JPH06249B2 - 熱間圧延材の急速冷却方法 - Google Patents
熱間圧延材の急速冷却方法Info
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- JPH06249B2 JPH06249B2 JP32354689A JP32354689A JPH06249B2 JP H06249 B2 JPH06249 B2 JP H06249B2 JP 32354689 A JP32354689 A JP 32354689A JP 32354689 A JP32354689 A JP 32354689A JP H06249 B2 JPH06249 B2 JP H06249B2
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- rolled material
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- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
- B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
- B21B45/0203—Cooling
- B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
- B21B45/0215—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
- B21B45/0218—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes for strips, sheets, or plates
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Heat Treatment Processes (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、熱間圧延設備で圧延材の冷却に用いられる急
速冷却装置などに適用しうる急速冷却方法に関する。
速冷却装置などに適用しうる急速冷却方法に関する。
［従来の技術］ 一般に熱間圧延設備においては、高温に加熱された圧延
材（鋼板）を圧延処理するとともに、圧延後の鋼板の材
質を制御するために、圧延の途中で冷却処理を行ない圧
延終了時の温度を制御している。
材（鋼板）を圧延処理するとともに、圧延後の鋼板の材
質を制御するために、圧延の途中で冷却処理を行ない圧
延終了時の温度を制御している。
具体的に言えば、圧延された鋼板は、圧延設備に備わっ
たＲＯＴ（ラン・アウト・テーブル）上で冷却される。
冷却媒体としては、通常は工業用水が用いられ、鋼板上
部側の冷却設備としてはラミナーフローないしはスプレ
ーノズルが用いられる。冷却水水量密度（m3／分・m2）
は、ラミナーフロー設備では、0.4〜0.8、スプレーノズ
ルの設備では0.5〜1.2程度の範囲であり、冷却速度（℃
／秒）は前者が２０〜４０、後者が１５〜３０程度であ
る。
たＲＯＴ（ラン・アウト・テーブル）上で冷却される。
冷却媒体としては、通常は工業用水が用いられ、鋼板上
部側の冷却設備としてはラミナーフローないしはスプレ
ーノズルが用いられる。冷却水水量密度（m3／分・m2）
は、ラミナーフロー設備では、0.4〜0.8、スプレーノズ
ルの設備では0.5〜1.2程度の範囲であり、冷却速度（℃
／秒）は前者が２０〜４０、後者が１５〜３０程度であ
る。
本発明に関連のある従来技術としては、特開昭６２−２
８６６１９号公報のものが知られている。
８６６１９号公報のものが知られている。
［発明が解決しようとする課題］ ところで冷却設備（ヘッダーと呼ばれる）は等間隔で多
数配置されるが、互いに隣り合う冷却設備の間において
は、鋼板上に滞留した冷却水（以下、板上水と呼ぶ）が
生じる。この板上水は、厚みが１〜５mm程度であり、平
面的に不均一に発生するので、冷却制御の外乱として悪
影響を及ぼす。
数配置されるが、互いに隣り合う冷却設備の間において
は、鋼板上に滞留した冷却水（以下、板上水と呼ぶ）が
生じる。この板上水は、厚みが１〜５mm程度であり、平
面的に不均一に発生するので、冷却制御の外乱として悪
影響を及ぼす。
この外乱を避けるため、例えば前記特開昭６２−２８６
６１９号公報においては、水切りスプレーを用いて板上
水を吹き飛ばし、板上水の滞留を防止することによっ
て、設備の冷却能力を均一化している。この種の水切り
スプレーは、板上水の厚みが５mm以下程度であれば、充
分な効果が得られる。
