本發(fā)明涉及一種適合于得到在鋼板長度方向上均勻的材質(zhì)的熱軋精軋機(jī)出側(cè)溫度控制裝置及其控制方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的熱軋精軋機(jī)的出側(cè)溫度的控制方法，決定軋制速度和機(jī)架間冷卻水量，使得實(shí)現(xiàn)與從上位計(jì)算機(jī)接收到的鋼板(卷材)對(duì)應(yīng)的精軋機(jī)出側(cè)溫度目標(biāo)值，修正軋制速度或機(jī)架間冷卻水量，使得在鋼板長度方向上，通過溫度計(jì)測(cè)量的精軋機(jī)出側(cè)溫度與上述精軋機(jī)出側(cè)溫度目標(biāo)值一致。在進(jìn)行了這樣的控制的情況下，熱軋精軋機(jī)入側(cè)的鋼板溫度伴隨著時(shí)間經(jīng)過而降低，因此隨著軋制進(jìn)行，軋制速度逐漸變快。另一方面，鋼板的材質(zhì)依存于溫度和軋制時(shí)的應(yīng)變速度，因此如果在鋼板長度方向上控制為均勻的溫度，則由于軋制速度變化而各機(jī)架的應(yīng)變速度變化，其結(jié)果是存在在鋼板長度方向上材質(zhì)偏差的問題。

作為與軋制速度對(duì)應(yīng)地變更鋼板在精軋機(jī)出側(cè)的目標(biāo)溫度的現(xiàn)有技術(shù)，例如在專利文獻(xiàn)1中，揭示了與鋼板的軋制速度的變化對(duì)應(yīng)地修正被設(shè)定為連續(xù)熱軋制的鋼板的精軋出側(cè)溫度的目標(biāo)溫度的方法。具體地說，利用(Tf：精軋機(jī)出側(cè)溫度，Va：軋制速度)，預(yù)測(cè)軋制速度變化時(shí)的精軋機(jī)出側(cè)溫度的變化。然后，在軋制速度變化了的情況下，使用將精軋機(jī)出側(cè)溫度的目標(biāo)值加上該預(yù)測(cè)出的精軋機(jī)出側(cè)溫度的變化所得的精軋機(jī)出側(cè)溫度作為控制的目標(biāo)值。其結(jié)果是能夠提高鋼板長度方向上的溫度的均勻度。

但是，專利文獻(xiàn)1所公開的技術(shù)的目的在于提高鋼板長度方向的溫度的均勻度，因此沒有考慮到鋼板長度方向的材質(zhì)特性的均勻化。即，由于軋制速度的變化，在通過各機(jī)架軋制鋼板時(shí)的應(yīng)變速度變化，但沒有考慮到該應(yīng)變速度的變化對(duì)材質(zhì)特性產(chǎn)生的影響。

專利文獻(xiàn)1：日本特開平8-252624號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明就是為了解決以上的現(xiàn)有技術(shù)的問題而提出的，其目的在于：提供一種熱軋精軋機(jī)出側(cè)溫度控制裝置及其控制方法，其能夠使鋼板的長度方向的材質(zhì)特性均勻化。

上述本發(fā)明是一種熱軋精軋機(jī)出側(cè)溫度控制裝置，其控制通過熱軋精軋機(jī)軋制的鋼板在上述熱軋精軋機(jī)的出側(cè)的鋼板溫度，該熱軋精軋機(jī)具備：多個(gè)軋制機(jī)架，其連續(xù)地軋制上述鋼板；機(jī)架間冷卻裝置，其設(shè)置在上述軋制機(jī)架的相鄰的2個(gè)軋制機(jī)架之間，對(duì)上述鋼板進(jìn)行冷卻，該熱軋精軋機(jī)出側(cè)溫度控制裝置具備：板溫推定模型存儲(chǔ)部，其存儲(chǔ)了推定上述軋制的鋼板的鋼板溫度的板溫推定模型；冷卻水量預(yù)設(shè)部，其在軋制上述鋼板之前，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的上述鋼板的軋制速度、從上述機(jī)架間冷卻裝置注水的冷卻水量、上述熱軋精軋機(jī)的入側(cè)的鋼板溫度和上述板溫推定模型，推定上述熱軋精軋機(jī)的出側(cè)的鋼板溫度，根據(jù)上述推定結(jié)果預(yù)設(shè)上述冷卻水量，使得上述出側(cè)的鋼板溫度與預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)溫度一致；目標(biāo)溫度修正量計(jì)算部，其取得在上述鋼板的軋制過程中在上述軋制機(jī)架中檢測(cè)的軋制速度相對(duì)于上述預(yù)先設(shè)定的軋制速度變化的軋制速度的變化量，計(jì)算用于降低上述軋制速度的變化量對(duì)上述鋼板的材質(zhì)特性值產(chǎn)生的影響的上述鋼板的出側(cè)的目標(biāo)溫度的修正量；冷卻水量指令部，其計(jì)算與上述鋼板的出側(cè)的目標(biāo)溫度的修正量對(duì)應(yīng)的上述冷卻水量的變化量，向上述機(jī)架間冷卻裝置輸出根據(jù)計(jì)算出的上述冷卻水量的變化量修正了通過上述冷卻水量預(yù)設(shè)部預(yù)設(shè)的上述冷卻水量所得的冷卻水量。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種能夠使鋼板的長度方向的材質(zhì)特性均勻化的熱軋精軋機(jī)出側(cè)溫度控制裝置及其控制方法。

附圖說明

圖1是表示熱軋精軋機(jī)出側(cè)溫度控制裝置及其控制對(duì)象的結(jié)構(gòu)的例子的圖。

圖2是表示存儲(chǔ)在目標(biāo)溫度表存儲(chǔ)部中的目標(biāo)溫度表的結(jié)構(gòu)的例子的圖。

圖3是表示存儲(chǔ)在速度表存儲(chǔ)部中的速度表的結(jié)構(gòu)的例子的圖。

圖4是表示存儲(chǔ)在標(biāo)準(zhǔn)水量模式存儲(chǔ)部23中的標(biāo)準(zhǔn)水量模式表的結(jié)構(gòu)的例子的圖。

