JPS6244529A - 被冷却材の強制水冷却停止温度の推定方法 - Google Patents

被冷却材の強制水冷却停止温度の推定方法

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JPS6244529A
JPS6244529A JP60185623A JP18562385A JPS6244529A JP S6244529 A JPS6244529 A JP S6244529A JP 60185623 A JP60185623 A JP 60185623A JP 18562385 A JP18562385 A JP 18562385A JP S6244529 A JPS6244529 A JP S6244529A
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cooled
water cooling
representative
cooling
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公郎 高塚
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朗紀 大友
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    • C21METALLURGY OF IRON
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    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
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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、例えば鉄鋼業の熱間圧延プロセスにおいて高
温の被圧延材を水冷却する場合の被冷却材の強制水冷却
停止温度の推定方法に関するものである。
(従来技術) 熱間圧延プロセス等において、高温の被冷却材は材質制
御等の目的で水冷却されるか、この場合、成品の品質保
持上冷却伴出温度を管理することは重要である。
例えば、従来ホットストリップミルにおいては、ランア
ウトテーブルにて水冷却が実施されており、上記冷却停
止温度を管理するため、冷却装置の中間あるいは出側に
温度計が設置され、被冷却材である銅板の温度計測が行
われていた(特公昭53−25701号公報)。そして
、このホットストリップミルにて製造されるのは薄板で
あり、水冷却後の板厚方向の温度の平均化すなわち復熱
が非常に速いため、表面温度を鋼板9代表温度として、
この温度より冷却停止温度を求めてら問題となることは
なかった。
ところが、近年冷却技術の進歩に伴い厚板工場や棒鋼工
場に強制水冷却が適用されるに至り、表面温度と被冷却
材代表温度(例えば、仮であれば板厚方法平均温度、棒
であれば断面円平均温度等)をオンライン計測により決
定するに際し、種々の外乱(操業条件の違、いも含む。
)のため、十分な空冷時間を経た後でなければならず、
冷却停止温度を求めるのに時間がかかり、生産性の低下
等を引き起こすという問題があった。
一般に、水冷却された被冷却材の温度回復は同一+、を
質の場合、水量密度が低い冷却はど、または薄い寸法の
ものほど速い。しかし、例えば厚さ100mmの鋼板を
水量密度1 m3/m1m−m”で水冷し、板厚方向の
平均温度を約800℃から550℃にしたとき、冷却後
の板厚方向での復熱に約150秒らかかる。すなわち、
冷却停止温度を推定するためには、冷却停止後150秒
経過後でなければならないことになる。
(発明の目的) 本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、
その目的は強制冷却後の被冷却材が復熱した後は勿論、
冷却後の復熱完了を待たずに被冷却材の冷却停止温度を
求めることを可能とした被冷却材の強制水冷却停止温度
の推定方法を提供することにある。
(発明の構成) 上記の目的を達成するために、第1発明は、高温の被冷
却材を強制水冷却した後、空冷時間を設けて、被冷却材
の表面温度を測定し、強制水冷却停止時の被冷却材移送
方向に対して直交する断面の代表温度を求める被冷却材
の強制水冷却停止温度推定方法において、被冷却材の代
表点を少なくとも1つ設定し、その代表点にて、あるサ
ンプリング時間を経て、被冷却材表面温度を少なくとも
2回測定して得たサンプル値から代表表面温度’1”A
Vを求めるとともに、代表点における温度が上昇中であ
るか否かを判定し、上界中の場合には、上記代表表面温
度T’Av1代表温度の時間経過に対する変化ff1d
TAV/dτ(=Rt)、水量密度ωおよび被冷却材の
