CN1954931A - 卷绕温度控制装置和控制方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种卷绕温度控制装置和控制方法。对冷却装置(153)的冷却水箱(160)赋予优先级,用与卷绕温度成为单调函数的控制代码把冷却水箱的开闭模式定式化。着眼于钢板(151)的长度,通过预置控制部件(111),用基于线性的最优化手法的预置,决定控制代码。然后,通过着眼于冷却水箱开闭的偏移的平滑化,计算最终的控制代码,变换为水箱模式,作为预置指令。用简单并且高精度的冷却控制实现由热轧机轧制的钢板的卷绕温度控制。
Description
技术领域
本发明涉及热轧线的卷绕温度控制装置和控制方法,特别涉及适合于由简单的计算使卷绕温度与目标温度一致的卷绕温度控制装置和控制方法。
背景技术
作为进行卷绕温度控制的方法,在特开平8-66713号公报中描述与预先取得的轧制材料的速度模式对应,根据轧制材料的信息,设定冷却模式的方法。
在特开平8-66713号公报中描述根据冷却开始前预先取得的轧制材料的速度模式和轧制材料的信息,预测轧制材料的卷绕温度,根据结果,设定冷却模式。
例如在特开2000-167615号公报中记载与轧制材料冷却装置对应,在长度方向分割,把它作为材料冷却单位,对各单位预测温度,使预测温度与目标温度一致的卷绕温度控制方法。此外,表示取得轧制材料的温度变化和输送台的进入一侧温度变化,实时决定冷却水量,按照它,操作阀门,从而能减少外来干扰的影响的卷绕温度控制装置。
此外,在特开平8-252625号公报中表示在钢板的速度变更时,用变动前的注水量乘以加速率或减速率的简易计算,计算设定水箱水量的控制方法。
此外,如特开平7-32024号公报所示,把轧制材料在长度方向分割,能按各段设定基于控制实际的学习系数,反映学习结果,计算轧制材料的温度下降量,进行冷却控制,使得温度下降量变为目标温度。
可是,在这些手法中,不考虑从成为庞大的组合的冷却模式中高效选择适当的模式,所以存在冷却模式的决定需要很多计算时间的问题。此外,着重于对于卷绕温度控制,把阀门的操作最优化,所以存在某阀门按时间系列重复开闭的问题。
一般,轧制材料的板通过速度在出轧机时为低速,在地下卷取机卷绕开始后,急速变为高速,在卷材通过轧机之前,再度变为低速。在特开平8-66713号公报中,能在速度一定的恒定部进行良好的控制,但是在速度变化的过渡状态部,速度模式和卷绕温度模式不直接对应,所以在与速度模式对应,变更冷却模式的手法中,存在卷绕温度控制的精度下降的问题。
此外,在特开2000-167615号公报中记载的控制方法中,进行轧制材料的温度预测的分割单位依存于装置的尺寸,所以存在与精度上必要的值相比,分割粗糙的问题。
在特开平8-252625号公报中,通过对于速度变化,重新计算水箱水量,能应对,但是未表示冷却前的钢板温度与预置计算中加定的值不同,或卷绕温度对与目标温度具有偏差时,把水箱水量如何变更。冷却控制中,有必要同时应对它们,但是未表示简便进行它的手法。
此外,在特开平8-66713号公报中表示的技术中,如果轧制材料的温度的预测结果不适当,就存在控制精度显著恶化的问题。此外,在特开平7-32024号公报所示的技术中,关于在轧制材料长度方向分割的多段,分别赋予学习系数,所以由于实际数据包含的外来干扰和不确定的影响,有可能赋予与轧制部位和控制状况、温度区对应的使前后符合的系数。
发明内容
本发明至少解决所述的问题,提供从成为庞大的组合的冷却模式中高效选择适合于以高精度控制卷绕温度的冷却模式的手法,降低用于计算冷却模式的计算时间。此外,生成阀门不按时间系列重复开闭的冷却模式。
此外,提供即使存在冷却控制中的各种控制环境的变化(钢板速度和在出轧机一侧测定的钢板的冷却前温度离预置计算中假定的值的偏差、卷绕温度离目标值的偏差),也能高效从成为庞大的组合的冷却模式中选择适合于以高精度控制卷绕温度的冷却模式的手法,降低用于计算冷却模式的计算时间。
此外,轧制材料的温度预测模型即使在模拟实际的冷却现象的程度下降,也能使控制温度的下降最小化。
为了解决所述的课题,本发明是一种卷绕温度控制装置,用热轧机的出来一侧设置的冷却装置把用热轧机轧制的钢板冷却,把用地下卷取机卷绕之前的钢板的温度控制在给定的目标温度,其特征在于,包括:存储冷却装置中设置的多个冷却水箱的开放顺序的优先关系的冷却水箱优先级表;用于推测该钢板的卷绕温度的板温测定模型;把所述冷却水箱的开闭的组合即水箱模式与使用所述冷却水箱优先级表的信息生成的控制代码对应,从目标卷绕温度和与钢板速度有关的信息,使用所述板温测定模型推测卷绕温度,使用推测的结果,计算输出用于实现目标卷绕温度的控制代码的预置控制部;把该预置控制部输出的控制代码变换为水箱模式,对冷却装置输出的水箱模式变换部。
把所述控制代码对应,使得全部水箱打开的状态为最大值(或最小值),把全部水箱关闭的状态为最小值(或最大值),伴随着控制代码的增加,所述卷绕温度的推测值单调减少(或增加)。
特征在于:所述预置控制部与所述钢板的长度方向的各部位对应,计算输出所述控制代码,所述冷却模式变换部识别各水箱的正下方的钢板的长度方向的部位,抽出与部位对应的控制代码,把它变换为水箱模式,对冷却装置输出。
特征在于,具有:所述预置控制部调查所述控制代码在钢板长度方向的增减,当某部位的控制代码比前后的控制代码大或小时,通过使该控制代码与前或后的控制代码一致,修正控制代码,使得钢板长度方向的控制代码的变化成为单峰性的函数的平滑部。
此外,一种温度控制方法,用热轧机的出来一侧设置的冷却装置把用热轧机轧制的钢板冷却,把用地下卷取机卷绕之前的钢板的温度控制在给定的目标温度,其特征在于:对冷却装置中设置的冷却水箱的开放顺序赋予优先级,使用该优先级,生成与冷却水箱开闭的组合即冷却模式对应的控制代码,从控制代码和与钢板速度有关的信息,使用板温度推测模型推测该钢板的卷绕温度,使用推测结果,决定用于现实目标卷绕温度的控制代码,输出,把该控制代码变换为水箱模式,对冷却装置输出。
对于把目标卷绕温度和钢板的速度模式和冷却装置的优先级作为输入信息,使用板温度推测模型计算实现所需的卷绕温度的冷却装置的指令值所对应的控制代码的模型最佳预置部,作为动态控制部,具有:把用于补偿目标卷绕温度和冷却控制中从钢板检测的卷绕温度的偏差的水箱的开闭作为控制代码的修正量计算的卷绕温度偏差修正部;把用于补偿预置控制时假定的钢板的冷却前温度和冷却控制中从钢板检测的冷却前温度的偏差的水箱的开闭作为所述控制代码的修正量计算的冷却前温度偏差修正部;把用于补偿预置控制时假定的钢板速度和冷却控制中的钢板速度的偏差的水箱的开闭作为所述控制代码的修正量计算的速度偏差修正部。把这些计算中使用的系数集中在存储控制代码的变化对卷绕温度带来的影响的第一影响系数表、存储所述钢板速度的变化对卷绕温度带来的影响的第二影响系数表、存储所述冷却温度的速度的变化对卷绕温度带来的影响的第三影响系数表中。而且,提供卷绕温度控制装置,包括:对钢板长度方向的各部位,用动态控制部输出的控制代码修正模型最佳预置部输出的控制代码,把控制代码变换为冷却装置的输出模式的水箱模式变换部。
此外,从目标卷绕温度和与钢板速度有关的信息,计算由代码表示所述冷却水箱的开闭信息的控制代码,按照所述钢板的状态即观测结果,计算修正所述控制代码的代码修正信息,把用所述代码修正信息修正的控制代码变换为水箱模式,对水箱控制装置输出,按照所述代码修正信息计算温度修正信息,按照所述温度修正信息,修正由所述地下卷取机卷绕的下次以后的任意钢板中的所述目标卷绕温度。
或者,从目标卷绕温度和与钢板速度有关的信息,计算由代码表示所述冷却水箱的开闭信息的控制代码,按照所述钢板的状态即观测结果,计算修正所述控制代码的代码修正信息,把用所述代码修正信息修正的控制代码变换为水箱模式,对水箱控制装置输出,按照所述代码修正信息计算由所述地下卷取机卷绕的下次以后的任意钢板中的代码修正信息。
有选为轧制材料的温度预测中使用的温度预测模型能以高精度模拟实际的冷却现象。此外,用于确保外来干扰的影响最小化或学习中使用的实际数据的可靠性的学习数据的采集方法和采集定时成为可能。此外,通过使轧制材料长度方向的适应单位为钢板的前端部和稳定部等2处,把适应控制的计算简单化,并且使适应结果的可靠性提高。不是实际数据,而着眼于操作量,实现适应控制,从而除去实际数据的不可靠性的影响的控制变为可能。
根据本发明,在热轧的卷绕冷却步骤中,通过简单的计算,能以高精度在钢板的长度方向控制温度。此外,能生成冷却阀门不按时间系列重复开闭的冷却水箱。
在热轧的卷绕冷却步骤中,在冷却控制中,即使发生钢板的速度变化、冷却前温度的偏移、卷绕温度与目标值的不一致,通过简单的计算能把这些对卷绕温度的影响最小化,能以高精度在钢板的长度方向控制温度。
在热轧的卷绕冷却步骤中,即使由于控制环境的变化,板温推测模型无法充分模式实际的钢板的冷却现象时,通过简单的计算,也能在钢板的长度方向全部区域中以高精度控制温度。
附图说明
下面简要说明附图。
图1是表示本发明的控制系统的一个实施例的结构图。
图2是表示目标卷绕温度表的结构的说明图。
图3是表示速度模式表的结构的说明图。
图4是表示冷却水箱优先级表的结构的说明图。
图5是表示冷却水箱开闭模式和控制代码的对应表的说明图。
图6是表示模型最佳预置部件的处理的程序流程图。
图7是表示卷绕温度预测计算的详细处理的程序流程图。
图8是表示基于图6的最优化处理的控制代码的变化的一个例子的说明图。
图9是钢板部位和控制代码的对应表的说明图。
图10是平滑处理的说明图。
图11是基于动态控制部件的修正处理的说明图。
图12是表示水箱模式变换部件的处理的程序流程图。
图13是对控制模型的调整进行远程服务的系统的结构图。
图14是表示本发明的控制系统的结构的说明图。
图15是表示目标卷绕温度表的结构的说明图。
图16是表示速度模式表的结构的说明图。
图17是表示冷却水箱优先级表的结构的说明图。
图18是水箱开闭模式和控制代码的对应例的说明图。
图19是模型最佳预置部件的处理。
图20是卷绕温度预测计算的详细处理。
图21是冷却水箱开闭模式和控制代码的对应表的结构图。
图22是钢板部位和控制代码的对应表的结构图。
图23是平滑处理的说明图。
图24是基于动态控制部件的控制代码修正处理的说明图。
图25是第一影响系数表的结构图。
图26是第二影响系数表的结构图。
图27是第三影响系数表的结构图。
图28是冷却前温度偏差修正部件的处理。
图29是钢板的长度方向分段的说明图。
图30是速度偏差修正部件的处理。
图31是基于动态控制部件的控制代码修正处理结果的说明图。
图32是水箱模式变换部件的处理。
图33是基于动态控制部件的控制代码修正处理的说明图。
图34是水箱模式变换部件的处理。
图35是对控制模型的调整进行远程服务的系统的结构图。
图36是表示本发明的卷绕温度控制装置的结构的说明图。
图37是表示目标卷绕温度表的结构的说明图。
图38是表示速度模式表的结构的说明图。
图39是表示冷却水箱优先级表的结构的说明图。
图40是水箱开闭模式和控制代码的对应例的说明图。
图41是预置控制部件的处理。
图42是卷绕温度预测计算的详细处理。
图43是冷却水箱开闭模式和控制代码的对应表的结构图。
图44是钢板部位和控制代码的对应表的结构图。
图45是基于动态控制部件的控制代码修正处理的说明图。
图46是第一影响系数表的结构图。
图47是第二影响系数表的结构图。
图48是第三影响系数表的结构图。
图49是冷却前温度偏差修正部件的处理。
图50是钢板的长度方向分段的说明图。
图51是速度偏差修正部件123的处理。
图52是基于动态控制部件的控制代码修正处理结果的说明图。
图53是水箱模式变换部件的处理。
图54是适应控制部件的结构图。
图55是前端适应控制部件的处理。
图56是稳定适应控制部件的处理。
图57是表示卷绕温度控制装置的结构的说明图。
符号的说明。
100-控制装置;111-模型最佳预置部件;112-平滑部件;114-目标卷绕温度表;115-速度模式表;116-冷却水箱优先级表;117-板温推测模型;120-动态控制部件;130-水箱模式变换部件;150-控制对象;153-卷绕冷却部;1205-调整用数据库;1206-模型调整部件。
具体实施方式
用于实施本发明的卷绕温度控制装置的最佳形态如图1所示,卷绕温度控制装置100把目标卷绕温度、钢板的速度模式和冷却装置的优先级作为输入信息。而且,具有:使用板温推测模型,计算与实现所需的卷绕温度的冷却装置的指令值对应的控制代码的模型最佳预置部件111;抑制冷却装置的指令值的不要的变更的冷却装置的指令值平滑部件112。还包含:把控制代码变换为冷却装置的输出模式的冷却水箱变换部件130。
据此,在热轧后的钢板的卷绕控制中,无论在钢板长度方向的哪个部位,都能取得高精度的卷绕温度。结果,能提高钢板的组成质量,同时能取得接近平坦的钢板形状。
图1表示本发明实施例1的卷绕温度控制装置和控制对象的结构。卷绕温度控制装置100从控制对象150接收各种信号,对控制对象150输出控制信号。
首先,说明控制对象150的结构。在本实施例中,控制对象150是热轧的卷绕温度控制线,用卷绕冷却部153把由轧制部152的轧机157轧制的900℃~1000℃的温度的钢板151冷却,用地下卷取机154卷绕。在卷绕冷却部153设置从钢板151的上方水冷的上部冷却装置158和从钢板151的下方水冷的下部冷却装置159。各冷却装置分别具有多个组合一定数量的放出水的冷却水箱160的库161。
在本实施例中,以各冷却水箱160的操作指令为打开或关闭时为例进行说明。出轧机一侧温度计155计测由轧制部152轧制之后的钢板的温度,卷绕温度计156计测由地下卷取机154卷绕之前的温度。卷绕温度控制的目的是使由卷绕温度计156计测的温度与目标温度一致。目标温度可以在卷材长度方向的各部位一定,也可以按照各部位设定不同的值。
下面表示卷绕温度控制装置100的结构。卷绕温度控制装置100具有:用卷绕冷却部153把钢板155冷却之前,计算与各冷却水箱160的开闭模式对应的控制代码的预置控制部件110。此外,具有:由卷绕冷却部153把钢板155冷却时,实时取得卷绕温度计156的测定温度等的实际,变更控制代码的动态控制部件120。此外,具有:把控制代码变换为各冷却水箱160的开闭模式的水箱模式变换部件130。以下把各冷却水箱160的开闭模式的集合称作水箱模式。
预置控制部件110具有:从目标卷绕温度表114、速度模式表115、冷却水箱优先级表116取得信息,通过使用板温推测模型117的运算,计算水箱模式的模型最佳预置部件111。具有:对于模型最佳预置部件111的计算结果,使水箱模式的时间的输出平滑的冷却装置指令值平滑部件112。
动态控制部件120具有:使用来自卷绕温度计156的检测温度,修正它和目标温度的偏差的卷绕温度偏差修正部件121。此外,具有:使用来自出轧机一侧温度计155的检测温度,修正它和预置控制运算时假定的出轧机一侧温度的偏差的出轧机一侧温度偏差修正部件122。此外,具有:从轧机157或地下卷取机154的旋转速度计算钢板151的速度,修正计算结果和预置控制运算时假定的钢板速度的偏差的速度偏差修正部件123。
图2表示目标卷绕温度表114的结构。表示与钢板的种类(钢种)对应,把目标温度分层的例子。预置控制部件110判定该卷材的钢种,从目标卷绕温度表114抽出对应的目标温度。
图3表示速度模式表115的结构。对于钢种、板厚、板宽,钢板151的前端从轧机157出来,由地下卷取机154卷绕之前的速度是初始速度。然后,急加速后的稳定速度,钢板151的后端从轧机157出来之前急减速,由地下卷取机154卷绕之前的速度是结束期速度,把各速度分层。
预置控制部件110判定该卷材的钢种、板厚、板宽,从速度模式表115抽出对应的速度模式。例如钢种为SUS304,板厚3.0~4.0mm,板宽为1200mm时,设定初始速度150mpm、稳定速度150mpm、结束期速度150mpm。
图4表示冷却水箱优先级表115的结构。以下,以水箱的总数为100时为例进行说明。图4是对100个水箱的开放顺序赋予1~100的优先级,对于钢种、板厚、水箱分类(上水箱或下水箱),存储优先开放的冷却水箱的顺序。
考虑冷却效率、表面和内部的允许温度差,决定优先级。例如钢板151薄时,在表面和内部难以产生温度差,所以考虑冷却效率,优先开放接近钢板151的温度高的轧机157的出来一侧的水箱。在钢板151厚时,利用基于空冷的回流,为了把表面和内部的温度差抑制在允许值的范围内,尽可能打开的水箱不连续地赋予优先级。通过使水冷和空冷混合存在,稍微牺牲冷却效率,抑制钢板151的表面和内部的温度差。
控制冷却水箱,从而只开放能实现目标卷绕温度的数量。对库、冷却水箱,按靠近轧机157的顺序赋予编号,例如(1、1)表示第一库的第一冷却水箱。
在图4中,表示钢种为SUS304,板厚为2.0~3.0mm,冷却水箱分类为上水箱时,以(1、1)、(1、2)、(1、3)、(1、4)、(1、5)、(2、1)、…、(20、4)、(20、5)的顺序优先开放。即因为薄板,考虑冷却效率,从轧机157出来一侧的水箱按顺序优先开放。此外,钢种为SUS304,板厚为5.0~6.0mm,冷却水箱分类为上水箱时,以(1、1)、(1、4)、(2、1)、(2、4)、(3、1)、(3、4)、…、(20、3)、(20、5)的顺序优先开放。即表示钢板151稍厚,所以开放的水箱不连续地赋予优先级。
在本实施例中,上水箱和下水箱的优先级相同,但是也可以赋予不同的优先级。
水箱模式由对应的控制代码表现。图5表示预置控制部件110输出的控制代码和冷却水箱开闭模式的对应。控制代码0为全开,100为全关。以下,进行控制代码化,使得只有优先级1的冷却水箱打开的水箱开闭模式为1,优先级1和2的两个冷却水箱打开的水箱开闭模式为2…。
预置控制部件110对平滑部件112输出与这样的冷却水箱开闭模式对应的控制代码。即全部冷却水箱打开的状态的控制代码为0,全部冷却水箱关闭的状态的控制代码为100(100为上或下冷却水箱的总数)。而且,如果钢种为SUS304,板厚为2.0~3.0mm,冷却水箱分类为上水箱时,就按照水箱的优先级,决定控制代码。例如只有(1、1)打开的状态为控制代码99,(1、1)、(1、2)打开的状态为控制代码98,(1、1)、(1、2)、(1、3)打开的状态为控制代码97。用该要领,以下对水箱的开放模式赋予控制代码,直到全部水箱打开的状态的控制代码0。
图6表示模型最佳预置部件111执行的算法。根据在S6-1中从速度模式表115取得的值,计算用于从初始速度转移到稳定速度的加速开始位置、用于从稳定速度转移到结束期速度的减速开始位置。然后,计算从钢板151出轧机157开始到用地下卷取机154的卷绕结束的速度模式。分别能用以下所示的表达式1~表达式4计算加速开始位置Saccp、加速结束位置Saccq、减速开始位置Sdccp、减速结束位置Sdccq。
[表达式1]
Saccp=Lmd
可是,Lmd:从轧机157到地下卷取机154的距离。
[表达式2]
Saccq=Saccp+(Smid-Sstart)*(Smid+Sstart)/(Saccrate*2)
可是,Sstart:钢板151的初始速度,Smid:钢板151的稳定速度,Saccrate:从钢板151的初始速度到稳定速度的加速率。
[表达式3]
Sdccp=Lstrip-(Smid-Send)*(Smid+Send)/(Sdccrate*2)-Lmargin
可是,Lstrip:钢板151的长度,Send:钢板151的结束期速度,Sdccrate:从钢板151稳定速度到结束期速度的减速率,Lmargin:表示钢板151的尾部离开达到何种程度前减速结束的界限。
[表达式4]
Sdccq=Lstrip-Lmargin
按照计算的速度模式,在S6-2以后,用使用板温推测模型117的计算算出实现目标卷绕温度的水箱模式的时间变化。在本实施例中,表示按照线性反插补法计算水箱模式的例子。
在S6-2中关于钢板151的各部位,定义夹着解的控制代码的两个控制代码nL、nH。这里,在冷却水箱的全开和全关之间存在解,所以一律为nL=0,nH=0。这里,伴随着控制代码的增加,单纯打开的冷却水箱减少,所以n1<n2时,关于与这些水箱模式对应的卷绕温度Tc1、Tc2,Tc1<Tc2成立。
接着在S6-3中,nL和nH的平均为n0。然后在S6-4中,计算与控制代码n0对应的卷绕温度Tc0。S6-4关于钢板150的长度方向的各部位,从出轧机到地下卷取机卷绕,连续计算按照板温推测模型117的温度推测运算,推测卷绕温度。在S6-5中,判定推测卷绕温度Tc0相对目标卷绕温度Ttarget的符号,当Tc0>Ttarget时,在n0和nL之间存在解,所以把n0放在nH。相反,当Tc0<Ttarget时,在n0和nH之间存在解,所以把n0放在nL。在S6-6中,判定算法的结束条件,在不满足时,重复执行S6-3~S6-5。
算法的结束把S5-3~S5-5的一定次数以上的重复结束、卷绕温度推测Tc和目标卷绕温度Ttarget的偏差在一定值以下、n0与nH、nL中的任意一个一致作为条件,判定。
作为控制代码赋予方法,可以进行对应,使得全部冷却水箱为关闭状态的控制代码为0(最小值),全部冷却水箱为打开状态的控制代码为100(最大值),伴随着控制代码的增加,卷绕温度的推测值单调增加。
图7表示与S6-4对应的温度推测运算的细节。作为温度推测运算,表示把钢板151在长度方向和厚度方向分割,时间以一定刻度推进、计算的所谓的前进差分法的例子。
在S7-1中更新计算时刻,从在图6的S6-1中生成的速度模式计算相应时刻的板速Vt。在S7-2中,使用计算的板速,计算出轧机长度。出轧机长度Ln是轧制结束,从轧机出来的钢板的长度,能用表达式5计算。可是,Ln-1是以前时刻的出来长度。
[表达式5]
Ln=Ln-1+Δ·Vt
在S7-3中判定运算的结束。出轧机长度Ln比钢板的全长和轧机157~地下卷取机154距离的和大时,与一个卷材对应的卷绕温度预测计算全部结束,所以成为运算结束。
当运算未结束时,在S7-4中进行钢板的温度跟踪。即从Ln和Ln-1的关系知道对于以前时刻的钢板的位置,在经过Δ时间后,钢板前进了多少,所以进行把钢板的温度分布只移动对应的距离的处理。在S7-5中,对在Δ间从轧机排出的钢板151设定冷却前的钢板温度的推测值。在S7-6中,从与钢板151的各部位对应的水箱的开闭信息判定各部位是水冷还是空冷。在水冷时,在S7-7中按照表达式6计算热传导系数。
[表达式6]
hw=9.72*105*ω0.355*{(2.5-1.15*logTw)*D/(pl*pc)}0.646/(Tsu-Tw)
可是,ω:水量密度,Tw:水温,D:喷嘴直径,pl:线方向的喷嘴间隔,pc:与线正交方向的喷嘴间隔,Tsu:钢板151的表面温度。
表达式6是所谓的薄板冷却时的热传导系数。作为水冷方法,此外有喷雾冷却等各种,知道几个热传导系数的计算式。而空冷时,按照表达式7,计算热传导系数。
[表达式7]
hr=σ·ε[{(273+Tsu)/100}4-{(273+Ta)/100}4]/(Tsu-Ta)
可是,σ:斯蒂芬玻尔兹曼常数(=4.88),ε:放射率,Ta:空气温度(℃),Tsu:钢板151的表面温度。
关于钢板151的表面和背面,表达式6和表达式7分别计算。然后在S7-9中根据经过Δ之前的温度,加减Δ间的热量的移动,计算钢板151的各部位的温度。如果能忽略钢板151的厚度方向的热移动时,关于钢板151的长度方向的各部位,就能按表达式8那样计算。
[表达式8]
Tn=Tn-1-(ht+hb)*Δ/(ρ*C*B)
可是,Tn:现在的板温,Tn-1:Δ之前的板温,ht:钢板表面的热传导系数,hb:钢板背面的热传导系数,ρ:钢板的密度,C:钢板的比热,B:钢板厚度。
此外,有必要考虑钢板151的厚度方向的热传导时,能通过求解熟知的热方程式,计算。热方程式由表达式9表示,用计算机对它进行差分计算的方法在各种文献中公开。
[表达式9]
T/t={λ/(ρ*C)}(2T/t2)
可是,λ:热传导率,T:材料温度。
然后,在S7-10中,从轧机157到地下卷取机154的线内的钢板151的全部区域中计算结束之前,重复S6-6~S7-9。此外,在S7-3中判定运算的结束之前,重复S7-1~S7-9。
图8表示S6-3中对钢板151的各部位赋予的控制代码的基于图6的最优化处理的变化的一个例子。在第一次处理中,在各部位是对相同的初始值(nL=0,nH=100)的处理,所以如图8的第一次处理所示,在钢板151的全部区域,赋予50。在第二次处理中,对于控制代码50,根据钢板151的各部位的卷绕温度Tc0的预测结果比Ttarget大或小,赋予的控制代码不同。在本实施例中,表示接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水箱的方向的控制代码,钢板速度为高速的钢板151的中央部更新为打开水箱方向的控制代码的例子。
具体而言,如图8的第二次处理所示,前端部、后端部在第一次的处理的S6-5中更新为nL=50、nH=100的结果为控制代码更新为平均的75。而中央部在第一次的处理的S6-5中更新为nL=0、nH=50的结果为控制代码更新为25。通过这样重复图6的S6-3~S6-6,依次更新控制代码。
图9表示预置控制部件110最终输出的控制代码的例子。在图的例子中,钢板151与离前端的距离对应,以1m单位,划分为网格,与网格对应,分配控制代码。冷却装置与钢板的表面和背面对应,具有上部冷却装置158和下部冷却装置159,所以作为控制代码,与上水箱和下水箱对应,分别输出。在图中,表示关于钢板151的长度方向,离前端1m的上水箱的控制代码为95,下水箱的控制代码为95,在500m~501m之间,上水箱的控制代码为14,下水箱的控制代码为14。
在图9中,与钢板151的同一部位对应的上水箱和下水箱的控制代码相同,但是也能设定不同的控制代码。
图10表示平滑部件112的处理结果。平滑部件112对于模型最佳预置部件111的输出,进行把冷却水箱的开闭平滑化的处理。模型最佳预置部件111输出的控制代码在钢板部位3m~4m的区间中,与前后的部位相比,都小。这时,输出一部分的冷却水箱伴随着部位的通过,瞬间开闭的控制指令。
基于平滑部件112的平滑处理之后,通过把控制代码12平滑为14,控制代码对于钢板部位的变化变为单调,消除平滑前的问题。
即使生成冷却水箱用短周期开闭的指令,实际上因为冷却水箱的响应延迟,所以没有意义。因此,进行这样平滑处理,把冷却水箱的指令在时间方向平滑化。把各控制代码与前后的控制代码比较,都大或小时,通过使它与前或后的控制代码一致的简单处理,能实现平滑化。
预置控制部件110输出的控制代码由动态控制部件120,在实际冷却钢板151时,实时修正。动态控制部件120具有:使用来自卷绕温度计156的检测温度,修正它与目标温度的偏差的卷绕温度偏差修正部件121。此外,具有:使用来自出轧机一侧温度计155的检测温度,修正它与预置控制计算时假定的出轧机一侧温度的偏差的出轧机一侧温度偏差修正部件122。还具有:从轧机157或地下卷取机154的旋转速度计算钢板151的速度,修正计算结果和预置控制计算时假定的钢板速度的偏差的速度偏差修正部件123。把这些修正量的总和换算为控制代码的变化量,作为动态控制部件120的修正量输出。修正量的计算能由PI控制等的应用实现。按照输出的修正量,修正预置控制部件110输出的控制代码。
图11表示动态控制部件120修正预置控制部件110输出的控制代码时的修正结果的例子。钢板部位5m~6m的控制代码从12修正为14。
图12表示水箱模式变换部件130执行的算法。在S11-1中,计算通过冷却水箱的正下方的钢板151离前端的距离Lh。通常控制装置100为了以各种目的使用,具有这样的距离信息。
在S11-2中判定Lh是否比0小,在小时,钢板151未到达冷却水箱,所以跳出处理,进入S11-6。大时,钢板151到达冷却水箱,所以在S11-3中抽出与距离Lh对应的控制代码。即比对Lh和图9的钢板部位,抽出与Lh对应的部位的上水箱控制代码和下水箱控制代码。
在S11-4中从控制代码抽出冷却水箱开闭模式。使用图5的控制代码和冷却水箱开闭模式的对应,决定开放到优先级多少的冷却水箱。在S11-5中,使用冷却水箱优先级表115中存储的信息,具体确定开放的冷却水箱,最终决定该冷却水箱的开闭。在S11-6中,判定关于全部冷却水箱的运算是否结束,在未结束时,在结束之前,重复S11-1~S11-5的处理。
在本实施例中,以冷却水箱数上下都为100时为例进行说明,但是作为水箱数,按照设备,可以是各种数。在本实施例中,设置平滑部件1112,但是也考虑省略的结构。
说明其他实施例。在本实施例中,表示作为工厂制造机从远程使用因特网的服务,进行水冷模型或空冷模型的调整的情形。图13表示本实施例的系统的全体结构。
制造机把控制装置100从控制对象150取得的卷绕温度、与它对应的水箱模式、钢板151的速度、出轧机一侧温度等的实际数据或板厚、板宽等主要信息通过网络1211、服务器1210、线路网1203取到本公司的服务器1204。然后存储到调整用数据库1205中。
制造机1202具有模型调整部件1206,按照来自钢铁公司1201的要求,使用调整用数据库1205中存储的数据,进行实施例1中描述的hr、hw、λ的修正计算,把计算结果发送给钢铁公司1201。修正计算如“以高精度进行模型调整的调整神经网络的结构和学习方式”(电气学会论文杂志D、平成7年4月号)中表示一个例子那样,知道各种方式。模型调整的等价可以与调整次数对应,也可以是与调整的结果提高的控制结果对应的成果报酬。
所述实施例能广泛应用于热轧线的冷却控制。
图14表示其他实施例。卷绕温度控制装置1100从控制对象1150接收各种信号,把控制信号对控制对象1150输出。首先说明控制对象1150的结构。在本实施例中,控制对象1150是热轧的卷绕温度控制线,用卷绕冷却部1153把由轧制部1152的轧机1157轧制的900℃~1000℃的温度的钢板1151冷却,用地下卷取机1154卷绕。在卷绕冷却部1153设置从钢板1151的上方水冷的上部冷却装置1158和从钢板1151的下方水冷的下部冷却装置1159,各冷却装置分别具有多个组合一定数量的放出水的冷却水箱1160的库1161。在本实施例中,以各冷却水箱1160的操作指令为打开或关闭时为例进行说明。出轧机一侧温度计1155计测由轧制部1152轧制之后的钢板的温度,卷绕温度计1156计测由地下卷取机1154卷绕之前的温度。在本实施例中,作为冷却前的温度,使用出轧机一侧温度。卷绕温度控制的目的是使由卷绕温度计1156计测的温度与目标温度一致。目标温度可以在卷材长度方向的各部位一定,也可以按照各部位设定不同的值。
下面表示卷绕温度控制装置1100的结构。卷绕温度控制装置1100具有:用卷绕冷却部1153把钢板1155冷却之前,计算与各冷却水箱1160的开闭模式对应的控制代码的预置控制部件1110;在钢板1151由卷绕冷却部1153冷却时,实时取得卷绕温度计1156的测定温度等的实际,变更控制代码的动态控制部件1120;把控制代码变换为各冷却水箱1160的开闭模式的水箱模式变换部件1130。由把模型最佳预置部件1111使用的常数中必要的常数对动态控制部件1120输出的预置信息传递部件1118构成。预置信息传递部件1118至少把钢板的目标卷绕温度、钢板的速度进度表、出轧机一侧板温对动态控制部件1120输出。
以下把各冷却水箱1160的开闭模式的集合称作水箱模式。预置控制部1111具有:从目标卷绕温度表1114、速度模式表1115、冷却水箱优先级表1116取得信息,通过使用板温推测模型1117的运算,计算水箱模式的模型最佳预置部件1111;对于模型最佳预置部件1111的计算结果,使水箱模式的时间的输出平滑的冷却装置指令值平滑部件1112。此外,动态控制部件1120具有:使用来自卷绕温度计1156的检测温度,计算修正它和目标温度的偏差所必要的水箱的开闭数的卷绕温度偏差修正部件1121;使用来自出轧机一侧温度计1155的检测温度,计算修正它和预置控制计算时假定的出轧机一侧温度的偏差所必要的水箱的开闭数的冷却前温度偏差修正部件1122;从轧机1157或地下卷取机1154的旋转速度计算钢板1151的速度,计算修正计算结果和预置控制运算时假定的钢板速度的偏差所必要的水箱的开闭数的速度偏差修正部件1123。还具有:这些计算中使用的影响系数表1124;着眼于钢板长度方向的各部位,合成卷绕温度偏差修正部件1121、冷却前温度偏差修正部件1122、速度偏差修正部件1123的计算结果,计算动态控制部件1120的输出的操作量合成部件1125。
图15表示目标卷绕温度表1114的结构。表示与钢板的种类(钢种)对应,把目标温度分层的例子。预置控制部件1110判定该卷材的钢种,从目标卷绕温度表1114抽出对应的目标温度。
图16表示速度模式表1115的结构。对于钢种、板厚、板宽,分层为:钢板1151的前端从轧机1157出来,由地下卷取机1154卷绕之前的速度(初始速度);然后,急加速后的稳定速度;钢板1151的后端从轧机1157出来之前急减速,由地下卷取机1154卷绕之前的速度(结束期速度)。预置控制部件1110判定该卷材的钢种、板厚、板宽,从速度模式表1115抽出对应的速度模式。例如表示钢种为SUS304,板厚3.0~4.0mm,板宽为1200mm时,设定初始速度150mpm、稳定速度150mpm、结束期速度150mpm。
图17表示冷却水箱优先级表1115的结构。以下,以水箱的总数为100时为例进行说明。图17是对100个水箱的开放顺序赋予1~100的优先级,对于钢种、板厚、水箱分类(上水箱或下水箱),存储优先开放的冷却水箱的顺序。考虑冷却效率、表面和内部的允许温度差,决定优先级。例如钢板1151薄时,在表面和内部难以产生温度差,所以考虑冷却效率,优先开放接近钢板1151的温度高的轧机1157的出来一侧的水箱。在钢板1151厚时,利用基于空冷的回流,为了把表面和内部的温度差抑制在允许值的范围内,尽可能打开的水箱不连续地赋予优先级。通过使水冷和空冷混合存在,稍微牺牲冷却效率,抑制钢板1151的表面和内部的温度差。控制冷却水箱,使得只开放能实现目标卷绕温度的数量。对库、冷却水箱,按靠近轧机1157的顺序赋予编号,例如(1、1)表示第一库的第一冷却水箱。在图中,表示钢种为SUS304,板厚为2.0~3.0mm,冷却水箱分类为上水箱时,以(1、1)、(1、2)、(1、3)、(1、4)、(1、5)、(2、1)、…、(20、4)、(20、5)的顺序优先开放。即因为薄板,考虑冷却效率,从轧机1157出来一侧的水箱按顺序优先开放。此外,钢种为SUS304,板厚为5.0~6.0mm,冷却水箱分类为上水箱时,以(1、1)、(1、4)、(2、1)、(2、4)、(3、1)、(3、4)、…、(20、3)、(20、5)的顺序优先开放。即表示钢板151稍厚,所以开放的水箱不连续地赋予优先级。在本实施例中,上水箱和下水箱的优先级相同,但是也可以赋予不同的优先级。
水箱模式由对应的控制代码表现。图18表示预置控制部件1110输出的控制代码和冷却水箱开闭模式的对应。控制代码0为全开,100为全关。以下,进行控制代码化,使得只有优先级1的冷却水箱打开的水箱开闭模式为1,优先级1和2的两个冷却水箱打开的水箱开闭模式为2…。预置控制部件1110对平滑部件1112输出与这样的冷却水箱开闭模式对应的控制代码。即全部冷却水箱打开的状态的控制代码为0,全部冷却水箱关闭的状态的控制代码为100(100为上或下冷却水箱的总数)。而且,如果钢种为SUS304,板厚为2.0~3.0mm,冷却水箱分类为上水箱时,就按照水箱的优先级,只有(1、1)打开的状态为控制代码99,(1、1)、(1、2)打开的状态为控制代码98,(1、1)、(1、2)、(1、3)打开的状态为控制代码97,用该要领,以下对水箱的开放模式赋予控制代码,直到全部水箱打开的状态的控制代码0。
图19表示模型最佳预置部件1111执行的算法。根据在S16-1中从速度模式表1115取得的值,计算用于从初始速度转移到稳定速度的加速开始位置、用于从稳定速度转移到结束期速度的减速开始位置,计算从钢板1151出轧机1157开始到用地下卷取机1154的卷绕结束的速度模式。分别能用以下所示的表达式10~表达式13计算加速开始位置Saccp、加速结束位置Saccq、减速开始位置Sdccp、减速结束位置Sdccq。
[表达式10]
Saccp=Lmd
可是,Lmd:从轧机1157到地下卷取机1154的距离。
[表达式11]
Saccq=Saccp+(Smid-Sstart)*(Smid+Sstart)/(Saccrate*2)
可是,Sstart:钢板1151的初始速度,Smid:钢板1151的稳定速度,Saccrate:从钢板1151的初始速度到稳定速度的加速率。
[表达式12]
Sdccp=Lstrip-(Smid-Send)*(Smid+Send)/(Sdccrate*2)-Lmargin
可是,Lstrip:钢板1151的长度,Send:钢板1151的结束期速度,Sdccrate:从钢板1151稳定速度到结束期速度的减速率,Lmargin:表示钢板1151的尾部离开达到何种程度前减速结束的界限。
[表达式13]
Sdccq=Lstrip-Lmargin
按照计算的速度模式,在S16-2以后,用使用板温推测模型1117的运算来算出实现目标卷绕温度的水箱模式的时间变化。在本实施例中,表示按照线性反插补法计算水箱模式的例子。
在S16-2中关于钢板1151的各部位,定义夹着解的控制代码的两个控制代码nL、nH。这里,在冷却水箱的全开和全关之间存在解,所以一律为nL=0,nH=100。这里,伴随着控制代码的增加,单纯打开的冷却水箱减少,所以n1<n2时,关于与这些水箱模式对应的卷绕温度Tc1、Tc2,Tc1<Tc2成立。接着在S16-3中,nL和nH的平均为n0。然后在S16-4中,计算与控制代码n0对应的卷绕温度Tc0。S16-4关于钢板1151的长度方向的各部位,从出轧机到地下卷取机卷绕,连续计算按照板温推测模型1117的温度推测运算,推测卷绕温度。在S16-5中,判定推测卷绕温度Tc0相对于目标卷绕温度Ttarget的符号,当Tc0>Ttarget时,在n0和nL之间存在解,所以把n0放在nH。相反,当Tc0<Ttarget时,在n0和nH之间存在解,所以把n0放在nL。在S16-6中,判定算法的结束条件,在不满足时,重复执行S16-3~S16-5。
算法的结束把S15-3~S15-5的一定次数以上的重复结束、卷绕温度推测Tc和目标卷绕温度Ttarget的偏差在一定值以下、n0与nH、nL中的任意一个一致作为条件,判定。
作为控制代码赋予方法,全部冷却水箱为关闭状态的控制代码为0,全部冷却水箱为打开状态的控制代码为100,即使与此对应赋予,也相同。
图20表示与S16-4对应的温度推测计算的细节。作为温度推测运算,表示把钢板1151在长度方向和厚度方向分割,时间以一定刻度Δ推进、计算的所谓的前进差分法的例子。在S17-1中更新计算时刻,从在图19的S16-1中生成的速度模式计算相应时刻的板速Vt。在S17-2中,使用计算的板速,计算出轧机长度。出轧机长度Ln是轧制结束,从轧机出来的钢板的长度,能用表达式计算。可是,Ln-1是以前时刻的出来长度。
[表达式14]
Ln=Ln-1+Δ·Vt
在S17-3中判定运算的结束。出轧机长度Ln比钢板1151的全长和轧机1157到地下卷取机1154距离的和大时,与一个卷材对应的卷绕温度预测计算全部结束,所以运算结束。当运算未结束时,在S17-4中进行钢板的温度跟踪。即从Ln和Ln-1的关系知道对于以前时刻的钢板的位置,在经过Δ时间后,钢板前进了多少,所以进行把钢板的温度分布只移动对应的距离的处理。在S17-5中,对在Δ间从轧机排出的钢板1151设定冷却前的钢板温度的推测值。在S17-6中,从与钢板1151的各部位对应的水箱的开闭信息判定各部位是水冷还是空冷。在水冷时,在S17-7中按照表达式15计算热传导系数。
[表达式15]
hw=9.72*105*ω0.355*{(2.5-1.15*logTw)*D/(pl*pc)}0.646/(Tsu·Tw)
可是,ω:水量密度
Tw:水温
D:喷嘴直径
pl:线方向的喷嘴间隔
pc:与线正交方向的喷嘴间隔
Tsu:钢板1151的表面温度
表达式15是所谓的薄板冷却时的热传导系数。作为水冷方法,此外有喷雾冷却等各种,知道几个热传导系数的计算式。
而空冷时,按照表达式16,计算热传导系数。
[表达式16]
hr=σ·ε[{(273+Tsu)/100}4-{(273+Ta)/100}4]/(Tsu·Ta)
可是,σ:斯蒂芬玻尔兹曼常数(=4.88)
ε:放射率
Ta:空气温度(℃)
Tsu:钢板1151的表面温度
关于钢板1151的表面和背面,表达式15和表达式16分别计算。然后,根据经过Δ之前的温度,加减Δ间的热量的移动,计算钢板1151的各部位的温度。如果能忽略钢板1151的厚度方向的热移动时,关于钢板1151的长度方向的各部位,就能按表达式17那样计算。
[表达式17]
Tn=Tn-1-(ht+hb)*Δ/(ρ*C*B)
可是,Tn:现在的板温
Tn-1:Δ之前的板温
ht:钢板表面的热传导系数
hb:钢板背面的热传导系数
ρ:钢板的密度
C:钢板的比热
B:钢板厚度
此外,有必要考虑钢板1151的厚度方向的热传导时,能通过求解熟知的热方程式,计算。热方程式由表达式18表示,用计算机对它进行差分计算的方法在各种文献中公开。
[表达式18]
T/t={λ/(ρ*C)}(2T/t2)
可是,λ:热传导率
T:材料温度
然后,在S7-10中,从轧机1157到地下卷取机1154的线内的钢板1151的全部区域中计算结束之前,重复S16-6~S17-9。此外,在S17-3中判定运算的结束之前,重复S17-1~S17-9。
图21表示S16-3中对钢板1151的各部位赋予的控制代码的基于图19的最优化处理的变化的一个例子。在第一次处理中,在各部位是对相同的初始值(nL=0,nH=100)的处理,所以如图21的第一次处理所示,在钢板1151的全部区域,赋予50。在第二次处理中,对于控制代码50,根据钢板1151的各部位的卷绕温度Tc0的预测结果比Ttarget大或小,赋予的控制代码不同。在本实施例中,表示接近钢板速度为低速的钢板1151的前端、后端的部分更新为关闭水箱的方向的控制代码,钢板速度为高速的钢板151的中央部更新为打开水箱方向的控制代码的例子。具体而言,如图21的第二次处理所示,前端部、后端部在第一次的处理的S16-5中更新为nL=50、nH=100的结果为控制代码更新为平均的75。而中央部在第一次的处理的S16-5中更新为nL=0、nH=50的结果为控制代码更新为25。通过这样重复图19的S16-3~S16-6,依次更新控制代码。
图22表示预置控制部件1110最终输出的控制代码的例子。在图的例子中,钢板1151与离前端的距离对应,以1m单位,划分为网格,与网格对应,分配控制代码。冷却装置与钢板的表面和背面对应,具有上部冷却装置1158和下部冷却装置1159,所以作为控制代码,与上水箱和下水箱对应,分别输出。在图中,表示关于钢板1151的长度方向,离前端1m的上水箱的控制代码为95,下水箱的控制代码为95,在500m~501m之间,上水箱的控制代码为14,下水箱的控制代码为14。在图21中,与钢板1151的同一部位对应的上水箱和下水箱的控制代码相同,但是也能设定不同的控制代码。
图20表示平滑部件1112的处理结果。平滑部件1112对于模型最佳预置部件1111的输出,进行把冷却水箱的开闭平滑化的处理。在图23中,模型最佳预置部件1111输出的控制代码在钢板部位3m~4m的区间中,与前后的部位相比,都小。这时,输出一部分的冷却水箱伴随着部位的通过,瞬间开闭的控制指令。基于平滑部件1112的平滑处理之后,通过把控制代码12平滑为14,控制代码对于钢板部位的变化变为单调,能消除平滑前的问题。即使生成冷却水箱用短周期开闭的指令,实际上因为冷却水箱的响应延迟,所以没有意义。因此,进行这样平滑处理,把冷却水箱的指令在时间方向平滑化。把各控制代码与前后的控制代码比较,都大或小时,通过使它与前或后的控制代码一致的简单处理,能实现平滑化。
图24表示动态控制部件120的结构。预置控制部件1110输出的控制代码由动态控制部件1120,在实际冷却钢板1151时,实时修正。动态控制部件1120具有:使用来自卷绕温度计1156的检测温度,修正它与目标温度的偏差的卷绕温度偏差修正部件1121;使用来自出轧机一侧温度计1155的检测温度,修正它与预置控制计算时假定的冷却前温度的偏差的冷却前温度偏差修正部件1122;从轧机1157或地下卷取机1154的旋转速度计算钢板1151的速度,修正计算结果和预置控制计算时假定的钢板速度的偏差的速度偏差修正部件1123。还具有修正量的计算时使用的影响系数表1124。修正量的总和由操作量合成部件1125按钢板1151的长度方向的各部位换算为控制代码的变化量,从动态控制部件1120输出。
下面,详细说明各部位的动作。影响系数表1124具有存储相对于控制代码的变化的卷绕温度的变化的第一影响系数表11101、存储相对于钢板速度的变化的卷绕温度的变化的第二影响系数表11102、存储相对于冷却前温度的变化的卷绕温度的变化的第三影响系数表11103。
图25表示第一影响系数表11101的结构。在第一影响系数表11101中,把打开或关闭一个冷却水箱1160时的卷绕温度Tc的变化量所对应的数值Tc/Δn(℃)由板厚、板速、控制代码分层存储。在图的例子中,表示板厚在3mm以下,钢板1151的速度在150mpm以下,控制代码n在9以下时,(Tc/Δn)=3.0℃,如果打开或关闭一个冷却水箱1160,则由卷绕温度计1156计测的卷绕温度Tc下降或上升3℃。也能减少分层项目,也考虑追加冷却前温度。
图26表示第二影响系数表11102的结构。在第二影响系数表11102中,把钢板1151的速度增加或减少1mpm时的卷绕温度Tc的变化量所对应的数值Tc/V(℃/mpm)由板厚、板速、控制代码分层存储。在图的例子中,表示板厚在3mm以下,钢板1151的速度在150mpm以下,控制代码n在9以下时,(Tc/V)=2.2℃,如果把钢板1151的速度增加或减少1mpm,则由卷绕温度计1156计测的卷绕温度Tc下降或上升2.2℃。也同样能减少分层项目,也考虑追加冷却前温度。
图27表示第三影响系数表11103的结构。在第三影响系数表11103中,把由出轧机一侧温度计1155计测的钢板1151的冷却前温度增加或减少1℃时的的卷绕温度Tc的变化量所对应的数值Tc/Tf由板厚、板速、控制代码分层存储。在图的例子中,表示板厚在3mm以下,钢板1151的速度在150mpm以下,控制代码n在9以下时,(Tc/V)=0.9℃,冷却前温度的计测值高或低1℃时,由卷绕温度计1156计测的卷绕温度Tc下降或上升0.9℃。也同样能减少分层项目,也考虑追加冷却前温度。
下面,说明卷绕温度偏差修正部件1121的处理。卷绕温度偏差修正部件1121以一定周期起动,进行卷绕温度FB控制。即卷绕温度偏差修正部件1121具有:对于卷绕温度相对目标温度的偏差大小,计算适当的控制代码的变更量的卷绕温度偏差修正量计算部件11104。卷绕温度偏差修正量计算部件11104取得在设置时假定的Tc和由卷绕温度计1156计测的Tc的差分,从第一影响系数表11101取得相当于当前的状态的分层的影响系数Tc/Δn,通过以下的运算,计算控制代码的变更量。
[表达式19]
Δn1=G1·{1/(Tc/Δn)}·ΔTc
可是,Δn1:基于卷绕温度FB控制的控制代码变化量
G1:常数(卷绕温度FB控制增益)
(Tc/Δn):从第一影响系数表11101抽出的相应分层的影响系数
ΔTc:卷绕温度偏差
而冷却前温度偏差修正部件1122也同样以一定周期起动,进行冷却前温度偏差前馈控制。即冷却前温度偏差修正部件1122具有:对于预置计算时假定的冷却前温度与由出轧机一侧温度计1155检测的出轧机一侧温度的偏差的大小,计算适当的控制代码的变更量的冷却前温度偏差修正量计算部件11105;决定把计算结果应用于钢板1151的长度方向的哪个部位的应用部位决定部件11108。冷却前温度偏差修正量计算部件11105取得在设置中假定的Tf和由出轧机一侧温度计1155检测的Tf的差分ΔTf,从第一影响系数表11101和第三影响系数表11103取得相当于当前状态的分层的影响系数(Tc/Δn)、(Tc/Tf),通过以下的运算,计算控制代码的变更量。
[表达式20]
Δn2=G2·(Δn/Tf)·ΔTf
=G2·{1/(Tc/Δn)}·(Tc/Tf)·ΔTf
可是,Δn2:基于冷却前温度偏差FF控制的控制代码变化量
G2:常数(冷却前温度偏差FF控制增益)
(Tc/Tf):从第三影响系数表11103抽出的相应分层的影响系数
ΔTf:出轧机一侧温度偏差
计算的Δn2对应用部位决定部件11108输出。
图28表示应用部位决定部件11108的处理。这里,对钢板1151,如图29所示,在长度方向定义段11601。在图的例子中,从钢板前端到钢板后端,定义n个段,分别赋予段编号。即对钢板前端的段赋予1,以下对钢板后端的段赋予n。在S115-1中,取得出轧机一侧温度计1155设置位置的段编号。这里取得的段编号为i。钢铁系统的控制装置通常计算钢板1151的跟踪信息,在各种用途中使用。即周期地计算钢板1151的开始位置(从轧机157出来的长度)、末端位置,所以从该信息与出轧机一侧温度计1155的安装位置的关系,能确定出轧机一侧温度计1155设置位置的段编号。接着,在S115-2中,取得冷却前温度偏差修正量计算部件11105的输出Δn2。然后,S115-3、在S115-1中取得的出轧机一侧温度计1155设置位置的段编号i登记Δn2。以下,该值为(Δn2)i。
速度偏差修正量计算部件11106也同样以一定周期起动,进行速度偏差前馈控制。即速度偏差修正量计算部件11106具有:对于预置计算时假定的钢板速度与实际的钢板速度的偏差的大小,计算适当的控制代码的变更量的速度偏差修正量计算部件11106;决定把计算结果应用于钢板1151的长度方向的哪个部位的应用部位决定部件11109。速度偏差修正量计算部件11106取得设置中假定的钢板速度和实际速度的偏差ΔV,从第一影响系数表11101和第二影响系数表11102取得相当于当前状态的分层的影响系数(Tc/Δn)、(Tc/V),通过以下的计算,计算控制代码的变更量。
[表达式21]
Δn3=G3·(Δn/V)·ΔV
=G3·{1/(Tc/Δn)}·(Tc/V)·ΔV
可是,Δn3:基于板速偏差FF控制的控制代码变化量
G3:常数(板速偏差FF控制增益)
(Tc/V):从第二影响系数表11102抽出的相应分层的影响系数
ΔV:板速偏差
计算的Δn3对应用部位决定部件11109输出。
图30表示应用部位决定部件11109的处理。在S17-1中,从钢板1151的跟踪信息取得位于卷绕冷却部1153的侵入位置和排出位置的钢板的钢板段编号。接着在S17-2中,从取得的段编号决定需要控制代码的修正的段,计算各段的修正比。钢板段编号i的修正比Ri能用以下的表达式计算。
[表达式22]
Ri=(i-I1)/(I2~I1)
可是,I1:冷却装置排出位置的钢板段编号
I2:冷却装置进入位置的钢板段编号
然后,在S17-3中,取得速度偏差修正量计算部件11106的输出Δn3。在S17-4中,从Δn3和S17-2中计算的修正比,计算各段的控制代码修正量,登记到相应的段编号中。钢板段编号i的修正量Δn3能用以下的表达式计算。
[表达式23]
Δnri=Δn3×Ri
下面,说明操作量合成部件1125的处理。操作量合成部件1125把由卷绕温度偏差修正部件121计算的Δn1、(Δn2)i、(Δn3)i相加,计算各钢板段的操作量。具体而言,用表达式24计算关于钢板段i的动态控制部件1120的输出Ndi。
[表达式24]
Ndi={Δn1+(Δn2)i+(Δn3)i}
动态控制部件1120输出计算的修正量,按照该值,修正预置控制部件1110输出的控制代码。
以上的基于动态控制部件1120的修正量计算可以不关于全部钢板段进行,通过限定在卷绕冷却装置1153作为冷却对象的钢板段,进行所述处理,简化计算。
图31表示动态控制部件1120修正预置控制部件1110输出的控制代码时的修正结果的例子。在图中,钢板部位5m~6m的控制代码从12修正为10。在本实施例中,各修正量计算部件11104~11106以一定周期起动,但是作为起动方法,考虑钢板1151从轧机1157出来一定长度的每个定时。
图32表示水箱模式变换部件1130执行的算法。在S119-1中,计算通过冷却水箱正下方的钢板1151离前端的距离Lh。通常控制装置1100具有这样的距离信息,以各种目的使用。在S119-2中,判定Lh是否比0小,在小时,钢板1151未到达相应的冷却水箱,所以跳出处理,进入S119-6。大时,钢板1151到达相应的冷却水箱,所以在S119-3中,抽出与距离Lh对应的控制代码。即比对Lh和图21的钢板部位,抽出与Lh对应的部位的上水箱控制代码和下水箱控制代码。在S119-4中,从控制代码抽出冷却水箱开闭模式。使用图20的控制代码和冷却水箱开闭模式的对应,决定打开到优先级多少的冷却水箱。在S119-5中,使用冷却水箱优先级表1115中存储的信息,具体决定开放的冷却水箱,最终决定相应的冷却水箱的开闭。在S119-6中,判定关于全部冷却水箱的运算是否结束,未结束时,重复S119-1~S19-5的处理,直到结束。
在本实施例中,以冷却水箱数上下都为100时为例进行说明,但是作为水箱数,能是各种数。在本实施例中,设置平滑部件1112,但是也考虑省略的结构。
进一步说明其他实施例。在本实施例中,表示用操作量合成部件1125合成动态控制部件1120的计算结果中冷却前温度偏差修正部件1122和速度偏差修正部件1123的输出,使用该值修正预置控制部件1110的输出后,在水箱模式变换部件1130的处理中,把卷绕温度偏差修正部件1121的输出反映到水箱的开闭中时的实施例。图33表示处理结构。操作量合成部件1125通过使用冷却前温度偏差修正部件1122和速度偏差修正部件1123的输出的以下运算,生成修正代码。
[表达式25]
Ndi={(Δn2)i+(Δn3)i}
然后,动态控制部件1120输出计算的修正量,按照该值,修正预置控制部件1110输出的控制代码。
图34表示水箱模式变换部件1130执行的算法。S121-1中,计算通过冷却水箱正下方的钢板1151离前端的距离Lh。通常控制装置1100具有这样的距离信息,以各种目的使用。在S121-2中,判定Lh是否比0小,在小时,钢板1151未到达相应的冷却水箱,所以跳出处理,进入S121-7。大时,钢板1151到达相应的冷却水箱,所以在S121-3中,抽出与距离Lh对应的控制代码。即比对Lh和图21的钢板部位,抽出与Lh对应的部位的上水箱控制代码和下水箱控制代码。在S121-4中,从控制代码抽出冷却水箱开闭模式。使用图20的控制代码和冷却水箱开闭模式的对应,决定打开到优先级多少的冷却水箱。在S121-5中,使用冷却水箱优先级表1115中存储的信息,具体决定开放的冷却水箱。然后,在S121-6中,从靠近地下卷取机1154的水箱按顺序检查开闭,按与Δn3对应的个数,进行把水箱状态颠倒的处理,最终决定该冷却水箱的开闭。在S121-7中,判定关于全部冷却水箱的计算是否结束,未结束时,重复S121-1~S121-6的处理,直到结束。
根据本实施例,通过靠近地下卷取机1154的水箱的开闭,消除卷绕温度偏差,所以能提高反馈控制的响应,能缩短消除偏差的时间。
进一步说明其他实施例。在本实施例中,表示作为工厂制造机从远程使用因特网的服务,进行水冷模型或空冷模型的调整的情形。图35表示系统的全体结构。制造机把控制装置1100从控制对象1150取得的卷绕温度、与它对应的水箱模式、钢板1151的速度、出轧机一侧温度等的实际数据或板厚、板宽等主要信息通过网络12211、服务器12210、线路网12203取到本公司的服务器12204。然后存储到调整用数据库12205中。制造机12202具有模型调整部件12206,按照来自钢铁公司12201的要求,使用调整用数据库12205中存储的数据,进行前实施例中描述的hr、hw、λ的修正计算,把计算结果发送给钢铁公司12201。修正计算如“以高精度进行模型调整的调整神经网络的结构和学习方式”(电气学会论文杂志D、平成7年4月号)中表示一个例子那样,知道各种方式。模型调整的等价可以与调整次数对应,也可以是与调整的结果提高的控制结果对应的成果报酬。
能广泛应用于热轧线的冷却控制。
进一步说明其他实施例。为了容易理解,在概念上使用赋予附图的符号进行说明。具有:把目标卷绕温度、钢板的速度模式和冷却装置的优先级作为输入信息,使用板温推测模型,计算与实现所需的卷绕温度的冷却装置的指令值对应的控制代码的预置控制部件(2110);计算在冷却控制中预置控制部件输出的控制代码的修正量的动态控制部件(2120);还具有由使用动态控制部件(2120)计算的操作量的运算,算出目标卷绕温度的修正量的适应控制部件(2116)。在动态控制部件(2120)具有:把用于补偿目标卷绕温度和冷却控制中从钢板检测的卷绕温度的偏差的水箱的开闭作为控制代码的修正量计算的卷绕温度偏差修正部件(21104);把用于补偿预置控制时假定的钢板的冷却前温度和冷却控制中从钢板检测的冷却前温度的偏差的水箱的开闭作为所述控制代码的修正量计算的冷却前温度偏差修正部件(21105);把用于补偿预置控制时假定的钢板速度和冷却控制中的钢板速度的偏差的水箱的开闭作为所述控制代码的修正量计算的速度偏差修正部件(21106);适应控制部件(2116)着眼于钢板的前端部和稳定部,由使用卷绕温度偏差修正部件(21104)、冷却前温度偏差修正部件(21105)、速度偏差修正部件(21106)各自的输出的运算,计算目标卷绕温度的前端部修正温度和稳定部修正温度。还具有:从目标卷绕温度和修正温度计算动态控制部件(2120)实际在计算中使用的目标卷绕温度的目标温度修正部件(2117)。而且,提供具有对钢板长度方向的各部位,用动态控制部件(2120)输出的控制代码修正预置控制部件(2110)输出的控制代码,计算最终的控制代码,把该控制代码变换为冷却装置的输出模式的冷却模式变换部件(2140)的卷绕温度控制装置(2100)。
即在热轧后的钢板的卷绕控制中,无论在钢板长度方向的哪个部位,都能取得高精度的卷绕温度。结果,能提高钢板的组成质量,同时能取得接近平坦的钢板形状。
图36中,控制装置2100(或者称作卷绕温度控制装置2100)从控制对象2150接收各种信号,对控制对象2150输出控制信号。首先,说明控制对象2150的结构。在本实施例中,控制对象2150是热轧的卷绕温度控制线,用卷绕冷却装置2153把由轧制机2152的轧机2157轧制的900℃~1000℃的温度的钢板2151冷却,用地下卷取机2154卷绕。在卷绕冷却部2153设置从钢板2151的上方水冷的上部冷却装置2158和从钢板2151的下方水冷的下部冷却装置2159,各冷却装置分别具有多个组合一定数量的放出水的冷却水箱2160的库2161。在本实施例中,以各冷却水箱2160的操作指令为打开或关闭时为例进行说明。出轧机一侧温度计2155计测由轧制机2152轧制之后的钢板的温度,卷绕温度计2156计测由地下卷取机2154卷绕之前的温度。卷绕温度控制的目的是使由卷绕温度计2156计测的温度与目标温度一致。在本实施例中,以目标温度按照卷材长度方向的各部位,设定为不同值时为例进行说明,但是可以与部位无关,为一定。
接着表示卷绕温度控制装置2100的结构。卷绕温度控制装置2100具有:用卷绕冷却装置2153把钢板2151冷却之前,计算与各冷却水箱2160的开闭模式对应的控制代码的预置控制部件2110;由卷绕冷却装置2153把钢板2151冷却时,在冷却控制中实时取得出轧机一侧温度计2155、卷绕温度计2156的测定温度等的实际,变更控制代码的动态控制部件2120;把控制代码变换为各冷却水箱2160的开闭模式的水箱模式变换部件2140。由把预置控制部件2110使用的常数中必要的常数对动态控制部件2120输出的预置信息传递部件2118构成。预置信息传递部件2118至少把钢板的目标卷绕温度、钢板的速度进度表、出轧机一侧板温对动态控制部件2120输出。
以下把各冷却水箱2160的开闭模式的集合称作水箱模式。预置控制部件2110从目标卷绕温度表2112、速度模式表2113、冷却水箱优先级表2114取得信息,通过使用板温推测模型2115的运算,计算水箱模式。此外,动态控制部件2120具有:使用来自卷绕温度计2156的检测温度,计算修正它和目标温度的偏差所必要的水箱的开闭数的卷绕温度偏差修正部件2121;使用来自出轧机一侧温度计2155的检测温度,计算修正它和预置控制计算时假定的出轧机一侧温度的偏差所必要的水箱的开闭数的冷却前温度偏差修正部件2122;从轧机2157或地下卷取机2154的旋转速度计算钢板2151的速度,计算修正计算结果和预置控制计算时假定的钢板速度的偏差所必要的水箱的开闭数的速度偏差修正部件2123。还具有:这些计算中使用的影响系数表2124;着眼于钢板长度方向的各部位,合成卷绕温度偏差修正部件2121、冷却前温度偏差修正部件2122、速度偏差修正部件2123的计算结果,计算动态控制部件2120的输出的操作量合成部件2125。
图37表示目标卷绕温度表2112的结构。表示与钢板的种类(钢种)对应,把目标温度分层,在钢板长度方向赋予不同的目标温度的例子。即钢板的前端部和后端部设定长度方向的每5m不同的目标温度,在变为稳定温度的钢板中央部,设定与前后端部不同的目标温度。结果,考虑向地下卷取机2154的卷绕性,把钢板前端稍微控制为高温的目标温度的微调成为可能。预置控制部件2110(或者也称作前端预置控制部件2110)判定该卷材的钢种,从目标卷绕温度表2112抽出对应的目标温度模式。
图38表示速度模式表2113的结构。对于钢种、板厚、板宽,分层为:钢板2151的前端从轧机2157出来,由地下卷取机2154卷绕之前的速度(初始速度);然后,急加速后的稳定速度;钢板2151的后端从轧机2157出来之前急减速,由地下卷取机2154卷绕之前的速度(结束期速度)。预置控制部件2110判定该卷材的钢种、板厚、板宽,从速度模式表2113抽出对应的速度模式。例如表示钢种为SUS304,板厚3.0~4.0mm,板宽为1200mm时,设定初始速度150mpm、稳定速度150mpm、结束期速度150mpm。
图39表示冷却水箱优先级表2114的结构。以下,以水箱的总数为100时为例进行说明。图40是对100个水箱的开放顺序赋予1~100的优先级,对于钢种、板厚、水箱分类(上水箱或下水箱),存储优先开放的冷却水箱的顺序。考虑冷却效率、表面和内部的允许温度差,决定优先级。例如钢板2151薄时,在表面和内部难以产生温度差,所以考虑冷却效率,优先开放接近钢板2151的温度高的轧机2157的出来一侧的水箱,在钢板2151厚时,利用基于空冷的回流,为了把表面和内部的温度差抑制在允许值的范围内,尽可能打开的水箱不连续地赋予优先级。通过使水冷和空冷混合存在,稍微牺牲冷却效率,抑制钢板2151的表面和内部的温度差。控制冷却水箱,从而只开放能实现目标卷绕温度的数量。对库、冷却水箱,按靠近轧机2157的顺序赋予编号,例如(1、1)表示第一库的第一冷却水箱。在图中,表示钢种为SUS304,板厚为2.0~3.0mm,冷却水箱分类为上水箱时,以(1、1)、(1、2)、(1、3)、(1、4)、(1、5)、(2、1)、…、(20、4)、(20、5)的顺序优先开放。即因为薄板,所以考虑冷却效率,从轧机2157出来一侧的水箱按顺序优先开放。此外,钢种为SUS304,板厚为5.0~6.0mm,冷却水箱分类为上水箱时,以(1、1)、(1、4)、(2、1)、(2、4)、(3、1)、(3、4)、…、(20、3)、(20、5)的顺序优先开放。即表示钢板2151稍厚,所以开放的水箱不连续地赋予优先级。在本实施例中,上水箱和下水箱的优先级相同,但是也可以赋予不同的优先级。
水箱模式由对应的控制代码表现。图40表示预置控制部件2110输出的控制代码和冷却水箱开闭模式的对应。控制代码0为全开,100为全关。以下,进行控制代码化,从而只有优先级1的冷却水箱打开的水箱开闭模式为1,优先级1和2的两个冷却水箱打开的水箱开闭模式为2…。预置控制部件2110对水箱模式变换部件2140输出与这样的冷却水箱开闭模式对应的控制代码。即全部冷却水箱打开的状态的控制代码为0,全部冷却水箱关闭的状态的控制代码为100(100为上或下冷却水箱的总数)。而且,如果钢种为SUS304,板厚为2.0~3.0mm,冷却水箱分类为上水箱时,就按照水箱的优先级,只有(1、1)打开的状态为控制代码99,(1、1)、(1、2)打开的状态为控制代码98,(1、1)、(1、2)、(1、3)打开的状态为控制代码97,用该要领,以下对水箱的开放模式赋予控制代码,直到全部水箱打开的状态的控制代码0。
图41表示预置控制部件2110执行的算法。根据在S26-1中从速度模式表2113取得的值,计算用于从初始速度转移到稳定速度的加速开始位置、用于从稳定速度转移到结束期速度的减速开始位置,计算从钢板2151出轧机2157开始到用地下卷取机2154的卷绕结束的速度模式。分别能用以下所示的表达式26~表达式29计算加速开始位置Saccp、加速结束位置Saccq、减速开始位置Sdccp、减速结束位置Sdccq。
[表达式26]
Saccp=Lmd
可是,Lmd:从轧机2157到地下卷取机2154的距离。
[表达式27]
Saccq=Saccp+(Smid-Sstart)*(Smid+Start)/(Saccrate*2)
可是,Sstart:钢板2151的初始速度
Smid:钢板2151的稳定速度
Saccrate:从钢板2151的初始速度到稳定速度的加速率
[表达式28]
Sdccp=Lstrip-(Smid-Send)*(Smid+Send)/(Sdccrate*2)-Lmargin
可是,Lstrip:钢板1151的长度
Send:钢板1151的结束期速度
Sdccrate:从钢板1151稳定速度到结束期速度的减速率
Lmargin:表示钢板1151的尾部离开达到何种程度前减速结束的界限
[表达式29]
Sdccq=Lstrip-Lmargin
按照计算的速度模式,在S26-2以后,用使用板温推测模型2115的运算来算出实现目标卷绕温度的水箱模式的时间变化。在本实施例中,表示按照线性反插补法计算水箱模式的例子。
在S26-2中关于钢板2151的各部位,定义夹着解的控制代码的两个控制代码nL、nH。这里,在冷却水箱的全开和全关之间存在解,所以一律为nL=0,nH=0。这里,伴随着控制代码的增加,单纯打开的冷却水箱减少,所以n1<n2时,关于与这些水箱模式对应的卷绕温度Tc1、Tc2,Tc1<Tc2成立。接着在S16-3中,nL和nH的平均为n0。然后在S26-4中,计算与控制代码n0对应的卷绕温度Tc0。S26-4关于控制对象2150(或者也称作钢板2150)的长度方向的各部位,从出轧机到地下卷取机卷绕,连续计算按照板温推测模型2115的温度推测计算,推测卷绕温度。在S26-5中,判定推测卷绕温度Tc0相对于目标卷绕温度Ttarget的符号,当Tc0>Ttarget时,在n0和nL之间存在解,所以把n0放在nH。相反,当Tc0<Ttarget时,在n0和nH之间存在解,所以把n0放在nL。在S26-6中,判定算法的结束条件,在不满足时,重复执行S26-3~S26-5。算法的结束把S25-3~S25-5的一定次数以上的重复结束、卷绕温度推测Tc和目标卷绕温度Ttarget的偏差为一定值以下、n0与nH、nL中的任意一个一致作为条件,判定。
作为控制代码赋予方法,全部冷却水箱为关闭状态的控制代码为0,全部冷却水箱为打开状态的控制代码为100,即使与此对应赋予,也相同。
图42表示与S26-4对应的温度推测计算的细节。作为温度推测运算,表示把钢板2151在长度方向和厚度方向分割,时间以一定刻度Δ推进、计算的所谓的前进差分法的例子。在S27-1中更新计算时刻,从在图26的S26-1中生成的速度模式计算相应时刻的板速Vt。在S27-2中,使用计算的板速,计算出轧机长度。出轧机长度Ln是轧制结束,从轧机出来的钢板的长度,能用表达式计算。可是,Ln-1是以前时刻的出来长度。
[表达式30]
Ln=Ln-1+Δ·Vt
在S27-3中判定计算的结束。出轧机长度Ln比钢板2151的全长和轧机2157到地下卷取机2154距离的和大时,与一个卷材对应的卷绕温度预测计算全部结束,所以运算结束。当运算未结束时,在S27-4中进行钢板的温度跟踪。即从Ln和Ln-1的关系知道对于以前时刻的钢板的位置,在经过Δ时间后,钢板前进了多少,所以进行把钢板的温度分布只移动对应的距离的处理。在S27-5中,对在Δ间从轧机排出的钢板2151设定冷却前的钢板温度的推测值。在S27-6中,从与钢板2151的各部位对应的水箱的开闭信息判定各部位是水冷还是空冷。在水冷时,在S27-7中按照表达式31计算热传导系数。
[表达式31]
hw=9.72*105*ω0.355*{(2.5-1.15*logTw)*D/(pl*pc)}0.646/(Tsu-Tw)
可是,ω:水量密度
Tw:水温
D:喷嘴直径
pl:线方向的喷嘴间隔
pc:与线正交方向的喷嘴间隔
Tsu:钢板2151的表面温度
表达式31是所谓的薄板冷却时的热传导系数。作为水冷方法,此外有喷雾冷却等各种,知道几个热传导系数的计算式。
而空冷时,按照表达式32,计算热传导系数。
[表达式32]
hr=σ·ε[{(273+Tsu)/100}4-{(273+Ta)/100}4]/(Tsu-Ta)
可是,σ:斯蒂芬玻尔兹曼常数(=4.88)
ε:放射率
Ta:空气温度(℃)
Tsu:钢板2151的表面温度
关于钢板2151的表面和背面,表达式31和表达式32分别计算。然后,根据经过Δ之前的温度,加减Δ间的热量的移动,计算钢板2151的各部位的温度。如果能忽略钢板2151的厚度方向的热移动时,关于钢板2151的长度方向的各部位,就能按表达式33那样计算。
[表达式33]
Tn=Tn-1-(ht+hb)*Δ/(ρ*C*B)
可是,Tn:现在的板温
Tn-1:Δ之前的板温
ht:钢板表面的热传导系数
hb:钢板背面的热传导系数
ρ:钢板的密度
C:钢板的比热
B:钢板厚度
此外,有必要考虑钢板2151的厚度方向的热传导时,能通过求解熟知的热方程式,计算。热方程式由表达式34表示,用计算机对它进行差分计算的方法在各种文献中公开。
[表达式34]
T/t={λ/(ρ*C)}(2T/t2)
可是,λ:热传导率
T:材料温度
然后,在S7-10中,从轧机2157到地下卷取机2154的线内的钢板2151的全部区域中计算结束之前,重复S26-6~S27-9。此外,在S27-3中判定计算的结束之前,重复S27-1~S27-9。
图43表示S26-3中对钢板2151的各部位赋予的控制代码的基于图41的最优化处理的变化的一个例子。在第一次处理中,在各部位是对相同的初始值(nL=0,nH=100)的处理,所以如图43的第一次处理所示,在钢板2151的全部区域,赋予50。在第二次处理中,对于控制代码50,根据钢板1151的各部位的卷绕温度Tc0的预测结果比Ttarget大或小,赋予的控制代码不同。在本实施例中,表示接近钢板速度为低速的钢板2151的前端、后端的部分更新为关闭水箱的方向的控制代码,钢板速度为高速的钢板2151的中央部更新为打开水箱方向的控制代码的例子。具体而言,如图43的第二次处理所示,前端部、后端部在第一次的处理的S26-5中更新为nL=50、nH=100的结果为控制代码更新为平均的75。而中央部在第一次的处理的S26-5中更新为nL=0、nH=50的结果为控制代码更新为25。通过这样重复图41的S26-3~S26-6,依次更新控制代码。
图44表示预置控制部件2110最终输出的控制代码的例子。在图的例子中,钢板2151与离前端的距离对应,以1m单位,划分为网格,与网格对应,分配控制代码。冷却装置与钢板的表面和背面对应,具有上部冷却装置2158和下部冷却装置2159,所以作为控制代码,与上水箱和下水箱对应,分别输出。在图中,表示关于钢板2151的长度方向,离前端1m的上水箱的控制代码为95,下水箱的控制代码为95,在500m~501m之间,上水箱的控制代码为14,下水箱的控制代码为14。在图43中,与钢板2151的同一部位对应的上水箱和下水箱的控制代码相同,但是也能设定不同的控制代码。
图45表示动态控制部件2120的结构。预置控制部件2110输出的控制代码由动态控制部件2120,在实际冷却钢板2151时,实时修正。动态控制部件2120具有:使用来自卷绕温度计2156的检测温度,修正它与目标温度的偏差的卷绕温度偏差修正部件2121;使用来自出轧机一侧温度计155的检测温度,修正它与预置控制计算时假定的冷却前温度的偏差的冷却前温度偏差修正部件2122;从轧机2157或地下卷取机2154的旋转速度计算钢板2151的速度,修正计算结果和预置控制运算时假定的钢板速度的偏差的速度偏差修正部件2123。还具有修正量的计算时使用的影响系数表2130。修正量的总和由操作量合成部件2125按钢板2151的长度方向的各部位换算为控制代码的变化量,从动态控制部件2120输出。
下面,详细说明各部位的动作。影响系数表2130具有存储相对于控制代码的变化的卷绕温度变化的第一影响系数表21001、存储相对于钢板速度的变化的卷绕温度的变化的第二影响系数表21002、存储相对于冷却前温度的变化的卷绕温度变化的第三影响系数表21003。
图46表示第一影响系数表21001的结构。在第一影响系数表21001中,把打开或关闭一个冷却水箱2160时的卷绕温度Tc的变化量所对应的数值Tc/Δn(℃)由板厚、板速、控制代码分层存储。在图的例子中,表示板厚在3mm以下,钢板2151的速度在150mpm以下,控制代码n在9以下时,(Tc/Δn)=3.0℃,如果打开或关闭一个冷却水箱2160,则由卷绕温度计2156计测的卷绕温度Tc下降或上升3℃。也能减少分层项目,也考虑追加冷却前温度。
图47表示第二影响系数表21102的结构。在第二影响系数表21002中,把钢板2151的速度增加或减少1mpm时的卷绕温度Tc的变化量所对应的数值Tc/V(℃/mpm)由板厚、板速、控制代码分层存储。在图的例子中,表示板厚在3mm以下,钢板2151的速度在150mpm以下,控制代码n在9以下时,(Tc/V)=2.2℃,如果把钢板2151的速度增加或减少1mpm,则由卷绕温度计2156计测的卷绕温度Tc下降或上升2.2℃。也同样能减少分层项目,也考虑追加冷却前温度。
图48表示第三影响系数表21103的结构。在第三影响系数表21003中,把由出轧机一侧温度计2155计测的钢板2151的冷却前温度增加或减少1℃时的的卷绕温度Tc的变化量所对应的数值Tc/Tf由板厚、板速、控制代码分层存储。在图的例子中,表示板厚在3mm以下,钢板2151的速度在150mpm以下,控制代码n在9以下时,(Tc/V)=0.9℃,冷却前温度的计测值高或低1℃时,由卷绕温度计2156计测的卷绕温度Tc下降或上升0.9℃。也同样能减少分层项目,也考虑追加冷却前温度。
下面,说明卷绕温度偏差修正部件2121的处理。卷绕温度偏差修正部件2121以一定周期起动,进行卷绕温度FB控制。即卷绕温度偏差修正部件2121具有:对于卷绕温度相对于目标温度的偏差大小,计算适当的控制代码的变更量的卷绕温度偏差修正量计算部件21004。卷绕温度偏差修正量计算部件21004取得在设置时假定的Tc和由卷绕温度计2156计测的Tc的差分,从第一影响系数表21001取得相当于当前的状态的分层的影响系数Tc/Δn,通过以下的运算,计算控制代码的变更量。
[表达式35]
Δn1=G1·{1/(Tc/Δn)}·ΔTc
可是,Δn1:基于卷绕温度FB控制的控制代码变化量
G1:常数(卷绕温度FB控制增益)
(Tc/Δn):从第一影响系数表21001抽出的相应分层的影响系数
ΔTc:卷绕温度偏差
而冷却前温度偏差修正部件2122也同样以一定周期起动,进行冷却前温度偏差前馈控制。即冷却前温度偏差修正部件2122具有:对于预置计算时假定的冷却前温度与由出轧机一侧温度计2155检测的出轧机一侧温度的偏差的大小,计算适当的控制代码的变更量的冷却前温度偏差修正量计算部件21005;决定把计算结果应用于钢板2151的长度方向的哪个部位的应用部位决定部件21008。冷却前温度偏差修正量计算部件21005取得在设置中假定的Tf和由出轧机一侧温度计2155检测的Tf的差分ΔTf,从第一影响系数表21001和第三影响系数表21003取得相当于当前状态的分层的影响系数(Tc/Δn)、(Tc/Tf),通过以下的计算,计算控制代码的变更量。
[表达式36]
Δn2=G2·(Δn/Tf)·ΔTf
=G2·{1/(Tc/Δn)}·(Tc/Tf)·ΔTf
可是,Δn2:基于冷却前温度偏差FF控制的控制代码变化量
G2:常数(冷却前温度偏差FF控制增益)
(Tc/Tf):从第三影响系数表21003抽出的相应分层的影响系数
ΔTf:出轧机一侧温度偏差
计算的Δn2对应用部位决定部件21008输出。
图49表示应用部位决定部件21008的处理。这里,对钢板1151,如图50所示,在长度方向定义段21501。在图的例子中,从钢板前端到钢板后端,定义n个段,分别赋予段编号。即对钢板前端的段赋予1,以下对钢板后端的段赋予n。在S214-1中,取得出轧机一侧温度计2155设置位置的段编号。这里取得的段编号为i。钢铁系统的控制装置通常计算钢板2151的跟踪信息,在各种用途中使用。即周期地计算钢板2151的开始位置(从轧机2157出来的长度)、末端位置,所以从该信息与出轧机一侧温度计2155的安装位置的关系,能确定出轧机一侧温度计2155设置位置的段编号。接着,在S214-2中,取得冷却前温度偏差修正量计算部件21005的输出Δn2。然后,S214-3、在S214-1中取得的出轧机一侧温度计2145设置位置的段编号i登记Δn2。以下,该值为(Δn2)i。
速度偏差修正量计算部件21006也同样以一定周期起动,进行速度偏差前馈控制。即速度偏差修正量计算部件21006具有:对于预置计算时假定的钢板速度与实际的钢板速度的偏差的大小,计算适当的控制代码的变更量的速度偏差修正量计算部件21006;决定把计算结果应用于钢板2151的长度方向的哪个部位的应用部位决定部件21009。速度偏差修正量计算部件21006取得设置中假定的钢板速度和实际速度的偏差ΔV,从第一影响系数表21001和第二影响系数表21002取得相当于当前状态的分层的影响系数(Tc/Δn)、(Tc/V),通过以下的计算,计算控制代码的变更量。
[表达式37]
Δn3=G3·(Δn/V)·ΔV
=G3·{1/(Tc/Δn)}·(Tc/V)·ΔV
可是,Δn3:基于板速偏差FF控制的控制代码变化量
G3:常数(板速偏差FF控制增益)
(Tc/V):从第二影响系数表21002抽出的相应分层的影响系数
ΔV:板速偏差
计算的Δn3对应用部位决定部件21009输出。
图51表示应用部位决定部件21009的处理。在S216-1中,从钢板2151的跟踪信息取得位于卷绕冷却部2153的侵入位置和排出位置的钢板的钢板段编号。接着在S216-2中,从取得的段编号决定需要控制代码的修正的段,计算各段的修正比。钢板段编号i的修正比Ri能用以下的表达式计算。
[表达式38]
Ri=(i-I1)/(I2-I1)
可是,I1:冷却装置排出位置的钢板段编号
I2:冷却装置进入位置的钢板段编号
然后,在S217-3中,取得速度偏差修正量计算部件21006的输出Δn3。在S216-4中,从Δn3和S216-2中计算的修正比,计算各段的控制代码修正量,登记到相应的段编号中。钢板段编号i的修正量Δn3能用以下的表达式计算。
[表达式39]
Δnri=Δn3×Ri
下面,说明操作量合成部件2125的处理。操作量合成部件2125把由卷绕温度偏差修正部件2121计算的Δn1、(Δn2)i、(Δn3)i相加,计算各钢板段的操作量。具体而言,用表达式40计算关于钢板段i的动态控制部件2120的输出Ndi。
[表达式40]
Ndi={Δn1+(Δn2)i+(Δn3)i}
动态控制部件2120输出计算的修正量,按照该值,修正预置控制部件1110输出的控制代码。
以上的基于动态控制部件2120的修正量运算可以不关于全部钢板段进行,通过限定在卷绕冷却装置1153作为冷却对象的钢板段,进行所述处理,简化计算。
图52表示动态控制部件2120修正预置控制部件2110输出的控制代码时的修正结果的例子。在图中,钢板部位5m~6m的控制代码从12修正为10。在本实施例中,各修正量计算部件21004~21006以一定周期起动,但是作为起动方法,考虑钢板1151从轧机157出来一定长度的每个定时。
图53表示水箱模式变换部件2140执行的算法。在S218-1中,计算通过冷却水箱正下方的钢板2151离前端的距离Lh。通常控制装置2100具有这样的距离信息,以各种目的使用。在S218-2中,判定Lh是否比0小,在小时,钢板2151未到达相应的冷却水箱,所以跳出处理,进入S218-6。大时,钢板2151到达相应的冷却水箱,所以在S218-3中,抽出与距离Lh对应的控制代码。即比对Lh和图53的钢板部位,抽出与Lh对应的部位的上水箱控制代码和下水箱控制代码。在S218-4中,从控制代码抽出冷却水箱开闭模式。使用图52的控制代码和冷却水箱开闭模式的对应,决定打开到优先级多少的冷却水箱。在S218-5中,使用冷却水箱优先级表2114中存储的信息,具体决定开放的冷却水箱,最终决定相应的冷却水箱的开闭。在S218-6中,判定关于全部冷却水箱的计算是否结束,未结束时,重复S218-1~S218-5的处理,直到结束。
在本实施例中,以冷却水箱数上下都为100时为例进行说明,但是作为水箱数,能是各种数。
图54表示适应控制部件2116的结构。适应控制部件2116由以下部分构成:对钢板2151的前端部的目标温度进行适应处理的前端适应控制部件21901;对稳定部的目标温度进行适应处理的稳定适应控制部件22002;把前端适应控制部件21901和稳定适应控制部件21902的输出合成,计算、输出对与钢板长度方向的目标温度模式的最终修正量的修正温度合成部件1903。
图55表示前端适应控制部件21901的处理内容。在S220-1中,对钢板2151的冷却控制开始后,判定是最初的卷绕FB控制定时。最初的卷绕FB控制定时的时候,在S220-2中,从操作量合成部件2125分别取得卷绕温度偏差修正部件21004、冷却前温度偏差修正部件21005、速度偏差修正部件21006的输出Δn1、Δn2、Δn3。在S20-3中,计算适应控制量Δnadap1。
[表达式41]
Δnadap1=(G3-1)·Δn3+(G2-1)·Δn2+Δn1/G1
可是,G3:速度FF增益
G2:出轧机一侧温度FF增益
G1:卷绕温度FB增益
适应控制量Δnadap1是把钢板前端部的卷绕控制误差换算为水箱数的值。这里,右边3项是用于消除卷绕温度误差的操作水箱数除以卷绕温度FB增益的值,而第1项相当于速度变化的影响中用速度FF控制未补偿的比例,结果是相当于卷绕温度FB控制中成为补偿的水箱数的适应操作量。此外,第2项相当于出轧机一侧温度的影响中用处轧机一侧温度FF控制未补偿的比例,结果是相当于卷绕温度FB控制中成为补偿的水箱数的适应操作量。从表达式41,Δnadap1是相当于卷绕温度的偏差中排除了钢板的速度变化和出轧机一侧板温变动的影响的值的水箱数。因此,是相当于在钢板前端部,按照板温推测模型未模拟实际的冷却现象的程度而产生的预置控制误差的水箱数,如果在下次预置控制中补偿该值,就能提高预置控制精度。在S220-4中,使用Δnadap2和影响系数表中存储的(Tc/n),计算换算为卷绕温度的适应控制量ΔTc1。
[表达式42]
ΔTc1=(Tc/n)·Δnadap1+Δ1
可是,Δ1:对附近的钢板进行的前端部适应量
(ΔTc1的上次的计算值)
ΔTc1是对前端部的目标温度加减的前端目标温度修正量。
图56表示稳定适应控制部件21902的处理内容。在S221-1中,根据向地下卷取机2154的卷绕结束,判定对钢板2151的卷绕结束。在钢板2151的卷绕结束后,在S221-2中,从操作量合成部件2125取得在钢板的稳定部进行的卷绕温度偏差修正部件21004、冷却前温度偏差修正部件21005、速度偏差修正部件21006的操作量Δn1、Δn2、Δn3的控制系列。在S221-3中,计算适应控制量Δnadap2。
[表达式43]
Δnadap2=(1/N)∑{(G3-1)·Δn3+(G2-1)·Δn2+Δn1}
可是,G3:速度FF增益
G2:出轧机一侧温度FF增益
N:取得的控制系列的样品数
适应控制量Δnadap2是把钢板的稳定部的卷绕控制误差换算为水箱数的值。这里,右边3项是用于消除卷绕温度误差的操作水箱数,而第1项相当于速度变化的影响中用速度FF控制未补偿的比例,结果是相当于卷绕温度FB控制中成为补偿的水箱数的适应操作量。此外,第2项相当于出轧机一侧温度的影响中用处轧机一侧温度FF控制未补偿的比例,结果是相当于卷绕温度FB控制中成为补偿的水箱数的适应操作量。稳定部涉及钢板长度方向的广阔区域,所以用适当的采样取得多个Δn1、Δn2、Δn3,平均,提高适应控制的似然。在表达式43中取得的数为N。此外,作为采样处理,可以用一定时间间隔取得数据,可以按钢板长度方向的每个一定长度取得。此外,作为钢板2151的长度方向的稳定部,可以用图37的目标温度模式在与钢板中央对应的范围中定义。从表达式43,Δnadap2是相当于卷绕温度的偏差中排除了钢板的速度变化和出轧机一侧板温变动的影响的值的水箱数。因此,是相当于在钢板稳定部,按照板温推测模型未模拟实际的冷却现象的程度而产生的预置控制误差的水箱数,如果在下次预置控制中补偿该值,就能提高预置控制精度。在S221-4中,使用Δnadap2和影响系数表中存储的(Tc/n),计算换算为卷绕温度的适应控制量ΔTc2。
[表达式44]
ΔTc2=(Tc/n)·Δnadap2+Δ2
可是,Δ2:对附近的钢板进行的前端部适应量
(ΔTc2的上次的计算值)
ΔTc2是对前端部的目标温度加减的前端目标温度修正量。
目标温度修正部件2117从ΔTc1和ΔTc2修正图37的目标温度。即通过加减ΔTc1,修正与钢板前端部对应的目标温度,通过加减ΔTc2,修正与钢板中央部对应的目标温度。按照必要,关于钢板前端部和中央部的边界附近,按照ΔTc1和ΔTc2分配,决定修正量。即用表达式45计算修正量ΔTc*。
[表达式45]
ΔTc*=α·ΔTc1+(1-α)·ΔTc2
可是,α:分配比例(0≤α≤1)
在预置控制部件2110对于下次的钢板进行的预置计算中,使用由目标温度修正部件2117合成的目标温度模式。
进一步说明其他实施例。图57表示适应控制部件2116使用Δnadap1、Δnadap2直接修正控制代码的例子。这时,适应控制部件116对控制代码修正部件22201输出表达式41、表达式43中计算的Δnadap1、Δnadap2。控制代码修正部件22201取得预置控制部件110输出的控制代码列,通过加减Δnadap1,修正与与钢板前端部对应的控制代码,通过加减Δnadap2,修正与与钢板中央部对应的控制代码,对水箱模式变换部件2140输出。预置控制部件2110输出的控制代码列的例子与图14同样。
能广泛应用于热轧线的冷却控制。
Claims (34)
1.一种卷绕温度控制装置,用热轧机的出来一侧设置的冷却装置将由热轧机所轧制的钢板进行冷却,将由地下卷取机卷绕之前的钢板的温度控制在给定的目标温度,其特征在于,包括:
冷却水箱优先级表,存储所述冷却装置中设置的多个冷却水箱的开放顺序的优先关系;
板温测定模型,用于推测所述钢板的卷绕温度;
预置控制部,将所述冷却水箱的开闭的组合即水箱模式与使用所述冷却水箱优先级表的信息生成的控制代码对应,根据目标卷绕温度和与钢板的速度有关的信息,使用所述板温测定模型来推测卷绕温度,使用该推测后的结果,计算/输出用于实现目标卷绕温度的控制代码;和
水箱模式变换部,将该预置控制部输出的控制代码变换为水箱模式,对冷却装置输出。
2.根据权利要求1所述的卷绕温度控制装置,其特征在于:
将所述控制代码对应为,使全部水箱打开的状态为最大值,全部水箱关闭的状态为最小值,伴随着控制代码的增加,所述卷绕温度的推测值单调减少。
3.根据权利要求1所述的卷绕温度控制装置,其特征在于:
将所述控制代码对应为,全部水箱打开的状态为最小值,全部水箱关闭的状态为最大值,伴随着控制代码的增加,所述卷绕温度的推测值单调增加。
4.根据权利要求2所述的卷绕温度控制装置,其特征在于:
所述预置控制部,将控制代码的最大值和最小值分别作为第一控制代码和第二控制代码,用从第一控制代码和第二控制代码算出的第三控制代码所对应的水箱模式推测卷绕温度,当推测结果比所述目标卷绕温度大时,将第三控制代码该为第二控制代码,相反,当推测结果比所述目标卷绕温度小时,将第三控制代码该为第一控制代码,重复更新该控制代码的运算,直到满足已预先决定的计算结束条件。
5.根据权利要求3所述的卷绕温度控制装置,其特征在于:
所述预置控制部,将控制代码的最大值和最小值分别作为第一控制代码和第二控制代码,用从第一控制代码和第二控制代码算出的第三控制代码所对应的水箱模式推测卷绕温度,当推测结果比所述目标卷绕温度大时,将第三控制代码该为第一控制代码,相反,当推测结果比所述目标卷绕温度小时,将第三控制代码该为第二控制代码,重复更新该控制代码的运算,直到满足已预先决定的计算结束条件。
6.根据权利要求3所述的卷绕温度控制装置,其特征在于:
所述预置控制部,将所述控制代码与所述钢板的长度方向的各部位对应地计算/输出,所述水箱模式变换部件识别各水箱的正下方的钢板的长度方向的部位,抽出与部位对应的控制代码,将它变换为水箱模式,对冷却装置输出。
7.根据权利要求1~6中的任意一项所述的卷绕温度控制装置,其特征在于:
所述预置控制部具有平滑部件,其调查所述控制代码的钢板长度方向的增减,当某部位的控制代码比前后的控制代码大或小时,使该控制代码与前或后的控制代码一致,从而修正控制代码,使得钢板长度方向的控制代码的变化成为单峰性地函数。
8.一种温度控制方法,用热轧机的出来一侧设置的冷却装置将由热轧机所轧制的钢板进行冷却,将由地下卷取机卷绕之前的钢板的温度控制在给定的目标温度,其特征在于:
预置控制部,对冷却装置中设置的冷却水箱的开放顺序赋予优先级,使用该优先级,生成与冷却水箱开闭的组合即冷却模式对应的控制代码,根据控制代码和与钢板速度有关的信息,使用板温度推测模型来推测该钢板的卷绕温度,使用推测结果,决定/输出用于现实目标卷绕温度的控制代码,将该控制代码变换为水箱模式,对冷却装置输出。
9.根据权利要求8所述的卷绕温度控制方法,其特征在于:
将所述控制代码的最大值和最小值分别作为第一控制代码和第二控制代码,用从第一控制代码和第二控制代码算出的第三控制代码所对应的水箱模式推测卷绕温度,当推测结果比所述目标卷绕温度大时,将第三控制代码该为第二控制代码,相反,当推测结果比所述目标卷绕温度小时,将第三控制代码该为第一控制代码,重复更新该控制代码的运算,直到满足已预先决定的计算结束条件。
10.根据权利要求8所述的卷绕温度控制方法,其特征在于:
将所述控制代码的最大值和最小值分别作为第一控制代码和第二控制代码,用从第一控制代码和第二控制代码算出的第三控制代码所对应的水箱模式推测卷绕温度,当推测结果比所述目标卷绕温度大时,将第三控制代码该为第一控制代码,相反,当推测结果比所述目标卷绕温度小时,将第三控制代码该为第二控制代码,重复更新该控制代码的运算,直到满足已预先决定的计算结束条件。
11.根据权利要求8~10中任意一项所述的卷绕温度控制方法,其特征在于:
所述预置控制部,将所述钢板在长度方向分割为网格,将所述控制代码与各网格对应地分别计算,识别各水箱正下方的网格,抽出与网格对应的控制代码,将它变换为水箱模式,对冷却装置输出。
12.根据权利要求8~11中任意一项所述的卷绕温度控制方法,其特征在于:
调查所述控制代码的钢板长度方向的增减,当某部位的控制代码比前后的控制代码大或小时,使该控制代码与前或后的控制代码一致,从而修正控制代码,使得钢板长度方向的控制代码的变化成为单峰性函数。
13.一种卷绕温度控制装置,用热轧机的出来一侧设置的冷却装置将由热轧机所轧制的钢板进行冷却,将由地下卷取机卷绕之前的钢板的温度控制在给定的目标温度,其特征在于,包括:
冷却水箱优先级表,存储冷却装置中设置的多个冷却水箱的开放顺序的优先关系;
板温测定模型,用于推测该钢板的卷绕温度;
预置控制部,将所述冷却水箱的开闭的组合即水箱模式与使用该冷却水箱优先级表的信息来生成的控制代码对应,根据目标卷绕温度和与钢板速度有关的信息,使用所述板温测定模型推测卷绕温度,使用推测的结果,计算/输出用于实现目标卷绕温度的控制代码;
动态控制部,观测冷却控制中的钢板的状态,按照观测结果,计算/输出该控制代码的变更量;和
水箱模式变换部,将由动态控制部件输出的控制代码对该预置部件输出的控制代码进行修正后的结果变换为水箱模式,对冷却装置输出。
14.根据权利要求13所述的卷绕温度控制装置,其特征在于:
将所述控制代码对应为,使全部水箱打开的状态为最大值,全部水箱关闭的状态为最小值,伴随着控制代码的增加,所述卷绕温度的推测值单调减少。
15.根据权利要求13所述的卷绕温度控制装置,其特征在于:
将所述控制代码对应为,使全部水箱打开的状态为最小值,全部水箱关闭的状态为最大值,伴随着控制代码的增加,所述卷绕温度的推测值单调增加。
16.根据权利要求15所述的卷绕温度控制装置,其特征在于:
所述动态控制部具有:
卷绕温度偏差修正部,将用于补偿目标卷绕温度和冷却控制中从钢板检测出的卷绕温度之间的偏差的水箱的开闭作为控制代码的修正量算出;
冷却前温度偏差修正部,将用于补偿预置控制时假定的钢板的冷却前温度和冷却控制中从钢板检测出的冷却前温度之间的偏差的水箱的开闭作为所述控制代码的修正量算出;和
速度偏差修正部,将用于补偿预置控制时假定的钢板速度和冷却控制中的钢板速度之间的偏差的水箱的开闭作为所述控制代码的修正量算出。
17.根据权利要求15所述的卷绕温度控制装置,其特征在于:
所述动态控制部具有:存储所述控制代码的变化对卷绕温度带来的影响的第一影响系数表、所述钢板的速度变化对卷绕温度带来的影响的第二影响系数表、和所述冷却前温度变化对卷绕温度带来的影响的第三影响系数表;
所述卷绕温度偏差修正部,根据目标卷绕温度和冷却控制时从钢板检测出的卷绕温度之间的偏差、和从第一影响系数表所取得的系数,算出所述控制代码的修正量;
所述冷却前温度偏差修正部,根据预置控制时假定的钢板的冷却前速度和冷却控制时从钢板检测出的冷却前速度之间的偏差、从第一影响系数表所取得的系数、从第三影响系数表所取得的系数,算出所述控制代码的修正量;
所述速度偏差修正部,根据预置控制时假定的钢板速度和冷却控制中的钢板速度之间的偏差、从第一影响系数表所取得的系数、和从第二影响系数表所取得的系数,算出所述控制代码的修正量。
18.根据权利要求15所述的卷绕温度控制装置,其特征在于:
所述动态控制部具有操作量合成部,其按钢板的长度方向的各部位合成所述卷绕温度修正部件、所述冷却前温度偏差修正部件、和所述速度偏差修正部的输出,算出控制代码的修正量;
所述水箱模式变换部,识别各水箱的正下方的钢板的长度方向的部位,将所述预置控制部与所述钢板的长度方向的各部位对应而算出的控制代码与所述动态控制部输出的对应部位的该控制代码的修正量相加后的值变换为水箱模式,对冷却装置输出。
19.根据权利要求15所述的卷绕温度控制装置,其特征在于:
所述动态控制部具有操作量合成部件,其按钢板长度方向的各部位合成所述冷却前温度偏差修正部件和所述速度偏差修正部件的输出,算出控制代码的修正量;
所述水箱模式变换部,识别各水箱的正下方的钢板的长度方向的部位,将所述预置控制部与所述钢板的长度方向的各部位对应而算出的控制代码与所述动态控制部输出的对应部位的该控制代码的修正量相加后的值变换为水箱模式后,从靠近地下卷取机的水箱按顺序扫描该水箱模式,仅以与所述卷绕温度修正部的输出对应的数变更水箱指令,对冷却装置输出。
20.一种卷绕温度控制方法,用热轧机的出来一侧设置的冷却装置将由热轧机所轧制的钢板进行冷却,将由地下卷取机卷绕之前的钢板的温度控制在给定的目标温度,其特征在于:
对冷却装置中设置的冷却水箱的开放顺序赋予优先级;
使用该优先级,生成与冷却水箱开闭的组合即冷却模式对应的控制代码;
根据控制代码和与钢板速度有关的信息,使用板温度推测模型推测该钢板的卷绕温度;
使用推测结果,决定/输出用于实现目标卷绕温度的控制代码;
冷却控制中,将用于补偿目标卷绕温度和冷却控制中从钢板检测出的卷绕温度之间的偏差的水箱的开闭作为控制代码的修正量计算/输出,将用于补偿预置控制时假定的钢板的冷却前温度和从钢板检测出的冷却前温度之间的偏差的水箱的开闭作为所述控制代码的修正量计算/输出,将用于补偿预置控制时假定的钢板速度和实际的钢板速度之间的偏差的水箱的开闭作为所述控制代码的修正量计算/输出;
将用该控制代码的修正量的总和修正该控制代码后的值变换为水箱模式,对冷却装置输出。
21.一种卷绕温度控制装置,用热轧机的出来一侧设置的多个水箱将由热轧机所轧制且由地下卷取机所卷绕的钢板进行冷却,其特征在于,包括:
预置控制部,根据目标卷绕温度和与钢板速度有关的信息,运算用代码表示所述冷却水箱的开闭信息的控制代码;
动态控制部,按照所述钢板的状态即观测结果,运算对所述控制代码进行修正的代码修正信息;
水箱模式变换部,将由所述代码修正信息所修正的控制代码变换为水箱模式,对水箱控制装置输出;
适应控制部,按照所述代码修正信息,运算温度修正信息;和
目标温度修正部,按照所述温度修正信息,修正由所述地下卷取机所卷绕的下次以后的任意的钢板的所述目标卷绕温度。
22.根据权利要求21所述的卷绕温度控制装置,其特征在于:
具有:冷却水箱优先级表,存储冷却装置中设置的多个冷却水箱的开放顺序的优先关系;和板温推测模型,用于推测该钢板的卷绕温度,
运算所述控制代码,以便使用所述板温推测模型推测卷绕温度,使用推测结果实现目标卷绕温度,
所述控制代码是使用该优先级表的信息生成冷却水箱的开闭的组合即水箱模式的代码。
23.一种卷绕温度控制装置,用热轧机的出来一侧设置的多个水箱将由热轧机所轧制且由地下卷取机所卷绕的钢板进行冷却,其特征在于,包括:
预置控制部,根据目标卷绕温度和与钢板速度有关的信息,运算用代码表示所述冷却水箱的开闭信息的控制代码;
动态控制部,按照所述钢板的状态即观测结果,运算对所述控制代码进行修正的代码修正信息;
水箱模式变换部,将由所述代码修正信息所修正的控制代码变换为水箱模式,对水箱控制装置输出;和
适应控制部,按照所述代码修正信息,运算由所述地下卷取机所卷绕的下次以后的任意的钢板中使用的代码修正信息。
24.根据权利要求23所述的卷绕温度控制装置,其特征在于:
具有:冷却水箱优先级表,存储冷却装置中设置的多个冷却水箱的开放顺序的优先关系;和板温推测模型,用于推测该钢板的卷绕温度,
运算所述控制代码,以便使用所述板温推测模型推测卷绕温度,使用推测结果实现目标卷绕温度,
所述控制代码是使用该优先级表的信息生成冷却水箱的开闭的组合即水箱模式的代码。
25.根据权利要求21所述的卷绕温度控制装置,其特征在于:
将所述控制代码对应为,使全部水箱打开的状态为最大值,全部水箱关闭的状态为最小值,伴随着控制代码的增加,所述卷绕温度的推测值单调减少。
26.根据权利要求21所述的卷绕温度控制装置,其特征在于:
将所述控制代码对应为,使全部水箱打开的状态为最小值,全部水箱关闭的状态为最大值,伴随着控制代码的增加,所述卷绕温度的推测值单调增加。
27.根据权利要求21所述的卷绕温度控制装置,其特征在于:
所述动态控制部具有:
卷绕温度偏差修正部,将用于补偿目标卷绕温度和冷却控制中从钢板检测出的卷绕温度之间的偏差的水箱的开闭作为所述控制代码的修正量算出;
冷却前温度偏差修正部,将用于补偿预置控制时假定的钢板的冷却前温度和冷却控制中从钢板检测出的冷却前温度之间的偏差的水箱的开闭作为所述控制代码的修正量算出;和
速度偏差修正部,将用于补偿预置控制时假定的钢板速度和冷却控制中的钢板速度之间的偏差的水箱的开闭作为所述控制代码的修正量算出;
所述适应控制部,根据使用该卷绕温度偏差修正部算出的控制代码的修正量、该冷却前温度偏差修正部算出的控制代码的修正量、和该速度偏差修正部算出的控制代码的修正量的运算,算出相对于下次以后的任意的冷却的钢板目标温度的修正温度。
28.根据权利要求21、22或27所述的卷绕温度控制装置,其特征在于:
所述适应控制部具有:
前端适应控制部,算出相对于所述钢板前端部的目标温度的修正温度;
稳定适应控制部,算出相对于所述钢板中央部的目标温度的修正温度;和
修正温度合成部,根据前端适应控制部和稳定适应控制部的输出最终决定相对于目标温度的钢板长度方向全部区域的修正温度。
29.根据权利要求21、22或25所述的卷绕温度控制装置,其特征在于:
所述前端适应控制部,以从开始冷却所述钢板,最初起动卷绕温度修正部的定时,取入所述卷绕温度偏差修正部算出的控制代码的修正量、所述冷却前温度偏差修正部算出的控制代码的修正量、和所述速度偏差修正部算出的控制代码的修正量,算出相对于钢板前端部的目标温度的修正温度;
所述稳定适应控制部取入所述钢板的中央部在冷却中的所述卷绕温度偏差修正部算出的控制代码的修正量、所述冷却前温度偏差修正部算出的控制代码的修正量、和所述速度偏差修正部算出的控制代码的修正量,算出相对于钢板中央部的目标温度的修正温度。
30.根据权利要求23所述的卷绕温度控制装置,其特征在于:
所述动态控制部具有:
卷绕温度偏差修正部,将用于补偿目标卷绕温度和冷却控制中从钢板检测出的卷绕温度之间的偏差的水箱的开闭作为所述控制代码的修正量算出;
冷却前温度偏差修正部,将用于补偿预置控制时假定的钢板的冷却前温度和冷却控制中从钢板检测出的冷却前温度之间的偏差的水箱的开闭作为所述控制代码的修正量算出;和
速度偏差修正部,将用于补偿预置控制时假定的钢板速度和冷却控制中的钢板速度之间的偏差的水箱的开闭作为所述控制代码的修正量算出;
所述适应控制部,根据使用该卷绕温度偏差修正部算出的控制代码的修正量、该冷却前温度偏差修正部算出的控制代码的修正量、和该速度偏差修正部算出的控制代码的修正量的运算,算出相对于下次以后的任意冷却的钢板的控制代码的修正量。
31.根据权利要求23所述的卷绕温度控制装置,其特征在于:
所述适应控制部具有:
前端适应控制部,算出对于所述钢板前端部的控制代码的修正量;
稳定适应控制部,算出对于所述钢板中央部的控制代码的修正量;和
温度修正合成部,从前端适应控制部和稳定适应控制部的输出最终决定对于钢板长度方向全部区域的控制代码的修正量。
32.根据权利要求21、22、23或27所述的卷绕温度控制装置,其特征在于:
所述前端适应控制部,以从开始冷却所述钢板,最初起动卷绕温度修正部的定时,取入所述卷绕温度偏差修正部算出的控制代码的修正量、所述冷却前温度偏差修正部算出的控制代码的修正量、所述速度偏差修正部算出的控制代码的修正量,算出对于钢板前端部的控制代码的修正量;
所述稳定适应控制部,取入所述钢板的中央部在冷却中的所述卷绕温度偏差修正部算出的控制代码的修正量、所述冷却前温度偏差修正部算出的控制代码的修正量、所述速度偏差修正部算出的控制代码的修正量,算出对于钢板中央部的控制代码的修正量。
33.一种卷绕温度控制方法,
根据目标卷绕温度和与钢板速度有关的信息,运算由代码表示所述冷却水箱的开闭信息的控制代码;
按照所述钢板的状态即观测结果,运算对所述控制代码进行修正的代码修正信息;
将由所述代码修正信息所修正的控制代码变换为水箱模式,对水箱控制装置输出;
按照所述代码修正信息,运算温度修正信息;
按照所述温度修正信息,修正由所述地下卷取机所卷绕的下次以后的任意钢板的所述目标卷绕温度。
34.一种卷绕温度控制方法,
根据目标卷绕温度和与钢板速度有关的信息,运算由代码表示所述冷却水箱的开闭信息的控制代码;
按照所述钢板的状态即观测结果,运算对所述控制代码进行修正的代码修正信息;
将由所述代码修正信息所修正的控制代码变换为水箱模式,对水箱控制装置输出;
按照所述温度修正信息,运算由所述地下卷取机所卷绕的下次以后的任意钢板中使用的代码修正信息。
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