JPWO2020261444A1

JPWO2020261444A1 - 熱間圧延ラインの温度制御装置

Info

Publication number: JPWO2020261444A1
Application number: JP2020534629A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　敦; 敦鈴木
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2019-06-26
Filing date: 2019-06-26
Publication date: 2021-09-13
Anticipated expiration: 2039-06-26
Also published as: CN112437702B; JP6954476B2; WO2020261444A1; CN112437702A

Abstract

ＲＯＴ冷却装置と加速冷却装置とを併設した熱間圧延ラインにおいて、圧延材の温度モデルの精度を高めることができる熱間圧延ラインの温度制御装置を提供する。熱間圧延ラインの温度制御装置は、圧延材に注水するＲＯＴ冷却装置に対し、当該圧延材の温度を予測する温度モデルにおいて、水冷冷却における単位面積あたりの抜熱量を表すＲＯＴ側水冷熱伝達係数を用いて当該圧延材の温度の予測値を計算するＲＯＴ側計算部と、前記ＲＯＴ冷却装置の上流側または下流側に設けられ、前記ＲＯＴ冷却装置とは異なる条件で当該圧延材に注水する加速冷却装置に対し、当該圧延材の温度を予測する温度モデルにおいて、水冷冷却における単位面積あたりの抜熱量を表す加速側水冷熱伝達係数として前記ＲＯＴ側計算部により設定されたＲＯＴ側水冷熱伝達係数とは別に設定された値を用いて当該圧延材の温度の予測値を計算する加速側計算部と、を備えた。

Description

この発明は、熱間圧延ラインの温度制御装置に関する。

特許文献１は、熱間圧延ラインの温度制御装置を開示する。当該温度制御装置によれば、熱間圧延ラインのＲＯＴ冷却装置における温度モデルの精度を高め得る。

日本特許第５８３５４８３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の温度制御装置は、ＲＯＴ冷却装置と加速冷却装置とを併設した熱間圧延ラインを制御対象としない。このため、ＲＯＴ冷却装置と加速冷却装置とを併設した熱間圧延ラインを当該温度制御装置に単純に適用すると、温度モデルの精度を高めることができない。

この発明は、上述の課題を解決するためになされた。この発明の目的は、ＲＯＴ冷却装置と加速冷却装置とを併設した熱間圧延ライン温度において、温度モデルの精度を高めることができる熱間圧延ラインの温度制御装置を提供することである。

この発明に係る熱間圧延ラインの温度制御装置は、熱間圧延ラインの下流工程において、圧延材に注水するＲＯＴ冷却装置に対し、当該圧延材の温度を予測する温度モデルにおいて、水冷冷却における単位面積あたりの抜熱量を表すＲＯＴ側水冷熱伝達係数を用いて当該圧延材の温度の予測値を計算するＲＯＴ側計算部と、前記熱間圧延ラインの下流工程において、前記ＲＯＴ冷却装置の上流側または下流側に設けられ、前記ＲＯＴ冷却装置とは異なる条件で当該圧延材に注水する加速冷却装置に対し、当該圧延材の温度を予測する温度モデルにおいて、水冷冷却における単位面積あたりの抜熱量を表す加速側水冷熱伝達係数として前記ＲＯＴ側計算部により設定されたＲＯＴ側水冷熱伝達係数とは別に設定された値を用いて当該圧延材の温度の予測値を計算する加速側計算部と、を備えた。

この発明によれば、温度制御装置は、ＲＯＴ側水冷熱伝達係数と加速側水冷熱伝達係数とを別々に設定する。このため、ＲＯＴ冷却装置と加速冷却装置とを併設した熱間圧延ラインにおいて、温度モデルの精度を高めることができる。

実施の形態１における熱間圧延ラインの温度制御装置が適用される熱間圧延ラインの要部の構成図である。実施の形態１における熱間圧延ラインの温度制御装置が適用される切板の斜視図である。実施の形態１における熱間圧延ラインの温度制御装置が適用される加速冷却装置の内部での各切板の温度変化の予測値と実績値（再予測値）を示す図である。実施の形態１における熱間圧延ラインの温度制御装置が適用されるＲＯＴ冷却装置の内部での各切板の温度変化の予測値と実績値（再予測値）を示す図である。実施の形態１における熱間圧延ラインの温度制御装置が適用される加速冷却装置での温度モデルの誤差学習の流れを示す図である。実施の形態１における熱間圧延ラインの温度制御装置が適用されるＲＯＴ冷却装置での温度モデルの誤差学習の流れを示す図である。実施の形態１における熱間圧延ラインの温度制御装置のハードウェア構成図である。実施の形態２における熱間圧延ラインの温度制御装置が適用されるＲＯＴ冷却装置の内部での各切板の温度変化の予測値と実績値（再予測値）を示す図である。実施の形態３における熱間圧延ラインの温度制御装置が適用される加速冷却装置の内部での各切板の温度変化の予測値と実績値（再予測値）を示す図である。実施の形態１における熱間圧延ラインの温度制御装置が適用されるＲＯＴ冷却装置の内部での各切板の温度変化の予測値と実績値（再予測値）を示す図である。実施の形態４における熱間圧延ラインの温度制御装置が適用される加速冷却装置の内部での各切板の温度変化の予測値と実績値（再予測値）を示す図である。実施の形態４における熱間圧延ラインの温度制御装置が適用されるＲＯＴ冷却装置の内部での各切板の温度変化の予測値と実績値（再予測値）を示す図である。

この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には同一の符号が付される。当該部分の重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１は実施の形態１における熱間圧延ラインの温度制御装置が適用される熱間圧延ラインの要部の構成図である。

図１の熱間圧延ラインにおいて、仕上圧延機１は、図示されない粗圧延機の下流側に設けられる。加速冷却装置２は、仕上圧延機１の下流側に設けられる。ＲＯＴ冷却装置３は、加速冷却装置２の下流側に設けられる。巻取コイラー４は、ＲＯＴ冷却装置３の下流側に設けられる。

加速冷却装置２は、冷却水の供給系統で複数のバンク２ａに区分される、複数のバンク２ａは、熱間圧延ラインの長さ方向に並ぶ。複数のバンク２ａの各々は、複数の注水バルブ２ｂを備える。複数の注水バルブ２ｂは、圧延熱間圧延ラインの長さ方向に並ぶ。複数の注水バルブ２ｂに対し、複数のノズル２ｃが設けられる。複数のノズル２ｃは、熱間圧延ラインの幅方向に並ぶ。

ＲＯＴ冷却装置３は、注水装置と搬送テーブルから構成される。ＲＯＴ冷却装置３において、注水装置は、加速冷却装置２よりも高い位置に設けられる。ＲＯＴ冷却装置３において、注水装置は、冷却水の供給系統で複数のバンク３ａに区分される。複数のバンク３ａは、熱間圧延ラインの長さ方向に並ぶ。複数のバンク３ａの各々は、複数の注水バルブ３ｂを備える。複数の注水バルブ３ｂは、熱間圧延ラインの長さ方向に並ぶ。複数の注水バルブ３ｂに対し、複数のノズル３ｃが設けられる。複数のノズル３ｃは、熱間圧延ラインの幅方向に並ぶ。

仕上圧延機出側温度計５は、仕上圧延機１と加速冷却装置２との間に設けられる。中間温度計６は、加速冷却装置２とＲＯＴ冷却装置３との間に設けられる。巻取温度計７は、ＲＯＴ冷却装置３と巻取コイラー４との間に設けられる。

仕上圧延機１は、圧延材８を仕上圧延する。その後、仕上圧延機出側温度計５は、冷却前に当該圧延材８の全長の初期温度をＦＤＴ実績値として計測する。その後、加速冷却装置２は、図示されないインバータで図示されないポンプを駆動して高圧で注水することで当該圧延材８を加速冷却する。加速冷却において、圧延材８の冷却速度は、通常の水冷よりも速くなる。その結果、圧延材８の結晶組織が調整されることで、圧延材８の機械的性質が変化する。

その後、中間温度計６は、当該圧延材８の全長の初期温度をＭＴ実績値として計測する。その後、ＲＯＴ冷却装置３は、一定の圧力で注水することで当該圧延材８を冷却する。その後、巻取温度計７は、当該圧延材８の全長の初期温度をＣＴ実績値として計測する。その後、巻取コイラー４は、当該圧延材８を巻き取る。

温度制御装置９は、加速側計算部９ａとＲＯＴ側計算部９ｂと制御部９ｃとを備える。

加速側計算部９ａは、温度モデルを用いて加速冷却装置２の各バンク２ａの出入側における圧延材８の温度を事前に予測する。ＲＯＴ側計算部９ｂは、温度モデルを用いてＲＯＴ冷却装置３の各バンク３ａの出入側における圧延材８の温度を事前に予測する。制御部９ｃは、加速側計算部９ａによる予測結果に基づいて加速冷却装置２の各注水バルブ２ｂの開閉を制御する。制御部９ｃは、ＲＯＴ側計算部９ｂによる予測結果に基づいてＲＯＴ冷却装置３の各注水バルブ３ｂの開閉を制御する。

圧延材８が巻取コイラー４に巻き取られた後、加速側計算部９ａは、仕上圧延機出側温度計５からのＦＤＴ実績値と中間温度計６からのＭＴ実績値とに基づいて加速冷却装置２における温度モデルを学習する。ＲＯＴ側計算部９ｂは、中間温度計６からのＭＴ実績値と巻取温度計７からのＣＴ実績値とに基づいてＲＯＴ冷却装置３における温度モデルを学習する。

具体的には、温度制御装置９は、各切板のＦＤＴ実績値を開始点として、最終的なＣＴ予測値がＣＴ目標値に到達するように、各切板の加速冷却装置２の各バンク２ａとＲＯＴ冷却装置３の各バンク３ａの入出側の温度予測計算を行う。温度制御装置９は、加速冷却装置２の各バンク２ａへの冷却水量の基準値（Ｖ_１ ^ａｃｃ、Ｃ_２ ^ａｃｃ、・・・Ｃ_ｎ ^ａｃｃ）とＲＯＴ冷却装置３の各バンク３ａへの冷却水量の基準値（Ｖ_１ ^ｒｏｔ、Ｃ_２ ^ｒｏｔ、・・・Ｃ_ｎ ^ｒｏｔ）とを決定する。

各バンク２ａにおいては、当該基準値に基づいて開く注水バルブ２ｂの数を決定する。各バンク３ａにおいては、当該基準値に基づいて開く注水バルブ３ｂの数を決定する。

圧延材８の切板が中間温度計６の位置に達した際、温度制御装置９は、中間温度計６の位置による誤差が０になるように加速冷却装置２における温度モデルを学習する。圧延材８が巻取温度計７の位置に達した際、温度制御装置９は、巻取温度計７の位置による誤差が０になるようにＲＯＴ冷却装置３における温度モデルを学習する。この際、各切板の温度予測における初期温度はＭＴ実績値を初期値とする。

次に、図２を用いて、温度モデルの考え方を説明する。
図２は実施の形態１における熱間圧延ラインの温度制御装置が適用される切板の斜視図である。

図２に示されるように、圧延材８がＲＯＴ冷却装置３の直下においてローラーテーブル１０で搬送される際、熱の出入りは、圧延材８を一定長の切板８ａに分割した上で計算される。例えば、一定長は、３ｍから５ｍの間で設定される。

熱の出入りの要素としては、水冷熱伝達、放射、相変態よる発熱等が考えられる。例えば、水冷熱伝達のみが要素とされる場合、水冷による抜熱量（Ｗ）は、次の（１）式で表される。

（１）式において、ｈ_ｗは水冷熱伝達係数（Ｗ／ｍｍ^２／℃）である。ｈ_ｗは加速冷却装置２とＲＯＴ冷却装置３とで異なる。Ａ_ｗは冷却水と接触する切板８ａの上下面の面積（ｍｍ^２）である。Ａ_ｗは各バンクにおいて開く注水バルブの数で変化する。Ｔ_ｗは冷却水の温度（℃）である。Ｔ_ｓｕｒｆは切板８ａの表面温度（℃）である。

この際、各切板８ａの温度変化は、次の（２）式で表される。

（２）式において、Ｔは切板８ａの温度（℃）である。ρは切板８ａの密度（ｋｇ／ｍｍ^３）である。Ｃ_Ｐは切板８ａの比熱（Ｊ／ｋｇ／℃）である。ｌは切板８ａの進行方向長さ（ｍｍ）である。Ｂは切板８ａの幅（ｍｍ）である。Ｈは切板８ａの板厚（ｍｍ）である。ｔは時間（ｓ）である。ｉは切板８ａの番号である。

次に、図３と図４とを用いて、温度モデルの学習を説明する。
図３は実施の形態１における熱間圧延ラインの温度制御装置が適用される加速冷却装置の内部での各切板の温度変化の予測値と実績値（再予測値）を示す図である。図４は実施の形態１における熱間圧延ラインの温度制御装置が適用されるＲＯＴ冷却装置の内部での各切板の温度変化の予測値と実績値（再予測値）を示す図である。

図３に示されるように、加速冷却装置２における冷却制御に関し、ＭＴ実績値に対して温度モデルの予測誤差があった場合、当該予測誤差の値を用いて各バンク２ａの入出側における予測値が再計算される。その結果、各バンク２ａの入出側における圧延材８の温度の実績値として確からしい値が求められる。

図４に示されるように、ＲＯＴ冷却装置３における冷却制御に関し、ＣＴ実績値に対して温度モデルの予測誤差があった場合、当該予測誤差の値を用いて各バンク３ａの入出側における予測値が再計算される。その結果、各バンク３ａの入出側における圧延材８の温度の実績値として確からしい値が求められる。

