JPH09506296A - 鋼帯の鋳造圧延設備およびその調節システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は鋼帯の鋳造圧延設備およびその調節システムに関するものであり、その際に個々の設備部分が爾後の加工に適した帯を製造するためのそれらの共同作用に関して最適化されて構成され、また相互に調和して作動させられる。調和は好ましくはニューロファジーシステムにより最適化される。

Description

【発明の詳細な説明】 鋼帯の鋳造圧延設備およびその調節システム 本発明は鋼帯の鋳造‐圧延設備およびその調節システムに関する。 ドイツ特許第52002号明細書に記載されているような最初の鋳造‐圧延設備以 来、多数のまたさまざまな形態の鋳造‐圧延設備が開発されてきた。これらの開 発に共通することは、これらの設備がこれまで低合金化鋼に対しては、鋳造装置 により少なくとも５０ｍｍ厚のいわゆる薄膜ブルームロープが製造され（ドイツ 特許出願公開第3712537A1号明細書）、それが次いで最初の圧延スタンドに導入 されるとき、またはヨーロッパ特許出願公開第0458987A1号および第0481481A1号 明細書に記載されているように不銹性の鋼が帯に鋳造されるときにのみ成功に通 じていることである。 本発明の課題は、後続の加工のために許容される誤差範囲内の任意の品質の鋼 帯の製造を可能にする鋼帯鋳造圧延設備およびその調節システムを提供すること にあり、その際に５ｍｍと２０ｍｍとの間の厚みを有する鋳造された帯から出発 すべきである。 この課題は、個々の設備部分が後続の加工に適した帯を製造するためのそれら の共同作用に関して最適化されて構成され、また互いに調和して作動させられる ことにより解決される。調和は好ましくはニューロファジーシステムにより最適 化される。 個々の設備部分および調節システムの有利な詳細は以下の説明から明らかにす る。 タンディッシュまたは前床から走出する鋳造鋼から出発して、鋳造圧延および 事後成形により約２ないし４ｍｍの厚みを有する熱間圧延された帯が製造される 。個々の場合には１ｍｍの厚みも達成可能であるべきである。そのために、現在 知られている下記の電気技術的基本構成要素を有する鋳造圧延装置すなわちタン ディッシュまたは前床に鋳造鋼調節を有するゲート弁駆動装置が使用される。鋳 造鋼は予冷却装置に、場合によっては走入鋳型にも走入し、またそこで鋳造鏡が た とえば放射測定法によりドクトル・ベルトルト社の測定装置を用いて±３ｍｍの 精度で調整される。この調整は分配および／または予冷却装置の断面積に無関係 である。これは上方に開いたものとして構成していてもよいし、チャンバとして 構成してもよい。 分配および予冷却装置に対して冷却材調節および場合によっては電気的コイル の形態の撹拌装置が設けられている。これは一体部分として構成してもよいし、 複数個の部分から構成してもよい。分配および予冷却装置は特により厚い断面に 対して走入鋳型として構成することができるが、それは同じく分配溝として、ま たは覆いを有するボックス状の***として構成されていてもよい。走入鋳型とし ての構成ではたとえばドイツ特許出願公開第4030683A1号明細書に記載されてい るような有利に調節可能な構成が考慮に値する。 鋳造圧延機対は有利には冷却材調節装置ならびに電力および位置調節装置およ び特に瞬時形状計算装置を有する。鋳造圧延の形状は後段に接続されている圧延 装置の要求に従って、詳細には、最小限の位置調節により許容差に適した帯を供 給するように調節されている。有利にはたとえば球状の縁を有する長方形の走出 プロフィルが特に適していることが判明している。 鋳造圧延機の後には有利には電磁的張力調節装置と、特に連続作動中に表面欠 陥または縁部亀裂の生成の原因となり得る従来通常のローラーを少なくとも部分 的に置換する相応の帯方向転換装置とが設けられる。さらにこの範囲内に誘導式 の帯温度分配-鋼整装置が、また第１の成形ローラーのすぐ前に圧力水デスケー リング装置が配置されている。鋳造速度は好ましくは約６ないし１０ｍ／ｍｉｎ に選ばれている。縁部温度設定の役割を特に１つまたは複数個の部分から構成さ れている直線インダクタが、また必要な場合には温度均等化の役割を個々に投入 および遮断可能なプレートインダクタがしている。これらの措置により、鋳造さ れた帯が第１の圧延スタンドに走入する温度の設定が予め定められた幅方向温度 プロフィルによっても可能である。成形ローラーに帯が走入する温度は鋳造温度 と同様に主として合金に従って、すなわち鋼品質およびローラーにおいて達成さ れるべき最終寸法、すなわちローラーによる圧下率に従って設定される。 圧延スタンドとしては少なくとも１つのローラー間隙調整装置および１つのロ ーラー曲げ装置を有する簡単な二重または四重の圧延スタンドが設けられている 。ここで、実際に鋳造された帯プロフィルから出発して、できるだけ目標プロフ ィルおよびリール張力によっても影響される目標断面積が設定される。 場合によっては、最後のスタンドの後に、最終断面積に到達するための必要な 圧下率に応じて、熱処理帯域、インダクタ装置および場合によっては冷却装置を 有する１つないし３つのスタンドが設けられる。ここで、たとえば粒影響のため に、揺動赤熱が行われる。さらに温度保持帯域がリールの前に設けられる。こう して圧延熱からの制御された熱処理が行われる。 ローラー調整、ローラー曲げおよび許容差内の帯を得るためのローラーからの 引き抜き力をコントロールするため、厚みおよびプロフィル測定装置がローラー の後に配置されていると有利である。ローラーへの走入プロフィルは有利には計 算により決定され、この計算は測定技術的にチェックされる。計算はたとえば合 金の凝固データ、鋳造圧延機の計算された瞬時形状および場合によっては幅方向 の帯温度プロフィルから出発する。 インダクタ装置および鋳造技術装置（冷却技術を含む）は有利にはシーメンス 社の商品名“ＳＩＭＡＴＩＣ Ｓ５”に基づく自動化システムにより制御かつ調 節され、他方において鋳造圧延機、成形ローラーおよびリールは有利にはシーメ ンス社の商品名“Ｓｙｍａｄｉｎ Ｄ”に基づく制御および調節装置を有するこ とができる。自動化装置は有利にはバスシステムにより相互にまた運転ユニット と接続されている。仕上がり圧延された帯は４ｍｍ帯に対して約最大±０．０２ ５ｍｍの冷間圧延‐入口許容差以下のプロフィル偏差を有する。 個々の自動化および測定装置は特にテクノロジーに関連する自動化グループに 構成されており、またフィードフォワード‐フィードバック‐運転システムによ り互いに接続されている。特に好ましい実施態様では運転システムは、ファジー 入力データおよび自動的に発生されるエキスパート知識を有する自己最適化する ニューロン回路網の基本形態での影響結び付けを有する経験値マトリックスを有 する。こうして、コスト的に望ましい構成の比較的簡単に構成された個別連結機 械を、後段に接続されている冷間圧延機の調節限度内の許容差を有するひび割れ のない帯を製造するために互いに接続し、またその際に個別連結機械が入力値お よび動作特性の変更の際にどのようになるかの経験を自動的に一緒に取り入れる 上位の運転システムが得られる。 本発明の特別な実施態様では、タンディッシュまたは前床流出調節が鋳造管な どにおいて電気的駆動部を有するスライダにより走入鋳造鏡および帯厚みのよう な課せられている要求に関係して行われる。鋳造圧延機の上側の走入鋳造鏡また はスタンドはその際に放射測定法によるだけでなく光学的またはフロート式測定 法によっても求められる。 走入範囲などの場合によっては必要な冷却材調節は壁熱電対に関係して、また は流出量測定と関連付けてタンディッシュ流出調節のデータに関係して行われる 。そのためにも有利には、たとえば合金流入を考慮に入れる経験値マトリックス が使用される。 鋳造圧延機は回転数および回転モーメント調節装置を有し、その際に目下必要 な成形エネルギーは非常に有利なことに回転数および回転モーメント調節装置の 周期的レリーズにより求められる。目下必要な成形エネルギーが大きいほど、鋳 造圧延機の上に形成される両凝固殻の合一帯域は鋳造圧延機の中心線の接続平面 の上側に高く位置する（およびその逆）。目下必要な成形エネルギーは従って良 好な制御量である。その使用により非常に有利なことに出口側の破壊が凝固殻の 合一帯域の過度に高い位置と同じく避けられ得る。一方の側への合一帯域の傾き は選択的な冷却により補整され得る。合一帯域の片側への傾きについてはドイツ 特許出願公開第4021197A1号明細書に詳細に示されている。合一帯域の片側への 傾きはたとえば出口温度プロフィルにより確認可能である。鋳造圧延機はその軸 線位置（間隔、ずれ）に関して制御される。その実際位置および形状はたとえば 連続的なＩＲレーザー測定により求められ、また場合によっては補正される。冷 却材の量は特に走入範囲および鋳造圧延機回転数の設定に従って調整される。わ ずかなそり補正は電気的手段、たとえば誘導加熱により可能である。 鋳造された帯の引き抜きは鋳造圧延機の出口側において小さい最大引張力に注 意して調節される。この鋼節は圧延スタンドの調節と関連して、もしくは電磁的 手段による引張力調節を有する脱結合されたスタンドの調節とみなされる。最適 なのは、鋳造圧延機回転数への圧延機回転数の適合を有する最大の冷却能力と関 係する一定の最大の質量流量への調節である。 続いて鋳造圧延機からの出口において有利なことに帯縁温度および形状コント ロールが行われる。帯縁温度も帯縁形状も鋳造圧延機の側面要素の冷却および位 置の調節により行われる。鋳造圧延機の側面要素は有利なことに鋳造圧延機の周 縁に配置されており、また有利にはたとえば経験調節マトリックスに従って誘導 式加熱または冷却ならびに位置調節と結び付いて作動する。 鋳造圧延機の表面は有利なことに構造パターンを有し、その際に杉綾模様また はジグザグ模様が特に有利である。構造凹みの清浄化はたとえばブラシシステム と結び付けて噴射水により行われ、その際に清浄化を、場合によっては再加工を 行い得るレーザーによりコントロールすると有利である。 鋳造圧延機から帯を完全に離すため有利には電磁的に動作する帯振動装置が設 けられており、これは必要な場合には同じく電磁的な床または鋳造圧延機振動装 置により補われる。鋳造圧延機と最初の成形圧延スタンドとの間には必要な場合 にはたとえば赤外線カメラを有する画像およびパターン認識ユニットを配置する と有利であり、それにより帯の表面状態がコントロールされる。最大長さを越え る目に見えるスケールひび割れを示唆するものである（通常のひび割れから偏差 ）と共に縁における両側のスケールひび割れも同様であるという仮定のもとに、 電磁装置の動作特性が相応に影響され、また場合によっては、誘導式部分加熱に より可能なひび割れの修理が行われる。欠陥補正が適切な電気的措置により、縁 ひび割れの際には縁形成運転要素の位置および／または加熱冷却調節により支援 されて行われる。こうしてマクロひび割れのない帯が最初の成形スタンドに走入 し、そのなかで不可避的なミクロひび割れおよび結晶間解離が溶接される。圧延 スタンドの前には、場合によっては、特にプロフィルおよび厚み傾向評価を行う プロフィルおよび厚み測定装置が配置されている。これらの指示は特にそのＩＦ ‐ＴＨＥＮ規則を有するニューロファジーシステムに役立つが、それらはたとえ ば従来通常のように差形成により評価されてもよい。同じことが、考察対象のそ の他の傾向に対しても当てはまる。 圧延に続いて、場合によっては、有利なことに、予め定められた温度経過、た とえば７２０°Ｃ前後での揺動赤熱および／または合金化された鋼における５０ ０°Ｃないし５５０°Ｃでの継続保持による誘導式熱処理が行われる。 後段に接続されているリールは、最後の圧延スタンドにおいて最小および最大 引張力の維持のもとに帯の予め定められた最終厚みに到達するため、引張力調節 装置を有する。 （主として回路網トレーニングの際に）ニューロファジーベースへの適応を有 する数学モデルに基づいて動作する上位の運転システムは、特に鋳造圧延機にお いて到達されたプロフィルおよび帯状態を後段に接続されている連結機械と調和 させる役割をする。たとえば、鋳造圧延機を成形圧延機と同じく有利なことに、 たとえば高コストのスライド装置（成形圧延機の場合）またはそり変更のための 装置（鋳造圧延機の場合）なしに作動させることが可能である。経験値マトリッ クスにより鋳造圧延機へのさまざまな走入条件に対して、それらの動作特性が作 動中にシミュレーションおよび／または試験により始動の間に求められ、また圧 延スタンドへの走入条件に対して比較的迅速に現在の状況への最適な反応が達成 される。合金、走入条件、特に走入温度に関係して、利用可能な冷却能力を考慮 に入れて非常に簡単な連結機械により比較的短い時間の後に適正な許容差の帯が 達成され得る。一般に経験値マトリックスに対して見積もられるファジーセット のパラメータ値は十分であり、自己学習するニューロン回路網を用いて改善され る。ファジーセットを処理するための付属のファジー規則は（特に臨界的な条件 に関する）先行の作用シミュレーションに従って試料作動の間に正しさを確かめ られ、また同じく経験値マトリックスに入り、その際にニューロン回路網がファ ジー規則の重み付けを要求に相応して変更する。 ファジー構造および経験値マトリックスを有する特に有利なニューロン回路網 を有する中央運転システムの下に予制御または直接制御のために配置される一部 は本発明による調節構造は図１ないし図４に示されており、いくつかの重要なフ ァジー規則の基礎は添付の表に示されており、また本発明による主要な構造上の 詳細ならびに本発明による調節システムの概要は図５ないし図８に示されている 。 図５の符号リスト １ タンディッシェまたは前床 ２ 走入容器または成形鋳型 ３ 鋳造圧延機 ３ａ 温度測定装置 ４ 電気的振動および案内装置 ５ 面および縁インダクタ ６ 空気インフレーション帯域を有する像およびパターン認識ユニット ７ 成形圧延スタンド ７ａ デスケーリング装置 ７ｂ プロフィルおよび厚み測定装置 ７ｃ 出口プロフィルコントロール装置 ８ 連続熱処理装置 ９ リール １０ 冷間圧延機 １１ ニューロファジーおよび先行計算ユニット １２ 経験値マトリックス １３ 仕上がり許容差入力 １４ 注入‐入口、鋳造圧延および引き抜き制御および調節ユニット １５ 空気インフレーション帯域制御を有するニューロファジーひび割れおよび パターン認識ユニット １６ 圧延スタンド制御および調節装置 １７ 熱処理制御および調節装置 １８ リール調節装置 図６の符号リスト １ 鋳造圧延機 ２ 鋳造圧延機 冷却帯域Ｉ、IIおよびIIIはそれぞれ冷却能力に影響可能な冷却帯域 ３ 形状および位置走査レーザー、三角法またはパルス数法により作動 ５ 冷却材（水、塩溶液）供給および排出管Ａ、Ｂ、Ｃ、調節された振動をも たらすため回転数および行程調節可能なピストンポンプによる供給 ９ 電気式、たとえば誘導式の鋳造圧延機形状補正手段 １０ 鋳造圧延機の縁加熱手段 １１ 位置および冷却材または加熱調節可能な鋳造空間側面制眼 １２ 側面温度測定装置、たとえばジャケット管内の熱電対または鋼密度の温度 経過を利用するための超音波振動子 １３ 曲げられた温度および形状影響可能な鋳造圧延機縁 １４ 鋳造圧延機縁に対する形状影響手段、たとえば誘導式装置または油圧式調 節シリンダ １５ 側面鋳造空間制眼と鋳造圧延機との間のシーリング間隙を設定するための 側面鋳造空間制限の高さ‐および位置調節装置 図７の符号リスト １、２ 鋳造圧延機 ３ 鋳造空間中央冷却ブロック、場合によっては分配器としても作用、位置 および冷却強度調節可能 ４ 運動方向矢印 ５ 冷却材開口 ６、７ 超音波温度計または熱電対ジャケット管 ８、９ 凝固殻 １０ 鋳造された帯 １１ 一体または複数個の部分から成る電磁式の軸線方向張力調節、案内およ び／または振動装置、場合によっては１および２に対する冷却材振動ポ ンプと調和して調節可能 １２ たとえばレーザー測定装置として構成されている帯プロフィルおよび帯 厚み測定装置、一体化されている縁プロフィル測定装置 １３ 温度分布センサ １４ 位置センサ １５ 振動センサ 図８の符号リスト １ 杉綾模様の中央部分 ２ 杉綾模様の杉綾部分 ３ ジグザグ模様線 ６ たとえば銅、ベリリウムから成り、場合によってはタングステンカーバイ ドまたは他のカーバイドにより被覆された鋳造圧延機の表面部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シユルツエ ホルン、ハンネス ドイツ連邦共和国 デー−91056 エルラ ンゲン アム オイローパカナール 14 (72)発明者 ゼーフリート、ゲオルク ドイツ連邦共和国 デー−91058 エルラ ンゲン ライプチガー シユトラーセ 20 アー (72)発明者 ホーエンダール、クルト ドイツ連邦共和国 デー−91054 エルラ ンゲン エスキルスツナシユトラーセ 24 (72)発明者 ベルガー、トーマス ドイツ連邦共和国 デー−91080 ウツテ ンロイト マリア−ゲツベルツシユトラー セ 13 (72)発明者 ドムニツヒ、インモ ドイツ連邦共和国 デー−91054 エルラ ンゲン ラーツベルガーシユトラーセ 36

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．個々の設備部分が爾後の加工に適した帯を製造するためのそれらの共同作用 に関して最適化されて構成され、また相互に調和して作動させられることを特徴 とする鋼帯の鋳造圧延設備およびその調節システム。 ２．個々の設備部分の相互調和および個別連結機械の動作が運転システム、特に ニューロファジー運転システムにより最適化されることを特徴とする請求項１記 載の鋳造圧延設備。 ３．運転システムが、個々の設備部分およびそれらの構成要素の制御および調節 、特に予制御のために使用される経験値マトリックスを発生することを特徴とす る請求項１または２記載の鋳造圧延設備。 ４．最適化がなかんずく種々の、特に臨界的な入口状態における動作シミュレー ションを含んでいることを特徴とする請求項１ないし３の１つに記載の鋳造圧延 設備。 ５．鋳造圧延機の位置およびそれと関連する要素の位置が絶対位置発信器などを 有する操作要素により駆動され、その際に運転システムが絶対位置調節器の値を 予め与え、また帯または帯セグメントにおける結果に基づいて補正ループを作る ことを特徴とする請求項１ないし４の１つに記載の鋳造圧延設備。 ６．制御のための補正値が経験値マトリックスから取り出され、その際にニュー ロファジーシステムが結合および相互影響を特に補正作用の時間的動作を考量に 入れて行うことを特徴とする請求項１ないし５の１つに記載の鋳造圧延設備。 ７．鋳造圧延機の主制御量が、形成される帯穀の合一帯域の位置であり、その際 に合一帯域の位置が鋳造圧延機の瞬時変形力要求により決定されることを特徴と する請求項１ないし６の１つに記載の鋳造圧延設備。 ８．縦方向および横方向の運動および／または鋳造圧延機の後の範囲内での帯の 案内のための電磁式手段を有することを特徴とする請求項１ないし７の１つに記 載の鋳造圧延設備。 ９．鋳造圧延機がほぼ成形ローラーとして作用するように、鋳造圧延機の前に帯 予成形鋳型が配置されていることを特徴とする請求項１ないし８の１つに記載の 鋳造圧延設備。 １０．ニューロファジー運転システムおよび経験値マトリックスが帯予成形鋳型 およびその動作特性を取り入れていることを特徴とする請求項９記載の鋳造圧延 設備。