６１９号公報においては、水切りスプレーを用いて板上
水を吹き飛ばし、板上水の滞留を防止することによっ
て、設備の冷却能力を均一化している。この種の水切り
スプレーは、板上水の厚みが５mm以下程度であれば、充
分な効果が得られる。
一方、近年の材質厳格化に伴ない、ＲＯＴ上での材質造
り込み技術が要求されている中で、ＲＯＴ前段での急速
冷却のニーズが高まっている。しかし、製鉄業の様な大
量生産現場においては、冷却媒体は水以外には実質上実
現不可能であるため、材質造り込みに必要とされる冷却
速度（100℃／秒）を得るために、一般に使用されるパ
イプラミナーフロー設備ではなく、より冷却能の高い冷
却設備が使用される。この冷却設備は、スリットラミナ
ーノズルと呼ばれ、例えば水圧1.5Kg／cm2、スリット間
隔７mmの条件で、水量密度が3.3ｍ３／分・ｍ２とな
り、パイプラミナーフロー設備の約４倍の水量密度及び
約３倍の冷却能を有している。しかし、冷却水量が膨大
であるため、それが滞留して発生する板上水の厚みも５
０〜８０mm程度に達する。
り込み技術が要求されている中で、ＲＯＴ前段での急速
冷却のニーズが高まっている。しかし、製鉄業の様な大
量生産現場においては、冷却媒体は水以外には実質上実
現不可能であるため、材質造り込みに必要とされる冷却
速度（100℃／秒）を得るために、一般に使用されるパ
イプラミナーフロー設備ではなく、より冷却能の高い冷
却設備が使用される。この冷却設備は、スリットラミナ
ーノズルと呼ばれ、例えば水圧1.5Kg／cm2、スリット間
隔７mmの条件で、水量密度が3.3ｍ３／分・ｍ２とな
り、パイプラミナーフロー設備の約４倍の水量密度及び
約３倍の冷却能を有している。しかし、冷却水量が膨大
であるため、それが滞留して発生する板上水の厚みも５
０〜８０mm程度に達する。
このように一般のパイプラミナー設備の約１０倍もの厚
みを有する板上水に関しては、水切りスプレーなどを用
いてもそれを吹き飛ばすことは困難である。
みを有する板上水に関しては、水切りスプレーなどを用
いてもそれを吹き飛ばすことは困難である。
更に、この種のＲＯＴでは通板性（直進性）を確保する
ために設けられるサイドガイドによって横方向の冷却水
の逃げ道の大部分が遮断されているので、仮にサイドス
プレーは圧縮エアー設備を用いたとしても、滞留した板
上水を充分に排除することはできない。
ために設けられるサイドガイドによって横方向の冷却水
の逃げ道の大部分が遮断されているので、仮にサイドス
プレーは圧縮エアー設備を用いたとしても、滞留した板
上水を充分に排除することはできない。
また、水切り能力を高めるために水切り設備の水圧又は
エアー圧を上げると、水切り用の媒体自体が、均一性を
要求されるスリットラミナー水膜形成の外乱として悪影
響を及ぼすので、現実の製造ラインではこの種の水切り
設備を利用することができない。
エアー圧を上げると、水切り用の媒体自体が、均一性を
要求されるスリットラミナー水膜形成の外乱として悪影
響を及ぼすので、現実の製造ラインではこの種の水切り
設備を利用することができない。
そこで本発明は、板上水を排除することなく、圧延材の
温度を高精度で制御しうる冷却方法を提供することを課
題とする。
温度を高精度で制御しうる冷却方法を提供することを課
題とする。
［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために、本発明においては、冷却能
が１００゜C／秒以上であり、複数の冷却手段を含み使用
する冷却手段の数の調整によって冷却能が変更自在な急
速冷却設備を通る圧延材の急速冷却方法において： 圧延材上の任意の部位が、所定の冷却ゾーンに滞留する
時間ｔ１を求め、前記冷却ゾーンに含まれ使用する前記
冷却手段から出る冷却液体によって実質上直接に圧延材
が冷却される急冷ゾーン、及び前記冷却手段から出て圧
延材上に滞留した冷却液体の厚みに応じてその部分の冷
却能が自然対数的な変化を示し前記冷却ゾーンに含まれ
前記急冷ゾーンからは外れた板上液体冷却ゾーン、の各
々のゾーンでの圧延材の滞留時間を前記時間ｔ１に基づ
いて決定し、各ゾーンでの滞留時間に基づいて、各ゾー
ンでの圧延材の冷却量を計算し、該計算の結果と目標の
冷却量との差分が小さくなる急冷ゾーンでの滞留時間ｔ
２を求め、得られた急冷ゾーンでの圧延材の滞留時間ｔ
２から、使用する冷却手段の数を決定する。
が１００゜C／秒以上であり、複数の冷却手段を含み使用
する冷却手段の数の調整によって冷却能が変更自在な急
速冷却設備を通る圧延材の急速冷却方法において： 圧延材上の任意の部位が、所定の冷却ゾーンに滞留する
時間ｔ１を求め、前記冷却ゾーンに含まれ使用する前記
冷却手段から出る冷却液体によって実質上直接に圧延材
