JPH10249426A - Temperature controller of rolling mill - Google Patents

Temperature controller of rolling mill

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Publication number
JPH10249426A
JPH10249426A JP9050455A JP5045597A JPH10249426A JP H10249426 A JPH10249426 A JP H10249426A JP 9050455 A JP9050455 A JP 9050455A JP 5045597 A JP5045597 A JP 5045597A JP H10249426 A JPH10249426 A JP H10249426A
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JP
Japan
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temperature
rolling
rolled
heat transfer
model
Prior art date
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Pending
Application number
JP9050455A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuyoshi Asada
勝義 浅田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
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Publication of JPH10249426A publication Critical patent/JPH10249426A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To precisely control the temperature of a material to be rolled at the outlet side of a rolling mill and to improve the rolling precision and the yield by considering the temperature of a rolling roll and making the heat transfer rate between a coolant and the material to be rolled into a regression model in the time of cooling the material to be rolled orderly rolled in plural numbers of rolling stands by using a coolant cooling means. SOLUTION: Inside a temperature controlling part 8, a coolant heat transfer rate part of using an off-line rolling temperature model and an on-line rolling temperature model 12 assembled with a regression equation of the heat transfer rate are installed. Further, the temperature of a material W to be rolled is controlled with a pre-set controlling means 13 of the rolling condition using the on-line rolling model 12 and a feed back controlling means 14. Further, the on-line rolling temperature model 12 is made to include a roll temperature pre-measuring model, based on the temperature of a rolling roll 3 predicted therewith, the regression equation of the heat transfer rate following that is made in a model and the temperature calculation of the material W to be hot-rolled is executed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は複数段のスタンドと
クーラント冷却手段とを備えた圧延機において、圧延加
工される被圧延材の圧延機出側における材料温度を高精
度に制御して歩留りの向上を図ることのできる圧延機の
温度制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rolling mill provided with a plurality of stands and coolant cooling means, which controls the material temperature of the material to be rolled on the exit side of the rolling mill with high precision to reduce the yield. The present invention relates to a temperature control device for a rolling mill that can be improved.

【0002】[0002]

【関連する背景技術】熱間圧延において被圧延材の強度
や靱性等の材質を改善するべく圧延制御や冷却を行う場
合、また板厚制御の為の圧延荷重予測を行う場合、被圧
延材の温度を正確に予測することが重要な課題となる。
このような材料温度変化を正確に予測できれば、例えば
タンデム配置された複数段のスタンド間における被圧延
材の張力を安定させてその通板特性の安定化を図り、圧
延精度を高めて被圧延材の全長に亘って材料品質を均一
化することができる。ちなみに材料温度の予測精度が悪
いと、例えば被圧延材のコイル先端部における圧延精度
が劣化し、コイル先端部分での板厚が不均一化して歩留
りが低下する。
[Related Background Art] In hot rolling, when rolling control or cooling is performed to improve the material such as strength or toughness of the material to be rolled, or when rolling load prediction for controlling the thickness of the material to be rolled is performed. Predicting the temperature accurately is an important issue.
If such a material temperature change can be accurately predicted, for example, the tension of the material to be rolled between a plurality of stands arranged in tandem is stabilized to stabilize the sheet passing characteristics, and the rolling accuracy is increased by increasing the rolling accuracy. The material quality can be made uniform over the entire length of the material. Incidentally, if the prediction accuracy of the material temperature is poor, for example, the rolling accuracy at the tip of the coil of the material to be rolled is deteriorated, the thickness at the tip of the coil becomes uneven, and the yield decreases.

【0003】ところで熱間圧延における材料温度の変化
は、主として 圧延機の入側および出側における大気中への熱放射
と対流による冷却 圧延機の入側および出側におけるクーラント液によ
る冷却 圧延中の加工発熱や圧延ロールとワーク(被圧延
材)表面との摩擦 圧延ロールへの熱伝達 によって決定される。この内、上記クーラント液による
冷却はその冷却効率が大きいので、材料温度変化を正確
に予測して温度制御するに際し、クーラント液での冷却
による被圧延材の温度変化を的確に捉えることが重要で
ある。
[0003] By the way, the change in the material temperature in hot rolling is mainly caused by cooling by the heat radiation to the atmosphere and convection at the entrance and exit of the rolling mill and cooling by the coolant at the entrance and exit of the rolling mill during the rolling. It is determined by the heat generated during processing and the friction between the roll and the surface of the work (rolled material). Among them, the cooling by the coolant liquid has a large cooling efficiency, and therefore, in accurately predicting the material temperature change and controlling the temperature, it is important to accurately grasp the temperature change of the material to be rolled due to the cooling with the coolant liquid. is there.

【0004】このようなクーラント液による冷却作用を
的確に捉えるべく、従来、クーラント液による冷却プロ
セスだけを対象とした実験により、予め被圧延材とクー
ラント液との間の熱伝達率αscを求め、この熱伝達率α
scを材料表面温度等の回帰式にてモデル化することが行
われている。このようにして回帰モデル化された熱伝達
率αscを用いて材料温度計算を行えば、その予測精度の
向上を図り、圧延精度を高めることが可能となる。
[0004] In order to accurately grasp such a cooling effect by the coolant liquid, a heat transfer coefficient αsc between the material to be rolled and the coolant liquid has been obtained in advance by an experiment targeting only the cooling process using the coolant liquid. This heat transfer coefficient α
Sc is modeled by a regression equation such as the material surface temperature. If the material temperature is calculated using the heat transfer coefficient αsc thus regression-modeled, the prediction accuracy can be improved and the rolling accuracy can be improved.

