專利名稱：冷卻控制方法、冷卻控制裝置及冷卻水量計(jì)算裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼板制造過(guò)程中的冷卻控制方法、冷卻控制裝置及冷卻水 量計(jì)算裝置、計(jì)算機(jī)程序及記錄介質(zhì)，尤其涉及適用于冷卻剛剛軋制后的 鋼板的技術(shù)。
背景技術(shù)：
以往，提出過(guò)下述冷卻控制測(cè)量冷卻通板(通板)中的鋼板的溫度， 改變噴射到鋼板的上表面及下表面的冷卻水量，以使冷卻結(jié)束溫度為所希 望的溫度，修正鋼板的上表面溫度與下表面溫度之差，防止由于鋼板的上 表面溫度與下表面溫度之差而產(chǎn)生的鋼板形狀惡化(例如參照日本特公平
7-41303號(hào)公報(bào))。
并且，在日本特開昭60-210313號(hào)公報(bào)記載的冷卻方法中，通過(guò)由被 冷卻材料的尺寸等確定的系數(shù)確定冷卻水量的上下比率。但是，冷卻中的 鋼板溫度很大程度地依存于冷卻水量及傳熱系數(shù)。即，上述傳熱系數(shù)為鋼 板表面溫度的函數(shù)。
因而，不能準(zhǔn)確地將每個(gè)冷卻對(duì)象不同的冷卻開始時(shí)的鋼板溫度狀態(tài) 及時(shí)刻變化的冷卻中的鋼板表面溫度變化引起的傳熱系數(shù)的變化反映于冷 卻水量上。因此，如果僅確定水量的上下比率，則不能高精度地防止鋼板 形狀的惡化。
為了解決上述問(wèn)題，在日本特公平7-29139號(hào)公報(bào)記載的冷卻方法中， 通過(guò)在軋制結(jié)束的時(shí)刻預(yù)測(cè)計(jì)算冷卻開始時(shí)的溫度，使用以該計(jì)算結(jié)果作 為初始狀態(tài)的傳熱方程式計(jì)算時(shí)刻變化的表面溫度狀態(tài)和傳熱系數(shù)，來(lái)高 精度地確定抑制冷卻中鋼板形狀惡化的水量上下比。
但是，如上所述，由于傳熱系數(shù)對(duì)冷卻開始時(shí)鋼板溫度的影響比較大， 因此以軋制結(jié)束時(shí)預(yù)測(cè)冷卻開始溫度為前提的日本特公平7-29139號(hào)公報(bào) 中記載的冷卻方法，在軋制結(jié)束時(shí)到冷卻開始時(shí)的區(qū)間內(nèi)會(huì)受各種干擾的
5影響。因此，軋制結(jié)束時(shí)確定的水量的上下比也成為包含大量誤差的結(jié)果，
所以日本特公平7-29139號(hào)公報(bào)中記載的冷卻方法存在這樣的問(wèn)題對(duì)于 抑制鋼板形狀惡化很有限。
因此，作為同時(shí)解決上述日本特開昭60-210313號(hào)公報(bào)及日本特公平 7-29139號(hào)公報(bào)記載的冷卻方法的問(wèn)題的方法，在例如日本特開平2-70018 號(hào)公報(bào)記載的冷卻方法中，通過(guò)設(shè)置在冷卻開始位置上的溫度計(jì)的實(shí)測(cè)值 來(lái)計(jì)算冷卻上下水量比，使用考慮了時(shí)刻變化的表面溫度狀態(tài)和傳熱系數(shù) 的傳熱方程式來(lái)探索計(jì)算使上下溫度分布為一定的水量上下比。
上述日本特開平2-70018號(hào)公報(bào)記載的冷卻方法可以認(rèn)為能夠高精度 地求出水量上下比。但是，由于這種冷卻方法通過(guò)使用了傳熱方程式的反 復(fù)計(jì)算進(jìn)行探索，求出冷卻水量的上下比，因此計(jì)算量變得龐大。因此， 存在在獲得計(jì)算結(jié)果之前需要大量時(shí)間的問(wèn)題。其結(jié)果，產(chǎn)生在鋼板進(jìn)入 冷卻裝置后注水延遲開始的不適當(dāng)狀況，或者在注水開始之前必須在冷卻 裝置前使鋼板停止而待機(jī)等不適當(dāng)狀況的可能性大，因此難于實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題，目的是在將鋼板冷卻到預(yù)先確定的冷卻結(jié)束溫 度時(shí)能夠迅速地控制從冷卻裝置的上下面噴射的冷卻水量，高精度地防止 由于上表面與下表面的冷卻速度之差而產(chǎn)生的鋼板形狀惡化。
本發(fā)明的冷卻控制方法是用于通過(guò)冷卻裝置冷卻剛軋制后的鋼板的冷 卻控制方法，其特征在于，包括以下工序預(yù)定冷卻時(shí)間表設(shè)定工序，根 據(jù)設(shè)置在上述冷卻裝置入口側(cè)的溫度計(jì)的測(cè)量值，對(duì)上述冷卻裝置內(nèi)部的 多個(gè)位置，計(jì)算對(duì)上述鋼板進(jìn)行冷卻、將上述鋼板通過(guò)上述冷卻裝置內(nèi)部 時(shí)的溫度冷卻至規(guī)定的溫度為止所需要的冷卻條件，設(shè)定預(yù)定冷卻時(shí)間表; 傳熱系數(shù)計(jì)算工序，根據(jù)由上述預(yù)定冷卻時(shí)間表設(shè)定工序設(shè)定的預(yù)定冷卻 時(shí)間表中的溫度、和冷卻上述鋼板的一面的冷卻水的第1冷卻水量密度， 計(jì)算表示熱傳遞難易程度的傳熱系數(shù)；上下比計(jì)算工序，根據(jù)由上述傳熱 系數(shù)計(jì)算工序計(jì)算出的傳熱系數(shù)，計(jì)算冷卻上述鋼板的相反一面的冷卻水 的第2冷卻水量密度，計(jì)算上述第1冷卻水量密度與上述第2冷卻水量密 度的上下比；以及冷卻水量控制工序，根據(jù)由上述上下比計(jì)算工序計(jì)算出
6的上下比，控制冷卻通過(guò)上述冷卻裝置內(nèi)部的鋼板的冷卻水量。
