JP2007237285A - 巻取温度制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】制御環境が変化しても、簡易な計算で高精度な冷却制御を実現する。
【解決手段】直近、冷却された鋼板の施されたダイナミック制御の操作量に着目した演算で、次回鋼板の巻取り温度目標値を鋼板先端部と定常部に着目して補正する適応制御手段を備えた。プリセット制御手段は、補正された目標巻取り温度にしたがってプリセット計算して制御コードを算出し、ヘッダーパターン変換手段で、この制御コードをヘッダーパターンに変換してプリセット指令とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱間圧延ラインの巻取温度装置およびその制御方法に関する。

従来より、熱間圧延機で圧延されてた鋼板を、ダウンコイラで巻取られる前に、熱間圧延機の出側に備えられた複数のヘッダーで冷却するように構成される。

この巻取温度制御を行うものとしては、例えば、特開平８−６６７１３号公報に示されるように、冷却開始前にあらかじめ得られた圧延材の速度パターンと圧延材の情報に基づいて圧延材の巻取り温度を予測し、この結果を基に冷却パターンを設定するものが知られている。また、例えば、特開平７−３２０２４号公報に示されるように、圧延材を長手方向に分割し、これ毎に制御実績に基づく学習係数を設定可能とし、学習結果を反映して圧延材の温度降下量を算出し、温度降下量が目標温度になるように冷却制御を行うものが知られている。

特開平８−６６７１３号公報 特開平７−３２０２４号公報

しかしながら、特開平８−６６７１３号公報に示される技術では、圧延材の温度の予測結果が適切でないと、制御の精度が著しく悪化する問題点があった。また、特開平７−
３２０２４号公報に示される技術では、学習係数を圧延材長手方向に分割した多数のセクションについてそれぞれ付与するため、実績データが含む外乱や不確かさの影響で、圧延部位や制御状況，温度域に応じたつじつま合せの係数が付与される恐れがあった。

本発明の目的は、圧延材の温度予測モデルが実際の冷却現象を模擬する度合いが低下しても、制御精度の低下を最小化することが可能となる巻取温度制御装置および制御方法を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明では、目標巻取温度と鋼板速度に関する情報とから、前記冷却ヘッダーの開閉情報をコードで示す制御コードを演算し、前記鋼板の状態である観測結果に応じて、前記制御コードを補正するコード補正情報を演算し、前記コード補正情報で補正された制御コードをヘッダーパターンに変換してヘッダー制御装置に出力し、前記コード補正情報に応じて温度補正情報を演算し、前記温度補正情報に応じて、前記ダウンコイラで巻き取られる次回以降のいずれかの鋼板における、前記目標巻取温度を補正するように構成した。

或いは、目標巻取温度と鋼板速度に関する情報とから、前記冷却ヘッダーの開閉情報をコードで示す制御コードを演算し、前記鋼板の状態である観測結果に応じて、前記制御コードを補正するコード補正情報を演算し、前記コード補正情報で補正された制御コードをヘッダーパターンに変換してヘッダー制御装置に出力し、前記コード補正情報に応じて、前記ダウンコイラで巻き取られる次回以降のいずれかの鋼板に用いられる、コード補正情報を演算するように構成した。

好ましくは、圧延材の温度予測に使用する温度予測モデルが、実際の冷却現象を精度良く模擬が可能となる。また、外乱の影響の最小化や学習に使用する実績データの確からしさを確保するための、学習データの採取方法や採取タイミングが可能となる。また、圧延材長手方向の適応の単位を、鋼板の先端部と定常部の２箇所とすることで、適応制御の演算を簡単化するとともに、適応結果の確からしさを向上させることにある。さらに適応制御を実績データでなく操作量に着目して実施することで、実績データの不確かさの影響を除去した制御が可能となる。

本発明によると、熱間圧延における巻取り冷却工程において、制御環境の変化等で板温推定モデルが実際の鋼板の冷却現象を十分模擬できない場合でも、簡単な適応計算により、鋼板の長手方向全域で温度を高精度に制御することができる。

まず、本発明を実施を容易に理解するために、概念的に図面に付された符号を用いて説明する。すなわち、目標巻取り温度と鋼板の速度パターンと冷却装置の優先順位を入力情報とし、板温推定モデルを用いて所望の巻取り温度を実現する冷却装置の指令値に対応した制御コードを算出するプリセット制御手段（１１０）と、冷却制御中にプリセット制御手段が出力した制御コードの補正量を算出するダイナミック制御手段（１２０）を備え、さらにダイナミック制御手段（１２０）が計算した操作量を用いた演算で目標巻取り温度の補正量を算出する適応制御手段（１１６）を備えた。ダイナミック制御手段（１２０）には、目標巻取り温度と冷却制御中に鋼板から検出した巻取り温度の偏差を補償するためのヘッダーの開閉を制御コードの補正量として算出する巻取り温度偏差補正手段（1104）と、プリセット制御時に想定した鋼板の冷却前温度と冷却制御中に鋼板から検出した冷却前温度の偏差を補償するためのヘッダーの開閉を前記制御コードの補正量として算出する冷却前温度偏差補正手段（１１０５）と、プリセット制御時に想定した鋼板速度と冷却制御中の鋼板速度の偏差を補償するためのヘッダーの開閉を前記制御コードの補正量として算出する速度偏差補正手段（１１０６）を備え、適応制御手段（１１６）は、鋼板の先端部と定常部に着目して、巻取り温度偏差補正手段（１１０４），冷却前温度偏差補正手段（１１０５），速度偏差補正手段（１１０６）のそれぞれの出力を用いた演算で、目標巻取り温度の先端部補正温度と定常部補正温度を算出する。さらに目標巻取り温度と補正温度から、プリセット制御手段（１１０）が実際に計算に用いる目標巻取り温度を算出する目標温度補正手段（１１７）を備えた。そして鋼板長手方向の各部位毎に、プリセット制御手段（１１０）の出力した制御コードを、ダイナミック制御手段（１２０）の出力した制御コードで補正して最終的な制御コードを算出し、この制御コードを冷却装置の出力パターンに変換するヘッダーパターン変換手段（１４０）とを含んで構成される巻取り温度制御装置（１００）を提供する。

すなわち、熱間圧延後の、鋼板の巻取り制御において、鋼板長手方向のどの部位においても、高精度な巻取り温度が得られる。この結果、鋼板の組成品質を向上させることができ、同時に、平坦に近い鋼板形状を得ることができる。

図１に本発明の実施例を示す。制御装置１００（あるいは巻取り温度制御装置１００とも称す。）は制御対象１５０から種々の信号を受信し、制御信号を制御対象１５０に出力する。まず制御対象１５０の構成を説明する。本実施例で制御対象１５０は熱間圧延の巻取り温度制御ラインであり、圧延機１５２のミル１５７で圧延された９００℃〜１０００℃の温度の鋼板１５１を巻取冷却装置１５３で冷却し、ダウンコイラ１５４で巻取る。巻取冷却装置１５３には、鋼板１５１の上側から水冷する上部冷却装置１５８と鋼板１５１の下側から水冷する下部冷却装置１５９が備えられており、各冷却装置は、水を放出する冷却ヘッダー１６０が一定本数組み合わされたバンク１５９を複数個、それぞれ備えている。本実施例では、各冷却ヘッダー１６０の操作指令が開と閉の場合を例に説明する。ミル出側温度計１５５は、圧延機１５２で圧延された直後の鋼板の温度を計測し、巻取り温度計１５６はダウンコイラ１５４で巻取る直前の温度を計測する。以下、本実施例では冷却前の温度として、ミル出側温度を使用する。巻取り温度制御の目的は、巻取り温度計
１５６で計測された温度を目標温度に一致させることである。本実施例で目標温度は、コイル長手方向の各部位に応じて異なった値を設定する場合を例に説明するが、部位にかかわらず一定でも良い。

次に、巻取り温度制御装置１００の構成を示す。巻取り温度制御装置１００は、鋼板
１５１が巻取冷却装置１５３で冷却されるのに先立って、各冷却ヘッダー１６０の開閉パターンに対応した制御コードを算出するプリセット制御手段１１０，鋼板１５１が巻取冷却装置１５３で冷却されているときに、冷却制御中にミル出側温度計１５５，巻取り温度計１５６の測定温度等の実績をリアルタイムに取り込んで、制御コードを変更するダイナミック制御手段１２０，制御コードを各冷却ヘッダー１６０の開閉パターンに変換するヘッダーパターン変換手段１４０を備えている。さらにプリセット制御手段１１０で使用した定数のうち、必要なものをダイナミック制御手段１２０に出力するプリセット情報伝達手段１１８から構成される。プリセット情報伝達手段１１８は、少なくとも鋼板の目標巻取り温度，鋼板の速度スケジュール，ミル出側板温を、ダイナミック制御手段１２０に出力する。

各冷却ヘッダー１６０の開閉パターンの集合を、以下、ヘッダーパターンと称する。プリセット制御手段１１０は、目標巻取り温度テーブル１１２，速度パターンテーブル113，冷却ヘッダー優先順位テーブル１１４から情報を取り込み、板温推定モデル１１５を用いた演算によりヘッダーパターンを算出する。またダイナミック制御手段１２０は、巻取り温度計１５６からの検出温度を用いて、これと目標温度との偏差を補正するのに必要なヘッダーの開閉数を算出する、巻取り温度偏差補正手段１２１，ミル出側温度計１５５からの検出温度を用いて、これとプリセット制御演算時に想定したミル出側温度との偏差を補正するのに必要なヘッダーの開閉数を算出する、冷却前温度偏差補正手段１２２，ミル１５７やダウンコイラ１５４の回転速度から鋼板１５１の速度を算出し、算出結果とプリセット制御演算時に想定した鋼板速度との偏差を補正するのに必要なヘッダーの開閉数を算出する、速度偏差補正手段１２３を備えている。さらにこれらの計算に用いる、影響係数テーブル１３０と、巻取り温度偏差補正手段１２１，冷却前温度偏差補正手段１２２，速度偏差補正手段１２３の計算結果を鋼板長手方向の各部位に着目して合成し、ダイナミック制御手段１２０の出力を算出する、操作量合成手段１２５備えている。

図２に目標巻取り温度テーブル１１２の構成を示す。鋼板の種類（鋼種）に対応して目標温度が層別されており、さらに鋼板長手方向に異なった目標温度が付与された例を示している。すなわち鋼板の先端部と後端部は、長手方向の５ｍ毎に異なる目標温度が、また定常温度となる鋼板中央部では先後端部と異なる目標温度が設定されている。この結果、鋼板先端をダウンコイラ１５４への巻き付き性に配慮して少し高温に制御する等の、目標温度の微調整が可能となる。プリセット制御装置１１０（あるいは先端プリセット制御手段１１０とも称す。）は該当コイルの鋼種を判定して、目標巻取り温度テーブル１１２から対応する目標温度パターンを抽出する。

図３に速度パターンテーブル１１３の構成を示す。鋼種，板厚，板幅に対して、ミル
１５７から鋼板１５１の先端が払い出されて、ダウンコイラ１５４に巻き取られるまでの速度（初期速度）、その後、急加速された後の定常速度、鋼板１５１の後端がミル１５７から払いだされる直前に急減速され、ダウンコイラ１５４で巻き取られるまでの速度（終期速度）が層別されている。プリセット制御手段１１０は該当コイルの鋼種，板厚、板幅を判定して、速度パターンテーブル１１３から対応する速度パターンを抽出する。たとえば鋼種がＳＵＳ３０４、板厚３.０〜４.０mm、板幅が１２００mmのときには、初期速度
１５０mpm，定常速度１５０mpm，終期速度１５０mpmが設定されることを示している。

図４に冷却ヘッダー優先順位テーブル１１４の構成を示す。以下では、ヘッダーの総数が１００の場合を例に説明する。図４は１００個のヘッダーの開放順位に、１〜１００の優先順位を付与したもので、鋼種，板厚，ヘッダー区分（上ヘッダーまたは下ヘッダー）に対して、優先的に開放する冷却ヘッダーの順序が格納されている。優先順位は、冷却効率，表面と内部の許容温度差等に配慮して決定する。たとえば鋼板１５１が薄い場合は、表面と内部に温度差が生じにくいため、冷却効率に配慮して鋼板１５１の温度が高いミル１５７の出側に近いヘッダーを優先的に開し、鋼板１５１が厚い場合には、空冷による復熱を利用して表面と内部の温度差を許容値の範囲内に抑える目的で、可能な限り開ヘッダーが連続しないように優先順位を付与する。水冷と空冷を混在させることで、冷却効率を多少犠牲にして鋼板１５１の表面と内部の温度差を抑制する。冷却ヘッダーは目標巻取り温度が実現できる本数だけ、開放するように制御される。バルク，冷却ヘッダーには、ミル１５７に近い順に番号がつけられており、たとえば（１，１）は、第１バルクの第１冷却ヘッダーを表している。図で、鋼種がＳＵＳ３０４、板厚が２.０〜３.０mm、冷却ヘッダー区分が上ヘッダーの場合には、（１，１），（１，２），（１，３），（１，４），（１，５），（２，１），……，（２０，４），（２０，５）の順で、優先的に開放することを示している。すなわち薄板のため冷却効率に配慮してミル１５７出側のヘッダーから順に優先的に開することを示している。また鋼種がＳＵＳ３０４、板厚が５.０〜６.０mm 、冷却ヘッダー区分が上ヘッダーの場合には、（１，１），（１，４），（２，１），（２，４），（３，１），（３，４），……，（２０，３），（２０，５）の順で、優先的に開放することを示している。すなわち鋼板１５１がやや厚いため、開ヘッダーが連続しないように優先順位を付与していることを示している。本実施例では、上ヘッダーと下ヘッダーの優先順位を同一としたが、異なる優先順位を付与することもできる。

ヘッダーパターンは対応する制御コードで表現する。図５にプリセット制御手段１１０が出力する制御コードと、冷却ヘッダー開閉パターンの対応を示す。制御コード０が全開、１００が全閉。以下、優先順位１の冷却ヘッダーのみが開しているヘッダー開閉パターンを１、優先順位１と２の二つの冷却ヘッダーが開しているヘッダー開閉パターンを２のように制御コード化している。プリセット制御手段１１０は、このような冷却ヘッダー開閉パターンに対応した制御コードを、ヘッダーパターン変換手段１４０に出力する。すなわち、すべての冷却ヘッダーが開した状態の制御コードを０、すべての冷却ヘッダーが閉した状態の制御コードを１００（１００は上または下の冷却ヘッダーの総数）とする。そしてたとえば、鋼種がＳＵＳ３０４、板厚が２.０〜３.０mm、冷却ヘッダー区分が上ヘッダーの場合であれば、ヘッダーの優先順位にしたがって、（１，１）のみ開の状態を制御コード９９、（１，１），（１，２）が開の状態を制御コード９８、（１，１），（１，２），（１，３）が開の状態を制御コード９７とし、この要領で、以下、全ヘッダーが開している状態の制御コードである０まで、ヘッダーの開放パターンに制御コードを付与する。

