JPH04301038A - 連続ラインの連続式冷却槽温度制御装置 - Google Patents

連続ラインの連続式冷却槽温度制御装置

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JPH04301038A
JPH04301038A JP6588991A JP6588991A JPH04301038A JP H04301038 A JPH04301038 A JP H04301038A JP 6588991 A JP6588991 A JP 6588991A JP 6588991 A JP6588991 A JP 6588991A JP H04301038 A JPH04301038 A JP H04301038A
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cooling
strip
tank
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、連続ラインのストリッ
プを所定温度に設定するために利用される連続ラインの
連続式冷却槽温度制御装置に係わり、特に各冷却槽の熱
量変動による外乱の影響を補償する手段を設けた連続ラ
インの連続式冷却槽温度制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、連続ラインのストリップの温度制
御設備は、概略図4に示すような連続式冷却槽温度制御
装置が用いられている。同図は連続式冷却槽1,2のう
ち下流側冷却槽1の水温が所定の温度範囲に入るように
循環系冷却水の流量を制御する制御系統を示す図である
。具体的には、上流側から走行されてくる連続ラインの
ストリップ3は下流側冷却槽1および上流側冷却槽2を
通って送り出されるが、このとき下流側冷却槽1の水温
Tw1を測温抵抗体4で測定して制御変数PV1として
水温調節部5に導き、ここで制御変数PV1と設定値S
V1との偏差に基づいて調節演算を実行し操作出力MV
1を求めている。
【0003】さらに、水温調節部5と下段循環系冷却水
流量調節部6とはカスケード接続され、前記水温調節部
5の操作出力MV1が設定値SV2として冷却水流量調
節部6に供給されるが、この冷却水流量調節部6では、
下流側冷却槽1→循環ポンプ7→冷却装置8→下流側冷
却槽1から成る循環系路に介挿された流量計9からの循
環系冷却水流量PV2と前記設定値SV2との偏差に基
づいて調節演算を実行し、得られた操作出力MV2にて
流量調節弁10の弁開度を調節し、下流側冷却槽1の冷
却水温度が所定の温度範囲に入るように制御する。
【0004】従って、以上のような温度制御装置は、水
温調節部5を用いた1次ループと、循環系冷却水流量調
節部6を用いた2次ループとからなるカスケード制御ル
ープを構成している。
【0005】さらに、ストリップ3が下流側冷却槽1に
持ち込む熱量の変動による外乱を補償する観点からスト
リップ蓄積熱量演算手段11が設けられている。このス
トリップ蓄積熱量演算手段11は、ストリップ3の鋼種
(板厚,板幅,比熱,比重,ラインスピード)によって
定まるストリップ熱容量をQ、放射温度計12からのス
トリップ温度をTs、下流側冷却槽1内の温度をTw1
とすると、   Q(Ts−Tw1)              
                  ……  (1)
【0006】なる演算式に基づいて下流側冷却槽1に蓄
積される熱量,つまりフィードフォワード制御量Fnを
求めた後、フィードフォワード制御演算手段13に導入
し、ここでストリップ3が持ち込む熱量による下流側冷
却槽1の熱量の変化に伴って生ずる外乱を補償する構成
をとっている。
【0007】一方、ストリップ3の走行に伴って上流側
冷却槽2から冷却水が持ち去られ、これによって当該上
流側冷却槽2の冷却水のレベルが低下する。そこで、か
かるレベル低下を補償するために、純水補給調節部14
では流量計15からの純水補給流量に基づいて流量調節
弁16の開度を調節し、上流側冷却槽2へ補給する純水
の補給流量を制御する構成をとっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従って、以上のような
温度制御装置では、ストリップ3の温度を所定温度に制
御するために、水温調節部5と循環系冷却水流量調節部
6とのカスケード制御ループを構成する他に、ストリッ
