延材Ｚの圧延速度を一定にして圧延を行う。
【００２９】
なお、この基準点Ｄを、熱間圧延機１の入側に近い圧延スタンドＦの前方に設定することで各圧延スタンドの速度履歴はより明確になるが、圧延材Ｚが基準点Ｄから温度測定点Ｃまでの距離を移動（圧延）する時間（１周期にかかる時間）が長くなり、圧延材Ｚを目標温度にするための制御時間が長くなる。このため、基準点Ｄは、熱間圧延機１の中央付近の圧延スタンドＦに設定すればよい。
【００３０】
このように構成されることで、温度制御装置１０は、基準点Ｄ以降の圧延スタンドＦでは速度調整を行わないため、基準点Ｄに存在する圧延材Ｚが温度測定点Ｃに到達したときの温度履歴と、その基準点Ｄに存在していた圧延材Ｚが各圧延スタンドＦをどのような速度履歴で通過したかを容易に把握することができ、且つ速度変化に伴う温度の遅延（位相のずれ）がほぼ同一となるため、それを補正するための計算精度を向上させることができる。
【００３１】
（温度制御装置の動作）
次に、図１、図２及び図３に基づいて、熱間圧延機１における温度制御装置１０の動作について説明する。図３は、温度制御装置１０の動作を示すフローチャートである。
【００３２】
［温度測定ステップ］
熱間圧延機１における温度制御装置１０は、まず最初に、温度測定手段１２によって、温度センサＴから温度測定点Ｃの温度を取得することで、圧延材Ｚの温度測定点Ｃの温度（実績温度）を測定する（ステップＳ１０）。そして、その実績温度と目標温度との差（比例差分温度）、並びに今回の実績温度と前回測定した実績温度との差（微分差分温度）の２種類の差分温度を算出し（ステップＳ１１）、圧延速度調整ステップ（ステップＳ１２）へ進む。ただし、起動時は前回測定した実績温度は存在しないため、その実績温度は今回の実績温度と等しいものとする。
【００３３】
［圧延速度調整ステップ］
温度制御装置１０は、ステップＳ１１で算出された差分温度（比例差分温度及び微分差分温度）を含んだ速度調整指示信号に基づいて、圧延速度調整手段１３が各圧延スタンドＦの圧延速度を算出する（ステップＳ１２）。なお、このステップＳ１２では、自動制御方式で一般的に用いられているＰＤ（比例微分）制御に基づいて、比例差分温度を比例項とし、微分差分温度を微分項とすることで、圧延材Ｚの温度を目標温度にする制御を行うことができる。
そして、圧延速度調整手段１３が各圧延スタンドＦのロール駆動モータＲを制御することで各圧延スタンドＦの圧延速度の調整を行い（ステップＳ１３）、一定速度圧延ステップ（ステップＳ１４）へ進む。
【００３４】
［一定速度圧延ステップ］
温度制御装置１０は、ステップＳ１３で調整された後の一定の圧延速度で圧延材Ｚの圧延を行う（ステップＳ１４）。そして、圧延材Ｚの移動距離が基準点Ｄから温度測定点Ｃまでの距離すなわち圧延速度一定区間ＭＶ分圧延を実行したかどうかを判定し（ステップＳ１５）、まだ、圧延速度一定区間ＭＶ分の圧延を実行していない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１４へ戻って一定速度の圧延を続ける。一方、圧延速度一定区間ＭＶ分の圧延を実行した場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１６へ進む。
【００３５】
そして、圧延材Ｚの圧延が完了したかどうかを、外部からのスイッチ等に基づいて判定し（ステップＳ１６）、完了していない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１０に戻って圧延材Ｚの温度測定、圧延速度の調整、圧延速度一定区間ＭＶ分の圧延を実行する。一方、圧延材Ｚの圧延が完了した場合（Ｙｅｓ）は、動作を終了する。
【００３６】
以上のステップに基づいて、温度制御装置１０は、熱間圧延機１の圧延スタンドＦの圧延速度を制御することで、圧延材Ｚを速やかに目標温度に収束させ、安定した圧延を実現することができる。なお、本発明はこの手順に限定されるものではなく、例えば、各圧延スタンド（Ｆ1、Ｆ2、…、Ｆn）間に温度センサを設置し、その実績温度に基づいて圧延速度を制御することも可能である。
【００３７】
（４段タンデム熱間圧延機の構成）
次に、本発明に係る熱間圧延機における温度制御方法及び温度制御装置をより詳細に説明するために、圧延スタンドを４つ備えた熱間圧延機（４段タンデム熱間圧延機）を例にして説明を行う。図４は、４段タンデム熱間圧延機の構成を示すブロック図である。
【００３８】
図４に示すように４段タンデム熱間圧延機２は、４つの圧延スタンドＦ1、Ｆ2、Ｆ3及びＦ4を直列（タンデム）に配置し、圧延スタンドＦ1、Ｆ2、Ｆ3及びＦ4の間の空冷区間ＡＺを３ｍ、圧延スタンドＦ1、Ｆ2、Ｆ3及びＦ4の近傍の冷却発熱区間ＨＺを２ｍとしている。さらに最終段の圧延スタンドＦ4と温度センサＴ間の空冷区間ＡＺ２を１ｍとしている。このように４つの圧延スタンドＦ1、Ｆ2、Ｆ3及びＦ4を配置した４段タンデム熱間圧延機２は、温度センサＴによって、圧延材Ｚの温度（実績温度）が測定され、その実績温度と圧延材Ｚの目標温度との差分（差分温度）に基づいて、本発明に係る温度制御装置１０がロール駆動モータＲを制御することで圧延スタンドＦ1、Ｆ2、Ｆ3及びＦ4の圧延速度が調整され、圧延材Ｚの温度を目標温度に収束させ、圧延材Ｚの圧延を行うものである。なお、本発明に係る温度制御装置１０は、４段の圧延スタンドの制御に限定されるものではない。
【００３９】
（４段タンデム熱間圧延機における温度制御装置の動作）
次に、図４に基づいて４段タンデム熱間圧延機２における温度制御装置１０の動作を詳細に説明する。なお、温度制御装置１０の構成については適宜図１を参照するものとする。
【００４０】
ここでは、図４に示すように、基準点Ｄを、各圧延スタンドの速度履歴と、圧延材Ｚの温度履歴とを好適に把握できる位置として、圧延スタンドＦ3の冷却発熱区間ＨＺと、その前方にある空冷区間ＡＺの間（空冷区間ＡＺの最終点）に設定するものとする。また、各圧延スタンドＦ1、Ｆ2、Ｆ3及びＦ4における圧延材Ｚを圧延する位置が冷却発熱区間ＨＺの中間点であったとする。
【００４１】
まず、温度制御装置１０は、温度測定手段１２によって、温度センサＴから温度測定点Ｃの温度を取得することで、圧延材Ｚの温度測定点Ｃの温度（実績温度）を測定し、その実績温度と目標温度との差（比例差分温度）、並びに今回の実績温度と前回測定した実績温度との差（微分差分温度）の２種類の差分温度を含んだ速度調整指示信号を圧延速度調整手段１３に通知する。
【００４２】
そして、圧延速度調整手段１３が、ロール駆動モータＲの駆動量を制御することで各圧延スタンドＦ1、Ｆ2、Ｆ3及びＦ4の圧延速度の調整を行う。この圧延速度調整手段１３は、圧延速度を調整した後に、その圧延速度を一定に保つようにロール駆動モータＲを制御するとともに、圧延移動量測定手段１１に移動量測定指示信号を通知する。
【００４３】
この移動量測定指示信号を通知された圧延移動量測定手段１１は、圧延材Ｚの移動距離が、圧延速度一定区間ＭＶの距離である８ｍ（１ｍ＋５ｍ＋２ｍ）になるまで測定を行う。ここでは、（１ｍ／圧延スタンドＦ2の圧延速度）＋（５ｍ／圧延スタンドＦ3の圧延速度）＋（２ｍ／スタンドＦ4の圧延速度）の時間経過後に圧延材Ｚが圧延速度一定区間ＭＶ分移動したと判定する。
【００４４】
次に、図４及び図５に基づいて、温度制御装置１０の圧延速度調整手段１３による圧延速度の速度調整量の算出方法について説明する（温度制御装置１０の構成については適宜図１を参照）。図５は、圧延速度調整手段１３の速度調整量を算出する動作を説明するためのブロック図である。
【００４５】
図５に示すように、ｎ周期目の実績温度（今回実績温度）をＴ（ｎ）、（ｎ−１）周期目の実績温度（前回実績温度）をＴ（ｎ−１）、目標温度をＴｍ、圧延材Ｚを１℃温度変更するために必要な速度を∂V／∂Ｔ［ｍｐｍ／℃］とする。ここで、目標温度Ｔｍと今回実績温度Ｔ（ｎ）との差分は、比例差分温度として温度測定手段１２から速度調整指示信号に含まれて通知される。また、前回実績温度Ｔ（ｎ−１）と今回実績温度Ｔ（ｎ）との差分は、微分差分温度として、比例差分温度と同様に温度測定手段１２から通知される。
【００４６】
この比例差分温度及び微分差分温度は、一般的に用いられているＰＤ（比例微分）制御に基づいて、比例差分温度を比例項とし、微分差分温度を微分項とすることで、圧延材Ｚの温度を目標温度にするための温度調整量を算出し、その温度調整量に∂V／∂Ｔを乗算することで速度調整量Ｖｅを算出する。
図５のブロック図を数式化すると、（１）式のように表わすことができる。
【００４７】
【数１】

Figure 0003973143
【００４８】
ここで、ｇ１及びｇ２はゲインＧ１及びゲインＧ２の利得値を表わしており、ｇ１＝１、ｇ２＝０．５の固定値を使用する。
この（１）式において、比例項である｛Ｔｍ−Ｔ（ｎ）｝は、目標温度Ｔｍと今回実績温度Ｔ（ｎ）との差分により、温度差が０になるように作用する。また、微分項である｛Ｔ（ｎ−１）−Ｔ（ｎ）｝は、速度履歴と温度履歴との位相のずれを補正する作用を持つ。
【００４９】
なお、ゲインＧ１及びゲインＧ２の利得値（ｇ１及びｇ２）は、前記した比例項及び微分項の各温度差に基づいて変更することが望ましい。例えば、図６に示すように前記各温度差に基づいて利得値（ｇ１及びｇ２）を変更する形態をとることも可能である。ここで、図６（ａ）は、ゲインＧ１の利得値ｇ１の値と、目標温度及び実績温度の温度差との関係を示した例である。また、図６（ｂ）は、ゲインＧ２の利得値ｇ２の値と、目標温度及び実績温度の温度差との関係を示した例である。
【００５０】
（４段タンデム熱間圧延機における温度制御例）
次に、図４及び図７に基づいて、温度制御装置１０によって、４段タンデム熱間圧延機２の温度制御を行ったときの実績温度と圧延スタンドＦ4の圧延速度の関係について具体的な数値を用いて説明する。図７は、アルミニウム材を圧延したときの実績温度と圧延スタンドＦ4の圧延速度の関係を示したグラフである。
【００５１】
なお、本動作においては圧延材Ｚの目標温度は３００℃とし、この圧延材Ｚは、圧延スタンドＦ4の圧延速度が２／６０［ｍ／ｓ］変化することで１℃変化する（∂V／∂Ｔ＝２）ものとし、ゲインＧ１及びゲインＧ２の利得値は、それぞれｇ１＝１．０、ｇ２＝０．５の固定値を使用するものとする。また、初期値として、実績温度が３１０℃、圧延スタンドＦ4の圧延速度（出側速度）を２４０［ｍｐｍ］とする。さらに、圧延スタンドＦ3の圧延速度は圧延スタンドＦ4の圧延速度の半分（初期値１２０［ｍｐｍ］）、圧延スタンドＦ2の圧延速度は圧延スタンドＦ3の圧延速度の半分（初期値６０［ｍｐｍ］）、圧延スタンドＦ1の圧延速度は圧延スタンドＦ2の圧延速度の半分（初期値３０［ｍｐｍ］）で動作しているものとする。
【００５２】
まず、１回目の周期で、実績温度を測定すると３１０℃であり、（１）式で示した比例項は｛目標温度（３００）−今回実績温度（３１０）｝＝−１０となり、微分項は｛前回実績温度（３１０）−今回実績温度（３１０）｝＝０となるため、当該温度差におけるゲインＧ１及びゲインＧ２の利得値であるｇ１＝１．０５、ｇ２＝０．５を用いて、（１）式の速度調整量Ｖｅを算出すると、Ｖｅ＝−１０［ｍｐｍ］となる。
【００５３】
そこで１０［ｍｐｍ］圧延速度を下げるため２［ｍｐｍ／ｓ］で速度調整を行い、圧延スタンドＦ4の圧延速度が２４０［ｍｐｍ］から２３０［ｍｐｍ］まで１０［ｍｐｍ］速度を減速した段階で速度調整を終了し、その２３０［ｍｐｍ］の圧延速度を維持し圧延を行う。
なお、この圧延速度の速度調整に要する時間の下限値を、圧延スタンドＦ2と、圧延スタンドＦ3との間の空冷区間ＡＺを圧延材Ｚが通過する時間とする。そして、空冷区間ＡＺを通過する時間より前に速度調節が終了する場合は、圧延材Ｚが空冷区間ＡＺを通過する時間を速度調整時間とみなす。
【００５４】
そして、圧延速度一定区間ＭＶ分の圧延を実行した段階、すなわち、２回目の周期で、実績温度を測定する。このときの実績温度は３０８℃であり、（１）式で示した比例項は｛目標温度（３００）−今回実績温度（３０８）｝＝−８となり、微分項は｛前回実績温度（３１０）−今回実績温度（３０８）｝＝２となるため、速度調整量Ｖｅは、Ｖｅ＝−６［ｍｐｍ］となる。
【００５５】
そこで６［ｍｐｍ］圧延速度を下げるため２［ｍｐｍ／ｓ］で速度調整を行い、圧延スタンドＦ4の圧延速度が２３０［ｍｐｍ］から２２４［ｍｐｍ］まで６［ｍｐｍ］速度を減速した段階で速度調整を終了し、その２２４［ｍｐｍ］の圧延速度を維持し圧延を行う。この場合、圧延速度の速度調整に要する時間は、圧延材Ｚが圧延スタンドＦ2と圧延スタンドＦ3との間の空冷区間ＡＺを通過する時間より短い。このため、圧延材Ｚがこの空冷区間ＡＺを通過する時間と、圧延速度一定区間ＭＶの距離である８ｍ（１ｍ＋５ｍ＋２ｍ）分の圧延を実行する時間とを経過した後に次の周期へと進む。
【００５６】
このように、圧延速度の調整に要する時間（速度調整時間）と、圧延材Ｚが基準点Ｄから温度測定点Ｃに移動するまでの時間を１周期として、圧延を行うことで、圧延材Ｚの実績温度を目標温度に収束させる。
【００５７】
また、本実施の形態においては、ｎ周期目に温度測定した圧延材Ｚの測定点は、圧延スタンドＦ3及び圧延スタンドＦ4を一定速度で通過し、圧延スタンドＦ2を（ｎ−１）周期目に一定速度で通過し、圧延スタンドＦ1は（ｎ−２）周期目に通過している。このように、圧延材Ｚの圧延速度やパススケジュール（段階的に圧延される圧延材Ｚを、その各段階でどの程度の板厚にするかを規定する板厚の設定）にかかわらず、圧延される圧延材Ｚの温度履歴及び速度履歴を容易に把握することができ、従来、誤差要因であった遅れ時間のモデル化が不要となる。
これにより、温度制御装置１０によって、速度変更量が大きい（温度差大）状況では、大きく速度変更を行うため目標温度への収束が早く、速度変更量が小さい状況（温度差小）になると、温度履歴及び速度履歴を容易に把握することができるため、飛躍的に計算精度が向上し安定した圧延を実現することができる。
【００５８】
なお、本実施の形態においては、圧延スタンドを４つ備えた熱間圧延機（４段タンデム熱間圧延機）を制御する温度制御方法及び温度制御装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、圧延スタンドが１基の熱間圧延機であっても、その圧延スタンドの前段の空冷区間内に基準点を設けることで、圧延材の速度履歴及び温度履歴を把握することができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明に係る熱間圧延機における温度制御方法及び温度制御装置では、以下に示す優れた効果を奏する。
