溫度控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的卷取溫度控制裝置(14)具備溫度模型(15)、材料溫度預(yù)測(cè)部(16)、運(yùn)算部(20)、和模型修正部(21)。溫度模型(15)具有水冷對(duì)流模型、針對(duì)水冷對(duì)流模型的第一修正項(xiàng)、輻射模型、針對(duì)輻射模型的第二修正項(xiàng)、以及空冷對(duì)流模型。運(yùn)算部(20)分別改變第一修正項(xiàng)的值和第二修正項(xiàng)的值，來計(jì)算多個(gè)實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值。模型修正部(21)基于運(yùn)算部(20)計(jì)算出的實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值、和對(duì)軋材(1)進(jìn)行實(shí)際溫度控制時(shí)由卷取溫度計(jì)(8)得到的測(cè)定值，對(duì)第一修正項(xiàng)和第二修正項(xiàng)進(jìn)行修正。
【專利說明】溫度控制裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在熱軋生產(chǎn)線上使用的溫度控制裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在進(jìn)行薄板熱軋或厚板熱軋時(shí)，會(huì)對(duì)軋材(金屬材料)灌注冷卻水，以使軋材達(dá)到所期望的溫度。這樣的溫度控制對(duì)于軋材來說是為了獲得所期望的材質(zhì)(例如強(qiáng)度、延展性)而不可或缺的控制。另外，為了使軋材達(dá)到所期望的溫度，有時(shí)還會(huì)對(duì)冷卻路徑進(jìn)行控制。
[0003]例如，在薄板熱軋生產(chǎn)線上，設(shè)有加熱爐、粗軋機(jī)、精軋機(jī)、輸出輥道(ROT:Run OutTable)、卷取機(jī)之類的設(shè)備。
[0004]在薄板熱軋生產(chǎn)線上的軋材(金屬材料)的溫度控制中，設(shè)定了精軋機(jī)出口側(cè)的溫度(FDT:Finisher Delivery Temperature)的目標(biāo)值。然后，進(jìn)行使軋材的FDT達(dá)到這一目標(biāo)值的控制，即進(jìn)行精軋機(jī)出口側(cè)溫度控制(FDTC:FDT Control)。FDTC例如通過適當(dāng)?shù)乜刂栖堉扑俣葋磉M(jìn)行。另外，作為用于進(jìn)行FDTC的裝置，有在精軋機(jī)的軋機(jī)機(jī)架之間設(shè)置機(jī)架間冷卻裝置(ISC:Inter Stand Coolant)。
[0005]對(duì)于精軋機(jī)送出的軋材，進(jìn)行通過注水來控制卷取機(jī)入口側(cè)溫度(CT =CoilingTemperature)的卷取溫度控制(CTC:CT Control)。作為用于進(jìn)行CTC的裝置，有在設(shè)置于精軋機(jī)與卷取機(jī)之間的ROT上設(shè)置注水裝置。
[0006]圖7是表示薄板熱軋生產(chǎn)線的主要部分的結(jié)構(gòu)體。
圖7中，I是由金屬材料形成的軋材，2是精軋機(jī)所具備的軋機(jī)機(jī)架。軋材I經(jīng)軋機(jī)機(jī)架2的軋制之后，被載放到ROT的輥3上。ROT中具有多根輥3。ROT通過使輥3旋轉(zhuǎn)來運(yùn)送軋材I。然后，由輥3進(jìn)行運(yùn)送的軋材I最終被卷取機(jī)4卷取，從而成為本生產(chǎn)線的產(chǎn)品。
[0007]ROT中設(shè)有注水裝置5、6。注水裝置5設(shè)置于輥3的上方。注水裝置5從上方向軋材I注水。注水裝置6設(shè)置于輥3的下方。注水裝置6從下方向軋材I注水。軋材I在ROT上成為被冷卻體。
[0008]7是精軋出口側(cè)溫度計(jì)(FDT測(cè)量器)，8是卷取溫度計(jì)(CT測(cè)量器)。精軋出口側(cè)溫度計(jì)7設(shè)置于軋機(jī)機(jī)架2的出口側(cè)(R0T的入口側(cè))。精軋出口側(cè)溫度計(jì)7測(cè)定剛從軋機(jī)機(jī)架2出來的軋材I的溫度。卷取溫度計(jì)8設(shè)置于卷取機(jī)4的入口側(cè)(R0T的出口側(cè))。卷取溫度計(jì)8測(cè)定將要被卷取機(jī)4卷取之前的軋材I的溫度。ROT上(B卩，精軋出口側(cè)溫度計(jì)7與卷取溫度計(jì)8之間)也可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)其它的溫度計(jì)。
[0009]CTC利用精軋出口側(cè)溫度計(jì)7所測(cè)定的軋材I的溫度(測(cè)定值)和卷取溫度計(jì)8所測(cè)定的軋材I的溫度(測(cè)定值)來進(jìn)行。
還利用精軋出口側(cè)溫度計(jì)7的測(cè)定值和卷取溫度計(jì)8的測(cè)定值，來研究用于計(jì)算軋材I的溫度預(yù)測(cè)值的模型(溫度模型)。
[0010]圖8是用于說明薄板熱軋生產(chǎn)線所產(chǎn)生的熱量的移動(dòng)的圖。
從溫度模型的觀點(diǎn)出發(fā)，薄板熱軋生產(chǎn)線上的設(shè)備可分為運(yùn)送臺(tái)、軋機(jī)、水冷裝置這三類。
[0011]運(yùn)送臺(tái)是用于運(yùn)送軋材I的設(shè)備。運(yùn)送臺(tái)通過使輥旋轉(zhuǎn)來運(yùn)送軋材I。運(yùn)送臺(tái)例如設(shè)置在加熱爐的出口側(cè)或粗軋機(jī)與精軋機(jī)之間、精軋機(jī)的軋機(jī)機(jī)架2之間。ROT的輥3也是構(gòu)成運(yùn)送臺(tái)的構(gòu)件。圖8的標(biāo)號(hào)9表示的是構(gòu)成運(yùn)送臺(tái)的輥(輥3也包括在內(nèi))。
[0012]軋機(jī)是用于對(duì)軋材I進(jìn)行軋制的設(shè)備。軋機(jī)例如由粗軋機(jī)的軋制機(jī)架或精軋機(jī)的軋制機(jī)架2構(gòu)成。軋機(jī)中具有用于對(duì)軋材I進(jìn)行軋制的軋輥10。
水冷裝置是用于對(duì)軋材I注水來使其冷卻的設(shè)備。水冷裝置例如由機(jī)架間冷卻裝置或注水裝置5、6構(gòu)成。
[0013]熱量的移動(dòng)包括了“熱傳遞”和“熱傳導(dǎo)”。熱傳遞是指材料(軋材I)與外部環(huán)境(例如空氣、水)之間發(fā)生的熱量移動(dòng)。而熱傳導(dǎo)是指材料(軋材I)的內(nèi)部發(fā)生的熱量移動(dòng)。即，軋材I的表面通過與空氣或水相接觸，熱量經(jīng)由熱傳遞而轉(zhuǎn)移，從而使得表面的溫度下降。當(dāng)軋材I的表面部分的溫度下降時(shí)，會(huì)在軋材I的內(nèi)部發(fā)生熱傳導(dǎo)，熱量從溫度較高的內(nèi)部部分移動(dòng)到溫度變低了的表面部分。
熱傳導(dǎo)是在軋材I的內(nèi)部發(fā)生的現(xiàn)象，從而在薄板熱軋生產(chǎn)線的任何一臺(tái)設(shè)備上都會(huì)發(fā)生。因此，下面將省略與熱傳導(dǎo)有關(guān)的詳細(xì)說明。
[0014]對(duì)于運(yùn)送臺(tái)上的熱傳遞，只要考慮對(duì)材料(軋材I)的空冷效果即可。空冷效果包括了因輻射造成的溫度下降、和因?qū)α髟斐傻臏囟认陆怠?br> [0015]軋機(jī)中的熱傳遞有從軋材I向軋輥10的散熱、和因軋材I與軋輥10摩擦而發(fā)熱。軋機(jī)在對(duì)軋材I進(jìn)行加工時(shí)產(chǎn)生的熱量雖然不是熱傳遞，但也需要考慮這種熱量。
[0016]關(guān)于水冷裝置中的熱傳遞，考慮對(duì)材料(軋材I)的空冷效果和水冷效果。水冷效果包括了因輻射造成的溫度下降、和因?qū)α髟斐傻臏囟认陆?。水冷?duì)流是指將軋材I的熱量轉(zhuǎn)移到提供給軋材I的冷卻水中的對(duì)流?？绽湫Ч缟纤觯艘蜉椛湓斐傻臏囟认陆?、和因?qū)α髟斐傻臏囟认陆?。軋材I被水覆蓋的部分會(huì)發(fā)生水冷對(duì)流和輻射，但不會(huì)發(fā)生空冷對(duì)流。軋材I未被水覆蓋的部分會(huì)發(fā)生空冷對(duì)流和輻射，但不會(huì)發(fā)生水冷對(duì)流。
另外，對(duì)于不進(jìn)行注水的水冷裝置，可以將其視作為與運(yùn)送臺(tái)相同。
