JP7179426B2 - 鋼板温度データ処理装置および鋼板温度データ処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱間圧延後の鋼板を冷却制御する技術に関する。

熱間圧延後の鋼板は、冷却プロセスを経て所望の温度まで下げられる。冷却プロセスにおける冷却制御にフィードフォワード制御が用いられる場合、鋼板温度予測モデルが必要となるので、鋼板製品の製造開始前に鋼板温度予測モデルが予め作成される。鋼板温度予測モデルは、パラメータとして、鋼板と鋼板を冷却する冷却水との間の熱伝達率を含む。

熱伝達率に関する技術として、例えば、特許文献１は、熱間圧延後の鋼板を冷却する冷却装置における熱伝達の状況をモデル化した熱伝達率モデル内に存在するパラメータを、鋼板の冷却実績値を用いた推定計算を用いて、推定する推定方法について開示している。

特開２０１６－２０９９１１号公報

熱伝達率は、熱間圧延後の鋼板を冷却プロセスによって冷却したときの鋼板温度データを基にして推定される。外乱の影響を大きく受けた鋼板温度データは、鋼板温度を正確に示していないので、熱伝達率の推定の精度が悪くなり、この結果、鋼板温度予測モデルの精度も悪くなる。

本発明の目的は、熱間圧延後の鋼板の冷却制御に用いられる鋼板温度予測モデルのパラメータとなる熱伝達率について、この推定に用いられる鋼板温度データが受ける外乱の影響を抑制することができる鋼板温度データ処理装置および鋼板温度データ処理方法を提供することである。

本発明の第１局面に係る鋼板温度データ処理装置は、鋼板と冷却水の間の熱伝達率をパラメータとして含む鋼板温度予測モデルを用いて、熱間圧延後の前記鋼板を冷却する制御において、前記熱伝達率を推定するために予め測定される、前記鋼板の搬送方向における前記鋼板の温度を示す鋼板温度データを処理する装置であって、前記搬送方向に沿って搬送されながら、前記冷却水が供給される前記熱間圧延後の前記鋼板に対して測定された前記鋼板温度データから、前記搬送方向における前記冷却水の水量変動を示す周波数成分を除去することにより、第１補正鋼板温度データを生成する第１補正部を備える。

熱間圧延後の鋼板は、冷却プロセスによって、冷却水が供給される。熱間圧延後の鋼板に供給される冷却水の水量は、指令値と一致すべきである。しかし、冷却水の水量を指令値に一致されせることは、冷却プロセスの能力上限界があり、特に、鋼板製品の製造開始前は、冷却プロセスが安定しておらず、冷却水の水量は指令値を中心にして変動している。これが外乱となり、熱伝達率の推定精度を低下させる原因となる。

第１補正鋼板温度データは、鋼板の搬送方向における水量変動を示す周波数成分（周波数帯域）を、鋼板温度データから除去されたデータである。よって、第１補正鋼板温度データによれば、鋼板温度データよりも、温度変動が抑制されているので、熱伝達率の推定精度を向上させることができる。

熱伝達率の推定には、第１補正鋼板温度データが用いられてもよいし、後述する第２補正鋼板温度データが用いられてもよい。

前記第１補正鋼板温度データの相対的に温度が低い部分について、前記第１補正鋼板温度データの極大値を基準にして温度を上げることにより、第２補正鋼板温度データを生成する。

熱間圧延後の鋼板の表面には、部分的にスケール等の被膜（以下、スケール）が形成されている。熱間圧延後の鋼板の温度を放射温度計で計測したとき、スケールが形成された領域とスケールが形成されていない領域とで実際の温度が同じでも、スケールが形成された領域は、スケールが形成されていない領域と比べて、温度が低く測定される。従って、熱間圧延後の鋼板の温度分布にムラが生じる。これが外乱となり、熱伝達率の推定精度を低下させる原因となる。

鋼板の温度分布にムラが発生する原因として、冷却水の水量変動とスケールがある。水量変動を示す周波数帯域は予め分かっているので、鋼板温度データから水量変動を示す周波数成分が除去された第１補正鋼板温度データが生成される。従って、第１補正鋼板温度データにおいて、相対的に温度が低い部分は、スケールが形成された領域と見なし、極大値（ピーク値）の部分は、鋼板の表面に何も形成されていない領域と見なすことができる。第２補正部は、これを基にして、第１補正鋼板温度データの相対的に温度が低い部分について、第１補正鋼板温度データの極大値を基準にして温度を上げることにより、第２補正鋼板温度データを生成する。これにより、スケールが原因となる鋼板の温度分布のムラを小さくすることができるので、熱伝達率の推定精度を向上させることができる。