厚さtの関数として、復熱完了時の状態を推定した後に
強制水冷却停止温度TfAを算出する一方、代表点にお
ける温度が上昇中でない場合には、代表表面温度TAV
と被冷却材の厚さtおよび強制水冷却後のサンプリング
までの間の時間の関数として、強制水冷却停止温度T’
rAを算出するようにした。
また第2発明は、代表点における温度が上昇中の場合に
はL記強制水冷却停止温度T、Aを次式%式% により算出する一方、代表点における温度か上昇中でな
い場合には上記強制水冷却停止温度TfAを次式 %式% により算出するようにした。
(実施例) 次に、本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。
第1図は、本発明に係る方法か適用される厚板仕上げ圧
延設備の概略を示し、通板方向に沿って佳」−圧延機I
、冷却設備2.ホットレベラ3か配設してあり、鋼板4
をパスライン5に沿って、図中右から左へと通すように
なっている。また、冷却設備2のnη後には厚鋼板4の
表面温度を測定するために入側温度計6.出側温度計7
が設けである。
なお、図中二点鎖線にて示すように冷却設備2゜出側温
度計7はホットレベラ3の通板方向前方に配置すること
しある。
冷却設備2による冷却方法は、綱板4を搬送しながら、
その搬送方向前端から後端に向かって遂次冷却する一方
向通板冷却方法である。ちなみに冷却方法には、この池
鋼板4を往復させながら冷却するオッンレーション通板
により冷却するものかあるが、下記する本発明に係る方
法の適用に関して、冷却方法は何ら限定する乙のではな
い。
そして、上記の設備において、仕上圧延機lを出た鋼板
4を冷却設備2での冷却終了後、ポットレベラ3前まで
搬送して、一旦静止さU、つづいて、本発明に係る方法
を実施するために出側温度計7により鋼板4の温度を測
定する。すなわち、同一場所にて温度に関して多時点の
サンプリングを行うようにしである。測定後、再度鋼板
4の搬送を始めてホットレベラ3にて鋼板4のレベリン
グを行い、内部応力、歪を除去する。
次に、本発明に係る被冷却材の強制水冷却停止温度推定
方法を上記設備に適用して具体的に説明する。
はじめに、上記のサンプリングを行った任意の点の温度
変化の様子は第2図に示すようになることは分かってい
る。図中横軸は水冷却開始時点からの時間で、L−τ、
およびτ、+Δτ、は各々水冷却停止時点、水冷却停止
後の復熱完了時点を示し、縦軸は温度で、曲線Iは上記
任意点の鋼板4の表面温度の変化、曲線■はこの任意点
の代表温度すなわち、本例では綱板4の板厚方向の平均
温度の変化を示している。
図示するように、水冷却停止後の状態は2つの領域によ
り構成されている。すなわち、第1の状態は水冷却停止
後の復熱過程で、時間を一τ、〜τ。
+Δτ、までで、第2の状態は復熱完了後の過程て、時
間t=τ、+Δτ、以降である。
また、上記のように、本発明においては同一場所にて、
複数時点でサンプリングを実施するのであるが、以下サ
ンプリング回数が2回の場合を例として(第2図参照、
復熱完了前後の各々で2回ずつ測定した場合を同じ記号
で示しである。)、第3図に示すフローチャートに従っ
て説明する。
ステップ■で水冷却停止後、鋼板4の停止時に(τH,
Ti)サンプリングする。ここで、τi :水冷却開始
からの時間 Ti二待時間−τ1 での綱板4の表面温度i:l、2 である。
ステップ■で次式により代表温度の時間経過に対する変
化jlRtと代表表面温度TAVを算出する。
RL −(’r2−’r+)/(r、−r+)TAV 
−(T 、+ T 、)/ 2ステツプ■でRtの正負
を判別し、すなわちサンプリング時点で綱板4の表面温
度が上昇中であるか否かを判別し、Rt>0のときは復
熱中の状態にあり、ステップ■に進み、Rt≦0のとき
は復熱完了後の状態にあり、ステップ[相]に進む。
ステップ■〜■で復熱完了時の表面温度T’psと代表
表面温度TAVとの差D T (−T’Ps −TAV
 )、上記表面温度T、8と、板厚方向平均温度TPA
との差ΔT p(= TPS  TPA )、水冷却停
止から復熱完了までの時間Δτ、および空冷による鋼板
4の表面温度降下速度Vcを次のように表わし、各々の
値を計算する。
DT=f、(ω、t 、Rt)          ・
・・(1)ω:水量密度 t:鋼板の板厚 ΔT p =a+ ・tn’            
−(2)Δτp”rt(ω、1)          
・・・(3)vc  =at  拳 tn”     
                    −(4)a
l 、 a!+ nl + nt :定数具体的には、
(1)〜(4)式は実験結果に基づいて決定され、例え
ば上記表面温度Ti=550℃。
300°Cの場合は次式で表される。なお、対応する表
面温度Tiは添字で示しである。
DT550=5.176X10−3−ω0・0113?
