CN101428301B - 卷取温度控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热轧卷取温度控制装置，通过简易的计算实现高精度的冷却控制。在利用预设定控制装置(110)中的控制编码运算装置(117)的差分计算推定卷取温度时，利用时间间隔决定装置(115)，根据钢板速度和集管间距的比率将差分时间间隔设定为必要充分的值，从而排除无效的运算。此外，利用计算区域决定部(116)，仅对着眼于钢板的速度变更图形决定的、限定了钢板纵向方向的部位，进行卷取温度的推定计算及集管图形决定的运算。对其他部位利用简单地内插运算来决定集管图形，由此既不牺牲控制精度又减少运算量。

Description

卷取温度控制装置及控制方法

技术领域

本发明关于热轧生产线的卷取温度装置及其控制方法，涉及一种适于通过简易的计算就使卷取温度与目标温度一致的卷取温度控制方式。

背景技术

作为进行卷取温度控制的现有方法，例如，在专利文献1中公开了一种对应在冷却开始前预先得到的压延材料的速度图形，基于压延材料的信息设定冷却模型，根据压延中压延材料的速度，进行对应于冷却图形的控制的方法。

另外，在专利文献2中记载有一种卷取温度控制方法，对应于压延材料冷却装置在纵长方向上对钢板进行分割，将分割区域(section)作为材料冷却单位，预测每个该单位的温度，使其预测温度与目标温度一致的卷取温度控制方法。还公开有一种卷取温度控制方法及装置，其读取压延材料的温度变化或输送台(table)的入侧温度变化，实时决定冷却水量，据此进行阀门的操作，由此能够降低外部扰乱的影响。

此外，在专利文献3中公开了一种在纵长方向对钢板进行分区，同时导入与集管(header)的开闭图形对应的控制编码，通过简易的线性运算求解各分区的控制编码的方法。类似技术记载在专利文献4以及专利文献5中。

专利文献1：日本特开平8-66713号公报

专利文献2：日本特开2000-167615号公报

专利文献3：日本特开2007-118027号公报

专利文献4：日本特开2007-181870号公报

专利文献5：日本特开2007-237285号公报

但是，这些技术对于从庞大的组合而成的冷却图形(冷却集管的组合)中有效地选择适当的图形或削减为了选择而进行的必要的运算没有充分地顾及到。因此，存在卷取温度的控制精度降低、为了决定冷却图形而需要过多的计算时间的问题点。

在专利文献1中，能够在速度一定的恒定部进行良好的控制，但是通常压延材料的通板速度在轧钢机轧出(ミル払ぃ出レ)时为低速，其后逐渐加速，地下卷取机卷取开始以后，提高加速率使其到达一定速度之后，钢卷在脱离轧钢机之前再次变为低速。在速度像这样变化的过渡状态部，速度和卷取温度图形不直接对应，因此，在通过检测出速度来变更冷却图形的专利文献1的技术中，存在卷取温度控制的精度降低的问题点。另外，对于根据速度图形决定卷取温度图形的具体技术没有任何的公开，对于为此进行的运算量的削减也没有考虑。

另外，在专利文献2记载的控制方法中，因为进行压延材料的温度预测的分割单位依存于冷却装置的大小，所以与作为精度上必要的值相比，存在分割过于稀疏的问题。

此外，专利文献3记载的技术中记载了通过控制编码的导入，利用简单的运算决定冷却图形的技术。但是没有公开将差分计算的时间间隔决定为适当值的技术。另外，对于在钢板纵长方向上分区的所有区域，由于是在算出卷取温度之后求出集管图形，所以依然存在运算量过大的问题。

发明内容

鉴于所述现有技术的问题点，本发明的目的在于提供一种卷取温度控制装置及方法，为了精度良好地控制卷取温度，从庞大的组合而成的冷却图形中有效地选择适当的冷却图形，能够降低用于算出冷却图形的计算时间。

为解决所述的课题，本发明具备：在卷取温度控制的预设定运算中，读取钢板速度图形并算出计算精度上必要的冷却模型运算的时间间隔的时间间隔决定部、同样地根据钢板速度图形在所述区域中推定卷取温度并决定计算控制编码的对象区域的计算区域决定部。还具备根据对象区域的控制编码决定未被直接计算控制编码的其他区域的控制编码的控制编码内插部。

发明效果

时间间隔决定部对应于钢板速度，在精度上必要的范围内将冷却模型计算的时间间隔设定为最大值。因此，计算间隔不会变得过细，计算时间不会成为大的值，或计算间隔过于稀疏而降低卷取温度的预测精度。另外，计算区域决定部将计算卷取温度的区域数设定为以钢板速度的变化为指标必要最小限度，因此，也能降低卷取温度的计算次数。其结果是，不会降低钢板的长度方向上的卷取温度精度，能够以较少的运算量预设定控制卷取温度。

