JP4256558B2 - 鋼板形状判定装置、方法、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 - Google Patents
鋼板形状判定装置、方法、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4256558B2 JP4256558B2 JP2000067055A JP2000067055A JP4256558B2 JP 4256558 B2 JP4256558 B2 JP 4256558B2 JP 2000067055 A JP2000067055 A JP 2000067055A JP 2000067055 A JP2000067055 A JP 2000067055A JP 4256558 B2 JP4256558 B2 JP 4256558B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel sheet
- cooling
- transformation
- distribution
- steel plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼板形状判定装置、方法、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関し、熱間圧延処理を受けた鋼板の形状を判定するものに用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
ホットストリップミルでは、熱間圧延処理を施した後で冷却してコイル状の鋼板を製造しているが、その冷却による生じる熱応力等の応力のために歪みが生じることがある。
【０００３】
冷却後の鋼板形状を判定する技術としては、例えば、特開平７−２４８２２２号公報に開示されたものがある。この従来例では、冷却設備の出側に放射温度計を設置し、冷却後の鋼板の幅方向の表面温度を測定することにより、この鋼板の形状を判定するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、温度を測定した時点、すなわち、冷却後の鋼板形状の結果を判定するだけであり、冷却設備での冷却中や、温度測定時点以降の鋼板の形状変化については考慮されていなかった。
【０００５】
又、ホットストリップミルでは、冷却条件を設定する等のために冷却設備の入側に放射温度計を設置することが多く、上記従来例のように冷却設備の出側にまで放射温度計を設置するのでは、コストアップの要因となってしまっていた。
【０００６】
又、放射温度計は水の影響を受けて検出精度が低下することがあり、上記従来例のように冷却設備での冷却後に温度を測定すると、鋼板上に残った水分の影響により温度の検出精度が低下して、正確な形状判定を行うことができない場合があった。
【０００７】
本発明は上述の問題点にかんがみ、鋼板上に残った水分の影響により温度検出精度が低下することなく、温度測定時点以降の鋼板の形状判定を行うことができるとともに、冷却設備での冷却中や温度測定時点以降の鋼板の形状変化を判定することが可能な鋼板形状判定を安価に構成できるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の鋼板形状判定装置は、鋼板を熱間圧延処理した後に冷却してコイル状鋼板を製造するホットストリップミルに用いられる鋼板形状判定装置であって、板幅方向の温度分布及び応力分布と、鋼板の冷却条件と、鋼板に作用する張力と、鋼板条件とを入力する入力手段と、上記鋼板の冷却開始後の変態率分布の時間変化を、上記熱間圧延処理を受けた鋼板の冷却開始前の温度分布と、上記鋼板条件とを用いて、変態進行モデルに基づいて演算する変態状態演算手段と、上記鋼板の冷却開始後の該鋼板の厚み・幅方向の断面における温度分布の時間変化を、上記冷却条件と、上記熱間圧延処理を受けた鋼板の上記冷却開始前の温度分布並びに上記変態状態演算手段により演算された上記変態率分布の時間変化とを用いて、伝熱モデルに基づいて演算する伝熱状態演算手段と、上記変態状態演算手段で演算された上記鋼板の変態率分布の時間変化と、上記伝熱状態演算手段で演算された上記鋼板の温度分布の時間変化と、上記鋼板に作用する上記張力と、上記熱間圧延処理を受けた鋼板の冷却開始前の応力分布とを用いて、応力・歪みモデルに基づいて、上記鋼板の冷却開始後の応力分布の時間変化を演算する応力・歪み状態演算手段と、上記応力・歪み状態演算手段で演算された上記鋼板の応力分布の時間変化を用いて上記鋼板の形状を判定する鋼板形状判定手段とを備えた点に特徴を有する。
又、本発明の鋼板形状判定装置の他の特徴とするところは、上記変態状態演算手段は更に、上記鋼板の冷却により発生する変態発熱量分布の時間変化を、上記変態状態演算手段により演算された上記変態率分布の時間変化を用いて、変態発熱モデルに基づいて演算し、上記伝熱状態演算手段は、上記変態状態演算手段により演算された上記変態発熱量分布の時間変化を更に用いて、上記鋼板の冷却開始後の温度分布の時間変化を演算する点にある。
本発明の鋼板形状判定方法は、鋼板を熱間圧延処理した後に冷却してコイル状鋼板を製造するホットストリップミルに用いられる鋼板形状判定方法であって、板幅方向の温度分布及び応力分布と、鋼板の冷却条件と、鋼板に作用する張力と、鋼板条件とを入力する入力手順と、上記鋼板の冷却開始後の変態率分布の時間変化を、上記熱間圧延処理を受けた鋼板の冷却開始前の温度分布と、上記鋼板条件とを用いて、変態進行モデルに基づいて演算する変態状態演算手順と、上記鋼板の冷却開始後の該鋼板の厚み・幅方向の断面における温度分布の時間変化を、上記冷却条件と、上記熱間圧延処理を受けた鋼板の上記冷却開始前の温度分布並びに上記変態状態演算手順で演算された上記変態率分布の時間変化とを用いて、伝熱モデルに基づいて演算する伝熱状態演算手順と、上記変態状態演算手順で演算された上記鋼板の変態率分布の時間変化と、上記伝熱状態演算手順で演算された上記鋼板の温度分布の時間変化と、上記鋼板に作用する上記張力と、上記熱間圧延処理を受けた鋼板の冷却開始前の応力分布とを用いて、応力・歪みモデルに基づいて、上記鋼板の冷却開始後の応力分布の時間変化を演算する応力・歪み状態演算手順と、上記応力・歪み状態演算手順で演算された上記鋼板の応力分布の時間変化を用いて上記鋼板の形状を判定する鋼板形状判定手順、からなる点に特徴を有する。
本発明のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、上記本発明の鋼板形状判定装置の各手段としてコンピュータを機能させるプログラムを格納した点に特徴を有する。
本発明のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、上記本発明の鋼板形状判定方法の各処理をコンピュータに実行させるプログラムを格納した点に特徴を有する。
【００２０】
上記のようにした本発明によれば、冷却開始後の鋼板の応力分布の時間変化を演算により得ることができ、上記鋼板の応力分布の時間変化に基づいて、応力に大きく影響される鋼板の形状を判定することが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の鋼板形状判定装置、方法、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体の実施の形態について説明する。
【００２２】
