(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
仕上圧延開始時の被圧延材温度を制御するための熱間圧延の被圧延材温度制御方法において、
仕上圧延機より上流側の位置での被圧延材の温度を予測又は検出し、
該予測又は検出した温度が、予め設定した目標温度の上限を超える場合は、粗圧延機における圧延速度を低下させて、仕上圧延前のオシレーションを不要、又は、オシレーション時間を短縮することを特徴とする熱間圧延の被圧延材温度制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の熱間圧延の被圧延材温度制御方法において、複数の粗圧延機のうち上流側スタンドの入側にて前記予測又は検出を行い、前記予測又は検出した温度が前記上限を超える場合は、粗圧延機の上流側スタンドにおける圧延速度を速くし、下流側スタンドにおける圧延速度を遅くして、粗圧延中の温度降下量を大きくすることを特徴とする熱間圧延の被圧延材温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延の被圧延材温度制御方法に係り、特に、仕上圧延開始時の鋼片の温度を一定に制御する際に用いるのに好適な、熱間圧延の被圧延材温度制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に熱間圧延では、製品の機械的性質を保証する目的から、仕上圧延終了時の温度範囲（仕上り温度と称する）が鋼種によって指定されている。従って、仕上圧延開始時の温度も、仕上り温度に仕上圧延中の温度変化分や温度制御範囲を加味して、所定の範囲内に収めなければならない。特に、許容範囲の下限側の鋼片は、仕上圧延機入側で再加熱することができないため、粗圧延が終わった鋼片の温度が、許容範囲の上限近くになるようにスラブを加熱するのが一般的である。そして、温度が高すぎて上限を外れた場合には、仕上圧延機の前の搬送テーブル上で鋼板を一旦停止させて、温度を下げる方法が採られている。この際、テーブル上で鋼片を完全に停止させると、テーブルローラと鋼片の接触部が局部的に温度低下してしまうので、鋼片を前後に往復動（オシレーションと称する）させ、待機させるのが一般的である。
【０００３】
具体的には、図８に示す如く、粗圧延機２２で圧延された鋼片１０を、仕上圧延機２６前のテーブルローラ２４上で、矢印Ａに示す如くオシレーションさせ、仕上圧延開始時の温度が所定の範囲に入るようにしていた。図９は、鋼片の温度降下量と時間の関係を示したもので、オシレーションさせる方法では、この図９のような関係を元に仕上圧延開始の時刻を遅らせていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、仕上圧延機前まで鋼片を搬送するには、その前に仕上圧延をしている鋼片の尾端が仕上圧延機前のテーブルから抜けた以降でなければならない。従って、温度制御のために搬送テーブル上で鋼片をオシレーションさせると、仕上圧延が中断してしまい、圧延能率を著しく低下させる。又、熱間圧延設備によっては、仕上圧延機の前で鋼片を一旦コイルに巻き取る鋼片巻取設備を持つ場合があるが、鋼片コイルの状態では、温度変化がほとんどなく、巻きほぐした鋼片コイルをオシレーションさせることはできないため、事実上温度制御は不可能であった。
