CN104415975A - 卷取温度控制装置以及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种卷取温度控制装置，其遵守中间温度保持时间且高精度地控制卷取温度与中间温度。该卷取温度控制装置具备预设控制机构，夹着中间温度计而分别计算上游冷却设备与下游冷却设备的集管模式，在此基础上，具备用于确定抑制打开动作的中间温度计附近的集管的水冷禁止集管计算机构，进行将中间空冷时间收纳于目标范围那样的预设控制。另外，具备动态控制机构，其使冷却中的对中间温度与卷取温度干扰的影响最小化，并且具备中间空冷时间计算机构，其在无法遵守目标中间空冷时间时，通过变更水冷禁止集管与钢板速度，进行在较大范围的长边方向上遵守目标中间空冷时间的控制。

Description

卷取温度控制装置以及控制方法

技术领域

本发明涉及热轧生产线的卷取温度装置及其控制方法，尤其是适用于DP(Dual Phase)钢、TRIP(TRansformation Induced Plasticity)钢的温度控制的卷取温度控制装置及其控制方法，该DP钢、TRIP钢为了钢板的高品质化而不仅使卷取温度与目标温度一致且使中间温度与目标温度一致，进而为了将钢板温度保持在该温度的附近有恒定时间而需要设置中间空冷时间。

背景技术

在以DP钢、TRIP钢为对象的钢板冷却控制中，需要不仅考虑卷取温度还要考虑中间温度、该温度下的保持时间、冷却速度等而进行控制。通常，由于中间温度下的保持时间(以下为中间空冷时间)对铁素体的体积率给予影响，因此需要将其控制在一定范围内，存在比该范围短或者长都会使钢板的品质降低的问题。

作为实现上述控制的现有方法，例如，在专利文献1中示出了在第一冷却段与第二冷却段之间能够确保5秒钟的中间空冷时间的冷却设备。另外，在专利文献2中示出了如下方法：相对于中间温度计而独立地预设上游贮存器的集管与下游贮存器的集管的冷却指令，对于其结果，通过控制中间温度FB、轧机(mill)出侧温度FF、钢板速度FF来动态修正前者，从而提高中间温度控制精度，通过控制卷取温度FB、中间温度FF、钢板速度FF来动态修正后者，从而提高卷取温度控制精度。另外，示出了以下方法：着眼于钢板的最大速度而计算中间空冷时间，在该值不在目标的范围内时降低钢板的最大速度，从而确保期望的中间空冷时间。

在先技术文献

专利文献：

专利文献1：日本特愿2006-515855号公报

专利文献2：日本特开2009-148809号公报

发明概要

发明要解决的课题

上述现有技术都能够进行考虑了钢板的冷却温度模式、中间温度的控制，但从提高温度控制的精度、遵守中间空冷时间的观点出发，存在以下的问题。在专利文献1中，记载有能够确保5秒钟的中间空冷时间的设备，但没有公开将以钢板速度、中间温度的目标值而发生变化的中间空冷时间始终控制在恒定的范围的方法。另一方面，在专利文献2中，由于中间空冷时间经常与钢板的最大速度对应地进行计算，因此具有在钢板速度低于最大速度的时机、中间空冷时间变得长于目标范围的问题。通常，钢板以较低速度从轧机中被拽出，之后加速而达到最大速度，之后朝向轧制结束进行减速，以较低速度从轧机拨出尾端。如此，钢板速度对中间空冷时间造成的影响取决于钢板长边方向上的部位而有所不同，但在专利文献2中并没有考虑到该点，因此具有如下问题：在钢板速度低于最大速度的部位，中间空冷时间变得长于目标范围，使钢板品质降低。

发明内容

因此，本发明要解决的课题在于，提供卷取冷却装置以及控制方法，该卷取冷却装置在实现了作为目标的中间温度与卷取温度的基础上，能够将中间空冷时间在钢板长边方向上的各部位控制在目标范围内。

解决方案

为了解决所述的课题，本发明构成为具备：目标中间空冷时间表，其与该钢板的钢种、轧制规格相关联地储存所述中间位置附近的空冷时间的目标值；水冷禁止集管计算部，其在冷却控制之前，对于钢板长边方向上的各部位，根据钢板的轧制速度与目标中间空冷时间，进行选定在所述中间位置附近禁止打开动作的冷却集管的运算；水冷禁止标志表，其将被禁止打开动作的冷却集管的信息与钢板部位建立关联并进行储存；前侧冷却用控制指令计算部，其根据在该热轧机与该中间位置之间设置的前侧冷却装置的冷却集管的各自的开闭信息来推断钢板的中间温度，使用推断结果与水冷禁止标志表的信息，计算用于实现目标中间温度的所述前侧冷却装置的冷却集管的打开与关闭的组合；以及后侧冷却用控制指令计算部，其根据在该中间位置与地下卷取机之间设置的后侧冷却装置的冷却集管的开闭信息来推断钢板的卷取温度，使用推断结果与水冷禁止标志表的信息，计算用于实现目标卷取温度的所述后侧冷却装置的冷却集管的打开与关闭的组合。

发明效果

根据本发明，在实现了作为目标的中间温度与卷取温度的基础上，进一步能够将中间空冷时间在钢板长边方向上的各部位控制在目标范围内。

附图说明

图1是示出了本发明的控制系统的结构的说明图。

图2是示出了速度模式表的结构的说明图。

图3是示出了目标温度表的结构的说明图。

图4是示出了目标中间空冷时间表的结构的说明图。

图5是为了识别各冷却集管而赋予了编号的例子。

图6是表示冷却集管优先顺序表的结构的说明图。

图7是将钢板沿着长边方向分割、并赋予了区间编号的例子。

图8是水冷禁止集管计算机构的处理。

图9是示出了水冷禁止标志表的结构的说明图。

图10是前半冷却用控制指令计算机构与后半冷却用控制指令计算机构的处理。

图11是使用了板温推断模型的钢板中间温度的推断运算。

图12是判断钢板的各部分是水冷还是空冷的处理。

图13是使用了板温推断模型的钢板卷取温度的推断运算。

图14是前半冷却用控制指令计算机构与后半冷却用控制指令计算机构的计算过程中的、钢板各区间的控制代码变迁的样子。

图15是前半冷却用集管模式转换机构的处理。

图16是后半冷却用集管模式转换机构的处理。

图17是示出了具备动态控制机构的结构的说明图。

图18是中间空冷时间计算机构的处理。

附图标记说明如下：

100  卷取温度控制装置

110  预设控制机构

111  速度模式表

112  目标温度表

113  目标中间空冷时间表

114  冷却集管优先顺序表

115  板温推断模型

120  冷却指令计算机构

121  水冷禁止集管计算机构

122  前半冷却用控制指令计算机构

123  后半冷却用控制指令计算机构

124  水冷禁止标志表

130  集管模式转换机构

150  控制对象

152  热轧机

160  卷取冷却装置

163  前半冷却装置

164  后半冷却装置

170  轧机出侧温度计

171  中间温度计

172  卷取温度计

1701 动态控制机构

1704 中间空冷时间计算机构

具体实施方式

以下，使用附图对用于实施本发明的最优方式进行说明，尤其是在热轧后的、钢板的卷取控制中，需要以中间温度保持恒定时间的特殊钢种中，在钢板长边方向上的较大范围的部位处，进行目标时间的中间温度保持，其结果是，能够提高在冷却期间需要保持中间温度的以DP钢、TRIP钢为代表的高级钢板的冶金品质。

实施例1

在图1中表示本发明的实施例。卷取温度控制装置100从控制对象150接收各种信号，并将控制信号向控制对象150输出，首先说明控制对象150的结构。在本实施例中，控制对象150为热轧的卷取冷却设备，利用热轧机152的轧机153轧制出的850℃～900℃左右的温度的钢板151，利用卷取冷却装置160对其冷却，并利用地下卷取机154将其卷取。卷取冷却装置160具备从钢板151的上侧进行水冷的上部冷却装置161与从钢板151的下侧进行水冷的下部冷却装置162。冷却集管166由安装在钢板151的宽度方向上的许多喷嘴构成，各冷却装置分别具备多个将冷却集管166在钢板151的长边方向上组合一定数量而成的贮存器165。在本实施例中，以作为各冷却集管166的操作指令而选择打开和关闭的情况为例进行说明。轧机出侧温度计170测量刚刚由热轧机152轧制之后的钢板151的温度，在卷取冷却装置160的中央部附近设置的中间温度计171测量通过温度计设置位置期间的钢板151的温度，卷取温度计172测量在即将由地下卷取机154卷取之前的钢板151的温度。在本实施例中，卷取温度控制的目的在于，使中间温度计171与卷取温度计172所测量的钢板151的温度与目标温度一致，并且将钢板151的中间温度在中间温度计171附近保持恒定时间。在本实施例中，以下，如图1那样，将从热轧机152的出侧至中间温度计171的冷却装置称为前半冷却装置163，将从中间温度计171至卷取温度计172的冷却装置称为后半冷却装置164。在本实施例中，在冷却装置的大致中央处设置中间温度计171，但从技术角度出发，也能够将前半冷却装置163与后半冷却装置164中的一方的冷却的距离设定得较长而将另一方设定得较短。

另外，从技术角度出发，也能够构成为在前半冷却装置163与后半冷却装置164之间插入中间冷却装置，在该情况下，能够控制前半冷却装置163与中间冷却装置之间以及中间冷却装置与后半冷却装置164之间的各个之间的目标温度。另外，从技术角度出发，不仅能够将中间冷却装置设为一个，也能够设为两个以上。

在这种情况下，例如，能够将上述所使用的“前半”的词语以上位概念替代为“前侧”进行表述，能够将“后半”的词语以上位概念替代为“后侧”进行表述。

卷取温度与中间温度的目标值可以在钢板151的长边方向上恒定，也能够设定与各部位相应而不同的值。顺带一提，为了使钢板151向地下卷取机154的卷绕性与卷取性优良，常常将钢板151的前端与尾端的目标温度设定得高于中央部。

接下来，表示卷取温度控制装置100的结构。以下，将冷却集管166的开闭模式的集合称为集管模式。卷取温度控制装置100具备在钢板151被卷取冷却装置160冷却之前计算出与各冷却集管166的开闭模式对应的控制指令的预设控制机构110、以及将控制指令转换为各冷却集管166的开闭模式的集管模式转换机构130。在本实施例中，以下，仿照日本特愿2005-311367号(日本特开2007-118027号)所公开的方式，以通过与集管模式唯一对应的控制代码来表述控制指令的情况为例进行说明，但作为集管模式的表述方法也考虑位模式等其他表现方法。

预设控制机构110具备速度模式表111、目标温度表112、目标中间空冷时间表113、冷却集管优先顺序表114，该预设控制机构110还具备冷却指令计算机构120，该冷却指令计算机构120获取从上位计算机50获取到的下次冷却的钢板的信息(钢板151的钢种、目标板厚、目标板宽等)，通过使用了板温推断模型115的运算，计算出相对于钢板151用于实现所希望的冷却的集管模式。另外，冷却指令计算机构120包括：为了确保中间水冷时间而抑制中间温度计171附近的冷却集管166的打开动作的水冷禁止集管计算机构121、计算相对于前半冷却装置163的控制指令的前半冷却用控制指令计算机构122、计算相对于后半冷却装置164的控制指令的后半冷却用控制指令计算机构123、以及储存水冷禁止集管计算机构121计算出的、在钢板151的各部位处抑制打开动作的水冷集管166的信息的水冷禁止标志表124。