圖5是表示冷卻水量預(yù)設(shè)部執(zhí)行的冷卻水量預(yù)設(shè)處理的處理流程的例子 的圖。

圖6是表示影響系數(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7是表示材質(zhì)預(yù)測(cè)部執(zhí)行的材質(zhì)預(yù)測(cè)處理的處理流程的例子的圖。

圖8是表示目標(biāo)溫度修正量計(jì)算部執(zhí)行的目標(biāo)溫度修正量計(jì)算處理的處理流程的例子的圖。

圖9是表示控制指令溫度計(jì)算部執(zhí)行的控制指令溫度計(jì)算處理的處理流程的例子的圖。

圖10是表示冷卻水量指令部執(zhí)行的冷卻水量指令處理的處理流程的例子的圖。

符號(hào)說明

10：預(yù)設(shè)控制部；11：冷卻水量預(yù)設(shè)部；12：影響系數(shù)計(jì)算部；13：材質(zhì)預(yù)測(cè)部；21：目標(biāo)溫度表存儲(chǔ)部；21T：目標(biāo)溫度表；22：速度表存儲(chǔ)部；22T：速度表；23：標(biāo)準(zhǔn)水量模式存儲(chǔ)部；23T：標(biāo)準(zhǔn)水量模式表；24：板溫推定模型存儲(chǔ)部；30：動(dòng)態(tài)控制部；31：目標(biāo)溫度修正量計(jì)算部；32：前饋控制部；33：控制指令溫度計(jì)算部；34：反饋控制部；35：冷卻水量指令部；40：上位計(jì)算機(jī)；50：控制對(duì)象；51：熱軋精軋機(jī)；53：鋼板；54～58：機(jī)架間冷卻裝置；59：軋制輥；60：精軋機(jī)出側(cè)溫度計(jì)；100：熱軋精軋機(jī)出側(cè)溫度控制裝置。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。

圖1是表示熱軋精軋機(jī)出側(cè)溫度控制裝置100及其控制對(duì)象50的結(jié)構(gòu)的例子的圖。在此，上位計(jì)算機(jī)40向熱軋精軋機(jī)出側(cè)溫度控制裝置100發(fā)送控制下一個(gè)軋制的鋼板53所需要的信息(鋼板53的鋼種、化學(xué)組成、板厚、軋制速度、目標(biāo)溫度等)。熱軋精軋機(jī)出側(cè)溫度控制裝置100接收從上位計(jì)算機(jī)40發(fā)送的與鋼板53有關(guān)的這些材料信息、軋制指示信息，并且與從控制對(duì)象50發(fā)送的各種信號(hào)對(duì)應(yīng)地，向控制對(duì)象50輸出用于實(shí)現(xiàn)上述軋制指示信息的控制信號(hào)。

首先，說明控制對(duì)象50的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中，控制對(duì)象50是熱軋?jiān)O(shè) 備，在此構(gòu)成為包括進(jìn)行鋼板53的精軋的熱軋精軋機(jī)51和測(cè)定剛軋制后的鋼板53的溫度(出側(cè)溫度)的精軋機(jī)出側(cè)溫度計(jì)60。熱軋精軋機(jī)51例如具備6個(gè)軋制機(jī)架F1～F6，通過各自的軋制輥59軋制鋼板53。鋼板53在被軋制機(jī)架F1～F6的各自的軋制輥39軋制的同時(shí)，從軋制機(jī)架F1向F6的方向(在圖中從左向右)移動(dòng)。

在軋制機(jī)架F1～F6各自之間，即在軋制機(jī)架F1-F2之間、F2-F3之間、F3-F4之間、F4-F5之間、F5-F6之間，分別設(shè)置有機(jī)架間冷卻裝置54～58。機(jī)架間冷卻裝置54～58依照來自熱軋精軋機(jī)出側(cè)溫度控制裝置100的機(jī)架間冷卻水量指令，向鋼板53注水冷卻水，對(duì)鋼板53進(jìn)行冷卻。

接著，說明熱軋精軋機(jī)出側(cè)溫度控制裝置100的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，將構(gòu)成熱軋精軋機(jī)出側(cè)溫度控制裝置100的功能模塊大致分為預(yù)設(shè)控制部10和動(dòng)態(tài)控制部30。預(yù)設(shè)控制部10在通過熱軋精軋機(jī)51對(duì)鋼板53進(jìn)行軋制之前，預(yù)設(shè)從機(jī)架間冷卻裝置54～58注水的冷卻水量。另外，動(dòng)態(tài)控制部30在實(shí)際對(duì)軋制對(duì)象鋼板53進(jìn)行軋制時(shí)，與通過軋制輥59檢測(cè)的軋制速度、通過精軋機(jī)出側(cè)溫度計(jì)60檢測(cè)的出側(cè)溫度對(duì)應(yīng)地，適當(dāng)?shù)刈兏ㄟ^預(yù)設(shè)控制部10預(yù)設(shè)的從機(jī)架間冷卻裝置54～58注水的冷卻水量。

預(yù)設(shè)控制部10構(gòu)成為包括冷卻水量預(yù)設(shè)部11、影響系數(shù)計(jì)算部12、材質(zhì)預(yù)測(cè)部13、目標(biāo)溫度表存儲(chǔ)部21、速度表存儲(chǔ)部22、標(biāo)準(zhǔn)水量模式存儲(chǔ)部23、板溫推定模型存儲(chǔ)部24等。另外，動(dòng)態(tài)控制部30構(gòu)成為包括目標(biāo)溫度修正量計(jì)算部31、前饋控制部32、控制指令溫度計(jì)算部33、反饋控制部34、冷卻水量指令部35等。

