JP2012171001A - Steel strip cooling control method, steel strip cooling control device, and steel strip control cooling program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋼帯の長さ方向に配置された複数のバンクから鋼帯に冷却水を噴射することによって鋼帯を冷却する冷却工程を制御する鋼帯冷却制御方法，鋼帯冷却制御装置，及び鋼帯冷却制御プログラムに関するものである。 The present invention relates to a steel strip cooling control method, a steel strip cooling control device for controlling a cooling process for cooling a steel strip by injecting cooling water into the steel strip from a plurality of banks arranged in the length direction of the steel strip, And a steel strip cooling control program.
近年、衝突時における乗員の安全性の確保や車体の軽量化による燃費の改善を目的として、強度が所定値以上で板厚の薄い熱延鋼板が車両の構造部材として積極的に利用されるようになっている。このような熱延鋼板を製造するためには、熱間圧延工程における製造条件のばらつきを制御することによって、熱延鋼板の材質のばらつきを抑制する必要がある。ここでいう材質とは、プレス時の成形のし易さ，衝撃に対する強さ，溶接性等に関係する品質特性のことを意味し、引っ張り試験等の材料試験によって定量測定されるものである。材質は熱延鋼板を素材として製造される鉄鋼製品の強度や寿命等に直接影響するため、出荷前に材質が規格を満たしているか否か厳密に検査される。このような背景から、近年、熱延鋼板の材質のばらつきを低減する方法が提案されている（特許文献１参照）。詳しくは、特許文献１記載の方法は、過去に製造された熱延鋼板毎に、鋼板成分，操業条件，及び材質の実績値を事例として記憶しておき、記憶されている事例のデータを利用して鋼板成分及び操業条件の指示値に基づいて熱延鋼板を製造した時に得られる材質を推定し、材質の推定値とその推定誤差から要求仕様を満足する熱延鋼板を製造可能な圧延工程及び冷却工程の操業条件の指示値を出力するものである。
In recent years, hot rolled steel sheets with a strength greater than a predetermined value and a thin plate thickness have been actively used as structural members for vehicles in order to ensure the safety of passengers in the event of a collision and to improve fuel efficiency by reducing the weight of the vehicle body. It has become. In order to manufacture such a hot-rolled steel sheet, it is necessary to suppress variations in the material of the hot-rolled steel sheet by controlling variations in manufacturing conditions in the hot rolling process. The term “material” as used herein means quality characteristics related to ease of forming at the time of pressing, strength against impact, weldability, and the like, and is quantitatively measured by a material test such as a tensile test. Since the material directly affects the strength and life of steel products manufactured using hot-rolled steel sheets, it is strictly inspected whether the material meets the standards before shipment. Against this background, in recent years, a method for reducing variations in the material of hot-rolled steel sheets has been proposed (see Patent Document 1). Specifically, the method described in
しかしながら、上記従来の方法は、過去に製造された熱延鋼板、換言すれば、熱延鋼板が巻き取られたコイルを一単位として操業条件を制御するものであるので、コイル内、つまり熱延鋼板の長さ方向における材質のばらつきを低減することはできない。一般に、熱延圧延工程では、熱延鋼板の長さ方向において圧延条件や冷却条件の差が生じるために、熱延鋼板の長さ方向に材質のばらつきが発生する。具体的には、熱間圧延工程では、数百ｍ〜１．数ｋｍの長さの熱延鋼板が製造される。このため、熱延鋼板の先端部がコイルとして巻き取られている間でもその尾端部ではまだ圧延が終了せず、コイルとして巻き取られるまでの数十秒の時間差の間に熱延鋼板は冷めていく。この結果、先端部と尾端部とでは温度条件が異なり、この温度条件の違いが鉄原子と添加副原料の原子とからなるミクロ組織の違いをもたらし、ひいては材質のばらつきの原因となる。一方、熱延鋼板の長さ方向に材質のばらつきがあると、コイルから熱延鋼板を切り出した位置によってスプリングバックの程度が異なるために、プレス成形や溶接時に悪影響が生じる。特に高張力鋼材ほどスプリングバック量が増加するため、その影響が顕著になる。以上のことから、熱延鋼板の長さ方向における材質のばらつきを低減可能な技術の提供が期待されていた。 However, the above conventional method controls the operating conditions with the hot rolled steel sheet manufactured in the past, in other words, the coil around which the hot rolled steel sheet is wound, as a unit. Variations in material in the length direction of the steel sheet cannot be reduced. In general, in the hot rolling process, differences in rolling conditions and cooling conditions occur in the length direction of the hot-rolled steel sheet, resulting in variations in material in the length direction of the hot-rolled steel sheet. Specifically, in the hot rolling process, several hundred m to 1. A hot-rolled steel sheet having a length of several kilometers is manufactured. For this reason, while the tip of the hot-rolled steel sheet is being wound as a coil, the rolling is not yet completed at the tail end, and the hot-rolled steel sheet is in the time difference of several tens of seconds until it is wound as a coil. Cool down. As a result, the temperature condition is different between the tip and tail, and this difference in temperature condition causes a difference in the microstructure composed of iron atoms and atoms of the added secondary raw material, which in turn causes variations in materials. On the other hand, if there are variations in material in the length direction of the hot-rolled steel sheet, the degree of springback differs depending on the position where the hot-rolled steel sheet is cut out from the coil. In particular, the higher the tensile strength steel material, the more the springback amount increases, and the influence becomes remarkable. From the above, it has been expected to provide a technique capable of reducing variations in material in the length direction of hot-rolled steel sheets.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、鋼帯の長さ方向における材質のばらつきを低減可能な鋼帯冷却制御方法、鋼帯冷却制御装置、及び鋼帯冷却制御プログラムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to provide a steel strip cooling control method, a steel strip cooling control device, and a steel strip cooling capable of reducing variations in material in the length direction of the steel strip. It is to provide a control program.
