(57)【要約】【課題】冷却パターンの計算負荷を増やすことなく鋼板速度が変化する加速圧延においても冷却制御を高精度に行うことが可能で、更に、圧延中に冷却ヘッダーの開閉を同時に決定することの可能な、温度履歴を制御目標とする圧延材の冷却制御方法および冷却制御装置を提供する。【解決手段】熱間圧延機の仕上げ出側から巻取機の間で圧延材の温度が目標温度履歴に一致するように冷却装置を制御する圧延材の冷却制御方法であって、目標温度履歴に基づき冷却装置内の冷却ヘッダーを、冷却装置の各動作時刻に複数の制御グループに可変に分割して、分割された制御グループ毎に目標温度履歴の中で当該制御グループに対応する時間帯の温度履歴を達成する冷却ヘッダーの開閉パターンを決定することを特徴とする圧延材の冷却制御方法。【選択図】図３
2020069523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延機の仕上げ出側から巻取機の間で圧延材の温度が目標温度履歴に一致するように冷却装置を制御する圧延材の冷却制御方法であって、
目標温度履歴に基づき冷却装置内の冷却ヘッダーを、冷却装置の各動作時刻に複数の制御グループに可変に分割して、分割された制御グループ毎に目標温度履歴の中で当該制御グループに対応する時間帯の温度履歴を達成する冷却ヘッダーの開閉パターンを決定することを特徴とする圧延材の冷却制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の圧延材の冷却制御方法であって、
前記各動作時刻での冷却ヘッダーの制御グループへの分割を行うに際し、各動作時刻に、冷却装置中の鋼板の仕上げ出側温度計を通過からの経過時間の分布を算出し、冷却ヘッダーの位置にある鋼板の部分の経過時間が属する目標温度履歴中の時間帯に対応する制御グループに冷却ヘッダーを分割することを特徴とする圧延材の冷却制御方法。
【請求項３】
熱間圧延機の仕上げ出側から巻取機の間で圧延材の温度が目標温度履歴に一致するように冷却装置を制御する圧延材の冷却制御方法であって、
前記熱間圧延機の仕上げ出側から前記巻取機に至る間で圧延材の移動速度が可変に制御され、目標温度履歴に基づき冷却装置内の冷却ヘッダーを、複数の制御グループに分割するとともに、前記目標温度履歴に基づき制御される前記制御グループに属する冷却ヘッダーの数は圧延材の移動速度が速いほど増加され、移動速度が遅いほど減少されることを特徴とする圧延材の冷却制御方法。
【請求項４】
熱間圧延機の仕上げ出側から巻取機の間で圧延材の温度が目標温度履歴に一致するように冷却装置を制御する圧延材の冷却制御装置であって、
目標温度履歴を得、前記目標温度履歴に基づき冷却装置内の冷却ヘッダーを、冷却装置の各動作時刻に複数の制御グループに可変に分割して、分割された制御グループ毎に目標温度履歴の中で当該制御グループに対応する時間帯の温度履歴を達成する冷却ヘッダーの開閉パターンを決定することを特徴とする圧延材の冷却制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の圧延材の冷却制御装置であって、
前記各動作時刻での冷却ヘッダーの制御グループへの分割を行うに際し、
各動作時刻に、冷却装置中の鋼板の仕上げ出側温度計を通過からの経過時間の分布を算出し、冷却ヘッダーの位置にある鋼板の部分の経過時間が属する目標温度履歴中の時間帯に対応する制御グループに冷却ヘッダーを分割することを特徴とする圧延材の冷却制御装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の圧延材の冷却制御装置であって、
前記熱間圧延機の仕上げ出側の仕上げ出口温度計から巻取機側出口までの区間を、前記目標温度履歴で定まる複数の区間に分割していることを特徴とする圧延材の冷却制御装置。
【請求項７】
熱間圧延機の仕上げ出側から巻取機の間で圧延材の温度が目標温度履歴に一致するように冷却装置を制御する圧延材の冷却制御装置であって、
圧延材の鋼板速度データを用いて、冷却装置内の各位置にある鋼板の各部位が仕上げ出口温度計を通過してから経過した時間の分布を更新した経過時間ベクトルを得る経過時間分布更新部と、目標温度履歴から期間分割ベクトルと目標冷却密度行列を決定する目標冷却密度決定部と、前記経過時間ベクトルと、前記期間分割ベクトルを用いて、前記冷却装置に備わっている全ての冷却ヘッダーを、複数の冷却制御グループに分割して、各冷却制御グループに属する冷却ヘッダーを記録したヘッダー制御グループ行列を得る冷却制御グループ分割部と、前記ヘッダー制御グループ行列と、前記目標冷却密度行列を用いて、冷却装置に備わった全ての冷却ヘッダーの開度を決定するスナップショット決定部を備えていることを特徴とする圧延材の冷却制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間圧延ラインにおいて、圧延機の終端から巻取り機までの間における鋼板の冷却制御を行うための圧延材の冷却制御方法および冷却制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼板の熱間圧延では圧延の後に鋼板を冷却する過程（以下、冷却過程という）で鋼板の材質が変化することが知られており、一定材質または所望材質の鋼板を製造するためには、その冷却過程を制御する必要がある。
【０００３】
従来、この冷却過程の制御目標は、冷却開始温度（仕上げ出口温度）と冷却終了温度（巻取り温度）だけであったが、近年では、高品質の鋼板を製造することを目的に、冷却中の鋼板温度履歴Ｔ（ｔ）、またはその離散近似である｛（ｔ０，Ｔ０），（ｔ１，Ｔ１），…，（ｔＮ，ＴＮ）｝をも制御目標に加えられるようになった。なお、以降の説明において、ｔは時刻、Ｔは温度を表している。
【０００４】
例えば、高強度と高加工性を合わせ持つＤＰ鋼（Ｄｕａｌ  Ｐｈａｓｅ鋼）の冷却過程では、第１急冷−徐冷−第２急冷の３段冷却が必要である。そのため、ＤＰ鋼の冷却過程の制御目標は、前記の仕上げ出口温度と巻取り温度とともに、第１急冷の終了温度および終了時間、徐冷の終了温度および終了時間も含まなければならない。
【０００５】
