JPS63168211A - 熱延プロセスにおける温度制御方法 - 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、熱延プロセスにおける温度制御方法に関する
。

〔従来の技術〕

熱間圧延において圧延材の組織や機械的性質が仕上出口
温度や巻取温度に依存して変わる。そこで、仕様に合っ
た機械的性質を得るため、また一本のロッドの中でも場
所によって機械的性質が不均一とならないように一般に
目標となる仕上出口温度範囲と巻取温度範囲が定められ
、その範囲に入るように、仕上出口温度や巻取温度が制
御される。

仕上出口温度は、各スタンドでの圧下率や仕上入口温度
が定まると、はぼ圧延速度に依存して変わる。そこで、
仕上出口温度制御においては、サーマルランダウンを考
慮して圧延速度パターンを決め、仕上入口温度実績より
その圧延工程で採用している伝熱モデルを用いて仕上出
口温度を予測し、その予測値が目標温度範囲に入るよう
に圧延速度を変更している。

一方、巻取温度の制御は、最終スタンドに速度計、その
スタンドとホットランテーブルとの間に温度針をそれぞ
れ組み込み、それらの実績を巻取温度制御系にフィード
フォワードし、その系に採用されている伝熱モデルを用
いて巻取温度が目標温度範囲に入るようにホットランテ
ーブルに備える冷却装置の冷却水使用量を変更して行っ
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の方法は、圧延速度を巻取温度制御系にフィードフ
ォワードし、巻取温度が目標温度範囲に入るように制御
しているが、圧延速度パターンに基づかない実測値によ
る制御であるため、仕上出口温度を制御するために圧延
速度を変更すると、巻取温度制御系には大きな外乱とな
り、冷却装置の応答遅れもあって制御性が悪化する。

そこで本発明の目的は、上記問題点を解決した熱延プロ
セスにおける温度制御方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、予定圧延速度パタ
ーンに従って圧延したときの圧延材の仕上出口温度を、
仕上入口温度実績から圧延工程で採用する伝熱モデルを
用いて予測し、その予測値が目標仕上出口温度範囲に入
るように、少なくともホットランテーブルに備える冷却
装置の応答遅れ時間を見込んで予定圧延速度パターンを
修正し、その修正された予定圧延速度パターンに従って
上記冷却装置の冷却水使用量を変更することを特徴とす
る。

〔作　用〕

本発明において冷却装置の応答遅れを見込んで予定圧延
速度パターンを修正し、その修正したパターンに基づい
て巻取温度の制御を行なうものであるから、圧延速度の
変更は巻取温度制御系にとって外乱とはならない。

〔実施例〕

以下、図面を参照して実施例を説明する。

第１図は、本発明が実施される熱延プロセスの概要と、
仕上出口温度及び巻取温度を制御する制御系の構成を示
したものである。図示例は仕上圧延機以降の部分を示し
たもので圧延材Ｍは複数段の圧延機１ａ、１ｂ＋　・・
・１ｅから成る仕上圧延機群１により所望の厚みに圧延
された後、続いてホットランテーブル２上で所望の巻取
温度に冷却され、巻取機群３の中の１の巻取機３ａに巻
取られる。

各圧延機１ａ、ｌｂ、・・・間には圧延材Ｍのスキッド
マーク成分を除去し、仕上出口温度を微調整するスタン
ド間冷却装置４ａ、４ｂ、・・・が備え付けられている
。各スタンド間冷却装置４ａ、４ｂ。

・・・はオン・オフ弁によって注水・断水が制御され、
圧延材Ｍの温度平滑化にあたっては、スタンド間冷却装
置４ａ、４ｂ、・・・の使用数を変更して行なう。

圧延材Ｍの温度を目標巻取温度まで冷却するホットラン
テーブル２は、図にもみられるように通常複数のバンク
２ａ、・・・により構成され、各バンク２ａ、・・・の
冷却方式はスプレ一方式又はラミナ方式が採用される。

注水・断水の切換えはオン・オフ弁によって行ない、巻
取温度の制御はオン・オフ弁を選択的に開閉させて行な
う。

圧延材Ｍの仕上出口温度や巻取温度を制御するには、ラ
イン中の適所において圧延材Ｍの温度を計測する必要が
ある。このためラインには、第１圧延機１ａの入側に仕
上入口温度計５ａが、最終圧延機１ｅの出側に仕上出口
温度計５ｂがそれぞれ備え付けられている。そしてホッ
トランテーブル２の出側には、巻取温度計５０がある。

圧延材Ｍの出側及び巻取側の温度を制御する制御系１０
は、仕上出口温度制御系１１と巻取温度制御系１２の２
つの制御系で構成されている。各制御系１１．１２のメ
モリ部には伝熱モデルと予定圧延速度パターンがそれぞ
れ記憶されている。

予定圧延速度パターンは１つのパターンを仕上出口温度
制御系１１と巻取温度制御系１２で共有するようにして
もよい。

仕上出口温度系で用いられる伝熱モデルは、放射、対流
、熱伝導による熱損失、圧下、摩擦による温度上昇、ス
タンド間冷却装置による冷却等を考慮して与えられる。

また、ホットランテーブルで用いられる伝熱モデルは、
放射、対流、熱伝導による熱損失と各バンク２ａ、・・
・における冷却損失を考慮した式で、例えば次に示すよ
うな式が用いられる。

ただし、 θ（１）：１時間後における圧延材の板厚方向平均温度 θ。：圧延材の初期温度（仕上出口温度実績）ａ：温度
伝導率（ａ＝λ／ρＣ） λ：熱伝導率、ρ：密度、Ｃ：比熱、 ｈｏ　：熱伝導率、ｌ：圧延材の２の厚さ熱伝導率り。

は対流、輻射、上下水冷による熱伝導率を加えたもので
、圧延速度、水流密度等に関係した関数である。

予定圧延速度パターンはサーマルランダウンを考慮して
圧延材Ｍの圧延速度を示したもので、例えば第２図にみ
られるパターンが用いられる。パターンの基準点は第１
圧延機の入側を基準にしてもよく、最終圧延機の出側を
基準にしてもよい。

いずれを基準にしてもマスフローの原理により他方の圧
延速度を知ることができる。図示例は最終圧延機の出側
を基準にしたもので、このパターンは巻取温度制御系１
２の予定圧延速度パターンにも共通している。

仕上出口制御系１１は、圧延速度の変更が巻取温度制御
系１２の外乱とならないようにプリセット機能とダイナ
ミック機能を備え、更に圧延材Ｍからスキッドマーク成
分をなくすために平滑化機能を備えている。

プリセット機能は、圧延初期において予定圧延速度パタ
ーンの修正を前もって行なうものであってその動作は次
のようにして行なわれる。まず、圧延材Ｍの先端が仕上
入口温度計５ａを通過し、第１圧延機１ａに噛み込まれ
るまでの間、仕上入口温度計５ａにより圧延材Ｍの温度
を計測する。

計測された仕上入口温度実績より指数平滑値を用いてス
キンドマークによる変動分を除去する。続いて圧延材Ｍ
を予定圧延速度パターンに基づいて圧延したと仮定して
そのときの仕上出口温度を予測する。予測は変動分を除
去した仕上入口温度を基にし、伝熱モデルを用いて圧延
材Ｍの全長に亘って行なう。いずれかの予測値が第２図
にみられるように目標仕上出口温度範囲を外れるときは
、その範囲に入るように予定圧延速度パターンを修正す
る。修正は第２図に見られるように現時点より速度変更
タイミングを考慮し、速度変更量を決定して行なう。速
度変更タイミングは、巻取温度制御系１２の外乱となら
ないように少なくともホットランテーブル２に備える冷
却装置の応答遅れ時間を見込んで決定する。次いで上記
速度変更タイミング、速度変更量で予定圧延速度パター
ンを修正し、巻取温度制御系１２が上記予定圧延速度パ
ターンを共有していないときは、速度変更タイミング、
速度変更量を巻取温度制御系１２にフィードフォワード
してメモリ部に記憶されている予定圧延速度パターンを
修正する。

ダイナミック機能はリアルタイムに予定圧延速度パター
ンを修正する機能で、その動作は次のようにして行なわ
れる。まず、現在の圧延速度、仕上入口温度実績よりプ
リセット機能で計算した予定圧延速度パターンを用い、
圧延材Ｍのその後の仕上出口温度を予測する。予測は仕
上出口温度制御系１１に記憶されている伝熱モデルを用
い、仕上出口温度計５ｂを通過する以前の圧延材Ｍ全体
について行なう。ここで、圧延速度を入力したのは、予
定圧延速度パターン上での位置を知るためと必ずしも予
定圧延速度パターンに従って圧延されているとは限らな
いので、実測値を優先させるためである。プリセット機
能同様、いずれかの予測値が目標仕上出口温度範囲を外
れるときは、その範囲に入るように予定圧延速度パター
ンを修正する。修正は、プリセット機能同様第２図にみ
られるように現時点より速度変更タイミングを考慮し、
速度変更量を決定して行なう。以後の修正はプリセット
機能と同様である。このようにして仕上出口温度を予測
し、予定圧延速度パターンを修正しているが、予測値と
実測値が一致しないときは、更に予定圧延速度パターン
を微修正することが必要となる。このような微修正を行
なうため、ダイナミック機能で修正するときは、仕上出
口温度計５ｂで計測された実測温度を入力し、実測値と
の偏差が縮まるようフィードバック制御を行っている。