在預(yù)設(shè)控制部10的目標(biāo)溫度表存儲(chǔ)部21、速度表存儲(chǔ)部22、標(biāo)準(zhǔn)水量模式存儲(chǔ)部23中，存儲(chǔ)從上位計(jì)算機(jī)40發(fā)送的控制鋼板53所需要的信息。另外，在板溫推定模型存儲(chǔ)部24中，存儲(chǔ)有用于推定鋼板53從熱軋精軋機(jī)51的出側(cè)溫度的各種模型式等。

冷卻水量預(yù)設(shè)部11在軋制鋼板53之前，從標(biāo)準(zhǔn)水量模式存儲(chǔ)部23取出標(biāo)準(zhǔn)水量的數(shù)據(jù)，通過使用了存儲(chǔ)在板溫推定模型存儲(chǔ)部24中的板溫推定模型的計(jì)算，推定鋼板53從熱軋精軋機(jī)51的出側(cè)溫度。然后，根據(jù)該出側(cè)溫度，計(jì)算應(yīng)該從機(jī)架間冷卻裝置54～58注水的冷卻水量，將計(jì)算出的冷卻水量作為 預(yù)設(shè)冷卻水量輸出到冷卻水量指令部35。

材質(zhì)預(yù)測(cè)部13根據(jù)從上位計(jì)算機(jī)40發(fā)送并存儲(chǔ)在目標(biāo)溫度表存儲(chǔ)部21、速度表存儲(chǔ)部22、標(biāo)準(zhǔn)水量模式存儲(chǔ)部23中的鋼板53的化學(xué)組成、軋制進(jìn)度、使用該軋制進(jìn)度計(jì)算出的軋制機(jī)架F1～F2的壓下率、鋼板53的溫度變化，預(yù)測(cè)熱軋精軋機(jī)51的出側(cè)的鋼板53的材質(zhì)特性。另外，影響系數(shù)計(jì)算部12根據(jù)材質(zhì)預(yù)測(cè)部13的計(jì)算結(jié)果，計(jì)算軋制速度或精軋機(jī)出側(cè)溫度的變化和材質(zhì)特性變化之間的關(guān)系作為影響系數(shù)。

目標(biāo)溫度修正量計(jì)算部31從軋制輥59取得軋制速度的變化量，使用通過影響系數(shù)計(jì)算部12計(jì)算出的影響系數(shù)，計(jì)算用于將材質(zhì)保持為固定的精軋機(jī)出側(cè)溫度的目標(biāo)溫度的修正量。前饋控制部32使用通過目標(biāo)溫度修正量計(jì)算部31計(jì)算出的目標(biāo)溫度的修正量，計(jì)算機(jī)架間冷卻裝置54～58的冷卻水量的修正量。控制指令溫度計(jì)算部33使用通過目標(biāo)溫度修正量計(jì)算部31計(jì)算出的目標(biāo)溫度的修正量，計(jì)算實(shí)際在控制中使用的熱軋精軋機(jī)51的出側(cè)的指令溫度。

進(jìn)而，反饋控制部34向減小通過控制指令溫度計(jì)算部33計(jì)算出的指令溫度和通過精軋機(jī)出側(cè)溫度計(jì)60檢測(cè)出的精軋機(jī)出側(cè)溫度之間的偏差的方向，變更機(jī)架間冷卻裝置54～58的各冷卻水量。冷卻水量指令部35根據(jù)從冷卻水量預(yù)設(shè)部11輸出的預(yù)設(shè)冷卻水量、通過前饋控制部32計(jì)算出的冷卻水量的修正量、通過反饋控制部34計(jì)算出的冷卻水量的變更量，計(jì)算最終向各個(gè)機(jī)架間冷卻裝置54～58輸出的冷卻水量。

作為具體的硬件，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)、工作站來實(shí)現(xiàn)具有以上那樣的結(jié)構(gòu)的熱軋精軋機(jī)出側(cè)溫度控制裝置100。另外，通過由上述運(yùn)算處理裝置執(zhí)行存儲(chǔ)在由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、硬盤裝置等構(gòu)成的上述存儲(chǔ)裝置中的預(yù)定的程序來實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)控制部10的冷卻水量預(yù)設(shè)部11、影響系數(shù)計(jì)算部12、材質(zhì)預(yù)測(cè)部13、動(dòng)態(tài)控制部30的目標(biāo)溫度修正量計(jì)算部31、前饋控制部32、控制指令溫度計(jì)算部33、反饋控制部34、冷卻水量指令部35等功能模塊。另外，通過將預(yù)定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到在上述存儲(chǔ)裝置的一部分中分配的區(qū)域中，來實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)控制部10的目標(biāo)溫度表存儲(chǔ)部21、速度表存儲(chǔ)部22、標(biāo)準(zhǔn)水量模式存儲(chǔ)部23、板溫推定模型存儲(chǔ)部24等。

圖2是表示存儲(chǔ)在目標(biāo)溫度表存儲(chǔ)部21中的目標(biāo)溫度表21T的結(jié)構(gòu)的例子的圖。如圖2所示，目標(biāo)溫度表21T是使熱軋精軋機(jī)51的出側(cè)的目標(biāo)溫度與軋制的鋼板53的各個(gè)種類(鋼種)對(duì)應(yīng)起來的表。在圖2所示的目標(biāo)溫度表21T的例子中，例如使900℃的目標(biāo)溫度與鋼種為SS400的鋼板53對(duì)應(yīng)起來。

冷卻水量預(yù)設(shè)部11判定鋼板53的鋼種，從目標(biāo)溫度表21T提取與該鋼種對(duì)應(yīng)的目標(biāo)溫度。

圖3是表示存儲(chǔ)在速度表存儲(chǔ)部22中的速度表22T的結(jié)構(gòu)的例子的圖。如圖3所示，速度表22T是使鋼板53在最終段的軋制機(jī)架F6的出側(cè)的軋制速度相關(guān)的初始速度、第一加速度、第二加速度、穩(wěn)定速度、減速度、末期速度等與所軋制的鋼板53的鋼種、板厚、板寬的各組合對(duì)應(yīng)起來的表。在此，初始速度是鋼板53的前端從軋制機(jī)架F6送出時(shí)的鋼板53的軋制速度，穩(wěn)定速度是在鋼板53加速后成為固定的速度時(shí)從軋制機(jī)架F6送出時(shí)的軋制速度，末期速度是在鋼板53減速后其尾端從軋制機(jī)架F6送出時(shí)的軋制速度。此外，在此，假設(shè)鋼板53從初始速度到成為穩(wěn)定速度為止，以第一加速度和第二加速度的2個(gè)階段被加速，另外假設(shè)從穩(wěn)定速度到末期速度為止，以一個(gè)階段的減速度被減速。

在圖3所示的速度表22T的例子中，例如使650mpm(米每分鐘)的初始速度、2mpm/s(米每分鐘每秒)的第一加速度、12mpm/s的第二加速度、1050mpm的穩(wěn)定速度、30mpm/s的減速度、以及900mpm的末期速度與鋼種為SS400、板厚為1.4mm以下、板寬為1000～1400mm的鋼板53對(duì)應(yīng)起來。

此外，如果決定了從軋制機(jī)架F6送出時(shí)的鋼板53的軋制速度，則通過預(yù)定的運(yùn)算決定軋制機(jī)架F6的軋制輥59的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而根據(jù)該轉(zhuǎn)速依照軋制機(jī)架F1～F6各自的壓下率(入側(cè)板厚和出側(cè)板厚之間的比)決定剩余的軋制機(jī)架F1～F5的軋制輥59的轉(zhuǎn)速。

圖4是表示存儲(chǔ)在標(biāo)準(zhǔn)水量模式存儲(chǔ)部23中的標(biāo)準(zhǔn)水量模式表23T的結(jié)構(gòu)的例子的圖。如圖4所示，標(biāo)準(zhǔn)水量模式表23T是使從機(jī)架間冷卻裝置54～58分別注水的冷卻水量的初始值即標(biāo)準(zhǔn)水量模式與軋制的鋼板53的鋼種、板厚、板寬的各組合對(duì)應(yīng)起來的表。此外，用相對(duì)于機(jī)架間冷卻裝置54～58各自的最 大冷卻水量的百分比(percent)來表現(xiàn)此處所述的冷卻水量的初始值。

在圖4所示的標(biāo)準(zhǔn)水量模式表23T的例子中，例如作為機(jī)架間冷卻裝置54、55、56、57、58的冷卻水量的初始值(即標(biāo)準(zhǔn)水量模式)，分別使80％、70％、50％、0％(無注水)、0％(無注水)與鋼種為SS400、板厚3.0～4.0mm、板寬為1200mm的鋼板53對(duì)應(yīng)起來。

此外，與鋼板53的鋼種、板厚、板寬對(duì)應(yīng)地，根據(jù)模擬或?qū)嶋H的軋制實(shí)績，預(yù)先決定標(biāo)準(zhǔn)水量模式表23T的內(nèi)容、即機(jī)架間冷卻裝置54、55、56、57、58的冷卻水量的初始值(標(biāo)準(zhǔn)水量模式)。這時(shí)，確定該標(biāo)準(zhǔn)水量模式，使得在鋼板53的初始速度、在熱軋精軋機(jī)51的入側(cè)設(shè)想的鋼板前端溫度下，大致滿足精軋機(jī)出側(cè)溫度的目標(biāo)溫度，并且伴隨著各軋制機(jī)架F1～F6的軋制的溫度下降模式為希望的模式。

圖5是表示冷卻水量預(yù)設(shè)部11執(zhí)行的冷卻水量預(yù)設(shè)處理的處理流程的例子的圖。如圖5所示，冷卻水量預(yù)設(shè)部11首先參照目標(biāo)溫度表21T和速度表22T，取得與預(yù)定下一個(gè)軋制的鋼板53的鋼種、板厚、板寬對(duì)應(yīng)的目標(biāo)溫度和初始速度(步驟S11)。進(jìn)而，冷卻水量預(yù)設(shè)部11參照標(biāo)準(zhǔn)水量模式表23T，取得與該鋼板53的鋼種、板厚、板寬對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)水量模式(步驟S12)。

接著，冷卻水量預(yù)設(shè)部11在上述取得的目標(biāo)溫度、初始速度以及標(biāo)準(zhǔn)水量模式的條件下，進(jìn)行精軋機(jī)出側(cè)溫度(Finishing mill Delivery Temperature，以下稱為FDT)的預(yù)測(cè)計(jì)算(步驟S13)。如上述那樣，針對(duì)通過軋制機(jī)架F1～F6軋制鋼板53并從機(jī)架間冷卻裝置54～58注水冷卻水的情況，將推定鋼板53的溫度所需要的各種計(jì)算式作為板溫推定模型存儲(chǔ)在板溫推定模型存儲(chǔ)部24中。因此，冷卻水量預(yù)設(shè)部11依照該板溫推定模型，計(jì)算在鋼板53從軋制機(jī)架F1移動(dòng)到F6的期間降低的溫度，得到FDT。此外，將這時(shí)的鋼板53的溫度的初始值稱為精軋機(jī)入側(cè)溫度(Finishing mill Entry Temperature，以下稱為FET)。

在該板溫推定模型中，包含用于計(jì)算從鋼板53的熱輻射、對(duì)流熱傳導(dǎo)、伴隨著軋制的可塑性變形的加工發(fā)熱、鋼板53與軋制輥59接觸時(shí)散失的接觸傳導(dǎo)熱、因鋼板53和軋制輥60的摩擦造成的摩擦發(fā)熱等的模型等。進(jìn)而，包含計(jì)算因從機(jī)架間冷卻裝置54～58的注水造成的溫度下降等的模型。

作為計(jì)算以上那樣的發(fā)熱量、冷卻量的模型，以前研究了各種模型式，例如在“板軋制的理論和實(shí)際”(日本鋼鐵協(xié)會(huì)編，1984年)中表示出其詳細(xì)的例子。

