JP7215603B2 - Induction heating method and induction heating system - Google Patents
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Description
本発明は、熱間圧延プロセスにおいて鋼材を誘導加熱方式により加熱する方法およびシステムに関する。 The present invention relates to a method and system for induction heating of steel in a hot rolling process.
一般的に、熱間圧延プロセスを経て製造される鋼材の機械的性質は、当該プロセス中の鋼材の温度と関係が強い。そのため、熱間圧延プロセスにおける鋼材の温度制御は、製品の品質向上の観点から重要である。 In general, the mechanical properties of steel manufactured through a hot rolling process are strongly related to the temperature of the steel during the process. Therefore, temperature control of steel materials in the hot rolling process is important from the viewpoint of improving the quality of products.
近年では、多くの熱間圧延ラインに誘導加熱装置(以下、「IH装置」とも称す。)が導入されている。IH装置の導入によれば、サーマルランダウンが抑制される。サーマルダウンとは、主に薄い鋼材の製造時に仕上圧延機の入側において尾端部に向かうほど当該鋼材の温度が低下する現象である。また、加熱炉内でスラブを支える支柱(スキッド)への抜熱による鋼材の長手方向の温度ムラの発生も低減される。更に、硬い高級鋼材の製造時において、仕上圧延の前で圧延材を昇温することで圧延荷重が下がり、通板性が改善され、また、仕上圧延機の負担も軽減される。 In recent years, many hot rolling lines have introduced induction heating devices (hereinafter also referred to as “IH devices”). By introducing the IH device, thermal rundown is suppressed. Thermal down is a phenomenon in which the temperature of the steel material decreases toward the tail end on the entry side of the finishing mill, mainly during the production of thin steel material. In addition, the occurrence of temperature unevenness in the longitudinal direction of the steel material due to heat transfer to the struts (skids) that support the slab in the heating furnace is reduced. Furthermore, when producing hard, high-grade steel, raising the temperature of the rolled material before finishing rolling reduces the rolling load, improves the strip threadability, and reduces the load on the finishing rolling mill.
更に、IH装置の導入によれば、鋼材の局所的な加熱が可能となる。鋼材の尾端部の加熱による昇温は、尾端絞りの発生を抑制する効果がある。尾端絞りとは、尾端部が仕上圧延機を抜ける際に蛇行し、装置に接触することで座屈する現象である。鋼材の幅方向の端部は放熱により温度が低下しやすいため、加熱することにより、幅方向の温度分布が均一となる。そのため、幅方向の品質の向上が期待される。また、端部が加熱されると、粗大粒と整粒が混ざった組織(すなわち、混粒)や、割れが発生するのを抑えることが可能となる。また、仕上圧延機のロールの扁摩耗等を抑える効果も期待される。 Furthermore, the introduction of an IH device enables local heating of the steel material. The temperature rise by heating the tail end of the steel material has the effect of suppressing the occurrence of tail end constriction. The tail end drawing is a phenomenon in which the tail end meanders when passing through the finishing mill, and buckles when it comes into contact with the device. Since the temperature at the ends of the steel material in the width direction tends to decrease due to heat radiation, the temperature distribution in the width direction becomes uniform by heating. Therefore, an improvement in quality in the width direction is expected. Moreover, when the end portion is heated, it is possible to suppress the occurrence of a structure in which coarse grains and regular grains are mixed (that is, mixed grains) and cracks. In addition, it is also expected to have the effect of suppressing uneven wear of the rolls of the finishing mill.
IH装置は、鋼材に鎖交する主磁束(すなわち、IH装置から発生した交流磁束)の方向により、ソレノイド方式とトランスバース方式の2種類に分類される。ソレノイド方式のIH装置では、主磁束の方向が鋼材の搬送方向と一致する。トランスバース方式のIH装置では、主磁束の方向が鋼材の厚さ方向と一致する。 IH devices are classified into two types, a solenoid type and a transverse type, according to the direction of the main magnetic flux interlinking with the steel material (that is, the alternating magnetic flux generated from the IH device). In the solenoid type IH device, the direction of the main magnetic flux coincides with the conveying direction of the steel material. In the transverse IH device, the direction of the main magnetic flux coincides with the thickness direction of the steel material.
トランスバース方式のIH装置に関する従来技術として、特許文献1および2が例示される。特許文献1および2は、搬送方向に沿って3台のIH装置が配列された例を開示する。特許文献1では、鋼材の幅方向におけるIH装置の重なり合い量が制御される。特許文献2では、幅方向におけるIH装置のコア間の距離が制御される。重なり合い量および距離の制御は、何れも、幅方向におけるIH装置の位置の変更により行われる。
しかしながら、特許文献1におけるIH装置の制御は、幅方向における鋼材の温度分布が左右対称であることを前提として行われる。そのため、この前提条件が満たされないときには、幅方向における温度分布を均一にすることが難しい。また、特許文献2におけるIH装置の制御において幅方向の端部の加熱については別途行われるエッジヒータの制御により担保される。そのため、幅方向における温度分布を均一にするには、IH装置とエッジヒータの制御を協調して実行する必要がある。
However, the control of the IH device in
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、幅方向における温度分布が左右対称でない場合においても、IH装置の制御の実行のみによって当該温度分布を均一にすることのできる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides a technique that can make the temperature distribution uniform only by controlling the IH device even when the temperature distribution in the width direction is not bilaterally symmetrical. intended to provide
本発明は、トランスバース方式の誘導加熱方法であり、次の特徴を有する。
前記誘導加熱方法は、圧延ラインの搬送方向に設けられて鋼材を加熱する複数のインダクタのそれぞれに供給される電力と、前記鋼材の幅方向における前記複数のインダクタのそれぞれの位置と、の組み合わせを設定するステップを含む。
前記組み合わせを設定するステップは、
前記複数のインダクタによる前記鋼材の加熱開始位置での前記幅方向における前記鋼材の複数の区分のそれぞれの予測温度を示す入側予測温度を計算するステップと、
前記組み合わせの候補を設定するステップと、
前記候補が採用された場合における前記複数の区分のそれぞれの昇温量を、機械学習モデルを用いて予測するステップと、
前記入側予測温度と、前記昇温量とに基づいて、前記複数のインダクタによる前記鋼材の加熱終了位置での前記複数の区分のそれぞれの予測温度を示す出側予測温度を計算するステップと、
前記出側予測温度と、前記加熱終了位置での前記複数の区分のそれぞれの目標温度を示す出側目標温度と、を変数とする評価関数が閾値未満となるときの前記候補、または、前記評価関数が最小となるときの前記候補を、前記組み合わせとして採用するステップと、
を含む。
The present invention is a transverse induction heating method and has the following features.
In the induction heating method, a combination of electric power supplied to each of a plurality of inductors provided in the conveying direction of the rolling line and heating the steel material and the position of each of the plurality of inductors in the width direction of the steel material. including setting steps.
The step of setting the combination includes:
calculating an entry-side predicted temperature indicating a predicted temperature of each of the plurality of sections of the steel material in the width direction at the position where the steel material starts to be heated by the plurality of inductors;
setting candidates for the combination;
Predicting, using a machine learning model, the amount of temperature rise in each of the plurality of categories when the candidate is adopted;
calculating, based on the predicted entry-side temperature and the amount of temperature increase, a predicted exit-side temperature indicating the predicted temperature of each of the plurality of sections at the end position of heating of the steel material by the plurality of inductors;
The candidate or the evaluation when an evaluation function having variables of the predicted delivery temperature and target temperatures of the plurality of sections at the heating end position as variables is less than a threshold, or the evaluation A step of adopting the candidate when the function is the minimum as the combination;
including.
前記入側予測温度を計算するステップにおいて、前記入側予測温度は、前記加熱開始位置よりも上流における前記鋼材の各区分の実温度を示す入側実温度に基づいて計算されてもよい。 In the step of calculating the predicted entry temperature, the predicted entry temperature may be calculated based on the actual entry temperature indicating the actual temperature of each section of the steel material upstream from the heating start position.
