JP3661668B2

JP3661668B2 - Metal plate manufacturing method and temperature control device

Info

Publication number: JP3661668B2
Application number: JP2002201842A
Authority: JP
Inventors: 和喜木村
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2022-07-10
Also published as: JP2004042081A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属板の製造工程における冷却装置の稼働／非稼働及び仕上圧延装置の圧延速度、並びに加熱装置の加熱量を設定し、仕上圧延後の金属板温度を制御することにより、所望の金属板を製造する金属板の製造方法及び温度制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷却工程の所定点における金属板温度を冷却条件に設定し、金属板が冷却装置によって冷却されるのに先立って、設定した冷却条件に基づいて冷却装置の稼働／非稼働を設定し、所望の温度プロファイルとなる金属板の製造方法が実用化されている。
【０００３】
温度プロファイルは、仕上圧延後の金属板の温度変化を時間の関数として表現した温度曲線のことであり、要求される金属板の特性に基づいて、金属組織学的な観点から決定される。
【０００４】
図１２は、金属板の温度プロファイルの一例を示す温度曲線である。図中パターン１は、巻取装置の入側での金属板温度である巻取温度を目標値に規定し、仕上圧延装置の出側から巻取装置の入側まで一様な冷却速度で金属板を冷却することを特徴とする温度プロファイルである。
【０００５】
パターン２は、仕上圧延装置を出た後に可及的速やかに金属板を急速に水冷却（以下、急速冷却という）し、該急速冷却を停止する時の金属板温度である冷却終了温度（以下、急冷終了温度という）及び前記巻取温度を目標値に規定し、冷却装置の前半に集中して金属板を冷却することを特徴とする温度プロファイルである。すなわち、パターン２には、仕上圧延終了後の冷却工程中に冷却速度（単位時間あたりの金属板の温度降下量）が異なる２つの冷却過程（２ａ，２ｂ）が存在することになる。なお、冷却工程中の単位時間あたりの金属板温度降下量は線形ではないため、通常、「冷却速度」とは、ある区間における冷却速度の平均冷却速度を指すことが一般的であり、本明細書においてもこのような意味で用いる。
【０００６】
パターン３は、前記急冷終了温度、前記急速冷却完了後に所定時間水冷却を停止する中間空冷時間、及び前記巻取温度を目標値に規定し、冷却装置の前半及び後半に集中して金属板を冷却することを特徴とする温度プロファイルである。すなわち、パターン３には、仕上圧延終了後の冷却工程中に冷却速度が異なる３つの冷却過程（３ａ，３ｂ，３ｃ）が存在することになる。
【０００７】
特開平５−１１２８３１号公報に開示されているように、一様な冷却速度で金属板を冷却するよりも、仕上圧延終了後に可及的速やかに金属板を急速冷却する方が、加工性に優れた金属板を製造することができるとされている。より具体的に述べれば、冷却速度を増し冷却時間を短縮することにより、金属板の粒成長を抑制するとともに結晶粒を微細化することが可能となり加工性に優れた金属板を製造することができる。
【０００８】
図１１は、圧延ラインを示す模式図である。図中１は鋼板であり、図示しないライン上流に設けた加熱炉で加熱されたスラブを粗圧延装置５により粗圧延し、複数のスタンドからなるタンデム型の仕上圧延装置２により仕上圧延することにより形成される。
【０００９】
仕上圧延後の鋼板１は、仕上圧延装置２と巻取装置３との間に位置する図示しない複数の搬送ロールからなるランナウトテーブル（以下、ＲＯＴという）上を搬送され巻取装置３により巻取られる。図中４は、ＲＯＴの上側に設けられた複数の上面冷却ユニット４−1a，４−2a，…，４−na、及びＲＯＴの下側に設けられた複数の下面冷却ユニット４−1b，４−2b，…，４−nbからなるＲＯＴ冷却設備である。鋼板１はＲＯＴにより搬送されＲＯＴ冷却設備４を通過することにより冷却される。なお、各冷却ユニットは複数台のラミナー冷却装置又はスプレー冷却装置等から構成される。
【００１０】
ＲＯＴ冷却制御装置９は、鋼板１が仕上圧延装置２にて仕上圧延される前に、後述する方法により、設定した冷却条件に基づいてＲＯＴ冷却設備４を構成する各冷却ユニットの稼働／非稼働を制御する。なお、図１２のパターン１に示した巻取装置３の入側における鋼板１の巻取温度を冷却条件として説明する。
【００１１】
まず、粗圧延装置５の出側に設けた温度計７により鋼板１の先端部等の予め設定した部位の鋼板温度を測定する。測定された鋼板温度を仕上圧延装置２の入側における鋼板１の仕上圧延開始温度として、仕上圧延装置２内の水冷却、熱放射、及びロール接触等の熱伝達に起因した温度降下量を算出し、仕上圧延装置２の出側における鋼板１の仕上圧延終了温度を算出する。
【００１２】
次に、ライン上流の冷却ユニット４−1a，４−1bから順に冷却ユニット４−2a，４−2b，…を稼働させた場合に生じる鋼板１の温度降下量を各々算出し、算出して得られた仕上圧延終了温度と温度降下量とから巻取装置３の入側における鋼板１の巻取温度を更に算出し、算出して得られた巻取温度が予め設定された巻取温度条件を満足するか否かを判定する。ＲＯＴ冷却制御装置９は、前記判定結果に基づいて巻取温度条件を満足させるのに必要な冷却ユニットの稼働台数を決定し各冷却ユニットの稼働／非稼働を設定する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した温度プロファイルのパターン２及びパターン３に示すように、仕上圧延後速やかに急速冷却し、鋼板が所望の冷却終了温度まで冷却された時点で急速冷却を停止しようとした場合に、冷却ユニットの稼働／非稼働の設定だけでは所望の冷却終了温度を満足できず設定不能に陥る虞がある。例えば、ＲＯＴ冷却設備４の最上流の冷却ユニットから下流の冷却ユニットを連続稼働することにより、仕上圧延後速やかに鋼板を急速冷却できるが、最上流の冷却ユニットからＫ番目までの冷却ユニットを連続稼働して冷却した場合には鋼板温度が所望の冷却終了温度より高温となり、また、最上流の冷却ユニットからＫ＋１番目までの冷却ユニットを連続稼働して冷却した場合には鋼板温度が所望の冷却終了温度より低温となるような場合は、所望の冷却終了温度を満足する設定ができない。
【００１４】
この設定不能を解決する方法として、冷却ユニットをより細分化する方法、即ち１冷却ユニットを構成する冷却装置の台数を少なくする第１の方法と、各冷却装置の稼働／非稼働のみならず各冷却装置から供給する冷却水量を制御する方法、即ち冷却装置自体の冷却能力を制御する第２の方法とが考えられる。
【００１５】
しかしながら、第１の方法では、ＲＯＴ冷却設備４を構成する冷却ユニット数が増加することになり、従って、冷却ユニットの稼働／非稼働を制御する冷却バルブ数も増加することになるので、設備コストの点、故障発生率及びメンテナンスの点で不利である。
【００１６】
また、第２の方法では、冷却バルブが単なる稼働／非稼働のみならず冷却水の流量も制御する必要があるため、冷却バルブの構造が複雑となり、加えて冷却水の流量を制御する手段が必要となることにより、第１の方法と同様に設備コストの点、故障発生率及びメンテナンスの点で不利である。
【００１７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、冷却工程の所定点における金属板温度を冷却条件に設定し、冷却工程に先だって、設定した冷却条件に基づいて冷却装置の稼働／非稼働のみならず仕上圧延装置の圧延速度を設定することにより金属板の１冷却装置あたりの温度降下量を制御し、冷却装置の稼働／非稼働だけでは冷却条件を達成できない場合に、仕上圧延装置の圧延速度を変更することにより所望の金属板の温度降下量を達成でき、設備追加費用及び設備メンテナンス費用を負担することなく精度良く冷却条件を実現し、所望の特性を有する金属板の製造方法及び温度制御装置の提供を主たる目的とする。
【００１８】
また本発明は、仕上圧延終了時の金属板温度である圧延終了温度を冷却条件に設定し、設定した冷却条件に基づいて仕上圧延装置のライン上流に設けた加熱装置の加熱量を設定することにより仕上圧延終了時の金属板の圧延終了温度を制御し、冷却装置の稼働／非稼働及び仕上圧延装置の圧延速度では冷却条件を達成できない場合に、加熱装置の加熱量を変更することにより所望の圧延終了温度を達成でき、所望の特性を有する金属板の製造方法及び温度制御装置の提供を目的とする。
【００１９】
更に本発明は、仕上圧延後に最上流の冷却装置から下流側の冷却装置を連続稼働することにより、仕上圧延後可及的速やかに金属板を急速冷却し、また急速冷却終了時の冷却終了温度を冷却条件に規定し、該冷却条件に基づいた温度制御を行うことにより、金属板の粒成長を抑制するとともに結晶粒を微細化することが可能となり、加工性が優れた金属板の製造方法の提供を目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る金属板の製造方法は、仕上圧延装置と巻取装置との間に設けた複数の冷却装置を用いて仕上圧延後の金属板を冷却する冷却工程にて仕上圧延後の金属板温度を制御する金属板の製造方法において、前記冷却工程に先だって、前記冷却工程の所定点における金属板温度の条件に基づいて、前記冷却装置の各々の稼働／非稼働と前記仕上圧延装置の圧延速度とを設定することを特徴とする。
【００２１】
請求項２に係る金属板の製造方法においては、前記所定点における金属板温度の条件は、一の冷却装置から下流側の冷却装置を連続稼働することで金属板を冷却する場合における稼働している最下流側の冷却装置の出側での金属板温度として規定される冷却終了温度の条件を含むことを特徴とする。
【００２２】
請求項３に係る金属板の製造方法においては、最上流側の冷却装置から稼働することを特徴とする。
【００２３】
請求項４に係る金属板の製造方法においては、前記冷却工程には冷却速度が異なる複数の冷却過程が存在し、前記所定点における金属板温度の条件は、少なくとも前記複数の冷却過程の内の１つの冷却過程の終了点における金属板温度の条件を含むことを特徴とする。
【００２４】
請求項５に係る金属板の製造方法においては、前記冷却工程の上流側に冷却速度が他の冷却過程に較べて相対的に大きい急速冷却過程が存在し、前記所定点における金属板温度の条件は、前記急速冷却過程の終了点における金属板温度の条件を含むことを特徴とする。
【００２５】
請求項６に係る金属板の製造方法においては、仕上圧延終了時における金属板温度で規定される圧延終了温度の条件に基づいて、仕上圧延装置の上流側に設けた加熱装置の加熱量を設定することを特徴とする。
【００２６】
請求項７に係る金属板の製造方法においては、前記所定点における金属板温度の条件に基づいて、冷却を開始すべき冷却装置から該冷却装置の下流側の冷却装置へと順次冷却装置の稼働台数を変更する稼働台数変更ステップと、前記仕上圧延装置の圧延速度を所定量だけ増速又は減速する圧延速度変更ステップと、前記冷却装置の稼働台数による金属板の温度降下量に基づいて算出した金属板温度が、前記条件を満足するか否かを判定する冷却温度判定ステップとを含み、該冷却温度判定ステップにて、算出した金属板温度が前記条件を満足していると判定されるまで、前記稼働台数変更ステップ又は圧延速度変更ステップのいずれかのステップと前記冷却温度判定ステップとを繰り返すことを特徴とする。
