KR101253409B1 - 에너지 소비량 예측 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 예측 정밀도가 높은 열간 압연 라인의 에너지 소비량 예측 장치를 제공하는 것으로서, 압연 토오크, 롤 속도 및 압연 파워의 설정치를 이용하여 에너지 소비량 계산치를 산출하는 에너지 소비량 산출 장치와, 압연 토오크 및 롤 속도의 실적치로부터 산출되는 계산치를 이용하여 에너지 소비량 실적 계산치를 산출하는 에너지 소비량 실적치 산출 장치와, 압연 파워의 동작 실적치를 적분함에 의해 에너지 소비량 실적치를 취득하는 에너지 소비량 실적치 취득 장치와, 에너지 소비량 실적 계산치와 에너지 소비량 실적치를 비교함에 의해, 에너지 소비량 학습치를 산출하는 에너지 소비량 학습치 산출 장치와, 에너지 소비량 학습치를 에너지 소비량 계산치에 반영시킨 에너지 소비량 예측치를 산출하는 예측치 산출 장치를 구비한다.

Description

에너지 소비량 예측 장치{ENERGY EXPEND VOLUME FORECAST DEVICE}
본 발명은, 금속제품을 제조하는 열간 압연 라인에서의 에너지 소비량을 예측하는 에너지 소비량 예측 장치에 관한 것이다.
열간 압연 라인에 의해 소망하는 사이즈·품질의 제품을 제조하기 위해 필요하게 되는 에너지 소비량은, 예를 들면 압연 스탠드의 압연 토오크나 롤 속도를 이용하여 산출된다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 또한, 피압연재마다 압연 토오크와 롤 속도가 대강 정해져 있는 것을 전제로 하여, 압연 토오크나 롤 속도의 예측치를 이용하지 않고서, 재질, 압연 시간 및 압연 전후의 피압연재 사이즈에 의거한 구분마다 에너지 소비량을 학습하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조).
[선행 기술 문헌]
[특허 문헌]
특허 문헌 1 : 일본 특허 제3444267호 공보
특허 문헌 2 : 일본 특허 제3498786호 공보
에너지 소비량의 예측에 사용되는 파라미터인 압연 시간, 압연 토오크, 롤 속도 중, 압연 토오크는, 모델식을 이용한 설정 계산 등에 의해 정밀도 좋게 예측할 수 있다. 그러나, 압연 시간이나 롤 속도는 실제의 압연에서 예측치와의 오차가 생기기 쉬워 에너지 소비량의 예측 오차의 요인이다. 또한, 에너지 소비량은, 압연 스탠드의 롤을 구동하는 모터의 경시 변화 등의, 설정 계산이나 설정 계산 학습으로는 고려되어 있지않은 요인에 의해서도 변화한다. 이 때문에, 에너지 소비량을 정확히 예측하기 위해서는, 이들의 오차를 학습 계산에 의해 보정할 필요가 있다.
그러나, 재질, 압연 시간 및 압연 전후의 피압연재 사이즈에 의거한 구분마다 에너지 소비량을 학습하는 상기하는 방법에서는, 압연 토오크나 롤 속도의 예측치를 이용하고 있지 않다. 이 때문에, 같은 구분이라도, 압연 조건이 변화한 때, 압연 토오크 및 압연 속도가 변화하면 예측 정밀도가 저하한다는 문제가 있다.
상기 문제점을 감안하여, 본 발명은, 예측 정밀도가 높은 열간 압연 라인의 에너지 소비량 예측 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 한 양태에 의하면, 열간 압연 라인의 에너지 소비량 예측 장치로서, (ㄱ) 열간 압연 라인에서의 압연 처리중에 계측된 동작 실적치를 취득하는 실적치 취득 장치와, (ㄴ) 모델식의 파라미터에 동작 실적치를 적용하여 얻어지는 동작 실적 계산치와 동작 실적치를 비교하여, 설정 계산 학습치를 산출하는 설정 계산 학습 장치와, (ㄷ) 열간 압연 라인의 조업 조건 및 설정 계산 학습치를 이용하여, 열간 압연 라인에서의 압연 토오크, 롤 속도 및 압연 파워의 설정치를 포함하는 동작 설정치를 계산하는 설정 계산 장치와, (ㄹ) 동작 설정치를 이용하여 에너지 소비량 계산치를 산출하는 에너지 소비량 산출 장치와, (ㅁ) 압연 토오크 및 롤 속도의 동작 실적 계산치를 이용하여 에너지 소비량 실적 계산치를 산출하는 에너지 소비량 실적치 산출 장치와, (ㅂ) 압연 파워의 동작 실적치를 적분함에 의해 에너지 소비량 실적치를 취득하는 에너지 소비량 실적치 취득 장치와, (ㅅ) 에너지 소비량 실적 계산치와 에너지 소비량 실적치를 비교함에 의해, 에너지 소비량 학습치를 산출하는 에너지 소비량 학습치 산출 장치와, (ㅇ) 에너지 소비량 학습치를 에너지 소비량 계산치에 반영시킨 에너지 소비량 예측치를 산출하는 예측치 산출 장치를 구비하는 에너지 소비량 예측 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, 예측 정밀도가 높은 열간 압연 라인의 에너지 소비량 예측 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1의 실시 형태에 관한 에너지 소비량 예측 장치의 구성을 도시하는 모식도.
도 2는 숙간 압연 라인의 구성예를 도시하는 모식도.
도 3은 본 발명의 제 1의 실시 형태에 관한 에너지 소비량 예측 장치에 의한 에너지 소비량 실적치의 산출 방법의 예를 도시하는 모식도.
도 4는 본 발명의 제 2의 실시 형태에 관한 에너지 소비량 예측 장치의 구성을 도시하는 모식도.
도 5는 본 발명의 제 3의 실시 형태에 관한 에너지 소비량 예측 장치의 구성을 도시하는 모식도.
도 6은 본 발명의 제 3의 실시 형태에 관한 에너지 소비량 예측 장치의 학습치 데이터베이스에 저장된 테이블의 예를 표시하는 표.
도 7은 본 발명의 제 4의 실시 형태에 관한 에너지 소비량 예측 장치의 구성을 도시하는 모식도.
다음에, 도면을 참조하여, 본 발명의 제 1 내지 제 4의 실시 형태를 설명한다. 이하의 도면의 기재에 있어서, 동일 또는 유사한 부분에는 동일 또는 유사한 부호를 붙이고 있다. 이하에 나타내는 실시 형태는, 본 발명의 기술적 사상을 구체화하기 위한 장치나 방법을 예시하는 것으로서, 본 발명의 실시 형태는, 구성 부품의 구조, 배치 등을 하기한 것으로 특정하는 것이 아니다. 본 발명의 실시 형태는. 특허청구의 범위에 있어서, 여러가지의 변경을 가할 수 있다.
(제 1의 실시 형태)
본 발명의 제 1의 실시 형태에 관한 에너지 소비량 예측 장치(10)는, 열간 압연 라인(20)의 에너지 소비량을 예측하는 장치로서, 도 1에 도시하는 바와 같이, 실적치 취득 장치(11), 설정 계산 학습 장치(12), 설정 계산 장치(13), 에너지 소비량 산출 장치(14), 에너지 소비량 실적치 산출 장치(15), 에너지 소비량 실적치 취득 장치(16), 에너지 소비량 학습치 산출 장치(17), 예측치 산출 장치(18)를 구비한다.
실적치 취득 장치(11)는, 열간 압연 라인(20)에서의 압연 처리중에 계측된, 압연 토오크, 롤 속도 및 피압연재의 전체 길이에 걸치는 압연 파워 등을 포함하는 실적치(이하에서, 「동작 실적치(AACT)」라고 한다)를 취득한다.
설정 계산 학습 장치(12)는, 모델식의 파라미터에 동작 실적치(AACT)를 적용하여 얻어지는 동작 실적 계산치(AACTCAL)와 동작 실적치(AACT)를 비교하여, 설정 계산 학습치(ZnM)를 산출한다. 여기서, 윗 첨자 ACT는 동작 실적치를 의미하고, 윗 첨자 ACTCAL은 동작 실적 계산치를 의미한다(이하 동일).
설정 계산 장치(13)는, 열간 압연 라인(20)의 조업 조건 및 설정 계산 학습치(ZnM)를 이용하여, 열간 압연 라인(20)에서의 압연 토오크, 롤 속도 및 압연 파워의 설정치를 포함하는 동작 설정치(ASET)를 계산한다. 에너지 소비량 산출 장치(14)는, 동작 설정치(ASET)를 이용하여 에너지 소비량 계산치(EnSET)를 산출한다.
에너지 소비량 실적치 산출 장치(15)는, 압연 토오크 및 롤 속도의 동작 실적 계산치(AACTCAL)를 이용하여 에너지 소비량 실적 계산치(EnACTCAL)를 산출한다. 한편, 에너지 소비량 실적치 취득 장치(16)는, 실적치 취득 장치(11)에 의해 취득된 압연 파워의 동작 실적치(PwACT)를 적분함에 의해 에너지 소비량 실적치(EnACT)를 취득한다.
에너지 소비량 학습치 산출 장치(17)는, 에너지 소비량 실적 계산치(EnACTCAL)와 에너지 소비량 실적치(EnACT)를 비교함에 의해, 에너지 소비량 학습치(ZnEC CUR)를 산출한다. 산출된 에너지 소비량 학습치(ZnEC CUR)는, 에너지 소비량 학습치 저장 장치(171)에 저장된다.
예측치 산출 장치(18)는, 에너지 소비량 학습치 저장 장치(171)로부터 판독한 에너지 소비량 학습치(ZnEC)를 에너지 소비량 계산치(EnSET)에 반영시킨 에너지 소비량 예측치(EnPred)를 산출한다.