前記鋼材は、前記加熱開始位置の上流に位置する今回材と、前記加熱終了位置の下流に位置し、前記複数のインダクタによる前記今回材の加熱の直前にこれらのインダクタによって加熱された前回材と、を含んでもよい。
前記組み合わせを設定するステップは、前記前回材の前記出側予測温度と、前記加熱終了位置よりも下流における前記前回材の各区分の実温度を示す出側実温度との偏差を計算するステップを更に含んでいてもよい。
前記入側予測温度を計算するステップにおいて、前記入側予測温度は、前記加熱開始位置よりも上流における前記今回材の複数の区分のそれぞれの温度と、前記偏差と、に基づいて計算されてもよい。The steel material includes a current material located upstream of the heating start position and a previous material located downstream of the heating end position and heated by the inductors immediately before the current material is heated by the plurality of inductors. , may include
The step of setting the combination includes calculating a deviation between the predicted delivery-side temperature of the previous material and an actual delivery-side temperature indicating the actual temperature of each section of the previous material downstream of the heating end position. It may further contain:
In the step of calculating the predicted entry-side temperature, the predicted entry-side temperature may be calculated based on the temperature of each of the plurality of sections of the current material upstream from the heating start position and the deviation. good.
本発明は、トランスバース方式の誘導加熱システムであり、次の特徴を有する。
前記誘導加熱システムは、
圧延ラインの搬送方向に設けられて鋼材を加熱する複数のインダクタと、
前記複数のインダクタのそれぞれに供給される電力と、前記鋼材の幅方向における前記複数のインダクタのそれぞれの位置と、に基づいて、前記幅方向における前記鋼材の複数の区分の温度を制御する制御装置と、
を備える。
前記制御装置は、前記電力と前記位置の組み合わせを設定する設定計算処理を行う。
前記制御装置は、前記設定計算処理において、
前記複数のインダクタによる前記鋼材の加熱開始位置での前記複数の区分のそれぞれの予測温度を示す入側予測温度を計算し、
前記組み合わせの候補を設定し、
前記候補が採用された場合における前記複数の区分のそれぞれの昇温量を、機械学習モデルを用いて予測し、
前記入側予測温度と、前記昇温量とに基づいて、前記複数のインダクタによる前記鋼材の加熱終了位置での前記複数の区分のそれぞれの予測温度を示す出側予測温度を計算し、
前記出側予測温度と、前記加熱終了位置での前記複数の区分のそれぞれの目標温度を示す出側目標温度と、を変数とする評価関数が閾値未満となるときの前記候補、または、前記評価関数が最小となるときの前記候補を、前記組み合わせとして採用する。
The present invention is a transverse induction heating system and has the following features.
The induction heating system is
a plurality of inductors provided in the conveying direction of the rolling line to heat the steel material;
A control device for controlling the temperatures of the plurality of sections of the steel material in the width direction based on the power supplied to each of the plurality of inductors and the position of each of the plurality of inductors in the width direction of the steel material. and,
Prepare.
The control device performs a setting calculation process for setting the combination of the power and the position.
The control device, in the setting calculation process,
calculating an entry-side predicted temperature indicating the predicted temperature of each of the plurality of sections at the position where heating of the steel material by the plurality of inductors is started;
setting candidates for the combination;
Using a machine learning model, predict the amount of temperature rise in each of the plurality of categories when the candidate is adopted,
calculating a predicted outlet temperature indicating a predicted temperature of each of the plurality of sections at the end position of heating of the steel material by the plurality of inductors, based on the predicted inlet temperature and the amount of temperature increase;
The candidate or the evaluation when an evaluation function having variables of the predicted delivery temperature and target temperatures of the plurality of sections at the heating end position as variables is less than a threshold, or the evaluation The candidate when the function is minimized is adopted as the combination.
前記誘導加熱システムは、前記加熱開始位置よりも上流に設けられ、前記鋼材の各区分の実温度を示す入側実温度を計測する入側温度計を更に備えていてもよい。
前記制御装置は、前記設定計算処理において、前記入側実温度に基づいて前記入側予測温度を計算してもよい。The induction heating system may further include an entry-side thermometer that is provided upstream from the heating start position and measures an entry-side actual temperature that indicates the actual temperature of each section of the steel material.
The control device may calculate the predicted entry temperature based on the actual entry temperature in the setting calculation process.
前記誘導加熱システムは、前記加熱終了位置よりも下流に設けられ、前記鋼材の各区分の実温度を示す出側実温度を計測する出側温度計を更に備えていてもよい。
前記鋼材は、前記加熱開始位置の上流に位置する今回材と、前記加熱終了位置の下流に位置し、前記複数のインダクタによる前記今回材の加熱の直前にこれらのインダクタによって加熱された前回材と、を含んでもよい。
前記制御装置は、前記設定計算処理において、
前記前回材の前記出側予測温度と、前記前回材の前記出側実温度との偏差を計算し、
前記加熱開始位置よりも上流における前記今回材の複数の区分のそれぞれの温度と、前記偏差と、に基づいて、前記入側予測温度を計算してもよい。The induction heating system may further include a delivery-side thermometer that is provided downstream of the heating end position and measures an actual delivery-side temperature that indicates the actual temperature of each section of the steel material.
The steel material includes a current material located upstream of the heating start position and a previous material located downstream of the heating end position and heated by the inductors immediately before the current material is heated by the plurality of inductors. , may include
The control device, in the setting calculation process,
calculating a deviation between the predicted output-side temperature of the previous material and the actual output-side temperature of the previous material;
The entry-side predicted temperature may be calculated based on the temperature of each of the plurality of sections of the current material upstream of the heating start position and the deviation.
本発明に係る誘導加熱方法によれば、複数のインダクタのそれぞれに供給される電力と、複数のインダクタのそれぞれの位置と、の組み合わせが設定される。組み合わせの設定に際しては、鋼材の加熱開始位置での幅方向における鋼材の複数の区分のそれぞれの予測温度(すなわち、入側予測温度)が計算される。また、組み合わせの候補が設定される。更に、この候補が採用された場合における複数の区分のそれぞれの昇温量が、機械学習モデルを用いて予測される。また更に、計算された入側予測温度と、予測された昇温量とに基づいて、鋼材の加熱終了位置での複数の区分のそれぞれの予測温度(すなわち、出側予測温度)が計算される。
According to the induction heating method of the present invention, the combination of the power supplied to each of the plurality of inductors and the position of each of the plurality of inductors is set. When setting the combination, the predicted temperature (that is, the predicted entry-side temperature) of each of the plurality of sections of the steel material in the width direction at the heating start position of the steel material is calculated. In addition, combination candidates are set. Furthermore, the amount of temperature increase in each of the plurality of sections when this candidate is adopted is predicted using a machine learning model. Furthermore, based on the calculated entry-side predicted temperature and the predicted amount of temperature rise, the predicted temperature (that is, the predicted delivery-side temperature) of each of the plurality of sections at the heating end position of the steel material is calculated. .
そして、出側予測温度と、加熱終了位置での複数の区分のそれぞれの目標温度(すなわち、出側目標温度)と、を変数とする評価関数が閾値未満となるときの候補、または、当該評価関数が最小となるときの候補が、電力と位置の組み合わせとして採用される。このように、本発明に係る誘導加熱方法によれば、入側予測温度と昇温量を考慮して計算された出側予測温度と、出側目標温度とを変数とする評価関数を利用して、適切な電力と位置の組み合わせを決定することが可能となる。そのため、幅方向における温度分布が左右対称でない場合においても、インダクタの制御の実行のみによって加熱終了位置での当該温度分布を均一にすることが可能となる。 Then, a candidate when the evaluation function having variables of the output-side predicted temperature and the respective target temperatures of the plurality of sections at the heating end position (that is, the output-side target temperature) is less than the threshold, or the evaluation The candidate when the function is minimized is adopted as the combination of power and position. As described above, according to the induction heating method according to the present invention, an evaluation function having variables of the predicted outlet temperature calculated in consideration of the predicted inlet temperature and the amount of temperature increase and the target outlet temperature is used. can be used to determine the appropriate power and position combination. Therefore, even if the temperature distribution in the width direction is not symmetrical, it is possible to make the temperature distribution uniform at the heating end position only by controlling the inductor.