平滑化機能は第２図にみられるように仕上入口温度計５
ｂで計測された圧延材Ｍの温度にスキッドマーク成分が
みられるとき、圧延材Ｍをスタンド間冷却装置４ａ、・
・・により選択的に冷却し、第３図にみられるように圧
延材Ｍの温度分布を平滑化する機能である。まず、仕上
入口温度実績から指数平滑値を用いてスキッドマーク成
分を取り出し、次いでその成分をなくすように伝熱モデ
ルを用いてスタンド間冷却装置４ａ、・・・の使用数を
決定する。第３図にみられるように使用数が決定された
ら、続いて予定圧延速度パターンに従ってスタンド間冷
却装置４ａ、・・・の使用時期及び使用時間を決定し、
スタンド間冷却装置４ａ、・・・に備えるオン・オフ弁
を制御する。この制御によって温度の高い部分が集中的
に冷却され、圧延材Ｍの温度がスキッドマーク成分のな
い平滑した温度となる。プリセット機能やダイナミック
機能で予定圧延速度パターンが修正されたときは、その
修正された予定圧延速度パターンを用いて使用数、使用
時期、及び使用時間を決定する。

次いで巻取温度制御系について説明する。この制御系１
２は、仕上出口温度実績より、予定圧延速度パターン及
び伝熱モデルを用いて冷却水使用量を決定し、巻取温度
が口標巻取温度範囲内となるように制御する。冷却水使
用量は、バンク２ａ。

・・・に備える冷却装置の使用数及び使用時間によって
決まるため、上記使用量が決定されると、各バンク２ａ
、・・・に分配され、オン・オフ制御によって水量が確
保される。この制御にあたっては、まず、仕上出口温度
実績より伝熱モデルを用いて冷却水使用量が決定され、
次いで予定圧延速度パターンに基づいて各バンク２ａ、
・・・における冷却装置の使用時期、使用時間が個々に
決定される。ここで仮に予定圧延速度パターンが修正さ
れたちのとすると、上記冷却装置の使用時期、使用時間
が狂い適正な冷却がなされなくなる。本発明においては
、仕上出口温度制御系１１で圧延速度の変更がなされる
と、その速度変更タイミングと速度変更量が巻取温度制
御系１２にフィードフォワードされ、巻取温度制御系１
２に記憶されている予定圧延速度パターンが修正される
ため、上記のような狂いは生じない。予定圧延速度パタ
ーンを仕上出口温度制御系と巻取温度制御系で共有して
いるときも同様である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、変更タイミング
、変更量が前もって巻取温度制御系に認識されるため、
仮に圧延速度の変更があっても、その変更を見込んで巻
取温度の制御をすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示した温度制御プロセスの
構成図、第２図は圧延材の仕上入口温度実績、予定圧延
速度及び仕上出口温度予測値を示した相関図、第３図は
スキッドマーク成分とスタンド間冷却装置の使用数を示
した相関図である。 ｌ・・・仕上圧延機群、２・・・ホットランテーブル、
３・・・巻取機群、４ａ、４ｂ・・・スタンド間冷却装
置、５ａ、５ｂ、５ｃ・・・温度計、１０・・・制御系
、１１・・・仕上出口温度制御系、１２・・・巻取温度
制御系、Ｍ・・・圧延材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）予定圧延速度のパターンに従って圧延したときの
   圧延材の仕上出口温度を、仕上入口温度実績から圧延工
   程で採用する伝熱モデルを用いて予測し、その予測値が
   目標仕上出口温度範囲に入るように、少なくともホット
   ランテーブルに備える冷却装置の応答遅れ時間を見込ん
   で予定圧延速度パターンを修正し、その修正された予定
   圧延速度パターンに従って上記冷却装置の冷却水使用量
   を変更することを特徴とする熱延プロセスにおける温度
   制御方法。