JPH08243620A - 熱間仕上圧延機の温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】急加減速圧延においても圧延機出側の圧延材の
温度を目標温度に制御すると共に、圧延材の先、尾端部
の温度変化を低減して圧延材の全長に亘って高精度の温
度制御をすることのできる熱間圧延機の温度制御装置を
提供する。 【構成】熱間仕上圧延機の圧延スタンド間に複数の圧延
材冷却装置を設け、これらの圧延材冷却装置の噴射数を
変更するに当たり、圧延速度演算部(70)は圧延材を通板
する前に、圧延材の圧延条件に基づき、各圧延スタンド
の圧延速度パターンを演算し、噴射数演算部(71)は演算
された圧延速度パターンに基づき、熱間仕上圧延機の入
側における圧延材の長手方向の複数の位置に対して、熱
間仕上圧延機の出側の圧延材の温度を目標温度にするた
めの圧延材冷却装置の噴射数を演算する一方、圧延材位
置トラッキング部(72)が圧延中に、圧延材の長手方向の
各位置を追跡すると、圧延材冷却装置噴射数制御部(73)
は追跡された圧延材位置が熱間仕上圧延機を通過する間
に、噴射数演算部で演算された噴射数の圧延材冷却装置
で冷却されるように圧延材冷却装置を入り／切りする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の圧延スタンドを
連続配置し、加熱された鋼板等をこれらの圧延スタンド
で順次圧延する熱間仕上圧延機（以下、単に、熱間圧延
機とも言う）に係り、特に、この熱間圧延機の出側の圧
延材温度を目標値に制御する温度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】加熱された圧延材を圧延する圧延機、例
えば、鋼板を圧延する熱間圧延機では、圧延製品の材質
および寸法精度を向上させるうえで圧延機出側の圧延材
温度を目標値に制御することが非常に重要である。

【０００３】圧延機出側の圧延材温度を制御する従来の
方法として次の二つがあった。その一つ目は、圧延材の
長手方向の温度低下、すなわち、サーマルランダウンを
補償し、圧延機出側の圧延材温度を一定にするべく圧延
材速度を増大させる、いわゆるズーミング技術である。
これは熱間圧延機内での圧延材の温度降下量は、圧延材
が熱間圧延機を通過する時間にほぼ比例する関係を利用
した技術であり、熱間圧延機の加速率は、例えば、圧延
材に換算して１０メートル／分／秒（以下、ｍｐｍ／ｓ
と略記する）というような値である。

【０００４】その二つ目は、熱間圧延機の出側に設けた
温度計によって圧延材温度を測定し、この測定温度と目
標値との差に応じて圧延速度を修正するフィードバック
制御である。圧延速度の変更による圧延材の温度変化は
全スタンドで発生するため、第１スタンドでの温度変化
が温度計に現われるまでかなりの時間を要する。例え
ば、熱間圧延機のスタンド数が７である場合、第１スタ
ンドから温度計までの圧延材の移動時間は１０秒以上要
している。このため、上記フィードバック制御の制御応
答は非常に遅く、従って、緩やかな温度変化の修正に使
用される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】生産性を向上させる目
的で圧延速度を前記ズーミングにおける加速率以上の速
度変化率で加速し、高速で圧延する方法が採用されるよ
うになっている。この場合、例えば、最終スタンドで６
００ｍｐｍの速度で通板し、通板後４０ｍｐｍ／ｓの加
速率で１４００ｍｐｍまで加速して圧延し、１００ｍｐ
ｍ／ｓの減速率で尻抜け速度まで減速させて尻抜けさせ
るような圧延が行われる。このような急加減速の圧延で
は、圧延速度を操作量とする上記の温度制御は適用でき
ず、他を操作端とする出側温度制御の技術が必要とな
る。さらに、このような急加減速圧延では、圧延速度の
変化による圧延機出側の圧延材の温度変化が温度制御に
対する大きな外乱となるため、これに対処する温度制御
方式が望まれる。

【０００６】また、圧延材が熱間圧延機に到達するまで
に行われる圧延や搬送により、圧延材の先端部と尾端部
の温度は他の定常部に比べて降下している。従って、定
常部に対する温度制御方式を先、尾端に適用した場合に
は出側目標値を確保することは困難であると予想され、
圧延材の全長に亘って熱間圧延機の出側の温度を目標値
に制御するためには、温度降下の大きい先、尾端部の制
御には定常部とは別の方法が必要になると言える。

【０００７】本発明の目的は、急加減速圧延においても
圧延機出側の圧延材の温度を目標値に制御すると共に、
圧延材の先、尾端部の温度変化を低減して圧延材の全長
に亘って高精度の温度制御をすることのできる熱間仕上
圧延機の温度制御装置を提供するにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の熱間仕
上圧延機の温度制御装置は、複数の圧延スタンドがタン
デムに配置された熱間仕上圧延機によって加熱された鋼
板等を圧延するに当たり、圧延スタンド間に、それぞれ
圧延材に対して冷却水を個別に噴射し得る複数の圧延材
冷却装置を設け、これらの圧延材冷却装置の噴射数を変
更することによって熱間仕上圧延機の出側における圧延
材の温度を目標値に制御するものであって、圧延材を通
板する前に、圧延材の圧延条件に基づき、各圧延スタン
ドの時間に関連付けた圧延速度パターンを演算する圧延
速度演算部と、演算された圧延速度パターンに基づき、
熱間仕上圧延機の入側における圧延材の長手方向の複数
の位置に対して、熱間仕上圧延機の出側の圧延材の温度
を目標値にするための圧延材冷却装置の噴射数を演算す
る噴射数演算部と、圧延中に、圧延材の長手方向の各位
置を追跡する圧延材位置トラッキング部と、追跡された
圧延材位置が熱間仕上圧延機を通過する間に、噴射数演
算部で演算された噴射数の圧延材冷却装置で冷却される
ように圧延材冷却装置を入り／切りする圧延材冷却装置
噴射数制御部と、を備える。

【０００９】請求項２に記載の熱間仕上圧延機の温度制
御装置は、複数の圧延スタンドがタンデムに配置された
熱間仕上圧延機によって加熱された鋼板等を圧延するに
当たり、圧延スタンド間に、それぞれ圧延材に対して冷
却水を個別に噴射し得る複数の圧延材冷却装置を設け、
これらの圧延材冷却装置の噴射数を変更することによっ
て熱間仕上圧延機の出側における圧延材の温度を目標値
に制御するものであって、圧延材を通板する前に、圧延
材の圧延条件に基づき、各圧延スタンドの時間に関連付
けた圧延速度と出側板厚の積のパターンもしくは圧延速
度パターンを演算すると共に、圧延時間を演算する圧延
速度演算部と、演算された圧延速度と出側板厚の積のパ
ターンもしくは圧延速度パターンに基づき、熱間仕上圧
延機の出側の圧延材の温度を目標値にするための圧延材
冷却装置の噴射数をパターンの屈折点に対応させて演算
する噴射数パターン演算部と、圧延中に、圧延速度と出
側板厚の積のパターンもしくは圧延速度パターンの実績
値を検出し、圧延速度演算部で演算された圧延速度と出
側板厚の積のパターンもしくは圧延速度パターンと、所
定のタイミングからの経過時間及び噴射数パターン演算
部で演算された噴射数とに基づき、圧延速度と出側板厚
の積の実績値もしくは圧延速度の実績値、及び経過時間
に応じた圧延材冷却装置の噴射数を演算し、この噴射数
の圧延材冷却装置で冷却されるように圧延材冷却装置を
入り／切りする圧延材冷却装置噴射数制御部と、を備え
る。

【００１０】請求項３に記載の熱間仕上圧延機の温度制
御装置は、複数の圧延スタンドがタンデムに配置された
熱間仕上圧延機によって加熱された鋼板等を圧延するに
当たり、圧延スタンド間に、それぞれ圧延材に対して冷
却水の噴射圧力を変更できる圧延材冷却装置を設け、こ
れらの圧延材冷却装置の噴射圧力を変更することによっ
て熱間仕上圧延機の出側における圧延材の温度を目標値
に制御するものであって、圧延材を通板する前に、圧延
材の圧延条件に基づき、各圧延スタンドの時間に関連付
けた圧延速度と出側板厚の積のパターンもしくは圧延速
度パターンを演算すると共に、圧延時間を演算する圧延
速度演算部と、演算された圧延速度と出側板厚の積のパ
ターンもしくは圧延速度パターンに基づき、熱間仕上圧
延機の出側の圧延材の温度を目標値にするための圧延材
冷却装置の噴射圧力をパターンの屈折点に対応させて演
算する噴射圧力パターン演算部と、圧延中に、圧延速度
と出側板厚の積のパターンもしくは圧延速度パターンの
実績値を検出し、圧延速度演算部で演算された圧延速度
と出側板厚の積のパターンもしくは圧延速度パターン
と、所定のタイミングからの経過時間及び噴射圧力パタ
ーン演算部で演算された噴射圧力とに基づき、圧延速度
と出側板厚の積の実績値もしくは圧延速度の実績値、及
び経過時間に応じた圧延材冷却装置の噴射圧力を演算
し、この噴射圧力で冷却されるように圧延材冷却装置の
圧力を制御する圧延材冷却装置噴射圧力制御部と、を備
える。

