JP5948967B2 - 熱間圧延における金属板の温度予測方法、冷却制御方法及び冷却制御装置 - Google Patents
熱間圧延における金属板の温度予測方法、冷却制御方法及び冷却制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5948967B2 JP5948967B2 JP2012045849A JP2012045849A JP5948967B2 JP 5948967 B2 JP5948967 B2 JP 5948967B2 JP 2012045849 A JP2012045849 A JP 2012045849A JP 2012045849 A JP2012045849 A JP 2012045849A JP 5948967 B2 JP5948967 B2 JP 5948967B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- metal plate
- cooling
- cooling water
- heat transfer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims description 110
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 97
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 40
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 title claims description 25
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 111
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 86
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 77
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 77
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 54
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 19
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 16
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 15
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 11
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 106
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 106
- 230000006870 function Effects 0.000 description 23
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control Of Metal Rolling (AREA)
- Control Of Heat Treatment Processes (AREA)
Description
巻取り機で巻取る直前の金属板の温度(これを、巻取り温度と称する)は、所望の材質を得るために大変重要であり、精度良く制御する必要がある。
また、熱延鋼板の温度予測計算を行う際に、冷却水温による熱伝達係数の変化を考慮する方法や(例えば、特許文献2参照)、伝熱モデルで演算した温度降下量と、実績の温度降下量との比例誤差もしくは偏差に基づく学習を行い、次回の伝熱モデルで演算した温度降下量を補正する方法もある(例えば、特許文献3参照)。
そこで、本発明は、巻取り温度を精度良く制御するための熱間圧延における金属板の温度予測方法、冷却制御方法及び冷却制御装置を提供することを課題としている。
このように、冷却水の注水開始から一定時間の間は冷却水と金属板との間の熱伝達係数が定常時と比較して高いことを考慮して、金属板の表面温度を予測計算するので、高精度な温度予測を行うことができる。
予測した温度降下量に基づいて、前記仮想切板毎に、前記巻取り温度を前記巻取り目標温度にするための前記冷却設備の冷却水注水量を設定する工程と、
