JP4714061B2 - 圧延材の冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は熱延鋼板の冷却装置に関するものであり、所定の材質を得るための制御項目の目標値を達成することに関する。

図９は従来の圧延材の冷却装置の一例を示している。同図において、１は仕上圧延機であり、仕上圧延機１出側から巻取り機２までのランアウトテーブル（以下、ＲＯＴと略記する）上を圧延材３が搬送される。ＲＯＴには水冷装置４が備えられており、この水冷装置４から注水される冷却水の量を調整することによって圧延材３の温度と冷却速度が制御されている。また、ＲＯＴには圧延材３の温度を計測するための温度計５，６，７が圧延材進行方向に備えられている。上記温度計の中で仕上圧延機１出側にある温度計は圧延材３の仕上圧延機１出側の温度を計測することから、仕上出側温度計６と呼ばれる。また、温度計の中で巻取り機２入側にある温度計７は圧延材３の巻取り前の温度を測定することから、巻取り温度計７と呼ばれている。

従来の冷却装置は、図９に示すＲＯＴを一定長のエリア８に仮想分割（実際に分割切断するのではなく、一定の制御単位）して、圧延材３もエリア８と同じ長さまたはある倍数長さに仮想分割して、その仮想分割された一片を切板９と呼び、この切板９毎に設定計算を行う。設定計算部１０は温度や冷却速度等の目標値を設定し、予定された圧延材３の速度及び仕上出側温度計６により計測されたまたは計算により予測した圧延材３の圧延終了温度を用いて、冷却設備全長にわたり、目標値を達成するように水冷装置４を操作するものである。この時、目標値は圧延材３の巻取り温度と冷却速度等であり、それらに優先順位をつけてその順位の第一位または可能なかぎり優先順位上位のものを達成するようにバルブ設定部１１にてバルブを設定して水冷装置４の流量を調整するものであった。

図９に示すフィードフォワード制御（以下ＦＦ制御と略記する）１２（ａ，ｂ）は、仕上出側温度計６及び／又はＲＯＴ上にある温度計５に代表されるように圧延材進行方向下流側に水冷装置４がある温度計により計測された切板９の温度の実績値と温度の目標値との誤差を修正するように下流側の水冷装置４の流量を変化させて目標値を達成する制御である。

また、図９に示すフィードバック制御（以下ＦＢ制御と略記する）１３（ａ，ｂ）は、圧延材３の厚さ及び圧延速度の変化等の不測の要因により予定通りに冷却できないおそれがあるため、巻取り装置２の入側に配置した巻取り温度計７及び／又は温度計５に代表される圧延材進行方向上流側に水冷装置４がある温度計により測定された実測値と予定された目標値との誤差に基づいて水冷装置４の冷却水の水量を操作する制御である。図１０にＦＢ制御の例を示す。温度目標値Ｔ^ＡＩＭと温度実績値Ｔ^ＡＣＴの偏差を計算し、その信号に基づき温度偏差／流量変換部１４で偏差を補償する流量を算出する。ＰＩ制御部１５では入力信号に応じて比例・積分演算する。ＰＩ制御部１５の出力は、流量／バルブ開閉数指令変換部１６に入力され、水冷装置４のバルブを開閉して流量を調整し、目標とする温度を達成する。なお、仕上圧延機から巻取り機までのＲＯＴ上の圧延材の温度制御の従来例としては、下記特許文献１乃至３がある。
特開２００３−３９１０９号公報 特開２００４−３４１２２号公報 特開２００５−３４８７６号公報

上述したように、仕上圧延機から巻取り機までのＲＯＴ上の圧延材の温度制御を実行する場合、その目標値には圧延材の温度、冷却速度及び空冷時間等があるが、一般にすべての目標値を同時に達成することは困難である。従来の圧延材の冷却装置では、圧延材の全長にわたり目標値の優先順位の第一位または上位のみを考慮した設定計算を行うこととなり、優先順位下位の目標値を無視することとなっていた。

また、従来の冷却装置で使用されているＦＢ制御では、温度計の温度の計測値と目標値との温度偏差により制御を行っているため、圧延材の温度の目標値を達成することはできるものの、圧延材の冷却速度の目標値を達成することは困難であった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は圧延材の全長にわたり多数の目標値を達成することができる圧延材の冷却装置を提供する。

上記目的を達成するために本発明は、請求項１では、熱延鋼板圧延ラインの仕上圧延機最終スタンドと巻取り機との間のランアウトテーブルに設けられ、前記仕上圧延機最終スタンドから巻取り機まで搬送される圧延材を冷却するための水冷装置と、前記水冷装置の上流と下流のそれぞれに、または水冷装置内の少なくとも２箇所に設けられた温度計とを備えた圧延材の冷却装置において、少なくとも前記圧延材の温度、水冷の冷却速度及び空冷時間を制御量とし、制御量のそれぞれに対応する目標値に対してそれぞれ優先順位と許容値が付与されることによって、その優先順位に従い、許容値を満たすように目標値の修正計算を行うことにより、修正後目標値を決定する目標値決定手段と、前記圧延材の全長にわたり前記修正後目標値を達成するように前記水冷装置のバルブの開度とバルブを開閉するタイミングを設定する設定計算手段とを備えることを特徴としている。

請求項２では、請求項１に記載の圧延材の冷却装置において、前記温度計は上流側である仕上圧延機の出側と下流側である巻取り機の入側とにそれぞれ設けられ、かつ前記目標値として前記圧延材の温度、水冷の冷却速度及び空冷時間が設定され、各目標値に優先順位と許容値とが付与されているという条件下において、前記目標値決定手段は、仕上圧延機出側の温度計設置地点と巻取り機入側の温度計設置点までの圧延材の搬送時間の平均最小時間と、前記水冷装置における水冷時間と水冷されていない空冷時間との加算時間とを比較し、比較の結果、前記加算時間の方が前記平均最小時間よりも小さい場合には、前記空冷時間を増加させることによって前記加算時間と前記平均最小時間とを一致させて修正後目標値を決定し、比較の結果、前記加算時間の方が前記平均最小時間よりも大きい場合には、優先順位の低い目標値を許容値の範囲で修正して前記加算時間を求め、求められた加算時間と前記平均最小時間とが一致するか否かを判定し、一致する場合には、計算に使用した値を修正後目標値として決定し、一致しない場合には、次に優先順位の低い目標値を許容値の範囲で修正して加算時間を求め、求められた加算時間と前記平均最小時間とを比較する処理を加算時間と平均最小時間とが一致するまで繰り返し実行して修正後目標値を決定することを特徴としている。

請求項３では、請求項１または２に記載の圧延材の冷却装置において、前記目標値決定手段と設定計算手段とにより水冷装置のバルブ開度とバルブを開閉するタイミングが設定された結果、下流側にある温度計測定値を用いて、前記制御量のうち一部または全部がその修正後目標値を達成していない場合に実施されるフィードバック制御部と、上流側にある温度計測定値を用いて、前記制御量のうち一部または全部がその修正後目標値を達成していない場合に実施されるフィードフォワード制御部とを備えることを特徴としている。

請求項４では、請求項３に記載の圧延材の冷却装置において、前記フィードバック制御部は、前記上流側及び下流側の各温度計の計測値とその間の冷却時間とに基づいて実績冷却速度を求め、求められた実績冷却速度と冷却速度目標値との偏差を用いてフィードバック制御を行うことを特徴としている。

本発明によれば、目標値に優先順位と許容値を与えて、優先順位に従い許容値の範囲内において目標値の修正計算を行うことで、全長にわたり達成可能な修正後目標値を設定することができる。

また、設定計算手段により全長にわたり達成可能な修正後目標値を設定し、各温度計で計測した温度を使用してＦＦ制御を行うことと、ＦＢ制御を行うことにより圧延材の修正後目標値を全長にわたり達成することができる。

さらに、圧延材進行方向に二つある温度計を使用することで、冷却速度の実績値を計算し、その実績値と目標値の偏差を信号とした冷却速度のＦＢ制御を行うことで、目標値の一つである冷却速度を達成することができる。

〈第１の実施形態〉
図１は本発明による圧延材の冷却装置の第１の実施形態を示すブロック図である。なお、同図において、図９と同一構成部分には同一符号が付されている。

同図に示すように、第１の実施形態における圧延材の冷却装置は、目標値決定手段１７と、設定計算手段１８とから構成されている。

目標値決定手段１７は，データ入力部１９，表作成部２０，目標値決定部２１から構成される。

まずデータ入力部１９では、温度、冷却速度、空冷時間等の目標値とするデータを入力する。

次に表作成部２０では、表１に示す温度、水冷の冷却速度及び空冷時間の目標値、優先順位及び許容値を示す表を作成する。ここで、パラメータＳは冷却速度、ｔは時間、Ｔは温度を表し、これらの関係は後述する図４において説明する。許容値には上限値及び／又は下限値を与え、目標値決定部２１へ出力される。

目標値決定部２１では、この表１の優先順位と許容値に基づく修正計算を実施して、修正後目標値を決定する。

目標値決定部２１では、圧延材３のＲＯＴ上における予定された時間と温度の関係を考慮する必要がある。図４にＲＯＴ上における温度Ｔ、冷却時間ｔ及び冷却速度Ｓの関係を示す。なお、各図において、ｊは仕上出側からｊ番目の水冷セクションを示し、ｎは水冷セクションの数を示している。ここでセクションとは同じ冷却速度が連続する範囲を示す。ｔ_ｗｊは仕上出側温度計６から第ｊ番目の水冷セクション（ｊ）における切板９の冷却時間であり、ｔ_ａｊは第ｊ番目の水冷セクション（ｊ）後の空冷セクション（ｊ）における切板９の冷却時間である。図４の関係を数式に示すと以下のように表すことができる。

ｊ番目の水冷セクション（ｊ）の関係式を式（１−ｆ）、ｊ番目の水冷セクション（ｊ）の後の空冷セクション（ｊ）の関係式を式（１−ｇ）で表す。ここでｔ_ａ０は、仕上出側温度計６から第一の水冷セクション（１）開始位置までの切板９の搬送時間であり、ｔ_ａｎは第ｎ番目、すなわち最終の水冷セクション（ｎ）から巻取り温度計７までの切板９の搬送時間、Ｔ_ＦＤは仕上出側温度、Ｔ_Ｃは巻取り温度、Ｓ_ａｊは空冷セクション（ｊ）の冷却速度である。空冷セクション（ｊ）の冷却速度は圧延材３の温度や圧延材周辺の雰囲気によって決まるが、修正計算では同じ空冷セクション内では一定として考えることとする。

一方、圧延材３は時間、速度、距離の関係を満たす必要があり、ここでは圧延材３の仕上出側温度計６から巻取り温度計７までの平均速度Ｖ_ＡＶＥを用いて、

と表す。ここで、Ｌは仕上出側温度計６から巻取り温度計７までの長さである。また、水冷セクション（ｊ）の水冷時間ｔ_ｗｊは、式（１−ｆ）のＴ_Ｅｊに式（１−ｅ）を代入して展開すると、

となるので、上式（３）より表１の値と空冷速度より求めることができる。空冷速度は例えば、
Ｓ_ａｊ−１ ＝ ｆ（Ｔ_Ｄｊ−１） …（４）
に示すように空冷セクション（ｊ−１）の入側温度Ｔ_Ｄｊ−１の関数として、求めることができる。

図２に表１の優先順位と許容値に基づく修正計算のフローチャートを示す。このフローチャートに従って修正計算を説明する。ステップＳＴ２１では、以下の式（５）

を満たすか否かを判定条件としてい。ここで、Ｖ_{ＭＡＸ＿ＡＶＥ}は圧延材３の切板９の中で最大速度をもつと考えられる切板９のＲＯＴ上の平均速度である。すなわち、式（５）の右辺は圧延材３のＲＯＴ上の搬送時間の平均最小時間を示している。式（５）を満たさない場合は以下の手順にてパラメータを変更していく。

ステップＳＴ２２の判定条件は式（５）の左辺が右辺よりも小さい場合、すなわち、計算された時間の和がＲＯＴ上の搬送時間の平均最小時間よりも小さい場合である。この場合、ステップＳＴ２３で仕上出側温度計６から始めの水冷セクション（１）開始位置までの空冷時間ｔ_０及び／又は最終の水冷セクション（ｎ）終了位置から巻取り温度計７までの空冷時間ｔ_ａｎを増加することで式（５）を成り立つようにする。すなわち、

と計算して、空冷時間ｔ_０とｔ_ａｎを上式（５）が成り立つように更新する。

ステップＳＴ２２の判定条件で左辺が右辺よりも大きい場合、すなわち、計算された時間の和がＲＯＴ上の搬送時間の平均最小時間よりも大きい場合は、表１のパラメータを優先順位の下位の方から、許容値を満たすように修正を行っていく。そこでステップＳＴ２４において、変数ｎをパラメータ数Ｎｐと設定して優先順位が下位のパラメータから順に修正して、そのパラメータの許容値と式（５）を満たした場合は、修正計算を終了し、パラメータの許容値内で修正計算が終了しない場合は、ステップＳＴ２５に示すように、次に優先順位が下位のパラメータを修正していく。

ここで、ステップＳＴ２６に示す優先順位ｎ番目のパラメータを修正する部分では、下記のように修正するパラメータによって三つの場合に分けられる。

（１）水冷の冷却速度Ｓ_ｗｊ
（２）空冷時間ｔ_ａｊ
（３）温度Ｔ_Ｄｊ
以下に三つの場合について順番に説明する。

《（１）水冷の冷却速度Ｓ_ｗｊについて 》
水冷セクション（ｊ）の冷却速度Ｓ_ｗｊが変更パラメータとなった場合、式（５）を満たすようにｔ_ｗｊを修正する必要があるため、

と仮決定する。ここで上指標のＮＥＷは修正計算において変更可能なことを示す指標である。このｔ_ｗｊ ^ＮＥＷから、式（５）の関係を満たすように修正を行う。

（１−１） ｔ_ｗｊ ^ＮＥＷ＜＝０の場合
Ｓ_ｗｊはマイナスまたは無限に発散してしまうので、
Ｓ_ｗｊ ^ＮＥＷ ＝ Ｓ_ｗｊ ^ＵＬ …（８）
とする。ここで上指標ＵＬは許容値の上限値を示す指標であり、同様にＬＬは許容値の下限値を示す指標である。

（１−２） ｔ_ｗｊ ^ＮＥＷ＞０の場合

よりＳ_ｗｊ ^ＮＥＷを算出し、このＳ_ｗｊ ^ＮＥＷが許容値Ｓ_ｗｊ ^ＬＬ≦Ｓ_ｗｊ ^ＮＥＷ≦Ｓ_ｗｊ ^ＵＬを満たさない場合、
Ｓ_ｗｊ ^ＮＥＷ ＞ Ｓ_ｗｊ ^ＵＬ ならば、Ｓ_ｗｊ ^ＮＥＷ ＝ Ｓ_ｗｊ ^ＵＬ
Ｓ_ｗｊ ^ＮＥＷ ＜ Ｓ_ｗｊ ^ＬＬ ならば、Ｓ_ｗｊ ^ＮＥＷ ＝ Ｓ_ｗｊ ^ＬＬ
とする。

（１−１）または（１−２）により算出したＳ_ｗｊ ^ＮＥＷを用いて水冷時間ｔ_ｗｊを計算する。

《（２）空冷時間ｔ_ａｊ−１について 》
空冷セクション（ｊ）の空冷時間ｔ_ａｊが変更パラメータとなった場合、式（１−ｇ）より空冷セクション（ｊ）の時間変化は水冷セクション（ｊ＋１）の入側温度Ｔ_Ｅｊ＋１の変化をもたらすため、式（５）においてｔ_ｗｊ＋１とｔ_ａｊを修正する必要がある。そこで、

と仮決定する。この時、
ｔ_ｔｅｍｐ＝ｔ_ａｊ ^ＮＥＷ＋ｔ_ｗｊ＋１ ^ＮＥＷ …（１２）
とする。

（２−１） ｔ_ｔｅｍｐ≦０場合
ｔ_ａｊ ^ＮＥＷを最小値に設定する。すなわち、
ｔ_ａｊ ^ＮＥＷ ＝ ｔ _ａｊ ^ＬＬ …（１３）
とする。

（２−２） ｔ_ｔｅｍｐ＞０場合
式（１−ｇ）、（１−ｈ）及び（１２）の関係を行列で表すと、

となる。上式（１４）の行列の逆変換を行い、修正パラメータであるｔ_ａｊを算出すると、

となる。ここでｔ_ａｊ ^ＮＥＷが許容値ｔ_ａｊ ^ＬＬ≦ｔ_ａｊ ^ＮＥＷ≦ｔ_ａｊ ^ＵＬを満たさない場合、
ｔ_ａｊ ^ＮＥＷ ＞ ｔ_ａｊ ^ＵＬ ならば ｔ_ａｊ ^ＮＥＷ ＝ｔ_ａｊ ^ＵＬ
ｔ_ａｊ ^ＮＥＷ ＜ ｔ_ａｊ ^ＬＬ ならば ｔ_ａｊ ^ＮＥＷ ＝ｔ_ａｊ ^ＬＬ
とする。

（２−１）または（２−２）で算出したｔ_ａｊ ^ＮＥＷを用いて、Ｔ_Ｅｊ＋１ ^ＮＥＷとｔ_ｗｊ＋１ ^ＮＥＷを算出する。

Ｔ_Ｅｊ＋１ ^ＮＥＷ ＝ Ｔ_Ｄｊ − Ｓ_ａｊｔ_ａｊ ^ＮＥＷ …（１６）
式（１−ｈ）より、

と算出する。

《（３）温度 》
図５に水冷セクション（ｊ）の出側温度Ｔ_Ｄｊを変化させた場合を示す。図５に示すように、水冷セクション（ｊ）の出側温度Ｔ_Ｄｊが変更パラメータとなった場合、修正後も次の水冷セクション（ｊ＋１）の出側温度を保持する必要があり、式（５）においてｔ_ｗｊとｔ_ｗｊ＋１を修正する。そこで、

と仮決定する。ここで式（１−ｆ）、（１−ｇ）及び（１−ｈ）より下記の関係を考慮する必要がある。

ここで空冷速度Ｓ_ａは変更しないとし、式（２１）のＴ_Ｅｊ＋１に式（２０）を代入し、水冷セクション（ｊ）と水冷セクション（ｊ＋１）の時間の和は、

となる。

（３−１） Ｔ_ｔｅｍｐ≦０の場合、
式（２２）に示すように、Ｓ_ｗｊ＞Ｓ_ｗｊ＋１の場合、Ｔ_Ｄｊ ^ＮＥＷが大きくなれば、水冷時間（ｔ_ｗｊ ^ＮＥＷ＋ｔ_ｗｊ＋１ ^ＮＥＷ）が長くなり、Ｓ_ｗｊ＜Ｓ_ｗｊ＋１の場合、Ｔ_Ｄｊ ^ＮＥＷが大きくなれば、水冷時間が短くなる。このため、
Ｓ_ｗｊ＞Ｓ_ｗｊ＋１の場合、Ｔ_Ｄｊ ^ＮＥＷ ＝ Ｔ_Ｄｊ ^ＬＬ、
Ｓ_ｗｊ＜Ｓ_ｗｊ＋１の場合、Ｔ_Ｄｊ ^ＮＥＷ ＝ Ｔ_Ｄｊ ^ＵＬ
とする。

（３−２） ｔ_ｔｅｍｐ＞０の場合、
式（２２）を変形して、Ｔ_Ｄｊ ^ＮＥＷを算出する。

ここで、許容値 Ｔ_Ｄｊ ^ＬＬ ≦ Ｔ_Ｄｊ ^ＮＥＷ ≦ Ｔ_Ｄｊ ^ＵＬ を満たさない場合、
Ｔ_Ｄｊ ^ＮＥＷ ＞ Ｔ_Ｄｊ ^ＵＬ ならば Ｔ_Ｄｊ ^ＮＥＷ ＝ Ｔ_Ｄｊ ^ＵＬ
Ｔ_Ｄｊ ^ＮＥＷ ＜ Ｔ_Ｄｊ ^ＬＬ ならば Ｔ_Ｄｊ ^ＮＥＷ ＝ Ｔ_Ｄｊ ^ＬＬ
とする。

（３−１）または（３−２）で算出したＴ_Ｄｊ ^ＮＥＷを用いて、ｔ_ｗｊ ^ＮＥＷ、Ｔ_Ｅｊ＋１ ^ＮＥＷ及びｔ_ｗｊ＋１ ^ＮＥＷを以下のように算出する。

以上、修正するパラメータ毎の三つの場合についての説明である。

ステップＳＴ２６により修正したパラメータをステップＳＴ２７で更新する。修正したパラメータＸに対して、
Ｘ＝Ｘ^ＮＥＷ …（２７）
と更新する。更新された時間を用いて、ステップＳＴ２８に示すように修正後のパラメータを用いて式（５）の左辺を計算し、ステップＳＴ２８において式（５）が成立する場合、修正計算を終了し、成立しない場合、次に優先順位が低いパラメータを修正する。

次に、設定計算手段１８について説明する。図１の設定計算部２２は切板９が仕上圧延機１を通過する毎に実行する。設定計算部２２では、初めに使用エリア設定部２３において、エリア８毎に目標値決定部２１で計算した空冷または水冷セクションの冷却時間に基づき、第１の設定種類２４にｊ番目の水冷セクション（ｊ）または空冷セクション（ｊ）であることを設定する。また、第２の設定種類２５に、ｋ番目の温度計の計測値に基づくＦＢ制御対象エリアＦＢ（ｋ）であること、ＦＦ制御対象エリアＦＦ（ｋ）であることまたはＦＢ制御及びＦＦ制御のいずれの対象でもないエリアＮＯＮであることを設定する。図１中のＷＳ（ｊ）はｊ番目の水冷セクション（ｊ）の範囲、ＡＳ（ｊ）はｊ番目の水冷セクション（ｊ）後の空冷セクション（ｊ）の範囲、ＦＢ（ｋ）はｋ番目の温度計の信号に基づくＦＢ制御対象エリアの範囲、ＦＦ（ｋ）はｋ番目の温度計の信号に基づくＦＦ制御対象エリアの範囲、ＮＯＮは上記ＦＢ制御及びＦＦ制御両方ともに使用しないエリアの範囲を示している。すなわち、各エリア８には上記２種類の情報が設定されている。

次に、バルブ設定部２６では、エリア８毎に修正後目標値を達成するようにバルブ設定を行う。図３にバルブ設定部２６のフローチャートを示す。

ステップＳＴ３１において、エリア番号を示す変数ｉを１として、エリア（１）から順番にエリア（ｉ）の出側温度を計算する。ステップＳＴ３２のＳ_ｉは切板９のエリア（ｉ）における冷却速度の修正後目標値で各エリアには空冷または冷却セクションの情報が与えられているので、該当セクションの冷却速度の修正後目標値を使用する。ｔ_ｉは切板９のエリア（ｉ）上の通過時間を示しており、エリア長と切板９の速度より算出する。

次に、ステップＳＴ３３において、エリア（ｉ）が水冷セクションであるならば、算出した出側温度を達成するようにバルブの開度とバルブ開閉を設定する。また、ステップＳＴ３４に示すように、ＦＦ制御またはＦＢ制御のため、温度計５が設置されているエリア（ｉ）では出側温度を目標とする温度として設定する。ステップＳＴ３５に示すように全エリア数Ｎまで計算を行うことにより、切板９は修正後目標値を達成するようにバルブ設定を行うことができる。

以上の設定計算を切板９全てに行うことにより、圧延材の全長にわたり修正後目標値を達成することができるようにバルブ設定を行うことができる。

〈第２の実施形態〉
図６は、本発明による圧延材の冷却装置の第２の実施形態を示す構成図である。

第２の実施形態は、第１の実施形態の目標値決定手段１７と設定計算手段１８に加えて、ＦＦ制御部２７とＦＢ制御部２８を備える冷却装置である。図６の目標値決定部２１において修正計算により求めた修正後目標値を達成するように切板９が仕上圧延機１に来る毎に、この切板９に対して設定計算を行う。この設定計算では、切板９について全てのエリア８の第１の設定種類２４にｊ番目の水冷セクション（ｊ）または空冷セクション（ｊ）であることを設定し、第２の設定種類２５にｋ−１及びｋ番目の温度計の信号に基づくＦＢ制御対象エリアＦＢ（ｋ）であること、ｋ番目の温度計の信号に基づくＦＦ制御対象エリアＦＦ（ｋ）であることまたはＦＢ制御及びＦＦ制御の両方とも使用しないエリアであることを設定する。また、バルブ設定部２６では、エリア８毎に修正後目標値を達成するようにバルブ設定を行う。図６中ＦＢ（ｋ）は、温度計（ｋ−１）と温度計（ｋ）を使用したＦＢ制御の制御対象エリアの範囲、ＦＦ（ｋ）は温度計（ｋ）を使用したＦＦ制御の制御対象エリアの範囲を示している。

ＦＦ制御部２７は、図６のＦＦ制御部２７ａ、２７ｂにおいて切板９が温度計（ｋ−１）で計測された時に実行する。ＦＦ制御部２７は温度、冷却速度及び中間空冷時間を達成するために、対象となる温度計（ｋ−１）より下流側のエリア８のバルブ設定及び／又は第１の設定種類２４の情報を変更する。

図７は、ＦＦ制御部２７のフローチャートを示す。ステップＳＴ７１において、温度計（ｋ−１）によって計測された実績値と既に設定されたバルブパターンを用いて、水冷セクション（ｊ）の出側温度Ｔ_ｗｊ ^{ＡＣＴＣＡＬ}を計算する。ここでステップＳＴ７２に示すようにＴ_ｗｊ ^{ＡＣＴＣＡＬ}が、Ｔ_ｗｊ ^{ＡＣＴＣＡＬ} ＜ Ｔ_ｗｊ ^ＬＬならば、ステップＳＴ７３においてＦＦ（ｋ−１）のエリア８のバルブをＴ_ｗｊ ^{ＡＣＴＣＡＬ}が許容値内となるまでＦＦ（ｋ−１）のエリアのバルブを閉とする。ステップＳＴ７４において、ステップＳＴ７３の結果、水冷セクション（ｊ＋１）が減少し空冷セクション（ｊ＋１）のエリア数がｎ個増加した場合、空冷セクション（ｊ＋１）及びその圧延方向下流側のエリア８に対して、第１の設定種類２４の情報をｎだけ上流のエリア８に設定する。ステップＳＴ７５に示すようにＴ_ｗｊ ^{ＡＣＴＣＡＬ} ＞ Ｔ_ｗｊ ^ＵＬならば、ステップＳＴ７６において水冷セクション（ｊ＋１）の冷却速度を保つようにＴ_ｗｊ ^{ＡＣＴＣＡＬ}が許容値内となるまでＦＦ（ｋ−１）のエリア８のバルブを開とする。ステップＳＴ７７において、ステップＳＴ７６の結果、水冷セクション（ｊ＋１）のエリア数がｎ個増加した場合、空冷セクション（ｊ＋１）及びその圧延方向下流側のエリア８に対して、第１の設定種類２４をｎだけ下流のエリア８に設定する。

また、ＦＢ制御部２８は、図６中のＦＢ制御部２８ａ、２８ｂにおいて、切板９の温度計（ｋ−１）での計測値と、同じ切板９の温度計（ｋ）での計測値を使用して、温度、冷却速度等の実測値を求め、修正後目標値と前記実測値の偏差より図６中の第２の設定種類２５のＦＢ（ｋ）に該当するエリア８のバルブの開度とバルブ開閉を操作して流量を調整し、修正後目標値を達成する。

以上により圧延材の修正後目標値を全長にわたり達成することができる。

〈第３の実施形態〉
図８は本発明による圧延材の冷却装置の第３の実施形態を示す構成図である。

第３の実施形態では、図８に示すように温度計５が圧延材３の進行方向に二つある場合に冷却速度を一定にすることのできるＦＢ制御を特徴としている。ここでＦＢ制御の対象とする切板９の温度計（ｋ−１）により計測された実績値をＴ_ｋ−１ ^ＡＣＴとし、ｔ_ｐａｓｓ秒後に切板９が温度計（ｋ）に到達するものとする。この時、切板９の温度計（ｋ）により計測された実績値をＴ_ｋ ^ＡＣＴ、としてこの対象切板９の温度計（ｋ−１）と温度計（ｋ）の間の水冷時間をｔ_ｗｊ ^ＡＣＴとする。冷却速度計算部２９において、冷却速度実績値は、

と求めることができる。冷却速度実績値と目標値との偏差
ΔＳ_ｊ ^ＡＣＴ ＝ Ｓ_ｊ ^ＡＩＭ−Ｓ_ｊ ^ＡＣＴ …（２８）
から、冷却速度偏差／流量変換部３０により必要とする流量を算出する。この時、必要とされる流量Ｑは冷却時間と比例関係にある。すなわち、
Ｑ＝ｆ・Ｔ_ｊ ^ＡＣＴ・ΔＳ_ｊ ^ＡＣＴ …（２９）
ここでｆは変換の係数である。この流量の信号をＰＩ制御部１５にて比例・積分演算を行い、その信号より流量／バルブ開閉数指令変換部１６によりバルブを新たに開閉する数を決定する。このようにしてＦＢ制御を行うことにより、冷却速度を一定値に保持することができる。

本発明による圧延材の冷却装置の第１の実施形態を示す構成図。 図１の修正計算の手順を示すフローチャート図。 図１のバルブ設定の方法を示すフローチャート図。 圧延材の各目標値の関係図。 圧延材の各目標値の修正計算前後における関係図。 本発明による圧延材の冷却装置の第２の実施形態を示す構成図。 図７のＦＦ制御の手順を示すフローチャート図。 本発明による圧延材の冷却装置の第３の実施形態を示す構成図。 従来技術による圧延材の冷却装置を示す図。 従来技術によるＦＢ制御を示す図。

符号の説明

１：仕上圧延機
２：巻取り機
３：圧延材
４：水冷装置
５：温度計
６：仕上出側温度計
７：巻取り温度計
８：エリア
９：切板
１５：ＰＩ制御部
１６：流量／バルブ開閉数指令変換部
１７：目標値決定手段
１８：設定計算手段
１９：データ入力部
２０：表作成部
２１：目標値決定部
２２：設定計算部
２３：使用エリア設定部
２４：第１の設定種類
２５：第２の設定種類
２６：バルブ設定部
２７：ＦＦ制御部
２８：ＦＢ制御部
２９：冷却速度計算部
３０：冷却速度偏差／流量変換部

Claims (4)

1. 熱延鋼板圧延ラインの仕上圧延機最終スタンドと巻取り機との間のランアウトテーブルに設けられ、前記仕上圧延機最終スタンドから巻取り機まで搬送される圧延材を冷却するための水冷装置と、前記水冷装置の上流と下流のそれぞれに、または水冷装置内の少なくとも２箇所に設けられた温度計とを備えた圧延材の冷却装置において、
   少なくとも前記圧延材の温度、水冷の冷却速度及び空冷時間を制御量とし、制御量のそれぞれに対応する目標値に対してそれぞれ優先順位と許容値が付与されることによって、その優先順位に従い、許容値を満たすように目標値の修正計算を行うことにより、修正後目標値を決定する目標値決定手段と、
   前記圧延材の全長にわたり前記修正後目標値を達成するように前記水冷装置のバルブの開度とバルブを開閉するタイミングを設定する設定計算手段と、
   を備えることを特徴とする圧延材の冷却装置。
2. 請求項１に記載の圧延材の冷却装置において、
   前記温度計は、少なくとも上流側である仕上圧延機の出側と下流側である巻取り機の入側とにそれぞれ設けられ、かつ前記目標値として前記圧延材の温度、水冷の冷却速度及び空冷時間が設定され、各目標値に優先順位と許容値とが付与されているという条件下において、
   前記目標値決定手段は、
   仕上圧延機出側の温度計設置地点と巻取り機入側の温度計設置点までの圧延材の搬送時間の平均最小時間と、前記水冷装置における水冷時間と水冷されていない空冷時間との加算時間とを比較し、
   比較の結果、前記加算時間の方が前記平均最小時間よりも小さい場合には、前記空冷時間を増加させることによって前記加算時間と前記平均最小時間とを一致させて修正後目標値を決定し、
   比較の結果、前記加算時間の方が前記平均最小時間よりも大きい場合には、優先順位の低い目標値を許容値の範囲で修正して前記加算時間を求め、求められた加算時間と前記平均最小時間とが一致するか否かを判定し、一致する場合には、計算に使用した値を修正後目標値として決定し、一致しない場合には、次に優先順位の低い目標値を許容値の範囲で修正して加算時間を求め、求められた加算時間と前記平均最小時間とを比較する処理を加算時間と平均最小時間とが一致するまで繰り返し実行して修正後目標値を決定する、
   ことを特徴とする圧延材の冷却装置。
3. 請求項１または２に記載の圧延材の冷却装置において、
   前記目標値決定手段と設定計算手段とにより水冷装置のバルブ開度とバルブを開閉するタイミングが設定された結果、下流側にある温度計測定値を用いて、前記制御量のうち一部または全部がその修正後目標値を達成していない場合に実施されるフィードバック制御部と、
   上流側にある温度計測定値を用いて、前記制御量のうち一部または全部がその修正後目標値を達成していない場合に実施されるフィードフォワード制御部と、
   を備えることを特徴とする圧延材の冷却装置。
4. 請求項３に記載の圧延材の冷却装置において、
   前記フィードバック制御部は、前記上流側及び下流側の各温度計の計測値とその間の冷却時間とに基づいて実績冷却速度を求め、求められた実績冷却速度と冷却速度目標値との偏差を用いてフィードバック制御を行うことを特徴とする圧延材の冷却装置。

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