WO2020179019A1 - 圧延機の冷却水注水制御装置および冷却水注水制御方法 - Google Patents

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WO2020179019A1
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flow rate
headers
rolling mill
cooling water
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PCT/JP2019/008874
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Inventor
佐野　光彦
Original Assignee
東芝三菱電機産業システム株式会社
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    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0203—Cooling
    • B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
    • B21B45/0215—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
    • B21B45/0233—Spray nozzles, Nozzle headers; Spray systems
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    • B21B45/0248—Lubricating devices using liquid lubricants, e.g. for sections, for tubes
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/74—Temperature control, e.g. by cooling or heating the rolls or the product

Definitions

  • the present invention relates to a cooling water injection control device and a cooling water injection control method for a rolling mill.
  • Patent Document 1 discloses a cooling water injection control method for a rolling mill. According to the cooling water pouring control method, the temperature of the rolled material on the outlet side of the rolling mill can be made equal to the target value by changing the flow rates of the cooling water in the plural pouring headers.
  • each water injection header has a large number of nozzles arranged in the width direction of the rolled material. Therefore, the cooling water can be sprayed so that the rolled material can be cooled uniformly and efficiently.
  • the cooling water may not be evenly distributed to each nozzle, and the amount of water injected in the width direction of the rolled material may not be uniform. Further, if the amount of water passing through any of the nozzles is too small, it becomes difficult to maintain the normal injection state, and the amount of water may fluctuate, or the flow may be interrupted or disturbed without becoming a laminar flow.
  • the cooling capacity of the cooling water may change and the material temperature may fluctuate, causing nonconformity such as deterioration of the surface quality of the rolled material, change of material, and unstable rolling.
  • the lower limit flow rate at which such an unstable phenomenon occurs at a small flow rate varies depending on the mechanical design of the water injection device, but is generally about 10% to 30% of the rated flow rate of the water injection header.
  • the flow rate adjusting valve or on-off valve is closed when the amount of water injection is less than the preset threshold value (hereinafter referred to as the minimum flow rate). , There is a method of forcibly reducing the flow rate of the header to zero.
  • the operation is performed so that the water injection amount is always 30% or more and 100% or less, or 0% (no water injection) without using the range of more than 0 and less than 30%. Is the way.
  • the instability phenomenon at a small flow rate does not occur, but at the minimum flow rate or less (less than 30% in the above example), the water injection amount is either 0% or 30%. Therefore, it is impossible to finely adjust the flow rate. As a result, there arises a problem that the temperature of the rolled material on the exit side of the rolling mill becomes large.
  • the instability phenomenon at a small flow rate is smaller than when operating multiple water injection headers at the same time.
  • the minimum flow rate of 30% instability may occur until the water injection amount of the first water injection header reaches 30%, that is, the total water injection amount of the four water injection ports is a single water injection amount. Only when the flow rate is 30% or less of the rated flow rate of the header.
  • a plurality of water injection headers are controlled one by one according to the priority order. Specifically, the high priority water injection header is operated. When the flow rate of the water injection header reaches the maximum flow rate or the minimum flow rate, the water injection header having the next highest priority is operated. For this reason, it is easily affected by changes in the flow characteristics of the water injection header, such as the maximum flow rate of the water injection header and the response time to the water injection command.
  • An object of the present invention is to provide a cooling water pouring control device and a cooling water pouring control method for a rolling mill, which are less likely to be affected by changes in the flow rate characteristics of the water pouring header.
  • the cooling water injection control device for the rolling mill according to the present invention is among the plurality of water injection headers when controlling the plurality of water injection headers so that the temperature of the rolled material on the outlet side of the rolling mill matches the target value.
  • any one of the flow rates is less than the transition flow rate between the minimum flow rate and the maximum flow rate, each of the plurality of water injection headers is not injected or the flow rate is between the minimum flow rate and the transition flow rate.
  • the flow rate of any one of the plurality of water injection headers is controlled according to the priority so that the flow rate of each of the plurality of water injection headers is greater than or equal to the transition flow rate, then each of the plurality of water injection headers transitions.
  • a water injection amount control unit that simultaneously controls the flow rates of the plurality of headers so that water is injected at a flow rate between the flow rate and the maximum flow rate.
  • the cooling water injection control method for a rolling mill is one of the plurality of water injection headers when the plurality of water injection headers are controlled so that the temperature of the rolled material on the outlet side of the rolling mill matches the target value.
  • any one of the flow rates is less than the transition flow rate between the minimum flow rate and the maximum flow rate, each of the plurality of water injection headers is not injected or the flow rate is between the minimum flow rate and the transition flow rate.
  • the flow rate of any one of the plurality of water injection headers is controlled according to the priority so that the flow rate of each of the plurality of water injection headers is greater than or equal to the transition flow rate, then each of the plurality of water injection headers transitions.
  • a water injection amount control step of simultaneously controlling the flow rates of the plurality of headers so that water is injected at a flow rate between the flow rate and the maximum flow rate.
  • each of the plurality of water injection headers when the flow rate of any one of the plurality of water injection headers is less than the transition flow rate between the minimum flow rate and the maximum flow rate, each of the plurality of water injection headers is in a state of no water injection or a minimum flow rate.
  • the flow rate of any one of the plurality of water injection headers is controlled according to the priority so that water is injected at a flow rate between the transition flow rate and the transition flow rate.
  • the flow rate of the multiple headers when the flow rate of each of the multiple water injection headers is equal to or higher than the transition flow rate, the flow rate of the multiple headers is adjusted so that each of the multiple water injection headers injects water at a flow rate between the transition flow rate and the maximum flow rate. Controlled at the same time. Therefore, it is possible to reduce the influence of changes in the flow rate characteristics of the water injection header.
  • FIG. 5 is a configuration diagram of a main part of a rolling line to which the cooling water injection control device for the rolling mill according to the first embodiment is applied. It is a block diagram of the cooling water pouring device to which the cooling water pouring control device of the rolling mill in Embodiment 1 is applied.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a rolling speed pattern of a rolling mill to which the cooling water injection control device for a rolling mill according to the first embodiment is applied.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the temperature of the rolled material on the outlet side of the rolling mill to which the cooling water pouring control device for the rolling mill according to the first embodiment is applied. It is a hardware block diagram of the cooling water injection control apparatus of the rolling mill in Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of a rolling line to which the cooling water injection control device of the rolling mill according to the first embodiment is applied.
  • the rolling mill includes at least one rolling mill 1.
  • the rolling mill 1 is a finishing rolling mill for hot sheet rolling.
  • the rolling mill 1 includes seven rolling mills 1.
  • a heating furnace and a rough rolling mill are installed on the upstream side of the finishing rolling mill.
  • a heating furnace a rolled material having a plate thickness of about 200 mm to 250 mm is heated to about 1200°C.
  • a rough rolling mill the rolled material is rolled to a plate thickness of about 20 mm to 50 mm. After that, the rolled material is conveyed to the finishing rolling mill on an electric transfer table.
  • a cooling table 2 and a winder 3 are provided on the downstream side of the finish rolling mill.
  • the cooling table 2 cools the rolled material with a large number of cooling water nozzles.
  • the winder 3 winds the cooled rolled material into a coil.
  • each of the plurality of rolling mills 1 includes a reduction device and a motor.
  • the reduction device is provided so that the roll gap of the rolling mill 1 can be changed hydraulically or electrically.