【００６０】
請求項１、請求項３または請求項４に記載の発明によれば、熱間圧延機における温度制御方法または温度制御装置は、圧延される圧延材の温度履歴及び速度履歴を容易に把握することができる。これによって、従来のような圧延材毎に異なる温度モデルを用いることなく、圧延材の温度を目標温度に収束させるための圧延スタンドの速度調整を精度よく計算することができる。
【００６１】
請求項２または請求項５に記載の発明によれば、熱間圧延機における温度制御方法または温度制御装置は、圧延スタンドの速度調整に伴う温度変化の位相のずれを検出して、その位相差を補正することができるので、圧延材の温度を目標温度に速やかに収束させることができる。これによって、熱間圧延機の起動時に発生する目標品質に達していない生成材を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱間圧延機における温度制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る特定スタンドの入側の基準点位置を説明するための説明である。
【図３】本発明に係る熱間圧延機における温度制御装置の動作を説明したフローチャートである。
【図４】本発明に係る温度制御装置を備えた４段タンデム熱間圧延機の構成を示すブロック図である。
【図５】圧延スタンドの速度調整量を算出するための制御を説明するためのブロック図である。
【図６】圧延スタンドの速度調整量を算出するための温度差と利得値との関係の一例を示すグラフである。
【図７】圧延スタンドの速度調整量と圧延材の実績温度との関係を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
１……熱間圧延機
２……４段タンデム熱間圧延機
１０……温度制御装置
１１……圧延移動量測定手段
１２……温度測定手段
１３……圧延速度調整手段
Ｆ……圧延スタンド
Ｔ……温度センサ
Ｒ……ロール駆動モータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a temperature control method and a temperature control apparatus in a hot rolling mill for setting a rolled material rolled by a hot rolling mill to a target temperature.
[0002]
[Prior art]
Generally, when rolling with a hot rolling mill, in order to ensure product quality, the finishing temperature of the rolled material must be kept constant at the target temperature.
Therefore, conventionally, a temperature control method is used in which the rolling speed is adjusted according to the temperature of the rolled material (actual temperature) using a temperature controller. In this conventional temperature control method, generally, the relationship between the rolling speed and the finishing temperature is modeled as a temperature model, and various control parameters of the temperature controller are set and used using this temperature model.
[0003]
However, in this temperature control method, the error of the temperature model (model error) may increase due to changes in the rolling speed, etc., until the finish temperature of the rolled material is not stable at the target temperature or until the target temperature is reached. There was a problem that it took a long time.
[0004]
Therefore, conventionally, in order to solve this problem, as disclosed in “Temperature Control Method and Temperature Control Apparatus in Rolling Mill” described in JP-A-9-141316, a setting range of the rolling speed is set. There is a technique of dividing a plurality of speed sections, setting a control parameter of a temperature controller for each speed section, and changing the control parameter according to the rolling speed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in “Temperature control method and temperature control apparatus in rolling mill” described in JP-A-9-141316, the settable range of rolling speed is divided into a plurality of speed sections, and a temperature model is set for each speed section. Therefore, it is necessary to set control parameters for setting the temperature controller based on the above, and it is necessary to optimize the plurality of control parameters.
