JPH06122015A

JPH06122015A - 棒鋼・線材の水冷制御方法

Info

Publication number: JPH06122015A
Application number: JP29916992A
Authority: JP
Inventors: Hidefusa Kimura; 英興木村; Hiroshi Hagiwara; 博萩原; Yoshihisa Otsu; 芳久大津
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-10-13
Filing date: 1992-10-13
Publication date: 1994-05-06
Anticipated expiration: 2014-09-27
Also published as: JP2952625B2

Abstract

(57)【要約】【目的】品質の安定化を図る高応答・高精度な水冷制
御方法を提供する。【構成】冷却水を、互いに直列に配置された複数個の
三方弁へ均等に配水して、該三方弁に１対１で配置され
かつ隣合う冷却管の間隔を冷却管の長さの１／１０〜１
／２倍にして一列に配置された冷却管に冷却水流量が冷
却管１個当たり３°〜１０℃／ｓｅｃの冷却能をもつよ
うに供給する。連続熱間圧延中もしくは後の棒鋼もしく
は線材を冷却するに際し、被圧延材の目標温度を求め、
冷却管の個数を算出し、そして、該算出された個数の三
方弁の冷却管側切替えを行って冷却水流量を調節し、目
標温度に一致するように冷却管の個数を制御して該目標
温度に一致するように冷却する。【効果】操作指示を出してから動作完了までの時間
である応答時間が短く高応答であり、かつ操作量と冷却
水の変化流量とが充分に一致し、冷却温度制御の精度が
高い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱間圧延中もしくは後
の棒鋼・線材（以下鋼材と言う）の圧延ラインにおける
水冷制御方法に関するものであり、更に詳細には、三方
弁動作により弁を開閉して冷却管の個数を制御し、これ
により冷却水流量を調節する応答時間（操作指示から所
定の流量まで変化するに要する時間）の短い高応答でか
つ操作量と変化流量とが充分に一致する高精度な棒鋼・
線材の水冷制御方法に関するものである。

【０００２】また更に詳細には、フィードバック制御に
おいて生じる、復熱時間のため検出遅れとなる冷却制御
開始時間の短縮方法において、三方弁動作により弁を開
閉して冷却管の個数を制御し、これにより冷却水流量を
調節する高応答・高精度な水冷制御方法に関するもので
ある。

【０００３】

【従来の技術】図２１（イ）は従来の水冷管１０の側面
図であり、そして図２１（ロ）は図２１（イ）の縦断面
図であり、冷却水は、水冷管１０のノズル部１１から棒
鋼材１に向かって噴射され、その後管部１２内を流れ
て、棒鋼材１を冷却する。図中、Ｌは長さを示す。

【０００４】従来の水冷制御方式（１）〜（４）につい
て以下に説明する。

【０００５】（１）図２２は、流量調節弁（油圧式）４
を用いる、従来の高速流量調節弁式（油圧式）水冷制御
装置のレイアウトの例を示す説明図である。冷却水は、
流量調節弁４から冷却管１０に送られる。フィードバッ
ク制御では、実績温度が目標温度と一致するように弁開
度を調節して行うので、流量調節弁４の動作遅れによる
制御の遅れが問題となる。

【０００６】空式より動作速度が速いが、後述の（２）
〜（４）水冷制御方式に比べると、まだ遅い。特に制御
量が大きいときに遅れが大きい。図６に示すように、操
作量と変化流量は二次曲線（曲率大）となる。

【０００７】（２）図２３は、供給側の流量調節弁４−
１と冷却管１０との間に例えば、図２０（イ）、（ロ）
に示す如き構造の三方弁（高速三方向切替え弁）１３を
配置した、従来のデジタル三方弁式水冷制御装置のレイ
アウトの例を示す説明図である。

【０００８】２０図（イ）は、冷却管を閉塞した場合を
示す三方弁の縦断面図であり、ピストン弁１４を上昇さ
せて冷却管側出口１５を閉塞し、冷却水は給水管側入口
１６から三方弁を通過して排水管側出口１７に進行す
る。

【０００９】２０図（ロ）は、冷却管を開口した場合を
示す三方弁の縦断面図であり、ピストン弁１４を下降さ
せて排水管側出口１７を閉塞し、冷却水は給水管側入口
１６から三方弁を通過して冷却管側出口１５に進行す
る。

【００１０】図２３において、冷却水は、供給側の流量
調節弁４−１から三方弁１３の開閉により、冷却管１０
に送られるか又は排出側の流量調節弁４−２に送られ
る。操作指示から所定の流量まで変化するに要する時間
は、三方弁１３を使用するので、上記の油圧式（１）水
冷制御方式よりも動作速度が速くそして後述の（３）及
び（４）水冷制御方式と同じであるはずである。

【００１１】しかし、三方弁１３と冷却管１０との距離
が長いので、圧損も大きいとの理由から、図５に示すよ
うに、実際に冷却管１０から出る冷却水流量が変化する
のは、後述の（３）及び（４）水冷制御方式に比べて遅
くなる。図６に示すように、操作量（弁開個数度）と変
化流量は直線関係（一次）となる。

【００１２】（３）図２４は、流量調節弁４と冷却管１
０との間に三方弁１３及びアクチュエーター１８を配置
した、従来のアクチュエーター式デジタル三方弁式水冷
制御装置のレイアウトの例を示す説明図である。冷却水
は、供給側の流量調節弁４−１から三方弁１３の開閉に
より、アクチュエーター１８により冷却管１０に送られ
るか又は排出側の流量調節弁４−２に送られる。

【００１３】アクチュエーター１８が上記の（２）のデ
ジタル三方弁式水冷制御装置の欠点を補うために採用さ
れている。しかし、この水冷制御方式でもなお、冷却水
のわずかな圧縮、アクチュエーターの剛性等により、図
５に示すように、冷却水流量の変化が遅くなる。図６に
示すように、操作量（弁開個数度）と変化流量は直線関
係（一次）となる。

【００１４】（４）図２５は、水冷ゾーン（冷却ゾー
ン）２の各冷却管１０毎に、供給側の流量調節弁４−１
との間に三方弁１３を配置した、実開昭第６１─８７６
０７号に記載の冷却装置のレイアウトの例を示す説明図
である。三方弁１３と冷却管１０との距離が短いので、
操作指示から所定の流量まで変化するに要する時間は、
前述の（１）及び（２）水冷制御方式に比べて速くな
る。図６に示すように、操作量（弁開個数度）と変化流
量は直線関係（一次）となる。

【００１５】しかし、隣合う冷却管の間隔が広過ぎた
り、冷却管の管部１２の長さが長過ぎる等のため、冷却
温度制御の精度が低いので、かかる方式でもなお充分で
なく、更に高応答でかつ高精度な冷却制御方式が必要で
ある。

【００１６】次に、特開昭第６２─２５０１２８号の１
５３頁、左上欄、１５行〜左下欄、２行には、冷却帯の
長さに対して冷却管の個数を増加すればするほど冷却能
力は階段状でなく滑らかになるが、冷却管の個数を大き
くした水冷設備では、設備費が嵩む上にその制御ロジッ
クも複雑なものとなってしまうので、複数の冷却帯のう
ち１つの冷却帯では冷却液の流量制御を行い、それ以外
の冷却帯では、冷却液を最大又は最低流量のうちいずれ
かの状態にし、従来の冷却制御装置、例えば２〜４つの
冷却帯（水冷帯）を有する水冷装置で、簡単な制御ロジ
ックにより良好な制御特性を得ることが出来る旨、記載
されている。

