KR100922459B1 - 권취 온도 제어 장치 및 제어 방법 - Google Patents

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가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
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Abstract

본 발명의 과제는 열간 압연기로 압연된 강판의 권취 온도 제어를 간단하면서도 또한 고정밀도의 냉각 제어로 실현하는 것이다.
냉각 장치(153)의 냉각 헤더(160)에 우선 순위를 부여한 다음, 냉각 헤더의 개폐 패턴을 권취 온도와의 관계가 단조 함수가 되는 제어 코드로 정식화한다. 강판(151)의 길이에 착안하여, 프리셋 제어 수단(111)에 의해 선형의 최적화 수법에 의한 프리셋에서 제어 코드를 결정한다. 그리고 냉각 헤더 개폐의 변동에 착안한 스무징에 의해, 최종적인 제어 코드를 산출하고, 헤더 패턴으로 변환하여 프리셋 지령으로 한다.
프리셋 제어 수단, 냉각 장치, 냉각 헤더, 강판, 제어 코드

Description

권취 온도 제어 장치 및 제어 방법 {DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING COILING TEMPERATURE}
도1은 본 발명의 제어 시스템의 일 실시예를 도시한 구성도.
도2는 목표 권취 온도 테이블의 구성을 도시한 설명도.
도3은 속도 패턴 테이블의 구성을 도시한 설명도.
도4는 냉각 헤더 우선 순위 테이블의 구성을 도시한 설명도.
도5는 냉각 헤더 개폐 패턴과 제어 코드의 대응 테이블을 도시한 설명도.
도6은 모델 베이스트 프리셋 수단의 처리를 도시한 흐름도.
도7은 권취 온도 예측 계산의 상세 처리를 도시한 흐름도.
도8은 도6의 최적화 처리에 의한 제어 코드의 변화의 일례를 도시한 설명도.
도9는 강판 부위와 제어 코드의 대응 테이블의 설명도.
도10은 스무징 처리의 설명도.
도11은 다이나믹 제어 수단에 의한 보정 처리의 설명도.
도12는 헤더 패턴 변환 수단의 처리를 도시한 흐름도.
도13은 제어 모델의 튜닝을 원격 서비스하는 시스템의 구성도.
도14는 본 발명의 제어 시스템의 구성을 도시한 설명도.
도15는 목표 권취 온도 테이블의 구성을 도시한 설명도.
도16은 속도 패턴 테이블의 구성을 도시한 설명도.
도17은 냉각 헤더 우선 순위 테이블의 구성을 도시한 설명도.
도18은 헤더 개폐 패턴과 제어 코드의 대응예의 설명도.
도19는 모델 베이스트 프리셋 수단의 처리를 도시한 흐름도.
도20은 권취 온도 예측 계산의 상세 처리를 도시한 흐름도.
도21은 냉각 헤더 개폐 패턴과 제어 코드의 대응 테이블의 구성도.
도22는 강판 부위와 제어 코드의 대응 테이블의 구성도.
도23은 스무징 처리의 설명도.
도24는 다이나믹 제어 수단에 의한 제어 코드 보정 처리의 설명도.
도25는 제1 영향 계수 테이블의 구성도.
도26은 제2 영향 계수 테이블의 구성도.
도27은 제3 영향 계수 테이블의 구성도.
도28은 냉각 전 온도 편차 보정 수단의 처리를 도시한 흐름도.
도29는 강판의 길이 방향 섹션 나눔의 설명도.
도30은 속도 편차 보정 수단의 처리를 도시한 흐름도.
도31은 다이나믹 제어 수단에 의한 제어 코드 보정 처리 결과의 설명도.
도32는 헤더 패턴 변환 수단의 처리를 도시한 흐름도.
도33은 다이나믹 제어 수단에 의한 제어 코드 보정 처리의 설명도.
도34는 헤더 패턴 변환 수단의 처리를 도시한 흐름도.
도35는 제어 모델의 튜닝을 원격 서비스하는 구성을 도시한 도면.
도36은 본 발명의 권취 온도 제어 장치의 구성을 도시한 설명도.
도37은 목표 권취 온도 테이블의 구성을 도시한 설명도.
도38은 속도 패턴 테이블의 구성을 도시한 설명도.
도39는 냉각 헤더 우선 순위 테이블의 구성을 도시한 설명도.
도40은 헤더 개폐 패턴과 제어 코드의 대응예의 설명도.
도41은 프리셋 제어 수단의 처리를 도시한 흐름도.
도42는 권취 온도 예측 계산의 상세 처리를 도시한 흐름도.
도43은 냉각 헤더 개폐 패턴과 제어 코드의 대응 테이블의 구성도.
도44는 강판 부위와 제어 코드의 대응 테이블의 구성도.
도45는 다이나믹 제어 수단에 의한 제어 코드 보정 처리의 설명도.
도46은 제1 영향 계수 테이블의 구성도.
도47은 제2 영향 계수 테이블의 구성도.
도48은 제3 영향 계수 테이블의 구성도.
도49는 냉각 전 온도 편차 보정 수단의 처리를 도시한 흐름도.
도50은 강판의 길이 방향 섹션 나눔의 설명도.
도51은 속도 편차 보정 수단(123)의 처리를 도시한 흐름도.
도52는 다이나믹 제어 수단에 의한 제어 코드 보정 처리 결과의 설명도.
도53은 헤더 패턴 변환 수단의 처리를 도시한 흐름도.
도54는 적응 제어 수단의 구성도.
도55는 선단부 적응 제어 수단의 처리를 도시한 도면.
도56은 정상 적응 제어 수단의 처리를 도시한 도면.
도57은 권취 온도 제어 장치의 구성을 도시한 설명도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 제어 장치
111 : 모델 베이스트 프리셋 수단
112 : 스무징 수단
114 : 목표 권취 온도 테이블
115 : 속도 패턴 테이블
116 : 냉각 헤더 우선 순위 테이블
117 : 강판 온도 추정 모델
120 : 다이나믹 제어 수단
130 : 헤더 패턴 변환 수단
150 : 제어 대상
153 : 권취 냉각부
1205 : 튜닝용 데이터 베이스
1206 : 모델 튜닝 수단
본 발명은, 열간 압연 라인의 권취 온도 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 특히 간단한 계산으로 권취 온도를 목표 온도에 일치시키는 데 적합한 권취 온도 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
권취 온도 제어를 행하는 방법으로서, 예를 들어 일본 특허 공개 평8-66713호 공보에는 냉각 개시 전에 미리 얻어진 압연재의 속도 패턴에 대응하여, 압연재의 정보를 기초로 하여 냉각 패턴을 설정하는 제어 방법이 개시되어 있다.
이와 같이, 일본 특허 공개 평8-66713호 공보에는 냉각 개시 전에 미리 얻어진 압연재의 속도 패턴과 압연재의 정보를 기초로 하여 압연재의 권취 온도를 예측하고, 이 결과를 기초로 냉각 패턴을 설정하는 것이 개시되어 있다.
또한, 예를 들어 일본 특허 공개 제2000-167615호 공보에는 압연재 냉각 장치에 대응하여 길이 방향으로 분할하고, 이것을 재료 냉각 단위로서 이 단위마다 온도를 예측하고, 그 예측 온도를 목표 온도에 일치시키는 권취 온도 제어 방법이 기재되어 있다. 또한, 압연재의 온도 변화나 반송 테이블의 입구측 온도 변화를 도입하여 리얼 타임에서 냉각수량을 결정하고, 이에 따라서 밸브의 조작을 함으로써, 외란의 영향을 줄일 수 있는 권취 온도 제어 장치가 개시되어 있다.
또한, 예를 들어 일본 특허 공개 평8-252625호 공보에는 강판의 속도 변경 시에, 헤더 수량을, 변동 전의 주수량에 가속률 또는 감속률을 곱한 간단한 계산으로 산출하여 설정하는 제어 방법이 개시되어 있다.
또한, 예를 들어 일본 특허 공개 평7-32024호 공보에 개시된 바와 같이, 압연재를 길이 방향으로 분할하고, 이것마다 제어 실적을 기초로 하는 학습 계수를 설정 가능하게 하고, 학습 결과를 반영하여 압연재의 온도 강하량을 산출하고, 온 도 강하량이 목표 온도가 되도록 냉각 제어를 행하는 것이 알려져 있다.
그러나 이들의 수법에서는, 방대한 조합이 되는 냉각 패턴 중에서 적절한 패턴을 효율적으로 선택하는 것에 배려되어 있지 않으므로, 냉각 패턴의 결정에 많은 계산 시간을 필요로 하는 문제점이 있었다. 또한 밸브의 조작을 권취 온도 제어에 있어서 최적화하는 것에 주안을 두고 있으므로, 어떤 밸브가 시계열로 개폐를 반복하는 경우가 있는 문제점이 있었다.
또한, 일반적으로 압연재의 통판 속도는 밀 불출 시는 저속으로, 다운 코일러 권취 개시 후, 급속하게 고속이 되어 코일이 밀을 제거하기 직전에 다시 저속이 된다. 일본 특허 공개 평8-66713호 공보에서는 속도가 일정한 정상부에서는 양호한 제어를 행할 수 있지만, 속도가 변화되는 과도 상태부에서는 속도 패턴과 권취 온도 패턴은 직접 대응하지 않으므로, 속도 패턴에 대응하여 냉각 패턴을 변경하는 방법에서는 권취 온도 제어의 정밀도가 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 일본 특허 공개 제2000-167615호 공보에 기재된 제어 방법에서는, 압연재의 온도 예측을 하는 분할 단위가 냉각 장치의 크기에 의존하기 때문에, 정밀도상 필요로 하는 값에 비해, 분할이 조잡해지는 문제가 있었다.
일본 특허 공개 평8-252625호 공보에서는, 속도 변화에 대해서는 헤더 수량을 다시 산출함으로써 대응할 수 있지만, 냉각 전의 강판 온도가 프리셋 계산에서 상정한 값과 달라 있거나, 권취 온도가 목표 온도에 대하여 편차를 갖고 있을 때에, 헤더 수량을 어떻게 변경할지에 대해서는 개시되어 있지 않았다. 또한 냉각 제어 중은, 이들에 동시에 대처할 필요가 있지만, 이것을 간편하게 행하는 수법에 대해서는 개시되어 있지 않았다.
또한, 일본 특허 공개 평8-66713호 공보에 개시되는 기술에서는, 압연재의 온도의 예측 결과가 적절하지 않으면, 제어의 정밀도가 현저하게 악화되는 문제점이 있었다. 또한, 일본 특허 공개 평7-32024호 공보에 개시되는 기술에서는, 학습 계수를 압연재 길이 방향으로 분할한 다수의 섹션에 대해서 각각 부여하기 때문에, 실적 데이터가 포함하는 외란이나 불확실함의 영향으로, 압연 부위나 제어 상황, 온도 영역에 따른 이치 맞춤의 계수가 부여될 우려가 있었다.
본 발명의 상기 문제점 중 적어도 하나를 해결함으로써, 방대한 조합이 되는 냉각 패턴 중으로부터 권취 온도를 정밀도 좋게 제어하는 데 적절한 냉각 패턴을, 효율적으로 선택하는 수법을 제공하고, 냉각 패턴을 산출하기 위한 계산 시간을 저감하는 데 있다. 또한, 밸브가 시계열로 개폐를 반복하는 일이 없는 냉각 패턴을 생성하는 데 있다.
또한, 냉각 제어 중에서의 다양한 제어 환경의 변화(강판 속도와 밀 출구 측에서 측정한 강판의 냉각 전 온도의 프리셋 계산에 의해 상정한 값으로부터의 편차, 권취 온도의 목표치로부터의 편차)가 있어도, 방대한 조합이 되는 냉각 패턴 중으로부터 권취 온도를 정밀도 좋게 제어하는 데 적절한 냉각 패턴을, 효율적으로 선택하는 수법을 제공하고, 또한 냉각 패턴을 산출하기 위한 계산 시간을 저감하는 데 있다.
또한, 압연재의 온도 예측 모델이 실제 냉각 현상을 모의하는 정도가 저하되 어도, 제어 정밀도의 저하를 최소화하는 것이 가능하게 하는 데 있다.
상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 열간 압연기로 압연된 강판을, 상기 열간 압연기의 출구 측에 구비된 냉각 장치로 냉각하고, 다운 코일러로 권취되기 전의 강판 온도를 소정의 목표 온도로 제어하는 권취 온도 제어 장치에 있어서, 냉각 장치에 구비된 다수의 냉각 헤더의 개방 순서의 우선 관계를 격납하고 있는 냉각 헤더 우선 순위 테이블과, 상기 강판의 권취 온도를 추정하기 위한 강판 온도 추정 모델과, 냉각 헤더의 개폐 조합인 헤더 패턴을 상기 우선 순위 테이블의 정보를 이용하여 생성한 제어 코드와 대응시킨 다음, 목표 권취 온도와 강판의 속도에 관한 정보로부터, 상기 강판 온도 추정 모델을 이용하여 권취 온도를 추정하고, 추정 결과를 이용하여 목표 권취 온도를 실현하기 위한 제어 코드를 산출하여 출력하는 프리셋 제어부와, 상기 프리셋 수단이 출력한 제어 코드를 헤더 패턴으로 변환해서 냉각 장치에 출력하는 헤더 패턴 변환부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어 코드는, 모든 헤더가 개방된 상태를 최대치(또는 최소치), 모든 헤더가 폐쇄된 상태를 최소치(또는 최대치)라 하고, 제어 코드의 증가에 수반하여, 상기 권취 온도의 추정치가 단조롭게 감소(또는 증가)하도록 대응시키고 있다.
상기 프리셋 제어부는 상기 제어 코드를 상기 강판의 길이 방향의 각 부위에 대응시켜 산출해서 출력하고, 상기 헤더 패턴 변환 수단은 각 헤더 바로 아래의 강판의 길이 방향의 부위를 인식한 다음, 부위와 대응한 제어 코드를 추출하고, 이것을 헤더 패턴으로 변환해서 냉각 장치에 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기 프리셋 제어부는 상기 제어 코드의 강판 길이 방향의 증감을 조사해, 어떤 부위의 제어 코드가 전후의 제어 코드에 비해 크거나 작은 경우에는, 상기 제어 코드를 전 또는 후의 제어 코드와 일치시킴으로써, 강판 길이 방향의 제어 코드의 변화가 단봉성(單峰性)의 함수가 되도록 제어 코드를 수정하는 스무징부를 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 열간 압연기로 압연된 강판을, 상기 열간 압연기의 출구 측에 구비된 냉각 장치로 냉각하고, 다운 코일러로 강판이 권취되기 전의 강판 온도를 소정의 목표 온도로 제어하는 권취 온도 제어 방법에 있어서, 냉각 장치에 구비된 냉각 헤더의 개방 순서에 우선 순위를 부여하고, 냉각 헤더 개폐의 조합인 헤더 패턴과 대응하는 제어 코드를, 상기 우선 순위를 이용하여 생성하고, 제어 코드와 강판의 속도에 관한 정보로부터, 강판 온도 추정 모델을 이용하여 상기 강판의 권취 온도를 추정하고, 추정 결과를 이용하여 목표 권취 온도를 실현하기 위한 제어 코드를 결정해서 출력하고, 이 제어 코드를 헤더 패턴으로 변환해서 냉각 장치에 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 목표 권취 온도와 강판의 속도 패턴과 냉각 장치의 우선 순위를 입력 정보로 하고, 강판 온도 추정 모델을 이용하여 원하는 권취 온도를 실현하는 냉각 장치의 지령치에 대응한 제어 코드를 산출하는 모델 베이스트 프리셋부에 대하여, 다이나믹 제어부로서, 목표 권취 온도와 냉각 제어 중에 강판으로부터 검출한 권취 온도의 편차를 보상하기 위한 헤더의 개폐를 제어 코드의 보정량으로서 산출하는 권취 온도 편차 보정부와, 프리셋 제어 시에 상정한 강판의 냉각 전 온도와 냉각 제어 중에 강판으로부터 검출한 냉각 전 온도의 편차를 보상하기 위한 헤더의 개폐를 상기 제어 코드의 보정량으로서 산출하는 냉각 전 온도 편차 보정부와, 프리셋 제어 시에 상정한 강판 속도와 냉각 제어 중인 냉각 속도의 편차를 보상하기 위한 헤더의 개폐를 상기 제어 코드의 보정량으로서 산출하는 속도 편차 보정부를 구비했다. 또한 이들의 계산에 사용하는 계수를, 제어 코드의 변화가 권취 온도에 부여하는 영향을 격납한 제1 영향 계수 테이블과, 상기 강판의 속도 변화가 권취 온도에 부여하는 영향을 격납한 제2 영향 계수 테이블과, 상기 냉각 전 온도의 속도 변화가 권취 온도에 부여하는 영향을 격납한 제3 영향 계수 테이블에 집약해서 구비했다. 그리고 강판 길이 방향의 각 부위마다, 모델 베이스트 프리셋부가 출력한 제어 코드를, 다이나믹 제어부가 출력한 제어 코드로 보정해서 최종적인 제어 코드를 산출하고, 이 제어 코드를 냉각 장치의 출력 패턴으로 변환하는 헤더 패턴 변환부를 포함하여 구성되는 권취 온도 제어 장치를 제공한다.
또한, 목표 권취 온도와 강판 속도에 관한 정보로부터, 상기 냉각 헤더의 개폐 정보를 코드로 나타내는 제어 코드를 연산하고, 상기 강판의 상태인 관측 결과에 따라서, 상기 제어 코드를 보정하는 코드 보정 정보를 연산하고, 상기 코드 보정 정보로 보정된 제어 코드를 헤더 패턴으로 변환해서 헤더 제어 장치에 출력하고, 상기 코드 보정 정보에 따라서 온도 보정 정보를 연산하고, 상기 온도 보정 정보에 따라서, 상기 다운 코일러로 권취되는 다음 회 이후의 어느 하나의 강판에 있어서의, 상기 목표 권취 온도를 보정하도록 구성했다.
혹은, 목표 권취 온도와 강판 속도에 관한 정보로부터, 상기 냉각 헤더의 개 폐 정보를 코드로 나타내는 제어 코드를 연산하고, 상기 강판의 상태인 관측 결과에 따라서, 상기 제어 코드를 보정하는 코드 보정 정보를 연산하고, 상기 코드 보정 정보로 보정된 제어 코드를 헤더 패턴으로 변환해서 헤더 제어 장치에 출력하고, 상기 코드 보정 정보에 따라서, 상기 다운 코일러로 권취되는 다음 회 이후의 어느 하나의 강판에 이용되는, 코드 보정 정보를 연산하도록 구성했다.
바람직하게는, 압연재의 온도 예측에 사용하는 온도 예측 모델이, 실제 냉각 현상을 정밀도 좋게 모의가 가능해진다. 또한, 외란의 영향의 최소화나 학습에 사용하는 실적 데이터의 확실함을 확보하기 위한, 학습 데이터의 채취 방법이나 채취 타이밍이 가능해진다. 또한, 압연재 길이 방향의 적응 단위를 강판의 선단부와 정상부의 2군데로 함으로써, 적응 제어의 연산을 간단화하는 동시에, 적응 결과의 확실함을 향상시키는 데 있다. 또한 적응 제어를 실적 데이터가 아닌 조작량에 착안하여 실시함으로써, 실적 데이터의 불확실함의 영향을 제거한 제어가 가능해진다.
본 발명의 권취 온도 제어 장치를 실시하기 위한 최량의 형태는, 도1에 도시한 바와 같이 권취 온도 제어 장치(100)가, 목표 권취 온도와 강판의 속도 패턴과 냉각 장치의 우선 순위를 입력 정보로 한다. 그리고 강판 온도 추정 모델을 이용하여 원하는 권취 온도를 실현하는 냉각 장치의 지령치에 대응한 제어 코드를 산출하는 모델 베이스트 프리셋 수단(111)과, 냉각 장치의 지령치의 불필요한 변경을 억제하는 냉각 장치의 지령치 스무징 수단(112)을 갖는다. 또한, 제어 코드를 냉각 장치의 출력 패턴으로 변환하는 헤더 패턴 변환 수단(130)을 포함하여 구성된다.
