JPS6087914A - 熱鋼板のオンライン冷却方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は熱間圧延された厚Ｉｎ　ＪＪｙ等の強制冷却シ
こ使用する冷却装置１ｖ１のオンラインコンＩ・ロール
ノ〕７ノ；に関するものである。

（従来技術） 最近の厚板製造プロセスにおいては、合金元素の低減、
省熱処Ｊｌｐ、新鋼種の開発を１」的として、加熱温度
及び加熱１１１ｒ間の制御、並びにコンドロールド圧延
に圧延直後の強制冷却を組み合わせた、いわゆる調質冷
却プロセスの研究が盛んである。

この強制冷却する手段としては、冷却ゾーンを複数に分
割した冷却装置が採用されている。

これら加熱から冷却に至る一連の制御は、厚鋼板の変態
組織の制御と機械的性質の向上を狙ったものである。こ
の内加熱、圧延制御技術は過去１０年来、主として寒冷
地向高張カラインパイプ材の製造等によって冶金的機構
の解明とともに、はぼオンライン製造技術も確立された
ものであるのに対し、強制冷却技術に関しては冶金的な
機構は解明しているものの、オンライン化、安全操業化
には、まだ温度制御技術、形状制御技術の面で不十分な
状態である。

圧延直後の銅板を　７００〜８５０℃近傍の高温域から
強制冷却し、所望の温度（常温〜５５０°Ｃ程度）まで
に鋼板形状を維持しながら鋼板全体を均一に冷却するこ
とが望まれるところであるが、■鋼材の物性値（比熱−
変態熱、熱伝導率、密度）、・の境界条件である熱伝達
係数（水星、鋼板の表面温度及び粗度、冷却水の水１゛
１．板１−５水の厚さ、使用ノスルの形式”ｔ・の関８
りＡ＜′・の］’　７１＋１１精度が不充分なために、
あるいはこれらを組合ゼたいわゆるコントロールソフＩ
・技術が不充分なために安定した材質形状が必らずしも
ｔＵ・もれないのが実情である。

そのＪ！Ｉ！山の−・つに冷却１３）１如Ｉ）すの鋼板
の温度分布、特に長さ方向の温度偏差が大きいことが挙
げられる。前述の如くコンドロールド圧延された鋼板は
圧延１１１Ｉ間が１（いためまずます長ト方向偏差は人
きくなりがちであり、冷却終ｒ時の長さ方向の均一性と
いう点では、装置の改／１゛もさることながら冷却コン
トロール技体１で力／ヘーせざるを得ない。一方、材質
要求の高級化に伴ない銅板の冷却条件である冷却開始温
瓜、停市温度、冷却速度の許容範囲の狭小化とともに、
板間及び板内での均一化要請は高まっている状況化でも
ある。

これら冷却条件と鋼＆（ラインノ々イブ材の例）の機械
的性質との関係、影響度合の一例を第１図（イ）、（ロ
）、（ハ）、（ニ）に示す。

第１１司（イ）では冷却開始温度と引張強さくＴｓ）の
関係を、（ロ）では冷却停止温度と引張強さくＴｓ　）
及び降伏強さくＹｓ　）の関係を、（ハ）では冷却停止
温度と衝撃値（ｖＥ−ｔｏ）の関係を、（ニ）では平均
冷却速度と引張強さくＴｓ）、降法強ざ（Ｙｓ）、栂撃
値（ｖＥ−４ｏ）　、及び落車試験値（ＢＤＷＴＴ）の
関係を夫々示す例であるが、いずれの場合も鋼板の機械
的性質は温度依存性が高く、冷却前後における鋼板温度
連中精度の重要さが説明出来る。

（発明の目的） 本発明は以−にの点に鑑みなされたもので、圧延直後の
熱鋼板の強制冷却をオンラインでしかも精度良く行なう
ことができる冷却方法を提供することを目的とする。ま
た、本発明の他の目的は、熱鋼板をその目標とする冷却
条件に精度良く合致させるような冷却制御が可能で、か
つ鋼板長さ方向及び必要に応し幅方向にわたって均一に
冷却し得るオンライン冷却方法を提供することにある。

（発明の構成・作用） このように目的を達成するための本発明の冷却方法は、
以下のように構成したものである。

すなわち、熱鋼板搬送ラインの所定位置に設置し、熱鋼
板の」１方及びド方に板幅方向に延びるノズルへラグ−
をそれぞれ配置し、該ノズルヘッダーの長手方向に多数
のノズルを板表面に対向する如く設けてなる、ゾーン分
割された冷却装置を使って、圧延直後の熱鋼板を強制冷
却するに際し、圧延終了後の鋼板？Ｉｌ！度をＪｌｌ定
し、所望の冷却条件（冷却開始温度、冷却停止［一温度
、冷却速度）が鋼板の全長に互って満足するように、プ
ロセス３Ｊ算機を使って鋼板の厚み方向及び長さ方向、
更に必要に応じ幅方向に分割した厳′幇な内部温度計算
を時々刻々実施することにより、冷却装置の必要冷却ゾ
ーン長、使用水ｉｆｆ：、冷却中の通板速度パターンの
適正イ１１′Ｉ化を行い、更には鋼板形状を安定化させ
るために冷却中鋼板の表裏面温度の対称化を狙うべく、
に下面水！、ｊ、　ｒｉｐ：度及び心間に応じ幅方向水
Ｊ４密度をめる。

４二記の５１算値（冷却スケジュール）に基いて設定さ
れたパターンにより、冷却装置内に鋼板を通して冷却す
る。又冷却後の鋼板の温度を実測する。これと並行して
実測点と点対応した位置の鋼板温度を実冷却履歴をもと
に再度計算することにより実測値と計算値の誤差を算定
し温度計算モデルの学習値をめ、次材以降の冷却対象材
の制御精度向上を図る。

以下、本発明の実施例について１４面を参照しながら説
明する。

第２図は本発明を適用した厚板圧延ラインの設備配置並
びに鋼板冷却制御に必要な制御装置の構成を示した図で
ある。圧延機ｌで圧延された銅板Ｍは放射温度計８によ
って鋼板表面温度を１ｌｌ１１定した後、ホットレベラ
ー２で平坦度矯正を行う。その後冷却装置ξ３の入口で
放射温度計１０によって鋼板表面温度を測定し、冷却装
置３を通板させ所望の温度まで強制冷却をする。この場
合ホットレベラー２と冷却装置３は近接しているため、
ホットレベラー通板速度は冷却装置内通板速度と同期し
ている。冷却後の鋼板は冷却装置３の出側に設けられた
放射温度計１２によって表面温度を実測した後、次工程
であるせん断ラインへとｊｌｌ七又を移送するものであ
る。

また、使用した玲′却装：；’；３は例えばａ、ｂ。

ｃ、ｄ、ｅの５つのゾーンに分割されており、ポンプ！
５で圧送された冷却水は配／ｉＡ：・＋４Ａ　、　１４
Ｂで上部ヘッダー、下部へラグ−に分配され、更に各ゾ
ーン４ｒｊに流量調節弁１６（第２図ではｅゾーンの下
部のみ代表記載）によってそれぞれの冷却水流！１１を
調整し末端のノズルより冷却水を熱鋼板Ｍの表裏面に向
って噴射する。冷却装ｚ１３へ供給する冷却水の温度は
温度、Ｈｌｔｔによって１，１測Ｓれ、ホントレベラー
２のロール冷却水の温度は温度計９によって計測され、
更に大気の１晶度は温度計１３によって実１！ＩＩＩさ
れ、それぞれプロセス、ｉｌ’　１’、１機５へ入力さ
れることとなる。一方、制御装置の構成の概略は、冷却
制御プロセス計１７機５を中心に通板速度制御装置６．
冷却水屋制御装置７．各温度計８　、９　、１０．１＋
、　１２．　＋３．鋼板位置検出器（図示省略）より成
る。また、冷却制御プロセス計算機５は冷却対象材Ｍの
仕様をに稈／ｉ′ｉ′理計算機４より受信し、この情報
をもとに冷却制御を開始することになる。従って、冷却
制御プロセス計算機５と工程管理計算機４はどちらか一
方又は両方で冷却対象材のトラッキング（１１板の追跡
）を行っており、前記情報の伝達タイミングを両３１４
９機でとっている。尚、熱鋼板の温度を計測する前記の
放射温度計８．１０．１２は以後の説明でも判るように
、極力、鋼板の表、裏面計測が出来るように配゛處する
方が鋼板温度制御精度を」二げるために望ましい。

第３図は第２図の鋼板冷却装置３の内部を拡大、図示し
たものである。

冷却装置１１ｉは前記の如く例えばａ　−ｅの５つのシ
ーンに分割されており、それぞれのゾーン出側では冷却
鋼板Ｍの上・下１温度均一化を狙って、鋼板と面の板上
水、並びに下面の付着水を！；ＩＪるために水切り装Ｊ
、　２ＯＡ　、　２０　Ｂを設けている。

冷却対象材Ｍはテーブルローラー群の上を搬送する訳で
あるが、冷却ゾーンではこのテーブルローラー群は、多
数の−Ｆ下対となった拘束口−ル１７Ａ　、　１７Ｂか
ら構成される。この拘束口〜ルの上ロールｌ？Ａは＋ｆ
／降自イ！に１没けられており、＆数の冷却ゾーンのう
ち、必要とされ選択されたゾーンでは、熱鋼板Ｍはこの
両型ロール１７Ａ　、　１７Ｂによって、はさんだ状ｆ
ｉｌ’、で搬送する形となる。選択されないゾーンでは
、各１−ロールは上昇した位置にある。例えば、第３図
ではａとｂゾーンが冷却ゾーンよして選択されている図
であり、他のゾーンｃ、ｄ、ｅでは両型ロールのに部は
銅板と接触していない状態を示している。

ポンプ１５から供給された冷却水は配管１４Ａ。

１４Ｂを通って」１下に分配され、Ｉｏｔａ　、　ｌｅ
ａ’及び＋８ｂ　、　Ｉｆ！ｂ’の澄：Ｉ］Ｉ　Ｉｔｉ
　ｊＦを介して板幅方向に水量月１節が可能な各ノズル
ヘッダーｍ■＋ｅがらノズル群９を通って冷却対象鋼＆
Ｍへ噴ＤＪされる。

この冷却制御を行なうコンＩ・ロールタイヤ゛グラムを
第４図に示す。第４図のコンｆトロールダイヤグラムは
、１枚の冷却対象鋼板Ｍが圧延を終了し、ホットレベラ
ー２を通過、冷却装置３で冷却された後、後述の温度学
習値を温度学Ｗテープ少に登録して終るという、一連の
鋼板冷却プロセスの流れ図を示したものである。特にブ
ロック２２は本発明の基本となるところであるから、後
に詳細に説明を加える。

ブロック２１は圧延終了昨又は圧延中に工程管理用計算
ａ４から、冷却対象材Ｍの鋼板サイズ（板厚、横幅、板
長さ）’＋　１種、規格、主成分、冷却条件等の仕様、
つまり鋼板冷却目標値を冷却制御プロセス計算機５が受
信した状態を示す。ここでいう冷却条件とは主に以下の
３項目を指す。

（１）冷却対象鋼板Ｍの冷却開始温度（以下Ｔ１よとい
う） （２）冷却対象鋼板Ｍの冷却停止時の温度（以下ＴＯＬ
ｌという） （３）冷却対象鋼板Ｍの冷却速度Ｃ以下ＶＣよという） これらの冷却条件は過去の試験又は経験上鋼板の機械的
性質（引張り強さ、降伏強さ、伸び、衝撃値、硬さ等）
とから予め決めら゛れている、いわゆるプロセス制御条
件である。その意味で記号に才をつけて説明する。

また、この３つの条件はいずれも鋼板の温度に係わるも
のである。後述の如く、鋼板の内部（厚み方向２幅方向
、長ｒ、方向）温度はバラツキをもっており、１１！度
の定義は１−記の過去の試験、経験上最も鋼板の機械的
性質と相関の強いものであればよいわけであり、ここで
は説明の都合上計算上の温度はいずれも鋼板の幅方向中
央で板厚方向の平均値と定義する。つまり第１６１）４
における位置Ｘ１〜Ｘ７までの温度Ｔ、〜Ｔ７の平均値
をいう。冷却速度ＶｃｔはＶ　ｃｔ＝　（Ｔ’　ｉｆ：
　−Ｔ’　ｏす／冷却時間で定義する。従ってｖｃ＊の
中（１“ｔは（°Ｃ／秒）と表わされる。

以上のコントロール条ヂ１に加え、１１１１目此計１１
による冷却水の温度を測定、温度、ｉｉ　９によってホ
ットレベラー２のロール冷却水の７１１．！度をＡｌｌ
＋定、温度計１３によって人気の温度を測定し、鋼板の
温度計算に必要なこれらのプロセスの状態ｌ、髪を冷却
制御プロセス計′Ｌ′Ｆ、機５は受信する。−力、冷却
対象鋼板Ｍの表面温度は放射温変計８によって鋼板の長
さ方向に実測され、以下の計算の初期値となる。実７１
１１１例を第５図に示す。図示する如く鋼板の長さ方向
、特に先、後端ではかなりの温度差があることがわかる
。

次に第４図の主要なブロックの説明を行なう。

ブロック２２：以上述べた入力値を使ってプロセス制御
用計算機５によって冷却装置３を制御するための冷却ス
ケジュール計算を行なうことを表わしている。

スケジュール計算では■冷却装置３の使用ゾーン長（ゾ
ーンの選択）　、　＜ｇ）冷却ゾーン４４のに、下下面
水量変度■ポンプ使用水量、■冷却装置３を尻抜けする
までの冷却対象材Ｍの通板速度パターン、丸５ノ冷却装
置内拘束ロール群１７の圧下量（ロール間隙）、を決定
する。スケジュール１１１算の詳細は後述する。

スケジュール計算が終了すると直ちに水量制御装置７を
通して、ポンプ１５の吐出量制御、並びに各ゾーン」二
、下毎に設置されている流量調節弁群ＩＧを制御する。

並行して、通板速度制御装置６に搬送テーブル群（下ロ
ールＪＡＹ）　１７Ｂ、拘束ロールテーブル酊（１−ロ
ール４ｆｆ）＋７Ａに対する速度パターン及び拘束ロー
ルの圧ド１，１を出力する。このとき、冷却対象材Ｍは
圧延機ｌの後面に位置している訳であり、以降は１−記
スケジュール計算に従って通板、冷却制御されることと
なる。

冷却装置３の通板Ｄ（能条件が全て成立すると、冷却対
象材Ｍは所定の速度でホットレペラーから冷却装置内へ
と進行する。冷却装：ＩＶｌ　３の前面に設置している
温度計１０によって冷却対象材Ｍの表面温度が計ｆｉｌ
ｌｌされると、冷却対象材Ｍ＆、手方向の位置と対応し
た１、１鐘値と実測イ１ｆｔの温度１ビ；差から通板速
度の修＋Ｅ　（ブロック２４）をする。

ブロック２５：所定の通板条ヂ１（水ｊ−１及び速度等
）の元に搬送、冷却された冷却対象材Ｍは第１５図に、
ＩＱすセグメントＹ、、Ｙ２　、Ｙ３　、Ｙ４　、Ｙｓ
　。

Ｙ６毎に放用混成バ１８によって温度４１１１定された
以後冷却装置３を通り、放ｒＡ４温度計１３によって温
度測定をするまでの通板Ｉ＋！　＋；ｆをもとに後述の
温度予Ａ１１ｌ計算式によって実操業に対応する鋼板の
表裏面及び内部温度の再計算をする。

ブロック２６：放射温度計１２によって冷却対象材Ｍの
各セグメント毎に測温された表面温度とそれぞれのセグ
メントの鋼板表面温度の差（下記ΔＴ１）を計算する。

ここで ΔＴｉ：ｉセグメントの実測表面温度−１セグメントの
計算表面温度 Σ（ΔＴｉ） 平均値　ΔＴ＝− 上記平均値（ΔＴ）をもってこの冷却対象材の混成予測
誤差とする。

以」二で冷却対象材Ｍに対する一連の制御は終了し、こ
の冷却の終了した材料Ｍは後工程であるせん断工程へと
搬送することとなる。

ブロック２７：計算された（ΔＴ）は鋼板内部温度、−
計算式の学習テーブルに登録され、以下に続く冷却対象
材の温度計算時の補正値として、いわゆる板間学習値と
して使用されることになる。

ｔ５６図はブロック２２に相当する冷却制御スケジュー
ル計算の例で、この流れ図では下部水量密度、」１油水
ｒ、）密度の順に決′）ｉ］する例を示した。

ブロックン８：第１図（イ）でノ」りした様に特に冷却
開始温１隻は材質に及ぼす影響が大きい。しかし板長さ
文をもつ冷却対象ＡＡＭの長さ方向先端と後端か冷却装
置３に入るまでには必然的に時間差か生じ、その結果先
端と後端とでは冷却開始時の冷却対象材Ｍの温度は異な
るのが通常である。

そこで板長さ方向に着［１するために第１５図の如く長
さ方向をいくつかに分割（セグメント化）して考える。

例えば第１５図で１１、鋼板の両端、坏文及び％文の箇
所Ｙ工〜Ｙ５の５セグメントを表現している。

第７１７１は通板速度パターンと冷却対象材の先端及び
後端の厚み方向中−均温度のパターンを設（１ｉｉ配置
と対応して描いた図である。Ｊｒ’ｌ川温１用計８で冷
却対象材Ｍの先端、つまりセグメントＹ１及び後端、セ
グメントＹ５に相当する位置の表面温度を実測した後、
Ａ点までは搬送テーブルの許容最高速１隻Ｖｏで搬送す
ることを決シＩＩする。

ブロック２８．冷却対象相Ｍの先端か第７図のＡ点に到
達する時間を予測（Ｌｏ／Ｖｏ）Ｌ、これによって後述
の鋼板温度予測式によって冷却対象材Ｍの先端（セグメ
ンＩ”Ｙｌ相当の位置）及び後端（セグメントＹｓ相当
の位置プの鋼板表面温度予１１１１１を行なう。

プロ・ンク３０：冷却装置内通板速度Ｖ０は冷却対象材
Ｍの先端、後端の冷却開始温度が許容値内に入るように
決める必要がある。第８図は冷却速度ＶＣと通板速度ｖ
ｌの関係を使用ゾーン長をパラメータにして表わした線
図である。冷却装置内の必要通板速度Ｖｉは下記の式で
まる。

ここでＬｌは使用ゾーン長のことであり、本発明の実施
例ではＬｌはＬｌ　１Ｌ２　、Ｌ３　、Ｌ４　。

Ｌ５である。つまりゾーンの数だけあることになる。従
って第８図では５木の直線があり、基鋸冷却速度ＶＣｔ
）線−Ｌにはｖｌ−１＋ＶＩ−２、ｖｌ−３、ｖ、−４
゜■□−５という５つの選択ｏＪ能な通板速度が存在す
る。いずれの通板速度を選んでも使用ゾーン長との関係
から冷却装置内での冷却１１〒間は一定である。

Ｖｌ−２からＶｌ−５までのいずれを選択するかは、以
−トの如くン＜）却対象材Ｍの先端及び後端部の１晶度
が冷却開始ノ、（べ１！温度Ｔ口を満足するか否かで決
定される。

第９−１図は第７図のＡ点に先端がある場合に上記の５
つの通板速度で通板させた場合の、先端及び後端の温度
がＢ点（冷却装置人ｔ＋　ｌｌ！ｊ）ではどのようにな
るかを、ｊｌｑ、　Ｌ、各々の関係を図で表わしたもの
である。Ｂ点での断面、つまり先端温度、後端１＋、Ａ
　Ｉｆｌと冷却開始温＋ｆｋとの関係を図示したのが第
９−２図である。

第９−２図ではｖ、、、２　、Ｖ＋−３（１）みが先端
及び後端ともに冷却開始湿度条ｆｌを満たしていること
となる故、ｖ、−２，ｖ、−３のいずれを選択しても良
い。この実施例では以下ｖｌ−３を選択した場合を例と
して説明する。

ブロック３１：通板速度Ｖ１−３を選択したことにより
、第８図から使用ゾーン長はＬ３が選択される。

ブロック３２：各使用ゾーン毎の下部水量密度ｑＬをめ
るところである。この計算はまず表裏面対称冷却と仮定
し、板厚中央部（板厚Ｘ局）は断熱面として計ｑする。

第１６図の１セグメントの厚み方向温度計算点を第１７
図ぬ示すように板厚方向で切断した状態を想定し、ｘ４
　、Ｘｓ　、ｘ６　、ｘフの各点の鋼板温度Ｔ４　、Ｔ
５　１Ｔ６　、Ｔ７をめる。

鋼板冷却カーブの一例を第１０図に示す。与えられた冷
却条件から所要冷却時間 がまるために、第１０図の縦軸から冷却停止温度Ｔｏヨ
を、横軸に冷却時間をとり、その交点から内、外挿する
ことによって水量密度をめることは可能である。

ところで、未実施例の様にゾーン分割された冷却装置で
は各ゾーン毎に水量密度を変え得るという特徴がある。

つまり、鋼板の温度間冷速をある程度コントロールする
ことが出来る。

つまり、第１１図に小した様に各シーンの出側ＩＪｒｊ
　７ｊ月隻（板厚方向（’均混成）をｒめ定め、これに
そった形の制御も可能である。第１１図ではｌゾーンの
出側をＴｏ口、２ゾーンの出側をＴＯ２＊、３ゾーンの
出側をＴｏｔという１１標温度が５ｊｌめられた場合を
図示している。

すでに、通板速度はｖｌと決まっているから１〜３ゾー
ンでの冷却１１５間はそれぞれり、／Ｖ□　。

（Ｌ２　Ｌ＋　）　／Ｖｌ　、　（Ｌ３　Ｌ２）　／Ｖ
１トなるため、第１０図のような冷却曲線から内、外挿
することによって一１部各ツーンｉ（変の水量密度か決
定出来る。これは２１１１板の機械的性質を冷却カーブ
によって制御する場合に−（＋効である。

ブロック３３：各使用ツー７４ｔｊの−１一部水量密度
ｑｕを１：１存する。先述のド部水１じと瓜ｑＬを計算
した時と回し考え方で、第１６図の１セグメントの板厚
方向混成計算点を、第１７図のように板厚方向局で切断
シタ状ｊｌｉ　ヲ想足シ、Ｘｌ　、Ｘ２　、Ｘ３　、Ｘ
４　（Ｆ）各点の鋼板温Ｉｆ！ｔ”ｒ、、　Ｔ２　＋　
Ｔ３　、Ｔ４をめる。

第１２図は前記の下部ゾーン水量密度ｑＬを計算したと
きの考え方を延長して、上部水量＊　瓜（ｑｕ）を決定
する過程を説明した図である。中央の実線は先にめた板
面（展板厚方向）平均温度の冷却カーブであり、１〜３
ゾーンの各々の出側平均温度はＴｏＬＨ、ＴＯＬ２　、
　ＴＯＬ３である。

２ゾーンを例にとって説明すると、Ｔ　ＯＬＩ　の温度
から２つの仮定した上部水量′＆、度Ａ及びＢでめた鋼
板上面（３／！板厚方向）平均温度のカーブを破線Ａ、
Ｂで示している。このＡ、Ｂを使って内挿することによ
って、２ゾーンの出側に於いて鋼板Ｊ−面（展板厚方向
）平均温度Ｔｏｕ２がＴｏＬ２に”Ｓ−Ｌ　くなるよう
な２ゾーンの上部水量と度を決定する。

尚、操業条件によってはＴｏＬ２とＴｏｕ２の間にはＴ
ｏｕ２　＝　ｋ　＊　ＴｏＬ２　（ｋ　：定数）なる特
定の条件が存在するか、ここでは説明の都合上に＝１の
場合つまり、Ｔ　ｏｕ２　＝　Ｔ　ｏＬ２の場合につい
て示した。この考え方は各ゾーンとも同じである。

ブロック３４　：上記ブロック３３では板幅方向中央の
位置で板厚の］二部とド部のそれぞれの平均温度がバラ
ンスするような１，１“ｆ６水！、ｊ密度を決定する方
法を説明したものであるが、この考え方で板幅方向にい
くつかに分割した各点（例えば第１５．１６図）につい
ても５１１１することによって、板幅方向の上部水７７
１．密度を決定することが８「ｆ能である。

なお、板幅方向の木星密度の変化は、板幅方向に配列し
たノズル１日の各ノズルの流−１１１−を調節弁環ｒ：
ＩＩ丁変とするか、あるいは任、・３．のノズルを遮蔽
す＋　ＦｌｊＪ御装置を設けて行えばよい。

゛ロック３５：各ゾーン４Ｉｊの１一部、下部供給水量
並゛にポンプ１５の吐出必要水ｊ１１を決定する。ブロ
ン３２．３３．３４で＋ｔ’ｌ／！１された使用ソーン
毎の上、下（Ｊ政密度に該当する冷却ゾーン面積を掛け
、各）−ンの上、下必要水Ｉ１１．をめ、更にこれらを
果汁することによってポンプ吐出心安水量を決定する。

ブロック３６：冷却装置を通板させる速度は先述の如く
ｖｌ　と決めたが、ｖｌという等速度で冷却袋さ方向に
入側と相似形のある温度偏差をもっことになるため、厳
密には鋼板長さ方向の冷却停止温度の均一化！±不可能
である。そこで、鋼板が冷却装置を通板する途中におい
て、鋼板Ｍの先端が冷却装置の出側に到達した時点から
鋼板の長さ方向温度偏差に応じて通板速度の加速を行う
。

以下加速制御方法の一例について説明する。

第１３図（ロ）に鋼板の先端から、後端までを例えば５
つのセグメントに分割し、それぞれのセグメントが冷却
装置に入る直前の板厚方向平均温度のパターンを第１３
図（イ）で示している。各セグメントｌの冷却装置入側
の鋼板厚み方向平均温度をＴｉ　とすると、ｉセグメン
トの最適冷却所要時間ｔｉは 上式でめた各セグメントの最適冷却時間ｔｉと鋼板先端
から当該セグメントまでの銅板の長さ文との関係を、例
えばｔｉ＝　Ａ−文ｉ＋Ｂで近似する（Ａ、Ｂｉ′ｌｌ
：；ｉこ数）。この式を使って鋼板Ｍが冷却装置内を通
板中に途中で加速するときの、加速度ａを１．１．　／
ｓ′Ｊ：する。

今、鋼板の長さを交ｐ、冷却装置’Ｉ’ｉの使用ゾーン
長（イＪ効冷却長）をＬとすると、；（′ｌ　Ｉ　ｌ！
１１　ｔ：ｌの加速は、鋼板の先端かイｊ効冷却Ｊえの
尾グー、１に達したときつまり、第１４１図（ロ）の状
鼠ｉのときから加速度ａＩ　で加速する。

ここでｔＬはｉ述の近似式（ｔｉ＝Ａ−又１＋Ｂ）にお
いてｕｉ　＝Ｌ、！：おいたときの冷却１１＋ｉ間であ
る６第２回１・１の加速は鋼板の先端からしの位置（第
１４図の３点）が有効冷却長の尾端に達したとき（第１
４図の（ニ）の状態）に行なう。まず第１４図において
（ロ）の如く鋼板の先☆１１シがイＪ効冷却長の尾端に
達したときと同１１１１期に、鋼板の３点は冷却装置の
人口に到達したときを考える。

（ハ）の状態の変化に要するｌ’！ｒ　１ｌｌｌ　ｔ　
１は−ａ、＊　ｔ、　十Ｖ、＊　ｔ、　−（、（！、＋
１−ｒ−）　＝。

故に １ 又、第１４図（ニ）はポイント」が有効冷却長の尾端に
達したときを図示している。′（ロ）→に）の状態に変
化する時間（Ｌ２）は ｌ （ハ）から（ニ）の状態になるまでの鋼板の後端力冑令
却される時間は １ 鋼板後端の所要冷却時間ｔ′は、先述の近似式（ｔｉ＝
　Ａ−父１＋Ｂ）の旦Ｉに文ｐを代入したときの伯であ
るから残り冷却必跨蒔間ｔＲはｔＲ−七’　（ｔ２　−
ｔ＋　） （込ｐ−Ｌ）をｔＲ時間で進むだめの加速度ａ２１± でまる。ここで Ｖ　＝　Ｖ＞　＋　ａｌ　＃ｔ　２ ｌ 第１４１４（へ）は鋼板を冷却する過程において、２回
の加速をするときの状態を図示したものである。

次に本実施例において用いた５ｌ算式は以下に示す公知
の伝熱差分方程式により刻々１；−１算によりめる。第
１５図、１ｒｓＩ６図を参照しながらその要部を次に示
す。

鋼板の位置Ｘ１の温１１Ｔ＋’ Δｙ ＋−Ｑ零（Ｋ−１）−φｌ　（Ｋ−１）　’を入０ Ｑｕ（Ｋ−１）は以下の如く空冷中、レベラー通板中。

水冷中により異なるため係数６１．δ２．δ３を掛けて
いる。

Ｘ６１＋αＨ（Ｋ−１）・（ＴＩ　（Ｋ−１）　−ＴＨ
）×δ２　＋α”ｒ　（Ｋ−１）　・Ｉ　ＴＩ　（Ｋ−
１）−Ｔｗ）×　６３ ここで Ｈ Ｈｌ・・・Ｔ１に対応する含熱量（比熱Ｃ＝　−）Ｔ 入ｏ・・・基準温度（０°Ｃ）における鋼板熱伝導率Ｐ
　・・・基準温度（０°Ｃ）における鋼板の密度φ２・
・・Ｔ２に対応する変換温度 ΔＬ・・・計算の時間間隔 Δ゛ｙ・・・鋼板の厚さ方向の位置ＸｉとＸｉ＋１．（
ｉ＝１〜７）との間の距離 Ｑ−・・・Ｘ】の位置での上面の伝熱量φ品、・・・」
−面の輻射率 Ｔａ・・・空冷中の大気温度 αＨ・・・レベラーロールへの熱伝達率Ｔ　ｎ・・・レ
ベラーロールの表面温度（＝レペラー冷却水温と仮定） ６号・・・水冷却中のＴ１に対応する」；面熱伝達率Ｔ
ｗ・・・冷却水の温度 δ１・・・変数（鋼板が空冷中のときδ１−１．それ以
外はδ１＝０） δ２・・・変ａ（鋼板がレヘ、ラー内通板中のときδ２
＝ｉ、それ以外はδ２＝０）　Ｑ７ δ３・・・変数（１１１＆が水冷却中のときδ３＝１．
それ以外はδ３＝０） ａｌ　、δ２．δ３に関しては３つの内１．Ｎずれ力１
１つが１になる、同時に２つ以、にが１になることｊｆ
ない。

添字（Ｋ）・・・鋼板の温ＩＪ！Ｌｔ’ｉ１９回数で今
回の謂嘗値を表わす。

添字（Ｋ−１）・・・口１ｌ回の計’１．’ｉ　（＋Ｃ
ｉメは測定イｆ］を表わす。

Ｋ＝１のときはｈト字（Ｋ−１）は当該鋼板の計’Ｉｉ
　ｎｉｊの初期状態を表わす。

準備したテーブルにより、？ｆ＋Ａ　Ｉ負Ｔ　ｓ　がめ
られる。

鋼板の位置Ｘ２の温度Ｔ７： Ｘ６１＋αＨ（Ｋ−１）・（Ｔ７　（Ｋ−１）　−ＴＨ
）×　６２　＋　αフ　（Ｋ−１）　・　（Ｔ）　（Ｋ
−１）　−Ｔｗ）×　６３ ここで Ｈ７・・・Ｔ７に対応する含熱量 φ７・・・Ｔ７に対応する変換温度 φ６・・・Ｔ６に対応する変換温度 Ｑ　′７・・・ｘ７の位置での下面への伝熱量φ品・・
・下面の輻射率 αへ・・・水冷却中のＴ７に対応する下面熱伝達率鋼板
の位置Ｘ２　、Ｘｓ、Ｘａ　、Ｘｓ　、Ｘａ　（７）温
度Ｔ２．Ｔ３　、Ｔ４　、　Ｔ５．”Ｔ６：＋φｉ−＋
　（Ｋ−１）　−２φｉ　（Ｋ−１）　）ｉ　＝２．３
，４，５．６ 鋼板の位：１′ｌ１Ｘｙ’　、　Ｘ１２　、　Ｘｕ　、
　Ｘ１４　、　ｘ、、　、　Ｘ１６ｘ１７はそれ−Ｆれ
Ｘｌ、Ｘ２　、Ｘ３　、Ｘ４　、Ｘ５　。

ｘ６　、ｘ、にｊｌ「１じた計りを行なうために説明は
省略する。

次に鋼板の幅方向端部に０冒１′１するＸ２Ｉ−Ｘ２７
での温度Ｔ２１”Ｔ２７の説明をする。

鋼板の位置ｘ２．の混成Ｔ２１： ρ０ΔＸ ×６２＋α：＋（Ｋ−１）　・（Ｔ　２１　（Ｋ−１）
　Ｔ　Ｗ　ｌ×　６３ ここで Ｈ，・・・Ｔ２１に対応する含熱量（比熱　＝　ＢＨ−
）Ｔ φ２１・・・Ｔ２１に対応する変換温度φη・・・Ｔ２
２に対応する変換温度 Ｑ２１・・・Ｘ２．の位置での上面への伝熱量（位置Ｘ
１のＱ＋　に相当する） Ｑ５１・・・Ｘ　２１の位置での板幅方向側面〜の伝熱
−沿Φ４・・・板幅方向側面の輻射率 ΔＸ・・・鋼板の幅方向位置の分割距離α２１・・・水
冷中のＴ２１に対応する側面熱伝達率鋼板の位置Ｘ２７
の温度Ｔ２７： ρ・ΔＸ ×δｌ＋αＨ（Ｋ−１）・（Ｔ２７　（Ｋ−１）　−Ｔ
　）Ｉ　）×　６２　＋　ａ、７）（Ｋｌ）　・　（Ｔ
２７　（Ｋ−１）　−Ｔ　ｗ）×　６３ ここで Ｈ２７・・・Ｔ２７に対応する含、＋ｊシ１１１φｎ・
・・Ｔ２７に対応する変換ｌ１ｌａ度φ２６・・・Ｔ　
２ｆ＋に夕・ｊ応する変換温度Ｑ２７・・・Ｘ２７の位
１１”／１でのド面への伝熱−６１（位置ＸワのＱ７に
相ｘｌｉする） Ｑ２７・・・Ｘηの位置での板幅方向側面への伝熱量α
ｎ・・・水冷中のＴ７７に対応する側面熱伝達率鋼板の
位置Ｘ２２　、　Ｘ２３　、　Ｘ２４　、　Ｘ２５　、
　Ｘ２６　ｃｒ）ｆＱ度Ｔ２２　、Ｔ２３　、　Ｔ２４
　、　”１−２５　、’ｒ２６　：＋φｉ−＋　（Ｋ−
１）　−２φｉ　（Ｋ−１）　）ρ　・　Δ　Ｘ Ｘ６２　＋　ａ＋　（Ｋ−１）　・（］”ｉ　（Ｋ−１
）　Ｔｗｌ×　６３ ｉ　＝２２．２３，２４，２５．２８ 以上が基本となる鋼板内部温度を予測する計算式である
が、これまでに説明して来た鋼板の内部温度を計算する
場合に、プロセス計算機の演算時間制約があるときには
、予めオフラインで上記の計算式を使って計算した結果
によって作られる温度計９値データーテーブルを利用し
ても良い。

なお、」二連した説明においては、強制冷却を行なうゾ
ーン分割冷却装置に近接してホントレベラーを配置した
場合を例にして冷却制御方法を説明したが、本発明はこ
れに限らずホットレベラー設置しない場合、あるいは他
の適宜な設備をＲａする場合も考えられる。例えば、保
温装置やデづケーリング装置などを配置した場合には、
当然板の冷却開始温度パターンに影響を及はすだ島、こ
れらイづ加装置による熱伝達係数は、本発明実施例で説
明したホットレベラーと同様、鋼板温度の計算に反映さ
せなければならない。

（発明の効果） 以１−の本発明方法によって圧廷的後の熱鋼板の強制冷
却をオンラインでかつ粘度良く行なうことかできるため
、本発明か、分割冷却ゾーンを用いる調定冷却プロセス
の実現化に′ぷ与するところは極めて人である・

【図面の簡単な説明】

第１図は冷却開始温度、停市７ｆｌｌ’Ｌ度及び冷却速
度と鋼板の機械的性質の関係図。 第２図は圧延ラインの１没１に１１配置並びに冷却制御
装置の構成図。 第３図は冷却装置の概黄図。 第４図は鋼板冷却のコントロールタイヤグラム。 第５図は鋼板の長手方向温度測定例。 第６図は冷却制御スケジュール１．１算の流れ図。 第７図は鋼板冷却時の速度パターン並ひに冷却対象材の
先端と後端の温度パターン説明図。 第８図は冷却装置のラーン長をパラメータにした冷却速
度と通板速度の関係図。 第９図は各通板速度に応じた冷却夕・Ｉ貧村の先端。 後端の冷却開始温度を説明した図。 第１０図は冷却曲線の説明図。 第１１図は下面水Ｍ密度をめる方法を説明した図。 第１２図は七面水都°密度をめる方法を説明した図。 第１３図は各セグメント毎の最適冷却時間を説明した図
。 第１４図は冷却装置内での通板速度の途中加速説明図。 第１５図は銅板を長さ方向に分割（セグメント）シた説
明図。 第１６図はｌセグメントの断面の温度計算点を説明した
［と１゜ 第１７図は銅板を厚み方向で局に切断し温度計算をする
とぎの温度計算点を説明した図。 Ｍ・・・冷却対象材、１・・・仕上圧延機、２・・・ホ
ットレベラー、３・・・冷却装置、４・・・］二程％’
　ｊＩｌ！ｉｊ１算機、５・計算プロセス計算機、６・
・・通板速度制御装置、７・・・冷却水低制御装置、８
〜１３・・・放射温度計、＋４Ａ　、　１４’Ｂ・・・
配管、１５・・・ポンプ、１６・・・流星調節コ「、１
７・・・拘束ロール、１８．１９・・・ノズルヘッダー
Ｒ”ｆ、２０Ａ　、　２０Ｂ・・・水切り装置苦、２１
〜３Ｇ・・・ブロック。 猫１１１出願人　代理人 弁理士　矢　了゛１　知　之 （ほか１名） 第１４図 （ホ） ′イ）の１大醒　（０）　（ニ）　（圧・１「−糸ゾ己
　ネ山　＋−１−二　−！ニー：’　（自発）１９ 昭和５８年１２月す日 ４１１許庁長官若杉和大殿 １小件の表ｔＪ’＜ 昭和５８年特＋ｉ１願第１９４０７３Ｘじ・２発明の名
称 熱鋼板のオンライン冷却力法 ３、補正をする者 事件との関係　出願人 住所　東京都ｆ代ｕ＋＋ｘ：人ト町−１１川１６番３号
名称　（６６５）新１１木製鐵株式会社４、代　理　人 住所　東京都港区赤坂６１Ｎ１４番２１号７０４置　（
５８４）　７０２２ ５、補止の対象 明細；１シの発明のＪＴ−細な説明の欄および図面６、
補正の内容 （１ン明細書第８頁１２行の「安全操業化」を「安定操
業化」とＪ１正する。 （２）明細書第９頁１行の［水音、」を「水温、」と訂
正する。 （３）明細書第９頁４〜５行の「材質形状」を「材質、
形状」と訂正する。 （４）明細書第１Ｏ頁２０行の［このようにｌ’＝Ｉ的
」を「このような目的」と訂正する。 （５）明細書第２８頁２行の［入側と相似形のある温度
偏差を」を「入側偏差に比例した温度偏差をＪと訂正す
る。 （６）明細書第３８頁４行の「調定冷却」を「調質冷却
」と訂正する。 （７）添付図面の第２図において符号「１４」を「１４
Ａ」に、符号ｒ１４”Ｊをｒ１４ＢＪにそれぞれ訂正す
る。（別紙参照） （８）を付図面の第３図において９：ｆ号「１７」をｒ
１７ＡＪに、符号「１７りをｒ１７ＢＪにそれぞれ訂正
する。（別紙参照） （９）碌伺図面の第４図を別紙の通り訂１にする。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）熱鋼板の搬送ライン内に設置し、該熱鋼板の１−
   力及び下方に板’Ｉ’ｕｆ方向に延びるノズルヘッダー
   をそれぞれ有し、該ノズルヘッダーの長手方向に多数の
   冷却水噴射ノズルを鋼板表面に対向する如く設けてなる
   、複数のゾーンに分割した冷却装置を用いて、圧延直後
   の熱鋼板を強制冷却するに際し。 圧延終了後から前記冷却装置に装入する前に鋼板温度を
   実１１１１１　して、これ以降冷ノＪＪ終γ迄の鋼板温
   度を鋼板の厚さ方向及び長さ方向の各点について時々刻
   々予測することにより、予め決められた冷却開始温度、
   停止温度及び冷却速瓜の冷却条件を満足し、かつ均一冷
   却がｏｆ能となるような（、ｌ）必要冷却ゾーン長さ く２）上下面水星、悴；度 （≦）冷却装置前及び冷却装置内の通板速度をそれぞれ
   め、このめられた冷却スケジュールに基き前記冷却装置
   に熱鋼板を通して冷却することを＠徴とする熱鋼板のオ
   ンライン冷却方法。 （２）熱鋼板の搬送ライン内に設置し、該熱鋼板の上方
   及び下方に板幅方向に延びるノズルヘッダーをそれぞれ
   有し、該ノズルヘッダーの長手方向に多数の冷却水噴射
   ノズルを鋼板表面に対向する如く設けてなる、複数のゾ
   ーンに分割した冷却装置を用いて、圧延直後の熱鋼板を
   強制冷却するに際し、 圧延終了後から前記冷却装置に装入するｌ）０に鋼板温
   度を実測して、これ以降冷却終了迄の鋼板温度を鋼板の
   厚さ方向、長さ方向及び幅方向の各点について時々刻々
   予測することにより、予め決められた冷却開始温度、停
   止温度及び冷却速度の冷却条件を満足し、かつ均一冷却
   が可能となるような中心要冷却ゾーン長さ くう）上下面水量密度 「墳）冷却装置前及び冷却装置内の通板速度（４）幅方
   向＊量密度 をそれぞれめ、このめられた冷却スケジュールに基き前
   記冷却装置に熱鋼板を通して冷却することを特徴とする
   熱鋼板のオンライン冷却方法。 （３）熱鋼板の搬送ライン内に設置し、該熱鋼板の」１
   方及び下方に板幅方向に延びるノズルへラダーをそれぞ
   れ有し、該ノズルへツタ−の長手方向に多数の冷却水噴
   射ノズルを鋼板表面に対向する如く設けてなる、複数の
   ゾーンに分割した冷却装置を用いて、圧延的後の熱鋼板
   を強制冷却するに際し、 圧延終了後から前記冷却装置に装入する前に鋼板温度を
   実１＋１１して、これ以降冷却終了迄の鋼板温度を鋼板
   の厚さ方向及び長さ方向の各点につし・て時ノ？刻々予
   測することにより、予め決められた冷却開始温度、停止
   温度及び冷却速度の冷却条件を満足し、かつ均一冷却が
   ｉ＋ｊ能となるような（２）必要冷却ゾーンＬξさ くり上下面水量密度 （３）冷却装置前及び冷却装＋ｙ７内の通板速度をそれ
   ぞれめ１１．このめられた冷却スケジュールに基き前記
   冷却装置に熱鋼板を通して冷却した後、冷却後の鋼板温
   度を実測し、予測値との誤差をめ、鋼板温度予測の板間
   学習をすることを特徴とする熱鋼板のオンライン冷却力
   法。 （４）熱鋼板の搬送ライン内に設置し、該熱鋼板の上方
   及び下方に板幅方向に延びるノズルヘッダーをそれぞれ
   有し、該ノズルヘッダーの長手方向に多数の冷却水噴射
   ノズルを鋼板表面に対向する如く設けてなる、複数のゾ
   ーンに分割した冷却装置を用いて、圧延直後の熱鋼板を
   強制冷却するに際し、 圧延終了後から前記冷却装置に装入する前に鋼板温度を
   実測して、これ以降冷却終了迄の鋼板温度を鋼板の厚さ
   方向、長さ方向及び幅方向の各点について時々刻々予測
   することにより、予め決められた冷却開始温度、停止温
   度及び冷却速度の冷却条件を満足し、かつ均一冷却が口
   （能となるような（〃必要冷却ゾーン長さ （、シ）上下面水量密度 （少冷却装置前及び冷却装置内の通板速度１４）幅方向
   水量密度 をそれぞれめ、このめられた冷却スケジュールに、’、
   （、ｆｆ前記冷却装置１胃に熱鋼板を通して冷却した後
   、冷却後の鋼板温度を実ｆｉｌｌｌ　Ｌ、予７（１１値
   との誤差をめ、鋼板温度予４１１１の板間学習をするこ
   とを特徴とする熱鋼板のオンライン冷却方法。 （５）熱鋼板の搬送ライン内に１没；ν１し、該熱鋼板
   の」＝方及び下方に板幅方向に延びるノズルヘッダーを
   それぞれ有し、該ノズルへラグ−の長手方向に多数の冷
   却水噴射ノズルを鋼板表面に対向する如く設けてなる、
   複数のゾーンに分割した冷却装置を用いて、圧延的後の
   熱鋼板を強制冷却するに際し、 圧延終了後から前記冷却装置に装入する前に鋼板温度を
   実測して、これ以降冷却路ｒ迄の鋼板温度を鋼板の厚さ
   方向及び長さ方向の各点について時々刻々予測すること
   により、Ｙ・め決められた冷却開始温度、停止温度及び
   冷却速度の冷却条件を満足し、かつ均一冷却が−Ｉｆ能
   となるようなす）必要冷却ソーン長さ ■上下面水量密度 （匂冷却装置前及び冷却装置内の通板速度パ４１冷却装
   置内の鋼板速度パターン をそれぞれめ、このめられた冷却スケジュールに基き前
   記冷却装置に熱鋼板を通して冷却した後、冷却後の鋼板
   温度を実測し、予測値との誤差をめ、鋼板温度予測の板
   間学習をすることを特徴とする熱鋼板のオンライン冷却
   力法。 （８）熱鋼板の搬送ライン内に設置し、該熱銅板の上方
   及び下方に板幅方向に延びるノズルへツタ−をそれぞれ
   右し、該ノズルヘッダーの長手方向に多数の冷却水噴射
   ノズルを鋼板表面に対向する如く設けてなる、複数のゾ
   ーンに分割した冷却装置を用いて、圧延直後の熱鋼板を
   強制冷却するに際し、 圧延終了後から前記冷却装置に装入する前に鋼板温度を
   実測して、これ以降冷却終了迄の鋼板温度を鋼板の厚さ
   方向、長さ方向及び幅方向の各点について時々刻々予４
   （すすることにより、予め決められた冷却開始温度、停
   止温度及び冷却速度の冷却条件を満足し、かつ均一冷却
   か可能となるような＋１＞必甜冷却ンーン長さ ｒ２）　Ｌ下面水Ｊ、４害度 ・３）冷却装置前及び冷却装置内の辿＆速度（４）冷却
   装置内の鋼板速度ノくターン１５．１１幅方向水量？Ｐ
   ′瓜 をそれぞれめ、このめられた冷却スケジュールに基き前
   記冷却装Ｆｉに熱銅板を通して冷却した後、冷却後の鋼
   板温度を実Ａ１１ｌ　Ｌ、予測値との誤差をめ、鋼板温
   度予測の板間学習をすることを４与徴とする熱鋼板のオ
   ンライン冷却方法。