CN109562423A

CN109562423A - 边缘加热器控制装置

Info

Publication number: CN109562423A
Application number: CN201680088404.8A
Authority: CN
Inventors: 今成宏幸; 下田直树
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2016-09-23
Filing date: 2016-09-23
Publication date: 2019-04-02
Anticipated expiration: 2036-09-23
Also published as: JPWO2018055718A1; JP6737339B2; KR102230316B1; TWI635912B; WO2018055718A1; KR20190026880A; TW201813733A; CN109562423B

Abstract

边缘加热器控制装置(3)具备第一温度分布预测部(33)、第二温度分布预测部(34)以及供给能量算出部(32)。第一温度分布预测部(33)基于表示向边缘加热器(23)供给的电能的假定值，预测边缘加热器出侧的轧制件(1)的宽度方向温度分布即第一温度分布。第二温度分布预测部(34)基于所述第一温度分布，预测轧制机架(24)出侧的轧制件(1)的宽度方向温度分布即第二温度分布。供给能量算出部(32)在轧制件(1)到达边缘加热器(23)之前，计算出表示为了满足与所述第二温度分布的宽度方向端部相关的温度条件而所需的应供给至边缘加热器(23)的电能的指示值。

Description

边缘加热器控制装置

技术领域

本发明涉及对轧制件的宽度方向端部进行加热的边缘加热器的边缘加热器控制装置。

背景技术

在轧制生产线尤其是热轧生产线上，边缘加热器用于加热轧制件的宽度方向端部(板宽度方向端部)。宽度方向端部的温度易下降，若温度下降则强度或延展性之类的金属材料的材质也会劣化。利用边缘加热器加热宽度方向端部的目的在于，得到在轧制件的板宽度方向整体上均匀的材质。另外，在材料是不锈钢等的情况下，由于宽度方向端部的温度下降，有时也会在宽度方向端部产生裂纹，影响轧制的稳定性，或者产品变成次品，因此，为了防止这种情况，轧制件通过边缘加热器加热而升温。

作为记载着在热轧中采用差分法高精度地计算轧制件的板宽度方向的温度分布的专利文献，例如日本特开2015-147216号公报(专利文献1)。专利文献1公开基于板宽度中央部的温度计算值来近似地计算宽度方向的温度分布的温度分布预测装置。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-147216号公报

发明内容

发明要解决的问题

轧制件的宽度方向端部的温度与宽度方向中央部相比容易下降，材质易劣化。为了改善这种情况，在轧制生产线上设置有边缘加热器。可是，以往的边缘加热器的加热控制仅仅是通过反复试验决定的功率来加热轧制件，并不能充分地抑制对于材质有很大影响的轧制机架出侧的轧制件的宽度方向端部的温度下降。

本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种边缘加热器控制装置，能够在轧制件到达边缘加热器之前，决定为了满足轧制机架出侧的轧制件的宽度方向端部的温度条件而所需的应供给至边缘加热器的电能。

用于解决问题的方案

为了实现上述目的，本发明的边缘加热器控制装置用于轧制生产线，该轧制生产线具有接受相应于指示值的电能的供给来加热轧制件的宽度方向端部的边缘加热器、以及至少一个设于所述边缘加热器的下游侧的轧制机架，所述边缘加热器控制装置的特征在于，具备：

第一温度分布预测部，基于表示向所述边缘加热器供给的电能的假定值，预测所述边缘加热器出侧的所述轧制件的宽度方向温度分布(第一温度分布)；

第二温度分布预测部，基于所述第一温度分布，预测所述轧制机架出侧的所述轧制件的宽度方向温度分布(第二温度分布)；以及

供给能量算出部，在所述轧制件到达所述边缘加热器之前，算出表示为了满足与所述第二温度分布的宽度方向端部相关的温度条件而所需的应供给至所述边缘加热器的电能的所述指示值。

发明效果

根据本发明，能够在轧制件到达边缘加热器之前，决定为了满足轧制机架出侧的轧制件的宽度方向端部的温度条件而所需的应供给至边缘加热器的电能。因此，根据本发明，能够抑制轧制机架出侧的材质的劣化。

