JPH0525567B2 - - Google Patents

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JPH0525567B2
JPH0525567B2 JP62152722A JP15272287A JPH0525567B2 JP H0525567 B2 JPH0525567 B2 JP H0525567B2 JP 62152722 A JP62152722 A JP 62152722A JP 15272287 A JP15272287 A JP 15272287A JP H0525567 B2 JPH0525567 B2 JP H0525567B2
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JP
Japan
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cooling
steel strip
temperature
hot steel
hot
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Yasuhiro Yuasa
Takao Yamane
Yasuyuki Myai
Ryoji Shimizu
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JFE Engineering Corp
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Nippon Kokan Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/74Temperature control, e.g. by cooling or heating the rolls or the product
    • B21B37/76Cooling control on the run-out table

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は熱間圧延における熱間鋼帯の冷却制御
装置に関する。
〔従来の技術〕
熱間圧延において種々の性質を持つた広い範囲
の材質を得るには、熱間圧延における冷却工程の
冷却パターンを種々変更できることが必要であ
る。このような冷却制御装置として例えば特開昭
59−229218号公報がある。これは冷却過程の基準
パターンを設定しておき、仕上げ圧延機における
鋼帯の温度及び厚みを一定の時間又は距離間隔に
サンプリングしてこのサンプリング点を追跡し、
以後このサンプリング点の温度を注水実績により
計算して求め、この温度に基づいて注水パターン
を修正する技術である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、一般に冷却工程において圧延鋼帯の
正確な表面温度の測定は、圧延鋼帯表面の冷却水
(滞溜水)や水蒸気等の為に大変困難となつてい
る。このことは上記技術も同様であつて圧延鋼帯
の表面温度は測定しているものの正確に測定する
ことは困難となつており、ましてこの表面温度は
冷却工程の外部位置となつている。又、冷却中の
圧延鋼帯にはその厚み方向に対して温度分布がで
き、例えば板厚16.0mmの圧延鋼帯に対して冷却速
度7℃/sで16s間冷却すると、表面位置と中心
位置との温度差は50℃近くになる。従つて、たと
え圧延鋼帯の表面温度を正確に測定できたとして
も熱間鋼帯の正確な温度は測定できず、表面温度
を目標温度に制御するだけでは圧延鋼帯の冷却を
精度高くできずに所望の性質を持つた材質の圧延
体を得ることはできない。
そこで本発明は、冷却工程内で熱間鋼帯の表面
温度を測定できかつ熱間鋼帯の厚み方向の温度分
布を考慮して精度高い冷却制御を成し得る熱間鋼
帯の冷却制御装置を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、熱間鋼帯に対して冷却水を噴出する
冷却工程に流れる熱間鋼帯への冷却水量を制御す
る熱間鋼帯の冷却制御装置において、 冷却工程に少なくとも1つ配置され、冷却工程
における冷却水等の影響を受けない熱間鋼帯の一
方面側の表面温度を測定する表面温度計と、 熱間鋼帯の熱伝導に関する物性値から冷却工程
に流れる熱間鋼帯の厚み方向に対する温度分布を
推定する温度分布推定手段と、 この温度分布推定手段により推定された推定温
度分布と表面温度計で測定された実績表面温度と
に基づいて熱間鋼帯の平均温度を推定する平均温
度推定手段と、 この平均温度推定手段により推定された平均温
度を受け、この平均温度が目標温度と一致するよ
うな冷却工程における熱間鋼帯に対する冷却水量
を求める冷却量調整手段とを備えて上記目的を達
成しようとする熱間鋼帯の冷却制御装置である。
〔作用〕
このような手段を備えたことにより、冷却工程
に配置された少なくとも1つの表面温度計により
熱間鋼帯の一方面側の表面温度を測定し、かつ、
冷却工程に流れる熱間鋼帯の厚み方向に対する温
度分布を温度分布推定手段により熱間鋼帯の熱伝
導に関する物性値に基づいて推定する。
