JPWO2014006681A1

JPWO2014006681A1 - 温度制御装置

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Publication number: JPWO2014006681A1
Application number: JP2014523465A
Authority: JP
Inventors: 宏幸今成
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2012-07-02
Filing date: 2012-07-02
Publication date: 2016-06-02
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Abstract

巻取温度制御装置（１４）は、温度モデル（１５）、材料温度予測部（１６）、演算部（２０）、モデル補正部（２１）を備える。温度モデル（１５）は、水冷対流モデルと、水冷対流モデルに対する第１補正項と、放射モデルと、放射モデルに対する第２補正項と、空冷対流モデルとを有する。演算部（２０）は、第１補正項の値及び第２補正項の値をそれぞれ変えて、複数の実績再計算値を計算する。モデル補正部（２１）は、演算部（２０）によって計算された実績再計算値と圧延材（１）に対する温度制御が実際に行われていた時の巻取温度計（８）による測定値とに基づいて、第１補正項及び第２補正項を補正する。

Description

この発明は、熱間圧延ラインにおいて使用される温度制御装置に関するものである。

熱間薄板圧延や熱間厚板圧延では、圧延材（金属材料）に冷却水を注水して、圧延材を所望の温度にする。このような温度制御は、圧延材として、所望の材質（例えば、強度や延性）を得るために必要不可欠な制御である。また、圧延材を所望の温度にするために、冷却経路を制御する場合もある。

例えば、熱間薄板圧延ラインには、加熱炉、粗圧延機、仕上圧延機、ランアウトテーブル（ＲＯＴ：ＲｕｎＯｕｔＴａｂｌｅ）、巻取機といった設備が備えられる。

熱間薄板圧延ラインにおける圧延材（金属材料）の温度制御では、仕上圧延機の出側の温度（ＦＤＴ：ＦｉｎｉｓｈｅｒＤｅｌｉｖｅｒｙＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）の目標値が与えられる。そして、圧延材のＦＤＴをその目標値にするための制御、即ち、仕上出側温度制御（ＦＤＴＣ：ＦＤＴＣｏｎｔｒｏｌ）が行われる。ＦＤＴＣは、例えば、圧延速度を適切に制御することによって行われる。また、ＦＤＴＣを行うための装置として、仕上圧延機の圧延機スタンド間に、スタンド間冷却装置（ＩＳＣ：ＩｎｔｅｒＳｔａｎｄＣｏｏｌａｎｔ）が備えられる。

仕上圧延機を出た圧延材に対しては、注水を行うことによって巻取機の入側の温度（ＣＴ：ＣｏｉｌｉｎｇＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）を制御する巻取温度制御（ＣＴＣ：ＣＴＣｏｎｔｒｏｌ）が行われる。ＣＴＣを行うための装置として、仕上圧延機と巻取機との間に設けられたＲＯＴに、注水装置が備えられる。

図７は、熱間薄板圧延ラインの要部を示す構成図である。
図７において、１は金属材料からなる圧延材、２は仕上圧延機に備えられた圧延機スタンドである。圧延材１は、圧延機スタンド２で圧延された後、ＲＯＴのロール３に載せられる。ＲＯＴには、多数のロール３が備えられる。ＲＯＴは、ロール３を回転させることにより、圧延材１を搬送する。そして、ロール３によって搬送された圧延材１は、最終的に巻取機４に巻き取られ、本ラインにおける製品となる。

ＲＯＴに、注水装置５及び６が備えられる。注水装置５は、ロール３の上方に設けられる。注水装置５は、圧延材１に対して上方から注水する。注水装置６は、ロール３の下方に設けられる。注水装置６は、圧延材１に対して下方から注水する。圧延材１は、ＲＯＴ上では、被冷却体となる。

７は仕上出側温度計（ＦＤＴ測定器）、８は巻取温度計（ＣＴ測定器）である。仕上出側温度計７は、圧延機スタンド２の出側（ＲＯＴの入側）に設けられる。仕上出側温度計７は、圧延機スタンド２を出た直後の圧延材１の温度を測定する。巻取温度計８は、巻取機４の入側（ＲＯＴの出側）に設けられる。巻取温度計８は、巻取機４によって巻き取られる直前の圧延材１の温度を測定する。ＲＯＴ上（即ち、仕上出側温度計７と巻取温度計８との間）に、他の温度計を、１つ或いは複数備えても良い。

ＣＴＣは、仕上出側温度計７によって測定された圧延材１の温度（測定値）と巻取温度計８によって測定された圧延材１の温度（測定値）とを用いて行われる。
また、仕上出側温度計７による測定値と巻取温度計８による測定値とを用いて、圧延材１の温度の予測値を算出するためのモデル（温度モデル）の学習が行われる。

図８は、熱間薄板圧延ラインで生じる熱の移動を説明するための図である。
熱間薄板圧延ラインは、温度モデルの観点から、搬送テーブル、圧延機、水冷装置の３種類の設備に分けることができる。

搬送テーブルは、圧延材１を搬送するための設備である。搬送テーブルは、ロールを回転させることによって圧延材１を搬送する。搬送テーブルは、例えば、加熱炉の出側や、粗圧延機と仕上圧延機との間、仕上圧延機の圧延スタンド２間に設置される。ＲＯＴのロール３も、搬送テーブルを構成する。図８の符号９は、搬送テーブルを構成するロール（ロール３も含む）を示している。

圧延機は、圧延材１を圧延するための設備である。圧延機は、例えば、粗圧延機の圧延スタンドや、仕上圧延機の圧延スタンド２からなる。圧延機には、圧延材１を圧延するための圧延ロール１０が備えられる。
水冷装置は、圧延材１に注水して、圧延材１を冷却するための設備である。水冷装置は、例えば、スタンド間冷却装置や注水装置５及び６からなる。

熱の移動には、「熱伝達」及び「熱伝導」がある。熱伝達は、材料（圧延材１）と外部環境（例えば、空気、水）との間で発生する熱の移動を表す。一方、熱伝導は、材料（圧延材１）の内部で発生する熱の移動を表す。即ち、圧延材１では、表面（上面、下面）が空気や水に触れることにより、熱伝達によって熱が奪われ、表面の温度が降下する。圧延材１の表面部分の温度が降下すると、圧延材１の内部で熱伝導が発生し、温度の高い内部部分から、温度が低くなった表面部分に熱が移動する。
熱伝導は、圧延材１の内部で生じる現象であり、熱間薄板圧延ラインの何れの設備においても発生する。このため、以下においては、熱伝導に関する詳細な説明は省略する。

搬送テーブルにおける熱伝達に関しては、材料（圧延材１）に対する空冷効果のみを考えれば良い。空冷効果には、放射による温度降下と、対流による温度降下とがある。

圧延機における熱伝達には、圧延材１から圧延ロール１０への抜熱と、圧延材１と圧延ロール１０との摩擦による発熱とがある。圧延機に関しては、熱伝達ではないが、圧延材１が加工される時に発生する熱についても考慮する必要がある。

水冷装置における熱伝達に関しては、材料（圧延材１）に対する空冷効果と水冷効果とを考える。水冷効果には、放射による温度降下と、対流による温度降下とがある。水冷対流とは、圧延材１に供給された冷却水に、圧延材１の熱が奪われる対流のことである。空冷効果には、上述したように、放射による温度降下と、対流による温度降下とがある。圧延材１が水で覆われている部分では、水冷対流と放射とが生じるが、空冷対流は生じない。圧延材１が水で覆われていない部分では、空冷対流と放射とが生じるが、水冷対流は生じない。
なお、注水が行われていない水冷装置については、搬送テーブルと同じように考えることができる。

