JP5493993B2 - 厚鋼板の冷却制御装置、冷却制御方法、及び、製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、厚鋼板の冷却制御装置、厚鋼板の冷却制御方法、及び、厚鋼板の製造方法に関する。本発明は、特に、搬送ライン上を搬送されている熱間圧延された高温の厚鋼板へ向けて冷却水を噴射する冷却装置の動作を制御する装置、そのような冷却装置の動作制御方法、及び、この動作制御方法を用いる厚鋼板の製造方法に関する。

熱間圧延された高温の厚鋼板を搬送しながら冷却装置で冷却する際、冷却停止時の鋼板温度は鋼板の機械特性を左右する重要な要因のひとつである。従って、所定の機械特性を備えた鋼板を製造するためには、冷却停止時の鋼板温度を所定の温度に精度良く制御する必要がある。

冷却停止時の鋼板温度制御に関する技術として、例えば特許文献１には、冷却装置の入側で鋼板温度を測定し、温度予測モデルを用いた冷却停止後の鋼板温度予測結果に基づき、鋼板の搬送速度、冷却装置の冷却ゾーン長さ、及び、水量密度を調整することによって、冷却停止後の鋼板温度を高精度に制御する制御方法が示されている。本制御方法では温度予測モデルの予測精度が重要なため、冷却停止後の鋼板温度を測定し、温度予測モデルの修正を行っている。

一方、ある鋼板を冷却中に予測温度と実際の温度との間に差が生じた場合を考えると、冷却中の鋼板の次に冷却される鋼板に対しては温度予測モデルが修正され、高精度な制御が可能であるが、冷却中の鋼板に対しては修正する手段が無く、この冷却中の鋼板を精度良く制御することはできない。

この様な制御上の問題に対しては、フィードバック制御の適用が効果的であることが知られている。この制御方法は冷却装置の後方に温度計を設置し、冷却後の鋼板温度を測定すると同時に、目標温度と測定した温度との差に基づいて冷却装置の水量をリアルタイムに操作するもので、冷却中の鋼板に対して即時に制御効果が現れるものである。

ところが、厚鋼板の場合、冷却装置で冷却した直後の鋼板表面温度は、鋼板板厚方向の平均温度よりも低い状態となっており、高温の中心部から低温の表層部に熱が伝導するため、表面温度は鋼板内部の温度が均一化されるまで上昇し続けることになる（以下、冷却後に鋼板表面が最低温度になった時点から板厚方向温度分布が均一化するまでの過渡的な状態を「復熱」という。）。

そのため、フィードバック制御を実施する際は、復熱が完了した時点での鋼板表面温度を用いなければならないが、冷却終了時点から復熱が完了するまでに時間が掛かるため、フィードバック制御の制御性能が低下し、冷却後の鋼板温度を高精度に制御できない。

このような問題を解決し得る技術として、例えば特許文献２には、鋼材をノズル群からの噴射冷媒により冷却中に、鋼材の内部に超音波センサーによって超音波を入射・伝播させ、伝播した超音波を受信しこの伝播速度と鋼材温度との関係から鋼材内部温度分布の予測を行い、この予測結果から求めた鋼材内部温度（平均温度）に基づいて噴射冷媒量を制御する熱間鋼材の制御冷却方法が開示されている。

特開昭６０−８７９１４号公報 特開２００５−１１８８３７号公報

しかしながら、冷却水を鋼板に噴射して鋼板を冷却する場合、冷却水と鋼板との接触状況が複雑で、冷却水によって奪われる熱量も大きく、冷却時の鋼板温度を高精度に予測することは困難である。そのため、特許文献１に開示されている技術には、冷却停止時の鋼板温度を高精度に制御することが困難であるという問題があった。

また、特許文献２に開示されている技術で使用する、超音波を用いた板厚方向温度分布の推定装置は高価であり、保守の費用も嵩みやすいという問題があった。さらに、高温の厚鋼板を低温まで冷却した場合、中心部と表層部の冷却速度が異なるため、冷却後は板厚方向で異なる金属組織が生成する。超音波の伝播速度は厚鋼板の温度だけでなく金属組織の影響も受けるため、特許文献２に開示されている技術には、温度測定の測定精度が低下しやすいという問題もあった。加えて、水柱超音波センサーであれば、鋼板表面に蒸気膜が生成するような温度の場合に測定精度が低下するため、鋼板表面温度が低温でなければならず、電磁超音波センサーであれば、センサーを鋼板に近接させる必要がある。すなわち、特許文献２に開示されている技術では、鋼板の「そり」や「うねり」に対応するための拘束ロールが必須になるなど、当該技術を実施する際の制約が多いという問題もあった。

そこで、本発明は、低コストで使用時の制約が少なく、冷却停止時の鋼板温度を高精度に制御することが可能な、厚鋼板の冷却制御装置及び厚鋼板の冷却制御方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明者らは、冷却装置で冷却した直後の鋼板板厚方向の温度分布を、復熱が完了する前の１つ以上の鋼板表面温度測定値から算出すると共に、この温度分布をフィードバック制御に適用するため、温度分布の算出を簡単な演算で瞬時に算出できる方法を考案した。この温度分布算出結果を用いたフィードバック制御を実施することで、鋼板温度を所定の温度に精度良く制御することができる。

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするため、添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

本発明の第１の態様は、熱間圧延後に搬送ライン上を搬送されている厚鋼板（１）を所定の温度へと冷却する冷却装置（３）の動作を制御する装置であって、冷却装置よりも下流側の搬送ラインに配置された、冷却停止後且つ復熱完了前の厚鋼板の表面温度を測定する温度計（４、５）と、該温度計で測定された復熱完了前の表面温度を用いて、厚鋼板の板厚方向温度分布（Ｔ_Ｐ）を推定する温度分布推定手段（１０ａ）と、該温度分布推定手段によって推定された板厚方向温度分布に基いて、冷却装置から厚鋼板へと向けて噴射される冷媒の流量を制御する水量制御手段（１０ａ）と、を有し、冷却装置（３）によって厚鋼板（１）が冷却される前に、温度分布推定手段（１０ａ）において、鋼板の表面及び内部の熱流束を考慮した温度計算により温度計（５）の位置における仮の板厚方向温度分布（Ｔ _Ｃ ）が算出され、且つ、厚鋼板の板厚方向位置（ｈ）と復熱完了前の温度（Ｔ _Ｂ ）と係数（ｐ _１ 〜ｐ _６ ）とを用いて表される板厚方向温度分布（Ｔ _Ｐ ）の推定式が特定され、冷却装置によって厚鋼板が冷却される前に、上記推定式と仮の板厚方向温度分布との誤差を最小にする係数が、温度分布推定手段で導出され、導出された係数を用いて表される推定式に、厚鋼板の板厚方向位置及び温度計で測定された復熱完了前の温度が代入されることにより、温度分布推定手段で厚鋼板の板厚方向温度分布が推定されることを特徴とする、厚鋼板の冷却制御装置（１０）である。

ここに、本発明において、「復熱完了」とは、厚鋼板の板厚方向中心の温度と厚鋼板の表面温度とが等しくなる時点をいい、「復熱完了前の温度」とは、復熱完了前に測定された温度、すなわち、厚鋼板の板厚方向中心の温度と厚鋼板の表面温度とが等しくなる前に測定された温度をいう。本発明において、復熱完了前の温度を測定する時機は、冷却装置による冷却後に復熱が開始されてから復熱が完了する前であれば特に限定されるものではなく、例えば、冷却終了後２秒以内、とすることができる。本発明において、温度分布推定手段（１０ａ）における温度分布推定、水量制御手段（１０ａ）における流量制御は、例えば、冷却制御装置（１０）内のＣＰＵ（１０ａ）で処理される。