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る鋼帯冷却制御方法は、鋼帯の搬送方向に配置された複数のバンクから鋼帯に冷却水を噴射することによって鋼帯を冷却する冷却工程を制御する鋼帯冷却制御方法であって、鋼帯の長さ方向を複数の領域に分割し、各領域に対する冷却条件から前記冷却工程における温度履歴を領域毎に算出する温度履歴算出ステップと、前記温度履歴算出ステップによって算出された温度履歴を用いて、各領域の材質特性値を予測する材質特性値予測ステップと、前記材質特性値予測ステップによって予測された材質特性値と材質特性値の要求仕様との差に基づいて、材質特性値の要求仕様を満足する冷却条件を前記領域毎に算出する冷却条件算出ステップと、前記冷却条件算出ステップによって算出された冷却条件に基づいて鋼帯の冷却工程を制御する制御ステップと、を含む。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a steel strip cooling control method according to the present invention includes a steel strip formed by injecting cooling water into a steel strip from a plurality of banks arranged in the transport direction of the steel strip. A steel strip cooling control method for controlling a cooling process for cooling, wherein the length direction of the steel strip is divided into a plurality of regions, and the temperature history in the cooling step is calculated for each region from the cooling conditions for each region. A calculation step, a material property value prediction step for predicting a material property value of each region using the temperature history calculated by the temperature history calculation step, and a material property value and a material predicted by the material property value prediction step Based on the difference from the required specification of the characteristic value, the cooling condition calculating step for calculating the cooling condition satisfying the required specification of the material characteristic value for each region and the cooling condition calculating step Comprising a control step of controlling the cooling process of the steel strip, the based on the cooling conditions.
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る鋼帯冷却制御装置は、鋼帯の搬送方向に配置された複数のバンクから鋼帯に冷却水を噴射することによって鋼帯を冷却する冷却工程を制御する鋼帯冷却制御装置であって、鋼帯の長さ方向を複数の領域に分割し、各領域に対する冷却条件から前記冷却工程における温度履歴を領域毎に算出する温度履歴算出手段と、前記温度履歴算出手段によって算出された温度履歴を用いて、各領域の材質特性値を予測する材質特性値予測手段と、前記材質特性値予測手段によって予測された材質特性値と材質特性値の要求仕様との差に基づいて、材質特性値の要求仕様を満足する冷却条件を前記領域毎に算出する冷却条件算出手段と、前記冷却条件算出手段によって算出された冷却条件に基づいて鋼帯の冷却工程を制御する制御手段と、を備える。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a steel strip cooling control device according to the present invention is configured to inject a steel strip by injecting cooling water from a plurality of banks arranged in the transport direction of the steel strip to the steel strip. A steel strip cooling control device for controlling a cooling process for cooling, wherein the length direction of the steel strip is divided into a plurality of regions, and the temperature history in the cooling step is calculated for each region from the cooling conditions for each region. A material property value predicting unit that predicts a material property value of each region using the temperature history calculated by the temperature history calculating unit; a material property value and a material predicted by the material property value predicting unit; Based on the difference from the required specification of the characteristic value, based on the cooling condition calculating means for calculating the cooling condition satisfying the required specification of the material characteristic value for each region, and the cooling condition calculated by the cooling condition calculating means And a control means for controlling the strip cooling step.
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る鋼帯冷却制御プログラムは、鋼帯の搬送方向に配置された複数のバンクから鋼帯に冷却水を噴射することによって鋼帯を冷却する冷却工程を制御する鋼帯冷却制御プログラムであって、鋼帯の長さ方向を複数の領域に分割し、各領域に対する冷却条件から前記冷却工程における温度履歴を領域毎に算出する温度履歴算出処理と、前記温度履歴算出処理によって算出された温度履歴を用いて、各領域の材質特性値を予測する材質特性値予測処理と、前記材質特性値予測処理によって予測された材質特性値と材質特性値の要求仕様との差に基づいて、材質特性値の要求仕様を満足する冷却条件を前記領域毎に算出する冷却条件算出処理と、前記冷却条件算出処理によって算出された冷却条件に基づいて鋼帯の冷却工程を制御する制御処理と、をコンピュータに実行させる。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a steel strip cooling control program according to the present invention is provided by injecting cooling water into a steel strip from a plurality of banks arranged in the transport direction of the steel strip. A steel strip cooling control program for controlling a cooling process for cooling, the temperature history of dividing the length direction of the steel strip into a plurality of regions, and calculating the temperature history in the cooling step for each region from the cooling conditions for each region A calculation process; a material characteristic value prediction process for predicting a material characteristic value of each region using the temperature history calculated by the temperature history calculation process; and a material characteristic value and a material predicted by the material characteristic value prediction process. Based on the difference from the required specification of the characteristic value, a cooling condition calculating process for calculating the cooling condition satisfying the required specification of the material characteristic value for each region, and the cooling condition calculated by the cooling condition calculating process To execute a control process for controlling the cooling process of the steel strip, to a computer based on.
本発明に係る鋼帯冷却制御方法、鋼帯冷却制御装置、及び鋼帯冷却制御プログラムによれば、鋼帯の長さ方向における材質のばらつきを低減することができる。 According to the steel strip cooling control method, the steel strip cooling control device, and the steel strip cooling control program according to the present invention, it is possible to reduce variations in material in the length direction of the steel strip.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である鋼帯冷却制御方法及び鋼帯冷却制御装置について説明する。 Hereinafter, a steel strip cooling control method and a steel strip cooling control device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
〔熱間圧延ラインの構成〕
始めに、図１，２を参照して、本発明の一実施形態である鋼帯冷却制御方法及び鋼帯冷却制御装置が適用される熱間圧延ラインの構成について説明する。但し、本発明の一実施形態である鋼帯冷却制御方法及び鋼帯冷却制御装置が適用される熱間圧延ラインは、図１，２に示す構成に限定されることはない。
[Configuration of hot rolling line]
First, the structure of a hot rolling line to which a steel strip cooling control method and a steel strip cooling control apparatus according to an embodiment of the present invention are applied will be described with reference to FIGS. However, the hot rolling line to which the steel strip cooling control method and the steel strip cooling control apparatus according to an embodiment of the present invention are applied is not limited to the configuration shown in FIGS.