[0006]
Also, when the relationship between rolling speed and finishing temperature is used as a temperature model, it is very difficult to model this because the lag time of the temperature change of the rolled material changes due to the change in rolling speed. In order to divide the settable range into a plurality of speed sections in a range not affected by the model error, there is a problem that verification must be performed with a lot of experimental data.
[0007]
Furthermore, the speed parameters and the control parameters set in the temperature controller based on the temperature model for each speed parameter are different for each material to be rolled. The optimum parameters and control parameters are determined for each material. There was a problem that had to be.
[0008]
Further, when rolling is performed with a plurality of rolling stands, the rolling speed is usually accelerated and decelerated, and the rolling material passing through each rolling stand is rolled with different speed histories. For this reason, it is difficult to accurately calculate the temperature change amount of the rolled material in each rolling stand, and it is difficult to model as a temperature model, so it is possible to accurately calculate the rolling speed in each rolling stand. There was a problem that I could not.
[0009]
The present invention has been made in view of the above problems, and when adjusting the finishing temperature of the rolled material by adjusting the rolling speed, the finishing temperature is quickly converged to the target temperature and stabilized. It aims at providing the temperature control method and temperature control apparatus in a hot rolling mill which can perform rolling.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention was devised to achieve the above object. First, the temperature control method for a hot rolling mill according to claim 1 includes adjusting one or more rolling stands by adjusting a rolling speed. Is a temperature control method in a hot rolling mill for controlling the rolled material to be rolled to a preset target temperature, and the temperature of the rolled material at the temperature measurement point after passing through the final rolling stand. A temperature measuring step for measuring the rolling speed, a rolling speed adjusting step for adjusting the rolling speed so as to correct the difference based on the difference between the temperature of the rolled material measured in the temperature measuring step and the target temperature, and the rolling After adjusting the rolling speed in the speed adjustment step, the rolling distance of the rolled material from the entry side of the specific rolling stand to the temperature measurement point is fixed at a constant rolling speed after the adjustment. It includes a degree rolling step, and characterized by continuing the steps returns to the temperature measuring step after the rolled material at this constant speed rolling step is rolled by the rolling distance.
[0011]
According to this method, in the temperature control method in the hot rolling mill, the actual temperature (finishing temperature) of the rolled material that changes with the rolling of the hot rolling mill is measured by the temperature measurement step, and the rolling speed adjustment step The rolling speed of the rolling stand is adjusted based on the difference between the actual temperature and the preset target temperature. And the rolling speed at the time of rolling for the rolling distance of the rolling material from the entrance side of a specific rolling stand to a temperature measurement point is made constant by a constant speed rolling step.
[0012]
And the temperature control method in this hot rolling mill performs rolling at a constant speed by the rolling distance of the rolling material from the entry side of the specific rolling stand to the temperature measurement point by a constant speed rolling step. When the temperature measurement step measures the temperature of the rolled material, the temperature history of the rolled material and the speed history after the specific rolling stand are easily moved. I can grasp it.
[0013]
Further, the temperature control method in the hot rolling mill according to claim 2 is the temperature control method according to claim 1, wherein the rolling speed adjustment step is the actual temperature of the rolled material measured at the temperature measurement step. The rolling speed is adjusted based on the difference between the actual temperature of the rolled material at the present time and the actual temperature of the rolled material measured last time.
[0014]
According to this method, the temperature control method in the hot rolling mill is based on the difference between the actual temperature and the target temperature of the rolled material measured at the temperature measuring step and the target temperature at the rolling speed adjustment step. Adjust the rolling speed so that the temperature difference between the temperature and the target temperature is zero, and detect the phase shift of the temperature change that accompanies the speed adjustment based on the difference between the current temperature and the previous measured temperature. Then, the rolling speed is adjusted so as to correct the phase difference.
[0015]
Furthermore, the temperature control apparatus in the hot rolling mill according to claim 3 controls the rolling material to be rolled by one or more rolling stands so as to have a preset target temperature by adjusting a rolling speed. A temperature control device in a hot rolling mill, and a temperature measuring means for measuring the temperature of the rolled material at a temperature measuring point after passing through the rolling stand of the final stage, and a rolling material measured by the temperature measuring means Rolling speed adjusting means for adjusting the rolling speed so as to correct the difference based on the difference between the temperature and the target temperature, and the rolling movement for measuring the rolling time or the rolling distance of the rolled material rolled at the rolling speed. And a quantity measuring means.
[0016]
According to such a configuration, the temperature control device in the hot rolling mill measures the actual temperature (finishing temperature) of the rolled material, which changes with the rolling of the hot rolling mill, by the temperature measuring unit, and the rolling speed adjusting unit The rolling speed of the rolling stand is adjusted based on the difference between the actual temperature and the preset target temperature. And the time or distance by which a rolling material is rolled and moved from the entrance side of a specific rolling stand to a temperature measurement point is measured by a rolling movement amount measuring means.
[0017]
Further, the temperature control device in the hot rolling mill according to claim 4 is the temperature control device according to claim 3, wherein the rolling speed adjusting means is measured by the rolling movement measuring means after adjusting the rolling speed. The rolling material is rolled at a constant rolling speed until the rolling time or rolling distance of the rolled material reaches a passing time or moving distance from the entry side of a specific rolling stand to a temperature measurement point.
[0018]
According to such a configuration, the temperature control device in the hot rolling mill measures the actual temperature (finishing temperature) of the rolled material, which changes with the rolling of the hot rolling mill, by the temperature measuring unit, and the rolling speed adjusting unit The rolling speed of the rolling stand is adjusted based on the difference between the actual temperature and the preset target temperature. Then, the rolling speed is kept constant by the rolling movement measuring means until the rolling material is rolled for the rolling distance of the rolling material from the entry side of the specific rolling stand to the temperature measurement point or the rolling material required for the movement.
[0019]
And the temperature control device in this hot rolling mill performs rolling at a constant speed by the amount of movement of the rolled material from the entry side of the specific rolling stand to the temperature measurement point by the rolling movement amount measuring means. Will move at a certain speed after that particular rolling stand, and when the temperature measuring means measures the temperature of the rolled material, the temperature history of the rolled material and the speed history after the specified rolling stand can be easily obtained. Can grasp.
[0020]
Furthermore, the temperature control apparatus in the hot rolling mill according to claim 5 is the temperature control apparatus according to claim 3 or 4, wherein the rolling speed adjusting means is a current rolling measured by the temperature measuring means. The rolling speed is adjusted based on the difference between the actual temperature of the material and the target temperature and the difference between the actual temperature of the rolled material at the present time and the actual temperature of the rolled material measured last time.
[0021]
According to such a configuration, the temperature control device in the hot rolling mill has the current rolling material determined by the difference between the actual temperature and the target temperature of the rolled material measured by the temperature measuring unit by the rolling speed adjusting unit. Adjust the rolling speed so that the temperature difference between the temperature and the target temperature is zero, and detect the phase shift of the temperature change that accompanies the speed adjustment based on the difference between the current temperature and the previous measured temperature. Then, the rolling speed is adjusted so as to correct the phase difference.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0023]
(Configuration of temperature controller)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a temperature control device in a hot rolling mill according to the present invention. As shown in FIG. 1, the temperature control device 10 includes a rolling movement amount measuring unit 11, a temperature measuring unit 12, and a rolling speed adjusting unit 13.
[0024]
The hot rolling mill 1 provided with this temperature control device 10 is a tandem rolling mill having a plurality of stages of rolling stands F, and the temperature sensor T disposed on the exit side of the final stage rolling stand F allows the rolling material Z to be Temperature (actual temperature) is measured, and based on the difference (difference temperature) between the actual temperature and the target temperature set in advance to ensure the quality of the rolled material Z, the temperature control device 10 uses the roll drive motor R. By controlling the above, the rolling speed of each rolling stand F is adjusted, the temperature of the rolled material Z is converged to the target temperature, and the rolled material Z is rolled.
[0025]
Here, based on FIG. 1, each structure of the temperature control apparatus 10 is demonstrated.
The rolling movement measuring means 11 measures the movement of the rolled material Z that is rolled while passing through the rolling stand F. The rolling movement amount measuring means 11 measures the movement amount of the rolled material Z after receiving the movement amount measurement instruction signal from the rolling speed adjusting means 13, and enters a specific rolling stand in which the rolled material Z is preset. When the temperature sensor T moves from the side (reference point) to the temperature measurement point C where the temperature is measured, a temperature measurement instruction signal for measuring the temperature of the rolled material Z is notified to the temperature measurement means 12.
Here, the movement amount is a rolling time required for movement, and the rolling movement amount measuring means 11 is a rolling time during which the rolled material Z moves a distance from the entrance side (reference point) of the rolling stand to the temperature measurement point C. Measure.
The amount of movement may be a rolling distance obtained by multiplying the rolling speed of each rolling stand F by the elapsed time from the reference point.
[0026]
The temperature measuring means 12 acquires the actual temperature of the rolled material Z measured by the temperature sensor T. When the temperature measurement means 12 is notified of the temperature measurement instruction signal from the rolling movement amount measurement means 11, the difference between the actual temperature of the rolled material Z acquired from the temperature sensor T and the target temperature (proportional difference temperature), and The rolling speed adjusting means 13 is notified of a speed adjustment instruction signal including two types of difference temperatures, that is, the difference between the current actual temperature and the previous actual temperature (differential difference temperature). The actual temperature measured this time is used to calculate the differential temperature difference at the next temperature measurement, and the temperature is stored in a storage means (not shown).
[0027]
The rolling speed adjusting means 13 is based on the differential temperature included in the speed adjustment instruction signal notified from the temperature measuring means 12 and the speed necessary for changing the unit temperature previously determined for each material of the rolled material Z. The rolling speed of the rolling stand F is calculated and the roll driving motor R is controlled to adjust the rolling speed of the rolling stand F. In addition, after changing the rolling speed of each rolling stand F, the rolling speed adjustment means 13 notifies the movement amount measurement instruction signal to the rolling movement amount measurement means 11.
[0028]
Here, the reference point on the entry side of the specific stand will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 2 is a schematic view of a part extracted from FIG. 1 in which rolling stands F are arranged in series (tandem) in order to explain the reference point of the n-stage hot rolling mill 1.
As shown in FIG. 2, in the hot rolling mill 1, in the vicinity of the rolling stand F, a cooling heat generation section HZ in which the temperature of the rolled material Z changes based on coolant cooling, roll cooling, frictional heat generation, processing heat generation, and the like, and air cooling As a result, there is an air cooling section AZ in which the temperature change of the rolled material Z is extremely small as compared with the vicinity of the rolling stand F. Here, the reference point D is a specific rolling stand F i Is set to the air cooling section AZ in front of. And while the rolling material Z moves the distance (rolling speed fixed area MV) from this reference point D to the temperature measurement point C, it rolls with the rolling speed of the rolling material Z fixed.
[0029]
In addition, although this reference point D is set in front of the rolling stand F close to the entry side of the hot rolling mill 1, the speed history of each rolling stand becomes clearer. The time for moving (rolling) the distance to the measurement point C (the time required for one cycle) becomes longer, and the control time for setting the rolled material Z to the target temperature becomes longer. For this reason, the reference point D may be set at the rolling stand F near the center of the hot rolling mill 1.
[0030]
By being comprised in this way, since the temperature control apparatus 10 does not perform speed adjustment in the rolling stand F after the reference point D, the rolled material Z existing at the reference point D reaches the temperature measurement point C. It is possible to easily grasp the temperature history and what speed history the rolling material Z existing at the reference point D has passed through each rolling stand F, and the temperature delay (phase) associated with the speed change. ) Is almost the same, and the calculation accuracy for correcting it can be improved.
[0031]
(Operation of temperature controller)
Next, based on FIG.1, FIG2 and FIG.3, operation | movement of the temperature control apparatus 10 in the hot rolling mill 1 is demonstrated. FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the temperature control apparatus 10.
[0032]
[Temperature measurement step]
The temperature control device 10 in the hot rolling mill 1 first acquires the temperature of the temperature measurement point C of the rolled material Z by acquiring the temperature of the temperature measurement point C from the temperature sensor T by the temperature measurement means 12 (result). Temperature) is measured (step S10). Then, two types of difference temperatures are calculated: the difference between the actual temperature and the target temperature (proportional difference temperature), and the difference between the current actual temperature and the last measured actual temperature (differential difference temperature) (step S11). Proceed to the rolling speed adjustment step (step S12). However, since there is no actual temperature measured at the time of startup, the actual temperature is assumed to be equal to the actual temperature of this time.
[0033]
[Rolling speed adjustment step]
In the temperature control device 10, the rolling speed adjustment means 13 calculates the rolling speed of each rolling stand F based on the speed adjustment instruction signal including the differential temperature (proportional differential temperature and differential differential temperature) calculated in step S <b> 11. (Step S12). In this step S12, based on PD (proportional differentiation) control generally used in the automatic control method, the proportional difference temperature is set as a proportional term, and the differential difference temperature is set as a differential term. It is possible to control the temperature of the target to be the target temperature.
Then, the rolling speed adjusting means 13 controls the roll drive motor R of each rolling stand F to adjust the rolling speed of each rolling stand F (step S13), and proceeds to the constant speed rolling step (step S14).
[0034]
[Constant-speed rolling step]
The temperature control apparatus 10 performs rolling of the rolled material Z at a constant rolling speed after being adjusted in Step S13 (Step S14). Then, it is determined whether or not the moving distance of the rolled material Z is the distance from the reference point D to the temperature measurement point C, that is, whether or not rolling has been performed for a certain rolling speed interval MV (step S15). When the rolling is not executed (No), the process returns to step S14 and the rolling at a constant speed is continued. On the other hand, when rolling for the rolling speed constant section MV is executed (Yes), the process proceeds to step S16.
[0035]
Then, whether or not the rolling of the rolled material Z is completed is determined based on an external switch or the like (step S16). If not completed (No), the process returns to step S10 to measure the temperature of the rolled material Z. Then, adjustment of the rolling speed and rolling for a certain rolling speed interval MV are executed. On the other hand, when the rolling of the rolled material Z is completed (Yes), the operation ends.
[0036]
Based on the above steps, the temperature control device 10 controls the rolling speed of the rolling stand F of the hot rolling mill 1 to quickly converge the rolled material Z to the target temperature and realize stable rolling. Can do. In addition, this invention is not limited to this procedure, For example, each rolling stand (F 1 , F 2 ... F n It is also possible to install a temperature sensor in between and control the rolling speed based on the actual temperature.
[0037]
(Configuration of 4-stage tandem hot rolling mill)
Next, in order to explain the temperature control method and temperature control apparatus in the hot rolling mill according to the present invention in more detail, a hot rolling mill (four-stage tandem hot rolling mill) having four rolling stands is taken as an example. I will explain. FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a four-stage tandem hot rolling mill.
[0038]
As shown in FIG. 4, the four-stage tandem hot rolling mill 2 has four rolling stands F. 1 , F 2 , F Three And F Four Are placed in series (tandem) and the rolling stand F 1 , F 2 , F Three And F Four Air cooling section AZ between 3m, rolling stand F 1 , F 2 , F Three And F Four The cooling heat generation zone HZ in the vicinity of is 2 m. Furthermore, the final rolling stand F Four The air cooling section AZ2 between the temperature sensor T and the temperature sensor T is 1 m. In this way, four rolling stands F 1 , F 2 , F Three And F Four The temperature of the rolled material Z is measured by the temperature sensor T, and the difference between the actual temperature and the target temperature of the rolled material Z (differential temperature) is measured. Then, the temperature control device 10 according to the present invention controls the roll drive motor R so that the rolling stand F 1 , F 2 , F Three And F Four The rolling speed is adjusted, the temperature of the rolled material Z is converged to the target temperature, and the rolled material Z is rolled. The temperature control apparatus 10 according to the present invention is not limited to the control of a four-stage rolling stand.
[0039]
(Operation of temperature control device in 4-stage tandem hot rolling mill)
Next, operation | movement of the temperature control apparatus 10 in the 4-stage tandem hot rolling mill 2 is demonstrated in detail based on FIG. In addition, about the structure of the temperature control apparatus 10, FIG. 1 shall be referred suitably.
[0040]
Here, as shown in FIG. 4, the reference point D is defined as a position where the speed history of each rolling stand and the temperature history of the rolled material Z can be suitably grasped. Three Between the cooling heat generation zone HZ and the air cooling zone AZ in front of it (the final point of the air cooling zone AZ). Each rolling stand F 1 , F 2 , F Three And F Four It is assumed that the position at which the rolled material Z is rolled is an intermediate point of the cooling heat generation zone HZ.
[0041]
First, the temperature control device 10 obtains the temperature of the temperature measurement point C from the temperature sensor T by the temperature measurement means 12, thereby measuring the temperature (actual temperature) of the temperature measurement point C of the rolled material Z, and the results. Rolling speed adjusting means includes a speed adjustment instruction signal including two kinds of difference temperatures, that is, a difference between the temperature and the target temperature (proportional difference temperature) and a difference between the current actual temperature and the actual temperature measured last time (differential differential temperature). 13 is notified.
[0042]
And the rolling speed adjustment means 13 controls each rolling stand F by controlling the drive amount of the roll drive motor R. 1 , F 2 , F Three And F Four The rolling speed is adjusted. After adjusting the rolling speed, the rolling speed adjusting means 13 controls the roll drive motor R so as to keep the rolling speed constant, and notifies the rolling movement amount measuring means 11 of a movement amount measurement instruction signal.
[0043]
The rolling movement amount measuring means 11 notified of this movement amount measurement instruction signal performs measurement until the moving distance of the rolled material Z reaches 8 m (1 m + 5 m + 2 m) which is the distance of the rolling speed constant section MV. Here, (1m / rolling stand F 2 Rolling speed) + (5m / rolling stand F Three Rolling speed) + (2m / stand F Four It is determined that the rolled material Z has moved by the rolling speed constant section MV after the elapse of time.
[0044]
Next, based on FIG.4 and FIG.5, the calculation method of the speed adjustment amount of the rolling speed by the rolling speed adjustment means 13 of the temperature control apparatus 10 is demonstrated (refer FIG. 1 suitably about the structure of the temperature control apparatus 10). . FIG. 5 is a block diagram for explaining the operation of calculating the speed adjustment amount of the rolling speed adjusting means 13.
[0045]
As shown in FIG. 5, the actual temperature in the nth cycle (current actual temperature) is T (n), the actual temperature in the (n-1) th cycle (previous actual temperature) is T (n-1), and the target temperature is The speed required to change the temperature of Tm and rolled material Z by 1 ° C. is ∂V / ∂T [mpm / ° C.]. Here, the difference between the target temperature Tm and the current actual temperature T (n) is notified as a proportional difference temperature included in the speed adjustment instruction signal from the temperature measuring means 12. Further, the difference between the previous actual temperature T (n-1) and the current actual temperature T (n) is notified from the temperature measuring means 12 as the differential difference temperature, as with the proportional difference temperature.
[0046]
The proportional difference temperature and the differential difference temperature are based on PD (proportional differentiation) control that is generally used, and the proportional difference temperature is set as a proportional term and the differential difference temperature is set as a differential term. A temperature adjustment amount for setting the temperature to the target temperature is calculated, and the speed adjustment amount Ve is calculated by multiplying the temperature adjustment amount by ∂V / ∂T.
When the block diagram of FIG. 5 is mathematically expressed, it can be expressed as equation (1).
