JP6136544B2

JP6136544B2 - 仕上圧延前温度算出方法、仕上圧延前温度制御方法、仕上圧延前温度算出装置および仕上圧延前温度制御装置

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Publication number: JP6136544B2
Application number: JP2013096975A
Authority: JP
Inventors: 昌弘谷川
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2013-05-02
Filing date: 2013-05-02
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2033-05-02
Also published as: JP2014217848A

Description

本発明は、熱間圧延における鋼板の仕上圧延前温度を算出する仕上圧延前温度算出方法、これを用いた仕上圧延前温度の制御方法、仕上圧延前温度算出装置、およびこれを備える仕上圧延前温度制御装置に関する。

熱延工程は、製鋼工程で成分調整され鋳造されたスラブを圧延機にて連続的に圧延し、帯状の鋼板を形成する工程である。加熱炉で加熱されたスラブは、粗圧延機にて圧延された後、さらに仕上圧延機にて圧延され、鋼板冷却装置にて所定の温度まで冷却される。鋼板冷却装置を通過した鋼板は捲取機にてよってコイル状に捲き取られる。熱延工程では温度やロール表面等を管理することで、表面疵や内部欠陥が少なく加工性の良い熱延鋼板を造り込む。

熱延工程において圧延温度は重要な管理指標である。圧延温度の上限値は高温時に発生するスケール起因の疵抑制を目的として決定され（圧延機内温度制約)、圧延温度の下限値は材質確保を目的として決定される（仕上げ圧延後の温度確保制約）。一方で、熱延工程では、加熱炉で生じる温度ばらつき(以下、「スキッドマーク」という。)や圧延中の条件変化により、鋼板長手方向に温度ばらつきが生じる。

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に制御する熱間圧延方法が開示されている。かかる熱間圧延方法では、仕上げ圧延機出側温度が所定値以下となるのを回避するため、誘導加熱前の温度で圧延した場合の仕上出側温度を計算し、目標値に対する不足分を仕上圧延機前の誘導加熱装置を用いて補償する。

特許第３５４６８６４号

しかし、特許文献１の技術では、仕上げ圧延機出側温度が所定値以下とならないようにすることで狙いとする材質を達成することが可能であるが、圧延温度の上限値までは管理されていない。このため、鋼板全長でスケール起因疵抑制と材質確保とを両立するのは難しい。また、スキッドマークを低減するため加熱時間に下限値を設けると、生産性が低下し燃料ロスが生じるという問題が生じる。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、鋼板全長にわたって温度を公差内に収めることで、高品質かつ製品要求材質を満足する鋼板の製造を、燃料ロスの軽減および生産性の向上とともに実現することが可能な、新規かつ改良された仕上圧延前温度算出方法、これを用いた仕上圧延前温度の制御方法、仕上圧延前温度算出装置、およびこれを備える仕上圧延前温度制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、スラブを熱間圧延して得られる鋼板の、仕上圧延機による仕上圧延前温度の上限値および目標値を算出する仕上圧延前温度算出方法が提供される。かかる仕上圧延前温度算出方法は、製品要求材質により予め設定される鋼板の仕上圧延中温度および仕上圧延後温度と過去の圧延実績とに基づいて、鋼板の先端部における先端仕上圧延前温度の上限値および目標値を設定する先端仕上圧延前温度設定ステップと、鋼板の長手方向について所定の間隔毎に、各位置における仕上圧延前温度をモデル計算により算出するモデル計算ステップと、モデル計算結果と先端仕上圧延前温度の上限値および目標値とに基づいて、鋼板の長手方向各位置における仕上圧延前温度の上限値および目標値を算出する全長仕上圧延前温度算出ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、鋼板の長手方向全長にわたって仕上圧延前温度を収める仕上圧延前温度の上限値を仕上圧延中温度に基づき設定し、下限となる仕上圧延前温度の目標値を仕上圧延後温度に基づき設定する。このように上限値および目標値を設定することで、高温時に発生するスケール起因の疵を抑制できるとともに、狙いの鋼材組織を実現できる。

先端仕上圧延前温度設定ステップでは、過去の圧延実績に基づいて鋼板長手方向における温度変化を取得して、鋼板の仕上圧延前温度と仕上圧延中温度との差分である第１の温度降下量と、鋼板の仕上圧延前温度と仕上圧延後温度との差分である第２の温度降下量とを算出し、鋼板の先端部における先端仕上圧延前温度の上限値を、予め設定される鋼板の仕上圧延後温度と第１の温度降下量とを加算して設定し、鋼板の先端部における先端仕上圧延前温度の目標値を、予め設定される鋼板の仕上圧延後温度と第２の温度降下量とを加算して設定してもよい。

また、先端仕上圧延前温度設定ステップでは、複数の過去の圧延実績について直近の圧延実績を重視する重み付けを行い、鋼板長手方向における温度変化を取得してもよい。熱延処理では水温や水切り状態によって鋼板温度が大きく変化するため、直近の圧延実績であるほどデータの信頼性が高い。そこで直近の圧延実績であるほど重みを大きく設定して各温度取得位置における鋼板温度を得ることで、仕上圧延前温度予測の精度を高めることができる。

