(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却ヘッダ開閉指令に従ってノズルを開閉する複数の冷却ヘッダを備え、熱間圧延の仕上げミルから排出される鋼板がダウンコイラで巻き取られる前の位置で、前記冷却ヘッダから放水することにより前記鋼板を冷却する冷却装置の巻取温度制御装置であって、
前記鋼板が冷却されるに先立ち、前記鋼板が予め設定された鋼板速度で前記冷却装置を通過する際の前記鋼板の巻取温度を予測し、前記予測した巻取温度が予め設定された目標巻取温度と略一致するような前記冷却ヘッダ開閉指令を算出する第１の冷却指令算出部と、
前記鋼板が前記冷却装置で冷却されているときに、前記鋼板の鋼板速度を検出し、前記鋼板速度の変化に対応して前記鋼板の材質を一定に保つための前記巻取温度の補正量を算出する巻取温度補正量算出部と、
前記第１の冷却指令算出部により算出された冷却ヘッダ開閉指令を、前記巻取温度補正量算出部により算出された前記巻取温度の補正量に基づいて得られる制御量を用いて補正し、前記補正した冷却ヘッダ開閉指令を前記冷却装置に出力する第２の冷却指令算出部と、
を備えること
を特徴とする巻取温度制御装置。
【請求項２】
上位コンピュータから受け取った前記鋼板の化学組成、前記鋼板の圧延および冷却履歴を含む情報に基づき、前記鋼板の強度、硬度および延性のうち少なくとも１つを材質特性値として算出する材質予測部と、
前記材質予測部により算出される材質特性値に基づき、前記鋼板速度の変化量が前記材質特性値に及ぼす影響を第１の影響係数として算出するとともに、前記巻取温度の変化量が前記材質特性値に及ぼす影響を第２の影響係数として算出する影響係数算出部と、
をさらに備え、
前記巻取温度補正量算出部は、
前記鋼板速度の変化量と、前記第１の影響係数と、前記第２の影響係数とを用いて、前記巻取温度の補正量を算出すること
を特徴とする請求項１に記載の巻取温度制御装置。
【請求項３】
前記巻取温度補正量算出部で算出された前記巻取温度の補正量を打ち消すような冷却ヘッダ開閉指令の変化量をフィードフォワード制御量として算出するフィードフォワード制御部をさらに備え、
前記第２の冷却指令算出部は、
前記第１の冷却指令算出部により算出された冷却ヘッダ開閉指令を補正するときに用いる前記制御量として、前記フィードフォワード制御量を用いること
を特徴とする請求項１に記載の巻取温度制御装置。
【請求項４】
前記巻取温度補正量算出部で算出された前記巻取温度の補正量と前記第１の冷却指令算出部で用いられた前記目標巻取温度とに基づき、制御目標巻取温度を算出する巻取温度指令算出部と、
前記巻取温度指令算出部で算出された前記制御目標巻取温度と前記巻取温度の実測値との差を減少させるような冷却ヘッダ開閉指令の変化量をフィードバック制御量として算出するフィードバック制御部と、
さらに備え、
前記第２の冷却指令算出部は、
前記第１の冷却指令算出部により算出された冷却ヘッダ開閉指令を補正するときに用いる前記制御量として、前記フィードバック制御量を用いること
を特徴とする請求項１に記載の巻取温度制御装置。
【請求項５】
前記巻取温度補正量算出部で算出された前記巻取温度の補正量を打ち消すような冷却ヘッダ開閉指令の変化量をフィードフォワード制御量として算出するフィードフォワード制御部と、
前記巻取温度補正量算出部で算出された前記巻取温度の補正量と前記第１の冷却指令算出部で用いられた前記目標巻取温度とに基づき、制御目標巻取温度を算出する巻取温度指令算出部と、
前記巻取温度指令算出部で算出された前記制御目標巻取温度と前記巻取温度の実測値との差を減少させるような冷却ヘッダ開閉指令の変化量をフィードバック制御量として算出するフィードバック制御部と、
さらに備え、
前記第２の冷却指令算出部は、
前記第１の冷却指令算出部により算出された冷却ヘッダ開閉指令を補正するときに用いる前記制御量として、前記フィードフォワード制御量および前記フィードバック制御量のそれぞれに重みを付して加算して得られる制御量を用いて補正すること
を特徴とする請求項１に記載の巻取温度制御装置。
【請求項６】
冷却ヘッダ開閉指令に従ってノズルを開閉する複数の冷却ヘッダを備え、熱間圧延の仕上げミルから排出される鋼板がダウンコイラで巻き取られる前の位置で、前記冷却ヘッダから放水することにより前記鋼板を冷却する冷却装置をコンピュータで制御する巻取温度制御方法であって、
前記コンピュータは、
前記鋼板が冷却されるに先立ち、前記鋼板が予め設定された鋼板速度で前記冷却装置を通過する際の前記鋼板の巻取温度を予測し、前記予測した巻取温度が予め設定された目標巻取温度と略一致するような前記冷却ヘッダ開閉指令を算出する第１の冷却指令算出ステップと、
前記鋼板が前記冷却装置で冷却されているときに、前記鋼板の鋼板速度を検出し、前記鋼板速度の変化に対応して前記鋼板の材質を一定に保つための前記巻取温度の補正量を算出する巻取温度補正量算出ステップと、
前記第１の冷却指令算出ステップで算出された冷却ヘッダ開閉指令を、前記巻取温度補正量算出ステップで算出された前記巻取温度の補正量に基づいて得られる制御量を用いて補正し、前記補正した冷却ヘッダ開閉指令を前記冷却装置に出力する第２の冷却指令算出ステップと、
を実行すること
を特徴とする巻取温度制御方法。
【請求項７】
前記コンピュータは、
上位コンピュータから受け取った前記鋼板の化学組成、前記鋼板の圧延および冷却履歴を含む情報に基づき、前記鋼板の強度、硬度および延性のうち少なくとも１つを材質特性値として算出する材質予測ステップと、
前記材質予測ステップで算出される材質特性値に基づき、前記鋼板速度の変化量が前記材質特性値に及ぼす影響を第１の影響係数として算出するとともに、前記巻取温度の変化量が前記材質特性値に及ぼす影響を第２の影響係数として算出する影響係数算出ステップと、
をさらに実行し、
前記巻取温度補正量算出ステップでは、
前記鋼板速度の変化量と、前記第１の影響係数と、前記第２の影響係数とを用いて、前記巻取温度の補正量を算出すること
を特徴とする請求項６に記載の巻取温度制御方法。
【請求項８】
前記コンピュータは、
前記巻取温度補正量算出ステップで算出された前記巻取温度の補正量を打ち消すような冷却ヘッダ開閉指令の変化量をフィードフォワード制御量として算出するフィードフォワード制御ステップをさらに実行し、
前記第２の冷却指令算出ステップでは、
前記第１の冷却指令算出ステップで算出された冷却ヘッダ開閉指令を補正するときに用いる前記制御量として、前記フィードフォワード制御量を用いること
を特徴とする請求項６に記載の巻取温度制御方法。
【請求項９】
前記コンピュータは、
前記巻取温度補正量算出ステップで算出された前記巻取温度の補正量と前記第１の冷却指令算出ステップで用いられた前記目標巻取温度とに基づき、制御目標巻取温度を算出する巻取温度指令算出ステップと、
前記巻取温度指令算出ステップで算出された前記制御目標巻取温度と前記巻取温度の実測値との差を減少させるような冷却ヘッダ開閉指令の変化量をフィードバック制御量として算出するフィードバック制御ステップと、
をさらに実行し、
前記第２の冷却指令算出ステップでは、
前記第１の冷却指令算出ステップで算出された冷却ヘッダ開閉指令を補正するときに用いる前記制御量として、前記フィードバック制御量を用いること
を特徴とする請求項６に記載の巻取温度制御方法。
【請求項１０】
前記コンピュータは、
前記巻取温度補正量算出ステップで算出された前記巻取温度の補正量を打ち消すような冷却ヘッダ開閉指令の変化量をフィードフォワード制御量として算出するフィードフォワード制御ステップと、
前記巻取温度補正量算出ステップで算出された前記巻取温度の補正量と前記第１の冷却指令算出ステップで用いられた前記目標巻取温度とに基づき、制御目標巻取温度を算出する巻取温度指令算出ステップと、
前記巻取温度指令算出ステップで算出された前記制御目標巻取温度と前記巻取温度の実測値との差を減少させるような冷却ヘッダ開閉指令の変化量をフィードバック制御量として算出するフィードバック制御ステップと、
をさらに実行し、
前記第２の冷却指令算出ステップでは、
前記第１の冷却指令算出ステップで算出された冷却ヘッダ開閉指令を補正するときに用いる前記制御量として、前記フィードフォワード制御量および前記フィードバック制御量のそれぞれに重みを付して加算して得られる制御量を用いて補正すること