[0047]
[Expression 1]
Figure 0003973143
[0048]
Here, g1 and g2 represent gain values of the gain G1 and the gain G2, and fixed values of g1 = 1 and g2 = 0.5 are used.
In this equation (1), {Tm−T (n)}, which is a proportional term, acts so that the temperature difference becomes zero due to the difference between the target temperature Tm and the current actual temperature T (n). Further, {T (n−1) −T (n)} which is a differential term has an action of correcting a phase shift between the speed history and the temperature history.
[0049]
Note that the gain values (g1 and g2) of the gain G1 and the gain G2 are desirably changed based on the temperature differences of the proportional term and the differential term. For example, as shown in FIG. 6, it is possible to change the gain values (g1 and g2) based on the temperature differences. Here, FIG. 6A is an example showing the relationship between the value of the gain value g1 of the gain G1 and the temperature difference between the target temperature and the actual temperature. FIG. 6B shows an example of the relationship between the gain value g2 of the gain G2 and the temperature difference between the target temperature and the actual temperature.
[0050]
(Example of temperature control in a 4-stage tandem hot rolling mill)
Next, based on FIGS. 4 and 7, the actual temperature when the temperature control of the four-stage tandem hot rolling mill 2 is performed by the temperature control device 10 and the rolling stand F. Four The relationship of the rolling speed will be described using specific numerical values. FIG. 7 shows the actual temperature and rolling stand F when the aluminum material is rolled. Four It is the graph which showed the relationship of rolling speed of.
[0051]
In this operation, the target temperature of the rolled material Z is 300 ° C., and this rolled material Z Four The rolling speed of the steel sheet changes by 1 ° C. by changing 2/60 [m / s] (∂V / ∂T = 2), and the gain values of the gain G1 and the gain G2 are g1 = 1.0 and g2, respectively. = A fixed value of 0.5 shall be used. As an initial value, the actual temperature is 310 ° C., the rolling stand F Four The rolling speed (outgoing speed) is set to 240 [mpm]. Furthermore, the rolling stand F Three Rolling speed is rolling stand F Four Half of the rolling speed (initial value 120 [mpm]), rolling stand F 2 Rolling speed is rolling stand F Three Half of the rolling speed (initial value 60 [mpm]), rolling stand F 1 Rolling speed is rolling stand F 2 Is assumed to be operating at half the rolling speed (initial value 30 [mpm]).
[0052]
First, when the actual temperature is measured in the first cycle, it is 310 ° C., and the proportional term shown in the equation (1) is {target temperature (300) −current actual temperature (310)} = − 10, and the differential term is Since {preceding actual temperature (310) -current actual temperature (310)} = 0, the gain values of the gain G1 and the gain G2 at the temperature difference are used as g1 = 1.05 and g2 = 0.5. When the speed adjustment amount Ve in the equation (1) is calculated, Ve = −10 [mpm].
[0053]
Therefore, in order to lower the rolling speed of 10 [mpm], the speed is adjusted at 2 [mpm / s] and the rolling stand F Four The speed adjustment is terminated at a stage where the rolling speed of 10 [mpm] is reduced from 240 [mpm] to 230 [mpm], and rolling is performed while maintaining the rolling speed of 230 [mpm].
In addition, the lower limit value of the time required for speed adjustment of the rolling speed is defined as the rolling stand F 2 And rolling stand F Three An air cooling section AZ between the rolling material Z and the rolling material Z passes through. And when speed adjustment is completed before the time which passes the air cooling area AZ, the time when the rolling material Z passes the air cooling area AZ is considered as speed adjustment time.
[0054]
Then, the actual temperature is measured at the stage where the rolling for the constant rolling speed section MV is executed, that is, at the second cycle. The actual temperature at this time is 308 ° C., the proportional term shown in the equation (1) is {target temperature (300) −current actual temperature (308)} = − 8, and the differential term is {previous actual temperature (310) -Since the actual temperature (308)} = 2 at this time, the speed adjustment amount Ve becomes Ve = -6 [mpm].
[0055]
Therefore, in order to reduce the rolling speed of 6 [mpm], the speed is adjusted at 2 [mpm / s] and the rolling stand F Four The speed adjustment is finished at a stage where the rolling speed of 6 [mpm] is reduced from 230 [mpm] to 224 [mpm], and rolling is performed while maintaining the rolling speed of 224 [mpm]. In this case, the time required for adjusting the rolling speed is that the rolled material Z is the rolling stand F. 2 And rolling stand F Three It is shorter than the time for passing the air cooling section AZ between the two. For this reason, after the time for the rolled material Z to pass through the air-cooled section AZ and the time for performing rolling for 8 m (1 m + 5 m + 2 m) which is the distance of the constant rolling speed section MV, the process proceeds to the next cycle.
[0056]
As described above, rolling is performed by setting the time required for adjusting the rolling speed (speed adjusting time) and the time required for the rolled material Z to move from the reference point D to the temperature measurement point C as one cycle. The actual temperature is converged to the target temperature.
[0057]
In the present embodiment, the measurement point of the rolled material Z measured at the nth cycle is the rolling stand F. Three And rolling stand F Four At a constant speed, rolling stand F 2 Through the (n-1) period at a constant speed, and the rolling stand F 1 Passes in the (n-2) period. Thus, regardless of the rolling speed and pass schedule of the rolled material Z (setting of the plate thickness that defines how much thickness the rolled material Z is rolled in stages) Thus, the temperature history and speed history of the rolled material Z can be easily grasped, and it becomes unnecessary to model the delay time that has been an error factor in the past.
Thereby, in the situation where the speed change amount is large (temperature difference is large) by the temperature control device 10, since the speed change is large, the convergence to the target temperature is fast and the speed change amount is small (small temperature difference). Since the temperature history and speed history can be easily grasped, the calculation accuracy can be dramatically improved and stable rolling can be realized.
[0058]
In addition, in this Embodiment, although the temperature control method and temperature control apparatus which control the hot rolling mill (4 stage tandem hot rolling mill) provided with four rolling stands were demonstrated, this invention is limited to this. Is not to be done.
For example, even if the rolling stand is a single hot rolling mill, the speed history and temperature history of the rolled material can be grasped by providing the reference point in the air cooling section in the previous stage of the rolling stand.
[0059]
【The invention's effect】
As described above, the temperature control method and the temperature control apparatus in the hot rolling mill according to the present invention have the following excellent effects.
[0060]
According to invention of Claim 1, Claim 3 or Claim 4, the temperature control method or temperature control apparatus in a hot rolling mill can easily grasp the temperature history and speed history of the rolled material to be rolled. Can do. Thus, the speed adjustment of the rolling stand for causing the temperature of the rolled material to converge to the target temperature can be accurately calculated without using a different temperature model for each rolled material as in the prior art.