が冷却される急冷ゾーン、及び前記冷却手段から出て圧
延材上に滞留した冷却液体の厚みに応じてその部分の冷
却能が自然対数的な変化を示し前記冷却ゾーンに含まれ
前記急冷ゾーンからは外れた板上液体冷却ゾーン、の各
々のゾーンでの圧延材の滞留時間を前記時間ｔ１に基づ
いて決定し、各ゾーンでの滞留時間に基づいて、各ゾー
ンでの圧延材の冷却量を計算し、該計算の結果と目標の
冷却量との差分が小さくなる急冷ゾーンでの滞留時間ｔ
２を求め、得られた急冷ゾーンでの圧延材の滞留時間ｔ
２から、使用する冷却手段の数を決定する。
［作用］ 本発明によれば、冷却量を定量的に把握するために、冷
却ゾーンを、急冷ゾーンと板上液体冷却ゾーンに区分
し、各々のゾーンについて、圧延材の滞留時間（通過所
要時間）に基づいて冷却量を計算し、冷却量が目標値に
近づくように、即ち圧延材の冷却後温度が目標温度なる
ように、使用する冷却手段の数を調整する。
却ゾーンを、急冷ゾーンと板上液体冷却ゾーンに区分
し、各々のゾーンについて、圧延材の滞留時間（通過所
要時間）に基づいて冷却量を計算し、冷却量が目標値に
近づくように、即ち圧延材の冷却後温度が目標温度なる
ように、使用する冷却手段の数を調整する。
急冷ゾーンは、冷却手段から出る冷却液体によって実質
上直接に圧延材が冷却される領域であり、ここでの冷却
量は、冷却手段の能力、圧延材の滞留時間、及び圧延材
の物性値に基づいて正確に求めることができる。板上液
体冷却ゾーンは、冷却手段から出て圧延材上に滞留した
冷却液体、即ち板上水によって冷却が行われる領域であ
り、ここでの冷却量は、板上水の厚みの関数（実際には
自然対数的な変化）と当該ゾーンでの圧延材の滞留時間
に基づいて求めることができる。
上直接に圧延材が冷却される領域であり、ここでの冷却
量は、冷却手段の能力、圧延材の滞留時間、及び圧延材
の物性値に基づいて正確に求めることができる。板上液
体冷却ゾーンは、冷却手段から出て圧延材上に滞留した
冷却液体、即ち板上水によって冷却が行われる領域であ
り、ここでの冷却量は、板上水の厚みの関数（実際には
自然対数的な変化）と当該ゾーンでの圧延材の滞留時間
に基づいて求めることができる。
各々のゾーンでの冷却量が分かれば、冷却ゾーン全体で
の圧延材の冷却量が分かるので、冷却ゾーン入側の圧延
材温度と冷却ゾーン出側の圧延材目標温度との差が冷却
量と一致するように冷却手段の数を調整すればよい。
の圧延材の冷却量が分かるので、冷却ゾーン入側の圧延
材温度と冷却ゾーン出側の圧延材目標温度との差が冷却
量と一致するように冷却手段の数を調整すればよい。
つまり、冷却手段に数を変更すると、急冷ゾーン及び板
上液体冷却ゾーンの長さが変わり、各領域での圧延材の
滞留時間が変化して冷却量が変わるので、それが目標の
冷却量と一致するように冷却手段の数を決定する。
上液体冷却ゾーンの長さが変わり、各領域での圧延材の
滞留時間が変化して冷却量が変わるので、それが目標の
冷却量と一致するように冷却手段の数を決定する。
本発明の他の目的及び特徴は、以下の図面を参照した実
施例説明により明らかになろう。
施例説明により明らかになろう。
［実施例］ 第１図に、熱間圧延設備中に設けられる冷却設備の一例
を示す。第１図において、鋼材、即ち圧延材１はランア
ウトテーブル上を矢印の方向に搬送される。この冷却設
備の入側及び出側には、鋼材の表面温度を検出する温度
計２及び３がそれぞれ設けられている。この例では、冷
却手段としてスリットラミナーノズル設備４１，４２，
４３，４４が備わっている。また、該設備４１の上流側
及び該設備４４の下流側には、それぞれ水切り用のスプ
レー設備５及び６が配置されている。
を示す。第１図において、鋼材、即ち圧延材１はランア
ウトテーブル上を矢印の方向に搬送される。この冷却設
備の入側及び出側には、鋼材の表面温度を検出する温度
計２及び３がそれぞれ設けられている。この例では、冷
却手段としてスリットラミナーノズル設備４１，４２，
４３，４４が備わっている。また、該設備４１の上流側
及び該設備４４の下流側には、それぞれ水切り用のスプ
レー設備５及び６が配置されている。
第１図に示す設備においては、スリットラミナーノズル
設備の各々は、それぞれ基準点（それの直下位置）から
鋼材搬送方向の前後の各々に所定長Ｌｃの範囲に渡っ
て、所定の冷却能力を有している。
設備の各々は、それぞれ基準点（それの直下位置）から
鋼材搬送方向の前後の各々に所定長Ｌｃの範囲に渡っ
て、所定の冷却能力を有している。
この種の設備においては、各々のスリットラミナーノズ
ル設備から出た冷却水が鋼材１上で滞留し比均的大きな
厚みの板上水部７を形成するが、第３図に示すように板
上水部の厚みに応じてその部位の冷却能力が変化する。
しかし、例えば第２図に示すように、各スリットラミナ
ーノズル設備の基準点からの距離がＬｃ以内では、板上
水部の厚みの変化はほとんどなく、従って冷却能力も一
定である。つまり、第３図に示す特性を有するスリット
ラミナーノズル設備においては、２・Ｌｃの範囲に渡っ
てそれの冷却能力は実質上αｍ（水量等により定まる）
であると考えることができる。この範囲（Ｒｃ１，Ｒｃ
２）を、本発明においては急冷ゾーンと定義している。
ル設備から出た冷却水が鋼材１上で滞留し比均的大きな
厚みの板上水部７を形成するが、第３図に示すように板
上水部の厚みに応じてその部位の冷却能力が変化する。
しかし、例えば第２図に示すように、各スリットラミナ
ーノズル設備の基準点からの距離がＬｃ以内では、板上
水部の厚みの変化はほとんどなく、従って冷却能力も一
定である。つまり、第３図に示す特性を有するスリット
ラミナーノズル設備においては、２・Ｌｃの範囲に渡っ
てそれの冷却能力は実質上αｍ（水量等により定まる）
であると考えることができる。この範囲（Ｒｃ１，Ｒｃ
２）を、本発明においては急冷ゾーンと定義している。
一方、急冷ゾーンの前後には、板上水が滞留した部分が
存在するが、この部分では板上水の厚みの変化が大き
く、その厚みに応じてこの部分での鋼材に対する冷却能
力が変化する（第３図参照）。この板上水の厚みの影響
を受ける範囲（Ｒｗ１，Ｒｗ２，Ｒｗ３）を、本発明で
は板上液体冷却ゾーンと定義している。
存在するが、この部分では板上水の厚みの変化が大き
く、その厚みに応じてこの部分での鋼材に対する冷却能
力が変化する（第３図参照）。この板上水の厚みの影響
を受ける範囲（Ｒｗ１，Ｒｗ２，Ｒｗ３）を、本発明で
は板上液体冷却ゾーンと定義している。
また、この例では水切りスプレー５及び６が存在するの
で、スプレー５の上流側及びスプレー６の下流側の各領
域には板上水が実質上存在しない。従ってこの領域では
鋼材は空気のみによって冷却される。この領域を空冷ゾ
ーンと呼ぶ。
で、スプレー５の上流側及びスプレー６の下流側の各領
域には板上水が実質上存在しない。従ってこの領域では
鋼材は空気のみによって冷却される。この領域を空冷ゾ
ーンと呼ぶ。
ところで、この冷却設備に設けられたスリットラミナー
ノズル設備４１，４２，４３，４４は、各々独立に冷却
水放出の開始と停止を切換えることができ、使用するノ
ズル（又はヘッダと呼ぶ）の本数を切換えることによっ
て、設備全体の冷却能力を変更することができ、それの
制御によって、冷却後の鋼材の温度を目標温度に仕上げ
ることが可能である。
ノズル設備４１，４２，４３，４４は、各々独立に冷却
水放出の開始と停止を切換えることができ、使用するノ
ズル（又はヘッダと呼ぶ）の本数を切換えることによっ
て、設備全体の冷却能力を変更することができ、それの
制御によって、冷却後の鋼材の温度を目標温度に仕上げ
ることが可能である。
第１図の例では、冷却設備を通る鋼材上のある点の温度
は、第４図に示すような変化を示す。即ち、鋼材はまず
最初に空冷ゾーンＲａ１で冷却され、板上液体冷却ゾー
ンＲｗ１、急冷ゾーンＲｃ１、板上液体冷却ゾーンＲｗ
２、急冷ゾーンＲｃ２、板上液体冷却ゾーンＲｗ３及び
空冷ゾーンＲａ２で順次に冷却される。
は、第４図に示すような変化を示す。即ち、鋼材はまず
最初に空冷ゾーンＲａ１で冷却され、板上液体冷却ゾー
ンＲｗ１、急冷ゾーンＲｃ１、板上液体冷却ゾーンＲｗ
２、急冷ゾーンＲｃ２、板上液体冷却ゾーンＲｗ３及び
空冷ゾーンＲａ２で順次に冷却される。
冷却設備出側における鋼材の温度Ｔｏを目標温度に仕上
げるためには、鋼材が冷却設備の入側に入る前に、鋼材
がその冷却設備から出る時の温度を予測し、それが目標
温度に近づくようにスリットラミナーノズル設備の使用
本数を決定し、必要に応じて切換えを行なう必要があ
る。この制御の方法の概略を第６図に示す。
げるためには、鋼材が冷却設備の入側に入る前に、鋼材
がその冷却設備から出る時の温度を予測し、それが目標
温度に近づくようにスリットラミナーノズル設備の使用
本数を決定し、必要に応じて切換えを行なう必要があ
る。この制御の方法の概略を第６図に示す。
第６図を参照して各ステツプの内容を説明する。ステツ
プ１は、処理対象の鋼材上の予め定めた点が温度計５の
直下を通過する時に実行され、温度計５によって検出さ
れる鋼材の温度θinを入力する。
プ１は、処理対象の鋼材上の予め定めた点が温度計５の
直下を通過する時に実行され、温度計５によって検出さ
れる鋼材の温度θinを入力する。
ステツプ２では、冷却設備出側における鋼材の温度の目
標値θoutを入力する。この温度θoutは、処理対象の鋼
材の仕様として予め決定されているので、その情報を読
込むことによって得る。