全長仕上圧延前温度算出ステップでは、鋼板長手方向の各位置について、過去の圧延実績に基づく仕上圧延前温度の上限値および目標値とモデル計算による仕上圧延前温度との差分をそれぞれ算出し、各差分にモデル計算による仕上圧延前温度を加算して当該位置における仕上圧延前温度の上限値および目標値を算出してもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、スラブを熱間圧延して得られる鋼板の、仕上圧延機による仕上圧延前温度を制御する仕上圧延前温度制御方法が提供される。かかる仕上圧延前温度制御方法によれば、製品要求材質により予め設定される鋼板の仕上圧延中温度および仕上圧延後温度と過去の圧延実績とに基づいて、鋼板の先端部における先端仕上圧延前温度の上限値および目標値を設定する先端仕上圧延前温度設定ステップと、鋼板の長手方向について所定の間隔毎に、各位置における仕上圧延前温度をモデル計算により算出するモデル計算ステップと、モデル計算結果と先端仕上圧延前温度の上限値および目標値とに基づいて、鋼板の長手方向各位置における仕上圧延前温度の上限値および目標値を算出し、鋼板全長にわたる仕上圧延前温度設定範囲を設定する全長仕上圧延前温度算出ステップと、鋼板の長手方向各位置において当該鋼板の仕上圧延前温度が仕上圧延前温度設定範囲内となるように、鋼板を加熱または冷却する仕上圧延前温度制御ステップと、を含むことを特徴とする。仕上圧延前温度制御ステップでは、鋼板の仕上圧延前温度が上限値を超える場合には仕上圧延機に通板する前に当該鋼板を冷却し、鋼板の仕上圧延前温度が目標値を下回る場合には仕上圧延機に通板する前に当該鋼板を加熱する。

本発明によれば、鋼板の長手方向全長にわたって仕上圧延前温度を収める仕上圧延前温度設定範囲を規定する仕上圧延前温度の上限値を仕上圧延中温度に基づき設定し、下限となる仕上圧延前温度の目標値を仕上圧延後温度に基づき設定する。このように仕上圧延前温度設定範囲を設定し、鋼板の長手方向各位置において当該鋼板の仕上圧延前温度が仕上圧延前温度設定範囲内となるように、鋼板を加熱または冷却することで、高温時に発生するスケール起因の疵を抑制できるとともに、狙いの鋼材組織を実現できる。

さらに、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、スラブを熱間圧延して得られる鋼板の、仕上圧延機による仕上圧延前温度の上限値および目標値を当該鋼板長手方向全長にわたって算出する仕上圧延前温度算出装置が提供される。かかる仕上圧延前温度算出装置は、製品要求材質により予め設定される鋼板の仕上圧延中温度および仕上圧延後温度と過去の圧延実績とに基づいて、鋼板の先端部における先端仕上圧延前温度の上限値および目標値を設定する先端仕上圧延前温度設定部と、鋼板の長手方向について所定の間隔毎に、各位置における仕上圧延前温度をモデル計算により算出するモデル計算部と、モデル計算部による計算結果と先端仕上圧延前温度の上限値および目標値とに基づいて、鋼板の長手方向各位置における仕上圧延前温度の上限値および目標値を算出する全長仕上圧延前温度算出部と、を備えることを特徴とする。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、スラブを熱間圧延して得られる鋼板の、仕上圧延機による仕上圧延前温度を制御する仕上圧延前温度制御装置が提供される。かかる仕上圧延前温度制御装置は、製品要求材質により予め設定される鋼板の仕上圧延中温度および仕上圧延後温度と過去の圧延実績とに基づいて、鋼板の先端部における先端仕上圧延前温度の上限値および目標値を設定する先端仕上圧延前温度設定部と、鋼板の長手方向について所定の間隔毎に、各位置における仕上圧延前温度をモデル計算により算出するモデル計算部と、モデル計算部による計算結果と先端仕上圧延前温度の上限値および目標値とに基づいて、鋼板の長手方向各位置における仕上圧延前温度の上限値および目標値を算出し、鋼板全長にわたる仕上圧延前温度設定範囲を設定する全長仕上圧延前温度算出部と、鋼板の長手方向各位置において当該鋼板の仕上圧延前温度が仕上圧延前温度設定範囲内となるように、鋼板を加熱または冷却する仕上圧延前温度制御部と、を備えることを特徴とする。仕上圧延前温度制御部は、鋼板の仕上圧延前温度が上限値を超える場合には仕上圧延機に通板する前に当該鋼板を冷却し、鋼板の仕上圧延前温度が目標値を下回る場合には仕上圧延機に通板する前に当該鋼板を加熱することで、鋼板の長手方向各位置において当該鋼板の仕上圧延前温度が仕上圧延前温度設定範囲内となるように制御する。

