JP5907114B2 - 変形抵抗予測方法および変形抵抗予測装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱間圧延における鋼板などの圧延材の変形抵抗を予測する変形抵抗予測方法および変形抵抗予測装置に関する。

一般に、鋼板の熱間圧延では、加熱炉で高温に加熱されたスラブを粗圧延機および仕上圧延機により所望の板厚まで圧延している。仕上圧延機は、圧延方向に沿って配列された複数の圧延ロールを備え、これら複数の圧延ロールにより圧延材を連続的に圧延する。

圧延材を所望の板厚まで圧延するためには、各圧延ロールでの圧下位置とロール周速とを決定する必要があるため、プロセスコンピュータが出側速度、板温、圧延荷重による収束計算を行っている。圧延荷重計算の基礎となる変形抵抗として、従来、実験に基づく大域的な近似式が適用されている。例えば、非特許文献１に記載されている美坂・吉本の式が知られている。

しかしながら、実際の変形抵抗は、圧延材の成分や温度、歪量、歪速度などの多くの影響因子を持ち、全ての圧延条件を網羅できる大域的な近似式を作成することは非常に困難であった。そのため、予測の誤差は大きく、圧延不良が発生してしまうという問題があった。そこで、特許文献１に記載されているように、過去の圧延材の実績データに基づいて変形抵抗値を予測する技術が開示されている。

特開２０１０−２０７９００号公報

「板圧延の理論と実際」、日本鉄鋼協会編、ｐ１６１

しかしながら、特許文献１によれば、圧延材の実績データを選別せずに記憶装置に蓄積すると、情報処理装置の記憶装置を圧迫する上に、大量のデータを使用するために情報処理装置の負荷が増大するという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、情報処理装置の負荷を低減させて熱間圧延における圧延材の変形抵抗値を予測できる変形抵抗予測方法および変形抵抗予測装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る変形抵抗予測方法は、過去の圧延材の熱間圧延における変形抵抗値を含む実績データに基づいて、熱間圧延予定の圧延材の熱間圧延における変形抵抗値を予測する変形抵抗予測方法であって、最新の実績データとデータベースに記憶されている実績データとの変形抵抗に影響を与える所定の項目の値が類似している場合に、該最新の実績データを該データベースに記憶されている最古の前記実績データと入れ替えて該データベースに記憶させるデータベース作成ステップと、前記データベース作成ステップで作成されたデータベースに記憶されている前記実績データに基づいて、熱間圧延予定の圧延材の熱間圧延における変形抵抗の予測値を算出する予測変形抵抗算出ステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る変形抵抗予測方法は、上記発明において、前記データベース作成ステップは、圧延材の規格を満たす最新の実績データとデータベースに記憶されている実績データとの変形抵抗に影響を与える所定の項目の値が類似していない場合、かつ、当該項目以外の他の項目の値が類似している場合に、該最新の実績データを該データベースに記憶されている最古の前記実績データと入れ替えてデータベースに記憶させるステップを含むことを特徴とする。

また、本発明に係る変形抵抗予測方法は、上記発明において、前記変形抵抗に影響を与える項目は、歪、歪速度、板温度、変態率、入側速度、板幅、成分組成のいずれか１つ以上の項目であることを特徴とする。

また、本発明に係る変形抵抗予測装置は、過去の圧延材の熱間圧延における変形抵抗値を含む実績データに基づいて、熱間圧延予定の圧延材の熱間圧延における変形抵抗値を予測する変形抵抗予測装置であって、最新の実績データとデータベースに記憶されている実績データとの変形抵抗に影響を与える所定の項目の値が類似している場合に、該最新の実績データを該データベースに記憶されている最古の前記実績データと入れ替えて該データベースに記憶させるデータベース作成手段と、前記データベース作成手段により作成されたデータベースに記憶されている前記実績データに基づいて、熱間圧延予定の圧延材の熱間圧延における変形抵抗の予測値を算出する予測変形抵抗算出手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、情報処理装置の負荷を低減させて熱間圧延における圧延材の変形抵抗値を予測できる変形抵抗予測方法および変形抵抗予測装置を提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る変形抵抗予測装置の概略構成を示す模式図である。 図２は、本発明の実施の形態に係るデータベース作成処理手順を示すフローチャートである。 図３は、本発明の実施の形態に係る予測変形抵抗算出処理手順を示すフローチャートである。 図４は、従来の方法による変形抵抗の実績値と予測値との関係を示す。 図５は、本実施の形態に係る変形抵抗予測処理による変形抵抗の実績値と予測値との関係を示す。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である変形抵抗予測装置における変形抵抗予測処理を詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

まず、図１を参照して、本発明の一実施形態である変形抵抗予測装置の概略構成について説明する。図１に示すように、本発明の一実施形態である変形抵抗予測装置１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、電源スイッチおよび入力キーなどの入力デバイスである入力部２と、表示装置や印刷装置などの出力部３と、データベース４とを備える。

データベース４は、ＲＯＭやＲＡＭなどの各種メモリ、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体である記録装置を用いて構築される。このデータベース４には、後述するデータベース作成手順により、過去に圧延が終了した圧延材に関する実績データが格納される。なお、このデータベース４は、ＬＡＮやインターネットなどの電気通信回線を介して情報処理装置と通信する構成としてもよい。