도 2에, 에너지 소비량 예측 장치(10)에 의한 에너지 소비량의 예측 대상인 열간 압연 라인(20)의 구성예를 도시한다. 도 2에 도시한 열간 압연 라인(20)은, 가열로(21), 조압연기(rough rolling machine;23), 마무리 압연기(26), 권취기(28)를 갖는다.
가열로(21)로부터 반출된 피압연재(100)는, 가역식의 조압연기(23)에 의해 압연된다. 조압연기(23)는, 통상 1대 내지 수대의 압연 스탠드를 갖고, 피압연재(100)를 왕복시키면서 조압연기(23)에 수회 통과시킴에 의해, 조압연기 출구측에서 목표의 중간 바 판 두께까지 압연된다. 조압연기(23)의 압연 스탠드에 피압연재(100)를 통과시키는 것을 이하에서 「패스」라고 한다.
조압연기(23)에서 압연된 후, 피압연재(100)는 조압연기(23) 출구측부터 마무리 압연기(26) 입구측까지 반송되고, 예를 들면 5 내지 7기의 압연 스탠드(260)로 이루어지는 마무리 압연기(26)에 의해, 소망하는 제품 판 두께까지 압연된다. 마무리 압연기(26)로부터 반출된 피압연재(100)는, 수냉 장치 등의 냉각 장치(27)로 냉각된 후, 권취기(28)에 의해 코일형상으로 권치된다.
또한, 조압연기(23)의 압연 스탠드의 롤은 모터(231)에 의해 구동되고, 마무리 압연기(26)의 압연 스탠드(260)의 롤은 모터(261)에 의해 구동된다. 또한, 조압연기(23)의 입구측에 조압연기 입구측 디스케일러(22)가 배치되고, 마무리 압연기(26)의 입구측에 마무리 압연기 입구측 디스케일러(25)가 배치되어 있다. 또한, 조압연기(23)와 마무리 압연기(26) 사이의 반송 테이블 에어리어에 크롭커트쉐어(24)가 배치되어 있다.
도 1에 도시한 에너지 소비량 예측 장치(10)는, 소망하는 사이즈·품질의 제품을 제조하기 위해 필요한, 열간 압연 라인(20)의 에너지 소비량의 예측치를 산출한다. 이하에, 에너지 소비량 예측 장치(10)의 상세한 동작을 설명한다.
설정 계산 장치(13)는, 조업 조건 및 설정 계산 학습치(ZnM)에 의거하여, 공지의 모델식을 이용하여 동작 설정치(ASET)를 계산한다. 조업 조건은, 예를 들면 마무리 압연기(26) 출구측에서의 목표로 하는 판 두께나, 마무리 압연기 출구측 온도 등이다. 또한, 동작 설정치(ASET)는, 피압연재(100)를 소망하는 판 두께로 하기 위해 필요한 롤 간극, 및 소망하는 마무리 압연기 출구측 온도를 실현하기 위해 필요한 롤 속도 등에 관해 계산된다. 즉, 열간 압연 라인(20)에서 제조되는 제품이 소망하는 사이즈 및 품질을 실현하기 위해 필요한 압연 토오크, 롤 속도 등이, 설정 계산 장치(13)에 의해 계산된다.
또한, 마무리 압연기(26)의 부하 한계치, 및 압연 스탠드(260)의 롤을 구동하는 모터(261)의 토오크 한계치를 초과하지 않도록, 각 패스나 각 압연 스탠드(260)의 압연 하중, 압연 토오크 및 롤 속도 등의 설정치를 포함하는 동작 설정치(ASET)가, 설정 계산 장치(13)에 의해 계산된다.
이들의 동작 설정치(ASET)에서는, 피압연재(100)의 선단부터 정밀도를 보증하기 위해 중요한 연계점, 생산량 확보의 점에서 피압연재(100)를 가속시키기 위해 압연 속도가 가장 커지는 중간점, 피압연재(100)의 온도가 낮아지는 미단점(尾端点)의, 적어도 3점에서 산출되는 것이 바람직하다. 동작 설정치(ASET)를 산출하는 지점을 이하서 「목표점」이라고 한다.
또한, 상기 일련의 계산을 「설정 계산」이라 한다. 설정 계산에 의해 계산된 롤 간극이나 롤 속도 등의 동작 설정치(ASET)는, 열간 압연 라인(20)의 제어 장치에 출력되고, 이들의 동작 설정치(ASET)에 의거하여 열간 압연 라인(20)은 조업된다. 또한, 압연 토오크, 롤 속도의 동작 설정치(ASET)는, 에너지 소비량 계산용의 입력 파라미터로서, 에너지 소비량 산출 장치(14)에 출력된다.
실적치 취득 장치(11)는, 열간 압연 라인(20)에 설치된 계측기(도시 생략)로부터, 압연 처리중의 피압연재(100) 전체 길이에 걸치는 압연 토오크, 롤 속도, 및 압연 파워 등의 동작 실적치(AACT)를 취득한다. 예를 들면, 압연 토오크는 롤에 가하여지는 하중 등, 롤 속도는 롤의 회전수 등, 압연 파워는 모터(261)의 구동 전류 등을 이용하여, 각각 산출된다.
실적치 취득 장치(11)에 의해 취득된 동작 실적치(AACT)는, 설정 계산 학습 장치(12)에 출력된다.
설정 계산 학습 장치(12)는, 실적치 취득 장치(11)에 의해 취득된 동작 실적치(AACT)를 모델식의 파라미터에 대입하여 동작 실적 계산치(AACTCAL)를 산출한다. 또한, 설정 계산 학습 장치(12)는, 실적치 취득 장치(11)에 의해 취득된 피압연재 100의 각 목표점에서의 동작 실적치(AACT)와, 산출한 동작 실적 계산치(AACTCAL)를 비교함에 의해, 동작 실적치(AACT)와 동작 실적 계산치(AACTCAL)의 오차를 학습한다.
구체적으로는, 설정 계산 학습 장치(12)는 동작 실적치(AACT)의 동작 실적 계산치(AACTCAL)에 대한 비를 산출한다. 즉, 「동작 실적치(AACT)/동작 실적 계산치(AACTCAL)」로서 설정 계산 학습치(ZnM)가 산출된다.
산출된 설정 계산 학습치(ZnM)는, 설정 계산 학습치 저장 장치(121)에 저장된다. 설정 계산 학습치 저장 장치(121)에 저장된 설정 계산 학습치(ZnM)는, 설정 계산 장치(13)에 사용된다.
에너지 소비량 산출 장치(14)에 의한 열간 압연 라인(20)의 에너지 소비량의 계산에는, 설정 계산 장치(13)에 의해 산출된 동작 설정치(ASET)가 사용된다. 구체적으로는, 에너지 소비량 산출 장치(14)가, 산출된 압연 토오크 및 롤 속도 등의 동작 설정치(ASET), 및 조업 조건에 의거하여, 조압연기(23)에서의 각 패스 및 마무리 압연기(26)의 각 압연 스탠드(260)의 에너지 소비량 계산치(EnSET)를 산출한다. 예를 들면, 각 패스 및 각 압연 스탠드(260)의 롤을 구동하는 모터(261)의 에너지 소비량 계산치(EnSET)는, 이하의 식(1) 및 식(2)에 표시하는 바와 같이, 압연 토오크(G(t))[kNm], 롤 속도(v(t))[m/s]의 곱을 시간(t)[s] 적분함에 의해 산출된다 :
EnSET=η∫Pw(t)dt … (1)
Pw(t)-(1000×v(t)×G(t))/R … (2)
식(1)에서, ∫dt는 t=0부터 T까지, 즉 피압연재(100)에 대한 압연 처리의 시작부터 종료까지의 시간 적분을 나타내고, η는 전력 변환 효율(전류-일 사이의 변환시의 효율)이다. 식(2)에서, R[㎜]은 롤 반경, Pw(t)[㎾]는 압연 파워이다. 압연 토오크(G(t))는 롤 기준이다.
에너지 소비량 실적치 산출 장치(15)는, 설정 계산 학습 장치(12)가 설정 계산 학습치(ZnM)를 산출할 때에 사용한, 압연 토오크의 동작 실적 계산치(Gi ACTCAL)와 롤 속도의 동작 실적 계산치(Vi ACTCAL)를 이용하여, 에너지 소비량 실적 계산치(EnACTCAL)를 산출한다. 에너지 소비량 실적 계산치(EnACTCAL)는, 식(1) 및 식(2)를 사용하고, 이하의 식(3) 및 식(4)에 의해 산출된다 :
Pwi ACTCAL=(1000×Vi ACTCAL×Gi ACTCAL)/R … (3)
EnACTCAL=Σ(Pwi ACTCAL+Pwi +1 ACTCAL)×Si ACT/2 … (4)
식(3)의 PWi ACTCAL은 목표점(i)에서의 압연 파워의 실적 계산치이고, R[㎜]은 롤 반경이다. 식(4)에서, Si ACT[sec]은 목표점(i 내지 i+1) 사이의 시간이고, n은 패스 또는 압연 스탠드(260)의 번호이다. Σ는 최초의 목표점부터 최후의 목표점(M)까지의 총합을 나타낸다.
산출된 에너지 소비량 실적 계산치(EnACTCAL)는, 에너지 소비량 학습치 산출 장치(17)에 출력된다.
에너지 소비량 실적치 취득 장치(16)는, 실적치 취득 장치(11)에 의해 취득된 압연 파워의 동작 실적치를 적분하여 에너지 소비량 실적치(EnACT)를 산출한다. 도 3은 에너지 소비량 실적치(EnACT)의 산출 방법의 예를 도시하고 있다. 도 3에서는, 종축이 압연 파워의 동작 실적치(PwACT), 횡축이 시간(t)이다.