上記構成において、前記第１補正鋼板温度データを平滑化し、前記第１補正鋼板温度データのピーク値と、前記平滑化された前記第１補正鋼板温度データとの温度差であるピーク位置温度補正量を計算し、前記計算したピーク位置温度補正量を用いて前記鋼板上の各位置での温度補正量を計算し、前記鋼板上の各位置での温度補正量を、前記平滑化された前記第１補正鋼板温度データに加算することにより、第２補正鋼板温度データを生成する第２補正部をさらに備える。

この構成は、第２補正鋼板データの生成の仕方の一例である。

上記構成において、前記鋼板は、ローラテーブルによって、前記搬送方向に搬送されており、前記鋼板温度データ処理装置は、前記鋼板の冷却が開始される前の前記鋼板に対して測定された前記鋼板温度データ、前記鋼板の冷却が終了したときの前記鋼板に対して測定された前記鋼板温度データを基にして生成された前記第２補正鋼板温度データ、および、前記鋼板の復熱過程中での前記鋼板に対して上側および下側それぞれから測定された各前記鋼板温度データを基にして生成された各前記第２補正鋼板温度データのそれぞれについて、移動標準偏差または移動分散である温度ばらつきデータを算出する第１算出部と、前記温度ばらつきデータの平均である平均ばらつきデータを算出する第２算出部と、前記平均ばらつきデータにおいて、所定のしきい値より小さい極小値が示す位置を、前記熱伝達率の推定がされる前記鋼板上の位置として抽出する抽出部と、を備える。

この構成によれば、熱伝達率の推定がされる鋼板上の位置（以下、熱伝達率推定位置）を求めることができる。

熱伝達率推定位置の温度を用いて、熱伝達率が推定される。搬送される鋼板のある位置を熱伝達率推定位置とし、この位置での冷却開始温度、冷却終了温度、および、冷却開始から冷却終了までの所定の時点の温度（例えば、復熱過程中間温度）を用いて、この位置の熱伝達率が推定される。冷却開始温度は、鋼板温度データから取得される（冷却水が供給されていなので、鋼板温度データを補正する必要がない）。冷却終了温度および所定の時点の温度は、第２補正鋼板温度データから取得される。

鋼板がローラテーブルによって搬送される場合、鋼板がローラ上を滑る等が原因で、ローラテーブル上で鋼板の位置ずれが不可避的に発生する。従って、鋼板温度データおよび第２補正鋼板温度データが示す熱伝達率推定位置には、ズレが発生する。

この構成は、これらのデータが示す熱伝達率推定位置にズレが発生していることを前提とし、搬送方向における鋼板の温度のばらつきが小さい位置を、熱伝達率推定位置とする。これにより、これらのデータが示す熱伝達率推定位置にズレが発生していても、熱伝達率推定位置の温度と大きな差はないので、熱伝達率の推定精度を向上させることができる。

本発明の第２局面に係る鋼板温度データ処理方法は、鋼板と冷却水の間の熱伝達率をパラメータとして含む鋼板温度予測モデルを用いて、熱間圧延後の前記鋼板を冷却する制御において、前記熱伝達率を推定するために予め測定される、前記鋼板の搬送方向における前記鋼板の温度を示す鋼板温度データを処理する方法であって、前記搬送方向に沿って搬送されながら、前記冷却水が供給される前記熱間圧延後の前記鋼板に対して測定された前記鋼板温度データから、前記搬送方向における前記冷却水の水量変動を示す周波数成分を除去することにより、第１補正鋼板温度データを生成する第１補正ステップと、前記第１補正鋼板温度データを平滑化し、前記第１補正鋼板温度データのピーク値と、前記平滑化された前記第１補正鋼板温度データとの温度差であるピーク位置温度補正量を計算し、前記計算したピーク位置温度補正量を用いて前記鋼板上の各位置での温度補正量を計算し、前記鋼板上の各位置での温度補正量を、前記平滑化された前記第１補正鋼板温度データに加算することにより、第２補正鋼板温度データを生成する第２補正ステップとを備える。

本発明の第２局面に係る鋼板温度データ処理方法は、本発明の第１局面に係る鋼板温度データ処理装置を方法の観点から規定しており、本発明の第１局面に係る鋼板温度データ処理装置と同様の作用効果を有する。

本発明によれば、熱間圧延後の鋼板の冷却制御に用いられる鋼板温度予測モデルのパラメータとなる熱伝達率について、この推定に用いられる鋼板温度データが受ける外乱の影響を抑制することができる。

熱間圧延後の鋼板に対する冷却プロセスを示す模式図である。 鋼板温度データの例を示すグラフである。 実施形態に係る鋼板温度データ処理装置のブロック図である。 実施形態に係る鋼板温度データ処理装置の動作を説明するフローチャートである。 図４Ａの処理Ｓ１のフローチャートである。 図４Ａの処理Ｓ２のフローチャートである。 図４Ａの処理Ｓ３のフローチャートである。 冷却バンクが鋼板に供給する冷却水の水量の一例に関するグラフである。 図６は、図５に示す水量の実測値データ（グラフの実線）を高速フーリエ変換することによって得られたパワースペクトルを示すグラフである。 鋼板温度データと第１補正鋼板温度データの例を示すグラフである。 第１補正鋼板温度データ、平滑化された第１補正鋼板温度データおよび第２補正鋼板温度データの例を示すグラフである。 移動標準偏差データの例を示すグラフである。 平均移動標準偏差データの例を示すグラフである。 図１１は、図１０に示すグラフにおいて、所定のしきい値と極小値を追加したグラフである。 冷却開始前の鋼板温度ＳＣＴの鋼板温度データに対して、熱伝達率推定位置が設定された例を示すグラフである。 第２補正鋼板温度データｄ－ＭＴ（上）に対して、熱伝達率推定位置が設定された例を示すグラフである。 第２補正鋼板温度データｄ－ＭＴ（下）に対して、熱伝達率推定位置が設定された例を示すグラフである。 第２補正鋼板温度データｄ－ＦＣＴに対して、熱伝達率推定位置が設定された例を示すグラフである。 冷却終了後の鋼板温度について、鋼板温度データ、第２補正鋼板温度データ、シミュレーションデータの例を示すグラフである。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。各図において、同一符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その構成について、既に説明している内容については、その説明を省略する。なお、符号において、構成を総称で示す場合、数字のみが用いられ（例えば、冷却バンク２０３）、構成を個別に示す場合、数字の後に英語アルファベットを付加している（例えば、冷却バンク２０３ａ、冷却バンク２０３ｂ）。

図１は、熱間圧延後の鋼板Ｗに対する冷却プロセスを示す模式図である。鋼板Ｗは、厚鋼板である。厚鋼板のサイズは、例えば、長さ５～６０ｍ、幅１～５ｍ、厚さ０．５～４０ｃｍ）である。

圧延機２０１から出てきた、熱間圧延後の鋼板Ｗは、ローラテーブル２０２によって、冷却バンク２０３に搬送される。鋼板Ｗは、ローラテーブル２０２によって所定の速度で搬送されながら、冷却バンク２０３を通過する。冷却バンク２０３は、鋼板Ｗの搬送方向Ｄに沿って、複数設置されている（図１では、２つの冷却バンク２０３ａ，２０３ｂが示されている）。各冷却バンク２０３は、通過する鋼板Ｗに冷却水を供給することにより、鋼板Ｗを冷却する。

鋼板Ｗの冷却制御は、複数の箇所で鋼板Ｗの温度を測定する必要があるので、これらの箇所に温度計２０４（例えば、放射温度計）が設置されている。詳しくは、冷却開始前の鋼板温度ＳＣＴを測定する箇所に、温度計２０４ａが設置され、復熱過程中間温度ＭＴを測定する箇所に、温度計２０４ｂ，２０４ｃが設置され、冷却終了後の鋼板温度ＦＣＴを測定する箇所に、温度計２０４ｄが設置されている。少なくとも一箇所は、鋼板Ｗの上側と下側から鋼板温度が測定することが好ましい。図１では、復熱過程中間温度ＭＴが、鋼板Ｗの上側と下側から測定されている。

冷却開始前の鋼板温度ＳＣＴは、最初の冷却バンク２０３ａに入る前の鋼板温度である。復熱過程中間温度ＭＴは、最後の冷却バンク２０３ｂを通過した後の鋼板内部と表裏面の温度差が残っている状態での鋼板温度である。冷却終了後の鋼板温度ＦＣＴは、鋼板Ｗの目標温度である。

鋼板Ｗが厚鋼板の場合、冷却制御として、フィードフォワード制御が用いられる。厚鋼板は、冷却が終了する個所（最後の冷却バンク２０３ｂの出口）から、鋼板温度が厚さ方向にほぼ均一となっている鋼板温度ＦＣＴの測定個所まで離れているので 、フィードバック制御では、制御が間に合わないからである。

