JPS637843B2 - - Google Patents

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JPS637843B2
JPS637843B2 JP53022119A JP2211978A JPS637843B2 JP S637843 B2 JPS637843 B2 JP S637843B2 JP 53022119 A JP53022119 A JP 53022119A JP 2211978 A JP2211978 A JP 2211978A JP S637843 B2 JPS637843 B2 JP S637843B2
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temperature
rolling
rolling mill
mill
equation
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JP53022119A
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JPS54115663A (en
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Shoji Nishichi
Shinji Hori
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B21B37/74Temperature control, e.g. by cooling or heating the rolls or the product

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱間圧延機における鋼材の温度制御装
置に関し仕上圧延機出側の温度を目標値となるよ
うに鋼板の温度を制御することにより材質のすぐ
れたストリツプ鋼板の製造を目的とするものであ
る。
熱間圧延機においては機械的、冶金的性質は圧
延温度によつて大きく左右されることは周知の事
実である。特に圧延温度がA3変態点以下になる
と粗大粒や混粒組織が発生し、全伸び及びエリレ
セン値等の延性の低下をきたす。
最近鋼材の生産性向上を計るためスラブ単重は
増大する方向にある。このためストリツプ鋼板は
長尺化している。ストリツプ鋼板の長尺化にとも
ない鋼板の長手方向における圧延温度の低下をき
たし板質上の問題が顕在化するようになつた。
この問題を解決する手段として、たとえば圧延
通路に沿つて熱反射器を設置してその輻射損失を
制御する方法(特公昭41−9644)や粗圧延機出側
と仕上圧延機入口の間に中間加熱装置と冷却装置
を設け仕上圧延機の圧延温度の補償を行なう方法
(特公昭52−26224)などが公知となつている。
しかし乍らこれらの公知の手段はいずれも新た
に圧延設備を設置せねばならず、設備費や保守費
が高価で好ましくない。従つて出来るだけ新たに
設備を附加することなく、仕上圧延機出側の温度
を目標値になるように制御できないかという要求
がある。
本発明はこれらの要求にこたえるべくなされた
ものである。
本発明の目的は既設の加熱炉の抽出温度を鋼材
の長手方向に、つまり加熱炉の巾方向について制
御することにより仕上圧延機出側の圧延機の温度
を補償しようとする制御装置を提供することにあ
る。
第1図は横軸に仕上圧延機の圧延時間、縦軸に
圧延温度TF、圧延速度VFをとつた図面で、実線
が仕上圧延機出側温度、一点鎖線が仕上圧延機出
側のストリツプ鋼板の速度である。Tはあるスト
リツプ鋼板についての仕上圧延機出側における温
度変化を示す曲線である。Vは当該ストリツプの
仕上圧延機出側の速度である。TFainは仕上圧延
機出側の目標温度である。
通常ストリツプ鋼板を圧延する場合仕上圧延速
度は仕上圧延機出側温度を目標値とするように決
定される。そして仕上圧延機後方のコイラーにス
トリツプ鋼板が巻き始められると、ストリツプ鋼
板の時間的な温度降下を補償するために加速され
るのが普通である。曲線T上の点aは加速開始点
を示す。圧延速度はその上限があるため一定時間
加速後最高圧延速度に達する。その後はストリツ
プ鋼板はその最高圧延速度で圧延される。曲線T
上の点bは最高速度到達点を示す。
前述のようにストリツプの長尺化にともない、
仕上圧延機の圧延速度が最高に到達しても、圧延
終了せず、その後最高圧延速度でかなりの長さに
わたつて圧延される。この場合ストリツプ鋼板の
時間的温度降下が曲線T上b点以降のようになり
場合によつては、ストリツプ鋼板の仕上圧延機出
側温度が前述のA3変態点以下となり機械的、冶
金的性質上問題となる。曲線T上の点CはA3
態点のストリツプ鋼板の温度を示す。
この問題を解決する方法として、仕上圧延機の
スタンド間スプレーを制御する方法(特公昭46−
23136)が公知であるが、この方法ではスタンド
間スプレーの制御により仕上圧延機で圧延中のス
トリツプ鋼板の圧延中の圧延温度に対する外乱と
なりストリツプ鋼板の変形抵抗が変り仕上板厚制
御装置(AGC:Automatic Gauge Controller)
に悪影響をおよぼす。
本発明は、ストリツプ鋼板が最高速度に到達し
た以後の仕上圧延機出側温度の温度降下分の補償
を新たに圧延設備を設けることなく既設の加熱炉
からのスラブ抽出温度をスラブの長手方向に制御
することにより行うことに特徴がある。また本手
段により、仕上圧延機出側温度の目標温度の確保
のみならず仕上圧延機の圧延温度の温度降下も補
償されることになりストリツプ鋼板の板厚制御に
対しても良好な結果が得られるという特徴もあ
る。
次に、本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。
まず、仕上圧延機出側目標温度TFainが与えら
れると、第2図における加熱炉抽出温度演算装置
1により圧延仕様として与えられた仕上板厚hF
と、通板初速度vF0から(1)式により仕上圧延機入
側温度TSが求められる。
TS=TFain+f(hF、VFO) ……(1) ここでf(hF、VFO)は仕上板厚hFと通板初速度
vFOの関数として表わされる仕上圧延機入側温度
の補正分としての温度である。これは仕上圧延機
出側目標温度TFainに対し、圧延による温度降下
分を見込んで仕上圧延機入側ではあらかじめ被圧
延材温度を大きくしておこうと、いうものであ
る。圧延初速度VFOが大きいときは小さく、仕上
板厚が大きいときは大きく選択設定される経験値
である。
さらに圧延仕様で与えられている加熱炉出側の
スラブ厚H0、スラブ巾bと(1)式で求めた仕上圧
延機入口温度TSから加熱炉抽出温度T0が求めら
れる。
T0=f(H0、b、TS) ……(2) 上記(1)式は通板開始時の式(VFOの添字0は通
常開始時の速度を示している)であるため、圧延
中の任意時の圧延速度をVFとして仕上圧延機出
側の温度を一般にTFとすると(1)式は TF=TS−f(hF、VF)……(1−a) と一般式に変形することが出来る。この(1−
a)式は、時間と共にストリツプ鋼板の温度が下
ることから、時間の関数でもあることが容易に理
解できる。
そこで(1−a)式を時間について偏微分する
と ∂TF/∂t=∂TS/∂t−∂f(hF、VF)/∂t……
(3) となる。
ここで仕上圧延機の入側温度TSの圧延開始か
ら終了までの時間に対する温度降下分ΔTSはその
鋼材の温度(例えば1000℃)に比して小さいの
で、圧延開始時の入側温度をTSOとするとTSは次
式のように経過時間tの一次式で表わされる。
TS=TSO−CD/h0t ……(4) ここに CD;冷却係数 h0;仕上圧延機入側板厚 である。
また、通常の圧延では(1−a)式のf(hF
VF)は、次のように表わされる。すなわち、(1
−a)式において、その式の形から明らかなよう
に第2項f(hF、VF)は仕上圧延機入側温度がTS
から出側温度TFまでの仕上圧延機での圧延にお
けるストリツプ鋼板の温度降下分を現わしてい
る。
この温度降下はストリツプ鋼板のもつている熱
量の大気への放射熱とロール冷却水による冷却熱
によるものである。これらの熱損失は熱力学的見
地から明らかなように、仕上圧延機で圧延される
時間が短かければ短いほど少ない。つまり圧延速
度VFが大きければ大きいほど少なくなる。この
ことより、圧延中のストリツプ鋼板の熱損失つま
り温度降下分は圧延速度に比例して少なくなる。
また、ストリツプ鋼板の熱損失量が同じでも、
