KR20120095274A

KR20120095274A - 열간 압연 라인의 제어 장치

Info

Publication number: KR20120095274A
Application number: KR1020110024682A
Authority: KR
Inventors: 카즈토시 키타고우; 미츠히코 사노
Original assignee: 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
Priority date: 2011-02-18
Filing date: 2011-03-21
Publication date: 2012-08-28
Also published as: CN102641893A; TWI481452B; KR101204180B1; JP5616817B2; JP2012170963A; TW201235123A; CN102641893B

Abstract

[과제]
목표한 압연 소요 시간을 실현하고. 또한, 에너지 소비량을 억제할 수 있는 열간 압연 라인의 제어 장치를 제공한다.
[해결 수단]
냉각 스프레이의 유량 및 압연 속도의 속도 패턴을 계산하는 초기 스케줄 계산 장치와, 냉각 스프레이의 유량을 수정하고, 냉각 스프레이의 유량의 수정만으로는 마무리밀 출측 온도를 대상 피압연재의 전체 길이에 걸쳐서 목표치로 할 수가 없는 경우, 및 속도 패턴에 관한 속도 변경율을 입력한 경우에, 속도 패턴을 수정하는 스케줄 수정 장치와, 속도 패턴을 이용하여 대상 피압연재의 압연 소요 시간을 산출하는 압연 시간 예측 산출 장치와, 압연 소요 시간이 목표 압연 시간 이내가 되도록 산출한 속도 변경율을 스케줄 수정 장치에 출력하는 압연 시간 조정 장치와, 속도 패턴을 이용하여 계산한 압연 파워를 시간 적분하여 얻어지는 에너지 소비량이 최소가 되도록 계산된 속도 변경율을 스케줄 수정 장치에 출력하는 에너지 소비량 조정 장치를 구비한다.

Description

열간 압연 라인의 제어 장치{CONTROL APPARATUS OF HOT ROLLING LINE}

본 발명은, 금속제품을 제조하는 열간 압연 라인의 제어 장치에 관한 것이다.

통상, 열간 압연 라인은, 피압연재를 가열하는 가열로, 가열된 피압연재를 압연하는 조(粗)밀(mill) 및 마무리(仕上)밀(mill), 피압연재를 냉각하는 냉각 장치, 및 압연 후의 피압연재를 코일형상으로 권취(券取)하는 권취기로 구성된다.

열간 압연 라인에서의 피압연재의 온도 이력은, 피압연재의 재질(기계적 성질)에 영향을 준다. 또한, 압연 처리중의 피압연재의 온도는 피압연재의 경도를 변화시켜, 압연 처리에 필요로 하는 에너지 소비량에 크게 영향을 준다. 이 때문에, 열간 압연 라인의 조밀 출측(出側), 마무리밀 입측(入側), 마무리밀 출측 등에 온도계를 배치하여, 온도 계측을 행하고 있다.

피압연재에 대해 소망하는 재질을 실현하기 위해, 가열로 내의 분위기 온도가 조정되고, 피압연재가 가열된다. 하나의 피압연재가 가열로로부터 추출(抽出)되고 나서 다음의 피압연재가 가열로로부터 추출되기 까지의 시간을 나타내는 「추출 간격 시간」은, 최대 생산 피치를 달성하기 위해, 조업 조건이나 반송 순서의 예측 등으로부터 결정된다. 예를 들면, 먼저 압연 처리된 피압연재와 후속의 피압연재가 열간 압연 라인상에서 충돌하지 않는 최단(最短)의 간격이되도록, 추출 간격 시간이 결정된다.

이때, 마무리밀의 압연 스탠드 사이에 설치된 냉각 스프레이(이하에서의 「ISC」라고 한다)의 유량(流量), 및 피압연재가 마무리밀 내를 반송되는 압연 속도를 조정함으로써, 피압연재의 전체 길이에 걸쳐서, 마무리밀 출측에서의 피압연재의 목표 온도를 달성?유지하고 있다.

상기한 바와 같이, 피압연재의 압연 처리에서는, 제품의 재질, 생산량을 고려하여 압연 스케줄이 계획되고, 열간 압연 라인이 제어된다. 마무리밀 출측 온도(이하에서, 「FDT」라고 한다)는, 제품의 재질을 확보하기 위해, 지정된 목표치로 제어될 필요가 있다. 또한, 마무리밀 입측에서, 피압연재의 선단(先端)부터 미단(尾端)을 향하여 피압연재의 온도가 서서히 저하되는 「서멀 런 다운」이라고 불리는 현상이 일어난다. 이 때문에, 피압연재의 전체 길이에 걸쳐서 FDT를 목표 온도로 유지하기 위해, 피압연재 전체 길이에 걸쳐서, 가속하면서 ISC 유량을 조정할 필요가 있다.

한편, 제품의 생산량을 늘리기 위해서는, 피압연재의 추출 간격 시간을 단축할 필요가 있다. 추출 간격 시간을 단축하는데는, 열간 압연 라인상에서 피압연재끼리가 충돌하지 않는 범위에서 압연 속도를 올릴 필요가 있다. 그러나, 일반적으로 금속재료를 변형시키는 경우, 부여하는 변형이 동일하여도, 변형 속도가 클수록 변형에 필요로 하는 응력(변형 저항)이 증대한다. 이 때문에, 압연 속도를 올리면 압연에 필요로 하는 에너지 소비량은 증가한다.

따라서 압연 속도는, FDT를 목표치에 제어할 수 있는 범위에서, 생산량을 늘리기 위해서는 가능한 한 올릴 필요가 있고, 에너지 소비량을 저감하기 위해서는 가능한 한 내릴 필요가 있다.

에너지 소비량을 억제하는 방법으로서, 마무리밀의 앞에 가열 장치를 설치하고 있는 열간 압연 라인을 대상으로 하여, 마무리밀에 의한 압연의 최고 속도와 가열 장치의 승온량으로부터 결정되는 에너지 소비량이 최소가 되도록, 마무리밀에서의 압연 최고 속도 및 가열 장치의 승온량을 결정하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 단, 특허 문헌 1에서 제안된 방법에서는, 압연 속도를 내림에 의해 생산량이 저하되는 것에 대해 고려되어 있지 않다.

또한, 에너지 소비량을 예측 계산하는 방법으로서, 압연 처리의 실적 데이터에 의거하여 피압연재 1개당의 압연 소요 시간을 예측하고, 가열로 내의 슬라브 데이터로부터 피압연재마다의 압연 시각을 예측하고, 피압연재 1개마다의 압연 전력을 압연 가공량에 의거하여 예측하고, 압연 공장의 에너지 소비량을 예측하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조). 단, 특허 문헌 2에서 제안된 방법에서는, 압연 속도의 변화에 의한 에너지 소비량에의 영향은 고려되어 있지 않다.

[특허 문헌]

특허 문헌 1: 일본 특허 제3444267호 공보

특허 문헌 2: 일본 특개소64-15201호 공보

열간 압연 라인에서의 에너지 소비량을 억제하기 위해 압연 속도를 내림에 의해, 압연 소요 시간이 증대하고, 목표로 하는 생산량을 달성하기 위해 필요한 추출 간격 시간을 확보할 수가 없게 될 가능성이 있다. 한편, 압연 속도를 올림에 의해, 목표한 압연 소요 시간을 실현할 수는 있지만, 에너지 소비량이 증가하여 버린다는 문제가 있다.

상기 문제점을 감안하여, 본 발명은, 목표한 압연 소요 시간을 실현하고, 또한, 에너지 소비량을 억제할 수 있는 열간 압연 라인의 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 한 양태에 의하면, 가열로, 및, 연속하여 배치된 복수의 압연 스탠드와 복수의 압연 스탠드 사이에 배치된 냉각 스프레이를 갖는 마무리밀을 구비하는 열간 압연 라인의 제어 장치로서, (ㄱ) 압연 처리 예정의 복수의 피압연재에 관한 압연 처리 스케줄을 포함하는 조업 정보에 의거하여, 가열로로부터 복수의 피압연재가 추출되는 추출 간격 시간을 산출하는 추출 간격 산정 장치와, (ㄴ) 추출 간격 시간과 조업 정보를 이용하여, 복수의 피압연재의 하나인 대상 피압연재의 목표 압연 시간을 산출하는 목표 압연 시간 산출 장치와, (ㄷ) 조업 정보에 의거하여, 냉각 스프레이의 유량, 및 대상 피압연재가 열간 압연 라인을 반송되는 압연 속도의 속도 패턴을 계산하는 초기 스케줄 계산 장치와, (ㄹ) 냉각 스프레이의 유량을 수정하고, 또한, 냉각 스프레이의 유량의 수정만으로는 마무리밀 출측 온도를 대상 피압연재의 전체 길이에 걸쳐서 목표치로 할 수가 없는 경우, 및 속도 패턴에 관한 속도 변경율을 입력한 경우에, 속도 패턴을 수정하는 스케줄 수정 장치와, (ㅁ) 속도 패턴을 이용하여 대상 피압연재의 압연 소요 시간을 산출하는 압연 시간 예측 산출 장치와, (ㅂ) 압연 소요 시간이 목표 압연 시간 이내가 되도록 속도 변경율을 산출하고, 산출된 속도 변경율을 스케줄 수정 장치에 출력하는 압연 시간 조정 장치와, (ㅅ) 열간 압연 라인에 설정된 복수의 목표점에서의 압연 파워를 속도 패턴을 이용하여 계산하고, 압연 파워를 시간 적분하여 얻어지는 에너지 소비량이 최소가 되도록 계산된 속도 변경율을 스케줄 수정 장치에 출력하는 에너지 소비량 조정 장치를 구비하고, 압연 소요 시간이 목표 압연 시간 이하인 범위에서, 에너지 소비량이 최소가 되도록 냉각 스프레이의 유량 및 속도 패턴을 결정하는 제어 장치가 제공된다.

본 발명에 의하면, 목표한 압연 소요 시간을 실현하고, 또한, 에너지 소비량을 억제할 수 있는 열간 압연 라인의 제어 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1의 실시 형태에 관한 제어 장치의 구성을 도시하는 모식도.
도 2는 열간 압연 라인의 구성례를 도시하는 모식도.
도 3은 본 발명의 제 1의 실시 형태에 관한 제어 장치에 의해 제어 기준치를 산출하는 방법을 설명하기 위한 플로우 차트.
도 4는 도 1에 도시한 열간 압연 라인의 압연밀 주변의 구성례를 도시하는 모식도.
도 5는 피압연재의 세그먼트 번호와 목표점 번호를 도시하는 모식도.
도 6은 본 발명의 제 1의 실시 형태에 관한 제어 장치에 의한 압연 시간의 결정 방법을 설명하기 위한 개념도.
도 7은 피압연재의 길이 방향에서의 압연 파워의 변화를 도시하는 모식도.
도 8은 본 발명의 제 1의 실시 형태에 관한 제어 장치에 의한, 냉각 스프레이의 유량을 변화시킨 경우의 수속 계산의 예를 설명하기 위한 플로우 차트.
도 9는 본 발명의 제 1의 실시 형태에 관한 제어 장치에 의한 속도 수정 방법의 예를 설명하기 위한 개념도.
도 10은 본 발명의 제 2의 실시 형태에 관한 제어 장치에 의해 추출 간격 시간을 결정하는 방법을 설명하기 위한 플로우 차트.
도 11은 본 발명의 제 4의 실시 형태에 관한 제어 장치의 구성을 도시하는 모식도.

다음에, 도면을 참조하여, 본 발명의 제 1 내지 제 4의 실시 형태를 설명한다. 이하의 도면의 기재에서, 동일 또는 유사한 부분에는 동일 또는 유사한 부호를 붙이고 있다. 이하에 나타내는 실시 형태는, 본 발명의 기술적 사상을 구체화하기 위한 장치나 방법을 예시하는 것으로서, 본 발명의 실시 형태는, 구성 부품의 구조, 배치 등을 하기한 것으로 특정하는 것이 아니다. 본 발명의 실시 형태는, 특허청구의 범위에서, 여러가지의 변경을 가할 수 있다.

(제 1의 실시 형태)

본 발명의 제 1의 실시 형태에 관한 열간 압연 라인의 제어 장치(10)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 열간 압연 라인(20)의 제어 장치로서, 조업 조건 처리 장치(11), 추출 간격 산출 장치(12), 목표 압연 시간 산출 장치(13), 초기 스케줄 계산 장치(14), 스케줄 수정 장치(15), 압연 시간 예측 산출 장치(16), 압연 시간 조정 장치(17), 에너지 소비량 조정 장치(18)를 구비한다.

제어 장치(10)에 의해 제어되는 열간 압연 라인(20)은, 가열로, 및, 연속하여 배치된 복수의 압연 스탠드와 복수의 압연 스탠드 사이에 배치된 냉각 스프레이를 갖는 마무리밀을 구비한다. 제어 장치(10)의 상세를 설명하기 전에, 열간 압연 라인(20)에 관해 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2에 도시한 열간 압연 라인(20)는, 가열로(21), 조밀(23), 마무리밀(26), 권취기(28)를 갖는다. 도 2는, 피압연재(100)가 가열로(21)로부터 반출된 상태를 나타낸다.

가열로(21)로부터 추출된 피압연재(100)는, 가역식 (可逆式)의 조밀(23)에 의해 압연된다. 조밀(23)는, 통상 1대(臺) 내지 수대의 압연 스탠드를 가지며, 피압연재(100)를 왕복시키면서 조밀(23)에 수회(數回) 통과시킴에 의해, 조밀 출측에서 목표한 중간 바 판두께까지 압연된다. 조밀(23)의 압연 스탠드에 피압연재(100)를 통과시키는 것을 이하에서 「패스」라고 한다.

조밀(23)에서 압연된 후, 피압연재(100)는 조밀(23) 출측부터 마무리밀(26) 입측까지 반송되고, 예를 들면 5 내지 7기(基)의 압연 스탠드(260)로 이루어지는 마무리밀(26)에 의해 소망하는 제품 판두께까지 압연된다. 마무리밀(26)의 압연 스탠드(260) 사이에는, 도 2에서는 도시가 생략된 냉각 스프레이(ISC)가 설치되어 있다.

또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 조밀(23)의 입측에 조밀 입측 디스케일러(22)가 배치되고, 마무리밀(26)의 입측에 마무리밀 입측 디스케일러(25)가 배치되어 있다. 또한, 조밀(23)과 마무리밀(26) 사이의 반송 테이블 에어리어에 코일 박스(24)가 배치되어 있다.

마무리밀(26)로부터 반출된 피압연재(100)은, 냉각 장치(27)에서 냉각된 후, 권취기(28)에 의해 코일형상으로 권취된다. 냉각 장치(27)는, 예를 들면 수냉 장치이다.

또한, 열간 압연 라인(20)의 피압연재(100)의 반송 방향에 따라, 조밀 출측 온도계(291), 마무리밀 입측 온도계(292), 마무리밀 출측 온도계(293) 등의 복수의 온도계가 배치되어 있다. 이들의 온도계에 의해, 열간 압연 라인(20)의 각 위치에서의 피압연재(100)의 온도가 측정된다.

다음에, 도 1에 도시한 제어 장치(10)에 관해 설명한다.

조업 조건 처리 장치(11)는, 입력된 조업 정보로부터, 추출 간격 산출 장치(12) 및 초기 스케줄 계산 장치(14)에 필요한 조업 조건(PDI)을 출력한다. 조업 정보는, 소망하는 생산량을 실현하기 위해 설정된 조업 지령이나, 오퍼레이터에 의해 지정된 입력 정보 등으로서 제어 장치(10)에 입력된다. 조업 정보에는, 압연 처리 예정의 복수의 피압연재에 대한 압연 처리 스케줄이 포함되어 있고, 예를 들면 FDT의 목표치, 제품의 판두께?판폭, 가열로(21)에 추입(抽入)되는 슬라브의 판두께?판폭. 길이, 가열로(21)의 추출 온도 등을 포함하는 정보이다.

추출 간격 산출 장치(12)는, 피처리재의 갯수나 총 처리 시간 등의 조업 조건(PDI)에 의거하여, 가열로(21)로부터 순차적으로 추출되는 피압연재(100)의 추출 간격 시간(t_EX)를 산출한다. 또한, 추출 간격 시간(t_EX)은, 하나의 피압연재(100)가 가열로(21)로부터 추출되고 나서 다음의 피압연재(100)가 가열로(21)로부터 추출되기 까지의 시간이다.

목표 압연 시간 산출 장치(13)는, 추출 간격 시간(t_EX)과 조업 정보에 포함되는 압연 속도의 정보 등을 이용하여, 열간 압연 라인(20)에서 처리 예정의 피압연재(100)에 관해 목표 압연 시간(t_Tar)을 산출한다.

초기 스케줄 계산 장치(14)는, 조업 조건(PDI)에 의거하여, 마무리밀 출측에서의 목표로 하는 판두께나 피압연재 온도를 달성하기 위해 필요한 제어 기준치의 초기치(SV0)를 산출한다. 구체적으로는, 압연에 필요한 롤 갭, 열간 압연 라인(20)에 배치된 냉각 스프레이(ISC)의 유량, 및 처리 대상의 피압연재(100)가 열간 압연 라인(20)를 반송되는 압연 속도의 속도 패턴을 계산한다.

스케줄 수정 장치(15)는, 피압연재(100) 전체 길이에 걸쳐서 목표 마무리밀 출측 온도(목표 FDT)를 달성하도록, ISC의 유량을 수정한다. 또한, ISC의 유량의 수정만으로는 마무리밀 출측 온도(FDT)를 전체 길이에 걸쳐서 목표치에 일치시킬 수가 없는 경우, 압연 속도의 속도 패턴을 수정한다. 또는, 압연 속도의 속도 패턴에 관한 속도 변경율(α_V)을 입력한 경우에는, 입력된 속도 변경율(α_V)을 이용하여 압연 속도의 속도 패턴을 수정한다.

수정된 ISC의 유량이나 속도 패턴은, 열간 압연 라인(20)를 제어하기 위한 제어 기준치(SV)로서 열간 압연 라인(20)에 출력된다. 예를 들면, ISC의 유량은, 열간 압연 라인(20)에 배치된 ISC의 밸브를 조정하여 유량을 제어하는 액추에이터에 출력되고, 속도 패턴은, 마무리밀(26)의 압연 스탠드(260)의 롤을 구동하는 드라이브에 출력된다.

압연 시간 예측 산출 장치(16)는, 스케줄 수정 장치(15)에 의해 결정된 제어 기준치(SV)에 포함되는 속도 패턴을 이용하여, 피압연재(100)의 압연 소요 시간(t_rm)을 산출한다.

압연 시간 조정 장치(17)는, 압연 시간 예측 산출 장치(16)에 의해 산출된 압연 소요 시간(t_rm)과, 목표 압연 시간 산출 장치(13)에 의해 산출된 목표 압연 시간(t_Tar)을 비교한다. 그리고, 압연 소요 시간(t_rm)이 목표 압연 시간(t_Tar) 이내가 되도록, 압연 속도의 속도 변경율(α_V)을 산출한다. 산출된 속도 변경율(α_V)은, 스케줄 수정 장치(15)에 출력된다.

에너지 소비량 조정 장치(18)는, 스케줄 수정 장치(15)에 의해 산출된 속도 패턴에 의거하여, 열간 압연 라인(20)에 설정된 복수의 계산점에서의 압연 파워를 계산하고, 계산된 압연 파워를 시간 적분하여 에너지 소비량을 산출한다. 압연 파워는, 압연 스탠드를 구동하는 모터의 구동 전류 등을 이용하여 산출된다. 또한, 에너지 소비량이 삭감 가능한 경우, 에너지 소비량 조정 장치(18)는, 에너지 소비량을 최소화하도록 속도 변경율(α_V)을 계산하고, 스케줄 수정 장치(15)에 출력한다.

상기한 바와 같이, 도 1에 도시한 제어 장치(10)에서는, 압연 소요 시간(t_rm)을 목표 압연 시간(t_Tar) 이내로 하는 조건하에서 에너지 소비량을 최소화하도록, ISC의 유량 및 열간 압연 라인(20)을 반송되는 피압연재(100)의 압연 속도의 속도 패턴이 결정된다.

이하에, 도 1에 도시한 제어 장치(10)에 의해 열간 압연 라인(20)를 제어하는 방법의 예를, 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3에서, 좌측의 플로우 차트(31)는 압연 캠페인의 계산 방법을 나타낸다. 「압연 캠페인」이란, 연속하여 압연 처리가 예정되어 있는 피압연재의 단위이고, 예를 들면, 열간 압연 라인(20)의 롤 교환까지 압연 처리가 예정되어 있는 피압연재의 단위이다. 도 3의 우측의 플로우 차트(32)는, 열간 압연 라인(20)에서 처리 예정의 복수의 피압연재의 하나인 대상 피압연재(100[a])의 계산 방법을 나타낸다. 대상 피압연재(100[a])는, ISC의 유량 및 속도 패턴의 작성 대상이고, a번째에 압연 처리가 예정되어 있는 피압연재이다.

우선, 플로우 차트(31)에 도시한 처리에 관해 설명한다.

스텝 S311에서, 조업 조건 처리 장치(11)로부터 보내 오는 압연 캠페인 내의 조업 조건(PDI)이 추출 간격 산출 장치(12)에 입력된다.

스텝 S312에서, 추출 간격 산출 장치(12)가, 조업 조건(PDI)에 의거하여 추출 간격 시간(t_EX[a])을 산출한다. 이 추출 간격 시간(t_EX[a])는, 피압연재 1개마다가 아니라, 압연 캠페인 및 가열로 조업 조건에 의거하여 결정된다. 또한, 부호 [a]는, 대상 피압연재(100[a])에 관한 수치인 것을 나타낸다(이하에서 마찬가지).

추출 간격 시간(t_EX[a])은, 예를 들면 가열로(21) 내에서의 가열 시간이 정해져 있는 경우, 피압연재(100)의 가열 시간과 가열로(21)에 추입된, 또는 추입된다고 예측되는 시각에 의해, 결정된다.

압연 캠페인, 또는 미(未)압연의 피압연재(100)의 재수(材數)(P)와, 이들 모두의 피압연재를 압연하기 위해 필요한 시간의 목표(이하에서, 「목표 총 압연 시간」이라고 한다)(t_Tgt)를 이용하여, 대상 피압연재(100[a])의 추출 간격 시간(t_EX[a])는, 이하의 식 (1)로 계산된다;

t_EX[a]=t_Tgt/P+f(FDTa[a], SGF[a], dh[a], l[a]) … (1)

식 (1)의 우변 제2항은 보정항이고, 목표 마무리밀 출측 온도(FDTa), 재종(材種) 구분(SGF), 총 압하량(dh), 압연재 길이(l)의 함수로 표시된다. 이들의 수치는 미리 결정되어 있다.

추출 간격 시간(t_EX[a])의 총합은, 목표 총 압연 시간(t_Tgt)와 동등하게 될 필요가 있기 때문에, 이하의 식 (2), 식 (3)의 관계가 충족된다.

t_Tgt=Σt_EX[a] … (2)

Σ(f(FDTa[a], SGF[a], dh[a], l[a]))=0 … (3)

식 (2), 식 (3)에서, Σ는 a=1부터 P까지의 총합을 나타낸다.

다음에, 스텝 S313에서, 목표 압연 시간 산출 장치(13)가 목표 압연 시간(t_Tar)를 산출한다. 목표 압연 시간(t_Tar)은, 압연 캠페인 내의 피압연재를 대상으로서 계산된다. 이하에, 목표 압연 시간(t_Tar)의 계산 방법을 나타낸다.

a번째에 압연을 예정하고 있는 대상 피압연재(100[a])의 목표 압연 시간(t_Tar[a])은, 다음에 압연 처리 예정인 a+1번째의 피압연재(100[a+1])에 따라 붙여지지 않고 압연될 필요가 있다. 따라서 대상 피압연재(100[a])의 목표 압연 시간(t_Tar[a])은, 이하의 식 (4)에 의해 계산된다.

t_Tar[a]=t_EX[a+1]+t_R[a+1] … (4)

식 (4)에서, t_R[a]는, 대상 피압연재(100[a])의 마무리밀 압연 시작 위치 도달 시간이다. 「마무리밀 압연 시작 위치 도달 시간」은, 대상 피압연재(100[a])가 가열로(21)로부터 추출되고 나서 마무리밀 압연 시작 위치에 도달하기까지의 시간이다. 「마무리밀 압연 시작 위치」는 임의로 설정할 수 있지만, 예를 들면, 대상 피압연재(100[a])가 선행하는 앞(前) 피압연재(100)[a-1]에 너무 가까워진 경우에, 대상 피압연재(100[a])가 대기하는 위치에 설정된다.

마무리밀 압연 시작 위치 도달 시간(t_R[a])은, 이하의 식 (5)로 표시된다;

t_R[a]=Σt_Rr[n][a]+Σt_T[n][a]+t_TFM[a] … (5)

식 (5)에서, Σ는 n=1부터 N_R까지의 총합을 나타낸다. N_R은 조밀(23)의 압연 스탠드의 수이다. 또한, t_Rr[n]은 조밀(23)의 n번째의 압연 스탠드에서의 압연 소요 시간, t_T[n]은 조밀(23)의 n번째 스탠드 입측 반송 시간, t_TFM은 조밀(23)의 최종 스탠드 출측 반송 시간이다.

마무리밀 압연 시작 위치는 마무리밀(26)보다도 열간 압연 라인(20)의 상류측에 위치하고 있다. 이 때문에, 마무리밀 압연 시작 위치보다 상류 공정인 조밀(23)에 의한 압연시의 속도나 피압연재가 반송되는 속도는, 온도 제어의 영향을 받지 않는다. 따라서 이 단계에서 마무리밀 압연 시작 위치 도달 시간(t_R[a])은 정밀도 좋게 예측할 수 있다.

조밀(23)에 의한 압연 도중에 차재(次材)에 따라 붙여지는 경우에는, 대상 피압연재(100[a]) 또는 차재의 압연 속도를 변경할 필요가 있다. 이를 위해, 조밀(23)의 m대째의 압연 스탠드에서, 이하의 식 (6)의 조건이 충족된 필요가 있다;

Σ_mt_Rr[n][a]+Σ_mt_T[n][a]≤t_EX[a+1]+Σ_m-1t_Rr[n][a+l]+Σ_mt_T[n][a+l] … (6)

식 (6)에서, Σ_m은 n=1부터 m까지의 총합을 나타내고, Σ_m-1은 n=1부터 m-1까지의 총합을 나타낸다.

여기까지에서 산출된 각 피압연재(100)의 추출 간격 시간(t_EX[a]) 및 마무리밀 압연 시작 위치 도달 시간(t_R[a])은, 압연 시간 조정 장치(17)에 의한 압연 소요 시간(t_rm)과 목표 압연 시간(t_Tar)과의 비교에 사용된다.

이상에 의해, 플로우 차트(31)에 도시한 처리가 종료된다.

상기한 바와 같이, 압연 캠페인에 대한 플로우 차트(31)에 도시한 계산을 행하는 타이밍에 있어서, 목표 압연 시간(t_Tar)의 계산이 미리 행하여진다. 또한, 오퍼레이터에 의한 수동 개입 등에 의해 압연 속도나 추출 간격 시간(t_EX)가 변경된 경우에는, 목표 압연 시간(t_Tar)을 재계산할 필요가 있다.

다음에, 대상 피압연재(100[a])에 대한 플로우 차트(32)로 도시하는 처리를 설명한다. 대상 피압연재(100[a])에 대한 계산을 실행하는 타이밍은, 대상 피압연재(100[a])를 압연하기 전의 임의의 타이밍에서 행한다.

스텝 S321에서, 초기 스케줄 계산 장치(14)가, 조업 조건 처리 장치(11)로부터 송신되는 대상 피압연재(100[a])의 조업 조건(PDI)을 수신한다.

스텝 S322에서, 초기 스케줄 계산 장치(14)가, 조업 조건(PDI)에 의거하여 스케줄 계산을 행한다. 스케줄 계산에서는, 마무리밀 출측에서의 목표로 하는 판두께나 압연재 온도를 달성하기 위해, 열간 압연 라인(20)의 조업 조건이나 오퍼레이터의 입력 데이터에 의거하여, 압연에 필요한 롤 갭, 냉각수의 유량 및 피압연재(100)의 마무리밀(26) 압연중의 속도 패턴 등이 결정된다.

도 4에, 마무리밀(26)에 관한 스케줄 계산의 대상인 마무리밀 스케줄 계산 에어리어을 도시한다. 대상 피압연재(100[a])의 온도를 예측하기 위해, 마무리밀(26)의 각 스탠드 사이에 설치된 ISC(265)의 유량의 영향을 고려하여, 마무리밀 입측 온도계(292)로부터 마무리밀 출측 온도계(293)까지, 초기 스케줄 계산 장치(14)에 의해 온도 강하 계산이 행하여진다.

이때, 서멀 런 다운 또는 대상 피압연재(100[a])의 가감속에 의해, 대상 피압연재(100[a])의 길이 방향의 각 위치에서, 목표 FDT를 달성하기 위해 필요한 ISC(265)의 유량이 다르다. 이 때문에, 대상 피압연재(100[a])의 길이 방향의 임의의 계산점마다 온도 강하 계산을 행할 필요가 있다. 이 계산점을, 이하에서 「목표점」이라고 한다. 도 5(a) 내지 도 5(c)에, 피압연재(100)의 세그먼트 번호와 목표점 번호를 나타낸다.

도 5(a)는 피압연재(100)를 나타내고 있고, 도면 우단(右端)이 선단, 도면 좌단이 미단이다. 피압연재(100)의 길이 방향의 임의의 점을 알기 쉽게 나타내기 위해, 피압연재(100)를 등간격으로 가상적으로 분할한 단위를 세그먼트라고 부른다. 도 5(b)는, 피압연재(100)의 세그먼트를 나타낸다. 간단함을 위해, 세그먼트 번호는, 피압연재(100)의 선단부터 미단에 걸쳐 차례로 붙여져 있다. 도 5(c)는, 목표점 번호를 나타낸다. 목표점 0 내지 M에는, 압연 처리에서 중요한 포인트가 선택된다. 목표점은, 예를 들면 물고 들어가는 점, 압연 속도가 가장 커지는 중간점, 온도가 낮아지는 미단점 등에 설정된다.

도 3의 스텝 S323 내지 S325에서, 스케줄 수정 장치(15)가, 목표 FDT를 대상 피압연재(100[a])의 전체 길이에 걸쳐서 달성할 수 있도록, 이하의 5에 ISC(265)의 유량 및 속도 패턴을 계산한다.

스텝 S323에서, 스케줄 수정 장치(15)는, 목표 FDT를 달성하도록 ISC(265)의 유량을 계산한다. 그를 위해, ISC(265)의 유량을 변화시켜서 온도 강하 계산을 행하고, 계산된 FDT가 목표 FDT와 일치하도록 수속(收束) 계산을 행한다. ISC(265)의 유량을 변화시킨 경우의 수속 계산의 상세에 관해서는 후술한다.

상기한 수속 계산에 의해 얻어졌다 ISC(265)의 유량을 적용하여도 목표 FDT를 달성할 수가 없는 경우에는, 압연 속도의 속도 패턴을 변경하여 목표 FDT를 달성할 필요가 있다. 구체적으로는, ISC(265)의 유량을 수정한 경우에 목표점의 하나라도 목표 FDT를 달성할 수가 없는 경우는, 스텝 S324에서 스케줄 수정 장치(15)가, 대상 피압연재(100[a])의 전체 길이에 걸쳐 목표 FDT를 달성할 수가 없다고 판정한다. 이 경우, 속도 패턴을 변경하여 목표 FDT를 달성하기 위해, 스텝 S325에서, 스케줄 수정 장치(15)가 압연 속도의 속도 패턴을 수정한다. 속도 패턴의 수정 방법의 상세게 관해서는 후술한다.

속도 패턴을 수정한 후, 처리는 스텝 S323으로 되돌아와, 수정한 속도 패턴을 이용하여 ISC(265)의 유량이 재차 계산된다. 스텝 S323 내지 S325를 반복하여, 대상 피압연재(100[a])의 전체 길이에 걸쳐서 목표 FDT를 달성하는 속도 패턴이 결정된다.

뒤이어, 스텝 S326에서, 압연 시간 예측 산출 장치(16)가, 대상 피압연재(100[a])의 압연 소요 시간(t_rm[a])을 계산한다. 압연 소요 시간(t_rm[a])은, 이하의 식 (7)에 의에 의해 표시된다;

t_rm[a]=t_R[a]+t_F[a] … (7)

식 (7)에서, t_F[a]는 마무리밀 압연 시작 위치 이후, 대상 피압연재(100[a])의 미단이 마무리밀(26)를 빠지기까지 필요로 하는 압연 시간(이하에서, 「마무리밀 압연 시간」이라고 한다)이다.

스텝 S326에서는, 스케줄 수정 장치(15)에 의해 수정된 속도 패턴으로부터, 압연 소요 시간(t_rm[a])이 계산된다. 식 (7)에 도시하는 바와 같이, 식 (5)에 의해 계산된 마무리밀 압연 시작 위치 도달 시간(t_R[a])과, 마무리밀 압연 시간(t_F[a])의 합이 압연 소요 시간(t_rm[a])이다.

뒤이어, 스텝 S327 내지 S329에서, 압연 시간 조정 장치(17)에 의해, 압연 소요 시간(t_rm[a])이 목표 압연 시간(t_Tar[a]) 이내가 되도록 속도 변경율(α_V)이 계산된다.

스텝 S327에서, 스텝 S326에서 계산된 압연 소요 시간(t_rm[a])이, 목표 압연 시간(t_Tar[a]) 이내인지의 여부가 판단된다. 도 6(a) 내지 도 6(c)에, 압연 시간의 결정 방법의 개념도를 도시한다.

도 6(a)는, 대상 피압연재(100[a])가 가열로(21)로부터 추출된 타이밍의 상태를 나타낸다. 도 6(b)는, 마무리밀 압연 시작 위치 도달 시간(t_R[a]) 후에 있어서의, 마무리밀 압연 시작 위치에 대상 피압연재(100[a])가 도달한 타이밍의 상태를 나타낸다. 이때, 대상 피압연재(100[a])의 다음에 처리되는 피압연재(100[a+1])의 추출 간격 시간(t_EX[a+1])의 쪽이, 대상 피압연재(100[a])의 추출 간격 시간(t_EX[a])보다 작으면, 피압연재(100[a+1])은 이미 가열로(21)로부터 추출되어 있는 것이 된다. 도 6(c)는, 마무리밀 압연 시간(t_F[a]) 후에 있어서의, 대상 피압연재(100[a])의 마무리밀 압연이 완료된 타이밍의 상태를 나타낸다.

압연 소요 시간(t_rm[a])이 목표 FDT 이내이기 위해서는, 대상 피압연재(100[a])가, 차재에 따라 붙여지는 일 없이, 마무리밀 압연 시작 위치에 도달하여 있을 필요가 있다. 따라서 대상 피압연재(100[a])의 마무리밀 압연 시작 위치 도달 시간(t_R[a])과 마무리밀 압연 시간(t_F[a])의 합이, 차재의 추출 간격 시간(t_EX[a+1])과 마무리밀 압연 시작 위치 도달 시간(t_R[a+1])의 합보다 작으면 좋다. 즉, 이하의 식 (8)이 성립하면 좋다;

t_R[a]+t_F[a](cur)≤t_EX[a+1]+t_R[a+1]-deltaM …(8)

식 (8)에서, deltaM은 여유분의 시간을 나타내고 있고, 피압연재끼리가 열간 압연 라인(20) 내에서 너무 가까워지는 것을 피하기 위해 미리 정하여 두는 고정치이다. 또한, t_F[a](cur)는, 마무리밀 압연 시간(t_F[a])의 현재치이다.

식 (8)의 조건이 충족되는 경우, 처리는 스텝 S330으로 진행하고, 소비 에너지 계산이 행하여진다.

식 (8)의 조건이 충족되지 않는 경우, 도 3의 스텝 S328에서, ISC(265)의 유량, 속도 패턴이 변경 가능한지의 여부가 판단된다. 변경 가능하면, 스텝 S329에서 속도 변경율(α_V)이 계산된다. ISC(265)의 유량, 속도 패턴이 변경 가능한지의 여부는, ISC(265)의 최대 유량이나 압연 스탠드(260)를 구동하는 모터의 능력 등에 의거하여 판단된다.

한편, 스텝 S328에서 ISC(265)의 유량, 속도 패턴이 변경 가능이 아니면, 압연 시간 조정 장치(17)는, 이 이상은 마무리밀 압연 시간(t_F[a])을 변경할 수가 없다고 판단한다. 그 경우, 속도 패턴의 수정을 행하지 않고, 처리는 스텝 S330으로 진행한다.

상기한 스텝 S329의 속도 변경율 계산에서는, 식 (8)을 충족시키도록 마무리밀(26)에서의 압연 속도에 대해 속도 변경율(α_V)이 계산된다. 새로운 마무리밀 압연 시간(t_F[a](new))은, 이하의 식 (9)과 같이 계산된다;

t_F[a](new)=t_EX[a+l]+t_R[a+1]-t_R[a]-deltaM …(9)

압연 시간 조정 장치(17)는, 마무리밀 압연 시간의 현재치(t_F[a](cur))와, 마무리밀 압연 시간의 목표 속도를 비교하여, 필요로 하는 속도 변경율(α_V)을 이하의 식 (10)을 이용하여 계산한다

α_V=C₁×(t_F[a](cur)/t_F[a](new)) … (10)

식 (10)에서, C₁은 경험적으로 결정된 정수이고, 고정치 또는 데이터베이스 등에 기록된 테이블 값이다.

스텝 S329에서의 마무리밀 속도의 속도 변경율(α_V)을 계산 후, 그 속도 변경율(α_V)을 이용하여, 스텝 S325에서 속도 패턴의 수정이 행하여지고, 재차 스텝 S323에서 ISC(265)의 유량의 수정 계산이 행하여진다. 이에 의해, 목표 FDT를 달성하도록 속도 패턴 및 ISC(265)의 유량이 수정된다.

스텝 S327에서의 압연 소요 시간(t_rm[a])이 목표 압연 시간(t_Tar[a]) 이내인 경우, 또는, 스텝 S328에서 ISC(265)의 유량 및 속도 패턴을 이 이상 변경할 수가 없는 경우, 처리는 스텝 S330으로 진행하고, 대상 피압연재(100[a])의 압연에 필요로 하는 에너지 소비량이 계산된다.

스텝 S330 내지 S333에서, 에너지 소비량 조정 장치(18)는, 에너지 소비량을 계산하고, 에너지 소비량을 최소화하기 위해 필요한 속도 변경율(α_V)을 계산한다.

스텝 S330에서의 에너지 소비량의 계산에서는, 스케줄 수정 장치(15)에 의해 계산된 속도 패턴을 이용하여, 목표점에서의 압연 파워(㎾)를 계산한다. 에너지 소비량 조정 장치(18)는, 계산된 압연 파워를 이용하여, 대상 피압연재(100[a])가 물려 들어가고 나서 미단 빠져나가기까지, 즉, 대상 피압연재(100[a]) 전체 길이에 걸치는 에너지 소비량(㎾h)을 계산한다.

대상 피압연재(100[a])를 압연하기 위해 필요한 에너지 소비량(E_P)은, 이하의 식 (11)에 의해 표시된다;

E_P=ΣEj=Σ{(1/3600)×∫P_wj(t)dt … (11)

식 (11)에서, ∫dt는 t=0부터 s까지의 시간 적분을 나타낸다. 여기서, s(sec)는 압연 시간이다. 또한, Σ는 조밀(23) 또는 마무리밀(26)에 의해 압연된 모든 합을 나타내고, Ej(㎾h)는 j회째의 압연에서의 에너지 소비량이다. 「j회째의 압연」은, 조밀(23)의 패스(R[1] 내지 R[NRP]) 및 마무리밀(26)의 압연 스탠드(1 내지 NF)의 어느 하나에서의 압연을 의미한다.

식 (11)의 목표점(i)에서의 압연 파워(P_Wi)(㎾)는 이하와 같이 계산된다;

P_Wi=(1000×V_i×G_i)/R_i+P_WLOSSi … (12)

식 (12)의 압연 롤 속도 V_i(m/s), 롤 토오크 G_i(kNm), 롤 반경 R_i(㎜), 손실 파워 P_WLOSSi(㎾)는, 스케줄 수정 장치(15)에 의해 산출된 값 또는 경험적으로 얻어진 값을 사용한다.

압연 파워(P_Wi)는, 식 (12)에 표시하는 바와 같이, 압연 롤 속도(V_i)와 롤 토오크(G_i)에 비례하여 변화한다. 도 7에, 피압연재 길이 방향에서의 압연 파워(P_Wi)의 변화를 나타낸다. 도 7의 태선부(太線部) A가 압연 파워(P_Wi)의 변화를 나타내고 있고, 목표점 사이는 선형 보간되어 있다. 면적 E₀ 내지 E₄는, 각각 목표점 사이에서의 에너지 소비량을 나타내고 있다. 도 7에 해칭으로 나타낸 면적이 에너지 소비량이다. 즉, 에너지 소비량은 이하의 식 (13)으로 표시된다;

∫P_Wj(t)dt=∑{(P_Wi+P_W _(i+1))×S_i/2} … (13)

식 (13)에서, ∫dt는 t=0부터 S까지의 시간 적분을 나타내고, Σ는 i=0 내지 M까지의 총합을 나타낸다. M은 최종 목표점이다. 또한, S_i는 목표점 사이의 압연 시간을 나타내고 있고, 이 S_i는 속도 변화의 케이스에 의해 다른 수단으로 산출된다. 예를 들면, ISC(265)를 이용하여 FDT를 제어하는 경우, 목표점 사이의 속도는 지정한 가속도에 의거하여 등가속도로 변화하고 있다. 이 때문에, 압연 시간(S_i)은 이하의 식 (14)과 같이 표시된다;

S_i=2L_i/(V_i ₊₁+V_i) … (14)

식 (14)에서, L_i은 각 목표점 사이의 거리이다.

스텝 S330에서의 에너지 소비량의 계산 후, 스텝 S331에서, 에너지 소비량 조정 장치(18)는, 에너지 소비량이 삭감 가능한지의 여부를 판정한다. 압연 시간 조정 장치(17)가 이 이상은 마무리밀의 압연 시간을 변경할 수가 없다고 판정한 경우, 또는 직전의 에너지 소비량의 계산에서 에너지 소비량의 삭감을 기대할 수가 없다고 판단한 경우, 에너지 소비량 조정 장치(18)는 속도 변경율(α_V)을 변경하지 않고, 스텝 S334에서 스케줄 수정 장치(15)가 제어 기준치(SV)를 출력하고, 처리를 종료한다.

한편, 에너지 소비량의 삭감이 가능한 경우는, 스텝 S332에서, ISC(265)의 유량이나 속도 패턴이 변경 가능한지의 여부가 판정된다. ISC(265)의 유량이나 속도 패턴이 변경 가능하다면, 스텝 S333에서, 새로운 속도 변경율(α_V)을 계산한다.

에너지 소비량의 삭감이 가능한지의 여부는, 예를 들면 이하와 같이 하여 판정된다.

에너지 소비량은, 일반적으로, 압연 속도를 작게 하면 감소한다. 이것은, 압연에 필요로 하는 변형 속도가 작아지기 때문에, 압연 하중이 작아지기 때문이다. 한편, 압연 스탠드의 롤과 피압연재의 사이에 윤활유를 적용하는 경우(윤활 압연)에는, 압연 속도가 증가할수록 윤활유의 막두께가 두꺼워지고, 롤과 피압연재 사이의 마찰에 의한 발열량이 저하되고, 열간 압연 라인의 에너지 소비량이 감소한다. 통상, 전자의 영향이 큰 것이 알려져 있다.

그래서, 속도 변경율(α_V)을 1회째의 에너지 소비량의 계산에서는 압연 속도를 내리는 방향으로 결정하고, 1회째 이후의 계산에서는, 속도 변경율(α_V)과, 전회 및 금회의 에너지 소비량 계산 결과를 이용하여, 이하와 같이 영향 계수를 산출한다.

1회째의 에너지 소비량의 계산에서는, 식 (15)과 같이, 압연 속도를 내리는 방향으로 속도 변경율(α_V( _old ₎)을 결정한다;

α_V( _old ₎=C₂ …(15)

식 (15)에서, C₂는 정수이고, 고정치 또는 데이터베이스의 테이블 값 등이다. C₂는, 1.0보다 작다.

2회째 이후의 에너지 소비량의 계산에서는, 속도 변경율(α_V), 및 전회 계산된 에너지 소비량(E_P( _oId ₎) 및 금회 계산된 에너지 소비량(E_P ₍ _new ₎)을 비교하고, 이하의 식 (16), 식 (17)과 같이 영향 계수를 산출한다;

(∂E/∂α_V)₍ _new ₎=(E_P ₍ _new ₎-E_P ₍ _old ₎)/(α_V( _old ₎-1) … (16)

α_V( _new ₎=1-C₃/(∂E/∂α_V)₍ _new ₎×|E_P ₍ _new ₎-E_P ₍ _old ₎| … (17)

전회 및 금회의 에너지 소비량의 차가 작은 경우, 즉 이하의 식 (18)를 충족시키는 경우, 또는, 속도 변경율(α_V)이 작은 경우, 즉 이하의 식 (19)를 충족시키는 경우에는, 에너지 소비량의 삭감이 가능하지 않다고 판정된다. 그 경우, 다음회의 에너지 소비량의 계산시에 스텝 S331에서, 에너지 소비량은 삭감 가능하지 않다고 되어, 스텝 S334에서 제어 기준치(SV)가 출력된다.

|E_P ₍ _new ₎- E_P ₍ _old ₎|<C₄ … (18)

|α_V( _old ₎-1|<C₅ … (19)

여기서, C₃, C₄, C₅는 경험적으로 얻어진 정수이고, 고정치 또는 데이터베이스의 테이블 값 등이다.

계산된 속도 변경율(α_V( _new ₎)을 사용하여, 스텝 S325에서 속도 패턴 수정되고, 스텝 S323에서 ISC(265)의 유량이 수정된다. 이에 의해, 피압연재(100)의 전체 길이에 걸쳐서 FDT가 목표 온도로 유지되고, 또한, 목표 압연 시간(t_Tar) 이내의 조건하에서 에너지 소비량이 최소가 되도록, 속도 패턴 및 ISC(265)의 유량이 결정된다.

이상에 의해, 플로우 차트(32)에 도시한 처리가 종료된다.

여기서, 도 8를 참조하여, 도 3의 스텝 S323에서 ISC(265)의 유량을 변화시킨 경우의 수속 계산의 예를 설명한다. 도 8의 플로우 차트에서, i는 목표점의 번호를 나타내고, ns은 계산 대상이 되는 목표점 번호의 가장 작은 번호, ne은 가장 큰 번호이다. 또한, j는 마무리밀(26)의 압연 스탠드(260)의 번호를 나타내고, 최종 압연 스탠드 번호는 N_F이다. 도 8에 도시한 스텝 S600 내지 S613에서, 목표점 번호 ns 내지 ne의 전부에 관해, FDT가 목표 FDT가 되도록, ISC(265)의 유량을 변화시킨다.

S601에서, FDT의 계산에 필요한 목표점(i)의 데이터를 판독한다. 필요해지는 데이터는, 적어도, 마무리밀 입측 온도(FET_i ^cal), 피압연재(100)의 치수, 온도 분포이다. 이들의 데이터는, 이미 산출되어 있는 경우는 그 산출치, 산출되지 않은 경우는 예측치가 사용된다.

스텝 S602 내지 S611에서, 목표점마다 계산 온도(FDT_i ^cal)가 목표 FDT의 허용치 내에 있도록, ISC(265)의 유량이 수정된다.

우선, 스텝 S602에서, 초기 스케줄 계산 장치(14)가, 마무리밀 입측 온도계(292)가 배치된 마무리밀 입측 온도계 위치로부터 마무리밀(26)의 1번째의 압연 스탠드 입측까지 온도 강하 계산을 행한다.

뒤이어, 스텝 S603 내지 S607에서, 마무리밀(26)의 1번째의 압연 스탠드(260)[1]로부터 최종의 압연 스탠드(260)[N_F]까지, 압연 스탠드 출측 온도(SD_jT)와 압연 스탠드 입측 온도(SE_jT)를 계산한다. 압연 스탠드 출측 온도(SD_jT)는, 피압연재(100)가 압연 스탠드(260)와의 접촉으로 잃어버리는 온도 강하량, 압연에 따르는 가공 발열과 마찰열에 의한 온도 상승량을 고려하여 산출된다. 스텝 S606에서는, 마무리밀(26)의 압연 스탠드 사이에 설치되어 있는 ISC(265)의 유량, 대기(大氣)와의 열전달에 의한 열손실, 및 대기에의 방사열이 고려된 온도 강하 계산을 행한다.

스텝 S608에서, 마무리밀 출측 온도계 위치에서의 FDT의 계산 온도(FDT_i ^cal)가 산출된다.

스텝 S609에서, 계산 온도(FDT_i ^ca1)가 목표 FDT의 허용치 내인지의 여부가 판단된다. 계산 온도((FDT_i ^ca1)가 목표 FDT의 허용치 내라면, 스텝 S612로 진행한다. 모든 목표점(i)에서의 계산이 종료되지 않으면, 스텝 S613에서의 목표점 번호가 하나 진전되고, 처리는 스텝 S602로 되돌아온다. 모든 목표점(i)에서의 계산이 종료되어 있으면, 처리를 종료한다.

한편, 스텝 S609에서, 계산 온도(FDT_i ^ca1)가 목표 FDT의 허용치 내가 아니면, 스텝 S610으로 진행하고, ISC(265)의 유량이 변경 가능한지의 여부가 판단된다. ISC(265)의 유량이 변경 가능한지의 여부는, 조업 조건이나 오퍼레이터 개입의 변경 가불가의 정보, 또는 ISC(265)의 유량이 리밋 내인지의 여부에 의존한다. ISC(265)의 유량이 변경 가능한 경우에는, 스텝 S611에서, 변경 가능한 범위에서 ISC(265)의 유량을 변경한다. 그 후, 처리는 스텝 S602로 되돌아온다.

상기한 바와 같이, 마무리밀 입측 온도계 위치부터 마무리밀 출측 온도계 위치까지의 온도 강하 계산을 행함으로써, 각 목표점에서의 계산 온도(FDT_i ^ca1)를 구할 수 있다.

다음에, 도 3의 스텝 S325에서의 속도 수정 방법을, 도 9를 참조하여 설명한다. 이하에 설명하는 속도 수정 방법은, (1) 압연 시간 조정 장치(17) 또는 에너지 소비량 조정 장치(18)로부터 출력된 속도 변경율(α_V)을 적용하는 방법이고, 압연 속도의 한계치 체크, 및 ISC(265)의 유량의 변경량의 한계치 체크를 행한다.

도 9(a)에 파선으로 나타낸 속도 패턴(SP1)은, 수정 전의 속도 패턴의 예이다. 도 9(a)의 횡축은 시간축이고, 각 타이밍을 나타내고 있다. 「FET_ON」는 피압연재(100)의 선단이 마무리밀 입측 온도계(292)를 통과하는 시간, 「FDT_ON」는 피압연재(100)의 미단이 마무리밀 출측 온도계(293)를 통과하는 시간, 「FDT_OFF」는 피압연재(100)의 미단이 마무리밀 출측 온도계(293)를 통과하는 시간이다. 「코일러₀ _N」는, 피압연재(100)의 선단이 권취기(28)에 도달하는 시간이다.

우선, 압연 속도의 한계치 체크가 행하여진다. 도 9(b)에, 속도 변경율(α_V)을 적용 전후의 속도 패턴을 도시한다. 속도 변경율(α_V)이 주어진 경우, 예측되어 있는 속도 패턴에 속도 변경율(α_V)을 적산하여, 속도 패턴을 수정한다. 도 9(b)에 실선으로 나타냈던 속도 패턴(SP2)이, 속도 변경율(α_V)을 적용 후의 속도 패턴이다.

다음에, ISC(265)의 유량의 변경량의 한계치 체크가 행하여진다. 여기서는, 속도 변경율(α_V)을 적용 후의 도 9(b)에 도시한 속도 패턴(SP2)을 이용하여, ISC(265)의 유량을 최대 및 최소로 한 2개의 조건하에서, 속도 패턴의 변경의 필요성을 조사한다. 속도 패턴의 변경의 필요성은, 마무리밀 입측 온도계로부터 마무리밀 출측 온도계까지, 세그먼트마다, 온도 강하 계산을 행하여 조사될 수 있다. 도 9(c)에 실선으로 도시한 FDT_Tg가 목표 FDT로 있고, 파선으로 도시한 FDT_MAX가 ISC(265)의 유량을 최소로 한 조건에서의 FDT의 계산 결과이고, FDT_MIN가 ISC(265)의 유량을 최대로 한 조건에서의 FDT의 계산 결과이다. 도 9(c)의 횡축은 각 세그먼트의 선단부터의 위치이다. 각 세그먼트에서 FDT_Tg가, FDT_MAX와 FDT_MIN의 사이인 경우에, ISC(265)의 유량을 변경함에 의해 피압연재(100) 전체 길이에 걸쳐서 목표 FDT를 달성할 수 있다.

따라서 ISC(265)의 유량이 최소의 조건에서, FDT가 그 목표 온도보다도 낮아지는 세그먼트가 있는 경우는, 모든 세그먼트가 목표 온도를 달성하도록 속도 패턴의 속도를 크게 한다.

한편, lSC(265)의 유량이 최대의 조건에서, FDT가 그 목표 온도보다도 높아지는 세그먼트가 있는 경우는, 모든 세그먼트가 목표 온도를 달성하도록 속도 패턴의 속도를 작게 한다.

최후로, 설정된 압연 속도가 압연 속도의 한계치 이내가 되도록, 속도 패턴을 수정한다. 도 9(d)에 파선으로 도시한 S_RMAX가 압연 속도의 상한치, S_RMIN가 압연 속도의 하한치이다. 피압연재(100)가 권취기(28)에 도달하기까지의 압연 속도가, 권취기(28)의 공전(空轉) 한계치로부터 결정되는 통판(通板) 속도 한계치를 넘지 않도록, 속도 패턴이 수정된다. 권취기(28) 도달 후는, 압연 스탠드를 구동하는 모터의 회전 속도 한계치로부터 결정되는 압연 속도 한계치를 초과하지 않도록, 속도 패턴이 수정된다. 또한, 피압연재(100)의 미단이 마무리밀(26)의 최종 압연 스탠드를 빠지는 속도의 한계치가 결정되어 있는 경우, 그 한계치를 초과하지 않도록, 속도 패턴이 수정된다.

이상의 순서에 의해 속도 패턴을 수정한 후, 도 3의 스텝 S323에서의 ISC(265)의 유량의 수정 계산을 행함에 의해, 피압연재(100) 전체 길이에 걸쳐서 목표 마무리밀 출측 온도를 달성하는 속도 패턴 및 유량이 결정된다.

이상에 설명한 바와 같이, 본 발명의 제 1의 실시 형태에 관한 제어 장치(10)에 의하면, 피압연재(100)의 전체 길이에 걸쳐서 마무리밀 출측 온도를 목표 온도로 유지하도록, ISC(265)의 유량 및 피압연재(100)의 속도 패턴이 결정되고, 결정된 속도 패턴으로부터 압연 소요 시간(t_rm)이 정확히 산출된다. 산출된 압연 소요 시간이, 생산량에 관한 조업 지령이나 오퍼레이터의 입력 정보에 의거하여 계산한 목표 압연 시간(t_Tar) 이내가 되도록, ISC(265)의 유량 및 속도 패턴이 수정된다.

또한, 속도 패턴을 이용하여 복수의 목표점에서의 압연 파워가 계산되고, 계산된 압연 파워를 시간 적분함에 의해 압연에 필요로 하는 에너지 소비량이 정확히 산출된다. 목표 압연 시간(t_Tar) 이내에서 에너지 소비량을 최소화하도록, ISC(265)의 유량 및 속도 패턴이 결정된다. 따라서, 도 1에 도시한 제어 장치(10)에 의하면, 목표한 압연 소요 시간을 실현하고, 또한, 열간 압연 라인(20)의 에너지 소비량을 억제할 수 있다.

(제 2의 실시 형태)

도 10에, 도 1에 도시한 열간 압연 라인(20)의 제어 장치(10)에 의해 행하는, 제 2의 실시 형태에 관한 추출 간격 시간을 결정하는 방법을 설명하기 위한 플로우 차트를 도시한다.

우선, 스텝 S1010에서, 도 3의 플로우 차트(31)를 참조하여 설명하는 방법과 마찬가지로, 피압연재(100)의 총(總) 재수(材數)가 P인 압연 캠페인의 계산을 실행한다. 계속해서, 스텝 S1020 내지 S1140에서, 압연 캠페인 내의 피압연재(100[1] 내지 100[P-1])에 대해, 압연 순서에 따라 이하의 계산을 실시한다.

스텝 S1030에서, 계산이 끝난 피압연재(100[a])의 추출 간격 시간(t_EX[a])과 피압연재(100[a+1])의 추출 간격 시간(t_EX[a+l]) 의 조합을, 제 1의 추출 간격 시간 조합으로 한다.

스텝 S1040에서, 에너지 소비량 조정 장치(18)가, 추출 간격 시간(t_EX[a], t_EX[a+l])을 사용하여, 피압연재(100[a])와 피압연재(100[a+1])에 관해, 도 3의 플로우 차트(32)를 참조하여 설명한 에너지 소비량의 계산을 행하여, 에너지 소비량(E_P[a], E_P[a+1])을 각각 산출한다. 또한, 스텝 S1050에서, 에너지 소비량(E_P[a])과 에너지 소비량(E_P[a+l])의 합(P_tot)을 이하와 같이 산출한다;

P_tot=E_P[a]+E_P[a+l] … (20)

계속해서, 스텝 S1060에서, 피압연재(100[a])의 추출 간격 시간(t_EX[a])을 미소 시간(△t)만큼 감소시켜, 피압연재(100[a+1])의 추출 간격 시간(t_EX[a+1])을 미소 시간(△t)만큼 증가시킨다;

t_EX ^SU[a]= t_Ex[a]-△t … (21)

t_EX ^SU[a+l]=t_Ex[a+1]+△t … (22)

△t는, 예를 들면 1 내지 5(sec) 정도이다., 식 (21) 및 식 (22)에 표시되는 추출 간격 시간(t_EX ^SU[a], t_EX ^SU[a+l])의 조합을 제 2의 추출 간격 시간 조합으로 한다.

스텝 S1070에서, 추출 간격 시간(t_EX ^SU[a], t_EX ^SU[a+l])를 이용하여, 피압연재(100[a])와 피압연재(100[a+1])에 관해, 도 3의 플로우 차트(32)를 참조하여 설명한 에너지 소비량의 계산을 행하여, 에너지 소비량(E_P ^SU[a], E_P ^SU[a+l])을 각각 산출한다. 또한, 스텝 S1080에서, 에너지 소비량(E_P ^SU[a])과 에너지 소비량(E_P ^SU[a+l])의 합(P_tot ^SU)을 산출한다;

P_tot ^SU=E_P ^SU[a]+E_P ^SU[a+l] … (23)

뒤이어, 스텝 S1090에서, 피압연재(100[a])의 추출 간격 시간(t_EX[a])을 미소 시간(△t)만큼 증가시켜, 피압연재(100[a+1])의 추출 간격 시간(t_EX[a+l])을 미소 시간(△t)만큼 감소시킨다;

t_EX ^AD[a]=t_EX[a]+△t … (24)

t_EX ^AD[a+l]=t_Ex[a+1]-△t … (25)

식 (24) 및 식 (25)에 표시되는 추출 간격 시간(t_EX ^AD[a], t_EX ^AD[a+1])의 조합을 제 3의 추출 간격 시간 조합으로 한다.

스텝 S1100에서, 추출 간격 시간(t_EX ^AD[a], t_EX ^AD[a+1])을 이용하여, 피압연재(100[a])와 피압연재(100[a+1])에 관해, 도 3의 플로우 차트(32)를 참조하여 설명한 에너지 소비량의 계산을 행하여, 에너지 소비량(E_P ^AD[a], E_P ^AD[a+1])을 각각 산출한다. 또한, 스텝 S1110에서, 에너지 소비량(E_P ^AD[a])과 에너지 소비량(E_P ^AD[a+1]의 합(P_tot ^AD)을 산출한다;

P_tot ^AD=E_P ^AD[a]+E_P ^AD[a+1] … (26)

스텝 S1120에서, 에너지 소비량의 합(P_tot. P_tot ^SU, P_tot ^AD) 중에서 가장 에너지 소비량이 작은 경우의 추출 간격 시간의 조합 제 1, 제 2, 및 제 3의 추출 간격 시간 조합의 어느 하나를 채용한다. 채용한 추출 간격 시간 조합을 이용하여, ISC(265)의 유량 및 속도 패턴이 결정된다.

추출 간격 시간의 조합에 의해서는, 예를 들면, 나중에 처리되는 피압연재(100[a+1])가, 앞의 피압연재(100[a])의 처리 대기를 위해 열간 압연 라인(20)에서 정지하는 경우가 있다. 정지시간 등에 의해서는 피압연재(100[a+1])가 식어버린다는 문제가 생긴다. 그러나, 상기한 추출 간격 시간의 결정 방법에 의하면, 최적의 추출 간격 시간의 조합을 채용할 수 있다.

이상에 설명한 바와 같이, 도 10을 참조하여 설명한 추출 간격 시간의 결정 방법에 의하면, 예정된 피압연재(100) 모두에서의 추출 간격 시간은 변하지 않는다. 이 때문에, 생산량을 확보한 채로, 예정된 피압연재의 총계의 에너지 소비량을 삭감하는 추출 간격 시간을 결정할 수 있다. 그 외는, 제 1의 실시 형태와 실질적으로 마찬가지이고, 중복된 기재를 생략한다.

(제 3의 실시 형태)

추출 간격 시간(t_EX)은, 식 (1) 이외에도, 이하의 식 (27)을 이용하여 계산할 수 있다;

t_EX=t_Tgt/P+χ(dh)(dh[a]-dh_AV)+χ(l)(l[a]-l_AV)+χ(FDTa)(FDTa[a]-FDTa_AV)+χ(Rp(GC))(Rp(GC[a])-Rp(GC)_AV) … (27)

식 (27)에서, dh는 압하량, l은 피압연재 길이, FDTa는 목표 FDT, GC은 재종 코드이다. 각 항목에 관해 첨자 AV가 붙어 있는 값은, 예정되는 피압연재 점부의 평균치인 것을 나타낸다. 함수(Rp())은, 재종 코드(GC)에 따라 조밀(23)의 압연 패스 수를 계산한다.

또한. 함수 χ()는, 식 (27)의 각 항목(x)의 변화에 대한 압연 소요 시간(t)의 변화로 계산된다;

χ(x)=dt/dx … (28)

즉, 본 발명의 제 3의 실시 형태에 관한 제어 장치(10)에서는, 추출 간격 산출 장치(12)가, 처리 예정의 모든 대상 피압연재(100[a])의 평균 압하량(dh_AV), 평균 압연재 길이(l_AV), 평균 마무리밀 출측 온도(FDTa_AV)를 계산한다. 그리고, 대상 피압연재(100[a])의 압하량(dh[a])와 평균 압하량(dh_AV)과의 차, 압연재 길이(l[a])와 평균 압연재 길이(l_AV)와의 차, 및, 목표 마무리밀 출측 온도(FDTa[a])와 평균 마무리밀 출측 온도(FDTa_AV)의 차를 이용하여, 추출 간격 시간을 계산한다.

상기한 방법에 의하면, 각 피압연재의 압하량, 압연재의 길이, 목표 FDT 및 재종 코드의 추출 간격 시간에의 영향이 고려된다. 대상 피압연재(100[a])(a=1 내지 P)의 식 (27)로 표시되는 추출 간격 시간(t_EX)의 총합은 목표 총 압연 시간(t_Tgt)이고, 식 (2), 식 (3)를 충족시키기 때문에, 목표 총 압연 시간(t_Tgt)을 달성하는 추출 간격 시간(t_EX)을 결정할 수 있다. 그 외는, 제 1의 실시 형태와 실질적으로 마찬가지이고, 중복된 기재를 생략한다.

(제 4의 실시 형태)

도 11에 도시하는 본 발명의 제 4의 실시 형태에 관한 제어 장치(10)는, 추출 간격 산출 장치(12), 목표 압연 시간 산출 장치(13)를 구비하지 않은 점이, 도 1에 도시한 제어 장치(10)와 다르다. 그 밖의 구성에 관해서는, 도 1에 도시하는 제 1의 실시 형태와 마찬가지이다. 목표 압연 시간(t_Tar)은, 밀 패싱 등 외부의 기능에 의해 계산되는 경우도 생각된다. 도 11에 도시한 제어 장치(10)는, 가열로(21)측의 밀 패싱 기능을 갖는 외부 장치(30)에 의해 계산된 목표 압연 시간(t_Tar)를 이용하여, 열간 압연 라인(20)을 제어한다.

압연 시간 조정 장치(17)에서, 외부 장치(30)로부터 입력되는 목표 압연 시간(t_Tar)과, 압연 시간 예측 산출 장치(16)에서 산출된 압연 소요 시간(t_rm)을 비교하여, 압연 소요 시간(t_rm)이 목표 압연 시간(t_Tar) 이내가 되도록, 압연 속도의 속도 변경율(α_V)을 계산한다. 이 속도 변경율(α_V)에 의거하여, 스케줄 수정 장치(15)에 의해 속도 패턴 등이 수정된다. 그리고, 에너지 소비량을 삭감 가능한 경우, 에너지 소비량 조정 장치(18)에서, 열간 압연 라인(20)의 에너지 소비량을 최소화하도록 속도 변경율(α_V)이 산출된다.

도 11에 도시한 제어 장치(10)에 의하면, 압연 소요 시간(t_rm)이 밀 패싱 기능으로부터 입력되는 목표 압연 시간(t_Tar) 이내인 조건하에서, 에너지 소비량을 최소화할 수 있다. 그 외는, 제 1의 실시 형태와 실질적으로 마찬가지이고, 중복된 기재를 생략한다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 제 1 내지 제 4의 실시 형태에 의해 기재하였지만, 이 개시된 일부를 이루는 논술 및 도면은 본 발명을 한정하는 것이라고 이해하여서는 안된다. 이 개시로부터 당업자에게는 다양한 대체 실시 형태, 실시예 및 운용 기술이 분명해질 것이다. 즉, 본 발명은 여기서는 기재하지 않은 다양한 실시 형태 등을 포함하는 것은 물론이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 상기한 설명으로부터 타당한 특허청구의 범위에 관한 발명 특정 사항에 의해서만 정해지는 것이다.

10 : 제어 장치 11 : 조업 조건 처리 장치
12 : 추출 간격 산출 장치 13 : 목표 압연 시간 산출 장치
14 : 초기 스케줄 계산 장치 15 : 스케줄 수정 장치
16 : 압연 시간 예측 산출 장치 17 : 압연 시간 조정 장치
18 : 에너지 소비량 조정 장치 20 : 열간 압연 라인
21 : 가열로 23 : 조밀
26 : 마무리밀 28 : 권취기
30 : 외부 장치 100 : 피압연재
260 : 압연 스탠드 265 : ISC
291 : 조밀 출측 온도계 292 : 마무리밀 입측 온도계
293 : 마무리밀 출측 온도계

Claims

가열로, 및, 연속하여 배치된 복수의 압연 스탠드와 상기 복수의 압연 스탠드 사이에 배치된 냉각 스프레이를 갖는 마무리밀을 구비하는 열간 압연 라인의 제어 장치로서,
압연 처리 예정의 복수의 피압연재에 관한 압연 처리 스케줄을 포함하는 조업 정보에 의거하여, 상기 가열로로부터 상기 복수의 피압연재가 추출되는 추출 간격 시간을 산출하는 추출 간격 산출 장치와,
상기 추출 간격 시간과 상기 조업 정보를 이용하여, 상기 복수의 피압연재의 하나인 대상 피압연재의 목표 압연 시간을 산출하는 목표 압연 시간 산출 장치와,
상기 조업 정보에 의거하여, 상기 냉각 스프레이의 유량, 및 상기 대상 피압연재가 상기 열간 압연 라인을 반송되는 압연 속도의 속도 패턴을 계산하는 초기 스케줄 계산 장치와,
상기 냉각 스프레이의 유량을 수정하고, 또한, 상기 냉각 스프레이의 유량의 수정만으로는 마무리밀 출측 온도를 상기 대상 피압연재의 전체 길이에 걸쳐서 목표치로 할 수가 없는 경우, 및 상기 속도 패턴에 관한 속도 변경율을 입력한 경우에, 상기 속도 패턴을 수정하는 스케줄 수정 장치와,
상기 속도 패턴을 이용하여 상기 대상 피압연재의 압연 소요 시간을 산출하는 압연 시간 예측 산출 장치와,
상기 압연 소요 시간이 상기 목표 압연 시간 이내가 되도록 상기 속도 변경율을 산출하고, 산출된 상기 속도 변경율을 상기 스케줄 수정 장치에 출력하는 압연 시간 조정 장치와,
상기 열간 압연 라인에 설정된 복수의 목표점에서의 압연 파워를 상기 속도 패턴을 이용하여 계산하고, 상기 압연 파워를 시간 적분하여 얻어지는 에너지 소비량이 최소가 되도록 계산된 상기 속도 변경율을 상기 스케줄 수정 장치에 출력하는 에너지 소비량 조정 장치를 구비하고,
상기 압연 소요 시간이 상기 목표 압연 시간 이하인 범위에서, 상기 에너지 소비량이 최소가 되도록 상기 냉각 스프레이의 유량 및 상기 속도 패턴을 결정하는 것을 특징으로 하는 열간 압연 라인의 제어 장치.
제 1항에 있어서,
상기 추출 간격 산출 장치가, 상기 가열로로부터 제 1의 피압연재가 추출되고 나서 상기 제 1의 피압연재의 다음에 제 2의 피압연재가 추출되기 까지의 제 1의 추출 간격 시간, 및, 상기 가열로로부터 상기 제 2의 피압연재가 추출되고 나서 상기 제 2의 피압연재의 다음에 제 3의 피압연재가 추출되기 까지의 제 2의 추출 간격 시간을 산출하고,
상기 에너지 소비량 조정 장치가,
상기 제 1의 추출 간격 시간과 상기 제 2의 추출 간격 시간으로 이루어지는 제 1의 추출 간격 시간 조합,
상기 제 1의 추출 간격 시간을 일정 시간 증가시켜, 또한 상기 제 2의 추출 간격 시간을 상기 일정 시간 감소시킨 제 2의 추출 간격 시간 조합, 및,
상기 제 1의 추출 간격 시간을 상기 일정 시간 감소시켜, 또한 상기 제 2의 추출 간격 시간을 상기 일정 시간 증가시킨 제 3의 추출 간격 시간 조합
의 각각에 관해, 상기 제 1의 피압연재의 압연 처리에서 소비되는 제 1의 에너지 소비량과 상기 제 2의 피압연재의 압연 처리에서 소비되는 제 2의 에너지 소비량과의 에너지 소비량의 합을 산출하고,
상기 에너지 소비량의 합이 최소가 되는 상기 제 1 내지 제 3의 추출 간격 시간 조합의 어느 하나를 이용하여, 상기 냉각 스프레이의 유량 및 상기 속도 패턴을 결정하는 것을 특징으로 하는 열간 압연 라인의 제어 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 추출 간격 산출 장치가, 상기 대상 피압연재의 압하량과 상기 복수의 피압연재의 평균 압하량의 차, 상기 대상 피압연재의 압연재 길이와 상기 복수의 피압연재의 평균 압연재 길이의 차, 및, 상기 대상 피압연재의 목표 마무리밀 출측 온도와 상기 복수의 피압연재의 평균 목표 마무리밀 출측 온도의 차를 이용하여, 상기 추출 간격 시간을 계산하는 것을 특징으로 하는 열간 압연 라인의 제어 장치.
제 1항에 있어서,
밀 패싱 기능에 의해 산출된 압연 시간을 상기 목표 압연 시간으로서 사용하는 것을 특징으로 하는 열간 압연 라인의 제어 장치.