一般に熱間圧延では、圧延途中に鋼板の速度が加速と減速を繰り返す、いわゆる加速圧延が行われるため、同じ時間ｔに鋼板が通過する冷却装置内の距離が鋼板の速度に依存して変る。したがって、鋼板の速度が高速の時と低速の時で同じ温度履歴｛（ｔ０，Ｔ０），（ｔ１，Ｔ１），…，（ｔＮ，ＴＮ）｝を実現するためには、鋼板の速度毎に目標の温度履歴を実現する冷却装置内の冷却ノズルの開閉設定（以下、冷却設定）を求め、鋼板の速度変化に合わせて冷却設定を時々刻々変える必要がある。
【０００６】
鋼板の速度変化に合わせて冷却設定を時々刻々変える冷却制御技術として、特許文献１に開示された技術が知られている。特許文献１の技術は、中間温度計を挟んで上流冷却設備と下流冷却設備のヘッダーパターンをそれぞれ算出するに加え、開動作を抑制する中間温度計近傍のヘッダーを特定する水冷禁止ヘッダー算出手段を備え、中間空冷時間が目標範囲に収まるようなプリセット制御を行い、目標中間空冷時間が守られないときは、水冷禁止ヘッダーと鋼板速度を変更する、というものである。特許文献１によれば、この制御を行うことで鋼板長手方向に目標中間空冷時間を遵守することができる、としている。
【０００７】
また、特許文献２には、温度履歴を制御目標とする別の技術が開示されている。特許文献２の技術は、所定の冷却区間における圧延材の温度変化を、パラメータを用い数式により記述した詳細温度モデルに基づいて、前記圧延材の温度変化の制御に必要な影響係数を算出し、その影響係数に基づいて、前記圧延材の所望の材質を得るために必要な所望の詳細冷却パターンを簡略化した簡略冷却パターンを算出し、算出した簡略冷却パターンと詳細温度モデルに基づいて、所定の冷却区間における圧延材の詳細冷却パターンを算出し、算出された詳細冷却パターンに基づいて、圧延材の冷却を制御する、というものである。
特許文献２によれば、以上の制御行うことで、詳細温度モデルから詳細冷却パターンを求める際の計算負荷が小さくなり、最適に冷却制御を実行して、高級鋼板等の製造に必要な材質を効率良く制御することができる、としている。
【０００８】
以上で上げた従来技術には、次のような共通点があると考えられる。
【０００９】
従来技術では、先ず、鋼板の長手方向に沿って鋼板を複数の部位に分割して、分割した部位毎に冷却ヘッダーの開閉パターン、即ち、冷却パターンを求める。即ち、特許文献１の技術は、長手方向に沿って分割した鋼板の部位を「セクション」と称し、冷却に先立った演算で、各セクションに対して水冷禁止ヘッダーに関する指令と、冷却ヘッダーの開閉に関する指令を算出する、としている。また、特許文献２では、分割した鋼板の部位を「切り板」と称し、切り板毎に、実際の冷却バンクにおけるバルブのＯＮ／ＯＦＦを試行しながら、詳細温度モデルを参照して、簡略冷却パターンを目標値または初期値として使用して詳細冷却パターンを計算する、という。
【００１０】
従来技術では、次に、各冷却ヘッダーの担当区間に位置する部位（セクション、または、切り板）を時々刻々探して、当該部位の冷却パターンから該冷却ヘッダーの開閉情報を読取り、冷却ヘッダーの開閉制御を行う。特許文献１の技術は、冷却ヘッダーに到達しているセクションの冷却用制御コードを抽出して、この制御コードと冷却ヘッダー優先順位テーブルに格納されている情報を用いて、該当冷却ヘッダーの開閉を決定する処理を、全ての冷却ヘッダーについて行う、としている。また、特許文献２では、冷却バンク制御部が、圧延材トラッキング部からの圧延材の位置を示すトラッキング信号と、詳細冷却パターン算出部によって算出された詳細温度モデルの冷却パターンとに基づいて、各冷却バンクのバルブ等にＯＮ／ＯＦＦ（開閉）操作信号を送る、としている。
【００１１】
このように、温度履歴を制御目標とする従来技術は何れも、各セクションに対する冷却パターンを求める第１段階と、圧延中に冷却ヘッダー毎に該当セクションを探してその冷却パターンから該冷却ヘッダーの開閉情報を読取り冷却ヘッダーの開閉制御を行う第２段階からなる２段階制御である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１５−５４３２２号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１１―１２５２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１、２に開示された従来技術に共通する２段階制御技術には、次のような技術的な課題があると考えられる。
【００１４】
まず、前記ＤＰ鋼向けの３段冷却のように複数の温度・時刻目標（以下｛ｔ、Ｔ｝目標ということにする）で冷却制御を行う場合、鋼板速度が変化する加速圧延で冷却制御を高精度に行うためにセクション数を増やすと、セクション毎に温度解析を行いながら冷却設備内の各冷却バンクにおけるバルブのＯＮ／ＯＦＦを試行して冷却パターンを決定する前記第１段階の処理の計算負荷が大きくなる。
【００１５】
一方、セクションの数を増やさないと、鋼板速度が変化する加速圧延においてセクションの鋼板速度の誤差が増大するため、温度履歴の制御精度が低下して鋼板の材質が変動する恐れがある。
【００１６】
また、圧延中に行われる第２段階の処理で複数ある冷却ヘッダーの開閉が一つずつ順番に決定されるため、冷却ヘッダーの開閉動作に時間差が生じる。鋼板が高速で移動する圧延条件では、この冷却ヘッダーの開閉動作の時間差も温度履歴の制御精度を低下させ鋼板の材質を変動させる恐れがある。
【００１７】
以上を鑑みて、本発明が解決しようとする課題は、冷却パターンの計算負荷を増やすことなく鋼板速度が変化する加速圧延においても冷却制御を高精度に行うことが可能で、更に、圧延中に冷却ヘッダーの開閉を同時に決定することの可能な、温度履歴を制御目標とする圧延材の冷却制御方法および冷却制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
以上のことから本発明においては、「熱間圧延機の仕上げ出側から巻取機の間で圧延材の温度が目標温度履歴に一致するように冷却装置を制御する圧延材の冷却制御方法であって、目標温度履歴に基づき冷却装置内の冷却ヘッダーを、冷却装置の各動作時刻に複数の制御グループに可変に分割して、分割された制御グループ毎に目標温度履歴の中で当該制御グループに対応する時間帯の温度履歴を達成する冷却ヘッダーの開閉パターンを決定することを特徴とする圧延材の冷却制御方法」としたものである。
【００１９】