以上説明したように本発明によれば、鋼板全長にわたって温度を公差内に収めることで、高品質かつ製品要求材質を満足する鋼板の製造を、燃料ロスの軽減および生産性の向上とともに実現することができる。

熱延工程設備のうちバー昇温装置、バー冷却装置および仕上圧延機の配置構成を示す説明図である。同実施形態に係る仕上圧延前温度制御装置の機能構成を示すブロック図である。同実施形態に係る仕上圧延前温度予測処理とこの結果に基づく仕上圧延前温度制御処理を示すフローチャートである。鋼板先端部における仕上圧延機の入側から出側までの温度降下量を示す説明図である。実績データに対する重み付けを行うための影響係数の一例を示す表である。ＦＳＵモデルによる鋼板全長にわたる仕上圧延前温度の算出方法を説明する説明図である。モデル計算部による仕上圧延前温度のモデル計算処理を示すフローチャートである。鋼板全長にわたる仕上圧延前温度の補正方法を示す説明図である。仕上圧延前温度と仕上圧延前温度設定範囲との関係を示す説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．熱延工程の概要＞
まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係る仕上圧延前温度算出装置を有する仕上圧延前温度制御装置１００を備えた熱延工程設備における熱延工程の概要を説明する。なお、図１は、熱延工程設備のうちバー昇温装置１０、バー冷却装置２０および仕上圧延機３０の配置構成を示す説明図である。なお、以下では、「仕上圧延前温度制御装置１００」を単に「制御装置１００」とも称する。

スラブを圧延機にて連続的に圧延して帯状の鋼板５を形成する熱延工程では、加熱炉で加熱されたスラブを粗圧延機にて圧延した後、さらに例えばＦ１〜Ｆ７の複数の圧延機３２からなる仕上圧延機３０にて圧延される。仕上圧延機３０により圧延された鋼板５は、鋼板冷却装置にて所定の温度まで冷却された後、捲取機にてよってコイル状に捲き取られる。

本実施形態に係る熱延工程設備は、粗圧延機で圧延された鋼板５を仕上圧延機３０で圧延する前に加熱するバー昇温装置１０と、仕上圧延機３０で圧延する前に冷却するバー冷却装置２０とを備える。また、仕上圧延機３０の入側には鋼板５の仕上圧延前温度（Ｆ０Ｔ）を測定する仕上圧延前温度測定部４２が設けられ、仕上圧延機３０の出側には鋼板５の仕上圧延後温度（ＦＴ）を測定する仕上圧延後温度測定部４６が設けられている。また、仕上圧延機３０を構成する各圧延機３２の間には１または複数の温度測定部が設けられている。例えば図１の例では、Ｆ１圧延機３２の出側における鋼板５の温度（Ｆ１Ｔ）を測定する仕上圧延中温度測定部４４ａ、Ｆ２圧延機３２の出側における鋼板５の温度（Ｆ２Ｔ）を測定する仕上圧延中温度測定部４４ｂ、およびＦ３圧延機３２の出側における鋼板５の温度（Ｆ３Ｔ）を測定する仕上圧延中温度測定部４４ｃが設けられている。

圧延温度は熱延工程において管理指標であり、圧延温度を適切に管理することで高温時に発生するスケール起因の疵を抑制し、また、製品として要求される材質を確保することができる。そこで、バー昇温装置１０およびバー冷却装置２０を設け、熱延工程で生じる鋼板５の長手方向の温度ばらつきを低減し、仕上圧延前の目標圧延温度に対する過不足温度を補償する。特に、バー昇温装置１０によって仕上圧延機３０による仕上圧延前に鋼板５を昇温することによって、加熱炉での必要昇温量が減少する。これにより、加熱炉でのスラブの加熱時間を短縮でき、圧延ライン全体の生産性が向上する。また、加熱炉でのスラブの低温加熱を実現できるので、スラブ高温化のために必要であった燃料（ガス）が削減可能となり、燃料コストを削減することもできる。さらに、スケール起因疵抑制と材質確保の両立が実現することで、スケール疵・材質が起因となる歩留まり落ちがなくなり、歩留まりが向上する。

圧延温度を適切に管理するために、本実施形態に係る熱延工程設備は鋼板５の長手方向の温度ばらつきを低減するようバー昇温装置１０およびバー冷却装置２０を制御する制御装置１００を備えている。制御装置１００は、鋼板５の長手方向全長にわたって仕上圧延前温度を予測する仕上圧延前温度算出装置（図２の符号１０２）を備えており、鋼板５の長手方向の各位置の仕上圧延前温度が仕上圧延前温度算出装置により設定される仕上圧延前温度設定範囲内となるように制御する。以下では、本実施形態に係る仕上圧延前温度算出装置を備える制御装置１００の構成とこれによる鋼板５の全長にわたる仕上圧延前温度算出方法について詳細に説明する。