図１には、本実施の形態の鋼板形状判定装置１を設置したホットストリップミルの構成を示す。ホットストリップミルでは、鋼板２が仕上げ圧延機３により所定の厚みまで圧延処理される。そして、仕上げ圧延処理を受けた鋼板２は、冷却設備４により冷却されながら、巻き取り機５でコイル状に巻き取られる。
【００２３】
上記仕上げ圧延機３と冷却設備４との間には、鋼板２の表面幅方向の温度分布を測定する温度測定器６と、鋼板２の幅方向の応力分布を出力する応力分布出力部７とが設置されている。温度測定器６としては、鋼板２の表面幅方向の温度分布を測定する放射温度計が用いられる。又、応力分布出力部７としては、鋼板２の形状を実測することにより鋼板２の幅方向の応力分布を得るものが用いられる。
【００２４】
本実施の形態の鋼板形状判定装置１では、詳しくは後述するが、上記温度測定器６で測定された鋼板２の幅方向の温度分布（冷却前初期温度分布）、上記応力分布出力部７から出力される鋼板２の幅方向の応力分布（冷却前初期応力分布）を用いて、冷却開始後（冷却設備４での冷却中、冷却後）の鋼板２の厚み・幅方向の断面（以下、Ｃ断面と称する）での応力・歪み分布を演算して、鋼板２の形状を予測するようにしている。
【００２５】
図２に、鋼板形状判定装置１の構成を示す。図２に示すように、鋼板形状判定装置１には、上記温度測定器６で測定された鋼板２の幅方向の温度分布（冷却前初期温度分布）、上記応力分布出力部７から出力される鋼板２の幅方向の応力分布（冷却前初期応力分布）が入力される。
【００２６】
又、図２において、１０１は伝熱状態演算部であり、後述する伝熱モデルに基づいて、鋼板２の所定位置でのＣ断面における温度分布の時間変化を演算する。
【００２７】
１０２は変態状態演算部であり、後述する変態進行モデルに基づいて、鋼板２の所定位置でのＣ断面における変態率分布の時間変化を演算する。又、演算された変態率分布を用い、後述する変態発熱モデルに基づいて、鋼板２の所定位置でのＣ断面における変態発熱量分布の時間変化を演算する。
【００２８】
１０３は応力・歪み状態演算部であり、上記伝熱状態演算部１０１で演算された鋼板２の温度分布の時間変化と、上記変態状態演算部１０２で演算された変態率分布の時間変化とを用いて、後述する応力・歪みモデルに基づいて、鋼板２の所定位置でのＣ断面における応力・歪み分布の時間変化を演算する。
【００２９】
１０４は鋼板形状判定部であり、上記応力・歪み演算部１０３で演算された応力分布を用いて、鋼板２の形状を判定する。
【００３０】
なお、上述した鋼板２の所定位置とは、演算の対象となる位置をいい、例えば、鋼板２の先端から長手方向に所定間隔ごとに定められた位置をいう。
【００３１】
以下、上記伝熱状態演算部１０１、変態状態演算部１０２、応力・歪み状態演算部１０３、及び鋼板形状判定部１０４の詳細について説明する。
【００３２】
伝熱状態演算部１０１には、通板速度、冷却セグメント長（冷却設備４の水冷域、空冷域）といった冷却条件が入力される。
【００３３】
又、伝熱状態演算部１０１には、詳しくは後述するが、変態状態演算部１０２で演算される鋼板２の所定位置でのＣ断面における変態率Ｘ、変態発熱量ｑの分布が入力される。炭素を含有する鋼板では、冷却すると、変態潜熱の発生により発熱することが知られている。この変態による発熱は鋼板２の温度変化において大きな影響があるため、温度分布の時間変化を演算する上で変態率Ｘ、変態発熱量ｑの分布を考慮することにしたものである
【００３４】
そして、この伝熱状態演算部１０１では、鋼板２の所定位置でのＣ断面における温度Ｔの分布を演算するのに、下記の数１、数２に示す伝熱モデルを用いている。数２に示すのは境界条件であり、熱伝導率λで与えられる。
【００３５】
【数１】
【００３６】
【数２】
【００３８】
なお、冷却設備４内は一般的に水冷域、空冷域といった複数域に分けられているので、この伝熱状態演算部１０１でも各冷域ごとにモジュールを配列し、各モジュールでそれぞれの条件を用いて演算を行っていけばよい。
【００３９】
上記の伝熱モデルは、鋼板２のＣ断面を考える二次元の非定常モデルであり、比熱ｃ、熱伝導率λの温度依存性、変態率依存性を考慮している。
【００４０】
以上のようにした伝熱モデルにより、仕上げ圧延機３の出側以降における鋼板２の所定位置でのＣ断面における温度分布の時間変化を演算することが可能となる。なお、冷却設備４内にも温度測定手段が既に存在する場合は、その温度測定結果を用いてこの温度分布の時間変化を補正するようにしてもよい。
【００４１】
なお、上記伝熱モデルを用いて、冷却設備４での冷却中だけでなく、コイル状に巻き取られ放置された状態にある鋼板２の所定位置でのＣ断面における温度分布を演算することも可能である。コイル状に巻き取られて放置されている鋼板２は、空冷されている状態にある。
【００４２】
図３に示すように、コイル状に巻き取られた鋼板２を同心円状に積層された鋼板として扱い、所定位置でのＣ断面が、内層のＴ部、中間層のＭ部、外層のＢ部といった３つの層のいずれに属するかを分類する。鋼板２がコイル状に巻き取られると、先端側に位置するＣ断面は内層に位置し、Ｃ断面が先端から離れるにつれて、中間層さらには外層に位置することになる。
【００４３】
そして、演算対象となっている各Ｃ断面がコイル内のどの位置（層）にあるかに応じて熱伝導率境界条件を設定し、コイルの円周方向については断熱条件を仮定することで、上記伝熱モデルから、鋼板２の所定位置でのＣ断面における温度分布の時間変化を演算することができる。
【００４４】
変態状態演算部１０２には、上記伝熱状態演算部１０１で演算された鋼板２の所定位置でのＣ断面における温度Ｔの分布が入力される。又、初期γ粒径等の各種の鋼板条件が入力される。
【００４５】
そして、この変態状態演算部１０２では、鋼板２の所定位置でのＣ断面における変態率Ｘの分布を演算するのに、下記の数３〜数８に示す変態進行モデルを用いている。数３〜８に示す変態進行モデルでは、フェライト変態、パーライト変態、ベイナイト変態ごとに演算を行って、フェライト変態率ＸF、パーライト変態率ＸP、ベイナイト変態率ＸBを求める。そして、これらフェライト変態率ＸF、パーライト変態率ＸP、ベイナイト変態率ＸBを足し合わせたものを、鋼板２の変態率Ｘとして扱う。
【００４６】
【数３】
【００４７】
【数４】
【００４８】
【数５】
【００４９】
【数６】
【００５０】
【数７】
【００５１】
【数８】
【００５４】
上記数３に示すように、フェライト変態では、核生成・成長機構及びサイト・サチュレーション機構の両方を用いている。核生成・成長機構及びサイト・サチュレーション機構の両方を用いるとは、数３に示す式の和を使用するという意味である。一方、上記数４に示すように、パーライト変態では核生成・成長機構のみを用い、ベイナイト変態ではサイト・サチュレーション機構のみを用いる。
【００５５】
上記の変態進行モデルは、Johnson-Mehｌ型モデルの核生成成長理論に基づくモデルである。この変態進行モデルでは、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎの成分を考慮した計算が可能となり、又、急速冷却条件下（１００℃／秒程度）での変態進行計算が可能となる。
【００５６】
以上のようにした変態進行モデルにより、仕上げ圧延機３の出側以降における鋼板２の変態率分布の時間変化を計算することが可能となる。
【００５７】
又、この変態状態演算部１０２では、鋼板２の所定位置でのＣ断面における変態発熱量ｑの分布を演算するのに、下記の数９に示す変態発熱モデルを用いている。数９に示す変態発熱モデルでは、上記変態進行モデルにより得られた変態率Ｘを用いて、単位体積・単位時間当たりの変態発熱量ｑが求められる。
【００５８】
【数９】
【００５９】