【００１７】しかし、後述の如くかかる方式は冷却管の
個数が多く必要であり、本発明によれば冷却管の個数を
必要最低限に抑制することが出来る。

【００１８】次に、上記の従来の水冷制御方式（１）〜
（４）よりも更に高応答でかつ高精度な水冷却制御方式
が必要である理由を説明する。

【００１９】先ず、例えば、特開昭６３─５２７０８号
に記載されているような、現在一般に行われている鋼材
の圧延ラインにおける水冷制御方法の一例を図２６
（イ）、（ロ）によって説明する。

【００２０】図２６（イ）は、温度偏差により冷却流量
を調節する通常（従来）のフィードバック制御による温
度制御装置の概略説明図であって、鋼材１は、水冷ゾー
ン２を通る間に冷却水により所定の温度まで冷却され、
その後鋼材１は圧延ラインを進行し、復熱終了地点（Ａ
点）を通過した後、ＮＴ（ｎｏｎ−ｔｗｉｓｔ）圧延機
に誘導されるか又は巻取り機によりコイル状に巻き取ら
れる。

【００２１】ＮＴ圧延機前温度（Ｔ_A）により引っ張り
強さ等が変化し、また巻取り温度（Ｔ_A）によりスケー
ル性状等が変化するので、復熱終了地点（Ａ点）におけ
るこの温度（Ｔ_A）を所定の温度にすることが、所定の
製品品質を得るために必要とされている。

【００２２】そこで復熱終了地点（Ａ点）におけるこの
温度（Ｔ_A）を測定し、Ａ点の温度が目標温度
（‘Ｔ_A）となるように水冷ゾーン２における水量を変
えて鋼材の温度を調節するために、この測定値を基にフ
ィードバック方式の温度制御を行っている。

【００２３】即ち、温度計３で測定した温度値（Ｔ_A）
を水冷ゾーン２における温度調節計へフィードバック
し、これを水冷ゾーン２における流量調節計へ流量計の
測定値と共にフィードバックし、そして水冷ゾーン２に
おける流量調節計の指令によって流量調節弁４の開度調
節を行ない、冷却水の流量を調節して鋼材の温度を調節
する。

【００２４】また、このような自動制御を行わないまで
も、温度計３の指示値を見ながら、それを所定の目標温
度に達せしむべく、水冷ゾーン２の水量を手動によって
変える操業が行われている。

【００２５】ここで問題となるのは、Ａ点において鋼材
の温度が目標温度（‘Ｔ_A）となるようにするために、
Ａ点で測定した鋼材の温度（Ｔ_A）を基準として水冷ゾ
ーン２における鋼材の目標温度を決定する、水冷ゾーン
２における鋼材の冷却温度の目標値の与え方である。

【００２６】一般に高温の鋼材を水で冷却した場合、鋼
材と水との間の熱流速量と鋼材内部の熱流速量とに大き
な差があるため、鋼材の断面の中心と表面とに温度分布
を生じる。この温度分布は鋼材表面が低く、内部が高い
という分布になり、その分布状態は、水冷前の鋼材温
度、水冷の水量、時間等によって変化する。

【００２７】図２６（ロ）は、図２６（イ）の温度制御
装置を用いて鋼材を水冷した時の温度工程を示す。

【００２８】鋼材１が水冷ゾーン２で水冷される際、先
ず表面が中心に先立ち冷却され、表面温度と中心の断面
内温度との偏差が時間の経過に連れて次第に拡大する。

【００２９】次に水冷終了後、鋼材の表面と中心との間
で復熱が起こり、鋼材の断面内温度偏差が時間の経過に
連れて次第に縮小する。復熱は復熱過程で表面温度が極
大値（図中↑）になった時点で終了する。

【００３０】鋼材のメタラジー（冶金）を制御するに
は、復熱終了後の温度を管理することが不可欠であるた
め、通常水冷制御の目標温度（‘Ｔ_A）は、復熱終了地
点〔図２６（ロ）中では↑、図２６（イ）中ではＡ点〕
で設定し、フィードバック制御を行っている。

【００３１】例えば、引張り張力等のコントロールのた
め、ＮＴ圧延機前で水冷を行う場合には、ＮＴ圧延機前
の復熱終了地点で目標温度を設定し、また例えば、スケ
ール等のコントロールのため、ＮＴ圧延機後でステルモ
ア冷却を行う場合には、ステルモア冷却機後の復熱終了
地点で目標温度を設定し、フィードバック制御を行って
いる。

【００３２】これは、図２７（イ）、（ロ）に示すよう
に、点線（----）で示す鋼材の復熱曲線と実線（ー）で
示す鋼材の復熱曲線とを比較する場合には、復熱過程に
おいて復熱途中における地点（Ｂ点）で目標温度（‘Ｔ
_B）を設定〔図２７（ロ）中では↑‘Ｔ_B、図２７
（イ）中ではＢ点〕すると、その地点での鋼材の表面温
度が等しくても、冷却前の鋼材温度、鋼材速度、冷却水
量、時間等により、復熱終了後の同一地点〔図２７
（ロ）中では↑Ｔ_A、図２７（イ）中ではＡ点〕での鋼
材温度（Ｔ_A）は違ったものになるので、通常は復熱過
程において復熱途中におけるＢ点で目標温度（‘Ｔ_B）
を設定することは、鋼材のメタラジーの制御に不適であ
ると考えられているからである。

【００３３】しかして、本発明者等は、水冷制御の目標
温度を復熱終了地点〔図２７（ロ）中では↑Ｔ_A、図２
７（イ）中ではＡ点〕で設定してフィードバック制御を
行う従来の自動制御方法では、例えば、直径２０ｍｍの
鋼材を１５０℃冷却する場合には約５ｓｅｃの復熱時間
の大きな検出遅れが生じるので、制御精度が低下してい
ることに注目し、そして後述の如く、復熱過程において
復熱途中におけるＢ点で目標温度（‘Ｔ_B）を設定する
フィードバック制御を行う水冷制御方法を見出し、そし
て更に操作量と制御流量とが高応答・高精度に一致する
水冷制御方法を見出した。

【００３４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記課題を
解決し、フィードバック制御・フォワードバック制御に
おいて目標温度に一致するように、三方弁の冷却管側切
替え個数を制御することにより、操作指示から所定の流
量まで変化するに要する時間である応答時間が短く、か
つ操作量と制御流量とが高精度に一致し、そして特定の
性能を有する冷却管を特定の位置に配置することにより
冷却温度制御の精度が高い、高応答・高精度な水冷制御
方法を提供するものである。

【００３５】また、フィードバック制御において生じる
復熱時間の検出遅れ時間を短縮することにより、熱間圧
延中もしくは後の棒鋼・線材を水冷により所定温度に下
げ、品質（引張り張力、スケール等）の高付加価値化を
図るプロセスにおいて、品質の安定化を図ることを目的
とする、高応答・高精度な水冷制御方法を提供するもの
である。

【００３６】

【課題を解決するための手段】本発明は以下の構成を要
旨とする。

【００３７】冷却水を、１ケ所で総流量が一定になる様
に調節する流量調節弁を経て、互いに直列に配置された
複数個の三方弁へ均等に配水して、該三方弁に１対１で
配置されかつ隣合う冷却管の間隔を冷却管の長さの１／
１０〜１／２倍にして一列に配置された冷却管に冷却水
流量が冷却管１個当たり３°〜１０℃／ｓｅｃの冷却能
をもつように供給すると同時に、各々該三方弁の冷却管
側と排水側の流量が該三方弁を切替えても等しくなるよ
うに、該三方弁の排水側に配置した流量調節弁を圧損調
整して、一列に配置された冷却管の軸心を貫通する連続
熱間圧延中もしくは後の棒鋼もしくは線材を冷却するに
際し、被圧延材の目標温度を求め、該目標温度に冷却す
るに一致する冷却水流量を求めてこの冷却水流量に相当
する冷却管の個数を算出し、そして、該算出された個数
の三方弁の冷却管側切替えを行って冷却水流量を調節
し、目標温度に一致するように冷却管の個数を制御して
該目標温度に一致するように冷却することを特徴とする
棒鋼・線材の水冷制御方法である。

