JPH0773735B2 - 仕上温度制御装置 - Google Patents

仕上温度制御装置

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JPH0773735B2
JPH0773735B2 JP62157187A JP15718787A JPH0773735B2 JP H0773735 B2 JPH0773735 B2 JP H0773735B2 JP 62157187 A JP62157187 A JP 62157187A JP 15718787 A JP15718787 A JP 15718787A JP H0773735 B2 JPH0773735 B2 JP H0773735B2
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rolled
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finishing
speed
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伸行 富樫
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    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱間圧延機における仕上温度制御装置に係
り、特に圧延速度の変動を少なくした仕上温度制御装置
に関する。
〔従来の技術〕
近年、省エネルギーの観点より、加熱炉温度を低く、11
00℃以下でスラブを加熱炉から抽出することが実施され
るようになつた。このような加熱炉操業では、炉内にて
スラブ下面部に発生するスキツドマークが、従来以上に
温度変動要因となる。また、従来に比べ低い温度で仕上
圧延機に入るため、A3変態点以下で仕上圧延される場合
もある。以上のような材料の品質上の問題を生ぜしめぬ
ために、仕上圧延時に仕上温度を目標値に入れることが
必要である。
従来知られている仕上温度を制御する方法・装置とし
て、特公昭44−13820号公報に記載の、仕上温度降下式
を求め、これに従つて圧延機速度を決定し、圧延中は仕
上出側被圧延材温度のフイードバツクによる圧延速度制
御を行う方法がある。また、特公昭47−41220号公報に
記載された、与えられた圧延速度に対し仕上入側被圧延
材温度によりフイードフオワード方式冷却水制御を行う
装置や、特公昭48−38295号公報に記載の被圧延材の全
長にわたり目標温度となるよう、最高速度,加速速度を
決定し、仕上出側被圧延材温度による圧延速度制御を行
う方法がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
例えば、特公昭47−41220号公報に記載された装置にお
いては、圧延速度,加速度は、与えられる変数であり、
与えられた変数を基準として各種冷却水を制御するわけ
であるが、場合によつては、冷却水量の過不足を生ずる
おそれがある。すなわち、冷却能力のチエツクや圧延速
度,加速度を決定し、冷却制御の最適化を図る装置とは
なつていない。また、特公昭48−38295号公報に記載さ
れた方法においては、被圧延材の尾端まで目標温度値に
て仕上圧延すべく、圧延速度,加速度を自ら決定してい
るが、冷却水の効果を積極的に用いていない。また、特
公昭44−13820号公報に記載された方法および特公昭48
−38295号公報に記載された方法は、いずれも仕上出側
被圧延材温度実積値によるフイードバツク方式であるた
め、ハンチングのおそれがあるのでゲインを高くできな
いことや、圧延速度を制御しているため、設備下流に位
置する巻取温度制御に対し外乱を与える欠点がある。操
業の観点からも、安定した一様な圧延を行うには、頻繁
な圧延速度変動は好ましくない。
本発明の課題は、圧延機に付属して設けられている冷却
設備の能力を最大限に活用し、圧延速度の変動の少ない
仕上温度制御装置を提供するにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の課題は、仕上圧延機に送入される前の被圧延材の
温度を計測し温度信号を発信する温度計と、前記温度信
号を受信し受信した温度信号によつて圧延中の前記被圧
延材を冷却する仕上圧延機に付属する冷却設備を制御す
る冷却水制御装置と、を備えた仕上温度制御装置におい
て、前記温度計を、被圧延材の先端が仕上圧延機に送入
される前に、前記被圧延材の全長にわたる温度を計測し
て被圧延材の長さ方向の温度分布を温度信号として発信
するものとし、前記温度信号から最小二乗法により被圧
延材長手方向の温度平均値直線を求め、得られた温度平
均値直線に基づいて初期設定圧延速度および加速度を算
出する計算機を設けることにより達成される。
〔作用〕
仕上圧延機入側,出側間の被圧延材の温度降下量は、特
公昭44−13820号公報明細書に記載されている次式で与
えられる。
ただし、ΔT(x)……仕上圧延機入側,出側間での被
圧延材の温度降下量。
T(x)………仕上圧延機入側圧延材温度。
TF(x)……仕上圧延機出側被圧延材温度。
hF…………仕上圧延機出側被圧延材板厚。
VF…………最終スタンド圧延速度。
H0…………仕上圧延機入側被圧延材板厚。
P…………デイスケーラ,スタンド間のスプレーおよび
ロール冷却水の水圧。
