JP7239720B2 - 熱間圧延機又は厚板圧延機内の冷却区間のストリップ幅にわたる圧延材の異なる冷却プロセスを設定するための方法 - Google Patents

熱間圧延機又は厚板圧延機内の冷却区間のストリップ幅にわたる圧延材の異なる冷却プロセスを設定するための方法 Download PDF

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本発明は、例えば熱間圧延機又は厚板圧延機内の冷却区間のストリップ幅にわたる金属ストリップ又は金属板（圧延材）の冷却プロセスを設定するための又は連続焼鈍／熱処理での冷却をするための方法に関する。
熱間ストリップ又は厚板の品質を改善するため、冷却は、重要な役割を果たす。このため、例えばストリップ又は板のエッジ形成及び／又は膨らみ形成を回避するために、冷却のコンピュータに支援された適切な制御が知られている。温度の管理及び制御が不足している場合、もはや所望の品質を設定することはできない。従って、ストリップ又は板のエッジ形成又は膨らみ形成が強すぎると、ストリップ又は板は、後続のローラテーブルで品質を確保するために修正することができなくなる。その結果、ストリップに欠陥が生じ、これと結びついたスクラップが増大する。
これを回避するため、圧延材用の制御装置が、冷却区間を通過するために最適な冷却剤量及び冷却剤量曲線を特定及び設定する圧延材を冷却するための方法が知られている。これにより、冷却すべき圧延材の最適な平坦度と均一性が保証される。
この場合の欠点は、ストリップ又は板の平坦度を改善するために、ストリップ幅領域が適切に異なるように冷却されることである。これは、測定された温度を考慮して行なわれるが、これら温度は、上面から採取される。冷却後、ストリップ又は板内の温度分布は、均一でなく、従って、材料内の実際のエネルギー含有量に関しては意味がない。
独国特許第１０２００８０１１３０３号明細書によれば、適切に所定の熱量を圧延材から導出するために、冷却区間を制御するため及び冷却剤量を決定するための入力変数として、冷却すべき圧延材のエネルギー含有量が考慮される。ここでは、常に、１つの固定値が開始及び目標変数であると仮定される。更に、どのように目標変数が確定され得るかの指摘は与えられない。
独国特許第１０２００８０１１３０３号明細書
それに基づいて、本発明の課題は、熱間圧延機及び厚板圧延機内の圧延材の平坦度もしくは平面度及び／又は機械的特性の管理及び設定をするための改善された方法を提供することである。有利な別の措置は、従属請求項の対象である。
この課題は、請求項１の上位概念に基づいて、冷却の計算のために、冷却前の圧延材の材料幅にわたる初期エンタルピー分布が特定され、それに基づいて、目標エンタルピー分布が、圧延材の幅及び縦方向の組織モデルによる平坦度及び機械的特性の計算を考慮して決定され、次いで、冷却区間の冷却剤量及び冷却剤曲線が設定されること、によって解決される。
冷却区間の発端での幅にわたるエンタルピー分布に基づいて、冷却区間の下流の幅にわたる目標エンタルピー分布が確定される。この場合、入力エンタルピー分布は、例えばコンピュータプログラムから特定することができる。基本的に、エンタルピーの代わりに、他の熱力学的ポテンシャルを考慮することもできる。
目標エンタルピー分布は、種々のパラメータにより確定することができる。これは、例えば、冷却区間の下流のストリップの平面度の数値計算であり、この平面度は、目標値により最適化することができる。この場合、モデリングにより、低温の状態での（即ちコイルの冷却後の）完成した製品の平面度を計算することも基本的に可能である。これは、高温状態の測定機器によっては可能でない。別の可能性は、目標を維持し得るようにこれを組織モデルを介して確定し、幅にわたる均一な機械的特性を設定することである。これは、冷却が均等な場合に無条件に与えられているのではなく、これは、また、幅にわたってエンタルピー分布が均等な場合に無条件に与えられているのではない。更に、品質変数を幅の関数として測定する種々の測定機器の結果を制御パラメータとして利用することができる。これは、例えば、平坦度測定ローラ又は他の平坦度測定機器であり得るが、機械的特性を検出するための測定機器（例えばＩｍｐｏｃ又はその他）でもあり得る。
この場合、冷却区間内のアクチュエータとして、幅に依存して異なるエンタルピーを達成することを可能にする種々の措置を使用することができる。これは、例えば、エッジマスキング、エッジの加熱、幅にわたる複数の制御回路による適切な冷却等であり得る。
目標エンタルピーは、他のパラメータの最適化を介して確定することも、冷却後の測定により経験的に確定することもできる。この場合、初期エンタルピー分布に基づいて、目標エンタルピー分布を、幅にわたって不均一に設定することができる。この場合、制御は、冷却区間を経る圧延材走行中に、幅にわたる圧延材内の目標エンタルピー分布を動的に変更することができる。この場合、エンタルピー計算は、例えば、ギブスエネルギーに基づいて行なうことができる。
ギブスエネルギーを決定するため、ＳＧＴＥ（Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｇｒｏｕｐ ｏｎ Ｔｈｅｒｍｏｄａｔａ Ｅｕｒｏｐｅ及びＭａｔＣａｌｃ データバンク）のデータベースが使用され、これにより、例えば、圧延材内の組織構成が提示され、冷却が、圧延材のストリップ幅にわたって均一に分布した一定の組織相比率に設定され、これにより、機械的特性が、目標エンタルピー分布に依存して調整及び制御される。
冷却後に配置された測定箇所を介して、組織モデルで計算した機械的特性との即時の比較を行なうことができ、これにより、目標エンタルピー分布の可能な偏差が、冷却の起動又は停止によって直ちに修正される。
本発明を、以下で図面に基づいて詳細に説明する。
設備及び流れコンセプトの概略図 圧延材の幅にわたって見た、入ってくるエンタルピー分布の図 圧延材の幅にわたって見た、目標エンタルピー分布の図 圧延材の幅にわたって見た、両エンタルピー分布の差の図 幅にわたって見た、機械的特性のための可能な目標分布の図 幅にわたって見た、平坦度の図
図１は、金属ストリップ及び／又は金属板を処理するための可能な熱間ストリップ又は厚板設備の一部を概略的に示す。熱間ストリップ又は厚板設備の最後のスタンド１の下流に、測定機器２が配置されている。測定機器２は、平坦度ローラ等であり得、本来の冷却区間３の上流に配置されている。測定機器は、冷却区間３の上流の圧延材６の実績値を検出する。
冷却区間３は、ラミナ冷却、強化冷却又はコンパクト冷却を有することができる。冷却区間３の下流に、冷却区間３を通過した後の熱間ストリップ／圧延材６の実績値、例えば平坦度を測定する少なくとも１つの別の測定機器、例えば平坦度ローラ等が配置されている。
計算モデル５は、測定機器２及び４の測定データを受け取り、目標エンタルピー分布を設定するために相応に冷却区間３の使用すべき冷媒量を設定する。これにより、いわばオンラインで、圧延材／熱間ストリップ６の所望の品質を調整し、次処理のためにその直後にコイル７に巻き取ることを保証することができる。別のユニット、例えば多くの測定機器、デスケーラ、断熱フード、シャー等を、冷却３の上流及び下流の領域に配置することができる。
図２，２ａ，２ｂは、検出の開始時と検出の終了時の幅にわたって見た熱間ストリップ内のエンタルピー分布と、開始時と終了時の両エンタルピーの差を示す。
図３は、熱間ストリップの幅にわたる機械的特性、即ち降伏点と引張強さ（Ｒｐ及びＲｍ）を示す。図３ａは、幅にわたって見た圧延材の平坦度を示す。
なお、本願は、特許請求の範囲に記載の発明に関するものであるが、他の態様として以下も包含し得る。
１．熱間圧延機又は厚板圧延機内の冷却区間のストリップ幅にわたる金属ストリップ又は金属板（圧延材）の冷却プロセスを設定するための又は連続焼鈍／熱処理において冷却をするための方法において、
冷却前の圧延材の材料幅にわたる初期エンタルピー分布が特定され、それに基づいて、目標エンタルピー分布が、圧延材の幅及び縦方向の組織モデルによる平坦度及び／又は機械的特性の計算を考慮して決定され、次いで、冷却区間の冷却剤量及び冷却剤曲線が設定されること、を特徴とする方法。
２．初期エンタルピー分布に基づいて、目標エンタルピー分布が、幅にわたって不均一に設定されること、を特徴とする上記１に記載の方法。
３．ストリップ走行中に動的に、初期エンタルピー分布が変更され、相応に及び次いで、冷却剤量が再計算されること、を特徴とする上記２に記載の方法。
４．制御が、圧延材走行中に、幅にわたる圧延材内の目標エンタルピー分布を動的に変更すること、を特徴とする上記３に記載の方法。
５．エンタルピー計算が、ギブスエネルギーに基づいて行なわれること、を特徴とする上記４に記載の方法。
６．ギブスエネルギーを決定するため、ＳＧＴＥ（Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｇｒｏｕｐ ｏｎ Ｔｈｅｒｍｏｄａｔａ Ｅｕｒｏｐｅ）のデータベースが使用され、これにより、圧延材内の組織構成が提示され、冷却が、圧延材のストリップ幅にわたって均一に分布した一定の組織相比率に、目標エンタルピー分布に依存して調整及び制御されること、を特徴とする上記５に記載の方法。
７．測定箇所を介して、組織モデルで計算した機械的特性との即時の比較が行なわれ、これにより、目標エンタルピー分布の可能な偏差が、冷却の起動又は停止によって直ちに修正されること、を特徴とする上記６に記載の方法。
８．熱間圧延機又は厚板圧延機内の冷却区間のストリップ幅にわたる金属ストリップ又は金属板（圧延材）の幅座標ｘに対して異なるエンタルピー曲線Ｈ（ｘ）の設定のため又は連続焼鈍／熱処理での冷却が行なわれ、この冷却は、冷却前の圧延材の材料幅にわたる初期エンタルピー分布が特定され、それに基づいて、目標エンタルピー分布が、圧延材の幅及び縦方向の組織モデルによる平坦度及び／又は機械的特性の計算を考慮して決定され、次いで、冷却区間の冷却剤量及び冷却剤曲線が設定されることによって行なわれること、を特徴とする上記２～７のいずれか１つ又は複数に記載の方法。
１ 最後のスタンド
２ 冷却区間の上流の測定機器
３ 冷却区間
４ 冷却区間の下流の測定機器
５ モデル（計算モデル）
６ 圧延材／熱間ストリップ
７ コイル／コイラ

Claims (7)

  1. 熱間圧延機又は厚板圧延機内の冷却区間のストリップ幅にわたる金属ストリップ又は金属板（圧延材）の冷却プロセスを設定するための又は連続焼鈍／熱処理において冷却をするための方法において、
    冷却前の圧延材の材料幅にわたる初期エンタルピー分布が特定され、それに基づいて、冷却後の圧延材の材料幅にわたる目標エンタルピー分布が、圧延材の幅及び縦方向の組織モデルによる平坦度及び／又は機械的特性の計算を考慮して決定され、次いで、冷却区間の冷却剤量及び冷却剤量曲線が設定されること、を特徴とする方法。
  2. 初期エンタルピー分布に基づいて、目標エンタルピー分布が、幅にわたって不均一に、即ち幅方向の中心に対して鏡面対象に設定されること、を特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. ストリップ走行中に動的に、初期エンタルピー分布が変更され、相応に及び次いで、冷却剤量が再計算されること、を特徴とする請求項２に記載の方法。
  4. 制御が、圧延材走行中に、幅にわたる圧延材内の目標エンタルピー分布を動的に変更すること、を特徴とする請求項３に記載の方法。
  5. エンタルピー計算が、ギブスエネルギーに基づいて行なわれること、を特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. ギブスエネルギーを決定するため、ＳＧＴＥ（Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｇｒｏｕｐ ｏｎ Ｔｈｅｒｍｏｄａｔａ Ｅｕｒｏｐｅ）のデータベースが使用され、これにより、圧延材内の組織構成が提示され、冷却が、圧延材のストリップ幅にわたって均一に分布した一定の組織相比率に、目標エンタルピー分布に依存して調整及び制御されること、を特徴とする請求項５に記載の方法。
  7. 測定箇所を介して、組織モデルで計算した機械的特性との即時の比較が行なわれ、これにより、目標エンタルピー分布の可能な偏差が、冷却の起動又は停止によって直ちに修正されること、を特徴とする請求項６に記載の方法。
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