附图说明

图1是本发明的热轧系统中的卷取温度控制装置的结构图；

图2是表示速度图形表的构成的说明图；

图3是表示目标卷取温度表的构成的说明图；

图4是表示冷却集管优先级顺序表的构成的说明图；

图5是表示控制编码和集管图形的分配例的说明图；

图6是表示时间间隔决定部的处理的流程图；

图7是表示计算区域决定部的处理的流程图；

图8是表示控制编码决定部的处理的流程图；

图9是表示推定板温的处理的流程图；

图10是表示控制编码的决定过程的说明图；

图11是表示控制编码内插部的处理的流程图；

图12是表示钢板整体的控制编码算出方法的分布的说明图；

图13是表示控制编码算出结果的说明图；

图14是表示控制编码滤波装置的处理结果的说明图；

图15是表示集管图形变换部的处理的流程图；

图16是实施例2的时间间隔决定部的处理的流程图；

图17是表示速度图形表的构成的说明图；

图18是表示实施例3的计算区域决定部的处理的流程图；

图19是表示实施例3的控制编码内插部的处理的流程图；

图20是实施例4的用户接口部的说明图。

符号说明

100 控制装置；          110 预设定控制装置

111 速度图形表          112 目标卷取温度表

113 冷却集管优先级顺序表114 板温推定模型

115 时间间隔决定部      116 计算区域决定部

117 控制编码算出部      118 控制编码内插部

120 动态控制装置        130 集管图形变换部

150 控制对象            153 卷取冷却装置

具体实施方式

根据本发明的实施方式，在热轧后的钢板的卷取温度控制中，通过简易运算，在钢板长度方向上的任何部位都能够得到高精度的卷取温度。其结果是，能够提升钢板的组成品质，同时，能够得到接近平坦的卷取钢板形状。下面，参照附图对多个实施例进行说明。

实施例1

图1表示本发明的卷取温度控制系统的实施例。卷取温度控制装置100接收来自控制对象150的各种信号，并向控制对象150输出控制信号。首先，说明控制对象150的结构。在本实施例中，控制对象150为热轧的卷取温度控制设备，利用卷取冷却装置153对由压延部152的轧钢机157轧制的高达900℃左右的钢板151进行冷却，并由地下卷取机154卷取。因为在串联压延中是用7台左右的轧钢机连续轧制，所以图中轧钢机157与最终压延台(スタンド)对应。另外，有时也像炉卷轧机(ステツケルミル)那样一个压延台往复压延，本发明可以应用任何一种。

卷取冷却装置153具备从钢板151的上侧进行水冷的上部冷却装置158和从钢板151的下侧进行水冷的下部冷却装置159，各冷却装置分别具备多个储水装置(バク)161，储水装置161组合了一定根数的放水的冷却集管160。本实施例以各冷却集管160的操作指令开启和关闭为例说明。

轧钢机输出侧温度计155测量在压延部152压延之后的钢板温度，卷取温度计156测量使用地下卷取机154卷取之前的温度。卷取温度的控制目的在于使利用卷取温度计156测量的温度与目标温度一致。目标温度可以在钢卷纵长方向的各部位都一定，也可以根据各部位将先行端设定为不同的数值。

接着，表示卷取温度控制装置100的结构。卷取温度控制装置100具有预设定控制装置110，在以适当长度对钢板纵向方向进行划分而得到的每段区域上事先算出在用卷取冷却装置153冷却钢板151之前与各冷却集管160的开闭图形对应的控制编码。还具有当钢板151在卷取冷却装置153冷却时，实时读取卷取温度计156的测定温度等实际发生值，并变更控制编码的动态控制装置120。还具备将控制编码变换为各冷却集管160的开闭图形的集管图形变换部130。下面将各冷却集管160的开闭图形的集合称为集管图形。

预设定控制装置110具备从速度图形表111、目标卷取温度表112、冷却集管优先顺位表113读取信息，并通过使用板温推定模型114的运算算出集管图形的控制编码算出装置117。还具有：自速度图形表111读取钢板151的速度图形从而决定控制编码算出部117的卷取温度推定运算的时间间隔的时间间隔决定部115；以及推定卷取温度，并根据该结果决定计算控制编码的对象区域的计算区域决定部116。还具备：以控制编码算出部117的输出为基础，决定未被计算的区域的控制编码的控制编码内插部；针对最终得到的各区域的控制编码的计算结果对控制编码进行微修正，以使集管图形的时间性输出顺畅的控制编码滤波装置112。

动态控制装置120具备：使用取自卷取温度计156的检测温度，修正该检测温度和目标温度之间的偏差的卷取温度偏差修正装置121；使用取自轧钢机输出侧温度计155的检测温度，修正该检测温度和预设定控制运算时假定的轧钢机输出侧温度之间的偏差的轧钢机输出侧温度偏差修正装置122；根据轧钢机157或地下卷取机154的旋转速度算出钢板151的速度，修正算出结果和预设定控制运算时假定的钢板速度之间的偏差的速度偏差修正装置123。

图2表示速度图形表111的构成。图2以压延机152为串列式轧钢机的情况的速度图形为例进行表示。图中对于钢种、板厚、板宽度，分层累积从轧钢机157轧出钢板151的前端时的速度(初始速度)；其后，在钢板151的前端被卷取于地下卷取机154之前的加速度(第1加速度)；其后，在到达最大速度之前的加速度(第2加速度)；最大速度；从最大速度减速到终期速度时的减速度及终期速度。速度的单位为m/分(mpm)。

时间间隔决定部115、计算区域决定部116及控制编码算出部117判定该钢卷(coil)的钢种、板厚、板宽，并从速度图形表111中抽出相应的速度图形。例如，在钢种为SUS304、板厚3.0～4.0mm、板宽为1200mm时，显示初始速度670mpm、第1加速度2mpm/s、第2加速度12mpm/s、最大速度1000mpm、减速度6mpm、终期速度900mpm被抽出。