図６にプリセット制御手段１１０が実行するアルゴリズムを示す。Ｓ６−１で速度パターンテーブル１１３から取り込んだ値をもとに、初期速度から定常速度に移行するための加速開始位置，定常速度から終期速度に移行するための減速開始位置を算出し、鋼板151のミル１５７での払い出し開始からダウンコイラ１５４での巻取り完了までの速度パターンを計算する。加速開始位置Ｓaccp，加速完了位置Ｓaccq、は、減速開始位置Ｓdccp，減速完了位置Ｓdccqは、以下に示す〔数１〕〜〔数４〕でそれぞれ算出できる。

〔数１〕
Ｓaccp＝Ｌmd
ただし Ｌmd：ミル１５７からダウンコイラ１５４までの距離

〔数２〕
Ｓaccq＝Ｓaccp＋（Ｓmid−Ｓstart）＊（Ｓmid＋Ｓstart）／（Ｓaccrate＊２）
ただし Ｓstart：鋼板１５１の初期速度
Ｓmid：鋼板１５１の定常速度
Ｓaccrate：鋼板１５１の初期速度から定常速度までの加速レート

〔数３〕
Ｓdccp＝Ｌstrip−（Ｓmid−Ｓend）＊(Ｓmid＋Ｓend)／(Ｓdccrate＊２)−Ｌmargin
ただし Ｌstrip：鋼板１５１の長さ
Ｓend：鋼板１５１の終期速度
Ｓdccrate：鋼板１５１の定常速度から終期速度までの減速レート
Ｌmargin：鋼板１５１の尻抜けのどれくらい前で減速を完了するかのマー ジン

〔数４〕
Ｓdccq＝Ｌstrip−Ｌmargin
算出した速度パターンにしたがって、Ｓ６−２以降で、目標巻取り温度を実現するヘッダーパターンの時間変化を板温推定モデル１１５を用いた演算で算出する。本実施例では線形逆補間法にしたがって、ヘッダーパターンを算出する例を示す。

Ｓ６−２では鋼板１５１の各部位について、解の制御コードを挟むような二つの制御コードｎＬ，ｎＨを定義する。ここでは冷却ヘッダーの全開と全閉の間に解が存在することから、一律にｎＬ＝０，ｎＨ＝１００とする。ここで制御コードの増加に伴って、単純に開している冷却ヘッダーが減少するので、ｎ１＜ｎ２のとき、これらのヘッダーパターンに対応した巻取り温度Ｔｃ１，Ｔｃ２について、Ｔｃ１＜Ｔｃ２が成立する。次にＳ６−３で、ｎＬとｎＨの平均をｎ０とする。そしてＳ６−４で、制御コードｎ０に対応した巻取り温度Ｔｃ０を算出する。Ｓ６−４は板温推定モデル１１５にしたがった温度推定演算を、制御対象１５０（あるいは鋼板１５０とも称す。）の長手方向の各部位について、ミル払い出しからダウンコイラ巻取りまで、連続計算し、巻取り温度を推定する。Ｓ６−５で目標巻取り温度Ｔtargetに対する推定巻取り温度Ｔｃ０の符号を判定し、Ｔｃ０＞
Ｔtargetの場合は、ｎ０とｎＬの間に解があるので、ｎ０を新たにｎＨとおく。逆に
Ｔｃ０＜Ｔtargetの場合は、ｎ０とｎＨの間に解があるので、ｎ０を新たにｎＬとおく。Ｓ６−６でアルゴリズムの終了条件を判定し、満足していない時はＳ６−３〜Ｓ６−５の実行を繰り返す。アルゴリズムの終了は、
・Ｓ５−３〜Ｓ５−５の一定回数以上の繰り返しを完了
・巻取り温度推定値Ｔｃと目標巻取り温度Ｔtargetの偏差が一定値以下
・ｎ０がｎＨ，ｎＬのいずれかと一致
等を条件に、判定すれば良い。

制御コード付与の方法としては、すべての冷却ヘッダーが閉した状態の制御コードを０、すべての冷却ヘッダーが開した状態の制御コードを１００とし、これに対応して付与しても同じである。

図７にＳ６−４に対応した温度推定演算の詳細を示す。温度推定演算としては、鋼板
１５１を長手方向および厚み方向に分割し、一定刻みΔで時間を進めて計算する、いわゆる前進差分法の例を示す。Ｓ７−１で計算時刻を更新し、さらに図６のＳ６−１で生成した速度パターンから、該当時刻の板速Ｖｔを計算する。Ｓ７−２で、算出した板速を用いて、ミル払い出し長さを計算する。払い出し長さＬｎとは、圧延を終えてミルから払い出された鋼板の長さで、下式で計算できる。ただしＬｎ−１は、前時刻の払い出し長さである。

〔数５〕
Ｌｎ＝Ｌｎ−１＋Δ・Ｖｔ
Ｓ７−３で演算の完了を判定する。ミル払い出し長さＬｎが、鋼板１５１の全長とミル１５７〜ダウンコイラ１５４距離の和より大きくなった時、コイル１本に対応した巻取り温度予測計算がすべて終了しているので、演算完了となる。演算が完了していない場合には、Ｓ７−４で鋼板の温度トラッキングを行う。すなわち、前時刻の鋼板の位置に対して、Δだけ時間が経過した後に鋼板がどれだけ進むかがＬｎとＬｎ−１の関係から分かるので、鋼板の温度分布を対応した距離だけ移動する処理を行う。Ｓ７−５でΔの間にミルから排出された鋼板１５１に冷却前の鋼板温度の推定値を設定する。Ｓ７−６で鋼板１５１の各部位に対応したヘッダーの開閉の情報から、各部位が水冷か空冷かを判定する。水冷の場合はＳ７−７で、例えば数〔数６〕にしたがって熱伝達係数を計算する。

〔数６〕
ｈｗ＝９.７２＊１０⁵＊ω^0.355＊{(２.５−１.１５＊logＴｗ)＊Ｄ／(ｐｌ
＊ｐｃ)｝^0.646／（Ｔｓｕ−Ｔｗ）
ただし ω：水量密度
Ｔｗ：水温
Ｄ：ノズル直径
ｐｌ：ライン方向のノズルピッチ
ｐｃ：ラインと直行方向のノズルピッチ
Ｔｓｕ：鋼板１５１の表面温度
〔数６〕は、いわゆるラミナー冷却の場合の熱伝達係数である。水冷方法としてはこの他にスプレー冷却等、種々あり、いくつかの熱伝達係数の計算式が知られている。

