JP2013184164A - ミルペーシング制御装置およびミルペーシング制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧延材の温度に対応してリアルタイムに圧延速度を変化させる圧延方式の場合であっても、精度良く圧延時間を予測でき、これによって、圧延材同士の干渉が発生せずに加熱炉から能率良く圧延材を抽出可能な抽出タイミングを精度良く決定できること。
【解決手段】本発明の一態様であるミルペーシング制御装置１は、記憶部４と、演算処理部５と、制御部６とを備える。記憶部４は、仕上圧延装置１５による圧延速度の増減変化に対応して圧延材温度が増減変化する現象をモデル化した温度モデル４ａを記憶する。演算処理部５は、温度モデル４ａを用いて、圧延材２０のミル入側予測温度から圧延材２０のミル出側予測温度を算出し、この出側予測温度をもとに、仕上圧延装置１５による圧延時間を予測する。制御部６は、この圧延時間の予測結果をもとに、加熱炉１３からの圧延材抽出タイミングを制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄鋼材等の圧延対象の金属材（以下、圧延材という）を圧延する熱間圧延ラインのミルペーシング制御装置およびミルペーシング制御方法に関するものである。

従来から、圧延材の加熱炉および圧延設備が設置された熱間圧延ラインにおいて、加熱炉から抽出された圧延材同士の衝突（干渉）を回避しつつ圧延材間隔を最短にするミルペーシング制御が行われている。一般に、圧延材は、加熱炉によって加熱された後、加熱炉から抽出され、搬送装置によって搬送される。その後、圧延材は、粗圧延装置によって粗圧延され、さらに、仕上圧延装置によって所望の厚みに圧延される。このような熱間圧延ライン上には、通常、複数の圧延材が存在し、ミルペーシング制御によって、これら複数の圧延材の間隔が最短に調整される。すなわち、熱間圧延ラインでは、ミルペーシング制御によって、圧延材の搬送時間や圧延時間を予測した上で、圧延材同士の干渉が発生しない最短の圧延材間隔になるように、加熱炉からの圧延材の抽出タイミングを決定する。

なお、上述したようなミルペーシング制御に関する従来技術として、例えば、加熱炉から仕上圧延装置までの熱間圧延ライン上における圧延材同士の干渉を予測し、加熱炉抽出間隔を決定するミルペーシング方法がある（特許文献１参照）。

特開２００３−２２５７０２号公報

熱間圧延ラインの仕上圧延装置は、圧延方向に沿って配列された複数の圧延ロールを備え、これら複数の圧延ロールを用いて圧延材を連続的に圧延する。このような仕上圧延装置によって良質な圧延材を得るためには、圧延材の温度を所定の範囲内に維持する必要がある。すなわち、圧延材の温度が過度に低い場合、仕上圧延装置は、圧延材の塑性変形抵抗の増大に起因して圧延荷重が増大する等の理由により、この過度に低温な圧延材を良好に圧延できない。一方、圧延材の温度が過度に高い場合、圧延材の温度が仕上圧延装置の設備仕様（例えば圧延ロールの耐熱性等の温度上限）を超過する等の理由により、仕上圧延装置は、この過度に高温な圧延材を圧延できない。また、圧延材の過度に高い温度は、圧延材の機械特性や表面性状等の材料品質を決定する要因ともなる。

また、熱間圧延ラインにおける圧延能率を向上するためには、仕上圧延装置による圧延材の圧延速度を圧延材の圧延状態に対応して適宜変化する必要がある。例えば、圧延ロールによって圧延材を噛み込み始めた状態では、圧延速度を低速にし、これによって、圧延ロール間に圧延材を円滑に通板するとともに、圧延材の噛み込み状態を良好な状態に維持する。その後、全圧延ロールによって圧延材を噛み込んだ状態では、圧延速度を可能な限り高速にし、これによって、圧延能率を向上する。

ここで、圧延材の温度は、圧延材と圧延ロールとの接触による吸熱や水冷等の圧延工程時の要因に起因して、低下する。この圧延材の温度低下は、仕上圧延装置による圧延材の圧延時間の増加に伴って促進される。すなわち、圧延材の温度は、圧延速度の増加に伴って高温に維持され、圧延速度の減少に伴って一層低下する。したがって、圧延材の温度品質の確保と高い圧延能率とを両立するためには、圧延材の温度に対応してリアルタイムに圧延速度を変化させ、これによって、圧延工程における温度許容範囲内に圧延材の温度を維持しつつ、可能な限り高速な圧延速度で圧延材を圧延する必要がある。

このように圧延材の温度に対応してリアルタイムに圧延速度を変化させる圧延方式では、圧延材の温度が、圧延工程において許容される最高温度に達するまで、圧延速度が加速される。しかしながら、上述した従来技術では、この圧延方式における加速後の最高の圧延速度を予測することができない。このため、この圧延方式における圧延時間を精度良く予測することができず、この結果、加熱炉から能率良く圧延材を抽出可能な抽出タイミングを精度良く決定することができないという問題があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、圧延速度が一定である圧延方式は勿論、圧延材の温度に対応してリアルタイムに圧延速度を変化させる圧延方式の場合であっても、精度良く圧延時間を予測でき、これによって、圧延材同士の干渉が発生せずに加熱炉から能率良く圧延材を抽出可能な抽出タイミングを精度良く決定できるミルペーシング制御装置およびミルペーシング制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるミルペーシング制御装置は、圧延材を加熱する加熱炉と、加熱後の前記圧延材を圧延する圧延装置とが設置された熱間圧延ラインのミルペーシング制御装置において、前記圧延装置による圧延速度の増減変化に対応して前記圧延材の温度が増減変化する現象をモデル化した温度モデルを記憶する記憶部と、前記温度モデルを用いて、前記圧延装置の入側における前記圧延材の入側予測温度から、前記圧延装置の出側における前記圧延材の出側予測温度を算出し、前記出側予測温度をもとに、前記圧延装置による圧延時間を予測する演算処理部と、前記圧延時間の予測結果をもとに、前記加熱炉からの前記圧延材の抽出タイミングを制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかるミルペーシング制御装置は、上記の発明において、前記演算処理部は、前記温度モデルを用いて、前記圧延装置の許容上限の圧延速度に対応する前記出側予測温度を算出し、前記出側予測温度が前記圧延装置に許容される規制温度範囲以内である場合、前記許容上限の圧延速度をもとに前記圧延時間を予測し、前記出側予測温度が前記規制温度範囲外である場合、前記規制温度範囲以内になる上限圧延速度を算出し、前記上限圧延速度をもとに前記圧延時間を予測することを特徴とする。

また、本発明にかかるミルペーシング制御方法は、圧延材を加熱する加熱炉と、加熱後の前記圧延材を圧延する圧延装置とが設置された熱間圧延ラインのミルペーシング制御方法において、前記圧延装置による圧延速度の増減変化に対応して前記圧延材の温度が増減変化する現象をモデル化した温度モデルを用い、前記圧延装置の入側における前記圧延材の入側予測温度から、前記圧延装置の出側における前記圧延材の出側予測温度を算出し、前記出側予測温度をもとに、前記圧延装置による圧延時間を予測する演算処理を行い、前記演算処理によって予測した前記圧延時間をもとに、前記加熱炉からの前記圧延材の抽出タイミングを制御することを特徴とする。

また、本発明にかかるミルペーシング制御方法は、上記の発明において、前記演算処理は、前記温度モデルを用いて、前記圧延装置の許容上限の圧延速度に対応する前記出側予測温度を算出する出側温度予測ステップと、前記出側予測温度と前記圧延装置に許容される規制温度範囲とを比較する温度比較ステップと、前記出側予測温度が前記規制温度範囲以内である場合、前記許容上限の圧延速度をもとに前記圧延時間を予測する第１の圧延時間予測ステップと、前記出側予測温度が前記規制温度範囲外である場合、前記規制温度範囲以内になる上限圧延速度を算出する上限圧延速度算出ステップと、前記上限圧延速度と前記圧延装置の許容下限の圧延速度とを比較する圧延速度比較ステップと、前記上限圧延速度が前記許容下限の圧延速度以下である場合、前記許容下限の圧延速度をもとに前記圧延時間を予測する第２の圧延時間予測ステップと、前記上限圧延速度が前記許容下限の圧延速度を超過する場合、前記上限圧延速度をもとに前記圧延時間を予測する第３の圧延時間予測ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、圧延速度が一定である圧延方式は勿論、圧延材の温度に対応してリアルタイムに圧延速度を変化させる圧延方式の場合であっても、精度良く圧延時間を予測でき、これによって、圧延材同士の干渉が発生せずに加熱炉から能率良く圧延材を抽出可能な抽出タイミングを精度良く決定できるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態にかかるミルペーシング制御装置の一構成例を示すブロック図である。 図２は、仕上圧延装置の概略構成の一例を示す模式図である。 図３は、本実施の形態におけるミルペーシング制御に用いる温度モデルの概念を示す模式図である。 図４は、本発明の実施の形態におけるミルペーシング制御に必要な圧延時間を予測する演算処理の処理フローを示すフローチャートである。 図５は、本発明の実施の形態における温度モデルによる圧延材温度の予測精度を示す模式図である。 図６は、従来技術のミルペーシング制御における圧延時間の予測精度を示す模式図である。 図７は、本発明のミルペーシング制御における圧延時間の予測精度を示す模式図である。

以下に、添付図面を参照して、本発明にかかるミルペーシング制御装置およびミルペーシング制御方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態により、本発明が限定されるものではない。

(実施の形態)
図１は、本発明の実施の形態にかかるミルペーシング制御装置の一構成例を示すブロック図である。図１に示すように、本実施の形態にかかるミルペーシング制御装置１は、各種情報を入力する入力部２と、ミルペーシング制御に関する情報等を表示する表示部３と、ミルペーシング制御に必要な各種情報を記憶する記憶部４と、ミルペーシング制御を実現するための各種演算処理を行う演算処理部５と、ミルペーシング制御を実行する制御部６とを備える。

なお、図１には、本実施の形態にかかるミルペーシング制御装置１の制御対象である熱間圧延ライン１１の一構成例も図示されている。この熱間圧延ライン１１は、加熱ラインＡ１、粗圧延ラインＡ２、および仕上圧延ラインＡ３を組み合わせて構成される。加熱ラインＡ１には、各圧延材を加熱する加熱炉１３が設置される。粗圧延ラインＡ２は、加熱ラインＡ１の後段のラインであり、この粗圧延ラインＡ２には、加熱炉１３によって加熱された圧延材（図１に示す圧延材２０）を粗圧延する粗圧延装置１４が設置される。仕上圧延ラインＡ３は、粗圧延ラインＡ２の後段のラインであり、この仕上圧延ラインＡ３には、圧延温度に対応して圧延速度を変化させつつ粗圧延後の圧延材を仕上圧延する仕上圧延装置１５等が設置される。

一方、ミルペーシング制御装置１において、入力部２は、キーボードおよびマウス等の入力デバイスを用いて実現され、操作者の入力操作に対応して各種情報を制御部６に入力する。なお、入力部２による入力情報として、例えば、設定圧延速度および圧延速度の加速率等の圧延条件、圧延材毎に予め決められる適切な圧延材温度範囲等の圧延材諸元、仕上圧延装置１５に許容される圧延速度および圧延温度の各上下限等の設備仕様、ミルペーシング制御に必要な演算処理に用いる各種パラメータ、圧延時の摩擦に関する情報、圧延材厚さおよび圧延材成分等の変形抵抗に関する圧延材情報、および過去の圧延実績等が挙げられる。

表示部３は、制御部６によって表示指示された各種情報を表示する。具体的には、表示部３は、入力部２による入力情報、ミルペーシング制御に関する演算処理結果等のミルペーシング制御に有用な各種情報を表示する。

記憶部４は、制御部６によって記憶指示された情報を記憶し、読み出し指示された記憶情報を制御部６に送信する。具体的には、記憶部４は、熱間圧延ライン１１のミルペーシング制御に用いられる温度モデル４ａ、熱間圧延ライン１１の操業情報４ｂ、入力部２による入力情報等を記憶する。

温度モデル４ａは、仕上圧延装置１５による圧延速度の増減変化に対応して圧延材温度が増減変化する現象をモデル化した物理モデルである。温度モデル４ａは、熱間圧延ライン１１のミルペーシング制御において、仕上圧延装置１５の出側の圧延材温度を予測するために用いられる。一方、操業情報４ｂは、熱間圧延ライン１１における圧延材毎の圧延条件および過去の圧延実績等の熱間圧延操業に関する情報である。

演算処理部５は、材温度予測部５ａ、圧延時間予測部５ｂ、および判定処理部５ｃを有し、記憶部４内の温度モデル４ａを用いて、圧延材毎に仕上圧延装置１５による圧延時間を予測する演算処理を行う。材温度予測部５ａは、温度モデル４ａに基づいて、仕上圧延装置１５の入側における圧延材予測温度から、仕上圧延装置１５の出側における圧延材温度を予測する。圧延時間予測部５ｂは、材温度予測部５ａによって予測された圧延材予測温度をもとに、仕上圧延装置１５による現圧延処理の最高圧延速度を算出し、この算出した最高圧延速度をもとに、仕上圧延装置１５による圧延時間を圧延材毎に予測する。判定処理部５ｃは、上述した圧延材温度の予測および圧延時間の予測に必要な各判定処理を各々行う。

制御部６は、ミルペーシング制御装置１の機能を実現するためのプログラム等を記憶するメモリおよびこのメモリ内のプログラムを実行するＣＰＵ等を用いて実現される。制御部６は、ミルペーシング制御装置１の各構成部、すなわち、入力部２、表示部３、記憶部４、および演算処理部５の各動作を制御し、且つ、これらの各構成部との電気信号の入出力を制御する。また、制御部６は、熱間圧延ライン１１のミルペーシング制御として、演算処理部５による圧延時間の予測結果をもとに、加熱炉１３からの圧延材抽出タイミングを制御する。

ここで、上述したミルペーシング制御装置１の制御対象である熱間圧延ライン１１の概略構成および圧延工程の概略について説明する。熱間圧延ライン１１には、上述したように、加熱炉１３、粗圧延装置１４、および仕上圧延装置１５が設置される。また、熱間圧延ライン１１には、図１に示すように、搬送装置１１、温度計１６，１８、およびスケールブレーカー１７が設置される。この熱間圧延ライン１１において、加熱炉１３は、搬送装置１２の搬送上流側に配置され、粗圧延装置１４は、加熱炉１３に比して搬送装置１２の搬送下流側に配置され、仕上圧延装置１５は、粗圧延装置１４に比して搬送装置１２の搬送下流側に配置される。また、仕上圧延装置１５の入側には、温度計１６およびスケールブレーカー１７が配置され、仕上圧延装置１５の出側には、温度計１８が配置される。なお、スケールブレーカー１７は、温度計１６と仕上圧延装置１５との間に配置される。

搬送装置１２は、複数の搬送ロール等を用いて実現され、加熱炉１３から抽出された圧延材２０を搬送する。この搬送装置１２によって搬送される圧延材２０は、加熱炉１３から粗圧延装置１４および仕上圧延装置１５をこの順に通って、仕上圧延装置１５の後段に搬送される。

加熱炉１３は、各圧延材を順次加熱して搬送装置１２に投入する。搬送装置１２は、加熱炉１３から抽出された圧延材２０を粗圧延ラインＡ２内に搬送する。なお、この加熱炉１３からの次の圧延材２１の圧延材抽出タイミングは、上述したミルペーシング制御装置１の制御部６によって制御される。

粗圧延装置１４は、圧延機群１４ａを有し、加熱炉１３から抽出された圧延材２０を粗圧延する。具体的には、圧延機群１４ａは、複数スタンドの圧延機からなる。圧延機群１４ａは、これら複数スタンドの圧延機の各圧延ロールによって、圧延材２０を上下（および水平）方向から挟圧し、これによって、圧延材２０を粗圧延する。なお、粗圧延装置１４による圧延材２０の圧延速度等の圧延条件は、圧延材２０の厚みおよび成分等の材料に関する諸元に対応して、所定の管理装置（図示せず）によって設定される。

粗圧延装置１４によって粗圧延された圧延材２０は、搬送装置１２によって仕上圧延ラインＡ３内に搬送される。仕上圧延ラインＡ３において、圧延材２０は、温度計１６によって温度測定される。温度計１６は、測定した圧延材２０の温度を所定の管理装置（図示せず）に送信する。ここで、この圧延材２０の温度（実測値）が、仕上圧延装置１５に許容される規制温度範囲を超過していれば、搬送装置１２は、管理装置からの指示に基づき、温度計１６の位置に圧延材２０を停止させる。搬送装置１２は、圧延材２０の温度が仕上圧延装置１５の規制温度範囲以内になるまで圧延材２０の搬送を停止する。圧延材２０の温度が仕上圧延装置１５の規制温度範囲以内になれば、搬送装置１２は、圧延材２０の搬送を再開する。

その後、圧延材２０は、搬送装置１２によって、スケールブレーカー１７の位置に搬送される。スケールブレーカー１７は、圧延材２０の表面に生じたスケールを除去する。このスケール除去後の圧延材２０は、搬送装置１２によって仕上圧延装置１５内に搬送される。

仕上圧延装置１５は、加熱炉１３によって加熱され且つ粗圧延装置１４によって粗圧延された圧延材２０を仕上圧延する。図２は、仕上圧延装置の概略構成の一例を示す模式図である。図１，２に示すように、仕上圧延装置１５は、圧延機群１５ａを有し、圧延材２０の温度の増減変化に対応して圧延速度をリアルタイムに増減変化させつつ、圧延材２０を所望の厚みに仕上圧延する。

圧延機群１５ａは、例えば図２に示すように、７スタンドの圧延機１５ａ−１〜１５ａ−７からなる。圧延機群１５ａは、圧延機１５ａ−１〜１５ａ−７の各圧延ロールによって、圧延材２０を上下方向から挟圧する。この場合、圧延材２０は、図２の実線矢印に示すように、圧延機１５ａ−１〜１５ａ−７の各圧延ロール間を通りつつ、圧延機１５ａ−１〜１５ａ−７によって、所望の厚みまで連続的に仕上圧延される。

ここで、圧延機群１５ａによる圧延材２０の圧延速度は、圧延材２０の厚みおよび成分等の材料に関する諸元に対応して、所定の管理装置（図示せず）によって初期的に設定される。圧延機群１５ａは、この初期的に設定された圧延速度（以下、初期圧延速度という）で圧延材２０の仕上圧延を開始する。その後、圧延機群１５ａは、圧延機１５ａ−１〜１５ａ−７に許容される規制温度範囲以内に圧延材２０の温度を維持しつつ、可能な限り高速の圧延速度で圧延材２０を圧延する。この場合、圧延機群１５ａによる圧延材２０の圧延速度は、圧延材２０の温度が規制温度範囲の上限に達するまで、または、その他の設備上の制約速度に達するまで加速し、圧延材２０の温度が規制温度範囲を超過する以前に加速停止する。この圧延速度の加速によって、圧延材２０の温度は高温化し、この圧延速度の加速停止によって、圧延材２０の温度は保持または低下する。なお、このような圧延機群１５ａの圧延速度は、圧延機１５ａ−１〜１５ａ−７の間において互いに同じである。

上述したように仕上圧延装置１５によって仕上圧延された圧延材２０は、搬送装置１２によって、仕上圧延ラインＡ３の後工程のラインに搬送される。その際、仕上圧延後の圧延材２０は、仕上げ圧延装置１５の出側に配置された温度計１８によって、温度測定される。温度計１８は、測定した圧延材２０の温度を所定の管理装置（図示せず）に送信する。この管理装置は、温度計１８による測定温度、すなわち、仕上げ圧延装置１５の出側における圧延材２０の実測温度が圧延機１５ａ−１〜１５ａ−７に許容される規制温度範囲以内になるように、仕上圧延装置１５を制御する。仕上圧延装置１５は、この管理装置の制御に基づいて、圧延速度を変化させる。

つぎに、上述したミルペーシング制御に用いる温度モデル４ａについて説明する。図３は、本実施の形態におけるミルペーシング制御に用いる温度モデルの概念を示す模式図である。図３に示す温度モデル概念図は、図１に示した仕上圧延ラインＡ３に対応する。すなわち、図３において、圧延材モデル３０は、仕上圧延装置１５によって仕上圧延される圧延材２０に対応する。ミル入側温度基準点３１は、仕上圧延装置１５の入側の温度計１６に対応し、ミル出側温度基準点４０は、仕上圧延装置１５の出側の温度計１８に対応する。スケールブレーカーモデル３２は、上述したスケールブレーカー１７に対応し、圧延機モデル３３〜３９は、仕上圧延装置１５の圧延機群１５ａ、すなわち、図２に示す圧延機１５ａ−１〜１５ａ−７に各々対応する。なお、圧延機１５ａ−１〜１５ａ−７の圧延方向（図２の実線矢印参照）は、図３に示す太線矢印と同方向である。

圧延材モデル３０は、仕上圧延ラインＡ３内の各装置の位置関係に対応して、図３に示すような複数のゾーンに区分けされる。具体的には、圧延材モデル３０において、ミル入側温度基準点３１からスケールブレーカーモデル３２までのゾーンは、空冷ゾーンＢ１として区分けされる。スケールブレーカーモデル３２のゾーンは、スケールブレーカーゾーンＢ２として区分けされ、スケールブレーカーモデル３２から圧延機モデル３３までのゾーンは、空冷ゾーンＢ３として区分けされる。圧延機モデル３３〜３９の各ゾーンは、圧延機ゾーンＢ４，Ｂ６，Ｂ８，Ｂ１０，Ｂ１２，Ｂ１４，Ｂ１６として各々区分けされる。圧延機モデル３３，３４間のゾーンは、空冷ゾーンＢ５として区分けされ、圧延機モデル３４，３５間のゾーンは、空冷ゾーンＢ７として区分けされる。圧延機モデル３５，３６間のゾーンは、空冷ゾーンＢ９として区分けされ、圧延機モデル３６，３７間のゾーンは、空冷ゾーンＢ１１として区分けされる。圧延機モデル３７，３８間のゾーンは、空冷ゾーンＢ１３として区分けされ、圧延機モデル３８，３９間のゾーンは、空冷ゾーンＢ１５として区分けされる。圧延機モデル３９からミル出側温度基準点４０までのゾーンは、空冷ゾーンＢ１７として区分けされる。

また、上述した圧延機ゾーンＢ４，Ｂ６，Ｂ８，Ｂ１０，Ｂ１２，Ｂ１４，Ｂ１６の各々は、水冷ゾーンとロール接触ゾーンとに区分けされる。具体的には、圧延機ゾーンＢ４は、圧延方向に向かって、水冷ゾーンＢ４ａと、ロール接触ゾーンＢ４ｂと、水冷ゾーンＢ４ｃとに区分けされる。これと同様に、圧延機ゾーンＢ６は、圧延方向に向かって、水冷ゾーンＢ６ａと、ロール接触ゾーンＢ６ｂと、水冷ゾーンＢ６ｃとに区分けされ、圧延機ゾーンＢ８は、圧延方向に向かって、水冷ゾーンＢ８ａと、ロール接触ゾーンＢ８ｂと、水冷ゾーンＢ８ｃとに区分けされる。圧延機ゾーンＢ１０は、圧延方向に向かって、水冷ゾーンＢ１０ａと、ロール接触ゾーンＢ１０ｂと、水冷ゾーンＢ１０ｃとに区分けされ、圧延機ゾーンＢ１２は、圧延方向に向かって、水冷ゾーンＢ１２ａと、ロール接触ゾーンＢ１２ｂと、水冷ゾーンＢ１２ｃとに区分けされる。圧延機ゾーンＢ１４は、圧延方向に向かって、水冷ゾーンＢ１４ａと、ロール接触ゾーンＢ１４ｂと、水冷ゾーンＢ１４ｃとに区分けされ、圧延機ゾーンＢ１６は、圧延方向に向かって、水冷ゾーンＢ１６ａと、ロール接触ゾーンＢ１６ｂと、水冷ゾーンＢ１６ｃとに区分けされる。

ここで、空冷ゾーンＢ１，Ｂ３，Ｂ５，Ｂ７，Ｂ９，Ｂ１１，Ｂ１３，Ｂ１５，Ｂ１７は、圧延材２０が空気接触しているゾーンである。このようなゾーンにおいて、圧延材２０は、空冷される。すなわち、空冷ゾーンＢ１，Ｂ３，Ｂ５，Ｂ７，Ｂ９，Ｂ１１，Ｂ１３，Ｂ１５，Ｂ１７において、空冷に起因する抜熱量Ｑａ１〜Ｑａ９が生じる。一方、スケールブレーカーゾーンＢ２は、スケールブレーカー１７によって圧延材２０の表面からスケールを除去するゾーンであり、圧延材２０は、スケールブレーカー１７のロール等と接触している。このようなゾーンにおいて、ロール接触による吸熱等のスケール除去処理に起因する抜熱量Ｑｂｒが生じる。

また、圧延機ゾーンＢ４において、水冷ゾーンＢ４ａ，Ｂ４ｃは、圧延材２０の圧延処理時に圧延材２０に対して冷却水（ストリップクーラント）が噴射されるゾーンである。このようなゾーンにおいて、圧延材２０は、冷却水と接触して水冷される。すなわち、水冷ゾーンＢ４ａ，Ｂ４ｃにおいて、水冷に起因する抜熱量Ｑｗ１，Ｑｗ２が生じる。このことは、残りの圧延機ゾーンＢ６，Ｂ８，Ｂ１０，Ｂ１２，Ｂ１４，Ｂ１６においても同様である。すなわち、水冷ゾーンＢ６ａ，Ｂ６ｃ，Ｂ８ａ，Ｂ８ｃ，Ｂ１０ａ，Ｂ１０ｃ，Ｂ１２ａ，Ｂ１２ｃ，Ｂ１４ａ，Ｂ１４ｃ，Ｂ１６ａ，Ｂ１６ｃにおいて、水冷に起因する抜熱量Ｑｗ３〜Ｑｗ１４が生じる。

さらに、圧延機ゾーンＢ４において、ロール接触ゾーンＢ４ｂは、圧延機１５ａ−１の圧延ロールと圧延材２０とが接触するゾーンである。このロール接触ゾーンＢ４ｂにおいて、圧延材２０は、圧延機１５ａ−１の圧延ロールによって上下方向から挟圧されつつ、圧延される。このようなゾーンにおいて、圧延材２０は、圧延ロールとの接触に起因して吸熱されるとともに、圧延加工に起因する摩擦熱および加工熱が加えられる。すなわち、ロール接触ゾーンＢ４ｂにおいて、圧延材２０と圧延ロールとの接触に起因する抜熱量Ｑｒ１と、摩擦熱および加工熱等の加熱量Ｑｍ１とが生じる。このことは、残りの圧延機ゾーンＢ６，Ｂ８，Ｂ１０，Ｂ１２，Ｂ１４，Ｂ１６においても同様である。すなわち、ロール接触ゾーンＢ６ｂ，Ｂ８ｂ，Ｂ１０ｂ，Ｂ１２ｂ，Ｂ１４ｂ，Ｂ１６ｂにおいて、ロール接触に起因する抜熱量Ｑｒ２〜Ｑｒ７と、摩擦熱および加工熱等の加熱量Ｑｍ２〜Ｑｍ７とが生じる。

なお、上述した抜熱量Ｑａ１〜Ｑａ９，Ｑｗ１〜Ｑｗ１４，Ｑｒ１〜Ｑｒ７，Ｑｂｒは、各ゾーンにおける圧延材２０の通過時間の増加に伴って増加し、この通過時間の減少に伴って減少する。すなわち、抜熱量Ｑａ１〜Ｑａ９，Ｑｗ１〜Ｑｗ１４，Ｑｒ１〜Ｑｒ７，Ｑｂｒは、圧延機１５ａ−１〜１５ａ−７による圧延材２０の圧延速度ｖの減少に伴って増加し、この圧延速度ｖの増加に伴って減少する。

本実施の形態におけるミルペーシング制御に用いる温度モデル４ａは、図３に示す圧延材モデル３０内の全ゾーンの累積抜熱量をもとに、ミル入側温度基準点３１における圧延材モデル３０の温度から、ミル出側温度基準点４０における圧延材モデル３０の温度を予測するものである。ここで、この累積抜熱量は、図３に示すミル入側温度基準点３１からミル出側温度基準点４０に至るまでの圧延材モデル３０内の各ゾーンの抜熱量を累積した値である。また、ミル入側温度基準点３１における圧延材モデル３０の温度は、仕上圧延装置１５の入側における圧延材２０の予測温度（以下、ミル入側予測温度という）である。このミル入側予測温度は、加熱炉１３による加熱後の圧延材２０の温度実績値に基づいて予測される。ミル出側温度基準点４０における圧延材モデル３０の温度は、仕上圧延装置１５の出側における圧延材２０の予測温度（以下、ミル出側予測温度という）である。

具体的には、抜熱量Ｑａ１〜Ｑａ９，Ｑｗ１〜Ｑｗ１４，Ｑｒ１〜Ｑｒ７，Ｑｂｒを、圧延材２０の単位体積部分が圧延材モデル３０の各ゾーン通過時に奪われる単位時間あたりの熱量（負の値）とし、加熱量Ｑｍ１〜Ｑｍ７を、圧延材２０の単位体積部分が圧延材モデル３０の各ゾーン通過時に与えられる単位時間あたりの熱量（正の値）とする。また、圧延材２０の単位体積部分のゾーン滞在時間をｔとする。この場合、温度モデル４ａは、ミル出側予測温度ＦＤＴを算出する数式モデルとして、圧延材２０の比熱Ｃを用い、次式（１）のように表される。

この式（１）において、ゾーン滞在時間ｔは、圧延材モデル３０における各ゾーンの圧延方向の長さと圧延速度ｖとによって決まる変数であり、具体的には、ゾーンの圧延方向の長さを圧延速度ｖによってゾーン毎に除することにより、算出される。例えば、図３に示したロール接触ゾーンＢ４ｂにおけるゾーン滞在時間ｔは、ロール接触ゾーンＢ４ｂの圧延方向の長さＬと圧延速度ｖとを用い、次式（２）によって算出される。

ｔ＝Ｌ／ｖ ・・・（２）

また、式（１）において、熱量Ｑは、仕上圧延装置１５の入側において圧延材２０の単位体積部分がもつ総熱量であり、ミル入側予測温度をもとに算出される。一方、抜熱量Ｑａ１〜Ｑａ９，Ｑｗ１〜Ｑｗ１４，Ｑｒ１〜Ｑｒ７，Ｑｂｒおよび加熱量Ｑｍ１〜Ｑｍ７は、圧延材２０の厚みおよび成分等の材料に関する諸元とミル入側予測温度とを用いて、予測される。したがって、温度モデル４ａは、上述した圧延速度ｖおよびミル入側予測温度を決定することによって、圧延材２０のミル出側予測温度を算出できる。

なお、上述した抜熱量Ｑａ１〜Ｑａ９，Ｑｗ１〜Ｑｗ１４，Ｑｒ１〜Ｑｒ７，Ｑｂｒおよび加熱量Ｑｍ１〜Ｑｍ７は、圧延材モデル３０における各ゾーンの圧延方向の長さに依存し、例えば、これら各ゾーンの長さの増加に伴って増加する。この圧延材モデル３０における各ゾーンの圧延方向の長さは、図１に示した仕上圧延ラインＡ３内の各設備の位置関係に対応して決まる。

具体的には、空冷ゾーンＢ１の長さは、温度計１６とスケールブレーカー１７との間隔によって決まり、空冷ゾーンＢ３の長さは、スケールブレーカー１７と圧延機１５ａ−１との間隔によって決まる。空冷ゾーンＢ５の長さは、圧延機１５ａ−１，１５ａ−２の間隔によって決まり、空冷ゾーンＢ７の長さは、圧延機１５ａ−２，１５ａ−３の間隔によって決まる。空冷ゾーンＢ９の長さは、圧延機１５ａ−３，１５ａ−４の間隔によって決まり、空冷ゾーンＢ１１の長さは、圧延機１５ａ−４，１５ａ−５の間隔によって決まる。空冷ゾーンＢ１３の長さは、圧延機１５ａ−５，１５ａ−６の間隔によって決まり、空冷ゾーンＢ１５の長さは、圧延機１５ａ−６，１５ａ−７の間隔によって決まる。空冷ゾーンＢ１７の長さは、圧延機１５ａ−７と温度計１８との間隔によって決まる。

また、水冷ゾーンＢ４ａ，Ｂ４ｃ，Ｂ６ａ，Ｂ６ｃ，Ｂ８ａ，Ｂ８ｃ，Ｂ１０ａ，Ｂ１０ｃ，Ｂ１２ａ，Ｂ１２ｃ，Ｂ１４ａ，Ｂ１４ｃ，Ｂ１６ａ，Ｂ１６ｃの各長さは、ストリップクーラント噴射幅等によって決まる。ロール接触ゾーンＢ４ｂ，Ｂ６ｂ，Ｂ８ｂ，Ｂ１０ｂ，Ｂ１２ｂ，Ｂ１４ｂ，Ｂ１６ｂの各長さは、圧延材２０の圧下率や圧延ロールの直径等によって決まる。

つぎに、本発明の実施の形態にかかるミルペーシング制御方法について説明する。図４は、本発明の実施の形態におけるミルペーシング制御に必要な圧延時間を予測する演算処理の処理フローを示すフローチャートである。本実施の形態にかかるミルペーシング制御方法では、仕上圧延装置１５による圧延速度の増減変化に対応して圧延材２０の温度が増減変化する現象をモデル化した温度モデル４ａを用い、圧延材２０のミル入側予測温度から、圧延材２０のミル出側予測温度を算出し、このミル出側予測温度をもとに、仕上圧延装置１５による圧延時間を予測する予測演算処理を行う。ついで、この予測演算処理による予測圧延時間をもとに、加熱炉１３からの圧延材抽出タイミングを制御する。

詳細には、図４に示すように、ミルペーシング制御装置１の演算処理部５（図１参照）は、まず、ミルペーシング制御のための基礎情報を読み出す（ステップＳ１０１）。このステップＳ１０１において、演算処理部５は、記憶部４に格納された操業情報４ｂの中から、圧延材２０のミル入側予測温度と、仕上圧延装置１５による初期圧延速度と、仕上圧延装置１５に許容される圧延速度の上限（以下、上限速度という）および下限（以下、下限速度という）と、仕上圧延装置１５による圧延速度の加速率とを読み出す。

つぎに、演算処理部５は、圧延材２０のミル入側予測温度が仕上圧延装置１５の規制温度範囲以内であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。このステップＳ１０２において、判定処理部５ｃは、ステップＳ１０１において読み出した基礎情報のうちのミル入側予測温度と規制温度範囲とを比較し、この比較結果に基づいて、ミル入側予測温度が規制温度範囲以内であるか否かを判定する。なお、このミル入側予測温度は、加熱炉１３から圧延材２０を抽出した時点における圧延材２０の温度実測値に基づいて予測される。また、この規制温度範囲は、仕上圧延装置１５の設備仕様に基づいて定められる。

判定処理部５ｃによって、ミル入側予測温度が規制温度範囲以内であると判定された場合（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、演算処理部５は、仕上圧延装置１５による圧延材２０の上限速度での圧延材２０のミル出側温度を予測する（ステップＳ１０４）。このステップＳ１０４において、材温度予測部５ａは、記憶部４に格納された温度モデル４ａを読み出す。材温度予測部５ａは、この上限速度を圧延材２０の圧延速度ｖとして仮決定し、この仮決定した上限速度を温度モデル４ａ（式（１）参照）に代入する。材温度予測部５ａは、この温度モデル４ａを用いて、仕上圧延ラインＡ３全体における圧延材２０の累積抜熱量を予測し、この予測した累積抜熱量をもとに、圧延材２０のミル出側予測温度を算出する。この算出されたミル出側予測温度が、上述した上限速度での圧延材２０のミル出側温度の予測値である。

一方、判定処理部５ｃによって、ミル入側予測温度が規制温度範囲外であると判定された場合（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、演算処理部５は、このミル入側予測温度を規制上限温度に変更する（ステップＳ１０３）。このステップＳ１０３における規制上限温度は、上述した仕上圧延装置１５の規制温度範囲内における最高温度である。その後、演算処理部５は、上述したステップＳ１０４の処理を実行する。

つぎに、演算処理部５は、圧延材２０のミル出側予測温度が仕上圧延装置１５の規制温度範囲以内であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。このステップＳ１０５において、判定処理部５ｃは、上述したステップＳ１０４において予測されたミル出側予測温度と仕上圧延装置１５の規制温度範囲とを比較し、この比較結果に基づいて、ミル出側予測温度が規制温度範囲以内であるか否かを判定する。

判定処理部５ｃによって、ミル出側予測温度が規制温度範囲以内であると判定された場合（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）、演算処理部５は、圧延材２０が上限速度で圧延されると判断して、仕上圧延装置１５による圧延材２０の圧延時間を予測し（ステップＳ１０６）、本処理を終了する。このステップＳ１０６において、圧延時間予測部５ｂは、圧延材２０の圧延速度として予測される上限速度と、仕上圧延ラインＡ３のライン長さＬ２（図１参照）とをもとに、除算処理等を行って、圧延材２０の予測圧延時間を算出する。

一方、判定処理部５ｃによって、ミル出側予測温度が規制温度範囲外であると判定された場合（ステップＳ１０５，Ｎｏ）、演算処理部５は、仕上圧延装置１５の出側における規制温度範囲（以下、ミル出側規制温度範囲という）を満たす上限速度を算出する（ステップＳ１０７）。

このステップＳ１０７において、演算処理部５は、ステップＳ１０１において読み出した基礎情報のうちの初期圧延速度と加速率とをもとに、仕上圧延装置１５による圧延材２０の仮上限速度を算出する。ついで、材温度予測部５ａは、この算出された仮上限速度を圧延速度ｖとして温度モデル４ａに代入し、この温度モデル４ａを用いて、圧延材２０のミル出側予測温度を算出する。この算出されたミル出側予測温度がミル出側規制温度範囲以内である場合、演算処理部５は、この算出した仮上限速度を、ミル出側規制温度範囲を満たす上限速度とする。

一方、このミル出側予測温度がミル出側規制温度範囲外である場合、演算処理部５は、上述した初期圧延速度と加速率とをもとに、仕上圧延装置１５による圧延材２０の仮上限速度を算出し直す。この再度の仮上限速度算出処理において、このミル出側予測温度がミル出側規制温度範囲を超過する場合、演算処理部５は、前回算出した仮上限速度に比して高速の仮上限速度を算出する。このミル出側予測温度がミル出側規制温度範囲を下回る場合、演算処理部５は、前回算出した仮上限速度に比して低速の仮上限速度を算出する。材温度予測部５ａは、この算出し直された仮上限速度を圧延速度ｖとして温度モデル４ａに代入し、この温度モデル４ａを用いて、圧延材２０のミル出側予測温度を再度算出する。この算出されたミル出側予測温度がミル出側規制温度範囲以内である場合、演算処理部５は、この算出した仮上限速度を、ミル出側規制温度範囲を満たす上限速度とする。演算処理部５は、このミル出側予測温度がミル出側規制温度範囲以内になるまで、上述した再度の仮上限速度算出処理およびミル出側予測温度算出処理を繰り返し実行する。

つぎに、演算処理部５は、上述したミル出側規制温度範囲を満たす上限速度算出値が仕上圧延装置１５の下限速度以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。このステップＳ１０８において、判定処理部５ｃは、上述したステップＳ１０７において算出された上限速度算出値とステップＳ１０１において読み出された基礎情報のうちの下限速度とを比較し、この比較結果に基づいて、この上限速度算出値が下限速度以下であるか否かを判定する。

判定処理部５ｃによって、上限速度算出値が下限速度以下であると判定された場合（ステップＳ１０８，Ｙｅｓ）、演算処理部５は、圧延材２０の圧延速度が下限速度以下にならないと判断して、仕上圧延装置１５による圧延材２０の圧延時間を予測し（ステップＳ１０９）、本処理を終了する。このステップＳ１０９において、圧延時間予測部５ｂは、圧延材２０の圧延速度が下限速度であると予測し、この予測した下限速度と、仕上圧延ラインＡ３のライン長さＬ２とをもとに、除算処理等を行って、圧延材２０の予測圧延時間を算出する。

一方、判定処理部５ｃによって、上限速度算出値が下限速度を超過すると判定された場合（ステップＳ１０８，Ｎｏ）、演算処理部５は、ミル出側規制温度範囲を満たす上限速度まで圧延材２０の圧延速度が加速すると判断して、仕上圧延装置１５による圧延材２０の圧延時間を予測し（ステップＳ１１０）、本処理を終了する。このステップＳ１１０において、圧延時間予測部５ｂは、圧延材２０の圧延速度がステップＳ１０７による上限速度算出値と同値であると予測し、この上限速度算出値と、仕上圧延ラインＡ３のライン長さＬ２とをもとに、除算処理等を行って、圧延材２０の予測圧延時間を算出する。

演算処理部５は、上述したステップＳ１０１〜Ｓ１１０の各処理工程を適宜実行することによって、圧延速度の予測演算処理を達成する。演算処理部５は、このような予測演算処理を圧延材毎に繰り返し実行する。

上述したように圧延時間の予測演算処理が実行された後、制御部６は、この予測演算処理による圧延時間予測結果として、ステップＳ１０６、ステップＳ１０９、またはステップＳ１１０によって算出された予測圧延時間を演算処理部５から取得する。制御部６は、この取得した予測圧延時間をもとにミルペーシング制御を行い、これによって、圧延材同士の干渉が発生しない最短の抽出タイミングでの圧延材抽出を加熱炉１３に行わせる。

詳細には、このミルペーシング制御において、制御部６は、まず、図１に示した加熱ラインＡ１から仕上圧延ラインＡ３までの距離（すなわち粗圧延ラインＡ２のライン長さＬ１）と、搬送装置１２による圧延材搬送速度とをもとに、圧延材２０に後続する次の圧延材２１が加熱炉１３から仕上圧延ラインＡ３に到達するまでの時間を算出する。ついで、制御部６は、この算出した時間と、演算処理部５から取得した予測圧延時間とをもとに、加熱炉１３から圧延材２１を抽出する抽出タイミングを算出する。その後、制御部６は、この算出した抽出タイミングに加熱炉１３内の圧延材２１が搬送装置１２側へ抽出されるように、加熱炉１３を制御する。

このように制御部６によって抽出タイミングを制御された加熱炉１３は、先行する圧延材２０と次の圧延材２１とを干渉させない最短の時間間隔で、加熱後の圧延材２１を抽出する。この結果、圧延材温度に対応して圧延速度を変化させる仕上圧延装置１５を備えた熱間圧延ライン１１において、加熱炉１３からの圧延材抽出を能率よく行えるとともに、ライン上における圧延材間隔として、圧延材同士が干渉しない最短の間隔を圧延材毎に実現できる。

つぎに、本発明の実施の形態にかかるミルペーシング制御装置１およびミルペーシング制御方法によるミルペーシング制御の精度について説明する。図５は、本発明の実施の形態における温度モデルによる圧延材温度の予測精度を示す模式図である。図６は、従来技術のミルペーシング制御における圧延時間の予測精度を示す模式図である。図７は、本発明のミルペーシング制御における圧延時間の予測精度を示す模式図である。なお、図５には、温度モデル４ａを用いて算出した圧延材予測温度と、この圧延材予測温度に対応する圧延材実績温度との相関関係を示す散布図が図示されている。また、図６，７には、縦軸に、度数として圧延材数（スラブ数）をとり、横軸に、ミルペーシング制御における圧延時間の予測値と実績値との誤差時間をとったヒストグラムが図示されている。

まず、本実施の形態における温度モデル４ａによる圧延材温度の予測精度の観点から、本発明によるミルペーシング制御の精度を評価する。本評価においては、厚みおよび成分等の材料特性が圧延材２０と略同様な圧延材サンプルを準備し、この圧延材サンプルについて、まず、温度モデル４ａを用いて圧延材サンプルのミル出側温度を予測した。ついで、この温度予測後の圧延材サンプルを熱間圧延ライン１１に実際に流して、温度計１８による圧延材サンプルのミル出側温度の実績値を測定した。なお、相当数（例えば、１５，０００サンプル以上）の圧延材サンプルについて、このような評価を実施した。また、本評価において、加工発熱や摩擦発熱等の圧延材サンプルに加わる加熱量は、学習によって補完した。

本評価によって、図５の散布図に示すような結果が得られた。なお、図５において、温度モデル４ａによる圧延材予測温度は、圧延材２０のミル出側予測温度に相当し、温度計１８による圧延材実績温度は、圧延材２０のミル出側実測温度に相当する。図５に示すように、本評価において、温度モデル４ａによる圧延材予測温度と温度計１８による圧延材実績温度との予測誤差は、σ＝２０℃という良好な結果となった。すなわち、上述した温度モデル４ａは、圧延材温度に対応してリアルタイムに圧延速度を変化させる仕上圧延装置１５を対象にしても、本発明によるミルペーシング制御の実現に十分な程度に、圧延材サンプルのミル出側温度を精度よく予測できることが確認できた。なお、本評価において、温度モデル４ａは、集中定数系のモデルであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、差分法または有限要素法を用いたモデルであってもよい。

つぎに、上述した温度モデル４ａによるミル出側予測温度に基づいた圧延時間の予測精度の観点から、本発明によるミルペーシング制御の精度を評価する。本評価においては、従来法による圧延時間の予測精度と本発明による圧延時間の予測精度とを比較した。なお、圧延材サンプルの厚みおよび成分等の材料特性は、従来法による評価と本発明の方法による評価との間において、ほぼ同様とした。また、本評価に用いるラインは、図１に示した熱間圧延ライン１１に統一した。

従来法によるミルペーシング制御機能を用いた場合、圧延時間の予測精度は、次のようになった。具体的には、従来法では、上述した圧延速度ｖを加味せず、コイル状に巻き取られる圧延材の予測コイル長、圧延後の圧延材の命令（目標）板厚、圧延材のミル出側温度目標値等を項とした回帰式に基づいて、仕上圧延装置１５による圧延材サンプル（スラブ）の圧延時間を予測した。

従来法による圧延時間の予測精度を評価した結果、図６に示すように、圧延時間の予測値と実績値との予測誤差は、σ＝４．８秒となった。このような従来法による予測誤差では、圧延材温度に対応してリアルタイムに圧延速度を変化させる仕上圧延装置１５の圧延時間の予測精度として不足である。すなわち、従来法のミルペーシング制御機能では、このような圧延法を用いる仕上圧延装置１５に対する圧延時間の予測誤差が過度に大きい。これは、上述したように、従来法において圧延時間の予測に用いる回帰式に、仕上圧延装置１５における圧延速度ｖの変化が考慮されていないためである。

ここで、上述したような予測精度の従来法に基づいてミルペーシング制御を行っても、熱間圧延ライン１１内において圧延材同士が干渉する可能性がある。この圧延材同士の干渉を回避するためには、本発明による最短ピッチに比して、加熱炉１３からの圧延材抽出タイミングを延長せざるを得ない。この結果、加熱炉１３からの圧延材抽出を能率よく行えないことは勿論、圧延能率の向上も期待できない。

これに対し、本発明におけるミルペーシング制御機能では、上述した式（１）に示される温度モデル４ａを用いてミル出側予測温度を算出し、この算出したミル出側予測温度をもとに、仕上圧延装置１５による圧延材サンプルの圧延時間を予測した。その結果、図７に示すように、圧延時間の予測値と実績値との予測誤差は、上述した従来法の場合に比して低い誤差時間、具体的には、σ＝３．７秒という良好なものになった。これは、上述した温度モデル４ａによるミル出側温度の予測が、圧延材温度に対応してリアルタイムに圧延速度を変化させる仕上圧延装置１５に十分順応しているためである。このような圧延時間の予測精度を実現可能な本発明のミルペーシング制御によれば、熱間圧延ライン１１内において圧延材同士を干渉させることなく、加熱炉１３からの圧延材抽出タイミングを最短ピッチに制御できる。この結果、本発明によれば、加熱炉１３からの圧延材抽出を能率よく行えるとともに、仕上圧延装置１５等の設備の上流側において圧延材２０が停滞する時間（以下、設備アイドリング時間という）の延長を防止でき、この結果、圧延能率を向上できることが確認された。

以上、説明したように、本発明の実施の形態では、仕上圧延装置による圧延速度の増減変化に対応して圧延材の温度が増減変化する現象をモデル化した温度モデルを用いて、圧延材のミル入側予測温度から圧延材のミル出側温度を予測し、この予測したミル出側温度をもとに、仕上圧延装置による圧延時間を予測するように構成している。また、この予測した圧延時間をもとに、加熱炉からの圧延材抽出タイミングを制御している。

このため、たとえ圧延材温度の増減変化に対応してリアルタイムに圧延速度を変化させる仕上圧延装置を予測対象とした場合であっても、上述した温度モデルを用いて、この仕上圧延装置の出側における圧延材のミル出側予測温度を実績値に比して精度よく算出できる。これによって、如何なる圧延速度パターンの圧延工程についても、圧延速度パターンに対応して圧延材の圧延時間を精度よく予測できることから、圧延速度が一定である圧延方式は勿論、圧延材の温度に対応してリアルタイムに圧延速度を変化させる圧延方式の場合であっても、精度良く圧延時間を予測できる。この結果、加熱炉からの圧延材抽出タイミングを、熱間圧延ライン内において圧延材同士が干渉しない最短ピッチに制御可能なミルペーシング制御を実現できる。

このようなミルペーシング制御によって、加熱炉からの圧延材抽出タイミングの延長を防止できるとともに、圧延材同士の干渉を発生させずに加熱炉から圧延材を能率良く抽出できる。この結果、熱間圧延ライン内における設備アイドリング時間の延長を防止できることから、熱間圧延ラインの圧延能率を向上できるとともに、熱間圧延製品を効率よく製造でき、さらには、用役費を削減することができる。

また、本発明の実施の形態では、ミル出側予測温度に対応して可能な限り高速の圧延速度をもとに、圧延材の圧延時間を予測しているので、圧延工程において許容される最高の圧延材温度に達するまで加速する圧延速度での圧延時間を精度よく予測できる。この結果、仕上圧延装置に許容される最高の圧延速度の圧延工程を行いつつ、この最高の圧延速度に適合した最短の圧延材抽出タイミングで加熱炉から圧延材を抽出できることから、加熱炉からの圧延材抽出能率の向上と熱間圧延ラインにおける圧延能率の向上とを一層促進できる。

なお、上述した実施の形態では、仕上圧延装置１５に対応する温度モデル４ａを用いてミルペーシング制御を行っていたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、圧延材温度の予測対象の圧延装置は、圧延材温度の増減変化に対応して圧延速度を変化させる圧延法の装置であればよく、例えば、この圧延法を粗圧延装置に適用していれば、この粗圧延装置を圧延材温度の予測対象としてもよい。

また、上述した実施の形態では、７スタンドの圧延機１５ａ−１〜１５ａ−７を有する仕上圧延装置１５を例示したが、これに限らず、仕上圧延装置１５は、１以上の圧延機を有する圧延装置であればよい。また、仕上圧延装置１５の各圧延機の圧延ロール数等の設備形態は、圧延工程に対応して必要なものにすればよい。すなわち、本発明において、仕上圧延装置１５の圧延スタンド数および設備形態は、特に問われない。

さらに、上述した実施の形態では、仕上圧延装置１５による圧延時間を予測する際に用いる圧延速度は、圧延機１５ａ−１〜１５ａ−７に共通の圧延速度にしていたが、これに限らず、圧延時間予測時の圧延速度は、仕上圧延装置１５内の上流側の圧延機による圧延速度であってもよいし、下流側の圧延機による圧延速度であってもよいし、これらの中間の圧延機による圧延速度であってもよい。あるいは、この圧延速度は、これらを適宜組み合わせたものであってもよいし、仕上圧延装置１５における平均の圧延速度であってもよい。

また、上述した実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。例えば、圧延材２０，２１は、鉄鋼材であってもよいし、銅またはアルミニウム等の鉄鋼材以外の金属材であってもよい。その他、上述した実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例および運用技術等は全て本発明に含まれる。

１ ミルペーシング制御装置
２ 入力部
３ 表示部
４ 記憶部
４ａ 温度モデル
４ｂ 操業情報
５ 演算処理部
５ａ 材温度予測部
５ｂ 圧延時間予測部
５ｃ 判定処理部
６ 制御部
１１ 熱間圧延ライン
１２ 搬送装置
１３ 加熱炉
１４ 粗圧延装置
１４ａ，１５ａ 圧延機群
１５ 仕上圧延装置
１５ａ−１〜１５ａ−７ 圧延機
１６，１８ 温度計
１７ スケールブレーカー
２０，２１ 圧延材
３０ 圧延材モデル
３１ ミル入側温度基準点
３２ スケールブレーカーモデル
３３〜３９ 圧延機モデル
４０ ミル出側温度基準点
Ａ１ 加熱ライン
Ａ２ 粗圧延ライン
Ａ３ 仕上圧延ライン
Ｂ１，Ｂ３，Ｂ５，Ｂ７，Ｂ９，Ｂ１１，Ｂ１３，Ｂ１５，Ｂ１７ 空冷ゾーン
Ｂ２ スケールブレーカーゾーン
Ｂ４，Ｂ６，Ｂ８，Ｂ１０，Ｂ１２，Ｂ１４，Ｂ１６ 圧延機ゾーン
Ｂ４ａ，Ｂ４ｃ，Ｂ６ａ，Ｂ６ｃ，Ｂ８ａ，Ｂ８ｃ，Ｂ１０ａ，Ｂ１０ｃ，Ｂ１２ａ，Ｂ１２ｃ，Ｂ１４ａ，Ｂ１４ｃ，Ｂ１６ａ，Ｂ１６ｃ 水冷ゾーン
Ｂ４ｂ，Ｂ６ｂ，Ｂ８ｂ，Ｂ１０ｂ，Ｂ１２ｂ，Ｂ１４ｂ，Ｂ１６ｂ ロール接触ゾーン

Claims (4)

1. 圧延材を加熱する加熱炉と、加熱後の前記圧延材を圧延する圧延装置とが設置された熱間圧延ラインのミルペーシング制御装置において、
   前記圧延装置による圧延速度の増減変化に対応して前記圧延材の温度が増減変化する現象をモデル化した温度モデルを記憶する記憶部と、
   前記温度モデルを用いて、前記圧延装置の入側における前記圧延材の入側予測温度から、前記圧延装置の出側における前記圧延材の出側予測温度を算出し、前記出側予測温度をもとに、前記圧延装置による圧延時間を予測する演算処理部と、
   前記圧延時間の予測結果をもとに、前記加熱炉からの前記圧延材の抽出タイミングを制御する制御部と、
   を備えたことを特徴とするミルペーシング制御装置。
2. 前記演算処理部は、前記温度モデルを用いて、前記圧延装置の許容上限の圧延速度に対応する前記出側予測温度を算出し、前記出側予測温度が前記圧延装置に許容される規制温度範囲以内である場合、前記許容上限の圧延速度をもとに前記圧延時間を予測し、前記出側予測温度が前記規制温度範囲外である場合、前記規制温度範囲以内になる上限圧延速度を算出し、前記上限圧延速度をもとに前記圧延時間を予測することを特徴とする請求項１に記載のミルペーシング制御装置。
3. 圧延材を加熱する加熱炉と、加熱後の前記圧延材を圧延する圧延装置とが設置された熱間圧延ラインのミルペーシング制御方法において、
   前記圧延装置による圧延速度の増減変化に対応して前記圧延材の温度が増減変化する現象をモデル化した温度モデルを用い、前記圧延装置の入側における前記圧延材の入側予測温度から、前記圧延装置の出側における前記圧延材の出側予測温度を算出し、前記出側予測温度をもとに、前記圧延装置による圧延時間を予測する演算処理を行い、前記演算処理によって予測した前記圧延時間をもとに、前記加熱炉からの前記圧延材の抽出タイミングを制御することを特徴とするミルペーシング制御方法。
4. 前記演算処理は、
   前記温度モデルを用いて、前記圧延装置の許容上限の圧延速度に対応する前記出側予測温度を算出する出側温度予測ステップと、
   前記出側予測温度と前記圧延装置に許容される規制温度範囲とを比較する温度比較ステップと、
   前記出側予測温度が前記規制温度範囲以内である場合、前記許容上限の圧延速度をもとに前記圧延時間を予測する第１の圧延時間予測ステップと、
   前記出側予測温度が前記規制温度範囲外である場合、前記規制温度範囲以内になる上限圧延速度を算出する上限圧延速度算出ステップと、
   前記上限圧延速度と前記圧延装置の許容下限の圧延速度とを比較する圧延速度比較ステップと、
   前記上限圧延速度が前記許容下限の圧延速度以下である場合、前記許容下限の圧延速度をもとに前記圧延時間を予測する第２の圧延時間予測ステップと、
   前記上限圧延速度が前記許容下限の圧延速度を超過する場合、前記上限圧延速度をもとに前記圧延時間を予測する第３の圧延時間予測ステップと、
   を含むことを特徴とする請求項３に記載のミルペーシング制御方法。

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