JP6668280B2 - Winding cooling control device and winding cooling control method - Google Patents

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Description

本発明は、熱間圧延ラインに含まれる巻取り冷却装置を制御する巻取り冷却制御装置および巻取り冷却制御方法に関する。   The present invention relates to a winding cooling control device and a winding cooling control method for controlling a winding cooling device included in a hot rolling line.
近年、DP(Dual Phase)鋼やTRIP(Transformation Induced Plasticity)鋼などのように鋼板の高品質化が進行している。一般に、DP鋼やTRIP鋼の圧延においては、冷却開始時から冷却終了時」までの冷却途中の中間温度での保持時間(以下、中間空冷時間)は、フェライト相の体積比に大きな影響を与えることが知られている。そのため、中間空冷時間は、ある時間範囲に制御されることが必要であり、その時間範囲より短くても長くても鋼板の品質を低下させる。そこで、その鋼板の冷却制御では、巻取り温度だけでなく中間温度を目標温度に一致させ、さらに、その中間温度の近傍で鋼板温度を一定時間保持するという中間空冷時間を設けた制御が行われる。   In recent years, the quality of steel sheets, such as DP (Dual Phase) steel and TRIP (Transformation Induced Plasticity) steel, is increasing. Generally, in the rolling of DP steel or TRIP steel, the holding time at the intermediate temperature during cooling from the start of cooling to the end of cooling (hereinafter referred to as “intermediate air cooling time”) has a large effect on the volume ratio of the ferrite phase. It is known. Therefore, the intermediate air-cooling time needs to be controlled within a certain time range, and the quality of the steel sheet is deteriorated whether it is shorter or longer than the time range. Therefore, in the cooling control of the steel sheet, not only the winding temperature but also the intermediate temperature is made to coincide with the target temperature, and further, a control is provided in which an intermediate air cooling time is provided in which the steel sheet temperature is maintained for a certain time near the intermediate temperature. .
特許文献1には、このような鋼板の冷却制御を可能にした冷却装置の例が開示されている。その制御方法によれば、少なくとも圧延材の温度、水冷の冷却速度および空冷時間を制御量とする。そして、この制御量のそれぞれに対して優先順位と許容値を決定し、その優先順位に従い、かつ、許容値を満たすように目標値の修正計算が行われる。   Patent Literature 1 discloses an example of a cooling device that enables such a cooling control of a steel sheet. According to the control method, at least the temperature of the rolled material, the cooling rate of water cooling, and the air cooling time are set as control amounts. Then, a priority and an allowable value are determined for each of the control amounts, and a correction calculation of the target value is performed in accordance with the priority and satisfying the allowable value.
また、特許文献2には、中間温度計を挟んで上流冷却設備と下流冷却設備のヘッダパターンをそれぞれ算出し、開動作を抑制する中間温度計近傍のヘッダを特定する水冷禁止ヘッダ算出手段を備えた巻取り冷却制御装置の例が開示されている。この巻取り冷却制御装置では、中間温度計近傍でのヘッダの開動作を抑制することにより中間空冷時間が目標範囲に収まるよう制御される。   Patent Literature 2 further includes a water cooling prohibition header calculating unit that calculates a header pattern of each of the upstream cooling facility and the downstream cooling facility with the intermediate thermometer interposed therebetween and specifies a header near the intermediate thermometer that suppresses the opening operation. An example of a take-up cooling control device is disclosed. In this winding cooling control device, the intermediate air cooling time is controlled to be within the target range by suppressing the opening operation of the header near the intermediate thermometer.
特開2007−268540号公報JP 2007-268540 A 特開2015−54322号公報JP 2015-54322 A
以上の従来技術は、いずれも鋼板の冷却温度パターンや中間温度に配慮した制御を行うことはできるものの、温度制御の精度向上や中間空冷時間遵守の観点からは、以下のような問題があると考えられる。   Although the above prior arts can perform control in consideration of the cooling temperature pattern and the intermediate temperature of the steel sheet, from the viewpoint of improving the accuracy of the temperature control and observing the intermediate air cooling time, there are the following problems. Conceivable.
特許文献1には、与えられた優先順位に従い許容値を満たすように目標値の修正計算を行うことは記載されているが、圧延材の温度、水冷の冷却速度および空冷時間を含む制御量の間の優先順位と許容値を決める方法については開示されていない。制御量の優先順位と許容値を決めるためには、制御量の一つまたは複数を許容値内または外に変化させたときの鋼板の品質を、制御量の膨大な組合せに対して調べる必要がある。   Patent Literature 1 describes performing correction calculation of a target value so as to satisfy an allowable value in accordance with a given priority. However, the control amount including a temperature of a rolled material, a cooling speed of water cooling, and an air cooling time is described. It does not disclose how to determine priorities and tolerances between them. In order to determine the priority of control quantities and allowable values, it is necessary to examine the quality of the steel sheet when one or more of the control quantities are changed to within or outside the allowable values for a huge combination of control quantities. is there.
また、特許文献2には、中間空冷時間が目標範囲に収まるようなプリセット制御を行う方法が開示されているが、冷却ヘッダの優先順位や水冷禁止フラグの優先順位とフェライト相の体積比との関係などは明確化されていない。したがって、鋼板速度が変化した場合などにおいて、所望のフェライト相の体積比を得るための冷却制御の方法については、課題が残ることとなった。   Patent Document 2 discloses a method of performing preset control such that the intermediate air cooling time falls within a target range. However, the priority of the cooling header or the priority of the water cooling prohibition flag and the volume ratio of the ferrite phase are disclosed. Relationships have not been clarified. Therefore, a problem remains with respect to a cooling control method for obtaining a desired volume ratio of the ferrite phase when the steel sheet speed is changed.
一般に、鋼板の圧延は、低い速度で開始され、その後、一定の最大速度で圧延が続けられる。そして、圧延中の鋼板は、尾端部に近づくと、圧延終了に向けて減速し、低い速度でミルから払い出される。このように鋼板の圧延速度は変化するため、ミルから払い出されてから中間温度計の位置に到達するまでの時間は、鋼板の長手方向の部位によって変化する。そのため、冷却速度を一定に制御したとしても、フェライト変態で生成されるフェライト相の体積比は一定にならない可能性がある。   Generally, the rolling of the steel sheet is started at a low speed, and then continued at a constant maximum speed. Then, as the steel sheet being rolled approaches the tail end, the steel sheet is decelerated toward the end of rolling, and is discharged from the mill at a low speed. As described above, since the rolling speed of the steel sheet changes, the time from when the steel sheet is discharged from the mill to when the steel sheet reaches the position of the intermediate thermometer changes depending on the portion in the longitudinal direction of the steel sheet. Therefore, even if the cooling rate is controlled to be constant, the volume ratio of the ferrite phase generated by the ferrite transformation may not be constant.
本発明の目的は、熱間圧延ラインで製造される鋼板など金属板について目標巻取り温度を実現した上で、当該金属板の少なくとも1つの変態相の体積比を長手方向の各部位間で均一化することが可能な巻取り冷却制御装置および巻取り冷却制御方法を提供することにある。   An object of the present invention is to achieve a target winding temperature for a metal plate such as a steel plate manufactured in a hot rolling line, and then make the volume ratio of at least one transformation phase of the metal plate uniform between each portion in the longitudinal direction. It is an object of the present invention to provide a take-up cooling control device and a take-up cooling control method that can be implemented.
前記発明の目的を達成するために、本発明に係る巻取り冷却制御装置は、熱間圧延機によって圧延されてダウンコイラに巻取られる被圧延材に冷却水を放出する複数の冷却ヘッダを備えて構成される巻取り冷却装置を制御する巻取り冷却制御装置であって、前記被圧延材を長手方向の所定の長さ毎に区分した前記被圧延材の各セクションについて、前記各セクションが前記熱間圧延機から排出され前記ダウンコイラの位置まで移動する間に変化するときの目標温度履歴を、前記被圧延材の少なくとも1つの変態相の体積比が前記各セクション間で略一定となるように算出する目標温度履歴算出部と、前記各セクションが前記巻取り冷却装置により冷却されるときの温度を前記算出された目標温度履歴と一致させるような前記各冷却ヘッダに対する冷却指令を、前記セクション毎に算出する冷却指令算出部と、前記セクション毎に算出された前記各冷却ヘッダに対する冷却指令に基づき、所定の時間刻み毎に前記各冷却ヘッダの開閉パターンを算出して、前記巻取り冷却装置へ出力するヘッダパターン出力部と、前記被圧延材の少なくとも1つの変態相について等温変態を生じさせるための保持温度および保持時間を算出する保持条件算出部と、を備え、前記目標温度履歴算出部は、前記保持条件算出部で算出された前記保持温度および前記保持時間を満たすように、前記目標温度履歴を算出し、前記保持条件算出部は、ユーザによって設定される前記被圧延材の化学組成と、ミル出側目標温度と、巻取り目標温度と、変態相の目標体積比とに基づき、前記保持温度と前記保持時間とを算出し、さらに、前記目標温度履歴算出部は、前記被圧延材の温度を前記ミル出側目標温度から前記保持温度に冷却するときに必要となる開放状態の前記冷却ヘッダの数をNとし、前記巻取り冷却装置の入口から数えてN番目の前記冷却ヘッダの位置が前記保持温度を保持開始する位置よりも前記熱間圧延機側になると判定される場合には、前記被圧延材の温度が前記保持温度よりも高い待機温度まで低下したとき、その待機温度を一定の時間維持するような前記目標温度履歴を算出することを特徴とする。 In order to achieve the object of the present invention, the winding cooling control device according to the present invention includes a plurality of cooling headers that discharge cooling water to a material to be rolled by a hot rolling mill and wound into a downcoiler. A winding cooling control device for controlling a winding cooling device that is configured, wherein, for each section of the material to be rolled, which is obtained by dividing the material to be rolled by a predetermined length in a longitudinal direction, each of the sections has the heat. The target temperature history when changing from being discharged from the cold rolling mill to the position of the down coiler is calculated such that the volume ratio of at least one transformation phase of the material to be rolled is substantially constant between the sections. A target temperature history calculating unit that performs cooling on the respective cooling headers such that a temperature at which each section is cooled by the take-up cooling device matches the calculated target temperature history. A cooling command calculating unit that calculates a cooling command for each section; and a cooling command for each cooling header calculated for each section, and calculates an opening / closing pattern of each cooling header at predetermined time intervals. A header pattern output unit that outputs to the winding cooling device, and a holding condition calculation unit that calculates a holding temperature and a holding time for causing isothermal transformation of at least one transformation phase of the material to be rolled. The target temperature history calculation unit calculates the target temperature history so as to satisfy the holding temperature and the holding time calculated by the holding condition calculation unit, and the holding condition calculation unit is set by a user. The holding temperature and the holding time, based on the chemical composition of the material to be rolled, the target temperature on the mill exit side, the target winding temperature, and the target volume ratio of the transformation phase. Calculated, further, the target temperature history calculation unit, N is the number of the cooling header in the open state required when cooling the temperature of the material to be rolled from the mill exit side target temperature to the holding temperature, If it is determined that the position of the Nth cooling header counted from the entrance of the winding cooling device is closer to the hot rolling mill than the position at which the holding temperature is started, the temperature of the material to be rolled is determined. There when reduced to high standby temperature than said holding temperature, characterized that you calculate the target temperature history as its maintaining a standby temperature constant time.
