JP3983988B2

JP3983988B2 - リバースミルにおけるパススケジュール計算装置

Info

Publication number: JP3983988B2
Application number: JP2001071110A
Authority: JP
Inventors: 直樹山口; 昌史告野; 宜保沖谷
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2001-03-13
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2021-03-13
Also published as: JP2002263716A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リバースミルにおけるパススケジュール計算装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、リバースミルにおけるパススケジュール計算は、圧延材の鋼種、圧延前材の寸法、圧延後の製品目標寸法等の情報に従い、パススケジュールテーブルにあらかじめ登録されている各パス出側板厚、圧下率などにより記述されたパススケジュールの中から、該当するものを選び出す方法が主であった。
【０００３】
しかしながら、従来の方法では以下のような問題があった。
【０００４】
第１に、圧延対象の全材料に対するパススケジュールを含むパススケジュールテーブルは膨大となるため、パススケジュールの追加、修正等のメンテナンスが困難である。
【０００５】
第２に、実操業の状況変化に柔軟に対応できない。
【０００６】
第３に、圧延操業の不安定を招く恐れがあり、製品品質（板厚等の寸法要因＋表面品質）の悪化の要因になる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来はパススケジュールの実操業に応じたメンテナンスはオペレータやエンジニア等の人に頼るところが大きかった。
【０００８】
このため、実操業の状況変化に柔軟に対応できない、圧延操業、製品品質の不安定などの問題があった。
【０００９】
そこで本発明の目的は、安定した操業を可能とし、パススケジュールのメンテナンス性の向上を図り、製品品質の向上を図り得るリバースミルにおけるパススケジュール計算装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係る発明は、リバースミルにおける基準パススケジュールと圧延条件から決定した目標圧下率パターンとに基づいて各パスの圧下率を最適化する圧下率最適化モードと、所定の数値演算手法により前記圧延条件から決定した最適な荷重配分比を実現するパススケジュールを計算する荷重比配分モードと、所定の数値演算手法により前記圧延条件から決定した最適な圧下率配分比を実現するパススケジュールを計算する圧下率比配分モードとのうち一つを選択的に実行し、圧延材に最適なパススケジュールを計算することを特徴とするパススケジュール計算装置、である。
【００１１】
このような本発明によれば、圧延材の性質に最も適したパススケジュールを自動計算し、また、実操業の状況を加味して最適なパススケジュールを選択することにより、安定した操業を可能とし、パススケジュールのメンテナンス性の向上を図り、製品品質の向上を図り得る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るリバースミルにおけるパススケジュール計算装置の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１３】
（第１実施形態）
図１は、本発明に係るパススケジュール計算装置の第１実施形態を示すブロック図であり、パススケジュール計算装置３を含む制御用計算機２は、上位計算機１から圧延材の鋼種、圧延前材の寸法、圧延後の製品目標等を受け取る。
【００１４】
パススケジュール計算装置３は上記情報を基に、エンジニアまたはオペレータにより選択されている、圧下率最適化モード２０、荷重比配分モード２１、圧下率配分モード２２のいずれかによって最適なパススケジュールを計算する。
【００１５】
このパススケジュールは制御用計算機２から下位制御システム４へ設定され圧延が行われる。
【００１６】
次に、図２を参照して本実施形態におる圧下率最適化モードの処理を説明する。
【００１７】
まず、図示しない基準パススケジュールテーブルから、鋼種グループ等をキーとして基準パススケジュールを索引する（処理５）。この基準パススケジュールテーブルは、初期パススケジュールをセットした後のメンテナンスは不要である。
