本發(fā)明涉及在鋼板的熱軋線上控制鋼板的卷繞溫度的卷繞溫度控制裝置以及卷繞溫度控制方法。

背景技術(shù)：

為了各種目的，從以往起常常使用在鋼板的熱軋線上使目標(biāo)卷繞溫度在鋼板長度方向上變化來控制卷繞溫度的技術(shù)。例如，在專利文獻(xiàn)1中，公開了如下卷繞溫度控制的例子：在將軋制的鋼板卷繞為卷材的過程中，在從鋼板的尾端起的長度為ΔL時(shí)，為了使尾端溫度從目標(biāo)卷繞溫度增高規(guī)定的溫度增加量Δt，輸出錐狀或者臺階狀的溫度控制指令，使卷繞溫度增加。根據(jù)該卷繞溫度控制，在冷卻之后，卷材外周側(cè)的收縮量比內(nèi)周側(cè)大，所以從外周側(cè)對卷材進(jìn)行繃緊卷繞，能夠抑制卷繞松弛所致的卷材變形。

另外，在專利文獻(xiàn)2中，公開了如下卷繞溫度控制的例子：定義被稱為U圖案(pattern)的鋼板長度方向的目標(biāo)卷繞溫度分布，依照該目標(biāo)卷繞溫度分布，實(shí)現(xiàn)在卷材的前端部和尾端部比中央部高的卷繞溫度。在使用了該U圖案的目標(biāo)卷繞溫度分布的卷繞溫度控制下，卷材前端部的卷繞溫度比中央部高，所以向地下卷取機(jī)的纏繞性變得良好，而且，卷材尾端部的卷繞溫度比中央部高，所以能夠抵消卷材外周部的冷卻效果高的情況。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2009－214112號公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2015－66587號公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2所公開的卷繞溫度控制方法中，想要通過將卷材的前端部、尾端部的有限的范圍的卷繞溫度設(shè)定得比中央部高而提高軋制的操作性、卷材(鋼板)的前端部、尾端部的質(zhì)量。在這些卷繞溫度控制方法中，只是著眼于鋼板的軋制處理長度、剩余長度那樣的鋼板部位而使卷繞溫度變化，完全未考慮軋制時(shí)的鋼板的速度變化對鋼板質(zhì)量造成的影響等。因此，未進(jìn)行與軋制之后的冷卻、卷繞時(shí)的鋼板的速度變化對應(yīng)地使卷繞溫度變化那樣的控制。

鑒于以上的以往技術(shù)的課題，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠降低軋制時(shí)、特別是冷卻、卷繞時(shí)的鋼板的速度變化對鋼板的材質(zhì)特性(強(qiáng)度、硬度、延展性等)造成的影響，提高鋼板的長度方向的材質(zhì)特性的均勻性的卷繞溫度控制裝置以及卷繞溫度控制方法。

本發(fā)明涉及冷卻裝置的卷繞溫度控制裝置，所述冷卻裝置具備依照冷卻頭開閉指令使噴嘴開閉的多個(gè)冷卻頭，在從熱軋的精軋機(jī)排出的鋼板被地下卷取機(jī)卷繞之前的位置處，從所述冷卻頭放水，由此使所述鋼板冷卻，所述卷繞溫度控制裝置的特征在于，具備：第1冷卻指令計(jì)算部，在所述鋼板被冷卻之前，預(yù)測所述鋼板以預(yù)先設(shè)定的鋼板速度通過所述冷卻裝置時(shí)的所述鋼板的卷繞溫度，計(jì)算使預(yù)測的所述卷繞溫度與預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)卷繞溫度大致一致的所述冷卻頭開閉指令；卷繞溫度校正量計(jì)算部，在所述鋼板被所述冷卻裝置冷卻時(shí)，檢測所述鋼板的鋼板速度，計(jì)算與所述鋼板速度的變化對所述鋼板的材質(zhì)特性造成的影響對應(yīng)的所述卷繞溫度的校正量；以及第2冷卻指令計(jì)算部，根據(jù)由所述卷繞溫度校正量計(jì)算部計(jì)算出的所述卷繞溫度的校正量，校正由所述第1冷卻指令計(jì)算部計(jì)算出的冷卻頭開閉指令，將校正的所述冷卻頭開閉指令輸出到所述冷卻裝置。

根據(jù)本發(fā)明，降低軋制時(shí)、特別是冷卻、卷繞時(shí)的鋼板的速度變化對鋼板的材質(zhì)特性(強(qiáng)度、硬度、延展性等)造成的影響，鋼板的長度方向的材質(zhì)特性的均勻性提高。

附圖說明

圖1是示出卷繞溫度控制裝置及其控制對象的結(jié)構(gòu)的例子的圖。

圖2是示出存儲(chǔ)于目標(biāo)卷繞溫度存儲(chǔ)部的目標(biāo)卷繞溫度表格的結(jié)構(gòu)的例子的圖。

圖3是示出存儲(chǔ)于速度模式存儲(chǔ)部的速度模式表格的結(jié)構(gòu)的例子的圖。

圖4是示出存儲(chǔ)于冷卻頭優(yōu)先次序存儲(chǔ)部的冷卻頭優(yōu)先次序表格的結(jié)構(gòu)的例子的圖。

圖5是示出由在卷繞溫度控制裝置中使用的控制代碼所分配的冷卻頭的開閉模式的例子的圖。

圖6是示出預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部執(zhí)行的預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算處理的處理流程的例子的圖。

圖7是示出圖6的預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算處理中的卷繞溫度預(yù)測計(jì)算處理(步驟S15)的詳細(xì)的處理流程的例子的圖。

圖8是示出在圖6的預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算處理中控制代碼被最佳化的過程的例子的圖。

圖9是示出影響系數(shù)計(jì)算部執(zhí)行的影響系數(shù)計(jì)算處理的處理流程的例子的圖。

圖10是示出材質(zhì)預(yù)測部執(zhí)行的材質(zhì)預(yù)測處理的處理流程的例子的圖。

圖11是示出卷繞溫度校正量計(jì)算部執(zhí)行的卷繞溫度校正量計(jì)算處理的處理流程的例子的圖。

圖12是示出卷繞溫度指令計(jì)算部執(zhí)行的卷繞溫度指令計(jì)算處理的處理流程的例子的圖。

圖13是示出冷卻頭指令計(jì)算部執(zhí)行的冷卻頭指令計(jì)算處理的處理流程的例子的圖。

符號說明

10：預(yù)設(shè)控制部；11：預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部(第1冷卻指令計(jì)算部)；12：影響系數(shù)計(jì)算部；13：材質(zhì)預(yù)測部；21：目標(biāo)卷繞溫度存儲(chǔ)部；21T：目標(biāo)卷繞溫度表格；22：速度模式存儲(chǔ)部；22T：速度模式表格；23：冷卻頭優(yōu)先次序存儲(chǔ)部；23T：冷卻頭優(yōu)先次序表格；24：板溫推測模型存儲(chǔ)部；30：動(dòng)態(tài)控制部；31：卷繞溫度校正量計(jì)算部；32：前饋控制部；33：卷繞溫度指令計(jì)算部；34：反饋控制部；35：冷卻頭指令計(jì)算部(第2冷卻指令計(jì)算部)；40：上位計(jì)算機(jī)；50：控制對象；51：鋼板；52：精軋機(jī)；53：軋制機(jī)架；54：工作輥；55：地下卷取機(jī)；56：卷繞溫度計(jì)；57：卷繞冷卻裝置(冷卻裝置)；58：上部冷卻裝置；59：下部冷卻裝置；60：組合(bank)；61：冷卻頭；100：卷繞溫度控制裝置。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖，詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施方式。

圖1是示出卷繞溫度控制裝置100及其控制對象50的結(jié)構(gòu)的例子的圖。卷繞溫度控制裝置100從控制對象50接收各種信號，并且將各種控制信號輸出到控制對象50。以下，參照圖1，首先，說明控制對象50的結(jié)構(gòu)。