本発明によれば、熱間圧延ラインで製造される鋼板など金属板について目標巻取り温度を実現した上で、当該金属板の少なくとも1つの変態相の体積比を長手方向の各部位間で均一化することが可能となる。よって、本発明により、熱間圧延ラインで製造される鋼板などの金属板の製造品質を向上させることが可能となる。   According to the present invention, after achieving a target winding temperature for a metal plate such as a steel plate manufactured in a hot rolling line, the volume ratio of at least one transformation phase of the metal plate is made uniform between each part in the longitudinal direction. Can be realized. Therefore, according to the present invention, it is possible to improve the production quality of a metal plate such as a steel plate produced in a hot rolling line.
本発明の実施形態に係る巻取り冷却制御装置およびその制御対象の構成の例を示した図。The figure which showed the example of the structure of the winding cooling control apparatus which concerns on embodiment of this invention, and the control object. 圧延対象の鋼板の化学組成の例を示した図。The figure which showed the example of the chemical composition of the steel plate to be rolled. 相変態開始条件の例を模式的に示した図。The figure which showed typically the example of the phase transformation start condition. フェライト変態の相変態開始炭素濃度CFTに対する等温変態速度係数テーブルの例を示した図。Diagram showing an example of isothermal transformation rate coefficient table for the phase transformation initiation carbon concentration C FT of ferrite transformation. 複数の温度の間を所定の刻みに分割した各温度でフェライト相の体積比χFが目標フェライト体積比χF,targetになった時間tF,targetを示したグラフ。Graph volume ratio chi F of the ferrite phase at each temperature showed a target ferrite volume ratio chi F, time became target t F, target was split to a predetermined increments between the plurality of temperature. 目標温度履歴算出部により実行される処理フローの例を示した図。The figure showing the example of the processing flow performed by the target temperature history calculation part. 比較例(従来技術)で求められた各鋼板速度V<V<V<Vでの目標温度履歴の例を示した図。Comparative Example shows an example of target temperature history in the steel sheet speed obtained in (prior art) V 1 <V 2 <V 3 <V 4. 本発明の実施形態で求められた鋼板速度V<V<V<Vでの目標温度履歴の例を示した図。Diagram showing an example of target temperature history in the exemplary steel velocity V 1 obtained in the form <V 2 <V 3 <V 4 of the present invention. 比較例(従来技術)に基づき製造される熱延DP鋼のフェライト相の体積比を示した図。The figure which showed the volume ratio of the ferrite phase of the hot rolled DP steel manufactured based on a comparative example (prior art). 本発明の実施形態に基づき製造される熱延DP鋼のフェライト相の体積比を示した図。The figure which showed the volume ratio of the ferrite phase of the hot rolled DP steel manufactured based on embodiment of this invention. 。熱延DP鋼におけるフェライトの平均結晶粒径を本発明の実施形態と比較例(従来技術)とで比較した例を示した図。. The figure which showed the example which compared the average crystal grain size of the ferrite in hot-rolled DP steel with embodiment of this invention, and a comparative example (prior art).
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図面において、共通する構成要素には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each of the drawings, common components are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
<巻取り冷却制御装置100の概略構成>
図1は、本発明の実施形態に係る巻取り冷却制御装置100およびその制御対象150の構成の例を示した図である。図1に示すように、巻取り冷却制御装置100は、制御対象150から種々の信号(鋼板速度や巻取り温度などの実績値)を受信し、その実績値に応じた制御信号を制御対象150に出力する。
<Schematic configuration of winding cooling control device 100>
FIG. 1 is a diagram showing an example of a configuration of a take-up cooling control device 100 and a control target 150 thereof according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the take-up cooling control device 100 receives various signals (actual values such as a steel sheet speed and a take-up temperature) from the control target 150 and outputs a control signal corresponding to the actual value to the control target 150. Output to
ここでは、まず、制御対象150の構成について説明する。本実施形態の場合、制御対象150の主要な構成要素は、熱間圧延システムにおける巻取り冷却装置160である。巻取り冷却装置160は、熱間圧延機152とダウンコイラ154との間に配置され、熱間圧延機152のミル153によって圧延された850℃〜900℃程度の鋼板151を冷却する。また、ダウンコイラ154は、巻取り冷却装置160によって冷却された鋼板151を巻取る。なお、本実施形態では、熱間圧延機152により圧延される被圧延材は、DP鋼やTRIP鋼など鉄を主成分とする鋼板であるとするが、鋼板に限定されることはない。   Here, the configuration of the control target 150 will be described first. In the case of the present embodiment, a main component of the control target 150 is the take-up cooling device 160 in the hot rolling system. The take-up cooling device 160 is disposed between the hot rolling mill 152 and the down coiler 154, and cools the steel plate 151 of about 850 ° C. to 900 ° C. rolled by the mill 153 of the hot rolling mill 152. The down coiler 154 winds up the steel plate 151 cooled by the wind-up cooling device 160. In the present embodiment, the material to be rolled by the hot rolling mill 152 is a steel plate mainly composed of iron such as DP steel and TRIP steel, but is not limited to the steel plate.
巻取り冷却装置160は、鋼板151を上側から水冷する上部冷却装置161および鋼板151を下側から水冷する下部冷却装置162により構成される。そして、上部冷却装置161および下部冷却装置162は、冷却水を放出する複数の冷却ヘッダ163が鋼板151の長手方向に沿って、鋼板151を挟んだ上下位置にそれぞれ配置されて構成される。また、それぞれの冷却ヘッダ163は、鋼板151の幅方向に沿って配列された多数のノズルによって構成される。   The take-up cooling device 160 includes an upper cooling device 161 that water-cools the steel plate 151 from above and a lower cooling device 162 that water-cools the steel plate 151 from below. The upper cooling device 161 and the lower cooling device 162 are configured such that a plurality of cooling headers 163 for discharging cooling water are arranged along the longitudinal direction of the steel plate 151 at upper and lower positions with the steel plate 151 interposed therebetween. In addition, each cooling header 163 is configured by a number of nozzles arranged along the width direction of the steel plate 151.
なお、鋼板151の長手方向に沿って配置された複数の冷却ヘッダ163は、所定数毎に区分されているものとし、それぞれ区分された複数の冷却ヘッダ163をバンク164という。また、ここでは、鋼板151の長手方向に沿ってミル153側に配置されているバンク164を前段バンク群165という。同様に、鋼板151の長手方向に沿って中央部に配置されているバンク164を中段バンク群166といい、ダウンコイラ154側に配置されているバンク164を後段バンク群167という。   The plurality of cooling headers 163 arranged along the longitudinal direction of the steel plate 151 are divided by a predetermined number, and the divided plurality of cooling headers 163 are referred to as banks 164. Here, the bank 164 arranged on the mill 153 side along the longitudinal direction of the steel plate 151 is referred to as a preceding bank group 165. Similarly, the bank 164 arranged at the center along the longitudinal direction of the steel plate 151 is called a middle bank group 166, and the bank 164 arranged on the side of the down coiler 154 is called a rear bank group 167.
また、制御対象150の中には、冷却制御実施中の鋼板151の温度を検知するために、ミル出側温度計170、中間温度計171、巻取り温度計172などの計測器が設けられている。ちなみに、ミル出側温度計170は、熱間圧延機152で圧延された直後の鋼板151の温度を計測する。また、巻取り冷却装置160の中央部付近に設置された中間温度計171は、その設置位置を通過中の鋼板151の温度を計測する。また、巻取り温度計172は、ダウンコイラ154で巻き取る直前の鋼板151の温度を計測する。   Further, in the control target 150, measuring devices such as a mill exit thermometer 170, an intermediate thermometer 171 and a winding thermometer 172 are provided in order to detect the temperature of the steel plate 151 during the cooling control. I have. Incidentally, the mill exit side thermometer 170 measures the temperature of the steel plate 151 immediately after being rolled by the hot rolling mill 152. Further, an intermediate thermometer 171 installed near the center of the winding cooling device 160 measures the temperature of the steel plate 151 passing through the installation position. The winding thermometer 172 measures the temperature of the steel plate 151 immediately before winding by the down coiler 154.
さらに、図1を参照しつつ、巻取り冷却制御装置100の構成について説明する。本実施形態では、巻取り冷却制御装置100が実行する巻取り冷却制御の目的は、巻取り温度計172で計測される鋼板151の温度を目標巻取り温度に一致させ、かつ、鋼板151のフェライト体積比を目標の体積比に一致させることにある。この制御の目的のために、巻取り冷却制御装置100は、巻取り冷却装置160を構成する各冷却ヘッダ163に対し、開または閉の操作指令を出力する。なお、本実施形態では、開または閉の操作指令は、冷却ヘッダ163から冷却水を放出するか否かを指示する指令であるとするが、放出する冷却水の量を指示する指令であってもよい。   Further, the configuration of the winding cooling control device 100 will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the purpose of the winding cooling control executed by the winding cooling control device 100 is to match the temperature of the steel plate 151 measured by the winding thermometer 172 with the target winding temperature, and The purpose is to make the volume ratio match the target volume ratio. For the purpose of this control, the take-up cooling control device 100 outputs an opening or closing operation command to each cooling header 163 included in the take-up cooling device 160. In the present embodiment, the opening or closing operation command is a command for instructing whether or not to discharge the cooling water from the cooling header 163, but is a command for instructing the amount of the cooling water to be discharged. Is also good.
巻取り冷却制御装置100は、処理部110と記憶部101とを少なくとも備えた一般的なコンピュータによって構成される。ここで、処理部110は、相変態開始条件算出部111、保持条件算出部112、板温度推定部113、鋼板速度パターン修正部114、目標温度履歴算出部120、冷却指令算出部130、ヘッダパターン出力部140などの機能ブロックを含んで構成される。また、記憶部101には、ミル出側目標温度、巻取り目標温度鋼板速度パターン、等温変態速度計数テーブル、相変態開始条件テーブル、目標相体積比、鋼板化学組成データなどの各種制御情報が記憶される。 The take-up cooling control device 100 is configured by a general computer including at least a processing unit 110 and a storage unit 101. Here, the processing unit 110 includes a phase transformation start condition calculating unit 111, a holding condition calculating unit 112, a plate temperature estimating unit 113, a steel plate speed pattern correcting unit 114, a target temperature history calculating unit 120, a cooling command calculating unit 130, a header pattern. It is configured to include functional blocks such as the output unit 140. Further, the storage unit 101 stores various control information such as a mill discharge side target temperature, a winding target temperature , a steel sheet speed pattern, an isothermal transformation speed counting table, a phase transformation start condition table, a target phase volume ratio, and a steel sheet chemical composition data. It is memorized.
以上のような構成を有する巻取り冷却制御装置100は、CPU(Central Processing Unit)と記憶装置(半導体メモリ、磁気ハードディスク装置など)とを備えて種々の演算処理や制御処理を実行する一般的なコンピュータによって具現化される。その場合、処理部110を構成する各機能ブロックの機能は、前記CPUが前記記憶装置に記憶された所定のプログラムを実行することによって実現される。また、記憶部101は、前記記憶装置の一部に割り当てられた記憶領域に所定のデータが記憶されることよって実現される。   The take-up / cooling control device 100 having the above-described configuration includes a CPU (Central Processing Unit) and a storage device (semiconductor memory, magnetic hard disk device, or the like) and performs various arithmetic processes and control processes. Implemented by computer. In that case, the function of each functional block configuring the processing unit 110 is realized by the CPU executing a predetermined program stored in the storage device. Further, the storage unit 101 is realized by storing predetermined data in a storage area allocated to a part of the storage device.
本実施形態において、ユーザが指定する制御情報は、ミル出側目標温度T、巻取り目標温度T、フェライトなどの目標相体積比および鋼板速度パターンである。なお、これらの制御情報は、ユーザが巻取り冷却制御装置100に付属する入力装置から直接入力してもよいし、ネットワークを介して上位計算機50から入力してもよい。 In the present embodiment, the control information designated by the user is the target phase volume ratio and a steel sheet speed pattern, such as a mill delivery side target temperature T F, the winding target temperature T C, ferrite. The control information may be directly input by the user from an input device attached to the take-up cooling control device 100, or may be input from the host computer 50 via a network.
以下、巻取り冷却制御装置100の処理部110を構成する各機能ブロックの詳細について、図2以下の図面も参照しながら説明する。   Hereinafter, details of each functional block configuring the processing unit 110 of the take-up cooling control device 100 will be described with reference to the drawings of FIG.
<相変態開始条件算出部111>
相変態開始条件算出部111は、記憶部101に記憶されている相変態開始条件テーブル、目標相体積比、鋼板化学組成データに基づき、フェライト相の目標相体積比χFを実現するためのフェライトとマルテンサイトについての相変態開始炭素濃度CFT,CMT、相変態開始温度TFT,TMTを求める。
<Phase transformation start condition calculation unit 111>
Based on the phase transformation start condition table, the target phase volume ratio, and the steel sheet chemical composition data stored in the storage unit 101, the phase transformation start condition calculation unit 111 performs ferrite for realizing the target phase volume ratio フ ェ ラ イ トF of the ferrite phase. The phase transformation start carbon concentrations C FT , C MT and the phase transformation start temperatures T FT , T MT are determined for and martensite.
相変態開始条件算出部111は、まず、記憶部101を参照し、これから圧延される鋼板151の化学組成(chemical composition)に対応する相変態開始条件を求める。図2は、圧延対象の鋼板151の化学組成の例を示した図である。図2において、各行の各列のデータは、「Slub #」で識別される鋼板151に含まれる元素の含有率を表している。なお、鋼板151の「Slub #」は、その圧延開始前にユーザによって指定される。   First, the phase transformation start condition calculation unit 111 refers to the storage unit 101 and obtains a phase transformation start condition corresponding to the chemical composition of the steel sheet 151 to be rolled from now on. FIG. 2 is a diagram showing an example of the chemical composition of the steel sheet 151 to be rolled. In FIG. 2, data in each row and each column indicates the content of an element contained in the steel plate 151 identified by “Slub #”. The “Slub #” of the steel plate 151 is designated by the user before the start of the rolling.
相変態開始条件は、変態タイプTRF_TYPE毎に、炭素濃度Cと温度Tとの関係として表わされる。本明細書では、これを{TRF_TYPE,C,T}と表記する。図3は、相変態開始条件の例を模式的に示した図である。図3では、相変態開始条件は、横軸を炭素濃度C、縦軸を温度Tとしたグラフにおいて、4種類の相変態タイプTRF_TYPE毎の炭素濃度Cと温度Tとの関係として示されている。ここで、Tf(C)、Tp(C)、Tb(C)、Tm(C)は、それぞれフェライト(Ferrite)変態、パーライト(Pearlite)変態、ベイナイト(Bainite)変態、マルテンサイト(Martensite)変態の相変態開始条件を表す。なお、図3では、簡単のため相変態開始条件は、直線状に描かれているが、一般的には曲線である。   The phase transformation start condition is expressed as a relationship between the carbon concentration C and the temperature T for each transformation type TRF_TYPE. In this specification, this is expressed as {TRF_TYPE, C, T}. FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an example of a phase transformation start condition. In FIG. 3, the phase transformation start condition is shown as a relationship between the carbon concentration C and the temperature T for each of the four types of phase transformation types TRF_TYPE in a graph in which the horizontal axis represents the carbon concentration C and the vertical axis represents the temperature T. . Here, Tf (C), Tp (C), Tb (C), and Tm (C) represent ferrite transformation, pearlite transformation, bainite transformation, and martensite transformation, respectively. Indicates the phase transformation start condition. In FIG. 3, the phase transformation start condition is drawn linearly for simplicity, but is generally a curve.
相変態開始条件テーブル{TRF_TYPE,C,T}は、例えば、よく知られたCALPHAD(CALculation of PHAse Diagram)法を用いて計算することができる。その場合、圧延条件に依存するオーステナイト相の転位密度エネルギーを加えるとさらに精度のよい結果が得られる。本実施形態では、相変態開始条件{TRF_TYPE,C,T}は、予め計算されたものが相変態開始条件テーブルとして記憶部101に記憶されているものとするが、CALPHAD法のプログラムを実装するものであってもよい。   The phase transformation start condition table {TRF_TYPE, C, T} can be calculated, for example, using a well-known CALPHAD (CALculation of PHAse Diagram) method. In this case, more accurate results can be obtained by adding dislocation density energy of the austenite phase depending on the rolling conditions. In the present embodiment, the phase transformation start condition {TRF_TYPE, C, T} is assumed to be calculated in advance and stored in the storage unit 101 as a phase transformation start condition table, but a program of the CALPHAD method is implemented. It may be something.
続いて、相変態開始条件算出部111は、予めユーザにより入力されたフェライト相の目標相体積比χFに基づき相変態開始時の炭素濃度を計算する。例えば、フェライト相とマルテンサイト相からなるDP鋼の場合、オーステナイト相からフェライトへ相の変態を開始するときの炭素濃度CFTは、次の式(1)を用いて計算することができる。
FT = C0 (1)
ただし、C0:鋼板151の炭素濃度
Subsequently, phase transformation start condition calculating unit 111 calculates the concentration of carbon at on the basis of phase transformation start to the target phase volume ratio chi F of the ferrite phase which is input by the user in advance. For example, in the case of DP steel composed of ferrite phase and martensite phase, the carbon concentration C FT when starting the transformation phase from austenite phase to ferrite can be calculated using the following equation (1).
C FT = C 0 (1)
Here, C 0 is the carbon concentration of the steel plate 151.
オーステナイト相からマルテンサイト相への相変態を開始するときの炭素濃度CMTは、次の式(2)を用いて計算することができる。
MT =(C0−χF×CF)/(1−χF ) (2)
ただし、CF:フェライト相の炭素濃度
χF:フェライト相の相体積比
The carbon concentration C MT at which the phase transformation from the austenite phase to the martensite phase starts can be calculated using the following equation (2).
C MT = (C 0 −χ F × C F ) / (1−χ F ) (2)
However, C F: carbon concentration of the ferrite phase
χ F : Phase volume ratio of ferrite phase
さらに、相変態開始条件算出部111は、相変態開始条件{TRF_TYPE,C,T}から、相変態開始時の炭素濃度に対応する温度を求める。DP鋼の例では、TRF_TYPE=FT(フェライト変態)かつC≒CFTに対応する温度をフェライト変態開始温度TFTとし、TRF_TYPE=MT(マルテンサイト変態)かつC≒CMTに対応する温度をマルテンサイト変態開始温度TMTとする。ここで、記号「≒」は補間を意味する。補間方法はラグランジュ補間が使える他、線形補間など複数種類が知られている。 Further, phase transformation start condition calculation section 111 obtains a temperature corresponding to the carbon concentration at the start of phase transformation from phase transformation start condition {TRF_TYPE, C, T}. In the example of DP steel, TRF_TYPE = FT the temperature corresponding to the (ferrite transformation) and C ≒ C FT and ferrite transformation start temperature T FT, TRF_TYPE = MT (martensitic transformation) and martensite a temperature corresponding to the C ≒ C MT The site transformation start temperature T MT is set. Here, the symbol “≒” means interpolation. As the interpolation method, a Lagrange interpolation can be used, and a plurality of types such as a linear interpolation are known.
相変態開始条件算出部111は、以上のようにして求めた、フェライト相の目標相体積比χFを実現するための相変態開始炭素濃度CFT,CMTおよび相変態開始温度TFT,TMTを出力する。 The phase transformation start condition calculating section 111 calculates the phase transformation start carbon concentrations C FT , C MT and the phase transformation start temperatures T FT , T T for realizing the target phase volume ratio χ F of the ferrite phase obtained as described above. Output MT .
<保持条件算出部112>
保持条件算出部112は、冷却途中に鋼板151の温度を一定の温度に一定の時間保持することを目的として、その保持すべき温度および時間を、保持温度THおよび保持時間ΔHとして算出する。なお、ここでいう保持温度THおよび保持時間ΔHは、一般にいう中間温度および中間空冷時間に相当する。
<Holding condition calculation unit 112>
Holding condition calculation unit 112, for the purpose of holding a certain time during the cooling the temperature of the steel sheet 151 at a constant temperature, the temperature and time to be the holding is calculated as the holding temperature T H and the holding time delta H . Herein, the term holding temperature T H and the retention time delta H corresponds to an intermediate temperature and the intermediate air cooling time refers generally.
保持条件算出部112は、まず、記憶部101に記憶されている等温変態速度係数テーブルを参照し、相変態開始炭素濃度CFT,CMTに対応する化学組成での等温変態速度係数(以下、TTT(Time-Temperature Transformation)速度係数という)n,kを求める。さらに、保持条件算出部112は、このTTT速度係数n,kを用いてTTT速度を計算する。TTT速度は、例えばJMAK(Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov)モデルとして知られている次の式(3)を用いて計算することができる。
dχF/dt=n×k×t(n-1)×χA (3)
ただし、χA:オーステナイト相の体積比
n,k:TTT速度係数
First, the holding condition calculation unit 112 refers to the isothermal transformation rate coefficient table stored in the storage unit 101, and performs an isothermal transformation rate coefficient (hereinafter, referred to as a chemical composition) corresponding to the phase transformation start carbon concentrations C FT and C MT . A TTT (Time-Temperature Transformation) speed coefficient) n, k is obtained. Further, the holding condition calculation unit 112 calculates the TTT speed using the TTT speed coefficients n and k. The TTT speed can be calculated using, for example, the following equation (3) known as a JMAK (Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov) model.
dχ F / dt = n × k × t (n-1) × χ A (3)
Where χ A : volume ratio of austenite phase
n, k: TTT speed coefficient
図4は、フェライト変態の相変態開始炭素濃度CFTに対する等温変態速度係数テーブルの例を示した図である。図4に示すように、本実施形態では、JMAKモデルを用いて速度係数テーブルを{温度T,n,k}と表す。 Figure 4 is a diagram showing an example of isothermal transformation rate coefficient table for the phase transformation initiation carbon concentration C FT of ferrite transformation. As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the velocity coefficient table is represented as {temperature T, n, k} using a JMAK model.
TTT速度係数は、例えば、相変態実験により得られるTTT線図(TTT diagram)のデータを回帰させて作成することができる。また、相変態速度計算モデルを用いて計算することもできる。相変態速度計算モデルとしては、例えば、ISIJ International Vol.32 (1992)のp.423-432に掲載されているものがある。   The TTT velocity coefficient can be created, for example, by regressing data of a TTT diagram obtained by a phase transformation experiment. Further, it can also be calculated using a phase transformation rate calculation model. Examples of the phase transformation velocity calculation model include a model described in ISIJ International Vol. 32 (1992), pp. 423-432.