【００１１】請求項４に記載の熱間仕上圧延機の温度制
御装置は、請求項１又は２に記載の要素の他に、圧延材
を通板する前に、圧延材の圧延条件に基づき、圧延材の
先端部及び尾端部の温度変化を低減し熱間仕上圧延機の
出側における圧延材の温度を目標値に近付けるための先
尾端補償噴射数、及びこの噴射数で圧延する先尾端補償
圧延材長を演算する先尾端補償演算部と、圧延中に、先
尾端補償演算部で演算された先尾端補償圧延材長の間、
先尾端補償噴射数だけ圧延材冷却装置を噴射する先尾端
補償制御部と、を備え、先尾端補償圧延材長の間、圧延
材冷却装置噴射数制御部の制御に優先させて、先尾端補
償制御部により圧延材冷却装置を入り／切りする構成に
なっている。

【００１２】請求項５に記載の熱間仕上圧延機の温度制
御装置は、複数の圧延スタンドがタンデムに配置された
熱間仕上圧延機によって加熱された鋼板等を圧延するに
当たり、圧延スタンド間に、それぞれ圧延材に対して冷
却水を個別に噴射し得る複数の圧延材冷却装置を設け、
これらの圧延材冷却装置の噴射数及び噴射圧力を変更す
ることによって熱間仕上圧延機の出側における圧延材の
温度を目標値に制御するものであって、圧延材を通板す
る前に、圧延材の圧延条件に基づき、各圧延スタンドの
時間に関連付けた圧延速度と出側板厚の積のパターンも
しくは圧延速度パターンを演算する圧延速度演算部と、
演算された圧延速度と出側板厚の積のパターンもしくは
圧延速度パターンに基づき、熱間仕上圧延機の出側の圧
延材の温度を目標値にするための圧延材冷却装置の噴射
圧力をパターンの屈折点に対応させて演算する噴射圧力
パターン演算部と、圧延中に、圧延速度と出側板厚の積
のパターンもしくは圧延速度パターンの実績値を検出
し、圧延速度演算部で演算された圧延速度と出側板厚の
積のパターンもしくは圧延速度パターンと、所定のタイ
ミングからの経過時間及び噴射圧力パターン演算部で演
算された噴射圧力とに基づき、圧延速度と出側板厚の積
の実績値もしくは圧延速度の実績値、及び経過時間に応
じた圧延材冷却装置の噴射圧力を演算し、この噴射圧力
で冷却されるように圧延材冷却装置の圧力を制御する圧
延材冷却装置噴射圧力制御部と、圧延材を通板する前
に、圧延材の圧延条件に基づき、圧延材の先端部及び尾
端部の温度変化を低減し熱間仕上圧延機の出側における
圧延材の温度を目標値に近付けるための先尾端補償噴射
数、及びこの噴射数で圧延する先尾端補償圧延材長を演
算する先尾端補償演算部と、圧延中に、先尾端補償演算
部で演算された先尾端補償圧延材長の間、先尾端補償噴
射数だけ圧延材冷却装置を噴射する先尾端補償制御部
と、を備え、先尾端補償圧延材長の間、圧延材冷却装置
噴射圧力制御部の制御に優先させて、先尾端補償制御部
により圧延材冷却装置を入り／切りする構成になってい
る。

【００１３】請求項６に記載の熱間仕上圧延機の温度制
御装置は、複数の圧延スタンドがタンデムに配置された
熱間仕上圧延機によって加熱された鋼板等を圧延するに
当たり、圧延スタンド間に、それぞれ圧延材に対して冷
却水を個別に噴射し得る複数の圧延材冷却装置と、熱間
仕上圧延機の出側で圧延材の温度を検出する温度計とを
設け、この温度計の検出温度に応じて圧延材冷却装置の
噴射数を変更することによって熱間仕上圧延機の出側に
おける圧延材の温度を目標値に制御するものであって、
温度計で検出した圧延材温度実績値の目標値に対する偏
差を演算すると共に、この温度の偏差と予め設定した閾
値とを比較し、偏差が閾値より大きく、かつ、温度実績
値が目標値より高いとき圧延材冷却装置の噴射数を増加
し、偏差が閾値より大きく、かつ、温度実績値が目標値
より低いときに圧延材冷却装置の噴射数を減少させるフ
ィードバック制御部と、を備える。

【００１４】請求項７に記載の熱間仕上圧延機の温度制
御装置は、請求項６に記載のフィードバック制御部のフ
ィードバック制御の制御ピッチを、前回の制御タイミン
グにおいて入り／切りされた圧延材冷却装置のうち、最
も上流の冷却装置から圧延機出側の温度計までの圧延材
移動時間より大きい値としたものである。

【００１５】請求項８に記載の熱間仕上圧延機の温度制
御装置は、複数の圧延スタンドがタンデムに配置された
熱間仕上圧延機によって加熱された鋼板等を圧延するに
当たり、圧延スタンド間に、それぞれ圧延材に対する噴
射圧力を変更できる圧延材冷却装置と、熱間仕上圧延機
の出側で圧延材の温度を検出する温度計とを設け、この
温度計の検出温度に応じて圧延材冷却装置の噴射圧力を
変更することによって熱間仕上圧延機の出側における圧
延材の温度を目標値に制御するものであって、温度計で
検出した圧延材温度実績値と目標値との偏差を積分し、
その積分値に基づいて冷却水圧力修正量を演算し、温度
偏差がゼロになるように圧延材冷却装置の冷却水噴射圧
力を修正するフィードバック制御部と、を備える。

【００１６】

【作用】以下、本発明の原理を説明した後で、その作用
を説明する。図８は圧延スタンド間に２台の圧延材冷却
装置を設置した例を示している。同図中、１Ａ，１Ｂは
第１スタンドの圧延ロールで、２Ａ，２Ｂは第２スタン
ドの圧延ロールであり、これらの圧延ロールによって圧
延材３が圧延されている。これらのスタンド間に圧延材
冷却装置４，５が設けられている。圧延材冷却装置４，
５は圧延材３の上面と下面にそれぞれ冷却水を噴射して
圧延材３を冷却するものである。

【００１７】ここで、圧延材３は第１スタンドの入側で
Ｈの板厚を有し、第１スタンドの圧延ロール１Ａ，１Ｂ
で圧延されてｈの板厚となり、第２スタンドの圧延ロー
ル２Ａ，２Ｂで圧延されてさらに小さな板厚となる。こ
のとき、第１スタンドの入側の圧延材温度をＴ１，第２
スタンドの入側の圧延材温度をＴ５とすると、温度Ｔ１
の部位から温度Ｔ５の部位までを、圧延材に対する熱の
収支状態に応じて四つの領域に区分できる。領域１は圧
延材３が圧延ロール１Ａ，１Ｂで圧延されている領域
で、圧延材の加工発熱、ロールと圧延材との摩擦発熱、
ロールと圧延材との間での熱伝達が行われる。領域２及
び領域４は、圧延材冷却装置の前後の空冷領域で、圧延
材と大気との間で熱伝達が行われる。領域３は圧延材冷
却装置による水冷領域で、圧延材と冷却水間で熱伝達が
行われる。これらの領域の始、終端部の圧延材温度をそ
れぞれＴ２，Ｔ３，Ｔ４としたとき、これらの各部の温
度は下記の関係式で表される。 （領域１） Ｔ２＝Ｔ１＋ΔＴ_D ＋ΔＴ_F −ΔＴ_R …(1) ただし ΔＴ_D ：圧延材の加工発熱による温度上昇量 ΔＴ_F ：圧延材とロールとの間の摩擦発熱による温度上
昇量 ΔＴ_R ：ロールへの熱伝達による温度降下量 である。また、これらの温度上昇量及び温度降下量は次
式で表わされる。

【００１８】

【数１】 ただし Ｃ₁ ，Ｃ₂ ，Ｃ₃ ：定数 ｐ_m ：平均圧延圧力 Ｈ ：入側板厚 ｈ ：出側板厚 μ ：圧延材とロールとの摩擦係数 ｖ_rm ：圧延材とロールとの相対速度差 ｔ_r ：圧延材とロールとの接触時間 Ｔ_m ：圧延材平均温度 Ｔ_R ：ロール温度 ｈ_m ：平均板厚 である。 （領域２）圧延材が空冷される領域であり、その終端部
の温度Ｔ３は始端部の温度Ｔ２を用いて次のように表わ
される。

【００１９】 Ｔ３＝Ｔ_A ＋（Ｔ２−Ｔ_A ）・ｅｘｐ（−Ｃ₄ ・α_A ・ｔ_A2／ｈ）…(5) ただし Ｔ_A ：大気温度 Ｃ₄ ：定数 α_A ：熱伝達率 ｔ_A2：領域２を圧延材が通過する時間 である （領域３）圧延材が冷却装置により水冷される領域であ
り、その終端部の温度Ｔ４は始端部の温度Ｔ３を用いて
次のように表わされる。

【００２０】

【数２】 ただし ΔＴ_c ：圧延材冷却装置による温度降下量 Ｃ₅ ：定数 ｎ ：冷却装置の噴射数 ｐ_s ：噴射圧力 Ｖ ：圧延材速度 である。また、圧延材速度Ｖは次式によって表わされ
る。

