JP5861436B2 - 熱間仕上温度制御方法、熱間仕上温度制御装置、及び熱延金属板の製造方法 - Google Patents
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Description
この熱間仕上出側温度制御では、スラブを加熱炉で昇温し粗圧延機で圧延して粗バーとした後の当該粗バー1m毎の各切板を制御対象とし、仕上圧延機入側時に入側実績温度と入側換算の仕上出側目標温度とから目標冷却量を求め、その目標冷却量となるように冷却装置の吐出・停止を制御することで、仕上圧延機出側の板温度が仕上出側目標温度となるように調整している(特許文献1,2)。この温度制御において、仕上出側目標温度を、予め設定した温度モデルを用いて入側目標温度に換算している。すなわち、温度モデルを用いて上記目標冷却量を求めている。
しかし、材料温度・板厚区分毎に予め決定されている空冷、水冷、ロール接触、ロール摩擦、塑性発熱の条件を、粗バー1m(切板)毎の各制御対象に応じて、温度モデルに反映しているので、板厚が同区分の異なる材料温度に対して温度外れが生じるなど、制御精度が低くなる場合があった。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、仕上圧延時の熱間仕上温度制御の精度を向上可能な技術の提供を目的としている。
上記入側実績温度と上記温度モデルとを使用して、上記目標冷却量で冷却を実施したときの、仕上圧延機入側から仕上圧延機出側までの板の温度降下量を計算温度降下量として算出し、
上記入側実績温度と仕上圧延機出側での板の実績温度とから、仕上圧延機入側から仕上圧延機出側までの実際の板の温度降下量を実績温度降下量として算出し、
上記計算温度降下量に対する上記実績温度降下量の比を学習値として求め、
その学習値によって、当該学習値を求めた板とは別の板に対する上記目標冷却量を補正することを特徴とする。
次に、請求項3に記載した発明は、請求項1又は請求項2に記載した構成に対し、上記仕上出側目標温度を上記温度モデルを用いて仕上圧延機入側の入側目標温度に換算し、その換算した入側目標温度と上記入側実績温度との差分から上記冷却装置の目標冷却量を求める熱間仕上温度制御方法において、
上記学習値による補正は、上記学習値によって上記換算した入側目標温度を補正することで実施することを特徴とする。
次に、請求項5に記載した発明は、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載した構成に対し、上記熱間仕上温度制御は、板を長手方向に沿って所定単位毎に仮想的に分けた切板単位に実施され、一本の板の全切板に対する学習値、若しくは一本の板の内の予め設定した代表点に対する学習値を、その板の学習値とし、仕上圧延する板とは別の板の学習値を使用して、上記仕上圧延する板の各切板の目標冷却量を補正すると共に、上記仕上圧延する板のうち仕上圧延が終了した切板部分に対する学習値を、上記仕上圧延する板のうちまだ仕上圧延していない切板部分の温度制御に反映することを特徴とする
上記入側実績温度と上記温度モデルとを使用して、上記冷却装置による上記目標冷却量で冷却を実施したときの、仕上圧延機入側から仕上圧延機出側までの板の温度降下量を計算温度降下量として算出する計算温度降下量算出部と、
上記入側実績温度と仕上圧延機出側での板の実績温度とから、実際の仕上圧延機入側から仕上圧延機出側までの板の温度降下量を実績温度降下量として算出する実績温度降下量算出部と、
上記計算温度降下量算出部が算出した計算温度降下量に対する上記実績温度降下量算出部が算出した実績温度降下量の比を学習値として求める学習値算出部と、
上記学習値算出部が求めた学習値で、上記温度モデルを用いて算出した目標冷却量を補正する冷却量補正部と、を備えることを特徴とする。
上記冷却量補正部は、上記学習値によって上記換算した入側目標温度を補正することで上記目標冷却量を補正することを特徴とする。
上記冷却量補正部は、テーブル生成部を参照して、仕上圧延する板に対応する板区分の学習値を使用して上記学習値による補正を行うことを特徴とする。
次に、請求項9に記載した発明は、請求項8に記載した構成に対し、上記求めた学習値を、その学習値を求めた板のまだ仕上圧延していない部分の温度制御に反映することを特徴とする。
次に、請求項10に記載した発明は、熱延金属板を仕上圧延機で仕上圧延中に、上記板を冷却装置で冷却することで仕上圧延機出側での板温度を仕上出側目標温度に制御する工程を含む熱延金属板の製造方法であって、
上記仕上圧延機の入側から出側までの温度関係を表す温度モデルを使用して、上記温度モデルと仕上圧延機入側での板の入側実績温度とから求めた目標冷却量で冷却を実施したときの上記仕上圧延機入側から上記仕上圧延機出側までの板の温度降下量である第1の温度降下量と、上記入側実績温度と上記仕上圧延機出側での板の実績温度とから求めた温度降下量である第2の温度降下量と、から得られる値を学習値とし、その学習値を予め設定した操業条件毎に求めて記憶しておき、
実測された仕上圧延機入側での入側実績温度と上記温度モデルとから目標冷却量を算出する際に上記記憶した学習値で補正し、その補正した目標冷却量に基づく冷却を行いながら仕上圧延を行うことを特徴とする。
次に、請求項11に記載した発明は、請求項10に記載した構成に対し、上記学習値は、上記第1の温度降下量に対する上記第2の温度降下量の比として算出されることを特徴とする。
「構成」
(設備構成)
本実施形態の仕上圧延機1は、図1に示すように、7つのスタンドF1〜F7から構成されていると共に、各スタンドF1〜F7間にそれぞれ冷却装置2が配置されている。冷却装置2は、例えば冷却水スプレー装置から構成されて、熱延金属板6の表面に向けて冷却水を吹き付け可能となっている。なお、冷却水を吹き付けない箇所では空冷が行われることとなる。本実施形態では上記冷却装置2の配置例として、図1に示すように、上記7つのスタンドF1〜F7のうち、F5、F6、F7スタンド前に1つ(図1の2e、2f、2g)、F1、F4スタンド前に2つ(図1の2a、2d)、F2、F3スタンド前に3つ(図1の2b、2c)、合計13つの冷却装置を設置する場合を例示している。なお図1では、板6の上方に存在する冷却装置だけを図示しているが、実際には板6の下側にも同様に冷却装置が配置されて、板6の上下両方から当該板6の冷却を実施可能な構成となっている。
なお、仕上圧延機1の上流側には、加熱後のスラブを圧延する粗圧延機が配置されていると共に、その粗圧延機の出側と仕上圧延機1の入側との間には、板6の温度降下などを補償するための、バーヒータBH及びエッジヒータEHが配置されていて、粗圧延から仕上圧延開始までの間の板の温度補償を行っている。図1中、符号R5は、粗圧延機の最終スタンドを例示している。また、粗圧延機の出側には、第2の温度計が配置されて、粗圧延されて仕上圧延機1に搬送される板6の温度を測定可能となっている。
また、仕上圧延機1の下流側には、板6の方向を変更するピンチロール(不図示)と巻取り機(不図示)が配置されており、仕上圧延された板6を順次巻取り機で巻き取る構成となっている。
仕上圧延制御コントローラ11が、仕上圧延機入側の板厚、圧延機出側での目標板厚、仕上圧延速度に応じた各目標圧下量に各スタンドF1〜F7での圧下量を制御する。
仕上圧延の際に、板6を搬送するための基準とする仕上圧延速度パターンは、一本の板6毎に、圧延設備の諸元に基づき高能率で圧延可能な速度パターンに予め設定されている。
なお、仕上圧延制御においても、板6を長手方向に沿って所定単位毎に仮想的に分けた切板単位に圧下制御を実施する。
次に、仕上圧延中の温度制御(冷却制御)について説明する。この温度制御は、仕上圧延機出側での温度が仕上出側目標温度となるように、仕上圧延中に上記冷却装置2を使用して冷却を行う温度制御である。この温度制御は、板6を長手方向に沿って所定単位毎に仮想的に分けた切板単位に実施する。この熱間仕上出側温度制御は、冷却制御コントローラ10で実施される。
この冷却制御コントローラ10は、図1に示すように、機能的には、冷却量設定調整部10Aと目標冷却量算出部10Bとを備える。
温度トラッキング部10Aaは、切板毎に仕上圧延機1内の切板位置をトラッキングする。例えば仕上圧延速度によって各切板位置を推定する。温度トラッキング部10Aaは、トラッキング情報をスプレー冷却制御部10Abに出力する。
スプレー冷却制御部10Abは、目標冷却量算出部10Bが出力した切板毎の目標冷却量に基づき、各切板毎に、目標冷却量とするための冷却装置2の冷却水の吐出パターンを決定する。そして、温度トラッキング部10Aaからの各切板のトラッキング情報を参照しつつ、各冷却装置2の吐出を制御して、各切板への冷却量が上記目標冷却量となるように調整する。
上記入側目標温度算出部10Baは、切板単位に、図4に示すフローチャートに基づき目標冷却量の演算を行う。すなわち、入側目標温度算出部10Baは、ステップS10にて、対象とする板6に対して予め設定されている仕上圧延速度パターンに基づき、対象とする切板の仕上圧延速度を取得する。
次に、ステップS30では、冷却量補正部10Bgから補正用の学習値Pn *を取得して、ステップS20で求めた温度降下量を補正、具体的には、温度降下量に補正用の学習値Pn *を乗算する。
下記(1)式は、ステップS30及びステップS40の処理を表す式である。
入側目標温度 =仕上出側目標温度 +計算した温度降下量×学習値Pn *
・・・(1)
上記学習値の初期値は1であるが、後述の冷却量補正部10Bgが学習値を演算した場合には、その学習値Pn *を適用する。
計算温度影響量 =空冷温度 +水冷温度
+ロール接触温度 +ロール摩擦温度+塑性発熱温度
・・・(2)
ここで、
空冷温度 =定数×熱拡散率÷熱伝導率÷板厚×時間×熱伝達係数
水冷温度 =定数×熱拡散率÷熱伝導率÷板厚×時間×水冷温度係数
ロール接触温度=定数×熱拡散率÷熱伝導率÷板厚×時間×ロール接触温度係数
ロール摩擦温度=定数×熱拡散率÷熱伝導率÷板厚×時間×ロール摩擦温度係数
塑性発熱温度 =定数×密度×比熱×荷重×歪量
である。
上記式中の上記熱拡散率、熱伝導率、密度、比熱は、予め実験や計算から求められた定数であって、材料温度及び板厚の区分毎に個別の値が設定されている。
また、上記入側目標温度算出部10Baで入側目標温度に換算する際には、上記水冷温度をゼロに設定して計算温度影響量を演算し、その演算した計算温度影響量を上記計算した温度降下量とする。
また、目標冷却量演算部10Bbは、入側目標温度算出部10Baで求めた入側目標温度と、入側温度計3が測定した仕上圧延機入側での板温度(実績値)とに基づき、対応する切板の目標冷却温度を算出し、算出した目標冷却量を上記冷却量設定調整部10Aに出力する。
上記温度降下量は、次のようにして求める。すなわち、対象とする切板の圧延速度と、入側温度計3が測定した仕上圧延機入側での板温度(実績値)を元に、上記温度モデルの式を演算して計算温度影響量を求め、その計算温度影響量を計算温度降下量とする。ここで、粗圧延機出側の温度計で実測した板温度に基づき仕上圧延機入側の板の実績温度を推定して使用しても良い。
実績温度降下量=入側実績温度(実測値) −出側温度(実測値)
・・・(3)
また、学習値算出部10Beは、同一切板部分に対し、上記計算温度降下量算出部10Bcが算出した計算温度降下量と、実績温度降下量算出部10Bdが算出した実績温度降下量とを入力し、下記式によって学習値を算出する。
学習値 = 実績温度降下量/計算温度降下量 ・・・(4)
上記板区分のテーブルは、例えば材料区分110区分×板厚区分23区分のテーブルとする。
上記代表点の切板は、例えば先端から1mの切板(図2の1の位置)、第1の加速度から第2の加速度に変化するときの切板(図2の2の位置)、最大仕上圧延速度に切り替わるときの切板(図2の3の位置)、最大仕上圧延速度から減速に変更するときの切板(図2の4の位置)、尾端から2m手前の切板(図2の5の位置)である。この5つの代表点が分かれば、その間は、直線状に速度が変化する為、線形補間によって学習値を推定することが可能となる。
冷却量補正部10Bgは、ステップS100にて、次に仕上圧延を行う熱延金属板と同じ板区分のテーブル中に学習値があるかサーチする。
ステップS120では、テーブルから対応する学習値(代表点の5点分の学習値)を取得する。そして、取得した代表点の学習値を用いて、代用点での補正用の学習値Pn *を算出する。
すなわち代表点の5点の学習値に対し、それぞれ下記(5)式による平滑化処理を施して、上記代表点での学習値Pn *を求める。piは最新の学習値であり、pi−1は、2番目に新しい学習値である。図5にその例を示した。
Pn *=pi×α +pi−1×(1−α) ・・・(5)
ただし、n=1〜5
なお、上記テーブルに記憶する学習値は、5点に限定されず。6点以上であっても良いし、4点若しくは3点であっても良い。
ここで、上記重みゲインαは、0.5よりも小さくして、昔の値(2番目に新しい値)の重みを大きく設定する。例えばα=0.3とする。なお、テーブルに記憶する学習値は、3つ以上であって良いし、1つであっても良いが、2以上使用して補正用の学習値を求めることが好ましい。
そして、冷却量補正部10Bgは、対応する切板に対応する補正用の学習値Pn *を、入側目標温度算出部10Baに出力する。対応する板の全部の切板の補正用の学習値Pn *を求めてテーブルの形で出力しても良い。
本実施形態では、材料温度・板厚区分により決定される空冷、水冷、ロール接触、ロール摩擦、塑性発熱の影響を一つの影響係数項としての学習値として求め、その学習値で、次材以上の板の目標冷却量を補正する。
本実施形態では、仕上出側目標温度を目標入側温度の換算する際の温度モデルの出力値である温度降下量に対し上記学習値Pn *を乗算することで、目標冷却量を補正している。
これによって計算した温度降下量を実際の温度降下量に近づけることができ、温度モデルの精度が向上する結果、仕上圧延機出側での板温度をより精度良く仕上出側目標温度に調整することが可能となる。
上記冷却量補正部10Bgでは、過去に他の板で学習した上記学習値Pn *を、圧延前の板に反映する場合で説明している。この他の板で学習した上記学習値Pn *と共に、自材のうち仕上圧延が終了した切板部分に対して学習した学習値をバー内学習値として、自材のうち仕上圧延前の切板部分の補正に使用しても良い。
上記バー内学習値は、本実施形態では、一番新しく演算したバー内学習値と、2番目に新しいバー内学習値とを使用して、例えば次式から補正用のバー内学習値を演算する。
バー内学習値 = (一番新しく演算したバー内学習値)×β
+(2番目に新しいバー内学習値)×(β−1)
・・・(6)
そして、上記(1)式の代わりに下記式を採用する。
入側目標温度 =仕上出側目標温度
+計算した温度降下量×学習値P*×(補正用のバー内学習値)
すなわち、本発明にあっては、長期的学習である学習値Pn *と短期的学習であるバー内学習とを用いて温度モデルの出力値を補正することで、当該温度モデルの精度を向上させたので、温度はずれを抑制した温度制御が可能となる。
最終的な学習値 =学習値P*×γ +(補正用のバー内学習値)×(1−γ)
但し、γは0.5より大きく1未満とする。
ここで、バー内学習値を求める切板の位置は、上記次材に反映のためにテーブルに格納する学習値P*を求める切板位置と合わせる必要はない。学習値P*を求める場合に比べて、バー内学習値を求める切板の間隔が短いことが好ましい。
また、熱延金属板としては熱延鋼板が例示出来るが、本発明が適用できる熱延金属板は、熱延鋼板に限定されない。
また上記実施形態では、入側目標温度に換算する際の温度モデルの出力値に対して学習値を反映させることで、目標冷却量を補正している。換算した入側目標温度や目標冷却量自体に上記学習値を乗算することで、目標冷却量を補正するようにしても良い。
図7(a)、図8(a)、図9(a)は、本実施形態の学習を適用しない場合の例である。一方、図7(b)、図8(b)、図9(b)は、本実施形態の学習を適用した場合の例である。学習としては、過去の材による学習値と、自材の学習値の両方を適用した場合を例示している。
実際に、学習することで、仕上出側目標温度±Temp以内に入る適中率が向上したことも確認出来た。本実施例では、Tempを25℃に設定した。
2 冷却装置
3 入側温度計
4 出側温度計
10 冷却制御コントローラ
10A 冷却量設定調整部
10Aa 温度トラッキング部
10Ab スプレー冷却制御部
10B 目標冷却量算出部
10Ba 入側目標温度算出部
10Bb 目標冷却量演算部
10Bc 計算温度降下量算出部
10Bd 実績温度降下量算出部
10Be 学習値算出部
10Bf テーブル生成部
10Bg 冷却量補正部
11 仕上圧延制御コントローラ
Pn 学習値(次材への反映する学習値)
Claims (11)
- 予め設定した仕上圧延速度で熱延金属板を仕上圧延中に、冷却装置によって上記板を冷却することで、仕上圧延機出側での板温度を予め設定した仕上出側目標温度に制御する熱間仕上温度制御方法であって、仕上圧延機入側での板の温度である入側実績温度に基づき、予め設定した温度モデルを用いて、仕上圧延機出側での板温度を上記仕上出側目標温度にする目標冷却量を算出し、その目標冷却量に上記冷却装置での冷却量を制御する熱間仕上温度制御方法において、
上記入側実績温度と上記温度モデルとを使用して、上記目標冷却量で冷却を実施したときの、仕上圧延機入側から仕上圧延機出側までの板の温度降下量を計算温度降下量として算出し、
上記入側実績温度と仕上圧延機出側での板の実績温度とから、仕上圧延機入側から仕上圧延機出側までの実際の板の温度降下量を実績温度降下量として算出し、
上記計算温度降下量に対する上記実績温度降下量の比を学習値として求め、
その学習値によって、当該学習値を求めた板とは別の板に対する上記目標冷却量を補正することを特徴とする熱間仕上温度制御方法。 - 上記学習値によって上記温度モデルの出力値を補正することで、上記目標冷却量を補正することを特徴とする請求項1に記載した熱間仕上温度制御方法。
- 上記仕上出側目標温度を上記温度モデルを用いて仕上圧延機入側の入側目標温度に換算し、その換算した入側目標温度と上記入側実績温度との差分から上記冷却装置の目標冷却量を求める熱間仕上温度制御方法において、
上記学習値による補正は、上記学習値によって上記換算した入側目標温度を補正することで実施することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載した熱間仕上温度制御方法。 - 仕上圧延する熱延金属板を、予め設定した基準で複数の板区分に分類しておき、その板区分毎に上記学習値を記憶しておき、仕上圧延する板に対応する板区分の別の板の学習値を使用して、上記仕上圧延する板に対する上記学習値による補正を行うことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載した熱間仕上温度制御方法。
- 上記熱間仕上温度制御は、板を長手方向に沿って所定単位毎に仮想的に分けた切板単位に実施され、
一本の板の全切板に対する学習値、若しくは一本の板の内の予め設定した代表点に対する学習値を、その板の学習値とし、
仕上圧延する板とは別の板の学習値を使用して、上記仕上圧延する板の各切板の目標冷却量を補正すると共に、上記仕上圧延する板のうち仕上圧延が終了した切板部分に対する学習値を、上記仕上圧延する板のうちまだ仕上圧延していない切板部分の温度制御に反映することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載した熱間仕上温度制御方法。 - 予め設定した仕上圧延速度で熱延金属板を仕上圧延中に、冷却装置によって上記板を冷却して、仕上圧延機出側での板温度を予め設定した仕上出側目標温度に制御する熱間仕上温度制御装置であって、仕上圧延機入側での板の温度である入側実績温度に基づき、予め設定した温度モデルを用いて、仕上圧延機出側での板温度を上記仕上出側目標温度にする目標冷却量を算出する目標冷却量算出部と、その目標冷却量算出部が算出した目標冷却量を制御量として上記冷却装置での冷却量を制御する冷却量調整部と、を備えた熱間仕上温度制御装置において、
上記入側実績温度と上記温度モデルとを使用して、上記冷却装置による上記目標冷却量で冷却を実施したときの、仕上圧延機入側から仕上圧延機出側までの板の温度降下量を計算温度降下量として算出する計算温度降下量算出部と、
上記入側実績温度と仕上圧延機出側での板の実績温度とから、実際の仕上圧延機入側から仕上圧延機出側までの板の温度降下量を実績温度降下量として算出する実績温度降下量算出部と、
上記計算温度降下量算出部が算出した計算温度降下量に対する上記実績温度降下量算出部が算出した実績温度降下量の比を学習値として求める学習値算出部と、
上記学習値算出部が求めた学習値で、上記温度モデルを用いて算出した目標冷却量を補正する冷却量補正部と、を備えることを特徴とする熱間仕上温度制御装置。 - 上記目標冷却量算出部は、上記仕上出側目標温度を上記温度モデルを用いて仕上圧延機入側の入側目標温度に換算し、その換算した入側目標温度と上記入側実績温度との差分から上記冷却装置の目標冷却量を求め、
上記冷却量補正部は、上記学習値によって上記換算した入側目標温度を補正することで上記目標冷却量を補正することを特徴とする請求項6に記載した熱間仕上温度制御装置。 - 仕上圧延する熱延金属板を、予め設定した基準で複数の板区分に分類しておき、その板区分毎に上記学習値を記憶するテーブル生成部を備え、
上記冷却量補正部は、テーブル生成部を参照して、仕上圧延する板に対応する板区分の学習値を使用して上記学習値による補正を行うことを特徴とする請求項6又は請求項7に記載した熱間仕上温度制御装置。 - 上記求めた学習値を、その学習値を求めた板のまだ仕上圧延していない部分の温度制御に反映することを特徴とする請求項8に記載した熱間仕上温度制御装置。
- 熱延金属板を仕上圧延機で仕上圧延中に、上記板を冷却装置で冷却することで仕上圧延機出側での板温度を仕上出側目標温度に制御する工程を含む熱延金属板の製造方法であって、
上記仕上圧延機の入側から出側までの温度関係を表す温度モデルを使用して、上記温度モデルと仕上圧延機入側での板の入側実績温度とから求めた目標冷却量で冷却を実施したときの上記仕上圧延機入側から上記仕上圧延機出側までの板の温度降下量である第1の温度降下量と、上記入側実績温度と上記仕上圧延機出側での板の実績温度とから求めた温度降下量である第2の温度降下量と、から得られる値を学習値とし、その学習値を予め設定した操業条件毎に求めて記憶しておき、
実測された仕上圧延機入側での入側実績温度と上記温度モデルとから目標冷却量を算出する際に上記記憶した学習値で補正し、その補正した目標冷却量に基づく冷却を行いながら仕上圧延を行うことを特徴とする熱延金属板の製造方法。 - 上記学習値は、上記第1の温度降下量に対する上記第2の温度降下量の比として算出されることを特徴とする請求項10に記載した熱延金属板の製造方法。
Priority Applications (1)
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