図5により、等温変態速度係数テーブルを利用して保持温度(Holding Temperature)THと保持時間(Holding Time)ΔHを求める方法を説明する。図5は、複数の温度、例えば、TFTとTMTの間を5℃刻みに分割した各温度で式(3)を時間積分してフェライト相の体積比χFが目標フェライト体積比χF,targetになった時間tF,targetを示したグラフである。このグラフにより得られた時間tF,targetが最も短い温度txを選び、ノーズ温度(Nose temperature)Tnoseとする。そして、ノーズ温度Tnoseでの時間tF,targetをtXとする。保持条件算出部112は、以上のようにして求めたTnoseおよびtXを、それぞれ、保持温度THおよび保持時間ΔHとして出力する。 The Figure 5, illustrating a method of obtaining a using the isothermal transformation rate coefficient table holding temperature (Holding Temperature) T H and the retention time (Holding Time) Δ H. 5, a plurality of temperature, for example, T FT and T volume ratio chi F is a target ferrite volume ratio chi F of time integrating the ferrite phase equation (3) at each temperature divided into increments of 5 ° C. between the MT 4 is a graph showing a time t F, target at which a target has been reached. Time t F obtained by this graph, target is to select the shortest temperature t x, the nose temperature (Nose temperature) T nose. Then, the time t F and the target at the nose temperature T nose are set to t X. Holding condition calculation unit 112, a T nose and t X obtained as described above, respectively, and outputs the holding temperature T H and the holding time delta H.
<板温度推定部113>
板温度推定部113は、鋼板速度Vで移動する鋼板151の各セクションの温度変化を計算する。以下では、鋼板151の1つのセクションがミル出側温度計170の設置位置から巻取り温度計172の設置位置まで移動する間の温度変化を一定の時間Δで時刻を進めながら差分計算する例を示す。なお、計算する温度変化は、ミル153の側から巻取り温度計172の設置位置まで、またはミル出側温度計170の設置位置からダウンコイラ154まで、またはミル153の出側からダウンコイラ154までのいずれの温度変化であってもよい。
<Sheet temperature estimation unit 113>
The plate temperature estimating unit 113 calculates a temperature change of each section of the steel plate 151 moving at the steel plate speed V. In the following, an example will be described in which a temperature change while one section of the steel plate 151 is moved from the installation position of the mill outlet thermometer 170 to the installation position of the winding thermometer 172 is calculated as a difference by advancing the time by a fixed time Δ. Show. The temperature change to be calculated may be from the side of the mill 153 to the installation position of the winding thermometer 172, or from the installation position of the mill exit side thermometer 170 to the down coiler 154, or from the exit side of the mill 153 to the down coiler 154. Temperature change.
ここでは、まず、温度変化計算の対象となる鋼板151のセクションの現在時刻における位置をミル出側温度計170の設置位置からの距離Lnで表すこととし、板温度推定部113は、この距離Lnを次の式(4)に従って計算する。
n=Ln-1+Δ×V (4)
ただし、Ln:現在の距離(m)
n-1:現在より時間Δ前の距離(m)
Δ:板温度推定計算の計算刻み時間(s)
Here, first, and to represent the position at the current time section of the steel plate 151 to be the temperature change calculated by the distance L n from the installation position of the mill delivery temperature meter 170, the plate temperature estimating unit 113, the distance L n is calculated according to the following equation (4).
L n = L n-1 + Δ × V (4)
Here, L n : current distance (m)
L n-1 : distance (m) before time Δ
Δ: Calculation step time (s) for plate temperature estimation calculation
次に、板温度推定部113は、予め設定されたヘッダパターン(冷却ヘッダ163から冷却水を放出するか否かを指示する情報)から距離Lの位置における冷却ヘッダ163の動作を判定し、鋼板151の表面熱流束を計算する。 Then, the plate temperature estimating unit 113 determines the operation of the cooling header 163 at the position of the distance L n from a preset header pattern (information indicating whether or not to release the cooling water from the cooling header 163), The surface heat flux of the steel plate 151 is calculated.
ここで、冷却ヘッダ163が冷却水を放出する水冷動作中である場合には、その表面熱流束qwは、例えば、次の式(5)に従って計算することができる。
w=9.72×105×ω0.355×{(2.5−1.15×logTw)×D/(pl×pc)}0.646 (5)
ただし、ω:水量密度(L/m2/s)
w:水温(℃)
D:ノズル直径(m)
pl:ライン方向のノズルピッチ(m)
pc:ラインと直交方向のノズルピッチ(m)
Here, when the cooling header 163 is performing the water cooling operation of discharging the cooling water, the surface heat flux q w can be calculated, for example, according to the following equation (5).
q w = 9.72 × 10 5 × ω 0.355 × {(2.5-1.15 × logT w ) × D / (pl × pc)} 0.646 (5)
Where ω: water density (L / m 2 / s)
Tw : water temperature (° C)
D: Nozzle diameter (m)
pl: Nozzle pitch in the line direction (m)
pc: Nozzle pitch in the direction perpendicular to the line (m)
一方、冷却ヘッダ163が水冷動作中でない場合には、その表面熱流束qrは、例えば、次の式(6)に従って計算することができる。
r=σ×ε×[(273+Tsu)4 −(273+Ta )4] (6)
ただし、σ:ステファン・ボルツマン定数(W/m2/K4
ε:放射率
a:空気温度(℃)
su:鋼板の表面温度(℃)
On the other hand, when the cooling header 163 is not performing the water cooling operation, its surface heat flux qr can be calculated according to, for example, the following equation (6).
q r = σ × ε × [(273 + T su ) 4 − (273 + T a ) 4 ] (6)
Where σ: Stefan-Boltzmann constant (W / m 2 / K 4 )
ε: emissivity
T a : Air temperature (° C)
T su : steel plate surface temperature (° C)
板温度推定部113は、式(5)または式(6)を用いて鋼板151の上面および下面における表面熱流束を計算し、それぞれの鋼板表面での熱移動量をそれぞれ定量化する。そして、計算刻みの時間Δが経過する前の温度に基づき、時間Δの間に移動する熱量を加減算することで、鋼板151の当該セクションの温度を計算する。   The plate temperature estimating unit 113 calculates the surface heat flux on the upper surface and the lower surface of the steel plate 151 using Expression (5) or Expression (6), and quantifies the amount of heat transfer on each steel plate surface. Then, the temperature of the section of the steel plate 151 is calculated by adding or subtracting the amount of heat moving during the time Δ based on the temperature before the calculation interval time Δ has elapsed.
ここで、鋼板151の厚み方向の熱伝導を無視する場合には、鋼板151の当該セクションの温度を次の式(7)を用いて計算することができる。
n=Tn-1−(qt+qb)×Δ/(ρ×C×B) (7)
ただし、Tn-1:時間Δ前の板温(℃)
t:鋼板上面における熱流束(W/m2
b:鋼板下面における熱流束(W/m2
ρ:鋼板の密度(kg/m3
C:鋼板の比熱(J/kg/K)
B:鋼板の厚み(m)
Here, when the heat conduction in the thickness direction of the steel plate 151 is ignored, the temperature of the section of the steel plate 151 can be calculated using the following equation (7).
T n = T n-1 - (q t + q b) × Δ / (ρ × C × B) (7)
Here, T n-1 : sheet temperature before time Δ (° C)
q t: heat flux at steel plate top surface (W / m 2)
q b : heat flux (W / m 2 ) on the lower surface of the steel plate
ρ: steel sheet density (kg / m 3 )
C: Specific heat of steel sheet (J / kg / K)
B: Thickness of steel plate (m)
また、鋼板151の厚み方向の熱伝導を考慮する場合には、よく知られた伝熱方程式を解くことにより、鋼板151の厚み方向の温度を計算することができる。伝熱方程式は、次の式(8)により与えられる。なお、この式(8)を鋼板151の厚み方向に分割して計算機で差分計算する方法は、種々の文献に公開されている。
dT/dt={λ/(ρ×C)}×(∂2T/∂x2) (8)
ただし、λ:鋼板の熱伝導率
T:鋼板の内部温度
x:厚み方向の位置
When heat conduction in the thickness direction of the steel plate 151 is considered, the temperature in the thickness direction of the steel plate 151 can be calculated by solving a well-known heat transfer equation. The heat transfer equation is given by the following equation (8). A method of dividing the equation (8) in the thickness direction of the steel plate 151 and calculating the difference by a computer is disclosed in various documents.
dT / dt = {λ / (ρ × C)} × (∂ 2 T / ∂x 2 ) (8)
Where λ is the thermal conductivity of the steel sheet
T: Internal temperature of steel sheet
x: position in the thickness direction
<鋼板速度パターン修正部114>
鋼板速度パターン修正部114は、ユーザが指定した鋼板速度パターンにおける最大速度を修正して出力する。この目的のため、鋼板速度パターン修正部114は、その内部に鋼板速度上限算出部1141を有している。
<Steel sheet speed pattern correction unit 114>
The steel plate speed pattern correction unit 114 corrects and outputs the maximum speed in the steel plate speed pattern specified by the user. For this purpose, the steel plate speed pattern correction unit 114 has a steel plate speed upper limit calculation unit 1141 therein.
一般に、鋼板151の速度は、圧延の進行とともに変化する。鋼板151の先端部は、後方にあるミル153による押し出しによって無張力状態で巻取り冷却装置160内を走行する。そのため、鋼板151は、その速度が速い場合には、搬送部から浮き上がりダウンコイラ154への巻き込み不良を起こし易い。また、鋼板151の尾端部も、前方にあるダウンコイラ154の巻取りによって無張力状態で巻取り冷却装置160内を走行する。そのため、鋼板151は、その移動速度が速い場合には、上下に波打ちしてダウンコイラ154への巻き込み不良を起こし易い。これらの不良を防止するため、鋼板151の先端部と尾端部では鋼板速度を遅くすることが一般的に行われている。   Generally, the speed of the steel plate 151 changes as the rolling progresses. The leading end of the steel plate 151 travels in the take-up cooling device 160 in a tensionless state by being pushed out by a mill 153 at the rear. Therefore, when the speed of the steel plate 151 is high, the steel plate 151 easily rises from the transport unit and is liable to be caught in the down coiler 154. The tail end of the steel plate 151 also travels in the winding cooling device 160 in a tensionless state by winding the down coiler 154 in front. Therefore, when the moving speed of the steel plate 151 is high, the steel plate 151 is likely to undulate up and down and to be easily caught in the down coiler 154. In order to prevent these defects, it is common practice to reduce the speed of the steel plate at the leading end and the tail end of the steel plate 151.
一方、先端部と尾端部を除く鋼板151の大部分では、ダウンコイラ154の巻取りとミル153による押し出しの速度を調整して鋼板に加わる張力を制御することで、巻取り冷却装置160内での走行不良を抑制することができる。そのため、単位時間当たりの鋼板151の生産量を増やすために、鋼板151の大部分では鋼板速度を速くする制御が行われる。なお、鋼板151の長手方向の温度均一性を高める上でも、鋼板速度を大きくして圧延時間を短くすることが有利である。   On the other hand, in the majority of the steel plate 151 except for the front end and the tail end, the tension applied to the steel plate is controlled by adjusting the speed of the winding of the down coiler 154 and the extruding by the mill 153, so that the winding and cooling device 160 Can be controlled. Therefore, in order to increase the production amount of the steel plate 151 per unit time, control for increasing the steel plate speed is performed in most of the steel plate 151. In order to improve the temperature uniformity in the longitudinal direction of the steel sheet 151, it is advantageous to increase the steel sheet speed and shorten the rolling time.
