JPH06312206A - 熱間圧延工場の物流シミュレーション装置 - Google Patents

熱間圧延工場の物流シミュレーション装置

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JPH06312206A
JPH06312206A JP10211993A JP10211993A JPH06312206A JP H06312206 A JPH06312206 A JP H06312206A JP 10211993 A JP10211993 A JP 10211993A JP 10211993 A JP10211993 A JP 10211993A JP H06312206 A JPH06312206 A JP H06312206A
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JP
Japan
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slab
time
rolling mill
hot rolling
mill
Prior art date
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Pending
Application number
JP10211993A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihisa Mishima
島 由 久 三
Harutoshi Okai
貝 晴 俊 大
Koji Ueyama
山 高 次 植
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Publication of JPH06312206A publication Critical patent/JPH06312206A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/30Computing systems specially adapted for manufacturing

Landscapes

  • General Factory Administration (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱間圧延工場の物流をシミュレーションによ
り定量的に評価して、工程内の物流を改善する。 【構成】 ミルペーシング部で工程内の各部分(幅圧延
機(VSB)、粗圧延機、仕上げ圧延機、ROT(ランアウト
テーブル)、コイラー)の処理時間を計算し、加熱炉燃
焼制御部でスラブの抽出が起こるたびにスラブの抽出温
度、装入温度、抽出時刻からスラブ炉内位置、必要燃
料、スラブ温度、炉壁温度を計算する。事象駆動型シミ
ュレータ部で熱間圧延工場の構造をネットワークで記述
したデータとスラブの属性から各部分の処理開始時刻、
処理終了時刻をシミュレーションして、結果として稼動
率,置き場の滞留状況を出力する。 【効果】 熱間圧延工場の物流計画を定量的に評価でき
て、効果的な計画が立てられるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は熱間圧延工場の物流シス
テムに関し、特にエンジニアリングワークステーション
などの計算機を使用してシミュレーションにより工程内
の物流を改善する技術に関する
【0002】
【従来の技術】この種の物流シミュレータの技術につい
ては、例えば「鉄と鋼 Vol.72 No.12s1125 物流シミ
ュレータの連鋳・加熱炉スラブ搬送ラインへの応用」に
示されるような、離散事象モデルや連続型モデルにより
物の流れをシミュレートする装置が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の手
法は、対象スラブの処理時間および滞留状況はシミュレ
ートできるが、実際の物流に影響を与えるスラブの温
度、ならびに、スケジュールの定量的な評価の重要な要
素の一つである必要な燃料を計算する機能がなく、総合
的な物流の評価ができなかった。
【0004】従って本発明は、エンジニアリングワーク
ステーションなどの計算機を用いて工程内の加熱炉,圧
延機,冷却機,およびコイラーをモデル化し、熱間圧延
工場でのスラブ,コイルの熱間圧延工場内の幅圧延機
(VSB),粗圧延機,仕上げ圧延機,コイラーでの処理
開始時刻,処理終了時刻,および必要燃料のシミュレー
ションを実行し、結果をディスプレイに表示し定量的な