【０００５】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、被圧延材をオシレーションさせることなく、被圧延材の温度を制御して、圧延能率を向上することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、仕上圧延開始時の被圧延材温度を制御するための熱間圧延の被圧延材温度制御方法において、仕上圧延機より上流側の位置での被圧延材の温度を予測又は検出し、該予測又は検出した温度が、予め設定した目標温度の上限を超える場合は、粗圧延機における圧延速度を低下させて、仕上圧延前のオシレーションを不要、又は、オシレーション時間を短縮するようにして、前記課題を解決したものである。
【０００８】
又、複数の粗圧延機のうち上流側スタンドの入側にて前記予測又は検出を行い、前記予測又は検出した温度が前記上限を超える場合は、粗圧延機の上流側スタンドにおける圧延速度を速くし、下流側スタンドにおける圧延速度を遅くして、粗圧延中の温度降下量を大きくするようにしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１０】
図１に、本発明の第１実施形態におけるテーブルローラの搬送速度の変化状態を示す。図において、一点鎖線Ｂは、基本となる速度パターンで、従来は、この基本速度パターンＢに従って、粗圧延を行うと共に、テーブル上を搬送していた。これに対して本発明の第１実施形態では、粗圧延の最終パスを開始する以前に、粗圧延終了時の鋼片の温度を予測し、仕上圧延開始時の温度範囲の上限を超える場合には、実線Ｃで示すように圧延及び搬送速度を変更する。
【００１１】
鋼片温度は、時間が経つと共に低下するが、圧延中の温度降下速度と搬送中の温度降下速度は異なる。更に、圧延中の温度降下速度は、圧延速度が遅い程、ロールとの接触時間が長くなるために大きくなる。本実施形態は、これを利用して、粗圧延機入側で鋼片温度が基準より高い場合は、粗圧延速度を遅くして、即ち、粗圧延時間を長くして、圧延中の温度降下量を大きくし、オシレーションを行うことなく、あるいは、オシレーション時間をなるべく短くして、目標仕上圧延機入側温度まで鋼片温度を低下させるようにしたものである。
【００１２】
例えば図４に示す熱間圧延設備における、粗圧延機最終スタンドＲ３入側から仕上圧延機第１スタンドＦ１入側迄の時間経過に伴う温度変化の状態を図２に示す。図において、一点鎖線は、基準速度パターン、破線は、粗圧延機最終スタンドＲ３入側温度の実績値Ｔre′が目標値Ｔreより大きい場合の従来速度パターン、波線は、同じ場合の本発明による速度パターンである。
【００１３】
図２に示す如く、粗圧延機最終スタンドＲ３入側温度の実績値Ｔre′が目標値Ｔreよりも大であるとき、従来は、粗圧延時間ｔR ＋テーブル搬送時間ｔT ＋オシレーション時間ｔosが粗圧延機最終スタンド入側から仕上圧延機第１スタンド入側までの所要時間であったのに対して、本実施形態では、粗圧延時間ｔR ′、テーブル搬送時間ｔT ′となるように圧延速度、搬送速度を変更する。
【００１４】
具体的には、図３に手順を示す如く、まずステップ１００で、例えば図４に示す粗圧延機最終スタンドＲ３の入側で実績温度Ｔre′を測定し、ステップ１１０で目標温度Ｔreと比較する。実績値が目標値以下である場合には、ステップ１２０に進み、従来と同様の粗圧延時間ｔR 及びテーブル搬送時間ｔT で、そのまま粗圧延し、搬送する。一方、実績値Ｔre′の方が目標値Ｔreよりも高い場合には、ステップ１３０に進み、新しい粗圧延時間ｔR ′及びテーブル搬送時間ｔT ′を演算し、ステップ１４０で、演算された粗圧延時間ｔR ′及びテーブル搬送時間ｔT ′で粗圧延及び搬送を行う。
【００１５】
前記ステップ１３０における新しい粗圧延時間ｔR ′及びテーブル搬送時間ｔT ′の計算は、次式により行う。
【００１６】
ａｔR ′＋ｂｔT ′＝Ｔre′−Ｔfe                  …（１）
ｔR ＋ｔT ≦ｔR ′＋ｔT ′＜ｔR ＋ｔT ＋ｔos      …（２）
