WO2022264248A1 - 冷却装置の制御装置 - Google Patents

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WO2022264248A1
WO2022264248A1 PCT/JP2021/022632 JP2021022632W WO2022264248A1 WO 2022264248 A1 WO2022264248 A1 WO 2022264248A1 JP 2021022632 W JP2021022632 W JP 2021022632W WO 2022264248 A1 WO2022264248 A1 WO 2022264248A1
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WO
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cooling
bank
temperature
segment
water injection
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PCT/JP2021/022632
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English (en)
French (fr)
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和寿 北郷
宏幸 今成
直樹 下田
祐貴 岡野
山河 高木
Original Assignee
東芝三菱電機産業システム株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • 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
    • B21B37/76—Cooling control on the run-out table
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/28—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates
    • B21B37/44—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates using heating, lubricating or water-spray cooling of the product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B2275/02—Speed
    • B21B2275/06—Product speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B38/00—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product
    • B21B38/006—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product for measuring temperature
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Definitions

  • the present invention relates to a device for controlling a cooling device that cools a rolled material in a rolling line.
  • Quality control in hot rolling includes product dimension control and rolling material temperature control.
  • dimension control include plate thickness control, plate width control, and flatness control.
  • temperature control include finish rolling mill delivery side temperature control and coiling temperature control. Finishing mill delivery side temperature control is temperature control for controlling the temperature of the rolled material on the delivery side of the finishing mill.
  • the coiling temperature control is temperature control for controlling the temperature of the rolled material on the entry side of the winder.
  • Coiling temperature control is generally performed using multiple cooling banks provided in the rolling line.
  • a plurality of cooling banks constitutes one cooling facility as a whole.
  • the winding temperature control includes, for example, preset calculation, feedforward control, and feedback control.
  • feedforward is also referred to as “FF”
  • FB feedback is also referred to as "FF"
  • Preset calculations are performed before cooling starts.
  • a control target target temperature
  • the water injection amount for each of the plurality of cooling banks is determined so that the temperature of the rolled material after cooling by the cooling equipment reaches this target temperature.
  • FF control is performed by measuring the temperature of the rolled material to be cooled (hereinafter also referred to as "strip") after the cooling operation by the cooling equipment is started.
  • the water injection amount at the time of preset calculation is changed based on the measured actual value.
  • FB control is performed by measuring the temperature of the strip on the exit side of the cooling equipment.
  • the water injection amount at the time of preset calculation is changed based on the measured actual temperature value.
  • a plurality of cooling banks are divided into water-cooled banks to which water is injected and air-cooled banks to which water is not injected, and the "cooling length" indicating the total length of the water-cooled banks in the strip transport direction is changed for each segment.
  • the "cooling length" change is made to compensate for temperature changes resulting from discrepancies between the actual and predicted strip velocities during the preset calculations.
  • a segment refers to one section when the strip is divided by a virtual length in the conveying direction.
  • FB control is also performed in part of the water cooling bank.
  • each water injection amount in the water cooling bank where FB control is performed is changed based on the temperature difference between the actual temperature of the rolled material after cooling by the cooling equipment and the target temperature.
  • the first embodiment also refers to the function of compensating for the dead time due to the transport of the strip from the position of the water cooling bank where the FB control is performed to the position on the outlet side of the cooling equipment.
  • Patent document 1 also assigns a part of the water cooling bank to a "cooling bank for FF control" (hereinafter also referred to as "FF bank”), and performs FF control of the water injection amount in this FF bank for each segment.
  • FF bank cooling bank for FF control
  • the temperature difference is calculated at a position upstream by a distance corresponding to the dead time of the response delay of the FF bank.
  • FF control the amount of water injected in the FF bank is changed based on this temperature difference.
  • the description of the configuration common to the configuration of the first embodiment is omitted. Therefore, it is considered that FB control is performed in a part of the water cooling bank also in the second embodiment.
  • the water cooling bank in which the FB control is performed corresponds to the "cooling bank for FB control" (hereinafter also referred to as "FB bank").
  • the position of the FF bank is not specified. Also, in the second embodiment, it is unclear whether all the water-cooled banks other than the FB bank are FF banks, or whether some of the water-cooled banks other than the FB bank are FF banks. Therefore, first, consider the case where all the water-cooled banks other than the FB bank are FF banks. Consider the case where the FF bank is positioned upstream of the rolling line. In this case, the temperature difference is expected to be small. In this case, there is little advantage in intentionally changing the water injection amount at this position during preset calculation. Now, let us consider the case where the FF bank is positioned downstream of the rolling line. However, in this case, there is the following problem from the viewpoint of keeping the cooling pattern (cooling rule) in the cooling equipment.
  • the cooling pattern is an important factor in strip cooling, as it has a great effect on the material of the strip after cooling by the cooling equipment.
  • Examples of cooling patterns include pre-cooling and post-cooling.
  • pre-cooling the amount of water injected into the cooling bank located upstream of the rolling line is large, and the amount of water injected into the cooling bank decreases toward the downstream side of the rolling line.
  • post-cooling the amount of water injected into the cooling bank located downstream of the rolling line is large, and the amount of water injected into the cooling bank decreases toward the upstream side of the rolling line.
  • Pre-cooling rapidly cools the hot strip. Therefore, depending on the chemical composition of the rolled material, pre-cooling may result in a material that has high strength but is difficult to work.
  • post-cooling the temperature of the strip is reduced before water cooling. Therefore, post-cooling provides a viscous material that is not very strong but is easy to work.
  • One object of the present invention is to provide a technique capable of controlling the actual temperature of the strip on the outlet side of the cooling equipment to the target temperature while maintaining the cooling pattern in the FF bank.
  • the present invention is a control device for a cooling device that is provided in a rolling line and cools a rolled material by means of a plurality of cooling banks, and has the following features.
  • the control device controls the rolled material whose delivery-side temperature target value indicating the target temperature of the rolled material at the position of the delivery-side thermometer provided on the delivery side of the cooling device is measured by the delivery-side thermometer. It is configured to control the amount of injected water in each of the plurality of cooling banks so as to match the output side temperature actual value indicating the actual temperature of the cooling bank.
  • the control device performs preset calculations, cooling history management, feedforward calculations, and feedback calculations in controlling water injection amounts in the plurality of cooling banks.
  • the control device in the preset calculation, The plurality of cooling banks are set as a feedforward bank for performing feedforward control of the amount of injected water or a feedback bank for performing feedback control of the amount of injected water.
  • the feedback bank is at least one cooling bank assigned in order from the downstream side of the rolling line according to the rolled material, and the feedforward bank is the remaining cooling bank.
  • the control device further includes: calculating a predicted delivery temperature value indicating the predicted temperature of the rolled material at the position of the delivery thermometer; A water injection amount for each of the plurality of cooling banks is calculated so that the predicted outlet temperature value matches the target outlet temperature value.
  • the control device in the cooling history management, Grasping the position of the rolled material for each segment indicating one section when the rolled material is divided into virtual lengths in the conveying direction, A cooling history including an actual speed of the rolled material at each position of the plurality of cooling banks and a history of water injection amounts in the plurality of cooling banks is stored for each segment.
  • the controller in the feedforward calculation, An entry-side temperature actual value indicating the actual temperature of the rolled material at the position of the entry-side thermometer provided on the entry side of the cooling device, and a speed of the rolled material at the position of the entry-side thermometer; Based on, calculating the output side temperature prediction value for each segment, Based on the difference between the outlet temperature target value and the outlet temperature predicted value calculated for each segment, each water injection amount in the feedforward bank calculated in the preset calculation is changed.
  • the control device calculates, for each segment, a difference between a delivery-side temperature actual value indicating the actual temperature of the rolled material at the position of the delivery-side thermometer and the delivery-side temperature target value.
  • the control device further sets a recalculation position for re-executing the feedback calculation.
  • the recalculated position is positioned upstream of the rolling line from the position of the feedback bank by a distance corresponding to the response delay of the feedback bank.
  • the control device recalculates the outlet temperature prediction value for the segment that has reached the recalculation position based on the cooling history.
  • the control device further includes: When the segment reaches the recalculated position, a temperature correction value is calculated to compensate for the delay due to transportation time from the position of the feedback bank to the position of the outlet thermometer and the response delay of the feedback bank. , calculated in the preset calculation based on the output-side temperature target value, the output-side temperature actual value calculated for each segment, the recalculated output-side temperature predicted value, and the temperature correction value Each water injection amount in the feedback bank is changed for each segment.
  • the control device may further have the following features.
  • the controller is further configured to calculate a predicted speed of the rolled stock.
  • the control device in the recalculation, Based on the cooling history from the position of the entry-side thermometer to the recalculated position, the actual temperature drop value of the rolled material conveyed from the position of the entry-side thermometer to the recalculated position is calculated for each segment. death, A predicted temperature drop of the rolled material from the recalculated position to the position of the delivery thermometer based on the predicted speed and the amount of water injected into each of the plurality of cooling banks obtained by the preset calculation. is calculated segment by segment, and The delivery side temperature predicted value is calculated based on the actual temperature drop value and the predicted temperature drop value.
  • the control device may further have the following features.
  • a predetermined cooling pattern is applied to each water injection rate in the feedforward bank.
  • the controller changes each water injection amount in the feedforward bank within the range of the predetermined cooling pattern.
  • the control device may further have the following features.
  • a predetermined cooling pattern is applied to each water injection rate in the feedforward bank.
  • the control device further Determining whether or not the water injection amount in the feedback bank is approaching the maximum water injection amount or the minimum water injection amount for each feedback bank, When it is determined that the water injection amount in the feedback bank is approaching the maximum water injection amount or the minimum water injection amount, water injection in the feedback bank or water injection stop is performed in the feedforward bank within the range of the predetermined cooling pattern. switch to
  • a recalculation position for re-executing feedback calculation is set in cooling history management.
  • This recalculated position is located upstream of the feedback bank in the rolling line by a distance corresponding to the response delay of the feedback bank.
  • the next feedback calculation is performed using the recalculated position. That is, when the segment reaches the recalculation position, a temperature correction value is calculated to compensate for the delay due to the transportation time from the position of the feedback bank to the position of the outlet thermometer and the response delay of the feedback bank. Then, based on the output-side temperature target value, the output-side temperature actual value calculated for each segment, the recalculated output-side temperature prediction value, and the temperature correction value, the feedback bank is calculated in the preset calculation. is changed for each segment.
  • feedback banks are assigned in order from the output side of the cooling equipment. Therefore, it is also possible to comply with the cooling pattern in the feedforward bank. Therefore, it is possible to control the actual temperature of the segment on the output side of the cooling facility to the target temperature while adhering to the cooling pattern in the feedforward bank.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an outline of control when the amount of injected water in the FB bank approaches the maximum amount of injected water;
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an outline of control when the amount of injected water in the FB bank approaches the minimum amount of injected water;
  • 9 is a flowchart showing an example of temperature control processing performed by a control device in the second embodiment;
  • 9 is a flowchart showing an example of temperature control processing performed by a control device in the second embodiment;
  • 9 is a flowchart showing an example of temperature control processing performed by a control device in the second embodiment;
  • 9 is a flowchart showing an example of temperature control processing performed by a control device in the second embodiment;
  • FIG. 1 First Embodiment First, a control device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8.
  • FIG. 1 First Embodiment First, a control device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8.
  • FIG. 1 First Embodiment First, a control device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8. FIG.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a rolling line to which a control device according to a first embodiment is applied.
  • FIG. 1 shows a configuration example of a rolling line around a runout table (hereinafter also referred to as “ROT”) 10.
  • the ROT 10 is equipment for conveying the rolled material (that is, the strip M) after rolling by the finishing mill 11 to the coiler 15 .
  • a cooling facility 12 is provided in the ROT 10 .
  • the cooling facility 12 has N cooling banks arranged in the direction in which the strip M is conveyed. Numbers #01 to #N shown in FIG. 1 distinguish these cooling banks and are assigned in order from the upstream side in the ROT10.
  • "upstream” and "downstream” in the present application are based on the conveying direction of the strip M.
  • FIG. 1 shows a diagram showing a configuration example of a rolling line to which a control device according to a first embodiment is applied.
  • FIG. 1 shows a configuration example of a rolling line around
  • Each of the cooling banks has a plurality of valves that supply cooling water from at least one of the top surface and bottom surface of the strip M.
  • the amount of water injected per valve in the downstream cooling bank (eg, #02 cooling bank) may be set smaller than that in the upstream cooling bank (eg, #01 cooling bank).
  • the valve provided in the cooling bank may change the amount of injected water by switching between an open state and a closed state, or may continuously change the amount of injected water by changing the degree of opening.
  • the strip M is transported on the ROT 10 from left to right in FIG. While the strip M passes through the cooling facility 12, the strip M is cooled to the desired temperature by cooling water supplied from at least one cooling bank.
  • the actual temperature of the strip M is always measured at least by the entry-side thermometer 13 and the exit-side thermometer 14 .
  • the inlet thermometer 13 is a thermometer installed on the inlet side of the cooling equipment 12 .
  • the outlet thermometer 14 is a thermometer installed on the outlet side of the cooling equipment 12 .
  • the strip M that has passed through the cooling equipment 12 is wound up by the coiler 15 .
  • the entry-side thermometer 13 is located on the delivery side of the finishing rolling mill 11 and is also called a finishing-rolling-mill delivery-side thermometer.
  • the outlet thermometer 14 is located on the inlet side of the coiler 15 and is also called a winding thermometer.
