JP2018176210A - Device and method for estimating temperature distribution inside extrusion product during hot extrusion processing, device and method for controlling billet heating, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定装置および押出製品内部温度分布推定方法、ビレット加熱制御装置およびビレット加熱制御方法ならびにプログラムに関する。 The present invention relates to an extruded product internal temperature distribution estimation device and a method for estimating the extruded product internal temperature distribution during hot extrusion processing, a billet heating control device, a billet heating control method, and a program.
炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金または銅合金等の金属加工品の製造方法の1つとして、熱間押出加工がしばしば用いられている。熱間押出加工においては、素材となるビレットを加熱した後、コンテナ内に挿入し、ビレットをラムでダイスに向けて押出すことで、所望の形状の押出製品が得られる。 Hot extrusion is often used as one of the methods for producing metal workpieces such as carbon steel, stainless steel, aluminum alloy or copper alloy. In the hot extrusion process, after heating a billet as a material, the billet is inserted into a container, and the billet is extruded with a ram toward a die to obtain an extruded product having a desired shape.
熱間押出加工を行うに際して、押出製品温度の過度な温度上昇に伴う、横切れと呼ばれる押出製品の外内面におけるキズの発生が問題となる。 In hot extrusion processing, the generation of flaws on the outer and inner surfaces of the extruded product, called cross-cutting, caused by an excessive increase in temperature of the extruded product becomes a problem.
例えば、特許文献1においては、押出の進行に伴って、ラムからビレットに対して加えられる押出荷重(ラム荷重)が一定の割合で減少するように、ビレットの設定温度を制御することによって、ダイスから押し出される押出製品の温度を一定にして、かかる押出材の品質を、高度に且つ安定して維持することのできる押出方法が開示されている。
For example, in
ところで、熱間押出加工における操業上の問題の1つとして、押出初期における押出速度の急変(オーバーシュート)および押出力の増大が挙げられる。押出初期にオーバーシュートが生じると、加工発熱量が過大となり、押出製品の外内面に横切れを生じさせる結果となる。また、押出力の増大により設備制約を超過した場合、加工途中詰まり(半押し)または最悪の場合は設備が破壊されるなどの大きなトラブルを引き起こすことになる。 By the way, one of the operation problems in the hot extrusion processing includes an abrupt change in extrusion speed (overshoot) at the initial stage of extrusion and an increase in pressing power. When overshoot occurs at the initial stage of extrusion, the processing calorific value becomes excessive, which results in the occurrence of cross breakage on the outer inner surface of the extruded product. In addition, if the equipment constraint is exceeded due to an increase in pushing power, a major problem such as clogging during processing (half pressing) or destruction of the equipment in the worst case may occur.
横切れ発生リスクを抑制するためには、加熱温度の低温化が有効であり、一方、最大押出力を低減するには、加熱温度の高温化が有効である。すなわち、両者はトレードオフの関係にあり、最適な操業条件を見出すためには試行錯誤が必要となる。 Lowering the heating temperature is effective in order to suppress the risk of occurrence of cross-cutting, while increasing the heating temperature is effective in reducing the maximum pressing power. That is, both are in a trade-off relationship, and trial and error are required to find the optimal operating conditions.
そのため、効率よく最適な加熱条件を見出すためには、押出加工後の押出製品の温度を正確に把握できることが重要である。しかし、押出製品の内部温度を正確に測定することは困難であり、表面温度の測定結果から内部温度分布を推定することにも技術的なハードルが存在する。 Therefore, in order to find the optimum heating conditions efficiently, it is important to be able to accurately grasp the temperature of the extruded product after extrusion processing. However, it is difficult to accurately measure the internal temperature of the extruded product, and there are technical hurdles in estimating the internal temperature distribution from the measurement results of the surface temperature.
そこで、押出製品の内部温度分布を推定する方法が求められている。さらに、その推定結果に基づいてビレット加熱条件を適正化することで、品質面(外内面キズ抑制)および操業面(安定操業)での改善効果が期待できる。 Therefore, there is a need for a method of estimating the internal temperature distribution of the extruded product. Furthermore, by optimizing the billet heating conditions based on the estimation result, improvement effects on the quality side (outside internal flaw suppression) and the operation side (stable operation) can be expected.
特許文献1によれば、熱間加工時の製品の温度を一定に保つことができるとされているが、内部温度分布を推定する方法については一切開示がなされていない。
According to
本発明は上記の問題を解決し、熱間押出加工時における押出製品内部の温度分布を高精度で推定する装置および方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide an apparatus and method for estimating the temperature distribution inside an extruded product with high accuracy during hot extrusion processing.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、下記の熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定装置および押出製品内部温度分布推定方法、ビレット加熱制御装置およびビレット加熱制御方法ならびにプログラムを要旨とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an apparatus for estimating the internal temperature distribution of an extruded product during hot extrusion processing and a method for estimating the internal temperature distribution of an extruded product, a billet heating control apparatus, and a billet heating control Methods and programs are summarized.
