(57)【要約】  注水ヘッダーの流量特性の変化による影響を受けにくくすることができる圧延機の冷却水注水制御装置および冷却水注水制御方法を提供する。圧延機の冷却水注水制御装置は、圧延機の出側における圧延材の温度が目標値に一致するように複数の注水ヘッダーを制御する際に、前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか一つの流量が最小流量と最大流量との間の遷移流量未満となる場合は、前記複数の注水ヘッダーの各々が注水しない状態または最小流量と遷移流量との間の流量で注水する状態となるように優先度に従って前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか１つの流量を制御し、前記複数の注水ヘッダーの各々の流量が遷移流量以上となる場合は、前記複数の注水ヘッダーの各々が遷移流量と最大流量との間の流量で注水する状態となるように前記複数のヘッダーの流量を同時に制御する注水量制御部、を備えた。
2020179019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延機の出側における圧延材の温度が目標値に一致するように複数の注水ヘッダーを制御する際に、前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか一つの流量が最小流量と最大流量との間の遷移流量未満となる場合は、前記複数の注水ヘッダーの各々が注水しない状態または最小流量と遷移流量との間の流量で注水する状態となるように優先度に従って前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか１つの流量を制御し、前記複数の注水ヘッダーの各々の流量が遷移流量以上となる場合は、前記複数の注水ヘッダーの各々が遷移流量と最大流量との間の流量で注水する状態となるように前記複数のヘッダーの流量を同時に制御する注水量制御部、
を備えた圧延機の冷却水注水制御装置。
【請求項２】
前記注水量制御部は、前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか一つの流量が遷移流量未満となる際に、前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか１つが注水しない状態から最小流量で注水する状態に変化する場合または前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか１つが最小流量で注水する状態から注水しない状態に変化する場合は、前記複数の注水ヘッダーの注水量の合計の変化を抑制するように前記複数の注水ヘッダーのうちの他の注水ヘッダーの流量を変更する請求項１に記載の圧延機の冷却水注水制御装置。
【請求項３】
圧延機の出側における圧延材の温度が目標値に一致するように複数の注水ヘッダーを制御する際に、前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか一つの流量が最小流量と最大流量との間の遷移流量未満となる際に、前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか１つが注水しない状態から最小流量で注水する状態に変化する場合または前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか１つが最小流量で注水する状態から注水しない状態に変化する場合は、前記複数の注水ヘッダーの注水量の合計の変化を抑制するように前記複数の注水ヘッダーのうちの他の注水ヘッダーの流量を変更する注水量制御部、
を備えた圧延機の冷却水注水制御装置。
【請求項４】
圧延機の出側における圧延材の温度が目標値に一致するように複数の注水ヘッダーを制御する際に、前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか一つの流量が最小流量と最大流量との間の遷移流量未満となる場合は、前記複数の注水ヘッダーの各々が注水しない状態または最小流量と遷移流量との間の流量で注水する状態となるように優先度に従って前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか１つの流量を制御し、前記複数の注水ヘッダーの各々の流量が遷移流量以上となる場合は、前記複数の注水ヘッダーの各々が遷移流量と最大流量との間の流量で注水する状態となるように前記複数のヘッダーの流量を同時に制御する注水量制御工程、
を備えた圧延機の冷却水注水制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、圧延機の冷却水注水制御装置および冷却水注水制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、圧延機の冷却水注水制御方法を開示する。当該冷却水注水制御方法によれば、複数の注水ヘッダーの冷却水の流量を変更することで、圧延機の出側における圧延材の温度を目標値に一致させ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本特許第３６５７７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一般に、各注水ヘッダーには、圧延材幅方向に多数のノズルが配列される。このため、圧延材を均一かつ効率よく冷却できるように冷却水を噴射することができる。【０００５】