なお、図４は温度と比熱との関係を示す図であり、斜線部分の左端の温度（横軸座標）はＴ1（時間ｔにおける温度）、右端の温度（横軸座標）はＴ S （変態開始温度）である。
【００６０】
以上のようにした変態発熱モデルにより、仕上げ圧延機３の出側以降における鋼板２の変態発熱量分布の時間変化を計算することが可能となる。
【００６１】
応力・歪み状態演算部１０３には、上記伝熱状態演算部１０１で演算された鋼板２の所定位置でのＣ断面における温度Ｔの分布が入力される。又、変態状態演算部１０２で演算された鋼板２の所定位置でのＣ断面における変態率Ｘの分布が入力される。さらに、巻き取り機５での巻き取りにより鋼板２に作用する張力が入力される。
【００６２】
そして、この応力・歪み状態演算部１０３では、鋼板の冷却開始前の応力分布を基に、鋼板２の所定位置でのＣ断面における応力σ・歪みεの分布を演算するのに、数１０〜数１２に示す応力・歪みモデルを用いている。
【００６３】
【数１０】
【００６４】
【数１１】
【００６５】
【数１２】
【００６７】
上記の応力・歪みモデルは、二次元平面歪みモデルであり、膨張率εT、ヤング率Ｅの温度依存性、変態率依存性を考慮する。
【００６８】
以上のようにした応力・歪みモデルにより、仕上げ圧延機３の出側以降における鋼板２の所定位置でのＣ断面における応力・歪み分布の時間変化を演算することが可能となる。
【００６９】
なお、上記応力・歪みモデルを用いて、冷却設備４での冷却中だけでなく、コイル状に巻き取られ放置された状態にある鋼板２の所定位置でのＣ断面における応力分布を演算することも可能である。
【００７０】
すなわち、上述した伝熱モデルの場合と同様、図３に示すように、鋼板２の所定位置でのＣ断面が、内層のＴ部、中間層のＭ部、外層のＢ部といった３つの層のいずれに属するかを分類する。
【００７１】
そして、ｚ方向に曲率半径ρの曲げによるベンディング効果を考慮して、数１３に示すモデルにより、ｙ、ｚ方向応力σy、σzを演算すればよい。
【００７２】
【数１３】
【００７３】
以上述べたようにして応力・歪み演算部１０３で応力σの分布が得られたならば、鋼板形状判定部１０４では、以下に述べるようにして形状指標Λ1〜Λ4を求め、鋼板２の形状を判定する。
【００７４】
まず、板幅方向要素分割に従って、板幅方向座標ｙi（−１≦ｙi≦１、幅センタｙi＝０）を計算し、数１４に示す行列Ａ-1を作成する。この計算は事前に１回だけ行って、作成された行列Ａ-1を保管しておけばよい。なお、ｎsは要素分割数である。
【００７５】
【数１４】
【００７６】
以下の計算は、各時間での鋼板２の所定位置でのＣ断面における応力が演算された後に行われる。
【００７７】
まず、数１５に示すように、各要素とセンタとの歪み差Δεiを長手方向応力の板厚平均値より計算する。
【００７８】
【数１５】
【００７９】
次に、数１６に示すように、各要素とセンタとの歪み差の幅方向パターンを最小２乗法により４次関数で近似する。
【００８０】
【数１６】
【００８１】
そして、数１７に示すように、λ1〜λ4を線形変形して、形状指標Λ1〜Λ4を求める。
【００８２】
【数１７】
【００８３】
以上述べたようにして求められた形状指標Λ1〜Λ4のうち、形状指標Λ1、Λ3は板幅方向の非対称な成分を表し、形状指標Λ2、Λ4は板幅方向の対称な成分を表す。ここで、形状指標Λ2、Λ4の意味について説明すれば、鋼板２のＣ断面形状を４次関数近似した際の板幅方向に対称な成分に関して、板幅をＢとすると、Λ2は板センタと両エッジとの歪み差を示し、Λ4は板センタとセンタから１／√２×１／２×Ｂの位置との歪み差を示す。図５には、これら形状指標Λ2、Λ4の関係を示す。
【００８４】
上記形状指標Λ1〜Λ4のうちの形状指標Λ2と、実測した急峻度α（高さ／ピッチ×１００）とを比較してみると、図６に示すような結果が得られた。なお、この実測結果と解析結果は、１本のコイルを長さ方向に複数の断面に関して測定、解析されたものである。図６に示すように、実測した急峻度αと形状指標Λ2との間には、αと(Λ2)2との相関関係があることが確認された。したがって、形状指標Λ2が得られれば、急峻度で表される鋼板２の形状を判定することが可能となる。
【００８５】
次に、図７のフローチャートに従って、鋼板形状判定装置１が行う処理について説明する。なお、このフローチャートでは、伝熱状態演算手段１０１、変態状態演算手段１０２、応力・歪み状態演算手段１０３における処理を示し、鋼板形状判定手段１０４における処理については省略する。
【００８６】
初期化された状態から、ある時間ｔにおける熱伝導率λ、比熱ｃ、ヤング率Ｅ等といった温度、変態率依存性の物性値を計算する（ステップＳ１０）。例えば、冷却開始時点、すなわち、ｔ＝０のときは、温度測定器６から入力される冷却前初期温度分布に基づいて上記物性値が計算される。
【００８７】
次に、数３〜数８に示した変態進行モデルに基づいて、変態率Ｘの分布を計算する（ステップＳ１１）。
【００８８】
続いて、上記ステップＳ１１で得られた変態率Ｘの分布に従い、数９に示した変態発熱モデルに基づいて、変態発熱量ｑを計算する（ステップＳ１２）。
【００８９】
そして、上記ステップＳ１０で得られた熱伝導率λ、比熱ｃといった物性値、上記ステップＳ１１で得られた変態率Ｘの分布、上記ステップＳ１２で得られた変態発熱量ｑに従い、数１、２に示した伝熱モデルに基づいて、温度Ｔの分布を計算する（ステップＳ１３）。
【００９０】
次に、応力計算タイミングかどうかを判断し（ステップＳ１４）、応力計算タイミングであれば、上記ステップＳ１０で得られたヤング率Ｅといった物性値、上記ステップＳ１１で得られた変態率Ｘの分布、上記ステップＳ１３で得られた温度Ｔの分布に従い、応力分布出力部７から出力された応力分布を基に、数１０〜数１２に示した応力・歪みモデルに基づいて、応力σ・歪みεの分布を計算する（ステップＳ１５）。なお、ステップＳ１４において、応力計算タイミングでなければ、ｔ＝ｔ＋Δｔとして（ステップＳ１６）、上記ステップＳ１０に戻る。
【００９１】
ステップＳ１５で応力σ・歪みεの分布が得られた後、計算を終了するか否かを確認し（ステップＳ１７）、計算を続けるのであれば、ｔ＝ｔ＋Δｔとして（ステップＳ１６）、上記ステップＳ１０に戻る。
【００９２】
なお、ステップＳ１６でｔ＝ｔ＋Δｔとされると、ステップＳ１０では、前回の一連の処理で得られた変態率Ｘの分布、温度Ｔの分布に従い、熱伝導率λ、比熱ｃ、ヤング率Ｅ等といった物性値を計算して、ステップＳ１１〜１７を繰り返す。
【００９３】
以上述べた実施の形態の鋼板形状判定装置によれば、温度を測定した時点以降、すなわち、仕上げ圧延機３の出側（冷却設備４の入側）以降の鋼板２の所定位置でのＣ断面における応力分布の時間変化を演算することにより、任意の時間での鋼板２の形状を判定することが可能となる。特に、鋼板２のＣ断面に関して各演算を行うことにより、演算量を抑え、演算スピードを高速化させることができる。そして、このように演算によって鋼板２の形状を判定できれば、鋼板２の形状を実測する必要がなくなり、鋼板形状の管理を容易化することが可能となる。例えば、上述したようにコイル状に巻き取られた鋼板２の形状を判定できれば、この鋼板２をいちいち巻き戻して形状を判定するような必要がなくなる。
【００９４】
又、これまでも必要とされていた冷却設備４の入側の温度測定器６をそのまま利用することができるので、本実施の形態の鋼板形状判定装置を実現するのに際してコストアップするのを避けることができる。
【００９５】
さらに、冷却設備４での水冷前の鋼板２の温度を測定するので、温度測定器６として放射温度計を使用する場合でも、水の影響を受けずに検出精度を維持することができ、正確な形状判定を得ることが可能となる。