次に、図５と図６とを用いて、圧延材８の巻き取り完了後の学習機能の概要を説明する。
図５は実施の形態１における熱間圧延ラインの温度制御装置が適用される加速冷却装置での温度モデルの誤差学習の流れを示す図である。図６は実施の形態１における熱間圧延ラインの温度制御装置が適用されるＲＯＴ冷却装置での温度モデルの誤差学習の流れを示す図である。

図５において、次の（３）式に示されるように、加速冷却装置２の水冷熱伝達係数ｈ_ｗ ^ａｃｃの学習値であるＺ_１ ^ａｃｃとＺ_２ ^ａｃｃとが自動調整される。

（３）式において、ｖ_ａ ^ａｃｃ（ｍ／ｓ）は加速冷却装置２の内部での各切板８ａの平均速度である。ｖ_０（ｍ／ｓ）は加速冷却装置２の内部での各切板８ａの基準速度である。ｆ_ｗ ^ａｃｃはモデル予測関数である。Ｚ_１ ^ａｃｃは温度モデルの予測値に対する乗算型の学習値である。Ｚ_２ ^ａｃｃは速度比に対するべき乗型の学習値である。

圧延材８における冷却現象は、圧延材８が高速で移動するときと圧延材８が静止しているときとで異なる。このため、（３）式に示されるように、速度の影響は、学習項で調整される。

具体的には、圧延材８の全長の先端に近い部分であるＨｅａｄ部の特定の切板８ａのデータを用いて、当該切板８ａのＭＴ予測値の誤差が０になるようにＺ_１ ^ａｃｃが求められる。この際、Ｚ_２ ^ａｃｃは、０として扱われる。

圧延材８の加速中または加速後の部分であるＭｉｄｄｌｅ部の特定の切板８ａのデータを用いてＭＴ予測値の誤差が０になるようにＺ_２ ^ａｃｃが求められる。この際、Ｚ_１ ^ａｃｃは、Ｈｅａｄ部において求められた値が用いられる。

求められたＺ_１ ^ａｃｃとＺ_２ ^ａｃｃとが（３）式に代入されることで、全ての切板８ａの再予測値が計算される。Ｈｅａｄ部とＭｉｄｄｌｅ部との予測誤差を０にすることで、圧延材８の全長における精度が改善される。

図６において、次の（４）式に示されるように、ＲＯＴ冷却装置３の水冷熱伝達係数ｈ_ｗ ^ｒｏｔの学習値であるＺ_１ ^ｒｏｔとＺ_２ ^ｒｏｔとが自動調整される。

（４）式において、ｖ_ａ ^ｒｏｔ（ｍ／ｓ）はＲＯＴ冷却装置３の内部での各切板８ａの平均速度である。ｖ_０（ｍ／ｓ）はＲＯＴ冷却装置３の内部での各切板８ａの基準速度である。ｆ_ｗ ^ｒｏｔはモデル予測関数である。Ｚ_１ ^ｒｏｔは温度モデルの予測値に対する乗算型の学習値である。Ｚ_２ ^ｒｏｔは速度比に対するべき乗型の学習値である。

圧延材８における冷却現象は、圧延材８が高速で移動するときと圧延材８が静止しているときとで異なる。このため、（４）式に示されるように、速度の影響は、学習項で調整される。

具体的には、圧延材８の全長の先端に近い部分であるＨｅａｄ部の特定の切板８ａのデータを用いて、当該切板８ａのＣＴ予測値の誤差が０になるようにＺ_１ ^ｒｏｔが求められる。この際、Ｚ_２ ^ｒｏｔは、０として扱われる。

圧延材８の加速中または加速後の部分であるＭｉｄｄｌｅ部の特定の切板８ａのデータを用いてＣＴ予測値の誤差が０になるようにＺ_２ ^ｒｏｔが求められる。この際、Ｚ_１ ^ｒｏｔは、Ｈｅａｄ部において求められた値が用いられる。

求められたＺ_１ ^ｒｏｔとＺ_２ ^ｒｏｔとが（４）式に代入されることで、全ての切板８ａの再予測値が計算される。Ｈｅａｄ部とＭｉｄｄｌｅ部との予測誤差を０にすることで、圧延材８の全長における精度が改善される。

以上で説明した実施の形態１によれば、温度制御装置９は、加速冷却装置２とＲＯＴ冷却装置３とにおいて水冷熱伝達係数とを別々に設定する。このため、温度モデルの精度を高めることができる。

また、温度制御装置９は、温度モデルによって予測した当該圧延材８の冷却後の温度の予測値と実際の温度の実測値との差に基づいて、当該圧延材８の温度の予測値を補正するための学習値を計算する。このため、温度モデルの精度をより高めることができる。