【００１８】
次に圧下率を最適化する（修正する）対象となるパスを決定する（処理６）。このとき、最初のＬパスは対象外となる。
【００１９】
また、製品の表面形状や平坦度などの品質上の要求を満たす目的で、最後のＭパスのパス圧下率を保持するため、図３に示すように、最後のＭパスも対象外となる（Ｌ，Ｍは可変）。
【００２０】
前述の処理６の圧下率最適化モードでは、まず基準パススケテーブルから基準パススケジュールを読み込み、つぎにこれをベースに圧下率最適化モードで規定された目標圧下率パターンに近づけるよう（必ずしも一致するわけではない）に圧下率修正対象パスの圧下率を修正する。
ここで、圧下率修正対象パスとは、図３に記載されている最初の L パスと最後の M パスを除いた残りのパスを指す。つまり、ｓ（＝Ｌ＋１）パスからｊ−１（＝Ｎ−Ｍ）パスまでを圧下率修正対象パスとする。以上より、ｊは圧下率を修正しない最後のＭパスの開始パス番号（＝Ｎ−Ｍ＋１）となる。
上記圧下率修正対象パスの目標圧下率は目標圧下率パターンを以下の ( １ ) 、 ( ２ ) 、 ( ３ ) 式で決定する。（処理７）
圧下率修正対象パスの前半と後半に分割し、分岐点となるパスを ( １ ) 式にて決定する。
ｋ＝［ｄ＿ｐｋ＊（ｊ−１）］ … ( １ ) 式
圧下率修正対象パスの前半（ｉ＝ｓ〜ｋ）の目標圧下率パターンを ( ２ ) 式にて決定する。
ｒｓ（ｉ）＝［ｒ＿Ａ＋ｄ＿ｒ＿Ａ＊（ｉ−ｓ）］ … ( ２ ) 式
圧下率修正対象パスの後半（ｉ＝ｋ＋１〜ｊ−１）の目標圧下率パターンを ( ３ ) 式にて決定する。
ｒｓ（ｉ）＝［ｒ＿Ａ＋ｄ＿ｒ＿Ａ＊（ｋ−ｓ）＋ｄ＿ｒ＿ｂ＊（ｉ−ｋ）］… ( ３ ) 式
ただし、
ｒｓ（ｉ）は各パスの目標圧下率、
ｒ＿Ａは圧下率修正対象パスの平均圧下率、
ｄ＿ｐｋは分岐パスを決定する予め設定されているパラメータ、
ｄ＿ｒ＿Ａは目標圧下率パターンの前半の傾きを決定する予め設定されているパラメータ、
ｄ＿ｒ＿ｂは目標圧下率パターンの後半の傾きを決定する予め設定されているパラメータ
である。
ここで、ｄ＿ｐｋ、ｄ＿ｒ＿Ａ、ｄ＿ｒ＿ｂはそれぞれの式におけるパラメータで、鋼種や操業条件等から圧下率パターンが最適（良好な製品品質が得られるという意味で最適）となるようにエンジニアが予め設定しておくパラメータである。
以上より、
ｋは目標圧下率パターンの前半と後半を分岐するパスとなる。
圧下率パターンは、例えば、山形のパターンであったり、一直線に圧下率を減少させていくパターンであったりする。鋼種などでパターンが変わってくるが、パターンが決まれば、トータルパス数（Ｎ）（これは基準パススケジュールで決まっている）を考慮することで概略、パス番号と各パスの圧下率を関連付けることができる。よって、ここでは、目標圧下率パターンを決定する一方法として、パス番号に基づいて決定する方法を示している。
【００２１】
また、［ａ］はａを超えない最大整数を意味する。
【００２２】
次に、圧下率修正対象パスそれぞれについて、目標圧下率パターンと基準パススケジュールとの差を計算し、最も差が大きいパスの圧下率を以下のように修正する。（処理８）
ｒ＿ｍ＝ｒ＋ａ＊ｄ＿ｒ
ここで、ｒは対象パスの修正前圧下率( 基準パススケジュールにおける圧下率のことを意味する )、
ｄ＿ｒは対象パスの基準圧下率パターンと基準パススケジュールとの差、
ａは０から１の定数である。
ｒ＿ｍは対象パスの修正後の圧下率で、処理８を規定パス数分繰り返すことにより、基準パススケジュールが目標圧下率パターンに近づき、最適化される。
【００２３】
次に、圧下率修正対象パスの圧下率が修正された分、修正しなかったパスの圧下率を補間する。（処理９）
最後に、決定した全パス圧下率を基に、パススケジュール（各パスの板厚）を計算する。（処理１０）
次に、図４を参照して本発明における荷重比配分モード及び圧下率配分モードにＮｅｗｔｏｎ−Ｒａｐｈｓｏｎ法を適用した場合の例を示す。
【００２４】
以下これに従い、荷重比配分モードの一例として、Ｎｅｗｔｏｎ−Ｒａｐｈｓｏｎ法を適用した場合の動作原理を説明する。
【００２５】
荷重比配分モードは、与えられた目標荷重比を各パス荷重が満たすようなパススケジュールを計算するものである。
【００２６】
まず、基準パススケジュールテーブルから基準パススケジュールを索引し（処理１１）、それぞれのパスの必要荷重を予測計算する。（処理１２）
次にｘベクトル、ｘ（ｋ）：ｋ＝１に初期値として、圧下率修正対象パスにおける基準パススケジュールの各パス出側板厚をセットする。（処理１３）
