JPS5922604B2 - ホツトストリツプの仕上温度予測制御圧延法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は許容範囲内の最終仕上温度で正確に圧延する
ことができるホットストリップの仕上温度予測制御圧延
法に関する。

ホットストＩＪツブの圧延において製品の品質、寸法精
度などの点から最終仕上温度（仕上圧延機列の出側にお
けるストリップの温度）を所要の許容温度範囲内に収め
る必要がある。

ホットストリップのタンデム圧延では、圧延材のトップ
部とボトム部では圧延タイミングが３０秒〜２分はど差
がある。

また生産性向上のため通板後圧延速度は加速される。

この工うなトップ部からボトム部にかけての圧延材温度
変化環境の時間的不均一のため第１図に示すようにドッ
グ部とボトム部では仕上温度に差を生じる。

このために従来では圧延の途中において圧延材の表面温
度を検出し、これに基づいて最終仕上温度を調整するヨ
ウにしている。

すなわち、従来では第２図に示すように粗圧延機１で圧
延された圧延材Ｍがクロップシャー２に到着したときに
温度検出器３によって圧延材Ｍのトップ部の表面温度Ｔ
１に測定していもそして、上記検出温度Ｔ□に基づいて
トップ部が所定の最終仕上温度範囲に入るようにテスケ
ーリング装置４における所要の冷却条件および仕上圧延
機列５における所要の圧下スケジュールを設定して圧延
している。

しかしながら、このような従来法では上記検出温度Ｔ１
が表面温度であるため圧延材の温度検出した位置におけ
る断面内の平均温度が不明であり、また、温度測定点が
トップ部１箇所だけであるから圧延材の長手方向に沿っ
た温度変化を把握することはできない。

したがって、従来法では最終仕上温度Ｔ２がしばしば許
容範囲から外れる状況にあった。

そこで、従来では圧延中に仕上出口温度計で仕上温度Ｔ
２を測定し手動でテスケーリング装置の冷却水ヘラター
の使用個数を変更したり、圧延速度を変えるなどしてい
たが、圧延材の温度変化に十分に追従することができず
、不良品を出すことがあった。

この発明はホットストリップの圧延における上記のよう
な問題全解決したもので、許容範囲内の最終仕上温度で
正確に圧延することができるホラトス１リツプの仕上温
度予測制御圧延方法を提供しようとするものである。

以下、この発明の方法を実施する圧延設備の一例を示す
第３図および制御コンピューターニオケる演算のフロー
を示す第４図に基づいて、この発明の詳細な説明する。

まず、粗仕上圧延機列の最終圧延機１１において水平パ
スの圧延荷重Ｐがロードセルなどの荷重検出器１２によ
って圧延材Ｍの全長にわたって連続的に検出される。

検出された荷重信号はプロセス入出力装置１４に介して
制御用コンピューター１３に入力される。

コンピューター１３はチーター処理入出力装置１５を介
して最終仕上目標温度、圧延材の物性値、圧延機、デス
ケーリング装置の諸元などが入力されており、ここで圧
延材Ｍの全長にわたって各断面における平均温度θが逐
次演算される。

上記のように圧延荷重Ｐかもロールバイト内における圧
延材Ｍの平均温度θを求めることは公知である。

すなわち、一般に圧延荷重Ｐは圧延前後の平均板幅Ｂｍ
、 ロールと圧延材との接触長さＡｄ、ロールバイト内
での平均変形抵抗ｋｆｍおよびその他圧延の幾何学的条
件により決まる定数ＱＰにより次式で表わされる。

Ｐ＝Ｂｍ Ａｄ ｋｆｍ Ｑｐ ・・・・・・”・
（１）また、上記平均変形抵抗ｋｆｍは歪ε、歪速度ε
、成分組成指数Ｃお工びロールバイト内の圧延材の平均
温度θの関数として次の式で求められる。

ｋｆｍ＝ｊ’（ε、ε、ｃ、θ） ・・・・・・・・・
・・・（２）したがって、圧延荷重Ｐ、圧延の幾何学的
条件Ｑｐ、歪ε、歪速度εお工び組成成分が与えられれ
ば、上記（１）および（２）式によって平均温度θを求
めることができる。

つぎに、上記の、Ｃ５にして圧延材Ｍの平均温度θが求
められたならば、適当に仮定された仕上圧延における圧
下スケジュールおよびテスケーリングにおける冷却条件
から最終仕上温度Ｔ２にコンピューター１３によって予
測演算する。

すなわち、粗圧延機１１を出た圧延材Ｍはティレイテー
ブル１６上で主として放射および自然対流に工り熱を失
℃・、デスケーリング装置１７では主として噴流水によ
る強制対流によって熱を失う。

また、圧延材Ｍは仕上圧延中に圧延ロールとの接触によ
る熱伝導にエリ熱を失い、圧延ロールとのまさつおよび
塑性変形によって熱を得る。

これらの熱の出入に基づいて仕上圧延機列２０の出側に
おける圧延材Ｍの温度Ｔ２を予測演算する。

このような演算は、例えば［塑性と加工Ｊ（ｖｏｌ、１
１ｎｏ、１１８ｐ８１６〜８２４、小門純−「熱間圧延
における材料の温度変化の予想計算法に関する基礎的研
究」）に工り公知である。

そして、上記演算結果と目標温度とを比較し、目標温度
となるように圧下スケジュールおよび冷却条件を調整す
る。

実際の制御では第４図に示す、！、うに、まず適当に圧
下スケジュールを仮定しておいてデスケーリング装置に
おける冷却条件を順次変えて最終仕上温度を求める。

すなわち、仮定した圧下スケジュールのもとで、デスケ
ーリング装置１７の１つの一＼ツダー１８から冷却水を
噴射したときの最終仕上温度ならびに各仕上圧延機２１
の圧延荷重および動力を演算する。

そして、これら演算値が許容範囲に入っていなければ、
使用するヘッダー１８の数を順次１個づつ増して演算を
繰り返す。

また、これら演算値が許容範囲内に入れば、ストリップ
全長にわたって最終仕上温度が許容範囲内に入るか全演
算する。

この演算の結果、最終仕上温度が許容範囲内に入らなけ
れば最初に仮定した圧下スケジュールを変える。

このようにして、デスケーリング装置１７における冷却
条件、すなわちヘッダー１８の使用本数が決まったなら
ば、各仕上圧延機２１の圧延荷重および動力が許容範囲
内にあるかを演算する。

そして、圧延荷重および動力が許容範囲内にあれば、圧
下スケジュールおよびデスケーリング装置における冷却
条件が確定し、また許容範囲から外れれば逐次圧下スケ
ジュールおよび冷却条件を変えて上記演算を繰り返す。

上記演算結果はコンピューター１３からプロセス入出力
装置１４’に介して圧下制御装置２２お工びテスケーリ
ング制御装置２３に送られる。

各仕上圧延機２１の圧下量は圧下制御装置２２からの信
号によって制御され、冷却条件はテスケーリング制御装
置２３からの信号によって冷却水用弁１９を開閉して制
御される。

第５図は上記制御の状況を説明する図面で、第５図ａお
よびｂはそれぞれ前記粗圧延機１１において測定された
圧延荷重Ｐお工びこれに基づいて演算された圧延材Ｍの
平均温度θ？圧延材のトップからボトムまで長手方向に
沿って示しπものである。

第５図Ｃは最終仕上温度Ｔ２を示すもので、四つの曲線
は上から順番にテスケーリング装置１７のへラダー使用
本数がそれぞれ０，１，２および３の場合の温度曲線を
示して℃゛る。

この線図において曲線Ｔ２は制御された温度曲線を示し
ており、許容温度範囲Ｒに入る。

ｃ５に区間Ａでは１本、区間Ｂでは２本および区間Ｃで
は３本の一＼ツダーを使用している。

これらヘッダーの使用状況は第５図ｄの線図に示されて
いる。

なお、以上説明したようにこの発明では圧延材の表面温
度ではなく平均温度會用いて仕上温度ケ予測制御するよ
うにしている。

表面温度は外乱の影響を敏感に受け、また表面スケール
の発生などのため正確に温度を測定することは困難であ
る。

したがって、表面温度を用いて以後の温度変化を予測す
ることは精度が極めて悪い。

また、粗仕上げされた圧延材の厚みが４０〜８Ｑｉｍと
厚（なれば、表面と中心部との温度差はかなり高く（例
えば１００°Ｃ以上になる）、表面温度全平均温度とみ
なせなくなる。

これに対して、平均温度會用いると上記のような問題は
なく、また平均温度が把握できれば、温度分布の形状が
正確にわからなくても平均温度で均一に分布していると
して以後の温度変化ケ計算して得られる温度は正確な分
布から計算したものと大差なく、高い精度で仕上温度全
予測制御することができる。

第６図はこの発明により最終仕上温度全制御した結果全
従来法によるものと比較して示すグラフである。

この図から明らかなように従来法の場合、ボトム寄りの
約／２の長さのストリップが目標範囲から外れているが
、この発明の場合、トップからボトムまで全長にわたっ
て目標範囲内におさまっている。

また、粗圧延の最終パス出側で温度計（例えば第２図の
温度計３）にて被圧延材の先端部の表面温度音測定し、
それ音用いて仕上出側での被圧延材先端部の温度をシミ
ュレーションにより計算した場合と、最終パスの被圧延
材先端部の圧延荷重を用いて本発明方法により仕上出側
の温度を計算した場合について、実測値との差（計算−
実測）全第７図に圧延順の時系列で示す。

図にはそのときの粗最終パスの板厚も示している。

第７図に示すように、表面温度全使用した場合には、実
測値との誤差の絶対値が太きいばかりでなく、粗最終パ
ス板厚により変動している。

また１２本日入や１８本Ｈ８に示されるように、突発的
に大きな誤差を生じる。

これは表面温度が正しく測定されない（多くの場合温度
計の周囲の水蒸気や被圧延材表面のスケールなどの発生
により、実際より低目に温度は検出される）ためである
。

これに対し本発明の圧延荷重を用いる場合、粗最終板厚
に関係なく安定した高い精度會保っていることがわかる
。

以上詳細に説明しりよつにこの発明では、圧延材の全長
にわたって最終仕上温度を予測し、これに基づいて圧下
スケジュールおよび冷却条件を調整するようにしている
ので、仕上圧延前において圧延材の温度がこれの長手方
向に沿って変化していても全長にわたって所要の最終仕
上温度で圧延することができる。

また、この発明では粗圧延の終った段階において圧延材
の表面温度ではなく圧延材断面における平均温度を求め
、これに基づいて最終仕上温度を予測するようにしてい
るので、高い精度で予測することができる。

さらにまた、この発明では所要の最終仕上温度ケ得るた
めに圧下スケジュールおよび冷却条件を自動的に調整す
ることは容易である。

まり冷却装置は入ロチスケーリング装置に限らず、スタ
ンド間に設置されたスタンド間冷却装置を用いることも
可能である。

これらのことから高品質のストリップを高能率で製造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は仕上温度を制御しない場合においてストリップ
長手方向におけるストリップの温度分布ケ示すグラフで
ある。 第２図および第３図はそれぞれ従来法およびこの発明の
方法を実施する圧延設備の概略図である。 第４図はこの発明において所要の圧下スケジュールおよ
び冷却条件を求める演算のフローチャートである。 第５図はこの発明における温度制御を説明する線図であ
る。 第５図ａお工びｂはそれぞれ粗圧延機で測定した圧延荷
重およびこれに基づいて求めた平均温度會示す線図、第
５図Ｃは最終仕上温度會示す線図、ならびに第５図ｄは
冷却水−＼ツター〇使用本数を示す線図である。 第６図はこの発明により最終仕上温度音制御し’ＡＨ果
を従来法によΦものと比較して示すグラフである。 第７図は本発明方法による温度制御の効果を比較例と共
に示すグラフである。 １．１１・・・・・・粗圧延機、３・・・・・・温度検
出器、４゜１７・・・・・・テスケーリング装置、５，
２０・・・・・・仕上圧延機列、１２・曲・荷重検出器
、１３・聞・制御用コンピューター、２２・・商工下制
御装置、２３・・・・・・テスケーリング制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧延材の全長にわたって粗圧延における任意の水平
   パスの圧延荷重全検出し、前記圧延荷重から圧延材の全
   長にわたって各断面における平均温度を推定し、仕上圧
   延における圧下スケジュールおよび冷却条件ならびに前
   記平均温度から最終仕上温度を予測し、前記最終仕上温
   度が全長にわたって許容範囲内に入るように前記圧下ス
   ケジュールおよび冷却条件奮調整することを特徴とする
   ホットストリップの仕上温度予測制御圧延法。