また、温度制御装置９は、ＭＴ実績値に基づいて、当該圧延材８の温度の予測値を補正するための学習値を計算する。このため、温度モデルの精度をより高めることができる。

なお、中間温度計６の周辺の注水バルブ２ｂを開くと、中間温度計６の直下において、冷却水が圧延材８の表面を覆った状態に維持され得る。このため、中間温度計６において、圧延材８の表面温度が正確に計測されない場合もある。この場合、中間温度計６に近いバンク２ａの全ての注水バルブ２ｂを全て閉じることで巻取温度計７の直下において、冷却水が圧延材８の表面を覆うことを抑制できる。その結果、中間温度計６において、圧延材８の表面温度を正確に計測することができる。中間温度計６に近いバンク２ａの全てのち注水バルブ２ｂの全てを閉じることが難しい場合は、中間温度計６により近い注水バルブ２ｂを優先的に閉じればよい。

次に、図７を用いて、温度制御装置９の例を説明する。
図７は実施の形態１における熱間圧延ラインの温度制御装置のハードウェア構成図である。

温度制御装置９の各機能は、処理回路により実現し得る。例えば、処理回路は、少なくとも１つのプロセッサ１００ａと少なくとも１つのメモリ１００ｂとを備える。例えば、処理回路は、少なくとも１つの専用のハードウェア２００を備える。

処理回路が少なくとも１つのプロセッサ１００ａと少なくとも１つのメモリ１００ｂとを備える場合、温度制御装置９の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで実現される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、少なくとも１つのメモリ１００ｂに格納される。少なくとも１つのプロセッサ１００ａは、少なくとも１つのメモリ１００ｂに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、温度制御装置９の各機能を実現する。少なくとも１つのプロセッサ１００ａは、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰともいう。例えば、少なくとも１つのメモリ１００ｂは、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等である。

処理回路が少なくとも１つの専用のハードウェア２００を備える場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらの組み合わせで実現される。例えば、温度制御装置９の各機能は、それぞれ処理回路で実現される。例えば、温度制御装置９の各機能は、まとめて処理回路で実現される。

温度制御装置９の各機能について、一部を専用のハードウェア２００で実現し、他部をソフトウェアまたはファームウェアで実現してもよい。例えば、制御部９ｃの機能については専用のハードウェア２００としての処理回路で実現し、制御部９ｃの機能以外の機能については少なくとも１つのプロセッサ１００ａが少なくとも１つのメモリ１００ｂに格納されたプログラムを読み出して実行することにより実現してもよい。

このように、処理回路は、ハードウェア２００、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせで温度制御装置９の各機能を実現する。

実施の形態２．
図８は実施の形態２における熱間圧延ラインの温度制御装置が適用されるＲＯＴ冷却装置の内部での各切板の温度変化の予測値と実績値（再予測値）を示す図である。なお、実施の形態１の部分と同一又は相当部分には同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。

図８に示されるように、実施の形態２においては、圧延材８の冷却中に、各切板８ａが中間温度計６の直下を通過した際、当該切板８ａのＭＴ予測値とＭＴ実績値との間において、温度モデルの予測誤差がある場合、ＲＯＴ冷却装置３の内部における開始点（ＭＴ）をＭＴ実績値に修正した上で、ＣＴ目標値に到達するようにＲＯＴ冷却装置３の内部における圧延材８の温度変化の予測値が再計算される。再計算された予測値が達成されるように、各バンク３ａへの冷却水量の基準値（Ｖ_１ ^ｒｏｔ、Ｖ_２ ^ｒｏｔ、・・・Ｖ_Ｍ ^ｒｏｔ）が修正される。

以上で説明した実施の形態２によれば、温度制御装置９は、中間温度計６による当該圧延材８の温度の実績値と温度の予測値との間に温度モデルの予測誤差があった場合に、当該誤差を補償するようにＲＯＴ冷却装置３の注水バルブ３ｂを制御する。このため、温度モデルの精度をより高めることができる。

また、温度制御装置９は、中間温度計６による当該圧延材８の温度実績値と温度予測値との間に温度モデルの誤差があった場合に、中間温度計６による当該圧延材８の温度の実績値を初期値としてＲＯＴ冷却装置３の内部における当該圧延材８の温度変化の予測値を再計算する。このため、温度モデルの精度をより高めることができる。

実施の形態３．
図９は実施の形態３における熱間圧延ラインの温度制御装置が適用される加速冷却装置の内部での各切板の温度変化の予測値と実績値（再予測値）を示す図である。図１０は実施の形態１における熱間圧延ラインの温度制御装置が適用されるＲＯＴ冷却装置の内部での各切板の温度変化の予測値と実績値（再予測値）を示す図である。なお、実施の形態１の部分と同一又は相当部分には同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。