Q…………デイスケーラ,スタンド間のスプレーおよび
ロール冷却水の流量。
であり、a,b,c,d,e,fおよびgは、材料の種類が定まる
と一義的にきまる定数である。上記(1)式から、T
F(x),hF,H0,P,Q,a,b,c,d,e,fおよびgが与えられる
と、VFはT(x)の変動につれて一義的に定まる。
仕上圧延機に送入される前の被圧延材の長手方向の温度
を全長にわたつて計測する温度計により、第3図に示す
ごとき温度パターンT(x)6が発信され、該温度パタ
ーンT(x)6に基づき、仕上圧延機圧延速度を制御す
る計算機により、最小自乗法を用いて被圧延材長手方向
の温度平均値直線(x)7が求められる。該温度平均
値直線(x)の値を、(1)式のT(x)として初期
設定圧延速度が算出され、該VFなる圧延速度となるよう
に出上圧延機の圧延速度が制御される。さらに、前記計
算機により、前記温度平均値直線(x)と、温度パタ
ーンT(x)の温度差に対応して、冷却水流量Qおよび
冷却水圧Pを前記温度差を補償する方向に増減させる信
号が冷却水制御装置に出力され、冷却能力が変動して前
記温度差が補償される。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を第1図〜第4図により説明す
る。仕上温度制御装置は、デイレーテーブル5の上方に
設置され、該デイレーテーブル5の全長を視野に入れ被
圧延材の温度を全長にわたつて計測する温度計1と、該
温度計1が発信する温度信号を受信して圧延速度および
冷却水流量ならびに冷却水圧力を算出する計算機8と、
該計算機の出力に基づいて圧延速度を制御する圧延速度
制御装置9と、前記計算機の出力に基づいて冷却水流量
ならびに圧力を制御する冷却水制御装置20と、を備えて
いる。
粗圧延機3で粗圧延された被圧延材2は、粗圧延機3の
出口側に接続して設けられたデイレーテーブル5上を仕
上圧延機4向け移送される。該デイレーテーブル5上の
前記温度計1により、全長にわたり長手方向の温度分布
を計測された前記被圧延材2は、前記デイレーテーブル
5に接続して設けられた仕上圧延機4に送入されて仕上
圧延され、同時に前記仕上圧延機4に付属して設けられ
た冷却水制御装置20により制御されているデスケーラ10
およびスタンド間スプレー11により噴射される冷却水に
より冷却される。圧延ロールはロール冷却水12により冷
却される。仕上圧延機を出た被圧延材2は、最終的にコ
イルとして巻き取られる。
前記温度計1で計測された被圧延材の全長にわたる長手
方向の温度分布は、各種補正がなされたのち、第2図に
示すような温度パターンデータとして、温度計1より計
算機8へ出力される。この温度パターンは、被圧延材の
進行方向先端を基点とし、進行方向尾端まで材料長さに
対応して出力される。被圧延材の両端および特に加熱炉
内でスキツドに接触していた部分は、他の部分に比較し
て温度が低く測定される現象がある。
第3図に、温度パターンT(x)6として記載されてい
る前記温度パターンデータが入力された計算機8は、最
小自乗法により前記温度パターンT(x)6から第3図
に示す材料長手方向の温度平均値直線(x)を算出す
る。更に温度パターンT(x)および(x)より、
(x)に対するT(x)の最大値T(x max)および最
小値T(x min)が算出される。
温度平均値直線(x)が求められると、前記特公昭44
−13820号公報,特公昭47−41220号公報および特公昭48
−38295号公報に記載例のごとく、初期設定としての圧
延速度,加速度および最高速度が順次決定される。前記
初期設定としての圧延速度,加速度,最高速度は、
(x)に基づいて圧延機出側温度が仕上目標温度となる
よう算出されたものであり、前記算出された圧延速度,
加速度,最高速度で圧延を行つて圧延機出側温度を仕上
目標温度にするには、(x)と実際の変動温度である
T(x)の差を、冷却水の水圧Pや流量Qを変動させる
ことにより補償する必要がある。しかし、前記(x)
とT(x)の差を補償するための冷却水の流量,水圧の
変動幅が冷却設備の操業条件の範囲以上となるときは、
前記算出された初期設定としての圧延速度,加速速度お
よび最高速度を変更しなければならない。
前記(1)式において、冷却水圧P,冷却水量Qは、冷却
設備として操業条件として決められる最小値Pmin,Qmin
および最大能力値Pmax,Qmaxをもつており、初期設定さ
れる圧延速度VFHは次の(2),(3)式に示す条件を
満たす必要がある。
ただし、TFO………被圧延材料の仕上目標温度 ΔTFO……被圧延材の仕上目標温度許容誤差 (2)式は、冷却設備の最小能力で、T(x min)をカ
バーしうる圧延速度、すなわち通板速度VFHの上限を示
している。また(3)式は、冷却設備の最大能力を用い
たとき、T(x max)をカバーしうる通板速度VFHの下限
を示す。これは通板速度に限らず、あらゆる採用しうる
圧延速度に対して言えることである。
第4図は、T(x)を変数として、圧延速度VFHと、f
・P+q・Qの関係を示し、圧延速度VFは、上記
(2),(3)式を満足するVFmin<VF<VFmaxの範囲内
にあればよい。圧延速度としてVFminを採用すれば、冷
却水制御のうえからは有利であるが、圧延設備の操業上
の制約としての通板速度の上下限値も考慮に入れて、圧
延速度は決定される。冷却水制御は、T(x)を基準と