在本實(shí)施方式的情況下，控制對象50是熱軋中的卷繞溫度控制線。在該卷繞溫度控制線上，從精軋機(jī)52放出的鋼板51在即將卷繞到地下卷取機(jī)55之前的位置處通過卷繞冷卻裝置57冷卻。即，通過具備工作輥54的包括多個(gè)軋制機(jī)架53的精軋機(jī)52軋制的、例如850℃～900℃的鋼板51通過卷繞冷卻裝置57冷卻，卷繞到地下卷取機(jī)55。另外，在圖1中，設(shè)為鋼板51向在其一側(cè)描繪的箭頭的方向(從右側(cè)向左側(cè))移動(dòng)，被卷繞到地下卷取機(jī)55。

卷繞冷卻裝置57構(gòu)成為包括從上側(cè)對鋼板51進(jìn)行水冷的上部冷卻裝置58和從下側(cè)對鋼板51進(jìn)行水冷的下部冷卻裝置59。而且，在該上部冷卻裝置58以及下部冷卻裝置59的各個(gè)中，在鋼板51的長度方向上設(shè)置有多個(gè)(例如120)冷卻頭61。此處，各個(gè)冷卻頭61是在鋼板51的寬度方向上排列多個(gè)(例如20)噴出水的噴嘴而構(gòu)成的。另外，沿著鋼板51的長度方向設(shè)置的多個(gè)冷卻頭61針對每規(guī)定數(shù)量(例如5個(gè))被群組化，被群組化的冷卻頭61各自的群組稱為組合60。

在鋼板51通過了卷繞冷卻裝置57之后，即將被地下卷取機(jī)55卷繞之前，卷繞溫度計(jì)56測量鋼板51的溫度，將該測量出的溫度報(bào)告到卷繞溫度控制裝置100。另外，雖然在圖1中進(jìn)行了省略，但通常在精軋機(jī)52的出口側(cè)也具備測量鋼板51的溫度的溫度計(jì)。利用卷繞溫度控制裝置100進(jìn)行的卷繞溫度控制的目的在于，依照目標(biāo)卷繞溫度而控制由卷繞溫度計(jì)56測量出的溫度，將鋼板51的材質(zhì)控制為期望的值，進(jìn)而在鋼板51的長度方向上得到均勻的材質(zhì)。此時(shí)，目標(biāo)卷繞溫度既可以在鋼板51的長度方向的各部位設(shè)定為恒定，也可以在前端部和尾端部設(shè)定為比中央部稍微高的值。

接下來，說明卷繞溫度控制裝置100的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，卷繞溫度控制裝置100大體分為預(yù)設(shè)控制部10和動(dòng)態(tài)控制部30。

預(yù)設(shè)控制部10構(gòu)成為包括預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11、影響系數(shù)計(jì)算部12、材質(zhì)預(yù)測部13、目標(biāo)卷繞溫度存儲(chǔ)部21、速度模式存儲(chǔ)部22、冷卻頭優(yōu)先次序存儲(chǔ)部23、板溫推測模型存儲(chǔ)部24等功能塊。

此處，在目標(biāo)卷繞溫度存儲(chǔ)部21、速度模式存儲(chǔ)部22、冷卻頭優(yōu)先次序存儲(chǔ)部23中，預(yù)先存儲(chǔ)有利用精軋機(jī)52軋制的各種鋼板51的目標(biāo)卷繞溫度、軋制時(shí)的鋼板51的速度模式、冷卻頭優(yōu)先次序等信息。另外，在板溫推測模型存儲(chǔ)部24中，存儲(chǔ)有推測鋼板51被軋制、冷卻時(shí)的鋼板51的溫度的計(jì)算模型。另外，存儲(chǔ)于這些存儲(chǔ)部的信息、計(jì)算模型既可以從上位計(jì)算機(jī)40經(jīng)由未圖示的通信網(wǎng)絡(luò)供給，也可以經(jīng)由USB(Universal Serial Bus，通用串行總線)存儲(chǔ)器等便攜式存儲(chǔ)介質(zhì)供給。

預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11在冷卻鋼板51之前，根據(jù)該鋼板51的鋼種、板厚、板寬等，從目標(biāo)卷繞溫度存儲(chǔ)部21、速度模式存儲(chǔ)部22、冷卻頭優(yōu)先次序存儲(chǔ)部23獲取所需的信息，使用存儲(chǔ)于板溫推測模型存儲(chǔ)部24的板溫推測模型，計(jì)算作為用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)卷繞溫度的冷卻頭61的噴嘴的開閉指令信息的頭部模式。然后，將與該頭部模式對應(yīng)的控制代碼輸出到動(dòng)態(tài)控制部30側(cè)。

另外，如該控制代碼那樣的對冷卻頭61的噴嘴的開閉進(jìn)行指示的信息一般稱為冷卻頭開閉指令。另外，在以下的說明中，將冷卻頭61的噴嘴的開閉的情況簡稱為冷卻頭61的開閉。

材質(zhì)預(yù)測部13根據(jù)想要冷卻的鋼板51的化學(xué)組成、軋制時(shí)間表、使用該軋制時(shí)間表計(jì)算出的各軋制機(jī)架53的壓下率、鋼板51的溫度變化，預(yù)測利用地下卷取機(jī)55卷繞時(shí)的鋼板51的材質(zhì)特性。另外，影響系數(shù)計(jì)算部12取入材質(zhì)預(yù)測部13的計(jì)算結(jié)果，將軋制速度、卷繞溫度的變化與材質(zhì)特性變化的關(guān)系計(jì)算為影響系數(shù)。

另一方面，動(dòng)態(tài)控制部30構(gòu)成為包括卷繞溫度校正量計(jì)算部31、前饋控制部32、卷繞溫度指令計(jì)算部33、反饋控制部34、冷卻頭指令計(jì)算部35等功能塊。另外，在冷卻鋼板51之前，獲取從預(yù)設(shè)控制部10輸出的控制代碼(指定頭部模式的信息)等信息，并且在用卷繞冷卻裝置57冷卻該鋼板51時(shí)，獲取卷繞溫度計(jì)56的測定溫度、鋼板51的移動(dòng)速度(鋼板速度)等。然后，根據(jù)該獲取到的值，適當(dāng)?shù)匦Ｕ龔念A(yù)設(shè)控制部10獲取到的控制代碼，變換為頭部模式，輸出到控制對象50。

此處，卷繞溫度校正量計(jì)算部31從控制對象50獲取鋼板51的速度變化，使用由影響系數(shù)計(jì)算部12計(jì)算出的影響系數(shù)，計(jì)算用于與所述速度變化對應(yīng)地將材質(zhì)保持為恒定的卷繞溫度的校正量。另外，前饋控制部32計(jì)算與由卷繞溫度校正量計(jì)算部31計(jì)算出的卷繞溫度的校正量相應(yīng)的控制代碼的變化量。另外，卷繞溫度指令計(jì)算部33根據(jù)目標(biāo)卷繞溫度和由卷繞溫度校正量計(jì)算部31計(jì)算出的卷繞溫度的校正量，計(jì)算實(shí)際上應(yīng)在控制中使用的卷繞溫度的指令值(控制目標(biāo)卷繞溫度)。另外，反饋控制部34計(jì)算控制代碼變化量，該控制代碼變化量對應(yīng)于向使由卷繞溫度指令計(jì)算部33計(jì)算出的卷繞溫度的指令值與由卷繞溫度計(jì)56測定出的卷繞溫度的偏差減小的方向變更頭部模式時(shí)的變化量。另外，冷卻頭指令計(jì)算部35根據(jù)從預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11輸出的控制代碼、由前饋控制部32計(jì)算出的控制代碼以及由反饋控制部34計(jì)算出的控制代碼，計(jì)算頭部模式，輸出到卷繞冷卻裝置57。

具有以上說明那樣的結(jié)構(gòu)以及功能的卷繞溫度控制裝置100通過具備未圖示的運(yùn)算處理裝置和存儲(chǔ)裝置的計(jì)算機(jī)、工作站實(shí)現(xiàn)。此時(shí)，預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11、影響系數(shù)計(jì)算部12、材質(zhì)預(yù)測部13、卷繞溫度校正量計(jì)算部31、前饋控制部32、卷繞溫度指令計(jì)算部33、反饋控制部34、冷卻頭指令計(jì)算部35通過由所述運(yùn)算處理裝置執(zhí)行規(guī)定的程序而實(shí)現(xiàn)，該規(guī)定的程序保存于由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、硬盤裝置等構(gòu)成的所述存儲(chǔ)裝置。另外，目標(biāo)卷繞溫度存儲(chǔ)部21、速度模式存儲(chǔ)部22、冷卻頭優(yōu)先次序存儲(chǔ)部23、板溫推測模型存儲(chǔ)部24通過將規(guī)定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到分配于所述存儲(chǔ)裝置的一部分的區(qū)域而實(shí)現(xiàn)。