图3表示目标卷取温度表112的构成。表示对应于钢板的种类(钢种)目标温度被分层的例子。控制编码算出部117判定该钢卷的钢种，并从目标卷取温度表112中抽出对应的目标温度。

图4表示冷却集管优先级顺序表113的构成。下面，以集管总数为100的情况为例进行说明。对100个集管的开放顺序赋予1～100的优先级顺序，且收藏有相对于钢种、板厚、集管区分(上集管或下集管)优先开放的冷却集管的顺序。

考虑钢板151的温度下降图形、冷却效率、表面和内部的容许温度差等决定优先级顺序。例如，在钢板151比较薄时，在表面和内部很难产生温度差，因此考虑到冷却效率，优先开启靠近钢板151的温度高的轧钢机157的输出侧的集管；在钢板151比较厚时，以利用空气冷却产生的复热将表面和内部的温度差控制在容许值范围内为目的，尽可能以开启的集管不连续的方式赋予优先级顺序等根据钢种、板厚分层决定。另外，根据钢种也有要求一定时间的中间温度保持的情况，此时以实现前段冷却、中间温度保持、后段冷却的方式赋予集管优先级顺序。

控制冷却集管使得可获得目标卷取温度的根数开放。在储水装置、冷却集管上，按照靠近轧钢机157的顺序附加编号，例如(1，1)表示第1储水装置的第1冷却集管。图中，在钢种为SUS304、板厚为2.0～3.0mm、冷却集管区分为上集管的情况下，按照(1，1)，(1，2)，(1，3)，(1，4)，(1，5)，(2，1)，……，(20，4)(20，5)的顺序，表示优先开放的顺序。即，表示从轧钢机157输出侧的集管开始顺次优先打开。另外，在钢种为SUS304、板厚为5.0～6.0mm、冷却集管区分为上集管的情况下，按照(1，1)，(1，4)，(2，1)，(2，4)，(3，1)，(3，4)，……，(20，3)(20，5)的顺序，表示优先开放。即表示因钢板151略微厚一些，以开集管不连续的方式赋予优先级顺序。在本实施例中，将上集管和下集管的优先级顺序设为相同，但也可以赋予不同的优先级顺序。

在本发明中，集管图形用对应的控制编码表示。图5表示控制编码和冷却集管开闭图形的对应。控制编码0为全开，100为全闭。下面，进行控制编码化，以使仅优先级顺序1的冷却集管开启的集管开闭图形为99，使优先级顺序1和2的两个冷却集管开启的冷却集管开闭图形为98。即，使所有冷却集管都开启的状态的控制编码为0，使所有冷却集管都关闭的状态的控制编码为100(100是上或者下冷却集管的总数)。例如，如果钢种为SUS304、板厚为2.0～3.0mm、冷却集管区分为上集管的情况，则根据集管的优先级顺序，将仅(1，1)开启的状态设为控制编码99；将(1，1)，(1，2)开启的状态设为控制编码98；将(1，1)，(1，2)，(1，3)开启的状态设为控制编码97；下面依照该要领对集管的开放图形赋予控制编码，直到所有集管开启的状态的控制编码即0为止。

图6表示时间间隔决定部115执行的算法。在S6-1从速度图形表111读取最大速度。在S6-2根据最大速度和钢板长度方向的集管间距，通过公式(1)算出标准时间间隔ΔTs。

ΔTs＝Lh/(Vmax×1000/60)…(1)

其中，Lh：集管间距，Vmax：钢板最大速度。

在S6-3，由标准时间间隔ΔTs按照公式(2)算出差分计算的时间间隔ΔTc。

ΔTc＝α1×ΔTs    …(2)

α1为常数，为了确保卷取温度计算的精度，将其设定为1或者1以下。另外，在允许降低少许的精度而期望缩短计算时间的情况下，也可以考虑设定为1以上。

钢板最大速度通常根据钢板的板厚、板宽、钢种来决定。在图2的例子中，SUS304、板厚2.0～3.0mm、板宽900mm的最大速度为1100mpm(以下称为案例1)，SUS304、板厚12.0～mm、板宽1200mm的最大速度为400mpm(以下称为案例2)。在公式(1)、(2)中，当α1＝1、Lh＝300mm时，在案例1中ΔTc＝0.0164s，案例2中ΔTc＝0.045s。因此，与以ΔTc＝0.0164固定的情况相比较，案例2的情况不降低计算精度就能够将用于钢板温度预测的计算量减少约1/3。反过来讲，与以ΔTc＝0.045固定的情况相比较，能够防止案例2的情况中计算精度的降低。这样，为了确保计算精度而必要的计算时间间隔根据钢板速度不同而不同，根据本发明，能够反映出钢板速度并将其最优化，从而能够不降低温度计算的精度而将计算量最小化。

根据卷取冷却装置的结构，因为和工作台滚子的干涉等理由，有时集管间距不一样。在该情况下，作为决定计算精度的Lh，只要使用最小的集管间距即可。或者也可以考虑使用集管间距的平均值等代表集管间距的数值。

图7表示计算区域决定部116执行的算法。在计算区域决定部116中，除了钢板先行端的一定数的区域以外，还将在与钢板的速度图形变更点对应的时机处于轧钢机157正下方的区域设定为计算对象。

