KR20120130786A - 압연재 냉각 제어 장치, 압연재 냉각 제어 방법, 압연재 냉각 제어 프로그램이 기록된 기록매체 - Google Patents

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KR20120130786A
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Abstract

소정의 냉각 구간에서의 압연재의 온도 변화를, 파라미터를 사용하여 수식에 의해 기술한 상세 온도 모델을 기억한 상세 온도 모델 기억부(31)와, 상기 상세 온도 모델에 의거하여 압연재의 온도 변화의 제어에 필요한 영향계수를 산출하는 영향계수 산출부(32)와, 상기 영향계수에 의거하여, 상기 압연재의 소망하는 재질(강도나 연성)을 얻기 위해 필요한 소망하는 상세냉각 패턴을 간략화한 간략냉각 패턴을 산출하는 간략냉각 패턴 산출부(33)와, 상기 간략냉각 패턴과, 상기 상세 온도 모델에 의거하여, 상기 소정의 냉각 구간에서의 상기 압연재의 상세냉각 패턴을 산출하는 상세냉각 패턴 산출부(34)와, 상기 상세냉각 패턴에 의거하여, 상기 압연재의 냉각을 제어하는 냉각 제어부(35)를 갖는다.

Description

압연재 냉각 제어 장치, 압연재 냉각 제어 방법, 압연재 냉각 제어 프로그램{ROLLED MATERIAL COOLING CONTROL DEVICE, ROLLED MATERIAL COOLING CONTROL METHOD, AND ROLLED MATERIAL COOLING CONTROL PROGRAM}
본 발명은, 압연재의 냉각 온도를 제어하는 압연재 냉각 제어 장치, 압연재 냉각 제어 방법, 압연재 냉각 제어 프로그램에 관한 것이다.
종래, 압연재의 온도 모델을 사용하여 냉각 패턴을 결정하고, 냉각 제어를 행하는 압연재 냉각 제어 장치로서, 예를 들면, 압연재에 대한 냉각수량 패턴을, 압연재가 반송 테이블에 진입하기 전의 1시기에 정할 뿐만 아니라, 압연재의 속도 변화나 냉각 뱅크의 입측 온도 변화를 받아들여서 온라인으로 냉각수량을 정하고, 이에 응하여 밸브의 조작을 행하는 것이 있다. 구체적으로는, 압연재를, 그 진행 방향으로 가상적으로 분할한 절판(切板)을 냉각 제어 단위로 하여, 상세 온도 모델 및 열간 박판 압연 라인의 설정 계산 정보에 의거하여, 냉각 제어 단위마다 각각 초기 냉각 길이를 연산하는 수단과, 열간 박판 압연 라인의 출측의 압연재의 설정 계산에 의한 온도에 대한 검출 온도의 편차와 압연 라인의 설정 계산에 의한 평균 속도에 대한 검출 평균 속도의 편차에 관련지어서 초기 냉각 길이를 보정하는 수단을 구비하는 압연재 냉각 제어 장치가 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
또한, 그 밖에도, 압연재의 온도 모델에 의거하여 압연재의 냉각을 제어하는 장치가 있다(예를 들면, 특허 문헌 2 내지 4 참조).
일본 특개2004-34122호 공보 일본 특개2005-297015호 공보 일본 특개2003-039109호 공보 일본 특개2000-167615호 공보
그런데, 최근의 고급강판 등의 압연재에서는, 요구된 품질 및 재질의 레벨이 매우 높고, 그 제조할 때에 있어서의 냉각 온도의 제어를 고정밀도에 실행하기 위해, 온도 모델에 복수의 파라미터를 사용하고, 또한, 복잡하게 기술된 상세한 온도 모델(이하, 상세 온도 모델이라고 한다)이 사용되고 있는 경우가 있다.
그러나, 상기 배경 기술의 냉각 온도 제어 장치에서는, 압연재의 상세 온도 모델을 사용하는 경우, 상세 온도 모델로부터 직접, 냉각 패턴을 구하고 있다. 여기서, 냉각 패턴이란, 압연재가 냉각되어 가는 온도 이력의 패턴과 그 온도 이력을 실현하는 주수(注水) 패턴의 어느 한쪽 또는 양쪽을 가리키는 것으로 한다. 또한 상세 온도 모델을 사용하여 구한 냉각 패턴을 상세냉각 패턴이라고 한다.
고급강판 등의 압연재의 제조에서의 상세 온도 모델에서는, 다수의 파라미터가 사용되고, 상세한 온도계산을 행하고, 냉각 제어를 행할 필요가 있다. 또한, 계산 도중에 발생하는 리밋 초과 상태를 회피하면서 목표로 하는 상세냉각 패턴을 실현하고자 하면, 반복 계산을 행할 것이 필요해지고, 계산 부하가 매우 커져서, 최적해(最適解)를 얻는 것이 곤란해지고, 소망하는 재질의 압연재를 제조할 수가 없다, 라는 과제가 있다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명은, 압연재의 상세 온도 모델로부터 상세냉각 패턴을 구할 때의 계산 부하를 작게 하고, 최적으로 냉각 제어를 실행하여, 소망하는 재질을 정확하게 달성할 수 있는, 압연재 냉각 제어 장치, 압연재 냉각 제어 방법, 압연재 냉각 제어 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 압연재 냉각 제어 장치의 제 1의 특징은, 소정의 냉각 구간에서의 압연재의 온도 변화를, 파라미터를 사용하여 수식에 의해 기술한 상세 온도 모델을 기억한 상세 온도 모델 기억부와, 상기 상세 온도 모델 기억부에 기억된 상기 상세 온도 모델에 의거하여, 상기 압연재의 온도 변화의 제어에 필요한 영향계수(影響係數)를 산출하는 영향계수 산출부와, 상기 영향계수 산출부에 의해 산출된 상기 영향계수에 의거하여, 상기 압연재의 소망하는 재질을 얻기 위해 필요한 소망하는 상세냉각 패턴을 간략화한 간략냉각 패턴을 산출하는 간략냉각 패턴 산출부와, 상기 간략냉각 패턴 산출부에 의해 산출된 상기 간략냉각 패턴과, 상기 상세 온도 모델 기억부에 기억된 상기 상세 온도 모델에 의거하여, 상기 소정의 냉각 구간에서의 상기 압연재의 상세냉각 패턴을 산출하는 상세냉각 패턴 산출부와, 상기 상세냉각 패턴 산출부에 의해 산출된 상기 상세냉각 패턴에 의거하여, 상기 압연재의 냉각을 제어하는 냉각 제어부를 갖는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 압연재 냉각 제어 장치의 제 2의 특징은, 상기 제 1의 특징에 기재된 압연재 냉각 제어 장치에 있어서, 상기 간략냉각 패턴 산출부는, 상기 압연재의 냉각 속도를, 직선 또는 다항식 또는 지수 함수 또는 대수(對數)의 대수(代數)의 수식에 의한 근사(近似)함에 의해, 상기 소정의 냉각 구간에서의 당해 압연재의 온도 변화를 기하학적으로 근사하여, 상기 소망하는 상세냉각 패턴을 간략화한 간략냉각 패턴을 산출하는, 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 압연재 냉각 제어 장치의 제 3의 특징은, 상기 제 1의 특징 또는 제 2의 특징에 기재된 압연재 냉각 제어 장치에 있어서, 상기 간략냉각 패턴 산출부는, 상기 영향계수 산출부에 의해 산출된 상기 영향계수에 의거하여, 상기 압연재의 소망하는 재질을 얻기 위해 필요한 소망하는 상세냉각 패턴에 허용되는 최저 속도 및 최고 속도에서 상기 간략냉각 패턴을 산출하고, 산출한 상기 간략냉각 패턴에서의 각 파라미터의 값이, 각 파라미터의 상하한 범위 내인지의 여부를 판단하고, 산출한 상기 간략냉각 패턴에서의 각 파라미터의 값이 각 파라미터의 상하한 범위 내에 없는 경우는, 산출한 상기 간략냉각 패턴에서의 각 파라미터의 우선 순위에 따라서, 우선 순위가 낮은 파라미터로부터 수정하고, 산출한 상기 간략냉각 패턴에서의 각 파라미터의 값이, 각 파라미터의 상하한 범위 내가 되도록 간략냉각 패턴을 산출하는, 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 압연재 냉각 제어 장치의 제 4의 특징은, 상기 제 1의 특징 내지 제 3의 특징의 어느 하나에 기재된 압연재 냉각 제어 장치에 있어서, 상기 상세냉각 패턴 산출부는, 상기 간략냉각 패턴 산출부에 의해 산출된 상기 간략냉각 패턴에서의 파라미터의 값을, 상기 상세냉각 패턴 산출을 위한 목표치로 하든지, 또는 상기 상세냉각 패턴 산출을 위한 초기치로 하고, 상기 압연재의 소망하는 재질을 얻기 위해 필요한 소망하는 상세냉각 패턴에 허용되는 최저 속도 및 최고 속도에서 상기 상세냉각 패턴을 산출하고, 상기 간략냉각 패턴에서의 파라미터의 값을 상기 목표치로 하는 경우에는, 그 산출한 상기 상세냉각 패턴을 출력하는 한편, 상기 간략냉각 패턴에서의 파라미터의 값을 상기 초기치로 하는 경우에는, 그 산출한 상기 상세냉각 패턴에서의 각 파라미터의 값이, 각 파라미터의 상하한 범위 내인지의 여부를 판단하고, 산출한 상기 상세냉각 패턴에서의 각 파라미터의 값이 각 파라미터의 상하한 범위 내에 없는 경우, 산출한 상기 상세냉각 패턴에서의 각 파라미터의 우선 순위에 따라서, 우선 순위가 낮은 파라미터로부터 수정하고, 산출한 상기 상세냉각 패턴에서의 각 파라미터의 값이, 각 파라미터의 상하한 범위 내가 되도록 상기 상세냉각 패턴을 산출하는, 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 압연재 냉각 제어 장치의 제 5의 특징은, 상기 제 1의 특징 내지 제 3의 특징의 어느 하나의 청구항에 기재된 압연재 냉각 제어 장치에 있어서, 상기 냉각 제어부는, 상기 압연재의 상세냉각 패턴으로서, 수냉의 제 1 냉각 구간, 공냉의 제 2 냉각 구간, 수냉의 제 3 냉각 구간의 3단계를 경유하는 3단냉각 패턴을 행하는 경우, 상기 제 1 냉각 구간의 하류단(下流端)의 밸브를 항상 온 함에 의해, 상기 제 2 냉각 구간으로서의 공냉 시간을 확보하고, 상기 제 3 냉각 구간의 상류단에서 온 하는 밸브의 위치만을 수정하는, 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 압연재 냉각 제어 장치의 제 6의 특징은, 상기 제 1의 특징 내지 제 3의 특징의 어느 하나에 기재된 압연재 냉각 제어 장치에 있어서, 상기 냉각 제어부는, 상기 압연재의 소망하는 재질을 실현하기 위해 주어지는 소망하는 온도보다 소망하는 냉각 속도의 쪽이 우선 순위가 높은 경우, 목표 온도와 측정 온도와의 편차를 피드백하고 상기 목표 온도에 가산하여 내부 온도 목표치로 하고, 그 내부 온도 목표치를 달성하도록, 상기 압연재의 냉각을 제어하는, 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 압연재 냉각 제어 방법의 제 1의 특징은, 압연재를 냉각하는 소정의 냉각 구간에서의 당해 압연재의 온도 변화를, 수식에 의해 기술한 상세 온도 모델에 의거하여, 상기 압연재의 온도 변화의 제어에 필요한 영향계수를 산출하는 스텝과, 산출된 상기 영향계수에 의거하여, 상기 압연재의 소망하는 재질을 얻기 위해 필요한 소망하는 상세냉각 패턴을 간략화한 간략냉각 패턴을 산출하는 스텝과, 산출된 상기 간략냉각 패턴과, 상기 상세 온도 모델에 의거하여, 상기 소정의 냉각 구간에서의 상기 압연재의 상세냉각 패턴을 산출하는 스텝과, 산출된 상기 상세냉각 패턴에 의거하여, 상기 압연재의 냉각을 제어하는 스텝을 갖는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 압연재 냉각 제어 프로그램의 제 1의 특징은, 컴퓨터에, 압연재를 냉각하는 소정의 냉각 구간에서의 당해 압연재의 온도 변화를, 수식에 의해 기술한 상세 온도 모델에 의거하여, 상기 압연재의 온도 변화의 제어에 필요한 영향계수를 산출하는 스텝과, 산출된 상기 영향계수에 의거하여, 상기 압연재의 소망하는 재질을 얻기 위해 필요한 소망하는 상세냉각 패턴을 간략화한 간략냉각 패턴을 산출하는 스텝과, 산출된 상기 간략냉각 패턴과, 상기 상세 온도 모델에 의거하여, 상기 소정의 냉각 구간에서의 상기 압연재의 상세냉각 패턴을 산출하는 스텝과, 산출된 상기 상세냉각 패턴에 의거하여, 상기 압연재의 냉각을 제어하는 스텝을 실행시키는 것에 있다.
이상과 같이, 본 발명에 관한 압연재 냉각 제어 장치, 압연재 냉각 제어 방법, 압연재 냉각 제어 프로그램에 의하면, 소정의 냉각 구간에서의 압연재의 온도 변화를, 파라미터를 사용하여 수식에 의해 기술한 상세 온도 모델에 의거하여, 상기 압연재의 온도 변화의 제어에 필요한 영향계수를 산출하고, 그 영향계수에 의거하여, 상기 압연재의 소망하는 재질(강도나 연성 등)을 얻기 위해 필요한 소망하는 상세냉각 패턴을 간략화한 간략냉각 패턴을 산출하고, 산출한 간략냉각 패턴과 상세 온도 모델에 의거하여, 소정의 냉각 구간에서의 압연재의 상세냉각 패턴을 산출하고, 산출한 상세냉각 패턴에 의거하여, 압연재의 냉각을 제어하도록 하였기 때문에, 압연재의 상세 온도 모델로부터 직접, 상세냉각 패턴을 구하는 경우와 비교하여, 상세 온도 모델로부터 상세냉각 패턴을 구할 때의 계산 부하가 작아지고, 최적으로 냉각 제어를 실행하여, 고급강판 등의 제조에 필요한 재질을 효율 좋게 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 압연재 냉각 제어 장치의 실시 형태가 적용되는 열간 박판 압연 라인에서의 반송 테이블 및 냉각 뱅크의 한 예를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명에 관한 압연재 냉각 제어 장치의 실시 형태가 적용되는 열간 박판 압연 라인에서의 냉각 뱅크의 구성의 한 예를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명에 관한 제 1 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치의 구성례를 도시하는 블록도.
도 4는 압연재에서의 노드를 설명하기 위한 설명도.
도 5는 전단냉각 패턴의 한 예를 근사적으로 도시하는 설명도.
도 6은 후단냉각 패턴의 한 예를 근사적으로 도시하는 설명도.
도 7은 완냉각 패턴의 한 예를 근사적으로 도시하는 설명도.
도 8은 3단냉각 패턴의 한 예를 근사적으로 도시하는 설명도.
도 9는 3단냉각의 상세냉각 패턴의 한 예를 도시하는 설명도.
도 10은 3단냉각 패턴에서의 제 3 냉각 구간의 최종 위치를, 물리적인 실제의 냉각 뱅크의 최하류 이전에 수정한 경우의 한 예를 근사적으로 도시하는 설명도.
도 11은 영향계수 산출부(32)에서의 영향계수의 산출로부터 상세냉각 패턴 산출부(34)에서의 초기 설정치 산출 완료까지의 상세냉각 패턴 산출 처리의 한 예를 도시하는 플로 차트.
도 12는 상세냉각 패턴 산출부(34)에서의 초기 설정 계산 후에 모든 절판(냉각 제어 단위)에 적용되는 다이내믹 제어의 한 예를 도시하는 플로 차트.
도 13은 제 2 실시 형태에서, 제 1 냉각 구간의 최상류의 냉각 뱅크(Bank)의 밸브를, 항상 ON(개) 상태로 하는 피벗 밸브로서 설정한 경우를 도시하는 설명도.
도 14는 제 2 실시 형태에서, 제 1 냉각 구간의 최하류의 냉각 뱅크(Bank)의 밸브를, 항상 ON(개) 상태로 하는 피벗 밸브로서 설정한 경우를 도시하는 설명도.
도 15는 본 발명에 관한 제 3 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치의 구성례를 도시하는 블록도.
도 16은 제 3 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치에서의 내부 온도 목표치를 수정하는 피드백 제어의 한 예를 도시하는 설명도.
이하, 본 발명에 관한 압연재 냉각 제어 장치의 실시 형태를, 도면을 이용하여 설명한다. 또한, 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치에 의한 제어 대상은, 설명의 편의상, 다음에 설명하는 도 1, 도 2의 냉각 설비를 갖는 열간 박판 압연 라인으로 하지만, 후판 압연 라인이나, 냉간 압연 라인 등의 다른 형태의 압연 설비에서도 마찬가지로 적용할 수 있다.
?열간 박판 압연 라인의 설명(도 1, 도 2)?
우선, 본 발명에 관한 압연재 냉각 제어 장치의 실시 형태가 적용되는 열간 박판 압연 라인에 관해 설명한다.
열간 박판 압연 라인에서의 압연재의 품질 제어에는, 압연재의 폭방향 중앙부의 판두께를 제어하는 판두께 제어, 판폭 제어, 폭방향 판두께 분포를 제어하는 판 크라운 제어, 압연재의 폭방향의 늘어남을 제어하는 평탄도 제어, 등의 제품의 치수 제어와, 압연재의 온도 제어가 있다.
또한, 압연재의 온도 제어에는, 사상압연기 출측의 온도를 제어하는 사상 출측 온도 제어와, 권취기 앞의 온도를 제어하는 권취 온도 제어가 있다.
열간 박판 압연 라인에는, 일반적으로, 가열로, 조압연 라인, 사상압연기, 냉각 뱅크가 설치된 반송 테이블(ROT : Run out table이라고 불리고 있다), 권취기가 차례로 배치되어 있다. 대표적인 압연재의 온도는, 가열로의 출측에서 1200 내지 1250℃, 조압연 라인의 출측에서 1100 내지 1150℃, 사상압연기의 입측에서 1050 내지 1100℃, 사상압연기의 출측에서 850 내지 900℃, 권취기 앞에서의 권취 온도는 150 내지 700℃이다.
재료의 강도, 연성 등의 재질은, 사상압연기에서의 변형량 및 온도 등의 조건에 의한 외에, 사상압연기를 나오고 나서 권취기까지의 냉각에 의한 영향이 매우 크다. 이 때문에, 사상압연기를 나오고 나서 권취기까지의 권취 온도 제어가 재질을 만들기 위해 매우 중요하다.
여기서, 품질과 재질이라는 용어를 나누어서 사용한다. 품질(品質)은, 상기한 바와 같이, 구께, 폭, 판 크라운, 평탄도, 온도 등인 것을 가리키고, 재질(材質)은, 강도, 연성 등을 가리키는 것으로 한다.
일반강의 권취 온도는, 상기한 바와 같이 150 내지 700℃이고, 냉각 패턴도, 반송 테이블(ROT)의 전단에서 주수하여 냉각하는 전단냉각 패턴, 반송 테이블(ROT)의 후단에서 주수하여 냉각하는 후단냉각 패턴, 반송 테이블(ROT)상의 중단(中段)에서 서서히 냉각하는 완냉각(緩冷却) 패턴 등이 많이 사용되고 있다.
한편, 강의 조직인 페라이트나 마르텐사이트의 2층을 갖는 Dual Phase강이나, 잔류 오스테나이트를 갖는 TRIP강 등, 특수강, 고급강의 제조를 위한 냉각은, 제 1 냉각 구간(수냉), 제 2 냉각 구간(공냉), 제 3 냉각 구간(수냉)의 3단계를 경유하기 때문에, 3단냉각 패턴이라고 불린다. 이때의 권취 온도는 150 내지 350℃이다. 또한, 3단냉각 패턴에서는, 제 1 냉각 구간 및 제 3 냉각 구간의 2개의 수냉 구간에, 냉각 속도의 목표치가 주어지고, 그 목표치를 유지할 것이 요구된다.
도 1은, 열간 박판 압연 라인에서의 반송 테이블(ROT)(10)상 등의 설비 구성례를 도시하는 설명도이다.
도 1에서, 반송 테이블(ROT)(10)은, 압연재(11)를, 압연기, 일반적으로은, 사상압연기의 압연기 최종 스탠드(12)로부터 권취기(16)까지 반송하면서 냉각하는 장치이다. 반송 테이블(ROT)(10)의 최상류가 되는, 사상압연기의 압연기 최종 스탠드(12)의 출측에는, 사상 출측 온도계(FDT : Finisher Delivery Thermometer)(13)가 마련되어 있는 한편, 반송 테이블(ROT)(10)의 최하류가 되는, 권취기(16)의 전단(前段)에는, 권취 온도계(CT : Coiling Thermometer)(14)가 설치된다. 또한, 반송 테이블(ROT)(10)상의 임의의 장소에, 중간 온도계(MT : Intermediate Thermometer)(15)가 설치되는 경우가 있다. 중간 온도계(MT)(15)의 수와, 설치 장소란, 반송 테이블(ROT)(10)이나 압연 라인에 따라 다르다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 압연기 최종 스탠드(12)를 나온 압연재(11)는, 사상 출측 온도계(FDT)(13)에 의해 온도가 측정되고, 반송 테이블(ROT)(10)상에 설치된 n(n=1 내지 N. N은 통상 7 내지 25이다)개의 냉각 뱅크(Bank)(17n), 즉 냉각 뱅크(Bank)(171, 171, … 17N)에서 냉각수가 분사되어, 압연재(11)가 냉각된다. 그 후, 권취 온도계(CT)(14)로 온도가 측정되고, 권취기(16)에서 권취된다. 일반적으로, 반송 테이블(ROT)(10)은, 다수의 롤(18)을 나열하여 회전시켜서, 압연재(11)를 반송하고 있다.
도 2는, 반송 테이블(ROT)(10)상에서의 하나의 냉각 뱅크(Bank)(17n)의 설비 구성례를 도시하는 설명도이다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 하나의 냉각 뱅크(Bank)(17n)에는, 통상, 상하에 4 내지 12개 정도의 헤더(17n1)가 마련되어 있고(도 2(A)에서는, 상측은 4개, 하측 12개로 하고 있다), 각 헤더(17n1)에는, 압연재의 반송 방향에 대해 양측과, 도 2(B)에 도시하는 바와 같이 반송 방향에 대해 수직 방향으로 복수의 노즐(17n2)이 마련되어 있다.
또한, 각 헤더(17n1)에는, 밸브(17n3)가 부착되어 있고, 밸브(17n3)의 ON/OFF에 의해 냉각수의 유량의 조정이 행하여진다. 또한, 도 2(A)의 반송 테이블(ROT)(10)의 하측에 도시하는 바와 같이, 복수의 헤더(17n1)를, 하나의 밸브(17n3)로 제어하는 경우도 있다. 밸브(17n3)에 연결되는 배관의 근원에는, 저수 탱크(도시 생략)가 고소(高所)에 마련되어 있고, 그 저수 탱크(도시 생략)와 헤더(17n1)와의 고저차에 의해, 압연재(11)의 표면에 충돌하는 냉각수의 힘이 정해진다.
또한, 유량 조정을 연속적으로 행할 수 있는 밸브(17n3)가 부착되거나, 상기한 바와 같은 냉각수의 자유 낙하에 의한 금속 표면에의 충돌이 아니라, 냉각수의 원(元) 압력을 높게 하여, 냉각수의 충돌의 세력을 강화한 냉각 뱅크도 있다.
여기서, 냉각수를 가능한한 힘차게 충돌시키려고 하는 이유는, 고온 물체에 주수되면, 고온 물체와 물의 사이에 증기막이 형성되어, 물의 냉각 효과가 약해지기 때문에, 이 증기막을 타파(打破)하여, 금속 표면에 직접 주수하여, 냉각 효과를 높이려고 하기 위해서다.
어느 밸브(17n3)에서도, 밸브(17n3)에 대한 ON/OFF 지령, 또는 유량 지령이 나오게 되고 나서, 실제로 밸브(17n3)로부터 주수가 시작/정지될 때까지, 또는 밸브(17n3)로부터의 유량 실적치가 지령치에 도달할 때까지는, 지연 시간이 있다. 이 때문에, 밸브(17n3)의 동작은 가능한한 ON/OFF, 즉 개폐를 반복하지 않는 쪽이, 냉각 온도 제어의 정밀도를 향상시키는 점에서 바람직하다.
<제 1 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치의 구성>
다음에, 본 발명에 관한 제 1 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치의 구성에 관해 설명한다.
도 3은, 본 발명에 관한 제 1 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치의 구성례를 도시하는 블록도이다. 또한, 도 3에서, 반송 테이블(ROT)(10)의 구성은, 도 1에 도시하는 반송 테이블(ROT)(10)의 구성과 같기 때문에 설명을 생략한다.
도 3에서, 본 발명에 관한 제 1 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치(30)는, 상세 온도 모델 기억부(31)와, 영향계수 산출부(32)와, 간략냉각 패턴 산출부(33)와, 상세냉각 패턴 산출부(34)와, 냉각 제어부(35)를 갖는다.
상세 온도 모델 기억부(31)는, 열간 박판 압연 라인에서 압연된 압연재를 냉각하는 소정의 냉각 구간에서의 당해 압연재의 온도 변화를, 수식에 의해 기술한 상세 온도 모델을 기억하는 것이다. 여기서, 압연재를 냉각하는 소정의 냉각 구간이란, 본 실시 형태 1에서는, 예를 들면, 사상 출측 온도계(FDT)(13)로부터 반송 테이블(ROT)(10)을 통하여 권취 온도계(CT)(14)까지의 냉각 구간으로 하지만, 이것으로 한정되는 것이 아니다. 그리고, 파라미터 및 상세 온도 모델에 관해서는 후술한다.
영향계수 산출부(32)는, 상세 온도 모델 기억부(31)에 기억된 상세 온도 모델에 의거하여, 압연재(11)의 온도 변화의 제어에 필요한 영향계수를 산출하는 것이다.
간략냉각 패턴 산출부(33)는, 영향계수 산출부(32)에 의해 산출된 영향계수에 의거하여, 압연재(11)의 소망하는 재질을 얻기 위해 필요한 소망하는 상세냉각 패턴을 간략화한 간략냉각 패턴을 산출하는 것이다. 본 실시 형태 1의 간략냉각 패턴 산출부(33)에서는, 예를 들면, 사상 출측 온도계(FDT)(13)로부터 반송 테이블(ROT)(10)을 통하여 권취 온도계(CT)(14)까지의 냉각 구간에서의 압연재(11)의 냉각 속도를, 직선 또는 다항식 또는 지수 함수 또는 대수의 대수의 수식에 의한 근사함에 의해, 소정의 냉각 구간에서의 당해 압연재(11)의 온도 변화를 기하학적으로 근사하여, 상기 소망하는 상세냉각 패턴을 간략화한 근사한 간략냉각 패턴을 산출하는 것이다.
상세냉각 패턴 산출부(34)는, 간략냉각 패턴 산출부(33)에 의해 산출된 간략냉각 패턴과, 상세 온도 모델 기억부(31)에 기억된 상세 온도 모델에 의거하여, 소정의 냉각 구간인 사상 출측 온도계(FDT)(13)로부터 권취 온도계(CT)(14)까지의 냉각 구간에서의 압연재(11)의 상세냉각 패턴을 산출하는 것이다.
냉각 제어부(35)는, 압연재 트래킹부(351)와, 냉각 뱅크 제어부(352)와, 피드백(FB) 제어부(353)를 가지며, 상세냉각 패턴 산출부(34)에 의해 산출된 상세냉각 패턴에 의거하여, 각 밸브(17n3) 등에 on/off 조작 신호(개폐 조작 신호)를 보내고, 소정의 냉각 구간인 사상 출측 온도계(FDT)(13)로부터 권취 온도계(CT)(14)까지의 냉각 구간에서의 압연재(11)의 냉각을 제어하는 것이다.
여기서, 압연재 트래킹부(351)는, 압연기 최종 스탠드(12)나 권취기(16)에 부착된 펄스 제너레이터(19a, 19b)의 신호에 의해, 압연재(11)의 위치를 트래킹하여, 그 트래킹 신호를 냉각 뱅크 제어부(352) 등에 출력하는 것이다. 또한, 압연재의 트래킹은, 펄스 제너레이터(19a, 19b)의 카운트뿐만 아니라, 재료 감지 센서 등의 다른 방법이라도 좋고, 나아가서는 반송 테이블(ROT)(10)의 중간에 두도록 하여도 물론 좋다.
냉각 뱅크 제어부(352)는, 압연재 트래킹부(351)로부터의 압연재(11)의 위치를 나타내는 트래킹 신호와, 상세냉각 패턴 산출부(34)에 의해 산출된 상세 온도 모델의 상세냉각 패턴에 의거하여, 각 냉각 뱅크(Bank)(17n)의 밸브(17n3) 등에 ON/OFF(개폐) 조작 신호를 보내는 것이다.
피드백(FB) 제어부(353)는, 권취 온도계(CT)(14)에서의 절판마다 권취 온도의 실측치와, 목표치와의 편차를 평가하여, 권취 온도계(CT)(14)에 가까운, 피드백(FB) 제어용의 냉각 뱅크(Bank), 예를 들면 N-1, N번째의 냉각 장치(Bank1)(7N-1, 17N)에 대해, 주수 지시를 출력하는 것이다. 그리고, 피드백(FB) 제어부(353)는, 임의의 구성이고, 생략하여도 물론 좋다.
<제 1 실시 형태의 개략 동작>
다음에, 이상과 같이 구성된 제 1 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치(30)의 개략 동작에 관해 설명한다.
우선, 제 1 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치(30)에서는, 사상압연기 설정 계산 장치(20)로부터, 사상 출측 온도계(FDT)(13)에서의 압연재의 온도 예측치나, 사상 출측 온도계(FDT)(13)에서의 압연재의 속도 패턴 등의 정보를 입수한다.
그러면, 제 1 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치(30)에서는, 냉각 제어부(35)의 냉각 뱅크 제어부(352)가, 반송 테이블(ROT)(10)상에서의 냉각 뱅크(Bank)(17n)에 대해 제어 신호를 보내어, 냉각 뱅크 제어부(352)에서 산출한 밸브(17n3)의 ON/OFF 정보나, 밸브(17n3)로부터 나와야 할 유량 등의 제어 정보를 설정한다. 이하, 간단함을 위해, 냉각 뱅크(Bank)(17n)에 설치되어 있는 제어 대상인 밸브(17n3)는, 밸브(17n3)의 ON/OFF 정보에 의해 제어된 개폐 밸브인 것으로 한다. 또한, 유량 등의 제어 정보에 의해 제어되는 유량 제어 밸브라도, 사고방식은 같다.
여기서, 냉각 제어부(35)의 압연재 트래킹부(351)는, 압연기 최종 스탠드(12)나 권취기(16)에 부착된 펄스 제너레이터(19a, 19b)로부터 펄스 신호를 입력하여, 압연재(11)의 위치를 트래킹한다.
그때, 본 실시 형태 1의 압연재 냉각 제어 장치(30)에서는, 종래로부터의 권취 온도의 제어 방법과 마찬가지로, 압연재(11)를 절판(切板)(냉각 제어 단위)이라고 불리는 고정 길이의 부분이 이어지는 것이라고 상정하고, 절판(냉각 제어 단위)으로 분할하여, 절판마다 온도를 제어하기 위해, 절판마다 압연재 위치를 트래킹한다.
그리고, 본 실시 형태 1의 압연재 냉각 제어 장치(30)에서는, 냉각 제어부(35)의 냉각 뱅크 제어부(352)는, 압연재 트래킹부(351)로부터의 절판마다의 압연재 위치를 나타내는 트래킹 정보에 의거하여, 하나하나의 절판(냉각 제어 단위)이, 사상 출측 온도계(FDT)(13) 아래를 통과하고, 권취 온도계(CT)(14) 아래에 도달할 때까지, 어느 냉각 뱅크(Bank)(17n)의, 어느 밸브(17n3)를 ON/OFF 하면 좋은지를 정하고 있다. 압연재(11)를 절판으로 분할하고, 각 절판의 온도를 제어하는 사고방식은, 종래에도, 본 발명에서도, 변하지 않는다.
냉각 뱅크 제어부(352)는, 그 초기 설정 계산으로서, 사상압연기 설정 계산 장치(20)로부터의 정보, 예를 들면, 사상 출측 온도 예측치를 기초로, 최초의 절판, 즉 No.=1의 절판이 사상 출측 온도계(FDT)(13)로부터 권취 온도계(CT)(14)까지 통과할 때에, 어느 밸브(17n3)를 ON(개) 하여야 하는지를, 상세냉각 패턴 산출부(34)가 산출한 상세냉각 패턴에 의거하여 결정한다.
구체적으로는, 냉각 뱅크 제어부(352)는, 상세냉각 패턴 산출부(34)가 산출한 상세냉각 패턴에 의거하여, 밸브(17n3)를 ON(개(開)) 하는 우선순(優先順)을 정하고, 그 우선순에 따라서 ON/OFF를 시행(試行)하면서, 소망하는 권취 온도가 달성될 때까지, 반복한다.
그리고, 냉각 뱅크 제어부(352)는, 최초(No.=1)의 절판에 관해 어느 밸브(17n3)를 ON/OFF 하는지를 정하는 초기 설정 계산의 후, 그 이후의 절판, 즉 No.=2 이후의 절판이 사상 출측 온도계(FDT)(13)를 통과할 때마다, 사상 출측 온도계(FDT)(13)가 측정한 사상 출측 온도에 의거하여, 상기 초기 설정 계산과 같은 계산을 그 절판에 적용하고, 어느 밸브(17n3)를 ON/OFF 하는지를 정하는, 이른바 다이내믹 제어를 행한다. 그리고, 초기 설정 계산 및 다이내믹 제어의 상세한 처리에 관해서는, 후술한다.
압연재 트래킹부(351)는, 펄스 제너레이터(19a, 19b)로부터의 펄스 신호에 의거하여, 초기 설정 계산 및 다이내믹 제어의 경우에 절판의 위치를 트래킹하고 있고, 절판이 밸브를 ON/OFF 하여야 할 냉각 뱅크(Bank)(17n)의 위치에 온 때에, 위치 검출 신호를 냉각 뱅크 제어부(352)에 보내고, 냉각 뱅크 제어부(352)는, 정확하게 냉각 뱅크(Bank)(17n)의 밸브(17n3)를 ON/OFF 한다.
그리고, 권취 온도계(CT)(14)는, 절판마다 권취 온도를 측정하면, 목표 권취 온도와, 측정 권취 온도의 편차를 평가하여, 피드백(FB) 제어부(353)에 의해, 피드백(FB) 제어용의 냉각 뱅크(Bank), 예를 들면, N-1, N번째의 냉각 뱅크(Bank)(17N-1, 17N)에 대해, 주수 지시를 출력한다.
권취기(16)가 압연재(11)의 1개분의 권취를 완료하면, 상세 온도 모델 기억부(31)는, 사상 출측 온도계(FDT)(13)나, 권취 온도계(CT)(14) 등으로부터 절판마다의 측정 온도 등을 수집하고, 필요하면, 사상 출측 온도계(FDT)(13)로부터 권취 온도계(CT)(14)까지의 반송 테이블(ROT)(10)상에서의 온도 변화를, 수식에 의해 기술한 상세 온도 모델을 학습하거나, 적응적으로 수정한다.
<제 1 실시 형태의 상세 동작>
다음에, 이상과 같이 구성된 제 1 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치(30)의 동작에 관해 설명한다.
(상세 온도 모델 기억부(31)의 동작)
상세 온도 모델 기억부(31)는, 열간 박판 압연 라인에서 압연된 압연재(11)를 냉각하는 소정의 냉각 구간, 예를 들면, 사상 출측 온도계(FDT)(13)로부터 권취 온도계(CT)(14)까지의 반송 테이블(ROT)(10)상에서의 당해 압연재의 온도 변화를, 수식에 의해 기술한 상세 온도 모델을 기억하고 있다.
구체적으로는, 상세 온도 모델 기억부(31)는, 반송 테이블(ROT)(10)상에서의 냉각 구간에서의 온도 변화를, 수식에 의해 기술한 상세는 상세 온도 모델로서, 예를 들면, 유한차분법(有限差分法)에 의해, 압연재(11)를 그 판두께 방향으로 복수로 분할하고, 판두께 방향의 각각의 분할 구간을 노드(i)라는 점으로 대표시켜서, 압연재(11) 각각의 노드(i)의 온도 변화(△Ti)를, 하기에 나타내는 다수의 파라미터를 사용하여 수식에 의해 기술한 함수를 상세 온도 모델로 한다.
즉, 압연재(11)에서의 노드 번호 i의 온도 변화(△TI)의 상세 온도 모델은, 예를 들면, 이하의 식1과 같이 표시할 수 있다.
[수식 1]
Figure pct00001
여기서, 상기 식1에 있어서, Qi는 열류(熱流), ρ는 밀도, Cp는 비열, Vi는 노드(i)의 체적, △t는 반송 테이블(ROT)(10)상에서의 시간 변화를 나타내는 파라미터이다.
그리고, 열류(Qi)는, 압연재(11) 표면에 있는 노드와, 압연재 내부에 있는 노드로 나누어서, 이하의 식2 또는 식3에 표시하는 바와 같이 기술할 수 있다. 노드에 관해서는, 후술하는 도 4에 의해 설명한다.
우선, 압연재 표면 노드의 열류의 수지는, 이하의 식2에 의해 표시할 수 있다.
[수식 2]
Figure pct00002
여기서, 상기 식2에서,
Qrad는 방사에 의한 열류, Qwater는 수냉 열전달에 의한 열류, Qair는 공냉 대류 열전달에 의한 열류,
Figure pct00003
는 노드(i)로부터 노드(i+1)로의 열전도, QTransf는 상변태(相變態)에 의한 열류의 파라미터이다. 또한, "-"가 붙는 것은 열이 빼앗기는, "+"는 열이 발생하는 것을 나타내고 있다.
다음에, 압연재(11) 내부 노드의 열류의 수지(收支)는, 이하의 식3에 의해 표시할 수 있다. 각 파라미터의 의미는, 상기 식2와 마찬가지이다.
[수식 3]
Figure pct00004
또한, 상기 (식2), (식3)에서의 방사, 열전달, 열전도의 기술(記述)은, 열역학의 일반식을 이용하고 있다.
도 4는, 압연재(11)의 판두께 방향의 온도 분포의 한 예를 도시하는 설명도이다.
도 4에서는, 압연재(11)를, 그 판두께 방향으로, 예를 들면, 4분할하여, 각각을 노드(i)(i=1 내지 4)라는 점으로 대표시켜서, 노드(i) 사이의 열전도를 계산하는 예를 나타내고 있다. 도 4에서는, 노드 사이의 열전도를, 노드(i)로부터 노드(i+1)라는 일반적인 방법에 의해 나타내고 있다.
도 4에서의 압연재(11)의 판두께 방향의 열의 흐름을 나타내는 관계식은, 연속계로 나타내면,
[수식 4]
Figure pct00005
여기서, 기호의 의미는 이하와 같다. 단위의 예도 나타낸다.
Q : 단위시간당의 열류[J/s]
k : 열전도율[J/(msK)]
A : 면적[㎡]
T : 압연재의 온도[degC]
x : 압연재 판두께 방향의 위치
하기에 기호에 의해 나타내는 다수의 파라미터를 사용하여 나타내면, 예를 들면, 하기 식4와 비교 같이 된다.
또한, 차분 방정식으로 나타내면, 하기에 기호에 의해 나타내는 파라미터를 사용하여 나타내면, 하기 식5과 같이 된다.
[수식 5]
Figure pct00006
Qi →i+1 : 노드(i)로부터 노드(i+1)로의 단위시간당의 열류[J/s]
k : 열전도율[J/(msK)]
Ai →i+1 : 노드(i)부터 노드(i+1) 사이의 단면적[㎡]
Ti : 노드(i)에서의 온도[degC]
d : 노드 사이의 거리[m]
그리고, 차분 방정식의 해법은, 일반적인 방법을 이용하면 좋다. 또한, 도 4에서는 압연재의 판두께 방향의 노드 수인 i를, 4개로 하고 있지만, 이것은 한 예이다. 일반적으로, 같은 판두께라면 노드 수(i)를 많이 하면, 정밀도가 좋은 계산 결과를 얻을 수 있다. 그러나, 노드 수(i)가 너무 너무 많아도, 계산 부하가 높아질 뿐이고, 정밀도의 향상은 둔화한다. 그 때문에, 노드 수(i)의 선택은 사전에 검토할 필요가 있다. 그리고, 압연재(11)의 노드에 관해서는, WO2008/012881 등에 개시되어 있다.
(영향계수 산출부(32)의 동작)
영향계수 산출부(32)는, 상세 온도 모델 기억부(31)에 의해 복수의 파라미터를 사용하여 수식에 의해 표시되는 상세 온도 모델에 의거하여, 압연재(11)의 온도 변화의 제어에 필요한 영향계수를 산출한다.
구체적으로는, 변수(Y)가 변수(X)의 함수(Y(X))인 경우에, 변수(X)로부터 변수(Y)로의 영향계수의 계산 방법은, 다음의 식6에 의해 표시할 수 있다.
[수식 6]
Figure pct00007
여기서, 함수(Y(X))는, 단순한 1차 함수가 아니라, 미지의 파라미터를 다수 모아서, 상기 식1과 같이 수식에 의해 표시한 복잡한 상세 온도 모델이다. 그리고, 변수(X)는, 각 파라미터이다.
즉, 상기 식6에 의해 표시되는 영향계수는, 각 파라미터인 변수(X)를 미소(微小)(2△X) 변화시킨 때에, 상세 온도 모델의 함수인 Y가 얼마만큼 변화하는지를 수치 계산에 의해 계산한 것이다. 즉, 상기 식6에 의해 표시되는 영향계수는, 복수의 파라미터를 모아서 기술한 상세 온도 모델을 나타내는 상기 식1의 함수(Y(X))를, 각 파라미터인 X에 의해 편미분한 것이다.
(간략냉각 패턴 산출부(33)의 동작)
다음에, 간략냉각 패턴 산출부(33)는, 영향계수 산출부(32)에 의해 산출된 영향계수에 의거하여, 압연재의 소망하는 재질(강도나 연성 등)을 얻기 위해 필요한 상세냉각 패턴을 간략화한 간략냉각 패턴을 산출한다.
구체적으로는, 간략냉각 패턴 산출부(33)는, 직선이나 지수 함수 등을 이용하여 상세냉각 패턴을 근사한, 도 5 내지 도 8에 도시하는 바와 같은 간략냉각 패턴을 산출한다.
도 5는 전단냉각의 간략냉각 패턴, 도 6은 후단냉각의 간략냉각 패턴, 도 7은 완냉각의 간략냉각 패턴, 도 8은 3단냉각의 간략냉각 패턴을 도시하고 있다.
도 5 내지 도 8 각각의 간략냉각 패턴에서, 사상 출측 온도계(FDT)(13)의 위치부터 수냉 시작 위치까지는 반드시 공냉이 되지 않을 수가 없어서, 초기 공냉 구간이라고 칭하고 있다. 도 8에 도시하는 3단냉각의 경우는, 최하류의 냉각 뱅크(Bank)에서의 밸브에서 권취 온도계(CT)(14)까지의 사이도, 공냉이 되지 않을 수가 없어서, 최종 공냉 구간이라고 칭하고 있다.
또한, 도 5 내지 도 8 각각의 간략냉각 패턴에서는, 수냉, 공냉 구간 모두, 온도 강하는 직선으로 근사하고 있지만, 실제의 상세냉각 패턴는, 직선으로는 되지 않는다. 그 이유는 후술한다.
또한, 도 5 내지 도 8 각각의 간략냉각 패턴에서, TFD는 사상 출측 온도계(FDT)(13)의 사상 출측 온도이고, 목표치는 있는 것이지만, 항상 일정한 값으로 제어할 수 있다고는 한할 수가 없다. 즉, 권취 온도 제어에서는, TFD의 변동은 외란이 된다.
또한 도 5 내지 도 7에서, 초기 공냉 구간의 종단(終端) 온도(T0), 냉각 속도(S0), 제 1 냉각 구간의 종단 온도(T1), 냉각 속도(S1), 제 2 냉각 구간의 종단 온도(TC)(권취 온도), 냉각 속도(S2), 또한 중간 온도계(MT)가 있는 위치에서의 온도(TM)이다. 도 8에서, 초기 공냉 구간의 종단 온도(T0), 냉각 속도(S0), 제 1 냉각 구간의 종단 온도(T1), 냉각 속도(S1), 제 2 냉각 구간의 종단 온도(T2), 냉각 속도(S2), 제 3 냉각 구간의 종단 온도(T3), 냉각 속도(S3), 최종 공냉 구간의 종단 온도(TC)(권취 온도), 냉각 속도(S4), 또한 중간 온도계(MT)가 있는 위치에서의 온도(TM)이다.
도 5의 전단냉각 패턴, 도 6의 후단냉각 패턴, 도 7의 완냉각 패턴인 경우, 권취 온도계(CT)(14)에서의 권취 온도(TC)의 목표치가 가장 중요한 달성 목표이다. 또한, 제 1 냉각 구간의 냉각 속도(S1)의 목표치가 지정되는 일도 있다.
또한, 도 8에 도시하는 3단냉각 패턴인 경우, 5개의 중요한 파라미터가 있다. 도 8에 도시하는 3단냉각 패턴에서의 5개의 중요한 파라미터란, 제 1 냉각 구간의 종단 온도(T1) 및 냉각 속도(S1), 제 2 냉각 구간의 시간(t2), 제 1 냉각 구간의 냉각 속도(S3), 권취 온도(TC)이다. 이들 5개의 파라미터의 우선 순위는, 제조하는 강판의 재질에 의해 결정된다.
여기서는, 가장 복잡한 냉각 패턴인 3단냉각 패턴을 예로서 채택하여, 간략냉각 패턴 산출부(33)는, 후술하는 도 9에 도시하는 바와 같은 3단냉각 패턴의 상세냉각 패턴을 직선 근사하여, 도 8에 도시하는 바와 같은 간략냉각 패턴을 산출한 경우에 관해 설명한다.
간략냉각 패턴 산출부(33)는, 도 8에 도시하는 바와 같은 3단냉각의 간략냉각 패턴을 산출하기 위해, 각 냉각 구간에서의 냉각 속도(S0, S1, S2, S3, S4)의 개산치(槪算値)가 필요해진다.
도 9는, 상세냉각 패턴 산출부(34)에 의해 산출된 3단냉각의 상세냉각 패턴의 한 예를 도시하는 설명도이다.
도 9에서, 횡축은, 사상 출측 온도계(FDT)(13)로부터의 시간(Time from FDT[sec]), 종축은, 스트립(압연재) 온도(Strip temperature [degC]) 또는 냉각 속도(Cooling rate [degC/s])이다.
도 9에서는, 도 8에서의 초기 공냉 구간(t0), 제 1 냉각 구간(t1), 제 2 냉각 구간(t2), 제 3 냉각 구간(t3), 최종 냉각(공냉) 구간(t4)은, 각각 0 내지 1초, 1 내지 2.5초, 1.5초 내지 6.4초, 6.4초 내지 8.3초, 8.3초 내지 11.7초의 구간에 상당한다.
또한, 도 9에서, 절선(910)은, 압연재의 표면의 온도 이력, 절선(920)은, 압연재의 두께 방향의 평균 온도, 절선(930)은, 압연재의 두께 방향 평균 온도에 의거한 냉각 속도를 나타내고 있다.
상세냉각 패턴 산출부(34)는, 냉각 제어를 위한 관리치로서, 일반적으로, 절선(920)에 의해 나타내는 압연재의 두께 방향의 평균 온도를 사용한다.
그 때문에, 간략냉각 패턴 산출부(33)는, 각각의 구간, 즉 초기 공냉 구간(t0), 제 1 냉각 구간(t1), 제 2 냉각 구간(t2), 제 3 냉각 구간(t3), 최종 냉각(공냉) 구간(t4)에서의 냉각 속도(S0, S1, S2, S3, S4)가 필요하기 때문에, 영향계수 산출부(32)가 영향계수로서 산출한 냉각 속도를 입력하여 사용한다.
여기서, 도 9의 상세냉각 패턴에서의 사상 출측 온도계(FDT)(13)로부터의 시간이 1 내지 2.5초의 제 1 냉각 구간(t1)이나, 시간이 6.4 내지 8.3초의 제 3 냉각 구간(t3)에서는, 절선(930)에 의해 나타내는 냉각 속도가 복잡하면서 급격하게 변화하고 있고, 이 제 1 냉각 구간(t1) 및 제 3 냉각 구간(t3)에서는, 절선(920)에 의해 나타내는 압연재의 두께 방향의 평균 온도의 온도 강하도, 일견, 직선에 보이지만, 실제는, 복잡한 곡선으로 이루어진다. 또한, 냉각 속도가 일정하다면, 온도 강하는 직선이 된다.
이 때문에, 도 5 내지 도 8에 도시하는 간략냉각 패턴에서는, 직선으로 근사하고 있지만, 실제의 상세냉각 패턴은, 절선(910)에 의해 나타내는 압연재의 표면의 온도 이력이나, 절선(920)에 의해 나타내는 압연재의 두께 방향의 평균 온도의 온도 강하 등을, 지수 함수 등의 곡선으로 근사하여야 하는 경우도 있다.
특히, 절선(910)에 의해 나타내는 압연재의 표면의 온도 이력이나, 절선(920)에 의해 나타내는 압연재의 두께 방향의 평균 온도의 온도 강하는, 도 9의 상세냉각 패턴에 도시하는 바와 같이, 제 1 냉각 구간(t1)이나, 제 3 냉각 구간(t3)의 수냉의 경우에, 복잡한 곡선으로 되기 쉽다.
그 때문에, 상세냉각 패턴 산출부(34)는, 상세 온도 모델 기억부(31)가 기억한 상세 온도 모델에서, 직접, 도 9에 도시하는 바와 같은 상세냉각 패턴을 산출하는 것은, 매우 계산 부하가 걸리고, 시간이 걸린다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 상세냉각 패턴 산출부(34)는, 상세 온도 모델 기억부(31)가 기억한 상세 온도 모델에서, 직접, 도 9에 도시하는 바와 같은 상세냉각 패턴을 산출하는 것은 아니고, 상세 온도 모델 기억부(31)가 기억한 상세 온도 모델에 의거하여, 영향계수 산출부(32)에 영향계수를 산출시키고, 또한 그 영향계수에 의거하여 간략냉각 패턴 산출부(33)에 간략냉각 패턴을 산출시켜서, 산출된 간략냉각 패턴을 참조하여, 상세 온도 모델 기억부(31)가 기억한 상세 온도 모델에서, 도 9에 도시하는 바와 같은 상세냉각 패턴을 산출함에 의해, 상세냉각 패턴 산출할 때의, 계산 부하를 가볍게 함과 함께, 시간을 단축한 것이다.
그래서, 간략냉각 패턴 산출부(33)가 산출한 간략냉각 패턴에서는, 예를 들면, 직선 근사만을 생각한다. 또한, 직선 근사 이외를 포함하여도 물론 좋다.
이 때문에, 간략냉각 패턴 산출부(33)에서는, 예를 들면, 이하와 같은 계산을 행한다. 단, 여기서는, 한 예로서, 도 5 내지 도 8에 도시하는 냉각 패턴중, 가장 복잡한 도 8에 도시하는 3단냉각의 경우를 예로 들어 설명한다. 또한, 그 이외의 도 5 내지 도 7에 도시하는 냉각 패턴에 대해서도 마찬가지로 간략냉각 패턴을 산출할 수 있다.
우선, 도 8에서, TFD는 사상 출측 온도계(FDT)(13)의 온도, T0는 초기 공냉 구간(t0)의 종단 온도, S0는 초기 공냉 구간(t0)의 냉각 속도, T1는 제 1 냉각 구간(t1)의 종단 온도, S1는 제 1 냉각 구간(t1)의 냉각 속도, T2는 제 2 냉각 구간(t2)의 종단 온도, S2는 제 2 냉각 구간(t2)의 냉각 속도, T3는 제 3 냉각 구간(t3)의 종단 온도, S3는 제 3 냉각 구간(t3)의 냉각 속도, TCT는 최종 공냉 구간(t4)의 종단 온도(권취 온도), TM는 중간 온도계(MT)가 있는 위치에서의 온도로 한다.
그러면, 도 8에 도시하는 3단냉각의 간략냉각 패턴의 기본식은, 이하와 같이 된다.
[수식 7]
여기서, L1 -3은, 시간(t1부터 t3)의 거리이고, L0 -4은 시간(t0로터 t4)의 거리, 즉 사상 출측 온도계(FDT)(13)로부터 권취 온도계(CT)(14)까지의 거리이다. V는 압연재의 반송 속도이고, τ는 시각을 나타낸다.
이때, 간략냉각 패턴 산출부(33)에는, 3단냉각에서의 5개의 중요한 파라미터(T1, TC, t2, S1, S3)는, 달성하여야 할 값으로서 주어진다. 또한, 값이 변화하는 것이지만, 측정 가능 또는 예측 가능한 파라미터로서, 사상 출측 온도계(FDT)(13)의 온도(TFD)와, 압연재의 반송 속도(V)가 주어진다. 사상 출측 온도계(FDT)(13)로부터 권취 온도계(CT)(14)까지의 거리(L0 -4)는, 고정치이다.
이와 같은 조건하에서, 간략냉각 패턴 산출부(33)는, 파라미터(T0, T2, t0, t1, t3, t4, L0)를 계산하여, 간략냉각 패턴을 산출한다.
예를 들면, 수냉을 행하는 제 1 냉각 구간(t1)의 하류단의 밸브를 항상 온 하는 것으로 하면, 예를 들면, 도 8에 도시하는 바와 같은 기하학적인 관계를 얻을 수 있고, 파라미터(T0, T2, t0, t1, t3, t4, L0)는 모두 얻어진다.
그러나, 간략냉각 패턴 산출부(33)에서는, 영향계수 산출부(32)에 의해 산출된 영향계수에 의거하여 간략냉각 패턴을 산출할 때, 압연재(11)의 소망하는 강도나 연성 등의 압연재(11)의 소망하는 재질이나, 실제의 냉각 뱅크(Bank)(17n)에서의 밸브(17n3)의 수나 배치 등의 제약 조건을 충족시킬 필요가 있다.
그 때문에, 본 실시 형태 1의 간략냉각 패턴 산출부(33)는, 도 11 및 도 12에서 후술하지만, 영향계수 산출부(32)에 의해 산출된 영향계수에 의거하여, 압연재(11)의 소망하는 재질을 얻기 위해 필요한 소망하는 상세냉각 패턴에 허용되는 최저 속도 및 최고 속도에서 간략냉각 패턴을 산출하여, 산출한 간략냉각 패턴에서의 각 파라미터의 값이, 각 파라미터의 상하한 범위 내인지의 여부를 판단하고, 산출한 간략냉각 패턴에서의 각 파라미터의 값이 각 파라미터의 상하한 범위 내에 없는 경우는, 산출한 간략냉각 패턴에서의 각 파라미터의 우선 순위에 따라서, 우선 순위가 낮은 파라미터로부터 수정하고, 산출한 간략냉각 패턴에서의 각 파라미터의 값이, 각 파라미터의 상하한 범위 내가 되도록 간략냉각 패턴을 산출한다. 파라미터에는, 예를 들면, 압연재의 통과 위치나, 그 위치에서의 온도, 냉각 속도 및 공냉 시간 등이 있다.
여기서, 간략냉각 패턴 산출부(33)에서의 간략냉각 패턴의 계산에 의해, 예를 들면, 도 10에서의, 절선(1010)과 같은 간략냉각 패턴이 얻어졌다고 한다.
이때, 계산상의 제 3 냉각 구간(t3)의 최종 위치는, 물리적인 실제의 냉각 뱅크의 최하류보다 상류측이나, 최하류의 위치에 없으면, 압연재(11)의 소망하는 강도나 연성 등의 압연재(11)의 소망하는 재질을 만족할 수가 없기 때문에, 간략냉각 패턴 산출부(33)는, 산출한 간략냉각 패턴이 이들의 제약 조건을 충족시키는지의 여부를 확인하고, 제약 조건 내에 들어가도록 파라미터를 조정할 필요가 있다.
예를 들면, 간략냉각 패턴 산출부(33)는, 산출한 간략냉각 패턴에서의 제 3 냉각 구간(t3)의 최종 위치가, 물리적인 실제의 냉각 뱅크의 최하류보다 하류에 있고, 5개의 중요한 파라미터(T1, TC, t2, S1, S3)중, 제 3 냉각 구간(t3)에서의 냉각 속도(S3)가 우선 순위가 최하위인 경우에는, 도 10의 절선(1020)으로 도시하는 바와 같이, 제 3 냉각 구간(t3)에서의 냉각 속도(S3)를 목표치보다 급한 경사인 냉각 속도(S3 UL)가 될 때까지 수정하여, 제 3 냉각 구간(t3)의 시간을 단축함에 의해, 계산상의 제 3 냉각 구간(t3)의 최종 위치를, 물리적인 실제의 냉각 뱅크(Bank)(17n)의 최하류 이전으로 하는 수정을 행한다.
단, 간략냉각 패턴 산출부(33)는, 제 3 냉각 구간(t3)에서의 냉각 속도(S3)에도, 소망하는 상세냉각 패턴으로서, 상하한 값이 있기 때문에, 냉각 속도(S3)의 상한치를 초과하는 경우에는, 예를 들면, 냉각 속도(S3)의 수정을 상한치까지로 하고, 다음으로 우선 순위가 낮은 파라미터를 수정한다.
이와 같이, 간략냉각 패턴 산출부(33)는, 영향계수 산출부(32)에 의해 산출된 영향계수에 의거하여, 압연재(11)의 강도나 연성 등의 소망하는 재질이나, 실제의 냉각 뱅크(Bank)(17n)에서의 밸브(17n3)의 수나 배치 등의 제약 조건을 충족하도록, 도 5 내지 도 8에 도시하는 바와 같이 직선 등에 의해 근사한 간략냉각 패턴을 산출한다.
그때, 본 실시 형태의 간략냉각 패턴 산출부(33)에서는, 계산을 간략화하기 위해, 예를 들면, 압연재의 반송 속도로서, 당해 압연재에서 상정되는 최저 속도와 최고 속도의 2가지를 계산하고, 압연재의 반송 속도가 최저 속도와 최고 속도의 쌍방에서, 냉각 속도나, 공냉 시간 등의 소망하는 상세냉각 패턴을 확보할 수 있는지의 여부를 사전에 확인하다. 또한, 당해 압연재에서 상정되는 반송 속도로서 최저 속도와 최고 속도의 2가지가 아니라, 그 이상의 속도를 계산하여도 물론 좋다.
(상세냉각 패턴 산출부(34)의 동작)
그리고, 상세냉각 패턴 산출부(34)에서는, 실제의 냉각 뱅크(Bank)(17n)에서의 밸브(17n3)의 ON/OFF를 시행(試行)하면서, 상세 온도 모델 기억부(31)에 기억된 상세 온도 모델을 참조하여, 간략냉각 패턴 산출부(33)에 의해 산출된 간략냉각 패턴을 목표치 또는 초기치로서 사용하여, 압연재의 소망하는 강도나 연성 등의 소망하는 재질을 실현하기 위해 상세냉각 패턴을 계산하여 간다.
여기서, 본 실시 형태 1의 상세냉각 패턴 산출부(34)에서는, 간략냉각 패턴 산출부(33)에 의해 산출된 간략냉각 패턴을 목표치로서 사용하는 경우와, 초기치로서 사용하는 경우가 있다.
상세냉각 패턴 산출부(34)가, 간략냉각 패턴 산출부(33)에 의해 산출된 간략냉각 패턴을 목표치로서 사용하는 경우, 압연재의 반송 속도가 당해 압연재에서 상정된 최저 속도와, 최고 속도의 2가지에서 상하한을 초과하지 않는지 확인한 후, 5개의 중요한 파라미터(T1, TC, t2, S1, S3)는 실현할 수 있는 것으로 간주하여 상세냉각 패턴을 계산한다.
즉, 상세냉각 패턴 산출부(34)가, 간략냉각 패턴 산출부(33)에 의해 산출된 간략냉각 패턴을 목표치로서 사용하는 경우, 당해 압연재(11)에서 상정되는 최저 속도와, 최고 속도의 2가지에서 각각의 상하한을 일탈하는 파라미터가 있어도, 그대로 상세냉각 패턴을 산출하고, 상세냉각 패턴이 엄밀하게 달성되지 않아도 어쩔 수 없는 것으로 한다. 이렇게 함으로써, 상세냉각 패턴 산출부(34)의 계산 부하는 매우 가벼워진다.
이에 대해, 상세냉각 패턴 산출부(34)가, 간략냉각 패턴 산출부(33)에서 계산한 상세냉각 패턴을 초기치로서 사용하는 경우, 상세냉각 패턴의 전부 파라미터(변수)가 미리 설정하여 둔 당해 압연재에서 상정되는 최저 속도와, 최고 속도에 각각의 상하한 범위 내에 들어가는지의 여부를 확인하고, 만약 일탈하고 있으면, 각각의 상하한 범위 내에 들어가도록 우선 순위가 낮은 파라미터로부터 수정 계산을 반복하여 행한다. 이 경우, 상세냉각 패턴 산출부(34)의 계산 부하는, 간략냉각 패턴 산출부(33)에 의해 계산된 상세냉각 패턴을 목표치로서 사용하는 경우보다 증가하지만, 초기치가 적성에 결정되어 있음에 의해, 계산 회수가 감소하는 것은 분명하고, 또한, 보다 정확한 상세냉각 패턴을 실현할 수 있다. 여기서, 상세냉각 패턴 산출부(34)는, 상세냉각 패턴의 모든 파라미터(변수)가 미리 설정하여 둔 당해 압연재에서 상정되는 최저 속도와, 최고 속도에서 각각의 상하한 범위 내에 들어가는지의 여부가 아니라, 각각의 소망하는 값을 달성할 수 있는지의 여부에 의해 판단하도록 하여도 좋다.
또한, 상세냉각 패턴 산출부(34)의 상세냉각 패턴 산출 처리는, 최초의 No. 1의 절판에 관해 설정하는 초기 설정치의 산출시와, 그 후, 절판(냉각 제어 단위)이 사상 출측 온도계(FDT)(13) 아래에서 사상 출측 온도가 측정된 후에 절판(냉각 제어 단위)마다 행하는 다이내믹 제어시에 실행된다.
도 11은, 영향계수 산출부(32)에서의 영향계수의 산출부터 상세냉각 패턴 산출부(34)에서의 최초의, 즉 No. 1의 절판에 관한 초기 설정치 산출 완료까지의 상세냉각 패턴 산출 처리의 한 예를 도시하는 플로 차트이다.
우선, 본 장치에서는, 사상압연기 설정 계산 장치(20) 등으로부터, 냉각 대상인 압연재 등에 관한 제품 정보나, 냉각 속도, 목표 온도, 제약 조건 등의 필요한 데이터를 입력한다(S1100).
그러면, 영향계수 산출부(32)는, 상세 온도 모델 기억부(31)에 기억된 상세 온도 모델에 의거하여, 상기한 바와 같이 하여 영향계수를 산출하여, 간략냉각 패턴 산출부(33)에 출력한다(S1110).
간략냉각 패턴 산출부(33)는, S1110에서 영향계수 산출부(32)가 산출한 영향계수에 의거하여, 압연재(11)의 소망하는 재질을 얻기 위해 상정되는, 압연재(11)의 반송 속도의 최저 속도와, 최고 속도의 2가지로 간략냉각 패턴을 산출한다(S1120).
다음에, 간략냉각 패턴 산출부(33)는, 압연재(11)의 반송 속도가 최저 속도와, 최고 속도의 2가지이고, S1120에서 산출한 간략냉각 패턴의 모든 변수인 파라미터가 각각의 파라미터의 제약 조건인 상하한 범위 내인지의 여부를 판단한다(S1130).
여기서, 간략냉각 패턴 산출부(33)는, 압연재(11)의 반송 속도가 최저 속도와, 최고 속도의 2가지이고, 간략냉각 패턴 산출부(33)에 의해 산출된 간략냉각 패턴의 모든 파라미터가 각각의 파라미터의 제약 조건인 상하한 범위 내에 없다고 판단한 경우(S1130 "No"), 우선 순위가 낮은 파라미터로부터 그 상하한 범위 내에서 수정하고(S1140), 재차, 스텝 1120의 처리로 되돌아온다.
여기서, 우선 순위가 낮은 파라미터란, 도 8이나 도 10에 도시하는 3단냉각의 경우에는, 전술한 바와 같이, 5개의 중요한 파라미터(T1, TC, t2, S1, S3), 즉 제 1 냉각 구간의 종단 온도(T1) 및 냉각 속도(S1), 제 2 냉각 구간의 시간(t2), 제 3 냉각 구간의 냉각 속도(S3), 권취 온도(TC) 이외의 파라미터가 된다. 예를 들면, 제 2 냉각 구간의 종단 온도(T2)나, 제 3 냉각 구간의 종단 온도(T3), 제 2 냉각 구간(t2)에서의 냉각 속도(S2), 최종 냉각(공냉) 구간(t4)에서의 냉각 속도(S4) 등이다.
이에 대해, 간략냉각 패턴 산출부(33)는, 압연재(11)의 반송 속도가 최저 속도와, 최고 속도의 2가지이고, 산출한 간략냉각 패턴의 모든 파라미터가, 각각의 파라미터의 제약 조건인 상하한 범위 내에 있다고 판단한 경우(S1130 "Yes"), 산출한 간략냉각 패턴을 상세냉각 패턴 산출부(34)에 출력한다.
그러면, 상세냉각 패턴 산출부(34)는, 간략냉각 패턴 산출부(33)에 의해 산출된 간략냉각 패턴을, 초기치로서 사용하는지, 목표치로서 사용하는지를 판단한다(S1150).
여기서, 상세냉각 패턴 산출부(34)는, 간략냉각 패턴 산출부(33)에 의해 산출된 간략냉각 패턴을, 초기치로서 사용한다고 판단한 경우(S1150 "Yes"), 압연재(11)의 반송 속도로서 상정되는 최저 속도, 최고 속도에서 상세냉각 패턴을 산출하고(S1160), 계속해서 그 산출한 상세냉각 패턴에서의 모든 파라미터가 각각의 파라미터의 제약 조건인 상하한 범위 내인지의 여부를 판단한다(S1170).
그리고, 상세냉각 패턴 산출부(34)는, S1160에 의해 산출한 상세냉각 패턴에서의 모든 파라미터가 각각의 파라미터의 제약 조건인 상하한 범위 내에 없다고 판단한 경우(S1170 "No"), S1140과 마찬가지로, 우선 순위가 낮은 파라미터로부터 그 상하한 범위 내에서 수정하고(S1180), 재차 S1160의 처리로 되돌아온다.
이에 대해, 상세냉각 패턴 산출부(34)는, 상세냉각 패턴에서의 모든 파라미터가 각각의 파라미터의 제약 조건인 상하한 범위 내에 있다고 판단한 경우(S1170 "Yes"), 도 11에서의 처리를 종료한다.
한편, S1150의 판단 처리에서, 상세냉각 패턴 산출부(34)는, 간략냉각 패턴 산출부(33)에 의해 산출된 간략냉각 패턴을, 목표치로서 사용한다고 판단한 경우(S1150 "No"), 압연재(11)의 반송 속도로서 상정된 최저 속도, 최고 속도에서 상세냉각 패턴을 산출한다(S1190). 단, 그때, 초기치로서 사용하는 경우와는 달리, 그 산출한 상세냉각 패턴에서의 파라미터가 각각의 파라미터의 제약 조건인 상하한 범위를 초과하여도, 수정하지 않고서 상정되는 최저 속도, 최고 속도에서 상세냉각 패턴을 산출한다(S1190). 이상으로, 도 11에서의 처리를 종료한다.
이상의 도 11에 도시하는 처리가, 상세냉각 패턴 산출부(34)에서의 최초의, 즉 No. 1의 절판에 관한 초기 설정치의 산출 처리이다.
그리고, 상세냉각 패턴 산출부(34)는, 이상의 초기 설정치 산출 처리에 의해 산출한 상세냉각 패턴에 의거한 밸브(17n3)의 ON/OFF 패턴을, 냉각 제어부(35)에 설정한다.
냉각 제어부(35)는, 도 11에 도시하는 바와 같이 하여 상세냉각 패턴 산출부(34)에 의해 산출된 파라미터의 초기치 설정에 의거하여, No. 1의 절판(냉각 제어 단위)에 관해 냉각 제어를 행한다. 또한, No. 1 이후의 절판(냉각 제어 단위)에 관한 파라미터는, 상세냉각 패턴 산출부(34)가, 다음의 도 12에 도시하는 다이내믹 제어에 의해, 절판(냉각 제어 단위)마다 결정한다.
다음에, 도 12에 의해 초기치 설정 계산 후에 모든 절판(냉각 제어 단위)에 적용되는 다이내믹 제어의 한 예에 관해 설명한다.
도 12는, 상세냉각 패턴 산출부(34)에서의 초기 설정 계산 후에 모든 절판(냉각 제어 단위)마다 적용되는 다이내믹 제어의 한 예를 도시하는 플로 차트이다.
즉, 상세냉각 패턴 산출부(34)는, 우선, 최초의 절판에 관해 No.=1을 설정하고(S1200), 계속해서 사상 출측 온도 측정치나, 예측 속도 패턴 등의 냉각 제어에 필요한 데이터를, 사상압연기 설정 계산 장치(20) 등으로부터 입력한다(S1210).
뒤이어, 상세냉각 패턴 산출부(34)는, 간략냉각 패턴 산출부(33)에 의해 산출된 간략냉각 패턴을, 초기치로서 사용하는지, 목표치로서 사용하는지를 판단한다(S1220).
여기서, 상세냉각 패턴 산출부(34)는, 간략냉각 패턴 산출부(33)에 의해 산출된 간략냉각 패턴을 초기치로서 사용한다고 판단한 경우에는(S1220 "Yes"), 당해 절판의 사상 출측 온도 측정치, 예측 속도 등이, 하나 전(前)의 절판(절판 No.=1이라면 초기 설정 상태)로부터 변화하고 있으면, 하나 전의 절판의 밸브(17n3)의 온/OFF 상태를 초기치로 하여 변화분을 계산한다(S1230).
다음에, 상세냉각 패턴 산출부(34)는, 압연재(11)의 반송 속도가 최저 속도와, 최고 속도의 2가지이고, 간략냉각 패턴 산출부(33)에 의해 산출된 간략냉각 패턴의 모든 파라미터가 각각의 파라미터의 제약 조건인 상하한 범위 내인지의 여부를 판단하고(S1240), 파라미터의 제약 조건인 상하한 범위 내에 없다고 판단하였으면(S1240 "No"), 우선 순위가 낮은 파라미터로부터 그 범위 내에서 수정하고(S1250), 스텝 1310의 처리로 되돌아온다.
이에 대해, 상세냉각 패턴 산출부(34)는, 압연재(11)의 반송 속도가 최저 속도와, 최고 속도의 2가지이고, 간략냉각 패턴 산출부(33)에 의해 산출된 간략냉각 패턴의 모든 파라미터가 각각의 파라미터의 제약 조건인 상하한 범위 내에 있다고 판단한 경우(S1240 "Yes"), 절판의 밸브(17n3)의 온/OFF 상태를 냉각 제어부(35)에 설정한다(S1270).
그리고, 상세냉각 패턴 산출부(34)는, 당해 절판이 최후의 절판인지의 여부를 판단하고(S1280), 당해 절판이 최후의 절판인 경우에는(S1280 "Yes"), 이 처리를 종료하는 한편, 당해 절판이 최후의 절판이 아니라고 판단한 경우에는(S1280 "No"), 다음의 절판의 번호로 갱신하고(S1290), 스텝 1310의 처리로 되돌아온다.
이에 대해, 상세냉각 패턴 산출부(34)는, S1220의 판단에서, 간략냉각 패턴 산출부(33)에 의해 산출된 간략냉각 패턴을 초기치로서 사용하지 않는다고 판단한 경우(S1220 "No"), 즉 간략냉각 패턴을 목표치로서 사용한다고 판단한 경우에는, 당해 절판의 사상 출측 온도 측정치, 예측 속도 등이, 하나 전의 절판(절판 No.=1이라면 초기 설정 상태)으로부터 변화하고 있으면, 하나 전의 절판의 밸브(17n3)의 온/OFF 상태를 초기치로 하여 변화분을 계산하고, 이 경우에는 간략냉각 패턴의 모든 파라미터가 각각의 파라미터의 제약 조건인 상하한 범위를 초과하고 있어도 수정하지 않는다(S1260).
그리고, 상세냉각 패턴 산출부(34)는, 산출한 상세냉각 패턴에 의해 결정한 밸브(17n3)의 ON/OFF 패턴을, 냉각 제어부(35)에 설정한다(S1270).
그러면, 냉각 제어부(35)는, 도 12에 도시하는 바와 같이 하여 상세냉각 패턴 산출부(34)에 의해 산출된 파라미터의 초기치 설정에 의거하여, No. 2 이후의 절판(냉각 제어 단위)마다 냉각 제어를 행한다.
따라서 제 1 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치(30)에 의하면, 압연재(11)를 냉각하는 소정의 냉각 구간에서의 당해 압연재의 온도 변화를 수식에 의해 기술한 상세 온도 모델에서, 직접, 도 9에 도시하는 바와 같은 상세냉각 패턴을 산출하는 것은 아니고, 우선, 영향계수 산출부(32)가 상세 온도 모델에 의거하여 상기 압연재의 온도 변화의 제어에 필요한 영향계수를 산출하고, 뒤이어 간략냉각 패턴 산출부(33)가 그 영향계수에 의거하여, 압연재(11)의 소망하는 재질을 얻기 위해 필요한 소망하는 상세냉각 패턴을 간략화한 간략냉각 패턴을 산출하고, 또한 상세냉각 패턴 산출부(34)가 그 간략냉각 패턴과, 상세 온도 모델에 의거하여, 소정의 냉각 구간에서의 압연재의 상세냉각 패턴을 산출하고, 냉각 제어부(35)가 그 상세냉각 패턴에 의거하여, 압연재(11)의 냉각을 제어하도록 하였기 때문에, 상세냉각 패턴 산출할 때의 계산 부하를 경감할 수 있음과 함께, 그 계산 시간을 단축화할 수 있다.
특히, 제 1 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치(30)에서는, 상세 온도 모델에서 영향계수를 산출하고, 그 영향계수에 의거하여, 압연재(11)의 소망하는 재질을 얻기 위해 필요한 소망하는 상세냉각 패턴을 간략화한 간략냉각 패턴을 산출하고, 그 간략냉각 패턴과 상세 온도 모델에 의거하여, 소정의 냉각 구간에서의 압연재의 상세냉각 패턴을 산출하기 때문에, 상세냉각 패턴 산출할 때의 계산 부하가 적을 뿐만 아니라, 계산 부하가 가벼운 간략냉각 패턴 산출시에, 파라미터를 상하한 내에 넣는 등의 리밋 회피가 가능해진다.
그 때문에, 제 1 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치(30)에 의하면, 상세냉각 패턴의 실현을 저해하는 제약 조건을 용이하게 회피할 수 있고, 소망하는 상세냉각 패턴을 간단하게 실현하여, 최적으로 압연재(11)의 냉각 제어를 실행할 수 있다.
그 결과, 고급강판 등에서의 상세 온도 모델에서는, 다수의 미지의 파라미터가 사용되고, 상세 온도 모델로부터 직접, 상세냉각 패턴을 구하고자 하면, 계산 부하가 매우 커지고, 절판마다의 상세냉각 패턴을 정확하게 구할 수가 없고, 최적으로 냉각 제어하는 것이 곤란하였지만, 제 1 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치(30)에 의하면, 고급강판 등이라도, 절판마다 소망하는 상세냉각 패턴을 간단하게 구하는 것이 가능해지고, 고급강판 등의 소망하는 재질을 정확하게 달성할 수 있다.
또한, 제 1 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치(30)에서는, 간략냉각 패턴 산출부(33)는, 영향계수에 의거하여, 압연재(11)의 냉각 속도를, 예를 들면, 직선 또는 다항식 또는 지수 함수 또는 대수의 대수의 수식에 의한 근사함에 의해, 소정의 냉각 구간에서의 당해 압연재(11)의 온도 변화를 기하학적으로 근사하고, 소망하는 상세냉각 패턴을 간략화한 간략냉각 패턴을 산출하고 있기 때문에, 상세냉각 패턴 산출할 때의 계산 부하를 경감할 수 있음과 함께, 그 계산 시간을 단축화할 수 있다. 그리고, 이 처리는, 본 발명에서는, 임의이다.
또한, 제 1 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치(30)에서는, 간략냉각 패턴 산출부(33)는, 영향계수에 의거하여, 압연재(11)의 소망하는 재질을 얻기 위해 필요한 소망하는 상세냉각 패턴에 허용되는 최저 속도 및 최고 속도에서 간략냉각 패턴을 산출하여, 산출한 간략냉각 패턴에서의 각 파라미터의 값이, 각 파라미터의 상하한 범위 내인지의 여부를 판단하고, 산출한 간략냉각 패턴에서의 각 파라미터의 값이 각 파라미터의 상하한 범위 내에 없는 경우는, 산출한 간략냉각 패턴에서의 각 파라미터의 우선 순위에 따라서, 우선 순위가 낮은 파라미터로부터 수정하고, 산출한 간략냉각 패턴에서의 각 파라미터의 값이, 각 파라미터의 상하한 범위 내가 되도록 간략냉각 패턴을 산출하기 때문에, 보다 계산 부하가 가벼운 간략냉각 패턴 산출시에, 파라미터를 상하한 내에 넣는 등의 리밋 회피가 효율 좋게 가능해진다. 또한, 이 처리도, 본 발명에서는, 임의이다.
또한, 제 1 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치(30)에서는, 상세냉각 패턴 산출부(34)는, 간략냉각 패턴 산출부(33)에 의해 산출된 간략냉각 패턴에서의 파라미터의 값을, 상세냉각 패턴 산출을 위한 목표치로 하든지, 또는 상세냉각 패턴 산출을 위한 초기치로 하여, 압연재(11)의 소망하는 재질을 얻기 위해 필요한 소망하는 상세냉각 패턴에 허용되는 최저 속도 및 최고 속도에서 상세냉각 패턴을 산출하고, 간략냉각 패턴에서의 파라미터의 값을 목표치로 하는 경우에는, 그 산출한 상세냉각 패턴을 출력하는 한편, 간략냉각 패턴에서의 파라미터의 값을 초기치로 하는 경우에는, 그 산출한 상세냉각 패턴에서의 각 파라미터의 값이, 각 파라미터의 상하한 범위 내인지의 여부를 판단하고, 산출한 상세냉각 패턴에서의 각 파라미터의 값이 각 파라미터의 상하한 범위 내에 없는 경우, 산출한 상세냉각 패턴에서의 각 파라미터의 우선 순위에 따라서, 우선 순위가 낮은 파라미터로부터 수정하고, 산출한 상세냉각 패턴에서의 각 파라미터의 값이, 각 파라미터의 상하한 범위 내가 되도록 상세냉각 패턴을 산출하도록 하였기 때문에, 보다 정밀도가 높은 상세냉각 패턴을 간단하면서 확실하게 산출할 수 있다. 또한, 이 처리도, 본 발명에서는, 임의이다.
또한, 본 실시 형태 1의 압연재 냉각 제어 장치(30)에서는, 3단냉각 패턴에 의해 냉각 제어를 행하는 경우를 한 예로 설명하였지만, 그 이외의 냉각 패턴, 즉 전단냉각 패턴, 후단냉각 패턴, 완냉각 패턴에 대해서도, 마찬가지로 적용할 수 있다.
?제 2 실시 형태?
다음에, 제 2 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치에 관해 설명한다. 또한, 제 2 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치의 구성은, 도 3에 도시하는 제 1 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치(30)의 구성과 외견(外見)은 같기 때문에, 도 3에 도시하는 제 1 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치(30)의 구성을 참조하여, 제 2 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치의 동작을 설명한다.
제 2 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치에서는, 냉각 뱅크(Bank)(17n)에서의 밸브(17n3)의 ON/OFF 동작(조작)을 최소, 즉 가능한한 적게 하도록 제어하는 것이다. 또한, 제 2 실시 형태에서는, 3단냉각 패턴에 의해 냉각 제어를 행하는 경우를 한 예에 설명하지만, 그 이외의 냉각 패턴, 즉 전단냉각 패턴, 후단냉각 패턴, 완냉각 패턴이라도 마찬가지로 적용할 수 있다.
냉각 뱅크(Bank)(17n)에서의 밸브(17n3)의 ON/OFF 동작(조작)을 가능한한 적게 하는 이유는, 전술한 바와 같이, 냉각 뱅크(Bank)(17n)에서의 밸브(17n3)의 응답에는, 반드시 지연이 있기 때문에, 밸브(17n3)는, 가능한한 ON/OFF 동작을 반복하지 않는 쪽이 바람직하다. 예를 들면, 도 13에 도시하는 바와 같이, 최상류의 냉각 뱅크(Bank)(171)에서의 밸브(1713)를, 항상 ON(개) 상태로 하는 피벗 밸브로서 설정하면, 같은 압연재(11)라도, 사상 출측 온도가 변화하거나, 압연재(11)의 반송 속도가 변화하기 때문에, 이와 같은 상태에서 냉각 제어를 실행하면, 하류측을 향하여 밸브(17n3)를 ON/OFF 하는 것이 되고, 제 1 냉각 구간의 최하류의 냉각 뱅크(Bank)(17p)에서의 밸브(17p3)의 ON/OFF 상태가 변화한다.
3단냉각 패턴에서는, 제 2 냉각 구간인 공냉 구간의 길이(시간)를 목표치로 유지하는 것도 중요하다. 그 때문에, 제 1 냉각 구간의 최하류의 냉각 뱅크(Bank)(17p)에서의 밸브(17p3)의 ON/OFF 상태가 변화하면, 제 2 냉각 구간에서의 공냉 구간의 길이(시간)를 유지하기 위해, 제 3 냉각 구간의 최상류의 냉각 뱅크(Bank)(17r)의 밸브(17r3)의 ON/OFF도 아울러서 변경하여야 하게 된다. 또한, 제 2 냉각 구간에서의 공냉 구간의 길이(시간)는, 압연재(11)의 반송 속도에 의해 변한다.
따라서 제 2 냉각 구간의 최상류 및 최하류의 냉각 뱅크(Bank)(17q)에서의 밸브(17q3)의 ON/OFF가 반복되는 것은, 냉각 제어의 정밀도 열화, 나아가서는 압연재의 강도나 연성 등의 재질 열화에 연결된다.
그래서, 제 2 실시 형태의 냉각 뱅크 제어부(352)는, 도 14에 도시하는 바와 같이, 최상류의 밸브가 최고 속도에서 ON 하도록, 즉 제 1 냉각 구간의 최하류의 냉각 뱅크(Bank)(17p)에서의 밸브(17p3)를 피벗 밸브로서 항상 ON(개) 상태로 하도록 설정하고, 제 1 냉각 구간의 최하류의 냉각 뱅크(Bank)(17p)에서의 밸브(17p3)로부터 상류를 향하여 밸브(17n3)를 ON/OFF 하도록 제어한다.
이를 위해서는, 제 2 실시 형태의 냉각 뱅크 제어부(352)에서는, 미리 압연재의 반송 속도의 최저 속도와 최고 속도와의 각각에서 ON(개) 상태로 하는 것이 필요한 제 1 냉각 구간의 밸브 수를 미리 계산하여 두고, 최대수 ON(개) 상태로 하는 상태가 제 1 냉각 구간의 최하류부터 소정의 상류까지의 밸브 나열이 되도록, 제 1 냉각 구간의 소정의 상류의 냉각 뱅크(Bank)(17n)의 밸브 위치를 정한다.
여기서, 제 1 냉각 구간의 최하류의 냉각 뱅크(Bank)(17p)에서의 밸브(17p3)를 피벗 밸브로서 항상 ON(개) 상태로 함에 의해, 제 2 냉각 구간의 공냉 시간을 목표치로 유지하기 위해서는, 압연재의 반송 속도의 변화 등에 의한 제 2 냉각 구간의 공냉 시간 자체의 변화도 고려하여, 제 3 냉각 구간의 최상류의 ON 밸브 위치를 변경하면 좋다.
그러면, 제 2 냉각 구간의 공냉 시간은, 압연재의 반송 속도, 제 1 냉각 구간의 최하류의 냉각 뱅크(Bank)(17p)에서의 ON 밸브 위치, 제 3 냉각 구간의 최상류의 냉각 뱅크(Bank)(17r)에서의 ON 밸브 위치의 관계에 의해 정하여진다. 또한, 압연재의 반송 속도는, 가속 후 일정 속도가 되고, 그 후 감속이라는 것이 일반적인 패턴이기 때문에, 제 3 냉각 구간의 최상류의 냉각 뱅크(Bank)(17r)에서의 ON 밸브 위치가 조금씩 변하는 일은 없다.
이와 같이, 제 1 냉각 구간의 최하류의 냉각 뱅크(Bank)(17p)에서의 밸브(17p3)를, 항상 ON(개) 상태ㄹ로 함에 의해, 각 밸브(17n3)가 ON/OFF 동작을 반복하는 것을, 최저한으로 멈출 수 있다.
따라서 제 2 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치에 의하면, 상기 제 1 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치와 마찬가지로, 상세 온도 모델로부터 영향계수를 구하고, 그 영향계수에 의거하여 간략냉각 패턴을 구하고, 간략냉각 패턴에 따라서 상세냉각 패턴을 정하도록 하였기 때문에, 상세냉각 패턴을 산출할 때의 계산 부하가 적어지고, 리밋 회피가 용이하게 가능한 냉각 제어를 행할 수가 있고, 그 결과, 상세냉각 패턴의 실현을 저해하는 제약 조건을 용이하게 회피할 수 있고, 소망하는 상세냉각 패턴을 실현하여, 최적으로 냉각 제어를 실행함에 의해, 소망하는 재질을 정확하게 달성할 수 있다.
특히, 제 2 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치에서는, 수냉의 제 1 냉각 구간의 최하류의 냉각 뱅크(Bank)(17p)에서의 밸브(17p3)를 피벗 밸브로서 항상 ON으로 하여, 상류를 향하여 밸브를 ON/OFF 제어하도록 하였기 때문에, 각 냉각 뱅크(Bank)(17n)에서의 밸브(17n3)의 ON/OFF 동작(조작)이 최소가 되도록 제어할 수 있고, 수냉의 제 1 냉각 구간의 최상류의 냉각 뱅크(Bank)(171)에서의 밸브(1713)를 피벗 밸브로 하여 항상 ON으로 하여, 하류를 향하여 밸브를 ON/OFF 제어하는 경우와 비교하면, 밸브(17n3)의 응답 지연의 악영향을 저감할 수 있다. 그 결과, 소망하는 상세냉각 패턴을 유지하면서, 목표치를 유지하는 피드백 제어를 행하는 것이 가능해지고, 고정밀한 냉각 패턴의 제어를 실현할 수 있고, 냉각 제어의 정밀도가 향상하고, 또한, 압연재의 강도나 연성 등의 재질도 향상시킬 수 있다.
?제 3 실시 형태?
다음에, 제 3 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치(40)에 관해 설명한다.
제 3 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치(40)에서는, 압연재(11)의 강도나 연성 등의 소망하는 재질을 실현하기 위해 주어지는 소망하는 온도, 냉각 속도 및 공냉 시간 등 중, 소망하는 온도보다 냉각 속도의 우선 순위가 높은 경우에는, 목표 온도와 측정 온도의 편차의 피드백 제어로서 온도계 부근의 냉각 뱅크로부터 직접 주수하는 제어 방식이 아니라, 목표 온도와 측정 온도의 편차에 의해 목표 온도를 수정하는 피드백 제어를 행하도록 하는 것이다.
즉, 제 1 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치(30) 등에서는, 피드백(FB) 제어부(353)에 의한 피드백 제어에 의해, 권취 온도계(CT)(14)에 가까운 냉각 뱅크(Bank)(17N-1, 17N)를 사용하여, 권취 온도계(CT)(14)에서의 최종적인 권취 온도를 제어하는 것을 목적으로 하고 있지만, 제 3 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치(40)에서는, 재질을 확보함에 있어서 중요한 냉각 속도를 지키기 위해, 피드백 제어에 의해 냉각 뱅크(Bank)(17N-1, 17N) 등에 국소적으로 주수하지 않도록 한 것이다.
냉각 뱅크(Bank)(17N-1, 17N)를 사용하여 국소적으로 주수하는 이유는, 조작단인 냉각 뱅크(Bank)로부터 권취 온도계(CT)(14)까지의 거리가 짧은 쪽이, 낭비 시간이 짧고, 제어 성능을 내기 쉽기 때문이다.
그러나, 도 5에 도시하는 전단냉각 패턴이나, 도 7에 도시하는 완냉각 패턴에서는, 권취 온도계(CT)(14)의 위치에 이어지는 최후의 냉각 구간인 제 2 공냉 구간을, 비교적 긴 시간 확보하고 있기 위해, 제 1 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치(30)에서의 피드백(FB) 제어부(353)에 의한 피드백 제어와 같이, 권취 온도계(CT)(14)에 가까운 냉각 뱅크(Bank)(17N-1, 17N)를 사용하여, 권취 온도계(CT)(14)에서의 최종적인 권취 온도를 제어하려고 하면, 제 2 공냉 구간 내에, 수냉 구간이 들어가 버리는 경우가 있다.
또한, 도 6에 도시하는 후단냉각 패턴이나, 도 8에 도시하는 3단냉각 패턴에서도, 권취 온도계(CT)(14)에 이어지는 최후의 냉각 구간은 공냉 구간(도 6에서는, 제 2 공냉 구간, 도 8에서는, 최종 공냉 구간)에서, 그 시간은 짧은 것이지만, 피드백(FB) 제어부(353)에 의한 피드백 제어에 의해, 권취 온도계(CT)(14)에 가까운 냉각 뱅크(Bank)(17N-1, 17N)를 사용하여, 권취 온도계(CT)(14)에서의 최종적인 권취 온도를 제어하려고 하면, 최후의 수냉의 냉각 구간(도 6에서는, 제 1 냉각 구간, 도 8에서는, 제 3 냉각 구간)의 냉각 속도를 변경하는 것이 되어, 의도하지 않게 냉각 속도가 변화하여 버리는 일이 있다.
압연재의 강도나 연성 등의 소망하는 재질을 실현하기 위해, 설정되는 소망하는 온도, 냉각 속도 및 공냉 시간 중에서, 온도보다 냉각 속도의 우선 순위가 높은 경우에는, 피드백(FB) 제어부(353)에 의한 피드백 제어에 의해, 권취 온도계(CT)(14) 부근의 냉각 뱅크(Bank)(17N-1, 17N)로부터 직접 주수하는 제어 방식은 사용하지 않는 쪽이 좋다.
마찬가지 이유에 의해, 온도보다 냉각 속도가 우선되는 경우에는, 중간 온도계(MT)(15)의 중간 온도에 목표치가 주어지는 경우에도, 중간 온도계(MT)(15)의 측정치를, 중간 온도계(MT)(15)의 가장 가까운 상류의 냉각 뱅크(Bank)의 주수량을, 피드백 제어에 의해 직접 변경하지 않는 쪽이 좋다.
그래서, 제 3 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치는, 소망하는 재질을 확보함에 있어서 중요한 냉각 속도를 지키기 위해, 피드백(FB) 제어부(353)에 의해, 냉각 뱅크(Bank)(17N-1, 17N) 등에서 국소적으로 주수하여, 권취 온도계(CT)(14)에서의 목표치를 달성하는 것은 아니고, 내부 온도 목표치를 수정함에 의해 권취 온도계(CT)(14)에서의 목표치를 달성하도록 하는 것이다.
도 15는, 제 3 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치(40)의 구성례를 도시하는 도면이다.
도 15에서, 제 3 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치(40)는, 도 3에 도시하는 제 3 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치(30)의 구성에서 피드백(FB) 제어부(353)의 기능을 생략하고, 냉각 제어부(45)의 냉각 뱅크 제어부(452) 등이, 다음의 도 16에 도시하는 바와 같이 권취 온도계(CT)(14)나 중간 온도계(MT)(15) 등이 측정한 권취 온도나 중간 온도 등에 의거하여, 내부 온도 목표치를 수정하는 피박 온도 제어를 변경한 것이다. 또한, 냉각 뱅크 제어부(452)에 내부 온도 목표치를 수정하는 피박 온도 제어 기능을 추가하는 것은 아니고, 독립하여 피박 온도 제어부를 마련하도록 하여도 물론 좋다.
도 16은, 제 3 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치(40)에서의 내부 온도 목표치를 수정하는 피드백 제어의 한 예를 도시하는 설명도이다.
도 16은, 설명의 편의상, 도 1과 마찬가지로, 하나의 중간 온도계(MT)(15)가, 반송 테이블(ROT)(10)상에 설치되어 있는 경우를 예로 한다. 반송 테이블(ROT)(10)상에는, 개작점에 사상 출측 온도계(FDT)(13), 종료점에 권취 온도계(CT)(14)가 마련되어 있는 것으로 한다.
여기서, 사상 출측 온도계(FDT)(13)로부터 중간 온도계(MT)(15)까지를 전반 냉각 단위로 하고, 중간 온도계(MT)로부터 권취 온도계(CT)(14)까지를 후반 냉각 단위로 한다.
제 3 실시 형태의 냉각 뱅크 제어부(452)는, 전반 냉각 단위에서는, 중간 온도계(MT)(15)의 중간 온도 목표치와, 중간 온도계(MT)(15)에서의 중간 온도 측정치와의 편차를, 중간 온도계(MT)(15)의 중간 온도 내부 목표치에 가산하여 수정하고, 중간 온도계(MT)(15)에서의 중간 온도 측정치가 수정된 중간 온도 내부 목표치를 달성하도록, 사상 출측 온도계(FDT)(13)와 중간 온도계(MT)(15) 사이의 냉각 뱅크(Bank)를 제어한다.
즉, 제 3 실시 형태의 냉각 뱅크 제어부(452)는, 사상 출측 온도계(FDT)(13)와 중간 온도계(MT)(15) 사이에서의 수냉 구간의 시간을 변경함에 의해, 설정된 냉각 속도를 바꾸지 않도록 한다.
이에 대해, 후반 냉각 단위에서는, 제 3 실시 형태의 냉각 뱅크 제어부(452)는, 권취 온도계(CT)(14)의 권취 온도 목표치와, 권취 온도계(CT)(14)에서의 권취 온도 측정치와의 편차를, 권취 온도 내부 목표치에 가산하여 수정하고, 권취 온도계(CT)(14)에서의 권취 온도 측정치가 수정된 권취 온도 목표치를 달성하도록, 중간 온도계(MT)(15)와 권취 온도계(CT)(14) 사이의 냉각 뱅크(Bank)를 제어한다.
즉, 제 3 실시 형태의 냉각 뱅크 제어부(452)는, 중간 온도계(MT)(15)와 권취 온도계(CT)(14) 사이에서의 수냉 구간의 시간을 변경함에 의해, 설정된 냉각 속도를 바꾸지 않도록 한다.
또한, 제 3 실시 형태의 냉각 뱅크 제어부(452)는, 전반 냉각 단위 및 후반 냉각 단위에서, 중간 온도계(MT)(15) 또는 권취 온도계(CT)(14)가, 각각 수정된 중간 온도 내부 목표치 또는 권취 온도 측정치를 달성하도록, 이상과 같은 제어를, 소정 시간마다, 복수회 실행하도록 하여도 좋다.
제 3 실시 형태의 냉각 뱅크 제어부(452)는, 이상과 같은 제어를, 소정 시간마다, 복수회 실행한 경우의 권취 온도계(CT)(14)에서의 권취 온도 측정치를, 수식에 의해 나타내면, 다음의 식 14에 표시하는 바와 같이 나타낼 수 있다. 또한, 중간 온도의 경우도, 마찬가지로 나타낼 수 있다.
[수식 8]
Figure pct00009
이다.
또한, 중간 온도의 경우도, 마찬가지로 나타낼 수 있다. 또한, 중간 온도계(MT)(15)가 복수개 있는 경우는, 그 수를 최대수로 하여, 즉 온도계의 사이마다 냉각 단위를 분할하여, 상기한 바와 마찬가지로 제어하면 좋다.
따라서 제 3 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치(40)에 의하면, 제 1 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치(30) 등과 마찬가지로, 상세 온도 모델로부터 영향계수를 구하고, 그 영향계수에 의거하여 간략냉각 패턴을 구하고, 간략냉각 패턴에 따라서 상세냉각 패턴을 정하도록 하였기 때문에, 상세냉각 패턴을 산출할 때의 계산 부하가 적어지고, 리밋 회피가 용이하게 가능한 냉각 제어를 행할 수가 있고, 그 결과, 상세냉각 패턴의 실현을 저해하는 제약 조건을 용이하게 회피할 수 있고, 소망하는 상세냉각 패턴을 실현하여, 최적으로 냉각 제어를 실행함에 의해, 소망하는 재질을 정확하게 달성할 수 있다.
특히, 제 3 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치에서는, 소망하는 재질을 확보함에 있어서 중요한 냉각 속도를 지키기 위해, 피드백(FB) 제어부(353)에 의해, 권취 온도계(CT)(14)에 가까운 냉각 뱅크(Bank)(17N-1, 17N) 등에 국소적으로 주수하여, 권취 온도계(CT)(14)에서의 목표치를 달성하는 것은 아니고, 제 3 실시 형태의 냉각 뱅크 제어부(452)에 의해, 온도계의 목표치와, 그 온도계에서의 온도 측정치와의 편차를, 그 온도계의 온도 내부 목표치에 가산하여 수정하고, 그 온도계에서의 온도 측정치가 수정된 온도 내부 목표치를 달성하도록, 그 온도계까지의 냉각 뱅크(Bank)를 제어하도록 하였기 때문에, 공냉 구간 내에 수냉 구간이 들어가 버리거나, 나아가서는, 의도하지 않게 냉각 속도가 변화하여 버리는 것을 방지할 수 있고, 압연재의 강도나 연성 등의 소망하는 재질을 실현하기 위해, 설정된 소망하는 온도, 냉각 속도 및 공냉 시간 중에서, 온도보다 냉각 속도의 우선 순위가 높은 경우에도, 냉각 속도를 우선하여 유지할 수 있다.
또한, 상기 제 1 내지 제 3 실시 형태의 압연재 냉각 제어 장치(30, 40)는, 열간 박판 압연 라인에 적용하여 설명하였지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않고, 마찬가지의 냉각 뱅크를 갖는 다른 양태의 열간 박판 압연 라인이나, 후판 압연 라인이나, 냉간 압연 라인 등의 압연 플랜트에서도 마찬가지로 적용할 수 있다.
또한, 상기 제 1 내지 제 3 실시 형태에서는, 본 발명에 관한 압연재 냉각 제어 장치의 구성례를, 도 3에 도시하는 바와 같이 하드웨어적으로 설명하였지만, 본 발명에서는, 이것으로 한하지 않고, 본 발명에 관한 압연재 냉각 제어 장치 및 압연재 냉각 제어 방법을, CPU와, 상기 실시 형태와 같은 동작을 실행시키는 압연재 냉각 제어 프로그램을 기억한 기억부 등을 마련하고, 컴퓨터 장치나, 제어 장치에 의해, 소프트웨어적으로 실행하도록 구성하여도 물론 좋다.
또한, 상기 제 1 내지 제 3 실시 형태는, 어디까지나, 본 발명의 한 예인 실시 형태이고, 각종 파라미터나 각종 수치 등도 한 예이고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 수정 등 가능하고, 이들로 한정되는 것이 아니다.
[산업상의 이용의 가능성]
이상과 같이, 본 발명에 관한 압연재 냉각 제어 장치, 압연재 냉각 제어 방법, 압연재 냉각 제어 프로그램은, 소정의 냉각 구간에서의 압연재의 온도 변화를, 파라미터를 사용하여 수식에 의해 기술한 상세 온도 모델에 의거하여, 파라미터의 제어에 필요한 영향계수를 산출하고, 그 영향계수에 의거하여, 압연재의 소망하는 재질(강도나 연성 등)을 얻기 위해 필요한 소망하는 상세냉각 패턴을 간략화한 간략냉각 패턴을 산출하고, 산출한 간략냉각 패턴과, 상세 온도 모델에 의거하여 소정의 냉각 구간에서의 압연재의 상세냉각 패턴을 산출하고, 산출한 상세냉각 패턴에 의거하여 압연재의 냉각을 제어하도록 하였기 때문에, 압연재의 상세 온도 모델로부터 직접, 상세냉각 패턴을 구하는 경우와 비교하여, 상세 온도 모델로부터 상세냉각 패턴을 구할 때의 계산 부하가 작아지고, 최적으로 냉각 제어를 실행하여, 고급강판 등의 제조에 필요한 재질을 효율 좋게 제어할 수 있다, 라는 효과를 가지며, 열간 박판 압연 라인이나, 후판 압연 라인이나, 냉간 압연 라인 등에서의 압연재 냉각 제어 장치, 압연재 냉각 제어 방법, 압연재 냉각 제어 프로그램이 대상이 되고, 이들의 압연재 냉각 제어 장치, 압연재 냉각 제어 방법, 압연재 냉각 제어 프로그램에 대해 산업상의 이용의 가능성이 높다.
20 : 사상압연기 설정 계산 장치
30, 40 : 압연재 냉각 제어 장치
31 : 상세 온도 모델 기억부
32 : 영향계수 산출부
33 : 간략냉각 패턴 산출부
34 : 상세냉각 패턴 산출부
35, 45 : 냉각 제어부
351 : 압연재 트래킹부
352, 452 : 냉각 뱅크 제어부
353 : 피드백(FB) 제어부

Claims (8)

  1. 소정의 냉각 구간에서의 압연재의 온도 변화를, 파라미터를 사용하여 수식에 의해 기술한 상세 온도 모델을 기억한 상세 온도 모델 기억부와,
    상기 상세 온도 모델 기억부에 기억된 상기 상세 온도 모델에 의거하여, 상기 압연재의 온도 변화의 제어에 필요한 영향계수를 산출하는 영향계수 산출부와,
    상기 영향계수 산출부에 의해 산출된 상기 영향계수에 의거하여, 상기 압연재의 소망하는 재질을 얻기 위해 필요한 소망하는 상세냉각 패턴을 간략화한 간략냉각 패턴을 산출하는 간략냉각 패턴 산출부와,
    상기 간략냉각 패턴 산출부에 의해 산출된 상기 간략냉각 패턴과, 상기 상세 온도 모델 기억부에 기억된 상기 상세 온도 모델에 의거하여, 상기 소정의 냉각 구간에서의 상기 압연재의 상세냉각 패턴을 산출하는 상세냉각 패턴 산출부와,
    상기 상세냉각 패턴 산출부에 의해 산출된 상기 상세냉각 패턴에 의거하여, 상기 압연재의 냉각을 제어하는 냉각 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 압연재 냉각 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 간략냉각 패턴 산출부는,
    상기 압연재의 냉각 속도를, 직선 또는 다항식 또는 지수 함수 또는 대수(對數)의 대수(代數)의 수식에 의해 근사함에 의해, 상기 소정의 냉각 구간에서의 당해 압연재의 온도 변화를 기하학적으로 근사하여, 상기 소망하는 상세냉각 패턴을 간략화한 간략냉각 패턴을 산출하는 것을 특징으로 하는 압연재 냉각 제어 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 간략냉각 패턴 산출부는,
    상기 영향계수 산출부에 의해 산출된 상기 영향계수에 의거하여, 상기 압연재의 소망하는 재질을 얻기 위해 필요한 소망하는 상세냉각 패턴에 허용되는 최저 속도 및 최고 속도에서 상기 간략냉각 패턴을 산출하고, 산출한 상기 간략냉각 패턴에서의 각 파라미터의 값이, 각 파라미터의 상하한 범위 내인지의 여부를 판단하고,
    산출한 상기 간략냉각 패턴에서의 각 파라미터의 값이 각 파라미터의 상하한 범위 내에 없는 경우는, 산출한 상기 간략냉각 패턴에서의 각 파라미터의 우선 순위에 따라서, 우선 순위가 낮은 파라미터로부터 수정하고, 산출한 상기 간략냉각 패턴에서의 각 파라미터의 값이, 각 파라미터의 상하한 범위 내가 되도록 간략냉각 패턴을 산출하는 것을 특징으로 하는 압연재 냉각 제어 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상세냉각 패턴 산출부는,
    상기 간략냉각 패턴 산출부에 의해 산출된 상기 간략냉각 패턴에서의 파라미터의 값을, 상기 상세냉각 패턴 산출을 위한 목표치로 하든지, 또는 상기 상세냉각 패턴 산출을 위한 초기치로 하여, 상기 압연재의 소망하는 재질을 얻기 위해 필요한 소망하는 상세냉각 패턴에 허용되는 최저 속도 및 최고 속도에서 상기 상세냉각 패턴을 산출하고,
    상기 간략냉각 패턴에서의 파라미터의 값을 상기 목표치로 하는 경우에는, 그 산출한 상기 상세냉각 패턴을 출력하는 한편,
    상기 간략냉각 패턴에서의 파라미터의 값을 상기 초기치로 하는 경우에는, 그 산출한 상기 상세냉각 패턴에서의 각 파라미터의 값이, 각 파라미터의 상하한 범위 내인지의 여부를 판단하고, 산출한 상기 상세냉각 패턴에서의 각 파라미터의 값이 각 파라미터의 상하한 범위 내에 없는 경우, 산출한 상기 상세냉각 패턴에서의 각 파라미터의 우선 순위에 따라서, 우선 순위가 낮은 파라미터로부터 수정하고, 산출한 상기 상세냉각 패턴에서의 각 파라미터의 값이, 각 파라미터의 상하한 범위 내가 되도록 상기 상세냉각 패턴을 산출하는 것을 특징으로 하는 압연재 냉각 제어 장치.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 제어부는,
    상기 압연재의 상세냉각 패턴으로서, 수냉의 제 1 냉각 구간, 공냉의 제 2 냉각 구간, 수냉의 제 3 냉각 구간의 3단계를 경유하는 3단냉각 패턴을 행하는 경우, 상기 제 1 냉각 구간의 하류단의 밸브를 항상 온 함에 의해, 상기 제 2 냉각 구간으로서의 공냉 시간을 확보하고, 상기 제 3 냉각 구간의 상류단에서 온 하는 밸브의 위치만을 수정하는 것을 특징으로 하는 압연재 냉각 제어 장치.
  6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 제어부는,
    상기 압연재의 소망하는 재질을 실현하기 위해 주어지는 소망하는 온도보다 소망하는 냉각 속도의 쪽이 우선 순위가 높은 경우, 목표 온도와 측정 온도와의 편차를 피드백하고 상기 목표 온도에 가산하여 내부 온도 목표치로 하고, 그 내부 온도 목표치를 달성하도록, 상기 압연재의 냉각을 제어하는 것을 특징으로 하는 압연재 냉각 제어 장치.
  7. 압연재를 냉각하는 소정의 냉각 구간에서의 당해 압연재의 온도 변화를, 수식에 의해 기술한 상세 온도 모델에 의거하여, 상기 압연재의 온도 변화의 제어에 필요한 영향계수를 산출하는 스텝과,
    산출된 상기 영향계수에 의거하여, 상기 압연재의 소망하는 재질을 얻기 위해 필요한 소망하는 상세냉각 패턴을 간략화한 간략냉각 패턴을 산출하는 스텝과,
    산출된 상기 간략냉각 패턴과, 상기 상세 온도 모델에 의거하여, 상기 소정의 냉각 구간에서의 상기 압연재의 상세냉각 패턴을 산출하는 스텝과,
    산출된 상기 상세냉각 패턴에 의거하여, 상기 압연재의 냉각을 제어하는 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 압연재의 압연재 냉각 제어 방법.
  8. 컴퓨터에,
    압연재를 냉각하는 소정의 냉각 구간에서의 당해 압연재의 온도 변화를, 수식에 의해 기술한 상세 온도 모델에 의거하여, 상기 압연재의 온도 변화의 제어에 필요한 영향계수를 산출하는 스텝과,
    산출된 상기 영향계수에 의거하여, 상기 압연재의 소망하는 재질을 얻기 위해 필요한 소망하는 상세냉각 패턴을 간략화한 간략냉각 패턴을 산출하는 스텝과,
    산출된 상기 간략냉각 패턴과, 상기 상세 온도 모델에 의거하여, 상기 소정의 냉각 구간에서의 상기 압연재의 상세냉각 패턴을 산출하는 스텝과,
    산출된 상기 상세냉각 패턴에 의거하여, 상기 압연재의 냉각을 제어하는 스텝을 실행시키기 위한 것을 특징으로 하는 압연재의 압연재 냉각 제어 프로그램.
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