JPH0580282B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、棒鋼、線材の熱間連続圧延における
圧延材の断面内平均温度の推定方法に関する。

（従来の技術） 加熱炉で加熱されたビレツトを多数の圧延機列
を通して棒鋼、線材に圧延する熱間連続圧延にお
いては、仕上げ圧延機列の後に配置された後段冷
却帯において、圧延材を強制水冷する制御冷却が
行われている。

この制御水冷においては、目標とする品質を得
るために、冷却御の水冷上がり温度を適性に制御
しなければならない。

この種温度制御に関して、例えば、特開昭59−
193707号公報、特開昭59−193708号公報に記載の
ものが公知である。

前記従来のものは、加熱炉からのビレツトの抽
出温度や圧延速度等の操業条件に対し、製品の所
定の目的仕上げ温度を達成するのに必要な冷却水
量等を予めテーブル化して準備しておき、そのテ
ーブルから実際の圧延における操業条件に応じた
冷却水量を求めてセツトアツプし、セツトアツプ
に要する計算時間を大幅に短縮して迅速な処理を
行うものであつた。

（発明が解決しようとする課題） 前記従来の技術は、製品冷却帯（後段冷却帯）
の冷却装置に使用される冷却ゾーン数が単一の場
合の温度制御に関するものであつた。

しかし、通常、後段冷却帯には複数の冷却ゾー
ンを有し、操業条件に応じてその使用される冷却
ゾーン数が異なる。

例えば、後段冷却帯が三つの冷却ゾーンから構
成されている場合、冷却水流量に応じて使用され
るゾーンが異なる。そして各冷却ゾーンから温度
計までの距離が異なる。

従つて、第１冷却ゾーンを使用する場合と、第
１〜第３冷却ゾーンを使用する場合とでは、冷却
ゾーンを出てから温度計に達する迄の時間が異な
るので、圧延材の復熱時間が異なることになる。

そのため、前者の場合と後者の場合とでは、圧
延材表面温度の復熱の挙動が異なるので、前記従
来技術を用いて圧延材の断面内平均温度を推定す
ることは困難であつた。

そこで、本発明は、冷却装置の使用される冷却
ゾーン数が常時同一でない場合の断面内平均温度
の推定方法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明は、次の手
段を講じた。

即ち、本発明の特徴とするところは、加熱炉か
ら抽出したビレツトを圧延機を通して棒鋼、線材
の圧延材に熱間連続圧延すると共に、中間圧延機
列と仕上圧延機列との間及び仕上圧延機列の後に
設けた複数の冷却ゾーンからなる冷却帯により圧
延材を強制水冷した場合において、強制水冷後の
圧延材の断面内平均温度を推定する方法であつ
て、前記加熱炉からのビレツト代表的な抽出温度
と圧延速度との組合せにおける操業条件下での、
圧延材表面温度と断面内平均温度と冷却水流量と
の関係を表すテーブルＡと、前記冷却帯において
使用する冷却ゾーンの組合せ条件下での、圧延材
表面温度と断面内平均温度と冷却水流量との関係
を表すテーブルＢとを予め作成しておき、実測し
た抽出温度、圧延速度、及び、表面温度に基づ
き、前記テーブルＡ、Ｂから圧延材の断面平均温
度を推定する点にある。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。

第１図は熱間連続圧延ラインを示し、２０はビ
レツトを加熱する加熱炉で、この後段には粗圧延
機列２１、中間圧延機列２２、仕上圧延機列２３
が直列状に設けられている。これら圧延機列２
１，２２，２３は、第１から第16の圧延機１〜１
６により構成されている。２４は中間圧延機列２
２と仕上圧延機列２３との間に設けられた前段冷
却帯、２５は仕上圧延機列２３と冷却床２６との
間に設けられた後段冷却帯であり、これら冷却帯
２４，２５には圧延材に冷却水を供給する冷却装
置２７，２８が設けられ、その各冷却装置２７，
２８はプロセスコントロールコンピユータ２９を
含む制御装置により冷却水量が制御される。３０
は第９圧延機９の入側で圧延材の表面温度を測定
する温度計、３１は仕上圧延機列２３の出側で強
制水冷後の圧延材の表面温度を測定する温度計、
３２は後段冷却帯２５の出側で強制水冷後の圧延
材の表面温度を測定する温度計である。