이로써, 열간 압연 후의 강판의 권취 제어에 있어서, 강판 길이 방향의 어떤 부위에 있어서도, 고정밀도인 권취 온도를 얻을 수 있다. 이 결과, 강판의 조성 품질을 향상시킬 수 있고, 동시에 평탄에 가까운 강판 형상을 얻을 수 있다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 권취 온도 제어 장치와 제어 대상인 구성을 나타낸다. 권취 온도 제어 장치(100)는 제어 대상(150)으로부터 다양한 신호를 수신하고, 제어 신호를 제어 대상(150)에 출력하는 것이다.
우선, 제어 대상(150)의 구성을 설명한다. 본 실시예에서 제어 대상(150)은 열간 압연의 권취 온도 제어 라인이며, 압연부(152)의 밀(157)로 압연된 900 ℃ 내지 1000 ℃의 온도 강판(151)을 권취 냉각부(153)에서 냉각하고, 다운 코일러(154)로 권취한다. 권취 냉각부(153)에는, 강판(151)의 상측으로부터 수냉하는 상부 냉각 장치(158)와 강판(151)의 하측으로부터 수냉하는 하부 냉각 장치(159)가 구비되어 있다. 각 냉각 장치는, 물을 방출하는 냉각 헤더(160)가 일정 개수 조합된 뱅크(159)를 복수 개, 각각 구비되어 있다.
본 실시예에서는, 각 냉각 헤더(160)의 조작 지령이 개방 또는 폐쇄인 경우를 예로 들어 설명한다. 밀 출구 측 온도계(155)는, 압연부(152)로 압연된 직후의 강판 온도를 계측하고, 권취 온도계(156)는 다운 코일러(154)로 권취하기 직전의 온도를 계측한다. 권취 온도 제어의 목적은, 권취 온도계(156)로 계측된 온도를 목표 온도에 일치시키는 것이다. 목표 온도는 코일 길이 방향의 각 부위에서 일정해도 좋고, 각 부위에 따라서 다른 값을 설정할 수도 있다.
다음에, 권취 온도 제어 장치(100)의 구성을 나타낸다. 권취 온도 제어 장치(100)는, 강판(155)이 권취 냉각부(153)에서 냉각되는 것에 앞서 각 냉각 헤 더(160)의 개폐 패턴에 대응한 제어 코드를 산출하는 프리셋 제어 수단(110)을 구비한다. 또한, 강판(155)이 권취 냉각부(153)에서 냉각되고 있을 때에, 권취 온도계(156)의 측정 온도 등의 실적을 리얼 타임에 도입하여, 제어 코드를 변경하는 다이나믹 제어 수단(120)을 구비한다. 또한, 제어 코드를 각 냉각 헤더(160)의 개폐 패턴으로 변환하는 헤더 패턴 변환 수단(130)을 구비하고 있다. 각 냉각 헤더(160)의 개폐 패턴의 집합을, 이하 헤더 패턴이라 칭한다.
프리셋 제어 수단(110)은 목표 권취 온도 테이블(114), 속도 패턴 테이블(115), 냉각 헤더 우선 순위 테이블(116)로부터 정보를 도입하여, 강판 온도 추정 모델(117)을 이용한 연산에 의해 헤더 패턴을 산출하는 모델 베이스트 프리셋 수단(111)을 갖는다. 모델 베이스트 프리셋 수단(111)의 계산 결과에 대하여, 헤더 패턴의 시간적인 출력을 순조롭게 하는 냉각 장치 지령치 스무징 수단(112)을 갖고 있다.
다이나믹 제어 수단(120)은 권취 온도계(156)로부터의 검출 온도를 이용하여, 이것과 목표 온도와의 편차를 보정하는, 권취 온도 편차 보정 수단(121)을 갖고 있다. 또한, 밀 출구 측 온도계(155)로부터의 검출 온도를 이용하여, 이것과 프리셋 제어 연산 시에 상정한 밀 출구 측 온도와의 편차를 보정하는, 밀 출구 측 온도 편차 보정 수단(122)을 갖고 있다. 또한, 밀(157)이나 다운 코일러(154)의 회전 속도로부터 강판(151)의 속도를 산출하고, 산출 결과와 프리셋 제어 연산 시에 상정한 강판 속도와의 편차를 보정하는, 속도 편차 보정 수단(123)을 갖고 있다.
도2는 목표 권취 온도 테이블(114)의 구성을 도시한다. 강판의 종류(강 종류)에 대응해서 목표 온도가 층별된 예를 도시하고 있다. 프리셋 제어 수단(110)은 상기 코일의 강 종류를 판정하여, 목표 권취 온도 테이블(114)로부터 대응하는 목표 온도를 추출한다.
도3에 속도 패턴 테이블(115)의 구성을 도시한다. 강 종류, 판 두께, 판 폭에 대하여, 밀(157)로부터 강판(151)의 선단부가 불출되어, 다운 코일러(154)에 권취될 때까지의 속도가 초기 속도이다. 그 후, 급가속된 후의 정상 속도, 강판(151)의 후단부가 밀(157)로부터 불출되기 직전에 급감속되고, 다운 코일러(154)로 권취될 때까지의 속도가 종기 속도로, 각 속도는 층별되어 있다.
프리셋 제어 수단(110)은 상기 코일의 강 종류, 판 두께, 판 폭을 판정하여, 속도 패턴 테이블(115)로부터 대응하는 속도 패턴을 추출한다. 예를 들면 강 종류가 SUS304, 판 두께 3.0 내지 4.0 ㎜, 판 폭이 1200 ㎜일 때에는, 초기 속도150 mpm, 정상 속도 150 mpm, 종기 속도 150 mpm이 설정되는 것을 나타내고 있다.
도4에 냉각 헤더 우선 순위 테이블(115)의 구성을 도시한다. 이하에서는, 헤더의 총수가 100인 경우를 예로 들어 설명한다. 도4는 100개의 헤더의 개방 순위에, 1 내지 100의 우선 순위를 부여한 것으로, 강 종류, 판 두께, 헤더 구분(상부 헤더 또는 하부 헤더)에 대하여, 우선적으로 개방하는 냉각 헤더의 순서가 격납되어 있다.
우선 순위는, 냉각 효율, 표면과 내부의 허용 온도차 등에 배려해서 결정한다. 예를 들면, 강판(151)이 얇은 경우에는, 표면과 내부에 온도차가 생기기 어려 우므로 냉각 효율에 배려해서 강판(151)의 온도가 높은 밀(157)의 출구 측에 가까운 헤더를 우선적으로 개방한다. 강판(151)이 두꺼운 경우에는, 공냉에 의한 복열(復熱)을 이용하여 표면과 내부의 온도차를 허용치의 범위 내로 억제할 목적으로, 가능한 한 개방 헤더가 연속되지 않도록 우선 순위를 부여한다. 수냉과 공냉을 혼재시킴으로써, 냉각 효율을 다소 희생으로 해서 강판(151)의 표면과 내부의 온도차를 억제한다.
냉각 헤더는 목표 권취 온도를 실현할 수 있는 개수만큼, 개방하도록 제어된다. 벌크, 냉각 헤더에는 밀(157)에 가까운 순으로 번호가 부여되어 있으며, 예를 들면 (1, 1)은 제1 벌크의 제1 냉각 헤더를 나타내고 있다.
도4에서, 강 종류가 SUS304, 판 두께가 2.0 내지 3.0 ㎜, 냉각 헤더 구분이 상부 헤더인 경우에는 (1, 1), (1, 2), (1, 3), (1, 4), (1, 5), (2, 1), …, (20, 4), (20, 5)의 순으로, 우선적으로 개방하는 것을 나타내고 있다. 즉, 박판을 위한 냉각 효율에 배려해서 밀(157) 출구 측의 헤더로부터 차례대로 우선적으로 개방한다. 또한, 강 종류가 SUS304, 판 두께가 5.0 내지 6.0 ㎜, 냉각 헤더 구분이 상부 헤더인 경우에는, (1, 1), (1, 4), (2, 1), (2, 4), (3, 1), (3, 4), …, (20, 3), (20, 5)의 순으로, 우선적으로 개방한다. 즉, 강판(151)이 약간 두꺼우므로, 개방 헤더가 연속되지 않도록 우선 순위를 부여하고 있는 것을 나타내고 있다.
본 실시예에서는, 상부 헤더와 하부 헤더의 우선 순위를 동일하게 했지만, 다른 우선 순위를 부여할 수도 있다.
헤더 패턴은 대응하는 제어 코드로 표현한다. 도5에 프리셋 제어 수단(110) 이 출력하는 제어 코드와, 냉각 헤더 개폐 패턴의 대응을 도시한다. 제어 코드 0이 완전 개방, 100이 완전 폐쇄이다. 이하, 우선 순위 1의 냉각 헤더만이 개방되어 있는 헤더 개폐 패턴을 1, 우선 순위 1과 2의 2개의 냉각 헤더가 개방되어 있는 헤더 개폐 패턴을 2, …과 같이 제어 코드화하고 있다.
프리셋 제어 수단(110)은, 이러한 냉각 헤더 개폐 패턴에 대응한 제어 코드를, 스무징 수단(112)에 출력한다. 즉, 모든 냉각 헤더가 개방된 상태의 제어 코드를 0, 모든 냉각 헤더가 폐쇄된 상태의 제어 코드를 100(100은 상부 또는 하부의 냉각 헤더의 총수)으로 한다. 그리고 강 종류가 SUS304, 판 두께가 2.0 내지 3.0 ㎜, 냉각 헤더 구분이 상부 헤더인 경우이면, 헤더의 우선 순위에 따라서 제어 코드를 결정한다. 예를 들면, (1, 1)만 개방한 상태를 제어 코드 99, (1, 1) (1, 2)가 개방된 상태를 제어 코드 98, (1, 1) (1, 2), (1, 3)이 개방된 상태를 제어 코드 97이라 한다. 이 요령으로, 이하, 모든 헤더가 개방되어 있는 상태의 제어 코드인 0까지, 헤더의 개방 패턴에 제어 코드를 부여한다.
도6에 모델 베이스트 프리셋 수단(111)이 실행하는 알고리즘을 도시한다. S6-1에서 속도 패턴 테이블(115)로부터 도입한 값을 바탕으로, 초기 속도로부터 정상 속도로 이행하기 위한 가속 개시 위치, 정상 속도로부터 종기 속도로 이행하기 위한 감속 개시 위치를 산출한다. 그리고 강판(151)의 밀(157)에서의 불출 개시로부터 다운 코일러(154)에서의 권취 완료까지의 속도 패턴을 계산한다. 가속 개시 위치 Saccp, 가속 완료 위치 Saccq는, 감속 개시 위치 Sdccp, 감속 완료 위치 Sdccq는, 이하에 나타내는 수학식 1 내지 수학식 4에서 각각 산출할 수 있다.
Saccp = Lmd
단, Lmd : 밀(157)로부터 다운 코일러(154)까지의 거리.
Saccq = Saccp + (Smid - Sstart) * (Smid + Sstart)/(Saccrate * 2)
단 Sstart : 강판(151)의 초기 속도, Smid : 강판(151)의 정상 속도, Saccrate : 강판(151)의 초기 속도로부터 정상 속도까지의 가속률.
Sdccp = Lstrip - (Smid - Send) * (Smid + Send/(Sdccrate * 2) - Lmargin
단, Lstrip : 강판(151)의 길이, Send : 강판(151)의 종기 속도, Sdccrate : 강판(151)의 정상 속도로부터 종기 속도까지의 감속률, Lmargin : 강판(151)의 미완성, 어느 정도 전에서 감속을 완료할지를 나타내는 마진.
Sdccq = Lstrip - Lmargin
산출한 속도 패턴에 따라서, S6-2 이후에서, 목표 권취 온도를 실현하는 헤더 패턴의 시간 변화를 강판 온도 추정 모델(117)을 이용한 연산으로 산출한다. 본 실시예에서는 선형 역보문법에 따라서, 헤더 패턴을 산출하는 예를 나타낸다.
S6-2에서는 강판(151)의 각 부위에 대해, 해(解)의 제어 코드를 사이에 두는 2개의 제어 코드 nL, nH를 정의한다. 여기에서는 냉각 헤더의 완전 개방과 완전 폐쇄 사이에 해가 존재하므로, 일률적으로 nL = 0, nH = 100으로 한다. 여기서 제 어 코드의 증가에 따라서, 단순하게 개방하고 있는 냉각 헤더가 감소하므로, n1 < n2일 때, 이들의 헤더 패턴에 대응한 권취 온도 Tc1, Tc2에 대해, Tc1 < Tc2가 성립한다.
다음에 S6-3에서, nL과 nH의 평균을 n0으로 한다. 그리고 S6-4에서, 제어 코드 n0에 대응한 권취 온도 Tc0을 산출한다. S6-4는 강판 온도 추정 모델(117)에 따른 온도 추정 연산을, 강판(150)의 길이 방향의 각 부위에 대해서, 밀 불출로부터 다운 코일러 권취까지 연속 계산하고, 권취 온도를 추정한다. S6-5에서 목표 권취 온도 Ttarget에 대한 추정 권취 온도 Tc0의 부호를 판정하고, Tc0 > Ttarget인 경우에는, n0과 nL 사이에 해가 있으므로, n0을 새롭게 nH로 둔다. 반대로 Tc0 < Ttarget인 경우에는, n0과 nH 사이에 해가 있으므로, n0을 새롭게 nL로 둔다. S6-6에서 알고리즘의 종료 조건을 판정하고, 만족하고 있지 않을 때는 S6-3 내지 S6-5의 실행을 반복한다.
알고리즘의 종료는, S5-3 내지 S5-5의 일정 횟수 이상의 반복을 완료, 권취 온도 추정치 Tc와 목표 권취 온도 Ttarget의 편차가 일정값 이하, n0이 nH, nL 중 어느 하나와 일치, 등을 조건으로 판정하면 좋다.
제어 코드 부여의 방법으로서는, 모든 냉각 헤더가 폐쇄된 상태의 제어 코드를 0(최소치), 모든 냉각 헤더가 개방된 상태의 제어 코드를 100(최대치)이라 하고, 제어 코드의 증가에 수반하여, 권취 온도의 추정치가 단조롭게 증가되도록 대응시켜져 있어도 좋다.
도7에 S6-4에 대응한 온도 추정 연산의 상세를 도시한다. 온도 추정 연산으 로서는, 강판(151)을 길이 방향 및 두께 방향으로 분할하고, 일정 간격 Δ로 시간을 진행시켜 계산하는, 소위 전진 차이분법의 예를 도시한다.
S7-1에서 계산 시각을 갱신하고, 또한 도6의 S6-1에서 생성된 속도 패턴으로부터, 상기 시각의 판속 Vt를 계산한다. S7-2에서, 산출한 판속을 이용하여, 밀 불출 길이를 계산한다. 불출 길이 Ln이라 함은 압연을 끝내고 밀로부터 불출된 강판의 길이로, 수학식 5에서 계산할 수 있다. 단 Ln-1은 전(前) 시각의 불출 길이이다.
Ln = Ln - 1 + Δ·Vt
S7-3에서 연산의 완료를 판정한다. 밀 불출 길이 Ln이, 강판(151)의 전체 길이와 밀(157) 내지 다운 코일러(154) 거리의 합보다 커졌을 때, 코일 1개에 대응한 권취 온도 예측 계산이 전부 종료하고 있으므로, 연산 완료가 된다.
연산이 완료되어 있지 않은 경우에는, S7-4에서 강판의 온도 트래킹을 행한다. 즉, 전 시각의 강판의 위치에 대하여, Δ만큼 시간이 경과한 후에 강판이 얼마만큼 진행하는지를 Ln과 Ln-1의 관계로부터 알 수 있으므로, 강판의 온도 분포를 대응한 거리만큼 이동하는 처리를 행한다. S7-5에서 Δ의 사이에 밀로부터 배출된 강판(151)에 밀 출구 측의 강판 온도의 추정치를 설정한다. S7-6에서 강판(151)의 각 부위에 대응한 헤더의 개폐 정보로부터, 각 부위가 수냉인지 공냉인지를 판정한다. 수냉인 경우에는 S7-7에서, 예를 들어 수학식 6을 따라서 열전달 계수를 계산한다.
hw = 9.72 * 105 * ω0.355 * {(2.5 - 1.15 * logTw) * D/(pl * pc)}0.646/(Tsu - Tw)
*단, ω : 수량 밀도, Tw : 수온, D : 노즐 직경, p : 라인 방향의 노즐 피치, pc : 라인과 직행 방향의 노즐 피치, Tsu : 강판(151)의 표면 온도.
수학식 6은, 소위 래미너 냉각의 경우의 열전달 계수이다. 수냉 방법으로서는 이 밖에 스프레이 냉각 등, 여러 가지가 있으며, 몇 가지의 열전달 계수의 계산식이 알려져 있다. 한편, 공냉인 경우에는, 예를 들어 수학식 7에 따라서 열전달 계수를 계산한다.
hr = σ·ε[{(273 + Tsu)/100}4 - {(273 + Ta)/100}4]/(Tsu - Ta)
단, σ: 스테판볼츠먼 정수(=4.88), ε : 방사율, Ta : 공기 온도(℃), Tsu : 강판(151)의 표면 온도.
수학식 6과 수학식 7은, 강판(151)의 앞과 뒤에 대해, 각각 계산한다. 그리고 S7-9에서 강판(151)의 각 부위의 온도를, Δ 경과하기 전의 온도를 바탕으로, Δ간의 열량의 이동을 가감산함으로써 계산한다. 강판(151)의 두께 방향의 열 이동을 무시하는 경우이면, 강판(151)의 길이 방향의 각 부위에 대해 수학식 8과 같이 계산할 수 있다.
Tn = Tn-1 - (ht + hb) * Δ/(ρ * C * B)
단, Tn : 현재의 강판 온도, Tn-1 : Δ전의 강판 온도, ht : 강판 표면의 열전달 계수, hb : 강판 이면의 열전달 계수, ρ : 강판의 밀도, C : 강판의 비열, B : 강판 두께.
또 강판(151)의 두께 방향의 열전도를 고려할 필요가 있는 경우에는, 잘 알려진 열 방정식을 푸는 것으로 계산할 수 있다. 열 방정식은 수학식 9에서 나타내고, 이것을 계산기로 차이분 계산하는 방법은, 다양한 문헌에서 공개되어 있다.
∂T/∂t = {λ/(ρ * C)(∂2T/∂t2)
단, λ : 열 전도율, T : 재료 온도.
그리고 S7-10에서 밀(157)로부터 다운 코일러(154)까지의, 라인 내의 강판(151)의 전 영역에서 계산이 완료될 때까지, S6-6 내지 S7-9를 반복한다. 또한, S7-1 내지 S7-9를, S7-3에서 연산의 종료가 판정될 때까지, 반복한다.
도8에, S6-3에서 강판(151)의 각 부위에 부여되어 있는 제어 코드의, 도6의 최적화 처리에 의한 변화의 일례를 도시한다. 처리 1회째에서는 각 부위에서 동일한 초기값(nL = 0, nH = 100)에 대한 처리이므로, 도8의 처리 1회째에 나타낸 바와 같이 강판(151)의 전체 영역에서 50이 부여된다. 처리 2회째에서는 제어 코드 50에 대하여 강판(151)의 각 부위의 권취 온도 Tc0의 예측 결과가, Ttarget보다 크거 나 작은지에 의해, 부여되는 제어 코드가 다르다. 본 실시예에서는, 강판 속도가 저속인 강판(151)의 선단부, 후단부에 가까운 부분은, 헤더를 폐쇄하는 방향의 제어 코드에 갱신되고, 강판 속도가 고속인 강판(151)의 중앙부는 헤더를 개방하는 방향의 제어 코드에 갱신되는 예를 도시하고 있다.
구체적으로는, 도8의 처리 2회째에 나타낸 바와 같이 선단부, 후단부는 1회째의 처리의 S6-5에서 nL = 50, nH = 100으로 갱신된 결과, 제어 코드는 그 평균인 75로 갱신되어 있다. 한편, 중앙부는 1회째 처리의 S6-5에서 nL = 0, nH = 50으로 갱신된 결과, 제어 코드는 25로 갱신되어 있다. 이러한 방식으로, 도6의 S6-3 내지 6-6을 반복함으로써 제어 코드가 차례로 갱신된다.
