KR20080057164A - 권취 온도 제어 장치 및 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 과제는 강판 속도가 급가감속하는 경우라도 안정성과 응답성을 겸비한 권취 온도 피드백 제어를 행하는 것이다.
권취 온도 제어 장치(100)의 다이나믹 제어 수단(120)으로서, 권취 온도 편차를 검출하고, 통상의 피드백 제어에 따른 조작량을 출력하는 제1 보정 수단(122)과, 권취 온도 편차에 비례한 조작량을 출력하는 제2 보정 수단(123)을 구비하고, 강판 속도 등을 지침으로, 적절한 보정 수단을 선택하여 최종적인 조작량을 출력한다. 또는 두 개의 보정 수단의 출력을 합성하여, 냉각 장치의 최종적인 조작량을 출력한다.
권취 온도 제어 장치, 제어 대상, 강판, 권취 냉각 장치, 다이나믹 제어 수단

Description

권취 온도 제어 장치 및 제어 방법{DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING COILING TEMPERATURE}
본 발명은 열간 압연 라인의 권취 온도 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 특히 강판 속도의 변화가 급격한 스테켈 밀(Steckel Mill)에 있어서, 권취 온도를 목표 온도에 일치시키는 데 적절한 권취 온도 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
열간 압연 라인의 강판의 권취 온도 제어를 행하는 종래 방법으로서는, 예를 들어, 특허 문헌 1에는, 강판의 속도 변경시에, 헤더 수량(水量)을, 변동 전의 주수량(注水量)에 가속률 또는 감속률을 곱한 간이 계산으로 산출하여 설정하는 제어 방법이 개시되어 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 평8-252625호 공보
특허 문헌 1의 방법에서는, 속도 변화에 대해서는 헤더 수량(水量)을 다시 산출하는 것으로 대응할 수 있다. 그러나, 다시 산출한 후에 계측된 권취 온도가 목표의 값과 다른 경우에, 헤더 수량을 어떻게 변경하는지에 대해서는 개시되어 있지 않았다. 통상은, 목표 온도와 계측한 권취 온도의 편차에 따라서, 헤더 수량 또는 개폐하고 있는 헤더 개수를 증감시키는 피드백 제어를 병행하여 행하여, 권취 온도 정밀도의 향상이 도모된다.
강판의 속도 변화가 비교적 완만한 탠덤 밀(Tandem Mill)에서는, 이와 같은 제어 방식으로 잘 되는 일이 많다. 그러나, 강판 속도가 급가속 및 급감속되는 스테켈 밀에서는, 속도 변화의 영향을 상쇄하는 헤더 수량을 정밀도 좋게 산출하는 것은 곤란하고, 이 결과, 권취 온도가 비정상적으로 변화되는 일이 많다. 이와 같은 비정상으로 생기는 편차를 통상의 피드백 제어로 해소하고자 하면, 낮은 게인으로 안정적으로 제어할 수밖에 없지만, 편차를 해소할 때까지의 경과 시간이 커지는 문제가 있었다. 한편, 높은 게인으로 제어하면 제어계가 불안정하게 되고, 경우에 따라서는 헌팅을 일으키는 등의 문제가 있었다. 특허 문헌 1에서는, 이와 같은 급격한 속도 변화를 수반한 경우에, 어떻게 하여 높은 정밀도의 권취 온도를 얻는지에 대해서는, 전혀 개시되어 있지 않았다.
또한 조작단인 헤더와 권취 온도계 사이에는 통상 10 m 정도의 거리가 있고, 이 때문에 피드백 제어의 응답은 강판 속도에 의존한다. 이 때문에 강판이 충분히 고속인 정상 속도로 압연되고 있을 때에는, 피드백 제어 기회를 지장 없이 확보할 수 있지만, 저속으로 압연되고 있을 때에는, 피드백 제어의 기회가 적고, 따라서 응답성이 낮은 피드백 제어밖에 행할 수 없는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 급가감속으로 강판 속도가 비정상적으로 변화하고, 이 영향으로 권취 온도 편차가 비정상적으로 변화할 가능성이 있는 경우라도, 권취 온도를 안정적이고 높은 응답으로 제어하는 것에 있다. 또한 강판이 저속 압연되어 있을 때라도, 제어 방식의 적절한 절환으로 제어 정밀도를 저하시키지 않는 것에 있다.
상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 권취 온도 제어 장치는, 열간 압연기에서 압연된 강판을, 상기 열간 압연기의 출구측에 구비된 냉각 장치에서 냉각하고, 다운 코일러로 권취되기 전의 강판의 온도를 소정의 목표 온도로 제어하는 것에 있어서, 강판의 권취 온도를 추정하기 위한 판온 추정 모델과, 냉각에 앞서, 목표 권취 온도와 강판의 속도에 관한 정보로부터, 상기 판온 추정 모델을 이용하여 권취 온도를 추정하고, 추정 결과를 이용하여 목표 권취 온도를 실현하기 위한 냉각 장치로의 제어 지령을 산출하여 출력하는 프리셋 제어 유닛과,
냉각 제어 중의 권취 온도를 관측하고, 관측 결과와 목표 권취 온도와의 편차로부터 제어 지령의 보정량을 산출하여 출력하는 다이나믹 제어 유닛을 구비하고, 또한 상기 다이나믹 제어 유닛은, 상기 편차에 대응시켜 산출된 제어 지령의 보정량과 다이나믹 제어 유닛이 현재 출력하고 있는 제어 지령의 보정량으로부터, 다이나믹 제어 유닛이 차회 출력하는 보정량을 산출하는 제1 보정 유닛과, 상기 편차에 대응시켜 산출된 제어 지령의 보정량을 다이나믹 제어 유닛이 차회 출력하는 제어 지령의 보정량에 직접 대응시켜 출력하는 제1 보정 유닛과, 상기 강판의 속도를 도입하고, 강판 속도에 따라서 제1 보정 유닛의 출력과 제2 보정 유닛의 출력 중 어느 하나를 선택하여, 다이나믹 제어 유닛이 차회 출력하는 보정량을 결정하는 조작량 절환 유닛을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 열간 압연에 있어서의 권취 냉각 공정에 있어서, 냉각 제어 중에 강판의 속도가 급격하게 가속 또는 감속해도, 이 영향을 높은 응답으로 억제함으로써, 강판의 길이 방향에서 권취 온도를 높은 정밀도로 제어할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 주로 스테켈 밀을 대상으로, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
도1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 권취 온도 제어 장치(100)는, 프리셋 제어 수단(110)과 다이나믹 제어 수단(120)을 구비한다. 프리셋 제어 수단(110)은, 목표 권취 온도와 강판의 속도 패턴과 냉각 장치의 우선 순위를 입력 정보로 하고, 판온(板溫) 추정 모델(117)을 이용하여 원하는 권취 온도를 실현하는 냉각 장치의 지령치에 대응한 제어 코드를 산출하는 모델 베스트 프리셋 수단(111)을 마련하고 있다. 다이나믹 제어 수단(120)은, 목표 권취 온도와 냉각 제어 중에 강판으로부터 검출한 권취 온도의 편차를 보상하기 위한 헤더의 개폐를 제어 코드의 보 정량으로서 산출하는 권취 온도 편차 보정 수단(121)을 마련하고 있다. 권취 온도 편차 보정 수단(121)에는, 권취 온도의 편차와 현재의 보정량으로부터 차회의 보정량을 산출하여 출력하는 제1 보정 수단(122)과, 권취 온도의 편차로부터, 차회의 보정량을 산출하여 출력하는 제2 보정 수단(123)을 갖는다. 또한 강판의 속도 변화 등을 지침으로, 제1 보정 수단(122)과 제2 보정 수단(123)의 출력을 절환하는 조작량 절환 수단(125)을 갖는다. 또한 강판 길이 방향의 각 부위마다, 모델 베스트 프리셋 수단(111)이 출력한 제어 코드를, 다이나믹 제어 수단(120)이 출력한 제어 코드로 보정하여 최종적인 제어 코드를 산출하고, 이것을 냉각 장치의 출력 패턴으로 변환하는 헤더 패턴 변환 수단(130)을 구비하고 있다.