本發(fā)明的冷卻控制裝置是用于通過(guò)冷卻裝置冷卻剛軋制后的鋼板的冷 卻控制裝置，其特征在于，具有預(yù)定冷卻時(shí)間表設(shè)定單元，根據(jù)設(shè)置在 上述冷卻裝置入口側(cè)的溫度計(jì)的測(cè)量值，對(duì)上述冷卻裝置內(nèi)部的多個(gè)位置， 計(jì)算對(duì)上述鋼板進(jìn)行冷卻、將上述鋼板通過(guò)上述冷卻裝置內(nèi)部時(shí)的溫度冷 卻至規(guī)定的溫度為止所需要的冷卻條件，設(shè)定預(yù)定冷卻時(shí)間表；傳熱系數(shù)
計(jì)算單元，根據(jù)由上述預(yù)定冷卻時(shí)間表設(shè)定單元設(shè)定的預(yù)定冷卻時(shí)間表中 的溫度、和冷卻上述鋼板的一面的冷卻水的第1冷卻水量密度，計(jì)算表示
熱傳遞難易程度的傳熱系數(shù)；上下比計(jì)算單元，根據(jù)由上述傳熱系數(shù)計(jì)算 單元計(jì)算出的傳熱系數(shù)計(jì)算冷卻上述鋼板的相反一面的冷卻水的第2冷卻 水量密度，計(jì)算上述第1冷卻水量密度與上述第2冷卻水量密度的上下比; 以及冷卻水量控制單元，根據(jù)由上述上下比計(jì)算單元計(jì)算出的上下比，控 制冷卻通過(guò)上述冷卻裝置內(nèi)部的鋼板的冷卻水量。
而且，本發(fā)明的冷卻水量計(jì)算裝置是計(jì)算通過(guò)冷卻裝置冷卻剛軋制后 的鋼板所需要的冷卻水量的冷卻水量計(jì)算裝置，其特征在于，具有預(yù)定 冷卻時(shí)間表設(shè)定單元，根據(jù)設(shè)置在上述冷卻裝置入口側(cè)的溫度計(jì)的測(cè)量值， 對(duì)上述冷卻裝置內(nèi)部的多個(gè)位置，計(jì)算對(duì)上述鋼板進(jìn)行冷卻、將上述鋼板 通過(guò)上述冷卻裝置內(nèi)部時(shí)的溫度冷卻至規(guī)定的溫度為止所需要的冷卻條 件，設(shè)定預(yù)定冷卻時(shí)間表；傳熱系數(shù)計(jì)算單元，根據(jù)由上述預(yù)定冷卻時(shí)間 表設(shè)定單元設(shè)定的預(yù)定冷卻時(shí)間表中的溫度、和冷卻上述鋼板的一面的冷 卻水的第1冷卻水量密度，計(jì)算表示熱傳遞難易程度的傳熱系數(shù)；以及上 下比計(jì)算單元，根據(jù)由上述傳熱系數(shù)計(jì)算單元計(jì)算出的傳熱系數(shù)計(jì)算冷卻 上述鋼板的相反一面的冷卻水的第2冷卻水量密度，計(jì)算上述第1冷卻水 量密度與上述第2冷卻水量密度的上下比。
另外，本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行上述冷卻 控制方法。而且，本發(fā)明的記錄介質(zhì)，其特征在于，記錄有上述計(jì)算機(jī)程 序。


圖1為表示本發(fā)明第1實(shí)施形態(tài)的鋼板制造生產(chǎn)線的一例的圖。圖2為表示本發(fā)明第1實(shí)施形態(tài)中冷卻裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)例的圖。
圖3為表示本發(fā)明第1實(shí)施形態(tài)中包括冷卻水量計(jì)算裝置的控制系統(tǒng) 的概略結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖4為表示通過(guò)本發(fā)明第1實(shí)施形態(tài)的冷卻水量計(jì)算裝置確定冷卻水 量的步驟的一例的流程圖。
圖5為表示本發(fā)明第1實(shí)施形態(tài)中鋼板背面溫度與下部傳熱系數(shù)之間 的關(guān)系的圖。
圖6為表示本發(fā)明第1實(shí)施形態(tài)中鋼板表面溫度與上部傳熱系數(shù)之間
的關(guān)系的圖。
圖7為表示板厚方向上11個(gè)點(diǎn)的溫度分布的圖。
圖8為表示正在通過(guò)冷卻裝置的鋼板的位置的圖。
圖9為表示本發(fā)明第1實(shí)施形態(tài)中探索冷卻上部水量密度的方法的圖。
圖10為表示本發(fā)明第1實(shí)施形態(tài)中冷卻溫度變化的一例的特性圖。
圖11為表示本發(fā)明第1實(shí)施形態(tài)的上下比計(jì)算部計(jì)算冷卻上部水量密
度的步驟的一例的流程圖。
具體實(shí)施例方式
(第1實(shí)施形態(tài)) 下面參照

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施形態(tài)。 圖1表示適用本發(fā)明的鋼板制造線的一例。
如圖1所示，依次設(shè)置有將經(jīng)過(guò)未圖示的加熱爐或粗軋機(jī)粗加工形 成的鋼板1軋制到目標(biāo)板厚的精軋機(jī)2;矯直精加工軋制后的鋼板1的形狀 的矯直機(jī)3;以及加速冷卻矯直后的鋼板l的冷卻裝置4，加速冷卻后的鋼 板1為具有所希望的形狀及材質(zhì)的制品。
在精軋機(jī)2的入口側(cè)配置有精加工前面溫度計(jì)5，在出口側(cè)配置有精加 工出口側(cè)溫度計(jì)6。并且，在冷卻裝置4的入口惻配置有冷卻入口側(cè)溫度計(jì) 7。在本實(shí)施形態(tài)中，各溫度計(jì)能夠測(cè)量鋼板1上表面和下表面的溫度。
圖2為表示冷卻裝置4的內(nèi)部結(jié)構(gòu)例的圖。在冷卻裝置4的內(nèi)部排列 有多個(gè)搬運(yùn)鋼板1的輥輪組41，并且在各冷卻區(qū)1Z 19Z排列有多個(gè)向鋼 板1的上表面及下表面噴射冷卻水的噴嘴組(未圖示)。構(gòu)成為從這些噴嘴
