JP2012170963A - 熱間圧延ラインの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】目標の圧延所要時間を実現し、且つ、エネルギー消費量を抑制できる熱間圧延ラインの制御装置を提供する。
【解決手段】冷却スプレーの流量及び圧延速度の速度パターンを計算する初期スケジュール計算装置と、冷却スプレーの流量を修正し、冷却スプレーの流量の修正のみでは仕上ミル出側温度を対象被圧延材の全長に亘って目標値にできない場合、及び速度パターンに関する速度変更率を入力した場合に、速度パターンを修正するスケジュール修正装置と、速度パターンを用いて対象被圧延材の圧延所要時間を算出する圧延時間予測算出装置と、圧延所要時間が目標圧延時間以内であるように算出した速度変更率をスケジュール修正装置に出力する圧延時間調整装置と、速度パターンを用いて計算した圧延パワーを時間積分して得られるエネルギー消費量が最小となるように計算された速度変更率をスケジュール修正装置に出力するエネルギー消費量調整装置とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属製品を製造する熱間圧延ラインの制御装置に関する。

通常、熱間圧延ラインは、被圧延材を加熱する加熱炉、加熱された被圧延材を圧延する粗ミル及び仕上ミル、被圧延材を冷却する冷却装置、及び圧延後の被圧延材をコイル状に巻取る巻取り機から構成される。

熱間圧延ラインにおける被圧延材の温度履歴は、被圧延材の材質(機械的性質)に影響を与える。また、圧延処理中の被圧延材の温度は被圧延材の硬度を変化させ、圧延処理に要するエネルギー消費量に大きく影響を与える。このため、熱間圧延ラインの粗ミル出側、仕上ミル入側、仕上ミル出側などに温度計を配置し、温度計測を行っている。

被圧延材について所望の材質を実現するために、加熱炉内の雰囲気温度が調整され、被圧延材が加熱される。１つの被圧延材が加熱炉から抽出されてから次の被圧延材が加熱炉から抽出されるまでの時間を表す「抽出間隔時間」は、最大生産ピッチを達成するために、操業条件や搬送順序の予測などから決定される。例えば、先に圧延処理された被圧延材と後続の被圧延材とが熱間圧延ライン上で衝突しない最短の間隔となるように、抽出間隔時間は決定される。

この時、仕上ミルの圧延スタンド間に設置された冷却スプレー(以下において「ＩＳＣ」という。）の流量、及び被圧延材が仕上ミル内を搬送される圧延速度を調整することで、被圧延材の全長に亘り、仕上ミル出側における被圧延材の目標温度を達成・保持している。

上記のように、被圧延材の圧延処理においては、製品の材質、生産量を考慮して圧延スケジュールが計画され、熱間圧延ラインが制御される。仕上ミル出側温度(以下において、「ＦＤＴ」という。)は、製品の材質を確保するために、指定の目標値に制御される必要がある。また、仕上ミル入側において、被圧延材の先端から尾端に向けて被圧延材の温度が徐々に低下する「サーマルランダウン」と呼ばれる現象が起こる。このため、被圧延材の全長に亘りＦＤＴを目標温度に維持するために、被圧延材全長に亘り、加速しながらＩＳＣ流量を調整する必要がある。

一方、製品の生産量を増やすためには、被圧延材の抽出間隔時間を短くする必要がある。抽出間隔時間を短くするには、熱間圧延ライン上で被圧延材同士が衝突しない範囲で圧延速度を上げる必要がある。しかし、一般に金属材料を変形させる場合、付与するひずみが同一であっても、ひずみ速度が大きいほど変形に要する応力（変形抵抗）が増大する。このため、圧延速度を上げると圧延に要するエネルギー消費量は増加する。

したがって、圧延速度は、ＦＤＴを目標値に制御できる範囲で、生産量を増やすためにはできるだけ上げる必要があり、エネルギー消費量を低減するためにはできるだけ下げる必要がある。

エネルギー消費量を抑制する方法として、仕上ミルの前に加熱装置を設置している熱間圧延ラインを対象として、仕上ミルによる圧延の最高速度と加熱装置の昇温量とから決定されるエネルギー消費量が最小となるように、仕上ミルでの圧延最高速度及び加熱装置の昇温量を決定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。ただし、特許文献１で提案された方法では、圧延速度を下げることにより生産量が低下することについて考慮されていない。

また、エネルギー消費量を予測計算する方法として、圧延処理の実績データに基づいて被圧延材一本あたりの圧延所要時間を予測し、加熱炉内のスラブデータから被圧延材毎の圧延時刻を予測し、被圧延材一本毎の圧延電力を圧延加工量に基づいて予測し、圧延工場のエネルギー消費量を予測する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。ただし、特許文献２で提案された方法では、圧延速度の変化によるエネルギー消費量への影響は考慮されていない。

特許第３４４４２６７号公報 特開昭６４−１５２０１号公報

熱間圧延ラインにおけるエネルギー消費量を抑制するために圧延速度を下げることにより、圧延所要時間が増大し、目標とする生産量を達成するために必要な抽出間隔時間を確保できなくなる可能性がある。一方、圧延速度を上げることにより、目標の圧延所要時間を実現できるものの、エネルギー消費量が増加してしまうという問題があった。

上記問題点に鑑み、本発明は、目標の圧延所要時間を実現し、且つ、エネルギー消費量を抑制できる熱間圧延ラインの制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、加熱炉、及び、連続して配置された複数の圧延スタンドと複数の圧延スタンド間に配置された冷却スプレーを有する仕上ミルを備える熱間圧延ラインの制御装置であって、（イ）圧延処理予定の複数の被圧延材に関する圧延処理スケジュールを含む操業情報に基づいて、加熱炉から複数の被圧延材が抽出される抽出間隔時間を算出する抽出間隔算定装置と、（ロ）抽出間隔時間と操業情報を用いて、複数の被圧延材の１つである対象被圧延材の目標圧延時間を算出する目標圧延時間算出装置と、（ハ）操業情報に基づき、冷却スプレーの流量、及び対象被圧延材が熱間圧延ラインを搬送される圧延速度の速度パターンを計算する初期スケジュール計算装置と、（ニ）冷却スプレーの流量を修正し、且つ、冷却スプレーの流量の修正のみでは仕上ミル出側温度を対象被圧延材の全長に亘って目標値にできない場合、及び速度パターンに関する速度変更率を入力した場合に、速度パターンを修正するスケジュール修正装置と、（ホ）速度パターンを用いて対象被圧延材の圧延所要時間を算出する圧延時間予測算出装置と、（ヘ）圧延所要時間が目標圧延時間以内であるように速度変更率を算出し、算出された速度変更率をスケジュール修正装置に出力する圧延時間調整装置と、（ト）熱間圧延ラインに設定された複数の狙い点における圧延パワーを速度パターンを用いて計算し、圧延パワーを時間積分して得られるエネルギー消費量が最小となるように計算された速度変更率をスケジュール修正装置に出力するエネルギー消費量調整装置とを備え、圧延所要時間が目標圧延時間以下である範囲において、エネルギー消費量が最小であるように冷却スプレーの流量及び速度パターンを決定する制御装置が提供される。

本発明によれば、目標の圧延所要時間を実現し、且つ、エネルギー消費量を抑制できる熱間圧延ラインの制御装置を提供できる。

本発明の第１の実施形態に係る制御装置の構成を示す模式図である。 熱間圧延ラインの構成例を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る制御装置によって制御基準値を算出する方法を説明するためのフローチャートである。 図１に示した熱間圧延ラインの圧延ミル周辺の構成例を示す模式図である。 被圧延材のセグメント番号と狙い点番号を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る制御装置による圧延時間の決定方法を説明するための概念図である。 被圧延材の長手方向における圧延パワーの変化を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る制御装置による、冷却スプレーの流量を変化させた場合の収束計算の例を説明するためのフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る制御装置による速度修正方法の例を説明するための概念図である。 本発明の第２の実施形態に係る制御装置によって抽出間隔時間を決定する方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の第４の実施形態に係る制御装置の構成を示す模式図である。