・tl・84″・Rt +(0,055t−2,60)
・1ogω+0.072t−3.90   [℃](ω
: [m3/min−m’]、 t: [mm])DT
300=3.236xto−3−ω0・00114″、
tl・871・Rt +0.012t−0,55 ΔT ss。=1.274xlO−’・to・”’  
[’C]ΔTp3oo =2.044XI O−”・t
’°″80Δτ 55Q  =10” m、=(−0,13l31−1o+0.288)・lo
gω+1,87・logt−1,55Δτ1)300 
= 10” m、=(−0,07361og tlo、I 52)・
logω+1.83・logt−1,56V c55o
= 5 、929 ・t−”805[℃/see]VC
300= I 、756 ・t−0°8295ステツプ
■で水冷却停止後の時間Δτ1間における空冷による降
下温度ΔTfP次式 %式% により算出する。
ステップ■で次式により水冷却停止時の鋼板4の代表温
度(板厚方向の平均温度) ’rrxを算出する。
T「^= TAV + D T+ΔTp+ΔT’rp一
方、Rt≦0 のときはステップ[相]〜@に進み、上
記代表表面温度TAVと板厚方向平均温度TmAとの差
ΔTin(=TAy  TlnA)および空冷による鋼
板の差ΔT m(=TAV −T I!IA)および空
冷による鋼板4表面の降下温度ΔT「、を次のように表
し各々の値を計算する。
ΔTm :33 ’ tn3 ΔTfIIl=VC・TAV a、 、n3 :定数 ただし、TAVは代表空冷時間で、 τAV=(τ1+τ1)/ 2− T。
である。
上記同様、表面温度Ti=550℃、3006Cの場合
は具体的には次式になる。
ΔTffls、o′;ΔTl)sso=1.274XI
 Q −1、to、 980  [℃]ΔTm5oo#
ΔTpsoo=2.044x10−2・to・980 ΔTrm  5ao= VC65G ”  Δ TAV
              [’CコΔTf@ so
o = V C300°ΔτAYステツプ■で次式によ
り水冷却停止時の鋼板4の代表温度Tj^を算出する。
’rrA= TAV+ΔTm+ΔTre以上で水冷却停
止時の綱板4の代表温度TfAが求められる。
なお、上記実施例では水冷却の場合について説明したが
冷却水としてエマルジョンを用いることもある。また、
冷却方式としてミスト冷却、加圧水流による冷却もある
。さらに、本発明は鋼板に限らず、非鉄金属の厚板圧延
や鋳造後の冷却の場合にも適用できる。
(発明の効果) 以上の説明より明らかなように、本発明によれば強制水
冷却後の状態を復熱過程と復熱完了以後の2つの領域に
別けて、いずれ、の領域において被冷却材の表面温度を
サンプリングしても、各々の領域の特性に合わせて冷却
停止温度を算出するようにしである。このため強制冷却
後の被冷却材が復熱した後は勿論、冷却後の復熱完了を
待たずに被冷却材の停止温度を求めることができるため
、製品の品質管理や、適切な冷却のために強制冷却手段
へのフィードバックを迅速に行うことができ、生産性の
向上を図れるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は厚板圧延設備の概略機器構成図、第2図は綱板
の冷却線模式図、第3図は本発明に係るフローチャート
である。 2・・・冷却設備、4・・・鋼板、7・・・出側温度計
特 許 出 願 人  株式会社神戸製鋼所代 理 人
 弁理士  前出 葆 ほか2名第1図 第2図 的 間  −一一−

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)高温の被冷却材を強制水冷却した後、空冷時間を
    設けて、被冷却材の表面温度を測定し、強制水冷却停止
    時の被冷却材移送方向に対して直交する断面の代表温度
    を求める被冷却材の強制水冷却停止温度推定方法におい
    て、被冷却材の代表点を少なくとも1つ設定し、その代
    表点にて、あるサンプリング時間を経て、被冷却材表面
    温度を少なくとも2回測定して得たサンプル値から代表
    表面温度T_A_Vを求めるとともに、代表点における
    温度が上昇中であるか否かを判定し、上昇中の場合には
    、上記代表表面温度T_A_V、代表温度の時間経過に
    対する変化量dT_A_V/dτ(=Rt)、水量密度
    ωおよび被冷却材の厚さtの関数として、復熱完了時の
    状態を推定した後に強制水冷却停止温度T_f_Aを算
    出する一方、代表点における温度が上昇中でない場合に
    は、代表表面温度T_A_V、と被冷却材の厚さをおよ
    び強制水冷却後のサンプリングまでの間の時間の関数と
    して、強制水冷却停止温度T_f_Aを算出することを
    特徴とする被冷却材の強制水冷却停止温度の推定方法。
  2. (2)高温の被冷却材を強制水冷却した後、空冷時間を
    設けて、被冷却材の表面温度を測定し、強制水冷却停止
    時の被冷却材移送方向に対して直交する断面の代表温度
    を求める被冷却材の強制水冷却停止温度推定方法におい
    て、被冷却材の代表点を少なくとも1つ設定し、その代
    表点にて、あるサンプリング時間を経て、被冷却材表面
    温度を少なくとも2回測定して得たサンプル値から代表
    表面温度T_A_Vを求めるとともに、代表点における
    温度が上昇中であるか否かを判定し、上昇中の場合には
    、復熱完了時の表面温度と上記代表表面温度T_A_V
    との差DTと、復熱完了時の表面温度とその点における
    板厚方向平均温度との差ΔTpと、強制冷却停止後復熱
    完了までの間の空冷による降下温度ΔT_f_Pとを水
    量密度、被冷却材の厚さおよび代表温度の時間経過に対
    する変化量の関数として表わし、強制水冷却停止温度T
    _f_Aを次式T_f_A=T_A_V+DT+ΔTp
    +ΔT_f_Pにより算出する一方、代表点における温
    度が上昇中でない場合には、代表表面温度T_A_Vと
    その温度の時の板厚方向の平均温度との差ΔTmと、強
    制水冷却停止後のサンプリングまでの間の空冷による降
    下温度ΔT_f_mとを被冷却材の厚さおよび空冷時間
    の関数として表わし、強制水冷却停止温度T_f_Aを
    次式 T_f_A=T_A_V+ΔTm+ΔT_f_mにより
    算出することを特徴とする被冷却材の強制水冷却停止温
    度の推定方法。
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