棒鋼、線材の圧延に際しては、コンピユータ２
９による自動制御によつて前段冷却帯２４で圧延
材に冷却水を供給して温度を制御する制御圧延、
この制御圧延後の製品に後段冷却帯２５で冷却水
を供給して温度を制御する制御圧延、この制御圧
延後の製品に後段冷却帯２５で冷却水を供給して
冷却する制御冷却を夫々行ない、圧延材の材質等
を改善する。

第２図は、圧延材の水冷上り断面内平均温度を
推定するための基本テーブルで、インプツトデー
タとして圧延材のパススケジユールD_fと、加熱
炉２０から抽出するビレツトの平均温度、即ち、
抽出温度ｄと、実際の圧延速度v_fnと、温度計
３２により測定した圧延材の実際の表面温度t_fn
と、実際の冷却水流量W_nとから、圧延材の水冷
上り断面内平均温度_fn推定するものである。

ところで、熱間連続圧延ラインにおけるパスス
ケジユールは多数種類あるので、その各スケジユ
ール毎に独立して、第２図の基本テーブルＡに示
すような索引テーブルを作成し、又、その各パ
ススケジユールの索引テーブルの各値を組合わ
せた各操業条件下毎に推定テーブルを作成す
る。

まず、索引テーブルでは、例えば、３つの代
表的な抽出温度d₁〜d₃と、代表的な３つの圧
延速度の最大圧延速度に対する比率を百分率で表
したv_f1〜v_f3とを組合わせた〜の操業条件を
設定している。

又、上記〜の操業条件夫々ついて推定テー
ブルが作成され、図面では、その内の１つが例
示されている。各推定テーブルでは、４つの代
表的な圧延材の表面温度t_f1〜t_f4と、表面温度が
上記の各種である場合における圧延材の水冷上り
断面内平均温度_f1〜_f4および冷却水流量W₁〜
W₄とが表示されている。

前記推定テーブルのテーブル値は、熱間圧延
ラインの温度分布解析モデル及び強制水冷時の冷
却能の実験式を用いて算出する（例えば、「神戸
製鋼技報」Vol.35No.２ 株式会社神戸製鋼所発行
第32〜35頁参照）。

この熱間圧延ラインの温度分布解析モデルは、
種々の操業条件時の圧延材の実測温度により実機
に適用可能なものとして、実用上充分な精度を有
するものであり、また、強制水冷時の冷却能の実
験式は、基礎実験および実機実験により詳細に検
討したもので、実用上充分な精度を有するもので
ある。

以下、前記推定テーブルの具体的な作成方法
につき説明する。

まず、索引テーブルの各操業条件、即ち、各
抽出温度_dと圧延速度v_fについて、後段冷却帯
２５での冷却水流量がW₁、W₂、W₃、W₄の場合
の圧延材の温度解析を、前記の熱間圧延ラインの
温度解析モデル及び強制水冷時の冷却能の実験式
を用いて行う。

この熱間圧延ラインの温度解析モデルは、圧延
材断面内の温度分布の表示が可能であり、後段冷
却帯２５での冷却水流量W₁、W₂、W₃、W₄に対
応した出側温度計３２の位置での圧延材の表面温
度t_f1、t_f2、t_f3、t_f4と断面内平均温度_f1、_f2、
Ｔ_f3、_f4とが求まる。

このようにして求めた値をもとにして、推定テ
ーブルを各操業条件〜毎に作成する。

尚、表面温度t_f1〜t_f4、断面内平均温度_f1〜_f
４、冷却水流量W₁〜W₄においては、t_f1＞t_f2＞t_f3
＞t_f4、_f1＞_f2＞_f3＞_f4、W₁＜W₂＜W₃＜
W₄とされている。

第３図の補正テーブルＢは、後段冷却帯２５の
冷却装置２８が第４図に示すように構成されてい
る場合のものである。

即ち、第４図では、後段冷却帯２５の冷却装置
２８は、第１〜第３冷却ゾーン３４，３５，３６
により構成され、各冷却ゾーン３４，３５，３６
に流量計３７，３８，３９を介して冷却水が供給
される。

そして、後段冷却帯２５では、圧延材を冷却す
る冷却水流量が少ない場合には、第１冷却ゾーン
３４のみを使用し、冷却水流量が増加するに従つ
て、第１・第２の２冷却ゾーン３４，３５の使
用、第１〜第３の３冷却ソーン３４，３５，３６
の使用を行なうようにするのである。

ところで、補正テーブルＢでは、W_B1は、第１
冷却ゾーン３４のみを使用する際の冷却水流量範
囲と、第１・第２両冷却ゾーン３４，３５を使用
する際の冷却水流量範囲との境界冷却水流量を示
し、W_B2は、第１・第２両冷却ゾーン３４，３５
を使用する際の冷却水流量範囲と、第１〜第３の
３冷却ゾーン３４，３５，３６を使用する際の冷
却水流量との境界冷却水流量を示している。

また、t_fb0〜t_fb4、_fb0〜_fb4は、冷却水流量が
０、W_B1、W_B2である場合の各使用冷却ゾーンに
関する表面温度と断面内平均温度とを夫々示して
いる。

尚、補正テーブルＢも、索引テーブルの〜
の各操業条件毎に作成する。

これは、抽出温度、圧延速度が異なれば、後段
冷却帯２５入側での圧延材の断面内温度分布状態
が異なるものとなると共に、同一冷却水流量、使
用する冷却ゾーン数が同一であつても、圧延速度
により、冷却時間も異なり、従つて、強制水冷後
の断面内温度分布状態が大きく異なるものとなる
からである。

ここで、前記補正テーブルＢの作成方法につき
説明する。

補正テーブルＢも、前記推定テーブルの作成
方法で説明したのと同様に、熱間圧延ラインの温
度解析モデル及び強制水冷時の冷却能の実験式を
用いて作成する。（例えば、「神戸製鋼技報」
Vol.35No.２ 株式会社神戸製鋼所発行 第32〜35
頁参照）。

予め定められた使用冷却水流量と使用冷却ゾー
ン数との関係において、第１冷却ゾーン３４使用
と第１、２冷却ゾーン３４，３５使用の境界の冷
却水流量をW_B1、同様に、第１、２冷却ゾーン３
４，３５使用と第１、２、３冷却ゾーン３４，３
５，３６使用の境界の冷却水流量をW_B2とする。

即ち、冷却水流量がW_B1よりも多ければ、第
１、２冷却ゾーン３４，３５を使用し、冷却水流
量がW_B2よりも多ければ、第１、２、３冷却ゾー
ン３４，３５，３６を使用する。W_B1、W_B2は使
用冷却ゾーン数が異なる境目の流量であるので境
界冷却水流量と称する。

索引テーブルの各操業条件、即ち、各抽出温
度_dと圧延速度v_fについて、冷却水流量が、境
界冷却水流量W_B1の場合に、第１冷却ゾーン３４
使用と第１、２冷却ゾーン３４，３５使用の二つ
の場合について、前記の熱間圧延ラインの温度解
析モデル及び強制水冷時の冷却能の実験式を用い
て温度計３２の位置における圧延材表面温度
（t_fb1、t_fb2）と断面内平均温度（_fb1、_fb2）を
求める。

同様に、境界冷却水流量W_B2の場合に、第１、
２冷却ゾーン３４，３５使用と第１、２、３冷却
ゾーン３４，３５，３６使用の二つの場合につい
て、温度計３２の位置における圧延材表面温度
（t_fb3、t_fb4）と断面内平均温度（_fb3、_fb4）を
求める。

また、後段冷却帯２５で冷却水を使用しない場
合についても、温度計３２の位置における圧延材
表面温度（t_fb0）と断面内平均温度（_fb0）を算
出する。

このようにして、第３図に示した補正テーブル
Ｂを作成する。

このように補正テーブルＢを作成しておけば、
実測表面温度から、常に同じ使用ゾーン数のテー
ブル値から断面内平均温度を求めることができ
る。

尚、補正テーブルＢにおいて、後段冷却帯２５
で冷却水を使用しない場合の表面温度（t_fb0）と
断面内平均温度（_fb0）を記載しているのは、
実測表面温度（t_fn）が推定テーブルの表面温
度（t_f1）よりも高い場合に一次補間するための
ものである。

以下、前記基本テーブルＡと補正テーブルＢを
用いた断面内平均温度の求め方を説明する。

今、例えば、実測表面温度t_fnが、推定テーブ
ルのt_f1とt_f2の間にあり（即ち、t_f2＜t_fn＜t_f1）、
t_f1に対応する冷却水流量W₁が第１冷却ゾーン３
４のみを使用した場合の冷却水流量範囲にあり
（即ち、W₁＜W_B1）、t_f2に対応する冷却水流量W₂
が、第１・第２両冷却ゾーン３４，３５を使用し
た場合の冷却水流量範囲（W_B1＜W₂＜W_B2）にあ
り、実測表面温度t_fnである場合の冷却水流量W_n
が第１・第２両冷却ゾーン３４，３５を使用した
場合の冷却水流量範囲にあるとする場合（尚、
t_f2＜t_fn＜t_f1であるのでW_B1＜W_n＜W_B2である）、
この実測表面温度t_fnに対応する断面内平均温度
Ｔ_fnは第５図のようにして求める。

即ち、上記の場合には、断面内平均温度_fn
は、推定テーブルのテーブル値（t_f1、_f1）と
（t_f2、_f2）とから補間するのではなく、復熱時
間の相違を考慮して、推定テーブルのテーブル
値（t_f2、_f2）と補正テーブルＢにおいて、第１
冷却ゾーン３４と第１・第２両冷却ゾーン３４，
３５の使用冷却水流量範囲の境界冷却水流量W_B1
を第１・第２両冷却ゾーン３４，３５で使用した
場合のテーブル値（t_b2、_fb2）とから、第５図
に示す(1)式により、一次補完間によつて、推定す
る。

上記のように、実測表面温度が、推定テーブル
において、使用する冷却ゾーン数が異なる表面
温度間に位置した場合でも、補正テーブルＢを用
いることによつて、冷却ゾーン数が同じの２組の
テーブル値からの補間が可能となり、実測表面温
度から断面内平均温度を正確に推定できる。

ところで、実際の圧延時のビレツト抽出温度
T_dn、圧延速度v_fnが、索引テーブルに示した
基準の操業条件（_d1、_d2、_d3）、（v_f1、v_f2、
v_f3）以外の場合は、前記索引テーブルから直
接に操業条件を求めることが出来ない。例えば、
実際の圧延時のビレツト抽出温度_dn、圧延速度
v_fnが、_d2＜_dn＜_d1で、v_f2＜v_fn＜v_f3の時は、
索引テーブルの操業条件、、、及び、
の中間条件になる。

そこで、このような操業条件の場合は、まず、
索引テーブルの四つの操業条件、、、
に対応する四つの推定テーブル及び補正テーブ
ルＢにおいて、夫々、実測表面温度t_fnに対応す
る断面内平均温度を前記(1)式による補間法により
求める。即ち、四つの断面内平均温度が求められ
る。

次に、前記のようにして求められた四つの断面
内平均温度を、更に、抽出温度と圧延速度間で補
間する。

即ち、四つの断面内平均温度の内、操業条件
と、及び、とで求められたもの間を、圧延
速度（v_f2〜v_fn〜v_f3）で補間して、二つの断面内
平均温度にし、この二つの断面内平均温度を、抽
出温度（_d2〜_dn〜_d1）で補間して、一つの
断面内平均温度を求める。

この最後の一つの断面内平均温度が、実際の圧
延条件（ビレツト抽出温度_dn、圧延速度v_fn）
時の実測表面温度t_fnに対応した正しい断面内平
均温度T_fnである。

尚、前記補間は、先ず操業条件と、及び、
と間で抽出温度（_d2〜_dn〜_d1）で補間
し、次に、其を圧延速度（v_f2〜v_fn〜v_f3）で補間
しても同効である。

尚、実際の操業において、断面内平均温度を推
定する場合には、プロセスコントロールピユータ
２９の補助記憶装置に、基本テーブルＡと補正テ
ーブルＢの各テーブル値を記憶させておき、実測
した抽出温度、圧延速度および圧延材の表面温度
等を上記コンピユータに入力して、上記のような
計算方法で、圧延材の断面内平均温度を推定させ
る。

なお、実施例では、後段冷却帯２５において、
制御冷却を実施した場合の強制水冷後の水冷上り
断面内平均温度を求める方法について説明した
が、本発明は、前段冷却帯２４において、制御圧
延を実施した場合の強制水冷後の仕上り断面内平
均温度を求める方法に対しても適用可能である。

上記のように、熱間連続圧延工程における制御
圧延、制御冷却のための強制水冷後の表面温度の
実測値から、これに対応する断面内平均温度を正
確且つ容易に求めることが可能であり、従つて、
上記断面内平均温度に基づいて、水冷制御等の各
種制御を行なうようにすれば、圧延材の材質を目
標とする材質とできる。

尚、実施例においては、索引テーブルでは、代
表的な抽出温度と、代表的な圧延速度の最大圧延
速度に対する比率を百分率で表わした値とを組合
わせて、複数の代表的な操業条件を設定したが、
上記代表的な圧延速度の最大圧延速度に対する比
率を百分率で表わした値に代えて、代表的な圧延
速度自体を用いてもよい。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、予定さ
れる複数のパススケジユールの内の一つのパスス
ケジユールにおいて、加熱炉からのビレツトの抽
出温度と圧延速度の代表的な値を組合せた複数の
代表的な操業条件下で圧延材の代表的な表面温度
と断面内平均温度との関係を表わすテーブルを予
じめ作成しておき、実際に測定した加熱炉からの
ビレツトの抽出温度、圧延速度および圧延材の表
面温度に基づき、上記テーブルから、復熱時間を
考慮して圧延材の断面内平均温度を推定するの
で、強制水冷後の圧延材の代表温度である断面内
平均温度を正確に且つ容易に短時間で推定でき、
従つて、オンラインであつても何ら問題は無く、
又、この断面内平均温度を水冷制御等の各種制御
に活用することにより、棒鋼、線材の熱間連続圧
延工程における制御圧延制御冷却による圧延材の
材質コントロールを良好に行え、圧延材の品質の
向上および品種の拡大に寄与できる。本発明は上
記利点を有し、実益大である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は熱間
連続圧延ラインの概略図、第２図および第３図の
各図は圧延材の断面内平均温度を推定するための
テーブルを示す図、第４図は後段冷却帯の概略
図、第５図は断面内平均温度を求めるフローチヤ
ートである。 １〜１６……第１〜第16圧延機、２０……加熱
炉、２１，２２，２３……粗・中間・仕上圧延機
列、２４，２５……前段・後段冷却帯、２７，２
８……冷却装置、３４，３５，３６……第１〜第
３冷却ゾーン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱炉２０から抽出したビレツトを圧延機１
   〜１６を通して棒鋼、線材の圧延材に熱間連続圧
   延すると共に、中間圧延機列２２と仕上圧延機列
   ２３との間及び仕上圧延機列２３の後に設けた複
   数の冷却ゾーン３４，３５，３６からなる冷却帯
   ２４，２５により圧延材を強制水冷した場合にお
   いて、強制水冷後の圧延材の断面内平均温度を推
   定する方法であつて、 前記加熱炉２０からのビレツトの代表的な抽出
   温度（_d1、_d2、_d3）と圧延速度（v_f1、v_f2、
   v_f3）との組合せにおける操業条件（〜）下
   での、圧延材表面温度（t_f）と断面内平均温度
   （_f）と冷却水流量(W)との関係を表すテーブルＡ
   と、 前記冷却帯２４，２５において使用する冷却ゾ
   ーン３４，３５，３６の組合せ条件下での、圧延
   材表面温度（t_f）と断面内平均温度（_f）と冷却
   水流量(W)との関係を表すテーブルＢとを予め作成
   しておき、 実測した抽出温度（_dn）、圧延速度（v_fn）、
   及び、表面温度（t_fn）に基づき、前記テーブル
   Ａ、Ｂから圧延材の断面平均温度（_fn）を推定
   することを特徴とする棒鋼、線材の熱間連続圧延
   における圧延材の断面内平均温度の推定方法。