本発明に係る誘導加熱システムによれば、電力と位置の組み合わせを設定する設定計算処理が行われる。設定計算処理によれば、入側予測温度と昇温量を考慮して計算された出側予測温度と、出側目標温度とを変数とする評価関数を利用して、適切な電力と位置の組み合わせを決定することが可能となる。したがって、幅方向における温度分布が左右対称でない場合においても、インダクタの制御の実行のみによって加熱終了位置での当該温度分布を均一にすることが可能となる。 According to the induction heating system of the present invention, setting calculation processing for setting the combination of power and position is performed. According to the setting calculation process, an evaluation function whose variables are the output-side predicted temperature calculated in consideration of the input-side predicted temperature and the amount of temperature increase, and the output-side target temperature, is used to determine the appropriate power and position. A combination can be determined. Therefore, even if the temperature distribution in the width direction is not bilaterally symmetrical, it is possible to make the temperature distribution uniform at the heating end position only by executing the control of the inductor.
第1実施形態
まず、図1~10を参照して本発明の第1実施形態について詳細に説明する。First Embodiment First, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 10. FIG.
1.システム構成
1-1.熱間圧延設備の構成
図1は、第1実施形態に係る誘導加熱システム(以下、「IHシステム」とも称す。)が適用される熱間圧延設備の構成の一例を示す概略図である。なお、第1実施形態に係る誘導加熱方法は、第1実施形態に係るIHシステムにより実現される。1. System configuration 1-1. Configuration of Hot Rolling Equipment FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a hot rolling equipment to which an induction heating system (hereinafter also referred to as an "IH system") according to the first embodiment is applied. The induction heating method according to the first embodiment is implemented by the IH system according to the first embodiment.
熱間圧延設備は、圧延材としての鋼材SSを、所望の厚さおよび幅を有する最終製品へと加工するための設備である。図1に示されるように、熱間圧延設備は、IH装置1と、圧延ライン2と、計算機4と、温度計3と、を備えている。IH装置1と、計算機4と、温度計3とは、第1実施形態に係るIHシステムを構成する。これらの構成については項目1-2.で説明される。以下では、圧延ライン2の構成について説明される。
Hot rolling equipment is equipment for processing steel material SS as a rolled material into a final product having a desired thickness and width. As shown in FIG. 1 , the hot rolling equipment includes an
圧延ライン2は、加熱炉21と、粗圧延機22と、仕上圧延機23と、冷却テーブル24と、巻取機25と、を備える。加熱炉21は、圧延ライン2の上流に設けられる。加熱炉21は、鋼材SSを所定温度(例えば、約1200℃)まで加熱する。加熱炉21からは、直方体状の鋼材SSが抽出される。加熱炉21から抽出された鋼材SSは、例えば、200~250mmの厚さ、800~2000mmの幅および5~12mの長さを有している。
The rolling
粗圧延機22は、加熱炉21の下流に設けられる。粗圧延機22は、1~3基の圧延スタンドを備えている。粗圧延機22では、圧延ライン2の上流から下流に向かう順方向の圧延と、当該下流から当該上流に向かう逆方向の圧延と、が交互に複数回行われる。つまり、鋼材SSは、粗圧延機22を複数回往復する。これにより、鋼材SSの厚さは所定の厚さまで減少する。粗圧延機22には、鋼材SSの幅を調整するエッジャと呼ばれる装置が付属されていてもよい。
The
仕上圧延機23は、IH装置1の下流に設けられる。仕上圧延機23は、複数の圧延スタンド(例えば7基)を備えている。仕上圧延機23は、圧延ロール、支持ロール等の装置を圧延スタンドごとに有している。仕上圧延機23では、圧延ライン2の上流から下流へと向かう一方向の圧延が行われる。これにより、鋼材SSの厚さは製品厚まで減少する。仕上圧延の最中、鋼材SSの温度は、圧延ロールとの接触や冷却水の噴射により低下する。仕上圧延機23の出側における鋼材SSの温度は、普通鋼の場合、例えば、約900℃である。
The finishing
冷却テーブル24は、仕上圧延機23の下流に設けられる。冷却テーブル24は、冷却バンクと呼ばれる水冷却装置(図示しない)を備えている。冷却テーブル24は、この冷却バンクから冷却水を噴射して鋼材SSの温度を下げる。
A cooling table 24 is provided downstream of the finishing
巻取機25は、冷却テーブル24の下流に設けられる。巻取機25は、鋼材SSをコイル状に巻き取る。巻取機25で巻き取られる前の鋼材SSの温度は、普通鋼の場合は600℃前後である。特殊鋼の場合などでは、この温度が200℃程度となることもある。
A
1-2.IHシステムの構成
1-2-1.IH装置
IH装置1は、トランスバース方式のIH装置である。図2は、IH装置1の構成の一例を示す概略図である。図2に示されるIH装置1は、構造部11tおよび11bと、台車12tおよび12bと、インダクタ13tおよび13bと、電源14と、位置コントローラ15と、を備えている。1-2. Configuration of IH system 1-2-1. IH Device The
構造部11tは、インダクタ13tを収容する。構造部11tは、機械的な制約の範囲内において幅方向WSSに移動する。構造部11tが移動すると、幅方向WSSにおけるインダクタ13tの位置が変わる。構造部11tの移動は、幅方向WSSにおける台車12tの位置を、位置コントローラ15が変更することにより行われる。The
構造部11bの構成は、構造部11tのそれと同じである。台車12bの構成は、台車12tのそれと同じである。インダクタ13bの構成は、インダクタ13tのそれと同じである。構造部11bの構成は、構造部11tのそれと同じである。台車12bの構成は、台車12tのそれと同じである。構造部11bの移動は、幅方向WSSにおける台車12bの位置を、位置コントローラ15が変更することにより行われる。なお、位置コントローラ15による台車12tおよび12bの制御は、独立して行われる。The configuration of the
図3は、インダクタ13tおよび13bの構成の一例を示す概略図である。図3に示されるように、インダクタ13tは、鉄心16tと、加熱コイル17tと、を備えている。インダクタ13bは、鉄心16bと、加熱コイル17bと、を備えている。加熱コイル17tおよび17bには、図2に示した電源14から交流電流が供給される。そうすると、鋼材SSの厚さ方向THSSに鎖交磁束が発生する。鎖交磁束は、鋼材SSに渦電流を誘起させる。この渦電流によりジュール熱が発生し、鋼材SSが加熱される。FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the configuration of
ここで、幅方向WSSにおける鋼材SSの中心線LSSを考える。第1実施形態では、この中心線LSSの位置を各種制御で使用する基準位置とする。以下の説明では、中心線LSSから鉄心16tの軸線L16tまでの距離xt、および、中心線LSSから鉄心16bの軸線L16bまでの距離xbを「シフト」とも称す。位置コントローラ15による台車12tおよび12bの制御が行われると、距離xtおよびxbが変わる。距離xtおよびxbは、一致していなくてもよい。また、鋼材SSから鉄心16tまでの厚さ方向THSSにおける距離yt、および、鋼材SSから鉄心16bまでの厚さ方向THSSにおける距離ybは、一致していなくてもよい。Here, consider the center line L SS of the steel material SS in the width direction W SS . In the first embodiment, the position of the center line LSS is used as a reference position used in various controls. In the following description, the distance xt from the centerline LSS to the axis L16t of the core 16t and the distance xb from the centerline LSS to the axis L16b of the core 16b are also referred to as "shift." When the
IH装置1は、合計NIH基設けられている。図4は、IH装置1の配置の一例を示す概略図である。図4では、インダクタ13tの配置の例を説明する。インダクタ13bの配置の例については、インダクタ13tのそれと基本的に同じである。そのため、インダクタ13bの配置の例の説明については省略される。The
図4に示されるように、インダクタ13tは、鋼材SSの搬送方向DESSに沿って並べられている。搬送方向DESSは、幅方向WSSと直交する方向である。インダクタ13t_#1は、搬送方向DESSにおける最上流に位置する「先頭インダクタ」に該当する。インダクタ13t_#1の下流には、インダクタ13t_#2が位置している。インダクタ13t_#NIHは、搬送方向DESSにおける最下流に位置する「最終インダクタ」に該当する。As shown in FIG. 4, the
圧延ライン2に設けられるオペレータ用の個室(すなわち、パルピット)側は、オペレータサイドOSと称される。この個室の反対側は、ドライブサイドDSと称される。図4に示される例では、インダクタ13t_#1がドライブサイドDSに位置している。インダクタ13t_#NIHは、オペレータサイドOSに位置している。A private room (that is, a pulpit) side for operators provided in the
1-2-2.温度計
温度計3は、先頭インダクタの上流に設けられる。温度計3は、鋼材SSのノードND_#iにおける表面の実温度を、「入側実温度Teimeas」として計測する(ただし、iは1≦i≦NNDを満たす)。図5は、ノードNDの一例を示す概略図である。図5に示される例では、NND個のノードND_#iが幅方向WSSに沿って設定されている。そのため、入側実温度Teimeasのデータは、幅方向WSSにおける鋼材SSの温度分布ΔTeimeasの情報を構成する。温度計3は、計算機4に温度分布ΔTeimeasの情報を送る。1-2-2. Thermometer A thermometer 3 is provided upstream of the leading inductor. The thermometer 3 measures the actual temperature of the surface of the steel material SS at the node ND_#i as the "entrance-side actual temperature Teimeas " (where i satisfies 1≤i≤NND ). FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the node ND. In the example shown in FIG. 5, NND nodes ND_ #i are set along the width direction WSS. Therefore, the data of the entry-side actual temperature Tei meas constitutes the information of the temperature distribution ΔTei meas of the steel material SS in the width direction WSS. The thermometer 3 sends information on the temperature distribution ΔTei meas to the computer 4 .
1-2-3.計算機
計算機4は、典型的には、プロセッサ、メモリおよび入出力インタフェースを備えるコンピュータである。計算機4は、加熱炉21から抽出された鋼材SSが巻取機25によって巻き取られるまでの一連の圧延プロセスに関する計算処理を行う。図6は、計算機4の機能の構成の一例を説明するブロック図である。図6に示されるように、計算機4は、温度計算部41と、誘導加熱制御部(以下、「IH制御部」とも称す。)42と、データベース43と、を備えている。これらの機能の一部または全ては、計算機4のプロセッサがメモリに記憶されている各種のプログラムを実行することにより実現される。1-2-3. Computer Computer 4 is typically a computer comprising a processor, memory and input/output interfaces. The computer 4 performs calculation processing regarding a series of rolling processes until the steel material SS extracted from the heating furnace 21 is wound by the
温度計算部41は、圧延プロセスの各工程における鋼材SSの温度分布ΔTを計算する。温度分布ΔTの計算には、圧延命令情報MILおよび実温度情報TEMが利用される。圧延命令情報MILには、最終製品の鋼種Gp、幅Wpおよび厚さTHpのデータが含まれる。圧延命令情報MILには、また、各工程における鋼材SSの目標幅Wtgtおよび目標厚THtgtのデータが含まれる。圧延命令情報MILには、更に、仕上圧延機23の出側における鋼材SSの目標温度FDTのデータと、巻取機25による巻取り前の鋼材SSの目標温度CTのデータと、が含まれる。実温度情報TEMには、温度分布ΔTeimeasの情報が含まれる。The
温度計算部41は、例えば、目標温度FDTおよびCTのデータに基づいて、最終インダクタの下流におけるノードND_#i(1≦i≦NND)の目標温度を、「出側目標温度Tditgt」として計算する。出側目標温度Tditgtのデータは、幅方向WSSにおける鋼材SSの温度分布ΔTditgtの情報を構成する。温度計算部41は、オペレータから入力されたデータに基づいて、出側目標温度Tditgtを計算してもよい。温度計算部41は、目標温度FDTおよびCTのデータと、オペレータから入力されたデータと、に基づいて、出側目標温度Tditgtを計算してもよい。温度計算部41は、温度分布ΔTditgtの情報をIH制御部42に送る。For example, based on the data of the target temperatures FDT and CT, the
温度計算部41は、また、温度分布ΔTeimeasの情報に基づいて、IH装置1による鋼材SSの加熱開始位置での鋼材SSの予測温度を、「入側予測温度Teicalf」として計算する。加熱開始位置としては、先頭インダクタの位置が例示される。入側予測温度Teicalfのデータは、幅方向WSSにおける鋼材SSの温度分布ΔTeicalfの情報を構成する。温度計算部41は、温度分布ΔTeicalfの情報をIH制御部42に送る。The
IH制御部42は、インダクタ13tおよび13bに供給される各電力と、インダクタ13tおよび13bの各シフトと、を設定することによりIH装置1を制御する。IH装置1を制御するための構成として、IH制御部42は、データ取得部44と、設定計算部45と、を備えている。
The
データ取得部44は、温度計算部41からの情報を取得する。温度計算部41からの情報には、温度分布ΔTditgtの情報と、温度分布ΔTeicalfの情報と、が含まれる。データ取得部44は、また、データベース43からの情報を取得する。データベース43からの情報には、圧延プロセスにおける各種制御のためのモデルパラメータおよびデータテーブルが含まれる。データ取得部44が取得したデータは、設定計算情報SETを構成する。データ取得部44は、設定計算情報SETを設定計算部45に送る。The
設定計算部45は、設定計算情報SETに基づいて、最適な電力指令値CMpと、最適なシフト指令値CMxと、を計算する「設定計算処理」を行う。設定計算処理の詳細については項目2-2.で説明される。設定計算部45は、電力指令値CMpを電源14に送る。設定計算部45は、シフト指令値CMxを位置コントローラ15に送る。
The setting
2.第1実施形態の特徴
2-1.問題点
図7は、IH装置1から鋼材SSに投入される熱量(すなわち、鋼材SSの昇温量)の幅方向WSSにおける分布の一例を示した図である。分布(I)は、距離xtおよびxbが0mmのとき(すなわち、シフトが0mmのとき)の分布の例である。構造部11tおよび11bの位置をドライブサイドDSに移動させると、熱量の分布は、分布(I)から分布(II)へと変化する。これらの位置をオペレータサイドOSに移動させると、熱量の分布は分布(I)から分布(III)へと変化する。このように、シフトを変えると熱量の分布の傾向が変化する。なお、熱量の分布自体は、インダクタの設計等に応じても変化する。2. Features of the first embodiment 2-1. Problem FIG. 7 is a diagram showing an example of the distribution in the width direction WSS of the amount of heat applied from the
IH装置1による加熱後の幅方向WSSにおける温度分布を均一にする手法として、事前の検討に基づいたデータテーブル等の用意が挙げられる。この手法では、最終製品の幅Wpおよび厚さTHpのデータを考慮して、NIH基のIH装置1のそれぞれのシフトが事前に設定される。しかしながら、この手法では、加熱開始位置での幅方向WSSにおける温度分布の変化を考慮することができない。そのため、この温度分布が事前検討のときのそれと異なると、IH装置1による加熱後の幅方向WSSにおける温度分布を均一にすることが難しいという問題がある。As a method for uniforming the temperature distribution in the width direction WSS after heating by the
そこで、第1実施形態では、設定計算部45が設定計算処理を行う。以下、設定計算処理の詳細について説明する。
Therefore, in the first embodiment, the setting
2-2.設定計算処理の詳細
2-2-1.処理の流れ
図8は、第1実施形態に係る設定計算処理の流れを説明するフローチャートである。図8に示されるルーチンは、計算機4のプロセッサによって、所定の周期ごとに繰り返し実行される。2-2. Details of setting calculation processing 2-2-1. Flow of Processing FIG. 8 is a flowchart for explaining the flow of setting calculation processing according to the first embodiment. The routine shown in FIG. 8 is repeatedly executed at predetermined intervals by the processor of computer 4 .
