JP4735307B2 - 熱間仕上圧延装置および熱間仕上圧延温度制御方法 - Google Patents

Description

本発明は熱間仕上圧延装置および熱間仕上圧延温度制御方法に関し、特に、熱間仕上圧延において所望の仕上温度を実現する方法に適用して好適なものである。

熱延鋼板の製造方法では、被圧延材であるスラブを加熱炉にて加熱した後、粗圧延機にて粗圧延することにより、中間厚さの粗バーに圧延され、仕上圧延機にて最終製品の厚さに圧延される。仕上圧延では、仕上圧延機の出側の被圧延材温度（以下、仕上温度と称する。）を目標値に制御することにより、製品の機械的特性を確保することが行われる。この際、スラブを中間厚さに延材した段階で仕上温度を確保できるようにするために、スラブの加熱温度、粗圧延の圧延条件、仕上圧延の圧延速度（加速圧延）および冷却条件、粗圧延機と仕上圧延機との間に設置された誘導加熱装置の加熱方法などを決定する。

ここで、例えば、特許文献１には、仕上圧延機の入側で粗圧延材を加熱して仕上圧延する際の仕上温度を高精度化するために、仕上圧延機の出側の温度の測定値または計算値に基づいて温度モデルを適用することで仕上温度を予測し、粗圧延機の下流に配置された加熱装置を用いて仕上温度が目標温度になるように制御する方法が開示されている。
特開２００３−３３８０８号公報

しかしながら、高張力鋼に代表される高品質の製品を製造するためには、温度条件の高温化および低温化を進める必要があり、製造能力の限界に操業条件を設定する必要があることから、仕上温度を目標値に精度よく制御することが難しいという問題があった。
一方、特許文献１に開示された方法では、温度モデルを用いて仕上温度を精度よく予測するために、特殊な条件において温度モデルを合せ込む必要があり、調整負荷が高いという問題があった。
そこで、本発明の目的は、調整負荷の増大を抑制しつつ、圧延材の仕上温度精度を向上させることが可能な熱間仕上圧延装置および熱間仕上圧延温度制御方法を提供することである。

上述した課題を解決するために、請求項１記載の熱間仕上圧延装置によれば、過去に圧延された圧延材の圧延諸元および操業実績を蓄積する圧延データベースと、今回圧延される圧延材の圧延諸元および仕上入側温度実績に基づいて前記圧延データベースを検索することにより、今回圧延される圧延材の圧延諸元および仕上入側温度実績に類似する圧延材の操業実績を抽出する類似操業実績抽出手段と、前記類似操業実績抽出手段による操業実績の抽出結果に基づいて、今回圧延される圧延材に対する温度制御操作端の操作量を決定する温度制御操作端操作量決定手段と、前記温度制御操作端の操作量に基づいて、今回圧延される圧延材の仕上温度を制御する仕上温度制御手段とを備えることを特徴とする。

これにより、圧延データベースを検索することで、今回圧延される圧延材に対する温度制御操作端の操作量を決定することができる。このため、特殊な条件において温度モデルを合せ込むことなく、今回圧延される圧延材の仕上温度を制御することが可能となり、温度モデルの調整負荷の増大を抑制しつつ、圧延材の仕上温度精度を向上させることが可能となるとともに、圧延材の仕上温度の再現性を向上させることができる。

また、請求項２記載の熱間仕上圧延温度制御方法によれば、過去に圧延された圧延材の鋼種、サイズおよび仕上目標温度を少なくとも含む圧延諸元ならびに仕上入側温度実績、仕上速度実績、仕上冷却実績および仕上温度実績を少なくとも含む操業実績を圧延データベースに蓄積するステップと、今回圧延される圧延材の圧延諸元および仕上入側温度実績に基づいて前記圧延データベースを検索することにより、今回圧延される圧延材の圧延諸元および仕上入側温度実績に類似する圧延材の操業実績を抽出するステップと、前記圧延材の操業実績の抽出結果に基づいて、今回圧延される圧延材の仕上目標温度に対応した仕上速度、仕上冷却条件および加熱条件を含む温度制御操作端の操業条件を算出するステップと、前記温度制御操作端の操業条件に基づいて、今回圧延される圧延材の仕上温度を制御するステップとを備えることを特徴とする。

