JPH0586293B2 - - Google Patents
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- JPH0586293B2 JPH0586293B2 JP60179976A JP17997685A JPH0586293B2 JP H0586293 B2 JPH0586293 B2 JP H0586293B2 JP 60179976 A JP60179976 A JP 60179976A JP 17997685 A JP17997685 A JP 17997685A JP H0586293 B2 JPH0586293 B2 JP H0586293B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- finishing
- temperature
- cooling spray
- inter
- stand
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
Links
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
- B21B37/74—Temperature control, e.g. by cooling or heating the rolls or the product
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ホツトストリツプミルの仕上圧延機
における出側温度の制御方法に関するものであ
る。 〔従来の技術〕 一般的な熱圧鋼帯（ホツトストリツプ）の仕上
出側温度制御設備の概略を第２図に示す。この図
で１は仕上水平タンデム圧延機、２は仕上入側温
度計である。３は仕上出側温度計、４はスケール
除去用のデスケーリング装置、５は仕上出側温度
を制御する為のスタンド間冷却スプレー、６は仕
上スタンド間中間温度計である。仕上出側温度制
御の基本となるモデルは「鉄鋼便覧(1)圧延基礎
鋼板（P.368）」に述べられているが、第３図に示
した仕上圧延機連続プロセスでの熱移動に基づい
てその概略を述べる。この図の，は以下述べ
るそれに対応する。先ず空中への熱放射は(1)式
の様に表現できる。 dQ1／dt＝εσ（Ｔ＋273）4 ……(1) ここで、 Q1：熱放射により逃げる熱量〔Kcal〕 ｔ：時間 ε：放射率 σ：ステフアンボルツマン定数＝4.88×10-8
〔Kcal／m2hrK4〕 Ｔ：鋼材表面温度〔℃〕 また、熱伝達は(2)式で表現でき、デスケーリン
グ装置（または、スタンド間冷却スプレー）によ
る熱伝達、ロールへの熱伝達、ロール冷却水
への熱伝達、テーブルロール及びルーパロール
への熱伝達がこの式で表わされる。 dQ2／dt＝α（Ｔ−T0） ……(2) ここで、 Q2：熱伝達により逃げる熱量〔Kcal〕 α：熱伝達係数〔Kcal／m2hr℃〕 T0：鋼材の接触している物体の温度 Ｔ：鋼材の表面温度〔℃〕 さらに、塑性加工による発熱は(3)式で与えられ
る。 ΔQ3＝KmΔH＋Ｃ ……(3) ここで、 ΔQ3：塑性加工による発熱量〔Kcal〕 Km：変形抵抗〔Kcal／ｍ〕 ΔH：圧下量〔ｍ〕 Ｃ：摩擦による発熱量〔Kcal〕 以上の基本モデルを組み合わせると(4)〜(7)式で
示される仕上温度降下モデルとなる。 FT1＝FT0−2εσ／CpρH0（FT0＋273）4 ｔ−2α／CpρH0ｔ ……(4) α＝δiK1 ……(5) FTi+1＝FTi｛１−2αR(i)li／CpρHiVi｝ｉ＝１〜５ ……(6) αR(i)＝α〓(i)＋Ｋ(i) ｉ＝１〜５ ……(7) ここで、 δ1：デスケーリング装置より定まる熱伝達係数
〔Kcal／m2hr℃〕 K1：学習係数 Cp：比熱〔Kcal／Kg℃〕 ｔ：仕上入側温度計２から仕上初段スタンドま
での通間時間〔hr〕 H0：粗出側板厚 Ｋ(i)：スタンド間冷却スプレー熱伝達係数
