JPS59125203A - 粗圧延鋼板の温度制御方法 - Google Patents

粗圧延鋼板の温度制御方法

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JPS59125203A
JPS59125203A JP58000981A JP98183A JPS59125203A JP S59125203 A JPS59125203 A JP S59125203A JP 58000981 A JP58000981 A JP 58000981A JP 98183 A JP98183 A JP 98183A JP S59125203 A JPS59125203 A JP S59125203A
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JP
Japan
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temperature
steel plate
furnace
sheet
rough rolling
Prior art date
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Pending
Application number
JP58000981A
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English (en)
Inventor
Sumihiko Ito
伊藤 澄彦
Kunio Isobe
磯辺 邦夫
Kiyoshi Takagi
清 高木
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
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Publication of JPS59125203A publication Critical patent/JPS59125203A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は粗圧延鋼板の温度制御方法に係り、詳しくは、
熱延ラインにおけろ粗圧延鋼板の温度推移をきわめて簡
易的な計算式で精度良く予測・し、これにもとづいて、
*板が目標抽出温度で正確に加熱炉から抽出できるよう
、加熱炉の計算機制御を¥施できる粗圧延鋼板の温度制
御方法に係る。
熱延ラインにおいて加熱炉では種々の計算機制御が行な
われている。この計算機制御を行な5には、粗圧延の間
や粗圧延機出側の鋼板温度モデルを精度よく設定し、そ
れによって加熱炉からの目標抽出温度を正しく決定する
と共に。
粗圧延の間の鋼板温度の降下量を精度良く予1111し
、それにもとづいて加熱炉の計算枦制御を行なう必要が
ある。また、この予測を行なうのには、粗圧延の間や粗
圧延機出側等の鋼板温度モデル式が必要であり、精度を
追求する場合には鋼板の報厚方向ならびに長手方向の湿
度分布を考慮する必要がある。しかし、温度モデルを求
めろために、圧延すべき各鋼板毎に伝熱方程式を解いて
計算すると、計算時間が長くなり、オンラインでの使用
は加熱炉の制御用計算機の容量や、他の制御計算量等に
よって制約を受けている。
本発明は上記欠点の解決を目的とし、詳しくは、加熱炉
の抽出時から粗圧延機出側に達するまでは、鋼板の板厚
方向の平均温度分布で示される簡易的な計算式によって
鋼板の温度推移を予測する一方、粗圧延機出側において
は鋼板の板厚方向の温度分布とともに粗最終圧延機での
圧延による復熱を考慮し、 @+易的な計算式によって
粗圧延機出側の鋼板温度を予犯し、加熱炉の計算機制御
を行なう粗圧延鋼板の温度制御方法を提案する。
以下1本発明法について詳しく説明する。
まず、第1図は本発明法を実施する装粧の一例の配淘図
であり、第1図に示す如く被圧延材としての鋼板1は加
熱炉2内で加熱され、75r定温度で加熱炉2から抽出
され、その後、粗圧延機ff13&、・・・・・・3n
で粗圧延され、@いて、仕上げ圧延が行なわれる。この
熱延ラインにおいて、簡易的な計算式によって加熱炉抽
出後粗圧延機群を経て仕上げ圧延機に達する迄の鋼板温
度の推移を求め、この結果によって制御装置4シ介して
加熱炉のe1°算機5を制御し、加熱炉制御を行なう。
この場合、簡易的に計算式によって鋼板の温度モデルを
求めるため、オンラインに適合でき、しかも、これら湿
度モデルは後記の伝熱方程式を解いて求めた場合とほと
んど変ることがない。
(A)  加熱炉抽出後から粗圧延機によって圧延され
る間。
鋼板温度の推移を予測する目的で簡易的な計算式を求め
るために、これに先立って、まず1次の(1)式に示す
如き鋼板板厚方向の一次元伝熱方程式をたて、これを差
分化し1次の境界条件をあてて厳格に解き厳密解を求め
た。
すなわち、熱延ラインにおいて鋼板の板厚方向に、をと
ってその方向の一次元伝熱方程式を求めろと、(1)式
σ(通りである。
ただし、ρは鋼板密度、Cは鋼板比熱、Tは鋼板温度、
tは時間1人を工鋼板の 熱伝導率、Qは鋼板表面におけろ熱 の出入量を示す。
この(1)式にはz=o1.z:=H(鋼板の板厚)の
1fff界条件をあてはめると、(2)式が成立する。
そこで、鋼板表面における熱の出入量[Q)を空冷、水
冷ならびに粗圧延中の各場合について求めると次の通り
である。
(Il  空冷による放熱量。
加熱炉抽出微粗圧延機から仕上げ圧延機に達する間に銅
板の保有熱の一部は放射によって大気中に放散されると
共に、鋼板周囲からの対流とによって熱が放散され、そ
の放熱t(QJは(3)式によって示されろ。
Q=Emσ(TRI(’ −Tak’)十αeOnV(
Ts−Ta)・・・・・・・・・(3)ただし、Emは
鋼板の放射率、σはステニマンボルツマ/定数、αco
nvは 大気の熱伝達係数、Tskは鋼板 の絶対温度、Takは大気の総体温 度、 Tsは鋼板温度、Taは大気温 度である。
(JII  水冷による放熱量。
この場合も(I)の場合と同様に放射と対流によって銅
版保有熱の一部が失なわれ、放熱f (QJは(4〕式
によって示される。
Q ”= E rrtσ(Tsk −Twp、tk)+
αwat(TS −Twat ) −= ・−=−(4
)ただし、TwaM!水の絶対篇度、αwatは水の熱
伝達係数、That−は水の 瀞1度を示す。
((資)圧延中の受熱量や放熱量 粗圧延時VC鋼板は圧下によって加工発熱を受けろとと
もに玲擦発熱を受けるが、粗圧延様のワークロールを介
して熱が失なわれる。そこでこれらを示すと次の通りで
ある。
(a)  圧下による加工発熱 これは圧延中にローA/による圧下をされたときに発生
する熱量であって、その受熱量(Q)は(5)式に示さ
j、る通りである。
Q=);XkmXξ/ 427 ・t cont・−・
・(5)ただし、8は係数(一般には0.9程度)。
kmは鋼板の平均変形抵抗、ξ はひずみ、tcontは鋼板上の一 点がロールと接触している時間 を示す。
なお、接触時間(tcont ’)’t’!、ロール半
径なR1圧下命を△H、ロール回転数をN。
ロール周速度を2πRN/60とすると。
tcont = (RX△H)1/2/ (2πR,N
/60)として求められる。
(b)  ワークロールへの熱伝導による放散ワークロ
ール温度なTn、、鋼板温度をTs、ワークロールと鋼
板間の平均熱伝承率をαcon tとすると、放熱t(
Q)は(6)式で示される。   。
Q=αcont (Ts−TR) ・−−−−・(15
)(cl  圧延中の摩擦発熱。
Q = 3 X p X Pm X ’[Jm / 4
27 ・−−(7)ただし、乙は係数、μは摩擦係数(
はぼ0.25程度)、Pmは平均圧延 荷重、Umは、平均圧延速度を示す。
以上の通りに差分法によって伝熱方程式を解くと、その
厳密解によつで鋼板の温度推移は第2図に示される通り
求められ、その値は実測値と一致している。なお、第2
図では縦軸vr−r=度、横軸に時間(秒)をとり、(
イ)が鋼板表面諧1度、−(→が銹板裏面幅度、(ハ)
が鋼板の板厚方向平均温度、に)は鋼板の板厚方向中心
温度を示し、その上に・印として実測値(表面温度)が
示されている。
そこで5本発明では加熱炉抽出後粗圧延される間につい
て伝熱方程式の厳密解にもとづいて加熱炉の計算機制御
に適用できる簡易的な計算式を空冷、水冷ならびに圧延
中の各場合について求めたところ1次の通りであった。
すなわち、こ几らル1易的計算式では鋼板の板厚方向の
平均温度を用い、それによって各場合を示すと次の通り
である。
(1)  空冷による場合。
空冷開始時の鋼板の板厚方向の平均温度をTrno 、
空冷中の鋼板の平均温度をTm、空冷時間な△t、鋼板
の板厚なHとして示すと、この際の簡易的計算式は(8
)式として示される。
・△t (fl (at Ern + a 2αcon
v + a3)+ −7X H)  ・・・・・・・・
・(8)0 ただし、 Err+ 、αCOI〕■は上記の通りであ
る。
(2)水冷による場合。
(2−1)  デスケーリングの場合。
×△twat  ・・・・・・・−・(づ)(2−2)
  ロールクーラントの場合。
×△twat  ・・・・・・・−・(9” )ただし
、 Tm、 Tmo 、Hに上記の通りで。
Twat&!水IL、わ2は係数で ′tl、は−o、s4..は1,0.αmは平均熱伝達
係数、△twatは倒れ も水冷時間を示す。
(3)圧延中における圧下による加工発熱(△Tw)、
ワークロールへの熱伝導による放熱(ΔTc)、および
外・擦発熱(△Tf)の場合、 ○ Tm−Tm1”=0.1647△Tc 十0.8668
△Tw+0.3471△Tf・・・・・・・・・00タ
タL 、 △’f c= −2,8116X Tm0”
’m ×(△t、 ) I/2 △Tw= 1.7278 XξXkm pmX’[Jm △Tf=8.QX       X△t2m なお、TRはロール表面温度、Tmoはロールと接触開
始時の鋼板の板厚方向の平均温度、Hmは粗圧延時の鋼
板の平均板厚、Δt1はロールと鋼板の接触時間、Δt
2は塵擦発熱時間を示し、ξ、km、 pm、umは上
記のところと同様VC@板のひずみ、鋼板の平均変形抵
抗、平均圧延術1.平均圧延速度を示す。
以上の各簡易的計算式によって粗圧延中の鋼板温度推移
を求めると、こ扛らの解は伝熱方程式の厳密解と一致す
る。これは第4図に示すところから明らかである。なお
、第4図でΔ、○印は伝熱方程式、ム×印は簡易的針−
算式のものを示す。
(B)  粗圧延機から排出されて仕上圧延機に達する
間。
粗圧延後端板の粗圧延機出側温度は実操業の管理におい
て鋼板の表面温度で管理せざるを得ない。従って、目標
粗圧延機出側温度は表面温度で考え、それを一度板厚方
向の平均温度に換算し、加熱炉の目標抽出温度は板厚方
向の平均温度と表面温度で考えなげればなちない。粗圧
延機出側温度を表面温度から板厚方向の平均温度に変換
する場合、f7IA板の板厚方向のrPA度に対し1表
面温度は粗最終圧延機排出直後の表面温度は低いが、そ
の後の復熱により表面温度が上列する。わかり易く示す
と第5りlは銀板表面温度の復熱態様の説明図であって
、に軸に温度、横軸に時間がとってあり、第5図から明
らかな如く、板厚方向の平均温度は符号(ト)で示す如
く、直線的に下降して仕上圧延機人(til+に達する
のに対し、表面温度はf′1号(ト)で示す如く一旦低
下し、その後σ)復熱により上昇してから直線的に下降
して仕上圧延機入側に達する。従って、粗圧延機排出後
仕上圧延機に達する間[は、この表面温度の復温現象を
考慮する必要があって。
これを考慮して簡易的な計算式を求めると、0υならび
に(2)の各式が得られる。
TM = Ts o + ”−Cξ・σ((Ta+27
3)’6人 (Ta+273)’)十αc (Tso−’pa))=
 ・”θまただし、A、Bは何れも係数で A=f(Hf、γf、Δt、pni)。
B=gCHf、 rf、Δt、 PR4)で示される。
また、 TSOは準定常表面温度、Tsは表面雪1度、
 TMは板厚方向平均温度で第5図においてTSOは(
す)、 Tsは())、 TMは(イ)で示す。更に、
Hfは板厚1人は熱伝導率。
ξは放射率、σはステファンボルツマン定数。
Taは大気温度、αCは対流熱伝導率、rfはるまでθ
)時間、PBiは粗腐1圧延機のバス回数を示す。この
ようなαDならびに(2)の各計算式によると、目標と
する表面温度(Ts)や、板厚方向の平均温度(Tm 
)がたやすく求められ、更に、平均温度(Tm)から表
面温度(’I’s)が求められ、更に、この簡易的に求
めた計算値と伝熱方程式の差分法による厳密解とは第6
図に示す如くほとんど一致する。
以上の如く(4)、Φ)の2つの場合について、各簡易
的計算式によって、粗圧延から仕上げ圧延までの鋼板の
温度推移を予想し、これによって加熱炉の計算機制御を
行ない、加熱炉からの目標抽出温度のもとで制御すると
、熱延ライン全体にわたって完全に制御できる。
また、この際、加熱炉において各簡易的計算式によって
スキッド部や隣接スキッド相互間でそれぞれ、独立に加
熱炉の計算機制御を行なうことができ、適正なスキッド
間の湿度、スキッド部温度を求めて加熱炉操業を行なう
ことができろ。なお、第1図において符号6は粗圧延機
出側温度計な示す。
次に、実施例について説明する。
まず、鋼板について5つの粗圧延機群によって熱間で粗
圧延し、この粗圧延過程での鋼板温度モデルを上記の伝
熱方程式の解を解いて求めると共に、実測したところ、
第2図ならびに第3図に示す結果が得られた。第2図に
おいては上記の通りに示したが、第3図では実測値な腐
1粗圧延機で・印、/I62粗圧延機でロ印、/165
粗圧延機で△印−2仕上げ圧延機でX印を示し。
各直線は伝熱方程式の解を示す。こnらwJ2図ならび
にi3[AI、とくに、第3図から明らかな通り、鋼板
力表面流度は計算値と実測値の精度はE=−0,9℃(
実沖1−計算)、σ=9.1℃で良好であった。
次に、上記の如く実測値と一致する伝熱方程式による場
合と1本発明によって簡易的計算式による場合とについ
て比較したところ、第4図に示す通りであった。第4図
において(ト)は板厚35.0mmのシートバー、(イ
)は板J124.1 trynのシートバーに粗圧延し
た場合であって、Δ印、○印は本発明による指1易的計
算式の場合を示し。
ム印、x印は伝熱方程式の場合を示し、本発明による場
合は誤差が±3℃であった。
更に1本発明によってHならびにα2式によって粗圧延
機出側の温度な子側し、これを伝熱方程式の厳密解(実
線で示す)と対比したところ、第6図の通りであって、
この場合もσ=1.3℃であった。
以上のところから本発明によって粗圧延から仕上げ圧延
までの鋼板温度の推移を想定し、加熱炉の計算制御を行
なったところ、オンラインで十分に適用できた。
なお、上記のところにおいて1本発明では鋼板を中心v
c説明したが、この鋼板とは熱延ラインに適用できる鋼
片その他を一般的に含む。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明法を実施する装置の一例の配置図、第2
図ならびに第3図は加熱炉抽出後仕上げ圧延までの鋼板
温度推移を本発明による場合と伝熱方程式とを対比した
グラフ、第5図は本発明によって粗圧延後の復熱を考慮
する場合の説明図、第6図は粗圧延後の鋼板温度の推移
を本発明による場合と伝熱方程式による場合とを対比し
たグラフである。 符号1・・・・・・鋼 板  2・・・・・・加熱炉3
a〜3n・・・・・・各粗圧延機 4・・・・・・制御装置 5・・・・・・加熱炉制御用計算機 6・・・・・・温度計 特盲千出願人  用上考製舊失a民会社代1里人   
  分I里士  序乞下義りか#1) 副烏文末1 第1図 4 「−」 第2図 第3図 イ云岬外方牟り八l:・よ、る8士鼻渦X(”c)第4
図 第5図 時間 (J父ン 第6図 1、 事件の表示 昭和58年”11115願第 981  号特  許 3、hljlにをする者 事件との関係 特許出願人 居所 名称 川崎製鉄株式会社 代表音 4、代理人 補正の内容 明細書]6貞15行〜17行の図面の簡単方間の項の記
載を次の通シ引正す為。 置図、第21廼からびに第3図は加熱炉抽出後仕上げ圧
延までのfll温湿度41t=移伝熱方程式と実測とを
対比り斤グラフ、第4反I打加熱炉抽出後仕上げ圧延ま
での中板m#推移を本発明に工場合と伝熱方程式とを対
比またグラフ、第5図は」

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 加熱炉の抽出時から粗圧延機出側に達するまでは1、鋼
    板の板厚方向の平均温度分布で示される簡易的な計算式
    によって鋼板温度の推移を予測する一方、粗圧延機出側
    において鋼板の板厚方向の温度分布とともに、粗最終圧
    延機での圧延による復熱を考慮した簡易的な計、算式に
    よって粗圧延機出側の鋼板温度を予想して、鋼板の抽出
    温度が目標値になるよう、加熱炉を計算機制御すること
    を特徴とする粗圧延鋼板の湿度制御方法。
JP58000981A 1983-01-07 1983-01-07 粗圧延鋼板の温度制御方法 Pending JPS59125203A (ja)

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