圖2是示出存儲(chǔ)于目標(biāo)卷繞溫度存儲(chǔ)部21的目標(biāo)卷繞溫度表格21T的結(jié)構(gòu)的例子的圖。如圖2所示，目標(biāo)卷繞溫度表格21T是針對冷卻的鋼板51的各個(gè)種類(鋼種)而將卷繞到地下卷取機(jī)55時(shí)的目標(biāo)溫度對應(yīng)起來的表格。在圖2所示的目標(biāo)卷繞溫度表格21T的例子中，例如，針對鋼種為SS400的鋼板51，將630℃的目標(biāo)卷繞溫度對應(yīng)起來。預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11判定鋼板51的鋼種，從目標(biāo)卷繞溫度表格21T獲取與該鋼種對應(yīng)的目標(biāo)卷繞溫度。

另外，在圖2的目標(biāo)卷繞溫度表格21T的例子中，目標(biāo)卷繞溫度僅按照鋼板的種類(鋼種)進(jìn)行層化，但進(jìn)而也可以按照板厚、板寬進(jìn)行層化。另外，也可以是，卷繞溫度控制裝置100不具備目標(biāo)卷繞溫度存儲(chǔ)部21，而在每次軋制(即卷繞)時(shí)，在從上位計(jì)算機(jī)40發(fā)送的鋼板51的一部分信息中包含目標(biāo)卷繞溫度。

圖3是示出存儲(chǔ)于速度模式存儲(chǔ)部22的速度模式表格22T的結(jié)構(gòu)的例子的圖。如圖3所示，速度模式表格22T是針對鋼板51的鋼種、板厚、板寬的各組合，關(guān)于從精軋機(jī)52放出鋼板51時(shí)的鋼板51的軋制速度，將其初始速度、第1加速度、第2加速度、穩(wěn)定速度、減速度、末期速度等對應(yīng)起來的表格。此處，初始速度是從精軋機(jī)52放出鋼板51的前端時(shí)的鋼板51的軋制速度，穩(wěn)定速度是在鋼板51被加速之后成為恒定的速度時(shí)從精軋機(jī)52放出時(shí)的軋制速度，末期速度是在鋼板51被減速之后其尾端從精軋機(jī)52放出時(shí)的軋制速度。另外，此處，鋼板51設(shè)為從初始速度至成為穩(wěn)定速度為止，按照第1加速度以及第2加速度這兩個(gè)階段進(jìn)行加速，另外，從穩(wěn)定速度至末期速度為止，按照一個(gè)階段的減速度進(jìn)行減速。

另外，在圖3的速度模式表格22T的例子中，例如，針對鋼種為SS400、板厚為1.4mm以下、板寬為1000～1400mm的鋼板51，將650mpm(meter per minute)的初始速度、2mpm/s(meter per minute per second)的第1加速度、12mpm/s的第2加速度、1050mpm的穩(wěn)定速度、30mpm/s的減速度以及900mpm的末期速度對應(yīng)起來。

圖4是示出存儲(chǔ)于冷卻頭優(yōu)先次序存儲(chǔ)部23的冷卻頭優(yōu)先次序表格23T的結(jié)構(gòu)的例子的圖。如圖4所示，冷卻頭優(yōu)先次序表格23T是針對鋼板51的每個(gè)鋼種、板厚定義優(yōu)先打開的冷卻頭61的順序而構(gòu)成的。即，在冷卻頭優(yōu)先次序表格23T中，針對鋼板51的每個(gè)鋼種、板厚，與1～120的各個(gè)優(yōu)先次序相對地定義了冷卻頭61的識別信息。另外，關(guān)于優(yōu)先次序，1最高，值越大則越低。

此處，冷卻頭61的識別信息由兩個(gè)數(shù)值的組構(gòu)成。而且，兩個(gè)數(shù)值的組的左側(cè)的數(shù)值表示組合60的識別編號(以下稱為組合編號)，右側(cè)的數(shù)值表示該組合60內(nèi)的冷卻頭61的識別編號(以下稱為冷卻頭編號)。例如，冷卻頭61的識別信息(1，2)表示第1組合(組合編號是1)的第2冷卻頭(冷卻頭編號是2)。另外，組合編號以及頭部編號設(shè)為從接近精軋機(jī)52的一側(cè)起按照升序附加編號。

另外，在本實(shí)施方式中，設(shè)為上部冷卻裝置58以及下部冷卻裝置59的結(jié)構(gòu)上下對稱，并設(shè)為各個(gè)組合60的數(shù)量以及冷卻頭61的數(shù)量是相同的數(shù)量。另外，在以下的說明中，設(shè)為組合60的數(shù)量上下分別是15，各組合60的冷卻頭的數(shù)量是8，上下的冷卻頭61對的合計(jì)數(shù)是120。

以上那樣的冷卻頭61的打開的優(yōu)先次序是考慮鋼板51所需要的冷卻速度、冷卻方法、冷卻效率等而預(yù)先決定的信息。例如，在鋼板51薄的情況下，在鋼板51的表面和內(nèi)部不易產(chǎn)生溫度差。在該情況下，考慮到冷卻效率，優(yōu)先打開鋼板51的溫度高的接近精軋機(jī)52的冷卻頭61。因此，對接近精軋機(jī)52的冷卻頭61賦予高的優(yōu)先次序。另一方面，在鋼板51厚的情況下，利用基于空冷的回流換熱，將表面與內(nèi)部的溫度差抑制在容許值的范圍內(nèi)。因此，以盡可能不使打開狀態(tài)的冷卻頭61連續(xù)的方式，賦予優(yōu)先次序。

通過使水冷和空冷適當(dāng)?shù)鼗旌洗嬖冢瑥亩軌蛞种其摪?1的表面與內(nèi)部的溫度差。例如，在DP(Dual Phase，雙相)鋼的情況下，需要改善所期望的金屬組織，所以應(yīng)用復(fù)雜的冷卻方法。即，在DP鋼中，為了避免貝氏體、珠光體的析出，鋼板51在中間溫度下空冷一定時(shí)間之后，在即將被地下卷取機(jī)55卷繞之前進(jìn)行急冷，以使馬氏體析出。因此，針對DP鋼的冷卻頭61打開的優(yōu)先次序設(shè)定成在接近精軋機(jī)52以及地下卷取機(jī)55的冷卻頭61中高，在兩者的中間附近的冷卻頭61中低。另外，冷卻頭61被控制成打開能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)卷繞溫度的個(gè)數(shù)。

在圖4的例子中，在鋼種為SS400、板厚為1.2～1.8mm的情況下，冷卻頭61按照(1，1)、(1，2)、(1，3)、(1，4)、(1，5)、(2，1)、····、(15，7)、(15，8)的順序優(yōu)先打開。即，由于板厚是薄的，所以考慮冷卻效率，從精軋機(jī)52側(cè)的頭部起依次優(yōu)先打開。相對于此，在鋼種為SS400、板厚為3.2～4.2mm的情況下，冷卻頭61按照(1，1)、(1，4)、(2，1)、(2，4)、(3，1)、····、(15，5)、(15，8)的順序優(yōu)先打開。即，由于鋼板51的板厚稍微變厚，所以被賦予打開頭部不連續(xù)那樣的優(yōu)先次序。

另外，在本實(shí)施方式中，以下，設(shè)為對在上部冷卻裝置58和下部冷卻裝置59中成對的冷卻頭61賦予相同的優(yōu)先次序，利用相同的控制代碼控制開閉，但也可以分別賦予不同的優(yōu)先次序，分別獨(dú)立地控制開閉。

圖5是示出由在卷繞溫度控制裝置100中使用的控制代碼所分配的冷卻頭61的開閉模式的例子的圖。如圖5所示，在控制代碼為0的情況下，所有冷卻頭61關(guān)閉。這表示在卷繞冷卻裝置57的全部區(qū)域中是空冷。相反地，在控制代碼為120的情況下，所有冷卻頭61被打開。這表示在卷繞冷卻裝置57的全部區(qū)域中是水冷。