プ3が持ち込む熱量の変化,つまり外乱に対する下流側
冷却槽1の補償手段としてフィードフォワード制御を実
施しているが、この下流側冷却槽1の冷却水温度は他の
要素によっても変動する。すなわち、冷却槽冷却水のレ
ベル補償用として、純水補給調節部14の制御の下に上
流側冷却槽2に純水を投入しているが、この純水の投入
に伴って上流側冷却槽2の冷却水が下流側冷却槽1に流
入し、その結果、下流側冷却槽1内の熱量が変動し、前
記カスケード制御の制御精度が悪化する問題がある。
【0009】本発明は上記実情にかんがみてなされたも
ので、ストリップの蓄積熱量の変動だけでなく、上流側
冷却槽から流入する冷却水の熱量の変動による外乱に対
しても確実に補償でき、よってロバストな制御ループを
実現でき、従来の欠陥を容易に解消する連続ラインの連
続式冷却槽温度制御装置を提供できる。
【0010】また、本発明の他の目的は、各冷却槽の熱
量変動に伴う外乱を確実に補償し得、上流側冷却槽から
送り出すストリップの温度を所定温度に維持できる連続
ラインの連続式冷却槽温度制御装置を提供するものとす
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】先ず、請求項1に対応す
る発明は上記課題を解決するために、下流側冷却槽内冷
却水の温度に基づいて当該下流側冷却槽内から冷却装置
を経て再度下流側冷却槽へ導く循環系冷却水の流量を制
御するカスケード制御ループと、上流側冷却槽から前記
下流側冷却槽へ流入する冷却水による下流側冷却槽の流
入熱量を求める流入熱量演算手段と、前記ストリップが
前記下流側冷却槽に持ち込む熱量に対して前記流入熱量
演算手段で求めた流入熱量を加算合成し、得られた熱量
を全フィードフォワード量とする実質熱量演算手段と、
この全フィードフォワード量を用いて前記カスケード制
御ループをフィードフォワード制御するフィードフォワ
ード制御演算手段とを備えた構成である。
【0012】次に、請求項2に対応する発明は、各冷却
槽ごとにカスケード制御ループおよび熱量演算手段を設
け、各冷却槽単位に流入および流出熱量を計算して各冷
却槽ごとのフィードフォワード量を得、各冷却槽のカス
ケード制御ループをフィードフォワード制御する構成で
ある。
【0013】
【作用】従って、請求項1に対応する発明は、流入熱量
演算手段および実質熱量演算手段を設けたことにより、
ストリップが持ち込む熱量だけでなく、上流側冷却槽か
ら流入する熱量の変動に伴って生ずる外乱についてもフ
ィードフォワード量を求めて確実に補償でき、下流側冷
却槽の温度を高精度に温度制御できる。
【0014】次に、請求項2に対応する発明は、各冷却
槽ごとに熱量の流入・流出を計算してフィードフォワー
ド量を求めるので、各槽ごとの熱量変動に伴う外乱を補
償でき、上流側冷却槽から出力するストリップの温度を
所望とする温度に設定して送り出すことができる。
【0015】
【実施例】以下、本発明装置の一実施例について図1を
参照して説明する。なお、同図において下流側冷却槽内
の温度制御を実行するカスケード制御ループの構成は従
来の図4とほぼ同様な構成であるので、ここではその構
成の同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省
略し、以下、特に従来と比較して異なる改良部分につい
て説明する。
【0016】この実施例では、上流側冷却槽2の適宜な
個所に当該冷却槽2内の純水の温度を測定する測温抵抗
体21が設置され、この測温抵抗体21によって上流側
冷却槽2の冷却水温度Tw2を測定して実質熱量演算手
段22に導入する構成となっている。
【0017】また、純水補給調節部14は、流量計15
から受ける純水補給流量に基づいて流量調節弁16の開
度を調節し上流側冷却槽2に純水を投入しているが、定
常時、上流側冷却槽2のオーバフロー分=純水投入分で
あると仮定し、この流量計15によって測定された純水
補給流量を下流側冷却槽1への流入流量Fsとして取り
出し、同様に実質熱量演算手段22に導入するように構
成されている。
【0018】この実質熱量演算手段22は、前述と同様
にストリップ3の持ち込む熱量によって下流側冷却槽1
に蓄積されるストリップ3の持ち込み熱量と、上流側冷
却槽2から下流側冷却槽1に流入する流入熱量とを求め
た後、このストリップ持ち込み熱量から流入熱量を減算
して下流側冷却槽1の実質的な熱量変動を求め、これを
フィードフォワード量Fnとしてフィードフォワード制