【００９６】
なお、上記実施の形態の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムコードをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムコードを格納した記憶媒体は本発明の範疇に含まれる。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、冷却開始後の鋼板の応力分布の時間変化を演算することにより、任意の時間での鋼板の形状を判定することができる。このように、演算によって鋼板の形状を判定できるので、鋼板の形状を実測する手間を不要にでき、鋼板形状の管理を容易化することができる。
【００９８】
又、冷却開始前に鋼板の温度分布を測定することは従来からなされていたことであり、新たに温度測定手段を設けるような必要はないので、本発明を実行する際にコストアップするのを避けることができる。
【００９９】
さらに、冷却設備での水冷前の鋼板の温度を測定するので、放射温度計を使用するような場合であっても、水の影響を受けずに検出精度を維持することができ、形状判定の精度を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ホットストリップミルの構成を示す図である。
【図２】鋼板形状判定装置１の構成を示す図である。
【図３】コイル状に巻き取られた鋼板２を説明するための図である。
【図４】温度と比熱との関係を示す図である。
【図５】形状指標Λ2、Λ4の関係を示す模式図である。
【図６】形状指標Λ2と実測した急峻度αとの関係を示す図である。
【図７】鋼板形状判定装置１が行う処理を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ 鋼板形状判定装置
２ 鋼板
３ 仕上げ圧延機
４ 冷却設備
５ 巻き取り機
６ 温度測定器
７ 応力分布出力部
１０１ 伝熱状態演算部
１０２ 変態状態演算部
１０３ 応力・歪み状態演算部
１０４ 鋼板形状判定部
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼板形状判定装置、方法、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関し、熱間圧延処理を受けた鋼板の形状を判定するものに用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
ホットストリップミルでは、熱間圧延処理を施した後で冷却してコイル状の鋼板を製造しているが、その冷却による生じる熱応力等の応力のために歪みが生じることがある。
【０００３】
冷却後の鋼板形状を判定する技術としては、例えば、特開平７−２４８２２２号公報に開示されたものがある。この従来例では、冷却設備の出側に放射温度計を設置し、冷却後の鋼板の幅方向の表面温度を測定することにより、この鋼板の形状を判定するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、温度を測定した時点、すなわち、冷却後の鋼板形状の結果を判定するだけであり、冷却設備での冷却中や、温度測定時点以降の鋼板の形状変化については考慮されていなかった。
【０００５】
又、ホットストリップミルでは、冷却条件を設定する等のために冷却設備の入側に放射温度計を設置することが多く、上記従来例のように冷却設備の出側にまで放射温度計を設置するのでは、コストアップの要因となってしまっていた。
【０００６】
又、放射温度計は水の影響を受けて検出精度が低下することがあり、上記従来例のように冷却設備での冷却後に温度を測定すると、鋼板上に残った水分の影響により温度の検出精度が低下して、正確な形状判定を行うことができない場合があった。
【０００７】
本発明は上述の問題点にかんがみ、鋼板上に残った水分の影響により温度検出精度が低下することなく、温度測定時点以降の鋼板の形状判定を行うことができるとともに、冷却設備での冷却中や温度測定時点以降の鋼板の形状変化を判定することが可能な鋼板形状判定を安価に構成できるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の鋼板形状判定装置は、鋼板を熱間圧延処理した後に冷却してコイル状鋼板を製造するホットストリップミルに用いられる鋼板形状判定装置であって、板幅方向の温度分布及び応力分布と、鋼板の冷却条件と、鋼板に作用する張力と、鋼板条件とを入力する入力手段と、上記鋼板の冷却開始後の変態率分布の時間変化を、上記熱間圧延処理を受けた鋼板の冷却開始前の温度分布と、上記鋼板条件とを用いて、変態進行モデルに基づいて演算する変態状態演算手段と、上記鋼板の冷却開始後の該鋼板の厚み・幅方向の断面における温度分布の時間変化を、上記冷却条件と、上記熱間圧延処理を受けた鋼板の上記冷却開始前の温度分布並びに上記変態状態演算手段により演算された上記変態率分布の時間変化とを用いて、伝熱モデルに基づいて演算する伝熱状態演算手段と、上記変態状態演算手段で演算された上記鋼板の変態率分布の時間変化と、上記伝熱状態演算手段で演算された上記鋼板の温度分布の時間変化と、上記鋼板に作用する上記張力と、上記熱間圧延処理を受けた鋼板の冷却開始前の応力分布とを用いて、応力・歪みモデルに基づいて、上記鋼板の冷却開始後の応力分布の時間変化を演算する応力・歪み状態演算手段と、上記応力・歪み状態演算手段で演算された上記鋼板の応力分布の時間変化を用いて上記鋼板の形状を判定する鋼板形状判定手段とを備えた点に特徴を有する。
又、本発明の鋼板形状判定装置の他の特徴とするところは、上記変態状態演算手段は更に、上記鋼板の冷却により発生する変態発熱量分布の時間変化を、上記変態状態演算手段により演算された上記変態率分布の時間変化を用いて、変態発熱モデルに基づいて演算し、上記伝熱状態演算手段は、上記変態状態演算手段により演算された上記変態発熱量分布の時間変化を更に用いて、上記鋼板の冷却開始後の温度分布の時間変化を演算する点にある。
本発明の鋼板形状判定方法は、鋼板を熱間圧延処理した後に冷却してコイル状鋼板を製造するホットストリップミルに用いられる鋼板形状判定方法であって、板幅方向の温度分布及び応力分布と、鋼板の冷却条件と、鋼板に作用する張力と、鋼板条件とを入力する入力手順と、上記鋼板の冷却開始後の変態率分布の時間変化を、上記熱間圧延処理を受けた鋼板の冷却開始前の温度分布と、上記鋼板条件とを用いて、変態進行モデルに基づいて演算する変態状態演算手順と、上記鋼板の冷却開始後の該鋼板の厚み・幅方向の断面における温度分布の時間変化を、上記冷却条件と、上記熱間圧延処理を受けた鋼板の上記冷却開始前の温度分布並びに上記変態状態演算手順で演算された上記変態率分布の時間変化とを用いて、伝熱モデルに基づいて演算する伝熱状態演算手順と、上記変態状態演算手順で演算された上記鋼板の変態率分布の時間変化と、上記伝熱状態演算手順で演算された上記鋼板の温度分布の時間変化と、上記鋼板に作用する上記張力と、上記熱間圧延処理を受けた鋼板の冷却開始前の応力分布とを用いて、応力・歪みモデルに基づいて、上記鋼板の冷却開始後の応力分布の時間変化を演算する応力・歪み状態演算手順と、上記応力・歪み状態演算手順で演算された上記鋼板の応力分布の時間変化を用いて上記鋼板の形状を判定する鋼板形状判定手順、からなる点に特徴を有する。
本発明のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、上記本発明の鋼板形状判定装置の各手段としてコンピュータを機能させるプログラムを格納した点に特徴を有する。
