JP5768467B2 - 熱間圧延ラインにおける圧延鋼板の仕上げ出側温度制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱間圧延ラインの仕上げ圧延において圧延鋼板の仕上げ出側温度（ＦＤＴ）を制御する方法に関する。

熱間圧延ラインの仕上げ圧延において、冷却装置の冷却により圧延鋼板の仕上げ出側温度（ＦＤＴ）を目標値に制御する方法（ＦＤＴ制御）として、例えば特許文献１の方法が知られている。
図４は、特許文献１に類似した熱間圧延ラインの一部を示すものであり、符号１は仕上げ圧延機、符号２ａ〜２ｃはスタンド間スプレー、符号３は制御コントローラ、符号４は仕上げ圧延機１の出側に配置した仕上げ出側温度（ＦＤＴ）計測器である。仕上げ圧延機１は、ライン上流側に配置した第１スタンド１ａからライン下流側に配置した最終スタンド１ｄまで複数のスタンドを備えており、スタンド制御部６の制御指令により各スタンド１ａ〜１ｄが所定の回転数で回転し、圧延鋼板５が所定の搬送速度で通板することで仕上げ圧延を行なう。
第１スタンド１ａ〜最終スタンド１ｄの間に配置されているスタンド間スプレー２ａ〜２ｃは、冷却水供給部７からの制御指令により冷却水を噴射することで、仕上げ圧延機１で圧延されている圧延鋼板５を冷却する。

そして、このＦＤＴ制御は、圧延鋼板５を仮想的な切板（ピース）に長手方向に分割し、ピース毎に、後述する目標仕上げ出側温度と実績仕上げ出側温度との偏差及び搬送予測時間（ピースが仕上げ圧延機１を通過する時間）などに基づいて必要冷却量を算出し圧延鋼板５を冷却する切板制御を行なっている。
すなわち、制御コントローラ３は、前述の目標仕上げ出側温度とＦＤＴ計測器４で測定した前述の実績仕上げ出側温度ＦＤＴとの偏差を算出し、この偏差及び搬送予測時間を使用して必要冷却量を算出し、この必要冷却量に対応した指令信号を冷却水供給部７に出力することで、スタンド間スプレー２ａ〜２ｃから所定量の冷却水が噴射されて圧延鋼板５を冷却している。
ここで、このＦＤＴ制御の搬送予測時間は、スタンド制御部６の制御値に基づいて算出されている。

ところで、熱間圧延ラインは、生産性を向上させるために、仕上げ圧延機１を通過する圧延鋼板５の搬送速度を段階的に加速させて操業を行なっている。しかし、仕上げ圧延機１を通過する圧延鋼板５の搬送速度が速くなりすぎると、スタンド間スプレー２ａ〜２ｃの冷却能力が不足して、圧延鋼板５の実績仕上げ出側温度が目標仕上げ出側温度を上回ってしまうおそれがある。
そこで、図４の制御コントローラ３は、圧延鋼板５の実績仕上げ出側温度が目標仕上げ出側温度を上回ったときに、圧延鋼板５の加速を停止して速度を保持する速度保持制御を行ない、スタンド間スプレー２ａ〜２ｃの冷却能力を超えた圧延鋼板５の温度上昇を防止している。

特開平１０−２７７６２７号公報

ところで、上述したＦＤＴ制御は、制御開始直後の圧延鋼板５の仕上げ出側温度を高精度に制御することができない。
すなわち、上述したＦＤＴ制御は、速度保持制御の開始ポイントを把握せず、速度保持制御の開始直後には、スタンド制御部６の制御値（速度保持制御直前の加速度）に基づいた搬送予測時間、つまり、実際に各ピースが仕上げ圧延機１を通過する時間とは異なる搬送予測時間を算出し、この搬送予測時間を使用して必要冷却量を算出している。このため、スタンド間スプレー２ａ〜２ｃで圧延鋼板５を冷却しても、実績仕上げ出側温度ＦＤＴが目標仕上げ出側温度に近似せず、圧延鋼板５の仕上げ出側温度を高精度に制御することが難しい。

そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、速度保持制御の開始直後の搬送予測時間（所定の切板が仕上げ圧延機を通過する時間）を正確に把握することで、速度保持制御の開始直後の圧延鋼板の仕上げ出側温度を高精度に制御することができる熱間圧延ラインにおける圧延鋼板の仕上げ出側温度制御方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る請求項１記載の熱間圧延ラインにおける圧延鋼板の仕上げ出側温度制御方法は、冷却装置により冷却しながら仕上げ圧延した圧延鋼板の仕上げ出側温度を目標値に制御するとともに、前記圧延鋼板の搬送速度が速いときに冷却能率が足りず、温度上昇を抑制するために加速を停止する速度保持制御を行う熱間圧延ラインにおいて、前記圧延鋼板を仮想的な切板に長手方向に複数分割し、切板毎に、前記圧延鋼板の実績仕上げ入側温度に基づいて前記冷却装置が最大の冷却能力を発揮するときの前記圧延鋼板の算出仕上げ出側温度を算出し、この算出仕上げ出側温度と、目標とする仕上げ出側温度とを比較し、所定数の前記切板が、前記算出仕上げ出側温度が前記目標とする仕上げ出側温度を連続して超えている場合に、前記所定数の前記切板のうち最後の前記切板を、前記速度保持制御を開始する前記切板とする速度保持予測制御を行なっている。

この発明によると、所定数の切板が、算出仕上げ出側温度が目標とする仕上げ出側温度を連続して超えている場合に、所定数の前記切板のうち最後の前記切板を速度保持制御を開始する切板とする速度保持予測制御を行なうことで、速度保持制御を開始する切板の搬送予測時間（仕上圧延機を通過する時間）を正確に把握することができ、その搬送予測時間を、仕上げ出側温度を目標値に制御する際の必要冷却量を算出する際のデータとして使用することで、速度保持制御を開始する切板の圧延鋼板の仕上げ出側温度を高精度に制御することができる。

本発明に係る熱間圧延ラインにおける圧延鋼板の仕上げ出側温度制御方法によると、速度保持予測制御で速度保持制御を開始する切板の搬送予測時間（切板が仕上げ圧延機を通過する時間）を正確に把握することにより、速度保持制御を開始する切板の圧延鋼板の仕上げ出側温度を高精度に制御することができる。

本発明に係る熱間圧延ラインの一部を示す図である。 速度保持制御を行なったときに所定の切板を、速度保持制御を開始する切板として確認した状態を示す図である。 本発明に係る熱間圧延ラインの加速操業を示すグラフである。 従来の熱間圧延ラインの一部を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る熱間圧延ラインの一部を示すものであり、符号１０で示す仕上げ圧延機は、圧延鋼板１１の搬送上流側に配置した第１スタンド１０ａから圧延鋼板１１の搬送下流側に配置した最終スタンド１０ｇまで複数のスタンドを備えている。第１スタンド１０ａ〜最終スタンド１０ｇの間には、スタンド間スプレー１２ａ〜１２ｆが配置されている。

仕上げ圧延機１０の第１スタンド１０ａ〜最終スタンド１０ｇは、スタンド制御部１４からの制御指令により所定の回転数で回転し、圧延鋼板１１を所定の搬送速度で通板させながら仕上げ圧延を行なう。
スタンド間スプレー１２ａ〜１２ｆは、冷却水供給部１５からの制御指令により冷却水を噴射することで、仕上げ圧延機１で圧延されている圧延鋼板１１を冷却する。
仕上げ圧延機１０よりライン上流側には、デスケーリング装置１６が配置されている。このデスケーリング装置１６は、ライン上流側に配置した加熱炉（不図示）で圧延鋼板１１が加熱した際に圧延鋼板１１の表面に発生した酸化スケールを、装置内に配置した複数の噴射ノズル（不図示）が噴射する高圧水で除去する装置である。

また、符号１７は制御コントローラである。この制御コントローラ１７には、デスケーリング装置１６よりライン上流側に配置した仕上げ入側温度（ＦＥＴ）計測器１８から圧延鋼板１１の実績仕上げ入側温度ＦＥＴが入力され、仕上げ圧延機１０よりライン下流側に配置した仕上げ出側温度（ＦＤＴ）計測器１９から圧延鋼板１１の実績仕上げ出側温度ＦＤＴが入力される。

本実施形態の制御コントローラ１７は、ＦＤＴ計測器１９から入力した圧延鋼板１１の実績仕上げ出側温度ＦＤＴに基づいて、切板制御による冷却により圧延鋼板１１の仕上げ出側温度制御（ＦＤＴ制御）を行う。また、本実施形態の熱間圧延ラインは、生産性を向上させるために、仕上げ圧延機１０を通過する圧延鋼板１１の搬送速度を段階的に加速させて操業を行なうが、制御コントローラ１７は、圧延鋼板１１の搬送加速度が所定値まで上昇したときに、圧延鋼板１１を所定の搬送速度に保持する速度保持制御を行ない、スタンド間スプレー１２ａ〜１２ｆの冷却能力を超えた圧延鋼板１１の温度上昇を防止している。

ここで、本発明の冷却装置がスタンド間スプレー１２ａ〜１２ｆに相当し、本発明の切板がピースＰ１〜Ｐ１９に相当し、本発明の速度保持制御を開始した切板が速度保持開始ピースＰ１０に対応している。
そして、制御コントローラ１７は、ＦＤＴ制御及び速度保持制御と同時に、速度保持予測制御を行なう。

本実施形態のＦＤＴ制御、速度保持制御及び速度保持予測制御について、図１から図３を参照して説明する。
（ＦＤＴ制御）
前述した切板制御による冷却とは、圧延鋼板１１を仮想的な切板（ピース）Ｐ１…Ｐ１０…に長手方向に分割（例えば１ｍ毎に分割）し、ピース毎に、目標とする仕上げ出側温度と実績仕上げ出側温度との偏差及び搬送予測時間（各ピースが仕上げ圧延機１０を通過する時間）などに基づいて必要冷却量を算出し圧延鋼板５を冷却する制御である。

本実施形態の制御コントローラ１７は、図１に示すように、目標とする仕上げ出側温度とＦＤＴ計測器１９で測定した実績仕上げ出側温度ＦＤＴとの偏差を算出し、この偏差及び搬送予測時間を使用して必要冷却量を算出し、この必要冷却量に対応した指令信号を冷却水供給部１５に出力することで、スタンド間スプレー１２ａ〜１２ｆから所定量の冷却水が噴射され、目標とする仕上げ出側温度となるように圧延鋼板１１が冷却されている。

（速度保持制御）
熱間圧延ラインは、図３に示すように、生産性を向上させるために、仕上げ圧延機１０を通過する圧延鋼板１１の搬送速度を段階的に加速させて操業を行なっている。ここで、制御コントローラ１７は、圧延鋼板１１の時刻ｔ４から時刻ｔ５までの搬送加速度が、スタンド間スプレー１２ａ〜１２ｆの冷却能力不足のおそれがある大きさに達したと判断し、圧延鋼板１１の加速搬送を停止し、所定の速度Ｖ２で圧延鋼板１１を搬送する速度保持制御を開始する。

（速度保持予測制御）
本実施形態の速度保持予測制御は、熱間圧延ラインの操業開始と同時に行なわれている（図３参照）。
本実施形態の制御コントローラ１７は、図１に示すように、先ず、仮想的なピースＰ１…Ｐ１０…の各々に対して、ＦＥＴ計測器１８で測定した実績仕上げ入側温度ＦＥＴに基づいて、スタンド間スプレー１２ａ〜１２ｆを最大の冷却能力としたときの仕上げ出側温度を算出する（以下、算出仕上げ出側温度と称する）。次いで、制御コントローラ１７は、各ピースＰ１…Ｐ１０…の算出仕上げ出側温度と、目標とする仕上げ出側温度とを比較し、算出仕上げ出側温度が目標とする仕上げ出側温度を超えているか否かを判定する。
ここで、図１のハッチングで示しているピースＰ６〜Ｐ１０が、スタンド間スプレー１２ａ〜１２ｆの冷却能力では冷却不可能と判断される算出仕上げ出側温度が高いピースである。

制御コントローラ１７は、ピースＰ６の算出仕上げ出側温度が目標とする仕上げ出側温度を超えていることを判定した後に、ピースＰ６以降のピース７〜ピースＰ１０の算出仕上げ出側温度が、目標とする仕上げ出側温度を超えているか否かも監視する。そして、ピース７〜ピースＰ１０の全ての算出仕上げ出側温度が目標とする仕上げ出側温度を超えている場合には、監視したもののうち最後のピースＰ１０を速度保持開始ピースとする。
この速度保持開始ピースＰ１０が、図３の速度保持制御の開始時刻ｔ５のピースである。

そして、制御コントローラ１７は、図２に示すように、速度保持開始ピースＰ１０が仕上げ圧延機１０を通過したときの搬送予測時間を、速度保持制御を開始したスタンド制御部１４の制御値（搬送速度Ｖ２）に基づいて算出する。
また、制御コントローラ１７は、スタンド制御部１４の制御値（搬送速度Ｖ２）に基づいて算出した速度保持開始ピースＰ１０の搬送予測時間を、ＦＤＴ制御の必要冷却量を算出する際のデータとして使用する。

したがって、本実施形態の熱間圧延ラインは、圧延鋼板１１の仕上げ出側温度制御（ＦＤＴ制御）と同時に速度保持予測制御を行なうことで、速度保持を開始する最初のピース（速度保持開始ピース）Ｐ１０を確認し、その速度保持開始ピースＰ１０の搬送予測時間を正確に把握することができる。そして、速度保持開始ピースＰ１０の搬送予測時間を、ＦＤＴ制御の必要冷却量を算出する際のデータとして使用することで、速度保持制御を開始する圧延鋼板の仕上げ出側温度を高精度に制御することができる。
また、速度保持予測制御では、ピースＰ６〜ピースＰ１０までの５個のピースの算出仕上げ出側温度が目標とする仕上げ出側温度を超えているか否かを監視しており、速度保持開始ピースの選択を高精度に行なうことができる。

１０…仕上げ圧延機、１１…圧延鋼板、１０ａ〜１０ｇ…スタンド、１２ａ〜１２ｆ…スタンド間スプレー、１４…スタンド制御部、１５…冷却水供給部、１６…デスケーリング装置、１７…制御コントローラ、１８…ＦＥＴ計測器、１９…ＦＤＴ計測器、ＦＥＴ…実績仕上げ入側温度、ＦＤＴ…実績仕上げ出側温度、Ｐ１〜Ｐ１９…切板（ピース）、Ｐ１０…速度保持開始ピース

Claims (1)

1. 冷却装置により冷却しながら仕上げ圧延した圧延鋼板の仕上げ出側温度を目標値に制御するとともに、前記圧延鋼板の搬送速度が速いときに冷却能率が足りず、温度上昇を抑制するために加速を停止する速度保持制御を行う熱間圧延ラインにおいて、
   前記圧延鋼板を仮想的な切板に長手方向に複数分割し、
   切板毎に、前記圧延鋼板の実績仕上げ入側温度に基づいて前記冷却装置が最大の冷却能力を発揮するときの前記圧延鋼板の算出仕上げ出側温度を算出し、この算出仕上げ出側温度と、目標とする仕上げ出側温度とを比較し、
   所定数の前記切板が、前記算出仕上げ出側温度が前記目標とする仕上げ出側温度を連続して超えている場合に、前記所定数の前記切板のうち最後の前記切板を、前記速度保持制御を開始する前記切板とする速度保持予測制御を行なうことを特徴とする熱間圧延ラインにおける圧延鋼板の仕上げ出側温度制御方法。

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