JPH0689407B2 - 均熱度制御方法 - Google Patents

均熱度制御方法

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JPH0689407B2
JPH0689407B2 JP60179053A JP17905385A JPH0689407B2 JP H0689407 B2 JPH0689407 B2 JP H0689407B2 JP 60179053 A JP60179053 A JP 60179053A JP 17905385 A JP17905385 A JP 17905385A JP H0689407 B2 JPH0689407 B2 JP H0689407B2
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0081Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for slabs; for billets

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  • Control Of Metal Rolling (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は,被圧延材であるスラブの熱間圧延における均
熱度制御方法に関するもので,さらに詳言すれば,スラ
ブを所定の時間内に効率良く均一に加熱するための均熱
度の制御方法に関するものである。
〔従来の技術〕
被圧延材であるスラブを熱間圧延するために加熱する時
に,このスラブが厚さ方向に均一に加熱されないと次の
ような不都合が生じる。
その1 スラブの厚さ方向の中心部が加熱不足である場合には,
デンドライト等の粗大で有害な金属組織が消失せず、ま
た変形抵抗が大きいので粗大な粒径のままとなり,この
ため厚さ方向中心部は強度と靱性が低くなる。
その2 厚さ方向の中心部まで充分に均熱されたスラブを圧延す
ると,圧延されたスラブの長手方向の端面の厚さ方向中
心部が凸状となり,これをバルジングと称するが,均熱
不足のため厚さ方向の中心部の加熱が不足すると,スラ
ブの上下面付近は充分に加熱されているので,変形抵抗
が小さいのであるが,スラブの厚さ方向の中心部は加熱
不足のために変形抵抗が大きくなる。このため圧延され
た時に,スラブの上下面付近は伸びるが中心部は伸びな
い現象を生じ,伸び率のアンバランスを生じて歪みが生
じ易くなる。また,スラブの表面部分だけが伸びるの
で,オーバーラップ状の製品板ができ,品質上の問題と
なると共に,このオーバーラップ部を除去することによ
って歩留りが低下する。
このような問題を解決する従来の代表的な例として特公
昭58−19727号公報がある。
この特公昭58−19727号公報に示された方法は,加熱炉
からの抽出時点におけるスラブ表面温度あるいは加熱炉
の均熱帯温度,圧延初期パスの圧延荷重と圧延条件に基
づいて抽出時の圧延材厚さ方向における最高温度と最低
温度を求め,双方が所定の範囲となるように加熱炉設定
温度および抽出ピッチ,またはその何れか一方を調整す
るものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
この特公昭58−19727号公報に示された方法では,圧延
荷重からはスラブの厚さ方向の平均の変形抵抗がわかる
だけで,厚さ方向各位置の変形抵抗や温度を知ることは
できない。
スラブの厚さや,抽出ピッチ,炉内雰囲気温度等の加熱
条件がほぼ一定している条件下では,平均変形抵抗とス
ラブの表面温度を知るだけで充分であることもあるが,
前記した加熱条件が大幅にかつ複雑に変化した場合には
この特公昭58−19727号公報に示された方法は役に立た
ない。
本発明は,前記した従来例における問題点および欠点を
解消すべく創案されたもので,圧延初期におけるスラブ
前後端部のバルジングやオーバーラップ(以下、これら
を一括してバルジングと総称する)の状況が,圧延ロー
ルの半径と圧延量との比や厚さ方向の変形抵抗の分布に
依存することに着目し,圧延初期パスにおけるスラブの
端面のバルジング形状を知ることによって,より正確な