在钢板前后端，以改良钢板151对地下卷取机154的盘绕性或卷取性为目的，有时对应于部位将目标卷取温度设定得较高。因此，首先在S7-1，将从钢板前端部起一定数量的区域设定为计算对象。一定数量只要基于目标温度与钢板恒定部不同的范围来决定即可，通常，设定在前端数十米的范围。

其次在S7-2算出第1加速终了区域编号，并设定为计算对象。第1加速终了区域编号SL1a通过公式(3)算出。

SL1a＝Lmd/Seclen    …(3)

其中，Lmd：从轧钢机157到地下卷取机154的距离；Seclen：区域长。

在S7-3算出第1加速终了区域编号，并设定为计算对象。第2加速终了区域编号SL2a通过公式(4)、(5)算出。

(V1a)²＝Lmd×2×Acc1+Vmax×Vmax  …(4)

SL2a＝{Lmd+(Vmax-V1a)/Acc2×(Vmax+V1a)/2}/Seclen  …(5)

其中，V1a：第1加速终了速度；Acc1：第1加速度；Acc2：第2加速度；Vmax：最大速度。

在S7-4算出减速开始区域编号，并设定为计算对象。减速开始区域编号SLds通过公式(6)算出。

SLds＝{Striplen-(Vmax-Vf)/Dcc×(Vmax+Vf)/2-dccmargin}/Seclen  …(6)

其中，Striplen：钢板长度Vf：终期速度；Dcc：减速度；dccmargin：在钢板151的尾部抽出一些之前是否终止减速的边缘(margin)。

在S7-5中，算出减速终了区域编号，并设定为计算对象。减速终了区域编号SLde通过公式(7)算出。

SLde＝{Striplen-dccmargin}/Seclen    …(7)

在S7-6中，将从钢板尾部起一定数量的区域设定为计算对象。一定数量和S7-1的钢板前端部的情况一样，只要基于目标温度和钢板恒定部不同的范围来决定即可，通常，设定为前端数十米的范围。

通过上面的计算，针对在钢板151的全长上定义的各区域，抽出作为控制编码的计算对象的区域。执行图7的算法的结果是，在邻接的计算对象的区域编号相隔较大的情况下，为了提高精度，可以将它们的中间附近的区域包含到计算对象区域内。

图8表示控制编码算出部117执行的算法。控制编码算出部117对于通过计算区域决定部116决定的作为计算对象的区域，通过使用板温推定模型114的运算，以控制编码的形式算出实现目标卷取温度的集管图形。本实施例中表示通过线性逆插补法算出控制编码的例子。

首先在S8-1，在作为钢板151的计算对象而定义的区域，对夹着解的控制编码那样的两个控制编码nL、nH进行定义。在此，因为在冷却集管的全开和全闭之间存在解，所以一律设nL＝0，nH＝100。于是，随着控制编码的增加，开启的冷却集管单纯减少，因此，关于与这些集管图形对应的卷取温度Tc1、Tc2，当n1＜n2时，Tc1＜Tc2成立。

其次在S8-2中，设nL和nH的平均为n0。然后在S8-3中，算出与控制编码n0对应的卷取温度Tc0。S8-3对于通过计算区域决定部116作为计算对象而定义的区域，从轧钢机轧出到地下卷取机卷取，连续计算使用板温推定模型114的钢板151的温度推定运算，推定卷取温度。

在S8-4判定对于目标卷取温度Ttarget的推定卷取温度Tc0的符号，在Tc0＞Ttarget时，n0和nL之间有解，因此将n0重新设为nH。相反，在Tc0＜Ttarget时，n0和nH之间有解，因此将n0重新设为nL。在S8-5判定算法的终了条件，不满足时，重复S8-2～S8-4的执行。

算法的终了只要以如下情况为条件来判定即可，即以S8-2～S8-4的一定次数以上的重复是否完成，在计算对象的所有区域卷取温度推定值Tc和目标卷取温度Ttarget的偏差在一定值以下(n0与nH、nL中的某一个一致)等为条件。

关于控制编码的赋予，设所有冷却集管处于关闭状态的控制编码为0、所有冷却集管处于开启状态的控制编码为100，与此对应，即使赋予编码也一样。

图9表示与S8-3对应的温度推定运算的详细过程。作为温度推定运算，表示在长度方向及厚度方向上对钢板151进行分割，以规定的单位随时间变化进行计算的、所谓前进差分法的例子。时间间隔的值根据时间间隔决定部115的输出ΔTc来决定。

首先在S9-1，更新计算时刻，以从速度图形表111读取的值为基础，计算该时刻的板速Vt。Vt可根据算出作为速度变化的切换点的钢板部位的公式(3)～(7)的运算而简单地求出。在S9-2使用算出的板速，计算轧钢机轧出长度Ln。所谓轧出长度Ln是指完成轧制而从轧钢机中被轧出的钢板的长度，可以用公式(8)来计算。其中，Ln-1为前时刻的轧出长度。

Ln＝Ln-1+ΔTc·Vt    …(8)

在S9-3判定运算的完成。轧钢机轧出长度Ln大于钢板151的全长与从轧钢机157到地下卷取机154的距离之和时，对应于1卷钢卷的卷取温度预测计算全部终了，从而运算完成。

在运算没有完成的情况下，在S9-4进行钢板的温度跟踪。即，相对于前时刻的钢板的位置，由Ln和Ln-1的关系可知经过ΔTc的时间后钢板前进到哪个位置，因此，进行将钢板的温度分布移动对应距离的处理。在S9-5对在ΔTc的时间内从轧钢机排出的钢板151设定轧钢机输出侧的钢板温度的推定值。

在S9-6判定在冷却区(卷取冷却装置153内)有没有计算区域决定部116算出的计算对象的区域。在有的情况下进入S9-7继续处理；在没有的情况下返回S9-1的处理。在S9-7根据与钢板151的各部位对应的集管的开闭信息，判定各部位是水冷还是空气冷却。在水冷的情况下，在S9-8，例如通过公式(9)计算热传递系数。

hw＝9.72×10⁵×ω^0.355×{(2.5-1.15×logTw)×D/(pl×pc)}^0.646/(Tsu-Tw、)   …(9)

其中，ω：水量密度；Tw：水温；D：喷嘴直径；pl：生产线方向的喷嘴间距；pc：生产线和直行方向上的喷嘴间距；Tsu：钢板151的表面温度。

公式(9)是所谓的层流(laminar)冷却时的热传递系数。作为水冷方法，除此以外有喷雾(spray)冷却等很多种，几个热传递系数的计算公式都是公知的。

另一方面，在空冷的情况下，在S9-9例如通过公式(10)计算热传递系数。

hr＝σ·ε[{(273+Tsu)/100}⁴-{(273+Ta)/100}⁴]/(Tsu-Ta)…(10)

其中，σ：斯蒂芬-波尔兹曼常数(＝4.88)；ε：放射率；Ta：空气温度(℃)；Tsu：钢板151的表面温度。

对于钢板151的表面利用公式(9)、对于其背面利用公式(10)分别计算热的移动量。然后在S9-10，以经过ΔTc之前的温度为基础，通过加减计算ΔTc时间段内的热量的移动，从而计算钢板151的各部位的温度。在忽略钢板151的厚度方向的热移动的情况下，则可以通过公式(11)的差分公式对钢板151的长度方向上各部位进行计算。

Tn＝Tn-1-(ht+hb)×Δ/(ρ×C×B)   …(11)

其中，Tn：当前板温；Tn-1：Δ前的板温；ht：钢板表面的热传递系数；hb：钢板背面的热传递系数；ρ：钢板的密度；C：钢板的比热；B：钢板的厚度。

另外，在有必要考虑钢板151的厚度方向上的热传递的情况下，通过解熟知的热方程式就能够计算。热方程式由公式(12)表示，利用计算机对其进行差分计算的方法，在许多文献中被公开。

$\∂T/\∂t=\{\mathrm{\λ}/(\mathrm{\ρ}\×C)\}({\∂}^{2}T/\∂t^2)\·\·\·\left(12\right)$

其中，λ：热传导率；T：材料温度。

接着，在S9-11判定是否在从轧钢机157到地下卷取机154的生产线内的钢板151的所有计算对象区域进行了计算。重复S9-7～S9-10直到计算结束。另外，重复S9-1～S9-11直到在S9-3判定运算结束为止。

图10表示在赋予各计算区域的控制编码的、控制编码算出部117中的最优化处理带来的变化的一例。在第1次处理中，由于是在计算对象的各部位对同一初始值(nL＝0，nH＝100)的处理，所以如图10的第1次处理所示，在各区域赋予50。在第2次处理中，对于控制编码50，根据各区域的卷取温度Tc0的预测结果是比Ttarget大还是比其小，被赋予的控制编码不同。本实施例中示出了如下例子：靠近钢板速度为低速的钢板151的前后端的部分被更新为关闭集管的方向的控制编码；钢板速度为高速的钢板151的中央部被更新为开启集管的方向的控制编码。

具体而言，如图10中第2次处理所示，前端部和后端部在S8-4的处理中被更新为nL＝0、nH＝50的结果是：控制编码被更新为它们的平均即25。另一方面，靠近钢板中央部的第1加速终了区域1001和减速开始区域1002在S8-4的处理中被更新为nL＝50、nH＝100的结果是：控制编码被更新为75。如此操作，通过重复图8的S8-2～S8-5，控制编码依次被更新。

图11表示控制编码内插部118执行的算法。计算区域Sa、Sb的控制编码为Ca、Cb时，用于求出位于Sa和Sb之间的区域Si的控制编码Ci的内插运算，通常通过公式(13)进行。

Ci＝Ca+(int){(Cb-Ca)×(Si-Sa)/(Sb-Sa)+0.5}   …(13)

在此，(int)表示对值取整数。个别地，首先在S11-1设钢板头部的计算区域和第1加速终了区域的控制编码为Ca、Cb，并利用公式(13)计算从钢板头部到第1加速终了区域为止的控制编码未定区域的控制编码。

同样地在S11-2，使用计算了控制编码的区域的值，通过公式(13)分别计算：在S11-2中从第1加速终了区域到第2加速终了区域为止的控制编码未定区域的控制编码；和在S11-3中从第2加速终了区域到减速开始区域为止的控制编码未定区域的控制编码；和S11-4中从减速开始区域到减速终了区域为止的控制编码未定区域的控制编码；以及在S11-5中从减速终了区域到钢板尾部区域为止的控制编码未定区域的控制编码。

图12表示根据图8的算法计算了控制编码的区域和根据内插处理计算了控制编码的区域的、在整个钢板151上的分布。表示将钢板的前后端的计算对象区域各设定为三个区域时的例子。

图12中，钢板头部区域1201、第1加速终了区域1202、减速终了区域1203、钢板尾部区域1204都是根据图8的算法计算了控制编码的区域。另外，作为一例，算出的区域1205表示通过图11的S11-1的内插计算而算出了控制编码的区域。另外，区域1206表示通过图11的S11-5的内插计算而算出了控制编码的区域。

如此，与对所有的区域都进行钢板温度推定计算的情况相比，通过仅将限定的区域作为计算对象，能够大幅削减计算量。另外，因为是着眼于钢板151的速度的拐点来决定温度计算区域，所以即使利用由内插求得的控制编码来进行预设定控制，也能在几乎不降低卷取温度控制的精度的情况下进行控制。

图13表示控制编码内插部118最终输出的在钢板长度方向上的各区域的控制编码的例子。对应于各区域分配控制编码。冷却装置对应于钢板的表面和背面，有上部冷却装置158和下部冷却装置159，因此，对应上集管和下集管，分别输出控制编码。图中，对于钢板151的长度方向，显示区域1的上集管的控制编码为95，下集管的控制编码也为95，从I到I+1，上集管、下集管的控制编码都是14。在图13中，虽然设对应于钢板151的同一部位的上集管和下集管的控制编码相同，但也可以赋予不同的控制编码。

图14表示控制编码滤波装置119的处理结果。控制编码滤波装置119对于决定的控制编码，进行使冷却集管的开闭平滑化的处理。在图14的例子中，区域I的控制编码与前后的部位相比都变小。这时，随着一部分冷却集管160通过钢板的区域I，瞬间输出开闭之类的控制指令。但是，在基于控制编码滤波装置119的滤波处理之后，将区域I的控制编码12滤波为14。

由此，对于钢板区域的控制编码的变化变为单调，解决了滤波前的问题。即使在短周期内生成冷却集管开闭的指令，也会由于实际上冷却集管的响应延迟而失去意义。因此，进行这样的滤波处理，在时间方向上使冷却集管的指令平滑化。将各区域的控制编码和前后的控制编码相比，在都大或都小的情况下，通过使其和前面或者后面的控制编码一致，能够简单地实现平滑化。

预设定控制装置110输出的控制编码利用动态控制装置120在实际冷却时对钢板151进行实时修正。动态控制装置120具备：使用来自卷取温度计156的检测温度，补偿该温度和目标温度的偏差的卷取温度偏差修正装置121；使用来自轧钢机输出侧温度计155的检测温度，对该温度和在预设定控制运算时假定的轧钢机输出侧温度之间的偏差进行补偿的轧钢机输出侧温度偏差修正装置122；根据轧钢机157或地下卷取机154的旋转速度算出钢板151的速度，对算出结果和在预设定控制运算时假定的钢板速度之间的偏差进行补偿的速度偏差修正装置123。将这些修正量的总和换算为控制编码的变化量，作为动态控制装置120的修正量输出。各补偿值的计算通过应用PI控制等能够实现。按照输出的修正量，修正预设定控制装置110输出的控制编码。

通过利用称为先进率的系数修正由轧钢机157的辊的旋转速度和辊直径计算的辊速度，由此可以计算钢板速度。另外，还可以根据考虑地下卷取机154的旋转速度和卷起钢板151产生的钢卷粗细量的实质钢卷直径来算出钢板速度。压延中通常是根据轧钢机157的信息、钢板151从轧钢机157轧出之后，根据地下卷取机154的信息，算出钢板速度。

图15表示集管图形变换部130执行的算法。在S15-1算出从冷却集管160的正下方通过的钢板部位的、距钢板151的前端的距离Lh。通常，控制装置100中本来具备算出这样的距离信息的装置。在S15-2判定Lh是否小于0，在小于0时，钢板151不会到达该冷却集管，因此退出处理进入S15-6。在大于0时，钢板151到达该冷却集管，因此在S15-3抽出与距离Lh对应的控制编码。即对照Lh和图12的钢板部位，抽出与Lh对应的区域的上集管控制编码和下集管控制编码。

在S15-4从控制编码抽出冷却集管开闭图形。即，使用图13的控制编码和冷却集管开闭图形的对应，决定打开优先级顺序到哪几个的冷却集管。在S15-5使用冷却集管优先级顺序表115内存储的信息，在优先级顺序上，判定该集管是否应该开启，并决定最终的该冷却集管的开闭。在S15-6判定对所有的冷却集管160的运算是否终了。在没有终了时，重复S15-1～S15-5的处理直到终了为止。

在本实施例中，以冷却集管数上下都是100的情况为例进行了说明，但对应于设备有各种根数。在本实施例中，具备控制编码滤波装置119，但也可以考虑省略该装置的结构。本实施例以预设定控制为例进行了说明，但在利用动态控制进行板温推定计算的情况下，也可以同样应用在本实施例中展示的时间间隔决定部、计算区域决定部、控制编码内插部的处理。

实施例2

下面表示使差分计算的时间间隔与现在的钢板速度对应而每一次最优化的实施例。图16表示该情况下的时间间隔决定部115的处理。时间间隔决定部115每当从控制编码算出部117接收新的计算时刻时就被启动，算出时间间隔并输出。在S16-1从控制编码算出部117读取现在的计算时刻，并计算该时刻的板速。在S16-2根据板速和钢板长度方向喷嘴间距，按照公式(2)算出标准时间间隔。然后，根据标准时间间隔，按照公式(3)算出差分计算的时间间隔，并向控制编码算出部117输出。

在实施例1中是着眼于最大速度算出差分计算的时间间隔，所以有时在速度低的区域内计算间隔变得过小，不必要地增加预设定计算量，但在本实施例中是着眼于那个时间点的速度来决定差分计算的时间间隔，因此能够进一步将预设定计算量降到必要的最小限。

实施例3

接着表示压延机为炉卷轧机(ステツケル)的情况的实施例。图17表示与炉卷轧机压延对应的速度图形表111的构成。相对于钢种、板厚、板宽，从压延机157轧出钢板151的前端，对到被卷取在地下卷取机154上的速度(初始速度)、之后被急加速后的恒定速度(最高速度)、钢板151的后端从轧钢机157中轧出之前被急减速，到用地下卷取机154卷取之前的速度(终期速度)进行层化。

时间间隔决定部115、计算区域决定部116及控制编码算出部117判定该钢卷的钢种、板厚、板宽，并从速度图形表115中抽出对应的速度图形。例如钢种为SUS304、板厚3.0～4.0mm、板宽1200mm时，显示设定初始速度150mpm、恒定速度150mpm、终期速度150mpm。

图18表示计算区域决定部116执行的算法。计算区域决定部116的处理，除速度图形不同以外，和图7相同。首先在S18-1将距钢板头部一定数量的区域设定为计算对象。其次在S18-2算出加速终了区域的编号并设定为计算对象。加速终了区域编号SLa通过公式(14)算出。

SLa＝Lmd/Seclen    …(14)

其中，Lmd：从轧钢机157到地下卷取机154的距离；Seclen：区域长。

在S18-3算出最高速度到达区域编号并设定为计算对象。最高速度到达区域编号SLt通过公式(15)算出。

SLt＝{Lmd+(Vmax-V1)/Acc×(Vmax+V1)/2}/Seclen  …(15)

其中，V1：初始速度；Acc：加速度；Vmax：最高速度。

在S18-4算出减速开始区域编号并设为计算对象。减速开始区域编号SLds通过公式(16)算出。

SLds＝{Striplen-(Vmax-Vf)/Dcc×(Vmax+Vf)/2-dccmargin}/Seclen  …(16)

其中，Striplen：钢板长度；Vf：终期速度；Dcc：减速度；dccmargin：在钢板151的尾部抽出一些之前完成减速的边缘。

在S18-5算出减速终了区域编号并设为计算对象。减速终了区域编号SLde通过公式(17)算出。

SLde＝{Striplen-dccmargin}/Seclen    …(17)

在S18-6将距钢板尾端一定数量的区域设定为计算对象。其后，对和实施例1同样决定的计算区域进行控制编码算出运算，从而决定控制编码。

图19表示控制编码内插部118执行的算法。和实施例1一样通过公式(13)进行内插运算。在S19-1计算从钢板头部到加速开始区域的控制编码未定区域的控制编码。同样，分别通过公式(13)，在S19-2计算从加速开始区域到最高速度到达区域的控制编码未定区域的控制编码；在S19-3计算从最高速度到达区域到减速开始区域的控制编码未定区域的控制编码；在S19-4计算从减速开始区域到减速终了区域的控制编码未定区域的控制编码；在S19-5计算从减速终了区域到钢板尾端区域的控制编码未定区域的控制编码。

实施例4

作为本发明的第4实施例，图20表示卷取温度控制装置100具备用户接口部2001的结构。用户接口部2001读取卷取温度控制装置100输出的信息，表示预设定控制结果。还具备：显示在预设定计算中使用的计算间隔的功能；以及对于在钢板长度方向上区分的区域中的、利用图8的算法计算控制编码的区域和利用内插运算计算了控制编码的区域进行分离显示的功能。

在图20的用户接口部2001，2002表示预设定计算中使用的计算间隔。另外，预设定计算结果2004表示在钢板长度方向上定义100个区域的例子，并显示对各区域通过预设定控制赋予的控制编码2005。另外，带颜色的区域(例如2007)表示利用图8的算法计算了控制编码的区域，不带颜色的区域(例如2006)表示利用内插运算计算了控制编码的区域。

据此，通过显示计算间隔，容易把握与被计算的控制编码之间的关系，由此公式(2)的α1和控制编码的关系能够明确化，并能提高α1的调整效率。

再次单击预设定按钮2003时，信号向卷取温度控制装置100传送，卷取温度控制装置100再次执行预设定计算，将结果输出到用户接口部2001。根据该功能，变更α1再进行预设定，控制编码保持几乎不变化，能够有效进行增大α1等作业，因此能够提高α1的调整效率。

另外，通过分离显示利用图8的算法计算了控制编码的区域和利用内插运算计算了控制编码的区域，能够使增减应用图8的算法算出控制编码的区域的操作有效化。

Claims (10)

1.一种卷取温度控制装置，其利用设置在热轧机的输出侧的冷却装置对由该热轧机轧制的钢板进行冷却，将由地下卷取机卷取之前的钢板的温度控制在规定的目标温度，其特征在于，包括：

冷却集管优先级顺序表，存储有设置在冷却装置上的多个冷却集管的开放顺序的优先关系；

板温推定模型，用于推定所述钢板的卷取温度；

控制编码算出部，在使冷却集管的开闭组合即集管图形和使用所述优先级顺序表的信息生成的控制编码对应起来之后，根据目标卷取温度和与钢板的速度有关的信息，通过使用了所述板温推定模型的差分运算来推定卷取温度，利用推定结果算出并输出用于实现目标卷取温度的控制编码；

时间间隔决定部，根据钢板长度方向的冷却集管的间隔和与钢板速度有关的信息，决定对所述卷取温度进行推定的差分运算的时间间隔；

集管图形变换部，将所述控制编码变换为集管图形，并向冷却装置输出。

2.如权利要求1所述的卷取温度控制装置，其特征在于，

所述时间间隔决定部根据钢板长度方向的冷却集管的间隔和钢板的最高速度之比乘以常数后所得到的值，决定对所述卷取温度进行推定的差分运算的间隔。

3.如权利要求1所述的卷取温度控制装置，其特征在于，

所述时间间隔决定部在每次推定卷取温度的运算的时机读取钢板速度，根据钢板长度方向的冷却集管的间隔和取入的钢板速度之比乘以常数后所得到的值，在每一运算时机决定并变更所述差分时间的间隔。

4.如权利要求2所述的卷取温度控制装置，其特征在于，

在所述冷却集管的间隔不一样时，使用冷却集管的间隔的最小值决定对所述卷取温度进行推定的差分运算的间隔。

5.一种卷取温度控制装置，其利用设置在热轧机的输出侧的冷却装置对由该热轧机轧制的钢板进行冷却，将由地下卷取机卷取之前的钢板的温度控制在规定的目标温度，其特征在于，包括：

冷却集管优先级顺序表，存储有设置在冷却装置上的多个冷却集管的开放顺序的优先关系；

板温推定模型，用于推定所述钢板的卷取温度；

控制编码算出部，将钢板分割为长度方向上的区域，在使冷却集管的开闭组合即集管图形和使用该优先级顺序表的信息生成的控制编码对应起来之后，根据目标卷取温度和与钢板的速度有关的信息，利用所述板温推定模型来推定卷取温度，利用推定结果将用于实现目标卷取温度的控制编码与区域相对应地算出并输出；

计算区域决定部，根据与钢板的速度有关的信息，决定成为控制编码算出部的计算对象的区域；

控制编码内插部，内插由控制编码算出部计算了控制编码的区域的值，计算未决定控制编码的区域的控制编码；

集管图形变换部，将计算的控制编码变换为集管图形并向冷却装置输出。

6.如权利要求5所述的卷取温度控制装置，其特征在于，

所述控制编码算出部从所述计算区域决定部读取作为计算对象的区域，仅就该区域使用所述板温推定模型推定卷取温度后，使用推定结果算出并输出用于实现目标卷取温度的控制编码。

7.如权利要求5所述的卷取温度控制装置，其特征在于，

具备用户接口部，所述卷取温度控制装置将与所述钢板长度方向的区域相对应算出的控制编码、推定卷取温度的差分运算的时间间隔以及确定各区域的控制编码是通过所述控制编码算出部来计算还是通过所述控制编码内插部来计算的信息向所述用户接口部输出，所述用户接口部读取这些信息并在画面中显示，并将用户输入的再计算信号输出到所述卷取温度控制装置，所述卷取温度控制装置根据该信号进行控制编码的再计算。

8.如权利要求1所述的卷取温度控制装置，其特征在于，

所述集管图形变换部在识别了位于各集管正下方的钢板的区域之后，抽出与所述区域相对应的控制编码，将这些控制编码变换为集管图形并向冷却装置输出。

9.一种卷取温度控制方法，其利用设置在热轧机的输出侧的冷却装置对由该热轧机轧制的钢板进行冷却，将由地下卷取机卷取钢板之前的钢板的温度控制在规定的目标温度，其特征在于，

对设置在所述冷却装置上的冷却集管的开放顺序赋予优先级顺序；

使用所述优先级顺序生成与冷却集管开闭的组合即集管图形对应的控制编码；

根据钢板长度方向的冷却集管的间隔和与钢板速度有关的信息，决定卷取温度推定运算的差分运算的间隔；

根据所述控制编码和与钢板速度有关的信息，通过使用了板温推定模型的差分运算来推定所述钢板的卷取温度；

使用该推定结果来决定并输出用于实现目标卷取温度的控制编码；

将该控制编码变换为集管图形并向冷却装置输出。

10.一种卷取温度控制方法，其利用设置在热轧机的输出侧的冷却装置对由该热轧机轧制的钢板进行冷却，将由地下卷取机卷取钢板之前的钢板的温度控制在规定的目标温度，其特征在于：

对设置在冷却装置上的冷却集管的开放顺序赋予优先级顺序；

使用该优先级顺序生成与冷却集管开闭的组合即集管图形对应的控制编码；

将所述钢板分割为长度方向上的区域，根据与钢板速度有关的信息，决定作为控制编码的计算对象的区域；

对于决定的区域，根据控制编码和与钢板速度有关的信息，使用板温推定模型来推定该钢板的卷取温度；

使用该推定结果，决定用于实现目标卷取温度的控制编码；

内插已计算了控制编码的区域的值，对没有决定控制编码的区域的控制编码进行决定；

识别位于各集管正下方的钢板的区域，将与该区域对应的控制编码变换为集管图形并向冷却装置输出。

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