本発明のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、上記本発明の鋼板形状判定方法の各処理をコンピュータに実行させるプログラムを格納した点に特徴を有する。
【００２０】
上記のようにした本発明によれば、冷却開始後の鋼板の応力分布の時間変化を演算により得ることができ、上記鋼板の応力分布の時間変化に基づいて、応力に大きく影響される鋼板の形状を判定することが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の鋼板形状判定装置、方法、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体の実施の形態について説明する。
【００２２】
図１には、本実施の形態の鋼板形状判定装置１を設置したホットストリップミルの構成を示す。ホットストリップミルでは、鋼板２が仕上げ圧延機３により所定の厚みまで圧延処理される。そして、仕上げ圧延処理を受けた鋼板２は、冷却設備４により冷却されながら、巻き取り機５でコイル状に巻き取られる。
【００２３】
上記仕上げ圧延機３と冷却設備４との間には、鋼板２の表面幅方向の温度分布を測定する温度測定器６と、鋼板２の幅方向の応力分布を出力する応力分布出力部７とが設置されている。温度測定器６としては、鋼板２の表面幅方向の温度分布を測定する放射温度計が用いられる。又、応力分布出力部７としては、鋼板２の形状を実測することにより鋼板２の幅方向の応力分布を得るものが用いられる。
【００２４】
本実施の形態の鋼板形状判定装置１では、詳しくは後述するが、上記温度測定器６で測定された鋼板２の幅方向の温度分布（冷却前初期温度分布）、上記応力分布出力部７から出力される鋼板２の幅方向の応力分布（冷却前初期応力分布）を用いて、冷却開始後（冷却設備４での冷却中、冷却後）の鋼板２の厚み・幅方向の断面（以下、Ｃ断面と称する）での応力・歪み分布を演算して、鋼板２の形状を予測するようにしている。
【００２５】
図２に、鋼板形状判定装置１の構成を示す。図２に示すように、鋼板形状判定装置１には、上記温度測定器６で測定された鋼板２の幅方向の温度分布（冷却前初期温度分布）、上記応力分布出力部７から出力される鋼板２の幅方向の応力分布（冷却前初期応力分布）が入力される。
【００２６】
又、図２において、１０１は伝熱状態演算部であり、後述する伝熱モデルに基づいて、鋼板２の所定位置でのＣ断面における温度分布の時間変化を演算する。
【００２７】
１０２は変態状態演算部であり、後述する変態進行モデルに基づいて、鋼板２の所定位置でのＣ断面における変態率分布の時間変化を演算する。又、演算された変態率分布を用い、後述する変態発熱モデルに基づいて、鋼板２の所定位置でのＣ断面における変態発熱量分布の時間変化を演算する。
【００２８】
１０３は応力・歪み状態演算部であり、上記伝熱状態演算部１０１で演算された鋼板２の温度分布の時間変化と、上記変態状態演算部１０２で演算された変態率分布の時間変化とを用いて、後述する応力・歪みモデルに基づいて、鋼板２の所定位置でのＣ断面における応力・歪み分布の時間変化を演算する。
【００２９】
１０４は鋼板形状判定部であり、上記応力・歪み演算部１０３で演算された応力分布を用いて、鋼板２の形状を判定する。
【００３０】
なお、上述した鋼板２の所定位置とは、演算の対象となる位置をいい、例えば、鋼板２の先端から長手方向に所定間隔ごとに定められた位置をいう。
【００３１】
以下、上記伝熱状態演算部１０１、変態状態演算部１０２、応力・歪み状態演算部１０３、及び鋼板形状判定部１０４の詳細について説明する。
【００３２】
伝熱状態演算部１０１には、通板速度、冷却セグメント長（冷却設備４の水冷域、空冷域）といった冷却条件が入力される。
【００３３】
又、伝熱状態演算部１０１には、詳しくは後述するが、変態状態演算部１０２で演算される鋼板２の所定位置でのＣ断面における変態率Ｘ、変態発熱量ｑの分布が入力される。炭素を含有する鋼板では、冷却すると、変態潜熱の発生により発熱することが知られている。この変態による発熱は鋼板２の温度変化において大きな影響があるため、温度分布の時間変化を演算する上で変態率Ｘ、変態発熱量ｑの分布を考慮することにしたものである
【００３４】
そして、この伝熱状態演算部１０１では、鋼板２の所定位置でのＣ断面における温度Ｔの分布を演算するのに、下記の数１、数２に示す伝熱モデルを用いている。数２に示すのは境界条件であり、熱伝導率λで与えられる。
【００３５】
【数１】
【数２】
なお、冷却設備４内は一般的に水冷域、空冷域といった複数域に分けられているので、この伝熱状態演算部１０１でも各冷域ごとにモジュールを配列し、各モジュールでそれぞれの条件を用いて演算を行っていけばよい。
【００３９】
上記の伝熱モデルは、鋼板２のＣ断面を考える二次元の非定常モデルであり、比熱ｃ、熱伝導率λの温度依存性、変態率依存性を考慮している。
【００４０】
以上のようにした伝熱モデルにより、仕上げ圧延機３の出側以降における鋼板２の所定位置でのＣ断面における温度分布の時間変化を演算することが可能となる。なお、冷却設備４内にも温度測定手段が既に存在する場合は、その温度測定結果を用いてこの温度分布の時間変化を補正するようにしてもよい。
【００４１】
なお、上記伝熱モデルを用いて、冷却設備４での冷却中だけでなく、コイル状に巻き取られ放置された状態にある鋼板２の所定位置でのＣ断面における温度分布を演算することも可能である。コイル状に巻き取られて放置されている鋼板２は、空冷されている状態にある。
【００４２】
図３に示すように、コイル状に巻き取られた鋼板２を同心円状に積層された鋼板として扱い、所定位置でのＣ断面が、内層のＴ部、中間層のＭ部、外層のＢ部といった３つの層のいずれに属するかを分類する。鋼板２がコイル状に巻き取られると、先端側に位置するＣ断面は内層に位置し、Ｃ断面が先端から離れるにつれて、中間層さらには外層に位置することになる。
【００４３】
そして、演算対象となっている各Ｃ断面がコイル内のどの位置（層）にあるかに応じて熱伝導率境界条件を設定し、コイルの円周方向については断熱条件を仮定することで、上記伝熱モデルから、鋼板２の所定位置でのＣ断面における温度分布の時間変化を演算することができる。
【００４４】
変態状態演算部１０２には、上記伝熱状態演算部１０１で演算された鋼板２の所定位置でのＣ断面における温度Ｔの分布が入力される。又、初期γ粒径等の各種の鋼板条件が入力される。
【００４５】
そして、この変態状態演算部１０２では、鋼板２の所定位置でのＣ断面における変態率Ｘの分布を演算するのに、下記の数３〜数８に示す変態進行モデルを用いている。数３〜８に示す変態進行モデルでは、フェライト変態、パーライト変態、ベイナイト変態ごとに演算を行って、フェライト変態率ＸF、パーライト変態率ＸP、ベイナイト変態率ＸBを求める。そして、これらフェライト変態率ＸF、パーライト変態率ＸP、ベイナイト変態率ＸBを足し合わせたものを、鋼板２の変態率Ｘとして扱う。
【００４６】
【数３】
【数４】
【数５】
【数６】
【数７】
【数８】
上記数３に示すように、フェライト変態では、核生成・成長機構及びサイト・サチュレーション機構の両方を用いている。核生成・成長機構及びサイト・サチュレーション機構の両方を用いるとは、数３に示す式の和を使用するという意味である。一方、上記数４に示すように、パーライト変態では核生成・成長機構のみを用い、ベイナイト変態ではサイト・サチュレーション機構のみを用いる。
【００５５】
上記の変態進行モデルは、Johnson-Mehｌ型モデルの核生成成長理論に基づくモデルである。この変態進行モデルでは、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎの成分を考慮した計算が可能となり、又、急速冷却条件下（１００℃／秒程度）での変態進行計算が可能となる。