〔Kcal／m2hr℃〕 α〓(i)：補正熱伝達係数〔Kcal／m2hr℃〕 αR(i)：スタンド間等価熱伝達係数〔Kcal／m2
hr℃〕 Vi：第ｉスタンド出側速度〔ｍ／hr〕 Hi：第ｉスタンド出側板厚〔ｍ〕 li：第ｉスタンドと第（ｉ＋１）スタンド間距
離 FT0：仕上入側温度計測定温度〔℃〕 FTi：第ｉスタンド出側温度〔℃〕 ρ：比重（Kg／m3〕 (4)式、(5)式は仕上初段スタンド温度降下モデル
である。この部分では第３図中の，，，
，が考えられるが、このうち支配的なのは空
中への熱放射とデスケーリングによる熱伝達であ
る他の伝達による影響は(5)式に示す学習項K1に
含める事にする。 (6)式及び(7)式は仕上初段スタンドから仕上最終
スタンド出側までの温度降下モデルであり、第３
図中の〜のすべてが考えられるが、これらを
すべてまとめてスタンド間等価熱伝達係数αR(i)と
して取り扱う。 従来の制御方法としてはスタンド間冷却スプレ
ー制御方法がある。これは特開昭56−114521に述
べられている様に、仕上入側温度FT0を連続的に
測定し(4)〜(7)式に基づいて必要注水量を計算し、
仕上入側より鋼帯を連続的にトラツキングし各ス
タンド間冷却スプレー直下にトラツキングした鋼
帯部分が到達した時に注水するフイードフオワー
ド制御と、仕上出側温度計により目標仕上出側温
度に対するフオードバツク制御を実施することが
述べられている。ここでは、板厚変更を伴う場合
が述べられているが板厚変更がない場合でも同様
である。また、特開昭56−59527でもモデル式は
異なるがフイードフオワード制御の詳細が述べら
れている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 従来の制御方法の問題点を以下に述べる。 スタンド間冷却スプレー制御は仕上圧延機の速
度を制御手段としていないので、仕上圧延機のマ
スフロー制御、ルーパ制御とは独立して仕上出側
温度制御が可能である。しかし、従来のフイード
フオワード制御では、前述の(4)〜(7)式中のデスケ
ーリング装置により定まる熱伝達係数の学習係
数、放射率、スタンド間等価熱伝達係数のオンラ
イン同定を実施していない。これらの係数は、当
然、鋼種、鋼帯の成分系によつて異なり、さらに
は圧延状況（圧延時の気温、圧延ロール摩耗、ロ
ール冷却水温度、ロール潤滑油の温度、除塵スプ
レーの使用状態、スタンド間冷却スプレーの水温
等）により時々刻々変化する。従つてこれらの
時々刻々変化する係数を常時正確に把握し(4)〜(7)
式に反映しない限り、精度よく仕上出側温度を一
定に保つ事は不可能である。 また、スタンド間冷却スプレーによる従来のフ
イードバツク制御では、スタンド間冷却スプレー
（操作端）と仕上出側温度計（検出端）との距離
差を考慮していない。例えば、或るスタンド間冷
却スプレーを実施仕上出側温度と目標仕上出側温
度の偏差量に基づいて操作した時、該スタンド間
冷却スプレー直下のトラツキング点が仕上出側温
度計に到達するまでに該スタンド間冷却スプレー
に対して新たなフイードバツク制御を実行する事
になる。即ち、操作した結果が検出されないのに
続けて操作する事になり制御理論でいうハンテイ
ング現象の原因になる。 そこで本発明は仕上圧延機スタンド間冷却スプ
レー制御の前述の２つの欠点を改善し、仕上出側
温度を目標仕上出側温度に一定に保つ事を目的と
したものである。 〔問題点を解決するための手段及び作用〕 前述の問題点を解決する為に本発明では、バー
厚及び目標板厚より仕上圧延機設定計算部で計算
した各圧延機の速度、各圧延機の出側板厚、仕上
入側温度、目標仕上出側温度よりスタンド間冷却
スプレー操作量を決定するホツトストリツプミル
のスタンド間冷却スプレーのフイードフオワード
制御に於いて、該仕上入側温度、各圧延機の速
度、各圧延機の出側板厚、目標仕上出側温度に加
えて、カルマンフイルターによりオンライン同定
したデスケーリング装置により定まる熱伝達係数
の学習係数、放射率、スタンド間等価熱伝達係数
を更に考慮してスタンド間冷却スプレー操作量を
制御するようにした。 さらに上述の発明を実施すると共に、スタンド
間冷却スプレーを操作する際に上記スタンド間冷
却スプレー操作量に対して、直近に操作したスタ
ンド間冷却スプレー直下のトラツキング点が仕上
出側温度計に到達した後、新たに実測仕上出側温
度と目標仕上出側温度の偏差を補正したスタンド
間冷却スプレー操作量を該スタンド間冷却スプレ
ーにフイードバツクするようにした。本発明の詳
細を以下に述べる。 仕上出側温度を制御する為には、仕上出側温度
予測モデル即ち、(4)〜(7)式が実プロセスを正確に
表現していなければならない。ところが前述の様
にこれらのモデルの放射率、熱伝達係数には支配
的熱移動項以外の誤差を含んでおり、これらを厳
密に同定する必要がある。従来の手法ではこれら
の項をオンラインで正確に個々に同定する手段は
なく、オンライン計算で求め、フイードフオワー
ド制御に適用するのが限界であつた。ところが、
現代制御理論の一手法であるカルマンフイルター
を使用すれば数点の温度計測から複数個の熱伝達
係数を求める事ができ、上記同定にきわめて有効
である。また、この手法は速度変動等の外乱の有
無に関係なく連続的にオンライン同定ができるば
かりでなく、温度計測に少々の水蒸気が存在して
もアルゴリズムに取り込んであるので同定可能で
ある。以下にカルマンフイルターによる同定手法
を詳述する。(4)〜(7)式より（FT3−FT0）実測温
度、（FT6−FT3）実測温度は下式の様に表示で
きる。 FT3−FT0＝FT02α／CpρH0ｔ＋2εσ／CpρH0（FT0＋27
3）4ｔ＋FT12αR(1)l1／CpρH1V1＋FT22αR(2)l2／Cpρ
H2V2……(8) FT6−FT3＝FT32αR(3)l3／CpρH3V3＋FT42αR(4)l4／Cp
ρH4V4＋FT52αR(5)l5／CpρH5V5……(9) (8)，(9)式を行列表示すると 〓k＝〓k〓k ……(10) ここで、
における出側温度の制御方法に関するものであ
る。 〔従来の技術〕 一般的な熱圧鋼帯（ホツトストリツプ）の仕上
出側温度制御設備の概略を第２図に示す。この図
で１は仕上水平タンデム圧延機、２は仕上入側温
度計である。３は仕上出側温度計、４はスケール
除去用のデスケーリング装置、５は仕上出側温度
を制御する為のスタンド間冷却スプレー、６は仕
上スタンド間中間温度計である。仕上出側温度制
御の基本となるモデルは「鉄鋼便覧(1)圧延基礎
鋼板（P.368）」に述べられているが、第３図に示
した仕上圧延機連続プロセスでの熱移動に基づい
てその概略を述べる。この図の，は以下述べ
るそれに対応する。先ず空中への熱放射は(1)式
の様に表現できる。 dQ1／dt＝εσ（Ｔ＋273）4 ……(1) ここで、 Q1：熱放射により逃げる熱量〔Kcal〕 ｔ：時間 ε：放射率 σ：ステフアンボルツマン定数＝4.88×10-8
〔Kcal／m2hrK4〕 Ｔ：鋼材表面温度〔℃〕 また、熱伝達は(2)式で表現でき、デスケーリン
グ装置（または、スタンド間冷却スプレー）によ
る熱伝達、ロールへの熱伝達、ロール冷却水
への熱伝達、テーブルロール及びルーパロール
への熱伝達がこの式で表わされる。 dQ2／dt＝α（Ｔ−T0） ……(2) ここで、 Q2：熱伝達により逃げる熱量〔Kcal〕 α：熱伝達係数〔Kcal／m2hr℃〕 T0：鋼材の接触している物体の温度 Ｔ：鋼材の表面温度〔℃〕 さらに、塑性加工による発熱は(3)式で与えられ
る。 ΔQ3＝KmΔH＋Ｃ ……(3) ここで、 ΔQ3：塑性加工による発熱量〔Kcal〕 Km：変形抵抗〔Kcal／ｍ〕 ΔH：圧下量〔ｍ〕 Ｃ：摩擦による発熱量〔Kcal〕 以上の基本モデルを組み合わせると(4)〜(7)式で
示される仕上温度降下モデルとなる。 FT1＝FT0−2εσ／CpρH0（FT0＋273）4 ｔ−2α／CpρH0ｔ ……(4) α＝δiK1 ……(5) FTi+1＝FTi｛１−2αR(i)li／CpρHiVi｝ｉ＝１〜５ ……(6) αR(i)＝α〓(i)＋Ｋ(i) ｉ＝１〜５ ……(7) ここで、 δ1：デスケーリング装置より定まる熱伝達係数
