JP5862602B2 - 鋼板の製造装置およびその制御方法 - Google Patents

鋼板の製造装置およびその制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、デスケーリング設備を備えた鋼板の製造装置およびその制御方法に関する。
従来、仕上入側の熱間連続仕上圧延機(以下、仕上圧延機とも称する)に供給する被圧延材は、ミルペーシング制御の規制に基づく仕上圧延機入側待機時間(MPC待機時間)の制約を受ける。また、この被圧延材は、要求される材質を得るとともに二次スケールの発生を抑制するために定められた、仕上圧延機の入側の目標温度の規制に基づく待機時間(FET待機時間)の制約も受ける。そして、被圧延材が、先行している圧延材の尾端と干渉せずに、要求される材質を得るためには、被圧延材を、仕上圧延機の入側のディレーテーブル上で、MPC待機時間とFET待機時間とのいずれか長い方の時間だけ待機させる必要がある。
そのため、FET待機時間がMPC待機時間より長い場合に、仕上圧延機の入側において、デスケーリング(FSB)設備による冷却処理を追加することによって、FET待機時間をMPC待機時間に近づける制御が提案されている(特許文献1)。また、仕上圧延機の出側における温度制御(FDT)に関しても、被圧延材の搬送速度の減速を最小限に抑制する制御が提案されている(特許文献2)。これらの制御によって被圧延材の尾端の搬送を早めると、後続の被圧延材の先端が衝突防止機能などの進入インターロックによって減速したり停止したりすることを抑制できるので、圧延能率の向上に寄与する。
特許第3068289号公報 特許第3584923号公報
しかしながら、特許文献1に記載された方法の場合において、反対に、被圧延材の搬送が遅くなっても後続の被圧延材が進入インターロックにかからず、その搬送も阻害されない状態も想定される。ところが、特許文献1に記載の技術では、このような状態においても、仕上圧延機の入側における被圧延材である鋼板の温度と出側における被圧延材の温度との温度予測に基づいて、デスケーリングのバンクを最大限追加する制御を行っていた。
このデスケーリング設備においては、水などの液体を高圧下で噴射させているため、通常の冷却用水の供給に比してはるかに大きな電力、そして冷却水を消費する。そのため、後続の被圧延材が進入インターロックにかからないような場合にも、デスケーリングのバンクを最大限追加してしまうと、圧延能率の向上に寄与することなく、電力コストや冷却コストだけが増加するという問題が生じる。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、デスケーリング設備を備えた鋼板の製造装置において、圧延能率の向上に寄与しないデスケーリングのバンクの追加を抑制させ、バンクの追加に伴う電力コストや冷却コストの増加を抑制できる鋼板の製造装置およびその制御方法を提供することにある。
上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明に係る鋼板の製造装置は、鋼板を圧延可能に構成された圧延手段と、圧延手段に対して鋼板の搬送方向に沿った上流側に設けられ、鋼板に液体を供給可能に構成された複数のデスケーリング手段と、圧延手段および複数のデスケーリング手段を制御する制御手段と、を備え、制御手段が、圧延手段によって圧延が行われる前の先行の鋼板の尾端と、圧延手段による圧延が行われる前の後続の鋼板の先端との間のピッチ時間に基づいて、複数のデスケーリング手段のうちで稼働させるデスケーリング手段を0基以上選択し、デスケーリング手段が1基以上選択された場合に、選択されたデスケーリング手段により鋼板を冷却するように制御することを特徴とする。
本発明に係る鋼板の製造装置は、上記の発明において、制御手段が、複数のデスケーリング手段のうちで稼働させるデスケーリング手段の最大数を算出した後、複数のデスケーリング手段のうちの選択される数を最大数以下にすることを特徴とする。
本発明に係る鋼板の製造装置の制御方法は、上記の発明において、鋼板を圧延可能に構成された圧延手段と、圧延手段に対して鋼板の搬送方向に沿った上流側に設けられて鋼板に液体を供給可能に構成された複数のデスケーリング手段と、圧延手段および複数のデスケーリング手段を制御する制御部と、を備えた鋼板の製造装置の制御方法において、圧延手段によって圧延される先行の鋼板の尾端と、圧延手段による圧延が行われる前の後続の鋼板の先端との間のピッチ時間に基づいて、複数のデスケーリング手段のうちで稼働させるデスケーリング手段を0基以上選択する選択ステップと、デスケーリング手段が1基以上選択された場合に、選択されたデスケーリング手段により鋼板を冷却する冷却ステップと、を含むことを特徴とする。
本発明に係る鋼板の製造装置の制御方法は、上記の発明において、選択ステップの前に、複数のデスケーリング手段のうちで稼働させるデスケーリング手段の最大数を算出するステップをさらに含み、選択ステップが、選択されるデスケーリング手段の数を最大数以下にする選択上限ステップを含むことを特徴とする。
本発明に係る鋼板の製造装置およびその制御方法によれば、デスケーリング設備を備えた鋼板の製造装置において、圧延能率の向上に寄与しないデスケーリングのバンクの追加を抑制させ、バンクの追加に伴う電力コストや冷却コストの増加を抑制することが可能となる。
図1は、本発明の一実施形態による仕上圧延機の入側設備の配置を示す構成図である。 図2は、本発明の一実施形態による鋼板の製造装置に対する制御方法を説明するためのフローチャートである。 図3は、本発明の一実施形態によるデスケーリングヘッダの最大追加バンク数を決定する方法を説明するための説明図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する実施形態によって限定されるものではない。
まず、本発明の一実施形態による鋼板の製造装置について説明する。図1は、この一実施形態による仕上圧延機の入側設備を示す。
図1に示すように、この一実施形態による鋼板の製造装置は、圧延手段としての仕上圧延機13を備える。仕上圧延機13は、第1スタンドF1、第2スタンドF2、およびさらに後段に各スタンド(図示せず)が設けられて構成されている。また、仕上圧延機13に対して鋼板である被圧延材S1,S2,S3の搬送方向に沿った上流側に、フライングクロップシャー12が設けられている。フライングクロップシャー12は、被圧延材S1,S2,S3の先端におけるクロップを切断除去する。また、被圧延材S1,S2,S3の搬送方向に沿ったフライングクロップシャー12の上流側には、粗ミル処理を行う粗圧延機14が設けられている。
そして、このように構成された仕上圧延機13の上流側である入側でフライングクロップシャー12の下流側に、デスケーリング設備である仕上入側スケールブレーカFSBとして、例えば上下4組のデスケーリング手段としてのデスケーリングヘッダ21,22,23,24が設けられている。デスケーリングヘッダ21〜24はそれぞれ、管路31,32,33,34を備える。また、管路31〜34はそれぞれ、例えばプロセスコンピュータなどの制御手段としての制御部11によって開閉が制御される遮断弁41,42,43,44を備える。そして、制御部11が遮蔽弁41〜44の開閉を個別に制御することによって、4組のデスケーリングヘッダ21〜24を0組以上組み合わせて選択的に使用可能に構成されている。
また、4組のデスケーリングヘッダ21〜24の上流側でフライングクロップシャー12の上流側に、放射温度計10が設けられている。放射温度計10は、仕上圧延機13に先行して供給される先行材としての被圧延材S1の温度を計測して、この計測結果を制御手段としての制御部11に供給する。また、放射温度計10は、次に仕上圧延機13に供給される当該材としての被圧延材S2の温度を継続して計測して、制御部11に供給する。さらに、放射温度計10は、その次に仕上圧延機13に供給される後続材としての被圧延材S3の温度を継続して計測して、制御部11に供給する。
この制御部11には、予め設定された圧延スケジュールに基づいて、制御部11自体または上位の演算機(図示せず)が算出したMPC待機時間TMおよび仕上圧延機13の入側での目標温度の規制(FET)のデータが格納されている。また、制御部11には、後述する、デスケーリングヘッダ21〜24の各組合せと、この各組み合わせによる冷却能力SBとが関連して入力されている。これにより、制御部11は、被圧延材S1,S2,S3の板厚、温度、または通板速度などから、デスケーリングヘッダ21〜24の各組合せに応じた冷却能力を算出可能に構成されている。
次に、以上のように構成された仕上圧延機13を有する鋼板の製造装置に対する制御方法について説明する。図2は、この一実施形態による鋼板の製造装置に対する制御方法を説明するためのフローチャートである。
図2に示すように、この一実施形態による鋼板の製造装置においては、まず、ステップST1において、制御部11が、被圧延材S2の冷却のために選択されるデスケーリングヘッダの最大数k(以下、最大追加バンク数k(k:0以上の整数))を導出する。これとともに、制御部11は、選択されるデスケーリングヘッダの数i(以下、追加バンク数i(i:0以上の整数))を初期値、具体的には例えば0とする。ここで、デスケーリングヘッダの最大追加バンク数kの導出方法について以下に説明する。