【００５６】
以上のようにした変態進行モデルにより、仕上げ圧延機３の出側以降における鋼板２の変態率分布の時間変化を計算することが可能となる。
【００５７】
又、この変態状態演算部１０２では、鋼板２の所定位置でのＣ断面における変態発熱量ｑの分布を演算するのに、下記の数９に示す変態発熱モデルを用いている。数９に示す変態発熱モデルでは、上記変態進行モデルにより得られた変態率Ｘを用いて、単位体積・単位時間当たりの変態発熱量ｑが求められる。
【００５８】
【数９】
なお、図４は温度と比熱との関係を示す図であり、斜線部分の左端の温度（横軸座標）はＴ1（時間ｔにおける温度）、右端の温度（横軸座標）はＴ S （変態開始温度）である。
【００６０】
以上のようにした変態発熱モデルにより、仕上げ圧延機３の出側以降における鋼板２の変態発熱量分布の時間変化を計算することが可能となる。
【００６１】
応力・歪み状態演算部１０３には、上記伝熱状態演算部１０１で演算された鋼板２の所定位置でのＣ断面における温度Ｔの分布が入力される。又、変態状態演算部１０２で演算された鋼板２の所定位置でのＣ断面における変態率Ｘの分布が入力される。さらに、巻き取り機５での巻き取りにより鋼板２に作用する張力が入力される。
【００６２】
そして、この応力・歪み状態演算部１０３では、鋼板の冷却開始前の応力分布を基に、鋼板２の所定位置でのＣ断面における応力σ・歪みεの分布を演算するのに、数１０〜数１２に示す応力・歪みモデルを用いている。
【００６３】
【数１０】
【数１１】
【数１２】
上記の応力・歪みモデルは、二次元平面歪みモデルであり、膨張率εT、ヤング率Ｅの温度依存性、変態率依存性を考慮する。
【００６８】
以上のようにした応力・歪みモデルにより、仕上げ圧延機３の出側以降における鋼板２の所定位置でのＣ断面における応力・歪み分布の時間変化を演算することが可能となる。
【００６９】
なお、上記応力・歪みモデルを用いて、冷却設備４での冷却中だけでなく、コイル状に巻き取られ放置された状態にある鋼板２の所定位置でのＣ断面における応力分布を演算することも可能である。
【００７０】
すなわち、上述した伝熱モデルの場合と同様、図３に示すように、鋼板２の所定位置でのＣ断面が、内層のＴ部、中間層のＭ部、外層のＢ部といった３つの層のいずれに属するかを分類する。
【００７１】
そして、ｚ方向に曲率半径ρの曲げによるベンディング効果を考慮して、数１３に示すモデルにより、ｙ、ｚ方向応力σy、σzを演算すればよい。
【００７２】
【数１３】
以上述べたようにして応力・歪み演算部１０３で応力σの分布が得られたならば、鋼板形状判定部１０４では、以下に述べるようにして形状指標Λ1〜Λ4を求め、鋼板２の形状を判定する。
【００７４】
まず、板幅方向要素分割に従って、板幅方向座標ｙi（−１≦ｙi≦１、幅センタｙi＝０）を計算し、数１４に示す行列Ａ-1を作成する。この計算は事前に１回だけ行って、作成された行列Ａ-1を保管しておけばよい。なお、ｎsは要素分割数である。
【００７５】
【数１４】
以下の計算は、各時間での鋼板２の所定位置でのＣ断面における応力が演算された後に行われる。
【００７７】
まず、数１５に示すように、各要素とセンタとの歪み差Δεiを長手方向応力の板厚平均値より計算する。
【００７８】
【数１５】
次に、数１６に示すように、各要素とセンタとの歪み差の幅方向パターンを最小２乗法により４次関数で近似する。
【００８０】
【数１６】
そして、数１７に示すように、λ1〜λ4を線形変形して、形状指標Λ1〜Λ4を求める。
【００８２】
【数１７】
以上述べたようにして求められた形状指標Λ1〜Λ4のうち、形状指標Λ1、Λ3は板幅方向の非対称な成分を表し、形状指標Λ2、Λ4は板幅方向の対称な成分を表す。ここで、形状指標Λ2、Λ4の意味について説明すれば、鋼板２のＣ断面形状を４次関数近似した際の板幅方向に対称な成分に関して、板幅をＢとすると、Λ2は板センタと両エッジとの歪み差を示し、Λ4は板センタとセンタから１／√２×１／２×Ｂの位置との歪み差を示す。図５には、これら形状指標Λ2、Λ4の関係を示す。
【００８４】
上記形状指標Λ1〜Λ4のうちの形状指標Λ2と、実測した急峻度α（高さ／ピッチ×１００）とを比較してみると、図６に示すような結果が得られた。なお、この実測結果と解析結果は、１本のコイルを長さ方向に複数の断面に関して測定、解析されたものである。図６に示すように、実測した急峻度αと形状指標Λ2との間には、αと(Λ2)2との相関関係があることが確認された。したがって、形状指標Λ2が得られれば、急峻度で表される鋼板２の形状を判定することが可能となる。
【００８５】
次に、図７のフローチャートに従って、鋼板形状判定装置１が行う処理について説明する。なお、このフローチャートでは、伝熱状態演算手段１０１、変態状態演算手段１０２、応力・歪み状態演算手段１０３における処理を示し、鋼板形状判定手段１０４における処理については省略する。
【００８６】
初期化された状態から、ある時間ｔにおける熱伝導率λ、比熱ｃ、ヤング率Ｅ等といった温度、変態率依存性の物性値を計算する（ステップＳ１０）。例えば、冷却開始時点、すなわち、ｔ＝０のときは、温度測定器６から入力される冷却前初期温度分布に基づいて上記物性値が計算される。
【００８７】
次に、数３〜数８に示した変態進行モデルに基づいて、変態率Ｘの分布を計算する（ステップＳ１１）。
【００８８】
続いて、上記ステップＳ１１で得られた変態率Ｘの分布に従い、数９に示した変態発熱モデルに基づいて、変態発熱量ｑを計算する（ステップＳ１２）。
【００８９】
そして、上記ステップＳ１０で得られた熱伝導率λ、比熱ｃといった物性値、上記ステップＳ１１で得られた変態率Ｘの分布、上記ステップＳ１２で得られた変態発熱量ｑに従い、数１、２に示した伝熱モデルに基づいて、温度Ｔの分布を計算する（ステップＳ１３）。
【００９０】
次に、応力計算タイミングかどうかを判断し（ステップＳ１４）、応力計算タイミングであれば、上記ステップＳ１０で得られたヤング率Ｅといった物性値、上記ステップＳ１１で得られた変態率Ｘの分布、上記ステップＳ１３で得られた温度Ｔの分布に従い、応力分布出力部７から出力された応力分布を基に、数１０〜数１２に示した応力・歪みモデルに基づいて、応力σ・歪みεの分布を計算する（ステップＳ１５）。なお、ステップＳ１４において、応力計算タイミングでなければ、ｔ＝ｔ＋Δｔとして（ステップＳ１６）、上記ステップＳ１０に戻る。
【００９１】
ステップＳ１５で応力σ・歪みεの分布が得られた後、計算を終了するか否かを確認し（ステップＳ１７）、計算を続けるのであれば、ｔ＝ｔ＋Δｔとして（ステップＳ１６）、上記ステップＳ１０に戻る。
【００９２】
なお、ステップＳ１６でｔ＝ｔ＋Δｔとされると、ステップＳ１０では、前回の一連の処理で得られた変態率Ｘの分布、温度Ｔの分布に従い、熱伝導率λ、比熱ｃ、ヤング率Ｅ等といった物性値を計算して、ステップＳ１１〜１７を繰り返す。
【００９３】
以上述べた実施の形態の鋼板形状判定装置によれば、温度を測定した時点以降、すなわち、仕上げ圧延機３の出側（冷却設備４の入側）以降の鋼板２の所定位置でのＣ断面における応力分布の時間変化を演算することにより、任意の時間での鋼板２の形状を判定することが可能となる。特に、鋼板２のＣ断面に関して各演算を行うことにより、演算量を抑え、演算スピードを高速化させることができる。そして、このように演算によって鋼板２の形状を判定できれば、鋼板２の形状を実測する必要がなくなり、鋼板形状の管理を容易化することが可能となる。例えば、上述したようにコイル状に巻き取られた鋼板２の形状を判定できれば、この鋼板２をいちいち巻き戻して形状を判定するような必要がなくなる。