前記仮想切板が前記冷却設備を進行するタイミングにあわせて、前記巻取り温度を前記巻取り目標温度にするための冷却水注水量に基づいて冷却水を注水する工程と、を備え、前記温度降下量を予測する工程で、冷却水により金属板表面を冷却する際の熱伝達係数αが、金属板表面温度Ts及び冷却水注水開始からの経過時間tの関数であって、遷移沸騰開始温度以下に前記金属板表面温度Tsが低下すると該金属板表面温度Tsの低下とともに前記熱伝達係数αが増大する部分の関数f(Ts)と、冷却水注水開始から一定時間が経過するまでの間、前記経過時間tとともに前記熱伝達係数αが減少する部分の関数g(t)とを持つ関数として、前記金属板の温度を予測し、前記熱伝達係数αを、α=f(Ts)×g(t)またはα=f(Ts)+g(t)として表し、前記関数g(t)の値は、前記一定時間が経過した後、前記熱伝達係数αがα=f(Ts)×g(t)で表される場合は1となり、前記熱伝達係数αがα=f(Ts)+g(t)で表される場合は0となる温度予測方法を用いることを特徴としている。
このように、仮想切板毎に冷却水による熱延鋼板の温度降下量の予測および冷却水注水量の設定を行い、熱延鋼板を冷却するので、熱延鋼板の巻取り温度を全長にわたって適切に巻取り目標温度に一致させることができる。
このように、仮想切板毎に冷却水による熱延鋼板の温度降下量の予測および冷却水注水量の設定を行い、熱延鋼板を冷却するので、熱延鋼板の巻取り温度を全長にわたって適切に巻取り目標温度に一致させることができる。
(第1の実施形態)
冷却水により金属板表面を冷却する過程で、冷却水と金属板表面の両者の境界では、沸騰現象が、膜沸騰から遷移沸騰に変化することが知られている。
本発明では、そのことを熱延鋼板の温度を計算により予測する計算式に反映する。それには、冷却水により金属板表面を冷却する際の熱伝達係数αが、下記(1)式に示すように金属板表面温度Tsの関数f(Ts)で与えられるとする。
α=f(Ts) ………(1)
ここで、f(Ts)は、遷移沸騰開始温度T1以下に金属板表面温度Tsが低下するとともに増大する部分をもつ熱伝達係数αを表す関数とする。すなわち、これは、遷移沸騰開始温度T1以下に金属板表面温度Tsが低下すると、熱伝達係数αが増大することを関数で表したものである。
ここで発明者らは、図8に示したように、巻取り目標温度を先端部巻取り目標温度CT1から定常部巻取り目標温度CT2へ変更した直後の鋼板部分において、巻取り温度実績CTが定常部巻取り目標温度CT2よりも低くなる現象の解明を行うため、冷却水により熱延鋼板表面を冷却する際の注水の仕方に着目し観察を行った。
ここで、熱延鋼板の巻取り目標温度が前記CT1から前記CT2に切り替わった直後の鋼板部分では、注水開始した冷却水が上部ノズルから落下して鋼板部分にちょうど衝突しているのに対して、巻取り目標温度が前記CT2に切り替わった箇所よりも長手方向後方の鋼板部分は、すでに注水中の冷却水を通過していることがわかった。
そして、これらにより、巻取り目標温度を前記CT1から前記CT2へ変更した直後の鋼板部分は、注水開始した冷却水が上部ノズルから落下して鋼板部分にちょうど衝突しており、図3に模式的に示すように、注水開始した冷却水が鋼板に衝突した直後は、定常時と比較して熱伝達係数αが増大していることを見出した。これは、鋼板の表面温度が高い場合、沸騰現象は定常的に膜沸騰となるのであるが、注水開始した冷却水が鋼板に衝突した直後は、水の重力および水圧により鋼板と水とが直接接触し、水が蒸発して過渡的に遷移沸騰状態となるためであると考えられる。この遷移沸騰状態は、沸騰膜が鋼板と水との間に安定的に形成されるまでの一定時間、維持される。また、この一定時間において、熱伝達係数αは経過時間とともに徐々に減少する。
α=f(Ts)×g(t) ………(2)
と表される、という結論に、発明者らは最終的に到達したのである。
関数g(t)は、例えば以下の式で表すことができる。
例1:0<t<bのとき、 g(t)=1+a−a/b×t,
t≧bのとき、 g(t)=1 ………(3)
例2:g(t)=1+a×e-bt ………(4)
ここで、a,bは係数である。なお、関数g(t)を表す式は、物理的な現象により近い上記(4)式を用いる方が好ましい。
例1:f(Ts)=A+B×exp(C(Ts−r1(Tw0−Tw))2) ………(5)
例2:f(Ts)=p×erfc(Ts)+q ………(6)
ここで、A,B,C,p,qは係数、Tw0は基準となる冷却水の温度、Twは冷却水の温度、r1は比例定数である。また、erfcは相補誤差関数である。
T=T0−α(Ts−Tw)×t/c ………(7)
ここで、T0は予測計算前温度、cは金属板の比熱である。
以上により、冷却水により金属板を冷却する際に、注水開始直後は定常時と比較して冷却水と金属板との間の熱伝達係数が高いことを考慮し、金属板表面温度の予測計算を精度よく行うことができる。
つまり、従前においては注水開始直後の熱伝達係数が定常時と比較して高いことを考慮せずに冷却制御を行っており、この場合、図3の破線で示すように、冷却水の注水開始直後からの経過時間によらず熱伝達係数αは一定であるとして鋼板の巻取り温度を予測計算することになる。そのために、巻取り目標温度を先端部巻取り目標温度CT1から定常部目標巻取り温度T2へ変更した直後の鋼板部分については、冷却設備4での温度降下量を実際よりも少なく予測してしまうために、巻取り温度を実際の温度よりも高く予測してしまい、必要以上に冷却水の注水量を増やす(冷却水の噴射ゾーンを長くする)制御を行ってしまう。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
この第2の実施形態は、上述した第1の実施形態における金属板の温度予測方法を、実際の熱間圧延ラインにおける被圧延金属材の冷却制御方法に適用したものである。
図4は、熱間圧延工程における冷却設備および冷却制御装置の構成図である。
この図4に示すように、仕上圧延機1で熱間圧延された被圧延材(鋼板)2は、巻取り機3に向けて搬送され、巻取り機3に巻き取られてコイルとなる。仕上げ圧延機1から巻取り機3までのパスラインには、冷却設備4が設けられている。冷却設備4は、独立に注水制御可能な複数のバンク4aを備え、鋼板2の上下に向けて冷却水を注水することで、鋼板2を急冷可能な構成となっている。この冷却設備4の各バンク4aは、プロセスコンピュータ10によって、個別に冷却水の噴射と停止とが制御される。
この温度降下予測部11による鋼板2の巻取り温度の計算の際に、上述した第1の実施形態の要領で算出した熱伝達係数αを用いる。
注水設定部12で決定された注水バンクの冷却パターンは、注水制御部13に伝送される。そして、注水制御部13は、この伝送されたバンク4aの注水パターンを用いて冷却設備4による鋼板2の冷却を制御する。
すなわち、注水開始直後の熱伝達係数が定常時と比較して高いことを考慮せずに冷却制御を行った場合、図3の破線に示すように、冷却水の注水開始からの経過時間によらず熱伝達係数αは一定であるとして鋼板2の巻取り温度を予測計算することになる。そのため、巻取り目標温度を先端部巻取り目標温度CT1から定常部巻取り目標温度CT2へ変更した直後の鋼板部分については、冷却設備4での温度降下量を実際よりも少なく予測してしまうために、巻取り温度を実際の温度よりも高く予測してしまい、必要以上に冷却水の注水量を増やす(冷却水の噴射ゾーン長を長くする)制御を行ってしまう。
したがって、本実施形態では、図6に示すように、巻取り目標温度の切替直後の鋼板部分において、巻取り温度実績CTが定常部巻取り目標温度CT2から低めに外れる現象を防止することができる。その結果、図8に示す例のように鋼板2の切捨て範囲が拡大するのを防止することができ、歩留まりの低下を抑制することができる。
Claims (4)
- 熱間圧延における金属板の冷却水による冷却に際し、前記金属板の温度を予測する熱間圧延における金属板の温度予測方法であって、
冷却水により金属板表面を冷却する際の熱伝達係数αが、金属板表面温度Ts及び冷却水注水開始からの経過時間tの関数であって、遷移沸騰開始温度以下に前記金属板表面温度Tsが低下すると該金属板表面温度Tsの低下とともに前記熱伝達係数αが増大する部分の関数f(Ts)と、冷却水注水開始から一定時間が経過するまでの間、前記経過時間tとともに前記熱伝達係数αが減少する部分の関数g(t)とを持つ関数として、前記金属板の温度を予測し、
前記熱伝達係数αを、α=f(Ts)×g(t)またはα=f(Ts)+g(t)として表し、
前記関数g(t)の値は、前記一定時間が経過した後、前記熱伝達係数αがα=f(Ts)×g(t)で表される場合は1となり、前記熱伝達係数αがα=f(Ts)+g(t)で表される場合は0となることを特徴とする金属板の温度予測方法。 - 熱間圧延における仕上圧延機出側から巻取り機までの間に配置され、金属板を冷却水により冷却する冷却設備の冷却条件を調整し、金属板の巻取り温度が巻取り目標温度となるように制御する熱間圧延における金属板の冷却制御方法であって、
前記請求項1に記載温度予測方法を用いて前記金属板の巻取り温度を予測計算し、前記巻取り目標温度まで前記金属板を冷却するべく前記冷却条件を調整することを特徴とする熱間圧延における金属板の冷却制御方法。 - 前記金属板に仮想的に設定した所定長さの仮想切板毎に、温度計で測定した仕上圧延機出側の金属板の温度と、予め設定された金属板の通板速度と、任意に設定した前記冷却設備の冷却水注水量とに基づいて、伝熱モデルを用いて前記冷却設備での金属板の温度降下量を予測する工程と、
予測した温度降下量に基づいて、前記仮想切板毎に、前記巻取り温度を前記巻取り目標温度にするための前記冷却設備の冷却水注水量を設定する工程と、
前記仮想切板が前記冷却設備を進行するタイミングにあわせて、前記巻取り温度を前記巻取り目標温度にするための冷却水注水量に基づいて冷却水を注水する工程と、を備え、
前記温度降下量を予測する工程で、冷却水により金属板表面を冷却する際の熱伝達係数αが、金属板表面温度Ts及び冷却水注水開始からの経過時間tの関数であって、遷移沸騰開始温度以下に前記金属板表面温度Tsが低下すると該金属板表面温度Tsの低下とともに前記熱伝達係数αが増大する部分の関数f(Ts)と、冷却水注水開始から一定時間が経過するまでの間、前記経過時間tとともに前記熱伝達係数αが減少する部分の関数g(t)とを持つ関数として、前記金属板の温度を予測し、前記熱伝達係数αを、α=f(Ts)×g(t)またはα=f(Ts)+g(t)として表し、前記関数g(t)の値は、前記一定時間が経過した後、前記熱伝達係数αがα=f(Ts)×g(t)で表される場合は1となり、前記熱伝達係数αがα=f(Ts)+g(t)で表される場合は0となる温度予測方法を用いることを特徴とする請求項2に記載の熱間圧延における金属板の冷却制御方法。 - 熱間圧延における仕上圧延機出側から巻取り機までの間に配置され、金属板を冷却水により冷却する冷却設備の冷却条件を調整し、金属板の巻取り温度が巻取り目標温度となるように制御する熱間圧延における金属板の冷却制御装置であって、
仕上圧延機出側を通過する金属板の温度を測定する仕上出側温度計と、
前記金属板に仮想的に設定した所定長さの仮想切板毎に、前記仕上出側温度計で測定した仕上圧延機出側の金属板の温度と、予め設定された金属板の通板速度と、任意に設定した前記冷却設備の冷却水注水量とに基づいて、伝熱モデルを用いて前記冷却設備での金属板の温度降下量を予測する温度降下予測手段と、
前記温度降下予測手段で予測した温度降下量に基づいて、前記仮想切板毎に、前記巻取り温度を前記巻取り目標温度にするための前記冷却設備の冷却水注水量を設定する注水設定手段と、
前記仮想切板が前記冷却設備を進行するタイミングにあわせて、前記注水設定手段で設定した冷却水注水量に基づいて冷却水を注水する注水制御手段と、を備え、
前記温度降下予測手段は、前記請求項1に記載の温度予測方法を用いて温度降下量を予測することを特徴とする熱間圧延における金属板の冷却制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012045849A JP5948967B2 (ja) | 2012-03-01 | 2012-03-01 | 熱間圧延における金属板の温度予測方法、冷却制御方法及び冷却制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012045849A JP5948967B2 (ja) | 2012-03-01 | 2012-03-01 | 熱間圧延における金属板の温度予測方法、冷却制御方法及び冷却制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013180321A JP2013180321A (ja) | 2013-09-12 |
JP5948967B2 true JP5948967B2 (ja) | 2016-07-06 |
Family
ID=49271363
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012045849A Active JP5948967B2 (ja) | 2012-03-01 | 2012-03-01 | 熱間圧延における金属板の温度予測方法、冷却制御方法及び冷却制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5948967B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102610145B1 (ko) | 2021-11-26 | 2023-12-06 | 현대제철 주식회사 | 온도 예측을 통한 연주 슬라브 등급 판정방법 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013221710A1 (de) | 2013-10-25 | 2015-04-30 | Sms Siemag Aktiengesellschaft | Aluminium-Warmbandwalzstraße und Verfahren zum Warmwalzen eines Aluminium-Warmbandes |
CN103761370B (zh) * | 2014-01-03 | 2017-08-25 | 东北大学 | 一种板带热轧过程表面换热系数的预测方法 |
PL3645182T3 (pl) | 2017-06-26 | 2022-01-03 | Arcelormittal | Sposób i elektroniczne urządzenie do określania temperatury taśmy metalowej, powiązany sposób sterowania, program komputerowy, aparat sterujący oraz instalacja do walcowania na gorąco |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3978141B2 (ja) * | 2003-01-16 | 2007-09-19 | 新日本製鐵株式会社 | 厚鋼板の冷却方法及び冷却装置 |