【００３８】また、熱間圧延中もしくは後の棒鋼もしく
は線材を冷却するに際し、被圧延材が冷却帯に入る前の
地点（Ｃ点）、水冷終了後復熱途中における初期または
中期における地点（Ｂ点）そして復熱終了後の地点（Ａ
点）で、該被圧延材の温度（Ｔ_ci）、（Ｔ_Bi）そして
（Ｔ_Ai）をそれぞれ測定し、Ａ点の温度が目標温度
（‘Ｔ_Ai）となるようなＢ点の目標温度（‘Ｔ_Bi）を下
記数１に表す式により推定し、Ｂ点における測定温度
（Ｔ_Bi）とＢ点における目標温度（‘Ｔ_Bi）との差がゼ
ロになるのに必要な冷却管の個数を算出し、そして三方
弁動作により弁を開閉して冷却管の個数を制御し、これ
により冷却水流量を調節して被圧延材を該目標温度
（‘Ｔ_Bi）に一致するように冷却する、Ｂ点の目標温度
（‘Ｔ_Bi）を目標値としてフィードバック制御を行って
冷却水流量の調節をする上記の棒鋼・線材の水冷制御方
法である。

【００３９】

【数１】‘Ｔ_Bi＝Ｃ₁─Ｃ₂・Ｔ_Ci 〔式中、Ｃ₁，Ｃ₂はＡ点の目標温度（‘Ｔ_Ai）、移動
速度（Ｖ）、被圧延材の直径（Ｄ）及び水冷条件（冷却
帯の位置、冷却能力、温度計の位置）によって定まる係
数である。〕

【００４０】また冷却管がノズル部および管部からな
り、ノズル部の方が管部より長い上記の棒鋼・線材の水
冷制御方法である。

【００４１】また冷却管がノズル部のみからなり、管部
を有しない上記の棒鋼・線材の水冷制御方法である。

【００４２】また複数の冷却帯で棒鋼もしくは線材に冷
却水を供給して冷却する際に、前記複数の冷却帯のうち
の１つの冷却帯では１ケ所で総流量が一定になるように
調節する流量調節弁を経て、互いに直列に複数個の三方
弁と冷却管を配置し、三方弁の冷却管側開の個数を制御
して冷却水流量を調節し、その他の冷却帯では総流量を
調節する流量調節弁を経て、互いに直列に冷却管を配置
し、前記三方弁の個数制御を行う冷却帯の温度制御範囲
内で制御を行えるように総流量を調節する流量調節弁の
流量を設定する上記の棒鋼・線材の水冷制御方法であ
る。

【００４３】

【作用】本発明は、圧延ラインの水冷ゾーンでは、複数
個の冷却管を一列に並べ、各々冷却管に１対１で三方弁
を配置し、また各三方弁に流入する冷却水は流量調節弁
の１ケ所で総流量が一定になる様に調節し、その後、複
数個の三方弁へ均等に配水し、そして各々三方弁の冷却
管側と廃水側の流量が三方弁を切り変えても等しくなる
ように、三方弁の排水側に流量調節弁を配し、圧損調整
する。

【００４４】この際、総流量は、必要温度精度により冷
却管１ケ当たり３〜１０℃の冷却能をもつように調整し
かつ直列に配置した冷却管の間隔を冷却管部の長さの１
／１０〜１／２倍にする。

【００４５】冷却管１ケ当たりの冷却能が３℃未満の制
御は、不必要に冷却温度制御の精度が高く、また、冷却
管個数も多くなる。そして１０℃を越える制御は、冷却
温度制御の精度が悪い。

【００４６】また隣合う冷却管の間隔が１／２倍を越え
ると冷却温度制御の精度が低く、冷却帯の長さが長くな
りすぎる。そして１／１０倍未満であると、個々の冷却
管より排出される冷却水が、冷却管間のスペースから外
へ排出されなくなる。

【００４７】そして目標温度に一致するよう、三方弁の
冷却管側切替え個数を制御する。

【００４８】このように、本発明は、複数個の冷却管を
一列に並べ、各々冷却管に１対１で三方弁を配置したの
で、三方弁と冷却管との距離が短くかつ三方弁の弁開個
数を操作して冷却水の流量変化を行うので、操作端の応
答遅れが短縮される。

【００４９】また冷却管１個当たりの冷却水の流量が従
来よりもはるかに小さく（例えば、通常の冷却管は、最
大５０〜１００ｍ³/Ｈｒであるが、本発明の冷却管は、
最大５〜１０ｍ³/Ｈｒである）、かつ弁開個数の操作に
より所定水量の冷却水の流量変化が行われ、そして更
に、隣合う冷却管の間隔が従来よりも短いので、操作量
と冷却温度とが高精度に一致し、冷却温度制御の精度が
高い。

【００５０】次に本発明で使用する三方弁について説明
する。

【００５１】本発明で使用する三方弁の構造は、例え
ば、前述した図２０（イ）および（ロ）に示す通常のそ
れと同じである。またその性能は、制御精度向上のため
に、指示を出してから動作完了までの時間である応答時
間が短いものが好ましい。例えば、冷却管閉塞から開口
までの時間は０．１秒である。また冷却管１ケ当たりの
冷却温度は前述の如く大きくないため、三方弁は通常よ
りも小型のものでよい。

【００５２】次に本発明で使用する冷却管の形状につい
て説明する。

【００５３】図１（イ）は、本発明の冷却管１０の例の
側面図であり、そして図１（ロ）は、図１（イ）の縦断
面図であり、冷却水は、冷却管１０のノズル部１１から
棒鋼材１に向かって噴射され、その後管部１２内を流れ
て、棒鋼材１を冷却しそして排出される。

【００５４】図２（イ）は、本発明の冷却管１０の別の
例の側面図であり、そして図２（ロ）は図２（イ）の縦
断面図であり、冷却水は、冷却管１０のノズル部１１か
ら棒鋼材１に向かって噴射され、棒鋼材１を冷却しそし
て排出される。

【００５５】本発明では、冷却管の個数で冷却温度を調
整するため、多数の冷却管を並べる必要がある。一方、
冷却温度制御の精度を上げるために、極力短い距離の間
に冷却管を並べたい。以上より、個々の冷却管長を短く
する必要がある。他方、通常冷却管を短くした場合、個
々の冷却能力が落ちるが、本発明では個々で３〜１０℃
程度冷却すればよく、冷却管長を短くしても差し支えな
い。

【００５６】図３は、水冷ゾーン２−１に図１（イ）、
（ロ）に示す冷却管１０を８個配置し、各冷却ノズル部
１１毎に、供給側の流量調節弁４−１との間に三方弁１
３を配置した、本発明の水冷制御装置のレイアウトの例
を示す説明図であり、４−２は排出側の流量調節弁であ
る。

【００５７】図４は、水冷ゾーン２−１に図２（イ）、
（ロ）に示すノズル部１１のみから成る冷却管１０を８
個配置し、各冷却ノズル部１１毎に供給側の流量調節弁
４−１との間に三方弁１３を配置した、本発明の冷却装
置のレイアウトの例を示す説明図であり、４−２は排出
側の流量調節弁である。

