JPH1043808A - 熱間圧延仕上温度制御方法 - Google Patents

熱間圧延仕上温度制御方法

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JPH1043808A
JPH1043808A JP8202330A JP20233096A JPH1043808A JP H1043808 A JPH1043808 A JP H1043808A JP 8202330 A JP8202330 A JP 8202330A JP 20233096 A JP20233096 A JP 20233096A JP H1043808 A JPH1043808 A JP H1043808A
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Kimiharu Yanagino
公治 柳野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】熱間仕上圧延の出側における鋼材温度を更に正
確に制御するために冷却水の注水量を制御する。 【解決手段】粗圧延最終スタンド1における圧延荷重か
ら鋼材Sの平均温度θmを算出し、一方、仕上圧延のデ
スケーリング装置3の入側で表面温度センサ7によって
鋼材Sの表面温度θs を検出し、例えば鋼材Sの厚さ方
向には、中心部分ほど温度が高く,表面にゆくにつれて
二次曲線的に温度が低下する温度分布を考慮して、前記
平均温度θm 及び表面温度θs から厚さ方向中心温度θ
c を算出し、鋼材表面からの抜熱は凡そ表面温度θs に
のみ依存して全体の温度を低下させる冷却効果が達成さ
れないから、表面温度θs に対して中心温度θc が高い
ほど大きな補正係数αを設定して冷却水の注水量Vw が
多くなるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧延材に冷却液を
かけて熱間圧延直後の圧延材の温度を制御する熱間圧延
仕上温度制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】熱間仕上圧延時の圧延材,つまり鋼材の
温度を制御し、仕上出側の圧延材温度を当該圧延材全長
にわたって目標温度範囲内に収めることは、圧延材の性
質を確保する上で、また板厚や板幅等の制御に悪影響を
及ぼさないという意味で重要である。
【0003】所謂、ホットストリップのタンデム圧延で
は、鋼材のトップ部とボトム部との間で、サーマルラン
ダウンによる温度差や通板速度に違いがあるため、鋼材
全長にわたって冷却条件,つまり冷却液(具体的には
水)の供給流量(以下、注水量とも記す)を変える必要
がある。このため、従来は、仕上圧延の入側にて鋼材の
トップ部の表面温度を検出し、これに基づいてデスケー
リング装置やストリップクーラント装置等の冷却設備へ
の基本注水量を設定し、さらに仕上圧延の出側温度実績
に基づいてストリップクーラント装置への注水量を調整
するようにもしている。
【0004】また、特公昭59−22604号公報に記
載されるように、粗圧延の圧延荷重から鋼材全長の各断
面における平均温度を算出し、仕上圧延スケジュール及
び冷却条件並びに鋼材の最終仕上温度を予測し、これら
に基づいて鋼材が目標温度範囲内に収まるようにデスケ
ーリング装置やストリップクーラント装置等の冷却条件
を調整する技術も提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の圧延材仕上温度制御方法は、単に鋼材の表面温度や平
均温度のみを用いて前記冷却設備への注水量を制御する
だけであるために、鋼材の厚さ方向への温度分布は把握
できない。特に、仕上圧延の入側では、未だ鋼材の厚さ
は30〜80mmと幅広く、表面部と中心部との温度差
は様々であり、例えば鋼材の水冷や搬送中の空冷等によ
る抜熱は鋼材表面温度に依存するという物理的な意味を
考慮すると、単に鋼材の平均温度を用いただけでは例え
ば前記公報に記載される最終仕上温度を予測する温度モ
デルに誤差が生じてしまうため、鋼材の厚さ方向への温
度分布を考慮しないと正確な冷却条件の設定はできな
い。
【0006】本発明はこれらの諸問題に鑑みて開発され
たものであり、圧延材の表面温度と平均温度とから当該
圧延材の厚さ方向への温度分布を算出することで、より
正確な冷却条件の設定を可能として仕上温度を確実に所
定温度範囲内に収めることが可能な熱間圧延仕上温度制
御方法を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の熱間圧延仕上温
度制御方法は、圧延材に冷却液をかけて熱間圧延直後の
圧延材の温度を制御するに際し、粗圧延の最終スタンド
の実績荷重に基づいて算出した圧延材の平均温度と、仕
上圧延の入側で検出した圧延材の表面温度とに基づい
て、圧延材の厚さ方向の温度分布を算出し、圧延材の中
心部の温度が当該圧延材の表面部の温度より高いほど、
圧延材にかける冷却液の流量を多くするように制御する
ことを特徴とするものである。
【0008】この発明では、圧延材の厚さ方向への温度
分布を算出することにより、例えば圧延材の表面温度が
同じでも平均温度が高ければ中心部の温度は高いことに
なり、このような場合には冷却液の流量を多くして抜熱
効果を高めなければ、最終的な圧延材の温度を、中心部
の温度が表面温度よりさほど高くない場合と同様に制御
することができないことから、このように中心部の温度
が表面部の温度より高いほど冷却液の流量を多くするこ
とで、仕上温度の制御を適正化することができる。ま
た、抜熱効果は表面温度に強く依存するため、圧延材の
平均温度が同じでも表面温度が異なっていれば、温度降
下量が異なる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1は本発明に係る熱間圧延仕上温
度制御方法を実施化した粗圧延から仕上圧延への工程の
主要部のみを抜粋したものである。圧延材としての鋼材
Sは図1の矢印方向に通板されて、粗圧延の最終スタン
ド1から仕上圧延の複数のスタンド2に送給され、ここ
で熱間仕上圧延が施される。そして、前記粗圧延の最終
スタンド1から仕上圧延の第1スタンド2との間には、
高圧水の噴射によって熱間圧延材である鋼材の表面に発
生するスケールを浮き上がらせてはぎ取るデスケーリン
グ装置3が配設されている。なお、このデスケーリング
装置3への注水量は、前述のように鋼材Sの冷却条件の
一つでもあるが、本実施形態ではデスケーリング,つま
りスケール除去能力を確保するために当該デスケーリン
グ装置への注水量は最大とし、つまり全バンク或いは全
ノズルから最大噴射量の注水を与えることとし、制御量
の一部には加えないものとする。
【0010】一方、前記仕上圧延の第1スタンド2から
第4スタンド2の各スタンド間及びそれらの入側及び出
側には、通板される鋼材Sの両面に冷却液である水を吹
付けるストリップクーラント装置4が配設されている。
これらのストリップクーラント装置4に供給される注水
量はバルブユニット5内の図示されない具体的な弁構成
によって制御される。この弁構成には、所謂流量調整弁
を用いてもよいし、単に全体のうちの幾つのストリップ
クーラント装置4に注水するかといった制御態様では開
閉弁を並設するだけでもよい。そして、このバルブユニ
ット5内の弁構成は、コントローラ6からの駆動信号に
よって開閉制御される。
【0011】前記コントローラ6には、仕上圧延の入
側,より具体的には前記デスケーリング装置3の入側に
設けられた仕上入側表面温度センサ7で検出された入側
鋼材表面温度θsi及び仕上圧延の出側,より具体的には
前記第6スタンド2の出側に設けられた仕上出側表面温
度センサ8で検出された出側鋼材表面温度θso及び粗圧
延最終スタンド1に設けられた圧延荷重センサ9で検出
された圧延荷重Pが夫々入力される。
【0012】一方、前記コントローラ6は、図示されな
い入出力インターフェースや、ハードディスクドライバ
(HDD)等の記憶装置や、動作プログラムを内蔵する
ROM,動作プログラムに従った動作を行うCPU,ワ
ークエリア等として動作するRAM等の電子ディバイス
で構成される演算処理装置を備えて構成されることか
ら、このコントローラ6はパーソナルコンピュータやワ
ークステーション,場合によってはプロセスコンピュー
タ等の情報処理装置で実現可能である。但し、このよう
な情報処理装置の出力信号そのものでは、前記バルブユ
ニット内の各流量調整弁を駆動することができないの
で、両者の間には適宜のインターフェース或いはドライ
バ等が必要である。
【0013】そして、前記コントローラ内で実行される
演算処理について図2のフローチャートを用いて説明す
る。この演算処理は、例えば所定サンプリング時間ΔT
毎のタイマ割込処理として実行され、そのステップS1
で前述した仕上入側表面温度θsiを読込む。
【0014】次にステップS2に移行して、従来と同様
の温度モデルを用いて、前記入側表面温度θsiと目標の
出側表面温度θsoに応じた基本注水量Vw0を算出する。
次にステップS3に移行して、前記粗圧延最終スタンド
の圧延荷重Pを読込む。
【0015】次にステップS4に移行して、以下のよう
にして鋼材Sの送給方向に直交する断面の平均温度θm
を算出する。ちなみに、この断面とは、前記仕上入側表
面温度θsiを読込んだ断面に一致させてある。即ち、圧
延荷重Pは、一般に圧延前後の平均板幅Bm ,ロールと
鋼材との接触弧長ld ,ロールバイト内での平均変形抵
抗kfm,その他圧延の幾何学的条件により定められる圧
下力関数Qp から下記1式で表される。
【0016】 P=Bm ・ld ・kfm・Qp ……… (1) また、前記ロールバイト内での平均変形抵抗kfmは、ロ
ールバイト内の鋼材の平均温度θm ,鋼材の歪みε,同
じく歪み速度ε' ,成分組成指数cから下記2式で表さ
れる。
【0017】 kfm=f(θm ,ε,ε' ,c) ……… (2) 従って、前記1式及び2式から、鋼材の平均温度θm は
下記3式で表される(式中の関数式fは前記2式の逆関
数になる)。
【0018】 θm =P・f(ε,ε' ,c)/(Bm ・ld ・Qp ) ……… (3) 次に、ステップS5に移行して、以下のようにして、鋼
材の厚さ方向の中心温度θc を算出する。即ち、例えば
図3に示すように、鋼材の板表面からの抜熱効果によっ
て、厚さ方向中心温度θc が最も高く、表面部にゆくに
従って二次曲線的に温度が低下し、表面温度θs が最も
低いとき、鋼材の厚さ方向に座標xをとり、その中心を
x=0,表面をx=H/2としたとき、鋼材内部の温度
分布θ(x) は下記4式で表される。
【0019】 θ(x) =a・x2 +b ……… (4) a=6(θs −θm )/H2 b=(3θm −θs )/2 ここで、鋼材の厚さ方向中心温度θc は、前記4式にx
=0を代入して、下記5式によって与えられる。
【0020】 θc =(3θm −θs )/2 ……… (5) 次に、ステップS6に移行して、図4に示す制御マップ
に従い、前記表面温度θs から中心温度θc を減じた値
に基づいて、注水量補正係数αを算出する。この制御マ
ップは、前記表面温度θs から中心温度θc を減じた値
が増加するに従って、即ち一般的には、中心温度θc が
低いほど補正係数αが小さくなり、中心温度θc が高い
ほど補正係数αが大きくなるようにしてあり、その結
果、後段に詳述するように、中心温度θc が高いほど、
同等の注水量では、その表面からの抜熱効果の割に鋼材
全体の温度を低くすることができないから、それを補正
して注水量を多くし、これにより前記ステップS2で温
度モデルに従って算出された基本注水量Vwoを補正す
る,逆に言えば温度モデルを適正化することになる。従
って、前記ステップS2で用いられた温度モデルに一致
する表面温度θs から中心温度θc を減じた値では、補
正係数αも“1”になる。
【0021】次に、ステップS7に移行して、前記基本
注水量Vwoに前記注水量補正係数αを乗じて補正注水量
Vw を算出し、これを前記バルブユニット5に向けて出
力してからメインプログラムに復帰する。
【0022】そして、このような補正注水量Vw を指令
信号として入力したバルブユニット5では、例えば前述
のように流量調整弁の弁開度を調整することにより、前
記各ストリップクーラント装置4から鋼材Sに吹付けら
れる冷却水の総量を、当該補正注水量に一致させ、鋼材
の仕上出側温度を所定の温度範囲内に収めるようにす
る。
【0023】この実施形態では、例えば鋼材Sの厚さ方
向中心温度θc のように、鋼材の厚さ方向への温度分布
を考慮する。表面温度θs が同じであっても、平均温度
θmが高ければ中心温度θc は高く、逆に平均温度θm
が相対的に低ければ中心温度θc は相対的に低くなるも
のである。従って、表面温度が同じであっても同じ注水
量の場合は、平均温度が高い方が制御後の温度が高くな
る。また、周知のように外部から冷却水をかけて鋼材を
冷却する場合、最も影響するのは鋼材の表面温度と冷却
水の温度との相関であって、同じ温度の冷却水を用いて
同じ平均温度の鋼材を冷却する場合、表面温度の違いに
より冷却効果が異なる。そして、この状態を正確に判断
するためには、平均温度だけでもなく、表面温度だけで
もなく、また両者だけでもなく、内部の温度分布を推定
して冷却効果を評価することである。従って、例えば中
心温度θc 等のように厚さ方向の温度分布を考慮した本
実施形態では、冷却効果を的確に評価できるため、それ
に応じた冷却水の注水量を設定することができ、その結
果、仕上出側での鋼材温度を所定の温度範囲内に確実に
収めることができる。
【0024】なお、前記実施形態では、まず基本注水量
を求め、これに内部温度分布を考慮した補正係数を乗じ
て最終的な注水量を算出したが、考慮すべき全ての制御
因子を同時に盛り込んで、一時に注水量を算出するよう
にしてもよい。
【0025】また、前記実施形態では、注水量を補正す
るにあたり、表面温度と中心温度との偏差のみを考慮し
たが、その他の制御因子、例えば平均温度と表面温度,
平均温度と中心温度などを盛り込んで注水量を補正する
ようにしてもよい。
【0026】また、前記実施形態では、冷却液に高温で
も安定している水を用いたが、この冷却液の種類はこれ
に限定されない。また、冷却液流量が制御される対象
は、前述のようなデスケーリング装置やストリップクー
ラント装置に限らず、その他の冷却設備にも応用可能で
ある。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱間圧延
仕上温度制御方法によれば、圧延材の厚さ方向への温度
分布を算出し、圧延材の中心部の温度が表面部の温度よ
り高いほど冷却液の流量を多くすることで、仕上温度の
制御を適正化することができ、これにより仕上圧延出側
での圧延材温度を所定の温度範囲内に確実に収めること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の熱間圧延仕上温度制御方法を実施化し
た熱間圧延工程の主要概略構成図である。
【図2】図1に示すコントローラ内部で実行される演算
処理のフローチャートである。
【図3】図2の演算処理で用いられる鋼材の厚さ方向へ
の温度分布の説明図である。
【図4】図2の演算処理で用いられる制御マップであ
る。
【符号の説明】
1は粗圧延のスタンド 2は仕上圧延のスタンド 3はデスケーリング装置 4はストリップクーラント装置 5はバルブユニット 6はコントローラ 7は仕上入側表面温度センサ 8は仕上出側表面温度センサ 9は圧延荷重センサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧延材に冷却液をかけて熱間圧延直後の
    圧延材の温度を制御するに際し、粗圧延の最終スタンド
    の実績荷重に基づいて算出した圧延材の平均温度と、仕
    上圧延の入側で検出した圧延材の表面温度とに基づい
    て、圧延材の厚さ方向の温度分布を算出し、圧延材の中
    心部の温度が当該圧延材の表面部の温度より高いほど、
    圧延材にかける冷却液の流量を多くするように制御する
    ことを特徴とする熱間圧延仕上温度制御方法。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007210008A (ja) * 2006-02-09 2007-08-23 Jfe Steel Kk 熱間仕上圧延装置および熱間仕上圧延温度制御方法
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JP2016187822A (ja) * 2015-03-30 2016-11-04 株式会社神戸製鋼所 厚鋼板冷却方法及び厚鋼板冷却装置

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