図１は、本発明の一実施形態である鋼帯冷却制御方法及び鋼帯冷却制御装置が適用される熱間圧延ラインの構成を示す模式図である。図１に示すように、本発明の一実施形態である鋼帯冷却制御方法及び鋼帯冷却制御装置が適用される熱間圧延ライン１では、連続鋳造機２で鋳造された鋼帯３は、加熱炉４において加熱され、粗圧延機５と仕上圧延機６とによって数ミリの厚さまで圧延され、ランナウト冷却設備７において冷却された後、コイラー８によってコイル状に巻き取られる。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a hot rolling line to which a steel strip cooling control method and a steel strip cooling control apparatus according to an embodiment of the present invention are applied. As shown in FIG. 1, in the hot
図２は、図１に示すランナウト冷却設備７の構成を示す模式図である。図２に示すように、ランナウト冷却設備７では、仕上圧延機６によって圧延された鋼帯３は、鋼帯３の搬送方向（長さ方向）に配列された複数のバンク７１によって水冷される。バンク７１とは、ノズル７２を有するヘッダ７３と呼ばれる配水管を複数あわせた総称であり、鋼帯３はノズル７２から噴出される冷却水７４によって冷却される。また、ランナウト冷却設備７には、鋼帯３の搬送方向に複数の温度計７５が配設されている。各温度計７５は、所定周期毎に鋼帯３の温度を計測し、通信ケーブル等によって構成される伝送ケーブル７６を介して計測された温度のデータを本発明に係る制御手段として機能する図示しないプロセスコンピュータに送信する。そして、図示しないプロセスコンピュータは、鋼帯３の温度に基づいて冷却水７４の出し切りをバンク単位で制御する。なお、以下では、鋼帯３を仮想的に数百ｍｍピッチに分割して取り扱い、分割された各鋼帯をセグメントＳと称する。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the run-out cooling facility 7 shown in FIG. As shown in FIG. 2, in the run-out cooling facility 7, the
〔鋼帯冷却制御装置の構成〕
次に、図３を参照して、本発明の一実施形態である鋼帯冷却制御装置の構成について説明する。図３は、本発明の一実施形態である鋼帯冷却制御装置の構成を示すブロック図である。
[Configuration of steel strip cooling control device]
Next, with reference to FIG. 3, the structure of the steel strip cooling control apparatus which is one Embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a steel strip cooling control apparatus according to an embodiment of the present invention.
図３に示すように、本発明の一実施形態である鋼帯冷却制御装置１００は、装置本体１０１と、製造実績データベース（ＤＢ）１０２と、製造条件データベース（ＤＢ）１０３と、入力装置１０４と、出力装置１０５とを備えている。装置本体１０１は、本発明に係る温度履歴算出手段，材質特性値予測手段，及び冷却条件算出手段として機能する。
As shown in FIG. 3, the steel strip
装置本体１０１は、パーソナルコンピュータやワークステーション等の情報処理装置によって構成され、演算処理部１１０と、ＲＡＭ１２０と、ＲＯＭ１３０と、これらを結ぶバス配線１４０とを有している。演算処理部１１０は、ＣＰＵ等の演算処理装置によって構成され、ＲＯＭ１３０内に記憶されている鋼帯冷却制御プログラム１３１を実行することによって、データ読込部１１１，噴出パターン決定部１１２，材質予測部１１３，入力受付部１１４，出力部１１５，及び書込部１１６として機能する。これら各部の機能については後述する。ＲＡＭ１２０は、製造実績ＤＢ１０２から読み込まれた情報や入力装置１０４を介して入力された情報等の演算処理部１１０が実行する処理に関係するデータや制御プログラムを一時的に記憶する記憶装置であり、演算処理部１１０のワーキングエリアとして機能する。ＲＯＭ１３０は、後述する鋼帯冷却制御処理を実現する鋼帯冷却制御プログラム１３１等の制御プログラムや制御データを記憶する。
The apparatus
製造実績ＤＢ１０２及び製造条件ＤＢ１０３は、バス配線を介して装置本体１０１に接続され、伝送ケーブル７６を介してランナウト冷却設備７におけるバンク７１や温度計７５に接続されている。製造実績ＤＢ１０２には、過去に製造された鋼帯３に関する製造実績情報が格納されている。製造実績情報には、鋼帯３の製品番号，材料組織情報（α粒径平均値，相分率，炭窒化物析出量），操業条件（計測温度，通板速度），製品緒元（幅，厚さ，鋼種等の製品特性），材料特性（強度，加工性，靭性）等の情報が含まれる。製造条件ＤＢ１０３には、これから製造する鋼帯３の製造条件情報が格納されている。製造条件情報には、鋼帯３の製品番号，製品緒元（幅，厚さ，鋼種等の製品特性），目標材料特性（強度，加工性，靭性），製造条件（速度パターン，バンク噴出パターン）等が含まれる。製造実績情報及び製造条件情報は、伝送ケーブル７６を介して接続されている図示しない製造管理コンピュータによって随時更新される。
The
入力装置１０４は、キーボード，マウスポインタ，テンキー，タッチパネル等の入力装置によって構成され、装置本体１０１に各種情報を入力する際に操作される。出力装置１０５は、表示装置や印刷装置等の出力装置によって構成され、装置本体１０１の各種処理情報を出力する。
The
〔鋼帯冷却制御処理〕
このような構成を有する鋼帯冷却制御装置１００は、以下に示す鋼帯冷却制御処理を実行することによって、鋼帯３の長さ方向における材質のばらつきを低減する。以下、図４に示すフローチャートを参照して、この鋼帯冷却制御処理を実行する際の鋼帯冷却制御装置１００の動作について説明する。
[Steel strip cooling control processing]
The steel strip cooling
図４は、本発明の一実施形態である鋼帯冷却制御処理の流れを示すフローチャートである。図４に示すフローチャートは、オペレータが入力装置１０４を操作することによって冷却水７４を噴出するバンク７１の最大変更数（以下、最大変更バンク数と表記）Ｎの値を入力した後、鋼帯３の先端部がランナウト冷却設備７の最上流側の温度計７５（以下、仕上温度計７５と表記）を通過したタイミングで開始となる。この鋼帯冷却制御処理は、仕上温度計７５を通過する各セグメントＳに対して繰り返し実行される。
FIG. 4 is a flowchart showing the flow of steel strip cooling control processing according to an embodiment of the present invention. In the flowchart shown in FIG. 4, after the operator inputs the value of the maximum change number N (hereinafter referred to as the maximum change bank number) N of the
ステップＳ１の処理では、入力受付部１１４が、最大変更バンク数Ｎの値を読み込むと共に、製造条件ＤＢ１０３から仕上温度計７５の直下にあるセグメントＳの１つ前（コイラー８側）のセグメントＳに対する噴出パターンｐのデータを読み込む。また、入力受付部１１４は、製造条件ＤＢ１０３から鋼帯３の先端部に対応するセグメントＳの仕上温度Ｔ及び速度パターンのデータを読み込む。なお、入力受付部１１４は、仕上温度計７５の直下にあるセグメントＳが鋼帯３の先端部に対応するセグメントＳである場合、製造条件ＤＢ１０３内に格納されている噴出パターンのデータを噴出パターンｐとして読み込む。
In the process of step S1, the
ここで、噴射パターンｐとは、各バンク７１における冷却水７４の噴出のオン／オフを示す数列を意味し、例えばバンク７１の総数が１６である場合には“1000 1000 1000 0000”のように表される。ここで、数列の値１，０はそれぞれ冷却水７４の噴出のオン及びオフを示し、数列の左から右に向かって順に仕上圧延機６側のバンク７１からコイラー８側のバンク７１における冷却水７４の噴出のオン／オフを示している。また、速度パターンとは、図５に示すように、ランナウト冷却設備７に装入されてからコイラー８で巻き取られるまでの鋼帯３の速度の時間変化を示すものである。図５中、Ｖｆはランナウト冷却設備７に装入された時の鋼帯３の速度（装入速度）を示し、Ｖｃはコイラー８で巻き取られる際の鋼帯３の速度（巻取速度）を示す。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、鋼帯冷却制御処理はステップＳ２の処理に進む。
Here, the injection pattern p means a sequence indicating ON / OFF of the injection of the cooling water 74 in each
ステップＳ２の処理では、噴出パターン決定部１１２が、製造実績ＤＢ１０２から製造実績情報を読み出すと共に、製造条件ＤＢ１０３から仕上温度計７５の直下にあるセグメントＳに対する仕上温度Ｔ及び速度パターンを読み出す。そして、噴出パターン決定部１１２は、読み出された情報を用いて、ステップＳ１の処理において読み込まれた噴出パターンｐでセグメントＳを冷却した際のセグメントＳの材質特性値を計算する（材質特性値算出処理）。この材質特性値算出処理については、図６に示すフローチャートを参照して後述する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、鋼帯冷却制御処理はステップＳ３の処理に進む。
In the process of step S <b> 2, the ejection pattern determination unit 112 reads the manufacturing result information from the
ステップＳ３の処理では、噴出パターン決定部１１２が、変更バンク数を計数するプログラムカウンタの値ｎを０に設定する。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、鋼帯冷却制御処理はステップＳ４の処理に進む。 In step S3, the ejection pattern determination unit 112 sets the value n of the program counter that counts the number of changed banks to 0. Thereby, the process of step S3 is completed and a steel strip cooling control process progresses to the process of step S4.
ステップＳ４の処理では、噴出パターン決定部１１２が、変更バンク数を計数するプログラムカウンタの値ｎを１増数し、噴出パターンｐの集合Ｐを空集合とし、噴出パターンｐ’にステップＳ１の処理によって読み込まれた噴出パターンｐを設定する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、鋼帯冷却制御処理はステップＳ５の処理に進む。 In the process of step S4, the ejection pattern determination unit 112 increments the value n of the program counter for counting the number of changed banks by 1, the set P of the ejection patterns p is an empty set, and the process of step S1 is changed to the ejection pattern p ′. The ejection pattern p read by is set. Thereby, the process of step S4 is completed and the steel strip cooling control process proceeds to the process of step S5.