これにより、圧延データベースを検索することで、仕上圧延済みの圧延材の圧延諸元および操業実績から、仕上圧延前の圧延材についての温度制御操作端の操業条件を抽出することが可能となる。このため、高張力鋼に代表される高品質の製品を製造する場合においても、特殊な条件において温度モデルを合せ込む必要がなくなり、温度モデルの調整負荷を軽減することが可能となるとともに、再現性よく高い精度で圧延材の仕上温度を自動的に設定することが可能となる。

また、請求項３記載の熱間仕上圧延温度制御方法によれば、過去に圧延された圧延材の鋼種、サイズおよび仕上目標温度を少なくとも含む圧延諸元ならびに仕上入側温度実績、仕上速度実績、仕上冷却実績および仕上温度実績を少なくとも含む操業実績を圧延データベースに蓄積するステップと、今回圧延される圧延材の仕上目標温度に対応した仕上速度、仕上冷却条件および加熱条件を含む温度制御操作端の操業条件の一部を事前に設定するステップと、今回圧延される圧延材の圧延諸元および仕上入側温度実績に基づいて前記圧延データベースを検索することにより、今回圧延される圧延材の圧延諸元および仕上入側温度実績に類似する圧延材の操業実績を抽出するステップと、前記圧延材の操業実績の抽出結果に基づいて、今回圧延される圧延材の仕上目標温度に対応した温度制御操作端の残りの操業条件を算出するステップと、前記温度制御操作端の操業条件に基づいて、今回圧延される圧延材の仕上温度を制御するステップとを備えることを特徴とする。

これにより、圧延データベースを検索することで、仕上圧延済みの圧延材の圧延諸元および操業実績から、仕上圧延前の圧延材についての温度制御操作端の操業条件を抽出することが可能となるとともに、操業条件の一部を事前に設定することができる。このため、温度モデルの調整負荷を軽減しつつ、再現性よく高い精度で圧延材の仕上温度を設定することが可能となるとともに、加熱温度または圧延所要時間を固定しつつ、圧延材の圧延操作を実行させることが可能となり、圧延計画を立て易くすることができる。

以上説明したように、本発明によれば、圧延データベースを検索することで、今回圧延される圧延材に対する温度制御操作端の操作量を決定することができ、温度モデルの調整負荷の増大を抑制しつつ、再現性よく高い精度で圧延材の仕上温度を自動的に設定することが可能となる。

以下、本発明の実施形態に係る熱間仕上圧延装置および熱間仕上圧延温度制御方法について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る熱間仕上圧延装置の概略構成を示すブロック図である。
図１において、熱間仕上圧延装置には、仕上圧延の前段で圧延材１０を加熱する加熱装置３０、仕上圧延される圧延材１０の圧延速度およびサイズ（厚みおよび幅）を制御する速度制御装置１１〜１７、仕上圧延される圧延材１０を冷却する冷却装置２０〜２６、仕上圧延される圧延材１０の仕上入側温度を計測する仕上入側温度計４０、仕上圧延される圧延材１０の仕上出側温度を計測する仕上出側温度計５０および仕上圧延される圧延材１０の仕上温度を制御する仕上温度制御装置１００が設けられている。

粗圧延機にてスラブを粗圧延することにより、中間厚さの粗バーに圧延された圧延材１０は仕上圧延機に搬送される。そして、仕上圧延機に搬送された圧延材１０は、仕上温度を確保できるようにするために必要に応じて加熱装置３０にて加熱された後、圧延諸元で定められたサイズおよび仕上温度を満たすように速度制御装置１１〜１７および冷却装置２０〜２６にて圧延操作がなされる。

ここで、仕上入側温度計４０は、仕上圧延される圧延材１０の仕上入側温度を計測し、仕上温度制御装置１００に入力する。そして、仕上温度制御装置１００は、仕上入側温度計４０にて測定された仕上入側温度の実績値を取り込み、今回圧延される圧延材１０の仕上目標温度が得られるように、温度制御操作端の操作量を決定し、今回圧延される圧延材１０の仕上温度を制御することができる。なお、温度制御操作端には、速度制御装置１１〜１７および冷却装置２０〜２６が含まれ、加熱装置３０が設置されている場合には、加熱装置３０も含むことができる。また、温度制御操作端の操作量には、圧延材１０の仕上速度および仕上冷却条件を含むことができ、加熱装置３０が設置されている場合には、圧延材１０の加熱条件も含むことができる。そして、仕上出側温度計５０は、速度制御装置１１〜１７および冷却装置２０〜２６にて圧延操作がなされた圧延材１０の仕上出側温度を計測し、仕上温度制御装置１００に入力する。