ｘ＝［ｈ＿ｓ，ｈ＿ｓ＋１，…，ｈ＿ｉ，…，ｈ＿ｊ−２，ｈ＿ｊ−１，ａ］
ここで、
ｈ＿ｉはｉパスにおける出側板厚（変数）、
ａは未知数、
ｊは圧下率を修正しない最後のＭパスの開始パスの番号である。
【００２７】
次に以下のように、ｉパスに対するｇベクトル、ｇｉ（ｘ（ｋ））を計算する。
【００２８】
ｇi(x(k))＝Ｐｉ−ａＭｉ＊ＰＭＡＸ
ここで、
Ｐｉはｉパスの予測荷重、
ａＭｉ目標荷重比（対象パスの中、最も大きい荷重を１．０としたときのｉパス荷重比）、
ＰＭＡＸは対象パス中で最も大きい荷重である。
【００２９】
次に図５に示すヤコビ行列Ｊを計算し（処理１５）、その逆行列Ｊ−１をガウスの消去法を用いて計算する（処理１６）。
【００３０】
ここで、Ｎｅｗｔｏｎ−Ｒａｐｈｓｏｎ法の基本式から、ｘ（ｋ＋１）を以下のように計算する。
【００３１】
ｘ（ｋ＋１）＝ｘ（ｋ）−Ｊ ^−１＊ｇ（ｘ（ｋ））
いままで説明してきた処理１４から１７を収束条件を満たすまで繰り返し（処理１８）、最終的なｘ（ｋ＋１）ベクトルの要素が、求めるパススケジュールとなる。なお、ここで使用するｋは繰り返し計算回数であり、前述の処理６の説明で使用したｋとは異なる。
【００３２】
以下に圧下率比配分モードの一例として、Ｎｅｗｔｏｎ−Ｒａｐｈｓｏｎ法を適用した場合の動作原理を説明する。
【００３３】
圧下率比配分モードは、与えられた目標圧下率比を各パス圧下率が満たすようなパススケジュールを計算するものである。
【００３４】
基本的な動作は荷重比配分モードと同じであるが、ｇベクトルの与え方が異なる。
【００３５】
圧下率配分モードの場合、以下のように、ｉパスに対するｇベクトル、ｇｉ（ｘ（ｋ））を計算する。
【００３６】
ｇi(x(k))＝ｒｉ−ｂＭｉ＊ｒＭＡＸ
ここで、
ｒｉはｉパスの圧下率、
ｂＭｉ目標圧下率比（対象パスの中、最も大きい圧下率を１．０としたときのｉパス圧下率比）、
ｒＭＡＸは対象パス中で最も大きい圧下率である。
【００３７】
後は、荷重比配分モードと同様、図５に示すヤコビ行列Ｊ、その逆行列Ｊ−１を計算し、ここで、Ｎｅｗｔｏｎ−Ｒａｐｈｓｏｎ法から、ｘ（ｋ＋１）を計算する。
【００３８】
これを収束条件を満たすまで繰り返し、最終的なｘ（ｋ＋１）ベクトルの要素が、求めるパススケジュールとなる。
【００３９】
以上のように本実施形態では、基準パススケジュールテーブルから索引した、基準パススケジュールの圧下率を最適化することにより、最適なパススケジュールを計算する圧下率最適化モード２０、たとえばＮｅｗｔｏｎ−Ｒａｐｈｓｏｎ法などの数値的な演算手段により、各パス荷重比が最適になるようなパススケジュールを計算する荷重比配分モード２１、たとえばＮｅｗｔｏｎ−Ｒａｐｈｓｏｎ法などの数値的な演算手段により、各パス圧下率比が最適になるようなパススケジュールを計算する圧下率比配分モード２２を持つパススケジュール計算装置３を提供することにより、膨大なパススケジュールテーブルを用いることなく、パススケジュールを計算することができる。なお、基準パススケジュールテーブルは膨大なものではなく、メンテナンスは不要である。
【００４０】
これにより、本実施形態によれば、オペレータ介入の不要な自動運転が可能であるため、安定した操業が実現できる。また、表面品質、平坦度、板厚精度等の製品品質が向上する。さらに、エンジニアが膨大なテーブルを更新するなどのメンテナンスの必要が無い。
【００４１】
また、各プラント、圧延材種等により、パススケジュール計算モードを使い分けることにより、製品品質が更に向上する。
【００４２】
（第２実施形態）
次に本発明に係るパススケジュール計算装置の第２実施形態を図面を参照して説明する。
【００４３】
本実施形態は、図６に示されるように、第１実施形態において行っていたエンジニア等の人によるパススケジュール計算モードの選択を、圧延材の鋼種、製品目標等により、パススケジュール計算装置が自動選択するように、自動選択部２３を設けたものである。
【００４４】
このような本実施形態では、各圧延材に対して最適なパススケジュール計算モードが自動的に選択されるため、第１実施形態と同様の効果、特に、圧延材に最も適したパススケジュールが自動計算されるため、製品品質が向上する。
【００４５】
（第３実施形態）
次に本発明に係るパススケジュール計算装置の第３実施形態を図面を参照して説明する。
【００４６】
本実施形態は、図７に示されるように、最終パス池ジュール決定機能部２４を設けている。そして、圧延材について、第１実施形態における圧下率最適化モード２０、荷重比配分モード２１、圧下率配分モード２２それぞれでパススケジュールを計算する。
【００４７】
次に、最終パススケジュール決定機能部２４が、圧延材の鋼種、製品目標等により３つのパススケジュールに重み付けを行い、マージすることにより最終パススケジュールを計算する。
【００４８】
以上のように本実施形態では、圧延材の鋼種、製品目標等により、計算された３つのパススケジュールに重み付けを行い、マージすることにより、３つのパススケジュールそれぞれの利点を生かした最適なパススケジュールを得ることができるため、製品品質の更なる向上が期待できる。
【００４９】
（第４実施形態）
次に本発明に係るパススケジュール計算装置の第４実施形態を図面を参照して説明する。
【００５０】
本実施形態は、図８に示されるように、パススケジュール計算装置３は圧下率最適化モード、荷重比配分モード、圧下率比配分モードのいずれかで計算されたパススケジュールに従って圧延された材の圧延実績を受け取る。
【００５１】
次に、モード選択学習機能部２５が、各モード下での過去の圧延実績を比較評価し、圧延材の鋼種、製品目標等毎に最適なパススケジュールを決定し、次回から鋼種、製品目標等が同一グループの材に適用する。
【００５２】
以上のように本実施形態では、圧延実績を基に、各鋼種、製品目標等毎に最適なパススケジュール計算モードの選択を行うため、実操業の状況に則したパススケジュールを計算することが可能であり、製品品質の更なる向上が期待できる。
【００５３】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、圧延材の性質に最も適したパススケジュールを自動計算し、また、実操業の状況を加味して最適なパススケジュールを選択することにより、安定した操業を可能とし、パススケジュールのメンテナンス性の向上を図り、製品品質の向上を図り得るリバースミルにおけるパススケジュール計算装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るパススケジュール計算装置の第１実施形態を示すブロック図。
【図２】本発明に係る圧下率最適化モードの動作を示す流れ図。
【図３】本発明に係る圧下率とパスとの関係を示す特性図。
【図４】本発明に係るＮｅｗｔｏｎ−Ｒａｐｈｓｏｎ法の動作を示す流れ図。
【図５】本発明に係るヤコビ行列を示す図。
【図６】本発明に係るパススケジュール計算装置の第２実施形態を示すブロック図。
【図７】本発明に係るパススケジュール計算装置の第３実施形態の要部を示すブロック図。
【図８】本発明に係るパススケジュール計算装置の第４実施形態の要部を示すブロック図。
【符号の説明】
１…上位計算機
２…制御用計算機
３…パススケジュール計算装置
４…下位制御システム
２０…圧下率最適化モード
２１…荷重比配分モード
２２…圧下率比配分モード３Ｃ
２３…自動選択部
２４…最終パススケジュール決定部
２５…モード選択学習機能部

Claims

リバースミルにおける基準パススケジュールと圧延条件から決定した目標圧下率パターンとに基づいて各パスの圧下率を最適化する圧下率最適化モードと、所定の数値演算手法により前記圧延条件から決定した最適な荷重配分比を実現するパススケジュールを計算する荷重比配分モードと、所定の数値演算手法により前記圧延条件から決定した最適な圧下率配分比を実現するパススケジュールを計算する圧下率比配分モードとのうち一つを選択的に実行し、圧延材に最適なパススケジュールを計算することを特徴とするパススケジュール計算装置。
前記圧延条件毎に、前記圧下率最適化モード、前記荷重比配分モード及び前記圧下率比配分モードそれぞれによって得られたパススケジュールに重み付けを行いマージすることにより、圧延材に最適なパススケジュールを計算することを特徴とする請求項１記載のパススケジュール計算装置。
前記圧下率最適化モード、前記荷重比配分モード及び前記圧下率比配分モードの各モード下での過去の圧延実績を比較評価することにより、前記圧延条件毎に、最適なパススケジュール計算モードを自動選択するモード選択学習機能を有することを特徴とする請求項１記載のパススケジュール計算装置。
前記圧延条件は、少なくとも圧延材の鋼種、サイズ、製品目標により規定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のパススケジュール計算装置。
前記所定の数値演算手法は、Ｎｅｗｔｏｎ−Ｒａｐｈｓｏｎ法であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のパススケジュール計算装置。