ところが、いずれかの注水ヘッダーの注水量が少ない場合には、冷却水が各ノズルに均等に渡らず、圧延材幅方向の注水量が均一でなくなる場合がある。また、いずれかのノズルに渡る水量が過小であると、通常の噴射状況を維持することが困難となり、水量が変動したり、流れが層流にならずに途切れたり乱れたりする場合がある。【０００６】
これらの現象が発生すると、冷却水による冷却能力が変化し、材料温度を変動させ、圧延材の表面品質の劣化、材質の変化、圧延不安定などの不適合を引き起こす場合がある。【０００７】
このような小流量時の不安定現象が生じる下限流量は、注水装置の機械的な設計により異なるが、概ね当該注水ヘッダーの定格流量の1０％から３０％程度である。【０００８】
上述のような、注水量が少ない注水ヘッダーに生じる不安定現象による不都合を回避するため、予め設定された閾値（以降、最小流量と記す）以下の注水量では、流量調整弁または開閉弁を閉じ、当該ヘッダーの流量を強制的にゼロにする方法がある。【０００９】
例えば、最小流量が３０％である場合、注水量が０より大きく３０％未満の範囲を使わずに、常に３０％以上で１００％以下、または、０％（無注水）となるように運転する方法である。この方法では、小流量時の不安定現象が生じないものの、最小流量以下（上の例では３０％未満）では、注水量は、０％または３０％のどちらかとなる。このため、きめ細かな流量調整ができない。その結果、圧延材の圧延機出側温度の変動が大きくなる問題が生じる。【００１０】
複数の注水ヘッダーを同時に操作する場合には、このような小流量時の不安定現象が生じやすいという問題がある。すなわち、通板速度制約がある場合のように、必要とされる注水量が少ない場合、当該注水量を複数の注水ヘッダーに分配すると、注水ヘッダーあたりの注水量が極めて少なくなるためである。例えば、最小流量が３０％の例において、注水ヘッダーが４本ある場合、４本の合計での最大注水量は、単一の注水ヘッダーの定格流量の４００％である。これに対し、各注水ヘッダーの注水量が３０％に達するまで、即ち、４本の合計注水量が単一の注水ヘッダーの定格流量の１２０％以下である場合に、不安定現象が生じる可能性がある。【００１１】
これに対し、優先順位に従い１注水ヘッダーずつ操作する場合には、一時に操作するのはいずれか１つのヘッダーのみなので、複数の注水ヘッダーを同時に操作する場合に較べて小流量時の不安定現象が生じにくい利点がある。例えば、最小流量が３０％の例において、不安定現象が生じる可能性があるのは、最初の注水ヘッダーの注水量が３０％に達するまで、即ち、４本の合計注水量が単一の注水ヘッダーの定格流量の３０％以下である場合のみである。【００１２】
しかし、優先順位に従い１注水ヘッダーずつ操作する場合には、個々の注水ヘッダーの特性の変化による影響を受けやすいという問題がある。注水装置の各注水ヘッダーの最大流量、注水指令に対する応答時間などの特性は機械的な劣化などにより日々変動している。数週間に１度程度の定期メンテナンスは行われるものの、ある程度の変動が生じるのは免れない。優先順位に従い１注水ヘッダーずつ操作する場合では、操作対象とした注水ヘッダーの特性が変化すると、圧延材の圧延機出側温度の変動につながり易い。【００１３】
これに対し、複数の注水ヘッダーを同時に操作する場合では、優先順位に従い１注水ヘッダーずつ操作する場合に較べて個々の注水ヘッダーの応答特性の変動による切替タイミングのずれ、個々の注水ヘッダーの流量特性の変動による影響が、複数の注水ヘッダー間で平均化される。その結果、当該影響を受けにくくすることができる。【００１４】
このように、優先順位に従い１注水ヘッダーずつ操作する場合では、加速時のヘッダー切替タイミングのずれ、及び、定常速度での各注水ヘッダーの流量特性の変動による影響を受けやすく、複数の注水ヘッダーを同時に操作する場合では、先端無張力部などの小流量時の不安定現象が生じやすい。【００１５】
例えば、特許文献１に記載の冷却水制御方法において、複数の注水ヘッダーは、優先順位に従って１つずつ制御される。具体的には、優先度の高い注水ヘッダーが操作される。当該注水ヘッダーの流量が最大流量または最小流量に達すると、優先度が次に高い注水ヘッダーが操作される。このため、注水ヘッダーの最大流量、注水指令に対する応答時間等、注水ヘッダーの流量特性の変化による影響を受けやすい。【００１６】
この発明は、上述の課題を解決するためになされた。この発明の目的は、注水ヘッダーの流量特性の変化による影響を受けにくくすることができる圧延機の冷却水注水制御装置および冷却水注水制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明に係る圧延機の冷却水注水制御装置は、圧延機の出側における圧延材の温度が目標値に一致するように複数の注水ヘッダーを制御する際に、前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか一つの流量が最小流量と最大流量との間の遷移流量未満となる場合は、前記複数の注水ヘッダーの各々が注水しない状態または最小流量と遷移流量との間の流量で注水する状態となるように優先度に従って前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか１つの流量を制御し、前記複数の注水ヘッダーの各々の流量が遷移流量以上となる場合は、前記複数の注水ヘッダーの各々が遷移流量と最大流量との間の流量で注水する状態となるように前記複数のヘッダーの流量を同時に制御する注水量制御部、を備えた。【００１８】
この発明に係る圧延機の冷却水注水制御方法は、圧延機の出側における圧延材の温度が目標値に一致するように複数の注水ヘッダーを制御する際に、前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか一つの流量が最小流量と最大流量との間の遷移流量未満となる場合は、前記複数の注水ヘッダーの各々が注水しない状態または最小流量と遷移流量との間の流量で注水する状態となるように優先度に従って前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか１つの流量を制御し、前記複数の注水ヘッダーの各々の流量が遷移流量以上となる場合は、前記複数の注水ヘッダーの各々が遷移流量と最大流量との間の流量で注水する状態となるように前記複数のヘッダーの流量を同時に制御する注水量制御工程、を備えた。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、複数の注水ヘッダーのうちのいずれか一つの流量が最小流量と最大流量との間の遷移流量未満となる場合は、複数の注水ヘッダーの各々が注水しない状態または最小流量と遷移流量との間の流量で注水する状態となるように優先度に従って複数の注水ヘッダーのうちのいずれか１つの流量を制御される。さらに、複数の注水ヘッダーの各々の流量が遷移流量以上となる場合は、複数の注水ヘッダーの各々が遷移流量と最大流量との間の流量で注水する状態となるように複数のヘッダーの流量が同時に制御される。このため、注水ヘッダーの流量特性の変化による影響を受けにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施の形態１における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される圧延ラインの要部の構成図である。
【図２】実施の形態１における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される冷却水注水装置の構成図である。
【図３】実施の形態１における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される圧延機の圧延速度パターンの例を示す図である。
【図４】実施の形態１における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される圧延機の出側における圧延材の温度の例を示す図である。
【図５】実施の形態１における圧延機の冷却水注水制御装置のハードウェア構成図である。
【図６】実施の形態２における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される複数の注水ヘッダーのパラメータの例を示す図である。
【図７】実施の形態２における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される第１注水ヘッダーの注水量を示す図である。
【図８】実施の形態２における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される第２注水ヘッダーの注水量を示す図である。
【図９】実施の形態２における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される第３注水ヘッダーの注水量を示す図である。
【図１０】実施の形態２における圧延機１の冷却水注水制御装置が適用される第４注水ヘッダーの注水量を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には同一の符号が付される。当該部分の重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００２２】
実施の形態１．
図１は実施の形態１における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される圧延ラインの要部の構成図である。
【００２３】
圧延機は、少なくとも一つの圧延機１を備える。例えば、圧延機１は、熱間薄板圧延の仕上圧延機である。圧延機１は、７基の圧延機１を備える。
【００２４】
仕上圧延機の上流側には、加熱炉と粗圧延機とが設けられる。加熱炉おいて、２００ｍｍから２５０ｍｍ程度の板厚の圧延材は、１２００℃程度まで加熱される。その後、粗圧延機おいて、当該圧延材は、２０ｍｍから５０ｍｍ程度の板厚となるまで圧延される。その後、当該圧延材は、電動の搬送テーブルで仕上圧延機まで搬送される。
【００２５】
仕上圧延機の下流側には、冷却テーブル２と巻取機３とが設けられる。冷却テーブル２は、圧延された圧延材を多数の冷却水ノズルで冷却する。巻取機３は、冷却された圧延材をコイル状に巻き取る。
【００２６】
仕上圧延機において、複数の圧延機１の各々は、圧下装置とモータとを備える。圧下装置は、油圧または電動で当該圧延機１のロールギャップを変更し得るように設けられる。モータは、当該圧延機１のロールを回転させ得るように設けられる。
【００２７】
圧延材の位置は、圧延ライン上の要所に設置された熱片検出器と搬送テーブルの速度実績値とに基づいて追跡される。
【００２８】
複数の冷却水注水装置４の各々は、隣接した圧延機１の間に設けられる。冷却水注水装置４は、圧延機１の上流側または下流側に設けられることもある。複数の冷却水注水装置４の各々は、冷却水を噴射し得るように設けられる。例えば、前段側の４組の冷却水注水装置４は、フィードフォワード制御の対象のグループとされる。例えば、後段側の２組の冷却水注水装置４は、フィードバック制御の対象のグループとされる。
【００２９】
設定計算装置５は、圧延材が仕上圧延機の上流側において予め設定された位置に到達した際に所望の板厚の製品を製造するように、複数の圧延機１の各々の出側における当該圧延材の板厚と当該圧延機１のロールギャップの設定値とを計算する。定位置制御機能は、設定計算装置５の計算結果に基づいて圧下装置を操作する。
【００３０】
設定計算装置５は、冷却水流量の先端設定値（圧延材の先端部が圧延機１に到達した際の流量の値）を決定する。設定計算装置５は、複数の圧延機１の各々のロールの回転速度の先端設定値（圧延材の先端部が圧延機１に到達した際の速度の値）を決定する。これらの先端設定値を決定する際、設定計算装置５は、冷却水流量とロールの回転速度の機械的制約とロールの回転速度の操業上の制約（ミル振動、圧延材における酸化物スケールの発生による表面品質劣化を避けるための制約）による上下限値を考慮する。
【００３１】
設定計算装置５は、内部の数表を索引するなどして最終の圧延機１のモータの回転速度を決定する。設定計算装置５は、圧延材が安定に通板することを目的としてその他の圧延機１の出側における圧延材の体積速度が一定になるように、複数の圧延機１の各々のモータの回転速度を計算する。定速制御機能は、設定計算装置５の計算結果に基づいてモータを操作する。
【００３２】
圧延中において、張力制御装置は、圧延材に作用する張力が適正になるように，各圧延機１のモータの回転速度を調整する。
【００３３】
冷却水注水制御装置６は、注水量制御部６ａを備える。注水量制御部６ａは、設定計算装置５の計算結果に基づいて複数の冷却水注水装置４を制御する。
【００３４】
次に、図２を用いて、複数の冷却水注水装置４の制御方法を説明する。
図２は実施の形態１における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される冷却水注水装置の構成図である。
【００３５】
図２に示されるように、冷却水注水装置４は、注水ヘッダー４ａと流量調整弁４ｂと開閉バルブ４ｃとポンプ４ｄとアキュムレータ４ｅとを備える。
【００３６】
注水ヘッダー４ａは、隣接した圧延機１（図２においては図示されず）の間に設けられる。注水ヘッダー４ａは、複数のノズルを備える。複数のノズルは、圧延材の幅方向に並ぶ。複数のノズルは、圧延材を均一かつ効率よく冷却できるように冷却水を噴射し得るように設けられる。流量調整弁４ｂは、注水ヘッダー４ａの注水流量を変更し得るように設けられる。開閉バルブ４ｃは、注水ヘッダー４ａが使用されない場合に完全に冷却水を遮断し得るように設けられる。ポンプ４ｄは、注水ヘッダー４ａに冷却水を供給し得るように設けられる。アキュムレータ４ｅは、冷却水の流量が急激に変化する際に冷却水の圧力の変動を抑制し得るように設けられる。例えば、アキュムレータ４ｅには、窒素ガスなどが充填される。
【００３７】
冷却水注水制御装置６は、複数の注水ヘッダー４ａ単位で冷却水の流量を変更する。具体的には、注水量制御部６ａは、複数の流量調整弁４ｂの開度を電気的に変更することで冷却水の流量を変更する。例えば、フィードフォワード制御の対象のグループにおいて、圧延材の仕上温度は、以下のように制御される。この際、故障した注水ヘッダー４ａは除かれる。
【００３８】
設定計算装置５は、圧延機列の出側における圧延材の温度の予測値であるＦＤＴ予測値が目標値に一致するように冷却水の流量を繰り返し計算で算定する。この際、設定計算装置５は、圧延材が圧延機１を通過する間の温度変化を正確に模擬できる数式モデルである温度モデルを用いる。温度モデルにおいては、以下の（ａ）から（ｅ）の因子が考慮される。例えば、設定計算装置５は、米国特許第６２２００６７号明細書などに開示された計算式に基づいて（ａ）から（ｅ）の因子を計算する。
【００３９】
（ａ）複数の圧延機１の各々での圧延材の変形に伴う加工発熱
（ｂ）圧延材とロールの接触面の相対すべりによる摩擦発熱
（ｃ）圧延材とロールの接触面からの熱伝達
（ｄ）圧延材の表面から冷却水への熱伝達
（ｅ）圧延材の表面からの大気への熱放射、及び、対流による熱伝達
【００４０】
なお、温度モデルの計算においては，入力変数として冷却水への熱伝達が必要となる。熱伝達は、冷却水の流量の関数として表される。このため、冷却水の流量の計算には、繰り返し計算の手法が用いられる。例えば、以下の手法が用いられる。
【００４１】
複数の注水ヘッダー４ａの各々に対し、優先度が設定される。例えば、より優先度の高い注水ヘッダー４ａには、より小さい優先番号が付けられる。複数の注水ヘッダー４ａに対し、遷移流量が設定される。遷移流量は、複数の注水ヘッダー４ａの各々の最小流量と最大流量の間の任意の値である。
【００４２】
まず、設定計算装置５は、グループの全ての注水ヘッダー４ａの流量がゼロ（無注水）とする。その後、設定計算装置５は、温度モデルを用いてＦＤＴ予測値を計算する。ＦＤＴ予測値が目標値以下である場合、設定計算装置５は、繰り返し計算を終了する。ＦＤＴ予測値が目標値以上である場合、設定計算装置５は、最も優先番号の小さい注水ヘッダー４ａを選ぶ。
【００４３】
当該注水ヘッダー４ａの注水量がゼロ（無注水）から遷移流量に変更されたとの条件において、設定計算装置５は、温度モデルを用いてＦＤＴ予測値を再計算する。ＦＤＴ予測値が目標値以上である場合、設定計算装置５は、次に優先番号の小さい注水ヘッダー４ａを選ぶ。
【００４４】
当該注水ヘッダー４ａの注水量がゼロ（無注水）から遷移流量に変更されたとの条件において、設定計算装置５は、温度モデルを用いてＦＤＴ予測値を再計算する。
【００４５】
設定計算装置５は、温度モデルによるＦＤＴ予測値が目標値を下回るまで当該手順を繰り返す。遷移流量が設定された注水ヘッダー４ａは、ＯＮ確定ヘッダーと呼ばれる。ＦＤＴ予測値が目標値を下回った際に選ばれている注水ヘッダー４ａは、操作対象ヘッダーと呼ばれる。
【００４６】
次に、設定計算装置５は、ＦＤＴ予測値が目標値に最も近くなるように操作対象ヘッダーの注水量を最小流量と遷移流量との間において計算する。この際、ＦＤＴ予測値は、注水量が多くなるにつれ連続的に単調減少する。このため、設定計算装置５は、逐次代入法、Ｎｅｗｔｏｎ法、二分法などの解法を利用してＦＤＴ予測値を計算する。例えば、設定計算装置５は、確実に解が得られる二分法を利用してＦＤＴ予測値を計算する。
【００４７】
一方、全ての注水ヘッダー４ａの注水量が遷移流量となっても、ＦＤＴ予測値が目標値以上である場合、設定計算装置５は、媒介変数αを導入する。媒介変数αは、遷移流量と最大流量の按分比である。この際、複数の注水ヘッダー４ａの注水量は、次の式（１）で表される。
【００４８】
注水量＝（１−α）×遷移流量＋α×最大流量              （１）
【００４９】
（１）式によれば、αがゼロである場合、注水量は、遷移流量となる。αが１の場合、注水量は、最大流量となる。
【００５０】
設定計算装置５は、ＦＤＴ予測値が目標値と一致するように０から１の間で媒介変数αを決定する。媒介変数αが０から１の間の範囲である場合、ＦＤＴ予測値は、連続的に担当減少する。このため、設定計算装置５は、逐次代入法、Ｎｅｗｔｏｎ法、二分法などの解法を利用してＦＤＴ予測値を計算する。例えば、設定計算装置５は、確実に解が得られる二分法を利用してＦＤＴ予測値を計算する。設定計算装置５は、αの解を式（１）に代入することで複数の注水ヘッダー４ａの注水量を計算する。
【００５１】
圧延開始後において、設定計算装置５は、圧延中に得られた各種実績値を用いて複数の注水ヘッダー４ａの注水量を修正する。この際の計算は、予め設定された時間周期（例えば、２００ミリ秒周期）、予め設定された長さ周期（例えば、圧延機１の出側換算で圧延材長２ｍ周期）、圧延速度などの圧延状態が大きく変化した場合（例えば、速度変化が５％以上変化した場合）などに実行される。
【００５２】
この際、設定計算装置５は、圧延機列の入側における圧延材の表面温度、複数の圧延機１のロール周速度、ロールギャップ、圧延荷重などの実績値を取り込む。設定計算装置５は、取り込んだ実績値に基づいて、圧延機列の入側における圧延材の平均温度の実績値、複数の圧延機１の出側における圧延材の速度実績値、板厚実績値、変形抵抗実績値などを計算する。設定計算装置５は、これらの計算結果に基づいて温度モデルを用いてＦＤＴ予測値を計算する。設定計算装置５は、ＦＤＴ予測値が目標値に一致するように複数の注水ヘッダー４ａの注水量を計算する。この際、設定計算装置５は、先端設定値の場合と同様の方法で複数の注水ヘッダー４ａの注水量を計算する。
【００５３】
冷却水注水制御装置６において、注水量制御部６ａは、設定計算装置５の計算結果に基づいて複数の冷却水注水装置４を制御する。その結果、複数の注水ヘッダー４ａのうちのいずれか一つの流量が最小流量と最大流量との間の遷移流量未満となる場合は、複数の注水ヘッダー４ａの各々が注水しない状態または最小流量と遷移流量との間の流量で注水する状態となるように優先度に従って複数の注水ヘッダー４ａのうちのいずれか１つの流量を制御される。複数の注水ヘッダー４ａの各々の流量が遷移流量以上となる場合は、複数の注水ヘッダー４ａの各々が遷移流量と最大流量との間の流量で注水する状態となるように複数のヘッダーの流量が同時に制御される。
【００５４】
次に、図３から図４を用いて、冷却水注水装置４による注水量の制御の必要性を説明する。
図３は実施の形態１における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される圧延機の圧延速度パターンの例を示す図である。図４は実施の形態１における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される圧延機の出側における圧延材の温度の例を示す図である。
【００５５】
図３において、横軸は正規化された圧延時間である。縦軸は圧延機１の出側における圧延速度である。
【００５６】
圧延材の先端は、最終の圧延機１を出てから巻取機３に到達するまでの間において無張力で進む。この際、気流を巻き込むことによる圧延材の浮き上がり（フライアップ）などのトラブルが生じ得る。このため、圧延材の先端の圧延速度においては、制約がある。この際の圧延速度は、咬込み速度に設定される。
【００５７】
圧延材の先端が巻取機３に到達すると、圧延機１と巻取機３の間において張力が発生する。圧延材の状態は、当該張力により安定する。その結果、圧延材の先端の圧延速度の制約が解消される。この場合、圧延速度は、主機モータの仕様、冷却水の最大注水量、及び、操業上の制約（ミル振動発生など）により設定される定常圧延速度まで加速する。
【００５８】
圧延材の尾端が巻取機３に巻き取られる際、圧延速度は、減速する。
【００５９】
図４において、横軸は正規化された圧延材の位置である。縦軸は圧延材の温度である。
【００６０】
圧延材は、先端から順に圧延機１に進入する。このため、圧延材の尾端側ほど、圧延機１の入側での待機時間が長くなる。その結果、圧延機１に進入する際の圧延材の入側温度が下がる。
【００６１】
冷却水注水制御装置６は、圧延機列の出側における圧延材の温度を目標値に保つためには、圧延速度および入側温度の変化に応じて温度制御の操作端である冷却水注水装置４による注水量を変化させる。
【００６２】
以上で説明した実施の形態１によれば、複数の注水ヘッダー４ａのうちのいずれか一つの流量が最小流量と最大流量との間の遷移流量未満となる場合は、複数の注水ヘッダー４ａの各々が注水しない状態または最小流量と遷移流量との間の流量で注水する状態となるように優先度に従って複数の注水ヘッダー４ａのうちのいずれか１つの流量を制御される。このため、注水ヘッダー４ａの流量特性の変化による影響を受けにくくすることができる。
【００６３】
さらに、複数の注水ヘッダー４ａの各々の流量が遷移流量以上となる場合は、複数の注水ヘッダー４ａの各々が遷移流量と最大流量との間の流量で注水する状態となるように複数のヘッダーの流量が同時に制御される。このため、個々の注水ヘッダー４ａの応答特性の変動による切替タイミングのずれ、個々の注水ヘッダー４ａの流量特性の変動による影響が複数の注水ヘッダー４ａの間で平均化される。このため、注水ヘッダー４ａの流量特性の変化による影響を受けにくくすることができる。
【００６４】
なお、直前の計算時からのＦＤＴ予測値の変化が小さいことに着目し、計算負荷を削減してもよい。この場合、まず、直前の計算時と同じ注水量を基点とし、ＦＤＴ予測値が目標値より高い場合、先端設定の場合と同様の手順で注水量を増加させればよい。具体的には、ＦＤＴの予測値が目標値を下回るまで、優先番号の小さい注水ヘッダー４ａから順に遷移流量を設定し、ＦＤＴ予測値が目標値を下回った際の注水ヘッダー４ａについては、最小流量と遷移流量の間で、ＦＤＴ予測値が目標値に最も近くなるように計算すればよい。全ての注水ヘッダー４ａの注水量を遷移流量としても目標値より高い場合には、ＦＤＴ予測値が目標値に一致するように媒介変数αの解を計算し、（１）式により全ての注水ヘッダー４ａの注水量を計算すればよい。
【００６５】
直前の計算時と同じ注水量を基点としてＦＤＴ予測値が目標値より低い場合、上記と逆の手順で注水量を減少させればよい。具体的には、注水量が遷移流量を超えている注水ヘッダー４ａがある場合、ＦＤＴ予測値が目標値に一致するように媒介変数αの解を計算し、（１）式により複数の注水ヘッダー４ａの注水量を計算すればよい。全ての注水ヘッダー４ａの注水量を遷移流量としても、ＦＤＴ予測値が目標値より低い場合には、ＦＤＴ予測値が目標値を上回るまで、優先番号の小さいヘッダーから順に注水量をゼロ(無注水)として、ＦＤＴ予測値が目標値を上回った際の注水ヘッダー４ａについては、最小流量と遷移流量の間で、ＦＤＴ予測値が目標値に最も近くなるように計算すればよい。
【００６６】
また、圧延機の出側の温度計の測定値（ＦＤＴ実測値）によりフィードバック制御を行う場合には、ＦＤＴ偏差（＝ＦＤＴ実測値−ＦＤＴ目標値）をＰＩコントローラなどの制御器を介してＦＤＴ内部目標値から差し引くように補正すればよい。ＦＤＴ内部目標値は、本来のＦＤＴ目標値を補正したもので、内部の制御のみに適用される。この場合、上記の各計算は、ＦＤＴ内部目標値に対して行えばよい。
【００６７】
なお、複数の注水ヘッダー４ａの各々の遷移流量、最大流量は、当該注水ヘッダー４ａの特性、操業上の事情によりそれぞれ異なる場合がある。複数の注水ヘッダー４ａの各々の優先番号は、圧延材の化学成分、目標寸法、目標値などに応じて変更してもよい。
【００６８】
また、注水量が増大する場合と減少させる場合とにおいて、複数の注水ヘッダー４ａの優先番号を変更してもよい。例えば、注水量が増大する場合には上流側の注水ヘッダー４ａの優先番号を小さくし、注水量が減少する場合には下流側のヘッダーの優先番号を小さくしてもよい。
【００６９】
次に、図５を用いて、冷却水注水制御装置６の例を説明する。
図５は実施の形態１における圧延機の冷却水注水制御装置のハードウェア構成図である。
【００７０】
冷却水注水制御装置６の各機能は、処理回路により実現し得る。例えば、処理回路は、少なくとも１つのプロセッサ１００ａと少なくとも１つのメモリ１００ｂとを備える。例えば、処理回路は、少なくとも１つの専用のハードウェア２００を備える。
【００７１】
処理回路が少なくとも１つのプロセッサ１００ａと少なくとも１つのメモリ１００ｂとを備える場合、冷却水注水制御装置６の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで実現される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、少なくとも１つのメモリ１００ｂに格納される。少なくとも１つのプロセッサ１００ａは、少なくとも１つのメモリ１００ｂに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、冷却水注水制御装置６の各機能を実現する。少なくとも１つのプロセッサ１００ａは、中央処理装置、処理装置、計算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰともいう。例えば、少なくとも１つのメモリ１００ｂは、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等である。
【００７２】
処理回路が少なくとも１つの専用のハードウェア２００を備える場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらの組み合わせで実現される。例えば、冷却水注水制御装置６の各機能は、それぞれ処理回路で実現される。例えば、冷却水注水制御装置６の各機能は、まとめて処理回路で実現される。
【００７３】
冷却水注水制御装置６の各機能について、一部を専用のハードウェア２００で実現し、他部をソフトウェアまたはファームウェアで実現してもよい。例えば、注水量制御部６ａの機能については専用のハードウェア２００としての処理回路で実現し、注水量制御部６ａの機能以外の機能については少なくとも１つのプロセッサ１００ａが少なくとも１つのメモリ１００ｂに格納されたプログラムを読み出して実行することにより実現してもよい。
【００７４】
このように、処理回路は、ハードウェア２００、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせで冷却水注水制御装置６の各機能を実現する。
【００７５】
実施の形態２．
図６は実施の形態２における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される複数の注水ヘッダーのパラメータの例を示す図である。図７は実施の形態２における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される第１注水ヘッダーの注水量を示す図である。図８は実施の形態２における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される第２注水ヘッダーの注水量を示す図である。図９は実施の形態２における圧延機の冷却水注水制御装置が適用される第３注水ヘッダーの注水量を示す図である。図１０は実施の形態２における圧延機１の冷却水注水制御装置が適用される第４注水ヘッダーの注水量を示す図である。なお、実施の形態１の部分と同一又は相当部分には同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。
【００７６】
実施の形態２の冷却水注水制御装置６において、注水量制御部６ａは、複数の注水ヘッダー４ａのうちのいずれか一つの流量が遷移流量未満となる際に、複数の注水ヘッダー４ａのうちのいずれか１つが注水しない状態から最小流量で注水する状態に変化する場合または複数の注水ヘッダー４ａのうちのいずれか１つが最小流量で注水する状態から注水しない状態に変化する場合は、複数の注水ヘッダーの注水量の合計の変化を抑制するように複数の注水ヘッダー４ａのうちの他の注水ヘッダー４ａの流量を変更する。
【００７７】
例えば、図６に示されるように、複数の注水ヘッダー４ａの最大流量と遷移流量と最小流量とが設定されている場合、複数の注水ヘッダー４ａの各々の注水量は、図７から図１０で示された量となる。
【００７８】
例えば、注水量の合計が５０％となる場合、図８に示されるように、第２注水ヘッダーが注水しない状態から最小流量で注水する状態に変化する。この際、図７に示されるように、第１注水ヘッダーの注水量は、５０％から２０％に変化する。その結果、注水量の合計は、連続的に変化する。
【００７９】
例えば、注水量の合計が１００％となる場合、図９に示されるように、第３注水ヘッダーが注水しない状態から最小流量で注水する状態に変化する。この際、図８に示されるように、第２注水ヘッダーの注水量は、６０％から３０％に変化する。その結果、注水量の合計は、連続的に変化する。
【００８０】
例えば、注水量の合計が１５０％となる場合、図１０に示されるように、第４注水ヘッダーが注水しない状態から最小流量で注水する状態に変化する。この際、図９に示されるように、第３注水ヘッダーの注水量は、６０％から３０％に変化する。その結果、注水量の合計は、連続的に変化する。
【００８１】
以上で説明した実施の形態２によれば、複数の注水ヘッダー４ａのうちのいずれか１つが注水しない状態から最小流量で注水する状態に変化する場合または複数の注水ヘッダー４ａのうちのいずれか１つが最小流量で注水する状態から注水しない状態に変化する場合は、複数の注水ヘッダーの注水量の合計の変化を抑制するように複数の注水ヘッダー４ａのうちの他の注水ヘッダー４ａの流量が変更される。このため、複数の注水ヘッダー４ａの注水量の合計を滑らかに変化させることができる。このため、圧延機列の出側における圧延材の温度をより正確に制御することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
以上のように、この発明に係る圧延機の冷却水注水制御装置および冷却水注水制御方法は、圧延材を圧延するシステムに利用できる。
【符号の説明】
【００８３】
１  圧延機、  ２  冷却テーブル、  ３  巻取機、  ４  冷却水注水装置、  ４ａ  注水ヘッダー、  ４ｂ  流量調整弁、  ４ｃ  開閉バルブ、  ４ｄ  ポンプ、  ４ｅ  アキュムレータ、  ５  設定計算装置、  ６  冷却水注水制御装置、  ６ａ  注水量制御部、  １００ａ  プロセッサ、  １００ｂ  メモリ、  ２００  ハードウェア
【図１】
2020179019.tif 000003
【図２】
2020179019.tif 000004
【図３】
2020179019.tif 000005
【図４】
2020179019.tif 000006
【図５】
2020179019.tif 000007
【図６】
2020179019.tif 000008
【図７】
2020179019.tif 000009
【図８】
2020179019.tif 000010
【図９】
2020179019.tif 000011
【図１０】
2020179019.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】令和2年10月1日(2020.10.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延機の出側における圧延材の温度が目標値に一致するように複数の注水ヘッダーを制御する際に、前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか一つの流量が最小流量と最大流量との間において予め設定された遷移流量未満となる場合は、最小流量と予め設定された遷移流量との間の流量で注水する状態となるように優先度に従って前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか１つの流量を制御し、前記複数の注水ヘッダーの各々の流量が予め設定された遷移流量以上となる場合は、前記複数の注水ヘッダーの各々が予め設定された遷移流量と最大流量との間の流量で注水する状態となるように前記複数のヘッダーの流量を同時に制御し、前記複数の注水ヘッダーの各々が最小流量よりも少ない流量で注水することを避ける注水量制御部、
を備えた圧延機の冷却水注水制御装置。
【請求項２】
前記注水量制御部は、前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか一つの流量が予め設定された遷移流量未満となる際に、前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか１つが注水しない状態から最小流量で注水する状態に変化する場合または前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか１つが最小流量で注水する状態から注水しない状態に変化する場合は、前記複数の注水ヘッダーの注水量の合計の変化を抑制するように前記複数の注水ヘッダーのうちの他の注水ヘッダーの流量を変更する請求項１に記載の圧延機の冷却水注水制御装置。
【請求項３】
圧延機の出側における圧延材の温度が目標値に一致するように複数の注水ヘッダーを制御する際に、前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか一つの流量が最小流量と最大流量との間において予め設定された遷移流量未満となる場合は、前記複数の注水ヘッダーの各々が最小流量と予め設定された遷移流量との間の流量で注水する状態となるように優先度に従って前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか１つの流量を制御し、前記複数の注水ヘッダーの各々の流量が予め設定された遷移流量以上となる場合は、前記複数の注水ヘッダーの各々が予め設定された遷移流量と最大流量との間の流量で注水する状態となるように前記複数のヘッダーの流量を同時に制御し、前記複数の注水ヘッダーの各々が最小流量よりも少ない流量で注水することを避ける注水量制御工程、
を備えた圧延機の冷却水注水制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
この発明に係る圧延機の冷却水注水制御装置は、圧延機の出側における圧延材の温度が目標値に一致するように複数の注水ヘッダーを制御する際に、前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか一つの流量が最小流量と最大流量との間において予め設定された遷移流量未満となる場合は、最小流量と予め設定された遷移流量との間の流量で注水する状態となるように優先度に従って前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか１つの流量を制御し、前記複数の注水ヘッダーの各々の流量が予め設定された遷移流量以上となる場合は、前記複数の注水ヘッダーの各々が予め設定された遷移流量と最大流量との間の流量で注水する状態となるように前記複数のヘッダーの流量を同時に制御し、前記複数の注水ヘッダーの各々が最小流量よりも少ない流量で注水することを避ける注水量制御部、を備えた。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
この発明に係る圧延機の冷却水注水制御方法は、圧延機の出側における圧延材の温度が目標値に一致するように複数の注水ヘッダーを制御する際に、前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか一つの流量が最小流量と最大流量との間において予め設定された遷移流量未満となる場合は、前記複数の注水ヘッダーの各々が最小流量と予め設定された遷移流量との間の流量で注水する状態となるように優先度に従って前記複数の注水ヘッダーのうちのいずれか１つの流量を制御し、前記複数の注水ヘッダーの各々の流量が予め設定された遷移流量以上となる場合は、前記複数の注水ヘッダーの各々が予め設定された遷移流量と最大流量との間の流量で注水する状態となるように前記複数のヘッダーの流量を同時に制御し、前記複数の注水ヘッダーの各々が最小流量よりも少ない流量で注水することを避ける注水量制御工程、を備えた。
【国際調査報告】
2020179019.tif 000013
2020179019.tif 000014
2020179019.tif 000015
2020179019.tif 000016
2020179019.tif 000017
2020179019.tif 000018