ここで、仕上温度制御装置１００は、過去に仕上圧延された圧延材１０´の圧延諸元ならび操業実績を蓄積し、今回圧延される圧延材１０の圧延諸元および仕上入側温度実績に基づいて、今回圧延される圧延材１０の圧延諸元および仕上入側温度実績に類似する過去に圧延された圧延材１０´の操業実績を抽出することにより、今回圧延される圧延材１０の温度制御操作端の操作量を決定し、今回圧延される圧延材１０の仕上温度を制御することができる。

図２は、図１の熱間仕上圧延装置に用いられる仕上温度制御装置１００の概略構成を示すブロック図である。
図２において、仕上温度制御装置１００には、圧延データベース１、類似操業実績抽出部２、温度制御操作端操作量決定部３および仕上温度制御部４が設けられている。ここで、圧延データベース１は、過去に圧延された圧延材１０´の圧延諸元および操業実績を蓄積することができる。なお、過去に圧延された圧延材１０´の圧延諸元には、鋼種、サイズ（圧延材１０´の厚みおよび幅）および仕上目標温度を少なくとも含むことができる。また、過去に圧延された圧延材１０´の操業実績には、仕上入側温度実績、仕上速度実績、仕上冷却実績および仕上出側温度実績を少なくとも含むことができ、加熱装置３０が設置されている場合には、加熱実績も含むことができる。

類似操業実績抽出部２は、今回圧延される圧延材１０の圧延諸元および仕上入側温度実績に基づいて圧延データベース１を検索することにより、今回圧延される圧延材１０の圧延諸元および仕上入側温度実績に類似する圧延材１０´の操業実績を抽出することができる。温度制御操作端操作量決定部３は、類似操業実績抽出部２による圧延材１０´の操業実績の抽出結果に基づいて、今回圧延される圧延材１０に対する温度制御操作端の操作量を決定することができる。仕上温度制御部４は、温度制御操作端操作量決定部３にて決定された温度制御操作端の操作量に基づいて、今回圧延される圧延材１０の仕上温度を制御することができる。

そして、図１の熱間仕上圧延装置にて圧延材１０´の圧延が行われると、圧延された圧延材１０´の圧延諸元ならびに操業実績が図２の圧延データベース１に蓄積される。そして、図１の熱間仕上圧延装置にて圧延材１０の圧延が行われる場合、今回圧延される圧延材１０の圧延諸元を含む圧延材データが類似操業実績抽出部２に入力される。また、仕上圧延される圧延材１０の仕上入側温度が仕上入側温度計４０にて計測され、仕上入側温度実績が類似操業実績抽出部２に入力される。そして、類似操業実績抽出部２は、今回圧延される圧延材１０の圧延諸元および仕上入側温度実績に基づいて圧延データベース１を検索することにより、今回圧延される圧延材１０の圧延諸元および仕上入側温度実績に類似する圧延材１０´の操業実績を抽出する。

そして、温度制御操作端操作量決定部３は、類似操業実績抽出部２による圧延材１０´の操業実績の抽出結果に基づいて、今回圧延される圧延材１０の仕上目標温度に対応した仕上速度、仕上冷却条件および加熱条件を含む温度制御操作端の操業条件を算出する。そして、仕上温度制御部４は、温度制御操作端操作量決定部３にて決定された温度制御操作端の操作量に基づいて、加熱装置３０、速度制御装置１１〜１７および冷却装置２０〜２６の動作を制御し、今回圧延される圧延材１０の仕上温度を制御することができる。

これにより、圧延データベース１を検索することで、仕上圧延済みの圧延材１０´の圧延諸元および操業実績から、仕上圧延前の圧延材１０についての温度制御操作端の操業条件を抽出することが可能となる。このため、高張力鋼に代表される高品質の製品を製造する場合においても、特殊な条件において温度モデルを合せ込む必要がなくなり、温度モデルの調整負荷を軽減することが可能となるとともに、再現性よく高い精度で圧延材１０の仕上温度を自動的に設定することが可能となる。

図３は、本発明の一実施形態に係る類似操業条件空間を示す図である。
図３において、類似操業条件空間Ｅでは、仕上圧延済みの圧延材１０´の仕上温度Ｔおよび操業実績Ｊに対する温度制御操作端の操作量Ａが多次元空間上に表現されている。ここで、圧延データベース１を検索することにより、今回圧延される圧延材１０の仕上目標温度の平面Ｈ上で当該圧延材１０の操業条件（圧延諸元および仕上入側温度実績）に類似する圧延材１０´の操業実績Ｊを抽出し、今回圧延される圧延材１０の温度制御操作端の操作量Ａを類似操業条件空間Ｅ上で決定することができる。ここで、今回圧延される圧延材１０の操業条件と仕上圧延済みの圧延材１０´の操業実績Ｊとの類似度の設定方法としては、圧延材１０の成分や寸法などの圧延諸元の許容範囲および温度制御操作端の操作範囲を指定することで行うことができる。なお、成分については、同一グループに属するものを鋼種ごとにまとめるようにしてもよい。

例えば、成分に関する類似度としては、以下のように設定することができる。
｜成分₁（当該材）−成分₁（格納材）｜≦ε₁
｜成分₂（当該材）−成分₂（格納材）｜≦ε₂
・
・
・
｜成分_n（当該材）−成分_n（格納材）｜≦ε_n
また、製品厚分に関する類似度としては、以下のように設定することができる。
｜製品厚（当該材）−製品厚（格納材）｜≦ε厚
なお、当該材とは、今回圧延される圧延材１０、格納材とは、圧延データベース１に圧延データが格納されている圧延材１０´を示す。

図４は、本発明の一実施形態に係る温度制御操作端の操作量の算出方法を示す図である。
図４において、今回圧延される圧延材１０の操業条件に類似する圧延材１０´の操業実績Ｊが圧延データベース１から検索されると、仕上目標温度Ｔ０との交点を算出することにより、今回圧延される圧延材１０に対する温度制御操作端の操作量Ｘを決定することができる。

なお、仕上目標温度Ｔ０との交点を算出する方法としては、例えば、｜（過去に圧延された圧延材１０´の仕上温度実績）−（今回圧延される圧延材１０の仕上目標温度）｜≦許容値を満足するような圧延材１０´の操業実績を抽出することにより、今回圧延される圧延材１０に対する温度制御操作端の操作量Ｘを決定する方法や、今回圧延される圧延材１０の操業条件に類似する圧延材１０´の操業実績を用いることにより、（過去に圧延された圧延材１０´の仕上温度実績）＝ｆ（操作量）という回帰式を作成し、（過去に圧延された圧延材１０´の仕上温度実績）＝（今回圧延される圧延材１０の仕上目標温度）を満たす温度制御操作端の操作量Ｘを決定する方法を適用することができる。

なお、上述した実施形態では、圧延材１０´の操業実績の抽出結果に基づいて、今回圧延される圧延材１０の仕上目標温度に対応した仕上速度、仕上冷却条件および加熱条件などの条件を算出する方法について説明したが、今回圧延される圧延材１０の仕上目標温度に対応した仕上速度、仕上冷却条件および加熱条件のうちの一部の条件を事前に設定しておき、圧延材１０´の操業実績の抽出結果に基づいて、今回圧延される圧延材１０の仕上目標温度に対応した仕上速度、仕上冷却条件および加熱条件のうちの残り条件を算出するようにしてもよい。
これにより、温度モデルの調整負荷を軽減しつつ、再現性よく高い精度で圧延材の仕上温度を設定することが可能となるとともに、加熱温度または圧延所要時間を固定しつつ、圧延材の圧延操作を実行させることが可能となり、圧延計画を立て易くすることができる。

図５は、本発明の一実施形態に係る熱間仕上圧延装置の仕上温度を従来例と比較して示す図である。なお、図５の実施形態では、今回圧延される圧延材１０の圧延諸元とリンクして図１の冷却装置２０〜２６の操業条件を事前に設定しておき、今回圧延される圧延材１０の操業条件に類似する圧延材１０´の操業実績Ｊを圧延データベース１から検索し、仕上目標温度Ｔ０との交点を算出することにより、今回圧延される圧延材１０の仕上目標温度Ｔ０に対する速度制御装置１１〜１７の仕上速度を決定する方法を示した。

図５において、従来の方法Ｐ２では、操業条件が不安定なため、今回圧延された圧延材１０の仕上温度（仕上温度実績−仕上目標温度）には、−２０℃〜２５℃のバラツキがあったが、本発明の方法Ｐ１では、操業条件が安定したため、仕上温度を−１５℃〜１５℃の範囲内に収めることができ、仕上温度のバラツキを低減させることができた。
なお、図５の実施形態では、圧延材１０の仕上温度を制御するために、速度制御装置１１〜１７を選択する方法について説明したが、冷却装置２０〜２６および速度制御装置１１〜１７の双方を選択する場合、今回圧延される圧延材１０の操業条件に類似する圧延材１０´の操業実績Ｊを圧延データベース１から検索し、今回圧延される圧延材１０の仕上目標温度Ｔ０に対する冷却条件および仕上速度の組み合わせを決定するようにしてもよい。

あるいは、冷却条件または仕上速度の一方の操業条件を事前に設定しておき、今回圧延される圧延材１０の操業条件に類似する圧延材１０´の冷却条件または仕上速度の他方の操作範囲を逸脱した場合には、前者の操業条件を変更しながら、後者の操作範囲を逸脱しないように後者の操作量を改めて決定するようにしてもよい。この方法では、例えば、圧延材１０の仕上速度を事前に設定するとともに、過去に圧延された圧延材１０´の操業実績に基づいて冷却条件を決定することにより、仕上速度の再現性を向上させることができ、圧延所要時間の予測精度を高めることが可能となることから、圧延計画を立て易くすることができる。

本発明の一実施形態に係る熱間仕上圧延装置の概略構成を示すブロック図である。 図１の熱間仕上圧延装置に用いられる仕上温度制御装置１００の概略構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る類似操業条件空間を示す図である。 本発明の一実施形態に係る温度制御操作端の操作量の算出方法を示す図である。 本発明の一実施形態に係る熱間仕上圧延装置の仕上温度を従来例と比較して示す図である。

符号の説明

１ 圧延データベース
２ 類似操業実績抽出部
３ 温度制御操作端操作量決定部
４ 仕上温度制御部
１０、１０´ 圧延材
１１〜１７ 速度制御装置
２０〜２６ 冷却装置
３０ 加熱装置
４０ 仕上入側温度計
５０ 仕上出側温度計
１００ 仕上温度制御装置

Claims (3)

1. 過去に圧延された圧延材の圧延諸元および操業実績を蓄積する圧延データベースと、
   今回圧延される圧延材の圧延諸元および仕上入側温度実績に基づいて前記圧延データベースを検索することにより、今回圧延される圧延材の圧延諸元および仕上入側温度実績に類似する圧延材の操業実績を抽出する類似操業実績抽出手段と、
   前記類似操業実績抽出手段による操業実績の抽出結果に基づいて、今回圧延される圧延材に対する温度制御操作端の操作量を決定する温度制御操作端操作量決定手段と、
   前記温度制御操作端の操作量に基づいて、今回圧延される圧延材の仕上温度を制御する仕上温度制御手段とを備えることを特徴とする熱間仕上圧延装置。
2. 過去に圧延された圧延材の鋼種、サイズおよび仕上目標温度を少なくとも含む圧延諸元ならびに仕上入側温度実績、仕上速度実績、仕上冷却実績および仕上温度実績を少なくとも含む操業実績を圧延データベースに蓄積するステップと、
   今回圧延される圧延材の圧延諸元および仕上入側温度実績に基づいて前記圧延データベースを検索することにより、今回圧延される圧延材の圧延諸元および仕上入側温度実績に類似する圧延材の操業実績を抽出するステップと、
   前記圧延材の操業実績の抽出結果に基づいて、今回圧延される圧延材の仕上目標温度に対応した仕上速度、仕上冷却条件および加熱条件を含む温度制御操作端の操業条件を算出するステップと、
   前記温度制御操作端の操業条件に基づいて、今回圧延される圧延材の仕上温度を制御するステップとを備えることを特徴とする熱間仕上圧延温度制御方法。
3. 過去に圧延された圧延材の鋼種、サイズおよび仕上目標温度を少なくとも含む圧延諸元ならびに仕上入側温度実績、仕上速度実績、仕上冷却実績および仕上温度実績を少なくとも含む操業実績を圧延データベースに蓄積するステップと、
   今回圧延される圧延材の仕上目標温度に対応した仕上速度、仕上冷却条件および加熱条件を含む温度制御操作端の操業条件の一部を事前に設定するステップと、
   今回圧延される圧延材の圧延諸元および仕上入側温度実績に基づいて前記圧延データベースを検索することにより、今回圧延される圧延材の圧延諸元および仕上入側温度実績に類似する圧延材の操業実績を抽出するステップと、
   前記圧延材の操業実績の抽出結果に基づいて、今回圧延される圧延材の仕上目標温度に対応した温度制御操作端の残りの操業条件を算出するステップと、
   前記温度制御操作端の操業条件に基づいて、今回圧延される圧延材の仕上温度を制御するステップとを備えることを特徴とする熱間仕上圧延温度制御方法。

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