JP6874485B2 - Extruded product internal temperature distribution estimation device and extrusion product internal temperature distribution estimation method during hot extrusion, billet heating control device and billet heating control method and program - Google Patents
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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 an extruded product internal temperature distribution estimation method, a billet heating control device, a billet heating control method, and a program during hot extrusion processing.
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 processed metal products such as carbon steel, stainless steel, aluminum alloys and copper alloys. In hot extrusion processing, a billet as a material is heated, inserted into a container, and the billet is extruded toward a die with a ram 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。 When hot extrusion is performed, there is a problem of scratches on the outer and inner surfaces of the extruded product, which is called cross-cutting, due to an excessive rise in the temperature of the extruded product.
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 operational problems in hot extrusion processing is a sudden change in extrusion speed (overshoot) and an increase in extrusion output at the initial stage of extrusion. If overshoot occurs at the initial stage of extrusion, the amount of heat generated by processing becomes excessive, resulting in cross-cutting on the outer and inner surfaces of the extruded product. In addition, if the equipment restrictions are exceeded due to an increase in push output, major troubles such as clogging during processing (half-push) or, in the worst case, equipment destruction will 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。 In order to suppress the risk of cross-cutting, it is effective to lower the heating temperature, while in order to reduce the maximum push output, it is effective to raise the heating temperature. That is, there is a trade-off relationship between the two, and trial and error is required to find the optimum 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 efficiently find the optimum heating conditions, it is important to be able to accurately grasp the temperature of the extruded product after extrusion. However, it is difficult to accurately measure the internal temperature of an extruded product, and there is a technical hurdle in estimating the internal temperature distribution from the measurement result 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 demand for a method for estimating the internal temperature distribution of extruded products. Furthermore, by optimizing the billet heating conditions based on the estimation result, improvement effects in terms of quality (suppression of scratches on the outer and inner surfaces) and operation (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 problems and to provide an apparatus and a 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 is described below in an extruded product internal temperature distribution estimation device and an extruded product internal temperature distribution estimation method, a billet heating control device, and a billet heating control during hot extrusion processing. The gist is the method and program.
(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) An apparatus for estimating the internal temperature distribution in the longitudinal direction of an extruded product when a billet is hot-extruded under predetermined extrusion speed and extrusion power conditions to manufacture an extruded product. ,
A setting unit that sets a plurality of temperature distributions in the longitudinal direction of the extruded product, and
For each of the plurality of temperature distributions set by the setting unit, a plurality of extrusion speed estimation values and a plurality of extrusion speed estimation values are based on the information including the temperature distribution and predetermined extrusion speed change target values and extrusion output change target values. A calculation unit that calculates time-series data of extrusion output estimates,
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 measured value and the push output measured value, and the extrusion speed estimated value is compared. And an extraction unit that extracts one temperature distribution corresponding to the optimum time series data of the push output estimate,
A determination unit is provided, which determines the temperature distribution of the one extracted by the extraction unit as the internal temperature distribution in the longitudinal direction of the extruded product.
Extruded product internal temperature distribution estimation device 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 sets the plurality of temperature distributions a plurality of times, and sets the temperature distribution from the second time onward based on the one temperature distribution extracted by the extraction unit.
The device for estimating the internal temperature distribution of an extruded product during hot extrusion processing according to (1) above.
(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 sets the temperature distribution from the second time onward by using a particle swarm optimization method.
The device for estimating the internal temperature distribution of an extruded product during hot extrusion processing according to (2) above.
(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 estimating the internal temperature distribution in the longitudinal direction of the extruded product when the billet is hot-extruded under predetermined extrusion speed and extrusion power conditions to manufacture the extruded product. ,
(A) A step of setting a plurality of temperature distributions in the longitudinal direction of the extruded product, and
(B) For each of the plurality of temperature distributions set in the step (a), a plurality of extrusions are performed based on the temperature distribution and information including a predetermined extrusion speed change target value and push output change target value. Steps to calculate time series data for velocity estimates and multiple extrusion estimates,
(C) Compare the time series data of the plurality of extrusion speed estimates and the plurality of push output estimates obtained in the step (b) with the time series data of the extrusion speed measurement value and the push output measurement value. Then, the step of extracting one temperature distribution corresponding to the optimum time series data of the extrusion speed estimate and the push output estimate, and
(D) The step comprises determining the temperature distribution of the one extracted in the step (c) to the internal temperature distribution in the longitudinal direction of the extruded product.
A method for estimating the internal temperature distribution of an extruded product during hot extrusion.
(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 plurality of temperature distributions are set a plurality of times, and the second and subsequent temperature distributions are set based on the one temperature distribution extracted by the extraction unit. ,
The method for estimating the internal temperature distribution of an extruded product during hot extrusion processing according to (4) above.
(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), the temperature distribution is set from the second time onward by using the particle swarm optimization method.
The method for estimating the internal temperature distribution of an extruded product during hot extrusion processing according to (5) above.
(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 that controls the heating temperature of billets during hot extrusion.
The extruded product internal temperature distribution estimation device according to any one of (1) to (3) above, and
Equipped with a temperature control unit
The temperature control unit calculates the extrusion speed using information including the temperature distribution of the extrusion product estimated by the extrusion product internal temperature distribution estimation device, the extrusion speed change target value, and the extrusion output change target value. Based on time series data of estimates and extrusion estimates
When the maximum value of the extrusion speed estimation value exceeds a preset value, the heating temperature of the billet is lowered.
When the maximum value of the push output estimated value exceeds a preset value, the billet heating temperature 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 heating temperature of billets during hot extrusion.
The steps (a) to (d) described in any of the above (4) to (6) and
(E) The step of changing the heating temperature of the billet is provided.
In step (e), extrusion calculated using information including the temperature distribution of the extruded product determined in step (d), the extrusion speed change target value, and the extrusion output change target value. Based on time series data of velocity estimates and extrusion estimates
When the maximum value of the extrusion speed estimation value exceeds a preset value, the heating temperature of the billet is lowered.
When the maximum value of the push output estimated value exceeds a preset value, the billet heating temperature 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) To estimate the internal temperature distribution in the longitudinal direction of the extruded product when the billet is hot-extruded under predetermined extrusion speed and extrusion power conditions by a computer to manufacture the extruded product. Program
On the computer
(A) A step of setting a plurality of temperature distributions in the longitudinal direction of the extruded product, and
(B) For each of the plurality of temperature distributions set in the step (a), a plurality of extrusions are performed based on the temperature distribution and information including a predetermined extrusion speed change target value and push output change target value. Steps to calculate time series data for velocity estimates and multiple extrusion estimates,
(C) Compare the time series data of the plurality of extrusion speed estimates and the plurality of push output estimates obtained in the step (b) with the time series data of the extrusion speed measurement value and the push output measurement value. Then, the step of extracting one temperature distribution corresponding to the optimum time series data of the extrusion speed estimate and the push output estimate, and
(D) The step of determining the temperature distribution inside the extruded product in the longitudinal direction of the one temperature distribution extracted in the step (c) is executed.
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 plurality of temperature distributions are set a plurality of times, and the second and subsequent temperature distributions are set based on the one temperature distribution extracted by the extraction unit. ,
The program described in (9) above.
(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), the temperature distribution is set from the second time onward by using the particle swarm optimization method.
The program according to (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 heating temperature of billets during hot extrusion by a computer.
On the computer
The steps (a) to (d) described in any of the above (9) to (11), and
(E) Perform the steps of changing the heating temperature of the billet,
In step (e), extrusion calculated using information including the temperature distribution of the extruded product determined in step (d), the extrusion speed change target value, and the extrusion output change target value. Based on time series data of velocity estimates and extrusion estimates
When the maximum value of the extrusion speed estimation value exceeds a preset value, the heating temperature of the billet is lowered.
When the maximum value of the push output estimated value exceeds a preset value, the billet heating temperature 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 during hot extrusion with high accuracy. In addition, the heating temperature of the billet can be appropriately controlled based on the estimated temperature distribution inside the extruded product.
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。 Refer to FIGS. 1 to 7 for an extrusion product internal temperature distribution estimation device and an extrusion product internal temperature distribution estimation method, a billet heating control device, a billet heating control method, and a program during hot extrusion processing according to an embodiment of the present invention. I will explain while.
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 diagram showing a schematic configuration of an extruded product internal temperature distribution estimation device according to an embodiment of the present invention. The extruded product internal temperature distribution estimation device estimates the internal temperature distribution in the longitudinal direction of the extruded product when the billet is hot-extruded under predetermined extrusion speed and extrusion power conditions to manufacture the extruded product. It is a device to do.