在此，在式(1)中表示計(jì)算從鋼板53的熱輻射的熱傳導(dǎo)系數(shù)hr的模型式的一個(gè)例子。

hr＝σ·ε·[{(273+Tsu)/100}⁴-{(273+Ta)/100}⁴]/(Tsu-Ta)(1)

其中，σ：史提芬波茲曼常數(shù)(＝4.88)

ε：輻射率

Ta：空氣溫度(℃)

Tsu：鋼板的表面溫度(鋼板溫度)

鋼板53即使只是簡單地在軋制機(jī)架F1～F6之間移動(dòng)，也依照式(1)的熱傳導(dǎo)系數(shù)hr而散失熱。另外，在通過機(jī)架間冷卻裝置54～58冷卻鋼板53的情況下，與注水的冷卻水量對(duì)應(yīng)地散失熱。在前面的“板軋制的理論和實(shí)際”(日本鋼鐵協(xié)會(huì)編，1984年)中也示出該情況下的模型式，因此省略其再次說明。

另外，在此，將因各因素而散失或賦予的熱量的總和統(tǒng)一地置換為熱傳導(dǎo)系數(shù)，計(jì)算在一定的時(shí)間Δ的期間從鋼板53出入的熱量。基于經(jīng)過時(shí)間Δ之前的鋼板53的溫度，根據(jù)以下的式(2)加減時(shí)間Δ的期間的熱量的移動(dòng)。

T_n＝T_n-1-(ht+hb)·Δ/(ρ·C·B) (2)

其中，

T_n：當(dāng)前的板溫

T_n-1：時(shí)間Δ前的板溫(鋼板溫度)

ht：鋼板表面的熱傳導(dǎo)系數(shù)

hb：鋼板背面的熱傳導(dǎo)系數(shù)

ρ：鋼板的密度

C：鋼板的比熱

B：鋼板厚度

另外，在需要考慮鋼板53的厚度方向的熱傳導(dǎo)的情況下，通過求解公知 的熱方程式能夠進(jìn)行計(jì)算。例如用以下的式(3)表示熱方程式，在各種技術(shù)文獻(xiàn)中公開了通過計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行差分計(jì)算的方法。

$\∂T/\∂t=\{\mathrm{\λ}/(\mathrm{\ρ}\·C)\}\·({\∂}^{2}T/\∂x^2)---\left(3\right)$

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

返回到圖5的冷卻水量預(yù)設(shè)處理的說明。冷卻水量預(yù)設(shè)部11在步驟S13中，在從鋼板53的某部分嵌入到軋制機(jī)架F1到脫離軋制機(jī)架F6的期間，一邊使時(shí)間推進(jìn)一邊計(jì)算以上的式(1)、(2)，由此能夠預(yù)測(cè)鋼板53的該部分的FDT。

接著，冷卻水量預(yù)設(shè)部11判定在步驟S13中預(yù)測(cè)出的FDT相對(duì)于目標(biāo)溫度是否進(jìn)入到既定的范圍(±α：α是預(yù)先確定的正的溫度值，例如是1℃)內(nèi)(步驟S14)。該判定的結(jié)果是預(yù)測(cè)出的FDT相對(duì)于目標(biāo)溫度進(jìn)入到既定的范圍(±α)內(nèi)的情況下(在步驟S14中“是”)，冷卻水量預(yù)設(shè)部11維持機(jī)架間冷卻裝置54～58的這時(shí)的冷卻水的水量(步驟S15)。

另一方面，在預(yù)測(cè)出的FDT相對(duì)于目標(biāo)溫度沒有進(jìn)入到既定的范圍(±α)內(nèi)的情況下(在步驟S14中“否”)，冷卻水量預(yù)設(shè)部11在FDT>目標(biāo)溫度+α?xí)r，使機(jī)架間冷卻裝置54～58的冷卻水的水量增加，在FDT<目標(biāo)溫度-α?xí)r，使該冷卻水的水量減少(步驟S16)。在此，在使冷卻水的水量增減的情況下，既可以針對(duì)全部的機(jī)架間冷卻裝置54～58使其冷卻的水量增減，也可以針對(duì)從機(jī)架間冷卻裝置54～58選擇出的一部分，使其冷卻水的水量增減。

接著，冷卻水量預(yù)設(shè)部11判定是否滿足結(jié)束條件(步驟S17)，在不滿足結(jié)束條件的情況下(在步驟S17中“否”)，返回到步驟S13，重復(fù)執(zhí)行步驟S13以下的處理。此處所述的計(jì)算條件是指重復(fù)進(jìn)行步驟S13、S14、S16的次數(shù)超過既定的上限值等。通常，根據(jù)在步驟S14的判定中FDT相對(duì)于目標(biāo)溫度進(jìn)入到既定的范圍(±α)內(nèi)，來解除步驟S13、S14、S16的重復(fù)處 理，但在無法實(shí)現(xiàn)它的情況下，通過步驟S17的判定解除重復(fù)處理。

冷卻水量預(yù)設(shè)部11在步驟S15的下一個(gè)步驟，或在步驟S17的判定中滿足了結(jié)束條件的情況下(在步驟S17中“是”)，依照在速度表22T中確定的加速率(第一加速度、第二加速度)、穩(wěn)定速度等，決定鋼板53的速度模式(步驟S18)。

通過以上的處理，冷卻水量預(yù)設(shè)部11決定了機(jī)架間冷卻裝置54～58對(duì)預(yù)定下一個(gè)軋制的鋼板53的各個(gè)冷卻水量，因此將該決定的冷卻水量作為預(yù)設(shè)冷卻水量輸出到冷卻水量指令部35(步驟S19)，結(jié)束該冷卻水量預(yù)設(shè)處理。

此外，在圖5所示的處理流程中示出以下的方法，即將鋼板53的初始速度設(shè)為固定，使從機(jī)架間冷卻裝置54～58注水的冷卻水的水量變化，預(yù)測(cè)FDT，但也有以下這樣的其他方法。即，可以依照從鋼板53的前端起的FET下降率ΔFETr，使用以下的式(4)計(jì)算鋼板53的加速度Vr。

$Vr=(\&part;V/\&part;FDT)\&CenterDot;(\&part;FDT/\&part;FET)\&CenterDot;\mathrm{\&Delta;}FETr---\left(4\right)$

在此，影響系數(shù)(常數(shù)：將在后面詳細(xì)地說明影響系數(shù))。

即，冷卻水量預(yù)設(shè)部11將向機(jī)架間冷卻裝置54～58的冷卻水量指令設(shè)為固定，使鋼板53的初始速度增減，由此能夠得到與目標(biāo)的FDT對(duì)應(yīng)的初始速度指令。在該情況下，如果將步驟S16的處理置換為在FDT比目標(biāo)溫度-α低時(shí)增加初始速度，在FDT比目標(biāo)溫度+α高時(shí)減小初始速度的處理，則能夠直接使用圖5的處理流程。

圖6是表示影響系數(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6所示，影響系數(shù)計(jì)算部12首先針對(duì)鋼板53的預(yù)先確定的計(jì)算點(diǎn)的部位，確定作為熱軋精軋機(jī)51的出側(cè)的目標(biāo)溫度的FDTt和軋制該部位時(shí)的軋制速度V，執(zhí)行材質(zhì)預(yù)測(cè)處理(步驟S21)。在此，作為軋制速度V，使用最終段的軋制機(jī)架F6的軋制輥59的圓周速度作為其代表值，稱為基準(zhǔn)軋制速度。此外，材質(zhì)預(yù)測(cè)處理是材質(zhì)預(yù)測(cè)部13執(zhí)行的處理，另外參照?qǐng)D7詳細(xì)說明。

接著，作為材質(zhì)預(yù)測(cè)處理的處理結(jié)果，影響系數(shù)計(jì)算部12得到與軋制速度V對(duì)應(yīng)的鋼板53的奧氏體粒徑γ₁和位錯(cuò)密度ρ₁(步驟S22)。

接著，影響系數(shù)計(jì)算部12使基準(zhǔn)軋制速度V增加ΔV，即設(shè)軋制速度V＝V+ΔV，執(zhí)行材質(zhì)預(yù)測(cè)處理(步驟S23)。然后，作為其處理結(jié)果，得到與軋制速度V+ΔV對(duì)應(yīng)的鋼板53的奧氏體粒徑γ₂和位錯(cuò)密度ρ₂(步驟S24)。

接著，影響系數(shù)計(jì)算部12計(jì)算通過以下的式(5-1)和(5-2)定義的第一影響系數(shù)。即，計(jì)算與軋制速度的變化量ΔV對(duì)應(yīng)的奧氏體粒徑γ的變化率和位錯(cuò)密度的變化率(步驟S25)。

$(\&part;\mathrm{\&gamma;}/\&part;V)=({\mathrm{\&gamma;}}_2-{\mathrm{\&gamma;}}_1)/\mathrm{\&Delta;}V---(5-1)$

$(\&part;\mathrm{\&rho;}/\&part;V)=({\mathrm{\&rho;}}_2-{\mathrm{\&rho;}}_1)/\mathrm{\&Delta;}V---(5-2)$

進(jìn)而，影響系數(shù)計(jì)算部12將使FDTt增加ΔFDTt后的溫度設(shè)為熱軋精軋機(jī)51的出側(cè)溫度，即設(shè)FDTt＝FDTt+ΔFDTt，執(zhí)行材質(zhì)預(yù)測(cè)部13(步驟S26)。然后，作為其處理結(jié)果，得到與FDTt+ΔFDTt對(duì)應(yīng)的鋼板53的奧氏體粒徑γ₃和位錯(cuò)密度ρ₃(步驟S27)。

接著，影響系數(shù)計(jì)算部12計(jì)算通過以下的式(6-1)和(6-2)定義的第二影響系數(shù)。即，計(jì)算與FDT的變化量ΔFDT對(duì)應(yīng)的奧氏體粒徑γ的變化率和位錯(cuò)密度ρ的變化率(步驟S28)。

$(\&part;\mathrm{\&gamma;}/\&part;FDT)=({\mathrm{\&gamma;}}_3-{\mathrm{\&gamma;}}_1)/\mathrm{\&Delta;}FDT---(6-1)$

$(\&part;\mathrm{\&rho;}/\&part;FDT)=({\mathrm{\&rho;}}_3-{\mathrm{\&rho;}}_1)/\mathrm{\&Delta;}FDT---(6-2)$

接著，影響系數(shù)計(jì)算部12在鋼板53的長度方向的預(yù)先確定的全部計(jì)算點(diǎn)，判定通過式(5-1)、(5-2)、(6-1)、(6-2)定義的第一、第二影響系數(shù)的計(jì)算是否完成(步驟S29)。在該判定的結(jié)果是這些影響系數(shù)的計(jì)算沒有在全部計(jì)算點(diǎn)完成的情況下(在步驟S29中“否”)，針對(duì)未完成的計(jì)算點(diǎn)重復(fù)執(zhí)行步驟S21～S29的處理。另外，在這些第一、第二影響系數(shù)的計(jì)算在全部計(jì)算點(diǎn)完成的情況下(在步驟S29中“是”)，結(jié)束該影響系數(shù)計(jì)算處理。

此外，作為計(jì)算點(diǎn)，可以與鋼板53的速度變化對(duì)應(yīng)地選擇前端、中央、尾端的3點(diǎn)。另外，為了簡化，也可以設(shè)為代表鋼板53的長度方向的一點(diǎn)(例如中央)。進(jìn)而，也可以針對(duì)速度變化大的薄板(例如軋制后的鋼板53的板厚為1.8mm左右以下的鋼板53)增多計(jì)算點(diǎn)，對(duì)于厚板減少計(jì)算點(diǎn)。

以下，在本實(shí)施方式中，為了避免說明變得繁雜，假設(shè)計(jì)算點(diǎn)是鋼板53的前端的一點(diǎn)。

圖7是表示材質(zhì)預(yù)測(cè)部13執(zhí)行的材質(zhì)預(yù)測(cè)處理的處理流程的例子的圖。該材質(zhì)預(yù)測(cè)處理在圖6所示的影響系數(shù)計(jì)算處理中被啟動(dòng)，是以下的處理，即計(jì)算熱軋精軋機(jī)51的出側(cè)的鋼板53的奧氏體粒徑γ和位錯(cuò)密度ρ，向影響系數(shù)計(jì)算處理報(bào)告其結(jié)果。

如圖7所示，材質(zhì)預(yù)測(cè)部13首先取得在影響系數(shù)計(jì)算處理(參照?qǐng)D6)中確定的軋制速度V和FDTt(步驟S31)。然后，材質(zhì)預(yù)測(cè)部13從上位計(jì)算機(jī)40取得作為精軋的前工序的粗軋等中的該鋼板53的加熱歷史、軋制歷史等信息(步驟S32)。進(jìn)而，材質(zhì)預(yù)測(cè)部13取得在冷卻水量預(yù)設(shè)處理(參照?qǐng)D5)中預(yù)測(cè)出的鋼板53的溫度變化等信息(步驟S33)。

接著，材質(zhì)預(yù)測(cè)部13預(yù)測(cè)計(jì)算在上述確定的軋制速度V和FDTt的條件下軋制時(shí)的熱軋精軋機(jī)51的出側(cè)的奧氏體粒徑γ和位錯(cuò)密度ρ(步驟S34)。然后，向影響系數(shù)計(jì)算處理報(bào)告該預(yù)測(cè)計(jì)算的結(jié)果(步驟S35)，結(jié)束該材質(zhì)預(yù)測(cè)處理。

此外，除了鋼板53的鋼種、化學(xué)組成以外，不只是精軋工序，還使用前工序中的加熱歷史、加熱后的溫度降低歷史、軋制溫度、軋制時(shí)的變形速度等信息，由此可以計(jì)算熱軋精軋機(jī)51出側(cè)的奧氏體粒徑γ和位錯(cuò)密度ρ。例如在“材料功能創(chuàng)新FEM分析技術(shù)研究會(huì)報(bào)告書”(社團(tuán)法人日本鋼鐵協(xié)會(huì)：生產(chǎn)技術(shù)部門軋制理論部會(huì)材料功能創(chuàng)新FEM分析技術(shù)研究會(huì)，2001年6月)中，記載了該計(jì)算方法的細(xì)節(jié)。

圖8是表示目標(biāo)溫度修正量計(jì)算部31執(zhí)行的目標(biāo)溫度修正量計(jì)算處理的處理流程的例子的圖。如圖8所示，目標(biāo)溫度修正量計(jì)算部31首先取得熱軋精軋機(jī)51的最終段的軋制機(jī)架F6的輥速度(步驟S41)，計(jì)算該輥速度相對(duì)于基準(zhǔn)軋制速度V的變化量ΔV(步驟S42)。

接著，目標(biāo)溫度修正量計(jì)算部31降低因鋼板53的軋制速度的變化造成的材質(zhì)特性的變化，依照以下的式(7)計(jì)算用于使該材質(zhì)特性在長度方向上均勻的FDTt的修正量ΔFDTt(步驟S43)。

$\mathrm{\&Delta;}FDTt=\{\mathrm{\&alpha;}\&CenterDot;(\&part;\mathrm{\&gamma;}/\&part;V)/(\&part;\mathrm{\&gamma;}/\&part;FDT)+(1-\mathrm{\&alpha;})\&CenterDot;(\&part;\mathrm{\&rho;}/\&part;V)/(\&part;\mathrm{\&rho;}/\&part;FDT)\}\&CenterDot;\mathrm{\&Delta;}V---\left(7\right)$

在此，α：常數(shù)(0～1)

此外，常數(shù)α是針對(duì)軋制速度V的變化對(duì)熱軋精軋機(jī)51的出側(cè)的材質(zhì)特性產(chǎn)生的影響，用比例表示出對(duì)奧氏體粒徑γ和位錯(cuò)密度ρ分別以怎樣程度進(jìn)行考慮的常數(shù)。順便地說，計(jì)算ΔFDTt使得在常數(shù)α為1時(shí)奧氏體粒徑γ為固定，計(jì)算ΔFDTt使得在常數(shù)α為0時(shí)位錯(cuò)密度ρ為固定。另外，在常數(shù)α為0～1的中間的值時(shí)，按照與常數(shù)α的值對(duì)應(yīng)的比例分配兩者。

目標(biāo)溫度修正量計(jì)算部31向前饋控制部32和控制指令溫度計(jì)算部33輸出在步驟S43中計(jì)算出的FDTt的修正量ΔFDTt(步驟S44)，結(jié)束該目標(biāo)溫度修正量計(jì)算處理。

圖9是表示控制指令溫度計(jì)算部33執(zhí)行的控制指令溫度計(jì)算處理的處理流程的例子的圖。如圖9所示，控制指令溫度計(jì)算部33從冷卻水量預(yù)設(shè)部11取得作為目標(biāo)溫度的FDTt(步驟S51)，進(jìn)而取得從目標(biāo)溫度修正量計(jì)算部31輸出的FDTt的修正量ΔFDTt(步驟S52)。

接著，控制指令溫度計(jì)算部33依照式(8)實(shí)時(shí)地計(jì)算在實(shí)際的控制中使用的熱軋精軋機(jī)51的出側(cè)的目標(biāo)溫度即FDTtc(步驟S53)。

FDTtc＝FDTt+β·ΔFDTt (8)

在此，β：修正增益(0～1)

接著，控制指令溫度計(jì)算部33反饋控制部34輸出通過該計(jì)算得到的目標(biāo)溫度FDTtc(步驟S54)，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)從目標(biāo)溫度修正量計(jì)算部31接收目標(biāo)溫度FDTt的修正量ΔFDTt，計(jì)算使鋼板53的精軋機(jī)出側(cè)溫度與該修正量對(duì)應(yīng)地變化的冷卻水量的變化量。為了簡化，在將各機(jī)架間冷卻裝置54～58中的冷卻水量的變化量設(shè)為相同的情況下，例如可以根據(jù)以下的式(9)計(jì)算該冷卻水量的變化量ΔQ_FF。

${\mathrm{\&Delta;Q}}_{FF}=a_1\&CenterDot;(\&part;Q/\&part;FDT)\&CenterDot;\mathrm{\&Delta;}FDTt---\left(9\right)$

在此，a₁：控制增益

表示抵消FDT的變化的水量的影響系數(shù)(常數(shù))

反饋控制部34(省略處理流程的圖示)從精軋機(jī)出側(cè)溫度計(jì)60取得鋼板53的實(shí)測(cè)溫度FDTa，計(jì)算消除該實(shí)測(cè)溫度FDTa和從控制指令溫度計(jì)算部33取得的目標(biāo)溫度FDTtc之間的偏差ΔFDTa的冷卻水量的變化量。在此，也為 了簡單，在將各機(jī)架間冷卻裝置54～58中的冷卻水量的變化量設(shè)為相同的情況下，例如可以根據(jù)以下的式(10)計(jì)算該冷卻水量的變化量ΔQ_FB。

${\mathrm{\&Delta;Q}}_{FB}=a_2\&CenterDot;(\&part;Q/\&part;FDT)\&CenterDot;(FDTtc-FDTa)---\left(10\right)$

在此，a₂：控制增益

圖10是表示冷卻水量指示部35執(zhí)行的冷卻水量指令處理的處理流程的例子的圖。如圖10所示，冷卻水量指令部35首先從冷卻水量預(yù)設(shè)部11取得通過其冷卻水量預(yù)設(shè)處理(參照?qǐng)D5)事前對(duì)各機(jī)架間冷卻裝置54～58設(shè)定的冷卻水量(步驟S61)。在此，設(shè)為分別對(duì)機(jī)架間冷卻裝置54～58設(shè)定的冷卻水量q1、q2、q3、q4、q5，用以下的式(11)表示該冷卻水量的組Qset。

Qset＝(q1，q2，q3，q4，q5) (11)

接著，冷卻水量指令部35取得通過前饋控制部32計(jì)算出的冷卻水量的變化量ΔQ_FF(步驟S62)，進(jìn)而取得通過反饋控制部34計(jì)算出的冷卻水量的變化量ΔQ_FB(步驟S63)。

接著，冷卻水量指令部35使用通過前饋控制部32計(jì)算出的冷卻水量的變化量ΔQ_FF和通過反饋控制部34計(jì)算出的冷卻水量的變化量ΔQ_FB，修正上述事前設(shè)定的冷卻水量q1、q2、q3、q4、q5(Qset)(步驟S64)。然后，將該修正后的冷卻水量設(shè)為向機(jī)架間冷卻裝置54～58的冷卻指令Qcont，輸出到機(jī)架間冷卻裝置54～58。即，例如如以下的式(12)那樣表示冷卻指令Qcont。

Qcont＝(q1+ΔQ_FF+ΔQ_FB，q2+ΔQ_FF+ΔQ_FB，

q3+ΔQ_FF+ΔQ_FB，q4+ΔQ_FF+ΔQ_FB，

q5+ΔQ_FF+ΔQ_FB) (12)

如以上那樣，在式(12)中，冷卻指令Qcont只是簡單地將ΔQ_FF+ΔQ_FB與事前設(shè)定的冷卻水的水量q1、q2、q3、q4、q5相加。這是用相等的權(quán)重對(duì)前饋的控制量和反饋的控制量進(jìn)行了處理，但并不一定必須用相等的權(quán)重對(duì)它們進(jìn)行處理。即，在式(11)的冷卻指令Qcont的計(jì)算中，也可以對(duì)各個(gè)ΔQ_FF、ΔQ_FB適當(dāng)?shù)刭x予不同值的權(quán)重，或者也可以將ΔQ_FF、ΔQ_FB的一方設(shè)為0(零)。另外，在此將與各個(gè)機(jī)架間冷卻裝置54～58有關(guān)的冷卻水量的變化量ΔQ_FF、ΔQ_FB全部設(shè)為相同的量，但也可以是各自不同的量。

以上，在本實(shí)施方式中，計(jì)算降低因鋼板53的軋制速度的變化造成的材 質(zhì)特性的變化的精軋機(jī)出側(cè)的目標(biāo)溫度FDTt的修正量ΔFDTt。另外，與該修正量ΔFDTt對(duì)應(yīng)地修正預(yù)先設(shè)定的來自機(jī)架間冷卻裝置54～58的冷卻水量。因此，本實(shí)施方式的熱軋精軋機(jī)出側(cè)溫度控制裝置100起到能夠使軋制的鋼板53的長度方向的材質(zhì)特性均勻化的效果。

此外，在以上說明的實(shí)施方式中，針對(duì)預(yù)定下一個(gè)軋制的鋼板53，每次執(zhí)行材質(zhì)預(yù)測(cè)處理和影響系數(shù)計(jì)算處理，但也可以針對(duì)暫時(shí)求出的影響系數(shù)，與這時(shí)的鋼種、板厚、板寬、目標(biāo)溫度、軋制速度的模式、加熱歷史等條件對(duì)應(yīng)地存儲(chǔ)到存儲(chǔ)裝置中。然后，在軋制其他鋼板53時(shí)，在存儲(chǔ)裝置中存儲(chǔ)有與其條件一致的影響系數(shù)的情況下，也可以不執(zhí)行材質(zhì)預(yù)測(cè)處理和影響系數(shù)計(jì)算處理，而使用該存儲(chǔ)的影響系數(shù)。

本發(fā)明并不限于以上說明的實(shí)施方式，還包含各種變形例子。為了容易理解地說明本發(fā)明而詳細(xì)說明了上述實(shí)施方式，并不限于一定具備所說明的全部結(jié)構(gòu)。另外，可以將某實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的一部分置換為其他實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的一部分，進(jìn)而也可以向某實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)追加其他實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的一部分或全部。