JP5054369B2 - 巻取り温度制御装置および制御方法 - Google Patents
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したがって、本発明が解決しようとする課題は、急加減速で鋼板速度が非定常に変化し、この影響で巻取り温度偏差が非定常に変化する可能性のある場合でも、巻取り温度を安定で高応答に制御することにある。また鋼板が低速圧延されているときでも、制御方式の適切な切替で制御精度を低下させないことにある。
該鋼板の速度を取り込み、前回のダイナミック制御手段の計算タイミングから今回のダイナミック制御手段の計算タイミングまでに鋼板速度が定常速度からあらかじめ定めた偏差を減じた値よりも大きい場合には、第1の補正手段の出力と第2の補正手段の出力のうち、第1の補正手段の出力を使い、鋼板速度が定常速度からあらかじめ定めた偏差を減じた値よりも大きくない場合には、第2の補正手段の出力を使うように選択して、ダイナミック制御手段が次回出力する補正量を決定する操作量切替手段を備えていることを特徴とする。
また本発明の巻取り温度制御装置は、熱間圧延機で圧延された鋼板を、該熱間圧延機の出側に備えられた冷却装置で冷却し、ダウンコイラで巻取られる前の鋼板の温度を所定の目標温度に制御する巻取り温度制御装置において、鋼板の巻取り温度を推定するための板温推定モデルと、
冷却に先立って、目標巻取り温度と鋼板の速度に関する情報とから、該板温推定モデルを用いて巻取り温度を推定し、推定結果を用いて目標巻取り温度を実現するための冷却装置への制御指令を算出して出力するプリセット制御手段と、冷却制御中の鋼板の巻取り温度を観測し、観測結果と目標巻取り温度との偏差から制御指令の補正量を算出して出力するダイナミック制御手段を備え、
さらに前記ダイナミック制御手段は、前記偏差を用いて算出した制御指令の修正量とダイナミック制御手段が現在出力している補正量とから、ダイナミック制御手段が次回出力する補正量を算出する第1の補正手段と、該偏差を用いて算出した前記制御指令の修正量を出力する第2の補正手段と、 該鋼板の速度を取り込み、前回のダイナミック制御手段の計算タイミングから今回のダイナミック制御手段の計算タイミングまでの鋼板速度がある値Aよりも大きいときは、第1の補正手段の出力と第2の補正手段の出力のうち、第1の補正手段の出力を使い、鋼板速度がある値Bよりも小さいときは、第2の補正手段の出力を使い、鋼板速度が前記値Aと前記値Bとの間のときは、第1の補正手段の出力と第2の補正手段の出力を合成した出力を使って、ダイナミック制御手段が次回出力する補正量を決定する操作量合成手段を備えていることを特徴とする。
また本発明の巻取り温度制御方法は、熱間圧延機で圧延された鋼板を、該熱間圧延機の出側に備えられた冷却装置で冷却し、ダウンコイラで巻取られる前の鋼板の温度を所定の目標温度に制御する巻取り温度制御方法において、冷却に先立って、目標巻取り温度と鋼板の速度に関する情報とから、板温推定モデルを用いて巻取り温度を推定し、推定結果を用いて目標巻取り温度を実現するための冷却装置への制御指令を出力するプリセット制御を行い、冷却制御中の鋼板の巻取り温度を観測し、観測結果と目標巻取り温度との偏差から制御指令の補正量を出力するダイナミック制御を行い、さらに観測結果と目標巻取り温度との偏差を用いて算出した制御指令の補正量とダイナミック制御手段が現在出力している補正量とから第1の補正量を算出して出力し、観測結果と目標巻取り温度との偏差を用いて算出した前記制御指令の補正量を第2の補正量として出力し、前回のダイナミック制御手段の計算タイミングから今回のダイナミック制御手段の計算タイミングまでに取り込んだ鋼板速度が定常速度からあらかじめ定めた偏差を減じた値よりも大きい場合には、第1の補正量と第2の補正量のうち、第1の補正量を使い、鋼板速度が定常速度からあらかじめ定めた偏差を減じた値よりも大きくない場合には、第2の補正量を使うように選択して、ダイナミック制御における次回の補正量を決定することを特徴とする。
図6に冷却ヘッダー優先順位テーブルの構成を示す。この例の冷却ヘッダー優先順位テーブル115はヘッダーの総数が100の場合を示している。100個のヘッダーの開放順位に、1〜100の優先順位を付与したもので、鋼種、板厚、ヘッダー区分(上ヘッダーまたは下ヘッダー)に対して、優先的に開放する冷却ヘッダーの順序が格納されている。優先順位は、冷却効率、表面と内部の許容温度差等に配慮して決定する。たとえば鋼板151が薄い場合は、表面と内部に温度差が生じにくいため、冷却効率に配慮して鋼板151の温度が高いミル157の出側に近いヘッダーを優先的に開放する。鋼板151が厚い場合には、空冷による復熱を利用して表面と内部の温度差を許容値の範囲内に抑える目的で、可能な限り開ヘッダーが連続しないように優先順位を付与する。水冷と空冷を混在させることで、冷却効率を多少犠牲にして鋼板151の表面と内部の温度差を抑制する。
Saccp1=L0 (1)
ただし、L0:定数
Saccq1=Saccp1+(Sstart−Sthread)*(Sstart+Sthread)/(Saccrate1*2) (2)
ただし、Sthread:鋼板151のスレッディング速度、Sstart:鋼板151の初期速度、Saccrate1:鋼板151のスレッディング速度から初期速度までの加速レート。
Saccp2=Lmd (3)
ただし、Lmd:ミル157からダウンコイラ154までの距離。
Saccq2=Saccp2+(Smid−Sstart)* (Smid+Sstart)/(Saccrate*2) (4)
ただし、Sstart:鋼板151の初期速度、Smid:鋼板151の定常速度、Saccrate:鋼板151の初期速度から定常速度までの加速レート。
Sdccp=Lstrip−(Smid−Send)* (Smid+Send)/(Sdccrate*2)−Lmargin (5)
ただし、Lstrip:鋼板151の長さ、Send:鋼板151の終期速度、Sdccrate:鋼板151の定常速度から終期速度までの減速レート、Lmargin:鋼板151の尻抜けのどれくらい前で減速を完了するかのマージン。
Sdccq=Lstrip−Lmargin (6)
算出した速度パターンにしたがって、S8−2以降で、目標巻取り温度を実現するヘッダーパターンの時間変化を、板温推定モデル117を用いた演算で算出する。本実施例では線形逆補間法にしたがって、ヘッダーパターンを算出する例を示す。
Ln=Ln-1+Δ・Vt (7)
S9−3で演算の完了を判定する。ミル払い出し長さLnが、鋼板151の全長と圧延スタンド161〜ダウンコイラ180までの距離の和より大きくなった時、コイル1本に対応した巻取り温度予測計算がすべて終了しているので、演算完了となる。演算が完了していない場合には、S9−4で鋼板の温度トラッキングを行う。すなわち、前時刻の鋼板の位置に対して、Δだけ時間が経過した後に鋼板がどれだけ進むかがLnとLn-1の関係から分かるので、鋼板の温度分布を対応した距離だけ移動する処理を行う。
Hw=9.72*105*ω0.355*{(2.5−1.15*logTw)*D/(pl*pc)}0.646/(Tsu−Tw)(8)
ただし、ω:水量密度、Tw:水温、D:ノズル直径、pl:ライン方向のノズルピッチ、pc:ラインと直行方向のノズルピッチ、Tsu:鋼板151の表面温度。
hr=σ・ε[{(273+Tsu)/100}4−{(273+Ta)/100}4]/(Tsu−Ta) (9)
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151の表面温度。
Tn=Tn-1−(ht+hb)*Δ/(ρ*C*B) (10)
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。
∂T/∂t={λ/(ρ*C)}(∂2T/∂t2) (11)
ただし、λ:熱伝導率、T:材料温度。
Δn1=(Δn)pre+G1・(1/(∂Tc/Δn))・ΔTc (12)
ただし、G1:ゲイン(定数)、∂n/∂Tc:影響係数124から取り込んだ該当層別の影響係数。
Δn2=G2・(1/(∂Tc/Δn))・ΔTc (13)
ただし、G2:ゲイン(定数)、∂n/∂Tc:影響係数124から取り込んだ該当層別の影響係数。
Δn=(V/V3)・Δn1+{(V3−V)/V3}・Δn2 (14)
さらにS24−2で領域(2)と判定された場合には、S24−5でΔnとして第1の補正量算出手段1302の出力Δn1を出力する。
Claims (7)
- 熱間圧延機で圧延された鋼板を、該熱間圧延機の出側に備えられた冷却装置で冷却し、ダウンコイラで巻取られる前の鋼板の温度を所定の目標温度に制御する巻取り温度制御装置において、
鋼板の巻取り温度を推定するための板温推定モデルと、
冷却に先立って、目標巻取り温度と鋼板の速度に関する情報とから、該板温推定モデルを用いて巻取り温度を推定し、推定結果を用いて目標巻取り温度を実現するための冷却装置への制御指令を算出して出力するプリセット制御手段と、
冷却制御中の鋼板の巻取り温度を観測し、観測結果と目標巻取り温度との偏差から制御指令の補正量を算出して出力するダイナミック制御手段を備え、
さらに前記ダイナミック制御手段は、前記偏差に対応して算出された制御指令の補正量とダイナミック制御手段が現在出力している制御指令の補正量とから、ダイナミック制御手段が次回出力する補正量を算出する第1の補正手段と、
該偏差に対応して算出された前記制御指令の補正量を出力する第2の補正手段と、
該鋼板の速度を取り込み、前回のダイナミック制御手段の計算タイミングから今回のダイナミック制御手段の計算タイミングまでに鋼板速度が定常速度からあらかじめ定めた偏差を減じた値よりも大きい場合には、第1の補正手段の出力と第2の補正手段の出力のうち、第1の補正手段の出力を使い、鋼板速度が定常速度からあらかじめ定めた偏差を減じた値よりも大きくない場合には、第2の補正手段の出力を使うように選択して、ダイナミック制御手段が次回出力する補正量を決定する操作量切替手段を備えていることを特徴とする巻取り温度制御装置。 - 前記第1の補正手段は、鋼板速度に対応づけて次回の補正演算の起動タイミングを決定する第1の起動タイミング生成手段を備え、前記第2の補正手段は、あらかじめ定められた所定の周期で次回の補正演算の起動タイミングを決定する第2の起動タイミング生成手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の巻取り温度制御装置。
- 前記第1の起動タイミング生成手段は、鋼板速度、前記冷却装置の中で制御指令の変更により操作量が変更される部位と巻取り温度計の距離、制御指令変更の影響が鋼板温度に及ぶまでの時間を用いた演算で、次回の補正演算の起動タイミングを決定することを特徴とする請求項2に記載の巻取り温度制御装置。
- 前記操作量切替手段は、前記第1の起動タイミング生成手段が決定した前回と次回の起動間隔の間で鋼板速度が定常速度からあらかじめ定めた偏差を減じた値よりも大きいかどうかを検出し、鋼板速度が定常速度からあらかじめ定めた偏差を減じた値よりも大きい場合には第1の補正手段の出力を用いて、ダイナミック制御手段が次回出力する補正量を決定し、鋼板速度が定常速度からあらかじめ定めた偏差を減じた値よりも大きくない場合には第2の補正手段の出力を用いて、ダイナミック制御手段が次回出力する補正量を決定することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の巻取り温度制御装置。
- 熱間圧延機で圧延された鋼板を、該熱間圧延機の出側に備えられた冷却装置で冷却し、ダウンコイラで巻取られる前の鋼板の温度を所定の目標温度に制御する巻取り温度制御装置において、
鋼板の巻取り温度を推定するための板温推定モデルと、
冷却に先立って、目標巻取り温度と鋼板の速度に関する情報とから、該板温推定モデルを用いて巻取り温度を推定し、推定結果を用いて目標巻取り温度を実現するための冷却装置への制御指令を算出して出力するプリセット制御手段と、
冷却制御中の鋼板の巻取り温度を観測し、観測結果と目標巻取り温度との偏差から制御指令の補正量を算出して出力するダイナミック制御手段を備え、
さらに前記ダイナミック制御手段は、前記偏差を用いて算出した制御指令の修正量とダイナミック制御手段が現在出力している補正量とから、ダイナミック制御手段が次回出力する補正量を算出する第1の補正手段と、
該偏差を用いて算出した前記制御指令の修正量を出力する第2の補正手段と、
該鋼板の速度を取り込み、前回のダイナミック制御手段の計算タイミングから今回のダイナミック制御手段の計算タイミングまでの鋼板速度がある値Aよりも大きいときは、第1の補正手段の出力と第2の補正手段の出力のうち、第1の補正手段の出力を使い、鋼板速度がある値Bよりも小さいときは、第2の補正手段の出力を使い、鋼板速度が前記値Aと前記値Bとの間のときは、第1の補正手段の出力と第2の補正手段の出力を合成した出力を使って、ダイナミック制御手段が次回出力する補正量を決定する操作量合成手段を備えていることを特徴とする巻取り温度制御装置。 - 熱間圧延機で圧延された鋼板を、該熱間圧延機の出側に備えられた冷却装置で冷却し、ダウンコイラで巻取られる前の鋼板の温度を所定の目標温度に制御する巻取り温度制御方法において、
冷却に先立って、目標巻取り温度と鋼板の速度に関する情報とから、板温推定モデルを用いて巻取り温度を推定し、推定結果を用いて目標巻取り温度を実現するための冷却装置への制御指令を出力するプリセット制御を行い、
冷却制御中の鋼板の巻取り温度を観測し、観測結果と目標巻取り温度との偏差から制御指令の補正量を出力するダイナミック制御を行い、
さらに観測結果と目標巻取り温度との偏差を用いて算出した制御指令の補正量とダイナミック制御手段が現在出力している補正量とから第1の補正量を算出して出力し、
観測結果と目標巻取り温度との偏差を用いて算出した前記制御指令の補正量を第2の補正量として出力し、
前回のダイナミック制御手段の計算タイミングから今回のダイナミック制御手段の計算タイミングまでに取り込んだ鋼板速度が定常速度からあらかじめ定めた偏差を減じた値よりも大きい場合には、第1の補正量と第2の補正量のうち、第1の補正量を使い、鋼板速度が定常速度からあらかじめ定めた偏差を減じた値よりも大きくない場合には、第2の補正量を使うように選択して、ダイナミック制御における次回の補正量を決定することを特徴とする巻取り温度制御方法。 - 前記第1の補正量の算出タイミングは、鋼板速度、前記冷却装置の中で制御指令の変更により操作量が変更される部位と巻取り温度計の距離、制御指令変更の影響が鋼板温度に及ぶまでの時間を用いた演算で決定され、前記第2の補正量である前記制御指令の補正量の算出タイミングは、あらかじめ定められた所定の周期で決定されることを特徴とする請求項6に記載の巻取り温度制御方法。
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