【００２１】 Ｖ＝Ｖ_R ・（１＋ｆ） …(8) ただし Ｖ_R ：第１スタンドのロール周速 ｆ ：第１スタンドの圧延材の先進率 である。

【００２２】図８において、圧延材冷却装置４，５の噴
射圧力が等しくそれぞれ個別に入り／切りできるものと
すると、いずれか一方を噴射した場合ｎ＝１，両方を噴
射した場合ｎ＝２，両方とも切りとした場合ｎ＝０とな
る。

【００２３】(7) 式から明らかなように、圧延材冷却装
置による温度降下量は噴射数ｎと噴射圧力ｐ_s との積に
比例し、板厚ｈと圧延材速度Ｖとの積に反比例する。 （領域４）圧延材が空冷される領域であり、その終端部
の温度Ｔ５は始端部の温度Ｔ４を用いて次のように表わ
される。

【００２４】 Ｔ５＝Ｔ_A ＋（Ｔ４−Ｔ_A ）・ｅｘｐ（−Ｃ₄ ・α_A ・ｔ_A4／ｈ）…(9) ただし ｔ_A4：領域４を圧延材が通過する時間 である。

【００２５】以上、(1) 式から(9) 式を用いて第１スタ
ンド入側から第２スタンド入側までの各領域の終端部の
温度をその始端部の温度を用いて表わした。さらに、ス
タンド数が増した場合には、(1) 式乃至(9) 式を適用す
ることによって同様に表わすことができる。

【００２６】図９に７スタンドで構成される熱間圧延機
を示す。ここで、第１スタンド11、第２スタンド12、
…、第７スタンド17が図面の左から右にタンデムに配置
され、圧延材３がこれらのスタンドで順次圧延される。
第１スタンドと第２スタンドとの間に、圧延材３の上面
に冷却水を噴射する圧延材冷却装置18と、圧延材３の下
面に冷却水を噴射する圧延材冷却装置19とが設けられて
いる。以下、同様にして第２スタンドと第３スタンドと
の間に圧延材冷却装置20，21が設けられ、…、第６スタ
ンドと第７スタンドとの間に圧延材冷却装置28，29が設
けられている。そして、これらの圧延材冷却装置18〜29
の冷却動作の入り／切りを個別に行うために、圧延材冷
却装置18〜29に対応して開／閉バルブ30〜41が設けられ
ている。また、熱間圧延機の入側で圧延材３の温度を検
出する入側温度計42が、熱間圧延機の出側で圧延材３の
温度を検出する出側温度計43がそれぞれ設けられてい
る。なお、この例では、各圧延材冷却装置18〜29には共
通の冷却水供給源から冷却水が供給され、その圧力が圧
力制御装置44によって制御されるようになっている。

【００２７】一般に、熱間圧延機の入側における圧延材
の温度は通常１０００℃程度であり、上記(1) 式から
(9) 式に示したロールバイト内での熱伝達、空冷による
熱伝達、圧延材冷却装置の水冷による熱伝達によって圧
延材温度が変化し、熱間圧延機の出側で圧延材の温度は
８５０℃程度となる。いま、(1) 式乃至(9) 式におい
て、定数、熱伝達率、入側及び出側の板厚、大気温度が
一定であるとすると、熱間圧延機出側の温度ＦＤＴが変
化する要因は入側温度ＦＥＴ、圧延速度Ｖ、圧延材冷却
装置の噴射数ｎ及びその噴射圧力ｐ_s である。ここで、
圧延材のロールとの間の摩擦係数、ロールとの接触時
間、空冷時間、平均圧延圧力、ロール温度等は圧延材温
度及び圧延速度の関数として決定される。

【００２８】そこで、本発明では圧延材冷却装置の噴射
数あるいは噴射圧力を操作することにより入側温度ＦＥ
Ｔ及び圧延速度Ｖが変化しても目標とする出側温度を実
現する。

【００２９】請求項１に記載の熱間圧延機の温度制御装
置について説明する。圧延速度Ｖと圧延時間ｔとは図１
０に示す関係がある。すなわち、圧延材３は通板速度Ｖ
_THで熱間圧延機に噛込まれ、その後予め定められたタイ
ミングで最高速度Ｖ_TOP まで加速される。その後、圧延
材３の残りの長さがある値になったタイミングで尻抜け
速度Ｖ_OFF まで減速され、圧延材尾端部が熱間圧延機を
抜けて圧延が終了する。このような圧延速度パターン
は、一般に、対象とする圧延材によって異なり、圧延開
始前までに決定される。従って、圧延材３の長手方向位
置と圧延速度とを対応させることができ、圧延材の長手
方向のある位置が入側温度計42の位置から出側温度計43
の位置まで移動する間の圧延材の温度履歴は上記(1) 〜
(9) 式を用いて算出することができる。そこで、圧延材
の長手方向の複数の位置に対してそれぞれ出側温度ＦＤ
Ｔが目標値もしくは目標値に最も近い値になる圧延材冷
却装置の噴射数ｎを決定して操作する。噴射数ｎを決定
する場合には噴射圧力は固定とする。

【００３０】そこで先ず、圧延前に噴射数演算部によ
り、圧延材先端からＬ_i （ｉ＝１〜ｊ）の位置について
噴射数ｎ_i （ｉ＝１〜ｊ）を決定する。圧延開始後Ｌ_i
の点を圧延材位置トラッキング部でトラッキングし、熱
間圧延機を通過する間に噴射数ｎ_i の圧延材冷却装置に
より冷却されるように圧延材冷却装置噴射数制御部がそ
の噴射数を操作する。圧延材位置のトラッキングは各ス
タンドのロール回転数を用いた公知の技術で実現でき
る。例えば、ｎ_i ＝５で図９において圧延材冷却装置18
〜22が噴射している状態からｎ_i+1 ＝７に変更する場合
には、Ｌ_i+1 点が圧延材冷却装置23に到達したタイミン
グで圧延材冷却装置23を噴射し、さらに、Ｌ_i+1 点が圧
延材冷却装置24の位置に到達したタイミングで圧延材冷
却装置24を噴射する。これとは逆に、ｎ_i ＝７で図９に
おいて圧延材冷却装置18〜24が噴射している状態からｎ
_i+1 ＝５に変更する場合は、Ｌ_i+1 点が圧延材冷却装置
23の位置に到達したタイミングで圧延材冷却装置23を切
りとし、さらに、Ｌ_i+1 の点が圧延材冷却装置24の位置
に到達したタイミングで圧延材冷却装置24を切りにす
る。このように、圧延材を全長に亘って冷却装置の噴射
数を操作することによって熱間圧延機の出側の温度を目
標値に制御することができる。

【００３１】次に、請求項２に記載の熱間圧延機の温度
制御装置について説明する。これは、圧延速度の変化に
よる熱間圧延機の出側の圧延材の温度変化を、板厚と圧
延材速度の積ＨＶもしくは圧延材速度Ｖに応じて噴射数
ｎを操作することにより制御し、熱間圧延機の入側の圧
延材の温度変化による熱間圧延機の出側の圧延材の温度
変化は圧延時間に応じて噴射数を操作することにより制
御する。これは(7) 式から明らかなように、水冷による
温度降下量ΔＴ_c が板厚と圧延材速度との積に反比例す
ること、また、マスフロー一定則から各スタンドの出側
の板厚と圧延材速度との積は等しく、板厚の変化を無視
すればＨＶはＶで代用できることによる。さらに、熱間
圧延機入側温度の変化は圧延材長手方向の空冷による温
度降下量の違いが支配的であると考えられること、ま
た、空冷による温度降下量は圧延時間にほぼ比例するこ
とによる。

【００３２】例えば図１０において、Ｘ₁ 〜Ｘ₆ の各点
における板厚と圧延材速度との積ＨＶ_i （ｉ＝１〜６）
もしくは圧延材速度Ｖ_i 、圧延材の先端が第１スタンド
に到達してからの時間ｔ_i 、噴射数ｎ_i を圧延前に噴射
数パターン演算部が決定する。図１０の例ではＸ₁ 〜Ｘ
₂ ，Ｘ₃ 〜Ｘ₄ 及びＸ₅ 〜Ｘ₆ の間は圧延速度Ｖは一定
であるため、板厚及び先進率を一定と仮定すればＨＶ_i
もしくはＶ_i は一定であり、熱間圧延機の入側の温度の
変化に対してのみ制御する。すなわち、(10)〜(12)式に
示すように圧延時間に応じて噴射数を決定し操作する。

【００３３】

【数３】 一方、Ｘ₂ 〜Ｘ₃ 間及びＸ₄ 〜Ｘ₆ 間は加減速期間であ
り、ＨＶもしくはＶに応じて(13)〜(16)式により噴射数
を決定し操作する。

【００３４】

【数４】 次に、請求項３に記載の熱間圧延機の温度制御装置につ
いて説明する。これは、圧延速度の変化による熱間圧延
機の出側の圧延材の温度変化は、板厚と圧延材速度の積
ＨＶもしくは圧延材速度Ｖに応じて噴射圧力ｐ_s を操作
することにより制御し、熱間圧延機の入側の圧延材の温
度変化による出側の圧延材の温度変化は圧延時間に応じ
て噴射圧力を操作することによって制御する。

【００３５】例えば、図１０において、Ｘ₁ 〜Ｘ₆ の各
点における板厚と圧延材速度との積ＨＶ_i （ｉ＝１〜
６）もしくはＶ_i 、圧延材先端が第１スタンドに到達し
てからの圧延時間ｔ_i 、噴射圧力ｐ_siを圧延前に決定す
る。図１０の例ではＸ₁ 〜Ｘ₂，Ｘ₃ 〜Ｘ₄ 及びＸ₅ 〜
Ｘ₆ の間は圧延速度Ｖは一定であるため、板厚及び先進
率を一定と仮定すればＨＶ_i もしくはＶ_i は一定であ
り、熱間圧延機の入側の温度の変化に対してのみ制御す
る。すなわち、(17)〜(19)式に示すように圧延時間に応
じて噴射圧力を決定し操作する。

【００３６】

【数５】 一方、Ｘ₂ 〜Ｘ₃ 間及びＸ₄ 〜Ｘ₆ 間は加減速期間であ
り、ＨＶもしくはＶに応じて噴射圧力を決定し操作す
る。

【００３７】

【数６】 次に、請求項４に記載の熱間圧延機の温度制御装置につ
いて説明する。図１１は熱間圧延機の入側における圧延
材長さと入側温度ＦＥＴとの関係を模式的に示した図で
ある。この図において、圧延材先端部とは圧延材の先端
からＸ点迄の間、尾端部とはＹ点から圧延材尾端までを
言う。粗圧延機での圧延やテーブル搬送など熱間圧延機
に送られてくる迄の工程における先、尾端部温度降下量
は定常部に比べて大きく、図１１に示すように一般には
急激な温度低下となっている。この温度低下量をΔ
Ｔ_HE，ΔＴ_TE、及びこれらの温度低下を伴う先、尾端部
の材料長Ｌ_HE，Ｌ_TEは実測あるいは操業データの統計的
処理によって既知の値とすることができる。

【００３８】ここでは、個別に噴射できる複数の圧延材
冷却装置を備えた熱間圧延機において、先、尾端部に対
する圧延材冷却装置の噴射数を定常部とは別に決定し操
作することによって先、尾端部の温度低下を低減し、定
常部は請求項１又は請求項２に記載の方法で噴射数を操
作する。例えば、先端部の入側温度のＸ点の入側温度か
らα・ΔＴ_HE（α＝０〜１）だけ低下した値とし、上記
(1) 〜(9) 式を用い熱間圧延機の出側温度が目標値に最
も近くなる圧延材冷却装置数ｎ_HEを決定する。同様に、
尾端部の入側温度をＹ点の入側温度からβ・ΔＴ_TE（β
＝０〜１）だけ低下した値とし、尾端部に対する圧延材
冷却装置噴射数ｎ_TEを決定する。通板前に噴射数は先端
部の噴射数ｎ_HEに設定され、圧延材の通板開始後に図１
０のＸ点が各圧延材冷却装置直下に到達したタイミング
でＸ点の噴射数ｎ_x に変更する。ｎ_x は請求項１あるい
は２の方法で決定される値である。例えば、ｎ_HE＝３，
ｎ_x ＝６の場合、図８において通板前に圧延材冷却装置
18，19，20が噴射する。この状態で通板しＸ点が圧延材
冷却装置21に到達したタイミングで圧延材冷却装置22，
23を噴射する。これにより、先端部は三つの圧延材冷却
装置で冷却され、Ａ点以降は六つの圧延材冷却装置で冷
却される。これ以降、Ｙ点までの定常部は請求項１ある
いは２の方法により噴射数ｎが操作される。例えば、Ｙ
点での噴射数ｎ_Y ＝６，ｎ_TE＝２で、Ｙ点において図８
の圧延材冷却装置18，19，20が噴射している場合、Ｙ点
が圧延材冷却装置20，21の直下に到達したタイミングで
これらの圧延材冷却装置を切りにし、Ｙ点が圧延材冷却
装置22，23の直下に到達したタイミングでこれらの圧延
材冷却装置を切りにする。これによりＹ点迄は六つの圧
延材冷却装置で冷却され、Ｙ点から尾端までは二つの圧
延材冷却装置18，19で冷却されることになり、尾端部の
温度低下が低減される。

【００３９】次に、請求項５に記載の熱間圧延機の温度
制御装置について説明する。ここでは、冷却水の噴射圧
力が可変であり個別に噴射できる複数の圧延材冷却装置
を備えた熱間圧延機において、先、尾端部に対する圧延
材冷却装置の噴射数を定常部とは別に決定することで、
先、尾端部の温度低下を抑制し、定常部は噴射圧力を操
作する温度制御を行う。噴射圧力を操作する温度制御の
場合噴射数は固定とする。この噴射数は噴射圧力の変更
による温度制御可能範囲を考慮して圧延開始前に決定さ
れる。また、図１１における定常部開始点Ｘにおける噴
射圧力ｐ_sxと定常部終了点Ｙにおける噴射圧力ｐ_syも圧
延開始前に決定される。先端部は定常部開始点Ｘにおけ
る噴射圧力ｐ_sxで、また尾端部は定常部終了点Ｙにおけ
る噴射圧力ｐ_syで圧延される。このような状態におい
て、図１１に示すような先、尾端部の温度変化を抑制す
る先端部と尾端部の噴射数を請求項４と同様に決定す
る。例えば、図９において定常部では圧延材冷却装置18
〜29を全て噴射し、先端部の噴射数ｎ_HE＝８、尾端部の
噴射数ｎ_TE＝１０の場合、通板前に圧延材冷却装置18〜
25が噴射されて圧延が開始され、定常部開始点Ｘが圧延
材冷却装置26，27に到達したタイミングでこれらの圧延
材冷却装置を噴射し、定常部開始点Ｘが圧延材冷却装置
28，29に到達したタイミングでこれらの圧延材冷却装置
を噴射する。また、尾端部については定常部終了点Ｙが
圧延材冷却装置28，29に到達したタイミングでこれら圧
延材冷却装置を切りにする。これにより先、尾端部につ
いては定常部とは異なる噴射数で圧延され、温度低下を
抑制することができる。

【００４０】次に、請求項６に記載の熱間圧延機の温度
制御装置について説明する。これは熱間圧延機の出側の
温度実績値の目標値からのズレの修正を目的とし、熱間
圧延機の出側温度計による検出値と目標値を比較し、そ
の偏差に応じて圧延材冷却装置の噴射数を操作するフィ
ードバック制御を行うものである。

【００４１】図１２にその制御系のブロック図を示す。
熱間圧延機出側の温度目標値と実績温度との偏差はサン
プラー50を経由して閾値設定部51に入力される。閾値設
定部51には温度偏差と噴射数修正量との関係が予め設定
されており、温度偏差が閾値を越えた場合に噴射数修正
量Δｎが出力され、加算部52において積算されΔｎ_cが
出力される。例えば、実績温度が目標値より高い場合圧
延材冷却装置28噴射数を増加させ、低い場合は噴射数を
減少させる。このΔｎ_c が上記請求項１又は２による定
常部の噴射数に加算され、目標値とのズレを修正する噴
射数に変更される。閾値を決定する場合、噴射数を増減
することによる熱間圧延機の出側の温度変化量が必要と
なるが、これは上記(1) 〜(9) 式を用いて算出すること
ができるし、圧延中に圧延材冷却装置を入り／切りし、
これによる熱間圧延機の出側の温度変化を測定すること
で知ることができる。

【００４２】次に、請求項７に記載の熱間圧延機の温度
制御装置について説明する。これは、図１２に示したフ
ィードバック制御系のサンプラー50の動作ピッチの決定
法に関するものである。

【００４３】フィードバック制御系の制御応答は対象プ
ロセスのムダ時間が一つの決定要因となる。特に、図９
に示したように、圧延材冷却装置を入り／切りする非連
続的な制御系では制御結果を検出後、次の操作量を決定
する方式が一般に用いられ、操作端からフィードバック
信号の検出までのムダ時間より長い制御ピッチが選択さ
れる。

【００４４】ここで、ムダ時間Ｔ_d は操作された圧延材
冷却装置直下の圧延材が熱間圧延機の出側温度計の直下
に到達するまでの時間であり、圧延材冷却装置から出側
温度計までの距離とスタンド出側における圧延材速度に
よって決まる。従って、最も上流の圧延材冷却装置18の
ムダ時間より長い値にサンプラー50の動作ピッチを選択
すれば制御系は安定である。しかし、他のスタンド間に
ある圧延材冷却装置を操作した場合には長すぎる動作ピ
ッチとなり、制御応答も遅いものになってしまう。請求
項７の装置では操作される圧延材冷却装置からムダ時間
に応じて次の動作ピッチを決定する。

【００４５】例えば、図９において圧延材冷却装置26が
操作された場合のムダ時間Ｔ_d26 は

【００４６】

【数７】 ただし Ｌ₂₆ ：圧延材冷却装置26と第６スタンドとの間の距離 Ｌ₆ ：第６スタンドと第７スタンドとの間の距離 Ｌ_FDT ：第７スタンドと出側温度計との間の距離 Ｖ_i ：第ｉスタンド出側圧延材速度 である。圧延材速度は(8) 式で表され、ロール周速実績
値と先進率計算値を用い圧延材速度実績値を演算するこ
とができる。図１２のサンプラー動作ピッチ決定部53は
フィードバック制御により同時に操作された圧延材冷却
装置のうち、最も上流の冷却装置のムダ時間を(24)式を
用いて演算し、これにより長い値を次の動作ピッチとし
サンプラー50を操作する。