鋼板速度上限算出部1141は、ミル出側温度TFから保持温度THまでの冷却速度CRFHおよび保持温度THから巻取り温度TCまでの冷却速度CRHCを、巻取り冷却装置160で実現できる最大冷却速度にしたときの鋼板速度上限を算出する。 Steel speed upper calculator 1141, the cooling rate CR HC from the cooling rate CR FH and holding temperature T H of the mill delivery temperature T F to the holding temperature T H to the coiling temperature T C, in the winding cooling system 160 Calculate the upper limit of the steel sheet speed at the maximum cooling rate that can be achieved.
鋼板速度Vで移動する鋼板151のセクションがミル出側温度計170の設置位置から中間温度計171の設置位置まで移動する時間tIMTは、次の式(9)を用いて計算することができる。
IMT=LIMT/V (9)
ただし、LIMT:ミル出側温度計170の設置位置から中間温度計171の
設置位置までの距離
The time t IMT during which the section of the steel plate 151 moving at the steel plate speed V moves from the installation position of the mill exit thermometer 170 to the installation position of the intermediate thermometer 171 can be calculated using the following equation (9). .
t IMT = L IMT / V (9)
However, L IMT : From the installation position of the mill outlet thermometer 170 to the intermediate thermometer 171
Distance to installation position
中間温度計171で計測される鋼板温度が保持温度THと一致するように、中間温度計171の計測温度を用いて前段バンク群165に属する冷却ヘッダ163をダイナミック制御するためには、次の不等式が満たされるようにする。
ΔFR+ΔFH≦tIMT ≦ΔFR+ΔFH+ΔH (10)
In order to dynamically control the cooling header 163 belonging to the preceding bank group 165 using the temperature measured by the intermediate thermometer 171 so that the steel sheet temperature measured by the intermediate thermometer 171 matches the holding temperature T H , Ensure that inequalities are satisfied.
Δ FR + Δ FH ≦ t IMT ≦ Δ FR + Δ FH + Δ H (10)
ここで、ΔFRは、当該セクションがミル出側温度計170を出て巻取り冷却装置160に入るまでの時間、ΔFHは、ミル出側温度TFから保持温度THまでの冷却に要する時間であり、それぞれ、次の式(11)および式(12)により計算することができる。
ΔFR=LFR/V (11)
ただし、LFR:ミル出側温度計170の設置位置から巻取り冷却装置160の
最初の冷却ヘッダ163の設置位置までの距離
ΔFH=(TF−TH)/CRFH (12)
Here, the delta FR, time until the section enters the winding cooling device 160 exits the mill delivery temperature meter 170, delta FH is required for cooling from the mill delivery temperature T F to the holding temperature T H This is time, and can be calculated by the following equations (11) and (12), respectively.
Δ FR = L FR / V (11)
However, L FR : from the installation position of the mill outlet thermometer 170 to the winding cooling device 160
Distance delta FH to the installation position of the first cooling header 163 = (T F -T H) / CR FH (12)
同様に、巻取り温度計172で計測される鋼板温度がTCと一致するように、巻取り温度計172の計測温度を用いて後段バンク群167に属する冷却ヘッダ163をダイナミック制御するためには、次の不等式が満たされるようにする。
ΔFH+ΔH+ΔHC+ΔRC≦tCT (13)
Similarly, in order to dynamically control the cooling header 163 belonging to the subsequent bank group 167 using the temperature measured by the winding thermometer 172 so that the steel sheet temperature measured by the winding thermometer 172 matches T C. , So that the following inequality is satisfied.
Δ FH + Δ H + Δ HC + Δ RC ≦ t CT (13)
ここで、ΔRCは、当該セクションが巻取り冷却装置160から出て巻取り温度計172の位置に到達するまでの時間、ΔHCはTHからTCまでの冷却に要する時間であり、それぞれ、次の式(14)および式(15)により計算することができる。
ΔRC=LRC/V (14)
ただし、LRC:巻取り冷却装置160の最終ヘッダから巻取り温度計172まで
の距離
ΔHC=(TH−TC)/CRHC (15)
Here, delta RC is the time until the section reaches the coiling temperature gauge 172 positions out of the take-up cooling system 160, delta HC is the time required for cooling from T H to T C, respectively , Can be calculated by the following equations (14) and (15).
Δ RC = L RC / V (14)
However, L RC : from the final header of the winding cooling device 160 to the winding thermometer 172
Distance Δ HC = (T H -T C ) / CR HC (15)
また、tCTは、当該セクションがミル出側温度計170の位置から巻取り温度計172の位置に到達するまでの時間であり、次の式(16)により計算することができる。
CT=LCT/V (16)
ただし、LCT:ミル出側温度計170から巻取り温度計172までの距離
Further, t CT is the time required for the section to reach the position of the winding thermometer 172 from the position of the mill outlet thermometer 170, and can be calculated by the following equation (16).
t CT = L CT / V (16)
Here, L CT : distance from the mill exit thermometer 170 to the winding thermometer 172
なお、以上の式(11)〜式(16)においては、空冷時の温度変化が水冷時に比べて小さいことから、水冷時以外の温度変化を無視している。空冷時の温度変化を考慮するためには、式(12)のTFおよび式(15)のTCを、空冷時の温度変化を考慮して修正すればよい。一方、式(12)および式(15)のTHは、フェライト変態の進行に伴い発生する潜熱が空冷と相殺するので、とくに修正するまでもない。 In the above equations (11) to (16), since the temperature change during air cooling is smaller than that during water cooling, temperature changes other than during water cooling are ignored. In order to take into account the temperature change during air cooling, T F in equation (12) and T C in equation (15) may be corrected in consideration of the temperature change during air cooling. On the other hand, T H in the formulas (12) and (15) does not need to be particularly corrected because the latent heat generated as the ferrite transformation proceeds cancels out the air cooling.
以上のようにして得られた2つの不等式:式(10)と式(13)を鋼板速度に対して整理して、以下の鋼板速度上限(Upper Bound velocity)VUBの決定式を得る。
UB=α×Min[(LIMT−LFR)/ΔFH,(LCT−LFR−LRC)/(ΔFH+ΔH+ΔHC)] (17)
ただし、α:安全率(0<α<1)
By arranging the two inequalities obtained as described above: Expression (10) and Expression (13) with respect to the steel plate speed, the following expression for determining the steel plate speed upper limit (Upper Bound velocity) V UB is obtained.
V UB = α × Min [( L IMT -L FR) / Δ FH, (L CT -L FR -L RC) / (Δ FH + Δ H + Δ HC)] (17)
Where α: safety factor (0 <α <1)
鋼板速度上限算出部1141は、前記の如くCRFHとCRHCを巻取り冷却装置160で実現できる最大冷却速度とした上で、式(17)を用いて鋼板速度上限VUBを算出し、出力する。 The steel plate speed upper limit calculation unit 1141 calculates the steel plate speed upper limit V UB using Expression (17) after setting CR FH and CR HC as the maximum cooling speeds that can be realized by the take-up cooling device 160 as described above, and outputs the calculated values. I do.
鋼板速度パターン修正部114は、ユーザが指定した鋼板速度パターンにおける最大速度Vmaxを、前記の鋼板速度上限算出部1141で算出したVUBと比較して、VmaxがVUBより大きい場合には、VmaxをVUBに修正する。さらに、鋼板速度パターン修正部114は、Vmaxの修正と整合するように鋼板速度パターンを修正して、修正後の鋼板速度パターンを出力する。 The steel plate speed pattern correction unit 114 compares the maximum speed V max in the steel plate speed pattern specified by the user with the V UB calculated by the steel plate speed upper limit calculation unit 1141, and when V max is larger than V UB. , to modify the V max to V UB. Further, the steel sheet speed pattern modifying section 114 modifies the steel sheet speed pattern to match the modification of the V max, and outputs the steel sheet speed pattern after correction.
なお、鋼板速度パターンの修正は、例えば、Vmax前後の加減速速度を元通り保持した上で加減速時間を調整することにより行うことができる。あるいは、加減速時間を元通り保持した上で加減速速度を調整してもよいし、加減速時間と加減速速度の両方を調整してもよい。 Incidentally, the correction of a steel sheet speed pattern, for example, can be carried out by adjusting the acceleration and deceleration time after having restored retaining the acceleration and deceleration speed of V max and forth. Alternatively, the acceleration / deceleration speed may be adjusted while maintaining the acceleration / deceleration time, or both the acceleration / deceleration time and the acceleration / deceleration speed may be adjusted.
また、ここでは、VmaxがVUBより大きい場合にのみ、VmaxをVUBに修正するとしたが、つねに、VmaxをVUBに修正するようにしてもよい。あるいは、VmaxがVUBより大きい場合には、警告を出してユーザにVUBの設定を求めるようにしてもよい。 Further, here, V max is only greater than V UB, has been to modify the V max to V UB, always, may be corrected to V max to V UB. Alternatively, if V max is greater than V UB can warn may be determined settings V UB user out.
<目標温度履歴算出部120>
目標温度履歴算出部120は、鋼板151がミル153から排出されてからダウンコイラ154の位置まで(つまり、ミル出側温度計170の設置位置から巻取り温度計172の設置位置まで)移動する間の鋼板151の目標温度履歴を算出する。なお、この目標温度履歴は、ユーザが指定するミル出側温度TFおよび巻取り温度TC、鋼板速度パターン修正部114が出力する鋼板速度パターン、ならびに、保持条件算出部112が出力する保持温度THおよび保持時間ΔHを全て満たすように算出される。さらに、目標温度履歴算出部120は、この目標温度履歴を実現するための冷却ヘッダ163の開閉パターンを算出する。
<Target temperature history calculation unit 120>
The target temperature history calculating unit 120 is configured to move the steel sheet 151 from the position where the steel plate 151 is discharged from the mill 153 to the position of the down coiler 154 (that is, from the position where the mill outlet thermometer 170 is installed to the position where the winding thermometer 172 is installed). The target temperature history of the steel plate 151 is calculated. The target temperature history includes a mill exit side temperature TF and a winding temperature T C designated by the user, a steel sheet speed pattern output by the steel sheet speed pattern correction unit 114, and a holding temperature output by the holding condition calculation unit 112. It is calculated so as to satisfy all of the T H and retention time delta H. Further, the target temperature history calculation unit 120 calculates an opening / closing pattern of the cooling header 163 for realizing the target temperature history.
なお、目標温度履歴算出部120は、以上のような鋼板151の目標温度履歴および冷却ヘッダ163の開閉パターンを、鋼板151を長手方向に所定の長さごとに区分したセクション毎に作成する。   Note that the target temperature history calculation unit 120 creates the target temperature history of the steel plate 151 and the opening / closing pattern of the cooling header 163 for each section in which the steel plate 151 is divided into predetermined lengths in the longitudinal direction.