実施の形態３においては、加速冷却装置２とＲＯＴ冷却装置３とを単体のみで用いる冷却効率の同定実験が事前に行われる。各切板８ａのＦＤＴ実績値からＣＴ実績値を引いた値である温度降下の実績値（℃）と開いた注水バルブの本数の実績とに基づいて、加速冷却装置２とＲＯＴ冷却装置３とのバルブ一本当たりの冷却効率（℃／ｖａｌｖｅ）が計算される。この際の圧延材８の速度パターンは、通常の圧延と同様である。

ここで、加速冷却装置２の冷却効率をａ（ｋ）（℃／ｖａｌｖｅ）とする。ＲＯＴ冷却装置３の冷却効率をｂ（ｋ）（℃／ｖａｌｖｅ）とする。加速冷却装置２で使用した注水バルブ２ｂの数をＡ（ｋ）（ｖａｌｖｅ）とする。ＲＯＴ冷却装置３で使用した注水バルブ３ｂの数をＢ（ｋ）（ｖａｌｖｅ）とする。ｋは切板８ａの番号である。

この場合、加速冷却装置２の温度降下予測値は、ａ（ｋ）×Ａ（ｋ）（℃）である。ＲＯＴ冷却装置３の温度降下予測値は、ｂ（ｋ）×Ｂ（ｋ）（℃）である。

各切板８ａに対する加速冷却装置２による温度降下実績は、次の（５）式により計算される。

各切板８ａに対するＲＯＴ冷却装置３による温度降下実績は、次の（６）式により計算される。

加速冷却装置２に関しては、図９に示されるように、ＦＤＴ実績値から（５）式に示す値を引いた値をＭＴ実績値として各バンク２ａの入出側における予測値が再計算される。

ＲＯＴ冷却装置３に関しては、図１０に示されるように、ＭＴ実績値を初期値として、当該初期値から（６）式に示す値引いた値をＣＴ実績値として各バンク３ａの入出側における予測値が再計算される。

以上で説明した実施の形態３によれば、温度制御装置９は、加速冷却装置２を単体で使用する同定実験により得られた冷却効率と加速冷却装置２とＲＯＴ冷却装置３との上流側から下流側への当該圧延材８の温度降下の実績値と加速冷却装置２において使用されたスプレーの本数から１バルブあたりの冷却効率を計算する。温度制御装置９は、ＲＯＴ冷却装置３を単体で使用する同定実験により得られた冷却効率と加速冷却装置２とＲＯＴ冷却装置３との上流側から下流側への当該圧延材８の温度降下の実績値とＲＯＴ冷却装置３において使用されたスプレーの本数から１バルブあたりの冷却効率を計算する。このため、温度モデルの精度をより高めることができる。

なお、温度制御装置９は、加速冷却装置２とＲＯＴ冷却装置３との比を用いて、加速冷却装置２の冷却効率とＲＯＴ冷却装置３と冷却効率とを計算してもよい。この場合も、温度モデルの精度をより高めることができる。

実施の形態４．
図１１は実施の形態４における熱間圧延ラインの温度制御装置が適用される加速冷却装置の内部での各切板の温度変化の予測値と実績値（再予測値）を示す図である。図１２は実施の形態４における熱間圧延ラインの温度制御装置が適用されるＲＯＴ冷却装置の内部での各切板の温度変化の予測値と実績値（再予測値）を示す図である。なお、実施の形態１の部分と同一又は相当部分には同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。

実施の形態４においては、加速冷却装置２とＲＯＴ冷却装置３とを単体のみで用いる冷却効率の同定実験が事前に行われる。各切板８ａのＦＤＴ実績値からＣＴ実績値を引いた値を温度降下の実績値（℃）と開いたバルブのスプレー流量（ｍ^３／ｈ）の実績とに基づいて、加速冷却装置２とＲＯＴ冷却装置３とのバルブ一本当たりの冷却効率（℃／ｍ^３／ｈ）が計算される。この際の圧延材８の速度パターンは、通常の圧延と同様である。

ここで、加速冷却装置２の冷却効率をα（ｋ）（℃／ｍ_３／ｈ）とする。ＲＯＴ冷却装置３の冷却効率をβ（ｋ）（℃／ｍ_３／ｈ）とする。加速冷却装置２で使用した注水バルブ２ｂの数をＡ（ｋ）（ｖａｌｖｅ）とする。ＲＯＴ冷却装置３で使用した注水バルブ３ｂの数をＢ（ｋ）（ｖａｌｖｅ）とする。加速冷却装置２における１注水バルブ２ｂあたりのスプレー流量をＰ_ａ（ｍ^３／ｈ／ｖａｌｖｅ）とする。ＲＯＴ冷却装置３における１注水バルブ３ｂあたりのスプレー流量をＰ_ｂ（ｍ^３／ｈ／ｖａｌｖｅ）とする。

この場合、加速冷却装置２の温度降下予測値は、α（ｋ）×Ａ（ｋ）×Ｐ_ａ（℃）である。ＲＯＴ冷却装置３の温度降下予測値は、β（ｋ）×Ｂ（ｋ）×Ｐ_ｂ（℃）である。

各切板８ａに対する加速冷却装置２による温度降下実績は、次の（７）式により計算される。

各切板８ａに対するＲＯＴ冷却装置３による温度降下実績は、次の（８）式により計算される。

加速冷却装置２に関しては、図１１に示されるように、ＦＤＴ実績値から（７）式に示す値を引いた値をＭＴ実績値として各バンク２ａの入出側における予測値が再計算される。

ＲＯＴ冷却装置３に関しては、図１２に示されるように、ＭＴ実績値を初期値として、当該初期値から（８）式に示す値引いた値をＣＴ実績値として各バンク３ａの入出側における予測値が再計算される。

以上で説明した実施の形態４によれば、温度制御装置９は、加速冷却装置２を単体で使用する同定実験により得られた冷却効率と加速冷却装置２とＲＯＴ冷却装置３との上流側から下流側への当該圧延材８の温度降下の実績値と加速冷却装置２において使用されたスプレー流量の体積から１バルブあたりの冷却効率を計算する。温度制御装置９は、ＲＯＴ冷却装置３を単体で使用する同定実験により得られた冷却効率と加速冷却装置２とＲＯＴ冷却装置３との上流側から下流側への当該圧延材８の温度降下の実績値とＲＯＴ冷却装置３において使用されたスプレー流量の体積から１バルブあたりの冷却効率を計算する。このため、温度モデルの精度をより高めることができる。

なお、ＲＯＴ冷却装置３の下流側に加速冷却装置２が設けられた熱間圧延ラインに対し、実施の形態１から実施の形態４のいずれかの温度制御装置９を適用してもよい。この場合も、温度モデルの精度を高めることができる。

以上のように、この発明に係る熱間圧延ラインの温度制御装置は、熱間圧延システムに利用できる。

１仕上圧延機、２加速冷却装置、２ａバンク、２ｂ注水バルブ、２ｃノズル、３ＲＯＴ冷却装置、３ａバンク、３ｂ注水バルブ、３ｃノズル、４巻取コイラー、５仕上圧延機出側温度計、６中間温度計、７巻取温度計、８圧延材、８ａ切板、９温度制御装置、９ａ加速側計算部、９ｂＲＯＴ側計算部、９ｃ制御部、１０ローラーテーブル、１００ａプロセッサ、１００ｂメモリ、２００ハードウェア

この発明に係る熱間圧延ラインの温度制御装置は、熱間圧延ラインの下流工程において、圧延材に注水するＲＯＴ冷却装置に対し、当該圧延材の温度を予測する温度モデルにおいて、水冷冷却における単位面積あたりの抜熱量を表すＲＯＴ側水冷熱伝達係数を用いて当該圧延材の温度の予測値を計算するＲＯＴ側計算部と、前記熱間圧延ラインの下流工程において、前記ＲＯＴ冷却装置の上流側または下流側に設けられ、前記ＲＯＴ冷却装置とは異なる条件で当該圧延材に注水する加速冷却装置に対し、当該圧延材の温度を予測する温度モデルにおいて、水冷冷却における単位面積あたりの抜熱量を表す加速側水冷熱伝達係数として前記ＲＯＴ側計算部により設定されたＲＯＴ側水冷熱伝達係数とは別に設定された値を用いて当該圧延材の温度の予測値を計算する加速側計算部と、を備え、前記ＲＯＴ側計算部は、前記ＲＯＴ冷却装置を単体で使用する同定実験により得られた冷却効率と前記ＲＯＴ冷却装置と前記加速冷却装置との上流側から下流側への当該圧延材の温度降下の実績値と前記ＲＯＴ冷却装置において使用されたスプレーの本数から１バルブあたりの冷却効率を計算し、前記加速側計算部は、前記加速冷却装置を単体で使用する同定実験により得られた冷却効率と前記ＲＯＴ冷却装置と前記加速冷却装置との上流側から下流側への当該圧延材の温度降下の実績値と前記加速冷却装置において使用されたスプレーの本数から１バルブあたりの冷却効率を計算する。

Claims

熱間圧延ラインの下流工程において、圧延材に注水するＲＯＴ冷却装置に対し、当該圧延材の温度を予測する温度モデルにおいて、水冷冷却における単位面積あたりの抜熱量を表すＲＯＴ側水冷熱伝達係数を用いて当該圧延材の温度の予測値を計算するＲＯＴ側計算部と、
前記熱間圧延ラインの下流工程において、前記ＲＯＴ冷却装置の上流側または下流側に設けられ、前記ＲＯＴ冷却装置とは異なる条件で当該圧延材に注水する加速冷却装置に対し、当該圧延材の温度を予測する温度モデルにおいて、水冷冷却における単位面積あたりの抜熱量を表す加速側水冷熱伝達係数として前記ＲＯＴ側計算部により設定されたＲＯＴ側水冷熱伝達係数とは別に設定された値を用いて当該圧延材の温度の予測値を計算する加速側計算部と、
を備えた熱間圧延ラインの温度制御装置。
前記ＲＯＴ側計算部と前記加速側計算部とは、温度モデルによって予測した当該圧延材の冷却後の温度の予測値と実際の温度の実測値との差に基づいて、当該圧延材の温度の予測値を補正するための学習値を計算する請求項１に記載の熱間圧延ラインの温度制御装置。
前記ＲＯＴ側計算部と前記加速側計算部とは、前記ＲＯＴ冷却装置と前記加速冷却装置との間に設けられた中間温度計による当該圧延材の温度の実績値に基づいて、当該圧延材の温度の予測値を補正するための学習値を計算する請求項２に記載の熱間圧延ラインの温度制御装置。
前記ＲＯＴ冷却装置と前記加速冷却装置とに対し、前記中間温度計の周辺のバルブを閉じる制御部、
を備えた請求項３に記載の熱間圧延ラインの温度制御装置。
前記制御部は、前記中間温度計による当該圧延材の温度の実績値と温度の予測値との間に温度モデルの誤差があった場合に、当該誤差を補償するように前記ＲＯＴ冷却装置のバルブを制御する請求項４に記載の熱間圧延ラインの温度制御装置。
前記ＲＯＴ側計算部は、前記中間温度計による当該圧延材の温度の実績値と温度の予測値との間に温度モデルの誤差があった場合に、前記中間温度計による当該圧延材の温度の実績値を初期値として前記ＲＯＴ冷却装置の内部における当該圧延材の温度変化の予測値を再計算する請求項４に記載の熱間圧延ラインの温度制御装置。
前記ＲＯＴ側計算部は、前記ＲＯＴ冷却装置を単体で使用する同定実験により得られた冷却効率と前記ＲＯＴ冷却装置と前記加速冷却装置との上流側から下流側への当該圧延材の温度降下の実績値と前記ＲＯＴ冷却装置において使用されたスプレーの本数から１バルブあたりの冷却効率を計算し、
前記加速側計算部は、前記加速冷却装置を単体で使用する同定実験により得られた冷却効率と前記ＲＯＴ冷却装置と前記加速冷却装置との上流側から下流側への当該圧延材の温度降下の実績値と前記加速冷却装置において使用されたスプレーの本数から１バルブあたりの冷却効率を計算する請求項１または請求項２に記載の熱間圧延ラインの温度制御装置。
前記ＲＯＴ側計算部は、前記ＲＯＴ冷却装置と前記加速冷却装置との冷却効率の比を用いて前記ＲＯＴ冷却装置と前記加速冷却装置との上流側から下流側への当該圧延材の温度降下の実績値と前記ＲＯＴ冷却装置において使用されたスプレーの本数からＲＯＴ側水冷熱伝達係数の実績値と学習値とを計算し、
前記加速側計算部は、前記ＲＯＴ冷却装置と前記加速冷却装置との冷却効率の比を用いて前記ＲＯＴ冷却装置と前記加速冷却装置との上流側から下流側への当該圧延材の温度降下の実績値と前記加速冷却装置において使用されたスプレーの本数から加速側水冷熱伝達係数の実績値と学習値とを計算する請求項７に記載の熱間圧延ラインの温度制御装置。
前記ＲＯＴ側計算部は、前記ＲＯＴ冷却装置を単体で使用する同定実験により得られた冷却効率と前記ＲＯＴ冷却装置と前記加速冷却装置との上流側から下流側への当該圧延材の温度降下の実績値と前記ＲＯＴ冷却装置において使用されたスプレー流量の体積から１バルブあたりの冷却効率を計算し、
前記加速側計算部は、前記加速冷却装置を単体で使用する同定実験により得られた冷却効率と前記ＲＯＴ冷却装置と前記加速冷却装置との上流側から下流側への当該圧延材の温度降下の実績値と前記加速冷却装置において使用されたスプレー流量の体積から１バルブあたりの冷却効率を計算する請求項７に記載の熱間圧延ラインの温度制御装置。