一方、空冷の場合は、例えば〔数７〕にしたがって熱伝達係数を計算する。

〔数７〕
ｈｒ＝σ・ε［{(２７３＋Ｔｓｕ)／１００}⁴−{(２７３＋Ｔａ)／１００}⁴］
／（Ｔｓｕ−Ｔａ）
ただし σ：ステファンボルツマン定数（＝４.８８）
ε：放射率
Ｔａ：空気温度（℃）
Ｔｓｕ：鋼板１５１の表面温度
〔数６〕と〔数７〕は、鋼板１５１の表と裏について、それぞれ計算する。そしてＳ７−９で鋼板１５１の各部位の温度を、Δ経過する前の温度をもとに、Δ間の熱量の移動を加減算することで、計算する。鋼板１５１の厚み方向の熱移動を無視する場合であれば、鋼板１５１の長手方向の各部位について〔数８〕のように計算できる。

〔数８〕
Ｔｎ＝Ｔｎ−１−（ｈｔ＋ｈｂ）＊Δ／（ρ＊Ｃ＊Ｂ）
ただし Ｔｎ：現在の板温
Ｔｎ−１：Δ前の板温
ｈｔ：鋼板表面の熱伝達係数
ｈｂ：鋼板裏面の熱伝達係数
ρ：鋼板の密度
Ｃ：鋼板の比熱
Ｂ：鋼板の厚み
また鋼板１５１の厚み方向の熱伝導を考慮する必要がある場合には、良く知られる熱方程式を解くことで計算できる。熱方程式は〔数９〕で表され、これを計算機で差分計算する方法は、種々の文献で公開されている。

〔数９〕
∂Ｔ／∂ｔ＝｛λ／（ρ＊Ｃ）｝（∂²Ｔ／∂ｔ²）
ただし λ：熱伝導率
Ｔ：材料温度
そしてＳ７−１０でミル１５７からダウンコイラ１５４までの、ライン内の鋼板１５１の全領域で計算が完了するまで、Ｓ６−６〜Ｓ７−９を繰り返す。またＳ７−１〜Ｓ７−９を、Ｓ７−３で演算の終了を判定されるまで、繰り返す。

図８にＳ６−３で鋼板１５１の各部位に付与されている制御コードの、図６の最適化処理による変化の一例を示す。処理１回目では、各部位で同一の初期値（ｎＬ＝０，ｎＨ＝１００）に対する処理なので、図８の処理１回目に示すように、鋼板１５１の全域で５０が付与される。処理２回目では制御コード５０に対して鋼板１５１の各部位の巻取り温度Ｔｃ０の予測結果が、Ｔtargetより大きいか小さいかで、付与される制御コードが異なる。本実施例では、鋼板速度が低速である鋼板１５１の先端，後端に近い部分は、ヘッダーを閉する方向の制御コードに更新され、鋼板速度が高速である鋼板１５１の中央部は、ヘッダーを開する方向の制御コードに更新される例を示している。具体的には図８の処理
２回目に示すように、先端部，後端部は、１回目の処理のＳ６−５でｎＬ＝５０，ｎＨ＝１００に更新された結果、制御コードはその平均である７５に更新されている。一方、中央部は１回目の処理のＳ６−５でｎＬ＝０，ｎＨ＝５０に更新された結果、制御コードは２５に更新されている。このようにして、図６のＳ６−３〜６−６を繰り返すことで、制御コードが順次更新される。

図９にプリセット制御手段１１０が最終的に出力する、制御コードの例を示す。図の例では、鋼板１５１は先端からの距離に対応して１ｍ単位でメッシュに分けられており、メッシュに対応して、制御コードが割り振られる。冷却装置は鋼板の表と裏に対応して上部冷却装置１５８と下部冷却装置１５９があるので、制御コードとしては、上ヘッダーと下ヘッダーに対応して、別個に出力する。図では、鋼板１５１の長手方向について、先端から１ｍの上ヘッダーの制御コードは９５、下ヘッダーの制御コードも９５、５００ｍから５０１ｍの間では、上ヘッダーの制御コードは１４、下ヘッダーの制御コードも１４であることを示している。図８では、鋼板１５１の同一部位に対応した上ヘッダーと下ヘッダーの制御コードを同一としたが、異なった制御コードを設定することも可能である。

図１０にダイナミック制御手段１２０の構成を示す。プリセット制御手段１１０が出力した制御コードは、鋼板１５１を冷却制御中に、ダイナミック制御手段１２０によりリアルタイムで補正される。ダイナミック制御手段１２０は、巻取り温度計１５６からの検出温度を用いて、これと目標巻取り温度との偏差を補正する、巻取り温度偏差補正手段121，ミル出側温度計１５５からの検出温度を用いて、これとプリセット制御演算時に想定した冷却前温度との偏差を補正する、冷却前温度偏差補正手段１２２，ミル１５７やダウンコイラ１５４の回転速度から鋼板１５１の速度を算出し、算出結果とプリセット制御演算時に想定した鋼板速度との偏差を補正する、速度偏差補正手段１２３を備えている。さらに補正量の計算時に使用する影響係数テーブル１３０を備えている。補正量の総和は、操作量合成手段１２５で鋼板１５１の長手方向の各部位毎に制御コードの変化量に換算され、ダイナミック制御手段１２０から出力される。

次に、各部位の動作を詳細に説明する。影響係数テーブル１３０は、制御コードの変化に対する巻取り温度の変化を格納した第１の影響係数テーブル１００１、鋼板速度の変化に対する巻取り温度の変化を格納した第２の影響係数テーブル１００２、冷却前温度の変化に対する巻取り温度の変化を格納した第３の影響係数テーブル１００３を備えている。

図１１に第１の影響係数テーブル１００１の構成を示す。第１の影響係数テーブル1001には、冷却ヘッダー１６０を一つ開、または閉したときの巻取り温度Ｔｃの変化量に対応した数値である∂Ｔｃ／Δｎ（℃）が、板厚，板速，制御コードで層別されて格納されている。図の例では、板厚が３mm以下、鋼板１５１の速度が１５０mpm 以下、制御コードｎが９以下の場合には、（∂Ｔｃ／Δｎ）＝３.０℃ であり、冷却ヘッダー１６０を一つ開または閉すると、巻取り温度計１５６で計測される巻取り温度Ｔｃが３℃、低下または上昇することを示している。層別項目は減らすこともできるし、冷却前温度等をさらに追加して増やすことも考えられる。

図１２に第２の影響係数テーブル１００２の構成を示す。第２の影響係数テーブル1002には、鋼板１５１の速度を１mpm 増加、または減少させたときの巻取り温度Ｔｃの変化量に対応した数値である∂Ｔｃ／∂Ｖ（℃／mpm ）が、板厚，板速，制御コードで層別されて格納されている。図の例では、板厚が３mm以下、鋼板１５１の速度が１５０mpm 以下、制御コードｎが９以下の場合には、（∂Ｔｃ／∂Ｖ）＝２.２℃であり、鋼板１５１の速度を１mpm 増加、または減少させると、巻取り温度計１５６で計測される巻取り温度Ｔｃが２.２℃ 、低下または上昇することを示している。層別項目は同様に、減らすこともできるし、冷却前温度等をさらに追加して増やすことも考えられる。

図１３に第３の影響係数テーブル１００３の構成を示す。第３の影響係数テーブル1003には、ミル出側温度計１５５で計測した鋼板１５１の冷却前温度が１℃増加、または減少したときの巻取り温度Ｔｃの変化量に対応した数値である、∂Ｔｃ／∂Ｔｆが、板厚，板速，制御コードで層別されて格納されている。図の例では、板厚が３mm以下、鋼板１５１の速度が１５０mpm以下、制御コードｎが９以下の場合には、（∂Ｔｃ／∂Ｔｆ）＝０.９℃であり、冷却前温度の計測値が１℃高い。または低い場合には、巻取り温度計１５６で計測される巻取り温度Ｔｃが０.９℃ 、増加または減少することを示している。層別項目は同様に、減らすこともできるし、冷却前温度等をさらに追加することも考えられる。

次に巻取り温度偏差補正手段１２１の処理を説明する。巻取り温度偏差補正手段１２１は、一定周期で起動され、巻取り温度ＦＢ制御を行う。すなわち巻取り温度偏差補正手段１２１は、巻取り温度の目標温度に対する偏差の大きさに対して適切な制御コードの変更量を計算する、巻取り温度偏差補正量算出手段１００４を備えている。巻取り温度偏差補正量算出手段１００４は、セットアップで想定したＴｃと巻取り温度計１５６で計測したＴｃの差分を取り込み、さらに第１の影響係数テーブル１００１から、現在の状態に該当した層別の影響係数（∂Ｔｃ／Δｎ）を取り込み、下記の演算により、制御コードの変更量を計算する。

〔数１０〕
Δｎ１＝Ｇ１・｛１／（∂Ｔｃ／Δｎ）｝・ΔＴｃ
ただし Δｎ１：巻取り温度ＦＢ制御による制御コード変更量
Ｇ１：定数（巻取り温度ＦＢ制御ゲイン）
（∂Ｔｃ／Δｎ）：第１の影響係数テーブル１００１から抽出した該当層 別の影響係数
ΔＴｃ：巻取り温度偏差
一方、冷却前温度偏差補正手段１２２も同様に一定周期で起動され、冷却前温度偏差フィードフォワード制御を行う。すなわち冷却前温度偏差補正手段１２２は、プリセット計算時に想定した冷却前温度と、ミル出側温度計１５５で検出されたミル出側実績温度の偏差の大きさに対して適切な制御コードの変更量を計算する冷却前温度偏差補正量算出手段１００５と、計算結果を鋼板１５１の長手方向のどの部位に適用するかを決定する適用部位特定手段１００８を備えている。冷却前温度偏差補正量算出手段１００５は、セットアップで想定したＴｆとミル出側温度計１５５で計測したＴｆの差分ΔＴｆを取り込み、さらに第１の影響係数テーブル１００１と第３の影響係数テーブル１００３から、現在の状態に該当した層別の影響係数（∂Ｔｃ／Δｎ），（∂Ｔｃ／∂Ｔｆ）を取り込み、下記の演算により、制御コードの変更量を計算する。

〔数１１〕
Δｎ２＝Ｇ２・（Δｎ／∂Ｔｆ）・ΔＴｆ
＝Ｇ２・｛１／（∂Ｔｃ／Δｎ）｝・（∂Ｔｃ／∂Ｔｆ）・ΔＴｆ
ただし Δｎ２：冷却前温度偏差ＦＦ制御による制御コード変更量
Ｇ２：定数（冷却前温度ＦＦ制御ゲイン）
（∂Ｔｃ／∂Ｔｆ）：第３の影響係数テーブル１１０３から抽出した該当 層別の影響係数
ΔＴｆ：ミル出側温度偏差
計算されたΔｎ２は、適用部位特定手段１００８に出力される。

図１４に、適用部位特定手段１００８の処理を示す。ここで鋼板１５１には、図１５に示すように、長手方向にセクション１５０１が定義されている。図の例では、鋼板先端から鋼板後端に渡り、ｎ個のセクションが定義されており、それぞれにセクション番号が付与されている。すなわち鋼板先端のセクションに１、以下、鋼板後端のセクションにｎが付与されている。Ｓ１４−１で、ミル出側温度計１５５設置位置のセクション番号を取り込む。ここでは取り込んだセクション番号をｉとする。鉄鋼システムの制御装置は、通常、鋼板１５１のトラッキング情報を計算し、種々の用途に使用する。すなわち、鋼板151の先頭位置（ミル１５７からの払い出し長さ），尾端位置等を周期的に計算しているので、この情報とミル出側温度計１５５の取り付け位置との関係から、ミル出側温度計１５５設置位置のセクション番号が特定できる。次にＳ１４−２で、冷却前温度偏差補正量算出手段１００５の出力Δｎ２を取り込む。そしてＳ１４−３で、Ｓ１４−１で取り込んだミル出側温度計１４５設置位置のセクション番号ｉに、Δｎ２を登録する。以下、この値を（Δｎ２）ｉとする。

速度偏差補正量算出手段１００６も同様に一定周期で起動され、速度偏差フィードフォワード制御を行う。すなわち速度偏差補正量算出手段１００６は、プリセット計算時に想定した鋼板速度と、実際の鋼板速度の偏差の大きさに対して適切な制御コードの変更量を計算する速度偏差補正量算出手段１００６と、計算結果を鋼板１５１の長手方向のどの部位に適用するかを決定する適用部位特定手段１００９を備えている。速度偏差補正量算出手段１００６は、セットアップで想定した鋼板速度と実績速度の偏差ΔＶを取り込み、さらに第１の影響係数テーブル１００１と第２の影響係数テーブル１００２から、現在の状態に該当した層別の影響係数（∂Ｔｃ／Δｎ），（∂Ｔｃ／∂Ｖ）を取り込み、下記の演算により、制御コードの変更量を計算する。

〔数１２〕
Δｎ３＝Ｇ３・（Δｎ／∂Ｖ）・ΔＶ
＝Ｇ３・｛１／（∂Ｔｃ／Δｎ）｝・（∂Ｔｃ／∂Ｖ）・ΔＶ
ただし Δｎ３：板速偏差ＦＦ制御による制御コード変更量
Ｇ３：定数（板速偏差ＦＦ制御ゲイン）
（∂Ｔｃ／∂Ｖ）：第２の影響係数テーブル１００２から抽出した該当層 別の影響係数
ΔＶ：板速偏差
計算されたΔｎ３は、適用部位特定手段１１０９に出力される。

図１６に、適用部位特定手段１００９の処理を示す。Ｓ１６−１で、鋼板１５１のトラッキング情報から、巻取り冷却部１５３の侵入位置と排出位置にある鋼板の、鋼板セクション番号を取り込む。次にＳ１６−２で、取り込んだセクション番号から、制御コードの補正が必要なセクションを決定し、各セクションの補正比を算出する。鋼板セクション番号ｉの補正比Ｒｉは、下式で計算できる。

〔数１３〕
Ｒｉ＝（ｉ−Ｉ１）／（Ｉ２−Ｉ１）
ただし Ｉ１：冷却装置排出位置の鋼板セクション番号
Ｉ２：冷却装置進入位置の鋼板セクション番号
そしてＳ１７−３で、速度偏差補正量算出手段１００６の出力Δｎ３を取り込む。Ｓ16−４で、Δｎ３とＳ１６−２で算出した補正比とから、各セクションの制御コード補正量を計算し、該当セクション番号に登録する。鋼板セクション番号ｉの補正量（Δｎ３）ｉは下式で算出できる。

〔数１４〕
Δｎｒｉ＝Δｎ３×Ｒｉ
次に、操作量合成手段１２５の処理を説明する。操作量合成手段１２５は巻取り温度偏差補正手段１２１で計算したΔｎ１，（Δｎ２）ｉ，（Δｎ３）ｉを加算して、各鋼板セクションの操作量を算出する。具体的には、鋼板セクションｉに関するダイナミック制御手段１２０の出力Ｎｄｉを、

〔数１５〕
Ｎｄｉ＝｛Δｎ１＋（Δｎ２）ｉ＋（Δｎ３）ｉ｝
で計算する。ダイナミック制御手段１２０は計算した補正量を出力し、この値にしたがって、プリセット制御手段１１０が出力した制御コードが修正される。

以上のダイナミック制御手段１２０による補正量算出演算は、すべての鋼板セクションについて行うのでなく、巻取冷却装置１５３が冷却対象としている鋼板セクションに限定して、上記処理を行うことで、演算を簡略化しても良い。

図１７にプリセット制御手段１１０が出力した制御コードを、ダイナミック制御手段
１２０が補正したときの、補正結果の例を示す。図では鋼板部位５ｍ〜６ｍの制御コードが、１２から１０に補正されている。本実施例では、各補正量算出手段１００４〜１００６は一定周期で起動されたが、起動方法としては鋼板１５１がミル１５７から一定長払い出されたタイミング毎に起動する等、種々、考えられる。

図１８にヘッダーパターン変換手段１４０が実行するアルゴリズムを示す。Ｓ１８−１で、冷却ヘッダー直下を通過している鋼板１５１の先端からの距離Ｌｈを算出する。通常、制御装置１００は、このような距離情報を有しており、種々の目的で使用する。Ｓ１８−２でＬｈが０より小さいかどうか判定し、小さい場合には鋼板１５１が該当冷却ヘッダーまで到達していないので、処理を抜けてＳ１８−６に進む。大きい場合には、鋼板151が該当冷却ヘッダーまで到達しているので、Ｓ１８−３で距離Ｌｈに対応した制御コードを抽出する。すなわちＬｈと図８の鋼板部位を照合し、Ｌｈに対応する部位の上ヘッダー制御コードと下ヘッダー制御コードを抽出する。Ｓ１８−４で制御コードから冷却ヘッダー開閉パターンを抽出する。すなわち図７の制御コードと冷却ヘッダー開閉パターンの対応を用いて、優先順位がいくつの冷却ヘッダーまでを開するか決定する。Ｓ１８−５では、冷却ヘッダー優先順位テーブル１１４に格納されている情報を用いて、具体的に開放する冷却ヘッダーを特定し、最終的に該当冷却ヘッダーの開閉を決定する。Ｓ１８−６で、すべての冷却ヘッダーについての演算が終了したかどうかを判定し、終了していない場合には、終了するまで、Ｓ１８−１〜Ｓ１８−５の処理を繰り返す。

本実施例では冷却ヘッダー数が上下とも１００の場合を例に説明したが、ヘッダー数としては設備に応じて、種々の数が可能である。

図１９に適応制御手段１１６の構成を示す。適応制御手段１１６は、鋼板１５１の先端部の目標温度に対して適応処理を行う先端適応制御手段１９０１，定常部の目標温度に対して適応処理を行う定常適応制御手段２００２、さらに先端適応制御手段１９０１と定常適応制御手段１９０２の出力を合成して、鋼板長手方向の目標温度パターンに対する最終的な補正量を算出して出力する補正温度合成手段１９０３から構成される。

図２０に先端適応制御手段１９０１の処理内容を示す。Ｓ２０−１で鋼板１５１に対する冷却制御開始後、最初の巻取りＦＢ制御タイミングであることを判定する。最初の巻取りＦＢ制御タイミングのとき、Ｓ２０−２で操作量合成手段１２５から、巻取り温度偏差補正手段１００４，冷却前温度偏差補正手段１００５，速度偏差補正手段１００６の出力、Δｎ１，Δｎ２，Δｎ３、をそれぞれ取り込む。さらにＳ２０−３で、適応制御量
Δnadap１を算出する。

〔数１６〕
Δnadap１＝（Ｇ３−１）・Δｎ３＋（Ｇ２−１）・Δｎ２＋Δｎ１／Ｇ１
ただし Ｇ３：速度ＦＦゲイン
Ｇ２：ミル出側温度ＦＦゲイン
Ｇ１：巻取り温度ＦＢゲイン
適応制御量Δnadap１ は、鋼板先端部の巻取り制御誤差を、ヘッダー数に換算した値である。ここで、右辺３項は巻取り温度誤差を解消するための操作ヘッダー数を巻取り温度
ＦＢゲインで除した値、これに対して第１項は、速度変化の影響のうち速度ＦＦ制御で補償しなかった割合に相当し、この結果、巻取り温度ＦＢ制御で補償することになったヘッダー数相当の適応操作量である。また第２項は、ミル出側温度の影響のうちミル出側温度
ＦＦ制御で補償しなかった割合に相当し、この結果、巻取り温度ＦＢ制御で補償することになったヘッダー数相当の適応操作量である。〔数１６〕よりΔnadap１ は、巻取り温度の偏差のうち、鋼板の速度変化とミル出側板温変動の影響を除外した値に相当するヘッダー数である。したがって鋼板先端部において、板温推定モデルが実際の冷却現象を模擬していない度合いにしたがって生じるプリセット制御誤差に相当するヘッダー数であり、次回のプリセット制御でこの値を補償すれば、プリセット制御精度を向上できる。Ｓ２０−４では、Δnadap２ と影響係数テーブルに蓄えられている（∂Ｔｃ／∂ｎ）を用いて、巻取り温度に換算した適応制御量ΔＴｃ１を算出する。

〔数１７〕
ΔＴｃ１＝（∂Ｔｃ／∂ｎ）・Δnadap１＋Δ１
ただし Δ１：直近の鋼板に施されている先端部適応量
（ΔＴｃ１の前回の計算値）
ΔＴｃ１が、先端部の目標温度に加減算される先端目標温度補正量である。

図２１に定常適応制御手段１９０２の処理内容を示す。Ｓ２１−１で鋼板１５１に対する冷却制御の完了を、ダウンコイラ１５４への巻取りが完了したことで判定する。鋼板
１５１の巻取り完了後、Ｓ２１−２で操作量合成手段１２５から、鋼板の定常部において施した巻取り温度偏差補正手段１００４，冷却前温度偏差補正手段１００５，速度偏差補正手段１００６の操作量、Δｎ１,Δｎ２,Δｎ３、の制御系列を取り込む。さらにＳ２１−３で、適応制御量Δnadap２を算出する。

〔数１８〕
Δnadap２＝（１／Ｎ）Σ｛(Ｇ３−１)・Δｎ３＋(Ｇ２−１)・Δｎ２＋Δｎ１｝
ただし Ｇ３：速度ＦＦゲイン
Ｇ２：ミル出側温度ＦＦゲイン
Ｎ：取り込んだ制御系列のサンプル数
適応制御量Δnadap２ は、鋼板の定常部の巻取り制御誤差を、ヘッダー数に換算した値である。ここで、右辺３項は巻取り温度誤差を解消するために操作したヘッダー数、これに対して第１項は、速度変化の影響のうち速度ＦＦ制御で補償しなかった割合に相当し、この結果、巻取り温度ＦＢ制御で補償することになったヘッダー数相当の適応操作量である。また第２項は、ミル出側温度の影響のうちミル出側温度ＦＦ制御で補償しなかった割合に相当し、この結果、巻取り温度ＦＢ制御で補償することになったヘッダー数相当の適応操作量である。定常部は鋼板長手方向の広域に及ぶため、適当なサンプリングでΔｎ１，Δｎ２，Δｎ３を複数採取し、平均することで、適応制御の尤度を高める。〔数１８〕では採取した数をＮとした。またサンプリング処理として、一定時間間隔でデータを取り込んでも良いし、鋼板長手方向の一定長毎にデータを取り込んでも良い。また鋼板１５１長手方向の定常部としては、図２の目標温度パターンで、鋼板中央と対応付けられている範囲で定義すればよい。〔数１８〕よりΔnadap２ は、巻取り温度の偏差のうち、鋼板の速度変化とミル出側板温変動の影響を除外した値に相当するヘッダー数である。したがって鋼板定常部において、板温推定モデルが実際の冷却現象を模擬していない度合いにしたがって生じるプリセット制御誤差に相当するヘッダー数であり、次回のプリセット制御でこの値を補償すれば、プリセット制御精度を向上できる。Ｓ２１−４では、Δnadap２ と影響係数テーブルに蓄えられている（∂Ｔｃ／∂ｎ）を用いて、巻取り温度に換算した適応制御量ΔＴｃ２を算出する。

〔数１９〕
ΔＴｃ２＝（∂Ｔｃ／∂ｎ）・Δnadap２＋Δ２
ただし Δ２：直近の鋼板に施されている先端部適応量
（ΔＴｃ２の前回の計算値）
ΔＴｃ２が、定常部の目標温度に加減算される先端目標温度補正量である。

目標温度補正手段１１７はΔＴｃ１とΔＴｃ２から図２の目標温度を補正する。すなわち鋼板先端部に対応した目標温度はΔＴｃ１を加減算することで補正し、鋼板中央部に対応した目標温度はΔＴｃ２を加減算することで補正する。必要に応じて、鋼板先端部と中央部の境界付近について、ΔＴｃ１とΔＴｃ２を按分して補正量を決定してもよい。すなわち補正量ΔＴｃ＊を〔数２０〕で算出しても良い。

〔数２０〕
ΔＴｃ＊＝α・ΔＴｃ１＋（１−α）・ΔＴｃ２
ただし α：按分比（０≦α≦１）
次回の鋼板に対してプリセット制御手段１１０が行うプリセット計算には、目標温度補正手段１１７で合成された目標温度パターンが使用される。

図２２に、適応制御手段１１６がΔnadap１，Δnadap２を用いて直接制御コードを補正する例を示す。この場合、適応制御手段１１６は制御コード修正手段２２０１に〔数１６〕，〔数１８〕で算出したΔnadap１とΔnadap２を出力する。制御コード修正手段2201は、プリセット制御手段１１０が出力した制御コード列を取り込み、鋼板先端部に対応した制御コードはΔnadap１ を加減算することで補正し、鋼板中央部に対応した制御コードはΔnadap２ を加減算することで補正して、ヘッダーパターン変換手段１４０に出力する。プリセット制御手段１１０が出力した制御コード列の例は、図９と同様である。

熱間圧延ラインの冷却制御に、広く適用することができる。

本発明の巻取り温度制御装置の構成を示した説明図である。 目標巻取り温度テーブルの構成を示した説明図である。 速度パターンテーブルの構成を示した説明図である。 冷却ヘッダー優先順位テーブルの構成を示した説明図である。 ヘッダー開閉パターンと制御コードの対応例の説明図である。 プリセット制御手段の処理である。 巻取り温度予測計算の詳細処理である。 冷却ヘッダー開閉パターンと制御コードの対応テーブルの構成図である。 鋼板部位と制御コードの対応テーブルの構成図である。 ダイナミック制御手段による制御コード補正処理の説明図である。 第１の影響係数テーブルの構成図である。 第２の影響係数テーブルの構成図である。 第３の影響係数テーブルの構成図である。 冷却前温度偏差補正手段の処理である。 鋼板の長手方向セクション分けの説明図である。 速度偏差補正手段１２３の処理である。 ダイナミック制御手段による制御コード補正処理結果の説明図である。 ヘッダーパターン変換手段の処理である。 適応制御手段の構成図である。 先端適応制御手段の処理である。 定常適応制御手段の処理である。 巻取り温度制御装置の構成を示した説明図である。

符号の説明

１００…制御装置、１１０…プリセット制御手段、１１２…目標巻取り温度テーブル、１１３…速度パターンテーブル、１１４…冷却ヘッダー優先順位テーブル、１１５…板温推定モデル、１１７…目標温度補正手段、１２０…ダイナミック制御手段、１２１…巻取り温度偏差補正手段、１２２…冷却前温度偏差補正手段、１２３…速度偏差補正手段、
１３０…影響係数テーブル、１４０…ヘッダーパターン変換手段、１５０…制御対象、
１５３…巻取冷却装置、１００１…第１の影響係数テーブル、１００２…第２の影響係数テーブル、１００３…第３の影響係数テーブル、１９０１…先端適応制御手段、１９０２…定常適応制御手段、１９０３…補正温度合成手段、２２０１…制御コード修正手段。

Claims (14)

1. 熱間圧延機で圧延されてダウンコイラで巻取られる鋼板を、前記熱間圧延機の出側に備えられた複数のヘッダーで冷却する巻取り温度制御装置において、
   目標巻取温度と鋼板速度に関する情報とから、前記冷却ヘッダーの開閉情報をコードで示す制御コードを演算するプリセット制御手段と、
   前記鋼板の状態である観測結果に応じて、前記制御コードを補正するコード補正情報を演算するダイナミック制御手段と、
   前記コード補正情報で補正された制御コードをヘッダーパターンに変換してヘッダー制御装置に出力するヘッダーパターン変換手段と、
   前記コード補正情報に応じて温度補正情報を演算する適応制御手段と、
   前記温度補正情報に応じて、前記ダウンコイラで巻き取られる次回以降のいずれかの鋼板における、前記目標巻取温度を補正する目標温度補正手段を含んで構成されること
   を特徴とする巻取り温度制御装置。
2. 請求項１において、冷却装置に備えられた多数の冷却ヘッダーの開放順序の優先関係を格納している冷却ヘッダー優先順位テーブルと、該鋼板の巻取り温度を推定するための板温推定モデルを有し、前記制御コードは、前記板温推定モデルを用いて巻取り温度を推定し、推定結果を用いて目標巻取り温度を実現するように演算され、さらに、前記制御コードは、冷却ヘッダーの開閉の組み合わせであるヘッダーパターンを該優先順位テーブルの情報を用いて生成したものであることを特徴とする巻取り温度制御装置。
3. 熱間圧延機で圧延されてダウンコイラで巻取られる鋼板を、前記熱間圧延機の出側に備えられた複数のヘッダーで冷却する巻取り温度制御装置において、
   目標巻取温度と鋼板速度に関する情報とから、前記冷却ヘッダーの開閉情報をコードで示す制御コードを演算するプリセット制御手段と、
   前記鋼板の状態である観測結果に応じて、前記制御コードを補正するコード補正情報を演算するダイナミック制御手段と、
   前記コード補正情報で補正された制御コードをヘッダーパターンに変換してヘッダー制御装置に出力するヘッダーパターン変換手段と、
   前記コード補正情報に応じて、前記ダウンコイラで巻き取られる次回以降のいずれかの鋼板に用いられる、コード補正情報を演算する適応制御手段を含んで構成されること
   を特徴とする巻取り温度制御装置。
4. 請求項３において、冷却装置に備えられた多数の冷却ヘッダーの開放順序の優先関係を格納している冷却ヘッダー優先順位テーブルと、該鋼板の巻取り温度を推定するための板温推定モデルを有し、前記制御コードは、前記板温推定モデルを用いて巻取り温度を推定し、推定結果を用いて目標巻取り温度を実現するように演算され、さらに、前記制御コードは、冷却ヘッダーの開閉の組み合わせであるヘッダーパターンを該優先順位テーブルの情報を用いて生成したものであることを特徴とする巻取り温度制御装置。
5. 請求項１乃至４において、前記制御コードはすべてのヘッダーが開した状態を最大値、すべてのヘッダーが閉した状態を最小値とし、制御コードの増加に伴い、前記巻取り温度の推定値が単調に減少するように対応づけられていることを特徴とする巻取り温度制御装置。
6. 請求項１乃至４において、前記制御コードはすべてのヘッダーが開した状態を最小値、すべてのヘッダーが閉した状態を最大値とし、制御コードの増加に伴い、前記巻取り温度の推定値が単調に増加するように対応づけられていることを特徴とする巻取り温度制御装置。
7. 請求項１，２，５乃至６において、前記ダイナミック制御手段は、目標巻取り温度と冷却制御中に鋼板から検出した巻取り温度の偏差を補償するためのヘッダーの開閉を前記制御コードの補正量として算出する巻取り温度偏差補正手段と、
   プリセット制御時に想定した鋼板の冷却前温度と冷却制御中に鋼板から検出した冷却前温度の偏差を補償するためのヘッダーの開閉を前記制御コードの補正量として算出する冷却前温度偏差補正手段と、
   プリセット制御時に想定した鋼板速度と冷却制御中の鋼板速度の偏差を補償するためのヘッダーの開閉を前記制御コードの補正量として算出する速度偏差補正手段を備え、
   前記適応制御手段は、該巻取り温度偏差補正手段が算出した制御コードの補正量と、該冷却前温度偏差補正手段が算出した制御コードの補正量と、該冷却前温度偏差補正手段が算出した制御コードの補正量とを用いた演算から、次回以降のいずれかの冷却する鋼板の目標温度に対する補正温度を算出すること
   を特徴とする巻取り温度制御装置。
8. 請求項１，２，５乃至７において、前記適応制御手段は、前記鋼板先端部の目標温度に対する補正温度を算出する先端適応制御手段と、前記鋼板中央部の目標温度に対する補正温度を算出する定常適応制御手段と、先端適応制御手段と定常適応制御手段の出力から目標温度に対する鋼板長手方向全域の補正温度を最終的に決定する補正温度合成手段を備えたこと
   を特徴とする巻取り温度制御装置。
9. 請求項１，２，５乃至８において、前記先端適応制御手段は、前記鋼板を冷却し始めてから最初に巻取り温度偏差補正手段が起動されるタイミングで、前記巻取り温度偏差補正手段が算出した制御コードの補正量と、前記冷却前温度偏差補正手段が算出した制御コードの補正量と、前記冷却前温度偏差補正手段が算出した制御コードの補正量とを取り込み、鋼板先端部の目標温度に対する補正温度を算出し、
   前記定常適応制御手段は、前記鋼板の中央部を冷却中の、前記巻取り温度偏差補正手段が算出した制御コードの補正量と、前記冷却前温度偏差補正手段が算出した制御コードの補正量と、前記冷却前温度偏差補正手段が算出した制御コードの補正量とを取り込み、鋼板中央部の目標温度に対する補正温度を算出すること
   を特徴とする巻取り温度制御装置。
10. 請求項３乃至６記載において、前記ダイナミック制御手段は、目標巻取り温度と冷却制御中に鋼板から検出した巻取り温度の偏差を補償するためのヘッダーの開閉を前記制御コードの補正量として算出する巻取り温度偏差補正手段と、
    プリセット制御時に想定した鋼板の冷却前温度と冷却制御中に鋼板から検出した冷却前温度の偏差を補償するためのヘッダーの開閉を前記制御コードの補正量として算出する冷却前温度偏差補正手段と、
    プリセット制御時に想定した鋼板速度と冷却制御中の鋼板速度の偏差を補償するためのヘッダーの開閉を前記制御コードの補正量として算出する速度偏差補正手段を備え、
    前記適応制御手段は、該巻取り温度偏差補正手段が算出した制御コードの補正量と、該冷却前温度偏差補正手段が算出した制御コードの補正量と、該冷却前温度偏差補正手段が算出した制御コードの補正量とを用いた演算から、次回冷却する鋼板の制御コードに対する修正量を算出すること
    を特徴とする巻取り温度制御装置。
11. 請求項３乃至６，１０において、前記適応制御手段は、前記鋼板先端部の制御コードに対する修正量を算出する先端適応制御手段と、前記鋼板中央部の制御コードに対する修正量を算出する定常適応制御手段と、先端適応制御手段と定常適応制御手段の出力から鋼板長手方向全域の制御コードに対する修正量を最終的に決定する巻取り温度補正量合成手段を備えたこと
    を特徴とするの巻取り温度制御装置。
12. 請求項３乃至６，１０，１１において、前記先端適応制御手段は、前記鋼板を冷却し始めてから最初に巻取り温度偏差補正手段が起動されるタイミングで、前記巻取り温度偏差補正手段が算出した制御コードの変更量と、前記冷却前温度偏差補正手段が算出した制御コードの変更量と、前記冷却前温度偏差補正手段が算出した制御コードの変更量とを取り込み、鋼板先端部の制御コードに対する修正量を算出し、
    前記定常適応制御手段は、前記鋼板の中央部を冷却中の、前記巻取り温度偏差補正手段が算出した制御コードの補正量と、前記冷却前温度偏差補正手段が算出した制御コードの補正量と、前記冷却前温度偏差補正手段が算出した制御コードの補正量とを取り込み、鋼板中央部の制御コードに対する修正量を算出すること
    を特徴とする巻取り温度制御装置。
13. 目標巻取温度と鋼板速度に関する情報とから、前記冷却ヘッダーの開閉情報をコードで示す制御コードを演算し、
    前記鋼板の状態である観測結果に応じて、前記制御コードを補正するコード補正情報を演算し、
    前記コード補正情報で補正された制御コードをヘッダーパターンに変換してヘッダー制御装置に出力し、
    前記コード補正情報に応じて温度補正情報を演算し、
    前記温度補正情報に応じて、前記ダウンコイラで巻き取られる次回以降のいずれかの鋼板における、前記目標巻取温度を補正する、
    巻取り温度制御方法。
14. 目標巻取温度と鋼板速度に関する情報とから、前記冷却ヘッダーの開閉情報をコードで示す制御コードを演算し、
    前記鋼板の状態である観測結果に応じて、前記制御コードを補正するコード補正情報を演算し、
    前記コード補正情報で補正された制御コードをヘッダーパターンに変換してヘッダー制御装置に出力し、
    前記コード補正情報に応じて、前記ダウンコイラで巻き取られる次回以降のいずれかの鋼板に用いられる、コード補正情報を演算する
    巻取り温度制御方法。
    

Images