次に、図面を参照して、本発明の第１乃至第４の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る熱間圧延ラインの制御装置１０は、図１に示すように、熱間圧延ライン２０の制御装置であって、操業条件処理装置１１、抽出間隔算出装置１２、目標圧延時間算出装置１３、初期スケジュール計算装置１４、スケジュール修正装置１５、圧延時間予測算出装置１６、圧延時間調整装置１７、エネルギー消費量調整装置１８を備える。

制御装置１０によって制御される熱間圧延ライン２０は、加熱炉、及び、連続して配置された複数の圧延スタンドと複数の圧延スタンド間に配置された冷却スプレーを有する仕上ミルを備える。制御装置１０の詳細を説明する前に、熱間圧延ライン２０について図２を参照して説明する。図２に示した熱間圧延ライン２０は、加熱炉２１、粗ミル２３、仕上ミル２６、巻取り機２８を有する。図２は、被圧延材１００が加熱炉２１から搬出された状態を示す。

加熱炉２１から抽出された被圧延材１００は、可逆式の粗ミル２３により圧延される。粗ミル２３は、通常１台〜数台の圧延スタンドを有し、被圧延材１００を往復させながら粗ミル２３に数回通過させることにより、粗ミル出側で目標の中間バー板厚まで圧延される。粗ミル２３の圧延スタンドに被圧延材１００を通過させることを以下において「パス」という。

粗ミル２３で圧延された後、被圧延材１００は粗ミル２３出側から仕上ミル２６入側まで搬送され、例えば５〜７基の圧延スタンド２６０からなる仕上ミル２６によって所望の製品板厚まで圧延される。仕上ミル２６の圧延スタンド２６０間には、図２では図示を省略された冷却スプレー(ＩＳＣ）が設置されている。

また、図２に示すように、粗ミル２３の入側に粗ミル入側デスケーラ２２が配置され、仕上ミル２６の入側に仕上ミル入側デスケーラ２５が配置されている。更に、粗ミル２３と仕上ミル２６間の搬送テーブルエリアにコイルボックス２４が配置されている。

仕上ミル２６から搬出された被圧延材１００は、冷却装置２７で冷却された後、巻取り機２８によってコイル状に巻取られる。冷却装置２７は、例えば水冷装置である。

なお、熱間圧延ライン２０の被圧延材１００の搬送方向に沿って、粗ミル出側温度計２９１、仕上ミル入側温度計２９２、仕上ミル出側温度計２９３等の複数の温度計が配置されている。これらの温度計によって、熱間圧延ライン２０の各位置における被圧延材１００の温度が測定される。

次に、図１に示した制御装置１０について説明する。

操業条件処理装置１１は、入力された操業情報から、抽出間隔算出装置１２及び初期スケジュール計算装置１４に必要な操業条件ＰＤＩを出力する。操業情報は、所望の生産量を実現するために設定された操業指令や、オペレータによって指定された入力情報などとして制御装置１０に入力される。操業情報には、圧延処理予定の複数の被圧延材に対する圧延処理スケジュールが含まれており、例えばＦＤＴの目標値、製品の板厚・板幅、加熱炉２１に抽入されるスラブの板厚・板幅・長さ、加熱炉２１の抽出温度などを含む情報である。

抽出間隔算出装置１２は、被処理材の本数や総処理時間等の操業条件ＰＤＩに基づき、加熱炉２１から順次抽出される被圧延材１００の抽出間隔時間ｔ_EXを算出する。なお、抽出間隔時間ｔ_EXは、１つの被圧延材１００が加熱炉２１から抽出されてから次の被圧延材１００が加熱炉２１から抽出されるまでの時間である。

目標圧延時間算出装置１３は、抽出間隔時間ｔ_EXと操業情報に含まれる圧延速度の情報などを用いて、熱間圧延ライン２０で処理予定の被圧延材１００について目標圧延時間ｔ_Tarを算出する。

初期スケジュール計算装置１４は、操業条件ＰＤＩに基づき、仕上ミル出側における目標とする板厚や被圧延材温度を達成するために必要な制御基準値の初期値ＳＶ０を算出する。具体的には、圧延に必要なロールギャップ、熱間圧延ライン２０に配置された冷却スプレー（ＩＳＣ）の流量、及び処理対象の被圧延材１００が熱間圧延ライン２０を搬送される圧延速度の速度パターンを計算する。

スケジュール修正装置１５は、被圧延材１００全長に亘り目標仕上ミル出側温度（目標ＦＤＴ）を達成するように、ＩＳＣの流量を修正する。更に、ＩＳＣの流量の修正のみでは仕上ミル出側温度（ＦＤＴ）を全長に亘り目標値に一致できない場合、圧延速度の速度パターンを修正する。或いは、圧延速度の速度パターンに関する速度変更率α_Vを入力した場合には、入力された速度変更率α_Vを用いて圧延速度の速度パターンを修正する。

修正されたＩＳＣの流量や速度パターンは、熱間圧延ライン２０を制御するための制御基準値ＳＶとして熱間圧延ライン２０に出力される。例えば、ＩＳＣの流量は、熱間圧延ライン２０に配置されたＩＳＣのバルブを調整して流量を制御するアクチュエータに出力され、速度パターンは、仕上ミル２６の圧延スタンド２６０のロールを駆動するドライブに出力される。

圧延時間予測算出装置１６は、スケジュール修正装置１５により決定された制御基準値ＳＶに含まれる速度パターンを用いて、被圧延材１００の圧延所要時間ｔ_rmを算出する。

圧延時間調整装置１７は、圧延時間予測算出装置１６によって算出された圧延所要時間ｔ_rmと、目標圧延時間算出装置１３によって算出された目標圧延時間ｔ_Tarとを比較する。そして、圧延所要時間ｔ_rmが目標圧延時間ｔ_Tar以内であるように、圧延速度の速度変更率α_Vを算出する。算出された速度変更率α_Vは、スケジュール修正装置１５に出力される。

エネルギー消費量調整装置１８は、スケジュール修正装置１５により算出された速度パターンに基づいて、熱間圧延ライン２０に設定された複数の計算点における圧延パワーを計算し、計算された圧延パワーを時間積分してエネルギー消費量を算出する。圧延パワーは、圧延スタンドを駆動するモータの駆動電流などを用いて算出される。また、エネルギー消費量が削減可能である場合、エネルギー消費量調整装置１８は、エネルギー消費量を最小化するように速度変更率α_Vを計算し、スケジュール修正装置１５に出力する。

上記のように、図１に示した制御装置１０では、圧延所要時間ｔ_rmを目標圧延時間ｔ_Tar以内とする条件の下でエネルギー消費量を最小化するように、ＩＳＣの流量及び熱間圧延ライン２０を搬送される被圧延材１００の圧延速度の速度パターンが決定される。

以下に、図１に示した制御装置１０によって熱間圧延ライン２０を制御する方法の例を、図３を参照して説明する。図３において、左側のフローチャート３１は圧延キャンペーンの計算方法を示す。「圧延キャンペーン」とは、連続して圧延処理が予定されている被圧延材の単位であり、例えば、熱間圧延ライン２０のロール交換までに圧延処理が予定されている被圧延材の単位である。図３の右側のフローチャート３２は、熱間圧延ライン２０で処理予定の複数の被圧延材の１つである対象被圧延材１００[a]の計算方法を示す。対象被圧延材１００[a]は、ＩＳＣの流量及び速度パターンの作成対象であり、ａ番目に圧延処理が予定されている被圧延材である。

まず、フローチャート３１に示した処理について説明する。

ステップＳ３１１において、操業条件処理装置１１から送られてくる圧延キャンペーン内の操業条件ＰＤＩが抽出間隔算出装置１２に入力される。

ステップＳ３１２において、抽出間隔算出装置１２が、操業条件ＰＤＩに基づき抽出間隔時間ｔ_EX[a]を算出する。この抽出間隔時間ｔ_EX[a]は、被圧延材一本毎ではなく、圧延キャンペーン及び加熱炉操業条件に基づいて決定される。なお、符号[a]は、対象被圧延材１００[a]に関する数値であることを表す（以下において同様）。

抽出間隔時間ｔ_EX[a]は、例えば加熱炉２１内での加熱時間が決まっている場合、被圧延材１００の加熱時間と加熱炉２１に抽入された、若しくは抽入されると予測される時刻によって、決定される。

圧延キャンペーン、若しくは未圧延の被圧延材１００の材数Ｐと、これらすべての被圧延材を圧延するために必要な時間の目標(以下において、「目標総圧延時間」という。)ｔ_Tgtを用いて、対象被圧延材１００[a]の抽出間隔時間ｔ_EX[a]は、以下の式（１）で計算される：

ｔ_EX[a]＝ｔ_Tgt／Ｐ＋ｆ（ＦＤＴａ[a]，ＳＧＦ[a]，ｄｈ[a]，ｌ[a]） ・・・（１）

式（１）の右辺第二項は補正項であり、目標仕上ミル出側温度ＦＤＴａ、材種区分ＳＧＦ、総圧下量ｄｈ、圧延材長さｌの関数で表される。これらの数値は予め決定されている。

抽出間隔時間ｔ_EX[a]の総和は、目標総圧延時間ｔ_Tgtと等しくなる必要があるので、以下の式（２）、式（３）の関係が満たされる：

ｔ_Tgt＝Σｔ_EX[a] ・・・（２）
Σ（ｆ（ＦＤＴａ[a]，ＳＧＦ[a]，ｄｈ[a]，ｌ[a]））＝０ ・・・（３）

式（２）、式（３）で、Σはａ＝１からＰまでの総和を表す。

次に、ステップＳ３１３において、目標圧延時間算出装置１３が目標圧延時間ｔ_Tarを算出する。目標圧延時間ｔ_Tarは、圧延キャンペーン内の被圧延材を対象として計算される。以下に、目標圧延時間ｔ_Tarの計算方法を示す。

ａ番目に圧延を予定している対象被圧延材１００[a]の目標圧延時間ｔ_Tar[a]は、次に圧延処理予定であるａ＋１番目の被圧延材１００[a+1]に追いつかれずに圧延される必要がある。したがって、対象被圧延材１００[a]の目標圧延時間ｔ_Tar[a]は、以下の式（４）により計算される：

ｔ_Tar[a]＝ｔ_EX[a+1]＋ｔ_R[a+1] ・・・（４）

式（４）で、ｔ_R[a]は、対象被圧延材１００[a]の仕上ミル圧延開始位置到達時間である。「仕上ミル圧延開始位置到達時間」は、対象被圧延材１００[a]が加熱炉２１から抽出されてから仕上ミル圧延開始位置に到達するまでの時間である。「仕上ミル圧延開始位置」は任意に設定することができるが、例えば、対象被圧延材１００[a]が先行する前被圧延材１００[a-1]に近づきすぎた場合に、対象被圧延材１００[a]が待機する位置に設定される。

仕上ミル圧延開始位置到達時間ｔ_R[a]は、以下の式（５）で表される：

ｔ_R[a]＝Σｔ_Rr[n][a]＋Σｔ_T[n][a]＋ｔ_TFM[a] ・・・（５）

式（５）で、Σはｎ＝１からＮ_Rまでの総和を表す。Ｎ_Rは粗ミル２３の圧延スタンドの数である。また、ｔ_Rr[n]は粗ミル２３のｎ番目の圧延スタンドでの圧延所要時間、ｔ_T[n]は粗ミル２３のｎ番目スタンド入側搬送時間、ｔ_TFMは粗ミル２３の最終スタンド出側搬送時間である。

仕上ミル圧延開始位置は仕上ミル２６よりも熱間圧延ライン２０の上流側に位置している。このため、仕上ミル圧延開始位置より上流工程である粗ミル２３による圧延時の速度や被圧延材が搬送される速度は、温度制御の影響を受けない。したがって、この段階で仕上ミル圧延開始位置到達時間ｔ_R[a]は精度よく予測することができる。

粗ミル２３による圧延途中で次材に追いつかれる場合には、対象被圧延材１００[a]若しくは次材の圧延速度を変更する必要がある。このため、粗ミル２３のｍ台目の圧延スタンドにおいて、以下の式（６）の条件が満たされる必要がある：

Σ_mｔ_Rr[n][a]＋Σ_mｔ_T[n][a]≦ｔ_EX[a+1]＋Σ_m-1ｔ_Rr[n][a+1]＋Σ_mｔ_T[n][a+1] ・・・（６）

式（６）で、Σ_mはｎ＝１からｍまでの総和を表し、Σ_m-1はｎ＝１からｍ−１までの総和を表す。

ここまでで算出された各被圧延材１００の抽出間隔時間ｔ_EX[a]及び仕上ミル圧延開始位置到達時間ｔ_R[a]は、圧延時間調整装置１７による圧延所要時間ｔ_rmと目標圧延時間ｔ_Tarとの比較に使用される。

以上により、フローチャート３１に示した処理が終了する。

上記のように、圧延キャンペーンに対するフローチャート３１に示した計算を行うタイミングにおいて、目標圧延時間ｔ_Tarの計算が予め行われる。また、オペレータによる手動介入等によって圧延速度や抽出間隔時間ｔ_EXが変更された場合には、目標圧延時間ｔ_Tarを再計算する必要がある。

次に、対象被圧延材１００[a]に対するフローチャート３２に示す処理を説明する。対象被圧延材１００[a]に対する計算を実行するタイミングは、対象被圧延材１００[a]を圧延する前の任意のタイミングで行う。

ステップＳ３２１において、初期スケジュール計算装置１４が、操業条件処理装置１１から送信される対象被圧延材１００[a]の操業条件ＰＤＩを受信する。

ステップＳ３２２において、初期スケジュール計算装置１４が、操業条件ＰＤＩに基づいてスケジュール計算を行う。スケジュール計算においては、仕上ミル出側における目標とする板厚や圧延材温度を達成するために、熱間圧延ライン２０の操業条件やオペレータの入力データに基づいて、圧延に必要なロールギャップ、冷却水の流量及び被圧延材１００の仕上ミル２６圧延中の速度パターンなどが決定される。

図４に、仕上ミル２６に関するスケジュール計算の対象である仕上ミルスケジュール計算エリアを示す。対象被圧延材１００[a]の温度を予測するために、仕上ミル２６の各スタンド間に設置されたＩＳＣ２６５の流量の影響を考慮して、仕上ミル入側温度計２９２から仕上ミル出側温度計２９３まで、初期スケジュール計算装置１４によって温度降下計算が行われる。

このとき、サーマルランダウン若しくは対象被圧延材１００[a]の加減速により、対象被圧延材１００[a]の長手方向の各位値において、目標ＦＤＴを達成するために必要なＩＳＣ２６５の流量が異なる。このため、対象被圧延材１００[a]の長手方向の任意の計算点毎に温度降下計算を行う必要がある。この計算点を、以下において「狙い点」という。図５（ａ）〜図５（ｃ）に、被圧延材１００のセグメント番号と狙い点番号を示す。

図５（ａ）は被圧延材１００を示しており、図右端が先端、図左端が尾端である。被圧延材１００の長手方向の任意の点を分かりやすく示すために、被圧延材１００を等間隔に仮想的に分割した単位をセグメントと呼ぶ。図５（ｂ）は、被圧延材１００のセグメントを示す。簡単のために、セグメント番号は、被圧延材１００の先端から尾端にかけて順につけられている。図５（ｃ）は、狙い点番号を示す。狙い点０〜Ｍには、圧延処理において重要なポイントが選ばれる。狙い点は、例えば噛み込み点、圧延速度が最も大きくなる中間点、温度が低くなる尾端点などに設定される。

図３のステップＳ３２３〜Ｓ３２５において、スケジュール修正装置１５が、目標ＦＤＴを対象被圧延材１００[a]の全長に亘り達成できるように、以下のようにＩＳＣ２６５の流量及び速度パターンを計算する。

ステップＳ３２３において、スケジュール修正装置１５は、目標ＦＤＴを達成するようにＩＳＣ２６５の流量を計算する。そのために、ＩＳＣ２６５の流量を変化させて温度降下計算を行い、計算されたＦＤＴが目標ＦＤＴと一致するように収束計算を行う。ＩＳＣ２６５の流量を変化させた場合の収束計算の詳細については後述する。

上記の収束計算によって得られたＩＳＣ２６５の流量を適用しても目標ＦＤＴを達成できない場合には、圧延速度の速度パターンを変更して目標ＦＤＴを達成する必要がある。具体的には、ＩＳＣ２６５の流量を修正した場合に狙い点の一つでも目標ＦＤＴを達成できない場合は、ステップＳ３２４においてスケジュール修正装置１５が、対象被圧延材１００[a]の全長に亘っては目標ＦＤＴが達成できないと判定する。この場合、速度パターンを変更して目標ＦＤＴを達成するために、ステップＳ３２５において、スケジュール修正装置１５が圧延速度の速度パターンを修正する。速度パターンの修正方法の詳細については後述する。

速度パターンを修正した後、処理はステップＳ３２３に戻り、修正した速度パターンを用いてＩＳＣ２６５の流量が再度計算される。ステップＳ３２３〜Ｓ３２５を繰り返して、対象被圧延材１００[a]の全長に亘り目標ＦＤＴを達成する速度パターンが決定される。

次いで、ステップＳ３２６において、圧延時間予測算出装置１６が、対象被圧延材１００[a]の圧延所要時間ｔ_rm[a]を計算する。圧延所要時間ｔ_rm[a]は、以下の式（７）によって表される：

ｔ_rm[a]＝ｔ_R[a]＋ｔ_F[a] ・・・（７）

式（７）で、ｔ_F[a]は仕上ミル圧延開始位置以降、対象被圧延材１００[a]の尾端が仕上ミル２６を抜けるまでに要する圧延時間(以下において、「仕上ミル圧延時間」という。)である。

ステップＳ３２６においては、スケジュール修正装置１５によって修正された速度パターンから、圧延所要時間ｔ_rm[a]が計算される。式（７）に示すように、式（５）によって計算される仕上ミル圧延開始位置到達時間ｔ_R[a]と、仕上ミル圧延時間ｔ_F[a]の和が圧延所要時間ｔ_rm[a]である。

次いで、ステップＳ３２７〜Ｓ３２９において、圧延時間調整装置１７によって、圧延所要時間ｔ_rm[a]が目標圧延時間ｔ_Tar[a]以内となるように速度変更率α_Vが計算される。

ステップＳ３２７において、ステップＳ３２６で計算された圧延所要時間ｔ_rm[a]が、目標圧延時間ｔ_Tar[a]以内か否かが判断される。図６（ａ）〜図６（ｃ）に、圧延時間の決定方法の概念図を示す。

図６（ａ）は、対象被圧延材１００[a]が加熱炉２１から抽出されたタイミングの状態を示す。図６（ｂ）は、仕上ミル圧延開始位置到達時間ｔ_R[a]後における、仕上ミル圧延開始位置に対象被圧延材１００[a]が到達したタイミングの状態を示す。このとき、対象被圧延材１００[a]の次に処理される被圧延材１００[a+1]の抽出間隔時間ｔ_EX[a+1]の方が、対象被圧延材１００[a]の抽出間隔時間ｔ_EX[a]よりも小さければ、被圧延材１００[a+1]は既に加熱炉２１から抽出されていることになる。図６（ｃ）は、仕上ミル圧延時間ｔ_F[a]後における、対象被圧延材１００[a]の仕上ミル圧延が完了したタイミングの状態を示す。

圧延所要時間ｔ_rm[a]が目標ＦＤＴ以内であるためには、対象被圧延材１００[a]が、次材に追いつかれることなく、仕上ミル圧延開始位置に到達している必要がある。したがって、対象被圧延材１００[a]の仕上ミル圧延開始位置到達時間ｔ_R[a]と仕上ミル圧延時間ｔ_F[a]の和が、次材の抽出間隔時間ｔ_EX[a+1]と仕上ミル圧延開始位置到達時間ｔ_R[a+1]の和より小さければよい。つまり、以下の式（８）が成立すればよい：

ｔ_R[a]＋ｔ_F[a](cur)≦ｔ_EX[a+1]＋ｔ_R[a+1]−deltaＭ ・・・（８）

式（８）において、deltaＭは余裕分の時間を示しており、被圧延材同士が熱間圧延ライン２０内で近づきすぎるのを避けるために予め決めておく固定値である。また、ｔ_F[a](cur)は、仕上ミル圧延時間ｔ_F[a]の現在値である。

式（８）の条件が満たされる場合、処理はステップＳ３３０に進み、消費エネルギー計算が行われる。

式（８）の条件が満たされない場合、図３のステップＳ３２８において、ＩＳＣ２６５の流量、速度パターンが変更可能か否かが判断される。変更可能であれば、ステップＳ３２９において速度変更率α_Vが計算される。ＩＳＣ２６５の流量、速度パターンが変更可能か否かは、ＩＳＣ２６５の最大流量や圧延スタンド２６０を駆動するモータの能力などに基づいて判断される。

一方、ステップＳ３２８においてＩＳＣ２６５の流量、速度パターンが変更可能でないならば、圧延時間調整装置１７は、これ以上は仕上ミル圧延時間ｔ_F[a]を変更できないと判断する。その場合、速度パターンの修正を行わず、処理はステップＳ３３０に進む。

上記のステップＳ３２９の速度変更率計算では、式（８）を満たすように仕上ミル２６における圧延速度について速度変更率α_Vが計算される。新たな仕上ミル圧延時間ｔ_F[a](new)は、以下の式（９）のように計算される：

ｔ_F[a](new)＝ｔ_EX[a+1]＋ｔ_R[a+1]−ｔ_R[a]−deltaＭ ・・・（９）

圧延時間調整装置１７は、仕上ミル圧延時間の現在値ｔ_F[a](cur)と、仕上ミル圧延時間の目標速度とを比較して、必要とする速度変更率α_Vを以下の式（１０）を用いて計算する：

α_V＝Ｃ₁×（ｔ_F[a](cur)／ｔ_F[a](new)） ・・・（１０）

式（１０）において、Ｃ₁は経験的に決定された定数であり、固定値若しくはデータベースなどに記録されたテーブル値である。

ステップＳ３２９において仕上ミル速度の速度変更率α_Vを計算後、その速度変更率α_Vを用いて、ステップＳ３２５において速度パターンの修正が行われ、再びステップＳ３２３においてＩＳＣ２６５の流量の修正計算が行われる。これにより、目標ＦＤＴを達成するように速度パターン及びＩＳＣ２６５の流量が修正される。

ステップＳ３２７において圧延所要時間ｔ_rm[a]が目標圧延時間ｔ_Tar[a]以内である場合、若しくは、ステップＳ３２８においてＩＳＣ２６５の流量及び速度パターンをこれ以上変更できない場合、処理はステップＳ３３０に進み、対象被圧延材１００[a]の圧延に要するエネルギー消費量が計算される。

ステップＳ３３０〜Ｓ３３３において、エネルギー消費量調整装置１８は、エネルギー消費量を計算し、エネルギー消費量を最小化するために必要な速度変更率α_Vを計算する。

ステップＳ３３０におけるエネルギー消費量の計算では、スケジュール修正装置１５によって計算された速度パターンを用いて、狙い点における圧延パワー（kW）を計算する。エネルギー消費量調整装置１８は、計算された圧延パワーを用いて、対象被圧延材１００[a]が噛みこまれてから尾端抜けするまで、即ち、対象被圧延材１００[a]全長に亘るエネルギー消費量（kWh）を計算する。

対象被圧延材１００[a]を圧延するために必要なエネルギー消費量Ｅ_Pは、以下の式（１１）によって表される：

Ｅ_P＝ΣＥj＝Σ｛（１／３６００）×∫Ｐ_Wj（ｔ）dt ・・・（１１）

式（１１）において、∫ｄｔはｔ＝０からｓまでの時間積分を表す。ここで、ｓ(sec)は圧延時間である。また、Σは粗ミル２３又は仕上ミル２６によって圧延されたすべての和を表し、Ｅj（kWh）はｊ回目の圧延おけるエネルギー消費量である。「ｊ回目の圧延」は、粗ミル２３のパス（Ｒ[1]〜Ｒ[Ｎ_RP]）及び仕上ミル２６の圧延スタンド１〜Ｎ_Fのいずれかにおける圧延を意味する。

式（１１）の狙い点ｉにおける圧延パワーＰ_Wi（ｋＷ）は以下のように計算される：

Ｐ_Wi＝（１０００×Ｖ_i×Ｇ_i）／Ｒ_i＋Ｐ_WLOSSi ・・・（１２）

式（１２）の圧延ロール速度Ｖ_i（ｍ／ｓ）、ロールトルクＧ_i（ｋＮｍ）、ロール半径Ｒ_i（ｍｍ）、損失パワーＰ_WLOSSi（ｋＷ）は、スケジュール修正装置１５により算出された値或いは経験的に得られた値を使用する。

圧延パワーＰ_Wiは、式（１２）に示すように、圧延ロール速度Ｖ_iとロールトルクＧ_iに比例して変化する。図７に、被圧延材長手方向における圧延パワーＰ_Wiの変化を示す。図７の太線部Ａが圧延パワーＰ_Wiの変化を示しており、狙い点間は線形補間されている。面積Ｅ₀〜Ｅ₄は、それぞれ狙い点間でのエネルギー消費量を示している。図７にハッチングで示した面積がエネルギー消費量である。即ち、エネルギー消費量は以下の式（１３）で表される：

∫Ｐ_Wj（ｔ）ｄｔ＝Σ｛（Ｐ_Wi＋Ｐ_W(i+1)）×Ｓ_i／２｝ ・・・（１３）

式（１３）で、∫ｄｔはｔ＝０からＳまでの時間積分を表し、Σはｉ＝０〜Ｍまでの総和を表す。Ｍは最終狙い点である。なお、Ｓ_iは狙い点間の圧延時間を示しており、このＳ_iは速度変化のケースによって異なる手段で算出される。例えば、ＩＳＣ２６５を用いてＦＤＴを制御する場合、狙い点間の速度は指定した加速度に基づいて等加速度で変化している。このため、圧延時間Ｓ_iは以下の式（１４）のように表される：

Ｓ_i＝２Ｌ_i／（Ｖ_i+1＋Ｖ_i） ・・・（１４）

式（１４）で、Ｌ_iは各狙い点間の距離である。

ステップＳ３３０でのエネルギー消費量の計算後、ステップＳ３３１において、エネルギー消費量調整装置１８は、エネルギー消費量が削減可能かどうかを判定する。圧延時間調整装置１７がこれ以上は仕上ミルの圧延時間を変更できないと判定した場合、若しくは直前のエネルギー消費量の計算においてエネルギー消費量の削減が見込めないと判断した場合、エネルギー消費量調整装置１８は速度変更率α_Vを変更せず、ステップＳ３３４においてスケジュール修正装置１５が制御基準値ＳＶを出力して、処理を終了する。

一方、エネルギー消費量の削減が可能な場合は、ステップＳ３３２において、ＩＳＣ２６５の流量や速度パターンが変更可能かどうかが判定される。ＩＳＣ２６５の流量や速度パターンが変更可能であるならば、ステップＳ３３３において、新たな速度変更率α_Vを計算する。

エネルギー消費量の削減が可能であるか否かは、例えば以下のようにして判定される。

エネルギー消費量は、一般に、圧延速度を小さくすると減少する。これは、圧延に要するひずみ速度が小さくなるため、圧延荷重が小さくなるためである。一方、圧延スタンドのロールと被圧延材の間に潤滑油を適用する場合（潤滑圧延）には、圧延速度が増加するほど潤滑油の膜厚が厚くなり、ロールと被圧延材の間の摩擦による発熱量が低下し、熱間圧延ラインのエネルギー消費量が減少する。通常、前者の影響が大きいことが知られている。

そこで、速度変更率α_Vを一回目のエネルギー消費量の計算では圧延速度を下げる方向に決定し、二回目以降の計算では、速度変更率α_Vと、前回及び今回のエネルギー消費量計算結果を用いて、以下のように影響係数を算出する。

一回目のエネルギー消費量の計算では、式（１５）のように、圧延速度を下げる方向に速度変更率α_V(old)を決定にする：

α_V(old))＝Ｃ₂ ・・・（１５）

式（１５）で、Ｃ₂は定数であり、固定値若しくはデータベースのテーブル値などである。Ｃ２は、１．０よりも小さい。

二回目以降のエネルギー消費量の計算では、速度変更率α_V、並びに前回計算されたエネルギー消費量Ｅ_P(old)及び今回計算されたエネルギー消費量Ｅ_P(new)を比較し、以下の式（１６）、式（１７）のように影響係数を算出する：

（∂Ｅ／∂α_V）_(new)＝（Ｅ_P(new)−Ｅ_P(old)）／（α_V(old)−１） ・・・（１６）
α_V(new)＝１−Ｃ_３／（∂Ｅ／∂α_V）_(new)×｜Ｅ_P(new)−Ｅ_P(old)｜ ・・・（１７）

前回及び今回のエネルギー消費量の差が小さい場合、即ち以下の式（１８）を満たす場合、若しくは、速度変更率α_Vが小さい場合、即ち以下の式（１９）を満たす場合には、エネルギー消費量の削減が可能ではないと判定される。その場合、次回のエネルギー消費量の計算時にステップＳ３３１において、エネルギー消費量は削減可能ではないとされ、ステップＳ３３４において制御基準値ＳＶが出力される。

｜Ｅ_P(new)−Ｅ_P(old)｜＜Ｃ_４ ・・・（１８）
｜α_V(old)−１｜＜Ｃ_５ ・・・（１９）

ここで、Ｃ₃、Ｃ₄、Ｃ₅は経験的に得られた定数であり、固定値若しくはデータベースのテーブル値などである。

計算された速度変更率α_V(new)を使用して、ステップＳ３２５において速度パターン修正され、ステップＳ３２３においてＩＳＣ２６５の流量が修正される。これにより、被圧延材１００の全長に亘ってＦＤＴが目標温度に保持され、且つ、目標圧延時間ｔ_Tar以内の条件下でエネルギー消費量が最小であるように、速度パターン及びＩＳＣ２６５の流量が決定される。

以上により、フローチャート３２に示した処理が終了する。

ここで、図８を参照して、図３のステップＳ３２３においてＩＳＣ２６５の流量を変化させた場合の収束計算の例を説明する。図８のフローチャートにおいて、ｉは狙い点の番号を示し、ｎｓは計算対象となる狙い点番号の最も小さい番号、ｎｅは最も大きい番号である。また、ｊは仕上ミル２６の圧延スタンド２６０の番号を示し、最終圧延スタンド番号はＮ_Fである。図８に示したステップＳ６００〜Ｓ６１３において、狙い点番号ｎｓ〜ｎｅのすべてについて、ＦＤＴが目標ＦＤＴであるように、ＩＳＣ２６５の流量を変化させる。

Ｓ６０１において、ＦＤＴの計算に必要な狙い点ｉのデータを読み込む。必要となるデータは、少なくとも、仕上ミル入側温度ＦＥＴ_i ^cal、被圧延材１００の寸法、温度分布である。これらのデータは、既に算出されている場合はその算出値、算出されていない場合は予測値が用いられる。

ステップＳ６０２〜Ｓ６１１において、狙い点毎に計算温度ＦＤＴ_i ^calが目標ＦＤＴの許容値内であるように、ＩＳＣ２６５の流量が修正される。

まず、ステップＳ６０２において、初期スケジュール計算装置１４が、仕上ミル入側温度計２９２が配置された仕上ミル入側温度計位置から仕上ミル２６の１番目の圧延スタンド入側まで温度降下計算を行う。

次いで、ステップＳ６０３〜Ｓ６０７において、仕上ミル２６の１番目の圧延スタンド２６０[1]から最終の圧延スタンド２６０[Ｎ_F]まで、圧延スタンド出側温度ＳＤ_jＴと圧延スタンド入側温度ＳＥ_jＴを計算する。圧延スタンド出側温度ＳＤ_jＴは、被圧延材１００が圧延スタンド２６０との接触で失う温度降下量、圧延に伴なう加工発熱と摩擦熱による温度上昇量を考慮して算出される。ステップＳ６０６においては、仕上ミル２６の圧延スタンド間に設置されているＩＳＣ２６５の流量、大気との熱伝達による熱損失、及び大気への放射熱が考慮された温度降下計算を行う。

ステップＳ６０８において、仕上ミル出側温度計位置におけるＦＤＴの計算温度ＦＤＴ_i ^calが算出される。

ステップＳ６０９において、計算温度ＦＤＴ_i ^calが目標ＦＤＴの許容値内であるか否かが判断される。計算温度ＦＤＴ_i ^calが目標ＦＤＴの許容値内であれば、ステップＳ６１２に進む。すべての狙い点ｉでの計算が終了していなければ、ステップＳ６１３において狙い点番号が１つ進められて、処理はステップＳ６０２に戻る。すべての狙い点ｉでの計算が終了していれば、処理を終了する。

一方、ステップＳ６０９において、計算温度ＦＤＴ_i ^calが目標ＦＤＴの許容値内でなければ、ステップＳ６１０に進み、ＩＳＣ２６５の流量が変更可能かどうかが判断される。ＩＳＣ２６５の流量が変更可能かどうかは、操業条件やオペレータ介入の変更可不可の情報、若しくはＩＳＣ２６５の流量がリミット内であるかどうかに依存する。ＩＳＣ２６５の流量が変更可能な場合には、ステップＳ６１１において、変更可能な範囲でＩＳＣ２６５の流量を変更する。その後、処理はステップＳ６０２に戻る。

上記のように、仕上ミル入側温度計位置から仕上ミル出側温度計位置までの温度降下計算を行うことで、各狙い点における計算温度ＦＤＴ_i ^calを求めることができる。

次に、図３のステップＳ３２５における速度修正方法を、図９を参照して説明する。以下に説明する速度修正方法は、（１）圧延時間調整装置１７又はエネルギー消費量調整装置１８から出力された速度変更率α_Vを適用する方法であり、圧延速度の限界値チェック、及びＩＳＣ２６５の流量の変更量の限界値チェックを行う。

図９（ａ）に破線で示した速度パターンＳＰ１は、修正前の速度パターンの例である。図９（ａ）の横軸は時間軸であり、各タイミングを示している。「ＦＥＴ_ON」は被圧延材１００の先端が仕上ミル入側温度計２９２を通過する時間、「ＦＤＴ_ON」は被圧延材１００の尾端が仕上ミル出側温度計２９３を通過する時間、「ＦＤＴ_OFF」は被圧延材１００の尾端が仕上ミル出側温度計２９３を通過する時間である。「コイラ_ON」は、被圧延材１００の先端が巻取り機２８に到達する時間である。

先ず、圧延速度の限界値チェックが行われる。図９（ｂ）に、速度変更率α_Vを適用前後の速度パターンを示す。速度変更率α_Vが与えられた場合、予測されている速度パターンに速度変更率α_Vを積算して、速度パターンを修正する。図９（ｂ）に実線で示した速度パターンＳＰ２が、速度変更率α_Vを適用後の速度パターンである。

次に、ＩＳＣ２６５の流量の変更量の限界値チェックが行われる。ここでは、速度変更率α_Vを適用後の図９（ｂ）に示した速度パターンＳＰ２を用いて、ＩＳＣ２６５の流量を最大及び最小にした２つの条件下で、速度パターンの変更の必要性を調べる。速度パターンの変更の必要性は、仕上ミル入側温度計から仕上ミル出側温度計まで、セグメント毎に、温度降下計算を行って調べられる。図９（ｃ）に実線で示したＦＤＴ_Tgが目標ＦＤＴであり、破線で示したＦＤＴ_MAXがＩＳＣ２６５の流量を最小とした条件におけるＦＤＴの計算結果であり、ＦＤＴ_MINがＩＳＣ２６５の流量を最大とした条件におけるＦＤＴの計算結果である。図９（ｃ）の横軸は各セグメントの先端からの位置である。各セグメントにおいてＦＤＴ_Tgが、ＦＤＴ_MAXとＦＤＴ_MINの間である場合に、ＩＳＣ２６５の流量を変更することにより被圧延材１００全長に亘り目標ＦＤＴを達成できる。

したがって、ＩＳＣ２６５の流量が最小の条件において、ＦＤＴがその目標温度よりも低くなるセグメントがある場合は、全てのセグメントが目標温度を達成するように速度パターンの速度を大きくする。

一方、ＩＳＣ２６５の流量が最大の条件において、ＦＤＴがその目標温度よりも高くなるセグメントがある場合は、全てのセグメントが目標温度を達成するように速度パターンの速度を小さくする。

最後に、設定された圧延速度が圧延速度の限界値以内になるように、速度パターンを修正する。図９（ｄ）に破線で示したＳ_RMAXが圧延速度の上限値、Ｓ_RMINが圧延速度の下限値である。被圧延材１００が巻取り機２８に到達するまでの圧延速度が、巻取り機２８の空転限界値から決定される通板速度限界値を超えないように、速度パターンが修正される。巻取り機２８到達後は、圧延スタンドを駆動するモータの回転速度限界値から決定される圧延速度限界値を超えないように、速度パターンが修正される。また、被圧延材１００の尾端が仕上ミル２６の最終圧延スタンドを抜ける速度の限界値が決定されている場合、その限界値を超えないように、速度パターンが修正される。

以上の手順によって速度パターンを修正した後、図３のステップＳ３２３におけるＩＳＣ２６５の流量の修正計算を行うことにより、被圧延材１００全長に亘り目標仕上ミル出側温度を達成する速度パターン及び流量が決定される。

以上に説明したように、本発明の第１の実施形態に係る制御装置１０によれば、被圧延材１００の全長に亘り仕上ミル出側温度を目標温度に保つように、ＩＳＣ２６５の流量及び被圧延材１００の速度パターンが決定され、決定された速度パターンから圧延所要時間ｔ_rmが正確に算出される。算出された圧延所要時間が、生産量に関わる操業指令やオペレータの入力情報に基づき計算した目標圧延時間ｔ_Tar以内となるように、ＩＳＣ２６５の流量及び速度パターンが修正される。

また、速度パターンを用いて複数の狙い点における圧延パワーが計算され、計算された圧延パワーを時間積分することによって圧延に要するエネルギー消費量が正確に算出される。目標圧延時間ｔ_Tar以内でエネルギー消費量を最小化するように、ＩＳＣ２６５の流量及び速度パターンが決定される。したがって、図１に示した制御装置１０によれば、目標の圧延所要時間を実現し、且つ、熱間圧延ライン２０のエネルギー消費量を抑制することができる。

（第２の実施形態）
図１０に、図１に示した熱間圧延ライン２０の制御装置１０によって行う、第２の実施形態に係る抽出間隔時間を決定する方法を説明するためのフローチャートを示す。

先ず、ステップＳ１０１０において、図３のフローチャート３１を参照して説明した方法と同様に、被圧延材１００の総材数がＰである圧延キャンペーンの計算を実行する。続いて、ステップＳ１０２０〜Ｓ１１４０において、圧延キャンペーン内の被圧延材１００[1]〜１００[P-1]に対して、圧延順序に従って以下の計算を実施する。

ステップＳ１０３０において、計算済みの被圧延材１００[a]の抽出間隔時間ｔ_EX[a]と被圧延材１００[a+1]の抽出間隔時間ｔ_EX[a+1]との組合わせを、第１の抽出間隔時間組合せとする。

ステップＳ１０４０において、エネルギー消費量調整装置１８が、抽出間隔時間ｔ_EX[a]、ｔ_EX[a+1]を使用して、被圧延材１００[a]と被圧延材１００[a+1]について、図３のフローチャート３２を参照して説明したエネルギー消費量の計算を行って、エネルギー消費量Ｅ_P[a]、Ｅ_P[a+1]をそれぞれ算出する。更に、ステップＳ１０５０において、エネルギー消費量Ｅ_P[a]とエネルギー消費量Ｅ_P[a+1]の和Ｐ_totを以下のように算出する：

Ｐ_tot= Ｅ_P[a]＋Ｅ_P[a+1] ・・・（２０）

続いて、ステップＳ１０６０において、被圧延材１００[a]の抽出間隔時間ｔ_EX[a]を微小時間Δｔだけ減少させ、被圧延材１００[a+1]の抽出間隔時間ｔ_EX[a+1]を微小時間Δｔだけ増加させる：

ｔ_EX ^SU[a]＝ｔ_EX[a]−Δｔ ・・・（２１）
ｔ_EX ^SU[a+1]＝ｔ_EX[a+1]＋Δｔ ・・・（２２）

Δｔは、例えば１〜５（sec）程度である。式（２１）及び式（２２）に表される抽出間隔時間ｔ_EX ^SU[a]、ｔ_EX ^SU[a+1]の組合せを第２の抽出間隔時間組合せとする。

ステップＳ１０７０において、抽出間隔時間ｔ_EX ^SU[a]、ｔ_EX ^SU[a+1]を用いて、被圧延材１００[a]と被圧延材１００[a+1]について、図３のフローチャート３２を参照して説明したエネルギー消費量の計算を行って、エネルギー消費量Ｅ_P ^SU[a]、Ｅ_P ^SU[a+1]をそれぞれ算出する。更に、ステップＳ１０８０において、エネルギー消費量Ｅ_P ^SU[a]とエネルギー消費量Ｅ_P ^SU[a+1]の和Ｐ_tot ^SUを算出する：

Ｐ_tot ^SU= Ｅ_P ^SU[a]＋Ｅ_P ^SU[a+1] ・・・（２３）

次いで、ステップＳ１０９０において、被圧延材１００[a]の抽出間隔時間ｔ_EX[a]を微小時間Δｔだけ増加させ、被圧延材１００[a+1]の抽出間隔時間ｔ_EX[a+1]を微小時間Δｔだけ減少させる：^AD

ｔ_EX ^AD[a]＝ｔ_EX[a]＋Δｔ ・・・（２４）
ｔ_EX ^AD[a+1]＝ｔ_EX[a+1]−Δｔ ・・・（２５）

式（２４）及び式（２５）に表される抽出間隔時間ｔ_EX ^AD[a]、ｔ_EX ^AD[a+1]の組合せを第３の抽出間隔時間組合せとする。

ステップＳ１１００において、抽出間隔時間ｔ_EX ^AD[a]、ｔ_EX ^AD[a+1]を用いて、被圧延材１００[a]と被圧延材１００[a+1]について、図３のフローチャート３２を参照して説明したエネルギー消費量の計算を行って、エネルギー消費量Ｅ_P ^AD[a]、Ｅ_P ^AD[a+1]をそれぞれ算出する。更に、ステップＳ１１１０において、エネルギー消費量Ｅ_P ^AD[a]とエネルギー消費量Ｅ_P ^AD[a+1]の和Ｐ_tot ^ADを算出する：

Ｐ_tot ^AD= Ｅ_P ^AD[a]＋Ｅ_P ^AD[a+1] ・・・（２６）

ステップＳ１１２０において、エネルギー消費量の和Ｐ_tot、Ｐ_tot ^SU、Ｐ_tot ^ADのうちで最もエネルギー消費量が小さい場合の抽出間隔時間の組合せである第１、第２、及び第３の抽出間隔時間組合せのいずれかを採用する。採用した抽出間隔時間組合せを用いて、ＩＳＣ２６５の流量及び速度パターンが決定される。

抽出間隔時間の組合せによっては、例えば、後から処理される被圧延材１００[a+1]が、先の被圧延材１００[a]の処理待ちのために熱間圧延ライン２０において停止する場合がある。停止時間などによっては被圧延材１００[a+1]が冷えてしまうという問題が生じる。しかし、上記の抽出間隔時間の決定方法によれば、最適な抽出間隔時間の組合せを採用することができる。

以上に説明したように、図１０を参照して説明した抽出間隔時間の決定方法によれば、予定された被圧延材１００全ての総抽出間隔時間は変わらない。このため、生産量を確保したまま、予定された被圧延材の総計のエネルギー消費量を削減する抽出間隔時間を決定することができる。他は、第１の実施形態と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。

（第３の実施形態）
抽出間隔時間ｔ_EXは、式（１）以外にも、以下の式（２７）を用いて計算することができる：

ｔ_EX＝ｔ_Tgt／Ｐ＋χ（ｄｈ）（ｄｈ[a]−ｄｈ_AV）＋χ（ｌ）（ｌ[a]−ｌ_AV）＋
χ（ＦＤＴa）（ＦＤＴa[a]−ＦＤＴa_AV）＋χ（Ｒｐ（ＧＣ））（Ｒｐ（ＧＣ[a]）−Ｒｐ（ＧＣ）_AV） ・・・（２７）

式（２７）で、ｄｈは圧下量、ｌは被圧延材長さ、ＦＤＴaは目標ＦＤＴ、ＧＣは材種コードである。各項目について添え字ＡＶがついている値は、予定される被圧延材全ての平均値であることを示す。関数Ｒｐ（）は、材種コードＧＣに従って粗ミル２３の圧延パス数を計算する。

また、関数χ（）は、式（２７）の各項目ｘの変化に対する圧延所要時間ｔの変化で計算される：

χ（ｘ）＝ｄｔ／ｄｘ ・・・（２８）

つまり、本発明の第３の実施形態に係る制御装置１０では、抽出間隔算出装置１２が、処理予定のすべての対象被圧延材１００[a]の平均圧下量ｄｈ_AV、平均圧延材長ｌ_AV、平均仕上ミル出側温度ＦＤＴa_AVを計算する。そして、対象被圧延材１００[a]の圧下量ｄｈ[a]と平均圧下量ｄｈ_AVとの差、圧延材長[a]と平均圧延材長ｌ_AVとの差、及び、目標仕上ミル出側温度ＦＤＴa[a]と平均仕上ミル出側温度ＦＤＴa_AVとの差を用いて、抽出間隔時間を計算する。

上記の方法によれば、各被圧延材の圧下量、圧延材の長さ、目標ＦＤＴ及び材種コードの抽出間隔時間への影響が考慮される。対象被圧延材１００[a]（ａ＝１〜Ｐ）の式（２７）で表される抽出間隔時間ｔ_EXの総和は目標総圧延時間ｔ_Tgtであり、式（２）、式（３）を満たすことから、目標総圧延時間ｔ_Tgtを達成する抽出間隔時間ｔ_EXを決定できる。他は、第１の実施形態と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。

（第４の実施形態）
図１１に示す本発明の第４の実施形態に係る制御装置１０は、抽出間隔算出装置１２、目標圧延時間算出装置１３を備えない点が、図１に示した制御装置１０と異なる。その他の構成については、図１に示す第１の実施形態と同様である。 目標圧延時間ｔ_Tarは、ミルペーシング等の外部の機能によって計算される場合も考えられる。図１１に示した制御装置１０は、加熱炉２１側のミルペーシング機能を有する外部装置３０によって計算された目標圧延時間ｔ_Tarを用いて、熱間圧延ライン２０を制御する。

圧延時間調整装置１７において、外部装置３０から入力される目標圧延時間ｔ_Tarと、圧延時間予測算出装置１６で算出された圧延所要時間ｔ_rmとを比較して、圧延所要時間ｔ_rmが目標圧延時間ｔ_Tar以内となるように、圧延速度の速度変更率α_Vを計算する。この速度変更率α_Vに基づいて、スケジュール修正装置１５によって速度パターンなどが修正される。そして、エネルギー消費量を削減可能である場合、エネルギー消費量調整装置１８において、熱間圧延ライン２０のエネルギー消費量を最小化するように速度変更率α_Vが算出される。

図１１に示した制御装置１０によれば、圧延所要時間ｔ_rmがミルペーシング機能から入力される目標圧延時間ｔ_Tar以内である条件の下で、エネルギー消費量を最小化することができる。他は、第１の実施形態と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。

上記のように、本発明は第１乃至第４の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。即ち、本発明はここでは記載していない様々な実施形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１０…制御装置
１１…操業条件処理装置
１２…抽出間隔算出装置
１３…目標圧延時間算出装置
１４…初期スケジュール計算装置
１５…スケジュール修正装置
１６…圧延時間予測算出装置
１７…圧延時間調整装置
１８…エネルギー消費量調整装置
２０…熱間圧延ライン
２１…加熱炉
２３…粗ミル
２６…仕上ミル
２８…巻取り機
３０…外部装置
１００…被圧延材
２６０…圧延スタンド
２６５…ＩＳＣ
２９１…粗ミル出側温度計
２９２…仕上ミル入側温度計
２９３…仕上ミル出側温度計

Claims (4)

1. 加熱炉、及び、連続して配置された複数の圧延スタンドと前記複数の圧延スタンド間に配置された冷却スプレーを有する仕上ミルを備える熱間圧延ラインの制御装置であって、
   圧延処理予定の複数の被圧延材に関する圧延処理スケジュールを含む操業情報に基づいて、前記加熱炉から前記複数の被圧延材が抽出される抽出間隔時間を算出する抽出間隔算出装置と、
   前記抽出間隔時間と前記操業情報を用いて、前記複数の被圧延材の１つである対象被圧延材の目標圧延時間を算出する目標圧延時間算出装置と、
   前記操業情報に基づき、前記冷却スプレーの流量、及び前記対象被圧延材が前記熱間圧延ラインを搬送される圧延速度の速度パターンを計算する初期スケジュール計算装置と、
   前記冷却スプレーの流量を修正し、且つ、前記冷却スプレーの流量の修正のみでは仕上ミル出側温度を前記対象被圧延材の全長に亘って目標値にできない場合、及び前記速度パターンに関する速度変更率を入力した場合に、前記速度パターンを修正するスケジュール修正装置と、
   前記速度パターンを用いて前記対象被圧延材の圧延所要時間を算出する圧延時間予測算出装置と、
   前記圧延所要時間が前記目標圧延時間以内であるように前記速度変更率を算出し、算出された前記速度変更率を前記スケジュール修正装置に出力する圧延時間調整装置と、
   前記熱間圧延ラインに設定された複数の狙い点における圧延パワーを前記速度パターンを用いて計算し、前記圧延パワーを時間積分して得られるエネルギー消費量が最小となるように計算された前記速度変更率を前記スケジュール修正装置に出力するエネルギー消費量調整装置と
   を備え、
   前記圧延所要時間が前記目標圧延時間以下である範囲において、前記エネルギー消費量が最小であるように前記冷却スプレーの流量及び前記速度パターンを決定することを特徴とする熱間圧延ラインの制御装置。
2. 前記抽出間隔算出装置が、前記加熱炉から第１の被圧延材が抽出されてから前記第１の被圧延材の次に第２の被圧延材が抽出されるまでの第１の抽出間隔時間、及び、前記加熱炉から前記第２の被圧延材が抽出されてから前記第２の被圧延材の次に第３の被圧延材が抽出されるまでの第２の抽出間隔時間を算出し、
   前記エネルギー消費量調整装置が、
   前記第１の抽出間隔時間と前記第２の抽出間隔時間からなる第１の抽出間隔時間組合せ、
   前記第１の抽出間隔時間を一定時間増加させ、且つ前記第２の抽出間隔時間を前記一定時間減少させた第２の抽出間隔時間組合せ、及び、
   前記第１の抽出間隔時間を前記一定時間減少させ、且つ前記第２の抽出間隔時間を前記一定時間増加させた第３の抽出間隔時間組合せ
   のそれぞれについて、前記第１の被圧延材の圧延処理で消費される第１のエネルギー消費量と前記第２の被圧延材の圧延処理で消費される第２のエネルギー消費量とのエネルギー消費量の和を算出し、
   前記エネルギー消費量の和が最小となる前記第１乃至第３の抽出間隔時間組合せのいずれかを用いて、前記冷却スプレーの流量及び前記速度パターンを決定することを特徴とする請求項１に記載の熱間圧延ラインの制御装置。
3. 前記抽出間隔算出装置が、前記対象被圧延材の圧下量と前記複数の被圧延材の平均圧下量との差、前記対象被圧延材の圧延材長と前記複数の被圧延材の平均圧延材長との差、及び、前記対象被圧延材の目標仕上ミル出側温度と前記複数の被圧延材の平均目標仕上ミル出側温度との差を用いて、前記抽出間隔時間を計算することを特徴とする請求項１又は２に記載の熱間圧延ラインの制御装置。
4. ミルペーシング機能によって算出された圧延時間を前記目標圧延時間として使用することを特徴とする請求項１に記載の熱間圧延ラインの制御装置。

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