すなわち、制御部11は、デスケーリングヘッダ21〜24の組み合わせと、被圧延材の板厚、温度、および通板速度などとに基づいて、その時の冷却能力SBを算出して記録部(図示せず)に格納する。この冷却能力SBは、例えば次のように格納される。
(1)デスケーリングヘッダ24のみを使用したときの冷却能力SB1
(2)デスケーリングヘッダ23,24を使用したときの冷却能力SB2
(3)デスケーリングヘッダ22〜24を使用したときの冷却能力SB3
(4)デスケーリングヘッダ21〜24を使用したときの冷却能力SB4
さらに制御部11は、被圧延材S2に対して放射温度計10が計測した温度とFETとから、通常使用される例えばデスケーリングヘッダ24を使用してデスケーリングを行いつつ被圧延材S2を搬送した場合のFET待機時間Tを算出する。その後、制御部11は、このFET待機時間Tが先行する被圧延材S1と衝突しないためのMPC待機時間に可能な限り近づけるように、デスケーリングヘッダ21〜24の組合せを選択する。この場合の例を図3に示す。図3は、上述した(1)〜(4)に対応して、制御部11によるデスケーリングヘッダ21〜24の選択方法を説明するための図である。
図3において、デスケーリングヘッダ24のみを使用した冷却能力SB1の場合、FET待機時間TはT1となる。このとき、FET待機時間T1は、MPC待機時間TMよりTdだけ長くなる。そこで、制御部11は、デスケーリングヘッダ21〜24の各組合せの中からMPC待機時間TMに対して過冷却許可時間αだけ短い時間、またはMPC待機時間TMに対して補正時間Tαだけ短い時間よりも長く、かつ最も近い待機時間が得られる冷却能力SBを選択する。この一実施形態においては、図3から、制御部11は、冷却能力SB2を選択した後、この冷却能力SB2に対応するデスケーリングヘッダ21〜24の組み合わせとして、上述した組み合わせ(2)を選択する。これにより、FET待機時間TとしてFET待機時間T2が選択されるので、待機時間が時間Td’(=T1−T2)だけ短縮できる。この場合、制御部11は、この選択されたデスケーリングヘッダ23,24の組数を最大追加バンク数kとして記憶する。この一実施形態においては、例えば、最大追加バンク数kは、k=2である。なお、最も長いFET待機時間T(図3中、例えばFET待機時間T1)であってもMPC待機時間TMより短くなる場合には、最大追加バンク数kは、k=0となる。
続いて、図2に示すステップST2に移行して、制御部11は、後続の被圧延材S2の先端が、例えば仕上圧延機13の入側の場所などのチェックポイントに到達するオン時刻Tnextを算出する。なお、Tnextは、インターロックなどによる減速(搬送遅れ)を考慮しないことが望ましい。また、ステップST1とステップST2とにおいては、並行して実行したり、ステップST2の実行後にステップST1を実行したりしてもよい。
その後、ステップST3に移行して、制御部11は、現時点での追加バンク数iが最大追加バンク数kと同じであるか否かを判断する。制御部11が、追加バンク数iと最大追加バンク数kとが同じであると判断した場合(ステップST3:Yes)、ステップST8に移行する。ステップST8においては、制御部11が、最大追加バンク数kに基づいて遮蔽弁41〜44の開閉を個別に制御することによって、4組のデスケーリングヘッダ21〜24の使用、不使用を個別に選択制御する。
一方、ステップST3において、制御部11が、追加バンク数iが最大追加バンク数kより小さいと判断した場合(ステップST3:No)、ステップST4に移行する。ステップST4においては、制御部11が、その時点における冷却能力SBが最も低い方から、当該材としての被圧延材S2の先端がチェックポイントを通過する通過時刻Toniを算出する。すなわち、制御部11は、この時点における選択されたデスケーリングヘッダ21〜24の追加バンク数iに基づいて、先行する被圧延材S2の先端がチェックポイントを通過する通過時刻Toniを算出する。
その後、ステップST5に移行して、制御部11は、被圧延材S2の通過時刻Toniからオフ時刻Toffiを算出する。このオフ時刻Toffiは、被圧延材S2の先端がチェックポイントを通過する通過時刻Toniに対して、当該材としての被圧延材S2のチェックポイントのオンからオフの通過予定時間Tを加算した時刻(=Toni+T)である。なお、稼働させるために選択されたデスケーリングヘッダ21〜24の数が多くなるほど、冷却能力SBも向上するので、被圧延材S1の搬送速度も増加し、待機時間が短縮されるので、通過時刻Toniはより早い時刻になる。すなわち、追加バンク数iが増加するほど、オフ時刻Toffiは早い時刻になる。
続いて、ステップST6に移行して、制御部11は、オン時刻Tnextとオフ時刻Toffiとの比較を行う。これによって、制御部11は、制御対象である当該材としての被圧延材S2と後続の被圧延材S3とが干渉するか否かを判断する。すなわち、制御部11は、後続の被圧延材S3の先端がチェックポイントに到達するオン時刻Tnextと、ステップST5において算出したオフ時刻Toffiとの間のピッチ時間ΔTiを算出する。ここで、上述したように、追加バンク数iが増加するほど、オフ時刻Toffiは早い時刻になるため、追加バンク数iの増加に伴ってピッチ時間ΔTiは増加することになる。
そして、制御部11は、このピッチ時間ΔTiが所定の判定しきい値Δt以上であるか否かを判断する。この関係を(1)式に示す。
next−Toffi=ΔTi≧Δt ……(1)
なお、所定の判定しきい値Δtとしては、先行する被圧延材S2と後続の被圧延材S3とが干渉しないような、例えば過去の圧延実績に基づいた固定値などを採用するのが好ましい。
制御部11は、ピッチ時間ΔTiが所定の判定しきい値Δt未満であって(1)式が成立しないと判断した場合(ステップST6:No)、ステップST7に移行して追加バンク数iを1増加(i+1→i)させる。その後、ステップST3に復帰する。ここで、追加バンク数iを増加させると、オフ時刻Toffiはより早い時刻になってピッチ時間ΔTiが増加する。そして、制御部11は、ステップST3において追加バンク数iが最大追加バンク数kと同じ値になるか、または、ステップST6においてピッチ時間ΔTiが判定しきい値Δt以上になるまで、ステップST3〜ST7を順次繰り返し実行する。
一方、制御部11は、ピッチ時間ΔTiが所定の判定しきい値Δt以上であって(1)式が成立すると判断した場合(ステップST6:Yes)、ステップST8に移行する。(1)式が成立する場合、先行する被圧延材S2と後続の被圧延材S3とは、仕上圧延機13の入側において干渉することなく、それらの間隔(ピッチ)は、後続の被圧延材S3が進入インターロックにかからない程度に十分開いている。
そして、ステップST8において、制御部11は、この時点における最大追加バンク数k未満の追加バンク数iに基づいて遮蔽弁41〜44の開閉を個別に制御することによって、4組のデスケーリングヘッダ21〜24の使用、不使用を個別に選択制御する。これにより、仕上圧延機13の上流側において、被圧延材S2のデスケーリングおよび冷却が行われる。さらに、制御部11は、仕上圧延機13の入側におけるデスケーリングヘッダ21〜24による冷却の情報を、仕上圧延機13に供給する。これによって、仕上圧延機13において、冷却情報に応じて被圧延材S2の搬送速度やスタンド間に設けられる冷却手段(いずれも図示せず)が制御可能となる。
以上により、デスケーリングヘッダ21〜24を備えた仕上入側スケールブレーカFSBが制御されて、この一実施形態による鋼板の製造装置の制御方法が実行される。
以上説明したように、この一実施形態による鋼板の製造装置およびその制御方法によれば、制御部11が、先行する被圧延材S2の尾端と後続の被圧延材S3の先端とが干渉するか否かを確認して、先行する被圧延材S2に対する冷却のために用いるデスケーリングヘッダの追加バンク数iを決定していることにより、従来技術に比して、デスケーリングヘッダの追加バンク数を低減することができる。すなわち、従来技術においては先行する被圧延材S2に関する情報のみから追加バンク数iを決定していたため、追加バンク数iは常に上述した最大追加バンク数kとなっていたのに対し、この一実施形態によれば、追加バンク数iを、最大追加バンク数kを上限としつつ、後続の被圧延材S3に関する情報も考慮し、先行する被圧延材S2の尾端と後続の被圧延材S3の先端とのピッチが十分に長い場合に、そのピッチ時間ΔTiに応じてバンク数を決定することができるので、圧延能率向上に寄与する分だけデスケーリングヘッダを追加することになり、(k−i)基分のデスケーリングヘッダの不要な追加を抑制でき、電力コストや冷却コストを低減できる。
以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の一実施形態において挙げた数値、圧延ラインの構成はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値、圧延ラインの構成を用いてもよい。