〔Kcal／m2hr℃〕 K1：学習係数 Cp：比熱〔Kcal／Kg℃〕 ｔ：仕上入側温度計２から仕上初段スタンドま
での通間時間〔hr〕 H0：粗出側板厚 Ｋ(i)：スタンド間冷却スプレー熱伝達係数
〔Kcal／m2hr℃〕 α〓(i)：補正熱伝達係数〔Kcal／m2hr℃〕 αR(i)：スタンド間等価熱伝達係数〔Kcal／m2
hr℃〕 Vi：第ｉスタンド出側速度〔ｍ／hr〕 Hi：第ｉスタンド出側板厚〔ｍ〕 li：第ｉスタンドと第（ｉ＋１）スタンド間距
離 FT0：仕上入側温度計測定温度〔℃〕 FTi：第ｉスタンド出側温度〔℃〕 ρ：比重（Kg／m3〕 (4)式、(5)式は仕上初段スタンド温度降下モデル
である。この部分では第３図中の，，，
，が考えられるが、このうち支配的なのは空
中への熱放射とデスケーリングによる熱伝達であ
る他の伝達による影響は(5)式に示す学習項K1に
含める事にする。 (6)式及び(7)式は仕上初段スタンドから仕上最終
スタンド出側までの温度降下モデルであり、第３
図中の〜のすべてが考えられるが、これらを
すべてまとめてスタンド間等価熱伝達係数αR(i)と
して取り扱う。 従来の制御方法としてはスタンド間冷却スプレ
ー制御方法がある。これは特開昭56−114521に述
べられている様に、仕上入側温度FT0を連続的に
測定し(4)〜(7)式に基づいて必要注水量を計算し、
仕上入側より鋼帯を連続的にトラツキングし各ス
タンド間冷却スプレー直下にトラツキングした鋼
帯部分が到達した時に注水するフイードフオワー
ド制御と、仕上出側温度計により目標仕上出側温
度に対するフオードバツク制御を実施することが
述べられている。ここでは、板厚変更を伴う場合
が述べられているが板厚変更がない場合でも同様
である。また、特開昭56−59527でもモデル式は
異なるがフイードフオワード制御の詳細が述べら
れている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 従来の制御方法の問題点を以下に述べる。 スタンド間冷却スプレー制御は仕上圧延機の速
度を制御手段としていないので、仕上圧延機のマ
スフロー制御、ルーパ制御とは独立して仕上出側
温度制御が可能である。しかし、従来のフイード
フオワード制御では、前述の(4)〜(7)式中のデスケ
ーリング装置により定まる熱伝達係数の学習係
数、放射率、スタンド間等価熱伝達係数のオンラ
イン同定を実施していない。これらの係数は、当
然、鋼種、鋼帯の成分系によつて異なり、さらに
は圧延状況（圧延時の気温、圧延ロール摩耗、ロ
ール冷却水温度、ロール潤滑油の温度、除塵スプ
レーの使用状態、スタンド間冷却スプレーの水温
等）により時々刻々変化する。従つてこれらの
時々刻々変化する係数を常時正確に把握し(4)〜(7)
式に反映しない限り、精度よく仕上出側温度を一
定に保つ事は不可能である。 また、スタンド間冷却スプレーによる従来のフ
イードバツク制御では、スタンド間冷却スプレー
（操作端）と仕上出側温度計（検出端）との距離
差を考慮していない。例えば、或るスタンド間冷
却スプレーを実施仕上出側温度と目標仕上出側温
度の偏差量に基づいて操作した時、該スタンド間
冷却スプレー直下のトラツキング点が仕上出側温
度計に到達するまでに該スタンド間冷却スプレー
に対して新たなフイードバツク制御を実行する事
になる。即ち、操作した結果が検出されないのに
続けて操作する事になり制御理論でいうハンテイ
ング現象の原因になる。 そこで本発明は仕上圧延機スタンド間冷却スプ
レー制御の前述の２つの欠点を改善し、仕上出側
温度を目標仕上出側温度に一定に保つ事を目的と
したものである。 〔問題点を解決するための手段及び作用〕 前述の問題点を解決する為に本発明では、バー
厚及び目標板厚より仕上圧延機設定計算部で計算
した各圧延機の速度、各圧延機の出側板厚、仕上
