卷绕温度控制装置以及卷绕温度控制方法与流程

本发明涉及在钢板的热轧线上控制钢板的卷绕温度的卷绕温度控制装置以及卷绕温度控制方法。

背景技术：

为了各种目的，从以往起常常使用在钢板的热轧线上使目标卷绕温度在钢板长度方向上变化来控制卷绕温度的技术。例如，在专利文献1中，公开了如下卷绕温度控制的例子：在将轧制的钢板卷绕为卷材的过程中，在从钢板的尾端起的长度为ΔL时，为了使尾端温度从目标卷绕温度增高规定的温度增加量Δt，输出锥状或者台阶状的温度控制指令，使卷绕温度增加。根据该卷绕温度控制，在冷却之后，卷材外周侧的收缩量比内周侧大，所以从外周侧对卷材进行绷紧卷绕，能够抑制卷绕松弛所致的卷材变形。

另外，在专利文献2中，公开了如下卷绕温度控制的例子：定义被称为U图案(pattern)的钢板长度方向的目标卷绕温度分布，依照该目标卷绕温度分布，实现在卷材的前端部和尾端部比中央部高的卷绕温度。在使用了该U图案的目标卷绕温度分布的卷绕温度控制下，卷材前端部的卷绕温度比中央部高，所以向地下卷取机的缠绕性变得良好，而且，卷材尾端部的卷绕温度比中央部高，所以能够抵消卷材外周部的冷却效果高的情况。

专利文献1：日本特开2009－214112号公报

专利文献2：日本特开2015－66587号公报

技术实现要素：

在专利文献1、专利文献2所公开的卷绕温度控制方法中，想要通过将卷材的前端部、尾端部的有限的范围的卷绕温度设定得比中央部高而提高轧制的操作性、卷材(钢板)的前端部、尾端部的质量。在这些卷绕温度控制方法中，只是着眼于钢板的轧制处理长度、剩余长度那样的钢板部位而使卷绕温度变化，完全未考虑轧制时的钢板的速度变化对钢板质量造成的影响等。因此，未进行与轧制之后的冷却、卷绕时的钢板的速度变化对应地使卷绕温度变化那样的控制。

鉴于以上的以往技术的课题，本发明的目的在于提供一种能够降低轧制时、特别是冷却、卷绕时的钢板的速度变化对钢板的材质特性(强度、硬度、延展性等)造成的影响，提高钢板的长度方向的材质特性的均匀性的卷绕温度控制装置以及卷绕温度控制方法。

本发明涉及冷却装置的卷绕温度控制装置，所述冷却装置具备依照冷却头开闭指令使喷嘴开闭的多个冷却头，在从热轧的精轧机排出的钢板被地下卷取机卷绕之前的位置处，从所述冷却头放水，由此使所述钢板冷却，所述卷绕温度控制装置的特征在于，具备：第1冷却指令计算部，在所述钢板被冷却之前，预测所述钢板以预先设定的钢板速度通过所述冷却装置时的所述钢板的卷绕温度，计算使预测的所述卷绕温度与预先设定的目标卷绕温度大致一致的所述冷却头开闭指令；卷绕温度校正量计算部，在所述钢板被所述冷却装置冷却时，检测所述钢板的钢板速度，计算与所述钢板速度的变化对所述钢板的材质特性造成的影响对应的所述卷绕温度的校正量；以及第2冷却指令计算部，根据由所述卷绕温度校正量计算部计算出的所述卷绕温度的校正量，校正由所述第1冷却指令计算部计算出的冷却头开闭指令，将校正的所述冷却头开闭指令输出到所述冷却装置。

根据本发明，降低轧制时、特别是冷却、卷绕时的钢板的速度变化对钢板的材质特性(强度、硬度、延展性等)造成的影响，钢板的长度方向的材质特性的均匀性提高。

附图说明

图1是示出卷绕温度控制装置及其控制对象的结构的例子的图。

图2是示出存储于目标卷绕温度存储部的目标卷绕温度表格的结构的例子的图。

图3是示出存储于速度模式存储部的速度模式表格的结构的例子的图。

图4是示出存储于冷却头优先次序存储部的冷却头优先次序表格的结构的例子的图。

图5是示出由在卷绕温度控制装置中使用的控制代码所分配的冷却头的开闭模式的例子的图。

图6是示出预设冷却指令计算部执行的预设冷却指令计算处理的处理流程的例子的图。

图7是示出图6的预设冷却指令计算处理中的卷绕温度预测计算处理(步骤S15)的详细的处理流程的例子的图。

图8是示出在图6的预设冷却指令计算处理中控制代码被最佳化的过程的例子的图。

图9是示出影响系数计算部执行的影响系数计算处理的处理流程的例子的图。

图10是示出材质预测部执行的材质预测处理的处理流程的例子的图。

图11是示出卷绕温度校正量计算部执行的卷绕温度校正量计算处理的处理流程的例子的图。

图12是示出卷绕温度指令计算部执行的卷绕温度指令计算处理的处理流程的例子的图。

图13是示出冷却头指令计算部执行的冷却头指令计算处理的处理流程的例子的图。

符号说明

10：预设控制部；11：预设冷却指令计算部(第1冷却指令计算部)；12：影响系数计算部；13：材质预测部；21：目标卷绕温度存储部；21T：目标卷绕温度表格；22：速度模式存储部；22T：速度模式表格；23：冷却头优先次序存储部；23T：冷却头优先次序表格；24：板温推测模型存储部；30：动态控制部；31：卷绕温度校正量计算部；32：前馈控制部；33：卷绕温度指令计算部；34：反馈控制部；35：冷却头指令计算部(第2冷却指令计算部)；40：上位计算机；50：控制对象；51：钢板；52：精轧机；53：轧制机架；54：工作辊；55：地下卷取机；56：卷绕温度计；57：卷绕冷却装置(冷却装置)；58：上部冷却装置；59：下部冷却装置；60：组合(bank)；61：冷却头；100：卷绕温度控制装置。

具体实施方式

以下，参照附图，详细地说明本发明的实施方式。

图1是示出卷绕温度控制装置100及其控制对象50的结构的例子的图。卷绕温度控制装置100从控制对象50接收各种信号，并且将各种控制信号输出到控制对象50。以下，参照图1，首先，说明控制对象50的结构。

在本实施方式的情况下，控制对象50是热轧中的卷绕温度控制线。在该卷绕温度控制线上，从精轧机52放出的钢板51在即将卷绕到地下卷取机55之前的位置处通过卷绕冷却装置57冷却。即，通过具备工作辊54的包括多个轧制机架53的精轧机52轧制的、例如850℃～900℃的钢板51通过卷绕冷却装置57冷却，卷绕到地下卷取机55。另外，在图1中，设为钢板51向在其一侧描绘的箭头的方向(从右侧向左侧)移动，被卷绕到地下卷取机55。

卷绕冷却装置57构成为包括从上侧对钢板51进行水冷的上部冷却装置58和从下侧对钢板51进行水冷的下部冷却装置59。而且，在该上部冷却装置58以及下部冷却装置59的各个中，在钢板51的长度方向上设置有多个(例如120)冷却头61。此处，各个冷却头61是在钢板51的宽度方向上排列多个(例如20)喷出水的喷嘴而构成的。另外，沿着钢板51的长度方向设置的多个冷却头61针对每规定数量(例如5个)被群组化，被群组化的冷却头61各自的群组称为组合60。

在钢板51通过了卷绕冷却装置57之后，即将被地下卷取机55卷绕之前，卷绕温度计56测量钢板51的温度，将该测量出的温度报告到卷绕温度控制装置100。另外，虽然在图1中进行了省略，但通常在精轧机52的出口侧也具备测量钢板51的温度的温度计。利用卷绕温度控制装置100进行的卷绕温度控制的目的在于，依照目标卷绕温度而控制由卷绕温度计56测量出的温度，将钢板51的材质控制为期望的值，进而在钢板51的长度方向上得到均匀的材质。此时，目标卷绕温度既可以在钢板51的长度方向的各部位设定为恒定，也可以在前端部和尾端部设定为比中央部稍微高的值。

接下来，说明卷绕温度控制装置100的结构。如图1所示，卷绕温度控制装置100大体分为预设控制部10和动态控制部30。

预设控制部10构成为包括预设冷却指令计算部11、影响系数计算部12、材质预测部13、目标卷绕温度存储部21、速度模式存储部22、冷却头优先次序存储部23、板温推测模型存储部24等功能块。

此处，在目标卷绕温度存储部21、速度模式存储部22、冷却头优先次序存储部23中，预先存储有利用精轧机52轧制的各种钢板51的目标卷绕温度、轧制时的钢板51的速度模式、冷却头优先次序等信息。另外，在板温推测模型存储部24中，存储有推测钢板51被轧制、冷却时的钢板51的温度的计算模型。另外，存储于这些存储部的信息、计算模型既可以从上位计算机40经由未图示的通信网络供给，也可以经由USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)存储器等便携式存储介质供给。

预设冷却指令计算部11在冷却钢板51之前，根据该钢板51的钢种、板厚、板宽等，从目标卷绕温度存储部21、速度模式存储部22、冷却头优先次序存储部23获取所需的信息，使用存储于板温推测模型存储部24的板温推测模型，计算作为用于实现目标卷绕温度的冷却头61的喷嘴的开闭指令信息的头部模式。然后，将与该头部模式对应的控制代码输出到动态控制部30侧。

另外，如该控制代码那样的对冷却头61的喷嘴的开闭进行指示的信息一般称为冷却头开闭指令。另外，在以下的说明中，将冷却头61的喷嘴的开闭的情况简称为冷却头61的开闭。

材质预测部13根据想要冷却的钢板51的化学组成、轧制时间表、使用该轧制时间表计算出的各轧制机架53的压下率、钢板51的温度变化，预测利用地下卷取机55卷绕时的钢板51的材质特性。另外，影响系数计算部12取入材质预测部13的计算结果，将轧制速度、卷绕温度的变化与材质特性变化的关系计算为影响系数。

另一方面，动态控制部30构成为包括卷绕温度校正量计算部31、前馈控制部32、卷绕温度指令计算部33、反馈控制部34、冷却头指令计算部35等功能块。另外，在冷却钢板51之前，获取从预设控制部10输出的控制代码(指定头部模式的信息)等信息，并且在用卷绕冷却装置57冷却该钢板51时，获取卷绕温度计56的测定温度、钢板51的移动速度(钢板速度)等。然后，根据该获取到的值，适当地校正从预设控制部10获取到的控制代码，变换为头部模式，输出到控制对象50。

此处，卷绕温度校正量计算部31从控制对象50获取钢板51的速度变化，使用由影响系数计算部12计算出的影响系数，计算用于与所述速度变化对应地将材质保持为恒定的卷绕温度的校正量。另外，前馈控制部32计算与由卷绕温度校正量计算部31计算出的卷绕温度的校正量相应的控制代码的变化量。另外，卷绕温度指令计算部33根据目标卷绕温度和由卷绕温度校正量计算部31计算出的卷绕温度的校正量，计算实际上应在控制中使用的卷绕温度的指令值(控制目标卷绕温度)。另外，反馈控制部34计算控制代码变化量，该控制代码变化量对应于向使由卷绕温度指令计算部33计算出的卷绕温度的指令值与由卷绕温度计56测定出的卷绕温度的偏差减小的方向变更头部模式时的变化量。另外，冷却头指令计算部35根据从预设冷却指令计算部11输出的控制代码、由前馈控制部32计算出的控制代码以及由反馈控制部34计算出的控制代码，计算头部模式，输出到卷绕冷却装置57。

具有以上说明那样的结构以及功能的卷绕温度控制装置100通过具备未图示的运算处理装置和存储装置的计算机、工作站实现。此时，预设冷却指令计算部11、影响系数计算部12、材质预测部13、卷绕温度校正量计算部31、前馈控制部32、卷绕温度指令计算部33、反馈控制部34、冷却头指令计算部35通过由所述运算处理装置执行规定的程序而实现，该规定的程序保存于由半导体存储器、硬盘装置等构成的所述存储装置。另外，目标卷绕温度存储部21、速度模式存储部22、冷却头优先次序存储部23、板温推测模型存储部24通过将规定数据存储到分配于所述存储装置的一部分的区域而实现。

图2是示出存储于目标卷绕温度存储部21的目标卷绕温度表格21T的结构的例子的图。如图2所示，目标卷绕温度表格21T是针对冷却的钢板51的各个种类(钢种)而将卷绕到地下卷取机55时的目标温度对应起来的表格。在图2所示的目标卷绕温度表格21T的例子中，例如，针对钢种为SS400的钢板51，将630℃的目标卷绕温度对应起来。预设冷却指令计算部11判定钢板51的钢种，从目标卷绕温度表格21T获取与该钢种对应的目标卷绕温度。

另外，在图2的目标卷绕温度表格21T的例子中，目标卷绕温度仅按照钢板的种类(钢种)进行层化，但进而也可以按照板厚、板宽进行层化。另外，也可以是，卷绕温度控制装置100不具备目标卷绕温度存储部21，而在每次轧制(即卷绕)时，在从上位计算机40发送的钢板51的一部分信息中包含目标卷绕温度。

图3是示出存储于速度模式存储部22的速度模式表格22T的结构的例子的图。如图3所示，速度模式表格22T是针对钢板51的钢种、板厚、板宽的各组合，关于从精轧机52放出钢板51时的钢板51的轧制速度，将其初始速度、第1加速度、第2加速度、稳定速度、减速度、末期速度等对应起来的表格。此处，初始速度是从精轧机52放出钢板51的前端时的钢板51的轧制速度，稳定速度是在钢板51被加速之后成为恒定的速度时从精轧机52放出时的轧制速度，末期速度是在钢板51被减速之后其尾端从精轧机52放出时的轧制速度。另外，此处，钢板51设为从初始速度至成为稳定速度为止，按照第1加速度以及第2加速度这两个阶段进行加速，另外，从稳定速度至末期速度为止，按照一个阶段的减速度进行减速。

另外，在图3的速度模式表格22T的例子中，例如，针对钢种为SS400、板厚为1.4mm以下、板宽为1000～1400mm的钢板51，将650mpm(meter per minute)的初始速度、2mpm/s(meter per minute per second)的第1加速度、12mpm/s的第2加速度、1050mpm的稳定速度、30mpm/s的减速度以及900mpm的末期速度对应起来。

图4是示出存储于冷却头优先次序存储部23的冷却头优先次序表格23T的结构的例子的图。如图4所示，冷却头优先次序表格23T是针对钢板51的每个钢种、板厚定义优先打开的冷却头61的顺序而构成的。即，在冷却头优先次序表格23T中，针对钢板51的每个钢种、板厚，与1～120的各个优先次序相对地定义了冷却头61的识别信息。另外，关于优先次序，1最高，值越大则越低。

此处，冷却头61的识别信息由两个数值的组构成。而且，两个数值的组的左侧的数值表示组合60的识别编号(以下称为组合编号)，右侧的数值表示该组合60内的冷却头61的识别编号(以下称为冷却头编号)。例如，冷却头61的识别信息(1，2)表示第1组合(组合编号是1)的第2冷却头(冷却头编号是2)。另外，组合编号以及头部编号设为从接近精轧机52的一侧起按照升序附加编号。

另外，在本实施方式中，设为上部冷却装置58以及下部冷却装置59的结构上下对称，并设为各个组合60的数量以及冷却头61的数量是相同的数量。另外，在以下的说明中，设为组合60的数量上下分别是15，各组合60的冷却头的数量是8，上下的冷却头61对的合计数是120。

以上那样的冷却头61的打开的优先次序是考虑钢板51所需要的冷却速度、冷却方法、冷却效率等而预先决定的信息。例如，在钢板51薄的情况下，在钢板51的表面和内部不易产生温度差。在该情况下，考虑到冷却效率，优先打开钢板51的温度高的接近精轧机52的冷却头61。因此，对接近精轧机52的冷却头61赋予高的优先次序。另一方面，在钢板51厚的情况下，利用基于空冷的回流换热，将表面与内部的温度差抑制在容许值的范围内。因此，以尽可能不使打开状态的冷却头61连续的方式，赋予优先次序。

通过使水冷和空冷适当地混合存在，从而能够抑制钢板51的表面与内部的温度差。例如，在DP(Dual Phase，双相)钢的情况下，需要改善所期望的金属组织，所以应用复杂的冷却方法。即，在DP钢中，为了避免贝氏体、珠光体的析出，钢板51在中间温度下空冷一定时间之后，在即将被地下卷取机55卷绕之前进行急冷，以使马氏体析出。因此，针对DP钢的冷却头61打开的优先次序设定成在接近精轧机52以及地下卷取机55的冷却头61中高，在两者的中间附近的冷却头61中低。另外，冷却头61被控制成打开能够实现目标卷绕温度的个数。

在图4的例子中，在钢种为SS400、板厚为1.2～1.8mm的情况下，冷却头61按照(1，1)、(1，2)、(1，3)、(1，4)、(1，5)、(2，1)、····、(15，7)、(15，8)的顺序优先打开。即，由于板厚是薄的，所以考虑冷却效率，从精轧机52侧的头部起依次优先打开。相对于此，在钢种为SS400、板厚为3.2～4.2mm的情况下，冷却头61按照(1，1)、(1，4)、(2，1)、(2，4)、(3，1)、····、(15，5)、(15，8)的顺序优先打开。即，由于钢板51的板厚稍微变厚，所以被赋予打开头部不连续那样的优先次序。

另外，在本实施方式中，以下，设为对在上部冷却装置58和下部冷却装置59中成对的冷却头61赋予相同的优先次序，利用相同的控制代码控制开闭，但也可以分别赋予不同的优先次序，分别独立地控制开闭。

图5是示出由在卷绕温度控制装置100中使用的控制代码所分配的冷却头61的开闭模式的例子的图。如图5所示，在控制代码为0的情况下，所有冷却头61关闭。这表示在卷绕冷却装置57的全部区域中是空冷。相反地，在控制代码为120的情况下，所有冷却头61被打开。这表示在卷绕冷却装置57的全部区域中是水冷。

另外，在控制代码为1的情况下，将优先次序为1的冷却头61设为开，将其它设为闭。另外，在控制代码为2的情况下，将优先次序为1以及2的冷却头61设为开，将其它设为闭。另外，在控制代码为3的情况下，将优先次序为1～3的冷却头61设为开，将其它设为闭。以下，同样地分配冷却头61的开闭模式。

图6是示出预设冷却指令计算部11执行的预设冷却指令计算处理的处理流程的例子的图。预设冷却指令计算处理是如下处理：在冷却钢板51之前，计算在假设依照预先决定的轧制时间表轧制钢板51时与用于实现目标卷绕温度的头部模式对应的控制代码。

预设冷却指令计算部11首先从速度模式表格22T获取与想要轧制的钢板51的钢种、板厚、板宽对应的行的数据。然后，根据该获取到的行的数据，计算第1加速位置、第2加速开始位置、稳定速度开始位置、减速开始位置以及减速完成位置，计算冷却中的钢板51的速度模式(步骤S11)。

此处，第1加速位置SL_1s是按照由速度模式表格22T指示的第1加速度开始加速时的钢板51的位置，通过下面的式(1)进行计算。

SL_1s＝L_sc (1)

其中，L_sc：常数

另外，第2加速位置SL_2s是按照由速度模式表格22T指示的第2加速度开始加速时的钢板51的位置，通过下面的式(2)进行计算。

SL_2s＝L_md (2)

其中，L_md：精轧机52出口侧至地下卷取机55的长度

另外，稳定速度开始位置SL_cs是钢板速度达到由速度模式表格22T指示的稳定速度时的钢板51的位置，通过下面的式(3)进行计算。

(V_1a)²＝L_md·2·Acc₁+V_max·V_max

SL_cs＝{L_md+(V_max－V_1a)/Acc₂·(V_max+V_1a)/2} (3)

其中，V_1a：第1加速结束速度、

Acc₁：第1加速度、Acc₂：第2加速度、V_max：最大速度

另外，减速开始位置SL_ds是按照由速度模式表格22T指示的减速度开始减速时的钢板51的位置，通过下面的式(4)进行计算。

SL_ds＝ST_len－(V_max－V_f)/Dcc·(V_max+V_f)/2－Dcc_mgn (4)

其中，ST_len：钢板51的长度、V_f：末期速度、Dcc：减速度、

Dcc_mgn：钢板51在精轧机52尚未完成轧制的多长之前完成减速的余量

另外，减速完成位置SLde是钢板速度成为由速度模式表格22T指示的末期速度并且减速结束时的钢板51的位置，通过下面的式(5)进行计算。

SLde＝ST_len－Dcc_mgn (5)

接着，在步骤S12以下的处理中，关于以在步骤S11中计算出的速度模式移动的钢板51，针对将该钢板51在长度方向上按照规定的长度(例如5m)划分时的各个部位(以下称为分段)中的每一个部位，计算用于实现由目标卷绕温度表格21T指定的目标卷绕温度的头部模式。因此，预设冷却指令计算部11从前端部依次逐个选择钢板51的分段(步骤S12)。然后，通过步骤S13以下的处理，计算针对钢板51的选择出的所述分段而设定的头部模式即冷却头61的控制代码。

接着，在步骤S13以下的计算冷却头61的控制代码的处理中，使用了所谓的线性反插值法。另外，该情况下的线性反插值法还称为最佳解的二分探索法。即，在步骤S13～步骤S17的处理中，计算对于实现目标卷绕温度而言最佳的控制代码。此处，最佳的控制代码是指，实现尽可能接近目标卷绕温度的温度的控制代码，以下，称为解代码。

为了应用线性反插值法，在预设冷却指令计算部11中，首先，分别设定0、120作为在其之间包含解代码的两个控制代码Cn_L、Cn_H(其中Cn_L<Cn_H)的初始值，(步骤S13)。此处，Cn_L＝0对应于全闭的头部模式，Cn_H＝120对应于全开的头部模式(参照图5)。

在图5所示的控制代码的例子中，伴随控制代码的值的增加，打开状态的冷却头61数量单调地增加。在该情况下，关于与控制代码Cn_L、Cn_H(Cn_L<Cn_H)的头部模式对应地得到的卷绕温度T_c1、T_c2，T_c1>T_c2成立。于是，能够判断为解代码处于该两个控制代码Cn_L、Cn_H之间。

因此，预设冷却指令计算部11计算两个控制代码Cn_L、Cn_H的中间的控制代码int{(Cn_L+Cn_H)/2}，来作为临时的解代码Cn₀(步骤S14)。另外，int表示舍去小数部分的函数。

接下来，预设冷却指令计算部11使用存储于板温推测模型存储部24的板温推测模型，计算假设依照与临时的解代码Cn₀对应的头部模式对钢板51进行冷却时的钢板51的卷绕温度预测值T_c0(步骤S15)。另外，参照图7，另行详细说明步骤S15的计算卷绕温度预测值T_c0的处理(以下称为卷绕温度预测计算处理)。

接着，预设冷却指令计算部11将在步骤S15中计算出的卷绕温度预测值T_c0与目标卷绕温度T_target进行比较，在T_c0<T_target的情况下，设为Cn_H＝Cn₀，在T_c0>T_target的情况下，设为Cn_L＝Cn₀，在T_c0＝T_target的情况下，Cn₀成为解代码(步骤S16)。另外，目标卷绕温度T_target是根据该钢板51的钢种而由目标卷绕温度表格21T提供的目标温度。

此处，补充说明步骤S16的处理。在T_c0<T_target的情况下，T_target处于T_c0与T_c1之间，所以解代码处于Cn_L与Cn₀之间。因此，为了接下来的反复处理，Cn_H由Cn₀更新(Cn_H＝Cn₀)。另外，在T_c0>T_target的情况下，T_target处于T_c2与T_c0之间，所以解代码处于Cn₀与Cn_H之间。因此，为了接下来的反复处理，Cn_L由Cn₀更新(Cn_L＝Cn₀)

另外，在步骤S16中T_c0＝T_target的情况下，得到所求出的控制代码的解，所以处理结束，但一般而言，由于计算机的舍入误差等，成为T_c0＝T_target的情形较少。因此，预设冷却指令计算部11为了判定处理的结束，判定是否满足下面的(a)～(c)的结束条件(步骤S17)。

(a)反复进行步骤S14～步骤S16的次数达到规定次数(例如8次)。

(b)卷绕温度预测值T_c0与目标卷绕温度T_target的偏差为规定温度(例如5℃)以下。

(c)临时的解代码Cn₀与Cn_L或者Cn_H一致。

预设冷却指令计算部11判定以上(a)～(c)的结束条件，在哪一个结束条件都未满足的情况下(在步骤S17中“否”)，返回到步骤S14，反复执行步骤S14以下的处理。另外，在满足了(a)～(c)的结束条件中的任意的条件的情况下(在步骤S17中“是”)，将此时的临时的解代码Cn₀作为该分段中的解代码(步骤S18)。

然后，预设冷却指令计算部11判定是否在步骤S12中选择完全部分段(步骤S19)，在未选择完全部分段的情况下(在步骤S19中“否”)，反复执行步骤S12以下的处理。另一方面，在选择完全部分段的情况下(在步骤S19中“是”)，结束该预设冷却指令计算处理。

图7是示出图6的预设冷却指令计算处理中的卷绕温度预测计算处理(步骤S14)的详细的处理流程的例子的图。如图7所示，在该处理中，在从精轧机52放出钢板51的前端至钢板51的尾端通过卷绕温度计56的期间，一边以一定的时间刻度Δ使时刻进展，一边依照在图6的步骤S11中计算出的速度模式使钢板51移动，并且预测计算假设依照在图6的步骤S13中得到的临时的解代码Cn₀从冷却头61放水的情况下的钢板51的卷绕温度预测值T_c0。即，将从精轧机52至卷绕温度计56的期间的钢板51在长度方向上进行细分化，根据关于进行了细分化而得到的各个部位的每个时间刻度的移动量、和各个部位处的空冷或者水冷所致的散热量，计算卷绕温度预测值T_c0。

预设冷却指令计算部11首先更新计算上的当前时刻(以下称为计算时刻)，根据在图6的步骤S11中求出的速度模式，计算该计算时刻下的钢板速度Vt(步骤S21)。接着，预设冷却指令计算部11使用计算出的所述钢板速度Vt，计算该时刻下的钢板51的从精轧机52的放出长度Ln(步骤S22)。放出长度Ln是指，结束轧制并从精轧机52放出的钢板51的长度，通过下面的式(6)进行计算。

Ln＝L_n－1+Δ·Vt (6)

其中，L_n－1：上一次的计算时刻下的放出长度

接下来，预设冷却指令计算部11判定该卷绕温度预测计算的处理是否完成(步骤S23)。即，在从精轧机52放出的放出长度Ln大于对钢板51的全长加上精轧机52至卷绕温度计56的距离而得到的值时，钢板1根量的卷绕温度的预测计算完成，从而计算完成。

在步骤S23的判定中，判定为计算未完成的情况下(在步骤S23中“否”)，预设冷却指令计算部11进行钢板51的温度跟踪(步骤S24)。即，预设冷却指令计算部11在温度跟踪中，根据上次以及本次的放出长度L_n－1、Ln，求出在经过了一个刻度时间Δ时钢板51前进的距离，使精轧机52的出口侧至卷绕温度计56的钢板51的温度分布移动与该距离相当的量。另外，此时，精轧机52的出口侧的钢板51的温度设为是预先设定的目标温度。

接下来，预设冷却指令计算部11针对卷绕冷却装置57的冷却头61的各个，确定对应的钢板51的分段。然后，根据对该确定的分段赋予的控制代码和从冷却头优先次序表格23T取入的冷却头61的优先次序，决定各冷却头61的开闭状态(步骤S25)。

此处，与各冷却头61对应的钢板51的分段是指，基本上位于各冷却头61的正下方或者正上方的钢板51的分段。但是，实际上，从卷绕温度控制装置100对各冷却头61发送开闭指令直至钢板51的表面的状态发生变化为止，存在1～2秒程度的延迟时间。因此，实际上，估计该延迟时间来决定对应的钢板51的分段。

接下来，预设冷却指令计算部11针对将位于精轧机52的出口侧至卷绕温度计56的钢板51按照例如冷却头61的线方向(钢板51的长度方向)的喷嘴间距分割而得到的各部位，判定该部位对应于水冷还是对应于空冷(步骤S26)。另外，逐个选择如上所述分割而得到的钢板51的部位，执行步骤S26以下的处理。

因此，关于步骤S26中的判定的结果，在判定为该部位对应于水冷的情况下(在步骤S26中“水冷”)，预设冷却指令计算部11按照水冷的边界条件，依照例如下面的式(7)，计算热传递系数hw(步骤S27)。

hw＝9.72·10⁵·ω^0.355·{(2.5－1.15·logTw)·D/(pl·pc)}^0.646/(Tsu－Tw) (7)

其中，ω：水量密度(单位时间内单位面积的钢板51表面接受的水量)

Tw：水温(℃)

D：喷嘴直径

pl：线方向(钢板51的长度方向)的喷嘴间距

pc：与线正交的方向(钢板51的宽度方向)的喷嘴间距

Tsu：钢板51的表面温度

另外，式(7)是所谓的层流冷却的情况下的热传递系数。作为水冷方法，除此之外还有喷雾冷却等各种方法，针对各个方法，已知几个热传递系数的计算式。另外，即使冷却方式相同，作为公式，也有反映最新的实验性的知识而相互不同的情况。

另一方面，在判定为该部位对应于空冷的情况下(在步骤S26中“空冷”)，预设冷却指令计算部11按照空冷的边界条件，依照例如下面的式(8)，计算热传递系数hr(步骤S28)。

hr＝σ·ε·[{(273+Tsu)/100}⁴－{(273+Ta)/100}⁴]/(Tsu－Ta)

(8)

其中，σ：斯特凡玻耳兹曼常数(＝4.88)

ε：辐射率

Ta：空气温度(℃)

Tsu：钢板的表面温度(钢板温度)

预设冷却指令计算部11当在步骤S27或者步骤S28中计算出热传递系数hw、hr时，接下来，计算钢板51表面处的热移动量，计算该部位的温度(步骤S29)。即，预设冷却指令计算部11能够根据在经过一个刻度的时间Δ之前的温度和在该时间Δ期间移动的热量，依照例如下面的式(9)，计算钢板51的该部位的温度。

Tn＝T_n－1－(ht+hb)·Δ/(ρ·C·B) (9)

其中，Tn：当前的板温

T_n－1：比当前早时间Δ的板温(钢板温度)

ht：钢板表面的热传递系数

hb：钢板里面的热传递系数

ρ：钢板的密度

C：钢板的比热容

B：钢板厚度

另外，式(9)忽略了钢板51的厚度方向的热移动，但在考虑钢板51的厚度方向的热传导的情况下，能够利用公知的热方程式。通过例如下面的式(3)表示热方程式，在各种技术文献中公开了利用计算机对其进行差分计算的方法。

其中，λ：热传导率

T：钢板温度

x：厚度方向的位置

t：时间

接下来，预设冷却指令计算部11判定关于对钢板51的精轧机52的出口侧至卷绕温度计56进行分割而得到的各部位的温度计算是否全部结束(步骤S30)。关于该判定的结果，在各部位的温度计算未全部结束的情况下(在步骤S30中“否”)，反复执行步骤S26以下的处理。

另一方面，在各部位的温度计算全部结束的情况下(在步骤S30中“是”)，得到某个时刻下的钢板51的精轧机52的出口侧至卷绕温度计56的各部位的温度、即温度分布。在该温度分布中，包括卷绕温度计56位置处的预测计算温度。因此，预设冷却指令计算部11返回到步骤S21，使时刻进展一个刻度的时间Δ，反复执行步骤S21以下的处理。

然后，在步骤S23中判定为处理完成时、即在从精轧机52放出的钢板51的放出长度Ln大于对钢板51的全长加上精轧机52至卷绕温度计56的距离而得到的值时，结束该卷绕温度预测计算处理。

图8是示出在图6的预设冷却指令计算处理中对控制代码进行最佳化的过程的例子的图。在图6的步骤S14～步骤S17的反复处理中，求出对于实现目标卷绕温度而言最佳的冷却头61的控制代码，但在图8中，示出了随着反复的次数进展、控制代码被最佳化的情况。另外，此处，控制代码设为是针对将钢板51在长度方向上以5m单位划分而得到的各部位(分段)而计算出的。

如图8所示，在第1次反复处理中，针对各部位(分段)，作为最简单的方法，提供相同的初始值(Cn_L＝0、Cn_H＝120：参照图6步骤S13)。其结果，在第1次反复处理中，如图8的控制代码的栏所示，针对所有部位，临时的解代码Cn₀成为Cn₀＝60。

在第2次反复处理中，在下次的反复计算中使用的控制代码根据按照与控制代码Cn₀＝60对应的头部模式对钢板51进行了冷却时的钢板51的各部位的卷绕温度预测值T_c0的预测计算结果大于或者小于目标卷绕温度T_target而不同。在图8的例子中，在钢板速度为低速的钢板51的接近前端、尾端的部位，更新为使冷却头61关闭的方向的控制代码，在钢板速度为高速的钢板51的中央的部位，更新为使冷却头61打开的方向的控制代码。

具体而言，在钢板51的接近前端、后端的部位，在第1次反复处理的步骤S15中，更新为Cn_L＝0、Cn_H＝60，所以在第2次反复处理中得到的临时的解代码为Cn₀＝30。相对于此，在钢板51的中央的部位(在图8中500～505m、505～510m的部位)，在第1次反复处理的步骤S15中，更新为Cn_L＝60、Cn_H＝120，所以在第2次反复处理中得到的临时的解代码为Cn₀＝90。

这样，通过反复进行图6的步骤S14～步骤S17，从而更新钢板51的各部位的临时的解代码Cn₀。然后，该反复处理结束时的钢板51的各部位的解代码Cn₀被用作实现最接近目标卷绕温度T_target的卷绕温度的控制代码即解代码。在图8的例子中，离钢板51的前端5m的部位的解代码为“37”，5～10m的部位的解代码为“38”，…，500～505m的部位的解代码为“72”，…，尾端的部位的解代码为“46”等。

图9是示出影响系数计算部12执行的影响系数计算处理的处理流程的例子的图。如图9所示，影响系数计算部12首先在针对钢板51的预先决定的计算点确定了作为该部位从精轧机52放出至利用地下卷取机55卷绕为止的平均的钢板速度的基准钢板速度Vs和卷绕温度CTt之后，执行材质预测处理(参照图10)(步骤S41)。然后，作为该处理结果，得到作为冷却之后的钢板51的材质特性的拉伸强度γ₁、硬度H₁、延展性E₁(步骤S42)。此处，作为代表基准钢板速度Vs的值，能够使用轧制机架53的工作辊54的辊圆周速度。或者，作为更严密的值，也可以使用对辊圆周速度乘以作为辊圆周速度与出口侧板速之比的前滑比而得到的值。

接下来，影响系数计算部12在将使基准钢板速度Vs增加ΔV而得到的Vs+ΔV作为基准钢板速度Vs并确定了卷绕温度CTt之后，使材质预测部13执行材质预测处理(步骤S43)。然后，作为该处理的结果，得到使基准钢板速度Vs增加了ΔV时的拉伸强度γ₂、硬度H₂、延展性E₂(步骤S44)。

接下来，影响系数计算部12计算通过下面的式(11－1)、(11－2)以及(11－3)定义的第1影响系数。即，计算相对基准钢板速度Vs的变化量ΔV的、拉伸强度γ的变化率硬度的变化率以及延展性的变化率(步骤S45)。

接下来，影响系数计算部12在确定基准钢板速度Vs，进而将使卷绕温度CTt增加ΔCTt而得到的CTt+ΔCTt设为新的卷绕温度CTt之后，使材质预测部13执行材质预测处理(步骤S46)。然后，作为该处理的结果，得到使卷绕温度CTt增加了ΔCTt时的拉伸强度γ₃、硬度H₃、延展性E₃(步骤S47)。

接下来，影响系数计算部12计算通过下面的式(12－1)、(12－2)以及(12－3)定义的第2影响系数。即，计算相对卷绕温度CTt的变化量ΔCTt的、拉伸强度γ的变化率硬度的变化率以及延展性的变化率(步骤S48)。

接下来，影响系数计算部12在钢板51的长度方向的预先决定的所有计算点处，判定通过式(11－1)、(11－2)、(11－3)、(12－1)、(12－2)以及(11－3)定义的第1、第2影响系数的计算是否完成(步骤S49)。关于该判定的结果，在未在所有计算点处完成这些影响系数的计算的情况下(在步骤S49中“否”)，针对未完成的计算点，反复执行步骤S41～S49的处理。另外，在所有计算点处完成了这些第1、第2影响系数的计算的情况下(在步骤S49中“是”)，结束该影响系数计算处理。

另外，作为计算点，能够与钢板51的速度变化对应地选择前端、中央、尾端这3点。另外，也可以为了简化，采用代表钢板51的长度方向的1点(例如中央)。进而，也可以在速度变化大的薄板(例如轧制之后的钢板51的板厚为1.8mm程度以下的钢板51)中增加计算点，在厚板中减少计算点。以下，在本实施方式中，为了避免说明变得复杂，计算点设为钢板51的前端的1点。

图10是示出材质预测部13执行的材质预测处理的处理流程的例子的图。材质预测处理是如下处理：在图9所示的影响系数计算处理中被启动，预测计算利用地下卷取机55卷绕而冷却之后的钢板51的拉伸强度γ、硬度H、延展性E，将其计算结果报告到影响系数计算部12。

如图10所示，材质预测部13首先获取在影响系数计算部12的影响系数计算处理(参照图9)中确定的基准钢板速度Vs和卷绕温度CTt(步骤S51)。接下来，材质预测部13除了从上位计算机40获取该钢板51的轧制时间表以外，还从上位计算机40获取通过作为该冷却工序的前工序的精轧、粗轧等得到的各种历史信息(步骤S52)。进而，材质预测部13通过预设冷却指令计算部11获取预测计算中的钢板51的温度变化等(步骤S53)。接着，在按照在影响系数计算处理(参照图9)中确定的基准钢板速度Vs和卷绕温度CTt对钢板51进行冷却时，材质预测部13预测计算常温下的钢板51的拉伸强度γ、硬度H、延展性E，输出到影响系数计算部12(步骤S54)。

冷却之后的常温下的钢板51的拉伸强度γ、硬度H、延展性E除了能够通过使用钢板51的钢种、化学组成来计算以外，还能够通过使用轧制之前的加热历史、加热之后的温度下降历史、轧制温度、轧制时的变形速度、卷绕冷却时的温度下降情形等信息来计算。其中，关于其计算式以及计算方法，省略说明，但关于详细内容，在例如“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)中进行了记载。

图11是示出卷绕温度校正量计算部31执行的卷绕温度校正量计算处理的处理流程的例子的图。如图8所示，卷绕温度校正量计算部31首先从控制对象50获取精轧机52的最末级的轧制机架53的辊速度，计算相对基准钢板速度Vs的变化量ΔV(步骤S61)。

接下来，卷绕温度校正量计算部31计算用于降低钢板51的拉伸强度γ相对钢板51的速度变化的变化、将拉伸强度γ在钢板51长度方向上维持为均匀的值的卷绕温度CT_γ的校正量ΔCT_γ(步骤S62)。同样地，卷绕温度校正量计算部31计算用于降低钢板51的硬度H相对钢板51的速度变化的变化、将硬度H的变化在钢板51长度方向上维持为均匀的值的卷绕温度CT_H的校正量ΔCT_H(步骤S63)。进而，同样地，卷绕温度校正量计算部31计算用于降低钢板51的延展性E相对钢板51的速度变化的变化、将延展性E的变化在钢板51长度方向上维持为均匀的值的卷绕温度CT_E的校正量ΔCT_E(步骤S64)。

另外，依照下面的式(13－1)、(13－2)以及(13－3)，计算这些校正量ΔCT_γ、ΔCT_H、ΔCT_E。

接下来，卷绕温度校正量计算部31依照下面的式(14)，计算用于对拉伸强度γ、硬度H以及延展性E进行整合、均匀化的卷绕温度CTt的校正量ΔCTt(步骤S65)。

ΔCTt＝α₁·ΔCT_γ+α₂·ΔCT_H+α₃·ΔCT_E (14)

其中，α₁、α₂、α₃是满足α₁+α₂+α₃＝1的0或者正的常数。

此处，α₁、α₂、α₃是关于钢板速度的变化对材质特性造成的影响，对拉伸强度γ、硬度H、延展性E的各个施加考虑何种程度的比值的常数。在α₁是1(其它是0)时，以使拉伸强度γ成为恒定的方式，计算卷绕温度的校正量ΔCT_γ。另外，在α₂是1(其它是0)时，以使硬度H成为恒定的方式，计算卷绕温度的校正量ΔCT_H。另外，在α₃是1(其它是0)时，以使延展性E成为恒定的方式，计算卷绕温度的校正量ΔCT_E。在α₁～α₃是0～1的中间值时，根据α₁～α₃的值，按比例分配拉伸强度γ、硬度H、延展性E的程度，整合地进行均匀化。

最后，卷绕温度校正量计算部31将在步骤S65中计算出的卷绕温度的校正量ΔCTt输出到前馈控制部32以及卷绕温度指令计算部33(步骤S66)，结束该卷绕温度校正量计算处理。

图12是示出卷绕温度指令计算部33执行的卷绕温度指令计算处理的处理流程的例子的图。卷绕温度指令计算部33使用经由预设冷却指令计算部11接受的卷绕温度CTt和从卷绕温度校正量计算部31接受的卷绕温度的校正量ΔCTt，在冷却控制中实时地计算在控制中使用的控制目标卷绕温度CTtc，将其计算结果输出到反馈控制部34。

因此，卷绕温度指令计算部33首先从预设冷却指令计算部11获取卷绕温度CTt(步骤S71)，进而从卷绕温度校正量计算部31获取卷绕温度的校正量ΔCTt(步骤S72)。接着，卷绕温度指令计算部33依照下面的式(15)，在冷却控制中实时地计算控制目标卷绕温度CTtc(步骤S73)。

CTtc＝CTt+β·ΔCTt (15)

此处，β：校正增益(0～1)

接下来，卷绕温度指令计算部33将利用该计算式得到的控制目标卷绕温度CTtc输出到反馈控制部34(步骤S74)，结束该控制指令温度计算处理。

前馈控制部32(省略处理流程的图示)从卷绕温度校正量计算部31获取卷绕温度的校正量ΔCTt，计算控制代码的变化量ΔN_FF，以使钢板51的实际的卷绕温度与该校正量ΔCTt对应地变化。通过例如下面的式(16)，计算控制代码的变化量ΔN_FF。

此处，a₁：控制增益

另外，是表示消除卷绕温度CTt的变化的控制代码的影响系数，设为是常数。

另外，反馈控制部34(省略处理流程的图示)从卷绕温度计56取入钢板51的实测温度CTa，计算使该实测温度CTa与从卷绕温度指令计算部33获取到的控制目标卷绕温度CTtc的偏差ΔCTa消除的控制代码的变化量ΔN_FB。通过例如下面的式(17)，计算控制代码的变化量ΔN_FB。

此处，ΔCTa＝CTtc－CTa

a₂：控制增益

图13是示出冷却头指令计算部35执行的冷却头指令计算处理的处理流程的例子的图。冷却头指令计算部35利用由前馈控制部32计算出的控制代码的变化量和由反馈控制部34计算出的控制代码的变化量，校正利用预设冷却指令计算部11进行的在冷却之前的计算中得到的控制代码。然后，将该校正后的控制代码变换为最终输出到卷绕冷却装置57的头部模式，将变换之后的头部模式输出到卷绕冷却装置57。

冷却头指令计算部35从预设冷却指令计算部11获取与钢板51的各个部位(分段i)对应地计算出的控制代码的预设值Nps_i(步骤S81)。接下来，冷却头指令计算部35从前馈控制部32获取前馈时的控制代码的变化量ΔN_FF(步骤S82)，进而从反馈控制部34获取反馈时的控制代码的变化量ΔN_FB(步骤S83)。

接着，冷却头指令计算部35利用前馈时的控制代码的变化量ΔN_FF以及反馈时的控制代码的变化量ΔN_FB校正控制代码的预设值Nps_i，通过下面的式(18)，得到在实际的控制中使用的控制代码Nct_i(步骤S84)。

Nct_i＝Nps_i+ΔN_FF+ΔN_FB (18)

此处，i：钢板51的分段编号

另外，如下面的式(19)所示，控制代码Nct_i的计算式也可以是对前馈时以及反馈时各自的控制代码的变化量ΔN_FF、ΔN_FB附加权重w₁、w₂来计算的计算式。

Nct_i＝Nps_i+w₁·ΔN_FF+w₂·ΔN_FB (19)

此处，w₁、w₂是满足w₁+w₂＝1的0或者正的常数。

接着，通过以下的处理，将控制代码Nct_i变换为输出到卷绕冷却装置57的头部模式。针对设置于卷绕冷却装置57的所有冷却头61进行该处理。

首先，冷却头指令计算部35选择冷却头61的一个(上下一对)，计算从通过了该冷却头61正下方的钢板51的前端起的距离Lh(步骤S85)。另外，卷绕温度控制装置100具有以确定钢板位置为目的，探测例如精轧机52出口侧位置处的从钢板51的前端起的距离的功能，所以能够容易地计算这样的距离Lh。

接下来，冷却头指令计算部35判定距离Lh是否小于0(步骤S86)。关于该判定的结果，在距离Lh小于0的情况下(在步骤S86中“是”)，钢板51的前端未到达至该冷却头61，所以跳过步骤S87以及步骤S89的处理，进入到步骤S89的处理。另一方面，在距离Lh为0以上的情况下(在步骤S86中“是”)，钢板51的前端到达至该冷却头61，所以冷却头指令计算部35获取与距离Lh对应的钢板51的分段的控制代码Nct_i(步骤S87)。即，获取从钢板51的前端起的长度与Lh的部位对应的控制代码Nct_i。

接下来，冷却头指令计算部35决定该冷却头61的开闭(步骤S88)。即，在该冷却头61的优先次序等于或者小于获取到的所述控制代码Nct_i时，将该冷却头61设为“开”，否则设为“闭”。然后，冷却头指令计算部35针对所有冷却头61，判定是否决定了其开闭(步骤S89)。关于该判定的结果，在尚未针对所有冷却头61决定开闭的情况下(在步骤S89中“否”)，返回到步骤S85，反复执行步骤S85以下的处理。

另一方面，在针对所有冷却头61决定完其开闭的情况下(在步骤S89中“是”)，冷却头指令计算部35将该决定的冷却头61的开闭信息(头部模式)输出到卷绕冷却装置57(步骤S90)，结束该冷却头指令计算处理。

以上，在本实施方式中，求出冷却、卷绕时的材质特性相对基准钢板速度Vs的变化的变化率(第1影响系数)、和材质特性相对卷绕温度CTt的变化的变化率(第2影响系数)，通过利用这两者的关系，从而在由于基准钢板速度Vs的变化而导致在材质特性中有变化的情况下，该材质特性的变化被卷绕温度CTt的变化消除。因此，即使在冷却、卷绕时的基准钢板速度Vs中发生变动，也能够将钢板51的材质特性保持为恒定。因此，本实施方式的卷绕温度控制装置100起到能够提高被轧制并被卷绕到地下卷取机55的钢板51的长度方向的材质特性的均匀性这样的效果。

另外，在以上说明的实施方式中，作为钢板51的强度，采用了拉伸强度γ，但不限于拉伸强度，也可以采用屈服强度、压缩强度、剪切强度等。另外，作为表示材质特性的量，除了强度γ、硬度H、延展性E以外，还有脆性(易碎性)、研削性、耐摩耗性、加工性等。材质预测部13也可以在能够预测的范围预测计算这些量，计算其影响系数。而且，在这样的实施方式中，能够在钢板51的长度方向上对这些材质特性(脆性、研削性、耐摩耗性、加工性等)进行均匀化。

另外，在以上说明的实施方式中，设为针对预定接下来进行轧制并冷却的钢板51，每次执行材质预测处理以及影响系数计算处理，但关于临时求出的影响系数，也可以与此时的钢种、板厚、板宽、目标卷绕温度、速度模式、加热历史等条件对应起来存储到存储装置。而且，在对其它钢板51进行轧制、冷却时，在与其条件一致的影响系数存储在存储装置中的情况下，也可以不执行材质预测处理以及影响系数计算处理，而使用该存储的影响系数。

本发明不限于以上说明的实施方式，还包括各种变形例。上述实施方式是为了易于理解地说明本发明而详细说明的例子，未必限于具备所说明的所有结构。另外，能够将某个实施方式的结构的一部分用其它实施方式的结构的一部分来置换，进而，还能够对某个实施方式的结构附加其它实施方式的结构的一部分或者全部。