スラブ内温度分布を演算予測し,もってこの予測された
スラブ内温度分布に従って加熱炉の加熱設定温度を修正
することによって,より正確なスラブの近熱加熱を達成
することを目的としたものである。
〔問題点を解決するための手段および作用〕
以下,本発明を,本発明の実施例を示す図面を参照しな
がら説明する。
本発明による熱間圧延における被圧延材であるスラブ1
の均熱度制御方法は,スラブ1を熱間圧延するに際し
て,予めサンプルスラブにより鋼種イ,スラブの厚さ等
のスラブ寸法ニ,スラブの厚さ方向の温度分布ロ,圧延
ロール径ハ,圧下量ホそして圧延後のスラブの端面形状
ヘ等のサンプルデータAを求めておき,このサンプルデ
ータAの鋼種イ,スラブ寸法ニ,スラブ内温度分布ロ,
圧延ロール径ハそして圧下量ホと,バルジング形状ヘと
の関係を求めておき,この関係に基づき,実際に圧延さ
れるスラブ1の鋼種チおよびスラブ寸法ヌ,圧延ロール
径リ,圧下量ルと,実測された圧延初期パスの圧延後の
スラブ1のバルジング形状オとから,この実際に圧延さ
れるスラブ1の厚さ方向の温度分布,すなわちスラブ内
温度分布ヨを演算して求め,この演算算出された温度分
布ヨにより炉温を制御する加熱制御モデルを修正するの
である。
すなわち,予め鋼種イ,厚さ方向の温度分布であるスラ
ブ内温度分布ロ,スラブ寸法ニが既知のサンプルスラブ
に対して,圧延ロール径ハと圧下量ホの比および圧下率
を種々変えて圧延し,このサンプルスラブの前後端面の
オーバーラップ量を含むバルジング量,すなわちバルジ
ング形状ヘを測定し,これらのサンプルデータAに従っ
てバルジング特性演算ト(このバルジング特性演算トは
オフライン計算となる)をして,前記した各サンプルデ
ータA別のバルジング特性式カを整理記憶しておく。
実際のスラブ1を圧延する際には,圧延するスラブ1の
鋼種チ,スラブ寸法ヌと,圧延ロール径リ,圧下量ルと
の各命令データBにより対応するバルジング特性式カを
選別し,この選別されたバルジング特性式カに実測デー
タCである圧延初期パスの圧延後のスラブ1のバルジン
グ形状オを対比させてオンライン計算であるスラブ内温
度分布計算ワを行ってスラブ内温度分布ヨを演算算出す
る。
このようにして求めたスラブ内温度分布ヨと予め設定さ
れている目標温度分布とを比較し,両者の差をなくすよ
うに,各炉帯炉温設定値を求める数式モデルを修正する
のである。
〔実施例〕
第2図はスラブ1の端面形状,すなわちバルジング形状
オを実測して本発明方法を実施すべく構成した装置の概
略を示すもので,3は縦長のスリット光を照射する光源,4
は光源3から照射された光によってスラブ1端面に生じ
る光影を撮影するカメラ,5はカメラ4で撮影した画像信
号から画像の特徴を抽出する画像処理装置,6は画像処理
装置5で抽出された画像の特徴からスラブ1の端面のバ
ルジングの寸法を含めた形状,すなわちバルジング形状
オを求める演算装置,7は製造命令情報を発すると共に必
要に応じて実績情報を収集する上位計算機,8は各種入力
からスラブ内温度分布ヨを算出する演算装置,9は入力お
よび演算結果を記憶すると共に必要に応じて読み出すメ
モリー,10は加熱炉内の各炉帯の温度設定と加熱炉から
の抽出ピッチを制御するコントローラである。
この第2図に示した装置において,実際のスラブ1の圧
延に先立って,厚さ方向に沿った複数箇所に熱電対を埋
設したサンプルスラブを加熱炉で加熱して圧延機で圧延
し,圧延後のサンプルスラブの先端と尾端とに光源3か
らのスリット光線を照射してカメラ4で撮影し,もって
サンプルスラブのバルジング形状の特徴を画像処理装置
5で抽出することによって各サンプルデータAを得たな
らば,このサンプルデータAに従って演算装置6によっ
てバルジング特性演算トを行い,その時の圧延条件を基
に各圧延条件をパラメータとした時のスラブ内温度分布
とバルジング形状との関係式であるバルジング特性式カ
を作成してメモリー9に記憶させておく。
次いで,実際にスラブ1を加熱炉で加熱し,圧延機の圧
延ロール2で圧延する時に,圧延の初期パスにおいてス
ラブ1の端部に向かって光源3からスリット光を照射
し,スラブ1の端面に生じた光影をカメラ4で撮影し,
その信号を画像処理装置5に入力する。
この時,光影は,光切断法によりスラブ1の端部の形
