JPH0433525B2

JPH0433525B2 -

Info

Publication number: JPH0433525B2
Application number: JP60212058A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Hasegawa; Hiroyasu Yamamoto; Osamu Myamae; Kazuyuki Tashiro
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1985-09-27
Filing date: 1985-09-27
Publication date: 1992-06-03
Also published as: JPS6272412A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は冷間タンデム圧延において板クーラ
ント流量を調整して板温度を制御する方法に関す
る。

（従来の技術）普通鋼の薄物ゲージ（0.2〜0.3mm）高張力鋼の
冷間タンデム圧延では１圧延スタンド当たりの圧
下率が通常材の厚物ゲージ（0.5mm以上）に比べ
て高い。このために、圧延による板温度上昇が大
きく、ヒートストリークが発生し易い。

板温度上昇は、圧延中の板にクーラントを供給
することにより抑えることができる。しかし、板
クーラント流量は適切な範囲内に維持しなければ
ならない。すなわち、板クーラント流量が少な過
ぎると、板温度が高くなつてヒートストリークが
生じ、多過ぎると板温度が下がり過ぎてチヤタリ
ングが発生する。

特開昭57−156824号「冷間圧延におけるストリ
ツプ温度制御方法」は上記のような問題を勝決し
ようとするものである。

上記温度制御方法では、被圧延材材質、板クー
ラント温度および各種圧延条件に対応付けて板ク
ーラント流量をプリセツトする。そして、板温度
を検出してそれを目標温度と比較して偏差に応じ
て板クーラント流量を調整する。

（発明が解決しようとする問題点）上記従来の方法では板温度を検出する。しか
し、現在の温度測定技術では板温度を制御するに
十分な精度で板温度を検出することができない。
また、板温度を高い精度で制御する制御ロジツク
はまだ確立していない。

したがつて、板クーラント流量の調整による板
温度制御は行なわれていないのが現状である。

（問題点を解決するための手段）この発明では、板クーラント流量を調整して板
温度を制御する。

まず、第ｉ段の圧延スタンド出側の板温度を予
測する。出側の板温度は圧延スタンド入側の板温
度にロールバイト内における板温度上昇を加えた
ものである。第１段の圧延スタンドの場合、入側
の板温度は室温あるいは実測値が用いられる。第
２段以降の圧延スタンドでは、入側の板温度は後
に述べるように演算によつて求める。また、ロー
ルバイト内における板温度上昇は、圧延による温
度上昇からワークロールへの伝熱による温度下降
を差し引いたものである。

つぎに、上記出側の予測温度が目標範囲内とな
る板クーラント流量を求める。板クーラント量と
板温度下降は関数関係にあり、これを予め実機で
求めて制御コンピユータに記憶させておく。出側
の予測温度と目標温度との差により、上記関数を
用いて所要の板クーラント流量を演算によつて求
めることができる。

上記のようにして求めた値に板クーラント流量
を調整する。流量調整は、ポンプあるいは流量調
整弁を制御コンピユータによつて制御する。

ついで、第ｉ段の圧延スタンド出側の板温度お
よび第ｉ段と第ｉ＋１段との圧延スタンド間にお
ける熱散逸による板温度下降に基づきｉ＋１段の
圧延スタンド入側の板温度を求める。熱散逸は、
上記のように求めた流量の板クーラントを板に供
給した状態で、第ｉ段の圧延スタンド出側から第
ｉ＋１段の圧延スタンド入側までの間に板から板
クーラントや空気などへ熱伝達で失われる熱量と
して求める。一般に、板から空気への熱伝達量は
板クーラントへの熱伝達量に比べてかなり小さい
ので、空気への熱伝達量は無視することができ
る。もちろん、空気への熱伝達を考慮することも
でき、この場合には板温制御の精度は一層高いも
のとなる。

そして、第１段から最終段の圧延スタンドまで
上記操作を順次繰り返す。

（作用）各圧延スタンドの入側の板温度に基づきその圧
延スタンドの出側板温度を予測する。そして、予
測温度が目標範囲内となるように板クーラント流
量を調整する。したがつて、板温度を所要の温度
範囲内に収めることができる。

