JPH0480324A - 鋼板の冷却方法 - Google Patents
鋼板の冷却方法Info
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- JPH0480324A JPH0480324A JP19512690A JP19512690A JPH0480324A JP H0480324 A JPH0480324 A JP H0480324A JP 19512690 A JP19512690 A JP 19512690A JP 19512690 A JP19512690 A JP 19512690A JP H0480324 A JPH0480324 A JP H0480324A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
- B21B37/74—Temperature control, e.g. by cooling or heating the rolls or the product
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Heat Treatment Processes (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
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。
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、熱間圧延鋼板その他の金属板などを高温状態
から冷媒を噴射して制御冷却を行う鋼板の冷却方法に関
する。
から冷媒を噴射して制御冷却を行う鋼板の冷却方法に関
する。
制御冷却を行う際の冷却計算において、変態の考慮の方
法として、特開昭５７−７３１２号公報や特開昭５８−
１９９６１３号公報には、熱伝達方程式の１項として変
態発熱量のみを考慮したホットストリップの巻取り温度
制御方法の例が示されている。
法として、特開昭５７−７３１２号公報や特開昭５８−
１９９６１３号公報には、熱伝達方程式の１項として変
態発熱量のみを考慮したホットストリップの巻取り温度
制御方法の例が示されている。
また厚鋼板の制御冷却に関しては、特開昭６０−１７１
１８３１１号公報に、冷媒と鋼板表面との間の熱伝達係
数を、鋼板の表面温度、冷媒温度、冷奴流量の関数とし
て表した熱伝達方程式を解くことによって、冷却停止温
度を所定の目標値に近づける制御方法はあるが、変態を
考慮した制御方法は見られない。
１８３１１号公報に、冷媒と鋼板表面との間の熱伝達係
数を、鋼板の表面温度、冷媒温度、冷奴流量の関数とし
て表した熱伝達方程式を解くことによって、冷却停止温
度を所定の目標値に近づける制御方法はあるが、変態を
考慮した制御方法は見られない。
上記特開昭５７−７３１２号公報や特開昭５８−１９９
６１３号公報の技術は、いずれも熱伝達基本方程式の中
に、変態発熱量を独立した１項として取り入れたもので
、基本物性値である熱伝導率や比熱に関しては変態の影
響を考慮していないために、広範囲に成分系や冷却速度
が変化する場合は、計算の精度が低くなる場合がある。
６１３号公報の技術は、いずれも熱伝達基本方程式の中
に、変態発熱量を独立した１項として取り入れたもので
、基本物性値である熱伝導率や比熱に関しては変態の影
響を考慮していないために、広範囲に成分系や冷却速度
が変化する場合は、計算の精度が低くなる場合がある。
一方特開昭６０−１７１１８３４号公報には、変態を考
慮しないで板厚１２〜Ｉ ００ｍｍ鋼板を制御冷却した
場合の冷却停止温度に関する計算値と実績値の対比が示
されており、それを第６図に示す。同図から判るように
５００°Ｃ以下ではその値のばらつきが大きくなってお
り、しかも成分系の違いによって傾向が異なるという問
題点を有している。
慮しないで板厚１２〜Ｉ ００ｍｍ鋼板を制御冷却した
場合の冷却停止温度に関する計算値と実績値の対比が示
されており、それを第６図に示す。同図から判るように
５００°Ｃ以下ではその値のばらつきが大きくなってお
り、しかも成分系の違いによって傾向が異なるという問
題点を有している。
本発明は上記課題を解決し、成分系や冷却速度が変化し
ても目標とする冷却停止温度にＭ度よく到達させる鋼板
の冷却方法を提供する。
ても目標とする冷却停止温度にＭ度よく到達させる鋼板
の冷却方法を提供する。
本発明の要旨とするところは、高温の鋼板表面に冷媒を
噴射して冷却する鋼板の制御冷却方法において、鋼板の
板厚、成分、冷媒の流量密度、冷却開始温度、冷却終了
温度より変態中間温度を決定し、該変態中間温度と冷却
中の鋼板温度よりフェライト分率を求めるとともに変態
中間温度と冷却中の鋼板温度、成分から比熱を求め、更
に…ｆ記求めたフェライト分率と冷却中の鋼板温度、成
分より熱伝導率を求め、これらの物性値を用い熱伝達計
算を行って板厚方向平均温度が目標冷却停止温度に等し
くなる時間を求め、これら求めた値に基づいて冷媒供給
ノズルの使用長さ、鋼板搬送速度を決定して冷却停止温
度を所定の目標値に近づけることを特徴とする鋼板の冷
却方法である。
噴射して冷却する鋼板の制御冷却方法において、鋼板の
板厚、成分、冷媒の流量密度、冷却開始温度、冷却終了
温度より変態中間温度を決定し、該変態中間温度と冷却
中の鋼板温度よりフェライト分率を求めるとともに変態
中間温度と冷却中の鋼板温度、成分から比熱を求め、更
に…ｆ記求めたフェライト分率と冷却中の鋼板温度、成
分より熱伝導率を求め、これらの物性値を用い熱伝達計
算を行って板厚方向平均温度が目標冷却停止温度に等し
くなる時間を求め、これら求めた値に基づいて冷媒供給
ノズルの使用長さ、鋼板搬送速度を決定して冷却停止温
度を所定の目標値に近づけることを特徴とする鋼板の冷
却方法である。
〔作 用）
制御冷却を行う鋼板の冷却中の温度は、下記（１ａ）式
に示す板厚方向−次元熱伝達方程式を解くことによって
計算される。
に示す板厚方向−次元熱伝達方程式を解くことによって
計算される。
（１ｂ）式は鋼板表面の境界条件である。
但し、
：冷却中の鋼板温度 じＣ）
：密度 （Ｋｇ／ｍ’ ）
Ｃｐ：比熱 （Ｃａｌ／ｇ、 ”Ｃ）ρ
λ ２熱伝導率（Ｋｃａｌ／ｍ、ｈｒ、 ’Ｃ）Ｘ ：
板厚方向座標 （ｍ） Ｔｗ、冷媒温度 じＣ） ｔ 冷却時間 （ｓｅｅ ）上記式において
、従来方法では比熱（Ｃｐ）や熱伝導率（λ）は冷却中
の鋼板温度（Ｔ）のみの関数であった。本発明では、第
１図に一例を示すように所定の大きさに切り出したサン
プルを任意の加熱・冷却速度が得られる装置を用いて加
熱・冷却を行ない、この時サンプルの長さを測定するこ
とにより、冷却時に変態によって生ずる膨張の開始およ
び終了温度を３１測して、両者の中央の温度を変態中間
温度と定義づけた。
板厚方向座標 （ｍ） Ｔｗ、冷媒温度 じＣ） ｔ 冷却時間 （ｓｅｅ ）上記式において
、従来方法では比熱（Ｃｐ）や熱伝導率（λ）は冷却中
の鋼板温度（Ｔ）のみの関数であった。本発明では、第
１図に一例を示すように所定の大きさに切り出したサン
プルを任意の加熱・冷却速度が得られる装置を用いて加
熱・冷却を行ない、この時サンプルの長さを測定するこ
とにより、冷却時に変態によって生ずる膨張の開始およ
び終了温度を３１測して、両者の中央の温度を変態中間
温度と定義づけた。
この変態中間温度は成分および冷却速度に依存すること
が判り、これらの関係を重回帰分析により定量化して変
態中間温度モデル式（２ａ）、（２ｂ）を開発し、比熱
Ｃｐ、熱伝導率λにとりいれた。
が判り、これらの関係を重回帰分析により定量化して変
態中間温度モデル式（２ａ）、（２ｂ）を開発し、比熱
Ｃｐ、熱伝導率λにとりいれた。
ＴＭ＝（、（（！、（ＶＣ）、成分） ・（２ａ
）ｌ・（Ｖ、、）−ｇ・（Ｈ・ｑ・・Ｔ・・・Ｔ。、１
）・・・（２ｂ）但し、ＴＭ ：変態中間温度 （
°Ｃ）ｖＣ：冷却速度 （”Ｃ／５ｅｃ）Ｈ：板厚
（ｍｍ） ｑ、：冷媒流量密度（ｍ’／ｍ２．ｃ＋＋１ｎ）Ｔ、、
：冷却ｖｎｎ湿温度 （”Ｃ）ＴＩＩＶＩ’冷却停止
温度 （°Ｃ）まず熱伝導率λは、第２図に示すよ
うにフェライト熱伝導率λ、とオーステナイト熱伝導率
λ６とに分けて考え、両者の比率に相当するフェライト
分率α、を変態中間温度Ｔ＠を用いた下記（３）式によ
り決定し、熱伝導率λを（ｌｌａ）式で表わす。
）ｌ・（Ｖ、、）−ｇ・（Ｈ・ｑ・・Ｔ・・・Ｔ。、１
）・・・（２ｂ）但し、ＴＭ ：変態中間温度 （
°Ｃ）ｖＣ：冷却速度 （”Ｃ／５ｅｃ）Ｈ：板厚
（ｍｍ） ｑ、：冷媒流量密度（ｍ’／ｍ２．ｃ＋＋１ｎ）Ｔ、、
：冷却ｖｎｎ湿温度 （”Ｃ）ＴＩＩＶＩ’冷却停止