図8に示されるルーチンでは、まず、設定計算情報SETが取得される(ステップS11)。設定計算情報SETは、上述した温度計算部41およびデータベース43からの情報である。
In the routine shown in FIG. 8, first, setting calculation information SET is obtained (step S11). The setting calculation information SET is information from the
ステップS11に続いて、入側予測温度Teicalfが計算される(ステップS12)。入側予測温度Teicalfは、例えば、入側実温度Teimeasのデータと、温度計3の設置位置から加熱開始位置までの放熱量と、に基づいて計算される。この放熱量は、例えば、設置位置から加熱開始位置までの到達時間、鋼材の厚さ、幅、鋼種Gp等のモデルパラメータに基づいて計算される。Following step S11, the predicted entry temperature Tei calf is calculated (step S12). The entry-side predicted temperature Tei calf is calculated, for example, based on the data of the entry-side actual temperature Tei meas and the heat release amount from the installation position of the thermometer 3 to the heating start position. This heat release amount is calculated based on model parameters such as the arrival time from the installation position to the heating start position, the thickness and width of the steel material, and the steel grade Gp.
ステップS12に続いて、初期値INxjおよびINpjが設定される(ステップS13)。初期値INxjは、搬送方向DESSにおいてj番目に位置するインダクタ13tおよび13bのシフトの初期値である(ただし、jは1≦j≦NIHを満たす)。初期値INpjは、j番目に位置するインダクタ13tおよび13bに供給される電力の初期値である(ただし、jは1≦j≦NIHを満たす)。Following step S12, initial values INxj and INpj are set (step S13). The initial value INxj is the initial value of the shift of the
図9は、初期値INxjおよびINpjの組み合わせが示されたデータテーブルの一例である。図9に示される例では、NTH個に分割された厚さ区分と、NW個に分割された幅区分と、に基づいて、初期値INxjおよびINpjの組み合わせ(xmn_k,pmn_k)が設定されている(ただし、mは1≦m≦NWを満たし、nは1≦n≦NTHを満たし、kは1≦k≦NIHを満たす)。厚さ区分および幅区分は、幅Wpおよび厚さTHpのデータに基づいて設定される。FIG. 9 is an example of a data table showing combinations of initial values INxj and INpj. In the example shown in FIG. 9, the combination (x mn_k , p mn_k ) of the initial values INxj and INpj is based on the N TH divided thickness sections and the N W divided width sections. (However, m satisfies 1≤m≤NW , n satisfies 1≤n≤NTH , and k satisfies 1≤k≤NIH ). The thickness section and width section are set based on the data of width Wp and thickness THp.
テーブルにより参照される組み合わせ(xmn_k,pmn_k)は、あくまでも設定計算処理における初期値として使用される。そのため、個数NTHおよびNWは少なくてもよい。また、図9に示した区分に、鋼種Gp、目標温度FDTおよび目標温度CTのデータによる区分が追加されてもよい。The combination (x mn — k , p mn — k ) referenced by the table is only used as an initial value in the setting calculation process. Therefore, the numbers NTH and NW may be small. Moreover, a division based on the data of the steel type Gp, the target temperature FDT, and the target temperature CT may be added to the divisions shown in FIG.
ステップS13に続いて、j番目(1≦j≦NIH)のIH装置1によるノードND_#i(1≦i≦NND)の昇温量QTijが計算される(ステップS14)。昇温量QTijの計算は、昇温量モデルを用いて計算される。昇温量モデルの例と昇温量QTijの計算の例については、項目2-2-2.で説明される。昇温量QTijのデータは、IH装置1により鋼材SSが加熱された場合における、鋼材SSの表面における温度の変化量を示す分布ΔTijの情報を構成する。After step S13, a temperature increase amount QTij of the node ND_#i (1≤i≤N ND ) by the j-th (1≤j≤N IH )
ステップS14に続いて、IH装置1による鋼材SSの加熱終了位置における鋼材SSの予測温度が、「出側予測温度Tdical」として計算される(ステップS15)。加熱終了位置としては、最終インダクタの位置が例示される。出側予測温度Tdicalは、具体的に、入側予測温度Teicalfのデータと、昇温量QTijのデータをIH装置1の台数分足し合わせた温度変化量と、の和を示す下記式(1)に基づいて計算される。
ステップS15に続いて、ステップS15で計算した出側予測温度Tdicalについて収束条件が満たされるか否かが判定される(ステップS16)。収束条件が満たされるか否かの判定は、下記式(2)にて定義される評価関数fobjを用いて行われる。
評価関数fobjが閾値以上の場合、候補値CAxjおよびCApjの組み合わせ(xmn_k,pmn_k)が設定され(ステップS17)、ステップS14~S16の処理が行われる。候補値CAxjは、j番目に位置するインダクタのシフトの候補値である。候補値CApjは、j番目に位置するインダクタに供給される電力の候補である。ステップS14~S17の処理は、評価関数fobjが閾値以上であると判定される場合、繰り返して実行される。ステップS14~S17の処理が繰り返し行われる場合、組み合わせ(xmn_k,pmn_k)は、今回のルーチンにおいて設定されたそれと重複しないように設定される。ステップS14~S17の処理が繰り返し行われることで、より適切な組み合わせ(xmn_k,pmn_k)が探索される。If the evaluation function f obj is equal to or greater than the threshold, a combination (x mn_k , p mn_k ) of the candidate values CAxj and CApj is set (step S17), and steps S14 to S16 are performed. The candidate value CAxj is a candidate value for shifting the j-th inductor. The candidate value CApj is a candidate for power supplied to the j-th inductor. The processes of steps S14 to S17 are repeatedly executed when it is determined that the evaluation function f obj is equal to or greater than the threshold. When the processing of steps S14 to S17 is repeated, the combination (x mn_k , p mn_k ) is set so as not to overlap with that set in this routine. A more appropriate combination (x mn — k , p mn — k ) is searched for by repeating the processing of steps S14 to S17.
収束条件は、ステップS14~S17の処理の繰り返しの回数が上限に到達したことを含んでいる。評価関数fobjが閾値未満である場合、または、ステップS14~S17の処理の繰り返しの回数が上限に到達した場合、収束条件が満たされると判定される。The convergence condition includes that the number of repetitions of steps S14 to S17 has reached an upper limit. If the evaluation function f obj is less than the threshold value, or if the number of repetitions of steps S14 to S17 reaches the upper limit, it is determined that the convergence condition is satisfied.
収束条件が満たされると判定された場合、最適値OPxおよびOPpが決定される(ステップS18)。最適値OPxは、位置コントローラ15に入力されるシフト指令値CMxである。最適値OPpは、電源14に入力される電力指令値CMpである。最適値OPxおよびOPpの決定は、ステップS16での判定内容を加味して行われる。具体的に、評価関数fobjが閾値未満であると判定されている場合、当該評価関数fobjの計算に用いられた組み合わせ(xmn_k,pmn_k)が、最適値OPxおよびOPpとして採用される。繰り返しの回数が上限に到達したと判定されている場合、評価関数fobjが最小となるときの計算に用いられた組み合わせ(xmn_k,pmn_k)が、最適値OPxおよびOPpとして採用される。If it is determined that the convergence condition is satisfied, optimum values OPx and OPp are determined (step S18). The optimum value OPx is the shift command value CMx input to the
2-2-2.昇温量モデルを用いた昇温量QTijの計算
図10は、昇温量モデルの一例を示す概略図である。第1実施形態では、昇温量モデルに機械学習モデルを用いる。図10に示される例では、入力層IPT、中間層MIDおよび出力層OPTで構成されるニューラルネットワークにより機械学習モデルが構築されている。入力層IPTには鋼材SSの加熱因子が入力される。加熱因子としては、鋼種Gp、幅Wp、厚さTHpと、出側目標温度Tditgtと、入側実温度Teimeasと、が例示される。出力層OPTからは、j番目(1≦j≦NIH)のIH装置1によるノードND_#i(1≦i≦NND)における昇温量QTijが出力される。2-2-2. Calculation of Temperature Rise QTij Using Temperature Rise Model FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of a temperature rise model. In the first embodiment, a machine learning model is used as the temperature increase model. In the example shown in FIG. 10, a machine learning model is constructed by a neural network composed of an input layer IPT, an intermediate layer MID and an output layer OPT. A heating factor for the steel material SS is input to the input layer IPT. Examples of heating factors include steel type Gp, width Wp, thickness THp, delivery side target temperature Tdi_tgt , and entry side actual temperature Tei meas . The output layer OPT outputs a temperature rise amount QTij at the node ND_#i (1≤i≤N ND ) by the j-th (1≤j≤N IH )
機械学習モデルの構築に際しては、例えば、有限要素法等による3次元の磁界および熱量の数値解析により、予め各種の加熱因子に対するケーススタディが実施される。ケーススタディによれば、各ケースにおいて加熱終了位置におけるノードND_#iにおける表面の温度が求められる。この温度を教師データとして使用することで、機械学習モデルが構築される。 When constructing a machine learning model, for example, a case study for various heating factors is carried out in advance by numerical analysis of three-dimensional magnetic fields and heat quantities using the finite element method or the like. According to the case studies, the temperature of the surface at the node ND_#i at the heating end position is obtained in each case. A machine learning model is constructed by using this temperature as teacher data.
3.第1実施形態による効果
第1実施形態に係るIHシステムによれば、設定計算処理が行われて最適値OPxおよびOPpが決定される。設定計算処理では、評価関数fobjを用いた繰り返し計算が行われる。評価関数fobjの変数には、出側予測温度Tdicalが用いられる(式(2)参照)。出側予測温度Tdicalの変数には、昇温量モデルを用いて計算された昇温量QTijが用いられる(式(1)参照)。そして、昇温量QTijの計算には、候補値CAxjおよびCApjの組み合わせが考慮されている。そのため、最適値OPxおよびOPpに基づいて行われるIH装置1の制御によれば、加熱終了位置での幅方向WSSにおける鋼材SSの温度分布ΔTを均一化することが可能になる。3. Effect of First Embodiment According to the IH system according to the first embodiment, setting calculation processing is performed to determine the optimum values OPx and OPp. In the setting calculation process, repetitive calculation using the evaluation function f obj is performed. The output-side predicted temperature Td cal is used as a variable of the evaluation function f obj (see formula (2)). A temperature increase amount QTij calculated using a temperature increase amount model is used as a variable for the delivery side predicted temperature Tdi cal (see formula (1)). A combination of the candidate values CAxj and CApj is taken into account in the calculation of the temperature increase amount QTij. Therefore, by controlling the
また、出側予測温度Tdicalの変数には、入側予測温度Teicalfが用いられる(式(1)参照)。そして、入側予測温度Teicalfの計算には、入側実温度Teimeasのデータが用いられている。つまり、入側予測温度Teicalfの計算には、入側実温度Teimeasが考慮されている。そのため、出側予測温度Tdicalの予測の精度を高めて、最適値OPxおよびOPpの信頼性を高めることが可能となる。従って、最適値OPxおよびOPpに基づいて行われるIH装置1の制御の信頼性を高めることが可能となる。Also, the predicted entry temperature Tei calf is used as the variable of the predicted delivery temperature Tdi cal (see equation (1)). The data of the actual entry temperature Tei meas is used for the calculation of the predicted entry temperature Tei calf . That is, the entry-side actual temperature Tei meas is taken into account in the calculation of the entry-side predicted temperature Tei calf . Therefore, it is possible to improve the accuracy of prediction of the output-side predicted temperature Tdical and improve the reliability of the optimum values OPx and OPp. Therefore, it is possible to improve the reliability of the control of the
第2実施形態
次に、図11~14を参照して本発明の第2実施形態について詳細に説明する。なお、第1実施形態の説明と重複する説明については適宜省略される。Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 11-14. It should be noted that explanations overlapping with the explanation of the first embodiment will be omitted as appropriate.
1.システム構成
1-1.IHシステムの構成
図11は、第2実施形態に係るIHシステムが適用される熱間圧延設備の構成を示す概略図である。なお、第2実施形態に係る誘導加熱方法は、以下に説明するIHシステムにより実現される。1. System configuration 1-1. Configuration of IH System FIG. 11 is a schematic diagram showing the configuration of a hot rolling facility to which the IH system according to the second embodiment is applied. In addition, the induction heating method according to the second embodiment is realized by an IH system described below.
図11に示されるように、熱間圧延設備は、IH装置1と、圧延ライン2と、計算機4と、温度計5と、を備えている。IH装置1と、計算機4と、温度計5とは、第2実施形態に係るIHシステムを構成する。
As shown in FIG. 11, the hot rolling equipment includes an
温度計5は、最終インダクタの下流に設けられる。温度計5は、鋼材SSのノードND_#iにおける表面の実温度を、「出側実温度Tdimeas」として計測する(1≦i≦NND)。ノードND_#iの概念については図5で説明したとおりである。出側実温度Tdimeasのデータは、幅方向WSSにおける鋼材SSの温度分布ΔTdimeasの情報を構成する。温度計5は、計算機4に温度分布ΔTdimeasの情報を送る。A thermometer 5 is provided downstream of the final inductor. The thermometer 5 measures the actual temperature of the surface of the steel material SS at the node ND_#i as the "delivery side actual temperature Tdi meas " (1≦i≦N ND ). The concept of node ND_#i is as explained in FIG. The data of the delivery side actual temperature Tdi meas constitutes the information of the temperature distribution ΔTdi meas of the steel material SS in the width direction WSS. The thermometer 5 sends information on the temperature distribution ΔT di meas to the computer 4 .
1-1-1.計算機
図12は、計算機4の機能の構成の一例を説明するブロック図である。図12に示されるように、計算機4は、温度計算部41と、IH制御部42と、データベース43と、温度分布予測部46と、を備えている。これらの機能の一部または全ては、計算機4のプロセッサがメモリに記憶されている各種のプログラムを実行することにより実現される。1-1-1. Computer FIG. 12 is a block diagram illustrating an example of the functional configuration of the computer 4 . As shown in FIG. 12, the calculator 4 includes a
温度計算部41の機能は、第1実施形態でのそれと基本的に同じである。ただし、第2実施形態において、温度計算部41は、加熱開始位置での鋼材SSの予測温度を、「入側予測温度Teicals」として計算する。入側予測温度Teicalsの計算には、温度分布ΔTeimeasの情報とは別の情報が用いられる。なお、温度分布ΔTeimeasの情報とは、第1実施形態において入側予測温度Teicalfの計算に用いられた情報である。The function of the
この別の情報としては、粗圧延機22の出側におけるノードND_#iにおける表面の実温度のデータ等、先頭インダクタの上流において計測または予測されたノードND_#iにおける表面の温度のデータから構成される情報が例示される。入側予測温度Teicalsのデータは、幅方向WSSにおける鋼材SSの温度分布ΔTeicalsの情報を構成する。温度計算部41は、温度分布ΔTeicalsの情報を温度分布予測部46に送る。This additional information consists of measured or predicted surface temperature data at node ND_#i upstream of the lead inductor, such as data for the actual surface temperature at node ND_#i on the delivery side of the
IH制御部42の機能も、第1実施形態でのそれと基本的に同じである。つまり、IH制御部42(設定計算部45)は、設定計算情報SETに基づいて設定計算処理を行う。ただし、第2実施形態において、IH制御部42(設定計算部45)は、最適値OPxおよびOPpが採用されたときの評価関数objの変数として使用した温度分布ΔTdicalの情報を、温度分布予測部46に送る。The function of the
温度分布予測部46は、加熱開始位置での幅方向WSSにおける鋼材SSの温度分布ΔTを、「温度分布ΔTeirecal」として計算する。温度分布ΔTeirecalは、加熱開始位置での幅方向WSSにおける鋼材SSの再予測温度(以下、「入側再予測温度Teirecal」とも称す。)のデータから構成される。入側再予測温度Teirecalは、具体的に、入側予測温度Teicalsのデータと、偏差Terrorとの和を示す計算式(下記式(3))に基づいて計算される。The temperature
偏差Terrorは、IH装置1による鋼材SSの加熱の直前において、当該IH装置1により加熱された別の鋼材SSの出側予測温度Tdicalのデータと、当該別の鋼材SSの出側実温度Tdimeasのデータと、に基づいて計算される。説明の便宜上、加熱開始位置の上流に位置し、IH装置1によってこれから加熱される鋼材SSを「今回材SSB」と称す。加熱終了位置の下流に位置し、今回材SSBの直前にIH装置1によって加熱された鋼材SSを「前回材SSA」と称す。
2.第2実施形態の特徴
2-1.問題点
図13は、前回材SSAの温度分布ΔTdicalおよびΔTdimeasと、今回材SSBの温度分布TeicalsおよびΔTeirecalと、の関係の一例を示す概略図である。第1実施形態に係るIHシステムでは、温度分布ΔTeimeasの情報が温度計3から得られる。これに対し、第2実施形態に係るIHシステムには温度計3が設けられていない。そのため、これらのシステムを比較した場合、第2実施形態では温度分布ΔTeicalsの予測の精度が低くなることが想定される。2. Features of the second embodiment 2-1. Problem FIG. 13 is a schematic diagram showing an example of the relationship between the temperature distributions ΔTdi cal and ΔTdi meas of the previous material SSA and the temperature distributions Tei cals and ΔTei recal of the current material SSB. In the IH system according to the first embodiment, information on the temperature distribution ΔTei meas is obtained from the thermometer 3 . In contrast, the IH system according to the second embodiment is not provided with the thermometer 3 . Therefore, when these systems are compared, it is assumed that the accuracy of prediction of the temperature distribution ΔTei cals is low in the second embodiment.
そこで、第2実施形態では、最終インダクタの下流における前回材SSAの温度分布の予測情報(すなわち、前回材SSAの温度分布ΔTdicalの情報)と、結果情報(すなわち、前回材SSAの温度分布ΔTdimeasの情報)との誤差を用いて、温度分布ΔTeicalsの予測が「再度」行われる。これにより、温度分布ΔTeicalsの予測精度の低下が補償される。Therefore, in the second embodiment, prediction information of the temperature distribution of the previous material SSA downstream of the final inductor (that is, information of the temperature distribution ΔTdi cal of the previous material SSA) and result information (that is, temperature distribution ΔTdi of the previous material SSA The temperature distribution ΔTei cals is predicted “again” using the error from the information of meas ). This compensates for the decrease in prediction accuracy of the temperature distribution ΔTei cals .
2-2.設定計算処理の詳細
図14は、第2実施形態に係る設定計算処理の流れを説明するフローチャートである。図14に示されるルーチンは、IH装置1による前回材SSAの加熱の終了後、今回材SSBの加熱の開始前までに実行される。なお、図14に示されるステップS11、S13~S18の処理については、図8で説明したとおりである。そのため、以下では、これらのステップ以外のステップの処理の内容が説明される。2-2. Details of Setting Calculation Processing FIG. 14 is a flowchart for explaining the flow of setting calculation processing according to the second embodiment. The routine shown in FIG. 14 is executed after the heating of the previous material SSA by the
ステップS11に続いて、入側予測温度Teicalsが計算される(ステップS21)。入側予測温度Teicalsは、例えば、上述した「別の情報」を構成するデータに基づいて計算される。「別の情報」を構成するデータが、粗圧延機22の出側におけるノードND_#iにおける表面の実温度のデータの場合を考える。この場合は、粗圧延機22の出側に設置された温度計の位置から加熱開始位置までの放熱量と、当該温度計から送られた実温度のデータと、に基づいて入側予測温度Teicalsが計算される。Following step S11, the predicted entry temperature Tei cals is calculated (step S21). The predicted entry temperature Tei cals is calculated, for example, based on the data constituting the "other information" described above. Consider the case where the data constituting the “other information” is the data of the actual temperature of the surface at the node ND_#i on the delivery side of the
ステップS21に続いて、偏差Terrorが計算される(ステップS22)。偏差Terrorの計算は、前回材SSAの出側予測温度Tdicalのデータと、当該前回材SSAの出側実温度Tdimeasのデータとを式(4)に入力することにより行われる。Following step S21, the deviation T error is calculated (step S22). The deviation T error is calculated by inputting the data of the predicted delivery temperature Tdi cal of the previous material SSA and the data of the actual delivery temperature Tdi meas of the previous material SSA into the equation (4).
ステップS22に続いて、入側再予測温度Teirecalが計算される(ステップS23)。入側再予測温度Teirecalの計算は、ステップS22で計算された偏差Terrorと、今回材SSBの入側予測温度Teicalsのデータとを式(3)に入力することにより行われる。After step S22, the entry-side re-predicted temperature Tei recal is calculated (step S23). The entry-side re-predicted temperature Tei recal is calculated by inputting the deviation T error calculated in step S22 and the entry-side predicted temperature Tei cals of the current material SSB into equation (3).
3.第2実施形態による効果
第2実施形態に係るIHシステムによれば、先頭インダクタの上流に温度計が(すなわち、図1に示した温度計3)設けられていない場合であっても、入側実温度Teimeasのデータとは別のデータを用いて行われる入側再予測温度Teirecalの計算により、入側予測温度Teicalsの予測精度の低下が補償される。従って、第2実施形態に係るIHシステムによれば、第1実施形態に係るそれと同じ効果を得ることが可能となる。3. Effects of the Second Embodiment According to the IH system according to the second embodiment, even if a thermometer (that is, the thermometer 3 shown in FIG. 1) is not provided upstream of the leading inductor, Calculation of the entry-side re-predicted temperature Tei recal performed using data different from the data of the actual temperature Tei meas compensates for the decrease in prediction accuracy of the entry-side predicted temperature Tei cals . Therefore, according to the IH system according to the second embodiment, it is possible to obtain the same effect as that according to the first embodiment.