[0017]在薄板熱軋生產(chǎn)線上，當(dāng)軋材I的溫度達(dá)到800度以上時(shí)，其組織結(jié)構(gòu)(鋼材的組織結(jié)構(gòu))為奧氏體。隨著軋材I冷卻，軋材I的溫度下降，其組織結(jié)構(gòu)會(huì)變態(tài)為鐵氧體。在組織結(jié)構(gòu)變態(tài)為鐵氧體時(shí)，會(huì)釋放出潛熱，導(dǎo)致軋材I的溫度上升。將這一發(fā)熱現(xiàn)象稱為變態(tài)發(fā)熱。對(duì)于水冷裝置，需要將上述變態(tài)發(fā)熱也考慮在內(nèi)。
[0018]為了計(jì)算出軋材I的溫度預(yù)測(cè)值，通常用數(shù)學(xué)式來表達(dá)溫度模型。數(shù)學(xué)式中包含有多種參數(shù)。該參數(shù)即計(jì)算軋材I的溫度預(yù)測(cè)值時(shí)所需的參數(shù)，有例如軋材I的熱傳導(dǎo)率、比熱、密度。另外，水冷時(shí)或空冷時(shí)的熱傳遞系數(shù)、其它熱物性值也包括在上述參數(shù)之內(nèi)。
[0019]上述參數(shù)的數(shù)值已被文獻(xiàn)公開。但是，文獻(xiàn)中公開的數(shù)值是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)材料處于靜止?fàn)顟B(tài)下測(cè)定的值。而在薄板熱軋生產(chǎn)線上，軋材I (材料)高速地移動(dòng)。上述環(huán)境的差異導(dǎo)致即使將文獻(xiàn)中公開的數(shù)值代入上述數(shù)學(xué)式的參數(shù)(溫度模型)，也無法準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)軋材I的溫度。從而，在薄板熱軋生產(chǎn)線上，研究溫度模型并找到與通過測(cè)定得到的溫度(實(shí)績(jī)值)相應(yīng)的修正值變得十分重要。
[0020]專利文獻(xiàn)I?3中公開了與溫度模型有關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)。
在專利文獻(xiàn)I所記載的裝置中，將實(shí)際控制時(shí)使用的值代入到溫度模型中。然后，將溫度模型計(jì)算得到的卷取溫度的計(jì)算值與卷取溫度的測(cè)定值進(jìn)行比較，來研究溫度模型。
[0021]在專利文獻(xiàn)2所記載的裝置中，使用溫度模型來計(jì)算空冷導(dǎo)致的溫度下降量。另夕卜，水冷導(dǎo)致的溫度下降量通過從整體溫度下降量減去空冷導(dǎo)致的溫度下降量而得到。在專利文獻(xiàn)2所記載的裝置中，沒有對(duì)溫度模型進(jìn)行研究。
[0022]在專利文獻(xiàn)3所記載的裝置中，使用溫度模型來計(jì)算空冷導(dǎo)致的溫度下降量。另夕卜，水冷導(dǎo)致的溫度下降量通過從整體溫度下降量減去空冷導(dǎo)致的溫度下降量而得到。在專利文獻(xiàn)3所記載的裝置中，在研究溫度模型時(shí)，并沒有將空冷的效果與水冷的效果分離開來。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
[0023]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2003-39109號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本專利特開平9-85328號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)3:日本專利特開2007-301603號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0024]圖9是用于說明溫度模型研究方法的圖。專利文獻(xiàn)I所記載的研究方法與圖9所示的研究方法基本相同。
[0025]圖9中，11是現(xiàn)實(shí)廠房，12是控制裝置。現(xiàn)實(shí)廠房11中設(shè)有運(yùn)送臺(tái)、軋機(jī)、水冷裝置之類的設(shè)備?，F(xiàn)實(shí)廠房11由控制裝置12進(jìn)行控制。
[0026]控制裝置12向現(xiàn)實(shí)廠房11進(jìn)行控制輸出，使現(xiàn)實(shí)廠房11進(jìn)行各種動(dòng)作?？刂蒲b置12還從現(xiàn)實(shí)廠房11接收廠房輸出?？刂蒲b置12基于從現(xiàn)實(shí)廠房11接收到的廠房輸出，進(jìn)行控制運(yùn)算?？刂蒲b置12基于控制運(yùn)算的結(jié)果向現(xiàn)實(shí)工廠11進(jìn)行控制輸出，修正現(xiàn)實(shí)廠房11的動(dòng)作，以使軋材I的卷取溫度達(dá)到所期望的值。在軋材I被軋制的過程中，由卷取溫度計(jì)8測(cè)定軋材I的卷取溫度。
[0027]來自控制裝置12的控制輸出及來自現(xiàn)實(shí)廠房11的廠房輸出存儲(chǔ)在規(guī)定的存儲(chǔ)裝置(未圖示)中。當(dāng)對(duì)現(xiàn)實(shí)廠房的控制結(jié)束時(shí)，存儲(chǔ)在上述存儲(chǔ)裝置中的控制輸出和廠房輸出被輸入至溫度模型13。將上述那樣在控制結(jié)束后由溫度模型13計(jì)算出的值稱為卷取溫度的實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值。通過對(duì)卷取溫度的測(cè)定值與實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值進(jìn)行比較，能夠判定溫度模型所具有的整體不確定性。
[0028]上述實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值的構(gòu)思不僅能夠用于最下游的卷取溫度，還能夠適用于生產(chǎn)線上其他位置的溫度。例如，當(dāng)ROT上設(shè)有溫度計(jì)時(shí)，將這一位置上軋材I的溫度的測(cè)定值與這一位置上軋材I的溫度的實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值進(jìn)行比較即可。
[0029]CTC中，由注水裝置5、6進(jìn)行注水，從而控制軋材I的溫度。如上所述，關(guān)于水冷裝置中的熱傳遞，需要考慮對(duì)軋材I的空冷效果和水冷效果。為了進(jìn)行CTC，在ROT的入口側(cè)設(shè)有精軋出口側(cè)溫度計(jì)7，在ROT的出口側(cè)設(shè)有卷取溫度計(jì)8。但是，從各溫度計(jì)7、8的測(cè)定值，并不能將溫度下降量中因空冷導(dǎo)致的下降量與因水冷導(dǎo)致的下降量分開考慮。
[0030]一般來說，對(duì)材料的水冷效果要大于空冷效果。但是，在薄板熱軋生產(chǎn)線上，ROT的長(zhǎng)度有時(shí)會(huì)在10m左右，從而無法忽視對(duì)軋材I的空冷效果。例如，當(dāng)注水裝置5、6的注水量較少的情況下，ROT上進(jìn)行水冷部分的長(zhǎng)度只有數(shù)m?1m左右。而ROT的其它部分都進(jìn)行空冷。如果不考慮因空冷導(dǎo)致的溫度下降量，則即使研究溫度模型也無法提高研究精度，其結(jié)果將導(dǎo)致CTC整體的精度下降。
[0031]上述說明雖然是對(duì)薄板熱軋生產(chǎn)線進(jìn)行的，但對(duì)于不具備卷取機(jī)的厚板熱軋生產(chǎn)線也是同樣的想法。即，厚板熱軋生產(chǎn)線也可能發(fā)生與上述相同的問題。
[0032]本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于提供一種能夠在熱軋生產(chǎn)線上高精度地研究溫度模型的溫度控制裝置。
解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0033]本發(fā)明所涉及的溫度控制裝置用于熱軋生產(chǎn)線，該熱軋生產(chǎn)線包括:用于對(duì)金屬材料進(jìn)行軋制的軋機(jī)；將經(jīng)軋機(jī)軋制后的金屬材料運(yùn)送到下游側(cè)的運(yùn)送臺(tái)；在運(yùn)送臺(tái)的入口側(cè)測(cè)定金屬材料的溫度的第一溫度計(jì)；在第一溫度計(jì)的測(cè)定位置的下游側(cè)測(cè)定金屬材料的溫度的第二溫度計(jì)；以及為了使運(yùn)送臺(tái)正在運(yùn)送的金屬材料冷卻而向金屬材料注水的注水裝置，所述溫度控制裝置包括:用于計(jì)算金屬材料的溫度的溫度模型；使用溫度模型預(yù)測(cè)金屬材料的溫度的材料溫度預(yù)測(cè)部；當(dāng)熱軋生產(chǎn)線上對(duì)金屬材料的溫度控制結(jié)束后，將對(duì)該金屬材料進(jìn)行溫度控制時(shí)實(shí)際使用的實(shí)績(jī)值代入溫度模型，從而計(jì)算出第二溫度計(jì)的測(cè)定位置上金屬材料的溫度的實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值的運(yùn)算部；以及對(duì)溫度模型進(jìn)行修正的模型修正部，溫度模型具有:水冷對(duì)流模型、針對(duì)水冷對(duì)流模型的第一修正項(xiàng)、輻射模型、針對(duì)輻射模型的第二修正項(xiàng)、以及空冷對(duì)流模型，運(yùn)算部使第一修正項(xiàng)的值與第二修正項(xiàng)的值分別發(fā)生改變，從而計(jì)算出多個(gè)實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值，模型修正部基于運(yùn)算部計(jì)算出的實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值、和對(duì)金屬材料進(jìn)行實(shí)際的溫度控制時(shí)由第二溫度計(jì)測(cè)定的測(cè)定值，來對(duì)第一修正項(xiàng)和第二修正項(xiàng)進(jìn)行修正。
發(fā)明效果
[0034]根據(jù)本發(fā)明所涉及的溫度控制裝置，能夠在熱軋生產(chǎn)線上高精度地研究溫度模型。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I中的溫度控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是用于說明圖1所示的卷取溫度控制裝置的功能的圖。
圖3是用于說明軋材板厚方向上的溫度計(jì)算的圖。
圖4是用于說明圖1所示的運(yùn)算部及模型修正部的各功能的圖。
圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I中的溫度控制裝置的動(dòng)作的流程圖。
圖6是表示各片段的溫度測(cè)定值與實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值的一個(gè)示例的圖。
圖7是表示薄板熱軋生產(chǎn)線的主要部分的結(jié)構(gòu)圖。
圖8是用于說明薄板熱軋生產(chǎn)線上產(chǎn)生的熱量的移動(dòng)的圖。
圖9是用于說明溫度模型的研究方法的圖。

【具體實(shí)施方式】
[0036]參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。各圖中，對(duì)于相同或相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)注相同的標(biāo)號(hào)。對(duì)于重復(fù)的說明，適當(dāng)?shù)睾?jiǎn)化或者省略。
[0037]實(shí)施方式I
圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I中的溫度控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。
以下，對(duì)本溫度控制裝置用于薄板熱軋生產(chǎn)線的情況進(jìn)行具體說明。本溫度控制裝置用于其它熱軋生產(chǎn)線的情況下，例如用于厚板熱軋生產(chǎn)線的情況下，可以基于以下的記載來容易地實(shí)現(xiàn)，因此省略其說明。
[0038]薄板熱軋生產(chǎn)線上設(shè)有加熱爐、粗軋機(jī)、精軋機(jī)、輸出輥道(ROT)、卷取機(jī)之類的設(shè)備。薄板熱軋生產(chǎn)線上，如上所述，進(jìn)行精軋出口側(cè)溫度計(jì)(EDTC)和卷取溫度控制(CTC)。
[0039]圖1中，I是由金屬材料構(gòu)成的軋材，2是精軋機(jī)所具備的軋機(jī)機(jī)架。軋材I經(jīng)軋機(jī)機(jī)架2軋制之后，被載放到ROT的輥3 (圖1中未圖示)。ROT中具備多根輥3。ROT通過使輥3旋轉(zhuǎn)來運(yùn)送軋材I。然后，由輥3運(yùn)送的軋材I最終被卷取機(jī)4卷取，成為本生產(chǎn)線的產(chǎn)品。
[0040]ROT具備注水裝置5、6。注水裝置5設(shè)置于輥3的上方。注水裝置5從上方向軋材I注水。注水裝置6設(shè)置于輥3的下方。注水裝置6從下方向軋材I注水。軋材I在ROT上成為被冷卻體。
[0041]7是精軋出口側(cè)溫度計(jì)(FDT測(cè)量器)，8是卷取溫度計(jì)(CT測(cè)量器)。精軋出口側(cè)溫度計(jì)7設(shè)置于軋機(jī)機(jī)架2的出口側(cè)(R0T的入口側(cè))。精軋出口側(cè)溫度計(jì)7測(cè)定剛從軋機(jī)機(jī)架2出來的軋材I的溫度。卷取溫度計(jì)8設(shè)置于卷取機(jī)4的入口側(cè)(R0T的出口側(cè))。卷取溫度計(jì)8測(cè)定將要被卷取機(jī)4卷取之前的軋材I的溫度(卷取溫度:CT)。ROT上(即，精軋出口側(cè)溫度計(jì)7與卷取溫度計(jì)8之間)也可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)其它的溫度計(jì)。
[0042]以ROT為基準(zhǔn)，也可以將精軋出口側(cè)溫度計(jì)7稱為ROT入口側(cè)溫度計(jì)，將卷取溫度計(jì)8稱為ROT出口側(cè)溫度計(jì)。本實(shí)施方式中，精軋出口側(cè)溫度計(jì)7構(gòu)成第一溫度計(jì)。卷取溫度計(jì)8構(gòu)成在第一溫度計(jì)的下游側(cè)進(jìn)行溫度測(cè)定的第二溫度計(jì)。
[0043]從溫度模型的觀點(diǎn)出發(fā)，薄板熱軋生產(chǎn)線上的設(shè)備可分為運(yùn)送臺(tái)、軋機(jī)、水冷裝置這三類。
[0044]軋機(jī)是用于對(duì)軋材I進(jìn)行軋制的設(shè)備。軋機(jī)例如由粗軋機(jī)的軋制機(jī)架或精軋機(jī)的軋制機(jī)架2構(gòu)成。軋機(jī)中具有用于對(duì)軋材I進(jìn)行軋制的軋輥10。
[0045]運(yùn)送臺(tái)是用于運(yùn)送軋材I的設(shè)備。運(yùn)送臺(tái)通過使輥旋轉(zhuǎn)來運(yùn)送軋材I。運(yùn)送臺(tái)例如設(shè)置在加熱爐的出口側(cè)或粗軋機(jī)與精軋機(jī)之間、精軋機(jī)的軋機(jī)機(jī)架2之間。ROT的輥3也是構(gòu)成運(yùn)送臺(tái)的構(gòu)件。ROT將軋機(jī)機(jī)架2軋制后的軋材I運(yùn)送到下游側(cè)。
[0046]水冷裝置是用于對(duì)軋材I注水來使其冷卻的設(shè)備。水冷裝置例如由機(jī)架間冷卻裝置或注水裝置5、6構(gòu)成。注水裝置5、6是用于使ROT正在運(yùn)送的軋材I冷卻的裝置。
[0047]熱量的移動(dòng)包括了 “熱傳遞”和“熱傳導(dǎo)”。對(duì)于熱量移動(dòng)的考慮，如上文所述。
對(duì)于運(yùn)送臺(tái)上的熱傳遞，只要考慮對(duì)軋材I的空冷效果即可?？绽湫Ч艘蜉椛湓斐傻臏囟认陆?、和因?qū)α髟斐傻臏囟认陆怠?br> [0048]軋機(jī)中的熱傳遞有從軋材I向軋輥10的散熱、和因軋材I與軋輥10摩擦而產(chǎn)生的發(fā)熱。軋機(jī)在對(duì)軋材I進(jìn)行加工時(shí)產(chǎn)生的熱量雖然不是熱傳遞，但也需要考慮這種熱量。
[0049]關(guān)于水冷裝置中的熱傳遞，考慮對(duì)軋材I的空冷效果和水冷效果。水冷效果包括了因輻射造成的溫度下降、和因?qū)α髟斐傻臏囟认陆?。空冷效果如上所述，包括了因輻射造成的溫度下降、和因?qū)α髟斐傻臏囟认陆?。軋材I被水覆蓋的部分會(huì)發(fā)生水冷對(duì)流和輻射，但不會(huì)發(fā)生空冷對(duì)流。軋材I未被水覆蓋的部分會(huì)發(fā)生空冷對(duì)流和輻射，但不會(huì)發(fā)生水冷對(duì)流。另外，對(duì)于水冷裝置，需要將變態(tài)發(fā)熱也考慮在內(nèi)。
[0050]CTC由卷取溫度控制裝置14來進(jìn)行。圖2是用于說明圖1所示的卷取溫度控制裝置的功能的圖。如圖2所示，卷取溫度控制裝置14在進(jìn)行CTC時(shí)，將軋材I視作為由多個(gè)片段連續(xù)構(gòu)成的集合體。即，卷取溫度控制裝置14將軋材I從前端到末端分割為多個(gè)片段。卷取溫度控制裝置14例如以各片段具有Im?1m左右的固定長(zhǎng)度的方式分割軋材I。
[0051]以下，根據(jù)需要對(duì)各片段標(biāo)記編號(hào)來表示。例如，將任意位置的片段的編號(hào)記為j。將設(shè)置于片段N0.j的前端側(cè)的前一個(gè)片段的編號(hào)記為j-Ι。將設(shè)置于片段N0.j-Ι的前端側(cè)的前一個(gè)片段的編號(hào)記為j_2。以下，對(duì)于前端側(cè)的各片段以同樣的方式標(biāo)注編號(hào)。將設(shè)置于片段N0.j的末端側(cè)的后一個(gè)片段的編號(hào)記為j+Ι。將設(shè)置于片段N0.j+Ι的末端側(cè)的后一個(gè)片段的編號(hào)記為j+2。以下，對(duì)于末端側(cè)的各片段以同樣的方式標(biāo)注編號(hào)。
[0052]卷取溫度控制裝置14考慮每一個(gè)片段的熱量進(jìn)出，從而對(duì)注水裝置5、6進(jìn)行控制。卷取溫度控制裝置14在進(jìn)行CTC時(shí)，將注水裝置5、6分割為多個(gè)水冷模組。即，ROT中沿著輥3并排設(shè)置多個(gè)水冷模組。
[0053]以下，根據(jù)需要對(duì)各水冷模組標(biāo)記編號(hào)來表示。例如，將任意位置的水冷模組的編號(hào)記為i。將設(shè)置于水冷模組N0.1的上游側(cè)(R0T入口側(cè))的前一個(gè)水冷模組的編號(hào)記為1-Ι。將設(shè)置于水冷模組N0.1-Ι的上游側(cè)的前一個(gè)水冷模組的編號(hào)記為i_2。以下，對(duì)于設(shè)置于上游側(cè)的各水冷模組以同樣的方式標(biāo)注編號(hào)。將設(shè)置于水冷模組N0.1的下游側(cè)(R0T出口側(cè))的后一個(gè)水冷模組的編號(hào)記為i+Ι。將設(shè)置于水冷模組N0.1+1的下游側(cè)的后一個(gè)水冷模組的編號(hào)記為i+2。以下，對(duì)于設(shè)置于下游側(cè)的各水冷模組以同樣的方式標(biāo)注編號(hào)。
[0054]卷取溫度控制裝置14具備溫度模型15、材料溫度預(yù)測(cè)部16、注水量決定部17、跟蹤部18、閥門控制部19、運(yùn)算部20、模型修正部21、模型研究部22。
[0055]溫度模型15是用于計(jì)算軋材I溫度(溫度的預(yù)測(cè)值)的模型。溫度模型15存儲(chǔ)在例如卷取溫度控制裝置14內(nèi)的存儲(chǔ)部(未圖示)中。溫度模型15中，用數(shù)學(xué)式來表達(dá)軋材I與外部環(huán)境(例如空氣、水)之間發(fā)生的熱傳遞、軋材I內(nèi)部發(fā)生的熱傳導(dǎo)、變態(tài)發(fā)熱效果。溫度模型15的詳細(xì)情況將在后文中闡述。
[0056]材料溫度預(yù)測(cè)部16具有使用溫度模型15來預(yù)測(cè)軋材I溫度的功能。材料溫度預(yù)測(cè)部16通過對(duì)各片段應(yīng)用溫度模型15來預(yù)測(cè)各片段的溫度。例如，材料溫度預(yù)測(cè)部16通過對(duì)片段N0.j應(yīng)用溫度模型15來計(jì)算片段N0.j的溫度的預(yù)測(cè)值。
[0057]注水量決定部17具有決定注水裝置5、6要注入的水量的功能。注水量決定部17一邊與材料溫度預(yù)測(cè)部16之間進(jìn)行信息的交換，一邊計(jì)算來自各水冷模組的注水量。然后，注水量決定部17基于材料溫度預(yù)測(cè)部16所預(yù)測(cè)的軋材I的溫度，決定來自各水冷模組的注水量。
[0058]例如，注水量決定部17首先在材料溫度預(yù)測(cè)部16中設(shè)定注水量的初始值。材料溫度預(yù)測(cè)部16基于注水量決定部17所設(shè)定的初始值，使用溫度模型15來計(jì)算軋材I的溫度的預(yù)測(cè)值。當(dāng)材料溫度預(yù)測(cè)部16計(jì)算出的CT的預(yù)測(cè)值在所期望的范圍(例如CT的目標(biāo)值Tto± α )之外時(shí)，注水量決定部17對(duì)材料溫度預(yù)測(cè)部16中設(shè)定的注水量進(jìn)行修正。材料溫度預(yù)測(cè)部16基于注水量決定部17所設(shè)定的修正值，使用溫度模型15再次計(jì)算軋材I的溫度的預(yù)測(cè)值。注水量決定部17和材料溫度預(yù)測(cè)部16反復(fù)進(jìn)行注水量的設(shè)定(修正)和預(yù)測(cè)值的計(jì)算。然后，注水量決定部17決定最終的注水量，使各片段的CT的預(yù)測(cè)值在所期望的范圍內(nèi)。
[0059]跟蹤部18具有跟蹤軋材I的位置的功能。跟蹤部18基于從薄板熱軋生產(chǎn)線的各設(shè)備得到的各種信息，時(shí)時(shí)刻刻地計(jì)算各片段的位置。
[0060]閥門控制部19具有控制注水裝置5、6的閥門的功能。閥門控制部19基于注水量決定部17所決定的注水量、和來自跟蹤部18的跟蹤信息，控制閥門，以使注水裝置5、6進(jìn)行恰當(dāng)?shù)淖⑺?。所謂跟蹤信息，是指由跟蹤部18計(jì)算出的軋材I的位置信息。
[0061]例如，從軋機(jī)機(jī)架2出來的片段N0.j的溫度由精軋出口側(cè)溫度計(jì)7進(jìn)行測(cè)定。通過由精軋出口側(cè)溫度計(jì)7測(cè)定片段N0.j的溫度，注水量決定部17決定各水冷模組對(duì)片段N0.j的注水量。與片段N0.j有關(guān)的跟蹤信息從跟蹤部18輸入至閥門控制部19。閥門控制部19準(zhǔn)確地控制各水冷模組的閥門，以按照恰當(dāng)?shù)臅r(shí)序進(jìn)行注水量已被注水量決定部17決定的注水。
[0062]運(yùn)算部20具有計(jì)算軋材I的CT的實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值的功能。當(dāng)薄板熱軋生產(chǎn)線上結(jié)束了對(duì)軋材I的溫度控制時(shí)(例如軋材I被卷取機(jī)4卷取時(shí))，運(yùn)算部20獲取在對(duì)軋材I進(jìn)行溫度控制時(shí)實(shí)際使用的各種實(shí)績(jī)值。然后，運(yùn)算部20將所獲取的實(shí)績(jī)值代入溫度模型15，從而計(jì)算出軋材I的CT的實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值。運(yùn)算部20的詳細(xì)情況將在后文中闡述。
[0063]模型修正部21具有對(duì)溫度模型15進(jìn)行修正的功能。模型修正部21基于運(yùn)算部20計(jì)算出的軋材I的CT的實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值，進(jìn)行上述修正。模型修正部21的詳細(xì)情況將在后文中闡述。
[0064]接著，參照?qǐng)D3?圖6，對(duì)卷取溫度控制裝置14所具備的功能進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0065]首先，說明溫度模型15所表述的數(shù)學(xué)式的例子。
被冷卻體為軋材1，其具有一定體積。因此，將軋材I沿著板厚方向分割成微小部分(微小體積)，考慮第k個(gè)微小部分的溫度變化。第k個(gè)微小部分的溫度變化△ Tk由下式來表
/Jn ο
[0066][數(shù)學(xué)式I]
PCpVk
[0067]其中，
P:被冷卻體的密度[kg/mm3]
Cp:被冷卻體的比熱[J/kg/deg]
Vk:第k個(gè)微小體積[mm3]
At:時(shí)間變化[s]
Σ Q:熱流之和[W]
[0068]數(shù)學(xué)式I的計(jì)算也被稱為有限差分法的計(jì)算。這一計(jì)算方法計(jì)算微小部分的熱量進(jìn)出，從而計(jì)算出整體的溫度變化。圖3是用于說明軋材板厚方向上的溫度計(jì)算的圖。圖3中，將軋材I沿著板厚方向分割成微小部分(微小體積)，并用點(diǎn)來代表該微小部分的溫度。圖3中，將該點(diǎn)記為node(節(jié)點(diǎn))。即，點(diǎn)與點(diǎn)之間考慮熱傳導(dǎo)，對(duì)于位于軋材I的表面(上表面、下表面)的點(diǎn)，則考慮與外界之間的熱傳遞。
[0069]熱流包括了例如由水冷對(duì)流、輻射、空冷對(duì)流、熱傳導(dǎo)造成的熱流。將這些因素造成的熱流都考慮在內(nèi)。式中，Q本身是正值。當(dāng)被冷卻體的熱量轉(zhuǎn)移時(shí)，用符號(hào)來標(biāo)記。
在微小部分存在于軋材I表面的情況下，熱流之和Σ Qk由下式來表示。在微小部分存在于軋材I表面的情況下，需要同時(shí)考慮熱傳遞和熱傳導(dǎo)。
[0070][數(shù)學(xué)式2]
Σ Qk Qw，k Qa，k Qrad, k+Qk+1 — k Qk — k+l+Qtrans，k (2)
[0071]其中，
Qw:從被冷卻體的表面到冷卻水的熱流[W]
Qa:從被冷卻體的表面到周圍空氣的熱流[W]