標値θoutを入力する。この温度θoutは、処理対象の鋼
材の仕様として予め決定されているので、その情報を読
込むことによって得る。
ステツプ３では、鋼材上の注目点がこの冷却設備全体
（温度計５から温度計６までの範囲）を通過する所要時
間ｔｔを求める。この時間は、予め設定される鋼材搬送
の速度パターンに基づいて計算により求めることができ
る。冷却ゾーンは、この例では、空冷ゾーン、板上液体
冷却ゾーン、及び急冷ゾーンの全体を示している。
（温度計５から温度計６までの範囲）を通過する所要時
間ｔｔを求める。この時間は、予め設定される鋼材搬送
の速度パターンに基づいて計算により求めることができ
る。冷却ゾーンは、この例では、空冷ゾーン、板上液体
冷却ゾーン、及び急冷ゾーンの全体を示している。
ステツプ４では、空冷ゾーンによる鋼材の温度降下代Θ
airを求める。
airを求める。
Θair＝αａ×ｔａ …(1) αａ：空冷熱伝達係数（鋼材速度ｖの関数） ｔａ：空冷ゾーン通過時間（速度パターンより計算） ステツプ５では、水冷ゾーン（急冷ゾーン＋板上液体冷
却ゾーン）に割当てられる冷却代Θwaterを次式により
求める。
却ゾーン）に割当てられる冷却代Θwaterを次式により
求める。
Θwater＝θin−θout−Θair …(2) ステツプ６では、注目点の水冷ゾーン通過所要時間ｔｗ
を求める。
を求める。
ｔｗ＝ｔｔ−ｔａ …(3) ステツプ７では、板上液体冷却ゾーン（板上水部分）と
急冷ゾーンの各々における冷却能（熱伝達係数）を求め
る。急冷ゾーンの冷却能αｋは、冷却対象、即ち鋼材の
物性値に応じて定まるので、処理中の鋼材の仕様（材
質、厚み）の情報を入力し、それに基づいて予め用意さ
れたテーブルを参照することによって得ることができ
る。αｋは、第３図に示すαｍに対応している。
急冷ゾーンの各々における冷却能（熱伝達係数）を求め
る。急冷ゾーンの冷却能αｋは、冷却対象、即ち鋼材の
物性値に応じて定まるので、処理中の鋼材の仕様（材
質、厚み）の情報を入力し、それに基づいて予め用意さ
れたテーブルを参照することによって得ることができ
る。αｋは、第３図に示すαｍに対応している。
板上液体冷却ゾーンにおける冷却能αｂは、第３図に
示すように板上水の厚みの関数であり、次の第(4)式で
表わすことができる。
示すように板上水の厚みの関数であり、次の第(4)式で
表わすことができる。
αｂ＝αｍ−（αｍ−αａ）×ｅβ …(4) ｅ：自然対数の底 β＝−Ｃ／ｈｂ Ｃ：定数 ｈｂ：任意の位置における板上水の厚み また、板上水の厚みが第２図に示すように基準点からの
距離に応じて変化するので、αｂは板上液体冷却ゾーン
の長さの関数である。従って、各々の板上液体冷却ゾー
ンの長さに基づいてαｂを求めることができる。
距離に応じて変化するので、αｂは板上液体冷却ゾーン
の長さの関数である。従って、各々の板上液体冷却ゾー
ンの長さに基づいてαｂを求めることができる。
ところで、任意の冷却ゾーンにおける冷却能αが一定で
あり、そのゾーンに鋼材が時間ｔの間存在する場合には
次式が成立する。
あり、そのゾーンに鋼材が時間ｔの間存在する場合には
次式が成立する。
α・ｔ＝ｋ・ｌｎ（Ｔｉｎ−θｗ）／（Ｔｏｕｔ−θｗ）…(5) Ｔｉｎ＝（Ｔｏｕｔ−θｗ）・ｅβ＋θｗ…(6) Ｔin：入側温度 Ｔout：出側温度 θw：冷却水の温度 ｌｎ：自然対数 β＝α・ｔ／ｋ またここでΔＴ＝Ｔin−Ｔoutとし、 ΔＴ＜＜（Ｔout−θｗ） とすれば、Pade展開を用い第(5)式を次式のように変形
できる。
できる。
Ｔout＝（２・ｋ−α・ｔ）／（２・ｋ＋α・ｔ）・Ｔｉｎ ＋（２・ｋ・α・ｔ）／（２・ｋ＋α・ｔ）・θｗ…(7) ΔＴ／ｔ＝（α／ｋ）・（（（Ｔｉｎ−Ｔｏｕｔ）／２）−θｗ）…(8) つまり、各ゾーンにおける冷却能と鋼材の存在時間が分
かれば、各ゾーンでの冷却量、即ち温度化を求めること
ができる。
かれば、各ゾーンでの冷却量、即ち温度化を求めること
ができる。
第１図の設備においては、第４図に示すように鋼材の温
度が変化する。第５図は第４図の一部分に領域での鋼材
の温度変化を抽出して示している。即ち第５図におい
て、時間ｔｂ〜ｔｃの範囲が急冷ゾーンでの温度降下で
あり、時間ｔａ〜ｔｂ、及びｔｃ〜ｔｄの判は、各々急
冷ゾーン前後の板上液体冷却ゾーンでの鋼材の温度降下
を示している。実際の急冷ゾーンは複数であるが、第４
図の温度変化は第５図の変化の組合せとして考えること
ができるし、空冷ゾーンでの冷却代は前述の第(1)式よ
り求められるので、ここでは説明を簡単にするため、第
５図のように、１つの急冷ゾーンとその前後の２つの板
上液体冷却ゾーンとで構成される水冷ゾーンについて説
明する。
度が変化する。第５図は第４図の一部分に領域での鋼材