評価を行い、効果的な計画を立てるときの指標を提示で
きるシミュレーション装置を提供することを課題とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の熱間圧延工場の物流シミュレーション装置
は、エンジニアリングワークステーションなどの計算
機,ディスプレイなどの出力手段,およびキーボードな
どの入力手段を含む情報処理手段;工程内に設置された
幅圧延機,粗圧延機,仕上げ圧延機,およびコイラーの
各部分の処理時間を計算するミルペーシング部;熱間圧
延工場の構造をネットワークで記述したデータと、スラ
ブの属性データから各部分の処理開始時刻および処理終
了時刻をシミュレーションする機能を有する事象駆動型
シミュレータ部;およびスラブの抽出のたびに、スラブ
の抽出温度,装入温度,及び抽出時刻から、スラブ炉内
位置,必要燃料,スラブ温度,および炉壁温度を計算す
る機能を有する加熱炉燃焼制御部;を備え、結果として
稼働率および置き場の滞留状況の情報を出力する。
【0006】
【作用と実施例】次に本発明について図面を参照して説
明する。
【0007】実施例の熱間圧延工場内物流シミュレーシ
ョン装置の機能上の構成を図1に示す。
【0008】図1において、101は入力情報、102
は熱間圧延工場内物流シミュレーション装置本体、10
3は出力情報をそれぞれ示す。104はミルペーシング
部であり、工程内の各部分(幅圧延機(VSB)、粗圧延
機、仕上げ圧延機、コイラー)の処理時間を計算する。
105は、加熱炉燃焼制御部でスラブの抽出が起こるた
びに、スラブの抽出温度,装入温度,および抽出時刻か
ら、スラブ炉内位置,必要燃料,スラブ温度,および炉
壁温度を計算する。106は事象駆動型シミュレータ部
であり、熱間圧延工場の構造をネットワークで記述した
データとスラブの属性データから、各部分の処理開始時
刻および処理終了時刻をシミュレーションし、その結果
として稼働率および置き場の滞留状況の情報を出力す
る。
【0009】図2は、熱間圧延工場内物流シミュレーシ
ョン装置におけるネットワークを用いて、熱間圧延工場
を表現したモデルを示す。図2において、aは置き場お
よび滞留できる場所、bはスラブの移動する方向、cは
処理時間を必要とする各工程をそれぞれ示すシンボルで
ある。また、201はスラブ置き場、202は貨車、2
03は加熱炉前の滞留場、204は加熱炉、205は幅
圧延機(VSB)装置、206は粗圧延機、207は仕上
げ圧延機、208はROT(ランアウトテーブル)、2
09はコイラー、210は製品置き場を示す。
【0010】実際の熱間圧延工場の構成を図3に示す。
図3において、dはスラブ、eはコイル、fはスラブの
移動する方向を示すシンボルである。また図2と図3に
おいて、互いに対応する構成要素については、同一の符
号を付してある。
【0011】実施例の熱間圧延工場内物流シミュレーシ
ョン装置のハ−ドウェアの構成を図4に示す。この装置
によって、図1に示した機能及び図2に示したモデルの
シミュレ−ションが実施される。図4を参照すると、こ
の装置は、ディスプレイ401,ワークステーション4
02,キーボード403,ネットワークインターフェイ
ス404,マウス405,およびハードディスク406
を備えている。
【0012】この実施例の装置においては、次の第1ス
テップから第8ステップに記載するように、シミュレー
ションが実施される。
【0013】step1: キーボード403,マウス
405,または上位計算機よりネットワーク404を介
したファイル転送によって、スラブの属性,到着時間,
および抽出時刻の各情報が入力される。
【0014】step2: キーボード403,マウス
405,またはネットワーク404を介したファイル転
送によって、熱間圧延工場の構造をネットワーク形式で
記述したデ−タのファイルを入力する。移動元,移動
先,分岐の条件,および滞留上の容量を入力する。
【0015】step3: 圧延するスラブを抽出時刻
の早いものから順に並ベる。
【0016】step4: ミルペーシング部104
で、幅圧延機(VSB),粗圧延,仕上げ圧延,およびコ
イラーの処理時間を計算する。シミュレータの圧延機部
分は、VSB,粗圧延機,仕上げ圧延機,およびコイラ
ーにより構成され、各部分の処理に必要な時間を時間遅
れとして発生させることにより、スラブの流れをシミュ
レートする。以下に、それぞれの部分での処理時間の計
算方法を述ベる。
【0017】幅圧延機(VSB)処理時刻は、以下の式に
より計算される。