【００４７】次に、請求項８に記載の熱間圧延機の温度
制御装置について説明する。これは熱間圧延機の出側の
温度実績値の目標値からのズレの修正を目的とし、出側
温度計による検出値と目標値を比較し、その偏差に応じ
て圧延材冷却装置の噴射圧力を操作するフィードバック
制御をするものである。その制御系のブロック図を示す
と図１３のようになる。すなわち、熱間圧延機出側の温
度目標値と実績温度との偏差ΔＴはサンプラー60を経由
してＰＩ制御部61に入力される。ＰＩ制御部61は温度偏
差をゼロにするような噴射圧力修正量Δｐ_s を演算して
噴射圧力制御装置に加える。

【００４８】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例によって詳
細に説明する。図１は請求項１に記載の熱間圧延機の温
度制御装置に対応する実施例の構成を示すブロック図で
ある。ここでは、図９に示したと同様、７スタンドで構
成される熱間圧延機で圧延される圧延材３の温度を制御
対象としている。すなわち、第１スタンド11、第２スタ
ンド12、…、第７スタンド17がタンデムに配置され、圧
延材３がこれらのスタンドで順次圧延される。第１スタ
ンドと第２スタンドとの間に、圧延材３の上面に冷却水
を噴射する圧延材冷却装置18と、圧延材３の下面に冷却
水を噴射する圧延材冷却装置19とが設けられている。以
下、同様にして第２スタンドと第３スタンドとの間に圧
延材冷却装置20，21が設けられ、…、第６スタンドと第
７スタンドとの間に圧延材冷却装置28，29が設けられて
いる。そして、これらの圧延材冷却装置18〜29の圧延動
作の入り／切りを個別に行うために、圧延材冷却装置18
〜29に対応して開／閉バルブ30〜41が設けられている。
各圧延材冷却装置18〜29には共通の冷却水供給源から圧
力ｐ_s の冷却水が供給されるようになっている。

【００４９】そして、開閉バルブ30〜41を制御するため
に、圧延材を通板する前に圧延機の圧延速度パターンを
決定する圧延速度演算部70と、この圧延速度パターンを
用いて、圧延機出側の圧延材の温度を目標値にするため
の圧延材冷却装置の噴射数を決定する噴射数演算部71
と、圧延中に圧延材の長手方向位置をトラッキングする
圧延材位置トラッキング部72と、トラッキングによる圧
延材の位置と演算された圧延材冷却装置の噴射数に従っ
て開閉バルブ30〜41を開閉する圧延材冷却装置噴射数制
御部73とを備えている。

【００５０】上記のように構成された本実施例の動作に
ついて以下に説明する。先ず、圧延速度演算部70は次に
圧延する圧延材の圧延条件に従って圧延開始前に、図１
０に示すような、圧延速度パターンを決定する。ここ
で、圧延条件とは圧延材の材種、各スタンドの出側目標
板厚や熱間圧延機出側目標値等の目標データ、熱間圧延
機入側における圧延材の寸法（厚み、幅、長さ）や圧延
材長手方向の温度等のデータ、各スタンドのロール径等
の機械データである。これらの値を用い公知の圧延理論
式により圧延パワー及び圧延荷重等を算出し、種々の制
約条件を満足するように圧延速度パターンを決定する方
法、あるいは、予め、複数の圧延速度パターンを決定し
て記憶しておき、圧延条件に応じて最適な圧延速度パタ
ーンを索引する方法などにより決定できる。このように
して決定された圧延速度バターンは噴射数演算部71に送
り込まれる。

【００５１】噴射数演算部71は圧延速度パターンに基づ
き複数の圧延材長手方向位置Ｌ_i （ｉ＝１〜ｊ）に対し
て上記(1) 〜(9) 式を用いて目標の熱間圧延機出側温度
を達成する圧延材冷却装置18〜29に対する噴射数ｎ_i を
決定し、Ｌ_i とｎ_i を圧延材冷却装置噴射数制御部73に
加えると共に、Ｌ_i を圧延材位置トラッキング部72に加
える。圧延開始後、圧延材位置トラッキング部72は各ス
タンドのロール周速Ｖ_Riと公知の圧延理論式で予め計算
された各スタンドの先進率ｆ_i から上記(8) 式により各
スタンドの出側圧延材速度を演算し、それを圧延材冷却
装置噴射数制御部73に加える。圧延材冷却装置噴射数制
御部73は、このトラッキング信号と噴射数演算部71から
の噴射数データｎ_i に従って、該当する圧延材冷却装置
の開閉バルブ30〜41を開／閉制御する。

【００５２】本実施例によれば、急加減速圧延が行われ
た場合でも圧延材の全長に亘って目標値に近い熱間圧延
機の出側温度を確保することができる。

【００５３】図２は請求項２に記載の熱間圧延機の温度
制御装置に対応する実施例の構成を示すブロック図であ
る。図中、図１と同一の要素には同一の符号を付してそ
の説明を省略する。ここでは、図１と全く同様な構成の
熱間圧延機と、冷却系統とを備えている。

【００５４】そして、開閉バルブ30〜41を制御するため
に、圧延材を通板する前に圧延機の圧延速度パターンも
しくは圧延速度と出側板厚の積（以下、ＨＶとも言う）
のパターン及び圧延時間を演算する圧延速度演算部74
と、その演算結果に基づいて圧延機出側の圧延材の温度
を目標値にするための圧延材冷却装置の噴射数を演算す
る噴射数パターン演算部75と、演算された噴射数に基づ
き、開閉バルブ30〜41を開閉して圧延材冷却装置を入り
／切りする圧延材冷却装置噴射数制御部76とを備えてい
る。

【００５５】上記のように構成された本実施例の動作に
ついて以下に説明する。圧延速度演算部74は、図１に示
した圧延速度演算部70と同様に、圧延速度パターンを決
定し、噴射数パターン演算部75に加えると共に、例え
ば、図１０におけるＸ₁ 〜Ｘ₆ に対する第７スタンドの
ＨＶ、すなわち、ＨＶ₇ ＝Ｖ₇ ・ｈ₇ もしくはＶ₇ と、
圧延材３が第１スタンド11に噛込まれてからの圧延時間
ｔ₁ 〜ｔ₆とを演算し圧延材冷却装置噴射数制御部76に
加える。噴射数パターン演算部75はＸ₁ 〜Ｘ₆ の各点に
おいて熱間圧延機出側での目標値を実現するために圧延
材冷却装置噴射数ｎ₁ 〜ｎ₆ を演算し、圧延材冷却装置
噴射数制御部76に加える。

【００５６】圧延材冷却装置噴射数制御部76は、圧延開
始後、現在のどの圧延状態であるかを、図２には記載し
ていないが、例えば、圧延材位置トラッキング信号を用
いて判断し、(10)〜(16)式により圧延材冷却装置噴射数
ｎを演算し、該当する圧延材冷却装置の開閉バルブ30〜
41を開閉制御する。圧延材冷却装置噴射数制御部76が噴
射数を演算する際に、ＨＶを用いるか、あるいはＶを用
いるかは予め選択しておく。また、(13)〜(16)式のＨＶ
及びＶとして、ここでは、第７スタンドのロール速度実
績値Ｖ_R7、先進率計算値ｆ₇ 、出側板厚ｈ₇ が入力さ
れ、そして(8) 式で圧延材速度Ｖ₇ を演算し、(13)，(1
5)式によりこの圧延材速度Ｖ₇ と出側板厚実績値ｈ₇ と
の積ＨＶ₇ を演算し、ＨＶとして使用する。出側板厚実
績値は圧延荷重実績値とロールギャップ実績値とを用
い、公知のゲージメータ式で演算することができる。

【００５７】かくして、本実施例により急加減速が行わ
れた場合でも圧延材の全長に亘って目標値に近い熱間圧
延機出側温度が得られる。

【００５８】図３は請求項３に記載の熱間圧延機の温度
制御装置に対応する実施例の構成を示すブロック図であ
る。図中、図１と同一の要素には同一の符号を付してそ
の説明を省略する。ここでは、図１と全く同様な構成の
熱間圧延機と、冷却系統とを備えている。なお、圧延材
冷却装置18〜29に冷却水を供給する共通の経路に、供給
圧力ｐ_s を制御する圧力制御装置44が設けられている。

【００５９】この圧力制御装置44を制御するために、熱
間圧延機の圧延速度パターン、もしくは圧延速度と出側
板厚との積、および圧延時間を演算する圧延速度演算部
74と、その演算結果に応じて熱間圧延機出側の圧延材温
度を目標値にするための圧延材冷却装置の噴射圧力を演
算する噴射圧力パターン演算部77と、圧延速度演算部74
および噴射圧力パターン演算部77の各演算結果に基づい
て冷却水の噴射圧力を操作する圧延材冷却装置噴射数制
御部78とを備えている。

