KR20160111477A - 압연 라인의 에너지 소비량 예측 장치 - Google Patents

압연 라인의 에너지 소비량 예측 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20160111477A
KR20160111477A KR1020167022697A KR20167022697A KR20160111477A KR 20160111477 A KR20160111477 A KR 20160111477A KR 1020167022697 A KR1020167022697 A KR 1020167022697A KR 20167022697 A KR20167022697 A KR 20167022697A KR 20160111477 A KR20160111477 A KR 20160111477A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
value
energy consumption
values
rolling
performance
Prior art date
Application number
KR1020167022697A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101782281B1 (ko
Inventor
카즈토시 키타고
Original Assignee
도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 filed Critical 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
Publication of KR20160111477A publication Critical patent/KR20160111477A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101782281B1 publication Critical patent/KR101782281B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
    • G05B13/048—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators using a predictor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B39/00—Arrangements for moving, supporting, or positioning work, or controlling its movement, combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B39/02—Feeding or supporting work; Braking or tensioning arrangements, e.g. threading arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
    • G05B13/042—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B17/00—Systems involving the use of models or simulators of said systems
    • G05B17/02—Systems involving the use of models or simulators of said systems electric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B15/00—Arrangements for performing additional metal-working operations specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B2015/0057—Coiling the rolled product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/46—Roll speed or drive motor control
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/23—Pc programming
    • G05B2219/23102—Quality parameter is low energy consumption of machine
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49065—Execute learning mode first for determining adaptive control parameters

Abstract

(1) 피압연재에 작용하는 설비의 각종 동작치와 상기 설비의 에너지 소비량과의 관계를 정한 모델식에, 각종 동작치로서 각종 동작 실적치를 입력하여, 에너지 소비량의 실적 계산치를 산출하고, (2) 에너지 소비량의 실적치를 상기 실적 계산치로 제산하여 에너지 소비량의 기준 학습치를 산출하고, (3) 상기 모델식의 각종 동작치 중, 1종의 동작치에만 상기 설정 계산부에서 정한 동작 설정치를 입력하고, 타종의 동작치에는 동작 실적치를 입력하여, 에너지 소비량의 의실적(擬實積) 계산치를 산출하고, (4) 상기 실적 계산치를 상기 의실적 계산치로 제산하여 보정 학습치를 산출하고, (5) 다음회 이후에 상기 압연 라인에 반송될 예정의 피압연재에 관해, 상기 모델식의 각종 동작치로서 상기 각종 동작 설정치를 입력하여, 에너지 소비량의 예측치를 산출하고, 상기 예측치에 상기 기준 학습치와 상기 보정 학습치를 승산하여 보정 후의 에너지 소비량의 예측치를 산출하는 것을 특징으로 한다.

Description

압연 라인의 에너지 소비량 예측 장치{ENERGY CONSUMPTION PREDICTING DEVICE FOR ROLLING LINE}
본 발명은, 압연 라인의 에너지 소비량 예측 장치에 관한 것이다.
압연 라인은, 피압연재를 압연하여 제품을 제조하기 위한 각종 설비를 구비한다. 압연 라인의 에너지 소비량 예측 장치에서는, 압연 라인에서 소망하는 사이즈·품질의 제품을 제조하기 위해 필요하게 되는 에너지 소비량이 산출된다.
예를 들면, 특허 문헌 1에는, 설비의 하나인 압연 스탠드에 관해, 압연 토크나 롤 속도를 이용하여 에너지 소비량을 산출하는 것이 개시되어 있다. 또한, 특허 문헌 2에는, 압연 스탠드에 관해, 에너지 소비량의 학습 계산을 이용하여, 보다 정밀도 높게 에너지 소비량을 예측하는 것이 개시되어 있다.
일본 특허3444267호 공보 일본 특개2012-170962호 공보
특허 문헌 2의 기술에서는, 압연 스탠드의 각종 동작치와 에너지 소비량과의 관계를 정한 모델식에, 각종 동작 설정치를 입력하여, 에너지 소비량을 예측한다. 또한, 각종 동작 설정치에 의거하여 동작한 압연 스탠드로부터 각종 동작 실적치(實績値)를 취득한다. 각종 동작 실적치에 의거하여 에너지 소비량의 실적치를 취득한다. 또한, 각종 동작 실적치를 모델식에 입력하여 에너지 소비량의 실적 계산치를 산출한다. 그리고, 실적치와 실적 계산치를 비교하여 학습치를 산출한다. 이 학습치를 상술한 모델식에 의해 산출되는 에너지 소비량에 반영하여, 다음 재료에 소비되는 에너지 소비량을 예측한다.
그런데, 압연 스탠드 등의 설비의 각종 동작치에는, 압연 토크, 롤 속도 등 복수종류의 값이 포함된다. 그 때문에, 모델식에는, 각종 동작치로서 복수종류의 파라미터가 포함된다. 특허 문헌 2의 기술에서는, 모델식의 각종 동작치로서 각종 동작 실적치의 전부를 입력하여 에너지 소비량의 실적 계산치를 산출하고 있다.
그렇지만, 이 경우, 어느 파라미터가 모델식의 예측 오차에 영향을 주고 있는지 분명하지가 않다. 예를 들면, 압연 토크의 동작 설정치와 동작 실적치와의 오차, 롤 속도의 동작 설정치와 동작 실적치와의 오차의 어느 쪽이 에너지 소비량에 크게 영향을 주는 것인지가 고려할 수가 없다. 파라미터에 의한 영향의 차이를 고려하는 것이, 보다 정밀도가 높은 에너지 소비량의 예측에 공헌하는 것이라고 생각된다.
또한, 압연 라인에 배치되는 설비에는, 압연 스탠드 이외에, 권취기, 반송 테이블 등이 포함되고, 이들의 에너지 소비량을 산출할 수 있는 것도 요망된다.
본 발명은, 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 압연 라인의 에너지 소비량을, 실제로 제품을 생산하기 전에 정밀도 높게 예측할 수 있는 압연 라인의 에너지 소비량 예측 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기한 목적을 달성하기 위해, 피압연재에 작용하는 설비를 갖는 압연 라인의 에너지 소비량 예측 장치로서,
피압연재에 응한 조업 조건에 의거하여 상기 설비의 각종 동작 설정치를 정하는 설정 계산부와,
상기 설비가 상기 각종 동작 설정치에 의거하여 동작한 결과에 관해, 각종 동작 실적치를 수집하는 실적치 수집부와,
상기 설비가 상기 피압연재에 작용한 구간을 적분 구간으로 하여, 상기 각종 동작 실적치를 적분하여 에너지 소비량의 실적치를 취득하는 에너지 소비량 실적치 취득부와,
상기 설비의 각종 동작치와 상기 설비의 에너지 소비량과의 관계를 정한 모델식에, 각종 동작치로서 상기 각종 동작 실적치를 입력하여, 에너지 소비량의 실적 계산치를 산출하는 에너지 소비량 실적 계산부와,
상기 실적치를 상기 실적 계산치로 제산(除算)하여 에너지 소비량의 기준 학습치를 산출하는 에너지 소비량 학습치 계산부와,
상기 모델식의 각종 동작치 중, 1종의 동작치에만 상기 설정 계산부에서 정한 동작 설정치를 입력하고, 타종의 동작치에는 상기 실적치 수집부에서 수집한 동작 실적치를 입력하여, 에너지 소비량의 의실적(擬實積) 계산치를 산출하는 에너지 소비량 의실적 계산부와,
상기 실적 계산치를 상기 의실적 계산치로 제산하여 보정 학습치를 산출하는 보정 학습치 계산부와,
상기 설정 계산부는, 다음회(次回) 이후에 상기 압연 라인에 반송될 예정의 피압연재에 관해, 상기 모델식의 각종 동작치로서 상기 각종 동작 설정치를 입력하여, 에너지 소비량의 예측치를 산출하고, 상기 예측치에 상기 기준 학습치와 상기 보정 학습치를 승산하여 보정 후의 에너지 소비량의 예측치를 산출하는 것을 특징으로 한다.
한 예로서, 상기 설비는, 피압연재를 압연하는 롤러를 갖는 압연 스탠드이고, 상기 모델식의 각종 동작치는, 상기 롤러의 압연 토크와 롤 속도를 포함한다.
다른 예로서, 상기 설비는, 권취기이고, 상기 모델식의 각종 동작치는, 피압연재의 장력과 속도를 포함한다.
다른 예로서, 상기 설비는, 반송 테이블이고, 상기 모델식의 각종 동작치는, 피압연재 반송 속도와 피압연재 반송 시간을 포함한다.
본 발명에 의하면, 압연 라인의 에너지 소비량을, 실제로 제품을 생산하기 전에 정밀도 높게 예측할 수 있다. 그 결과, 에너지 소비량이 큰 제품을, 1일 중 전력에 여유가 있는 시간대에 생산하는 등, 효율적인 생산 관리가 가능해진다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에서의 시스템 전체를 도시하는 개념도.
도 2는 에너지 소비량 예측 장치(30)에 의한 에너지 소비량의 예측 대상인 압연 라인(1)의 설비 배치도.
도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 에너지 소비량 예측 장치(30)의 구성을 도시하는 모식도.
도 4는 압연 스탠드의 동작 설정치의 한 예를 도시하는 도면.
도 5는 선형보간을 행하여 산출한 압연 토크의 동작 설정치(GnCAL)(51)를 도시하는 도면.
도 6은 에너지 소비량의 실적치와, 압연 파워와의 관계를 도시하는 도면.
도 7은 에너지 소비량의 실적 계산치의 한 예를 도시하는 도면.
도 8은 에너지 소비량의 의실적 계산치의 한 예를 도시하는 도면.
도 9는 권취기(28)에 관한 동작 설정치와 동작 실적치의 한 예를 도시하는 도면.
도 10은 본 발명의 실시의 형태 4에 관한 에너지 소비량 예측 장치(30)의 구성을 도시하는 모식도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시의 형태에 관해 상세히 설명한다. 또한, 각 도면에서 공통되는 요소에는, 동일한 부호를 붙여서 중복되는 설명을 생략한다.
실시의 형태 1.
[실시의 형태 1의 시스템 구성]
도 1은, 본 발명의 실시의 형태 1에서의 시스템 전체를 도시하는 개념도이다.
피압연재(예를 들면, 슬래브, 금속재료)를 압연하는 압연 라인(1)은, 각종의 설비(10), 제어 장치(20) 및 에너지 소비량 예측 장치(30)를 구비한다. 에너지 소비량 예측 장치(30)는, 연산 처리 장치와 메모리를 구비한다.
각종의 설비(10)는, 예를 들면, 압연 스탠드, 권취기, 반송 테이블 등이다. 각종의 설비(10)는, 액추에이터와 센서를 구비한다. 액추에이터는, 피압연재에 작용하는 롤러와, 롤러를 구동하는 모터를 포함한다. 모터는, 동작 설정치에 상당하는 신호를 입력하고, 이 신호에 의거하여 동작한다. 센서는, 설비(10)가 각종 동작 설정치에 의거하여 피압연재에 작용한 결과에 관한 각종 동작 실적치에 상당하는 신호를 출력한다.
제어 장치(20)는, 설비(10)에 접속하고, 설비(10)를 감시·제어한다. 제어 장치(20)는, 설비(10)에 각종 동작 설정치에 상당하는 신호를 출력한다. 제어 장치(20)는, 설비(10)의 각종 동작 실적치에 상당하는 신호를 입력한다.
에너지 소비량 예측 장치(30)는, 제어 장치(20)에 접속하고, 설비(10)의 동작 목표를 의미하는 각종 동작 설정치를 출력한다. 에너지 소비량 예측 장치(30)는, 설비(10)의 동작 결과를 의미하는 각종 동작 실적치를 입력한다.
도 2는, 에너지 소비량 예측 장치(30)에 의한 에너지 소비량의 예측 대상인 압연 라인(1)의 설비 배치도이다.
압연 라인(1)은, 열간 압연 라인이다. 도 2에 도시하는 열간 압연 라인은, 가열로(21), 조압연기(23), 사상압연기(26), 권취기(28), 반송 테이블(29)을 구비한다.
가열로(21)로부터 반출된 피압연재(100)는, 가역식의 조압연기(23)에 의해 압연된다. 조압연기(23)는 통상, 1대∼수대의 압연 스탠드(230)를 갖는다. 조압연기(23)는, 피압연재(100)를 왕복시키면서, 압연 스탠드(230)를 수회(數回) 통과시킴에 의해, 조압연기(23) 출측(出側)에서 목표의 중간 바 판두께까지 압연한다. 이하에서, 조압연기(23)의 압연 스탠드(230)에 피압연재(100)를 통과시키는 것을 「패스」라고 칭한다.
조압연기(23)에서 압연된 후, 피압연재(100)는 조압연기(23) 출측부터 사상압연기(26) 입측까지 반송되고, 예를 들면 5∼7기(基)의 압연 스탠드(260)를 갖는 사상압연기(26)에 의해, 소망하는 제품 판두께까지 압연된다. 사상압연기(26)로부터 반출된 피압연재(100)는, 수냉 장치 등의 냉각 장치(27)에서 냉각된 후, 권취기(28)에 의해 코일형상으로 권취된다.
또한, 조압연기(23)의 압연 스탠드(230)의 롤러는, 모터(231)에 의해 구동된다. 사상압연기(26)의 압연 스탠드(260)의 롤러는, 모터(261)에 의해 구동된다. 모터(231) 및 모터(261)는, 예를 들면, 5000∼11000[㎾]의 대출력 모터이다. 압연시에 있어서의 모터의 에너지 소비량은, 피압연재의 사이즈·강종마다 변화한다.
권취기(28)는, 다운 코일러이다. 권취기(28)는, 모터(281)에 의해 구동된다. 반송 테이블(29)은, 조(粗)밀 반송 테이블(290), 조(粗)밀-사상 사이 반송 테이블(292), 런아웃 테이블(293) 등을 포함한다. 반송 테이블(29)의 롤러는, 복수의 모터(291)에 의해 구동된다.
사상압연기(26)의 출측에는, 사상압연기 출측 계측기(262)가 설치되어 있다. 사상압연기 출측 계측기(262)는, 반송되는 피압연재(100)의 판두께, 판폭 및 온도 등을 계속적으로 계측한다. 계측치는, 제품의 품질을 온라인으로 확인하기 위해, 또한, 피드백 제어를 실현하기 위해 이용된다. 또한, 사상압연기 출측 계측기(262)는, 판두께계와 판폭계가 제각기 부착되어 구성된 계측기라도 좋고, 하나의 계측기로 판두께와 판폭의 양쪽을 계측할 수 있는 계측기라도 좋다.
그 밖에, 조압연기(23)의 입측에는 조압연기 입측 디스케일러(22)가 배치된다. 사상압연기(26)의 입측에는 사상압연기 입측 디스케일러(25)가 배치된다. 조압연기(23)와 사상압연기(26) 사이의 반송 테이블 에어리어에는 크롭 컷 시어(crop cut shear)(24)가 배치된다.
[에너지 소비량 예측 장치(30)의 구성]
도 3은, 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 에너지 소비량 예측 장치(30)의 구성을 도시하는 모식도이다.
에너지 소비량 예측 장치(30)는, 설비(10)의 에너지 소비량을 예측하는 장치이다. 도 1에 도시하는 설비(10)에는, 조압연기(23)의 압연 스탠드(230), 사상압연기(26)의 압연 스탠드(260), 권취기(28), 반송 테이블(29)이 포함된다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 에너지 소비량 예측 장치(30)는, 설정 계산부(31), 실적치 수집부(32), 에너지 소비량 실적치 취득부(33), 에너지 소비량 실적 계산부(34), 학습치 계산부(35), 에너지 소비량 의실적 계산부(36), 보정 학습치 계산부(37)를 구비한다. 도 1에 도시하는 메모리는, 도 3에 도시하는 각 부분의 처리 내용을 기술한 프로그램을 기억하고 있다. 도 3에 도시하는 각 부분은, 메모리로부터 프로그램이 로드되고, 도 1에 도시하는 연산 처리 장치에 실행됨으로써 실현된다.
설정 계산부(31)는, 피압연재(100)에 응한 조업 조건에 의거하여 설비(10)의 각종 동작 설정치(ASET)를 정한다.
실적치 수집부(32)는, 설비(10)가 각종 동작 설정치(ASET)에 의거하여 동작한 결과에 관해, 각종 동작 실적치(AACT)를 수집한다. 각종 동작 실적치(AACT)는, 피압연재의 상태(온도, 판폭, 판두께 등)나, 액추에이터의 동작 실적치(소비 전류, 소비 전력, 압연 토크, 롤 속도, 압연 하중 등)를 포함한다.
에너지 소비량 실적치 취득부(33)는, 설비(10)가 피압연재(100)에 작용한 구간을 적분 구간으로 하여, 그 구간에서 수집한 각종 동작 실적치를 적분하여 에너지 소비량의 실적치(EnACT)를 취득한다.
에너지 소비량 실적 계산부(34)는, 설비(10)의 각종 동작치와 설비(10)의 에너지 소비량과의 관계를 정한 모델식에, 각종 동작치로서 각종 동작 실적치(AACT)를 입력하여, 에너지 소비량의 실적 계산치(EnACTCAL)를 산출한다.
학습치 계산부(35)는, 실적치(EnACT)를 실적 계산치(EnACTCAL)로 제산(除算)하여 에너지 소비량의 기준 학습치(學習値)(ZnE)를 산출한다.
에너지 소비량 의실적 계산부(36)는, 상술한 모델식의 각종 동작치 중, 1종의 동작치에만 설정 계산부(31)에서 정한 동작 설정치(ASET)를 입력하고, 타종의 동작치에는 실적치 수집부(32)에서 수집한 동작 실적치(AACT)를 입력하여, 에너지 소비량의 의실적 계산치(EnPseudoACTCAL)를 산출한다.
보정 학습치 계산부(37)는, 실적 계산치(EnACTCAL) 를 의실적 계산치(EnPseudoACTCAL)로 제산하여 보정 학습치를 산출한다.
상술한 설정 계산부(31)는, 기준 학습치(ZnE)에 보정 학습치를 승산하여 보정 후 학습치(ZnEuse)를 산출한다. 그리고, 다음회 이후에 압연 라인(1)에 반송될 예정의 피압연재에 관해, 상술한 모델식의 각종 동작치로서 각종 동작 설정치(ASET)를 입력하여, 에너지 소비량의 예측치를 산출한다. 이 예측치에 보정 후 학습치(ZnEuse)를 승산하여, 보정 후의 에너지 소비량의 예측치(EnCALSET)를 산출한다.
[압연 스탠드에 관한 에너지 소비량의 예측 계산]
압연 라인(1)의 각종의 설비(10)는, 조압연기(23)의 압연 스탠드, 사상압연기(26)의 압연 스탠드, 권취기(28), 반송 테이블(29) 등이 있다. 본 실시의 형태에서는, 압연 스탠드에 관한 에너지 소비량의 예측 계산에 관해 설명한다.
압연 스탠드에서는, 다운 코일러 물려 들어감(biting of down coiler)이나 전단(前段) 스탠드 미단(尾端) 빠짐(tail out) 등에 의한 장력(張力) 변동 등에 의해, 압연 파워가 급격하게 변화하는 일이 있다. 그 때문에, 설정 계산만으로 에너지 소비량을 예측하기는 곤란하다. 따라서 이와 같은 오차를 보정하여 예측 계산의 정밀도를 높일 필요가 있다.
열간 압연 라인의 에너지 소비량의 예측 계산에는, 설정 계산에 의해 산출된 동작 설정치가 사용된다. 압연 토크 및 롤 속도 등의 동작 설정치, 및 조업 조건에 의거하여, 압연 스탠드에서의 에너지 소비량의 예측치를 산출 가능하다.
설정 계산부(31)는, 모델식을 이용하여 에너지 소비량을 예측한다. 각 압연 스탠드의 롤을 구동하는 모터의 에너지 소비량의 계산치(EnCAL)는, 식(1) 및 식(2)에 표시하는 바와 같이 산출할 수 있다. 계산치(EnCAL)는, 압연 토크(G(t))[kNm], 롤 속도(v(t))[m/s]의 곱을 시간(t)[s]으로 적분함에 의해 산출된다.
PwnCAL = (1000 ×Vni CAL × Gni CAL) / Rn (1)
EnCAL = Σ(Pwni CAL + Pwni +1 CAL) × Sni CAL / 2 (2)
여기서, 첨자 n은, 스탠드 번호(또는 압연 패스 수)이다. i는, 목표점의 위치의 번호이다. Sni CAL[s]는, 목표점 i와 i+1 사이의 시간[s]을 나타내고 있다. Σ는, 최초의 목표점부터 최후의 목표점까지의 총합을 나타낸다.
식(1)에서, 목표점(i)에서의 Vni CAL는, 롤 속도의 동작 설정치이다. Gni CAL는, 압연 토크의 목표점(i)에서의 동작 설정치이다. Pwni CAL는, 피압연재의 목표점(i)에서의 압연 파워의 계산치이다. Rn[㎜]은 롤 반경이다. 목표점이란, 피압연재의 대표적인 위치를 의미하고 있고, 예를 들면, 피압연재의 물어들어감시(時)의 롤의 갭을 결정하기 위해서는, 선단부의 예측 정밀도가 중요하기 때문에, 선단 위치를 목표점의 하나로 정하고, 그 입측 정보(판두께, 판폭, 온도 등)를 사용하여, 하중, 토크 등을 예측한다.
최종적으로, 후술하는 보정 후 학습치(ZnEuse)를 사용함으로써, 식(3)에 표시하는 바와 같이, 에너지 소비량의 예측치(EnCALSET)를 산출할 수 있다.
EnCALSET = ZnEuse × EnCAL (3)
설정 계산부(31)에서의 동작 설정치의 설정 계산에 관해 설명한다. 도 4는, 압연 스탠드의 동작 설정치의 한 예를 도시하는 도면이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 압연 토크의 동작 설정치(GnCAL)(41)는, 조업 조건마다 목표점의 각 위치에 관해 정하여져 있다. 설정 계산에 의해, 목표점의 위치에서의 동작 설정치를 예측할 수 있다. 이 위치는, 설정 갭의 계산에 필요로 하는 하중 예측을 행하는 위치와 같다. 한편, 롤 속도의 동작 설정치(VnCAL)(42)는, 피압연재의 전체 길이에 걸쳐서, 그 속도 패턴이 정하여져 있다. 목표점의 위치가, 압연 토크와 롤 속도로 달라진 경우, 설정 계산에서 선형보간(線形補間)을 행하여, 압연 토크의 동작 설정치를 계산할 수 있다. 도 5는, 선형보간을 행하여 산출한 압연 토크의 동작 설정치(GnCAL)(51)를 도시하는 도면이다. 속도 패턴의 예측 위치에 맞추어서 선형보간을 행함으로써, 압연 토크의 동작 설정치(GnCAL)(51)를 산출할 수 있다. 이에 의해, 소정의 목표점에서의 압연 토크의 동작 설정치를 취득할 수 있다.
메모리에는, 조업 조건마다, 동작 설정치의 설정 계산에 필요한 압연 토크의 동작 설정치나 롤 속도의 동작 설정치가 미리 기억되어 있다.
다음에 학습 계산에 관해 설명한다. 학습 계산은, 압연이 종료되고, 피압연재가 권취기(28)에서 권치된 후에 실행된다.
실적치 수집부(32)는, 피압연재의 전체 길이에 걸쳐서, 동작 실적치를 취득한다. 동작 실적치는, 설비(10)를 동작 설정치에 의거하여 동작시킨 결과 얻어지는 값이다. 압연 스탠드인 경우, 식(1)에 표시하는 바와 같이, 각종 동작 실적치는, 롤 직경, 압연 토크, 및 롤 속도이다. 롤 직경에 관해서는, 압연 중에 압연 롤은, 마모, 팽창도 하는 것이지만, 그 변화는 미미한 것이고, 설정 계산에서 정한 고정치를 사용하여도 문제는 없다.
에너지 소비량 실적치 취득부(33)는, 동작 실적치를 적산(積算)하여 에너지 소비량의 실적치(EnACT)를 취득한다. 예를 들면, 각 압연 스탠드의 롤을 구동하는 모터의 에너지 소비량의 실적치(EnACT)는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 압연 파워(Pwn)(61)를 시간 적분하여 산출할 수 있다. 계산식으로 표시하면 식(4)과 같이 된다.
EnACT = η ∫ Pwn(t)dt (4)
또한, 압연 파워를 직접적으로 인터페이스하지 않는 경우는, 이하와 같이, 압연 토크와 롤 속도로부터 산출한 압연 파워를 사용한다. 즉, 에너지 소비량의 실적치(EnACT)는, 압연 토크(Gn(t))[kNm]와 롤 속도(Vn(t))[m/s]의 곱을 시간(t)[s]으로 적분함에 의해 산출할 수 있다.
Pwn(t) = (1000 × Vn(t) × Gn(t)) / Rn (5)
에너지 소비량 실적 계산부(34)는, 식(6), 식(7)에 표시하는 바와 같이, 설정 계산과 같은 모델식(식(1), 식(2))을 이용하여, 그 입력 파라미터에 동작 실적치를 대입하여, 에너지 소비량의 실적 계산치(EnACTCAL)를 산출한다. 구체적으로는, 압연 토크의 실적치(Gni ACT)와 롤 속도의 실적치(Vni ACT)를 모델식의 입력 파라미터에 대입하여, 압연 파워(Pwni ACTCAL)를 산출하고, 그 압연 파워(Pwni ACTCAL)를 적분함으로써 에너지 소비량의 실적 계산치(EnACTCAL)를 구한다. 도 7은, 에너지 소비량의 실적 계산치의 한 예를 도시하는 도면이다. 목표점(i)의 위치가 압연 토크의 실적치(GnACT)(71)와 롤 속도의 실적치(VnACT)(72)가 다른 경우는, 도 7에 도시하는 바와 같이 선형보간한 값을 사용한다.
Pwni ACTCAL = (1000 × Vni ACT × Gni ACT) / Rn (6)
EnACTCAL = Σ(Pwni ACTCAL + Pwni +1 ACTCAL) × Sni ACT / 2 (7)
학습치 계산부(35)는, 에너지 소비량 실적치 취득부(33)에서 취득한 에너지 소비량의 실적치(EnACT)와, 에너지 소비량 실적 계산부(34)에서 계산한 에너지 소비량의 실적 계산치(EnACTCAL)를 비교하여, 식(8)에 표시하는 바와 같이, 에너지 소비량의 기준 학습치(ZnE)를 산출한다.
ZnE = EnACT / EnACTCAL (8)
에너지 소비량 의실적(擬實積) 계산부(36)는, 상술한 모델식의 1종의 파라미터에만 설정 계산부(31)가 정한 동작 설정치를 사용하고, 타종의 파라미터에는 실적치 수집부(32)가 수집한 동작 실적치를 사용하여, 에너지 소비량의 의실적 계산치(EnPseudoACTCAL)를 산출한다. 예를 들면, 압연 토크에만 동작 설정치를 사용하고, 롤 속도에 동작 실적치를 사용하는 경우에는, 식(9), 식(10)과 같이 표시된다.
Pwni PseudoACATCAL _G = (1000 × Vni ACT × Gni CAL) / Rn (9)
EnPseudoACTCAL _G = Σ(Pwni PseudoACTCAL _G + Pwni +1 PseudoACTCAL _G) × Sni ACT / 2 (10)
도 8은, 에너지 소비량의 의실적 계산치의 한 예를 도시하는 도면이다. 압연 토크의 예측치인 동작 설정치(GnCAL)(41)와 동작 실적치(GnACT)(71)는, 전체 길이에 걸쳐서, 그 차는 일정하지가 않고, 항상 변동하고 있다. 이 상태의 오차를 흡수하기 위해 1파라미터인 압연 토크만을 설정 계산부(31)가 정한 동작 설정치(GnCAL)(41)를 사용한다.
보정 학습치 계산부(37)는, 에너지 소비량 실적 계산부(34)에서 계산한 에너지 소비량의 실적 계산치(EnACTCAL)와, 에너지 소비량 의실적 계산부(36)에서 계산한 에너지 소비량의 의실적 계산치(EnPseudoACTCAL)를 비교하여, 에너지 소비량의 보정 학습치를 산출한다. 예를 들면, 압연 토크에 동작 설정치를 사용하고, 롤 속도에 동작 실적치를 사용하는 경우에는, 식(11)과 같이 표시된다.
ZnE(G) = EnACTCAL / EnPseudoACTCAL _G (11)
설정 계산부(31)는, 식(12)에 표시하는 바와 같이, 기준 학습치(ZnE)에 보정 학습치(ZnE(G))를 승산하여 보정 후 학습치(ZnEuse)를 산출한다.
ZnEuse = ZnE × ZnE(G) (12)
그리고, 설정 계산부(31)는, 다음회 이후에 압연 라인(1)에 반송될 예정의 피압연재에 관해, 상술한 모델식의 각종 동작치로서 각종 동작 설정치를 입력하여, 에너지 소비량의 예측치(EnCAL)를 산출한다. 식(3)에 표시하는 바와 같이, 이 예측치(EnCAL)에 보정 후 학습치(ZnEuse)를 승산하여, 보정 후의 에너지 소비량의 예측치(EnCALSET)를 산출한다.
또한, 에너지 소비량을 산출하는 모델식에 파라미터가 2개 이상 있는 경우, 조합시켜서 사용할 수도 있다. 이에 의해 더한층의 예측 정밀도의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
예를 들면, 에너지 소비량 의실적 계산부(36)에, 롤 속도에만 동작 설정치를 사용하고, 압연 토크에 동작 실적치를 사용하는 경우에는, 식(13), 식(14)과 같이 표시된다.
Pwni PseudoACATCAL _V = (1000 × Vni CAL × Gni ACT) / Rn (13)
EnPseudoACTCAL _V = Σ(Pwni PseudoACTCAL _V + Pwni +1 PseudoACTCAL _V) × Sni ACT / 2 (14)
이때, 보정 학습치 계산부(37)는, 식(15)과 같이 보정 학습치(ZnE(V))를 산출한다.
ZnE(V) = EnACTCAL / EnPseudoACTCAL _V (15)
최종적으로는, 에너지 소비량의 보정 후 학습치(ZnEuse)는, 압연 토크를 동작 설정치로 한 경우의 보정 학습치(ZnE(G))와, 롤 속도를 동작 설정치로 한 보정 학습치(ZnE(V))를 조합시켜서, 식(16)의 계산을 경유하여, 다음 재료에서의 에너지 소비량의 예측치(EnCALSET)의 계산에 적용된다.
ZnEuse = ZnE × ZnE(G) × ZnE(V) (16)
또한, ZnE(G)와 ZnE(V)에 무게 부여를 가하는 것이 바람직하다.
실시의 형태 2.
[실시의 형태 2의 시스템 구성]
다음에, 도 9를 참조하여 본 발명의 실시의 형태 2에 관해 설명한다. 본 실시 형태의 시스템에서의 시스템 구성은, 도 1∼도 3에 도시하는 구성과 마찬가지이다. 에너지 소비량 예측 장치(30)의 기본 개념에 관해서는, 실시의 형태 1에서 설명한 내용과 마찬가지이기 때문에 상세한 설명은 생략한다.
[권취기에 관한 에너지 소비량의 예측 계산]
압연 라인(1)의 각종의 설비(10)는, 조압연기(23)의 압연 스탠드, 사상압연기(26)의 압연 스탠드, 권취기(28), 반송 테이블(29) 등이 있다. 본 실시의 형태에서는, 다운 코일러인 권취기(28)에 관한 에너지 소비량의 예측 계산에 관해 설명한다.
설정 계산부(31)는, 피압연재에 응한 조업 조건에 의거하여 권취기(28)의 각종 동작 설정치를 정한다. 다운 코일러에서는, 피압연재는, 다운 코일러와 그 입측에 설치된 핀치 롤러 사이의 장력을 조정하면서 권취된다. 권취기(28)의 각종 동작 설정치는, 조업 조건마다 목표점의 각 위치에 관해 정하여진다. 메모리에는, 조업 조건마다, 동작 설정치의 설정 계산에 필요한 각종 동작 설정치가 미리 기억되어 있다. 또한, 선단부 및 미단부에서는, 동작 설정치의 하나인 장력 목표치를 변경하여 권취 형상을 정돈하는 일도 있다.
설정 계산부(31)는, 모델식에 동작 설정치를 입력하여 에너지 소비량을 예측한다. 권취기(28)를 구동하는 모터의 에너지 소비량의 계산치(E_DCCAL)는, 식(17) 및 식(18)으로 표시하는 바와 같이 산출할 수 있다.
Pw_DCi CAL = 10 × TeCAL × hCAL × wCAL × V_DCi CAL (17)
E_DCCAL = Σ(Pw_DCi CAL + Pw_DCi +1 CAL) × S_DCi CAL / 2 (18)
여기서,
i : 목표점의 위치의 번호
Te : 장력[㎫]
h : 판두께[㎜]
w : 판폭[㎜]
V_DCi : 목표점(i)에서의 피압연재 속도[m/s]
S_DCi : 목표점(i와 i+1) 사이의 시간[s]
최종적으로, 후술하는 보정 후 학습치(ZE_DCuse)를 사용함으로써, 식(19)에 표시하는 바와 같이, 에너지 소비량의 예측치(E_DCCALSET)를 산출할 수 있다.
E_DCCALSET = ZE_DCuse × E_DCCAL (19)
다음에 학습 계산에 관해 설명한다. 학습 계산은, 압연이 종료되고, 피압연재가 권취기(28)에서 권치된 후에 실행된다.
실적치 수집부(32)는, 피압연재의 전체 길이에 걸쳐서, 동작 실적치를 취득한다. 동작 실적치는, 권취기(28)를 동작 설정치에 의거하여 동작시킨 결과 얻어지는 값이다. 권취기(28)인 경우, 동작 실적치로서 장력, 판두께, 판폭, 피압연재 속도 등을 취득한다.
에너지 소비량 실적치 취득부(33)는, 동작 실적치를 적산하여 에너지 소비량의 실적치(E_DCACT)를 취득한다. 권취기(28)를 구동하는 모터의 에너지 소비량의 실적치(E_DCACT)는, 식(4)과 마찬가지로, 식(20)과 같이 표시된다.
E_DCACT = η ∫ Pw_DC(t)dt (20)
에너지 소비량 실적 계산부(34)는, 식(21), 식(22)에 표시하는 바와 같이, 설정 계산과 같은 모델식(식(17), 식(18))을 이용하여, 그 입력 파라미터에 동작 실적치를 대입하여, 에너지 소비량의 실적 계산치(E_DCACTCAL)를 산출한다.
Pw_DCi ACTCAL = 10 × TeACT × hACT × wACT × V_DCi ACT (21)
E_DCACTCAL = Σ(Pw_DCi ACTCAL + Pw_DCi +1 ACTCAL) × S_DCi ACT / 2 (22)
여기서, 장력의 실적치는, 전체 길이에 걸치는 시간 평균, 또는, 1점 또는 복수점의 목표점의 값을 사용한다. 도 9는, 권취기(28)에 관한 동작 설정치와 동작 실적치의 한 예를 도시하는 도면이다. 권취기(28)의 권취 속도는, 사상압연 중은, 사상측의 속도 제어에 직결되어 있다. 한편, 사상압연 후, 즉 피압연재의 미단이 사상 최종 스탠드를 빠진 후는, 장력 목표치를 유지하면서, 주어진 속도 패턴(V_DCACT)(91)으로 권취한다. 에너지 소비량의 실적 계산치를 계산할 때의 장력의 실적치는, 설정 계산의 식에 맞추기 때문에, 1점이라면 평균치(TeACT(ave))(92)나 대표적인 목표점의 장력을 사용한다. 판두께나 판폭은 압연기 출측에 설치된 사상압연기 출측 계측기(262)에서 계측한 동작 실적치를 사용한다.
학습치 계산부(35)는, 에너지 소비량 실적치 취득부(33)에서 취득한 에너지 소비량의 실적치(E_DCACT)와, 에너지 소비량 실적 계산부(34)에서 계산한 에너지 소비량의 실적 계산치(E_DCACTCAL)를 비교하여, 식(23)에 표시하는 바와 같이, 에너지 소비량의 기준 학습치(ZE_DC)를 산출한다.
ZE_DC = E_DCACT / E_DCACTCAL (23)
에너지 소비량 의실적 계산부(36)는, 상술한 모델식의 1종의 파라미터에만 설정 계산부(31)가 정한 동작 설정치를 사용하고, 타종의 파라미터에는 실적치 수집부(32)가 수집한 동작 실적치를 사용하여, 에너지 소비량의 의실적 계산치(E_DCPseudoACTCAL)를 산출한다. 피압연재 속도에만 동작 설정치를 사용하고, 장력 등에 동작 실적치를 사용하는 경우에는, 식(24), 식(25)과 같이 표시된다.
Pw_DCi PseudoACATCAL _V = 10 × TeACT × hACT × wACT × V_DCi CAL (24)
E_DCPseudoACTCAL _V = Σ(Pw_DCi PseudoACTCAL _V + Pw_DCi +1 PseudoACTCAL _V) × S_DCi ACT / 2 (25)
보정 학습치 계산부(37)는, 에너지 소비량 실적 계산부(34)에서 계산한 에너지 소비량의 실적 계산치(E_DCACTCAL)와, 에너지 소비량 의실적 계산부(36)에서 계산한 에너지 소비량의 의실적 계산치(E_DCPseudoACTCAL)를 비교하여, 에너지 소비량의 보정 학습치를 산출한다. 예를 들면, 피압연재 속도에 동작 설정치를 사용하고, 장력 등에 동작 실적치를 사용하는 경우에는, 식(26)과 같이 표시된다.
ZE_DC(V) = E_DCACTCAL / E_DCPseudoACTCAL _V (26)
설정 계산부(31)는, 식(27)에 표시하는 바와 같이, 기준 학습치(ZE_DC)에 보정 학습치(ZE_DC(V))를 승산하여 보정 후 학습치(ZE_DCuse)를 산출한다.
ZE_DCuse = ZE_DC × ZE_DC(V) (27)
그리고, 설정 계산부(31)는, 다음회 이후에 압연 라인(1)에 반송될 예정의 피압연재에 관해, 상술한 모델식의 각종 동작치로서 각종 동작 설정치를 입력하여, 에너지 소비량의 예측치(E_DCCAL)를 산출한다. 식(19)에 표시하는 바와 같이, 이 예측치(E_DCCAL)에 보정 후 학습치(ZE_DCuse)를 승산하여, 보정 후의 에너지 소비량의 예측치(E_DCCALSET)를 산출한다.
또한, 에너지 소비량을 산출하는 모델식에 파라미터가 2개 이상 있는 경우, 조합시켜서 사용할 수도 있다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 장력에 관해, 동작 설정치(TeSET)(93)와 동작 실적치의 평균치(TeACT(ave))(92)와의 차(差)가 있다. 이 차에 의거한 에너지 소비량에의 영향을 보정 후 학습치(ZE_DCuse)에 반영함으로써, 더한층의 예측 정밀도의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
구체적으로는, 에너지 소비량 의실적 계산부(36)에서, 장력에만 동작 설정치를 사용하고, 피압연재 속도 등에 동작 실적치를 사용하는 경우, 식(28), 식(29)과 같이 표시된다.
Pw_DCi PseudoACATCAL _T = 10 × TeCAL × hACT × wACT × V_DCi ACT (28)
E_DCPseudoACTCAL _T = Σ(Pw_DCi PseudoACTCAL _T + Pw_DCi +1 PseudoACTCAL _T) × S_DCi ACT / 2 (29)
이때, 보정 학습치 계산부(37)는, 식(30)과 같이 보정 학습치(ZE_DC(T))를 산출한다.
ZE_DC(T) = E_DCACTCAL / E_DCPseudoACTCAL _T (30)
최종적으로는, 에너지 소비량의 보정 후 학습치(ZE_DCuse)는, 피압연재 속도를 동작 설정치로 한 경우의 보정 학습치(ZE_DC(V))와, 장력을 동작 설정치로 한 보정 학습치(ZE_DC(T))를 조합시켜서, 식(31)의 계산을 경유하여, 다음 재료에서의 에너지 소비량의 예측치(E_DCCALSET)의 계산에 적용된다.
ZE_DCuse = ZE_DC × ZE_DC(V) × ZE_DC(T) (31)
또한, ZE_DC(V)와 ZE_DC(T)에 무게 부여를 가하는 것이 바람직하다.
또한, 실시의 형태 2에서의 설명에서는, 판두께, 판폭은 전체 길이에 걸쳐서 목표대로 제어되는 것을 전제로 하고 있다. 그 때문에, 동작 설정치와 동작 실적치와의 오차는 작고 여기서는 고려하지 않는다.
실시의 형태 3.
[실시의 형태 3의 시스템 구성]
다음에, 본 발명의 실시의 형태 3에 관해 설명한다. 본 실시 형태의 시스템에서의 시스템 구성은, 도 1∼도 3에 도시하는 구성과 마찬가지이다. 에너지 소비량 예측 장치(30)의 기본 개념에 관해서는, 실시의 형태 1에서 설명한 내용과 마찬가지이기 때문에 상세한 설명은 생략한다.
[반송 테이블에 관한 에너지 소비량의 예측 계산]
압연 라인(1)의 각종의 설비(10)는, 조압연기(23)의 압연 스탠드, 사상압연기(26)의 압연 스탠드, 권취기(28), 반송 테이블(29) 등이 있다. 본 실시의 형태에서는, 반송 테이블(29)에 관한 에너지 소비량의 예측 계산에 관해 설명한다.
반송 테이블(29)은, 조밀 반송 테이블(290), 조-사상 사이 반송 테이블(292), 런아웃 테이블(293) 등의 종류가 있다. 실시의 형태 3에서는, 한 예로서, 조밀 반송 테이블(290)에 관한 에너지 소비량의 예측 계산에 관해 설명한다.
설정 계산부(31)는, 피압연재에 응한 조업 조건에 의거하여 반송 테이블(29)의 각종 동작 설정치를 정한다. 메모리에는, 조업 조건마다, 동작 설정치의 설정 계산에 필요한 각종 동작 설정치가 미리 기억되어 있다.
설정 계산부(31)는, 모델식에 동작 설정치를 입력하여 에너지 소비량을 예측한다. 반송 테이블(29)을 구동하는 모터의 에너지 소비량의 계산치(E_TRCAL)는, 식(32)∼식(34)에 표시하는 바와 같이 산출할 수 있다.
E_TRCAL = E_TRCAL MIN × E_TRCAL ACC &LOAD (32)
E_TRCAL MIN = Σ(KC(n) × Ws × Vs(n)CAL × t(n)CAL) (33)
E_TRCAL ACC &LOAD = (1/2) × Σ(KAC(n) × Ws × (Vs(n)CAL)2) (34)
여기서,
n : 조압연 패스의 번호
KC(n) : 반송 최소 에너지 조정 계수
KAC(n) : 가감속 에너지 조정 계수
Ws : 피압연재 중량[㎏]
Vs(n)CAL : 피압연재 반송 속도[m/s]
T(n)CAL : 피압연재 반송시 간[s]
식(33)은, 반송 중은, 마찰 등으로 압연재의 운동 에너지가 감소하기 때문에, 그 에너지분을 보정하는 에너지 소비량, 즉, 어느 일정 속도로 반송할 때에 필요로 하는 에너지 소비량을 나타낸다.
식(34)은, 피압연재의 가속에 필요로 하는 에너지 소비량을 나타낸다.
최종적으로, 후술하는 보정 후 학습치(ZE_TRuse)를 사용함으로써, 식(35)에 표시하는 바와 같이, 에너지 소비량의 예측치(E_TRCALSET)를 산출할 수 있다.
E_TRCALSET = ZE_TRuse × E_TRCAL (35)
다음에 학습 계산에 관해 설명한다. 학습 계산은, 압연이 종료되고, 피압연재가 권취기(28)에서 권치된 후에 실행된다.
실적치 수집부(32)는, 피압연재의 전체 길이에 걸쳐서, 동작 실적치를 취득한다. 동작 실적치는, 반송 테이블(29)을 동작 설정치에 의거하여 동작시킨 결과 얻어지는 값이다. 예를 들면 모터의 소비 전류 등을 취득한다.
에너지 소비량 실적치 취득부(33)는, 동작 실적치를 적산하여 에너지 소비량의 실적치(E_TRACT)를 취득한다. 반송 테이블(29)을 구동하는 모터의 에너지 소비량의 실적치(E_TRACT)는, 식(4)과 마찬가지로, 식(36)과 같이 표시된다.
E_TRACT = η ∫ Pw_TR(t)dt (36)
에너지 소비량 실적 계산부(34)는, 식(37)∼식(39)에 표시하는 바와 같이, 설정 계산과 같은 모델식(식(32)∼식(34))을 이용하여, 그 입력 파라미터에 동작 실적치를 대입하여, 에너지 소비량의 실적 계산치(E_TRACTCAL)를 산출한다.
E_TRACTCAL = E_TRACTCAL MIN × E_TR ACTCAL ACC &LOAD (37)
E_TRACTCAL MIN = Σ(KC(n) × Ws × Vs(n)ACT × t(n)ACT) (38)
E_TRACTCAL ACC &LOAD = (1/2) × Σ(KAC(n) × Ws × (Vs(n)ACT)2) (39)
학습치 계산부(35)는, 에너지 소비량 실적치 취득부(33)에서 취득한 에너지 소비량의 실적치(E_TRACT)와, 에너지 소비량 실적 계산부(34)에서 계산한 에너지 소비량의 실적 계산치(E_TRACTCAL)를 비교하여, 식(40)에 표시하는 바와 같이, 에너지 소비량의 기준 학습치(ZE_TR)를 산출한다.
ZE_TR = E_TRACT / E_TRACTCAL (40)
에너지 소비량 의실적 계산부(36)는, 상술한 모델식의 1종의 파라미터에만 설정 계산부(31)가 정한 동작 설정치를 사용하고, 타종의 파라미터에는 실적치 수집부(32)가 수집한 동작 실적치를 사용하여, 에너지 소비량의 의실적 계산치(E_TRPseudoACTCAL)를 산출한다. 반송 테이블(29)에 관한 파라미터로서, 식(38), 식(39)에 표시하는 바와 같이, 피압연재 반송 속도와 피압연재 반송 시간이 있다. 피압연재 반송 속도에만 동작 설정치를 사용하고, 피압연재 반송 시간에 동작 실적치를 사용하는 경우에는, 식(41)∼식(43)과 같이 표시된다.
E_TRPseudoACTCAL _V = E_TRMIN (V) × E_TRACC &LOAD(V) (41)
E_TR MIN(V) = Σ(KC(n) × Ws × Vs(n)CAL × t(n)ACT) (42)
E_TRACC &LOAD(V) = (1/2) × Σ(KAC(n) × Ws × (Vs(n)CAL)2) (43)
보정 학습치 계산부(37)는, 에너지 소비량 실적 계산부(34)에서 계산한 에너지 소비량의 실적 계산치(E_TRACTCAL)와, 에너지 소비량 의실적 계산부(36)에서 계산한 에너지 소비량의 의실적 계산치(E_TRPseudoACTCAL)를 비교하여, 에너지 소비량의 보정 학습치를 산출한다. 예를 들면, 피압연재 반송 속도에 동작 설정치를 사용하고, 피압연재 반송 시간에 동작 실적치를 사용하는 경우에는, 식(44)과 같이 표시된다.
ZE_TR(V) = E_TRACTCAL / E_TRPseudoACTCAL _V (44)
그리고, 설정 계산부(31)는, 다음회 이후에 압연 라인(1)에 반송될 예정의 피압연재에 관해, 상술한 모델식의 각종 동작치로서 각종 동작 설정치를 입력하여, 에너지 소비량의 예측치(E_TRCAL)를 산출한다. 식(35)에 표시하는 바와 같이, 이 예측치(E_TRCAL)에 보정 후 학습치(ZE_TRuse)를 승산하여, 보정 후의 에너지 소비량의 예측치(E_TRCALSET)를 산출한다.
또한, 에너지 소비량을 산출하는 모델식에 파라미터가 2개 이상 있는 경우, 조합시켜서 사용할 수도 있다. 피압연재 반송 시간에만 동작 설정치를 사용하고, 피압연재 반송 속도에 동작 실적치를 사용하는 경우에는, 식(45)∼식(47)과 같이 표시된다.
E_TRPseudoACTCAL _t = E_TRMIN (t) × E_TRACC &LOAD(t) (45)
E_TRMIN (t) = Σ(KC(n) × Ws × Vs(n)ACT × t(n)CAL) (46)
E_TRACC &LOAD(t) = (1/2) × Σ(KAC(n) × Ws × (Vs(n)ACT)2) (47)
이때, 보정 학습치 계산부(37)는, 식(48)과 같이 보정 학습치(ZE_TR(t))를 산출한다.
ZE_TR(t) = E_TRACTCAL / E_TRPseudoACTCAL _t (48)
최종적으로는, 에너지 소비량의 보정 후 학습치(ZE_TRuse)는, 피압연재 반송 속도를 동작 설정치로 한 경우의 보정 학습치(ZE_TR)(V)와, 피압연재 반송 시간을 동작 설정치로 한 보정 학습치(ZE_TR(t))를 조합시켜서, 식(49)의 계산을 경유하여, 다음 재료에서의 에너지 소비량의 예측치(E_TRCALSET)의 계산에 적용된다.
ZE_TRuse = ZE_TR × ZE_TR(V) × ZE_TR(t) (49)
또한, ZE_TR(V)와 ZE_TR(t)에 무게 부여를 가하는 것이 바람직하다.
실시의 형태 4.
[실시의 형태 4의 시스템 구성]
다음에, 도 10을 참조하여 본 발명의 실시의 형태 4에 관해 설명한다. 본 실시 형태의 시스템은 도 1, 도 2에 도시하는 구성을 구비한다. 에너지 소비량 예측 장치(30)의 기본 개념에 관해서는, 실시의 형태 1에서 설명한 내용과 마찬가지이기 때문에 상세한 설명은 생략한다.
[실시의 형태 4에서의 특징적 구성]
도 10은, 본 발명의 실시의 형태 4에 관한 에너지 소비량 예측 장치(30)의 구성을 도시하는 모식도이다.
설정 계산부(31)는, 압연 토크 학습부(121)를 구비한다. 압연 토크 학습부(121)는, 실적치 수집부(32)에서 수집한 동작 실적치를 사용하여, 압연 토크 학습치를 학습한다. 예를 들면, 식(50)에 표시하는 바와 같이, 압연 토크는 압연 하중(Pni)의 함수로 한다. 첨자 n은, 스탠드 번호(또는 압연 패스 수)이다. i는, 목표점의 위치의 번호이다.
Gni= G(Pni) (50)
이 경우, 학습 계산은 이하와 같이 표시할 수 있다.
ZGn = Gni ACT / Gni ACTCAL = Gni ACT / G(Pni ACT) (51)
이때, 다음 재료의 압연 토크 예측치는, 이하와 같이 압연 토크 학습치를 사용하여, 보정한 형태로 사용된다.
Gni USE = Gni CAL * ZGn (52)
여기서, 목표점(i)에서의 압연 토크 실적치(Gni ACT) 및 압연 하중 실적치(Pni)는, 실적치 수집부(32)로부터 취득할 수 있다. 또한, 압연 토크 실적 계산치(Gni ACTCAL)는, 식(50)에 압연 하중 실적치(Pni)를 입력하여 산출할 수 있다.
다음에, 보정 토크 에너지 소비량 의실적 계산부(122)는, 압연 토크 학습부(121)에서 산출한 압연 토크 학습치(ZGn)를 에너지 소비량 의실적 계산부(36)에서 계산한 에너지 소비량의 의실적 계산치(EnPseudoACTCAL _G)에 승산하여, 보정 토크 에너지 소비량 의실적 계산치를 산출한다. 식(51)에 의해 압연 토크 학습치(ZGn)가 계산되고, 식(52)에 의해 보정되는 경우, 보정 토크 에너지 소비량의 실적 계산치(newEnPseudoACTCAL _G)는, 식(53)에 표시하는 바와 같이 적산형으로 보정된다.
newEnPseudoACTCAL _G = EnPseudoACTCAL _G * ZGn (53)
보정 학습치 계산부(37)는, 보정 토크 에너지 소비량 의실적 계산부(122)에서 계산한 보정 토크 에너지 소비량 의실적 계산치(newEnPseudoACTCAL _G)와, 에너지 소비량 실적 계산부(34)에서 에너지 소비량의 실적 계산치(EnACTCAL)를 비교하여, 보정 학습치(ZnE(G))를 산출한다.
ZnE(G) = EnACTCAL / newEnPseudoACTCAL _G (54)
최종적으로는, 에너지 소비량 학습치는 다음의 계산을 경유하여, 다음 재료에 적용된다.
ZnEuse = ZnE × ZnE(G) (55)
이와 같이, 보정 토크 에너지 소비량 의실적 계산치를 사용함으로써, 압연 토크의 학습 계수의 영향을 고려하여, 에너지 소비량 계산의 학습치를 계산할 수 있다.
또한, 상술한 식(50)에서는, 압연 토크는 압연 하중(Pni)의 함수로 하고 있지만, 이것으로 한정되는 것이 아니다. 압연 토크는, 압연 하중, 입측의 판두께, 출측의 판두께, 토크 암 계수 등을 파라미터로서 갖는 함수로 표현되는 것이라도 좋다.
1 : 압연 라인
10 : 설비
20 : 제어 장치
21 : 가열로
22 : 조압연기 입측 디스케일러
23 : 조압연기
24 : 크롭 컷 시어
25 : 사상압연기 입측 디스케일러
26 : 사상압연기
27 : 냉각 장치
28 : 권취기
29 : 반송 테이블
30 : 에너지 소비량 예측 장치
31 : 설정 계산부
32 : 실적치 수집부
33 : 에너지 소비량 실적치 취득부
34 : 에너지 소비량 실적 계산부
35 : 학습치 계산부
36 : 에너지 소비량 의실적 계산부
37 : 보정 학습치 계산부
100 : 피압연재
121 : 압연 토크 학습부
122 : 보정 토크 에너지 소비량 의실적 계산부
230, 260 : 압연 스탠드
231, 261, 281, 291 : 모터
262 : 사상압연기 출측 계측기
290 : 조밀 반송 테이블
292 : 사상 사이 반송 테이블
293 : 런아웃 테이블

Claims (5)

  1. 피압연재에 작용하는 설비를 갖는 압연 라인의 에너지 소비량 예측 장치로서,
    피압연재에 응한 조업 조건에 의거하여 상기 설비의 각종 동작 설정치를 정하는 설정 계산부와,
    상기 설비가 상기 각종 동작 설정치에 의거하여 동작한 결과에 관해, 각종 동작 실적치를 수집하는 실적치 수집부와,
    상기 설비가 상기 피압연재에 작용한 구간을 적분 구간으로 하여, 상기 각종 동작 실적치를 적분하여 에너지 소비량의 실적치를 취득하는 에너지 소비량 실적치 취득부와,
    상기 설비의 각종 동작치와 상기 설비의 에너지 소비량과의 관계를 정한 모델식에, 각종 동작치로서 상기 각종 동작 실적치를 입력하여, 에너지 소비량의 실적 계산치를 산출하는 에너지 소비량 실적 계산부와,
    상기 실적치를 상기 실적 계산치로 제산하여 에너지 소비량의 기준 학습치를 산출하는 에너지 소비량 학습치 계산부와,
    상기 모델식의 각종 동작치 중, 1종의 동작치에만 상기 설정 계산부에서 정한 동작 설정치를 입력하고, 타종의 동작치에는 상기 실적치 수집부에서 수집한 동작 실적치를 입력하여, 에너지 소비량의 의실적 계산치를 산출하는 에너지 소비량 의실적 계산부와,
    상기 실적 계산치를 상기 의실적 계산치로 제산하여 보정 학습치를 산출하는 보정 학습치 계산부와,
    상기 설정 계산부는, 다음회 이후에 상기 압연 라인에 반송될 예정의 피압연재에 관해, 상기 모델식의 각종 동작치로서 상기 각종 동작 설정치를 입력하여, 에너지 소비량의 예측치를 산출하고, 상기 예측치에 상기 기준 학습치와 상기 보정 학습치를 승산하여 보정 후의 에너지 소비량의 예측치를 산출하는 것을 특징으로 하는 압연 라인의 에너지 소비량 예측 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 설비는, 피압연재를 압연하는 롤러를 갖는 압연 스탠드이고,
    상기 모델식의 각종 동작치는, 상기 롤러의 압연 토크와 롤 속도를 포함하는 것을 특징으로 하는 압연 라인의 에너지 소비량 예측 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 설비는, 권취기이고,
    상기 모델식의 각종 동작치는, 피압연재의 장력과 속도를 포함하는 것을 특징으로 하는 압연 라인의 에너지 소비량 예측 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 설비는, 반송 테이블이고,
    상기 모델식의 각종 동작치는, 피압연재 반송 속도와 피압연재 반송 시간을 포함하는 것을 특징으로 하는 압연 라인의 에너지 소비량 예측 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 설비의 압연 토크와 압연 하중과의 관계를 정한 관계식에, 상기 실적치 수집부에서 수집한 압연 하중을 입력하여, 압연 토크 실적 계산치를 산출하고, 상기 실적치 수집부에서 수집한 압연 토크의 동작 실적치를 상기 압연 토크 실적 계산치로 제산하여 압연 토크 학습치를 산출하는 압연 토크 학습부와,
    상기 의실적 계산치에 상기 압연 토크 학습치를 승산하여 새로운 의실적 계산치를 산출하는 보정 토크 에너지 소비량 의실적 계산부를 또한 구비하고,
    상기 보정 학습치 계산부는, 상기 실적 계산치를 상기 새로운 의실적 계산치로 제산하여 보정 학습치를 산출하는 것을 특징으로 하는 압연 라인의 에너지 소비량 예측 장치.
KR1020167022697A 2014-01-24 2014-01-24 압연 라인의 에너지 소비량 예측 장치 KR101782281B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2014/051559 WO2015111199A1 (ja) 2014-01-24 2014-01-24 圧延ラインのエネルギー消費量予測装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160111477A true KR20160111477A (ko) 2016-09-26
KR101782281B1 KR101782281B1 (ko) 2017-09-26

Family

ID=53681027

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167022697A KR101782281B1 (ko) 2014-01-24 2014-01-24 압연 라인의 에너지 소비량 예측 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10095199B2 (ko)
JP (1) JP6187603B2 (ko)
KR (1) KR101782281B1 (ko)
CN (1) CN106413930B (ko)
WO (1) WO2015111199A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190075327A (ko) 2017-12-21 2019-07-01 주식회사 포스코 가열로 에너지 사용량 예측 장치

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6641867B2 (ja) * 2015-10-09 2020-02-05 日本製鉄株式会社 消費電力量予測方法、装置及びプログラム
KR101786380B1 (ko) * 2016-08-25 2017-10-18 주식회사 포스코 냉연 공정 압연기의 제어장치 및 제어방법
WO2022038751A1 (ja) * 2020-08-20 2022-02-24 東芝三菱電機産業システム株式会社 熱間圧延ラインの制御装置
TWI763059B (zh) * 2020-09-26 2022-05-01 中國鋼鐵股份有限公司 條鋼線材軋延過程之鋼材成形截面積的預測方法及輥隙調整方法
CN112388333B (zh) * 2020-10-21 2022-05-13 绍兴市上虞福鑫五金工具有限公司 一种五金套筒生产设备及工艺
CN114850228B (zh) * 2022-04-26 2023-12-01 广东韶钢松山股份有限公司 加热炉输送钢坯至轧机控制方法及系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3444267B2 (ja) 2000-04-28 2003-09-08 住友金属工業株式会社 鋼板の圧延方法
JP2012170962A (ja) 2011-02-18 2012-09-10 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp エネルギー消費量予測装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3066045B2 (ja) * 1990-07-11 2000-07-17 三洋電機株式会社 自動販売機
JPH06262223A (ja) * 1993-01-14 1994-09-20 Sumitomo Metal Ind Ltd 圧延工場における使用電力量の予測方法
JP4179709B2 (ja) * 1999-07-15 2008-11-12 東芝三菱電機産業システム株式会社 リバース式圧延機の学習制御装置
DE10203787A1 (de) * 2002-01-31 2003-08-14 Siemens Ag Verfahren zur Regelung eines industriellen Prozesses
JP4744776B2 (ja) * 2002-11-29 2011-08-10 東芝三菱電機産業システム株式会社 熱間圧延プラントにおける抽出ピッチ制御方法
JP4514410B2 (ja) * 2003-03-24 2010-07-28 東芝三菱電機産業システム株式会社 熱間圧延装置及び方法
CN102348516B (zh) * 2009-03-13 2014-05-28 东芝三菱电机产业系统株式会社 优化装置
JP2012143782A (ja) * 2011-01-12 2012-08-02 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 省エネ運転支援システム
JP5616817B2 (ja) * 2011-02-18 2014-10-29 東芝三菱電機産業システム株式会社 熱間圧延ラインの制御装置
TWI552812B (zh) * 2012-01-25 2016-10-11 Sms Group Gmbh 製造金屬帶的方法與設備

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3444267B2 (ja) 2000-04-28 2003-09-08 住友金属工業株式会社 鋼板の圧延方法
JP2012170962A (ja) 2011-02-18 2012-09-10 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp エネルギー消費量予測装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190075327A (ko) 2017-12-21 2019-07-01 주식회사 포스코 가열로 에너지 사용량 예측 장치

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015111199A1 (ja) 2015-07-30
KR101782281B1 (ko) 2017-09-26
CN106413930B (zh) 2018-07-17
US20160327919A1 (en) 2016-11-10
JP6187603B2 (ja) 2017-08-30
CN106413930A (zh) 2017-02-15
US10095199B2 (en) 2018-10-09
JPWO2015111199A1 (ja) 2017-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101782281B1 (ko) 압연 라인의 에너지 소비량 예측 장치
KR101253409B1 (ko) 에너지 소비량 예측 장치
JP4685777B2 (ja) 板材圧延におけるウェッジの設定・制御方法
JP4423618B2 (ja) 圧延形状制御方法および圧延形状制御システム
US10482406B2 (en) Energy-saving-operation recommending system
JP2009148797A (ja) 冷間連続圧延設備の制御装置
US6185967B1 (en) Strip threading speed controlling apparatus for tandem rolling mill
CN108453137B (zh) 轧机的控制装置和控制方法及计算机可读取的存储介质
KR100641755B1 (ko) 사상압연 폭 마진 제어장치 및 그 방법
JP6057774B2 (ja) 圧延機におけるミル伸び式の同定方法
JP3403330B2 (ja) 熱間圧延における板幅制御方法
JP3767832B2 (ja) 熱間圧延における板厚制御方法
JP6222031B2 (ja) 圧延機の制御方法及び制御装置
JP3937997B2 (ja) 熱間仕上げ圧延機における板幅制御方法
JP2013039608A (ja) 圧延パラメータのバラツキを考慮した圧延制御方法
JP3771781B2 (ja) 厚鋼板圧延設備および厚鋼板圧延方法
KR100711416B1 (ko) 사상압연기의 스탠드 레벨 설정에 의한 사행제어 방법
JP2009191286A (ja) 厚板製造方法及び厚板製造設備
CN117957073A (zh) 可逆轧机的板宽控制装置
JP3541596B2 (ja) 連続式タンデム圧延機における板材の板厚制御方法
JP2005186085A (ja) 冷間連続圧延機の走間板厚変更制御装置
KR101518569B1 (ko) Pcm 설비 및 이 설비의 압하조건 설정 방법
KR20140115410A (ko) 압연기의 압연속도 제어장치 및 방법
WO2000002679A1 (en) A method and a device for controlling the dimensions of an elongated material rolled in a rolling mill
JPH08197118A (ja) 熱間連続圧延機による板厚制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant