專利名稱：：薄板用熱軋機的控制裝置以及薄板用熱軋機的控制方法
技術領域：
：本發明涉及能夠降低壓軋薄板鋼板的材質偏差的薄板用熱軋機的控制裝置以及薄板用熱軋機的控制方法。
背景技術：
：薄板用熱軋機將被加熱成高溫的鋼材拉伸到其最初厚度的數百分之一的厚度。鋼材的長度也通過壓軋而增加。例如，熱軋開始時被加熱到1200°C的厚度250_的鋼材在熱軋結束時被拉伸到厚度1.0mm。壓軋開始時為Im的鋼材的長度在壓軋結束時變成250m?？缈傞L度的壓軋材的材質偏差的降低在熱軋機控制中成為了重要課題。以往，為了降低壓軋材的材質偏差，進行了壓軋材的材質預測控制。在該材質預測控制中，利用在壓軋開始前進行壓軋的鋼材的化學組成、鋼材的材質保證值和材質預測模型，算出預定加工條件，設定壓軋加工條件。并且，在壓軋中，取得實際成績加工條件，根據材質預測模型來重新預測材質。在所預測到的材質處于材質保證值外的情況下，再度算出壓軋加工條件，重新設定壓軋機的控制。在日本專利2509481號公報中公開了典型的材質預測控制技術的一例。材質預測控制中的一個課題是材質預測模型的精度。在材質預測模型的精度不夠的情況下，存在無法保證壓軋材的材質的危險。在再公表專利W02006/040823號公報公開了以下技術，即，該技術的目的在于即使在材質預測模型的精度不夠好的情況下也使壓軋材的材質與目標值一致。對于專利文獻2的技術，通過設在壓軋生產線中的材質傳感器來測定壓軋材的材質，基于該測定值來修正壓軋加工條件以及材質預測模型。作為材質傳感器，優選的是非接觸、非破壞的構成，公開了依靠激光超聲波裝置進行的結晶粒徑的檢測。另外，作為其他材質傳感器的例子，列舉有電磁超聲波裝置、磁通檢測器。但是，在熱軋中的鋼材上不規則地存在氧化膜(氧化層)和水、潤滑油等，另外在鋼材的周邊產生水蒸氣。因此，在由上述各種非接觸傳感器測定出的材質測定值中包含誤差。為了降低材質測定值的誤差，需要將鋼材上以及其周邊的狀態保持為一定的設備。這樣的設備并非不可能，但是卻復雜而在實用性上存在課題。先行技術文獻專利文獻專利文獻1:日本專利2509481號公報專利文獻2:再公表專利W02006/040823號公報
發明內容發明所要解決的課題依靠日本專利2509481號公報所公開的技術進行的材質預測控制的一個課題是材質預測模型的精度。在材質預測模型的精度不夠的情況下，存在無法保證壓軋材的材質的危險。另外，在再公表專利W02006/040823號公報所公開的技術中，在由各種非接觸傳感器測定出的材質測定值中含有誤差。為了降低該材質測定值的誤差，需要設置用于將鋼材上以及其周邊的狀態保持為一定的設備，但這樣的設備不僅復雜，而且設備會大型化，故在實用性上存在課題。本發明的目的在于提供即使在材質預測模型的精度不好的情況下也不用追加煩雜的裝置就能獲得穩定材質的薄板用熱軋機的控制裝置以及薄板用熱軋機的控制方法。用于解決課題的手段為了解決上述課題，本發明的薄板用熱軋機的控制裝置，具備設置有對壓軋材進行壓軋的多段壓軋機的精軋機，具備對由上述精軋機壓軋過的上述壓軋材進行冷卻的輸出輥道，具備對由上述輸出輥道進行過冷卻的壓軋材進行卷取的卷取裝置，由此構成薄板用熱軋機，上述薄板用熱軋機的控制裝置基于壓軋進度對該薄板用熱軋機進行控制，其特征在于，在上述控制裝置中具備:變形阻力算出部，該變形阻力算出部算出依靠精軋機的上述多段壓軋機之中的后段的至少一段壓軋機得到的壓軋材的變形阻力；冷卻速度修正部，該冷卻速度修正部基于由上述變形阻力算出部算出的變形阻力，算出由上述輸出輥道冷卻壓軋材的冷卻速度的修正值；冷卻控制部，該冷卻控制部利用由上述冷卻速度修正部演算的冷卻速度的修正值，控制依靠上述輸出輥道實施的壓軋材的冷卻。另外，為了解決上述課題，本發明的薄板用熱軋機的控制方法，在薄板用熱軋機中基于壓軋進度對薄板用熱軋機進行控制，該薄板用熱軋機由設置于精軋機的多段壓軋機進行壓軋材的壓軋，由輸出輥道對由上述精軋機壓軋過的上述壓軋材進行冷卻，然后由卷取裝置進行卷取，其特征在于，算出依靠精軋機的上述多段壓軋機之中的后段的至少一段壓軋機的壓軋得到的壓軋材的變形阻力，基于該算出的變形阻力來算出由輸出輥道冷卻壓軋材的冷卻速度的修正值，利用該算出的冷卻速度的修正值來控制依靠輸出輥道得到的壓軋材的冷卻速度。發明的效果根據本發明，可實現即使在材質預測模型的精度不好的情況下也不用追加煩雜的裝置就能獲得穩定材質的壓軋材的薄板用熱軋機的控制裝置以及薄板用熱軋機的控制方法。圖1是表示應用本發明的薄板用熱軋機的控制裝置以及薄板用熱軋機的控制方法的薄板用熱軋機中的熱軋工序的一例的概略構成圖。圖2是表示示出了本發明的第一實施例的薄板用熱軋機中的實際成績壓軋條件變動影響的壓軋條件變動的一例的曲線圖。圖3是表示在圖2所示的壓軋條件下制造的鋼板的材質偏差的柱狀圖。圖4是表示本發明的第一實施例的薄板用熱軋機的各壓軋段所形成的壓軋材的變形阻力的統計分析結果的曲線圖。圖5是表示本發明的第一實施例的薄板用熱軋機的精軋機的最終段所形成的變形阻力與壓軋材材質的關聯的例子的散布圖。圖6是表示本發明的第一實施例的薄板用熱軋機的粗軋段以及精加工前段所形成的變形阻力與壓軋材材質的關聯的例子的散布圖。圖7是表示精軋的結合變形阻力與壓軋材材質的關聯的例子的散布圖。圖8是比較依靠精軋的結合變形阻力得到的材質的推定值與實際值的曲線圖。圖9是表示應用了作為本發明的第一實施例的薄板用熱軋機的控制裝置以及薄板用熱軋機的控制方法的薄板用熱軋機的控制裝置的構成的控制方框圖。圖10是表示應用了作為本發明的第二實施例的薄板用熱軋機的控制裝置以及薄板用熱軋機的控制方法的薄板用熱軋機的控制裝置的局部構成的控制方框圖。具體實施例方式下面，引用附圖對作為本發明的實施例的薄板用熱軋機的控制裝置以及薄板用熱軋機的控制方法進行說明。實施例1對于作為本發明的第一實施例的薄板用熱軋機的控制裝置以及薄板用熱軋機的控制方法，以薄板的熱軋工序為對象利用圖1進行說明。圖1是表示作為本實施例的薄板用熱軋機的控制裝置以及薄板用熱軋機的控制方法的熱軋工序的一例的模式圖。在圖1所示的薄板用熱軋機的熱軋工序中，板坯狀的壓軋材在加熱爐100中被加熱，使得壓軋材整體變成均等溫度例如1200°C。板坯狀的壓軋材的板厚例如為200mm。對在加熱爐100中被均等加熱了的壓軋材進行壓軋的薄板用熱軋機1，由從上游側的破鱗機(scalebreaker)101至下游側的卷取裝置107為止的多個裝置構成。在破鱗機101中將水噴射到板坯表面上，除去生成在板坯表面上的氧化層。在加熱爐100中被均等加熱了的板坯狀的壓軋材，在經過上述破鱗機101之后，在由2段設置的壓軋機R1、R2構成的粗軋機102通過一次，或者往復多次，根據預先設定的壓軋進度被壓軋成規定的板厚。在此，所謂壓軋進度，是指包括設置于各段的壓軋機的壓軋軋輥的壓軋材處的軋制率和溫度、冷卻裝置中的壓軋材的希望溫度履歷的壓軋機壓軋條件的整套設定。由粗軋機102壓軋的板坯，借助設置在粗軋機102下游側的中間冷卻裝置103進行冷卻，使得在通過該中間冷卻裝置103的同時，成為由壓軋進度確定的精軋開始時溫度。經過了中間冷卻裝置103的板坯，借助設置在中間冷卻裝置103下游側的破鱗機104來去除在板坯表面生成的氧化層。經過破鱗機104去除了氧化層的板坯，被導入到精軋機105，該精軋機105構成為在破鱗機104下游側串聯狀地設置多段壓軋機，在本實施例中設置了FfF5的5段。精軋機105由串聯連續地設置的多段(5段)壓軋機構成。板坯在經過精軋機105的各段壓軋機的同時，根據壓軋進度依次進行壓軋，精加工成為例如2mm的厚度的薄鋼板。并且，由精軋機105壓軋過的薄鋼板，在設置在精軋機105下游側的輸出輥道(run-outtable)106之中以規定的冷卻速度被冷卻，同時進行移動，由設置在上述輸出棍道106下游側的卷取裝置107卷取成卷狀。接著，表示本實施例的薄板用熱軋機I中的實際成績壓軋條件的變動的影響。圖2是示出了構成上述薄板用熱軋機I的粗軋機102即2段的粗軋機R1、R2和精軋機105即5段的精軋FfF5中的壓軋條件(溫度(°C)以及軋制率)的變動的一例的曲線圖，在圖2的上段示出了壓軋條件(溫度(°C))的變動，在圖2的下段示出了壓軋條件(軋制率)的變動。為了調查該壓軋條件的變動的影響，使壓軋材的溫度在相對于各壓軋機RfR2以及FfF5中的設定溫度最大±50°C的范圍內變動，另外，使軋制率在相對于各壓軋機RfR2以及FfF5的設定值最大±5%的范圍內變動。其中，由于最終壓軋后的板厚保持成規定值，故經過壓軋生產線的整體軋制率是一定的。圖3示出了在構成本實施例的薄板用熱軋機I的粗軋機102的粗軋R1、R2和精軋機105的精軋FfF5中、在圖2所示的壓軋條件之下制造的鋼板的材質的屈服強度(MPa)以及拉伸強度(MPa)的偏差，在圖3的上段表示屈服強度(MPa)的偏差，在圖3的下段表示拉伸強度(MPa)的偏差。作為如圖3所示那樣壓軋條件變動的結果，作為本實施例的熱軋機I中的實際成績壓軋條件的變動，在屈服強度上產生了最大40MPa的偏差，在拉伸強度上產生了最大20MPa的偏差。對薄板用熱軋機I的各壓軋段所能取得的溫度、軋制率、變形阻力(DeformationResistance)等數據進行統計分析，將溫度和軋制率的分析結果示于圖2，將變形阻力的分析結果示于圖4。圖4所示的變形阻力的統計分析結果示出了變形阻力的變動越往壓軋的后段變得越大。圖4所示的變形阻力的變動的傾向，是圖2所示的溫度和軋制率的變動中見不到的特征性的傾向。變形阻力是由壓軋機的壓軋軋輥使壓軋材塑性變形時的平均屈服強度或者平均屈服應力。已知屈服強度由壓軋材的微細組織例如轉位密度、結晶粒徑、固溶元素的量、析出物的量、相變組織間的比率等確定。因此，如圖4所示那樣，變形阻力的變動越往壓軋后段越為增大這樣的狀況，是指越靠近構成薄板用熱軋機I的多段壓軋機之中的壓軋機的后段，壓軋材的微細組織的偏差變得越大。粗軋機102中的Rl段的壓軋條件的變動，給在Rl段接受壓軋而進入R2段的壓軋材的微細組織帶來偏差。R2段的壓軋條件的變動，使得壓軋材的微細組織的偏差更為增大。這樣，壓軋材的微細組織的偏差越往壓軋后段就變得越大。并且，作為壓軋材的微細組織的偏差被蓄積的壓軋條件的變動，作為變形阻力的變動來體現。變形阻力與壓軋材的微細組織間的上述關聯，表示出了作為壓軋材的材質獲得變形阻力而可用于壓軋材的材質控制的可能性。為了確認可將變形阻力用于壓軋材的材質控制的可能性，對變形阻力與壓軋材的材質的關聯進行了調查。圖5中表示依靠本實施例的薄板用熱軋機I的構成精軋機105的FfF5段的壓軋機之中的、最終段即F5段的壓軋所得的壓軋材的變形阻力與壓軋材的材質的關聯的一例的散布圖。如圖5的散布圖所示那樣，相對于橫軸所示的F5段的壓軋所形成的壓軋材的變形阻力(MPa)，縱軸所示的屈服強度(MPa)以及拉伸強度(MPa)分別示出了清楚的關聯。圖5的散布圖中所示的實線，表示對變形阻力和屈服強度以及拉伸強度的關系進行了回歸分析的結果。另外，越是壓軋后段的壓軋所得的壓軋材的變形阻力，示出與屈服強度以及拉伸強度越強的關聯。圖6中將本實施例的薄板用熱軋機I中的粗軋機102的Rl段和精軋機105的Fl段以及F3段的壓軋中的壓軋材的變形阻力與屈服強度的關系的一例作為散布圖，分別示出在圖6的上段、中段、下段。越是構成薄板用熱軋機I的多段壓軋機之中的、壓軋后段中的壓軋所形成的壓軋材的變形阻力就具有與屈服強度越強的關聯的情況，根據圖5的散布圖所示的F5段的壓軋所得的壓軋材的變形阻力與屈服強度以及拉伸強度的關系的關聯狀況、以及圖6的散布圖所示的薄板用熱軋機I的各段壓軋中的壓軋材的變形阻力與屈服強度的關系的關聯狀況而變得清楚。通過在薄板用熱軋機I的壓軋控制中組合使用構成熱軋機的多段壓軋機的壓軋所形成的壓軋材的變形阻力，也能夠更為增強薄板用熱軋機I的壓軋所得的壓軋材的材質與變形阻力的關聯。例如，下述的算式(I)以將精軋機105的各段壓軋所得的壓軋材的變形阻力進行了線性結合的結合變形阻力X的函數來表示壓軋材的材質。[算式I]YSp=f(X)、TSp=g(X)、X=aF1XDRF1+aF2XDRF2+aF3XDRF3+aF4XDRf4+...aFNXDRfn>￡Ιρι+￡Ιρ2+￡^3+￡Ιρ4+...SlpNI^..(I)在該算式(I)中，YSp是推定屈服強度(YieldStrength),TSp是推定拉伸強度(TensileStrength),DRpn是精軋機的壓軋η段的壓軋機中的變形阻力(DeformationResistance),aFn是結合變形阻力X中的對精軋機的壓軋η段的壓軋機中的變形阻力DRFn的貢獻比，N是構成精軋機的壓軋機的壓軋段數。圖7中示出了利用以線性結合了由精軋機105的F3>5段進行了壓軋的壓軋材的變形阻力的結合變形阻力X的函數進行表示的算式(I)的、薄板用熱軋機I的壓軋控制的一例。在圖7中，在圖7的上段和下段分別示出了屈服強度以及拉伸強度相對將由精軋機105的F3>5段壓軋過的壓軋材的變形阻力平均后的結合變形阻力X的關聯的散布圖。在圖7所示的關聯的散布圖中，上述算式(I)的系數為aF1=aF2=0，aF3=aF4=aF5=l/3。圖7中所示的實線，表示在2次函數f(X)=a+bX+cXlPg(X)=a’+b’X+c’X2中對結合變形阻力X和屈服強度以及拉伸強度的關系進行了回歸分析的結果。圖8是對圖7中以實線表示的2次回歸函數f(X)和g(X)所得到的推定值與實際的屈服強度以及拉伸強度進行了比較的曲線圖，在圖8的上段示出相對于推定屈服強度(MPa)的實際值的屈服強度(MPa)，在圖8的下段示出相對于推定拉伸強度(MPa)的實際值的拉伸強度(MPa)。在上述各推定值與其實際值完全一致的情況下，數據點位于圖8中的虛線上。圖8所示的數據點分布在虛線周圍的數MPa范圍，示出了利用結合變形阻力推定出的屈服強度和拉伸強度與實際值良好地一致。如前述那樣，由于薄板用熱軋機中的精軋機105的精軋段的變形阻力表示與壓軋材的材質強的關聯，所以將該變形阻力用于壓軋材的材質控制。作為材質控制的方法，在本實施例的薄板用熱軋機的控制裝置以及薄板用熱軋機的控制方法中，應用于對輸出輥道106中的壓軋材的冷卻速度進行前饋控制的控制。可是，公知的是，對于鐵鋼材越是加快冷卻速度，強度就越增加。以往為了降低鋼材的材質偏差，進行了將輸出輥道106的入口溫度和出口溫度保持為一定的控制。在本實施例的薄板用熱軋機的控制裝置以及薄板用熱軋機的控制方法中，為了降低因壓軋條件變動產生的壓軋材的材質偏差，利用由構成熱軋機的精軋機105的壓軋段進行過壓軋的壓軋材的變形阻力實測值，對輸出輥道106中的冷卻材的冷卻速度進行控制。在將該變形阻力用于壓軋材的材質控制的方面的一個課題，是壓軋材的變形阻力的測定。已知變形阻力k如算式(2)所記載那樣與壓軋載荷P成比例。[算式2]P=QXkXLXb...(2)在該算式(2)中，Q為由壓軋的幾何學條件決定的軋制力函數，L為由壓軋機的軋輥半徑和軋制量決定的投影接觸長度，b為壓軋前后的壓軋材的平均板寬。投影接觸長度L由算式(3)求算。[算式3]L=(RXAh)1/2...(3)在該算式(3)中，R為壓軋機所使用的壓軋軋輥的半徑，Ah為作為軋輥入口板厚與出口板厚之差被定義的壓軋機的軋制量。軋制力函數Q可使用例如算式(4)所示的志田式進行計算。[算式4]權利要求1.一種薄板用熱軋機的控制裝置，該薄板用熱軋機的控制裝置基于壓軋進度對薄板用熱軋機進行控制，上述薄板用熱軋機具備設置有對壓軋材進行壓軋的多段壓軋機的精軋機，具備對由上述精軋機壓軋過的上述壓軋材進行冷卻的輸出輥道，具備對由上述輸出輥道進行過冷卻的壓軋材進行卷取的卷取裝置，由此構成薄板用熱軋機，其特征在于，在上述控制裝置中具備:變形阻力算出部，該變形阻力算出部算出依靠精軋機的上述多段壓軋機之中的后段的至少一段壓軋機得到的壓軋材的變形阻力；冷卻速度修正部，該冷卻速度修正部基于由上述變形阻力算出部算出的變形阻力，算出由上述輸出輥道冷卻壓軋材的冷卻速度的修正值；冷卻控制部，該冷卻控制部利用由上述冷卻速度修正部演算的冷卻速度的修正值，控制依靠上述輸出輥道實施的壓軋材的冷卻。2.如權利要求1所述的薄板用熱軋機的控制裝置，其特征在于，在精軋機的最終段軋輥的入口和出口設置有對壓軋材的板厚進行測定的板厚計，由上述變形阻力算出部基于由上述兩個板厚計測量到的壓軋材的板厚值來算出壓軋材的變形阻力。3.如權利要求1所述的薄板用熱軋機的控制裝置，其特征在于，在精軋機的多段壓軋機的軋輥上分別設有對壓軋載荷進行測定的載荷計，由上述變形阻力算出部基于由上述載荷計測定到的至少一個壓軋載荷值來算出壓軋材的變形阻力。4.權利要求2或者權利要求3所述的薄板用熱軋機的控制裝置，其特征在于，上述冷卻控制部對依靠設在輸出輥道上的冷卻噴嘴群得到的冷卻水量進行控制。5.如權利要求2或者權利要求3所述的薄板用熱軋機的控制裝置，其特征在于，上述冷卻控制部對由輸出輥道移送壓軋材的壓軋材移送部的移送速度進行控制。6.如權利要求2或者權利要求3所述的薄板用熱軋機的控制裝置，其特征在于，在輸出輥道與卷取裝置之間設置有對壓軋材的材質進行檢查的材質檢查裝置，將由上述材質檢查裝置檢查出的壓軋材的材質檢查值輸入到上述冷卻速度修正部，對由上述輸出輥道冷卻壓軋材的冷卻速度進行控制。7.一種薄板用熱軋機的控制方法，在薄板用熱軋機中基于壓軋進度對該薄板用熱軋機進行控制，該薄板用熱軋機由設置于精軋機的多段壓軋機進行壓軋材的壓軋，由輸出輥道對由上述精軋機壓軋過的上述壓軋材進行冷卻，然后由卷取裝置進行卷取，其特征在于，算出依靠精軋機的上述多段壓軋機之中的后段的至少一段壓軋機的壓軋得到的壓軋材的變形阻力，基于該算出的變形阻力來算出由輸出輥道冷卻壓軋材的冷卻速度的修正值，利用該算出的冷卻速度的修正值來控制依靠輸出輥道得到的壓軋材的冷卻速度。8.如權利要求7所述的薄板用熱軋機的控制方法，其特征在于，依靠上述輸出輥道實施的冷卻的控制，通過對設在該輸出輥道上的冷卻噴嘴群的冷卻水量進行控制來進行。9.如權利要求8所述的薄板用熱軋機的控制方法，其特征在于，依靠上述輸出輥道實施的冷卻的控制，通過對依靠該輸出輥道得到的壓軋材的移送速度進行控制來進行。10.如權利要求7所述的薄板用熱軋機的控制方法，其特征在于，在上述輸出輥道與上述卷取裝置之間進行壓軋材的材質檢查，利用該壓軋材的材質檢查結果對上述冷卻速度修正量進行修正控制。全文摘要提供即使在材質預測模型精度不好時也不追加煩雜裝置就能獲得穩定材質的薄板用熱軋機的控制裝置及薄板用熱軋機的控制方法。具備設置多段壓軋機的精軋機，具備對由精軋機壓軋的壓軋材冷卻的輸出輥道，具備對由輸出輥道冷卻的壓軋材卷取的卷取裝置，構成薄板用熱軋機，在基于壓軋進度對薄板用熱軋機控制的薄板用熱軋機的控制裝置中構成為具備變形阻力算出部，算出精軋機的上述多段壓軋機之中后段的至少一段壓軋機所得的壓軋材的變形阻力；冷卻速度修正部，基于由變形阻力算出部算出的變形阻力算出由輸出輥道對壓軋材冷卻的冷卻速度的修正值；冷卻控制部，利用由冷卻速度修正部演算的冷卻速度的修正值控制依靠輸出輥道實施的壓軋材的冷卻。文檔編號B21B37/74GK103212585SQ20131001621公開日2013年7月24日申請日期2013年1月16日優先權日2012年1月24日發明者樸珉奭,鹿山昌宏申請人:株式會社日立制作所