JPH06277739A - 鋼材の水冷制御方法 - Google Patents

鋼材の水冷制御方法

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JPH06277739A
JPH06277739A JP5071281A JP7128193A JPH06277739A JP H06277739 A JPH06277739 A JP H06277739A JP 5071281 A JP5071281 A JP 5071281A JP 7128193 A JP7128193 A JP 7128193A JP H06277739 A JPH06277739 A JP H06277739A
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JP
Japan
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water cooling
temperature
water
cooling zone
inlet
Prior art date
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Pending
Application number
JP5071281A
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English (en)
Inventor
Hidenao Masaki
秀尚 正木
Yoichi Momota
陽一 百田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】フィードフォワード制御不能領域の発生を防止
して、適確な冷却制御を図る。 【構成】入口温度検出器4と加熱手段との間に、入口温
度推定用温度検出器7を設け、この入口温度推定用温度
検出器7から温度信号に基づいて当該鋼材Mの最初の水
冷ゾーン入口での温度を推定し、この推定入口温度が前
記フィードフォワード制御限界を超える条件の温度であ
るとき、最初の水冷ゾーン1、あるいはさらにこれ以外
の水冷ゾーン2,3の水量レベルを、当該鋼材M一本当
たりにおいて、変化させた上で一定流量を吐出させる

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鋼材、特に好適には線
材類(線材および棒鋼)の圧延ラインにおいて水冷制御
する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】熱間圧延ラインにおいては、仕上圧延機
を出た後、熱鋼を水冷により冷却して後続の工程での取
扱いを容易にし、スケールの生成の抑制を図っている。
この水冷の制御性は、最終製品の品質に多大な影響を与
えるため、この水冷の制御性を高める方法が種々提案さ
れている。
【0003】(1)特公昭49-3886 号公報には、圧延条
件および冷却条件に応じた冷却理論式に基づいて、実際
に冷却する際の冷却条件あるいは冷却パターンを決定
し、この条件あるいはパターンに基づいてフィードフォ
ワードにより熱間圧延を行う一方、実際の冷却後の温度
を、前記理論式の補正要因としてフィードバックする制
御方法が開示されている。
【0004】(2)特公昭46-21293号公報には、予め整
定された温度で温度制御を行って通過した圧延鋼材の最
終端温度を検出し、この温度を次の鋼材の最初の制御値
として温度制御を開始し、引き続き整定温度制御を行う
方法が開示されている。
【0005】(3)特公昭49-27648号公報には、熱間圧
延材の温度を連続的に検出し、この温度を目標値と連続
的に比較し、その偏差を一定時間積分して記憶し、この
値を次の圧延材の冷却剤量の制御に用いることにより、
圧延材の温度を目標値に制御する方法が開示されてい
る。
【0006】これらの制御方法に対して、本発明者ら
は、図3に示すように、複数の水冷ゾーンに分割し、先
頭の水冷ゾーンに対してのみ、フィードフォワード制御
(FF)およびフィードバック制御(FB)を行うこと
(以下先行例という)が好適であることを知見してい
る。
【0007】すなわち、線材Mの流れ方向に対して、第
1水冷ゾーン11、第2水冷ゾーン12、第3水冷ゾー
ン13を設け、第1水冷ゾーン11の入側に入口温度計
14を、最終の第3水冷ゾーン13の出側に出口温度計
15を設ける。
【0008】制御に際しては、入口温度計14により検
出した材料Mの温度を、時々刻々水量制御演算装置20
に取り込み、この水量制御演算装置20において、この
温度を材料Mの全長に渡って目標温度に合わせるべく、
予め入力された材料情報(サイズ、鋼種、圧延速度)よ
り与えられた水量とそれによる材料の温度降下量の関係
(以下、ΔT/Qカーブという)を求め、第1水冷ゾー
ン11における必要水量を設定し、フィードフォワード
制御するものである。
【0009】一方で、この必要水量を設定するときに、
出口温度計15により測定された温度信号を水量制御演
算装置20に与え、ΔT/Qカーブを修正し、フィード
フォワードにて設定した水量誤差をフィードバック補正
するものである。また、第1水冷ゾーン11以外の複数
ゾーンにおいては、材料温度のベースに合わせるため、