8組噴射出的冷卻水通過(guò)流量控制閥分別控制流量，能夠根據(jù)鋼板的板厚或 板長(zhǎng)等諸條件調(diào)整使用的冷卻區(qū)數(shù)量或從各噴嘴的噴射量。在本實(shí)施形態(tài)
中，在冷卻裝置4的入口側(cè)配置冷卻入口側(cè)溫度計(jì)7。
圖3為表示本實(shí)施形態(tài)的包括冷卻水量計(jì)算裝置100的控制系統(tǒng)的概 略結(jié)構(gòu)的框圖。在冷卻水量計(jì)算裝置100上連接有進(jìn)行包括精軋機(jī)2的 各軋鋼機(jī)的總括控制的軋制控制裝置200;主要進(jìn)行生產(chǎn)管理的生產(chǎn)管理裝 置300;顯示從冷卻水量計(jì)算裝置IOO輸出的各種數(shù)據(jù)或者輸出操作者對(duì)冷 卻水量計(jì)算裝置100進(jìn)行的輸入等的數(shù)據(jù)輸入輸出裝置400;以及冷卻入口 側(cè)溫度計(jì)7。
而且，在冷卻水量計(jì)算裝置100上還連接有，對(duì)冷卻裝置4的各冷卻 區(qū)1Z 19Z的流量控制閥501進(jìn)行控制，從而控制冷卻水量的冷卻水量控 制裝置500。
艮P，冷卻水量計(jì)算裝置100根據(jù)冷卻入口側(cè)溫度計(jì)7、軋制控制裝置 200、生產(chǎn)管理裝置300及從數(shù)據(jù)輸入輸出裝置400等輸入的數(shù)據(jù)，進(jìn)行通 過(guò)冷卻水量控制裝置500控制的冷卻水量的計(jì)算。
尤其，本實(shí)施形態(tài)的冷卻水量計(jì)算裝置100是，通過(guò)在搬運(yùn)精加工軋 制后的鋼板1的同時(shí)，向冷卻水量控制裝置500發(fā)送與所需要的冷卻水量 有關(guān)的數(shù)據(jù)，從而確定冷卻裝置4的注水量的裝置。
更具體而言，本實(shí)施形態(tài)的冷卻水量計(jì)算裝置100,具有根據(jù)目標(biāo)冷 卻結(jié)束溫度信息設(shè)定通過(guò)冷卻裝置4冷卻鋼板1的預(yù)定冷卻時(shí)間表的預(yù)定 冷卻時(shí)間表設(shè)定部101;獲取冷卻裝置4入口側(cè)的鋼板1在規(guī)定部位的傳熱 系數(shù)的傳熱系數(shù)計(jì)算部102;以及根據(jù)由預(yù)定冷卻時(shí)間表設(shè)定部101設(shè)定的 預(yù)定冷卻時(shí)間表和由傳熱系數(shù)計(jì)算部102獲得的傳熱系數(shù)，計(jì)算反映于冷 卻水量控制裝置500的上表面及下表面的水量密度之比的上下比計(jì)算部 103。
圖4為表示在本實(shí)施形態(tài)中通過(guò)冷卻水量計(jì)算裝置100確定冷卻水量 的步驟的一例的流程圖。
在步驟S401中，預(yù)定冷卻時(shí)間表設(shè)定部101設(shè)定通過(guò)冷卻裝置4冷卻 鋼板l的預(yù)定冷卻時(shí)間表。具體而言，測(cè)量由冷卻入口側(cè)溫度計(jì)7測(cè)量到 的鋼板1的表面溫度，進(jìn)行求出即將冷卻之前的時(shí)刻在各部分的板厚方向的溫度分布的處理。
板厚方向的溫度分布公知為在板厚方向的中間位置溫度最高的拋物線 形狀。并且，作為根據(jù)表面溫度求出板厚方向的溫度分布的方法，可以使
用例如日本特公平7-41303號(hào)公報(bào)公開的方法確定板厚方向上11個(gè)點(diǎn)的溫 度分布(參照?qǐng)D7)。如果簡(jiǎn)要說(shuō)明的話，則上表面溫度TF為已測(cè)量出的溫 度。上表面溫度與板溫最高點(diǎn)的溫度差A(yù)T由下式(1)確定
△ T=33.8—3.63h (—0.0371+0.00528 h ) TF............ (1)
其中，AT:上表面與板溫最高點(diǎn)的溫度差；h:板厚。 下表面溫度Tl由下式(2)確定
Tl-Tf+KJ ( ATscon+ATsclass) +K2.................. (2)
其中，"通過(guò)學(xué)習(xí)獲得的溫度轉(zhuǎn)換系數(shù)，ATS:通過(guò)學(xué)習(xí)獲得的入 口側(cè)溫度上下表面的溫度差，K,、 K2:根據(jù)調(diào)整要素確定。進(jìn)行確定滿足 以上條件的放射線形狀的溫度分布，確定板厚方向的溫度分布。
然后，以即將冷卻之前的時(shí)刻在各部分的板厚方向的溫度分布作為初 始值，根據(jù)所希望的控制精度將上述的板厚方向分割成適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度(例如 ll個(gè)點(diǎn))作為計(jì)算對(duì)象點(diǎn)，以冷卻裝置4的冷卻開始位置的在各部分的板 厚方向平均溫度Tsk女(以下稱為"冷卻開始溫度Tsk女"，k為厚度方向指 數(shù))作為冷卻開始溫度信息，通過(guò)求解導(dǎo)熱差分方程式算出到達(dá)冷卻裝置4 的冷卻開始位置的溫度變化。有關(guān)通過(guò)求解導(dǎo)熱差分方程式解析溫度變化 的方法，例如日本特公平741303號(hào)公報(bào)所公開的那樣，如果簡(jiǎn)要說(shuō)明的 話，則根據(jù)板厚方向的初始溫度分布狀態(tài)，以板上具有代表性的11個(gè)點(diǎn)為 計(jì)算對(duì)象點(diǎn)，求解下述方程式(3)所示的一維導(dǎo)熱差分方程式
Q(j)t+At=Q(j)t+At'(入j+i— 2入j+入j-!) / P Ax2(j = 1 11)、
△ Qs=4.88[[ (Tg+273) / 100〗4一[ (T(j)+273) / 100]4〗(j = 1 ， 11) = 0 ( j = 2 10) ............ ( 3 )
其中，Q(]>在時(shí)刻t的要素j的含熱量；T(j):要素j的溫度，At: 差分計(jì)算的間距時(shí)間(刻^時(shí)間)(=const， 150msec); P:密度；入要 素j的導(dǎo)熱系數(shù)；Tg:氣溫；A Qs:邊界條件；AX:板厚分割厚度。此時(shí)， 從板的溫度T向含熱量Q的轉(zhuǎn)換為，當(dāng)T〉880時(shí)，Q-3.333+0.16T; 當(dāng)TS880時(shí)，Q= —149.05+0.481 T 一1.68X 10—4 T2。從含熱量Q (含
10熱量對(duì)比熱從(TC至T的積分值)向溫度T的轉(zhuǎn)換為，當(dāng)Q〉 144.13時(shí)， T = — 20.8 + 6.25 X Q ;當(dāng)0 < Q ^ 144.13時(shí)，T = 1431.5 —
Vl.162x 106 —5.95xl03xQ 。
接著，預(yù)定冷卻時(shí)間表設(shè)定部101根據(jù)各區(qū)(1Z 19Z)的冷卻通板速 度計(jì)算并設(shè)定各區(qū)的通過(guò)時(shí)間(TMz)和冷卻預(yù)測(cè)溫度(Tsk)。其中，如 圖10所示，冷卻預(yù)測(cè)溫度(Tsk)表示在各區(qū)被分割成多個(gè)區(qū)域中一個(gè)區(qū) 域的入口側(cè)溫度。
冷卻通板速度通過(guò)日本特公平7-41303號(hào)公報(bào)中記載的方法，由板前 端的位置和搬運(yùn)速度的數(shù)據(jù)組求出。如圖8所示，如果假設(shè)板前端位置為x、 此時(shí)的搬運(yùn)速度為V (x)，則板上此時(shí)位于冷卻裝置入口的k點(diǎn)，換言之， 位于板前端的x后方的點(diǎn)的水冷時(shí)間由下式求得
t(x)=L V^dx
接著，前端、中央、末端部的水冷時(shí)間tp tm、 tb可以由下式求出 、=J。 V^dX
f L/2+fzone 1
,Jo V(x)
fWc 1 ' bh V(X)
將板長(zhǎng)L、 V(x)= 1 / (ax2+bx+c)代入上述公式(3)，求出a、 b、 a = TT^~~r(tt + tb-2t )
c =
1
《zone2
1
,zori62
1L2.fzone2
b=,2丄」(L(2、-^t^) + ,Zone(tt+tb—2t )}
乙
6 3
加速范圍(X的定義域)由下式確定: 0 ^ x ^ L +lzone+ A lc2
iiL:板長(zhǎng)；lzone:有效冷卻區(qū)域長(zhǎng)；Alc2:余量(=const)。 通過(guò)以上計(jì)算，在已確定的加速范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)卮_定x，代入V (x)的
計(jì)算式制作板前端位置及該時(shí)刻的搬運(yùn)的組(速度曲線圖)。然后將該計(jì)算 結(jié)果輸出給通板速度控制裝置(圖中未表示)。
這樣求出加速率是因?yàn)樵诎徇\(yùn)鋼板1的同時(shí)進(jìn)行冷卻，因此在鋼板前
端部與末端部，進(jìn)入冷卻裝置4的時(shí)刻不同。gp，由于沿鋼板的長(zhǎng)度方向
冷卻開始溫度不同，因此前端部和末端部冷卻后的溫度不同，為了使制品 的材質(zhì)貫穿整個(gè)長(zhǎng)度地相互均勻而通過(guò)使通板速度隨著向末端部加速進(jìn)行 來(lái)修正。通過(guò)以上處理獲得到達(dá)冷卻結(jié)束目標(biāo)溫度的冷卻時(shí)間表。
接著，在步驟S402中，傳熱系數(shù)計(jì)算部102從各區(qū)基準(zhǔn)水量密度中選 擇與計(jì)算對(duì)象區(qū)Z相對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)水量密度，代入冷卻下部水量密度(WDLi) 中。其中，作為確定各區(qū)的基準(zhǔn)水量密度的方法，可以使用例如日本特公 平7-41303號(hào)公報(bào)中公開的通過(guò)從商用計(jì)算機(jī)傳輸來(lái)的值進(jìn)行確定等的方 法。
接著，在步驟S403中，傳熱系數(shù)計(jì)算部102將冷卻預(yù)定溫度(Tsk) 作為初始值進(jìn)行導(dǎo)熱差分計(jì)算，計(jì)算出鋼板背面溫度(TLi)。這里，在區(qū) lZ最初的迭代計(jì)算中的Tsk值為"冷卻開始溫度Tsk女"，除此以外的迭代 計(jì)算結(jié)果為Tsk。然后，根據(jù)已計(jì)算出的冷卻下部水量密度(WDLi)和鋼 板背面溫度(TLi)求出下部傳熱系數(shù)(ctLi)。關(guān)于鋼板背面溫度(TLi)， 若以上述日本特公平7-41303號(hào)公報(bào)為例，則可以使j -ll進(jìn)行計(jì)算。
圖IO為表示本實(shí)施形態(tài)中冷卻溫度變化的特性圖。
如圖IO所示，鋼板背面溫度(TLi)表示例如區(qū)1Z內(nèi)一次迭代中的入 口側(cè)背面溫度。在計(jì)算鋼板背面溫度(TLi)時(shí)，以冷卻預(yù)定溫度(Tsk) 作為初始值進(jìn)行導(dǎo)熱差分計(jì)算，分別用迭代計(jì)算鋼板背面溫度(TLi)。
有關(guān)計(jì)算下部傳熱系數(shù)(aLi)的方法，后面將參照?qǐng)D5詳細(xì)說(shuō)明。
傳熱系數(shù)(a)—般為由水量密度WD (m3/ (m、分))、表面溫度 Ts確定的非線性函數(shù)，人們提出過(guò)各種各樣的公式。例如，有人提出過(guò)以 下公式
Log (a) =A + B*Log (WD) +C*TS+D............ (4)
由于傳熱系數(shù)(a )因水的沸騰形態(tài)的不同而異，因此公式(4)中的系數(shù)A、 B、 C、 D—般像下述那樣按表面溫度區(qū)分上述公式(4)的系數(shù)。 Ts^K1—Al， Bl， Cl， Dl; TS<K1—A2， B2， C2, D2。
并且，在上表面和下表面，由于一般會(huì)產(chǎn)生冷卻水的滯留狀態(tài)之差， 因此區(qū)分系數(shù)是常例。因而，在采用上述公式(4)的基本式的例子中，分 開使用下述系數(shù)組計(jì)算傳熱系數(shù)。例如，上部傳熱系數(shù)計(jì)算用系數(shù)使用下 述系數(shù)組
Tsu^Klu—Alu、 Blu、 Clu、 Dlu，
Tsu<Klu—A2u、 B2u、 C2u、 D2u。
另外，下部傳熱系數(shù)計(jì)算用系數(shù)使用下述系數(shù)組
TSL^K1L—A1L、 B1l、 C1l、 D1l、
TSL<K1L—A2L、 B2L、 C2l、 D2l。
根據(jù)上述想法，關(guān)于圖5進(jìn)行說(shuō)明。
圖5為表示本實(shí)施形態(tài)中鋼板背面溫度與下部傳熱系數(shù)之間的關(guān)系的 特性圖。
圖5中示出在WDLi=0.3、 0.8、 2.0時(shí)表示鋼板背面溫度與下部傳熱 系數(shù)之間的關(guān)系的曲線。
例如，當(dāng)WDLi=0.8時(shí)，若計(jì)算出鋼板背面溫度(TLi)的值，則能 夠求出與WDLi=0.8相對(duì)應(yīng)的曲線上的坐標(biāo)501的Y成分(a Li)。另夕卜， 在預(yù)先存儲(chǔ)有因冷卻下部水量密度(WDLi)的數(shù)值而不同的多個(gè)曲線圖案、 沒(méi)有存儲(chǔ)已計(jì)算出的冷卻下部水量密度(WDLi)的曲線圖案的情況下，使 用最接近的數(shù)值的曲線圖案進(jìn)行計(jì)算。因而，為了提高計(jì)算精度，希望存 儲(chǔ)大量的曲線圖案。
接著，在步驟S404中，上下比計(jì)算部103使用在步驟S403中已計(jì)算 出的下部傳熱系數(shù)(a Li)來(lái)計(jì)算冷卻上部水量密度(WDUi)，計(jì)算在該 迭代中適當(dāng)?shù)纳舷卤?rU)。
下面，參照?qǐng)D6說(shuō)明計(jì)算冷卻上部水量密度(WDUi)的方法。
圖6為表示在本實(shí)施形態(tài)中鋼板表面溫度(TUi)與上部傳熱系數(shù)(a Ui)之間的關(guān)系的圖。
在本實(shí)施形態(tài)中，探索通過(guò)如鋼板表面溫度(TUi)=鋼板背面溫度
13(TLi)、上部傳熱系數(shù)(aUi) -下部傳熱系數(shù)(a Li)那樣的坐f示601 的曲線，獲取冷卻上部水量密度(WDUi)。與冷卻下部水量密度(WDLi) 的曲線圖案一樣，在存儲(chǔ)有多個(gè)冷卻上部水量密度(WDUi)的曲線圖案， 但沒(méi)有存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)的曲線圖案的情況下，直接計(jì)算冷卻上部水量密度
(WDUi)。
下面，參照?qǐng)D9及圖11說(shuō)明冷卻上部水量密度(WDUi)的計(jì)算方法。 圖9為表示在本實(shí)施形態(tài)中探索冷卻上部水量密度(WDUi)的方法的圖。
如圖9所示，在改變冷卻水量密度WDU的同時(shí)，探索計(jì)算上部傳熱 系數(shù)(aUi)與下部傳熱系數(shù)(a Li)相同的冷卻上部水量密度(WDUi)。
圖11為表示在本實(shí)施形態(tài)中上下比計(jì)算部103計(jì)算冷卻上部水量密度 (WDUi)的步驟的流程圖。
在步驟SllOl中，判斷上部標(biāo)準(zhǔn)傳熱系數(shù)(a。)與下部傳熱系數(shù)(a Li)是否一致。其中，所謂上部標(biāo)準(zhǔn)傳熱系數(shù)(a。)為與標(biāo)準(zhǔn)水量密度 (WDU')相對(duì)應(yīng)的非基準(zhǔn)面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，通過(guò)上述公式(4)進(jìn)行計(jì)算。并 且，標(biāo)準(zhǔn)水量密度(WDU')預(yù)先作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
當(dāng)該判斷的結(jié)果為一致時(shí)，WDUi=WDU'，結(jié)束計(jì)算。而當(dāng)步驟S1101 的判斷結(jié)果為不一致時(shí)，在步驟S1102中判斷上部標(biāo)準(zhǔn)傳熱系數(shù)(a。)是 否大于下部傳熱系數(shù)(aLi)。當(dāng)該判斷的結(jié)果為上部標(biāo)準(zhǔn)傳熱系數(shù)(a。) 大于下部傳熱系數(shù)(aLi)時(shí)，跳至步驟S1106中。而當(dāng)步驟S1102的判 斷結(jié)果為上部標(biāo)準(zhǔn)傳熱系數(shù)(a 。)小于下部傳熱系數(shù)(a Li)時(shí)，前進(jìn)到 步驟S1103。
接著，在步驟S1103中，將k加上l (從步驟S1102前進(jìn)時(shí)k-0)，計(jì) 算WDUk+1 =WDUk + AWk (k^0)。其中，WDUk和AWk為 厶Wk= I WDUk—WDUk.! I / 2 ( k ^ 1 ) WDU。=WDU'、 AW。=S (S:常數(shù))。
接著，在步驟S1104中，判斷與在步驟S1103中計(jì)算出的WDUk+,相 對(duì)應(yīng)的傳熱系數(shù)(ak+1)與下部傳熱系數(shù)(aLi)是否一致。當(dāng)該判斷的 結(jié)果為一致時(shí)，WDUi=WDUk+1，結(jié)束計(jì)算。而當(dāng)步驟S1104的判斷結(jié)果 為不一致時(shí)，在步驟S1105中判斷上述計(jì)算的傳熱系數(shù)(ak+1)是否大于
14當(dāng)該判斷的結(jié)果為上述計(jì)算出的傳熱系數(shù)(ak+1)小于下部傳熱系數(shù) (aLi)時(shí)，返回步驟S1103，將k加1，再進(jìn)行同樣的計(jì)算。而當(dāng)步驟S1105 的判斷結(jié)果為上述(ak+1)大于上述(a Li)時(shí)，前進(jìn)至步驟S1106。
接著，在步驟S1106中，將k加l (從步驟S1102前進(jìn)時(shí)k二0)，計(jì)算 WDUk+1 = WDUk— △ Wk ( k ^ 0 )。然后在步驟S1107中判斷與在步驟 S1106中計(jì)算出的WDUk+,相對(duì)應(yīng)的傳熱系數(shù)(ak+。與aLi是否一致。當(dāng) 該判斷的結(jié)果為一致時(shí)，WDUi=WDUk+1，結(jié)束計(jì)算。而當(dāng)在步驟S1107 中的判斷結(jié)果為不一致時(shí)，在步驟S1108中判斷a k+1是否小于a Li。
當(dāng)該判斷的結(jié)果為上述計(jì)算出的傳熱系數(shù)(ak+1)大于上述下部傳熱 系數(shù)(aLi)時(shí)，返回至步驟S1106,將值k加l，再次進(jìn)行同樣的計(jì)算。 而當(dāng)步驟S1108的判斷結(jié)果為上述(ak+1)小于上述(a Li)時(shí)，前進(jìn)至 步驟S1103，將值k加1,再次進(jìn)行同樣的計(jì)算。如此這般，反復(fù)進(jìn)行計(jì)算， 直到上述已計(jì)算出的傳熱系數(shù)(ak+1)與下部傳熱系數(shù)(aLi) —致。
另外，在本實(shí)施形態(tài)中，以冷卻裝置4開始冷卻時(shí)鋼板表面溫度與鋼 板背面溫度大致相等為前提，使鋼板表面溫度(TUi) ^鋼板背面溫度(TLi) 進(jìn)行計(jì)算。但是，例如，在通過(guò)冷卻裝置4冷卻之前的階段，通過(guò)計(jì)算上 述的導(dǎo)熱差分方程式，在鋼板表面溫度與鋼板背面溫度之間有時(shí)產(chǎn)生誤差。 此時(shí)，對(duì)于區(qū)1Z,可以使j-l計(jì)算導(dǎo)熱差分方程式，參照該計(jì)算的數(shù)值進(jìn) 行微調(diào)整。
然后，通過(guò)計(jì)算冷卻上部水量密度(WDUi)來(lái)計(jì)算該迭代的適當(dāng)上下 比。適當(dāng)?shù)纳舷卤?rii)為r\i=WDUi/WDLi。
接著，在步驟S405中判斷上下比計(jì)算部103是否對(duì)一個(gè)區(qū)結(jié)束了全部 的迭代。當(dāng)該判斷結(jié)果為沒(méi)有結(jié)束時(shí)，返回步驟S403，再次反復(fù)進(jìn)行計(jì)算。 而當(dāng)步驟S405的判斷結(jié)果為已結(jié)束時(shí)，前進(jìn)至下一步驟S406。
對(duì)于迭代回路雖然可以任意設(shè)定，但在將1次迭代時(shí)間(TM*)乘以 迭代次數(shù)(I)計(jì)算經(jīng)過(guò)時(shí)間(ETM)時(shí)，總是使ETM大于等于(=>)TMz 地確定迭代次數(shù)。
接著，在步驟S406中，上下比計(jì)算部103計(jì)算各迭代的適當(dāng)上下比(il i)的平均值(AVE ( ni))，將該平均值作為最終的區(qū)適當(dāng)上下比(nz)。接著，在步驟S407中，傳熱系數(shù)計(jì)算部102判斷是否存在沒(méi)有進(jìn)行計(jì) 算的下一個(gè)區(qū)。當(dāng)該判斷的結(jié)果為存在下一個(gè)區(qū)時(shí)，返回步驟S402，對(duì)下 一個(gè)區(qū)再次進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算區(qū)適當(dāng)上下比(ni)。而當(dāng)步驟S407的判斷結(jié) 果為不存在下一個(gè)區(qū)時(shí)，前進(jìn)至下一步驟S408。
如果所有的區(qū)適當(dāng)上下比的計(jì)算完成了，則冷卻水量計(jì)算裝置100將 所有的區(qū)適當(dāng)上下比(nz)的數(shù)據(jù)發(fā)送給冷卻水量控制裝置500，冷卻水 量控制裝置500根據(jù)該數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)冷卻裝置4的流量控制閥501，使冷卻水流 入各噴嘴。由此，在本實(shí)施形態(tài)中，能夠在鋼板1的前端部分進(jìn)入冷卻裝 置4之前使所有的區(qū)都流過(guò)冷卻水。
在步驟S408中，預(yù)定冷卻時(shí)間表設(shè)定部101判斷由冷卻入口側(cè)溫度計(jì) 7已測(cè)量溫度的部分是否為鋼板1的末端部分。當(dāng)該判斷的結(jié)果為是鋼板1 的末端部分時(shí)，結(jié)束所有的處理。而當(dāng)步驟S408的判斷結(jié)果為不是鋼板1 的末端部分時(shí)，返回步驟S401，對(duì)鋼板1的下一個(gè)部分重新獲取冷卻時(shí)間 表。
如上所述，為了使鋼板1的制品材質(zhì)貫穿整個(gè)長(zhǎng)度地均勻，使通過(guò)速 度隨著向末端部而加速。因此，鋼板1的冷卻時(shí)間表因鋼板1的位置而不 同。因而，在本實(shí)施形態(tài)中，將鋼板1分成多個(gè)部分，對(duì)每個(gè)部分獲取冷 卻時(shí)間表。
在本實(shí)施形態(tài)中，如上所述，由于確定了冷卻上部水量密度(WDUi) 及冷卻下部水量密度(WDLi)，因此能夠簡(jiǎn)化為了將鋼板1冷卻到預(yù)先確 定的冷卻結(jié)束溫度而控制從冷卻裝置4的上下面噴射的冷卻水量所需要的 計(jì)算量。由此，能夠在鋼板1的前端部分進(jìn)入冷卻裝置4之前使所有的區(qū) 1Z 19Z流過(guò)冷卻水，能夠?qū)摪逍螤畹膼夯种频阶钚∠薅取?(本發(fā)明的其他實(shí)施形態(tài))
上述實(shí)施形態(tài)的冷卻水量計(jì)算裝置100，具體而言是由包含CPU、RAM、 ROM等的計(jì)算機(jī)裝置或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成的裝置。因而，為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的 各種功能處理而安裝在計(jì)算機(jī)中的計(jì)算機(jī)程序自身也包含在本發(fā)明中。
并且，上述實(shí)施形態(tài)僅僅是表示實(shí)施本發(fā)明的具體化的例子，并不能 解釋為用它來(lái)限定本發(fā)明的技術(shù)范圍。S卩，本發(fā)明能夠在不脫離其技術(shù)思 想和其主要特征的范圍內(nèi)以各種形態(tài)實(shí)施。
16產(chǎn)業(yè)上的可利用性
如果采用本發(fā)明，由于將鋼板通過(guò)冷卻裝置內(nèi)部時(shí)的溫度，根據(jù)設(shè)置 在上述冷卻裝置入口側(cè)的溫度計(jì)的測(cè)量值，對(duì)上述冷卻裝置內(nèi)部的多個(gè)位 置計(jì)算在將上述鋼板冷卻至規(guī)定的溫度之前所需要的冷卻條件，設(shè)定預(yù)定 冷卻時(shí)間表，根據(jù)上述設(shè)定的預(yù)定冷卻時(shí)間表中的溫度和冷卻上述鋼板一 面的冷卻水的第1冷卻水量密度來(lái)計(jì)算表示熱傳遞難易程度的傳熱系數(shù)，
根據(jù)上述計(jì)算出的傳熱系數(shù)計(jì)算冷卻上述鋼板的相反一面的^^卻水的第2 冷卻水量密度，根據(jù)上述第1冷卻水量密度與上述第2冷卻水量密度的上 下比來(lái)控制冷卻通過(guò)上述冷卻裝置內(nèi)部的鋼板的冷卻水量，因此能夠簡(jiǎn)化 為了將鋼板冷卻到預(yù)先確定的冷卻結(jié)束溫度而控制從冷卻裝置的上下面噴 射的冷卻水量所需要的計(jì)算量。由此，能夠大幅度地縮短到獲得上述必要 的計(jì)算結(jié)果的時(shí)間，所以能夠大幅度地縮短從進(jìn)行上述鋼板的溫度測(cè)量到 實(shí)際開始冷卻的期間。因而，能夠?qū)⑸鲜鋈肟趥?cè)的溫度計(jì)設(shè)置在上述冷卻 裝置的正前面，能夠?qū)崿F(xiàn)水量上下比的誤差很少的冷卻，能夠抑制鋼板形 狀的惡化。
權(quán)利要求
1. 一種冷卻控制方法，用于通過(guò)冷卻裝置冷卻剛軋制后的鋼板，其特征在于，包括以下工序預(yù)定冷卻時(shí)間表設(shè)定工序，根據(jù)設(shè)置在上述冷卻裝置入口側(cè)的溫度計(jì)的測(cè)量值，對(duì)上述冷卻裝置內(nèi)部的多個(gè)位置，計(jì)算對(duì)上述鋼板進(jìn)行冷卻、將上述鋼板通過(guò)上述冷卻裝置內(nèi)部時(shí)的溫度冷卻至規(guī)定的溫度為止所需要的冷卻條件，設(shè)定預(yù)定冷卻時(shí)間表；傳熱系數(shù)計(jì)算工序，根據(jù)由上述預(yù)定冷卻時(shí)間表設(shè)定工序設(shè)定的預(yù)定冷卻時(shí)間表中的溫度、和冷卻上述鋼板的一面的冷卻水的第1冷卻水量密度，計(jì)算表示熱傳遞難易程度的傳熱系數(shù)；上下比計(jì)算工序，根據(jù)由上述傳熱系數(shù)計(jì)算工序計(jì)算出的傳熱系數(shù)，計(jì)算冷卻上述鋼板的相反一面的冷卻水的第2冷卻水量密度，計(jì)算上述第1冷卻水量密度與上述第2冷卻水量密度的上下比；以及冷卻水量控制工序，根據(jù)由上述上下比計(jì)算工序計(jì)算出的上下比，控制冷卻通過(guò)上述冷卻裝置內(nèi)部的鋼板的冷卻水量。
2. 如權(quán)利要求1所述的冷卻控制方法，其特征在于，上述第1冷卻水 量密度為冷卻上述鋼板下側(cè)的冷卻水的冷卻水量密度；上述第2冷卻水量密度為冷卻上述鋼板上側(cè)的冷卻水的冷卻水量密度。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的冷卻控制方法，其特征在于，上述上下比 計(jì)算工序根據(jù)由上述預(yù)定冷卻時(shí)間表設(shè)定工序設(shè)定的冷卻時(shí)間表，計(jì)算上 述冷卻裝置內(nèi)部的多個(gè)位置的冷卻水量密度的上下比。