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 the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the extruded product, and the temperature distribution is the distribution of the average temperature for each distance 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。
Further, FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an
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。
When performing hot extrusion, first, a hollow billet (not shown) is heated, 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 extrusion 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 extrusion output change target value are predetermined target values of the extrusion speed change and the extrusion output change from the start of extrusion to the end of extrusion, and are represented as time series data. Further, the time series data means a series of data at predetermined time intervals 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。 The time-series data of the extrusion speed estimation value and the extrusion output estimation value are calculated for each of the np temperature distributions. That is, the calculation is performed np times, and np pieces of each of the time-series data of the extrusion speed estimated value and the time-series data of the push 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 particular limitation on the method of calculating the time series data of the extrusion speed estimated value and the push output estimated value, and the calculation can be performed by, for example, a simulation model as shown in FIG. Further, for the simulation, for example, MATLAB / Simulink manufactured by MathWorks can be used.
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 measurement value and the push output actual measurement value, the data input 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 estimated value and the extrusion output estimated value. For example, the measured value and the estimated value are compared with each other for one or more indexes selected from the maximum value of extrusion speed and the maximum value of extrusion output, and the time corresponding to those maximum values, and the average square error is obtained. Time series data of the minimum extrusion speed estimate and push output estimate can be selected. When a plurality of the above indicators are adopted, important indicators may be appropriately weighted for comparison.
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。
It is preferable that 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。 Further, when the temperature distribution is set k max times, it is preferable to set the temperature distribution from the second time onward by using a 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 temperature distribution may be set 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 diagram 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。
Further, FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of an
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 estimation value exceeds the preset value, the heating temperature of the billet is lowered, and when the maximum value of the extrusion speed estimation value exceeds the preset value. Controls 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, the method for estimating the internal temperature distribution of the extruded product according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flow chart showing a method for estimating the internal temperature distribution of an extruded product according to an embodiment of the present invention. In the following description, the case where PSO is adopted will be given as an example, but 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 temperature distribution is set to the k maxth time or less (No in step A5), the setting unit should approach the extracted individual optimum points x i best, k and the group optimum points x swarm best, k. The temperature distribution of the np pieces is updated (step A6), and the time series data of the extrusion rate estimated value and the push output estimated value of the np number 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。
When the temperature distribution setting exceeds the kmaxth time (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, the billet heating control method according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7. 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 extrusion 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, 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 estimation value is equal to or less than the 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 equal to or less than the preset value Ptp max. In some cases (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。
The program according to the embodiment of the present invention may be any program that causes a computer to execute steps A1 to A7 shown in FIG. By installing this program on a computer and executing it, the extrusion 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。
Further, the program according to another embodiment of the present invention may be a program that causes a computer to execute steps B1 to B7 shown in FIG. By installing this program on 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 during hot extrusion with high accuracy. In addition, the heating temperature of the billet can be appropriately controlled based on the estimated temperature distribution inside the extruded product.
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
1 Setting
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 that estimates the internal temperature distribution in the longitudinal direction of an extruded product when a billet is hot-extruded under predetermined extrusion speed and extrusion power conditions to manufacture an extruded product.
A setting unit that sets a plurality of temperature distributions in the longitudinal direction of the extruded product, and
For each of the plurality of temperature distributions set by the setting unit, a plurality of extrusion speed estimation values and a plurality of extrusion speed estimation values are based on the information including the temperature distribution and predetermined extrusion speed change target values and extrusion output change target values. A calculation unit that calculates time-series data of extrusion output estimates,
The time series data of the plurality of extrusion speed estimates and the plurality of push output estimates obtained by the calculation unit are compared with the time series data of the extrusion speed measurement value and the push output measurement value, and the maximum extrusion speed is maximized. maximum values and extrusion force, and for to compare one or more indicators being selected from the time corresponding to the maximum value thereof, when the mean square error extrusion speed estimate and extrusion force estimate becomes the minimum An extraction unit that extracts one temperature distribution corresponding to series data,
A determination unit is provided, which determines the temperature distribution of the one extracted by the extraction unit as the internal temperature distribution in the longitudinal direction of the extruded product.
Extruded product internal temperature distribution estimation device 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 sets the temperature distribution from the second time onward based on the one temperature distribution extracted by the extraction unit.
The device for estimating the internal temperature distribution of an extruded product during hot extrusion 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 sets the temperature distribution from the second time onward by using a particle swarm optimization method.
The device for estimating the internal temperature distribution of an extruded product during hot extrusion 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。 This is a method of estimating the internal temperature distribution in the longitudinal direction of the extruded product when the billet is hot-extruded under predetermined extrusion speed and extrusion power conditions to manufacture the extruded product.
(A) A step of setting a plurality of temperature distributions in the longitudinal direction of the extruded product, and
(B) For each of the plurality of temperature distributions set in the step (a), a plurality of extrusions are performed based on the temperature distribution and information including a predetermined extrusion speed change target value and push output change target value. Steps to calculate time series data for velocity estimates and multiple extrusion estimates,
(C) Compare 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 measured value and the push output measured value. Then, the maximum value of the extrusion speed and the maximum value of the push output, and one or more indexes selected from the time corresponding to those maximum values are compared, and the estimated value of the extrusion speed and the estimated value of the extrusion speed that minimizes the average square error and the mean square error are compared. A step to extract one temperature distribution corresponding to the time series data of the push output estimated value, and
(D) The step comprises determining the temperature distribution of the one extracted in the step (c) to the internal temperature distribution in the longitudinal direction of the extruded product.
A method for estimating the internal temperature distribution of an extruded product during hot extrusion.
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 plurality of temperature distributions are set a plurality of times, and the second and subsequent temperature distributions are set based on the one temperature distribution extracted by the extraction unit.
The method for estimating the internal temperature distribution of an extruded product during hot extrusion 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), the temperature distribution is set from the second time onward by using the particle swarm optimization method.
The method for estimating the internal temperature distribution of an extruded product during hot extrusion 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。 A device that controls the heating temperature of billets during hot extrusion.
The extruded product internal temperature distribution estimation device according to any one of claims 1 to 3.
Equipped with a temperature control unit
The temperature control unit calculates the extrusion speed using information including the temperature distribution of the extrusion product estimated by the extrusion product internal temperature distribution estimation device, the extrusion speed change target value, and the extrusion output change target value. Based on time series data of estimates and extrusion estimates
When the maximum value of the extrusion speed estimation value exceeds a preset value, the heating temperature of the billet is lowered.
When the maximum value of the push output estimated value exceeds a preset value, the billet heating temperature 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 heating temperature of billets during hot extrusion.
The steps (a) to (d) according to any one of claims 4 to 6 and
(E) The step of changing the heating temperature of the billet is provided.
In step (e), extrusion calculated using information including the temperature distribution of the extruded product determined in step (d), the extrusion speed change target value, and the extrusion output change target value. Based on time series data of velocity estimates and extrusion estimates
When the maximum value of the extrusion speed estimation value exceeds a preset value, the heating temperature of the billet is lowered.
When the maximum value of the push output estimated value exceeds a preset value, the billet heating temperature 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 estimating the internal temperature distribution in the longitudinal direction of the extruded product when the billet is hot-extruded under predetermined extrusion speed and extrusion power conditions by a computer to manufacture the extruded product. There,
On the computer
(A) A step of setting a plurality of temperature distributions in the longitudinal direction of the extruded product, and
(B) For each of the plurality of temperature distributions set in the step (a), a plurality of extrusions are performed based on the temperature distribution and information including a predetermined extrusion speed change target value and push output change target value. Steps to calculate time series data for velocity estimates and multiple extrusion estimates,
(C) Compare 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 measured value and the push output measured value. Then, the maximum value of the extrusion speed and the maximum value of the push output, and one or more indexes selected from the time corresponding to those maximum values are compared, and the estimated value of the extrusion speed and the estimated value of the extrusion speed that minimizes the average square error and the mean square error are compared. A step to extract one temperature distribution corresponding to the time series data of the push output estimated value, and
(D) The step of determining the temperature distribution inside the extruded product in the longitudinal direction of the one temperature distribution extracted in the step (c) is executed.
program.
請求項9に記載のプログラム。 In the step (a), the plurality of temperature distributions are set a plurality of times, and the second and subsequent temperature distributions are set based on the one temperature distribution extracted by the extraction unit.
The program according to claim 9.
請求項10に記載のプログラム。 In the step (a), the temperature distribution is set from the second time onward by using the 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 heating temperature of billets during hot extrusion by a computer.
On the computer
The steps (a) to (d) according to any one of claims 9 to 11.
(E) Perform the steps of changing the heating temperature of the billet,
In step (e), extrusion calculated using information including the temperature distribution of the extruded product determined in step (d), the extrusion speed change target value, and the extrusion output change target value. Based on time series data of velocity estimates and extrusion estimates
When the maximum value of the extrusion speed estimation value exceeds a preset value, the heating temperature of the billet is lowered.
When the maximum value of the push output estimated value exceeds a preset value, the billet heating temperature is raised.
program.
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