JP6485196B2 - 厚鋼板の冷却制御方法、冷却制御装置、製造方法、および、製造装置 - Google Patents
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Description
本発明は、このような知見に基づいて完成させた。以下、本発明について説明する。
本発明の第1の態様では、冷却装置内での鋼板表面温度の変化を測定し、これを用いて、鋼板温度予測モデルのコアとなる熱伝達の変化、すなわち沸騰状態が変化する境界温度(以下において、「MHF点やCHF点」と言うことがある。)を逆算し、逆算したMHF点やCHF点を操業実績データベースに蓄積する。そして、操業実績データベースを活用した学習制御を行うことにより、これから冷却される厚鋼板のMHF点やCHF点を決定し、このMHF点やCHF点を用いて、厚鋼板を冷却停止温度の目標値に冷却するための、冷却装置の操業条件を決定する。このようにして決定された操業条件で冷却することにより、冷却途中および冷却停止後における厚鋼板の温度を高精度に制御することが可能になる。
図5は、本発明の厚鋼板の冷却制御方法を説明する図である。図5に示したように、本発明の厚鋼板の冷却制御方法は、温度予測工程S11と、温度測定工程S12と、逆算工程S13と、データ蓄積工程S14と、抽出工程S15と、沸騰変化温度算出工程S16と、冷却停止温度推定工程S17と、決定工程S18と、冷却工程S19と、を有している。
温度予測工程S11は、冷却装置を用いて冷却される厚鋼板の温度を、鋼板温度予測モデルを用いて予測する工程である。
続いて、セルごとに核沸騰と膜沸騰との割合を求める。沸騰熱伝達現象は、膜沸騰の状態では熱伝達率が小さく、核沸騰の状態では熱伝達率が大きい。厚鋼板の温度が高いときは膜沸騰が主体であるが、低温になると核沸騰に遷移し、熱伝達率が急増する傾向がある。よって、この割合によって、熱伝達率が大きく異なる。CHF点とMHF点との関係は実験等で求めることができることが知られている。CHF点とMHF点との間の温度域は、図1に示したように、核沸騰と膜沸騰とが同時に起こる遷移沸騰域と呼ばれる。厚鋼板の表面温度が、CHF点以下であれば、核沸騰の割合が100%、MHF点以上であれば、膜沸騰の割合が100%である。したがって、厚鋼板の表面温度が遷移沸騰域にあれば、その割合に応じて核沸騰割合(膜沸騰割合)を決める。
温度測定工程S12は、冷却装置を用いて冷却されている厚鋼板の表面温度を、温度計を用いて測定する工程である。この工程で用いる温度計は、冷却装置を用いて冷却されている厚鋼板の表面温度を測定可能であれば、その形態は特に限定されない。また、温度測定工程S12で表面温度を測定する、測定箇所は、冷却装置内の少なくとも1箇所、および、冷却装置の出側が含まれていれば良く、冷却装置の出側に加えて、冷却装置内の2箇所以上で、冷却されている厚鋼板の表面温度を測定しても良い。
逆算工程S13は、温度予測工程S11で予測した表面温度と、温度測定工程S12で測定した表面温度とが一致するように、鋼板温度予測モデルで用いる、沸騰状態が変化する境界温度(MHF点およびCHF点)を逆算する工程である。逆算工程S13を行う際には、MHF点およびCHF点として、一旦、ある特定の値(基準値)を与え、さらに厚鋼板の製造条件を鋼板温度予測モデルに代入することにより、鋼板の表面温度を算出する。その後、MHF点やCHF点を変更することにより、鋼板の表面温度を再計算し、再計算の結果が温度測定工程S2で測定された表面温度と一致するように、MHF点およびCHF点を変更する。逆算工程S13では、このようにして、温度予測工程S11で予測した表面温度と、温度測定工程S12で測定した表面温度とが一致するように、MHF点およびCHF点を逆算する。
データ蓄積工程S14は、逆算工程S13で逆算したMHF点およびCHF点を、このMHF点およびCHF点が得られた厚鋼板の製造条件のデータとともに、操業実績データベースに蓄積する(MHF点およびCHF点をこれらが得られた厚鋼板の製造条件に紐付けて操業実績データベースに蓄積する)工程である。データ蓄積工程S14で操業実績データベースに蓄積されたデータは、次材以降の厚鋼板を冷却する際に、適宜利用される。
抽出工程S15は、これから冷却される厚鋼板と製造条件が類似する過去の製造条件のデータを、MHF点およびCHF点とともに、操業実績データベースから抽出する工程である。抽出工程S15は、これから冷却される厚鋼板のMHF点およびCHF点を決定するために、操業実績データベースから、これから冷却される厚鋼板と製造条件が類似する過去の製造条件のデータをMHF点およびCHF点とともに抽出する工程である。抽出工程S15において、これから冷却される厚鋼板の製造条件と、過去の製造条件とが類似しているか否かは、過去の製造条件を表す情報ベクトルと、これから冷却される厚鋼板の製造条件を表す情報ベクトルとの間の距離関数を定義して、当該距離関数の値の大きさに基づいて判断することができる。この距離関数は、例えば、下記式(12)のように表わすことができる。
沸騰変化温度算出工程S16は、抽出工程で抽出したデータを用いて、これから冷却される厚鋼板の、MHF点およびCHF点を算出する工程である。MHF点およびCHF点は、例えば、下記式(13)、(14)のように表わすことができる。
冷却停止温度推定工程S17は、沸騰変化温度算出工程S16で算出したMHF点およびCHF点と、これから冷却される厚鋼板の製造条件のデータとを、鋼板温度予測モデルへと代入することにより、これから冷却される厚鋼板の冷却停止温度を推定する工程である。
決定工程S18は、冷却停止温度推定工程S17で推定した冷却停止温度が、冷却停止時における厚鋼板の目標温度に一致するように、冷却装置の操業条件を決定する工程である。決定工程S18で決定される冷却装置の操業条件としては、冷却装置から厚鋼板へ向けて噴射される冷却水の水量や、冷却装置内を搬送される厚鋼板の搬送速度等を挙げることができる。
冷却工程S19は、決定工程S18で決定した操業条件で冷却装置を操業することにより、厚鋼板を冷却する工程である。冷却工程S19では、冷却後の厚鋼板の表面温度が冷却停止温度の目標値になるように、厚鋼板が冷却される。冷却工程S19で厚鋼板を冷却している際に、厚鋼板の表面温度が測定され、この測定結果を用いて算出されたMHF点およびCHF点は、次材以降の厚鋼板を冷却する際に、適宜利用される。
図7は、本発明の厚鋼板の製造方法を説明する図である。図7に示したように、本発明の厚鋼板の製造方法は、厚鋼板を圧延する圧延工程S21と、該圧延工程S21の後に厚鋼板を冷却する冷却工程S22と、を有し、冷却工程S22で、上記本発明の厚鋼板の冷却制御方法が用いられる。上述のように、本発明の厚鋼板の冷却制御方法によれば、冷却途中および冷却停止後における厚鋼板の温度の制御精度を高めることが可能である。このような冷却工程S22を有することにより、本発明の厚鋼板の製造方法では、冷却途中および冷却停止後における厚鋼板の温度が高精度に制御される。これにより、厚鋼板の機械的特性を安定化することが可能になるので、添加元素を削減して製造コストを削減することが可能な、厚鋼板の製造方法を提供することができる。
図8は、本発明にかかる厚鋼板の冷却制御装置を備える、本発明にかかる厚鋼板の製造装置の形態例を説明する図である。図8に示したように、本発明の厚鋼板の製造装置100は、厚鋼板を圧延する圧延機10と、圧延機10で圧延された厚鋼板を冷却する冷却装置20と、冷却装置20によって冷却される前の厚鋼板の温度を測定する温度計35と、冷却装置20の操業条件を制御する冷却制御装置40と、を有し、冷却制御装置40は、冷却装置20を用いて冷却されている厚鋼板の温度を測定する温度計31、32、33と、冷却装置20を用いて冷却された後の厚鋼板の温度を測定する温度計34と、を有している。
具体的には、前記類似データの探索にて、異なる7つの評価関数di(Xi)を用いることにより、7グループのデータを抽出して、回帰モデルを7つ求める。
そして、7つの回帰モデルのそれぞれに、これから冷却しようとする厚鋼板の製造条件を入力して、これから冷却しようとする厚鋼板のMHF点およびCHF点を7つ導出する。
20…冷却装置
31、32、33、34、35…温度計
40…冷却制御装置
41…温度予測部
42…逆算部
43…操業実績データベース
44…抽出部
45…沸騰変化温度算出部
46…冷却停止温度推定部
47…決定部
Claims (6)
- 冷却装置の水冷ゾーンを通過させる厚鋼板の冷却を制御する方法であって、
前記冷却装置を用いて冷却される厚鋼板の表面温度を予測する、温度予測工程と、
前記冷却装置を用いて冷却されている厚鋼板の表面温度を測定する、温度測定工程と、
前記温度予測工程で予測された表面温度と、前記温度測定工程で測定された表面温度とが一致するように、前記温度予測工程で用いる鋼板温度予測モデルにおける、沸騰状態が
変化する境界温度を逆算する、逆算工程と、
前記逆算工程で逆算された、沸騰状態が変化する前記境界温度を、該温度が得られた前記厚鋼板の製造条件のデータとともに、操業実績データベースに蓄積する、データ蓄積工程と、
これから冷却される厚鋼板と製造条件が類似する製造条件のデータを、沸騰状態が変化する境界温度とともに、前記操業実績データベースから抽出する、抽出工程と、
前記抽出工程で抽出されたデータおよび沸騰状態が変化する境界温度を用いて、これから冷却される厚鋼板の、沸騰状態が変化する境界温度を算出する、沸騰変化温度算出工程と、
前記沸騰変化温度算出工程で算出された温度、および、これから冷却される厚鋼板の製造条件のデータを、前記鋼板温度予測モデルへと代入することにより、これから冷却される厚鋼板の冷却停止温度を推定する、冷却停止温度推定工程と、
前記冷却停止温度推定工程で推定された前記冷却停止温度が、厚鋼板の冷却後の目標温度に一致するように、前記冷却装置の操業条件を決定する、決定工程と、
を有する、厚鋼板の冷却制御方法。 - 前記抽出工程で、複数の類似度評価基準を用いることにより、前記操業実績データベースから複数グループのデータが抽出され、
抽出された複数グループのデータを用いて、前記沸騰変化温度算出工程で、これから冷却される厚鋼板の、沸騰状態が変化する境界温度が算出される、請求項1に記載の厚鋼板の冷却制御方法。 - 厚鋼板を圧延する工程と、
前記圧延する工程の後に前記厚鋼板を冷却する工程と、を有し、
前記冷却する工程で、請求項1又は2に記載の厚鋼板の冷却制御方法が用いられることを特徴とする、厚鋼板の製造方法。 - 圧延された厚鋼板を冷却する冷却装置の操業条件を制御する冷却制御装置であって、
前記冷却装置を用いて冷却される厚鋼板の表面温度を予測する、温度予測部と、
前記冷却装置を用いて冷却されている厚鋼板の表面温度を測定する、温度計と、
前記温度予測部で予測された表面温度と、前記温度計を用いて測定された表面温度とが一致するように、前記温度予測部で用いる鋼板温度予測モデルにおける、沸騰状態が変化する境界温度を逆算する、逆算部と、
前記逆算部で逆算された、沸騰状態が変化する前記境界温度を、該温度が得られた前記厚鋼板の製造条件のデータとともに蓄積する、操業実績データベースと、
これから冷却される厚鋼板と製造条件が類似する製造条件のデータを、沸騰状態が変化する境界温度とともに、前記操業実績データベースから抽出する、抽出部と、
前記抽出部で抽出されたデータおよび沸騰状態が変化する境界温度を用いて、これから冷却される厚鋼板の、沸騰状態が変化する境界温度を算出する、沸騰変化温度算出部と、
前記沸騰変化温度算出部で算出された温度、および、これから冷却される厚鋼板の製造条件のデータを、鋼板温度予測モデルへと代入することにより、これから冷却される厚鋼板の冷却停止温度を推定する、冷却停止温度推定部と、
前記冷却停止温度推定部で推定された前記冷却停止温度が、厚鋼板の冷却後の目標温度に一致するように、前記冷却装置の操業条件を決定する、決定部と、
を有する、厚鋼板の冷却制御装置。 - 前記抽出部で、複数の類似度評価基準が用いられることにより、前記操業実績データベースから複数グループのデータが抽出され、
抽出された複数グループのデータを用いて、前記沸騰変化温度算出部で、これから冷却される厚鋼板の、沸騰状態が変化する境界温度が算出される、請求項4に記載の厚鋼板の冷却制御装置。 - 厚鋼板を圧延する圧延機と、該圧延機で圧延された厚鋼板を冷却する冷却装置と、該冷却装置の動作を制御する冷却制御装置と、を備え、
前記冷却制御装置が、請求項4又は5に記載の厚鋼板の冷却制御装置である、厚鋼板の製造装置。
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