の温度変化を抽出して示している。即ち第５図におい
て、時間ｔｂ〜ｔｃの範囲が急冷ゾーンでの温度降下で
あり、時間ｔａ〜ｔｂ、及びｔｃ〜ｔｄの判は、各々急
冷ゾーン前後の板上液体冷却ゾーンでの鋼材の温度降下
を示している。実際の急冷ゾーンは複数であるが、第４
図の温度変化は第５図の変化の組合せとして考えること
ができるし、空冷ゾーンでの冷却代は前述の第(1)式よ
り求められるので、ここでは説明を簡単にするため、第
５図のように、１つの急冷ゾーンとその前後の２つの板
上液体冷却ゾーンとで構成される水冷ゾーンについて説
明する。
まず第５図の時刻ｔｃ〜ｔｄの範囲に注目する。出側、
即ち時刻ｔｄでの（目標）温度Ｔｄは、冷却設備出側に
おける目標温度と空冷ゾーンでの冷却代に基づいて、求
めることができる。板上液体前記第(6)式のＴoutに求め
たＴｄを代入し、冷却能αｂをαに代入すれば、時刻ｔ
ｃの温度Ｔｃを入側温度Ｔinとして求めることができ
る。時間ｔには（ｔｄ−ｔｃ）を代入する。板上液体冷
却ゾーン（ｔｃ〜ｔｄの範囲）での冷却能αｂは前述の
ように該ゾーンの長さ（例えば第１図のＬｗ３）から求
めることができる。
即ち時刻ｔｄでの（目標）温度Ｔｄは、冷却設備出側に
おける目標温度と空冷ゾーンでの冷却代に基づいて、求
めることができる。板上液体前記第(6)式のＴoutに求め
たＴｄを代入し、冷却能αｂをαに代入すれば、時刻ｔ
ｃの温度Ｔｃを入側温度Ｔinとして求めることができ
る。時間ｔには（ｔｄ−ｔｃ）を代入する。板上液体冷
却ゾーン（ｔｃ〜ｔｄの範囲）での冷却能αｂは前述の
ように該ゾーンの長さ（例えば第１図のＬｗ３）から求
めることができる。
次に前記第(6)式のＴoutに得られたＴｃを代入し、急冷
ゾーンでの冷却能αｋをαに代入すれば、時刻ｔｂの温
度Ｔｂを入側温度Ｔinとして求めることができる。時間
ｔには（ｔｃ−ｔｂ）を代入する。
ゾーンでの冷却能αｋをαに代入すれば、時刻ｔｂの温
度Ｔｂを入側温度Ｔinとして求めることができる。時間
ｔには（ｔｃ−ｔｂ）を代入する。
続いて第(6)式のＴoutに得られたＴｂを代入し、板上液
体冷却ゾーンでの冷却能αｂをαに代入すれば、時刻ｔ
ａの温度Ｔａを入側温度Ｔinとして求めることができ
る。時間ｔには（ｔｂ−ｔａ）を代入する。
体冷却ゾーンでの冷却能αｂをαに代入すれば、時刻ｔ
ａの温度Ｔａを入側温度Ｔinとして求めることができ
る。時間ｔには（ｔｂ−ｔａ）を代入する。
従って、この水冷ゾーンにおける冷却量Θ１は、 Θ１＝Ｔａ−Ｔｄ の計算により求められる。
この計算処理が第６図のステップ８で行なわれる。とこ
ろで、この例では鋼材上の注目点が水冷ゾーンを通過す
る所要時間ｔｗは一定であるが、スリットラミナーノズ
ル設備の使用するヘッダ数を変更することによって、急
冷ゾーン及び板上液体冷却ゾーンの範囲が変わるので、
鋼材の急冷ゾーン通過所要時間ｔｗ１及び板上液体冷却
ゾーン通過所要時間ｔｗ２も変化し、計算によって求め
られるΘ１が変化する。
ろで、この例では鋼材上の注目点が水冷ゾーンを通過す
る所要時間ｔｗは一定であるが、スリットラミナーノズ
ル設備の使用するヘッダ数を変更することによって、急
冷ゾーン及び板上液体冷却ゾーンの範囲が変わるので、
鋼材の急冷ゾーン通過所要時間ｔｗ１及び板上液体冷却
ゾーン通過所要時間ｔｗ２も変化し、計算によって求め
られるΘ１が変化する。
逆に言えば、使用するヘッダ数を変更することによっ
て、水冷ゾーンにおける冷却量（Θ１）を調整すること
ができ、Θ１をこのゾーンに予め割当てられた冷却代
（第(2)式のΘwater）と一致させるようにヘッダ数を調
整すれば、冷却設備出側における鋼材の温度を目標値に
制御できる。
て、水冷ゾーンにおける冷却量（Θ１）を調整すること
ができ、Θ１をこのゾーンに予め割当てられた冷却代
（第(2)式のΘwater）と一致させるようにヘッダ数を調
整すれば、冷却設備出側における鋼材の温度を目標値に
制御できる。
第６図のステップ８，９及び１０は、各ゾーンの通過所
要時間（ｔｗ１，ｔｗ２）を変更しながら次に説明する
ようにループ状に繰り返し実行される。
要時間（ｔｗ１，ｔｗ２）を変更しながら次に説明する
ようにループ状に繰り返し実行される。
急冷ゾーンの時間ｔｗ１には、初期値として、ｔｗ／２
が与えられ、板上液体冷却ゾーンの時間ｔｗ２には（ｔ
ｗ−ｔｗ１）の値が与えられ、これらを利用してΘ１の
計算が実行される。計算によって得られたΘ１は、ステ
ップ９で目標値Θwaterと比較される。両者が一致しな
ければ（厳密には両者の誤差が所定の許容範囲を外れる
ときには）ステップ１０に進む。ステップ１０では、計
算結果Θ１と目標値Θwaterとの大小関係に応じて、急