温度 （°Ｃ）まず熱伝導率λは、第２図に示すよ
うにフェライト熱伝導率λ、とオーステナイト熱伝導率
λ６とに分けて考え、両者の比率に相当するフェライト
分率α、を変態中間温度Ｔ＠を用いた下記（３）式によ
り決定し、熱伝導率λを（ｌｌａ）式で表わす。
α、二０．５（ＴＭ −Ｔ） ＋５０ ・・・
・・・（３）λ ；α、・λ、＋（１−α、）λ、・・
・・・・（４ａ）λＦ＝ｆ、（Ｔ、成分）
・・・・・・（４ｂ）λＡ”ｇ２ （Ｔ、成分）
・・・・・・（４ｃ）但し、α、：フエライ
ト分率（％） λ１．フェライト熱伝導率 （Ｋｃａｌ／ｍ、ｈｒ、 ”Ｑ ） λＡ ニオ−ステナイト熱伝導率 （Ｋｃａｌ／ｍ、ｈｒ、 ”Ｃ） また比熱Ｃｐについては、従来冷却速度や成分に依らず
鋼板温度のみの関数であったが、本発明では第３図およ
び下記（５ａ）、（５ｂ）式に示すように変態発熱のピ
ーク温度に変態中間温度（Ｔ、）を用い、更に変態発熱
量の大きさを成分の関数として、成分の変動による変態
発熱量の変化に対応可能なモデルを作成した。
・・・（３）λ ；α、・λ、＋（１−α、）λ、・・
・・・・（４ａ）λＦ＝ｆ、（Ｔ、成分）
・・・・・・（４ｂ）λＡ”ｇ２ （Ｔ、成分）
・・・・・・（４ｃ）但し、α、：フエライ
ト分率（％） λ１．フェライト熱伝導率 （Ｋｃａｌ／ｍ、ｈｒ、 ”Ｑ ） λＡ ニオ−ステナイト熱伝導率 （Ｋｃａｌ／ｍ、ｈｒ、 ”Ｃ） また比熱Ｃｐについては、従来冷却速度や成分に依らず
鋼板温度のみの関数であったが、本発明では第３図およ
び下記（５ａ）、（５ｂ）式に示すように変態発熱のピ
ーク温度に変態中間温度（Ｔ、）を用い、更に変態発熱
量の大きさを成分の関数として、成分の変動による変態
発熱量の変化に対応可能なモデルを作成した。
ｃｐ ＝Ａ＋Ｂ −Ｔ＋Ｓ ＝−−（５ａ）
Ｓ ＝ｆ、（Ｔ、Ｔ、、成分） ・・・・・・（５ｂ
）但し、Ａ：比熱を表す定数 （Ｃａｌ／ｇ、 ”Ｃ
）Ｂ：比熱を表す定数 （Ｃａｌ／ｇ、 ”Ｃ）Ｓ：
変態発熱量 （Ｃａｌ／ｇ、 ”Ｃ）比熱の値は
、変態発熱部分以外は鉄鋼熱Ｊ！算用数値を用い、変態
発熱部分では成分系によって異なることに注目し、種々
の成分系の実績冷却結果より（５ａ）式の変態発熱量（
Ｓ）の値を逆算し、これと成分系の重回帰式により（５
ｂ）式を作成した。
Ｓ ＝ｆ、（Ｔ、Ｔ、、成分） ・・・・・・（５ｂ
）但し、Ａ：比熱を表す定数 （Ｃａｌ／ｇ、 ”Ｃ
）Ｂ：比熱を表す定数 （Ｃａｌ／ｇ、 ”Ｃ）Ｓ：
変態発熱量 （Ｃａｌ／ｇ、 ”Ｃ）比熱の値は
、変態発熱部分以外は鉄鋼熱Ｊ！算用数値を用い、変態
発熱部分では成分系によって異なることに注目し、種々
の成分系の実績冷却結果より（５ａ）式の変態発熱量（
Ｓ）の値を逆算し、これと成分系の重回帰式により（５
ｂ）式を作成した。
このようにして決定した物性値を用いて（ｌａ）。
（１ｂ）式による熱伝達計算を行う。そして板厚方向平
均温度が目標冷却停止温度に等しくなる時間を次の（６
）式により求める。
均温度が目標冷却停止温度に等しくなる時間を次の（６
）式により求める。
Ｔｄｘ
Ｔ、、□
・・・・・・（６）
これに基づいて冷却装置の冷媒供給ノズルの使用長さ、
鋼板搬送速度を次の（７）式により決定する。
鋼板搬送速度を次の（７）式により決定する。
ｌａ＝
Ｉ７
・・・・・・（７）
■
となる時間 （ｓｅｃ）
Ｌ ：冷媒供給ノズルの使用長さ（冷却ゾーン）（ｍ）
■ ＝鋼板搬送速度 （ｍ／ｍ１ｎ）本発明は以
上の（１）〜（７）式をもとに、名物性値を決定し、冷
却条件を設定して冷却するものであるが、特に基本物性
値である熱伝導率や比熱に変態の影響を考慮したので、
広範囲に成分系や冷却速度が変化しても、精度の高い冷
却が可能である。
上の（１）〜（７）式をもとに、名物性値を決定し、冷
却条件を設定して冷却するものであるが、特に基本物性
値である熱伝導率や比熱に変態の影響を考慮したので、
広範囲に成分系や冷却速度が変化しても、精度の高い冷
却が可能である。
第４図は本発明の実施に好適な冷却装置の基本構成を示
し、図中１は被冷却材である鋼板、２は鋼板１を搬送す
るテーブルローラ、 ３は冷却条件を演算し決定する演
算機、４は冷却装置の入側に配置され冷却直前の鋼板温
度（冷却Ｏｎｎ湿温度を測定する温度計、５は鋼板の板
厚、成分、冷媒の流量、密度、目標冷却停止温度を入力
する入力装置、６は冷媒の流量調整弁、７は冷媒供給ノ