【0005】また圧延工程における被圧延材の温度分布
の変化を圧延温度モデルによって表し、この圧延温度モ
デルを用いて圧延機出側における材料温度が目標温度と
なるようにプリセット制御することも行われている。更
にはその制御条件aiをΔaiだけ変化させて上記圧延温
度モデルを計算し、そのときの圧延機出側温度Tsの変
化ΔTsを求めることで評価される影響係数(ΔTs/Δ
ai)を用いて材料温度を制御することも行われてい
る。
A change in the temperature distribution of the material to be rolled in the rolling process is represented by a rolling temperature model, and preset control is performed using the rolling temperature model so that the material temperature at the exit side of the rolling mill becomes the target temperature. ing. Further, the control condition ai is changed by Δai to calculate the rolling temperature model, and a change ΔTs in the rolling mill exit side temperature Ts at that time is evaluated to determine the influence coefficient (ΔTs / Δ
Control of the material temperature using ai) is also performed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし圧延機の各スタ
ンドにおける実績データを用いて熱伝達率αscを回帰し
ながら材料温度を予測すると雖も、実操業においては、
例えば図1に示すように圧延ロールの温度が被圧延材の
性状のみならず、その圧延条件やロール交換後の圧延本
数等によって変化するので、その予測精度にバラツキが
生じ易い。しかも図2に示すように実測されたロール温
度によって、前述した回帰モデルに基づく逆算によって
同定される熱伝達率αscに違いが生じてくる。
However, although the material temperature is predicted while regressing the heat transfer coefficient αsc using the actual data at each stand of the rolling mill, in actual operation,
For example, as shown in FIG. 1, since the temperature of the rolling roll changes depending not only on the properties of the material to be rolled but also on the rolling conditions, the number of rolls after the roll is replaced, and the like, the prediction accuracy tends to vary. Moreover, as shown in FIG. 2, the heat transfer coefficient αsc identified by the back calculation based on the regression model described above differs depending on the roll temperature actually measured.

【0007】従ってこのようなロール温度の変化を踏ま
えて熱伝達率αscを同定し、その上で材料温度を予測し
なければ、温度制御の為のプリセット精度が低くなる。
しかも前記影響係数の精度も低いので、実操業に際して
制御のオーバーシュートやハンチングが生じ、圧延特性
が悪くなると言う問題がある。つまりロール温度の変化
を考慮した制御を行わない限り、その圧延精度を高めて
歩留りの向上を図ることが困難である。
Therefore, unless the heat transfer coefficient αsc is identified based on such a change in the roll temperature and the material temperature is not predicted based on the heat transfer coefficient αsc, the preset accuracy for the temperature control becomes low.
In addition, since the accuracy of the influence coefficient is low, there is a problem that overshoot and hunting of control occur in actual operation and rolling characteristics are deteriorated. That is, it is difficult to improve the rolling accuracy and improve the yield unless control is performed in consideration of the change in the roll temperature.

【0008】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、圧延ロールの温度を考慮して熱
伝達率αscを回帰モデル化することによって、セットア
ップ精度の向上と、高精度な影響係数の下での制御性の
向上を図り、材料温度を高精度に制御してその歩留りを
高めることのできる圧延機の温度制御装置を提供するこ
とにある。
The present invention has been made in view of such circumstances, and its object is to improve the set-up accuracy and improve the set-up accuracy by regression modeling the heat transfer coefficient αsc in consideration of the temperature of the rolling roll. It is an object of the present invention to provide a temperature control device of a rolling mill which can improve controllability under an accurate influence coefficient, control the material temperature with high accuracy, and increase the yield.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明は、被圧延材を順次圧延する複数段のスタン
ドと、上記被圧延材を冷却するクーラント冷却手段とを
備えた圧延機に組み込まれる温度制御装置に係り、各ス
タンドにおける実績データに基づいて求められる熱伝達
率αscをロール温度の影響を考慮して回帰モデル化し、
この熱伝達率αscの回帰モデルを組み込んだオンライン
圧延温度モデルおよびロール温度予測モデルを用いて圧
延速度等をプリセットすると共に、圧延速度等の変更に
伴う熱伝達率αscの変化から影響係数を求めてその制御
ゲインを設定するようにしたことを特徴としている。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a rolling mill having a plurality of stands for sequentially rolling a material to be rolled and a coolant cooling means for cooling the material to be rolled. Regarding the built-in temperature control device, the heat transfer coefficient αsc obtained based on the actual data at each stand is converted into a regression model in consideration of the effect of the roll temperature,
The rolling speed is preset using an online rolling temperature model and a roll temperature prediction model incorporating the regression model of this heat transfer coefficient αsc, and the influence coefficient is obtained from the change of the heat transfer coefficient αsc accompanying the change of the rolling speed etc. It is characterized in that the control gain is set.

