JPS58145304A - 熱延鋼板の巻取温度制御方法 - Google Patents

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】 ある。

従来、熱延鋼板における巻取温度制御方式社仕上圧延機
出側板厚、温度及び巻取湯皺を検出する拳により、上部
、下部冷却帯の冷却量を目標巻取温度を得るのに必賛な
蓋だけ操作する事により行なわれていた。しかし、従来
方式では銅板の強度のバラツキ管減少する為に、最近重
要視されつつある冷却速度を制御するには困難が多い。

本発明は、このような現状を省りみてなされたもので、
検出器としては、速度検出器、仕上圧延機出側板淳計、
仕上圧延機出側温度計及び巻取温度針だけを使用して冷
却帯途中の数ケ所における熱延鋼板の温度をカルマンフ
ィルターを用いて推定する事により冷却速度を制御し、
同時に多変数制御理論を用いる事によシ巻取温度を正確
に制御する方法を提供するものである。

以下本発明の詳細な説明する。

第１図は一般的巻取温度制御系の幾何学的配置を示した
もので、１は仕上圧延機出側板厚針、２は仕上圧延機出
側温度計、３は巻取温度針、４゜５は上部、下部の冷却
帯（これら冷却帯はＮ個のゾーンに分割されている）、
６は最終仕上圧［Ｌ７は速度検出器、８はコイラー、９
は仕上圧延機からコイラーに流れる熱延鋼板を示してい
る。仕上圧延機６で圧延された熱延鋼板９の速度社速度
検出器７で、仕上圧砥機出儒温度は温麓計２で、板厚は
板厚計１で、巻数温度は温度計３で測定される。これら
の測定値を用いて目標巻取温度ＣＴを確保する為に必要
な冷却量を算出する分であるが、その基礎となる物理モ
デルを以下に示す。

ΔＴ（１）　　：第ｉゾーンの温度降下量（Ｃ）Ｔ（１
）　　：第１ゾーン入側鋼板温度（Ｃ）Ｎｕ（１）、　
Ｎｚ（１）　　：　Ｍ　ｌゾーンで開いている上部、下
部へラダー数 αｕＯ）、αｚ（１）：＊ｉミゾ　：／Ｋ　ｋける上ａ
、　下ｓｍ伝達係数（Ｋ　ｅａｔ／ｊ　ｈｒ　Ｃ）＃　
　：ステファン・ボルツマン定１［＝４８８Ｘ１０−ａ
（Ｋｃａｌ　／−ｋｒ”Ｋ　］Ｈ（ｉ）　　：第ｉゾー
ンの銅板板厚［ｍｍ）Δｔ（ｉ）　　：第ｉゾーン通過
時間（ｈｒ）−二熱延鋼板の密度（ｋｇ／ｉ　） ε０）二鎖１ゾーンにおける放射率 （Ｋｃａｌ　／ｗ？　ｈｒ　”Ｋ’　）Ｃｐ：銅板の比
熱〔Ｋ鶴１／ｋｇｌ Ｎｏ：第ｉゾーンの上部、下部の全ヘッダー数（１）式
Ｆｉ第１ゾーンでの温度降下量を示している。

］） ここで第１ゾーンで開いている上部、下部ヘッダー数Ｎ
ｍ（１）　、　Ｎｚ（１）が制御操作量となる。（１）
式で示す物理モデルを基礎とする巻散温ｌ制御系に多変
数制御理論を適用する為に、（１）式から状態方程式を
導出する。

添字ｋを任意のサンプリング時刻とすると（１）式ただ
し、 ここで（２）式の偏差を取ると、即ち（り式で定まる動
作点からの偏差を考えると （４）式における各偏差の微係数は（２）式よ）次の様
に々る。

（＝ａｌと定義する） （＝Ｊと定義する） （＝Ｃｉと定義する）（７） （＝＠１と定義する）（８） ａＴｋ（ｓ）　（ｉ嫉１）を状態、ｄα”ｋ（１）を入
力、ｄ’ｒｋ（１）及びｄＨｋ（ｉ）を外乱に選び（４
）式を全ゾーンについて集め、マトリックス表示すると
（９）式で示される状態方程式が得られる。

Ｘ（ｋ＋１）＝Ａ（ｋ）Ｘ（ｋ）＋Ｂ（ｋ）Ｕ（ｋ）＋
１ｅ（ｋ）Ｗ（ｋ）　　　　（９１ここで、ムｒｈ）、
　ｎｏｃ）、　ｇＯｃ）　ｕ、それぞれ軸式で示される
状態、入力、外乱の影醤係数（変動係数）を表わす。

ｘ（ｋ）　＝（ｄＴ（２）・・−・・・−−−−−ｄＴ
　（Ｎ＋１　）　）’　　　　　　　　ａｍ）Ｕ（ｋ）
＝（ｄ♂（１）−−−−−−−＝　４♂（Ｎ））”ａ３
Ｗ（ｋ）＝（ｄＴ（１）　ｄＨ（１）−・・−・−ｄｎ
（Ｎ）　ｄｊｔ（１）−−−−・・・ｄｊｔ（Ｎ））　
　　　　　　　　　　　　ロすなわち定性的にはｘ　（
ｋ）は制御されるべき変数（状Ｓ変数ベクトル）　：　
ｕ（ｋ）は制御基準（制御変゛数ベクトル）、Ｗ（ｋ）
は観測可能な変数（外を変数ベクトル）、ム、Ｂはそれ
ぞれの係数行列を表わす。

本発明では（１１式、り９）式で表わされる様な鋼板冷
却プロセスの制御性の良さを示す指標となる評価関数 ただし、Ｑ＝　ｎは正定行列 を最小にする最適制御竿Ｕ”（ｋ） Ｕ”（ｋ）　＝　−ＫＸ（ｋ）　−に’Ｗ（ｋ）　　　
　　　　　　　（ＩＩを求め、これを必要操衿ヘッダー
数）Ｊｕ　ｓ　Ｎｊに変換し上部、下部のヘッダーを制
御する事により、鋼板冷却帯の途中の温度を４１−制御
しうる巻取温度の制御を行う。

また、冷却帯途中の鋼板温度はカルマンフィルターによ
り推定するが、その概略を述べる。

仕上圧延機出側温度ＦＴから巻取温度ＣＴまでの温度降
下ｉｔ　ｔｉ　（１１式を変形した１＝１．２．・・・
・・・、Ｎ（Ｎ：冷却帯のゾーン数）より ＦＴ−ｃＴ＝（ｒｔ　Ｉｇｓ　Ｉｈｔ）　（αｕ　（１
）　”−６ｗ（Ｎ）ｌαｚ（１）＝・・・・・・αｔ（
Ｎ）　ｌε（１）・・・・・・・・・ε（Ｎ）　：ｌ’
となる。そこで甑η式を観測方程式 Ｙ（ｋ）＝Ｍ（ｋ）Ｘ’（ｋ）　　　ｋ＝１．２，５．
−−−−　　　　鱈と見なし、遷移方程式を Ｘ’（ｋ＋１）＝Ｘ’（ｋ）　　　ｋ＝１．２．３．−
一　　　鱈とし、カルマンフィルターにょＪ）Ｘ’（ｋ
）即ち、各ゾーン別のα鴇、αｔ、εを推御ＩＬ、ｌｘ
ｔ式を用いて冷却帯途中の鋼板温度を推定する。

さらに、本発明による制御の論理手順を第２図にフロー
チャートで表示する。第２図に於いてサンプル時刻毎に
５ｔａｒｔからＥａｄｌで繰や返す。

本発明よりなる制御方法を行う巻取温度制御装置の概要
を第３図に示す。

する手順で上部、下部冷却帯４．５に最適制御人力Ｕ”
（ｋ）を出力する演算部で、１５れ後述する入力から冷
却帯途中の鋼板温度ｔカルマンフィルターによシ推定す
る演算部である。

制御用計算機１４、臀に最適解算出演算部１２には前述
の第１１１〜一式がプログラムされ（１１式中の各物性
値祉定数として設定されている。

板厚計１よシ検出された板厚、温度計２より検出された
温度、及び速度検出器７よシ検出されたター演算部１３
に入力される。また、温度計３より検出された温度はＡ
／Ｄ変換器１１よシディジタル信号に変換され、カルマ
ンフィルター演算部１３に入力される。カルマンフィル
ター演算部では、前述のａｅ弐〜輪式及び力〜ルマンフ
ィルターのアルゴリズムがプログラムされておシ、上記
入力を用いてカルマンフィルターを使用する事により（
１）式中の冷却帯途中の鋼板温度Ｔ（１）を推定し、（
２）式から足められる動作点からの偏差ｄｔ（ｓ）　（
ｓｉｌ）を求め最適解算出演算６１２に出力される。

最適解算出演算部１２は冷却帯途中の鋼板温度偏差ｄＴ
（ｉ）及び実プ胃セスよりの上記入力群よシ求めた板厚
偏差量（ＩＨ（１）・・・−ａｎ（Ｎ））＊温度偏差量
（ｄｔ（１））、　速度偏差量（櫨Δｔ（１）　、　−
−−−４１１輪）を用いて、第（９）式の状態方程式に
従って、第１式の評価関数を最小にし、各状態変数の変
動を最小に抑えるような最適制御変数ベクトル（上部、
下部冷却帯の基準冷却量偏差：ｄα”（１）−・・・−
４１♂頓）を計算し、あらかじめ要求される上部、下部
冷却帯の基準冷却１に加算され、上部、下部冷却帯４，
５に必要操作冷却量を出力する。この必要操作冷却量に
基づいて上部、下部冷却帯は必簀操作ヘッダー数Ｎｍ。

Ｎ、を求め、−板９を冷却する。

実施例 ■シミエレーシ冒ン条件 ・冷却ゾーン長＝８０１１ ・平均熱伝達係数＝　２０００　Ｋｅｅｌ／ｊｈｒｌｃ
・仕上後面基準温度＝９１０℃　　・板厚＝２．５■・
目標巻取温度＝７００℃（但し、トップ部Ｕパターン傾
斜＝３℃／■） ・スキッドマーク；周波数−（１３Ｈｚ　　板厚変動＝
±５０ｓ＊　　１１度変動＝±６０℃ ・スレッディング速度−７５０ｍｐｍ ・トップ速度＝　１０００　ｍｐＨ＊加速率＝　２５ａ
ｐｍ／ｉｎｃ・ズー建ング開始＝コイル長１２０１１部
−ズーミング終了＝コイル長り００１１部第４図は実施
例装置に於いて、スキッドマークに対応して仕上出側温
度偏差４丁（１）　＝　６０℃、仕上出側板厚偏差ｄＨ
（１）＝　５０＃ｌが周期α３Ｈｓで変化した場合の巻
取温度偏差の変化を示したもので、実線は本発明法の場
合を一点鎖線は従来法の場合を各々示している。これか
ら明らかな様に本発明法では外乱に対する影蕃が少なく
巻取温度偏差を最小に抑える事が出来るばかりでなく、
冷却帯途中の数ケ所における熱延鋼板の温度を状態ベク
トルとして監視する為、冷却速度制御も可箭である。

以上述べた様に多変数制御理論を用いた本発明の方法に
よれば、目標巻取温度の最適制御が行なわれ、かつ冷却
帯途中の鋼板温度を４監視しりるので、厳密なる冷却速
度制御も可能であり、巻取温度精度の向上、鋼板の機械
的強度のバラツキを減少する等、品質向上に貢献すると
ころは極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的巻職温度制御系の幾何学的配置図、第２
図は本発明を説明するための７０−チャート、第３図は
本発明を実施する巻取温度制御装置の概要説明図で、第
４図は本発明による巻取温度制御方法を従来法と比較し
て示す図面である。 を仕上圧延機出儒板厚針 ２仕上圧延機出側温度針 五巻取温度計　　　　　４℃部冷却帯 ５下部冷却帯　　　　　　４仕上最終圧延機２速度検出
器　　　　　　＆；イラー ９熱延鋼板　　　　　　１αム／Ｄ変換器１１ム／Ｄ変
換器　　　　　１２．最適解算出演算部１五力ルマンフ
イルター演算部 １４、巻取温度制御計算機

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 熱延鋼板の巻取温度を所望値に制御する熱間圧組機の巻
   取温度制御方法に於いて、冷却帯途中の数ケ所における
   熱延銅板の温度偏差ｄＴ（２）、　ｄＴ（６）、・・・
   ・・・ｄＴ（Ｎ）を状態変数ベクトルｘ（ｓｃ）　Ｋま
   た、上部、下部冷却帯の基準冷却量偏差ｄα”（１）ｅ
   　ｄα９（２）・・−・・ｄα＊（Ｎ）を制御変数ベク
   トルＵ　（ｋ）に、鋼板の速度偏差ｄｊｔ（１）−＝・
   ｄΔｔ（Ｎ）、仕上最終圧延機出側の板厚偏差ｄＨ（ｉ
   ）・・・・−ａｎ（Ｎ）、及び仕上圧延機出側温度偏差
   ｄＴ（１）を外乱（観測可能）変数ベクトルｗ（ｋ）と
   する巻取温度制御系の状態方程式％式％）（） 並びに上記状ｌ！変数ベクトルｘ（ｈＬ制御変数ベクト
   ルＵ（ｋ）の２次形式の時間積分値で安水した評述シ、
   カルマンフィルターによシ状態変数ベクトル値Ｘ（ｋ）
   を推定して、上記評価関数Ｊを最小にする制御変数ヘク
   トルノ値Ｕ”（ｋ）＝　−ＫＸ（ｋ）−に’Ｗ（ｋ）を
   求め、上部、下部冷却帯の基準冷却量偏差の掘ｄａ”（
   １）　、　ｄα”（２）　・・−・−ｄ（Ｗ”（Ｎ）だ
   け基準冷却１に加算する事により上部、下部冷却帯の冷
   却量を操作することを％像とする熱延鋼板の巻取温度制
   御方法。