【００９４】
又、これまでも必要とされていた冷却設備４の入側の温度測定器６をそのまま利用することができるので、本実施の形態の鋼板形状判定装置を実現するのに際してコストアップするのを避けることができる。
【００９５】
さらに、冷却設備４での水冷前の鋼板２の温度を測定するので、温度測定器６として放射温度計を使用する場合でも、水の影響を受けずに検出精度を維持することができ、正確な形状判定を得ることが可能となる。
【００９６】
なお、上記実施の形態の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムコードをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムコードを格納した記憶媒体は本発明の範疇に含まれる。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、冷却開始後の鋼板の応力分布の時間変化を演算することにより、任意の時間での鋼板の形状を判定することができる。このように、演算によって鋼板の形状を判定できるので、鋼板の形状を実測する手間を不要にでき、鋼板形状の管理を容易化することができる。
【００９８】
又、冷却開始前に鋼板の温度分布を測定することは従来からなされていたことであり、新たに温度測定手段を設けるような必要はないので、本発明を実行する際にコストアップするのを避けることができる。
【００９９】
さらに、冷却設備での水冷前の鋼板の温度を測定するので、放射温度計を使用するような場合であっても、水の影響を受けずに検出精度を維持することができ、形状判定の精度を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ホットストリップミルの構成を示す図である。
【図２】鋼板形状判定装置１の構成を示す図である。
【図３】コイル状に巻き取られた鋼板２を説明するための図である。
【図４】温度と比熱との関係を示す図である。
【図５】形状指標Λ2、Λ4の関係を示す模式図である。
【図６】形状指標Λ2と実測した急峻度αとの関係を示す図である。
【図７】鋼板形状判定装置１が行う処理を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ 鋼板形状判定装置
２ 鋼板
３ 仕上げ圧延機
４ 冷却設備
５ 巻き取り機
６ 温度測定器
７ 応力分布出力部
１０１ 伝熱状態演算部
１０２ 変態状態演算部
１０３ 応力・歪み状態演算部
１０４ 鋼板形状判定部
Claims (5)
- 鋼板を熱間圧延処理した後に冷却してコイル状鋼板を製造するホットストリップミルに用いられる鋼板形状判定装置であって、
板幅方向の温度分布及び応力分布と、鋼板の冷却条件と、鋼板に作用する張力と、鋼板条件とを入力する入力手段と、
上記鋼板の冷却開始後の変態率分布の時間変化を、上記熱間圧延処理を受けた鋼板の冷却開始前の温度分布と、上記鋼板条件とを用いて、変態進行モデルに基づいて演算する変態状態演算手段と、
上記鋼板の冷却開始後の該鋼板の厚み・幅方向の断面における温度分布の時間変化を、上記冷却条件と、上記熱間圧延処理を受けた鋼板の上記冷却開始前の温度分布並びに上記変態状態演算手段により演算された上記変態率分布の時間変化とを用いて、伝熱モデルに基づいて演算する伝熱状態演算手段と、
上記変態状態演算手段で演算された上記鋼板の変態率分布の時間変化と、上記伝熱状態演算手段で演算された上記鋼板の温度分布の時間変化と、上記鋼板に作用する上記張力と、上記熱間圧延処理を受けた鋼板の冷却開始前の応力分布とを用いて、応力・歪みモデルに基づいて、上記鋼板の冷却開始後の応力分布の時間変化を演算する応力・歪み状態演算手段と、
上記応力・歪み状態演算手段で演算された上記鋼板の応力分布の時間変化を用いて上記鋼板の形状を判定する鋼板形状判定手段とを備えたことを特徴とする鋼板形状判定装置。 - 上記変態状態演算手段は更に、上記鋼板の冷却により発生する変態発熱量分布の時間変化を、上記変態状態演算手段により演算された上記変態率分布の時間変化を用いて、変態発熱モデルに基づいて演算し、
上記伝熱状態演算手段は、上記変態状態演算手段により演算された上記変態発熱量分布の時間変化を更に用いて、上記鋼板の冷却開始後の温度分布の時間変化を演算することを特徴とする請求項１に記載の鋼板形状判定装置。 - 鋼板を熱間圧延処理した後に冷却してコイル状鋼板を製造するホットストリップミルに用いられる鋼板形状判定方法であって、
板幅方向の温度分布及び応力分布と、鋼板の冷却条件と、鋼板に作用する張力と、鋼板条件とを入力する入力手順と、
上記鋼板の冷却開始後の変態率分布の時間変化を、上記熱間圧延処理を受けた鋼板の冷却開始前の温度分布と、上記鋼板条件とを用いて、変態進行モデルに基づいて演算する変態状態演算手順と、
上記鋼板の冷却開始後の該鋼板の厚み・幅方向の断面における温度分布の時間変化を、上記冷却条件と、上記熱間圧延処理を受けた鋼板の上記冷却開始前の温度分布並びに上記変態状態演算手順で演算された上記変態率分布の時間変化とを用いて、伝熱モデルに基づいて演算する伝熱状態演算手順と、
上記変態状態演算手順で演算された上記鋼板の変態率分布の時間変化と、上記伝熱状態演算手順で演算された上記鋼板の温度分布の時間変化と、上記鋼板に作用する上記張力と、上記熱間圧延処理を受けた鋼板の冷却開始前の応力分布とを用いて、応力・歪みモデルに基づいて、上記鋼板の冷却開始後の応力分布の時間変化を演算する応力・歪み状態演算手順と、
上記応力・歪み状態演算手順で演算された上記鋼板の応力分布の時間変化を用いて上記鋼板の形状を判定する鋼板形状判定手順、からなることを特徴とする鋼板形状判定方法。 - 請求項１又は２に記載の鋼板形状判定装置の各手段としてコンピュータを機能させるプログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
- 請求項３に記載の鋼板形状判定方法の各処理をコンピュータに実行させるプログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000067055A JP4256558B2 (ja) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | 鋼板形状判定装置、方法、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000067055A JP4256558B2 (ja) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | 鋼板形状判定装置、方法、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001252710A JP2001252710A (ja) | 2001-09-18 |
| JP4256558B2 true JP4256558B2 (ja) | 2009-04-22 |
Family