＜２．仕上圧延前温度の制御＞
［制御装置の構成］
まず、図２を参照して、本実施形態に係る制御装置１００の機能構成を説明する。なお、図２は、本実施形態に係る制御装置１００の機能構成を示すブロック図である。制御装置１００は、図２に示すように、仕上圧延前温度算出装置１０２を構成する先端仕上圧延前温度設定部１１０、モデル計算部１２０および全長仕上圧延前温度算出部１３０と、仕上圧延前温度制御部１４０とを備える。

仕上圧延前温度算出装置１０２は、仕上圧延機３０による仕上圧延中温度および仕上圧延後温度に基づいて、鋼板５の長手方向各位置における仕上圧延前温度の上限値および目標値を算出する。この鋼板５の長手方向各位置における仕上圧延前温度の上限値および目標値によって規定される温度範囲を「仕上圧延前温度設定範囲」とも称する。仕上圧延前温度の上限値は仕上圧延中温度に基づき設定され、この上限値以下に仕上圧延前温度を維持することで高温時に発生するスケール起因の疵を抑制できる。また、仕上圧延前温度の目標値は仕上圧延後温度に基づき設定され、この目標値を下回らないようにすることで狙いの鋼材組織を実現できる。

先端仕上圧延前温度設定部１１０は、鋼板５の先端部における仕上圧延前温度の上限値および目標値を設定する。ここで、鋼板５の先端部とは、鋼板５の最先端を指す。先端仕上圧延前温度設定部１１０は、予め設定された鋼板５の先端部における仕上圧延後温度の目標値および仕上圧延機３０の入側に配置された１または複数の圧延機３２の出側温度の目標値を取得する。また、先端仕上圧延前温度設定部１１０は、過去の圧延実績に基づいて、仕上圧延前から仕上圧延後の温度降下量（第１の温度降下量）および仕上圧延前から仕上圧延中の任意の位置までの温度降下量（第２の温度降下量）を算出する。仕上圧延中の任意の位置は、例えば仕上圧延機３０の入側にあり、かつ過去の圧延実績に基づく鋼板温度が最大となる位置とする。先端仕上圧延前温度設定部１１０は、予め設定された鋼板５の仕上圧延後温度と算出した温度降下量とに基づいて先端部における仕上圧延前温度の上限値および目標値を決定し、モデル計算部１２０へ出力する。

モデル計算部１２０は、鋼板５の長手方向について所定の間隔毎に、当該鋼板５の各位置における仕上圧延前温度をモデル計算により算出する。モデル計算部１２０は、仕上圧延設定計算機能であるＦＳＵにてモデル計算を行う。モデル計算処理の詳細については後述する。モデル計算部１２０は、算出した各位置における仕上圧延前温度を全長仕上圧延前温度算出部１３０へ出力する。

全長仕上圧延前温度算出部１３０は、モデル計算部１２０による計算結果と鋼板５の先端における仕上圧延前温度とに基づいて、当該鋼板５の各位置における仕上圧延前温度を予測する。全長仕上圧延前温度算出部１３０は、設定された仕上圧延前温度とモデル計算結果とより仕上圧延前温度の差分ΔＴを上限値および目標値についてそれぞれ算出して各位置における仕上圧延前温度の上限値および目標値を算出する。鋼板５の長手方向の各位置の間は線形補完等により補完する。こうして鋼板５の全長にわたって仕上圧延前温度の上限値および目標値を決定され、当該上限値および目標値によって規定される仕上圧延前温度設定範囲が設定される。全長仕上圧延前温度算出部１３０により決定された鋼板５の全長にわたる仕上圧延前温度の上限値および目標値は、仕上圧延前温度制御部１４０へ出力される。

仕上圧延前温度制御部１４０は、鋼板５の各位置における仕上圧延前温度が仕上圧延前温度設定範囲内となるように、バー昇温装置１０およびバー冷却装置２０を制御する。仕上圧延前温度制御部１４０は、鋼板５の各位置について、仕上圧延前温度が目標値よりも低い場合にはバー昇温装置１０により加熱し、仕上圧延前温度が上限値よりも高い場合にはバー冷却装置２０により冷却する。これにより加熱炉での昇温過不足を補うことができ、製品要求材質を実現するための温度を保持することもできる。

また、制御装置１００は、情報を記憶する記憶部との間で情報の送受信が可能である。例えば図２に示すように、制御装置１００は、過去の圧延実績を記憶する実績データ記憶部２１０や、仕上圧延機３０の圧延条件を記憶する圧延情報記憶部２２０等から必要に応じて情報を取得できる。これらの記憶部２１０、２２０は、制御装置１００内に設けられていてもよく、別途の装置に設けられていてもよい。