【００２７】
請求項８に係る金属板の製造方法においては、前記加熱装置の加熱量を所定量だけ増量又は減量する加熱量変更ステップと、仕上圧延装置による金属板の温度降下量に基づいて算出した金属板温度が、前記圧延終了温度の条件を満足するか否かを判定する圧延温度判定ステップとを含み、該圧延温度判定ステップにて、算出した金属板温度が前記圧延終了温度の条件を満足していると判定されるまで、前記加熱量変更ステップ又は前記圧延速度変更ステップのいずれかのステップと前記圧延温度判定ステップとを繰り返すことを特徴とする。
【００２８】
請求項９に係る温度制御装置は、仕上圧延装置と巻取装置との間に設けた複数の冷却装置を用いて仕上圧延後の金属板を冷却する冷却工程にて仕上圧延後の金属板温度を制御する構成とした温度制御装置において、前記冷却工程に先だって、前記冷却工程の所定点における金属板温度の条件に基づいて、前記冷却装置の各々の稼働／非稼働を設定する手段と、前記仕上圧延装置の圧延速度を設定する手段とを備えることを特徴とする。
【００２９】
請求項１０に係る温度制御装置においては、仕上圧延終了時における金属板温度で規定される圧延終了温度の条件に基づいて、仕上圧延装置の上流側に設けた加熱装置の加熱量を設定する手段を備えることを特徴とする。
【００３０】
請求項１、請求項４、及び請求項９の発明にあっては、冷却工程に先だって、冷却装置の稼働／非稼働のみならず仕上圧延装置の圧延速度を変更し、１冷却装置（１冷却ユニット）あたりの金属板の温度降下量を制御することにより、要求される金属板の特性に基づいて、金属組織学的な観点から決定される温度プロファイルを精度良く実現することができる。
【００３１】
請求項２及び請求項７の発明にあっては、一の冷却装置から下流側の冷却装置を連続稼働し、金属板が所定の金属板温度に至るのに要する時間を短縮することにより、金属板の結晶粒を微細化することができ、加工性が優れた金属板を製造することができる。
【００３２】
請求項３及び請求項５の発明にあっては、最上流側（仕上圧延側）に設けた冷却装置から下流側の冷却装置を連続稼働し、仕上圧延終了後に可及的速やかに急速冷却を開始することにより、金属板の粒成長を抑制することができ、加工性が優れた金属板を製造することができる。
【００３３】
請求項６、請求項８、及び請求項１０の発明にあっては、冷却装置の稼働／非稼働及び仕上圧延装置の圧延速度のみならず仕上圧延装置の上流側に設けた加熱装置の加熱量を変更し、仕上圧延終了時の金属板温度を制御することにより、要求される金属板の特性に基づいて、金属組織学的な観点から決定される温度プロファイルを精度良く実現することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る圧延ラインを示す模式図である。図中１は鋼板であり、図示しないライン上流に設けた加熱炉で加熱されたスラブを粗圧延装置５により粗圧延し、複数のスタンドからなるタンデム型の圧延ローラを備えた仕上圧延装置２により仕上圧延することにより形成される。
【００３５】
仕上圧延後の鋼板１は、パスラインの上下に設けられた複数台の冷却ユニットから構成されるＲＯＴ冷却設備４を通過することにより冷却された後、巻取装置３にて巻取られる。ＲＯＴ冷却設備４はライン上流から上側に４−1a，４−2a，…，４−naの冷却ユニットが配置され、下側に４−1b，４−2b，…，４−nbの冷却ユニットが配置されている。
【００３６】
各冷却ユニットは複数台のラミナー冷却装置又はスプレー冷却装置等から構成されており、冷却ユニットを構成する冷却装置数を少なくすれば、１冷却ユニットあたりの冷却量を細かく設定することができるので、高精度で鋼板１の冷却条件を設定できる。
【００３７】
図中１０は温度制御装置であり、粗圧延装置５の出側に設けた温度計７により測定された鋼板温度（例えば、鋼板１の予め設定した測定点（先端部等）における温度又は複数の測定点の平均温度等）と、鋼板１の比熱（ｃ）、密度（ρ）、板厚（ｈ）等の鋼板情報、冷却ユニット長（Ｌ）等の装置情報、及び圧延速度（Ｖ）等の圧延情報とをプロセスコンピュータ１８から通信部１５を介して取得し、情報を記録するＲＡＭ等の記憶部１２に記憶させる。また圧延終了後の冷却工程の所定点における鋼板温度条件を含む冷却条件がキーボード等の入力部１３より予め入力され記憶部１２に記憶されている。この冷却条件に基づいて、鋼板１が仕上圧延装置２により仕上圧延される前に、演算部１１により冷却ユニットの稼働／非稼働及び仕上圧延装置２の圧延速度を決定し、モニタ等の出力部１４に出力するとともに、通信部１５を介して冷却ユニットの冷却バルブの開閉及び圧延ローラのモータ回転速度を設定する。
【００３８】
以下、冷却条件が、急速冷却過程終了時の急冷終了温度目標値（ＴＳ_aim）、その許容範囲である急冷終了温度許容値（ΔＴＳ）、中間空冷時の冷却装置を停止する中間空冷時間（ｔ_air）、後半冷却時の条件である巻取装置３の入側での巻取温度目標値（ＴＣ_aim）、及びその許容範囲である巻取温度許容値（ΔＴＣ）とした場合（すなわち、図１２のパターン３に示すような温度プロファイル）について、温度制御装置１０が、鋼板情報、装置情報、及び圧延情報から冷却ユニットの稼働／非稼働及び仕上圧延装置２の圧延速度を決定する処理手順について説明する。なお、上記急冷終了温度目標値（ＴＳ_aim）及び急冷終了温度許容値（ΔＴＳ）が本発明の冷却工程の所定点における金属板温度の条件に相当する。
【００３９】
図２、図３、図４、及び図５は、本発明の温度制御装置が冷却ユニットの稼働台数及び仕上圧延装置の圧延速度を決定する処理手順を示すフローチャートである。ライン上流から上面冷却ユニット及び下面冷却ユニットを連続して稼働してもよいが、各冷却ユニットとも全能力を使うように設定すると、実際の冷却工程において鋼板温度が目標値から外れた場合に、それを修正する制御ができなくなる虞があるので、上下面の各冷却ユニットを交互に稼働する。つまり、最上流側に位置する冷却ユニットは上面冷却ユニット（４−1a）のみを稼働し、最上流から２番目の冷却ユニットは下面冷却ユニット（４−2b）のみを稼働し、最上流から３番目の冷却ユニットは上面冷却ユニット（４−3a）のみを稼働する等のようにする。以下、最上流側に位置する上面及び下面冷却ユニットの両方又は何れか一方を第１冷却ユニット（No.1冷却ユニット）、最上流から２番目の上面及び下面冷却ユニットの両方又は何れか一方を第２冷却ユニット（No.2冷却ユニット）、及び最上流から３番目の上面及び下面冷却ユニットの両方又は何れか一方を第３冷却ユニット（No.3冷却ユニット）等として説明する。
【００４０】
これにより、本実施の形態による設定に基づいて実際に鋼板１を冷却した際に、たとえ鋼板温度が目標値から外れた場合においても、それを修正するフィードバック制御が可能となる。例えば冷却不足が発生した場合には、冷却不足に陥った冷却ユニットに対向する冷却ユニットを稼働させれば冷却能力を向上させることができる。
【００４１】
まず、プロセスコンピュータ１８から鋼板１の比熱（ｃ）、密度（ρ）、板厚（ｈ）からなる鋼板情報、装置情報である冷却ユニット長（Ｌ）、及び圧延情報である圧延速度（Ｖ）を取得（Ｓ１）する。ここで各冷却ユニット長は同一値Ｌとしたが、あくまで説明の簡略化のためであり、通常は各冷却ユニット長として第ｉ（ｉ＝１，２，３，…，ｎ）冷却ユニット長（Ｌ_i）を用いる。
【００４２】
また、プロセスコンピュータ１８から、急冷終了温度目標値（ＴＳ_aim）、急冷終了温度許容値（ΔＴＳ）、中間空冷時間（ｔ_air）、巻取温度目標値（ＴＣ_aim）、及び巻取温度許容値（ΔＴＣ）からなる冷却条件、並びに再計算時のパラメータである速度修正幅（ΔＶ）を取得（Ｓ２）する。
【００４３】
従って、Ｓ１及びＳ２は以下の処理手順にて参照する定数及び変数の初期値を受付ける初期設定手順である。再計算時のパラメータである速度修正幅（ΔＶ）が小さいほど、冷却条件である急冷終了温度許容値（ΔＴＳ）及び巻取温度許容値（ΔＴＣ）を小さく設定することが可能であり、目標の特性をより精度よく実現した鋼板１を製造することが期待できる。
【００４４】
しかし、速度修正幅（ΔＶ）が小さいほどループによる再計算処理の回数が増加するため処理時間が長くなるので、速度修正幅（ΔＶ）は、所望の鋼板１を製造するために要する冷却条件の要求精度及び温度制御装置１０の処理能力から適切に設定する必要がある。
【００４５】
次に、ライン上流に設けた冷却ユニットから連続して稼働し、急速冷却を行う急速冷却区間（急速冷却過程）の設定を行う。粗圧延装置５の出側に設けた温度計７により実測された鋼板温度（Ｔ₀）とＳ１及びＳ２にて取得した各数値とを用いて、それ自体公知の計算式（１）により仕上圧延装置２の出側での鋼板１の圧延終了温度（ＴＦ）を算出する。算出した圧延終了温度（ＴＦ）は、第１冷却ユニットの入側での冷却ユニット入側鋼板温度（Ｔ_in）に相当するので、圧延終了温度（ＴＦ）を冷却ユニット入側鋼板温度（Ｔ_in）に設定（Ｓ３）する。
ＴＦ＝Ｔ_０ −ΔＴＦ …（１）
ΔＴＦ＝ΔＴ_w＋ΔＴ_a＋ΔＴ_r−ΔＴ_q−ΔＴ_bh
ΔＴ_w＝ｈ_w・（ＴＦ−Ｔ_w）・ｔ_w／（ｃ・ρ・ｈ）
ΔＴ_a＝ｈ_a・（ＴＦ−Ｔ_a）・ｔ_a／（ｃ・ρ・ｈ）
ΔＴ_r＝ｈ_r・（ＴＦ−Ｔr ）・ｔ_r／（ｃ・ρ・ｈ）
ΔＴ_q＝Ｇ・η／（ｃ・ρ・ｈ）
ΔＴ_bh＝ＰＢ／（ｃ・ρ・ｈ・Ｂ・Ｖ）
ここで、
ＴＦ：圧延終了温度（℃）
Ｔ₀ ：鋼板初期温度（℃）
ΔＴＦ：鋼板の温度降下量（℃）
ΔＴ_w：水冷による鋼板の温度降下量（℃）
ΔＴ_a：空冷による鋼板の温度降下量（℃）
ΔＴ_r：ロール接触による鋼板の温度降下量（℃）
ΔＴ_q：圧延時の加工発熱による鋼板の温度上昇量（℃）
ΔＴ_bh：加熱装置の加熱による鋼板の温度上昇量（℃）
ｈ_w ：水冷による熱伝達係数（kcal／(m²・min・℃)）
ｈ_a ：空冷による熱伝達係数（kcal／(m²・min・℃)）
ｈ_r ：ロール接触による熱伝達係数（kcal／(m²・min・℃)）
ｔ_w ：水冷に要した時間（min）
ｔ_a ：空冷に要した時間（min）
ｔ_r ：圧延に要した時間（min）
ｃ：鋼板の比熱（kcal／(kg・℃)）
ρ ：鋼板の密度（kg／m³）
ｈ：鋼板の板厚（m）
Ｇ：圧延トルク（kcal）
η ：圧延トルクの発熱係数
ＰＢ：加熱装置の実効出力（kcal／min）
Ｂ：加熱装置での鋼板の幅（m）
Ｖ：加熱装置での鋼板の速度（m／min）
である。
なお、本実施の形態においては、仕上圧延装置２の出側の直近に第１冷却ユニットが位置する場合を想定しているため、鋼板１が仕上圧延装置２を出てから第１冷却ユニットにより冷却されるまでの空冷による温度降下を無視し、上記のように、圧延終了温度（ＴＦ）を冷却ユニット入側鋼板温度（Ｔ_in）に設定することとした。しかし、仕上圧延装置２の出側と第１冷却ユニットとの間の空冷による鋼板１の温度降下量が無視できない場合等は、鋼板１の速度及び仕上圧延装置−第１冷却ユニット間距離に基づいて空冷時間（ｔ_a）を求め、上記計算式に基づいてこの間の空冷による鋼板１の温度降下量（ΔＴ_a）を算出し、上記算出した圧延終了温度（ＴＦ）から、さらにこの温度降下量（ΔＴ_a）を差し引いた値を冷却ユニット入側鋼板温度（Ｔ_in）として設定すればよい。
【００４６】
Ｓ３で算出した冷却ユニット入側鋼板温度（Ｔ_in）と、Ｓ１及びＳ２にて取得した各数値とを用いて、第１冷却ユニットにより鋼板１が冷却された場合（Ｓ４）の温度降下に基づく鋼板温度をそれ自体公知の計算式（２）及び（３）により算出し、第１冷却ユニットの出側での冷却ユニット出側鋼板温度（Ｔ_out）に設定（Ｓ５）する。