另外，在控制代碼為1的情況下，將優(yōu)先次序?yàn)?的冷卻頭61設(shè)為開，將其它設(shè)為閉。另外，在控制代碼為2的情況下，將優(yōu)先次序?yàn)?以及2的冷卻頭61設(shè)為開，將其它設(shè)為閉。另外，在控制代碼為3的情況下，將優(yōu)先次序?yàn)?～3的冷卻頭61設(shè)為開，將其它設(shè)為閉。以下，同樣地分配冷卻頭61的開閉模式。

圖6是示出預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11執(zhí)行的預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算處理的處理流程的例子的圖。預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算處理是如下處理：在冷卻鋼板51之前，計(jì)算在假設(shè)依照預(yù)先決定的軋制時(shí)間表軋制鋼板51時(shí)與用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)卷繞溫度的頭部模式對應(yīng)的控制代碼。

預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11首先從速度模式表格22T獲取與想要軋制的鋼板51的鋼種、板厚、板寬對應(yīng)的行的數(shù)據(jù)。然后，根據(jù)該獲取到的行的數(shù)據(jù)，計(jì)算第1加速位置、第2加速開始位置、穩(wěn)定速度開始位置、減速開始位置以及減速完成位置，計(jì)算冷卻中的鋼板51的速度模式(步驟S11)。

此處，第1加速位置SL_1s是按照由速度模式表格22T指示的第1加速度開始加速時(shí)的鋼板51的位置，通過下面的式(1)進(jìn)行計(jì)算。

SL_1s＝L_sc (1)

其中，L_sc：常數(shù)

另外，第2加速位置SL_2s是按照由速度模式表格22T指示的第2加速度開始加速時(shí)的鋼板51的位置，通過下面的式(2)進(jìn)行計(jì)算。

SL_2s＝L_md (2)

其中，L_md：精軋機(jī)52出口側(cè)至地下卷取機(jī)55的長度

另外，穩(wěn)定速度開始位置SL_cs是鋼板速度達(dá)到由速度模式表格22T指示的穩(wěn)定速度時(shí)的鋼板51的位置，通過下面的式(3)進(jìn)行計(jì)算。

(V_1a)²＝L_md·2·Acc₁+V_max·V_max

SL_cs＝{L_md+(V_max－V_1a)/Acc₂·(V_max+V_1a)/2} (3)

其中，V_1a：第1加速結(jié)束速度、

Acc₁：第1加速度、Acc₂：第2加速度、V_max：最大速度

另外，減速開始位置SL_ds是按照由速度模式表格22T指示的減速度開始減速時(shí)的鋼板51的位置，通過下面的式(4)進(jìn)行計(jì)算。

SL_ds＝ST_len－(V_max－V_f)/Dcc·(V_max+V_f)/2－Dcc_mgn (4)

其中，ST_len：鋼板51的長度、V_f：末期速度、Dcc：減速度、

Dcc_mgn：鋼板51在精軋機(jī)52尚未完成軋制的多長之前完成減速的余量

另外，減速完成位置SLde是鋼板速度成為由速度模式表格22T指示的末期速度并且減速結(jié)束時(shí)的鋼板51的位置，通過下面的式(5)進(jìn)行計(jì)算。

SLde＝ST_len－Dcc_mgn (5)

接著，在步驟S12以下的處理中，關(guān)于以在步驟S11中計(jì)算出的速度模式移動(dòng)的鋼板51，針對將該鋼板51在長度方向上按照規(guī)定的長度(例如5m)劃分時(shí)的各個(gè)部位(以下稱為分段)中的每一個(gè)部位，計(jì)算用于實(shí)現(xiàn)由目標(biāo)卷繞溫度表格21T指定的目標(biāo)卷繞溫度的頭部模式。因此，預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11從前端部依次逐個(gè)選擇鋼板51的分段(步驟S12)。然后，通過步驟S13以下的處理，計(jì)算針對鋼板51的選擇出的所述分段而設(shè)定的頭部模式即冷卻頭61的控制代碼。

接著，在步驟S13以下的計(jì)算冷卻頭61的控制代碼的處理中，使用了所謂的線性反插值法。另外，該情況下的線性反插值法還稱為最佳解的二分探索法。即，在步驟S13～步驟S17的處理中，計(jì)算對于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)卷繞溫度而言最佳的控制代碼。此處，最佳的控制代碼是指，實(shí)現(xiàn)盡可能接近目標(biāo)卷繞溫度的溫度的控制代碼，以下，稱為解代碼。

為了應(yīng)用線性反插值法，在預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11中，首先，分別設(shè)定0、120作為在其之間包含解代碼的兩個(gè)控制代碼Cn_L、Cn_H(其中Cn_L<Cn_H)的初始值，(步驟S13)。此處，Cn_L＝0對應(yīng)于全閉的頭部模式，Cn_H＝120對應(yīng)于全開的頭部模式(參照圖5)。

在圖5所示的控制代碼的例子中，伴隨控制代碼的值的增加，打開狀態(tài)的冷卻頭61數(shù)量單調(diào)地增加。在該情況下，關(guān)于與控制代碼Cn_L、Cn_H(Cn_L<Cn_H)的頭部模式對應(yīng)地得到的卷繞溫度T_c1、T_c2，T_c1>T_c2成立。于是，能夠判斷為解代碼處于該兩個(gè)控制代碼Cn_L、Cn_H之間。

因此，預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11計(jì)算兩個(gè)控制代碼Cn_L、Cn_H的中間的控制代碼int{(Cn_L+Cn_H)/2}，來作為臨時(shí)的解代碼Cn₀(步驟S14)。另外，int表示舍去小數(shù)部分的函數(shù)。

接下來，預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11使用存儲(chǔ)于板溫推測模型存儲(chǔ)部24的板溫推測模型，計(jì)算假設(shè)依照與臨時(shí)的解代碼Cn₀對應(yīng)的頭部模式對鋼板51進(jìn)行冷卻時(shí)的鋼板51的卷繞溫度預(yù)測值T_c0(步驟S15)。另外，參照圖7，另行詳細(xì)說明步驟S15的計(jì)算卷繞溫度預(yù)測值T_c0的處理(以下稱為卷繞溫度預(yù)測計(jì)算處理)。

接著，預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11將在步驟S15中計(jì)算出的卷繞溫度預(yù)測值T_c0與目標(biāo)卷繞溫度T_target進(jìn)行比較，在T_c0<T_target的情況下，設(shè)為Cn_H＝Cn₀，在T_c0>T_target的情況下，設(shè)為Cn_L＝Cn₀，在T_c0＝T_target的情況下，Cn₀成為解代碼(步驟S16)。另外，目標(biāo)卷繞溫度T_target是根據(jù)該鋼板51的鋼種而由目標(biāo)卷繞溫度表格21T提供的目標(biāo)溫度。

此處，補(bǔ)充說明步驟S16的處理。在T_c0<T_target的情況下，T_target處于T_c0與T_c1之間，所以解代碼處于Cn_L與Cn₀之間。因此，為了接下來的反復(fù)處理，Cn_H由Cn₀更新(Cn_H＝Cn₀)。另外，在T_c0>T_target的情況下，T_target處于T_c2與T_c0之間，所以解代碼處于Cn₀與Cn_H之間。因此，為了接下來的反復(fù)處理，Cn_L由Cn₀更新(Cn_L＝Cn₀)

另外，在步驟S16中T_c0＝T_target的情況下，得到所求出的控制代碼的解，所以處理結(jié)束，但一般而言，由于計(jì)算機(jī)的舍入誤差等，成為T_c0＝T_target的情形較少。因此，預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11為了判定處理的結(jié)束，判定是否滿足下面的(a)～(c)的結(jié)束條件(步驟S17)。

(a)反復(fù)進(jìn)行步驟S14～步驟S16的次數(shù)達(dá)到規(guī)定次數(shù)(例如8次)。

(b)卷繞溫度預(yù)測值T_c0與目標(biāo)卷繞溫度T_target的偏差為規(guī)定溫度(例如5℃)以下。

(c)臨時(shí)的解代碼Cn₀與Cn_L或者Cn_H一致。

預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11判定以上(a)～(c)的結(jié)束條件，在哪一個(gè)結(jié)束條件都未滿足的情況下(在步驟S17中“否”)，返回到步驟S14，反復(fù)執(zhí)行步驟S14以下的處理。另外，在滿足了(a)～(c)的結(jié)束條件中的任意的條件的情況下(在步驟S17中“是”)，將此時(shí)的臨時(shí)的解代碼Cn₀作為該分段中的解代碼(步驟S18)。

然后，預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11判定是否在步驟S12中選擇完全部分段(步驟S19)，在未選擇完全部分段的情況下(在步驟S19中“否”)，反復(fù)執(zhí)行步驟S12以下的處理。另一方面，在選擇完全部分段的情況下(在步驟S19中“是”)，結(jié)束該預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算處理。

圖7是示出圖6的預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算處理中的卷繞溫度預(yù)測計(jì)算處理(步驟S14)的詳細(xì)的處理流程的例子的圖。如圖7所示，在該處理中，在從精軋機(jī)52放出鋼板51的前端至鋼板51的尾端通過卷繞溫度計(jì)56的期間，一邊以一定的時(shí)間刻度Δ使時(shí)刻進(jìn)展，一邊依照在圖6的步驟S11中計(jì)算出的速度模式使鋼板51移動(dòng)，并且預(yù)測計(jì)算假設(shè)依照在圖6的步驟S13中得到的臨時(shí)的解代碼Cn₀從冷卻頭61放水的情況下的鋼板51的卷繞溫度預(yù)測值T_c0。即，將從精軋機(jī)52至卷繞溫度計(jì)56的期間的鋼板51在長度方向上進(jìn)行細(xì)分化，根據(jù)關(guān)于進(jìn)行了細(xì)分化而得到的各個(gè)部位的每個(gè)時(shí)間刻度的移動(dòng)量、和各個(gè)部位處的空冷或者水冷所致的散熱量，計(jì)算卷繞溫度預(yù)測值T_c0。

預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11首先更新計(jì)算上的當(dāng)前時(shí)刻(以下稱為計(jì)算時(shí)刻)，根據(jù)在圖6的步驟S11中求出的速度模式，計(jì)算該計(jì)算時(shí)刻下的鋼板速度Vt(步驟S21)。接著，預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11使用計(jì)算出的所述鋼板速度Vt，計(jì)算該時(shí)刻下的鋼板51的從精軋機(jī)52的放出長度Ln(步驟S22)。放出長度Ln是指，結(jié)束軋制并從精軋機(jī)52放出的鋼板51的長度，通過下面的式(6)進(jìn)行計(jì)算。

Ln＝L_n－1+Δ·Vt (6)

其中，L_n－1：上一次的計(jì)算時(shí)刻下的放出長度

接下來，預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11判定該卷繞溫度預(yù)測計(jì)算的處理是否完成(步驟S23)。即，在從精軋機(jī)52放出的放出長度Ln大于對鋼板51的全長加上精軋機(jī)52至卷繞溫度計(jì)56的距離而得到的值時(shí)，鋼板1根量的卷繞溫度的預(yù)測計(jì)算完成，從而計(jì)算完成。

在步驟S23的判定中，判定為計(jì)算未完成的情況下(在步驟S23中“否”)，預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11進(jìn)行鋼板51的溫度跟蹤(步驟S24)。即，預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11在溫度跟蹤中，根據(jù)上次以及本次的放出長度L_n－1、Ln，求出在經(jīng)過了一個(gè)刻度時(shí)間Δ時(shí)鋼板51前進(jìn)的距離，使精軋機(jī)52的出口側(cè)至卷繞溫度計(jì)56的鋼板51的溫度分布移動(dòng)與該距離相當(dāng)?shù)牧俊Ａ硗?，此時(shí)，精軋機(jī)52的出口側(cè)的鋼板51的溫度設(shè)為是預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)溫度。

接下來，預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11針對卷繞冷卻裝置57的冷卻頭61的各個(gè)，確定對應(yīng)的鋼板51的分段。然后，根據(jù)對該確定的分段賦予的控制代碼和從冷卻頭優(yōu)先次序表格23T取入的冷卻頭61的優(yōu)先次序，決定各冷卻頭61的開閉狀態(tài)(步驟S25)。

此處，與各冷卻頭61對應(yīng)的鋼板51的分段是指，基本上位于各冷卻頭61的正下方或者正上方的鋼板51的分段。但是，實(shí)際上，從卷繞溫度控制裝置100對各冷卻頭61發(fā)送開閉指令直至鋼板51的表面的狀態(tài)發(fā)生變化為止，存在1～2秒程度的延遲時(shí)間。因此，實(shí)際上，估計(jì)該延遲時(shí)間來決定對應(yīng)的鋼板51的分段。

接下來，預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11針對將位于精軋機(jī)52的出口側(cè)至卷繞溫度計(jì)56的鋼板51按照例如冷卻頭61的線方向(鋼板51的長度方向)的噴嘴間距分割而得到的各部位，判定該部位對應(yīng)于水冷還是對應(yīng)于空冷(步驟S26)。另外，逐個(gè)選擇如上所述分割而得到的鋼板51的部位，執(zhí)行步驟S26以下的處理。

因此，關(guān)于步驟S26中的判定的結(jié)果，在判定為該部位對應(yīng)于水冷的情況下(在步驟S26中“水冷”)，預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11按照水冷的邊界條件，依照例如下面的式(7)，計(jì)算熱傳遞系數(shù)hw(步驟S27)。

hw＝9.72·10⁵·ω^0.355·{(2.5－1.15·logTw)·D/(pl·pc)}^0.646/(Tsu－Tw) (7)

其中，ω：水量密度(單位時(shí)間內(nèi)單位面積的鋼板51表面接受的水量)

Tw：水溫(℃)

D：噴嘴直徑

pl：線方向(鋼板51的長度方向)的噴嘴間距

pc：與線正交的方向(鋼板51的寬度方向)的噴嘴間距

Tsu：鋼板51的表面溫度

另外，式(7)是所謂的層流冷卻的情況下的熱傳遞系數(shù)。作為水冷方法，除此之外還有噴霧冷卻等各種方法，針對各個(gè)方法，已知幾個(gè)熱傳遞系數(shù)的計(jì)算式。另外，即使冷卻方式相同，作為公式，也有反映最新的實(shí)驗(yàn)性的知識而相互不同的情況。

另一方面，在判定為該部位對應(yīng)于空冷的情況下(在步驟S26中“空冷”)，預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11按照空冷的邊界條件，依照例如下面的式(8)，計(jì)算熱傳遞系數(shù)hr(步驟S28)。

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

(8)

其中，σ：斯特凡玻耳茲曼常數(shù)(＝4.88)

ε：輻射率

Ta：空氣溫度(℃)

Tsu：鋼板的表面溫度(鋼板溫度)

預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11當(dāng)在步驟S27或者步驟S28中計(jì)算出熱傳遞系數(shù)hw、hr時(shí)，接下來，計(jì)算鋼板51表面處的熱移動(dòng)量，計(jì)算該部位的溫度(步驟S29)。即，預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11能夠根據(jù)在經(jīng)過一個(gè)刻度的時(shí)間Δ之前的溫度和在該時(shí)間Δ期間移動(dòng)的熱量，依照例如下面的式(9)，計(jì)算鋼板51的該部位的溫度。

Tn＝T_n－1－(ht+hb)·Δ/(ρ·C·B) (9)

其中，Tn：當(dāng)前的板溫

T_n－1：比當(dāng)前早時(shí)間Δ的板溫(鋼板溫度)

ht：鋼板表面的熱傳遞系數(shù)

hb：鋼板里面的熱傳遞系數(shù)

ρ：鋼板的密度

C：鋼板的比熱容

B：鋼板厚度

另外，式(9)忽略了鋼板51的厚度方向的熱移動(dòng)，但在考慮鋼板51的厚度方向的熱傳導(dǎo)的情況下，能夠利用公知的熱方程式。通過例如下面的式(3)表示熱方程式，在各種技術(shù)文獻(xiàn)中公開了利用計(jì)算機(jī)對其進(jìn)行差分計(jì)算的方法。

其中，λ：熱傳導(dǎo)率

T：鋼板溫度

x：厚度方向的位置

t：時(shí)間

接下來，預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11判定關(guān)于對鋼板51的精軋機(jī)52的出口側(cè)至卷繞溫度計(jì)56進(jìn)行分割而得到的各部位的溫度計(jì)算是否全部結(jié)束(步驟S30)。關(guān)于該判定的結(jié)果，在各部位的溫度計(jì)算未全部結(jié)束的情況下(在步驟S30中“否”)，反復(fù)執(zhí)行步驟S26以下的處理。

另一方面，在各部位的溫度計(jì)算全部結(jié)束的情況下(在步驟S30中“是”)，得到某個(gè)時(shí)刻下的鋼板51的精軋機(jī)52的出口側(cè)至卷繞溫度計(jì)56的各部位的溫度、即溫度分布。在該溫度分布中，包括卷繞溫度計(jì)56位置處的預(yù)測計(jì)算溫度。因此，預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11返回到步驟S21，使時(shí)刻進(jìn)展一個(gè)刻度的時(shí)間Δ，反復(fù)執(zhí)行步驟S21以下的處理。

然后，在步驟S23中判定為處理完成時(shí)、即在從精軋機(jī)52放出的鋼板51的放出長度Ln大于對鋼板51的全長加上精軋機(jī)52至卷繞溫度計(jì)56的距離而得到的值時(shí)，結(jié)束該卷繞溫度預(yù)測計(jì)算處理。

圖8是示出在圖6的預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算處理中對控制代碼進(jìn)行最佳化的過程的例子的圖。在圖6的步驟S14～步驟S17的反復(fù)處理中，求出對于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)卷繞溫度而言最佳的冷卻頭61的控制代碼，但在圖8中，示出了隨著反復(fù)的次數(shù)進(jìn)展、控制代碼被最佳化的情況。另外，此處，控制代碼設(shè)為是針對將鋼板51在長度方向上以5m單位劃分而得到的各部位(分段)而計(jì)算出的。

如圖8所示，在第1次反復(fù)處理中，針對各部位(分段)，作為最簡單的方法，提供相同的初始值(Cn_L＝0、Cn_H＝120：參照圖6步驟S13)。其結(jié)果，在第1次反復(fù)處理中，如圖8的控制代碼的欄所示，針對所有部位，臨時(shí)的解代碼Cn₀成為Cn₀＝60。

在第2次反復(fù)處理中，在下次的反復(fù)計(jì)算中使用的控制代碼根據(jù)按照與控制代碼Cn₀＝60對應(yīng)的頭部模式對鋼板51進(jìn)行了冷卻時(shí)的鋼板51的各部位的卷繞溫度預(yù)測值T_c0的預(yù)測計(jì)算結(jié)果大于或者小于目標(biāo)卷繞溫度T_target而不同。在圖8的例子中，在鋼板速度為低速的鋼板51的接近前端、尾端的部位，更新為使冷卻頭61關(guān)閉的方向的控制代碼，在鋼板速度為高速的鋼板51的中央的部位，更新為使冷卻頭61打開的方向的控制代碼。

具體而言，在鋼板51的接近前端、后端的部位，在第1次反復(fù)處理的步驟S15中，更新為Cn_L＝0、Cn_H＝60，所以在第2次反復(fù)處理中得到的臨時(shí)的解代碼為Cn₀＝30。相對于此，在鋼板51的中央的部位(在圖8中500～505m、505～510m的部位)，在第1次反復(fù)處理的步驟S15中，更新為Cn_L＝60、Cn_H＝120，所以在第2次反復(fù)處理中得到的臨時(shí)的解代碼為Cn₀＝90。

這樣，通過反復(fù)進(jìn)行圖6的步驟S14～步驟S17，從而更新鋼板51的各部位的臨時(shí)的解代碼Cn₀。然后，該反復(fù)處理結(jié)束時(shí)的鋼板51的各部位的解代碼Cn₀被用作實(shí)現(xiàn)最接近目標(biāo)卷繞溫度T_target的卷繞溫度的控制代碼即解代碼。在圖8的例子中，離鋼板51的前端5m的部位的解代碼為“37”，5～10m的部位的解代碼為“38”，…，500～505m的部位的解代碼為“72”，…，尾端的部位的解代碼為“46”等。

圖9是示出影響系數(shù)計(jì)算部12執(zhí)行的影響系數(shù)計(jì)算處理的處理流程的例子的圖。如圖9所示，影響系數(shù)計(jì)算部12首先在針對鋼板51的預(yù)先決定的計(jì)算點(diǎn)確定了作為該部位從精軋機(jī)52放出至利用地下卷取機(jī)55卷繞為止的平均的鋼板速度的基準(zhǔn)鋼板速度Vs和卷繞溫度CTt之后，執(zhí)行材質(zhì)預(yù)測處理(參照圖10)(步驟S41)。然后，作為該處理結(jié)果，得到作為冷卻之后的鋼板51的材質(zhì)特性的拉伸強(qiáng)度γ₁、硬度H₁、延展性E₁(步驟S42)。此處，作為代表基準(zhǔn)鋼板速度Vs的值，能夠使用軋制機(jī)架53的工作輥54的輥圓周速度?；蛘?，作為更嚴(yán)密的值，也可以使用對輥圓周速度乘以作為輥圓周速度與出口側(cè)板速之比的前滑比而得到的值。

接下來，影響系數(shù)計(jì)算部12在將使基準(zhǔn)鋼板速度Vs增加ΔV而得到的Vs+ΔV作為基準(zhǔn)鋼板速度Vs并確定了卷繞溫度CTt之后，使材質(zhì)預(yù)測部13執(zhí)行材質(zhì)預(yù)測處理(步驟S43)。然后，作為該處理的結(jié)果，得到使基準(zhǔn)鋼板速度Vs增加了ΔV時(shí)的拉伸強(qiáng)度γ₂、硬度H₂、延展性E₂(步驟S44)。

接下來，影響系數(shù)計(jì)算部12計(jì)算通過下面的式(11－1)、(11－2)以及(11－3)定義的第1影響系數(shù)。即，計(jì)算相對基準(zhǔn)鋼板速度Vs的變化量ΔV的、拉伸強(qiáng)度γ的變化率硬度的變化率以及延展性的變化率(步驟S45)。

接下來，影響系數(shù)計(jì)算部12在確定基準(zhǔn)鋼板速度Vs，進(jìn)而將使卷繞溫度CTt增加ΔCTt而得到的CTt+ΔCTt設(shè)為新的卷繞溫度CTt之后，使材質(zhì)預(yù)測部13執(zhí)行材質(zhì)預(yù)測處理(步驟S46)。然后，作為該處理的結(jié)果，得到使卷繞溫度CTt增加了ΔCTt時(shí)的拉伸強(qiáng)度γ₃、硬度H₃、延展性E₃(步驟S47)。

接下來，影響系數(shù)計(jì)算部12計(jì)算通過下面的式(12－1)、(12－2)以及(12－3)定義的第2影響系數(shù)。即，計(jì)算相對卷繞溫度CTt的變化量ΔCTt的、拉伸強(qiáng)度γ的變化率硬度的變化率以及延展性的變化率(步驟S48)。

接下來，影響系數(shù)計(jì)算部12在鋼板51的長度方向的預(yù)先決定的所有計(jì)算點(diǎn)處，判定通過式(11－1)、(11－2)、(11－3)、(12－1)、(12－2)以及(11－3)定義的第1、第2影響系數(shù)的計(jì)算是否完成(步驟S49)。關(guān)于該判定的結(jié)果，在未在所有計(jì)算點(diǎn)處完成這些影響系數(shù)的計(jì)算的情況下(在步驟S49中“否”)，針對未完成的計(jì)算點(diǎn)，反復(fù)執(zhí)行步驟S41～S49的處理。另外，在所有計(jì)算點(diǎn)處完成了這些第1、第2影響系數(shù)的計(jì)算的情況下(在步驟S49中“是”)，結(jié)束該影響系數(shù)計(jì)算處理。

另外，作為計(jì)算點(diǎn)，能夠與鋼板51的速度變化對應(yīng)地選擇前端、中央、尾端這3點(diǎn)。另外，也可以為了簡化，采用代表鋼板51的長度方向的1點(diǎn)(例如中央)。進(jìn)而，也可以在速度變化大的薄板(例如軋制之后的鋼板51的板厚為1.8mm程度以下的鋼板51)中增加計(jì)算點(diǎn)，在厚板中減少計(jì)算點(diǎn)。以下，在本實(shí)施方式中，為了避免說明變得復(fù)雜，計(jì)算點(diǎn)設(shè)為鋼板51的前端的1點(diǎn)。

圖10是示出材質(zhì)預(yù)測部13執(zhí)行的材質(zhì)預(yù)測處理的處理流程的例子的圖。材質(zhì)預(yù)測處理是如下處理：在圖9所示的影響系數(shù)計(jì)算處理中被啟動(dòng)，預(yù)測計(jì)算利用地下卷取機(jī)55卷繞而冷卻之后的鋼板51的拉伸強(qiáng)度γ、硬度H、延展性E，將其計(jì)算結(jié)果報(bào)告到影響系數(shù)計(jì)算部12。

如圖10所示，材質(zhì)預(yù)測部13首先獲取在影響系數(shù)計(jì)算部12的影響系數(shù)計(jì)算處理(參照圖9)中確定的基準(zhǔn)鋼板速度Vs和卷繞溫度CTt(步驟S51)。接下來，材質(zhì)預(yù)測部13除了從上位計(jì)算機(jī)40獲取該鋼板51的軋制時(shí)間表以外，還從上位計(jì)算機(jī)40獲取通過作為該冷卻工序的前工序的精軋、粗軋等得到的各種歷史信息(步驟S52)。進(jìn)而，材質(zhì)預(yù)測部13通過預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11獲取預(yù)測計(jì)算中的鋼板51的溫度變化等(步驟S53)。接著，在按照在影響系數(shù)計(jì)算處理(參照圖9)中確定的基準(zhǔn)鋼板速度Vs和卷繞溫度CTt對鋼板51進(jìn)行冷卻時(shí)，材質(zhì)預(yù)測部13預(yù)測計(jì)算常溫下的鋼板51的拉伸強(qiáng)度γ、硬度H、延展性E，輸出到影響系數(shù)計(jì)算部12(步驟S54)。

冷卻之后的常溫下的鋼板51的拉伸強(qiáng)度γ、硬度H、延展性E除了能夠通過使用鋼板51的鋼種、化學(xué)組成來計(jì)算以外，還能夠通過使用軋制之前的加熱歷史、加熱之后的溫度下降歷史、軋制溫度、軋制時(shí)的變形速度、卷繞冷卻時(shí)的溫度下降情形等信息來計(jì)算。其中，關(guān)于其計(jì)算式以及計(jì)算方法，省略說明，但關(guān)于詳細(xì)內(nèi)容，在例如“材料機(jī)能創(chuàng)出FEM解析技術(shù)検討會(huì)報(bào)告書”2001年6月(社団法人日本鉄鋼協(xié)會(huì) 生産技術(shù)部門 圧延理論部會(huì) 材料機(jī)能創(chuàng)出FEM解析技術(shù)検討會(huì))中進(jìn)行了記載。

圖11是示出卷繞溫度校正量計(jì)算部31執(zhí)行的卷繞溫度校正量計(jì)算處理的處理流程的例子的圖。如圖8所示，卷繞溫度校正量計(jì)算部31首先從控制對象50獲取精軋機(jī)52的最末級的軋制機(jī)架53的輥速度，計(jì)算相對基準(zhǔn)鋼板速度Vs的變化量ΔV(步驟S61)。

接下來，卷繞溫度校正量計(jì)算部31計(jì)算用于降低鋼板51的拉伸強(qiáng)度γ相對鋼板51的速度變化的變化、將拉伸強(qiáng)度γ在鋼板51長度方向上維持為均勻的值的卷繞溫度CT_γ的校正量ΔCT_γ(步驟S62)。同樣地，卷繞溫度校正量計(jì)算部31計(jì)算用于降低鋼板51的硬度H相對鋼板51的速度變化的變化、將硬度H的變化在鋼板51長度方向上維持為均勻的值的卷繞溫度CT_H的校正量ΔCT_H(步驟S63)。進(jìn)而，同樣地，卷繞溫度校正量計(jì)算部31計(jì)算用于降低鋼板51的延展性E相對鋼板51的速度變化的變化、將延展性E的變化在鋼板51長度方向上維持為均勻的值的卷繞溫度CT_E的校正量ΔCT_E(步驟S64)。

另外，依照下面的式(13－1)、(13－2)以及(13－3)，計(jì)算這些校正量ΔCT_γ、ΔCT_H、ΔCT_E。

接下來，卷繞溫度校正量計(jì)算部31依照下面的式(14)，計(jì)算用于對拉伸強(qiáng)度γ、硬度H以及延展性E進(jìn)行整合、均勻化的卷繞溫度CTt的校正量ΔCTt(步驟S65)。

ΔCTt＝α₁·ΔCT_γ+α₂·ΔCT_H+α₃·ΔCT_E (14)

其中，α₁、α₂、α₃是滿足α₁+α₂+α₃＝1的0或者正的常數(shù)。

此處，α₁、α₂、α₃是關(guān)于鋼板速度的變化對材質(zhì)特性造成的影響，對拉伸強(qiáng)度γ、硬度H、延展性E的各個(gè)施加考慮何種程度的比值的常數(shù)。在α₁是1(其它是0)時(shí)，以使拉伸強(qiáng)度γ成為恒定的方式，計(jì)算卷繞溫度的校正量ΔCT_γ。另外，在α₂是1(其它是0)時(shí)，以使硬度H成為恒定的方式，計(jì)算卷繞溫度的校正量ΔCT_H。另外，在α₃是1(其它是0)時(shí)，以使延展性E成為恒定的方式，計(jì)算卷繞溫度的校正量ΔCT_E。在α₁～α₃是0～1的中間值時(shí)，根據(jù)α₁～α₃的值，按比例分配拉伸強(qiáng)度γ、硬度H、延展性E的程度，整合地進(jìn)行均勻化。

最后，卷繞溫度校正量計(jì)算部31將在步驟S65中計(jì)算出的卷繞溫度的校正量ΔCTt輸出到前饋控制部32以及卷繞溫度指令計(jì)算部33(步驟S66)，結(jié)束該卷繞溫度校正量計(jì)算處理。

圖12是示出卷繞溫度指令計(jì)算部33執(zhí)行的卷繞溫度指令計(jì)算處理的處理流程的例子的圖。卷繞溫度指令計(jì)算部33使用經(jīng)由預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11接受的卷繞溫度CTt和從卷繞溫度校正量計(jì)算部31接受的卷繞溫度的校正量ΔCTt，在冷卻控制中實(shí)時(shí)地計(jì)算在控制中使用的控制目標(biāo)卷繞溫度CTtc，將其計(jì)算結(jié)果輸出到反饋控制部34。

因此，卷繞溫度指令計(jì)算部33首先從預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11獲取卷繞溫度CTt(步驟S71)，進(jìn)而從卷繞溫度校正量計(jì)算部31獲取卷繞溫度的校正量ΔCTt(步驟S72)。接著，卷繞溫度指令計(jì)算部33依照下面的式(15)，在冷卻控制中實(shí)時(shí)地計(jì)算控制目標(biāo)卷繞溫度CTtc(步驟S73)。

CTtc＝CTt+β·ΔCTt (15)

此處，β：校正增益(0～1)

接下來，卷繞溫度指令計(jì)算部33將利用該計(jì)算式得到的控制目標(biāo)卷繞溫度CTtc輸出到反饋控制部34(步驟S74)，結(jié)束該控制指令溫度計(jì)算處理。

前饋控制部32(省略處理流程的圖示)從卷繞溫度校正量計(jì)算部31獲取卷繞溫度的校正量ΔCTt，計(jì)算控制代碼的變化量ΔN_FF，以使鋼板51的實(shí)際的卷繞溫度與該校正量ΔCTt對應(yīng)地變化。通過例如下面的式(16)，計(jì)算控制代碼的變化量ΔN_FF。

此處，a₁：控制增益

另外，是表示消除卷繞溫度CTt的變化的控制代碼的影響系數(shù)，設(shè)為是常數(shù)。

另外，反饋控制部34(省略處理流程的圖示)從卷繞溫度計(jì)56取入鋼板51的實(shí)測溫度CTa，計(jì)算使該實(shí)測溫度CTa與從卷繞溫度指令計(jì)算部33獲取到的控制目標(biāo)卷繞溫度CTtc的偏差ΔCTa消除的控制代碼的變化量ΔN_FB。通過例如下面的式(17)，計(jì)算控制代碼的變化量ΔN_FB。

此處，ΔCTa＝CTtc－CTa

a₂：控制增益

圖13是示出冷卻頭指令計(jì)算部35執(zhí)行的冷卻頭指令計(jì)算處理的處理流程的例子的圖。冷卻頭指令計(jì)算部35利用由前饋控制部32計(jì)算出的控制代碼的變化量和由反饋控制部34計(jì)算出的控制代碼的變化量，校正利用預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11進(jìn)行的在冷卻之前的計(jì)算中得到的控制代碼。然后，將該校正后的控制代碼變換為最終輸出到卷繞冷卻裝置57的頭部模式，將變換之后的頭部模式輸出到卷繞冷卻裝置57。

冷卻頭指令計(jì)算部35從預(yù)設(shè)冷卻指令計(jì)算部11獲取與鋼板51的各個(gè)部位(分段i)對應(yīng)地計(jì)算出的控制代碼的預(yù)設(shè)值Nps_i(步驟S81)。接下來，冷卻頭指令計(jì)算部35從前饋控制部32獲取前饋時(shí)的控制代碼的變化量ΔN_FF(步驟S82)，進(jìn)而從反饋控制部34獲取反饋時(shí)的控制代碼的變化量ΔN_FB(步驟S83)。

接著，冷卻頭指令計(jì)算部35利用前饋時(shí)的控制代碼的變化量ΔN_FF以及反饋時(shí)的控制代碼的變化量ΔN_FB校正控制代碼的預(yù)設(shè)值Nps_i，通過下面的式(18)，得到在實(shí)際的控制中使用的控制代碼Nct_i(步驟S84)。

Nct_i＝Nps_i+ΔN_FF+ΔN_FB (18)

此處，i：鋼板51的分段編號

另外，如下面的式(19)所示，控制代碼Nct_i的計(jì)算式也可以是對前饋時(shí)以及反饋時(shí)各自的控制代碼的變化量ΔN_FF、ΔN_FB附加權(quán)重w₁、w₂來計(jì)算的計(jì)算式。

Nct_i＝Nps_i+w₁·ΔN_FF+w₂·ΔN_FB (19)

此處，w₁、w₂是滿足w₁+w₂＝1的0或者正的常數(shù)。

接著，通過以下的處理，將控制代碼Nct_i變換為輸出到卷繞冷卻裝置57的頭部模式。針對設(shè)置于卷繞冷卻裝置57的所有冷卻頭61進(jìn)行該處理。

首先，冷卻頭指令計(jì)算部35選擇冷卻頭61的一個(gè)(上下一對)，計(jì)算從通過了該冷卻頭61正下方的鋼板51的前端起的距離Lh(步驟S85)。另外，卷繞溫度控制裝置100具有以確定鋼板位置為目的，探測例如精軋機(jī)52出口側(cè)位置處的從鋼板51的前端起的距離的功能，所以能夠容易地計(jì)算這樣的距離Lh。

接下來，冷卻頭指令計(jì)算部35判定距離Lh是否小于0(步驟S86)。關(guān)于該判定的結(jié)果，在距離Lh小于0的情況下(在步驟S86中“是”)，鋼板51的前端未到達(dá)至該冷卻頭61，所以跳過步驟S87以及步驟S89的處理，進(jìn)入到步驟S89的處理。另一方面，在距離Lh為0以上的情況下(在步驟S86中“是”)，鋼板51的前端到達(dá)至該冷卻頭61，所以冷卻頭指令計(jì)算部35獲取與距離Lh對應(yīng)的鋼板51的分段的控制代碼Nct_i(步驟S87)。即，獲取從鋼板51的前端起的長度與Lh的部位對應(yīng)的控制代碼Nct_i。

接下來，冷卻頭指令計(jì)算部35決定該冷卻頭61的開閉(步驟S88)。即，在該冷卻頭61的優(yōu)先次序等于或者小于獲取到的所述控制代碼Nct_i時(shí)，將該冷卻頭61設(shè)為“開”，否則設(shè)為“閉”。然后，冷卻頭指令計(jì)算部35針對所有冷卻頭61，判定是否決定了其開閉(步驟S89)。關(guān)于該判定的結(jié)果，在尚未針對所有冷卻頭61決定開閉的情況下(在步驟S89中“否”)，返回到步驟S85，反復(fù)執(zhí)行步驟S85以下的處理。

另一方面，在針對所有冷卻頭61決定完其開閉的情況下(在步驟S89中“是”)，冷卻頭指令計(jì)算部35將該決定的冷卻頭61的開閉信息(頭部模式)輸出到卷繞冷卻裝置57(步驟S90)，結(jié)束該冷卻頭指令計(jì)算處理。

以上，在本實(shí)施方式中，求出冷卻、卷繞時(shí)的材質(zhì)特性相對基準(zhǔn)鋼板速度Vs的變化的變化率(第1影響系數(shù))、和材質(zhì)特性相對卷繞溫度CTt的變化的變化率(第2影響系數(shù))，通過利用這兩者的關(guān)系，從而在由于基準(zhǔn)鋼板速度Vs的變化而導(dǎo)致在材質(zhì)特性中有變化的情況下，該材質(zhì)特性的變化被卷繞溫度CTt的變化消除。因此，即使在冷卻、卷繞時(shí)的基準(zhǔn)鋼板速度Vs中發(fā)生變動(dòng)，也能夠?qū)摪?1的材質(zhì)特性保持為恒定。因此，本實(shí)施方式的卷繞溫度控制裝置100起到能夠提高被軋制并被卷繞到地下卷取機(jī)55的鋼板51的長度方向的材質(zhì)特性的均勻性這樣的效果。

另外，在以上說明的實(shí)施方式中，作為鋼板51的強(qiáng)度，采用了拉伸強(qiáng)度γ，但不限于拉伸強(qiáng)度，也可以采用屈服強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度等。另外，作為表示材質(zhì)特性的量，除了強(qiáng)度γ、硬度H、延展性E以外，還有脆性(易碎性)、研削性、耐摩耗性、加工性等。材質(zhì)預(yù)測部13也可以在能夠預(yù)測的范圍預(yù)測計(jì)算這些量，計(jì)算其影響系數(shù)。而且，在這樣的實(shí)施方式中，能夠在鋼板51的長度方向上對這些材質(zhì)特性(脆性、研削性、耐摩耗性、加工性等)進(jìn)行均勻化。

另外，在以上說明的實(shí)施方式中，設(shè)為針對預(yù)定接下來進(jìn)行軋制并冷卻的鋼板51，每次執(zhí)行材質(zhì)預(yù)測處理以及影響系數(shù)計(jì)算處理，但關(guān)于臨時(shí)求出的影響系數(shù)，也可以與此時(shí)的鋼種、板厚、板寬、目標(biāo)卷繞溫度、速度模式、加熱歷史等條件對應(yīng)起來存儲(chǔ)到存儲(chǔ)裝置。而且，在對其它鋼板51進(jìn)行軋制、冷卻時(shí)，在與其條件一致的影響系數(shù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的情況下，也可以不執(zhí)行材質(zhì)預(yù)測處理以及影響系數(shù)計(jì)算處理，而使用該存儲(chǔ)的影響系數(shù)。

本發(fā)明不限于以上說明的實(shí)施方式，還包括各種變形例。上述實(shí)施方式是為了易于理解地說明本發(fā)明而詳細(xì)說明的例子，未必限于具備所說明的所有結(jié)構(gòu)。另外，能夠?qū)⒛硞€(gè)實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的一部分用其它實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的一部分來置換，進(jìn)而，還能夠?qū)δ硞€(gè)實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)附加其它實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的一部分或者全部。