熱間薄板圧延ラインでは、圧延材１の温度が８００度以上であれば、その組織（鋼材の組織）はオーステナイトである。圧延材１が冷却され、圧延材１の温度が下がるにつれて、組織がフェライトに変態する。組織がフェライトに変態する際に潜熱が放出され、圧延材１の温度が上がる。この熱のことを変態発熱という。水冷装置に関しては、この変態発熱についても考慮する必要がある。

圧延材１の温度の予測値を算出するために、温度モデルを数式で表すことが一般的に行われる。数式には、種々のパラメータが含まれる。このパラメータ、即ち、圧延材１の温度の予測値を算出する際に必要となるパラメータには、例えば、圧延材１の熱伝達率、比熱、密度がある。また、水冷時や空冷時の熱伝達係数、その他の熱物性値も、上記パラメータに含まれる。

上記パラメータの数値は、文献に公開されている。しかし、文献に公開されている数値は、実験室において材料を静止させた状態で測定した値である。熱間薄板圧延ラインでは、圧延材１（材料）が高速で移動する。このような環境の違いから、文献に公開されている数値を、上記数式のパラメータ（温度モデル）に入力しても、圧延材１の温度を正確に予測することはできない。熱間薄板圧延ラインでは、温度モデルの学習を行い、測定によって得られた温度（実績値）に合うような補正値を見つけることが重要となる。

特許文献１乃至３に、温度モデルに関する従来技術が開示されている。
特許文献１に記載された装置では、温度モデルに、実際の制御で使用された値を入力している。そして、温度モデルによって計算された巻取温度の計算値を、巻取温度の測定値と比較し、温度モデルの学習を行っている。

特許文献２に記載された装置では、空冷による温度降下量を、温度モデルを使用して計算している。また、水冷による温度降下量は、全体の温度降下量から空冷による温度降下量を減算することによって算出している。特許文献２に記載された装置では、温度モデルの学習を行っていない。

特許文献３に記載された装置では、空冷による温度降下量を、温度モデルを使用して計算している。また、水冷による温度降下量は、全体の温度降下量から空冷による温度降下量を減算することによって算出している。特許文献３に記載された装置では、温度モデルの学習を行う際に、空冷による効果と水冷による効果とを分離していない。

日本特開２００３−３９１０９号公報日本特開平９−８５３２８号公報日本特開２００７−３０１６０３号公報

図９は、温度モデルの学習方法を説明するための図である。特許文献１に記載された学習方法は、図９に示す学習方法と基本的に同じである。

図９において、１１は実プラント、１２は制御装置である。実プラント１１には、搬送テーブル、圧延機、水冷装置といった設備が含まれる。実プラント１１は、制御装置１２によって制御される。

制御装置１２は、実プラント１１に制御出力を与えて、実プラント１１に各種動作を行わせる。また、制御装置１２は、実プラント１１からプラント出力を受け取る。制御装置１２は、実プラント１１から受け取ったプラント出力に基づいて、制御演算を行う。制御装置１２は、制御演算の結果に基づいて実プラント１１に制御出力を与え、圧延材１の巻取温度が所望の値になるように、実プラント１１の動作を補正する。圧延材１が圧延されている際に、巻取温度計８によって圧延材１の巻取温度が測定される。

制御装置１２からの制御出力及び実プラント１１からのプラント出力は、所定の記憶装置（図示せず）に記憶される。実プラント１１に対する制御が完了すると、上記記憶装置に記憶された制御出力とプラント出力とが、温度モデル１３に入力される。このようにして制御完了後に温度モデル１３によって計算された値を、巻取温度の実績再計算値と呼ぶ。巻取温度の測定値と実績再計算値とを比較することにより、温度モデルが持つ全体的な不確かさを判定することができる。

上記実績再計算値の考え方は、最下流の巻取温度だけでなく、ライン上の他の位置の温度にも適用することができる。例えば、ＲＯＴ上に温度計が設置されている場合は、その位置における圧延材１の温度の測定値を、その位置における圧延材１の温度の実績再計算値と比較すれば良い。

ＣＴＣでは、注水装置５及び６から注水を行って、圧延材１の温度を制御する。上述したように、水冷装置における熱伝達は、圧延材１に対する空冷効果と水冷効果とを考える必要がある。ＣＴＣを行うために、ＲＯＴの入側に仕上出側温度計７が、ＲＯＴの出側に巻取温度計８が備えられる。しかし、各温度計７及び８の測定値からは、温度の降下量を、空冷による降下分と水冷による降下分とに分けて考えることはできない。

一般に、材料に対する水冷効果は、空冷効果よりも大きい。しかし、熱間薄板圧延ラインでは、ＲＯＴの長さが１００ｍ程度になることがあり、圧延材１に対する空冷効果を無視することはできない。例えば、注水装置５及び６からの注水量が少ない場合、ＲＯＴの水冷が行われる部分の長さは、数ｍから１０ｍ程度しかない。ＲＯＴの残りの部分では、空冷が行われる。空冷による温度降下量を考慮しなければ、温度モデルの学習を行っても学習精度を高めることができず、結果的に、ＣＴＣ全体の精度が低下するといった問題があった。

なお、上記説明は、熱間薄板圧延ラインについて行ったが、巻取機を備えていない熱間厚板圧延ラインについても、同様に考えることができる。即ち、熱間厚板圧延ラインにおいても、上記と同様の問題が発生し得る。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、熱間圧延ラインにおいて、温度モデルの学習を精度良く行うことができる温度制御装置を提供することである。

この発明に係る温度制御装置は、金属材料を圧延するための圧延機と、圧延機によって圧延された金属材料を下流側に搬送する搬送テーブルと、搬送テーブルの入側で、金属材料の温度を測定する第１温度計と、第１温度計の測定位置よりも下流側で、金属材料の温度を測定する第２温度計と、搬送テーブルによって搬送されている金属材料を冷却するため、金属材料に注水する注水装置と、を備えた熱間圧延ラインにおいて使用される温度制御装置であって、金属材料の温度を計算するための温度モデルと、温度モデルを使用して、金属材料の温度を予測する材料温度予測部と、熱間圧延ラインにおいて金属材料に対する温度制御が完了した後、その金属材料に対する温度制御で実際に使用された実績値を温度モデルに入力し、第２温度計の測定位置における、金属材料の温度の実績再計算値を計算する演算部と、温度モデルを補正するモデル補正部と、を備え、温度モデルは、水冷対流モデルと、水冷対流モデルに対する第１補正項と、放射モデルと、放射モデルに対する第２補正項と、空冷対流モデルとを有し、演算部は、第１補正項の値及び第２補正項の値をそれぞれ変えて、複数の実績再計算値を計算し、モデル補正部は、演算部によって計算された実績再計算値と金属材料に対する温度制御が実際に行われていた時の第２温度計による測定値とに基づいて、第１補正項及び第２補正項を補正するものである。

この発明に係る温度制御装置であれば、熱間圧延ラインにおいて、温度モデルの学習を精度良く行うことができる。

この発明の実施の形態１における温度制御装置を示す構成図である。図１に示す巻取温度制御装置の機能を説明するための図である。圧延材の板厚方向の温度計算を説明するための図である。図１に示す演算部及びモデル補正部の各機能を説明するための図である。この発明の実施の形態１における温度制御装置の動作を示すフローチャートである。各セグメントの温度の測定値と実績再計算値との一例を示す図である。熱間薄板圧延ラインの要部を示す構成図である。熱間薄板圧延ラインで生じる熱の移動を説明するための図である。温度モデルの学習方法を説明するための図である。

添付の図面を参照して、本発明を詳細に説明する。各図では、同一又は相当する部分に、同一の符号を付している。重複する説明は、適宜簡略化或いは省略する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における温度制御装置を示す構成図である。
以下においては、本温度制御装置を熱間薄板圧延ラインに適用した場合について、具体的に説明する。本温度制御装置を他の熱間圧延ラインに適用した場合、例えば、熱間厚板圧延ラインに適用した場合については、以下の記載に基づいて容易に実現することができるため、その説明を省略する。

熱間薄板圧延ラインには、加熱炉、粗圧延機、仕上圧延機、ランアウトテーブル（ＲＯＴ）、巻取機といった設備が備えられる。熱間薄板圧延ラインでは、上述したように、仕上出側温度制御（ＦＤＴＣ）と巻取温度制御（ＣＴＣ）とが行われる。

図１において、１は金属材料からなる圧延材、２は仕上圧延機に備えられた圧延機スタンドである。圧延材１は、圧延機スタンド２で圧延された後、ＲＯＴのロール３（図１では図示せず）に載せられる。ＲＯＴには、多数のロール３が備えられる。ＲＯＴは、ロール３を回転させることにより、圧延材１を搬送する。そして、ロール３によって搬送された圧延材１は、最終的に巻取機４に巻き取られ、本ラインにおける製品となる。

７は仕上出側温度計（ＦＤＴ測定器）、８は巻取温度計（ＣＴ測定器）である。仕上出側温度計７は、圧延機スタンド２の出側（ＲＯＴの入側）に設けられる。仕上出側温度計７は、圧延機スタンド２を出た直後の圧延材１の温度を測定する。巻取温度計８は、巻取機４の入側（ＲＯＴの出側）に設けられる。巻取温度計８は、巻取機４によって巻き取られる直前の圧延材１の温度（巻取温度：ＣＴ）を測定する。ＲＯＴ上（即ち、仕上出側温度計７と巻取温度計８との間）に、他の温度計を、１つ或いは複数備えても良い。

ＲＯＴを基準にすれば、仕上出側温度計７をＲＯＴ入側温度計と、巻取温度計８をＲＯＴ出側温度計と呼ぶことも可能である。本実施の形態では、仕上出側温度計７が第１温度計を構成する。巻取温度計８が、第１温度計の下流側で温度測定を行う第２温度計を構成する。

熱間薄板圧延ラインは、温度モデルの観点から、搬送テーブル、圧延機、水冷装置の３種類の設備に分けることができる。

圧延機は、圧延材１を圧延するための設備である。圧延機は、例えば、粗圧延機の圧延スタンドや、仕上圧延機の圧延スタンド２からなる。圧延機には、圧延材１を圧延するための圧延ロール１０が備えられる。

搬送テーブルは、圧延材１を搬送するための設備である。搬送テーブルは、ロールを回転させることによって圧延材１を搬送する。搬送テーブルは、例えば、加熱炉の出側や、粗圧延機と仕上圧延機との間、仕上圧延機の圧延スタンド２間に設置される。ＲＯＴのロール３も、搬送テーブルを構成する。ＲＯＴは、圧延機スタンド２で圧延された圧延材１を下流側に搬送する。

水冷装置は、圧延材１に注水して、圧延材１を冷却するための設備である。水冷装置は、例えば、スタンド間冷却装置や注水装置５及び６からなる。注水装置５及び６は、ＲＯＴによって搬送されている圧延材１を冷却するための装置である。

熱の移動には、「熱伝達」及び「熱伝導」がある。熱の移動に対する考え方は、上述した通りである。
搬送テーブルにおける熱伝達に関しては、圧延材１に対する空冷効果のみを考えれば良い。空冷効果には、放射による温度降下と、対流による温度降下とがある。

水冷装置における熱伝達に関しては、圧延材１に対する空冷効果と水冷効果とを考える。水冷効果には、放射による温度降下と、対流による温度降下とがある。空冷効果には、上述したように、放射による温度降下と、対流による温度降下とがある。圧延材１が水で覆われている部分では、水冷対流と放射とが生じるが、空冷対流は生じない。圧延材１が水で覆われていない部分では、空冷対流と放射とが生じるが、水冷対流は生じない。また、水冷装置に関しては、変態発熱についても考慮する必要がある。

ＣＴＣは、巻取温度制御装置１４によって行われる。図２は、図１に示す巻取温度制御装置の機能を説明するための図である。図２に示すように、巻取温度制御装置１４は、ＣＴＣを行う上で、圧延材１を、複数のセグメントが連続した集合体とみなす。即ち、巻取温度制御装置１４は、圧延材１の先端から尾端を、複数のセグメントに分割する。巻取温度制御装置１４は、例えば、各セグメントが１ｍから１０ｍ程度の固定長になるように、圧延材１を分割する。

以下においては、必要に応じ、各セグメントに番号を付して表記する。例えば、任意の位置のセグメントの番号をｊと表記する。セグメントＮｏ．ｊの１つ先端側に配置されたセグメントの番号をｊ−１と表記する。セグメントＮｏ．ｊ−１の１つ先端側に配置されたセグメントの番号をｊ−２と表記する。以下、同様に、先端側の各セグメントについて番号を付す。また、セグメントＮｏ．ｊの１つ尾端側に配置されたセグメントの番号をｊ＋１と表記する。セグメントＮｏ．ｊ＋１の１つ尾端側に配置されたセグメントの番号をｊ＋２と表記する。以下、同様に、尾端側の各セグメントについて番号を付す。

巻取温度制御装置１４は、セグメント毎に熱の出入りを考えて、注水装置５及び６に対する制御を行う。巻取温度制御装置１４は、ＣＴＣを行う上で、注水装置５及び６を、複数の水冷バンクに分割する。即ち、ＲＯＴには、ロール３に沿って、複数の水冷バンクが並んで配置される。

以下においては、必要に応じ、各水冷バンクに番号を付して表記する。例えば、任意の位置の水冷バンクの番号をｉと表記する。水冷バンクＮｏ．ｉの１つ上流側（ＲＯＴの入側）に配置された水冷バンクの番号をｉ−１と表記する。水冷バンクＮｏ．ｉ−１の１つ上流側に配置された水冷バンクの番号をｉ−２と表記する。以下、同様に、上流側に配置された各水冷バンクについて番号を付す。また、水冷バンクＮｏ．ｉの１つ下流側（ＲＯＴの出側）に配置された水冷バンクの番号をｉ＋１と表記する。水冷バンクＮｏ．ｉ＋１の１つ下流側に配置された水冷バンクの番号をｉ＋２と表記する。以下、同様に、下流側に配置された各水冷バンクについて番号を付す。

巻取温度制御装置１４は、温度モデル１５、材料温度予測部１６、注水量決定部１７、トラッキング部１８、バルブ制御部１９、演算部２０、モデル補正部２１、モデル学習部２２を備える。