[0061]
According to invention of Claim 2 or Claim 5, the temperature control method or temperature control apparatus in a hot rolling mill detects the shift | offset | difference of the phase of the temperature change accompanying the speed adjustment of a rolling stand, The phase difference Therefore, the temperature of the rolled material can be quickly converged to the target temperature. Thereby, the production | generation material which has not reached the target quality which generate | occur | produces at the time of starting of a hot rolling mill can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a temperature control device in a hot rolling mill according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a reference point position on the entry side of a specific stand according to the present invention.
FIG. 3 is a flowchart explaining the operation of the temperature control device in the hot rolling mill according to the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a four-stage tandem hot rolling mill provided with a temperature control device according to the present invention.
FIG. 5 is a block diagram for explaining a control for calculating a speed adjustment amount of the rolling stand.
FIG. 6 is a graph showing an example of a relationship between a temperature difference and a gain value for calculating a speed adjustment amount of a rolling stand.
FIG. 7 is a graph for explaining the relationship between the speed adjustment amount of the rolling stand and the actual temperature of the rolled material.
[Explanation of symbols]
1 ... Hot rolling mill
2 ... 4 stage tandem hot rolling mill
10 ... Temperature control device
11 ... Measuring means for rolling movement
12 ... Temperature measuring means
13. Rolling speed adjustment means
F …… Rolling stand
T …… Temperature sensor
R …… Roll drive motor

Claims (5)

圧延速度を調整することで、１基以上の圧延スタンドによって圧延される圧延材を予め設定された目標温度になるように制御する熱間圧延機における温度制御方法であって、
最終段の圧延スタンドを通過した後の温度測定点において、前記圧延材の温度を測定する温度測定ステップと、
この温度測定ステップで測定した前記圧延材の温度と、前記目標温度との差分に基づいて、その差分を補正するように前記圧延速度を調整する圧延速度調整ステップと、
この圧延速度調整ステップで前記圧延速度を調整した後に、特定の圧延スタンドの入側から前記温度測定点までの前記圧延材の圧延距離を、その調整された後の一定の圧延速度で圧延を行う一定速度圧延ステップと、
を含み、この一定速度圧延ステップで前記圧延材を前記圧延距離だけ圧延させた後に前記温度測定ステップに戻って各ステップを継続することを特徴とする熱間圧延機における温度制御方法。By adjusting the rolling speed, a temperature control method in a hot rolling mill for controlling a rolled material rolled by one or more rolling stands so as to have a preset target temperature,
At the temperature measurement point after passing through the final rolling stand, a temperature measurement step for measuring the temperature of the rolled material,
Based on the difference between the temperature of the rolled material measured in this temperature measurement step and the target temperature, a rolling speed adjustment step for adjusting the rolling speed so as to correct the difference;
After adjusting the rolling speed in this rolling speed adjusting step, the rolling distance of the rolled material from the entry side of a specific rolling stand to the temperature measurement point is rolled at a constant rolling speed after the adjustment. A constant speed rolling step;
A method for temperature control in a hot rolling mill, comprising rolling the rolled material by the rolling distance in the constant speed rolling step and then returning to the temperature measuring step and continuing each step. 前記圧延速度調整ステップは、前記温度測定ステップで測定された現時点での前記圧延材の実績温度と前記目標温度との差分、並びに、前記現時点での前記圧延材の実績温度と前回測定した前記圧延材の実績温度との差分に基づいて、圧延速度を調整することを特徴とする請求項１に記載の熱間圧延機における温度制御方法。The rolling speed adjustment step includes a difference between the actual temperature of the rolled material at the current time measured in the temperature measuring step and the target temperature, and the actual temperature of the rolled material at the current time and the rolling measured last time. The temperature control method for a hot rolling mill according to claim 1, wherein the rolling speed is adjusted based on a difference from the actual temperature of the material. 圧延速度を調整することで、１基以上の圧延スタンドによって圧延される圧延材を予め設定された目標温度になるように制御する熱間圧延機における温度制御装置であって、
最終段の圧延スタンドを通過した後の温度測定点において、前記圧延材の温度を測定する温度測定手段と、
この温度測定手段で測定した前記圧延材の温度と、前記目標温度との差分に基づいて、その差分を補正するように前記圧延速度を調整する圧延速度調整手段と、
前記圧延速度で圧延される前記圧延材の圧延時間又は圧延距離を測定する圧延移動量測定手段と、
を備えていることを特徴とする熱間圧延機における温度制御装置。By adjusting the rolling speed, a temperature control device in a hot rolling mill that controls a rolled material rolled by one or more rolling stands so as to have a preset target temperature,
At the temperature measurement point after passing through the final rolling stand, temperature measuring means for measuring the temperature of the rolled material,
Based on the difference between the temperature of the rolled material measured by the temperature measuring means and the target temperature, a rolling speed adjusting means for adjusting the rolling speed so as to correct the difference;
A rolling movement measuring means for measuring a rolling time or a rolling distance of the rolled material rolled at the rolling speed;
The temperature control apparatus in the hot rolling mill characterized by including. 前記圧延速度調整手段は、前記圧延速度を調整した後に、前記圧延移動量測定手段によって測定された前記圧延材の圧延時間又は圧延距離が、特定の圧延スタンドの入側から前記温度測定点までの通過時間又は移動距離になるまで、一定の圧延速度で前記圧延材を圧延させることを特徴とする請求項３に記載の熱間圧延機における温度制御装置。The rolling speed adjusting means adjusts the rolling speed, and then the rolling time or rolling distance of the rolled material measured by the rolling movement measuring means is from the entry side of a specific rolling stand to the temperature measuring point. The temperature control device for a hot rolling mill according to claim 3, wherein the rolled material is rolled at a constant rolling speed until a passing time or a moving distance is reached. 前記圧延速度調整手段は、前記温度測定手段で測定された現時点での前記圧延材の実績温度と前記目標温度との差分、並びに、前記現時点での前記圧延材の実績温度と前回測定した前記圧延材の実績温度との差分に基づいて、圧延速度を調整することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の熱間圧延機における温度制御装置。The rolling speed adjusting means includes a difference between the actual temperature of the rolled material at the current time measured by the temperature measuring means and the target temperature, and the actual temperature of the rolled material at the current time and the rolling measured last time. The temperature control apparatus for a hot rolling mill according to claim 3 or 4, wherein the rolling speed is adjusted based on a difference from the actual temperature of the material.
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