変形抵抗予測装置１は、情報処理装置内部のＣＰＵなどの演算処理装置がメモリに記憶された制御プログラムを実行することによって、データベース作成部１１、要求点データ入力部１２、近傍データ選択部１３、局所モデル作成部１４、予測変形抵抗算出部１５として機能する。これら各部の機能については後述する。

＜変形抵抗予測処理＞
次に、図２および図３のフローチャートを参照して、変形抵抗予測装置１による変形抵抗予測処理手順について説明する。変形抵抗予測処理は、予測変形抵抗算出処理とデータベース作成処理とを含む。

＜データベース作成処理＞
データベース作成処理は、後述する予測変形抵抗算出処理に先立って実行され、データベース作成部１１が、過去の圧延材の熱間圧延における変形抵抗の実績値と変形抵抗に影響を与える項目を含むこの圧延材に関する１以上の項目とにより構成される実績データを、所定数を越えない範囲でデータベース４に予め格納する処理である。変形抵抗に影響を与える項目（説明変数）としては、例えば、歪、歪速度、板温度、変態率、入側速度、板幅、成分（Ｃ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｂ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｖ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｐ，Ｓ，Ｎ）の組成などが挙げられる。

図２のフローチャートは、データベース作成処理手順を示し、例えば、操作者により圧延材の実績データの入力があったタイミングで開始となり、データベース作成処理はステップＳ１１の処理に進む。

ステップＳ１１の処理では、データベース作成部１１が、変形抵抗に影響を与える所定の項目（例えば、板温度や歪）について、入力された最新の実績データの項目値と既にデータベース４に記憶されている既登録の実績データの項目値とが類似しているものがあるか否かを確認する。所定の項目について入力された実績データと類似する既登録の実績データがある場合には（ステップＳ１１，Ｙｅｓ）、データベース作成部１１は、ステップＳ１２に処理を進める。一方、所定の項目について入力された実績データと類似する既登録の実績データがない場合には（ステップＳ１１，Ｎｏ）、データベース作成部１１は、ステップＳ１３に処理を進める。なお、類似しているか否かを判定する方法は特に限定されない。例えば、類似度としてデータ空間内での距離を算出し、この距離の大小により判定する。以降の類似判定についても同様である。

ステップＳ１２の処理では、データベース作成部１１は、入力された実績データと類似する既登録の実績データのうち最も古いものをデータベース４から削除し、替わりに入力された実績データをデータベース４に登録する。これによりステップＳ１２の処理は完了し、一連のデータベース作成処理は終了する。

ステップＳ１３の処理では、データベース作成部１１は、入力された実績データの各項目値が圧延材の現在の規格の上下限の範囲内か否かを確認する。いずれかの項目値が規格の上下限の範囲を逸脱している場合には（ステップＳ１３，Ｎｏ）、データベース作成部１１は、この実績データの圧延材には装置の故障などにより異常が発生しているものとみなして、ステップＳ１４に処理を進める。一方、全項目値が規格の上下限の範囲内にある場合には（ステップＳ１３，Ｙｅｓ）、データベース作成部１１は、ステップＳ１５に処理を進める。

ステップＳ１４の処理では、データベース作成部１１は、入力された実績データをデータベース４に登録せずに、一連のデータベース作成処理を終了させる。

ステップＳ１５の処理では、データベース作成部１１は、ステップＳ１１で類似しているか否かを確認した項目以外の他の項目について、入力された実績データと既にデータベース４に記憶されている既登録の実績データとの間に類似している項目値があるか否かを確認する。入力された実績データと既登録の実績データとの間に類似する項目値がある場合には（ステップＳ１５，Ｙｅｓ）、データベース作成部１１は、ステップＳ１２に処理を進める。これにより、例えば、圧延材の規格が変更された場合などに、新規格の範囲内の実績データとこれに類似する実績データとをデータベース４に記憶させることができる。

一方、ステップＳ１５の処理において、入力された実績データと既登録の実績データとの間に類似する項目値がない場合には（ステップＳ１５，Ｎｏ）、データベース作成部１１は、ステップＳ１４に処理を進める。なお、この場合に、データベース作成部１１は、ステップＳ１４の処理の代わりに、入力された実績データを適宜バッファに移動させる処理を行って再利用可能としてもよい。そうすれば、例えば、別途操作者がこの実績データを手動でバッファからデータベース４に登録することができる。バッファに移動された実績データは、古い順に自動的に破棄されるようにしておくとよい。

＜予測変形抵抗算出処理＞
図３のフローチャートは、予測変形抵抗算出処理手順を示し、例えば、操作者により予測変形抵抗算出処理の開始指示入力があったタイミングで開始となり、予測変形抵抗算出処理はステップＳ２１の処理に進む。

ステップＳ２１の処理では、要求点データ入力部１２が、例えば操作者により入力された変形抵抗の予測の対象の圧延材のデータ（要求点データ）を受け付ける。これにより、ステップＳ２１の処理は完了し、予測変形抵抗算出処理はステップＳ２２の処理に進む。