(1)ビレットに対して所定の押出速度および押出力の条件で熱間押出加工を施し、押出製品を製造した際の、前記押出製品の長手方向における内部の温度分布を推定する装置であって、
前記押出製品の長手方向の温度分布を複数設定する、設定部と、
前記設定部によって設定された前記複数の温度分布ごとに、前記温度分布ならびに予め定められた押出速度変化目標値および押出力変化目標値を含む情報に基づいて、複数の押出速度推定値および複数の押出力推定値の時系列データを算出する、計算部と、
前記計算部によって得られた、前記複数の押出速度推定値および前記複数の押出力推定値の時系列データを、押出速度実測値および押出力実測値の時系列データと比較し、押出速度推定値および押出力推定値の最適な時系列データに対応する1つの温度分布を抽出する、抽出部と、
前記抽出部によって抽出された前記1つの温度分布を、前記押出製品の長手方向における内部の温度分布に決定する、決定部と、を備える、
熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定装置。
(1) A device for performing hot extrusion processing on a billet under conditions of a predetermined extrusion speed and pressing force to estimate an internal temperature distribution in a longitudinal direction of the extruded product when an extruded product is manufactured, ,
A setting unit configured to set a plurality of temperature distributions in the longitudinal direction of the extruded product;
For each of the plurality of temperature distributions set by the setting unit, the plurality of extrusion speed estimated values and the plurality of extrusion speed values are determined based on the information including the temperature distribution and the predetermined extrusion speed change target value and push output change target value. A calculation unit that calculates time series data of the push output estimated value;
The time series data of the plurality of extrusion speed estimated values and the plurality of push output estimated values obtained by the calculation unit are compared with the time series data of the extrusion speed actual value and the push output actual value, and the extrusion speed estimated value And an extraction unit for extracting one temperature distribution corresponding to optimal time-series data of push output estimation values,
Determining the one temperature distribution extracted by the extraction unit as an internal temperature distribution in the longitudinal direction of the extruded product;
Internal temperature distribution estimation device for extruded products during hot extrusion processing.
(2)前記設定部は、前記複数の温度分布の設定を複数回行い、2回目以降の前記温度分布の設定を、前記抽出部によって抽出された前記1つの温度分布に基づいて行う、
上記(1)に記載の熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定装置。
(2) The setting unit performs setting of the plurality of temperature distributions a plurality of times, and performs setting of the temperature distribution after the second time based on the one temperature distribution extracted by the extracting unit.
The extrusion product internal temperature distribution estimation apparatus at the time of the hot extrusion processing as described in said (1).
(3)前記設定部は、前記2回目以降の前記温度分布の設定を、粒子群最適化手法を用いて行う、
上記(2)に記載の熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定装置。
(3) The setting unit performs setting of the second and subsequent temperature distributions using a particle swarm optimization method.
The extrusion product internal temperature distribution estimation apparatus at the time of the hot extrusion processing as described in said (2).
(4)ビレットに対して所定の押出速度および押出力の条件で熱間押出加工を施し、押出製品を製造した際の、前記押出製品の長手方向における内部の温度分布を推定する方法であって、
(a)前記押出製品の長手方向の温度分布を複数設定するステップと、
(b)前記(a)のステップにおいて設定された前記複数の温度分布ごとに、前記温度分布ならびに予め定められた押出速度変化目標値および押出力変化目標値を含む情報に基づいて、複数の押出速度推定値および複数の押出力推定値の時系列データを算出するステップと、
(c)前記(b)のステップにおいて得られた、前記複数の押出速度推定値および前記複数の押出力推定値の時系列データを、押出速度実測値および押出力実測値の時系列データと比較し、押出速度推定値および押出力推定値の最適な時系列データに対応する1つの温度分布を抽出するステップと、
(d)前記(c)のステップにおいて抽出された前記1つの温度分布を、前記押出製品の長手方向における内部の温度分布に決定するステップと、を備える、
熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定方法。
(4) A method of performing hot extrusion processing on a billet under conditions of a predetermined extrusion speed and pressing force to estimate an internal temperature distribution in the longitudinal direction of the extruded product when an extruded product is manufactured, ,
(A) setting a plurality of temperature distributions in the longitudinal direction of the extruded product;
(B) For each of the plurality of temperature distributions set in the step (a), a plurality of extrusions based on information including the temperature distribution and predetermined extrusion speed change target values and push output change target values. Calculating time-series data of a velocity estimate and a plurality of push output estimates;
(C) comparing the time series data of the plurality of extrusion speed estimated values and the plurality of push output estimated values obtained in the step (b) with the time series data of the extrusion speed actual value and the push output actual value Extracting one temperature distribution corresponding to the optimal time-series data of the extrusion speed estimate and the push output estimate;
(D) determining the one temperature distribution extracted in the step (c) as an internal temperature distribution in the longitudinal direction of the extruded product;
Method of estimating the temperature distribution inside the extruded product during hot extrusion processing.
(5)前記(a)のステップにおいて、前記複数の温度分布の設定を複数回行い、2回目以降の前記温度分布の設定を、前記抽出部によって抽出された前記1つの温度分布に基づいて行う、
上記(4)に記載の熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定方法。
(5) In the step (a), the setting of the plurality of temperature distributions is performed a plurality of times, and the setting of the temperature distribution for the second and subsequent times is performed based on the one temperature distribution extracted by the extracting unit. ,
The extruded product internal temperature distribution estimation method at the time of the hot extrusion processing as described in said (4).
(6)前記(a)のステップにおいて、前記2回目以降の前記温度分布の設定を、粒子群最適化手法を用いて行う、
上記(5)に記載の熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定方法。
(6) In the step (a), setting of the second and subsequent temperature distributions is performed using a particle swarm optimization method.
The extruded product internal temperature distribution estimation method at the time of the hot extrusion processing as described in said (5).
(7)熱間押出加工時のビレットの加熱温度を制御する装置であって、
上記(1)から(3)までのいずれかに記載される押出製品内部温度分布推定装置と、
温度制御部と、を備え、
前記温度制御部は、前記押出製品内部温度分布推定装置が推定した前記押出製品の温度分布、ならびに前記押出速度変化目標値および前記押出力変化目標値を含む情報を用いて算出される、押出速度推定値および押出力推定値の時系列データに基づき、
前記押出速度推定値の最大値が、予め設定される値を超える場合には、ビレットの加熱温度を下げ、
前記押出力推定値の最大値が、予め設定される値を超える場合には、ビレットの加熱温度を上げる、
ビレット加熱制御装置。
(7) A device for controlling the billet heating temperature during hot extrusion processing,
The extruded product internal temperature distribution estimating device according to any one of (1) to (3) above,
And a temperature control unit,
The temperature control unit is an extrusion speed calculated using information including the temperature distribution of the extruded product estimated by the extruded product internal temperature distribution estimation device, the extrusion speed change target value, and the push output change target value. Based on time series data of estimated value and push output estimated value,
If the maximum value of the extrusion rate estimated value exceeds a preset value, the heating temperature of the billet is lowered,
If the maximum value of the estimated push output value exceeds the value set in advance, the heating temperature of the billet is raised.
Billet heating control device.
(8)熱間押出加工時のビレットの加熱温度を制御する方法であって、
上記(4)から(6)までのいずれかに記載される(a)〜(d)のステップと、
(e)ビレットの加熱温度を変更するステップと、を備え、
前記(e)のステップにおいて、前記(d)のステップで決定された前記押出製品の温度分布、ならびに前記押出速度変化目標値および前記押出力変化目標値を含む情報を用いて算出される、押出速度推定値および押出力推定値の時系列データに基づき、
前記押出速度推定値の最大値が、予め設定される値を超える場合には、ビレットの加熱温度を下げ、
前記押出力推定値の最大値が、予め設定される値を超える場合には、ビレットの加熱温度を上げる、
ビレット加熱制御方法。
(8) A method of controlling the billet heating temperature during hot extrusion processing,
Steps (a) to (d) described in any of (4) to (6) above,
(E) changing the heating temperature of the billet,
In the step (e), the extrusion calculated using information including the temperature distribution of the extruded product determined in the step (d) and the extrusion speed change target value and the push output change target value Based on time series data of speed estimate and push output estimate
If the maximum value of the extrusion rate estimated value exceeds a preset value, the heating temperature of the billet is lowered,
If the maximum value of the estimated push output value exceeds the value set in advance, the heating temperature of the billet is raised.
Billet heating control method.
(9)コンピュータによって、ビレットに対して所定の押出速度および押出力の条件で熱間押出加工を施し、押出製品を製造した際の、前記押出製品の長手方向における内部の温度分布を推定するためのプログラムであって、
前記コンピュータに、
(a)前記押出製品の長手方向の温度分布を複数設定するステップと、
(b)前記(a)のステップにおいて設定された前記複数の温度分布ごとに、前記温度分布ならびに予め定められた押出速度変化目標値および押出力変化目標値を含む情報に基づいて、複数の押出速度推定値および複数の押出力推定値の時系列データを算出するステップと、
(c)前記(b)のステップにおいて得られた、前記複数の押出速度推定値および前記複数の押出力推定値の時系列データを、押出速度実測値および押出力実測値の時系列データと比較し、押出速度推定値および押出力推定値の最適な時系列データに対応する1つの温度分布を抽出するステップと、
(d)前記(c)のステップにおいて抽出された前記1つの温度分布を、前記押出製品の長手方向における内部の温度分布に決定するステップと、を実行させる、
プログラム。
(9) In order to estimate the internal temperature distribution in the longitudinal direction of the extruded product at the time of producing the extruded product by subjecting the billet to hot extrusion processing at a predetermined extrusion speed and pushing force condition by a computer The program of
On the computer
(A) setting a plurality of temperature distributions in the longitudinal direction of the extruded product;
(B) For each of the plurality of temperature distributions set in the step (a), a plurality of extrusions based on information including the temperature distribution and predetermined extrusion speed change target values and push output change target values. Calculating time-series data of a velocity estimate and a plurality of push output estimates;
(C) comparing the time series data of the plurality of extrusion speed estimated values and the plurality of push output estimated values obtained in the step (b) with the time series data of the extrusion speed actual value and the push output actual value Extracting one temperature distribution corresponding to the optimal time-series data of the extrusion speed estimate and the push output estimate;
(D) determining the one temperature distribution extracted in the step (c) as an internal temperature distribution in the longitudinal direction of the extruded product.
program.
(10)前記(a)のステップにおいて、前記複数の温度分布の設定を複数回行い、2回目以降の前記温度分布の設定を、前記抽出部によって抽出された前記1つの温度分布に基づいて行う、
上記(9)に記載のプログラム。
(10) In the step (a), the setting of the plurality of temperature distributions is performed a plurality of times, and the setting of the temperature distribution for the second and subsequent times is performed based on the one temperature distribution extracted by the extracting unit. ,
The program as described in said (9).
(11)前記(a)のステップにおいて、前記2回目以降の前記温度分布の設定を、粒子群最適化手法を用いて行う、
上記(10)に記載のプログラム。
(11) In the step (a), setting of the temperature distribution after the second time is performed using a particle swarm optimization method.
The program described in (10) above.
(12)コンピュータによって、熱間押出加工時のビレットの加熱温度を制御するためのプログラムであって、
前記コンピュータに、
上記(9)から(11)までのいずれかに記載される(a)〜(d)のステップと、
(e)ビレットの加熱温度を変更するステップと、を実行させ、
前記(e)のステップにおいて、前記(d)のステップで決定された前記押出製品の温度分布、ならびに前記押出速度変化目標値および前記押出力変化目標値を含む情報を用いて算出される、押出速度推定値および押出力推定値の時系列データに基づき、
前記押出速度推定値の最大値が、予め設定される値を超える場合には、ビレットの加熱温度を下げ、
前記押出力推定値の最大値が、予め設定される値を超える場合には、ビレットの加熱温度を上げる、
プログラム。
(12) A program for controlling the billet heating temperature during hot extrusion processing by a computer,
On the computer
Steps (a) to (d) described in any one of (9) to (11) above;
(E) changing the billet heating temperature;
In the step (e), the extrusion calculated using information including the temperature distribution of the extruded product determined in the step (d) and the extrusion speed change target value and the push output change target value Based on time series data of speed estimate and push output estimate
If the maximum value of the extrusion rate estimated value exceeds a preset value, the heating temperature of the billet is lowered,
If the maximum value of the estimated push output value exceeds the value set in advance, the heating temperature of the billet is raised.
program.
本発明によれば、熱間押出加工時における押出製品内部の温度分布を高精度で推定することが可能となる。また、推定された押出製品内部の温度分布に基づいて、ビレットの加熱温度を適切に制御することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to estimate the temperature distribution inside the extruded product at the time of hot extrusion processing with high accuracy. Also, based on the estimated temperature distribution inside the extruded product, it becomes possible to appropriately control the heating temperature of the billet.
本発明の一実施形態に係る熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定装置および押出製品内部温度分布推定方法、ビレット加熱制御装置およびビレット加熱制御方法ならびにプログラムについて、図1〜7を参照しながら説明する。 1 to 7 for an extruded product internal temperature distribution estimating apparatus and an extruded product internal temperature distribution estimating method, a billet heating control apparatus, and a billet heating control method and program according to an embodiment of the present invention. While explaining.
図1は、本発明の一実施形態に係る押出製品内部温度分布推定装置の概略構成を示す図である。押出製品内部温度分布推定装置は、ビレットに対して所定の押出速度および押出力の条件で熱間押出加工を施し、押出製品を製造した際の、押出製品の長手方向における内部の温度分布を推定する装置である。 FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of an extruded product internal temperature distribution estimation apparatus according to an embodiment of the present invention. The extruded product internal temperature distribution estimation apparatus performs hot extrusion processing on the billet at predetermined extrusion speed and pressing force conditions, and estimates the internal temperature distribution in the longitudinal direction of the extruded product when the extruded product is manufactured Device.
ここで、本発明において、押出製品内部の温度とは、押出製品の長手方向に垂直な断面における平均温度を意味し、温度分布とは、押出製品の先端からの距離ごとの当該平均温度の分布を意味する。 Here, in the present invention, the temperature inside the extruded product means the average temperature in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the extruded product, and the temperature distribution is the distribution of the average temperature at different distances from the tip of the extruded product. Means
また、図2は、押出製品内部温度分布推定装置10を備えた押出機200の概略構成を示す図である。図2に示すように、押出機200は、押出製品内部温度分布推定装置10に加えて、メインシリンダー210、ピアサシリンダー215、メインラム220、ピアサラム225、マンドレル230、コンテナ240、ダイス250、ダイスホルダー255、メインバルブ260、ピアサバルブ265、メイン圧力検出器270、ピアサ圧力検出器275、および速度検出器280を備える。
Moreover, FIG. 2 is a figure which shows schematic structure of the
熱間押出加工を行うに際しては、まず、図示しない中空状のビレットを加熱後、コンテナ240内に挿入し、ビレットの中空状の部分にマンドレル230を挿入する。そして、その状態から、メインラム220でダイス250に向けて押出加工を行うことで、押出製品が得られる。
In the hot extrusion process, first, a hollow billet (not shown) is heated and then inserted into the
メインシリンダー210は、図示しないアキュームレーターにより増圧された高圧流体がメインバルブ260を介して供給されることで、メインラム220を図中の左方に移動させる。
The
また、メインシリンダー210およびピアサシリンダー215には、それぞれメイン圧力検出器270およびピアサ圧力検出器275が接続されている。メインシリンダー210およびピアサシリンダー215の内部の圧力を検出することによって、熱間押出加工時のビレットに付与される押出力を測定し、その値を押出製品内部温度分布推定装置10に入力する。
Further, a
また、メインラム220には、速度検出器280が接続されている。メインラム220の移動速度を検出することによって、熱間押出加工時のビレットの押出速度を測定し、その値を押出製品内部温度分布推定装置10に入力する。
Further, a
図1に示すように、押出製品内部温度分布推定装置10は、設定部1と、計算部2と、抽出部3と、決定部4とを備える。
As shown in FIG. 1, the extruded product internal temperature
設定部1は、押出製品の長手方向の温度分布を複数(np個)設定する。そして、計算部2は、設定部1によって設定された温度分布ならびに押出速度変化目標値および押出力変化目標値を含む情報に基づいて、ビレットの押出速度推定値および押出力推定値の時系列データを算出する。
The
なお、押出速度変化目標値および押出力変化目標値は、予め定められた押出開始から押出終了までの押出速度変化および押出力変化の目標値のことであり、時系列データとして表わされる。また、時系列データとは、押出開始から押出終了までの所定時間ごとの一連のデータを意味する。 The extrusion speed change target value and the push output change target value are target values of the extrusion speed change and push output change from the start of extrusion to the end of extrusion, which are predetermined, and are represented as time-series data. Further, time-series data means a series of data for each predetermined time from the start of extrusion to the end of extrusion.
上記の押出速度推定値および押出力推定値の時系列データは、np個の温度分布ごとに算出される。すなわち、np回の計算が行われ、押出速度推定値の時系列データおよび押出力推定値の時系列データのそれぞれが、np個ずつ得られることとなる。 Time series data of the extrusion speed estimated value and the push output estimated value described above are calculated for each of np temperature distributions. That is, np calculations are performed, and np pieces of time series data of the extrusion speed estimated value and time series data of the pressing output estimated value are obtained.
押出速度推定値および押出力推定値の時系列データの計算方法については特に制限はなく、例えば、図3に構成を示すようなシミュレーションモデルにより計算することができる。また、シミュレーションには、例えば、MathWorks社製MATLAB/Simulinkを使用することができる。 There is no restriction | limiting in particular about the calculation method of time series data of extrusion speed estimated value and pushing power output estimated value, For example, it can calculate with a simulation model which shows a structure in FIG. Also, for example, MATLAB / Simulink manufactured by MathWorks can be used for the simulation.
抽出部3は、計算部2によって得られた、np個の押出速度推定値およびnp個の押出力推定値の時系列データを、押出速度実測値および押出力実測値の時系列データと比較する。そして、押出速度推定値および押出力推定値の最適な時系列データを選択し、それに対応する1つの温度分布を抽出する。
The
なお、押出速度実測値および押出力実測値の時系列データとしては、上述のメイン圧力検出器270、ピアサ圧力検出器275および速度検出器280から入力されるデータを用いることができる。
As the time series data of the extrusion speed actual value and the push output actual value, data inputted from the above-mentioned
押出速度推定値および押出力推定値の最適な時系列データを選択する方法については、特に制限はない。例えば、実測値と推定値とで、押出速度の最大値および押出力の最大値、ならびにそれらの最大値に対応する時間から選択される1種以上の指標について比較を行い、平均2乗誤差が最小となる押出速度推定値および押出力推定値の時系列データを選択することができる。上記の指標のうち複数を採用する場合においては、重要な指標に適宜重み付けして比較を行ってもよい。 There is no particular limitation on the method of selecting the optimum time series data of the extrusion speed estimate and the push output estimate. For example, the actual value and the estimated value are compared with respect to one or more indexes selected from the maximum value of extrusion speed and the maximum value of push output, and the time corresponding to the maximum value, and the mean square error is Time series data of the extrusion speed estimated value and the push output estimated value which become minimum can be selected. In the case where a plurality of the above-mentioned indices are adopted, important indices may be appropriately weighted and compared.
決定部4は、抽出部3によって抽出された1つの温度分布を、押出製品の長手方向における内部の温度分布に決定する。
The
設定部1は、温度分布の設定を複数回(kmax回)行うことが好ましい。この際には、抽出部3によって抽出された1つの温度分布に基づいて、2回目以降の温度分布の設定を行うことが好ましい。これにより、推定精度が向上し、より真値に近い推定値を得ることが可能になる。
The
また、温度分布の設定をkmax回行う場合においては、2回目以降の温度分布の設定は、粒子群最適化手法(Particle Swarm Optimization:PSO)を用いて行うことが好ましい。PSOとは、多目的最適化手法の1つである。 Moreover, when setting the temperature distribution k max times, it is preferable to perform setting of the temperature distribution for the second and subsequent times using Particle Swarm Optimization (PSO). PSO is one of the multi-objective optimization methods.
なお、1回目の温度分布の設定は任意の方法で行えばよく、例えば、乱数を採用すればよい。 The first setting of the temperature distribution may be performed by any method. For example, a random number may be adopted.
図4は、本発明の一実施形態に係るビレット加熱制御装置の概略構成を示す図である。図4に示すように、ビレット加熱制御装置100は、押出製品内部温度分布推定装置10と、温度制御部20とを備える。
FIG. 4 is a view showing a schematic configuration of a billet heating control device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the billet
また、図5は、ビレット加熱制御装置100を備えた押出機300の概略構成を示す図である。押出機300の構成は、図2に示す押出機200の構成と同様であるが、ビレットヒータ245をさらに備えている。ビレットヒータ245は、温度制御部20からの指示に応じてビレットの加熱温度を調整する。ビレットヒータ245は、ビレット長手方向の加熱温度を調節するいわゆる「傾斜加熱」が可能な機能を有することが好ましい。
Moreover, FIG. 5 is a figure which shows schematic structure of the
温度制御部20は、押出製品内部温度分布推定装置10が推定した押出製品の温度分布、ならびに上述の押出速度変化目標値および押出力変化目標値を含む情報を用いて算出される、押出速度推定値および押出力推定値の時系列データに基づき、ビレットの加熱温度の制御を行う。
The
具体的には、押出速度推定値の最大値が、予め設定される値を超える場合には、ビレットの加熱温度を下げ、押出力推定値の最大値が、予め設定される値を超える場合には、ビレットの加熱温度を上げる制御を行う。 Specifically, when the maximum value of the extrusion speed estimated value exceeds the value set in advance, the heating temperature of the billet is lowered, and the maximum value of the pressure output estimation value exceeds the value set in advance. Performs control to raise the heating temperature of the billet.
次に、本発明の一実施形態に係る押出製品内部温度分布推定方法を、図6を用いて説明する。図6は、本発明の一実施形態に係る押出製品内部温度分布推定方法を示すフロー図である。なお、以降の説明においては、PSOを採用する場合を例に挙げるが、本発明はこれに限定されるものではない。 Next, a method of estimating the temperature distribution inside the extruded product according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flow chart showing a method of estimating the temperature distribution inside the extruded product according to an embodiment of the present invention. In the following description, although the case of adopting PSO is taken as an example, the present invention is not limited to this.
図6に示すように、設定部1が乱数にて、np個の温度分布xi(i=1〜np)を設定する(ステップA1)。温度分布xiを設定するに際しては、押出製品の先端からの距離に応じた温度を1つの粒子がもつ座標として定義する。
As shown in FIG. 6, the
次に、計算部2は、設定部1によって設定されたk回目の温度分布xi kならびに押出速度変化目標値および押出力変化目標値を含む情報に基づいて、np回のシミュレーションにより、np個のビレットの押出速度推定値および押出力推定値の時系列データを算出する(ステップA2)。
Next, the
次に、抽出部3は、np個の押出速度推定値およびnp個の押出力推定値の時系列データと、押出速度実測値および押出力実測値の時系列データとを、評価関数f(xi k)を用いて比較する(ステップA3)。評価関数f(xi k)としては、実測値と推定値との、押出速度の最大値および押出力の最大値、ならびにそれらの最大値に対応する時間から選択される1種以上の平均2乗誤差を用いることができる。
Next, the
次に、抽出部3は、np回のシミュレーション結果のうち、評価関数f(xi k)が最小となった粒子の座標から、個の最適点xi best,kおよび群の最適点xswarm best,kを抽出する(ステップA4)。
Next, the
温度分布の設定がkmax回目以下である場合(ステップA5でNoの場合)、設定部は抽出された個の最適点xi best,kおよび群の最適点xswarm best,kに近づくようにnp個の温度分布を更新し(ステップA6)、再度、np個のビレットの押出速度推定値および押出力推定値の時系列データを算出する(ステップA2)。 When the setting of the temperature distribution is equal to or less than the k max (in the case of No at step A5), the setting unit approaches the extracted optimum points x i best, k and the optimum points x swarm best, k of the group The np temperature distributions are updated (step A6), and time-series data of the extrusion speed estimated value and the push output estimated value of the np billets are calculated again (step A2).
温度分布の設定がkmax回目を超える場合(ステップA5でYesの場合)、決定部4は、温度分布を決定する(ステップA7)。このとき、kmax回目の群の最適点を温度分布として採用する。
If the setting of the temperature distribution exceeds the k max (Yes in step A5), the
次に、本発明の一実施形態に係るビレット加熱制御方法を、図7を用いて説明する。図7は、本発明の一実施形態に係るビレット加熱制御方法を示すフロー図である。 Next, a billet heating control method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flow chart showing a billet heating control method according to an embodiment of the present invention.
図7に示すように、押出製品内部温度分布推定装置10は、推定された押出製品の温度分布ならびに押出速度変化目標値および押出力変化目標値を含む情報を用いて押出速度推定値および押出力推定値の時系列データを算出する(ステップB1)。
As shown in FIG. 7, the extruded product internal temperature
次に、温度制御部20は、押出速度推定値の最大値OSsimおよび押出力推定値の最大値Ptpsimを求める(ステップB2)。
Next, the
そして、温度制御部20は、押出速度推定値の最大値OSsimが、予め設定される値OSmaxを超える場合(ステップB3でNoの場合)には、ビレットの加熱温度を下げる制御を行う(ステップB4)。また、押出力推定値の最大値Ptpsimが、予め設定される値Ptpmaxを超える場合(ステップB5でNoの場合)には、ビレットの加熱温度を上げる制御を行う(ステップB6)。
Then, when the maximum value OS sim of the extrusion speed estimated value exceeds the value OS max set in advance (in the case of No in step B3), the
押出速度推定値の最大値OSsimが、予め設定される値OSmax以下で(ステップB3でYesの場合)、かつ押出力推定値の最大値Ptpsimが、予め設定される値Ptpmax以下である場合(ステップB5でYesの場合)には、温度制御部20は加熱温度を維持する(ステップB7)。
The maximum value OS sim of the extrusion speed estimated value is less than or equal to a preset value OS max (in the case of Yes in step B3), and the maximum value Ptp sim of the push output estimated value is less than or equal to a preset value Ptp max If there is (Yes in step B5), the
本発明の一実施形態に係るプログラムは、コンピュータに、図6に示すステップA1〜A7を実行させるプログラムであればよい。このプログラムをコンピュータにインストールし、実行することによって、本実施の形態における押出製品内部温度分布推定装置10を実現することができる。この場合、コンピュータのCPU(Central Processing Unit)は、設定部1、計算部2、抽出部3および決定部4として機能し、処理を行う。
A program according to an embodiment of the present invention may be a program that causes a computer to execute steps A1 to A7 shown in FIG. By installing this program in a computer and executing it, the extruded product internal temperature
また、本発明の他の実施形態に係るプログラムは、コンピュータに、図7に示すステップB1〜B7を実行させるプログラムであればよい。このプログラムをコンピュータにインストールし、実行することによって、本実施の形態におけるビレット加熱制御装置100を実現することができる。この場合、コンピュータのCPU(Central Processing Unit)は、押出製品内部温度分布推定装置10および温度制御部20として機能し、処理を行う。
Moreover, the program which concerns on other embodiment of this invention should just be a program which makes a computer perform step B1-B7 shown in FIG. By installing this program in a computer and executing it, the billet
本発明によれば、熱間押出加工時における押出製品内部の温度分布を高精度で推定することが可能となる。また、推定された押出製品内部の温度分布に基づいて、ビレットの加熱温度を適切に制御することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to estimate the temperature distribution inside the extruded product at the time of hot extrusion processing with high accuracy. Also, based on the estimated temperature distribution inside the extruded product, it becomes possible to appropriately control the heating temperature of the billet.
1 設定部
2 計算部
3 抽出部
4 決定部
10 押出製品内部温度分布推定装置
20 温度制御部
100 ビレット加熱制御装置
200 押出機
210 メインシリンダー
215 ピアサシリンダー
220 メインラム
225 ピアサラム
230 マンドレル
240 コンテナ
245 ビレットヒータ
250 ダイス
255 ダイスホルダー
260 メインバルブ
265 ピアサバルブ
270 メイン圧力検出器
275 ピアサ圧力検出器
280 速度検出器
300 押出機
Claims (12)
前記押出製品の長手方向の温度分布を複数設定する、設定部と、
前記設定部によって設定された前記複数の温度分布ごとに、前記温度分布ならびに予め定められた押出速度変化目標値および押出力変化目標値を含む情報に基づいて、複数の押出速度推定値および複数の押出力推定値の時系列データを算出する、計算部と、
前記計算部によって得られた、前記複数の押出速度推定値および前記複数の押出力推定値の時系列データを、押出速度実測値および押出力実測値の時系列データと比較し、押出速度推定値および押出力推定値の最適な時系列データに対応する1つの温度分布を抽出する、抽出部と、
前記抽出部によって抽出された前記1つの温度分布を、前記押出製品の長手方向における内部の温度分布に決定する、決定部と、を備える、
熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定装置。 A device for performing hot extrusion processing on a billet under conditions of predetermined extrusion speed and pressing force to estimate the temperature distribution inside the extruded product in the longitudinal direction when the extruded product is manufactured,
A setting unit configured to set a plurality of temperature distributions in the longitudinal direction of the extruded product;
For each of the plurality of temperature distributions set by the setting unit, the plurality of extrusion speed estimated values and the plurality of extrusion speed values are determined based on the information including the temperature distribution and the predetermined extrusion speed change target value and push output change target value. A calculation unit that calculates time series data of the push output estimated value;
The time series data of the plurality of extrusion speed estimated values and the plurality of push output estimated values obtained by the calculation unit are compared with the time series data of the extrusion speed actual value and the push output actual value, and the extrusion speed estimated value And an extraction unit for extracting one temperature distribution corresponding to optimal time-series data of push output estimation values,
Determining the one temperature distribution extracted by the extraction unit as an internal temperature distribution in the longitudinal direction of the extruded product;
Internal temperature distribution estimation device for extruded products during hot extrusion processing.
請求項1に記載の熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定装置。 The setting unit sets the plurality of temperature distributions a plurality of times, and performs setting of the second and subsequent temperature distributions based on the one temperature distribution extracted by the extraction unit.
The extruded product internal temperature distribution estimation device during hot extrusion processing according to claim 1.
請求項2に記載の熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定装置。 The setting unit performs setting of the temperature distribution after the second time using a particle swarm optimization method.
The extruded product internal temperature distribution estimation device during hot extrusion processing according to claim 2.
(a)前記押出製品の長手方向の温度分布を複数設定するステップと、
(b)前記(a)のステップにおいて設定された前記複数の温度分布ごとに、前記温度分布ならびに予め定められた押出速度変化目標値および押出力変化目標値を含む情報に基づいて、複数の押出速度推定値および複数の押出力推定値の時系列データを算出するステップと、
(c)前記(b)のステップにおいて得られた、前記複数の押出速度推定値および前記複数の押出力推定値の時系列データを、押出速度実測値および押出力実測値の時系列データと比較し、押出速度推定値および押出力推定値の最適な時系列データに対応する1つの温度分布を抽出するステップと、
(d)前記(c)のステップにおいて抽出された前記1つの温度分布を、前記押出製品の長手方向における内部の温度分布に決定するステップと、を備える、
熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定方法。 A method of performing hot extrusion processing on a billet under conditions of a predetermined extrusion speed and pressing force, and estimating an internal temperature distribution in a longitudinal direction of the extruded product when an extruded product is manufactured,
(A) setting a plurality of temperature distributions in the longitudinal direction of the extruded product;
(B) For each of the plurality of temperature distributions set in the step (a), a plurality of extrusions based on information including the temperature distribution and predetermined extrusion speed change target values and push output change target values. Calculating time-series data of a velocity estimate and a plurality of push output estimates;
(C) comparing the time series data of the plurality of extrusion speed estimated values and the plurality of push output estimated values obtained in the step (b) with the time series data of the extrusion speed actual value and the push output actual value Extracting one temperature distribution corresponding to the optimal time-series data of the extrusion speed estimate and the push output estimate;
(D) determining the one temperature distribution extracted in the step (c) as an internal temperature distribution in the longitudinal direction of the extruded product;
Method of estimating the temperature distribution inside the extruded product during hot extrusion processing.
請求項4に記載の熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定方法。 In the step (a), the setting of the plurality of temperature distributions is performed a plurality of times, and the setting of the temperature distribution after the second time is performed based on the one temperature distribution extracted by the extracting unit.
The method for estimating the internal temperature distribution of an extruded product during hot extrusion processing according to claim 4.
請求項5に記載の熱間押出加工時の押出製品内部温度分布推定方法。 In the step (a), setting of the temperature distribution after the second time is performed using a particle swarm optimization method.
The method for estimating the internal temperature distribution of an extruded product during hot extrusion processing according to claim 5.
請求項1から請求項3までのいずれかに記載される押出製品内部温度分布推定装置と、
温度制御部と、を備え、
前記温度制御部は、前記押出製品内部温度分布推定装置が推定した前記押出製品の温度分布、ならびに前記押出速度変化目標値および前記押出力変化目標値を含む情報を用いて算出される、押出速度推定値および押出力推定値の時系列データに基づき、
前記押出速度推定値の最大値が、予め設定される値を超える場合には、ビレットの加熱温度を下げ、
前記押出力推定値の最大値が、予め設定される値を超える場合には、ビレットの加熱温度を上げる、
ビレット加熱制御装置。 An apparatus for controlling the heating temperature of a billet during hot extrusion processing, comprising:
An extruded product internal temperature distribution estimation device according to any one of claims 1 to 3;
And a temperature control unit,
The temperature control unit is an extrusion speed calculated using information including the temperature distribution of the extruded product estimated by the extruded product internal temperature distribution estimation device, the extrusion speed change target value, and the push output change target value. Based on time series data of estimated value and push output estimated value,
If the maximum value of the extrusion rate estimated value exceeds a preset value, the heating temperature of the billet is lowered,
If the maximum value of the estimated push output value exceeds the value set in advance, the heating temperature of the billet is raised.
Billet heating control device.
請求項4から請求項6までのいずれかに記載される(a)〜(d)のステップと、
(e)ビレットの加熱温度を変更するステップと、を備え、
前記(e)のステップにおいて、前記(d)のステップで決定された前記押出製品の温度分布、ならびに前記押出速度変化目標値および前記押出力変化目標値を含む情報を用いて算出される、押出速度推定値および押出力推定値の時系列データに基づき、
前記押出速度推定値の最大値が、予め設定される値を超える場合には、ビレットの加熱温度を下げ、
前記押出力推定値の最大値が、予め設定される値を超える場合には、ビレットの加熱温度を上げる、
ビレット加熱制御方法。 A method of controlling the billet heating temperature during hot extrusion processing, comprising:
Steps (a) to (d) described in any one of claims 4 to 6;
(E) changing the heating temperature of the billet,
In the step (e), the extrusion calculated using information including the temperature distribution of the extruded product determined in the step (d) and the extrusion speed change target value and the push output change target value Based on time series data of speed estimate and push output estimate
If the maximum value of the extrusion rate estimated value exceeds a preset value, the heating temperature of the billet is lowered,
If the maximum value of the estimated push output value exceeds the value set in advance, the heating temperature of the billet is raised.
Billet heating control method.
前記コンピュータに、
(a)前記押出製品の長手方向の温度分布を複数設定するステップと、
(b)前記(a)のステップにおいて設定された前記複数の温度分布ごとに、前記温度分布ならびに予め定められた押出速度変化目標値および押出力変化目標値を含む情報に基づいて、複数の押出速度推定値および複数の押出力推定値の時系列データを算出するステップと、
(c)前記(b)のステップにおいて得られた、前記複数の押出速度推定値および前記複数の押出力推定値の時系列データを、押出速度実測値および押出力実測値の時系列データと比較し、押出速度推定値および押出力推定値の最適な時系列データに対応する1つの温度分布を抽出するステップと、
(d)前記(c)のステップにおいて抽出された前記1つの温度分布を、前記押出製品の長手方向における内部の温度分布に決定するステップと、を実行させる、
プログラム。 A program for performing hot extrusion processing on a billet at a predetermined extrusion speed and pushing force condition by a computer to estimate the internal temperature distribution in the longitudinal direction of the extruded product when producing an extruded product There,
On the computer
(A) setting a plurality of temperature distributions in the longitudinal direction of the extruded product;
(B) For each of the plurality of temperature distributions set in the step (a), a plurality of extrusions based on information including the temperature distribution and predetermined extrusion speed change target values and push output change target values. Calculating time-series data of a velocity estimate and a plurality of push output estimates;
(C) comparing the time series data of the plurality of extrusion speed estimated values and the plurality of push output estimated values obtained in the step (b) with the time series data of the extrusion speed actual value and the push output actual value Extracting one temperature distribution corresponding to the optimal time-series data of the extrusion speed estimate and the push output estimate;
(D) determining the one temperature distribution extracted in the step (c) as an internal temperature distribution in the longitudinal direction of the extruded product.
program.
請求項9に記載のプログラム。 In the step (a), the setting of the plurality of temperature distributions is performed a plurality of times, and the setting of the temperature distribution after the second time is performed based on the one temperature distribution extracted by the extracting unit.
The program according to claim 9.
請求項10に記載のプログラム。 In the step (a), setting of the temperature distribution after the second time is performed using a particle swarm optimization method.
The program according to claim 10.
前記コンピュータに、
請求項9から請求項11までのいずれかに記載される(a)〜(d)のステップと、
(e)ビレットの加熱温度を変更するステップと、を実行させ、
前記(e)のステップにおいて、前記(d)のステップで決定された前記押出製品の温度分布、ならびに前記押出速度変化目標値および前記押出力変化目標値を含む情報を用いて算出される、押出速度推定値および押出力推定値の時系列データに基づき、
前記押出速度推定値の最大値が、予め設定される値を超える場合には、ビレットの加熱温度を下げ、
前記押出力推定値の最大値が、予め設定される値を超える場合には、ビレットの加熱温度を上げる、
プログラム。
A program for controlling the billet heating temperature during hot extrusion processing by a computer,
On the computer
Steps (a) to (d) described in any of claims 9 to 11;
(E) changing the billet heating temperature;
In the step (e), the extrusion calculated using information including the temperature distribution of the extruded product determined in the step (d) and the extrusion speed change target value and the push output change target value Based on time series data of speed estimate and push output estimate
If the maximum value of the extrusion rate estimated value exceeds a preset value, the heating temperature of the billet is lowered,
If the maximum value of the estimated push output value exceeds the value set in advance, the heating temperature of the billet is raised.
program.
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