一定水量を流している。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、異鋼種が連
続的に圧延されるラインにおいては、各材料毎に、加熱
炉抽出温度、水冷ゾーン入口温度および水冷ゾーン出口
目標温度は、必ずしも一定ではなく、目標温度を確保す
るための水冷ゾーンでの必要水量は各材料毎に変化させ
る必要がある。たとえば、図4Aに示すように、水冷ゾ
ーン入口材料温度が上昇すると、それに伴い必要水量も
増加させる必要がある。
【0011】この現象が激しい場合には、図4Bの3本
目に示されているように、必要水量がMAX制限にかか
り、フィードフォワード制御不能領域が発生するという
問題がある。また、温度下降が激しい場合は、MIN制
限に引っ掛かり、やはりフィードフォワード制御不能領
域が発生する場合がある。
【0012】したがって、本発明の主たる課題は、フィ
ードフォワード制御不能領域の発生を防止して、適確な
冷却制御を図ることにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、加熱された鋼材が通るライン方向に、複
数の水冷ゾーンを設け、最初の水冷ゾーンの入側に入口
温度検出器を設け、最終の水冷ゾーンの出側に出口温度
検出器を設け、前記最初の水冷ゾーンの水量を、鋼材情
報ならびに前記入口温度検出器からの入口温度信号に基
づいて、当該鋼材一本内の温度バラツキを解消すべくフ
ィードフォワード制御し、このフィードフォワード制御
量を前記出口温度検出器からの出口温度信号に基づいて
補正するとともに、最初の水冷ゾーン以外にゾーンにお
いては、鋼材情報に基づいて鋼材一本内において一定の
水量を吐出させる方法であって;前記入口温度検出器と
加熱手段との間に、別の入口温度推定用温度検出器を設
け、この入口温度推定用温度検出器からの温度信号に基
づいて当該鋼材の最初の水冷ゾーン入口での温度を推定
し、この推定入口温度が前記フィードフォワード制御限
界を超える条件の温度であるとき、最初の水冷ゾーンの
水量レベル、あるいは最初の水冷ゾーン以外の水冷ゾー
ンの水量レベルを変化させた上で一定流量を吐出させる
こと、をその構成とするものである。
【0014】
【作用】水冷制御ゾーンにおけるフィードフォワード制
御実施不能領域をなくすため、本発明においては、図1
に示すように、入口温度検出器4と加熱手段、たとえば
圧延機6より上流側に位置する加熱炉(図示せず)との
間に、別の入口温度推定用温度検出器7を設け、この入
口温度推定用温度検出器7からの当該鋼材Mの最初の水
冷ゾーン1入口での温度を推定し、この推定入口温度が
前記フィードフォワード制御限界を超える条件の温度で
あるとき、最初の水冷ゾーン1以外の水冷ゾーン、実施
例では水冷ゾーン2,3の水量レベルを、当該鋼材M一
本当たりにおいて、変化させた上で一定流量を吐出させ
るものである。
【0015】いま、フィードフォワード制御を行う水冷
ゾーン1における最少水量をQMIN、最大水量をQMAX
とし、たとえばN本目の材料の温度の最大値をt
MAX (N)、最少値をtMIN (N)、およびこれらの温
度を目標値に水冷するために必要な水量をQ
MAX (N)、QMIN (N)とする。
【0016】連続的に水冷される材料のうち、N本目の
材料の水冷時においては、図2に示すようにQMIN ≦Q
MIN (N)≦QMAX (N)≦QMAX の条件で、良好なフ
ィードフォワード制御を実施しているとすると、たとえ
ば別鋼種の次のN+1本目の材料が進入し、その材料の
温度の最大値および最小値が、 tMAX (N+1)=tMAX (N)+ΔtMAXMIN (N+1)=tMIN (N)+ΔtMIN であるとき、しかもΔtMAX を冷却するために必要な水
量をΔQMAX とすると、 QMAX (N+1)=QMAX (N)+ΔQMAX ≧QMAX なる式を満たすとき、図2BのXで示すように水量上限
にかかり、フィードフォワード制御不能領域が発生す
る。また、同様に水量下限にかかることがある。
【0017】この事態に対して、本発明では、水冷ゾー
ン1においてはΔQMAX を吸収できる場合には、その水
冷ゾーン1の水量レベルを増大させて、この水冷ゾーン
1での増量水量レベルでは分担できない場合には、さら
にそのΔQMAX 分の水量を、他の水冷ゾーン2にも分担
させて、さらに必要によりさらに水冷ゾーン3にも分担
させる。この水量分担態様が最適であるが、水冷ゾーン
1の水量レベルには手をつけないで、直接第2水冷ゾー
ン2、あるいはさらに第3水冷ゾーン3の水量レベルを
直接的に増量させることもできる。また、第2水冷ゾー
ン2および第3水冷ゾーン3において、水量を増水させ
る場合には、QAVE (N)=(QMAX +QMIN )/2な
るように流量を設定することが好適である。
【0018】かくして、本発明に従えば、図2Cに示す
ように、水冷ゾーン1において、フィードフォワード制
御限界に引っ掛かることなく、当該材料一本当たりの長
さ方向の温度分布の平滑化を確実に図ることができる。
そして、最終水冷ゾーンでの出口においては、目標の温
度に制御できる。
【0019】なお、フィードフォワード制御を行わない
水冷ゾーンの数は、実施例では2つの水冷ゾーン2,3
であるが、この数に限定はない。また、当該鋼材当たり
一定水量の水冷ゾーンにおける水量増量(または減量)
分の配分は、材料情報(サイズ、鋼種、圧延速度)など
に基づいて適宜選定できる。
【0020】
【実施例】以下本発明を図1を参照しながら実施例によ
りさらに詳説する。実施例においては、加熱された鋼材
が通るライン方向に、3つの水冷ゾーン1、2、3を設
け、最初の水冷ゾーン1の入側に入口温度検出器4を設
け、最終の水冷ゾーン3の出側(仕上げスタンド入口)
に出口温度検出器5を設けておき、従来例と同様に、水
量制御演算装置8の温度平滑化部8Aにより、最初の第
1水冷ゾーン1の水量を、材料情報ならびに入口温度検
出器4からの入口温度信号に基づいて、当該鋼材一本内
の温度バラツキを解消すべくフィードフォワード制御
し、このフィードフォワード制御量を出口温度検出器5
からの出口温度信号に基づいて補正するとともに、最初
の水冷ゾーン1以外の水冷ゾーン2,3においては、鋼
材情報に基づいて鋼材一本内において一定の水量を吐出
させる。
【0021】本発明においては、入口温度検出器4と加
熱手段との間に、別の入口温度推定用温度検出器7を設
け、この入口温度推定用温度検出器7からの温度信号t
aに基づいて、水量制御演算装置8の水量配分部8Bに
おいて、予め材料情報などについて用意しておいた複数
の相関テーブルから選択して、ti=F(tA )なる関
数に基づいて、当該鋼材Mの最初の水冷ゾーン入口での
温度ti’を推定する。
【0022】この推定入口温度が前記フィードフォワー
ド制御で制御可能であれば、従来通り、第1水冷ゾーン
1のみで当該鋼材M一本内の温度のバラツキを解消すべ
くフィードフォワード制御を行い、第2および第3水冷
ゾーン2,3内の水量は変化させず、前材に対する水量
を維持するのみでよい。
【0023】しかるに、前記の推定入口温度が前記フィ
ードフォワード制御を超える条件の温度であるとき、前
材との必要水量差ΔQを、予め用意しておいたΔT/Q
(前材との温度差/水量)カーブにより求め、第2およ
び第3水冷ゾーン2,3の水量レベルを、当該鋼材M一
本当たりにおいて、変化させた上で一定流量を吐出させ
る。
【0024】すなわち、必要水量差ΔQを、第2水冷ゾ
ーン2および第3水冷ゾーン3で補うべく、それぞれの
ゾーンの水量変化分ΔQ(Z2 )、ΔQ(Z3 )を算出
し、その水量変化分を加算した上で第2水冷ゾーン2お
よび第3水冷ゾーン3の水量を設定する。
【0025】一方、第1水冷ゾーン1においては、温度
平滑化部8Aに基づいて、そのままフィードフォワード
制御およびフィードバック制御を行う。
【0026】(実験例)図1に従う本発明例と、図3に
従う従来例とについて、鋼材1本当たりの目標温度との
最大値を、統計的に調べた結果を、図5および図6に示
す。この結果から、本発明に従えば、従来例に比較し
て、目標温度との偏差がはるかに小さくなる制御が可能
となることが判る。
【0027】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、フィード
フォワード制御不能領域の発生を防止して、適確な冷却
制御を図ることができ、鋼材の温度制御性が高まり、品
質向上に大きく寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明法の制御系統図である。
【図2】本発明法の説明図である。
【図3】従来の制御系統図である。
【図4】フィードフォワード制御不能領域の発生理由の
説明図である。
【図5】従来例による場合の温度制御精度のグラフであ
る。
【図6】本発明による場合の温度制御精度のグラフであ
る。
【符号の説明】
1…第1水冷ゾーン、2…第2水冷ゾーン、3…第3水
冷ゾーン、4…入口温度検出器、5…出口温度検出器、
6…圧延機、7…入口温度推定用温度検出器、8…水量
制御演算装置、8A…温度平滑化部、8B…水量配分
部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加熱された鋼材が通るライン方向に、複数
    の水冷ゾーンを設け、最初の水冷ゾーンの入側に入口温
    度検出器を設け、最終の水冷ゾーンの出側に出口温度検
    出器を設け、 前記最初の水冷ゾーンの水量を、鋼材情報ならびに前記
    入口温度検出器からの入口温度信号に基づいて、当該鋼
    材一本内の温度バラツキを解消すべくフィードフォワー
    ド制御し、このフィードフォワード制御量を前記出口温
    度検出器からの出口温度信号に基づいて補正するととも
    に、 最初の水冷ゾーン以外にゾーンにおいては、鋼材情報に
    基づいて鋼材一本内において一定の水量を吐出させる方
    法であって;前記入口温度検出器と加熱手段との間に、
    別の入口温度推定用温度検出器を設け、この入口温度推
    定用温度検出器から温度信号に基づいて当該鋼材の最初
    の水冷ゾーン入口での温度を推定し、 この推定入口温度が前記フィードフォワード制御限界を
    超える条件の温度であるとき、最初の水冷ゾーンの水量
    レベル、あるいは最初の水冷ゾーン以外の水冷ゾーンの
    水量レベルを、当該鋼材一本当たりにおいて、変化させ
    た上で一定流量を吐出させることを特徴とする鋼材の水
    冷制御方法。
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