【0018】 TVSB=P{(K1・LS)/A+K2}+P(K3) +K4(LVSB-R1−LS) ・・・・(1) TVSB:VSB処理時間〔s〕 P:パス回数 K1:係数〔s〕 K2:係数〔s〕 K3:係数〔s〕 K4:係数〔s/m〕 Ls:スラブ長さ〔m〕 LVSB-R1:VSBから粗圧延機までの距離〔m〕 A:標準スラブ長さ〔m〕 粗圧延機処理時間は、次に示す粗圧延後スラブ長さの1
次回帰式によって計算される。
【0019】 TR=K5×LR+K6 ・・・・(2) TR:粗圧延処理時間〔s〕 LR:粗仕上げ長さ〔m〕 K5:係数〔s/m〕 K6:係数〔s〕 仕上げ圧延機処理時間、次に示すようにその時の条件に
応じて計算される。
【0020】1.圧延速度を加速しない場合 TF=LF/Vth ・・・・(3) 2.圧延速度を加速する場合で、決められた最高速度に
到達する場合 Lmax=L0+{(V2 max−V2 th)/(2・α)} ・・・(4) TF=L0/Vth+{(V1−Vth)/α} ・・・(5) V1=(V2 th+2×α(Lf−L0))の平方根 ・・・(6) 3.圧延速度を加速する場合で、決められた最高速度に
到達しない場合 TF=L0/Vth+(Vmax−Vth)/α+L2/Vmax ・・(7) L2=Lf−{L0+Vth1+(αT2 1/2)} ・・(8) T1=(Vmax−Vth)/α ・・(9) TF:仕上げ圧延処理時間〔s〕 LF:仕上げ長さ〔m〕 LVSB-R1:VSBから粗圧延機までの距離〔m〕 A:標準スラブ長さ〔m〕 Vth:仕上げ出側初速度〔m/s〕 α:加速度〔m/s2〕 L0:加速開始コイル長さ〔m〕 Vmax:最大通板速度〔m/s〕 V1:中間変数(速度)〔m/s〕 L2:中間変数(長さ)〔m〕 T1:中間変数(時間)〔s〕 コイラー処理時間TC〔s〕は、仕上げ圧延機処理時間
Fと同一とする。
【0021】TC=TF 上記のようにして計算された、それぞれの工程の処理時
間は、スラブの属性としてスラブの情報に付加される。
次に、圧延するスラブの情報を到着順にソートして出力
する。次に、各加熱炉毎にまとめて、加熱炉燃焼制御に
必要なデータを出力する。
【0022】step5: 次に、事象駆動型シミュレ
ータ部106でのスラブの処理(圧延)および移動のシ
ミュレーションを行う。この際、抽出時刻毎に加熱炉燃
焼制御部105を起動する。
【0023】step6:加熱炉燃焼制御部105で
は、前回抽出までの加熱炉燃焼制御計算を行い、その結
果として必要燃料,炉壁温度,およびスラブ温度のデー
タを出力する。
【0024】計算の手順については、特開平02-156017
号公報に開示された「連続式加熱炉の燃焼制御方法」と
同一である。その一部分を以下に示す。
【0025】1.スラブ伝熱モデルおよび熱バランス式
による、スラブ温度及び炉壁内温度分布計算。スラブの
長手方向及び幅方向の温度変化はないとして、厚み方向
の1次元伝熱を計算する。伝熱方程式を次に示す。
【0026】 ∂T(t,x)/∂t=α・{∂2T(t,x)/∂x2} ・・・(10) またこのときの境界条件は,次の通りである。
【0027】
【数1】
【0028】ここで、すべての変数は無次元化されてお
り、その内容は以下のとおりである。
【0029】T:スラブ温度 α:熱伝導率 x:厚み方向成分 K:境界条件 加熱炉を長手方向に5帯に分割し、各帯に熱収支が0と
なるようにする。
【0030】i帯における熱バランスは、次式で表わさ
れる。
【0031】 QAi+QHi+QGi-1−QGi−QSi−QRi−QLi=0 ・・・(12) QAi:余熱空気顕熱 〔kcal〕 QHi:投入燃料発熱量〔kcal〕 QGi-1:流入廃ガス顕熱〔kcal〕 QGi:流出廃ガス顕熱〔kcal〕 QSi:スラブへの入熱〔kcal〕 QRi:炉壁への入熱 〔kcal〕 QLi:損失熱 〔kcal〕 2.目標昇温曲線に対する追従制御法による各帯必要燃
料計算。
【0032】step7: 事象駆動型シミュレータ部
106は、燃焼制御部から必要燃料,炉壁温度,および
スラブ温度のデータを受け取り、事象がなくなるまで、
またはあらかじめ決められた時刻までのシミュレーショ
ンを行う。その後、シミュレーションの結果を、チャー
ト,棒グラフ,数表,あるいはアニメーションによって
ディスプレイ401に表示させて評価する。
【0033】図5にシミュレーション結果の一例を示
す。図5は、必要燃料の時間的推移を示しており、2行
目から4行目までは、各炉毎の必要燃料のプロットのス
ケールを表している。右端の数字は、各炉が供給する最
大熱量を示している。左端が基準時刻からの経過時間