そして、上記推定温度分布と表面温度計で測定
された実績表面温度とに基づいて平均温度推定手
段によつて熱間鋼帯の平均温度を推定し、この平
均温度が目標温度と一致するような冷却工程にお
ける熱間鋼帯に対する冷却水量を冷却量調整手段
により求める。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例について図面を参照し
て説明する。
第1図は熱間鋼帯の冷却制御装置の構成図であ
る。同図において1は仕上げ圧延機であり、この
仕上げ圧延機1の下流に冷却工程として機能する
冷却バンク2−1〜2−nが複数配列されてい
る。これら冷却バンク2−1〜2−nは第2図に
示すように注水用スプレー3−1〜3−5、4−
1〜4−4をラインの流れ方向に沿つて配置した
構成となつている。なお、5−1〜5−5はロー
ラである。
さて、冷却バンク2−1と2−2、2−2と2
−3、2−4と2−5との各間には熱間鋼帯20
の表面温度を測定する表面温度計21,22,2
3が配置されており、その具体的配置位置は冷却
水や水蒸気の影響を受けない熱間鋼帯20の下面
側となつている。又、仕上げ圧延機1と冷却バン
ク2−1との間に熱間鋼帯20の上面側表面温度
を測定する表面温度計24が配置されるとともに
冷却バンク2−nとロール25との間に冷却工程
を通過した熱間鋼帯20の上面側表面温度を測定
する表面温度計26及び下面側の表面温度を測定
する表面温度計27が配置されている。
30は制御装置であつて、これは各表面温度計
21,22,23により測定された表面温度(以
下、実績表面温度と指称する)を受けて各冷却バ
ンク2−1〜2−nにおける冷却量の制御を行う
機能を持つたものである。具体的には温度分布推
定手段31、平均温度推定手段32及び冷却量調
整手段33を有している。温度分布推定手段31
は熱間鋼帯20の熱伝導に関する物性値から熱間
鋼帯20の厚み方向に対する温度分布を推定する
機能を有するものであり、平均温度推定手段32
は温度推定手段31により推定された推定温度分
布と表面温度計21,22,23で測定された実
績表面温度とから熱間鋼帯20の平均温度を推定
する機能を有するものであり、又冷却量調整手段
33は平均温度推定手段32により推定された平
均温度と予め設定された目標温度とから各冷却バ
ンク2−1〜2−nにおける熱間鋼帯20に対す
る冷却量を求める機能を持つたものである。
次に上記の如く構成された装置の作用について
説明する。
熱間鋼帯20が仕上げ圧延機1で圧延されて冷
却バンク2−1〜2−nへ送られると、各冷却バ
ンク2−1〜2−nではそれぞれ注水用スプレー
3−1〜3−5、4−1〜4−4から冷却水が噴
出される。これにより、熱間鋼帯20は冷却され
る。
ところで、この冷却中において冷却バンク2−
1と2−2、2−2と2−3、2−4と2−5と
の間に配置された各表面温度計21,22,23
は熱間鋼帯20の下面側から表面温度を測定し、
それぞれの実績表面温度を制御装置30に送出す
る。第3図は熱間鋼帯20の仕上げ圧延機1を通
過した後の仕上げ温度、上面温度(表面温度)及
び下面(裏面)温度を示したもので、裏面温度は
表面温度よりも少し高い値を示している。
一方、制御装置30の温度分布推定手段31で
は冷却中の熱間鋼帯20の厚み方向の温度分布を
推定する。ここで、この推定方法について説明す
る。先ず、冷却工程を上流から各冷却バンク2−
1〜2−nごとに分割し、これら冷却バンク2−
1〜2−n内の境界条件を一定と見なして各冷却
バンク2−1〜2−nごとの厚み方向の温度分布
を次の1次元熱伝導方程式つまり c・ρδT/δt=δ/δx(λδT/δx) …(1) T=T(x,t) を演算することにより求める。ここで、Tは熱間
鋼帯20の表面から厚み方向に向つてxの距離の
点の時刻tにおける温度であり、λは熱伝導率
(kcal/mh℃)、cは比熱(kcal/Kg℃)、ρは密
度(Kg/m3)である。
又、境界条件を −λδT/δt|x=0,h=q …(2) として表わす。ここで、qは熱間鋼帯20の表面
における熱流束であり、x=0は熱間鋼帯20の
上面位置を示し、x=hは下面位置を示してい
る。
次に上記第(1)式及び第(2)式を第4図に示す如く
厚み方向に複数T0〜Tnに分割し、差分法によつ
て温度分布を求める。この際、各冷却バンク2−
1〜2−nにおける境界条件(実績)は第(2)式に
より表わし、熱流束qは各冷却バンク2−1〜2
−nごとに qi=αi(Ti−TW)・ui(kcal/m2h) …(3) により求める。ここで、αiは各冷却バンク2−1
〜2−nごとの熱伝導率(kcal/m2h℃)、Tiは
各冷却バンク2−1〜2−nごとの表面温度
(℃)、TWは冷却水の水温(℃)、uiは冷却バンク
2−1〜2−nごとの冷却水の制御量である。
又、熱伝導率αiは αi=αi(Ti,W,TW) …(4) により表わす。Wは水量密度(/minm2)であ
る。なお、物性値(比熱、比伝導率)は温度に依
存するために温度の関数として表わす。
以上により各冷却バンク2−1〜2−nごとに
それぞれ熱間鋼帯20の厚み方向の温度分布が推
定される。第5図は以上の推定により求められた
熱間鋼帯20の推定表面温度(実線)と推定中心
温度(破線)とを示している。従つて、温度分布
推定手段31は熱間鋼帯20の流れを追従して冷
却実績を使用して逐次温度推定を行うことによ
り、冷却バンク2−1〜2−nごとの温度分布を
推定する。
一方、平均温度推定手段32は測定ポイントつ
まり各表面温度計21,22,23の配線位置に
対応した冷却バンク2−1,2−2,2−4にお
ける各推定表面温度を温度分布推定手段31から
受けるとともに各表面温度計21,22,23か
ら実績表面温度を受けて熱間鋼帯20の平均温度
を推定する。つまり、推定平均温度をTiave、実
績表面温度をTactとして Tiave=(oj=0 Ti(j))/n +(Tiact−Ti(0)) …(5) を演算することによつて求める。
かくして、冷却量調整手段33は平均温度推定
手段32により推定された各冷却バンク2−1〜
2−nごとの平均温度Tiaveを受け、これら平均
温度Tiaveが設定された目標温度Tirefと一致す
るような各冷却バンク2−1〜2−nごとの冷却
水量を次式により演算して求める。
Δui=κi(Tiave−Tiref)・Ge …(6) なお、κiは影響係数、Gcはコントロールゲイ
ンである。
かくして、各冷却バンク2−1〜2−nにおけ
る冷却水の流量が求められ、この流量に従つて冷
却水が熱間鋼帯20に向つて噴出される。
このように上記一実施例においては、熱間鋼帯
20の熱伝導に関する物性値から熱間鋼帯20の
厚み方向に対する温度分布を推定し、この推定さ
れた推定温度分布と裏面側に配置された各表面温
度計で21,22,23で測定された実績表面温
度とから熱間鋼帯20の平均温度を推定し、この
推定された平均温度と目標温度とから冷却工程に
おける熱間鋼帯20に対する冷却量を求める構成
としたので、熱間鋼帯20の表面温度を正確に測
定することができ、かつこの実績表面温度及び熱
間鋼帯20の厚み方向の温度分布を考慮して正確
な冷却量を求めることができる。従つて、目標温
度に対して正確に熱間鋼帯20の温度を制御でき
て所望の性質を持つた材質の圧延体を得ることが
できる。
なお、本発明は上記の一実施例に限定されるも
のでなくその主旨を逸脱しない範囲で変形しても
よい。例えば、第6図に示すように冷却バンク4
0,41との先に表面温度計42を配置した場
合、上記一実施例と同様に表面温度計42からの
実績表面温度を受けて制御装置43をフイードバ
ツク(FB)系に配置して表面温度計42より上
流側に配置した冷却バンク40の冷却水量を制御
したり、又同表面温度計42からの実績表面温度
を受けて制御装置44をフイードフオワード
(FF)系に配置して表面温度計42の下流側の冷
却バンク41の冷却水量を制御する構成にしても
よい。又、表面温度計は冷却水等の影響を受けな
い位置であれば表裏いずれに配置してもよい。
〔発明の効果〕
以上詳記したように本発明によれば、冷却工程
内で熱間鋼帯の表面温度を測定できかつ熱間鋼帯
の厚み方向の温度分布を考慮して精度高い冷却制
御を成し得る熱間鋼帯の冷却制御装置を提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第5図は本発明に係わる熱間鋼帯の
冷却制御装置の一実施例を説明するための図であ
つて、第1図は構成図、第2図は冷却バンクの構
成図、第3図は裏面温度を示す図、第4図は厚み
方向の温度分布の推定を説明するための模式図、
第5図は推定温度を示す図、第6図は本発明装置
の変形例を示す構成図である。 1……仕上げ圧延機、2−1〜2−n……冷却
バンク、3−1〜3−5……注水用スプレ、4−
1〜4−4……注水用スプレ、5−1〜5−5…
…ローラ、20……熱間鋼帯、21,22,23
……表面温度計、30……制御装置、31……温
度分布推定手段、32……平均温度推定手段、3
3……冷却量調整手段。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 熱間鋼帯に対して冷却水を噴出する冷却工程
    に流れる前記熱間鋼帯への冷却水量を制御する熱
    間鋼帯の冷却制御装置において、 前記冷却工程に少なくとも1つ配置され、前記
    冷却工程における冷却水等の影響を受けない前記
    熱間鋼帯の一方面側の表面温度を測定する表面温
    度計と、 前記熱間鋼帯の熱伝導に関する物性値から前記
    冷却工程に流れる前記熱間鋼帯の厚み方向に対す
    る温度分布を推定する温度分布推定手段と、 この温度分布推定手段により推定された推定温
    度分布と前記表面温度計で測定された実績表面温
    度とに基づいて前記熱間鋼帯の平均温度を推定す
    る平均温度推定手段と、 この平均温度推定手段により推定された平均温
    度を受け、この平均温度が目標温度と一致するよ
    うな前記冷却工程における前記熱間鋼帯に対する
    前記冷却水量を求める冷却量調整手段とを具備し
    たことを特徴とする熱間鋼帯の冷却制御装置。
JP62152722A 1987-06-19 1987-06-19 熱間鋼帯の冷却制御装置 Granted JPS63317208A (ja)

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