冷ゾーンの時間ｔｗ１が変更される。即ち、Θ１＞Θwa
terなら冷却量が大きいので急冷ゾーンの時間ｔｗ１を
微少値Δｔだけ減らし、 Θ１＜Θwaterなら冷却量が小さいので急冷ゾーンの時
間ｔｗ１をΔｔだけ増やす。
が与えられ、板上液体冷却ゾーンの時間ｔｗ２には（ｔ
ｗ−ｔｗ１）の値が与えられ、これらを利用してΘ１の
計算が実行される。計算によって得られたΘ１は、ステ
ップ９で目標値Θwaterと比較される。両者が一致しな
ければ（厳密には両者の誤差が所定の許容範囲を外れる
ときには）ステップ１０に進む。ステップ１０では、計
算結果Θ１と目標値Θwaterとの大小関係に応じて、急
冷ゾーンの時間ｔｗ１が変更される。即ち、Θ１＞Θwa
terなら冷却量が大きいので急冷ゾーンの時間ｔｗ１を
微少値Δｔだけ減らし、 Θ１＜Θwaterなら冷却量が小さいので急冷ゾーンの時
間ｔｗ１をΔｔだけ増やす。
ステップ８を２回目以降に実行する場合には、ステップ
１０で更新された時間ｔｗ１を用い、時間ｔｗ２の値と
しては更新後のｔｗ１に基づき計算した値（ｔｗ−ｔｗ
１）を用い、それらに基づいてΘ１を再び計算する。
１０で更新された時間ｔｗ１を用い、時間ｔｗ２の値と
しては更新後のｔｗ１に基づき計算した値（ｔｗ−ｔｗ
１）を用い、それらに基づいてΘ１を再び計算する。
ステップ９から１１に進む時には、Θ１の値がΘwater
と実質上等しくなる条件での、鋼材の急冷ゾーン通過所
要時間がｔｗ１に存在し、板上液体冷却ゾーン通過所要
時間がｔｗ２に存在する。従って次のステップ１２で
は、得られた冷却ゾーンの時間ｔｗ１、鋼材の進行速度
ｖ、各ヘッダの冷却長（第１図の2・Lc）に基づいて必要
なヘッダ本数を決定する。つまり、 ヘッダ本数＝tw1/2・Lc/v) として計算する。
と実質上等しくなる条件での、鋼材の急冷ゾーン通過所
要時間がｔｗ１に存在し、板上液体冷却ゾーン通過所要
時間がｔｗ２に存在する。従って次のステップ１２で
は、得られた冷却ゾーンの時間ｔｗ１、鋼材の進行速度
ｖ、各ヘッダの冷却長（第１図の2・Lc）に基づいて必要
なヘッダ本数を決定する。つまり、 ヘッダ本数＝tw1/2・Lc/v) として計算する。
［効果］ 以上のとおり本発明によれば、急冷ゾーンと板上液体冷
却ゾーンの各々の冷却量をそれぞれ独立に計算し、板上
液体の厚みに応じた冷却量を正確に求めているので、板
上水を排除しなくても、冷却設備出側の鋼材の温度を正
確に目標値に制御できる。
却ゾーンの各々の冷却量をそれぞれ独立に計算し、板上
液体の厚みに応じた冷却量を正確に求めているので、板
上水を排除しなくても、冷却設備出側の鋼材の温度を正
確に目標値に制御できる。
本発明の方法と従来の方法（板上水の影響を無視）によ
ってそれぞれ冷却制御したオンラインテストの結果を第
７図に示す。第７図において、本発明の方法で得られた
結果がロ印で示されており、従来の方法で得られた結果
が＋印で示されている。グラフの縦軸が目標値との誤差
を示しているが、本発明では制御誤差が小さくなってい
ることが分かる。第８図は、第７図の結果に基づいて熱
電達係数αを逆算して求めたものを示しており、第７図
と同様に本発明及び従来の方法の結果をそれぞれロ印及
び＋印で示している。第８図を参照すると、本発明では
熱伝達係数のばらつきが小さいことが分かり、これらの
結果から、本発明では、熱伝達係数の推定精度が従来の
約３倍に向上していることが分かる。
ってそれぞれ冷却制御したオンラインテストの結果を第
７図に示す。第７図において、本発明の方法で得られた
結果がロ印で示されており、従来の方法で得られた結果
が＋印で示されている。グラフの縦軸が目標値との誤差
を示しているが、本発明では制御誤差が小さくなってい
ることが分かる。第８図は、第７図の結果に基づいて熱
電達係数αを逆算して求めたものを示しており、第７図
と同様に本発明及び従来の方法の結果をそれぞれロ印及
び＋印で示している。第８図を参照すると、本発明では
熱伝達係数のばらつきが小さいことが分かり、これらの
結果から、本発明では、熱伝達係数の推定精度が従来の
約３倍に向上していることが分かる。
第１図は本発明が適用される一形式の冷却設備の構成を
概略で示す縦断面図である。 第２図は位置に応じた板上水の厚みの変化を示すグラ
フ、第３図は板上水の厚みと冷却能との相関を示すグラ
フ、第４図は第１図の冷却設備を通る圧延材の温度変化
を示すグラフ、第５図は第４図の一部分を抽出して示す
グラフである。 第６図は冷却用のヘッダーの本数を決定する処理の概略
を示すフローチャートである。 第７図は制御温度誤差の実験結果を本発明と従来の方法
とで対比して示すグラフ、第８図は熱伝達係数を本発明