御演算手段13に導入するようになっている。
【0019】次に、以上のように構成された装置の動作
について説明する。今、カスケード制御ループにおいて
ストリップ3が持ち込む熱量によって下流側冷却槽1の
蓄熱熱量は前述した(1)式によって表すことができる
【0020】一方、上流側冷却槽2のオーバフロー分=
純水投入分であると仮定すると、流量計15の出力Fs
が下流側冷却槽1への純水流入量に相当するので、下流
側冷却槽1の冷却水温度Tw1と上流側冷却槽2の冷却
水温度Tw2との差分に前記純水流入量Fsを乗ずれば
、つまり、   (Tw1−Tw2)・Fs           
                 ……  (2)な
る演算を行えば、下流側冷却槽1への流入熱量が求めら
れる。従って、実質熱量演算手段22では、前記(1)
式および(2)式の演算に必要な要素を取り込んだ後、   Fn=Q(Ts−Tw1)−(Tw1−Tw2)・
Fs    ……  (3)
【0021】なる演算を行
うことにより、実際に下流側冷却槽1に蓄積される熱量
、つまりストリップ3の持ち込み熱量と上流側冷却槽2
から流入する熱量の差分を求めることができる。そして
、この熱量の差分をもって外乱に対する下流側冷却槽ル
ープ全フィードフォワード量Fnとしてフィードフォワ
ード制御演算手段13に導入すれば、ストリップ3の熱
量変動による外乱だけでなく、上流側冷却槽2から流入
する熱量変動による外乱をも補償することが可能となる
【0022】次に、図2図は本発明の他の実施例を示す
構成図である。なお、この実施例においても従来装置と
同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略す
る。この実施例は、下流側冷却槽1側だけでなく、上流
側冷却槽2側にも、下流側冷却槽1→循環ポンプ7→冷
却装置8→上流側冷却槽2からなる冷却水循環経路が設
けられ、これに伴って下流側冷却槽1と同様に水温調節
部31および循環系冷却水流量調節部32とでカスケー
ド制御ループが構成されている。そして、下流側冷却槽
1側、上流側冷却槽2側にはそれぞれ第1槽熱量演算手
段33、第2槽熱量演算手段34が設けられ、各槽個別
に外乱に対するフィードフォワード制御を実行する構成
である。
【0023】この場合、第1槽熱量演算手段33では第
1槽(下流側冷却槽)側の全フィードフォワード量を求
め、第2槽熱量演算手段34では第2槽(上流側冷却槽
)側の全フィードフォワード量を求めることになる。 第1槽側の全フィードフォワード量Fn1は、上流側冷
却槽2からの流入量に対して上流側冷却槽2側冷却水循
環経路の冷却水の投入分も考慮されるので、次の(4)
式のような演算式によって求めることができる。   Fn1=Q(Ts−Tw1)−(Tw1−Tw2)
・(Fs+Fw2)…(4)
【0024】但し、上式に
おいてQはストリップ熱容量、Tsはストリップ温度、
Tw1は下流側冷却槽1の冷却水温度、Tw2は上流側
冷却槽2の冷却水温度、Fsは純水補給流量、Fw2は
第2槽(上流側冷却槽)側循環系冷却水流量である。一
方、第2槽側の全フィードフォワード量Fn2は次のよ
うな演算式で求めることができる。   Fn2=Q(Tw1−Tw2)−(Fw2−Tk)
・Fs        ……(5)但し、Tkは純水温
度である。
【0025】従って、この実施例の構成によれば、各槽
1,2ごとに個別にカスケード制御ループを構成し、か
つ、各槽1,2ごとに第1槽熱量演算手段33および第
2槽熱量演算手段34にて第1槽側および第2槽側の全
フィードフォワード量Fn1、Fn2を求めてフィード
フォワード制御を実行しているので、上流側冷却槽2か
ら出力されるストリップ3の温度を所定の温度に維持す
ることができる。
【0026】次に、図3は同じく本発明装置の他の実施
例を説明する図である。この実施例では、異なった種類
のストリップ3が溶接等(段付点)の接続によって連続
ラインを走行するが、このストリップ3の段付点通過信
号を検出し、ストリップ3の種類によって定まる板厚t
、板幅w、比重ρ、比熱γを取り込んで各該当メモリ4
1、…の前回内容を更新し、しかる後、ストリップ熱容
量演算手段42にて前記メモリ51、…の更新データお
よびその時のラインスピードLsを用いて、  Q=L
s・t・w・ρ・γ                
              ……(6)なるパラメー
タでストリップ3の熱容量Qを求めるものである。
【0027】この実施例の場合には、連続走行するスト
リップ3の種類が変化しても、ストリップ3が持ち込む
適切な熱容量に基づいて各槽1,2の熱量変動を把握で
き、ひいては最適なフィードバック制御を実施できる。
【0028】なお、上記実施例では、2槽連続式冷却槽
について述べたが、多槽連続式冷却槽を配列した場合で
も同様に適用できる。また、ストリップ3の熱容量Qは
板厚t、板幅w、比重ρ、比熱γ、ラインスピードLs
を用いて求めたが、さらに他のパラメータを加味して求
めてもよい。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施できる。
【0029】
【発明の効果】先ず、請求項1の発明は、ストリップの
蓄積熱量の変動だけでなく、上流側冷却槽から流入する
冷却水の熱量の変動による外乱に対しても確実に補償で
き、これによってロバストな制御ループを実現でき、従
来の欠陥を確実に解消できる。
【0030】次に、請求項2の発明は、各冷却槽の熱量
変動に伴う外乱を確実に補償でき、上流側冷却槽から送
り出すストリップの温度を所定温度に確実に維持できる
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】  本発明に係わる連続ラインの連続式冷却槽
温度制御装置の一実施例を示す全体構成図。
【図2】  本発明に係わる連続ラインの連続式冷却槽
温度制御装置の他の実施例を示す全体構成図。
【図3】  段付点をもったストリップの熱容量を求め
るパラメータの更新手段を説明する構成図。
【図4】  従来装置の全体構成図。
【符号の説明】
1…下流側冷却槽、2…上流側冷却槽、3…ストリップ
、4,21…測温抵抗体、5,31…水温調節部、6,
32…冷却水流量調節部、12…放射温度計、13,4
5…フィードフォワード制御演算手段、22…実質熱量
演算手段、33…第1槽熱量演算手段、34…第2槽熱
量演算手段、41…メモリ、42…ストリップ熱容量演
算手段。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  連続ラインのストリップが所定温度と
    なるように、当該ストリップを冷却する連続式冷却槽内
    の冷却水温度を制御する連続ラインの連続式冷却槽温度
    制御装置において、下流側冷却槽内冷却水の温度に基づ
    いて当該下流側冷却槽内から冷却装置を経て再度下流側
    冷却槽へ導く循環系冷却水の流量を制御するカスケード
    制御ループと、上流側冷却槽から前記下流側冷却槽へ流
    入する冷却水による下流側冷却槽の流入熱量を求める流
    入熱量演算手段と、前記ストリップが前記下流側冷却槽
    に持ち込む熱量に対して前記流入熱量演算手段で求めた
    流入熱量を加算合成し、得られた熱量を全フィードフォ
    ワード量とする実質熱量演算手段と、この全フィードフ
    ォワード量を用いて前記カスケード制御ループをフィー
    ドフォワード制御するフィードフォワード制御演算手段
    とを備えたことを特徴とする連続ラインの連続式冷却槽
    温度制御装置。
  2. 【請求項2】  連続ラインのストリップが所定温度と
    なるように、当該ストリップを冷却する連続式冷却槽内
    の冷却水温度を制御する連続ラインの連続式冷却槽温度
    制御装置において、各冷却槽ごとに設けられ、それぞれ
    の冷却槽の冷却水の温度に基づいて下流側冷却槽内から
    冷却装置を経て各冷却槽に循環される循環系冷却水の流
    量を制御するカスケード制御ループと、各冷却槽ごとに
    設けられ、各冷却槽単位に流入および流出熱量を計算し
    て各冷却槽ごとのフィードフォワード量を得る各槽熱量
    演算手段と、これらフィードフォワード量を用いて各冷
    却槽のカスケード制御ループをフィードフォワード制御
    するフィードフォワード制御演算手段とを備えたことを
    特徴とする連続ラインの連続式冷却槽温度制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104480266A (zh) * 2014-11-28 2015-04-01 柳州金茂机械有限公司 一种耐磨刀板生产线自动化工艺

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