CN103212585B - 薄板用热轧机的控制装置以及薄板用热轧机的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供即使在材质预测模型精度不好时也不追加烦杂装置就能获得稳定材质的薄板用热轧机的控制装置及薄板用热轧机的控制方法。具备设置多段压轧机的精轧机，具备对由精轧机压轧的压轧材冷却的输出辊道，具备对由输出辊道冷却的压轧材卷取的卷取装置，构成薄板用热轧机，在基于压轧进度对薄板用热轧机控制的薄板用热轧机的控制装置中构成为具备：变形阻力算出部，算出精轧机的上述多段压轧机之中后段的至少一段压轧机所得的压轧材的变形阻力；冷却速度修正部，基于由变形阻力算出部算出的变形阻力算出由输出辊道对压轧材冷却的冷却速度的修正值；冷却控制部，利用由冷却速度修正部演算的冷却速度的修正值控制依靠输出辊道实施的压轧材的冷却。

Description

薄板用热轧机的控制装置以及薄板用热轧机的控制方法

技术领域

本发明涉及能够降低压轧薄板钢板的材质偏差的薄板用热轧机的控制装置以及薄板用热轧机的控制方法。

背景技术

薄板用热轧机将被加热成高温的钢材拉伸到其最初厚度的数百分之一的厚度。钢材的长度也通过压轧而增加。例如，热轧开始时被加热到1200℃的厚度250mm的钢材在热轧结束时被拉伸到厚度1.0mm。

压轧开始时为1m的钢材的长度在压轧结束时变成250m。跨总长度的压轧材的材质偏差的降低在热轧机控制中成为了重要课题。

以往，为了降低压轧材的材质偏差，进行了压轧材的材质预测控制。在该材质预测控制中，利用在压轧开始前进行压轧的钢材的化学组成、钢材的材质保证值和材质预测模型，算出预定加工条件，设定压轧加工条件。

并且，在压轧中，取得实际成绩加工条件，根据材质预测模型来重新预测材质。在所预测到的材质处于材质保证值外的情况下，再度算出压轧加工条件，重新设定压轧机的控制。

在日本专利2509481号公报中公开了典型的材质预测控制技术的一例。

材质预测控制中的一个课题是材质预测模型的精度。在材质预测模型的精度不够的情况下，存在无法保证压轧材的材质的危险。

在再公表专利WO2006/040823号公报公开了以下技术，即，该技术的目的在于即使在材质预测模型的精度不够好的情况下也使压轧材的材质与目标值一致。

对于专利文献2的技术，通过设在压轧生产线中的材质传感器来测定压轧材的材质，基于该测定值来修正压轧加工条件以及材质预测模型。

作为材质传感器，优选的是非接触、非破坏的构成，公开了依靠激光超声波装置进行的结晶粒径的检测。另外，作为其他材质传感器的例子，列举有电磁超声波装置、磁通检测器。

但是，在热轧中的钢材上不规则地存在氧化膜（氧化层）和水、润滑油等，另外在钢材的周边产生水蒸气。

因此，在由上述各种非接触传感器测定出的材质测定值中包含误差。为了降低材质测定值的误差，需要将钢材上以及其周边的状态保持为一定的设备。这样的设备并非不可能，但是却复杂而在实用性上存在课题。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利2509481号公报

专利文献2：再公表专利WO2006/040823号公报

发明内容

发明所要解决的课题

依靠日本专利2509481号公报所公开的技术进行的材质预测控制的一个课题是材质预测模型的精度。在材质预测模型的精度不够的情况下，存在无法保证压轧材的材质的危险。

另外，在再公表专利WO2006/040823号公报所公开的技术中，在由各种非接触传感器测定出的材质测定值中含有误差。为了降低该材质测定值的误差，需要设置用于将钢材上以及其周边的状态保持为一定的设备，但这样的设备不仅复杂，而且设备会大型化，故在实用性上存在课题。

本发明的目的在于提供即使在材质预测模型的精度不好的情况下也不用追加烦杂的装置就能获得稳定材质的薄板用热轧机的控制装置以及薄板用热轧机的控制方法。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明的薄板用热轧机的控制装置，具备设置有对压轧材进行压轧的多段压轧机的精轧机，具备对由上述精轧机压轧过的上述压轧材进行冷却的输出辊道，具备对由上述输出辊道进行过冷却的压轧材进行卷取的卷取装置，由此构成薄板用热轧机，上述薄板用热轧机的控制装置基于压轧进度对该薄板用热轧机进行控制，其特征在于，在上述控制装置中具备：变形阻力算出部，该变形阻力算出部算出依靠精轧机的上述多段压轧机之中的后段的至少一段压轧机得到的压轧材的变形阻力；冷却速度修正部，该冷却速度修正部基于由上述变形阻力算出部算出的变形阻力，算出由上述输出辊道冷却压轧材的冷却速度的修正值；冷却控制部，该冷却控制部利用由上述冷却速度修正部演算的冷却速度的修正值，控制依靠上述输出辊道实施的压轧材的冷却。

另外，为了解决上述课题，本发明的薄板用热轧机的控制方法，在薄板用热轧机中基于压轧进度对薄板用热轧机进行控制，该薄板用热轧机由设置于精轧机的多段压轧机进行压轧材的压轧，由输出辊道对由上述精轧机压轧过的上述压轧材进行冷却，然后由卷取装置进行卷取，其特征在于，算出依靠精轧机的上述多段压轧机之中的后段的至少一段压轧机的压轧得到的压轧材的变形阻力，基于该算出的变形阻力来算出由输出辊道冷却压轧材的冷却速度的修正值，利用该算出的冷却速度的修正值来控制依靠输出辊道得到的压轧材的冷却速度。

发明的效果

根据本发明，可实现即使在材质预测模型的精度不好的情况下也不用追加烦杂的装置就能获得稳定材质的压轧材的薄板用热轧机的控制装置以及薄板用热轧机的控制方法。

附图说明

图1是表示应用本发明的薄板用热轧机的控制装置以及薄板用热轧机的控制方法的薄板用热轧机中的热轧工序的一例的概略构成图。

图2是表示示出了本发明的第一实施例的薄板用热轧机中的实际成绩压轧条件变动影响的压轧条件变动的一例的曲线图。

图3是表示在图2所示的压轧条件下制造的钢板的材质偏差的柱状图。

图4是表示本发明的第一实施例的薄板用热轧机的各压轧段所形成的压轧材的变形阻力的统计分析结果的曲线图。

图5是表示本发明的第一实施例的薄板用热轧机的精轧机的最终段所形成的变形阻力与压轧材材质的关联的例子的散布图。

图6是表示本发明的第一实施例的薄板用热轧机的粗轧段以及精加工前段所形成的变形阻力与压轧材材质的关联的例子的散布图。

图7是表示精轧的结合变形阻力与压轧材材质的关联的例子的散布图。

图8是比较依靠精轧的结合变形阻力得到的材质的推定值与实际值的曲线图。

图9是表示应用了作为本发明的第一实施例的薄板用热轧机的控制装置以及薄板用热轧机的控制方法的薄板用热轧机的控制装置的构成的控制方框图。

图10是表示应用了作为本发明的第二实施例的薄板用热轧机的控制装置以及薄板用热轧机的控制方法的薄板用热轧机的控制装置的局部构成的控制方框图。

具体实施方式

下面，引用附图对作为本发明的实施例的薄板用热轧机的控制装置以及薄板用热轧机的控制方法进行说明。

实施例1

对于作为本发明的第一实施例的薄板用热轧机的控制装置以及薄板用热轧机的控制方法，以薄板的热轧工序为对象利用图1进行说明。

图1是表示作为本实施例的薄板用热轧机的控制装置以及薄板用热轧机的控制方法的热轧工序的一例的模式图。

在图1所示的薄板用热轧机的热轧工序中，板坯状的压轧材在加热炉100中被加热，使得压轧材整体变成均等温度例如1200℃。板坯状的压轧材的板厚例如为200mm。

对在加热炉100中被均等加热了的压轧材进行压轧的薄板用热轧机1，由从上游侧的破鳞机（scale breaker）101至下游侧的卷取装置107为止的多个装置构成。

在破鳞机101中将水喷射到板坯表面上，除去生成在板坯表面上的氧化层。

在加热炉100中被均等加热了的板坯状的压轧材，在经过上述破鳞机101之后，在由2段设置的压轧机R1、R2构成的粗轧机102通过一次，或者往复多次，根据预先设定的压轧进度被压轧成规定的板厚。

在此，所谓压轧进度，是指包括设置于各段的压轧机的压轧轧辊的压轧材处的轧制率和温度、冷却装置中的压轧材的希望温度履历的压轧机压轧条件的整套设定。

由粗轧机102压轧的板坯，借助设置在粗轧机102下游侧的中间冷却装置103进行冷却，使得在通过该中间冷却装置103的同时，成为由压轧进度确定的精轧开始时温度。

经过了中间冷却装置103的板坯，借助设置在中间冷却装置103下游侧的破鳞机104来去除在板坯表面生成的氧化层。

经过破鳞机104去除了氧化层的板坯，被导入到精轧机105，该精轧机105构成为在破鳞机104下游侧串联状地设置多段压轧机，在本实施例中设置了F1~F5的5段。

精轧机105由串联连续地设置的多段（5段）压轧机构成。板坯在经过精轧机105的各段压轧机的同时，根据压轧进度依次进行压轧，精加工成为例如2mm的厚度的薄钢板。

并且，由精轧机105压轧过的薄钢板，在设置在精轧机105下游侧的输出辊道（run-out table）106之中以规定的冷却速度被冷却，同时进行移动，由设置在上述输出辊道106下游侧的卷取装置107卷取成卷状。

接着，表示本实施例的薄板用热轧机1中的实际成绩压轧条件的变动的影响。图2是示出了构成上述薄板用热轧机1的粗轧机102即2段的粗轧机R1、R2和精轧机105即5段的精轧F1~F5中的压轧条件（温度（℃）以及轧制率）的变动的一例的曲线图，在图2的上段示出了压轧条件（温度（℃））的变动，在图2的下段示出了压轧条件（轧制率）的变动。

为了调查该压轧条件的变动的影响，使压轧材的温度在相对于各压轧机R1~R2以及F1~F5中的设定温度最大±50℃的范围内变动，另外，使轧制率在相对于各压轧机R1~R2以及F1~F5的设定值最大±5％的范围内变动。其中，由于最终压轧后的板厚保持成规定值，故经过压轧生产线的整体轧制率是一定的。

图3示出了在构成本实施例的薄板用热轧机1的粗轧机102的粗轧R1、R2和精轧机105的精轧F1~F5中、在图2所示的压轧条件之下制造的钢板的材质的屈服强度（MPa）以及拉伸强度（MPa）的偏差，在图3的上段表示屈服强度（MPa）的偏差，在图3的下段表示拉伸强度（MPa）的偏差。

作为如图3所示那样压轧条件变动的结果，作为本实施例的热轧机1中的实际成绩压轧条件的变动，在屈服强度上产生了最大40MPa的偏差，在拉伸强度上产生了最大20MPa的偏差。

对薄板用热轧机1的各压轧段所能取得的温度、轧制率、变形阻力（Deformation Resistance）等数据进行统计分析，将温度和轧制率的分析结果示于图2，将变形阻力的分析结果示于图4。