鋼板Ｗの冷却制御は、鋼板温度予測モデル、冷却開始前の鋼板温度ＳＣＴおよび復熱過程中間温度ＭＴを基にして、冷却終了後の鋼板温度ＦＣＴを予測し、鋼板Ｗに供給する冷却水を調整する。

鋼板温度予測モデルは、鋼板製品の製造を開始する前に予め作成される。鋼板温度予測モデルは、パラメータとして、熱伝達率を含む。熱伝達率は、鋼板製品の製造を開始する前に測定された鋼板温度データを基にして推定される。鋼板温度データは、温度計２０４で測定された、搬送方向Ｄに沿った鋼板温度のデータである。言い換えれば、鋼板温度データは、熱間圧延後の鋼板Ｗが搬送方向Ｄに沿って搬送されながら、冷却バンク２０３によって冷却水が供給される熱間圧延後の鋼板Ｗに対して測定された温度データである。

鋼板温度データについて詳しく説明する。図２は、鋼板温度データの例を示すグラフである。この鋼板温度データは、鋼板製品の製造が開始される前に、試験的に冷却バンク２０３で冷却した鋼板Ｗに対して、温度計２０４ｄを用いて測定されたものである。グラフの横軸は、搬送方向Ｄにおける鋼板上の位置を示す。グラフの縦軸は、冷却終了後の鋼板温度ＦＣＴを示す。鋼板製品の製造が開始される前なので、冷却バンク２０３の動作が安定しておらず、鋼板上の位置に応じて、鋼板温度ＦＣＴが変動している。

図３は、実施形態に係る鋼板温度データ処理装置１００のブロック図である。鋼板温度データ処理装置１００は、処理部１と、ＩＦ部２と、入力部３と、出力部４と、を備える。

処理部１は、鋼板温度データ処理装置１００の全体を統括し、鋼板温度データ処理装置１００の動作に必要な処理をする。処理部１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、および、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等のハードウェア、処理部１の機能を実行するためのプログラムおよびデータ等によって実現される。

ＩＦ部２は、処理部１に接続され、処理部１の制御に従って、外部の機器との間で信号等を入出力する。例えば、ＩＦ部２は、温度計２０４が測定した鋼板温度を受信し、これを処理部１へ送る。また、ＩＦ部２は、冷却バンク２０３が鋼板Ｗに供給する冷却水の水量の指令値と実測値を受信し、これを処理部１へ送る。ＩＦ部２は、入出力インターフェース回路によって実現される。

入力部３は、処理部１に接続され、ユーザが、各種の情報、データ、命令等を入力するための装置である。入力部３は、マウス、キーボード、タッチパネル等により実現される。出力部４は、処理部１に接続され、処理部１の制御に従って、入力部３から入力されたコマンド、データ等を出力する装置である。出力部４は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ ｄｉｓｐｌａｙ）等により実現される。

処理部１は、機能ブロックとして、記憶部１１、第１補正部１２、第２補正部１３、第１算出部１４、第２算出部１５および抽出部１６を備える。

図１および図３を参照して、記憶部１１は、温度計２０４を用いて測定された鋼板温度データおよび冷却バンク２０３が鋼板Ｗに供給する冷却水の水量の指令値データと実測値データを記憶する。これらは、鋼板製品の製造開始前に、熱間圧延後の鋼板Ｗを冷却バンク２０３によって試験的に冷却することによって取得される。鋼板温度データとして、冷却開始前の鋼板温度ＳＣＴの鋼板温度データ、鋼板Ｗの上側から測定された復熱過程中間温度ＭＴ（上）の鋼板温度データ、鋼板Ｗの下側から測定された復熱過程中間温度ＭＴ（下）の鋼板温度データ、および、冷却終了後の鋼板温度ＦＣＴの鋼板温度データがある。

残りの機能ブロック（第１補正部１２、第２補正部１３、第１算出部１４、第２算出部１５、抽出部１６）については、後で説明する。

実施形態に係る鋼板温度データ処理装置１００の動作を説明する。図４Ａは、この動作を説明するフローチャートである。図１、図３および図４Ａを参照して、記憶部１１には、上述したように、鋼板温度データ、水量の指令値と実測値が予め記憶されている。鋼板温度データ処理装置１００のユーザは、入力部３を操作して、鋼板温度データを処理する命令を処理部１に入力する。

