JP2015205331A - 熱間圧延機の制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼板の加速圧延に伴って鋼板搬送速度が変化する際にも、鋼板の長手方向に均質な材料を製造する。【解決手段】一枚の鋼板を圧延する間に圧延速度を変化させる熱間圧延機の制御装置において、前記圧延速度と鋼板温度で変化する材質因子を用いて、前記圧延速度の変化と連動して変化する前記鋼板の目標仕上圧延温度を算出する仕上温度算出部を備え、前記目標仕上圧延温度を用いて算出される制御信号を前記熱間圧延機に送る。また、一枚の鋼板を圧延する間に圧延速度を変化させる熱間圧延機の制御方法において、前記圧延速度と鋼板温度で変化する材質因子を用いて、前記圧延速度の変化と連動して変化する前記鋼板の目標仕上圧延温度を算出する工程と、前記目標仕上圧延温度を用いて算出される制御信号を前記熱間圧延機に送る工程とを備える。【選択図】 図１

Description

本発明は熱間圧延機の制御装置および制御方法に関する。

熱間圧延機においては、鋼板の長手方向の位置に応じて仕上圧延速度を変える加速圧延が行われている。加速圧延に伴って鋼板速度が変化する際にも、鋼板の長手方向に均質な材料となるような熱間圧延機の制御が望ましい。

均質な材料を得る制御方法として、特許文献１は、仕上圧延機最終スタンドの出口温度と定義される仕上温度を長手方向に均一にする仕上温度制御方法を開示している。特許文献１によれば、仕上温度を測定してスタンド間冷却装置を制御する仕上温度制御方法では、鋼板移送に伴う無駄時間のため、減速開始に伴う温度変動点が仕上温度計に到達する時点で既に操作できるスタンド間冷却装置が存在せず、実際のところ減速に伴う温度変動をスタンド間冷却装置で補償するのには無理があった。

特許文献１は、予め設定された圧延速度の情報を用いることで、鋼板後端の減速タイミングにおいて圧延機出側の温度計偏差が検出される以前に、圧延の減速による温度降下を予測的に補償する技術を開示している。特許文献１によれば、この技術は、鋼板の長手方向温度が均一になるため良好な材質が得られ、かつ後端部の低温性の厚み外れや通板不良を著しく抑制する効果を有する。

特許文献２は加速圧延の際にも鋼板の長手方向に均質な材料になるような熱延鋼帯の冷却方法を開示している。特許文献２によれば、急冷開始時間とフェライト粒径とは関係があり、加速圧延に伴って変化する鋼帯搬送速度に応じて冷却開始速度が変化し、フェライト粒径が鋼帯長手方向で変化し、その結果、鋼帯長手方向で均一な材質を得ることができない。

特許文献２は仕上圧延機の後方に設けられ、複数の冷却バンクから構成される熱延鋼板の冷却装置を用いて、前記冷却バンクのうち、吐出する最上流のバンクを前記熱延鋼板の搬送速度に応じて変化させる技術を開示している。特許文献２によれば、この技術で熱間鋼板における冷却開始時間が鋼板の長手方向各部で同じになるように冷却することができ、鋼板長手方向で均質な材料の細粒化を図ることができる。

特開平８−２５２６２４号公報 特開２００３−１４５２１２号公報

しかし、特許文献１に記載された仕上温度制御方法は、仕上温度を均一にすることはできたとしても、仕上圧延時に鋼板内に蓄えられる内部歪みの量が加速圧延により変化することを考慮していない。内部歪みが多いほど鋼板の材料組織が細粒化されるため、特許文献１の技術は鋼板の材料組織と材質に不均一性を残す可能性がある。

また、特許文献２に記載された冷却方法は、離散的に配置された冷却バンクを用いて吐出する最上流バンクを、連続的に変化する熱延鋼板の搬送速度に応じて切り替える必要がある。このため吐出する最上流冷却バンクは搬送速度と一対一に対応できず、必ず冷却開始時間の変動が生じる問題があった。

本発明の目的は、鋼板の加速圧延に伴って鋼板搬送速度が変化する際にも、鋼板の長手方向に均質な材料を製造することである。

上記目的は、請求項に記載の発明により達成される。

本発明によれば、鋼板の加速圧延に伴って鋼板搬送速度が変化する際にも、鋼板の長手方向に均質な材料を製造することができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１実施例の制御システムの構成を示した概念図である。 基準速度、基準仕上温度テーブルの構成を示した説明図である。 活性化エネルギーテーブルの構成を示した説明図である。 速度パターンテーブルの構成を示した説明図である。 仕上温度算出部の処理を示したフローチャートである。 目標仕上温度パターンテーブルの構成を示したフローチャートである。 鋼板の長手方向の位置と板速度の関係を示す図である。 鋼板の長手方向の位置と目標仕上温度の関係を示す図である。 従来技術における鋼板の長手方向の位置と圧延荷重の関係を示す図である。 第１実施例における鋼板の長手方向の位置と圧延荷重の関係を示す図である。 第１実施例の活性化エネルギー学習部の構成を示した説明図である。 変形抵抗指数テーブルの構成を示した説明図である。 活性化エネルギー学習部の処理を示したフローチャートである。 本発明の第２実施例の制御システムの構成を示した概念図である。 基準材質因子値テーブルの構成を示した説明図である。 本発明の第３実施例の制御システムの構成を示した概念図である。 本発明の第４実施例の制御システムの構成を示した概念図である。

以下、実施例を図面を用いて説明する。本発明はここで取り上げた実施例に限定されることはなく、要旨を変更しない範囲で適宜組み合わせや改良が可能である。

以下本発明の一実施例を図１に沿って説明する。本実施例の熱間圧延機制御装置１００は制御対象１５０から種々の信号を受信し、制御信号を制御対象１５０に出力する。

本実施例の制御対象１５０は熱間圧延機であり、加熱炉１５１から抽出した温度１２００℃程度、厚さ２２０ｍｍ程度のスラブｆ０と呼ばれる鋼板ｆを、粗圧延機１５２で２５〜４０ｍｍ程度の粗材ｆ１と呼ばれる鋼板ｆに圧延し、さらに仕上圧延機１５３で１〜２５０ｍｍ程度の薄板の鋼板ｆ２に圧延した後、巻取冷却装置１５４で目標温度まで冷却してダウンコイラ１５５で巻取り、圧延製品のコイルとする。

仕上圧延機１５３は、６つの圧延スタンド１５６を備えており、各圧延スタンド１５６は、それぞれ粗材ｆ１に対して板厚を制御するワークロール１５７と、ワークロール１５７を回転支持するバックアップロール１５８とを有している。ワークロール１５７は圧延を行う水平方向（図１の紙面の表裏面方向）の回転軸をもつ。仕上圧延機１５３は、各圧延スタンド１５６の連続圧延により板厚を制御し、鋼板ｆ２を生産する。

制御対象１５０の熱間圧延機には、被圧延材である鋼板ｆ（ｆ０、ｆ１、ｆ２）の温度、圧延荷重、送り速度などを計測するための計測機が備えられている。

鋼板ｆの温度を測定する計測器としては、図１に示すように、加熱炉１５１から抽出されるスラブｆ０の温度を計測する温度計１６１と、粗圧延機１５２の入口で鋼板ｆ（ｆ０）の温度を測定する粗圧延機入側温度計１６２と、粗圧延機１５２の出口で鋼板ｆ（ｆ１）の温度を測定する粗圧延機出側温度計１６３と、仕上圧延機１５３の入口で鋼板ｆ（ｆ１）の温度を測定する仕上圧延機入側温度計１６４と、仕上圧延機１５３の出口で鋼板ｆ（ｆ２）の温度を測定する仕上圧延機出側温度計１６５と、巻取冷却装置１５４で冷却中の鋼板ｆ（ｆ２）の温度を測定する中間温度計１６６と、鋼板ｆ（ｆ２）がダウンコイラ１５５に巻取られる直前の温度を測定する巻取り温度計１６７とが備えられている。

鋼板ｆに対する圧延荷重を測定する計測器としては、粗圧延機１５２に荷重計１７１が備えられ、また、仕上圧延機１５３の各圧延スタンド１５６にもそれぞれ荷重計１７２〜１７７が備えられている。

さらに、粗圧延機１５２、仕上圧延機１５３の各圧延スタンドのワークロール１５７の駆動系には、ワークロール１５７の回転速度に対応する状態量を計測する速度計１７８、１７９がそれぞれ備えられている。

熱間圧延機１５０は、鋼板ｆ（ｆ１）の温度を制御するため、粗圧延機１５２から出た鋼板ｆ（ｆ１）が仕上圧延機１５３に投入されるまで鋼板ｆ（ｆ１）の温度低下を緩和する保熱装置１８１、仕上圧延機１５３の各圧延スタンド１５６で連続圧延される鋼板ｆ（ｆ１）を冷却するスタンド間冷却装置１８２〜１８６を備える。

保熱装置１８１は典型的には鋼板ｆ（ｆ１）を一度巻取り、逆順で（即ち、最後に巻取られた後端部を最初に）払い出すコイルボックスであるが、他にトンネル型などでもよい。保熱装置１８１への鋼板ｆ（ｆ１）の投入と取出しの時間は後述する熱間圧延機制御装置１００の指令値に応じて変化される。

スタンド間冷却装置１８２〜１８６は典型的には冷却水を加圧して噴射するノズルであり、後述する熱間圧延機制御装置１００の指令値に応じて冷却水に加える圧力を連続的に変化させる機能を備える。

熱間圧延機１５０が鋼板ｆ（ｆ２）の温度を制御するために備える巻取冷却装置１５４は複数の冷却ヘッダ１５９を有し、冷却ヘッダ１５９の一部を鋼板ｆ（ｆ２）の上面に水を放出する位置に配置し、他の冷却ヘッダ１５９を鋼板ｆ（ｆ２）の下面に水を放出する位置に配置している。冷却ヘッダ１５９は、後述する熱間圧延機制御装置１００の指令値に応じて開閉制御される。

次に、熱間圧延機制御装置１００の構成を説明する。熱間圧延機制御装置１００は、粗圧延機出側温度計１６３が鋼板ｆ（ｆ１）の温度を計測する前に、保熱装置１８１への鋼板ｆ（ｆ１）の投入と取出しの時間パターン（以下、保熱時間パターン）、スタンド間冷却装置１８２〜１８６の冷却水噴射圧力パターン（以下、噴射圧パターン）、巻取冷却装置１５４の冷却ヘッダ１５９の開閉パターン（以下、開閉パターン）の指令値を算出するプリセット制御部１１０、鋼板ｆ（ｆ１）の温度が粗圧延機出側温度計１６３で測定された以後に、温度計１６３〜１６７、荷重計１７２〜１７７、速度計１７９の計測値をリアルタイムで取り込んで、前記各指令値を変更するダイナミック制御部１２０、計測値を取り込んで活性化エネルギーテーブル１１３を更新する活性化エネルギー学習部１３０を備えている。

プリセット制御部１１０は、基準速度―基準仕上温度テーブル１１２と活性化エネルギーテーブル１１３と速度パターンテーブル１１４から情報を取り込み、ひずみ速度推定モデル１１５を用いた演算により目標仕上温度パターンテーブル１１６を算出する仕上温度算出部１１１、目標仕上温度パターンテーブル１１６と目標巻取温度テーブル１１８から情報を取り込み、板温推定モデル１１９を用いた演算により、仕上圧延機入側温度目標パターンと、保熱時間パターンと、噴射圧パターンと、開閉パターンの指令値を算出するモデルベースドプリセット部１１７を備えている。仕上温度算出部１１１の処理については後述する。

ダイナミック制御部１２０は、プリセット制御部１１０で算出された保熱時間パターンと、噴射圧パターンと、開閉パターンの指令値をパターン記載のタイミングに合わせて出力するプリセットパターン出力部１２１を備えている。プリセットパターン出力部１２１から出力された各パターンは、後述の保熱装置制御部１２２、スタンド間冷却装置制御部１２３、巻取冷却装置制御部１２４から各々出力される修正値と加算され、それぞれ所定の装置に指令値として入力される。

またダイナミック制御部１２０は、粗圧延機出側温度計１６３と仕上圧延機入側温度計１６４からの検出温度を用いて、仕上圧延機入側温度計１６４の検出温度が上記仕上圧延機入側温度目標パターンの値と一致するよう保熱時間パターンの修正値を算出する保熱装置制御部１２２を備えている。修正値の算出方法はPID制御法でもよいし、制御分野で周知のその他の従来方法でもよい。

またダイナミック制御部１２０は、仕上圧延機入側温度計１６４と仕上圧延機出側温度計１６５で検出された鋼板温度と、荷重計１７２〜１７７で検出された各圧延スタンドでの圧延荷重を用いて、仕上圧延機出側温度計１６５の検出温度が上記目標仕上温度パターンと一致するよう噴射圧パターンの修正値を算出するスタンド間冷却装置制御部１２３を備えている。噴射圧パターンの修正値の算出は、例えば、特開２００９−２２６４３８記載の技術を使うことで達成される。

さらにダイナミック制御部１２０は、仕上圧延機出側温度計１６５と中間温度計１６６と巻取温度計１６７で検出された鋼板温度と、仕上圧延機出側速度計１７９で検出された鋼板速度を用いて、巻取温度計１６７の検出温度が上記目標巻取温度と一致するよう開閉パターンの修正値を算出する巻取冷却装置制御部１２４を備えている。開閉パターンの修正値の算出は、例えば、特許第４３４０６５９号記載の技術を使うことで達成される。

活性化エネルギー学習部１３０は、仕上圧延機入側温度計１６４と仕上圧延機出側温度計１６５で検出された鋼板温度と荷重計１７２と１７６と１７７で検出された圧延荷重と仕上圧延機出側速度計１７９で検出された鋼板速度を用いて、活性化エネルギーテーブル１１３を更新する。活性化エネルギー学習部１３０の処理は後述する。

図２に基準速度―基準仕上温度テーブル１１２の構成を示す。鋼板の種類（鋼種）に対応して、仕上圧延機出側における鋼板速度と鋼板温度の基準が記録された例を示している。基準速度と基準仕上温度は所望材質を得るために適した値であり、圧延実績データや実験室実験などによりユーザーが設定する。基準速度と基準仕上温度を達成することが熱間圧延機制御装置１００の制御目標ではなく、図２での基準速度と基準仕上温度は、目標速度と目標仕上温度ではない。プリセット制御部１１０は該当鋼板の鋼種を判定して、基準速度―基準仕上温度テーブル１１２から対応する基準速度と基準仕上温度を抽出する。

図３に活性化エネルギーテーブル１１３の構成を示す。鋼種毎に活性化エネルギーＱとともに許容される化学成分（Ｃ：炭素、Ｓｉ：ケイ素）の下限値と上限値も記録された例を示している。活性化エネルギーＱは上記活性化エネルギー学習部１３０で更新される。活性化エネルギーＱの初期値は鋼種毎に実験室実験により算出するか、または実験計画法を用いて化学成分を変えた一連の実験結果を重回帰分析した経験式、例えば〔数１〕により算出する。
〔数１〕
Q = 267000 - 2535.52[C] + 1010[Mn] + 33620.76[Si] + 35651.28[Mo]
+ 93680.52[Ti]^0.6 + 31673.45[V] + 70729.85[Nb]^0.6 J/mol
ただし、[X]：化学成分の含有量（ｗｔ％）

図４に速度パターンテーブル１１４の構成を示す。鋼種、板厚、板幅に対して、仕上圧延機の最終圧延スタンドに鋼板ｆ（ｆ１）が投入される時点を時間０として、時間毎の仕上圧延機出側の鋼板速度の設定値が記録された例を示している。図４の例は、鋼種がＳＬＣ１の場合、０〜１９秒の間には速度を６１３ｍｐｍに保持し、１９〜４９秒の間は６１３ｍｐｍから１０２１ｍｐｍになるまで加速し、４９〜１０４秒の間は１０２１ｍｐｍを保持し、１０４〜１２４秒の間は１０２１ｍｐｍから６１３ｍｐｍまで減速し、１２４〜１４３秒の間は速度を６１３ｍｐｍに保持する設定である。テーブル１１４に記録された時間の間では速度を線形補間する。図４は説明を簡単にするため、６個の時間に対する速度のみを記載した例を示しているが、より多数の、例えば１０２４個の時間に対する速度を記載してもよい。

図５に仕上温度算出部１１１の処理を示す。Ｓ５−１でユーザの入力から鋼種と板厚と板幅の設定を取り込み、Ｓ５−２で取り込んだこれら設定に基づき、基準速度―基準仕上温度テーブル１１２から基準速度v_stdと基準仕上温度T_stdを読み取り、活性化エネルギーテーブル１１３から活性化エネルギーQを読み取り、速度パターンテーブル１１４から速度パターンを読み取る。

Ｓ５−３では、ひずみ速度推定モデル１１５を用いてV_stdから基準ひずみ速度（ｄε／ｄｔ）_stdを算出する。ひずみ速度推定モデルは、例えば、下記（数２）のモデルを利用し、（数２）のvにv_stdを代入し、Ｈとｈに仕上最終圧延スタンドの入側と出側の板厚を代入し、R’とRに仕上最終圧延スタンドの扁平ロール径とロール径を代入する。
〔数２〕
（ｄε／ｄｔ）＝（1000/60）(v×ε)（R’（H-h））^1/2
ただし、 v：鋼板速度
ε：対数ひずみ、ε＝ln(H/h)
H：圧延前の鋼板ｆの板厚
h：圧延後の鋼板ｆの板厚
R’：扁平ロール径（圧延中にワークロール１５７が変形した場合の径）
R’＝R(1+C×P/(b(H-h)))
R：ロール径
C：ヒッチコック係数
P：圧延荷重
b：板幅

Ｓ５−４では、基準ひずみ速度（dε/dt）_stdと基準温度T_stdと活性化エネルギーQを用いて下記（数３）で定義されるZener-Hollomonパラメータ（以下、Zパラメータ）の基準値、Z_stdを算出する。
〔数３〕
Z=(dε/dt)exp(Q/RT)
ただし、R：気体定数、8.314 J/mol/K
T：絶対温度

Ｓ５−５では、速度パターン上の各時間データに対するＳ５−６〜Ｓ５−８でのループ処理の準備として、ループ繰返し回数の上限Ｎ_maxに時間番号を代入し、ループ指標nを０に初期化する。ループ処理では先ずＳ５−６でループ指標nを１増加させた後、Ｓ５−７で時間番号ｎでのひずみ速度（dε/dt）_nを算出する。（dε/dt）_nは、速度パターン上に記録された時間番号nでの鋼板速度設定値を（数２）の鋼板速度vに用いる以外はＳ５−３と同じ処理で算出される。Ｓ５−８では下記（数４）を用いて、時間番号ｎでのZパラメータを上記Z_stdと一致させる目標仕上温度T_nを算出する。
〔数４〕
T_n=(Q/R)(ln(Z_std/(dε/dt)_n))^-1

Ｓ５−９は速度パターンの全時間データに対する処理が終わったかの確認であり、処理が終わった（Yes）の場合、Ｓ５−１０で目標仕上温度パターンテーブルを出力して終了する。

以上、鋼板速度（圧延速度）と鋼板温度で変化する材質因子を用いて、鋼板速度の変化と連動して変化する鋼板の目標仕上圧延温度を算出する一例として、Zパラメータを基準値Z_stdと一致させるよう目標仕上圧延温度を算出したが、上記Zパラメータを変形したパラメータまたは類似のパラメータも鋼板速度と鋼板温度で変化する材質因子として本発明の範囲内であることは明らかである。

図６に仕上温度算出部１１１から出力される目標仕上温度パターンテーブル１１６の構成を示す。鋼種、板厚、板幅に対して、仕上圧延機の最終圧延スタンドに鋼板ｆ（ｆ１）が投入される時点を時間０として、時間毎の仕上圧延機出側の鋼板温度の目標値が記録された例を示している。なお、図６の例では、説明のため各時間での速度とひずみ速度も合わせて示しているが、速度とひずみ速度は無くてもよい。図６の例は、圧延速度を６１３ｍｐｍから１０２１ｍｐｍへ増加させる時に、ZパラメータをZ_stdに一致させるために、目標仕上温度を859.8℃から880.1℃へ上げることを示す。また図６の例と図２でのＳＬＣ１の基準速度と基準仕上温度を比較すると、基準速度―基準仕上温度テーブル１１２記載の基準速度と基準仕上温度が熱間圧延機制御装置１００の制御目標でなく、従来技術の目標速度や目標仕上温度と異なることは明らかである。

図７は速度パターンテーブル１１４の板速度と鋼板の長手方向の位置の関係を示している。図中に矢印と共に示した数字は速度パターン中の時間番号である。図７で鋼板先端の低速部は、鋼板ｆ（ｆ２）が仕上圧延機の最終圧延スタンドから出てダウンコイラ１７４に巻取られるまでの区間に相当する。その後、２〜３間の加速部を経て、３〜４間の定常速度部が現れた後、４〜５間で急減速され、５〜６間の低速部が再び現れる。５〜６間の低速部は鋼板ｆ（ｆ２）の後端部が前記最終圧延スタンドを出た時点から、ダウンコイラ１７４に巻取られるまでの間に相当する。

図８は鋼板の長手方向の位置と目標仕上温度の関係を示している。従来技術の一定目標仕上温度に対して、本実施例の目標仕上温度は圧延速度に応じて変化する。本実施例では鋼板速度と鋼板温度で変化する材質因子を用いることで、鋼板速度の変化と連動して変化する鋼板の目標仕上圧延温度を算出する。

図９は仕上温度を一定にする従来技術における鋼板の長手方向の位置と圧延荷重の関係を示す図である。圧延速度が増加すると圧延荷重も増加する傾向が見て取れる。熱間圧延においては圧延荷重が高いほど、鋼板内に多くの内部歪みが蓄えられ、鋼板の材料組織が細粒化されるため、図９に示した従来技術の圧延荷重では鋼板の長手方向に結晶粒径にムラが生じ、材質の均一性が低下する。

図１０は本実施例で目標仕上温度を圧延速度に応じて変化させた時の鋼板内の位置と圧延荷重の関係を示している。圧延荷重はほぼ一定であり、鋼板に蓄えられる内部歪みはほぼ均一になることから、鋼板の材料組織と材質の不均一性が改善される。

図１１は活性化エネルギー学習部１３０の構成を示している。活性化エネルギー学習部１３０は、仕上圧延機入側温度計１６４と仕上圧延機出側温度計１６５で検出された鋼板温度と、荷重計１７２と１７６と１７７で検出された圧延荷重と、仕上圧延機出側速度計１７９で検出された鋼板速度のデータを蓄積する実測データ蓄積部１３１と、変形抵抗指数テーブル１３３から該当する鋼種の変形抵抗指数を取り込み、変形抵抗推定モデル１３４と変形抵抗換算モデル１３５を用いて蓄積されたデータから活性化エネルギーを算出し、活性化エネルギーテーブル１１３を更新する活性化エネルギー算出部１３２を備える。本実施例では活性化エネルギーの算出に仕上入り口温度、仕上出口温度、仕上出口速度、仕上圧延スタンド荷重を用いたが、これら全てを必ず用いなくてもよい。但し、全て用いることにより、精度良く活性化エネルギーを算出することができる。また、仕上圧延スタンド荷重は少なくとも一段目の圧延スタンドと最終段の圧延スタンドにおける圧延荷重を用いればよい。

図１２は変形抵抗指数テーブル１３３の構成を示している。鋼種毎に指数ｎ、ｍとともに許容される化学成分（Ｃ：炭素、Ｓｉ：ケイ素）の下限値と上限値も記録された例を示している。指数ｎ、ｍは鋼種毎の実験室実験または経験式などを基にユーザが決定する。

図１３は活性化エネルギー算出部１３２の処理を示すフローチャートである。Ｓ１３−１でユーザの入力から鋼種の設定を取り込み、また変形抵抗指数テーブル１３３から該当鋼種の変形抵抗指数、ｎとｍを読み込む。Ｓ１３−２では実測データ蓄積部１３１から実績温度、速度、荷重データを読み込む。Ｓ１３−３では実績データが持つバラツキによる算出誤差を低減するため、データ平滑化処理を行う。データ平滑化処理は、例えば、移動平均処理、または低域通過デジタルフィルタ処理でよい。Ｓ１３−４では平滑化処理後の各データ点に対するＳ１３−５〜Ｓ１３−１０でのループ処理の準備として、ループ繰返し回数の上限Ｄ_maxに平滑化後の標本データ数を代入し、ループ指標ｄを０に初期化する。

ループ処理では先ずＳ１３−５でループ指標ｄを１増加させた後、Ｓ１３−６で変形抵抗換算モデル１３５を用いて仕上圧延機の初段圧延スタンドの圧延荷重P_1,d、最終の直前および最終の圧延スタンドの圧延荷重P_5,dとP_6,dを変形抵抗k_m,1,d、k_m,5,d、k_m,6,dに換算する。圧延荷重Ｐを変形抵抗k_mに換算する変形抵抗換算モデル１３５には例えば下記（数５）を用いる。

〔数５〕
k_m=P/(Q×L)
ただし、Q：圧下力関数
Q=0.8 + (0.45h/H + 0.04)×{(R’/H)^1/2-0.5}
L：接触孤長, L=(R’×h)^1/2

Ｓ１３−７では、仕上圧延機入側温度計１６４と仕上圧延機出側温度計１６５で検出された鋼板温度に前記板温推定モデル１１９を適用して、初段スタンドでの板温度T_1,dと最終スタンドでの板温度T_6,dを算出する。続いて、Ｓ１３−８では速度計１７９で検出された鋼板速度に前記ひずみ速度推定モデル１１５を適用して、初段スタンドと最終スタンドでのひずみ速度、(dε/dt)_1,dと(dε/dt)_6,dを算出する。また、Ｓ１３−９では初段スタンドと最終スタンドでのひずみ、ε_1,dとε_6,dを算出する。Ｓ１３−１０では、下記（数６）で与えられる変形抵抗推定モデル１３４を変形した（数７）を用いて、回帰分析用データ(x,y)_1,dと(x,y)_6,dを計算する。
〔数６〕
k_m,1=K×ε₁ ⁿZ₁ ^m、
Δk_m,6=K×ε₆ ⁿZ₆ ^m、
ただし、Δk_m,6= k_m,6- k_m,5
〔数７〕
(x,y)₁=(1/RT₁, (lnk_m,1,-lnε₁ ⁿ)/m - ln((dε/dt)₁)、
(x,y)₆=(1/RT₆, (lnΔk_m,6,-lnε₆ ⁿ)/m - ln((dε/dt)₆)、

Ｓ１３−１１は平滑化後の全標本データ点に対する処理が終わったかの確認であり、処理が終わった（Yes）の場合、Ｓ１２−１２で(x,y)の線形回帰分析を行い、その傾きをＱとして求め、活性化エネルギーテーブル１１３を更新して終了する。

本発明の別の実施例を図１４に沿って説明する。前記実施例１に対する本実施例の特徴は、実施例１の基準速度―基準仕上温度テーブル１１２の代わりに、基準材料因子値テーブル１１２ａを用いる点である。他の構成は実施例１と同等である。図１５に基準材料因子値テーブル１１２ａの構成の一例を示す。この例では鋼種毎にZパラメータの常用対数に定数を加えた値を基準材料因子値として保存してある。なお、図示した因子は一例であり、熱延で有効なZパラメータ範囲10⁸〜10¹⁶の中で１：１対応するZの関数であれば、適宜基準材料因子として使ってもよい。本実施例は実施例１に比べて基準条件の指定が簡潔になる利点を有する。

本発明のまた別の実施例を図１６に沿って説明する。図１６は、制御対象１５０が保熱装置１８１と仕上圧延機入側温度計１６４の間に、鋼板ｆ（ｆ１）を加熱する加熱装置１８７を備える場合の実施例を示す。

図１６の制御対象１５０においては、加熱装置１８７をその目標加熱温度を熱間圧延機制御装置１００の指令値に応じて変化される構成とし、プリセット制御部１１０は、粗圧延機出側温度計１６３が鋼板ｆ（ｆ１）の温度を計測する前に、保熱時間パターン、噴射圧パターン、開閉パターンの指令値に加え、加熱装置１８７の目標加熱温度パターン（以下、加熱パターン）の指令値をも算出する。更に、ダイナミック制御部１２０は加熱装置制御部１２５を備え、加熱装置制御部１２５は粗圧延機出側温度計１６３と仕上圧延機入側温度計１６４からの検出温度を用いて、仕上圧延機入側温度計１６４の検出温度が上記仕上圧延機入側温度目標パターンの値と一致するよう加熱パターンの修正値を算出する。修正値の算出方法はPID制御法でもよいし、制御分野で周知のその他の従来方法でもよい。

本実施例の構成は、実施例１に比べて加熱装置１８１が追加され設備導入および維持保守の費用と手間が増える短所がある一方、加熱炉１５１の温度を低くできる長所を持つ。

本発明のさらに別の実施例を図１７に示す。図１７の制御対象１５０は粗圧延機出側温度計１６３と仕上圧延機入側温度計１６４の間に、保熱装置１８１を有しない。

図１７の制御対象１５０に対しては、スタンド間冷却装置１８２〜１８６の冷却制御で圧延速度に応じて変化する目標仕上温度を追従する制御を行う。この場合には、設備導入および維持保守の費用と手間が減る利点がある一方、仕上圧延機１５３に投入する前の鋼板ｆ（ｆ１）の輻射冷却が実施例１より大きいため、加熱炉１５１の温度を実施例１より高く設定する必要があるためエネルギー効率や運転コスト面で短所を持つ。

１００・・・熱間圧延機制御装置、１１０・・・プリセット制御部、１１１・・・仕上温度算出部、１１２・・・基準速度―基準仕上温度テーブル、１１３・・・活性化エネルギーテーブル、１１４・・・速度パターンテーブル、１１６・・・目標仕上温度パターンテーブル、１２０・・・ダイナミック制御部、１２１・・・プリセットパターン出力部、１３０・・・活性化エネルギー学習部、１３２・・・活性化エネルギー算出部、１５０・・・熱間圧延機、１５１・・・加熱炉、１５２・・・粗圧延機、１５３・・・仕上圧延機、１５４・・・巻取冷却装置、１５５・・・ダウンコイラ、１６３・・・粗圧延機出側温度計、１６４・・・仕上圧延機入側温度計、１６５・・・仕上圧延機出側温度計、１６６・・・中間温度計、１６７・・・巻取温度計、１７２〜１７７・・・仕上圧延機の各圧延スタンドの荷重計、１７９・・・仕上圧延機出側速度計、１８１・・・保熱装置、１８２〜１８６・・・スタンド間冷却装置、１８７・・・加熱装置

Claims (6)

1. 一枚の鋼板を圧延する間に圧延速度を変化させる熱間圧延機の制御装置において、前記圧延速度と鋼板温度で変化する材質因子を用いて、前記圧延速度の変化と連動して変化する前記鋼板の目標仕上圧延温度を算出する仕上温度算出部を備え、前記目標仕上圧延温度を用いて算出される制御信号を前記熱間圧延機に送ることを特徴とする制御装置。
2. 請求項１において、複数の鋼種の活性化エネルギーが記録された活性化エネルギーテーブルを備え、前記目標仕上圧延温度を算出するために前記活性化エネルギーを用いることを特徴とする制御装置。
3. 請求項２において、前記熱間圧延機で計測された前記鋼板の鋼板温度と圧延速度と圧延荷重の何れかを用いて新たに活性化エネルギーを算出し前記活性化エネルギーテーブルを更新する活性化エネルギー学習部を備えることを特徴とする制御装置。
4. 一枚の鋼板を圧延する間に圧延速度を変化させる熱間圧延機の制御方法において、前記圧延速度と鋼板温度で変化する材質因子を用いて、前記圧延速度の変化と連動して変化する前記鋼板の目標仕上圧延温度を算出する工程と、前記目標仕上圧延温度を用いて算出される制御信号を前記熱間圧延機に送る工程とを備えることを特徴とする制御方法。
5. 請求項４において、前記目標仕上圧延温度を算出する工程は、複数の鋼種の活性化エネルギーが記録された活性化エネルギーテーブルを用いることを特徴とする制御方法。
6. 請求項５において、前記熱間圧延機で計測された前記鋼板の鋼板温度と圧延速度と圧延荷重の何れかを用いて新たに活性化エネルギーを算出する工程と、新たに算出された前記活性化エネルギーに基づき前記活性化エネルギーテーブルを更新する工程とを備えることを特徴とする制御方法。