(抽出毎)を表し、1−3までの数字の位置により、各
炉の必要燃料の量が示される。各数字が左端の+に位置
するとき、必要燃料が0であり、右端の+に位置すると
き必要燃料は約2000〔kcal〕である。また右欄
外の2つの数字は、これらの炉の必要燃料が同量で図の
中で重なっていることを示す。
【0034】step8: 評価結果をもとに、データ
を修正して再度シミュレーションを実行する。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エンジニアリングワークステーションを用いて工程内の
加熱炉,圧延機,冷却機,及びコイラーをモデル化し、
熱間圧延工場でのスラブ,コイルの熱間圧延工場の幅圧
延機(VSB),粗圧延機,仕上げ圧延機,ROT(ラン
アウトテーブル),およびコイラーでの処理開始時刻,
処理終了時刻,および必要燃料のシミュレーションを実
行し、結果をディスプレイに表示するので、定量的な評
価を行い、効果的な計画を立てることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例の熱間圧延工場内物流シミュレーショ
ン装置における、機能上の構成を示すブロック図であ
る。
【図2】 実施例の装置において使用される、ネットワ
ークを用いて表現された熱間圧延工場のモデルを示すブ
ロック図である。
【図3】 実際の熱間圧延工場を示す平面図である。
【図4】 実施例の装置のハードウェアを示すブロック
図である。
【図5】 シミュレーション装置の出力結果の一例(各
加熱炉での必要燃料の時間的推移)を示すプロット図で
ある。
【符号の説明】
101:入力項目 102:熱間圧延工場内物流シミュレーション装置本体 104:ミルペーシング部 105:加熱炉燃
焼制御部 103:事象駆動型シミュレータ部 a:置き場、滞
留できる場所 b:スラブの移動をする方向 c:処理時間を
必要とする各工程 201:スラブ置き場 202:貨車 203:加熱炉前の滞留場 204:加熱炉 205:幅圧延機(VSB) 206:粗圧延機 207:仕上げ圧延機 208:ROT(ランアウトテーブル) 209:コイラー 210:製品置き
場を示す d:圧延されるスラブ e:コイル f:スラブ,コイルの移動する方向 401:ディスプレイ 402:ワークス
テーション 403:キーボード 404:ネットワ
ーク 405:マウス 406:ハードデ
ィスク

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジニアリングワークステーションな
    どの計算機,ディスプレイなどの出力手段,およびキー
    ボードなどの入力手段を含む情報処理手段;工程内に設
    置された幅圧延機,粗圧延機,仕上げ圧延機,およびコ
    イラーの各部分の処理時間を計算するミルペーシング
    部;熱間圧延工場の構造をネットワークで記述したデー
    タと、スラブの属性データから各部分の処理開始時刻お
    よび処理終了時刻をシミュレーションする機能を有する
    事象駆動型シミュレータ部;およびスラブの抽出のたび
    に、スラブの抽出温度,装入温度,及び抽出時刻から、
    スラブ炉内位置,必要燃料,スラブ温度,および炉壁温
    度を計算する機能を有する加熱炉燃焼制御部;を備え、
    結果として稼働率および置き場の滞留状況の情報を出力
    する、熱間圧延工場の物流シミュレーション装置。
JP10211993A 1993-04-28 1993-04-28 熱間圧延工場の物流シミュレーション装置 Pending JPH06312206A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009274096A (ja) * 2008-05-14 2009-11-26 Sumitomo Metal Ind Ltd 熱間圧延の圧延順決定方法及び圧延順決定装置、並びに、熱延鋼板の製造方法及び製造装置
TWI554340B (zh) * 2014-09-10 2016-10-21 東芝三菱電機產業系統股份有限公司 壓延模擬裝置

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JP2009274096A (ja) * 2008-05-14 2009-11-26 Sumitomo Metal Ind Ltd 熱間圧延の圧延順決定方法及び圧延順決定装置、並びに、熱延鋼板の製造方法及び製造装置
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