【0010】即ち、本発明に係る圧延機の温度制御装置
は、各スタンドの圧延実績に従って被圧延材の温度変化
を計算するオフライン圧延温度モデルを用いて、圧延機
出側における計算温度がその実績温度に等しくなるよう
な被圧延材とクーラント液との間の熱伝達率αscを逆算
する第1の手段と、この第1の手段により同定される熱
伝達率αscの回帰式を組み込んだオンライン圧延温度モ
デルを用い、クーラント液の性状データおよび被圧延材
の材料温度に従って、圧延機出側における被圧延材の材
料温度が目標値と一致するように圧延条件をプリセット
制御すると共に、前記オンライン圧延温度モデルを用い
て計算される圧延機出側の温度に対する影響係数を用い
てその圧延条件をフィードバック制御する第2の手段と
を具備したもので、特に第2の手段においては、ロール
温度予測モデルに従って予測される圧延ロールの温度に
基づいて前記熱伝達率αscの回帰式をモデル化して圧延
温度計算することを特徴としている。
That is, the temperature control device for a rolling mill according to the present invention uses an off-line rolling temperature model for calculating the temperature change of the material to be rolled in accordance with the rolling performance of each stand, and calculates the calculated temperature on the exit side of the rolling mill. A first means for back-calculating the heat transfer coefficient αsc between the material to be rolled and the coolant liquid to be equal to the temperature, and online rolling incorporating a regression equation of the heat transfer coefficient αsc identified by the first means. Using a temperature model, according to the property data of the coolant liquid and the material temperature of the material to be rolled, the rolling conditions are preset and controlled so that the material temperature of the material to be rolled at the rolling mill exit side matches the target value, and the online rolling temperature is controlled. A second means for performing feedback control of the rolling conditions using an influence coefficient for the temperature at the exit of the rolling mill calculated using the model, In the second means, it is characterized in that to model the regression equation of the heat transfer coefficient αsc rolling temperature calculated based on the temperature of the rolling rolls to be predicted according to the roll temperature prediction model.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る圧延機の温度制御装置について説明す
る。図1は本発明が適用される圧延機の全体構成を示す
概念図で、ここではタンデム配置された3段構成の第1
〜第3スタンド1,2,3を備えた連続圧延機を示してい
る。各スタンド1,2,3はそれぞれ一対の圧延ロール
(ワークロール)5とバックアップロール6とを備えて
おり、圧延制御部7の制御の下で圧下(荷重)制御され
て前記圧延ロール5間に導かれる被圧延材(ワーク)W
を圧延するそして被圧延材Wは第1スタンド1から第3
スタンド3に掛けて順次連続的に圧延され、第3スタン
ド4の出側において所望とする製品仕様の板厚とされ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A temperature control device for a rolling mill according to one embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram showing the overall configuration of a rolling mill to which the present invention is applied. In this example, a first tandem three-stage configuration is used.
To a third rolling mill including third to third stands 1, 2, and 3. Each of the stands 1, 2, 3 includes a pair of rolling rolls (work rolls) 5 and a backup roll 6, and is controlled under the control of a rolling control unit 7 to reduce the load (load) between the rolling rolls 5. Rolled material (work) W to be guided
And the workpiece W is moved from the first stand 1 to the third
The steel sheet is continuously rolled on the stand 3 so that the thickness of the product on the exit side of the third stand 4 is adjusted to a desired product specification.

【0012】尚、図中8はマイクロプロセッサ等の計算
機を主体として構成されるシステム制御部である。この
システム制御部8の制御の下で前記各スタンド1,2,3
における圧延制御部7の作動が制御され、前記圧延ロー
ル5による圧延荷重や圧延速度等の調整が行われる。ま
た図中9a,9bは第1スタンド1の上流側(圧延機の
入側)、および第3スタンド3の下流側(圧延機の出
側)にそれぞれ設けられた板厚計や板温度計等のセンサ
である。これらのセンサ9a,9bにより被圧延材Wの
圧延前の板厚H0とその板温度、この連続圧延機を通し
て圧延された、つまり圧延後の被圧延材Wの板厚hiと
その板温度がそれぞれ計測される。
In the figure, reference numeral 8 denotes a system control unit mainly composed of a computer such as a microprocessor. Under the control of the system control unit 8, each of the stands 1, 2, 3
, The operation of the rolling control unit 7 is controlled, and the rolling load and rolling speed by the rolling roll 5 are adjusted. 9a and 9b are thickness gauges and sheet thermometers provided on the upstream side of the first stand 1 (the entrance side of the rolling mill) and on the downstream side of the third stand 3 (the exit side of the rolling mill). Sensor. By means of these sensors 9a and 9b, the thickness H0 of the material W to be rolled before rolling and the temperature thereof, and the thickness hi and the temperature of the material W after rolling through the continuous rolling mill, ie, after rolling, are respectively obtained. Measured.

【0013】さてこのように構成された圧延機により圧
延加工される被圧延材Wにおける熱の出入りの様子は、
図4に示すようにモデル化して示すことができる。
尚、図4においてT(0),…T(20)は、被圧延材Wの入
温(入側材料温度),更には各スタンド1,2,3におけ
る空冷(空気冷却)温度,放冷(放射冷却)温度,クー
ラント冷却(クーラント液による冷却)温度、圧延ロー
ルによる加工温度(圧延による発熱温度),摩擦温度
(圧延ロールと被圧延材との摩擦発熱温度),ロール伝
熱温度(圧延ロールを伝わって逃げる温度)をそれぞれ
示している。
Now, the state of heat flow in and out of the material W to be rolled by the rolling mill constructed as described above is as follows.
It can be modeled and shown as shown in FIG.
In FIG. 4, T (0),... T (20) represent the temperature of the material W to be rolled (the temperature of the material on the incoming side), the air cooling (air cooling) temperature in each of the stands 1, 2, and 3, and the cooling. (Radiant cooling) temperature, coolant cooling (cooling with coolant liquid) temperature, processing temperature by rolling rolls (heating temperature by rolling), friction temperature (friction heating temperature between rolling rolls and material to be rolled), roll heat transfer temperature (rolling) (The temperature at which the material escapes along the roll).