図6は、目標温度履歴算出部120により実行される処理フローの例を示した図である。目標温度履歴算出部120は、まず、ステップS01において、鋼板151のあるセクションの鋼板速度V、ミル出側目標温度TF,巻取り目標温度TC、保持温度TH,保持時間ΔHなどを入力情報として受け取り、処理を開始する。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a processing flow executed by the target temperature history calculation unit 120. Target temperature history calculating unit 120, first, in step S01, the steel sheet speed V of a section of the steel plate 151, the mill exit side target temperature T F, the winding target temperature T C, holding the temperature T H, and the retention time delta H Receive as input information and start processing.
ここで、中間温度計171の設置位置XIMTや中間温度計171からミル153の方向に設ける空冷区間の最短長Lairは、既知の定数であるとする。また、本実施形態では、中間温度計171の設置位置XIMTなどを表すために、鋼板151の進行方向に沿って便宜上の座標軸(X軸)が設けられているものとする。なお、この座標軸(X軸)の方向は、ミル153側からダウンコイラ154側の方向であるとし、また、原点は、ミル出側温度計170の設置位置であるとする。 Here, it is assumed that the installation position X IMT of the intermediate thermometer 171 and the shortest length L air of the air cooling section provided in the direction from the intermediate thermometer 171 to the mill 153 are known constants. Further, in the present embodiment, it is assumed that a coordinate axis (X axis) for convenience is provided along the traveling direction of the steel plate 151 in order to indicate the installation position X IMT of the intermediate thermometer 171 and the like. The direction of the coordinate axis (X axis) is from the mill 153 to the down coiler 154, and the origin is the installation position of the mill exit thermometer 170.
空冷区間の最短長Lairは、中間温度計171で温度計測される時点での鋼板151の表面状態を一定に保ち、温度計測精度を確保するために設けられる距離である。なお、空冷区間の最短長Lairの具体的な長さは、中間温度計171の計測方式によって異なるが、例えば冷却ヘッダ163が3つ分の長さである。 The shortest length L air of the air- cooling section is a distance provided to keep the surface condition of the steel plate 151 constant at the time when the temperature is measured by the intermediate thermometer 171 and to secure the temperature measurement accuracy. Note that the specific length of the shortest length L air of the air cooling section differs depending on the measurement method of the intermediate thermometer 171, but is, for example, three cooling headers 163.
次に、ステップS02では、目標温度履歴算出部120は、温度保持区間の長さLHと、鋼板温度をTFからTHまで冷却するのに必要な開ヘッダの数NF,openと、鋼板温度をTHからTCまで冷却するのに必要な開ヘッダの数NR,openを求める。なお、開ヘッダとは、冷却水を放水する開状態の冷却ヘッダ163をいう。 Next, in step S02, the target temperature history calculating unit 120 has a length L H of the temperature holding zone, the number N F of open header required for cooling the steel sheet temperature from T F to T H, and open, the number N R of the open header required for cooling the steel sheet temperature from T H to T C, obtaining the open. Note that the open header refers to the cooling header 163 in an open state for discharging the cooling water.
なお、LHは、次の式(18)によって求められ、また、NF,openおよびNR,openは、次の式(19−1)および式(19−2)によって求められる。
H=V×ΔH (18)
F,open=(TF−TH)/ΔTopen (19−1)
R,open=(TH−TC)/ΔTopen (19−2)
ここで、式(19−1)および式(19−2)におけるΔTopenは、1つの開ヘッダによる概略温度変化量であり、前記板温度推定部113の式(7)または式(8)を用いて計算することができる。
Note that L H is obtained by the following equation (18), and N F, open and N R, open are obtained by the following equations (19-1) and (19-2).
L H = V × Δ H (18)
N F, open = (T F -T H) / ΔT open (19-1)
N R, open = (T H -T C) / ΔT open (19-2)
Here, ΔT open in Expressions (19-1) and (19-2) is a general temperature change amount due to one open header, and is obtained by using Expression (7) or Expression (8) of the plate temperature estimation unit 113. It can be calculated using:
次に、ステップS03では、目標温度履歴算出部120は、ダウンコイラ154に最も近い開ヘッダ(以下、最下流開ヘッダという)の位置XC3eおよび巻取り冷却装置160に含まれる冷却ヘッダ163の開閉パターンPopenの初期値を設定する。 Next, in step S03, the target temperature history calculation unit 120 determines the position X C3e of the open header closest to the down coiler 154 (hereinafter, referred to as the most downstream open header) and the opening / closing pattern of the cooling header 163 included in the take-up cooling device 160. Set the initial value of P open .
このとき、ダウンコイラ154に最も近い開ヘッダの位置XC3eの初期値としては、ダウンコイラ154に最も近い冷却ヘッダ163の位置が設定される。また、開閉パターンPopenの初期値は、次の2段階の処理によって設定される。すなわち、まず、第1段階として、全部の冷却ヘッダ163が閉に設定される。その後、第2段階として、前段バンク群165のミル153に近い方から順にNF,open個の冷却ヘッダ163、および、後段バンク群167のダウンコイラ154に近い方から順にNR,open個の冷却ヘッダ163が開ヘッダに設定される。 At this time, as the initial value of the position X C3e of the open header closest to the down coiler 154, the position of the cooling header 163 closest to the down coiler 154 is set. The initial value of the opening / closing pattern P open is set by the following two-stage processing. That is, first, as a first stage, all the cooling headers 163 are set to be closed. Thereafter, as a second stage, N F, open cooling headers 163 are arranged in order from the one closer to the mill 153 of the preceding bank group 165, and N R, open cooling headers are arranged in order from the one closer to the down coiler 154 of the latter bank group 167. The header 163 is set as an open header.
次に、ステップS04では、目標温度履歴算出部120は、開閉パターンPopenから巻取り温度予想値TC’を計算し、目標巻取り温度TCとの差分量|TC−TC’|が最小になるようにPopenおよびNR,openを調整する。ここで、TC >TC’の場合には、ダウンコイラ154に最も近い順に閉ヘッダを開ヘッダに変更して、その差分量の分、NR,openを増加させる。また、TC<TC’の場合には、ダウンコイラ154から最も遠い順に開ヘッダを閉ヘッダに変更して、その差分量の分、NR,openを減少させる。 Next, in step S04, the target temperature history calculation unit 120 calculates a winding temperature expected value T C ′ from the opening / closing pattern P open , and a difference amount | T C −T C ′ from the target winding temperature T C | Is adjusted to minimize P open and N R, open . Here, if T C > T C ′, the closed header is changed to the open header in the order closest to the downcoiler 154, and NR , open is increased by the amount of the difference. If T C <T C ′, the open header is changed to the closed header in the order of being farthest from the down coiler 154, and N R, open is reduced by the difference.
さらに、ステップS04では、目標温度履歴算出部120は、以上のようにして調整したNR,openを用い、次の式(20)に従って、後段バンク群167の水冷領域(以下、第3水冷領域という)の長さLC3を計算する。
C3=NR,open×Lhead+(NBank,R,open−1)×Lgap (20)
ただし、NBank,R,open=Floor(NR,open/Hbank
head:冷却ヘッダ163間の距離
gap:バンク164間の距離
Bank,R,open:全冷却ヘッダを開ヘッダと設定するバンク164の数
bank:1バンクに含まれる冷却ヘッダ163の数
Floor:自然数への切下げ関数
Further, in step S04, the target temperature history calculation unit 120 uses the NR, open adjusted as described above, and according to the following equation (20), the water-cooling area (hereinafter, the third water-cooling area) of the rear bank group 167. ) Length L C3 is calculated.
L C3 = N R, open × L head + (N Bank, R, open -1) × L gap (20)
However, N Bank, R, open = Floor (N R, open / H bank )
L head : distance between cooling headers 163
L gap : distance between banks 164
N Bank, R, open : Number of banks 164 that set all cooling headers as open headers
H bank : the number of cooling headers 163 included in one bank
Floor: function for rounding down to a natural number
続いて、ステップS05では、目標温度履歴算出部120は、温度保持開始位置XHsを次の式(20)に従って計算する。
Hs=XC3e−LC3−LH (21)
Subsequently, in step S05, the target temperature history calculation unit 120 calculates the temperature holding start position X Hs according to the following equation (20).
X Hs = X C3e -L C3 -L H (21)
次に、ステップS06では、目標温度履歴算出部120は、XHsとXIMT+Lairの大小を判定する。そして、その判定の結果、XHsがXIMT+Lairよりも大きい場合には(ステップS06でNo)、処理をステップS07に移行させる。また、XHsがXIMT+Lair以下である場合には(ステップS06でYes)、処理をステップS08へ移行させる。したがって、ステップS06の判定処理によって、ステップS08での温度保持開始位置XHsは、必ずXIMT+Lairよりミル153側となる。 Next, in step S06, the target temperature history calculation unit 120 determines the magnitude of X Hs and X IMT + L air . If the result of the determination is that X Hs is larger than X IMT + L air (No in step S06), the process proceeds to step S07. If X Hs is equal to or smaller than X IMT + L air (Yes in step S06), the process proceeds to step S08. Therefore, by the determination processing in step S06, the temperature holding start position X Hs in step S08 is always closer to the mill 153 than X IMT + L air .
ステップS07では、目標温度履歴算出部120は、ダウンコイラ154に最も近い開ヘッダの座標位置XC3eを、次の式(22)に従って修正する。
C3e=XC3e+ΔXC3e (22)
ただし、ΔXC3e=Round((XIMT+Lair−XHs)/Lhead)×Lhead
Round:実数を最も近い整数に近似する関数
In step S07, the target temperature history calculation unit 120 corrects the coordinate position X C3e of the open header closest to the down coiler 154 according to the following equation (22).
X C3e = X C3e + ΔX C3e (22)
Where ΔX C3e = Round ((X IMT + L air −X Hs ) / L head ) × L head
Round: Function that approximates a real number to the nearest integer
したがって、ΔXC3eはヘッダ1個の間隔の整数倍となる。これは、ステップS07において、第3水冷領域と保持領域の開閉パターンPopenが修正したXC3eに応じて前後にシフトされることを意味している。例えば、ΔXC3e=−2×Lheadのときは、第3水冷領域と保持領域の開閉パターンPopenをミル153の方向にヘッダ2つ分シフトさせて、ダウンコイラ154に最も近いヘッダ2つを閉ヘッダとする。以上の処理により、ステップS08が開始される時点で温度保持開始位置XHsからダウンコイラ154側の全ヘッダに対する開閉パターンPopenが決まる。 Therefore, ΔX C3e is an integral multiple of the interval of one header. This means that in step S07, the opening / closing pattern P open of the third water cooling area and the holding area is shifted forward and backward according to the corrected X C3e . For example, when ΔX C3e = −2 × L head , the opening / closing pattern P open of the third water cooling area and the holding area is shifted in the direction of the mill 153 by two headers, and the two headers closest to the down coiler 154 are closed. Header. By the above processing, at the time when step S08 is started, the opening / closing pattern P open for all the headers on the down coiler 154 side is determined from the temperature holding start position X Hs .