Ｔ_out＝Ｔ_in・ｅｘｐ（−α_w・Ｌ／（ｃ・ρ・ｈ・Ｖ）） …（２）
ここで、
Ｔ_out：冷却ユニットの出側での冷却ユニット出側鋼板温度（℃）
Ｔ_in ：冷却ユニットの入側での冷却ユニット入側鋼板温度（℃）
α_w ：冷却ユニットの熱伝達係数（kcal／(m²・min・℃)）
ｃ：鋼板の比熱（kcal／(kg・℃)）
ρ ：鋼板の密度（kg／m³）
ｈ：鋼板の板厚（m）
Ｌ：冷却ユニット長（m）
Ｖ：圧延速度（m／min）
である。
α_w＝Ａ・（Ｗ^B／Ｔ^C）・（１−Ｄ・Ｔ_w）・Ｖ^E …（３）
ここで、
α_w ：冷却ユニットの熱伝達係数（kcal／(m²・min・℃)）
Ｗ：水量密度（l／(min・m²)）
Ｔ：鋼板温度（℃）
Ｔ_w ：冷却水温度（℃）
Ｖ：圧延速度（m／min）
であり、Ａ〜Ｅは、冷却ユニットの種類によって定まるパラメータである。
なお、パラメータＡ〜Ｅは、実操業における実績データに基づき設定することが一般的である。すなわち、実操業における実績データをオフラインで分析し、鋼板温度の計算値と実績値とが概ね一致するようにこれらのパラメータを決めることが一般的に行われており、本実施の形態においてもそのようにして定める。
【００４７】
Ｓ５で算出した冷却ユニット出側鋼板温度（Ｔ_out）と急冷終了温度の許容範囲上限値（ＴＳ_aim＋ΔＴＳ）とを比較し、冷却ユニット出側鋼板温度（Ｔ_out）が急冷終了温度の許容範囲上限値（ＴＳ_aim＋ΔＴＳ）より小さいか否かを判定（Ｓ６）する。
【００４８】
Ｓ６にて、冷却ユニット出側鋼板温度（Ｔ_out）が急冷終了温度の許容範囲上限値（ＴＳ_aim＋ΔＴＳ）より大きいと判定した場合（Ｓ６：ＮＯ）には、冷却が不足していることになるから、冷却ユニットを更に稼働させるべく冷却ユニット番号を１インクリメント（Ｓ７）する。
【００４９】
Ｓ５で算出した冷却ユニット出側鋼板温度（Ｔ_out）は次の冷却ユニットの入側での鋼板温度に相当するので、Ｓ５で算出した冷却ユニット出側鋼板温度（Ｔ_out）を冷却ユニット入側鋼板温度（Ｔ_in）に再設定（Ｓ８）し、Ｓ５に戻り温度計算を再実行する。
【００５０】
一方Ｓ６にて、冷却ユニット出側鋼板温度（Ｔ_out）が急冷終了温度の許容範囲上限値（ＴＳ_aim＋ΔＴＳ）より小さいと判定した場合（Ｓ６：ＹＥＳ）には、更に下限値を満足するか否かを判定するため、冷却ユニット出側鋼板温度（Ｔ_out）と急冷終了温度の許容範囲下限値（ＴＳ_aim−ΔＴＳ）とを比較し、冷却ユニット出側鋼板温度（Ｔ_out）が急冷終了温度の許容範囲下限値（ＴＳ_aim−ΔＴＳ）より大きいか否かを判定（Ｓ９）する。
【００５１】
Ｓ９にて、冷却ユニット出側鋼板温度（Ｔ_out）が急冷終了温度の許容範囲下限値（ＴＳ_aim−ΔＴＳ）より小さいと判定した場合（Ｓ９：ＮＯ）には、冷却ユニットの稼働だけでは急冷終了温度の許容範囲に設定することができないので、圧延速度を変更（増速又は減速）することで対応する。即ち、圧延速度を減速すべく速度修正幅（ΔＶ）分減少した圧延速度（Ｖ−ΔＶ）を新たな圧延速度（Ｖ）に再設定（Ｓ１０）し、Ｓ３に戻り温度計算を再実行する。
【００５２】
ここで、圧延速度の変更による鋼板温度への影響について説明する。図６は、圧延速度の変更による鋼板温度の時間変化を示す図である。図中、上側に、鋼板１を冷却する際に用いた上面冷却ユニット及び下面冷却ユニットの稼働／非稼働パターンを示す。中段に示した稼働／非稼働パターンは基準速度（圧延速度変更前）時のパターンであり、この時の温度曲線は、図中実線で示すように、３つの冷却ユニットで冷却した場合には３番目の冷却ユニット出側鋼板温度（Ｔ_out）が急冷終了温度の許容範囲上限値（ＴＳ_aim＋ΔＴＳ）より高くなり、４つの冷却ユニットで冷却した場合には４番目の冷却ユニット出側鋼板温度（Ｔ_out）が急冷終了温度の許容範囲下限値（ＴＳ_aim−ΔＴＳ）より低くなってしまい、条件の急冷終了温度を満足する設定が不可能である。つまり、この設定不能である状況が発生することが、冷却ユニットの稼働／非稼働のみを制御する構成とした従来のＲＯＴ冷却制御装置９における課題に他ならない。
【００５３】
そこで、下段に示すように、圧延速度を減速することで１冷却ユニットあたりの温度降下量を変更（増量）し、３つの冷却ユニットで冷却した場合に、３番目の冷却ユニット出側鋼板温度（Ｔ_out）を急冷終了温度の許容範囲内に設定すること可能となる。また、上段に示すように、圧延速度を増速することで１冷却ユニットあたりの温度降下量を変更（減量）し、４つの冷却ユニットで冷却した場合に、４番目の冷却ユニット出側鋼板温度（Ｔ_out）を急冷終了温度の許容範囲内に設定すること可能となる。従って、従来の冷却ユニットをより細分化する方法、及び各冷却装置から供給する冷却水量を制御する方法によらずとも、鋼板１の圧延速度を変更することにより、１冷却ユニットあたりの鋼板１の温度降下量を増量及び減量する制御が可能となるため、従来の方法における冷却バルブ数の増加及び冷却バルブ構造の複雑化等による設備費用及びメンテナンス費用が不要となる。上述したように、圧延速度を減速又は増速により所望の急冷終了温度の条件を満足することができるが、本実施の形態においては圧延速度を減速する方を用いる。
【００５４】
一方Ｓ９にて、冷却ユニット出側鋼板温度（Ｔ_out）が急冷終了温度の許容範囲下限値（ＴＳ_aim−ΔＴＳ）より大きいと判定した場合（Ｓ９：ＹＥＳ）には、急速冷却終了時の冷却条件である急冷終了温度目標値（ＴＳ_aim）及び急冷終了温度許容値（ΔＴＳ）を満足することになる。
【００５５】
このときの冷却ユニット数（ｉ）が急速冷却として稼働する冷却ユニット数（Ｎ_cr）に相当し、第１冷却ユニットから第Ｎ_cr冷却ユニットまでを急速冷却のために稼働するよう設定（Ｓ１１）する。
【００５６】
次に、冷却装置による冷却を停止する中間空冷区間の設定を行う。中間空冷時間（ｔ_air）及び冷却ユニット長（Ｌ）、並びに圧延速度（Ｖ）から中間空冷確保のために冷却を停止する冷却ユニット数（Ｎ_stop）を計算式（５）により算出（Ｓ１４）し、中間空冷区間の設定条件が決定される。
Ｎ_stop＝Ｖ・ｔ_air／Ｌ …（５）
ここで、
Ｎ_stop ：停止冷却ユニット数（台）
ｔ_air ：中間空冷時間（min）
Ｌ：冷却ユニット長（m）
Ｖ：圧延速度（m／min）
である。
【００５７】
従って、第Ｎ_cr＋１冷却ユニットから第Ｎ_cr＋Ｎ_stop冷却ユニットまでの冷却ユニットが中間空冷機能を果たすことになる。
【００５８】
次に、再度冷却ユニットによる冷却が必要か否かを判定する。中間空冷区間を終えた中間空冷終了鋼板温度（Ｔ_air）を中間空冷時間（ｔ_air）とＳ１及びＳ２にて取得した各数値と急速冷却区間終了時の冷却ユニットの出側での冷却ユニット出側鋼板温度（ＴＳ）とを用いて、それ自体公知の計算式（６）により算出（Ｓ１５）する。
Ｔ_air＝ＴＳ・ｅｘｐ（−α_air・ｔ_air／（ｃ・ρ・ｈ）） …（６）
ここで、
Ｔ_air：中間空冷終了時の鋼板温度（℃）
ＴＳ：急速冷却終了時の冷却ユニットの出側での鋼板温度（℃）
α_air：冷却停止時の熱伝達係数（kcal／(m²・min・℃)）
ｃ：鋼板の比熱（kcal／(kg・℃)）
ρ ：鋼板の密度（kg／m³）
ｈ：鋼板の板厚（m）
である。
【００５９】
Ｓ１５にて算出した鋼板温度（Ｔ_air）が巻取温度の許容範囲内（ＴＣ_aim−ΔＴＣ〜ＴＣ_aim＋ΔＴＣ）にあるか否かを判定（Ｓ１６）し、中間空冷終了鋼板温度（Ｔ_air）が許容範囲内にあると判定した場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）には、再度冷却する必要がないことになるため、これにて全ての処理を終了する。
【００６０】
一方Ｓ１６にて、中間空冷終了鋼板温度（Ｔ_air）が巻取温度の許容範囲内にないと判定した場合（Ｓ１６：ＮＯ）には、残りの冷却ユニットを稼働させ再度冷却する必要があるため、そのための設定条件を算出する。
【００６１】
なお、後半冷却の対象冷却ユニットは、中間空冷区間よりライン下流の冷却ユニット、即ち第Ｎ_cr＋Ｎ_stop＋ｊ冷却ユニット（ｊ＝１，２，３，…）になるが、説明を簡略化するため第Ｎ_cr＋Ｎ_stop＋ｊ冷却ユニットのことを第ｊ後半冷却ユニットとして説明する。
【００６２】
Ｓ１５で算出した中間空冷終了鋼板温度（Ｔ_air）を第１後半冷却ユニットの入側での冷却ユニット入側鋼板温度（Ｔ_in）に設定（Ｓ３１）し、第１後半冷却ユニットにより鋼板１が冷却された場合（Ｓ１７）の温度降下に基づく鋼板温度をそれ自体公知の計算式（２）及び（３）により、第１後半冷却ユニットの出側での冷却ユニット出側鋼板温度（Ｔ_out）を算出（Ｓ１８）する。
【００６３】
Ｓ１８で算出した冷却ユニット出側鋼板温度（Ｔ_out）が巻取温度の許容範囲内（ＴＣ_aim−ΔＴＣ〜ＴＣ_aim＋ΔＴＣ）にあるか否かを判定（Ｓ２１）し、許容範囲内にないと判定した場合（Ｓ２１：ＮＯ）には、冷却が不足していることになるから、冷却ユニットを更に稼働させるべく後半冷却ユニット番号を１インクリメント（Ｓ２２）する。
【００６４】
Ｓ１８で算出した冷却ユニット出側鋼板温度（Ｔ_out）は次の冷却ユニットの入側での冷却ユニット入側鋼板温度（Ｔ_in）に相当するので、冷却ユニット出側鋼板温度（Ｔ_out）を冷却ユニット入側鋼板温度（Ｔ_in）に再設定（Ｓ２３）し、Ｓ１８に戻り温度計算を再実行する。
【００６５】
一方Ｓ２１にて、冷却ユニット出側鋼板温度（Ｔ_out）が巻取温度の許容範囲内（ＴＣ_aim−ΔＴＣ〜ＴＣ_aim＋ΔＴＣ）にあると判定した場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）には、巻取り前の冷却条件に相当する巻取温度目標値（ＴＣ_aim）、及び巻取温度許容値（ΔＴＣ）はすべて満足することになり、後半冷却区間の設定条件が決定される。
【００６６】
このときの後半冷却ユニット数（ｊ）が後半冷却として稼働する冷却ユニット数（Ｎ_tc）に相当し、第１後半冷却ユニットから第Ｎ_tc後半冷却ユニットまで、換言すれば第Ｎ_cr＋Ｎ_stop＋１冷却ユニットから第Ｎ_cr＋Ｎ_stop＋Ｎ_tc冷却ユニットまでを後半冷却のために稼働するよう設定（Ｓ２４）する。
【００６７】
このような処理手順を実施することにより、急冷終了温度目標値（ＴＳ_aim）、急冷終了温度許容値（ΔＴＳ）、中間空冷時間（ｔ_aim）、巻取温度目標値（ＴＣ_aim）、巻取温度許容値（ΔＴＣ）を冷却条件とし、冷却条件に基づいて、仕上圧延に先だって、冷却装置の稼働／非稼動の設定のみならず仕上圧延装置２の圧延速度を設定することにより鋼板１の温度降下量を制御し、所望の特性を有する鋼板１を製造することができる。なお、要求される温度プロファイルが図１２のパターン２に示すようなものであり、冷却条件として中間空冷時間が不要な場合は、上記処理手順から中間空冷区間の設定に関する手順を省略すればよい。
【００６８】
（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２に係る圧延ラインを示す模式図である。この圧延ラインは仕上圧延装置２のライン上流に加熱装置６を追加配置したものであり、仕上圧延前に鋼板１を再加熱することにより、圧延終了温度を冷却開始温度とした冷却条件に基づく制御を行う場合に、加熱装置６は圧延終了温度を補償すべく機能する。
【００６９】
図中２０は温度制御装置であり、粗圧延装置５の出側に設けた温度計７により測定された鋼板１の先端部の鋼板温度と、プロセスコンピュータ２８から鋼板１の比熱（ｃ）、密度（ρ）、板厚（ｈ）等の鋼板情報、冷却ユニット長（Ｌ）、加熱出力初期値（ＰＢ₀）等の装置情報、及び圧延速度（Ｖ）等の圧延情報とを通信部２５を介して取得し、情報を記録するＲＡＭ等の記憶部２２に記憶させる。また圧延終了時の鋼板温度及び圧延終了後の複数の鋼板温度を含む冷却条件がキーボード等の入力部２３より予め入力され記憶部２２に記憶されている。この冷却条件に基づいて、演算部２１により冷却ユニットの稼働及び仕上圧延装置２の圧延速度、及び加熱装置６の加熱出力を決定し、モニタ等の出力部２４に出力するとともに、通信部２５を介して冷却ユニットの冷却バルブの開閉及び圧延ローラのモータ回転速度、及び加熱装置６の出力電流を設定する。その他の構成は図１と同様であるので、対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００７０】
以下、冷却条件が、仕上圧延終了時の圧延終了温度目標値（ＴＦ_aim）、その範囲である圧延終了温度許容値（ΔＴＦ）、急速冷却終了時の急冷終了温度目標値（ＴＳ_aim）、その許容範囲である急冷終了温度許容値（ΔＴＳ）、中間空冷時の冷却装置を停止する中間空冷時間（ｔ_air）、後半冷却時の条件である巻取装置３の入側での巻取温度目標値（ＴＣ_aim）、及びその許容範囲である巻取温度許容値（ΔＴＣ）とした場合について、温度制御装置２０が、鋼板情報、装置情報、及び圧延情報から冷却ユニットの稼働／非稼働、仕上圧延装置２の圧延速度、及び加熱装置６の加熱量を決定する処理手順について説明する。
【００７１】
図８は、本発明の温度制御装置が冷却ユニットの稼働台数、仕上圧延装置の圧延速度、及び加熱装置の加熱量を決定する処理手順を示すフローチャートである。まず、プロセスコンピュータ２８から鋼板１の比熱（ｃ）、密度（ρ）、板厚（ｈ）からなる鋼板情報、装置情報である冷却ユニット長（Ｌ）、及び圧延情報である圧延速度（Ｖ）を取得（Ｓ１０１）する。
【００７２】
また、プロセスコンピュータ２８から、圧延終了温度目標値（ＴＦ_aim）、圧延終了温度許容値（ΔＴＦ）、急冷終了温度目標値（ＴＳ_aim）、急冷終了温度許容値（ΔＴＳ）、中間空冷時間（ｔ_air）、巻取温度目標値（ＴＣ_aim）、及び巻取温度許容値（ΔＴＣ）からなる冷却条件、並びに再計算時のパラメータである第１の速度修正幅（△Ｖ１）及び第２の速度修正幅（△Ｖ２）を取得（Ｓ１０２）する。速度修正幅は、前述同様、冷却条件の要求精度及び温度制御装置２０の処理能力を考慮して設定すればよい。なお、第１の速度修正幅（△Ｖ１）と第２の速度修正幅（△Ｖ２）とは異なる値に設定した方が望ましい。例えば、第１の速度修正幅（△Ｖ１）を第２の速度修正幅（△Ｖ２）より大きい値に設定する。
【００７３】
更に、プロセスコンピュータ２８から、鋼板１を再加熱する加熱装置６の加熱出力（ＰＢ）の加熱出力初期値（ＰＢ₀）、及び再計算時のパラメータである加熱出力修正幅（ΔＰＢ）を取得（Ｓ１０３）する。加熱出力初期値（ＰＢ₀）は例えば装置の零点を含む最小値に設定することができる。
【００７４】
従って、Ｓ１０１、Ｓ１０２及びＳ１０３は以下の処理手順にて参照する定数及び変数の初期値を受付ける初期設定手順である。
【００７５】
次に、粗圧延装置５の出側に設けられた温度計７により実測された鋼板１の先端部の鋼板温度（Ｔ₀）を初期値として、Ｓ１０１、Ｓ１０２、及びＳ１０３にて取得した各数値を用いてそれ自体公知の計算式（１）により仕上圧延装置２の出側での鋼板１の圧延終了温度（ＴＦ）を算出（Ｓ１０４）する。
【００７６】
Ｓ１０４で算出した圧延終了温度（ＴＦ）と圧延終了温度の許容範囲上限値（ＴＦ_aim＋ΔＴＦ）とを比較し、圧延終了温度（ＴＦ）が圧延終了温度の許容範囲上限値（ＴＦ_aim＋ΔＴＦ）より小さいか否かを判定（Ｓ１０５）し、大きいと判定した場合（Ｓ１０５：ＮＯ）には、鋼板１が仕上圧延装置２を通過する時間を増加させることで、鋼板１の温度降下量を増加させるべく第1の速度修正幅（ΔＶ１）分減少した圧延速度（Ｖ−ΔＶ１）を新たな圧延速度（Ｖ）に再設定（Ｓ１０６）し、Ｓ１０４に戻り温度計算を再実行する。
【００７７】
一方Ｓ１０５にて、圧延終了温度（ＴＦ）が圧延終了温度の許容範囲上限値（ＴＦ_aim＋ΔＴＦ）より小さいと判定した場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）には、更に圧延終了温度（ＴＦ）と圧延終了温度の許容範囲下限値（ＴＦ_aim−ΔＴＦ）とを比較し、圧延終了温度（ＴＦ）が圧延終了温度の許容範囲下限値（ＴＦ_aim−ΔＴＦ）より大きいか否かを判定（Ｓ１０７）する。
【００７８】
Ｓ１０７にて、圧延終了温度（ＴＦ）が圧延終了温度の許容範囲下限値（ＴＦ_aim−ΔＴＦ）より小さいと判定した場合（Ｓ１０７：ＮＯ）には、加熱量が不足していることになるから加熱量を増加させるべく加熱装置６の加熱出力修正幅（ΔＰＢ）分増加した出力（ＰＢ＋ΔＰＢ）を新たな加熱出力（ＰＢ）に再設定（Ｓ１０８）し、Ｓ１０４に戻り温度計算を再実行する。
【００７９】
一方Ｓ１０７にて、圧延終了温度（ＴＦ）が圧延終了温度の許容範囲下限値（ＴＦ_aim−ΔＴＦ）より大きいと判定した場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）には、冷却前の冷却条件を満足することになり、圧延終了温度の設定条件が決定される。
【００８０】
次に、急速冷却利用ユニット数（Ｎ_cr）、中間空冷のため停止する冷却ユニット数（Ｎ_stop）、及び後半冷却利用ユニット数（Ｎ_tc）を算出し、各々の冷却装置の稼働／非稼働を設定することになるが、これらの処理手順（Ｓ１０９〜Ｓ１１９）は実施の形態１の処理手順と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【００８１】
ただし、圧延終了温度（ＴＦ）は圧延速度（Ｖ）の関数であるため、各処理手順にて圧延速度（Ｖ）を変更した場合には、圧延終了温度（ＴＦ）が変化してしまうことになり圧延終了温度の許容範囲（ＴＦ_aim−ΔＴＦ〜ＴＦ_aim＋ΔＴＦ）を満足しない場合があるので、Ｓ１０４に戻って温度計算を再実行することになる。
【００８２】
このような処理手順を実施することにより、圧延終了温度目標値（ＴＦ_aim）、圧延終了温度許容値（ΔＴＦ）、急冷終了温度目標値（ＴＳ_aim）、急冷終了温度許容値（ΔＴＳ）、中間空冷時間（ｔ_aim）、巻取温度目標値（ＴＣ_aim）、巻取温度許容値（ΔＴＣ）を冷却条件とし、冷却条件に基づいて冷却装置の稼働及び仕上圧延装置２の圧延速度のみならず加熱装置６の加熱量を変更することにより鋼板１の温度を制御し、所望の特性を有する鋼板１を製造することができる。
【００８３】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係る金属板の製造方法及び温度制御装置によれば、金属板を冷却する前に、冷却条件である冷却工程の所定点における金属板温度の条件に基づいて冷却装置の稼働／非稼働のみならず仕上圧延装置の圧延速度を設定し、金属板の温度降下量を制御することにより、設備追加費用及び設備メンテナンス費用を負担することなく様々な温度プロファイルを精度良く実現し、所望の材料特性を有する金属板を製造することができる。また、仕上圧延装置の上流側に設けた加熱装置の加熱量を設定し、冷却開始前の金属板温度を制御することにより、更に様々な温度プロファイルを精度良く実現し、所望の材料特性を有する金属板を製造することができる。
【００８４】
また本発明によれば、最上流の冷却装置から下流側の冷却装置を連続稼働し、仕上圧延後可及的速やかに金属板を急速冷却することにより、金属板の粒成長を抑制するとともに結晶粒を微細化することが可能となり、加工性が優れた金属板を安定して製造することができる。
【００８５】
更に本発明によれば、冷却能力（冷却装置台数）が十分ある場合には、稼働にする冷却装置と非稼働にする冷却装置とをパターン（例えば、交互パターン）化して冷却装置の稼働／非稼働を設定し、そのことによる金属板の冷却速度の低下を補正すべく圧延速度を増速する設定をすることにより、冷却条件を満足した金属板を製造するのに要する時間を減少させ、生産能率を向上させることができる等、優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る圧延ラインを示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１の温度制御装置が冷却ユニットの稼働台数及び仕上圧延装置の圧延速度を決定する処理手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１の温度制御装置が冷却ユニットの稼働台数及び仕上圧延装置の圧延速度を決定する処理手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１の温度制御装置が冷却ユニットの稼働台数及び仕上圧延装置の圧延速度を決定する処理手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態１の温度制御装置が冷却ユニットの稼働台数及び仕上圧延装置の圧延速度を決定する処理手順を示すフローチャートである。
【図６】圧延速度の変更による鋼板温度の時間変化を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る圧延ラインを示す模式図である。
【図８】本発明の実施の形態２の温度制御装置が冷却ユニットの稼働台数、仕上圧延装置の圧延速度、及び加熱装置の加熱量を決定する処理手順を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態２の温度制御装置が冷却ユニットの稼働台数、仕上圧延装置の圧延速度、及び加熱装置の加熱量を決定する処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態２の温度制御装置が冷却ユニットの稼働台数、仕上圧延装置の圧延速度、及び加熱装置の加熱量を決定する処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】圧延ラインを示す模式図である。
【図１２】金属板の温度プロファイルの一例を示す温度曲線である。
【符号の説明】
１鋼板
２仕上圧延装置
３巻取装置
４ランナウトテーブル冷却設備（ＲＯＴ冷却設備）
５粗圧延装置
６加熱装置
７温度計
９ＲＯＴ冷却制御装置
１０、２０温度制御装置
１１、２１演算部
１２、２２記憶部
１３、２３入力部
１４、２４出力部
１５、２５通信部
１８、２８プロセスコンピュータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention sets the operation / non-operation of the cooling device in the production process of the metal plate, the rolling speed of the finish rolling device, and the heating amount of the heating device, and controls the temperature of the metal plate after finish rolling. The present invention relates to a metal plate manufacturing method and a temperature control device for manufacturing a metal plate.