附图说明

图1为表示实施方式1所涉及的轧制生产线的***结构的概略图。

图2为实施方式1所涉及的边缘加热器控制装置3的功能框图。

图3为第一供给能量算出部32以及第二温度分布预测部34所执行的例程的流程图。

图4为第一供给能量算出部32以及第一温度分布预测部33所执行的例程的流程图。

图5为表示轧制件1的与长度方向垂直的截面的截面图。

图6为表示通过第二温度分布预测部34计算轧制件1的温度的一例的图表。

图7为表示为了基于有限元法进行解析而切割网格后的情况。

图8为表示边缘加热器温度计算简易模型35的一例的图。

图9为实施方式2所涉及的边缘加热器控制装置3的功能框图。

图10为实施方式2所涉及的边缘加热器控制装置3所执行的例程的流程图。

图11为用于说明供给至边缘加热器23的电能与第二温度分布的宽度方向端部的温度的关系的一例的图表。

图12为用于说明供给至边缘加热器23的电能与第二温度分布的宽度方向端部的温度的关系的一例的图表。

图13为用于说明供给至边缘加热器23的电能与宽度方向端部的温度变化的关系的其他例的图表。

图14为实施方式3所涉及的边缘加热器控制装置3的功能框图。

图15为实施方式3所涉及的边缘加热器控制装置3所执行的例程的流程图。

图16为表示各实施方式所涉及的边缘加热器控制装置3所具有的处理电路的硬件结构例的框图。

具体实施方式

以下参照附图详细描述本发明的实施方式。此外，对各图中共通的要素标记相同的标记，并省略重复的描述。

实施方式1

＜轧制生产线的***结构＞

图1为表示实施方式1所涉及的轧制生产线的***结构的概略图。在图1中，轧制件1在由轧制生产线2加工期间被延展成薄型，宽度也被控制在期望值。为了方便描述，假设轧制生产线2为钢铁的热轧生产线。轧制生产线2具备加热炉21、粗轧制机22、边缘加热器23、精轧制机24、冷却台25以及卷绕机26作为主要设备。

轧制件1在从加热炉21中排出时是成型为例如厚度250mm、宽度800～2000mm、长度5～10m左右的被称作“板坯”的长方体状的铁块。板坯经加热炉21加热，在大约1200℃从加热炉21中被拉出。粗轧制机22大多是由1台到3台构成的，在正向(从上游到下游)、逆向(从下游到上游)上进行多道次轧制。在粗轧制机22上附属有被称作“磨边机”的调整宽度的装置。

边缘加热器23设置在粗轧制机22与精轧制机24之间，是用于加热轧制件1的宽度方向端部的装置。另外，有时切掉轧制件的首尾端的剪切机、用高压水去除在轧制件的表面所形成的氧化膜的破鳞机、对整个宽度方向进行加热的条材加热器等也设置在粗轧制机22与精轧制机24之间。

设于边缘加热器23的下游的精轧制机24具备多个轧制机架，并从上游到下游进行单方向的轧制，决定轧制件1的与板厚、板宽度等尺寸相关的最终质量。轧制件1的温度在精轧制机24的出侧约为900℃。在轧制机架中有轧制辊、支承辊等装置。轧制件1用上下轧制辊来轧制。此时，轧制件1的热量通过直接喷射至轧制辊或轧制件1的冷却水来散热。在宽度方向端部，由于与水或空气接触的面积大于宽度方向中央部，因此热量易逸出，温度易下降。

冷却台25通过向轧制件1注水来降低温度。用卷绕机26卷成圈状之前的温度在低的情况下例如特殊钢等时为200℃，在普通钢的情况下为600℃左右。

边缘加热器23连接至边缘加热器控制装置3。边缘加热器控制装置3与设于粗轧制机22与边缘加热器23之间的边缘加热器入侧温度计27以及上级计算机5连接。

＜实施方式1所涉及的边缘加热器控制装置＞

参照图2，对实施方式1所涉及的边缘加热器控制装置3的整体概要进行描述。图2为实施方式1所涉及的边缘加热器控制装置3的功能框图。

实施方式1所涉及的边缘加热器控制装置3具备数据获取部31、第一供给能量算出部32、第一温度分布预测部33以及第二温度分布预测部34。

数据获取部31从上级计算机5获取与轧制件1相关的各种数据(轧制件1的钢种、厚度、搬运速度，精轧制机24的控制量，精轧制机24的最终轧制机架出侧的轧制件1的宽度方向端部的温度条件等)。另外，数据获取部31从边缘加热器入侧温度计27获取边缘加热器23的入侧的轧制件1的初始温度。

第一温度分布预测部33基于表示向边缘加热器23供给的电能的假定值，预测边缘加热器出侧的轧制件1的宽度方向温度分布(以下记作“第一温度分布”)。

第二温度分布预测部34基于第一温度分布，预测精轧制机24的最终轧制机架出侧的轧制件1的宽度方向温度分布(以下记作“第二温度分布”)。

边缘加热器控制装置3在轧制件1到达边缘加热器23之前，算出表示为了满足与第二温度分布的宽度方向端部相关的温度条件而所需的应供给至边缘加热器23的电能的指示值。

实施方式1所涉及的***的目的在于，当精轧制机24的最终轧制机架出侧的轧制件1的宽度方向温度分布的宽度方向端部的目标温度，即第二温度分布的宽度方向端部的目标温度作为温度条件被给出时，求出表示达到该目标温度所需的应供给至边缘加热器23的电能的指示值。

为实现该目的，实施方式1所涉及的第一供给能量算出部32在轧制件1到达边缘加热器23之前执行以下(1)～(3)的处理。

(1)第一供给能量算出部32获取第二温度分布的宽度方向端部的目标温度作为上述温度条件。该目标温度通过数据获取部31由上级计算机5给出。另外，为了得到在轧制件1的板宽度方向整体上均匀的材质，目标温度被设定为接近第二温度分布的宽度方向中央部的温度。另外，目标温度可以对宽度方向端部的1点来设定，也可以对多点来设定。另外，也可以为代表值。

(2)接着，第一供给能量算出部32利用第二温度分布预测部34，算出第二温度分布的宽度方向端部的温度满足在(1)所获取的目标温度所需的第一温度分布。

(3)随后，第一供给能量算出部32利用第一温度分布预测部33，算出表示为了满足在(2)算出的第一温度分布而所需的应供给至边缘加热器23的电能的指示值。

此时，一般而言，第二温度分布预测部34从上游侧朝向下游侧计算轧制件1的温度。在进行高精度的温度计算的情况下，采用差分法等，将轧制件1分成小部分，用数式描述该部分的热量的流入及流出。在使用该方法的情况下，在(2)中，不可能通过第二温度分布一次性计算第一温度分布，即不可能从下游侧朝向上游侧地一次性计算温度分布。另外，有时如果采用简单的温度模型，也有可能从下游侧朝向上游侧地一次性计算，但是大多情况下温度模型的精度得不到保证。

＜算出第一温度分布的目标分布的处理流程＞

于是，第一供给能量算出部32通过进行以下的反复计算，算出边缘加热器出侧的轧制件1的宽度方向温度分布(第一温度分布)的目标分布。参照图3描述上述(2)的处理。

图3为第一供给能量算出部32以及第二温度分布预测部34所执行的例程的流程图。本例程在轧制件1到达边缘加热器23之前执行。

在图3所示的例程中，首先在步骤S100中，第一供给能量算出部32设定第一温度分布的假定目标分布。

接着在步骤S110中，第二温度分布预测部34根据在步骤S100设定的假定目标分布，采用后述的厚宽方向温度模型36计算精轧制机出侧的轧制件1的宽度方向温度分布(第二温度分布)。

然后在步骤S120中，对于步骤S110中算出的第二温度分布，第一供给能量算出部32判断第二温度分布的宽度方向端部的温度是否在目标温度范围内。目标温度范围为针对上述(1)所获取的第二温度分布的宽度方向端部的目标温度考虑了误差范围(±α)而得的温度范围。

在步骤S120的判断条件不成立的情况下，返回步骤S100，第一供给能量算出部32在适当的方向上稍微改变第一温度分布的假定目标分布。具体而言，在步骤S110算出的第二温度分布的宽度方向端部的温度低于目标温度范围的情况下，将假定目标分布的下一次的值设定为高于前一次的值。另一方面，在高于目标温度范围的情况下，将假定目标分布的下一次的值设定为低于前一次的值。假定目标分布被反复更新直至步骤S120的判断处理成立。

在步骤S120的判断条件成立的情况下，接着进入步骤S130进行处理。在步骤S130中，第一供给能量算出部32将假定目标分布决定为第一温度分布的目标分布。随后，执行图4所示的例程。

＜算出应供给至边缘加热器的电能的处理流程＞

与上述(2)相同，在上述(3)的计算中，也不可能通过第一温度分布的目标分布从下游侧朝向上游侧地一次性计算应供给至边缘加热器23的电能。于是，第一供给能量算出部32通过进行以下的反复计算，算出应供给至边缘加热器23的电能。参考图4描述上述(3)的处理。

图4为第一供给能量算出部32以及第一温度分布预测部33所执行的例程的流程图。本例程在图3所示的例程执行后且在轧制件1到达边缘加热器23之前执行。

在图4所示的例程中，首先在步骤S140中，第一供给能量算出部32设定表示应供给至边缘加热器23的电能的假定值。

接着在步骤S150中，第一温度分布预测部33根据在步骤S140所设定的假定值，采用后述的边缘加热器温度计算简易模型35计算第一温度分布。

然后在步骤S160中，第一供给能量算出部32判断通过步骤S150算出的第一温度分布是否与在上述(2)中决定的第一温度分布的目标分布一致或充分接近。例如，判断算出的第一温度分布的宽度方向端部的温度是否在第一温度分布的目标分布的宽度方向端部的目标温度范围内。目标温度范围为针对第一温度分布的目标分布的宽度方向端部的温度考虑了误差范围(±β)而得的温度范围。

在步骤S160的判断条件不成立的情况下，返回步骤S140，第一供给能量算出部32在适当的方向上稍微改变表示应供给至边缘加热器23的电能的假定值。具体而言，在步骤S150算出的第一温度分布的宽度方向端部的温度低于目标温度范围的情况下，将假定值的下一次的值设定为高于前一次的值。另一方面，高于目标温度范围的情况下，将假定值的下一次的值设定为低于前一次的值。假定值被反复更新直至步骤S160的判断处理成立。

步骤S160的判断条件成立的情况下，接着进入步骤S170进行处理。在步骤S170中，第一供给能量算出部32将假定值决定为表示应供给至边缘加热器23的电能的指示值。

随后，边缘加热器控制装置3向边缘加热器23发送指示值，边缘加热器23接受相应于指示值的电能的供给并加热轧制件1的宽度方向端部。

另外，表示供给至边缘加热器23的电能的指示值除电力值之外也可以是电压值、电流值等，设为与边缘加热器23的输入相应的值。

＜厚宽方向温度模型＞

接着，参考图5描述厚宽方向温度模型36。如图2所示，第二温度分布预测部34与厚宽方向温度模型36协作进行温度计算。

图5为表示轧制件1的与长度方向垂直的截面的截面图。厚宽方向温度模型36为采用基于件内部的热传导以及件表面与外界的热传递的差分法来决定轧制件1的与长度方向垂直的截面的厚度方向以及宽度方向的温度分布的模型。如图5所示，截面被分割成多个矩形要素。图5中的黑点表示用差分法计算温度的点，称为“节点”。节点间的热传导以及节点与外界(空气或水)的热传递用以下的数式来描述，根据这些计算温度的变化。

上述的热传导表示热量在钢板内部的移动，用(1)式表示。

[数式1]

其中，设节点No.i和No.i+1为相邻节点

Q_i→i+1:从节点No.i流向No.i+1的热流[W]

k:热传导率[W/(mmK)]

A_i→i+1:节点No.i与No.i+1的接触面积[mm²]

T_i:节点No.i的温度[K]

d:节点间距[mm]

(1)式也用于描述热量在轧制辊与轧制件1之间的移动。

另外，上述热传递表示钢板与外界间的热量的移动，有基于辐射的热传递、基于风冷对流的热传递、基于水冷对流的热传递。

基于辐射的热传递用(2)式表示。以下，当热流为负时，表示热量从节点被剥夺。

[数式2]

其中，

Q_rad:轧制件表面的基于辐射的热流[W]

ε:轧制件的辐射率[-]

A_rad:轧制件的作为计算对象的部分的表面积[mm²]

σ:史蒂芬-玻尔兹曼常数[W/mm²/K⁴]

T_surround:环境温度[K]

T_surf:轧制件的作为计算对象的部分的表面温度[K]

基于风冷对流的热传递用(3)式表示。

[数式3]

Q_a＝-h_aA_a(T_surf-T_a) (3)

其中，

Q_a:轧制件表面的基于风冷对流的热流[W]

h_a:轧制件与环境空气间的热传递系数[W/mm²/K]

A_a:轧制件的作为计算对象的部分的表面积[mm²]

T_surf:轧制件的作为计算对象的部分的表面温度[K]

T_a:气温[K]

基于水冷对流的热传递用(4)式表示。

[数式4]

Q_w＝-h_wA_w(T_surf-T_w) (4)

其中，

Q_w:轧制件表面的基于水冷对流的热流[W]

h_w:轧制件与冷却水间的热传递系数[W/mm²/K]

A_w:轧制件的作为计算对象的部分的表面积[mm²]

T_surf:轧制件的作为计算对象的部分的表面温度[K]

T_w:冷却水温度[K]

作为影响轧制件1的温度的要素，由于存在由上下轧制辊加工时产生的加工发热、轧制辊与轧制件间的摩擦发热等，因此这些要素也应考虑。

针对一个节点描述全部热流，用如下(5)式计算节点No.i的温度变化ΔTi。

[数式5]

其中

ρ:被冷却体的密度[kg/mm³]

C_p:被冷却体的比热容[J/kg/deg]

V_i:节点No.i的微元体积[mm³]

Δt:时间变化[s]

∑Q:热流的和

第二温度分布预测部34从边缘加热器23至精轧制机24的出侧反复进行上述的热流的计算以及采用热流的温度的计算。

图6为表示通过第二温度分布预测部34计算轧制件1的温度的一例的图表。表示从位于边缘加热器23的下游且精轧制机24的入侧的温度计FET起，至位于精轧制机24的出侧的温度计FDT为止的轧制件1的温度变化。通过边缘加热器23加热宽度方向端部，在FET的位置处，宽度方向端部的温度上升。即使在FDT的位置处，与不通过边缘加热器23加热的情况相比宽度方向端部的温度下降也得到了抑制。

＜边缘加热器温度计算简易模型＞

接着采用图7、图8描述边缘加热器温度计算简易模型35。如图2所示，第一温度分布预测部33与边缘加热器温度计算简易模型35协作，根据从上级计算机5以及边缘加热器入侧温度计27获取的与轧制件1相关的各种数据或供给至边缘加热器23的电能，算出边缘加热器出侧的轧制件1的宽度方向温度分布(第一温度分布)。

边缘加热器23通过感应加热来加热轧制件1。若受由边缘加热器23产生的磁场的影响，电流流经轧制件1的宽度方向端部，则轧制件1发热。因此，为了建模，需要对通过边缘加热器23产生的磁场进行解析，以及对受磁场的影响而电流流经轧制件1所产生的热量进行解析。一般而言，有限元法虽适用于电磁场解析和热传导解析，但是这种解析需要花费很长时间。图7为表示为了基于有限元法进行解析而切割网格后的情况。为了缩短解析时间，需要将基于有限元法进行的电磁场解析和热传导解析的结果(离线构建的详细模型)用简化的模型来表示，用于在线控制等。

图8为表示边缘加热器温度计算简易模型35的一例的图。图8是简化了图7的解析结果而得的，例如，表示对边缘加热器23提供任意的电力时的与轧制件1的初始温度以及厚度相应的宽度方向端部的升温量。在图8中，表示了轧制件1的厚度越薄则宽度方向端部的升温量越多，轧制件1的初始温度越低则宽度方向端部的升温量越多这一关系。实际上，因为必须将轧制件1的钢种、搬运速度等也作为参数来考虑，所以无法用三维图表示简易模型的全部参数。边缘加热器温度计算简易模型35能够用组合几个二维(平面)而得的模型表示。

具体而言，边缘加热器温度计算简易模型35是将包括向边缘加热器23供给的电能、边缘加热器入侧的轧制件1的初始温度、板厚、钢种、搬运速度在内的输入参数，与表示经边缘加热器23加热的轧制件1的升温量的输出参数创建关联而得的模型。此模型是例如通过数式或映射而定的简易模型。通过预先准备简易模型，用于在线计算，能够大幅缩短控制时的计算时间。

＜效果＞

如上所述，根据实施方式1所涉及的边缘加热器控制装置3，能够在轧制件到达边缘加热器之前，决定为了满足精轧制机24的出侧的轧制件1的宽度方向端部的目标温度而所需的应供给至边缘加热器的电能。由于能够在对材质有较大影响的精轧制机24的出侧，适当地控制轧制件1的宽度方向端部的温度，因此能够抑制材质的劣化。

＜变形例＞

另外，在上述实施方式1的***中，虽设置有边缘加热器入侧温度计27，但也有未设置边缘加热器入侧温度计27的情况。在未设置边缘加热器入侧温度计27的情况下，能够通过使用为了控制粗轧制机22而算出的轧制件1的温度预测值来预测边缘加热器入侧温度。用此预测温度来替代上述的边缘加热器23的入侧的轧制件1的初始温度。另外，这一点在以下实施方式中也是一样的。

实施方式2

接着，参考图9～图13描述本发明的实施方式2。本实施方式的***能够通过在图1以及图9所示的结构中，使边缘加热器控制装置3执行后述图10的例程来实现。

在上述的实施方式1中，作为温度条件，前提是给出精轧制机24的出侧的轧制件1的宽度方向温度分布(第二温度分布)的宽度方向端部的目标温度。但是，并不限于对所有的轧制件1都给出其目标温度。例如，有时在高级钢板的轧制中给出其目标温度，但在普通钢的情况下并未给出。于是，在实施方式2中，在未给出目标温度的情况下，以有效地使用边缘加热器23消耗的能量的方式，决定表示供给至边缘加热器23的电能的指令值。

＜实施方式2所涉及的边缘加热器控制装置＞

采用图9描述实施方式2所涉及的边缘加热器控制装置3的整体概要。图9为实施方式2所涉及的边缘加热器控制装置3的功能框图。

实施方式2所涉及的边缘加热器控制装置3除了实施方式1所描述的数据获取部31、第一温度分布预测部33以及第二温度分布预测部34之外，还具备第二供给能量算出部37、加热模式选择部38、第一加热模式计算部39以及第二加热模式计算部40。

第二供给能量算出部37利用第一温度分布预测部33以及第二温度分布预测部34算出表示供给至边缘加热器23的电能的假定值与相应于该假定值的第二温度分布的宽度方向端部的预测温度之间的关系。再有，第二供给能量算出部37将由第一加热模式计算部39或第二加热模式计算部40算出的假定值设为表示应供给至边缘加热器23的电能的指示值。

以下将表示应供给至边缘加热器23的电能的假定值仅记为“假定值”，将相应于假定值的第二温度分布的宽度方向端部的预测温度仅记作“预测温度”。

加热模式选择部38根据由数据获取部31获取的包含钢种的数据，选择第一加热模式和第二加热模式中的某一方。

第一加热模式计算部39在选择第一加热模式的情况下，根据通过第二供给能量算出部37算出的关系计算出预测温度达到最大的假定值。

第二加热模式计算部40在选择第二加热模式的情况下，根据通过第二供给能量算出部37算出的关系，算出与假定值的上升相应的预测温度的温度上升率为规定的正值以上且其中预测温度达到最大的假定值。

＜实施方式2的处理流程＞

参考图10～图13，描述在未给出第二轧制分布的目标温度的情况下，将实施方式2所涉及的边缘加热器控制装置3所执行的能量效率考虑在内的处理。

图10为实施方式2所涉及的边缘加热器控制装置3所执行的例程的流程图。本例程在轧制件1到达边缘加热器23之前执行。

在图10所示的例程中，首先在步骤S200中，数据获取部31获取与轧制件1相关的各种数据(轧制件1的钢种、厚度、搬运速度，精轧制机24的控制量，第二温度分布的宽度方向端部的温度条件，边缘加热器入侧的轧制件1的初始温度等)。

接着在步骤S205中，第二供给能量算出部37决定供给至边缘加热器23的电能的N个(N>2)假定值。在实施方式2中，第二供给能量算出部37利用第一温度分布预测部33以及第二温度分布预测部34反复进行N次计算与电能的假定值相应的第二温度分布的处理(步骤S210～S225)。

在步骤S210中，第二供给能量算出部37使重复次数的计数器i(初始值0)递增。设置第i个表示电能的假定值。

在步骤S215中，第二供给能量算出部37利用第一温度分布预测部33，根据第i个表示电能的假定值预测第一温度分布。

在步骤S220中，第二供给能量算出部37利用第二温度分布预测部34，根据第一温度分布预测第二温度分布。

在步骤S225中，第二供给能量算出部37判断计数器i是否为N以上。当计数器i小于N时，返回步骤S210进行处理。当计数器i为N以上时，进入步骤S230的处理。

在步骤S230中，第二供给能量算出部37计算出N个假定值与相应于各假定值的第二温度分布的宽度方向端部的预测温度之间的关系。具体而言，在以表示供给至边缘加热器23的电能的假定值为横轴(X轴)、以第二温度分布的宽度方向端部的预测温度为纵轴(Y轴)的正交坐标系中，绘制用假定值与预测温度的组合表示的点。

图11为用于说明供给至边缘加热器23的电能与第二温度分布的宽度方向端部的温度之间的关系的一例的图表。在图11所示的例子中，在6点(N＝6)进行计算，针对各绘制点赋予编号1～6。用Ej表示计算点j(1～6)的供给至边缘加热器的电能。供给至边缘加热器23的电能(假定值)与第二温度分布的宽度方向端部的温度(预测温度)之间的关系如图11所示，表现为假定值越大则预测温度的上升率就越低的曲线(作为一例，向上凸的曲线)。

返回图10继续描述。在步骤S235中，加热模式选择部38根据包含钢种的数据，选择第一加热模式和第二加热模式中的某一方。若选择第一加热模式则进入步骤S240的处理，若选择第二加热模式则进入步骤S245的处理。

在步骤S240中，第一加热模式计算部39根据由步骤S230算出的关系，计算出预测温度达到最大的假定值。随后，在步骤S250中，第二供给能量算出部37将在步骤S240中算出的电能的假定值决定为表示应供给至边缘加热器23的电能的指示值。

在图11所示的例子中，采用计算结果中的精轧制机出侧的宽度方向端部的温度最高时的温度条件，即点5的温度条件。此时图11中的表示电能的值为E5。根据第一加热模式，能够选择能量效率高的电能，保持精轧制机出侧的宽度方向端部的温度高。

返回图10继续描述。在步骤S245中，第二加热模式计算部40根据步骤S230算出的关系，计算出与假定值上升相应的预测温度的温度上升率为规定的正值以上且其中预测温度达到最大的假定值。随后，在步骤S250中，第二供给能量算出部37将在步骤S245中算出的电能的假定值决定为表示应供给至边缘加热器23的电能的指示值。

参考图12具体描述步骤S250的第二加热模式的处理。将边缘加热器23的能量效率定义为边缘加热器所供给的每单位能量所对应的精轧制机出侧的宽度方向端部的上升温度。在图12中，连接各计算点时的各计算点处的斜率为边缘加热器23的能量效率，能量效率按点2、3、4、5的顺序变小。在这种情况下，虽计算点2的斜率最大，效率好，但是温度的上升并不充分。因此，将边缘加热器23的能量效率为一定值以上，并且精轧制机出侧的宽度方向端部的温度为最高的点处的电能供给至边缘加热器23。因为此一定值也受到位于边缘加热器23的下游侧的轧制机的台数或钢板的水冷装置的有无的影响，所以是应按各工厂决定的数值。

在图11以及图12中，作为计算点的数量，能够根据计算机的能力决定点数。总的来说，若计算点数多，则计算机负荷大，因此设定的点数要不影响计算精度。在计算点为如图6所示的数点时，通过用直线或高阶曲线连接点和点并进行近似，在点与点之间进行插值，据此如上述的例子所述，不仅能够求出各点处的分散的能量，还能连续地求出能量。

如图11以及图12所示，成为向上凸的曲线的理由是，若加热轧制件1而温度上升，则热量的辐射、风冷/水冷热传递的效果会提高，容易冷却。这是基于前述(2)～(4)式而得的。根据(2)～(4)式，当轧制件1的温度与轧制件1的环境温度之差较大时，从轧制件1夺走的热流变大。特别是在用(2)式表示的基于辐射的热传递中，由于包含轧制件1的温度的4次方与轧制件的环境温度的4次方之差，因此在轧制件1的温度高的区域中，基于辐射的散热比风冷对流的影响大。也就是说若轧制件1的温度升高，则通过辐射去除热量的效果增大，有时即使从边缘加热器23给与更多的能量，轧制件1的温度也会下降。当然，并非限定为总向上凸的曲线，至少为随着成为高温而温度上升变缓的曲线。

另外，在针对精轧制机出侧的宽度方向端部的温度设定上限温度(温度上限值)或下限温度(温度下限值)等制约的情况下，使供给至边缘加热器23的电能处于该制约的范围内。

具体而言，在选择第一加热模式的情况下，在步骤S240中，第一加热模式计算部39根据步骤S230中算出的关系，计算出预测温度为上限温度的多个假定值中的最小的假定值。另外，在选择第二加热模式的情况下，第一加热模式计算部39根据步骤S230中算出的关系，计算出与假定值的上升相应的预测温度的温度上升率为规定的正值以上且预测温度位于上限温度与下限温度之间的假定值。

图13为用于说明供给至边缘加热器23的电能与宽度方向端部的温度变化之间的关系的其他例的图表。在图13中，在选择第一加热模式的情况下，不超过上限值的点的横轴坐标有E4和E6，选择所供给的能量小的横轴坐标为E4的点，将E4这一假定值所表示的电能供给至边缘加热器。另外，在图13中，在选择第二加热模式的情况下，将落入设定的上下限值内的能量供给至边缘加热器。

＜效果＞

如上所述，根据实施方式2所涉及的边缘加热器控制装置3，能够以边缘加热器23所消耗的能量的最佳的点来控制精轧制机出侧的轧制件1的宽度方向端部的温度上升。

实施方式3

接着，参考图14以及图15描述本发明的实施方式3。本实施方式的***能够通过在图1以及图14所示的结构中，使边缘加热器控制装置3执行后述的图15的例程来实现。

在实施方式1中，已经描述了作为温度条件给出第二温度分布的宽度方向端部的目标温度这一情况。另一方面，在实施方式2中，描述了未给出目标温度这一情况。在实施方式3中，其目的在于，根据目标温度的有无，选择并执行实施方式1的处理或者实施方式2的处理。

＜实施方式3所涉及的边缘加热器控制装置＞

图14为实施方式3所涉及的边缘加热器控制装置3的功能框图。实施方式3所涉及的边缘加热器控制装置3除了实施方式1所描述的数据获取部31、第一温度分布预测部33、第二温度分布预测部34、以及实施方式2所描述的第二供给能量算出部37、加热模式选择部38、第一加热模式计算部39、第二加热模式计算部40之外，还具备轧制模式选择部41。

轧制模式选择部41在给出第二温度分布的宽度方向端部的目标温度作为温度条件的情况下选择第一轧制模式，在未给出所述目标温度的情况下选择第二轧制模式。在选择第一轧制模式的情况下，通过实施方式1描述的第一供给能量算出部32算出表示应供给至边缘加热器23的电能的指示值。另外，在选择第二轧制模式的情况下，通过实施方式2描述的第二供给能量算出部37，将由第一加热模式计算部39或第二加热模式计算部40算出的假定值设定为表示应供给至边缘加热器23的电能的指示值。

＜实施方式3的处理流程＞

图15为实施方式3所涉及的边缘加热器控制装置3所执行的例程的流程图。本例程在轧制件1到达边缘加热器23之前执行。

在图10所示的例程中，首先在步骤S300中，数据获取部31获取与轧制件1相关的各种数据(轧制件1的钢种、厚度、搬运速度，精轧制机24的控制量，第二温度分布的宽度方向端部的温度条件，边缘加热器入侧的轧制件1的初始温度等)。

接着，在步骤S310中，轧制模式选择部41选择轧制模式。在给出第二温度分布的宽度方向端部的目标温度作为温度条件的情况下，选择第一轧制模式。另外，在未给出目标温度的情况下，选择第二轧制模式。目标温度根据轧制件1的钢种而设定。例如多数情况下并未针对普通钢设定目标温度。

在选择第一模式的情况下，在步骤S320中，通过实施方式1中所描述的第一供给能量算出部32，计算出表示应供给至边缘加热器23的电能的指示值。因为处理内容的描述与实施方式1相同所以省略。

在选择第二模式的情况下，在步骤S330中，通过实施方式2中所描述的第二供给能量算出部37，将通过第一加热模式计算部39或第二加热模式计算部40算出的假定值设定为表示应供给至边缘加热器23的电能的指示值。因为处理内容的描述与实施方式2相同所以省略。

＜效果＞

如上所述，根据实施方式3所涉及的边缘加热器控制装置3，能够根据第二温度分布的宽度方向端部的目标温度的有无，选择并执行实施方式1的处理或者实施方式2的处理。据此，无论从控制性能的观点来看还是从消费能量的观点来看，能够使边缘加热器23最佳地运转。

另外，本发明的适用范围并不只限于上述的各实施方式所示的对象。

＜硬件结构例＞

图16为表示各实施方式所涉及的边缘加热器控制装置3所具有的处理电路的硬件结构例的框图。图2、图9、图14所示的边缘加热器控制装置3的各部分示出控制装置所具有的部分功能，各功能通过处理电路来实现。例如，处理电路为具备CPU(中央处理器，CentralProcessing Unit)101、ROM(只读存储器，Read Only Memory)102、RAM(随机读取存储器，Random Access Memory)103、输入输出接口104、***总线105、输入装置106、显示装置107、存储器108以及通信装置109的计算机。

CPU101为使用储存在ROM102或RAM103中的程序或数据等来执行各种运算处理的处理装置。ROM102为储存用于使计算机实现各功能的基本程序或环境文件等的只读存储装置。RAM103为用于储存CPU101所执行的程序以及执行各程序所需的数据的主存储装置,可以高速读写。输入输出接口104是对各种的硬件与***总线105的连接进行中继的装置。***总线105是CPU101、ROM102、RAM103以及输入输出接口104共享的信息传输路径。

另外，输入输出接口104上连接有输入装置106、显示装置107、存储器108以及通信装置109等硬件。输入装置106为处理来自用户的输入的装置。显示装置107为显示***状态等的装置。存储器108为存储程序或数据的大容量的辅助存储装置，例如硬盘装置或非易失性半导体存储器等。通信装置109是能够通过有线或无线与外部装置(上级计算机5、边缘加热器入侧温度计27)进行数据通信的装置。

附图标记说明：

1 轧制件

2 轧制生产线

3 边缘加热器控制装置

5 上级计算机

21 加热炉

22 粗轧制机

23 边缘加热器

24 精轧制机

25 冷却台

26 卷绕机

27 边缘加热器入侧温度计

31 数据获取部

32 第一供给能量算出部

33 第一温度分布预测部

34 第二温度分布预测部

35 边缘加热器温度计算简易模型

36 厚宽方向温度模型

37 第二供给能量算出部

38 加热模式选择部

39 第一加热模式计算部

40 第二加热模式计算部

41轧制模式选择部

101 CPU

102 ROM

103 RAM

104 输入输出接口

105 ***总线

106 输入装置

107 显示装置

108 存储器

109 通信装置。

Claims

1.一种边缘加热器控制装置，用于轧制生产线，所述轧制生产线具有接受相应于指示值的电能的供给来加热轧制件的宽度方向端部的边缘加热器、以及至少一个设在所述边缘加热器的下游的轧制机架，所述边缘加热器控制装置的特征在于，具备：

第一温度分布预测部，基于表示向所述边缘加热器供给的电能的假定值，预测所述边缘加热器出侧的所述轧制件的宽度方向温度分布即第一温度分布；

第二温度分布预测部，基于所述第一温度分布，预测所述轧制机架出侧的所述轧制件的宽度方向温度分布即第二温度分布；以及

供给能量算出部，在所述轧制件到达所述边缘加热器之前，计算出表示为了满足与所述第二温度分布的宽度方向端部相关的温度条件而所需的应供给至所述边缘加热器的电能的所述指示值。

2.根据权利要求1所述的边缘加热器控制装置，

所述第一温度分布预测部使用边缘加热器温度计算简易模型，预测所述第一温度分布，所述边缘加热器温度计算简易模型是通过将输入参数与输出参数创建关联而得到的模型，所述输入参数包括向所述边缘加热器供给的电能、所述边缘加热器入侧的所述轧制件的初始温度、板厚、钢种、搬运速度，所述输出参数表示被所述边缘加热器加热的所述轧制件的升温量；

所述第二温度分布预测部使用厚宽方向温度模型，基于所述第一温度分布预测所述第二温度分布，所述厚宽方向温度模型是使用基于件内部的热传导以及件表面与外界的热传递的差分法来确定所述轧制件的与长度方向垂直的截面的厚度方向以及宽度方向的温度分布的模型。

3.根据权利要求1或2所述的边缘加热器控制装置，

所述供给能量算出部具备：

第一供给能量算出部，在所述温度条件为所述第二温度分布的宽度方向端部的目标温度的情况下，使用所述第二温度分布预测部，计算出为了使所述第二温度分布的宽度方向端部的温度满足所述目标温度而所需的所述第一温度分布，随后，使用所述第一温度分布预测部，计算出表示为了满足所算出的所述第一温度分布而所需的应供给至所述边缘加热器的电能的所述指示值。

4.根据权利要求1或2所述的边缘加热器控制装置，

所述供给能量算出部具备：

第二供给能量算出部，使用所述第一温度分布预测部以及所述第二温度分布预测部，计算出表示供给至所述边缘加热器的电能的假定值与相应于该假定值的所述第二温度分布的宽度方向端部的预测温度之间的关系；

加热模式选择部，选择第一加热模式和第二加热模式的某一方；

第一加热模式计算部，在所述第一加热模式被选择的情况下，根据所述关系，计算出预测温度达到最大的假定值；以及

第二加热模式计算部，在所述第二加热模式被选择的情况下，根据所述关系，计算出与假定值的上升相应的预测温度的温度上升率为规定的正值以上且其中预测温度达到最大的假定值；

所述第二供给能量算出部还将由所述第一加热模式计算部或所述第二加热模式计算部算出的假定值设定为表示应供给至所述边缘加热器的电能的所述指示值。

5.根据权利要求4所述的边缘加热器控制装置，

所述温度条件包括所述轧制机架出侧的所述轧制件的宽度方向端部的上限温度以及下限温度；

所述第一加热模式计算部在所述第一加热模式被选择的情况下，根据所述关系，计算出预测温度为所述上限温度的多个假定值中的最小的假定值；

所述第二加热模式计算部在所述第二加热模式被选择的情况下，根据所述关系，计算出与假定值的上升相应的预测温度的温度上升率为规定的正值以上且预测温度包含在所述上限温度与所述下限温度之间的假定值。

6.根据权利要求3所述的边缘加热器控制装置，

所述供给能量算出部具备：

第一加热模式计算部，在所述第一加热模式被选择的情况下，根据所述关系，计算出预测温度达到最大的假定值；

第二加热模式计算部，在所述第二加热模式被选择的情况下，根据所述关系，计算出与假定值的上升相应的预测温度的温度上升率为规定的正值以上且其中预测温度达到最大的假定值；以及

轧制模式选择部，在给出了所述目标温度作为所述温度条件的情况下选择第一轧制模式，在未给出所述目标温度的情况下选择第二轧制模式；

所述第一供给能量算出部在所述第一轧制模式被选择的情况下，计算出表示应供给至所述边缘加热器的电能的所述指示值；

所述第二供给能量算出部在所述第二轧制模式被选择的情况下，将由所述第一加热模式计算部或所述第二加热模式计算部算出的假定值设定为表示应供给至所述边缘加热器的电能的所述指示值。