【００６０】上記のように構成された本実施例の動作に
ついて以下に説明する。先ず、開閉バルブ30〜41は、図
示を省略の制御部により圧延材３が熱間圧延機の入側に
到達した適当なタイミングで一斉に開放され、圧延材３
が熱間圧延機を抜けた後一斉に閉成される。一方、圧延
速度演算部74は、図１の圧延速度演算部70と同様に圧延
速度パターンを決定し噴射圧力パターン演算部77に加え
ると共に、例えば、図１０におけるＸ₁ 〜Ｘ₆ に対する
第７スタンドのＨＶ、すなわち、ＨＶ₇ ＝Ｖ₇ ・ｈ₇ も
しくはＶ₇ と、圧延材３が第１スタンド11に噛込まれて
からの圧延時間ｔ₁ 〜ｔ₆ とを演算し圧延材冷却装置噴
射圧力制御部78に加える。次に、噴射圧力パターン演算
部77はＸ₁ 〜Ｘ₆ の各点において熱間圧延機出側で目標
値を達成するための圧延材冷却装置噴射圧力ｐ_s1〜ｐ_s6
を演算し、圧延材冷却装置噴射圧力制御部78に加える。

【００６１】次に、圧延材冷却装置噴射圧力制御部78
は、圧延開始後現在どの圧延状態であるかを図３には記
載していない、例えば、圧延材位置トラッキング信号を
用いて判断し、(17)〜(23)式により圧延材冷却装置噴射
圧力ｐ_s を演算し、圧力制御装置44に目標圧力信号を加
える。圧力制御装置44はこの信号に従い圧延材冷却装置
に供給する冷却水の圧力を変更する。制御部78制御部78
が噴射圧力を決定する際、ＨＶを用いるか、あるいは、
Ｖを用いるかは予め選択しておく。また、(17)〜(23)式
のＨＶおよびＶとして図３の実施例では第７スタンドの
値を用いている。すなわち、圧延材冷却装置噴射圧力制
御部78には第７スタンドのロール周速度実績値Ｖ_R7、先
進率計算値ｆ₇ 、出側板厚実績値ｈ₇ が入力され、そし
て(8) 式で圧延材速度Ｖ₇ を演算し、(20)，(22)式によ
りこの圧延材速度Ｖ₇ と出側板厚実績値ｈ₇ との積ＨＶ
₇ を演算し、ＨＶとして使用する。また、Ｖを用いる場
合はＶ₇ を(21)，(23)式のＶとして使用する。出側板厚
実績値は圧延荷重実績値とロールギャップ実績値とを用
い公知のゲージメータ式で演算できる。

【００６２】図４は請求項４に記載の熱間圧延機の温度
制御装置に対応する実施例の構成を示すブロック図であ
る。図中、図２と同一の要素には同一の符号を付してそ
の説明を省略する。ここでは、図２と全く同様な構成の
熱間圧延機と、冷却系統とを備えている。なお、各圧延
材冷却装置18〜29には共通の冷却水供給源から圧力ｐ_s
の冷却水が供給されるようになっている。

【００６３】そして、開閉バルブ30〜41を制御するため
に、図２に示したものと同一の構成の圧延速度演算部7
4、噴射数パターン演算部75および圧延材冷却装置噴射
数制御部76を備え、さらに、圧延材の先、尾端部の圧延
材冷却装置の噴射数を決定する先尾端補償演算部79、圧
延材の位置をトラッキングする圧延材位置トラッキング
部72および先、尾端部の通過に際して開閉バルブ30〜41
を操作する先尾端補償制御部80が付加された構成になっ
ている。

【００６４】上記のように構成された本実施例の動作に
ついて、特に、図２と構成を異する部分を中心にして以
下に説明する。先尾端補償演算部79は、先、尾端部の圧
延材冷却装置の噴射数ｎ_HE，ｎ_TEを決定するが、この演
算に用いる先、尾端部材長Ｌ_HE，Ｌ_TEおよび温度降下量
ΔＴ_HE，ΔＴ_TEは圧延材の材種、板厚などの圧延条件を
パラメータとした先尾端補償演算部79内のテーブルから
索引し決定する。また先、尾端部圧延時の圧延速度は圧
延速度演算部74から入力される。先尾端補償演算部79は
これらのデータを用い噴射数ｎ_HE，ｎ_TEを決定し先尾端
補償制御部80に加えると共に、先、尾端部材長Ｌ_HE，Ｌ
_TEを圧延材位置トラッキング部72に加える。

【００６５】通板開始前、先尾端補償制御部80は先端部
の噴射数ｎ_HEの圧延材冷却装置を決定し、該当する開閉
バルブを開放する。圧延開始後、圧延材位置トラッキン
グ部72は先端部材長Ｌ_HEに該当する圧延材位置（定常部
開始点）を追跡し、各圧延材冷却装置に到達したタイミ
ング信号を圧延材冷却装置噴射数制御部76に加える。圧
延材冷却装置噴射数制御部76は、定常部開始点の噴射数
ｎ_x に該当する圧延材冷却装置に前記定常部開始点が到
達したタイミングで開閉バルブ30〜41を操作する。ま
た、同様に圧延材位置トラッキング部72は尾端部材長Ｌ
_TEに該当する圧延材位置（定常部終了点）を追跡し、各
圧延材冷却装置に到達したタイミング信号を先尾端補償
制御部80に出力する。先尾端補償制御部80は定常部終了
点の噴射数ｎ_Y と尾端部噴射数ｎ_TEとから操作すべき圧
延材冷却装置を決定し、定常部終了点が該当する圧延材
冷却装置に到達したタイミングでその開閉バルブを操作
する。これにより、先、尾端部の温度変化を抑制するこ
とができる。

【００６６】図５は請求項５に記載の熱間圧延機の温度
制御装置に対応する実施例の構成を示すブロック図であ
る。図中、図３と同一の要素には同一の符号を付してそ
の説明を省略する。ここでは、図３と全く同様な構成の
熱間圧延機と、冷却系統とを備え、かつ、圧延材冷却装
置18〜29に冷却水供給する共通の経路に、供給圧力ｐ_s
を制御する圧力制御装置44を備えている。

【００６７】また、開閉バルブ30〜41を制御するため
に、図３に示したものと同一の構成の圧延速度演算部7
4、噴射圧力パターン演算部77および圧延材冷却装置噴
射圧力制御部78を備え、さらに、圧延材の先、尾端部の
圧延材冷却装置の噴射数を決定する先尾端補償演算部7
9、圧延材の位置をトラッキングする圧延材位置トラッ
キング部72および先、尾端部の通過に際して開閉バルブ
30〜41を操作する先尾端補償制御部80が付加された構成
になっている。

【００６８】上記のように構成された本実施例の動作に
ついて、特に、図２と構成を異にする部分を中心にして
以下に説明する。先尾端補償演算部79は、先、尾端部の
圧延材冷却装置の噴射数ｎ_HE，ｎ_TEを決定し先尾端補償
制御部81に加えると共に、先、尾端部材長Ｌ_HE，Ｌ_TEを
決定し圧延材位置トラッキング部72に加える。先尾端補
償演算部79には、噴射数ｎ_HEの演算に必要な先、尾端部
の圧延速度が圧延速度演算部74から、また、定常部開始
点および定常部終了点の噴射圧力ｐ_sx，ｐ_syが噴射圧力
パターン演算部77からそれぞれ入力される。

【００６９】通板開始前、先尾端補償制御部81は先端部
の噴射数ｎ_HEの圧延材冷却装置を決定し、該当する開閉
バルブを開放する。圧延開始後、圧延材位置トラッキン
グ部72は先端部材長Ｌ_HEに該当する圧延材位置（定常部
開始点）を追跡し、各圧延材冷却装置に到達したタイミ
ング信号を先尾端補償制御部81に加える。先尾端補償制
御部81は、予め決定された定常部の噴射数に該当する圧
延材冷却装置に前記定常部開始点が到達したタイミング
で開閉バルブを操作する。定常部は固定の噴射数のもと
で圧延材冷却装置噴射圧力制御部78により噴射圧力を操
作する温度制御が行われる。圧延材位置トラッキング部
72は尾端部材長Ｌ_TEに該当する圧延材位置（定常部終了
点）を追跡し、各冷却装置に到達したタイミング信号を
先尾端補償制御部81に加える。先尾端補償制御部81は定
常部の噴射数と尾端部噴射数ｎ_TEとから操作すべき圧延
材冷却装置を決定し、定常部終了点が該当する圧延材冷
却装置に到達したタイミングでその開閉バルブを操作す
る。これにより、先、尾端部の温度変化を抑制すること
ができる。

【００７０】図６は請求項６および７にそれぞれ記載の
熱間圧延機の温度制御装置に対応する実施例の構成を示
すブロック図である。図中、図２と同一の要素には同一
の符号を付してその説明を省略する。ここでは、図２と
同様な構成の熱間圧延機と、冷却系統とを備え、かつ、
圧延材冷却装置18〜29に一定の圧力ｐ_s の冷却水が供給
される。

【００７１】また、定常部の温度制御として、図２に示
した圧延速度演算部74、噴射数パターン演算部75および
圧延材冷却装置噴射数制御部76を備え、さらに、熱間圧
延機の出側に設けられた出側温度計43による検出値の目
標値からのズレを補正するように、噴射数補正量Δｎ_c
を演算して圧延材冷却装置噴射数制御部76に加えるフィ
ードバック制御部82を備えている。