これにより、第１補正部１２は、鋼板Ｗの上側から測定された復熱過程中間温度ＭＴ（上）の鋼板温度データ、鋼板Ｗの下側から測定された復熱過程中間温度ＭＴ（下）の鋼板温度データ、および、冷却終了後の鋼板温度ＦＣＴの鋼板温度データを記憶部１１から読み出し、これらの鋼板温度データのそれぞれについて、搬送方向Ｄにおける冷却水の水量変動を示す周波数成分を除去することにより、第１補正鋼板温度データを生成する（Ｓ１）。冷却開始前の鋼板温度ＳＣＴの鋼板温度データが対象とならないのは、この時点で鋼板Ｗは、冷却バンク２０３が供給する冷却水によって冷却されていないからである。

図４Ｂは、図４Ａの処理Ｓ１のフローチャートである。まず、第１補正部は、冷却バンク２０３が鋼板Ｗに供給した冷却水の水量の実測値データを、記憶部１１から読み出し、実測値データを周波数解析する（Ｓ１－１）。処理Ｓ１－１を詳しく説明する。図５は、冷却バンク２０３が鋼板Ｗに供給する冷却水の水量の一例に関するグラフである。グラフの横軸は、搬送方向Ｄにおける鋼板上の位置を示す。グラフの縦軸は、冷却水の水量を示す。実線のグラフは、水量の実測値データを示す。点線のグラフは、水量の指令値データを示す。

図１および図５を参照して、熱間圧延後の鋼板Ｗは、冷却バンク２０３によって、冷却水が供給されて冷却される。熱間圧延後の鋼板Ｗに供給される冷却水の水量の実測値データは、指令値データと一致すべきである。しかし、これらを一致されせることは、冷却バンク２０３の能力上限界があり、特に、鋼板製品の製造開始前は、冷却バンク２０３が安定しておらず、冷却水の水量は指令値を中心にして変動している。これが外乱となり、熱伝達率の推定精度を低下させる原因となる。

図６は、図５に示す水量の実測値データ（グラフの実線）を高速フーリエ変換することによって得られたパワースペクトルを示すグラフである。グラフの横軸は、周波数を示す。グラフの縦軸は、パワースペクトルを示す。０．７×１０^－３～１．６×１０^－３の周波数成分のパワースペクトルが大きい。これが、冷却水の水量変動を示す周波数成分である。

ユーザは、図６に示すグラフを見て、冷却水の水量変動を示す周波数成分を決定する。ユーザは入力部３を用いて、この決定した周波数成分を入力する。第１補正部１２は、冷却水の水量変動を示す周波数成分を除去するバンドストップフィルタを備えており、バンドストップする周波数成分を前記決定した周波数成分に設定する。

第１補正部１２は、バンドストップフィルタを用いて、鋼板Ｗの上側から測定された復熱過程中間温度ＭＴ（上）の鋼板温度データ、鋼板Ｗの下側から測定された復熱過程中間温度ＭＴ（下）の鋼板温度データ、冷却終了後の鋼板温度ＦＣＴの鋼板温度データのそれぞれをフィルタリングすることにより、これらの第１補正鋼板温度データを生成する（Ｓ１－２）。

図７は、鋼板温度データと第１補正鋼板温度データの例を示すグラフである。グラフの横軸は、搬送方向Ｄにおける鋼板上の位置を示す。グラフの縦軸は、冷却終了後の鋼板温度ＦＣＴを示す。点線のグラフは、鋼板温度データを示し、これは図２に示すグラフと同じである。実線のグラフは、この鋼板温度データから生成された第１補正鋼板温度データを示す。第１補正鋼板温度データは、鋼板温度データよりも変動が小さい。これは、水量変動が原因となる外乱の影響が抑制されていることを示す。

他の外乱として、熱間圧延後の鋼板Ｗの表面に部分的に形成されたスケール等の被膜（以下、スケール）がある。熱間圧延後の鋼板Ｗの温度を放射温度計で計測したとき、スケールが形成された領域とスケールが形成されていない領域とで実際の温度が同じでも、スケールが形成された領域は、スケールが形成されていない領域と比べて、温度が低く測定される。従って、熱間圧延後の鋼板Ｗの温度分布にムラが生じる。これが外乱となり、熱伝達率の推定精度を低下させる原因となる。

そこで、第１補正鋼板温度データからスケールが原因となる温度低下を除く処理がされる。詳しく説明する。図１、図３および図４Ａを参照して、第２補正部１３は、第１補正鋼板温度データの相対的に温度が低い部分について、第１補正鋼板温度データの極大値を基準にして温度を上げることにより、第２補正鋼板温度データを生成する（Ｓ２）。具体的には、第２補正部１３は、第１補正鋼板温度データを平滑化し、平滑化された第１補正鋼板温度データと第１補正鋼板温度データの極大値との温度差を基にして、平滑化された第１補正鋼板温度データが示す温度を上げることにより、第２補正鋼板温度データを生成する。

図８は、第１補正鋼板温度データ、平滑化された第１補正鋼板温度データおよび第２補正鋼板温度データの例を示すグラフである。グラフの横軸は、搬送方向Ｄにおける鋼板上の位置を示す。グラフの縦軸は、冷却終了後の鋼板温度ＦＣＴを示す。

点線のグラフは、第１補正鋼板温度データを示し、これは図７に示す実線のグラフと同じである。一点鎖線のグラフは、平滑化された第１補正鋼板温度データを示す。実線のグラフは、第２補正鋼板温度データを示す。

図４Ｃは、図４Ａの処理Ｓ２のフローチャートである。図３、図４Ｃおよび図８を参照して、第２補正部１３は、第１補正鋼板温度データを平滑化する（Ｓ２－１）。これにより、平滑化された第１補正鋼板温度データが生成される。平滑化の手法は、例えば、ロバスト局所重み付き散布図平滑化法である。

次に、第２補正部１３は、ピーク位置温度補正量を計算する（Ｓ２－２）。ピーク位置温度補正量は、第１補正鋼板温度データの極大値（ピーク値）と、平滑化された第１補正鋼板温度データとの温度差である。

次に、第２補正部１３は、鋼板上の各位置での温度補正量を計算する（Ｓ２－３）。これは、ピーク位置温度補正量を用いて、エルミート補正等により計算される。但し、鋼板Ｗの両端での温度補正量はゼロとされる。鋼板Ｗの両端で鋼板温度の測定が途切れているので、鋼板Ｗの両端では、温度補正量を正しく計算できないからである。第２補正部１３は、鋼板上の各位置での温度補正量を、平滑化された第１補正鋼板温度データに加算する（Ｓ２－４）。これにより、第２補正鋼板温度データが生成される。

以上により、鋼板Ｗの上側から測定された復熱過程中間温度ＭＴ（上）の鋼板温度データを基にした第２補正鋼板温度データ（以下、第２補正鋼板温度データＳｃ－ＭＴ（上））、鋼板Ｗの下側から測定された復熱過程中間温度ＭＴ（下）の鋼板温度データを基にした第２補正鋼板温度データ（以下、第２補正鋼板温度データＳｃ－ＭＴ（下））、および、冷却終了後の鋼板温度ＦＣＴの鋼板温度データを基にした第２補正鋼板温度データ（以下、第２補正鋼板温度データＳｃ－ＦＣＴ）が生成される。言い換えれば、第２補正鋼板温度データＳｃ－ＭＴ（上）は、鋼板Ｗの冷却の開始から終了までの所定の時点での鋼板Ｗに対して、鋼板Ｗの上側から測定された鋼板温度データを基にして生成された第２補正鋼板温度データであり、第２補正鋼板温度データＳｃ－ＭＴ（下）は、鋼板Ｗの冷却の開始から終了までの所定の時点での鋼板Ｗに対して、鋼板Ｗの下側から測定された鋼板温度データを基にして生成された第２補正鋼板温度データであり、第２補正鋼板温度データＳｃ－ＦＣＴは、鋼板Ｗの冷却が終了したときの鋼板Ｗに対して測定された鋼板温度データを基にして生成された第２補正鋼板温度データである。

次に、熱伝達率の推定がされる鋼板上の位置（以下、熱伝達率推定位置ｐ）が算出される（Ｓ３）。熱伝達率推定位置ｐの温度を用いて、熱伝達率が推定される。鋼板Ｗがローラテーブル２０２によって搬送される場合、鋼板Ｗがローラ上を滑る等が原因で、ローラテーブル２０２上で鋼板Ｗの位置ずれが不可避的に発生する。従って、冷却開始前の鋼板温度ＳＣＴの鋼板温度データ、第２補正鋼板温度データＳｃ－ＭＴ（上）、第２補正鋼板温度データＳｃ－ＭＴ（下）、第２補正鋼板温度データＳｃ－ＦＣＴのそれぞれが示す熱伝達率推定位置ｐには、ズレが発生する。

実施形態は、これらのデータが示す熱伝達率推定位置ｐにズレが発生していることを前提とし、搬送方向Ｄにおける鋼板Ｗの温度のばらつきが小さい位置を、熱伝達率推定位置ｐとする。これにより、これらのデータが示す熱伝達率推定位置ｐにズレが発生していても、熱伝達率推定位置ｐの温度と大きな差はないので、熱伝達率の推定精度を向上させることができる。

熱伝達率推定位置ｐの算出について詳しく説明する。図４Ｄは、図４Ａの処理Ｓ３のフローチャートである。図３および図４Ｄを参照して、第１算出部１４は、冷却開始前の鋼板温度ＳＣＴの鋼板温度データ、第２補正鋼板温度データＳｃ－ＭＴ（上）、第２補正鋼板温度データＳｃ－ＭＴ（下）、第２補正鋼板温度データＳｃ－ＦＣＴのそれぞれについて、移動標準偏差データを生成する（Ｓ３－１）。図９は、これらの例を示すグラフである。グラフの横軸は、搬送方向Ｄにおける鋼板上の位置を示す。グラフの縦軸は、移動標準偏差を示す。移動標準偏差の算出に用いるウィンドウのサイズは、想定される鋼板Ｗの最大の位置ずれ（例えば、１ｍ）を基準にして定める。なお、移動標準偏差データに限らず、温度のばらつきを示すデータ（温度ばらつきデータ）であればよく、例えば、移動分散データでもよい。

第２算出部１５は、冷却開始前の鋼板温度ＳＣＴの鋼板温度データに対して算出された移動標準偏差データ、第２補正鋼板温度データｄ－ＭＴ（上）に対して算出された移動標準偏差データ、第２補正鋼板温度データｄ－ＭＴ（下）に対して算出された移動標準偏差データ、第２補正鋼板温度データｄ－ＦＣＴに対して算出された移動標準偏差データを平均した平均移動標準偏差データ（平均ばらつきデータ）を生成する（Ｓ３－２）。図１０は、平均移動標準偏差データの例を示すグラフである。グラフの横軸は、搬送方向Ｄにおける鋼板上の位置を示す。グラフの縦軸は、平均移動標準偏差を示す。グラフの傾きが小さい位置が、鋼板温度や第２補正鋼板温度の変動が小さいことを示している。

抽出部１６は、平均移動標準偏差データにおいて、所定のしきい値Ｔｈより小さい極小値（ピーク）Ｖｍｉｎが示す位置を、熱伝達率推定位置ｐ（熱伝達率の推定がされる鋼板上の位置）として抽出する（Ｓ３－３）。図１１は、図１０に示すグラフにおいて、所定のしきい値Ｔｈと極小値Ｖｍｉｎを追加したグラフである。なお、距離が近い極小値Ｖｍｉｎどうしの場合、平均移動標準偏差が小さい方が選択されてもよい。これにより、熱伝達率推定位置ｐの数を減らすことができる。鋼板温度の予測結果を算出するのに時間がかかる鋼板温度予測モデルの場合に有効となる。

出力部４は、抽出部１６によって抽出された熱伝達率推定位置ｐを出力する。図１２は、冷却開始前の鋼板温度ＳＣＴの鋼板温度データに対して、熱伝達率推定位置ｐが設定された例を示すグラフである。図１３は、第２補正鋼板温度データｄ－ＭＴ（上）に対して、熱伝達率推定位置ｐが設定された例を示すグラフである。図１４は、第２補正鋼板温度データｄ－ＭＴ（下）に対して、熱伝達率推定位置ｐが設定された例を示すグラフである。図１５は、第２補正鋼板温度データｄ－ＦＣＴに対して、熱伝達率推定位置ｐが設定された例を示すグラフである。図１２～図１５を参照して、熱伝達率推定位置ｐおよびこの付近ではグラフの傾きが小さく、鋼板温度の変動が小さいことが分かる。

図１６は、冷却終了後の鋼板温度ＦＣＴについて、鋼板温度データ、第２補正鋼板温度データ、シミュレーションデータの例を示すグラフである。鋼板温度データは、図２に示す鋼板温度データ（冷却終了後の鋼板温度ＦＣＴの鋼板温度データ）と同じである。第２補正鋼板温度データは、図８に示す第２補正鋼板温度データ（第２補正鋼板温度データＳｃ－ＦＣＴ）と同じである。シミュレーションデータは、冷却終了後の鋼板温度ＦＣＴの鋼板温度データに温度ムラが発生しなかった場合において、この鋼板温度データを基にして作成された鋼板温度予測モデルを用いて算出した鋼板温度データである。シミュレーションデータが理想に近いデータである。第２補正鋼板温度データは、鋼板温度データよりも、シミュレーションデータに近いことが分かる。

抽出部１６（図３）を用いないで、鋼板温度予測モデルの設計者が図１２～図１５に示すグラフを見て、熱伝達率推定位置ｐを決めてもよい。また、第２補正鋼板温度データが示す鋼板温度（第２補正鋼板温度）の替わりに、第１補正鋼板温度データが示す鋼板温度（第１補正鋼板温度）を用いて熱伝達率を推定してもよい。

１００ 鋼板温度データ処理装置
２０１ 圧延機
２０２ ローラテーブル
２０３，２０３ａ，２０３ｂ 冷却バンク
２０４，２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ，２０４ｄ 温度計
Ｗ 鋼板
Ｄ 搬送方向
ｐ 熱伝達率推定位置
ＳＣＴ 冷却開始前の鋼板温度
ＭＴ（上） 鋼板の上側から測定された復熱過程中間温度
ＭＴ（下） 鋼板の下側から測定された復熱過程中間温度
ＦＣＴ 冷却終了後の鋼板温度

Claims (3)

1. 鋼板と冷却水の間の熱伝達率をパラメータとして含む鋼板温度予測モデルを用いて、熱間圧延後の前記鋼板を冷却する制御において、前記熱伝達率を推定するために予め測定される、前記鋼板の搬送方向における前記鋼板の温度を示す鋼板温度データを処理する装置であって、
   前記搬送方向に沿って搬送されながら、前記冷却水が供給される前記熱間圧延後の前記鋼板に対して測定された前記鋼板温度データから、前記搬送方向における前記冷却水の水量変動を示す周波数成分を除去することにより、第１補正鋼板温度データを生成する第１補正部と、
   前記第１補正鋼板温度データを平滑化し、前記第１補正鋼板温度データのピーク値と、前記平滑化された前記第１補正鋼板温度データとの温度差であるピーク位置温度補正量を計算し、前記計算したピーク位置温度補正量を用いて前記鋼板上の各位置での温度補正量を計算し、前記鋼板上の各位置での温度補正量を、前記平滑化された前記第１補正鋼板温度データに加算することにより、第２補正鋼板温度データを生成する第２補正部とを備える、鋼板温度データ処理装置。
2. 前記鋼板は、ローラテーブルによって、前記搬送方向に搬送されており、
   前記鋼板温度データ処理装置は、
   前記鋼板の冷却が開始される前の前記鋼板に対して測定された前記鋼板温度データ、前記鋼板の冷却が終了したときの前記鋼板に対して測定された前記鋼板温度データを基にして生成された前記第２補正鋼板温度データ、および、前記鋼板の復熱過程中での前記鋼板に対して上側および下側それぞれから測定された各前記鋼板温度データを基にして生成された各前記第２補正鋼板温度データのそれぞれについて、移動標準偏差または移動分散である温度ばらつきデータを算出する第１算出部と、
   前記温度ばらつきデータの平均である平均ばらつきデータを算出する第２算出部と、
   前記平均ばらつきデータにおいて、所定のしきい値より小さい極小値が示す位置を、前記熱伝達率の推定がされる前記鋼板上の位置として抽出する抽出部と、を備える、請求項１に記載の鋼板温度データ処理装置。
3. 鋼板と冷却水の間の熱伝達率をパラメータとして含む鋼板温度予測モデルを用いて、熱間圧延後の前記鋼板を冷却する制御において、前記熱伝達率を推定するために予め測定される、前記鋼板の搬送方向における前記鋼板の温度を示す鋼板温度データを処理する方法であって、
   前記搬送方向に沿って搬送されながら、前記冷却水が供給される前記熱間圧延後の前記鋼板に対して測定された前記鋼板温度データから、前記搬送方向における前記冷却水の水量変動を示す周波数成分を除去することにより、第１補正鋼板温度データを生成する第１補正ステップと、
   前記第１補正鋼板温度データを平滑化し、前記第１補正鋼板温度データのピーク値と、前記平滑化された前記第１補正鋼板温度データとの温度差であるピーク位置温度補正量を計算し、前記計算したピーク位置温度補正量を用いて前記鋼板上の各位置での温度補正量を計算し、前記鋼板上の各位置での温度補正量を、前記平滑化された前記第１補正鋼板温度データに加算することにより、第２補正鋼板温度データを生成する第２補正ステップとを備える、鋼板温度データ処理方法。

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