また本発明においては、「熱間圧延機の仕上げ出側から巻取機の間で圧延材の温度が目標温度履歴に一致するように冷却装置を制御する圧延材の冷却制御方法であって、熱間圧延機の仕上げ出側から巻取機に至る間で圧延材の移動速度が可変に制御され、目標温度履歴に基づき冷却装置内の冷却ヘッダーを、複数の制御グループに分割するとともに、目標温度履歴に基づき制御される制御グループに属する冷却ヘッダーの数は圧延材の移動速度が速いほど増加され、移動速度が遅いほど減少されることを特徴とする圧延材の冷却制御方法」としたものである。
【００２０】
また本発明においては、「熱間圧延機の仕上げ出側から巻取機の間で圧延材の温度が目標温度履歴に一致するように冷却装置を制御する圧延材の冷却制御装置であって、目標温度履歴を得、目標温度履歴に基づき冷却装置内の冷却ヘッダーを、冷却装置の各動作時刻に複数の制御グループに可変に分割して、分割された制御グループ毎に目標温度履歴の中で当該制御グループに対応する時間帯の温度履歴を達成する冷却ヘッダーの開閉パターンを決定することを特徴とする圧延材の冷却制御装置」としたものである。
【００２１】
また本発明においては、「熱間圧延機の仕上げ出側から巻取機の間で圧延材の温度が目標温度履歴に一致するように冷却装置を制御する圧延材の冷却制御装置であって、圧延材の鋼板速度データを用いて、冷却装置内の各位置にある鋼板の各部位が仕上げ出口温度計を通過してから経過した時間の分布を更新した経過時間ベクトルを得る経過時間分布更新部と、目標温度履歴から期間分割ベクトルと目標冷却密度行列を決定する目標冷却密度決定部と、経過時間ベクトルと、期間分割ベクトルを用いて、冷却装置に備わっている全ての冷却ヘッダーを、複数の冷却制御グループに分割して、各冷却制御グループに属する冷却ヘッダーを記録したヘッダー制御グループ行列を得る冷却制御グループ分割部と、ヘッダー制御グループ行列と、目標冷却密度行列を用いて、冷却装置に備わった全ての冷却ヘッダーの開度を決定するスナップショット決定部を備えていることを特徴とする圧延材の冷却制御装置」としたものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、温度履歴を制御目標とする鋼板の冷却制御において、冷却パターンの計算負荷を増やすことなく鋼板速度が変化する加速圧延においても冷却制御を高精度に行うことが可能で、更に、圧延中に冷却ヘッダーの開閉を同時に決定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例１に係る冷却制御装置２０の概略構成の例を熱間圧延設備１５０の概略構成の例とともに示した図。
【図２】上位計算機１０により与えられる目標温度履歴の一例を示す図。
【図３】目標温度履歴の一数値例を示す図。
【図４】３個の期間に分割した場合に得られる期間分割ベクトルＴＤの一例を示す図。
【図５】エンタルピーの温度変化を示す図。
【図６】目標冷却密度行列の例を示す図。
【図７】プリセット制御部４０の動作を示すフローチャート。
【図８】経過時間分布更新部６０で実施される経過時間ベクトルの更新処理（処理ステップＳ６０）の詳細を示す図。
【図９】冷却制御グループ分割部７０が行う冷却制御グループの分割処理（処理ステップＳ７０）の詳細を示す図。
【図１０】スナップショット決定部８０で行われる冷却スナップショットパターンの決定処理（処理ステップＳ８０）の詳細を示す図。
【図１１】ヘッダー優先順位行列の例を示す図。
【図１２】巻取機１５４の巻取速度の時間変化例を示す図。
【図１３】本発明におけるヘッダーの組み合わせ処理内容を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図面において、共通する構成要素には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【実施例】
【００２５】
図１は、本発明の実施例１に係る冷却制御装置２０の概略構成の例を熱間圧延設備１５０の概略構成の例とともに示した図である。
【００２６】
まず図１において、本発明の制御対象である熱間圧延設備１５０について説明する。熱間圧延設備１５０は、熱間圧延機１５２からの鋼板１５１を冷却装置１６０により冷却して巻取り機１５４に巻取る設備である。なお冷却装置１６０は、鋼板１５１の上側から水冷する上部冷却装置１６１と鋼板１５１の下側から水冷する下部冷却装置１６２とを備えている。上記構成の熱間圧延設備１５０によれば、圧延が終了し、熱間圧延機１５２のミル１５３から払い出された温度８５０℃〜９００℃程度の鋼板１５１は、冷却装置１６０で冷却され、巻取り機１５４に巻取られる。
【００２７】
ここで、上部冷却装置１６１および下部冷却装置１６２のそれぞれには、鋼板１５１の長手方向に沿って複数のバンク１６４が設けられている。そして、バンク１６４のそれぞれには、鋼板１５１の長手方向に沿って一定数の冷却ヘッダー１６３が設けられている。また、そのそれぞれの冷却ヘッダー１６３は、鋼板１５１の幅方向に取り付けられた多数のノズル（図示省略）を有している。なお、図１では、１つのバンク１６４には３つの冷却ヘッダー１６３しか描かれていないが、その数は３つに限定されない。
【００２８】
また熱間圧延機１５２には、鋼板１５１の温度制御に供するための温度計が設置されている。図１の例では、熱間圧延設備１５０には、仕上げ出口温度計１７０、中間温度計１７１および巻取り温度計１７２が設けられている。仕上げ出口温度計１７０は、熱間圧延機１５２の出口近傍に設けられ、熱間圧延機１５２で圧延された直後の鋼板１５１の温度（仕上げ出口温度、Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，以下、ＦＤＴ）を計測する。また、中間温度計１７１は、冷却装置１６０の中央部付近に設けられ、冷却途中の鋼板１５１の温度を計測する。また、巻取り温度計１７２は、巻取り機１５４の直前の位置に設けられ、巻取り機１５４で巻取られる直前の鋼板１５１の温度（巻取り温度、Ｃｏｉｌｉｎｇ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ、以下、ＣＴ）を計測する。
【００２９】
なお熱間圧延設備１５０には、冷却制御装置２０での制御において使用するその他のプロセス量として例えば鋼板速度の計測器なども設置されているが、図１での図示を省略している。