本発明において、板厚方向温度分布（Ｔ_Ｐ）の推定式と仮の板厚方向温度分布（Ｔ_Ｃ）との誤差を最小にする係数（ｐ_１〜ｐ_６）を導出するのは、冷却装置（３）による厚鋼板（１）の冷却開始前なので、復熱完了前の温度（Ｔ_Ｂ）が測定されていない。そのため、係数導出時には、推定式における復熱完了前の温度（Ｔ_Ｂ）に代えて、例えば、仮の板厚方向温度分布（Ｔ_Ｃ）に含まれている、厚鋼板の上面温度又は下面温度（Ｔ_Ｌ）を用いて板厚方向温度分布（Ｔ_Ｐ）の推定式を表現し、この推定式と仮の板厚方向温度分布（Ｔ_Ｃ）との誤差を最小にする係数（ｐ_１〜ｐ_６）を導出すればよい。

また、上記本発明の第１の態様において、温度計（４、５）が複数備えられることが好ましい。

本発明の第２の態様は、熱間圧延後に搬送ライン上を搬送されている厚鋼板（１）を所定の温度へと冷却する冷却装置（３）の動作を制御する装置であって、冷却装置よりも下流側の搬送ラインに配置された、冷却停止後且つ復熱完了前の厚鋼板の表面温度を測定する温度計（４、５）と、該温度計で測定された復熱完了前の表面温度を用いて、厚鋼板の板厚方向温度分布（ＴＰ）を推定する温度分布推定手段（２０ａ）と、該温度分布推定手段によって推定された板厚方向温度分布に基いて、冷却装置から厚鋼板へと向けて噴射される冷媒の流量を制御する水量制御手段（２０ａ）と、を有し、温度計（４、５）が複数備えられ、冷却装置（３）によって厚鋼板（１）が冷却される前に、温度分布推定手段（２０ａ）において、鋼板表面及び内部の熱流束を考慮した計算により、複数の温度計のそれぞれの測定地点における仮の板厚方向温度分布（Ｔ_Ｃ）が算出され、且つ、厚鋼板の板厚方向位置（ｈ）と複数の温度計によって測定された復熱完了前の温度（Ｔ_Ａ、Ｔ_Ｂ）と係数（ｐ_１〜ｐ_１２）とを用いて表される、複数の温度計のうち最も下流側に配置された温度計（５）による測定地点における板厚方向温度分布（Ｔ_Ｐ）の推定式が特定され、冷却装置によって厚鋼板が冷却される前に、複数の温度計のうち最も下流側に配置された温度計による測定地点における推定式と仮の板厚方向温度分布との誤差を最小にする係数が、温度分布推定手段で導出され、導出された係数を用いて表される推定式に、厚鋼板の板厚方向位置及び複数の温度計で測定された復熱完了前の温度が代入されることにより、温度分布推定手段で厚鋼板の板厚方向温度分布が推定されることを特徴とする、厚鋼板の冷却制御装置（２０）である。

ここに、本発明において、板厚方向温度分布（Ｔ_Ｐ）の推定式と仮の板厚方向温度分布（Ｔ_Ｃ）との誤差を最小にする係数（ｐ_１〜ｐ_１２）を導出するのは、冷却装置（３）による厚鋼板（１）の冷却開始前なので、復熱完了前の温度（Ｔ_Ａ、Ｔ_Ｂ）が測定されていない。そのため、係数導出時には、推定式における復熱完了前の温度（Ｔ_Ａ、Ｔ_Ｂ）に代えて、例えば、仮の板厚方向温度分布（Ｔ_Ｃ）に含まれている、それぞれの温度計（４、５）の測定地点における厚鋼板の上面温度又は下面温度（Ｔ_Ｌ）を用いて板厚方向温度分布（Ｔ_Ｐ）の推定式を表現し、この推定式と仮の板厚方向温度分布（Ｔ_Ｃ）との誤差を最小にする係数（ｐ_１〜ｐ_１２）を導出すればよい。

本発明の第３の態様は、熱間圧延後に搬送ライン上を搬送されている厚鋼板（１）を所定の温度へと冷却する冷却装置（３）の動作を制御する方法であって、冷却装置よりも下流側の搬送ラインに配置された、冷却停止後且つ復熱完了前の厚鋼板の表面温度を測定する温度計（４、５）によって、厚鋼板の表面温度を測定する温度測定工程（Ｓ２）と、該温度測定工程で測定された復熱完了前の表面温度を用いて、厚鋼板の板厚方向温度分布（Ｔ_Ｐ）を推定する推定工程（Ｓ３）と、該推定工程で推定された板厚方向温度分布に基いて、冷却装置から厚鋼板へと向けて噴射される冷媒の流量を制御する制御工程（Ｓ４）と、を有し、冷却装置（３）によって厚鋼板（１）が冷却される前に、鋼板表面及び内部の熱流束を考慮した温度計算により温度計（５）の位置における仮の板厚方向温度分布（Ｔ _Ｃ ）が算出され、且つ、厚鋼板の板厚方向位置（ｈ）と復熱完了前の温度（Ｔ _Ｂ ）と係数（ｐ _１ 〜ｐ _６ ）とを用いて表される板厚方向温度分布（Ｔ _Ｐ ）の推定式が特定され、冷却装置によって厚鋼板が冷却される前に、上記推定式と仮の板厚方向温度分布との誤差を最小にする係数が導出され、導出された係数を用いて表される推定式に、厚鋼板の板厚方向位置及び温度計で測定された復熱完了前の温度が代入されることにより、推定工程（Ｓ３）で厚鋼板の板厚方向温度分布が推定されることを特徴とする、厚鋼板の冷却制御方法である。

また、上記本発明の第３の態様において、温度計（４、５）が複数備えられることが好ましい。

本発明の第４の態様は、熱間圧延後に搬送ライン上を搬送されている厚鋼板（１）を所定の温度へと冷却する冷却装置（３）の動作を制御する方法であって、冷却装置よりも下流側の搬送ラインに配置された、冷却停止後且つ復熱完了前の厚鋼板の表面温度を測定する温度計（４、５）によって、厚鋼板の表面温度を測定する温度測定工程（Ｓ２）と、該温度測定工程で測定された復熱完了前の表面温度を用いて、厚鋼板の板厚方向温度分布（Ｔ _Ｐ ）を推定する推定工程（Ｓ３）と、該推定工程で推定された板厚方向温度分布に基いて、冷却装置から厚鋼板へと向けて噴射される冷媒の流量を制御する制御工程（Ｓ４）と、を有し、温度計（４、５）が複数備えられ、冷却装置（３）によって厚鋼板（１）が冷却される前に、鋼板表面及び内部の熱流束を考慮した温度計算により、複数の温度計のそれぞれの測定地点における仮の板厚方向温度分布（Ｔ_Ｃ）が算出され、且つ、厚鋼板の板厚方向位置（ｈ）と複数の温度計によって測定された復熱完了前の温度（Ｔ_Ａ、Ｔ_Ｂ）と係数（ｐ_１〜ｐ_１２）とを用いて表される、複数の温度計のうち最も下流側に配置された温度計（５）による測定地点における板厚方向温度分布（Ｔ_Ｐ）の推定式が特定され、冷却装置によって厚鋼板が冷却される前に、複数の温度計のうち最も下流側に配置された温度計による測定地点における推定式と仮の板厚方向温度分布との誤差を最小にする係数が導出され、導出された係数を用いて表される推定式に、厚鋼板の板厚方向位置及び複数の温度計で測定された復熱完了前の温度が代入されることにより、推定工程（Ｓ３）で厚鋼板の板厚方向温度分布が推定されることを特徴とする、厚鋼板の冷却制御方法である。
本発明の第５の態様は、上記本発明の第３の態様又は上記本発明の第４の態様にかかる厚鋼板の冷却制御方法を用いることを特徴とする厚鋼板の製造方法である。

本発明では、超音波を用いた装置を用いる必要がない。また、復熱完了前に測定した温度測定結果を用いて冷却停止時の鋼板温度を予測し、予測した鋼板温度を用いて冷却装置から噴射される冷媒の量をフィードバック制御することが可能なので、冷却停止時の鋼板温度を高精度に制御することが可能な、厚鋼板の冷却制御装置及び厚鋼板の冷却制御方法並びに厚鋼板の製造方法を提供することができる。さらに、板厚方向温度分布の推定式を予め特定しておくことにより、復熱完了前に板厚方向温度分布を簡単な演算によって瞬時に算出することが可能になる。したがって、板厚方向温度分布の推定式を予め特定しておく形態とすることにより、フィードバック制御の制御効果が発揮されやすくなり、冷却停止時の鋼板温度を高精度に制御することが容易になる。

本発明の厚鋼板の冷却制御方法を説明するフローチャートである。 冷却装置３及び冷却制御装置１０を含む厚鋼板の熱間圧延設備１００を説明する図である。 差分法を用いて温度計算を行うための、板厚方向メッシュ分割を示す図である。 冷却装置３で冷却された厚鋼板１の温度測定結果と温度計算結果とを示す図である。 冷媒流量変更後の、厚鋼板１の温度測定結果と温度計算結果とを示す図である。 板厚方向温度分布の測定値と計算値とを示す図である。 仮の板厚方向温度分布ＴＣ及び係数導出時に用いる温度計算値ＴＬを示す図である。 板厚方向温度分布の推定結果の例を示す図である。 冷却装置３及び冷却制御装置２０を含む厚鋼板の熱間圧延設備２００を説明する図である。 厚鋼板の板厚と復熱完了までの所要時間との関係を示す図である。 本発明の第１実施形態を実施した際の温度測定結果を示す図である。 本発明の第１実施形態を実施した際の温度分布算出結果を示す図である。 本発明の第２実施形態を実施した際の温度測定結果を示す図である。 本発明の第２実施形態を実施した際の温度分布算出結果を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明がこれらの形態に限定されるものではない。

図１は、本発明の厚鋼板の冷却制御方法（以下において、「本発明の冷却制御方法」ということがある。）を説明するフローチャートである。図２は、厚鋼板の熱間圧延設備１００（以下において、単に「熱間圧延設備１００」という。）の一部を簡略化して示す図である。図２では、一部符号の記載を省略している。図１に示すように、本発明の冷却制御方法は、準備工程（Ｓ１）と、温度測定工程（Ｓ２）と、推定工程（Ｓ３）と、制御工程（Ｓ４）と、を有している。図２に示すように、熱間圧延設備１００は、厚鋼板１を搬送するテーブルローラ２、２、…と、厚鋼板１の搬送方向上流側から順に、鋼板速度測定装置８、鋼板板厚測定装置９、放射温度計６、冷却装置３、及び、放射温度計７とを備え、さらに、冷却装置３から厚鋼板１へ向けて噴射される冷媒（以下において、「冷却水」という。）の流量を制御する厚鋼板の冷却制御装置１０（以下において、単に「冷却制御装置１０」という。）を備えている。熱間圧延された厚鋼板１は、テーブルローラ２により、予め設定された搬送速度で、図２の紙面左側から右側へと搬送される。テーブルローラ２によって搬送される厚鋼板１の搬送速度は、冷却装置３の入側に配置された鋼板速度測定装置８により測定され、厚鋼板１の板厚は、冷却装置３の入側に配置された鋼板板厚測定装置９により測定される。搬送速度及び板厚が測定された厚鋼板１は、冷却装置３の入側に配置された放射温度計６により上面温度が測定された後、冷却装置３によって冷却され、冷却された厚鋼板１の上面温度は、冷却装置３の出側に配置された放射温度計７によって測定される。熱間圧延設備１００において、冷却装置３は上面冷却装置３ａ及び下面冷却装置３ｂを備えており、鋼板速度測定装置８、鋼板板厚測定装置９、及び、放射温度計６による測定結果に関する情報（出力信号）は、冷却制御装置１０へと送られる。

冷却制御装置１０は、冷却装置３と放射温度計７との間に配置された放射温度計５と、冷却装置３から厚鋼板１へ向けて噴射される冷却水の水量を制御可能な制御手段１０ｘと、を有している。制御手段１０ｘには、冷却装置３の動作制御等を実行するＣＰＵ１０ａと、該ＣＰＵ１０ａに対する記憶装置とが設けられている。冷却制御装置１０において、ＣＰＵ１０ａは、温度分布推定手段及び水量制御手段として機能する。ＣＰＵ１０ａは、マイクロプロセッサユニット及びその動作に必要な各種周辺回路を組み合わせて構成され、ＣＰＵ１０ａに対する記憶装置は、例えば、冷却装置３の動作制御等に必要なプログラムや各種データを記憶するＲＯＭ１０ｂと、ＣＰＵ１０ａの作業領域として機能するＲＡＭ１０ｃ等を組み合わせて構成される。当該構成に加えて、さらに、ＣＰＵ１０ａは、ＲＯＭ１０ｂに記憶されたソフトウエアと組み合わされることにより、冷却制御装置１０における制御手段１０ｘが機能する。

熱間圧延設備１００で本発明を実施する際には、温度測定工程（Ｓ２）において、放射温度計５により冷却装置３による冷却後の厚鋼板１の下面温度が測定される。放射温度計５によって測定された厚鋼板１の下面温度に関する情報（出力信号）は、制御手段１０ｘの入力ポート１０ｄを介して、入力信号としてＣＰＵ１０ａへと到達する。こうして入力信号が到達すると、ＣＰＵ１０ａは、ＲＯＭ１０ｂに記憶されたプログラム等に基づいて、放射温度計５によって温度を測定された地点における厚鋼板１の板厚方向温度分布を推定する（推定工程（Ｓ３））。こうして板厚方向温度分布が推定されたら、ＣＰＵ１０ａにおいて、板厚方向温度分布の推定結果を用いて、冷却装置３から厚鋼板１へと噴射されるべき冷却水の水量が算出される。そして、ＣＰＵ１０ａで算出された冷却水の水量に関する情報（出力信号）が、出力ポート１０ｅを介して冷却装置３へと出力され、冷却装置３から厚鋼板１へ向けて噴射されるべき冷却水の水量が制御される（制御工程（Ｓ４））。

次に、本発明で多用される鋼板の温度計算方法、及び、ＣＰＵ１０ａで行われる計算の具体的な内容（推定工程Ｓ３の具体的な内容）について、説明する。

鋼板の板厚方向温度分布は、下記式（１）の熱伝導方程式で表すことができる。厚鋼板１の上面及び下面の境界条件は、下記式（２）及び下記式（３）で表すことができ、冷却装置３で水冷されている場合の熱流束は下記式（４）及び下記式（５）で、水冷されていない空冷部の熱流束は、下記式（６）及び下記式（７）で算出することができる。

ここで、Ｔは温度［℃］、ｘは厚鋼板１の板厚方向位置［ｍ］、ｔは時間［ｓ］、ｃは比熱［Ｊ／（ｋｇ・℃）］、λは熱伝導率［Ｗ／（ｍ・℃）］、ρは密度［ｋｇ／ｍ^３］、ｈは板厚［ｍ］、ｑ_ｗｕ及びｑ_ｗｄは水冷による熱流束［Ｗ／ｍ^２］、ｑ_ｅは対流による熱流束［Ｗ／ｍ^２］、ｑ_ｒは輻射による熱流束［Ｗ／ｍ^２］、Ｗ_ｕ及びＷ_ｄは冷却装置３の水量密度［ｍ^３／（ｍ^２・ｓ）］、Ｈは対流による熱伝達率［Ｗ／ｍ^２・℃］、Ｔ_ｓは鋼板表面温度［℃］、Ｔ_ａは雰囲気温度［℃］、σはステファンボルツマン定数、εは輻射率、Ａ〜Ｄは定数である。また、下記式（８）〜（１０）において、ｉは板厚方向メッシュ点を示す添え字、ｊは時刻を示す添え字である。

温度計算を行う場合は、上記式（１）〜（３）を、下記式（８）〜（１０）に示すように差分表示し、図３に示すように板厚方向でメッシュ分割した各要素について、微小時間毎に温度変化を算出する。この温度計算方法によって、板厚方向の温度変化を時系列に算出することができる。

図４は、板厚１９ｍｍの厚鋼板１の板厚方向中心部に測定用の熱電対を取り付け、これを加熱した後、搬送しながら、冷却装置３を用いて冷却した後の温度を放射温度計５で測定した測定結果と厚鋼板１が放射温度計５を通過した際の鋼板中心部の測定結果、冷却条件（板厚、搬送速度、冷却水量、冷却水温、比熱、熱伝導率）を用いてＣＰＵ１０ａで算出した温度計算結果とを示す図である。図５は、放射温度計５で測定された復熱過程にある厚鋼板１の下面温度測定値（図５のＴ_ｘ）と温度計算結果とが合致するように、冷却装置３から厚鋼板１へと噴射される冷却水の量を、厚鋼板１の上側及び下側共に、図４の場合の１．２倍に調整したときの、温度測定結果と温度計算結果とを示す図である。図４及び図５の縦軸は温度［℃］、横軸は時間［ｓ］である。

前述のように、水冷時の鋼板温度を精度良く予測することは難しく、図４に示した様な誤差を生じる場合が多い。一方、冷却した後の空冷部は鋼板表面から流出する熱流束が小さく、鋼板板厚方向の内部の熱流束を考慮した温度計算を行うことにより、水冷部の冷却能力さえ調整してやれば、図５に示したように、鋼板の表面、中心共に大きな誤差を生じることなく温度計算が可能である。鋼板板厚方向の内部の熱流束を考慮した温度計算を行うと、図６に示す通り、同時に板厚方向温度分布も計算できる。図６の縦軸は温度［℃］、横軸は板厚方向位置［ｍｍ］である。なお、図６並びに以下に示す図７及び図８では、板厚方向の中心位置を板厚０ｍｍと表記し、当該中心位置よりも下面側の位置を負の数で、中心位置よりも上面側の位置を正の数で、それぞれ示している。

以上のように、復熱完了前の鋼板表面温度測定値を用いて、板厚方向温度分布を算出することができる。上記方法では、表面温度測定結果と温度計算結果とが合致するように冷却装置３の冷却能力を調整したが、この方法では演算負荷の大きい温度計算を複数回実施する収束計算が必要になるため、瞬時に板厚方向温度分布を推定することは困難である。

そこで、本発明者らは、鋭意検討の結果、以下に示す方法であれば、瞬時に板厚方向温度分布を推定することが容易になることを知見した。以下に、当該方法について例を挙げて説明し、この算出結果を用いて、冷却制御装置１０によって、冷却停止時の鋼板温度を高精度に制御する本発明の実施形態（第１実施形態）について説明する。

冷却制御装置１０のＣＰＵ１０ａで行われる処理は、以下の３ステップを有している。図１に示す準備工程Ｓ１は後述する「ステップ１」及び「ステップ２」に相当し、図１に示す温度測定工程Ｓ２及び推定工程Ｓ３は後述する「ステップ３」に相当する。

［ステップ１］
冷却装置３による厚鋼板１の冷却が実際に開始される前に、冷却開始地点から復熱完了前の表面温度を測定する放射温度計５が設置されている地点までの温度計算を実施し、放射温度計５が設置されている地点における板厚方向分割メッシュ毎の温度分布を算出しておく。例えば、図３におけるｎを２１として板厚方向を２１分割し、２１点の温度を算出することができる。この時、精度良く予測することの難しい冷却装置３の冷却能力を変化させた場合の温度分布も、同時に算出しておく。ここで、冷却能力の変化量は想定し得る範囲内で良く、基準に対して３割程度の冷却能力変化を与えれば良い。また、変化させるパターンは５〜１０パターンあれば良い。
算出例を図７に示す。図７は冷却装置３において、図４の計算を実施した際の冷却条件を用いて、放射温度計５の地点における板厚方向温度分布を計算した結果であり、冷却装置３の冷却能力を、基準の冷却能力を１．００倍として０．７０、０．８５、１．００、１．１５、１．３０倍とした、５パターンの板厚方向温度分布Ｔ_Ｃを示している。図７の縦軸は温度［℃］、横軸は板厚方向位置［ｍｍ］である。図７のＴ_Ｌは、５パターンの板厚方向温度分布Ｔ_Ｃのうち、鋼板下面表面の温度計算結果である。

［ステップ２］
放射温度計５が設置されている地点における厚鋼板１の板厚方向温度分布Ｔ_Ｐを、下記式（１１）及び下記式（１２）で表す。なお、放射温度計５が設置されている地点における厚鋼板１の板厚方向温度分布Ｔ_Ｐは、板厚方向位置ｈと放射温度計５による温度測定結果Ｔ_Ｂと所定の係数とを用いて表される関数で板厚方向温度分布を表現可能であれば、その形態は下記式（１１）及び下記式（１２）の形態に限定されるものではなく、ここで示した以外の関数を用いてもよい。

ここで、Ｔ_Ｐは板厚方向温度分布［℃］、ｈは板厚方向位置［ｍｍ］、Ｔ_Ｂは復熱過程温度測定値［℃］、Ｔ_Ｃはステップ１で算出した板厚方向温度分布［℃］、ｋ_ａ〜ｋ_ｃは変数、ｐ_１〜ｐ_６は係数、Ｓは評価関数である。

ステップ２では、厚鋼板１が冷却装置３で実際に冷却される前に、ステップ１で算出した５パターンの板厚方向２１点の温度分布Ｔ_Ｃと、上記式（１２）のＴ_Ｂに代えて図６のＴ_Ｃを用いて算出した板厚方向温度分布Ｔ_Ｐとの誤差が最小になる、下記式（１３）を満足する係数ｐ_１〜ｐ_６を導出する。なお、係数ｐ_１〜ｐ_６の導出は、最小２乗法のような公知の最適化手法を用いて行うことができる。下記式（１３）において、ｉは温度分布データ数を表す添え字、ｎはステップ１で板厚方向温度分布Ｔ_Ｃを算出したパターン数（上記例ではｎ＝５）である。

上記処理を実施することにより、以下に示す係数ｐ_１〜ｐ_６を導出することができる。
ｐ_１＝ ０．０２１２２３
ｐ_２＝ −０．００００４３８０８
ｐ_３＝ −３．３３２１
ｐ_４＝ ０．００６７９９３
ｐ_５＝１３０．３５
ｐ_６＝ ０．７３７８４

［ステップ３］
厚鋼板１が冷却装置３によって実際に冷却され、放射温度計５が設置されている地点に厚鋼板１が到達した時に、放射温度計５によって厚鋼板１の温度が測定され、その温度測定結果Ｔ_ＢがＣＰＵ１０ａへと送られる。そして、ステップ３では、ＣＰＵ１０ａにおいて、温度測定結果Ｔ_Ｂと、ステップ２で導出されＲＯＭ１０ｂに記憶されていた係数ｐ_１〜ｐ_６と、板厚方向位置ｈとを上記式（１１）及び上記式（１２）へと代入することにより、厚鋼板１の板厚方向温度分布Ｔ_Ｐが瞬時に計算（推定）される。

上記ステップ１〜ステップ３によって、放射温度計５の温度測定値Ｔ_Ｂに３３２℃を代入した場合の板厚方向温度分布を図８に示す。図８の縦軸は温度［℃］、横軸は板厚方向位置［ｍｍ］である。図８に示すように、計算（推定）した板厚方向中心温度と熱電対の測定値（Ｔ_Ｚ）はほぼ一致する結果となっている。そのため、本発明によれば、板厚方向温度分布Ｔ_Ｐを高精度に推定することができる。

次に、制御工程Ｓ４によって冷却水量が変更される前の冷却装置３から厚鋼板１へ向けて噴射される冷却水量を制御する方法、及び、推定した板厚方向温度分布Ｔ_Ｐを用い、フィードバック制御を実施して冷却停止時における厚鋼板の温度を高精度に制御する方法（ＣＰＵ１０ａで行われる制御工程Ｓ４の具体的な内容）について、説明する。

厚鋼板１が冷却装置３へと搬送される前に、鋼板速度測定装置８によって測定された厚鋼板１の搬送速度、鋼板板厚測定装置９によって測定された厚鋼板１の板厚、及び、放射温度計６によって測定された厚鋼板１の温度に関する測定結果に関する情報（出力信号）は、入力ポート１０ｄを介して、入力信号としてＣＰＵ１０ａへと達する。これらの入力信号と、ＲＯＭ１０ｂに記憶されている温度予測計算に必要なデータ（厚鋼板１の比熱、密度、雰囲気温度）とを用い、ＣＰＵ１０ａは、上記式（１）〜（１０）にて冷却停止時における厚鋼板１の温度予測計算を行う。そして、当該温度予測計算の結果と、厚鋼板１の冷却停止時における目標温度とが一致する、冷却装置３から厚鋼板１へ向けて噴射されるべき冷却水量が、ＣＰＵ１０ａで算出され、算出された冷却水量が冷却装置３から噴射されるように、ＣＰＵ１０ａから冷却装置３へ向けて動作指令が出力される。

冷却装置３によって冷却された厚鋼板１は、冷却装置３よりも搬送方向下流側に配置されている放射温度計５によって復熱完了前の温度Ｔ_Ｂが測定され、温度Ｔ_Ｂに関する情報（出力信号）がＣＰＵ１０ａへと送られる。ＣＰＵ１０ａでは、上記ステップ３の方法によって厚鋼板１の板厚方向温度分布Ｔ_Ｐを瞬時に推定すると共に、厚鋼板１の板厚方向平均温度を算出する。そして、板厚方向平均温度と冷却停止時における目標温度とが一致する、冷却装置３から厚鋼板１へ向けて噴射されるべき冷却水量が、ＣＰＵ１０ａで算出され、当該冷却水量が噴射されるように、ＣＰＵ１０ａから出力された動作指令にしたがって、冷却装置３の水量密度が連続的に変更されることにより、冷却停止時の厚鋼板１の温度を、目標温度に制御することが可能になる。

以上、復熱完了前の鋼板下面温度を測定する１つの放射温度計５のみが備えられる場合の本発明について説明した。冷却装置３によって冷却された厚鋼板１の上下面が均一に冷却され、板厚方向の中心を境に上下対称の温度分布を有する場合であれば、１つの温度計で測定した復熱完了前の鋼板下面温度を用いて、冷却停止時の厚鋼板１の温度を高精度に目標温度へと制御することも可能だが、１つの温度計で復熱完了前の鋼板下面温度のみを測定する形態では、例えば厚鋼板の上下面が不均一に冷却されて厚鋼板の上下面が非対称の温度分布を有する場合に、冷却停止時の厚鋼板の温度を高精度に制御し難い。また、板厚方向の中心を境に上下対称の温度分布を有する場合であっても、復熱完了前の鋼板下面の同一部位の温度を複数の温度計で測定することにより、冷却停止時の厚鋼板の温度を高精度に制御することが容易になる。これらの観点から、本発明は、復熱完了前の鋼板温度を測定する温度計が複数備えられる形態とすることが好ましい。そこで、当該形態の本発明（第２実施形態）について、以下に説明する。なお、第２実施形態における板厚方向温度分布の推定方法は、温度計が１つの場合と基本的な考え方は共通しており、予め算出しておく温度分布の算出方法や板厚方向温度分布の関数が異なっている。

図９は、第２実施形態にかかる本発明の厚鋼板の冷却制御装置２０（以下において、単に「冷却制御装置２０」という。）を備えた厚鋼板の熱間圧延設備２００（以下において、単に「熱間圧延設備２００」という。）の一部を簡略化して示す図である。図９において、熱間圧延設備１００と同様に構成されるものには、図２で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。また、図９では一部符号の記載を省略している。図２及び図９に示すように、熱間圧延設備２００は、熱間圧延設備１００の冷却制御装置１０に代えて冷却制御装置２０が備えられている点を除き、熱間圧延設備１００と同様に構成されている。冷却制御装置２０は、冷却装置３と放射温度計７との間に配置された放射温度計４、５と、冷却装置３から厚鋼板１へ向けて噴射される冷却水の水量を制御可能な制御手段２０ｘと、を有している。制御手段２０ｘには、冷却装置３の動作制御等を実行するＣＰＵ２０ａと、該ＣＰＵ２０ａに対する記憶装置とが設けられている。冷却制御装置２０において、ＣＰＵ２０ａは、温度分布推定手段及び水量制御手段として機能する。ＣＰＵ２０ａは、マイクロプロセッサユニット及びその動作に必要な各種周辺回路を組み合わせて構成され、ＣＰＵ２０ａに対する記憶装置は、例えば、冷却装置３の動作制御等に必要なプログラムや各種データを記憶するＲＯＭ２０ｂと、ＣＰＵ２０ａの作業領域として機能するＲＡＭ２０ｃ等を組み合わせて構成される。当該構成に加えて、さらに、ＣＰＵ２０ａは、ＲＯＭ２０ｂに記憶されたソフトウエアと組み合わされることにより、冷却制御装置２０における制御手段２０ｘが機能する。

熱間圧延設備２００で本発明を実施する際には、温度測定工程（Ｓ２）において、放射温度計４、５により冷却装置３による冷却後の厚鋼板１の下面温度が測定される。放射温度計４、５によって測定された厚鋼板１の下面温度に関する情報（出力信号）は、制御手段２０ｘの入力ポート２０ｄを介して、入力信号としてＣＰＵ２０ａへと到達する。こうして入力信号が到達すると、ＣＰＵ２０ａは、ＲＯＭ２０ｂに記憶されたプログラム等に基づいて、放射温度計４によって温度を測定された地点及び放射温度計５によって温度を測定された地点のそれぞれにおける厚鋼板１の板厚方向温度分布を推定する（推定工程（Ｓ３））。こうして板厚方向温度分布が推定されたら、ＣＰＵ２０ａにおいて、板厚方向温度分布の推定結果を用いて、冷却装置３から厚鋼板１へと噴射されるべき冷却水の水量が算出される。そして、ＣＰＵ２０ａで算出された冷却水の水量に関する情報（出力信号）が、出力ポート２０ｅを介して冷却装置３へと出力され、冷却装置３から厚鋼板１へ向けて噴射されるべき冷却水の水量が制御される（制御工程（Ｓ４））。

冷却制御装置２０のＣＰＵ２０ａで行われる処理は、以下の３ステップを有している。図１に示す準備工程Ｓ１は後述する「ステップ１」及び「ステップ２」に相当し、図１に示す温度測定工程Ｓ２及び推定工程Ｓ３は後述する「ステップ３」に相当する。

［ステップ１］
冷却装置３による厚鋼板１の冷却が実際に開始される前に、冷却開始地点から復熱完了前の表面温度を測定する２つの放射温度計４、５のうちより下流側に設置されている放射温度計５の地点までの温度計算を実施し、放射温度計４、５が設置されているそれぞれの地点における板厚方向分割メッシュ毎の温度分布を算出しておく。この時、精度良く予測することの難しい冷却装置３の冷却能力を厚鋼板１の上面側と下面側とで別々に変化させた場合の温度分布も同時に算出しておく。ここで、冷却能力の変化量は想定し得る範囲内で良く、基準に対して３割程度の冷却能力変化を与えれば良い。また、変化させるパターンは１０〜２５パターンあれば良い。具体的には、例えば、上面冷却装置３ａの冷却能力を基準の冷却能力を１．００倍として０．７０、０．９０、１．１０、１．３０倍とした４パターンと、下面冷却装置３ｂの冷却能力を基準の冷却能力を１．００倍として０．７０、０．９０、１．１０、１．３０倍にした４パターンとを組み合わせた、１６パターンの板厚方向温度分布Ｔ_Ｃを用意しておくことができる。

［ステップ２］
放射温度計５が設置されている地点における厚鋼板１の板厚方向温度分布Ｔ_Ｐを、下記式（１４）及び下記式（１５）のように表す。なお、放射温度計５が設置されている地点における厚鋼板１の板厚方向温度分布Ｔ_Ｐは、板厚方向位置ｈと、放射温度計４による温度測定結果Ｔ_Ａと、放射温度計５による温度測定結果Ｔ_Ｂと、所定の係数とを用いて表される関数で、上下非対称の板厚方向温度分布を表現可能であれば、その形態は下記式（１４）及び下記式（１５）の形態に限定されるものではなく、ここで示した以外の関数を用いてもよい。

ここで、Ｔ_Ｐは板厚方向温度分布［℃］、ｈは板厚方向位置［ｍｍ］、Ｔ_Ａ及びＴ_Ｂは復熱過程温度測定値［℃］、Ｔ_Ｃはステップ１で算出した板厚方向温度分布［℃］、ｋ_ｄ〜ｋ_ｇは変数、ｐ_１〜ｐ_１２は係数、Ｓは評価関数である。

ステップ２では、厚鋼板１が冷却装置３で実際に冷却される前に、ステップ１で算出した放射温度計５の地点における複数パターン（上記例では１６パターン）の板厚方向温度分布Ｔ_Ｃと、上記式（１５）のＴ_Ａに代えてステップ１で算出しておいた放射温度計４の地点における厚鋼板１の下面温度、及び、上記式（１５）のＴ_Ｂに代えてステップ１で算出しておいた放射温度計５の地点における厚鋼板１の下面温度を用いて算出した板厚方向温度分布Ｔ_Ｐとの誤差が最小になる、下記式（１６）を満足する係数ｐ_１〜ｐ_１２を導出する。なお、係数ｐ_１〜ｐ_１２の導出は、最小２乗法のような公知の最適化手法を用いて行うことができる。下記式（１６）において、ｉは温度分布データ数を表す添え字、ｎはステップ１で板厚方向温度分布Ｔ_Ｃを算出したパターン数（上記例ではｎ＝１６）である。

［ステップ３］
厚鋼板１が冷却装置３によって実際に冷却され、放射温度計４が設置されている地点及び放射温度計５が設置されている地点に厚鋼板１が到達した時に、放射温度計４、５によって厚鋼板１の温度が測定され、その温度測定結果Ｔ_Ａ及びＴ_ＢがＣＰＵ２０ａへと送られる。そして、ステップ３では、ＣＰＵ２０ａにおいて、温度測定結果Ｔ_Ａ及びＴ_Ｂと、ステップ２で導出されＲＯＭ２０ｂに記憶されていた係数ｐ_１〜ｐ_１２と、板厚方向位置ｈとを上記式（１４）及び上記式（１５）へと代入することにより、厚鋼板１の板厚方向温度分布Ｔ_Ｐが瞬時に計算（推定）される。

これらステップ１〜ステップ３によって板厚方向温度分布Ｔ_Ｐが推定される第２実施形態において、冷却停止時の温度を制御する形態は、第１実施形態の場合と同様にすることができる。すなわち、冷却停止時の温度を制御する際には、ＣＰＵ２０ａにおいて、上記ステップ３の方法によって厚鋼板１の板厚方向温度分布Ｔ_Ｐを瞬時に推定すると共に、厚鋼板１の板厚方向平均温度を算出した後、板厚方向平均温度と冷却停止時における目標温度とが一致する、冷却装置３から厚鋼板１へ向けて噴射されるべき冷却水量が、ＣＰＵ２０ａで算出される。そして、当該冷却水量が噴射されるように、ＣＰＵ２０ａから出力された動作指令にしたがって、冷却装置３の水量密度を連続的に変更することにより、冷却停止時の厚鋼板１の温度を、目標温度に制御することが可能になる。

以上、復熱完了前の鋼板温度を２つの温度計を用いて測定する形態の本発明について説明したが、復熱完了前の鋼板温度を３以上の温度計を用いて測定する場合であっても、上記式（１５）における復熱過程の温度測定値を増やし、温度測定値の増加に見合うように係数の数を増やせば、容易に対応することができる。

図１０に、鋼板の板厚と復熱完了までの所要時間との関係を示す。図１０の縦軸は復熱完了までの所要時間［ｓ］、横軸は鋼板の板厚［ｍｍ］である。本発明において、復熱完了前の鋼板表面温度を測定する温度計を設置する位置は、図１０に示した冷却停止から復熱が完了するまでの時間の１／５から２／３までの領域とすることが好ましい。その理由は、冷却停止直後は表面温度が急激に上昇しているために表面温度を測定した際の測定値のばらつきが大きく、復熱完了直前では復熱完了前に温度分布を推定するという本発明の意味が薄れるからである。複数個の温度計を設置する場合は、上記領域内に分散させることが望ましい。

なお、板厚１０ｍｍ未満では復熱完了までの時間が短くなるため、本発明によって温度分布を早期に推定できたとしても、冷却停止温度の制御精度を向上させる効果は僅かなものになる。したがって、本発明は、冷却装置によって冷却される厚鋼板の板厚が１０ｍｍ以上である場合に、冷却停止時の鋼板温度を高精度に制御するという効果を奏することが容易になる。

また、図９では、冷却装置３の下流側且つ鋼板下面側に放射温度計４、５が配置される形態を例示している。これは、鋼板の上面側は下面側と比べると鋼板表面に冷却水が滞留しやすく、温度測定誤差が大きくなるためである。本発明において、滞留した冷却水を除去することが可能であれば、鋼板の上面側に、復熱完了前の鋼板温度を測定する温度計を設置しても良い。さらに、複数個の温度計を片面側のみに設置するのではなく、上面側と下面側に分けて設置しても良い。なお、上面側の測定値を用いる場合は、ステップ１で算出した複数パターンの板厚方向温度分布をステップ２で用いる際に、温度分布の上面側を用いるだけの対応で済み、下面側の測定値を用いる場合は、ステップ１で算出した複数パターンの板厚方向温度分布をステップ２で用いる際に、温度分布の下面側を用いるだけの対応で済む。

１．実施例１
図２に示す冷却制御装置１０を用い、下記条件にて本発明の第１実施形態を実施した。
＜条件＞
鋼種 低炭素鋼
板厚 約２０ｍｍ（測定値）
鋼板長さ ５０ｍ
冷却装置３の入側温度 約８００℃（測定値）
目標冷却停止温度 ３５０℃
鋼板速度（搬送速度） 約２．０ｍ／秒（測定値）
冷却装置３ａ、３ｂの長さ １５．０ｍ
冷却装置３ａ、３ｂの水量密度 １２Ｌ／平方メートル／秒
放射温度計５の設置位置 冷却装置３の後端から鋼板搬送方向３ｍ位置
放射温度計７の設置位置 冷却装置３の後端から鋼板搬送方向１５ｍ位置

板厚方向温度分布の算出は、第１実施形態で説明した上記方法と全く同じ方法を用いた。導出した上記式（１２）のパラメータｐ_１〜ｐ_６の数値は以下の通りである。
ｐ_１＝ −０．０１２６６４
ｐ_２＝ ０．００００６７７５９
ｐ_３＝ ２．０７３３
ｐ_４＝ −０．０１１４０５
ｐ_５＝−８３．７２
ｐ_６＝ １．４７６７

上記式（１２）に上記係数ｐ_１〜ｐ_６と温度測定値Ｔ_Ｂとを入力することにより、変数ｋ_ａ〜ｋ_ｃを特定することができ、特定された変数ｋ_ａ〜ｋ_ｃと板厚方向位置ｈとを上記式（１１）へ入力することにより、板厚方向温度分布Ｔ_Ｐを推定でき、板厚方向平均温度を算出することができる。図１１は、放射温度計５で測定した復熱過程の温度測定値Ｔ_Ｂ、及び、放射温度計７で測定した冷却停止温度である。また、図１２は、算出した板厚方向温度分布の下面温度、及び、板厚方向平均温度である。図１１及び図１２の縦軸は温度［℃］、横軸は鋼板長さ［ｍ］である。

冷却制御装置１０を用いて、放射温度計５の測定値から推定した板厚方向平均温度を目標温度の３５０℃に一致させるように、冷却装置３の水量密度を操作した結果、図１１に示すように、フィードバック制御の効果が発揮されない厚鋼板１の先端部以外は、冷却停止時の鋼板温度（放射温度計７で測定した復熱後の鋼板温度）を目標値に制御することができた。このとき、図１２に示すように、放射温度計５の測定値を用いて推定した板厚方向平均温度と放射温度計７で測定した冷却停止後の鋼板温度は概ね一致しており、推定精度が良好であることを示している。

２．実施例２
図９に示す冷却制御装置２０を用い、下記条件にて本発明の第２実施形態を実施した。
＜条件＞
鋼種 低炭素鋼
板厚 約６０ｍｍ（測定値）
鋼板長さ ２０ｍ
冷却装置３の入側温度 約８００℃（測定値）
目標冷却停止温度 ２５０℃
鋼板速度（搬送速度） 約０．４ｍ／秒（測定値）
冷却装置３ａ、３ｂの長さ １５．０ｍ
冷却装置３ａ、３ｂの水量密度 １２Ｌ／平方メートル／秒
放射温度計４の設置位置 冷却装置３の後端から鋼板搬送方向２ｍ位置
放射温度計５の設置位置 冷却装置３の後端から鋼板搬送方向４ｍ位置
放射温度計７の設置位置 冷却装置３の後端から鋼板搬送方向１５ｍ位置

板厚方向温度分布の算出は、第２実施形態で説明した上記方法と全く同じ方法を用いた。導出された上記式（１５）のパラメータｐ_１〜ｐ_１２の数値は以下の通りである。
ｐ_１＝ −０．００００３４６４１
ｐ_２＝ −０．０００００１０４５７
ｐ_３＝ ０．０００００１３１４７
ｐ_４＝ ０．０５６９７３
ｐ_５＝ ０．００１７１７６
ｐ_６＝ −０．０２１５２８
ｐ_７＝ ０．６３２８９
ｐ_８＝ ０．１１４９９
ｐ_９＝ −０．１０２８８
ｐ_１０＝−３９．１６４
ｐ_１１＝ −３．５４５５
ｐ_１２＝ ４．４２３５

上記式（１５）に上記係数ｐ_１〜ｐ_１２と温度測定値Ｔ_Ａと温度測定値Ｔ_Ｂとを入力することにより、変数ｋ_ｄ〜ｋ_ｇを特定することができ、特定された変数ｋ_ｄ〜ｋ_ｇと板厚方向位置ｈとを上記式（１４）へ入力することにより、板厚方向温度分布Ｔ_Ｐを推定でき、板厚方向平均温度を算出することができる。図１３は、放射温度計４で測定した復熱過程の温度測定値Ｔ_Ａ、放射温度計５で測定した復熱過程の温度測定値Ｔ_Ｂ、及び、放射温度計７で測定した冷却停止温度である。また、図１４は、算出した板厚方向温度分布の上面温度及び下面温度、並びに、板厚方向平均温度である。図１３及び図１４の縦軸は温度［℃］、横軸は鋼板長さ［ｍ］である。

冷却制御装置２０を用いて、放射温度計４及び放射温度計５の測定値から推定した板厚方向平均温度を目標温度の２５０℃に一致させるように、冷却装置３の水量密度を操作した結果、図１３に示すように、フィードバック制御の効果が発揮されない厚鋼板１の先端部以外は、冷却停止時の鋼板温度（放射温度計７で測定した復熱後の鋼板温度）を目標値に制御することができた。このとき、図１４に示すように、放射温度計４及び放射温度計５の測定値を用いて推定した板厚方向平均温度と放射温度計７で測定した冷却停止後の鋼板温度は概ね一致しており、推定精度が良好であることを示している。

本発明の厚鋼板の冷却制御装置、厚鋼板の冷却制御方法、及び、厚鋼板の製造方法は、造船用、発電プラント用、及び、ラインパイプ用等、様々な用途を有する厚鋼板の製造に用いることができる。

Ｓ１…準備工程
Ｓ２…温度測定工程
Ｓ３…推定工程
Ｓ４…制御工程
１…厚鋼板
２…テーブルローラ
３…冷却装置
３ａ…上面冷却装置
３ｂ…下面冷却装置
４〜７…放射温度計
８…鋼板速度測定装置
９…鋼板板厚測定装置
１０、２０…厚鋼板の冷却制御装置
１０ｘ、２０ｘ…制御手段
１０ａ、２０ａ…ＣＰＵ（温度分布推定手段、水量制御手段）
１０ｂ、２０ｂ…ＲＯＭ
１０ｃ、２０ｃ…ＲＡＭ
１０ｄ、２０ｄ…入力ポート
１０ｅ、２０ｅ…出力ポート
１００、２００…厚鋼板の熱間圧延設備

Claims (7)

1. 熱間圧延後に搬送ライン上を搬送されている厚鋼板を所定の温度へと冷却する冷却装置の動作を制御する装置であって、
   前記冷却装置よりも下流側の前記搬送ラインに配置された、冷却停止後且つ復熱完了前の前記厚鋼板の表面温度を測定する温度計と、
   前記温度計で測定された復熱完了前の表面温度を用いて、前記厚鋼板の板厚方向温度分布を推定する、温度分布推定手段と、
   前記温度分布推定手段によって推定された前記板厚方向温度分布に基づいて、前記冷却装置から前記厚鋼板へと向けて噴射される冷媒の流量を制御する、水量制御手段と、
   を有し、
   前記冷却装置によって前記厚鋼板が冷却される前に、前記温度分布推定手段において、鋼板表面及び内部の熱流束を考慮した温度計算により前記温度計の位置における仮の板厚方向温度分布が算出され、且つ、前記厚鋼板の板厚方向位置と前記復熱完了前の温度と係数とを用いて表される板厚方向温度分布の推定式が特定され、
   前記冷却装置によって前記厚鋼板が冷却される前に、前記推定式と前記仮の板厚方向温度分布との誤差を最小にする前記係数が、前記温度分布推定手段で導出され、
   導出された前記係数を用いて表される前記推定式に、前記厚鋼板の板厚方向位置及び前記温度計で測定された前記復熱完了前の温度が代入されることにより、前記温度分布推定手段で前記厚鋼板の板厚方向温度分布が推定されることを特徴とする、厚鋼板の冷却制御装置。
2. 前記温度計が複数備えられることを特徴とする、請求項１に記載の厚鋼板の冷却制御装置。
3. 熱間圧延後に搬送ライン上を搬送されている厚鋼板を所定の温度へと冷却する冷却装置の動作を制御する装置であって、
   前記冷却装置よりも下流側の前記搬送ラインに配置された、冷却停止後且つ復熱完了前の前記厚鋼板の表面温度を測定する温度計と、
   前記温度計で測定された復熱完了前の表面温度を用いて、前記厚鋼板の板厚方向温度分布を推定する、温度分布推定手段と、
   前記温度分布推定手段によって推定された前記板厚方向温度分布に基づいて、前記冷却装置から前記厚鋼板へと向けて噴射される冷媒の流量を制御する、水量制御手段と、
   を有し、
   前記温度計が複数備えられ、
   前記冷却装置によって前記厚鋼板が冷却される前に、前記温度分布推定手段において、鋼板表面及び内部の熱流束を考慮した温度計算により、複数の前記温度計のそれぞれの測定地点における仮の板厚方向温度分布が算出され、且つ、前記厚鋼板の板厚方向位置と複数の前記温度計によって測定された前記復熱完了前の温度と係数とを用いて表される、複数の前記温度計のうち最も下流側に配置された温度計による測定地点における板厚方向温度分布の推定式が特定され、
   前記冷却装置によって前記厚鋼板が冷却される前に、複数の前記温度計のうち最も下流側に配置された温度計による測定地点における前記推定式と前記仮の板厚方向温度分布との誤差を最小にする前記係数が、前記温度分布推定手段で導出され、
   導出された前記係数を用いて表される前記推定式に、前記厚鋼板の板厚方向位置及び複数の前記温度計で測定された前記復熱完了前の温度が代入されることにより、前記温度分布推定手段で前記厚鋼板の板厚方向温度分布が推定されることを特徴とする、厚鋼板の冷却制御装置。
4. 熱間圧延後に搬送ライン上を搬送されている厚鋼板を所定の温度へと冷却する冷却装置の動作を制御する方法であって、
   前記冷却装置よりも下流側の前記搬送ラインに配置された、冷却停止後且つ復熱完了前の前記厚鋼板の表面温度を測定する温度計によって、前記厚鋼板の表面温度を測定する温度測定工程と、
   前記温度測定工程で測定された復熱完了前の表面温度を用いて、前記厚鋼板の板厚方向温度分布を推定する推定工程と、
   前記推定工程で推定された前記板厚方向温度分布に基いて、前記冷却装置から前記厚鋼板へと向けて噴射される冷媒の流量を制御する制御工程と、
   を有し、
   前記冷却装置によって前記厚鋼板が冷却される前に、鋼板表面及び内部の熱流束を考慮した温度計算により前記温度計の位置における仮の板厚方向温度分布が算出され、且つ、前記厚鋼板の板厚方向位置と前記復熱完了前の温度と係数とを用いて表される板厚方向温度分布の推定式が特定され、
   前記冷却装置によって前記厚鋼板が冷却される前に、前記推定式と前記仮の板厚方向温度分布との誤差を最小にする前記係数が導出され、
   導出された前記係数を用いて表される前記推定式に、前記厚鋼板の板厚方向位置及び前記温度計で測定された前記復熱完了前の温度が代入されることにより、前記推定工程で前記厚鋼板の板厚方向温度分布が推定されることを特徴とする、厚鋼板の冷却制御方法。
5. 前記温度計が複数備えられることを特徴とする、請求項４に記載の厚鋼板の冷却制御方法。
6. 熱間圧延後に搬送ライン上を搬送されている厚鋼板を所定の温度へと冷却する冷却装置の動作を制御する方法であって、
   前記冷却装置よりも下流側の前記搬送ラインに配置された、冷却停止後且つ復熱完了前の前記厚鋼板の表面温度を測定する温度計によって、前記厚鋼板の表面温度を測定する温度測定工程と、
   前記温度測定工程で測定された復熱完了前の表面温度を用いて、前記厚鋼板の板厚方向温度分布を推定する推定工程と、
   前記推定工程で推定された前記板厚方向温度分布に基いて、前記冷却装置から前記厚鋼板へと向けて噴射される冷媒の流量を制御する制御工程と、
   を有し、
   前記温度計が複数備えられ、
   前記冷却装置によって前記厚鋼板が冷却される前に、鋼板表面及び内部の熱流束を考慮した温度計算により、複数の前記温度計のそれぞれの測定地点における仮の板厚方向温度分布が算出され、且つ、前記厚鋼板の板厚方向位置と複数の前記温度計によって測定された前記復熱完了前の温度と係数とを用いて表される、複数の前記温度計のうち最も下流側に配置された温度計による測定地点における板厚方向温度分布の推定式が特定され、
   前記冷却装置によって前記厚鋼板が冷却される前に、複数の前記温度計のうち最も下流側に配置された温度計による測定地点における前記推定式と前記仮の板厚方向温度分布との誤差を最小にする前記係数が導出され、
   導出された前記係数を用いて表される前記推定式に、前記厚鋼板の板厚方向位置及び複数の前記温度計で測定された前記復熱完了前の温度が代入されることにより、前記推定工程で前記厚鋼板の板厚方向温度分布が推定されることを特徴とする、厚鋼板の冷却制御方法。
7. 請求項４〜６のいずれか１項に記載の厚鋼板の冷却制御方法を用いる厚鋼板の製造方法。

Images