JP2004331992A (ja) * | 2003-04-30 | 2004-11-25 | Jfe Steel Kk | 熱間圧延における金属板の温度予測方法および冷却方法 |
JP2005270982A (ja) * | 2004-03-22 | 2005-10-06 | Jfe Steel Kk | 熱間圧延における被圧延材の冷却制御方法 |
-
2012
- 2012-03-01 JP JP2012045849A patent/JP5948967B2/ja active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102610145B1 (ko) | 2021-11-26 | 2023-12-06 | 현대제철 주식회사 | 온도 예측을 통한 연주 슬라브 등급 판정방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013180321A (ja) | 2013-09-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6435234B2 (ja) | 熱間圧延仕上げミル出側温度制御装置およびその制御方法 | |
JP5217516B2 (ja) | 熱間圧延における冷却制御方法および熱延金属帯の製造方法 | |
JP5948967B2 (ja) | 熱間圧延における金属板の温度予測方法、冷却制御方法及び冷却制御装置 | |
JP6068146B2 (ja) | 設定値計算装置、設定値計算方法、及び設定値計算プログラム | |
JP5565200B2 (ja) | 熱間圧延における仕上温度制御装置 | |
JP5679914B2 (ja) | 鋼板の温度予測方法 | |
JP5310966B1 (ja) | 熱延鋼板冷却装置 | |
JP6558060B2 (ja) | 厚鋼板の冷却制御方法、冷却制御装置、製造方法、および、製造装置 | |
JP6668280B2 (ja) | 巻取り冷却制御装置および巻取り冷却制御方法 | |
JP2006055884A (ja) | 熱延鋼板の製造方法及び圧延制御装置 | |
JP5994999B2 (ja) | 熱間圧延ラインの冷却装置の制御方法 | |
JP4894686B2 (ja) | 熱延鋼板の製造方法及び製造装置 | |
JP6897609B2 (ja) | 熱間圧延装置及び熱延鋼板の製造方法 | |
JP2005270982A (ja) | 熱間圧延における被圧延材の冷却制御方法 | |
JP5691222B2 (ja) | 熱間圧延ラインにおける金属帯の巻取温度制御方法 | |
JP2019209372A (ja) | 熱間エンドレス圧延ラインの鋼板温度制御装置 | |
JP2004331992A (ja) | 熱間圧延における金属板の温度予測方法および冷却方法 | |
KR100711387B1 (ko) | 열연강판의 길이방향 온도 제어방법 | |
JP2023005968A (ja) | 熱延板の温度予測モデルの生成方法、熱延板の温度制御方法および製造方法 | |
JP3546864B2 (ja) | 熱間圧延方法とその装置 | |
KR101451725B1 (ko) | 사상압연기에 인입되는 열연강판의 온도제어방법 | |
JP5239887B2 (ja) | 熱延鋼板の製造装置及び製造方法 | |
JP5691221B2 (ja) | 熱間圧延ラインにおける金属帯の巻取温度制御方法 | |
JP5803138B2 (ja) | 結晶粒径予測方法、結晶粒径予測装置、及び結晶粒径予測プログラム | |
JP5928377B2 (ja) | 熱間圧延材の冷却制御方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150128 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20151221 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160126 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160318 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160510 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160523 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5948967 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |