JP2025503930A - Method for transversely cutting a metal strip and rolling installation having a shear for transversely cutting a metal strip - Google Patents
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Abstract
本発明は、圧延設備（１）において少なくとも１つのシャーを用いて金属帯材を横切断する方法に関し、以下の方法ステップ：Ａ）金属帯材の目標長さに応じて圧延設備の切削位置において少なくとも１つの目標切削時点を求める、Ｂ）目標切断時点で切断位置における金属帯材のせん断強度を求める、Ｃ）目標切断時点で切断位置における金属帯材のせん断強度が、シャーについて与えられた金属帯材の限界せん断強度以下であるとき、目標切断時点で切断を作動させる、又はＤ）目標切断時点で切断位置における金属帯材のせん断強度が限界せん断強度より大きいとき、目標切断時点で切断をブロックする、方法ステップを有する。
The invention relates to a method for transversely cutting a metal strip by means of at least one shear in a rolling plant (1), comprising the following method steps: A) determining at least one target cutting time point at a cutting position of the rolling plant depending on a target length of the metal strip, B) determining a shear strength of the metal strip at the cutting position at the target cutting time point, C) activating cutting at the target cutting time point if the shear strength of the metal strip at the cutting position at the target cutting time point is less than or equal to a critical shear strength of the metal strip given for the shear, or D) blocking cutting at the target cutting time point if the shear strength of the metal strip at the cutting position at the target cutting time point is greater than the critical shear strength.
Description
本発明は、圧延設備において少なくとも１つのシャーを用いて金属帯材を横切断する方法に関する。 The present invention relates to a method for cross-cutting a metal strip using at least one shear in a rolling plant.
さらに本発明は、少なくとも１つの圧延装置と、所定の長さの部分に金属帯材を分離するように構成された少なくとも１つのシャーと、設備を自動化するための上位の少なくとも１つのプロセス制御部とを有する少なくとも１つの圧延ラインにおいて金属帯材を定尺切断及び圧延する手段を備える、圧延設備に関する。 The invention further relates to a rolling installation comprising means for cutting and rolling a metal strip in at least one rolling line having at least one rolling device, at least one shear configured to separate the metal strip into portions of a predetermined length, and at least one upper process control for automating the installation.
圧延設備は、特に、スラブをほぼ連続的に鋳造及び圧延するためのいわゆるＣＳＰ（Ｒ）設備（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｓｔｒｉｐ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ）として構成されている。 The rolling plant is in particular configured as a so-called CSP(R) plant (Compact Strip Production) for the almost continuous casting and rolling of slabs.
出願人によって開発されたＣＳＰ（Ｒ）方法は、液状の鋼が連続鋳造機においていわゆるスラブへと鋳造される方法である。鋳造ストリップは、シャーによってスラブへと分離され、炉内で圧延温度へと均一化され、場合によっては加温され、そしてこれに続いて熱間圧延ラインにおいて圧延される。連続的に機械から退出するストリップから個々のスラブを切断するシャーは、要求の高いプロセス条件下でも、すなわち温度レベルが低いとき、高強度材料を加工するとき、そして切断幅が大きいときでも熱間ストリップを分離できるように設計されている。切断条件に応じて、シャーは、高い摩耗にさらされ得る。最も不利な条件下では、シャーが損傷して、故障につながるおそれがある。 The CSP® process developed by the applicant is a process in which liquid steel is cast into so-called slabs in a continuous casting machine. The cast strip is separated into slabs by shears, homogenized to the rolling temperature in a furnace, possibly warmed and subsequently rolled in a hot rolling line. The shears, which cut the individual slabs from the continuously machine-leaving strip, are designed to be able to separate the hot strip even under demanding process conditions, i.e. at low temperature levels, when processing high-strength materials and with large cutting widths. Depending on the cutting conditions, the shears can be subjected to high wear. Under the most unfavourable conditions, they can be damaged, leading to failure.
従来技術において、方法を導くことによって、設備構成要素の摩耗特性の改善を実現することが知られている。 In the prior art, it is known to derive methods to achieve improved wear characteristics of equipment components.
高合金鋼の後続加工に際して設備構成要素の摩耗特性を改善するそのような方法及び高合金鋼を加工する設備は、例えば独国特許出願公開第１０２０１６１０９４８９号明細書から公知である。この文献から公知の方法は、鋳造製品の横断面における最高温度が、鋳造機の終端でかつ最初の変形ステップの上流であるが少なくともシャーによる鋳造製品の機械的な定尺切断の上流における無縁性遷移温度を、少なくとも一時的にそれぞれの処理ステップのために下回るように、鋳造製品の冷却を制御するように設定されている。特に、金属帯材の二次冷却が的確に制御されるので、ストリップが、シャーによる切断中に無延性遷移温度の範囲にないように設定されている。これによって、特にシャーが早期の摩耗から保護される。 Such a method for improving the wear properties of plant components during the further processing of high alloy steels and a plant for processing high alloy steels is known, for example, from DE 10 2016 109 489 A1. The method known from this document provides for controlling the cooling of the cast product in such a way that the maximum temperature in the cross section of the cast product is at least temporarily below the inflexible transition temperature at the end of the casting machine and upstream of the first deformation step, but at least upstream of the mechanical cut-to-length cutting of the cast product by the shears, for the respective processing step. In particular, it is provided that the secondary cooling of the metal strip is precisely controlled so that the strip is not in the range of the inflexible transition temperature during cutting by the shears. This in particular protects the shears from premature wear.
金属帯材を横切断する方法は、例えば欧州特許第３１７７４１２号公報からも公知である。この方法は、金属帯材を横切断する前に、帯材先端及び帯材後端における的確な温度プロファイルの調整にも関する。 A method for cross-cutting a metal strip is also known, for example from EP 3177412. This method also relates to the adjustment of a correct temperature profile at the leading and trailing ends of the strip before cross-cutting the metal strip.
本発明の基礎をなす課題は、同様にシャーの摩耗特性の改善に寄与する、冒頭で述べたタイプの金属帯材を横切断する方法を提供することである。 The object of the present invention is to provide a method for cross-cutting metal strips of the type mentioned at the beginning, which also contributes to improving the wear properties of the shears.
さらに本発明は、摩耗の少ないシャーの運転が保証されているように構成された圧延設備を提供することである。 The present invention further provides a rolling facility that is configured to ensure operation of the shear with less wear.
この課題は、請求項１の特徴を有する方法を提供すること、及び請求項７の特徴を有する圧延設備を提供することによって解決される。本発明の有利な形態は、従属請求項から明らかである。 This problem is solved by providing a method having the features of claim 1 and by providing a rolling installation having the features of claim 7. Advantageous embodiments of the invention are evident from the dependent claims.
本発明の一側面は、圧延設備において少なくとも１つのシャーを用いて金属帯材を横切断する方法に関し、以下の
Ａ）金属帯材の目標長さに応じて、圧延設備の切削位置において少なくとも１つの目標切削時点を求める、
Ｂ）目標切断時点で切断位置における金属帯材のせん断強度を求める、
Ｃ）目標切断時点で切断位置における金属帯材のせん断強度が、シャーについて与えられた金属帯材の限界せん断強度以下であるとき、目標切断時点で切断を作動させる、又は
Ｄ）目標切断時点で切断位置における金属帯材のせん断強度が限界せん断強度より大きいとき、目標切断時点で切断をブロックする
方法ステップを有する。
One aspect of the present invention relates to a method for transversely cutting a metal strip by means of at least one shear in a rolling facility, the method comprising the steps of: A) determining at least one target cutting time point at a cutting position of the rolling facility according to a target length of the metal strip;
B) determining the shear strength of the metal strip at the cut location at the target cut point;
C) activating the cut at the target cut time when the shear strength of the metal strip at the cut location at the target cut time is less than or equal to the critical shear strength of the metal strip for the given shear; or D) blocking the cut at the target cut time when the shear strength of the metal strip at the cut location at the target cut time is greater than the critical shear strength.
この方法で使用されるシャーは、ペンデュラムシャー、クランクシャー又はドラムシャー等として構成されてよい。 The shears used in this method may be configured as pendulum shears, crank shears, drum shears, etc.
本発明の観点で、金属帯材とは、スラブ、ブロック、棒の形態で半製品として連続的又は非連続的に圧延設備に供給され、加工前及び／又は加工中に圧延設備において切断されるべき平らな金属製品と解される。「金属帯材」という用語には、圧延設備に接続される連続鋳造機の出口から退出し、圧延設備においてスラブへと切断され、帯材へとさらに圧延される、例えば熱間帯材又は鋳造ストリップ度等の中間製品及び一次製品も含まれる。 In the context of the present invention, a metal strip is understood to mean a flat metal product which is continuously or discontinuously fed to a rolling installation as a semi-finished product in the form of slabs, blocks, bars and which is to be cut in the rolling installation before and/or during processing. The term "metal strip" also includes intermediate and primary products, such as, for example, hot strip or cast strip, which leave the outlet of a continuous caster connected to the rolling installation and are cut in the rolling installation into slabs and further rolled into strip.
この方法は、特に３００°Ｃを超える温度での金属帯材の横切断に関する。 The method particularly relates to cross-cutting metal strips at temperatures above 300°C.
本発明による圧延設備は、好ましくは例えば４０ｍｍから１８０ｍｍ、好適には５０ｍｍから１５０ｍｍの厚さと８００ｍｍから２５００ｍｍの幅とを有してよい鋳造されたスラブからなる０．６ｍｍから２５．４ｍｍの最終厚さの帯材を製造する圧延設備である。 The rolling plant according to the invention is preferably a rolling plant for producing strips of a final thickness of 0.6 mm to 25.4 mm, consisting of cast slabs which may have a thickness of, for example, 40 mm to 180 mm, preferably 50 mm to 150 mm, and a width of 800 mm to 2500 mm.
本発明の主要な観点は、切断位置における金属帯材の熱間せん断強度を好ましくは継続的に演算することによるシャーの機械保護である。目標切断時点で切断位置における金属帯材のせん断強度が、確定された限界せん断強度より大きいと、本発明によれば、シャーの切断が、具体的には好ましくは金属帯材のせん断強度がシャーについて所与された限界せん断強度以下になるまでブロックされる。 A key aspect of the invention is the mechanical protection of the shear by preferably continuously calculating the hot shear strength of the metal strip at the cutting position. If the shear strength of the metal strip at the cutting position at the target cutting time is greater than the determined limit shear strength, according to the invention the shear cutting is blocked, in particular until the shear strength of the metal strip is preferably less than or equal to the limit shear strength given for the shear.
この方法は、モデル及び規則に基づいて実行してよい。従来技術で公知の方法のときとは異なり、温度プロファイルは、金属帯材の横切断の前に影響を受けないが、金属帯材のせん断強度は、継続的に演算され、その際、せん断強度は、金属帯材の温度、材料組成、厚さ及び幅の関数である。 The method may be performed based on models and rules. Unlike in the methods known in the prior art, the temperature profile is not affected before cross-cutting the metal strip, but the shear strength of the metal strip is continuously calculated, where the shear strength is a function of the temperature, material composition, thickness and width of the metal strip.
この方法の好適な態様では、金属帯材の限界せん断強度を上回るので切断がブロックされると、新たな目標切断時点を確定するように設定されている。 In a preferred embodiment of the method, the method is configured to determine a new target cutting time when the cutting is blocked because the critical shear strength of the metal strip is exceeded.
目標切断時点で切断位置における金属帯材のせん断強度は、目標切断時点で切断位置における金属帯材の温度に応じて求めることができる。 The shear strength of the metal strip at the cutting position at the target cutting time can be determined according to the temperature of the metal strip at the cutting position at the target cutting time.
そのために、金属帯材の少なくとも１つの部分長さにわたって測定された温度及び／又は演算された温度経過に基づいて、目標切断時間で切削位置における温度が継続的に求められるように設定されてよい。目標切断時点は、切断長さを最適化するための少なくとも１つのコンピュータ実装されたアルゴリズムを用いて演算できる。コンピュータ実装されたアルゴリズムは、例えば上位のプロセス制御部の一部である。 For this purpose, it may be set up so that the temperature at the cutting position at the target cutting time is determined continuously on the basis of the measured temperature and/or the calculated temperature profile over at least one partial length of the metal strip. The target cutting time can be calculated using at least one computer-implemented algorithm for optimizing the cutting length. The computer-implemented algorithm is, for example, part of a higher-level process control.
目標切断時点で切断位置における金属帯材のせん断強度は、好ましくは金属帯材の温度並びに金属帯材の厚さ及び／又は幅並びに金属帯材の材料組成に応じて求められる。オンラインプロセスモデルが、金属帯材の温度経過を演算できる。ＣＳＰ（Ｒ）設備では、オンラインプロセスモデルは、例えば鋳造機から下流に置かれた炉又は下流に置かれた加熱装置への入口までの温度経過を演算できる。材料組成は、圧延物の分析から取得され、プロセス制御部又はプロセス自動化部に格納されてよい。 The shear strength of the metal strip at the cut position at the target cut time is preferably determined as a function of the temperature of the metal strip and the thickness and/or width of the metal strip and the material composition of the metal strip. An online process model can calculate the temperature course of the metal strip. In a CSP® installation, the online process model can calculate, for example, the temperature course from the caster to the inlet to a downstream furnace or a downstream heating device. The material composition can be obtained from an analysis of the rolled product and stored in the process control or process automation unit.
せん断強度とは、特に比較的高い温度での、金属帯材のせん断強度（ｋＮ／ｍｍ２）と解され、この場合、せん断強度とは、固体が特に接線方向のせん断力に対する抵抗と解される。 By shear strength is meant the shear strength (kN/mm 2 ) of a metal strip, in particular at relatively high temperatures, where shear strength is understood to mean the resistance of a solid to, in particular tangential, shear forces.
不都合なプロセス条件によって金属帯材の熱間せん断強度が高くなると、圧延工程又は場合によっては上流でなされる他のプロセスステップの臨界範囲についてのオートメーションが、シャーをロックするので、シャーは損傷を受けない。この臨界範囲は、レベル１又はレベル２のオートメーションでも可視化でき、オペレータに適切な警告を出力できる。切断長さを最適化するためのモデルベースの演算を介して、生じるプロセスの妨害ができるだけ小さくなるように、元々計画された目標切断を新たに設定できる。 If unfavourable process conditions lead to high hot shear strength of the metal strip, automation of the critical range of the rolling process or possibly other upstream process steps locks the shears so that they are not damaged. This critical range can also be visualized in level 1 or level 2 automation and an appropriate warning can be output to the operator. Via model-based calculations for optimizing the cut length, the originally planned target cut can be redefined in such a way that the resulting process disturbance is as small as possible.
本発明の一観点によれば、圧延設備が提供され、圧延設備は、少なくとも１つの圧延装置を有する少なくとも１つの圧延ラインにおいて金属帯材を定尺切断及び圧延する手段を有し、この場合、少なくとも１つのシャーが、好ましくは連続鋳造設備の直ぐ下流に配置されていて、この場合、所定の長さの部分へと金属帯材を分離するシャーが形成されていて、この場合、圧延設備は、自動化のための上位のプロセス制御部を有し、この場合、プロセス制御部は、前述の方法に従って少なくとも１つのシャーを制御する手段を有する。 According to one aspect of the invention, a rolling installation is provided, the rolling installation having means for cutting and rolling the metal strip in at least one rolling line having at least one rolling device, where at least one shear is preferably arranged immediately downstream of the continuous casting installation, where a shear is formed for separating the metal strip into portions of a predetermined length, where the rolling installation has a higher-level process control for automation, where the process control has means for controlling the at least one shear according to the aforementioned method.
シャーは、連続鋳造設備の直ぐ下流に、かつ少なくとも１つの圧延装置の上流に置かれた炉の上流に配置されてよい。炉は、例えばトンネル炉として構成されてよい。 The shear may be arranged upstream of a furnace located immediately downstream of the continuous casting plant and upstream of at least one rolling unit. The furnace may be configured, for example, as a tunnel furnace.
本発明による圧延設備は、特にプロセス制御部を有してよく、プロセス制御部は、温度プロファイル及び／又は連続鋳造設備と第１の圧延装置の上流に置かれた加熱装置との間の金属帯材の温度経過を演算する手段を有する。 The rolling installation according to the invention may in particular have a process control unit, which has means for calculating the temperature profile and/or the temperature course of the metal strip between the continuous casting installation and a heating device located upstream of the first rolling device.
プロセス制御部は、シャーの切断領域への金属帯材の入口における金属帯材の温度、厚さ及び／又は幅、及び／又は金属帯材の材料組成に応じて、金属帯材のせん断強度を少なくとも近似的に特定する手段と、金属帯材のシャー固有の限界せん断強度を上回るとシャーをブロックする手段とを有してよい。 The process control may have means for at least approximately determining the shear strength of the metal strip as a function of the temperature, thickness and/or width of the metal strip at the entrance of the metal strip to the cutting area of the shear, and/or the material composition of the metal strip, and means for blocking the shear when the shear-specific limit shear strength of the metal strip is exceeded.
好適には、プロセス制御部は、切断作動がブロックされると、シャーに対する変更された目標切断時点を決定するように構成された、金属帯材の切断長さを最適化する装置を有する。切断長さの最適化は、好ましくはモデルベースである。モデルは、機械学習法、特に人工ニューラルネットワーク等に基づいてよい。 Preferably, the process control comprises a device for optimizing the cut length of the metal strip, configured to determine a modified target cut time for the shear when the cutting operation is blocked. The cut length optimization is preferably model-based. The model may be based on machine learning methods, in particular artificial neural networks, etc.
本発明を、以下、図面に示された実施例を参照して説明する。 The present invention will now be described with reference to the embodiments shown in the drawings.
図１には、鋳造圧延設備として構成された、本発明による圧延設備の一部が概略的に示されている。鋳造圧延設備１は、連続鋳造設備２と、連続鋳造設備２の下流に配置された、ペンデュラムシャー３の形態のシャーと、ペンデュラムシャー３の下流に配置された、トンネル炉４の形態の加熱装置と、少なくとも１つの圧延ラインに配置された図示されていない圧延スタンドとを有する。 Figure 1 shows a schematic representation of a part of a rolling installation according to the invention, configured as a casting and rolling installation. The casting and rolling installation 1 has a continuous casting installation 2, a shear in the form of a pendulum shear 3 arranged downstream of the continuous casting installation 2, a heating device in the form of a tunnel furnace 4 arranged downstream of the pendulum shear 3, and rolling stands (not shown) arranged in at least one rolling line.
連続鋳造設備２は、図示されていない取鍋と金型５とを有する。金型５から退出する鋳造ストリップ６は、ストリップガイド７を介して方向転換され、ストリップガイド７の下流で、ペンデュラムシャー３によって、トンネル炉４の上流で定尺切断され、その際、スラブ又は鋳造ストリップ６は、ペンデュラムシャー３の上流で４０ｍｍから１８０ｍｍの厚さと８００ｍｍから２５００ｍｍの幅とを有し得る。ペンデュラムシャー３への入口における鋳造ストリップ６の平均温度は、約１０００°Ｃ、すなわち外側で約９００°Ｃ及び中心部では約１２００°Ｃでなければならない。鋳造ストリップ６は、好ましくは２ｍ／ｓから７ｍ／ｓの速度でペンデュラムシャー３に供給される。ペンデュラムシャー３は、開ループ式又は閉ループ式の制御装置８によって制御される。開ループ式又は閉ループ式の制御装置８は、スラブの目標長さに応じて目標切断時点で切断を作動させる。 The continuous casting plant 2 has a ladle and a die 5, not shown. The cast strip 6 leaving the die 5 is redirected via a strip guide 7 and, downstream of the strip guide 7, is cut to length upstream of the tunnel furnace 4 by the pendulum shear 3, whereby the slab or cast strip 6 may have a thickness of 40 mm to 180 mm upstream of the pendulum shear 3 and a width of 800 mm to 2500 mm. The average temperature of the cast strip 6 at the inlet to the pendulum shear 3 should be about 1000 ° C, i.e. about 900 ° C on the outside and about 1200 ° C in the center. The cast strip 6 is fed to the pendulum shear 3 at a speed of preferably 2 m/s to 7 m/s. The pendulum shear 3 is controlled by an open-loop or closed-loop control device 8, which activates the cut at the target cut point depending on the target length of the slab.
本発明による方法は、鋳造ストリップの温度、鋳造ストリップの材料組成並びに鋳造ストリップの厚さ及び幅の関数として、分離されるべき鋳造ストリップ６又は金属帯材のせん断強度を継続的に演算することを含む。 The method according to the invention involves continuously calculating the shear strength of the cast strip 6 or metal strip to be separated as a function of the temperature of the cast strip, the material composition of the cast strip and the thickness and width of the cast strip.
鋳造ストリップ６のせん断強度又は熱間せん断強度は、どのようなせん断力又は切断力をペンデュラムシャー３が切断面に対して平行に及ぼさなければならないかについて決定的である。特に、ペンデュラムシャー３への入口の領域で鋳造ストリップ６の温度が特定のレベルを下回ると、その結果、熱間せん断強度が増加し得る。ペンデュラムシャー３は、特定のせん断力又は切断力に対して設計されているので、鋳造ストリップ６の限界せん断強度を上回ると、ペンデュラムシャー３が損傷する又は高い摩耗にさらされると推測できる。本発明による方法では、トンネル炉４への入口までの鋳造ストリップ６の温度経過に基づいて、鋳造ストリップ６のせん断強度を継続的に演算するような設定がなされている。この方法は、鋳造ストリップ６の所定の目標長さに応じて、ペンデュラムシャー３の目標切断時点を求めることを含む。分離されるべき金属帯材又は分離されるべきスラブの目標長さは、プロセス制御部９によって設定される。さらに、開ループ式及び閉ループ式の制御装置８は、鋳造ストリップ６の熱間せん断強度の監視から、制御インパルスを取得する。制御インパルスは、所定の限界せん断強度と鋳造ストリップ６のせん断強差との比較から導出される。ペンデュラムシャー３への入口の領域で鋳造ストリップ６のせん断強度がその時点で限界せん断強度より大きいと、ペンデュラムシャー３がロック又はブロックされる。切断長さを最適化するモデルに基づいて、プロセス制御部９は、開ループ式及び閉ループ式の制御装置８を指示し、新たなスラブ切断を行わせる。 The shear strength or hot shear strength of the cast strip 6 is decisive for what shear or cutting force the pendulum shears 3 must exert parallel to the cutting surface. In particular, if the temperature of the cast strip 6 in the region of the inlet to the pendulum shears 3 falls below a certain level, the hot shear strength may increase as a result. Since the pendulum shears 3 are designed for a certain shear or cutting force, it can be assumed that if the limit shear strength of the cast strip 6 is exceeded, the pendulum shears 3 will be damaged or exposed to high wear. In the method according to the invention, the setting is made to continuously calculate the shear strength of the cast strip 6 based on the temperature course of the cast strip 6 up to the inlet to the tunnel furnace 4. The method comprises determining the target cutting time of the pendulum shears 3 as a function of a predefined target length of the cast strip 6. The target length of the metal strip to be separated or the slab to be separated is set by the process control 9. Furthermore, the open-loop and closed-loop control device 8 obtains control impulses from the monitoring of the hot shear strength of the cast strip 6. The control impulse is derived from a comparison of the shear strength difference of the cast strip 6 with a predetermined critical shear strength. If the shear strength of the cast strip 6 in the area of the inlet to the pendulum shears 3 is now greater than the critical shear strength, the pendulum shears 3 are locked or blocked. Based on the model optimizing the cut length, the process control 9 directs the open-loop and closed-loop control devices 8 to perform a new slab cut.
図２には、本発明の第２の実施例による熱間圧延設備１０の一部が概略的に示されている。この熱間圧延設備１０の上流に必ずしも連続鋳造設備２が設けられなくてよい。この実施例では、同一の構成部材に同一の参照符号が与えられている。熱間帯材１２が連続的又は非連続的に供給される熱間圧延設備１０は、複数の加熱装置、すなわち誘導加熱装置１３及び２つのトンネル炉４と、圧延スタンド１２を具備する２つの圧延ラインと、様々な帯材厚さについて設計された複数のシャー１４とを有する。簡素化の理由から、別の公知の構成部材の図示及び列記は省かれている。圧延設備には、これより多少の数のシャーが配置されてよく、設備内の位置も変更されてよい。 2 shows a schematic representation of a part of a hot rolling installation 10 according to a second embodiment of the invention. The hot rolling installation 10 does not necessarily have to be provided with a continuous casting installation 2 upstream. In this embodiment, identical components are given the same reference numerals. The hot rolling installation 10, to which the hot strip 12 is fed continuously or discontinuously, has several heating devices, i.e. induction heating devices 13 and two tunnel furnaces 4, two rolling lines with rolling stands 12 and several shears 14 designed for different strip thicknesses. For reasons of simplicity, the illustration and listing of other known components has been omitted. A larger or smaller number of shears may be arranged in the rolling installation, and their positions within the installation may also be changed.
熱間帯材１２は、複数のドラムシャー１４のうちのいずれかに供給される。ドラムシャー１４は、目標切断時点で帯材の目標長さに応じて切断を作動させる開ループ式及び閉ループ式の制御装置８によってそれぞれ制御される。 The hot strip 12 is fed to one of a number of drum shears 14. The drum shears 14 are controlled by open-loop and closed-loop control devices 8, respectively, that actuate the cutting according to the target length of the strip at the target cutting time.
本発明による方法は、材料の温度、材料組成並びに熱間帯材１２又は鋳造ストリップ６の厚さ及び幅の関数として、分離されるべき熱間帯材１２又は鋳造ストリップ６（図１参照）のせん断強度を継続的に演算することを含む。 The method according to the invention involves continuously calculating the shear strength of the hot strip 12 or cast strip 6 (see FIG. 1) to be separated as a function of the material temperature, the material composition and the thickness and width of the hot strip 12 or cast strip 6.
金属帯材のせん断強度又は熱間せん断強度は、どのようなせん断力又は切断力を切断面に対して平行にそれぞれシャーに及ぼさなければならないかについて決定的である。特に、シャーへの入口の領域で熱間帯材１２の温度が特定のレベルを下回ると、これに基づいて、熱間せん断強度が増加する。シャーは、特定のせん断力又は切断力に対して設計されているので、熱間帯材１２の限界せん断強度を上回ると、該当するシャーが損傷する又は高い摩耗にさらされると推測できる。 The shear strength or hot shear strength of the metal strip is decisive as to what shear or cutting force, respectively, must be exerted on the shear parallel to the cutting surface. Based on this, the hot shear strength increases when the temperature of the hot strip 12, especially in the area of the inlet to the shear, falls below a certain level. Since the shear is designed for a certain shear or cutting force, it can be assumed that if the limit shear strength of the hot strip 12 is exceeded, the corresponding shear will be damaged or exposed to high wear.
本発明による方法では、熱間帯材１２のせん断強度を継続的に熱間帯材１２の温度経過に基づいて演算するように設定されている。このことは、熱間圧延設備１０の部分領域について限定的であってよい、又は包括的に熱間圧延設備１０全体にわたっていてよい。この方法は、熱間帯材１２の所定の目標長さに応じて、それぞれのシャーについて目標切断時点を求めることを含む。分離されるべき熱間帯材１２の目標長さは、プロセス制御部９によって設定される。さらに、開ループ式及び閉ループ式の制御装置８は、熱間帯材１２の熱間せん断強度の監視から制御インパルスを取得する。制御インパルスは、熱間帯材１２のせん断強度と所定の限界せん断強度との比較から導出される。目標切断時点でそれぞれのシャーへの入口の領域で熱間帯材１２のせん断強度が限界せん断強度よりも大きいとき、シャーは、ロック又はブロックされる。せん断長さを最適化するモデルに基づいて、プロセス制御部９は、開ループ式及び閉ループ式の制御装置８を指示し、新たな切断を行わせる。 In the method according to the invention, it is provided that the shear strength of the hot strip 12 is continuously calculated based on the temperature course of the hot strip 12. This can be limited to a partial region of the hot rolling plant 10 or can be comprehensive throughout the entire hot rolling plant 10. The method comprises determining a target cut-off time for each shear depending on a predefined target length of the hot strip 12. The target length of the hot strip 12 to be separated is set by the process control 9. Furthermore, the open-loop and closed-loop control device 8 obtains a control impulse from the monitoring of the hot shear strength of the hot strip 12. The control impulse is derived from a comparison of the shear strength of the hot strip 12 with a predefined limit shear strength. If the shear strength of the hot strip 12 in the region of the inlet to the respective shear at the target cut-off time is greater than the limit shear strength, the shear is locked or blocked. Based on a model for optimizing the shear length, the process control device 9 instructs the open-loop and closed-loop control device 8 to perform a new cut.
１ 鋳造圧延設備
２ 連続鋳造設備
３ ペンデュラムシャー
４ トンネル炉
５ 金型
６ 鋳造ストリップ
７ ストリップガイド
８ 開ループ式及び閉ループ式の制御装置
９ プロセス制御部
１０ 熱間圧延設備
１１ 圧延スタンド
１２ 熱間帯材
１３ 誘導加熱装置
１４ シャー
REFERENCE SIGNS LIST 1 Casting and rolling equipment 2 Continuous casting equipment 3 Pendulum shear 4 Tunnel furnace 5 Mold 6 Cast strip 7 Strip guide 8 Open-loop and closed-loop control device 9 Process control unit 10 Hot rolling equipment 11 Rolling stand 12 Hot strip 13 Induction heating device 14 Shear
本発明は、圧延設備において少なくとも１つのシャーを用いて金属帯材を横切断する方法に関する。 The present invention relates to a method for cross-cutting a metal strip using at least one shear in a rolling plant.
さらに本発明は、少なくとも１つの圧延装置と、所定の長さの部分に金属帯材を分離するように構成された少なくとも１つのシャーと、設備を自動化するための上位の少なくとも１つのプロセス制御部とを有する少なくとも１つの圧延ラインにおいて金属帯材を定尺切断及び圧延する手段を備える、圧延設備に関する。 The invention further relates to a rolling installation comprising means for cutting and rolling a metal strip in at least one rolling line having at least one rolling device, at least one shear configured to separate the metal strip into portions of a predetermined length, and at least one upper process control for automating the installation.
圧延設備は、特に、スラブをほぼ連続的に鋳造及び圧延するためのいわゆるＣＳＰ（Ｒ）設備（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｓｔｒｉｐ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ）として構成されている。 The rolling plant is configured in particular as a so-called CSP(R) plant (Compact Strip Production) for the almost continuous casting and rolling of slabs.
出願人によって開発されたＣＳＰ（Ｒ）方法は、液状の鋼が連続鋳造機においていわゆるスラブへと鋳造される方法である。鋳造ストリップは、シャーによってスラブへと分離され、炉内で圧延温度へと均一化され、場合によっては加温され、そしてこれに続いて熱間圧延ラインにおいて圧延される。連続的に機械から退出するストリップから個々のスラブを切断するシャーは、要求の高いプロセス条件下でも、すなわち温度レベルが低いとき、高強度材料を加工するとき、そして切断幅が大きいときでも熱間ストリップを分離できるように設計されている。切断条件に応じて、シャーは、高い摩耗にさらされ得る。最も不利な条件下では、シャーが損傷して、故障につながるおそれがある。 The CSP® process developed by the applicant is a process in which liquid steel is cast into so-called slabs in a continuous casting machine. The cast strip is separated into slabs by shears, homogenized to the rolling temperature in a furnace, possibly warmed and subsequently rolled in a hot rolling line. The shears, which cut the individual slabs from the continuously machine-leaving strip, are designed to be able to separate the hot strip even under demanding process conditions, i.e. at low temperature levels, when processing high-strength materials and with large cutting widths. Depending on the cutting conditions, the shears can be subjected to high wear. Under the most unfavourable conditions, they can be damaged, leading to failure.
従来技術において、方法を導くことによって、設備構成要素の摩耗特性の改善を実現することが知られている。 In the prior art, it is known to derive methods to achieve improved wear characteristics of equipment components.
高合金鋼の後続加工に際して設備構成要素の摩耗特性を改善するそのような方法及び高合金鋼を加工する設備は、例えば独国特許出願公開第１０２０１６１０９４８９号明細書から公知である。この文献から公知の方法は、鋳造製品の横断面における最高温度が、鋳造機の終端でかつ最初の変形ステップの上流であるが少なくともシャーによる鋳造製品の機械的な定尺切断の上流における無縁性遷移温度を、少なくとも一時的にそれぞれの処理ステップのために下回るように、鋳造製品の冷却を制御するように設定されている。特に、金属帯材の二次冷却が的確に制御されるので、ストリップが、シャーによる切断中に無延性遷移温度の範囲にないように設定されている。これによって、特にシャーが早期の摩耗から保護される。 Such a method for improving the wear properties of plant components during the further processing of high alloy steels and a plant for processing high alloy steels is known, for example, from DE 10 2016 109 489 A1. The method known from this document provides for controlling the cooling of the cast product in such a way that the maximum temperature in the cross section of the cast product is at least temporarily below the inflexible transition temperature at the end of the casting machine and upstream of the first deformation step, but at least upstream of the mechanical cut-to-length cutting of the cast product by the shears, for the respective processing step. In particular, it is provided that the secondary cooling of the metal strip is precisely controlled so that the strip is not in the range of the inflexible transition temperature during cutting by the shears. This in particular protects the shears from premature wear.
金属帯材を横切断する方法は、例えば欧州特許第３１７７４１２号公報からも公知である。この方法は、金属帯材を横切断する前に、帯材先端及び帯材後端における的確な温度プロファイルの調整にも関する。 A method for cross-cutting a metal strip is also known, for example from EP 3177412. This method also relates to the adjustment of a correct temperature profile at the leading and trailing ends of the strip before cross-cutting the metal strip.
独国特許出願公開第１０２０１９２１７８３９号明細書には、少なくとも１つの分離装置を用いて金属帯材を横切断する方法が開示されている。この文献に記載された方法では、製造されるべき金属製品について、金属製品の割合長い部分にわたる特性値の実際値を演算するように設定されていて、その際、特性値は、分離又は変形工程に対する金属製品の抵抗を表す。金属製品の特性値の実際値が閾値よりも小さいとき、すなわち装置の性能が、金属製品を分離又は変形するのに十分であるとき、実際の分離又は変形も行われる。これによって、分離又は変形装置の目下の過負荷又は損傷を回避することが可能である。DE 10 2019 217 839 A1 discloses a method for cross-cutting a metal strip with at least one separating device. In the method described therein, provision is made for calculating actual values of characteristic values over a relatively long portion of the metal product to be produced, the characteristic values representing the resistance of the metal product to the separating or deforming process. When the actual value of the characteristic value of the metal product is smaller than a threshold value, i.e. when the performance of the device is sufficient to separate or deform the metal product, the actual separating or deforming also takes place. This makes it possible to avoid an immediate overload or damage to the separating or deforming device.
本発明の基礎をなす課題は、同様にシャーの摩耗特性の改善に寄与する、冒頭で述べたタイプの金属帯材を横切断する方法を提供することである。 The object of the present invention is to provide a method for cross-cutting metal strips of the type mentioned at the beginning, which also contributes to improving the wear properties of the shears.
さらに本発明は、摩耗の少ないシャーの運転が保証されているように構成された圧延設備を提供することである。 The present invention further provides a rolling facility that is configured to ensure operation of the shear with less wear.
この課題は、請求項１の特徴を有する方法を提供すること、及び請求項５の特徴を有する圧延設備を提供することによって解決される。本発明の有利な形態は、従属請求項から明らかである。 This problem is solved by providing a method having the features of claim 1 and by providing a rolling installation having the features of claim 5. Advantageous configurations of the invention are evident from the dependent claims.
本発明の一側面は、圧延設備において少なくとも１つのシャーを用いて金属帯材を横切断する方法に関し、以下の
Ａ）金属帯材の目標長さに応じて、圧延設備の切削位置において少なくとも１つの目標切削時点を求める、
Ｂ）目標切断時点で切断位置における金属帯材のせん断強度を求める、
Ｃ）目標切断時点で切断位置における金属帯材のせん断強度が、シャーについて与えられた金属帯材の限界せん断強度以下であるとき、目標切断時点で切断を作動させる、又は
Ｄ）目標切断時点で切断位置における金属帯材のせん断強度が限界せん断強度より大きいとき、目標切断時点で切断をブロックする
方法ステップを有する。
One aspect of the present invention relates to a method for transversely cutting a metal strip by means of at least one shear in a rolling facility, the method comprising the steps of: A) determining at least one target cutting time point at a cutting position of the rolling facility according to a target length of the metal strip;
B) determining the shear strength of the metal strip at the cut location at the target cut point;
C) activating the cut at the target cut time when the shear strength of the metal strip at the cut location at the target cut time is less than or equal to the critical shear strength of the metal strip for the given shear; or D) blocking the cut at the target cut time when the shear strength of the metal strip at the cut location at the target cut time is greater than the critical shear strength.
この方法で使用されるシャーは、ペンデュラムシャー、クランクシャー又はドラムシャー等として構成されてよい。 The shears used in this method may be configured as pendulum shears, crank shears, drum shears, etc.
本発明の観点で、金属帯材とは、スラブ、ブロック、棒の形態で半製品として連続的又は非連続的に圧延設備に供給され、加工前及び／又は加工中に圧延設備において切断されるべき平らな金属製品と解される。「金属帯材」という用語には、圧延設備に接続される連続鋳造機の出口から退出し、圧延設備においてスラブへと切断され、帯材へとさらに圧延される、例えば熱間帯材又は鋳造ストリップ度等の中間製品及び一次製品も含まれる。 In the context of the present invention, a metal strip is understood to mean a flat metal product which is continuously or discontinuously fed to a rolling installation as a semi-finished product in the form of slabs, blocks, bars and which is to be cut in the rolling installation before and/or during processing. The term "metal strip" also includes intermediate and primary products, such as, for example, hot strip or cast strip, which leave the outlet of a continuous caster connected to the rolling installation and are cut in the rolling installation into slabs and further rolled into strip.
この方法は、特に３００°Ｃを超える温度での金属帯材の横切断に関する。 The method particularly relates to cross-cutting metal strips at temperatures above 300°C.
本発明による圧延設備は、好ましくは例えば４０ｍｍから１８０ｍｍ、好適には５０ｍｍから１５０ｍｍの厚さと８００ｍｍから２５００ｍｍの幅とを有してよい鋳造されたスラブからなる０．６ｍｍから２５．４ｍｍの最終厚さの帯材を製造する圧延設備である。 The rolling plant according to the invention is preferably a rolling plant for producing strips of a final thickness of 0.6 mm to 25.4 mm, consisting of cast slabs which may have a thickness of, for example, 40 mm to 180 mm, preferably 50 mm to 150 mm, and a width of 800 mm to 2500 mm.
本発明の主要な観点は、切断位置における金属帯材の熱間せん断強度を好ましくは継続的に演算することによるシャーの機械保護である。目標切断時点で切断位置における金属帯材のせん断強度が、確定された限界せん断強度より大きいと、本発明によれば、シャーの切断が、具体的には好ましくは金属帯材のせん断強度がシャーについて所与された限界せん断強度以下になるまでブロックされる。 A key aspect of the invention is the mechanical protection of the shear by preferably continuously calculating the hot shear strength of the metal strip at the cutting position. If the shear strength of the metal strip at the cutting position at the target cutting time is greater than the determined limit shear strength, according to the invention the shear cutting is blocked, in particular until the shear strength of the metal strip is preferably less than or equal to the limit shear strength given for the shear.
この方法は、モデル及び規則に基づいて実行してよい。従来技術で公知の方法のときとは異なり、温度プロファイルは、金属帯材の横切断の前に影響を受けないが、金属帯材のせん断強度は、継続的に演算され、その際、せん断強度は、金属帯材の温度、材料組成、厚さ及び幅の関数である。 The method may be performed based on models and rules. Unlike in the methods known in the prior art, the temperature profile is not affected before cross-cutting the metal strip, but the shear strength of the metal strip is continuously calculated, where the shear strength is a function of the temperature, material composition, thickness and width of the metal strip.
本発明による方法では、金属帯材の限界せん断強度を上回るので切断がブロックされると、新たな目標切断時点を確定するように設定されている。 The method according to the invention provides for determining a new target cutting time point if the cutting is blocked because the limiting shear strength of the metal strip is exceeded.
目標切断時点で切断位置における金属帯材のせん断強度は、目標切断時点で切断位置における金属帯材の温度に応じて求めることができる。 The shear strength of the metal strip at the cutting position at the target cutting time can be determined according to the temperature of the metal strip at the cutting position at the target cutting time.
そのために、金属帯材の少なくとも１つの部分長さにわたって測定された温度及び／又は演算された温度経過に基づいて、目標切断時間で切削位置における温度が継続的に求められるように設定されてよい。 For this purpose, it may be set up so that the temperature at the cutting position is continuously determined at the target cutting time based on the measured temperature and/or calculated temperature profile over at least one partial length of the metal strip.
目標切断時点は、本発明によれば、切断長さを最適化するための少なくとも１つのコンピュータ実装されたアルゴリズムを用いて演算される。コンピュータ実装されたアルゴリズムは、例えば上位のプロセス制御部の一部である。 The target cut-off time is calculated according to the invention by means of at least one computer-implemented algorithm for optimizing the cut-off length, which computer-implemented algorithm is, for example, part of a higher-level process control.
目標切断時点で切断位置における金属帯材のせん断強度は、好ましくは金属帯材の温度並びに金属帯材の厚さ及び／又は幅並びに金属帯材の材料組成に応じて求められる。オンラインプロセスモデルが、金属帯材の温度経過を演算できる。ＣＳＰ（Ｒ）設備では、オンラインプロセスモデルは、例えば鋳造機から下流に置かれた炉又は下流に置かれた加熱装置への入口までの温度経過を演算できる。材料組成は、圧延物の分析から取得され、プロセス制御部又はプロセス自動化部に格納されてよい。 The shear strength of the metal strip at the cut position at the target cut time is preferably determined as a function of the temperature of the metal strip and the thickness and/or width of the metal strip and the material composition of the metal strip. An online process model can calculate the temperature course of the metal strip. In a CSP® installation, the online process model can calculate, for example, the temperature course from the caster to the inlet to a downstream furnace or a downstream heating device. The material composition can be obtained from an analysis of the rolled product and stored in the process control or process automation unit.
せん断強度とは、特に比較的高い温度での、金属帯材のせん断強度（ｋＮ／ｍｍ２）と解され、この場合、せん断強度とは、固体が特に接線方向のせん断力に対する抵抗と解される。 By shear strength is meant the shear strength (kN/mm 2 ) of a metal strip, in particular at relatively high temperatures, where shear strength is understood to mean the resistance of a solid to, in particular tangential, shear forces.
不都合なプロセス条件によって金属帯材の熱間せん断強度が高くなると、圧延工程又は場合によっては上流でなされる他のプロセスステップの臨界範囲についてのオートメーションが、シャーをロックするので、シャーは損傷を受けない。この臨界範囲は、レベル１又はレベル２のオートメーションでも可視化でき、オペレータに適切な警告を出力できる。切断長さを最適化するためのモデルベースの演算を介して、生じるプロセスの妨害ができるだけ小さくなるように、元々計画された目標切断を新たに設定できる。 If unfavourable process conditions lead to high hot shear strength of the metal strip, automation of the critical range of the rolling process or possibly other upstream process steps locks the shears so that they are not damaged. This critical range can also be visualized in level 1 or level 2 automation and an appropriate warning can be output to the operator. Via model-based calculations for optimizing the cut length, the originally planned target cut can be redefined in such a way that the resulting process disturbance is as small as possible.
本発明の一観点によれば、圧延設備が提供され、圧延設備は、少なくとも１つの圧延装置を有する少なくとも１つの圧延ラインにおいて金属帯材を定尺切断及び圧延する手段を有し、この場合、少なくとも１つのシャーが、好ましくは連続鋳造設備の直ぐ下流に配置されていて、この場合、所定の長さの部分へと金属帯材を分離するシャーが形成されていて、この場合、圧延設備は、自動化のための上位のプロセス制御部を有し、この場合、プロセス制御部は、前述の方法に従って少なくとも１つのシャーを制御する手段を有する。 According to one aspect of the invention, a rolling installation is provided, the rolling installation having means for cutting and rolling the metal strip in at least one rolling line having at least one rolling device, where at least one shear is preferably arranged immediately downstream of the continuous casting installation, where a shear is formed for separating the metal strip into portions of a predetermined length, where the rolling installation has a higher-level process control for automation, where the process control has means for controlling the at least one shear according to the aforementioned method.
シャーは、連続鋳造設備の直ぐ下流に、かつ少なくとも１つの圧延装置の上流に置かれた炉の上流に配置されてよい。炉は、例えばトンネル炉として構成されてよい。 The shear may be arranged upstream of a furnace located immediately downstream of the continuous casting plant and upstream of at least one rolling unit. The furnace may be configured, for example, as a tunnel furnace.
本発明による圧延設備は、特にプロセス制御部を有してよく、プロセス制御部は、温度プロファイル及び／又は連続鋳造設備と第１の圧延装置の上流に置かれた加熱装置との間の金属帯材の温度経過を演算する手段を有する。 The rolling installation according to the invention may in particular have a process control unit, which has means for calculating the temperature profile and/or the temperature course of the metal strip between the continuous casting installation and a heating device located upstream of the first rolling device.
プロセス制御部は、シャーの切断領域への金属帯材の入口における金属帯材の温度、厚さ及び／又は幅、及び／又は金属帯材の材料組成に応じて、金属帯材のせん断強度を少なくとも近似的に特定する手段と、金属帯材のシャー固有の限界せん断強度を上回るとシャーをブロックする手段とを有する。 The process control has means for at least approximately determining the shear strength of the metal strip as a function of the temperature, thickness and/or width of the metal strip at the entrance of the metal strip to the cutting area of the shear, and/or the material composition of the metal strip, and means for blocking the shear when a shear-specific limit shear strength of the metal strip is exceeded.
さらに、プロセス制御部は、切断作動がブロックされると、シャーに対する変更された目標切断時点を決定するように構成された、金属帯材の切断長さを最適化する装置を有する。切断長さの最適化は、好ましくはモデルベースである。モデルは、機械学習法、特に人工ニューラルネットワーク等に基づいてよい。 Furthermore, the process control comprises a device for optimizing the cut length of the metal strip, configured to determine a modified target cut time for the shear when the cutting operation is blocked. The cut length optimization is preferably model-based. The model may be based on machine learning methods, in particular artificial neural networks, etc.
本発明を、以下、図面に示された実施例を参照して説明する。 The present invention will now be described with reference to the embodiments shown in the drawings.
図１には、鋳造圧延設備として構成された、本発明による圧延設備の一部が概略的に示されている。鋳造圧延設備１は、連続鋳造設備２と、連続鋳造設備２の下流に配置された、ペンデュラムシャー３の形態のシャーと、ペンデュラムシャー３の下流に配置された、トンネル炉４の形態の加熱装置と、少なくとも１つの圧延ラインに配置された図示されていない圧延スタンドとを有する。 Figure 1 shows a schematic representation of a part of a rolling installation according to the invention, configured as a casting and rolling installation. The casting and rolling installation 1 has a continuous casting installation 2, a shear in the form of a pendulum shear 3 arranged downstream of the continuous casting installation 2, a heating device in the form of a tunnel furnace 4 arranged downstream of the pendulum shear 3, and rolling stands (not shown) arranged in at least one rolling line.
連続鋳造設備２は、図示されていない取鍋と金型５とを有する。金型５から退出する鋳造ストリップ６は、ストリップガイド７を介して方向転換され、ストリップガイド７の下流で、ペンデュラムシャー３によって、トンネル炉４の上流で定尺切断され、その際、スラブ又は鋳造ストリップ６は、ペンデュラムシャー３の上流で４０ｍｍから１８０ｍｍの厚さと８００ｍｍから２５００ｍｍの幅とを有し得る。ペンデュラムシャー３への入口における鋳造ストリップ６の平均温度は、約１０００°Ｃ、すなわち外側で約９００°Ｃ及び中心部では約１２００°Ｃでなければならない。鋳造ストリップ６は、好ましくは２ｍ／ｓから７ｍ／ｓの速度でペンデュラムシャー３に供給される。ペンデュラムシャー３は、開ループ式又は閉ループ式の制御装置８によって制御される。開ループ式又は閉ループ式の制御装置８は、スラブの目標長さに応じて目標切断時点で切断を作動させる。 The continuous casting plant 2 has a ladle and a die 5, not shown. The cast strip 6 leaving the die 5 is redirected via a strip guide 7 and, downstream of the strip guide 7, is cut to length upstream of the tunnel furnace 4 by the pendulum shear 3, whereby the slab or cast strip 6 may have a thickness of 40 mm to 180 mm upstream of the pendulum shear 3 and a width of 800 mm to 2500 mm. The average temperature of the cast strip 6 at the inlet to the pendulum shear 3 should be about 1000 ° C, i.e. about 900 ° C on the outside and about 1200 ° C in the center. The cast strip 6 is fed to the pendulum shear 3 at a speed of preferably 2 m/s to 7 m/s. The pendulum shear 3 is controlled by an open-loop or closed-loop control device 8, which activates the cut at the target cut point depending on the target length of the slab.
本発明による方法は、鋳造ストリップの温度、鋳造ストリップの材料組成並びに鋳造ストリップの厚さ及び幅の関数として、分離されるべき鋳造ストリップ６又は金属帯材のせん断強度を継続的に演算することを含む。 The method according to the invention involves continuously calculating the shear strength of the cast strip 6 or metal strip to be separated as a function of the temperature of the cast strip, the material composition of the cast strip and the thickness and width of the cast strip.
鋳造ストリップ６のせん断強度又は熱間せん断強度は、どのようなせん断力又は切断力をペンデュラムシャー３が切断面に対して平行に及ぼさなければならないかについて決定的である。特に、ペンデュラムシャー３への入口の領域で鋳造ストリップ６の温度が特定のレベルを下回ると、その結果、熱間せん断強度が増加し得る。ペンデュラムシャー３は、特定のせん断力又は切断力に対して設計されているので、鋳造ストリップ６の限界せん断強度を上回ると、ペンデュラムシャー３が損傷する又は高い摩耗にさらされると推測できる。本発明による方法では、トンネル炉４への入口までの鋳造ストリップ６の温度経過に基づいて、鋳造ストリップ６のせん断強度を継続的に演算するような設定がなされている。この方法は、鋳造ストリップ６の所定の目標長さに応じて、ペンデュラムシャー３の目標切断時点を求めることを含む。分離されるべき金属帯材又は分離されるべきスラブの目標長さは、プロセス制御部９によって設定される。さらに、開ループ式及び閉ループ式の制御装置８は、鋳造ストリップ６の熱間せん断強度の監視から、制御インパルスを取得する。制御インパルスは、所定の限界せん断強度と鋳造ストリップ６のせん断強差との比較から導出される。ペンデュラムシャー３への入口の領域で鋳造ストリップ６のせん断強度がその時点で限界せん断強度より大きいと、ペンデュラムシャー３がロック又はブロックされる。切断長さを最適化するモデルに基づいて、プロセス制御部９は、開ループ式及び閉ループ式の制御装置８を指示し、新たなスラブ切断を行わせる。 The shear strength or hot shear strength of the cast strip 6 is decisive for what shear or cutting force the pendulum shears 3 must exert parallel to the cutting surface. In particular, if the temperature of the cast strip 6 in the region of the inlet to the pendulum shears 3 falls below a certain level, the hot shear strength may increase as a result. Since the pendulum shears 3 are designed for a certain shear or cutting force, it can be assumed that if the limit shear strength of the cast strip 6 is exceeded, the pendulum shears 3 will be damaged or exposed to high wear. In the method according to the invention, the setting is made to continuously calculate the shear strength of the cast strip 6 based on the temperature course of the cast strip 6 up to the inlet to the tunnel furnace 4. The method comprises determining the target cutting time of the pendulum shears 3 as a function of a predefined target length of the cast strip 6. The target length of the metal strip to be separated or the slab to be separated is set by the process control 9. Furthermore, the open-loop and closed-loop control device 8 obtains control impulses from the monitoring of the hot shear strength of the cast strip 6. The control impulse is derived from a comparison of the shear strength difference of the cast strip 6 with a predetermined critical shear strength. If the shear strength of the cast strip 6 in the area of the inlet to the pendulum shears 3 is now greater than the critical shear strength, the pendulum shears 3 are locked or blocked. Based on the model optimizing the cut length, the process control 9 directs the open-loop and closed-loop control devices 8 to perform a new slab cut.
図２には、本発明の第２の実施例による熱間圧延設備１０の一部が概略的に示されている。この熱間圧延設備１０の上流に必ずしも連続鋳造設備２が設けられなくてよい。この実施例では、同一の構成部材に同一の参照符号が与えられている。熱間帯材１２が連続的又は非連続的に供給される熱間圧延設備１０は、複数の加熱装置、すなわち誘導加熱装置１３及び２つのトンネル炉４と、圧延スタンド１２を具備する２つの圧延ラインと、様々な帯材厚さについて設計された複数のシャー１４とを有する。簡素化の理由から、別の公知の構成部材の図示及び列記は省かれている。圧延設備には、これより多少の数のシャーが配置されてよく、設備内の位置も変更されてよい。 2 shows a schematic representation of a part of a hot rolling installation 10 according to a second embodiment of the invention. The hot rolling installation 10 does not necessarily have to be provided with a continuous casting installation 2 upstream. In this embodiment, identical components are given the same reference numerals. The hot rolling installation 10, to which the hot strip 12 is fed continuously or discontinuously, has several heating devices, i.e. induction heating devices 13 and two tunnel furnaces 4, two rolling lines with rolling stands 12 and several shears 14 designed for different strip thicknesses. For reasons of simplicity, the illustration and listing of other known components has been omitted. A larger or smaller number of shears may be arranged in the rolling installation, and their positions within the installation may also be changed.
熱間帯材１２は、複数のドラムシャー１４のうちのいずれかに供給される。ドラムシャー１４は、目標切断時点で帯材の目標長さに応じて切断を作動させる開ループ式及び閉ループ式の制御装置８によってそれぞれ制御される。 The hot strip 12 is fed to one of a number of drum shears 14. The drum shears 14 are controlled by open-loop and closed-loop control devices 8, respectively, that actuate the cutting according to the target length of the strip at the target cutting time.
本発明による方法は、材料の温度、材料組成並びに熱間帯材１２又は鋳造ストリップ６の厚さ及び幅の関数として、分離されるべき熱間帯材１２又は鋳造ストリップ６（図１参照）のせん断強度を継続的に演算することを含む。 The method according to the invention involves continuously calculating the shear strength of the hot strip 12 or cast strip 6 (see FIG. 1) to be separated as a function of the material temperature, the material composition and the thickness and width of the hot strip 12 or cast strip 6.
金属帯材のせん断強度又は熱間せん断強度は、どのようなせん断力又は切断力を切断面に対して平行にそれぞれシャーに及ぼさなければならないかについて決定的である。特に、シャーへの入口の領域で熱間帯材１２の温度が特定のレベルを下回ると、これに基づいて、熱間せん断強度が増加する。シャーは、特定のせん断力又は切断力に対して設計されているので、熱間帯材１２の限界せん断強度を上回ると、該当するシャーが損傷する又は高い摩耗にさらされると推測できる。 The shear strength or hot shear strength of the metal strip is decisive as to what shear or cutting force, respectively, must be exerted on the shear parallel to the cutting surface. Based on this, the hot shear strength increases when the temperature of the hot strip 12, especially in the area of the inlet to the shear, falls below a certain level. Since the shear is designed for a certain shear or cutting force, it can be assumed that if the limit shear strength of the hot strip 12 is exceeded, the corresponding shear will be damaged or exposed to high wear.
本発明による方法では、熱間帯材１２のせん断強度を継続的に熱間帯材１２の温度経過に基づいて演算するように設定されている。このことは、熱間圧延設備１０の部分領域について限定的であってよい、又は包括的に熱間圧延設備１０全体にわたっていてよい。この方法は、熱間帯材１２の所定の目標長さに応じて、それぞれのシャーについて目標切断時点を求めることを含む。分離されるべき熱間帯材１２の目標長さは、プロセス制御部９によって設定される。さらに、開ループ式及び閉ループ式の制御装置８は、熱間帯材１２の熱間せん断強度の監視から制御インパルスを取得する。制御インパルスは、熱間帯材１２のせん断強度と所定の限界せん断強度との比較から導出される。目標切断時点でそれぞれのシャーへの入口の領域で熱間帯材１２のせん断強度が限界せん断強度よりも大きいとき、シャーは、ロック又はブロックされる。せん断長さを最適化するモデルに基づいて、プロセス制御部９は、開ループ式及び閉ループ式の制御装置８を指示し、新たな切断を行わせる。 In the method according to the invention, it is provided that the shear strength of the hot strip 12 is continuously calculated based on the temperature course of the hot strip 12. This can be limited to a partial region of the hot rolling plant 10 or can be comprehensive throughout the entire hot rolling plant 10. The method comprises determining a target cut-off time point for each shear depending on a predefined target length of the hot strip 12. The target length of the hot strip 12 to be separated is set by the process control 9. Furthermore, the open-loop and closed-loop control device 8 obtains a control impulse from the monitoring of the hot shear strength of the hot strip 12. The control impulse is derived from a comparison of the shear strength of the hot strip 12 with a predefined limit shear strength. If the shear strength of the hot strip 12 in the region of the inlet to the respective shear at the target cut-off time is greater than the limit shear strength, the shear is locked or blocked. Based on a model for optimizing the shear length, the process control device 9 instructs the open-loop and closed-loop control device 8 to perform a new cut.
１ 鋳造圧延設備
２ 連続鋳造設備
３ ペンデュラムシャー
４ トンネル炉
５ 金型
６ 鋳造ストリップ
７ ストリップガイド
８ 開ループ式及び閉ループ式の制御装置
９ プロセス制御部
１０ 熱間圧延設備
１１ 圧延スタンド
１２ 熱間帯材
１３ 誘導加熱装置
１４ シャー
REFERENCE SIGNS LIST 1 Casting and rolling equipment 2 Continuous casting equipment 3 Pendulum shear 4 Tunnel furnace 5 Mold 6 Cast strip 7 Strip guide 8 Open-loop and closed-loop control device 9 Process control unit 10 Hot rolling equipment 11 Rolling stand 12 Hot strip 13 Induction heating device 14 Shear
本発明による方法では、熱間帯材１２のせん断強度を継続的に熱間帯材１２の温度経過に基づいて演算するように設定されている。このことは、熱間圧延設備１０の部分領域について限定的であってよい、又は包括的に熱間圧延設備１０全体にわたっていてよい。この方法は、熱間帯材１２の所定の目標長さに応じて、それぞれのシャーについて目標切断時点を求めることを含む。分離されるべき熱間帯材１２の目標長さは、プロセス制御部９によって設定される。さらに、開ループ式及び閉ループ式の制御装置８は、熱間帯材１２の熱間せん断強度の監視から制御インパルスを取得する。制御インパルスは、熱間帯材１２のせん断強度と所定の限界せん断強度との比較から導出される。目標切断時点でそれぞれのシャーへの入口の領域で熱間帯材１２のせん断強度が限界せん断強度よりも大きいとき、シャーは、ロック又はブロックされる。せん断長さを最適化するモデルに基づいて、プロセス制御部９は、開ループ式及び閉ループ式の制御装置８を指示し、新たな切断を行わせる。
なお、本願は、特許請求の範囲に記載の発明に関するものであるが、他の態様として以下を含む。
１．
圧延設備（１）において少なくとも１つのシャーを用いて金属帯材を横切断する方法において、以下の方法ステップ
Ａ）金属帯材の目標長さに応じて圧延設備の切削位置で少なくとも１つの目標切削時点を求める、
Ｂ）目標切断時点で切断位置における金属帯材のせん断強度を求める、
Ｃ）目標切断時点で切断位置における金属帯材のせん断強度が、シャーについて与えられた金属帯材の限界せん断強度以下であるとき、目標切断時点で切断を作動させる、又は
Ｄ）目標切断時点で切断位置における金属帯材のせん断強度が限界せん断強度より大きいとき、目標切断時点で切断をブロックする、
方法ステップを有する、方法。
２．
Ｅ）方法ステップＤ）に従って切断がブロックされたら新たな目標切断時点を確定する、
方法ステップをさらに有する、上記１の方法。
３．
目標切断時点で切断位置における金属帯材の温度に応じて、目標切断時点で切断位置における金属帯材のせん断強度を求めることを特徴とする、上記１又は２の方法。
４．
目標切断時間での切断位置における温度を、測定された温度及び／又は金属帯材の少なくとも１つの部分長さにわたる演算された温度経過に基づいて継続的に求めることを特徴とする、上記１から３のいずれか一つの方法。
５．
目標切断時点を、切断長さを最適化する少なくとも１つのコンピュータ実装されたアルゴリズムによって演算することを特徴とする、上記１から４のいずれか一つの方法。
６．
金属帯材の温度並びに金属帯材の厚さ及び／又は金属帯材の幅に応じて、並びに金属帯材の材料組成に応じて、目標切断時点で切断位置における金属帯材のせん断強度を求めることを特徴とする、上記１から５のいずれか一つの方法。
７．
圧延設備（１）において、
少なくとも１つの圧延装置を有する少なくとも１つの圧延ラインにおいて金属帯材を定尺切断及び圧延する手段と、
圧延方向の上流及び／又は下流に配置されていて、所定の長さの部分に金属帯材を分離するように構成された少なくとも１つのシャーと、
圧延設備を自動化するための上位の少なくとも１つのプロセス制御部（９）と、
を備え、
プロセス制御部（９）は、上記１から５のいずれか一つの方法に従って少なくとも１つのシャーを制御する手段を有する、圧延設備（１）。
８．
シャーは、連続鋳造設備（２）のすぐ下流で、少なくとも１つの圧延装置の上流に置かれた加熱装置のすぐ上流に配置されていることを特徴とする、上記７の圧延設備（１）。
９．
プロセス制御部（９）は、連続鋳造設備（２）と第１の圧延装置の上流に置かれた加熱装置との間の金属帯材の金属帯材の温度プロファイル及び／又は温度経過を演算する手段を有することを特徴とする、上記８の圧延設備（１）。
１０．
プロセス制御部（９）は、シャーの切断領域への金属帯材の入口における金属帯材の温度、厚さ及び／又は幅に応じて、及び／又は金属帯材の材料組成に応じて、金属帯材のせん断強度を少なくとも近似的に特定する手段と、金属帯材のシャー固有の限界せん断強度を上回るとシャーをブロックする手段とを有する、上記７から９のいずれか一つの圧延設備（１）。
１１．
プロセス制御部（９）は、切断作動がブロックされると、シャーに対する変更された目標切断時点を決定するように構成された、金属帯材の切断長さを最適化する装置を有することを特徴とする、上記７から１０のいずれか一つの圧延設備（１）。
In the method according to the invention, it is provided that the shear strength of the hot strip 12 is continuously calculated based on the temperature profile of the hot strip 12. This can be limited to a partial region of the hot rolling plant 10 or can be comprehensive throughout the entire hot rolling plant 10. The method comprises determining a target cut-off time point for each shear depending on a predefined target length of the hot strip 12. The target length of the hot strip 12 to be separated is set by the process control 9. Furthermore, the open-loop and closed-loop control device 8 obtains a control impulse from the monitoring of the hot shear strength of the hot strip 12. The control impulse is derived from a comparison of the shear strength of the hot strip 12 with a predefined limit shear strength. If the shear strength of the hot strip 12 in the area of the inlet to the respective shear at the target cut-off time is greater than the limit shear strength, the shear is locked or blocked. Based on a model for optimizing the shear length, the process control device 9 instructs the open-loop and closed-loop control device 8 to carry out a new cut.
This application relates to the invention described in the claims, but also includes the following as other aspects.
1.
A method for transversely cutting a metal strip by means of at least one shear in a rolling plant (1), comprising the following method steps:
A) determining at least one target cutting time point at a cutting location of a rolling mill as a function of a target length of the metal strip;
B) determining the shear strength of the metal strip at the cut location at the target cut point;
C) actuating the cut at the target cut point when the shear strength of the metal strip at the cut location at the target cut point is less than or equal to the critical shear strength of the metal strip given the shear; or
D) blocking the cut at the target cut point when the shear strength of the metal strip at the cut position at the target cut point is greater than the critical shear strength;
A method having method steps.
2.
E) determining a new target cut time point if the cut is blocked according to method step D);
2. The method of claim 1, further comprising the method step of:
3.
3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the shear strength of the metal strip at the cutting position at the target cutting time is determined depending on the temperature of the metal strip at the cutting position at the target cutting time.
4.
4. The method according to claim 1, further comprising continuously determining the temperature at the cutting position at the target cutting time based on the measured temperatures and/or the calculated temperature profile over at least one partial length of the metal strip.
5.
5. The method of any one of claims 1 to 4, wherein the target cut time is calculated by at least one computer-implemented algorithm that optimizes the cut length.
6.
6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the shear strength of the metal strip at the cutting position at the target cutting time is determined as a function of the temperature of the metal strip and the thickness and/or width of the metal strip, as well as as a function of the material composition of the metal strip.
7.
In the rolling equipment (1),
means for cutting and rolling the metal strip in at least one rolling line having at least one rolling unit;
at least one shear arranged upstream and/or downstream in the rolling direction and configured to separate the metal strip into portions of predetermined length;
At least one process control unit (9) for automating the rolling installation;
Equipped with
A rolling facility (1), wherein the process control unit (9) has means for controlling at least one shear according to any one of the methods described above in 1 to 5.
8.
8. The rolling facility (1) according to claim 7, characterized in that the shear is arranged immediately downstream of the continuous casting facility (2) and immediately upstream of a heating device arranged upstream of the at least one rolling facility.
9.
10. The rolling plant (1) according to claim 8, characterized in that the process control unit (9) comprises means for calculating the temperature profile and/or temperature progression of the metal strip between the continuous casting plant (2) and a heating device arranged upstream of the first rolling plant.
10.
10. The rolling installation (1) according to any one of claims 7 to 9, wherein the process control unit (9) has means for at least approximately determining the shear strength of the metal strip depending on the temperature, thickness and/or width of the metal strip at the inlet of the metal strip to the cutting area of the shears and/or depending on the material composition of the metal strip, and means for blocking the shears when the shear-specific limit shear strength of the metal strip is exceeded.
11.
11. The rolling installation (1) according to any one of claims 7 to 10, characterized in that the process control unit (9) has a device for optimizing the cut length of the metal strip, configured to determine a changed target cut time point for the shears when the cutting operation is blocked.
Claims (11)
Ａ）金属帯材の目標長さに応じて圧延設備の切削位置で少なくとも１つの目標切削時点を求める、
Ｂ）目標切断時点で切断位置における金属帯材のせん断強度を求める、
Ｃ）目標切断時点で切断位置における金属帯材のせん断強度が、シャーについて与えられた金属帯材の限界せん断強度以下であるとき、目標切断時点で切断を作動させる、又は
Ｄ）目標切断時点で切断位置における金属帯材のせん断強度が限界せん断強度より大きいとき、目標切断時点で切断をブロックする、
方法ステップを有する、方法。 A method for cross-cutting a metal strip by means of at least one shear in a rolling plant (1), comprising the following method steps: A) determining at least one desired cutting time point at a cutting position of the rolling plant as a function of the desired length of the metal strip;
B) determining the shear strength of the metal strip at the cut location at the target cut point;
C) activating the cut at the target cut time when the shear strength of the metal strip at the cut location at the target cut time is less than or equal to the critical shear strength of the metal strip for the given shear; or D) blocking the cut at the target cut time when the shear strength of the metal strip at the cut location at the target cut time is greater than the critical shear strength.
A method having method steps.
方法ステップをさらに有する、請求項１に記載の方法。 E) determining a new target cut time point if the cut is blocked according to method step D);
The method of claim 1 further comprising the method step:
少なくとも１つの圧延装置を有する少なくとも１つの圧延ラインにおいて金属帯材を定尺切断及び圧延する手段と、
圧延方向の上流及び／又は下流に配置されていて、所定の長さの部分に金属帯材を分離するように構成された少なくとも１つのシャーと、
圧延設備を自動化するための上位の少なくとも１つのプロセス制御部（９）と、
を備え、
プロセス制御部（９）は、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法に従って少なくとも１つのシャーを制御する手段を有する、圧延設備（１）。 In the rolling equipment (1),
means for cutting and rolling the metal strip in at least one rolling line having at least one rolling unit;
at least one shear arranged upstream and/or downstream in the rolling direction and configured to separate the metal strip into portions of predetermined length;
At least one process control unit (9) for automating the rolling installation;
Equipped with
A rolling installation (1), wherein the process control (9) comprises means for controlling at least one shear according to the method according to any one of claims 1 to 5.
11. The rolling installation (1) according to any one of claims 7 to 10, characterized in that the process control (9) comprises a device for optimizing the cutting length of the metal strip, configured to determine a modified target cutting time point for the shears when the cutting operation is blocked.
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