しているため、VFminは、第4図ではT(x)と、f・P
min+q・Qminの交点より高い値となつているが、これ
は前述のように、温度変動のある被圧延材の全長にわた
つて温度制御を行うのに必要な冷却能力を確保するため
である。第4図中のT(Head)は、被圧延材先端の仕上
側温度である。
通板速度VFHが決定されたのちは、(x)を基準とし
て、特公昭48−38295号公報明細所書において例示され
た手順により、加速度αおよび最高速度を決定する。決
定された前記通板速度,加速度および最高速度に従つて
圧延すれば、被圧延材の尾端に至るまで、仕上目標温度
に制御される。
(x)を基準とした仕上温度制御は、冷却水の流量・
水圧を一定とした状態で速度制御により行われるが、第
3図T(x)に対しては、(x)−T(x)の温度変
動に対応し、f・P+q・Qを制御して一様な仕上温度
を実現できる。今、f・P+q・Qの関数である冷却能
力を関数Kとすると、第3図に示される温度パターンに
対しては、第4図に示すごとくKHを中心とし、 K(x min)<K<K(x max) ………(4) の間でKを制御すればよい。
VFHが決まると、初期冷却水能力必要量K(Head)が、 により求められる。このK(Head)の値は、計算機8に
より冷却水制御装置20に出力され、冷却水は、冷却水制
御装置20により前記K(Head)に従つて、デイスケーラ
10,スタンド間スプレー11、およびロール冷却水12に分
配される。初期冷却水能力必要量K(Head)が設定さ
れ、圧延が開始されると、被圧延材2動きが温度計1に
より監視され、単位距離ごとに計算機8に信号が送ら
れ、トラツキング信号を計算機8内に発生する。このト
ラツキング信号により、計算機8はT(x)に対応した
冷却水能力の増減分ΔKを、 ΔK=(b−1){(x)−T(x)} ……(6) にて求め、ΔKの増減を指示する信号を冷却水制御装置
20に出力する。冷却水制御装置20は、前記ΔKの増減を
指示する信号を受け、現在の冷却水能力をΔKだけ増減
して、デスケーラ10,スタンド間スプレー11およびロー
ル冷却水12に供給する。
上記のごとく、圧延前に計測された温度パターンから温
度平均値直線を算出し、該温度平均値直線と計測された
温度パターンとの温度差を冷却水能力の増減で補うの
で、前記温度平均値直線に基づいて算出された初期圧延
速度と加速度により圧延を行つて、仕上目標温度を被圧
延材の全長にわたつて維持することができる。
さらに、初期圧延速度を設定する際に、冷却設備の冷却
能力の最大値を用いて設定することにより、圧延速度を
最大限に高め、かつ仕上目標温度を維持できるので、圧
延設備の操業能力を高めることができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、仕上圧延開始前に被圧延材の全長にわ
たる温度を計測し、長手方向の温度分布を温度信号とし
て発信する温度計が設けられ、前記温度信号から初期圧
延速度および加速度を算出する計算機が設けられたの
で、被圧延材の先端から遅端までの圧延速度を、冷却水
装置の冷却能力の範囲内で圧延速度の変動を最小として
設定して、仕上速度を目標温度に収めることが可能とな
り、後工程に及ぼす圧延速度の変動による影響を低減す
るとともに、圧延速度を冷却水装置の冷却能力範囲内で
できるだけ速くする効果がある。また、冷却水装置の冷
却能力の制御範囲を有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す系統図であり、第2図は
被圧延材の長手方向の温度分布の例を示す図であり、第
3図は被圧延材の温度パターンと温度平均値直線の関係
を示す図であり、第4図は圧延速度と冷却能力の関係を
示す図である。 1……温度計,2……被圧延材,4……仕上圧延機,8……計
算機,20……冷却水制御装置。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】仕上圧延機に送入される前の被圧延材の温
    度を計測し温度信号を発信する温度計と、前記温度信号
    を受信し受信した温度信号によって圧延中の前記被圧延
    材を冷却する仕上圧延機に付属する冷却設備を制御する
    冷却水制御装置と、を備えた仕上温度制御装置におい
    て、 前記温度計が、被圧延材の先端が仕上圧延機に送入され
    る前に、前記被圧延材の全長にわたる温度を計測して被
    圧延材の長さ方向の温度分布を温度信号として発信する
    ものであることと; 前記温度信号から最小二乗法により被圧延材長手方向の
    温度平均値直線を求め、得られた温度平均値直線に基づ
    いて初期設定圧延速度および加速度を算出する計算機を
    有することと; を特徴とする仕上温度制御装置。
  2. 【請求項2】前記計算機は、算出された初期設定圧延速
    度および加速度で圧延が行われる場合に生ずる被圧延材
    出側温度と仕上目標温度との温度差を、圧延開始前に計
    測された被圧延材の長手方向の温度分布を示す温度信号
    に基づいて冷却設備の出力を増減させて補償するもので
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の仕
    上温度制御装置。
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