【００５８】図５は、操作指示から所定の流量まで変化
するに要する時間（ｓｅｃ）と変化流量ΔＱ（ｍ³／Ｈ
ｒ）との関係を示す。図中、（５）は本発明の冷却制御
方法による例であり、そして（１）〜（４）は前述した
従来の冷却制御方式による例であり、そして曲線は従来
の圧空式流調弁を使用した場合である。図５から、本発
明による冷却制御方法は応答時間が短く優れていること
がわかる。

【００５９】図６は、操作量（弁開個数度）（％）と変
化流量（ｍ³／Ｈｒ）との関係を示す。図中、（５）は
本発明の冷却制御方法による例であり、（２）〜（４）
は前述した従来の冷却制御方式による例であり、そして
曲線は、従来の圧空式流調弁を使用した場合および前述
した従来の冷却制御方式の（１）による例であり、また
（２）〜（５）は三方弁を１０ケとし、１ケ当たりの操
作量を１０％（冷却管１個）とした場合である。図６か
ら本発明による制御方法は操作量（％）と変化流量（ｍ
³／Ｈｒ）とが比例し、優れていることがわかる。

【００６０】図７に、本発明の三方弁式水冷制御方法の
冷却制御フローチャートの例を示す。

【００６１】即ち、図８に示すように、圧延条件および
圧延ライン上の所定の点（Ａ点）における被圧延材１の
目標温度（‘Ｔ）から冷却条件を設定し、通常の冷却管
を配置した水冷ゾーン２−２を併用するか又は併用しな
いで本発明の冷却管を配置した水冷ゾーン２−１におけ
る初期流量を設定するとともに、図３または図４に示す
如き初期冷却管（三方弁）の数を設定する。

【００６２】図８に示すように、この所定の点（Ａ点）
における被圧延材の温度（Ｔ_i）を検出し、この検出し
た温度（Ｔ_i）と目標温度（‘Ｔ）との差がゼロになる
ように冷却流量を調節するために必要な冷却管の個数を
計算し、そして三方弁動作により弁を開閉して冷却管の
個数を変更する。

【００６３】これにより、この検出した温度（Ｔ_i）と
目標温度（‘Ｔ）との差がゼロになれば三方弁動作を終
了し、一方、この差がゼロにならなければ、圧延ライン
上の上記の所定の点（Ａ点）における被圧延材の温度
（Ｔ_i）を検出する工程に戻り、差がゼロになるまで上
記工程を繰り返す。３−１は冷却後の温度を測定するＡ
点における温度計であり、そして３−３は冷却前の温度
を測定するＣ点における温度計である。また、６は仕上
圧延機そして７は二中間圧延機である。

【００６４】そしてこのようにして、圧延ライン上の上
記の所定の点（Ａ点）において検出した温度（Ｔ_i）
が、この所定の点（Ａ点）における目標温度（‘Ｔ）を
満たしつつ、鋼材１の尾端が通過するまでこのように冷
却制御を続ける。

【００６５】本発明は、このように構成したので、例え
ば、図８に示すように、フィードフォワード制御、フィ
ードバック制御等あらゆる流量制御に適用出来る。

【００６６】次に上記本発明の三方弁式水冷制御方法
を、本発明のフィードバック制御方法に適用した場合に
ついて説明する。

【００６７】即ち、被圧延材が冷却ゾーンに入る前の地
点をＣ点、水冷終了後復熱途中における初期または中期
における地点をＢ点そして複熱終了後の地点をＡ点と
し、これらの点における該被圧延材の温度を（Ｔ_Ci）、
（Ｔ_Bi）そして（Ｔ_Ai）としたとき、三方弁の弁開個数
を操作してＢ点における温度（Ｔ_Bi）を制御することに
より、Ａ点における実測温度（Ｔ_Ai）を目標温度（‘Ｔ
_Ai）に制御する、本発明の水冷制御方法について説明す
る。

【００６８】従来は、復熱終了後の地点であるＡ点にお
ける温度（Ｔ_Ai）に基づき冷却ゾーンにおける該被圧延
材の冷却温度を制御していたので、該被圧延材が冷却ゾ
ーンに進入し冷却された部分が、冷却後温度を検出され
るまでの検出遅れ時間は、冷却ゾーン−Ａ点間における
該被圧延材の移動時間であったが、本発明では冷却前の
温度を測定し、フィードフォワードにより目標温度‘Ｔ
_Aを得るための‘Ｔ_B温度を予想することが可能となっ
たために、検出遅れ時間は冷却ゾーン−Ｂ点間の移動距
離となり、これによってフィードバック制御の検出遅れ
が短縮されて制御精度が向上し、品質の安定化を図るこ
とが出来る。

【００６９】本発明者等は、数値計算、基礎的な加熱−
冷却実験および実際の現場実験を重ねた結果、熱間圧延
中もしくは後の鋼材（棒鋼もしくは線材）を冷却するに
際し、復熱終了後の地点であるＡ点における温度が目標
温度（‘Ｔ_Ai）となるようなＢ点の目標温度（‘Ｔ_Bi）
を冷却前の温度Ｔ_Ciを導入することにより下記数１によ
り表せることを見出した。

【００７０】

【数１】‘Ｔ_Bi＝Ｃ₁─Ｃ₂・Ｔ_Ci 〔式中、Ｃ₁，Ｃ₂はＡ点の目標温度（‘Ｔ_Ai）、移動
速度（Ｖ）、被圧延材の直径（Ｄ）及び水冷条件（冷却
ゾーンの位置、冷却能力、温度計の位置）によって定ま
る係数である。〕

【００７１】熱間圧延中とは、例えば、図１５に示すよ
うに、二中間圧延機７と仕上圧延機６との間に水冷ゾー
ン２を配置し、仕上圧延機６前の復熱終了地点（Ａ点）
で目標温度を設定してフィードバック制御を行いながら
水冷を行うスタンド間水冷の場合であり、そして熱間圧
延後とは、例えば、図１７に示すように、仕上圧延機６
後に水冷ゾーン２を配置し、仕上圧延機６後の復熱終了
地点（Ａ点）で目標温度を設定してフィードバック制御
を行いながら水冷を行う仕上水冷の場合を言う。

【００７２】図１５および図１７において３−１、３−
２そして３−３はそれぞれ温度計であり、そして図１７
において８はレーイング・ヘッドそして９は搬送コンベ
アである。

【００７３】次に、上記本発明の三方弁式冷却制御方法
を、本発明のフィードバック制御方法に適用した場合に
ついて、図面に基づいて詳細に説明する。

【００７４】図９（ロ）は、図９（イ）に示す本発明の
温度制御装置により冷却前の温度を異にする鋼材（ａ、
ｂそしてｃ）１をそれぞれ冷却制御した時の鋼材温度
（表面温度の復熱曲線および中心温度）と時間との関係
を示している。なお、これらの復熱曲線は、熱伝導方程
式を差分法や数学的解法によって解くことによって得ら
れる。

【００７５】鋼材１の表面は、水冷ゾーン２を進行する
間に水により所定の最低温度まで冷却され、そして水冷
ゾーン２を通過した鋼材１の表面は圧延ラインを進行す
る間に復熱により温度が上昇し、復熱のため高温となり
ピークに達すると、その後表面冷却のほうが復熱にまさ
り鋼材１の表面温度は低下する。

【００７６】図９（イ）において、鋼材１が水冷ゾーン
２に入る前の地点をＣ点、水冷終了後復熱途中における
初期または中期における地点をＢ点そして該ピークの地
点（復熱終了後の地点）をＡ点とする。