ズルである。
し、図中１は被冷却材である鋼板、２は鋼板１を搬送す
るテーブルローラ、 ３は冷却条件を演算し決定する演
算機、４は冷却装置の入側に配置され冷却直前の鋼板温
度（冷却Ｏｎｎ湿温度を測定する温度計、５は鋼板の板
厚、成分、冷媒の流量、密度、目標冷却停止温度を入力
する入力装置、６は冷媒の流量調整弁、７は冷媒供給ノ
ズルである。
しかして演算機３は温度計４から入力される冷却直前の
鋼板温度（冷却開始温度）と、入力装置５から入力され
る板厚、成分、冷媒の流量密度。
鋼板温度（冷却開始温度）と、入力装置５から入力され
る板厚、成分、冷媒の流量密度。
目標冷却停止温度をもとに、冷却停止温度を目標値に近
づけるために鋼板搬送速度および冷媒供給ノズルの使用
長さを決定する。
づけるために鋼板搬送速度および冷媒供給ノズルの使用
長さを決定する。
この場合ｉｌ算の処理手順は、入力された板厚。
成分、冷奴の流量密度、目標冷却停止温度、冷却開始温
度をもとに（２ａ）、 （２ｂ）式より変態中間温度を
計算する。つぎに（３）式によりフェライト分率を計算
し、（Ｉ４）式より熱伝導率を決定する。また変態中間
温度および成分より（５）式を用いて比熱を決定する。
度をもとに（２ａ）、 （２ｂ）式より変態中間温度を
計算する。つぎに（３）式によりフェライト分率を計算
し、（Ｉ４）式より熱伝導率を決定する。また変態中間
温度および成分より（５）式を用いて比熱を決定する。
次にこれらの物性値を用いて（Ｉａ）、 （ｌｂ）、
（ｌｃ）式に示す熱伝達計算を行い、板厚方向平均温度
が目標冷却停止温度に等しくなる時間を（６）式より求
める。この時間に対応するように冷媒噴射ノズルの使用
長さと鋼板搬送速度を（７）式より決定し冷却する。
（ｌｃ）式に示す熱伝達計算を行い、板厚方向平均温度
が目標冷却停止温度に等しくなる時間を（６）式より求
める。この時間に対応するように冷媒噴射ノズルの使用
長さと鋼板搬送速度を（７）式より決定し冷却する。
本実施例に従って冷却したときの板厚１２〜＋００ｒｎ
ＩＩ＋の鋼板について、目標冷却停止温度と実績冷却停
止温度の関係を第５図にテずが、冷却停止温度精度が飛
躍的に向上している。
ＩＩ＋の鋼板について、目標冷却停止温度と実績冷却停
止温度の関係を第５図にテずが、冷却停止温度精度が飛
躍的に向上している。
以上説明したごとく本発明の鋼板の冷却方法は、冷却す
る鋼板の制御冷却において、基本物性値である熱伝導率
や比熱に変態の影響を考慮して冷却条件を決定する方式
であるため、広範囲に成分系や冷却速度が変化しても、
目標の冷却停止温度に精度よく到達させるので、生産性
の向上とともに材質の均一な鋼板を得ることができるな
ど、産業上優れた効果を奏する。
る鋼板の制御冷却において、基本物性値である熱伝導率
や比熱に変態の影響を考慮して冷却条件を決定する方式
であるため、広範囲に成分系や冷却速度が変化しても、
目標の冷却停止温度に精度よく到達させるので、生産性
の向上とともに材質の均一な鋼板を得ることができるな
ど、産業上優れた効果を奏する。
第１図は本発明における膨張長さと変態中Ｂｉｌ温度と
の関係を示す図面、第２図はフェライト熱伝導率、オー
ステナイ゛ト熱伝導率と変態中間温度との関係を示す図
面、第３図は比熱と変態中間温度との関係を説明する図
面、第４図は本発明の実施に好適な冷却装置の基本構成
を示す図面、第５図は本発明例における目標とその実績
の冷却停止ＬｆＡ度精度を示す図面、第６図は従来例に
おける目標と実績の冷却停止温度精度を示す図面である
。 １・・・鋼板、２・・・鋼板を搬送するテーブルローラ
３・・・演算機、８・・・温度計、５・・・入力装置、
６・・流量調整弁、７・・・冷媒供給用ノズル代理人
弁理士 秋 沢 敢 光 他 １名 岸 図 ７１′２図
の関係を示す図面、第２図はフェライト熱伝導率、オー
ステナイ゛ト熱伝導率と変態中間温度との関係を示す図
面、第３図は比熱と変態中間温度との関係を説明する図
面、第４図は本発明の実施に好適な冷却装置の基本構成
を示す図面、第５図は本発明例における目標とその実績
の冷却停止ＬｆＡ度精度を示す図面、第６図は従来例に
おける目標と実績の冷却停止温度精度を示す図面である
。 １・・・鋼板、２・・・鋼板を搬送するテーブルローラ
３・・・演算機、８・・・温度計、５・・・入力装置、
６・・流量調整弁、７・・・冷媒供給用ノズル代理人