ステップＳ２２の処理では、近傍データ選択部１３が、データベース４を参照し、ステップＳ２１で読み込まれた要求点データに類似する圧延材の実績データ（近傍データ）を選択する。例えば、要求点とデータベース４に格納される各実績データとのデータ空間内におけるユークリッド距離などの距離を算出し、この距離が短い順に所定数の実績データを近傍データとして選択する。これにより、ステップＳ２２の処理は完了し、予測変形抵抗算出処理はステップＳ２３の処理に進む。

ステップＳ２３の処理では、局所モデル作成部１４が、ステップＳ２２の処理で選択された近傍データに基づいて、要求点データの近傍で局所的に適合する局所モデルを作成する。例えば、歪、歪速度、板温度、変態率、入側速度、板幅、成分（Ｃ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｂ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｖ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｐ，Ｓ，Ｎ）の組成などの変形抵抗に影響を与える項目の１つまたは複数の組み合わせにより重み付けされた局所重回帰モデルを局所モデルとして適用する。これにより、ステップＳ２３の処理は完了し、予測変形抵抗算出処理はステップＳ２４の処理に進む。

ステップＳ２４の処理では、予測変形抵抗算出部１５が、ステップＳ２３の処理で作成された局所モデルに基づいて、要求点データについての変形抵抗の予測値を算出する。これにより、ステップＳ２４の処理は完了し、一連の予測変形抵抗算出処理は終了する。

以上に説明したように、本実施の形態によれば、データベース４のデータ数が一定数以上になった場合に、古い実績データや相互の類似度が低い実績データが削除され、データ数が一定数以下に維持される。これにより、記憶装置記憶領域が小さい場合にもその圧迫を防止できる。また、変形抵抗の熱間圧延における予測値を実績データに基づいて線形重回帰分析などにより算出する際に、過去の変形抵抗に影響がある項目値が互いに類似している実績データを偏りなく参照できるので、実績データ数が少ない場合にも正確に変形抵抗の予測値を算出できる。そのため、情報処理装置の負荷を軽減させることができる。

なお、上記実施の形態は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、仕様などに応じて種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施の形態が可能であることは上記記載から自明である。

［実施例］
図４に、２万件の実績データをデータベース４に登録した場合における変形抵抗の実績値と予測値との関係を示す。また図５に、図４の場合に使用された２万件の実績データから本実施の形態のデータベース作成処理により１万５千件の実績データを選別した場合における変形抵抗の実績値と予測値との関係を示す。図４，５に示すように、本実施の形態の変形抵抗予測処理により、データ件数を２５％低減させても変形抵抗の予測値の精度はほとんど変わらなかった。

１ 変形抵抗予測装置
２ 入力部
３ 出力部
４ データベース
１１ データベース作成部
１２ 要求点データ入力部
１３ 近傍データ選択部
１４ 局所モデル作成部
１５ 予測変形抵抗算出部

Claims (4)

1. 過去の圧延材の熱間圧延における変形抵抗値を含む実績データに基づいて、熱間圧延予定の圧延材の熱間圧延における変形抵抗値を予測する変形抵抗予測方法であって、
   最新の実績データとデータベースに記憶されている実績データとの変形抵抗に影響を与える所定の項目の値が類似している場合に、該最新の実績データを該データベースに記憶されている最古の前記実績データと入れ替えて該データベースに記憶させるデータベース作成ステップと、
   前記データベース作成ステップで作成されたデータベースに記憶されている前記実績データに基づいて、熱間圧延予定の圧延材の熱間圧延における変形抵抗の予測値を算出する予測変形抵抗算出ステップと、
   を含むことを特徴とする変形抵抗予測方法。
2. 前記データベース作成ステップは、圧延材の規格を満たす最新の実績データとデータベースに記憶されている実績データとの変形抵抗に影響を与える所定の項目の値が類似していない場合、かつ、当該項目以外の他の項目の値が類似している場合に、該最新の実績データを該データベースに記憶されている最古の前記実績データと入れ替えてデータベースに記憶させるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の変形抵抗予測方法。
3. 前記変形抵抗に影響を与える所定の項目は、歪、歪速度、板温度、変態率、入側速度、板幅、成分組成のいずれか１つ以上の項目であることを特徴とする請求項１または２に記載の変形抵抗予測方法。
4. 過去の圧延材の熱間圧延における変形抵抗値を含む実績データに基づいて、熱間圧延予定の圧延材の熱間圧延における変形抵抗値を予測する変形抵抗予測装置であって、
   最新の実績データとデータベースに記憶されている実績データとの変形抵抗に影響を与える所定の項目の値が類似している場合に、該最新の実績データを該データベースに記憶されている最古の前記実績データと入れ替えて該データベースに記憶させるデータベース作成手段と、
   前記データベース作成手段により作成されたデータベースに記憶されている前記実績データに基づいて、熱間圧延予定の圧延材の熱間圧延における変形抵抗の予測値を算出する予測変形抵抗算出手段と、
   を備えることを特徴とする変形抵抗予測装置。

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