JP2019167574A - 加熱炉でのスラブ温度モデルの修正方法、ならびにスラブ抽出温度制御方法および制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スケール除去工程を用いずに、スケールの影響を回避してスラブ抽出温度を測定し、加熱炉でのスラブの温度モデルを高精度で修正する。【解決手段】加熱炉でのスラブ温度モデルの修正方法は、スラブが加熱炉から抽出された直後から指定時間の間、赤外線カメラにより、スラブ全長の側面部を連続的に撮影する工程と、赤外線カメラで撮影した映像または画像から最大温度を抽出する工程と、予め加熱炉内の操業条件を用いて計算して得られたスラブの抽出温度計算値と、抽出された最大温度との差を演算し、その値が正の閾値以下か否かによりスケール剥離の有無を判定する工程と、判定する工程でスケールが剥離していると判定されたスラブの最大温度データを当該スラブの抽出温度測定値として用い、抽出温度測定値と、当該スラブの加熱炉内での操業条件とを用いて、加熱炉内でのスラブの温度モデルにおけるモデル係数を修正する工程とを有する。【選択図】 図７

Description

本発明は、鉄鋼プロセスにおける加熱炉でのスラブの温度モデルの修正方法、ならびにスラブ抽出温度制御方法および制御装置に関する。

鉄鋼プロセスにおいて、熱延鋼板製造工程や厚板製造工程に供されたスラブは、加熱炉で所定の目標温度まで加熱された後に抽出される。このスラブ抽出温度が所定温度より低い場合には、圧延荷重の増大による設備破壊の可能性があり、逆にスラブ抽出温度が高すぎる場合には，加熱炉の原単位（単位重量あたりの投入熱量）が悪化する。また、抽出後のライン上で待機させることにより、温度調整した後に圧延することで生産能率が低下することもある。いずれの場合にも製品の機械的性質に悪影響を与えることになり、品質上の問題が生じる。

このため、スラブ抽出温度を所定の目標値に自動制御する必要がある。このようにスラブ抽出温度を自動制御するためには、加熱炉内の炉壁温度、スラブの厚さ、加熱炉内での滞在時間等の操業条件を使用したスラブの温度モデルを用いて、加熱炉で使用する燃料流量の調整や炉壁温度を適切に設定する必要がある。したがって、加熱炉におけるスラブの温度モデルの精度は重要である。すなわち、スラブ抽出温度が把握できれば、温度モデルの精度を向上させることができ、スラブ抽出温度精度の向上や加熱炉の操業に有用である。

この温度モデル精度維持管理や制御方法に関して、以下のように種々の提案がなされている。

例えば、特許文献１では、連続式加熱炉における複数ゾーン毎の総括熱吸収率を、加熱炉抽出口におけるスラブ温度測定値とスラブ抽出温度予測値を用いて、逐次最小２乗法で推定するとともに、この推定値に基づいて各ゾーンの総括熱吸収率を更新することで炉内スラブの温度予測精度を向上させる技術が提案されている。すなわち、スラブ抽出温度が予測できれば、加熱炉での温度モデルのパラメータを調整できて、精度良く加熱炉内のスラブ温度を予測可能となることが示されている。

特許文献２では、連続式加熱炉の温度制御を行うにあたり、抽出温度の計算値とともに抽出された鋼片の表面温度測定値を用いて、目標抽出温度を修正する技術が提案されている。

特許文献３では、抽出された鋼材の表面及び裏面に形成されたスケールを除去するスケール除去工程を設け、その後に復熱が完了した時以降の鋼材の表面温度を測定し、それに基づいて抽出温度を温度モデルに基づいてスラブ抽出温度を予測する方法が提案されている。そして、特許文献３には、このスケール除去工程において、スプレーノズルから冷却水を鋼板に噴射する旨が記載されている。したがって、特許文献３では、温度モデルを用いた抽出温度の予測計算に、スプレー冷却による熱伝達係数が必要となる。

また、特許文献４では、特許文献３と類似した構成のスラブ抽出温度を予測する方法が提案されているが、スケール除去に水及び圧縮空気を吹き付ける点とスケール除去されたかどうかを評価する点が大きく異なる。

特開平６−２６４１５３号公報 特開昭６０−１１４５２０号公報 特開２００５−２７９６５５号公報 特開２０１７−１０７０号公報

特許文献１と特許文献２の手法は、スラブ抽出温度の測定値が必要であるが、一般的に加熱炉から抽出した直後のスラブには、表面にスケールが生成されており、その表面のスケールによって信頼性の高いスラブ抽出温度の測定値が得られないという問題がある。そのため、実装することが困難である。

これに対して、特許文献３の技術では、スケールの影響を回避するために、スプレーを使用してスケールを除去し、スケール除去後に温度モデルを介してスラブ抽出温度を予測しているが、温度モデルで使用するスプレーの水冷熱伝達係数を高精度に見積もれないならば、スラブ抽出温度を精度良く予測することは困難である。実験で水冷熱伝達係数を同定する方法もあるが、スプレー噴射区間の前後で鋼板温度を測定する必要があり、測定環境が準備できない場合もある。また、鋼板の表面状態の違いや、経年的にスプレーの噴射状況や水温等が変化することで水冷熱伝達係数が変化することがあり、その係数の維持管理というのは困難である。特許文献４においても、スケール除去方法が異なるのみであり、熱伝達係数の同定には特許文献３と同様の課題が残る。

したがって、本発明の課題は、スケール除去工程を用いずに、スケールの影響を回避してスラブ抽出温度を測定し、スラブ抽出温度を制御するための加熱炉でのスラブの温度モデルを高精度で修正することができる加熱炉でのスラブの温度モデルの修正方法、ならびにそれを利用したスラブ抽出温度制御方法および制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、以下の（１）〜（１５）を提供する。

（１）加熱炉から抽出されるスラブの抽出温度を制御する際に用いる加熱炉でのスラブ温度モデルを修正する加熱炉でのスラブ温度モデルの修正方法であって、
スラブが前記加熱炉から抽出された直後から指定時間の間、赤外線カメラにより、スラブ全長の側面部を連続的に撮影する工程と、
前記赤外線カメラで撮影した映像または画像から最大温度を抽出する工程と、
予め前記加熱炉内の操業条件を用いて計算して得られたスラブの抽出温度計算値と、前記抽出された最大温度との差を演算し、その値が正の閾値以下か否かによりスケール剥離の有無を判定する工程と、
前記判定する工程でスケールが剥離していると判定されたスラブの最大温度データを当該スラブの抽出温度測定値として用い、前記抽出温度測定値と、当該スラブの加熱炉内での操業条件とを用いて、前記加熱炉内でのスラブの温度モデルにおけるモデル係数を修正する工程と
を有することを特徴とする加熱炉でのスラブ温度モデルの修正方法。

（２）前記赤外線カメラの露光時間は、１ｍｓｅｃ以下であることを特徴とする（１）に記載の加熱炉でのスラブ温度モデルの修正方法。

（３）前記モデル係数は、前記温度モデルの総括熱伝達係数であることを特徴とする（１）または（２）に記載の加熱炉でのスラブ温度モデルの修正方法。

（４）前記スケール剥離の有無を判定する工程の後、前記抽出された最大温度を保存手段に保存する工程を有することを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載の加熱炉でのスラブ温度モデルの修正方法。

（５）前記記憶する工程は、スケールが剥離していると判定された場合および剥離していないと判定された場合のいずれも、抽出された最大温度をスケールの剥離の有無の判定結果を示す記号とともに保存することを特徴とする（４）に記載の加熱炉でのスラブ温度モデルの修正方法。

（６）加熱炉から抽出されるスラブの抽出温度を制御するスラブ抽出温度の制御方法であって、
スラブが前記加熱炉から抽出された直後から指定時間の間、赤外線カメラにより、スラブ全長の側面部を連続的に撮影する工程と、
前記赤外線カメラで撮影した映像または画像から最大温度を抽出する工程と、
予め前記加熱炉内の操業条件を用いて計算して得られたスラブの抽出温度計算値と、前記抽出された最大温度との差を演算し、その値が正の閾値以下か否かによりスケール剥離の有無を判定する工程と、
前記判定する工程でスケールが剥離していると判定されたスラブの最大温度データを当該スラブの抽出温度測定値として用い、前記抽出温度測定値と、当該スラブの加熱炉内での操業条件とを用いて、前記加熱炉内でのスラブの温度モデルにおけるモデル係数を修正する工程と
を有し、
前記修正された温度モデルを用いて前記加熱炉の操業条件を設定し、スラブの抽出温度を制御することを特徴とするスラブ抽出温度の制御方法。

（７）前記赤外線カメラの露光時間は、１ｍｓｅｃ以下であることを特徴とする（６）に記載のスラブ抽出温度の制御方法。

（８）前記モデル係数は、前記温度モデルの総括熱伝達係数であることを特徴とする（６）または（７）に記載のスラブ抽出温度の制御方法。

（９）前記スケール剥離の有無を判定する工程の後、前記抽出された最大温度を保存手段に保存する工程を有することを特徴とする（６）から（８）のいずれかに記載のスラブ抽出温度の制御方法。

（１０）前記保存する工程は、スケールが剥離していると判定された場合および剥離していないと判定された場合のいずれも、抽出された最大温度をスケールの剥離の有無の判定結果を示す記号とともに保存することを特徴とする（９）に記載のスラブ抽出温度の制御方法。

（１１）加熱炉から抽出されるスラブの抽出温度を制御するスラブ抽出温度の制御装置であって、
スラブ抽出直後から指定時間の間、スラブ全長の側面部を連続的に撮影する赤外線カメラと、
前記赤外線カメラで撮影した映像または画像から最大温度を抽出する最大温度抽出手段と、
予め前記加熱炉内の操業条件を用いて計算して得られたスラブの抽出温度計算値と、前記抽出された最大温度との差を演算し、その値が正の閾値以下か否かによりスケール剥離の有無を判定するスケール剥離判定手段と、
前記スケール剥離判定手段でスケールが剥離していると判定されたスラブの最大温度データを当該スラブの抽出温度測定値として用い、前記抽出温度測定値と、当該スラブの加熱炉内での操業条件とを用いて、前記加熱炉内でのスラブの温度モデルにおけるモデル係数を修正するモデル係数修正手段と
を有し、
前記修正された温度モデルを用いて前記加熱炉の操業条件を設定し、スラブの抽出温度を制御することを特徴とするスラブ抽出温度の制御装置。

（１２）前記赤外線カメラの露光時間は、１ｍｓｅｃ以下であることを特徴とする（１１）に記載のスラブ抽出温度の制御装置。

（１３）前記モデル係数修正手段において修正される前記モデル係数は、前記温度モデルの総括熱伝達係数であることを特徴とする（１１）または（１２）に記載のスラブ抽出温度の制御装置。

（１４）前記抽出された最大温度を保存する保存手段をさらに有することを特徴とする（１１）から（１３）のいずれかに記載のスラブ抽出温度の制御装置。

（１５）前記保存手段は、スケールが剥離していると判定された場合および剥離していないと判定された場合のいずれも、抽出された最大温度がスケールの剥離の有無の判定結果を示す記号とともに保存されることを特徴とする（１４）に記載のスラブ抽出温度の制御装置。

本発明によれば、加熱炉から抽出以降に自然にスケールが剥離し易いスラブ全長の側面部に対して、赤外線カメラで温度を指定時間だけ計測して、そのうちの最大温度値を抽出し、それと操業条件を元に計算しておいた抽出温度計算値を用いてスケールの剥離判定を行い、スケールが剥離されていると判定されたスラブの最大温度をスラブの抽出温度測定値とし、それと操業条件を用いて、加熱炉内でのスラブの温度モデルのモデル係数、典型的には総括熱伝達係数を修正する。このため、スケール除去工程を用いずに、スケールの影響を回避してスラブの抽出温度測定値を得ることができ、温度モデルを介した抽出温度の予測は不要となり、抽出温度の予測に関わる誤差要因を排除して、信頼性の高い抽出温度を得ることができる。したがって、加熱炉のスラブ温度モデルを実態に即すように高精度で修正することができる。

また、このように修正された温度モデルを用いて加熱炉の操業条件を設定し、スラブの抽出温度を制御することにより、目標抽出温度を得る加熱炉の操業条件の設定精度が向上し、高精度でスラブの抽出温度を制御することができる。これにより、製品品質や加熱炉の原単位を改善することができる。

本発明が適用される熱延鋼板の製造設備を示す模式図である。 スラブ抽出温度制御装置の一例を示す模式図である。 スラブ温度の測定例を示す画像である。 図３のスラブ温度の最大値をライン上の測定位置を固定してチャートとして示した図である。 スケール剥離判定手段による判定結果をサーバーに保存する形式の一例を示す図である。 モデル係数修正手段における総括熱伝達係数φ_ＣＧを修正する計算フローの例を示すフローチャートである。 スラブ抽出温度制御装置におけるスラブ温度モデルの修正方法の一例を示すフローチャートである。 測定タイミングが連続していない合計１４サンプルに対して、計算値、発明法（本発明に基づく赤外線カメラによる温度測定）、比較法の抽出温度の比較を行った結果を示す図である。 横軸に粗圧延出側温度の実績値をとり、縦軸に粗圧延出側温度の計算値（予測値）をとって、比較法のケース（計算抽出温度を起点）と本発明法のケース（測定抽出温度を起点）とをプロットし、両者の粗圧延出側温度の予測精度を比較した図である。 露光時間を１０ｍｓｅｃにしたときと、１ｍｓｅｃにしたときの赤外線カメラの画像である。

以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明が適用される熱延鋼板の製造設備を示す模式図である。この熱延鋼板の製造設備は、並列に設けられた複数の加熱炉１と、搬送ライン２と、圧延設備３を有している。加熱炉１内ではスラブ４が加熱され、複数の加熱炉１のうちいずれかからスラブ４が搬送ライン２に抽出される。圧延設備３は、粗圧延機、仕上げ圧延機、ランナウトテーブル、巻取り機等を有している。

図２は、スラブ抽出温度制御装置の一例を示す模式図である。スラブ抽出温度制御装置２００は、赤外線カメラ２０と、制御部１００とを有している。

赤外線カメラ２０は、測定台２１に装着されて、加熱炉１から抽出されるスラブ４の側面部を撮影可能に構成されている。

加熱炉１から抽出されたスラブ４の表面にはスケールが形成されているが、スラブ４を加熱炉１から抽出した以降にスラブ４の側面からは自然にスケールの剥離が生じやすい。赤外線カメラ２０は、スラブ４が加熱炉１から抽出された直後から指定時間の間、このように自然にスケールが剥離しやすいスラブ全長の側面部を連続的に撮影する。この際の検出温度は、スラブ側面のスケール剥離箇所で高くなる。

抽出されたスラブ４は、１ｍ／ｓ程度の比較的低速で搬送されるため、赤外線カメラ２０の撮影時のフレームレートが１０Ｈｚ程度あれば、１０ｃｍ以上の大きさのスケール剥離箇所を検知することができる。また、赤外線カメラ２０において、スラブ４の移動と周辺部からの赤外線の影響を除外するには、露光時間は短い方が良く、１ｍｓｅｃ以下が望ましい。

制御部１００は、赤外線カメラ２０からの情報に基づいてスラブ４の温度を把握し、それに基づいて、加熱炉内でのスラブ４の温度モデルのモデル係数、典型的には総括熱伝導係数を修正する。制御部１００は、最大温度抽出手段１０１と、スケール剥離判定手段１０２と、モデル係数修正手段１０３を有している。

最大温度抽出手段１０１は、赤外線カメラ２０で撮影した映像または画像から最大温度を抽出する。図３にスラブ温度の測定例を示す。このようにスケールが剥がれているスラブ４の側面部では高い温度を示す。このとき、図３のスラブ温度の最大値をライン上の測定位置を固定してチャートとして示したのが図４である。図４では、スケールが剥離していない箇所では温度計の指示値が約１１００℃なのに対して、剥離している箇所は１３００℃付近までの測定値となっている。このため、最大温度抽出手段１０１では、スケール剥離箇所の可能性がある最大温度を抽出する。

スケール剥離判定手段１０２は、加熱炉１での炉壁温度や炉内での各セクションの通過時間を用い、温度モデルを介して計算したスラブ４の抽出温度計算値１０４と、最大温度抽出手段１０１で抽出された最大温度との差（抽出温度計算値−最大温度）を演算し、その値が正の閾値以下か否かによりスケール剥離の有無を判定する。
具体的には、
抽出温度計算値 − 最大温度 ≦ 正の閾値
ならば、スケールが剥離していると判定し、
抽出温度計算値 − 最大温度 ＞ 正の閾値
ならば、スケールが剥離していないと判定する。

スケールが剥離していると判定された場合、抽出された最大温度は、スケールがない状態のスラブの抽出温度測定値とされる。

スケールが剥離していると判定された場合および剥離していないと判定された場合のいずれも、抽出された最大温度はスケールの剥離の有無の判定結果を示す記号とともに、例えば図５に示すような形式でサーバー（保存手段）１０５に保存される。

このとき用いるスラブの抽出温度計算値１０４で用いる温度モデルについては、公知の文献、例えば特許文献１に示されている熱伝導方程式を用いることができる。

熱伝導方程式は、例えば、スラブの板厚方向で表面から裏面にかけての方向をｘ軸とし、板幅中央から板幅エッジにかけての方向をｙ軸とすると、（１）〜（６）となる。

（１）〜（６）式のｑ_Ｌ、ｑ_Ｍ、ｑ_Ｎ、ｑ_Ｏ、ｑ_Ｐは以下のように表される。
なお、以上の式における各記号については以下に示す通りである。

モデル係数修正手段１０３は、サーバー１０５に保存された最大温度データのうち、スケールが剥離していると判定されたスラブ４の最大温度データをスラブ４の抽出温度測定値として用い、その抽出温度測定値と、当該スラブの加熱炉１内での操業条件（例えば、炉壁温度、スラブ厚、スラブ幅）とを用いて、上述したような加熱炉１内でのスラブ４の温度モデルにおけるモデル係数を修正する。ここでは、温度モデルのモデル係数として、加熱炉でのスラブの昇温に必要なパラメータの一つである総括熱伝達係数φ_ＣＧを修正する。

熱伝導方程式の計算に必要なパラメータのうち、加熱炉内での操業条件である炉壁温度、スラブ厚、スラブ幅は与えられているので、スラブの抽出温度計算値Ｔを以下の関数ｆで表記する。
Ｔ＝ｆ（φ_ＣＧ）

図６に、総括熱伝達係数φ_ＣＧを修正する計算フローの例を示す。図６では、スラブの抽出温度測定値をＴ_ＥＸＴと表記し、モデル計算結果においてスラブの抽出温度が抽出温度測定値となるφ_ＣＧを求めることにより、φ_ＣＧを修正する。この計算フローにおいては、最初にスラブの抽出温度計算値Ｔ＝ｆ（φ_ＣＧ）と抽出温度測定値Ｔ_ＥＸＴとの差Ｆ（評価関数）の値（ｆ（φ_ＣＧ）−Ｔ_ＥＸＴ）を求め（ＳＴ１）、｜Ｆ｜＞１℃か否かを判断し（ＳＴ２）、｜Ｆ｜＞１℃のときは、評価関数の更新（ＳＴ３）を｜Ｆ｜≦１℃になるまで行い、そのときの総括熱伝達係数φ_ＣＧを修正されたφ_ＣＧとして出力する（ＳＴ４）。ＳＴ３の評価関数の更新は、図６に示すように、評価関数Ｆの計算、偏微分値Ｆ′計算、総括熱伝導係数の更新（φ_ＣＧ−（Ｆ／Ｆ′）を新たなφ_ＣＧとする）、更新されたφ_ＣＧを用いたｆ（φ_ＣＧ）−Ｔ_ＥＸＴの計算により行う。

次に、以上のように構成されるスラブ抽出温度制御装置２００におけるスラブ温度モデルの修正方法の一例について図７のフローチャートに基づいて説明する。

最初に、赤外線カメラ２０により、スラブ抽出直後から指定時間の間、スラブ全長の側面部を連続的に撮影する（ＳＴ１１）。

次に、最大温度抽出手段１０１により、赤外線カメラ２０で撮影した映像または画像から最大温度を抽出する（ＳＴ１２）。

次に、スケール剥離判定手段１０２において、スラブ４の抽出温度計算値１０４と、最大温度抽出手段１０１で抽出された最大温度との差（抽出温度計算値−最大温度）を演算し、その値が正の閾値以下か否かによりスケール剥離の有無を判定する（ＳＴ１３）。

次に、スケールが剥離していると判定された場合および剥離していないと判定された場合のいずれも、抽出された最大温度をスケールの剥離の有無の判定結果を示す記号とともに、サーバー１０５に保存する（ＳＴ１４）。
以上のＳＴ１１〜１４を複数のスラブ４について行う。

次に、サーバー１０５に保存された最大温度データのうち、スケールが剥離していると判定されたスラブ４の最大温度データをスラブ４の抽出温度測定値として用い、その抽出温度測定値と、当該スラブの加熱炉１内での操業条件とを用いて、加熱炉１内でのスラブ４の温度モデルにおけるモデル係数を修正する（ＳＴ１５）。

このように、本実施形態によれば、加熱炉１から抽出以降に自然にスケールが剥離し易いスラブ全長の側面部に対して、赤外線カメラ２０で温度を指定時間だけ計測して、そのうちの最大温度値を抽出し、それと操業条件を元に計算しておいた抽出温度計算値を用いてスケールの剥離判定を行い、スケールが剥離されていると判定されたスラブ４の最大温度をスラブ４の抽出温度測定値とし、それと操業条件を用いて、加熱炉１内でのスラブ４の温度モデルのモデル係数、典型的には総括熱伝達係数を修正する。このため、スケール除去工程を用いずに、スケールの影響を回避してスラブの抽出温度測定値を得ることができ、温度モデルを介した抽出温度の予測は不要となり、抽出温度の予測に関わる誤差要因を排除して、信頼性の高い抽出温度を得ることができる。したがって、加熱炉のスラブ温度モデルを実態に即すように高精度で修正することができる。また、スケール除去工程に必要な設備が不要であるため、装置コストも低減できる。

そして、このように修正された温度モデルを用いて加熱炉１の操業条件を設定し、スラブ４の抽出温度を制御する。このとき、温度モデルが高精度で修正されているため、目標抽出温度を得る加熱炉の操業条件の設定精度が向上し、高精度でスラブの抽出温度を制御することができる。これにより、製品品質や加熱炉の原単位を改善することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限らず本発明の要旨の範囲内で種々変形可能である。例えば、上記実施の形態で示した伝熱方程式は例示に過ぎず、それらに限定されない。また、スラブの温度モデルを修正する際に、その総括熱伝達係数を修正した例を示したが、他のモデル係数を修正してもよい。さらに、上記実施の形態では、スケール剥離判定手段で判定した結果をスケールが剥離していると判定された場合および剥離していないと判定された場合のいずれも、抽出された最大温度をスケールの剥離の有無の判定結果を示す記号とともに保存したが、スケールが剥離していると判定された場合のみ保存するようにしてもよい。

以下、本発明の有効性を検証した実施例について説明する。
［検証１］
ここでは、スラブを抽出直後から指定時間の間、スラブの側面部に対して測定することで、スケール剥離箇所のスラブ温度が測定可能であることの検証を行った。

比較法として、熱延鋼板製造工程で一般的に常用されている、特定範囲を測定可能な放射温度計を用いて、加熱炉から抽出直後のスラブ側面温度をスキャン測定する方法を用いた。そして、その測定結果と、本発明に基づく温度測定結果を比較し、指定期間測定することでスケール剥離箇所のスラブ温度が測定できるケースがあることを示す。

図８は、測定タイミングが連続していない合計１４サンプルに対して、計算値、発明法（本発明に基づく赤外線カメラによる温度測定）、比較法の抽出温度の比較を行った結果を示す図である。図８の結果と上記サンプルにおける側面のスケール剥離状態の監察結果を元に検証を行った。その結果、サンプルＮｏが２〜６以外でスケール剥離が観察されており、図８に示すように発明法と比較法の抽出温度を比較すると、スケールの剥離が発生していないサンプルＮｏ２〜６の抽出温度は、ほぼ同等の温度を示しており、有意な差がない。しかし、サンプルＮｏ．１２とＮｏ．１３を見ると、発明法の方が温度計測値が高い。これは、本発明法により、スケール剥離時の温度を正しく測定できているためであると考えられる。したがって、指定期間測定することで、スケール剥離箇所が測温できるケースが存在する発明法は有効であることがわかる。

［検証２］
ここでは、スケール剥離判定手段で判定された判定結果を元に、モデル係数修正手段で適切に温度モデルが修正できることの検証を行った。

スケールが剥離されていると判定されたスラブの測定温度が正確であれば、モデル係数を適切に修正可能である。したがって、本発明法において測定値の精度が高いことを示すことができれば、上記点を検証できたことになる。

検証に用いることができる信頼性の高い測定値は粗圧延出側での温度測定値であるため、スラブの抽出温度を起点とした粗圧延出側温度予測を行い、抽出温度の計算値（計算抽出温度）を起点にした比較法のケースと、本発明に従って求めた抽出温度の測定値（測定抽出温度）を起点にした本発明法のケースとの精度比較を行った。これらのケースで粗圧延出側温度の予測精度を比較した結果を図９に示す。図９は、横軸に粗圧延出側温度の実績値をとり、縦軸に粗圧延出側温度の計算値（予測値）をとって、比較法のケース（計算抽出温度を起点）と本発明法のケース（測定抽出温度を起点）とをプロットしたものである。両者の相関係数Ｒ^２は、比較法のケース（計算抽出温度を起点）で０．０３７２、本発明法のケース（測定抽出温度を起点）で０．２８６５となり、本発明法のほうが相関関数が高かった。相関関数が高いほど（１に近いほど）予測精度が高いことから、比較法のケース（計算抽出温度を起点）よりも本発明法のケース（測定抽出温度を起点）のほうが予測精度が高く、本発明法のケースを用いてモデル係数を修正することがより適切であることが検証された。

［検証３］
ここでは、赤外線カメラの露光時間を１ｍｓｅｃ以下に設定することが有効であることの検証を行った。
図１０に、露光時間を１０ｍｓｅｃにしたときと、１ｍｓｅｃにしたときの赤外線カメラの画像を示す。露光時間が１０ｍｓｅｃの場合は、スラブの移動により全体的に画像がぼやけており、スケール剥離箇所を特定することが困難である。これに対して、露光時間が１ｍｓｅｃの場合は、画像が鮮明であり、スケール剥離箇所を特定することができる。このとき、露光時間が１ｍｓｅｃでは１２１５℃、露光時間１０ｓｅｃでは１１８０℃であり、露光時間を１ｍｓｅｃとすることにより、スケール剥離箇所で測定できていることが確認された。

１ 加熱炉
２ 搬送ライン
３ 圧延設備
４ スラブ
２０ 赤外線カメラ
１００ 制御部
１０１ 最大温度抽出手段
１０２ スケール剥離判定手段
１０３ モデル係数修正手段
１０４ 抽出温度計算値
１０５ サーバー（保存手段）
２００ スラブ抽出温度制御装置

Claims (15)

1. 加熱炉から抽出されるスラブの抽出温度を制御する際に用いる加熱炉でのスラブ温度モデルを修正する加熱炉でのスラブ温度モデルの修正方法であって、
   スラブが前記加熱炉から抽出された直後から指定時間の間、赤外線カメラにより、スラブ全長の側面部を連続的に撮影する工程と、
   前記赤外線カメラで撮影した映像または画像から、最大温度を抽出する工程と、
   予め前記加熱炉内の操業条件を用いて計算して得られたスラブの抽出温度計算値と、前記抽出された最大温度との差を演算し、その値が正の閾値以下か否かによりスケール剥離の有無を判定する工程と、
   前記判定する工程でスケールが剥離していると判定されたスラブの最大温度データを当該スラブの抽出温度測定値として用い、前記抽出温度測定値と、当該スラブの加熱炉内での操業条件とを用いて、前記加熱炉内でのスラブの温度モデルにおけるモデル係数を修正する工程と
   を有することを特徴とする加熱炉でのスラブ温度モデルの修正方法。
2. 前記赤外線カメラの露光時間は、１ｍｓｅｃ以下であることを特徴とする請求項１に記載の加熱炉でのスラブ温度モデルの修正方法。
3. 前記モデル係数は、前記温度モデルの総括熱伝達係数であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加熱炉でのスラブ温度モデルの修正方法。
4. 前記スケール剥離の有無を判定する工程の後、前記抽出された最大温度を保存手段に保存する工程を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の加熱炉でのスラブ温度モデルの修正方法。
5. 前記保存する工程は、スケールが剥離していると判定された場合および剥離していないと判定された場合のいずれも、抽出された最大温度をスケールの剥離の有無の判定結果を示す記号とともに保存することを特徴とする請求項４に記載の加熱炉でのスラブ温度モデルの修正方法。
6. 加熱炉から抽出されるスラブの抽出温度を制御するスラブ抽出温度の制御方法であって、
   スラブが前記加熱炉から抽出された直後から指定時間の間、赤外線カメラにより、スラブ全長の側面部を連続的に撮影する工程と、
   前記赤外線カメラで撮影した映像または画像から最大温度を抽出する工程と、
   予め前記加熱炉内の操業条件を用いて計算して得られたスラブの抽出温度計算値と、前記抽出された最大温度との差を演算し、その値が正の閾値以下か否かによりスケール剥離の有無を判定する工程と、
   前記判定する工程でスケールが剥離していると判定されたスラブの最大温度データを当該スラブの抽出温度測定値として用い、前記抽出温度測定値と、当該スラブの加熱炉内での操業条件とを用いて、前記加熱炉内でのスラブの温度モデルにおけるモデル係数を修正する工程と
   を有し、
   前記修正された温度モデルを用いて前記加熱炉の操業条件を設定し、スラブの抽出温度を制御することを特徴とするスラブ抽出温度の制御方法。
7. 前記赤外線カメラの露光時間は、１ｍｓｅｃ以下であることを特徴とする請求項６に記載のスラブ抽出温度の制御方法。
8. 前記モデル係数は、前記温度モデルの総括熱伝達係数であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のスラブ抽出温度の制御方法。
9. 前記スケール剥離の有無を判定する工程の後、前記抽出された最大温度を保存手段に保存する工程を有することを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載のスラブ抽出温度の制御方法。
10. 前記保存する工程は、スケールが剥離していると判定された場合および剥離していないと判定された場合のいずれも、抽出された最大温度をスケールの剥離の有無の判定結果を示す記号とともに保存することを特徴とする請求項９に記載のスラブ抽出温度の制御方法。
11. 加熱炉から抽出されるスラブの抽出温度を制御するスラブ抽出温度の制御装置であって、
    スラブ抽出直後から指定時間の間、スラブ全長の側面部を連続的に撮影する赤外線カメラと、
    前記赤外線カメラで撮影した映像または画像から最大温度を抽出する最大温度抽出手段と、
    予め前記加熱炉内の操業条件を用いて計算して得られたスラブの抽出温度計算値と、前記抽出された最大温度との差を演算し、その値が正の閾値以下か否かによりスケール剥離の有無を判定するスケール剥離判定手段と、
    前記スケール剥離判定手段でスケールが剥離していると判定されたスラブの最大温度データを当該スラブの抽出温度測定値として用い、前記抽出温度測定値と、当該スラブの加熱炉内での操業条件とを用いて、前記加熱炉内でのスラブの温度モデルにおけるモデル係数を修正するモデル係数修正手段と
    を有し、
    前記修正された温度モデルを用いて前記加熱炉の操業条件を設定し、スラブの抽出温度を制御することを特徴とするスラブ抽出温度の制御装置。
12. 前記赤外線カメラの露光時間は、１ｍｓｅｃ以下であることを特徴とする請求項１１に記載のスラブ抽出温度の制御装置。
13. 前記モデル係数修正手段において修正される前記モデル係数は、前記温度モデルの総括熱伝達係数であることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のスラブ抽出温度の制御装置。
14. 前記抽出された最大温度を保存する保存手段をさらに有することを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれか１項に記載のスラブ抽出温度の制御装置。
15. 前記保存手段は、スケールが剥離していると判定された場合および剥離していないと判定された場合のいずれも、抽出された最大温度がスケールの剥離の有無の判定結果を示す記号とともに保存されることを特徴とする請求項１４に記載のスラブ抽出温度の制御装置。