【００３０】
本発明の冷却制御装置２０は、熱間圧延設備１５０の冷却装置１６０に備わった全ての冷却ヘッダー１６３の開度を制御して、冷却装置１６０を通過する間の鋼板１５１の温度履歴を上位計算機１０から出力される目標温度履歴に一致させることを目的とする装置である。
【００３１】
冷却制御装置２０は、ヘッダー優先順位行列部２１、目標冷却密度決定部３０、プリセット制御部４０により構成されている。このうちプリセット制御部４０は、経過時間分布更新部６０、冷却制御グループ分割部７０、スナップショット決定部８０、スナップショット出力部９０により構成されている。
【００３２】
図１の制御構成によれば、まず上位計算機１０が冷却制御装置２０に目標温度履歴を送信し、冷却制御装置２０は該目標温度履歴を目標冷却密度決定部３０に入力する。なお目標温度履歴について図２を用いて後述する。
【００３３】
目標冷却密度決定部３０は後述の処理を行って、目標温度履歴から期間分割ベクトルと目標冷却密度行列を決定して、期間分割ベクトルをプリセット制御部４０内の冷却制御グループ分割部７０に、目標冷却密度行列をプリセット制御部４０内のスナップショット決定部８０に、各々、出力する。
【００３４】
プリセット制御部４０は、熱間圧延設備１５０から入力される実績データのうち、鋼板の速度と温度データを用いて鋼板の先端の位置を推定して、鋼板の先端が仕上げ出口温度計１７０の設置位置に到達したら、冷却スナップショット出力のための後述の処理を開始する。また、鋼板の尾端が冷却装置１５３を抜けると冷却スナップショット出力のための処理を終了する。
【００３５】
冷却スナップショット出力のための処理が開始されると、経過時間分布更新部６０は、鋼板速度データを用いて、冷却装置内の各位置にある鋼板１５１の各部位が仕上げ出口温度計１７０を通過してから経過した時間（以下、経過時間）の分布を更新して、更新された経過時間分布のデータ（以下、経過時間ベクトル）を冷却制御グループ分割部７０に出力する。
【００３６】
冷却制御グループ分割部７０は、経過時間ベクトルと、前記期間分割ベクトルを用いて、冷却装置１６０に備わっている全ての冷却ヘッダー１６３を、複数の冷却制御グループに分割して、各冷却制御グループに属する冷却ヘッダーを記録したデータ（以下、ヘッダー制御グループ行列）をスナップショット決定部８０に出力する。
【００３７】
スナップショット決定部８０は、ヘッダー制御グループ行列と、前記目標冷却密度行列と、前記ヘッダー優先順位行列部２１からのヘッダー優先順位行列を用いて、冷却装置１６０に備わった全ての冷却ヘッダー１６３の開度を決定する。
【００３８】
ここで決定される全ての冷却ヘッダー１６３の開度はある同一の制御時点ｔにおける冷却ヘッダー１６３の開度を直接記述するものであり、従来技術の第２段階処理に相当する処理がなくても制御信号として出力することができる。この差を明確にして従来技術の冷却パターンと区別するため、スナップショット決定部８０で決定される、冷却装置１６０に備わった全ての冷却ヘッダー１６３の開度のデータを冷却スナップショットと称する。スナップショット決定部８０は決定した冷却スナップショットをスナップショット出力部９０に出力する。
【００３９】
スナップショット出力部９０は、冷却装置１６０の制御周期に合わせて、冷却スナップショットを熱間圧延設備１５０中の冷却装置１６０へ出力する。以上の各処理の詳細については後述する。
【００４０】
なお、冷却ヘッダー１６３のノズルへの操作指令としては、ノズルの開閉だけでなく噴射する水量なども含むことができるが、本実施例では、操作可能な指令は、ノズルの開閉だけであるとして説明する。そして、上部冷却装置１６１および下部冷却装置１６２内における各冷却ヘッダー１６３に対するノズルの開閉指令のデータが上記の冷却スナップショットであるものとする。
【００４１】
次に図１に示した設備を用いて鋼板の温度制御をするときの温度計算、あるいは温度推定の考え方について数式を用いて説明しておく。
【００４２】
まず熱間圧延機１５２のミル１５３から払い出された鋼板１５１は、冷却装置１６０を通過するときに、冷却ヘッダー１６３から噴射される水によって冷却される（水冷動作）。また、冷却ヘッダー１６３から水が噴射されない場合でも、鋼板１５１は、周囲の空気によって冷却される（空冷動作）。
【００４３】
すなわち、冷却ヘッダー１６３に対する制御指令が“開”の場合には、水冷動作となり、鋼板１５１表面における熱流速は、例えば、次の（１）式で与えられる。
【００４４】
【数１】
2020069523.tif 000003
【００４５】
ただし（１）式において、ｑＷは水冷による表面熱流束（Ｗ／ｃｍ２）、ωは水量密度（Ｌ／ｍ２／ｓ）、ＴＷは水温（℃）、Ｄはノズル直径（ｍ）、ｐｌはライン方向のノズルピッチ（ｍ）、ｐｃはラインと直交方向のノズルピッチ（ｍ）である。
【００４６】
また、冷却ヘッダー１６３に対する制御指令が“閉”の場合には、空冷動作となり、鋼板１５１表面における熱流速は、例えば、次の（２）式で与えられる。
【００４７】
【数２】
2020069523.tif 000004
【００４８】
ただし（２）式において、ｑｒは放射による表面熱流束（Ｗ／ｃｍ２）、σはステファンボルツマン定数（Ｗ／ｃｍ２／Ｋ４）、εは放射率、Ｔａは空気温度（℃）、Ｔｓｕは鋼板１５１の表面温度（℃）である。
【００４９】
また、鋼板１５１が薄い板状のものであるとすれば、鋼板１５１の厚み方向の熱移動を無視することができるため、鋼板１５１の温度は、次の（３）式のように変化する。
【００５０】
【数３】
2020069523.tif 000005
【００５１】
ただし（３）式において、Ｔｎは現在の鋼板温度（℃）、Ｔｎ−１は時間Δ前の鋼板温度（℃）、ｑｔは鋼板の上面からの熱流束（Ｗ／ｃｍ２）、ｑｂは鋼板の下面からの熱流束（Ｗ／ｃｍ２）、ρは鋼板の密度（ｇ／ｃｍ３）、Ｃは鋼板の比熱（Ｊ／ｇ／Ｋ）、Ｂは鋼板の厚み（ｃｍ）である。
【００５２】
一方、鋼板１５１の厚み方向の熱移動を考慮する必要がある場合には、鋼板１５１の温度は、良く知られた次の（４）式の熱伝熱方程式にしたがって変化する。
【００５３】
【数４】
2020069523.tif 000006
【００５４】
ただし（４）式において、λは熱伝導率、Ｔは鋼板１５１の内部温度である。
【００５５】
なお、以上の（１）〜（４）式にしたがって鋼板１５１の温度を計算する場合には、以上のほかにも、冷却装置１６０に依存して定められた冷却ヘッダー１６３のノズルの水量密度や、圧延対象の鋼板１５１に依存する比熱などの物性値などを用いるのがよいが、ここではこれ以上の詳細説明を割愛する。
【００５６】
以下、具体的な例を用いて、冷却制御装置２０の動作を説明する。
【００５７】
図２に、上位計算機１０により与えられる目標温度履歴の一例を示す。横軸は冷却開始からの時間を表し、縦軸は鋼板１５１内の一定位置の温度を表す。冷却装置１６０内を移動する鋼板１５１内の一定位置の温度は、流体力学のラグランジュ（Ｌａｇｒａｎｇｅ）型表現で記述される流体温度と類似しているため、以下、鋼板のラグランジュ温度と呼ぶ。冷却開始時の温度は前記仕上げ出口温度ＦＤＴ、冷却終了時の温度は前記巻取り温度ＣＴである。
【００５８】
なお図２の目標温度履歴の一例では、制御開始の初期時点をｔ０とし、以後温度変化の起点となる時点をｔ１、ｔ２、ｔ３としている。ｔ０−ｔ１間では仕上げ出口温度ＦＤＴからの温度低下をさせ、ｔ１−ｔ２の間では温度を一定に保持し、ｔ３−ｔ４間では再度温度低下をさせることで最終的に巻取り温度ＣＴとしている。これらは、温度変化の起点となる冷却開始後の４つの時点である。
【００５９】
図３に目標温度履歴の具体的な数値例を表で示す。図３の例では、冷却開始後の４つの時点は、ｔ０＝０秒，ｔ１＝３秒，ｔ２＝７秒，ｔ４＝９秒であり、これらの時刻における鋼板のラグランジュ温度が、鋼板の部位毎に目標として入力されている。この事例によれば例えば鋼板の先端部位（Ｈｅａｄｅｒ）は、冷却開始後の４つの時点（ｔ＝０秒，３秒，７秒，９秒）においてそれぞれ８７０℃，６７０℃，６７０℃，４００℃に温度制御され、鋼板の中間部位（Ｍｉｄｄｌｅ）は、冷却開始後の４つの時点（ｔ＝０秒，３秒，７秒，９秒）においてそれぞれ８７０℃，６７０℃，６７０℃，３００℃に温度制御され、鋼板の尾端部位（Ｔａｉｌ）は、冷却開始後の４つの時点（ｔ＝０秒，３秒，７秒，９秒）においてそれぞれ８７０℃，６７０℃，６７０℃，４００℃に温度制御される。
【００６０】
なお材質を均一にするためには目標温度履歴を鋼板全長に亘って１つにすることが望ましいが、例えば、巻取り機１５４への鋼板の巻き付きを良好にするために鋼板の先端と尾端の巻取り温度を中央部より高くする通称Ｕパターンが用いられる場合など、鋼板の部位毎に目標温度履歴が異なる場合もある。以下、目標温度履歴として与えられた時刻と温度を、各々、目標時刻と目標温度と呼ぶことにする。
【００６１】
目標冷却密度決定部３０は、先ず、目標時刻を用いて冷却時間を複数の期間（ｔｅｒｍ）に分割する。最も簡単な方法は、連続する２つの目標時刻を期間の両端にする期間分割である。図３に示した例に対して最も簡単な期間分割方法を適用すると、冷却時間は、第１期間を０〜３秒、第２期間を３〜７秒、第３期間を７〜９秒とする３個の期間に分割される。図４に３個の期間に分割した場合に得られる期間分割ベクトルＴＤの一例を示す。図４の例では、期間分割ベクトルＴＤ＝｛０，３，７，９｝となる。なお、期間分割ベクトルＴＤのｎ番目の要素をｔｄ［ｎ］と表すことにする。図２の例では、第１期間を０〜３秒、第２期間を３〜７秒、第３期間を７〜９秒とする３個の期間が、図４のｔｄ［１］、ｔｄ［２］、ｔｄ［３］である。
【００６２】
期間分割の別の方法として期間長（ｔｅｒｍ  ｔｉｍｅ）を一定にする方法を用いてもよい。例えば期間長を１秒にすると、図３に示した例の冷却時間は０〜１秒、１〜２秒といった９個の期間に分割される。以下では最も簡単な期間分割方法を用いた例について説明するが、他の期間分割方法に対しても容易に適用できる。
【００６３】
目標冷却密度決定部３０は、次に、（３）式を変換した（５）式を用いて、分割された各期間中に鋼板を冷却するエネルギー密度（以下、冷却密度、ｃｏｏｌｉｎｇ  ｄｅｎｓｉｔｙ）の目標を決定する。
【００６４】
【数５】
2020069523.tif 000007
【００６５】
ただし（５）式において、Ｑｉは期間ｉにおける目標冷却密度（Ｊ／ｃｍ２）、Δｉは期間ｉの長さ（ｓｅｃ）、Ｔｉ，ｓは期間ｉの開始時刻の鋼板温度（℃）、Ｔｉ，ｅは期間ｉの終了時刻の鋼板温度（℃）である。
【００６６】
目標冷却密度決定部３０で各期間中の目標冷却密度を決定するためには、上記（５）式を使う方法のほかに、エンタルピー（ｅｎｔｈａｌｐｙ）を用いた方法を用いても良い。ある温度ＴにおけるエンタルピーＨは、（６）式に示すρ×Ｃの温度に対する定積分である。
【００６７】
【数６】
2020069523.tif 000008
【００６８】
期間ｉ中の目標冷却密度は、ρ×Ｃの代わりにエンタルピーＨを有する（７）式を用いて決めることができる。
【００６９】
【数７】
2020069523.tif 000009
【００７０】
ただし（７）式において、Ｈｉ，ｓは期間ｉの開始温度Ｔｉ，ｓでの鋼板エンタルピー（Ｊ／ｃｍ３）、Ｈｉ，ｅは期間ｉの終了温度Ｔｉ，ｅでの鋼板エンタルピー（Ｊ／ｃｍ３）である。
【００７１】
図５は、エンタルピーの温度変化を示す図である。比熱Ｃが相変態温度で変態潜熱に起因する急峻なピークを示すのに比べて、エンタルピーは図５に示すように滑らかに変化するため、ρ×Ｃの代わりにエンタルピーＨを用いる方法には期間ｉの終了時刻の鋼板温度Ｔｉ，ｓと期間ｉの終了時刻の鋼板温度Ｔｉ，ｅで相変態があっても精度低下が比熱Ｃを用いる方法に比べて少ない特徴がある。エンタルピー法のこの特徴は鋳造時の温度計算に関する非特許文献「中川知和、武林慶樹、「軽合金鋳物の凝固シミュレーション」、軽金属  ３６巻７号、４４５〜４５２ページ（１９８６年）に記載されている。なお図５には鉄鋼の代表的な相であるオーステナイト相とフェライト相のエンタルピーの温度変化を示した。
【００７２】
以上、目標冷却密度を求める方法の例として、（５）式の比熱を用いる方法と、（６）式のエンタルピー法を示したが、温度から必要冷却密度を求めるために適用できる方法はこの２つに限られるものではない。
【００７３】
なお、水冷以外の放射冷却や対流冷却などの環境冷却によるエネルギー密度Ｑｅｎｖ（Ｊ／ｃｍ２）は水冷によるエネルギー密度に比べて１／１００程度小さいため、無視して計算負荷を低減することもできる。または、以上で求めた目標冷却密度から環境冷却によるエネルギー密度Ｑｅｎｖを減算して、水冷の目標冷却密度を出力することで、冷却制御の精度を上げることもできる。
【００７４】
目標冷却密度決定部３０が目標温度から決定した各期間中の目標冷却密度が目標冷却密度行列である。図６に目標冷却密度行列の例を示す。この事例によれば例えば鋼板の先端部位（Ｈｅａｄｅｒ）は、第１、第２、第３の各期間ｔｄ［１］、ｔｄ［２］、ｔｄ［３］においてそれぞれ目標冷却密度行列（Ｊ／ｃｍ２）が−１９７、−８３、−２２１とされ、鋼板の中間部位（Ｍｉｄｄｌｅ）は、第１、第２、第３の各期間ｔｄ［１］、ｔｄ［２］、ｔｄ［３］においてそれぞれ目標冷却密度行列（Ｊ／ｃｍ２）が−１９７、−８３、−３００とされ、鋼板の尾端部位（Ｔａｉｌ）は、第１、第２、第３の各期間ｔｄ［１］、ｔｄ［２］、ｔｄ［３］においてそれぞれ目標冷却密度行列（Ｊ／ｃｍ２）が−１９７、−８３、−２２１とされる。
【００７５】
目標冷却密度決定部３０は、以上の処理で作成した目標冷却密度行列をプリセット制御部４０中のスナップショット決定部８０へ出力し、また、前記期間分割ベクトルをプリセット制御部４０中の冷却制御グループ分割部７０へ出力する。
【００７６】
図７はプリセット制御部４０の動作を示すフローチャートである。
【００７７】
プリセット制御部４０は、圧延が開始されると先ずプリセット制御部４０の内部データとして例えば経過時間ベクトル、ヘッダーインデックス行列を初期化（処理ステップＳ４０）した後、鋼板先端が仕上げ出口温度計の設置位置に到達するまで待機する（処理ステップＳ４１）。
【００７８】
処理ステップＳ４１の判断処理により、鋼板先端が仕上げ出口温度計の設置位置に到達した場合には、処理ステップＳ６０から処理ステップＳ９０までの一連の処理を逐次実行する。具体的にはまず、鋼板速度データを用いて前記経過時間分布更新部６０にて経過時間ベクトルの更新処理（処理ステップＳ６０、詳細後述）を行う。
【００７９】
次に、冷却制御グループ分割部７０にて、更新された経過時間ベクトルと期間分割ベクトルを用いてヘッダー制御グループ行列を作成する冷却制御グループの分割処理（処理ステップＳ７０、詳細後述）を行う。
【００８０】
次に、スナップショット決定部８０にて、目標冷却密度を用いて各ヘッダー制御グループで開にするヘッダーの数を決定した後、ヘッダー優先順位行列を用いて冷却装置１６０に備わった全ての冷却ヘッダーの開閉（冷却スナップショットパターン）を決定する、冷却スナップショットパターンの決定処理（処理ステップＳ８０、詳細後述）を行う。
【００８１】
次に、スナップショット出力部９０にて、冷却装置１６０の制御周期に合わせて熱間圧延設備１５０中の冷却装置１６０へ冷却スナップショットパターンを出力する（処理ステップＳ９０）。
【００８２】
次に、鋼板の尾端が冷却装置１６０から抜けたかを確認（処理ステップＳ４２）して、尾端が抜けてなければ以上の一連の処理を繰り返し、尾端が抜けたら処理を終了する。
【００８３】
処理ステップＳ４０における、プリセット制御部４０で用いる内部データとその初期化処理について具体的に説明する。
【００８４】
本発明の冷却制御装置１６０では、仕上げ出口温度計１７０から冷却装置１６０の巻取機１５４側出口までをＬ個の区間に分割して現す。従来技術では鋼板を複数のセクションに分割していたが、本発明では鋼板ではなく仕上げ出口温度計１７０から冷却装置１６０の巻取機１５４側出口までの空間を分割している。
【００８５】
かかる前提において、初期化される内部データの一つ目は、区間中央座標ベクトルＸ＝｛ｘ［１］，ｘ［２］，…，ｘ［Ｌ］｝である。処理ステップＳ４０における初期化は、区間中央座標ベクトルＸのｘ［ｎ］を区間ｎの中央点の仕上げ出口温度計１７０からの距離に初期化する。
【００８６】
また初期化される内部データの２つ目は、中央座標間の間隔を表す間隔ベクトルΔＸ＝｛Δｘ［０］，Δｘ［１］，Δｘ［２］，…，Δｘ［Ｌ］｝である。処理ステップＳ４０における初期化は、Δｘ［０］＝０，Δｘ［１］＝ｘ［１］、ｎ≧２では、Δｘ［ｎ］＝ｘ［ｎ］−ｘ［ｎ−１］と初期化する。
【００８７】
また初期化される内部データの三つ目からと六つ目までは、Ｌ個に分割した区間と、冷却装置１６０内の冷却ヘッダー１６３の位置との対応付けに関わるデータである。内部データの三つ目と四つ目は、上部のヘッダーインデックス行列ＩＨＴと下部のヘッダーインデックス行列ＩＨＢについて、ＩＨＴ＝｛｛ｉｈｔ［１，１］，ｉｈｔ［１，２］，…，ｉｈｔ［１，ｋｍａｘ］｝，｛ｉｈｔ［２，１］，ｉｈｔ［２，２］，…，ｉｈｔ［２，ｋｍａｘ］｝，…，｛ｉｈｔ［Ｍｔ，１］，ｉｈｔ［Ｍｔ，２］，…，ｉｈｔ［Ｍｔ，ｋｍａｘ］｝｝と、ＩＨＢ＝｛｛ｉｈｂ［１，１］，ｉｈｂ［１，２］，…，ｉｈｂ［１，ｋｍａｘ］｝，｛ｉｈｂ［２，１］，ｉｈｂ［２，２］，…，ｉｈｂ［２，ｋｍａｘ］｝，…，｛ｉｈｂ［Ｍｂ，１］，ｉｈｂ［Ｍｂ，２］，…，ｉｈｂ［Ｍｂ，ｋｍａｘ］｝｝である。ここで、ＭｔとＭｂは、各々、冷却装置１６０の上部冷却装置１６１と下部冷却装置１６２に配置された制御対象の冷却ヘッダーの数である。
【００８８】
処理ステップＳ４０における初期化は、上部のヘッダーインデックス行列ＩＨＴに対して、｛ｉｈｔ［ｉ，１］，ｉｈｔ［ｉ，２］，…，ｉｈｔ［ｉ，ｋｍａｘ］｝をＭｔ個の内ｉ番目の冷却ヘッダーの位置に対応する区間のインデックスで初期化する。対応する区間の数がｋｍａｘより少ない場合、残りのｉｈｔ［ｉ，ｊ］は０で初期化する。例えば、Ｌ個の区間のうち、１２番目の冷却ヘッダーの位置が９７番目から１０１番目までの５個の区間に対応したら、上部のヘッダーインデックス行列ＩＨＴ行列の１２番目の行は、｛ｉｈｔ［１２，１］＝９７，ｉｈｔ［１２，２］＝９８，…，ｉｈｔ［１２，５］＝１０１，ｉｈｔ［１２，６］＝０，…，ｉｈｔ［１２，ｋｍａｘ］＝０｝と初期化する。
【００８９】
下部のヘッダーインデックス行列ＩＨＢも上部のヘッダーインデックス行列ＩＨＴと同様に初期化する。内部データの五つ目と六つ目は、上下のヘッダー対応区間数ベクトルＫＴ＝｛ｋｔ［１］，ｋｔ［２］，…，ｋｔ［Ｍｔ］｝とＫＢ＝｛ｋｂ［１］，ｋｂ［２］，…，ｋｂ［Ｍｂ］｝であり、各々、上部のヘッダーインデックス行列ＩＨＴと下部のヘッダーインデックス行列ＩＨＢの各行で０より大きい値を持つ列の数で初期化される。前記の例の場合、ｋｔ［１２］＝５と初期化される。
【００９０】
内部データの七つ目は、経過時間ベクトルＰＴ＝｛ｐｔ［０］，ｐｔ［１］，…，ｐｔ［Ｌ］｝である。処理ステップＳ４０における初期化では、全ｎに対してｐｔ［ｎ］＝０と初期化する。
【００９１】
内部データの八つ目と九つ目は、上部冷却装置１６１の冷却ヘッダーを上部ヘッダー制御グループに分割した上部ヘッダー制御グループ行列ＨＣＧＴと、また下部冷却装置１６２の冷却ヘッダーを下部ヘッダー制御グループに分割した下部ヘッダー制御グループ行列ＨＣＧＢである。上部ヘッダー制御グループ行列ＨＣＧＴとた下部ヘッダー制御グループ行列ＨＣＧＢは全要素を０に初期化する。
【００９２】
図８に、経過時間分布更新部６０で実施される経過時間ベクトルの更新処理（処理ステップＳ６０）の詳細を示す。鋼板速度ｖが入力されると、経過時間分布更新部６０は、経過時間増分ベクトルΔＰＴ＝｛Δｐｔ［０］，Δｐｔ［１］，…，Δｐｔ［Ｌ］｝に＝ΔＸ／ｖを代入する（処理ステップＳ６１）。ここでΔＸは間隔ベクトルである。ΔＰＴは経過時間分布更新部６０の内部でのみ使われる局所データである。次に、経過時間ベクトルＰＴを（８式）の処理で更新する（処理ステップＳ６２）。
【００９３】
【数８】
2020069523.tif 000010
【００９４】
ここで、ｓｈｉｆｔは配列操作で、ｓｈｉｆｔ（ＰＴ）＝｛０，ｐｔ［０］，ｐｔ［１］，ｐｔ［２］，…，ｐｔ［Ｌ−１］｝となる。以上の処理により、ｐｔ［ｎ］にはｎ番目の区間中の鋼板の部分が仕上げ出側温度計１７０を出発してからの経過時間が保存される。
【００９５】
以上では鋼板速度ｖの１つのデータで更新処理を行う例を示したが、熱間圧延機１５０から受信した一連の鋼板速度のデータに平均処理、ｌｏｗ−ｐａｓｓ  ｆｉｌｔｅｒ処理、内挿処理などを加えて得た値を鋼板速度ｖとしても良い。
【００９６】
また、鋼板速度ｖの時間変化が小さい場合は、ＰＴ＝Ｘ／ｖと近似しても良い。なお、Ｘにはｘ［０］がないため、ｐｔ［０］＝０とする。
【００９７】
図９に、冷却制御グループ分割部７０が行う冷却制御グループの分割処理（処理ステップＳ７０）の詳細を示す。先ず、上下の冷却ヘッダーに対応する区間までの経過時間である、ヘッダー経過時間ベクトルＨＴＴとＨＴＢを（９）式で求める（処理ステップＳ７１）。
【００９８】
【数９】
2020069523.tif 000011
【００９９】
ここで、上下の冷却ヘッダーに対応する区間までの経過時間である、ヘッダー経過時間ベクトルＨＴＴとＨＴＢは冷却制御グループ分割部７０の内部でのみ使われる局所データである。
【０１００】
次に、目標冷却密度決定部３０から入力された前記の期間分割ベクトルＴＤと、ヘッダー経過時間ベクトルＨＴＴおよびＨＴＢを用いて、上部冷却装置の冷却ヘッダーを上部ヘッダー制御グループに分割した上部ヘッダー制御グループ行列ＨＣＧＴと、また下部冷却装置の冷却ヘッダーを下部ヘッダー制御グループに分割した下部ヘッダー制御グループ行列ＨＣＧＢを作成する（処理ステップＳ７２）。具体的な例として、期間分割ベクトルＴＤ＝｛０，３，７，９｝の期間分割に対して、ある時点の上部ヘッダー経過時間ベクトルＨＴＴの要素の値が、ｈｔｔ［２４］≦３＜ｈｔｔ［２５］、ｈｔｔ［７２］≦７＜ｈｔｔ［７３］、ｈｔｔ［９６］≦９＜ｈｔｔ［９７］であったとすると、ＨＣＧＴ＝｛｛１，…，２４｝，｛２５，…，７２｝，｛７３，…，９６｝｝となる。期間分割ベクトルＴＤも、上下のヘッダー経過時間ベクトルＨＴＴとＨＴＢも、要素が昇順に並ぶように作成されているため、この分割処理は高速で実行できる。
【０１０１】
図１０に、スナップショット決定部８０で行われる冷却スナップショットパターンの決定処理（処理ステップＳ８０）の詳細を示す。
【０１０２】
スナップショット決定部８０は、先ず、ヘッダー優先順位行列２１を用いて、ヘッダー制御グループ行列ＨＣＧＴとＨＣＧＢの各行を優先順位の昇順に整列する（処理ステップＳ８１）。
【０１０３】
ＨＣＧＴ＝｛｛１，…，２４｝，｛２５，…，７２｝，｛７３，…，９６｝｝となった例を用いて詳しく説明する。板厚２．０ｍｍのＤＰ１鋼を圧延中で、ヘッダー優先順位行列２１が図１１に示す値を持つとする。
【０１０４】
具体的に、第１制御グループに属する１〜２４番目までの上ヘッダーの優先順位が｛１，６６，３４，６７，１８，６８，３５，１０，６９，３６，１９，７０，３７，６，７１，３８，２０，７２，３９，１１，７３，４０，２１，７４，４１｝であったら、ＨＣＧＴ行列の第１行｛１，…，２４｝を優先順位の昇順に整列して、｛１，１４，８，２０，５，１１，１７，２３，３，７，１０，１３，１６，１９，２２，２，４，６，９，１２，１５，１８，２１，２４｝に変更する。
【０１０５】
次に、目標冷却密度行列を用いて、各ヘッダー制御グループで開にする冷却ヘッダーを決定する（処理ステップＳ８２）。先ずは開にするヘッダーの数を決める。開の冷却ヘッダー１つで得られる冷却密度ＱＨは（１０）式で計算できる。
【０１０６】
【数１０】
2020069523.tif 000012
【０１０７】
ここで、ｑＷは冷却ヘッダーによる水冷時の熱流束（Ｗ／ｃｍ２）で、例えば（１）式で計算できる。また、ｐｌはライン方向のノズルピッチ（ｍ）、ｖは鋼板速度（ｍ／ｓ）を表す。
【０１０８】
冷却密度ＱＨの合計が該期間中の目標冷却密度になる開ヘッダーの数を求める。例えば、図６に示した後半中間部の第１期間の場合、目標冷却密度は−１９７Ｊ／ｃｍ２である。ｐｌ＝０．７ｍでかつｑＷ＝１２１Ｗ／ｃｍ２の冷却装置においてｖ＝１０ｍ／ｓの時、冷却密度ＱＨ＝８．４７Ｊ／ｃｍ２であるから、目標の−１９７Ｊ／ｃｍ２を得るために開にするヘッダーの数は１９７／８．４７≒２３個と決まる。ここで、「≒」は最も近い自然数への丸めを表す。次に、上記処理ステップＳ８１で整列されたヘッダー制御グループ行列ＨＣＧＴとＨＣＧＢの該当行から、優先度の高いヘッダーを決めた数だけ選択する。
【０１０９】
これまでの例を用いて、更に上部と下部のヘッダーを同数開く設定の場合、上部から｛１，１４，８，２０，５，１１，１７，２３，３，７，１０，１３｝番の１２個の冷却ヘッダーと、下部の｛１，１４，８，２０，５，１１，１７，２３，３，７，１０｝番の１１個の冷却ヘッダーを開にする。なお、上部と下部の開ヘッダー数はユーザが上位計算機１０を通じて入力しても良いし、または、目標冷却密度を更に上下別々にしても良い。何れも簡単に実現できる。
【０１１０】
以上の例に示した処理を上下の各冷却制御グループに対して行うことで、各ヘッダー制御グループで開にする冷却ヘッダーが決まる。決まった開冷却ヘッダーの番号を、上部と下部の開ヘッダー番号行列ＯＨＴとＯＨＢに、各々、保存する。上部と下部の開ヘッダー番号行列ＯＨＴとＯＨＢはスナップショット決定部８０の内部でのみ使われる局所データである。
【０１１１】
次に、上部と下部の開ヘッダー番号行列ＯＨＴとＯＨＢを用いて、上下の冷却スナップショットパターンについて、上部の冷却スナップショットパターンＣＳＰＴ＝｛ｃｓｐｔ［１］，…，ｃｓｐｔ［Ｍｔ］｝と下部の冷却スナップショットパターンＣＳＰＢ＝｛ｃｓｐｂ［１］，…，ｃｓｐｂ［Ｍｂ］｝を作成する（処理ステップＳ８３）。上部と下部の開ヘッダー番号行列ＯＨＴおよびＯＨＢに保存されたヘッダーに対応する要素を１に、その他の要素を０にすればよい。
【０１１２】
図１２と図１３を用いて、本発明による温度履歴制御により、ヘッダー制御グループが時間経過とともにどのように組み合わせ変更され、制御されていくかを説明する。
【０１１３】
まず図１２は、巻取機１５４の巻取速度の時間変化例を示しており、ヘッダエンドの巻取開始時点における速度Ｖｉｎｉからの昇速制御により一定時間内に定格速度Ｖｍａｘに到達させ、定速制御段階の実行後に、テールエンドが近づいた適宜の時刻からの減速制御を実行する。
【０１１４】
図１３は、本発明におけるヘッダーの組み合わせ処理内容を示す図である。図１３の下部には、左側の熱間圧延機１５２の出口から右側の巻取機１５４の入口に至る経路と、この間に配置された上下の複数のバンク１６４を示している。この間の経路長は例えば１００ｍであり、１２個のバンク１６４が均等距離に配列されているものとする。なおそれぞれのバンク１６４は、複数の冷却ヘッダー１６３（図１の例では各３個）を含んで構成されている。
【０１１５】
図１３の上部には、図１２の昇速制御段階における２つの時刻ｔ１、ｔ２と、図１２の定速制御段階における１つの時刻ｔ３と、減速制御段階における２つの時刻ｔ４、ｔ５におけるバンク１６４、従って冷却ヘッダー１６３のグルーピング範囲を示している。
【０１１６】
この図によれば、左側の熱間圧延機１５２の出口から、上部ヘッダー制御グループＴＧと下部ヘッダー制御グループＢＧによるグループが順次グループ化されている。この場合の制御グループは、ＴＧ１とＢＧ１による制御グループ１と、ＴＧ２とＢＧ２による制御グループ２と、ＴＧ３とＢＧ３による制御グループ３と、ＴＧ４とＢＧ４による制御グループ４とに分かれている。かつ時刻ｔ１からｔ３によれば巻取速度が速くなるほど、制御グループ１と制御グループ２と制御グループ３に属する冷却ヘッダー１６３の数が増加するようにされている。逆に時刻ｔ３からｔ５によれば巻取速度が遅くなるほど、制御グループ１と制御グループ２と制御グループ３に属する冷却ヘッダー１６３の数が減少するようにされている。
【０１１７】
ここでは、制御グループ１に属する冷却ヘッダー１６３により図６の期間ｔｄ［１］における温度制御を実行し、制御グループ２に属する冷却ヘッダー１６３により図６の期間ｔｄ［２］における温度制御を実行し、制御グループ３に属する冷却ヘッダー１６３により図６の期間ｔｄ［３］における温度制御を実行している。つまり、巻取速度に応じて増減する冷却ヘッダー１６３群により、制御グループ１では圧延材のｈｅａｄ、ｍｉｄｄｌｅ、ｔａｉｌに対していずれも同じ目標冷却密度行列である−１９７（Ｊ／ｃｍ２）による制御を実施し、制御グループ２では圧延材のｈｅａｄ、ｍｉｄｄｌｅ、ｔａｉｌに対していずれも同じ目標冷却密度行列である−８３（Ｊ／ｃｍ２）による制御を実施し、制御グループ３では圧延材のｈｅａｄ、ｍｉｄｄｌｅ、ｔａｉｌに対して目標冷却密度行列として−２２１、−３００、−２２１（Ｊ／ｃｍ２）となる制御を実施する。なお制御グループ４に属する冷却ヘッダー１６３は、圧延材の温度制御（低温化、または保持のための温度制御）には貢献せず、制御グループ３あるいは制御グループ２に分類されて初めて温度制御の対象とされる。
【０１１８】
かくして、本発明によれば、熱間圧延機の仕上げ出側から巻取機の間で圧延材の温度が目標温度履歴に一致するように冷却装置を制御する圧延材の冷却制御方法であって、目標温度履歴に基づき冷却装置内の冷却ヘッダーを、冷却装置の各動作時刻に複数の制御グループに可変に分割して、分割された制御グループ毎に目標温度履歴の中で該制御グループに対応する時間帯の温度履歴を達成する冷却ヘッダーの開閉パターンを決定するようにしたものである。
【０１１９】
本実施例は、以上に示した冷却制御装置の構成および処理を用いることで、温度履歴を制御目標とする鋼板の冷却制御において、冷却パターンの計算負荷を増やすことなく鋼板速度が変化する加速圧延においても冷却制御を高精度に行うことを可能とし、更に、圧延中に冷却ヘッダーの開閉を同時に決定することを可能とした。
【符号の説明】
【０１２０】
１０：上位計算機
２０：冷却制御装置
２１：ヘッダー優先順位行列
３０：目標冷却密度決定部
４０：プリセット制御部
６０：経過時間分布更新部
７０：冷却制御グループ分割部
８０：スナップショット決定部
９０：スナップショット出力部
１５０：熱間圧延設備
１５１：鋼板
１５２：熱間圧延機
１５３：ミル
１５４：巻取機
１６０：冷却装置
１６１：上部冷却装置
１６２：下部冷却装置
１６３：冷却ヘッダー
１６４：バンク
１７０：仕上げ出口温度計
１７１：中間温度計
１７２：巻取り温度計
【図１】
2020069523.tif 000013
【図２】
2020069523.tif 000014
【図３】
2020069523.tif 000015
【図４】
2020069523.tif 000016
【図５】
2020069523.tif 000017
【図６】
2020069523.tif 000018
【図７】
2020069523.tif 000019
【図８】
2020069523.tif 000020
【図９】
2020069523.tif 000021
【図１０】
2020069523.tif 000022
【図１１】
2020069523.tif 000023
【図１２】
2020069523.tif 000024
【図１３】
2020069523.tif 000025