JP2012115850A - 鋼片切断計画作成装置及び鋼片切断計画作成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】品質低下部位に要求品質が高い鋼片の切断計画が割り当てられることを抑制すること。
【解決手段】品質判定部４１が、鋼片オーダー情報、鋼片の切断順序のデータ、及び品質低下部位の位置のデータに基づいて、品質低下部位の品質よりオーダー品質が高い鋼片の切断計画が品質低下部位に割り当てられているか否かを判別し、品質低下部位の品質よりオーダー品質が高い鋼片の切断計画が品質低下部位に割り当てられている場合、切断計画割当部４２が、その鋼片の切断計画が品質低下部位外の領域に割り当てられるように鋼片の切断順序を変更し、切断長最適化部４３が、切断計画割当部４２によって変更された鋼片の切断順序に基づいて、鋼片の切断長とオーダー長との誤差が最小になるように鋼片の切断長を修正する。
【選択図】図２

Description

本発明は、連続鋳造機における鋼片の切断計画を作成する鋼片切断計画作成装置及び鋼片切断計画作成方法に関するものである。

連続鋳造機を利用した鋼片の製造工程では、溶鋼鍋の交換，溶鋼の引き抜き速度の変化，溶鋼温度の変化などの要因によって、他の部位と比較して品質が低下した品質低下部位が発生することがある。品質低下部位が発生した際、品質低下部位に対応する溶鋼に要求品質が高い鋼片の切断計画が割り当てられている場合には、要求品質を満たさない鋼片が製造されることになる。このため、品質低下部位が発生した際には、品質低下部位に対応する溶鋼に要求品質が高い鋼片の切断計画が割り当てられないように、鋼片の切断計画（切断順序）を作成，修正する必要がある。なお、鋼片の切断計画を作成，修正する技術としては、例えば特許文献１，２に開示されているようなものが知られている。

特開平１１−５７９６１号公報 特開平９−９４６４６号公報

しかしながら、従来までの技術は、鋼片の切断長とオーダー長との差ができるだけ小さくなるように鋼片の切断計画を作成するものであるために、品質低下部位に要求品質が高い鋼片の切断計画が割り当てられてしまうことを抑制できない。このため、品質低下部位に要求品質が高い鋼片の切断計画が割り当てられることを抑制可能な技術の提供が期待されていた。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、品質低下部位に要求品質が高い鋼片の切断計画が割り当てられることを抑制可能な切断計画作成装置及び切断計画作成方法を提供することにある。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る切断計画作成装置は、連続鋳造機における鋼片の切断計画を作成する鋼片切断計画作成装置であって、少なくとも鋼片のオーダー長及び要求品質に関するデータを鋼片オーダー情報として鋼片毎に格納する鋼片オーダー情報データベースと、鋼片の切断順序のデータを格納する鋼片切断計画データデータベースと、前記鋼片オーダー情報、前記鋼片の切断順序のデータ、及び品質低下部位の位置のデータに基づいて、品質低下部位の品質より要求品質が高い鋼片の切断計画が品質低下部位に割り当てられているか否かを判別する品質判定部と、品質低下部位の品質より要求品質が高い鋼片の切断計画が品質低下部位に割り当てられている場合、該鋼片の切断計画が品質低下部位外の領域に割り当てられるように前記鋼片の切断順序を変更する切断計画割当部と、前記切断計画割当部によって変更された鋼片の切断順序に基づいて、鋼片の切断長と前記オーダー長との誤差が最小になるように鋼片の切断長を修正する切断長最適化部と、を備える。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る切断計画作成方法は、連続鋳造機における鋼片の切断計画を作成する鋼片切断計画作成方法であって、少なくとも鋼片のオーダー長及び要求品質に関するデータを含む鋼片オーダー情報、鋼片の切断順序のデータ、及び品質低下部位の位置のデータに基づいて、品質低下部位の品質より要求品質が高い鋼片の切断計画が品質低下部位に割り当てられているか否かを判別するステップと、品質低下部位の品質より要求品質が高い鋼片の切断計画が品質低下部位に割り当てられている場合、該鋼片の切断計画が品質低下部位外の領域に割り当てられるように前記鋼片の切断順序を変更するステップと、変更された鋼片の切断順序に基づいて、鋼片の切断長と前記オーダー長との誤差が最小になるように鋼片の切断長を修正するステップと、を含む。

本発明に係る切断計画作成装置及び切断計画作成方法によれば、品質低下部位に要求品質が高い鋼片の切断計画が割り当てられることを抑制できる。

図１は、本発明の一実施形態である切断計画作成システムが鋼片の切断計画を作成する対象となる連続鋳造機の一構成例を示す模式図である。 図２は、本発明の一実施形態である切断計画作成システムの構成を示すブロック図である。 図３は、鋼片オーダー情報の一例を示す図である。 図４は、鋼片切断計画データの一例を示す図である。 図５は、本発明の一実施形態である切断計画作成処理の流れを示すフローチャートである。 図６は、切断順序変更処理の一例を説明するための模式図である。 図７は、切断順序変更処理の一例を説明するための模式図である。 図８は、切断長最適化処理の一例を説明するための模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である切断計画作成システムについて説明する。

〔連続鋳造機の構成〕
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態である切断計画作成システムが鋼片の切断計画を作成する対象となる連続鋳造機の構成について説明する。

図１は、本発明の一実施形態である切断計画作成システムが鋼片の切断計画を作成する対象となる連続鋳造機の一構成例を示す模式図である。図１に示すように、本発明の一実施形態である切断計画作成システムが鋼片の切断計画を作成する対象となる連続鋳造機１００は、ノズル１０１を介して溶鋼鍋１０２から溶鋼が注がれるタンディッシュ１０３と、タンディッシュ１０３の底部から溶鋼が注がれるモールド１０４と、モールド１０４から引き抜かれた溶鋼１０５をガイドするロール１０６と、ロール１０６によってガイドされた溶鋼１０５をオーダーに合わせて切断することによって鋼片１０７を製造するカッター１０８と、を備える。なお、本実施形態では、連続鋳造機１００のストランドは１本と仮定する。

〔切断計画作成システムの構成〕
次に、図２を参照して、本発明の一実施形態である切断計画作成システムの構成について説明する。

図２は、本発明の一実施形態である切断計画作成システムの構成を示すブロック図である。図２に示すように、本発明の一実施形態である切断計画作成システム１は、鋼片オーダー情報データベース（ＤＢ）２と、鋼片切断計画データデータベース（ＤＢ）３と、切断計画作成装置４と、出力部５と、を備える。鋼片オーダー情報ＤＢ２は、鋼片１０７のオーダー情報を示す鋼片オーダー情報を格納する。図３は、鋼片オーダー情報の一例を示す図である。図３に示すように、鋼片オーダー情報は、オーダーを一意に特定するためにオーダー毎に付与された固有の識別情報であるオーダーＩＤのデータと、オーダーＩＤに対応するオーダーにおいて指定された鋼片１０７の長さ（オーダー長），幅（オーダー幅），許容できる長さの範囲（オーダー長許容範囲（上限長su，下限値slで規定）），品質（オーダー品質）に関するデータと、を含む。オーダー品質としては、鋼片１０７内の不純物濃度などを例示することができる。

鋼片切断計画データＤＢ３は、既に切断動作が始まっている鋼片１０７の次に切断動作が予定されている鋼片１０７から既に出鋼している溶鋼１０５までの間に紐付けられている全ての鋼片１０７の切断順序（製造順序）を示す鋼片切断計画データを格納する。図４は、鋼片切断計画データの一例を示す図である。図４に示すように、鋼片切断計画データは、鋼片１０７の切断順序に従って配列されたオーダーＩＤのデータを含む。鋼片切断計画データは、切断計画作成装置４が、最上位のオーダーＩＤを削除し、最上位以後のオーダーＩＤを繰り上げることによって、鋼片１０７が１つ切断される度毎に更新される。カッター１０８は、鋼片オーダー情報ＤＢ２内及び鋳片切断計画データＤＢ３内にそれぞれ格納される鋼片オーダー情報及び鋼片切断計画データに従って鋼片１０７を切断する。

切断計画作成装置４は、ワークステーションやパーソナルコンピュータなどの情報処理装置によって構成されている。切断計画作成装置４は、情報処理装置内のＣＰＵなどの演算処理装置がＲＯＭなどの記憶装置内に記憶されている制御プログラムを実行することによって、品質判定部４１，切断計画割当部４２，及び切断長最適化部４３として機能する。これら各部の機能については後述する。出力部５は、液晶ディスプレイなどの表示装置，プリンタなどの印刷装置，及び通信装置などによって構成され、切断計画作成装置４によって作成された鋼片１０７の切断計画に関する情報を出力する。

〔切断計画作成処理〕
このような構成を有する切断計画作成システム１では、切断計画作成装置４が以下に示す切断計画作成処理を実行することによって、鋼片１０７の切断計画を作成する。以下、図５に示すフローチャートを参照して、この切断計画作成処理を実行する際の切断計画作成装置４の動作について説明する。

図５は、本発明の一実施形態である切断計画作成処理の流れを示すフローチャートである。図５に示すフローチャートは、連続鋳造機１００が稼働したタイミングで開始となり、切断計画作成処理はステップＳ１の処理に進む。なお、この切断計画作成処理は、所定の制御周期毎に繰り返し実行されるものとする。

ステップＳ１の処理では、品質判定部４１が、カッター１０８によって鋼片１０７が切断されたか否かを判別する。判別の結果、鋼片１０７が切断されていない場合、品質判定部４１は切断計画作成処理を終了する。一方、鋼片１０７が切断された場合には、品質判定部４１は切断計画作成処理をステップＳ２の処理に進める。なお、本実施形態では、品質判定部４１は、鋼片１０７が切断されたタイミングで切断計画作成処理をステップＳ２の処理に進めることとしたが、例えば溶鋼鍋１０２の交換が行われたタイミングなど、品質低下部位が発生したタイミングで切断計画作成処理をステップＳ２の処理に進めるようにしてもよい。

ステップＳ２の処理では、品質判定部４１が、鋼片切断計画データＤＢ３内に格納されている鋼片切断計画データと品質低下部位の位置とに基づいて、品質がオーダー品質以下となる鋼片（以下、品質アンマッチの鋼片と表記）があるか否かを判別する。具体的には、品質低下部位にオーダー品質が高い鋼片の切断計画が割り当てられている場合、品質判定部４１は、その鋼片を品質アンマッチの鋼片と判定する。判別の結果、品質アンマッチの鋼片がない場合、品質判定部４１は切断計画作成処理をステップＳ８の処理に進める。一方、品質アンマッチの鋼片がある場合には、品質判定部４１は切断計画作成処理をステップＳ３の処理に進める。なお、品質低下部位の位置は、溶鋼鍋を交換したタイミングと溶鋼１０５の引き抜き速度とに基づいて品質低下部位を追跡する方法など、本願発明の出願時点で公知の方法によって検出することができる。

ステップＳ３の処理では、切断計画割当部４２が、品質低下部位に割当可能な鋼片１０７を検索する。具体的には、切断計画割当部４２は、鋼片オーダー情報ＤＢ２を参照して、オーダー品質が品質低下部位の品質以下である鋼片１０７を抽出する。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、切断計画作成処理はステップＳ４の処理に進む。

ステップＳ４の処理では、切断計画割当部４２が、ステップＳ３の処理によって検索された鋼片１０７の切断計画をステップＳ２の処理によって特定された品質アンマッチの鋼片の切断計画の前に挿入する（切断順序変更処理）。図６は、切断順序変更処理の一例を説明するための模式図である。図６に示すように、このステップＳ４の処理では、切断計画割当部４２が、ステップＳ３の処理によって検索された鋼片Ｐ_Ｋ１の切断順序を品質低下部位Ｒ内にある品質アンマッチの鋼片Ｐ_Ｎの切断順序の前に挿入している。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、切断計画作成処理はステップＳ５の処理に進む。

ステップＳ５の処理では、切断計画割当部４２が、ステップＳ４の処理によって挿入された鋼片１０７のオーダー長許容範囲を考慮して、ステップＳ４の処理によって挿入された鋼片１０７によって品質アンマッチの鋼片１０７が品質低下部位Ｒの範囲外になったか否かを判別する。判別の結果、品質アンマッチの鋼片１０７が品質低下部位Ｒの範囲外になっていない場合、切断計画割当部４２は、切断計画作成処理をステップＳ４の処理に戻す。一方、例えば図７に示すようにステップＳ４の処理によって挿入された鋼片１０７（図７に示す例では鋼片Ｐ_Ｋ１，Ｐ_Ｋ２，Ｐ_Ｋ３）によって品質アンマッチの鋼片Ｐ_Ｎが品質低下部位Ｒの範囲外になった場合には、切断計画割当部４２は、切断計画作成処理をステップＳ６の処理に進める。

ステップＳ６の処理では、切断長最適化部４３が、ステップＳ４の処理によって品質低下部位Ｒに切断計画が挿入された鋼片のうち、最前の鋼片（図８に示す例では鋼片Ｐ_Ｋ１）の前の鋼片をｍ番目の鋼片、１番目（先頭）からｍ番目までの鋼片１０７の切断長をそれぞれＬ_１，Ｌ_２，…，Ｌ_ｍ、溶鋼１０５の先端から切断計画が挿入された鋼片までの長さをＬ_{ｔｏｔａｌ}として、以下に示す数式（４）を制約条件として以下に示す数式（１）を解くことによって、切断長とオーダー長との差が最小になるように各鋼片の切断長Ｌ_１，Ｌ_２，…，Ｌ_ｍを最適化する。なお、数式（１）中のパラメータｘ，ｓはベクトルを示し、それぞれ以下の数式（２），（３）に示す行列で表される。数式（１）中のｔは転置行列であることを表し、数式（１）中のＡは評価関数行列を示す。数式（３）中の行列要素Ｌ_ｓ１，Ｌ_ｓ２，…，Ｌ_ｓｍは、１番目からｍ番目までの鋼片１０７のオーダー長を示す。数式（４）中のパラメータｓｌ，ｓｕはそれぞれ、オーダー長許容範囲の下限長及び上限長を示す。数式（１）を解くことは、凸計画問題であるので、例えば最急降下法や準ニュートン法などの公知の方法によって解くことができる。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、切断計画作成処理はステップＳ７の処理に進む。

ステップＳ７の処理では、切断長最適化部４３が、ステップＳ３の処理によって検索された鋼片１０７の中に品質低下部位Ｒに切断計画がまだ割り当てられていない鋼片１０７があるか否かを判別する。判別の結果、切断計画が割り当てられていない鋼片１０７がある場合、切断長最適化部４３は切断計画作成処理をステップＳ４の処理に戻す。なお、次のステップＳ４の処理では、切断計画割当部４２は、既に切断計画が割り当てられた鋼片１０７の切断計画が割り当てられないようにする。一方、切断計画が割り当てられていない鋼片１０７がない場合には、切断長最適化部４３は切断計画作成処理をステップＳ８の処理に進める。

ステップＳ８の処理では、切断長最適化部４３が、鋼片の切断長とオーダー長との差の合計値が最小となる鋼片１０７の切断計画を最適な切断計画として出力する。これにより、ステップＳ８の処理は完了し、一連の切断計画作成処理は終了する。

以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である切断計画作成処理によれば、品質判定部４１が、鋼片オーダー情報、鋼片の切断順序のデータ、及び品質低下部位Ｒの位置のデータに基づいて、品質低下部位Ｒの品質よりオーダー品質が高い鋼片１０７の切断計画が品質低下部位Ｒに割り当てられているか否かを判別し、品質低下部位Ｒの品質よりオーダー品質が高い鋼片１０７の切断計画が品質低下部位Ｒに割り当てられている場合、切断計画割当部４２が、その鋼片１０７の切断計画が品質低下部位Ｒ外の領域に割り当てられるように鋼片１０７の切断順序を変更し、切断長最適化部４３が、切断計画割当部４２によって変更された鋼片１０７の切断順序に基づいて、鋼片１０７の切断長とオーダー長との誤差が最小になるように鋼片１０７の切断長を修正するので、品質低下部位Ｒに要求品質が高い鋼片１０７の切断計画が割り当てられることを抑制できる。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者などによりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術などは全て本発明の範疇に含まれる。

１ 切断計画作成システム
２ 鋼片オーダー情報データベース（ＤＢ）
３ 鋼片切断計画データデータベース（ＤＢ）
４ 切断計画作成装置
５ 出力部
４１ 品質判定部
４２ 切断計画割当部
４３ 切断長最適化部
１０１ 連続鋳造機
１０２ ノズル
１０３ 溶鋼鍋
１０４ タンディッシュ
１０５ モールド
１０６ 溶鋼
１０７ ロール
１０８ 鋼片
１０９ カッター

Claims (4)

1. 連続鋳造機における鋼片の切断計画を作成する鋼片切断計画作成装置であって、
   少なくとも鋼片のオーダー長及び要求品質に関するデータを鋼片オーダー情報として鋼片毎に格納する鋼片オーダー情報データベースと、
   鋼片の切断順序のデータを格納する鋼片切断計画データデータベースと、
   前記鋼片オーダー情報、前記鋼片の切断順序のデータ、及び品質低下部位の位置のデータに基づいて、品質低下部位の品質より要求品質が高い鋼片の切断計画が品質低下部位に割り当てられているか否かを判別する品質判定部と、
   品質低下部位の品質より要求品質が高い鋼片の切断計画が品質低下部位に割り当てられている場合、該鋼片の切断計画が品質低下部位外の領域に割り当てられるように前記鋼片の切断順序を変更する切断計画割当部と、
   前記切断計画割当部によって変更された鋼片の切断順序に基づいて、鋼片の切断長と前記オーダー長との誤差が最小になるように鋼片の切断長を修正する切断長最適化部と、
   を備えることを特徴とする鋼片切断計画作成装置。
2. 前記切断計画割当部は、品質低下部位の品質より要求品質が高い鋼片の切断計画の前に品質低下部位の品質より要求品質が低い鋼片の切断計画を挿入することによって、品質低下部位の品質より要求品質が高い鋼片の切断計画が品質低下部位外の領域に割り当てられるようにすることを特徴とする請求項１に記載の鋼片切断計画作成装置。
3. 前記切断長最適化部は、切断計画を挿入した鋼片の前に切断計画が割り当てられている鋼片の切断長を修正することを特徴とする請求項２に記載の鋼片切断計画作成装置。
4. 連続鋳造機における鋼片の切断計画を作成する鋼片切断計画作成方法であって、
   少なくとも鋼片のオーダー長及び要求品質に関するデータを含む鋼片オーダー情報、鋼片の切断順序のデータ、及び品質低下部位の位置のデータに基づいて、品質低下部位の品質より要求品質が高い鋼片の切断計画が品質低下部位に割り当てられているか否かを判別するステップと、
   品質低下部位の品質より要求品質が高い鋼片の切断計画が品質低下部位に割り当てられている場合、該鋼片の切断計画が品質低下部位外の領域に割り当てられるように前記鋼片の切断順序を変更するステップと、
   変更された鋼片の切断順序に基づいて、鋼片の切断長と前記オーダー長との誤差が最小になるように鋼片の切断長を修正するステップと、
   を含むことを特徴とする鋼片切断計画作成方法。
   

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