ステップＳ５の処理では、噴出パターン決定部１１２が、噴出パターンｐからバンク７１のオン／オフを１つ変更した時に想定される全ての噴出パターンを算出し、算出された噴出パターンの集合を集合Ｐとする。具体的には、噴出パターン決定部１１２は、噴出パターンを表す数列が“1000 1000 1000 0000”である場合、噴出パターン“1100 1000 1000 0000”，“0000 1000 1000 0000”，“1000 1000 1000 1000”等を算出する。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、鋼帯冷却制御処理はステップＳ６の処理に進む。
In the process of step S5, the ejection pattern determination unit 112 calculates all the ejection patterns assumed when the
ステップＳ６の処理では、噴出パターン決定部１１２が、ステップＳ５の処理によって算出された噴出パターン集合Ｐに含まれる全ての噴出パターンについて、セグメントＳを冷却した際のセグメントＳの材質特性値を算出する。材質特性値は、上記ステップＳ２の処理と同様の方法によって算出される。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、鋼帯冷却制御処理はステップＳ７の処理に進む。 In the process of step S6, the ejection pattern determination unit 112 calculates the material characteristic value of the segment S when the segment S is cooled for all the ejection patterns included in the ejection pattern set P calculated by the process of step S5. . The material characteristic value is calculated by the same method as the process of step S2. Thereby, the process of step S6 is completed and a steel strip cooling control process progresses to the process of step S7.
ステップＳ７の処理では、噴出パターン決定部１１２が、ステップＳ５の処理によって作成された噴出パターンの集合Ｐの中から、ステップＳ６の処理によって算出された材質特性値が最も目標値（要求仕様）に近い噴出パターンｐ’を抽出する。これにより、ステップＳ７の処理は完了し、鋼帯冷却制御処理はステップＳ８の処理に進む。 In the process of step S7, the material pattern value calculated by the process of step S6 is the most desired value (required specification) from the set P of the spray patterns generated by the process of step S5. A near ejection pattern p ′ is extracted. Thereby, the process of step S7 is completed and a steel strip cooling control process progresses to the process of step S8.
ステップＳ８の処理では、噴出パターン決定部１１２が、ステップＳ１の処理によって読み込まれた噴出パターンｐでセグメントＳを冷却した時に得られる材質特性値がステップＳ７の処理によって抽出された噴出パターンｐ’でセグメントＳを冷却した時に得られる材質特性値よりも目標値より近いか否か、又は、プログラムカウンタの値ｎが最大変更バンク数Ｎに達しているか否かを判別する。判別の結果、噴出パターンｐでセグメントＳを冷却した時に得られる材質特性値が噴出パターンｐ’でセグメントＳを冷却した時に得られる材質特性値よりも目標値より近い、又は、プログラムカウンタの値ｎが最大変更バンク数Ｎに達している場合、噴出パターン決定部１１２は鋼帯冷却制御処理をステップＳ９の処理に進める。一方、噴出パターンｐでセグメントＳを冷却した時に得られる材質特性値が噴出パターンｐ’でセグメントＳを冷却した時に得られる材質特性値よりも目標値より近くない、且つ、プログラムカウンタの値ｎが最大変更バンク数Ｎに達していない場合には、噴出パターン決定部１１２は鋼帯冷却制御処理をステップＳ４の処理に戻す。 In the process of step S8, the material characteristic value obtained when the ejection pattern determination unit 112 cools the segment S with the ejection pattern p read by the process of step S1 is the ejection pattern p ′ extracted by the process of step S7. It is determined whether or not the material characteristic value obtained when the segment S is cooled is closer to the target value, or whether or not the value n of the program counter has reached the maximum change bank number N. As a result of the determination, the material characteristic value obtained when the segment S is cooled by the ejection pattern p is closer to the target value than the material characteristic value obtained when the segment S is cooled by the ejection pattern p ′, or the value n of the program counter Has reached the maximum change bank number N, the ejection pattern determination unit 112 advances the steel strip cooling control process to the process of step S9. On the other hand, the material characteristic value obtained when the segment S is cooled by the ejection pattern p is not closer to the target value than the material characteristic value obtained when the segment S is cooled by the ejection pattern p ′, and the value n of the program counter is If the maximum change bank number N has not been reached, the ejection pattern determination unit 112 returns the steel strip cooling control process to the process of step S4.
ステップＳ９の処理では、出力部１１５が、噴出パターンｐをセグメントＳの噴出パターンとして製造条件ＤＢ１０３に格納すると共に、噴出パターンｐの情報を表示装置や印刷装置に出力する。出力部１１５から出力される情報の一例については後述する。これにより、ステップＳ９の処理は完了し、鋼帯冷却制御処理はステップS１０の処理に進む。
In the process of step S9, the
ステップＳ１０の処理では、噴出パターン決定部１１２が、鋼帯３の尾端部が仕上温度計７５の直下を抜けたか否かを判別することによって、全てのセグメントＳに対して噴出パターンｐの算出が完了したか否かを判別する。判別の結果、全てのセグメントＳに対して噴出パターンｐの算出が完了していない場合、噴出パターン決定部１１２は鋼帯冷却制御処理をステップＳ１の処理に戻す。一方、全てのセグメントＳに対して噴出パターンｐの算出が完了した場合には、噴出パターン決定部１１２は一連の鋼帯冷却制御処理を終了する。
In the process of step S10, the ejection pattern determination unit 112 determines whether or not the tail end portion of the
〔材質特性値算出処理〕
次に、図６に示すフローチャートを参照して、上記ステップＳ２の材質特性値算出処理について説明する。図６は、本発明の一実施形態である材質特性値算出処理の流れを示すフローチャートである。図６に示すフローチャートは、上記ステップＳ１の処理が完了したタイミングで開始となる。
[Material characteristic value calculation processing]
Next, the material characteristic value calculation processing in step S2 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. FIG. 6 is a flowchart showing the flow of a material characteristic value calculation process according to an embodiment of the present invention. The flowchart shown in FIG. 6 starts at the timing when the process of step S1 is completed.