状,寸法に対応したパターンとなる。
画像処理装置5では,カメラ4において得られた光影の
パターン信号に対し,公知の方法によって2値化しさら
にスラブ厚hを基準寸法として光影パターンを定量化す
る。このように画像処理装置5では,スラブ厚hを基準
寸法として光影パターンを定量化するので,この基準寸
法であるスラブ厚hを予め上位計算機7から入力してお
く。
画像処理装置5で定量化された光影のパターン信号は演
算装置6に入力されるが,この演算装置6には同時に上
位計算機7からスラブ厚h,スラブ幅b,圧下量Δhの各信
号が入力され,この各入力信号に従ってバルジング形状
オの演算が行われる。この演算装置6によるバルジング
形状オの演算は次の如くして求められる。
スラブ1の端部に対して入射角Θでスリット光を照射す
ると、バルジング量δの時の光影の長さlは, l=δtanΘ となる。
すなわち,光影をスラブ1端部に対して直交する方向か
ら見ると,光影の長さはlとして測定されるのである。
また,光影の長さlの他に光影の長さlの半分の位置に
対応する厚み,すなわち半値厚h′も光影パターンから
簡単に求めることができる。
この形状パラメータである光影の長さlをスラブ厚hで
割った値l/hは,研究によると第4図および第5図に示
した如く,圧延条件に応じて変化する。
すなわち,圧延されたスラブ1の先後端には,例えば第
3図に示すように上下表面部分が突出するオーバーラッ
プ部分が成形されるが,このオーバーラップ量がバルジ
ング量δとなる。
このバルジング量δに対するスラブ厚h,スラブ幅b,圧下
量Δhの影響を第4図および第5図に示す。この第4図
および第5図から明らかな如く,バルジング量δはスラ
ブ厚h,スラブ幅b,圧下量Δhにより大きく変化し,スラ
ブ厚hが小さく,スラブ幅b,圧下量Δhが大きい場合に
凸形状となる条件が存在することがわかる。なお,半値
厚h′をスラブ厚hで割ったh′/hも同様に表すことが
できる。
さらに,これらの値l/hとh′/hは,スラブ内温度分布
ヨによって第6図の如く変化する。すなわち,スラブ1
の表面温度Θsとスラブ1の中心部分の温度Θcとの差Δ
Θ=Θs−Θcが大きいと,スラブ1の表層部が中心部に
比べて大きく延伸するためにスラブ1の端部は凹形とな
り,逆に差ΔΘ=Θs−Θcが小さくもしくは負になる
と,スラブ1の中心部の方が表面層よりも延伸するため
にスラブ1の端部は凸形となる。
このオーバーラップまたはバルジング量δの特性は,こ
の温度差ΔΘの他にロール半径Rに対する圧下量Δhの
比Δh/Rやスラブ厚hに対する圧下量Δhの比Δh/h,さ
らにスラブ厚hに対するスラブ幅bの比b/hによって変
化するものであり,第6図の各特性曲線はこれらのパラ
メータの関数f(Δh/R,Δh/h,b/h)の値によって変化
する。
上記した各現象,すなわちバルジング量δと圧下量Δh
との関係,およびバルジング量δと温度差ΔΘとの関係
を表す数式をメモリー9に記憶させておくことによっ
て,温度分布演算装置8においては,演算装置6におい
て求められたバルジング特性式カと,上位計算機7から
入力される命令データBとを,画像処理装置5から入力
されるバルジング形状オである実測データCに突き合わ
せてスラブ内温度分布ヨを求めることができる。
このようにして求めたスラブ内温度分布ヨを加熱炉の各
炉帯炉温設定値または抽出ピッチさらにはこれらの両方
を制御するコントローラ10に入力し,このコントローラ
10においては入力されたスラブ内温度分布ヨと予め設定
されている目標温度分布との差をなくすように各炉帯炉
温設定値を求める数式モデルを修正するのである。
より具体的に説明するならば,各炉帯の炉温設定値Tb,T
h,Tsと各炉帯滞留時間tp,th,tsとスラブ厚hとが判れ
ば,スラブ1への熱伝達Qは, ただし,φcgは総括熱伝達係数であり,θsはスラブ1
の表面温度である。
で表され,またスラブ1内の熱伝導は3次元偏微分方程
式で表されるが,工業的には差分方程式として解く方法
等が用いられている。
これらの式を解くことによって,スラブ1の厚さ方向温
度分布を予測するモデル式が得られる。すなわち差分方
程式により得られる各節点温度の中から代表点の温度を
選んで温度分布とするのである。