【００７２】上記のように構成された本実施例の動作に
ついて、図２と構成を異する部分を中心にして以下に説
明する。

【００７３】熱間圧延機の出側に設けられた出側温度計
43によって検出された出側温度実績値はフィードバック
制御部82に加えられる。フィードバック制御部82には出
側温度目標値も加えられている。

【００７４】フィードバック制御部82においては、図１
２を用いて説明した如く、温度目標値と実績温度との偏
差を、サンプラー50を経由して閾値設定部51に入力す
る。閾値設定部51には温度偏差と噴射数修正量との関係
が予め設定されており、温度偏差が閾値を越えた場合に
噴射数修正量Δｎが出力され、加算部52において積算さ
れて噴射数補正量Δｎ_c が出力される。例えば、実績温
度が目標値より高い場合には噴射数を増加し、低い場合
は噴射数を減少する。

【００７５】閾値を決定する場合、噴射数を増減するこ
とによる熱間圧延機の出側の温度変化量が必要となる
が、これは上記(1) 〜(9) 式を用いて算出することがで
きるし、圧延中に圧延材冷却装置を入り／切りし、これ
による熱間圧延機の出側の温度変化を測定することで知
ることができる。

【００７６】また、フィードバック制御系の制御応答は
対象プロセスのムダ時間が一つの決定要因となる。特
に、図９に示したように、圧延材冷却装置を入り／切り
する非連続的な制御系では制御結果を検出後、次の操作
量を決定する方式が一般に用いられ、操作端からフィー
ドバック信号の検出までのムダ時間より長い制御ピッチ
が選択される。

【００７７】ここで、ムダ時間Ｔ_d は操作された圧延材
冷却装置直下の圧延材が熱間圧延機の出側温度計の直下
に到達するまでの時間であり、圧延材冷却装置から出側
温度計までの距離とスタンド出側における圧延材速度に
よって決まる。従って、最も上流の圧延材冷却装置18の
ムダ時間より長い値にサンプラー50の動作ピッチを選択
すれば制御系は安定である。しかし、他のスタンド間に
ある圧延材冷却装置を操作した場合には長すぎる動作ピ
ッチとなり、制御応答も遅いものになってしまう。そこ
で、操作された圧延材冷却装置からムダ時間に応じて次
の動作ピッチを決定する。圧延材速度は(8) 式で表さ
れ、ロール周速実績値と先進率計算値を用い圧延材速度
実績値を演算することができる。図１２のサンプラー動
作ピッチ決定部53はフィードバック制御により同時に操
作された圧延材冷却装置のうち、最も上流の冷却装置の
ムダ時間を(24)式のように演算し、これにより長い値を
次の動作ピッチとしサンプラー50を操作する。

【００７８】かくして、この実施例によれば、熱間圧延
機出側の温度実績値と目標値との偏差が低減され、圧延
材の全長に亘って高精度な温度制御が可能となる。

【００７９】図７は請求項８に記載の熱間圧延機の温度
制御装置に対応する実施例の構成を示すブロック図であ
る。図中、図３と同一の要素には同一の符号を付してそ
の説明を省略する。ここでは、図３と同様な構成の熱間
圧延機と、冷却系統とを備え、かつ、圧延材冷却装置18
〜29に冷却水供給する共通の経路に、供給圧力ｐ_s を制
御する圧力制御装置44を備えている。

【００８０】また、図３に示した圧延速度演算部74、噴
射圧力パターン演算部77および圧延材冷却装置噴射圧力
制御部78の他に、熱間圧延機の出側に設けられた出側温
度計43による検出値の目標値からのズレを補正するよう
に、噴射圧力補正量Δｐ_s を演算して圧延材冷却装置噴
射圧力制御部78の噴射圧力信号ｐ_s を補正して圧力制御
装置44に加えるフィードバック制御部83を備えている。

【００８１】上記のように構成された本実施例の動作に
ついて、図３と構成を異する部分を中心にして、図１３
をも用いて以下に説明する。

【００８２】熱間圧延機出側の出側温度計43により検出
された出側温度実績値はフィードバック制御部83に加え
られる。フィードバック制御部83には出側温度目標値も
入力されており、図１３に示したフィードバック制御を
実施する。すなわち、熱間圧延機出側の温度目標値と実
績温度との偏差ΔＴはサンプラー60を経由してＰＩ制御
部61に入力される。ＰＩ制御部61は温度偏差をゼロにす
るような噴射圧力修正量Δｐ_s を演算する。フィードバ
ック制御部83の出力である噴射圧力修正量Δｐ_s は、圧
延材冷却装置噴射圧力制御部78の出力である噴射圧力ｐ
_s に加算され、新しい噴射圧力目標値として圧力制御装
置44に送られる。圧力制御装置44はこの新しい噴射圧力
目標値に従い圧延材冷却装置18〜29の噴射圧力を修正す
る。

【００８３】かくして、この実施例によれば、熱間圧延
機出側の温度の実績値と目標値との偏差が低減され、圧
延材の全長に亘って高精度の温度制御をすることができ
る。

【００８４】

【発明の効果】以上の説明により明らかな如く、本発明
によれば、熱間仕上圧延機の急加減速および圧延機入側
における圧延材長手方向の温度変化による圧延機出側の
温度の変化を抑制すると共に、圧延材の全長に亘って目
標値に制御することができ、圧延製品の品質向上が達成
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に記載の熱間仕上圧延機の温度制御装
置に対応する実施例の構成を示すブロック図。