ステップＳ２１の処理では、材質予測部１１３が、以下に示す数式（１）を利用して、図７に示すような仕上温度計７５の直下を通過してからコイラー８によって巻き取られるまでのセグメントＳの温度変化を求める。ここで、数式（１）中、Ｔ（ｔ）は時間ｔ秒の時のセグメントＳの温度を示し、ｗｐ（ｔ，ｔ＋ｐ）は時間ｔ秒から時間ｔ＋ｐ秒までの間にセグメントＳに噴出される冷却水７４の水量を示し、ｖ（ｔ）は時間ｔ秒から時間ｔ＋ｐ秒までの間のセグメントＳの平均速度を示し、ｔは仕上温度計７５の直下を通過した時を０秒とした時の経過時間を示し、ｐは仕上温度計７５の直下を通過してからコイラー８によって巻き取られるまでの温度変化をどれだけ細かな時間間隔で求めるかを決める刻み時間を示す。
T(t+p)=T(t)+f(wp(t,t+p),v(t,t+p),T(t),p) …（１）
In the process of step S21, the segment from when the
T (t + p) = T (t) + f (wp (t, t + p), v (t, t + p), T (t), p) (1)
なお、数式（１）において、ｆ（ｗｐ，ｖ，Ｔ，ｐ）は、温度Ｔ（ｔ）であるセグメントＳが水量ｗｐの冷却水７４を噴射されながら速度ｖで時間ｐ搬送された時の降下温度を計算する関数を表す。関数ｆとしては、一般的に知られている、温度が異なる２つの物質が互いに接した時の温度変化を求める熱伝達関数等を用いることができる。本実施形態では、セグメントＳの板厚方向における温度分布は均一であるとしているが、板厚方向にさらにセグメントを分け、熱伝達関数と板厚方向のセグメントに対する熱伝導方程式を連成させることによって、板厚方向の温度分布を計算してもよい。これにより、ステップＳ２１の処理は完了し、材質特性値算出処理はステップＳ２２の処理に進む。 In Formula (1), f (wp, v, T, p) is the time when the segment S at the temperature T (t) is transported for time p at the speed v while being injected with the cooling water 74 having the water amount wp. Represents a function that calculates the temperature drop. As the function f, a generally known heat transfer function for obtaining a temperature change when two substances having different temperatures come into contact with each other can be used. In this embodiment, the temperature distribution in the plate thickness direction of the segment S is assumed to be uniform, but the segments are further divided in the plate thickness direction, and the heat transfer function and the heat conduction equation for the segments in the plate thickness direction are coupled. The temperature distribution in the plate thickness direction may be calculated. Thereby, the process of step S21 is completed, and the material characteristic value calculation process proceeds to the process of step S22.
ステップＳ２２の処理では、材質予測部１１３が、以下に示す数式（２）〜（４）を利用して、コイラー８によって巻き取れた後のセグメントＳのフェライト相分率，炭窒化物の析出量，及びα粒径を算出する。なお、本実施形態では、ミクロ組織として、フェライト相分率，炭窒化物の析出量，及びα粒径を算出することとしたが、固溶量、パーライト相分率、ベイナイト相分率、及びマルテンサイト相分率等を算出してもよい。これにより、ステップＳ２２の処理は完了し、材質特性値算出処理はステップＳ２３の処理に進む。
フェライト相分率R(t+p)=R(t)+g(T(t),t,p) …（２）
炭窒化物の析出量S(t+p)=S(t)+h(T(t),t,p) …（３）
α粒径＝k*｛(Tf-Tc)/tc｝-m …（４）
In the process of step S22, the
Ferrite phase fraction R (t + p) = R (t) + g (T (t), t, p) (2)
Precipitation amount of carbonitride S (t + p) = S (t) + h (T (t), t, p) (3)
α particle size = k * {(T f −T c ) / t c } −m (4)
なお、数式（２）中、ｔは仕上温度計７５の直下を通過した時を０秒とした時の経過時間を示し、ｐは仕上温度計７５の直下を通過してからコイラー８によって巻き取られるまでの間のフェライト相分率の変化をどれだけ細かな時間間隔で求めるかを決める刻み時間を示し、Ｒ（ｔ）は時間ｔ秒の時のフェライト相分率（％）を示し、ｇ（Ｔ（ｔ），ｔ，ｐ）は温度Ｔ（ｔ）で時間ｔ秒から時間ｐ秒だけ経過した時のフェライト相分率の増加量（％）、つまり、温度Ｔ（ｔ）で時間ｔ秒から時間ｐ秒だけ経過した時のフェライト変態量（％）を示し、Ｔ（ｔ）はステップＳ２１の処理によって算出された温度変化Ｔ（ｔ）を示す。但し、時間０秒の時は、フェライト変態が進行していないものとみなし、Ｒ（０）＝０とする。
In Equation (2), t represents the elapsed time when 0 second is passed through the position immediately below the finishing
また、関数ｇは時間ｔ秒の時に温度Ｔ（ｔ）であるセグメントＳを時間ｐ秒だけ等温保持した時の等温変態を計算する関数である。フェライト変態は、図８に示すようにセグメントＳの温度変化を示す温度曲線Ｌ１がフェイト変態開始タイミングを示す点線Ｆと交差する点Ａ（時間Ｔ１）において開始となり、コイラー８によって巻取られるまで進行して最終的なフェライト相分率は１００（％）となる。このため、点線Ｆより右下に温度曲線Ｌ１がある場合に、関数ｇの値は正となり、フェライト変態が進行する。そして、関数ｇとしては、実験式により求められた回帰式や熱力学に基づく公知の理論物理式等を用いることができる。なお、本実施形態では、フェライト相分率を求める関数を例に挙げたが、パーライトやベイナイトやマルテンサイト等の他の相に対しても同様の考えに基づいた数式によって相分率を求めてもよい。
The function g is a function for calculating the isothermal transformation when the segment S, which is the temperature T (t) at the time t seconds, is held isothermally for the time p seconds. As shown in FIG. 8, the ferrite transformation starts at a point A (time T1) at which the temperature curve L1 indicating the temperature change of the segment S intersects the dotted line F indicating the fate transformation start timing, and proceeds until it is wound by the