（実施例）第１図は第ｉ段および第ｉ＋１段の圧延スタン
ドを示し、さらに両圧延スタンド間の板温度の変
化を模式的に示している。

圧延スタンド１出側に配置したノズル３から板
クーラントＢを圧延中の板Ａに供給して、板Ａを
冷却する。ついで、水切りロール５により板表面
から板クーラントを除く。

板は圧延により温度が高くなり、圧延スタンド
を出て次の圧延スタンドに入るまでの間に板温度
が下る。以下、板温度の変化について更に詳しく
述べる。

まず、圧延による板温度の変化は、摩擦発熱に
よる上昇分Δθ_Fi、塑性加工熱による上昇分Δθ_Pi、
およびロール伝熱による下降分Δθ_Diからなつてい
る。板温度変化Δθ_iを、たとえば一次元の簡易モ
デルによつて示すと、次の式(1)で表わされる。

Δθ_i＝Δθ_Fi＋Δθ_Pi−Δθ_Di ……(1) ここで、 Δθ_Fi＝１／２｛Ａ・WHT_i／Ｃ−Δθ_Pi／η_P｝……(
2) Δθ_Pi＝ηpAK_nil_oHi／hi／ρC ……(3) Δθ_Di＝4λ（θ_ni−θ_Ri）√τ_di／Cρh_ni√kπ……
(4) h_ni＝（H_i＋h_i）／２ ……(5) θ_ni＝θ_bi＋（Δθ_Fi＋Δθ_Pi）／２ ……(6) また、各記号は次の量を表わす。

Ａ；仕事の熱当量 WHT_i；単位重量の圧延に必要な仕事量 η_p；塑性加工の熱変化率 K_ni；平均変形抵抗 C_p；板の比熱 λ；熱伝導率ｋ；温度伝導率 H_i；入側板厚 h_i；出側板厚 θ_Ri；ロール温度 θ_bi；圧延スタンド入側の板温度 τ_di；板がロールバイトを通過する時間したがつ
て、ロールバイト出口における板温度θ_fiは、 θ_fi＝θ_bi＋Δθ_i ……(7) となる。

つぎに、板クーラントにより冷却された板の温
度θ_iについて説明する。

板クーラントによる冷却が一次元の簡易モデル
に従うとすると、 θ_i＝（θ_fi−θ_c）exp（−α_i／h_niρCτ_ci）＋θ_c ……(8) ここで、 θ_c；板クーラント温度 α_i；板表面でのクーラントの熱伝達係数 τ_ci；板の冷却時間したがつて、ロールバイト出口からτ_ci（板温度
を評価する時間）後の目標板温度を_iとすると、
所要の熱伝達係数α_iは次の式(9)となる。

α_i＝h_niρC／τ_ci lnθ_fi−θ_C／θ_i−θ_c……
(9) 一方、熱伝達係数α_iは一般に板クーラント流量
Q_iおよびクーラント濃度Ｄの関数である。すなわ
ち、 α_i＝ｆ（θ_i，Ｄ） ……(10) 第２図および第３図はそれぞれ板クーラント流
量Q_iおよびクーラント濃度Ｄと熱伝達係数α_iとの
関係の一例を示している。

したがつて、式(10)を板クーラント流量Q_iについ
て解くと、 θ_i＝Ｆ（α_i，Ｄ） ……（11）となり、所要の板クーラント流量Q_iが求まる。

なお、クーラントとしては水を用いる場合と、
圧延油のエマルジヨンを用いる場合に大別され
る。後者の場合には、圧延油の板への付着の変化
等クーラントの冷却能力（熱伝達係数）がクーラ
ント中の圧延油濃度により変化する。そこでこれ
をクーラント濃度Ｄとし、(10)式中ではこの影響を
折込んでいる。

次の圧延スタンド入口における温度θ_bi+1は θ_bi+1＝（θ_fi−θ_c） exp（−α_i／h_niρCτ_i）＋θ_c ……（12）となる。ただし、τ_iは第ｉ段および第ｉ＋１段の
圧延ストンド間における板の通過時間である。

したがつて、第ｉ＋１段の圧延スタンドのロー
ルバイト出口における板温度θ_fi+1は、前記式(7)を
用いて θ_fi+1＝θ_bi+1Δθ_i+1 ……（13）となる。

このようにして、圧延スタンドのロールバイト
出口における板温度θ_fiを順次求めることができ、
最終的に最下流段の圧延スタンドロールバイト出
口における板温度を求めることができる。

また、式（11）で求めた板クーラント流量Q_iに
より板を冷却することにより、各圧延スタンドに
おいて板温度を所要の温度範囲に収めることがで
きる。

第４図はこの発明の方法を実施する手順の一例
を示すフローチヤートである。

上記フローチヤートに示すように、まず圧延条
件および板クーラント条件を制御コンピユータに
設定する。圧延条件は材質、板厚、板幅、板速
度、ロール周速度、圧下率その他である。また、
板クーラント条件はクーラントの種類、濃度、流
量などである。