入側温度、目標仕上出側温度よりスタンド間冷却
スプレー操作量を決定するホツトストリツプミル
のスタンド間冷却スプレーのフイードフオワード
制御に於いて、該仕上入側温度、各圧延機の速
度、各圧延機の出側板厚、目標仕上出側温度に加
えて、カルマンフイルターによりオンライン同定
したデスケーリング装置により定まる熱伝達係数
の学習係数、放射率、スタンド間等価熱伝達係数
を更に考慮してスタンド間冷却スプレー操作量を
制御するようにした。 さらに上述の発明を実施すると共に、スタンド
間冷却スプレーを操作する際に上記スタンド間冷
却スプレー操作量に対して、直近に操作したスタ
ンド間冷却スプレー直下のトラツキング点が仕上
出側温度計に到達した後、新たに実測仕上出側温
度と目標仕上出側温度の偏差を補正したスタンド
間冷却スプレー操作量を該スタンド間冷却スプレ
ーにフイードバツクするようにした。本発明の詳
細を以下に述べる。 仕上出側温度を制御する為には、仕上出側温度
予測モデル即ち、(4)〜(7)式が実プロセスを正確に
表現していなければならない。ところが前述の様
にこれらのモデルの放射率、熱伝達係数には支配
的熱移動項以外の誤差を含んでおり、これらを厳
密に同定する必要がある。従来の手法ではこれら
の項をオンラインで正確に個々に同定する手段は
なく、オンライン計算で求め、フイードフオワー
ド制御に適用するのが限界であつた。ところが、
現代制御理論の一手法であるカルマンフイルター
を使用すれば数点の温度計測から複数個の熱伝達
係数を求める事ができ、上記同定にきわめて有効
である。また、この手法は速度変動等の外乱の有
無に関係なく連続的にオンライン同定ができるば
かりでなく、温度計測に少々の水蒸気が存在して
もアルゴリズムに取り込んであるので同定可能で
ある。以下にカルマンフイルターによる同定手法
を詳述する。(4)〜(7)式より（FT3−FT0）実測温
度、（FT6−FT3）実測温度は下式の様に表示で
きる。 FT3−FT0＝FT02α／CpρH0ｔ＋2εσ／CpρH0（FT0＋27
3）4ｔ＋FT12αR(1)l1／CpρH1V1＋FT22αR(2)l2／Cpρ
H2V2……(8) FT6−FT3＝FT32αR(3)l3／CpρH3V3＋FT42αR(4)l4／Cp
ρH4V4＋FT52αR(5)l5／CpρH5V5……(9) (8)，(9)式を行列表示すると 〓k＝〓k〓k ……(10) ここで、
本発明を用いた実施例を第１図ｂに示す。第１
図ｂは板厚2.3mm、板幅1030mm、通板最高速度
950mpm、目標仕上出側温度880℃の材料に於け
る従来法（フイードフオワード制御のみ）と本発
明法（フイードフオワード制御＋オンライン同定
＋サンプリングフイードバツク）の比較である。
また、２mm≦板厚≦４mm、900≦板幅≦1300、TS
≦41Kg／mm2の材料に対する目標仕上出側温度±20
℃のオンゲージ率を第１表に示す。以上より明ら
かに本発明が優位である。
図ｂは板厚2.3mm、板幅1030mm、通板最高速度
950mpm、目標仕上出側温度880℃の材料に於け
る従来法（フイードフオワード制御のみ）と本発
明法（フイードフオワード制御＋オンライン同定
＋サンプリングフイードバツク）の比較である。
また、２mm≦板厚≦４mm、900≦板幅≦1300、TS
≦41Kg／mm2の材料に対する目標仕上出側温度±20
℃のオンゲージ率を第１表に示す。以上より明ら
かに本発明が優位である。
本発明によると従来の方法よりも仕上出側温度
精度が一段と向上し、材質の均一化、歩留りの向
上に貢献しており効果は多大である。
精度が一段と向上し、材質の均一化、歩留りの向
上に貢献しており効果は多大である。
第１図ａは本発明の仕上出側温度制御のシステ
ム構成図、第１図ｂは従来法と本発明による手法
の比較図、第２図は一般的な熱延鋼帯の仕上出側
温度制御設備概略図、第３図は仕上出側温度制御
の基本となるモデル図である。
ム構成図、第１図ｂは従来法と本発明による手法
の比較図、第２図は一般的な熱延鋼帯の仕上出側