また、数式（３）中、ｔは仕上温度計７５の直下を通過した時を０秒とした時の経過時間を示し、ｐは仕上温度計７５からコイラー８によって巻取られるまでの間の炭窒化物の析出量の変化をどれだけ細かな時間間隔で求めるかを決める刻み時間を示し、Ｓ（ｔ）は時間ｔ秒の時の炭窒化物の析出量（％）を示し、ｈ（Ｔ（ｔ），ｔ，ｐ）は温度Ｔ（ｔ）で時間ｔ秒から時間ｐ秒だけ経過した時の炭窒化物の析出量（％）を示し、Ｔ（ｔ）はステップＳ２１の処理によって算出された温度変化Ｔ（ｔ）を示し、関数ｈは時間ｔ秒の時に温度Ｔ（ｔ）であるセグメントＳを時間ｐ秒だけ等温保持した時の炭窒化物の析出量を計算する関数である。但し、時間０秒の時は、炭窒化物は析出していないものとみなし、Ｓ（０）＝０とする。また、関数ｈとしては、実験式により求められた成分実績を説明変数とする回帰式や熱力学に基づく公知の理論物理式等を用いることができる。炭窒化物の析出は、図８に示すようにセグメントＳの温度変化を示す温度曲線Ｌ１が析出開始タイミングを示す点線と交差する点Ｂ（時間Ｔ２）において開始となり、コイラー８によって巻取られるまで進行して最終的に炭窒化物の析出量はａ（％）となる。
Further, in Equation (3), t represents the elapsed time when 0 second is passed when passing directly under the finishing
また、数式（４）中、ｍ，ｋは正の定数を示し、Ｔｆはセグメントの仕上温度を示し、ＴｃはセグメントＳの巻取温度を示し、ｔｃはセグメントＳの巻取時間を示している。 In Equation (4), m and k are positive constants, T f is the finishing temperature of the segment, T c is the winding temperature of the segment S, and tc is the winding time of the segment S. ing.
ステップＳ２３の処理では、材質予測部１１３が、ステップＳ２２の処理によって算出されたフェライト相分率，炭窒化物の析出量，及びα粒径に近い過去に製造された製品の製造実績情報を製造実績ＤＢ１０２内から検索し、検索された製品の材質特性値をセグメントＳの材質特性値とする。材質特性値としては、引張強度，降伏強度，伸び，穴広げ性，深絞り性，及び靭性等を例示することができる。なお、製造実績情報の検索手法は、過去に照らし合わせて最もミクロ組織が近い製品を選んでいることにほかならないため、近さを表現する他の手法（ニューラルネット，線形重回帰，ノンパラメトリック回帰等）と代替してもよい。また、過去に照らし合わせるものをミクロ組織だけではなく、温度計測値や速度や厚み等の操業条件を利用してもよい。また、材質予測部１１３は、以下に示す数式（５）を利用して、セグメントＳの強度を算出するようにしてもよい。なお、数式（５）中、ｃ１，ｃ２，ｃ４，ｃ５は定数を示す。これにより、ステップＳ２３の処理は完了し、一連の材質特性値算出処理は終了する。
強度＝c1*α粒径-1/2＋c2*析出量+c4*フェライト相分率+c5 …（５）
In the process of step S23, the
Strength = c1 * α particle size− 1 / 2 + c2 * precipitation amount + c4 * ferrite phase fraction + c5 (5)
〔出力例〕
最後に、上記鋼帯冷却制御処理によって出力される情報の一例について説明する。一般に、鋼帯３の先端部以外のセグメント（中間セグメント）は、通板速度が速いため、仕上温度計７５の直下を通過してからコイラー８によって巻き取られるまでの時間が短い。このため、図１０に点線Ｌ１で示すような先頭セグメントと同じ噴出パターンでは、中間セグメントにおいて炭窒化物の析出が促進されず、先頭セグメントより強度が低下し、目標強度を得ることができない。しかしながら、この鋼帯冷却制御処理によれば、仕上温度計７５付近のバンク７１をＯＮとするような噴出パターンが作成されるので、図１０に実線Ｌ１’で示すようにコイラー８の巻取り温度を低下させ、目標の強度を得ることができる。これは、ランナウト冷却設備７の上流側においてセグメントＳの温度を低下させることによって、炭窒化物の析出及びα粒の微細化を短時間で促進していることに他ならない。これにより、セグメントＳがランナウト冷却設備７内において加速される場合であっても、図９に示すような温度曲線Ｌ１１〜Ｌ１５を得ることができるため、鋼帯３の長さ方向にわたって目標材質を得ることができる。
[Output example]
Finally, an example of information output by the steel strip cooling control process will be described. In general, a segment (intermediate segment) other than the tip portion of the
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である鋼帯冷却制御処理によれば、装置本体１００が、各セグメントＳに対する噴射パターンから冷却工程における温度履歴をセグメントＳ毎に算出し、算出された温度履歴を用いて各セグメントＳの材質特性値を予測し、予測された材質特性値と材質特性値の要求仕様との差に基づいて、材質特性値の要求仕様を満足する噴射パターンをセグメントＳ毎に算出する。これにより、算出された噴射パターンに基づいて鋼帯３の冷却工程を制御することによって、鋼帯３の長さ方向における材質のばらつきを低減することができる。
As is clear from the above description, according to the steel strip cooling control process according to the embodiment of the present invention, the apparatus
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者などによりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術などは全て本発明の範疇に含まれる。 Although the embodiment to which the invention made by the present inventor is applied has been described above, the present invention is not limited by the description and the drawings that form a part of the disclosure of the present invention according to this embodiment. That is, other embodiments, examples, operational techniques, and the like made by those skilled in the art based on the present embodiment are all included in the scope of the present invention.
１ 熱間圧延ライン
２ 連続鋳造機
３ 鋼帯
４ 加熱炉
５ 粗圧延機
６ 仕上圧延機
７ ランナウト冷却設備
８ コイラー
７１ バンク
７２ ノズル
７３ ヘッダ
７４ 冷却水
７５ 温度計
７６ 伝送ケーブル
１００ 鋼帯冷却制御装置
１０１ 装置本体
１０２ 製造実績データベース（ＤＢ）
１０３ 製造条件データベース（ＤＢ）
１０４ 入力装置
１０５ 出力装置
１１０ 演算処理部
１１１ データ読込部
１１２ 噴出パターン決定部
１１３ 材質予測部
１１４ 入力受付部
１１５ 出力部
１１６ 書込部
１２０ ＲＡＭ
１３０ ＲＯＭ
１３１ 鋼帯冷却制御プログラム
１４０ バス配線
Ｓ セグメント
DESCRIPTION OF
103 Manufacturing condition database (DB)
DESCRIPTION OF
130 ROM
131 Steel strip cooling control program 140 Bus wiring S segment
Claims (8)
鋼帯の長さ方向を複数の領域に分割し、各領域に対する冷却条件から前記冷却工程における温度履歴を領域毎に算出する温度履歴算出ステップと、
前記温度履歴算出ステップによって算出された温度履歴を用いて、各領域の材質特性値を予測する材質特性値予測ステップと、
前記材質特性値予測ステップによって予測された材質特性値と材質特性値の要求仕様との差に基づいて、材質特性値の要求仕様を満足する冷却条件を前記領域毎に算出する冷却条件算出ステップと、
前記冷却条件算出ステップによって算出された冷却条件に基づいて鋼帯の冷却工程を制御する制御ステップと、
を含むことを特徴とする鋼帯冷却制御方法。 A steel strip cooling control method for controlling a cooling process for cooling a steel strip by injecting cooling water into the steel strip from a plurality of banks arranged in the conveying direction of the steel strip,
A temperature history calculation step for dividing the length direction of the steel strip into a plurality of regions, and calculating a temperature history in the cooling step for each region from a cooling condition for each region;
Using the temperature history calculated by the temperature history calculation step, the material property value prediction step for predicting the material property value of each region;
A cooling condition calculating step for calculating, for each region, a cooling condition satisfying the required specification of the material characteristic value based on a difference between the material characteristic value predicted by the predicting step of the material characteristic value and the required specification of the material characteristic value; ,
A control step of controlling the cooling process of the steel strip based on the cooling condition calculated by the cooling condition calculating step;
The steel strip cooling control method characterized by including.
鋼帯の長さ方向を複数の領域に分割し、各領域に対する冷却条件から前記冷却工程における温度履歴を領域毎に算出する温度履歴算出手段と、
前記温度履歴算出手段によって算出された温度履歴を用いて、各領域の材質特性値を予測する材質特性値予測手段と、
前記材質特性値予測手段によって予測された材質特性値と材質特性値の要求仕様との差に基づいて、材質特性値の要求仕様を満足する冷却条件を前記領域毎に算出する冷却条件算出手段と、
前記冷却条件算出手段によって算出された冷却条件に基づいて鋼帯の冷却工程を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする鋼帯冷却制御装置。 A steel strip cooling control device for controlling a cooling process for cooling a steel strip by injecting cooling water onto the steel strip from a plurality of banks arranged in the transport direction of the steel strip,
A temperature history calculating means for dividing the length direction of the steel strip into a plurality of regions, and calculating a temperature history in the cooling step for each region from a cooling condition for each region;
A material characteristic value predicting means for predicting a material characteristic value of each region using the temperature history calculated by the temperature history calculating means;
Cooling condition calculating means for calculating, for each of the regions, a cooling condition that satisfies the required specification of the material characteristic value based on a difference between the material characteristic value predicted by the material characteristic value predicting means and the required specification of the material characteristic value; ,
Control means for controlling the cooling process of the steel strip based on the cooling condition calculated by the cooling condition calculating means;
A steel strip cooling control device comprising:
鋼帯の長さ方向を複数の領域に分割し、各領域に対する冷却条件から前記冷却工程における温度履歴を領域毎に算出する温度履歴算出処理と、
前記温度履歴算出処理によって算出された温度履歴を用いて、各領域の材質特性値を予測する材質特性値予測処理と、
前記材質特性値予測処理によって予測された材質特性値と材質特性値の要求仕様との差に基づいて、材質特性値の要求仕様を満足する冷却条件を前記領域毎に算出する冷却条件算出処理と、
前記冷却条件算出処理によって算出された冷却条件に基づいて鋼帯の冷却工程を制御する制御処理と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする鋼帯冷却制御プログラム。 A steel strip cooling control program for controlling a cooling process for cooling a steel strip by injecting cooling water into the steel strip from a plurality of banks arranged in the transport direction of the steel strip,
A temperature history calculation process for dividing the length direction of the steel strip into a plurality of regions, and calculating the temperature history in the cooling step for each region from the cooling conditions for each region;
A material property value prediction process for predicting a material property value of each region using the temperature history calculated by the temperature history calculation process;
A cooling condition calculation process for calculating, for each region, a cooling condition that satisfies the required specification of the material characteristic value based on a difference between the material characteristic value predicted by the material characteristic value prediction process and the required specification of the material characteristic value; ,
A control process for controlling the cooling process of the steel strip based on the cooling condition calculated by the cooling condition calculation process;
A steel strip cooling control program for causing a computer to execute.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2011
- 2011-02-23 JP JP2011037647A patent/JP2012171001A/en not_active Withdrawn
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