集管模式转换机构130包括从前半冷却用控制指令计算机构122接受控制指令而将其转换为用于控制前半冷却装置163的集管模式的前半冷却用集管模式转换机构131、以及从后半冷却用控制指令计算机构123接受控制指令而将其转换为用于控制后半冷却装置164的集管模式的后半冷却用集管模式转换机构132。

在图2中表示速度模式表111的结构。附图中以热轧机152是串联轧机的情况的速度模式为例进行表示。对于钢板151的种类(钢种)、板厚、板宽，钢板151的前端从轧机153被拽出时的速度(初期速度)、之后钢板151的前端卷取至地下卷取机154的加速度(第一加速度)、之后达到最大速度为止的加速度(第二加速度)、最大速度、从最大速度减速至终期速度时的减速度、以及终期速度，以钢种、板厚、板宽的各层别为单位进行储存。冷却指令计算机构120从自上位计算机50接受的与下次冷却的钢板151相关的信息确定钢种、板厚、板宽，从速度模式表111提取对应的速度模式。在此mpm(meter per minite)为m/分，表示在1分钟内钢板前进的距离。例如在钢种为DP1、板厚为3.0～4.0mm、板宽为1200mm时，表示提取出初期速度为390mpm、第一加速度为2mpm/s、第二加速度为9mpm/s、最大速度为550mpm、减速度为6mpm/s、终期速度为550mpm。

在图3中表示目标温度表112的结构。与钢种对应地分层存储有中间温度与卷取温度的目标值。冷却指令计算机构120判断该钢板的钢种，从目标卷取温度表112提取对应的目标中间温度与目标卷取温度，使用上述温度来进行用于计算冷却指令的运算。在图3中例如表示在钢种为DP1时，应冷却至目标中间温度为650℃、目标卷取温度为200℃。

在图4中表示目标中间空冷时间表113的结构。与钢种对应地分层存储有目标中间空冷时间。冷却指令计算机构120判断该钢板的钢种，从目标中间空冷时间表113提取对应的目标中间空冷时间，其使用从速度模式表111提取的钢板速度，进行用于计算抑制打开动作的水冷禁止集管的运算。在图4中例如表示在钢种为DP1时，目标中间空冷时间为4.0～5.5秒。

在图5中表示为了识别卷取冷却装置160的各冷却集管而赋予一系列的编号的例子。图5是前半冷却装置163的例子，表示上部冷却装置161与下部冷却装置162分别具有50个冷却集管166的例子。从接近轧机153的冷却集管166起依次赋予1、2、3…的编号。在图5中进行了省略，但对于后半冷却装置164也同样地赋予了用于识别集管的编号。一系列编号用于后述的组装计算，与开闭的自由度对应地被赋予。即，在能够以冷却集管166为单位进行开闭的情况下，将编号以冷却集管166为单位进行赋予，图5示出了这样的情况的例子。另一方面，在两个冷却集管共用开闭阀、利用一个阀同时进行开闭的情况下，对两个冷却集管赋予一个编号。

在图6中表示冷却集管优先顺序表114的结构。以下，以前半冷却装置163、后半冷却装置164都具备10个贮存器165、各贮存器具备5个自由度的冷却集管166的情况为例进行说明。对于开闭的自由度，前半冷却装置163、后半冷却装置164都为50，被赋予的编号分别为1～50。冷却集管优先顺序表114由前半冷却集管用优先顺序表601与后半冷却集管用优先顺序表602构成，对1～50的冷却集管166的打开顺序赋予了1～50的优先顺序。优先顺序存储有相对于钢种、板厚、冷却集管区分(上冷却集管或者下冷却集管)而优先打开的冷却集管166的顺序。例如在钢种为DP1、板厚为8.0～10.0mm时，从前半冷却集管用优先顺序表601可知，被赋予编号50的冷却集管166的优先顺序在上冷却集管、下冷却集管中都为最高。这表示将被赋予编号50的冷却集管166以最大的优先顺序打开。以下，以接近中间温度计171的次序赋予较高的优先顺序，在接近轧机的冷却集管166处依次赋予50、49、48...这样的较低优先顺序。在这种情况下，将冷却集管166连续打开，有可能因钢板151的板厚、板速而使冷却速度变得过大。在图6中板厚为2.0～4.0mm的例子表示抑制冷却速度的情况下的优先顺序的赋予，对于优先顺序邻接的集管，它们并不是连续的。在这种情况下，连续的冷却集管166成为打开与关闭的组合，冷却速度得以抑制。对于后半冷却集管用优先顺序表602也通过相同的形态来赋予优先顺序，例如在钢种为DP1、板厚4.0～6.0mm时，对于冷却集管166的编号1、2、3、4、5在上下的冷却集管处都赋予了1、3、5、7、9的优先顺序。

对于冷却集管166的优先顺序的赋予，除冷却速度以外，各种重要因素也造成影响。具有如下情况：基于实现以钢板151的材质制造为目的的冷却曲线、在冷却中确保冷却集管的开闭充裕等理由，对冷却集管166赋予各种的优先顺序，上述情况都能够通过变更图6的表内容进行对应。在本实施例中，将层别项目设为钢种、板厚、冷却集管166的上下，也可以添加板宽等。另外，在本实施例中将上集管与下集管设为相同优先顺序，但也能够赋予不同优先顺序。

在本实施例中，对各冷却集管166进行开闭的指令以钢板151的长边方向上的各部位为单位独立地给予。在图7中表示将钢板沿着长边方向分割而定义了区间的例子。从钢板151的前端到尾端分割为区间701，并赋予1～n的区间编号。在冷却之前的运算中，相对于各区间701，通过以下所示的方法，计算与水冷禁止(打开禁止)集管相关的指令以及与冷却集管166的开闭相关的指令。

在图8中表示水冷禁止集管计算机构121的处理。水冷禁止集管计算机构121以钢板151的各区间为单位，计算在中间温度计171的附近满足目标中间空冷时间所需要的距离，对该范围的水冷集管166赋予水冷禁止标志，从而在冷却期间禁止打开。在S8-1中从目标空冷时间表113获取与下次冷却的钢板151相当的层别的目标中间空冷时间，进而从速度模式表111获取该层别的速度模式。在S8-2中，对于钢板151的长边方向上的区间701各自计算必要空冷距离。必要空冷距离通过以下的顺序计算。首先，根据速度模式求得区间701通过中间温度计171时的速度V。能够通过钢板151为加速前、第一加速期间、第二加速期间、最高速度期间、减速期间、减速结束后的各个时机利用规定的代数计算来计算出V，例如在第一加速中，

[数1]

$V=\sqrt{v_1^2+2\·{\mathrm{Acc}}_1\·L_1}$

其中，L₁：轧机153与中间温度计171的距离，

      v₁：初期速度，Acc₁：第一加速度。

在此，在钢板151通过中间温度计171时作为第一加速期间的区间编号i，通过[数2]来给予。

[数2]

0≤i≤L₂/s

其中，i：区间编号，L₂：中间温度计171与地下卷取机154的距离

      s：钢板151长边方向上的区间长度。

利用这样的代数计算，能够计算在钢板151通过中间温度计171时与第二加速期间、最高速度期间、减速期间、减速结束后对应的区间701的速度。接下来，在S8-3中计算空冷范围(中间温度计171附近的、从空冷开始到结束的距离)。利用速度V，在目标空冷时间为T时，确保空冷所需要的距离Lair通过

[数3]

Lair＝V×T

来给予。理所当然地，根据[数3]，在钢板速度V较快的情况下、或者目标中间空冷时间较长的情况下，所需距离Lair变为较长值。在钢板151的目标中间空冷时间表113中，目标中间空冷时间通过范围来被给予，因此，在这种情况下，将目标中间空冷时间范围的中央值设为[数3]的目标中间空冷时间T即可。接下来，为了确保Lair，在中间温度计171的轧机侧与地下卷取机侧，从中间温度计171起分别将(Lair/2)作为空冷范围进行计算。在本实施例中，示出了将空冷范围在中间温度计171的上游与下游处等分的例子，但在由于中间温度计171的配置而使等分并不适当时，也可以为了确保Lair而将上游与下游通过适当的比率来分配，求得空冷范围。在S8-4中求得与空冷范围对应的冷却集管166，赋予水冷禁止标志。各冷却集管166的安装位置是固定的，根据距离中间温度计171的距离信息而能够确定与空冷范围对应的冷却集管166。在S8-5中对于全部的区间确认处理是否结束，若处理没有结束，则重复S8-2～S8-4的处理。若处理结束，则在S8-6中将各区间701的水冷禁止标志的信息向水冷禁止标志表124输出。

在图9中表示水冷禁止标志表124的结构。水冷禁止标志表124包括储存与前半冷却装置163的冷却集管相关的水冷禁止信息的前半冷却装置用水冷禁止标志表901以及储存与后半冷却装置164的冷却集管相关的水冷禁止信息的后半冷却装置用水冷禁止标志表902，分别相对于各区间编号而向1～50的水冷集管赋予0或1的标志。在此，0表示能够水冷的冷却集管166，1表示禁止水冷的冷却集管166。在图9中，例如在前半冷却装置用水冷禁止标志表901的区间编号1中，44～50的水冷集管166为水冷禁止(打开动作禁止)。即接近中间温度计171的7个集管成为水冷禁止。在区间编号51，至少42～50的水冷集管166成为水冷禁止，这是与通过中间温度计171时的速度比作为钢板前端的区间编号1快的情况相对应的。对于后半冷却装置用水冷禁止标志表902也是相同的，在区间编号1中，1～7的水冷集管166成为水冷禁止(打开动作禁止)。即接近中间温度计171的7个水冷集管166成为水冷禁止。在区间编号51，至少1～9的水冷集管166成为水冷禁止，与钢板前端相比，较多的水冷集管166成为水冷禁止。

在本实施例中，各区间701的集管模式通过对应的控制代码来表现。控制代码是与打开的水冷集管的优先顺序对应的值，例如在控制代码为10时，表示打开优先顺序为1～10的水冷集管166且关闭优先顺序11以上的水冷集管166。在图10中表示前半冷却用控制指令计算机构122以及后半冷却用控制指令计算机构123执行的算法。算法在双机构中都为相同，但对于目标温度、推断温度，在前半冷却用控制指令计算机构122的情况下为中间温度，在后半冷却用控制指令计算机构123的情况下为卷取温度。在S10-1中基于从速度模式表111获取的与下次冷却的钢板151对应的层别的值，计算钢板151的被拽出轧机153且换算为钢板长度的第一加速开始位置、第二加速开始位置、稳定速度开始位置、以及用于从稳定速度移至终期速度的减速开始位置，计算钢板151的从轧机153处的拽出开始到地下卷取机154处的卷取结束的速度模式。第一加速开始位置SL1s、第二加速开始位置SL2a、稳定速度开始位置SLcs、减速开始位置SLds、减速结束位置SLde能够通过以下所示的[数4]～[数8]分别计算。

[数4]

SL1s＝Lsc

其中，Lsc：常量。

[数5]

SL2s＝Lmd

其中，Lmd：从轧机157到地下卷取机154的距离。

[数6]

(V1a)²＝Lmd×2×Acc1+Vmax×Vmax

SLcs＝{Lmd+(Vmax-V1a)/Acc2×(Vmax+V1a)/2}

其中，V1a：第一加速结束速度

      Acc1：第一加速度，Acc2：第二加速度，Vmax：最大速度。

[数7]

SLds＝{Striplen-(Vmax-Vf)/Dcc×(Vmax+Vf)/2-dccmargin}

其中，Striplen：钢板长度，Vf：终期速度，Dcc：减速度，

      dccmargin：在钢板151从轧机157脱出的多久之前结束减速的差值。

[数8]

SLde＝{Striplen-dccmargin}

根据计算出的速度模式，在S10-2之后，通过使用了板温推断模型115的运算来计算用于实现目标温度的集管模式。在本实施例中，表示定义将钢板沿长边方向区分出的区间，对于各区间而根据线形逆插值法而计算集管模式的例子。

在S10-3中，对于钢板151的各区间，定义夹着解的控制代码那样的两个控制代码nL、nH。在此，由于在冷却集管的全开与全闭之间存在解，因此一律设为nL＝0、nH＝nmax。nmax是冷却集管166的数量，在本实施例中，在前半冷却装置163、后半冷却装置164的情况下都为50。在此，伴随着控制代码的增加，打开的冷却集管数量单纯地增加，因此在n1＜n2时，关于与上述集管模式对应的目标温度Tc1、Tc2，Tc1＞Tc2成立。接着，在S10-3中，将nL与nH的平均值设为n0。而且，在S10-4中，通过使用板温推断模型115的运算来推断与控制代码n0对应的各区间的中间温度或者卷取温度Tc0。在S10-5中以各区间为单位来判断推断温度Tc0相对于目标温度Ttarget的符号，在Tc0＞Ttarget的情况下，在n0与nH之间具有解，因此将n0重新设为nL。相反，在Tc0＜Ttarget的情况下，在n0与nL之间具有解，因此将n0重新设为nH。在S10-6中判断算法的结束条件，在未满足时重复S10-3～S10-5的执行。算法的结束以如下所述的任一者的成立为条件进行判断即可。即，

·结束S10-3～S10-5的恒定次数以上的重复

·推断温度Tc与目标温度Ttarget的偏差为恒定值以下

·n0与nH、nL都一致。

作为赋予控制代码的方法，也能够与本实施例相反地，将全部的冷却集管关闭的状态的控制代码设为50，将全部的冷却集管打开的状态的控制代码设为0，与之相应地进行赋予。

在图11中表示关于与图10的S10-4对应的温度推断运算的详细处理的、前半冷却用控制指令计算机构122的情况。作为温度推断运算方法，举出如下例子：将钢板151沿着长边方向分割，将从轧机153处的拽出开始到钢板尾端通过中间温度计171的期间通过恒定时间Δ来推进时刻而对钢板151的冷却举动进行差分计算。在S11-1中更新计算时刻，进而根据图10的S10-1所生成的速度模式，计算该时刻的板速Vt。在S11-2中，使用计算出的板速，计算当前时刻下的轧机153处的拽出长度Ln。拽出长度Ln是指结束轧制而从轧机拽出的钢板的长度，能够通过下式来计算。其中，Ln-1是前计算时刻的拽出长度。

[数9]

Ln＝Ln-1+Δ·Vt

其中，Δ：板温推断运算的计算周期

       Vt：钢板151从轧机153拽出的速度。

在S11-3中判断运算的完成。在轧机拽出长度Ln变得大于在钢板151的全长上加上从轧机153到中间温度计171的距离而成的值时，与一张钢板对应的中间温度预测计算全部结束，因此完成运算。在运算未完成的情况下，在S11-4中进行钢板的温度跟踪。即，相对于前一时刻的钢板的位置，在经过了Δ量时间后钢板进入何种量由Ln与Ln-1的关系可知，因此进行移动对应钢板的温度分布的距离量的处理。在S11-5中在Δ的期间对从轧机拽出的钢板151设定轧机出侧温度。在S11-6中在该时刻根据存在于钢板151的各部位的上下部的集管的开闭的信息，判断各部位为水冷或空冷。

在图12中表示与S11-6对应的钢板部位的水冷/空冷判断的处理。在S12-1中提取钢板该部位的控制代码。在S12-2中确定钢板该部位的上侧的冷却集管与下侧的冷却集管的集管编号，进而从冷却集管优先顺序表114提取该集管的优先顺序。接着在S12-3中检索水冷禁止标志表124，获取相应区间和与该水冷集管对应的水冷禁止标志。在水冷禁止集管为1时，在S12-4中将该水冷集管设为关闭，将该部位设定为空冷。在水冷禁止标志不为1时，在S12-5中对从冷却集管优先顺序表114获取的冷却集管166的优先顺序与该部位包含的区间的控制代码的大小关系进行比较。在控制代码大于或等于优先顺序时，在S12-6中将集管设为打开，将该部位设定为水冷。在控制代码小于该水冷集管166的优先顺序时，在S12-4中将集管设为关闭，将该部位设定为空冷。

部位为水冷的情况在图11的S11-7中例如根据[数10]来计算热传递系数。

[数10]

hw＝9.72*10⁵*ω^0.355*{(2.5-1.15*logTw)*D/(pl*pc)}^0.646/(Tsu-Tw)

其中，ω：水量密度

      Tw：水温

      D：喷嘴直径

      pl：生产线方向的喷嘴间距

      pc：与生产线正交的方向的喷嘴间距

      Tsu：钢板151的表面温度。

[数10]是所谓的层流冷却的情况的热传递系数。作为水冷方法而在此之外具有喷雾冷却等多种，已知有几种热传递系数的计算式。另外，也存在即使冷却方式相同，作为数式而反映最新的实验的见解等不同的情况。另一方面，在部位为空冷的情况下，例如根据[数11]来计算热传递系数。

[数11]

hr＝σ·[{(273+Tsu)/100}⁴-{(273+Ta)/100}⁴]/(Tsu-Ta)

其中，σ：斯特藩-玻尔兹曼定量(＝4.88)

      ε：放射率

      Ta：空气温度(℃)

      Tsu：钢板151的表面温度

[数10]与[数11]所代表的热传递系数式对于钢板151的表和里根据冷却状态进行计算，将钢板表面处的热移动量分别定量化。而且在S11-9中钢板151的各部位的温度以Δ经过前的温度为基础，加减Δ间的热量的移动来进行计算，计算出轧机153与中间温度计171之间的钢板的温度分布。其结果是，获得中间温度计171安装位置的钢板温度，并且将比中间温度计171安装位置靠上游的钢板温度用于下次以后的计算。若在忽视钢板151在厚度方向上的热移动的情况下，对于钢板151的长边方向上的各部位能够通过[数12]来计算。

[数12]

Tn＝Tn-1-(ht+hb)*Δ/(ρ*C*B)

其中，Tn：当前的板温

      Tn-1：Δ前的板温

      ht：钢板表面的热传递系数

      hb：钢板背面的热传递系数

      ρ：钢板的密度

      C：钢板的比热

      B：钢板的厚度

另外，在需要考虑钢板151的厚度方向上的热传导的情况下，能够通过求解公知的热方程式来计算。热方程式通过[数13]来表示，将钢板151在厚度方向上分割而对其通过计算机进行差分计算的方法在各种文献中进行了公开。

[数13]

$\∂T/\∂t=\{\mathrm{\λ}/(\mathrm{\ρ}*C)\}({\∂}^{2}T/{\∂t}^2)$

其中，λ：热传导率

      T：材料温度

而且，在S11-10中直至在从轧机153到中间温度计171的、生产线内的钢板长边方向上完成必要的计算，重复S11-6～S11-9。另外，直至通过S11-3来判断运算结束，重复S11-1～S11-10。

在图13中表示关于与图10的S10-4对应的温度推断运算的详细处理的、后半冷却用控制指令计算机构123的情况。整体处理大体与图11相同，但计算对象为从中间温度计171的位置到地下卷取机154的钢板，因此在S13-5中确定钢板的中间温度计171通过部，在该部分上设定目标中间温度，在S13-6～S13-9中计算从中间温度计171安装位置到地下卷取机154的钢板温度。即在S13-9中对于钢板151，计算从中间温度计171到地下卷取机154的温度。此外，在S13-10中，在此时刻判断存在于从中间温度计171到地下卷取机154之间的钢板的计算完成。

在图14中表示图10的最佳化的控制代码的变化的一例。在第一次处理中，是在各部位处相对于相同的初期值(nL＝0，nH＝nmax，nmax为集管数量，因此在本实施例为50)的处理，如图14的第一次处理所示，在钢板151的整个区间701中更新为25。在第二次处理中相对于控制代码25而使钢板151的各部位的温度预测结果大于或小于Ttarget，更新后的控制代码不同。在图14中，示出了如下例子：在靠近钢板速度为低速的钢板151的前端、后端的部分更新为关闭集管的方向的控制代码，作为钢板速度为高速的钢板151的中央部更新为打开集管的方向的控制代码。具体来说，如图14的第二次处理所示，前端部、后端部在第一次的处理的S10-5中更新为nL＝0、nH＝25，其结果是，控制代码更新为作为其平均值的12。另一方面，中央部在第一次的处理的S10-5中更新为nL＝25、nH＝50，其结果是，控制代码更新为作为其平均值的37。如此，对于前半冷却用控制指令计算机构122与后半冷却用控制指令计算机构123各自重复图10的S10-3～10-6，从而依次更新控制代码。

在图15中表示前半冷却用集管模式转换机构131执行的算法。在S15-1中，计算距离通过冷却集管正下方的钢板151的前端的距离Lh。在S15-2中判断Lh是否小于0，在小于的情况下钢板151未到达该冷却集管，脱离处理进入S15-5。在大于0的情况下，钢板151到达该冷却集管，因此在S15-3中提取与距离Lh对应的前半冷却用控制代码。即对照Lh与图7的钢板部位，提取与Lh对应的部位的前半冷却用控制代码。在S15-4中，由于根据该部位的前半冷却用控制代码，能够确定打开至优先顺序为多少的冷却集管，因此使用该信息与在冷却集管优先顺序表114中储存的信息，决定该冷却集管的开闭。在S15-5中，判断关于全部的冷却集管的运算是否结束，在未结束的情况下，重复S15-1～S15-4的处理直至结束。

在图16中表示后半冷却用集管模式转换机构132执行的算法。在S16-1中，计算距离通过冷却集管正下方的钢板151的前端的距离Lh。在S16-2中判断Lh是否小于0，在小于0的情况下钢板151未到达该冷却集管，因此脱离处理进入S16-5。在大于0的情况下，钢板151到达至该冷却集管，因此在S16-3中提取与距离Lh对应的后半冷却用控制代码。即对照Lh与图15的钢板部位，提取与Lh对应的部位的后半冷却用控制代码。在S16-4中根据该部位的后半冷却用控制代码，能够确定打开至优先顺序为多少的冷却集管，因此使用该信息与在冷却集管优先顺序表114中储存的信息，决定该冷却集管的开闭。在S16-5中，判断关于所有的冷却集管的运算是否结束，在未结束的情况下，重复S16-1～S16-4的处理直至结束。

在本实施例中，以冷却集管数量在前半冷却装置163、后半冷却装置164中都是50的情况为例进行了说明，但也存在根据设备而将前半冷却装置163与后半冷却装置164设为不同的值的情况，作为冷却集管数量也设为各种值。

如此，在热轧中的卷取冷却工序中，除了进行使钢板的卷取温度与目标一致的控制之外，还进行使中间温度与目标一致的控制，在该情况下，通过冷却前的计算，根据钢板速度而预先对于钢板长边方向上的各部位计算可适当抑制集管的开动作的集管模式指令，从而能够进行满足了目标中间空冷时间的冷却。另外，在冷却中计算中间空冷时间，在其脱离目标范围时，变更冷却集管的开闭模式与钢板速度，使得中间空冷时间进入目标范围，从而对于钢板长边方向上的各部位而获得稳定的中间空冷时间。此时，首先操作冷却集管的开闭模式，需要说明的是，在中间空冷时间未进入目标范围时，通过使钢板速度发生变化，能够以对钢板温度的影响最小化的状态控制中间空冷时间。

综上所述，在DP钢、TRIP钢那样的特殊冷却规格的钢板中，能够实现品质提高。

实施例2

接下来，表示本发明的第二实施例。实施例1的发明是根据在冷却之前的预设计算的结果而计算钢板151的冷却指令的方法，与此相对地，在本实施例中，通过在冷却中监视钢板151的冷却的状况，根据需要修正冷却指令，从而维持在钢板151的长边方向上稳定的冷却性能。在本实施例中，新设置的动态控制机构1701具有如下所述的功能：在钢板151被卷取冷却装置160冷却时，实时获取轧机出侧温度计170、中间温度计171、卷取温度计172的测定温度或钢板151的速度而变更控制指令，具备为了使中间温度计171的位置的中间温度与目标温度一致而控制前半冷却装置163的冷却集管166的开闭的前半冷却用动态控制机构1702以及为了使卷取温度计172的位置的卷取温度与目标温度一致而控制后半冷却装置164的冷却集管166的开闭的后半冷却用动态控制机构1703。另外，根据钢板151的速度、前半冷却装置163与后半冷却装置164的冷却集管166的开闭的信息来计算中间空冷时间。还具备有：在未满足目标中间空冷时间时，使水冷禁止集管变更机构1705与轧制速度变更机构1706中的任一者、或者两者起动的中间空冷时间计算机构1704；进行在中间空冷时间长于目标时减少水冷禁止集管的数量、在短于目标时增加水冷禁止集管的数量的处理的水冷禁止集管变更机构1705；以及进行在中间空冷时间长于目标时增大轧制速度、在短于目标时减小轧制速度的处理的轧制速度变更机构1706。

在图18中表示中间空冷时间计算机构1704进行的处理。在S18-1中根据从控制对象150获取的钢板速度的实际Va与来自前半冷却装置163和后半冷却装置164的冷却集管开闭的信息，来计算中间空冷时间。具体来说，根据前半冷却装置163与后半冷却装置164的冷却集管开闭的信息求得中间温度计171附近的空冷范围，并根据其长度Lm与Va，中间空冷时间Tm为

[数14]

Tm＝Lm/Va。

在S18-2中判断Tm是否满足从目标中间空冷时间表113提取出的该层别的目标中间空冷时间。在满足时结束处理，在不满足时在S18-3中起动水冷集管变更机构1705。水冷集管变更机构1705在中间空冷时间长于目标时从远离中间温度计171的水冷禁止集管起解除该水冷禁止集管，进行减少水冷禁止集管的数量的处理。其结果是，空冷范围变短，能够缩短空冷时间。另一方面，在中间空冷时间短于目标时以接近中间温度计171的顺序进行增加水冷禁止集管的数量的处理。其结果是，空冷范围变长，能够增长空冷时间。在S18-4中，判断变更水冷禁止集管数量的结果是否消除了目标中间空冷时间的不满足。对于水冷禁止集管数量的增减，在温度控制、物理上冷却集管数量的制约中具有限制，不一定通过冷却集管数量操作就能够获得期望的目标中间空冷时间。在消除了目标中间空冷时间的不满足的情况下结束处理。在未消除目标中间空冷时间的不满足时，在S18-3中起动轧制速度变更机构1706。轧制速度变更机构1706在中间空冷时间长于目标时使轧制速度增加而进行减少中间空冷时间的处理，在短于目标时使轧制速度减少，从而进行使中间空冷时间增加的处理。变更的钢板速度的值ΔV例如通过[数15]来给予。

[数15]

ΔV＝G1×ΔTn

其中，ΔTn：目标中间空冷时间与实际的空冷时间的偏差

      G1：增益

目标中间空冷时间根据从目标中间空冷时间表113提取出的该层别的目标中间空冷时间范围的中央值进行定义即可。

在本实施例中，示出了在目标中间空冷时间未被满足时，最初变更水冷禁止集管的例子。在这种情况下，由于将钢板速度保持为恒定，因此使对钢板温度造成的影响最小化而能够控制保持时间。另一方面，通过水冷禁止集管的变更无法消除不满足时，变更钢板速度，当钢板速度增大时，轧机出侧温度、中间温度、卷取温度变高，当使钢板速度降低时降低上述温度。在使钢板速度发生变化的情况下，能够控制保持时间，但需要留意钢板温度的变化。

作为不满足目标中间空冷时间时的控制的顺序，也考虑有最初变更钢板速度、然后变更水冷禁止集管。另外，也可以适当地按比例分配不满足目标中间空冷时间的程度，同时变更水冷禁止集管的定义与钢板速度。

能够广泛应用于热轧生产线的冷却控制中的、需要控制中间温度、并且恒定时间在该温度附近进行空冷保持的高级钢板的冷却控制。

Claims (6)

1.一种卷取温度控制装置，其将由热轧机轧制后的钢板通过在该热轧机的出侧设置的卷取冷却装置来冷却，除了将钢板被地下卷取机卷取前的卷取温度控制为规定的目标温度以外，还将钢板通过冷却装置的预先确定的中间位置时的中间温度控制为规定的目标温度，将所述中间位置附近的冷却规格设为空冷，由此具备将钢板温度保持恒定时间的功能，

所述卷取温度控制装置的特征在于，具备：

板温推断模型，其获取卷取冷却装置所具备的冷却集管的各自的开闭信息，并使用该信息来推断钢板温度；

目标中间空冷时间表，其与该钢板的钢种、轧制规格相关联地储存所述中间位置附近的空冷时间的目标值；

水冷禁止集管计算部，其在冷却控制之前，对于钢板长边方向上的各部位，根据钢板的轧制速度与目标中间空冷时间，进行选定在所述中间位置附近禁止打开动作的冷却集管的运算；

水冷禁止标志表，其将被禁止打开动作的冷却集管的信息与钢板部位建立关联并进行储存；

前侧冷却用控制指令计算部，其根据在该热轧机与该中间位置之间设置的前侧冷却装置的冷却集管的各自的开闭信息，使用板温推断模型来推断钢板的中间温度，使用推断结果与水冷禁止标志表的信息，计算用于实现目标中间温度的所述前侧冷却装置的冷却集管的打开与关闭的组合；以及

后侧冷却用控制指令计算部，其根据在该中间位置与地下卷取机之间设置的后侧冷却装置的冷却集管的开闭信息，使用板温推断模型来推断钢板的卷取温度，使用推断结果与水冷禁止标志表的信息，计算用于实现目标卷取温度的所述后侧冷却装置的冷却集管的打开与关闭的组合。

2.根据权利要求1所述的卷取温度控制装置，其特征在于，

所述卷取温度控制装置具备速度模式表，该速度模式表对从将所述钢板自热轧机拽出之后直至地下卷取机处的卷取结束为止的速度模式进行储存，

所述水冷禁止集管计算部使用该速度模式表的信息，计算钢板长边方向上的各部位通过中间位置时的通过速度，

通过使该通过速度与所述目标中间空冷时间相乘，计算为了确保目标中间空冷时间所需的空冷距离，

与该空冷距离相对应地选定禁止打开动作的冷却集管。

3.根据权利要求1所述的卷取温度控制装置，其特征在于，

所述卷取温度控制装置具备在热轧机的出侧测量钢板温度的轧机出侧温度计、在中间位置测量钢板温度的中间温度计、测量地下卷取机卷取前的钢板温度的卷取温度计，

所述卷取温度控制装置具备：

前侧冷却用动态控制部，其根据在冷却控制期间从钢板获取到的轧机出侧温度与中间温度，为了使中间温度与目标温度一致而计算并输出前侧冷却控制装置的打开冷却集管根数的变更量；

后侧冷却用动态控制部，其根据在冷却控制期间从钢板获取到的中间温度与卷取温度，为了使卷取温度与目标温度一致而计算并输出后侧冷却控制装置的打开冷却集管根数的变更量；

水冷禁止集管变更部，其使被禁止打开动作的冷却集管增加或减少；

轧制速度变更部，其变更钢板的轧制速度；以及

中间空冷时间计算部，其根据所述前侧冷却用动态控制部输出的冷却集管的开闭信息、所述后侧冷却用动态控制部输出的冷却集管的开闭信息以及钢板速度，计算冷却期间的实际中间空冷时间，并在实际中间空冷时间不满足目标中间空冷时间时，起动该水冷禁止集管变更部与该轧制速度变更部中的任一者或两者。

4.根据权利要求1所述的卷取温度控制装置，其特征在于，

所述中间空冷时间计算部在计算出的实际中间空冷时间不满足目标中间空冷时间时，在起动所述水冷禁止集管变更部的基础上，再次计算实际中间空冷时间，在实际中间空冷时间依然不满足目标中间空冷时间时，起动所述轧制速度变更部。

5.根据权利要求1所述的卷取温度控制装置，其特征在于，

根据在冷却控制期间从钢板获取到的轧机出侧与中间位置的温度，为了使中间位置的温度与目标温度一致而计算前侧冷却控制装置的打开冷却集管根数的变更量，

根据在冷却控制期间从钢板获取到的中间位置的温度与卷取温度，为了使卷取温度与目标温度一致而计算后侧冷却控制装置的打开冷却集管根数的变更量，

根据冷却集管的开闭信息与钢板速度来计算冷却期间的实际中间空冷时间，

在计算出的实际中间空冷时间不满足目标中间空冷时间时，在将禁止打开动作的冷却集管的选定变更为实际中间空冷时间满足目标中间空冷时间的方向的基础上，再次计算实际中间空冷时间，

在实际中间空冷时间依然不满足目标中间空冷时间时，将钢板的速度变更为实际中间空冷时间满足目标中间空冷时间的方向。

6.一种温度控制方法，其中，

将由热轧机轧制后的钢板通过在该热轧机的出侧设置的卷取冷却装置来冷却，除了将钢板被地下卷取机卷取前的卷取温度控制为规定的目标温度以外，还将钢板通过冷却装置的预先确定的中间位置时的中间温度控制为规定的目标温度，并且将中间位置附近的冷却规格设为空冷，由此将钢板温度保持恒定时间，

在冷却控制之前，对于钢板长边方向上的各部位，根据钢板的轧制速度与所述中间位置附近的空冷时间的目标值，选定在所述中间位置附近禁止打开动作的冷却集管，

根据在该热轧机与该中间位置之间设置的前侧冷却装置的冷却集管的各自的开闭信息来推断钢板的中间温度，使用推断结果与被禁止打开动作的冷却集管的信息，计算用于实现目标中间温度的所述前侧冷却装置的冷却集管的打开与关闭的组合，

根据在该中间位置与地下卷取机之间设置的后侧冷却装置的冷却集管的开闭信息来推断钢板的卷取温度，使用推断结果与被禁止打开动作的冷却集管的信息，计算用于实现目标卷取温度的所述后侧冷却装置的冷却集管的打开与关闭的组合。