(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧延スタンドをタンデムに配置した熱間仕上圧延機により圧延される圧延材について、
前記圧延機出側の圧延材温度を目標値に制御する熱間仕上圧延機の温度制御装置において、前記圧延スタンドのスタンド間のうち、複数のスタンド間の夫々に設けられ、かつ前記圧延材に対して冷却水を噴射するとともに、その冷却水噴射量を調整し得る複数の圧延材冷却手段と、前記目標値を得るために前記複数の圧延材冷却手段のうち少なくとも１つの圧延材冷却手段を使用する制御について、
予め設定された圧延材毎の圧延速度パターンに基づき、前記圧延機入側における圧延材長手方向の複数位置各々に対する前記少なくとも１つの圧延材冷却手段の冷却水流量ＱISCjを、（６）式に基づき演算するＦＦ制御用流量演算手段と、
前記圧延材の圧延中に、圧延材長手方向の前記複数位置の各々をＦＦ制御点として追跡し、各ＦＦ制御点が前記圧延機を通過する間に、前記ＦＦ制御用流量演算手段で演算された冷却水流量により冷却されるように、前記圧延材冷却手段の流量を操作するＦＦ制御用流量制御手段と、
前記圧延機の出側における圧延材温度の実績値と前記目標値との偏差を少なくするように、前記複数の圧延材冷却手段のうち１以上の圧延材冷却手段の流量修正量を演算するとともに、前記１以上の圧延材冷却手段の流量をフィードバック制御により修正するＦＢ制御手段とを備えたことを特徴とする熱間仕上圧延機の温度制御装置。
【数１】
0003657750.tif 000009
ここで、αFj ：等価熱伝達係数で、前記各スタンド間に設置した前記各圧延材冷却手段が噴射する冷却水の流量の関数。
ｈF ：前記圧延機の出側板厚。    
ＴFEj：前記圧延機入側の前記圧延材の平均温度。      
ＴFDAIM：前記圧延機の出側目標温度。
ＱFSB：スケールブレーカ流量で前記熱間仕上圧延機の手前で、前記圧延材の入側に設けられ、高圧の水を前記圧延材の上下面に噴射し、前記圧延材の表面に発生したスケールを除去するスケールブレーカの流量。
【請求項２】
ＦＦ制御用流量制御手段の制御対象である前記少なくとも１つの圧延材冷却手段は、前記複数の圧延材冷却手段のうち前記圧延機の入側に近いものから順に充当して該当数ほど使用することを特徴とする請求項１記載の熱間仕上圧延機の温度制御装置。
【請求項３】
ＦＢ制御手段の制御対象である前記１以上の圧延材冷却手段は、前記複数の圧延材冷却手段のうち前記圧延機の出側に近いものから順に充当して該当数ほど使用することを特徴とする請求項１又は２記載の熱間仕上圧延機の温度制御装置。
【請求項４】
前記ＦＢ制御手段は、前記１以上の圧延材冷却手段のうち、圧延開始時は前記圧延機の出側に最も近い圧延材冷却手段のみを操作対象とし、前記目標値を得るのに当該圧延材冷却手段のみでは流量修正量が不足する場合には、前記圧延機出側に近い圧延材冷却手段から順にその操作対象に加えていくことを特徴とする請求項３記載の熱間仕上圧延機の温度制御装置。
【請求項５】
前記ＦＢ制御手段は、前記１以上の圧延材冷却手段すべてが圧延材冷却手段の流量上限値もしくは下限値に達した場合に、前記目標値が得られるように前記熱間仕上圧延機の圧延速度を修正することを特徴とする請求項１乃至４のうち何れか１項記載の熱間仕上圧延機の温度制御装置。
【請求項６】
複数の圧延スタンドをタンデムに配置した熱間仕上圧延機により圧延される圧延材について前記圧延機出側の圧延材温度を目標値に制御し、また、前記目標値を得るために、前記圧延機における複数の圧延スタンドのスタンド間のうち、複数のスタンド間の夫々に設けられ、かつ前記圧延材に対して冷却水を噴射するとともに、その冷却水噴射量を調整し得る複数の圧延材冷却手段を制御する熱間仕上圧延機の温度制御装置の制御プログラムであって、
前記複数の圧延材冷却手段のうち少なくとも１つの圧延材冷却手段を使用する制御について、予め設定された圧延材毎の圧延速度パターンに基づき、前記圧延機入側における圧延材長手方向の複数位置各々に対する前記少なくとも１つの圧延材冷却手段の冷却水流量ＱISCjを、（７）式に基づき演算するＦＦ制御用流量演算機能と、
前記圧延材の圧延中に、圧延材長手方向の前記複数位置の各々をＦＦ制御点として追跡し、各ＦＦ制御点が前記圧延機を通過する間に、前記ＦＦ制御用流量演算機能で演算された冷却水流量により冷却されるように、前記圧延材冷却手段の流量を操作するＦＦ制御用流量制御機能と、
前記圧延機の出側における圧延材温度の実績値と前記目標値との偏差を少なくするように、前記複数の圧延材冷却手段のうち１以上の圧延材冷却手段の流量修正量を演算するとともに、前記１以上の圧延材冷却手段の流量をフィードバック制御により修正するＦＢ制御機能とを有する制御プログラムを記録し、熱間仕上圧延機の温度制御装置に読み取り可能な記録媒体。
【数２】
0003657750.tif 000010
ここで、αFj ：等価熱伝達係数で、前記各スタンド間に設置した前記各圧延材冷却手段が噴射する冷却水の流量の関数。
ｈF ：前記圧延機の出側板厚。    
ＴFEj：前記圧延機入側の前記圧延材の平均温度。      
ＴFDAIM：前記圧延機の出側目標温度。
