本发明涉及控制包含在热轧生产线中的卷取冷却装置的卷取冷却控制装置及卷取冷却控制方法。
背景技术：
近年来，像dp(dualphase：双相)钢及trip(transformationinducedplasticity：高强度及高延性)钢等，进行钢板的高品质化。已知，一般地，在dp钢及trip钢的轧制当中，从冷却开始时到冷却结束时的冷却途中的中间温度的保持时间(下面，称之为中间空冷时间)对于铁素体相的体积比会给予大的影响。因此，中间空冷时间有必要被控制在某个时间范围中，比该时间范围短或者长都会使钢板的品质降低。因此，在该钢板的冷却控制中，不仅要使卷取温度而且还要使中间温度与目标温度相一致，进而，进行设定将钢板温度在该中间温度附近保持一定时间的中间空冷时间的控制。
在专利文献1中，公开了一种能够进行这种钢板的冷却控制的冷却装置的例子。根据其控制方法，至少将轧制材料的温度、水冷的冷却速度以及空冷时间作为控制量。并且，对于各个控制量确定优先顺序和允许值，以依据其优先顺序且满足允许值的方式进行目标值的修正计算。
另外，在专利文献2中，公开了一种配备有禁止水冷联管箱计算手段的卷取冷却控制装置的例子，前述禁止水冷联管箱计算手段分别计算夹着中间温度计的上游冷却设备和下游冷却设备的联管箱模式，确定抑制打开动作的中间温度计附近的联管箱。在该卷取冷却控制装置中，以通过抑制中间温度计附近的联管箱的打开动作来使中间冷却时间落入目标范围内的方式进行控制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-268540号公报
专利文献2：日本特开2015-54322号公报
技术实现要素：
发明所要解决的课题
上述现有技术，尽管都可以进行考虑到钢板的冷却温度模式或中间温度的控制，但是，从温度控制的精度提高或遵守中间空冷时间的观点出发，一般认为，还存在着以下所述的问题。
在专利文献1中，虽然记载了以根据所给予的优先顺序来满足允许值的方式进行目标值的修正计算，但是，对于确定包括轧制材料的温度、水冷的冷却速度以及空冷时间在内的控制量之间的优先顺序及允许值的方法，并没有进行公开。为了确定控制量的优先顺序和允许值，有必要针对控制量的庞大组合来研究使控制量中的一个或者多个在允许值之内或者之外变化时的钢板的品质。
另外，在专利文献2中，虽然公开了进行中间空冷时间落入目标范围内的预定控制的方法，但是，并没有明确冷却联管箱的优先顺序及禁止水冷标志的优先顺序与铁素体相的体积比之间的关系等。从而，在对于在钢板速度变化了等情况下用于得到所希望的铁素体相的体积比的冷却控制的方法中，还有待解的课题。
一般地，钢板的轧制以低的速度开始，之后，以恒定的最大速度继续轧制。并且，轧制中的钢板，当接近尾端部时朝着轧制结束进行减速，以低的速度从轧机输出。这样，由于钢板的轧制速度变化，因此，从由轧机输出起至到达中间温度计的位置的时间根据钢板的长度方向的部位而变化。因此，存在着即使将冷却速度控制成恒定的，由铁素体相变生成的铁素体相的体积比也会变成不恒定的可能性。
本发明的目的是提供一种卷取冷却控制装置以及卷取冷却控制方法，对于在热轧生产线上制造的钢板等金属板，在实现了目标卷取温度的基础上，能够使该金属板的至少一个相变相的体积比在长度方向上的各个部位之间均匀化。
解决课题的手段
为了达到上述发明目的，根据本发明的卷取冷却控制装置控制卷取冷却装置，前述卷取冷却装置构成为配备有多个冷却联管箱，前述冷却联管箱对由热轧机轧制并将被卷取到地下卷取机上的被轧制材料排出冷却水前述卷取冷却控制装置的特征在于，配备有目标温度履历计算部、冷却指令计算部和联管箱模式输出部，前述目标温度履历计算部，对于在长度方向上每隔规定的长度对前述被轧制材料进行划分而成的前述被轧制材料的各个区段，计算前述各个区段在被从前述热轧机排出并移动至前述地下卷取机的位置的期间变化时的目标温度履历，以使前述被轧制材料的至少一个相变相的体积比在前述各个区段之间成为大致恒定，前述冷却指令计算部，对于每个前述区段计算出对前述各个冷却联管箱的冷却指令，前述冷却指令用于使前述各个区段被前述卷取冷却装置冷却时的温度与前述被计算出的目标温度履历一致，前述联管箱模式输出部基于对于每个前述区段计算出的前述各个冷却联管箱的冷却指令，每规定的时间间隔计算前述各个冷却联管箱的开闭模式，并且将其输出到前述卷取冷却装置。
发明的效果
根据本发明，对于在热轧生产线上制造的钢板等金属板，在实现了目标卷取温度的基础上，在长度方向上的各个部位之间能够使该金属板的至少一个相变相的体积比均匀化。因而，采用本发明，可以提高在热轧生产线上制造的的钢板等金属板的制造品质。
附图说明
图1是表示根据本发明的实施方式的卷取冷却控制装置以及其控制对象的结构的例子的图。
图2是表示作为轧制对象的钢板的化学成分的例子的图。
图3是示意地表示相变开始条件的例子的图。
图4是表示对于铁素体相变的相变开始碳浓度cft的等温相变速度系数表的图。
图5是表示在将多个温度之间以规定的间隔分割的各个温度，铁素体相的体积比χf变成目标铁素体体积比χf,target的时间tf,target的曲线。
图6是表示由目标温度履历计算部进行的处理的流程的一个例子的图。
图7是表示在比较例(现有技术)中求出的各个钢板速度v1<v2<v3<v4下的目标温度履历的例子的图。
图8是表示在本发明的实施方式中求出的钢板速度v1<v2<v3<v4下的目标温度履历的例子的图。
图9是表示基于比较例(现有技术)制造的热轧dp钢的铁素体相的体积比的图。
图10是表示基于本发明的实施方式制造的热轧dp钢的铁素体相的体积比的图。
图11是表示在本发明的实施方式和比较例(现有技术)中比较热轧dp钢中的铁素体的平均结晶颗粒直径的例子的图。
具体实施方式
下面，参照附图详细地说明本发明的实施方式。另外，在各个附图中，对于共同的结构部件赋予相同的附图标记，省略其重复的说明。
<卷取冷却控制装置100的概略结构>
图1是表示根据本发明的实施方式中的卷取冷却控制装置100及其控制对象150的结构的例子的图。如图1所示，卷取冷却控制装置100从控制对象150接受各种信号(钢板速度、卷取温度等的实际值)，向控制对象150输出对应于该实际值的控制信号。
这里，首先，对于控制对象150的结构进行说明。在本实施方式的情况下，控制对象150的主要结构部件是热轧系统中的卷取冷却装置160。卷取冷却装置160配置在热轧机152与地下卷取机154之间，对由热轧机152的轧机153轧制的850℃～900℃左右的钢板151进行冷却。另外，地下卷取机154卷取被卷取冷却装置160冷却的钢板151。另外，在本实施方式中，被热轧机152轧制的被轧制材料是dp钢或trip钢等以铁作为主要成分的钢板，但是，并不局限于钢板。
卷取冷却装置160由从上侧对钢板151进行水冷的上部冷却装置161以及从下侧对钢板151进行水冷的下部冷却装置162构成。并且，上部冷却装置161及下部冷却装置162以排出冷却水的多个冷却联管箱163沿着钢板151的长度方向分别被配置在夹着钢板151的上下位置处的方式构成。另外，各个冷却联管箱163由沿着钢板151的宽度方向排列的多个喷嘴构成。
另外，沿着钢板151的长度方向配置的多个冷却联管箱163按照规定的数目划分，将各个被划分出来的多个冷却联管箱163称作管组164。另外，这里，将沿着钢板151的长度方向配置在轧机153侧的管组164称作前段管组群165。同样地，将沿着钢板151的长度方向配置在中央部的管组164称作中段管组群166，将配置在地下卷取机154侧的管组称作后段管组群167。
另外，在控制对象150中，为了检测在冷却控制实施中的钢板151的温度，设置轧机出口侧温度计170、中间温度计171和卷取温度计172等计测器。顺便提及，轧机出口侧温度计170计测刚刚被热轧机152轧制之后的钢板151的温度。另外，设置在卷取冷却装置160的中央部附近的中间温度计171计测正在通过该设置位置当中的钢板151的温度。另外，卷取温度计172计测即将被地下卷取机154卷取之前的钢板151的温度。
进而，参照图1，对于卷取冷却控制装置100的结构进行说明。在本实施方式中，卷取冷却控制装置100进行的卷取冷却控制的目的在于，使由卷取温度计172计测的钢板151的温度与目标卷取温度相一致，并且，使钢板151的铁素体体积比与目标体积比相一致。为了实现该控制的目的，卷取冷却控制装置100对于构成卷取冷却装置160的各个冷却联管箱163输出打开或者关闭的操作指令。另外，在本实施方式中，打开或者关闭的操作指令是指示是否从冷却联管箱163排出冷却水的指令，但也可以是指示排出的冷却水的量的指令。
卷取冷却控制装置100由至少配备有处理部110和存储部101的一般的计算机构成。这里，处理部110被构成为包括：相变开始条件计算部111、保持条件计算部112、板温度推定部113、钢板速度模式修正部114、目标温度履历计算部120、冷却指令计算部130、联管箱模式输出部140等功能块。另外，在存储部101中存储有：轧机输出侧目标温度、卷取目标温度钢板速度模式、等温相变速度计数表、相变开始条件表、目标相体积比、钢板化学成分数据等各种控制信息。
由配备有cpu(中央处理器)和存储装置(半导体存储器、硬磁盘装置等)以进行各种运算处理及控制处理的一般的计算机来具体实现具有上述这样的结构的卷取冷却控制装置100。在这种情况下，通过前述cpu执行存储在前述存储装置中的规定的程序来实现构成处理部110的各个功能块的功能。另外，通过将规定的数据存储到由前述存储装置的一部分分担的存储区域中来实现存储部101。
在本实施方式中，使用者指定的控制信息是轧机输出侧目标温度tf、卷取目标温度tc、铁素体等的目标相体积比以及钢板速度模式。另外，使用者可以从附属于卷取冷却控制装置100的输入装置直接输入这些控制信息，也可以经由互联网从上位计算机50输入这些控制信息。
下面，也参照图2以下的附图，对于构成卷取冷却控制装置100的处理部110的各个功能块的详细情况进行说明。
<相变开始条件计算部111>
相变开始条件计算部111基于存储在存储部101中的相变开始条件表、目标相体积比、钢板化学成分数据，求出对于实现铁素体相的目标相体积比χf用的铁素体和马氏体的相变开始碳浓度cft、cmt、相变开始温度tft、tmt。
相变开始条件计算部111，首先参照存储部101，由此求出与被轧制的钢板151的化学成分(chemicalcomposition)相对应的相变开始条件。图2是表示作为轧制对象的钢板151的化学成分的例子的图。在图2中，各行的各个列的数据表示包含在由“slub#”标识的钢板151中的元素的含有率。另外，钢板151的“slub#”在其轧制开始之前由使用者指定。
对于每个相变类型trf_type，相变开始条件被表示为碳浓度c与温度t的关系。在本说明书中，将其表示为{trf_type，c，t}。图3是示意地表示相变开始条件的例子的图。在图3中，在以横轴为碳浓度c、纵轴为温度t的曲线图中，相变开始条件被表示为四种相变类型trf_type的每一种的碳浓度c与温度t的关系。这里，tf(c)、tp(c)、tb(c)、tm(c)分别表示铁素体(ferrite)相变、珠光体(pearlite)相变、贝氏体(bainite)相变、马氏体(martensite)相变的相变开始条件。另外，在图3中，虽然为了简单起见，相变开始条件被画成直线，但是一般是曲线。
相变开始条件表{trf_type，c，t}例如可以利用公知的calphad(calculationofphasediagram：相图计算)法进行计算。在这种情况下，当加上依存于轧制条件的奥氏体相的位错密度能量时，进一步获得精度良好的结果。在本实施方式中，相变开始条件{trf_type，c，t}是预先计算的结果作为相变开始条件表被存储在存储部101中的相变开始条件，但是，也可以是安装calphad法的程序相变开始条件。
接着，相变开始条件计算部111基于由使用者预先输入的铁素体相的目标相体积比χf，计算相变开始时的碳浓度。例如，在包括铁素体相和马氏体相的dp钢的情况下，开始从奥氏体相向铁素体相进行相变时的碳浓度cft可以用下面的公式(1)来计算。
cft＝c0(1)
其中，c0：钢板151的碳浓度
开始从奥氏体相向马氏体相进行相变时的碳浓度cmt可以用下面的公式(2)来计算。
cmt＝(c0－χf×cf)/(1－χf)(2)
其中，cf：铁素体相的碳浓度
χf：铁素体相的相体积比
进而，相变开始条件计算部111由相变开始条件{trf_type，c，t}求出与相变开始时的碳浓度相对应的温度。在dp钢的例子中，将与trf_type＝ft(铁素体相变)且c≒cft相对应的温度作为铁素体相变开始温度tft，将与trf_type＝mt(马氏体相变)且c≒cmt相对应的温度作为铁素体相变开始温度tmt。这里，符号“≒”意味着内插。内插方法除了使用拉格朗日内插之外，已知有线性内插等多个种类。
相变开始条件计算部111输出如上所述求出的用于实现铁素体相的目标相体积比χf的相变开始碳浓度cft、cmt以及相变开始温度tft、tmt。
<保持条件计算部112>
保持条件计算部112以在冷却途中将钢板151的温度在一定的温度下保持一定的时间为目的，计算出其应当保持的温度及时间，作为保持温度th及保持时间△h。另外，这里所说的保持温度th及保持时间△h相当于一般所说的中间温度以及中间空冷时间。
首先，保持条件计算部112参照被存储在存储部101中的等温相变速度系数表，求出在对应于相变开始碳浓度cft、cmt的化学成分下的等温相变速度系数(下面，称之为ttt(time-temperaturetransformation：时间-温度变换)速度系数)n，k。进而，保持条件计算部112利用该ttt速度系数n，k计算出ttt速度。ttt速度例如可以利用作为jmak(johnson-mehl-avrami-kolmogorov)模型而被公知的下面的公式(3)来计算。
dχf/dt＝n×k×t(n－1)×χa(3)
其中，χa：奥氏体相的体积比
n，k：ttt速度系数
图4是表示对于铁素体相变的相变开始碳浓度cft的等温相变速度系数表的例子的图。如图4所示，在本实施方式中，利用jmak模型将速度系数表表示为{温度t，n，k}。
例如，可以使通过相变实验获得的ttt线图(tttdiagram)的数据回归而生成ttt速度系数。另外，也可以利用相变速度计算模型进行计算。作为相变速度计算模型，例如有在isijinternationalvol.32(1992)的p.423-432中记载的模型。
下面，利用图5说明使用等温相变速度系数表求出保持温度(holdingtemperature)th和保持时间(holdingtime)△h的方法。图5是表示在多个温度、例如在tft与tmt之间以5℃的间隔分割的各个温度下对公式(3)进行时间积分、铁素体相的体积比χf成为目标铁素体体积比χf,target的时间tf,target的曲线。选择由该曲线获得的时间tf,target最短的温度tx作为鼻温(nosetemperature)tnose。并且，将在鼻温tnose时的时间tf,target作为tx。保持条件计算部112将如上所述求出的tnose以及tx分别作为保持温度th及保持时间△h进行输出。
<板温度推定部113>
板温度推定部113计算以钢板速度v移动的钢板151的各个区段的温度变化。下面，表示一边使时刻以一定的时间△推移一边对在钢板151的一个区段从轧机出口侧温度计170的设置位置移动至卷取温度计172的设置位置期间的温度变化进行差分计算的例子。另外，计算的温度变化也可以是从轧机153侧至卷取温度计172的设置位置、或者从轧机出口侧温度计170的设置位置至地下卷取机154、或者从轧机153的出口侧至地下卷取机154中的任一个的温度变化。
这里，首先，利用距轧机出口侧温度计170的设置位置的距离ln表示作为温度变化计算的对象的钢板151的区段的当前时刻的位置，板温度推定部113根据下面的公式(4)计算该距离ln。
ln＝ln-1+△×v(4)
其中，ln：当前的距离(m)
ln-1：在比当前早时间△时的距离(m)
△：板温度推定计算的计算间隔时间(s)
其次，板温度推定部113从预先设定的联管箱模式(指示是否从冷却联管箱163排出冷却水的信息)判定在距离ln的位置处的冷却联管箱163的动作，计算钢板151的表面热通量。
这里，在冷却联管箱163处于排出冷却水的水冷动作中的情况下，该表面热通量qw例如可以根据下面的公式(5)来计算。
qw＝9.72×105×ω0.355×{(2.5－1.15×logtw)×d/(p1×pc)}0.646(5)
其中，ω：水量密度(l/m2/s)
tw：水温(℃)
d：喷嘴直径(m)
p1：生产线方向上的喷嘴间距(m)
pc：与生产线正交的方向上的喷嘴间距(m)
另一方面，在冷却联管箱163不处于水冷动作中的情况下，其表面热通量qr例如可以根据下面的公式(6)进行计算。
qr＝σ×ε×[(273+tsu)4－(273+ta)4](6)
其中，σ：斯蒂芬-波尔兹曼常数(w/m2/k4)
ε：辐射系数
ta：空气温度(℃)
tsu：钢板的表面温度(℃)
板温度推定部113利用公式(5)或者公式(6)计算钢板151的上表面及下表面的表面热通量，分别将各个钢板表面的热移动量定量化。并且，通过基于经过计算间隔时间△之前的温度，加减运算在时间△期间移动的热量，由此计算钢板151的该区段的温度。
这里，在忽略了钢板151的厚度方向的热传导的情况下，可以利用下面的公式(7)计算钢板151的该区段的温度。
tn＝tn-1－(qt+qb)×△/(ρ×c×b)(7)
其中，tn-1：时间△之前的板温(℃)
qt：钢板上表面处的热通量(w/m2)
qb：钢板下表面处的热通量(w/m2)
ρ：钢板的密度(kg/m3)
c：钢板的比热(j/kg/k)
b：钢板的厚度(m)
另外，在考虑到钢板151的厚度方向的热传导的情况下，通过解公知的热传导方程式，可以计算出钢板151的厚度方向的温度。热传导方程式由下面的公式(8)给出。另外，在各种文献中，公开了在钢板151的厚度方向上分割开并由计算机对该公式(8)进行差分计算的方法。
其中，λ：钢板的热传导率
t：钢板的内部温度
x：厚度方向的位置
<钢板速度模式修正部114>
钢板速度模式修正部114修正并输出使用者指定的钢板速度模式中的最大速度。为了该目的，钢板速度模式修正部114在其内部具有钢板速度上限计算部1141。
一般地，钢板151的速度随着轧制的进行而变化。钢板151的前端部被位于后方的轧机153推出，由此，以没有张力的状态在卷取冷却装置160内行进。因此，钢板151在其速度快的情况下，会从输送部浮起，容易引起向地下卷取机154的卷取不良。另外，钢板151的尾端部通过位于前方的地下卷取机154的卷取，也以没有张力的状态在卷取冷却装置160内行进。因此，钢板151在其移动速度快的情况下，会上下起伏，容易引起向地下卷取机154的卷取不良。为了防止这些不良情况，一般地，在钢板151的前端部和尾端部放慢钢板速度。
另一方面，除了前端部和尾端部之外，在钢板151的大部分中，通过调整地下卷取机154的卷取和由轧机153推出的速度以控制施加到钢板上的张力，可以抑制在卷取冷却装置160内的行进不良。因此，为了增加单位时间的钢板151的生产量，在钢板151的大部分中，进行加快钢板速度的控制。另外，在提高钢板151的长度方向上的温度均匀性方面，加大钢板速度并缩短轧制时间也是有利的。
钢板速度上限计算部1141计算从轧机出口侧温度tf至保持温度th的冷却速度crfh以及从保持温度th至卷取温度tc的冷却速度crhc为能够由卷取冷却装置160实现的最大冷却速度时的钢板速度上限。
以钢板速度v移动的钢板151的区段从轧机出口侧温度计170的设置位置移动至中间温度计171的设置位置的时间timt可以利用下面的公式(9)来计算。
timt＝limt/v(9)
其中，limt：从轧机出口侧温度计170的设置位置至中间温度计171的设置位置的距离
为了利用中间温度计171的计测温度动态地控制属于前段管组群165的冷却联管箱163，以使由中间温度计171计测的钢板温度与保持温度th相一致的方式，满足下面的不等式。
△fr+△fh≦timt≦△fr+△fh+△h(10)
这里，△fr是该区段离开轧机出口侧温度计170至进入卷取冷却装置160的时间，△fh是从轧机出口侧温度tf至保持温度th的冷却所需要的时间，可以分别利用下面的公式(11)以及公式(12)来计算。
△fr＝lfr/v(11)
其中，lfr：是从轧机出口侧温度计170的设置位置到卷取冷却装置160的最初的冷却联管箱163的设置位置的距离
△fh＝(tf－th)/crfh(12)
同样地，为了利用卷取温度计712的检测温度动态地控制属于后段管组群167的冷却联管箱163，以便使由卷取温度计172计测的钢板温度与tc相一致，满足下面的不等式。
△fh+△h+△hc+△rc≦tct(13)
这里，△rc是该区段从卷取冷却装置160离开至到达卷取温度计172的位置的时间，△hc是从th至tc的冷却所需要的时间，可以分别利用下面的公式(14)以及公式(15)来计算。
△rc＝lrc/v(14)
其中，lrc：从卷取冷却装置160的最终联管箱到卷取温度计172的距离
△hc＝(th－tc)/crhc(15)
另外，tct是该区段从轧机出口侧温度计170的位置至到达卷取温度计172的位置的时间，可以利用下面的公式(16)来计算。
tct＝lct/v(16)
其中，lct：从轧机出口侧温度计170到卷取温度计172的距离
另外，在上述公式(11)～公式(16)中，由于空冷时的温度变化比水冷时小，所以，可以忽略水冷时以外的温度变化。为了考虑空冷时的温度变化，考虑到空冷时的温度变化来修正公式(12)的tf以及公式(15)的tc即可。另一方面，公式(12)及公式(15)的th由于伴随着铁素体相变的进行而产生的潜热与空冷相抵消，所以，没有必要特别地进行修正。
对钢板速度，整理如上所述获得的两个不等式：公式(10)和公式(13)，得到下面的钢板速度上限(upperboundvelocity)vub的决定式。
vub＝α×min[(limt－lfr)/△fh，(lct－lfr－lrc)/(△fh+△h+△hc)](17)
其中，α：安全率(0<α<1)
钢板速度上限计算部1141，如前面所述，在将crfh和crhc作为卷曲冷却装置160能够实现的最大冷却速度的基础上，利用公式(17)计算出钢板速度上限vub并输出。
钢板速度模式修正部114将使用者指定的钢板速度模式中的最大速度vmax与利用前述钢板速度上限计算部1141计算出的vub进行比较，在vmax比vub大的情况下，将vmax修正为vub。进而，钢板速度模式修正部114修正钢板速度模式，以与vmax的修正整合的方式，将修正后的钢板速度模式输出。
另外，钢板速度模式的修正，例如，可以通过在原封不动地保持vmax前后的加减速速度不变的基础上调整加减速时间来进行。或者，也可以在原封不动地保持加减速时间的基础上调整加减速速度，还可以调整加减速时间和加减速速度两者。
另外，这里，只有在vmax比vub大的情况下，才将vmax修正为vub，但是，也可以总是将vmax修正成vub。或者，也可以在vmax比vub大的情况下发出警告，要求使用者进行vub的设定。
<目标温度履历计算部120>
目标温度履历计算部120计算在钢板151被从轧机153排出之后移动到地下卷取机154的位置(即，从轧机出口侧温度计170的设置位置到卷取温度计172的设置位置)期间的钢板151的目标温度履历。另外，计算该目标温度履历，以全部满足使用者指定的轧机出口侧温度tf及卷取温度tc、钢板速度模式修正部114输出的钢板速度模式、以及保持条件计算部112输出的保持温度th及保持时间△h。进而，目标温度履历计算部120计算用于实现该目标温度履历的冷却联管箱163的开闭模式。
另外，目标温度履历计算部120对于将钢板151在长度方向上以每规定长度划分而成的每个区段，生成上述钢板151的目标温度履历以及冷却联管箱163的开闭模式。
图6是表示由目标温度履历计算部120进行的处理流程的一个例子的图。目标温度履历计算部120，首先，在步骤s01中作为输入信息接收钢板151的某个区段的钢板速度v、轧机出口侧目标温度tf、卷取目标温度tc、保持温度th、保持时间△h等，开始进行处理。
这里，将从中间温度计171的设置位置ximt或者中间温度计171起在轧机153的方向上设置的空冷区间的最短长度lair作为已知的常数。另外，在本实施方式中，为了表示中间温度计171的设置位置ximt等，方便起见，沿着钢板151的行进方向设为坐标轴(x轴)。另外，该坐标轴(x轴)的方向为从轧机153侧到地下卷取机154侧的方向，另外，原点是轧机出口侧温度计170的设置位置。
空冷区间的最短长度lair是为了将在利用中间温度计171进行温度计测的时刻的钢板151的表面状态保持恒定、确保温度计测精度而设定的距离。另外，空冷区间的最短长度lair的具体的长度因中间温度计171的计测方式而异，例如，是冷却联管箱163的十分之三的长度。
其次，在步骤s02，目标温度履历计算部120求出温度保持区间的长度lh、将钢板温度从tf冷却到th所需打开的联管箱的数目nf，open、将钢板温度从th冷却到tc所需打开的联管箱的数目nr，open。另外，所谓的打开的联管箱是指排出冷却水的打开状态的冷却机构163。
另外，lh由下面的公式(18)求出，另外，nf，open及nr，open由下面的公式(19－1)以及公式(19－2)求出。
lh＝v×△h(18)
nf，open＝(tf－th)/△topen(19－1)
nr，open＝(th－tc)/△topen(19－2)
这里，公式(19－1)及公式(19－2)中的△topen是由一个打开的联管箱引起的大致的温度变化量，可以利用前述板温度推定部113的公式(7)或者公式(8)来计算。
接着，在步骤s03中，目标温度履历计算部120设定最靠近地下卷取机154的打开的联管箱(下面，称作最下游打开的联管箱)的位置xc3e以及包含在卷取冷却装置160中的冷却联管箱163的开闭模式popen的初始值。
这时，作为最靠近地下卷取机154的打开的联管箱的位置xc3e的初始值，设定最靠近地下卷取机154的冷却联管箱163的位置。另外，开闭模式popen的初始值由之后的两个阶段的处理来设定。即，首先，作为第一阶段，全部冷却联管箱163被设定为关闭。之后，作为第二阶段，从前段管组群165的靠近轧机153的一方起依次将nf,open个冷却联管箱163设定成打开的联管箱，以及，从后段管组群167的靠近地下卷取机154的一方起依次将nr,open个冷却联管箱163设定成打开的联管箱。
其次，在步骤s04，目标温度履历计算部120由开闭模式popen计算出卷取温度预想值tc’，调整popen及nr，open以使卷取温度预想值tc’与目标卷取温度tc的差值∣tc－tc’∣达到最小。这里，在tc>tc’的情况下，从最靠近地下卷取机154起，依次将关闭的联管箱变成打开的联管箱，使nr，open增加与该差值相当的量。另外，在tc<tc’的情况下，从最远离地下卷取机154起，依次将打开的联管箱变成关闭的联管箱，使nr，open减小与该差值相当的量。
进而，在步骤s04，目标温度履历计算部120利用像上面所述的那样调整过的nr，open，根据下面的公式(20)，计算后段管组群167的水冷区域(下面，称为第三水冷区域)的长度lc3。
lc3＝nr，open×lhead+(nbank，r，open－1)×lgap(20)
其中，nbank，r，open＝floor(nr，open/hbank)
lhead：冷却联管箱163的间距
lgap：管组164间的距离
nbank，r，open：将全部冷却联管箱设定为打开的联管箱的管组164的数目
floor：向自然数减值的函数
接着，在步骤s05中，目标温度履历计算部120根据下面的公式(20)计算温度保持开始位置xhs。
xhs＝xc3e－lc3－lh(21)
其次，在步骤s06，目标温度履历计算部120判定xhs和ximt+lair的大小。并且，在判定的结果是xhs比ximt+lair大的情况下(在步骤s06中为否)，使处理转移到步骤s07。另外，在xhs在ximt+lair以下的情况下(在步骤s06中为是)，使处理转移到步骤s08。从而，通过步骤s06的判定处理，在步骤s08中的温度保持开始位置xhs必定变成比ximt+lair更靠近轧机153侧。
在步骤s07，目标温度履历计算部120根据下面的公式(22)修正最靠近地下卷取机154的打开的联管箱的坐标位置xc3e。
xc3e＝xc3e+△xc3e(22)
其中，△xc3e＝round(ximt+lair－xhs)/lhead)×lhead
round：将实数近似成最接近的整数的函数
从而，△xc3e成为联管箱的一个间隔的整数倍。这意味着，在步骤s07中，第三水冷区域和保持区域的开闭模式popen根据修正的xc3e而前后移动。例如，在△xc3e＝－2×lhead时，使第三水冷区域和保持区域的开闭模式popen向轧机153的方向移动联管箱的十分之二，最靠近地下卷取机14的联管箱中的两个成为关闭的联管箱。通过以上的处理，在步骤s08开始的时刻，由温度保持开始位置xhs确定对于地下卷取机154侧的全部联管箱的开闭模式popen。
另外，在步骤s08，目标温度履历计算部120将温度保持开始位置xhs与从卷取冷却装置160的入口到第nf，open个冷却联管箱163的距离lf，open进行比较。这里，nf，open是为了将在前述步骤s02中求出的钢板温度从tf冷却到th所需要的打开的联管箱的数目。并且，在比较的结果是xhs比lf，open大的情况下(步骤s08中为否)，目标温度履历计算部120使处理转移到步骤s09。另外，在xhs在lf，open以下的情况下(步骤s08中为否)，使处理转移到s12。
接着，在步骤s09，目标温度履历计算部120利用由前述的公式(3)表示的相变速度模型计算出待机温度tw。这里，所谓待机温度tw是指当在该温度保持了时间c×ximt/v时，铁素体相的体积比变成不足规定的公差范围δf的温度。这里，常数c是0.1～0.9，例如是0.5。另外，δf是目标体积比的大致1/10的值。
接着，在步骤s10，目标温度履历计算部120计算将钢板温度从tf冷却到tw的第一水冷区域的打开的联管箱的数目nc1，open以及第一水冷区域的长度lc1。进而，目标温度履历计算部120计算将钢板温度从tw冷却到th的第二水冷区域的打开的联管箱的数目nc2，open以及第二水冷区域的长度lc2。
接着，在步骤s11，目标温度履历计算部120根据下面的公式(23)计算待机区域的长度lw。
lw＝max(xhs－lc1－lc2，0)(23)
另外，在步骤s12，由于温度保持开始位置xhs在lf，open以下，所以，目标温度履历计算部120将从温度保持开始位置xhs起位于轧机153侧的全部冷却联管箱163都变成打开的联管箱。
如上面所述，在目标温度履历计算部120的处理结束时刻，求出对于卷取冷却装置160内的全部冷却联管箱163的最终的开闭模式popen。于是，在步骤s13，目标温度履历计算部120向冷却指令计算部130输出该最终的开闭模式popen，结束目标温度履历计算部120对钢板151的一个区段的处理。
另外，以上目标温度履历计算部120的处理，对于钢板151的全部区段按每个区段来进行。
<冷却指令计算部130、联管箱模式输出部140>
冷却指令计算部130根据钢板151的各个区段被卷取冷却装置160实际冷却时的各个区段的位置，计算出与由目标温度履历计算部120计算出的每个区段的开闭模式popen相对应的冷却指令。另外，联管箱模式输出部140将由冷却指令计算部130计算出的冷却指令变换成开闭冷却联管箱163的联管箱模式并输出给控制对象150。另外，在钢板151的前端经过轧机出口侧温度计170直到尾端经过卷取温度计172并结束的期间，每隔规定的时间间隔进行冷却指令计算部130以及联管箱模式输出部140的处理。
下面，为了明确根据本实施方式的发明的特征及效果，将以dp钢作为例子由本发明的实施方式获得的温度履历和金属组织与比较例(现有技术)进行比较的结果表示在图7～图11中。
图7是表示利用比较例(现有技术)求出的各个钢板速度v1<v2<v3<v4时的目标温度履历的例子。在比较例中，由于温度保持区域以中间温度计为中心大致对称地设置在轧机153侧和地下卷取机154侧，所以，在最快的速度v4时，从温度保持区域结束～地下卷取机154的冷却联管箱163的数目不足，不能达到目标卷取温度tc。另外，由于对于钢板151的每个区段，温度从轧机出口侧目标温度tf到保持温度th以大致均匀的冷却速度冷却，所以，从轧机出口侧目标温度tf到保持温度th的冷却速度在区段之间发生大的变化。
图8是表示利用本发明的实施方式求出的钢板速度v1<v2<v3<v4时的目标温度履历的例子。在本实施方式中，由于从靠近地下卷取机154侧起设定开闭模式，所以，即使按最快的钢板速度v4也可以达到目标卷取温度tc。另外，由于根据钢板151的每个区段的速度变化来改变在待机温度tw下的待机时间，所以，与图7的比较例相比，因每个区段的钢板速度不同而引起的从tw到th的冷却速度的变动被缓和。
图9是表示基于比较例(现有技术)制造的热轧dp钢的铁素体相的体积比的图。由于在钢板速度以慢的v1从轧机出口侧温度tf到保持温度th的冷却过程中生成铁素体相，所以，铁素体相的体积比变大，钢板151的强度降低。另外，由于钢板速度以快的v4在比马氏体相变开始温度高的温度下卷取，所以，形成贝氏体组织，强度及韧性降低。
图10是表示基于本发明的实施方式制造的热轧dp钢的铁素体相的体积比的图。如图10所示，可以看出，在本实施方式的情况下，即使钢板速度变化，也能够获得大致均匀的铁素体相的体积比。
图11是在本发明的实施方式和比较例(现有技术)中对热轧dp钢中的铁素体的平均结晶粒径进行比较的例子的图。在比较例(现有技术)中，在以钢板速度慢的v1制造的热轧dp钢中，因在比较高的温度生成的铁素体相而存在铁素体粒径变大的倾向。在基于本实施方式制造的热轧dp钢中，由于铁素体相变在保持温度th下进行，所以，铁素体粒径与钢板速度无关，成为大致恒定的粒径。
以上，根据本发明的实施方式，即使钢板速度变化，由于铁素体相的体积比以及铁素体的结晶粒径大致恒定，所以，可以谋求所制造的钢板的品质的均匀化。
另外，本发明并不被以上说明的实施方式及变形例所限定，进而，包括各种各样的变形例。例如，前述实施方式及变形例是为了易于说明本发明而详细地说明的，并不限于具有所说明的全部结构。另外，也可以将某种实施方式或变形例的结构的一部分换成其它的实施方式或变形例的结构，另外，也可以在某个实施方式或变形例的结构中添加其它的实施方式或变形例的结构。另外，对于各个实施方式或变形例的结构的一部分，也可以追加、删除、换成包含在其它的实施方式或变形例中的结构。
附图标记说明
50上位计算机
100卷取冷却控制装置
101存储部
110处理部
111相变开始条件计算部
112保持条件计算部
113板温推定部
114钢板速度模式修正部
120目标温度履历计算部
130冷却指令计算部
140联管箱模式输出部
150控制对象
151钢板(被轧制材料)
152热轧机
153轧机
154地下卷取机
160卷取冷却装置
161上部冷却装置
162下部冷却装置
163冷却联管箱
164管组
165前段管组群
166中段管组群
167后段管组群
170轧机出口侧温度计
171中间温度计
172卷取温度计
1141钢板速度上限计算部
tf轧机出口侧目标温度
tc卷取目标温度
th保持温度
tw待机温度
△h保持时间
nf，open将钢板温度从tf冷却到th所需的打开的联管箱数nr，open将钢板温度从th冷却到tc所需的打开的联管箱数lh温度保持区间的长度
lair空冷区间的最短长度
lc3第三水冷区域的长度
ximt中间温度计的位置
xc3e最下游打开的联管箱的位置
xhs温度保持开始位置
popen冷却联管箱的开闭模式