つぎに、第１圧延スタンド入側における板温度
θ_b1（一般の場合、室温である）を設定する。必要
な場合には、板温度θ_b1は実測する。

続いて、第１圧延スタンドにおけるロールバイ
ト中の板温度上昇Δθ₁を前記(1)〜(6)により計算す
る。そして、ロールバイト出口から時間τ_C1後の
板温度θ₁を式(8)により求める。時間τ_C1は、板が
ロールバイトを出て板温度評価位置（第１段圧延
スタンドノ出口直後、第２圧延スタンド入口直
前、あるいは両スタンドの間の所定の位置）に至
るまでの時間である。

上記のようにして板温度θ₁が得られると、これ
が所要の温度範囲θ_L〜θ_Uに入つているかどうかを
判断する。板温度θ₁所要の温度範囲内にあれば、
第２圧延スタンド入口における板温度θ_b2を式
（12）により計算する。また、板温度θ₁所要の温
度範囲内になれば、θ₁＝θ_LOまたはθ₁＝θ_UOとして、
式（12）により板クーラント流量Q₁を求め、そ
して、新たに求めた値に板クーラント流量を設定
しなおす。

以下、最下流の圧延スタンドに至るまで上記手
順を繰り返す。

なお、第１図に示すように水切りロールが設置
されている場合、ロールバイト出口から水切りロ
ールまでと、水切りロールから次の圧延スタンド
入口までとに、冷却帯を二つに分けて板温度を計
算してもよい。

ここで、この発明による板温度制御の具体例に
ついて説明する。

５圧延スタンドよりなる冷間タンデムミルによ
り圧延を行なつた。また、圧延条件は次の通りで
ある。

材料；普通鋼原板板厚；2.7mm 製品板厚；0.5mm 板幅；1190mm 第５圧延スタンド圧延速度； 1438ｍ／min ロール径；ワークロール550mm バツクアツプロール1450mm 板クーラント流量が一定の場合と、この発明の
方法により板クーラント流量を調整した場合とに
ついて板温度を測定した。前者の場合、全スタン
ドについて板クーラント流量は20／minであ
る。また、後者の場合、第１および２段の圧延ス
タンドで20／min、第３〜５段の圧延スタンド
で50／minある。

第５図は上記圧延における板温度の実測値を示
す線図である。この線図から明らかなように、板
クーラント流量を調整しない場合、板温度は第３
圧延スタンド以降のスタンドで許容値を越えてい
る。しかし、この発明の方法によれば板温度は許
容値以下に抑えられている。

上記実施例では板クーラントのみによる板冷却
について説明したが、前述のように空気による冷
却を考慮することにより一層高い精度で板温度を
制御することができる。この場合には、熱伝達係
数として、たとえば板クーラントの熱伝達係数α_i
に空気による冷却を考慮した係数を乗じたものを
用いる。上記係数は板クーラントの組成、板速
度、大気温度などによつて変化し、たとえば1.04
〜1.09の値をとる。

（発明の効果）以上説明したように、この発明の方法によれば
高い精度で板温度を制御することができる。した
がつて、板温度が高過ぎて製品にヒートストリー
クが生じたり、あるいは低過ぎてチヤタリングが
生じるようなことはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は第ｉ段および第ｉ＋１段の圧延スタン
ドおよび両圧延スタンド間の板温度の変化を模式
的に示す図面、第２図および第３図はそれぞれ板
クーラント流量Ｑおよびクーラント濃度Ｄと熱伝
達係数α_iとの関係の一例を示すグラフ、第４図は
この発明の方法を実施する手順の一例を示すフロ
ーチヤート、ならびに第５図は圧延中の板温度の
実測例を示す線図である。

Claims

【特許請求の範囲】

１板クーラント流量を調整して板温度を制御す
る方法において、第ｉ段の圧延スタンド入側の板
温度およびロールバイト内における板温度上昇に
基づき第ｉ段の圧延スタンド出側の板温度を予測
し、予測温度が目標範囲内となる板クーラント流
量を求め、求めた値に板クーラント流量を調整
し、ついで第ｉ段の圧延スタンド出側の板温度お
よび第ｉ段と第ｉ＋１段との圧延スタンド間にお
ける熱散逸による板温度下降に基づき第ｉ＋１段
の圧延スタンド入側の板温度を求め、第１段から
最終段の圧延スタンドまで上記操作を順次繰り返
すことを特徴とする冷間圧延における板温度制御
方法。