しかしながら,これらの式のパラメータは,スラブ1の
鋼種や寸法,抽出ピッチ等によって変動するものであ
り,これらを正確に固定することは困難であるために,
実際の温度分布は目標の温度分布に一致するとは限ら
ず,必ず差が生じる。
この実際の温度分布と目標の温度分布との差を求めるに
当たり,実際の温度分布を前記した本発明方法によりス
ラブ内温度分布ヨとして測定するのである。
本発明方法により求めたスラブ内温度分布ヨと目標の温
度分布とから前記した差が求まったならば,この差を減
少させるべくモデル式のパラメータを修正する。具体的
には,熱伝導率αまたは総括熱伝達係数φcg,さらには
この両者を修正するのである。
要するに,温度分布の差dQdifに対する影響の度合に応
じて下式の如く修正するのである。
dQdef=(∂Qdif/∂α)・dα+ (∂Qdif/∂φcg)・dφcg ここで,dαおよびdφcgはそれぞれ修正量である。
このようにして熱伝導率αまたは総括熱伝達係数φcg,
さらにはこの両者を修正することによって,直接的に炉
温設定値を求めるパラメータを正確に修正することがで
きるのである。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかな如く,本発明によるスラブの均
熱制御方法は,スラブに対する加熱条件および圧延条件
が変化したとしても,この変化に対応した正確なスラブ
内温度分布を得ることができるので,この求められたス
ラブ内温度分布に従って炉温を制御する加熱制御モデ
ル,すなわち炉温設定値を求めるパラメータを正確に修
正することができ,これによってスラブのより均一な均
熱を達成することができ,またこのスラブのより均一な
均熱の達成によって高品質の圧延製品を得ることができ
ると共に歩留り低下を効果的に阻止することができ,さ
らに多量のサンプルデータの蓄積によって簡単にかつ正
確にさらに自動的に精度の高い均熱制御を得ることがで
きる等多くの優れた効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は,本発明方法の情報処理の系統を示す説明図で
ある。 第2図は,本発明方法の具体的実施例の構成例を示す説
明図である。 第3図は,スラブの端部構造例の縦断面を示す説明図で
ある。 第4図および第5図は,スラブの端部形状のバルジング
量と圧下量との特性を示す線図で,第4図はスラブの先
端部分を,第5図はスラブの後端部分を示すものであ
る。 第6図は,スラブの表面部温度と中心部温度との温度差
と,バルジング量との特性線図である。 符号の説明 1;スラブ,2;圧延ロール,3;光源,4;カメラ,5;画像処理装
置,6;演算装置,7;上位計算機,8;温度分布演算装置,9;メ
モリー,10;コントローラ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被圧延材であるスラブを熱間圧延するに際
    し,予めサンプルスラブにより鋼種,スラブの厚さ等の
    スラブ寸法,スラブの厚さ方向の温度分布,圧延ロール
    径そして圧下量と,圧延後のスラブの端面形状との関係
    を求めておき,該関係に基づき,実際に圧延されるスラ
    ブの鋼種および寸法,圧延ロール径,圧下量と,実測さ
    れた圧延初期パスの圧延後のスラブの長手方向の端面形
    状とから,該実際に圧延されるスラブの厚さ方向の温度
    分布を演算して求め,該演算算出された温度分布により
    炉温を制御する加熱制御モデルを修正する熱間圧延にお
    ける被圧延材の均熱度制御方法。
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JP4854602B2 (ja) * 2007-06-15 2012-01-18 株式会社神戸製鋼所 圧延材の形状検出方法
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CN106906352B (zh) * 2017-03-30 2018-09-18 重庆赛迪热工环保工程技术有限公司 一种轧钢加热炉钢坯混装时的加热方法

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