Qrad:從被冷卻體的表面通過輻射產(chǎn)生的熱流[W]
Qk+卜k:在被冷卻體的內(nèi)部從第k+Ι個(gè)微小部分受到的熱流[W]
Qk^k+1:在被冷卻體的內(nèi)部向第k+Ι個(gè)微小部分散發(fā)的熱流[W]
Qtransjk:被冷卻體的變態(tài)發(fā)熱而產(chǎn)生的熱流[W]
Qk+卜k及Qk —k+1僅在從溫度較高處到溫度較低處的方向上產(chǎn)生。
[0072]在微小部分存在于軋材I內(nèi)部的情況下，熱流之和Σ Qk由下式來表示。在微小部分存在于軋材I內(nèi)部的情況下，無需考慮熱傳遞。
[0073][數(shù)學(xué)式3]
ZQk — Qk-卜 k+Qk+l— k_Qk — k-l_Qk — k+l+Qtrans, k...0
[0074]從被冷卻體的表面到冷卻水的熱流Qw(水冷對(duì)流模型)由下式來表示。
[0075][數(shù)學(xué)式4]
Qw = hwAw (Tsurf-Tw)…(4)
[0076]其中，
hw:被冷卻體與冷卻水之間的熱傳遞系數(shù)[W/mm2/°C ]
K:被冷卻體的表面積[_2]
Tsurf:被冷卻體的表面溫度[°C ]
Tw:冷卻水的溫度[°C ]
[0077]從被冷卻體的表面到周圍空氣的熱流Qa(空冷對(duì)流模型)由下式來表示。
[0078][數(shù)學(xué)式5]
Qa = KK (Tsurf-Ta)- (5)
[0079]其中，
ha:被冷卻體與周圍空氣之間的熱傳遞系數(shù)[W/mm2/°C ]
Aa:被冷卻體的表面積[mm2]
Tsurf:被冷卻體的表面溫度[°C ]
Ta:周圍空氣的溫度[°C ]
[0080]從被冷卻體的表面通過福射產(chǎn)生的熱流QMd (福射模型)根據(jù)Stefan-Boltzmann公式，由下式來表示。
[0081][數(shù)學(xué)式6]
Qrad= ε.Arad.σ.{(Tsurf+273) 4-(1^+273)4}...(6)
[0082]其中，ε:福射率
σ:Stefan-Boltzmann 常數(shù)(=5.668339 X 1(T14) [ff/mm2/K4]
Arad:被冷卻體的表面積[mm2]
Tsurf:被冷卻體的表面溫度[°C ]
Tamb:周圍溫度[°C ]
[0083]本發(fā)明中，將對(duì)軋材1的空冷效果和水冷效果分離開來進(jìn)行同定。因此，作為溫度模型15所表述的數(shù)學(xué)式，例如在采用上述數(shù)學(xué)式1?數(shù)學(xué)式6時(shí)，只需對(duì)數(shù)學(xué)式2進(jìn)行如下的修正。
[0084][數(shù)學(xué)式7]
Σ QkZWQW，k ZaQa，k ZrQra(j，k+Qk+l — k Qk - k+l+Qtrans，k (?)
[0085]其中，
Zw:對(duì)水冷對(duì)流項(xiàng)(水冷對(duì)流模型)的修正項(xiàng) za:對(duì)空冷對(duì)流項(xiàng)(空冷對(duì)流模型)的修正項(xiàng) zr:對(duì)輻射項(xiàng)(輻射模型)的修正項(xiàng)
即，模型修正部21要分別對(duì)修正項(xiàng)Zw、Za、Zr進(jìn)行恰當(dāng)?shù)男拚?br> [0086]接著，對(duì)運(yùn)算部20的功能和模型修正部21的功能進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖4是用于說明圖1所示的運(yùn)算部及模型修正部的各功能的圖。圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1中的溫度控制裝置的動(dòng)作的流程圖。圖6是表示各片段的溫度測(cè)定值與實(shí)及再計(jì)算值的一個(gè)示例的圖。
[0087]軋材1從軋機(jī)機(jī)架2出來后，由R0T進(jìn)行運(yùn)送。在軋材1被R0T運(yùn)送的期間內(nèi)，對(duì)軋材1進(jìn)行CTC。當(dāng)對(duì)軋材1的CTC結(jié)束時(shí)，進(jìn)行CTC時(shí)的控制輸出及各種測(cè)定值被輸入至運(yùn)算部20。
運(yùn)算部20為了計(jì)算實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值，需要有如下的信息II?15。
11:R0T入口側(cè)的軋材1溫度的測(cè)定值
12:軋材1速度的測(cè)定值
13:來自注水裝置5、6的注水量的實(shí)績(jī)值與注水時(shí)序的實(shí)績(jī)值
14:注水裝置5、6所注入的水的溫度的實(shí)績(jī)值
15:軋材1的信息(例如金屬種類、尺寸、所配的化學(xué)成分等)
[0088]上述信息II是在計(jì)算實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值時(shí)設(shè)定初始條件所需的信息。信息12是計(jì)算數(shù)學(xué)式1的Λ t所需的信息。信息13是從數(shù)學(xué)式4求出軋材1的各片段在哪個(gè)位置接受哪種程度的水冷時(shí)所需的信息。信息14是進(jìn)行數(shù)學(xué)式4和數(shù)學(xué)式6的計(jì)算時(shí)所需的信息。在進(jìn)行數(shù)學(xué)式5和數(shù)學(xué)式6的計(jì)算時(shí)，周圍空氣的溫度的信息也是必需的?？梢詼y(cè)定周圍空氣的溫度，利用該實(shí)績(jī)值來進(jìn)行數(shù)學(xué)式5和數(shù)學(xué)式6的計(jì)算。關(guān)于周圍空氣的溫度，可以是固定值，也可以視作為與水溫相同的溫度。信息15是數(shù)學(xué)式1中計(jì)算比熱和密度時(shí)所需的信息。
[0089]信息15 (例如鋼種或化學(xué)成分的信息)也可以在溫度模型15中間接地表達(dá)建模困難的效果(例如表面粗糙度的影響)時(shí)使用。例如，添加了 Nb(鈮)的鋼的表面容易變得不光滑，從而用冷卻水來冷卻的效果得到提高。但是，將Nb的配比量表示為定量的模型比較困難。這種情況下，例如預(yù)先準(zhǔn)備按照鋼種或化學(xué)成分分類的修正值的數(shù)值表。溫度模型15中，基于所輸入的信息15，選擇恰當(dāng)?shù)囊褂玫臄?shù)據(jù)表。
[0090]圖4中，Tfdtact是軋材1的片段N0.j從精軋機(jī)的最后一個(gè)軋機(jī)機(jī)架2出來時(shí)由精車L出口側(cè)溫度計(jì)7所測(cè)定的溫度(實(shí)績(jī)值)。Tctact是同一軋材1的片段N0.j在被卷取機(jī)4卷取之前由卷取溫度計(jì)8所測(cè)定的溫度(實(shí)績(jī)值)。
[0091]當(dāng)軋材1被卷取機(jī)4卷取，對(duì)軋材1的軋制加工(溫度控制)結(jié)束時(shí)，運(yùn)算部20接收到計(jì)算實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值所需的數(shù)據(jù)(包括上述信息II?15)(圖3的S101)。運(yùn)算部20對(duì)軋材1的各片段計(jì)算與各水冷模組相對(duì)應(yīng)的位置上的實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值。運(yùn)算部20在S101中獲取進(jìn)行上述計(jì)算所需的數(shù)據(jù)。
[0092]運(yùn)算部20在S101中獲取數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)修正項(xiàng)Zw、Za、Zr分別計(jì)算用于使誤差en減少的符號(hào)(S102)。S102的具體處理內(nèi)容將在后文中闡述。
[0093]運(yùn)算部20在S102中決定了修正項(xiàng)Zw、Za、Zr的各符號(hào)之后，開始計(jì)算軋材1的實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值。
運(yùn)算部20首先將修正項(xiàng)Zw、Za、Z,分別設(shè)定為初始值(例如1.0) (S103)。運(yùn)算部20還將求解的重復(fù)次數(shù)η設(shè)定為1 (n = 1) (S104)。
[0094]初始設(shè)定結(jié)束后，運(yùn)算部20將片段N0.設(shè)定為l(j = 1) (S105)。運(yùn)算部20還將片段N0.1的FDT實(shí)績(jī)值設(shè)定為開始溫度。然后，運(yùn)算部20使用溫度模型15，計(jì)算出與片段N0.1相關(guān)的下述值(S106)。
TE1/_n:水冷模組N0.1入口側(cè)的溫度的實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值
TDi/_n:水冷模組N0.1到最后一個(gè)水冷模組的各出口側(cè)的溫度的實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值 TCTK_n:CT的實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值
上標(biāo)R-n表示實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值(Re-predicted Value)的R和求解的重復(fù)次數(shù)。
[0095]圖4中，連接Tfdtact與TCTACT(TCTK_n)的線用直線來表示。這是進(jìn)行了簡(jiǎn)化的說明，實(shí)際上是用復(fù)雜的曲線(或折線)連接Tfdtact與TCTACT(TCTK_n)。
[0096]運(yùn)算部20結(jié)束上述計(jì)算后，判定在S106中成為計(jì)算對(duì)象的(當(dāng)前的)片段是否是最后一個(gè)片段(j = N) (S107)。如果當(dāng)前的片段不是最后一個(gè)片段(S107:否)，則運(yùn)算部20使片段N0.加l(j = j+1)，對(duì)下游側(cè)的后一個(gè)片段進(jìn)行S106的計(jì)算(從S108回到S106)。
[0097]圖6示出了對(duì)所有片段進(jìn)行S106計(jì)算后的結(jié)果。圖6所示的粗虛線是連接各片段(j = l?N)的(:1'實(shí)績(jī)值1?(」=11);^的直線。圖6所示的粗實(shí)線是穿過各片段(j =1?N)的CT實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值TCT(j = ^N)R-n的曲線(或折線)。
[0098]運(yùn)算部20結(jié)束對(duì)所有片段的S106計(jì)算之后(S107:是)，對(duì)CT的實(shí)績(jī)值TCT(j = !?n)ACT與CT的實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值TCT(j = nK_n進(jìn)行比較，求出誤差en(S109)。誤差en的計(jì)算是基于 TcT(j = 1 ?N) 與 TcT(j = 1 ?N) K_n的差，根據(jù)例如下式來進(jìn)行。
[0099][數(shù)學(xué)式8]
β-=Σ?^?"^.；ι -(8)

/-!
或者
=1(7^-?)2 -(9)
[0100]模型修正部21判定運(yùn)算部20計(jì)算出的誤差en是否在規(guī)定的允許范圍內(nèi)(S110)。上述允許范圍被預(yù)先設(shè)定。例如，如圖4所示，當(dāng)CT實(shí)績(jī)值Tctact與第一次CT實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值T。/-1相差很大時(shí)，誤差％在允許范圍之外(S110:否)。
[0101]當(dāng)誤差en在允許范圍之外時(shí)，模型修正部21判定求解的重復(fù)次數(shù)η是否在最大次數(shù)以內(nèi)(sill)。上述最大次數(shù)被預(yù)先設(shè)定。若S111中求解的重復(fù)次數(shù)η在最大次數(shù)以內(nèi)，則運(yùn)算部20變更修正項(xiàng)m各值，以使CT的實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值TCTK_n接近CT的實(shí)績(jī)值TCTACT(參照?qǐng)D4)。即，運(yùn)算部20變更修正項(xiàng)Zw、Za、Z,各值，以使誤差en變小(S112)。
[0102]S112中的變更基于S102的計(jì)算結(jié)果來進(jìn)行。S102中，運(yùn)算部20使修正項(xiàng)Zw、Za、zr各值分別發(fā)生微小的變化(Λ zw、Λ za、Δ zr)，從而掌握使誤差en變小的符號(hào)。上述Λ Zw、AZa、Λ &被預(yù)先設(shè)定。
[0103]例如，運(yùn)算部20首先將各修正項(xiàng)分別設(shè)定為初始值(ZwC1、ZaC1、Zrt)，計(jì)算軋材1的CT的實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值TCT。然后，運(yùn)算部20使修正項(xiàng)Zw的值發(fā)生微小的變化，計(jì)算CT的實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值TCT，從而決定修正項(xiàng)Zw的符號(hào)。具體而言，首先，將修正項(xiàng)設(shè)定為Zw(l+ Δ Zw、Za(l、Zr0,計(jì)算CT的實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值TCT。根據(jù)Zw設(shè)定為Zw(l時(shí)的實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值TCT、與Zw設(shè)定為Zw(l+ Δ Zw時(shí)的實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值TCT，計(jì)算出誤差en。然后，將修正項(xiàng)設(shè)定為Zw(|- Δ Zw、Za(l、Zr0,計(jì)算CT的實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值TCT。根據(jù)Zw設(shè)定為Zw(l時(shí)的實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值TCT、與Zw設(shè)定為ZW(1-AZW時(shí)的實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值TCT，計(jì)算出誤差en。然后，對(duì)Zw變更為Zw(l+ Δ Zw時(shí)得到的誤差en、與Zw變更為Zw0-AZw時(shí)得到的誤差％進(jìn)行比較，決定使誤差en變小的符號(hào)。
[0104]運(yùn)算部20對(duì)修正項(xiàng)&和修正項(xiàng)Z,也進(jìn)行與上述相同的計(jì)算。即，運(yùn)算部20使修正項(xiàng)za的值發(fā)生微小的變化(土 λ za)，并計(jì)算誤差en，從而決定修正項(xiàng)Za的符號(hào)。運(yùn)算部20還使修正項(xiàng)Z,的值發(fā)生微小的變化(土 Λ Z,)，并計(jì)算誤差en，從而決定修正項(xiàng)Z,的符號(hào)。
[0105]例如，AZW設(shè)定為ZwQ的5%左右的值。同樣，AZa設(shè)定為ZaQ的5%左右的值。Λ匕設(shè)定為、的5%左右的值。
[0106]運(yùn)算部20在S112中，基于S102中決定的符號(hào)，朝著誤差en變小的方向，使修正項(xiàng)Zw、Za、Zr各值分別變化Λ zw、Δ za、Δ τ,。然后，運(yùn)算部20使求解的重復(fù)次數(shù)η加1 (η =η+1),并回到S105的處理(S113)。
[0107]例如，在第一次求解時(shí)，得到圖4所示的實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值Τ。/—1。這一情況下，通過在S112中對(duì)各修正項(xiàng)的值進(jìn)行修正，從而在第二次求解時(shí)，得到實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值TCTK_2。S卩，第二次求解時(shí)，誤差en變得小于第一次的誤差en。同樣，第三次求解時(shí)，誤差en變得小于第二次的誤差en。在第一次求解或之后的求解中，當(dāng)誤差6?在允許范圍內(nèi)時(shí)(S110:是)，模型修正部21將計(jì)算出允許范圍內(nèi)的誤差％時(shí)使用的修正項(xiàng)Zw、Za、&各值存儲(chǔ)到存儲(chǔ)部中(S114)。
[0108]在誤差的％的計(jì)算進(jìn)行了最大次數(shù)，但誤差％仍然沒有在允許范圍內(nèi)的情況下(S111:否)，模型修正部21將目前為止的計(jì)算中得到的誤差en最小時(shí)使用的修正項(xiàng)Zw、Za、Zr各值存儲(chǔ)到存儲(chǔ)部中(從S115到S114)。
[0109]模型修正部21在S115中存儲(chǔ)修正項(xiàng)Zw、Za、Zr各值時(shí)，也可以進(jìn)行極限處理。經(jīng)過S110的處理或S115的處理而得到的修正項(xiàng)Zw、Za、Zr各值中，包含有依賴于實(shí)績(jī)數(shù)據(jù)的誤差。通過進(jìn)行極限處理，能夠防止zw、za、4各值過大。如果水冷對(duì)流模型、空冷對(duì)流模型、輻射模型是正確的，則修正項(xiàng)zw、Za、Zr分別為1.0附近的值。
[0110]存儲(chǔ)部中根據(jù)軋材1的每一種分類方式都存儲(chǔ)有研究表。例如，根據(jù)軋材1的每一種鋼種、每一種尺寸都準(zhǔn)備了研究表。還為每一個(gè)修正項(xiàng)準(zhǔn)備了研究表。模型修正部21在S115中，將修正項(xiàng)m各值存儲(chǔ)到與本次軋材1的分類方式相同的分類方式的研究表中。
[0111]另外，模型修正部21在將修正項(xiàng)Zw、Za、4各值存儲(chǔ)到研究表中時(shí)，對(duì)已存儲(chǔ)的值與本次得到的值進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訖?quán)。例如，模型修正部21使用加權(quán)系數(shù)K，按照下式更新研究表。
(要存儲(chǔ)的研究值)=KX (新得的研究值)+ (ι-κ) X (已存儲(chǔ)的研究值)…(10)
[0112]在具有上述結(jié)構(gòu)的溫度控制裝置中，之后使用經(jīng)模型修正部21進(jìn)行了修正的溫度模型15，重新對(duì)軋材1進(jìn)行CTC。即，材料溫度預(yù)測(cè)部16在預(yù)測(cè)軋材1的溫度時(shí)，從與成為控制對(duì)象的軋材1的分類方式相同的分類方式的研究表中獲取各種值，并將其反映在溫度模型15中。
[0113]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式1,能夠用實(shí)績(jī)數(shù)據(jù)來對(duì)水冷對(duì)流模型、空冷對(duì)流模型、輻射模型中存在的誤差進(jìn)行準(zhǔn)確的修正。能夠高精度地研究溫度模型15，從而能夠更高精度地進(jìn)行CTC。
[0114]實(shí)施方式2
通過利用運(yùn)算部20和模型修正部21進(jìn)行圖5所示的處理流程，來計(jì)算各片段的ΤΕ1/_η、TDi/_n、TCTK_n，并將新得的修正項(xiàng)Zw、Za、4的值存放到研究表中。然而，如果圖6所示的粗實(shí)線(實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值=相對(duì)于粗虛線(實(shí)績(jī)值=傾斜，就會(huì)導(dǎo)致誤差
en無法小于某一個(gè)值。
[0115]模型研究部22進(jìn)行使TCT(j = ^N)R-n與TCT(j = ^n)act的差接近零的處理。模型研究部22基于上述的差，計(jì)算出用于對(duì)材料溫度預(yù)測(cè)部16的預(yù)測(cè)值進(jìn)行修正的研究值。具體而言，在實(shí)施方式1中所說明的所有處理結(jié)束后，模型研究部22開始以下的處理。
[0116]模型研究部22使用存儲(chǔ)在研究表中的修正項(xiàng)Zw、Za、Z,的值，計(jì)算出所有片段(N0.j = 1?N)在CT位置上的實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值Tct，/_f。具體而言，與圖5的S106—樣，首先，將片段N0.1的FDT實(shí)績(jī)值設(shè)定為開始溫度。模型研究部22從水冷模組N0.1開始向下游側(cè)進(jìn)行溫度計(jì)算，直到CT位置為止，從而得到Tct，/_f。然后，模型研究部22按照下式，計(jì)算出研究值(即與實(shí)績(jī)值TCT,/CT之差)。
[0117][數(shù)學(xué)式9]
‘vUXW -(11)
[0118]模型研究部22將由數(shù)學(xué)式11得到的研究值eF(j)作為各片段的溫度誤差存儲(chǔ)到研究表中。此時(shí)，將軋材1的長(zhǎng)度歸一化，并在對(duì)應(yīng)的位置上存儲(chǔ)恰當(dāng)?shù)难芯恐怠＠?，考慮軋材1的片段總數(shù)為200，歸一化后的長(zhǎng)度L為100的情況。片段N0.10和N0.11的研究值存放在研究表的第5個(gè)(100 X 10/200 = 5)位置上。片段N0.12和N0.13的研究值存放在研究表的第6個(gè)(100 X 12/200 = 6)位置上。
在將研究值存放到研究表中的情況下，也可以用數(shù)學(xué)式10來進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訖?quán)。
[0119]具有上述結(jié)構(gòu)的溫度控制裝置中，之后，材料溫度預(yù)測(cè)部16在預(yù)測(cè)軋材1的溫度時(shí)，從與成為控制對(duì)象的軋材1的分類方式相同的分類方式的研究表中獲取各種值，并將其反映在溫度模型15中。材料溫度預(yù)測(cè)部16使用溫度模型15來計(jì)算FDT到CT的溫度。然后，材料溫度預(yù)測(cè)部16將使用溫度模型15而得到的預(yù)測(cè)值、與作為溫度誤差而存儲(chǔ)在研究表中的值相加，導(dǎo)出最終的預(yù)測(cè)值。例如，考慮軋材1的片段總數(shù)為50，歸一化后的長(zhǎng)度L為100的情況。材料溫度預(yù)測(cè)部16在預(yù)測(cè)例如片段N0.20的溫度時(shí)，將使用溫度模型15而得到的預(yù)測(cè)值、與存儲(chǔ)在研究表的第40個(gè)(100X20/50 = 40)位置上的溫度誤差相加。
[0120]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式2，對(duì)于水冷對(duì)流模型、空冷對(duì)流模型、輻射模型中存在的誤差以外的誤差，也能恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行修正。從而，能夠高精度地研究溫度模型15，能夠更高精度地進(jìn)行CTC。
[0121]實(shí)施方式3
實(shí)施方式1中，通過使修正項(xiàng)zw、za、zr各值分別發(fā)生微小的變化來計(jì)算多個(gè)實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值，從而最終決定m各值。但是，在進(jìn)行圖5所示處理的情況下，如果變量較多，則有時(shí)無法得到最適解，或者有時(shí)計(jì)算無法收斂。因此，本實(shí)施方式中，考慮減少變量。即，將修正項(xiàng)Zw、Za、Zr中的任一個(gè)值固定來進(jìn)行圖5所示的處理。
[0122]在減少變量的情況下，希望將對(duì)計(jì)算結(jié)果影響最小的修正值作為固定值來處理。在進(jìn)行CTC時(shí)，軋材1的溫度在400°C?900°C左右。在這一溫度范圍內(nèi)，空冷對(duì)流的效果最小。例如，空冷對(duì)流所產(chǎn)生的熱流Qa在輻射產(chǎn)生的熱流QMd的1/10?1/4左右。因此，本實(shí)施方式中，將修正項(xiàng)Za作為固定值(例如za = 1)來處理，將修正項(xiàng)zw和τ,作為變量來處理。
[0123]其他結(jié)構(gòu)和動(dòng)作與實(shí)施方式1或2中公開的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作相同。
例如，在圖5的S102中，運(yùn)算部20對(duì)修正項(xiàng)Ζ,分別計(jì)算用于使誤差％減少的符號(hào)。另外，在S112中，運(yùn)算部20變更修正項(xiàng)Zw、&各值，以使誤差en變小。
[0124]具有上述結(jié)構(gòu)的溫度控制裝置在進(jìn)行圖5所示處理的情況下，能夠防止無法得到最適解、或者計(jì)算無法收斂的情況發(fā)生。還能夠減輕運(yùn)算部20的運(yùn)算負(fù)荷，能夠更高精度地進(jìn)行CTC。
也可以將za以外的修正項(xiàng)設(shè)為固定值。但是，如上所述，在進(jìn)行CTC的情況下，最好是將修正項(xiàng)za設(shè)為固定值來進(jìn)行處理。
[0125]實(shí)施方式4
本實(shí)施方式中，與上述實(shí)施方式1?3的情況不同之處在于不利用運(yùn)算部20的功能和模型修正部21的功能，對(duì)這種情況進(jìn)行說明。
[0126]模型研究部22計(jì)算出所有片段(N0.j = 1?N)在CT位置上的實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值Tct，/_f。具體而言，模型研究部22首先將片段N0.1的Π)Τ實(shí)績(jī)值設(shè)定為開始溫度。模型研究部22從水冷模組N0.1開始向下游側(cè)進(jìn)行溫度計(jì)算，直到CT位置為止，從而得到Tct，/_f。然后，模型研究部22使用數(shù)學(xué)式11，計(jì)算出研究值(即與實(shí)績(jī)值Tct，/ct之差)。
這一計(jì)算與實(shí)施方式2中修正項(xiàng)Zw、Za、Zr各值設(shè)定為1.0時(shí)相同。
[0127]模型研究部22將由數(shù)學(xué)式11得到的研究值eF(j)作為各片段的溫度誤差存儲(chǔ)到研究表中。此時(shí)，將軋材1的長(zhǎng)度歸一化，并在對(duì)應(yīng)的位置上存儲(chǔ)恰當(dāng)?shù)难芯恐?。在將研究值存放到研究表中的情況下，也可以用數(shù)學(xué)式10來進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訖?quán)。
[0128]具有上述結(jié)構(gòu)的溫度控制裝置中，之后，材料溫度預(yù)測(cè)部16在預(yù)測(cè)軋材1的溫度時(shí)，從與成為控制對(duì)象的軋材1的分類方式相同的分類方式的研究表中獲取各種值，并將其反映在溫度模型15中。材料溫度預(yù)測(cè)部16使用溫度模型15來計(jì)算FDT到CT的溫度。然后材料溫度預(yù)測(cè)部16將使用溫度模型15而得到的預(yù)測(cè)值、與作為溫度誤差而存儲(chǔ)在研究表中的值相加，導(dǎo)出最終的預(yù)測(cè)值。例如，考慮軋材1的片段總數(shù)為50，歸一化后的長(zhǎng)度L為100的情況。材料溫度預(yù)測(cè)部16在預(yù)測(cè)例如片段N0.20的溫度時(shí)，將使用溫度模型15而得到的預(yù)測(cè)值、與存儲(chǔ)在研究表的第40個(gè)(100X20/50 = 40)位置上的溫度誤差相加。
[0129]具有上述結(jié)構(gòu)的溫度控制裝置能夠用實(shí)績(jī)數(shù)據(jù)來修正溫度的預(yù)測(cè)值。能夠用簡(jiǎn)單的方法使溫度的預(yù)測(cè)值接近實(shí)際溫度，并用較少的負(fù)荷來更高精度地進(jìn)行CTC。
工業(yè)上的實(shí)用性
[0130]本發(fā)明能夠用于在熱軋生產(chǎn)線上進(jìn)行CTC的裝置。
標(biāo)號(hào)說明
[0131]1 軋材 2 軋機(jī)機(jī)架 3、9輥
4 卷取機(jī) 5、6注水裝置
7精軋出口側(cè)溫度計(jì)
8卷取溫度計(jì)
10軋輥
11現(xiàn)實(shí)廠房
12控制裝置
13溫度模型
14卷取溫度控制裝置
15溫度模型
16材料溫度預(yù)測(cè)部
17注水量決定部
18跟蹤部
19閥門控制部
20運(yùn)算部
21模型修正部
22模型研究部
【權(quán)利要求】
1.一種溫度控制裝置，用于熱軋生產(chǎn)線，該熱軋生產(chǎn)線包括: 用于軋制金屬材料的軋機(jī)； 將經(jīng)過所述軋機(jī)進(jìn)行了軋制后的金屬材料運(yùn)送到下游側(cè)的運(yùn)送臺(tái)； 在所述運(yùn)送臺(tái)的入口側(cè)測(cè)定所述金屬材料的溫度的第一溫度計(jì)； 在所述第一溫度計(jì)的測(cè)定位置的下游側(cè)測(cè)定所述金屬材料的溫度的第二溫度計(jì)；以及 為了使所述運(yùn)送臺(tái)正在運(yùn)送的金屬材料冷卻而向金屬材料注水的注水裝置， 所述溫度控制裝置的特征在于，包括: 用于計(jì)算金屬材料的溫度的溫度模型； 使用所述溫度模型來預(yù)測(cè)金屬材料的溫度的材料溫度預(yù)測(cè)部； 當(dāng)所述熱軋生產(chǎn)線上結(jié)束了對(duì)金屬材料的溫度控制之后，將對(duì)該金屬材料進(jìn)行溫度控制時(shí)實(shí)際使用的實(shí)績(jī)值輸入到所述溫度模型，計(jì)算出所述第二溫度計(jì)的測(cè)定位置上金屬材料的溫度的實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值的運(yùn)算部；以及對(duì)所述溫度模型進(jìn)行修正的模型修正部， 所述溫度模型具有水冷對(duì)流模型、針對(duì)所述水冷對(duì)流模型的第一修正項(xiàng)、輻射模型、針對(duì)所述輻射模型的第二修正項(xiàng)、以及空冷對(duì)流模型， 所述運(yùn)算部分別改變所述第一修正項(xiàng)的值和所述第二修正項(xiàng)的值，來計(jì)算多個(gè)實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值， 所述模型修正部基于所述運(yùn)算部計(jì)算出的實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值、和對(duì)金屬材料進(jìn)行實(shí)際溫度控制時(shí)由所述第二溫度計(jì)得到的測(cè)定值，對(duì)所述第一修正項(xiàng)和所述第二修正項(xiàng)進(jìn)行修正。
2.如權(quán)利要求1所述的溫度控制裝置，其特征在于， 所述溫度模型還具有針對(duì)所述空冷對(duì)流模型的第三修正項(xiàng)， 所述運(yùn)算部分別改變所述第一修正項(xiàng)的值、所述第二修正項(xiàng)的值、和所述第三修正項(xiàng)的值，來計(jì)算多個(gè)實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值， 所述模型修正部基于所述運(yùn)算部計(jì)算出的實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值、和對(duì)金屬材料進(jìn)行實(shí)際溫度控制時(shí)由所述第二溫度計(jì)得到的測(cè)定值，對(duì)所述第一修正項(xiàng)、所述第二修正項(xiàng)、和所述第三修正項(xiàng)進(jìn)行修正。
3.如權(quán)利要求1或2所述的溫度控制裝置，其特征在于， 當(dāng)基于所述運(yùn)算部計(jì)算出的實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值、與對(duì)金屬材料進(jìn)行實(shí)際溫度控制時(shí)由所述第二溫度計(jì)得到的測(cè)定值之差的誤差在規(guī)定的允許范圍內(nèi)時(shí)，所述模型修正部基于計(jì)算該誤差時(shí)使用的所述各修正項(xiàng)的值，對(duì)所述溫度模型進(jìn)行修正。
4.如權(quán)利要求3所述的溫度控制裝置，其特征在于， 當(dāng)基于實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值與測(cè)定值之差的誤差的計(jì)算進(jìn)行了規(guī)定的最大次數(shù)，但誤差仍然沒有在規(guī)定的允許范圍內(nèi)時(shí)，所述模型修正部基于誤差最小時(shí)使用的所述各修正項(xiàng)的值，對(duì)所述溫度模型進(jìn)行修正。
5.如權(quán)利要求1至4的任一項(xiàng)所述的溫度控制裝置，其特征在于， 還包括模型研究部，該模型研究部基于使用所述模型修正部修正后的所述溫度模型計(jì)算出的實(shí)績(jī)?cè)儆?jì)算值、與對(duì)金屬材料進(jìn)行實(shí)際溫度控制時(shí)由所述第二溫度計(jì)得到的測(cè)定值之差，計(jì)算用于對(duì)所述材料溫度預(yù)測(cè)部的預(yù)測(cè)值進(jìn)行修正的研究值。
6.如權(quán)利要求1至5的任一項(xiàng)所述的溫度控制裝置，其特征在于，還包括: 基于所述材料溫度預(yù)測(cè)部所預(yù)測(cè)的金屬材料的溫度，決定來自所述注水裝置的注水量的注水量決定部； 跟蹤所述金屬材料的位置的跟蹤部；以及 基于所述注水量決定部所決定的注水量、以及來自所述跟蹤部的跟蹤信息，對(duì)所述注水裝置的閥門進(jìn)行控制的閥門控制部。
【文檔編號(hào)】B21B45/02GK104271277SQ201280072812
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月2日
【發(fā)明者】今成宏幸 申請(qǐng)人:東芝三菱電機(jī)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)株式會(huì)社