【0014】本発明に係る温度制御装置は、このような
被圧延材Wの熱の出入りを考慮して構築される圧延温度
モデルに従ってその温度制御(圧延制御)を実行するも
のであり、前記システム制御部8内に、オフライン圧延
温度モデルを用いてクーラント熱伝達率αscを逆算する
クーラント熱伝達率逆算部11と、熱伝達率αscの回帰
式を組み込んだオンライン圧延温度モデル12と、この
オンライン圧延温度モデル12を用いて圧延条件をプリ
セット制御するプリセット制御手段13、および前記オ
ンライン圧延温度モデル12を用いて計算される影響係
数を用いてその圧延条件をフィードバック制御するフィ
ードバック制御手段14を備えて実現される。更にオン
ライン圧延温度モデル12をロール温度予測モデルを含
んだものとして構築し、このロール温度予測モデルに従
って予測される圧延ロールの温度に基づいて前記熱伝達
率αscの回帰式をモデル化して圧延温度計算を実行する
ようにしたことを特徴としている。
The temperature control device according to the present invention executes the temperature control (rolling control) in accordance with a rolling temperature model constructed in consideration of the heat inflow and outflow of the material W to be rolled. In the control unit 8, a coolant heat transfer coefficient reverse calculation unit 11 for back calculating the coolant heat transfer coefficient αsc using an offline rolling temperature model, an online rolling temperature model 12 incorporating a regression equation of the heat transfer coefficient αsc, A preset control means 13 for preset control of rolling conditions using the temperature model 12 and a feedback control means 14 for feedback-controlling the rolling conditions using an influence coefficient calculated using the online rolling temperature model 12 are realized. Is done. Further, the on-line rolling temperature model 12 is constructed so as to include the roll temperature prediction model, and the regression equation of the heat transfer coefficient αsc is modeled based on the rolling roll temperature predicted according to the roll temperature prediction model to calculate the rolling temperature. Is executed.

【0015】さて上記クーラント熱伝達率逆算部11
は、各スタンド1,2,3における圧延実績を取り込んで
これらの各スタンド1,2,3での材料温度を計算し、圧
延機出側の計算温度が圧延機出側の実績温度と等しくな
るようなクーラント熱伝達率αscを逆算する役割を果た
す。この際、クーラント熱伝達率αscがロール温度や被
圧延材Wの材質、圧延条件等によって変化することか
ら、特にロール温度の影響を受け易いことから、あらゆ
る条件での実績データに基づいて、その逆算処理を行っ
てクーラント熱伝達率αscを回帰モデル化する。
The coolant heat transfer coefficient back calculation unit 11
Calculates the material temperature at each of the stands 1, 2, and 3 by taking in the rolling results at the stands 1, 2, and 3, and the calculated temperature at the exit of the rolling mill becomes equal to the actual temperature at the exit of the rolling mill. It plays the role of back-calculating such a coolant heat transfer coefficient αsc. At this time, since the coolant heat transfer coefficient αsc changes depending on the roll temperature and the material of the material to be rolled W, the rolling conditions, etc., it is particularly susceptible to the roll temperature. By performing an inverse calculation process, the coolant heat transfer coefficient αsc is converted into a regression model.

【0016】図5はこのようなクーラント熱伝達率逆算
部11において実行されるクーラント熱伝達率αscの逆
算処理、つまり熱伝達率αscの同定処理手順を示してい
る。この計算アルゴリズムで示される熱伝達率αscの同
定処理は、先ず各スタンドにおける圧延実績値、具体的
には各圧延ロール5による圧延荷重Pi,上記圧延ロー
ル5のロールギャップSiとロール周速度Vi,被圧延材
Wの第1スタンド1における入側板厚Hoと材料温度T
o、および第3スタンド3(最終スタンド)における出
側板厚hfとその材料温度Tcを収集することから開始さ
れる[ステップS1]。この場合、被圧延材Wの材質や
クーラント液の噴霧(スプレー)状態、つまりクーラン
ト液を放出するノズルと被圧延材Wとの幾何学的関係
や、その噴霧流量については、予め設定しておくように
すれば良い。
FIG. 5 shows a process of calculating the coolant heat transfer coefficient αsc, which is performed by the coolant heat transfer coefficient back calculation unit 11, that is, a process of identifying the heat transfer coefficient αsc. The process of identifying the heat transfer coefficient αsc indicated by this calculation algorithm is performed by first performing the actual rolling value at each stand, specifically, the rolling load Pi by each rolling roll 5, the roll gap Si and the roll peripheral speed Vi of the rolling roll 5, Incoming plate thickness Ho and material temperature T of material W to be rolled in first stand 1
The process starts with collecting the delivery side plate thickness hf and the material temperature Tc of the third stand 3 (final stand) [Step S1]. In this case, the material of the material W to be rolled and the spray state of the coolant liquid, that is, the geometric relationship between the nozzle that discharges the coolant liquid and the material W to be rolled, and the spray flow rate are set in advance. What should I do?

【0017】しかる後、前記各スタンドの入側において
クーラント液を用いて冷却される被圧延材Wの該クーラ
ント液との間の熱伝達率αscを仮定(仮設定)する[ス
テップS2]。次いで、先ず計算対象とするスタンドを
特定するパラメータiを[1]に初期設定し[ステップS
3]、このパラメータiの下で、先ず空冷後の材料温度
を計算する[ステップS4]。更に前記熱伝達率αscに
基づいてクーラント冷却後の材料温度を計算し[ステッ
プS5]。その後、クーラント冷却後の材料温度を入側
材料温度とし、前述した圧延荷重実績値に基づいて加工
発熱後の材料温度を計算し[ステップS6]、更に摩擦
発熱後の材料温度、ロール伝熱後の材料温度を順次計算
する[ステップS7,S8]。
Thereafter, the heat transfer coefficient αsc between the material W to be rolled and the coolant liquid to be cooled using the coolant liquid on the entry side of each stand is assumed (temporarily set) [Step S2]. Next, first, a parameter i for specifying the stand to be calculated is initially set to [1] [Step S
3] Under this parameter i, first, the material temperature after air cooling is calculated [Step S4]. Further, the material temperature after cooling the coolant is calculated based on the heat transfer coefficient αsc [Step S5]. Thereafter, the material temperature after cooling the coolant is set as the input material temperature, and the material temperature after processing heat is calculated based on the above-described actual rolling load [Step S6]. Are sequentially calculated [Steps S7 and S8].

【0018】このようにして前記パラメータによって特
定されるスタンドiにおける材料温度の計算が終了した
ならば、次にそのスタンドが最終スタンド[n]であっ
たか否か、この例では第3スタンドであったか否かを判
定し[ステップS9]、最終スタンドでないならば前記
パラメータiをインクリメント(プラス1)して[ステ
ップS10]、上述したステップS4,〜S8に示す計
算処理を繰り返し実行する。
After the calculation of the material temperature at the stand i specified by the above-mentioned parameters is completed, it is determined whether the stand is the last stand [n], in this example, the third stand. [Step S9], and if it is not the last stand, the parameter i is incremented (plus 1) [Step S10], and the above-described calculation processing in Steps S4 to S8 is repeatedly executed.

【0019】このような計算処理の繰り返しにより最終
スタンドに至る材料温度の計算が終了したならば[ステ
ップS9]、次に最終スタンド出側における空冷後の材
料温度を計算し[ステップS11]、その計算された材
料温度、つまり出側での計算材料温度と実際に計測され
る出側材料温度とを比較する。そしてその温度差が所定
の誤差範囲ε内にあるか否か、つまり計算材料温度と実
際の出側材料温度とが実質的に等しいか否かを判定し
[ステップS12]、等しくない場合には前述した如く
仮定した熱伝達率αscを修正する[ステップS13]。
そしてこの修正された熱伝達率αscの下で前述したステ
ップS3〜S11に示す処理手続きを繰り返し実行し、
再度、最終スタンドにおける出側材料温度を計算する。
When the calculation of the material temperature up to the final stand is completed by repeating such calculation processing [Step S9], the material temperature after air cooling on the exit side of the final stand is calculated [Step S11]. The calculated material temperature, that is, the calculated material temperature at the outlet side is compared with the actually measured outlet side material temperature. Then, it is determined whether the temperature difference is within a predetermined error range ε, that is, whether the calculated material temperature is substantially equal to the actual outlet material temperature [Step S12]. The heat transfer coefficient αsc assumed as described above is corrected [Step S13].
Then, the processing procedure shown in steps S3 to S11 described above is repeatedly executed under the corrected heat transfer coefficient αsc,
Again, calculate the exit material temperature at the final stand.

【0020】以上のようにして熱伝達率αscを修正しな
がら繰り返し計算して求められる出側材料温度が、実際
の出側材料温度と実質的に等しくなったとき、その計算
に用いられた上記熱伝達率αscを、前記被圧延材Wとク
ーラント液との間の熱伝達率αscとして同定し、これを
出力する[ステップS14]。上述した処理手順に従え
ば、各スタンドにおける圧延実績値に基づいて被圧延材
Wとクーラント液との間の熱伝達率αscを高精度に逆算
し、これを同定することができる。但し上記熱伝達率α
scは、被圧延材Wの材質や圧延条件によって変化するも
のなので、これを実用に供するには、例えば被圧延材W
の材質や圧延条件を変えながら熱伝達率αscを回帰モデ
ル化する。具体的には圧延条件を変えながら、熱伝達率
αscを αsc = αo + f(a,b,c,…) , a,b,c,…;圧延パ
ラメータ として回帰モデル化し、その圧延パラメータを求めるよ
うにする。但し、上記αoは基準熱伝達系数であり、圧
延パラメータとしては、クーラント液のスプレー量,ク
ーラントの粒径,被圧延材Wの表面温度,各スタンドに
おけるロール温度等として与えるようにすれば良い。
When the outlet material temperature obtained by repeatedly calculating while correcting the heat transfer coefficient αsc as described above becomes substantially equal to the actual outlet material temperature, the above-mentioned value used in the calculation is used. The heat transfer coefficient αsc is identified as the heat transfer coefficient αsc between the material to be rolled W and the coolant liquid, and is output [Step S14]. According to the above-described processing procedure, the heat transfer coefficient αsc between the material to be rolled W and the coolant liquid can be calculated back with high accuracy based on the actual rolling value at each stand and identified. However, the above heat transfer coefficient α
The sc varies depending on the material of the material W to be rolled and the rolling conditions.
The heat transfer coefficient αsc is converted into a regression model while changing the material and rolling conditions. Specifically, while changing the rolling conditions, the heat transfer coefficient αsc is converted into a regression model as αsc = αo + f (a, b, c,...), A, b, c,. To do. Here, αo is a reference heat transfer coefficient, and rolling parameters may be given as a spray amount of a coolant liquid, a particle size of a coolant, a surface temperature of a material W to be rolled, a roll temperature in each stand, and the like.

【0021】このようにして熱伝達率αscを回帰モデル
化しておけば、以下に示すように各種の圧延機における
材料温度の予測計算を簡単に、しかも精度良く行わせる
ことができるので、圧延機における複数のスタンドの圧
延条件、例えばロールギャップSiをダイナミックにセ
ットアップするような場合、そのセットアップ条件を高
精度に定めることができ、ひいては歩留りや圧延品質の
向上を図ることが可能となる。しかも各スタンドにおけ
る出側板厚を高精度に制御することが可能となるため、
各スタンドにおける先進率の予測精度が高まり、スタン
ド間の張力を安定化して通板の安定化を図ることが可能
となり、圧延精度を高めることが可能となる。
If the heat transfer coefficient αsc is regression-modeled in this way, the prediction and calculation of the material temperature in various rolling mills can be performed easily and accurately as described below. In the case of dynamically setting up the rolling conditions of a plurality of stands, for example, the roll gap Si, the set-up conditions can be determined with high accuracy, and the yield and rolling quality can be improved. Moreover, since it is possible to control the outlet plate thickness at each stand with high accuracy,
The prediction accuracy of the advance ratio in each stand is increased, the tension between stands can be stabilized, and the threading can be stabilized, so that the rolling accuracy can be increased.

【0022】また上述した如く熱伝達率αscを高精度に
同定することにより、各種圧延条件における被圧延材W
の材料温度を高精度に予測することが可能となり、例え
ば強度や靱性等の材質改善のための制御圧延や冷却、更
には板厚制御のための圧延荷重予測、省エネルギ化に対
する圧延材の温度制御等に有効に役立たせることが可能
となる。
By identifying the heat transfer coefficient αsc with high accuracy as described above, the material W to be rolled under various rolling conditions can be obtained.
It is possible to predict the material temperature with high accuracy, for example, control rolling and cooling for improving the material such as strength and toughness, and further, rolling load prediction for controlling the sheet thickness, and the temperature of the rolled material for energy saving. This can be effectively used for control and the like.

【0023】さて上述した如く同定されて回帰モデル化
された熱伝達率αscはオンライン圧延温度モデル12に
与えられる。しかしてプリセット制御手段13およびフ
ィードバック制御手段14は、上記オンライン圧延温度
モデル12を用いて圧延制御をオンラインで実行する。
基本的には圧延の開始に先立ってクーラント液の現スプ
レー流量,クーラント粒径,被圧延材Wの温度,各スタ
ンドに対するパススケジュール等の条件を圧延温度モデ
ルおよびロール温度予測モデルに入力し、その出側温度
が目標温度と等しくなるような設定を行う(プリセット
制御)。
The heat transfer coefficient αsc identified and regression-modeled as described above is given to the online rolling temperature model 12. The preset control means 13 and the feedback control means 14 execute the rolling control online using the online rolling temperature model 12.
Basically, prior to the start of rolling, conditions such as the current spray flow rate of the coolant liquid, the coolant particle size, the temperature of the material W to be rolled, the pass schedule for each stand, and the like are input to the rolling temperature model and the roll temperature prediction model. A setting is made so that the outlet temperature becomes equal to the target temperature (preset control).

【0024】次いで圧延条件の変化、即ち、圧延速度や
クーラント液のスプレー圧力,上記クーラント粒径,ク
ーラント液の濃度,更にその温度等を前記圧延温度モデ
ルおよびロール温度予測モデルに与え、圧延機の出側温
度に対する影響係数を計算する。このとき、上記圧延条
件の変化に伴って熱伝達率αscも変化するので、上記影
響係数に従って圧延条件をフィードバック制御する 図6および図7は上述したオンライン圧延温度モデルを
用いて実行される圧延制御の手順を示している。この処
理は、予め各スタンドにおける現スプレー圧力やクーラ
ント粒径,被圧延材Wの温度等を入力することから開始
され[ステップS21]、先ず空冷後の被圧延材Wの温
度を計算する[ステップS22]。
Next, changes in the rolling conditions, that is, the rolling speed, the spray pressure of the coolant, the coolant particle size, the concentration of the coolant, and the temperature thereof are given to the rolling temperature model and the roll temperature prediction model, and the rolling mill is operated. Calculate the coefficient of influence on the outlet temperature. At this time, since the heat transfer coefficient αsc also changes with the change in the rolling condition, the rolling condition is feedback-controlled according to the influence coefficient. FIGS. 6 and 7 show the rolling control executed using the above-described online rolling temperature model. Is shown. This process is started by inputting in advance the current spray pressure, coolant particle size, temperature of the material W to be rolled at each stand [Step S21], and first calculates the temperature of the material W after air cooling [Step S21]. S22].

【0025】次いでオンライン圧延温度モデルに前述し
た如く同定されたクーラント熱伝達率αscを与え[ステ
ップS23]、このオンライン圧延温度モデルに従って
クーラント冷却後の材料温度の計算、加工発熱後の材料
温度の計算、摩擦発熱後の材料温度の計算、ロール温度
の計算、そしてロール伝熱後の材料温度の計算を順に実
行する[ステップS24,S25,S26,S27,S2
8]。この際、ステップS27に示すロール温度の計算
については、例えば図8に示すような圧延ロール5に対
する2次元ヒートクラウンモデルで表されるロール温度
予測モデルに従って、そのロール温度を求める。つまり
ロールの交換等による圧延条件の変化に伴うロール温度
を予測し、この予測されたロール温度に基づいてロール
伝熱後の材料温度を正確に予測する。
Next, the coolant heat transfer coefficient αsc identified as described above is given to the online rolling temperature model [Step S23], and the material temperature after cooling the coolant and the material temperature after the heat generation are calculated according to the online rolling temperature model. Then, the calculation of the material temperature after the frictional heating, the calculation of the roll temperature, and the calculation of the material temperature after the roll heat transfer are sequentially executed [Steps S24, S25, S26, S27, S2].
8]. At this time, in the calculation of the roll temperature shown in step S27, the roll temperature is obtained according to a roll temperature prediction model represented by a two-dimensional heat crown model for the roll 5 as shown in FIG. 8, for example. That is, the roll temperature is predicted in accordance with a change in the rolling condition due to a roll change or the like, and the material temperature after the roll heat transfer is accurately predicted based on the predicted roll temperature.

【0026】以上のようなオンライン圧延温度モデルに
基づく材料温度計算を、その最終スタンドに至るまで各
スタンド毎に実行する[ステップS29]。そして各ス
タンドにおける材料温度をロール温度の変化を加味して
それぞれ求めたならば、図7に示すように圧延機出側に
おける空冷後の材料温度の計算を行い[ステップS3
0]、その計算によって求められた計算材料温度と実際
に計測される出側材料温度とを比較する。そしてその温
度差が所定の誤差範囲ε内にあるか否か、つまり計算材
料温度と実際の出側材料温度とが実質的に等しいか否か
を判定する[ステップS31]。
The material temperature calculation based on the online rolling temperature model as described above is executed for each stand up to the final stand [Step S29]. Then, when the material temperature at each stand is obtained in consideration of the change in the roll temperature, the material temperature after air cooling on the exit side of the rolling mill is calculated as shown in FIG. 7 [Step S3].
0], and the calculated material temperature obtained by the calculation is compared with the actually measured outlet material temperature. Then, it is determined whether or not the temperature difference is within a predetermined error range ε, that is, whether or not the calculated material temperature is substantially equal to the actual outlet material temperature [Step S31].

【0027】そして計算材料温度と実際の材料温度とが
等しい場合には、そのときの圧延条件aiと、オンライ
ン圧延温度モデルから求められる影響係数ΔT/Δai
とを出力し、これをプリセットする[ステップS3
2]。また上記温度差が大きい場合には、例えばロール
周速度を変更して前述したステップS22からの処理を
繰り返し実行し[ステップS33]、最終スタンドにお
ける出側材料温度を計算し直すことで圧延条件をフィー
ドバック制御する。つまりロール周速度を変更すること
で、圧延機の出側温度が目標温度となるように、ロール
温度に応じて熱伝達率αscを変化させながら圧延条件を
フィードバック制御する。
When the calculated material temperature is equal to the actual material temperature, the rolling condition ai at that time and the influence coefficient ΔT / Δai obtained from the online rolling temperature model are used.
Is output, and this is preset [Step S3
2]. If the temperature difference is large, for example, the rolling condition is changed by changing the roll peripheral speed and repeatedly executing the processing from step S22 described above [step S33], and recalculating the exit side material temperature in the final stand. Perform feedback control. That is, by changing the roll peripheral speed, the rolling conditions are feedback-controlled while changing the heat transfer coefficient αsc in accordance with the roll temperature so that the exit temperature of the rolling mill becomes the target temperature.

【0028】かくして上述した如く機能する温度制御装
置によれば、各スタンドの実績値を用いて逆算される熱
伝達率αscを、そのときのロール温度を考慮して回帰モ
デル化するので、該熱伝達率αscを高精度に与えること
ができる。その上で上記熱伝達率αscの回帰モデルを組
み込んだオンライン圧延温度モデルに従って、スプレー
圧力やパススケジュール等の実績データに従いながらロ
ール温度を予測し、予測されたロール温度の下で圧延温
度計算を実行するので、例えば圧延速度のプリセットア
ップの精度を大幅に向上させることができる。従って高
精度な温度制御の下で、圧延精度を高め、歩留りの向上
を図ることが可能となる。
Thus, according to the temperature controller functioning as described above, the heat transfer coefficient αsc calculated back using the actual value of each stand is regression-modeled in consideration of the roll temperature at that time. The transmission rate αsc can be given with high accuracy. Then, according to the online rolling temperature model incorporating the regression model of the heat transfer coefficient αsc, the roll temperature is predicted according to the actual data such as the spray pressure and the pass schedule, and the rolling temperature calculation is performed under the predicted roll temperature. Therefore, for example, the accuracy of the pre-setup of the rolling speed can be significantly improved. Therefore, under high-precision temperature control, the rolling accuracy can be increased, and the yield can be improved.

【0029】またオンライン圧延温度モデルに基づいて
影響係数を算出する際、上述したようにクーラントの熱
伝達率αscが高精度に与えられているので、影響係数自
体の精度の向上を図ることができる。この結果、影響係
数に基づく圧延条件のフィードバック制御の応答性を高
め、その制御性の向上を図ることができる。尚、本発明
は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば
圧延機を構成するスタンドの段数は特に限定されるもの
ではない。また制御に用いる実績データ、つまり圧延パ
ラメータについても、その仕様に応じて定めればよい。
更に熱伝達率αsc逆算手順や、オンライン圧延温度モデ
ルに基づくプリセット制御の手順等についても、要求さ
れる圧延精度等に応じて変更可能である。その他、本発
明はその要旨に応じて演算処理アルゴリズム等を種々変
形して実施することができる。
Further, when calculating the influence coefficient based on the online rolling temperature model, since the heat transfer coefficient αsc of the coolant is given with high accuracy as described above, the accuracy of the influence coefficient itself can be improved. . As a result, the responsiveness of the feedback control of the rolling conditions based on the influence coefficient can be improved, and the controllability can be improved. Note that the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the number of stands of a rolling mill is not particularly limited. Also, actual data used for control, that is, rolling parameters may be determined according to the specifications.
Further, the heat transfer coefficient αsc back calculation procedure, the preset control procedure based on the online rolling temperature model, and the like can be changed according to the required rolling accuracy and the like. In addition, the present invention can be implemented by variously modifying an arithmetic processing algorithm or the like according to the gist.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、各
スタンドの圧延実績に従って逆算される熱伝達率αscを
回帰モデル化するに際してロール温度をパラメータとし
て導入しているので、オンライン圧延温度モデルに従っ
て圧延制御データをプリセットし、またフィードバック
制御するに際して上記熱伝達率αscを高精度に与えるこ
とができる。従ってそのプリセット精度の向上を図り、
更には高精度な影響係数の下でのフィードバック制御が
可能なので、材料温度を高精度に制御してその歩留りを
高めることのできる等の実用上多大なる効果が奏せられ
る。
As described above, according to the present invention, the roll temperature is introduced as a parameter when regression modeling the heat transfer coefficient αsc which is calculated backward according to the rolling performance of each stand. , The heat transfer coefficient αsc can be given with high precision when the rolling control data is preset and the feedback control is performed. Therefore, to improve the preset accuracy,
Further, since feedback control under a high-precision influence coefficient is possible, there is a great effect in practical use, such as the material temperature can be controlled with high accuracy to increase the yield.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】圧延機の稼働時間経過に伴うロールの表面温度
の変化を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a change in surface temperature of a roll with the elapse of operating time of a rolling mill.

【図2】ロール温度の変化に伴うクーラント熱伝達率α
scの変化を示す図。
FIG. 2 shows the heat transfer coefficient α of the coolant with the change of the roll temperature
The figure which shows the change of sc.

【図3】本発明の一実施形態に係る圧延機の温度制御装
置の概略構成を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a temperature control device for a rolling mill according to an embodiment of the present invention.

【図4】圧延機における被圧延材に対する熱の出入りの
様子を模式的に示す図。
FIG. 4 is a diagram schematically showing how heat flows into and out of a material to be rolled in a rolling mill.

【図5】本発明の実施形態に係る熱伝達率αscの逆算処
理手順の一例を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a reverse calculation processing procedure of the heat transfer coefficient αsc according to the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施形態に係るオンライン圧延温度モ
デルを用いたプリセット制御およびフィードバック制御
の一部である各スタンドでの材料温度計算手順の一例を
示す図。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a material temperature calculation procedure in each stand which is a part of preset control and feedback control using an online rolling temperature model according to the embodiment of the present invention.

【図7】図6に続く処理手順であって、圧延機の出側温
度の計算とその計算結果に基づくプリセット制御および
フィードバック制御の手順を示す図。
FIG. 7 is a processing procedure following FIG. 6, showing a procedure of calculation of the outlet temperature of the rolling mill and preset control and feedback control based on the calculation result.

【図8】図6に示すオンライン圧延温度モデルに従うロ
ール温度計算で用いられるロール温度予測モデルの概念
を示す図。
FIG. 8 is a view showing the concept of a roll temperature prediction model used in roll temperature calculation according to the online rolling temperature model shown in FIG. 6;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1スタンド 2 第2スタンド 3 第3スタンド 5 圧延ロール 7 圧延制御部 8 システム制御部 11 クーラント熱伝達率逆算部 12 オンライン圧延温度モデル 13 プリセット制御手段 14 フィードバック制御手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st stand 2 2nd stand 3 3rd stand 5 Rolling roll 7 Rolling control part 8 System control part 11 Coolant heat transfer coefficient back calculation part 12 Online rolling temperature model 13 Preset control means 14 Feedback control means

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被圧延材を順次圧延する複数段のスタン
ドと、上記被圧延材を冷却するクーラント冷却手段とを
備えた圧延機に組み込まれる温度制御装置であって、 前記各スタンドの圧延実績に従って前記被圧延材の温度
変化を計算するオフライン圧延温度モデルを用いて、圧
延機出側における計算温度がその実績温度に等しくなる
ような前記被圧延材とクーラント液との間の熱伝達率α
scを逆算する第1の手段と、 この第1の手段により同定された前記熱伝達率αscの回
帰式を組み込んだオンライン圧延温度モデルを用い、前
記クーラント液の性状データおよび前記被圧延材の材料
温度に従って、前記被圧延材の材料温度が目標値と一致
するように圧延条件をプリセット制御すると共に、前記
オンライン圧延温度モデルを用いて計算される圧延機出
側の温度に対する影響係数を用いて前記圧延条件をフィ
ードバック制御する第2の手段とを具備し、 前記第2の手段は、ロール温度予測モデルに従って予測
される圧延ロールの温度に基づいて前記熱伝達率αscの
回帰式をモデル化して圧延温度計算を行うことを特徴と
する圧延機の温度制御装置。
1. A temperature control device incorporated in a rolling mill having a plurality of stands for sequentially rolling a material to be rolled and a coolant cooling means for cooling the material to be rolled, wherein the rolling performance of each of the stands is provided. Using an off-line rolling temperature model that calculates the temperature change of the material to be rolled according to the following formula, the heat transfer coefficient α between the material to be rolled and the coolant liquid such that the calculated temperature on the exit side of the rolling mill becomes equal to the actual temperature.
using a first means for back-calculating sc, and an online rolling temperature model incorporating a regression equation for the heat transfer coefficient αsc identified by the first means, using the property data of the coolant liquid and the material of the material to be rolled. According to the temperature, the rolling conditions are preset and controlled so that the material temperature of the material to be rolled matches the target value, and the influence coefficient on the temperature at the exit of the rolling mill calculated using the online rolling temperature model is used. A second means for performing feedback control of rolling conditions, wherein the second means models a regression equation of the heat transfer coefficient αsc based on a temperature of a rolling roll predicted according to a roll temperature prediction model, and performs rolling. A temperature control device for a rolling mill, which performs a temperature calculation.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7958931B2 (en) 2006-01-10 2011-06-14 Sms Siemag Aktiengesellschaft Method of casting rolling with increased casting speed and subsequent hot rolling of relatively thin metal strands, particularly steel material strands and casting rolling apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7958931B2 (en) 2006-01-10 2011-06-14 Sms Siemag Aktiengesellschaft Method of casting rolling with increased casting speed and subsequent hot rolling of relatively thin metal strands, particularly steel material strands and casting rolling apparatus

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