이것에 의해, 열간 압연 후의 강판의 권취 제어에 있어서, 강판 길이 방향의 어느 부위에 있어서도, 높은 정밀도인 권취 온도가 얻어진다. 이 결과, 강판의 조성 품질을 향상시킬 수 있고, 동시에 평탄에 가까운 강판 형상을 얻을 수 있다.
[제1 실시예]
도1에 본 발명의 실시예를 나타낸다. 권취 온도 제어 장치(100)는 제어 대상(150)으로부터 다양한 신호를 수신하고, 제어 신호를 제어 대상(150)에 출력한다. 우선 제어 대상(150)의 구성을 설명한다. 본 실시예에서 제어 대상(150)은 열간 압연의 스테켈 압연 라인이다. 크게는, 강판(151)에 압연을 실시하는 스테켈 밀(160), 압연된 900 ℃ 내지 1000 ℃의 강판(151)을 소정의 온도까지 냉각하는 권취 냉각 장치(170), 강판을 권취하여 코일로 하는 다운 코일러(180)로 구성된다. 스테켈 밀(160)은, 앞서 슬래브를 25 ㎜ 내지 30 ㎜ 정도의 두께로 압연하는 조압 연(粗壓延)을 거쳐 보내져 온 조(粗) 바아에 대해, 압연 스탠드(161)에서 왕복 압연을 실시하고, 목표 두께로 압연한다. 도1에서는, 최종 압연을 행하면서 압연 스탠드(161)로부터 공급된 강판(151)이, 권취 냉각 장치(170)에서 냉각되고, 다운 코일러(180)로 권취되고 있는 모습을 나타내고 있다.
도2에 최종 압연에 앞선 압연 중의 모습을 나타낸다. 압연 중에는 강판(151)을, 브라이들 롤(164, 165)로 지지하고, 퍼니스 코일러(162, 163)로 권취하고, 권취를 행하면서, 압연 스탠드(161)가 구비하고 있는 워크 롤(201), 백업 롤(202)로 서서히 강판(151)을 얇게 해 간다. 압연 횟수는 목표 판 두께가 두꺼운 경우 3회, 얇은 경우 7회, 중간적인 목표 판 두께의 경우에 5회 정도이다.
권취 냉각 장치(170)에는, 강판(151)을 상측으로부터 수냉하는 상부 냉각 장치(171)와 강판(151)을 하측으로부터 수냉하는 하부 냉각 장치(172)가 구비되어 있다. 각 냉각 장치는, 물을 방출하는 냉각 헤더(174)가 일정 개수 조합된 뱅크(173)를 복수개, 각각 구비하고 있다. 상부 냉각 장치(171)에는 라미너 방식, 한편, 하부 냉각 장치(172)에는 스프레이 방식의 냉각이 적용되는 경우가 많지만, 그 밖의 냉각 방식의 적용도 보고되어 있다. 권취 온도계(175)는 다운 코일러(180)로 권취하기 직전의 온도를 계측한다. 권취 온도 제어의 목적은, 권취 온도계(175)로 계측된 온도를 목표 온도에 일치시키는 것이다. 목표 온도는, 코일 길이 방향의 각 부위에서 일정해도 좋고, 각 부위에 따라서 다른 값을 설정할 수도 있다. 또한 본 실시예에서는 간단하게 하기 위해, 각 냉각 헤더(174)의 조작 지령이 개방된 경우와 폐쇄된 경우를 예로 설명하지만, 유량을 연속적으로 제어 가능한 냉각 장치로 적용도 용이하다.
다음에, 권취 온도 제어 장치(100)의 구성을 설명한다. 권취 온도 제어 장치(100)는, 강판(151)이 권취 냉각 장치(170)에서 냉각되는 데 앞서, 각 냉각 헤더(174)의 개폐 패턴에 대응한 제어 지령을 산출하는 프리셋 제어 수단(110)을 구비하고 있다. 또한, 강판(151)이 권취 냉각 장치(170)에서 냉각되고 있을 때에, 권취 온도계(175)의 측정 온도 등의 실적을 리얼타임으로 도입하여, 제어 지령을 변경하는 다이나믹 제어 수단(120), 제어 지령을 각 냉각 헤더(174)의 개폐 패턴으로 변환하는 헤더 패턴 변환 수단(130)을 구비하고 있다.
프리셋 제어 수단(110)은, 목표 권취 온도 테이블(114), 속도 패턴 테이블(115), 냉각 헤더 우선 순위 테이블(116), 판온 추정 모델(117)을 구비하고, 각각으로부터 정보를 도입한다. 모델 베스트 프리셋 수단(111)은 판온 추정 모델(117)을 이용한 연산에 의해 헤더 패턴을 산출한다. 또한 모델 베스트 프리셋 수단(111)의 계산 결과에 대해, 헤더(174)의 개폐 패턴의 시간적인 출력을 원활하게 하는 냉각 장치 지령치 스무딩 수단(112)을 구비하고 있다.
다이나믹 제어 수단(120)은, 권취 온도계(175)의 검출치와 목표 권취 온도와의 편차를 해소하기 위해 개폐하는 냉각 헤더(174)의 개수를 산출하는 권취 온도 편차 보정 수단(121)을 구비하고 있다. 온도 편차 보정 수단(121)은 제1 보정 수단(122)과 제2 보정 수단(123)의 2개의 연산으로 산출한다. 또한, 온도 편차에 대해 개폐해야 하는 헤더의 개수를 냉각 상태에 대응하여 저장하고 있는 영향 계수 테이블(124), 제1 보정 수단(122)의 출력과 제2 보정 수단(123)의 출력 중 어느 쪽 을 최종적인 출력으로 할 것인지를 판단하고, 절환하는 조작량 절환 수단(125)을 구비하고 있다. 각 냉각 헤더(174)의 개폐 패턴의 집합을, 이하, 헤더 패턴이라 칭한다. 이하, 프리셋 제어 수단(110)의 구성으로부터 차례로, 상세하게 설명한다.
도3에 목표 권취 온도 테이블의 구성을 나타낸다. 목표 권취 온도 테이블(114)은, 강판의 종류(강종)에 대응하여 목표 온도가 층별된 예를 나타내고 있다. 프리셋 제어 수단(110)은 해당 코일의 강종을 판정하여, 목표 권취 온도 테이블(114)로부터 대응하는 목표 온도를 추출한다.
도4에 속도 패턴 테이블의 구성을 나타낸다. 속도 패턴 테이블(115)은 강종, 판 두께, 판 폭에 대해 층별되어 있다. 압연 스탠드(161)로부터 강판(151)의 선단이 공급되었을 때의 속도(스레딩 속도 : V1), 그 후 가속되어, 다운 코일러(180)에 권취될 때까지의 속도(초기 속도 : V2), 그 후, 급가속된 후의 속도(정상 속도 V3), 강판(151)의 후단이 압연 스탠드(151)로부터 공급되기 직전에 급감속되어, 다운 코일러(180)로 권취될 때까지의 속도(종기 속도 V4)가 있다.
프리셋 제어 수단(110)은 해당 코일의 강종, 판 두께, 판 폭을 판정하여, 속도 패턴 테이블(115)로부터 대응하는 속도 패턴을 추출한다. 예를 들어 강종이 SUS304, 판 두께 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.
도5에 속도 패턴의 개략을 나타낸다. 강판(151)이 압연 스탠드(161)로부터 공급된 후, 다운 코일러(180)로의 권취가 완료될 때까지의 속도 패턴이다. 도면과 같은 급가감속에 의해 V1, V2, V3, V4의 순으로 속도가 천이해 간다.
도6에 냉각 헤더 우선 순위 테이블의 구성을 나타낸다. 본 예의 냉각 헤더 우선 순위 테이블(116)은 헤더의 총 수가 100인 경우를 나타내고 있다. 100개의 헤더의 개방 순위에, 1 내지 100의 우선 순위를 부여한 것으로, 강종, 판 두께, 헤더 구분(상부 헤더 또는 하부 헤더)에 대해, 우선적으로 개방하는 냉각 헤더의 순서가 저장되어 있다. 우선 순위는, 냉각 효율, 표면과 내부의 허용 온도차 등을 배려하여 결정한다. 예를 들어 강판(151)이 얇은 경우에는, 표면과 내부에 온도차가 생기기 어렵기 때문에, 냉각 효율을 배려하여 강판(151)의 온도가 높은 밀(157)의 출구측에 가까운 헤더를 우선적으로 개방된다. 강판(151)이 두꺼운 경우에는, 공냉에 의한 복열을 이용하여 표면과 내부의 온도차를 허용치의 범위 내로 억제하는 목적으로, 가능한 한 개방 헤더가 연속하지 않도록 우선 순위를 부여한다. 수냉과 공냉을 혼재시킴으로써, 냉각 효율을 다소 희생하여 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 순서로 번호가 부여되고 있고, 예를 들어 (1, 1)은, 제1 벌크의 제1 냉각 헤더를 나타내고 있다. 도6에서, 강종이 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 박판이기 때문에 냉각 효율을 배려하여 밀(157) 출구측의 헤더로부터 차례로 우선적으로 개방하는 것을 나타내고 있다. 또한 강종이 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(151)이 약간 두껍기 때문에, 개방 헤더가 연속하지 않도록 우선 순위를 부여하고 있는 것을 나타내고 있다. 본 실시예에서는, 상부 헤더와 하부 헤더의 우선 순위를 동일하게 했지만, 다른 우선 순위를 부여할 수도 있다.
이하, 헤더 패턴은 대응하는 제어 코드로 표현하고, 이것을 제어 지령으로 한다. 도7에 프리셋 제어 수단(110)이 출력하는 제어 코드와, 냉각 헤더 개폐 패턴의 대응을 나타낸다. 제어 코드 0이 완전 개방, 100이 완전 폐쇄이다. 이하, 우선 순위 1의 냉각 헤더만이 개방되어 있는 헤더 개폐 패턴을 1, 우선 순위 1과 2의 두 개의 냉각 헤더가 개방되어 있는 헤더 개폐 패턴을 2와 같이 제어 코드화하고 있다.
프리셋 제어 수단(110)은, 이와 같은 냉각 헤더 개폐 패턴에 대응한 제어 코드를 스무딩 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 총 수)으로 한다. 그리고 예를 들어, 강종이 SUS304, 판 두께가 2.0 내지 3.0 ㎜, 냉각 헤더 구분이 상부 헤더인 경우이면, 헤더의 우선 순위에 따라서, (1, 1)만 개방된 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 한다. 이 요령으로, 이하, 전체 헤더가 개방되어 있는 상태의 제어 코드인 0까지, 헤더의 개방 패 턴에 제어 코드를 부여한다.
도8에 모델 베스트 프리셋 수단(111)이 실행하는 알고리즘을 나타낸다. S8-1에서, 속도 패턴 테이블(115)로부터 도입한 값을 기초로, 스레딩 속도로부터 초기 속도로 이행하기 위한 제1 가속 개시 위치, 또한 초기 속도로부터 정상 속도로 이행하기 위한 제2 가속 개시 위치, 정상 속도로부터 종기 속도로 이행하기 위한 감속 개시 위치를 산출한다. 그리고 이들의 개시 위치로부터, 강판(151)의 밀(157)로의 공급 개시로부터 다운 코일러(154)로의 권취 완료까지의 속도 패턴을 계산한다. 제1 가속 개시 위치(Saccp1), 제1 가속 완료 위치(Saccq1), 제2 가속 개시 위치(Saccp2), 제2 가속 완료 위치(Saccq2), 감속 개시 위치(Sdccp), 감속 완료 위치(Sdccq)는, 이하에 나타내는 식1 내지 식6으로 각각 산출할 수 있다. 또한 이하의 식에서, * 또는ㆍ은 곱셈을 의미한다.
[식1]
Saccp1 = LO
단, LO : 상수
[식2]
Saccq1 = Saccp1 + (Sstart - Sthread) * (Sstart + Sthread)/(Saccrate1 * 2)
단, Sthread : 강판(151)의 스레딩 속도, Sstart : 강판(151)의 초기 속도, Saccratel : 강판(151)의 스레딩 속도로부터 초기 속도까지의 가속률.
[식3]
Saccp2 = Lmd
단, Lmd : 밀(157)로부터 다운 코일러(154)까지의 거리.
[식4]
Saccq2 = Saccp2 + (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.
[식5]
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 배출 종료 시점의 어느 정도 앞에서 감속을 완료하는지의 마진.
[식6]
Sdccq = Lstrip - Lmargin
산출한 속도 패턴에 따라서, S8-2 이후에, 목표 권취 온도를 실현하는 헤더 패턴의 시간 변화를, 판온 추정 모델(117)을 이용한 연산으로 산출한다. 본 실시예에서는 선형 역보간법에 따라서, 헤더 패턴을 산출하는 예를 나타낸다.
S8-2에서는, 강판(151)의 각 부위에 대해, 해(解)의 제어 코드를 사이에 두는 두 개의 제어 코드(nL, nH)를 정의한다. 여기서는 냉각 헤더의 완전 개방과 완전 폐쇄 사이에 해가 존재하기 때문에, 일률적으로 nL = 0, nH = 100으로 한다. 여기서 제어 코드의 증가에 수반하여, 단순히 개방되어 있는 냉각 헤더가 감소하므 로, n1 < n2일 때, 이들의 헤더 패턴에 대응한 권취 온도(Tc1, Tc2)에 대해, Tc1 < Tc2가 성립한다.
다음에 S8-3에서, nL과 nH의 평균을 nO으로 한다. 그리고 S8-4에서, 제어 코드(nO)에 대응한 권취 온도(TcO)를 산출한다. S8-4는 판온 추정 모델(117)에 따른 온도 추정 연산을, 강판(151)의 길이 방향의 각 부위에 대해, 밀 공급으로부터 다운 코일러 권취까지, 연속 계산하고, 권취 온도를 추정한다.
S8-5에서, 목표 권취 온도(Ttarget)에 대한 추정 권취 온도(TcO)의 부호를 판정하고, TcO > Ttarget인 경우에는, nO과 nL의 사이에 해가 있으므로, nO을 새로이 nH로 둔다. 반대로 TcO < Ttarget인 경우에는, nO과 nH 사이에 해가 있으므로, nO을 새로이 nL로 둔다.
S8-6에서, 알고리즘의 종료 조건을 판정하고, 만족하고 있지 않을 때에는 S8-3 내지 S8-5의 실행을 반복한다. 알고리즘의 종료는, S8-3 내지 S8-5의 일정 횟수 이상의 반복을 완료, 권취 온도 추정치(Tc)와 목표 권취 온도(Ttarget)의 편차가 일정치 이하, 혹은 nO이 nH, nL 중 어느 하나와 일치 등을 조건으로 판정하면 된다.
제어 코드 부여의 방법으로서는, 모든 냉각 헤더가 폐쇄된 상태의 제어 코드를 0, 모든 냉각 헤더가 개방된 상태의 제어 코드를 100으로 하고, 이것에 대응하여 부여해도 동일하다
도9에 S8-4에 대응한 온도 추정 연산의 상세를 나타낸다. 온도 추정 연산으로서는, 강판(151)을 길이 방향 및 두께 방향으로 분할하고, 일정 간격(Δ)으로 시 간을 진행시켜 계산하는, 소위 전진 차분법의 예를 나타낸다. S9-1에서 계산 시각을 갱신하고, 또한 도8의 S8-1에서 생성한 속도 패턴으로부터, 해당 시각의 판속(板速)(Vt)을 계산한다. S9-2에서, 산출한 판속을 이용하여 밀 공급 길이를 계산한다. 공급 길이(Ln)라 함은, 압연을 끝내고 밀로부터 공급된 강판의 길이로, 식7로 계산할 수 있다. 단 Ln -1은, 전(前) 시각의 공급 길이이다.
[식7]
Ln = Ln -1 + ΔㆍVt
S9-3에서 연산의 완료를 판정한다. 밀 공급 길이(Ln)가, 강판(151)의 전체 길이와 압연 스탠드(161)로부터 다운 코일러(180)까지의 거리의 합보다 커졌을 때, 코일 1개에 대응한 권취 온도 예측 계산이 모두 종료되어 있으므로, 연산 완료로 된다. 연산이 완료되고 있지 않은 경우에는, S9-4에서 강판의 온도 트래킹을 행한다. 즉, 전 시각의 강판의 위치에 대해, Δ만큼 시간이 경과한 후에 강판이 얼만큼 진행하는지가 Ln과 Ln -1의 관계로부터 알 수 있으므로, 강판의 온도 분포를 대응한 거리만큼 이동하는 처리를 행한다.
S9-5에서 Δ의 동안에 밀로부터 배출된 강판(151)에 냉각 전의 강판 온도의 추정치를 설정한다. S9-6에서 강판(151)의 각 부위에 대응한 헤더의 개폐 정보로부터, 각 부위가 수냉인지 공냉인지를 판정한다. 수냉인 경우에는 S9-7에서, 예를 들어 식8에 따라서 열 전달 계수를 계산한다.
[식8]
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(151)의 표면 온도.
식8은, 소위 라미너(laminar) 냉각인 경우의 열 전달 계수이다. 수냉 방법으로서는 이 외에 스프레이 냉각 등 다양하게 있고, 몇 개의 열 전달 계수의 계산식이 알려져 있다.
한편, 공냉의 경우에는, 예를 들어 식9에 따라서 열 전달 계수를 계산한다.
[식9]
hr = σㆍε[{(273 + Tsu)/100}4 - {(273 + Ta}/100}4]/(Tsu - Ta)
단, σ : 슈테판 볼츠만 상수(= 4.88), ε : 방사율, Ta : 공기 온도(℃), Tsu : 강판(151)의 표면 온도.
식8과 식9는, 강판(151)의 표면과 이면에 대해 각각 계산한다. 그리고 S9-9에서 강판(151)의 각 부위의 온도를, Δ 경과하기 전의 온도를 기초로, Δ 사이의 열량의 이동을 가감산함으로써, 계산한다. 강판(151)의 두께 방향의 열 이동을 무시하는 경우이면, 강판(151)의 길이 방향의 각 부위에 대해 식10과 같이 계산할 수 있다.
[식10]
Tn = Tn -1 - (ht + hb) * Δ/(ρ * C * B)
단, Tn : 현재의 판온, Tn -1 : Δ전의 판온, ht : 강판 표면의 열 전달 계수, hb : 강판 이면의 열 전달 계수, ρ : 강판의 밀도, C : 강판의 비열, B : 강판 두께.
또한 강판(151)의 두께 방향의 열 전도를 고려할 필요가 있는 경우에는, 잘 알려진 열 방정식을 푸는 것으로 계산할 수 있다. 열 방정식은 식11로 나타내어지고, 이것을 계산기로 차분 계산하는 방법은, 다양한 문헌에서 공개되어 있다.
[식11]
∂T/∂t = {λ/(ρ * C)}(∂2T/∂t2)
단, λ : 열 전도율, T : 재료 온도.
그리고 S9-10에서 압연 스탠드(161)로부터 다운 코일러(180)까지의, 라인 내의 강판(151)의 전체 영역에서 계산이 완료될 때까지, S9-6 내지 S9-9를 반복한다. 또한 S9-1 내지 S9-10을, S9-3에서 연산의 종료가 판정될 때까지 반복한다.
도10에 강판(151)의 각 부위에 부여되어 있는 제어 코드의 일례를 나타낸다. 도8의 최적화 처리에 의한 변화의 일례를 나타낸 것이다. 도10의 처리 1회째에서는, 각 부위에서 동일한 초기치(nL = 0, nH = 100)에 대한 처리이므로, 강판(151)의 전역에서 50이 부여된다. 처리 2회째에서는 제어 코드 50에 대해 강판(151)의 각 부위의 권취 온도(TcO)의 예측 결과가, Ttarget보다 큰지 작은지로, 부여되는 제어 코드가 다르다.
본 실시예에서는, 강판 속도가 저속인 강판(151)의 선단, 후단에 가까운 부 분은, 헤더를 폐쇄하는 방향의 제어 코드로 갱신되고, 강판 속도가 고속인 강판(151)의 중앙부는, 헤더를 개방하는 방향의 제어 코드로 갱신되는 예를 나타내고 있다. 구체적으로는 도10의 처리 2회째에 나타내는 바와 같이 선단부, 후단부는, 1회째의 처리의 S8-5에서 nL = 50, nH = 100으로 갱신된 결과, 제어 코드는 그 평균인 75로 갱신되어 있다. 한편, 중앙부는 1회째의 처리의 S8-5에서 nL = 0, nH = 50으로 갱신된 결과, 제어 코드는 25로 갱신되어 있다. 이와 같이 하여, 도8의 S8-3 내지 8-6을 반복함으로써, 제어 코드가 순차 갱신된다.
도11에 프리셋 제어 수단이 최종적으로 출력하는 제어 코드의 예를 나타낸다. 도11의 예에서, 강판(151)은 선단으로부터의 거리에 대응하여 길이 방향으로 1 m 단위로 메쉬로 나누어져 있고, 메쉬에 대응하여, 제어 코드가 할당된다. 냉각 장치는 강판의 표면과 이면에 대응하여 상부 냉각 장치(171)와 하부 냉각 장치(172)가 있으므로, 제어 코드로서는, 상부 헤더와 하부 헤더에 대응하여, 별개로 출력한다. 도11에서는, 강판(151)의 길이 방향에 대해, 선단으로부터 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. 도11에서는, 강판(151)의 동일 부위에 대응한 상부 헤더와 하부 헤더의 제어 코드를 동일하게 했지만, 다른 제어 코드를 설정하는 것도 가능하다.
도12에 스무딩 수단의 처리 결과를 나타낸다. 스무딩 수단(112)은 모델 베스트 프리셋 수단(111)의 출력에 대해, 냉각 헤더의 개폐를 평활화하는 처리를 행한다. 모델 베스트 프리셋 수단(111)이 출력한 제어 코드는, 강판 부위 3 m 내지 4 m의 구간에서, 전후의 부위에 비해, 함께 작아지고 있다. 이 경우, 일부의 냉각 헤더가 부위의 통과에 수반하여, 순간적으로 개폐하는 제어 지령이 출력된다. 스무딩 수단(112)에 의한 스무딩 처리 후는, 제어 코드 12를 14로 스무딩하는 것에 의해, 강판 부위에 대한 제어 코드의 변화는 단조로 되어, 스무딩 전의 문제는 해소되고 있다. 단주기로 냉각 헤더가 개폐하는 지령을 생성해도, 실제로는 냉각 헤더의 응답 지연 때문에 의미를 갖지 않는다. 따라서 이와 같은 스무딩 처리를 행하고, 냉각 헤더의 지령을 시간 방향으로 평활화한다. 평활화는, 각 제어 코드를 전후의 제어 코드와 비교하여, 함께 크거나 작은 경우에는, 전 또는 후의 제어 코드와 일치시키는 간단한 처리로 실현할 수 있다.
도13에 다이나믹 제어 수단의 구성을 나타낸다. 프리셋 제어 수단(110)이 출력한 제어 코드는, 강판(151)을 냉각 제어 중에, 다이나믹 제어 수단(120)에 의해 리얼타임으로 보정되고, 헤더 패턴 변환 수단(130)에 출력하는 최종적인 제어 코드가 결정된다. 다이나믹 제어 수단(120)은, 권취 온도계(175)로부터의 검출 온도를 이용하여, 이것과 목표 권취 온도와의 편차를 보정하는 권취 온도 편차 보정 수단(121)을 구비한다. 또한 권취 온도 편차 보정 수단(121)은, 다른 연산으로 보정량을 산출하는 제1 보정 수단(122)과 제2 보정 수단(123)을 구비하고 있다. 부가하여 다이나믹 제어 수단(120)은, 보정량의 계산에 사용하는 영향 계수 테이블(124), 제1 보정 수단(122)의 출력과 제2 보정 수단(123)의 출력 중 어느 쪽을 다이나믹 제어 수단(120)의 최종적으로 출력으로 할 것인지를 판정하여 절환하는 조작량 절환 수단(125)을 구비하고 있다.
다음에, 각 부의 동작을 상세하게 설명한다. 영향 계수 테이블(124)에는, 제어 코드의 변화에 대한 권취 온도의 변화가 저장되어 있다. 도14에 영향 계수 테이블(124)의 구성을 나타낸다. 영향 계수 테이블(124)에는, 냉각 헤더(174)를 하나 개방, 또는 폐쇄했을 때의 권취 온도(Tc)의 변화량에 대응한 수치인 ∂Tc/Δn(℃)이, 판 두께, 판속, 강종 인덱스로 층별되어 저장되어 있다. 도14의 예에서는, 판 두께가 3 ㎜ 이하, 강판(151)의 속도가 150 mpm 이하, 강종 인덱스가 1인 경우, (∂Tc/Δn) = 3.0 ℃로, 냉각 헤더(174)를 하나 개방 또는 폐쇄하면, 권취 온도계(175)에서 계측되는 권취 온도(Tc)가 3 ℃, 저하 또는 상승하는 것을 나타내고 있다. 본 실시예에서는 층별 항목을 판 두께, 판속, 강종 인덱스의 3개로 했지만, 줄일 수도 있고, 압연 스탠드(161)를 나왔을 때의 강판(151)의 온도 등을 더 추가하여, 늘리는 것도 고려된다.
다음에 권취 온도 편차 보정 수단의 처리를 도13을 기초로 하여 설명한다. 권취 온도 편차 보정 수단(121)은, 권취 온도계(175)로 검출한 권취 온도의, 목표 온도에 대한 편차의 크기에 대해, 개폐하는 헤더의 개수를 다른 연산으로 산출하는 제1 보정 수단(122)과 제2 보정 수단(123)을 구비하고 있다. 제1 보정 수단(122)은 제1 보정량 산출 수단(1302)과, 제1 보정량 산출 수단(1302)의 실행 타이밍을 설정하는 제1 기동 타이밍 생성 수단(1301)을 구비하고 있다.
도15에 제1 기동 타이밍 생성 수단의 처리를 나타낸다. 제1 기동 타이밍 생성 수단(1301)의 처리는, 강판(151)이 권취 온도계(175)를 통과한 타이밍에서, 개시된다. 우선 S15-1에서, 냉각 장치(170)에 있어서, 피드백 제어로 헤더를 개폐하 는 부위로부터 권취 온도계(175)까지의 강판(151)의 이송 시간을, 강판(151)의 속도를 이용하여 산출한다. S15-2에서는, 산출한 이송 시간, 냉각 헤더(174)의 개폐의 영향이 강판(151)에 전달될 때까지의 지연, 권취 온도계(175)의 지연의 총합을 기초로, 기동 주기를 산출한다. 냉각 헤더(174)의 개폐가 강판에 전달될 때까지의 지연은, 예를 들어 냉각 헤더(174)가 개방된 경우이면, 권취 온도 제어 장치(110)가 냉각 헤더 개방의 지령을 출력한 후, 물이 강판(151)에 닿을 때까지의 시간이다. 기동 주기는 총합 그 자체인 경우도 있고, 또한 적당한 마진을 가산한 시간을 주기로 해도 좋다.
S15-3에서, S15-2에서 산출한 기동 주기에 대해, 기동 타이밍인지 여부를 판정한다. 기동 타이밍인 경우에는, S15-4에서 기동 타이밍인 것을 나타내는 신호를 제1 보정량 산출 수단(1302)에 출력한다. S15-5에서, 강판(151)의 미단(尾端)이 권취 온도계(175)를 통과했는지 여부를 판정하고, 통과한 경우에는 처리를 종료한다. 통과하고 있지 않은 경우에는, S15-1 내지 S15-4의 처리를 반복한다.
제1 보정량 산출 수단(1302)은, 식12의 연산을 행한다. 즉 다이나믹 제어 수단(120)이 현재 출력하고 있는 보정량(Δn)pre에 대해, 권취 온도 편차(ΔTc)에 대응한 이하의 값을 가감산하여, Δn1을 산출한다. Δn1은 전회의 보정량에 대해, ΔTc의 영향을 적분한 값으로 된다.
[식12]
Δn1 = (Δn)pre + G1ㆍ{1/(∂Tc/Δn)}ㆍΔTc
단, G1 : 게인(상수), ∂n/∂Tc : 영향 계수 테이블(124)로부터 도입한 해당 층별의 영향 계수.
한편, 제2 기동 타이밍 생성 수단(1303)은, 제2 보정량 산출 수단(1304)에 대해 정주기로 기동 신호를 출력한다. 기동 신호를 수신하면, 제2 보정량 산출 수단(1304)은 권취 온도 편차(ΔTc)에 대응한 이하의 값을, Δn2로서 식13에 의해 산출한다. Δn2는, 현재의 ΔTc에 비례한 값으로 된다.
[식13]
Δn2 = G2ㆍ{1/(∂Tc/Δn)}ㆍΔTc
단, G2 : 게인(상수), ∂n/∂Tc : 영향 계수 테이블(124)로부터 도입한 해당 층별의 영향 계수.
본 실시예에서는 간단하게 하기 위해, 제1 보정량 산출 수단(1302)과 제2 보정량 산출 수단(1304)에서 사용하는 영향 계수를, 모두 영향 계수 테이블(124)에서 도입한 동일한 값으로 했지만, 처리의 차이에 따라서 다른 값으로 해도 좋다.
도16에 조작량 절환 수단(125)의 처리를 나타낸다. 우선 S16-1에서 강판(151)의 속도(V)를 도입한다. S16-2에서, 도입한 강판 속도(V)가, 정상 속도(V3)로부터 미리 정한 Δ를 감한 값보다 큰지 여부를 판정한다. 큰 경우에는, Δn으로서 제1 보정량 산출 수단(1302)의 출력 Δn1을 출력한다. 크지 않은 경우에는, Δn으로서 제2 보정량 산출 수단(1304)의 출력 Δn2를 출력한다.
도17에 강판 전역에서의, 제1 보정량 산출 수단(1302)과 제2 보정량 산출 수단(1304)의 절환의 모습을 모식도로 나타낸다. 횡축은 강판(151)이 압연 스탠드(161)로부터 공급된 후의 경과 시간이라도 좋고, 강판 선단으로부터의 길이라도 좋다. 도17에서는, 최고 속도(정상 속도)(V3)에 대해, 강판 속도가 (V3 - Δ)보다 큰 영역 (2)에서는, 제1 보정량 산출 수단(1302)의 출력이 다이나믹 제어 수단(120)의 출력으로서 선택된다. 한편, 그 이외의 영역 (1), 영역 (3)에서는, 제2 보정량 산출 수단(1304)의 출력이 다이나믹 제어 수단(120)의 출력으로서 선택된다. Δ는 최고 속도로부터의 마진으로서 적당하게 설정하면 좋지만, 실용상은, 5 내지 10 mpm 정도로 설정되는 경우가 많다.
다음에 헤더 패턴 변환 수단(130)의 처리를 설명한다. 여기서 강판(151)에는, 도18에 도시하는 바와 같이, 길이 방향으로 섹션(1801)이 정의되어 있고, 섹션 내에서 실시되는 조작량은 동일하다. 도18의 예에서는, 강판 선단으로부터 강판 후단에서, 합계 n개의 섹션이 정의되어 있고, 각각에 섹션 번호가 부여되어 있다. 즉 강판 선단의 섹션에 1, 이하, 강판 후단의 섹션에 n이 부여되어 있다.
도19에 헤더 패턴 변환 수단이 실행하는 알고리즘을 나타낸다. 헤더 패턴 변환 수단(130)은, S19-1에서, 냉각 헤더 바로 아래를 통과하고 있는 강판(151)의 선단으로부터의 거리(Lh)를 산출한다. 제어 장치(100)는, 다양한 목적으로 사용하는 목적에서, 이와 같은 거리 정보를 갖고 있다. S19-2에서 Lh가 0보다 작은지 여부를 판정하고, 작은 경우에는 강판(151)이 해당 냉각 헤더까지 도달하고 있지 않으므로, 처리를 하지 않고 S19-6으로 진행한다. 큰 경우에는, 강판(151)이 해당 냉각 헤더까지 도달하고 있으므로, S19-3에서 거리(Lh)에 대응한 제어 코드를 추출한다. 즉 Lh와 도8의 강판 부위를 대조하여, Lh에 대응하는 부위의 상부 헤더 제어 코드와 하부 헤더 제어 코드를 추출한다. 본 실시예에서 제어 코드는, 프리셋 제어 수단(110)이 설정한 값을, 다이나믹 제어 수단(120)이 보정한 값이다. S19-4에서 제어 코드로부터 냉각 헤더 개폐 패턴을 추출한다. 즉 도7의 제어 코드와 냉각 헤더 개폐 패턴의 대응을 이용하여, 우선 순위가 몇 개의 냉각 헤더까지를 개방하는지 결정한다. S19-5에서는, 냉각 헤더 우선 순위 테이블(116)에 저장되어 있는 정보를 이용하여, 구체적으로 개방하는 냉각 헤더를 특정하고, 최종적으로 해당 냉각 헤더의 개폐를 결정한다. S19-6에서, 모든 냉각 헤더에 대한 연산이 종료하고 있는지 여부를 판정하고, 종료하고 있지 않은 경우에는, 종료할 때까지 S19-1 내지 S19-5의 처리를 반복한다.
본 실시예에서는 냉각 헤더수가 상하 모두 100인 경우를 예로 설명했지만, 헤더수로서는 설비에 따라서 다양한 수가 가능하다. 또한 제어 코드를, 프리셋 제어 수단(110)이 설정한 값을, 다이나믹 제어 수단(120)이 보정한 값으로서 일괄화했지만, 적용 뱅크를 구별하여 대응하는 것도 고려할 수 있다. 예를 들어, 다운 코일러(180)에 가까운 최종 2 뱅크를 다이나믹 제어용, 그 이외를 프리셋 제어용으로 하고, 전자를 다이나믹 제어 수단(120)이 출력한 Δn에 따라서 제어하고, 후자를 프리셋 제어 수단(110)이 출력한 제어 코드에 따라서, 독립적으로 제어하는 것도 고려할 수 있다. 또한 본 실시예에서는 스무딩 수단(112)을 구비했지만, 생략하는 구성도 고려할 수 있다. 또한 본 실시예에서는 제어 지령을 제어 코드로 표현하는 경우에 대해 설명했지만, 헤더 패턴을 직접 제어 지령으로 하는 등, 제어 지령의 표현 방법으로서는 여러가지를 고려할 수 있다.
[제2 실시예]
본 실시예에서는, 조작량 절환 수단(125)이, 제1 보정량 산출 수단(1302)의 출력의 유효성을 판단한 후, 제1 보정량 산출 수단(1302)의 출력을 이용하여 보정량을 갱신하는지 여부를 판정하는 예를 나타낸다.
도20에 조작량 절환 수단(125)의 처리 알고리즘을 나타낸다. 우선 S20-1에서 강판(151)의 속도(V)를 도입한다. S20-2에서, 냉각 장치(170)의 피드백 제어로 헤더를 개폐하는 부위로부터 권취 온도계(175)까지의 강판(151)의 이송 시간을, 강판(151)의 속도를 이용하여 산출한다. S20-3에서는, 산출한 이송 시간, 냉각 헤더(174)의 개폐의 영향이 강판(151)에 전달될 때까지의 지연, 권취 온도계(175)의 지연의 총합을 기초로, 기동 간격을 산출한다. S20-4에서, S20-3에서 산출한 기동 간격에 대해, 이 사이에 강판(151)의 속도가 변화되었는지 여부를 판정한다. 속도 변화가 없었던 경우에는, 제1 보정량 산출 수단(1302)에서 적절한 보정량이 산출되어 있다고 판정하고, S20-5에서 제1 보정량 산출 수단(1302)의 출력 Δn1을, 보정량으로서 출력한다. 속도가 변화된 경우에는, 제1 보정량 산출 수단(1302)의 산출치의 신뢰성이 낮다고 판단하고, S20-6에서 Δn의 전회치가, 차회도 유지된다.
[제3 실시예]
본 실시예에서는, 조작량 절환 수단(125)이 마찬가지로, 제1 보정량 산출 수단(1302)의 출력의 유효성을 판단한 후, 제l의 보정량 산출 수단(1302)의 출력을 이용하여 보정량을 갱신하는지 여부를 판정하는 예를 나타낸다.
도21에 조작량 절환 수단(125)의 처리 알고리즘을 나타낸다. 우선 S21-1에서 강판(151)의 속도(V)를 도입한다. S21-2에서 도입한 강판 속도(V)가, 정상 속 도(V3)로부터 미리 정한 Δ를 감한 값보다 큰지 여부를 판정한다. 큰 경우에는, 제1 보정량 산출 수단(1302)에서 적절한 보정량이 산출되어 있다고 판정하고, S21-3에서 Δn으로서 제1 보정량 산출 수단(1302)의 출력 Δn1을 출력한다. 크지 않은 경우에는, 제1 보정량 산출 수단(1302)의 산출치의 신뢰성이 낮다고 판단하고, S21-4에서 Δn의 전회치가, 차회도 유지된다.
[제4 실시예]
본 실시예에서는, 다이나믹 제어 수단(120)에 조작량 합성 수단(2201)을 구비하고, 제1 보정 수단(122)의 출력과 제2 보정 수단(123)의 출력을, 조작량 합성 수단(2201)에서 합성하여 Δn을 산출하는 실시예를 나타낸다.
도22에서, 조작량 합성 수단(2201)은, 제1 보정 수단(122)이 구비한 제1 보정량 산출 수단(1302)의 출력 Δn1의 출력과, 제2 보정 수단(123)이 구비한 제2 보정량 산출 수단(1304)의 출력 Δn2의 출력을, 도입한 강판 속도를 지표에 선택 또는 합성하는 것에 의해, Δn을 산출하여 출력한다.
도23에, 강판(151)의 속도에 대해, 최고 속도(V3)로부터의 편차에 따라서, 조작량 합성 수단(2201)의 처리가 다른 예를 나타낸다. 도23에 나타내는 바와 같이 최고 속도(V3)에 대해, 강판 속도가 (V3 - Δ1) 이상의 영역을 영역 (2), (V3 - Δ2) 이상에서 (V3 - Δ1) 미만의 영역을 영역 (4), (5), (V3 - Δ2) 미만의 영역을 영역 (1), (3)으로 정의한다.
도24에 조작량 합성 수단(2201)이 실행하는 알고리즘을 나타낸다. S24-1에서 강판(151)의 속도(V)를 도입한다. 다음에 S24-2에서 속도 영역을 판정한다. 영역 (1), (3)의 경우에는 S24-3에서, Δn으로서 제2 보정량 산출 수단(1304)의 출력 Δn2를 출력한다. 한편, 영역 (4), (5)의 경우에는 S24-5에서, 제1 보정량 산출 수단(1302)의 출력 Δn1과 제2 보정량 산출 수단(1304)의 출력 Δn2를 합성하여 Δn을 산출하고, 출력한다. 합성 처리로서는, 예를 들어 식14와 같이, 강판 속도(V)와 정상 속도(V3)의 상대 관계를 이용하여 Δn1과 Δn2를 안분함으로써, 행하는 것이 고려된다.
[식14]
Δn = (V/V3)ㆍΔn1 + {(V3 - V)/V3}ㆍΔn2
또한 S24-2에서 영역 (2)라 판정된 경우에는, S24-5에서 Δn으로서 제1 보정량 산출 수단(1302)의 출력 Δn1을 출력한다.
[제5 실시예]
본 실시예에서는, 수냉 모델이나 공냉 모델의 튜닝을, 플랜트 메이커가 원격으로부터 인터넷을 이용한 서비스로서 행하는 경우를 나타낸다.
도25에 시스템의 전체 구성을 나타낸다. 메이커는 제어 대상(150)으로부터 제어 장치(100)가 도입한 권취 온도나, 이것에 관련된 헤더 패턴, 강판(151)의 속도, 냉각 전 온도 등의 실적 데이터나 판 두께, 판 폭 등의 프라이머리 정보를, 네트워크(2511), 서버(2510), 회선망(2503)을 통해, 자사의 서버(2504)에 도입한다. 그리고 튜닝용 데이터베이스(2505)에 저장한다.
메이커(2502)는 모델 튜닝 수단(2506)을 갖고 있고, 철강 회사(2501)로부터의 요구에 따라서, 튜닝용 데이터베이스(2505)에 축적된 데이터를 이용하여 제1 실 시예에서 서술한 영향 계수 테이블(124)의 값을 추정하고, 계산 결과를 철강 회사(2501)에 송신한다. 보정 계산은, 예를 들어「모델 튜닝을 높은 정밀도로 행하는 어저스팅 뉴럴넷의 구성과 학습 방식」(전기 학회 논문지 D, 2005년 4월호)에 일례를 나타내는 바와 같이, 다양한 방식이 알려져 있다. 모델 튜닝의 대가는, 튜닝 횟수에 대응되어도 좋고, 튜닝의 결과 향상한 제어 결과에 대응된 성과 보수라도 좋다.
본 발명은 강판 속도가 급격하게 변화되는 스테켈 밀에서 현저한 효과를 발휘하지만, 탠덤 밀을 포함한 열간 압연 라인의 냉각 제어에 널리 적용할 수 있다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 제어 시스템을 나타낸 구성도.
도2는 스테켈 밀 구성을 나타낸 설명도.
도3은 목표 권취 온도 테이블의 구성을 나타낸 설명도.
도4는 속도 패턴 테이블의 구성을 나타낸 설명도.
도5는 속도 패턴의 예를 나타낸 설명도.
도6은 냉각 헤더 우선 순위 테이블의 구성을 나타낸 설명도.
도7은 헤더 개폐 패턴과 제어 코드의 대응예의 설명도.
도8은 모델 베스트 프리셋 수단의 처리를 나타내는 흐름도.
도9는 권취 온도 예측 계산의 상세 처리를 나타내는 흐름도.
도10은 냉각 헤더 개폐 패턴과 제어 코드의 대응 테이블의 설명도.
도11은 강판 부위와 제어 코드의 대응 테이블의 설명도.
도12는 스무딩 처리의 설명도.
도13은 다이나믹 제어 수단의 구성도.
도14는 영향 계수 테이블의 설명도.
도15는 제1 기동 타이밍 생성 수단의 처리를 나타내는 흐름도.
도16은 제1 실시예의 조작량 절환 수단의 처리를 나타내는 흐름도.
도17은 조작량 절환 수단이 강판 속도에 착안하여 보정 수단을 절환하는 모식도.
도18은 강판 길이 방향에 정의한 섹션의 설명도.
도19는 헤더 패턴 변환 수단의 처리를 나타내는 흐름도.
도20은 제2 실시예의 조작량 절환 수단의 처리를 나타내는 흐름도.
도21은 제3 실시예의 조작량 절환 수단의 처리를 나타내는 흐름도.
도22는 다이나믹 제어 수단의 다른 실시예를 나타내는 구성도.
도23은 조작량 합성 수단이 강판 속도에 착안하여 보정 수단을 절환/합성하는 모식도.
도24는 조작량 합성 수단의 처리를 나타내는 흐름도.
도25는 제어 모델의 튜닝을 원격 서비스하는 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 제어 장치
111 : 모델 베스트 프리셋 수단
112 : 스무딩 수단
114 : 목표 권취 온도 테이블
115 : 속도 패턴 테이블
116 : 냉각 헤더 우선 순위 테이블
117 : 판온 추정 모델
120 : 다이나믹 제어 수단
121 : 권취 온도 편차 보정 수단
122 : 제1 보정 수단
123 : 제2 보정 수단
124 : 영향 계수 테이블
125 : 조작량 절환 수단
130 : 헤더 패턴 변환 수단
150 : 제어 대상
160 : 스테켈 밀
170 : 권취 냉각 장치
180 : 다운 코일러

Claims (10)

  1. 열간 압연기에서 압연된 강판을, 상기 열간 압연기의 출구측에 구비된 냉각 장치에서 냉각하고, 다운 코일러로 권취되기 전의 강판의 온도를 소정의 목표 온도로 제어하는 권취 온도 제어 장치에 있어서,
    강판의 권취 온도를 추정하기 위한 판온 추정 모델과,
    냉각에 앞서, 목표 권취 온도와 강판의 속도에 관한 정보로부터, 상기 판온 추정 모델을 이용하여 권취 온도를 추정하고, 추정 결과를 이용하여 목표 권취 온도를 실현하기 위한 냉각 장치로의 제어 지령을 산출하여 출력하는 프리셋 제어 유닛과,
    냉각 제어 중의 권취 온도를 관측하고, 관측 결과와 목표 권취 온도와의 편차로부터 제어 지령의 보정량을 산출하여 출력하는 다이나믹 제어 유닛을 구비하고,
    또한 상기 다이나믹 제어 유닛은, 상기 편차에 대응하여 산출된 제어 지령의 보정량과 다이나믹 제어 유닛이 현재 출력하고 있는 제어 지령의 보정량으로부터, 다이나믹 제어 유닛이 차회 출력하는 보정량을 산출하는 제1 보정 유닛과, 상기 편차에 대응하여 산출된 제어 지령의 보정량을 다이나믹 제어 유닛이 차회 출력하는 제어 지령의 보정량에 직접 대응시켜 출력하는 제2 보정 유닛과, 상기 강판의 속도를 도입하고, 강판 속도에 따라서 제1 보정 유닛의 출력과 제2 보정 유닛의 출력 중 어느 하나를 선택하여, 다이나믹 제어 유닛이 차회 출력하는 보정량을 결정하는 조작량 절환 유닛을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 권취 온도 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 강판 속도가 소정치보다 클 때에는 상기 제1 보정 유닛의 출력, 그 이외일 때에는 상기 제2 보정 유닛의 출력을 선택하는 것을 특징으로 하는 권취 온도 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 보정 유닛은, 강판 속도에 대응시켜 차회의 보정 연산의 기동 타이밍을 결정하는 제1 기동 타이밍 생성 유닛을 구비하고, 상기 제2 보정 유닛은, 미리 정해진 소정의 주기로 차회의 보정 연산의 기동 타이밍을 결정하는 제2 기동 타이밍 생성 유닛을 구비한 것을 특징으로 하는 권취 온도 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 기동 타이밍 생성 유닛은, 강판 속도, 상기 냉각 장치 중에서 제어 지령의 변경에 의해 조작량이 변경되는 부위와 권취 온도계의 거리, 제어 지령 변경의 영향이 강판 온도에 미칠 때까지의 시간을 이용한 연산으로, 차회의 보정 연산의 기동 타이밍을 결정하는 것을 특징으로 하는 권취 온도 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 조작량 절환 유닛은, 상기 제1 기동 타이밍 생성 유닛이 결정한 전회와 차회의 기동 간격 사이에서 강판 속도가 변화하고 있는지 여부를 검출하고, 변화가 없었던 경우에는 제1 보정 유닛의 출력을 이용하여, 다이나믹 제어 유닛이 차회 출력하는 보정량을 결정하고, 변화가 있었던 경우에는 다이나믹 제어 유닛이 현재 출력하고 있는 보정량을 차회도 유지하는 것을 특징으로 하는 권취 온도 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 조작량 절환 유닛은, 상기 강판의 속도를 도입하고, 강판 속도가 미리 정해진 값보다 클 때에는, 제1 보정 유닛의 출력을 이용하여 다이나믹 제어 유닛이 차회 출력하는 보정량을 결정하고, 그 이외일 때에는 다이나믹 제어 유닛이 현재 출력하고 있는 보정량을 차회도 유지하는 것을 특징으로 하는 권취 온도 제어 장치.
  7. 열간 압연기에서 압연된 강판을, 상기 열간 압연기의 출구측에 구비된 냉각 장치에서 냉각하고, 다운 코일러로 권취되기 전의 강판의 온도를 소정의 목표 온도로 제어하는 권취 온도 제어 장치에 있어서,
    강판의 권취 온도를 추정하기 위한 판온 추정 모델과,
    냉각에 앞서, 목표 권취 온도와 강판의 속도에 관한 정보로부터, 상기 판온 추정 모델을 이용하여 권취 온도를 추정하고, 추정 결과를 이용하여 목표 권취 온도를 실현하기 위한 냉각 장치로의 제어 지령을 산출하여 출력하는 프리셋 제어 유닛과,
    냉각 제어 중의 강판의 권취 온도를 관측하고, 관측 결과와 목표 권취 온도 와의 편차로부터 제어 지령의 보정량을 산출하여 출력하는 다이나믹 제어 유닛을 구비하고,
    또한 상기 다이나믹 제어 유닛은, 상기 편차를 이용하여 산출한 제어 지령의 수정량과 다이나믹 제어 유닛이 현재 출력하고 있는 보정량으로부터, 다이나믹 제어 유닛이 차회 출력하는 보정량을 산출하는 제1 보정 유닛과, 상기 편차를 이용하여 산출한 제어 지령의 수정량을 다이나믹 제어 유닛이 차회 출력하는 보정량에 직접 대응시켜 출력하는 제2 보정 유닛과, 상기 강판의 속도를 도입하고, 제1 보정 유닛의 출력과 제2 보정 유닛의 출력에 대해, 강판 속도에 따른 가중치 부여를 행하여 다이나믹 제어 유닛이 차회 출력하는 보정량을 결정하는 조작량 합성 유닛을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 권취 온도 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 조작량 합성 유닛은, 강판 속도가 미리 정해진 제1 속도보다 클 때에는 제1 보정 유닛을 선택하고, 강판 속도가 미리 정해진 제2 속도보다 작을 때에는 제2 보정 유닛을 선택하고, 강판 속도가 제1 속도와 제2 속도 사이에 있을 때에는, 강판 속도에 따른 가중치 부여를 행하여 다이나믹 제어 유닛이 차회 출력하는 보정량을 결정하는 것을 특징으로 하는 권취 온도 제어 장치.
  9. 열간 압연기에서 압연된 강판을, 상기 열간 압연기의 출구측에 구비된 냉각 장치에서 냉각하고, 다운 코일러로 권취되기 전의 강판의 온도를 소정의 목표 온도로 제어하는 권취 온도 제어 방법에 있어서,
    냉각에 앞서, 목표 권취 온도와 강판의 속도에 관한 정보로부터, 판온 추정 모델을 이용하여 권취 온도를 추정하고, 추정 결과를 이용하여 목표 권취 온도를 실현하기 위한 냉각 장치로의 제어 지령을 출력하는 프리셋 제어를 행하고,
    냉각 제어 중의 강판의 권취 온도를 관측하고, 관측 결과와 목표 권취 온도와의 편차로부터 제어 지령의 보정량을 출력하는 다이나믹 제어를 행하고,
    또한 관측 결과와 목표 권취 온도와의 편차를 이용하여 산출한 제어 지령의 보정량과 다이나믹 제어 유닛이 현재 출력하고 있는 보정량으로부터 제1 보정량을 산출하고, 관측 결과와 목표 권취 온도와의 편차를 이용하여 산출한 제어 지령의 보정량으로부터 직접 제2 보정량을 산출하고, 도입한 강판 속도에 따라서 제1 보정량과 제2 보정량 중 어느 하나를 선택하여, 다이나믹 제어에 있어서의 차회의 보정량을 결정하는 것을 특징으로 하는 권취 온도 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 보정량의 산출 타이밍은, 강판 속도, 상기 냉각 장치 중에서 제어 지령의 변경에 의해 조작량이 변경되는 부위와 권취 온도계의 거리, 제어 지령 변경의 영향이 강판 온도에 미칠 때까지의 시간을 이용한 연산으로 결정되고, 상기 제2 보정량의 산출 타이밍은, 미리 정해진 소정의 주기로 결정되는 것을 특징으로 하는 권취 온도 제어 방법.
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