また、ステップS08では、目標温度履歴算出部120は、温度保持開始位置XHsを巻取り冷却装置160の入口からNF,open番目の冷却ヘッダ163までの距離LF,openと比較する。ここで、NF,openは、前記ステップS02で求めた鋼板温度をTFからTHまで冷却するために必要な開ヘッダ数である。そして、比較の結果、XHsがLF,openより大きい場合には(ステップS08でYes)、目標温度履歴算出部120は、処理をステップS09へ移行させる。また、XHsがLF,open以下の場合には(ステップS08でNo)、処理をステップS12に移行させる。 In step S08, the target temperature history calculation unit 120 compares the temperature holding start position X Hs with the distance L F, open from the entrance of the take-up cooling device 160 to the N F, openth cooling header 163. Here, N F, open the steel sheet temperature obtained in step S02 is an open header number required for cooling from T F to T H. Then, as a result of the comparison, if X Hs is larger than L F, open (Yes in step S08), the target temperature history calculation unit 120 shifts the processing to step S09. If X Hs is equal to or less than L F, open (No in step S08), the process proceeds to step S12.
続いて、ステップS09では、目標温度履歴算出部120は、前出の式(3)で示した相変態速度モデルを用いて待機温度TWを計算する。ここで、待機温度TWとは、その温度でc×XIMT/V時間保持したとき、フェライト相の体積比が所定の公差範囲δF未満になる温度をいう。ここで、定数cは、0.1〜0.9の値であり、例えば0.5である。また、δFは目標体積比の略1/10の値である。 Subsequently, in step S09, the target temperature history calculation unit 120 calculates the standby temperature T W using the phase transformation speed model represented by the above-described equation (3). Here, the standby temperature T W means a temperature at which the volume ratio of the ferrite phase becomes less than a predetermined tolerance range δF when the temperature is maintained for c × X IMT / V time. Here, the constant c is a value of 0.1 to 0.9, for example, 0.5. ΔF is a value of approximately 1/10 of the target volume ratio.
続いて、ステップS10では、目標温度履歴算出部120は、鋼板温度をTFからTWまで冷却する第1水冷領域の開ヘッダの数NC1,openおよび第1水冷領域の長さLC1を計算する。さらに、目標温度履歴算出部120は、鋼板温度をTWからTHまで冷却する第2水冷領域の開ヘッダの数NC2,openおよび第2水冷領域の長さLC2を計算する。 Subsequently, in step S10, the target temperature history calculating unit 120 calculates the number N C1, open of open headers of the first water-cooling region for cooling the steel plate temperature from TF to T W and the length L C1 of the first water-cooling region. calculate. Further, the target temperature history calculation unit 120 calculates the number N C2, open of the open headers of the second water cooling region for cooling the steel plate temperature from T W to T H and the length L C2 of the second water cooling region.
続いて、ステップS11では、目標温度履歴算出部120は、次の式(23)に従って待機領域の長さLWを計算する。
W=max(XHs−LC1−LC2,0) (23)
Subsequently, in step S11, the target temperature history calculation unit 120 calculates the length L W of the standby area according to the following equation (23).
L W = max (X Hs −L C1 −L C2,0 ) (23)
また、ステップS12では、温度保持開始位置XHsは、LF,open以下であるので、目標温度履歴算出部120は、温度保持開始位置XHsからミル153側にある全ての冷却ヘッダ163を開ヘッダとする。 In step S12, since the temperature holding start position X Hs is equal to or less than L F, open , the target temperature history calculation unit 120 opens all the cooling headers 163 located on the mill 153 side from the temperature holding start position X Hs. Header.
以上により、目標温度履歴算出部120の処理終了時点では、巻取り冷却装置160内の全ての冷却ヘッダ163に対する最終的な開閉パターンPopenが求められたことになる。そこで、ステップS13では、目標温度履歴算出部120は、この最終的な開閉パターンPopenを冷却指令算出部130へ出力して、鋼板151の1つのセクションに対する目標温度履歴算出部120の処理を終了する。 As described above, at the end of the processing of the target temperature history calculation unit 120, the final opening / closing pattern P open for all the cooling headers 163 in the take-up cooling device 160 has been obtained. Therefore, in step S13, the target temperature history calculation unit 120 outputs the final opening / closing pattern P open to the cooling command calculation unit 130, and ends the processing of the target temperature history calculation unit 120 for one section of the steel plate 151. I do.
なお、以上の目標温度履歴算出部120の処理は、鋼板151の全てのセクションについて、セクション毎に実行される。   The above-described processing of the target temperature history calculation unit 120 is executed for every section of the steel plate 151 for each section.
<冷却指令算出部130、ヘッダパターン出力部140>
冷却指令算出部130は、鋼板151の各セクションが巻取り冷却装置160により実際に冷却されるときの各セクションの位置に応じて、目標温度履歴算出部120により算出されたセクション毎の開閉パターンPopenに対応する冷却指令を算出する。また、ヘッダパターン出力部140は、冷却指令算出部130により算出された冷却指令を、冷却ヘッダ163を開閉するヘッダパターンに変換して制御対象150に出力する。なお、冷却指令算出部130およびヘッダパターン出力部140の処理は、鋼板151の先端がミル出側温度計170を通過し、尾端が巻取り温度計172を通過し終えるまでの間、所定の時間刻み毎に実行される。
<Cooling command calculation unit 130, header pattern output unit 140>
The cooling command calculator 130 calculates the opening / closing pattern P for each section calculated by the target temperature history calculator 120 according to the position of each section when each section of the steel plate 151 is actually cooled by the take-up cooling device 160. Calculate the cooling command corresponding to open . The header pattern output unit 140 converts the cooling command calculated by the cooling command calculation unit 130 into a header pattern that opens and closes the cooling header 163, and outputs the header pattern to the control target 150. The processing of the cooling command calculation unit 130 and the header pattern output unit 140 is performed in a predetermined manner until the end of the steel plate 151 passes through the mill exit thermometer 170 and the tail end passes through the winding thermometer 172. Executed every time step.
以下、本実施形態に係る発明の特徴および効果を明らかにするため、DP鋼を例にして本発明の実施形態によって得られる温度履歴と金属組織を、比較例(従来技術)と比較した結果を図7〜図11に示す。   Hereinafter, in order to clarify the features and effects of the invention according to the present embodiment, the results obtained by comparing the temperature history and the metal structure obtained by the embodiment of the present invention with a DP steel as an example in comparison with a comparative example (prior art) will be described. This is shown in FIGS.
図7は、比較例(従来技術)で求められた各鋼板速度V<V<V<Vでの目標温度履歴の例を示した図である。比較例では、温度保持領域は、中間温度計171を中心にミル153側とダウンコイラ154側に略対称に設けられるため、最も速いVでは、温度保持領域終了〜ダウンコイラ154までの冷却ヘッダ163数が不足して目標巻取り温度TCを達成することができない。また、鋼板151のセクション毎に温度がミル出側目標温度TFから保持温度THまで略均一冷却速度で冷却するため、ミル出側目標温度TFから保持温度THまでの冷却速度は、セクション間で大きく変化する。 FIG. 7 is a diagram showing an example of the target temperature history at each steel sheet speed V 1 <V 2 <V 3 <V 4 obtained in the comparative example (prior art). In the comparative example, the temperature holding area, because it is disposed substantially symmetrically to the mill 153 side and Daunkoira 154 side around the intermediate thermometer 171, the fastest V 4, the cooling headers 163 number to a temperature holding area end-Daunkoira 154 Is insufficient to achieve the target winding temperature T C. Further, since the temperature for each section of the steel sheet 151 is cooled with substantially uniform cooling rate to a holding temperature T H from the mill exit side target temperature T F, the cooling rate from the mill exit side target temperature T F to the holding temperature T H is It varies greatly between sections.
図8は、本発明の実施形態で求められた鋼板速度V<V<V<Vでの目標温度履歴の例を示した図である。本実施形態では、ダウンコイラ154に近い側から開閉パターンが設定されるため、最も速い鋼板速度Vでも目標巻取り温度TCを達成することができる。また、鋼板151のセクション毎の速度変化に応じて待機温度TWでの待機時間が変化するため、セクション毎の鋼板速度の違いによるTWからTHまでの冷却速度の変動が図7の比較例に比べ緩和される。 FIG. 8 is a diagram showing an example of the target temperature history at the steel sheet speed V 1 <V 2 <V 3 <V 4 obtained in the embodiment of the present invention. In the present embodiment, since the opening and closing pattern from the side closer to Daunkoira 154 is set, it is possible to achieve the target coiling temperature T C even fastest steel speed V 4. Further, in order to change the wait time at the standby temperature T W in accordance with the speed change of each section of the steel plate 151, fluctuations in the cooling rate from T W due to the difference of the steel sheet speed of each section until T H is a comparison of FIG. 7 Relaxed compared to the example.
図9は、比較例(従来技術)に基づき製造される熱延DP鋼のフェライト相の体積比を示した図である。鋼板速度が遅いVではミル出側温度TFから保持温度THまでの冷却中にフェライト相が生成されるため、フェライト相の体積比が大きくなり、鋼板151の強度が低下する。また、鋼板速度が速いVではマルテンサイト変態開始温度より高い温度で巻取ることになるため、ベイナイト組織が形成されて強度および靭性が低下する。 FIG. 9 is a diagram showing a volume ratio of a ferrite phase in a hot-rolled DP steel manufactured based on a comparative example (prior art). Since the ferrite phase during cooling of the steel sheet speed from slow the V 1 mil delivery temperature T F to the holding temperature T H is generated, the volume ratio of the ferrite phase increases, the strength of the steel sheet 151 is lowered. Also, this means that the steel sheet speed wind fast V 4 higher temperature than the martensitic transformation starting temperature in, bainite formed strength and toughness is reduced.
図10は、本発明の実施形態に基づき製造される熱延DP鋼のフェライト相の体積比を示した図である。図10に示すように、本実施形態の場合には、鋼板速度が変化しても略均一なフェライト相の体積比が得られることが分かる。   FIG. 10 is a diagram showing the volume ratio of the ferrite phase of the hot-rolled DP steel manufactured according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, in the case of the present embodiment, it can be seen that a substantially uniform volume ratio of the ferrite phase can be obtained even when the steel sheet speed changes.
図11は、熱延DP鋼におけるフェライトの平均結晶粒径を本発明の実施形態と比較例(従来技術)とで比較した例を示した図である。比較例(従来技術)では、鋼板速度の遅いVで製造される熱延DP鋼において、比較的高温で生成されるフェライト相によってフェライト粒径が大きくなる傾向がある。本実施形態に基づき製造される熱延DP鋼では、フェライト変態が保持温度THで進むため、フェライト粒径は、鋼板速度に関わらず略一定の粒径となる。 FIG. 11 is a diagram showing an example in which the average grain size of ferrite in a hot-rolled DP steel is compared between the embodiment of the present invention and a comparative example (prior art). In Comparative Example (prior art), the hot-rolled DP steel produced by slow V 1 of steel plate speed tends to ferrite grain diameter increases by the ferrite phase generated at relatively high temperatures. In the hot-rolled DP steel manufactured according to the present embodiment, the ferrite transformation proceeds at the holding temperature T H , so that the ferrite grain size becomes substantially constant regardless of the steel sheet speed.
以上、本発明の実施形態によれば、鋼板速度が変化してもフェライト相の体積比およびフェライトの結晶粒径が略一定となるので、製造される鋼板の品質の均質化を図ることができる。   As described above, according to the embodiment of the present invention, since the volume ratio of the ferrite phase and the crystal grain size of the ferrite become substantially constant even when the steel sheet speed changes, the quality of the manufactured steel sheet can be homogenized. .