［仕上圧延前温度予測と温度制御］
上述の制御装置１００による仕上圧延前温度予測処理とこの結果に基づく仕上圧延前温度制御処理を図３〜図９に基づき説明する。なお、図３は、本実施形態に係る仕上圧延前温度予測処理とこの結果に基づく仕上圧延前温度制御処理を示すフローチャートである。図４は、鋼板５の先端部における仕上圧延機３０の入側から出側までの温度降下量を示す説明図である。図５は、実績データに対する重み付けを行うための影響係数の一例を示す表である。図６は、ＦＳＵによる鋼板５の全長にわたる仕上圧延前温度の算出方法を説明する説明図である。図７は、モデル計算部１２０による仕上圧延前温度のモデル計算処理を示すフローチャートである。図８は、鋼板５の全長にわたる仕上圧延前温度の補正方法を示す説明図である。図９は、仕上圧延前温度パターンと仕上圧延前温度設定範囲との関係を示す説明図である。

制御装置１００は、まず、仕上圧延前温度算出装置１０２により仕上圧延前温度予測処理（Ｓ１００〜Ｓ１５０）を行い、その度、当該予測処理結果に基づいて仕上圧延前温度制御処理（Ｓ１６０）を行う。

仕上圧延前温度予測処理では、まず、先端仕上圧延前温度設定部１１０による鋼板５の先端部における仕上圧延後温度ＦＴおよび仕上圧延機３０の入側に配置された１または複数の圧延機３２の出側温度の目標値設定から開始される（Ｓ１００）。仕上圧延後温度ＦＴは、メタラジー、表面品位から決定される温度であって、材料毎に定められた固有の値である。仕上圧延後温度ＦＴは、例えば圧延情報記憶部２２０に予め記憶されている。先端仕上圧延前温度設定部１１０は、圧延情報記憶部２２０よりこれから製造する鋼板５に対応する仕上圧延後温度ＦＴを取得する。

次いで、先端仕上圧延前温度設定部１１０は、過去の圧延実績に基づいて、仕圧延前から仕上圧延後の温度降下量および仕上圧延前から仕上圧延中の任意の位置までの温度降下量を算出する（Ｓ１１０）。過去の圧延実績は、仕上圧延機３０を鋼板５が通過する度に、仕上圧延前温度測定部４２、仕上圧延中温度測定部４４ａ〜ｃおよび仕上圧延後温度測定部４６によって鋼板５の長手方向複数位置における仕上圧延前温度、仕上圧延中温度および仕上圧延後温度が測定され、実績データ記憶部２１０に記録される。これらの温度を測定する鋼板５の長手方向の位置は、鋼板５の先端部から所定の間隔で設定された温度取得位置Ｌ１〜ＬＮとする。

先端仕上圧延前温度設定部１１０は、実績データ記憶部２１０に記憶されている過去の圧延実績に基づいて、例えば図４に示すような鋼板５の先端部における仕上圧延機３０の入側から出側までの鋼板５の温度変化を取得する。ここで、各温度取得位置における鋼板温度は、圧延タイミングに応じて重み付された温度に基づき決定される。熱延処理では水温や水切り状態によって鋼板温度が大きく変化するため、直近の圧延実績であるほどデータの信頼性が高い。これより、圧延タイミングが直近であるほど重み（以下、「影響係数」ともいう。）を大きく設定して各温度取得位置における鋼板温度を得る。例えば直近１０本の実績から各温度取得位置における鋼板温度を算出する場合、図５に示すように、直近の温度に対しては影響係数の値を大きく設定し、各鋼板温度に対して対応する影響係数を掛けた値の総和を当該位置における鋼板温度とする。

こうして得られた鋼板５の先端部における仕上圧延機３０の入側から出側までの鋼板温度は、通常、図４に示すように仕上圧延機３０の入側から出側に向かって減少するように変化する。先端仕上圧延前温度設定部１１０は、この過去の圧延実績より、鋼板５の仕上圧延前温度Ｆ０Ｔと仕上圧延機３０の入側に近い位置での圧延中の温度との差分（第１の温度降下量。以下、「温度降下量Ａ」ともいう。）、および仕上圧延前温度Ｆ０Ｔと仕上圧延後温度ＦＴとの差分（第２の温度降下量。以下、「温度降下量Ｂ」ともいう。）を算出する。上限温度は、仕上圧延機３０の入側から３つの圧延機３２（Ｆ１〜Ｆ３）の出側における仕上圧延中温度Ｆ１Ｔ〜Ｆ３Ｔの温度降下量Ａをそれぞれについて算出し、仕上圧延中温度Ｆ１Ｔ〜Ｆ３Ｔからそれぞれ算出された上限Ｆ０Ｔのうち、最大値を採用する。

ステップＳ１１０により温度降下量Ａ、Ｂを算出すると、先端仕上圧延前温度設定部１１０は、ステップＳ１００およびＳ１１０での設定値に基づいて、鋼板５の先端部における仕上圧延前温度Ｆ０Ｔの上限値（「先端Ｆ０Ｔ上限値」）および目標値（「先端Ｆ０Ｔ目標値」）を決定する（Ｓ１２０）。先端Ｆ０Ｔ上限値は、ステップＳ１００にて設定されたＦＴ目標値に温度降下量Ａを加算した値（すなわち、ＦＴ目標値＋温度降下量Ａ）により算出される。また、先端Ｆ０Ｔ目標値は、ステップＳ１００にて設定されたＦＴ目標値に温度降下量Ｂを加算した値（すなわち、ＦＴ目標値＋温度降下量Ｂ）により算出される。