  • FDT Farinisher Delivery Thermometer
  • CT Coiling Thermometer
  • the control device is typically composed of a computer having at least one processor, at least one memory, and an input/output interface. This control device is connected to a host computer that determines rolling specifications such as product plate thickness. A part of the functions of this host computer may be included in the control device.
  • FIG. 2 is a diagram showing a functional configuration example of the control device according to the first embodiment.
  • the control device 20 includes a preset calculation unit 21, a cooling history management unit 22, a feedforward calculation unit (FF calculation unit) 23, a recalculation unit 24, a feedback calculation unit (FB calculation part) 25; These functions are realized by the processor of the control device 20 executing a predetermined program stored in the memory.
  • FF calculation unit feedforward calculation unit
  • FB calculation part feedback calculation part
  • the preset calculation unit 21 determines the initial amount of water to be injected into each of the cooling banks based on the operation command received from the host computer.
  • the operation command includes the outlet temperature target value T CT AIM of the strip M, the cooling pattern, and the like.
  • the target outlet temperature value T CT AIM is the target temperature of the strip M at the CT location. Examples of cooling patterns include pre-cooling and post-cooling. Examples of these have already been described.
  • the preset calculator 21 determines the initial settings of the cooling banks before the strip M reaches the entry thermometer 13 and Determine the initial water injection rate.
  • the timing for determining the initial water injection amount is determined by fully considering the "valve response delay", which is the time from when the valve is opened until the cooling water reaches the strip. This "valve response delay” is synonymous with “cooling bank response delay” in this specification.
  • the cooling bank is set to FF bank or FB bank.
  • the FF banks are set in order from the upstream side in the ROT 10 (upstream side of the rolling line), and the FB banks are set in order from the downstream side in the ROT 10 (downstream side of the rolling line).
  • a cooling pattern is applied to the FF bank.
  • the total number of FB banks is about 1 to 2 depending on the specification of the product.
  • cooling banks #N ⁇ 1 and #N correspond to FB banks
  • the remaining cooling banks that is, cooling banks #01 to #N ⁇ 2 correspond to FF banks.
  • the predicted temperature drop dT of the strip M when the strip M is transported from the FDT position to the CT position is calculated.
  • the predicted entry temperature value T FDT CAL which indicates the predicted temperature of the strip M at the FDT position, is used to calculate the predicted temperature drop value dT.
  • a predicted outlet temperature value T CT CAL which indicates the predicted temperature of the strip M at the CT position, is calculated.
  • the initial amount of injected water is determined so that the outlet temperature predicted value T CT CAL matches the outlet temperature target value T CT AIM .
  • a value that allows for future changes (increases and decreases) in the water injection amount in the cooling bank is used.
  • Equation of the output-side temperature prediction value T CT CAL is performed using, for example, equations (1) and (2).
  • the variables in equations (1) and (2) are: t(FDT): Time [s] at which the FDT position is passed t(CT): Time [s] at which the CT position is passed h: thickness of strip M [m] ⁇ (T (t)): Specific heat at temperature T [J/(kg degC)] T(t): temperature of strip M at time t [degC] ⁇ : Density [kg/m 3 ] q (v pre (t), T (t), ⁇ pre (t), ...): heat flux [W/m 2 ] v pre (t): predicted velocity of strip M [m/s] ⁇ pre (t): Determined type of cooling (water cooling with water injection or air cooling) [-] The predicted speed of the strip M is calculated based on the actual speed value of the strip M on the upstream side of the cooling equipment 12, the operating conditions of the hot rolling line, and the like
  • the cooling history management unit 22 manages the position of the strip M and the cooling history based on the segment S.
  • a segment S indicates one section when the strip M is divided into imaginary lengths in the transport direction.
  • the control (knowing) of the position of each segment S passing through the cooling facility 12 is based on the speed of the strip M at the delivery side of the rolling mill (eg, the finishing mill 11). This speed may be calculated using the roll rotation speed of the rolling mill or may be measured directly.
  • the cooling history of each segment S passing through the cooling facility 12 includes the actual speed of the segment S at each position of the cooling bank and the history of each water injection amount in the cooling bank.
  • the cooling history management unit 22 also determines the recalculation position of the feedback calculation (FB calculation) for each segment S.
  • the recalculation position is the position for recalculating each water injection amount in the FB bank (that is, the position for re-executing the FB calculation). Re-performing the FF calculation will be described later. Here, first, the recalculation position will be described.
  • FIG. 3 is a diagram explaining the recalculated positions.
  • FIG. 3 shows the recalculated position SP of the #N-1 cooling bank. This recalculated position SP is positioned upstream (upstream of the rolling line) within the ROT 10 by a distance D2 corresponding to the dead time from the position of the #N-1 cooling bank. The dead time corresponds to the valve response delay of the #N-1 cooling bank. Note that FIG. 3 shows the distance D1 next to the distance D2. The distance D1 is the distance from the location of the #N-1 cooling bank to the CT location.
  • the FF calculator 23 calculates a predicted outlet temperature value T CT CAL (i) indicating the predicted temperature at the CT position of this segment Si. .
  • Calculation of the output-side temperature prediction value T CT CAL (i) is performed using, for example, equations (3) and (4).
  • Other variables are basically the same as the variables in formulas (1) and (2).
  • the FF calculation unit 23 also changes each water injection amount in the FF bank so that the difference between the output side temperature predicted value T CT CAL (i) and the output side temperature target value T CT AIM (i) becomes small.
  • each water injection amount is determined within the range of this cooling pattern so as to maintain the cooling pattern.
  • FF control is performed.
  • Valve response delay is considered in FF control. Specifically, opening and closing operations of the valves of the cooling bank are started before the segment Si reaches the cooling bank whose water injection amount is changed in time for cooling based on the changed water injection amount.
  • the recalculator 24 calculates the actual temperature drop value dT actcal from the FDT position to the recalculated position SP and the predicted temperature drop value dT actcal from the recalculated position SP to the CT position. , and recalculate the outlet temperature predicted value T CT CAL (i) at the CT position of the segment Si.
  • the actual temperature drop value dT actcal is calculated based on the cooling history.
  • the predicted temperature drop dT is calculated based on the predicted speed of the strip M and the amount of each water injection at the FB bank. Recalculation of the output-side temperature prediction value T CT CAL (i) is performed using, for example, equations (5) to (7).
  • the FB calculator 25 performs FB calculation.
  • the difference between the delivery side temperature actual value T CT ACT indicating the actual temperature of the segment Si at the CT position and the delivery side temperature target value T CT AIM is calculated.
  • the Smith method is also used to compensate for the temperature change of the segment Si associated with the delay due to the transportation time from each position of the FB bank to the CT position and the response delay of the FB bank. This FB calculation will be described with reference to FIG.
  • FIG. 4 is a control block diagram related to FB control performed by the control device 20. As shown in FIG. FIG. 4 depicts a feedback controller 26 and a controlled object 27 .
  • Feedback controller 26 includes a PID controller GC and a Smith compensator 28 .
  • the control target 27 is composed of the target plant GP , the transport delay e -D1s , and the valve response delay e -D2s ("s" is the Laplace operator).
  • the transport delay e -D1s indicates that the distance D1 from each position of the FB bank to the CT position is delayed by the time for transporting the segment Si.
  • the valve response delay e -D2s indicates that the response of the FB bank is delayed by the dead time.
  • the Smith compensator 28 is composed of a target plant model GPM, a transport delay model e-D1Ms , and a valve response delay model e -D2Ms .
  • the transport delay model e -D1Ms is a model for calculating the temperature correction value of the segment Si associated with the transport time delay from each position of the FB bank to the CT position.
  • the valve response delay model e -D2MS is a model for calculating the temperature correction value of the segment Si associated with the response delay of the FB bank.
  • the PID controller 26a is input with the temperature difference ⁇ TE shown in Equation (8).
  • the variables shown in equation (8) are as follows. r: Predicted temperature at the CT position of the strip M obtained in the preset calculation y: Actual temperature at the CT position of the strip M y M1 : The segment Si calculated when the segment Si reaches the recalculated position SP Predicted temperature y M22 at the CT position of: y M1 calculated when the segment Si reaches the recalculated position SP and recorded in memory after this calculation and when the segment Si reaches the CT position y M1 read from memory
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of control timing of temperature control performed by the control device 20.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of temperature control processing performed by the control device 20 .
  • FIG. 5(i) depicts the situation of the ROT 10 before the start of FB control. As shown in FIG. 5(i), the segment S1 that has passed the FDT position advances through the ROT 10 and reaches the recalculated position SP. The recalculated position SP shown in FIG. 5(i) is based on the position of the #N-1 cooling bank.
  • the routine shown in FIG. 6 is executed each time the segment Si (1 ⁇ i ⁇ m) reaches the recalculation position SP.
  • a counter Itr is set to zero (step S10).
  • the counter Itr is used for the convergence calculation performed in the processes after step S14.
  • the output side temperature predicted value T CT CAL (i) is calculated (recalculated) (step S11).
  • the calculation (recalculation) of the output-side temperature prediction value T CT CAL (i) is performed using, for example, equations (5) to (7).
  • the output-side temperature predicted value T CT CAL (i) calculated in the process of step S11 is stored in memory as the predicted temperature yM1(i).
  • step S12 it is determined whether or not the segment Si exists at the CT position (step S12).
  • the processing of step S12 is performed to determine whether or not to start the FB control. Whether or not the segment Si exists at the CT position is determined, for example, based on the actual temperature of the strip M measured by the outlet thermometer 14 .
  • FIG. 5(ii) depicts the situation of the ROT 10 during execution of FB control.
  • FIG. 5(ii) depicts a segment Sj (1 ⁇ j ⁇ m) present at the CT position and a segment Sk (1 ⁇ k ⁇ m) present at the recalculation position SP.
  • the execution of the FB control for the segment Sk when the distal end reaches the CT position is delayed by a predetermined time (for example, several seconds) and started.
  • the temperature difference ⁇ T E is calculated using the above equation (8), and the water injection amount in the FB bank #N-1 is changed based on this temperature difference ⁇ T E.
  • the temperature difference ⁇ T E when the segment Sk reaches the recalculated position SP is obtained by substituting the predicted temperatures y M1 and y M22 calculated using the equations (9) and (10) into the above equation (8). It is calculated by
  • y M1 [j] is used as the predicted temperature y M22 in equation (9) is as follows. That is, as described in the explanation of formula (8), the predicted temperature yM22 shown in formula (8) is calculated by calculating the transport delay and the valve response delay when the segment Si reaches the recalculated position SP. It is the predicted temperature at the CT position of the considered segment Si. However, this predicted temperature is equal to the predicted temperature at the CT position of the segment Sj calculated when the segment Sj reaches the recalculated position SP. Therefore, y M1 [j] is used for the predicted temperature y M22 in equation (9).
  • Equation (10) The predicted temperature y M1 [k] shown in Equation (10) is calculated based on Equation (5) above (where "i” in Equation (5) is read as “k”).
  • step S13 is repeatedly executed while it is determined that the segment Si exists at the recalculated position SP.
  • FIG. 5(iii) depicts the situation when the segment Sm (the tailmost segment Si) reaches the recalculation position SP. After the segment Sm passes through the recalculated position SP, the processing of the routine shown in FIG. 6 ends.
  • step S12 when it is determined that the segment Si does not exist at the CT position, the processes after step S14 are executed.
  • the processing after step S14 is temperature control before the start of FB control.
  • step S14 it is determined whether or not the absolute value of the difference between the output side temperature predicted value T CT CAL (i) calculated in the process of step S11 and the output side temperature target value T CT AIM is smaller than the threshold value ⁇ T tol . be done.
  • the threshold ⁇ T tol is the temperature difference that requires a change in the amount of water injected in the FB bank, and is set in advance.
  • step S14 if it is determined that the absolute value is equal to or greater than the threshold value ⁇ T tol , is the sign of the difference between the output side temperature predicted value T CT CAL (i) and the output side temperature target value T CT AIM negative? It is determined whether or not (step S15). The fact that this sign is negative means that the output side temperature predicted value T CT CAL (i) is lower than the output side temperature target value T CT AIM . Conversely, a positive sign means that the predicted outlet temperature value T CT CAL (i) is higher than the target outlet temperature value T CT AIM .
  • step S16 the amount of water injected in the FB bank is reduced. Specifically, the amount of injected water is decreased by closing one of the valves of the FB bank. On the other hand, if it is determined that the sign is positive, the amount of water injected into the FB bank is increased (step S17). Specifically, the increase in the amount of injected water is performed by opening one of the valves of the FB bank.
  • step S18 the output side temperature predicted value T CT CAL (i) is calculated (recalculated again) (step S18).
  • the contents of the process of step S18 are basically the same as the process of step S12.
  • the output-side temperature predicted value T CT CAL (i) calculated in the process of step S18 is stored in the memory as predicted temperature yM1(i).
  • step S19 it is determined whether or not the counter Itr is below the threshold value Itr max (step S19).
  • the threshold Itr max is the upper limit of the number of repetitions of the processes of steps S14 to S18, and is set in advance.
  • the threshold value Itr max is the length of the segment S(i), the length of the segment S(i), and the It is set in consideration of the actual speed, the calculation processing speed of the processor, and the like.
  • step S19 When it is determined in the process of step S19 that the counter Itr exceeds the threshold value Itr max , the process of the routine shown in FIG. 6 ends. If it is determined otherwise, the process returns to step S14.
  • FIG. 7 is a diagram showing the configuration of a comparative example of the control system according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a control block diagram related to FB control performed by the control device in this comparative example. 7 corresponds to FIG. 2, and FIG. 8 corresponds to FIG.
  • control device 30 differs from that of the control device 20 shown in FIG. Specifically, the control device 30 differs from the control device 20 in that the recalculation unit 24 is not provided.
  • the recalculation unit 24 calculates the delivery side based on the actual temperature drop value dT actcal from the FDT position to the recalculated position SP and the predicted temperature drop value dT from the recalculated position SP to the CT position. Recalculate the temperature estimate T CT CAL (i).
  • the control device 30 does not include the recalculation unit 24 . Therefore, in the control device 30, in the FB control of each water injection amount in the FB bank, the output side temperature actual value T CT ACT indicating the actual temperature of the segment Si at the CT position and the output side temperature target value T CT AIM We can only do FB calculations based on differences.
  • the output side temperature predicted value T CT CAL (i) is recalculated at the recalculation position SP. Further, the recalculated output side temperature prediction value T CT CAL (i) is taken into account in the temperature difference ⁇ T E input to the PID controller 26a. Therefore, it is possible to provide temperature control stability for various rolling speeds.
  • FIG. 8 corresponds to a control block diagram related to the FB control of each water injection amount in the FB bank performed by the control device 30 in this case.
  • the controlled object 27 does not include the valve response delay e -D2S .
  • the Smith compensator 28 does not have a valve response lag model e -D2MS . Therefore, in the comparative example shown in FIG. 8, the valve response delay is not considered in the temperature difference ⁇ T E input to the PID controller 26a.
  • the temperature difference ⁇ TE takes into account both the transport delay and the valve response delay, so it is possible to improve the stability of temperature control for various rolling speeds.
  • the transport time is 2.0s or 1.0s.
  • the valve response delay is generally about 2 to 2.5 seconds, the valve response delay cannot be ignored.
  • the conveying speed of the strip M tends to increase as the plate thickness becomes smaller, and the conveying speed increases from 2.0 m/s at a plate thickness of 20 mm to 20 m/s at a plate thickness of 1.2 mm. Therefore, especially when thin products are rolled, the effect of valve response delay becomes large.
  • FB control is performed in consideration of the recalculated output side temperature predicted value T CT CAL (i), the transport delay, and the valve response delay. Therefore, it becomes possible to control the actual temperature of the segment Si to the target temperature. Further, according to the first embodiment, about one or two FB banks are set on the downstream side in the ROT 10 (downstream side of the rolling line). Therefore, it is possible to control the actual temperature of the segment Si to the target temperature while complying with the cooling pattern in the FF bank set on the upstream side (upstream side of the rolling line) in the ROT 10 .
  • Second Embodiment According to the FB control of the first embodiment, it is possible to control the actual temperature of the segment Si to the target temperature even when the speed of the rolled material changes. However, since the FB bank has a limited number of valves, there is a limit to how much water can be injected. Therefore, in the second embodiment, the water injection in the FB bank is switched to the water injection in the FF bank before the water injection amount in the FB bank reaches the maximum water injection amount or the minimum water injection amount.
  • FIG. 9 is a diagram explaining the outline of the control when the water injection amount in the FB bank approaches the maximum water injection amount (MAX).
  • the #N-1 cooling bank As shown in FIG. 9(i), cooling water is supplied from a total of six valves in the #N-1 cooling bank.
  • FIG. 9(i) shows the situation immediately after the two upper and lower valves located on the upstream side of the rolling line are further opened in the situation where a total of four valves of the #N-1 cooling bank were open. showing.
  • the total number of valves in the #N-1 cooling bank is, for example, 8, the situation shown in FIG.
  • cooling water is not supplied to the cooling bank #h (1 ⁇ h ⁇ N-2) as the FF bank (that is, air cooling).
  • water is injected from a total of four valves in the #N-1 cooling bank, and water is injected from a total of two valves in the #h cooling bank. Switch to water injection. If this transfer cannot be covered by water injection from #h cooling bank alone, water injection from #N-1 cooling bank with #h cooling bank and other cooling banks while observing the cooling pattern. You can share. For example, if the cooling pattern is pre-cooling, water injection in the #N ⁇ 1 cooling bank may be shared by the #h and #h+1 cooling banks in order to comply with this cooling pattern.
  • Water injection in the #h cooling bank accompanying the transfer is started before the segment Si to which the transferred water injection is performed (hereinafter also referred to as “target segment TSi”) reaches the position of the #h cooling bank. . Water injection at #h cooling bank is also initiated to account for valve response delay.
  • FIG. 10 is a diagram explaining the outline of the control when the water injection amount in the FB bank approaches the minimum water injection amount (MIN). Similar to FIG. 9, in FIG. 10 as well, attention is paid to the #N-1 cooling bank as the FB bank. As shown in FIG. 10(i), cooling water is supplied from a total of two valves in the #N-1 cooling bank. FIG. 10(i) shows the situation immediately after two upper and lower valves located on the upstream side of the rolling line are closed in a situation where a total of four valves of the #N-1 cooling bank are open. ing. Therefore, in the situation shown in FIG. 10(i), it can be said that the water injection amount at the FB bank is approaching the minimum water injection amount. On the other hand, cooling water is supplied from a total of four valves to the cooling bank #h as the FF bank.
  • water injection to the #N-1 cooling bank will follow the cooling pattern while observing the #h cooling bank and the other cooling banks.
  • the stop of water injection in the #N-1 cooling bank may be shared by the #h-1 and #h cooling banks.
  • Water injection at the #h cooling bank accompanying the transfer is stopped before the target segment TSi reaches the position of the #h cooling bank.
  • the cessation of water injection in the #h cooling bank is also made to account for the valve response delay.
  • the injection of water from the two valves of the #N ⁇ 1 cooling bank accompanying the transfer is performed before the target segment TSi reaches the position of the #N ⁇ 1 cooling bank. . Water injection is performed earlier by the valve response delay so that the target segment TSi is sprayed with cooling water.
  • Whether or not to perform water injection is determined based on, for example, the following conditions (11) and (12) regarding the upper limit side threshold corresponding to the maximum water injection amount or the lower limit side threshold corresponding to the minimum water injection amount. If the condition (11) or (12) is satisfied, water injection is switched.
  • the meanings of the values on both sides of conditions (11) and (12) are as follows. ⁇ FB UP : Adjustment coefficient for upper threshold value ⁇ FB LW : Adjustment coefficient for lower threshold value N FB AVA : Total number of usable valves N FB ON : Total number of valves currently open
  • FIGS. 11 to 13 are flowcharts showing examples of temperature control processing performed by the controller 20 in the second embodiment. The flowcharts shown in FIGS. 11 to 13 are executed as part of the process of step S13 shown in FIG. 6, for example.
  • step S20 it is first determined whether or not condition (11) is satisfied. Satisfaction of condition (11) means that the water injection amount in the FB bank is approaching the maximum water injection amount. In this case, the processing of the routine shown in FIG. 12 is executed. On the other hand, if it is determined that the condition (11) is not satisfied, it is determined whether or not the condition (12) is satisfied (step S21). Satisfaction of condition (12) means that the water injection amount in the FB bank is approaching the minimum water injection amount. In this case, the processing of the routine shown in FIG. 13 is executed.
  • the case number Nmm is set (step S30).
  • the case number Nmm is a serial number for storing the results of the processing of steps S31 to S33 in memory (the initial value of Nmm is 1).
  • an initial value N CH_FF INI of the valve change number N CH_FF of the FF bank and an initial value N CH_FB INI of the valve change number N CH_FB of the FB bank are set.
  • N CH_FF INI and N CH_FB INI are represented by equations (13) and (14). Note that the change numbers N CH_FB and N CH_FF can be appropriately changed as adjustment terms.
  • the upper limit N CH_FF MAX_Inc of the change number N CH_FF when increasing the number of valves in the FF bank is the number of currently usable closed valves (that is, valves that can be changed to an open state by transfer) according to the cooling pattern. is set.
  • the valve of the FF bank to be transferred (hereinafter also referred to as "transfer valve”) is further determined according to the cooling pattern.
  • the transfer valve is the most upstream valve in the ROT 10 among the currently usable closed valves of the FF bank (that is, the valve of the FF bank closest to the inlet side of the cooling equipment 12).
  • the number of changes N CH_FB is 2 or more
  • the 2 or more valves of the FF bank to be transferred correspond to the transfer valves.
  • the target segment TSi is determined (step S31).
  • step S31 in order to perform early transfer, when the amount of injected water changes by opening the transfer valve, the segment Si that first passes through the position of this transfer valve is predicted. This segment Si is set as the target segment TSi.
  • the time required for the prediction calculation of the target segment TSi hardly affects the temperature change of the target segment TSi. Also, in this prediction calculation, the time required to transport the target segment TSi is calculated from the predicted speed of the strip M. FIG. This predicted speed is calculated based on the actual speed value of the strip M, the operational status of the hot rolling line, etc., and is repeatedly corrected as necessary.
  • a predicted outlet temperature value T CT CAL (Nmm) indicating the predicted temperature at the CT position of the target segment TSi is calculated (step S32).
  • Calculation of the output-side temperature predicted value T CT CAL (Nmm) is performed using, for example, formulas (5) to (7) (where "segment Si" in formulas (5) to (7) is replaced with "target segment TSi ”).
  • step S33 the absolute value of the difference between the output-side temperature predicted value T CT CAL (Nmm) calculated in the process of step S32 and the target output-side temperature value T CT AIM is smaller than the threshold ⁇ T tol . It is determined whether or not (step S33).
  • the processing of step S33 is basically the same as the processing of step S14 shown in FIG.
  • step S33 if it is determined that the absolute value is equal to or greater than the threshold value ⁇ T tol , the results of the processing of steps S31 to S33 are saved (step S34). Subsequently, it is determined whether or not the sign of the difference between the output-side temperature predicted value T CT CAL (Nmm) and the output-side temperature target value T CT AIM is negative (step S35). The processing of step S35 is the same as the processing of step S15 shown in FIG.
  • a negative sign of the difference means that the predicted outlet temperature value T CT CAL (Nmm) is lower than the target outlet temperature value T CT AIM . Therefore, if the sign is determined to be negative, the number of open valves in the FB bank is reduced by one (number of changes N CH_FB ⁇ number of changes N CH_FB ⁇ 1) (step S36). As a result, the amount of water injected into the FB bank is reduced, so the output-side temperature prediction value T CT CAL (Nmm) increases.
  • a positive sign of the difference means that the predicted outlet temperature value T CT CAL (Nmm) is higher than the target outlet temperature value T CT AIM . Therefore, it is conceivable to increase the number of open valves that the FB bank has, but the amount of injected water in the FB bank is approaching the maximum amount of injected water. Therefore, if it is determined that the sign is positive, the number of transfer valves (valves that switch from the closed state to the open state) in the transfer bank is increased by one (number of changes N CH_FF ⁇ number of changes N CH_FF +1) (step S37). ). As a result, the amount of water injected into the transfer bank increases, so the output-side temperature prediction value T CT CAL (Nmm) decreases.
  • step S38 it is determined whether or not the number of changes N CH_FB or N CH_FF has reached the upper limit.
  • the process of step S38 is performed depending on whether condition (15) or (16) is satisfied.
  • abs(N CH_FB ) shown in Equation (15) is the absolute value of the number of changes N CH_FB
  • abs(N CH_FF ) shown in Equation (16) is the absolute value of the number of changes N CH_FF .
  • step S38 if it is determined that the number of changes N CH_FB or N CH_FF has not reached the upper limit, the case number Nmm is increased by 1 and the process returns to step S31 (Nmm ⁇ Nmm+1). That is, the processes of steps S31 to S38 are repeatedly executed while increasing the case number Nmm until a positive determination result is obtained in the process of step S33.
  • step S39 If it is determined in the process of step S38 that the number of changes N CH_FB or N CH_FF has reached the upper limit, an optimum combination of case number Nmm and target segment TSi is selected (step S39).
  • the optimum combination is the highest absolute value of the difference between the output-side temperature predicted value T CT CAL (N mm) and the output-side temperature target value T CT AIM among the case numbers N mm stored in the memory by the process of step S34. This is done by choosing a small case number Nmm.
  • step S40 the case number Nmm is set (step S40).
  • initial values N CH_FF INI and N CH_FB INI are represented by equations (17) and (18).
  • the upper limit N CH_FF MAX_Dec of the change number N CH_FF when reducing the number of valves in the FF bank is the number of currently usable open valves (that is, valves that can be changed to the closed state by transfer) according to the cooling pattern. is set.
  • a transfer valve is further determined according to the cooling pattern.
  • the transfer valve is the most downstream valve (that is, the valve of the FF bank closest to the output side of the cooling equipment 12) among the currently usable open valves of the FF bank. If the number of changes N CH_FB is 2 or more, the 2 or more valves in the transfer bank correspond to the transfer valves.
  • step S41 the target segment TSi is determined (step S41).
  • the segment Si that first passes through the position of this transfer valve is predicted. This segment Si is set as the target segment TSi.
  • steps S42 to S45 are performed.
  • the contents of the processing of steps S42 and S43 are the same as those of steps S32 to S35 shown in FIG.
  • step S45 the fact that the sign of the difference is negative means that the output side temperature predicted value T CT CAL (Nmm) is lower than the output side temperature target value T CT AIM . Therefore, it is conceivable to increase the number of closed valves that the FB bank has, but the amount of injected water in the FB bank is approaching the minimum amount of injected water. Therefore, when it is determined that the sign of the difference is negative, the number of transfer valves (valves that switch from the open state to the closed state) in the FF bank is increased by one (number of changes N CH_FF ⁇ number of changes N CH_FF +1) (step S46). As a result, the amount of water injected into the transfer bank is reduced, so the output-side temperature prediction value T CT CAL (Nmm) increases.
  • the fact that the sign of the difference is positive means that the output side temperature predicted value T CT CAL (Nmm) is higher than the output side temperature target value T CT AIM . Therefore, when it is determined that the sign of the difference is positive, the number of open valves in the FB bank is increased by one (number of changes N CH_FB ⁇ number of changes N CH_FB +1) (step S47). As a result, the amount of water injected into the FB bank increases, so the output-side temperature predicted value T CT CAL (Nmm) decreases.
  • step S48 it is determined whether or not the number of changes N CH_FB or N CH_FF has reached the upper limit. The processing of step S48 is performed depending on whether condition (19) or (20) is satisfied.
  • step S48 if it is determined that the number of changes N CH_FB or N CH_FF has not reached the upper limit, the case number Nmm is increased by 1 and the process returns to step S41 (Nmm ⁇ Nmm+1). That is, the processes of steps S41 to S48 are repeatedly executed while increasing the case number Nmm until a positive determination result is obtained in the process of step S43.
  • step S49 If it is determined in the process of step S48 that the number of changes N CH_FB or N CH_FF has reached the upper limit, an optimum combination of case number Nmm and target segment TSi is selected (step S49).
  • the contents of the processing of step S49 are the same as those of step S39 shown in FIG.

Abstract

プリセット計算と、冷却履歴管理と、フィードフォワード計算と、フィードバック計算とが行われる。プリセット計算では、複数の冷却バンクがフィードフォワードバンク又はフィードバックバンクに設定される。プリセット計算では、また、これらのバンクでの各注水量が計算される。冷却履歴管理では、フィードバック計算を再実施するための再計算位置が設定される。フィードバック計算では、再計算位置にセグメントが到達した場合、フィードバックバンクの位置から出側温度計の位置までの搬送時間による遅れと、フィードバックバンクの応答遅れとを補償するための温度補正値が計算される。フィードバック計算では、また、出側温度目標値と、セグメントごとに計算した出側温度実績値と、再計算された出側温度予測値と、温度補正値と、に基づいて、プリセット計算において計算されたフィードバックバンクでの各注水量がセグメントごとに変更される。

Description

冷却装置の制御装置
　本発明は、圧延ラインにおいて圧延材を冷却する冷却装置を制御する装置に関する。
　熱間圧延における品質制御には、製品の寸法制御と圧延材の温度制御がある。寸法制御としては、板厚制御、板幅制御、平坦度制御などが例示される。温度制御としては、仕上圧延機出側温度制御、巻取温度制御などが例示される。仕上圧延機出側温度制御は、仕上圧延機の出側における圧延材の温度を制御する温度制御である。巻取温度制御は、巻取機の入側における圧延材の温度を制御する温度制御である。
　巻取温度制御は、一般に、圧延ラインに設けられた複数の冷却バンクを用いて行われる。複数の冷却バンクは、全体として１つの冷却設備を構成する。巻取温度制御では、例えば、プリセット計算、フィードフォワード制御及びフィードバック制御が行われる。以下、説明の便宜上、フィードフォワードを「ＦＦ」とも称し、フィードバックを「ＦＢ」とも称す。
　プリセット計算は、冷却開始前に行われる。プリセット計算では、例えば、制御目標（目標温度）が与えられ、冷却設備による冷却後の圧延材の温度がこの目標温度になるように複数の冷却バンクでの各注水量が決定される。ＦＦ制御は、冷却設備による冷却動作の開始後、冷却対象の圧延材（以下、「ストリップ」とも称す。）の温度などを計測することにより行われる。ＦＦ制御では、例えば、計測された実績値に基づいて、プリセット計算時の注水量が変更される。ＦＢ制御は、冷却設備の出側におけるストリップの温度を計測することにより行われる。ＦＢ制御では、例えば、計測された温度実績値に基づいて、プリセット計算時の注水量が変更される。
　特許文献１は、複数の冷却バンクを、注水を行う水冷バンクと注水を行わない空冷バンクとに分けて、ストリップの搬送方向における水冷バンクの全長を示す「冷却長」をセグメントごとに変更する第１実施形態を開示する。第１実施形態において、「冷却長」の変更は、プリセット計算時に予測したストリップの速度と実際の速度のずれから生じる温度の変化を補償するために行われる。尚、セグメントとは、搬送方向においてストリップを仮想的な長さで区切ったときの一区間を指す。
　第１実施形態では、また、水冷バンクの一部においてＦＢ制御が行われる。このＦＢ制御では、冷却設備による冷却後の圧延材の実績温度と目標温度の温度差に基づいて、ＦＢ制御が行われる水冷バンクでの各注水量が変更される。第１実施形態では、更に、ＦＢ制御が行われる水冷バンクの位置から冷却設備の出側の位置までのストリップの搬送によるむだ時間の補償機能が言及されている。
　特許文献１は、また、水冷バンクの一部を「ＦＦ制御用の冷却バンク」（以下、「ＦＦバンク」とも称す。）に割り当て、このＦＦバンクでの注水量をセグメントごとにＦＦ制御する第２実施形態を開示する。この第２実施形態では、ＦＦバンクの応答遅れのむだ時間に相当する距離だけ上流の位置において上記温度差が計算される。ＦＦ制御では、この温度差に基づいて、ＦＦバンクでの注水量が変更される。尚、第２実施形態では、第１実施形態の構成と共通する構成の説明が省略されている。そのため、第２実施形態でも水冷バンクの一部においてＦＢ制御が行われていると考えられる。第２実施形態において、ＦＢ制御が行われる水冷バンクは、「ＦＢ制御用の冷却バンク」（以下、「ＦＢバンク」とも称す。）に該当すると言える。
日本特開２００４－３４１２２号公報
　特許文献１の第２実施形態では、ＦＦバンクの位置が特定されていない。また、この第２実施形態では、ＦＢバンク以外の水冷バンクが全てＦＦバンクであるのか、それとも、ＦＢバンク以外の水冷バンクの一部がＦＦバンクであるのかが不明である。そこで、まず、ＦＢバンク以外の水冷バンクが全てＦＦバンクである場合を検討する。ＦＦバンクの位置が圧延ラインの上流側に位置する場合を考える。この場合は、温度差が小さいことが予想される。そうすると、プリセット計算時の注水量をこの位置でわざわざ変更するメリットが小さい。そこで、今度は、ＦＦバンクの位置が圧延ラインの下流側に位置する場合を考える。ただし、この場合は、冷却設備における冷却パターン（冷却ルール）を保つ観点から次の問題がある。
　冷却パターンは、冷却設備による冷却後のストリップの材質に大きな影響を与えることから、ストリップの冷却において重要な要素である。冷却パターンとしては、前段冷却及び後段冷却が例示される。前段冷却では、圧延ラインの上流側に位置する冷却バンクでの注水量が多く、圧延ラインの下流側に向かうほど冷却バンクでの注水量が少なくなる。反対に、後段冷却では、圧延ラインの下流側に位置する冷却バンクでの注水量が多く、圧延ラインの上流側に向かうほど冷却バンクでの注水量が少なくなる。前段冷却では、高温状態のストリップが急速に冷却される。そのため、圧延材の化学成分にも依存するが、前段冷却によれば、強度は高いが加工しにくい材料となる場合がある。後段冷却では、ストリップの温度が下がってから水冷される。そのため、後段冷却によれば、強度はあまり高くないが加工しやすい粘り気のある材料となる。
　特許文献１の第２実施形態では、前段冷却が行われるとの説明がある。しかし、前段冷却が行われる場合に、圧延ラインの下流側に位置するＦＦバンクにおいてＦＦ制御が行われると、ＦＦバンクでの注水量が増加されることで冷却パターンが崩れてしまう。この問題は、ＦＢバンク以外の水冷バンクが全てＦＦバンクの場合だけでなく、ＦＢバンク以外の水冷バンクの一部がＦＦバンクの場合にも当てはまる。後者の場合には、この問題は顕著となる。何故なら、後者の場合は、ＦＦバンク、ＦＢバンク及びその他の水冷バンクから別々に注水が行われるためである。このように、冷却設備による冷却後のストリップの材質を所望のものにするには、冷却パターンを崩さないことが求められる。故に、ＦＦバンクでの注水量の変更には制約があると言える。従って、ＦＦバンクにおける冷却パターンを保ちながら冷却設備の出側におけるストリップの実績温度を目標温度に制御するための改良が望まれる。
　本発明の１つの目的は、ＦＦバンクにおける冷却パターンを保ちながら、冷却設備の出側におけるストリップの実績温度を目標温度に制御することが可能な技術を提供することにある。
　本発明は、圧延ラインに設けられて複数の冷却バンクによって圧延材を冷却する冷却装置の制御装置であり、次の特徴を有する。
　前記制御装置は、前記冷却装置の出側に設けられた出側温度計の位置での前記圧延材の目標温度を示す出側温度目標値が、前記出側温度計により計測される前記圧延材の実績温度を示す出側温度実績値と一致するように、前記複数の冷却バンクでの各注水量を制御するように構成されている。
　前記制御装置は、前記複数の冷却バンクでの各注水量の制御において、プリセット計算と、冷却履歴管理と、フィードフォワード計算と、フィードバック計算と、を行う。
　前記制御装置は、前記プリセット計算において、
　前記複数の冷却バンクを、注水量のフィードフォワード制御を行うためのフィードフォワードバンク、又は注水量のフィードバック制御を行うためのフィードバックバンクに設定する。前記フィードバックバンクは、前記圧延材に応じて前記圧延ラインの下流側から順に割り当てられる少なくとも１基の冷却バンクであり、前記フィードフォワードバンクは残りの冷却バンクである。
　前記制御装置は、前記プリセット計算において、更に、
　前記出側温度計の位置での前記圧延材の予測温度を示す出側温度予測値を計算し、
　前記出側温度予測値が前記出側温度目標値と一致するように前記複数の冷却バンクでの各注水量を計算する。
　前記制御装置は、前記冷却履歴管理において、
　前記圧延材を搬送方向において仮想的な長さに区切ったときの一区間を示すセグメントごとに、前記圧延材の位置を把握し、
　前記複数の冷却バンクの各位置での前記圧延材の実績速度と、前記複数の冷却バンクでの各注水量の履歴と、を含む冷却履歴をセグメントごとに記憶する。
　前記制御装置は、前記フィードフォワード計算において、
　前記冷却装置の入側に設けられた入側温度計の位置での前記圧延材の実績温度を示す入側温度実績値と、前記入側温度計の位置での前記圧延材の速度と、に基づいて、前記出側温度予測値をセグメントごとに計算し、
　前記出側温度目標値と、セグメントごとに計算した前記出側温度予測値との差に基づいて、前記プリセット計算において計算された前記フィードフォワードバンクでの各注水量を変更する。
　前記制御装置は、前記フィードバック計算において、前記出側温度計の位置での前記圧延材の実績温度を示す出側温度実績値と、前記出側温度目標値との差をセグメントごとに計算する。
　前記制御装置は、前記冷却履歴管理において、更に、前記フィードバック計算を再実施するための再計算位置を設定する。前記再計算位置は、前記フィードバックバンクの応答遅れに相当する距離だけ前記フィードバックバンクの位置よりも前記圧延ラインの上流側に位置する。
　前記制御装置は、更に、前記再計算位置にセグメントが到達した場合、前記冷却履歴に基づいて、前記再計算位置に到達したセグメントについての前記出側温度予測値の再計算を行う。
　前記制御装置は、前記フィードバック計算において、更に、
　前記再計算位置にセグメントが到達した場合、前記フィードバックバンクの位置から前記出側温度計の位置までの搬送時間による遅れと、前記フィードバックバンクの応答遅れとを補償するための温度補正値を計算し、
　前記出側温度目標値と、セグメントごとに計算した前記出側温度実績値と、再計算された前記出側温度予測値と、前記温度補正値と、に基づいて、前記プリセット計算において計算された前記フィードバックバンクでの各注水量をセグメントごとに変更する。
　前記制御装置は、次の特徴を更に有していてもよい。
　前記制御装置は、更に、前記圧延材の予測速度の計算を行うように構成されている。
　前記制御装置は、前記再計算において、
　前記入側温度計の位置から前記再計算位置までの前記冷却履歴に基づいて、前記入側温度計の位置から前記再計算位置まで搬送された前記圧延材の温度降下実績値をセグメントごとに計算し、
　前記予測速度と、前記プリセット計算により得られた前記複数の冷却バンクでの各注水量と、に基づいて、前記再計算位置から前記出側温度計の位置までの前記圧延材の温度降下予測値をセグメントごとに計算し、
　前記温度降下実績値と、前記温度降下予測値とに基づいて、前記出側温度予測値を計算する。
　前記制御装置は、次の特徴を更に有していてもよい。
　前記フィードフォワードバンクでの各注水量には、所定の冷却パターンが適用される。
　前記制御装置は、前記フィードフォワード計算において、前記所定の冷却パターンの範囲内で前記フィードフォワードバンクでの各注水量を変更する。
　前記制御装置は、次の特徴を更に有していてもよい。
　前記フィードフォワードバンクでの各注水量には、所定の冷却パターンが適用される。
　前記制御装置は、更に、
　前記フィードバックバンクでの注水量が最大注水量又は最小注水量に近づいているか否かの判定を前記フィードバックバンクごとに行い、
　前記フィードバックバンクでの注水量が最大注水量又は最小注水量に近づいていると判定された場合、前記所定の冷却パターンの範囲内で、前記フィードバックバンクでの注水又は注水の停止を前記フィードフォワードバンクに振り替える。
　本発明によれば、冷却履歴管理において、フィードバック計算を再実施するための再計算位置の設定が行われる。この再計算位置は、フィードバックバンクの応答遅れに相当する距離だけフィードバックバンクの位置よりも圧延ラインの上流側に位置する。また、本発明によれば、再計算位置を利用した次のフィードバック計算が行われる。即ち、再計算位置にセグメントが到達した場合、フィードバックバンクの位置から出側温度計の位置までの搬送時間による遅れと、フィードバックバンクの応答遅れとを補償するための温度補正値が計算される。そして、出側温度目標値と、セグメントごとに計算した出側温度実績値と、再計算された出側温度予測値と、温度補正値と、に基づいて、プリセット計算において計算されたフィードバックバンクでの各注水量がセグメントごとに変更される。
　再計算された出側温度予測値が各注水量の変更に考慮されることで、様々な圧延速度に対する温度制御の安定性をもたらすことが可能となる。加えて、温度補正値が各注水量の変更に考慮されることで、搬送時間による遅れと、フィードバックバンクの応答遅れとを補償することが可能となる。そのため、様々な圧延速度に対する温度制御の安定性を高めることも可能となる。従って、冷却設備の出側におけるセグメントの実績温度を目標温度に制御することが可能となる。
　更に、本発明によれば、フィードバックバンクが冷却設備の出側から順に割り当てられる。そのため、フィードフォワードバンクにおける冷却パターンを遵守することも可能となる。故に、フィードフォワードバンクにおける冷却パターンを遵守しながら、冷却設備の出側におけるセグメントの実績温度を目標温度に制御することが可能となる。
本発明の第１実施形態に係る制御装置が適用される圧延ラインの構成例を示す図である。 第１実施形態に係る制御装置の機能構成例を示す図である。 再計算位置を説明する図である。 制御装置が行うＦＢ制御に関連する制御ブロック図である。 制御装置が行う温度制御の制御タイミングの一例を示す図である。 制御装置が行う温度制御の処理例を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る制御装置の比較例の機能構成を示す図である。 比較例において、制御装置が行うＦＢ制御に関連する制御ブロック図である。 ＦＢバンクでの注水量が最大注水量に近づいたときの制御の概要を説明する図である。 ＦＢバンクでの注水量が最小注水量に近づいたときの制御の概要を説明する図である。 第２実施形態において制御装置が行う温度制御の処理例を示すフローチャートである。 第２実施形態において制御装置が行う温度制御の処理例を示すフローチャートである。 第２実施形態において制御装置が行う温度制御の処理例を示すフローチャートである。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る冷却装置の制御装置について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、本発明は、下記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
１．第１実施形態
　まず、図１～８を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る制御装置について説明する。
１－１．圧延ラインの構成例
　図１は、第１実施形態に係る制御装置が適用される圧延ラインの構成例を示す図である。図１には、ランアウトテーブル（以下、「ＲＯＴ」とも称す。）１０の周辺の圧延ラインの構成例が描かれている。ＲＯＴ１０は、仕上圧延機１１による圧延後の圧延材（つまり、ストリップＭ）をコイラー１５に搬送するための設備である。ＲＯＴ１０には、冷却設備１２が設けられている。冷却設備１２は、ストリップＭの搬送方向に並べられたＮ基の冷却バンクを有している。図１に示す番号＃０１～＃Ｎは、これらの冷却バンクを区別するものであり、ＲＯＴ１０内の上流側から順に付されている。尚、本願における「上流」及び「下流」は、ストリップＭの搬送方向を基準とする。
　冷却バンクのそれぞれは、ストリップＭの上面及び下面の少なくとも一方から冷却水を供給する複数のバルブを備えている。ある冷却バンクにおいてバルブを開く個数を変更することで、この冷却バンクでの注水量が変更される。後段の冷却バンク（例えば、＃０２の冷却バンク）のバルブ１本当たりの注水量を、前段の冷却バンク（例えば、＃０１の冷却バンク）のそれに比べて少ない量に設定してもよい。この場合、前段と後段の冷却バンクにおいてバルブを開く個数が同じでも、これらの冷却バンクの間で冷却の度合いに差を付けることが可能となる。尚、冷却バンクが備えるバルブの構成は、開状態と閉状態を切り替えて注水量を変更するものでもよいし、開度を変更することで注水量を連続的に変更するものでもよい。
　ストリップＭは、ＲＯＴ１０上を図１の左側から右側に搬送される。ストリップＭが冷却設備１２を通過する間、ストリップＭは、少なくとも１基の冷却バンクから供給される冷却水によって所望の温度まで冷却される。ストリップＭの実績温度は、少なくとも入側温度計１３及び出側温度計１４において、常時、計測されている。入側温度計１３は、冷却設備１２の入側に設置された温度計である。出側温度計１４は、冷却設備１２の出側に設置された温度計である。冷却設備１２を通過したストリップＭは、コイラー１５によって巻き取られる。
　入側温度計１３は、仕上圧延機１１の出側に位置し、仕上圧延機出側温度計とも呼ばれる。出側温度計１４は、コイラー１５の入側に位置し、巻取温度計とも呼ばれる。以下、説明の便宜上、入側温度計１３の位置を「ＦＤＴ(Finisher Delivery Thermometer)位置」とも称す。出側温度計１４の位置を「ＣＴ（Coiling Thermometer）位置」とも称す。
１－２．制御装置の構成例
　第１実施形態に係る制御装置は、典型的には、少なくとも１つのプロセッサ、少なくとも１つのメモリ、及び、入出力インターフェースを備えるコンピュータから構成される。この制御装置は、製品板厚等の圧延に関する諸元を決定する上位コンピュータに接続されている。この上位コンピュータの機能の一部が制御装置に含まれていてもよい。
　図２は、第１実施形態に係る制御装置の機能構成例を示す図である。図２に示されるように、制御装置２０は、プリセット計算部２１と、冷却履歴管理部２２と、フィードフォワード計算部（ＦＦ計算部）２３と、再計算部２４と、フィードバック計算部（ＦＢ計算部）２５と、を備えている。尚、これらの機能は、制御装置２０のプロセッサがメモリに記憶されている所定のプログラムを実行することにより実現される。
　プリセット計算部２１は、ストリップＭの冷却を開始する前に、上位コンピュータから受け取った操業指令に基づき、冷却バンクの初期注水量をそれぞれ決定する。操業指令には、ストリップＭの出側温度目標値ＴＣＴ ＡＩＭ、冷却パターンなどが含まれる。出側温度目標値ＴＣＴ ＡＩＭは、ＣＴ位置でのストリップＭの目標温度である。冷却パターンとしては、前段冷却及び後段冷却が例示される。これらの例については既に説明したとおりである。
　ストリップＭの先端部から冷却を開始するため、プリセット計算部２１は、ストリップＭが入側温度計１３に到達するよりも前に、冷却バンクの初期設定を決定し、かつ、冷却バンクでの各初期注水量を決定する。初期注水量の決定を行うタイミングは、バルブを開いてから冷却水がストリップに到達するまでの時間である「バルブ応答遅れ」を十分に考慮して決定される。この「バルブ応答遅れ」は、本明細書における「冷却バンクの応答遅れ」と同義である。
　冷却バンクの初期設定では、冷却バンクがＦＦバンク又はＦＢバンクに設定される。第１実施形態では、ＦＦバンクがＲＯＴ１０内の上流側（圧延ラインの上流側）から順に設定され、ＦＢバンクがＲＯＴ１０内の下流側（圧延ラインの下流側）から順に設定される。冷却パターンはＦＦバンクに適用される。冷却パターンを崩さないようにするため、ＦＢバンクの総数は製品の諸元に応じて１～２程度とされる。図２に示される例では、＃Ｎ－１及び＃Ｎの冷却バンクがＦＢバンクに該当し、残りの冷却バンク（つまり、＃０１～＃Ｎ－２の冷却バンク）がＦＦバンクに該当する。
　初期注水量の決定では、まず、ＦＤＴ位置からＣＴ位置までストリップＭが搬送されたときの当該ストリップＭの温度降下予測値ｄＴが計算される。温度降下予測値ｄＴの計算には、ＦＤＴ位置でのストリップＭの予測温度を示す入側温度予測値ＴＦＤＴ ＣＡＬが用いられる。また、この計算の結果に基づいて、ＣＴ位置でのストリップＭの予測温度を示す出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬが計算される。そして、出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬが出側温度目標値ＴＣＴ ＡＩＭと一致するように、初期注水量が決定される。初期注水量の決定に際しては、冷却バンクでの注水量の将来における変更（増加及び減少）を見込んだ値が用いられる。
　出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬの計算は、例えば式（１）及び（２）を用いて行われる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
　式（１）及び（２）の変数は次のとおりである。
　ｔ（ＦＤＴ）：ＦＤＴ位置を通過する時刻［ｓ］
　ｔ（ＣＴ）：ＣＴ位置を通過する時刻［ｓ］
　ｈ：ストリップＭの板厚［ｍ］
　γ（Ｔ（ｔ））：温度Ｔにおける比熱［Ｊ／（ｋｇ・ｄｅｇＣ）］
　Ｔ（ｔ）：時間ｔにおけるストリップＭの温度［ｄｅｇＣ］
　ρ：密度［ｋｇ／ｍ３］
　ｑ（ｖｐｒｅ（ｔ），Ｔ（ｔ），δｐｒｅ（ｔ），・・・）：熱流束［Ｗ／ｍ２］
　ｖｐｒｅ（ｔ）：ストリップＭの予測速度［ｍ／ｓ］
　δｐｒｅ（ｔ）：決定された冷却の種類（注水による水冷又は空冷）［－］
　尚、ストリップＭの予測速度は、冷却設備１２よりも上流側におけるストリップＭの速度実績値、熱間圧延ラインの操業状況などに基づいて計算され、必要に応じて繰り返し修正される。
　冷却履歴管理部２２は、ストリップＭの位置及び冷却履歴をセグメントＳに基づいて管理する。セグメントＳは、ストリップＭを搬送方向において仮想的な長さに区切ったときの一区間を示す。冷却設備１２を通過する各セグメントＳの位置の管理（把握）は、圧延機（例えば、仕上圧延機１１）の出側でのストリップＭの速度に基づいて行われる。この速度は、圧延機のロール回転速度を用いて計算されてもよいし、直接計測されてもよい。冷却設備１２を通過する各セグメントＳの冷却履歴には、冷却バンクの各位置でのセグメントＳの実績速度と、冷却バンクでの各注水量の履歴と、が含まれる。
　冷却履歴管理部２２は、また、フィードバック計算（ＦＢ計算）の再計算位置をセグメントＳごとに決定する。再計算位置は、ＦＢバンクでの各注水量の再計算を行う位置（つまり、ＦＢ計算の再実施の位置）である。ＦＦ計算の再実施については後述される。ここでは、まず、再計算位置について説明する。
　図３は、再計算位置を説明する図である。図３には、＃Ｎ－１の冷却バンクの再計算位置ＳＰが示されている。この再計算位置ＳＰは、＃Ｎ－１の冷却バンクの位置よりも、むだ時間に相当する距離Ｄ２だけＲＯＴ１０内の上流側（圧延ラインの上流側）に位置している。むだ時間は、＃Ｎ－１の冷却バンクのバルブ応答遅れに相当する。尚、図３には、距離Ｄ２の隣に距離Ｄ１が示されている。距離Ｄ１は、＃Ｎ－１の冷却バンクの位置からＣＴ位置までの距離である。
　ＦＦ計算部２３は、ｉ番目（ｉは自然数）のセグメントＳｉがＦＤＴ位置を通過する時、このセグメントＳｉのＣＴ位置での予測温度を示す出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬ（ｉ）を計算する。出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬ（ｉ）の計算は、例えば式（３）及び（４）を用いて行われる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
　式（３）及び（４）に示される変数は次のとおりである。
　ＴＦＤＴ ＡＣＴ（ｉ）：ＦＤＴ位置でのセグメントＳｉの実績温度［ｄｅｇＣ］
　ｔ（ＦＤＴ）（ｉ）：セグメントＳｉがＦＤＴ位置を通過する時間［ｓ］
　ｔ（ＣＴ）：セグメントＳｉがＣＴ位置を通過する時間［ｓ］
　Ｔ（ｔ）（ｉ）：時間ｔにおけるセグメントＳｉの温度［ｄｅｇＣ］
　その他の変数については式（１）及び（２）の変数と基本的に同じである。
　ＦＦ計算部２３は、また、出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬ（ｉ）と出側温度目標値ＴＣＴ ＡＩＭ（ｉ）の差が小さくなるように、ＦＦバンクでの各注水量を変更する。変更に際しては、冷却パターンを維持するようこの冷却パターンの範囲内で各注水量が決定される。各注水量が決定されたら、ＦＦ制御が行われる。ＦＦ制御では、バルブ応答遅れが考慮される。具体的には、変更後の注水量に基づいた冷却に間に合うように、注水量が変更される冷却バンクにセグメントＳｉが到達する前に、この冷却バンクのバルブの開閉操作が開始される。
　再計算部２４は、セグメントＳｉが再計算位置ＳＰに到達したときに、ＦＤＴ位置から再計算位置ＳＰまでの温度降下実績値ｄＴａｃｔｃａｌと、再計算位置ＳＰからＣＴ位置までの温度降下予測値ｄＴと、に基づいて、セグメントＳｉのＣＴ位置での出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬ（ｉ）を再計算する。温度降下実績値ｄＴａｃｔｃａｌは、冷却履歴に基づいて計算される。温度降下予測値ｄＴは、ストリップＭの予測速度と、ＦＢバンクでの各注水量と、に基づいて計算される。出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬ（ｉ）の再計算は、例えば式（５）～（７）を用いて行われる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007
　式（５）～（７）に示される変数は次のとおりである。
　ｔ（ＳＰ）：セグメントＳｉが再計算位置ＳＰを通過する時間［ｓ］
　ｖａｃｔ（ｔ）：セグメントＳｉの実績速度［ｍ／ｓ］
　δａｃｔ（ｔ）：セグメントＳｉの実績として得られた冷却の種類（注水による水冷又は空冷）［－］
　その他の変数については式（１）～（４）の変数と基本的に同じである。
　ＦＢ計算部２５は、ＦＢ計算を行う。ＦＢ計算では、ＣＴ位置でのセグメントＳｉの実績温度を示す出側温度実績値ＴＣＴ ＡＣＴと、出側温度目標値ＴＣＴ ＡＩＭとの差が計算される。ＦＢ計算では、更に、スミス法を利用し、ＦＢバンクの各位置からＣＴ位置までの搬送時間による遅れと、当該ＦＢバンクの応答遅れと、に伴うセグメントＳｉの温度変化が補償される。このＦＢ計算について、図４を参照しながら説明する。
　図４は、制御装置２０が行うＦＢ制御に関連する制御ブロック図である。図４には、フィードバックコントローラ２６と、制御対象２７と、が描かれている。フィードバックコントローラ２６は、ＰＩＤコントローラＧＣと、スミス補償器２８と、を備えている。
　制御対象２７は、対象プラントＧＰと、搬送遅れｅ－Ｄ１ｓと、バルブ応答遅れｅ－Ｄ２ｓと、から構成される（“ｓ”はラプラス演算子）。搬送遅れｅ－Ｄ１ｓは、ＦＢバンクの各位置からＣＴ位置までの距離Ｄ１を、セグメントＳｉを搬送する時間だけ遅れることを示す。バルブ応答遅れｅ－Ｄ２ｓは、ＦＢバンクの応答がむだ時間だけ遅れることを示す。
　スミス補償器２８は、対象プラントモデルＧＰＭと、搬送遅れモデルｅ－Ｄ１Ｍｓと、バルブ応答遅れモデルｅ－Ｄ２Ｍｓと、から構成される。搬送遅れモデルｅ－Ｄ１Ｍｓは、ＦＢバンクの各位置からＣＴ位置までの搬送時間による遅れに伴うセグメントＳｉの温度補正値を計算するためのモデルである。バルブ応答遅れモデルｅ－Ｄ２ＭＳは、ＦＢバンクの応答遅れに伴うセグメントＳｉの温度補正値を計算するためのモデルである。
　ＰＩＤコントローラ２６ａには、式（８）に示す温度差ΔＴＥが入力される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008
　式（８）に示される変数は次のとおりである。
　ｒ：プリセット計算において得られたストリップＭのＣＴ位置での予測温度
　ｙ：ストリップＭのＣＴ位置での実績温度
　ｙＭ１：セグメントＳｉが再計算位置ＳＰに到達したときに計算される、当該セグメントＳｉのＣＴ位置での予測温度
　ｙＭ２２：セグメントＳｉが再計算位置ＳＰに到達したときに計算されたｙＭ１であって、この計算後にメモリに記録され、当該セグメントＳｉがＣＴ位置に到達したときにメモリから読み出されたｙＭ１
１－３．制御装置による温度制御の流れ
　図５及び６を参照しながら、冷却設備１２によるストリップＭの冷却の開始から終了までの制御の流れを説明する。図５は、制御装置２０が行う温度制御の制御タイミングの一例を示す図である。図６は、制御装置２０が行う温度制御の処理例を示すフローチャートである。
　ストリップＭはＲＯＴ１０よりも上流に位置する圧延機において連続で圧延されている。そのため、例えば、ストリップＭの最先端のセグメントＳ１が入側温度計１３を通過した後、ストリップＭの最尾端のセグメントＳｍ（ｍは自然数）が出側温度計１４を通過するまで数分を要する。図５（ｉ）には、ＦＢ制御の開始前のＲＯＴ１０の状況が描かれている。この図５（ｉ）に示されるように、ＦＤＴ位置を通過したセグメントＳ１は、ＲＯＴ１０を進んでいき再計算位置ＳＰに到達する。尚、図５（ｉ）に示される再計算位置ＳＰは、＃Ｎ－１の冷却バンクの位置を基準としたものである。
　セグメントＳｉ（１≦ｉ≦ｍ）が再計算位置ＳＰに到達するたびに、図６に示されるルーチンが実行される。図６に示されるルーチンでは、まず、カウンタＩｔｒがゼロに設定される（ステップＳ１０）。カウンタＩｔｒは、ステップＳ１４以降の処理で行われる収束計算に用いられる。
　ステップＳ１０の処理に続いて、出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬ（ｉ）が計算（再計算）される（ステップＳ１１）。出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬ（ｉ）の計算（再計算）は、例えば式（５）～（７）を用いて行われる。ステップＳ１１の処理で計算された出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬ（ｉ）は、予測温度ｙＭ１（ｉ）としてメモリに保存される。
　ステップＳ１１の処理に続いて、ＣＴ位置にセグメントＳｉが存在するか否かが判定される（ステップＳ１２）。ステップＳ１２の処理は、ＦＢ制御を開始するか否かを判定するために行われる。ＣＴ位置にセグメントＳｉが存在するか否かは、例えば、出側温度計１４において計測されたストリップＭの実績温度に基づいて判定される。
　ステップＳ１２の処理において、ＣＴ位置にセグメントＳｉが存在すると判定された場合、ＦＢ制御が実行される（ステップＳ１３）。図５（ｉｉ）には、ＦＢ制御の実行中のＲＯＴ１０の状況が描かれている。この図５（ｉｉ）には、ＣＴ位置に存在するセグメントＳｊ（１≦ｊ≦ｍ）と、再計算位置ＳＰに存在するセグメントＳｋ（１≦ｋ≦ｍ）と、が描かれている。
　ただし、セグメントＳｋの最先端部の実績温度の計測は安定しないことがある。そのため、この最先端部がＣＴ位置に到達したときのセグメントＳｋに対するＦＢ制御の実行は、この到達から所定時間（例えば、数秒）だけ遅らせて開始される。ＦＢ制御では、上記式（８）を用いて温度差ΔＴＥが計算され、この温度差ΔＴＥに基づいて＃Ｎ－１のＦＢバンクでの注水量が変更される。
　例えば、セグメントＳｋが再計算位置ＳＰに到達したときの温度差ΔＴＥは、式（９）及び（１０）を用いて計算された予測温度ｙＭ１及びｙＭ２２を、上記式（８）に代入することにより計算される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010
　ここで、式（９）において予測温度ｙＭ２２にｙＭ１［ｊ］を用いる理由は次のとおりである。即ち、式（８）の説明で述べたように、式（８）に示した予測温度ｙＭ２２は、セグメントＳｉが再計算位置ＳＰに到達したときに計算される、搬送遅れ及びバルブ応答遅れを考慮した当該セグメントＳｉのＣＴ位置での予測温度である。ただし、この予測温度は、セグメントＳｊが再計算位置ＳＰに到達したときに計算された、当該セグメントＳｊのＣＴ位置での予測温度と等しい。そのため、式（９）では予測温度ｙＭ２２にｙＭ１［ｊ］が用いられている。
　式（１０）に示される予測温度ｙＭ１［ｋ］の計算は、上記式（５）に基づいて行われる（ただし、式（５）の“ｉ”を“ｋ”と読み替える）。
　ステップＳ１３の処理は、再計算位置ＳＰにセグメントＳｉが存在すると判定されている間、繰り返し実行される。図５（ｉｉｉ）には、セグメントＳｍ（最尾端のセグメントＳｉ）が再計算位置ＳＰに到達したときの状況が描かれている。セグメントＳｍが再計算位置ＳＰを通過した後は、図６に示されるルーチンの処理が終了される。
　ステップＳ１２の処理において、ＣＴ位置にセグメントＳｉが存在しないと判定された場合、ステップＳ１４以降の処理が実行される。ステップＳ１４以降の処理は、ＦＢ制御の開始前の温度制御である。ステップＳ１４では、ステップＳ１１の処理で計算された出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬ（ｉ）と出側温度目標値ＴＣＴ ＡＩＭの差の絶対値が、閾値ΔＴｔｏｌよりも小さいか否かが判定される。閾値ΔＴｔｏｌは、ＦＢバンクでの注水量の変更が必要となる温度差であり、事前に設定されている。
　ステップＳ１４の処理において、絶対値が閾値ΔＴｔｏｌ以上であると判定された場合、出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬ（ｉ）と出側温度目標値ＴＣＴ ＡＩＭの差の符号が負であるか否かが判定される（ステップＳ１５）。この符号が負であるということは、出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬ（ｉ）が出側温度目標値ＴＣＴ ＡＩＭよりも低いことを意味する。反対に、この符号が正であるということは、出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬ（ｉ）が出側温度目標値ＴＣＴ ＡＩＭよりも高いことを意味する。
　よって、符号が負であると判定された場合、ＦＢバンクでの注水量を減らす（ステップＳ１６）。注水量の減少は、具体的に、ＦＢバンクが有するバルブの１本を閉じることにより行われる。一方、符号が正であると判定された場合、ＦＢバンクでの注水量を増やす（ステップＳ１７）。注水量の増加は、具体的に、ＦＢバンクが有するバルブの１本を開くことにより行われる。
　ステップＳ１６又はＳ１７の処理に続いて、出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬ（ｉ）が計算（再々計算）される（ステップＳ１８）。ステップＳ１８の処理の内容は、ステップＳ１２の処理と基本的に同じである。ステップＳ１８の処理で計算された出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬ（ｉ）は、予測温度ｙＭ１（ｉ）としてメモリに保存される。
　ステップＳ１８の処理に続いて、カウンタＩｔｒが閾値Ｉｔｒｍａｘを下回るか否かが判定される（ステップＳ１９）。閾値Ｉｔｒｍａｘは、ステップＳ１４～Ｓ１８の処理の繰り返し回数の上限であり、事前に設定されている。閾値Ｉｔｒｍａｘは、セグメントＳ（ｉ）の次に再計算位置ＳＰに到達するセグメントＳ（ｉ＋１）の温度制御の実行を妨げないようにセグメントＳ（ｉ）の長さ、セグメントＳ（ｉ）の速度実績、プロセッサの計算処理速度等を考慮して設定される。
　ステップＳ１９の処理において、カウンタＩｔｒが閾値Ｉｔｒｍａｘを上回ると判定された場合、図６に示されるルーチンの処理が終了される。そうでないと判定された場合、ステップＳ１４の処理に戻る。
１－４．効果
　図７及び８を参照しながら、第１実施形態による効果について説明する。図７は、第１実施形態に係る制御システムの比較例の構成を示す図である。図８は、この比較例において、制御装置が行うＦＢ制御に関連する制御ブロック図である。図７は図２に対応しており、図８は図４に対応している。
　図２と図７を比較すると分かるように、図７に示される比較例では、制御装置３０の機能構成において図２に示した制御装置２０のそれと異なる。具体的に、制御装置３０は、再計算部２４を備えていない点で制御装置２０と異なる。
　既に説明したように、再計算部２４は、ＦＤＴ位置から再計算位置ＳＰまでの温度降下実績値ｄＴａｃｔｃａｌと、再計算位置ＳＰからＣＴ位置までの温度降下予測値ｄＴと、に基づいて出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬ（ｉ）を再計算する。これに対し、制御装置３０は、再計算部２４を備えていない。そのため、制御装置３０では、ＦＢバンクでの各注水量のＦＢ制御において、ＣＴ位置でのセグメントＳｉの実績温度を示す出側温度実績値ＴＣＴ ＡＣＴと、出側温度目標値ＴＣＴ ＡＩＭとの差に基づいたＦＢ計算を行うことしかできない。
　この点、第１実施形態によれば、再計算位置ＳＰにおいて出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬ（ｉ）が再計算される。更に、ＰＩＤコントローラ２６ａに入力される温度差ΔＴＥに、この再計算された出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬ（ｉ）が考慮される。従って、様々な圧延速度に対する温度制御の安定性をもたらすことが可能となる。
　ここで、特許文献１の第１実施形態のように、ＦＢ制御においてストリップの搬送によるむだ時間を補償することを考える。そこで、このむだ時間の補償を図７の制御装置３０で行う構成を考える。この場合に制御装置３０が行うＦＢバンクでの各注水量のＦＢ制御に関連する制御ブロック図を示したものが図８に該当する。図４と図８を比較すると分かるように、図８に示される比較例では、制御対象２７にバルブ応答遅れｅ－Ｄ２Ｓが含まれない。また、スミス補償器２８がバルブ応答遅れモデルｅ－Ｄ２ＭＳを有していない。そのため、図８に示される比較例では、ＰＩＤコントローラ２６ａに入力される温度差ΔＴＥにバルブ応答遅れが考慮されない。
　この点、第１実施形態によれば、温度差ΔＴＥに搬送遅れとバルブ応答遅れの両方が考慮されるので、様々な圧延速度に対する温度制御の安定性を高めることが可能となる。具体的に、図２に示した再計算位置ＳＰからＣＴ位置までの距離が２０ｍで、ストリップＭの搬送速度が１０又は２０ｍ／ｓである場合を考える。この場合、搬送時間は２．０ｓ又は１．０ｓとなる。バルブ応答遅れは一般に２～２．５ｓ程度であることから、バルブ応答遅れを無視することはできない。また、ストリップＭの搬送速度は板厚が小さくなるほど増加する傾向があり、板厚２０ｍｍでは２．０ｍ／ｓであった搬送速度が、板厚１．２ｍｍでは２０ｍ／ｓまで増加する。従って、特に薄い製品の圧延の際には、バルブ応答遅れの影響が大きくなる。
　このように、第１実施形態によれば、再計算された出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬ（ｉ）と、搬送遅れと、バルブ応答遅れとを考慮したＦＢ制御が行われる。従って、セグメントＳｉの実績温度を目標温度に制御することが可能となる。また、第１実施形態によれば、ＦＢバンクがＲＯＴ１０内の下流側（圧延ラインの下流側）に１～２基程度設定される。従って、ＲＯＴ１０内の上流側（圧延ラインの上流側）に設定されるＦＦバンクでの冷却パターンを遵守しながら、セグメントＳｉの実績温度を目標温度に制御することが可能となる。
２．第２実施形態
　次に、図９～１３を参照しながら、本発明の第２実施形態に係る温度制御システムについて説明する。なお、第１実施形態の説明と重複する説明については適宜省略される。
２－１．第２実施形態の概要
　第１実施形態のＦＢ制御によれば、圧延材の速度変化があった場合においても、セグメントＳｉの実績温度を目標温度に制御することが可能となる。しかしながら、ＦＢバンクが有するバルブの本数には限りがあることから、注水量の増加代又は減少代には限界がある。そこで、第２実施形態では、ＦＢバンクでの注水量が最大注水量又は最小注水量に到達する前に、ＦＢバンクでの注水をＦＦバンクでの注水に振り替える。
　図９は、ＦＢバンクでの注水量が最大注水量（ＭＡＸ）に近づいたときの制御の概要を説明する図である。図９では、ＦＢバンクとしての＃Ｎ－１の冷却バンクに着目する。図９（ｉ）に示されるように、＃Ｎ－１の冷却バンクでは合計６本のバルブから冷却水が供給されている。図９（ｉ）は、＃Ｎ－１の冷却バンクの合計４本のバルブが開かれていた状況において、圧延ラインの上流側に位置する上下２本のバルブが更に開かれた直後の状況を示している。ここで、＃Ｎ－１の冷却バンクが有するバルブの総本数が例えば８の場合、図９（ｉ）に示される状況は、ＦＢバンクでの注水量が最大注水量に近づいていると言える。一方、ＦＦバンクとしての＃ｈ（１≦ｈ≦Ｎ－２）の冷却バンクでは冷却水の供給が行われていない（つまり、空冷）。
　第２実施形態では、そこで、図９（ｉｉ）に示されるように、＃Ｎ－１の冷却バンクの合計４本のバルブからの注水を、＃ｈの冷却バンクの合計２本のバルブからの注水に振り替える。＃ｈの冷却バンクからの注水だけでこの振替が賄えない場合は、冷却パターンを遵守しながら＃ｈの冷却バンクと、これ以外の冷却バンクとで＃Ｎ－１の冷却バンクでの注水を分担してもよい。例えば、冷却パターンが前段冷却の場合、この冷却のパターンを遵守するため、＃Ｎ－１の冷却バンクでの注水を、＃ｈ及び＃ｈ＋１の冷却バンクで分担してもよい。振替に伴う＃ｈの冷却バンクでの注水は、振り替えられた注水が行われるセグメントＳｉ（以下、「対象セグメントＴＳｉ」とも称す。）が＃ｈの冷却バンクの位置に到達する前に開始される。＃ｈの冷却バンクでの注水は、また、バルブ応答遅れを考慮して開始される。
　図９（ｉｉｉ）に示されるように、振替に伴う＃Ｎ－１の冷却バンクの４本のバルブからの注水の停止は、対象セグメントＴＳｉが＃Ｎ－１の冷却バンクの位置に到達する前に行われる。対象セグメントＴＳｉに冷却水がかからないように、注水の停止は、バルブ応答遅れの分だけ早く行われる。
　図１０は、ＦＢバンクでの注水量が最小注水量（ＭＩＮ）に近づいたときの制御の概要を説明する図である。図９同様、図１０でも、ＦＢバンクとしての＃Ｎ－１の冷却バンクに着目する。図１０（ｉ）に示されるように、＃Ｎ－１の冷却バンクでは合計２本のバルブから冷却水が供給されている。図１０（ｉ）は、＃Ｎ－１の冷却バンクの合計４本のバルブが開かれていた状況において、圧延ラインの上流側に位置する上下２本のバルブが閉じられた直後の状況を示している。故に、図１０（ｉ）に示される状況は、ＦＢバンクでの注水量が最小注水量に近づいていると言える。一方、ＦＦバンクとしての＃ｈの冷却バンクでは、合計４本のバルブから冷却水の供給が行われている。
　第２実施形態では、そこで、図１０（ｉｉ）に示されるように、＃Ｎ－１の冷却バンクの合計２本のバルブからの注水の停止を、＃ｈの冷却バンクの合計２本のバルブからの注水の停止に振り替える。＃ｈの冷却バンクの注水の停止だけでこの振替が賄えない場合は、冷却パターンを遵守しながら＃ｈの冷却バンクと、これ以外の冷却バンクとで＃Ｎ－１の冷却バンクでの注水を分担してもよい。例えば、冷却パターンが前段冷却の場合、この冷却のパターンを遵守するため、＃Ｎ－１の冷却バンクでの注水の停止を、＃ｈ－１及び＃ｈの冷却バンクで分担してもよい。振替に伴う＃ｈの冷却バンクでの注水の停止は、対象セグメントＴＳｉが＃ｈの冷却バンクの位置に到達する前に行われる。＃ｈの冷却バンクでの注水の停止は、また、バルブ応答遅れを考慮して行われる。
　図１０（ｉｉｉ）に示されるように、振替に伴う＃Ｎ－１の冷却バンクの２本のバルブからの注水は対象セグメントＴＳｉが＃Ｎ－１の冷却バンクの位置に到達する前に行われる。対象セグメントＴＳｉに冷却水がかかるように、注水は、バルブ応答遅れの分だけ早く行われる。
　注水の振替を行うか否かは、例えば、最大注水量に相当する上限側閾値、又は最小注水量に相当する下限側閾値に関する次の条件（１１）及び（１２）に基づいて判定される。条件（１１）又は（１２）が満たされる場合、注水の振替を行う。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000011

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000012
　条件（１１）及び（１２）の両辺の値の意味は次のとおりである。
　αＦＢ ＵＰ：上限側閾値の調整係数
　αＦＢ ＬＷ：下限側閾値の調整係数
　ＮＦＢ ＡＶＡ：使用可能なバルブの総数
　ＮＦＢ ＯＮ：現在開いているバルブの総数
２－２．制御装置による処理例
　図１１～１３は、第２実施形態において制御装置２０が行う温度制御の処理例を示すフローチャートである。図１１～１３に示されるフローチャートは、例えば、図６に示したステップＳ１３の処理の一部として実行される。
　図１１に示されるルーチンでは、まず、条件（１１）が満たされるか否かが判定される（ステップＳ２０）。条件（１１）が満たされるということは、ＦＢバンクでの注水量が最大注水量に近づいていることを意味する。この場合は、図１２に示されるルーチンの処理が実行される。一方、条件（１１）が満たされないと判定された場合、条件（１２）が満たされるか否かが判定される（ステップＳ２１）。条件（１２）が満たされるということは、ＦＢバンクでの注水量が最小注水量に近づいていることを意味する。この場合は、図１３に示されるルーチンの処理が実行される。
２－２－１．注水量が最大注水量に近づいている場合
　図１２に示されるルーチンでは、まず、ケース番号Ｎｍｍが設定される（ステップＳ３０）。ケース番号Ｎｍｍは、ステップＳ３１～Ｓ３３の処理の結果をメモリに保存するための連続番号である（Ｎｍｍの初期値は１）。ステップＳ３０の処理では、また、ＦＦバンクのバルブの変更数ＮＣＨ＿ＦＦの初期値ＮＣＨ＿ＦＦ ＩＮＩと、ＦＢバンクのバルブの変更数ＮＣＨ＿ＦＢの初期値ＮＣＨ＿ＦＢ ＩＮＩが設定される。
　初期値ＮＣＨ＿ＦＦ ＩＮＩ及びＮＣＨ＿ＦＢ ＩＮＩは、式（１３）及び（１４）により表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000013

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000014
　尚、変更数ＮＣＨ＿ＦＢ及びＮＣＨ＿ＦＦは、調整項として適宜変更することができる。
　ＦＢバンクのバルブの本数を減らすときの変更数ＮＣＨ＿ＦＢの上限ＮＣＨ＿ＦＢ ＭＡＸ＿Ｄｅｃは、事前に設定されている。例えば、一度の変更で最大４本のバルブを閉じることができるとする（つまり、ＮＣＨ＿ＦＢ ＭＡＸ＿Ｄｅｃ＝４）。一方、ＦＦバンクのバルブの本数を増やすときの変更数ＮＣＨ＿ＦＦの上限ＮＣＨ＿ＦＦ ＭＡＸ＿Ｉｎｃは、冷却パターンに従い、現状使用可能な閉状態のバルブ（つまり、振替によって開状態に変更可能なバルブ）の数が設定される。
　ステップＳ３０の処理では、更に、振替の対象となるＦＦバンクのバルブ（以下、「振替バルブ」とも称す。）が冷却パターンに従って決定される。冷却パターンが前段冷却の場合を考える。この場合、振替バルブは、ＦＦバンクが有する現状使用可能な閉状態のバルブのうち、ＲＯＴ１０内の最も上流に位置するバルブ（つまり、冷却設備１２の入側に最も近いＦＦバンクのバルブ）である。変更数ＮＣＨ＿ＦＢが２以上の場合は、振替の対象となるＦＦバンク（以下、「振替バンク」とも称す。）が有する２以上のバルブが振替バルブに該当する。
　ステップＳ３０の処理に続いて、対象セグメントＴＳｉが決定される（ステップＳ３１）。ＦＦバンクのあるバルブを開くとき、そのバルブの注水量が実際に変化するまでにはバルブ応答遅れが存在する。そこで、ステップＳ３１の処理では、早期の振替を行うため、振替バルブを開くことで注水量が変化したときに、この振替バルブの位置を最初に通過するセグメントＳｉが予測される。このセグメントＳｉが対象セグメントＴＳｉに設定される。
　尚、近年の計算機制御システムであれば計算時間及び伝送時間は数ｍｓｅｃ程度であることから、対象セグメントＴＳｉの予測計算に要する時間が対象セグメントＴＳｉの温度変化に影響することは殆どない。また、この予測計算において、対象セグメントＴＳｉの搬送に要する時間は、ストリップＭの予測速度により計算される。この予測速度は、ストリップＭの速度実績値、熱間圧延ラインの操業状況などに基づいて計算され、必要に応じて繰り返し修正される。
　ステップＳ３１の処理に続いて、対象セグメントＴＳｉのＣＴ位置での予測温度を示す出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬ（Ｎｍｍ）が計算される（ステップＳ３２）。出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬ（Ｎｍｍ）の計算は、例えば式（５）～（７）を用いて行われる（ただし、式（５）～（７）の“セグメントＳｉ”を“対象セグメントＴＳｉ”と読み替える）。
　ステップＳ３２の処理に続いて、ステップＳ３２の処理で計算された出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬ（Ｎｍｍ）と、出側温度目標値ＴＣＴ ＡＩＭの差の絶対値が、閾値ΔＴｔｏｌよりも小さいか否かが判定される（ステップＳ３３）。ステップＳ３３の処理は、図６に示したステップＳ１４の処理と基本的に同じである。
　ステップＳ３３の処理において、絶対値が閾値ΔＴｔｏｌ以上であると判定された場合、ステップＳ３１～Ｓ３３の処理の結果が保存される（ステップＳ３４）。続いて、出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬ（Ｎｍｍ）と出側温度目標値ＴＣＴ ＡＩＭの差の符号が負であるか否かが判定される（ステップＳ３５）。ステップＳ３５の処理は、図６に示したステップＳ１５の処理と同じである。
　差の符号が負であるということは、出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬ（Ｎｍｍ）が出側温度目標値ＴＣＴ ＡＩＭよりも低いことを意味する。そこで、符号が負であると判定された場合は、ＦＢバンクが有する開状態のバルブの数を１本減らす（変更数ＮＣＨ＿ＦＢ→変更数ＮＣＨ＿ＦＢ－１）（ステップＳ３６）。これにより、ＦＢバンクでの注水量が減るので、出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬ（Ｎｍｍ）が上昇する。
　差の符号が正であるということは、出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬ（Ｎｍｍ）が出側温度目標値ＴＣＴ ＡＩＭよりも高いことを意味する。そのため、ＦＢバンクが有する開状態のバルブの数を増やすことが考えられるが、ＦＢバンクでの注水量は最大注水量に近づいている。そこで、符号が正であると判定された場合は、振替バンクにおける振替バルブ（閉状態から開状態に切り替えるバルブ）の数を１本増やす（変更数ＮＣＨ＿ＦＦ→変更数ＮＣＨ＿ＦＦ＋１）（ステップＳ３７）。これにより、振替バンクでの注水量が増えるので、出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬ（Ｎｍｍ）が減少する。
　ステップＳ３６又はＳ３７の処理に続いて、変更数ＮＣＨ＿ＦＢ又はＮＣＨ＿ＦＦが上限に到達したか否かが判定される（ステップＳ３８）。ステップＳ３８の処理は、条件（１５）又は（１６）が満たされるか否かにより行われる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000015

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000016
　式（１５）に示すａｂｓ（ＮＣＨ＿ＦＢ）は変更数ＮＣＨ＿ＦＢの絶対値であり、式（１６）に示すａｂｓ（ＮＣＨ＿ＦＦ）は変更数ＮＣＨ＿ＦＦの絶対値である。
　ステップＳ３８の処理において、変更数ＮＣＨ＿ＦＢ又はＮＣＨ＿ＦＦが上限に到達していないと判定された場合は、ケース番号Ｎｍｍを１だけ増加させてステップＳ３１の処理に戻る（Ｎｍｍ→Ｎｍｍ＋１）。つまり、ステップＳ３１～Ｓ３８の処理は、ステップＳ３３の処理において肯定的な判定結果が得られるまでケース番号Ｎｍｍを増やしながら繰り返し実行される。
　ステップＳ３８の処理において、変更数ＮＣＨ＿ＦＢ又はＮＣＨ＿ＦＦが上限に到達したと判定された場合は、ケース番号Ｎｍｍと対象セグメントＴＳｉの最適な組み合わせが選択される（ステップＳ３９）。最適な組み合わせは、ステップＳ３４の処理によってメモリに保存されていたケース番号Ｎｍｍの内から、出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬ（Ｎｍｍ）と出側温度目標値ＴＣＴ ＡＩＭの差の絶対値が最も小さいケース番号Ｎｍｍを選択することにより行われる。
２－２－２．注水量が最小注水量に近づいている場合
　図１３に示されるルーチンでは、まず、ケース番号Ｎｍｍが設定される（ステップＳ４０）。ステップＳ４０の処理の内容は、図１２に示したステップＳ３０のそれと基本的に同じである。ただし、初期値ＮＣＨ＿ＦＦ ＩＮＩ及びＮＣＨ＿ＦＢ ＩＮＩは、式（１７）及び（１８）により表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000017

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000018
　ＦＢバンクのバルブの本数を増やすときの変更数ＮＣＨ＿ＦＢの上限ＮＣＨ＿ＦＢ ＭＡＸ＿Ｉｎｃは、事前に設定されている。例えば、一度の変更で最大４本のバルブを開くことができるとする（つまり、ＮＣＨ＿ＦＢ ＭＡＸ＿Ｉｎｃ＝４）。一方、ＦＦバンクのバルブの本数を減らすときの変更数ＮＣＨ＿ＦＦの上限ＮＣＨ＿ＦＦ ＭＡＸ＿Ｄｅｃは、冷却パターンに従い、現状使用可能な開状態のバルブ（つまり、振替によって閉状態に変更可能なバルブ）の数が設定される。
　ステップＳ４０の処理では、更に、振替バルブが冷却パターンに従って決定される。冷却パターンが前段冷却の場合を考える。この場合、振替バルブは、ＦＦバンクが有する現状使用可能な開状態のバルブのうち、最も下流に位置するバルブ（つまり、冷却設備１２の出側に最も近いＦＦバンクのバルブ）である。変更数ＮＣＨ＿ＦＢが２以上の場合は、振替バンクが有する２以上のバルブが振替バルブに該当する。
　ステップＳ４０の処理に続いて、対象セグメントＴＳｉが決定される（ステップＳ４１）。ＦＦバンクのあるバルブを閉じるとき、そのバルブの注水量が実際に変化するまでにはバルブ応答遅れが存在する。そこで、ステップＳ４１の処理では、早期の振替を行うため、振替バルブを閉じることで注水量が変化したときに、この振替バルブの位置を最初に通過するセグメントＳｉが予測される。このセグメントＳｉが対象セグメントＴＳｉに設定される。
　ステップＳ４１の処理に続いて、ステップＳ４２～Ｓ４５の処理が行われる。ステップＳ４２及びＳ４３の処理の内容は、図１２に示したステップＳ３２～Ｓ３５のそれと同じである。
　ステップＳ４５の処理において、差の符号が負であるということは、出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬ（Ｎｍｍ）が出側温度目標値ＴＣＴ ＡＩＭよりも低いことを意味する。そのため、ＦＢバンクが有する閉状態のバルブの数を増やすことが考えられるが、ＦＢバンクでの注水量は最小注水量に近づいている。そこで、差の符号が負であると判定された場合は、ＦＦバンクにおける振替バルブ（開状態から閉状態に切り替えるバルブ）の数を１本増やす（変更数ＮＣＨ＿ＦＦ→変更数ＮＣＨ＿ＦＦ＋１）（ステップＳ４６）。これにより、振替バンクでの注水量が減るので、出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬ（Ｎｍｍ）が上昇する。
　一方、差の符号が正であるということは、出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬ（Ｎｍｍ）が出側温度目標値ＴＣＴ ＡＩＭよりも高いことを意味する。そこで、差の符号が正であると判定された場合は、ＦＢバンクが有する開状態のバルブの数を１本増やす（変更数ＮＣＨ＿ＦＢ→変更数ＮＣＨ＿ＦＢ＋１）（ステップＳ４７）。これにより、ＦＢバンクでの注水量が増えるので、出側温度予測値ＴＣＴ ＣＡＬ（Ｎｍｍ）が減少する。
　ステップＳ４６又はＳ４７の処理に続いて、変更数ＮＣＨ＿ＦＢ又はＮＣＨ＿ＦＦが上限に到達したか否かが判定される（ステップＳ４８）。ステップＳ４８の処理は、条件（１９）又は（２０）が満たされるか否かにより行われる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000019

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000020
　ステップＳ４８の処理において、変更数ＮＣＨ＿ＦＢ又はＮＣＨ＿ＦＦが上限に到達していないと判定された場合は、ケース番号Ｎｍｍを１だけ増加させてステップＳ４１の処理に戻る（Ｎｍｍ→Ｎｍｍ＋１）。つまり、ステップＳ４１～Ｓ４８の処理は、ステップＳ４３の処理において肯定的な判定結果が得られるまでケース番号Ｎｍｍを増やしながら繰り返し実行される。
　ステップＳ４８の処理において、変更数ＮＣＨ＿ＦＢ又はＮＣＨ＿ＦＦが上限に到達したと判定された場合は、ケース番号Ｎｍｍと対象セグメントＴＳｉの最適な組み合わせが選択される（ステップＳ４９）。ステップＳ４９の処理の内容は図１２に示したステップＳ３９のそれと同じである。
２－３．効果
　第２実施形態によれば、ＦＢバンクでの注水量が最大注水量又は最小注水量になること回避しながら、対象セグメントＴＳｉを含むセグメントＳｉの実績温度を目標温度に制御することが可能となる。
　１０　ランアウトテーブル（ＲＯＴ）
　１２　冷却設備
　１３　入側温度計
　１４　出側温度計
　２０，３０　制御装置
　２１　プリセット計算部
　２２　冷却履歴管理部
　２３　フィードフォワード計算部
　２４　再計算部
　２５　フィードバック計算部
　２６　フィードバックコントローラ
　２７　制御対象
　２８　スミス補償器
　Ｍ　ストリップ（圧延材）
　Ｓ，Ｓｉ，Ｓｊ，Ｓｋ，Ｓｍ　セグメント
　ＳＰ　再計算位置
　ＴＣＴ ＡＣＴ　出側温度実績値
　ＴＣＴ ＡＩＭ　出側温度目標値
　ＴＣＴ ＣＡＬ　出側温度予測値
　ＴＦＤＴ ＣＡＬ　入側温度予測値
　ｄＴ　温度降下予測値
　ｄＴａｃｔｃａｌ　温度降下実績値

Claims (4)

  1. 　圧延ラインに設けられて複数の冷却バンクによって圧延材を冷却する冷却装置の制御装置であって、
    　前記制御装置は、前記冷却装置の出側に設けられた出側温度計の位置での前記圧延材の目標温度を示す出側温度目標値が、前記出側温度計により計測される前記圧延材の実績温度を示す出側温度実績値と一致するように、前記複数の冷却バンクでの各注水量を制御するように構成され、
    　　前記制御装置は、前記複数の冷却バンクでの各注水量の制御において、プリセット計算と、冷却履歴管理と、フィードフォワード計算と、フィードバック計算とを行い、
    　　　前記制御装置は、前記プリセット計算において、
    　　　前記複数の冷却バンクを、注水量のフィードフォワード制御を行うためのフィードフォワードバンク、又は注水量のフィードバック制御を行うためのフィードバックバンクに設定し、
    　　　　前記フィードバックバンクは、前記圧延材に応じて前記圧延ラインの下流側から順に割り当てられる少なくとも１基の冷却バンクであり、前記フィードフォワードバンクは残りの冷却バンクであり、
    　　　前記出側温度計の位置での前記圧延材の予測温度を示す出側温度予測値を計算し、
    　　　前記出側温度予測値が前記出側温度目標値と一致するように前記複数の冷却バンクでの各注水量を計算し、
    　　　前記制御装置は、前記冷却履歴管理において、
    　　　前記圧延材を搬送方向において仮想的な長さに区切ったときの一区間を示すセグメントごとに、前記圧延材の位置を把握し、
    　　　前記複数の冷却バンクの各位置での前記圧延材の実績速度と、前記複数の冷却バンクでの各注水量の履歴と、を含む冷却履歴をセグメントごとに記憶し、
    　　　前記制御装置は、前記フィードフォワード計算において、
    　　　前記冷却装置の入側に設けられた入側温度計の位置での前記圧延材の実績温度を示す入側温度実績値と、前記入側温度計の位置での前記圧延材の速度と、に基づいて、前記出側温度予測値をセグメントごとに計算し、
    　　　前記出側温度目標値と、セグメントごとに計算した前記出側温度予測値との差に基づいて、前記プリセット計算において計算された前記フィードフォワードバンクでの各注水量を変更し、
    　　　前記制御装置は、前記フィードバック計算において、前記出側温度計の位置での前記圧延材の実績温度を示す出側温度実績値と、前記出側温度目標値との差をセグメントごとに計算し、
    　　　前記制御装置は、前記冷却履歴管理において、更に、前記フィードバック計算を再実施するための再計算位置を設定し、
    　　　　前記再計算位置は、前記フィードバックバンクの応答遅れに相当する距離だけ前記フィードバックバンクの位置よりも前記圧延ラインの上流側に位置し、
    　　　前記制御装置は、更に、前記再計算位置にセグメントが到達した場合、前記冷却履歴に基づいて、前記再計算位置に到達したセグメントについての前記出側温度予測値の再計算を行い、
    　　　前記制御装置は、前記フィードバック計算において、更に、
    　　　前記再計算位置にセグメントが到達した場合、前記フィードバックバンクの位置から前記出側温度計の位置までの搬送時間による遅れと、前記フィードバックバンクの応答遅れとを補償するための温度補正値を計算し、
    　　　前記出側温度目標値と、セグメントごとに計算した前記出側温度実績値と、再計算された前記出側温度予測値と、前記温度補正値と、に基づいて、前記プリセット計算において計算された前記フィードバックバンクでの各注水量をセグメントごとに変更する
    　ことを特徴とする冷却装置の制御装置。
  2. 　前記制御装置は、更に、前記圧延材の予測速度の計算を行い、
    　前記制御装置は、前記再計算において、
    　前記入側温度計の位置から前記再計算位置までの前記冷却履歴に基づいて、前記入側温度計の位置から前記再計算位置まで搬送された前記圧延材の温度降下実績値をセグメントごとに計算し、
    　前記予測速度と、前記プリセット計算により得られた前記複数の冷却バンクでの各注水量と、に基づいて、前記再計算位置から前記出側温度計の位置までの前記圧延材の温度降下予測値をセグメントごとに計算し、
    　前記温度降下実績値と、前記温度降下予測値とに基づいて、前記出側温度予測値を計算する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置の制御装置。
  3. 　前記フィードフォワードバンクでの各注水量には、所定の冷却パターンが適用され、
    　前記制御装置は、前記フィードフォワード計算において、前記所定の冷却パターンの範囲内で前記フィードフォワードバンクでの各注水量を変更する
    　ことを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却装置の制御装置。
  4. 　前記フィードフォワードバンクでの各注水量には、所定の冷却パターンが適用され、
    　前記制御装置は、更に、
    　前記フィードバックバンクでの注水量が最大注水量又は最小注水量に近づいているか否かの判定を前記フィードバックバンクごとに行い、
    　前記フィードバックバンクでの注水量が最大注水量又は最小注水量に近づいていると判定された場合、前記所定の冷却パターンの範囲内で、前記フィードバックバンクでの注水又は注水の停止を前記フィードフォワードバンクに振り替える
    　ことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の冷却装置の制御装置。
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