なお、本発明は、以上に説明した実施形態および変形例に限定されるものではなく、さらに、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態および変形例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態や変形例の構成の一部を、他の実施形態や変形例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態や変形例の構成に他の実施形態や変形例の構成を加えることも可能である。また、各実施形態や変形例の構成の一部について、他の実施形態や変形例に含まれる構成を追加・削除・置換することも可能である。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments and modified examples, and further includes various modified examples. For example, the above-described embodiments and modified examples have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described above. Further, a part of the configuration of an embodiment or a modified example can be replaced with the configuration of another embodiment or a modified example. Can be added. Further, for a part of the configuration of each embodiment or modification, the configuration included in another embodiment or modification can be added, deleted, or replaced.
50 上位計算機
100 巻取り冷却制御装置
101 記憶部
110 処理部
111 相変態開始条件算出部
112 保持条件算出部
113 板温推定部
114 鋼板速度パターン修正部
120 目標温度履歴算出部
130 冷却指令算出部
140 ヘッダパターン出力部
150 制御対象
151 鋼板(被圧延材)
152 熱間圧延機
153 ミル
154 ダウンコイラ
160 巻取り冷却装置
161 上部冷却装置
162 下部冷却装置
163 冷却ヘッダ
164 バンク
165 前段バンク群
166 中段バンク群
167 後段バンク群
170 ミル出側温度計
171 中間温度計
172 巻取り温度計
1141 鋼板速度上限算出部
F ミル出側目標温度
C 巻取り目標温度
H 保持温度
W 待機温度
ΔH 保持時間
F,open 鋼板温度をTFからTHまで冷却するのに必要な開ヘッダの数
R,open 鋼板温度をTHからTCまで冷却するのに必要な開ヘッダの数
H 温度保持区間の長さ
air 空冷区間の最短長
C3 第3水冷領域の長さ
IMT 中間温度計の位置
C3e 最下流開ヘッダの位置
Hs 温度保持開始位置
open 冷却ヘッダの開閉パターン
Reference Signs List 50 Upper computer 100 Winding cooling controller 101 Storage unit 110 Processing unit 111 Phase transformation start condition calculation unit 112 Holding condition calculation unit 113 Sheet temperature estimation unit 114 Steel plate speed pattern correction unit 120 Target temperature history calculation unit 130 Cooling command calculation unit 140 Header pattern output unit 150 Control target 151 Steel plate (rolled material)
152 Hot rolling mill 153 Mill 154 Down coiler 160 Winding cooling device 161 Upper cooling device 162 Lower cooling device 163 Cooling header 164 Bank 165 Front bank group 166 Middle bank group 167 Rear bank group 170 Mill outlet thermometer 171 Intermediate thermometer 172 cooling coiling temperature gauge 1141 steel speed upper calculator T F mill delivery side target temperature T C coiling target temperature T H holding temperature T W standby temperature delta H holding time N F, the open steel temperature from T F to T H shortest length L C3 third length L air cooling section number N R, the number L H temperature holding section of an open header required to cool the open steel temperature from T H to T C of the open header required Length of water cooling area X Position of IMT intermediate thermometer X Position of C3e lowermost open header X Hs Temperature holding start position P open Open / close pattern of cooling header

Claims (2)

  1. 熱間圧延機によって圧延されてダウンコイラに巻取られる被圧延材に冷却水を放出する複数の冷却ヘッダを備えて構成される巻取り冷却装置を制御する巻取り冷却制御装置であって、
    前記被圧延材を長手方向の所定の長さ毎に区分した前記被圧延材の各セクションについて、前記各セクションが前記熱間圧延機から排出され前記ダウンコイラの位置まで移動する間に変化するときの目標温度履歴を、前記被圧延材の少なくとも1つの変態相の体積比が前記各セクション間で略一定となるように算出する目標温度履歴算出部と、
    前記各セクションが前記巻取り冷却装置により冷却されるときの温度を前記算出された目標温度履歴と一致させるような前記各冷却ヘッダに対する冷却指令を、前記セクション毎に算出する冷却指令算出部と、
    前記セクション毎に算出された前記各冷却ヘッダに対する冷却指令に基づき、所定の時間刻み毎に前記各冷却ヘッダの開閉パターンを算出して、前記巻取り冷却装置へ出力するヘッダパターン出力部と、
    前記被圧延材の少なくとも1つの変態相について等温変態を生じさせるための保持温度および保持時間を算出する保持条件算出部と、
    を備え
    前記目標温度履歴算出部は、
    前記保持条件算出部で算出された前記保持温度および前記保持時間を満たすように、前記目標温度履歴を算出し、
    前記保持条件算出部は、
    ユーザによって設定される前記被圧延材の化学組成と、ミル出側目標温度と、巻取り目標温度と、変態相の目標体積比とに基づき、前記保持温度と前記保持時間とを算出し、
    さらに、前記目標温度履歴算出部は、
    前記被圧延材の温度を前記ミル出側目標温度から前記保持温度に冷却するときに必要となる開放状態の前記冷却ヘッダの数をNとし、前記巻取り冷却装置の入口から数えてN番目の前記冷却ヘッダの位置が前記保持温度を保持開始する位置よりも前記熱間圧延機側になると判定される場合には、前記被圧延材の温度が前記保持温度よりも高い待機温度まで低下したとき、その待機温度を一定の時間維持するような前記目標温度履歴を算出すること
    を特徴とする巻取り冷却制御装置。
    A winding cooling control device that controls a winding cooling device that includes a plurality of cooling headers that release cooling water to a material to be rolled that is rolled by a hot rolling mill and wound into a downcoiler,
    For each section of the material to be rolled obtained by dividing the material to be rolled for each predetermined length in the longitudinal direction, when each section is discharged from the hot rolling mill and changes while moving to the position of the down coiler, A target temperature history calculating unit that calculates a target temperature history so that a volume ratio of at least one transformation phase of the material to be rolled is substantially constant between the sections;
    A cooling command calculation unit that calculates a cooling command for each of the cooling headers so as to match the temperature when each section is cooled by the winding cooling device with the calculated target temperature history, for each section,
    A header pattern output unit that calculates an opening / closing pattern of each of the cooling headers at predetermined time intervals based on a cooling command for each of the cooling headers calculated for each section, and outputs the pattern to the winding cooling device.
    A holding condition calculation unit that calculates a holding temperature and a holding time for causing an isothermal transformation for at least one transformation phase of the material to be rolled;
    Equipped with a,
    The target temperature history calculation unit,
    The target temperature history is calculated so as to satisfy the holding temperature and the holding time calculated by the holding condition calculation unit,
    The holding condition calculation unit,
    Based on the chemical composition of the material to be rolled set by the user, the target temperature on the mill exit side, the target winding temperature, and the target volume ratio of the transformation phase, the holding temperature and the holding time are calculated,
    Further, the target temperature history calculation unit,
    The number of the cooling headers in the open state required when cooling the temperature of the material to be rolled from the mill outlet side target temperature to the holding temperature is N, and the number N of the cooling header from the inlet of the winding cooling device is N. When it is determined that the position of the cooling header is closer to the hot rolling mill than the position at which the holding temperature starts to be held, when the temperature of the material to be rolled has decreased to a standby temperature higher than the holding temperature. winding cooling control apparatus characterized that you calculate the target temperature history as its maintaining a standby temperature constant time.
  2. 熱間圧延機によって圧延されてダウンコイラに巻取られる被圧延材に冷却水を放出する複数の冷却ヘッダを備えて構成される巻取り冷却装置を制御する巻取り冷却制御装置により実行される巻取り冷却制御方法であって、
    前記巻取り冷却制御装置は、
    前記被圧延材を長手方向の所定の長さ毎に区分した前記被圧延材の各セクションについて、前記各セクションが前記熱間圧延機から排出され前記ダウンコイラの位置まで移動する間に変化するときの目標温度履歴を、前記被圧延材の少なくとも1つの変態相の体積比が前記各セクション間で略一定となるように算出する第1のステップと、
    前記各セクションが前記巻取り冷却装置により冷却されるときの温度を前記算出された目標温度履歴と一致させるような前記各冷却ヘッダに対する冷却指令を、前記セクション
    毎に算出する第2のステップと、
    前記セクション毎に算出された前記各冷却ヘッダに対する冷却指令に基づき、所定の時間刻み毎に前記各冷却ヘッダの開閉パターンを算出して、前記巻取り冷却装置へ出力する第3のステップと、
    前記被圧延材の少なくとも1つの変態相について等温変態を生じさせるための保持温度および保持時間を算出する第4のステップと、
    を実行し、
    前記第1のステップでは、
    前記第4のステップで算出された前記保持温度および前記保持時間を満たすように、前記目標温度履歴を算出し、
    前記第4のステップでは、
    ユーザによって設定される前記被圧延材の化学組成と、ミル出側目標温度と、巻取り目標温度と、変態相の目標体積比とに基づき、前記保持温度と前記保持時間とを算出し、
    さらに、前記第1のステップでは、
    前記被圧延材の温度を前記ミル出側目標温度から前記保持温度に冷却するときに必要となる開放状態の前記冷却ヘッダの数をNとし、前記巻取り冷却装置の入口から数えてN番目の前記冷却ヘッダの位置が前記保持温度を保持開始する位置よりも前記熱間圧延機側になると判定される場合には、前記被圧延材の温度が前記保持温度よりも高い待機温度まで低下したとき、その待機温度を一定の時間維持するような前記目標温度履歴を算出すること
    を特徴とする巻取り冷却制御方法。
    Winding performed by a winding cooling control device that controls a winding cooling device that includes a plurality of cooling headers that discharge cooling water to a material to be rolled that is rolled by a hot rolling mill and wound into a down coiler A cooling control method,
    The winding cooling control device,
    For each section of the material to be rolled obtained by dividing the material to be rolled for each predetermined length in the longitudinal direction, when each section is discharged from the hot rolling mill and changes while moving to the position of the down coiler, A first step of calculating a target temperature history so that a volume ratio of at least one transformation phase of the material to be rolled is substantially constant between the sections;
    A second step of calculating a cooling command for each of the cooling headers so as to match the temperature at which each section is cooled by the winding cooling device with the calculated target temperature history, for each section,
    A third step of calculating an opening / closing pattern of each of the cooling headers at predetermined time intervals based on a cooling command for each of the cooling headers calculated for each section, and outputting the pattern to the winding cooling device;
    A fourth step of calculating a holding temperature and a holding time for causing an isothermal transformation for at least one transformation phase of the material to be rolled;
    The execution,
    In the first step,
    Calculating the target temperature history so as to satisfy the holding temperature and the holding time calculated in the fourth step,
    In the fourth step,
    Based on the chemical composition of the material to be rolled set by the user, the target temperature on the mill exit side, the target winding temperature, and the target volume ratio of the transformation phase, the holding temperature and the holding time are calculated,
    Further, in the first step,
    The number of the cooling headers in the open state required when cooling the temperature of the material to be rolled from the mill outlet side target temperature to the holding temperature is N, and the number N of the cooling header from the inlet of the winding cooling device is N. When it is determined that the position of the cooling header is closer to the hot rolling mill than the position at which the holding temperature starts to be held, when the temperature of the material to be rolled has decreased to a standby temperature higher than the holding temperature. And calculating the target temperature history such that the standby temperature is maintained for a predetermined time .
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