次いで、モデル計算部１２０により、鋼板５の先端部からの位置Ｌｎ（ｎ＝１〜Ｎ）における仕上圧延前温度Ｆ０Ｔ_Ｌｎが算出される（Ｓ１３０）。モデル計算部１２０は、仕上圧延設定計算機能であるＦＳＵにより各位置Ｌｎでの仕上圧延前温度Ｆ０Ｔを算出する。ステップＳ１３０の処理を図６および図７に基づき説明する。モデル計算部１２０は、まず、鋼板５の先端部から次の鋼板温度算出位置である位置Ｌ１における仕上圧延前温度Ｆ０Ｔ_Ｌ１を仮定し（Ｓ１３１）、ＦＳＵによりＦＴ目標値ＦＴ_Ｌ１を算出する（Ｓ１３２）。ＦＳＵは、仕上圧延モデルから、輻射、水冷や空冷等の冷却上限、ロール条件、熱伝導等を考慮して仕上圧延前温度を計算する機能である。

そして、モデル計算部１２０は、ＦＳＵにより算出したＦＴ目標値ＦＴ_Ｌ１が所定の公差内にあるか否かを判定する（Ｓ１３３）。モデル計算部１２０は、例えば鋼板５の先端部における仕上圧延後温度目標値ＦＴから当該仕上圧延後温度目標値ＦＴに所定の温度αを加算した値の間にＦＴ目標値ＦＴ_Ｌ１があるか否かによって上記判定を行う。ステップＳ１３３にてＦＴ目標値ＦＴ_Ｌ１が公差内でないと判定した場合、仕上圧延前温度Ｆ０Ｔ_Ｌ１を補正して新たな仕上圧延前温度Ｆ０Ｔ_Ｌ１を設定し（Ｓ１３１）、ステップＳ１３２、Ｓ１３３の処理を再度実行する。ステップＳ１３１〜Ｓ１３４の処理は、ＦＴ目標値ＦＴ_Ｌ１が所定の公差内となるまで繰り返し実行される。ＦＴ目標値ＦＴ_Ｌ１が公差内となったとき、モデル計算部１２０はそのときの仕上圧延前温度Ｆ０Ｔ_Ｌ１を位置Ｌ１における仕上圧延前温度Ｆ０Ｔ_Ｌ１に決定する。

モデル計算部１２０は、鋼板５の先端からの位置Ｌ１の仕上圧延前温度Ｆ０Ｔ_Ｌ１を決定すると、次の位置Ｌ２についても同様に図７の処理フローにしたがって仕上圧延前温度Ｆ０Ｔ_Ｌ２を決定する。図７の処理フローは、鋼板５の長手方向各位置Ｌ１〜ＬＮについて全長にわたって実行される。

図３の説明に戻り、ステップＳ１３０にて鋼板５の全長にわたって仕上圧延前温度Ｆ０Ｔ_Ｌｎが算出されると、全長仕上圧延前温度算出部１３０により鋼板５の先端からの各位置Ｌｎにおける先端温度差ΔＴが算出される（Ｓ１４０）。先端温度差ΔＴは、図８に示すように過去実績Ｆ０Ｔ_Ｌｎとモデル計算Ｆ０Ｔ_Ｌｎとの差分で表される。過去実績Ｆ０Ｔ_Ｌｎは、ステップＳ１２０で算出した上限値と目標値とがある。全長仕上圧延前温度算出部１３０は、仕上圧延前温度の上限値と目標値とについて、それぞれ位置Ｌｎにおける仕上圧延前温度Ｆ０Ｔ_ＬｎをステップＳ１３０でのモデル計算による仕上圧延前温度Ｆ０Ｔ_Ｌｎに先端温度差ΔＴを加え算出する。

すなわち、位置Ｌｎにおける仕上圧延前温度Ｆ０Ｔ_Ｌｎの上限値は、“（過去実績Ｆ０Ｔ_Ｌｎ上限値−モデル計算Ｆ０Ｔ_Ｌｎ）＋モデル計算Ｆ０Ｔ_Ｌｎ”により算出することができる。同様に、位置Ｌｎにおける仕上圧延前温度Ｆ０Ｔ_Ｌｎの目標値は、“（過去実績Ｆ０Ｔ_Ｌｎ目標値−モデル計算Ｆ０Ｔ_Ｌｎ）＋モデル計算Ｆ０Ｔ_Ｌｎ”により算出することができる。ステップＳ１４０の処理は鋼板５の長手方向各位置Ｌ１〜ＬＮについて実行され、これにより位置Ｌｎにおける仕上圧延前温度Ｆ０Ｔ_Ｌｎの上限値および目標値が算出される。

その後、全長仕上圧延前温度算出部１３０は、ステップＳ１４０で算出した鋼板５の先端からの各位置Ｌ１〜Ｌｎの各間の温度を例えば線形補完により補完し、鋼板５の全長にわたる仕上圧延前温度Ｆ０Ｔの上限値および目標値を算出する（Ｓ１５０）。このようにして、鋼板５の全長にわたる仕上圧延前温度Ｆ０Ｔの上限値および目標値が決定され、仕上圧延前温度設定範囲が設定される。

鋼板５の全長にわたる仕上圧延前温度設定範囲が設定されると、これに基づき、仕上圧延前温度制御部１４０は、鋼板５の長手方向各位置における仕上圧延前温度が当該範囲内となるようにバー昇温装置１０およびバー冷却装置２０を制御する（Ｓ１６０）。

図９に示すように、仕上圧延前温度は、加熱炉で生じる温度ばらつきや圧延中の条件変化により、鋼板５の長手方向各位置でばらつきがある。このため、鋼板５の位置によってはステップＳ１５０で算出された仕上圧延前温度設定範囲外となる部分がある。仕上圧延前温度制御部１４０は、図９の仕上圧延前温度の目標値よりも低い場合にはバー昇温装置１０により鋼板５を加熱し、仕上圧延前温度が上限値よりも高い場合にはバー冷却装置２０により鋼板５を冷却する。これにより加熱炉での昇温過不足を補うことができ、製品要求材質を実現するための温度を保持することもできる。

なお、図９では、説明を簡単にするために仕上圧延前温度Ｆ０Ｔの上限値および目標値が一定であるとしたが、実際にはステップＳ１００〜Ｓ１５０までの処理に基づき取得されるものであり、鋼板５の長手方向の位置によって変化することもある。

以上、仕上圧延前温度算出装置１０２を備える制御装置１００の構成と、これによる仕上圧延前温度予測処理およびこの結果に基づく仕上圧延前温度制御処理について説明した。本実施形態によれば、鋼板５の長手方向全長にわたって仕上圧延前温度を予測する仕上圧延前温度算出装置１０２を備えており、鋼板５の長手方向の各位置の仕上圧延前温度が仕上圧延前温度算出装置により設定される仕上圧延前温度設定範囲内となるように制御される。仕上圧延前温度設定範囲の仕上圧延前温度の上限値は仕上圧延中温度に基づき設定され、この上限値以下に仕上圧延前温度を維持することで高温時に発生するスケール起因の疵を抑制できる。また、仕上圧延前温度設定範囲の下限となる仕上圧延前温度の目標値は仕上圧延後温度に基づき設定され、この目標値を下回らないようにすることで狙いの鋼材組織を実現できる。

また、本実施形態に係る熱延工程設備はバー昇温装置１０を備えており、バー昇温装置１０によって仕上圧延機３０による仕上圧延前に鋼板５を昇温することによって、加熱炉での必要昇温量が減少する。これにより、加熱炉でのスラブの加熱時間を短縮でき、圧延ライン全体の生産性が向上する。また、加熱炉でのスラブの低温加熱を実現できるので、スラブ高温化のために必要であった燃料（ガス）が削減可能となり、燃料コストを削減することもできる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

５鋼板
１０バー昇温装置
２０バー冷却装置
３０仕上圧延機
３２圧延機
４２仕上圧延前温度（Ｆ０Ｔ）測定部
４４ａ仕上圧延中温度（Ｆ１Ｔ）測定部
４４ｂ仕上圧延中温度（Ｆ２Ｔ）測定部
４４ｃ仕上圧延中温度（Ｆ３Ｔ）測定部
４６仕上圧延後温度（ＦＴ）測定部
１００仕上圧延前温度制御装置
１１０先端仕上圧延前温度設定部
１２０モデル計算部
１３０全長仕上圧延前温度算出部
１４０仕上圧延前温度制御部
２１０実績データ記憶部
２２０圧延情報記憶部