[0002]
[Prior art]
The metal plate temperature at a predetermined point in the cooling process is set as the cooling condition, and before the metal plate is cooled by the cooling device, the operation / non-operation of the cooling device is set based on the set cooling condition, and the desired temperature is set. A manufacturing method of a metal plate to be a temperature profile has been put into practical use.
[0003]
The temperature profile is a temperature curve expressing the temperature change of the metal sheet after finish rolling as a function of time, and is determined from a metallographic viewpoint based on the required characteristics of the metal sheet.
[0004]
FIG. 12 is a temperature curve showing an example of the temperature profile of the metal plate. Pattern 1 in the figure defines the coiling temperature, which is the metal plate temperature on the inlet side of the winding device, as a target value, and the metal at a uniform cooling rate from the outlet side of the finish rolling device to the inlet side of the winding device. It is a temperature profile characterized by cooling a board.
[0005]
In pattern 2, the metal plate is rapidly water-cooled (hereinafter referred to as rapid cooling) as soon as possible after leaving the finish rolling device, and the cooling end temperature (hereinafter referred to as the metal plate temperature when the rapid cooling is stopped) The temperature profile is characterized in that the rapid cooling end temperature is defined as a target value and the metal plate is cooled in a concentrated manner in the first half of the cooling device. That is, in pattern 2, there are two cooling processes (2a, 2b) having different cooling rates (a temperature drop amount of the metal plate per unit time) during the cooling process after finishing rolling. In addition, since the metal plate temperature drop amount per unit time during the cooling process is not linear, the “cooling rate” generally refers to the average cooling rate of the cooling rate in a certain section. It is also used in this sense in the book.
[0006]
Pattern 3 defines the rapid cooling end temperature, the intermediate air cooling time for stopping water cooling for a predetermined time after completion of the rapid cooling, and the winding temperature as target values, and concentrates the metal plate on the first half and the second half of the cooling device. It is a temperature profile characterized by cooling. That is, in pattern 3, there are three cooling processes (3a, 3b, 3c) with different cooling rates during the cooling process after finishing rolling.
[0007]
As disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-112831, it is more workable to rapidly cool the metal plate as soon as possible after finishing rolling than to cool the metal plate at a uniform cooling rate. It is said that an excellent metal plate can be manufactured. More specifically, by increasing the cooling rate and shortening the cooling time, it is possible to suppress the grain growth of the metal plate and miniaturize the crystal grains, and to manufacture a metal plate excellent in workability. it can.
[0008]
FIG. 11 is a schematic diagram showing a rolling line. In the figure, reference numeral 1 denotes a steel plate. By roughly rolling a slab heated in a heating furnace provided upstream of a line (not shown) by a rough rolling device 5, and by finish rolling by a tandem type finish rolling device 2 comprising a plurality of stands. It is formed.
[0009]
The steel plate 1 after finish rolling is transported on a run-out table (hereinafter referred to as ROT) composed of a plurality of transport rolls (not shown) located between the finish rolling device 2 and the winding device 3 and is wound by the winding device 3. It is done. In the figure, reference numeral 4 denotes a plurality of upper surface cooling units 4-1a, 4-2a,..., 4-na provided on the upper side of the ROT, and a plurality of lower surface cooling units 4-1b, 4 provided on the lower side of the ROT. ROT cooling equipment consisting of -2b, ..., 4-nb. The steel plate 1 is cooled by being transported by the ROT and passing through the ROT cooling equipment 4. Each cooling unit includes a plurality of laminar cooling devices or spray cooling devices.
[0010]
The ROT cooling control device 9 operates / inactivates each cooling unit constituting the ROT cooling facility 4 based on the set cooling conditions by the method described later before the steel plate 1 is finish-rolled by the finish rolling device 2. To control. In addition, the winding temperature of the steel plate 1 in the entrance side of the winding apparatus 3 shown to the pattern 1 of FIG. 12 is demonstrated as cooling conditions.
[0011]
First, the steel plate temperature of a predetermined part such as the tip of the steel plate 1 is measured by a thermometer 7 provided on the exit side of the rough rolling device 5. Using the measured steel plate temperature as the finish rolling start temperature of the steel plate 1 on the entry side of the finish rolling device 2, the amount of temperature drop due to heat transfer in the finish rolling device 2 such as water cooling, heat radiation, and roll contact is calculated. Then, the finish rolling end temperature of the steel sheet 1 on the exit side of the finish rolling device 2 is calculated.
[0012]
Next, the temperature drop amount of the steel sheet 1 generated when the cooling units 4-2a, 4-2b,... Are operated in order from the cooling units 4-1a, 4-1b upstream of the line is calculated and obtained. The winding temperature of the steel sheet 1 on the entry side of the winding device 3 is further calculated from the finished finish rolling temperature and the amount of temperature drop, and the winding temperature condition obtained by calculating the winding temperature is set in advance. Determine if you are satisfied. The ROT cooling control device 9 determines the number of operating cooling units necessary to satisfy the winding temperature condition based on the determination result, and sets the operation / non-operation of each cooling unit.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as shown in pattern 2 and pattern 3 of the temperature profile described above, when the steel sheet is rapidly cooled immediately after finish rolling and the steel sheet is cooled to a desired cooling end temperature, the cooling is stopped. There is a possibility that the desired cooling end temperature cannot be satisfied only by setting the operation / non-operation of the unit and the setting cannot be performed. For example, by continuously operating the cooling unit downstream from the most upstream cooling unit of the ROT cooling facility 4, the steel sheet can be rapidly cooled immediately after finish rolling, but the cooling units from the most upstream cooling unit to the Kth cooling unit are continuously connected. When operating and cooling, the steel plate temperature becomes higher than the desired cooling end temperature, and when the cooling units from the most upstream cooling unit to the K + 1st cooling unit are continuously operated and cooled, the steel plate temperature is the desired cooling temperature. When the temperature is lower than the end temperature, the desired cooling end temperature cannot be set.
[0014]
As a method for solving this inability to set, the cooling unit is further subdivided, that is, the first method for reducing the number of cooling devices constituting one cooling unit, and not only the operation / non-operation of each cooling device but also each A method for controlling the amount of cooling water supplied from the cooling device, that is, a second method for controlling the cooling capacity of the cooling device itself can be considered.
[0015]
However, in the first method, the number of cooling units constituting the ROT cooling facility 4 is increased, and accordingly, the number of cooling valves for controlling the operation / non-operation of the cooling units is also increased. However, it is disadvantageous in terms of failure rate and maintenance.
[0016]
In the second method, since the cooling valve needs to control not only the operation / non-operation of the cooling valve but also the flow rate of the cooling water, the structure of the cooling valve becomes complicated, and in addition, means for controlling the flow rate of the cooling water is provided. Since it is necessary, it is disadvantageous in terms of equipment cost, failure rate, and maintenance as in the first method.
[0017]
The present invention has been made in view of such circumstances, and the metal plate temperature at a predetermined point in the cooling process is set as a cooling condition, and prior to the cooling process, the cooling device is activated / inactivated based on the set cooling condition. In addition to controlling the temperature drop per cooling device of the metal plate by setting the rolling speed of the finishing rolling device, the cooling of the finishing rolling device can be achieved only when the cooling condition cannot be achieved only by operating / not operating the cooling device. By changing the rolling speed, the temperature drop amount of the desired metal plate can be achieved, the cooling conditions can be realized with high accuracy without incurring additional equipment costs and equipment maintenance costs, and a method for producing a metal plate having desired characteristics, and The main purpose is to provide a temperature control device.
[0018]
Further, the present invention sets the rolling finish temperature, which is the metal plate temperature at the end of finish rolling, as the cooling condition, and sets the heating amount of the heating device provided upstream of the line of the finish rolling equipment based on the set cooling condition. By controlling the end temperature of rolling of the metal plate at the end of finish rolling, the cooling device cannot be achieved at the operation / non-operation of the cooling device and at the rolling speed of the finishing rolling device. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a metal plate and a temperature control device that can achieve the rolling end temperature of 1 mm and have desired characteristics.
[0019]
Furthermore, the present invention continuously cools the metal plate as soon as possible after finish rolling by continuously operating the cooling device downstream from the most upstream cooling device after finish rolling, and the cooling end temperature at the end of rapid cooling. By controlling the temperature based on the cooling condition, it is possible to suppress the grain growth of the metal plate and to refine the crystal grain, and to produce a metal plate with excellent workability The purpose is to provide.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
The method for producing a metal plate according to claim 1 is the metal after finish rolling in a cooling step of cooling the metal plate after finish rolling using a plurality of cooling devices provided between the finish rolling device and the winding device. In the metal plate manufacturing method for controlling the plate temperature, prior to the cooling step, based on the condition of the metal plate temperature at a predetermined point in the cooling step, each of the cooling device is operated / not operated and the finish rolling device The rolling speed is set.
[0021]
In the method for manufacturing a metal plate according to claim 2, the condition of the metal plate temperature at the predetermined point is that when the metal plate is cooled by continuously operating the cooling device downstream from one cooling device. The cooling end temperature condition defined as the metal plate temperature on the outlet side of the most downstream cooling device is included.
[0022]
In the metal plate manufacturing method according to the third aspect of the present invention, the metal plate is operated from the cooling device on the most upstream side.
[0023]
In the metal plate manufacturing method according to claim 4, the cooling step includes a plurality of cooling processes having different cooling rates, and the condition of the metal plate temperature at the predetermined point is at least of the plurality of cooling processes. It includes the condition of the metal plate temperature at the end point of one cooling process.
[0024]
In the metal plate manufacturing method according to claim 5, there is a rapid cooling process having a relatively high cooling rate compared to other cooling processes on the upstream side of the cooling process, and the condition of the metal plate temperature at the predetermined point. Includes the condition of the metal plate temperature at the end point of the rapid cooling process.
[0025]
In the metal plate manufacturing method according to claim 6, the heating amount of the heating device provided on the upstream side of the finish rolling device is set based on the rolling finish temperature condition defined by the metal plate temperature at the end of finish rolling. It is characterized by doing.
[0026]
In the metal plate manufacturing method according to claim 7, the cooling device is sequentially operated from the cooling device to start cooling to the cooling device downstream of the cooling device based on the condition of the metal plate temperature at the predetermined point. Calculated based on the operation number change step for changing the number, the rolling speed change step for increasing or decreasing the rolling speed of the finishing rolling device by a predetermined amount, and the temperature drop amount of the metal plate due to the operating number of the cooling device A cooling temperature determination step for determining whether or not the metal plate temperature satisfies the condition, and until the calculated metal plate temperature is determined to satisfy the condition in the cooling temperature determination step. Any one of the operation number change step or the rolling speed change step and the cooling temperature determination step are repeated.
[0027]
In the manufacturing method of the metal plate which concerns on Claim 8, the metal plate computed based on the heating amount change step which increases or decreases the heating amount of the said heating apparatus only by predetermined amount, and the temperature fall amount of the metal plate by a finishing rolling apparatus A rolling temperature determination step for determining whether or not the temperature satisfies the rolling end temperature condition, and the calculated metal plate temperature satisfies the rolling end temperature condition in the rolling temperature determination step. Until it is determined that the heating amount is changed, either the heating amount changing step or the rolling speed changing step and the rolling temperature determining step are repeated.