ｔR min ≦ｔR ′≦ｔR max                         …（３）
ｔT min ≦ｔT ′≦ｔT max                         …（４）
ここで、ａ：粗圧延中の温度降下速度（図２参照）
ｂ：テーブル搬送中の温度降下速度
Ｔfe：仕上圧延開始目標温度
ｔos：従来のオシレーション時間
ｔR min ：粗圧延時間下限値
ｔR max ：粗圧延時間上限値
ｔT min ：テーブル搬送時間下限値
ｔT max ：テーブル搬送時間上限値
【００１７】
前記ａ、ｂは、被圧延材の材質・寸法、ロール又はテーブルローラの冷却条件等により決まる定数、ｔR 、ｔT は、初期設定圧延速度、初期設定搬送速度、被圧延材長により決まる定数、ｔosは、Ｒ３入側温度実績Ｔre′により決まる定数、Ｔre′は実測値、Ｔｆｅは目標値であるので、上記（１）〜（４）式を同時に満し、且つ、ｔR とｔT の和が最も小さいｔR 、ｔT を求めれば、オシレーション時間を最も短くできる。
【００１８】
例えば、図４に示すような粗圧延機最終スタンドＲ３と仕上圧延機第１スタンドＦ１間の距離が１００ｍ、粗圧延機最終スタンドＲ３出側における鋼片１０のバー長が８０ｍであり、粗圧延における圧延速度及びテーブルローラ上の搬送速度が、共に１０ｍ／秒（６００ｍｐｍ）であったとすると、粗圧延時間ｔR は８秒、テーブル搬送時間ｔT は２秒である。今、仕上圧延開始目標温度（ＦＥＴ）Ｔfeが１０００℃、粗圧延機最終スタンドＲ３入側の目標温度Ｔreが１０４０°であり、粗圧延中に３８℃下がり、テーブル搬送中に２℃下がるとすると、粗圧延中の温度降下速度ａは４．７５℃／秒、テーブル搬送中の温度降下速度ｂは１．０℃／秒となる。
【００１９】
上記のような基準速度パターンに対して、実際の粗圧延機最終スタンド入側温度Ｔre′が１０４５℃であった場合、従来は、次式に示す如く、ｔos＝５秒間オシレーションしていた。
【００２０】
ｔos＝（Ｔre′−Ｔre）／ｂ＝５／１＝５秒      …（５）
【００２１】
上記（１）〜（４）式を同時に満足し、且つ、粗圧延時間ｔR ′とテーブル搬送時間ｔT ′の和が最小となるのは、図５から明らかなように、テーブル搬送時間ｔT ′＝１秒、粗圧延時間ｔR ′＝９．２６秒のときである。従って、両者の和は１０．２６秒となり、従来（ｔR ＋ｔT ＋ｔos＝８＋２＋５＝）１５秒に比べて、（１５−１０．２６＝）４．７４秒短縮される。
【００２２】
このとき、粗圧延機２２は、粗圧延時間ｔR ′＝９．２６秒とするべく、（８０／９．２６）＝８．６４ｍ／秒＝５１８．４ｍｐｍで被圧延材を圧延し、粗圧延終了後、テーブル搬送時間ｔT ＝１秒で仕上圧延機２６の入側まで、被圧延材を搬送する。
【００２３】
なお、上記実施例では、粗圧延時間ｔR とテーブル搬送時間ｔT の和を最短とするべく計算されていたが、例えばテーブル搬送時間ｔT ′を、基準速度パターンと同じ２秒に設定して、テーブル搬送が無理なく行われるようにすることも可能である。この場合には、同様な計算により、粗圧延時間ｔR ′＝９．０５秒、粗圧延時間ｔR ′とテーブル搬送時間ｔT ′の和は（９．０５＋２＝）１１．０５秒となり、この場合でも、従来のオシレーション終了までの時間に比べて、３．９５秒短縮されている。
【００２４】
本実施形態においては、粗圧延機最終スタンドＲ３による圧延速度を低下させるだけであるため、構成が簡略である。
【００２５】
次に、本発明の第２実施形態を詳細に説明する。
【００２６】
粗圧延機２２は、一般に複数スタンドからなるが、圧延中及び搬送中の温度降下速度は、上流側へ行くほど鋼板の厚みが厚いため遅くなる。従って、上流側粗スタンド圧延時の圧延時間や搬送時間を短くし、下流側粗スタンド圧延時の圧延時間や搬送時間を長くすることによって、粗圧延及び搬送に要する時間（上流粗圧延時間＋粗スタンド間搬送時間＋下流粗圧延時間＋下流粗スタンド出側搬送時間）を変えずに、温度降下量を大きくできる。本実施形態は、この点に着目したもので、図４に示した如く、粗圧延機第１スタンドＲ１で３パス圧延した後、粗圧延機第２スタンドＲ２へ搬送し、該粗圧延機第２スタンドＲ２で３パス圧延した後、粗圧延機最終スタンドＲ３へ搬送し、該粗圧延機最終スタンドＲ３で１パス圧延した後、仕上圧延機第１スタンドＦ１まで搬送する場合、粗圧延機第２スタンドＲ２の３パス目入側で温度を測定してからの鋼片の温度降下パターンは、図６に示す如くとなる。
【００２７】
図６で、一点鎖線は、Ｒ２−３入側実績温度Ｔr2e ′が目標温度Ｔr2e と一致している基準通りの場合、破線は、Ｒ２−３入側温度Ｔr2e ′が目標温度Ｔr2e よりも高い場合の従来速度パターンを示す。従来の場合、Ｒ３スタンドでの圧延が終了し、仕上入側まで搬送しても鋼片温度が高く、仕上入側目標温度Ｔfeまで温度降下させるのにオシレーションを行う。これに対して本発明では、波線に示すように、Ｒ２−３圧延時間を基準圧延時間ｔR2（圧延機の基準圧延速度と鋼片長さから決まる）よりも短いｔR2′とし、Ｒ３圧延時間を、基準圧延時間ｔR3よりも長いｔR3′とする。
【００２８】
ここで、ｔR2′及びｔR3′は、次のようにして求める。まず、圧延及び搬送中の温度降下速度ａ〜ｄは、ロールの冷却条件や圧延する鋼片の厚みによって変化するが、経験的に求めておく。ここで、ａはＲ２−３圧延中の温度降下速度、ｂはＲ２出側搬送中の温度降下速度、ｃはＲ３圧延中の温度降下速度、ｄはＲ３出側搬送中の温度降下速度である。
【００２９】
すると、ｔR2′、ｔR3′、ｔT2、ｔT3の圧延・搬送時間で、Ｔr2′−Ｔfeの温度降下を達成するためには、次式が成立する必要がある。
【００３０】
ａ×ｔR2′＋ｃ×ｔR3′＝Ｔr2′−Ｔfe−ｂ×ｔT2−ｄ×ｔT3    …（６）
ここで、ｔT2はＲ２出側の搬送時間、ｔT3はＲ３出側の搬送時間である。
【００３１】
又、基準圧延時間ｔR2＋ｔR3以上で、オシレーションがある場合よりも短いという条件を満足させるためには、次式が成立する必要がある。
【００３２】
ｔR2＋ｔR3≦ｔR2′＋ｔR3′＜ｔR2＋ｔR2＋ｔos                …（７）
ここで、ｔosは、Ｒ２−３入側温度がＴr2e ′であったときのオシレーション時間予測値である。
【００３３】
更に、Ｒ２−３圧延時間ｔR2′は、設備仕様（圧延速度の最大値及び最小値）と、鋼片長さから決まる下限ｔR2min 以上で、且つ、最大値ｔR2max 以下である必要があるので、次式の関係を満足する必要がある。
【００３４】
ｔR2min ≦ｔR2′≦ｔR2max                                   …（８）
【００３５】
同様に、Ｒ３圧延時間ｔR3′も、その最小値ｔR3min 以上、且つ、最大値ｔR3max 以下である必要があるので、次式の関係を満足する必要がある。
【００３６】
ｔR3min ≦ｔR3′≦ｔR3max                                   …（９）
【００３７】
従って、上記の（６）〜（９）式を満足するものの中から、ｔR2′＋ｔR3′が最小となるものを求めればよい。
【００３８】
Ｒ２−３出側バー長５６ｍ、Ｒ３出側バー長８０ｍ、Ｒ２−３間距離７０ｍ、Ｒ３−Ｆ１間距離１００ｍ、Ｒ２及びＲ３の圧延速度最小値３００ｍｐｍ、同最大値７００ｍｐｍ、基準圧延速度Ｒ２−３＝９ｍ／秒（５４０ｍｐｍ）、同Ｒ３＝１０ｍ／秒（６００ｍｐｍ）、Ｒ２出側の基準搬送速度７ｍ／秒（４２０ｍｐｍ）、Ｒ３出側の基準搬送速度１０ｍ／ｓ（６００ｍｐｍ）、Ｒ２−３パス目入側目標温度Ｔr2＝１０５５℃、ＦＥＴ目標温度Ｔfe＝１０００℃の場合、Ｒ２−３圧延時間ｔR2＝６．２２秒、Ｒ３圧延時間ｔR3＝８秒、Ｒ２出側搬送時間ｔT2＝２秒、Ｒ３出側搬送時間ｔT3＝２秒、合計圧延／搬送時間は１８．２２秒であり、又、温度降下速度は、Ｒ２−３圧延中ａ＝２．１７℃／秒、Ｒ２出側搬送中ｂ＝０．７５℃／秒、Ｒ３圧延中ｃ＝４．７５℃／秒、Ｒ３出側搬送中ｄ＝１℃／秒となる。従って、Ｒ２−３入側温度が目標値よりも高いときは、Ｒ３圧延時間を長くし、その分Ｒ２−３圧延時間を短くする。搬送速度は、Ｒ２出側、Ｒ３出側共に一定として、Ｒ２−３入側温度Ｔr2′が１０６５℃であった場合、従来は、ｔos（＝１０／１＝）１０秒であったのが、前出（６）式〜（９）式を用いて計算したところ、ｔR2′＝４．８秒、ｔR3′＝１０．７５５秒のとき、ｔR2′＋ｔR3′が最も小さいことが分かり、このときの圧延／搬送時間の合計は、（４．８＋１０．７５５＋２＋２＝）１９．５５５秒で、従来（１８．２２＋１０＝）２８．２２秒よりも８．６７秒短縮できた。
【００３９】
なお、前記実施形態では、いずれも、粗圧延機２２の後に仕上圧延機２６が続く場合が例示されていたが、鋼片巻取設備のような設備が仕上圧延機２６の前に配置された場合で、粗圧延機の圧延速度、粗圧延機から鋼片巻取までの搬送速度を変化させる際にも、同様の効果が得られる。この場合、鋼片巻取設備では、従来オシレーションができないため、温度制御が事実上不可能であったが、本発明により温度制御が可能となる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、粗圧延速度を制御することで、仕上圧延開始時の温度を制御することが可能となる。従って、従来のように仕上圧延機前のテーブルで鋼片をオシレーションさせずに済み、又はオシレーション時間を短くすることができるようになり、圧延能率を著しく向上できる。又、鋼片巻取設備を仕上圧延機の入側に有するような、オシレーションによる温度制御ができない場合でも、温度制御が可能となる。
【００４１】
図７に本発明の効果を示す。図７中のＥが仕上圧延開始時の温度範囲である。細線Ｆは、従来の方法で仕上圧延機前に到着した鋼片の場合で、温度範囲Ｅに収まるまで、仕上圧延機前のテーブルでオシレーションを行っていた。一方、太線Ｇで示す本発明による場合は、目標の温度範囲Ｅを達成できた。従って、仕上圧延機前でオシレーションせずに仕上圧延を開始できるので、圧延の能率を向上することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における速度変化状態を示す線図
【図２】同じく鋼片温度の変化状態の例を示す線図
【図３】同じく粗圧延時間及びテーブル搬送時間の決定手順を示す流れ図
【図４】粗圧延機〜仕上げ圧延機の配置例を示す工程図
【図５】粗圧延時間及びテーブル搬送時間の決定方法を説明するための線図
【図６】本発明の第２実施形態における鋼片温度の変化状態の例を示す線図
【図７】本発明の効果を説明するための線図
【図８】従来の問題点を説明するための線図
【図９】従来の温度制御の原理を示す線図
【符号の説明】
１０…鋼片
２２…粗圧延機
２４…テーブルローラ
２６…仕上圧延機
ｔR …粗圧延時間
ｔT …テーブル搬送時間
ｔos…オシレーション時間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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