  • the motor is provided so as to be able to rotate the roll of the rolling mill 1.
  • the position of the rolled material is tracked based on the hot piece detector installed at the key point on the rolling line and the actual speed value of the transport table.
  • Each of the plurality of cooling water injection devices 4 is provided between the adjacent rolling mills 1.
  • the cooling water injection device 4 may be provided upstream or downstream of the rolling mill 1.
  • Each of the plurality of cooling water injection devices 4 is provided so as to inject the cooling water.
  • the four sets of cooling water injection devices 4 on the front stage side are set as the target group of feedforward control.
  • the two sets of cooling water injecting devices 4 on the rear stage side are set as a target group of feedback control.
  • the setting calculation device 5 is such that when the rolled material reaches a preset position on the upstream side of the finishing rolling mill, the setting calculation device 5 manufactures a product having a desired plate thickness on the output side of each of the plurality of rolling mills 1.
  • the plate thickness of the rolled material and the set value of the roll gap of the rolling mill 1 are calculated.
  • the fixed position control function operates the reduction device based on the calculation result of the setting calculation device 5.
  • the setting calculation device 5 determines the tip setting value of the cooling water flow rate (the value of the flow rate when the tip of the rolled material reaches the rolling mill 1).
  • the setting calculation device 5 determines the tip setting value of the rotation speed of each roll of the plurality of rolling mills 1 (the value of the speed when the tip of the rolled material reaches the rolling mill 1).
  • the setting calculation device 5 determines whether the cooling water flow rate and the roll rotation speed are mechanically restricted, and the roll rotation speed is restricted in operation (mill vibration, generation of oxide scale in the rolled material).
  • the setting calculation device 5 determines the final rotation speed of the motor of the rolling mill 1 by indexing the internal numerical table.
  • the setting calculation device 5 rotates the motors of the plurality of rolling mills 1 so that the volume velocity of the rolled material on the exit side of the other rolling mills 1 becomes constant for the purpose of stably passing the rolled material. Calculate speed.
  • the constant speed control function operates the motor based on the calculation result of the setting calculation device 5.
  • the tension control device adjusts the rotation speed of the motor of each rolling mill 1 so that the tension acting on the rolled material becomes appropriate.
  • the cooling water injection control device 6 includes a water injection amount control unit 6a.
  • the water injection amount control unit 6 a controls the plurality of cooling water injection devices 4 based on the calculation result of the setting calculation device 5.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a cooling water injection device to which the cooling water injection control device for the rolling mill according to the first embodiment is applied.
  • the cooling water injection device 4 includes an injection header 4a, a flow rate adjusting valve 4b, an opening/closing valve 4c, a pump 4d, and an accumulator 4e.
  • the water injection header 4a is provided between the adjacent rolling mills 1 (not shown in FIG. 2).
  • the water injection header 4a includes a plurality of nozzles.
  • the plurality of nozzles are arranged in the width direction of the rolled material.
  • the plurality of nozzles are provided so as to inject the cooling water so that the rolled material can be cooled uniformly and efficiently.
  • the flow rate adjusting valve 4b is provided so as to change the water injection flow rate of the water injection header 4a.
  • the opening/closing valve 4c is provided so as to completely shut off the cooling water when the water injection header 4a is not used.
  • the pump 4d is provided so that cooling water can be supplied to the water injection header 4a.
  • the accumulator 4e is provided so as to suppress fluctuations in the pressure of the cooling water when the flow rate of the cooling water changes rapidly. For example, the accumulator 4e is filled with nitrogen gas or the like.
  • the cooling water injection control device 6 changes the flow rate of the cooling water in units of a plurality of water injection headers 4a. Specifically, the water injection amount control unit 6a changes the flow rate of the cooling water by electrically changing the openings of the plurality of flow rate adjusting valves 4b. For example, the finishing temperature of the rolled material in the group to which the feedforward control is applied is controlled as follows. At this time, the defective water injection header 4a is removed.
  • the setting calculation device 5 repeatedly calculates the flow rate of the cooling water so that the FDT predicted value, which is the predicted value of the temperature of the rolled material on the exit side of the rolling mill train, matches the target value.
  • the setting calculation device 5 uses a temperature model that is a mathematical model that can accurately simulate a temperature change while the rolled material passes through the rolling mill 1.
  • the following factors (a) to (e) are considered in the temperature model.
  • the setting calculation device 5 calculates the factors (a) to (e) based on the calculation formulas disclosed in US Pat. No. 6,222,0067.
  • Priority is set for each of the plurality of water injection headers 4a. For example, a higher priority water injection header 4a is assigned a lower priority number.
  • the transition flow rate is set for the plurality of water injection headers 4a. The transition flow rate is an arbitrary value between the minimum flow rate and the maximum flow rate of each of the plurality of water injection headers 4a.
  • the setting calculation device 5 calculates the FDT predicted value using the temperature model. When the FDT predicted value is less than or equal to the target value, the setting calculation device 5 ends the repeated calculation. When the FDT predicted value is equal to or higher than the target value, the setting calculation device 5 selects the water injection header 4a having the smallest priority number.
  • the setting calculator 5 recalculates the FDT predicted value using the temperature model under the condition that the water injection amount of the water injection header 4a is changed from zero (no water injection) to the transition flow rate.
  • the setting calculation device 5 selects the water injection header 4a having the next smallest priority number.
  • the setting calculation device 5 recalculates the FDT predicted value using the temperature model.
  • the setting calculation device 5 repeats the procedure until the FDT predicted value by the temperature model falls below the target value.
  • the water injection header 4a in which the transition flow rate is set is called an ON confirmation header.
  • the water injection header 4a selected when the FDT predicted value falls below the target value is called an operation target header.
  • the setting calculation device 5 calculates the water injection amount of the operation target header between the minimum flow rate and the transition flow rate so that the FDT predicted value is closest to the target value. At this time, the FDT predicted value continuously and monotonously decreases as the water injection amount increases. Therefore, the setting calculation device 5 calculates the FDT prediction value by using a solution method such as the successive substitution method, the Newton method, or the dichotomy method. For example, the setting calculation device 5 calculates the FDT predicted value by using a dichotomy method that can surely obtain a solution.
  • a solution method such as the successive substitution method, the Newton method, or the dichotomy method.
  • the setting calculation device 5 introduces the parameter ⁇ .
  • the parameter ⁇ is the proportional division ratio between the transition flow rate and the maximum flow rate.
  • the setting calculation device 5 determines the parameter ⁇ between 0 and 1 so that the FDT predicted value matches the target value.
  • the parameter ⁇ is in the range of 0 to 1, the FDT predicted value continuously decreases in charge. Therefore, the setting calculation device 5 calculates the FDT prediction value by using a solution method such as the successive substitution method, the Newton method, or the dichotomy method. For example, the setting calculation device 5 calculates the FDT predicted value by using a dichotomy method that can surely obtain a solution.
  • the setting calculation device 5 calculates the water injection amount of the plurality of water injection headers 4a by substituting the solution of ⁇ into the equation (1).
  • the setting calculation device 5 corrects the water injection amount of the plurality of water injection headers 4a using various actual values obtained during rolling.
  • the calculation at this time includes a preset time cycle (for example, a 200 ms cycle), a preset length cycle (for example, a rolled material length of 2 m cycle in terms of the output side of the rolling mill 1), a rolling speed, and the like. This is executed when the rolling state changes significantly (for example, when the speed change changes by 5% or more).
  • the setting calculation device 5 captures actual values such as the surface temperature of the rolled material on the entry side of the rolling mill train, the roll peripheral speeds of the plurality of rolling mills 1, the roll gap, and the rolling load.
  • the setting calculation device 5 based on the fetched actual value, the actual value of the average temperature of the rolled material on the inlet side of the rolling mill train, the actual speed value of the rolled material on the outlet side of the plurality of rolling mills 1, and the actual plate thickness value. , Calculate the actual deformation resistance value.
  • the setting calculation device 5 calculates the FDT predicted value using the temperature model based on these calculation results.
  • the setting calculation device 5 calculates the water injection amount of the plurality of water injection headers 4a so that the FDT predicted value matches the target value. At this time, the setting calculation device 5 calculates the water injection amount of the plurality of water injection headers 4a by the same method as in the case of the tip set value.
  • the water pouring amount control unit 6 a controls the plurality of cooling water pouring devices 4 based on the calculation result of the setting calculation device 5. As a result, when the flow rate of any one of the plurality of water injection headers 4a is less than the transition flow rate between the minimum flow rate and the maximum flow rate, each of the plurality of water injection headers 4a does not inject water or transitions to the minimum flow rate.
  • the flow rate of any one of the plurality of water injection headers 4a is controlled according to the priority so that the water is injected at a flow rate between the flow rate and the flow rate.
  • the flow rate of the plurality of headers 4a is adjusted so that each of the plurality of water injection headers 4a injects water at a flow rate between the transition flow rate and the maximum flow rate. Controlled at the same time.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a rolling speed pattern of a rolling mill to which the cooling water injection control device of the rolling mill according to the first embodiment is applied.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the temperature of the rolled material on the outlet side of the rolling mill to which the cooling water injection control device for the rolling mill according to the first embodiment is applied.
  • the horizontal axis is the normalized rolling time.
  • the vertical axis represents the rolling speed on the exit side of the rolling mill 1.
  • the tip of the rolled material advances without tension between the time when it exits the final rolling mill 1 and the time when it reaches the winder 3. At this time, troubles such as floating (fly-up) of the rolled material due to the entrainment of airflow may occur. Therefore, there is a restriction on the rolling speed of the tip of the rolled material.
  • the rolling speed at this time is set to the bite speed.
  • the horizontal axis is the position of the normalized rolled material.
  • the vertical axis represents the temperature of the rolled material.
  • the cooling water injection control device 6 is a cooling water injection device which is an operation end of temperature control according to changes in the rolling speed and the inlet temperature in order to keep the temperature of the rolled material on the outlet side of the rolling mill row at the target value. Change the amount of water injection according to 4.
  • each of the plurality of water injection headers 4a when the flow rate of any one of the plurality of water injection headers 4a is less than the transition flow rate between the minimum flow rate and the maximum flow rate, each of the plurality of water injection headers 4a
  • the flow rate of any one of the plurality of water injection headers 4a is controlled according to the priority so that the water is not injected or the water is injected at a flow rate between the minimum flow rate and the transition flow rate. Therefore, it is possible to reduce the influence of changes in the flow rate characteristics of the water injection header 4a.
  • each of the plurality of water injection headers 4a is in a state of injecting water at a flow rate between the transition flow rate and the maximum flow rate.
  • the flow rates are controlled simultaneously. Therefore, the shift timing shift due to the variation of the response characteristic of each water injection header 4a and the influence due to the variation of the flow rate characteristic of each water injection header 4a are averaged among the plurality of water injection headers 4a. Therefore, it is possible to reduce the influence of the change in the flow rate characteristic of the water injection header 4a.
  • the calculation load may be reduced by paying attention to the fact that the change in the FDT predicted value from the time of the immediately preceding calculation is small.
  • the amount of water injection may be increased in the same procedure as in the case of setting the tip.
  • the transition flow rate is set in order from the water injection header 4a with the smallest priority number until the predicted value of FDT falls below the target value, and the minimum flow rate of the water injection header 4a when the predicted value of FDT falls below the target value.
  • the FDT predicted value may be calculated so as to be closest to the target value.
  • the solution of the parameter ⁇ is calculated so that the FDT predicted value matches the target value, and all the water injection headers are calculated by the equation (1).
  • the amount of water injected in 4a may be calculated.
  • the amount of water injection may be reduced by the procedure reverse to the above.
  • the solution of the parameter ⁇ is calculated so that the FDT predicted value matches the target value, and a plurality of water injection headers are calculated by the equation (1).
  • the water injection amount of 4a may be calculated. Even if the water injection amount of all water injection headers 4a is set as the transition flow rate, if the FDT prediction value is lower than the target value, the water injection amount is set to zero (from the header with the smallest priority number until the FDT prediction value exceeds the target value (no water injection). ), regarding the water injection header 4a when the FDT predicted value exceeds the target value, the FDT predicted value may be calculated to be closest to the target value between the minimum flow rate and the transition flow rate.
  • the FDT internal target value is a correction of the original FDT target value and is applied only to internal control. In this case, each of the above calculations may be performed on the FDT internal target value.
  • transition flow rate and maximum flow rate of each of the plurality of water injection headers 4a may differ depending on the characteristics of the water injection header 4a and operational circumstances.
  • the priority number of each of the plurality of water injection headers 4a may be changed according to the chemical composition of the rolled material, the target size, the target value, and the like.
  • the priority numbers of a plurality of water injection headers 4a may be changed depending on whether the amount of water injection increases or decreases. For example, when the water injection amount increases, the priority number of the upstream water injection header 4a may be reduced, and when the water injection amount decreases, the downstream header priority number may be decreased.
  • FIG. 5 is a hardware configuration diagram of a cooling water injection control device for a rolling mill according to the first embodiment.
  • Each function of the cooling water injection control device 6 can be realized by a processing circuit.
  • the processing circuit comprises at least one processor 100a and at least one memory 100b.
  • the processing circuitry comprises at least one dedicated hardware 200.
  • each function of the cooling water injection control device 6 is realized by software, firmware, or a combination of software and firmware. At least one of the software and firmware is written as a program. At least one of software and firmware is stored in at least one memory 100b. At least one processor 100a realizes each function of the cooling water injection control device 6 by reading and executing a program stored in at least one memory 100b. At least one processor 100a is also referred to as a central processing unit, a processing unit, a computing device, a microprocessor, a microcomputer, and a DSP.
  • the at least one memory 100b is a nonvolatile or volatile semiconductor memory such as a RAM, a ROM, a flash memory, an EPROM, or an EEPROM, a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a compact disk, a mini disk, a DVD, or the like.
  • a nonvolatile or volatile semiconductor memory such as a RAM, a ROM, a flash memory, an EPROM, or an EEPROM, a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a compact disk, a mini disk, a DVD, or the like.
  • the processing circuit comprises at least one dedicated hardware 200
  • the processing circuit may be implemented, for example, in a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC, an FPGA, or a combination thereof.
  • each function of the cooling water injection control device 6 is realized by each processing circuit.
  • each function of the cooling water pouring control device 6 is collectively realized by a processing circuit.
  • a part may be realized by the dedicated hardware 200 and the other part may be realized by software or firmware.
  • the function of the water injection amount control unit 6a is realized by a processing circuit as the dedicated hardware 200, and the functions other than the function of the water injection amount control unit 6a are stored in at least one processor 100a in at least one memory 100b. It may be realized by reading and executing the program.
  • the processing circuit realizes each function of the cooling water injection control device 6 by the hardware 200, software, firmware, or a combination thereof.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of parameters of a plurality of water injection headers to which the cooling water injection control device for the rolling mill according to the second embodiment is applied.
  • FIG. 7 is a diagram showing a water injection amount of the first water injection header to which the cooling water injection control device of the rolling mill according to the second embodiment is applied.
  • FIG. 8 is a diagram showing a water injection amount of the second water injection header to which the cooling water injection control device of the rolling mill according to the second embodiment is applied.
  • FIG. 9 is a diagram showing a water injection amount of a third water injection header to which the cooling water injection control device of the rolling mill according to the second embodiment is applied.
  • FIG. 10 is a diagram showing a water injection amount of a fourth water injection header to which the cooling water injection control device of the rolling mill 1 according to the second embodiment is applied.
  • the same or corresponding parts as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals. Description of the relevant part is omitted.
  • the water pouring amount control unit 6a outputs the plurality of water pouring headers 4a.
  • any one of the water injection headers 4a changes from the non-injection state to the minimum flow rate, or when any one of the plurality of water injection headers 4a changes from the minimum flow rate to the non-injection state a plurality of water injections are performed.
  • the flow rate of the other water injection header 4a of the plurality of water injection headers 4a is changed so as to suppress the change in the total water injection amount of the header.
  • the water injection amount of each of the plurality of water injection headers 4a is as shown in FIGS. It is the amount shown.
  • the state in which the second water injection header does not inject water changes to the state in which water is injected at the minimum flow rate.
  • the water injection amount of the first water injection header changes from 50% to 20%.
  • the total amount of water injection changes continuously.
  • the state in which the third water injection header does not inject water changes to the state in which water is injected at the minimum flow rate.
  • the water injection amount of the second water injection header changes from 60% to 30%. As a result, the total amount of water injection changes continuously.
  • the state in which the fourth water injection header does not inject water changes to the state in which water is injected at the minimum flow rate.
  • the water injection amount of the third water injection header changes from 60% to 30%.
  • the total amount of water injection changes continuously.
  • any one of the plurality of water injection headers 4a changes from the state of not injecting water to the state of injecting water at the minimum flow rate, or any one of the plurality of water injection headers 4a.
  • one of the plurality of water injection headers 4a changes the flow rate of the other water injection header 4a so as to suppress the change in the total amount of water injection of the plurality of water injection headers
  • the flow rate of the other water injection header 4a is changed. To be done. Therefore, it is possible to smoothly change the total water injection amount of the plurality of water injection headers 4a. Therefore, the temperature of the rolled material on the exit side of the rolling mill train can be controlled more accurately.
  • the cooling water injection control device and the cooling water injection control method for a rolling mill according to the present invention can be used in a system for rolling a rolled material.

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Abstract

注水ヘッダーの流量特性の変化による影響を受けにくくすることができる圧延機の冷却水注水制御装置および冷却水注水制御方法を提供する。圧延機の冷却水注水制御装置は、圧延機の出側における圧延材の温度が目標値に一致するように複数の注水ヘッダーを制御する際に、前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか一つの流量が最小流量と最大流量との間の遷移流量未満となる場合は、前記複数の注水ヘッダーの各々が注水しない状態または最小流量と遷移流量との間の流量で注水する状態となるように優先度に従って前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか１つの流量を制御し、前記複数の注水ヘッダーの各々の流量が遷移流量以上となる場合は、前記複数の注水ヘッダーの各々が遷移流量と最大流量との間の流量で注水する状態となるように前記複数のヘッダーの流量を同時に制御する注水量制御部、を備えた。

Description

圧延機の冷却水注水制御装置および冷却水注水制御方法
　この発明は、圧延機の冷却水注水制御装置および冷却水注水制御方法に関する。
　特許文献１は、圧延機の冷却水注水制御方法を開示する。当該冷却水注水制御方法によれば、複数の注水ヘッダーの冷却水の流量を変更することで、圧延機の出側における圧延材の温度を目標値に一致させ得る。
日本特許第３６５７７５０号公報
　ところで、一般に、各注水ヘッダーには、圧延材幅方向に多数のノズルが配列される。このため、圧延材を均一かつ効率よく冷却できるように冷却水を噴射することができる。
　ところが、いずれかの注水ヘッダーの注水量が少ない場合には、冷却水が各ノズルに均等に渡らず、圧延材幅方向の注水量が均一でなくなる場合がある。また、いずれかのノズルに渡る水量が過小であると、通常の噴射状況を維持することが困難となり、水量が変動したり、流れが層流にならずに途切れたり乱れたりする場合がある。
　これらの現象が発生すると、冷却水による冷却能力が変化し、材料温度を変動させ、圧延材の表面品質の劣化、材質の変化、圧延不安定などの不適合を引き起こす場合がある。
　このような小流量時の不安定現象が生じる下限流量は、注水装置の機械的な設計により異なるが、概ね当該注水ヘッダーの定格流量の1０％から３０％程度である。
　上述のような、注水量が少ない注水ヘッダーに生じる不安定現象による不都合を回避するため、予め設定された閾値（以降、最小流量と記す）以下の注水量では、流量調整弁または開閉弁を閉じ、当該ヘッダーの流量を強制的にゼロにする方法がある。
　例えば、最小流量が３０％である場合、注水量が０より大きく３０％未満の範囲を使わずに、常に３０％以上で１００％以下、または、０％（無注水）となるように運転する方法である。この方法では、小流量時の不安定現象が生じないものの、最小流量以下（上の例では３０％未満）では、注水量は、０％または３０％のどちらかとなる。このため、きめ細かな流量調整ができない。その結果、圧延材の圧延機出側温度の変動が大きくなる問題が生じる。
　複数の注水ヘッダーを同時に操作する場合には、このような小流量時の不安定現象が生じやすいという問題がある。すなわち、通板速度制約がある場合のように、必要とされる注水量が少ない場合、当該注水量を複数の注水ヘッダーに分配すると、注水ヘッダーあたりの注水量が極めて少なくなるためである。例えば、最小流量が３０％の例において、注水ヘッダーが４本ある場合、４本の合計での最大注水量は、単一の注水ヘッダーの定格流量の４００％である。これに対し、各注水ヘッダーの注水量が３０％に達するまで、即ち、４本の合計注水量が単一の注水ヘッダーの定格流量の１２０％以下である場合に、不安定現象が生じる可能性がある。
　これに対し、優先順位に従い１注水ヘッダーずつ操作する場合には、一時に操作するのはいずれか１つのヘッダーのみなので、複数の注水ヘッダーを同時に操作する場合に較べて小流量時の不安定現象が生じにくい利点がある。例えば、最小流量が３０％の例において、不安定現象が生じる可能性があるのは、最初の注水ヘッダーの注水量が３０％に達するまで、即ち、４本の合計注水量が単一の注水ヘッダーの定格流量の３０％以下である場合のみである。
　しかし、優先順位に従い１注水ヘッダーずつ操作する場合には、個々の注水ヘッダーの特性の変化による影響を受けやすいという問題がある。注水装置の各注水ヘッダーの最大流量、注水指令に対する応答時間などの特性は機械的な劣化などにより日々変動している。数週間に１度程度の定期メンテナンスは行われるものの、ある程度の変動が生じるのは免れない。優先順位に従い１注水ヘッダーずつ操作する場合では、操作対象とした注水ヘッダーの特性が変化すると、圧延材の圧延機出側温度の変動につながり易い。
　これに対し、複数の注水ヘッダーを同時に操作する場合では、優先順位に従い１注水ヘッダーずつ操作する場合に較べて個々の注水ヘッダーの応答特性の変動による切替タイミングのずれ、個々の注水ヘッダーの流量特性の変動による影響が、複数の注水ヘッダー間で平均化される。その結果、当該影響を受けにくくすることができる。
　このように、優先順位に従い１注水ヘッダーずつ操作する場合では、加速時のヘッダー切替タイミングのずれ、及び、定常速度での各注水ヘッダーの流量特性の変動による影響を受けやすく、複数の注水ヘッダーを同時に操作する場合では、先端無張力部などの小流量時の不安定現象が生じやすい。
　例えば、特許文献１に記載の冷却水制御方法において、複数の注水ヘッダーは、優先順位に従って１つずつ制御される。具体的には、優先度の高い注水ヘッダーが操作される。当該注水ヘッダーの流量が最大流量または最小流量に達すると、優先度が次に高い注水ヘッダーが操作される。このため、注水ヘッダーの最大流量、注水指令に対する応答時間等、注水ヘッダーの流量特性の変化による影響を受けやすい。
　この発明は、上述の課題を解決するためになされた。この発明の目的は、注水ヘッダーの流量特性の変化による影響を受けにくくすることができる圧延機の冷却水注水制御装置および冷却水注水制御方法を提供することである。
　この発明に係る圧延機の冷却水注水制御装置は、圧延機の出側における圧延材の温度が目標値に一致するように複数の注水ヘッダーを制御する際に、前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか一つの流量が最小流量と最大流量との間の遷移流量未満となる場合は、前記複数の注水ヘッダーの各々が注水しない状態または最小流量と遷移流量との間の流量で注水する状態となるように優先度に従って前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか１つの流量を制御し、前記複数の注水ヘッダーの各々の流量が遷移流量以上となる場合は、前記複数の注水ヘッダーの各々が遷移流量と最大流量との間の流量で注水する状態となるように前記複数のヘッダーの流量を同時に制御する注水量制御部、を備えた。
　この発明に係る圧延機の冷却水注水制御方法は、圧延機の出側における圧延材の温度が目標値に一致するように複数の注水ヘッダーを制御する際に、前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか一つの流量が最小流量と最大流量との間の遷移流量未満となる場合は、前記複数の注水ヘッダーの各々が注水しない状態または最小流量と遷移流量との間の流量で注水する状態となるように優先度に従って前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか１つの流量を制御し、前記複数の注水ヘッダーの各々の流量が遷移流量以上となる場合は、前記複数の注水ヘッダーの各々が遷移流量と最大流量との間の流量で注水する状態となるように前記複数のヘッダーの流量を同時に制御する注水量制御工程、を備えた。
　この発明によれば、複数の注水ヘッダーのうちのいずれか一つの流量が最小流量と最大流量との間の遷移流量未満となる場合は、複数の注水ヘッダーの各々が注水しない状態または最小流量と遷移流量との間の流量で注水する状態となるように優先度に従って複数の注水ヘッダーのうちのいずれか１つの流量を制御される。さらに、複数の注水ヘッダーの各々の流量が遷移流量以上となる場合は、複数の注水ヘッダーの各々が遷移流量と最大流量との間の流量で注水する状態となるように複数のヘッダーの流量が同時に制御される。このため、注水ヘッダーの流量特性の変化による影響を受けにくくすることができる。
実施の形態１における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される圧延ラインの要部の構成図である。 実施の形態１における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される冷却水注水装置の構成図である。 実施の形態１における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される圧延機の圧延速度パターンの例を示す図である。 実施の形態１における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される圧延機の出側における圧延材の温度の例を示す図である。 実施の形態１における圧延機の冷却水注水制御装置のハードウェア構成図である。 実施の形態２における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される複数の注水ヘッダーのパラメータの例を示す図である。 実施の形態２における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される第１注水ヘッダーの注水量を示す図である。 実施の形態２における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される第２注水ヘッダーの注水量を示す図である。 実施の形態２における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される第３注水ヘッダーの注水量を示す図である。 実施の形態２における圧延機１の冷却水注水制御装置が適用される第４注水ヘッダーの注水量を示す図である。
　この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には同一の符号が付される。当該部分の重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
実施の形態１．
　図１は実施の形態１における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される圧延ラインの要部の構成図である。
　圧延機は、少なくとも一つの圧延機１を備える。例えば、圧延機１は、熱間薄板圧延の仕上圧延機である。圧延機１は、７基の圧延機１を備える。
　仕上圧延機の上流側には、加熱炉と粗圧延機とが設けられる。加熱炉おいて、２００ｍｍから２５０ｍｍ程度の板厚の圧延材は、１２００℃程度まで加熱される。その後、粗圧延機おいて、当該圧延材は、２０ｍｍから５０ｍｍ程度の板厚となるまで圧延される。その後、当該圧延材は、電動の搬送テーブルで仕上圧延機まで搬送される。
　仕上圧延機の下流側には、冷却テーブル２と巻取機３とが設けられる。冷却テーブル２は、圧延された圧延材を多数の冷却水ノズルで冷却する。巻取機３は、冷却された圧延材をコイル状に巻き取る。
　仕上圧延機において、複数の圧延機１の各々は、圧下装置とモータとを備える。圧下装置は、油圧または電動で当該圧延機１のロールギャップを変更し得るように設けられる。モータは、当該圧延機１のロールを回転させ得るように設けられる。
　圧延材の位置は、圧延ライン上の要所に設置された熱片検出器と搬送テーブルの速度実績値とに基づいて追跡される。
　複数の冷却水注水装置４の各々は、隣接した圧延機１の間に設けられる。冷却水注水装置４は、圧延機１の上流側または下流側に設けられることもある。複数の冷却水注水装置４の各々は、冷却水を噴射し得るように設けられる。例えば、前段側の４組の冷却水注水装置４は、フィードフォワード制御の対象のグループとされる。例えば、後段側の２組の冷却水注水装置４は、フィードバック制御の対象のグループとされる。
　設定計算装置５は、圧延材が仕上圧延機の上流側において予め設定された位置に到達した際に所望の板厚の製品を製造するように、複数の圧延機１の各々の出側における当該圧延材の板厚と当該圧延機１のロールギャップの設定値とを計算する。定位置制御機能は、設定計算装置５の計算結果に基づいて圧下装置を操作する。
　設定計算装置５は、冷却水流量の先端設定値（圧延材の先端部が圧延機１に到達した際の流量の値）を決定する。設定計算装置５は、複数の圧延機１の各々のロールの回転速度の先端設定値（圧延材の先端部が圧延機１に到達した際の速度の値）を決定する。これらの先端設定値を決定する際、設定計算装置５は、冷却水流量とロールの回転速度の機械的制約とロールの回転速度の操業上の制約（ミル振動、圧延材における酸化物スケールの発生による表面品質劣化を避けるための制約）による上下限値を考慮する。
　設定計算装置５は、内部の数表を索引するなどして最終の圧延機１のモータの回転速度を決定する。設定計算装置５は、圧延材が安定に通板することを目的としてその他の圧延機１の出側における圧延材の体積速度が一定になるように、複数の圧延機１の各々のモータの回転速度を計算する。定速制御機能は、設定計算装置５の計算結果に基づいてモータを操作する。
　圧延中において、張力制御装置は、圧延材に作用する張力が適正になるように，各圧延機１のモータの回転速度を調整する。
　冷却水注水制御装置６は、注水量制御部６ａを備える。注水量制御部６ａは、設定計算装置５の計算結果に基づいて複数の冷却水注水装置４を制御する。
　次に、図２を用いて、複数の冷却水注水装置４の制御方法を説明する。
　図２は実施の形態１における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される冷却水注水装置の構成図である。
　図２に示されるように、冷却水注水装置４は、注水ヘッダー４ａと流量調整弁４ｂと開閉バルブ４ｃとポンプ４ｄとアキュムレータ４ｅとを備える。
　注水ヘッダー４ａは、隣接した圧延機１（図２においては図示されず）の間に設けられる。注水ヘッダー４ａは、複数のノズルを備える。複数のノズルは、圧延材の幅方向に並ぶ。複数のノズルは、圧延材を均一かつ効率よく冷却できるように冷却水を噴射し得るように設けられる。流量調整弁４ｂは、注水ヘッダー４ａの注水流量を変更し得るように設けられる。開閉バルブ４ｃは、注水ヘッダー４ａが使用されない場合に完全に冷却水を遮断し得るように設けられる。ポンプ４ｄは、注水ヘッダー４ａに冷却水を供給し得るように設けられる。アキュムレータ４ｅは、冷却水の流量が急激に変化する際に冷却水の圧力の変動を抑制し得るように設けられる。例えば、アキュムレータ４ｅには、窒素ガスなどが充填される。
　冷却水注水制御装置６は、複数の注水ヘッダー４ａ単位で冷却水の流量を変更する。具体的には、注水量制御部６ａは、複数の流量調整弁４ｂの開度を電気的に変更することで冷却水の流量を変更する。例えば、フィードフォワード制御の対象のグループにおいて、圧延材の仕上温度は、以下のように制御される。この際、故障した注水ヘッダー４ａは除かれる。
　設定計算装置５は、圧延機列の出側における圧延材の温度の予測値であるＦＤＴ予測値が目標値に一致するように冷却水の流量を繰り返し計算で算定する。この際、設定計算装置５は、圧延材が圧延機１を通過する間の温度変化を正確に模擬できる数式モデルである温度モデルを用いる。温度モデルにおいては、以下の（ａ）から（ｅ）の因子が考慮される。例えば、設定計算装置５は、米国特許第６２２００６７号明細書などに開示された計算式に基づいて（ａ）から（ｅ）の因子を計算する。
（ａ）複数の圧延機１の各々での圧延材の変形に伴う加工発熱
（ｂ）圧延材とロールの接触面の相対すべりによる摩擦発熱
（ｃ）圧延材とロールの接触面からの熱伝達
（ｄ）圧延材の表面から冷却水への熱伝達
（ｅ）圧延材の表面からの大気への熱放射、及び、対流による熱伝達
　なお、温度モデルの計算においては，入力変数として冷却水への熱伝達が必要となる。熱伝達は、冷却水の流量の関数として表される。このため、冷却水の流量の計算には、繰り返し計算の手法が用いられる。例えば、以下の手法が用いられる。
　複数の注水ヘッダー４ａの各々に対し、優先度が設定される。例えば、より優先度の高い注水ヘッダー４ａには、より小さい優先番号が付けられる。複数の注水ヘッダー４ａに対し、遷移流量が設定される。遷移流量は、複数の注水ヘッダー４ａの各々の最小流量と最大流量の間の任意の値である。
　まず、設定計算装置５は、グループの全ての注水ヘッダー４ａの流量がゼロ（無注水）とする。その後、設定計算装置５は、温度モデルを用いてＦＤＴ予測値を計算する。ＦＤＴ予測値が目標値以下である場合、設定計算装置５は、繰り返し計算を終了する。ＦＤＴ予測値が目標値以上である場合、設定計算装置５は、最も優先番号の小さい注水ヘッダー４ａを選ぶ。
　当該注水ヘッダー４ａの注水量がゼロ（無注水）から遷移流量に変更されたとの条件において、設定計算装置５は、温度モデルを用いてＦＤＴ予測値を再計算する。ＦＤＴ予測値が目標値以上である場合、設定計算装置５は、次に優先番号の小さい注水ヘッダー４ａを選ぶ。
　当該注水ヘッダー４ａの注水量がゼロ（無注水）から遷移流量に変更されたとの条件において、設定計算装置５は、温度モデルを用いてＦＤＴ予測値を再計算する。
　設定計算装置５は、温度モデルによるＦＤＴ予測値が目標値を下回るまで当該手順を繰り返す。遷移流量が設定された注水ヘッダー４ａは、ＯＮ確定ヘッダーと呼ばれる。ＦＤＴ予測値が目標値を下回った際に選ばれている注水ヘッダー４ａは、操作対象ヘッダーと呼ばれる。
　次に、設定計算装置５は、ＦＤＴ予測値が目標値に最も近くなるように操作対象ヘッダーの注水量を最小流量と遷移流量との間において計算する。この際、ＦＤＴ予測値は、注水量が多くなるにつれ連続的に単調減少する。このため、設定計算装置５は、逐次代入法、Ｎｅｗｔｏｎ法、二分法などの解法を利用してＦＤＴ予測値を計算する。例えば、設定計算装置５は、確実に解が得られる二分法を利用してＦＤＴ予測値を計算する。
　一方、全ての注水ヘッダー４ａの注水量が遷移流量となっても、ＦＤＴ予測値が目標値以上である場合、設定計算装置５は、媒介変数αを導入する。媒介変数αは、遷移流量と最大流量の按分比である。この際、複数の注水ヘッダー４ａの注水量は、次の式（１）で表される。
注水量＝（１－α）×遷移流量＋α×最大流量　　　　　　　（１）
　（１）式によれば、αがゼロである場合、注水量は、遷移流量となる。αが１の場合、注水量は、最大流量となる。
　設定計算装置５は、ＦＤＴ予測値が目標値と一致するように０から１の間で媒介変数αを決定する。媒介変数αが０から１の間の範囲である場合、ＦＤＴ予測値は、連続的に担当減少する。このため、設定計算装置５は、逐次代入法、Ｎｅｗｔｏｎ法、二分法などの解法を利用してＦＤＴ予測値を計算する。例えば、設定計算装置５は、確実に解が得られる二分法を利用してＦＤＴ予測値を計算する。設定計算装置５は、αの解を式（１）に代入することで複数の注水ヘッダー４ａの注水量を計算する。
　圧延開始後において、設定計算装置５は、圧延中に得られた各種実績値を用いて複数の注水ヘッダー４ａの注水量を修正する。この際の計算は、予め設定された時間周期（例えば、２００ミリ秒周期）、予め設定された長さ周期（例えば、圧延機１の出側換算で圧延材長２ｍ周期）、圧延速度などの圧延状態が大きく変化した場合（例えば、速度変化が５％以上変化した場合）などに実行される。
　この際、設定計算装置５は、圧延機列の入側における圧延材の表面温度、複数の圧延機１のロール周速度、ロールギャップ、圧延荷重などの実績値を取り込む。設定計算装置５は、取り込んだ実績値に基づいて、圧延機列の入側における圧延材の平均温度の実績値、複数の圧延機１の出側における圧延材の速度実績値、板厚実績値、変形抵抗実績値などを計算する。設定計算装置５は、これらの計算結果に基づいて温度モデルを用いてＦＤＴ予測値を計算する。設定計算装置５は、ＦＤＴ予測値が目標値に一致するように複数の注水ヘッダー４ａの注水量を計算する。この際、設定計算装置５は、先端設定値の場合と同様の方法で複数の注水ヘッダー４ａの注水量を計算する。
　冷却水注水制御装置６において、注水量制御部６ａは、設定計算装置５の計算結果に基づいて複数の冷却水注水装置４を制御する。その結果、複数の注水ヘッダー４ａのうちのいずれか一つの流量が最小流量と最大流量との間の遷移流量未満となる場合は、複数の注水ヘッダー４ａの各々が注水しない状態または最小流量と遷移流量との間の流量で注水する状態となるように優先度に従って複数の注水ヘッダー４ａのうちのいずれか１つの流量を制御される。複数の注水ヘッダー４ａの各々の流量が遷移流量以上となる場合は、複数の注水ヘッダー４ａの各々が遷移流量と最大流量との間の流量で注水する状態となるように複数のヘッダーの流量が同時に制御される。
　次に、図３から図４を用いて、冷却水注水装置４による注水量の制御の必要性を説明する。
　図３は実施の形態１における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される圧延機の圧延速度パターンの例を示す図である。図４は実施の形態１における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される圧延機の出側における圧延材の温度の例を示す図である。
　図３において、横軸は正規化された圧延時間である。縦軸は圧延機１の出側における圧延速度である。
　圧延材の先端は、最終の圧延機１を出てから巻取機３に到達するまでの間において無張力で進む。この際、気流を巻き込むことによる圧延材の浮き上がり（フライアップ）などのトラブルが生じ得る。このため、圧延材の先端の圧延速度においては、制約がある。この際の圧延速度は、咬込み速度に設定される。
　圧延材の先端が巻取機３に到達すると、圧延機１と巻取機３の間において張力が発生する。圧延材の状態は、当該張力により安定する。その結果、圧延材の先端の圧延速度の制約が解消される。この場合、圧延速度は、主機モータの仕様、冷却水の最大注水量、及び、操業上の制約（ミル振動発生など）により設定される定常圧延速度まで加速する。
　圧延材の尾端が巻取機３に巻き取られる際、圧延速度は、減速する。
　図４において、横軸は正規化された圧延材の位置である。縦軸は圧延材の温度である。
　圧延材は、先端から順に圧延機１に進入する。このため、圧延材の尾端側ほど、圧延機１の入側での待機時間が長くなる。その結果、圧延機１に進入する際の圧延材の入側温度が下がる。
　冷却水注水制御装置６は、圧延機列の出側における圧延材の温度を目標値に保つためには、圧延速度および入側温度の変化に応じて温度制御の操作端である冷却水注水装置４による注水量を変化させる。
　以上で説明した実施の形態１によれば、複数の注水ヘッダー４ａのうちのいずれか一つの流量が最小流量と最大流量との間の遷移流量未満となる場合は、複数の注水ヘッダー４ａの各々が注水しない状態または最小流量と遷移流量との間の流量で注水する状態となるように優先度に従って複数の注水ヘッダー４ａのうちのいずれか１つの流量を制御される。このため、注水ヘッダー４ａの流量特性の変化による影響を受けにくくすることができる。
　さらに、複数の注水ヘッダー４ａの各々の流量が遷移流量以上となる場合は、複数の注水ヘッダー４ａの各々が遷移流量と最大流量との間の流量で注水する状態となるように複数のヘッダーの流量が同時に制御される。このため、個々の注水ヘッダー４ａの応答特性の変動による切替タイミングのずれ、個々の注水ヘッダー４ａの流量特性の変動による影響が複数の注水ヘッダー４ａの間で平均化される。このため、注水ヘッダー４ａの流量特性の変化による影響を受けにくくすることができる。
　なお、直前の計算時からのＦＤＴ予測値の変化が小さいことに着目し、計算負荷を削減してもよい。この場合、まず、直前の計算時と同じ注水量を基点とし、ＦＤＴ予測値が目標値より高い場合、先端設定の場合と同様の手順で注水量を増加させればよい。具体的には、ＦＤＴの予測値が目標値を下回るまで、優先番号の小さい注水ヘッダー４ａから順に遷移流量を設定し、ＦＤＴ予測値が目標値を下回った際の注水ヘッダー４ａについては、最小流量と遷移流量の間で、ＦＤＴ予測値が目標値に最も近くなるように計算すればよい。全ての注水ヘッダー４ａの注水量を遷移流量としても目標値より高い場合には、ＦＤＴ予測値が目標値に一致するように媒介変数αの解を計算し、（１）式により全ての注水ヘッダー４ａの注水量を計算すればよい。
　直前の計算時と同じ注水量を基点としてＦＤＴ予測値が目標値より低い場合、上記と逆の手順で注水量を減少させればよい。具体的には、注水量が遷移流量を超えている注水ヘッダー４ａがある場合、ＦＤＴ予測値が目標値に一致するように媒介変数αの解を計算し、（１）式により複数の注水ヘッダー４ａの注水量を計算すればよい。全ての注水ヘッダー４ａの注水量を遷移流量としても、ＦＤＴ予測値が目標値より低い場合には、ＦＤＴ予測値が目標値を上回るまで、優先番号の小さいヘッダーから順に注水量をゼロ(無注水)として、ＦＤＴ予測値が目標値を上回った際の注水ヘッダー４ａについては、最小流量と遷移流量の間で、ＦＤＴ予測値が目標値に最も近くなるように計算すればよい。
　また、圧延機の出側の温度計の測定値（ＦＤＴ実測値）によりフィードバック制御を行う場合には、ＦＤＴ偏差（＝ＦＤＴ実測値－ＦＤＴ目標値）をＰＩコントローラなどの制御器を介してＦＤＴ内部目標値から差し引くように補正すればよい。ＦＤＴ内部目標値は、本来のＦＤＴ目標値を補正したもので、内部の制御のみに適用される。この場合、上記の各計算は、ＦＤＴ内部目標値に対して行えばよい。
　なお、複数の注水ヘッダー４ａの各々の遷移流量、最大流量は、当該注水ヘッダー４ａの特性、操業上の事情によりそれぞれ異なる場合がある。複数の注水ヘッダー４ａの各々の優先番号は、圧延材の化学成分、目標寸法、目標値などに応じて変更してもよい。
　また、注水量が増大する場合と減少させる場合とにおいて、複数の注水ヘッダー４ａの優先番号を変更してもよい。例えば、注水量が増大する場合には上流側の注水ヘッダー４ａの優先番号を小さくし、注水量が減少する場合には下流側のヘッダーの優先番号を小さくしてもよい。
　次に、図５を用いて、冷却水注水制御装置６の例を説明する。
　図５は実施の形態１における圧延機の冷却水注水制御装置のハードウェア構成図である。
　冷却水注水制御装置６の各機能は、処理回路により実現し得る。例えば、処理回路は、少なくとも１つのプロセッサ１００ａと少なくとも１つのメモリ１００ｂとを備える。例えば、処理回路は、少なくとも１つの専用のハードウェア２００を備える。
　処理回路が少なくとも１つのプロセッサ１００ａと少なくとも１つのメモリ１００ｂとを備える場合、冷却水注水制御装置６の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで実現される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、少なくとも１つのメモリ１００ｂに格納される。少なくとも１つのプロセッサ１００ａは、少なくとも１つのメモリ１００ｂに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、冷却水注水制御装置６の各機能を実現する。少なくとも１つのプロセッサ１００ａは、中央処理装置、処理装置、計算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰともいう。例えば、少なくとも１つのメモリ１００ｂは、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等である。
　処理回路が少なくとも１つの専用のハードウェア２００を備える場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらの組み合わせで実現される。例えば、冷却水注水制御装置６の各機能は、それぞれ処理回路で実現される。例えば、冷却水注水制御装置６の各機能は、まとめて処理回路で実現される。
　冷却水注水制御装置６の各機能について、一部を専用のハードウェア２００で実現し、他部をソフトウェアまたはファームウェアで実現してもよい。例えば、注水量制御部６ａの機能については専用のハードウェア２００としての処理回路で実現し、注水量制御部６ａの機能以外の機能については少なくとも１つのプロセッサ１００ａが少なくとも１つのメモリ１００ｂに格納されたプログラムを読み出して実行することにより実現してもよい。
　このように、処理回路は、ハードウェア２００、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせで冷却水注水制御装置６の各機能を実現する。
実施の形態２．
　図６は実施の形態２における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される複数の注水ヘッダーのパラメータの例を示す図である。図７は実施の形態２における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される第１注水ヘッダーの注水量を示す図である。図８は実施の形態２における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される第２注水ヘッダーの注水量を示す図である。図９は実施の形態２における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される第３注水ヘッダーの注水量を示す図である。図１０は実施の形態２における圧延機１の冷却水注水制御装置が適用される第４注水ヘッダーの注水量を示す図である。なお、実施の形態１の部分と同一又は相当部分には同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。
　実施の形態２の冷却水注水制御装置６において、注水量制御部６ａは、複数の注水ヘッダー４ａのうちのいずれか一つの流量が遷移流量未満となる際に、複数の注水ヘッダー４ａのうちのいずれか１つが注水しない状態から最小流量で注水する状態に変化する場合または複数の注水ヘッダー４ａのうちのいずれか１つが最小流量で注水する状態から注水しない状態に変化する場合は、複数の注水ヘッダーの注水量の合計の変化を抑制するように複数の注水ヘッダー４ａのうちの他の注水ヘッダー４ａの流量を変更する。
　例えば、図６に示されるように、複数の注水ヘッダー４ａの最大流量と遷移流量と最小流量とが設定されている場合、複数の注水ヘッダー４ａの各々の注水量は、図７から図１０で示された量となる。
　例えば、注水量の合計が５０％となる場合、図８に示されるように、第２注水ヘッダーが注水しない状態から最小流量で注水する状態に変化する。この際、図７に示されるように、第１注水ヘッダーの注水量は、５０％から２０％に変化する。その結果、注水量の合計は、連続的に変化する。
　例えば、注水量の合計が１００％となる場合、図９に示されるように、第３注水ヘッダーが注水しない状態から最小流量で注水する状態に変化する。この際、図８に示されるように、第２注水ヘッダーの注水量は、６０％から３０％に変化する。その結果、注水量の合計は、連続的に変化する。
　例えば、注水量の合計が１５０％となる場合、図１０に示されるように、第４注水ヘッダーが注水しない状態から最小流量で注水する状態に変化する。この際、図９に示されるように、第３注水ヘッダーの注水量は、６０％から３０％に変化する。その結果、注水量の合計は、連続的に変化する。
　以上で説明した実施の形態２によれば、複数の注水ヘッダー４ａのうちのいずれか１つが注水しない状態から最小流量で注水する状態に変化する場合または複数の注水ヘッダー４ａのうちのいずれか１つが最小流量で注水する状態から注水しない状態に変化する場合は、複数の注水ヘッダーの注水量の合計の変化を抑制するように複数の注水ヘッダー４ａのうちの他の注水ヘッダー４ａの流量が変更される。このため、複数の注水ヘッダー４ａの注水量の合計を滑らかに変化させることができる。このため、圧延機列の出側における圧延材の温度をより正確に制御することができる。
　以上のように、この発明に係る圧延機の冷却水注水制御装置および冷却水注水制御方法は、圧延材を圧延するシステムに利用できる。
　１　圧延機、　２　冷却テーブル、　３　巻取機、　４　冷却水注水装置、　４ａ　注水ヘッダー、　４ｂ　流量調整弁、　４ｃ　開閉バルブ、　４ｄ　ポンプ、　４ｅ　アキュムレータ、　５　設定計算装置、　６　冷却水注水制御装置、　６ａ　注水量制御部、　１００ａ　プロセッサ、　１００ｂ　メモリ、　２００　ハードウェア

Claims (4)

  1. 　圧延機の出側における圧延材の温度が目標値に一致するように複数の注水ヘッダーを制御する際に、前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか一つの流量が最小流量と最大流量との間の遷移流量未満となる場合は、前記複数の注水ヘッダーの各々が注水しない状態または最小流量と遷移流量との間の流量で注水する状態となるように優先度に従って前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか１つの流量を制御し、前記複数の注水ヘッダーの各々の流量が遷移流量以上となる場合は、前記複数の注水ヘッダーの各々が遷移流量と最大流量との間の流量で注水する状態となるように前記複数のヘッダーの流量を同時に制御する注水量制御部、
    を備えた圧延機の冷却水注水制御装置。
  2. 　前記注水量制御部は、前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか一つの流量が遷移流量未満となる際に、前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか１つが注水しない状態から最小流量で注水する状態に変化する場合または前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか１つが最小流量で注水する状態から注水しない状態に変化する場合は、前記複数の注水ヘッダーの注水量の合計の変化を抑制するように前記複数の注水ヘッダーのうちの他の注水ヘッダーの流量を変更する請求項１に記載の圧延機の冷却水注水制御装置。
  3. 　圧延機の出側における圧延材の温度が目標値に一致するように複数の注水ヘッダーを制御する際に、前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか一つの流量が最小流量と最大流量との間の遷移流量未満となる際に、前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか１つが注水しない状態から最小流量で注水する状態に変化する場合または前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか１つが最小流量で注水する状態から注水しない状態に変化する場合は、前記複数の注水ヘッダーの注水量の合計の変化を抑制するように前記複数の注水ヘッダーのうちの他の注水ヘッダーの流量を変更する注水量制御部、
    を備えた圧延機の冷却水注水制御装置。
  4. 　圧延機の出側における圧延材の温度が目標値に一致するように複数の注水ヘッダーを制御する際に、前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか一つの流量が最小流量と最大流量との間の遷移流量未満となる場合は、前記複数の注水ヘッダーの各々が注水しない状態または最小流量と遷移流量との間の流量で注水する状態となるように優先度に従って前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか１つの流量を制御し、前記複数の注水ヘッダーの各々の流量が遷移流量以上となる場合は、前記複数の注水ヘッダーの各々が遷移流量と最大流量との間の流量で注水する状態となるように前記複数のヘッダーの流量を同時に制御する注水量制御工程、
    を備えた圧延機の冷却水注水制御方法。
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