도9에 프리셋 제어 수단(100)이 최종적으로 출력하는, 제어 코드의 예를 도시한다. 도면의 예에서는, 강판(151)은 선단부로부터의 거리에 대응해서 1m 단위 메쉬로 나누어져 있어, 메쉬에 대응하여, 제어 코드가 할당된다. 냉각 장치는 강판의 앞과 뒤에 대응해서 상부 냉각 장치(158)와 하부 냉각 장치(159)가 있으므로, 제어 코드로서는 상부 헤더와 하부 헤더에 대응하여, 별개로 출력한다. 도면에서는, 강판(151)의 길이 방향에 대해서, 선단부로부터 1 m 상부 헤더의 제어 코드는 95, 하부 헤더의 제어 코드도 95, 500 m로부터 501 m 사이에서는, 상부 헤더의 제어 코드는 14, 하부 헤더의 제어 코드도 14인 것을 나타내고 있다.
도9에서는, 강판(151)의 동일 부위에 대응한 상부 헤더와 하부 헤더의 제어 코드를 동일하게 했지만, 다른 제어 코드를 설정하는 것도 가능하다.
도10에 스무징 수단(112)의 처리 결과를 도시한다. 스무징 수단(112)은 모 델 베이스트 프리셋 수단(111)의 출력에 대하여, 냉각 헤더의 개폐를 평활화하는 처리를 행한다. 모델 베이스트 프리셋 수단(111)이 출력한 제어 코드는 강판 부위 3 m 내지 4 m의 구간에서, 전후의 부위에 비해, 모두 작아져 있다. 이 경우, 일부의 냉각 헤더가 부위 통과에 수반하여, 순간적으로 개폐하는 제어 지령이 출력된다.
스무징 수단(112)에 의한 스무징 처리 후는, 제어 코드 12를 14로 스무징함으로써, 강판 부위에 대한 제어 코드의 변화는 단조로워져, 스무징 전의 문제는 해소되어 있다.
짧은 주기로 냉각 헤더가 개폐되는 지령을 생성해도, 실제로는 냉각 헤더의 응답 지연 때문에 의미가 성립하지 않는다. 그래서, 이러한 스무징 처리를 행하여, 냉각 헤더의 지령을 시간 방향으로 평활화한다. 평활화는, 각 제어 코드를 전후의 제어 코드와 비교하고, 모두 크거나 작은 경우에는, 전 또는 후의 제어 코드와 일치시키는 간단한 처리로 실현할 수 있다.
프리셋 제어 수단(100)이 출력한 제어 코드는, 다이나믹 제어 수단(120)에 의해, 실제로 강판(151)을 냉각 중에 리얼 타임에서 보정된다. 다이나믹 제어 수단(120)은, 권취 온도계(156)로부터의 검출 온도를 이용하여, 이것과 목표 온도와의 편차를 보정하는, 권취 온도 편차 보정 수단(121)을 구비한다. 또한, 밀 출구 측 온도계(155)로부터의 검출 온도를 이용하여, 이것과 프리셋 제어 연산 시에 상정한 밀 출구 측 온도와의 편차를 보정하는, 밀 출구 측 온도 편차 보정 수단(122)을 구비한다. 또한, 밀(157)이나 다운 코일러(154)의 회전 속도로부터 강판(151) 의 속도를 산출하고, 산출 결과와 프리셋 제어 연산 시에 상정한 강판 속도와의 편차를 보정하는, 속도 편차 보정 수단(123)을 구비한다. 이들의 보정량의 총합을 제어 코드의 변화량으로 환산하고, 다이나믹 제어 수단(120)의 보정량으로서 출력한다. 보정량의 계산은, PI 제어 등의 적용 등에 의해 실현할 수 있다. 출력된 보정량에 따라서, 프리셋 제어 수단(110)이 출력한 제어 코드가 수정된다.
도11에 프리셋 제어 수단(100)이 출력한 제어 코드를 다이나믹 제어 수단(120)이 보정하였을 때의, 보정 결과의 예를 도시한다. 강판 부위 5 m 내지 6 m의 제어 코드가, 12에서 14로 보정되어 있다.
도12에 헤더 패턴 변환 수단(130)이 실행하는 알고리즘을 도시한다. S11-1에서, 냉각 헤더 바로 아래를 통과하고 있는 강판(151)의 선단부로부터의 거리 Lh를 산출한다. 보통, 제어 장치(100)는, 이러한 거리 정보를 다양한 목적으로 사용하기 때문에 갖고 있다.
S11-2에서 Lh가 0보다 작은지 여부를 판정하고, 작을 경우에는 강판(151)이 상기 냉각 헤더까지 도달하고 있지 않으므로, 처리를 빼고 S11-6으로 진행한다. 클 경우에는, 강판(151)이 상기 냉각 헤더까지 도달하고 있으므로, S11-3에서 거리 Lh에 대응한 제어 코드를 추출한다. 즉 Lh와 도9의 강판 부위를 대조하여, Lh에 대응하는 부위의 상부 헤더 제어 코드와 하부 헤더 제어 코드를 추출한다.
S11-4에서 제어 코드로부터 냉각 헤더 개폐 패턴을 추출한다. 즉 도5의 제어 코드와 냉각 헤더 개폐 패턴의 대응을 이용하여, 우선 순위가 몇 개의 냉각 헤더까지를 개방할지 결정한다. S11-5에서는, 냉각 헤더 우선 순위 테이블(115)에 격납되어 있는 정보를 이용하여, 구체적으로 개방하는 냉각 헤더를 특정하고, 최종적으로 상기 냉각 헤더의 개폐를 결정한다. S11-6에서, 모든 냉각 헤더에 대한 연산이 종료되었는지 여부를 판정하고, 종료하지 않은 경우에는 종료할 때까지, S11-1 내지 S11-5의 처리를 반복한다.
본 실시예에서는 냉각 헤더 수가 상하 모두 100인 경우를 예로 들어 설명하였지만, 헤더 수로서는 설비에 따라서, 여러 가지의 수가 가능하다. 본 실시예에서는 스무징 수단(112)을 구비했지만, 생략하는 구성도 고려된다.
다른 실시예를 설명한다. 본 실시예에서는 냉각 모델이나 공냉 모델의 튜닝을, 플랜트 메이커가 원격으로 인터넷을 이용한 서비스로서 행하는 경우를 도시한다. 도13에 본 실시예의 시스템의 전체 구성을 도시한다.
메이커는 제어 대상(150)으로부터 제어 장치(100)가 도입한 권취 온도나, 이것에 관련된 헤더 패턴, 강판(151)의 속도, 밀 출구 측 온도 등의 실적 데이터나 판 두께, 판 폭 등의 프라이머리 정보를, 네트워크(1211), 서버(1210), 회선망(1203)을 거쳐서 자사의 서버(1204)에 도입한다. 그리고 튜닝용 데이터 베이스(1205)에 격납한다.
메이커(1202)는 모델 튜닝 수단(1206)을 갖고 있으며, 철강 회사(1201)로부터의 요구에 따라서, 튜닝용 데이터 베이스(1205)에 축적된 데이터를 이용하여 제1 실시예에서 서술한 hr, hw, λ의 보정 계산을 행하고, 계산 결과를 철강 회사(1201)로 송신한다. 보정 계산은, 예를 들어「모델 튜닝을 고정밀도로 행하는 어져스팅뉴럴넷의 구성과 학습 방식(전기학회 논문지, 평성 7년 4월호)」에 일례를 개시한 바와 같이, 다양한 방식이 알려져 있다. 모델 튜닝의 대가는, 튜닝 횟수에 대응시켜도 좋고, 튜닝의 결과 향상된 제어 결과에 대응시킨 성과 보수라도 좋다.
상기 실시예는, 열간 압연 라인의 냉각 제어에 널리 적용할 수 있다.
도14에 다른 실시예를 도시한다. 권취 온도 제어 장치(1100)는 제어 대상(1150)으로부터 다양한 신호를 수신하고, 제어 신호를 제어 대상(1150)에 출력한다. 우선 제어 대상(1150)의 구성을 설명한다. 본 실시예에서 제어 대상(1150)은 열간 압연의 권취 온도 제어 라인이며, 압연부(1152)의 밀(1157)로 압연된 900 ℃ 내지 1000 ℃ 온도의 강판(1151)을 권취 냉각부(1153)로 냉각하고, 다운 코일러(1154)로 권취한다. 권취 냉각부(1153)에는 강판(1151)의 상측으로부터 수냉하는 하부 냉각 장치(1158)와 강판(1151)의 하측으로부터 수냉하는 하부 냉각 장치(1159)가 구비되어 있으며, 각 냉각 장치는 물을 방출하는 냉각 헤더(1160)가 일정 개수 조합된 뱅크(1159)를 복수 개 각각 구비하고 있다. 본 실시예에서는 각 냉각 헤더(1160)의 조작 지령이 개방과 폐쇄인 경우를 예로 들어 설명한다. 밀 출구 측 온도계(1155)는 압연부(1152)로 압연된 직후의 강판 온도를 계측하고, 권취 온도계(1156)는 다운 코일러(1154)로 권취하기 직전의 온도를 계측한다. 이하, 본 실시예에서는 냉각 전의 온도로서, 밀 출구 측 온도를 사용한다. 권취 온도 제어의 목적은 권취 온도계(1156)로 계측된 온도를 목표 온도에 일치시키는 것이다. 목표 온도는, 코일 길이 방향의 각 부위에서 일정해도 좋고, 각 부위에 따라 다른 값을 설정할 수도 있다.
다음에, 권취 온도 제어 장치(1100)의 구성을 도시한다. 권취 온도 제어 장치(1100)는, 강판(1155)이 권취 냉각부(1153)에서 냉각되는 것에 앞서 각 냉각 헤더(1160)의 개폐 패턴에 대응한 제어 코드를 산출하는 프리셋 제어 수단(1110), 강판(1151)이 권취 냉각부(1153)에서 냉각되어 있을 때에, 권취 온도계(1156)의 측정 온도 등의 실적을 리얼 타임에 도입하여, 제어 코드를 변경하는 다이나믹 제어 수단(1120), 제어 코드를 각 냉각 헤더(1160)의 개폐 패턴으로 변환하는 헤더 패턴 변환 수단(1130)을 구비하고 있다. 또한 모델 베이스트 프리셋 수단(1111)에서 사용한 정수 중 필요한 것을 다이나믹 제어 수단(1120)에 출력하는 프리셋 정보 전달 수단(1118)으로 구성된다. 프리셋 정보 전달 수단(1118)은 적어도 강판의 목표 권취 온도, 강판의 속도 스케줄, 밀 출구 측 강판 온도을, 다이나믹 제어 수단(120)에 출력한다.
각 냉각 헤더(1160)의 개폐 패턴의 집합을, 이하 헤더 패턴이라 칭한다. 프리셋 제어 수단(1111)은 목표 권취 온도 테이블(1114), 목포 패턴 테이블(1115), 냉각 헤더 우선 순위 테이블(1116)로부터 정보를 도입하여, 강판 온도 추정 모델(1117)을 이용한 연산에 의해 헤터 패턴을 산출하는 모델 베이스트 프리셋 수단(1111), 모델 베이스트 프리셋 수단(1111)의 계산 결과에 대해, 헤더 패턴의 시간적인 출력을 원활하게 하는 냉각 장치 지령치 스무징 수단(1112)을 구비하고 있다. 또한 다이나믹 제어 수단(1120)은 권취 온도계(1156)로부터의 검출 온도를 이용하여, 이것과 목표 온도와의 편차를 보정하는 데 필요한 헤더의 개폐 수를 산출하는, 권취 온도 편차 보정 수단(1121), 밀 출구 측 온도계(1155)로부터의 검출 온도를 이용하여, 이것과 프리셋 제어 연산 시에 상정한 밀 출구 측 온도와의 편차를 보정하는 데 필요한 헤더의 개폐 수를 산출한다. 냉각 전 온도 편차 보정 수단(1122), 밀(1157)이나 다운 코일러(1154)의 회전 속도로부터 강판(1151)의 속도를 산출하고, 산출 결과와 프리셋 제어 연산 시에 상정한 강판 속도와의 편차를 보정하는 데 필요한 헤더의 개방 수를 산출하는, 속도 편차 보정 수단(1123)을 구비하고 있다. 또한 이들의 계산에 이용하는, 영향 계수 테이블(1124)과, 권취 온도 편차 보정 수단(1121), 냉각 전 온도 편차 보정 수단(1122), 속도 편차 보정 수단(1123)의 계산 결과를 강판 길이 방향의 각 부위에 착안하여 합성하고, 다이나믹 제어 수단(1120)의 출력을 산출하는, 조작량 합성 수단(1125)을 구비하고 있다.
도15에 목표 권취 온도 테이블(1114)의 구성을 나타낸다. 강판의 종류(강 종류)에 대응하여 목표 온도가 층별된 예를 도시하고 있다. 프리셋 제어 수단(1110)은 상기 코일의 강 종류를 판정하여, 목표 권취 온도 테이블(1114)로부터 대응하는 목표 온도를 추출한다.
도16에 속도 패턴 테이블(1115)의 구성을 나타낸다. 강 종류, 판 두께, 판 폭에 대해, 밀(1157)로부터 강판(1151)의 선단부가 불출되어, 다운 코일러(1154)에 권취될 때까지의 판속(초기 속도), 그 후, 급가속된 후의 정상 속도, 강판(1151)의 후단부가 밀(1157)로부터 불출되기 직전에 급감속되어, 다운 코일러(1154)로 권취될 때까지의 속도(종기 속도)가 층별되어 있다. 프리셋 제어 수단(1110)은 해당 코일의 강 종류, 판 두께, 판 폭을 판정하여, 판속 패턴 테이블(1115)로부터 대응하는 속도 패턴을 추출한다. 예를 들어, 강 종류가 SUS304, 판 두께가 3.0 내지 4.0 ㎜, 판 폭이 1200 ㎜일 때에는 초기 속도 150 mpm, 정상 속도 150 mpm, 종기 속도 150 mpm이 설정되는 것을 나타내고 있다.
도17에 냉각 헤더 우선 순위 테이블(1115)의 구성을 나타낸다. 이하에서는, 헤더의 총칭이 100인 경우를 예로 들어 설명한다. 도17은 100개 헤더의 개방 순위에, 1 내지 100의 우선 순위를 부여한 것으로, 강 종류, 판 두께, 헤더 구분(상부 헤더 또는 하부 헤더)에 대하여, 우선적으로 개방하는 냉각 헤더의 순서가 격납되어 있다. 우선 순위는, 냉각 효율, 표면과 내부의 허용 온도차 등에 배려해서 결정한다. 예를 들면 강판(1151)이 얇은 경우는 표면과 내부에 온도차가 생기기 어려우므로, 냉각 효율에 배려해서 강판(1151)의 온도가 높은 밀(1157)의 출구 측에 가까운 헤더를 우선적으로 개방하고, 강판(1151)이 두꺼운 경우에는 공냉에 의한 복열을 이용하여 표면과 내부의 온도차를 허용치의 범위 내로 억제할 목적으로, 가능한 한 개방 헤더가 연속되지 않도록 우선 순위를 부여한다. 수냉과 공냉을 혼재시킴으로써, 냉각 효율을 다소 희생으로 하여 강판(1151)의 표면과 내부의 온도차를 억제한다. 냉각 헤더는 목표 권취 온도가 실현되는 개수만큼, 개방하도록 제어된다. 벌크, 냉각 헤더에는, 밀(1157)에 가까운 순으로 번호가 부여되어 있으며, 예를 들면 (1, 1)은 제1 벌크의 제1 냉각 헤더를 나타내고 있다. 도면에서, 강 종류가 SUS304, 판 두께가 2.0 내지 3.0 ㎜, 냉각 헤더 구분이 상부 헤더인 경우에는 (1, 1), (1, 2), (1, 3), (1, 4), (1, 5), (2, 1), …, (20, 4), (20, 5)의 순으로, 우선적으로 개방하는 것을 나타내고 있다. 즉 박판 때문에 냉각 효율에 배려해서 밀(1157) 출구 측의 헤더로부터 차례대로 우선적으로 개방하는 것을 나타 내고 있다. 또한, 강 종류가 SUS304, 판 두께가 5.0 내지 6.0 ㎜, 냉각 헤더 구분이 상부 헤더인 경우에는, (1, 1), (1, 4), (2, 1), (2, 4), (3, 1), (3, 4), …, (20, 3), (20, 5)의 순으로, 우선적으로 개방하는 것을 나타내고 있다. 즉 강판(1151)이 약간 두껍기 때문에, 개방 헤더가 연속되지 않도록 우선 순위를 부여하고 있는 것을 나타내고 있다. 본 실시예에서는, 상부 헤더와 하부 헤더의 우선 순위를 동일하게 했지만, 다른 우선 순위를 부여할 수도 있다.
헤더 패턴은 대응하는 제어 코드로 표현한다. 도18에 프리셋 제어 수단(1110)이 출력하는 제어 코드와, 냉각 헤더 개방 패턴의 대응을 도시한다. 제어 코드 0이 완전 개방, 100이 완전 폐쇄. 이하, 우선 순위 1의 냉각 헤더만이 개방되어 있는 헤더 개폐 패턴을 1, 우선 순위 1과 2의 2개의 냉각 헤더가 개방되어 있는 헤더 개폐 패턴을 2와 같이 제어 코드화하고 있다. 프리셋 제어 수단(1110)은 이러한 냉각 헤더 개폐 패턴에 대응한 제어 코드를, 스무징 수단(1112)에 출력한다. 즉, 모든 냉각 헤더가 개방된 상태의 제어 코드를 0, 모든 내각 헤더가 폐쇄된 상태의 제어 코드를 100(100은 상부 또는 하부 냉각 헤더의 총칭)으로 한다. 그리고, 예를 들어 강 종류가 SUS304, 판 두께가 2.0 내지 3.0 ㎜, 냉각 헤더 구분이 상부 헤더인 경우이면, 헤더의 우선 순위에 따라서, (1, 1)만 개방한 상태를 제어 코드 99, (1, 1) (1, 2)가 개방된 상태를 제어 코드 98, (1, 1) (1, 2), (1, 3)이 개방된 상태를 제어 코드 97로 하고, 이 요령으로 이하 모든 헤더가 개방되어 있는 상태의 제어 코드인 0까지, 헤더의 개방 패턴에 제어 코드를 부여한다.
도19에 모델 베이스트 프리셋 수단(1111)이 실행하는 알고리즘을 도시한다. S16-1에서 속도 패턴 테이블(1115)로부터 도입한 값을 바탕으로, 초기 속도로부터 정상 속도로 이행하기 위한 가속 개시 위치, 정상 속도로부터 종기 속도로 이행하기 위한 감속 개시 위치를 산출하고, 강판(1151)의 밀(1157)에서의 불출 개시로부터 다운 코일러(1154)에서의 권취 완료까지의 속도 패턴을 계산한다. 가속 개시 위치 Saccp, 가속 완료 위치 Saccq, 감속 개시 위치 Sdccp, 감속 완료 위치 Sdccq는, 이하에 나타내는 수학식 10 내지 13에서 각각 산출할 수 있다.
Saccp = Lmd
단 Lmd : 밀(1157)로부터 다운 코일러(1154)까지의 거리
Saccq = Saccp + (Smid - Sstart) * (Smid + Sstart)/(Saccrate * 2)
단 Sstart : 강판(1151)의 초기 속도
Smid : 강판(1151)의 정상 속도
Saccrate : 강판(1151)의 초기 속도로부터 정상 속도까지의 가속률
Sdccp = Lstrip - (Smid - Send) * (Smid + Send/(Sdccrate * 2) - Lmargin
단 Lstrip : 강판(1151)의 길이
Send : 강판(1151)의 종기 속도
Sdccrate : 강판(1151)의 정상 속도로부터 종기 속도까지의 감속률
Lmargin : 강판(1151)의 미완성, 어느 정도 전에서 감속을 완료할지의 마진
Sdccq = Lstrip - Lmargin
산출한 속도 패턴을 따라서, S16-2 이후에서, 목표 권취 온도를 실현하는 헤더 패턴의 시간 변화를 강판 온도 추정 모델(1117)을 이용한 연산으로 산출한다. 본 실시예에서는 선형 역보문법에 따라서, 헤더 패턴을 산출하는 예를 도시한다.
S16-2에서는 강판(1151)의 각 부위에 대해, 해의 제어 코드를 사이에 두는 2개의 제어 코드 nL, nH를 정의한다. 여기에서는, 냉각 헤더의 완전 개방과 완전 폐쇄 사이에 해가 존재하므로, 일률적으로 nL = 0, nH = 100이라 한다. 여기에서 제어 코드의 증가에 따라서, 단순하게 개방하고 있는 냉각 헤더가 감소하므로, n1 < n2일 때, 이들의 헤더 패턴에 대응한 권취 온도 Tc1, Tc2에 대해, Tc1 < Tc2가 성립한다. 다음에, S16-3에서 nL과 nH의 평균을 n0으로 한다. 그리고 S16-4에서, 제어 코드 n0에 대응한 권취 온도 Tc0을 산출한다. S16-4는 강판 온도 추정 모델(1117)에 따른 온도 추정 연산을 강판(1151)의 길이 방향의 각 부위에 대해, 밀 불출로부터 다운 코일러 권취까지 연속 개산하고, 권취 온도를 추정한다. S16-5에서 목표 권취 온도 Ttarget에 대한 추정 권취 온도 Tc0의 부호를 판정해, Tc0 > Ttarget인 경우에는 n0과 nL 사이에 해가 있으므로, n0을 새롭게 nL로 둔다. 반대로 Tc0 < Ttarget인 경우에는, n0과 nH 사이에 해가 있으므로, n0을 새롭게 nL로 둔다. S16-6에서 알고리즘의 종료 조건을 판정하여, 만족하고 있지 않을 때는 S16-3 내지 S16-5의 실행을 반복한다.
알고리즘의 종료는
·S15-3 내지 S15-5의 일정 횟수 이상의 반복을 완료
·권취 온도 추정치 Tc와 목표 권취 온도 Ttarget의 편차가 일정값 이하
·n0이 nH, nL 중 어느 하나와 일치
등을 조건으로, 판정하면 좋다.
제어 코드 부여의 방법으로서는, 모든 냉각 헤더가 폐쇄된 상태의 제어 코드를 0, 모든 냉각 헤더가 개방된 상태의 제어 코드를 100이라 하고, 이것에 대응해서 부여해도 동일하다.
도20에 S16-4에 대응한 온도 추정 연산의 상세를 도시한다. 온도 추정 연산으로서는 강판(1151)을 길이 방향 및 두께 방향으로 분할하여, 일정 간격 Δ로 시간을 진행시켜 계산하는, 이른바 전진 차이분 공법의 예를 도시한다. S17-1에서 계산 시각을 갱신하고, 또한 도19의 S16-1에서 생성한 속도 패턴으로부터 상기 시각의 판속 Vt를 계산한다. S17-2에서, 산출한 판속을 이용하여 밀 불출 길이를 계산한다. 불출 길이 Ln이라 함은, 압연을 끝내고 밀로부터 불출된 강판의 길이로, 하기식에서 계산할 수 있다. 단 Ln-1은 전 시각의 불출 길이이다.
Ln = Ln-1 + Δ·Vt
S17-3에서 연산의 완료를 판정한다. 밀 불출 길이 Ln이, 강판(1151)의 전 길이와 밀(1157)로부터 다운 코일러(1154)까지의 거리의 합보다 커졌을 때, 코일 1개에 대응한 권취 온도 예측 계산이 전부 종료하고 있으므로, 연산 완료가 된다. 연산이 완료되지 않은 경우에는 S17-4에서 강판의 온도 트래킹을 행한다. 즉, 전시각의 강판의 위치에 대해, Δ만큼 시간이 경과한 후에 강판이 어느 정도 진행했는지를 Ln과 Ln-1의 관계로부터 알 수 있으므로, 강판의 온도 분포를 대응한 거리만큼 이동하는 처리를 행한다. S17-5에서 Δ 사이에 밀로부터 배출된 강판(1151)에 냉각 전의 강판 온도의 추정치를 설정한다. S17-6에서 강판(1151)의 각 부위에 대응한 헤더의 개폐 정보로부터, 각 부위가 수냉인지 공냉인지를 판정한다. 수냉인 경우는 S17-7에서, 예를 들어 수학식 15를 따라 열 전달 계수를 계산한다.
hw = 9.72 * 105 * ω0.355 * {(2.5 - 1.15 * logTw) * D/(pl * pc)}0.646/(Tsu- Tw)
단 ω : 수량 밀도
Tw : 수온
D : 노즐 직경
pl : 라인 방향의 노즐 피치
pc : 라인과 직행 방향의 노즐 피치
Tsu : 강판(1151)의 표면 온도
수학식 15는, 소위 래미너 냉각의 경우의 열전달 계수이다. 수냉 방법으로서는 이 밖에 스프레이 냉각 등, 여러 가지가 있으며, 몇 가지의 열전달 계수의 계산식이 알려져 있다.
한편, 공냉인 경우에는, 예를 들어 수학식 16에 따라서 열전달 계수를 계산한다.
hr = σ·ε[{(273 + Tsu)/100}4 - {(273 + Ta)/100}4]/(Tsu - Ta)
단 σ : 스테판볼츠먼 정수( = 4.88)
ε : 방사율
Ta : 공기 온도(℃)
Tsu : 강판(1151)의 표면 온도
수학식 15와 수학식 16은 강판(1151)의 앞과 뒤에 대해 각각 계산한다. 그리고 S17-9에서 강판(1151)의 각 부위의 온도를, Δ 경과하기 전의 온도를 기초로, Δ간의 열량의 이동을 가감산함으로써, 계산한다. 강판(1151)의 두께 방향의 열 이동을 무시하는 경우이면, 강판(1151)의 길이 방향의 각 부위에 대해 도17과 같이 계산할 수 있다.
Tn = Tn-1 - (ht + hb) * Δ/(ρ * C * B)
단 Tn : 현재의 강판 온도
Tn-1 : Δ전의 강판 온도
ht : 강판 표면의 열전달 계수
hb: 강판 이면의 열전달 계수
ρ : 강판의 밀도
C : 강판의 비열
B : 강판의 두께
또한 강판(1151)의 두께 방향의 열전도를 고려할 필요가 있는 경우에는, 잘 알려진 열 방정식을 푸는 것으로 계산할 수 있다. 열 방정식은 수학식 18에서 나타내고, 이것을 계산기로 차이분 계산하는 방법은, 여러 가지 문헌에서 공개되어 있다.
∂T/∂t = {λ/(ρ * C)}(∂2T/∂t2)
단 λ : 열 전도율
T : 재료 온도
그리고 S17-10에서 밀(1157)로부터 다운 코일러(1154)까지의 라인 내의 강판(1151)의 모든 영역에서 계산이 완료될 때까지, S16-6 내지 S17-9를 반복한다. 또한, S17-1 내지 S17-9를, S17-3에서 연산의 종료가 판정될 때까지, 반복한다.
도21에 S16-3에서 강판(1151)의 각 부위에 부여되어 있는 제어 코드의, 도19의 최적화 처리에 의한 변화의 일례를 도시한다. 처리 1회째에서는, 각 부위에서 동일한 초기값(nL = 0, nH = 100)에 대한 처리이므로, 도21의 처리 1회째에 나타낸 바와 같이, 강판(1151)의 전체 영역에서 50이 부여된다. 처리 2회째에서는 제어 코드 50에 대하여 강판(1151)의 각 부위의 권취 온도 Tc0의 예측 결과가, Ttarget 보다 크거나 작은지에 의해, 부여되는 제어 코드가 다르다. 본 실시예에서는, 강판 속도가 저속인 강판(1151)의 선단부, 후단부에 가까운 부분은 헤더를 폐쇄하는 방향의 제어 코드로 갱신되고, 강판 속도가 고속인 강판(1151)의 중앙부는 헤더를 개방하는 방향의 제어 코드로 갱신되는 예를 나타내고 있다. 구체적으로는 도21의 처리 2회째에 나타낸 바와 같이, 선단부, 후단부는 1회째의 처리의 Sl6-5에서 nL = 50, nH = 100으로 갱신된 결과, 제어 코드는 그 평균인 75로 갱신되어 있다. 한편, 중앙부는 1회째의 처리 S16-5에서 nL = 0, nH = 50으로 갱신된 결과, 제어 코드는 25로 갱신되어 있다. 이와 같이 하여, 도19의 S16-3 내지 16-6을 반복함으로써 제어 코드가 차례로 갱신된다.
도22에 프리셋 제어 수단(1110)이 최종적으로 출력하는, 제어 코드의 예를 나타낸다. 도면의 예에서는, 강판(1151)은 선단부로부터의 거리에 대응해서 1 m 단위 메쉬로 나누어져 있으며, 메쉬에 대응하여 제어 코드가 할당된다. 냉각 장치는 강판의 앞과 뒤에 대응하여 상부 냉각 장치(1158)와 하부 냉각 장치(1159)가 있으므로, 제어 코드로서는 상부 헤더와 하부 헤더에 대응해서, 별개로 출력한다. 도면에서는, 강판(1151)의 길이 방향에 대해서, 선단부로부터 1 m의 상부 헤더의 제어 코드는 95, 하부 헤더의 제어 코드도 95, 500 m로부터 501 m 사이에서는, 상부 헤더의 제어 코드는 14, 하부 헤더의 제어 코드도 14인 것을 나타내고 있다. 도21에서는, 강판(1151)의 동일 부위에 대응한 상부 헤더와 하부 헤더의 제어 코드를 동일하게 했지만, 다른 제어 코드를 설정하는 것도 가능하다.
도20에 스무징 수단(1112)의 처리 결과를 도시한다. 스무징 수단(1112)은 모델 베이스트 프리셋 수단(1111)의 출력에 대해, 냉각 헤더의 개폐를 평활화하는 처리를 행한다. 도23에서, 모델 베이스트 프리셋 수단(1111)이 출력한 제어 코드는 강판 부위 3 m 내지 4 m의 구간에서, 전후의 부위에 비해, 모두 작아져 있다. 이 경우, 일부의 냉각 헤더가 부위의 통과에 수반하여 순간적으로 개폐하는 제어 지령이 출력된다. 스무징 수단(1112)에 의한 스무징 처리 후는 제어 코드 12를 14로 스무징함으로써, 강판 부위에 대한 제어 코드의 변화는 단조로워져, 스무징 전의 문제는 해소되어 있다. 짧은 주기로 냉각 헤더가 개폐되는 지령을 생성해도, 실제로는 냉각 헤더의 응답 지연으로 인해 의미가 성립되지 않는다. 그래서, 이러한 스무징 처리를 행하고, 냉각 헤더의 지령을 시간 방향으로 평활화한다. 평활화는 각 제어 코드를 전후 제어 코드와 비교해, 모두 크거나 작은 경우에는, 전 또는 후의 제어 코드와 일치시키는 간단한 처리로 실현할 수 있다.
도24에 다이나믹 제어 수단(1120)의 구성을 도시한다. 프리셋 제어 수단(1110)이 출력한 제어 코드는 강판(1151)을 냉각 제어 중에, 다이나믹 제어 수단(1120)에 의해 리얼 타임으로 보정된다. 다이나믹 제어 수단(1120)은 권취 온도계(1156)로부터의 검출 온도를 이용하여, 이것과 목표 권취 온도와의 편차를 보정하는, 권취 온도 편차 보정 수단(1121), 밀 출구 측 온도계(1155)로부터의 검출 온도를 이용하여, 이것과 프리셋 제어 연산 시에 상정한 냉각 전 온도와의 편차를 보정하는 냉각 전 온도 편차 보정 수단(1122), 밀(1157)이나 다운 코일러(1154)의 회전 속도로부터 강판(1151)의 속도를 산출하고, 산출 결과와 프리셋 제어 연산 시에 상정한 강판 속도와의 편차를 보정하는, 속도 편차 보정 수단(1123)을 구비하고 있 다. 또한, 보정량의 계산 시에 사용하는 영향 계수 테이블(1124)을 구비하고 있다. 보정량의 총합은 조작량 합성 수단(1125)에 의해 강판(1151)의 길이 방향의 각 부위마다 제어 코드의 변화량으로 환산되어, 다이나믹 제어 수단(1120)으로부터 출력된다.
다음에, 각 부위의 동작을 상세하게 설명한다. 영향 계수 테이블(1124)은, 제어 코드의 변화에 대한 권취 온도의 변화를 격납한 제1 영향 계수 테이블(11101), 강판 속도의 변화에 대한 권취 온도의 변화를 격납한 제2 영향 계수 테이블(11102), 냉각 전 온도의 변화에 대한 권취 온도의 변화를 격납한 제3 영향 계수 테이블(11103)을 구비하고 있다.
도25에 제1 영향 계수 테이블(11101)의 구성을 나타낸다. 제1 영향 계수 테이블(11101)에는 냉각 헤더(1160)를 1개 개방, 또는 폐쇄하였을 때의 권취 온도 Tc의 변화량에 대응한 수치인 ∂Tc/Δn(℃)이, 판 두께, 판속, 제어 코드로 층별되어 격납되어 있다. 도면의 예에서는, 판 두께가 3 ㎜ 이하, 강판(1151)의 속도가 150 mpm 이하, 제어 코드 n이 9 이하인 경우에는 (∂Tc/Δn) = 3.0 ℃이며, 냉각 헤더(1160)를 1개 개방 또는 폐쇄하면, 권취 온도계(1156)로 계측되는 권취 온도 Tc가 3 ℃, 저하 또는 상승하는 것을 나타내고 있다. 층별 항목은 줄일 수도 있고, 냉각 전 온도 등을 더 추가하여 늘리는 것도 고려된다.
도26에 제2 영향 계수 테이블(11101)의 구성을 나타낸다. 제2 영향 계수 테이블(11102)에는 강판(1151)의 속도를 1 mpm 증가, 또는 감소시켰을 때의 권취 온도 Tc의 변화량에 대응한 수치인 ∂Tc/∂V(℃/mpm)가, 판 두께, 판속, 제어 코드로 층별되어 격납되어 있다. 도면의 예에서는, 판 두께가 3 ㎜ 이하, 강판(1151)의 속도가 1150 mpm 이하, 제어 코드 n이 9 이하인 경우에는 (∂Tc/∂V) = 2.2 ℃이며, 강판(1151)의 속도를 1 mpm 증가, 또는 감소시키면, 권취 온도계(1156)로 계측되는 권취 온도 Tc가 2.2 ℃, 저하 또는 상승하는 것을 나타내고 있다. 층별 항목은 마찬가지로, 줄일 수도 있고, 냉각 전 온도 등을 더 추가하여 늘리는 것도 고려된다.
도27에 제3 영향 계수 테이블(11103)의 구성을 나타낸다. 제3 영향 계수 테이블(11103)에는 밀 출구 측 온도계(1151)로 계측한 강판(1151)의 냉각 전 온도가 1 ℃ 증가, 또는 감소시켰을 때의 권취 온도 Tc의 변화량에 대응한 수치이다. ∂Tc/∂Tf가, 판 두께, 판속, 제어 코드로 층별되어 격납되어 있다. 도면의 예에서는, 판 두께가 3 ㎜ 이하, 강판(1151)의 속도가 150 mpm 이하, 제어 코드 n이 9 이하인 경우에는 (∂Tc/∂Tf) = 0.9 ℃이며, 냉각 전 온도의 계측치가 1 ℃ 높거나 또는 낮은 경우에는 권취 온도계(1156)로 계측되는 권취 온도 Tc가 0.9 ℃, 증가 또는 감소하는 것을 나타내고 있다. 층별 항목은 마찬가지로, 줄일 수도 있고, 냉각 전 온도 등을 더 추가하는 것도 고려된다.
다음에 권취 온도 편차 보정 수단(1121)의 처리를 설명한다. 권취 온도 편차 보정 수단(1121)은 일정 주기로 기동되어, 권취 온도 FB 제어를 행한다. 즉 권취 온도 편차 보정 수단(1121)은 권취 온도의 목표 온도에 대한 편차의 크기에 대해 적절한 제어 코드의 변경량을 계산하는, 권취 온도 편차 보정량 산출 수단(11104)을 구비하고 있다. 권취 온도 편차 보정량 산출 수단(11104)은 셋업에서 상정한 Tc와 권취 온도계(1156)로 계측한 층별 차이분을 도입하고, 또한 제1 영향 계수 테이블(11101)로부터, 현재의 상태에 해당한 층별의 영향 계수(∂Tc/Δn)를 도입하여, 하기의 연산에 의해 제어 코드의 변경량을 계산한다.
Δn1 = G1·1/(∂Tc/Δn)·ΔTc
단 Δn1 : 권취 온도 FB 제어에 의한 제어 코드 변경량
G1 : 정수(권취 온도 FB 제어 게인)
(∂Tc/Δn) : 제1 영향 계수 테이블(11101)로부터 추출한 해당 층별의 영향 계수
ΔTc : 권취 온도 편차
한편, 냉각 전 온도 편차 보정 수단(1122)도 마찬가지로 일정 주기로 기동되고, 냉각 전 온도 편차 피드 포워드 제어를 행한다. 즉 냉각 전 온도 편차 보정 수단(1122)은 프리셋 계산 시에 상정한 냉각 전 온도와, 밀 출구 측 온도계(1155)로 검출된 밀 출구 측 실적 온도의 편차의 크기에 대하여 적절한 제어 코드의 변경량을 계산하는 냉각 전 온도 편차 보정량 산출 수단(1105)과 계산 결과를 강판(1151)의 길이 방향의 어느 부위에 적용할 것인지를 결정하는 적용 부위 특정 수단(1108)을 구비하고 있다. 냉각 전 온도 편차 보정량 산출 수단(11105)은 셋업에서 상정한 Tf와 밀 출구 측 온도계(1155)로 계측한 Tf의 차이분 ΔTf를 도입하고, 또한 제1 영향 계수 테이블(11101)과 제3 영향 계수 테이블(11103)로부터, 현재 상황에 해당한 층별의 영향 계수(∂Tc/Δn), (∂Tc/∂Tf)를 도입해, 하기의 연산에 의해, 제어 코드의 변경량을 계산한다.
Δn2 = G2·(Δn/∂Tf)·ΔTf
= G2·{1/(∂Tc/Δn)}·(∂Tc/∂Tf)·ΔTf
단 Δn2 : 냉각 전 온도 편차 FF 제어에 의한 제어 코드 변경량
G2 : 정수(냉각 전 온도 FF 제어 게인)
(∂Tc/∂Tf) : 제3 영향 계수 테이블(11103)로부터 추출한 해당 층별의 영향 계수
ΔTf : 밀 출구 측 온도 편차
계산된 Δn2는 적용 부위 특정 수단(1108)에 출력된다.
도28에, 적용 부위 특정 수단(11108)의 처리를 나타낸다. 여기에서 강판(1151)에는 도29에 도시한 바와 같이, 길이 방향으로 섹션(11601)이 정의되어 있다. 도면의 예에서는, 강판 선단부로부터 강판 후단부에 걸쳐, n개의 섹션이 정의되어 있고, 각각에 섹션 번호가 부여되어 있다. 즉 강판 선단부의 섹션에 1, 이하, 강판 후단부의 섹션에 n이 부여되어 있다. S115-1에서, 밀 출구 측 온도계(1155) 설치 위치의 섹션 번호를 도입한다. 여기에서는 도입한 섹션 번호를 i라 한다. 철강 시스템의 제어 장치는, 보통 강판(1151)의 트래킹 정보를 계산하여, 여러 가지의 용도로 사용한다. 즉, 강판(1151)의 선두 위치[밀(157)로부터의 불출 길이], 미단부 위치 등을 주기적으로 계산하고 있으므로, 이 정보와 밀 출구 측 온도계(1155)의 부착 위치와의 관계로부터, 밀 출구 측 온도계(1155) 설치 위치의 섹 션 번호를 특정할 수 있다. 다음에, S115-2에서, 냉각 전 온도 편차 보정량 산출 수단(1105)의 출력 Δn2를 도입한다. 그리고 S115-3에서, S115-1에서 도입한 밀 출구 측 온도계(1155) 설치 위치의 섹션 번호 i에, Δn2를 등록한다. 이하, 이 값을 (Δn2)i라 한다.
속도 편차 보정량 산출 수단(11106)도 마찬가지로 일정 주기로 기동되고, 속도 편차 피드 포워드 제어를 행한다. 즉 속도 편차 보정량 산출 수단(11106)은 프리셋 계산 시에 상정한 강판 속도와, 실제 강판 속도의 편차의 크기에 대해 적절한 제어 코드의 변경량을 계산하는 속도 편차 보정량 산출 수단(11106)과, 계산 결과를 강판(1151)의 길이 방향의 어떤 부위에 적용할지를 결정하는 적용 부위 특정 수단(11109)을 구비하고 있다. 속도 편차 보정량 산출 수단(11106)은 셋업에서 상정한 강판 속도와 실적 속도의 편차 ΔV를 도입하고, 또한 제1 영향 계수 테이블(11101)과 제2 영향 계수 테이블(11102)로부터, 현재 상황에 해당한 층별의 영향 계수(∂Tc/Δn), (∂Tc/∂V)를 도입해, 하기의 연산에 의해, 제어 코드의 변경량을 계산한다.
Δn3 = G3·(Δn/∂V)·ΔV
= G3·{1/(∂Tc/Δn)}·(∂Tc/∂V)·ΔV
단 Δn3 : 판속 편차 FF 제어에 의한 제어 코드 변경량
G3 : 정수(판속 편차 FF 제어 게인)
(∂Tc/∂V) : 제2 영향 계수 테이블(11102)로부터 추출한 해당 층별의 영향 계수
ΔV : 판속 편차
계산된 Δn3은 적용 부위 특정 수단(11109)에 출력된다.
도30에, 적용 부위 특정 수단(11109)의 처리를 나타낸다. S17-1에서, 강판(1151)의 트래킹 정보로부터, 권취 냉각부(1153)의 침입 위치와 배출 위치에 있는 강판의, 강판 섹션 번호를 도입한다. 다음에 S117-2에서, 도입한 섹션 번호로부터, 제어 코드의 보정이 필요한 섹션을 결정하고, 각 섹션의 보정비를 산출한다. 강판 섹션 번호 i의 보정비 Ri는 하기식에서 계산할 수 있다.
Ri = (i - I1)/(I2 - I1)
단 I1 : 냉각 장치 배출 위치의 강판 섹션 번호
I2 : 냉각 장치 진입 위치의 강판 섹션 번호
그리고 S117-3에서, 속도 편차 보정량 산출 수단(11106)의 출력 Δn3을 도입한다. S117-4에서, Δn3과 S117-2에서 산출한 보정비로부터, 각 섹션의 제어 코드 보정비를 계산하고, 해당 섹션 번호에 등록한다. 강판 섹션 번호 i의 보정량(Δn3)i는 하기식에서 산출할 수 있다.
Δnri = Δn3 × Ri
다음에, 조작량 합성 수단(1125)의 처리를 설명한다. 조작량 합성 수단(1125)은 권취 온도 편차 보정 수단(1121)으로 계산한 Δn1, (Δn2)i, (Δn3)i를 가산하여, 각 강판 섹션의 조작량을 산출한다. 구체적으로는, 강판 섹션 i에 관한 다이나믹 제어 수단(1120)의 출력 Ndi를,
Ndi = {Δn1 + (Δn2)i + (Δn3)i}
에서 계산한다. 다이나믹 제어 수단(1120)은 계산한 보정량을 출력하고, 이 값에 따라서, 프리셋 제어 수단(1110)이 출력한 제어 코드가 수정된다.
이상의 다이나믹 제어 수단(1120)에 의한 보정량 산출 연산은 모든 강판 섹션에 대해 행하는 것은 아니며, 권취 냉각 장치(1153)가 냉각 대상으로 삼고 있는 강판 섹션에 한정하여, 상기 처리를 행함으로써, 연산을 간략화해도 좋다.
도31에 프리셋 제어 수단(1110)이 출력한 제어 코드를, 다이나믹 제어 수단(1120)이 보정되었을 때의, 보정 결과의 예를 나타낸다. 도면에서는 강판 부위 5 m 내지 6 m의 제어 코드가 12에서 10으로 보정되어 있다. 본 실시예에서는, 각 보정량 산출 수단(11104 내지 11106)은 일정 주기로 기동되었지만, 기동 방법으로서는 강판(1151)이 밀(1157)로부터 일정 길이 불출된 타이밍마다 기동하는 등 여러 가지가 고려된다.
도32에 헤더 패턴 변환 수단(1130)이 실행하는 알고리즘을 도시한다. S119-1에서, 냉각 헤더 바로 아래를 통과하고 있는 강판(1151)의 선단부로부터의 거리 Lh를 산출한다. 보통, 제어 장치(1100)는 이러한 거리 정보를 갖고 있으며, 다양한 목적으로 사용한다. S119-2에서 Lh가 0보다 작은지 여부를 판정하고, 작을 경우에는 강판(1151)이 상기 냉각 헤더까지 도달하고 있지 않으므로, 처리를 빼고 S119-6으로 진행한다. 클 경우에는, 강판(1151)이 상기 냉각 헤더까지 도달하고 있으므로, S119-3에서 거리 Lh에 대응한 제어 코드를 추출한다. 즉 Lh와 도21의 강판 부위를 대조하여, Lh에 대응하는 부위의 상부 헤더 제어 코드와 하부 헤더 제어 코드를 추출한다. S119-4에서 제어 코드로부터 냉각 헤더 개폐 패턴을 추출한다. 즉 도20의 제어 코드와 냉각 헤더 개폐 패턴의 대응을 이용하여, 우선 순위가 몇 개의 냉각 헤더까지를 개방할지 결정한다. S119-5에서는, 냉각 헤더 우선 순위 테이블(1115)에 격납되어 있는 정보를 이용하여, 구체적으로 개방하는 냉각 헤더를 특정하고, 최종적으로 상기 냉각 헤더의 개폐를 결정한다. S119-6에서, 모든 냉각 헤더에 대한 연산이 종료되었는지 여부를 판정하고, 종료되지 않은 경우에는 종료할 때까지, S119-1 내지 S119-5의 처리를 반복한다.
본 실시예에서는 냉각 헤더 수가 상하 모두 100인 경우를 예로 들어 설명하였지만, 헤더 수로서는 설비에 따라서, 여러 가지 수가 가능하다. 본 실시예에서는 스무징 수단(1112)을 구비했지만, 생략하는 구성도 고려된다.
또 다른 실시예를 설명한다. 본 실시예에서는 다이나믹 제어 수단(1120)의 계산 결과 중, 냉각 전 온도 편차 보정 수단(1122)과 속도 편차 보정 수단(1123)의 출력을 조작량 합성 수단(1125)으로 합성하고, 이 값을 이용하여 프리셋 제어 수단(1110)의 출력을 보정한 후, 헤더 패턴 변환 수단(1130)의 처리 중에, 권취 온도 편차 보정 수단(1121)의 출력을 헤더의 개폐에 반영시키는 경우의 실시예를 나타낸다. 도33에 처리 구성을 도시한다. 조작량 합성 수단(1125)은 냉각 전 온도 편차 보정 수단(1122)과 속도 편차 보정 수단(1123)의 출력을 이용한 하기 연산에 의해, 보정 코드를 생성한다.
Ndi = {(Δn2)i + (Δn3)i}
그리고 다이나믹 제어 수단(1120)은 계산한 보정량을 출력하고, 이 값에 따라서 프리셋 제어 수단(1110)이 출력한 제어 코드가 수정된다.
도34에 헤더 패턴 변환 수단(1130)이 실행하는 알고리즘을 도시한다. S121-1에서, 냉각 헤더 바로 아래를 통과하고 있는 강판(1151)의 선단부로부터의 거리 Lh를 산출한다. 보통, 제어 장치(1100)는, 이러한 거리 정보를 갖고 있으며, 다양한 목적으로 사용한다. S121-2에서 Lh가 0보다 작은지 여부를 판정하여, 작을 경우에는 강판(1151)이 상기 냉각 헤더까지 도달하고 있지 않으므로, 처리를 빼고 S121-7로 진행한다. 클 경우에는, 강판(1151)이 상기 냉각 헤더까지 도달하고 있으므로, S121-3에서 거리 Lh에 대응한 제어 코드를 추출한다. 즉 Lh와 도21의 강판 부위를 대조하여, Lh에 대응하는 부위의 상부 헤더 제어 코드와 하부 헤더 제어 코드를 추출한다. S121-4에서 제어 코드로부터 냉각 헤더 개폐 패턴을 추출한다. 즉 도20의 제어 코드와 냉각 헤더 개폐 패턴의 대응을 이용하여, 우선 순위가 몇 개의 냉각 헤더까지를 개방할지 결정한다. S121-5에서는, 냉각 헤더 우선 순위 테이블(1115)에 격납되어 있는 정보를 이용하여, 구체적으로 개방하는 냉각 헤더를 특정한다. 그리고 S121-6에서 다운 코일러(1154)에 가까운 쪽의 헤더로부터 차례대로 개폐를 체크하고, Δn3에 대응하는 개수만큼 헤더를 반영하는 처리를 실시하고, 최종적으로 상기 냉각 헤더의 개폐를 결정한다. S121-7에서, 모든 냉각 헤더 에 대한 연산이 종료되었는지 여부를 판정하고, 종료되지 않은 경우에는 종료할 때까지, S121-1 내지 S121-6의 처리를 반복한다.
본 실시예에 따르면, 권취 온도 편차를 다운 코일러(1154)에 가까운 헤더의 개폐에 의해 해소하므로, 피드백 제어의 응답을 높일 수 있어, 편차를 해소할 때까지의 시간을 단축할 수 있다.
또 다른 실시예를 설명한다. 본 실시예에서는 냉각 모델이나 공냉 모델의 튜닝을, 플랜트 메이커가 원격으로 인터넷을 이용한 서비스로서 행하는 경우를 나타낸다. 도35에 시스템의 전체 구성을 도시한다. 메이커는 제어 대상(1150)으로부터 제어 장치(1100)가 도입한 권취 온도나, 이에 관련된 헤더 패턴, 강판(1151)의 속도, 냉각 전 온도 등의 실적 데이터나 판 두께, 판 폭 등의 프라이머리 정보를, 네트워크(12211), 서버(12210), 회선망(12203)을 거쳐서 자사의 서버(12204)에 도입한다. 그리고 튜닝용 데이터 베이스(12205)에 격납한다. 메이커(12202)는 모델 튜닝 수단(12206)을 갖고 있으며, 철강 회사(12201)로부터의 요구에 따라서, 튜닝용 데이터 베이스(12205)에 축적된 데이터를 이용하여 앞의 실시예에서 서술한 hr, hw, λ의 보정 계산을 행하고, 계산 결과를 철강 회사(12201)로 송신한다. 보정 계산은, 예를 들어「모델 튜닝을 고정밀도로 행하는 어져스팅뉴럴넷의 구성과 학습 방식」(전기학회 논문지 D, 평성 7년 4월호)에 일례를 나타낸 바와 같이, 다양한 방식이 알려져 있다. 모델 튜닝의 대가는, 튜닝 횟수에 대응시켜도 좋고, 튜닝의 결과 향상된 제어 결과에 대응시킨 성과 보수라도 좋다.
열간 압연 라인의 냉각 제어에, 널리 적용할 수 있다.
또 다른 실시예를 설명한다. 우선, 쉽게 이해하기 위해, 개념적으로 도면에 부여된 부호를 이용하여 설명한다. 즉, 목표 권취 온도와 강판의 속도 패턴과 냉각 장치의 우선 순위를 입력 정보로 하고, 강판 온도 추정 모델을 이용하여 원하는 권취 온도를 실현하는 냉각 장치의 지령치에 대응한 제어 코드를 산출하는 프리셋 제어 수단(2110)과, 냉각 제어 중에 프리셋 제어 수단이 출력한 제어 코드의 보정량을 산출하는 다이나믹 제어 수단(2120)을 구비하고, 또한 다이나믹 제어 수단(2120)이 계산한 조작량을 이용한 연산으로 목표 권취 온도의 보정량을 산출하는 적응 제어 수단(2116)을 구비했다. 다이나믹 제어 수단(2120)에는 목표 권취 온도와 냉각 제어 중에 강판으로부터 검출한 권취 온도의 편차를 보상하기 위한 헤더의 개폐를 제어 코드의 보정량으로서 산출하는 권취 온도 편차 보정 수단(21106)과, 프리셋 제어 시에 상정한 강판의 냉각 전 온도와 냉각 제어 중에 강판으로부터 검출한 냉각 전 온도의 편차를 보상하기 위한 헤더의 개폐를 상기 제어 코드의 보정량으로서 산출하는 냉각 전 온도 편차 보정 수단(21105)과, 프리셋 제어 시에 상정한 강판 속도와 냉각 제어 중인 강판 속도의 편차를 보상하기 위한 헤더의 개폐를 상기 제어 코드의 보정량으로서 산출하는 속도 편차 보정 수단(21106)을 구비하고, 적응 제어 수단(2116)은 강판의 선단부와 정상부에 착안하여, 권취 온도 편차 보정 수단(21104), 냉각 전 온도 편차 보정 수단(21105), 속도 편차 보정 수단(21106)의 각각의 출력을 이용한 연산으로, 목표 권취 온도의 선단부 보정 온도와 정상부 보정 온도를 산출한다. 또한, 목표 권취 온도와 보정 온도로부터 프리셋 제어 수단(2110)이 실제로 계산에 이용하는 목표 권취 온도를 산출하는 목표 온도 보정 수단(2117)을 구비했다. 그리고 강판 길이 방향의 각 부위마다, 프리셋 제어 수단(2120)이 출력한 제어 코드를, 다이나믹제어 수단(2120)이 출력한 제어 코드로 보정하여 최종적인 제어 코드를 산출하고, 이 제어 코드를 냉각 장치의 출력 패턴으로 변환하는 헤더 패턴 변환 수단(2140)을 포함하여 구성되는 권취 온도 제어 장치(2100)를 제공한다.
즉, 열간 압연 후의 강판의 권취 제어에 있어서, 강판 길이 방향의 어떤 부위에 있어서도, 고정밀도인 권취 온도를 얻을 수 있다. 이 결과, 강판의 조성 품질을 향상시킬 수 있고, 동시에 평탄에 가까운 강판 형상을 얻을 수 있다.
도36에, 제어 장치(2100)[혹은 권취 온도 제어 장치(2100)라고도 칭함]는 제어 대상(2150)으로부터 다양한 신호를 수신하고, 제어 신호를 제어 대상(2150)에 출력한다. 우선 제어 대상(2150)의 구성을 설명한다. 본 실시예에서는 제어 대상(2150)은 열간 압연의 권취 온도 제어 라인이며, 압연기(2152)의 밀(2157)로 압연된 900 ℃ 내지 1000 ℃ 온도의 강판(2151)을 권취 냉각 장치(2153)로 냉각하고, 다운 코일러(2154)로 권취한다. 권취 냉각 장치(2153)에는 강판(2151)의 상측으로부터 수냉하는 상부 냉각 장치(2158)와 강판(2151)의 하측으로부터 수냉하는 하부 냉각 장치(2159)가 구비되어 있으며, 각 냉각 장치는 물을 방출하는 냉각 헤더(2160)가 일정 개수 조합된 뱅크(2159)를 복수 개, 각각 구비되어 있다. 본 실시예에서는, 각 냉각 헤더(2160)의 조작 지령이 개방과 폐쇄인 경우를 예로 들어 설명한다. 밀 출구 측 온도계(2155)는 압연부(2152)로 압연된 직후의 강판 온도를 계측하고, 권취 온도계(2156)는 다운 코일러(2154)로 권취하기 직전의 온도를 계측 한다. 이하, 본 실시예에서는 냉각 전의 온도로서, 밀 출구 측 온도를 사용한다. 권취 온도 제어의 목적은 권취 온도계(2156)로 계측된 온도를 목표 온도에 일치시키는 것이다. 본 실시예에서 목표 온도는, 코일 길이 방향의 각 부위에 따라서 다른 값을 설정하는 경우를 예로 설명하지만, 부위에 관계없이 일정해도 좋다.
다음에, 권취 온도 제어 장치(2100)의 구성을 도시한다. 권취 온도 제어 장치(2100)는, 강판(2151)이 권취 냉각부(2153)로 냉각되는 것에 앞서, 각 냉각 헤더(2160)의 개방 패턴에 대응한 제어 코드를 산출하는 프리셋 제어 수단(2110), 강판(2151)이 권취 냉각부(1153)에서 냉각되어 있을 때에, 냉각 제어 중에 밀 출구 측 온도계(2155), 권취 온도계(2156)의 측정 온도 등의 실적을 리얼 타임에 도입하여, 제어 코드를 변경하는 다이나믹 제어 수단(2120), 제어 코드를 각 냉각 헤더(2160)의 개폐 패턴으로 변환하는 헤더 패턴 변환 수단(2140)을 구비하고 있다. 또한 프리셋 제어 수단(2110)에서 사용한 정수 중 필요한 것을 다이나믹 제어 수단(2120)에 출력하는 프리셋 정보 전달 수단(2118)으로 구성된다. 프리셋 정보 전달 수단(2118)은 적어도 강판의 목표 권취 온도, 강판의 속도 스케줄, 밀 출구 측 강판 온도을, 다이나믹 제어 수단(2120)에 출력한다.
각 냉각 헤더(2160)의 개폐 패턴의 집합을, 이하 헤더 패턴이라 칭한다. 프리셋 제어 수단(2110)은 목표 권취 온도 테이블(2112), 목포 패턴 테이블(2113), 냉각 헤더 우선 순위 테이블(2114)로부터 정보를 도입하여, 강판 온도 추정 모델(2115)을 이용한 연산에 의해 헤터 패턴을 산출한다. 또한, 다이나믹 제어 수단(2120)은 권취 온도계(2156)로부터의 검출 온도를 이용하여, 이것과 목표 온도와의 편차를 보정하는 데 필요한 헤더의 개폐 수를 산출하는, 권취 온도 편차 보정 수단(2121), 밀 출구 측 온도계(2155)로부터의 검출 온도를 이용하여, 이것과 프리셋 제어 연산 시에 상정한 밀 출구 측 온도와의 편차를 보정하는 데 필요한 헤더의 개폐 수를 산출하는 냉각 전 온도 편차 보정 수단(2122), 밀(2157)이나 다운 코일러(2154)의 회전 속도로부터 강판(2151)의 속도를 산출하고, 산출 결과와 프리셋 제어 연산 시에 상정한 강판 속도와의 편차를 보정하는 데 필요한 헤더의 개폐 수를 산출하는, 속도 편차 보정 수단(2123)을 구비하고 있다. 또한 이들의 계산에 이용하는, 영향 계수 테이블(2130)과, 권취 온도 편차 보정 수단(2121), 냉각 전 온도 편차 보정 수단(2122), 속도 편차 보정 수단(2123)의 계산 결과를 강판 길이 방향의 각 부위에 착안하여 합성하고, 다이나믹 제어 수단(2120)의 출력을 산출하는, 조작량 합성 수단(2125)을 구비하고 있다.
도27에 목표 권취 온도 테이블(2114)의 구성을 나타낸다. 강판의 종류(강 종류)에 대응하여 목표 온도가 층별되어 있으며, 또한 강판 길이 방향으로 다른 목표 온도가 부여된 예를 도시하고 있다. 즉 강판의 선단부와 후단부는 길이 방향 5 m마다 다른 목표 온도가, 또한 정상 온도가 되는 강판 중앙부에서는 선후단부와 다른 목표 온도가 설정되어 있다. 이 결과, 강판 선단부를 다운 코일러(2154)에의 권취성을 배려하여 조금 고온으로 제어하는 등의, 목표 온도의 미조정이 가능해진다. 프리셋 제어 수단(2110)[혹은 선단부 프리셋 제어 수단(2110)이라고도 칭함]은 상기 코일의 강 종류를 판정하여, 목표 권취 온도 테이블(2114)로부터 대응하는 목표 온도 패턴을 추출한다.
도38에 속도 패턴 테이블(2113)의 구성을 나타낸다. 강 종류, 판 두께, 판 폭에 대해, 밀(2157)로부터 강판(2151)의 선단부가 불출되어, 다운 코일러(2154)에 권취될 때까지의 판속(초기 속도), 그 후, 급가속된 후의 정상 속도, 강판(2151)의 후단부가 밀(2157)로부터 불출되기 직전에 급감속되고, 다운 코일러(2154)로 권취될 때까지의 속도(종기 속도)가 층별되어 있다. 프리셋 제어 수단(2110)은 해당 코일의 강 종류, 판 두께, 판 폭을 판정하여, 판속 패턴 테이블(2113)로부터 대응하는 속도 패턴을 추출한다. 예를 들어, 강 종류가 SUS304, 판 두께가 3.0 내지 4.0 ㎜, 판 폭이 1200 ㎜일 때에는 초기 속도 150 mpm, 정상 속도 150 mpm, 종기 속도 150 mpm이 설정되어 있는 것을 나타내고 있다.
도39에 냉각 헤더 우선 순위 테이블(2114)의 구성을 나타낸다. 이하에서는, 헤더의 총칭이 100인 경우를 예로 들어 설명한다. 도40은 100개의 헤더의 개방 순위에, 1 내지 100의 우선 순위를 부여한 것으로, 강 종류, 판 두께, 헤더 구분(상부 헤더 또는 하부 헤더)에 대하여, 우선적으로 개방하는 냉각 헤더의 순서가 격납되어 있다. 우선 순위는, 냉각 효율, 표면과 내부의 허용 온도차 등에 배려해서 결정한다. 예를 들면 강판(2151)이 얇은 경우는 표면과 내부에 온도차가 생기기 어려우므로, 냉각 효율에 배려해서 강판(2151)의 온도가 높은 밀(2157)의 출구 측에 가까운 헤더를 우선적으로 개방하고, 강판(2151)이 두꺼운 경우에는 공냉에 의한 복열을 이용하여 표면과 내부의 온도차를 허용치의 범위 내로 억제할 목적으로, 가능한 한 개방 헤더가 연속되지 않도록 우선 순위를 부여한다. 수냉과 공냉을 혼재시킴으로써, 냉각 효율을 다소 희생으로 하여 강판(2151)의 표면과 내부의 온도 차를 억제한다. 냉각 헤더는 목표 권취 온도가 실현되는 개수만큼, 개방하도록 제어된다. 벌크, 냉각 헤더에는 밀(1157)에 가까운 순으로 번호가 부여되어 있으며, 예를 들어 (1, 1)은 제1 벌크의 제1 냉각 헤더를 나타내고 있다. 도면에서, 강 종류가 SUS304, 판 두께가 2.0 내지 3.0 ㎜, 냉각 헤더 구분이 상부 헤더인 경우에는, (1, 1), (1, 2), (1, 3), (1, 4), (1, 5), (2, 1), …, (20, 4), (20, 5)의 순으로, 우선적으로 개방하는 것을 나타내고 있다. 즉 박판 때문에 냉각 효율에 배려해서 밀(2157) 출구 측의 헤더로부터 차례대로 우선적으로 개방하는 것을 나타내고 있다. 또한, 강 종류가 SUS304, 판 두께가 5.0 내지 6.0 ㎜, 냉각 헤더 구분이 상부 헤더인 경우에는, (1, 1), (1, 4), (2, 1), (2, 4), (3, 1), (3, 4), …, (20, 3), (20, 5)의 순으로, 우선적으로 개방하는 것을 나타내고 있다. 즉 강판(2151)이 약간 두껍기 때문에, 개방 헤더가 연속되지 않도록 우선 순위를 부여하고 있는 것을 나타내고 있다. 본 실시예에서는, 상부 헤더와 하부 헤더의 우선 순위를 동일하게 했지만, 다른 우선 순위를 부여할 수도 있다.
헤더 패턴은 대응하는 제어 코드로 표현한다. 도40에 프리셋 제어 수단(2110)이 출력하는 제어 코드와, 냉각 헤더 개방 패턴의 대응을 도시한다. 제어 코드 0이 완전 개방, 100이 완전 폐쇄. 이하, 우선 순위 1의 냉각 헤더만이 개방되어 있는 헤더 개폐 패턴을 1, 우선 순위 1과 2의 2개의 냉각 헤더가 개방되어 있는 헤더 개폐 패턴을 2와 같이 제어 코드화하고 있다. 프리셋 제어 수단(2110)은 이러한 냉각 헤더 개폐 패턴에 대응한 제어 코드를, 헤더 패턴 변환 수단(2140)에 출력한다. 즉, 모든 냉각 헤더가 개방된 상태의 제어 코드를 0, 모든 내각 헤더가 폐쇄된 상태의 제어 코드를 100(100은 상부 또는 하부 냉각 헤더의 총칭)으로 한다. 그리고 예를 들어, 강 종류가 SUS304, 판 두께가 2.0 내지 3.0 ㎜, 냉각 헤더 구분이 상부 헤더인 경우이면, 헤더의 우선 순위에 따라서, (1, 1)만 개방인 상태를 제어 코드 99, (1, 1) (1, 2)가 개방된 상태를 제어 코드 98, (1, 1) (1, 2), (1, 3)이 개방된 상태를 제어 코드 97이라 하고, 이 요령으로 이하 모든 헤더가 개방되어 있는 상태의 제어 코드인 0까지 헤더의 개방 패턴에 제어 코드를 부여한다.
도41에 프리셋 수단(2110)이 실행하는 알고리즘을 도시한다. S26-1에서 속도 패턴 테이블(2113)로부터 도입한 값을 바탕으로, 초기 속도로부터 정상 속도로 이행하기 위한 가속 개시 위치, 정상 속도로부터 종기 속도로 이행하기 위한 감속 개시 위치를 산출하고, 강판(2151)의 밀(2157)에서의 불출 개시로부터 다운 코일러(2154)에서의 권취 완료까지의 속도 패턴을 계산한다. 가속 개시 위치 Saccp, 가속 완료 위치 Saccq는, 감속 개시 위치 Sdccp, 감속 완료 위치 Sdccq는, 이하에 나타내는 수학식 26 내지 29에서 각각 산출할 수 있다.
Saccp = Lmd
단 Lmd : 밀(2157)로부터 다운 코일러(2154)까지의 거리
Saccq = Saccp + (Smid - Sstart) * (Smid + Sstart)/(Saccrate * 2)
단 Sstart : 강판(2151)의 초기 속도
Smid : 강판(2151)의 정상 속도
Saccrate : 강판(2151)의 초기 속도로부터 정상 속도까지의 가속률
Sdccp = Lstrip - (Smid - Send) * (Smid + Send)/(Sdccrate * 2) - Lmargin
단 Lstrip : 강판(2151)의 길이
Send : 강판(2151)의 종기 속도
Sdccrate : 강판(2151)의 정상 속도로부터 종기 속도까지의 감속률
Lmargin : 강판(2151)의 미완성, 어느 정도 전에서 감속을 완료할지의 마진
Sdccq = Lstrip - Lmargin
산출한 속도 패턴을 따라서, S26-2 이후에서, 목표 권취 온도를 실현하는 헤더 패턴의 시간 변화를 강판 온도 추정 모델(2115)을 이용한 연산으로 산출한다. 본 실시예에서는 선형 역보문법에 따라서, 헤더 패턴을 산출하는 예를 도시한다.
S26-2에서는 강판(2151)의 각 부위에 대해, 해의 제어 코드를 사이에 두는 2개의 제어 코드 nL, nH를 정의한다. 여기에서는, 냉각 헤더의 완전 개방과 완전 폐쇄 사이에 해가 존재하므로, 일률적으로 nL = 0, nH = 100이라 한다. 여기에서 제어 코드의 증가에 따라서, 단순하게 개방하고 있는 냉각 헤더가 감소하므로, n1 < n2일 때, 이들의 헤더 패턴에 대응한 권취 온도 Tc1, Tc2에 대해, Tc1 < Tc2가 성립한다. 다음에, S26-3에서 nL과 nH의 평균을 n0으로 한다. 그리고 S26-4에서, 제어 코드 n0에 대응한 권취 온도 Tc0을 산출한다. S26-4는 강판 온도 추정 모델(2115)에 따른 온도 추정 연산을, 제어 대상(2150)[혹은 강판(2150)이라고도 함]의 길이 방향의 각 부위에 대해, 밀 불출로부터 다운 코일러 권취까지 연속 개산하고, 권취 온도를 추정한다. S26-5에서 목표 권취 온도 Ttarget에 대한 추정 권취 온도 Tc0의 부호를 판정해, Tc0 > Ttarget인 경우에는, n0과 nL 사이에 해가 있으므로, n0을 새롭게 nH로 둔다. 반대로 Tc0 < Ttarget인 경우에는, n0과 nH 사이에 해가 있으므로, n0을 새롭게 nL로 둔다. S26-6에서 알고리즘의 종료 조건을 판정하여, 만족하고 있지 않을 때는 S26-3 내지 S26-5의 실행을 반복한다. 알고리즘의 종료는
·S25-3 내지 S25-5의 일정 횟수 이상의 반복을 완료
·권취 온도 추정치 Tc와 목표 권취 온도 Ttarget의 편차가 일정값 이하
·n0이 nH, nL 중 어느 하나와 일치
등을 조건으로, 판정하면 좋다.
제어 코드 부여의 방법으로서는, 모든 냉각 헤더가 폐쇄된 상태의 제어 코드를 0, 모든 냉각 헤더가 개방된 상태의 제어 코드를 100이라 하고, 이것에 대응해서 부여해도 동일하다.
도42에 S26-4에 대응한 온도 추정 연산의 상세를 도시한다. 온도 추정 연산으로서는 강판(2151)을 길이 방향 및 두께 방향으로 분할하여, 일정 간격 Δ로 시간을 진행시켜 계산하는, 이른바 전진 차이분법의 예를 도시한다. S27-1에서 계산 시각을 갱신하고, 또한 도41의 S26-1에서 생성한 속도 패턴으로부터 상기 시각의 판속 Vt를 계산한다. S27-2에서, 산출한 판속을 이용하여 밀 불출 길이를 계산한다. 불출 길이 Ln이라 함은, 압연을 끝내고 밀로부터 불출된 강판의 길이로, 하기식에서 계산할 수 있다. 단 Ln-1은 전 시각의 불출 길이이다.
Ln = Ln-1 + Δ·Vt
S27-3에서 연산의 완료를 판정한다. 밀 불출 길이 Ln이, 강판(2151)의 전 길이와 밀(2157)로부터 다운 코일러(1154)까지의 거리의 합보다 커졌을 때, 코일 1개에 대응한 권취 온도 예측 계산이 전부 종료하고 있으므로, 연산 완료가 된다. 연산이 완료되지 않은 경우에는 S27-4에서 강판의 온도 트래킹을 행한다. 즉, 전(前) 시각의 강판의 위치에 대해, Δ만큼 시간이 경과한 후에 강판이 어느 정도 진행했는지를 Ln과 Ln-1의 관계로부터 알 수 있으므로, 강판의 온도 분포를 대응한 거리만큼 이동하는 처리를 행한다. S27-5에서 Δ 사이에 밀로부터 배출된 강판(2151)에 냉각 전의 강판 온도의 추정치를 설정한다. S27-6에서 강판(2151)의 각 부위에 대응한 헤더의 개폐 정보로부터, 각 부위가 수냉인지 공냉인지를 판정한다. 수냉인 경우는 S27-7에서, 예를 들어 수학식 31을 따라서 열 전달 계수를 계산한다.
hw = 9.72 * 105 * ω0.355 * {(2.5 - 1.15 * logTw) * D/(pl * pc)}0.646/(Tsu - Tw)
단 ω : 수량 밀도
Tw : 수온
D : 노즐 직경
pl : 라인 방향의 노즐 피치
pc : 라인과 직행 방향의 노즐 피치
Tsu : 강판(1151)의 표면 온도
수학식 31은, 소위 래미너 냉각의 경우의 열전달 계수이다. 수냉 방법으로서는 이 밖에 스프레이 냉각 등, 여러 가지가 있으며, 몇 가지의 열전달 계수의 계산식이 알려져 있다.
한편, 공냉인 경우에는, 예를 들어 수학식 32를 따라서 열전달 계수를 계산한다.
hr = σ ·ε[{(273 + Tsu)/100}4 - {(273 + Ta)/100}4]/(Tsu - Ta)
단 σ : 스테판볼츠먼 정수( = 4.88)
ε : 방사율
Ta : 공기 온도(℃)
Tsu : 강판(1151)의 표면 온도
수학식 31과 수학식 32는 강판(2151)의 앞과 뒤에 대해 각각 계산한다. 그리고 S27-9에서 강판(2151)의 각 부위의 온도를, Δ 경과하기 전의 온도를 기초로, Δ간의 열량의 이동을 가감산함으로써, 계산한다. 강판(2151)의 두께 방향의 열 이동을 무시하는 경우이면, 강판(2151)의 길이 방향의 각 부위에 대해 수학식 33과 같이 계산할 수 있다.
Tn = Tn - 1 - (ht + hb) * Δ/(ρ * C * B)
단 Tn : 현재의 강판 온도
Tn-1 : Δ전의 강판 온도
ht : 강판 표면의 열전달 계수
hb: 강판 이면의 열전달 계수
ρ : 강판의 밀도
C : 강판의 비열
B : 강판의 두께
또한 강판(2151)의 두께 방향의 열전도를 고려할 필요가 있는 경우에는, 잘 알려진 열 방정식을 푸는 것으로 계산할 수 있다. 열 방정식은 수학식 34에서 나타내고, 이것을 계산기로 차이분 계산하는 방법은, 여러 가지 문헌에서 공개되어 있다.
∂T/∂t = {λ/(ρ * C)}(∂2T/∂t2)
단 λ : 열 전도율
T : 재료 온도
그리고 S27-10에서 밀(2157)로부터 다운 코일러(2154)까지의 라인 내의 강 판(2151)의 모든 영역에서 계산이 완료될 때까지, S26-6 내지 S27-9를 반복한다. 또한, S27-1 내지 S27-9를, S27-3에서 연산의 종료가 판정될 때까지, 반복한다.
도43에 S26-3에서 강판(2151)의 각 부위에 부여되어 있는 제어 코드의, 도41의 최적화 처리에 의한 변화의 일례를 도시한다. 처리 1회째에서는, 각 부위에서 동일한 초기값(nL = 0, nH = 100)에 대한 처리이므로, 도43의 처리 1회째에 나타낸 바와 같이, 강판(2151)의 전체 영역에서 50이 부여된다. 처리 2회째에서는 제어 코드 50에 대하여 강판(2151)의 각 부위의 권취 온도 Tc0의 예측 결과가, Ttarget보다 크거나 작은지에 의해, 부여되는 제어 코드가 다르다. 본 실시예에서는, 강판 속도가 저속인 강판(2151)의 선단부, 후단부에 가까운 부분은, 헤더를 폐쇄하는 방향의 제어 코드로 갱신되고, 강판 속도가 고속인 강판(2151)의 중앙부는 헤더를 개방하는 방향의 제어 코드로 갱신되는 예를 나타내고 있다. 구체적으로는 도43의 처리 2회째에 나타낸 바와 같이, 선단부, 후단부는 1회째의 처리의 S26-5에서 nL = 50, nH = 100으로 갱신된 결과, 제어 코드는 그 평균인 75로 갱신되어 있다. 한편, 중앙부는 1회째의 처리 S26-5에서 nL = 0, nH = 50으로 갱신된 결과, 제어 코드는 25로 갱신되어 있다. 이와 같이 하여, 도41의 S26-3 내지 26-6을 반복함으로써 제어 코드가 차례로 갱신된다.
도44에 프리셋 제어 수단(2110)이 최종적으로 출력하는, 제어 코드의 예를 나타낸다. 도면의 예에서는, 강판(2151)은 선단부로부터의 거리에 대응해서 1 m 단위 메쉬로 나누어져 있으며, 메쉬에 대응하여 제어 코드가 할당된다. 냉각 장치는 강판의 앞과 뒤에 대응하여 상부 냉각 장치(2158)와 하부 냉각 장치(2159)가 있 으므로, 제어 코드로서는 상부 헤더와 하부 헤더에 대응해서, 별개로 출력한다. 도면에서는, 강판(2151)의 길이 방향에 대해서, 선단부로부터 1 m의 상부 헤더의 제어 코드는 95, 하부 헤더의 제어 코드도 95, 500 m로부터 501 m 사이에서는, 상부 헤더의 제어 코드는 14, 하부 헤더의 제어 코드도 14인 것을 나타내고 있다. 도43에서는, 강판(1151)의 동일 부위에 대응한 상부 헤더와 하부 헤더의 제어 코드를 동일하게 했지만, 다른 제어 코드를 설정하는 것도 가능하다.
도45에 다이나믹 제어 수단(2120)의 구성을 도시한다. 프리셋 제어 수단(2110)이 출력한 제어 코드는 강판(2151)을 냉각 제어 중에, 다이나믹 제어 수단(2120)에 의해 리얼 타임으로 보정된다. 다이나믹 제어 수단(2120)은 권취 온도계(2156)로부터의 검출 온도를 이용하여, 이것과 목표 권취 온도와의 편차를 보정하는, 권취 온도 편차 보정 수단(2121), 밀 출구 측 온도계(2155)로부터의 검출 온도를 이용하여, 이것과 프리셋 제어 연산 시에 상정한 냉각 전 온도와의 편차를 보정하는, 냉각 전 온도 편차 보정 수단(2122), 밀(2157)이나 다운 코일러(2154)의 회전 속도로부터 강판(2151)의 속도를 산출하고, 산출 결과와 프리셋 제어 연산 시에 상정한 강판 속도와의 편차를 보정하는, 속도 편차 보정 수단(2123)을 구비하고 있다. 또한, 보정량의 계산 시에 사용하는 영향 계수 테이블(2130)을 구비하고 있다. 보정량의 총합은 조작량 합성 수단(2125)으로 강판(2151)의 길이 방향의 각 부위마다 제어 코드의 변화량으로 환산되어, 다이나믹 제어 수단(2120)으로부터 출력된다.
다음에, 각 부위의 동작을 상세하게 설명한다. 영향 계수 테이블(2130)은, 제어 코드의 변화에 대한 권취 온도의 변화를 격납한 제1 영향 계수 테이블(21001), 강판 속도의 변화에 대한 권취 온도의 변화를 격납한 제2 영향 계수 테이블(21002), 냉각 전 온도의 변화에 대한 권취 온도의 변화를 격납한 제3 영향 계수 테이블(21003)을 구비하고 있다.
도46에 제1 영향 계수 테이블(21001)의 구성을 나타낸다. 제1 영향 계수 테이블(21001)에는 냉각 헤더(2160)를 1개 개방, 또는 폐쇄하였을 때의 권취 온도 Tc의 변화량에 대응한 수치인 ∂Tc/Δn(℃)이, 판 두께, 판속, 제어 코드로 층별되어 격납되어 있다. 도면의 예에서는, 판 두께가 3 ㎜ 이하, 강판(2151)의 속도가 150 mpm 이하, 제어 코드 n이 9 이하인 경우에는 (∂Tc/Δn) = 3.0 ℃이며, 냉각 헤더(2160)를 1개 개방 또는 폐쇄하면, 권취 온도계(2156)로 계측되는 권취 온도 Tc가 3 ℃, 저하 또는 상승하는 것을 나타내고 있다. 층별 항목은 줄일 수도 있고, 냉각 전 온도 등을 더 추가하여 늘리는 것도 고려된다.
도47에 제2 영향 계수 테이블(21002)의 구성을 나타낸다. 제2 영향 계수 테이블(21002)에는 강판(2151)의 속도를 1 mpm 증가, 또는 감소시켰을 때의 권취 온도 Tc의 변화량에 대응한 수치인 ∂Tc/∂V(℃/mpm)가, 판 두께, 판속, 제어 코드로 층별되어 격납되어 있다. 도면의 예에서는, 판 두께가 3 ㎜ 이하, 강판(2151)의 속도가 150 mpm 이하, 제어 코드 n이 9 이하인 경우에는 (∂Tc/∂V) = 2.2 ℃이며, 강판(2151)의 속도를 1 mpm 증가, 또는 감소시키면, 권취 온도계(2156)로 계측되는 권취 온도 Tc가 2.2 ℃, 저하 또는 상승하는 것을 나타내고 있다. 층별 항목은 마찬가지로, 줄일 수도 있고, 냉각 전 온도 등을 더 추가하여 늘리는 것도 고려된다.
도48에 제3 영향 계수 테이블(21003)의 구성을 나타낸다. 제3 영향 계수 테이블(21003)에는 밀 출구 측 온도계(2151)로 계측한 강판(2151)의 냉각 전 온도가 1 ℃ 증가, 또는 감소시켰을 때의 권취 온도 Tc의 변화량에 대응한 수치이다. ∂Tc/∂Tf가, 판 두께, 판속, 제어 코드로 층별되어 격납되어 있다. 도면의 예에서는, 판 두께가 3 ㎜ 이하, 강판(2151)의 속도가 150 mpm 이하, 제어 코드 n이 9 이하인 경우에는 (∂Tc/∂Tf) = 0.9 ℃이며, 냉각 전 온도의 계측치가 1 ℃ 높거나 또는 낮은 경우에는 권취 온도계(2156)로 계측되는 권취 온도 Tc가 0.9 ℃, 증가 또는 감소하는 것을 나타내고 있다. 층별 항목은 마찬가지로, 줄일 수도 있고, 냉각 전 온도 등을 더 추가하여 늘리는 것도 고려된다.
다음에 권취 온도 편차 보정 수단(2121)의 처리를 설명한다. 권취 온도 편차 보정 수단(2121)은 일정 주기로 기동되어, 권취 온도 FB 제어를 행한다. 즉 권취 온도 편차 보정 수단(2121)은 권취 온도의 목표 온도에 대한 편차의 크기에 대해 적절한 제어 코드의 변경량을 계산하는, 권취 온도 편차 보정량 산출 수단(21004)을 구비하고 있다. 권취 온도 편차 보정량 산출 수단(21004)은 셋업에서 상정한 Tc와 권취 온도계(2156)로 계측한 Tc의 차이분을 도입하고, 또한 제1 영향 계수 테이블(21001)로부터, 현재의 상태에 해당한 층별의 영향 계수(∂Tc/Δn)를 도입하여, 하기의 연산에 의해 제어 코드의 변경량을 계산한다.
Δn1 = G1·{1/(∂Tc/Δn)}·ΔTc
단 Δn1 : 권취 온도 FB 제어에 의한 제어 코드 변경량
G1 : 정수(권취 온도 FB 제어 게인)
(∂Tc/Δn) : 제1 영향 계수 테이블(21001)로부터 추출한 해당 층별의 영향 계수
ΔTc : 권취 온도 편차
한편, 냉각 전 온도 편차 보정 수단(2122)도 마찬가지로 일정 주기로 기동되어, 냉각 전 온도 편차 피드 포워드 제어를 행한다. 즉 냉각 전 온도 편차 보정 수단(2122)은 프리셋 계산 시에 상정한 냉각 전 온도와, 밀 출구 측 온도계(2155)로 검출된 밀 출구 측 실적 온도의 편차의 크기에 대하여 적절한 제어 코드의 변경량을 계산하는 냉각 전 온도 편차 보정량 산출 수단(21005)과, 계산 결과를 강판(2151)의 길이 방향의 어느 부위에 적용할 것인지를 결정하는 적용 부위 특정 수단(1008)을 구비하고 있다. 냉각 전 온도 편차 보정량 산출 수단(21005)은 셋업에서 상정한 Tf와 밀 출구 측 온도계(2155)로 계측한 Tf의 차이분 ΔTf를 도입하고, 또한 제1 영향 계수 테이블(21001)과 제3 영향 계수 테이블(21003)로부터, 현재 상황에 해당한 층별의 영향 계수 (∂Tc/Δn), (∂Tc/∂Tf)를 도입해, 하기의 연산에 의해, 제어 코드의 변경량을 계산한다.
Δn2 = G2·(Δn/∂Tf)·ΔTf
= G2·{1/(∂Tc/Δn)}·(∂Tc/∂Tf)·ΔTf
단 Δn2 : 냉각 전 온도 편차 FF 제어에 의한 제어 코드 변경량
G2 : 정수(냉각 전 온도 FF 제어 게인)
(∂Tc/∂Tf) : 제3 영향 계수 테이블(21103)로부터 추출한 해당 층별의 영향 계수
ΔTf : 밀 출구 측 온도 편차
계산된 Δn2는 적용 부위 특정 수단(21008)에 출력된다.
도49에, 적용 부위 특정 수단(21008)의 처리를 나타낸다. 여기에서 강판(2151)에는 도50에 도시한 바와 같이, 길이 방향으로 섹션(21501)이 정의되어 있다. 도면의 예에서는, 강판 선단부로부터 강판 후단부에 걸쳐, n개의 섹션이 정의되어 있고, 각각에 섹션 번호가 부여되어 있다. 즉 강판 선단부의 섹션에 1, 이하, 강판 후단부의 섹션에 n이 부여되어 있다. S214-1에서, 밀 출구 측 온도계(2155) 설치 위치의 섹션 번호를 도입한다. 여기에서는 도입한 섹션 번호를 i라 한다. 철강 시스템의 제어 장치는, 보통 강판(2151)의 트래킹 정보를 계산하고, 여러 가지의 용도로 사용한다. 즉, 강판(2151)의 선두 위치[밀(2157)로부터의 불출 길이], 미단부 위치 등을 주기적으로 계산하고 있으므로, 이 정보와 밀 출구 측 온도계(2155)의 부착 위치와의 관계로부터, 밀 출구 측 온도계(2155) 설치 위치의 섹션 번호를 특정할 수 있다. 다음에, S214-2에서, 냉각 전 온도 편차 보정량 계산 수단(21005)의 출력 Δn2를 도입한다. 그리고 S214-3에서, S214-1에서 도입한 밀 출구 측 온도계(2145) 설치 위치의 섹션 번호 i에, Δn2를 등록한다. 이하, 이 값을 (Δn2)i라 한다.
속도 편차 보정량 산출 수단(21006)도 마찬가지로 일정 주기로 기동되고, 속도 편차 피드 포워드 제어를 행한다. 즉 속도 편차 보정량 산출 수단(21006)은 프 리셋 계산 시에 상정한 강판 속도와, 실제 강판 속도의 편차의 크기에 대해 적절한 제어 코드의 변경량을 계산하는 속도 편차 보정량 산출 수단(21006)과, 계산 결과를 강판(2151)의 길이 방향의 어떤 부위에 적용할지를 결정하는 적용 부위 특정 수단(21009)을 구비하고 있다. 속도 편차 보정량 산출 수단(21006)은 셋업에서 상정한 강판 속도와 실적 속도의 편차 ΔV를 도입하고, 또한 제1 영향 계수 테이블(21001)과 제2 영향 계수 테이블(21002)로부터, 현재 상황에 해당한 층별의 영향 계수 (∂Tc/Δn), (∂Tc/∂V)를 도입해, 하기의 연산에 의해, 제어 코드의 변경량을 계산한다.
Δn3 = G3·(Δn/∂V)·ΔV
= G3·{1/(∂Tc/Δn)}·(∂Tc/∂V)·ΔV
단 Δn3 : 판속 편차 FF 제어에 의한 제어 코드 변경량
G3 : 정수(판속 편차 FF 제어 게인)
(∂Tc/∂V) : 제2 영향 계수 테이블(21002)로부터 추출한 해당 층별의 영향 계수
ΔV : 판속 편차
계산된 Δn3은 적용 부위 특정 수단(21109)에 출력된다.
도51에, 적용 부위 특정 수단(21009)의 처리를 나타낸다. S216-1에서, 강판(2151)의 트래킹 정보로부터, 권취 냉각부(2153)의 침입 위치와 배출 위치에 있는 강판의, 강판 섹션 번호를 도입한다. 다음에 S216-2에서 도입한 섹션 번호로부 터, 제어 코드의 보정이 필요한 섹션을 결정하고, 각 섹션의 보정비를 산출한다. 강판 섹션 번호 i의 보정비 Ri는 하기식에서 계산할 수 있다.
Ri = (i - I1)/(I2 - I1)
단, I1 : 냉각 장치 배출 위치의 강판 섹션 번호
I2 : 냉각 장치 진입 위치의 강판 섹션 번호
그리고 S217-3에서, 속도 편차 보정량 산출 수단(21006)의 출력 Δn3을 도입한다. S216-4에서, Δn3과 S216-2에서 산출한 보정비로부터, 각 섹션의 제어 코드 보정비를 계산하고, 해당 섹션 번호에 등록한다. 강판 섹션 번호 i의 보정량(Δn3)i는 하기식에서 산출할 수 있다.
Δnri = Δn3 × Ri
다음에, 조작량 합성 수단(2125)의 처리를 설명한다. 조작량 합성 수단(2125)은 권취 온도 편차 보정 수단(2121)으로 계산한 Δn1, (Δn2)i, (Δn3)i를 가산하여, 각 강판 섹션의 조작량을 산출한다. 구체적으로는, 강판 섹션 i에 관한 다이나믹 제어 수단(2120)의 출력 Ndi를,
Ndi = {Δn1 + (Δn2)i + (Δn3)i}
에서 계산한다. 다이나믹 제어 수단(2120)은 계산한 보정량을 출력하고, 이 값에 따라서, 프리셋 제어 수단(2110)이 출력한 제어 코드가 수정된다.
이상의 다이나믹 제어 수단(2120)에 의한 보정량 산출 연산은 모든 강판 섹션에 대해 행하는 것은 아니며, 권취 냉각 장치(2153)가 냉각 대상으로 삼고 있는 강판 섹션에 한정하여, 상기 처리를 행함으로써, 연산을 간략화해도 좋다.
도52에 프리셋 제어 수단(2110)이 출력한 제어 코드를, 다이나믹 제어 수단(2120)이 보정되었을 때의, 보정 결과의 예를 나타낸다. 도면에서는 강판 부위 5 m 내지 6 m의 제어 코드가 12에서 10으로 보정되어 있다. 본 실시예에서는, 각 보정량 산출 수단(21004 내지 21006)은 일정 주기로 기동되었지만, 기동 방법으로서는 강판(2151)이 밀(2157)로부터 일정 길이 불출된 타이밍마다 기동하는 등 여러 가지가 고려된다.
도53에 헤더 패턴 변환 수단(2140)이 실행하는 알고리즘을 도시한다. S218-1에서, 냉각 헤더 바로 아래를 통과하고 있는 강판(2151)의 선단부로부터의 거리 Lh를 산출한다. 보통, 제어 장치(2100)는, 이러한 거리 정보를 갖고 있으며, 다양한 목적으로 사용한다. S218-2에서 Lh가 0보다 작은지 여부를 판정하고, 작을 경우에는 강판(2151)이 상기 냉각 헤더까지 도달하고 있지 않으므로, 처리를 빼고 S218-6으로 진행한다. 클 경우에는, 강판(2151)이 상기 냉각 헤더까지 도달하고 있으므로, S218-3에서 거리 Lh에 대응한 제어 코드를 추출한다. 즉 Lh와 도53의 강판 부위를 대조하여, Lh에 대응하는 부위의 상부 헤더 제어 코드와 하부 헤더 제어 코드를 추출한다. S218-4에서 제어 코드로부터 냉각 헤더 개폐 패턴을 추출한다. 즉 도52의 제어 코드와 냉각 헤더 개폐 패턴의 대응을 이용하여, 우선 순위가 몇 개의 냉각 헤더까지를 개방할지 결정한다. S218-5에서는, 냉각 헤더 우선 순위 테이블(2114)에 격납되어 있는 정보를 이용하여, 구체적으로 개방하는 냉각 헤더를 특정하고, 최종적으로 상기 냉각 헤더의 개폐를 결정한다. S218-6에서, 모든 냉각 헤더에 대한 연산이 종료되었는지 여부를 판정하고, 종료되지 않은 경우에는, 종료할 때까지, S218-1 내지 S218-5의 처리를 반복한다.
본 실시예에서는 냉각 헤더 수가 상하 모두 100인 경우를 예로 들어 설명하였지만, 헤더 수로서는 설비에 따라서, 여러 가지 수가 가능하다.
도54에 적응 제어 수단(2116)의 구성을 도시한다. 적응 제어 수단(2116)은 강판(2151)의 선단부의 목표 온도에 대하여 적응 처리를 행하는 선단부 적응 제어 수단(21901), 정상부의 목표 온도에 대하여 적응 처리를 행하는 정상 적응 제어 수단(22002), 또한 선단부 적응 제어 수단(21901)과 정상 적응 제어 수단(21902)의 출력을 합성하여, 강판 길이 방향의 목표 온도 패턴에 대한 최종적인 보정량을 산출하여 출력하는 보정 온도 합성 수단(21903)으로 구성된다.
도55에 선단부 적응 제어 수단(21901)의 처리 내용을 나타낸다. S220-1에서 강판(2151)에 대한 냉각 제어 개시 후, 최초의 권취 FB 제어 타이밍인 것을 판정한다. 최초의 권취 FB 제어 타이밍일 때, S220-2에서 조작량 합성 수단(2125)으로부터, 권취 온도 편차 보정 수단(21004), 냉각 전 온도 편차 보정 수단(21005), 속도 편차 보정 수단(21006)의 출력, Δn1, Δn2, Δn3을 각각 도입한다. 또한, S20-3에서, 적응 제어량 Δnadap1을 산출한다.
Δnadap1 = (G3 - 1)·Δn3 + (G2 - 1)·Δn2 + Δn1/G1
단 G3 : 속도 FF 게인
G2 : 밀 출구 측 온도 FF 게인
G1 : 권취 온도 FB 게인
적응 제어량 Δnadap1은, 강판 선단부의 권취 제어 오차를, 헤더 수로 환산한 값이다. 여기에서, 우변 3항은 권취 온도 오차를 해소하기 위한 조작 헤더 수를 권취 온도 FB 게인으로 나눈 값, 이에 대하여 제1항은, 속도 변화의 영향 중 속도 FF 제어에서 보상하지 않은 비율에 상당하고, 이 결과 권취 온도 FB 제어에서 보상하게 된 헤더 수 상당의 적응 조작량이다. 또 제2항은, 밀 출구 측 온도의 영향 중 밀 출구 측 온도 FF 제어에서 보상하지 않은 비율에 상당하고, 이 결과, 권취 온도 FB 제어에서 보상하게 된 헤더 수 상당의 적응 조작량이다. 수학식 41에서 Δnadap1은, 권취 온도의 편차 중, 강판의 속도 변화와 밀 출구 측 강판 온도 변동의 영향을 제외한 값에 상당하는 헤더 수이다. 따라서 강판 선단부에 있어서, 강판 온도 추정 모델이 실제의 냉각 현상을 모의하고 있지 않은 정도에 따라서 생기는 프리셋 제어 오차에 상당하는 헤더 수이며, 다음 회의 프리셋 제어에서 이 값을 보상하면, 프리셋 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다. S220-4에서는 Δnadap2와 영향 계수 테이블에 축적되어 있는 (∂Tc/∂n)을 이용하여, 권취 온도로 환산한 적응 제어량 ΔTc1을 산출한다.
ΔTc1 = (∂Tc/∂n)·Δnadap1 + Δ1
단 Δ1 : 인접 부근의 강판에 실시되어 있는 선단부 적응량
(ΔTc1의 전회의 계산 값)
ΔTc1이, 선단부의 목표 온도에 가감산되는 선단부 목표 온도 보정량이다.
도56에 정상 적응 제어 수단(21902)의 처리 내용을 도시한다. S221-1에서 강판(2151)에 대한 냉각 제어의 완료를, 다운 코일러(2154)에의 권취가 완료한 것으로 판정한다. 강판(2151)의 권취 완료 후, S221-2에서 조작량 합성 수단(2125)으로부터, 강판의 정상부에 있어서 실시한 권취 온도 편차 보정 수단(21004), 냉각 전 온도 편차 보정 수단(21005), 속도 편차 보정 수단(21006)의 조작량, Δn1, Δn2, Δn3의 제어계열을 도입한다. 또한 S221-3에서 적응 제어량 Δnadap2를 산출한다.
Δnadap2 = (1/N) Σ {(G3 - 1)·Δn3 + (G2 - 1)·Δn2 + Δn1}
단 G3 : 속도 FF 게인
G2 : 밀 출구 측 온도 FF 게인
N : 도입한 제어계열의 샘플 수
적응 제어량 Δnadap2는 강판의 정상부의 권취 제어 오차를, 헤더 수로 환산한 값이다. 여기에서, 우변 3항은 권취 온도 오차를 해소하기 위해 조작한 헤더 수, 이에 대하여 제1항은, 속도 변화의 영향 중 속도 FF 제어에서 보상하지 않은 비율에 상당하고, 이 결과, 권취 온도 FB 제어에서 보상하게 된 헤더 수 상당의 적응 조작량이다. 또 제2항은, 밀 출구 측 온도의 영향 중 밀 출구 측 온도 FF 제어에서 보상하지 않은 비율에 상당하고, 이 결과, 권취 온도 FB 제어에서 보상하게 된 헤더 수 상당의 적응 조작량이다. 정상부는 강판 길이 방향의 넓은 영역에 미치므로, 적당한 샘플에서 Δn1, Δn2, Δn3을 복수 채취하고, 평균함으로써 적응 제어의 우수함을 높인다. 수학식 43에서는 채취한 수를 N으로 하였다. 또한, 샘플링 처리로서, 일정 시간 간격으로 데이터를 도입해도 좋고, 강판 길이 방향의 일정 길이마다 데이터를 도입해도 좋다. 또한, 강판(2151) 길이 방향의 정상부로서는, 도37의 목표 온도 패턴으로, 강판 중앙과 대응시키고 있는 범위로 정의하면 좋다. 수학식 43에서 Δnadap2는 권취 온도의 편차 중, 강판의 속도 변화와 밀 출구 측 강판 온도 변동의 영향을 제외한 값에 상당하는 헤더 수이다. 따라서 강판 정상부에 있어서, 강판 온도 추정 모델이 실제의 냉각 현상을 모의하고 있지 않은 정도에 따라서 생기는 프리셋 제어 오차에 상당하는 헤더 수이며, 다음 회의 프리셋 제어로 이 값을 보상하면, 프리셋 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다. S221-4에서는, Δnadap2와 영향 계수 테이블에 축적되어 있는 (∂Tc/∂n)을 이용하여, 권취 온도로 환산한 적응 제어량 ΔTc2를 산출한다.
ΔTc2 = (∂Tc/∂n)·Δnadap2 + Δ2
단 Δ2 : 인접 부근의 강판에 실시되어 있는 선단부 적응량
(ΔTc2의 전회의 계산 값)
ΔTc2가, 정상부의 목표 온도에 가감산되는 선단부 목표 온도 보정량이다.
목표 온도 보정 수단(2117)은 ΔTc1과 ΔTc2로부터 도37의 목표 온도를 보정한다. 즉 강판 선단부에 대응한 목표 온도는 ΔTc1을 가감산함으로써 보정하고, 강판 중앙부에 대응한 목표 온도는 ΔTc2를 가감산함으로써 보정한다. 필요에 따라서, 강판 선단부와 중앙부의 경계 부근에 대해, ΔTc1과 ΔTc2를 안분하여 보정량을 결정해도 좋다. 즉, 보정량 ΔTc*를 수학식 45에서 산출해도 좋다.
ΔTc* = α·ΔTc1 + (1 - α)·ΔTc2
단 α : 안분비(0 ≤ α ≤ 1)
다음 번의 강판에 대하여 프리셋 제어 수단(2110)이 행하는 프리셋 계산에는, 목표 온도 보정 수단(2117)에 의해 합성된 목표 온도 패턴이 사용된다.
또 다른 실시예를 설명한다. 도57에 적응 제어 수단(2116)이 Δnadap1, Δnadap2를 이용하여 직접 제어 코드를 보정하는 예를 도시한다. 이 경우, 적응 제어 수단(116)은 제어 코드 수정 수단(22201)에 수학식 41, 수학식 49에서 산출한 Δnadap1과 Δnadap2를 출력한다. 제어 코드 수정 수단(22201)은 프리세스 제어 수단(2110)이 출력한 제어 코드열을 도입하고, 강판 선단부에 대응한 제어 코드는 Δnadap1을 가감산함으로써 보정하고, 강판 중앙부에 대응한 제어 코드는 Δnadap2를 가감산함으로써 보정하여, 헤더 패턴 변환 수단(2140)에 출력한다.
프리셋 제어 수단(2110)이 출력한 제어 코드열의 예는 도34와 마찬가지이다.
열간 압연 라인의 냉각 제어에, 널리 적용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 열간 압연에 있어서의 권취 냉각 공정에 있어서, 간단한 계산에 의해 강판의 길이 방향에서 온도를 고정밀도로 제어할 수 있다. 또한, 냉 각 밸브가 시계열로 통전 차단을 반복하는 일이 없는 냉각 패턴을 생성할 수 있다.
또한, 열간 압연에 있어서의 권취 냉각 공정에 있어서, 냉각 제어 중에 강판의 속도 변화, 냉각 전 온도의 변동, 권취 온도의 목표치와의 불일치가 발생해도, 이들 권취 온도에의 영향을 간단한 계산에 의해 최소화할 수 있어, 강판의 길이 방향에서 온도를 고정밀도로 제어할 수 있다.
또한, 열간 압연에서의 권취 냉각 공정에 있어서, 제어 환경의 변화 등으로 강판 온도 추정 모델이 실제 강판의 냉각 현상을 충분히 모의할 수 없는 경우라도, 간단한 적응 계산에 의해 강판의 길이 방향 전체 영역에서 온도를 고정밀도로 제어할 수 있다.

Claims (22)

  1. 열간 압연기로 압연된 강판을, 상기 열간 압연기의 출구 측에 구비된 냉각 장치로 냉각하고, 다운 코일러로 권취되기 전의 강판 온도를 소정의 목표 온도로 제어하는 권취 온도 제어 장치에 있어서,
    상기 냉각 장치에 구비된 다수의 냉각 헤더의 개방 순서의 우선 관계를 격납하고 있는 냉각 헤더 우선 순위 테이블과,
    상기 강판의 권취 온도를 추정하기 위한 강판 온도 추정 모델과,
    냉각 헤더의 개폐 조합인 헤더 패턴을 상기 우선 순위 테이블의 정보를 이용하여 생성한 제어 코드와 대응시킨 다음, 강판의 속도에 관한 정보로부터, 상기 강판 온도 추정 모델을 이용하여 권취 온도를 추정하고, 추정 결과를 이용하여 목표 권취 온도를 실현하기 위한 제어 코드를 산출하여 출력하는 프리셋 제어부와,
    냉각 제어 중인 강판 상태를 관측하고, 관측 결과에 따라서 상기 제어 코드의 변경량을 산출하여 출력하는 다이나믹 제어부와,
    상기 프리셋 제어부가 출력한 제어 코드를 다이나믹 제어부가 출력한 제어 코드로 보정한 결과를 헤더 패턴으로 변환하여 냉각 장치에 출력하는 헤더 패턴 변환부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 권취 온도 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 코드는 모든 헤더가 개방된 상태를 최대치, 모든 헤더가 폐쇄된 상태를 최소치로 하고, 제어 코드의 증가에 수반하여, 상기 권취 온도의 추정치가 단조롭게 감소되도록 대응시키고 있는 것을 특징으로 하는 권취 온도 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어 코드는 모든 헤더가 개방된 상태를 최소치, 모든 헤더가 폐쇄된 상태를 최대치라 하고, 제어 코드의 증가에 수반하여, 상기 권취 온도의 추정치가 단조롭게 증가되도록 대응시키고 있는 것을 특징으로 하는 권취 온도 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 다이나믹 제어부는 목표 권취 온도와 냉각 제어 중에 강판으로부터 검출한 권취 온도의 편차를 보상하기 위한 헤더의 개폐를 상기 제어 코드의 보정량으로서 산출하는 권취 온도 편차 보정부와,
    프리셋 제어 시에 상정한 강판의 냉각 전 온도와 냉각 제어 중에 강판으로부터 검출한 냉각 전 온도의 편차를 보상하기 위한 헤더의 개폐를 상기 제어 코드의 보정량으로서 산출하는 냉각 전 온도 편차 보정부와,
    프리셋 제어 시에 상정한 강판 속도와 냉각 제어 중인 강판 속도의 편차를 보상하기 위한 헤더의 개폐를 상기 제어 코드의 보정량으로서 산출하는 속도 편차 보정부를 구비한 것을 특징으로 하는 권취 온도 제어 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 다이나믹 제어부는, 상기 제어 코드의 변화가 권취 온도에 부여하는 영향을 격납한 제1 영향 계수 테이블과, 상기 강판의 속도 변화가 권취 온도에 부여하는 영향을 격납한 제2 영향 계수 테이블과, 상기 냉각 전 온도의 변화가 권취 온도에 부여하는 영향을 격납한 제3 영향 계수 테이블을 구비하고,
    권취 온도 편차 보정부는 목표 권취 온도와 냉각 제어 중에 강판으로부터 검출한 권취 온도의 편차와, 제1 영향 계수 테이블로부터 도입한 계수로부터 상기 제어 코드의 보정량을 산출하고,
    냉각 전 온도 편차 보정부는 프리셋 제어 시에 상정한 강판의 냉각 전 온도와 냉각 제어 중에 강판으로부터 검출한 냉각 전 온도의 편차와, 제1 영향 계수 테이블로부터 도입한 계수와, 제3 영향 계수 테이블로부터 도입한 계수로부터 상기 제어 코드의 보정량을 산출하고,
    속도 편차 보정부는 프리셋 제어 시에 상정한 강판 속도와 냉각 제어 중인 강판 속도의 편차와, 제1 영향 계수 테이블로부터 도입한 계수와, 제2 영향 계수 테이블로부터 도입한 계수로부터 상기 제어 코드의 보정량을 산출하는 것을 특징으로 하는 권취 온도 제어 장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 다이나믹 제어부는 권취 온도 편차 보정부와 냉각 전 온도 편차 보정부와 속도 편차 보정부의 출력을, 강판의 길이 방향의 각 부위마다 합성해서 제어 코드의 보정량을 산출하는 조작량 합성부를 구비하고,
    상기 헤더 패턴 변환부는, 각 헤더 바로 아래 강판의 길이 방향의 부위를 인식한 다음, 상기 프리셋 제어부가 상기 강판의 길이 방향의 각 부위에 대응시켜 산출한 제어 코드에, 상기 다이나믹 제어부가 출력한 대응한 부위의 상기 제어 코드의 보정량을 가산한 값을, 헤더 패턴으로 변환하여 냉각 장치에 출력하는 것을 특징으로 하는 권취 온도 제어 장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 다이나믹 제어부는 냉각 전 온도 편차 보정부와 속도 편차 보정부의 출력을, 강판의 길이 방향의 각 부위마다 합성해서 제어 코드의 보정량을 산출하는 조작량 합성부를 구비하고,
    상기 헤더 패턴 변환부는, 각 헤더 바로 아래 강판의 길이 방향의 부위를 인식한 다음, 상기 프리셋 제어부가 상기 강판의 길이 방향의 각 부위에 대응시켜 산출한 제어 코드에, 상기 다이나믹 제어부가 출력한 대응한 부위의 상기 제어 코드의 보정량을 가산한 값을 헤더 패턴으로 변환한 후, 상기 헤더 패턴을 다운 코일러에 가까운 헤더로부터 차례로 주사하고, 권취 온도 편차 보정부의 출력에 대응한 수만큼 헤더 지령을 변경하여 냉각 장치에 출력하는 것을 특징으로 하는 권취 온도 제어 장치.
  8. 열간 압연기로 압연된 강판을, 상기 열간 압연기의 출구 측에 구비된 냉각 장치로 냉각하는 냉각 단계와, 다운 코일러로 강판이 권취되기 전의 강판 온도를 소정의 목표 온도로 제어하는 제어 단계를 포함하는 권취 온도 제어 방법에 있어서,
    상기 권취 온도 제어 방법은,
    냉각 장치에 구비된 냉각 헤더의 개방 순서에 우선 순위를 부여하는 단계와,
    냉각 헤더 개폐의 조합인 헤더 패턴과 대응하는 제어 코드를, 상기 우선 순위를 이용하여 생성하는 단계와,
    제어 코드와 강판의 속도에 관한 정보로부터, 강판 온도 추정 모델을 이용하여 상기 강판의 권취 온도를 추정하는 단계와,
    추정 결과를 이용하여 목표 권취 온도를 실현하기 위한 제어 코드를 결정하여 출력하는 단계를 포함하고,
    냉각 제어 단계 중에는,
    목표 권취 온도와 냉각 제어 중에 강판으로부터 검출한 권취 온도의 편차를 보상하기 위한 헤더의 개폐를 제어 코드의 보정량으로서 산출하여 출력하고, 프리셋 제어 시에 상정한 강판의 냉각 전 온도와 강판으로부터 검출한 냉각 전 온도의 편차를 보상하기 위한 헤더의 개폐를 제어 코드의 보정량으로서 산출하여 출력하고, 프리셋 제어 시에 상정한 강판 속도와 실제 강판 속도의 편차를 보상하기 위한 헤더의 개폐를 제어 코드의 보정량으로서 산출하여 출력하는 단계와,
    상기 제어 코드를 상기 제어 코드의 보정량의 총합으로 보정한 값을 헤더 패턴으로 변환하여 냉각 장치에 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 권취 온도 제어 방법.
  9. 열간 압연기로 압연되어 다운 코일러로 권취되는 강판을, 상기 열간 압연기의 출구 측에 구비된 복수의 헤더로 냉각하는 권취 온도 제어 장치에 있어서,
    목표 권취 온도와 강판 속도에 관한 정보로부터, 냉각 헤더의 개폐 정보를 코드로 나타내는 제어 코드를 연산하는 프리셋 제어부와,
    상기 강판의 상태인 관측 결과에 따라서, 상기 제어 코드를 보정하는 코드 보정 정보를 연산하는 다이나믹 제어부와,
    상기 코드 보정 정보로 보정된 제어 코드를 헤더 패턴으로 변환해서 헤더 제어 장치에 출력하는 헤더 패턴 변환부와,
    상기 코드 보정 정보에 따라서 온도 보정 정보를 연산하는 적응 제어부와,
    상기 온도 보정 정보에 따라서, 다운 코일러로 권취되는 다음 회 이후의 어느 하나의 강판에 있어서의, 상기 목표 권취 온도를 보정하는 목표 온도 보정부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 권취 온도 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서, 냉각 장치에 구비된 다수의 냉각 헤더의 개방 순서의 우선 관계를 격납하고 있는 냉각 헤더 우선 순위 테이블과, 상기 강판의 권취 온도를 추정하기 위한 강판 온도 추정 모델을 갖고, 상기 제어 코드는 상기 강판 온도 추정 모델을 이용하여 권취 온도를 추정하고, 추정 결과를 이용하여 목표 권취 온도를 실현하도록 연산되고, 또한 상기 제어 코드는 냉각 헤더의 개폐 조합인 헤더 패턴을 상기 우선 순위 테이블의 정보를 이용하여 생성한 것을 특징으로 하는 권취 온도 제어 장치.
  11. 열간 압연기로 압연되어 다운 코일러로 권취되는 강판을, 상기 열간 압연기의 출구 측에 구비된 복수의 헤더로 냉각하는 권취 온도 제어 장치에 있어서,
    목표 권취 온도와 강판 속도에 관한 정보로부터, 냉각 헤더의 개폐 정보를 코드로 나타내는 제어 코드를 연산하는 프리셋 제어부와,
    상기 강판의 상태인 관측 결과에 따라서, 상기 제어 코드를 보정하는 코드 보정 정보를 연산하는 다이나믹 제어부와,
    상기 코드 보정 정보로 보정된 제어 코드를 헤더 패턴으로 변환해서 헤더 제어 장치에 출력하는 헤더 패턴 변환부와,
    상기 코드 보정 정보에 따라서, 다운 코일러로 권취되는 다음 회 이후의 어느 하나의 강판에 이용되는, 코드 보정 정보를 연산하는 적응 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 권취 온도 제어 장치.
  12. 제11항에 있어서, 냉각 장치에 구비된 다수의 냉각 헤더의 개방 순서의 우선 관계를 격납하고 있는 냉각 헤더 우선 순위 테이블과, 상기 강판의 권취 온도를 추정하기 위한 강판 온도 추정 모델을 갖고, 상기 제어 코드는 상기 강판 온도 추정 모델을 이용하여 권취 온도를 추정하고, 추정 결과를 이용하여 목표 권취 온도를 실현하도록 연산되고, 또한 상기 제어 코드는 냉각 헤더의 개폐 조합인 헤더 패턴을 상기 우선 순위 테이블의 정보를 이용하여 생성한 것을 특징으로 하는 권취 온도 제어 장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 제어 코드는 모든 헤더가 개방된 상태를 최대치, 모든 헤더가 폐쇄된 상태를 최소치라 하고, 제어 코드의 증가에 수반하여, 권취 온도의 추정치가 단조롭게 감소되도록 대응시키고 있는 것을 특징으로 하는 권취 온도 제어 장치.
  14. 제9항에 있어서, 상기 제어 코드는 모든 헤더가 개방된 상태를 최소치, 모든 헤더가 폐쇄된 상태를 최대치라 하고, 제어 코드의 증가에 수반하여, 권취 온도의 추정치가 단조롭게 증가되도록 대응시키고 있는 것을 특징으로 하는 권취 온도 제어 장치.
  15. 제9항에 있어서, 상기 다이나믹 제어부는 목표 권취 온도와 냉각 제어 중에 강판으로부터 검출한 권취 온도의 편차를 보상하기 위한 헤더의 개폐를 상기 제어 코드의 보정량으로서 산출하는 권취 온도 편차 보정부와,
    프리셋 제어 시에 상정한 강판의 냉각 전 온도와 냉각 제어 중에 강판으로부터 검출한 냉각 전 온도의 편차를 보상하기 위한 헤더의 개폐를 상기 제어 코드의 보정량으로서 산출하는 냉각 전 온도 편차 보정부와,
    프리셋 제어 시에 상정한 강판 속도와 냉각 제어 중인 강판 속도의 편차를 보상하기 위한 헤더의 개폐를 상기 제어 코드의 보정량으로서 산출하는 속도 편차 보정부를 구비하고,
    상기 적응 제어부는 상기 권취 온도 편차 보정부가 산출한 제어 코드의 보정량과, 상기 냉각 전 온도 편차 보정부가 산출한 제어 코드의 보정량과, 상기 냉각 전 온도 편차 보정부가 산출한 제어 코드의 보정량을 이용한 연산으로부터, 다음 회 이후의 어느 하나를 냉각하는 강판의 목표 온도에 대한 보정 온도를 산출하는 것을 특징으로 하는 권취 온도 제어 장치.
  16. 제9항, 제10항 또는 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적응 제어부는 상기 강판 선단부의 목표 온도에 대한 보정 온도를 산출하는 선단부 적응 제어부와, 상기 강판 중앙부의 목표 온도에 대한 보정 온도를 산출하는 정상 적응 제어부와, 선단부 적응 제어부와 정상 적응 제어부의 출력으로부터 목표 온도에 대한 강판 길이 방향 전체 영역의 보정 온도를 최종적으로 결정하는 보정 온도 합성부를 구비한 것을 특징으로 하는 권취 온도 제어 장치.
  17. 제9항, 제10항 또는 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 선단부 적응 제어부는 상기 강판을 냉각하기 시작한 후 처음에 권취 온도 편차 보정부가 기동되는 타이밍에서, 권취 온도 편차 보정부가 산출한 제어 코드의 보정량과, 냉각 전 온도 편차 보정부가 산출한 제어 코드의 보정량과, 상기 냉각 전 온도 편차 보정부가 산출한 제어 코드의 보정량을 도입하여 강판 선단부의 목표 온도에 대한 보정 온도를 산출하고,
    정상 적응 제어부는 상기 강판의 중앙부를 냉각 중인, 상기 권취 온도 편차 보정부가 산출한 제어 코드의 보정량과, 상기 냉각 전 온도 편차 보정부가 산출한 제어 코드의 보정량과, 상기 냉각 전 온도 편차 보정부가 산출한 제어 코드의 보정량을 도입하여, 강판 중앙부의 목표 온도에 대한 보정 온도를 산출하는 것을 특징으로 하는 권취 온도 제어 장치.
  18. 제11항에 있어서, 상기 다이나믹 제어부는 목표 권취 온도와 냉각 제어 중에 강판으로부터 검출한 권취 온도의 편차를 보상하기 위한 헤더의 개폐를 상기 제어 코드의 보정량으로서 산출하는 권취 온도 편차 보정부와,
    프리셋 제어 시에 상정한 강판의 냉각 전 온도와 냉각 제어 중에 강판으로부터 검출한 냉각 전 온도의 편차를 보상하기 위한 헤더의 개폐를 상기 제어 코드의 보정량으로서 산출하는 냉각 전 온도 편차 보정부와,
    프리셋 제어 시에 상정한 강판 속도와 냉각 제어 중인 강판 속도의 편차를 보상하기 위한 헤더의 개폐를 상기 제어 코드의 보정량으로서 산출하는 속도 편차 보정부를 구비하고,
    상기 적응 제어부는 상기 권취 온도 편차 보정부가 산출한 제어 코드의 보정량과, 상기 냉각 전 온도 편차 보정부가 산출한 제어 코드의 보정량과, 상기 냉각 전 온도 편차 보정부가 산출한 제어 코드의 보정량을 이용한 연산으로부터, 다음 회 냉각하는 강판의 제어 코드에 대한 수정량을 산출하는 것을 특징으로 하는 권취 온도 제어 장치.
  19. 제11항에 있어서, 상기 적응 제어부는 상기 강판 선단부의 제어 코드에 대한 수정량을 산출하는 선단부 적응 제어부와, 상기 강판 중앙부의 제어 코드에 대한 수정량을 산출하는 정상 적응 제어부와, 선단부 적응 제어부와 정상 적응 제어부의 출력으로부터 강판 길이 방향 모든 영역의 제어 코드에 대한 수정량을 최종적으로 결정하는 권취 온도 보정량 합성부를 구비한 것을 특징으로 하는 권취 온도 제어 장치.
  20. 제11항에 있어서, 선단부 적응 제어부는 상기 강판을 냉각하기 시작한 후 처음에 권취 온도 편차 보정부가 기동되는 타이밍에서, 상기 권취 온도 편차 보정부가 산출한 제어 코드의 변경량과, 냉각 전 온도 편차 보정부가 산출한 제어 코드의 변경량과, 상기 냉각 전 온도 편차 보정부가 산출한 제어 코드의 변경량을 도입하여 강판 선단부의 제어 코드에 대한 수정량을 산출하고,
    정상 적응 제어부는 상기 강판의 중앙부를 냉각 중인, 상기 권취 온도 편차 보정부가 산출한 제어 코드의 보정량과, 상기 냉각 전 온도 편차 보정부가 산출한 제어 코드의 보정량과, 상기 냉각 전 온도 편차 보정부가 산출한 제어 코드의 보정량을 도입하여, 강판 중앙부의 제어 코드에 대한 수정량을 산출하는 것을 특징으로 하는 권취 온도 제어 장치.
  21. 목표 권취 온도와 강판 속도에 관한 정보로부터, 냉각 헤더의 개폐 정보를 코드로 나타내는 제어 코드를 연산하는 단계와,
    강판의 상태인 관측 결과에 따라서, 상기 제어 코드를 보정하는 코드 보정 정보를 연산하는 단계와,
    상기 코드 보정 정보로 보정된 제어 코드를 헤더 패턴으로 변환해서 헤더 제어 장치에 출력하는 단계와,
    상기 코드 보정 정보에 따라서 온도 보정 정보를 연산하는 단계와,
    상기 온도 보정 정보에 따라서, 다운 코일러로 권취되는 다음 회 이후의 어느 하나의 강판에 있어서의, 상기 목표 권취 온도를 보정하는 단계를 포함하는 권취 온도 제어 방법.
  22. 목표 권취 온도와 강판 속도에 관한 정보로부터, 냉각 헤더의 개폐 정보를 코드로 나타내는 제어 코드를 연산하는 단계와,
    강판의 상태인 관측 결과에 따라서, 상기 제어 코드를 보정하는 코드 보정 정보를 연산하는 단계와,
    상기 코드 보정 정보로 보정된 제어 코드를 헤더 패턴으로 변환해서 헤더 제어 장치에 출력하는 단계와,
    상기 코드 보정 정보에 따라서, 다운 코일러로 권취되는 다음 회 이후의 어느 하나의 강판에 이용되는 코드 보정 정보를 연산하는 단계를 포함하는 권취 온도 제어 방법.
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