【００７７】図９（ロ）において、（Ｔ_Ci）、（Ｔ_Bi）
そして（Ｔ_Ai）はそれぞれＣ点、Ｂ点そしてＡ点におけ
る被圧延材の実測温度を示している。

【００７８】図９（イ）において、Ｃ点およびＡ点で該
被圧延材の温度（Ｔ_Ci）および（Ｔ_Ai）を温度計３−３
および３−１でそれぞれ実測する。そして演算制御部５
において、この実測値を用いて、Ａ点の温度が目標温度
（‘Ｔ_Ai）となるようなＢ点の目標温度（‘Ｔ_Bi）を下
記数１により予測し、Ｂ点で該被圧延材の温度（Ｔ_Bi）
を実測しかつＢ点の実測値（Ｔ_Bi）とＢ点の目標温度
（‘Ｔ_Bi）とを比較し、この比較結果に基づいて冷却条
件を補正する指令を冷却水を供給する流量調節弁４に送
り、指令された開度で冷却水を供給して温度制御をす
る。このように、Ｂ点の目標温度（‘Ｔ_Bi）を目標値と
してフィードバック制御を行い冷却流量の調節をする。

【００７９】

【数１】‘Ｔ_Bi＝Ｃ₁─Ｃ₂・Ｔ_Ci 〔式中、Ｃ₁，Ｃ₂はＡ点の目標温度（‘Ｔ_Ai）、該被
圧延材の移動速度（Ｖ）、被圧延材の直径（Ｄ）及び水
冷条件（冷却帯の位置、冷却能力、温度計の位置）によ
って定まる係数である。〕

【００８０】次に上記数１に示す式の算出方法を説明す
る。

【００８１】図１０に示すように、二中間圧延機７を出
た鋼材（棒線材）１が水冷ゾーン２に入る前の地点（Ｃ
点）、水冷終了後復熱途中における初期または中期にお
ける地点（Ｂ点）そして復熱終了後でかつ仕上圧延機６
の前方における地点（Ａ点）にそれぞれ温度計３−３、
３−２そして３−１を配置しかつ棒線材の移動速度Ｖ＝
５．９ｍ／ｓｅｃ、直径Ｄ＝１７．５ｍｍφとして圧延
条件（計算条件）を定め、これらの地点における棒線材
の表面温度Ｔ_C、Ｔ_BそしてＴ_Aの関係を、伝熱方程式
を差分法で解く数値計算により求めた。

【００８２】図１１に、棒線材の温度Ｔ_Aが８２０℃、
８００℃そして７８０℃の時における温度Ｔ_BおよびＴ
_Cの関係を示す。

【００８３】この関係から重回帰結果として数２に表す
数値計算からの予測式を得た。

【００８４】

【数２】Ｔ_B＝５１６．３−０．８１９Ｔ_C＋１．２６７Ｔ_A

【００８５】この数値計算結果より、Ｔ_Bは、各移動速
度Ｖおよび直径Ｄに対し、数３に表す数値計算の予測式
で表せることが判った。

【００８６】

【数３】‘Ｔ_Bi＝Ｃ₁−Ｃ₂・Ｔ_Ci＋Ｃ₃・‘Ｔ_A 〔式中、‘Ｔ_Biの左上付逆さコンマ（‘）は目標値を表
し、そしてＴ_BiおよびＴ_Ciのアイ（_i）は制御周期子と
の値を表す。尚、目標値を表すために、例えば、左上付
逆さコンマ（‘）の代わりに、外１のようにＴ_Biの
上方に横線を描くか又は外２のようにＴ_BiのＴの上
方に山形の線を描いてもよい。〕

【００８７】

【外１】

【００８８】

【外２】

【００８９】数３を各移動速度Ｖ、直径Ｄそして目標温
度‘Ｔ_A毎に求め、テーブル化し、モデル式とする。

【００９０】棒鋼・線材は、通常その圧延において、移
動速度Ｖそして直径Ｄは系列化しており、目標温度‘Ｔ
_Aも基準化され数種類しかないことから、テーブル数は
さほど多くならない。

【００９１】そこで、Ｖ＝一定、Ｄ＝一定そして‘Ｔ_A
＝一定のとき、数３より計算して得られる数１をモデル
式の最終形とした。

【００９２】すなわち、数４および数５に表す関係とな
る。

【００９３】

【数４】（数１の）Ｃ₁＝（数３の）Ｃ₁＋Ｃ₃・‘Ｔ_A

【００９４】

【数５】（数１の）Ｃ₂＝（数３の）Ｃ₂

【００９５】例えば、上記

【００８１】に記載の圧延条件、水冷条件のもので、目
標温度‘Ｔ_A＝８００℃のとき、数１は、数２に‘Ｔ_A
＝８００℃を代入することにより、数７に示す予測式と
なる。

【００９６】次に数３に表すモデル式を実測値により補
正することを説明する。

【００９７】先ず図１２において、多数の◇は、移動速
度Ｖ＝５．９ｍ／ｓｅｃ、直径Ｄ＝１７．５ｍｍφそし
てＴ_A＝８００℃のときにおける温度Ｔ_BおよびＴ_Cの
実測値、実線（──）は数６に表す実測値からの回帰
式、そして点線（----）は数７に表す数値計算からのモ
デル式を示している。

【００９８】

【数６】Ｔ_B＝１４３４．８−０．７２３Ｔ_Ci

【００９９】

【数７】‘Ｔ_Bi＝１５２９．９−０．８１９Ｔ_Ci

【０１００】即ち、数６に表す実測値からの回帰式と数
７に表す数値計算の予測式との比較から、移動速度Ｖ＝
５．９ｍ／ｓｅｃ、直径Ｄ＝１７．５ｍｍφそして目標
温度‘Ｔ_A＝８００℃のとき、数７に表す数値計算の予
測式は、実測値の補正によって数８に表す式に修正され
る。

【０１０１】

【数８】‘Ｔ_Bi＝１４３４．８−０．７２３Ｔ_Ci

【０１０２】図１３に、この数１に表す式をモデル式と
して用いる冷却フローチャートの例を示す。

【０１０３】圧延条件およびＡ点における目標温度
（‘Ｔ_Ai）から冷却条件を設定し、冷却ゾーンにおける
初期流量を設定するとともに冷却管（三方弁）の数を設
定し、Ａ点およびＢ点における被圧延材の温度（Ｔ_Ai）
および（Ｔ_ci）を検出し、上記の数１に表すモデル式を
用いてＢ点における目標温度（‘Ｔ_Bi）を予測し、Ｂ点
における温度（Ｔ_Bi）を検出し、この検出した温度（Ｔ
_Bi）とＢ点における目標温度（‘Ｔ_Bi）との差がゼロに
なるように冷却流量を調節するために必要な冷却管の数
を計算し、そして三方弁動作により冷却管の弁を開閉し
て冷却管数を変更する。

【０１０４】そしてこれによりＡ点において検出した温
度（Ｔ_Ai）がＡ点における目標温度（‘Ｔ_A）を満たし
つつ、鋼材の尾端が通過するまでこのように冷却制御を
続ける。

【０１０５】次に、本発明の水冷制御方法は特開昭６２
−２５０１２８号に対して、よりすくない冷却管個数で
済む理由について説明する。

【０１０６】Ｎｏ．１冷却帯およびＮｏ．２冷却帯から
なる２冷却帯を設けた水冷制御の場合には、特開昭６２
−２５０１２８号ではＮｏ．１冷却帯で最大又は最低流
量とし、Ｎｏ．２冷却帯で流量制御を行う。本発明で
は、Ｎｏ．１冷却帯で適度な流量とし（Ｎｏ．２冷却帯
の流量制御範囲で温度制御できるようＮｏ．１冷却帯の
流量を適度に設定し）、Ｎｏ．２冷却帯で流量制御を行
う。

【０１０７】図２８に示すように、本発明では、冷却前
温度Ｔ_Ciの鋼材をＮｏ．１冷却帯で冷却後、冷却鋼材の
最低温度を略目標温度‘Ｔ_Aに等しくなるよう、Ｎｏ．
１冷却帯で流量を調節するため、Ｎｏ．２冷却帯の冷却
能は、冷却鋼材内の最大温度ばらつき巾ΔＴ_Sでよい。

【０１０８】図２９に示すように、特開昭６２−２５０
１２８号ではＮｏ．１冷却帯の冷却流量は最大又は最低
のみであるため、あらゆる目標温度‘Ｔ_Aに制御するた
めには、Ｎｏ．２冷却帯の冷却能は、Ｎｏ．１冷却帯の
冷却能＋ΔＴ_Sでなければならない。目標温度が‘Ｔ_A
（１）以下‘Ｔ_A（２）超のときＮｏ．１冷却帯は最低
流量となり、目標温度が‘Ｔ_A（２）以下のときＮｏ．
１冷却帯は最大流量となる。

【０１０９】図２８および図２９は、簡略化のため鋼材
冷却後の復熱現象を省略している。

【０１１０】上記現象は冷却帯が３つ以上の場合でも同
様である。本発明の場合、冷却流量を制御する１つの冷
却帯の冷却能は、冷却帯の数にかかわらず、ΔＴ_Sでよ
い。特開昭６２−２５０１２８号では、冷却流量を制御
する１つの冷却帯の冷却能は、他の冷却帯の冷却能（複
数の場合は１冷却帯当たり）＋ΔＴ_Sでなければならな
い。小さい冷却能であるほど、冷却管個数の数を少なく
することができるため、本発明の方が有利となる。

【０１１１】次に本発明におけるＮｏ．１冷却帯の流量
設定方法について説明する。

【０１１２】Ｎｏ．１冷却帯の流量は、Ｎｏ．１冷却帯
で冷却後、Ｎｏ．２冷却帯で冷却してない場合のＡ点で
の鋼材温度の最低値が目標温度‘Ｔ_Aと等しくなるよう
な流量が設定される。このとき、Ｎｏ．１冷却帯の流量
は、通常不変であるが、Ｎｏ．２冷却帯で制御をしても
目標温度‘Ｔ_Aに到達できない場合には、Ｎｏ．１冷却
帯の流量は、適度な流量に再調整される。実際には、制
御周期毎に、以下のチェック・調節を行う。

【０１１３】図３０（イ）に示すように、Ｎｏ．２冷却
帯の冷却管が全て開のときは、Ｎｏ．１冷却帯の冷却が
不足しているので、Ｎｏ．１冷却帯の流量を増加させ
る。図３０（ロ）に示すように、Ｎｏ．２冷却帯の冷却
管が全て閉のときは、Ｎｏ．１冷却帯で冷却しすぎてい
るので、Ｎｏ．１冷却帯の流量を減少させる。

【０１１４】図３１に本発明の２冷却帯を設けた場合に
おける水冷却フローチャートの例を示す。−ΔＱは増加
すべきＮｏ．１冷却帯の流量であり、＋ΔＱは減少すべ
きＮｏ．１冷却帯の流量である。

【０１１５】

【実施例１】図８に示すように、仕上圧延機６と二中間
圧延機７との間に、１個当たりの流量が４ｍ³／Ｈｒで
ある（１ケ当たり５℃の冷却能をもつ）本発明の冷却管
を８個直列に配置した水冷ゾーン２−１と、流量を４０
ｍ³／Ｈｒに固定した、通常の冷却管を配置した水冷ゾ
ーン２−２とを配置した。本発明の冷却管のノズル部の
サイズを、長さ０．１５ｍとし、またその管部のサイズ
を、長さ０ｍ（管部なし）とし、そして冷却管の間隔を
０．０２ｍとした。

【０１１６】図９（イ）に示すように、鋼材（棒線材）
（ＳＣＭ４３５）１が水冷ゾーン２（図８では水冷ゾー
ン２−１および水冷ゾーン２−２）に入る前の地点をＣ
点、水冷終了後復熱途中における初期または中期におけ
る地点をＢ点そして復熱終了後の地点をＡ点とし、Ｃ点
から水冷ゾーン２の入側までの距離を０．１ｍ、Ｃ点か
ら水冷ゾーン２の出側までの距離を９．０ｍ、Ｃ点から
Ｂ点までの距離を１２．０ｍ、Ｃ点からＡ点までの距離
を２９．５ｍとした。

【０１１７】これらの地点における棒線材の温度Ｔ_Ci、
Ｔ_BiそしてＴ_Aiを測定する温度計３−３、３−２そして
３−１を配置した。

【０１１８】また棒線材の移動速度Ｖ＝５．９ｍ／ｓｅ
ｃ、直径Ｄ＝１７．５ｍｍφそしてＡ点における棒線材
の温度が目標温度（‘Ｔ_Ai）の８００℃のとき得られる
前述したおよび下記の数８に表す式をモデル式とした。

【０１１９】

【数８】‘Ｔ_Bi＝１４３４．８−０．７２３Ｔ_Ci

【０１２０】次にＡ点における棒線材の温度が目標温度
（‘Ｔ_Ai）の８００℃となるように流量調節弁４を調節
して冷却水を供給しながら、直径Ｄ＝１７．５ｍｍφの
棒線材を移動速度Ｖ＝５．９ｍ／ｓｅｃで圧延した。成
品径は７ｍｍであった。

【０１２１】この際、Ｃ点およびＡ点で該被圧延材の温
度（Ｔ_Ci）および（Ｔ_Ai）を温度計３−３および３−１
でそれぞれ実測した。

【０１２２】そして演算制御部５において、この実測値
を用いて、Ａ点の実測温度が目標温度（‘Ｔ_Ai）の８０
０℃となるようなＢ点の目標温度（‘Ｔ_Bi）を上記数８
により予測し、Ｂ点で該被圧延材の温度（Ｔ_B1）を温度
計３−２で実測しかつＢ点の実測温度（Ｔ_Bi）とＢ点の
目標温度（‘Ｔ_Bi）とを比較し、この比較結果に基づい
てこの実測した温度（Ｔ_Bi）とＢ点における目標温度
（‘Ｔ_Bi）との差がゼロになるのに必要な冷却管の個数
を算出し、そして三方弁動作により弁を開閉して冷却管
の個数を制御し、これにより冷却水流量を調節して被圧
延材をＢ点における目標温度（‘Ｔ_Bi）に一致するよう
に冷却した。

【０１２３】このように、Ｂ点における目標温度（‘Ｔ
_Bi）を目標値としてフィードバック制御を行い冷却水流
量の調節をした。

【０１２４】図１４（イ）に、棒線材の温度Ｔ_Ci、‘Ｔ
_BiそしてＴ_Aiの関係を示す。

【０１２５】図１４（イ）に示されているように、Ａ点
の実測温度（Ｔ_Ai）は三方弁を開閉して冷却管数を変更
することにより、ほぼ目標温度（‘Ｔ_A）の８００℃に
制御することが出来た。

【０１２６】

【比較例１】上記の数８に表すモデル式を用いないで、
Ａ点の目標温度（‘Ｔ_A）を目標値としてフィードバッ
ク制御を行い冷却流量の調節をした以外は、実施例１と
同様にして冷却温度制御を行った。

【０１２７】図１４（ロ）に、棒線材の温度Ｔ_ciとＴ_Ai
の関係を示す。

【０１２８】図１４（ロ）に示されているように、Ａ点
における棒線材の温度は、目標温度（‘Ｔ_Ai）の８００
℃によく制御出来きず、図１４（イ）に比べ制御精度が
低下していた。

【０１２９】

【実施例２】図１５に示すように、二中間圧延機７およ
び仕上圧延機６を用いてスタンド間圧延を行なって実施
例１と同様にして温度制御を行った。図１４（イ）に示
されているように、Ａ点の実測温度（Ｔ_Ai）はほぼ目標
温度（‘Ｔ_A）の８００℃に制御することが出来た。ま
た図１６に示すように、品質（引張り張力等）の安定化
を図ることが出来た。

【０１３０】

【比較例２】図１５に示すように、二中間圧延機７およ
び仕上圧延機６を用いてスタンド間圧延を行なって比較
例１と同様にして温度制御を行った。図１４（ロ）に示
されているように、Ａ点おいて棒線材の温度は、目標温
度（‘Ｔ_Ai）の８００℃によく制御出来きず、図１４
（イ）に比べ制御精度が低下していた。また図１６に示
すように、品質（引張り張力のばらつき等）が低下して
いた。

【０１３１】

【実施例３】図１７に示すように、仕上圧延機６および
レーイング・ヘッド８を用いて仕上圧延を行った。Ｃ点
からＢ点までの距離は３７ｍそして水冷ゾーン２の出側
からＢ点までの距離は１．０ｍであった。レーイング・
ヘッド８で巻き取られた線材１は、搬送コンベア９上を
搬送され、Ａ点に達する。このようにして線材１がＢ点
からＡ点まで移動に要する時間は１．５秒であった。ま
た棒線材（ＳＷＲＨ７２Ａ）の移動速度Ｖ＝６０ｍ／ｓ
ｅｃ、直径Ｄ＝５．５ｍｍφそしてＡ点における棒線材
の温度が目標温度（‘Ｔ_A）の８５０℃のとき得られる
下記の数９に表す式をモデル式とした。そして実施例１
と同様にして冷却温度制御を行った。

【０１３２】

【数９】‘Ｔ_Bi＝１０３１．２−０．１９７・Ｔ_Ci

【０１３３】図１８（イ）に、棒線材の温度Ｔ_Ci、‘Ｔ
_BiそしてＴ_Aiの関係を示す。

【０１３４】図１８（イ）に示されているように、Ａ点
の実測温度（Ｔ_Ai）は三方弁を開閉して冷却管数を変更
することにより、ほぼ目標温度（‘Ｔ_A）の８５０℃に
制御することが出来た。また図１９に示すように、品質
（スケール等）の安定化を図ることが出来た。

【０１３５】

【比較例３】上記の数９に表すモデル式を用いなかった
以外は、実施例３と同様にして温度制御を行った。

【０１３６】図１８（ロ）に、棒線材の温度Ｔ_CiとＴ_Ai
の関係を示す。

【０１３７】図１８（ロ）に示されているように、Ａ点
において棒線材の温度は、目標温度（‘Ｔ_Ai）の８５０
℃によく制御出来きず、図１８（イ）に比べ制御精度が
低下していた。また図１９に示すように、品質（スケー
ル等）が低下していた。

【０１３８】

【発明の効果】以上のように構成される本発明は、下記
の如き効果を奏する。

【０１３９】本発明による冷却管個数の調節は、操作指
示を出してから動作完了までの時間である応答時間が短
く高応答であり、かつ操作量と冷却水の変化流量とが充
分に一致し、冷却温度制御の精度が高いので、フィード
フォワード制御、フィードバック制御等あらゆる流量制
御に適用出来る。

【０１４０】フィードバック制御において生じる、復熱
時間のため検出遅れとなる冷却制御開始時間の短縮方法
において、冷却管個数の調節により高応答・高精度に水
冷制御出来る。

【０１４１】従来は、被圧延材の冷却温度を復熱終了後
の地点であるＡ点で実測した温度（Ｔ_Ai）に基づきフィ
ードバック制御していたので、制御開始時間は従来はＣ
点−Ａ点間における鋼材の移動時間であったが、本発明
では、冷却管個数の調節により高応答・高精度に水冷制
御出来るので、制御開始時間はＢ点−Ａ点間における鋼
材の移動時間となり、これによって冷却制御開始時間が
短縮されて品質の安定化を図ることが出来る。

【０１４２】本発明は、フィードバック制御において生
じる、復熱時間のため検出遅れとなる制御開始時間を短
縮した状態で、熱間圧延中もしくは後の棒鋼・線材を冷
却管個数の調節により水冷により所定温度に下げること
が出来るので、熱間圧延中にフィードバック制御を行い
ながら水冷を行うスタンド間水冷の場合には、品質（引
張り張力等）の安定化を図ることが出来る。

【０１４３】また本発明は、熱間圧延後にフィードバッ
ク制御を行いながら冷却管個数の調節により水冷を行う
仕上水冷の場合には、品質（スケール等）の安定化を図
ることが出来る。

【０１４４】本発明は、冷却管を配置したＮｏ．１冷却
帯と三方弁および冷却管を配置したＮｏ．２冷却帯とを
配置した水冷制御の場合に、Ｎｏ．１冷却帯で最大又は
最低流量とする従来方法と比較してＮｏ．２冷却帯にお
いて三方弁および冷却管個数を少なく済ませることが出
来るので、設備・維持費を低下することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（イ）は、本発明が適用される水冷制御装
置に使用する冷却管の側面図であり、そして図１（ロ）
は、図１（イ）の縦断面図である。

【図２】図２（イ）は、本発明が適用される水冷制御装
置に使用する冷却管の別の例の側面図であり、そして図
２（ロ）は、図２（イ）の縦断面図である。

【図３】本発明が適用される三方弁式水冷制御装置のレ
イアウトの例を示す説明図である。

【図４】本発明が適用される三方弁式水冷制御装置のレ
イアウトの別の例を示す説明図である。

【図５】従来の水冷制御方式（１）〜（４）と本発明の
水冷制御方法（５）について、操作指示から所定の流量
まで変化するに要する時間と変化流量との関係を示すグ
ラフである。

【図６】従来の水冷制御方式（１）〜（４）と本発明の
水冷制御方法（５）について、操作量（開弁個数度）と
変化流量との関係を示すグラフである。

【図７】本発明の三方弁式水冷却制御方法のフローチャ
ート例である。

【図８】本発明が適用される水冷制御装置を含む圧延機
全体のレイアウトの例を示す説明図である。

【図９】図９（イ）は本発明が適用される水冷制御装置
のレイアウトの他の例を示す説明図である。図９（ロ）
は、図９（イ）の水冷制御装置により制御される、鋼材
の表面および中心における温度と時間との関係を示すグ
ラフである。

【図１０】本発明が適用される水冷制御装置のレイアウ
トの他の例を示す説明図である。

【図１１】図１０の水冷制御装置を用いて測定した温度
のＴ_AとＴ_BおよびＴ_Cとの関係の例を示すグラフであ
る。

【図１２】Ｔ_A＝８００℃のときにおける温度Ｔ_Bおよ
びＴ_Cの実測値、実線（──）で示す数６に表す実測値
からの回帰式、そして点線（----）で示す数７に表す数
値計算の予測式の関係を示すグラフである。

【図１３】本発明の数１に表す式をモデル式として用い
る冷却フローチャート例である。

【図１４】図１４（イ）は、本発明の数８に表すモデル
式を用いて棒鋼材を制御した場合の‘Ｔ_Ai＝８００℃の
ときにおける実測値温度Ｔ_Ai、‘Ｔ_BiおよびＴ_Ciの関係
の例を示すグラフである。図１４（ロ）は、従来方法に
よりフィードバック制御した場合において‘Ｔ_Ai＝８０
０℃のときにおける実測値温度Ｔ_AiおよびＴ_Ciの関係の
例を示すグラフである。

【図１５】本発明が適用される水冷制御装置を含む圧延
機全体のレイアウトの例を示す説明図である。

【図１６】図１５に示す水冷制御装置を用いて本発明お
よび従来法により製造した製品の品質の比較を示すグラ
フである。

【図１７】本発明が適用される水冷制御装置を含む圧延
機全体のレイアウトの他の例を示す説明図である。

【図１８】図１８（イ）は、本発明の数８に表すモデル
式を用いて棒鋼材を制御した場合の‘Ｔ_Ai＝８５０℃の
ときにおける実測値温度Ｔ_Ai、‘Ｔ_BiおよびＴ_Ciの関係
の例を示すグラフである。図１８（ロ）は、従来方法に
よりフィードバック制御した場合において‘Ｔ_Ai＝８５
０℃のときにおける実測値温度Ｔ_AiおよびＴ_Ciの関係の
例を示すグラフである。

【図１９】図１７に示す水冷制御装置を用いて本発明お
よび従来法により製造した製品の品質の比較を示すグラ
フである。

【図２０】図２０（イ）は、冷却水が給水管から排水管
に配水される場合における三方弁の構造を示す縦断面図
であり、そして図２０（ロ）は、冷却水が給水管から冷
却管に配水される場合における三方弁の構造を示す縦断
面図である。

【図２１】図２１（イ）は、従来の冷却管の例の側面図
であり、そして図２１（ロ）は、図２１（イ）の縦断面
図である。

【図２２】従来の高速流量調節弁式（油圧式）水冷制御
装置のレイアウトの例を示す説明図である。

【図２３】従来のデジタル三方弁式水冷制御装置のレイ
アウトの例を示す説明図である。

【図２４】従来のアクチュエーター式デジタル三方弁式
水冷制御装置のレイアウトの例を示す説明図である。

【図２５】従来の三方弁式水冷制御方式のレイアウトの
例を示す説明図である。

【図２６】図２６（イ）は従来法が適用される水冷制御
装置のレイアウトの例を示す説明図である。図２６
（ロ）は、図２６（イ）の水冷制御装置により制御され
る、鋼材の表面および中心における温度と時間との関係
を示すグラフである。

【図２７】図２７（イ）は従来の制御の考え方を説明す
る水冷制御装置のレイアウトの例を示す説明図である。
図２７（ロ）は、図２７（イ）の水冷制御装置により従
来の制御の考え方により制御される、鋼材の表面および
中心の温度と時間との関係を示すグラフである。

【図２８】本発明においてＮｏ．２冷却帯で有すべき冷
却能を示すグラフである。

【図２９】特開昭６２−２５０１２８号においてＮｏ．
２冷却帯で有すべき冷却能を示すグラフである。

【図３０】図３０（イ）は本発明においてＮｏ．１冷却
帯の冷却が不足している場合を示すグラフである。図３
０（ロ）は、本発明においてＮｏ．１冷却帯の冷却が過
剰となっている場合を示すグラフである。

【図３１】本発明による２冷却帯を設けた場合における
水冷却制御フローチャートの例を示す。

【符号の説明】

１鋼材２水冷ゾーン２−１本発明の冷却管を配置した水冷ゾーン２−２通常の冷却管を配置した水冷ゾーン３温度計３−１Ａ点における温度計３−２Ｂ点における温度計３−３Ｃ点における温度計４流量調節弁４−１供給側の流量調節弁４−２排出側の流量調節弁５演算制御部６仕上圧延機７二中間圧延機８レーイング・ヘッド９搬送コンベア１０冷却管１１ノズル部１２管部１３三方弁１４ピストン弁１５冷却管側出口１６給水管側入口１７排水管側出口１８アクチュエーターａ、ｂそしてｃ鋼材Ｌ長さ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷却水を、１ケ所で総流量が一定になる
様に調節する流量調節弁を経て、互いに直列に配置され
た複数個の三方弁へ均等に配水して、該三方弁に１対１
で配置されかつ隣合う冷却管の間隔を冷却管の長さの１
／１０〜１／２倍にして一列に配置された冷却管に冷却
水流量が冷却管１個当たり３°〜１０℃／ｓｅｃの冷却
能をもつように供給すると同時に、各々該三方弁の冷却
管側と排水側の流量が該三方弁を切替えても等しくなる
ように、該三方弁の排水側に配置した流量調節弁を圧損
調整して、一列に配置された冷却管の軸心を貫通する連
続熱間圧延中もしくは後の棒鋼もしくは線材を冷却する
に際し、被圧延材の目標温度を求め、該目標温度に冷却
するに一致する冷却水流量を求めてこの冷却水流量に相
当する冷却管の個数を算出し、そして、該算出された個
数の三方弁の冷却管側切替えを行って冷却水流量を調節
し、目標温度に一致するように冷却管の個数を制御して
該目標温度に一致するように冷却することを特徴とする
棒鋼・線材の水冷制御方法。
【請求項２】熱間圧延中もしくは後の棒鋼もしくは線
材を冷却するに際し、被圧延材が冷却帯に入る前の地点
（Ｃ点）、水冷終了後復熱途中における初期または中期
における地点（Ｂ点）そして復熱終了後の地点（Ａ点）
で、該被圧延材の温度（Ｔ_ci）、（Ｔ_Bi）そして
（Ｔ_Ai）をそれぞれ測定し、Ａ点の温度が目標温度
（‘Ｔ_Ai）となるようなＢ点の目標温度（‘Ｔ_Bi）を下
記数１に表す式により推定し、Ｂ点における測定温度
（Ｔ_Bi）とＢ点における目標温度（‘Ｔ_Bi）との差がゼ
ロになるのに必要な冷却管の個数を算出し、そして三方
弁動作により弁を開閉して冷却管の個数を制御し、これ
により冷却水流量を調節して被圧延材を該目標温度
（‘Ｔ_Bi）に一致するように冷却する、Ｂ点の目標温度
（‘Ｔ_Bi）を目標値としてフィードバック制御を行って
冷却水流量の調節をする請求項１記載の棒鋼・線材の水
冷制御方法。【数１】‘Ｔ_Bi＝Ｃ₁─Ｃ₂・Ｔ_Ci 〔式中、Ｃ₁，Ｃ₂はＡ点の目標温度（‘Ｔ_Ai）、移動
速度（Ｖ）、被圧延材の直径（Ｄ）及び水冷条件（冷却
帯の位置、冷却能力、温度計の位置）によって定まる係
数である。〕
【請求項３】冷却管がノズル部および管部からなり、
ノズル部の方が管部より長い請求項１または２記載の棒
鋼・線材の水冷制御方法。
【請求項４】冷却管がノズル部のみからなり、管部を
有しない請求項１または２記載の棒鋼・線材の水冷制御
方法。
【請求項５】複数の冷却帯で棒鋼もしくは線材に冷却
水を供給して冷却する際に、前記複数の冷却帯のうちの
１つの冷却帯では１ケ所で総流量が一定になるように調
節する流量調節弁を経て、互いに直列に複数個の三方弁
と冷却管を配置し、三方弁の冷却管側開の個数を制御し
て冷却水流量を調節し、その他の冷却帯では総流量を調
節する流量調節弁を経て、互いに直列に冷却管を配置
し、前記三方弁の個数制御を行う冷却帯の温度制御範囲
内で制御を行えるように総流量を調節する流量調節弁の
流量を設定する請求項１ないし４のいずれか１項記載の
棒鋼・線材の水冷制御方法。