【図２】請求項２に記載の熱間仕上圧延機の温度制御装
置に対応する実施例の構成を示すブロック図。

【図３】請求項３に記載の熱間仕上圧延機の温度制御装
置に対応する実施例の構成を示すブロック図。

【図４】請求項４に記載の熱間仕上圧延機の温度制御装
置に対応する実施例の構成を示すブロック図。

【図５】請求項１に記載の熱間仕上圧延機の温度制御装
置に対応する実施例の構成を示すブロック図。

【図６】請求項６および７に記載の熱間仕上圧延機の温
度制御装置に対応する実施例の構成を示すブロック図。

【図７】請求項８に記載の熱間仕上圧延機の温度制御装
置に対応する実施例の構成を示すブロック図。

【図８】本発明の原理を説明するために、熱間仕上圧延
機における圧延材を領域分けして示した説明図。

【図９】本発明の原理を説明するために、熱間仕上圧延
機と併せて示した圧延材冷却装置およびその系統図。

【図１０】本発明の原理を説明するために、圧延時間と
圧延速度との関係を示した線図。

【図１１】本発明の原理を説明するために、圧延材長と
圧延機の入側温度との関係を示した線図。

【図１２】本発明の請求項６，７の原理を説明するため
に、主要な要素の具体的構成例を示したブロック図。

【図１３】本発明の請求項８に記載の原理を説明するた
めに、主要な要素の具体的構成例を示したブロック図。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ 圧延ロール １１〜１７ 圧延スタンド １８〜２９ 圧延材冷却装置 ３０〜４１ 開閉バルブ ４２ 入側温度計 ４３ 出側温度計 ４４ 圧力制御装置 ７０，７４圧延速度演算部 ７１ 噴射数演算部 ７２ 圧延材位置トラッキング部 ７３，７６ 圧延材冷却装置噴射数制御部 ７５ 噴射数パターン演算部 ７８ 圧延材冷却装置噴射圧力制御部 ７９ 先尾端補償演算部 ８０，８１ 先尾端補償制御部 ８２，８３ フィードバック制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前 田 一 郎 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鐵株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 曽 家 幹 雄 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 橋 本 高 男 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の圧延スタンドがタンデムに配置され
   た熱間仕上圧延機によって加熱された鋼板等を圧延する
   に当たり、前記圧延スタンド間に、それぞれ圧延材に対
   して冷却水を個別に噴射し得る複数の圧延材冷却装置を
   設け、これらの圧延材冷却装置の噴射数を変更すること
   によって前記熱間仕上圧延機の出側における圧延材の温
   度を目標値に制御する熱間仕上圧延機の温度制御装置で
   あって、 圧延材を通板する前に、圧延材の圧延条件に基づき、前
   記各圧延スタンドの時間に関連付けた圧延速度パターン
   を演算する圧延速度演算部と、 演算された圧延速度パターンに基づき、前記熱間仕上圧
   延機の入側における圧延材の長手方向の複数の位置に対
   して、前記熱間仕上圧延機の出側の圧延材の温度を目標
   値にするための前記圧延材冷却装置の噴射数を演算する
   噴射数演算部と、 圧延中に、圧延材の長手方向の各位置を追跡する圧延材
   位置トラッキング部と、 追跡された圧延材位置が前記熱間仕上圧延機を通過する
   間に、前記噴射数演算部で演算された噴射数の前記圧延
   材冷却装置で冷却されるように前記圧延材冷却装置を入
   り／切りする圧延材冷却装置噴射数制御部と、 を備えた熱間仕上圧延機の温度制御装置。
2. 【請求項２】複数の圧延スタンドがタンデムに配置され
   た熱間仕上圧延機によって加熱された鋼板等を圧延する
   に当たり、前記圧延スタンド間に、それぞれ圧延材に対
   して冷却水を個別に噴射し得る複数の圧延材冷却装置を
   設け、これらの圧延材冷却装置の噴射数を変更すること
   によって前記熱間仕上圧延機の出側における圧延材の温
   度を目標値に制御する熱間仕上圧延機の温度制御装置で
   あって、 圧延材を通板する前に、圧延材の圧延条件に基づき、前
   記各圧延スタンドの時間に関連付けた圧延速度と出側板
   厚の積のパターンもしくは圧延速度パターンを演算する
   と共に、圧延時間を演算する圧延速度演算部と、 演算された前記圧延速度と出側板厚の積のパターンもし
   くは圧延速度パターンに基づき、前記熱間仕上圧延機の
   出側の圧延材の温度を目標値にするための前記圧延材冷
   却装置の噴射数を前記パターンの屈折点に対応させて演
   算する噴射数パターン演算部と、 圧延中に、圧延速度と出側板厚の積のパターンもしくは
   圧延速度パターンの実績値を検出し、前記圧延速度演算
   部で演算された圧延速度と出側板厚の積のパターンもし
   くは圧延速度パターンと、所定のタイミングからの経過
   時間及び前記噴射数パターン演算部で演算された噴射数
   とに基づき、圧延速度と出側板厚の積の実績値もしくは
   圧延速度の実績値、及び前記経過時間に応じた前記圧延
   材冷却装置の噴射数を演算し、この噴射数の前記圧延材
   冷却装置で冷却されるように前記圧延材冷却装置を入り
   ／切りする圧延材冷却装置噴射数制御部と、 を備えた熱間仕上圧延機の温度制御装置。
3. 【請求項３】複数の圧延スタンドがタンデムに配置され
   た熱間仕上圧延機によって加熱された鋼板等を圧延する
   に当たり、前記圧延スタンド間に、それぞれ圧延材に対
   して冷却水の噴射圧力を変更できる圧延材冷却装置を設
   け、これらの圧延材冷却装置の噴射圧力を変更すること
   によって前記熱間仕上圧延機の出側における圧延材の温
   度を目標値に制御する熱間仕上圧延機の温度制御装置で
   あって、 圧延材を通板する前に、圧延材の圧延条件に基づき、前
   記各圧延スタンドの時間に関連付けた圧延速度と出側板
   厚の積のパターンもしくは圧延速度パターンを演算する
   と共に、圧延時間を演算する圧延速度演算部と、 演算された前記圧延速度と出側板厚の積のパターンもし
   くは圧延速度パターンに基づき、前記熱間仕上圧延機の
   出側の圧延材の温度を目標値にするための前記圧延材冷
   却装置の噴射圧力を前記パターンの屈折点に対応させて
   演算する噴射圧力パターン演算部と、 圧延中に、圧延速度と出側板厚の積のパターンもしくは
   圧延速度パターンの実績値を検出し、前記圧延速度演算
   部で演算された圧延速度と出側板厚の積のパターンもし
   くは圧延速度パターンと、所定のタイミングからの経過
   時間及び前記噴射圧力パターン演算部で演算された噴射
   圧力とに基づき、圧延速度と出側板厚の積の実績値もし
   くは圧延速度の実績値、及び前記経過時間に応じた前記
   圧延材冷却装置の噴射圧力を演算し、この噴射圧力で冷
   却されるように前記圧延材冷却装置の圧力を制御する圧
   延材冷却装置噴射圧力制御部と、 を備えた熱間仕上圧延機の温度制御装置。
4. 【請求項４】圧延材を通板する前に、圧延材の圧延条件
   に基づき、圧延材の先端部及び尾端部の温度変化を低減
   し前記熱間仕上圧延機の出側における圧延材の温度を目
   標値に近付けるための先尾端補償噴射数、及びこの噴射
   数で圧延する先尾端補償圧延材長を演算する先尾端補償
   演算部と、 圧延中に、前記先尾端補償演算部で演算された先尾端補
   償圧延材長の間、前記先尾端補償噴射数だけ前記圧延材
   冷却装置を噴射する先尾端補償制御部と、 を備え、先尾端補償圧延材長の間、前記圧延材冷却装置
   噴射数制御部の制御に優先させて、前記先尾端補償制御
   部により前記圧延材冷却装置を入り／切りする請求項１
   又は２に記載の熱間仕上圧延機の温度制御装置。
5. 【請求項５】複数の圧延スタンドがタンデムに配置され
   た熱間仕上圧延機によって加熱された鋼板等を圧延する
   に当たり、前記圧延スタンド間に、それぞれ圧延材に対
   して冷却水を個別に噴射し得る複数の圧延材冷却装置を
   設け、これらの圧延材冷却装置の噴射数及び噴射圧力を
   変更することによって前記熱間仕上圧延機の出側におけ
   る圧延材の温度を目標値に制御する熱間仕上圧延機の温
   度制御装置であって、 圧延材を通板する前に、圧延材の圧延条件に基づき、前
   記各圧延スタンドの時間に関連付けた圧延速度と出側板
   厚の積のパターンもしくは圧延速度パターンを演算する
   圧延速度演算部と、 演算された前記圧延速度と出側板厚の積のパターンもし
   くは圧延速度パターンに基づき、前記熱間仕上圧延機の
   出側の圧延材の温度を目標値にするための前記圧延材冷
   却装置の噴射圧力を前記パターンの屈折点に対応させて
   演算する噴射圧力パターン演算部と、 圧延中に、圧延速度と出側板厚の積のパターンもしくは
   圧延速度パターンの実績値を検出し、前記圧延速度演算
   部で演算された圧延速度と出側板厚の積のパターンもし
   くは圧延速度パターンと、所定のタイミングからの経過
   時間及び前記噴射圧力パターン演算部で演算された噴射
   圧力とに基づき、圧延速度と出側板厚の積の実績値もし
   くは圧延速度の実績値、及び前記経過時間に応じた前記
   圧延材冷却装置の噴射圧力を演算し、この噴射圧力で冷
   却されるように前記圧延材冷却装置の圧力を制御する圧
   延材冷却装置噴射圧力制御部と、 圧延材を通板する前に、圧延材の圧延条件に基づき、圧
   延材の先端部及び尾端部の温度変化を低減し前記熱間仕
   上圧延機の出側における圧延材の温度を目標値に近付け
   るための先尾端補償噴射数、及びこの噴射数で圧延する
   先尾端補償圧延材長を演算する先尾端補償演算部と、 圧延中に、前記先尾端補償演算部で演算された先尾端補
   償圧延材長の間、前記先尾端補償噴射数だけ前記圧延材
   冷却装置を噴射する先尾端補償制御部と、 を備え、先尾端補償圧延材長の間、前記圧延材冷却装置
   噴射圧力制御部の制御に優先させて、前記先尾端補償制
   御部により前記圧延材冷却装置を入り／切りする熱間仕
   上圧延機の温度制御装置。
6. 【請求項６】複数の圧延スタンドがタンデムに配置され
   た熱間仕上圧延機によって加熱された鋼板等を圧延する
   に当たり、前記圧延スタンド間に、それぞれ圧延材に対
   して冷却水を個別に噴射し得る複数の圧延材冷却装置
   と、前記熱間仕上圧延機の出側で圧延材の温度を検出す
   る温度計とを設け、この温度計の検出温度に応じて前記
   圧延材冷却装置の噴射数を変更することによって前記熱
   間仕上圧延機の出側における圧延材の温度を目標値に制
   御する熱間仕上圧延機の温度制御装置であって、 前記温度計で検出した圧延材温度実績値の目標値に対す
   る偏差を演算すると共に、この温度の偏差と予め設定し
   た閾値とを比較し、前記偏差が前記閾値より大きく、か
   つ、温度実績値が目標値より高いとき前記圧延材冷却装
   置の噴射数を増加し、前記偏差が前記閾値より大きく、
   かつ、温度実績値が目標値より低いときに前記圧延材冷
   却装置の噴射数を減少させるフィードバック制御部と、 を備えたことを特徴とする熱間仕上圧延機の温度制御装
   置。
7. 【請求項７】前記フィードバック制御部のフィードバッ
   ク制御の制御ピッチを、前回の制御タイミングにおいて
   入り／切りされた前記圧延材冷却装置のうち、最も上流
   の冷却装置から圧延機出側の温度計までの圧延材移動時
   間より大きい値とする請求項６に記載の熱間仕上圧延機
   の温度制御装置。
8. 【請求項８】複数の圧延スタンドがタンデムに配置され
   た熱間仕上圧延機によって加熱された鋼板等を圧延する
   に当たり、前記圧延スタンド間に、それぞれ圧延材に対
   する噴射圧力を変更できる圧延材冷却装置と、前記熱間
   仕上圧延機の出側で圧延材の温度を検出する温度計とを
   設け、この温度計の検出温度に応じて前記圧延材冷却装
   置の噴射圧力を変更することによって前記熱間仕上圧延
   機の出側における圧延材の温度を目標値に制御する熱間
   仕上圧延機の温度制御装置であって、 前記温度計で検出した圧延材温度実績値と目標値との偏
   差を積分し、その積分値に基づいて冷却水圧力修正量を
   演算し、温度偏差がゼロになるように前記圧延材冷却装
   置の冷却水噴射圧力を修正するフィードバック制御部
   と、 を備えた熱間仕上圧延機の温度制御装置。