を特徴とする請求項６に記載の巻取温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板の熱間圧延ラインにおいて鋼板の巻取温度を制御する巻取温度制御装置および巻取温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼板の熱間圧延ラインにおいて目標巻取温度を鋼板長手方向に変化させて巻取温度を制御する技術は、種々の目的のために従来からしばしば用いられてきた。例えば、特許文献１には、圧延された鋼板をコイルに巻取る過程で、鋼板の尾端からの長さがΔＬになったとき、尾端温度が目標巻取温度から所定の温度増加分Δｔだけ高くなるようにテーパ状またはステップ状の温度制御指令を出力し、巻取り温度を増加させる巻取温度制御の例が開示されている。その巻取温度制御によれば、冷却後はコイル外周側の方が内周側に比べてより収縮量が大きくなるため、コイルを外周側から巻き締めることになり、巻き緩みによるコイル変形を抑制することができる。
【０００３】
また、特許文献２には、Ｕパターンと称される鋼板長手方向の目標巻取温度プロファイルを定義し、その目標巻取温度プロファイルに従って、コイルの先端部と尾端部で中央部より高い巻取温度を実現する巻取温度制御の例が開示されている。このＵパターンの目標巻取温度プロファイルを用いた巻取温度制御では、コイル先端部の巻取温度が中央部より高めになるため、ダウンコイラへの巻き付き性がよくなり、また、コイル尾端部の巻取温度が中央部より高めになるため、コイル外周部の冷却効果が高いことを相殺することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２１４１１２号公報
【特許文献２】特開２０１５−６６５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１や特許文献２に開示されている巻取温度制御方法は、コイルの先端部や尾端部の限られた範囲の巻取温度を中央部より高く設定することにより、圧延の操業性やコイル（鋼板）の先端部や尾端部の品質を高めようとするものである。これらの巻取温度制御方法は、単に、鋼板の圧延処理長や残長のような鋼板部位に着目して巻取温度を変化させるものであり、圧延時の鋼板の速度変化が鋼板品質に及ぼす影響などについては全く考慮されていなかった。そのため、圧延後の冷却、巻取時の鋼板の速度変化に対応して巻取温度を変化させるような制御はされていなかった。
【０００６】
以上の従来技術の課題に鑑み、本発明の目的は、圧延時、とくに冷却、巻取時の鋼板の速度変化が鋼板の材質特性（強度、硬度、延性など）に及ぼす影響を低減し、鋼板の長手方向の材質特性の均一性の向上を図ることが可能な巻取温度制御装置および巻取温度制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、冷却ヘッダ開閉指令に従ってノズルを開閉する複数の冷却ヘッダを備え、熱間圧延の仕上げミルから排出される鋼板がダウンコイラで巻き取られる前の位置で、前記冷却ヘッダから放水することにより前記鋼板を冷却する冷却装置の巻取温度制御装置であって、前記鋼板が冷却されるに先立ち、前記鋼板が予め設定された鋼板速度で前記冷却装置を通過する際の前記鋼板の巻取温度を予測し、前記予測した巻取温度が予め設定された目標巻取温度と略一致するような前記冷却ヘッダ開閉指令を算出する第１の冷却指令算出部と、前記鋼板が前記冷却装置で冷却されているときに、前記鋼板の鋼板速度を検出し、前記鋼板速度の変化に対応して前記鋼板の材質を一定に保つための前記巻取温度の補正量を算出する巻取温度補正量算出部と、前記第１の冷却指令算出部により算出された冷却ヘッダ開閉指令を、前記巻取温度補正量算出部により算出された前記巻取温度の補正量に基づいて得られる制御量を用いて補正し、前記補正した冷却ヘッダ開閉指令を前記冷却装置に出力する第２の冷却指令算出部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、圧延時、とくに冷却、巻取時の鋼板の速度変化が鋼板の材質特性（強度、硬度、延性など）に及ぼす影響が低減され、鋼板の長手方向の材質特性の均一性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】巻取温度制御装置およびその制御対象の構成の例を示した図。
【図２】目標巻取温度記憶部に記憶される目標巻取温度テーブルの構成の例を示した図。
【図３】速度パターン記憶部に記憶される速度パターンテーブルの構成の例を示した図。
【図４】冷却ヘッダ優先順位記憶部に記憶される冷却ヘッダ優先順位テーブルの構成の例を示した図。
【図５】巻取温度制御装置で用いられる制御コードに割り当てられた冷却ヘッダの開閉パターンの例を示した図。
【図６】プリセット冷却指令算出部が実行するプリセット冷却指令算出処理の処理フローの例を示した図。
【図７】図６のプリセット冷却指令算出処理における巻取温度予測計算処理（ステップＳ１５）の詳細な処理フローの例を示した図。
【図８】図６のプリセット冷却指令算出処理において制御コードが最適化される過程の例を示した図。
【図９】影響係数算出部が実行する影響係数算出処理の処理フローの例を示した図。
【図１０】材質予測部が実行する材質予測処理の処理フローの例を示した図。
【図１１】巻取温度補正量算出部が実行する巻取温度補正量算出処理の処理フローの例を示した図。
【図１２】巻取温度指令算出部が実行する巻取温度指令算出処理の処理フローの例を示した図。
【図１３】冷却ヘッダ指令算出部が実行する冷却ヘッダ指令算出処理の処理フローの例を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
図１は、巻取温度制御装置１００およびその制御対象５０の構成の例を示した図である。巻取温度制御装置１００は、制御対象５０から種々の信号を受信するとともに、種々の制御信号を制御対象５０に出力する。以下、図１を参照しながら、まず、制御対象５０の構成について説明する。
【００１２】
本実施形態の場合、制御対象５０は、熱間圧延における巻取温度制御ラインである。その巻取温度制御ラインでは、仕上げミル５２から払い出された鋼板５１が、ダウンコイラ５５に巻き取られる直前の位置で巻取冷却装置５７によって冷却される。すなわち、ワークロール５４を備えた複数の圧延スタンド５３からなる仕上げミル５２によって圧延された、例えば８５０℃〜９００℃の鋼板５１は、巻取冷却装置５７によって冷却され、ダウンコイラ５５に巻き取られる。なお、図１では、鋼板５１は、その傍に描かれた矢印の方向（右側から左側）に移動し、ダウンコイラ５５に巻き取られるものとしている。
【００１３】
巻取冷却装置５７は、鋼板５１を上側から水冷する上部冷却装置５８と鋼板５１を下側から水冷する下部冷却装置５９とを含んで構成される。そして、この上部冷却装置５８および下部冷却装置５９のそれぞれには、鋼板５１の長手方向に複数（例えば、１２０）の冷却ヘッダ６１が設けられている。ここで、それぞれの冷却ヘッダ６１は、水を放出するノズルが鋼板５１の幅方向に複数（例えば、２０）配列されて構成されている。また、鋼板５１の長手方向に沿って設けられた複数の冷却ヘッダ６１は、所定数（例えば、５つ）ごとにグループ化され、グループ化された冷却ヘッダ６１のそれぞれのグループは、バンク６０と呼ばれる。
【００１４】
巻取温度計５６は、鋼板５１が巻取冷却装置５７を通過した後、ダウンコイラ５５で巻き取られる直前に鋼板５１の温度を計測し、その計測した温度を巻取温度制御装置１００に報告する。なお、図１では省略したが、通常、仕上げミル５２の出側にも鋼板５１の温度を計測する温度計が備えられている。巻取温度制御装置１００による巻取温度制御の目的は、巻取温度計５６で計測された温度を目標巻取温度に従って制御することであり、鋼板５１の材質を所望の値に制御し、さらに鋼板５１の長手方向で均一な材質を得ることにある。このとき、目標巻取温度は、鋼板５１の長手方向の各部位で一定でもよいし、先端部と尾端部とで中央部よりもやや高い値に設定するものであってもよい。
【００１５】
次に、巻取温度制御装置１００の構成について説明する。図１に示すように、巻取温度制御装置１００は、大きくは、プリセット制御部１０とダイナミック制御部３０とに分けられる。
【００１６】
プリセット制御部１０は、プリセット冷却指令算出部１１、影響係数算出部１２、材質予測部１３、目標巻取温度記憶部２１、速度パターン記憶部２２、冷却ヘッダ優先順位記憶部２３、板温推定モデル記憶部２４などの機能ブロックを含んで構成される。
【００１７】
ここで、目標巻取温度記憶部２１、速度パターン記憶部２２、冷却ヘッダ優先順位記憶部２３には、仕上げミル５２で圧延される各種の鋼板５１の目標巻取温度、圧延時の鋼板５１の速度パターン、冷却ヘッダ優先順位などの情報が予め記憶されている。また、板温推定モデル記憶部２４には、鋼板５１が圧延され、冷却されるときの鋼板５１の温度を推定する計算モデルが記憶されている。なお、これらの記憶部に記憶されている情報や計算モデルは、上位コンピュータ４０から図示しない通信ネットワークを介して供給されるものであっても、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリなど可搬型記憶メディアを介して供給されるものであってもよい。
【００１８】
プリセット冷却指令算出部１１は、鋼板５１の冷却に先立ち、その鋼板５１の鋼種、板厚、板幅などに応じて、目標巻取温度記憶部２１、速度パターン記憶部２２、冷却ヘッダ優先順位記憶部２３から必要な情報を取得し、板温推定モデル記憶部２４に記憶されている板温推定モデルを用いて、目標巻取温度を実現するための冷却ヘッダ６１のノズルの開閉指令情報であるヘッダパターンを算出する。そして、そのヘッダパターンに対応する制御コードをダイナミック制御部３０側に出力する。
なお、この制御コードのような冷却ヘッダ６１のノズルの開閉を指令する情報は、一般には、冷却ヘッダ開閉指令と呼ばれる。また、以下の説明では、冷却ヘッダ６１のノズルの開閉のことを、単に、冷却ヘッダ６１の開閉と略称する。
【００１９】
材質予測部１３は、冷却されようとしている鋼板５１の化学組成や圧延スケジュール、その圧延スケジュールを用いて算出した各圧延スタンド５３の圧下率や鋼板５１の温度変化から、ダウンコイラ５５で巻取られるときの鋼板５１の材質特性を予測する。また、影響係数算出部１２は、材質予測部１３の計算結果を取り込んで圧延速度や巻取温度の変化と材質特性変化の関係を影響係数として算出する。
【００２０】
一方、ダイナミック制御部３０は、巻取温度補正量算出部３１、フィードフォワード制御部３２、巻取温度指令算出部３３、フィードバック制御部３４、冷却ヘッダ指令算出部３５などの機能ブロックを含んで構成される。そして、鋼板５１の冷却に先立ってプリセット制御部１０から出力される制御コード（ヘッダパターンを指定する情報）などの情報を取得するとともに、当該鋼板５１が巻取冷却装置５７で冷却されているときには、巻取温度計５６の測定温度や鋼板５１の移動速度（鋼板速度）などを取得する。そして、その取得した値に応じて、プリセット制御部１０から取得した制御コードを、適宜補正し、ヘッダパターンに変換して制御対象５０に出力する。
【００２１】
ここで、巻取温度補正量算出部３１は、制御対象５０から鋼板５１の速度変化を取得し、影響係数算出部１２により算出された影響係数を用いて、前記速度変化に対応して材質を一定に保つための巻取温度の補正量を算出する。また、フィードフォワード制御部３２は、巻取温度補正量算出部３１により算出された巻取温度の補正量に応じた制御コードの変化量を算出する。また、巻取温度指令算出部３３は、目標巻取温度と、巻取温度補正量算出部３１により算出された巻取温度の補正量とに基づき、実際に制御で使用すべき巻取温度の指令値（制御目標巻取温度）を算出する。また、フィードバック制御部３４は、巻取温度指令算出部３３により算出された巻取温度の指令値と巻取温度計５６で測定された巻取温度との偏差を小さくする方向にヘッダパターンを変更するときの変化量に対応した制御コード変化量を算出する。また、冷却ヘッダ指令算出部３５は、プリセット冷却指令算出部１１から出力される制御コードと、フィードフォワード制御部３２で算出された制御コードと、フィードバック制御部３４で算出された制御コードとに基づき、ヘッダパターンを算出し、巻取冷却装置５７に出力する。
【００２２】
以上に説明したような構成および機能を有する巻取温度制御装置１００は、図示しない演算処理装置と記憶装置とを備えたコンピュータやワークステーションによって実現される。このとき、プリセット冷却指令算出部１１、影響係数算出部１２、材質予測部１３、巻取温度補正量算出部３１、フィードフォワード制御部３２、巻取温度指令算出部３３、フィードバック制御部３４、冷却ヘッダ指令算出部３５は、前記演算処理装置が半導体メモリやハードディスク装置などからなる前記記憶装置に格納されている所定のプログラムを実行することによって実現される。また、目標巻取温度記憶部２１、速度パターン記憶部２２、冷却ヘッダ優先順位記憶部２３、板温推定モデル記憶部２４は、所定データが前記記憶装置の一部に割り当てられた領域に記憶されることによって実現される。
【００２３】
図２は、目標巻取温度記憶部２１に記憶される目標巻取温度テーブル２１Ｔの構成の例を示した図である。図２に示すように、目標巻取温度テーブル２１Ｔは、冷却される鋼板５１の種類（鋼種）それぞれについて、ダウンコイラ５５に巻き取られるときの目標温度が対応付けられたテーブルである。図２に示した目標巻取温度テーブル２１Ｔの例では、例えば、鋼種がＳＳ４００の鋼板５１に対し、６３０℃の目標巻取温度が対応付けられている。プリセット冷却指令算出部１１は、鋼板５１の鋼種を判定し、目標巻取温度テーブル２１Ｔからその鋼種に対応する目標巻取温度を取得する。
【００２４】
なお、図２の目標巻取温度テーブル２１Ｔの例では、目標巻取温度は、鋼板の種類（鋼種）のみで層別されているが、さらに板厚や板幅で層別されるものであってもよい。また、巻取温度制御装置１００が目標巻取温度記憶部２１を備えず、圧延（すなわち、巻き取り）の都度、上位コンピュータ４０から送信される鋼板５１の情報の一部に目標巻取温度が含まれるものであってもよい。
【００２５】
図３は、速度パターン記憶部２２に記憶される速度パターンテーブル２２Ｔの構成の例を示した図である。図３に示すように、速度パターンテーブル２２Ｔは、鋼板５１の鋼種、板厚、板幅の各組み合わせに対して、鋼板５１が仕上げミル５２から払い出されるときの鋼板５１の圧延速度に関し、その初期速度、第１加速度、第２加速度、定常速度、減速度、終期速度などが対応付けられたテーブルである。ここで、初期速度は、鋼板５１の先端が仕上げミル５２から払い出されるときの鋼板５１の圧延速度、定常速度は、鋼板５１が加速された後、一定の速度になったとき、仕上げミル５２から払い出されるときの圧延速度、終期速度は、鋼板５１が減速された後、その尾端が仕上げミル５２から払い出されるときの圧延速度である。なお、ここでは、鋼板５１は、初期速度から定常速度になるまで、第１加速度および第２加速度の２段階で加速されるとし、また、定常速度から終期速度までは、１段階の減速度で減速されるとしている。
【００２６】
なお、図３の速度パターンテーブル２２Ｔの例では、例えば、鋼種がＳＳ４００、板厚が１．４ｍｍ以下、板幅が１０００〜１４００ｍｍの鋼板５１については、６５０ｍｐｍ（meter per minute）の初期速度、２ｍｐｍ／ｓ（meter per minute per second）の第１加速度、１２ｍｐｍ／ｓの第２加速度、１０５０ｍｐｍの定常速度、３０ｍｐｍ／ｓの減速度および９００ｍｐｍの終期速度が対応付けられている。
【００２７】
図４は、冷却ヘッダ優先順位記憶部２３に記憶される冷却ヘッダ優先順位テーブル２３Ｔの構成の例を示した図である。図４に示すように、冷却ヘッダ優先順位テーブル２３Ｔは、鋼板５１の鋼種、板厚ごとに、優先的に開放する冷却ヘッダ６１の順序が定義されて構成される。すなわち、冷却ヘッダ優先順位テーブル２３Ｔでは、鋼板５１の鋼種、板厚ごとに、１〜１２０のそれぞれの優先順位に対して冷却ヘッダ６１の識別情報が定義されている。なお、優先順位は、１が最も高く、大きくなるほど低くなるものとする。
【００２８】
ここで、冷却ヘッダ６１の識別情報は、２つの数値の組から構成される。そして、２つの数値の組の左側の数値は、バンク６０の識別番号（以下、バンク番号という）を表し、右側の数値は、そのバンク６０内における冷却ヘッダ６１の識別番号（以下、冷却ヘッダ番号という）を表す。例えば、冷却ヘッダ６１の識別情報（１，２）は、第１バンク（バンク番号が１）の第２冷却ヘッダ（冷却ヘッダ番号が２）を表している。なお、バンク番号およびヘッダ番号は、仕上げミル５２に近い側から昇順に付番されるものとする。
【００２９】
また、本実施形態では、上部冷却装置５８および下部冷却装置５９の構成は、上下対称であるとし、それぞれのバンク６０の数および冷却ヘッダ６１の数は同数であるとする。そして、以下の説明では、バンク６０の数は上下それぞれ１５、各バンク６０の冷却ヘッダの数が８、上下の冷却ヘッダ６１の対の合計数が１２０であるとする。
【００３０】
以上のような冷却ヘッダ６１の開放の優先順位は、鋼板５１が必要としている冷却速度や冷却仕様、冷却効率などを配慮して予め決定される情報である。例えば、鋼板５１が薄い場合には、鋼板５１の表面と内部に温度差が生じにくい。その場合、冷却効率に配慮して鋼板５１の温度が高い仕上げミル５２に近い冷却ヘッダ６１を優先的に開放される。そのため、仕上げミル５２に近い冷却ヘッダ６１に高い優先順位が付与される。一方、鋼板５１が厚い場合には、空冷による復熱を利用して表面と内部の温度差を許容値の範囲内に抑えられる。そのため、可能な限り開放状態の冷却ヘッダ６１が連続しないように優先順位が付与される。
【００３１】
水冷と空冷を適切に混在させることで鋼板５１の表面と内部の温度差を抑制することができる。例えば、ＤＰ（Dual Phase）鋼の場合、所望の金属組織を作り込む必要があるので、複雑な冷却仕様が適用される。すなわち、ＤＰ鋼ではベイナイトやパーライトの析出を避けるために、鋼板５１は、中間温度で一定時間空冷された後、マルテンサイトを析出させるために、ダウンコイラ５５での巻き取り直前に急冷される。従って、ＤＰ鋼に対する冷却ヘッダ６１開放の優先順位は、仕上げミル５２およびダウンコイラ５５に近い冷却ヘッダ６１で高く、両者の中間付近の冷却ヘッダ６１で低いように設定される。そして、冷却ヘッダ６１は、目標巻取温度が実現できる本数だけ開放するように制御される。
【００３２】
図４の例では、鋼種がＳＳ４００、板厚が１．２〜１．８ｍｍの場合には、冷却ヘッダ６１は、（１，１），（１，２），（１，３），（１，４），（１，５），（２，１），・・・・，（１５，７），（１５，８）の順で優先的に開放される。すなわち、板厚が薄いので、冷却効率が考慮され、仕上げミル５２側のヘッダから順に優先的に開放される。これに対し、鋼種がＳＳ４００、板厚が３．２〜４．２ｍｍの場合には、冷却ヘッダ６１は、（１，１），（１，４），（２，１），（２，４），（３，１），・・・・，（１５，５），（１５，８）の順で優先的に開放される。すなわち、鋼板５１の板厚が幾分か厚くなるため、開放ヘッダが連続しないような優先順位が付与されている。
【００３３】
なお、本実施形態では、以下、上部冷却装置５８と下部冷却装置５９とで対になる冷却ヘッダ６１には同一の優先順位を付与し、同じ制御コードで開閉が制御されるものとするが、それぞれに異なる優先順位を付与し、それぞれ独立に開閉を制御するものであってもよい。
【００３４】
図５は、巻取温度制御装置１００で用いられる制御コードに割り当てられた冷却ヘッダ６１の開閉パターンの例を示した図である。図５に示すように、制御コードが０の場合には、すべての冷却ヘッダ６１は閉じられる。これは、巻取冷却装置５７の全域に渡って空冷であることを表している。逆に、制御コードが１２０の場合には、すべての冷却ヘッダ６１は開放される。これは、巻取冷却装置５７の全域に渡って水冷であることを表している。
【００３５】
そして、制御コードが１の場合には、優先順位が１の冷却ヘッダ６１を開とし、他を閉とする。また、制御コードが２の場合には、優先順位が１および２の冷却ヘッダ６１を開とし、他を閉とする。また、制御コードが３の場合には、優先順位が１〜３の冷却ヘッダ６１を開とし、他を閉とする。以下、同様に冷却ヘッダ６１の開閉パターンが割り当てられる。
【００３６】
図６は、プリセット冷却指令算出部１１が実行するプリセット冷却指令算出処理の処理フローの例を示した図である。プリセット冷却指令算出処理は、鋼板５１の冷却に先立って、鋼板５１が予め定められた圧延スケジュールに従って圧延されたとしたとき、目標巻取温度を実現するためのヘッダパターンに対応する制御コードを算出する処理である。
【００３７】
プリセット冷却指令算出部１１は、まず、速度パターンテーブル２２Ｔから、圧延しようとしている鋼板５１の鋼種、板厚、板幅に対応する行のデータを取得する。そして、その取得した行のデータに基づき、第１加速位置、第２加速開始位置、定常速度開始位置、減速開始位置および減速完了位置を算出し、冷却中の鋼板５１の速度パターンを計算する（ステップＳ１１）。
【００３８】
ここで、第１加速位置ＳＬ1sは、速度パターンテーブル２２Ｔで指示される第１加速度での加速が開始されるときの鋼板５１の位置であり、次の式（１）によって計算される。
ＳＬ1s＝Ｌsc                            （１）
ただし、Ｌsc：定数
【００３９】
また、第２加速位置ＳＬ2sは、速度パターンテーブル２２Ｔで指示される第２加速度での加速が開始されるときの鋼板５１の位置であり、次の式（２）によって計算される。
ＳＬ2s＝Ｌmd                            （２）
ただし、Ｌmd：仕上げミル５２出側からダウンコイラ５５までの長さ
【００４０】
また、定常速度開始位置ＳＬcsは、鋼板速度が速度パターンテーブル２２Ｔで指示される定常速度に達するときの鋼板５１の位置であり、次の式（３）によって計算される。
(Ｖ1a)2＝Ｌmd・２・Ａｃｃ1＋Ｖmax・Ｖmax
ＳＬcs＝{Ｌmd＋(Ｖmax−Ｖ1a)／Ａｃｃ2・(Ｖmax＋Ｖ1a)／２}          （３）
ただし、Ｖ1a：第１加速終了速度，
Ａｃｃ1：第1加速度，Ａｃｃ2：第２加速度，Ｖmax：最大速度
【００４１】
また、減速開始位置ＳＬdsは、速度パターンテーブル２２Ｔで指示される減速度での減速が開始されるときの鋼板５１の位置であり、次の式（４）によって計算される。
ＳＬds＝ＳＴlen−(Ｖmax−Ｖf)／Ｄｃｃ・(Ｖmax＋Ｖf)／２−Ｄｃｃmgn  （４）
ただし、ＳＴlen：鋼板５１の長さ，Ｖf：終期速度，Ｄｃｃ：減速度，
Ｄｃｃmgn：鋼板５１が仕上げミル５２の尻抜けのどれくらい前で
減速を完了するかのマージン
【００４２】
また、減速完了位置ＳＬdeは、鋼板速度が速度パターンテーブル２２Ｔで指示される終期速度になり、減速が終了するときの鋼板５１の位置であり、次の式（５）によって計算される。
ＳＬde＝ＳＴlen−Ｄｃｃmgn                （５）
【００４３】
続いて、ステップＳ１２以下の処理では、ステップＳ１１で算出された速度パターンで移動する鋼板５１について、その鋼板５１を長手方向に所定の長さ（例えば、５ｍ）で区分したときのそれぞれの部位（以下、セクションという）ごとに、目標巻取温度テーブル２１Ｔで指定される目標巻取温度を実現するためのヘッダパターンを算出する。そこで、プリセット冷却指令算出部１１は、鋼板５１のセクションを先端部から順に１つずつ選択する（ステップＳ１２）。そして、ステップＳ１３以下の処理により、鋼板５１の前記選択したセクションに対して設定されるヘッダパターンすなわち冷却ヘッダ６１の制御コードを算出する。
【００４４】
続いて、ステップＳ１３以下での冷却ヘッダ６１の制御コードを算出する処理には、いわゆる線形逆補間法が用いられている。なお、この場合の線形逆補間法は、最適解の二分探索法といもいえる。すなわち、ステップＳ１３〜ステップＳ１７の処理では、目標巻取温度を実現するのに最適な制御コードが算出される。ここで、最適な制御コードとは、目標巻取温度にできるだけ近い温度を実現する制御コードであり、以下、解コードという。
【００４５】
線形逆補間法を適用するため、プリセット冷却指令算出部１１は、まず、解コードをその間に含む２つの制御コードＣｎＬ、ＣｎＨ（ただし、ＣｎＬ＜ＣｎＨ）の初期値として、それぞれ、０，１２０を設定する（ステップＳ１３）。ここで、ＣｎＬ＝０は、全閉のヘッダパターン、ＣｎＨ＝１２０は、全開のヘッダパターンに対応する（図５参照）。
【００４６】
図５に示した制御コードの例では、制御コードの値の増加に伴って開放状態の冷却ヘッダ６１数が単調に増加する。その場合、制御コードＣｎＬ、ＣｎＨ（ＣｎＬ＜ＣｎＨ）のヘッダパターンに対応して得られる巻取温度Ｔc1，Ｔc2については、Ｔc1＞Ｔc2が成立する。とすると、解コードは、この２つの制御コードＣｎＬ、ＣｎＨの間にあると判断することができる。
【００４７】
そこで、プリセット冷却指令算出部１１は、仮の解コードＣｎ０として２つの制御コードＣｎＬ、ＣｎＨの中間の制御コードｉｎｔ｛（ＣｎＬ＋ＣｎＨ）／２｝を計算する（ステップＳ１４）。なお、ｉｎｔは、少数部分を切り捨てる関数を表す。
【００４８】
次に、プリセット冷却指令算出部１１は、仮の解コードＣｎ０に対応するヘッダパターンに従って鋼板５１が冷却されるとしたときの鋼板５１の巻取温度予測値Ｔc0を板温推定モデル記憶部２４に記憶されている板温推定モデルを用いて計算する（ステップＳ１５）。なお、ステップＳ１５の巻取温度予測値Ｔc0を計算する処理（以下、巻取温度予測計算処理という）については、別途、図７を参照して詳しく説明する。
【００４９】
続いて、プリセット冷却指令算出部１１は、ステップＳ１５で算出した巻取温度予測値Ｔc0を目標巻取温度Ｔtargetと比較し、Ｔc0＜Ｔtargetの場合には、ＣｎＨ＝Ｃｎ０とし、Ｔc0＞Ｔtargetの場合には、ＣｎＬ＝Ｃｎ０とし、Ｔc0＝Ｔtargetの場合には、Ｃｎ０は解コードとなる（ステップＳ１６）。なお、目標巻取温度Ｔtargetは、当該鋼板５１の鋼種に応じて目標巻取温度テーブル２１Ｔで与えられる目標温度である。
【００５０】
ここで、ステップＳ１６の処理について補足説明する。Ｔc0＜Ｔtargetの場合、ＴtargetはＴc0とＴc1との間にあるので、解コードは、ＣｎＬとＣｎ０との間にあることになる。そこで、次の繰り返し処理のために、ＣｎＨはＣｎ０によって更新される（ＣｎＨ＝Ｃｎ０）。また、Ｔc0＞Ｔtargetの場合、ＴtargetはＴc2とＴc0との間にあることになるので、解コードは、Ｃｎ０とＣｎＨとの間にあることになる。そこで、次の繰り返し処理のために、ＣｎＬはＣｎ０によって更新される（ＣｎＬ＝Ｃｎ０）
【００５１】
なお、ステップＳ１６でＴc0＝Ｔtargetの場合には、求める制御コードの解が得られたことになるので処理が終了するが、一般には、コンピュータの丸め誤差などのために、Ｔc0＝Ｔtargetとなることは少ない。そこで、プリセット冷却指令算出部１１は、処理の終了を判定するために、次の（ａ）〜（ｃ）の終了条件を満たしているか否かを判定する（ステップＳ１７）。
（ａ）ステップＳ１４〜ステップＳ１６を繰り返した回数が所定回数（例えば、８回）に到達した。
（ｂ）巻取温度予測値Ｔc0と目標巻取温度Ｔtargetとの偏差が所定温度（例えば、５℃）以下になった。
（ｃ）仮の解コードＣｎ０がＣｎＬまたはＣｎＨと一致した。
【００５２】
プリセット冷却指令算出部１１は、以上（ａ）〜（ｃ）の終了条件を判定して、いずれの終了条件も満たされていなかった場合には（ステップＳ１７でＮｏ）、ステップＳ１４に戻り、ステップＳ１４以下の処理を繰り返し実行する。また、（ａ）〜（ｃ）の終了条件のいずれかの条件が満たされていた場合には（ステップＳ１７でＹｅｓ）、そのときの仮の解コードＣｎ０を、当該セクションにおける解コードとする（ステップＳ１８）。
【００５３】
そして、プリセット冷却指令算出部１１は、ステップＳ１２で全セクションを選択し終えていたか否かを判定し（ステップＳ１９）、全セクションを選択し終えていなかった場合には（ステップＳ１９でＮｏ）、ステップＳ１２以下の処理を繰り返し実行する。一方、全セクションを選択し終えていた場合には（ステップＳ１９でＹｅｓ）、当該プリセット冷却指令算出処理を終了する。
【００５４】
図７は、図６のプリセット冷却指令算出処理における巻取温度予測計算処理（ステップＳ１４）の詳細な処理フローの例を示した図である。図７に示すように、この処理では、鋼板５１の先端が仕上げミル５２から払い出されてから鋼板５１の尾端が巻取温度計５６を通過するまでの間、一定の時間刻みΔで時刻を進めながら、図６のステップＳ１１で計算した速度パターンに従って鋼板５１を移動させるとともに、図６のステップＳ１３で得られた仮の解コードＣｎ0に従って冷却ヘッダ６１から放水されるとした場合の鋼板５１の巻取温度予測値Ｔc0を予測計算する。すなわち、巻取温度予測値Ｔc0は、仕上げミル５２から巻取温度計５６までの間の鋼板５１を長手方向に細分化し、細分化されたそれぞれの部位についての時間刻みごとの移動量と、それぞれの部位での空冷または水冷による放熱量とに基づき算出される。
【００５５】
プリセット冷却指令算出部１１は、まず、計算上の現在時刻（以下、計算時刻という）を更新し、図６のステップＳ１１で求められた速度パターンから、当該計算時刻における鋼板速度Ｖｔを計算する（ステップＳ２１）。続いて、プリセット冷却指令算出部１１は、前記算出した鋼板速度Ｖｔを用いて、この時刻における鋼板５１の仕上げミル５２からの払い出し長さＬnを計算する（ステップＳ２２）。払い出し長さＬnとは、圧延を終えて仕上げミル５２から払い出された鋼板５１の長さであり、次の式（６）により計算される。
Ｌn＝Ｌn-1＋Δ・Ｖｔ                      （６）
ただし、Ｌn-1：１回前の計算時刻での払い出し長さ
【００５６】
次に、プリセット冷却指令算出部１１は、当該巻取温度予測計算の処理が完了したか否かを判定する（ステップＳ２３）。すなわち、仕上げミル５２からの払い出し長さＬnが、鋼板５１の全長に仕上げミル５２から巻取温度計５６までの距離を加えた値より大きくなったとき、鋼板１本分の巻取温度の予測計算が完了したこととなり、計算完了となる。
【００５７】
ステップＳ２３の判定において、計算完了していないと判定された場合には（ステップＳ２３でＮｏ）、プリセット冷却指令算出部１１は、鋼板５１の温度トラッキングを行う（ステップＳ２４）。すなわち、プリセット冷却指令算出部１１は、温度トラッキングでは、前回および今回の払い出し長さＬn-1，Ｌnから１刻み時間Δが経過したときに鋼板５１が進む距離を求め、仕上げミル５２の出側から巻取温度計５６までの鋼板５１の温度分布をその距離の分だけ移動させる。なお、このとき、仕上げミル５２の出側の鋼板５１の温度は、予め設定された目標温度であるとする。
【００５８】
次に、プリセット冷却指令算出部１１は、巻取冷却装置５７の冷却ヘッダ６１のそれぞれについて、対応する鋼板５１のセクションを特定する。そして、その特定されたセクションに付与された制御コードと、冷却ヘッダ優先順位テーブル２３Ｔから取り込んだ冷却ヘッダ６１の優先順位とに基づき、各冷却ヘッダ６１の開閉状態を決定する（ステップＳ２５）。
【００５９】
ここで、各冷却ヘッダ６１に対応する鋼板５１のセクションとは、基本的には各冷却ヘッダ６１の直下または直上に位置する鋼板５１のセクションをいう。ただし、実際には、巻取温度制御装置１００が各冷却ヘッダ６１に開閉指令を送ってから鋼板５１の表面の状態が変わるまでに１〜２秒程度の遅れ時間が存在する。そのため、実際には、この遅れ時間を見込んで対応する鋼板５１のセクションが決定される。
【００６０】
次に、プリセット冷却指令算出部１１は、仕上げミル５２の出側から巻取温度計５６までに位置する鋼板５１を、例えば、冷却ヘッダ６１のライン方向（鋼板５１の長さ方向）のノズルピッチで分割した各部位について、その部位が水冷に該当するか、または、空冷に該当するかを判定する（ステップＳ２６）。なお、ステップＳ２６以下の処理は、前記のように分割された鋼板５１の部位が１つずつ選択されて実行される。
【００６１】
そこで、ステップＳ２６での判定の結果、当該部位が水冷に該当すると判定された場合には（ステップＳ２６で「水冷」）、プリセット冷却指令算出部１１は、水冷の境界条件で、例えば、次の式（７）に従って熱伝達係数ｈｗを計算する（ステップＳ２７）。
ｈｗ＝9.72・105・ω0.355・{(2.5−1.15・logＴw)・Ｄ／(ｐｌ・ｐｃ)}0.646／
(Ｔsu−Ｔw)                          （７）
ただし  ω：水量密度（単位時間に単位面積の鋼板５１表面が受ける水量）
Ｔw：水温（℃）
Ｄ：ノズル直径
ｐｌ：ライン方向（鋼板５１の長さ方向）のノズルピッチ
ｐｃ：ラインと直交方向（鋼板５１の幅方向）のノズルピッチ 
Ｔsu：鋼板５１の表面温度
【００６２】
なお、式（７）は、いわゆるラミナー冷却の場合の熱伝達係数である。水冷方法としてはこの他にスプレー冷却など種々の方法があり、それぞれに対し、いくつかの熱伝達係数の計算式が知られている。また、冷却方式が同じでも、数式としては最新の実験的知見が反映されて、互いに異なったものになることもある。
【００６３】
一方、当該部位が空冷に該当すると判定された場合には（ステップＳ２６で「空冷」）、プリセット冷却指令算出部１１は、空冷の境界条件で、例えば、次の式（８）に従って熱伝達係数ｈｒを計算する（ステップＳ２８）。
ｈr＝σ・ε・[{(273＋Ｔsu)／100}4−{(273＋Ｔa)／100}4]／(Ｔsu-Ｔa)    （８）
ただし  σ：ステファンボルツマン定数（＝4.88）
ε：放射率
Ｔa：空気温度（℃）
Ｔsu：鋼板の表面温度（鋼板温度）
【００６４】
プリセット冷却指令算出部１１は、ステップＳ２７またはステップＳ２８で熱伝達係数ｈｗ，ｈｒを計算すると、次には、鋼板５１表面での熱移動量を計算し、当該部位の温度算出する（ステップＳ２９）。すなわち、プリセット冷却指令算出部１１は、鋼板５１の当該部位の温度を、１刻みの時間Δが経過する前の温度とその時間Δの間に移動する熱量とに基づき、例えば、次の式（９）に従って計算することができる。
Ｔn  ＝Ｔn-1−(ｈt＋ｈb)・Δ／(ρ・Ｃ・Ｂ)              （９）
ただし  Ｔn：現在の板温
Ｔn−１：時間Δ前の板温（鋼板温度）
ｈt：鋼板表面の熱伝達係数
ｈb：鋼板裏面の熱伝達係数
ρ：鋼板の密度
Ｃ：鋼板の比熱
Ｂ：鋼板厚み
【００６５】
なお、式（９）は、鋼板５１の厚み方向の熱移動を無視したものであるが、鋼板５１の厚み方向の熱伝導を考慮する場合には、よく知られた熱方程式を利用することができる。熱方程式は、例えば、次の式（３）で表され、これをコンピュータで差分計算する方法は、種々の技術文献で公開されている。
∂Ｔ／∂ｔ＝{λ／(ρ・Ｃ)}・(∂２Ｔ／∂ｘ２)              （１０）
ただし  λ：熱伝導率
Ｔ：鋼板温度
ｘ：厚み方向の位置
ｔ：時間
【００６６】
次に、プリセット冷却指令算出部１１は、鋼板５１の仕上げミル５２の出側から巻取温度計５６までを分割した各部位についての温度計算が全て終了したか否かを判定する（ステップＳ３０）。その判定の結果、各部位の温度計算がすべて終了していなかった場合には（ステップＳ３０でＮｏ）、ステップＳ２６以下の処理を繰り返し実行する。
【００６７】
一方、各部位の温度計算がすべて終了していた場合には（ステップＳ３０でＹｅｓ）、ある時刻における鋼板５１の仕上げミル５２の出側から巻取温度計５６までの各部位の温度、すなわち、温度分布が得られたことになる。この温度分布には、巻取温度計５６位置での予測計算温度が含まれている。そこで、プリセット冷却指令算出部１１は、ステップＳ２１に戻り、時刻を１刻みの時間Δだけ進めて、ステップＳ２１以下の処理を繰り返し実行する。
【００６８】
そして、ステップＳ２３において、処理完了と判定されたとき、すなわち、仕上げミル５２からの鋼板５１の払い出し長さＬnが、鋼板５１の全長に仕上げミル５２から巻取温度計５６までの距離を加えた値より大きくなったときには、当該巻取温度予測計算処理を終了する。
【００６９】
図８は、図６のプリセット冷却指令算出処理において制御コードが最適化される過程の例を示した図である。図６のステップＳ１４〜ステップＳ１７の繰り返し処理では、目標巻取温度を実現するのに最適な冷却ヘッダ６１の制御コードが求められるが、図８には、繰り返しの回数が進むにつれ、制御コードが最適化される様子が示されている。なお、ここでは、制御コードは、鋼板５１を長さ方向に５ｍ単位で区分した各部位（セクション）に対して計算されるものとしている。
【００７０】
図８に示すように、繰り返し処理の１回目では、各部位（セクション）には、最も単純な方法として、同一の初期値（ＣｎＬ＝０、ＣｎＨ＝１２０：図６ステップＳ１３参照）が与えられる。その結果、第１回目の繰り返し処理では、仮の解コードＣｎ０は、図８の制御コードの欄に示すように全ての部位について、Ｃｎ0＝６０となる。
【００７１】
繰り返し処理の２回目では、制御コードＣｎ０＝６０に対応したヘッダパターンで鋼板５１を冷却したときの鋼板５１の各部位の巻取温度予測値Ｔc0の予測計算結果が、目標巻取温度Ｔtargetより大きいかまたは小さいかにより、次回の繰り返し計算で用いられる制御コードが異なる。図８の例では、鋼板速度が低速である鋼板５１の先端、尾端に近い部位では、冷却ヘッダ６１を閉じる方向の制御コードに更新され、鋼板速度が高速である鋼板５１の中央の部位では、冷却ヘッダ６１を開放する方向の制御コードに更新されるとしている。
【００７２】
具体的には、鋼板５１の先端、後端に近い部位では、繰り返し処理１回目のステップＳ１５で、ＣｎＬ＝０，ＣｎＨ＝６０に更新されているので、繰り返し処理２回目で得られる仮の解コードは、Ｃｎ０＝３０となる。これに対し、鋼板５１の中央の部位（図８では、５００〜５０５ｍ、５０５〜５１０ｍの部位）では、繰り返し処理１回目のステップＳ１５で、ＣｎＬ＝６０，ＣｎＨ＝１２０に更新されているので、繰り返し処理２回目で得られる仮の解コードは、Ｃｎ０＝９０となる。
【００７３】
このようにして、図６のステップＳ１４〜ステップＳ１７を繰り返すことにより、鋼板５１の各部位の仮の解コードＣｎ０が更新されていく。そして、その繰り返し処理が終了したときの鋼板５１の各部位の解コードＣｎ０は、目標巻取温度Ｔtargetに最も近い巻取温度を実現する制御コードすなわち解コードとして採用される。図８の例では、鋼板５１の先端から５ｍの部位の解コードは、「３７」、５〜１０ｍの部位の解コードは、「３８」、・・・、５００〜５０５ｍの部位の解コードは、「７２」、・・・、尾端の部位の解コードは、「４６」などとなっている。
【００７４】
図９は、影響係数算出部１２が実行する影響係数算出処理の処理フローの例を示した図である。図９に示すように、影響係数算出部１２は、まず、鋼板５１の予め定められた計算ポイントついて、その部位が仕上げミル５２を払い出されてからダウンコイラ５５で巻取られるまでの平均の鋼板速度である基準鋼板速度Ｖｓと、巻取温度ＣＴｔとを特定した上で、材質予測処理（図１０参照）を実行する（ステップＳ４１）。そして、その処理結果として、冷却後の鋼板５１の材質特性である引張り強度γ1 、硬度Ｈ1 、延性Ｅ1を得る（ステップＳ４２）。ここで、基準鋼板速度Ｖｓを代表する値としては、圧延スタンド５３のワークロール５４のロール周速を用いることができる。あるいは、より厳密な値としては、ロール周速にロール周速と出側板速の比である先進率を乗じた値を用いてもよい。
【００７５】
次に、影響係数算出部１２は、基準鋼板速度ＶｓをΔＶ増やしたＶｓ＋ΔＶを基準鋼板速度Ｖｓとし、巻取温度ＣＴｔを特定した上で、材質予測部１３に材質予測処理を実行させる（ステップＳ４３）。そして、その処理結果として、基準鋼板速度ＶｓをΔＶ増やしたときの引張り強度γ２、硬度Ｈ２ 、延性Ｅ２を得る（ステップＳ４４）。
【００７６】
次に、影響係数算出部１２は、次の式（１１−１）、（１１−２）および（１１−３）によって定義される第１の影響係数を算出する。すなわち、基準鋼板速度Ｖｓの変化量ΔＶに対する、引張り強度γの変化率（∂γ／∂Ｖ）、硬度の変化率（∂Ｈ／∂Ｖ）および延性の変化率（∂Ｅ／∂Ｖ）を算出する（ステップＳ４５）。
（∂γ／∂Ｖ）＝（γ２−γ１）／ΔＶ            （１１−１）
（∂Ｈ／∂Ｖ）＝（Ｈ２−Ｈ１）／ΔＶ            （１１−２）
（∂Ｅ／∂Ｖ）＝（Ｅ２−Ｅ１）／ΔＶ            （１１−３）
【００７７】
次に、影響係数算出部１２は、基準鋼板速度Ｖｓを特定し、さらに巻取温度ＣＴｔをΔＣＴｔ増やしたＣＴｔ＋ΔＣＴｔを新たな巻取温度ＣＴｔとした上で、材質予測部１３に材質予測処理を実行させる（ステップＳ４６）。そして、その処理結果として、巻取温度ＣＴｔをΔＣＴｔ増やしたときの引張り強度γ３、硬度Ｈ３ 、延性Ｅ３を得る（ステップＳ４７）。
【００７８】
次に、影響係数算出部１２は、次の式（１２−１）、（１２−２）および（１２−３）によって定義される第２の影響係数を算出する。すなわち、巻取温度ＣＴｔの変化量ΔＣＴｔに対する、引張り強度γの変化率（∂γ／∂ＣＴ）、硬度の変化率（∂Ｈ／∂ＣＴ）および延性の変化率（∂Ｅ／∂ＣＴ）を算出する（ステップＳ４８）。
（∂γ／∂ＣＴ）＝（γ３−γ１）／ΔＣＴｔ            （１２−１）
（∂Ｈ／∂ＣＴ）＝（Ｈ３−Ｈ１）／ΔＣＴｔ            （１２−２）
（∂Ｅ／∂ＣＴ）＝（Ｅ３−Ｅ１）／ΔＣＴｔ            （１２−３）
【００７９】
次に、影響係数算出部１２は、鋼板５１の長手方向の予め定められた計算ポイントのすべてで、式（１１−１）、（１１−２）、（１１−３）、（１２−１）、（１２−２）および（１１−３）で定義される第１、第２の影響係数の計算が完了したか否かを判定する（ステップＳ４９）。その判定の結果、これらの影響係数の計算がすべての計算ポイントで完了していない場合には（ステップＳ４９でＮｏ）、未完了の計算ポイントについてステップＳ４１〜Ｓ４９の処理を繰り返し実行する。また、計算ポイントすべてでこれら第１、第２の影響係数の計算が完了している場合には（ステップＳ４９でＹｅｓ）、当該影響係数算出処理を終了する。
【００８０】
なお、計算ポイントとしては、鋼板５１の速度変化に対応して、先端、中央、尾端の３点を選択することができる。また、簡単のため、鋼板５１の長手方向を代表する１点（例えば、中央）としてもよい。さらに、速度変化の大きい薄板（例えば、圧延後の鋼板５１の板厚が１．８ｍｍ程度以下の鋼板５１）では計算ポイントを多くし、厚板では計算ポイントを少なくしてもよい。以下、本実施形態では、説明が煩雑になるのを避けるため、計算ポイントは鋼板５１の先端の１点であるとしている。
【００８１】
図１０は、材質予測部１３が実行する材質予測処理の処理フローの例を示した図である。材質予測処理は、図９に示した影響係数算出処理の中で起動され、ダウンコイラ５５で巻取り、冷却後の鋼板５１の引張り強度γ、硬度Ｈ、延性Ｅを予測計算し、その計算結果を影響係数算出部１２に報告する処理である。
【００８２】
図１０に示すように、材質予測部１３は、まず、影響係数算出部１２の影響係数算出処理（図９参照）で特定される基準鋼板速度Ｖｓと巻取温度ＣＴｔを取得する（ステップＳ５１）。次に、材質予測部１３は、上位コンピュータ４０から当該鋼板５１の圧延スケジュールに加え、当該冷却工程の前工程である仕上げ圧延や粗圧延などで得られた各種履歴情報を取得する（ステップＳ５２）。さらに、材質予測部１３は、プリセット冷却指令算出部１１で予測計算中の鋼板５１の温度変化などを取得する（ステップＳ５３）。続いて、材質予測部１３は、影響係数算出処理（図９参照）で特定された基準鋼板速度Ｖｓと巻取温度ＣＴｔで鋼板５１を冷却したとき、常温での鋼板５１の引張り強度γ、硬度Ｈ、延性Ｅを予測計算し、影響係数算出部１２に出力する（ステップＳ５４）。
【００８３】
冷却後の常温での鋼板５１の引張り強度γ、硬度Ｈ、延性Ｅは、鋼板５１の鋼種や化学組成に加え、圧延前の加熱履歴、加熱後の温度低下履歴、圧延温度、圧延時の変形速度、巻取冷却時の温度降下挙動などの情報を用いることで算出することができる。ただし、その計算式および計算方法については、説明を省略するが、詳細については、例えば、「材料機能創出FEM解析技術検討会報告書」2001年６月（社団法人日本鉄鋼協会  生産技術部門  圧延理論部会  材料機能創出FEM解析技術検討会）に記載されている。
【００８４】
図１１は、巻取温度補正量算出部３１が実行する巻取温度補正量算出処理の処理フローの例を示した図である。図８に示すように、巻取温度補正量算出部３１は、まず、制御対象５０から、仕上げミル５２の最終段の圧延スタンド５３のロール速度を取得し、基準鋼板速度Ｖｓからの変化量ΔＶを算出する（ステップＳ６１）。
【００８５】
次に、巻取温度補正量算出部３１は、鋼板５１の速度変化に対する鋼板５１の引張り強度γの変化を低減し、引張り強度γを鋼板５１長手方向で均一な値に維持するための巻取温度ＣＴγの補正量ΔＣＴγを算出する（ステップＳ６２）。同様に、巻取温度補正量算出部３１は、鋼板５１の速度変化に対する鋼板５１の硬度Ｈの変化を低減し、硬度Ｈの変化を鋼板５１長手方向で均一な値に維持するための巻取温度ＣＴＨの補正量ΔＣＴＨを算出する（ステップＳ６３）。さらに、同様に、巻取温度補正量算出部３１は、鋼板５１の速度変化に対する鋼板５１の延性Ｅの変化を低減し、延性Ｅの変化を鋼板５１長手方向で均一な値に維持するための巻取温度ＣＴＥの補正量ΔＣＴＥを算出する（ステップＳ６４）。
【００８６】
なお、これらの補正量ΔＣＴγ，ΔＣＴＨ，ΔＣＴＥは、次の式（１３−１）、（１３−２）および（１３−３）に従って計算される。
ΔＣＴγ＝（∂γ／∂Ｖ）／（∂γ／∂ＣＴ）・ΔＶ      （１３−１）
ΔＣＴＨ＝（∂Ｈ／∂Ｖ）／（∂Ｈ／∂ＣＴ）・ΔＶ      （１３−２）
ΔＣＴＥ＝（∂Ｅ／∂Ｖ）／（∂Ｅ／∂ＣＴ）・ΔＶ      （１３−３）
【００８７】
次に、巻取温度補正量算出部３１は、引張り強度γ、硬度Ｈおよび延性Ｅを統合して均一化するための巻取温度ＣＴｔの補正量ΔＣＴｔを、次の式（１４）に従って算出する（ステップＳ６５）。
ΔＣＴｔ＝ α１・ΔＣＴγ＋α２・ΔＣＴＨ＋α３・ΔＣＴＥ        （１４）
ただし、α１，α２，α３は、α１＋α２＋α３＝１を満たす０または正の定数。
【００８８】
ここで、α１，α２，α３は、鋼板速度の変化が材質特性に与える影響について、引張り強度γ、硬度Ｈ、延性Ｅのそれぞれに、どの程度配慮するかの割合を与える定数である。α１が１（他が０）のときには、引張り強度γが一定になるように巻取温度の補正量ΔＣＴγが算出される。また，α２（他が０）が１のとき，硬度Ｈが一定になるように巻取温度の補正量ΔＣＴＨが算出される。また、α３が１（他が０）のときには、延性Ｅが一定になるように巻取温度の補正量ΔＣＴＥが算出される。α１〜α３が０〜１の中間値のときには、α１〜α３の値に応じて、引張り強度γ、硬度Ｈ、延性Ｅの程度が按分され、統合的に均一化される。
【００８９】
最後に、巻取温度補正量算出部３１は、ステップＳ６５で算出した巻取温度の補正量ΔＣＴｔをフィードフォワード制御部３２および巻取温度指令算出部３３へ出力し（ステップＳ６６）、当該巻取温度補正量算出処理を終了する。
【００９０】
図１２は、巻取温度指令算出部３３が実行する巻取温度指令算出処理の処理フローの例を示した図である。巻取温度指令算出部３３は、プリセット冷却指令算出部１１を経由して受け取った巻取温度ＣＴｔと巻取温度補正量算出部３１から受け取った巻取温度の補正量ΔＣＴｔを用いて、制御に用いる制御目標巻取温度ＣＴｔｃを冷却制御中にリアルタイムで計算し、その計算結果をフィードバック制御部３４に出力する。
【００９１】
そこで、巻取温度指令算出部３３は、まず、プリセット冷却指令算出部１１から巻取温度ＣＴｔを取得し（ステップＳ７１）、さらに、巻取温度補正量算出部３１から巻取温度の補正量ΔＣＴｔを取得する（ステップＳ７２）。続いて、巻取温度指令算出部３３は、次の式（１５）に従って、制御目標巻取温度ＣＴｔｃを冷却制御中にリアルタイムで計算する（ステップＳ７３）。
ＣＴｔｃ＝ＣＴｔ＋β・ΔＣＴｔ                （１５）
ここで、β：補正ゲイン（０〜１）
【００９２】
次に、巻取温度指令算出部３３は、この計算式で得られた制御目標巻取温度ＣＴｔｃをフィードバック制御部３４に出力し（ステップＳ７４）、当該制御指令温度算出処理を終了する。
【００９３】
フィードフォワード制御部３２（処理フローの図示を省略）は、巻取温度補正量算出部３１から巻取温度の補正量ΔＣＴｔを取得し、鋼板５１の実際の巻取温度がこの補正量ΔＣＴｔに対応して変化するように、制御コードの変化量ΔＮＦＦを算出する。制御コードの変化量ΔＮＦＦは、例えば、次の式（１６）により計算される。
ΔＮＦＦ＝ａ１・（∂Ｎ／∂ＣＴ）・ΔＣＴｔ            （１６）
ここで、ａ１：制御ゲイン
なお、（∂Ｎ／∂ＣＴ）は、巻取温度ＣＴｔの変化を打ち消す制御コードを表す影響係数であり、定数であるとする。
【００９４】
また、フィードバック制御部３４（処理フローの図示を省略）は、巻取温度計５６から鋼板５１の実測温度ＣＴａを取り込み、この実測温度ＣＴａと巻取温度指令算出部３３から取得した制御目標巻取温度ＣＴｔｃとの偏差ΔＣＴａを解消させる制御コードの変化量ΔＮＦＢを算出する。制御コードの変化量ΔＮＦＢは、例えば、次の式（１７）により計算される。
ΔＮＦＢ＝ａ２・（∂Ｎ／∂ＣＴ）・ΔＣＴａ          （１７）
ここで、ΔＣＴａ＝ＣＴｔｃ−ＣＴａ
ａ２：制御ゲイン
【００９５】
図１３は、冷却ヘッダ指令算出部３５が実行する冷却ヘッダ指令算出処理の処理フローの例を示した図である。冷却ヘッダ指令算出部３５は、プリセット冷却指令算出部１１による冷却前の計算で得られた制御コードを、フィードフォワード制御部３２で計算された制御コードの変化量とフィードバック制御部３４で計算された制御コードの変化量で補正する。そして、その補正した制御コードを、最終的に巻取冷却装置５７に出力するヘッダパターンに変換し、変換後のヘッダパターンを巻取冷却装置５７に出力する。
【００９６】
冷却ヘッダ指令算出部３５は、鋼板５１のそれぞれの部位（セクションｉ）に対応して算出された制御コードのプリセット値Ｎｐｓｉを、プリセット冷却指令算出部１１から取得する（ステップＳ８１）。次に、冷却ヘッダ指令算出部３５は、フィードフォワード時の制御コードの変化量ΔＮＦＦをフィードフォワード制御部３２から取得し（ステップＳ８２）、さらに、フィードバック時の制御コードの変化量ΔＮＦＢをフィードバック制御部３４から取得する（ステップＳ８３）。
【００９７】
続いて、冷却ヘッダ指令算出部３５は、制御コードのプリセット値Ｎｐｓｉをフィードフォワード時の制御コードの変化量ΔＮＦＦおよびフィードバック時の制御コードの変化量ΔＮＦＢで補正し、次の式（１８）により、実際の制御に用いる制御コードＮｃｔｉを得る（ステップＳ８４）。
Ｎｃｔｉ＝Ｎｐｓｉ＋ΔＮＦＦ＋ΔＮＦＢ                （１８）
ここで，ｉ：鋼板５１のセクション番号
なお、制御コードＮｃｔｉの算出式は、次の式（１９）に示すように、フィードフォワード時およびフィードバック時のそれぞれの制御コードの変化量ΔＮＦＦ，ΔＮＦＢに、重みｗ１，ｗ２を付して算出するものであってもよい。
Ｎｃｔｉ＝Ｎｐｓｉ＋ｗ１・ΔＮＦＦ＋ｗ２・ΔＮＦＢ        （１９）
ここで、ｗ１，ｗ２は、ｗ１＋ｗ２＝１を満たす０または正の定数。
【００９８】
続いて、以下の処理により、制御コードＮｃｔｉを巻取冷却装置５７に出力するヘッダパターンに変換する。この処理は、巻取冷却装置５７に設けられているすべての冷却ヘッダ６１に対して行われる。
【００９９】
まず、冷却ヘッダ指令算出部３５は、冷却ヘッダ６１の１つ（上下１対）を選択し、その冷却ヘッダ６１直下を通過している鋼板５１の先端からの距離Ｌｈを算出する（ステップＳ８５）。なお、巻取温度制御装置１００は、鋼板位置を特定する目的で、例えば、仕上げミル５２出側位置での鋼板５１の先端から距離を検知する機能を有しているので、このような距離Ｌｈは、容易に算出することができる。
【０１００】
次に、冷却ヘッダ指令算出部３５は、距離Ｌｈが０より小さいか否か判定する（ステップＳ８６）。その判定の結果、距離Ｌｈが０より小さい場合には（ステップＳ８６でＹｅｓ）、鋼板５１の先端が当該冷却ヘッダ６１まで到達していないので、ステップＳ８７およびステップＳ８９の処理を抜け、ステップＳ８９の処理へ進む。一方、距離Ｌｈが０以上である場合には（ステップＳ８６でＹｅｓ）、鋼板５１の先端が当該冷却ヘッダ６１まで到達しているので、冷却ヘッダ指令算出部３５は、距離Ｌｈに対応する鋼板５１のセクションの制御コードＮｃｔｉを取得する（ステップＳ８７）。すなわち、鋼板５１の先端からの長さがＬｈの部位に対応する制御コードＮｃｔｉを取得する。
【０１０１】
次に、冷却ヘッダ指令算出部３５は、当該冷却ヘッダ６１の開閉を決定する（ステップＳ８８）。すなわち、当該冷却ヘッダ６１の優先順位が前記取得した制御コードＮｃｔｉと同じか小さいときは、この冷却ヘッダ６１を「開」とし、そうでないときは「閉」とする。そして、冷却ヘッダ指令算出部３５は、全ての冷却ヘッダ６１について、その開閉を決定したか否かを判定する（ステップＳ８９）。その判定の結果、全ての冷却ヘッダ６１については、未だ開閉を決定していない場合には（ステップＳ８９でＮｏ）、ステップＳ８５に戻って、ステップＳ８５以下の処理を繰り返して実行する。
【０１０２】
一方、全ての冷却ヘッダ６１について、その開閉を決定し終えていた場合には（ステップＳ８９でＹｅｓ）、冷却ヘッダ指令算出部３５は、その決定した冷却ヘッダ６１の開閉情報（ヘッダパターン）を巻取冷却装置５７に出力し（ステップＳ９０）、当該冷却ヘッダ指令算出処理を終了する。
【０１０３】
以上、本実施形態では、冷却、巻取時の基準鋼板速度Ｖｓからの変化に対する材質特性の変化率（第１の影響係数）と巻取温度ＣＴｔの変化に対する材質特性の変化率（第２の影響係数）とを求めておき、その両者の関係を利用することにより、基準鋼板速度Ｖｓの変化による材質特性に変化があった場合には、その材質特性の変化が巻取温度ＣＴｔの変化で打ち消されるようにされている。従って、冷却、巻取時の基準鋼板速度Ｖｓに変動が生じても鋼板５１の材質特性を一定に保つことが可能になる。よって、本実施形態に係る巻取温度制御装置１００は、圧延されダウンコイラ５５に巻き取られる鋼板５１の長手方向の材質特性の均一性を向上させることができるという効果を奏する。
【０１０４】
なお、以上に説明した実施形態では、鋼板５１の強度として、引張り強度γを採用したが、引張り強度に限定されず、降伏強度、圧縮強度、せん断強度などを採用してもよい。また、材質特性を表す量としては、強度γ、硬度Ｈ、延性Ｅの他にも、脆性（もろさ）、研削性、耐摩耗性、加工性などがある。材質予測部１３は、これらの量を予測可能な範囲で予測計算し、その影響係数を計算するものであってもよい。そして、そのような実施形態では、それらの材質特性（脆性、研削性、耐摩耗性、加工性など）を鋼板５１の長手方向に均一化することが可能になる。
【０１０５】
また、以上に説明した実施形態では、次に圧延し冷却予定の鋼板５１について、毎回、材質予測処理および影響係数算出処理を実行するものとしているが、いったん求めた影響係数については、そのときの鋼種、板厚、板幅、目標巻取温度、速度パターン、加熱履歴などの条件に対応づけて記憶装置に記憶しておいてもよい。そして、別の鋼板５１を圧延し冷却するとき、その条件に一致する影響係数が記憶装置に記憶されていた場合には、材質予測処理および影響係数算出処理を実行することなく、その記憶されている影響係数を用いてもよい。
【０１０６】
本発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものでなく、さらに様々な変形例が含まれる。前記の実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために、詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成の一部で置き換えることが可能であり、さらに、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成の一部または全部を加えることも可能である。
【符号の説明】
【０１０７】
１０    プリセット制御部
１１    プリセット冷却指令算出部（第１の冷却指令算出部）
１２    影響係数算出部
１３    材質予測部
２１    目標巻取温度記憶部
２１Ｔ  目標巻取温度テーブル
２２    速度パターン記憶部
２２Ｔ  速度パターンテーブル
２３    冷却ヘッダ優先順位記憶部
２３Ｔ  冷却ヘッダ優先順位テーブル
２４    板温推定モデル記憶部
３０    ダイナミック制御部
３１    巻取温度補正量算出部
３２    フィードフォワード制御部
３３    巻取温度指令算出部
３４    フィードバック制御部
３５    冷却ヘッダ指令算出部（第２の冷却指令算出部）
４０    上位コンピュータ
５０    制御対象
５１    鋼板
５２    仕上げミル
５３    圧延スタンド
５４    ワークロール
５５    ダウンコイラ
５６    巻取温度計
５７    巻取冷却装置（冷却装置）
５８    上部冷却装置
５９    下部冷却装置
６０    バンク
６１    冷却ヘッダ
１００  巻取温度制御装置
【図１】
0006399985.tif 000002
【図２】
0006399985.tif 000003
【図３】
0006399985.tif 000004
【図４】
0006399985.tif 000005
【図５】
0006399985.tif 000006
【図６】
0006399985.tif 000007
【図７】
0006399985.tif 000008
【図８】
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【図９】
0006399985.tif 000010
【図１０】
0006399985.tif 000011
【図１１】
0006399985.tif 000012
【図１２】
0006399985.tif 000013
【図１３】
0006399985.tif 000014