温度モデル１５は、圧延材１の温度（温度の予測値）を計算するためのモデルである。温度モデル１５は、例えば、巻取温度制御装置１４内の記憶部（図示せず）に記憶される。温度モデル１５には、圧延材１と外部環境（例えば、空気、水）との間で生じる熱伝達、圧延材１の内部で生じる熱伝導、変態発熱効果が、数式として記述される。温度モデル１５の詳細については、後述する。

材料温度予測部１６は、温度モデル１５を使用して、圧延材１の温度を予測する機能を有する。材料温度予測部１６は、各セグメントに温度モデル１５を適用することにより、各セグメントの温度を予測する。例えば、材料温度予測部１６は、セグメントＮｏ．ｊに温度モデル１５を適用することにより、セグメントＮｏ．ｊの温度の予測値を計算する。

注水量決定部１７は、注水装置５及び６から注水する水の量を決定する機能を有する。注水量決定部１７は、材料温度予測部１６との間で情報のやり取りを行いながら、各水冷バンクからの注水量を計算する。そして、注水量決定部１７は、材料温度予測部１６によって予測された圧延材１の温度に基づいて、各水冷バンクからの注水量を決定する。

例えば、注水量決定部１７は、先ず、注水量の初期値を材料温度予測部１６に設定する。材料温度予測部１６は、注水量決定部１７によって設定された初期値に基づいて、温度モデル１５を使用して、圧延材１の温度の予測値を計算する。材料温度予測部１６によって計算されたＣＴの予測値が、所望の範囲（例えば、ＣＴの目標値Ｔ_ｔａｒ±α）から外れた場合、注水量決定部１７は、材料温度予測部１６に設定した注水量を修正する。材料温度予測部１６は、注水量決定部１７によって設定された修正値に基づいて、温度モデル１５を使用して、圧延材１の温度の予測値を再度計算する。注水量決定部１７及び材料温度予測部１６は、注水量の設定（修正）と予測値の計算とを繰り返す。そして、注水量決定部１７は、各セグメントのＣＴの予測値が所望の範囲に入るように、最終的な注水量を決定する。

トラッキング部１８は、圧延材１の位置をトラッキングする機能を有する。トラッキング部１８は、熱間薄板圧延ラインの各設備から得られる種々の情報に基づいて、各セグメントの位置を時々刻々と計算する。

バルブ制御部１９は、注水装置５及び６のバルブを制御する機能を有する。バルブ制御部１９は、注水量決定部１７によって決定された注水量と、トラッキング部１８からのトラッキング情報とに基づいてバルブを制御し、注水装置５及び６から適切な注水を行わせる。なお、トラッキング情報とは、トラッキング部１８によって計算された圧延材１の位置情報のことである。

例えば、圧延機スタンド２を出たセグメントＮｏ．ｊは、仕上出側温度計７によって温度が測定される。仕上出側温度計７によってセグメントＮｏ．ｊの温度が測定されることにより、注水量決定部１７は、セグメントＮｏ．ｊに対する各水冷バンクからの注水量を決定する。セグメントＮｏ．ｊに関するトラッキング情報が、トラッキング部１８からバルブ制御部１９に入力される。バルブ制御部１９は、注水量決定部１７によって決定された量の注水が適切なタイミングで行われるように、各水冷バンクのバルブを的確に制御する。

演算部２０は、圧延材１のＣＴの実績再計算値を計算する機能を有する。熱間薄板圧延ラインにおいて圧延材１に対する温度制御が完了すると（例えば、圧延材１が巻取機４に巻き取られると）、演算部２０は、圧延材１に対する温度制御で実際に使用された各種実績値を取得する。そして、演算部２０は、取得した実績値を温度モデル１５に入力することにより、圧延材１のＣＴの実績再計算値を計算する。演算部２０の詳細については、後述する。

モデル補正部２１は、温度モデル１５を補正する機能を有する。モデル補正部２１は、演算部２０によって計算された圧延材１のＣＴの実績再計算値に基づいて、上記補正を行う。モデル補正部２１の詳細については、後述する。

次に、図３乃至図６も参照し、巻取温度制御装置１４が備える機能について、詳細に説明する

先ず、温度モデル１５に記述される数式の例について説明する。
被冷却体は圧延材１であり、体積を持つ。そこで、圧延材１を板厚方向に微小部分（微小体積）に分割し、ｋ番目の微小部分の温度変化を考える。ｋ番目の微小部分の温度変化ΔＴ_ｋは、次式で表される。

ここで、
ρ ：被冷却体の密度［ｋｇ／ｍｍ^３］
Ｃ_ｐ：被冷却体の比熱［Ｊ／ｋｇ／ｄｅｇ］
Ｖ_ｋ：ｋ番目の微小体積［ｍｍ^３］
Δｔ：時間変化［ｓ］
ΣＱ：熱流の和［Ｗ］

式１による計算は、有限差分法による計算とも言われる。この計算方法では、微小部分の熱の入出力を計算し、全体の温度変化を計算する。図３は、圧延材の板厚方向の温度計算を説明するための図である。図３では、圧延材１を板厚方向に微小部分（微小体積）に分割し、その微小部分の温度を点で代表させている。図３では、この点をｎｏｄｅと表記している。即ち、点と点との間で熱伝導を考え、圧延材１の表面（上面・下面）にある点では、外界との熱伝達を考える。

熱流には、例えば、水冷対流、放射、空冷対流、熱伝導によるものがある。熱流としては、それら全てのものを考慮する。式において、Ｑ自体は、正の値とする。被冷却体から熱が奪われる場合、負号を付して表記する。
微小部分が圧延材１の表面に存在する場合、熱流の和ΣＱ_ｋは、次式で表される。微小部分が圧延材１の表面に存在する場合、熱伝達と熱伝導との双方を考慮する必要がある。

ここで、
Ｑ_ｗ：被冷却体の表面から冷却水への熱流［Ｗ］
Ｑ_ａ：被冷却体の表面から周囲の空気への熱流［Ｗ］
Ｑ_ｒａｄ：被冷却体の表面からの放射による熱流［Ｗ］
Ｑ_{ｋ＋１→ｋ}：被冷却体の内部において、ｋ＋１番目の微小部分から受ける熱流［Ｗ］
Ｑ_{ｋ→ｋ＋１}：被冷却体の内部において、ｋ＋１番目の微小部分に出る熱流［Ｗ］
Ｑ_{ｔｒａｎｓ，ｋ}：被冷却体の変態発熱による熱流［Ｗ］
Ｑ_{ｋ＋１→ｋ}及びＱ_{ｋ→ｋ＋１}は、温度が高い方から低い方への流れのみ生じる。

微小部分が圧延材１の内部に存在する場合、熱流の和ΣＱ_ｋは、次式で表される。微小部分が圧延材１の内部に存在する場合、熱伝達を考慮する必要はない。

被冷却体の表面から冷却水への熱流Ｑ_ｗ（水冷対流モデル）は、次式で表される。

ここで、
ｈ_ｗ：被冷却体と冷却水との間の熱伝達係数［Ｗ／ｍｍ^２／℃］
Ａ_ｗ：被冷却体の表面積［ｍｍ^２］
Ｔ_ｓｕｒｆ：被冷却体の表面温度［℃］
Ｔ_ｗ：冷却水の温度［℃］

被冷却体の表面から周囲の空気への熱流Ｑ_ａ（空冷対流モデル）は、次式で表される。

ここで、
ｈ_ａ：被冷却体と周囲空気との間の熱伝達係数［Ｗ／ｍｍ^２／℃］
Ａ_ａ：被冷却体の表面積［ｍｍ^２］
Ｔ_ｓｕｒｆ：被冷却体の表面温度［℃］
Ｔ_ａ：周囲の空気の温度［℃］

被冷却体の表面からの放射による熱流Ｑ_ｒａｄ（放射モデル）は、Ｓｔｅｆａｎ−Ｂｏｌｔｚｍａｎｎの式から、次式で表される。

ここで、
ε ：放射率
σ ：Ｓｔｅｆａｎ−Ｂｏｌｔｚｍａｎｎの定数（＝５．６６８３３９＊１０^−１４）［Ｗ／ｍｍ^２／Ｋ^４］
Ａ_ｒａｄ：被冷却体の表面積［ｍｍ^２］
Ｔ_ｓｕｒｆ：被冷却体の表面温度［℃］
Ｔ_ａｍｂ：周囲の温度［℃］

本発明では、圧延材１に対する空冷の効果と水冷の効果とを分離同定する。このため、温度モデル１５に記述される数式として、例えば、上記式１乃至式６を採用する上で、式２のみ、以下のように修正する。

ここで、
Ｚ_ｗ：水冷対流項（水冷対流モデル）に対する補正項
Ｚ_ａ：空冷対流項（空冷対流モデル）に対する補正項
Ｚ_ｒ：放射項（放射モデル）に対する補正項
即ち、モデル補正部２１は、補正項Ｚ_ｗ、Ｚ_ａ、Ｚ_ｒのそれぞれを適切に補正する。

次に、演算部２０の機能とモデル補正部２１の機能とについて具体的に説明する。
図４は、図１に示す演算部及びモデル補正部の各機能を説明するための図である。図５は、この発明の実施の形態１における温度制御装置の動作を示すフローチャートである。図６は、各セグメントの温度の測定値と実績再計算値との一例を示す図である。

圧延材１は、圧延機スタンド２を出た後、ＲＯＴによって搬送される。圧延材１がＲＯＴによって搬送されている間、圧延材１に対するＣＴＣが行われる。圧延材１に対するＣＴＣが完了すると、ＣＴＣが行われていた時の制御出力及び各種測定値が、演算部２０に入力される。
演算部２０によって実績再計算値を計算するためには、以下の情報Ｉ１乃至Ｉ５が必要になる。
Ｉ１：ＲＯＴの入側における圧延材１の温度の測定値
Ｉ２：圧延材１の速度の測定値
Ｉ３：注水装置５及び６からの注水量の実績値と注水のタイミングの実績値
Ｉ４：注水装置５及び６から注水した水の温度の実績値
Ｉ５：圧延材１の情報（例えば、金属の種類、サイズ、配合された化学成分等）

上記情報Ｉ１は、実績再計算値を計算する上で、初期条件を与えるために必要になる情報である。情報Ｉ２は、式１のΔｔを算出するために必要になる情報である。情報Ｉ３は、圧延材１の各セグメントがどの位置でどれだけ水冷されたかを、式４から求める際に必要になる情報である。情報Ｉ４は、式４及び式６の計算を行う上で必要になる情報である。なお、式５及び式６の計算を行う上で、周囲空気の温度の情報も必要になる。周囲空気の温度を測定し、その実績値を用いて、式５及び式６の計算を行っても良い。周囲空気の温度に関しては、固定値としたり、水温と同じ温度とみなしたりしても良い。情報Ｉ５は、式１において比熱や密度を計算する際に必要になる情報である。

情報Ｉ５（例えば、鋼種や化学成分の情報）は、モデル化が困難な効果（例えば、表面粗さの影響）を、温度モデル１５に間接的に記述するために用いることもできる。例えば、Ｎｂ（ニオブ）が配合された鋼は、表面がざらつき易く、冷却水による冷却効果が高まる。しかし、Ｎｂの配合量を定量的なモデルとして表すことは困難である。かかる場合、例えば、鋼種や化学成分によって分類した補正値の数値テーブルを、予め用意しておく。温度モデル１５では、入力された情報Ｉ５に基づいて、使用する数値テーブルを適切に選択する。

図４において、Ｔ_ＦＤＴ ^ＡＣＴは、圧延材１のセグメントＮｏ．ｊが、仕上圧延機の最終の圧延機スタンド２から出た際に、仕上出側温度計７によって測定された温度（実績値）である。Ｔ_ＣＴ ^ＡＣＴは、同じ圧延材１のセグメントＮｏ．ｊが、巻取機４によって巻き取られる前に、巻取温度計８によって測定された温度（実績値）である。

圧延材１が巻取機４に巻き取られ、圧延材１に対する圧延加工（温度制御）が完了すると、演算部２０は、実績再計算値を計算するために必要なデータ（上記情報Ｉ１乃至Ｉ５を含む）を入手する（図３のＳ１０１）。演算部２０は、圧延材１の各セグメントについて、各水冷バンクに対応する位置の実績再計算値を計算する。演算部２０は、Ｓ１０１において、このような計算を行うために必要なデータを取得する。

演算部２０は、Ｓ１０１でデータを取得すると、誤差ｅ_ｎを減少させるための符号を、補正項Ｚ_ｗ、Ｚ_ａ、Ｚ_ｒのそれぞれについて計算する（Ｓ１０２）。Ｓ１０２の具体的な処理内容については、後述する。

演算部２０は、Ｓ１０２において補正項Ｚ_ｗ、Ｚ_ａ、Ｚ_ｒの各符号を決定すると、圧延材１の実績再計算値の計算を開始する。
演算部２０は、先ず、補正項Ｚ_ｗ、Ｚ_ａ、Ｚ_ｒを、それぞれ初期値（例えば、１．０）に設定する（Ｓ１０３）。また、演算部２０は、求解の繰り返し回数ｎを１（ｎ＝１）に設定する（Ｓ１０４）。

初期設定が完了すると、演算部２０は、セグメントＮｏ．を１（ｊ＝１）に設定する（Ｓ１０５）。また、演算部２０は、セグメントＮｏ．１のＦＤＴ実績値を、開始温度に設定する。そして、演算部２０は、温度モデル１５を使用して、セグメントＮｏ．１に関する下記値の計算を行う（Ｓ１０６）。
Ｔ_Ｅ１ｊ ^Ｒ−ｎ：水冷バンクＮｏ．１の入側における温度の実績再計算値
Ｔ_Ｄｉｊ ^Ｒ−ｎ：水冷バンクＮｏ．１から最終水冷バンクの各出側における温度の実績再計算値
Ｔ_ＣＴ ^Ｒ−ｎ：ＣＴの実績再計算値
添え字のＲ−ｎは、実績再計算値（Ｒｅ−ｐｒｅｄｉｃｔｅｄＶａｌｕｅ）のＲと、求解の繰り返し回数とを示している。

図４では、Ｔ_ＦＤＴ ^ＡＣＴとＴ_ＣＴ ^ＡＣＴ（Ｔ_ＣＴ ^Ｒ−ｎ）とを結ぶ線が、直線で示されている。これは、説明のために記載を簡略化したものであり、実際は、複雑な曲線（或いは、折れ線）によってＴ_ＦＤＴ ^ＡＣＴとＴ_ＣＴ ^ＡＣＴ（Ｔ_ＣＴ ^Ｒ−ｎ）とが結ばれる。

演算部２０は、上記計算が終了すると、Ｓ１０６において計算の対象となった（現在の）セグメントが、最終のセグメント（ｊ＝Ｎ）であるか否かを判定する（Ｓ１０７）。現在のセグメントが最終のセグメントでなければ（Ｓ１０７のＮｏ）、演算部２０は、セグメントＮｏ．に１を加算し（ｊ＝ｊ＋１）、１つ下流側のセグメントについてＳ１０６の計算を行う（Ｓ１０８からＳ１０６）。

図６は、全てのセグメントについてＳ１０６の計算を行った結果を示している。図６に示す太い破線は、各セグメント（ｊ＝１〜Ｎ）のＣＴ実績値Ｔ_{ＣＴ（ｊ＝１〜Ｎ）} ^ＡＣＴを結ぶ直線である。図６に示す太い実線は、各セグメント（ｊ＝１〜Ｎ）のＣＴの実績再計算値Ｔ_{ＣＴ（ｊ＝１〜Ｎ）} ^Ｒ−ｎを通る曲線（或いは、折れ線）である。

演算部２０は、全てのセグメントについてＳ１０６の計算が完了すると（Ｓ１０７のＹｅｓ）、ＣＴの実績値Ｔ_{ＣＴ（ｊ＝１〜Ｎ）} ^ＡＣＴとＣＴの実績再計算値Ｔ_{ＣＴ（ｊ＝１〜Ｎ）} ^Ｒ−ｎとを比較し、誤差ｅ_ｎを求める（Ｓ１０９）。誤差ｅ_ｎの計算は、Ｔ_{ＣＴ（ｊ＝１〜Ｎ）} ^ＡＣＴとＴ_{ＣＴ（ｊ＝１〜Ｎ）} ^Ｒ−ｎとの差に基づいて、例えば、次式で行う。

又は

モデル補正部２１は、演算部２０によって計算された誤差ｅ_ｎが、所定の許容範囲内であるか否かを判定する（Ｓ１１０）。上記許容範囲は、予め設定される。例えば、図４に示すように、ＣＴの実績値Ｔ_ＣＴ ^ＡＣＴと１回目のＣＴの実績再計算値Ｔ_ＣＴ ^Ｒ−１との間に大きな開きがある場合、誤差ｅ_ｎは許容範囲に入らない（Ｓ１１０のＮｏ）。

誤差ｅ_ｎが許容範囲に入っていない場合、モデル補正部２１は、求解の繰り返し回数ｎが最大回数以内か否かを判定する（Ｓ１１１）。上記最大回数は、予め設定される。Ｓ１１１において求解の繰り返し回数ｎが最大回数以内であれば、演算部２０は、ＣＴの実績再計算値Ｔ_ＣＴ ^Ｒ−ｎがＣＴの実績値Ｔ_ＣＴ ^ＡＣＴに近づくように（図４参照）、補正項Ｚ_ｗ、Ｚ_ａ、Ｚ_ｒの各値を変更する。即ち、演算部２０は、誤差ｅ_ｎが小さくなるように、補正項Ｚ_ｗ、Ｚ_ａ、Ｚ_ｒの各値を変更する（Ｓ１１２）。

Ｓ１１２における変更は、Ｓ１０２の計算結果に基づいて行われる。Ｓ１０２において、演算部２０は、補正項Ｚ_ｗ、Ｚ_ａ、Ｚ_ｒの各値をそれぞれ微小変化（ΔＺ_ｗ、ΔＺ_ａ、ΔＺ_ｒ）させて、誤差ｅ_ｎが小さくなる符号を把握する。上記ΔＺ_ｗ、ΔＺ_ａ、ΔＺ_ｒは、予め設定される。

例えば、演算部２０は、先ず、各補正項をそれぞれ初期値（Ｚ_ｗ０、Ｚ_ａ０、Ｚ_ｒ０）に設定し、圧延材１のＣＴの実績再計算値Ｔ_ＣＴを計算する。次に、演算部２０は、補正項Ｚ_ｗの値のみ微小変化させて、ＣＴの実績再計算値Ｔ_ＣＴを計算し、補正項Ｚ_ｗについて符号を決定する。具体的には、先ず、補正項をＺ_ｗ０＋ΔＺ_ｗ、Ｚ_ａ０、Ｚ_ｒ０に設定し、ＣＴの実績再計算値Ｔ_ＣＴを計算する。Ｚ_ｗをＺ_ｗ０に設定した時の実績再計算値Ｔ_ＣＴと、Ｚ_ｗをＺ_ｗ０＋ΔＺ_ｗに設定した時の実績再計算値Ｔ_ＣＴとから、誤差ｅ_ｎを計算する。次に、補正項をＺ_ｗ０−ΔＺ_ｗ、Ｚ_ａ０、Ｚ_ｒ０に設定し、ＣＴの実績再計算値Ｔ_ＣＴを計算する。Ｚ_ｗをＺ_ｗ０に設定した時の実績再計算値Ｔ_ＣＴと、Ｚ_ｗをＺ_ｗ０−ΔＺ_ｗに設定した時の実績再計算値Ｔ_ＣＴとから、誤差ｅ_ｎを計算する。そして、Ｚ_ｗをＺ_ｗ０＋ΔＺ_ｗに変更することによって得られた誤差ｅ_ｎと、Ｚ_ｗをＺ_ｗ０−ΔＺ_ｗに変更することによって得られた誤差ｅ_ｎとを比較して、誤差ｅ_ｎが小さくなる符号を決定する。

演算部２０は、補正項Ｚ_ａ及び補正項Ｚ_ｒについても、上記と同様の計算を行う。即ち、演算部２０は、補正項Ｚ_ａの値のみ微小変化（±ΔＺ_ａ）させて誤差ｅ_ｎを計算し、補正項Ｚ_ａについて符号を決定する。また、演算部２０は、補正項Ｚ_ｒの値のみ微小変化（±ΔＺ_ｒ）させて誤差ｅ_ｎを計算し、補正項Ｚ_ｒについて符号を決定する。

例えば、ΔＺ_ｗは、Ｚ_ｗ０の５％程度の値に設定される。同様に、ΔＺ_ａは、Ｚ_ａ０の５％程度の値に設定される。ΔＺ_ｒは、Ｚ_ｒ０の５％程度の値に設定される。

演算部２０は、Ｓ１１２において、Ｓ１０２で決定した符号に基づいて、誤差ｅ_ｎを小さくする方向に、補正項Ｚ_ｗ、Ｚ_ａ、Ｚ_ｒの各値をそれぞれΔＺ_ｗ、ΔＺ_ａ、ΔＺ_ｒだけ変更する。そして、演算部２０は、求解の繰り返し回数ｎに１を加算し（ｎ＝ｎ＋１）、Ｓ１０５の処理に戻る（Ｓ１１３）。

例えば、１回目の求解において、図４に示す実績再計算値Ｔ_ＣＴ ^Ｒ−１が得られたとする。かかる場合、Ｓ１１２において各補正項の値が修正されることにより、２回目の求解では、実績再計算値Ｔ_ＣＴ ^Ｒ−２が得られる。即ち、２回目の求解では、誤差ｅ_ｎが１回目の誤差ｅ_ｎよりも小さくなる。同様に、３回目の求解では、誤差ｅ_ｎが２回目の誤差ｅ_ｎよりも小さくなる。１回目の求解或いはそれ以降の求解において、誤差ｅ_ｎが許容範囲内になると（Ｓ１１０のＹｅｓ）、モデル補正部２１は、許容範囲に入った誤差ｅ_ｎを計算する際に使用された補正項Ｚ_ｗ、Ｚ_ａ、Ｚ_ｒの各値を記憶部に記憶する（Ｓ１１４）。

また、モデル補正部２１は、誤差ｅ_ｎの計算が最大回数行われても誤差ｅ_ｎが許容範囲内に入らない場合は（Ｓ１１１のＮｏ）、それまでの計算で最小の誤差ｅ_ｎが得られた時に使用された補正項Ｚ_ｗ、Ｚ_ａ、Ｚ_ｒの各値を、記憶部に記憶する（Ｓ１１５からＳ１１４）。

モデル補正部２１は、Ｓ１１５において補正項Ｚ_ｗ、Ｚ_ａ、Ｚ_ｒの各値を記憶する際に、リミット処理を行っても良い。Ｓ１１０の処理或いはＳ１１５の処理によって得られた補正項Ｚ_ｗ、Ｚ_ａ、Ｚ_ｒの各値には、実績データに依存する誤差が含まれる。リミット処理を行うことにより、Ｚ_ｗ、Ｚ_ａ、Ｚ_ｒの各値が過大になることを防ぐことができる。水冷対流モデル、空冷対流モデル、放射モデルが正確であれば、補正項Ｚ_ｗ、Ｚ_ａ、Ｚ_ｒは、それぞれ１．０近辺の値になる。

記憶部には、圧延材１の区分毎に、学習テーブルが記憶される。例えば、学習テーブルは、圧延材１の鋼種毎、サイズ毎に用意される。また、学習テーブルは、補正項毎に用意される。モデル補正部２１は、Ｓ１１５において、今回の圧延材１の区分と同じ区分の学習テーブルに、補正項Ｚ_ｗ、Ｚ_ａ、Ｚ_ｒの各値を格納する。

また、モデル補正部２１は、補正項Ｚ_ｗ、Ｚ_ａ、Ｚ_ｒの各値を学習テーブルに格納する際に、既に格納されている値と今回得られた値との重み付けを適切に行う。例えば、モデル補正部２１は、重み付け係数Ｋを用いることにより、次式によって、学習テーブルを更新する。
（格納する学習値）＝Ｋ＊（新規学習値）＋（１−Ｋ）＊（既に格納されていた学習値） …（１０）

上記構成を有する温度制御装置では、その後、モデル補正部２１によって補正された温度モデル１５を使用して、新たな圧延材１に対するＣＴＣを行う。即ち、材料温度予測部１６は、圧延材１の温度を予測する際に、制御対象となる圧延材１の区分と同じ区分の学習テーブルから各種値を取り出し、温度モデル１５に反映させる。

この発明の実施の形態１によれば、水冷対流モデル、空冷対流モデル、放射モデルに存在する誤差を、実績データを用いて正確に補正することができる。温度モデル１５の学習を精度良く行うことができ、より高精度なＣＴＣを行うことが可能となる。

実施の形態２．
演算部２０及びモデル補正部２１によって図５に示す処理フローが行われることにより、各セグメントについてＴ_Ｅ１ｊ ^Ｒ−ｎ、Ｔ_Ｄｉｊ ^Ｒ−ｎ、Ｔ_ＣＴ ^Ｒ−ｎが計算され、補正項Ｚ_ｗ、Ｚ_ａ、Ｚ_ｒの新たな値が学習テーブルに格納される。しかし、図６に示す太い実線（実績再計算値Ｔ_{ＣＴ（ｊ＝１〜Ｎ）} ^Ｒ−ｎ）が太い破線（実績値Ｔ_{ＣＴ（ｊ＝１〜Ｎ）} ^ＡＣＴ）に対して傾いていると、誤差ｅ_ｎをある値よりも小さくすることができない。

モデル学習部２２は、Ｔ_{ＣＴ（ｊ＝１〜Ｎ）} ^Ｒ−ｎとＴ_{ＣＴ（ｊ＝１〜Ｎ）} ^ＡＣＴとの差を０に近づけるための処理を行う。モデル学習部２２は、上記差に基づいて、材料温度予測部１６による予測値を補正するための学習値を計算する。具体的に、モデル学習部２２は、実施の形態１において説明した全ての処理が終了すると、以下の処理を開始する。

モデル学習部２２は、学習テーブルに格納された補正項Ｚ_ｗ、Ｚ_ａ、Ｚ_ｒの値を用いて、全てのセグメント（Ｎｏ．ｊ＝１〜Ｎ）について、ＣＴ位置での実績再計算値Ｔ_ＣＴ，ｊ ^Ｒ−Ｆを計算する。具体的には、図５のＳ１０６と同様に、先ず、セグメントＮｏ．１のＦＤＴ実績値を、開始温度に設定する。モデル学習部２２は、水冷バンクＮｏ．１から下流側に向かってＣＴ位置まで温度計算を行い、Ｔ_ＣＴ，ｊ ^Ｒ−Ｆを得る。そして、モデル学習部２２は、次式によって、学習値（即ち、実績値Ｔ_ＣＴ，ｊ ^ＡＣＴとの差）を計算する。

モデル学習部２２は、式１１によって得られた学習値ｅ_Ｆ（ｊ）を、各セグメントの温度誤差として学習テーブルに格納する。この時、圧延材１の長さを規格化し、対応する位置に適切な学習値を格納する。例えば、圧延材１のセグメント総数が２００であり、規格化された長さＬが１００である場合を考える。セグメントＮｏ．１０及びＮｏ．１１における学習値は、学習テーブルの５番目（１００＊１０／２００＝５）の位置に格納される。セグメントＮｏ．１２及びＮｏ．１３における学習値は、学習テーブルの６番目（１００＊１２／２００＝６）の位置に格納される。
なお、学習値を学習テーブルに格納する場合は、式１０を用いて適切な重み付けを行っても良い。

上記構成を有する温度制御装置では、その後、材料温度予測部１６は、圧延材１の温度を予測する際に、制御対象となる圧延材１の区分と同じ区分の学習テーブルから各種値を取り出し、温度モデル１５に反映させる。材料温度予測部１６は、温度モデル１５を使用して、ＦＤＴからＣＴまでの温度計算を行う。そして、材料温度予測部１６は、温度モデル１５を使用して得られた予測値に、学習テーブルに温度誤差として格納された値を加えて、最終的な予測値を導き出す。例えば、圧延材１のセグメント総数が５０であり、規格化された長さＬが１００である場合を考える。材料温度予測部１６は、例えば、セグメントＮｏ．２０の温度を予測する場合、温度モデル１５を使用して得られた予測値に、学習テーブルの４０番目（１００＊２０／５０＝４０）の位置に格納されている温度誤差を加算する。

この発明の実施の形態２によれば、水冷対流モデル、空冷対流モデル、放射モデルに存在する誤差以外の誤差についても、適切に補正することができる。温度モデル１５の学習を精度良く行うことができ、より高精度なＣＴＣを行うことが可能となる。

実施の形態３．
実施の形態１では、補正項Ｚ_ｗ、Ｚ_ａ、Ｚ_ｒの各値をそれぞれ微小変化させて複数の実績再計算値を計算することにより、Ｚ_ｗ、Ｚ_ａ、Ｚ_ｒの各値を最終的に決定した。しかし、図５に示すような処理を行う場合は、変数の数が多いと、最適な解を得ることができなかったり、計算が収束しなかったりする場合がある。そこで、本実施の形態では、変数の数を減らすことを考える。即ち、補正項Ｚ_ｗ、Ｚ_ａ、Ｚ_ｒの何れかの値を固定して、図５に示す処理を行う。

変数の数を減らす場合は、計算結果に対して最も影響の少ないものを固定値として扱うことが望ましい。ＣＴＣが行われる時、圧延材１の温度は、４００℃〜９００℃程度である。この温度域では、空冷対流の効果が一番小さい。例えば、空冷対流による熱流Ｑ_ａは、放射による熱流Ｑ_ｒａｄと比較して、１／１０〜１／４程度である。このため、本実施の形態では、補正項Ｚ_ａを固定値（例えば、Ｚ_ａ＝１）として扱い、補正項Ｚ_ｗ及びＺ_ｒを変数として扱う。

その他の構成及び動作は、実施の形態１又は２で開示した構成及び動作と同様である。
例えば、図５のＳ１０２において、演算部２０は、誤差ｅ_ｎを減少させるための符号を、補正項Ｚ_ｗ及びＺ_ｒのそれぞれについて計算する。また、演算部２０は、Ｓ１１２において、誤差ｅ_ｎが小さくなるように、補正項Ｚ_ｗ及びＺ_ｒの値を変更する。

上記構成を有する温度制御装置であれば、図５に示す処理を行う上で、最適な解を得ることができなかったり、計算が収束しなかったりすることを防止できる。また、演算部２０の演算負荷を低減させることができ、より高精度なＣＴＣを行うことが可能となる。
なお、Ｚ_ａ以外の補正項を固定値とすることも可能である。しかし、上述した通り、ＣＴＣを行う上では、補正項Ｚ_ａを固定値として扱うことが最も望ましい。

実施の形態４．
本実施の形態では、上記実施の形態１乃至３の場合とは異なり、演算部２０の機能及びモデル補正部２１の機能を利用しない場合について説明する。

モデル学習部２２は、全てのセグメント（Ｎｏ．ｊ＝１〜Ｎ）のＣＴ位置での実績再計算値Ｔ_ＣＴ，ｊ ^Ｒ−Ｆを計算する。具体的に、モデル学習部２２は、先ず、セグメントＮｏ．１のＦＤＴ実績値を、開始温度に設定する。モデル学習部２２は、水冷バンクＮｏ．１から下流側に向かってＣＴ位置まで温度計算を行い、Ｔ_ＣＴ，ｊ ^Ｒ−Ｆを得る。そして、モデル学習部２２は、式１１を使用して、学習値（即ち、実績値Ｔ_ＣＴ，ｊ ^ＡＣＴとの差）を計算する。
この計算は、実施の形態２において、補正項Ｚ_ｗ、Ｚ_ａ、Ｚ_ｒの各値を１．０に設定した場合と同様である。

モデル学習部２２は、式１１によって得られた学習値ｅ_Ｆ（ｊ）を、各セグメントの温度誤差として学習テーブルに格納する。この時、圧延材１の長さを規格化し、対応する位置に適切な学習値を格納する。学習値を学習テーブルに格納する場合は、式１０を用いて適切な重み付けを行っても良い。

上記構成を有する温度制御装置であれば、実績データを用いて温度の予測値を補正することができる。簡単な方法で温度の予測値を実際の温度に近づけることができ、少ない負荷で、より高精度なＣＴＣを行うことが可能となる。

この発明は、熱間圧延ラインにおいてＣＴＣを行う装置に適用することができる。

１圧延材
２圧延機スタンド
３、９ロール
４巻取機
５、６注水装置
７仕上出側温度計
８巻取温度計
１０圧延ロール
１１実プラント
１２制御装置
１３温度モデル
１４巻取温度制御装置
１５温度モデル
１６材料温度予測部
１７注水量決定部
１８トラッキング部
１９バルブ制御部
２０演算部
２１モデル補正部
２２モデル学習部

Claims

金属材料を圧延するための圧延機と、
前記圧延機によって圧延された金属材料を下流側に搬送する搬送テーブルと、
前記搬送テーブルの入側で、前記金属材料の温度を測定する第１温度計と、
前記第１温度計の測定位置よりも下流側で、前記金属材料の温度を測定する第２温度計と、
前記搬送テーブルによって搬送されている金属材料を冷却するため、金属材料に注水する注水装置と、
を備えた熱間圧延ラインにおいて使用される温度制御装置であって、
金属材料の温度を計算するための温度モデルと、
前記温度モデルを使用して、金属材料の温度を予測する材料温度予測部と、
前記熱間圧延ラインにおいて金属材料に対する温度制御が完了した後、その金属材料に対する温度制御で実際に使用された実績値を前記温度モデルに入力し、前記第２温度計の測定位置における、金属材料の温度の実績再計算値を計算する演算部と、
前記温度モデルを補正するモデル補正部と、
を備え、
前記温度モデルは、水冷対流モデルと、前記水冷対流モデルに対する第１補正項と、放射モデルと、前記放射モデルに対する第２補正項と、空冷対流モデルとを有し、
前記演算部は、前記第１補正項の値及び前記第２補正項の値をそれぞれ変えて、複数の実績再計算値を計算し、
前記モデル補正部は、前記演算部によって計算された実績再計算値と金属材料に対する温度制御が実際に行われていた時の前記第２温度計による測定値とに基づいて、前記第１補正項及び前記第２補正項を補正する
温度制御装置。
前記温度モデルは、前記空冷対流モデルに対する第３補正項を更に有し、
前記演算部は、前記第１補正項の値と前記第２補正項の値と前記第３補正項の値とをそれぞれ変えて、複数の実績再計算値を計算し、
前記モデル補正部は、前記演算部によって計算された実績再計算値と金属材料に対する温度制御が実際に行われていた時の前記第２温度計による測定値とに基づいて、前記第１補正項と前記第２補正項と前記第３補正項とを補正する
請求項１に記載の温度制御装置。
前記モデル補正部は、前記演算部によって計算された実績再計算値と金属材料に対する温度制御が実際に行われていた時の前記第２温度計による測定値との差に基づく誤差が、所定の許容範囲内である場合に、その誤差を計算する際に使用された前記各補正項の値に基づいて、前記温度モデルを補正する請求項１又は請求項２に記載の温度制御装置。
前記モデル補正部は、実績再計算値と測定値との差に基づく誤差の計算が所定の最大回数行われても誤差が許容範囲内に入らない場合は、誤差が最小になった時に使用された前記各補正項の値に基づいて、前記温度モデルを補正する請求項３に記載の温度制御装置。
前記モデル補正部によって補正された前記温度モデルを使用して計算された実績再計算値と金属材料に対する温度制御が実際に行われていた時の前記第２温度計による測定値との差に基づいて、前記材料温度予測部による予測値を補正するための学習値を計算するモデル学習部と、
を更に備えた請求項１から請求項４の何れかに記載の温度制御装置。
前記材料温度予測部によって予測された金属材料の温度に基づいて、前記注水装置からの注水量を決定する注水量決定部と、
前記金属材料の位置をトラッキングするトラッキング部と、
前記注水量決定部によって決定された注水量、及び、前記トラッキング部からのトラッキング情報に基づいて、前記注水装置のバルブを制御するバルブ制御部と、
を更に備えた請求項１から請求項５に記載の温度制御装置。