图4所示的变形阻力的统计分析结果示出了变形阻力的变动越往压轧的后段变得越大。图4所示的变形阻力的变动的倾向，是图2所示的温度和轧制率的变动中见不到的特征性的倾向。

变形阻力是由压轧机的压轧轧辊使压轧材塑性变形时的平均屈服强度或者平均屈服应力。已知屈服强度由压轧材的微细组织例如转位密度、结晶粒径、固溶元素的量、析出物的量、相变组织间的比率等确定。

因此，如图4所示那样，变形阻力的变动越往压轧后段越为增大这样的状况，是指越靠近构成薄板用热轧机1的多段压轧机之中的压轧机的后段，压轧材的微细组织的偏差变得越大。

粗轧机102中的R1段的压轧条件的变动，给在R1段接受压轧而进入R2段的压轧材的微细组织带来偏差。R2段的压轧条件的变动，使得压轧材的微细组织的偏差更为增大。这样，压轧材的微细组织的偏差越往压轧后段就变得越大。并且，作为压轧材的微细组织的偏差被蓄积的压轧条件的变动，作为变形阻力的变动来体现。

变形阻力与压轧材的微细组织间的上述关联，表示出了作为压轧材的材质获得变形阻力而可用于压轧材的材质控制的可能性。为了确认可将变形阻力用于压轧材的材质控制的可能性，对变形阻力与压轧材的材质的关联进行了调查。

图5中表示依靠本实施例的薄板用热轧机1的构成精轧机105的F1~F5段的压轧机之中的、最终段即F5段的压轧所得的压轧材的变形阻力与压轧材的材质的关联的一例的散布图。

如图5的散布图所示那样，相对于横轴所示的F5段的压轧所形成的压轧材的变形阻力（MPa），纵轴所示的屈服强度（MPa）以及拉伸强度（MPa）分别示出了清楚的关联。

图5的散布图中所示的实线，表示对变形阻力和屈服强度以及拉伸强度的关系进行了回归分析的结果。另外，越是压轧后段的压轧所得的压轧材的变形阻力，示出与屈服强度以及拉伸强度越强的关联。

图6中将本实施例的薄板用热轧机1中的粗轧机102的R1段和精轧机105的F1段以及F3段的压轧中的压轧材的变形阻力与屈服强度的关系的一例作为散布图，分别示出在图6的上段、中段、下段。

越是构成薄板用热轧机1的多段压轧机之中的、压轧后段中的压轧所形成的压轧材的变形阻力就具有与屈服强度越强的关联的情况，根据图5的散布图所示的F5段的压轧所得的压轧材的变形阻力与屈服强度以及拉伸强度的关系的关联状况、以及图6的散布图所示的薄板用热轧机1的各段压轧中的压轧材的变形阻力与屈服强度的关系的关联状况而变得清楚。

通过在薄板用热轧机1的压轧控制中组合使用构成热轧机的多段压轧机的压轧所形成的压轧材的变形阻力，也能够更为增强薄板用热轧机1的压轧所得的压轧材的材质与变形阻力的关联。例如，下述的算式（1）以将精轧机105的各段压轧所得的压轧材的变形阻力进行了线性结合的结合变形阻力X的函数来表示压轧材的材质。

[算式1]

YSp＝f(X)、

TSp＝g(X)、

X＝a_F1×DR_F1+a_F2×DR_F2+a_F3×DR_F3+a_F4×DR_F4+…a_FN×DR_FN、

a_F1+a_F2+a_F3+a_F4+…a_FN＝1    …(1)

在该算式（1）中，YSp是推定屈服强度（Yield Strength），TSp是推定拉伸强度（Tensile Strength），DR_Fn是精轧机的压轧n段的压轧机中的变形阻力（Deformation Resistance），a_Fn是结合变形阻力X中的对精轧机的压轧n段的压轧机中的变形阻力DR_Fn的贡献比，N是构成精轧机的压轧机的压轧段数。

图7中示出了利用以线性结合了由精轧机105的F3~F5段进行了压轧的压轧材的变形阻力的结合变形阻力X的函数进行表示的算式（1）的、薄板用热轧机1的压轧控制的一例。

在图7中，在图7的上段和下段分别示出了屈服强度以及拉伸强度相对将由精轧机105的F3~F5段压轧过的压轧材的变形阻力平均后的结合变形阻力X的关联的散布图。

在图7所示的关联的散布图中，上述算式（1）的系数为a_F1=a_F2=0，a_F3=a_F4=a_F5=1/3。

图7中所示的实线，表示在2次函数f（X）＝a＋bX＋cX²和g（X）＝a’＋b’X＋c’X²中对结合变形阻力X和屈服强度以及拉伸强度的关系进行了回归分析的结果。

图8是对图7中以实线表示的2次回归函数f（X）和g（X）所得到的推定值与实际的屈服强度以及拉伸强度进行了比较的曲线图，在图8的上段示出相对于推定屈服强度（MPa）的实际值的屈服强度（MPa），在图8的下段示出相对于推定拉伸强度（MPa）的实际值的拉伸强度（MPa）。

在上述各推定值与其实际值完全一致的情况下，数据点位于图8中的虚线上。图8所示的数据点分布在虚线周围的数MPa范围，示出了利用结合变形阻力推定出的屈服强度和拉伸强度与实际值良好地一致。