Claims

スラブを熱間圧延して得られる鋼板の、仕上圧延機による仕上圧延前温度の上限値および目標値を算出する仕上圧延前温度算出方法であって、
製品要求材質により予め設定される前記鋼板の仕上圧延中温度および仕上圧延後温度と過去の圧延実績とに基づいて、前記鋼板の先端部における先端仕上圧延前温度の上限値および目標値を設定する先端仕上圧延前温度設定ステップと、
前記鋼板の長手方向について所定の間隔毎に、各位置における仕上圧延前温度をモデル計算により算出するモデル計算ステップと、
前記モデル計算結果と前記先端仕上圧延前温度の上限値および目標値とに基づいて、前記鋼板の長手方向各位置における仕上圧延前温度の上限値および目標値を算出する全長仕上圧延前温度算出ステップと、
を含むことを特徴とする、仕上圧延前温度算出方法。
前記先端仕上圧延前温度設定ステップでは、
前記過去の圧延実績に基づいて鋼板長手方向における温度変化を取得して、鋼板の仕上圧延前温度と前記仕上圧延中温度との差分である第１の温度降下量と、鋼板の仕上圧延前温度と前記仕上圧延後温度との差分である第２の温度降下量とを算出し、
前記鋼板の先端部における先端仕上圧延前温度の上限値を、前記予め設定される前記鋼板の仕上圧延後温度と前記第１の温度降下量とを加算して設定し、
前記鋼板の先端部における先端仕上圧延前温度の目標値を、前記予め設定される前記鋼板の仕上圧延後温度と前記第２の温度降下量とを加算して設定することを特徴とする、請求項１に記載の仕上圧延前温度算出方法。
前記先端仕上圧延前温度設定ステップでは、
複数の前記過去の圧延実績について直近の圧延実績を重視する重み付けを行い、前記鋼板長手方向における温度変化を取得することを特徴とする、請求項２に記載の仕上圧延前温度算出方法。
前記全長仕上圧延前温度算出ステップでは、前記鋼板長手方向の各位置について、
前記過去の圧延実績に基づく仕上圧延前温度の上限値および目標値と前記モデル計算による仕上圧延前温度との差分をそれぞれ算出し、
前記各差分に前記モデル計算による仕上圧延前温度を加算して当該位置における仕上圧延前温度の上限値および目標値を算出することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の仕上圧延前温度算出方法。
スラブを熱間圧延して得られる鋼板の、仕上圧延機による仕上圧延前温度を制御する仕上圧延前温度制御方法であって、
製品要求材質により予め設定される前記鋼板の仕上圧延中温度および仕上圧延後温度と過去の圧延実績とに基づいて、前記鋼板の先端部における先端仕上圧延前温度の上限値および目標値を設定する先端仕上圧延前温度設定ステップと、
前記鋼板の長手方向について所定の間隔毎に、各位置における仕上圧延前温度をモデル計算により算出するモデル計算ステップと、
前記モデル計算結果と前記先端仕上圧延前温度の上限値および目標値とに基づいて、前記鋼板の長手方向各位置における仕上圧延前温度の上限値および目標値を算出し、前記鋼板全長にわたる仕上圧延前温度設定範囲を設定する全長仕上圧延前温度算出ステップと、
前記鋼板の長手方向各位置において当該鋼板の仕上圧延前温度が前記仕上圧延前温度設定範囲内となるように、前記鋼板の仕上圧延前温度が前記上限値を超える場合には前記仕上圧延機に通板する前に当該鋼板を冷却し、前記鋼板の仕上圧延前温度が前記目標値を下回る場合には前記仕上圧延機に通板する前に当該鋼板を加熱する仕上圧延前温度制御ステップと、
を含むことを特徴とする、仕上圧延前温度制御方法。
スラブを熱間圧延して得られる鋼板の、仕上圧延機による仕上圧延前温度の上限値および目標値を当該鋼板長手方向全長にわたって算出する仕上圧延前温度算出装置であって、
製品要求材質により予め設定される前記鋼板の仕上圧延中温度および仕上圧延後温度と過去の圧延実績とに基づいて、前記鋼板の先端部における先端仕上圧延前温度の上限値および目標値を設定する先端仕上圧延前温度設定部と、
前記鋼板の長手方向について所定の間隔毎に、各位置における仕上圧延前温度をモデル計算により算出するモデル計算部と、
前記モデル計算部による計算結果と前記先端仕上圧延前温度の上限値および目標値とに基づいて、前記鋼板の長手方向各位置における仕上圧延前温度の上限値および目標値を算出する全長仕上圧延前温度算出部と、
を備えることを特徴とする、仕上圧延前温度算出装置。
スラブを熱間圧延して得られる鋼板の、仕上圧延機による仕上圧延前温度を制御する仕上圧延前温度制御装置であって、
製品要求材質により予め設定される前記鋼板の仕上圧延中温度および仕上圧延後温度と過去の圧延実績とに基づいて、前記鋼板の先端部における先端仕上圧延前温度の上限値および目標値を設定する先端仕上圧延前温度設定部と、
前記鋼板の長手方向について所定の間隔毎に、各位置における仕上圧延前温度をモデル計算により算出するモデル計算部と、
前記モデル計算部による計算結果と前記先端仕上圧延前温度の上限値および目標値とに基づいて、前記鋼板の長手方向各位置における仕上圧延前温度の上限値および目標値を算出し、前記鋼板全長にわたる仕上圧延前温度設定範囲を設定する全長仕上圧延前温度算出部と、
前記鋼板の仕上圧延前温度が前記上限値を超える場合には前記仕上圧延機に通板する前に当該鋼板を冷却し、前記鋼板の仕上圧延前温度が前記目標値を下回る場合には前記仕上圧延機に通板する前に当該鋼板を加熱して、前記鋼板の長手方向各位置において当該鋼板の仕上圧延前温度が前記仕上圧延前温度設定範囲内となるように制御する仕上圧延前温度制御部と、
を備えることを特徴とする、仕上圧延前温度制御装置。