이하의 식(5)에 표시하는 바와 같이, 측정 지점(j)에서의 압연 파워의 동작 실적치(PwACT)(j)와 타임 스텝(△t)(j)을 적산한 값을 최종 측정 지점까지 가산함에 의해, 에너지 소비량 실적치(EnACT)를 정확히 산출할 수 있다 :
EnACT=∫PwACT(j)(t)dt=Σ(PwACT(j)×Δt(j)) … (5)
식(5)에서, ∫dt은 t=0부터 T까지의 시간 적분을 나타내고, Σ은 j=0부터 L-1까지의 총합을 나타낸다. L은 최종 측정 지점이다.
산출된 에너지 소비량 실적치(EnACT)는, 에너지 소비량 학습치 산출 장치(17)에 출력된다.
에너지 소비량 학습치 산출 장치(17)는, 에너지 소비량 실적치(EnACT)와 에너지 소비량 실적 계산치(EnACTCAL)를 비교함에 의해, 에너지 소비량 실적치(EnACT)와 에너지 소비량 실적 계산치(EnACTCAL)와의 오차를 학습한다. 구체적으로는, 이하의 식(6)에 표시하는 바와 같이, 에너지 소비량 실적치(EnACT)의 에너지 소비량 실적 계산치(EnACTCAL)에 대한비를 에너지 소비량 학습치(ZnECCUR)로서 산출한다 :
ZnEC CUR=EnACT/EnACTCAL … (6)
산출된 에너지 소비량 학습치(ZnEC CUR)는, 에너지 소비량 학습치 저장 장치(171)에 저장된다.
에너지 소비량 학습치 저장 장치(171)에서, 과거에 산출되어 이미 에너지 소비량 학습치 저장 장치(171)에 저장되어 있던 오래된 에너지 소비량 학습치(이하에서 「ZnEC 0LD」로 나타낸다)와 새롭게 산출된 에너지 소비량 학습치(ZnEC CUR)를 이용하는, 식(7)에 표시하는 무게부여 평균 연산에 의해, 새롭게 에너지 소비량 학습치(ZnEC)가 산출된다 :
ZnEC=(1-α)ZnEC OLD+αZnEC CUR … (7)
식(7)에서, α는 무게 계수이다. 식(7)를 이용하여 갱신된 새로운 에너지 소비량 학습치(ZnEC)가, 에너지 소비량 학습치 저장 장치(171)에 저장된다.
예측치 산출 장치(18)는, 에너지 소비량 산출 장치(14)에 의해 산출된 에너지 소비량 계산치(EnSET)에, 에너지 소비량 학습치 저장 장치(171)에 저장된 에너지 소비량 학습치(ZnEC)를 반영시켜서, 에너지 소비량 예측치(EnPred)를 산출한다. 구체적으로는, 이하의 식(8)을 이용하여, 에너지 소비량 학습치(ZnEC)를 고려한 에너지 소비량 예측치(EnPred)를 산출한다 :
EnPred=ZnEC×EnSET … (8)
상기한 바와 같이, 압연 파워를 시간 적분함으로써 얻어진 에너지 소비량 실적치(EnACT)와, 실적치로부터 산출된 압연 토오크 및 계산 롤 속도의 동작 실적 계산치(AACTCAL)를 사용하여 산출한 에너지 소비량 실적 계산치(EnACTCAL)를 비교하여 구한 에너지 소비량 학습치(ZnEC)를 이용함으로써, 정확한 에너지 소비량 예측치(EnPred)를 높은 정밀도로 산출할 수 있다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 발명의 제 1의 실시 형태에 관한 에너지 소비량 예측 장치(10)는, 압연 토오크와 롤 속도를 에너지 소비량 계산의 입력 파라미터로 하는 에너지 소비량 계산식을 사용하고, 에너지 소비량 계산치를 산출한다. 이 때, 압연 토오크와 롤 속도는, 설정 계산의 모델식을 이용하여 계산된다.
그리고, 에너지 소비량 계산식의 입력 파라미터인 압연 토오크 및 롤 속도의 동작 실적치(AACT)와 동작 실적 계산치(AACTCAL)와의 오차는, 설정 계산 학습 장치(12)에 의해 산출되는 설정 계산 학습치(ZnM)를 이용하여 해소된다.
또한, 에너지 소비량의 학습에서는, 압연 토오크 및 롤 속도의 동작 실적 계산치(AACTCAL)를 입력 파라미터로 하는 에너지 소비량 계산식을 이용하여 산출된 에너지 소비량 실적 계산치(EnACTCAL)와, 열간 압연 라인(20)으로부터의 피드백 정보인 압연 파워의 동작 실적치를 이용하여 산출된 에너지 소비량 실적치(EnACT)와의 오차를 학습함에 의해, 에너지 소비량 계산식 자체의 오차가 해소된다.
따라서 도 1에 도시한 에너지 소비량 예측 장치(10)에 의하면, 에너지 소비량 계산식의 입력 파라미터의 오차와, 에너지 소비량 계산식 자체의 오차를 분별하고, 각각의 오차를 별도로 학습함으로써, 에너지 소비량의 예측 정밀도가 향상된다.
(제 2의 실시 형태)
본 발명의 제 2의 실시 형태에 관한 에너지 소비량 예측 장치(10)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 에너지 소비량 학습치 갱신 장치(19)를 또한 구비하는 점이 도 1에 도시한 에너지 소비량 예측 장치(10)와 다르다. 그 밖의 구성에 관해서는, 도 1에 도시하는 제 1의 실시 형태와 마찬가지이다.
에너지 소비량 학습치 갱신 장치(19)는, 상세를 후술하는 바와 같이, 설정 계산 학습 장치(12)에 의해 산출된 설정 계산 학습치(ZnM)의 변화율에 응하여, 에너지 소비량 학습치 저장 장치(171)에 저장된 에너지 소비량 학습치(ZnEC)를 설정 계산 학습치(ZnM)의 변화율로 제산(除算)하여, 새로운 에너지 소비량 학습치(ZnEC)를 산출한다. 그리고, 예측치 산출 장치(18)는, 새로운 에너지 소비량 학습치(ZnEC)를 이용하여, 에너지 소비량 예측치(EnPred)를 산출한다.
에너지 소비량 실적치(EnACT)와 에너지 소비량 계산치(EnSET)의 오차는, 압연 토오크 및 롤 속도의 산출에 사용된 모델식의 예측 오차에 의해서도 생긴다. 압연 토오크 및 롤 속도의 설정 계산 학습치(ZnM)가 크게 변화한 경우, 에너지 소비량 계산의 입력 파라미터인 압연 토오크 및 롤 속도가 변화하기 때문에, 에너지 소비량의 예측 정밀도가 저하할 우려가 있다.
이 때문에, 에너지 소비량 학습 계산에서는, 압연 토오크 및 롤 속도의 설정 계산 학습치(ZnM)가 포화하고 있는지의 여부를 판단할 필요가 있다. 여기서 「설정 계산 학습치가 포화하고 있다」란, 열간 압연 라인에서의 압연 처리를 반복하여도 설정 계산 학습치가 거의 변화하지 않는 것을 말한다. 예를 들면, 설정 계산 학습치의 변화율이 10% 이하인 경우는, 포화하고 있다고 판단된다.
압연 토오크 및 롤 속도의 설정 계산 학습치(ZnM)가 포화하지 않으면, 다음에 처리하는 피압연재(100)에서의 에너지 소비량 계산에서, 설정 계산 학습치(ZnM)의 변화분을 고려하고, 이 변화분을 제외할 필요가 있다.
에너지 소비량 학습치 갱신 장치(19)는, 설정 계산 학습치 저장 장치(121)로부터 에너지 소비량 계산의 입력 파라미터인 압연 토오크 및 롤 속도의 설정 계산 학습치(ZnM)를 판독한다. 판독된 설정 계산 학습치(ZnM)는, 갱신 전의 설정 계산 학습치(ZnM OLD) 및 갱신 후의 설정 계산 학습치(ZnM NEW)이다. 또한, 압연 속도와 롤 속도는는 거의 비예 관계가 있기 때문에, 압연 속도의 설정 계산 학습치를 사용하여도 전혀 문제 없다.
에너지 소비량 계산에서 설정 계산 학습치 변화분을 제외하기 위해, 이하의 처리를 행한다. 즉, 에너지 소비량 학습치 갱신 장치(19)는, 갱신 전의 설정 계산 학습치(ZnM OLD)와 갱신 후의 설정 계산 학습치(ZnM NEW)를 비교하여, 설정 계산 학습치의 변화율(βM)을 산출한다. 이 설정 계산 학습치의 변화율(βM)이 미리 설정된 일정한 임계치(γ) 이상인 경우, 에너지 소비량 계산에 적용되는 설정 계산 학습치(ZnM)로서, 설정 계산 학습치 저장 장치(121)에 저장되어 있는 설정 계산 학습치를 설정 계산 학습치의 변화율(βM)로 제산한 값을 사용한다. 임계치(γ)는, 예를 들면 0. 1이다.
구체적으로는, 식(9)를 이용하여 설정 계산 학습치의 변화율(βM)이 산출된다 :
βM=ZnM NEW/ZnM OLD …(9)
여기서, γ≤|1-βM|의 경우에는, 이하의 식(10)에 의해, 에너지 소비량 계산에 적용되는 새로운 에너지 소비량 학습치(ZnEC)를 산출한다 :
ZnEC=ZnEC OLD/βM … (10)
한편, |1-βM|<γ의 경우에는, 갱신 전의 에너지 소비량 학습치(ZnEC OLD)가, 그대로 에너지 소비량 계산에 적용되는 에너지 소비량 학습치(ZnEC)로서 사용된다. 즉, ZnEC=ZnEC OLD이다.
상기한 바와 같이 결정된 에너지 소비량 학습치(ZnEC)가, 예측치 산출 장치(18)에 출력된다. 예측치 산출 장치(18)는, 에너지 소비량 학습치(ZnEC)를 반영한 에너지 소비량을 산출한다. 그 외는, 제 1의 실시 형태와 실질적으로 마찬가지이고, 중복된 기재를 생략한다.
이상에 설명한 바와 같이, 제 2의 실시 형태에 관한 에너지 소비량 예측 장치(10)에 의하면, 에너지 소비량 계산의 입력 파라미터의 예측 오차를, 에너지 소비량 계산의 입력 파라미터를 연산하는 설정 계산 학습 장치(12)와, 에너지 소비량 학습치 산출 장치(17)의 쌍방이 중복되게 학습하는 것을 피할 수 있다. 그 결과, 에너지 소비량 예측의 정밀도를 안정·향상시킬 수 있다.
(제 3의 실시 형태)
본 발명의 제 3의 실시 형태에 관한 에너지 소비량 예측 장치(10)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 피압연재(100)의 판 두께, 판 폭 및 강 종류마다 구분된 복수의 에너지 소비량 학습치를 저장한 학습치 데이터베이스(30)를 구비하는 점이, 제 1의 실시 형태와 다르다. 그 밖의 구성에 관해서는, 도 1에 도시하는 제 1의 실시 형태와 마찬가지이다.
압연 토오크, 롤 속도 및 압연 시간은, 피압연재(100)의 판 두께, 판 폭 및 강종에 의해 다르다. 이 때문에, 에너지 소비량의 예측 오차는, 피압연재(100)의 판 두께. 판 폭 및 강종마다 다르다. 따라서 에너지 소비량 학습치(ZnEC)로서, 피압연재(100)의 판 두께, 판 폭 및강종마다 구분된 학습치를 준비하는 것이 유효하다.
도 6에, 학습치 데이터베이스(30)에 저장되는 테이블의 예를 도시한다. 이 테이블의 구성은, 강종마다 시트를 준비하고, 각 시트에 관해 판 두께 판 폭으로 구분하고, 구분마다의 에너지 소비량 학습치(ZnEC)가 기록되어 있다.
예를 들면, 판 두께 구분(1)은 1.2[㎜] 내지 1.4[㎜], 판 폭 구분(2)은 980[㎜] 내지 1100[㎜]와 같이, 결정된 범위에서 판 두께 및 판 폭을 구획하고, 구분마다 일련 번호가 붙여저 있다. 그리고, 도 6에 도시한 테이블에는 구분마다 에너지 소비량 학습치가 표시되어 있다.
열간 압연 라인(20)에서의 피압연재(100)의 압연 처리 후, 에너지 소비량 학습치 저장 장치(171)에, 에너지 소비량 학습치 산출 장치(17)에 의해 산출된 에너지 소비량 학습치가 입력된다. 이 때, 압연 처리된 피압연재(100)의 판 두께, 판 폭 및 강종의 구분에 대응한 에너지 소비량 학습치가, 식(7)에서의 이미 저장되어 있던 에너지 소비량 학습치(ZnEC OLD)로서 사용된다. 그리고, 식(7)를 이용하여 갱신된 에너지 소비량 학습치(ZnEC)가, 새로운 에너지 소비량 학습치로서, 학습치 데이터베이스(30)에 저장되는 테이블 내의 대응하는 구분에 기록된다. 한편, 압연 예정의 피압연재(100)의 판 두께, 판 폭 및 강종의 구분에 대응한 에너지 소비량 학습치가, 압연 처리 전에 예측치 산출 장치(18)에 출력된다.
상기한 바와 같이, 도 5에 도시한 에너지 소비량 예측 장치(10)에서는, 피압연재(100)의 판 두께, 판 폭 및 강종의 구분에 따라, 에너지 소비량 학습치가 구분마다 갱신되여 학습치 데이터베이스(30)에 보존된다. 그리고, 구분마다 학습치 데이터베이스(30)에 저장되어 있는 에너지 소비량 학습치가 예측치 산출 장치(18)에 출력된다. 예측치 산출 장치(18)는, 구분에 응한 에너지 소비량 학습치를 반영시킨 에너지 소비량 예측치(EnPred)를 산출한다. 그 외는, 제 1의 실시 형태와 실질적으로 마찬가지이고, 중복된 기재를 생략한다.
이상에 설명한 바와 같이, 제 3의 실시 형태에 관한 에너지 소비량 예측 장치(10)에 의하면, 판 두께, 판 폭 및 강종의 구분마다 에너지 소비량 학습치를 갖게 함에 의해, 피압연재(100)의 판 두께, 판 폭 및 강종마다 다른 예측 오차를 보상할 수 있다. 그 결과, 에너지 소비량을 더욱 정확히 예측할 수 있다.
(제 4의 실시 형태)
본 발명의 제 4의 실시 형태에 관한 에너지 소비량 예측 장치(10)는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 예측치 산출 장치(18)가 산출한 에너지 소비량 예측치(EnPred)를 표시하는 표시 장치(40)를 또한 구비하는 점이 도 1에 도시한 에너지 소비량 예측 장치(10)와 다르다. 그 밖의 구성에 관해서는, 도 1에 도시하는 제 1의 실시 형태와 마찬가지이다.
제 4의 실시 형태에 관한 에너지 소비량 예측 장치(10)에 의하면, 산출된 에너지 소비량 예측치(EnPred)가 표시 장치(40)에 표시된다. 이 때문에, 오퍼레이터나 엔지니어 등의 열간 압연 라인(20)의 작업자는, 다음에 처리되는 피압연재(100)의 에너지 소비량을 항상 확인할 수 있다. 이 때문에, 에너지 소비량 예측치(EnPred)가 큰 경우, 필요에 응하여 작업자는 압연 조건의 변경을 행할 수가 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 제 1 내지 제 4의 실시 형태에 의해 기재하였지만, 이 개시된 일부를 이루어지는 논술 및 도면은 본 발명을 한정하는 것이라고 이해하여서는 안된다. 이 개시로부터 당업자라면 다양한 대체 실시 형태. 실시예 및 운용 기술이 분명해질 것이다. 즉, 본 발명은 여기서는 기재하지 않은 다양한 실시 형태 등을 포함하는 것은 물론이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 상기한 설명으로부터 타당한 특허청구의 범위에 관한 발명 특정 사항에 의해서만 정해지는 것이다.
10 : 에너지 소비량 예측 장치
11 : 실적치 취득 장치
12 : 설정 계산 학습 장치
13 : 설정 계산 장치
14 : 에너지 소비량 산출 장치
15 : 에너지 소비량 실적치 산출 장치
16 : 에너지 소비량 실적치 취득 장치
17 : 에너지 소비량 학습치 산출 장치
18 : 예측치 산출 장치
19 : 에너지 소비량 학습치 갱신 장치
20 : 열간 압연 라인
21 : 가열로
23 : 조압연기
26 : 마무리 압연기
27 : 냉각 장치
28 : 권취기
30 : 학습치 데이터베이스
40 : 표시 장치
100 : 피압연재
121 : 설정 계산 학습치 저장 장치
171 : 에너지 소비량 학습치 저장 장치

Claims (5)

  1. 열간 압연 라인의 에너지 소비량 예측 장치에 있어서,
    상기 열간 압연 라인에서의 압연 처리중에 계측된 동작 실적치를 취득하는 실적치 취득 장치와,
    모델식의 파라미터에 상기 동작 실적치를 적용하여 얻어지는 동작 실적 계산치와 상기 동작 실적치를 비교하여, 설정 계산 학습치를 산출하는 설정 계산 학습 장치와,
    상기 열간 압연 라인의 조업 조건 및 상기 설정 계산 학습치를 이용하여, 상기 열간 압연 라인에서의 압연 토오크, 롤 속도 및 압연 파워의 설정치를 포함하는 동작 설정치를 계산하는 설정 계산 장치와,
    상기 동작 설정치를 이용하여 에너지 소비량 계산치를 산출하는 에너지 소비량 산출 장치와,
    상기 압연 토오크 및 상기 롤 속도의 상기 동작 실적 계산치를 이용하여 에너지 소비량 실적 계산치를 산출하는 에너지 소비량 실적치 산출 장치와,
    상기 압연 파워의 상기 동작 실적치를 적분함에 의해 에너지 소비량 실적치를 취득하는 에너지 소비량 실적치 취득 장치와,
    상기 에너지 소비량 실적 계산치와 상기 에너지 소비량 실적치를 비교함에 의해, 에너지 소비량 학습치를 산출하는 에너지 소비량 학습치 산출 장치와,
    상기 에너지 소비량 학습치를 상기 에너지 소비량 계산치에 반영시킨 에너지 소비량 예측치를 산출하는 예측치 산출 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 소비량 예측 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 예측치 산출 장치가, 과거에 산출된 오래된 에너지 소비량 학습치를 상기 에너지 소비량 학습치에 무게 부여하여 얻어지는 에너지 소비량 학습치를 사용하여, 상기 에너지 소비량 예측치를 산출하는 것을 특징으로 하는 에너지 소비량 예측 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 설정 계산 학습치의 변화율이 일정치 이상인 경우에, 상기 에너지 소비량 학습치를 상기 설정 계산 학습치의 변화율로 제산하여 새로운 에너지 소비량 학습치를 산출하는 에너지 소비량 학습치 갱신 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 소비량 예측 장치.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    피압연재의 판 두께, 판 폭 및 강종마다 구분된 복수의 에너지 소비량 학습치를 저장하는 학습치 데이터베이스를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 소비량 예측 장치.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 에너지 소비량 예측치를 표시하는 표시 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 소비량 예측 장치.
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