弁理士 秋 沢 敢 光 他 １名 岸 図 ７１′２図
Claims (1)
- 高温の鋼板表面に冷媒を噴射して冷却する鋼板の制御冷
却方法において、鋼板の板厚、成分、冷媒の流量密度、
冷却開始温度、冷却終了温度より変態中間温度を決定し
、該変態中間温度と冷却中の鋼板温度よりフェライト分
率を求めるとともに変態中間温度と冷却中の鋼板温度、
成分から比熱を求め、更に前記求めたフェライト分率と
冷却中の鋼板温度、成分より熱伝導率を求め、これらの
物性値を用い熱伝達計算を行って板厚方向平均温度が目
標冷却停止温度に等しくなる時間を求め、これら求めた
値に基づいて冷媒供給ノズルの使用長さ、鋼板搬送速度
を決定して冷却停止温度を所定の目標値に近づけること
を特徴とする鋼板の冷却方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19512690A JPH0480324A (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | 鋼板の冷却方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19512690A JPH0480324A (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | 鋼板の冷却方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0480324A true JPH0480324A (ja) | 1992-03-13 |
Family
ID=16335923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19512690A Pending JPH0480324A (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | 鋼板の冷却方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0480324A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002018934A1 (de) * | 2000-08-29 | 2002-03-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur bestimmung der thermischen materialeigenschaften von metall-formteilen |
| WO2006075473A1 (ja) * | 2005-01-11 | 2006-07-20 | Nippon Steel Corporation | 鋼板の冷却制御方法 |
Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JPS6199632A (ja) * | 1984-10-19 | 1986-05-17 | Kawasaki Steel Corp | 熱延鋼板の冷却制御方法 |
| JPS62263816A (ja) * | 1986-05-12 | 1987-11-16 | Kobe Steel Ltd | 高温厚鋼板冷却における水量決定方法 |
| JPH0255613A (ja) * | 1988-08-18 | 1990-02-26 | Kawasaki Steel Corp | 高炭素当量の熱延鋼板の冷却制御方法 |
-
1990
- 1990-07-24 JP JP19512690A patent/JPH0480324A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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| US7938917B2 (en) | 2005-01-11 | 2011-05-10 | Nippon Steel Corporation | Method for controlling cooling of steel sheet |
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