[0028]
The temperature control device according to claim 9 is a metal plate temperature after finish rolling in a cooling step of cooling the metal plate after finish rolling using a plurality of cooling devices provided between the finish rolling device and the winding device. In the temperature control device configured to control the cooling device, prior to the cooling step, on the basis of the condition of the metal plate temperature at a predetermined point of the cooling step, the means for setting each operation / non-operation of the cooling device, And a means for setting a rolling speed of the finish rolling device.
[0029]
In the temperature control device according to claim 10, the means for setting the heating amount of the heating device provided on the upstream side of the finish rolling device based on the rolling finish temperature condition defined by the metal plate temperature at the end of finish rolling. It is characterized by providing.
[0030]
In the invention of claim 1, claim 4, and claim 9, prior to the cooling step, not only the operation / non-operation of the cooling device but also the rolling speed of the finishing rolling device is changed, and one cooling device (one cooling device) By controlling the temperature drop amount of the metal plate per unit), a temperature profile determined from a metallographic viewpoint can be realized with high accuracy based on the required characteristics of the metal plate.
[0031]
In the inventions of claim 2 and claim 7, by continuously operating the cooling device downstream from one cooling device and reducing the time required for the metal plate to reach a predetermined metal plate temperature, The crystal grain of a board can be refined | miniaturized and the metal plate excellent in workability can be manufactured.
[0032]
In the inventions of claims 3 and 5, the cooling device on the downstream side is continuously operated from the cooling device provided on the most upstream side (finish rolling side), and rapid cooling is performed as soon as possible after finishing rolling. By starting, it is possible to suppress the grain growth of the metal plate, and it is possible to manufacture a metal plate with excellent workability.
[0033]
In the invention of claim 6, claim 8, and claim 10, not only the operation / non-operation of the cooling device and the rolling speed of the finish rolling device, but also the heating amount of the heating device provided on the upstream side of the finish rolling device By controlling the metal plate temperature at the end of finish rolling, a temperature profile determined from a metallographic viewpoint can be realized with high accuracy based on the required characteristics of the metal plate.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a rolling line according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a steel plate, and a slab heated by a heating furnace provided upstream of a line (not shown) is roughly rolled by a rough rolling device 5, and a finish rolling device 2 having a tandem type rolling roller composed of a plurality of stands. It is formed by finish rolling.
[0035]
The steel plate 1 after finish rolling is cooled by passing through an ROT cooling facility 4 composed of a plurality of cooling units provided above and below the pass line, and then wound by the winding device 3. In the ROT cooling equipment 4, cooling units 4-1a, 4-2a,..., 4-na are arranged on the upper side from the upstream side of the line, and cooling units 4-1b, 4-2b,. Has been placed.
[0036]
Each cooling unit is composed of a plurality of laminar cooling devices or spray cooling devices, etc., and if the number of cooling devices constituting the cooling unit is reduced, the amount of cooling per cooling unit can be set finely. The cooling condition of the steel plate 1 can be set with high accuracy.
[0037]
In the figure, reference numeral 10 denotes a temperature control device, which is a steel plate temperature measured by a thermometer 7 provided on the outlet side of the rough rolling device 5 (for example, a temperature at a preset measurement point (tip portion or the like) of the steel plate 1) Average temperature of measurement points, etc.), specific heat of steel plate 1 (c), density (ρ), steel plate information such as plate thickness (h), apparatus information such as cooling unit length (L), rolling speed (V), etc. The rolling information is acquired from the process computer 18 via the communication unit 15 and stored in the storage unit 12 such as a RAM for recording the information. In addition, cooling conditions including a steel plate temperature condition at a predetermined point in the cooling process after the end of rolling are previously input from the input unit 13 such as a keyboard and stored in the storage unit 12. Based on this cooling condition, before the steel sheet 1 is finish-rolled by the finish rolling device 2, the operation unit 11 determines the operation / non-operation of the cooling unit and the rolling speed of the finish rolling device 2, and an output unit such as a monitor. 14, the opening / closing of the cooling valve of the cooling unit and the motor rotation speed of the rolling roller are set via the communication unit 15.
[0038]
In the following, the cooling condition is the target temperature of the rapid cooling end (TS_aim), The rapid cooling end temperature allowable value (ΔTS) that is the allowable range, and the intermediate air cooling time (t_air), The winding temperature target value (TC) on the inlet side of the winding device 3 which is the condition for the second half cooling_aim), And the allowable temperature range (ΔTC) (that is, the temperature profile as shown in pattern 3 in FIG. 12), the temperature control device 10 has steel plate information, device information, and rolling. A processing procedure for determining the operation / non-operation of the cooling unit and the rolling speed of the finish rolling device 2 from the information will be described. The rapid cooling end temperature target value (TS_aim) And the rapid cooling end temperature allowable value (ΔTS) correspond to the condition of the metal plate temperature at a predetermined point in the cooling process of the present invention.
[0039]
2, FIG. 3, FIG. 4 and FIG. 5 are flowcharts showing a processing procedure in which the temperature control device of the present invention determines the number of operating cooling units and the rolling speed of the finish rolling device. The upper surface cooling unit and the lower surface cooling unit may be operated continuously from the upstream of the line, but if each cooling unit is set to use the full capacity, when the steel plate temperature deviates from the target value in the actual cooling process, Since there is a possibility that the control for correcting it cannot be performed, the cooling units on the upper and lower surfaces are operated alternately. That is, the cooling unit located on the uppermost stream side operates only the upper surface cooling unit (4-1a), the second cooling unit from the uppermost stream operates only the lower surface cooling unit (4-2b), and 3 from the uppermost stream. The second cooling unit operates only the upper surface cooling unit (4-3a). Hereinafter, either the upper surface and / or the lower surface cooling unit located on the most upstream side is designated as the first cooling unit (No. 1 cooling unit), and the second upper surface and / or the lower surface cooling unit from the most upstream side is designated as the either or both. The second cooling unit (No. 2 cooling unit) and / or the third upper surface and lower surface cooling unit from the most upstream will be described as a third cooling unit (No. 3 cooling unit) or the like.
[0040]
Thereby, when the steel plate 1 is actually cooled based on the setting according to the present embodiment, even if the steel plate temperature deviates from the target value, feedback control for correcting it can be performed. For example, when insufficient cooling occurs, the cooling capacity can be improved by operating the cooling unit that faces the cooling unit that has fallen into insufficient cooling.
[0041]
First, steel plate information including specific heat (c), density (ρ), and plate thickness (h) of the steel plate 1 from the process computer 18, a cooling unit length (L) as device information, and a rolling speed (V) as rolling information. Is acquired (S1). Here, although the cooling unit lengths are set to the same value L, it is only for the sake of simplification of description, and normally, the i th (i = 1, 2, 3,..., N) cooling unit length ( L_i) Is used.
[0042]
Further, from the process computer 18, the rapid cooling end temperature target value (TS_aim), Rapid cooling end temperature tolerance (ΔTS), intermediate air cooling time (t_air), Winding temperature target value (TC_aim) And the cooling condition consisting of the winding temperature allowable value (ΔTC), and the speed correction width (ΔV) that is a parameter at the time of recalculation is acquired (S2).
[0043]
Therefore, S1 and S2 are initial setting procedures for receiving initial values of constants and variables referred to in the following processing procedure. The smaller the speed correction width (ΔV) that is a parameter at the time of recalculation, the smaller the rapid cooling end temperature allowable value (ΔTS) and the winding temperature allowable value (ΔTC) that are cooling conditions can be set. It can be expected to manufacture the steel sheet 1 that realizes the characteristics more accurately.
[0044]
However, since the number of recalculation processes by the loop increases as the speed correction width (ΔV) is smaller, the processing time becomes longer. Therefore, the speed correction width (ΔV) is a cooling condition required for manufacturing the desired steel sheet 1. It is necessary to set appropriately from the required accuracy and the processing capability of the temperature control device 10.
[0045]
Next, a rapid cooling section (rapid cooling process) in which the cooling unit is continuously operated from the cooling unit provided upstream of the line to perform rapid cooling is set. Steel plate temperature (T) measured by a thermometer 7 provided on the exit side of the rough rolling device 5₀) And the numerical values acquired in S1 and S2, the rolling end temperature (TF) of the steel sheet 1 on the exit side of the finish rolling device 2 is calculated by a calculation formula (1) known per se. The calculated rolling end temperature (TF) is the cooling unit entry side steel plate temperature (T on the entry side of the first cooling unit)._in), The rolling end temperature (TF) is set to the cooling unit entry side steel plate temperature (T_in) Is set (S3).
TF = T₀ -ΔTF (1)
ΔTF = ΔT_w+ ΔT_a+ ΔT_r-ΔT_q-ΔT_bh
ΔT_w= H_w・ (TF-T_w) ・ T_w/ (C ・ ρ ・ h)
ΔT_a= H_a・ (TF-T_a) ・ T_a/ (C ・ ρ ・ h)
ΔT_r= H_r・ (TF-Tr) ・ t_r/ (C ・ ρ ・ h)
ΔT_q= G · η / (c · ρ · h)
ΔT_bh= PB / (c ・ ρ ・ h ・ B ・ V)
here,
TF: Rolling end temperature (° C.)
T₀  : Initial steel sheet temperature (° C)
ΔTF: Steel plate temperature drop (° C)
ΔT_w: Temperature drop of steel sheet due to water cooling (℃)
ΔT_a: Temperature drop of steel sheet due to air cooling (℃)
ΔT_r: Temperature drop of steel sheet due to roll contact (℃)
ΔT_q: Temperature rise of steel sheet due to heat generated during rolling (℃)
ΔT_bh: Temperature rise of steel sheet by heating device (℃)
h_w  : Heat transfer coefficient by water cooling (kcal / (m²・ Min ・ ℃))
h_a  : Heat transfer coefficient by air cooling (kcal / (m²・ Min ・ ℃))
h_r  : Heat transfer coefficient due to roll contact (kcal / (m²・ Min ・ ℃))
t_w  : Time required for water cooling (min)
t_a  : Time required for air cooling (min)
t_r  : Time required for rolling (min)
c: Specific heat of steel plate (kcal / (kg · ° C))
ρ: Steel sheet density (kg / m^Three)
h: Steel plate thickness (m)
G: Rolling torque (kcal)
η: Heating coefficient of rolling torque
PB: Effective output of heating device (kcal / min)
B: Width of steel plate in heating device (m)
V: Speed of the steel sheet in the heating device (m / min)
It is.
In addition, in this Embodiment, since the case where the 1st cooling unit is located in the immediate vicinity of the exit side of the finishing rolling apparatus 2 is assumed, after the steel plate 1 exits the finishing rolling apparatus 2, it is made by the 1st cooling unit. Ignoring the temperature drop due to air cooling until it is cooled, the rolling end temperature (TF) is set to the cooling unit inlet side steel plate temperature (T_in). However, when the temperature drop of the steel plate 1 due to air cooling between the exit side of the finishing rolling device 2 and the first cooling unit cannot be ignored, etc., it is based on the speed of the steel plate 1 and the distance between the finishing rolling device and the first cooling unit. Air cooling time (t_a) And the temperature drop (ΔT) of the steel sheet 1 due to air cooling during this period based on the above formula_a), And the temperature drop (ΔT) is further calculated from the calculated rolling end temperature (TF)._a) Is subtracted from the cooling unit inlet side steel plate temperature (T_in).
[0046]
Cooling unit entry side steel plate temperature calculated in S3 (T_in) And the numerical values acquired in S1 and S2, the steel plate temperature based on the temperature drop when the steel plate 1 is cooled by the first cooling unit (S4) is calculated per se (2) Calculated by (3), the cooling unit exit side steel plate temperature (T on the exit side of the first cooling unit)_out) Is set (S5).
T_out= T_inExp (-α_w・ L / (c ・ ρ ・ h ・ V)) (2)
here,
T_out: Cooling unit outlet side steel plate temperature on the outlet side of the cooling unit (℃)
T_in  : Cooling unit inlet side steel plate temperature on the inlet side of the cooling unit (℃)
α_w  : Heat transfer coefficient of cooling unit (kcal / (m²・ Min ・ ℃))
c: Specific heat of steel plate (kcal / (kg · ° C))
ρ: Steel sheet density (kg / m^Three)
h: Steel plate thickness (m)
L: Cooling unit length (m)
V: Rolling speed (m / min)
It is.
α_w= A ・ (W^B/ T^C) ・ (1-D ・ T_w) ・ V^E             ... (3)
here,
α_w  : Heat transfer coefficient of cooling unit (kcal / (m²・ Min ・ ℃))
W: Water density (l / (min · m²))
T: Steel plate temperature (° C)
T_w  : Cooling water temperature (℃)
V: Rolling speed (m / min)
A to E are parameters determined by the type of the cooling unit.
In general, the parameters A to E are set based on performance data in actual operation. That is, the actual data in actual operation is analyzed off-line, and it is generally performed to determine these parameters so that the calculated value of the steel sheet temperature and the actual value substantially coincide with each other in the present embodiment. It is determined as follows.
[0047]
Cooling unit outlet steel plate temperature calculated in S5 (T_out) And the upper limit of the quenching end temperature (TS_aim+ ΔTS), the cooling unit outlet steel plate temperature (T_out) Is the upper limit of the allowable range for the quenching end temperature (TS_aimIt is determined whether it is smaller than + ΔTS) (S6).
[0048]
In S6, the cooling unit outlet side steel plate temperature (T_out) Is the upper limit of the allowable range for the quenching end temperature (TS_aimIf it is determined that it is greater than (+ ΔTS) (S6: NO), the cooling is insufficient, so the cooling unit number is incremented by 1 (S7) to further operate the cooling unit.
[0049]
Cooling unit outlet steel plate temperature calculated in S5 (T_out) Corresponds to the steel plate temperature on the entry side of the next cooling unit, so the cooling unit exit side steel plate temperature (T_out) The cooling unit entry side steel plate temperature (T_in) Is reset (S8), and the process returns to S5 to re-execute the temperature calculation.
[0050]
On the other hand, at S6, the cooling unit outlet side steel plate temperature (T_out) Is the upper limit of the allowable range for the quenching end temperature (TS_aim+ ΔTS) is determined (S6: YES), in order to further determine whether or not the lower limit is satisfied, the cooling unit outlet side steel plate temperature (T_out) And the lower limit of the allowable range of the quenching end temperature (TS_aim-ΔTS) and the cooling unit outlet steel plate temperature (T_out) Is the lower limit of the allowable range of the quenching end temperature (TS_aimIt is determined whether it is larger than -ΔTS) (S9).
[0051]
In S9, the cooling unit outlet side steel plate temperature (T_out) Is the lower limit of the allowable range of the quenching end temperature (TS_aim-ΔTS) is determined to be smaller (S9: NO), it is not possible to set the allowable range of the rapid cooling end temperature only by operating the cooling unit. Correspond. That is, the rolling speed (V−ΔV) decreased by the speed correction width (ΔV) to reduce the rolling speed is reset to a new rolling speed (V) (S10), and the process returns to S3 to re-execute the temperature calculation.
[0052]
Here, the influence on the steel plate temperature by the change of the rolling speed will be described. FIG. 6 is a diagram showing a change over time in the steel sheet temperature due to a change in rolling speed. In the drawing, the operation / non-operation pattern of the upper surface cooling unit and the lower surface cooling unit used when cooling the steel plate 1 is shown on the upper side. The operation / non-operation pattern shown in the middle is the pattern at the reference speed (before the rolling speed change), and the temperature curve at this time is 3 when cooled by three cooling units as shown by the solid line in the figure. The second cooling unit outlet steel plate temperature (T_out) Is the upper limit of the allowable range for the quenching end temperature (TS_aimWhen it is higher than + ΔTS) and cooled by four cooling units, the fourth cooling unit outlet side steel plate temperature (T_out) Is the lower limit of the allowable range of the quenching end temperature (TS_aim−ΔTS), and it is impossible to set to satisfy the rapid cooling end temperature. In other words, the occurrence of such a situation where setting is impossible is nothing but the problem in the conventional ROT cooling control device 9 configured to control only the operation / non-operation of the cooling unit.
[0053]
Therefore, as shown in the lower stage, when the cooling rate is reduced (increased) by reducing the rolling speed and cooling is performed with three cooling units, the third cooling unit outlet side steel plate temperature ( T_out) Can be set within the allowable range of the quenching end temperature. As shown in the upper row, when the rolling speed is increased to change (decrease) the temperature drop per cooling unit, and cooling is performed with four cooling units, the temperature of the fourth cooling unit outlet side steel plate (T_out) Can be set within the allowable range of the quenching end temperature. Therefore, by changing the rolling speed of the steel plate 1 without changing the conventional cooling unit and the method of controlling the amount of cooling water supplied from each cooling device, the steel plates 1 per cooling unit Since the control for increasing and decreasing the temperature drop amount is possible, the equipment cost and the maintenance cost due to the increase in the number of cooling valves and the complicated cooling valve structure in the conventional method become unnecessary. As described above, a desired quenching end temperature condition can be satisfied by reducing or increasing the rolling speed, but in this embodiment, the method of reducing the rolling speed is used.
[0054]
On the other hand, at S9, the cooling unit outlet side steel plate temperature (T_out) Is the lower limit of the allowable range of the quenching end temperature (TS_aim-ΔTS), when it is determined that it is larger (S9: YES), the rapid cooling end temperature target value (TS) which is the cooling condition at the end of rapid cooling._aim) And the rapid cooling end temperature allowable value (ΔTS).
[0055]
The number of cooling units (i) at this time is the number of cooling units (N_cr) From the first cooling unit to the Nth_crThe cooling unit is set to operate for rapid cooling (S11).
[0056]
Next, an intermediate air cooling section in which cooling by the cooling device is stopped is set. Intermediate air cooling time (t_air) And cooling unit length (L), and the number of cooling units (N) to stop cooling to ensure intermediate air cooling from the rolling speed (V)_stop) Is calculated by the calculation formula (5) (S14), and the setting condition of the intermediate air cooling section is determined.
N_stop= Vt_air/ L (5)
here,
N_stop  : Number of stop cooling units (units)
t_air  : Intermediate air cooling time (min)
L: Cooling unit length (m)
V: Rolling speed (m / min)
It is.
[0057]
Therefore, Nth_cr+1 cooling unit to Nth_cr+ N_stopThe cooling unit up to the cooling unit performs an intermediate air cooling function.
[0058]
Next, it is determined again whether cooling by the cooling unit is necessary. Intermediate air cooling finished steel plate temperature (T_air) For the intermediate air cooling time (t_air) And the numerical values obtained in S1 and S2 and the cooling unit outlet side steel plate temperature (TS) at the outlet side of the cooling unit at the end of the rapid cooling section, calculated by a calculation formula (6) known per se. (S15).
T_air= TS · exp (-α_air・ T_air/ (C · ρ · h)) (6)
here,
T_air: Steel plate temperature at the end of intermediate air cooling (℃)
TS: Steel plate temperature on the outlet side of the cooling unit at the end of rapid cooling (° C)
α_air: Heat transfer coefficient (kcal / (m²・ Min ・ ℃))
c: Specific heat of steel plate (kcal / (kg · ° C))
ρ: Steel sheet density (kg / m^Three)
h: Steel plate thickness (m)
It is.
[0059]
Steel plate temperature calculated in S15 (T_air) Is within the allowable range of coiling temperature (TC_aim-ΔTC to TC_aim+ ΔTC) is determined (S16), and the intermediate air cooling finished steel plate temperature (T_air) Is within the permissible range (S16: YES), it is not necessary to cool again, so that all processing is completed.
[0060]
On the other hand, at S16, the intermediate air cooling finished steel plate temperature (T_air) Is not within the allowable range of the coiling temperature (S16: NO), the remaining cooling units need to be operated and cooled again, so the setting conditions for that are calculated.
[0061]
The target cooling unit for the second half cooling is the cooling unit downstream of the intermediate air cooling section, that is, the Nth_cr+ N_stop+ J cooling unit (j = 1, 2, 3,...)._cr+ N_stopThe + j cooling unit will be described as the jth second half cooling unit.
[0062]
Intermediate air cooling finished steel plate temperature calculated in S15 (T_air) At the inlet side of the cooling unit entry side of the first second half cooling unit (T_in) Is set (S31), and the steel plate temperature based on the temperature drop in the case where the steel plate 1 is cooled by the first second half cooling unit (S17) is calculated according to the calculation formulas (2) and (3) known per se. Cooling unit outlet side steel plate temperature (T_out) Is calculated (S18).
[0063]
Cooling unit outlet steel plate temperature calculated in S18 (T_out) Is within the allowable range of coiling temperature (TC_aim-ΔTC to TC_aim+ ΔTC) is determined (S21), and if it is determined that it is not within the allowable range (S21: NO), the cooling is insufficient, so that the second half of the cooling unit is further operated. The cooling unit number is incremented by 1 (S22).
[0064]
Cooling unit outlet steel plate temperature calculated in S18 (T_out) Is the cooling unit entry side steel plate temperature (T) at the entry side of the next cooling unit._in), The cooling unit outlet side steel plate temperature (T_out) The cooling unit entry side steel plate temperature (T_in) Is reset (S23), and the process returns to S18 to re-execute the temperature calculation.
[0065]
On the other hand, at S21, the cooling unit outlet side steel plate temperature (T_out) Is within the allowable range of coiling temperature (TC_aim-ΔTC to TC_aim+ ΔTC) (S21: YES), the winding temperature target value (TC) corresponding to the cooling condition before winding_aim) And the winding temperature allowable value (ΔTC) are all satisfied, and the setting conditions for the second half cooling section are determined.
[0066]
The number of the second half cooling units (j) at this time is the number of cooling units (N_tc) From the first second half cooling unit to the Nth_tcUp to the second half cooling unit, in other words Nth_cr+ N_stop+1 cooling unit to Nth_cr+ N_stop+ N_tcThe cooling unit is set to operate for the second half cooling (S24).
[0067]
By carrying out such a processing procedure, the rapid cooling end temperature target value (TS_aim), Rapid cooling end temperature tolerance (ΔTS), intermediate air cooling time (t_aim), Winding temperature target value (TC_aim), By setting the winding temperature allowable value (ΔTC) as a cooling condition and setting the rolling speed of the finish rolling device 2 as well as the operation / non-operation setting of the cooling device based on the cooling condition, prior to finish rolling. The temperature drop amount of the steel plate 1 can be controlled, and the steel plate 1 having desired characteristics can be manufactured. If the required temperature profile is as shown in pattern 2 in FIG. 12 and the intermediate air cooling time is not required as the cooling condition, the procedure for setting the intermediate air cooling section may be omitted from the above processing procedure.
[0068]
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a schematic diagram showing a rolling line according to Embodiment 2 of the present invention. In this rolling line, a heating device 6 is additionally arranged upstream of the finishing rolling device 2, and the steel sheet 1 is reheated before finishing rolling, thereby controlling the rolling end temperature as a cooling start temperature based on cooling conditions. When performing, the heating device 6 functions to compensate for the rolling end temperature.
[0069]
In the figure, 20 is a temperature control device, the steel plate temperature at the tip of the steel plate 1 measured by the thermometer 7 provided on the outlet side of the rough rolling device 5, the specific heat (c) and density of the steel plate 1 from the process computer 28. Steel plate information such as (ρ), plate thickness (h), cooling unit length (L), heating output initial value (PB₀) And the rolling information such as the rolling speed (V) are acquired via the communication unit 25 and stored in the storage unit 22 such as a RAM for recording the information. Further, a cooling condition including a steel plate temperature at the end of rolling and a plurality of steel plate temperatures after the end of rolling is input in advance from the input unit 23 such as a keyboard and stored in the storage unit 22. Based on this cooling condition, the operation unit 21 determines the operation of the cooling unit, the rolling speed of the finish rolling device 2, and the heating output of the heating device 6, and outputs the output to the output unit 24 such as a monitor. The opening / closing of the cooling valve of the cooling unit, the motor rotation speed of the rolling roller, and the output current of the heating device 6 are set. Since other configurations are the same as those in FIG. 1, the corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0070]
Hereinafter, the cooling condition is a rolling end temperature target value (TF) at the end of finish rolling._aim), The rolling end temperature allowable value within the range (ΔTF), the rapid cooling end temperature target value at the end of the rapid cooling (TS)_aim), The rapid cooling end temperature allowable value (ΔTS) that is the allowable range, and the intermediate air cooling time (t_air), The winding temperature target value (TC) on the inlet side of the winding device 3 which is the condition for the second half cooling_aim), And the allowable temperature range (ΔTC), the temperature control device 20 determines whether the cooling unit is in operation / non-operation from the steel plate information, device information, and rolling information. A processing procedure for determining the rolling speed and the heating amount of the heating device 6 will be described.