4. 如權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的冷卻控制方法，其特征在于， 根據(jù)由上述預(yù)定冷卻時(shí)間表設(shè)定工序設(shè)定的冷卻時(shí)間表，確定上述第1冷 卻水量密度。
5. —種冷卻控制裝置，用于通過(guò)冷卻裝置冷卻剛軋制后的鋼板，其特征在于，具有預(yù)定冷卻時(shí)間表設(shè)定單元，根據(jù)設(shè)置在上述冷卻裝置入口側(cè)的溫度計(jì) 的測(cè)量值，對(duì)上述冷卻裝置內(nèi)部的多個(gè)位置，計(jì)算對(duì)上述鋼板進(jìn)行冷卻、 將上述鋼板通過(guò)上述冷卻裝置內(nèi)部時(shí)的溫度冷卻至規(guī)定的溫度為止所需要 的冷卻條件，設(shè)定預(yù)定冷卻時(shí)間表；傳熱系數(shù)計(jì)算單元，根據(jù)由上述預(yù)定冷卻時(shí)間表設(shè)定單元設(shè)定的預(yù)定 冷卻時(shí)間表中的溫度、和冷卻上述鋼板的一面的冷卻水的第1冷卻水量密 度，計(jì)算表示熱傳遞難易程度的傳熱系數(shù)；上下比計(jì)算單元，根據(jù)由上述傳熱系數(shù)計(jì)算單元計(jì)算出的傳熱系數(shù)計(jì) 算冷卻上述鋼板的相反一面的冷卻水的第2冷卻水量密度，計(jì)算上述第1 冷卻水量密度與上述第2冷卻水量密度的上下比；以及冷卻水量控制單元，根據(jù)由上述上下比計(jì)算單元計(jì)算出的上下比，控 制冷卻通過(guò)上述冷卻裝置內(nèi)部的鋼板的冷卻水量。
6. 如權(quán)利要求5所述的冷卻控制裝置，其特征在于，上述第l冷卻水 量密度為冷卻上述鋼板下側(cè)的冷卻水的冷卻水量密度；上述第2冷卻水量密度為冷卻上述鋼板上側(cè)的冷卻水的冷卻水量密度。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的冷卻控制裝置，其特征在于，上述上下比 計(jì)算單元根據(jù)由上述預(yù)定冷卻時(shí)間表設(shè)定單元設(shè)定的冷卻時(shí)間表，計(jì)算上 述冷卻裝置內(nèi)部的多個(gè)位置的上下比。
8. 如權(quán)利要求5至7中的任一項(xiàng)所述的冷卻控制裝置，其特征在于， 根據(jù)由上述預(yù)定冷卻時(shí)間表設(shè)定單元設(shè)定的冷卻時(shí)間表，確定上述第1冷 卻水量密度。
9. 一種冷卻水量計(jì)算裝置，計(jì)算通過(guò)冷卻裝置冷卻剛軋制后的鋼板所 需要的冷卻水量，其特征在于，具有預(yù)定冷卻時(shí)間表設(shè)定單元，根據(jù)設(shè)置在上述冷卻裝置入口側(cè)的溫度計(jì) 的測(cè)量值，對(duì)上述冷卻裝置內(nèi)部的多個(gè)位置，計(jì)算對(duì)上述鋼板進(jìn)行冷卻、將上述鋼板通過(guò)上述冷卻裝置內(nèi)部時(shí)的溫度冷卻至規(guī)定的溫度為止所需要的冷卻條件，設(shè)定預(yù)定冷卻時(shí)間表；傳熱系數(shù)計(jì)算單元，根據(jù)由上述預(yù)定冷卻時(shí)間表設(shè)定單元設(shè)定的預(yù)定冷卻時(shí)間表中的溫度、和冷卻上述鋼板的一面的冷卻水的第1冷卻水量密度，計(jì)算表示熱傳遞難易程度的傳熱系數(shù)；以及上下比計(jì)算單元，根據(jù)由上述傳熱系數(shù)計(jì)算單元計(jì)算出的傳熱系數(shù)計(jì)算冷卻上述鋼板的相反一面的冷卻水的第2冷卻水量密度，計(jì)算上述第1冷卻水量密度與上述第2冷卻水量密度的上下比。
10. —種計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行上述權(quán)利要求1 4中的任一項(xiàng)所述的冷卻控制方法。
11. 一種計(jì)算機(jī)可讀取的記錄介質(zhì)，其特征在于，記錄有上述權(quán)利要求10所述的計(jì)算機(jī)程序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在將鋼板冷卻到預(yù)先確定的冷卻結(jié)束溫度時(shí)，能夠迅速地控制從冷卻裝置的上下面噴射的冷卻水量，高精度地防止由于上表面與下表面的冷卻速度之差產(chǎn)生的鋼板形狀惡化的方法，其具體方法是，將鋼板通過(guò)冷卻裝置內(nèi)部時(shí)的溫度，根據(jù)設(shè)置在冷卻裝置入口側(cè)的冷卻入口側(cè)溫度計(jì)的測(cè)量值，對(duì)冷卻裝置內(nèi)部的多個(gè)位置計(jì)算將鋼板冷卻至規(guī)定的溫度為止所需要的冷卻條件，設(shè)定預(yù)定冷卻時(shí)間表，根據(jù)設(shè)定的溫度和冷卻下部水量密度計(jì)算傳熱系數(shù)，根據(jù)計(jì)算出的傳熱系數(shù)計(jì)算冷卻上部水量密度，根據(jù)冷卻下部水量密度與冷卻上部水量密度之比控制冷卻裝置的冷卻水量，簡(jiǎn)化了為了將鋼板冷卻到預(yù)先確定的冷卻結(jié)束溫度而控制從冷卻裝置的上下面噴射的冷卻水量所需要的計(jì)算量。
文檔編號(hào)B21B37/74GK101489696SQ20078000323
公開日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2007年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月19日
發(fā)明者上野博則, 下井辰一郎, 檜室善彥 申請(qǐng)人:新日本制鐵株式會(huì)社