温度制御設備概略図、第３図は仕上出側温度制御
の基本となるモデル図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ バー厚及び目標板厚より仕上圧延機設定計算
部で計算した各圧延機の速度、各圧延機の出側板
厚、仕上入側温度、目標仕上出側温度よりスタン
ド間冷却スプレー操作量を決定し、仕上入側より
鋼板をトラツキングし各スタンド間冷却スプレー
直下にトラツキング点が到達した時点で注水する
仕上ホツトストリツプミルのスタンド間冷却スプ
レーのフイードフオワード制御に於いて、スタン
ド間冷却スプレー操作量を上記仕上入側温度、各
圧延機の速度、各圧延機の出側板厚、目標仕上出
側温度及びカルマンフイルターによりオンライン
同定したデスケーリング装置により定まる熱伝達
係数の学習係数、放射率、スタンド間等価熱伝達
係数により決定することを特徴とする仕上出側温
度制御方法。 ２ スタンド間冷却スプレー操作量は、直近に操
作したスタンド間冷却スプレーの直下のトラツキ
ング点が仕上出側温度計に到達した後測定した実
測仕上出側温度と目標仕上出側温度との偏差によ
り補正されることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のホツトストリツプミルに於ける仕上出
側温度制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60179976A JPS6240924A (ja) | 1985-08-15 | 1985-08-15 | ホツトストリツプミルに於ける仕上出側温度制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60179976A JPS6240924A (ja) | 1985-08-15 | 1985-08-15 | ホツトストリツプミルに於ける仕上出側温度制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6240924A JPS6240924A (ja) | 1987-02-21 |
| JPH0586293B2 true JPH0586293B2 (ja) | 1993-12-10 |
Family
ID=16075275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60179976A Granted JPS6240924A (ja) | 1985-08-15 | 1985-08-15 | ホツトストリツプミルに於ける仕上出側温度制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6240924A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020052723A (ko) * | 2000-12-26 | 2002-07-04 | 이구택 | 상변태를 고려한 학습을 통한 열연판의 권취온도 제어방법 |
| KR100992372B1 (ko) | 2008-10-10 | 2010-11-04 | 주식회사 포스코 | 바 쿨러를 사용하는 압연 공정을 위한 온도 계산 장치 및 방법 |
| JP5565200B2 (ja) * | 2010-08-20 | 2014-08-06 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 熱間圧延における仕上温度制御装置 |
-
1985
- 1985-08-15 JP JP60179976A patent/JPS6240924A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6240924A (ja) | 1987-02-21 |
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