ストリツプ鋼板の温度降下分は厚みが薄いほど大
きくなることは容易に想像がつく、つまり圧延中
の鋼板の仕上圧延機出側の板厚に反比例すると考
えられる。
以上のことから、(1−a)式は、β0、β1、β2
を定数として f(hF、VF)=β0+β1/hF−β2VF ……(5) と近似される。実際に、(5)式を推定母数函数とし
て実圧延中のデータを基にした多重回帰分析によ
つても、相関度は高い数値となることを本発明者
は確認している。
今圧延加速率をαとすると通板初速度はVFO
あるので圧延速度VFは VF=VFO+α1 ……(6) となる。
したがつて(3)式に(4)、(5)、(6)式をを代入するこ
とにより、 ∂TF/∂t=∂TS/∂t−∂(hF、VF)/∂t=∂/∂t(
TSO −CD/h0t)−∂/∂t{β0+β1/hF−β2(VFO +α1)}=−CD/h0+β2α ……(7) となる。
ここで、通板後の圧延加速率αを(7)式右辺を零
とおいて得られるように、 α=CD/β2h0 ……(8) とすると(7)式は∂TF/∂t=0となり仕上圧延機出側 温度TFを一定にすることができる。
次にこの圧延加速率によつて圧延した場合、仕
上圧延機出側温度を目標温度TFainに制御可能な
ストリツプ鋼板の長さlとそれに対応する加熱炉
抽出時のスラブ長さLを演算装置2によつて求め
る。
すなわち(7)式は圧延加速率αで圧延したときの
被圧延材の温度上昇分((7)式第2項)と、被圧延
材の時間に対する温度降下分((7)式第1項)との
和の形となつている。そして前述のように(7)式に
おいて∂TF/∂t=0となる条件から加速率α((8)
式による)を求め、その加速率を加速したとする
と圧延機出側温度を目標温度TFainに制御するこ
とができる。換言すれば加速圧延中においても圧
延機出側温度を目標温度に保持することができる
わけである。これがここでいう制御可能なストリ
ツプ鋼板の長さlという意味である(そしてlは
後述の(10)式により求められる)。
そして加速圧延が終了した後の温度補償は、ス
ラブの後端部の温度が大きくなるように制御する
ことにより、達成される。
今当該ストリツプ鋼板の圧延スケジユールでの
仕上圧延機最高速度をVFnaxとするとVFOから
VFnaxまでの要する圧延時間t1は圧延加速率α一
定のため次式で求められる。
t1=VFnax−VFO/α ……(9) したがつて仕上圧延機出側温度を目標温度
TFainに制御可能なストリツプ鋼板長lは次式で
求められる。
l=∫t1 0VF・dt ……(10) 熱間圧延機では2次元拘束圧延のため鋼材の巾
広がりがほとんどない。したがつて、(10)式のスト
リツプ鋼板長lに対応した加熱炉抽出時のスラブ
長さLは次式で求められる。
L=hF/H0l ……(11) さらに仕上圧延機最高速度VFnaxに到達した後
のストリツプ後端部の仕上圧延機出側温度の温度
降下分ΔTFを補償する加熱炉抽出時のスラブ後端
部の温度上昇分ΔT0を温度降下補償演算装置3に
よつて次のように求める。
今、仕上圧延機最高速度VFnaxに到達以降のス
トリツプ鋼板の後端部の圧延時間ΔtBは ΔtB=lF−l/VFnax ……(12) 但し lF=H0/hFL0 ……(13) で求められる。
そして、この圧延時間ΔtB期間内に降下する仕
上圧延機出側温度ΔTFは(3)式より ΔTF=∂TS/∂tΔt−∂f(hF、vF)/∂tΔt……(1
4) となる。しかし(14)式の右辺第2項は速度vF
一定のため(5)式を参照してわかるように零とな
り、結局、 ΔTF=∂TS/∂tΔt ……(15) となる。更に、(4)式より、 ΔTF=CD/h0Δt ……(16) となり仕上圧延機出側温度の温度降下分の補償は
(4)式を微分した式、 ΔTS=−CD/h0Δtと比較してわかる通り、仕上圧 延機入側温度の温度降下分を補償すれば良いこと
が分る。
この仕上入側温度の降下分に対応する加熱炉抽
出時のスラブの長手方向の温度降下分ΔT0は(2)式
より ∂T0/∂t=∂/∂TSf(H0、b、TS)・∂TS/∂t ……(17) よつて、 ΔT0=−∂f(H0、b、TS)/∂TS・CD/h0Δt ……(17−a) となる。
したがつてこの仕上入側温度の降下分に対応す
るスラブの長手方向の温度降下分ΔT0だけ逆にス
ラブの長手方向に抽出温度を上昇させれば、当該
ストリツプ鋼板の圧延速度が最高速度VFnaxに達
した以降も仕上出側温度を目標温度に制御可能で
ある。すなわち、(17−a)式の右辺の第1係数
はΔt時間でほぼ一定であるため、 ∂T0/∂t=−∂f(H0、b、TS)/∂TS・CD/h0=−
kCD/h0 ……(17−b) (kは定数) となりスラブの長手方向において時間に対する
温度降下率は一定となる。このためこの仕上圧延
機出側温度降下分ΔTFを補償する加熱炉抽出時の
スラブ長手方向の温度勾配を一定に、第2図の曲
線Tのようにスラブの後方に向つて温度を高くす
るように制御すれば良い。
このようにして求めた加熱炉抽出温度T0と、
通板後最高速度までの加速で仕上出口温度が目標
値に制御可能なスラブ長さLと、最高圧延速度到
達後の仕上圧延機出側温度降下分ΔTFを補償する
スラブの抽出温度上昇分ΔT0より、加熱炉の抽出
温度を制御する加熱炉均熱帯の巾方向の温度を制
御する燃焼制御装置6a〜6eに対し加熱炉燃焼
温度設定装置4によつてその目標温度を決定し、
それぞれの装置に対して出力する。
この場合加熱炉内巾方向のスラブ位置を把握す
る必要があるが、このスラブが加熱炉に装入され
るときの加熱炉装入側のスラブストツパの位置を
取込み、スラブの炉内トラツキングを行うスラブ
トラツキング装置5によつて加熱炉内巾方向のス
ラブ位置を正確に把握することができる。この装
置5は最近の加熱炉の電子計算機による制御シス
テムにおいて容易に実現することができる。
このスラブ位置から第2図の曲線Tになるよう
に加熱炉均熱帯の巾方向の温度も制御する燃焼制
御装置6a〜6eに対しその制御区分の平均温度
を設定することができる。
以上詳細に説明したように本発明は新たに圧延
設備を設けることなく既設の加熱炉の巾方向の抽
出温度を簡単に制御することにより、すぐれた材
質のストリツプ鋼板の製造を可能にする、実用的
で極めて有用な装置である。
【図面の簡単な説明】
第1図は仕上圧延機で圧延されたストリツプ鋼
板の圧延機出側温度の変化曲線、第2図は本発明
に係る1実施例装置の説明図である。 1……加熱炉抽出温度演算装置、2……スラブ
長さ演算装置、3……温度降下補償値演算装置、
4……加熱炉燃焼温度設定装置、5……スラブト
ラツキング装置、6……加熱炉燃焼制御装置、7
……加熱炉、8……スラブ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 炉によつて所定の温度に調整された後、圧延
    機によつて圧延される鋼材の温度を制御する方法
    であつて、 前記鋼材が圧延機に通板された後、前記圧延機
    の所定の最高ロール速度に達するまでについて
    は、圧延機入側における鋼材厚さ(h0)の逆数に
    比例した関数で決定される加速率に従つてロール
    速度を加速することによつて圧延機出側での前記
    鋼板の温度を時間的に一定になるように制御し、 圧延機のロール速度が前記所定の最高ロール速
    度に達した後については、そのロール速度を維持
    し、かつ、前記鋼板の圧延機出側における温度の
    降下を補償するように、圧延機入側における鋼材
    厚さ(h0)の逆数及び前記最高ロール速度に達し
    た後の経過時間に比例した関数に従つて前記炉内
    の鋼材温度を鋼材の長さ方向について昇温するよ
    うに制御することを特徴とする熱間圧延機におけ
    る鋼材温度制御方法。
JP2211978A 1978-03-01 1978-03-01 Controlling method for temperature of steel material in hot rolling mill Granted JPS54115663A (en)

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JPS63287157A (ja) * 1987-05-20 1988-11-24 Copal Electron Co Ltd 画像入力装置

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