と従来の方法とで対比して示すグラフである。 １：圧延材（鋼材） ２，３：温度計 ４１〜４４：スリットラミナーノズル設備 ５，６：スプレー設備 ７：板上水 ８：スリットラミナー ｈ：板上水の厚み Ｒａ１，Ｒａ２：空冷ゾーン Ｒｗ１．Ｒｗ２，Ｒｗ３：板上液体冷却ゾーン Ｒｃ１，Ｒｃ２：急冷ゾーン αａ：空冷ゾーンの冷却能 αｍ，αｋ：急冷ゾーンの冷却能。
概略で示す縦断面図である。 第２図は位置に応じた板上水の厚みの変化を示すグラ
フ、第３図は板上水の厚みと冷却能との相関を示すグラ
フ、第４図は第１図の冷却設備を通る圧延材の温度変化
を示すグラフ、第５図は第４図の一部分を抽出して示す
グラフである。 第６図は冷却用のヘッダーの本数を決定する処理の概略
を示すフローチャートである。 第７図は制御温度誤差の実験結果を本発明と従来の方法
とで対比して示すグラフ、第８図は熱伝達係数を本発明
と従来の方法とで対比して示すグラフである。 １：圧延材（鋼材） ２，３：温度計 ４１〜４４：スリットラミナーノズル設備 ５，６：スプレー設備 ７：板上水 ８：スリットラミナー ｈ：板上水の厚み Ｒａ１，Ｒａ２：空冷ゾーン Ｒｗ１．Ｒｗ２，Ｒｗ３：板上液体冷却ゾーン Ｒｃ１，Ｒｃ２：急冷ゾーン αａ：空冷ゾーンの冷却能 αｍ，αｋ：急冷ゾーンの冷却能。
Claims (1)
- 【請求項１】冷却能が１００℃／秒以上であり、複数の
冷却手段を含み使用する冷却手段の数の調整によって冷
却能が変更自在な急速冷却設備を通る圧延材の急速冷却
方法において： 圧延材上の任意の部位が、所定の冷却ゾーンに滞留する
時間ｔ１を求め、 前記冷却ゾーンに含まれ使用する前記冷却手段から出る
冷却液体によって実質上直接に圧延材が冷却される急冷
ゾーン、及び前記冷却手段から出て圧延材上に滞留した
冷却液体の厚みに応じてその部分の冷却能が自然対数的
な変化を示し前記冷却ゾーンに含まれ前記急冷ゾーンか
らは外れた板上液体冷却ゾーン、の各々のゾーンでの圧
延材の滞留時間を前記時間ｔ１に基づいて決定し、各ゾ
ーンでの滞留時間に基づいて、各ゾーンでの圧延材の冷
却量を計算し、該計算の結果と目標の冷却量との差分が
小さくなる急冷ゾーンでの滞留時間ｔ２を求め、 得られた急冷ゾーンでの圧延材の滞留時間ｔ２から、使
用する冷却手段の数を決定する、熱間圧延材の急速冷却
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32354689A JPH06249B2 (ja) | 1989-12-13 | 1989-12-13 | 熱間圧延材の急速冷却方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32354689A JPH06249B2 (ja) | 1989-12-13 | 1989-12-13 | 熱間圧延材の急速冷却方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03184615A JPH03184615A (ja) | 1991-08-12 |
| JPH06249B2 true JPH06249B2 (ja) | 1994-01-05 |
Family
ID=18155908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32354689A Expired - Lifetime JPH06249B2 (ja) | 1989-12-13 | 1989-12-13 | 熱間圧延材の急速冷却方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06249B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2108465A1 (en) * | 2008-04-07 | 2009-10-14 | Siemens VAI Metals Technologies Ltd. | Method and apparatus for controlled cooling |
| JP4924579B2 (ja) * | 2008-09-08 | 2012-04-25 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 熱延鋼帯の冷却装置と、その冷却方法 |
-
1989
- 1989-12-13 JP JP32354689A patent/JPH06249B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03184615A (ja) | 1991-08-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |