JP4788079B2

JP4788079B2 - Cooling control method for rolled metal in hot rolling

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Publication number: JP4788079B2
Application number: JP2001231968A
Authority: JP
Inventors: 清吾武藤
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2001-07-31
Filing date: 2001-07-31
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2021-07-31
Also published as: JP2003048012A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、熱間圧延における被圧延金属材の冷却制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱間圧延とは、金属材を数１００〜千数１００℃に加熱した後、熱間圧延ライン上に供給し、搬送しつつローラーで圧延して所望の厚みと幅の金属板あるいは金属帯にすることをいう。
例えば帯鋼の熱間圧延ライン１００は、図３に示すように、被圧延金属材（以下、単に被圧延材と称す）Ｓの搬送方向上流から下流に向かう順に、加熱炉１０１、複数の粗圧延機１０２：Rougher （多くの場合４機。そのうち一部（多くの場合１機）を往復圧延するものとし、残りを一方向圧延する。しかし、４機中３機が一方向のタイプに限らず例えば３機中２機が一方向のタイプも含め、３／４連続という）、クロップシャ１０３、デスケーリング装置１０４、複数の仕上圧延機１０５：Finisher、冷却ゾーン１０６、コイラー（巻取装置）１０７を順次配置して成る。
【０００３】
その他の金属の熱間圧延ラインも大同小異で、仕上圧延機１０５、冷却ゾーン１０６、コイラー１０７を順次配置して成る点は共通している。
粗圧延機１０２、仕上圧延機１０５は複数あるのでそれぞれRougher 、Finisherの頭文字を取り、各スタンドのナンバーを付与して、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｆ１、Ｆ２、… Ｆ７などと略称される。コイラー１０７も同様に複数ある場合が多く、号機ナンバーを付与して、ＤＣ１、ＤＣ２などと略称される。熱間圧延では、仕上圧延機１０５で被圧延材Ｓの先端を噛み込み、圧延し、尾端を圧延し終わり、という動作を断続的に繰り返す、バッチ圧延と称される方式が一般的である。
【０００４】
さて、被圧延材Ｓに所望の材質、すなわち所望の強度や伸び等を与えるためには、仕上圧延後の被圧延材Ｓを所望の温度に冷却したのちに巻き取ることが重要であることが知られている。このため、前述の冷却ゾーン１０６における被圧延材Ｓの冷却制御が重要である。
冷却ゾーン１０６における被圧延材Ｓの冷却は、直接的には図４に示すような被圧延材Ｓの幅方向にいくつかの冷却水噴射用ノズル２０１を設置したヘッダ２０２から被圧延材Ｓに冷却水を噴射することによって行われる。冷却水の噴射と停止は、中間配管２０３とヘッダ２０２との間に接続されたバルブ２０４の開閉によって行われるが、被圧延材Ｓの仕上圧延速度の加減速があってもそれに応じて適宜冷却水の噴射を行うヘッダ２０２の数を増減し、被圧延材Ｓの全長にわたり冷却後の温度（巻取り直前の温度Coiling Temperture （：CTと以下略しても称する）で代表する）を一定にしようとする冷却制御が制御装置２０５により行われる。制御装置２０５は、図５に示すように、いくつかの連続したヘッダ群からなる構成単位（各ヘッダ２０２につながる中間配管２０３を共有するヘッダ群という機械装置上の区別に従うこともある）を、仮想的にバンクと称する分割された小冷却ゾーンととらえ、該バンクが冷却ゾーン１０６の長手方向にいくつも連なっているものとして各バンク毎に冷却水を噴射するか停止するか信号を送るようにしている場合が多い。しかしながら、近年、ＣＴの精度アップを目的として、各バンク単位ではなく、さらに細分化して各ヘッダ毎に冷却水を噴射するか停止するか信号を送るようにしている場合もある。
【０００５】
また、被圧延材Ｓの冷却に先立って、被圧延材Ｓを仮想的な切板に長手分割し、その切板ごとに、被圧延材Ｓの目標ＣＴとなることを目標に、注水バンク数あるいは注水ヘッダ数を計算により設定し、各切板をトラッキングして、実際にその設定した注水バンク数あるいは注水ヘッダ数分の冷却水が各切板に向け噴射されるように制御する切板制御も多く用いられている。
【０００６】
あるいはまた、図５に示すように、仕上圧延機１０５の出側に仕上出側温度計２０６を設置し、仕上出側温度計２０６の直下に、ある切板が到達したときのその切板の実績温度を測定し、この測定された実績温度を目標仕上出側温度あるいは仕上出側温度を予め被圧延材Ｓの冷却に先立って計算によって予測しておいた値と比較して、その偏差をとらえ、適当なゲインを掛け算して冷却ゾーン１０６における注水バンク数あるいは注水ヘッダ数を加減調整するフィードフォワード制御を併用することや、コイラー１０７の直上流に設置した巻取温度計２０７直下にその切板が到達したときのその切板の実績温度を測定し、この測定した実績温度を目標巻取温度あるいは巻取温度を被圧延材Ｓの冷却に先立って予め計算によって予測しておいた値と比較して、その偏差をとらえ、適当なゲインを掛け算して冷却ゾーン１０６における注水バンク数あるいは注水ヘッダ数を加減調整するフィードバック制御を併用するのが一般的である。
【０００７】
結果的に、注水バンク数あるいは注水ヘッダ数は、フィードフォワード制御やフィードバック制御がないとした場合の切板についての設定計算による初期注水バンク数あるいは注水ヘッダ数と、フィードフォワード制御あるいはフィードバック制御で求めた注水バンクあるいは注水ヘッダの増減数との和として決定されることになる。
【０００８】
また、この注水バンク数あるいは注水ヘッダ数は、被圧延材Ｓの搬送方向に見ると、注水長ととらえることができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このフィードフォワード制御やフィードバック制御を併用した被圧延材Ｓの冷却制御にあっても、以下の問題があった。
即ち、図６に示すように、被圧延材Ｓの冷却制御の結果、その最尾端１００ｍ内外にわたる領域で、ＣＴが局部的に高めにはずれ、ひどい場合には所望の材質を得るための許容範囲をはずれてしまう場合があったのである。ちなみに、図６は、仕上圧延後の被圧延材の厚みが２．０ｍｍ、幅が９００ｍｍ（目標ＣＴ：約６００℃、許容差±４０℃）の低炭素鋼のぶりき原板を圧延する場合の例を示している。
【００１０】
この原因を調査していくと、次のような事実にたどりついた。その事実とは、同じく図６に示すように、最尾端１００ｍ内外よりもさらに先端寄りの定常部と仮にここで称する領域の巻取温度実績が、伝熱計算の誤差などにより、目標ＣＴに対し低めにはずれ気味の場合に、前述のようなＣＴの局部的な高めはずれの現象が起こることである。
【００１１】
この結果をもとに、原因について一つの推論に達した。その推論とは、フィードバック制御の過制御が起こっているのではないか、ということである。前述の定常部の巻取温度が低めにはずれ気味であると、その被圧延材Ｓの最尾端１００ｍ内外領域に対する注水長を短縮しようとする方向にフィードバック制御が働く。このときにフィードバック制御が過制御になっているのではないか、という推論である。
【００１２】
どうしてフィードバック制御が過制御になるのか、それは次に述べる仕上圧延速度の加減速パターンに関係があるのではないか、というもう一つの推論にもたどり着いた。
図７に示すように、仕上圧延速度は加減速を行っている。被圧延材Ｓの先端が仕上圧延機１０５の各スタンドに噛み込んでいき、コイラー１０７に巻き付くまで（被圧延材Ｓの先端が仕上圧延機１０５のＦ１スタンドにオンしたとき（ａ）から前記先端がコイラー１０７に巻き付いたとき（ｂ）まで）は、先端の突っ掛かりによる進行停止を防止する目的上、スレッディング速度と呼ばれる低い速度で被圧延材を通板し、被圧延材Ｓの先端がコイラー１０７に巻き付いた以降は仕上圧延速度を加速させ、トップ速度と呼ばれる高速にたどり着いたらそのトップ速度で通板する。そして、被圧延材Ｓの尾端が仕上圧延機１０５を抜ける時期が近づくと（被圧延材Ｓの尾端がＦ１スタンドをオフ（ｃ）すると）、今度は仕上圧延速度を減速に転ずる。これは、最尾端まで巻き取りが終了した場合にはコイル状に巻き取られた被圧延材を停止させて抜き出す必要があるところ、トップ速度のまま最尾端まで巻き取りが終了すると、それから減速したのでは停止までに時間がかかりすぎることと、もう一つは、高速のトップ速度のまま被圧延材の最尾端が仕上圧延機を抜けると、最尾端が跳ね上がり、冷却水噴射用ノズルに突き刺さって引張り、冷却水噴射用ノズルを破損すること、これらを防止する目的でそうしている。
【００１３】
フィードバック制御の過制御は、最後に述べた、被圧延材Ｓの尾端で仕上圧延速度を減速させていることと関係がある。すなわち、被圧延材Ｓの定常部の巻取温度が低めにはずれ気味であるので、注水長を短縮するようにフィードバック制御が働くわけであるが、そのフィードバック制御は、被圧延材Ｓの尾端で仕上圧延速度を減速させていることは何ら考慮していないため、フィードバック制御しはじめるタイミングでの高速のトップ速度を以って、注水長の短縮代を計算し、実際に制御する。ところが実際は、被圧延材Ｓの尾端はどんどん減速しながら冷却ゾーンを通過する。減速する分、注水長の短縮代を小さくするのが適当であるところ、高速のトップ速度を以って計算した注水長の短縮代は大きいため、注水長を短縮しすぎ、ＣＴの局部的な高めはずれの現象が起こるのである。
【００１４】
同様に、定常部のＣＴが目標に対し高めにはずれ気味の場合には、逆に最尾端１００ｍ内外領域のＣＴが低めにはずれるのではないか、と推測されるが、図示しない調査結果により、その現象もやはり起こっていたのである。
こうした問題の解決方法について最初に検討したことは、フィードバック制御の周期を短縮することである。従来、通常フィードバック制御は、後述のように積分制御を行っていたのであるが、切板数枚ごとでなく、一枚ごとにフィードバック制御するようにすれば、応答性が上がり、仕上圧延の速度変動にともなう被圧延材の速度変動があっても実績ＣＴの高めはずれあるいは低めはずれの兆候を察知し、追随的に注水長の調整が行われ、実績ＣＴの高めはずれあるいは低めはずれを回避できるのではないか、と推定される。しかし、この方法は実際に実施してみると、十分ではない。切板は一枚数ｍあり、切板一枚ごとにフィードバック制御するようにしても、結果をフィードバック制御すべき基礎となる切板は、もうすでにＣＴの許容範囲を外れている場合があるほか、さらに切板の分割を細かくして応答性を上げようとする試みも、制御装置の計算負荷をいたずらに増大させるのみならず、注水バンクの冷却水噴射バルブの応答遅れに起因したハンチング（haunting）と呼ばれる制御と実績の逆位相振動現象につながるだけである可能性も懸念された。
【００１５】
本発明は、従来技術のこのような問題を解決し、被圧延材の速度変動があった場合でも、適正に巻取温度を制御し、被圧延材に所望の材質を付与できるようにすることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上述の問題を解決するため、本発明のうち請求項１に係る熱間圧延における被圧延金属材の冷却制御方法は、被圧延金属材を熱間仕上圧延し冷却ゾーンにて冷却水により冷却し巻き取るに際し、前記冷却に先だって、前記被圧延金属材を仮想的な切板に長手分割し、該切板ごとに、前記被圧延金属材の目標巻取温度となることを目標に、前記冷却ゾーンにおける注水長を設定し、前記被圧延金属材の巻取温度実績と前記目標巻取温度との偏差を必要な注水量に換算して前記注水長にフィードバック制御する、熱間圧延における被圧延金属材の冷却制御方法において、前記フィードバック制御による注水量を、前記被圧延金属材の速度変動により刻一刻と変化する量である注水バンク１つ当たりの冷却能力を計算機により計算し、計算された前記刻一刻と変化する量である注水バンク１つ当たりの冷却能力に反比例するように調整することを特徴としている。
【００１７】
また、本発明のうち請求項２に係る熱間圧延における被圧延金属材の冷却制御方法は、被圧延金属材を熱間仕上圧延し冷却ゾーンにて冷却水により冷却し巻き取るに際し、前記冷却に先だって、前記被圧延金属材を仮想的な切板に長手分割し、該切板ごとに、前記被圧延金属材の目標巻取温度となることを目標に、前記冷却ゾーンにおける注水長を設定し、前記被圧延金属材の巻取温度実績と前記目標巻取温度との偏差を必要な注水量に換算して前記注水長にフィードバック制御する、熱間圧延における被圧延金属材の冷却制御方法において、予め設定される前記被金属材の速度パターンに基づいて予めわかっている速度変動する前記被圧延金属材の領域のみ、前記フィードバック制御による注水量を、前記被圧延金属材の速度変動により刻一刻と変化する量である注水バンク１つ当たりの冷却能力を計算機により計算し、計算された前記刻一刻と変化する量である注水バンク１つ当たりの冷却能力に反比例するように調整することを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る被圧延金属材の冷却制御方法が適用されるスリークォータ式の熱間圧延ラインの概略構成図である。
図１において、熱間圧延ライン１は、被圧延材Ｓの搬送方向上流から下流に向かう順に、加熱炉２、複数の粗圧延機３、クロップシャー５、デスケーリング装置６、複数の仕上圧延機８、冷却ゾーン１５、及びコイラー１７を順次配置して構成されている。そして、仕上圧延機８の入側には、仕上入側温度計７が、仕上圧延機８の最終Ｆ７スタンドには、速度計１０が、仕上圧延機８の出側には、仕上出側温度計１１が、冷却ゾーン１５の出側には、巻取温度計１６がそれぞれ設置されている。
【００１９】
ここで、粗圧延機３で粗圧延された被圧延材Ｓが仕上入側温度計７の真下まで搬送されてきて、その先端が仕上入側温度計７の真下に到達すると、被圧延材Ｓの先端の温度は仕上入側温度計７から計算機１３に伝送される。計算機１３内では、被圧延材Ｓの先端の温度が所定の閾値以上であるか否かを判断し、前記温度が所定の閾値以上である場合には、被圧延材Ｓの先端が仕上入側温度計７の真下に到達したと判定する。そして、計算機１３内では、被圧延材Ｓの先端が仕上入側温度計７の真下に到達した、と判定したことをトリガー信号として、上位計算機１２からの被圧延材Ｓの長手方向目標ＣＴパターンを設定し、被圧延材Ｓを仮想的な切板Ｓａ（図１（Ｂ）参照）に長手分割し、この切板Ｓａごとに、長手方向目標ＣＴパターンを達成するための目標注水長計算（注水バンク数あるいは注水ヘッダ数の計算）が起動される。
【００２０】
この目標注水長計算は、各切板Ｓａが仕上入側温度計７の真下に到達したときに、仕上入側温度計７で測定された仕上入側温度(Finisher Entry Temperture、以下単にＦＥＴという）を基に、仕上出側温度（Finisher Delivery Temperture、以下単にＦＤＴという）を予測計算し、その予測計算されたＦＤＴを入力としてモデル計算により注水長Ｌを決定し、あるいはさらに、実際に前記切板Ｓａが仕上出側温度計１１の真下に到達したときに、仕上出側温度計１１で測定された実績ＦＤＴを入力としてモデル計算をもう一回行って注水長Ｌを確定する、というやり方で行う。
【００２１】
また、各切板Ｓａごとの目標注水長計算は、前記予測計算されたＦＤＴ及び仕上出側温度計１１で測定された実績ＦＤＴの他に、上位計算機１２から伝送される、前記被圧延材Ｓの長手方向目標巻取温度ＣＴパターン、仕上圧延後の被圧延材Ｓの厚み、仕上圧延後の被圧延材Ｓの板幅、被圧延材Ｓのスレッディング速度、被圧延材Ｓのトップ速度、被圧延材Ｓの加速度、被圧延材Ｓの減速度、及び被圧延材Ｓのクリーピング速度に基づいて、概略後述の計算ロジックにより、計算される。ここで、被圧延材Ｓの長手方向目標ＣＴパターンは、上位計算機１２内に設定テーブルを設け、被圧延材Ｓの鋼種や仕上圧延後の厚み、幅等のデータをキーとし、被圧延材Ｓの先端、中間、尾端ごとに設定される。
【００２２】
上述の計算ロジック概略であるが、まず、切板Ｓａが被圧延材Ｓの長手方向のどこに位置するか、そして仕上圧延開始前の被圧延材Ｓの状態ではどの位置に相当し、該位置での実績ＦＤＴはいくらだったか、のデータをもとに以降の計算が行われる。前述のスレッディング速度、トップ速度、加速度、減速度、クリーピング速度及び各構成設備間の機械的な距離をもとに、主要構成設備（Ｆ１、Ｆ７、冷却ゾーン１５の入側、同出側）への到達までに要する時間を予測計算し、次にその所要時間をもとに、冷却ゾーン１５の入側に到達するまでの放冷による被圧延材Ｓの温度降下、デスケーリング装置６によるデスケーリング水や仕上圧延機８内のスタンド間の被圧延材冷却水噴射による被圧延材Ｓの温度降下、仕上圧延中の加工発熱による被圧延材Ｓの温度上昇などの温度変動をその切板Ｓａごとに計算し、その切板Ｓａが冷却ゾーン１５の入側に到達した時に何℃の温度になるかを計算する。そして、その温度をもとに、冷却ゾーン１５を通過する際にどこどこのバンクあるいはヘッダを冷却水噴射状態とすれば、当該切板Ｓａを目標ＣＴまで冷却できるかを計算する。
【００２３】
ここで、当該切板Ｓａが冷却ゾーン１５を通過する際にどこどこのバンクあるいはヘッダを冷却水噴射状態とすれば、当該切板Ｓａを目標ＣＴまで冷却できるかは、あるバンクあるいはヘッダ（１つとは限らない）から冷却水噴射した場合、そのバンクあるいはヘッダに相当するゾーンをその切板Ｓａが通過するのに要する時間を前述のスレッディング速度、トップ速度、加速度、減速度、クリーピング速度及び各構成設備間の機械的な距離をもとに計算した結果とから、その時間でその切板Ｓａが何℃まで冷却されるかを伝熱計算モデルによって求め、それがまだ目標ＣＴよりも所定値以上高い値であれば、その直下流のバンクあるいはヘッダも噴射した場合はどうか、を次に計算する、という一連の計算プロセスを結果が目標ＣＴとなるまで繰り返す、収束計算により求めてもよい。
【００２４】
このような計算により求めた冷却水を噴射するバンクあるいはヘッダと対象の切板Ｓａの計算機設定に基づく多くのデータを制御装置１４に伝送し、制御装置１４の側ではリアルタイムにその切板Ｓａの冷却水を噴射する各バンクあるいは各ヘッダへの到達をメジャーリングロール４と速度計１０の両者を用いたトラッキングに基づいて判定し、バルブ開閉から冷却水の噴射停止までの遅延時間などを適宜考慮した上で、その到達タイミングにあわせて各バンクの各ヘッダの冷却水噴射停止のためのバルブの開閉を制御する。即ち、計算機１３で設定された切板Ｓａごとの目標注水長が制御装置１４に伝送され、制御装置１４はこの切板Ｓａごとの目標注水長に基づいて、冷却ゾーン１５における各バンクの各ヘッダの冷却水噴射停止のためのバルブの開閉を制御する。
【００２５】
ちなみに、被圧延材Ｓの尾端が仕上圧延機８を抜けた以降のトラッキングに関しては少し工夫を要し、起点を仕上圧延機５の最終スタンドのロールから被圧延材Ｓの尾端が抜けたときの圧延荷重の急減信号( ロードセル（荷重計）のオフ信号など) が図示しない経路を通じ制御装置１４に上がった時点とし、その時点からのトラッキングは、例えば被圧延材Ｓの先端がコイラー１７に巻き付いた以降続けている、コイラー１７の図示しないマンドレルの径＋巻数×被圧延材仕上圧延後板厚の積算により計算される巻径と、該マンドレルの回転数の掛け算、を時間積分していく、などの方法で行えばよい。
【００２６】
さらに、仕上出側温度計１１の直下にその切板Ｓａが到達したときのその切板Ｓａの温度を予め計算によって予測して求めておき、その切板Ｓａの仕上出側温度実績との偏差をとらえて、適当なゲインを掛け算して冷却ゾーンにおける冷却水噴射バンク数を加減調整するフィードフォワード制御を併用してもよい。
被圧延材Ｓは、冷却ゾーン１５によって冷却された後、被圧延材Ｓの巻取温度が巻取温度計１６によって測定され、測定された巻取温度実績が計算機１３に伝送される。計算機１３では、巻取温度実績と目標巻取温度（目標ＣＴパターン）との偏差を必要な注水量に換算して前述の切板Ｓａごとの目標注水長を加減調整し、この加減調製された目標注水長に基づいて制御装置１４は冷却ゾーン１５における各バンクの各ヘッダの冷却水噴射停止のためのバルブの開閉を制御する。
【００２７】
そして、このフィードバック制御による前述の注水量は、被圧延材Ｓの速度変動により調整される。
このフィードバック制御による注水量の速度変動による調整を具体的に説明すると、まず、被圧延材Ｓの先端が巻取温度計１６を通過した時刻t ₁から、時間Δt _i毎に、巻取温度計１６直下に位置する被圧延材Ｓの巻取温度CTa(t _i)[i=1,2,…] を実測し、該実測した被圧延材Ｓの温度CTa(t _i) と、別途設定される被圧延材Ｓの目標巻取温度CTd との差CTa(t _i)-CTd にΔt _iを乗算した値を累積させた量を時間平均した量
【００２８】
【数１】

【００２９】
を計算機１３に記憶させておく。この量をΔCT(t) の時間平均と称することにする。ΔCT(t) の時間平均は、時刻t(t₁+ ΣΔt _i) において、冷却ゾーン１５の注水により、フィードバック制御して補正すべき被圧延材の温度をどれだけにするかを示す量である。
前述の時間Δt _iは、十分に小さな値とすればよいが、逆に大きく設定した方が計算機１３での計算負荷が小さくて済むというメリットがある。しかし、その限度は、前述の仮想的な切板１枚の巻取温度計１６通過所要時間に注水ヘッダの応答遅れ時間を加えた時間とするのが好ましい。それを超えて大きくすると、複数の切板ＳａについてΔCT(t) の時間平均がフィードバックされる、複数切板積分制御が行われる状態となり、従来技術におけるＣＴの高めはずれや低めはずれの問題を再発させてしまうおそれがあるからである。
【００３０】
巻取温度計１６直下へのある対象とする切板Ｓａの到達は、各切板Ｓａを制御装置１４にてトラッキングすることで行う。被圧延材Ｓの速度実績値の変動は、計算機１３に伝送される。そして、計算機１３では、被圧延材Ｓの速度実績値に基づいて冷却ゾーン１５における注水バンクあるいはヘッダ１つ当たりの冷却能ΔT を計算する。これは巻取温度実測の対象となった切板Ｓａの巻取温度計１６の通過時刻t に計算したという意味をこめてΔT(t)と表現する。ある時刻t から、時刻t+Δt までの間の、冷却ゾーン１５の注水バンクあるいはヘッダの増減数すなわち注水長の変動（フィードバック制御による注水量）ΔH を計算機１３で次のような演算式にて求める。
【００３１】
ΔH(t)＝ΔCT(t) の時間平均／ΔT(t)
ここで、ΔT は、時刻t における被圧延材Ｓの冷却ゾーン最下流バンクあるいは最下流ヘッダにおける被圧延材Ｓの温度T(ただし、この温度は通常冷却水の水乗りによる影響のため実測できないので、あらかじめ巻取温度予測モデルを用いて詳説しない予測ロジックによって予測した温度をもって代用する) 、該時刻t に巻取温度計１６直下にあった対象切板Ｓａの仕上出側板厚計で測定した仕上圧延後板厚実績、および該時刻t における被圧延材の速度実績値V などにより決まる量で、刻一刻と変化する量であり、次のように表現される。
ΔT(t) = (ΔTthread(t)- ΔTtop(t))/(Vthread-Vtop) × (V - Vtop) + ΔTtop(t)
ここに、ΔTthread(t)はスレッディング速度Vthread における、ΔTtop(t) はトップ速度VtopにおけるΔT をそれぞれ示す。
【００３２】
このようにすれば、被圧延材Ｓの速度実績値V が大きければ、フィードバック制御により増減される冷却ゾーン１５の注水バンクあるいはヘッダの増減数すなわち注水長の増減ΔH が多く、逆に、被圧延材Ｓの速度実績値V が小さければ、フィードバック制御により増減される冷却ゾーン１５の注水バンクあるいはヘッダの増減数すなわち注水長の増減ΔH が少ない。
【００３３】
よって、前述の従来技術の問題である、フィードバック制御の過制御の問題が解消される。
ここで、冷却ゾーン１５の最下流のバンクあるいはヘッダのいくつかを、調整ゾーンに決め、そこに対してフィードバック制御により増減される注水バンクあるいはヘッダの増減数すなわち注水長の増減ΔH を反映するようにし、注水長を制御するのも好ましい。フィードバック制御の結果を最も直接的かつ最速の方法でとらえることができるからである。
【００３５】
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、種々の変更を行うことができる。
例えば、本発明では、フィードバック制御をそのタイミングによって、
▲１▼ 巻取温度予測モデルの誤差を補正するための制御操作（従来のフィードバック制御）
▲２▼ 被圧延材の速度実績値の変動による、注水バンクあるいはヘッダ当たりの冷却能の変動を防止する制御（上述した実施形態のフィードバック制御）の２種類を切り分けて行うようにするのも好ましい。
【００３６】
なぜなら、従来技術の問題点である巻取温度の高めはずれや低めはずれは、被圧延材Ｓの速度変動する被圧延材領域についてのみ生ずることがわかったため、被圧延材Ｓの速度変動する被圧延材領域はどこからどこまでか、次に述べる計算により予めわかることから、その領域が来る少し手前で上述した実施形態のフィードバック制御に切り換えるようにし、その領域が来る少し手前以前と、その領域が通過した少し後で従来のフィードバック制御を行うようにすれば、必要以上に計算機１３の計算負荷を増大させなくても済むからである。トラッキングは前述したのと同様な方法により行えばよい。
【００３７】
加速または減速を伴う下記（２）と（４）の被圧延材領域では▲２▼の制御を行い、そうでない（１）と（３）の被圧延材領域では▲１▼の制御を行うようにする。
（１）被圧延材Ｓの先端から加速開始（スレッディング速度からトップ速度へ向けての加速）までの被圧延材領域（熱間圧延ライン方向長さ）＝仕上圧延機最終スタンドから巻取装置までの熱間圧延ライン方向長さ
（２）被圧延材Ｓの加速開始から加速完了までの被圧延材領域（熱間圧延ライン方向長さ）＝(Vtop² − Vthread² )/2/ α
ここに、Vtop：トップ速度、Vthread ：スレッディング速度、α：加速度（スレッディング速度からトップ速度へ向けての）
（３）被圧延材Ｓの減速開始から減速完了までの被圧延材領域（熱間圧延ライン方向長さ）＝(Vtop² − Vcreep²)/2/α
ここに、Vcreep：クリーピング速度（被圧延材の尾端が巻取り終わるときの速度）
（４）トップ速度で冷却ゾーン１５を通過する被圧延材領域（熱間圧延ライン方向長さ）＝スラブ重量実績÷比重÷被圧延材仕上圧延後板厚÷被圧延材仕上圧延後板幅−（１）−（２）−（３）
【００３８】
【実施例】
仕上圧延後被圧延材の厚みが２．０ｍｍ、幅が９００ｍｍ（目標ＣＴ：約６００℃、許容差±４０℃）の低炭素鋼のぶりき原板を圧延する場合を例にとり、本発明の効果を検証した。その結果である実績ＣＴと被圧延材長との関係を図２に示す。実績ＣＴが被圧延材の定常部において低めにはずれ気味でも、最尾端１００ｍ領域での実績ＣＴが高めにはずれることはなく、極めて制御精度良好であることがわかる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明のうち請求項１に係る熱間圧延における被圧延金属材の冷却制御方法によれば、フィードバック制御による注水量を被圧延金属材の速度変動により調整するので、被圧延金属材の巻取温度の高めはずれや低めはずれの問題を起こすことなく、巻取温度の被圧延材全長均一化が図れ、高品質の製品を製造できる、という効果がある。
【００４０】
また、本発明のうち請求項２に係る熱間圧延における被圧延金属材の冷却制御方法によれば、予め設定される被圧延金属材の速度パターンに基づいて予めわかっている速度変動する被圧延金属材の領域のみ、フィードバック制御による注水量を被圧延金属材の速度変動により調整するので、請求項１に係る発明の効果に加えて、必要以上にフィードバック制御装置の計算負荷を増大させなくても済むという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱間圧延における被圧延金属材の冷却制御方法が適用される熱間圧延ラインの概略構成図である。
【図２】本発明の冷却制御方法によって制御された被圧延材のＣＴ実績を示すグラフである。
【図３】一般的なスリークォータ式の熱間圧延ラインの概略構成図である。
【図４】一般的な冷却水噴射用ヘッダの概略構成図である。
【図５】従来の冷却制御方法を説明するための模式図である。
【図６】従来の冷却制御方法によって制御された被圧延材のＣＴ実績を示すグラフである。
【図７】被圧延材を仕上圧延する場合の速度について説明するための模式グラフである。
【符号の説明】
１熱間圧延ライン
２加熱炉
３粗圧延機
４メジャーリングロール
５クロップシャー
６デスケーリング装置
７仕上入側温度計
８仕上圧延機
１０速度計
１１仕上出側温度計
１２上位計算機
１３計算機
１４制御装置
１５冷却ゾーン
１６巻取温度計
１７コイラー
Ｓ被圧延材
Ｓａ切板[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a cooling control method for a metal material to be rolled in hot rolling.
[0002]
[Prior art]
In hot rolling, a metal material is heated to several hundred to several hundreds of degrees Celsius, then supplied onto a hot rolling line, and rolled with a roller while being conveyed to a metal plate or metal strip having a desired thickness and width. To do.
For example, as shown in FIG. 3, a hot rolling line 100 of a steel strip includes a heating furnace 101 and a plurality of roughing materials in order from the upstream side to the downstream side in the conveyance direction of a rolled metal material (hereinafter simply referred to as a rolled material) S. Rolling machine 102: Rougher (in many cases 4 machines, some of which (1 machine in many cases) are reciprocatingly rolled, and the rest are unidirectionally rolled, but 3 out of 4 are limited to unidirectional types. For example, 2 out of 3 machines are 3/4 continuous including a unidirectional type), cropper 103, descaling device 104, finishing mill 105: Finisher, cooling zone 106, coiler (winding device) 107 are sequentially arranged.
[0003]
The hot rolling lines for other metals are also largely the same and differ in that the finishing mill 105, the cooling zone 106, and the coiler 107 are sequentially arranged.
Since there are a plurality of rough rolling mills 102 and finish rolling mills 105, the initials of Rougher and Finisher are taken, the numbers of the respective stands are given, and they are abbreviated as R1, R2, R3, F1, F2,. Similarly, there are often a plurality of coilers 107, and they are abbreviated as DC1, DC2, etc. by giving machine numbers. In hot rolling, a method called batch rolling is generally used in which a finish rolling mill 105 bites and rolls the tip of the material S to be rolled and finishes rolling the tail end intermittently. .
[0004]
In order to give the material to be rolled S a desired material, that is, desired strength and elongation, it is important that the rolled material S after finish rolling is cooled to a desired temperature and then wound. Are known. For this reason, the cooling control of the material S to be rolled in the cooling zone 106 described above is important.
The material to be rolled S in the cooling zone 106 is directly cooled from the header 202 provided with several cooling water jet nozzles 201 in the width direction of the material to be rolled S as shown in FIG. This is done by injecting cooling water. The injection and stop of the cooling water is performed by opening and closing a valve 204 connected between the intermediate pipe 203 and the header 202. Even if the finishing rolling speed of the material to be rolled S is accelerated or decelerated, cooling is appropriately performed accordingly. Increase or decrease the number of headers 202 that perform water injection, and make the temperature after cooling (represented by the temperature Coiling Temperture (hereinafter also abbreviated as CT) immediately before winding) constant over the entire length of the material S to be rolled. The control device 205 performs the cooling control as follows. As shown in FIG. 5, the control device 205 includes a structural unit composed of several consecutive header groups (sometimes following a distinction on a mechanical device called a header group sharing an intermediate pipe 203 connected to each header 202). Virtually regarded as a divided small cooling zone called a bank, it is assumed that the bank is continuous in the longitudinal direction of the cooling zone 106, and a signal is sent to each bank to inject or stop the cooling water. There are many cases. However, in recent years, for the purpose of improving the accuracy of CT, there is a case where a signal is sent to determine whether to inject or stop cooling water for each header, not for each bank, but for each header.
[0005]
Prior to cooling the material to be rolled S, the number of water injection banks is set so that the material to be rolled S is longitudinally divided into virtual cut plates, and each cut plate becomes the target CT of the material to be rolled S. Alternatively, the number of water injection headers is set by calculation, each cut plate is tracked, and the cut plate control is performed so that cooling water for the set number of water injection banks or water injection headers is actually injected toward each cut plate. Are often used.
[0006]
Alternatively, as shown in FIG. 5, a finishing delivery thermometer 206 is installed on the delivery side of the finishing mill 105, and when a certain cutting board arrives directly under the finishing delivery thermometer 206, The actual temperature is measured, and the measured actual temperature is compared with the target finish side temperature or the finish side temperature previously calculated by calculation prior to the cooling of the material to be rolled S, and the deviation is calculated. This can be combined with feed-forward control that adjusts the number of water injection banks or water injection headers in the cooling zone 106 by multiplying an appropriate gain, or can be cut directly below the winding thermometer 207 installed immediately upstream of the coiler 107. The actual temperature of the cut plate when the plate arrives was measured, and the measured actual temperature was predicted in advance by calculating the target winding temperature or the winding temperature prior to cooling of the material S to be rolled. Compared to, the deviation seized, to a combination of feedback control to moderate adjust the number of injection banks or the number of injection header in the cooling zone 106 by multiplying an appropriate gain is common.
[0007]
As a result, the number of irrigation banks or irrigation headers is determined by the initial irrigation bank number or irrigation header number and the feedforward control or feedback control based on the setting calculation for the cut plate when there is no feedforward control or feedback control. It will be determined as the sum of the increase or decrease in the number of water injection banks or water injection headers.
[0008]
In addition, the number of water injection banks or the number of water injection headers can be regarded as the water injection length when viewed in the conveying direction of the material S to be rolled.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, even in the cooling control of the material to be rolled S using both the feedforward control and the feedback control, there are the following problems.
That is, as shown in FIG. 6, as a result of the cooling control of the material S to be rolled, the CT is locally high in the region extending from the inside to the outside of the end 100 m, and in a severe case, an allowance for obtaining a desired material is obtained. Sometimes it was out of range. Incidentally, FIG. 6 shows a case in which a low carbon steel tin plate is rolled with a rolled material having a thickness of 2.0 mm and a width of 900 mm (target CT: about 600 ° C., tolerance ± 40 ° C.) after finish rolling. An example is shown.
[0010]
After investigating the cause, we came up with the following facts. As shown in FIG. 6, the fact is that the winding temperature results in the region referred to here as the stationary part further closer to the tip than inside and outside of the rearmost end 100 m are the target CT due to errors in heat transfer calculation and the like. On the other hand, in the case of a low shift, the above-described phenomenon of local increase in CT occurs.
[0011]
Based on this result, we reached an inference about the cause. The reasoning is that over-control of feedback control is occurring. If the coiling temperature of the stationary part is slightly lower than the above, the feedback control works in a direction to shorten the water injection length with respect to the innermost and outermost regions of the material to be rolled S 100 m. At this time, it is inferred that the feedback control is over-controlled.
[0012]
We have arrived at another reasoning why the feedback control is over-controlled and that it is related to the acceleration / deceleration pattern of the finish rolling speed described below.
As shown in FIG. 7, the finish rolling speed is accelerated and decelerated. Until the tip of the material S to be rolled bites into each stand of the finishing mill 105 and winds around the coiler 107 (from the point (a) when the tip of the material S is turned on to the F1 stand of the finishing mill 105. When the tip is wound around the coiler 107 (until (b)), the material to be rolled is passed at a low speed called a threading speed for the purpose of preventing the stoppage of the progress due to the bump of the tip. After being wound around the coiler 107, the finish rolling speed is accelerated, and when reaching a high speed called a top speed, the plate is passed at the top speed. When the time when the tail end of the material to be rolled S passes through the finishing mill 105 is approaching (when the tail end of the material to be rolled S turns off the F1 stand (c)), the finish rolling speed is changed to deceleration. It is necessary to stop and extract the rolled material that has been wound in a coil shape when the winding is finished up to the end of the end. If it slows down, it takes too much time to stop, and the other is that when the top end of the material to be rolled passes through the finishing mill at a high top speed, the top end jumps up and is used for cooling water injection. This is done for the purpose of preventing the nozzle from piercing the nozzle and pulling it and damaging the nozzle for jetting the cooling water.
[0013]
The over-control of the feedback control is related to the fact that the finish rolling speed is reduced at the tail end of the material to be rolled S, which is described last. That is, since the coiling temperature of the steady portion of the material S to be rolled is slightly lower, the feedback control works so as to shorten the water injection length, but the feedback control is performed at the tail end of the material S to be rolled. Therefore, the reduction of the finishing rolling speed is not taken into consideration at all. Therefore, the shortening margin of the water injection length is calculated and actually controlled by using the high top speed at the timing of starting the feedback control. In reality, however, the tail end of the material S to be rolled passes through the cooling zone while gradually decelerating. It is appropriate to reduce the water injection length shortening by the amount of deceleration. However, since the water injection length shortening calculated with the high top speed is large, the water injection length is too short. The phenomenon of offshoot occurs.
[0014]
Similarly, when the CT of the stationary part is slightly higher than the target, it is estimated that the CT of the inner and outer regions of the tail end 100m may be shifted slightly lower, but according to the investigation result (not shown) That phenomenon was also happening.
The first consideration for a solution to these problems is to shorten the feedback control cycle. Conventionally, the normal feedback control has been integral control as described later. However, if feedback control is performed for each sheet instead of every several sheets, the responsiveness is improved and the finish rolling speed is increased. Even if there are fluctuations in the speed of the material to be rolled due to fluctuations, it is possible to detect the sign of the actual CT being off or low, and the water injection length is adjusted accordingly, so that the actual CT can be prevented from deviating from high or low. It is estimated that. However, this method is not sufficient when actually implemented. Even if the number of cutting plates is one and the feedback control is performed for each cutting plate, the base cutting plate for which the result should be feedback-controlled may already be outside the CT tolerance range, Furthermore, attempts to increase the responsiveness by further dividing the cut plate not only unnecessarily increase the calculation load of the control unit, but also hunting due to the response delay of the cooling water injection valve of the water injection bank There was also a concern that it could only lead to the control and the actual antiphase oscillation phenomenon.
[0015]
The present invention solves such a problem of the prior art, and even when there is a fluctuation in the speed of the material to be rolled, the coiling temperature is appropriately controlled so that a desired material can be imparted to the material to be rolled. With the goal.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the cooling control method for a rolled metal material in hot rolling according to claim 1 of the present invention is a method in which the rolled metal material is hot-finished and cooled with cooling water in a cooling zone. When winding, prior to the cooling, the metal material to be rolled is longitudinally divided into virtual cut plates, and the cooling is performed with the goal of achieving the target winding temperature of the metal material to be rolled for each of the cut plates. Rolling in hot rolling, in which a water injection length is set in a zone, and a deviation between the winding temperature actual result of the rolled metal material and the target winding temperature is converted into a required water injection amount and feedback controlled to the water injection length. In the metal material cooling control method, the amount of water injection by the feedback control is The cooling capacity per water injection bank, which is an amount that changes every moment due to the speed fluctuation of the metal material to be rolled, is calculated by a computer, and the calculated amount per time that is changed every time the water injection bank is calculated. To be inversely proportional to the cooling capacity It is characterized by adjusting.
[0017]
Moreover, the cooling control method of the metal material to be rolled in the hot rolling according to claim 2 of the present invention is a method in which when the metal material to be rolled is hot finish-rolled and cooled with cooling water in a cooling zone and wound up, Prior to this, the metal material to be rolled is longitudinally divided into virtual cut plates, and the water injection length in the cooling zone is set for each cut plate with the goal of achieving the target winding temperature of the metal material to be rolled. A method for controlling the cooling of the metal material to be rolled in hot rolling, wherein a deviation between the winding temperature actual result of the metal material to be rolled and the target coiling temperature is converted into a necessary water injection amount and feedback controlled to the water injection length. In this case, only the region of the metal material to be rolled, which is known in advance based on a preset speed pattern of the metal material, the amount of water injected by the feedback control. The cooling capacity per water injection bank, which is an amount that changes every moment due to the speed fluctuation of the metal material to be rolled, is calculated by a computer, and the calculated amount per time that is changed every time the water injection bank is calculated. To be inversely proportional to the cooling capacity It is characterized by adjusting.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a three-quarter hot rolling line to which a cooling control method for a metal material to be rolled according to the present invention is applied.
In FIG. 1, a hot rolling line 1 includes a heating furnace 2, a plurality of rough rolling mills 3, a crop shear 5, a descaling device 6, and a plurality of finish rolling mills in order from the upstream side to the downstream side in the conveying direction of the material S to be rolled. 8, the cooling zone 15, and the coiler 17 are sequentially arranged. A finish entry thermometer 7 is provided on the entry side of the finish rolling mill 8, a speedometer 10 is provided on the final F7 stand of the finish rolling mill 8, and a finish delivery temperature is provided on the exit side of the finish rolling mill 8. A winding thermometer 16 is installed on the exit side of the cooling zone 15.
[0019]
Here, when the material to be rolled S rough-rolled by the rough rolling mill 3 has been conveyed to just below the finishing entry thermometer 7 and its tip reaches directly below the finishing entry thermometer 7, the material to be rolled S The temperature at the tip of is transmitted from the finish-side thermometer 7 to the computer 13. In the computer 13, it is determined whether or not the temperature of the tip of the material to be rolled S is equal to or higher than a predetermined threshold value, and when the temperature is equal to or higher than the predetermined threshold value, the tip of the material to be rolled S is the finish entry side. It is determined that the temperature has reached directly below the thermometer 7. And in the computer 13, the longitudinal direction target CT pattern of the to-be-rolled material S from the high-order computer 12 makes it a trigger signal that it determined with the front-end | tip of the to-be-rolled material S having reached just under the finishing entry side thermometer 7 , The material to be rolled S is longitudinally divided into virtual cutting plates Sa (see FIG. 1B), and a target water injection length calculation for achieving the longitudinal target CT pattern for each cutting plate Sa ( Calculation of the number of water injection banks or water injection headers) is activated.
[0020]
This target water injection length calculation is based on the finisher entry temperature (Finisher Entry Temperture, hereinafter simply referred to as FET) measured by the finisher side thermometer 7 when each cut plate Sa reaches just below the finisher side thermometer 7. Based on the above, a finisher delivery temperature (hereinafter simply referred to as FDT) is predicted and calculated, and the water injection length L is determined by model calculation using the predicted FDT as an input, or actually, the cutting plate is actually used. When Sa reaches just below the finisher-side thermometer 11, the actual FDT measured by the finisher-side thermometer 11 is used as an input and the model calculation is performed once more to determine the water injection length L. .
[0021]
Further, the target water injection length calculation for each cut plate Sa is transmitted from the host computer 12 in addition to the predicted FDT and the actual FDT measured by the finisher-side thermometer 11. The longitudinal target winding temperature CT pattern, the thickness of the material S after finish rolling, the plate width of the material S after finish rolling, the threading speed of the material S, the top speed of the material S, Based on the acceleration of the rolled material S, the deceleration of the material to be rolled S, and the creeping speed of the material to be rolled S, the calculation is performed by a calculation logic described later. Here, the target CT pattern in the longitudinal direction of the material to be rolled S is provided with a setting table in the host computer 12, and data such as the steel type of the material to be rolled S, the thickness after finish rolling, and the width are used as keys. Set for each tip, middle, and tail.
[0022]
Although it is the above-mentioned calculation logic outline, first, it corresponds to which position in the state of the to-be-rolled material S before the start of finish rolling where the cut plate Sa is located in the longitudinal direction of the to-be-rolled material S. The following calculation is performed based on the data of how much the actual FDT was. Based on the above-mentioned threading speed, top speed, acceleration, deceleration, creeping speed and mechanical distance between each component, the main components (F1, F7, cooling zone 15 entry side, exit side) The time required to reach the temperature is predicted and calculated, and then, based on the required time, the temperature drop of the material to be rolled S due to cooling until it reaches the entry side of the cooling zone 15, Temperature fluctuations such as the temperature drop of the rolled material S due to the scaling water and the cooling water injection of the rolled material between the stands in the finish rolling mill 8 and the temperature rise of the rolled material S due to the heat generated during finish rolling are caused by the cutting plate Sa. It is calculated every time, and the temperature at which the cut plate Sa reaches the entry side of the cooling zone 15 is calculated. And based on the temperature, when passing through the cooling zone 15, which bank or header is set in the cooling water injection state, it is calculated whether the cut plate Sa can be cooled to the target CT.
[0023]
Here, when the cut plate Sa passes through the cooling zone 15, which bank or header is placed in the cooling water injection state, whether the cut plate Sa can be cooled to the target CT depends on a certain bank or header (1 When the cooling water is injected from the above, the time required for the cut plate Sa to pass through the zone corresponding to the bank or the header is determined by the above threading speed, top speed, acceleration, deceleration, creeping speed and From the calculation result based on the mechanical distance between each component equipment, the heat transfer calculation model determines how many degrees Celsius the cut plate Sa is cooled in that time, and it is still more predetermined than the target CT. If the value is higher than this value, the target CT will be the result of a series of calculation processes to calculate whether the bank or header immediately downstream is also injected. Repeated may be determined by the convergence calculation.
[0024]
A lot of data based on the computer settings of the bank or header for jetting the cooling water and the target cut plate Sa obtained by such calculation is transmitted to the control device 14, and the control device 14 side of the cut plate Sa in real time. The arrival to each bank or each header that injects cooling water is determined based on tracking using both the measuring roll 4 and the speedometer 10, and the delay time from the opening and closing of the valve to the stop of injection of the cooling water is appropriately considered. After that, the opening / closing of the valve for stopping the cooling water injection of each header of each bank is controlled in accordance with the arrival timing. That is, the target water injection length for each cut plate Sa set by the computer 13 is transmitted to the control device 14, and the control device 14 makes each header of each bank in the cooling zone 15 based on the target water injection length for each cut plate Sa. Controls opening and closing of the valve for stopping cooling water injection.
[0025]
By the way, a little ingenuity is required for tracking after the tail end of the material to be rolled S has passed through the finishing mill 8, and the tail end of the material to be rolled S has slipped from the roll of the final stand of the finishing mill 5. When the rolling load sudden decrease signal (load cell (load meter) off signal, etc.) rises to the control device 14 through a path (not shown), the tracking from that point is, for example, the tip of the material S to be rolled to the coiler 17. Time integration of the winding diameter calculated by integrating the diameter of the mandrel (not shown) of the coiler 17 + the number of turns x the thickness of the rolled material after final rolling and the number of rotations of the mandrel continues after winding. Or the like.
[0026]
Further, the temperature of the cut plate Sa when the cut plate Sa reaches immediately below the finish-side thermometer 11 is obtained by calculation in advance, and a deviation from the actual finish-side temperature of the cut plate Sa is obtained. And feedforward control that adjusts the number of cooling water injection banks in the cooling zone by multiplying an appropriate gain.
After the material to be rolled S is cooled by the cooling zone 15, the winding temperature of the material to be rolled S is measured by the winding thermometer 16, and the measured winding temperature is transmitted to the computer 13. In the computer 13, the deviation between the winding temperature actual result and the target winding temperature (target CT pattern) is converted into the required water injection amount, and the target water injection length for each of the aforementioned cut plates Sa is adjusted, and this adjustment is adjusted. Based on the target water injection length, the control device 14 controls the opening and closing of the valve for stopping the cooling water injection of each header of each bank in the cooling zone 15.
[0027]
And the above-mentioned water injection amount by this feedback control is adjusted by the speed fluctuation of the material S to be rolled.
The adjustment of the amount of water injection by the feedback control by speed fluctuation will be specifically described. First, the time t when the tip of the material S to be rolled passes through the winding thermometer 16 ₁ From time Δt _i Every time, the coiling temperature CTa (t _i ) [i = 1,2,...] and the temperature CTa (t _i ) And the target winding temperature CTd of the material S to be rolled separately set separately CTa (t _i ) -CTd to Δt _i Amount obtained by averaging the amount obtained by multiplying the values multiplied by
[0028]
[Expression 1]

[0029]
Is stored in the computer 13. This amount will be referred to as the time average of ΔCT (t). The time average of ΔCT (t) is the time t (t ₁ + ΣΔt _i ), It is an amount indicating how much temperature of the material to be rolled is to be corrected by feedback control by water injection in the cooling zone 15.
The above time Δt _i Is sufficiently small, but conversely, setting it large has the advantage that the calculation load on the computer 13 can be reduced. However, the limit is preferably a time obtained by adding the response delay time of the water injection header to the time required for passing the above-described virtual thermometer 16 passing through the winding thermometer 16. If the value is larger than that, the time average of ΔCT (t) is fed back for a plurality of cut plates Sa, and a multi-cut plate integral control is performed, and the problem of CT increase or decrease in the conventional technology reoccurs. It is because there is a possibility of letting it go.
[0030]
The arrival of a target cutting plate Sa directly below the winding thermometer 16 is performed by tracking each cutting plate Sa with the control device 14. The fluctuation of the actual speed value of the material to be rolled S is transmitted to the computer 13. Then, the calculator 13 calculates the cooling capacity ΔT per one water injection bank or header in the cooling zone 15 based on the actual speed value of the material S to be rolled. This is expressed as ΔT (t) with the meaning that it is calculated at the passage time t 1 of the winding thermometer 16 of the cutting plate Sa that is the object of the actual measurement of the winding temperature. From a certain time t to a time t + Δt, an increase / decrease in the number of water injection banks or headers in the cooling zone 15, that is, a change in water injection length (a water injection amount by feedback control) ΔH is calculated by the calculator 13 using the following equation: Ask.
[0031]
ΔH (t) = Time average of ΔCT (t) / ΔT (t)
Here, ΔT is the temperature T of the material to be rolled S in the cooling zone most downstream bank or the most downstream header of the material to be rolled S at time t 1 (however, this temperature cannot be measured due to the influence of normal cooling water landing). The temperature predicted by the prediction logic not described in detail using the coiling temperature prediction model in advance is used as a substitute), and the finish measured by the finish side thickness gauge of the target cutting board Sa that was directly under the coiling thermometer 16 at the time t. This is an amount determined by the sheet thickness after rolling and the speed actual value V of the material to be rolled at the time t. The amount changes from moment to moment, and is expressed as follows.
ΔT (t) = (ΔTthread (t)-ΔTtop (t)) / (Vthread-Vtop) × (V-Vtop) + ΔTtop (t)
Here, ΔTthread (t) represents the threading speed Vthread, and ΔTtop (t) represents ΔT at the top speed Vtop.
[0032]
In this way, if the actual speed value V 1 of the material S to be rolled is large, the number of water injection banks or headers in the cooling zone 15 increased or decreased by feedback control, that is, the water flow length increase / decrease ΔH is large. If the actual speed value V of the material S is small, the number of water injection banks or headers in the cooling zone 15 increased or decreased by feedback control, that is, the water injection length increase or decrease ΔH is small.
[0033]
Therefore, the problem of over-control of feedback control, which is a problem of the above-described conventional technology, is solved.
Here, some of the most downstream banks or headers of the cooling zone 15 are determined as adjustment zones, and the number of water injection banks or headers increased or decreased by feedback control, that is, the increase or decrease ΔH of the water injection length is reflected. It is also preferable to control the water injection length. This is because the result of feedback control can be captured by the most direct and fastest method.
[0035]
As mentioned above, although embodiment of this invention has been described, this invention is not limited to this, A various change can be made.
For example, in the present invention, feedback control is performed according to the timing.
(1) Control operation to correct the error of the winding temperature prediction model (conventional feedback control)
(2) It is also preferable to separately perform two types of control (feedback control of the above-described embodiment) for preventing fluctuations in cooling capacity per water injection bank or header due to fluctuations in the actual speed value of the material to be rolled. .
[0036]
This is because it has been found that the increase or decrease in the coiling temperature, which is a problem of the prior art, occurs only in the rolled material region in which the speed of the material S varies, and therefore the material in which the speed of the material S varies. Since the material region can be known in advance by the calculation described below, it is switched to the feedback control of the above-described embodiment a little before the region comes, and the region passes a little before the region comes. This is because if the conventional feedback control is performed a little later, it is not necessary to increase the calculation load of the computer 13 more than necessary. Tracking may be performed by the same method as described above.
[0037]
Control (2) is performed in the rolled material region of the following (2) and (4) accompanied by acceleration or deceleration, and (1) is controlled in the rolled material region of (1) and (3) that is not. To.
(1) Rolled material region (length in the hot rolling line direction) from the tip of the rolled material S to the start of acceleration (acceleration from the threading speed toward the top speed) = from the final stand of the finishing mill to the winding device Hot rolling line direction length
(2) Rolled material region (length in hot rolling line direction) from start of acceleration of rolled material S to completion of acceleration = (Vtop ² − Vthread ² ) / 2 / α
Where Vtop: top speed, Vthread: threading speed, α: acceleration (from threading speed to top speed)
(3) Rolled material region (length in hot rolling line direction) from start of deceleration to completion of deceleration of material to be rolled S = (Vtop ² − Vcreep ² ) / 2 / α
Here, Vcreep: Creeping speed (speed when the tail end of the material to be rolled ends)
(4) Rolled material region passing through the cooling zone 15 at the top speed (length in the hot rolling line direction) = slab weight result / specific gravity / sheet thickness after finished rolling of rolled material ÷ sheet width after finished rolling of rolled material− (1)-(2)-(3)
[0038]
【Example】
The effect of the present invention will be described by taking as an example the case of rolling a low carbon steel tin plate having a thickness of 2.0 mm and a width of 900 mm (target CT: about 600 ° C., tolerance ± 40 ° C.) after finish rolling. Verified. The relationship between the result CT and the length of the material to be rolled is shown in FIG. It can be seen that even if the actual CT is slightly shifted in the steady portion of the material to be rolled, the actual CT in the region of 100 m at the end is not significantly increased and the control accuracy is very good.
[0039]
【The invention's effect】
According to the cooling control method of a rolled metal material in hot rolling according to claim 1 of the present invention, the amount of water injected by feedback control is adjusted by the speed fluctuation of the rolled metal material. There is an effect that the entire length of the material to be rolled can be made uniform at the coiling temperature without causing the problem of high temperature deviation or low temperature deviation, and a high-quality product can be manufactured.
[0040]
Moreover, according to the cooling control method of the rolled metal material in the hot rolling according to claim 2 of the present invention, the rolled material whose speed fluctuates in advance based on a preset speed pattern of the rolled metal material. Since only the region of the metal material adjusts the amount of water injected by feedback control according to the speed fluctuation of the metal material to be rolled, in addition to the effect of the invention according to claim 1, the calculation load of the feedback control device need not be increased more than necessary. There is an effect that can be completed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hot rolling line to which a cooling control method for a metal material to be rolled in hot rolling according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a graph showing the CT performance of a rolled material controlled by the cooling control method of the present invention.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a general three-quarter hot rolling line.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a general coolant injection header.
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a conventional cooling control method;
FIG. 6 is a graph showing the CT performance of a rolled material controlled by a conventional cooling control method.
FIG. 7 is a schematic graph for explaining a speed when finish rolling a material to be rolled.
[Explanation of symbols]
1 Hot rolling line
2 Heating furnace
3 Rough rolling mill
4 Majoring roll
5 Cropshire
6 Descaling device
7 Finishing-side thermometer
8 Finishing mill
10 Speedometer
11 Finishing side thermometer
12 Host computer
13 Calculator
14 Control device
15 Cooling zone
16 Winding thermometer
17 Coiler
S Rolled material
Sa cutting board

Claims

Prior to the cooling, the metal material to be rolled is longitudinally divided into virtual cut plates when the metal material is hot-finished and rolled by cooling water in a cooling zone. With the goal of achieving the target winding temperature of the metal material to be rolled, a water injection length in the cooling zone is set, and a deviation between the actual winding temperature of the metal material to be rolled and the target winding temperature is required. In the cooling control method of the metal material to be rolled in hot rolling, which is converted into the amount of water and feedback-controlled to the water injection length, the amount of water injected by the feedback control is changed every moment due to the speed fluctuation of the metal material to be rolled. the cooling capacity per injection bank one is calculated by the computer, and adjusting so as to be inversely proportional to the calculated cooling capacity per one injection bank is an amount that varies with the time moment Cooling control method of the rolled metal material between rolling.

Prior to the cooling, the metal material to be rolled is longitudinally divided into virtual cut plates when the metal material is hot-finished and rolled by cooling water in a cooling zone. With the goal of achieving the target winding temperature of the metal material to be rolled, a water injection length in the cooling zone is set, and a deviation between the actual winding temperature of the metal material to be rolled and the target winding temperature is required. In the cooling control method of the metal material to be rolled in hot rolling, which is converted into the amount of water and feedback-controlled to the water injection length, the speed fluctuation that is known in advance based on a preset speed pattern of the metal material to be rolled region of the rolled metal material alone, the water injection amount by the feedback control, the cooling capacity per injection bank one is an amount that changes every moment calculated by the computer by speed variation of the rolled metal material, Cooling control method of the rolled metal material in hot rolling and adjusting so as to be inversely proportional to the calculated cooling capacity per one injection bank is an amount that varies with the moment to moment.