如前述那样，由于薄板用热轧机中的精轧机105的精轧段的变形阻力表示与压轧材的材质强的关联，所以将该变形阻力用于压轧材的材质控制。

作为材质控制的方法，在本实施例的薄板用热轧机的控制装置以及薄板用热轧机的控制方法中，应用于对输出辊道106中的压轧材的冷却速度进行前馈控制的控制。

可是，公知的是，对于铁钢材越是加快冷却速度，强度就越增加。以往为了降低钢材的材质偏差，进行了将输出辊道106的入口温度和出口温度保持为一定的控制。

在本实施例的薄板用热轧机的控制装置以及薄板用热轧机的控制方法中，为了降低因压轧条件变动产生的压轧材的材质偏差，利用由构成热轧机的精轧机105的压轧段进行过压轧的压轧材的变形阻力实测值，对输出辊道106中的冷却材的冷却速度进行控制。

在将该变形阻力用于压轧材的材质控制的方面的一个课题，是压轧材的变形阻力的测定。已知变形阻力k如算式（2）所记载那样与压轧载荷P成比例。

[算式2]

P＝Q×k×L×b    …(2)

在该算式（2）中，Q为由压轧的几何学条件决定的轧制力函数，L为由压轧机的轧辊半径和轧制量决定的投影接触长度，b为压轧前后的压轧材的平均板宽。投影接触长度L由算式（3）求算。

[算式3]

L＝(R×Δh)^1/2    …(3)

在该算式（3）中，R为压轧机所使用的压轧轧辊的半径，Δh为作为轧辊入口板厚与出口板厚之差被定义的压轧机的轧制量。

轧制力函数Q可使用例如算式（4）所示的志田式进行计算。

[算式4]

$Q=0.8(0.45\mathrm{\Δh}/h_{\mathrm{in}}+0.04)(\sqrt{R/h_{\mathrm{in}}}-0.5)...\left(4\right)$

在该算式（4）中，h_in为入口板厚。

由算式（3）以及算式（4）可知，为了根据压轧载荷P求算变形阻力k，需要轧制量Δh。

压轧载荷P可通过在压轧机的压轧轧辊设置载荷计（load cell）来进行测定。载荷计在以往实质上设在所有压轧机的压轧轧辊上以用于压轧材的板厚控制，因此，压轧载荷P可不追加装置就能进行测定。

这样，以往进行了将压轧载荷P用于板厚以外控制的尝试。例如，日本特开平2-170924号和日本专利第3979023号公开了以下技术，即：在冷轧的最终端在热处理后进行的调质压轧中，利用调质压轧机的压轧载荷P来控制前段的热处理温度。

另外，日本特开平10-43808号和日本特开2006-55887号公开了以下技术，即：在薄板热轧中将压轧载荷P用于精轧中的压轧材温度控制。

用于根据压轧载荷P求算由压轧机压轧过的压轧材的变形阻力k所需的轧制量Δh，通过自动板厚控制（Automatic Gage Control）而在压轧中持续变化。因此，难以在薄板的热轧中将压轧机的变形阻力k用于控制。

若将板厚计配置于各压轧机的压轧轧辊的前后，则能测定轧制率Δh，但板厚计的追加会增大费用和维护保养的负担，故现实中难以实现。

日本特开昭56-6716号公开了以下技术，即：在薄板热轧中利用由粗轧机中的最终段的压轧机压轧过的压轧材的变形阻力来推定压轧材的平均温度，对薄板热轧的精轧机中的压轧中的压轧材温度进行控制。但是，在粗轧中存在不实施自动板厚控制的情况，日本特开昭56-6716号所公开的技术也没有考虑依靠自动板厚控制形成的投影接触长度的变化。

日本特开平4-327304号公开了以下技术，即：在厚板的热轧中将压轧材的变形阻力k用于材质控制。但是，在厚板的热轧中典型地采用1段的压轧机，在该1段的压轧机中使压轧材往复移动来进行压轧，因而，若在上述压轧机的压轧轧辊的前后配置板厚计，则在自动板厚控制中也可容易确定轧制量Δh。

接着，利用图9所示的薄板用热轧机的控制装置的控制方框图，对本申请发明的第一实施例的薄板用热轧机的控制装置以及薄板用热轧机的控制方法进行说明。

在图9所示的本实施例的薄板用热轧机的控制装置的控制方框图中，控制薄板用热轧机1的热轧机的控制装置2分别具备：设定压轧进度的压轧进度设定部20；基于上述压轧进度设定部20所设定的各压轧进度来控制薄板用热轧机1的压轧机控制部201；对构成上述薄板用热轧机1的精轧机105的F1段~F5段的各压轧机的轧制率进行控制的自动板厚控制部202；对上述薄板用热轧机1的输出辊道106的压轧材的冷却速度进行控制的冷却控制部215；根据由设置于上述精轧机105的压轧机的载荷计211检测到的压轧载荷的检测值来演算压轧材的变形阻力的变形阻力算出部213；基于在该变形阻力算出部213算出的变形阻力来修正上述冷却控制部215中的冷却速度的冷却速度修正部214。

并且，在上述压轧进度设定部20中，在开始压轧材的压轧之前，确定包括构成薄板用热轧机1的粗轧机102的R1段、R2段以及精轧机105的F1段~F5段的各压轧段中的压轧材的轧制率和温度、冷却装置103中的压轧材的希望温度履历的压轧机整套设定，即压轧进度，向压轧机控制部201输出。

在此，所谓温度履历，是指压轧材的一个或者多个部位例如压轧方向的前端部（head）、中央部（center）和终端部（tail）分别随时间经过而经历的温度T（t）。该温度履历设定点沿着压轧材的压轧方向在压轧材上按一定间隔例如5m间隔进行设置。

在压轧机控制部201中，基于由上述压轧进度设定部20确定并输入的压轧进度，沿着压轧方向在压轧材上按一定间隔（例如5m间隔），设定在构成薄板用热轧机1的粗轧机102的R1段、R2段以及精轧机105的F1段~F5段的各压轧段被压轧的压轧材的温度履历设定点。

在设置于构成薄板用热轧机1的精轧机105的F1段~F5段的各压轧机的压轧轧辊上分别设有载荷计211。并且，各载荷计211所检测到的压轧载荷的检测值被输入给自动板厚控制部202。

上述自动板厚控制部202，基于由载荷计211检测到的压轧载荷的检测值来确定精轧机105的F1段~F5段的各压轧机中的轧辊的上下位置的修正量，输出给对精轧机105的F1段~F5段的各压轧机的压轧轧辊进行驱动的驱动部。另外，上述压轧轧辊的驱动部由于并非本申请发明的主体，故在图9省略了图示。

从设置在精轧机105的最终段（例如F5段）上的压轧机的载荷计211检测到的压轧载荷的检测值，还被输入给变形阻力算出部213。

进而，在设置在精轧机105的最终段（F5段）上的压轧机的入口和出口分别设置板厚计212，由最终段（F5段）的压轧机的入口和出口的各板厚计212检测到的压轧材的板厚的检测值被输入给变形阻力算出部213。

上述变形阻力演算部213分别具备演算上述算式（1）、算式（2）、算式（3）以及算式（4）的各演算器，构成为对该变形阻力演算部213所具备的上述各演算器，输入由载荷计211检测到的压轧机的压轧载荷以及由板厚计212检测到的最终段的压轧机的入口和出口的压轧材的板厚，针对压轧材的每个上述温度履历设定点来求算设置于精轧机105的最终段（F5段）的压轧机中的变形阻力。

此时，由于压轧载荷以及板厚的输入间隔比演算出的变形阻力的输出间隔更短，所以，可通过对多个压轧载荷以及板厚的值施加数据处理来求算上述变形阻力，由此提高演算的变形阻力值的精度。

作为数据处理的方法，可以是周知的最简便的数字滤波器处理，也可以使用例如模拟积分电路等。另外，也可以针对各个压轧载荷以及板厚输入来算出变形阻力，对多个变形阻力值施加数据处理，输出相对于压轧材的温度履历设定点的一个变形阻力值。

由上述变形阻力演算部213算出的与压轧材的温度履历设定点n对应的变形阻力k_n，被输入到冷却速度修正部214。

在上述冷却速度修正部214，设置有演算下述算式（5）的演算器，通过该演算器基于算式（5）根据上述变形阻力k_n来算出相对于上述温度履历设定点n的冷却速度修正值ΔCr_n。

[算式5]

$\mathrm{\Δ}{\mathrm{Cr}}_n=g\frac{\mathrm{\ΔS}/\mathrm{\Δk}}{\mathrm{\ΔS}/\mathrm{\ΔCr}}(k_{\mathrm{SET}}-k_n)...\left(5\right)$

在该算式（5）中，g是控制增益，S是作为材质代表值的例如屈服强度或者拉伸强度。另外，k_SET是根据由压轧进度设定部20设定的压轧进度设定值预测出的被压轧的压轧材的变形阻力。该变形阻力k_SET的预测只要使用材质预测模型即可。

根据压轧进度设定值来预测压轧材的变形阻力k_SET的材质预测模型，例如在J.Yanagimoto et al.,Transactions of the ASME,Vol.120,pp.316-322（1998）中被公开。

也可以在变形阻力k_SET的预测中使用以往实际成绩数据库。另外，也可以组合以往实际成绩数据库和材质预测模型来预测变形阻力k_SET。

对于上述算式（5）右边的分母即ΔS/ΔCr以及算式（5）右边的分子即ΔS/Δk的确定，也可以同样利用使用材质预测模型的方法、使用以往实际成绩数据库的方法、组合使用以往实际成绩数据库和材质预测模型的方法中的任意一种。进而，也可以使用后述的材质检查结果。

上述冷却速度修正部214，演算相对于压轧材的温度履历设定点n的冷却速度修正值ΔCr_n并输出给冷却控制部215。

上述冷却控制部215根据压轧进度设定部20所设定的压轧进度，基于所设定的压轧材的该温度履历点n的冷却速度Cr_n与上述冷却速度修正部214所演算的冷却速度修正值ΔCr_n相加而得的值，对配置在输出辊道106中的冷却喷嘴群216进行控制。

配置在输出辊道106中的冷却喷嘴群216由沿着压轧方向配置的多个冷却喷嘴构成，上述冷却控制部215调整该冷却喷嘴群216的各冷却喷嘴的开度，控制压轧材的冷却速度以及温度履历。

在输出辊道106之中设有一个或者多个输出辊道温度计217，由上述输出辊道温度计217测定压轧材的温度并输出给上述冷却控制部215。

在上述输出辊道温度计217设有驱动部，构成为对输出辊道温度计217的温度测定位置进行最佳控制。

进而，在上述输出辊道106的前后，分别设置精加工后段温度计218和卷取前段温度计219，构成为将上述精加工后段温度计218以及卷取前段温度计219所测定的温度输出给冷却控制部215。

在上述冷却控制部215中，构成为，利用由上述输出辊道温度计217、精加工后段温度计218以及卷取前段温度计219测定的温度，对配置在输出辊道106中的冷却喷嘴群216的冷却喷嘴的冷却水量进行反馈控制，使得压轧材的冷却速度成为冷却速度Cr_n＋冷却速度修正值ΔCr_n。

为了修正压轧材的冷却速度，除了设置在输出辊道106上的冷却喷嘴群216的冷却喷嘴的冷却水量的控制以外，也可以控制设在输出辊道106上的压轧材移送部220来改变移送压轧材的速度。

例如，为了提高温度履历设定点n的压轧材的冷却速度，只要当该设定点在冷却喷嘴群216的冷却喷嘴之中的冷却水量少的冷却喷嘴群216的冷却喷嘴的下方通过时，控制压轧材移送部220以使压轧材的移送速度变慢即可。

由上述压轧材移送部220控制压轧材的移送速度来修正压轧材的冷却速度的该方法，由于依赖于冷却喷嘴群216的冷却喷嘴的冷却水量的设定，故而优选与冷却喷嘴群216的冷却喷嘴的冷却水量的设定并用地进行使用，用以提高压轧材的冷却速度修正能力。

也可在输出辊道106与卷取装置107之间设置对压轧材的材质进行检查的材质检查装置221。

作为材质检查装置221，可以使用公知的超声波式粒径测定装置、电磁超声波装置、磁通检测器、试验压头等。上述材质检查装置221对每个上述温度履历设定点都检查压轧材的材质，将由上述材质检查装置221检查的压轧材的检查结果输出给冷却速度修正部214。

在上述冷却速度修正部214中，不仅设置演算算式（5）的演算器，也设置演算后述算式（8）的演算器，利用上述材质检查装置221所检查到的压轧材的材质检查结果，修正、更新上述算式（5）右边所记载的分母的ΔS/ΔCr以及分子的ΔS/Δk的数据，由此能够进一步降低压轧材的材质偏差。

由上述输出辊道106冷却后的压轧材的温度降低到大致600℃，因而，设置在输出辊道106之后的材质检查装置221相比设在冷却前的情况在耐热性方面更为有利。

另外，能够相应地将材质检查装置221与压轧材近接地配置，因而在材质测定精度方面也是有利的。进而，压轧材的板厚也薄至数mm，因而在压轧材的厚度方向的测定精度方面也是有利的。

通过将上述的材质检查装置221设置在卷取装置107的前侧，可由上述材质检查装置221容易地检查跨压轧材总长度设置的各个温度履历设定点的压轧材的材质。

对于前述的本申请发明的第一实施例的薄板用热轧机的控制装置，如上述那样高精度地算出精轧机105的最终段（F5）的压轧机所得到的压轧材的变形阻力，对输出辊道106的冷却喷嘴的开度进行前馈控制，由此，即使在材质预测模型的精度不够好的情况下也不用追加烦杂装置就能提供稳定材质的压轧材。

由此，根据本实施例，能够实现即使在材质预测模型的精度不好的情况下也不用追加烦杂装置就能提供稳定材质的压轧材的薄板用热轧机的控制装置以及薄板用热轧机的控制方法。

[实施例2]

接着，利用图10对作为本发明的第二实施例的薄板用热轧机的控制装置以及薄板用热轧机的控制方法进行说明。

图10所示的本实施例的薄板用热轧机的控制装置以及薄板用热轧机的控制方法的构成由于与图9所示的第一实施例的薄板用热轧机的控制装置以及薄板用热轧机的控制方法的基本构成是共通的，故而省略两者所共通的构成的说明，仅对不同的构成进行以下说明。

在本实施例的薄板用热轧机的控制装置以及薄板用热轧机的控制方法中，利用组合了算式（1）所示的精轧机的多段压轧机所压轧的压轧材的变形阻力后的结合变形阻力X与材质的关联关系。

为了算出精轧机105的多段压轧机所形成的压轧材的变形阻力，需要求算各段压轧机中的轧制量Δh，但若在各段压轧机之间分别设置板厚计212，则费用和维护保养的负担会增加，故而并不理想。

于是，在本实施例的薄板用热轧机的控制装置中，构成为，通过使用自动板厚控制部202的数据，没有在精轧机105的多段压轧机之间追加设置板厚计，即可算出各段的压轧机的轧制量Δh以及压轧材的变形阻力k。

即，在精轧机105的n段的压轧机的压轧轧辊中，将没有压轧材时的压轧机的上下轧辊间的间隙设为H_n。若在压轧时压轧材进入到该上下轧辊间，则由于来自压轧材的反作用力，上下轧辊间的间隙变化成为H_n’>H_n。此时，由于压轧轧辊的变形为弹性变形，故而压轧载荷P_n与上下轧辊间的间隙H_n’具有算式（6）所示的比例关系。

[算式6]

P_n＝K_n(H_n’-H_n)…(6)

在该算式（6）中，比例系数K_n是表示轧辊刚性的系数，是对于每个轧辊在解析或者实验方面等同的常数。

由于可假定在热轧中压轧材在压轧段发生完全塑性变形，所以，n段的压轧机的压轧轧辊的出口处的压轧材的板厚h_n与Hn’一致。

因此，n段轧辊的出口板厚h_n可根据算式（6），利用压轧载荷P_n、没有压轧材时的轧辊间隙H_n和轧辊的刚性系数K_n来算出。若利用该算出结果来求算由N段构成的精轧机105的各段压轧机中的轧制量Δh，则成为如算式（7）所示那样。

[算式7]

Δh₁＝H₁+P₁/K₁-h₀

Δh₂＝H₂+P₂/K₂-(H₁+P₁/K₁)

…

Δh_n＝H_n+P_n/K_n-(H_n·1+P_n·1/K_n·1)

…

Δh_N＝H_N+P_N/K_N-(H_N·1+P_N·1/K_N·1)…(7)

在精轧机105中，在各段的压轧机的上下轧辊间没有压轧材时的轧辊间隙H₁~H_N和压轧轧辊的刚性系数K₁~K_N，是如前述那样预先通过解析或者实验而确定出的常数。

因此，通过将由分别设置在精轧机105的各段压轧机上的载荷计211测定到的压轧加权P₁~P_N代入到算式（7），无需分别在各段压轧机之间设置板厚计212，就能够求算出除了初段之外的2段至N段的各段压轧机中的轧制量Δh₂~Δh_N。

演算上述算式（6）的演算器以及演算上述算式（7）的演算器，分别设置在结合变形阻力算出部230所具备的变形阻力演算器231上。

通过将依靠设于变形阻力演算器231的演算器进行算式（7）演算而得的这些轧制量Δh₂~Δh_N、和载荷计211所测定的压轧载荷P₂~P_N，分别代入到设置在结合变形阻力算出部230所具备的结合变形阻力计算部233上的演算上述算式（2）~算式（4）的演算器，进行演算，由此，可在上述结合变形阻力计算部233中算出精轧机105的除了初段之外的2段至N段的各段压轧机所形成的压轧材的变形阻力k₂~k_N。

并且，将由上述结合变形阻力计算部233演算出的精轧机105的除了初段以外的2段至N段的各段压轧机所形成的压轧材的变形阻力k₂~k_N，应用于设在上述结合变形阻力计算部233的演算算式（1）的演算器，将初段的变形阻力的加权量a_F1设为0，求算X。

在图10所示的本实施例的薄板用热轧机的控制装置以及薄板用热轧机的控制方法中，在精轧机105的F1段~F5段的压轧机的各轧辊上设有载荷计211。由设置在这些各压轧机的轧辊上的各载荷计211测定出的各段的压轧载荷P₁~P_N，被分别输入给自动板厚控制部202以及结合变形阻力算出部230。

在结合变形阻力算出部230，具备：同时并列动作的一个或者多个变形阻力演算器231；数量与比构成上述精轧机105的压轧机的段数少一个的数量一致的延迟器232。

具备演算算式（6）以及算式（7）的各演算器的变形阻力演算器231的数量与精轧机105的压轧机的段数一致是典型的，但有时也根据构成变形阻力演算器231的处理器性能而使变形阻力演算器的数量比构成上述精轧机105的压轧机的段数少一个。以下，以变形阻力演算器的数量与轧辊的数量一致的典型构成为例进行说明。

在由精轧机的F1段~F5段的压轧段构成的图10所示的精轧机105中，第一变形阻力演算器231，接受由载荷计211测定并经由延迟器232的F1段的压轧机所形成的压轧载荷P₁、和未经由延迟器232的F2段的压轧机所形成的压轧载荷P₂的输入，利用设在第一变形阻力演算器231的演算算式（7）的演算器来算出轧制量Δh₂，将算出的轧制量Δh₂和测定到的压轧载荷P₂，代入到设于结合变形阻力计算部233的分别演算算式（2）~算式（4）的各演算器中，按照压轧材的上述各个温度履历设定点来算出压轧材的变形阻力k₂。

延迟器232的延迟时间，被设定成与从F1段的压轧机的轧辊至F2段的压轧机的轧辊为止的压轧材移动时间大致相等。此时，由于压轧载荷的输入间隔比变形阻力的输出间隔短，所以，通过对多个压轧载荷以及板厚的值实施数据处理来求算变形阻力，由此提高变形阻力值的精度。

数据处理的方法可以是周知的最简便的数字滤波器处理，但也可以使用例如模拟积分电路等。另外，也可以针对压轧载荷的各个输入来算出压轧材的变形阻力，对多个变形阻力值实施数据处理，输出相对温度履历设定点的一个变形阻力值。第二~第四变形阻力演算器也通过同样的动作，根据压轧载荷P₂~P_N的输入来算出各个温度履历设定点的压轧材的变形阻力k₃~k_N。

各变形阻力演算器231所算出的变形阻力k₁~k_N，被输入给结合变形阻力计算部233。在结合变形阻力计算部233中，使用进行算式（1）演算的演算器，基于上述变形阻力演算器231所算出的变形阻力k₂~k_N，计算压轧材的各个温度履历设定点的结合变形阻力X。此时，加权量a_F1为0。加权量a_F2~a_F5例如全都为1/4。

加权量a_F2~a_F5的设定方法也可考虑该例之外的各种方法，例如也可以使其与压轧载荷P₂~P_N的标准偏差成比例。针对各个温度履历设定点算出的结合变形阻力X_m，从结合变形阻力计算部233被输出给冷却速度修正部214。

冷却速度修正部214，除了使用结合变形阻力X替代变形阻力k以外，与第一实施例中的冷却速度修正部214的情况相同。即，使用相对压轧材的温度履历设定点m的结合变形阻力X_m，由设在上述冷却速度修正部214上的进行下述算式（8）演算的演算器进行演算，算出冷却速度的修正值，基于该算出值来控制依靠输出辊道106进行的压轧材的冷却。

[算式8]

$\mathrm{\Δ}{\mathrm{Cr}}_m=e\frac{\mathrm{\ΔS}/\mathrm{\ΔX}}{\mathrm{\ΔS}/\mathrm{\ΔCr}}(X_{\mathrm{SET}}-X_m)...\left(8\right)$

在由设于上述冷却速度修正部214的演算器演算的算式（8）中，e是控制增益，S是作为材质代表值的例如屈服强度或者拉伸强度。X_SET是根据压轧进度设定值预测出的、依靠设置在上述结合变形阻力计算部233中的进行算式（1）演算的演算器得到的精轧机的各段压轧机的压轧材的变形阻力的组合值。对于X_SET的预测只要使用材质预测模型即可。

根据压轧进度设定值预测精轧机的各段压轧机得到的压轧材的变形阻力的材质预测模型例如公开于J.Yanagimoto et al.,Transactionsof the ASME,Vol.120,pp.316-322（1998）。

另外，对于X_SET的预测，也可以使用以往实际成绩数据库。或者，也可以组合以往实际成绩数据库与材质预测模型来预测X_SET。

对于ΔS/ΔX以及ΔS/ΔCr的确定，也可以同样利用使用材质预测模型的方法、使用以往实际成绩数据库的方法、以及组合使用以往实际成绩数据库和材质预测模型的方法中的任意方法。

对于作为本申请发明的第二实施例的薄板用热轧机的控制装置以及薄板用热轧机的控制方法，如上述那样，可高精度地算出精轧机105的各段中的压轧材的变形阻力、以及组合了这些变形阻力的结合变形阻力，基于该算出的结合变形阻力对输出辊道106的冷却喷嘴的开度进行前馈控制，由此，即使在材质预测模型的精度不够好的情况下也不用追加烦杂的装置就能提供稳定的材质。

对于作为本申请发明的第二实施例的薄板用热轧机的控制装置以及薄板用热轧机的控制方法，可提高薄板用热轧机的控制。

另外，根据本申请发明的第二实施例，不需要对于第一实施例为必要的设置在精轧机的压轧段之间的板厚计。

根据本实施例，可实现即使在材质预测模型的精度不好的情况下也不用追加烦杂的装置就能提供稳定材质的压轧材的薄板用热轧机的控制装置以及薄板用热轧机的控制方法。

工业实用性

本发明可应用于薄板用热轧机的控制装置以及薄板用热轧机的控制方法。

附图标记说明

1：薄板用热轧机，2：热轧机的控制装置，20：压轧进度设定部，100：加热炉，101：破鳞机，102：粗轧机，103：中间冷却装置，104：破鳞机，105：精轧机，106：输出辊道，107：卷取装置，201：压轧机控制部，202：自动板厚控制部，211：载荷计，212：板厚计，213：变形阻力算出部，214：冷却速度修正部，215：冷却控制部，216：冷却喷嘴群，217：输出辊道温度计，218：精加工后段温度计，219：卷取前段温度计，220：压轧材移送部，221：材质检查装置，230：结合变形阻力算出部，231：变形阻力演算器，232：延迟器，233：结合变形阻力计算部。

Claims (10)

1.一种薄板用热轧机的控制装置，该薄板用热轧机的控制装置基于压轧进度对薄板用热轧机进行控制，上述薄板用热轧机具备设置有对压轧材进行压轧的多段压轧机的精轧机，具备对由上述精轧机压轧过的上述压轧材进行冷却的输出辊道，具备对由上述输出辊道进行过冷却的压轧材进行卷取的卷取装置，由此构成薄板用热轧机，其特征在于，

在上述控制装置中具备：变形阻力算出部，该变形阻力算出部算出依靠精轧机的上述多段压轧机之中的后段的至少一段压轧机得到的压轧材的变形阻力；冷却速度修正部，该冷却速度修正部基于由上述变形阻力算出部算出的变形阻力，算出由上述输出辊道冷却压轧材的冷却速度的修正值；冷却控制部，该冷却控制部利用由上述冷却速度修正部演算的冷却速度的修正值，控制依靠上述输出辊道实施的压轧材的冷却。

2.如权利要求1所述的薄板用热轧机的控制装置，其特征在于，在精轧机的最终段轧辊的入口和出口设置有对压轧材的板厚进行测定的板厚计，由上述变形阻力算出部基于由上述两个板厚计测量到的压轧材的板厚值来算出压轧材的变形阻力。

3.如权利要求1所述的薄板用热轧机的控制装置，其特征在于，在精轧机的多段压轧机的轧辊上分别设有对压轧载荷进行测定的载荷计，由上述变形阻力算出部基于由上述载荷计测定到的至少一个压轧载荷值来算出压轧材的变形阻力。

4.权利要求2或者权利要求3所述的薄板用热轧机的控制装置，其特征在于，上述冷却控制部对依靠设在输出辊道上的冷却喷嘴群得到的冷却水量进行控制。

5.如权利要求2或者权利要求3所述的薄板用热轧机的控制装置，其特征在于，上述冷却控制部对由输出辊道移送压轧材的压轧材移送部的移送速度进行控制。

6.如权利要求2或者权利要求3所述的薄板用热轧机的控制装置，其特征在于，在输出辊道与卷取装置之间设置有对压轧材的材质进行检查的材质检查装置，将由上述材质检查装置检查出的压轧材的材质检查值输入到上述冷却速度修正部，对由上述输出辊道冷却压轧材的冷却速度进行控制。

7.一种薄板用热轧机的控制方法，在薄板用热轧机中基于压轧进度对该薄板用热轧机进行控制，该薄板用热轧机由设置于精轧机的多段压轧机进行压轧材的压轧，由输出辊道对由上述精轧机压轧过的上述压轧材进行冷却，然后由卷取装置进行卷取，其特征在于，

算出依靠精轧机的上述多段压轧机之中的后段的至少一段压轧机的压轧得到的压轧材的变形阻力，基于该算出的变形阻力来算出由输出辊道冷却压轧材的冷却速度的修正值，利用该算出的冷却速度的修正值来控制依靠输出辊道得到的压轧材的冷却速度。

8.如权利要求7所述的薄板用热轧机的控制方法，其特征在于，依靠上述输出辊道实施的冷却的控制，通过对设在该输出辊道上的冷却喷嘴群的冷却水量进行控制来进行。

9.如权利要求8所述的薄板用热轧机的控制方法，其特征在于，依靠上述输出辊道实施的冷却的控制，通过对依靠该输出辊道得到的压轧材的移送速度进行控制来进行。

10.如权利要求7所述的薄板用热轧机的控制方法，其特征在于，在上述输出辊道与上述卷取装置之间进行压轧材的材质检查，利用该压轧材的材质检查结果对上述冷却速度修正量进行修正控制。