[0071]
FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure in which the temperature control device of the present invention determines the number of operating cooling units, the rolling speed of the finish rolling device, and the heating amount of the heating device. First, steel plate information including specific heat (c), density (ρ), and plate thickness (h) of the steel plate 1 from the process computer 28, cooling unit length (L) as device information, and rolling speed (V) as rolling information. Is acquired (S101).
[0072]
Further, from the process computer 28, the rolling end temperature target value (TF)_aim), Rolling end temperature allowable value (ΔTF), quenching end temperature target value (TS_aim), Rapid cooling end temperature tolerance (ΔTS), intermediate air cooling time (t_air), Winding temperature target value (TC_aim) And the cooling condition consisting of the winding temperature allowable value (ΔTC), and the first speed correction width (ΔV1) and the second speed correction width (ΔV2), which are parameters at the time of recalculation, are acquired (S102). To do. The speed correction width may be set in consideration of the required accuracy of the cooling condition and the processing capability of the temperature control device 20 as described above. It is desirable that the first speed correction width (ΔV1) and the second speed correction width (ΔV2) are set to different values. For example, the first speed correction width (ΔV1) is set to a value larger than the second speed correction width (ΔV2).
[0073]
Further, from the process computer 28, the heating output initial value (PB) of the heating output (PB) of the heating device 6 for reheating the steel plate 1 is obtained.₀) And a heating output correction width (ΔPB) which is a parameter at the time of recalculation is acquired (S103). Heating output initial value (PB₀) Can be set to a minimum value including the zero point of the apparatus, for example.
[0074]
Therefore, S101, S102, and S103 are initial setting procedures for receiving initial values of constants and variables that are referred to in the following processing procedure.
[0075]
Next, the steel plate temperature (T at the tip of the steel plate 1 measured by the thermometer 7 provided on the outlet side of the rough rolling device 5₀) As an initial value, the rolling end temperature (TF) of the steel sheet 1 on the exit side of the finish rolling device 2 is calculated by a publicly known calculation formula (1) using the numerical values acquired in S101, S102, and S103. Calculate (S104).
[0076]
The rolling end temperature (TF) calculated in S104 and the allowable range upper limit of the rolling end temperature (TF)_aim+ ΔTF) and the rolling end temperature (TF) is the upper limit of the allowable range of the rolling end temperature (TF)._aimIt is determined whether it is smaller than (+ ΔTF) (S105), and when it is determined that it is larger (S105: NO), the temperature drop of the steel plate 1 is increased by increasing the time for the steel plate 1 to pass through the finishing rolling device 2. The rolling speed (V−ΔV1) decreased by the first speed correction width (ΔV1) is reset to a new rolling speed (V) (S106), and the process returns to S104 and the temperature calculation is performed again.
[0077]
On the other hand, in S105, the rolling end temperature (TF) is an allowable upper limit of the rolling end temperature (TF)._aimWhen it is determined that it is smaller than (+ ΔTF) (S105: YES), the rolling end temperature (TF) and the rolling end temperature allowable range lower limit value (TF)_aim-ΔTF) and the rolling end temperature (TF) is the lower limit of the allowable range of the rolling end temperature (TF)._aimIt is determined whether it is larger than -ΔTF) (S107).
[0078]
In S107, the rolling end temperature (TF) is the lower limit of the allowable range of the rolling end temperature (TF)._aimWhen it is determined that it is smaller than (−ΔTF) (S107: NO), the heating amount is insufficient, so that the output increased by the heating output correction width (ΔPB) of the heating device 6 to increase the heating amount ( PB + ΔPB) is reset to a new heating output (PB) (S108), and the process returns to S104 to re-execute the temperature calculation.
[0079]
On the other hand, in S107, the rolling end temperature (TF) is lower than the allowable range lower limit value (TF)._aimWhen it is determined that it is greater than -ΔTF) (S107: YES), the cooling condition before cooling is satisfied, and the setting condition of the rolling end temperature is determined.
[0080]
Next, the number of rapid cooling utilization units (N_cr), Number of cooling units to stop due to intermediate air cooling (N_stop), And the number of second half cooling units (N_tc) And the operation / non-operation of each cooling device is set. Since these processing procedures (S109 to S119) are the same as the processing procedures of the first embodiment, a detailed description thereof will be given. Omitted.
[0081]
However, since the rolling end temperature (TF) is a function of the rolling speed (V), when the rolling speed (V) is changed in each processing procedure, the rolling end temperature (TF) changes. Allowable rolling end temperature tolerance (TF_aim-ΔTF to TF_aim+ ΔTF) may not be satisfied, the process returns to S104 and the temperature calculation is re-executed.
[0082]
By carrying out such a processing procedure, the rolling end temperature target value (TF_aim), Rolling end temperature allowable value (ΔTF), quenching end temperature target value (TS_aim), Rapid cooling end temperature tolerance (ΔTS), intermediate air cooling time (t_aim), Winding temperature target value (TC_aim), The temperature of the steel sheet 1 by changing the amount of heating of the heating device 6 as well as the operation of the cooling device and the rolling speed of the finish rolling device 2 based on the cooling condition with the coiling temperature allowable value (ΔTC) as a cooling condition. The steel plate 1 having desired characteristics can be manufactured.
[0083]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the metal plate manufacturing method and the temperature control device of the present invention, before cooling the metal plate, the cooling device is based on the condition of the metal plate temperature at a predetermined point of the cooling process which is the cooling condition. By setting the rolling speed of the finishing rolling mill and controlling the temperature drop of the metal sheet, various temperature profiles can be accurately realized without incurring additional equipment costs and equipment maintenance costs. Thus, a metal plate having desired material characteristics can be manufactured. In addition, by setting the heating amount of the heating device provided on the upstream side of the finish rolling device and controlling the metal plate temperature before the start of cooling, various temperature profiles can be realized with high accuracy and desired material characteristics can be obtained. A metal plate can be manufactured.
[0084]
Further, according to the present invention, the downstream cooling device is continuously operated from the most upstream cooling device, and the metal plate is rapidly cooled as soon as possible after finish rolling, thereby suppressing grain growth of the metal plate and crystal. It becomes possible to make the grains finer, and a metal plate having excellent workability can be stably produced.
[0085]
Furthermore, according to the present invention, when the cooling capacity (the number of cooling devices) is sufficient, the cooling device to be activated and the cooling device to be deactivated are formed into a pattern (for example, an alternating pattern) to activate / deactivate the cooling device. By setting the operation and increasing the rolling speed to compensate for the decrease in the cooling rate of the metal plate, the time required to manufacture the metal plate that satisfies the cooling conditions is reduced and production is performed. There are excellent effects such as improvement of efficiency.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a rolling line according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure in which the temperature control device according to the first embodiment of the present invention determines the number of operating cooling units and the rolling speed of the finish rolling device.
FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure in which the temperature control device according to the first embodiment of the present invention determines the number of operating cooling units and the rolling speed of the finish rolling device.
FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure in which the temperature control device according to the first embodiment of the present invention determines the number of operating cooling units and the rolling speed of the finish rolling device.
FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure in which the temperature control device according to the first embodiment of the present invention determines the number of operating cooling units and the rolling speed of the finish rolling device.
FIG. 6 is a diagram showing a change over time in the steel sheet temperature due to a change in rolling speed.
FIG. 7 is a schematic diagram showing a rolling line according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure in which the temperature control device according to the second embodiment of the present invention determines the number of operating cooling units, the rolling speed of the finish rolling device, and the heating amount of the heating device.
FIG. 9 is a flowchart showing a processing procedure in which the temperature control device according to the second embodiment of the present invention determines the number of operating cooling units, the rolling speed of the finishing rolling device, and the heating amount of the heating device.
FIG. 10 is a flowchart showing a processing procedure in which the temperature control device according to the second embodiment of the present invention determines the number of operating cooling units, the rolling speed of the finishing rolling device, and the heating amount of the heating device.
FIG. 11 is a schematic diagram showing a rolling line.
FIG. 12 is a temperature curve showing an example of a temperature profile of a metal plate.
[Explanation of symbols]
1 Steel plate
2 Finish rolling equipment
3 Winding device
4 Runout table cooling equipment (ROT cooling equipment)
5 Rough rolling equipment
6 Heating device
7 Thermometer
9 ROT cooling control device
10, 20 Temperature controller
11, 21 arithmetic unit
12, 22 storage unit
13, 23 Input section
14, 24 Output section
15, 25 Communication Department
18, 28 Process computer

Claims

In the metal plate manufacturing method for controlling the metal plate temperature after finish rolling in the cooling step of cooling the metal plate after finish rolling using a plurality of cooling devices provided between the finish rolling device and the winding device,
Prior to the cooling step, based on the condition of the metal plate temperature at a predetermined point in the cooling step, the operation / non-operation of each of the cooling devices and the rolling speed of the finishing rolling device are set. A manufacturing method of a board.

The condition of the metal plate temperature at the predetermined point is that the metal on the outlet side of the most downstream cooling device in operation when the metal plate is cooled by continuously operating the cooling device on the downstream side from one cooling device. The method for producing a metal plate according to claim 1, further comprising a cooling end temperature condition defined as the plate temperature.

The metal plate manufacturing method according to claim 2, wherein the metal plate is operated from a cooling device on the most upstream side.

The cooling process includes a plurality of cooling processes having different cooling rates,
2. The metal plate manufacturing method according to claim 1, wherein the metal plate temperature condition at the predetermined point includes at least a metal plate temperature condition at an end point of one of the plurality of cooling processes. Method.

There is a rapid cooling process having a relatively high cooling rate compared to other cooling processes on the upstream side of the cooling process,
5. The method of manufacturing a metal plate according to claim 4, wherein the condition of the metal plate temperature at the predetermined point includes a condition of the metal plate temperature at an end point of the rapid cooling process.

6. The heating amount of a heating device provided on the upstream side of the finishing rolling device is set based on a rolling finishing temperature condition defined by the metal plate temperature at the end of finishing rolling. The manufacturing method of the metal plate in any one of.

Based on the condition of the metal plate temperature at the predetermined point, the operation number change step of sequentially changing the number of operation of the cooling device from the cooling device to start cooling to the cooling device downstream of the cooling device;
A rolling speed changing step for increasing or decreasing the rolling speed of the finish rolling device by a predetermined amount;
A metal plate temperature calculated based on a temperature drop amount of the metal plate depending on the number of operating cooling devices, a cooling temperature determination step for determining whether or not the condition is satisfied, and in the cooling temperature determination step, The step of changing the number of operating units or the step of changing the rolling speed and the step of determining the cooling temperature are repeated until it is determined that the calculated metal plate temperature satisfies the condition. The manufacturing method of the metal plate in any one of Claim 2 thru | or 6.

A heating amount changing step for increasing or decreasing the heating amount of the heating device by a predetermined amount;
A rolling temperature determination step for determining whether or not the metal plate temperature calculated based on the temperature drop amount of the metal plate by the finish rolling device satisfies the condition of the rolling end temperature,
In the rolling temperature determining step, until it is determined that the calculated metal plate temperature satisfies the condition of the rolling end temperature, either the heating amount changing step or the rolling speed changing step and the rolling The method for manufacturing a metal plate according to claim 6 or 7, wherein the temperature determination step is repeated.

In a temperature control device configured to control the metal plate temperature after finish rolling in a cooling process for cooling the metal plate after finish rolling using a plurality of cooling devices provided between the finish rolling device and the winding device. ,
Prior to the cooling step, based on the condition of the metal plate temperature at a predetermined point of the cooling step, means for setting each operation / non-operation of the cooling device;
Means for setting a rolling speed of the finish rolling device.

The apparatus according to claim 9, further comprising means for setting a heating amount of a heating device provided on the upstream side of the finish rolling device based on a rolling finish temperature condition defined by a metal plate temperature at the end of finish rolling. The temperature control device described.