例えば、上述の一実施形態によれば、デスケーリングヘッダ21〜24の使用する最大追加バンク数kを導出する際に、FET待機時間T1を求めて、このFET待機時間T1をMPC待機時間TMに近づけた場合について行ったが、所定のMPC待機時間TMにより待機させた場合の被圧延材S2の温度を推定して、この温度がFETとなるようにデスケーリングヘッダ21〜24の各組合せを選択して最大追加バンク数kとすることも可能である。
また、上述の一実施形態においては、ピッチ時間ΔTiの判定に用いる判定しきい値Δtを固定値としているが、必ずしも固定値に限定されるものではなく、その他の変数値や関数値とすることも可能である。具体的には、仕上圧延機13のセット計算に基づいたセット替えに必要な時間、またはこのセット替えに必要な時間に補正値を加算した時間を、判定しきい値Δtとすることが可能である。
また、上述の一実施形態においては、デスケーリングヘッダの数を4組としているが、必ずしも4組に限定されるものではなく、製造装置の構成に応じて、デスケーリングヘッダの数を、2組、3組、または5組以上の種々の構成とすることが可能である。また、上述の一実施形態において最大追加バンク数kは“2”であったが、この数値もあくまでも例であり、被圧延材S2の状態、デスケーリングヘッダの数、またはMPC待機時間TMなどに基づいて、0以上、かつ設置されているデスケーリングヘッダのバンク数以下の範囲で種々の値を採ることがありえる。
また、上述の一実施形態において、デスケーリングヘッダの組み合わせおよび冷却能力SBを、(1)〜(4)に分類しているが、この(1)〜(4)の分類はあくまで一例であり、必ずしもこの組み合わせに限定されるものではない。すなわち、デスケーリングヘッドの設置数や各デスケーリングヘッダの冷却能力によって、種々の組み合わせ、分類を設定することが可能である。
また、上述の一実施形態において、追加バンク数iの代わりに冷却能力SB、最大追加バンク数kの代わりに最大冷却能力SBkを設定し、(1)冷却能力SB1〜(k)冷却能力SBkまでの分類を設定し、この分類に基づき、冷却能力SBkを上限として、冷却能力SBをi=1から1ずつ順次増加させて、上述した(1)式に基づく判定(図2中、ステップST6)を行ってデスケーリングヘッダを選択するようにしても良い。
10 放射温度計
11 制御部
12 フライングクロップシャー
13 仕上圧延機
21,22,23,24 デスケーリングヘッダ
31,32,33,34 管路
41,42,43,44 遮断弁
1,S2 被圧延材

Claims (2)

  1. 鋼板を圧延可能に構成された圧延手段と、
    前記圧延手段に対して前記鋼板の搬送方向に沿った上流側に設けられ、前記鋼板に液体を供給可能に構成された複数のデスケーリング手段と、
    前記圧延手段および前記複数のデスケーリング手段を制御する制御手段と、を備え、
    前記制御手段が、前記圧延手段によって圧延が行われる前の先行の鋼板の尾端と、前記圧延手段による圧延が行われる前の後続の鋼板の先端との間のピッチ時間に基づいて、前記複数のデスケーリング手段のうちで稼働させるデスケーリング手段を0基以上選択し、前記デスケーリング手段が1基以上選択された場合に、前記選択されたデスケーリング手段により前記鋼板を冷却するように制御し、
    前記制御手段が、前記複数のデスケーリング手段のうちで稼働させるデスケーリング手段の最大数を算出した後、前記複数のデスケーリング手段のうちの選択される数を前記最大数以下にする
    ことを特徴とする鋼板の製造装置。
  2. 鋼板を圧延可能に構成された圧延手段と、前記圧延手段に対して前記鋼板の搬送方向に沿った上流側に設けられて前記鋼板に液体を供給可能に構成された複数のデスケーリング手段と、前記圧延手段および前記複数のデスケーリング手段を制御する制御部と、を備えた鋼板の製造装置の制御方法において、
    前記圧延手段によって圧延される先行の鋼板の尾端と、前記圧延手段による圧延が行われる前の後続の鋼板の先端との間のピッチ時間に基づいて、前記複数のデスケーリング手段のうちで稼働させるデスケーリング手段を0基以上選択する選択ステップと、
    前記デスケーリング手段が1基以上選択された場合に、前記選択されたデスケーリング手段により前記鋼板を冷却する冷却ステップと、
    前記選択ステップの前に、前記複数のデスケーリング手段のうちで稼働させるデスケーリング手段の最大数を算出するステップと、を含み、
    前記選択ステップが、選択される前記デスケーリング手段の数を前記最大数以下にする選択上限ステップを含むことを特徴とする鋼板の製造装置の制御方法。
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