ID=18586313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000067055A Expired - Fee Related JP4256558B2 (ja) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | 鋼板形状判定装置、方法、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4256558B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4701742B2 (ja) * | 2005-02-21 | 2011-06-15 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 金属帯の形状予測方法ならびに予測形状に基づく形状判定方法および形状矯正方法 |
| JP2007216246A (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Jfe Steel Kk | 熱間圧延における金属帯の形状制御方法 |
| CN102901475A (zh) * | 2011-07-25 | 2013-01-30 | 栾清杨 | 板材厚度检测方法及设备 |
| WO2014054140A1 (ja) * | 2012-10-03 | 2014-04-10 | 新日鐵住金株式会社 | 歪み演算方法及び圧延システム |
| CN118681934B (zh) * | 2024-03-30 | 2025-10-31 | 唐山钢铁集团有限责任公司 | 一种用于热轧带钢卷取温度在线质量判定的方法 |
-
2000
- 2000-03-10 JP JP2000067055A patent/JP4256558B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001252710A (ja) | 2001-09-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114888094B (zh) | 基于冷却过程残余应力预测的轧制板形补偿方法 | |
| RU2404000C2 (ru) | Способ управления охлаждением, устройство управления охлаждением и устройство расчета количества охлаждающей воды | |
| CN102365536B (zh) | 温度测定系统以及温度测定方法 | |
| JP4997263B2 (ja) | 熱間圧延シミュレーション装置および圧延履歴シミュレーション方法 | |
| CN102215992B (zh) | 对热轧装置进行控制的控制装置 | |
| CN103761370B (zh) | 一种板带热轧过程表面换热系数的预测方法 | |
| CN103920717B (zh) | 设定值计算装置及设定值计算方法 | |
| JP4256558B2 (ja) | 鋼板形状判定装置、方法、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 | |
| CN117715709A (zh) | 用于借助于混合模型对轧件的机械性能进行确定的方法 | |
| JP4402502B2 (ja) | 巻取温度制御装置 | |
| JP4408221B2 (ja) | 鋼板の水冷プロセスにおける熱伝達係数推定方法および冷却制御方法 | |
| JP5493993B2 (ja) | 厚鋼板の冷却制御装置、冷却制御方法、及び、製造方法 | |
| JPH09267113A (ja) | 熱延鋼板の冷却制御方法 | |
| JPH08193887A (ja) | 熱間圧延ラインにおける材料の温度測定方法 | |
| JP4349177B2 (ja) | 連続式加熱炉の鋼材抽出温度予測方法 | |
| EP0453566B1 (en) | Steel material cooling control method | |
| JPH08252622A (ja) | 熱間圧延機出側の材料温度計算の補正学習方法 | |
| JP7647638B2 (ja) | 鋼板のフェライト変態温度の算出方法、冷却制御方法、及び製造方法 | |
| JP2554414B2 (ja) | 熱間圧延における鋼板の圧延温度予測方法 | |
| JP2023030272A (ja) | 鋼材の温度予測装置、冷却制御装置、方法及びプログラム | |
| KR100851868B1 (ko) | 열연강판의 냉각해석방법 및 이를 이용한 재질예측방법 | |
| JPH0550143A (ja) | 熱間圧延における鋼板の圧延温度予測方法 | |
| JP7199201B2 (ja) | 圧延材の冷却制御方法および冷却制御装置 | |
| JPH0688060B2 (ja) | 熱延鋼材の温度制御方法 | |
| KR20040059129A (ko) | 상변태량과 에지 크랙 방지를 고려한 고탄소 열연강판의냉각제어방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060907 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080618 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080701 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080901 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081007 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081128 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090106 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090130 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120206 Year of fee payment: 3 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4256558 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120206 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120206 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130206 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130206 Year of fee payment: 4 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130206 Year of fee payment: 4 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130206 Year of fee payment: 4 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130206 Year of fee payment: 4 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140206 Year of fee payment: 5 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |