JP5028310B2 - 熱間圧延機のスタンド間冷却制御装置および制御方法 - Google Patents
熱間圧延機のスタンド間冷却制御装置および制御方法 Download PDFInfo
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Description
本発明は、以上のような事情を背景になされてものであり、その課題は、より高い温度精度を実現でき、しかも冷却水量の増減頻度もより小さくて済むような制御を可能とするスタンド間冷却制御装置および制御方法の提供にある。
ただし、σ:ステファンボルツマン定数(=4.88)、ε:放射率、Ta:空気温度(℃)、Tsu:鋼板の表面温度(℃)。
ただし、Tn:現在の板温、Tn-1:Δ前の板温、ht:鋼板表面の熱伝達係数、hb:鋼板裏面の熱伝達係数、ρ:鋼板の密度、C:鋼板の比熱、B:鋼板厚み。
また鋼板の厚み方向の熱伝導を考慮する必要がある場合には、よく知られる熱方程式を解くことで計算できる。その熱方程式は下記の(3)式で表され、これを計算機で差分計算する方法は、種々の文献で公開されている。
ただし、λ:熱伝導率、T:材料温度。
ただし、(∂V/∂FDT)、(∂FDT/∂FET)はダイナミック制御に使用する影響係数であり、後に説明する。以上の計算により、これから仕上げ圧延機2で圧延しようとする鋼板に対するスタンド間冷却装置7a〜7dそれぞれのプリセット制御冷却水量が決定される。
ただし、Δq11:F1-F2間冷却水量の変更量、Δq12:F2-F3間冷却水量の変更量、Δq13:F3-F4間冷却水量の変更量、Δq14:F4-F5間冷却水量の変更量。
=G1・{1/(∂FDT/∂Q)i}・(∂FDT/∂FET)・ΔFET …… (6)
ただし、Δq1i:FET-FFによるFi-Fi+1間冷却水変更量、G1:定数(FET-FFゲイン)、(∂FDT/∂Q)i:Fi-Fi+1間の冷却水量に関して、第1の影響係数テーブル25aから抽出した該当層別の影響係数、(∂FDT/∂FET):第2の影響係数テーブル25bから抽出した該当層別の影響係数。
ただし、Δq21:F1-F2間冷却水量の変更量、Δq22:F2-F3間冷却水量の変更量、Δq23:F3-F4間冷却水量の変更量、Δq24:F4-F5間冷却水量の変更量。
=G2・{1/(∂FDT/∂Q)i}・(∂FDT/∂V)・ΔV …… (8)
ただし、Δq2i:V-FFによるFi-Fi+1間冷却水変更量、G2:定数(V-FF制御ゲイン)、(∂FDT/∂V):第3の影響係数テーブル25cから抽出した該当層別の影響係数。
ただし、Δq21:F1-F2間冷却水量の変更量、Δq22:F2-F3間冷却水量の変更量、Δq23:F3-F4間冷却水量の変更量、Δq24:F4-F5間冷却水量の変更量。
ただし、Δq3i:FDT-FBによるFi-Fi+1間冷却水変更量、G3:定数(FDT-FB制御ゲイン)。
+(∂FDT/∂FET)・ΔFET−(∂FDT/∂Q)・ΔQFET-FF-Lock
+(∂FDT/∂V)・ΔV−(∂FDT/∂Q)・ΔQV-FF …… (11)
適応制御手段33は、適応制御量算出手段32から与えられる適応制御量を用いて目標温度を補正し、それによりFDT予測用目標温度を求める。具体的には、「目標温度テーブル15からの目標温度+適応制御量」としてFDT予測用目標温度を求める。こうした適応制御手段33は、図17にその流れを示すように、ステップS71とステップS72の各処理を行う。ステップS71では、目標温度テーブル15から該当の目標温度を取り込む。ステップS72では、ステップS71で取り込んだ目標温度に適応制御量算出手段32からの適応制御量を加算してFDT予測用目標温度を算出し、そのFDT予測用目標温度をプリセット手段14に渡す。
2 仕上げ圧延機
3 鋼板
5 仕上げ入側温度計(仕上げ入側温度計測手段)
6 仕上げ出側温度計(仕上げ出側温度計測手段)
7 スタンド間冷却装置
11 プリセット制御手段
12 ダイナミック制御手段
13 スタンド間冷却指令生成手段
18 板温推定モデル
21 仕上げ入側温度偏差補正手段
22 速度偏差補正手段
23 仕上げ出側温度偏差補正手段
24 ダイナミック制御出力生成手段
25 影響係数テーブル
25a 第1の影響係数テーブル
25b 第2の影響係数テーブル
25c 第3の影響係数テーブル
32 適応制御量算出手段
33 適応制御手段
F1〜F5 スタンド
Claims (9)
- 複数のスタンド、前記スタンドの間での冷却水の注水により圧延中の鋼板を冷却できるようにされたスタンド間冷却装置、前記鋼板の入側における温度である仕上げ入側温度を計測する仕上げ入側温度計測手段、および前記鋼板の出側における温度である仕上げ出側温度を計測する仕上げ出側温度計測手段を備えた仕上げ圧延機における前記スタンド間冷却装置に対し、前記仕上げ出側温度を所望の目標温度に合せるように冷却水量を制御するスタンド間冷却制御装置において、
前記冷却水による冷却に関して前記仕上げ出側温度を推定する板温推定モデルを備え、前記鋼板が前記冷却水で冷却されるのに先立って前記板温推定モデルにより前記仕上げ出側温度を推定し、その推定仕上げ出側温度に基づいて前記スタンド間冷却装置の冷却水量を算出してプリセット制御出力を生成するプリセット制御手段、
前記仕上げ圧延機で圧延されつつ前記スタンド間冷却装置で冷却されている前記鋼板についての鋼板速度と仕上出側温度と仕上入側温度を状態量として取得し、その取得された状態量に基づいて前記冷却水量の変更量を算出してダイナミック制御出力を生成するダイナミック制御手段、および
前記プリセット制御出力と前記ダイナミック制御出力からスタンド間冷却指令を生成して前記スタンド間冷却装置に出力するスタンド間冷却指令生成手段を備え、
前記ダイナミック制御手段は、
前記仕上げ入側温度に関して前記プリセット制御出力の生成時に想定された想定仕上げ入側温度と圧延中に実測して得られる実測仕上げ入側温度の偏差の前記仕上げ出側温度への影響を抑制する前記冷却水量の変更量を生成して出力する仕上げ入側温度偏差補正手段、
前記プリセット制御出力の生成時に想定された想定鋼板速度と圧延中に実測して得られる実測鋼板速度の偏差の前記仕上げ出側温度への影響を抑制する前記冷却水量の変更量を生成して出力する速度偏差補正手段、
前記目標温度と圧延中に実測して得られる実測仕上げ出側温度の偏差を小さくするための前記冷却水量の変更量を生成して出力する仕上げ出側温度偏差補正手段、および
前記仕上げ入側温度偏差補正手段、前記速度偏差補正手段、前記仕上げ出側温度偏差補正手段それぞれの出力を選択的に用いて前記ダイナミック制御出力を生成するダイナミック制御出力生成手段を備えていることを特徴とするスタンド間冷却制御装置。 - 前記ダイナミック制御手段は、前記冷却水量の変化が前記仕上げ出側温度に及ぼす影響を格納した第1の影響係数テーブル、前記仕上げ入側温度の変化が前記仕上げ出側温度に及ぼす影響を格納した第2の影響係数テーブル、および前記仕上げ圧延機の出側での前記鋼板の速度の変化が前記仕上げ出側温度に及ぼす影響を格納した第3の影響係数テーブルを含む影響係数テーブルをさらに備え、前記仕上げ入側温度偏差補正手段、前記速度偏差補正手段、前記仕上げ出側温度偏差補正手段それぞれが前記冷却水量の変更量の生成処理で用いる影響係数を前記影響係数テーブルから取り込めるようにされていることを特徴とする請求項1に記載のスタンド間冷却制御装置。
- 前記ダイナミック制御手段は、前記仕上げ入側温度偏差補正手段の出力を所定のタイミングで保持し、それ以後は一定に保たれるロックオン値とすることができるようにされ、そして前記保持のタイミングは、前記仕上げ入側温度偏差補正手段における前記変更量生成についての最初の演算に対応した出力がなされた時点とするか、または前記仕上げ出側温度の検出が開始された時点とするようにされていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のスタンド間冷却制御装置。
- 前記ダイナミック制御出力生成手段は、圧延中の前記鋼板の位置情報に基づいて前記仕上げ入側温度偏差補正手段、前記速度偏差補正手段、前記仕上げ出側温度偏差補正手段それぞれの出力の選択的使用を行うようにされ、そして前記鋼板について前記仕上げ出側温度が検出された後、当該鋼板が前記仕上げ圧延機に進入しているものの前記仕上げ出側温度の検出には至らない状態では、前記仕上げ入側温度偏差補正手段と前記速度偏差補正手段それぞれの出力を加算した値を出力し、前記仕上げ出側温度の最初の検出から前記鋼板が前記仕上げ圧延機を抜けるまでの状態では、前記仕上げ入側温度偏差補正手段の出力またはその前記ロックオン値、前記速度偏差補正手段の出力、前記仕上げ出側温度偏差補正手段の出力それぞれを加算した値を出力するようにされていることを特徴とする請求項3に記載のスタンド間冷却制御装置。
- 前記仕上げ出側温度偏差補正手段でなされる前記冷却水量の変更量の生成計算で用いるゲインが複数用意されており、その複数のゲインから前記鋼板速度に応じて選択できるようにされていることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のスタンド間冷却制御装置。
- 前記ダイナミック制御手段による制御の実績から前記板温推定モデルのモデル誤差を推定し、そのモデル誤差推定結果を前記プリセット制御手段での前記板温推定モデルによる前記仕上げ出側温度推定に反映させることができるようにされていることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のスタンド間冷却制御装置。
- 前記仕上げ圧延機から尾端抜けと判定された鋼板の複数の部位について検出または算出された、前記目標温度と前記実測仕上げ出側温度の偏差、前記想定仕上げ入側温度と前記実測仕上げ入側温度の偏差、前記想定鋼板速度と前記実測鋼板速度の偏差、前記仕上げ出側温度偏差補正手段の出力、仕上げ入側温度偏差補正手段の出力の前記ロックオン値、および前記速度偏差補正手段の出力に基づいて適応制御量を求める適応制御量算出手段を備えるとともに、前記目標温度を前記適応制御量算出手段による前記適応制御量で補正することで仕上げ出側温度予測用目標温度を求める適応制御手段を備え、そして前記適応制御手段で求めた前記仕上げ出側温度予測用目標温度を前記板温推定モデルによる前記仕上げ出側温度の推定に際して用いるようにされていることを特徴とする請求項6に記載のスタンド間冷却制御装置。
- 複数のスタンド、前記スタンドの間での冷却水の注水により圧延中の鋼板を冷却できるようにされたスタンド間冷却装置、前記鋼板の入側における温度である仕上げ入側温度を計測する仕上げ入側温度計測手段、および前記鋼板の出側における温度である仕上げ出側温度を計測する仕上げ出側温度計測手段を備えた仕上げ圧延機における前記スタンド間冷却装置に対し、前記仕上げ出側温度を所望の目標温度に合せるように冷却水量を制御するためのスタンド間冷却制御方法において、
プリセット制御とダイナミック制御を組み合わせた制御を行えるようにされ、前記プリセット制御は、前記冷却水による冷却に関して前記仕上げ出側温度を推定する板温推定モデルにより前記仕上げ出側温度を前記鋼板が前記冷却水で冷却されるのに先立って推定し、その推定仕上げ出側温度に基づいて前記スタンド間冷却装置の冷却水量を算出して得られるプリセット制御出力によりなすようにされ、前記ダイナミック制御は、前記仕上げ圧延機で圧延されつつ前記スタンド間冷却装置で冷却されている前記鋼板についての鋼板速度と仕上出側温度と仕上入側温度を状態量として取得し、その取得された状態量に基づいて前記冷却水量の変更量を算出して得られるダイナミック制御出力によりなすようにされ、
前記ダイナミック制御出力は、前記仕上げ入側温度に関して前記プリセット制御出力の生成時に想定された想定仕上げ入側温度と圧延中に実測して得られる実測仕上げ入側温度の偏差の前記仕上げ出側温度への影響を抑制する前記冷却水量の変更量についての制御出力である仕上げ入側温度偏差補正出力を含んでおり、そして前記仕上げ入側温度偏差補正出力を所定のタイミングで保持し、それ以後は一定に保たれるロックオン値とすることができるようにされていることを特徴とするスタンド間冷却制御方法。 - 前記保持のタイミングは、前記仕上げ入側温度偏差補正出力についての最初の演算に対応した出力がなされた時点とするか、または前記仕上げ出側温度の検出が開始された時点とするようにされていることを特徴とする請求項8に記載のスタンド間冷却制御方法。
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