ＱFSB：スケールブレーカ流量で前記熱間仕上圧延機の手前で、前記圧延材の入側に設けられ、高圧の水を前記圧延材の上下面に噴射し、前記圧延材の表面に発生したスケールを除去するスケールブレーカの流量。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の圧延スタンドを連続配置し、加熱された鋼板等をこれらの圧延スタンドで順次圧延する熱間仕上圧延機（以下単に熱間圧延機とも言う）の温度制御装置に係り、特に、この熱間圧延機の出側の圧延材温度を目標値に制御する熱間仕上圧延機の温度制御装置及び記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加熱された圧延材を圧延する圧延機、例えば鋼板を圧延する熱間圧延機では、圧延製品の材質および寸法精度を向上させるうえで圧延機出側の圧延材温度を目標値に制御することが非常に重要である。
【０００３】
圧延機出側の圧延材温度を制御するために、従来から以下の方法が提案されている。
その１つは、圧延材の長手方向の温度低下、すなわちサーマルランダウンを補償し圧延機出側の圧延材温度を一定にするべく圧延機速度を増大させるいわゆるズーミング技術である。これは熱間圧延機内での圧延材の温度降下量は、圧延材が熱間圧延機を通過する時間にほぼ比例する関係を利用した技術である。しかし、近年では生産性の向上を目的により高い加速率で熱間圧延機を加速する操業が行われており、これによる圧延機出側の圧延材温度の変化を制御する他の手段が必要になってきている。
【０００４】
他の技術としては、特願平７−４７４９１号に記載されるようにスタンド間に圧延材を冷却する冷却装置を設け、この圧延材冷却装置の噴射数を調整することにより圧延機出側での圧延材温度を制御する方法がある。しかしスタンド間に設置できる冷却装置の数は限られており、冷却能力を上げようとすると、１つの冷却装置を噴射あるいは停止したことによる圧延材温度の変化量が大きくなり、精度の良い温度制御は不可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、たとえ高い加速率で圧延材を加速する操業を行う場合にあっても、熱間圧延機のスタンド間の限られた空間に設置可能でかつ圧延材温度を高精度に制御できる手段が要求されている。
【０００６】
本発明は、このような実情を考慮してなされたもので、急加減速圧延においても圧延機出側の圧延材温度を目標値に制御すると共に、圧延材の全長に亘って高精度の温度制御をすることができる熱間仕上圧延機の温度制御装置及び記録媒体を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に対応する発明は、複数の圧延スタンドをタンデムに配置した熱間仕上圧延機により圧延される圧延材について、前記圧延機出側の圧延材温度を目標値に制御する熱間仕上圧延機の温度制御装置において、前記圧延スタンドのスタンド間のうち、複数のスタンド間の夫々に設けられ、かつ前記圧延材に対して冷却水を噴射するとともに、その冷却水噴射量を調整し得る複数の圧延材冷却手段と、前記目標値を得るために前記複数の圧延材冷却手段のうち少なくとも１つの圧延材冷却手段を使用する制御について、予め設定された圧延材毎の圧延速度パターンに基づき、前記圧延機入側における圧延材長手方向の複数位置各々に対する前記少なくとも１つの圧延材冷却手段の冷却水流量ＱISCjを、（８）式に基づき演算するＦＦ制御用流量演算手段と、前記圧延材の圧延中に、圧延材長手方向の前記複数位置の各々をＦＦ制御点として追跡し、各ＦＦ制御点が前記圧延機を通過する間に、前記ＦＦ制御用流量演算手段で演算された冷却水流量により冷却されるように、前記圧延材冷却手段の流量を操作するＦＦ制御用流量制御手段と、前記圧延機の出側における圧延材温度の実績値と前記目標値との偏差を少なくするように、前記複数の圧延材冷却手段のうち１以上の圧延材冷却手段の流量修正量を演算するとともに、前記１以上の圧延材冷却手段の流量をフィードバック制御により修正するＦＢ制御手段とを備えたことを特徴とする熱間仕上圧延機の温度制御装置である。
【数３】
0003657750.tif 000002
ここで、αFj ：等価熱伝達係数で、前記各スタンド間に設置した前記各圧延材冷却手段が噴射する冷却水の流量の関数。
ｈF ：前記圧延機の出側板厚。    
ＴFEj：前記圧延機入側の前記圧延材の平均温度。      
ＴFDAIM：前記圧延機の出側目標温度。
ＱFSB：スケールブレーカ流量で前記熱間仕上圧延機の手前で、前記圧延材の入側に設けられ、高圧の水を前記圧延材の上下面に噴射し、前記圧延材の表面に発生したスケールを除去するスケールブレーカの流量。
【０００８】
本発明においてはまず、ＦＦ制御用流量制御手段により、各ＦＦ制御点が圧延機を通過する間に、ＦＦ制御用流量演算手段で演算された冷却水流量により冷却されるよう圧延材冷却手段の流量が操作される。これにより、圧延材温度の目標値が得られる。ここで、ＦＦ制御用流量演算手段は、予め設定された圧延材毎の圧延速度パターンに基づき冷却水流量を決定する。
【０００９】
しかしながら、ＦＦ制御用流量制御手段によるいわゆるフィードフォワード制御（以下、ＦＦ制御ともいう）であるので、完全に目標値が得られるとは限らない。
【００１０】
そこで、本発明では、フィードバック制御を行うＦＢ制御手段により、圧延材温度の実績値と目標値との偏差を少なくするように、１以上の圧延材冷却手段の流量が修正される。
【００１１】
これにより、急加減速圧延においても圧延機出側の圧延材温度を目標値に制御すると共に、圧延材の全長に亘って高精度の温度制御をすることができる。
次に、請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する発明において、ＦＦ制御用流量制御手段の制御対象である少なくとも１つの圧延材冷却手段は、複数の圧延材冷却手段のうち圧延機の入側に近いものから順に充当して該当数ほど使用する熱間仕上圧延機の温度制御装置である。
【００１２】
本発明においては、複数の圧延材冷却手段のうち圧延機の入側に近いものから順にＦＦ制御用流量制御手段の制御対象として充当するので、効果的なＦＦ制御を実現することができる。
【００１３】
また、請求項３に対応する発明は、請求項１又は２に対応する発明において、ＦＢ制御手段の制御対象である１以上の圧延材冷却手段は、複数の圧延材冷却手段のうち圧延機の出側に近いものから順に充当して該当数ほど使用する熱間仕上圧延機の温度制御装置である。
【００１４】
本発明においては、複数の圧延材冷却手段のうち圧延機の出側に近いものから順にＦＢ制御手段の制御対象として充当するので、高応答なフィードバック制御（ＦＢ制御）を実現することができる。
【００１５】
さらに、請求項４に対応する発明は、請求項３に対応する発明において、ＦＢ制御手段は、１以上の圧延材冷却手段のうち、圧延開始時は前記圧延機の出側に最も近い圧延材冷却手段のみを操作対象とし、目標値を得るのに当該圧延材冷却手段のみでは流量修正量が不足する場合には、圧延機出側に近い圧延材冷却手段から順にその操作対象に加えていく熱間仕上圧延機の温度制御装置である。
【００１６】
本発明においては、請求項３に対応する発明と同様な作用効果が得られる他、より効率的かつ高応答なフィードバック制御（ＦＢ制御）を実現することができる。
【００１７】
一方、請求項５に対応する発明は、請求項１〜４に対応する発明において、ＦＢ制御手段は、１以上の圧延材冷却手段すべてが圧延材冷却手段の流量上限値もしくは下限値に達した場合に、目標値が得られるように熱間仕上圧延機の圧延速度を修正する熱間仕上圧延機の温度制御装置である。
【００１８】
本発明においては、請求項１〜４に対応する発明と同様な作用効果が得られる他、ＦＢ制御の対象となる圧延材冷却手段の全流量修正量では、圧延材の温度目標値を得られないような場合でも、圧延速度の修正によりさらに温度制御可能幅を大きくすることができ、当該目標値を得ることができる。
【００１９】
また、請求項６に対応する発明は、複数の圧延スタンドをタンデムに配置した熱間仕上圧延機により圧延される圧延材について前記圧延機出側の圧延材温度を目標値に制御し、また、前記目標値を得るために、前記圧延機における複数の圧延スタンドのスタンド間のうち、複数のスタンド間の夫々に設けられ、かつ前記圧延材に対して冷却水を噴射するとともに、その冷却水噴射量を調整し得る複数の圧延材冷却手段を制御する熱間仕上圧延機の温度制御装置の制御プログラムであって、前記複数の圧延材冷却手段のうち少なくとも１つの圧延材冷却手段を使用する制御について、予め設定された圧延材毎の圧延速度パターンに基づき、前記圧延機入側における圧延材長手方向の複数位置各々に対する前記少なくとも１つの圧延材冷却手段の冷却水流量ＱISCjを、（９）式に基づき演算するＦＦ制御用流量演算機能と、前記圧延材の圧延中に、圧延材長手方向の前記複数位置の各々をＦＦ制御点として追跡し、各ＦＦ制御点が前記圧延機を通過する間に、前記ＦＦ制御用流量演算機能で演算された冷却水流量により冷却されるように、前記圧延材冷却手段の流量を操作するＦＦ制御用流量制御機能と、前記圧延機の出側における圧延材温度の実績値と前記目標値との偏差を少なくするように、前記複数の圧延材冷却手段のうち１以上の圧延材冷却手段の流量修正量を演算するとともに、前記１以上の圧延材冷却手段の流量をフィードバック制御により修正するＦＢ制御機能とを有する制御プログラムを記録し、熱間仕上圧延機の温度制御装置に読み取り可能な記録媒体である。
【数４】
0003657750.tif 000003
ここで、αFj ：等価熱伝達係数で、前記各スタンド間に設置した前記各圧延材冷却手段が噴射する冷却水の流量の関数。
ｈF ：前記圧延機の出側板厚。    
ＴFEj：前記圧延機入側の前記圧延材の平均温度。      
ＴFDAIM：前記圧延機の出側目標温度。
ＱFSB：スケールブレーカ流量で前記熱間仕上圧延機の手前で、前記圧延材の入側に設けられ、高圧の水を前記圧延材の上下面に噴射し、前記圧延材の表面に発生したスケールを除去するスケールブレーカの流量。
本発明においては、請求項１に対応する発明と同様な作用効果を奏する熱間仕上圧延機の温度制御装置の動作に必要な記録媒体を提供することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
（発明の第１の実施の形態）
まず、本実施形態の熱間仕上圧延機の温度制御装置を適用する熱間仕上圧延機について説明する。
【００２１】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る温度制御装置の制御対象となる熱間仕上圧延機の構成例を示す図である。
この熱間仕上圧延機は、６スタンドで構成されており、各圧延スタンド１〜６（Ｆ１〜Ｆ６）により、圧延材７を圧延するようになっている。また、スケールブレーカ８が圧延スタンド６の手前，圧延材７入側に設けられ、このスケールブレーカ８は高圧の水を圧延材７の上下面に噴射し、圧延材７の表面に発生したスケールを除去する。
【００２２】
圧延スタンド１，２間、２，３間、．．、５，６間には、それぞれ圧延材冷却装置９ａ，９ｂ、１０ａ，１０ｂ、．．、１３ａ，１３ｂが設けられている。圧延材冷却装置９ａ〜１３ａは、圧延材７の上面から冷却水を噴射し、また圧延材冷却装置９ｂ〜１３ｂは、圧延材７の下面から冷却水を噴射し、圧延材を冷却する。
【００２３】
圧延材冷却装置９ａ〜１３ａ及び９ｂ〜１３ｂには配管を介してそれぞれ流量制御装置１４ａ〜１８ａ及び１４ｂ〜１８ｂが接続されてる。流量制御装置１４ａ〜１８ａ、１４ｂ〜１８ｂは、その対応する圧延材冷却装置９ａ〜１３ａ、９ｂ〜１３ｂが噴射する冷却水の流量を制御する。
【００２４】
また、スケールブレーカ８の入側に温度計１９（ＦＥＴ）、圧延スタンド６の出側に温度計２０（ＦＤＴ）が設けられている。温度計１９は、熱間仕上圧延機の入側における圧延材温度を検出する。一方、温度計２０は、熱間仕上圧延機出側における圧延材温度を検出する。
【００２５】
このように構成される熱間仕上圧延機においては、次のような要因により圧延材の温度が変化する。
すなわち、熱間仕上圧延機の入側から出側の間における圧延材の温度変化としては、スケールブレーカ８による温度降下、大気への熱伝達による温度降下、圧延スタンド１〜６のルーロバイト内における温度変化、それにスタンド間に設けた圧延材冷却装置９ａ，９ｂ〜１３ａ，１３ｂによる温度降下がある。これらの温度変化量の計算方法については、文献等で数多く報告されている。そして発明者らの得た知見によれば、図１における温度計１９の直下における圧延材７の厚み方向の平均温度ＴFEと、温度計２０の直下における圧延材７の厚み方向の平均温度ＴFDとの関係は、圧延材７の鋼種を特定した場合（１）式で表される。
【００２６】
【数１】
0003657750.tif 000004
【００２７】
【数２】
0003657750.tif 000005
【００２８】
ここで、
ＴW   ：冷却水温度
αF   ：等価熱伝達係数
ｈF   ：熱間仕上圧延機の出側板厚
Ｌ    ：ＦＥＴ〜ＦＤＴ間距離
φ    ：比熱
ρ    ：密度
Ｖn   ：最終スタンドロール速度
ＱFSB ：スケールブレーカ流量
ＱISC ：圧延材冷却装置の流量
ｉ    ：圧延材冷却装置のＮｏ．
等価熱伝達係数αF は、（２）式に示すようにスタンド間に設置した圧延材冷却装置９ａ，９ｂ〜１３ａ，１３ｂが噴射する冷却水の流量の関数であり、この流量を操作することによって、熱間仕上圧延機の出側における圧延材温度を制御できる。すなわち、圧延材冷却装置による圧延材温度の降下量は、圧延材冷却装置９ａ，９ｂ〜１３ａ，１３ｂの流量の０．５〜０．８乗に比例することが確認されている。
【００２９】
次に熱間仕上圧延機の出側における圧延材温度は大きく２つの要因で変化する。
その１つは、熱間仕上圧延機の入側における圧延材温度の変化である。
【００３０】
図２は圧延材の長手方向の代表的な温度パターンを模式的に示す図である。
この変化は圧延材７が熱間仕上圧延機に到達するまでの操業で発生するものでる。加熱炉で発生するスキッドマークと呼ばれる温度変化、仕上圧延の前段である粗圧延工程での温度変化、およびサーマルランダウンと呼ばれる圧延材長手方向の温度低下等がその変化要因となる。
【００３１】
２つめは、熱間仕上圧延機の速度の変更による温度変化である。先述のように生産性を挙げる目的から、図３に示すように圧延材を通板したあと増速し、圧延材尾端部が仕上圧延機を抜ける前に減速する圧延が通常行われる。
【００３２】
図３は熱間仕上圧延機の速度パターンの一例を示す図である。
上記した（１）式に示すように、圧延速度が上昇すると出側温度は上がることになる。
【００３３】
本発明ではこのような熱間仕上圧延機の出側における圧延材温度の変化要因を考慮し、圧延材冷却装置９ａ，９ｂ〜１３ａ，１３ｂの冷却水流量および圧延速度を操作することにより、出側温度を目標値に制御する。
【００３４】
このために本実施形態の熱間圧延機の温度制御装置が圧延材各ポイントに対応してどのように冷却水流量等を制御するかについて図４を用いて概略的に説明する。
【００３５】
図４は熱間圧延機の入側における圧延材長手方向の本実施形態の温度制御装置による制御ポイントを示す図である。
すなわち本実施形態の温度制御装置では、図４に示す圧延材先端部のＡ点以降の全長に亘って制御を行う。
【００３６】
本実施形態の温度制御装置は、熱間仕上圧延機の速度パターン及び圧延材先端部（図４のＡ点）の出側温度が目標値に一致するよう通板時の各圧延材冷却装置の冷却水の初期設定値を決定する部分と、図４のＡ点以降の圧延材長手方向に対し、出側温度が目標値になるよう制御する部分から構成される。
【００３７】
これらの圧延材長手方向の制御部分は、フィードフォワード制御とフィードバック制御からなっている。更に、本発明の特徴はＦＦ制御は最上流から複数の圧延材冷却装置を操作端とし、ＦＢ制御は最下流から複数の圧延材冷却装置を操作端とすることにある。
【００３８】
次に、この温度制御装置の具体的な構成について、図５を用いて説明する。
図５は本発明の第１の実施の形態に係る熱間仕上圧延機の温度制御装置の一例を示す構成図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００３９】
図５に示す熱間仕上圧延機の温度制御装置は、圧延機設定部２１と、ＦＦ制御用流量演算部２２と、ＦＦ制御用流量制御部２３と、ＦＢ制御部２４とを備え、温度計１９、２０からの温度情報及び設定情報に基づき、流量制御装置１４ａ，１４ｂ〜１８ａ，１８ｂを制御し圧延材の温度制御を行うようになっている。
【００４０】
本実施形態では、ＦＦ制御用流量制御部２３によるＦＦ制御は圧延材冷却装置９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂを操作端とし、ＦＢ制御部２４によるＦＢ制御は圧延材冷却装置１３ａ，１３ｂ，１２ａ，１２ｂ，１１ａ，１１ｂを操作端としている。
【００４１】
圧延材７が搬送され圧延機入側温度計１９に到達すると、温度計１９の検出値は圧延機設定部２１とＦＦ制御用流量演算部２２へ送られる。
圧延機設定部２１は、図４に示した圧延材先端部Ａ点が圧延機入側温度計１９の真下に到達したタイミングで温度計１９の出力値を入力し、熱間仕上圧延機の速度パターンと圧延材冷却装置９ａ，９ｂ〜１３ａ，１３ｂの冷却水流量の初期設定値を決定するとともに、圧延材冷却装置９ａ，９ｂ〜１３ａ，１３ｂへの初期設定値を流量制御装置１４ａ，１４ｂ〜１８ａ，１８ｂに対して設定しさらに速度パターンを設定する。
【００４２】
ここで、速度パターンの設定は、圧延スタンド１〜６を駆動する電動機の速度基準を発生する圧延機速度主幹部（図示せず）に対して行われる。この圧延機速度主幹部は、設定された速度パターンに従い、各圧延スタンド１〜６を駆動する電動機の速度制御装置に対し所定の速度基準を出力する。
【００４３】
なお、通板前に圧延機設定部２１より設定された各圧延材冷却装置の流量および通板速度は、図４に示す圧延材先端部のＡ点が圧延機出側温度計２０の直下に到達した時に、目標温度となるように考慮された設定値である。
【００４４】
圧延機設定部２１は、設定した速度パターンをＦＦ制御用流量演算部２２にも出力する。
ＦＦ制御用流量演算部２２は、圧延機入側温度計１９の検出値を入力する。またＦＦ制御用流量演算部２２は、図４の各ＦＦ制御点ｊが温度計１９の直下に到達したタイミングで温度計１９の検出温度を入力し、後述する（４）式及び（５）式で各ＦＦ制御点ｊに対する圧延材冷却装置の流量を決定しＦＦ制御用流量制御部２３へ出力する。
【００４５】
ＦＦ制御用流量制御部２３は、各ＦＦ制御点ｊの位置をトラッキングし、ＦＦ制御点ｊがＦＦ制御用の操作端である圧延材冷却装置９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂを通過する際、ＦＦ制御用流量演算部２２で決定された流量が圧延材７に噴射されるよう、その流量設定値を各流量制御装置１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂへ出力する。
【００４６】
一方、圧延機出側の温度計２０で検出された圧延材７の温度は、圧延機設定部２１で設定される圧延機出側目標温度と比較され、ＦＢ制御部２４にてその偏差が取られる。あるいは偏差算出後、当該偏差がＦＢ制御部２４に送られる。
【００４７】
ＦＢ制御部２４は、出側温度偏差をゼロにすべく、ＦＢ制御の操作端である圧延材冷却装置１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂの流量操作量を演算し、その演算結果を各流量制御装置１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂへ出力する。
【００４８】
図６は本実施形態の熱間仕上圧延機の温度制御装置におけるＦＢ制御部の構成例を示すブロック図である。
ＦＢ制御部２４は、圧延機設定部２１より設定された圧延機出側目標温度ＴFDAIM と、圧延機出側温度計２０で検出された実績出側温度ＴFDACT とに基づいて流量操作量を演算し流量制御装置へ出力する。
【００４９】
すなわちＦＢ制御部２４は、ＴFDAIM とＴFDACT の差を演算器４１にて演算し、その出力をスイッチ２５，２６，２７を介して比例・積分制御器２８，２９，３０へ送り、さらに比例・積分制御器２８，２９，３０での演算結果をそれぞれ流量制御装置１６ａ及び１６ｂ，１７ａ及び１７ｂ，１８ａ及び１８ｂへ出力する。
【００５０】
また、ＦＢ制御部２４には、操作端選択部３１が設けられている。この操作端選択部３１は、圧延材冷却装置の流量実績値ＱISCia ACT ，ＱISCib ACT （ｉ＝３〜５）に基づき、圧延機出側に近い圧延材冷却装置を優先して使用するようにスイッチ２５，２６，２７を開閉制御するようになっている。
【００５１】
比例・積分器２８は、圧延スタンド５出側の圧延材冷却装置１３ａ，１３ｂの流量操作量を演算し、流量制御装置１８ａ，１８ｂへ出力する。流量制御装置１８ａ，１８ｂは、圧延機設定部２１より設定された流量ＱISC5a SET ，ＱISC5b SET との和を流量の基準値とし、圧延材冷却装置１８ａ，１８ｂの流量を制御する。
【００５２】
同様に比例・積分制御器２９，３０は、それぞれ圧延スタンド４、圧延スタンド３の出側の圧延材冷却装置１２ａ，１２ｂ，１１ａ，１１ｂの流量操作量を演算し、対応する流量制御装置１７ａ，１７ｂ，１６ａ，１６ｂに出力する。ここで、圧延スタンド４，３出側の圧延材冷却装置１２ａ，１２ｂ，１１ａ，１１ｂはＦＦ制御用の操作端でもある。従って、ＱISC4a SET ，ＱISC4b SET ，ＱISC3a SET ，ＱISC3b SET は圧延機設定部２１の設定値もしくはＦＦ制御用流量制御部２３の設定値であり、流量制御装置１７ａ，１７ｂ，１６ａ，１６ｂは、比例・積分制御器２９，３０の出力とこれらの設定値との和を流量の基準値として制御する。
【００５３】
次に、以上のように構成された本発明の実施の形態に係る熱間仕上圧延機の温度制御装置の作用について説明する。
まず、図３に示す圧延速度のパターンは、圧延材毎にその圧延材を通板する前に決定され、圧延機設定部２１により設定される。圧延速度パターンの決定はどの熱間圧延機においても行われ、それ自体は公知の技術である。しかし本実施形態では、上述したように、圧延機設定部２１により速度パターンの決定と共に、圧延材先端部Ａ点の熱間圧延機出側温度が目標温度になるよう、通板速度と圧延材冷却装置の冷却水流量が決定される。
【００５４】
ここで通板速度ＶnTは、図４のＡ点が図１に示す熱間圧延機出側温度計２０の直下に達した時点で、目標の出側温度となるように決定される。この通板速度ＶnTは、（１）式を変形した（３）式で演算される。
【００５５】
【数３】
0003657750.tif 000006
【００５６】
ここで、ＴFDAIM は出側温度の目標値である。また（３）式におけるＴFEは図４のＡ点の熱間圧延機入側における（つまり図１の温度計１９の位置）厚み方向の平均温度である。また（３）式における等価熱伝達係数αF は（２）式で演算されるが、このときの各圧延材冷却装置の冷却水流量が予め決定される。これは速度パターンに関係しており、例えば加速率が高い場合にはＦＦ制御の操作端として用いられる圧延材冷却装置の流量は低く設定される。またＦＢ制御の操作端として使用される圧延材冷却装置の流量は、制御範囲を考慮し、ほぼ中間の流量が設定される。
【００５７】
次に圧延速度ＶnRは圧延スタンド駆動用電動機のパワーや回転数などの制約とともに、圧延材冷却装置の冷却能力も考慮し決定され、加減速率や尻抜け速度は通常予め定めた設定テーブルから索引される。
【００５８】
次に、図４に示す各制御点ｊに沿って、圧延材７に対するＡ点以降の制御について説明する。
図４においてｊ（＝１〜ｍ）はＦＦ制御の制御点である。すなわち本発明では、熱間圧延機の入側における圧延材７の長手方向に対して複数のＦＦ制御点を設定し、これらのＦＦ制御点が熱間圧延機の出側に達した際に目標の出側温度が達成できるようＦＦ制御の操作端である圧延材冷却装置の流量を決定し操作する。
【００５９】
ＦＦ制御点ｊの熱間圧延機入側平均温度をＴFEj とすると、ｊ点の出側温度が目標温度ＴFDAIM となるための等価熱伝達係数αFjは、（１）式を変形した（４）式で算出できる。
【００６０】
【数４】
0003657750.tif 000007
ここでＶFFj は、ｊ点が熱間圧延機の入側から出側まで移動する間の平均速度であり、前記圧延速度パターンから算出できる。
（４）式で得られた等価熱伝達係数αFjを実現する圧延材冷却装置の流量ＱISCji は、（２）式を変形した（５）式で算出される。
【００６１】
【数５】
0003657750.tif 000008
【００６２】
ここではＦＦ制御用の操作端は圧延材冷却装置９ａ，９ｂ〜１２ａ，１２ｂであるので、（５）式で得られたＱISCji を達成するように予め定めたルール，例えば全圧延材冷却装置の流量が等しくなるようなルールで、ＦＦ制御用流量演算部２２において各圧延材冷却装置の流量が決定される。
【００６３】
このように全てのＦＦ制御点に対して圧延材冷却装置の流量が決定され、ＦＦ制御用流量制御部２３に入力される。さらに、そのＦＦ制御用流量制御部２３により、ＦＦ制御点が各圧延材冷却装置を通過する際に、決定した流量の冷却水が噴射されるよう該当する各流量制御装置１４ａ，１４ｂ〜１７ａ，１７ｂに流量設定値が出力される。そして、各流量制御装置１４ａ，１４ｂ〜１７ａ，１７ｂにより上記冷却がなされるように各圧延材冷却装置９ａ，９ｂ〜１２ａ，１２ｂが操作される。
【００６４】
次にＦＢ制御について説明する。
圧延機出側の温度計２０で検出された圧延材７の温度と圧延機出側目標温度との偏差をもとにＦＢ制御部２４により制御演算が行われる。
【００６５】
すなわちＦＢ制御部２４によりＦＢ制御用の操作端である圧延材冷却装置の流量が操作され、前記偏差が低減される。このＦＢ制御の応答性からすると、操作端としては熱間圧延機の出側に近い方が有利である。そこで本実施形態では、最下流から複数の圧延材冷却装置１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂをＦＢ制御用の操作端とし、ＦＢ制御部２４からの制御演算結果が各流量制御装置１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂへ出力される。
【００６６】
まず、図６に示す操作端選択部３１には出側温度偏差とＦＢ制御用の操作端である圧延材冷却装置の流量実績値ＱISCia ACT ，ＱISCib ACT （ｉ＝３〜５）が入力される。また、操作端選択部３１には、各圧延材冷却装置の流量の上下限値が設定されている。
【００６７】
圧延開始直後、操作端選択部３１により、スイッチ２５が閉、スイッチ２６及び２７は開とされる。すなわち圧延機出側に近いＦ５スタンド出側の圧延材冷却装置がまず選択され、圧延材冷却装置１３ａ，１３ｂの流量が操作されＦＢ制御が行われる。
【００６８】
いま圧延材冷却装置１３ａ，１３ｂの流量実績値がその上限値あるいは下限値に達し、出側温度偏差が制限値をオーバーする方向であった場合、操作端選択部３１によりスイッチ２５が開され、スイッチ２６が閉される。これにより、圧延スタンド４の出側の圧延材冷却装置の流量を操作するＦＢ制御が実施される。なお、スイッチ２５が開されると、比例・積分制御器２８の出力はそのとき出力で固定される。当該制御器２８は積分制御を行っているからである。したがって、事実上、圧延材冷却装置１３ａ，１３ｂの流量は、再びスイッチ２５が閉じられるまで、その上限値あるいは下限値付近で固定されることになる。
【００６９】
同様に圧延スタンド５，４の出側の圧延材冷却装置の流量が上限値もしくは下限値に達し、出側温度偏差が更に制限値をオーバーする方向であった場合、操作端選択部３１により、スイッチ２５，２６が開され、スイッチ２７を閉される。これにより、圧延スタンド３の出側の圧延材冷却装置の流量を操作するＦＢ制御が実施される。なお、比例・積分制御器２９の出力については、比例・積分制御器２８の場合と同様である。
【００７０】
上述したように、本発明の実施の形態に係る熱間仕上圧延機の温度制御装置は、圧延機設定部２１により速度パターン、出側目標温度及びこれに応じた初期流量を設定し、ＦＦ制御用流量演算部２２により等価熱伝達係数αFjを実現する圧延材冷却装置の流量ＱISCji を算出しＦＦ制御用流量制御部２３においてこれに基づくＦＦ流量制御を実行するとともに、ＦＢ制御部２４により出側温度及び出側目標温度との偏差に基づくＦＢ流量制御を行うようにしたので、圧延材長手方向全域に亘って圧延機出側における圧延材温度を目標値に制御できる。また圧延機入側温度の変化、あるいは圧延機の急加減速等による圧延機出側における圧延材温度の変動を高精度かつ高応答で低減させることができ、圧延材の品質向上および歩留まりを向上させることができる。
【００７１】
本実施形態の熱間仕上圧延機の温度制御装置は、最下流から複数の圧延材冷却装置をＦＢ制御の操作端とするとともに、スイッチ２５，２６，２７と、比例・積分制御器２８，２９，３０及び操作端選択部３１を備え、ＦＢ制御を圧延機の出側に近い操作端から順次使用するように制御したので、すなわち最下流の圧延材冷却装置から流量を操作し、その流量が制限値に達した場合、次に圧延機の出側に近い圧延材冷却装置の流量を操作するようにしたので、その時の制御状態において最も応答の速い高応答なＦＢ制御を実現することができる。
（発明の第２の実施の形態）
本実施形態は、ＦＢ制御の操作端として圧延材冷却装置に加えて圧延速度も操作することを特徴とする。圧延材冷却装置の冷却水の流量には設備的な制限値は無論のこと、圧延操業上からの制限値もある。したがって、熱間圧延機の出側における圧延材の温度偏差が大きい場合には、圧延材冷却装置のみでは目標温度を達成できない場合も考えられるため、これに対応させるものである。
【００７２】
図７は本発明の第２の実施の形態に係る熱間仕上圧延機の温度制御装置の一例を示す構成図であり、図５と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００７３】
本実施形態の熱間仕上圧延機の温度制御装置は、各圧延スタンド１〜６に対するＦＢ制御が付加される他、第１の実施形態と同様に構成され制御される。
図７において、圧延スタンド６は電動機３２により駆動され、当該電動機３２は速度制御装置３３によりその回転速度が所定の値に制御される。また、圧延機速度主幹部３４は、各圧延スタンド１〜６の速度基準を設定する。すなわち、電動機および速度制御装置は全ての圧延スタンド１〜６に設置され、圧延機速度主幹部３４によりこれらが制御されているが、図７では圧延スタンド６以外についてはその表示が省略されている。
【００７４】
圧延機速度主幹部３４は、圧延機設定部２１によって速度パターンが設定されるようになっている。
ＦＢ制御部３５は、第１の実施形態のＦＢ制御部２４と同様に、圧延機設定部２１から設定された圧延機出側目標温度と出側温度計２０にて検出された実績出側温度との偏差を演算し、この偏差がゼロになるようＦＢ制御用の操作端である圧延材冷却装置１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂの流量操作量を演算し出力する。
【００７５】
また、ＦＢ制御部３５は、ＦＢ制御用の圧延材冷却装置の流量が制限値に達し圧延材冷却装置によるＦＢ制御が不能になった場合には、出側温度偏差を低減するよう圧延機速度操作量を演算し圧延機速度主幹部３４へ出力するようになっている。
【００７６】
圧延機速度主幹部３４は、圧延機設定部２１から設定された速度パターンにＦＢ制御部３５からの操作量を加算し、各圧延スタンド１〜６の速度制御装置３３等に出力する。
【００７７】
図８は本実施形態のＦＢ制御部の構成例を示すブロック図であり、図６と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
同図に示すＦＢ制御部３５には、第１の実施形態のＦＢ制御部２４の構成に加え、スイッチ３６及び比例・積分制御器３７が設けられている。また操作端選択部３８には、第１の実施形態の操作端選択部３１と同様な選択機能の他、圧延機速度操作量を操作するための選択機能が加えられている。
【００７８】
比例・積分制御器３７は、スイッチ３６を介して入力されたＴFDAIM とＴFDACT の偏差により、出側温度偏差を低減する圧延機速度操作量を演算し圧延機速度主幹部３４へ出力するように構成されている。
【００７９】
このように構成された本実施形態の熱間仕上圧延機の温度制御装置の動作について説明する。なお、第１の実施形態と同様な部分は説明を省略する。
まず、操作端選択部３８には、出側温度偏差及び圧延スタンド３〜５出側の圧延材冷却装置１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂの実績流量が入力されている。
【００８０】
ここで、圧延スタンド３〜５出側の圧延材冷却装置の流量が上限値あるいは下限値に達し、更に制限値をオーバーする方向の出側温度偏差が生じたとする。このとき既にスイッチ２５，２６が開かれ、スイッチ２７が閉じられて、比例・積分制御器３０による冷却調整がなされている。この時点ではスイッチ３６は開である。
【００８１】
上記状態になったことで操作端選択部３８により、スイッチ２５，２６，２７が開かれ、一方、スイッチ３６が閉じられて、圧延機速度を操作するＦＢ制御が実施される。
【００８２】
すなわち、まず、ＴFDAIM とＴFDACT の偏差がスイッチ３６を介して比例・積分制御器３７へ入力される。さらに比例・積分制御器３７により、出側温度偏差を低減する圧延機速度操作量が演算され圧延機速度主幹部３４へ出力される。
【００８３】
そして、圧延機速度主幹部３４において、圧延器設定部２１から設定された速度パターンによる速度設定値Ｖn SET と比例・積分制御器３７からの出力の和が演算され、各スタンド１〜６の速度基準が速度制御装置３３等へ出力される。
【００８４】
こうして圧延材冷却装置の制御能力が不足した場合でも、圧延材の速度調整によって圧延機出側温度が目標値に制御されることになる。
上述したように、本発明の実施の形態に係る熱間仕上圧延機の温度制御装置は、第１の実施形態の構成に加え、ＦＢ制御部３５により出側温度偏差に応じて圧延機速度をも操作するようにしたので、すなわち、ＦＢ制御用の操作端である圧延材冷却装置の流量が全て制限値に達し、更に熱間圧延機の出側温度の偏差が生じた場合、この温度偏差を低減する方向に圧延機速度を操作するようにしたので、たとえ圧延材冷却装置の制御能力が不足した場合でも、圧延機出側温度を目標値になるように制御することができる。
【００８５】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。
例えば以下のような変形例が考えられる。
【００８６】
各実施形態おいては、ＦＦ制御は図４に示すＦＦ制御点に対して行うが、ＦＦ制御点間を更に細かに制御を行うため、予め決定したＦＦ制御点の圧延材冷却装置の流量を用い、ＦＦ制御点間の流量を線形補間等で求め、圧延材冷却装置の流量を操作するようにしてもよい。
【００８７】
また各実施形態では、ＦＦ制御で用いる圧延機入り側温度を入側温度計で検出した値を用いているが、これは数式モデル等による予測温度を用いてもよい。
さらに各実施形態では、圧延機入側温度をスケールブレーカ８の入側としているが、スケールブレーカ８の出側、すなわち圧延スタンド１の入側としてもよい。
【００８８】
なお、実施形態に記載した手法は、計算機に実行させることができるプログラム（ソフトウエア手段）として、例えば磁気ディスク（フロッピーディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリ等の記憶媒体に格納し、また通信媒体により伝送して頒布することもできる。なお、媒体側に格納されるプログラムには、計算機に実行させるソフトウエア手段（実行プログラムのみならずテーブルやデータ構造も含む）を計算機内に構成させる設定プログラムをも含むものである。本装置を実現する計算機は、記憶媒体に記録されたプログラムを読み込み、また場合により設定プログラムによりソフトウエア手段を構築し、このソフトウエア手段によって動作が制御されることにより上述した処理を実行する。
【００８９】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、圧延材の各制御点に対応してＦＦ制御するとともに、ＦＢ制御をも用いて圧延材冷却手段の冷却水量を調整するようにしたので、急加減速圧延においても圧延機出側の圧延材温度を目標値に制御すると共に、圧延材の全長に亘って高精度の温度制御をすることができる熱間仕上圧延機の温度制御装置及び記録媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る温度制御装置の制御対象となる熱間仕上圧延機の構成例を示す図。
【図２】圧延材の長手方向の代表的な温度パターンを模式的に示す図。
【図３】熱間仕上圧延機の速度パターンの一例を示す図。
【図４】熱間圧延機の入側における圧延材長手方向の本実施形態の温度制御装置による制御ポイントを示す図。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る熱間仕上圧延機の温度制御装置の一例を示す構成図。
【図６】同実施形態の熱間仕上圧延機の温度制御装置におけるＦＢ制御部の構成例を示すブロック図。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る熱間仕上圧延機の温度制御装置の一例を示す構成図。
【図８】同実施形態のＦＢ制御部の構成例を示すブロック図。
【符号の説明】
１〜６…圧延スタンド
７…圧延材
８…スケールブレーカ
９ａ〜１３ａ，９ｂ〜１３ｂ…圧延材冷却装置
１４ａ〜１８ａ，１４ｂ〜１８ｂ…流量制御装置
１９…温度計
２０…温度計
２１…圧延機設定部
２２…ＦＦ制御用流量演算部
２３…ＦＦ制御用流量制御部
２４，３５…ＦＢ制御部
２５，２６，２７，３６…スイッチ
２８，２９，３０，３７…比例・積分制御器
３１，３８…操作端選択部
３２…電動機
３３…速度制御装置
３４…圧延機速度主幹部
【図１】
0003657750.tif 000011
【図２】
0003657750.tif 000012
【図３】
0003657750.tif 000013
【図４】
0003657750.tif 000014
【図５】
0003657750.tif 000015
【図６】
0003657750.tif 000016
【図７】
0003657750.tif 000017
【図８】
0003657750.tif 000018