1 誘導加熱装置
13t,13b インダクタ
14 電源
15 位置コントローラ
2 圧延ライン
3,5 温度計
4 計算機
41 温度計算部
42 誘導加熱制御部
43 データベース
44 データ取得部
45 設定計算部
46 温度分布予測部
DESS 搬送方向
SS 鋼材
SSA 前回材
SSB 今回材
Tdimeas 出側実温度
Tdical 出側予測温度
Tditgt 出側目標温度
Teimeas 入側実温度
Teicalf,Teicals 入側予測温度
Teirecal 入側再予測温度
ΔT,ΔTdimeas,ΔTeimeas,ΔTdical,ΔTditgt,ΔTeicalf,ΔTeicals,ΔTeirecal 温度分布
THSS 厚さ方向
WSS 幅方向1
Claims (6)
圧延ラインの搬送方向に設けられて鋼材を加熱する複数のインダクタのそれぞれに供給される電力と、前記鋼材の幅方向における前記複数のインダクタのそれぞれの位置と、の組み合わせを設定するステップを含み、
前記組み合わせを設定するステップが、
前記複数のインダクタによる前記鋼材の加熱開始位置での前記幅方向における前記鋼材の複数の区分のそれぞれの予測温度を示す入側予測温度を計算するステップと、
前記組み合わせの候補を設定するステップと、
前記候補が採用された場合における前記複数の区分のそれぞれの昇温量を、機械学習モデルを用いて予測するステップと、
前記入側予測温度と、前記昇温量とに基づいて、前記複数のインダクタによる前記鋼材の加熱終了位置での前記複数の区分のそれぞれの予測温度を示す出側予測温度を計算するステップと、
前記出側予測温度と、前記加熱終了位置での前記複数の区分のそれぞれの目標温度を示す出側目標温度と、を変数とする評価関数が閾値未満となるときの前記候補、または、前記評価関数が最小となるときの前記候補を、前記組み合わせとして採用するステップと、
を含むことを特徴とする誘導加熱方法。 A transverse induction heating method,
setting a combination of electric power supplied to each of a plurality of inductors provided in the conveying direction of the rolling line and heating the steel material and positions of each of the plurality of inductors in the width direction of the steel material;
The step of setting the combination comprises:
calculating an entry-side predicted temperature indicating a predicted temperature of each of the plurality of sections of the steel material in the width direction at the position where the steel material starts to be heated by the plurality of inductors;
setting candidates for the combination;
Predicting, using a machine learning model, the amount of temperature rise in each of the plurality of categories when the candidate is adopted;
calculating, based on the predicted entry-side temperature and the amount of temperature increase, a predicted exit-side temperature indicating the predicted temperature of each of the plurality of sections at the end position of heating of the steel material by the plurality of inductors;
The candidate or the evaluation when an evaluation function having variables of the predicted delivery temperature and target temperatures of the plurality of sections at the heating end position as variables is less than a threshold, or the evaluation A step of adopting the candidate when the function is the minimum as the combination;
An induction heating method comprising:
前記入側予測温度を計算するステップにおいて、前記入側予測温度は、前記加熱開始位置よりも上流における前記鋼材の各区分の実温度を示す入側実温度に基づいて計算される
ことを特徴とする誘導加熱方法。The induction heating method according to claim 1,
In the step of calculating the predicted entry temperature, the predicted entry temperature is calculated based on the actual entry temperature indicating the actual temperature of each section of the steel material upstream from the heating start position. induction heating method.
前記鋼材が、前記加熱開始位置の上流に位置する今回材と、前記加熱終了位置の下流に位置し、前記複数のインダクタによる前記今回材の加熱の直前にこれらのインダクタによって加熱された前回材と、を含み、
前記組み合わせを設定するステップが、前記前回材の前記出側予測温度と、前記加熱終了位置よりも下流における前記前回材の各区分の実温度を示す出側実温度との偏差を計算するステップを更に含み、
前記入側予測温度を計算するステップにおいて、前記入側予測温度が、前記加熱開始位置よりも上流における前記今回材の複数の区分のそれぞれの温度と、前記偏差と、に基づいて計算される
ことを特徴とする誘導加熱方法。The induction heating method according to claim 1,
The steel material includes a current material located upstream of the heating start position, and a previous material located downstream of the heating end position and heated by the inductors immediately before the current material is heated by the plurality of inductors. , including
The step of setting the combination includes calculating a deviation between the predicted delivery-side temperature of the previous material and the actual delivery-side temperature indicating the actual temperature of each section of the previous material downstream of the heating end position. further includes
In the step of calculating the predicted entry-side temperature, the predicted entry-side temperature is calculated based on the temperature of each of the plurality of sections of the current material upstream from the heating start position and the deviation. An induction heating method characterized by:
圧延ラインの搬送方向に設けられて鋼材を加熱する複数のインダクタと、
前記複数のインダクタのそれぞれに供給される電力と、前記鋼材の幅方向における前記複数のインダクタのそれぞれの位置と、に基づいて、前記幅方向における前記鋼材の複数の区分の温度を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記電力と前記位置の組み合わせを設定する設定計算処理を行い、
前記制御装置は、前記設定計算処理において、
前記複数のインダクタによる前記鋼材の加熱開始位置での前記複数の区分のそれぞれの予測温度を示す入側予測温度を計算し、
前記組み合わせの候補を設定し、
前記候補が採用された場合における前記複数の区分のそれぞれの昇温量を、機械学習モデルを用いて予測し、
前記入側予測温度と、前記昇温量とに基づいて、前記複数のインダクタによる前記鋼材の加熱終了位置での前記複数の区分のそれぞれの予測温度を示す出側予測温度を計算し、
前記出側予測温度と、前記加熱終了位置での前記複数の区分のそれぞれの目標温度を示す出側目標温度と、を変数とする評価関数が閾値未満となるときの前記候補、または、前記評価関数が最小となるときの前記候補を、前記組み合わせとして採用する
ことを特徴とする誘導加熱システム。 A transverse induction heating system,
a plurality of inductors provided in the conveying direction of the rolling line to heat the steel material;
A control device for controlling the temperatures of the plurality of sections of the steel material in the width direction based on the power supplied to each of the plurality of inductors and the position of each of the plurality of inductors in the width direction of the steel material. and,
with
The control device performs setting calculation processing for setting a combination of the power and the position,
The control device, in the setting calculation process,
calculating an entry-side predicted temperature indicating the predicted temperature of each of the plurality of sections at the position where heating of the steel material by the plurality of inductors is started;
setting candidates for the combination;
Using a machine learning model, predict the amount of temperature rise in each of the plurality of categories when the candidate is adopted,
calculating a predicted outlet temperature indicating a predicted temperature of each of the plurality of sections at the end position of heating of the steel material by the plurality of inductors, based on the predicted inlet temperature and the amount of temperature increase;
The candidate or the evaluation when an evaluation function having variables of the predicted delivery temperature and target temperatures of the plurality of sections at the heating end position as variables is less than a threshold, or the evaluation An induction heating system, wherein the candidates for which the function is minimized are adopted as the combination.
前記加熱開始位置よりも上流に設けられ、前記鋼材の各区分の実温度を示す入側実温度を計測する入側温度計を更に備え、
前記制御装置が、前記設定計算処理において、前記入側実温度に基づいて前記入側予測温度を計算する
ことを特徴とする誘導加熱システム。An induction heating system according to claim 4, wherein
An entry-side thermometer is provided upstream from the heating start position and measures an entry-side actual temperature indicating the actual temperature of each section of the steel material,
The induction heating system, wherein the control device calculates the predicted entry-side temperature based on the actual entry-side temperature in the setting calculation process.
前記加熱終了位置よりも下流に設けられ、前記鋼材の各区分の実温度を示す出側実温度を計測する出側温度計を更に備え、
前記鋼材が、前記加熱開始位置の上流に位置する今回材と、前記加熱終了位置の下流に位置し、前記複数のインダクタによる前記今回材の加熱の直前にこれらのインダクタによって加熱された前回材と、を含み、
前記制御装置が、前記設定計算処理において、
前記前回材の前記出側予測温度と、前記前回材の前記出側実温度との偏差を計算し、
前記加熱開始位置よりも上流における前記今回材の複数の区分のそれぞれの温度と、前記偏差と、に基づいて、前記入側予測温度を計算する
ことを特徴とする誘導加熱システム。An induction heating system according to claim 4, wherein
further comprising a delivery-side thermometer that is provided downstream from the heating end position and measures an actual delivery-side temperature that indicates the actual temperature of each section of the steel material,
The steel material includes a current material located upstream of the heating start position, and a previous material located downstream of the heating end position and heated by the inductors immediately before the current material is heated by the plurality of inductors. , including
The control device, in the setting calculation process,
calculating a deviation between the predicted output-side temperature of the previous material and the actual output-side temperature of the previous material;
The induction heating system, wherein the predicted entry temperature is calculated based on the temperature of each of the plurality of sections of the current material upstream from the heating start position and the deviation.
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