專利名稱：優(yōu)化裝置、優(yōu)化方法、及優(yōu)化程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在軋制設(shè)備中對軋材進行軋制時對軋制設(shè)備的控制進行優(yōu)化、使得既 確保軋材的產(chǎn)品質(zhì)量、又使優(yōu)化指標(biāo)量最小的優(yōu)化裝置、優(yōu)化方法、及優(yōu)化程序。
背景技術(shù)：
作為軋制金屬材料的軋制設(shè)備，包括制造鋼鐵板(以下稱為鋼板)的薄板熱軋設(shè) 備、厚板軋制設(shè)備、冷軋設(shè)備、鋼鐵的型鋼軋制設(shè)備、棒鋼、線材的軋制設(shè)備、以及鋁、銅的軋 制設(shè)備。
例如，薄板熱軋設(shè)備用加熱爐101將被稱為板坯的長方體形的鋼鐵材料加熱至 1200°C左右，并通過利用粗軋機實施粗軋，從而來獲得厚度為30 40mm左右的條材。此時， 有時也利用條材加熱器來使條材升溫。之后，薄板熱軋設(shè)備在精軋機中將經(jīng)粗軋的條材軋 制成厚度1. 2 12_。接著,薄板熱軋設(shè)備在利用水冷機冷卻至500 700°C左右之后,最 終用卷繞機卷繞以作為卷材。這里，每次經(jīng)過軋制的各工序時，板坯的叫法會變成條材、卷 材等，但下面，用軋材這樣的稱呼來進行統(tǒng)一。
像這樣，薄板熱軋設(shè)備一邊傳送軋材，一邊用加熱爐以預(yù)定的溫度進行加熱，并用 軋機使其發(fā)生較大的變形，從而能確保一定的質(zhì)量、即作為目標(biāo)的材質(zhì)，但為了確保較高的 質(zhì)量，需要對產(chǎn)品的材質(zhì)進行預(yù)測，并基于該預(yù)測來決定薄板熱軋設(shè)備中的各控制值。
例如，在專利文獻I中，提出了如下的鋼板的材質(zhì)預(yù)測控制方法根據(jù)軋制前的鋼 材實際組分值、以及軋制后的鋼材尺寸(厚度、寬度、長度)和鋼材材質(zhì)保證值(拉伸強度、 屈服點、韌性)，來求出加熱、軋制、冷卻的預(yù)定工藝條件。
另外，一方面要求高質(zhì)量，另一方面，若以高溫進行加熱，則所消耗的能量也會增 大，但是，考慮到對于當(dāng)今世界性的環(huán)境問題的關(guān)注、以及日本的能源狀況等，在薄板熱軋 設(shè)備中，也強烈希望能降低能耗。
因而，例如，作為節(jié)能措施，一般施行在不用軋機進行軋制的時間、即所謂的空轉(zhuǎn) (idle)時間內(nèi)降低輥子轉(zhuǎn)速的節(jié)能方法。另外，由于在軋機中使用了大量的冷卻水、液壓系 統(tǒng)的油、和送風(fēng)機的空氣，因此，在向軋機提供水、油、空氣的泵的臺數(shù)控制或啟動、停止控 制中，一般眾所周知存在力圖實現(xiàn)節(jié)能的節(jié)能方法。
例如，在專利文獻2中，提出了如下軋制方法對達到與軋材各自的化學(xué)分析相對 應(yīng)的AR3相變點以上的加熱爐提取溫度、降低電力成本的粗軋的各路徑的出口厚度、以及 AR3相變點以上的精軋機的出口溫度進行設(shè)定。
專利文獻1:日本專利特許第2509481號公報
專利文獻2 :日本專利特開昭58-119404號公報
然而，在專利文獻2所記載的軋制方法中，即使利用精加工出口側(cè)溫度來設(shè)定為 達到AR3相變點以上的加熱爐提取溫度，在除相變以外存在其他左右最終材質(zhì)的要素的情 況下，有時也無法確保最終材質(zhì)。
作為除相變以外的其他左右最終材質(zhì)的要素，例如有對最終粒徑造成影響的各路徑的重結(jié)晶率、在微合金鋼中的固溶元素量、和析出元素量、及析出物的大小等金屬組織變 化。由于這些金屬組織變化受到從加熱爐到精加工出口側(cè)為止的過去經(jīng)歷的影響，因此，為 了確保最終材質(zhì)，需要考慮金屬組織變化來設(shè)定軋制條件。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于，提供一種對軋制設(shè)備的控制進行 優(yōu)化、使得既能確保軋材的產(chǎn)品質(zhì)量、又能使想要進行優(yōu)化的優(yōu)化指標(biāo)量最小的優(yōu)化裝置、 優(yōu)化方法、及優(yōu)化程序。
為了達到上述目的，本發(fā)明所涉及的優(yōu)化裝置的第一特征在于，包括設(shè)定計算 部，該設(shè)定計算部計算出軋制裝置軋制軋材用的控制設(shè)定值；材質(zhì)預(yù)測部，該材質(zhì)預(yù)測部 基于由所述設(shè)定計算部計算出的控制設(shè)定值，對經(jīng)所述軋制裝置軋制的軋材的材質(zhì)進行預(yù) 測；優(yōu)化指標(biāo)量計算部，該優(yōu)化指標(biāo)量計算部基于由所述設(shè)定計算部計算出的控制設(shè)定值， 計算出對于所述軋制裝置軋制所述軋材進行優(yōu)化的指標(biāo)的量以作為優(yōu)化指標(biāo)量；以及優(yōu)化 部，該優(yōu)化部使所述設(shè)定計算部計算出如下的所述控制設(shè)定值，該控制設(shè)定值使得在由所 述材質(zhì)預(yù)測部所預(yù)測的材質(zhì)滿足外部輸入的要求材質(zhì)的范圍內(nèi)，使由所述優(yōu)化指標(biāo)量計算 部計算出的優(yōu)化指標(biāo)量最小。
為了達到上述目的，本發(fā)明所涉及的優(yōu)化裝置的第二特征在于，所述優(yōu)化指標(biāo)量 計算部基于由所述設(shè)定計算部計算出的控制設(shè)定值，計算出所述軋制裝置軋制所述軋材所 需的能量即使用能量，以作為優(yōu)化指標(biāo)量。
為了達到上述目的，本發(fā)明所涉及的優(yōu)化裝置的第三特征在于，所述優(yōu)化部使所 述設(shè)定計算部計算出如下的所述控制設(shè)定值，該控制設(shè)定值使得在由所述軋制裝置軋制的 軋材的處理量滿足外部輸入的要求處理量、且由所述材質(zhì)預(yù)測部所預(yù)測的相當(dāng)于所述處理 量的所有軋材的材質(zhì)滿足外部輸入的要求材質(zhì)的范圍內(nèi)，使由所述優(yōu)化指標(biāo)量計算部計算 出的對相當(dāng)于所述處理量的軋材進行軋制所需的優(yōu)化指標(biāo)量最小。
為了達到上述目的，本發(fā)明所涉及的優(yōu)化方法的第一特征在于，具有設(shè)定計算步 驟，該設(shè)定計算步驟中，計算出軋制裝置軋制軋材用的控制設(shè)定值；材質(zhì)預(yù)測步驟，該材質(zhì) 預(yù)測步驟中，基于由所述設(shè)定計算步驟計算出的控制設(shè)定值，對經(jīng)所述軋制裝置軋制的軋 材的材質(zhì)進行預(yù)測；優(yōu)化指標(biāo)量計算步驟，該優(yōu)化指標(biāo)量計算步驟中，基于由所述設(shè)定計算 步驟計算出的控制設(shè)定值，計算出對于所述軋制裝置軋制所述軋材進行優(yōu)化的指標(biāo)的量以 作為優(yōu)化指標(biāo)量；以及優(yōu)化步驟，該優(yōu)化步驟中，利用所述設(shè)定計算步驟計算出如下的所述 控制設(shè)定值，該控制設(shè)定值使得在由所述材質(zhì)預(yù)測步驟所預(yù)測的材質(zhì)滿足外部輸入的要求 材質(zhì)的范圍內(nèi)，使由所述優(yōu)化指標(biāo)量計算步驟計算出的優(yōu)化指標(biāo)量最小。
為了達到上述目的，本發(fā)明所涉及的優(yōu)化方法的第二特征在于，所述優(yōu)化指標(biāo)量 計算步驟中，基于由所述設(shè)定計算步驟計算出的控制設(shè)定值，計算出所述軋制裝置軋制所 述軋材所需的能量即使用能量，以作為優(yōu)化指標(biāo)量。
為了達到上述目的，本發(fā)明所涉及的優(yōu)化方法的第三特征在于，所述優(yōu)化步驟中， 利用所述設(shè)定計算步驟計算出如下的所述控制設(shè)定值，該控制設(shè)定值使得在由所述軋制裝 置軋制的軋材的處理量滿足外部輸入的要求處理量、且由所述材質(zhì)預(yù)測步驟所預(yù)測的相當(dāng) 于所述處理量的所有軋材的材質(zhì)滿足外部輸入的要求材質(zhì)的范圍內(nèi)，使由所述優(yōu)化指標(biāo)量計算步驟計算出的對相當(dāng)于所述處理量的軋材進行軋制所需的優(yōu)化指標(biāo)量最小。
為了達到上述目的，本發(fā)明所涉及的優(yōu)化程序的第一特征在于，使計算機執(zhí)行如 下步驟設(shè)定計算步驟，該設(shè)定計算步驟中，計算出軋制裝置軋制軋材用的控制設(shè)定值；材 質(zhì)預(yù)測步驟，該材質(zhì)預(yù)測步驟中，基于由所述設(shè)定計算步驟計算出的控制設(shè)定值，對經(jīng)所述 軋制裝置軋制的軋材的材質(zhì)進行預(yù)測；優(yōu)化指標(biāo)量計算步驟，該優(yōu)化指標(biāo)量計算步驟中，基 于由所述設(shè)定計算步驟計算出的控制設(shè)定值，計算出對于所述軋制裝置軋制所述軋材進行 優(yōu)化的指標(biāo)的量以作為優(yōu)化指標(biāo)量；以及優(yōu)化步驟，該優(yōu)化步驟中，利用所述設(shè)定計算步 驟計算出如下的所述控制設(shè)定值，該控制設(shè)定值使得在由所述材質(zhì)預(yù)測步驟所預(yù)測的材質(zhì) 滿足外部輸入的要求材質(zhì)的范圍內(nèi)，使由所述優(yōu)化指標(biāo)量計算步驟計算出的優(yōu)化指標(biāo)量最 小。
為了達到上述目的，本發(fā)明所涉及的優(yōu)化程序的第二特征在于，所述優(yōu)化指標(biāo)量 計算步驟中，基于由所述設(shè)定計算步驟計算出的控制設(shè)定值，計算出所述軋制裝置軋制所 述軋材所需的能量即使用能量，以作為優(yōu)化指標(biāo)量。
為了達到上述目的，本發(fā)明所涉及的優(yōu)化程序的第三特征在于，所述優(yōu)化步驟中， 利用所述設(shè)定計算步驟計算出如下的所述控制設(shè)定值，該控制設(shè)定值使得在由所述軋制裝 置軋制的軋材的處理量滿足外部輸入的要求處理量、且由所述材質(zhì)預(yù)測步驟所預(yù)測的相當(dāng) 于所述處理量的所有軋材的材質(zhì)滿足外部輸入的要求材質(zhì)的范圍內(nèi)，使由所述優(yōu)化指標(biāo)量 計算步驟計算出的對相當(dāng)于所述處理量的軋材進行軋制所需的優(yōu)化指標(biāo)量最小。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)化裝置、優(yōu)化方法、和優(yōu)化程序，能夠使軋制設(shè)備的控制實現(xiàn)優(yōu) 化，使得既確保軋材的產(chǎn)品質(zhì)量，又使想要優(yōu)化的優(yōu)化指標(biāo)量成為最小。


圖1是表示應(yīng)用本發(fā)明的第一實施方式所涉及的優(yōu)化裝置的熱軋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的 結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示本發(fā)明的第一實施方式所涉及的優(yōu)化裝置所包括的CPU的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 圖。
圖3是對軋材所消耗的能量的一個示例進行說明的圖。
圖4是表示區(qū)分每個設(shè)備所消耗的能量的一個示例的圖。
圖5是表示由本發(fā)明的第一實施方式所涉及的優(yōu)化裝置所進行的處理的流程的 流程圖。
圖6是表示本發(fā)明的第二實施方式所涉及的優(yōu)化裝置所包括的CPU的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 圖。
圖7是表示由本發(fā)明的第二實施方式所涉及的優(yōu)化裝置所進行的處理的流程的 流程圖。
圖8是表示在對本發(fā)明的第二實施方式所涉及的優(yōu)化裝置中的各個優(yōu)化指標(biāo)進 行選擇的情況下的、用于進行優(yōu)化的重復(fù)計算的結(jié)束判定的一個示例的圖。
圖9是表示由本發(fā)明的第三實施方式所涉及的優(yōu)化裝置所進行的處理流程的流 程圖。
標(biāo)號說明
1、1A、1B優(yōu)化裝置
31設(shè)定計算部
32材質(zhì)預(yù)測計算部(材質(zhì)預(yù)測部)
33能量計算部
34優(yōu)化部
35優(yōu)化指標(biāo)選擇部
36優(yōu)化指標(biāo)量計算部
100熱軋裝置
101加熱爐
103一級去氧化皮機
105粗軋邊機
107粗軋機
109粗加工出口側(cè)板寬計
110條材加熱器
111粗加工出口側(cè)溫度計
113精加工入口側(cè)溫度計
115切料頭機
117二級去氧化皮機
119精軋機
121精加工出口側(cè)板厚計
123多用測量儀
125精加工出口側(cè)溫度計
127平面度計
129輸出輥道
131卷繞機入口側(cè)溫度計
133卷繞機入口側(cè)板寬計
135卷繞機
150軋材
200控制裝置
300熱軋系統(tǒng)具體實施方式
下面，參照附圖來說明本發(fā)明所涉及的優(yōu)化裝置的實施方式。
<第一實施方式>
結(jié)構(gòu) >>
圖1是表示應(yīng)用本發(fā)明的第一實施方式所涉及的優(yōu)化裝置的熱軋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
如圖1所示，熱軋系統(tǒng)300包括第一實施方式所涉及的優(yōu)化裝置1、對軋材進行熱軋的熱軋裝置100、和控制熱軋裝置100的控制裝置200，優(yōu)化裝置I與控制裝置200相連接。圖1中的箭頭表示在熱軋裝置(熱軋生產(chǎn)線)中將軋制的軋材150進行傳送的傳送方 向。一般而言，軋材150在熱軋裝置中軋制的過程中也被稱為板坯(slab)、條材(bar)、卷 材，但這里，統(tǒng)一稱為軋材150。
如圖1所示，熱軋裝置100包括加熱爐101、一級去氧化皮機103、粗軋邊機105、粗 軋機107、粗加工出口側(cè)板寬計109、條材加熱器110、粗加工出口側(cè)溫度計111、精加工入口 側(cè)溫度計113、切料頭機115、二級去氧化皮機117、精軋機119、精加工出口側(cè)板厚計121、多 用測量儀123、精加工出口側(cè)溫度計125、平面度計127、輸出輥道129、卷繞機入口側(cè)溫度計 131、卷繞機入口側(cè)板寬計133、以及卷繞機135。
加熱爐101是用于加熱軋材150的爐。
一級去氧化皮機103通過從軋材150的上下方向噴射高壓水來去除因加熱爐101 的加熱而在軋材150表面上形成的氧化膜。
從熱軋生產(chǎn)線的上表面方向看，粗軋邊機105沿軋材150的寬度方向進行軋制。
粗軋機107包括單個或多個機架，沿軋材150的上下方向進行軋制。另外，從防止 溫度下降等的觀點出發(fā)，粗軋機107需要縮短生產(chǎn)線長度，而且需要利用多條路徑(在傳送 方向上的往返運動)進行軋制，從而大多包含可逆式軋機來構(gòu)成。另外，粗軋機107包括用 于對作為半成品的軋材150噴射高壓水以去除表面的氧化膜的去氧化皮機。由于在高溫下 進行軋制，因此容易形成氧化膜，需要適當(dāng)使用用于去除這種氧化膜的裝置。
粗加工出口側(cè)板寬計109對作為軋制中的半成品的軋材150的板寬進行測定。
條材加熱器110對經(jīng)粗軋機107軋制后的軋材150進行加溫。
粗加工出口側(cè)溫度計111對作為軋制中的半成品的軋材150的表面溫度進行測 定。
由于粗軋機107與精軋機119之間的距離較長，因此，精加工入口側(cè)溫度計113對 位于精軋機119的入口處的軋材150的表面溫度進行測定。
切料頭機115將軋材150的前后端部切斷。
由于粗軋機107與精軋機119之間的距離較長，因此，將二級去氧化皮機117設(shè)置 在精軋機119的入口，為了提高精軋后的軋材150的表面特性，通過從軋材150的上下方向 噴射高壓水來去除在被粗軋后的軋材150表面上形成的氧化膜。
精軋機119采用設(shè)置有多列被稱為機架的軋輥的串列式，通過利用多個軋輥沿上 下方向進行軋制，從而能得到目標(biāo)板厚的軋材150。為了抑制氧化膜形成，并且為了進行溫 度控制，在該精軋機119的機架及機架之間包括有噴射器。
精加工出口側(cè)板厚計121對由精軋機119軋制后的軋材150的板厚進行測定。
作為一種X射線測定器的多用測量儀(Mult1-Channel Gauge) 123是如下的復(fù)合 型測定器采用將X射線的檢測器沿軋材150的寬度方向排列的方式，能測定寬度方向上的 板厚分布，從而能利用一臺測定器來測定板厚、凸度(crown)、板寬等多種工藝值。
精加工出口側(cè)溫度計125對由精軋機119軋制后的軋材150的表面溫度進行測 定。軋材150的溫度與產(chǎn)品的金屬組織的形成和材質(zhì)密切相關(guān)，需要管理達到適當(dāng)?shù)臏囟取?br> 平面度計127對由精軋機119軋制后的被軋材150的平面度進行測定。另外，平 面度計127包括多個CXD攝像機，還能測定軋材150的板寬。
輸出輥道129是利用冷卻水對軋材150進行冷卻以控制軋材150的溫度的裝置。對此，除通常的輸出輥道冷卻裝置之外，有時還在前后包括強制冷卻裝置。
卷繞機入口側(cè)溫度計131對由輸出輥道129冷卻后的軋材150的表面溫度進行測 定。軋材150的溫度與軋制產(chǎn)品的金屬組織的形成和材質(zhì)密切相關(guān)，需要管理達到適當(dāng)?shù)臏囟取?br> 卷繞機入口側(cè)板寬計133對由輸出輥道129冷卻后的軋材150的板寬進行測定。 在通常的軋制中，由于加熱到奧氏體區(qū)的軋材150在輸出輥道129中進行相變?yōu)殍F氧體、珠 光體等組織，因此，測定相變后的板寬。另外，由于在精軋機119出口側(cè)約為860°C左右，在 卷繞機135入口側(cè)約為600°C左右，因此，通過在更接近室溫的狀態(tài)下進行測定，從而能在 因線性膨脹所導(dǎo)致的與室溫的誤差更小的狀態(tài)下測定板寬。
卷繞機135進行卷繞以傳送軋材150。
控制裝置200對軋材150進行尺寸控制和溫度控制，以作為用于確保成為產(chǎn)品的 軋材150的質(zhì)量的質(zhì)量控制。
控制裝置200進行控制軋材150的寬度方向中央部的板厚的板厚控制、控制板寬 的板寬控制、控制寬度方向板厚分布的板凸度控制、控制軋材150的寬度方向的伸展的平 面度控制，以作為尺寸控制。
另外，控制裝置200進行控制精加工軋機119出口溫度的精加工出口溫度控制、以 及控制卷繞機135前的溫度的卷繞溫度控制，以作為溫度控制。
在決定軋材150的產(chǎn)品質(zhì)量時，重要的是計算控制設(shè)定值的設(shè)定計算和質(zhì)量控 制。在設(shè)定計算中，例如，在軋材150咬入粗軋機107和精軋機119之前，預(yù)先在初始計算 中計算出軋輥的輥隙、輥速，由此確保穩(wěn)定的通板。需要預(yù)先適當(dāng)?shù)剡M行精軋機119的冷卻 水的初始設(shè)定和卷繞溫度控制的初始設(shè)定。
例如，在板寬控制中，作為妨礙板厚精度提高的外部干擾，有軋材150的溫度變 動。由加熱爐101加熱的軋材150有時會因加熱爐101的結(jié)構(gòu)而出現(xiàn)滑道黑印(skid mark) 這樣的低溫部分。由于該低溫部分變硬，因此板厚變厚，而且板寬也發(fā)生變化。
這里，對軋材150的溫度與質(zhì)量的關(guān)系進行說明。若在加熱爐101中未對軋材150 充分加熱，則會明顯出現(xiàn)滑道黑印，并在軋材150的傳送方向上以滑道黑印的周期出現(xiàn)板 厚偏差。
特別是，在使用微合金鋼以作為軋材150的材質(zhì)的情況下，會擔(dān)心由于從加熱爐 101提取的提取溫度的變化，而無法獲得所期待的微合金的效果。微合金鋼是添加以鈮和釩 為代表的微合金并使組織微細化后的鋼。在以船舶和管道為主的用途中使用的厚板及熱軋 鋼材要求較高的強度、韌性、焊接性、加工性。
對于兼顧該強度和低溫韌性，使組織微細化是有效的，并且使用 TMCP (Thermo-Mechanical Control Process :熱機械控制工藝)也是有效的，該TMCP是通 過采用適當(dāng)?shù)臒彳垪l件以調(diào)整奧氏體狀態(tài)(控制軋制)，并在控制軋制后在奧氏體鐵氧體 相變溫度區(qū)域中急冷(控制冷卻)，從而使鐵氧體組織微細化。
以鈮和釩為代表的微合金使TMCP的效果增大。作為其效果已知有，例如在加熱爐 101等的加熱工序中，利用析出物的釘扎(pinning)效應(yīng)可抑制晶粒的生長。另外，在粗軋 機107和精軋機119等的軋制工序中，由于利用固溶元素的溶質(zhì)拖曳(solute drag)效應(yīng)、 加工的析出物的釘扎效應(yīng)來抑制恢復(fù)及重結(jié)晶，因此可促進鐵氧體的粒內(nèi)析出，可使鐵氧體粒微細化。而且，在輸出輥道129等的冷卻工序中，利用析出物的析出強化，來提高最終 廣品的強度等。
這樣，雖然廣泛使用微合金鋼，但會擔(dān)心在未充分加熱的情況下，無法充分獲得微 合金的固溶量，固溶微合金的溶質(zhì)拖曳效應(yīng)減??；以及提取后、軋制中及冷卻中的析出量減 少，析出物的釘扎效應(yīng)減小。
另外，在對低溫的軋材150進行軋制的情況下，由于是對硬材料進行軋制，因此粗 軋機107及精軋機119的軋制動力需要更大，驅(qū)動粗軋機107及精軋機119的驅(qū)動裝置的 能耗增加。
而且，近年來，一方面客戶對軋材150的軋制產(chǎn)品所要求的標(biāo)準(zhǔn)更為嚴格，另一方 面尤其是除了軋制產(chǎn)品的尺寸形狀以外，重要的是要使強度及延展性等機械性質(zhì)處于容許 范圍內(nèi)。在以鋼鐵為主的金屬材料中，強度(屈服應(yīng)力、耐受力、硬度等)、韌性(脆性轉(zhuǎn)變溫 度等)、成形性(r值等)等機械性質(zhì)不僅根據(jù)其合金組分發(fā)生變化，而且還根據(jù)加熱條件、 加工條件、及冷卻條件發(fā)生變化。合金組分的調(diào)整是通過控制組分元素的添加量來進行的， 但在調(diào)整組分時使用能夠保持例如100噸左右的鋼水的組分調(diào)整爐等，這樣一個批量的單 位較大，對15噸左右的各個產(chǎn)品的每個產(chǎn)品改變添加量是非常困難的。因而，為了制造所 希望材質(zhì)的產(chǎn)品，重要的是以合適的加熱條件、加工條件、以及冷卻條件來制成材質(zhì)，即實 現(xiàn)作為目標(biāo)的機械性質(zhì)等材質(zhì)。
另一方面，考慮到對于當(dāng)今世界性的環(huán)境問題的關(guān)注和關(guān)心日益提高，減小以二 氧化碳(記為CO2)為代表的溫室氣體也很重要。
如上所述，作為節(jié)能的實際措施，例如包括在粗軋機107和精軋機119不進行軋制 的時間即所謂的空轉(zhuǎn)(idle)時間內(nèi)、減小輥子轉(zhuǎn)速以節(jié)省電能的方法。另外，由于粗軋機 107和精軋機119中使用大量的冷卻水、液壓系統(tǒng)的油、送風(fēng)機的空氣，因此在向粗軋機107 和精軋機119提供水、油、空氣的泵的臺數(shù)控制和啟動、停止控制中，也考慮力圖節(jié)能。
另外，熱軋裝置100所使用的能量中，燃料能量約占60%，與電能的34%相比較 大。因此，進行燃料能量的節(jié)能對于熱軋裝置100中消耗的總能量的節(jié)能而言是有效的。燃 料能量主要在加熱爐101中消耗。因此，為了力圖實現(xiàn)加熱爐101中的燃料能量的節(jié)能，著 眼于加熱爐101進行控制的效果較大。
因此，第一實施方式所涉及的優(yōu)化裝置I與控制熱軋裝置100的控制裝置200相 連接，該優(yōu)化裝置I使控制裝置200對熱軋裝置100進行的控制實現(xiàn)優(yōu)化，使得既可確保由 熱軋裝置100軋制后的軋材150的產(chǎn)品質(zhì)量，又使以加熱爐101為中心在熱軋裝置100中的使用能量最小。
如圖1所示，優(yōu)化裝置I包括CPU11、ROMl2, RAM13、輸入部14、顯示部15、和硬盤 16，分別經(jīng)由總線20進行連接。
R0M12由非易失性半導(dǎo)體等構(gòu)成，存儲有CPUll所執(zhí)行的操作系統(tǒng)及優(yōu)化程序。
RAM13由易失性半導(dǎo)體等構(gòu)成，暫時存儲CPUll執(zhí)行各種處理所需的數(shù)據(jù)。
硬盤16存儲有CPUll執(zhí)行優(yōu)化程序所需的信息。
CPUll進行優(yōu)化裝置I的關(guān)鍵控制。
圖2是表示本發(fā)明的第一實施方式所涉及的優(yōu)化裝置I所包括的CPUll的結(jié)構(gòu)的 結(jié)構(gòu)圖。
如圖2所示，CPUll執(zhí)行優(yōu)化程序，從而在其功能上包括設(shè)定計算部31、材質(zhì)預(yù)測 計算部32、能量計算部33、以及優(yōu)化部34。
設(shè)定計算部31對用于穩(wěn)定且高精度地軋制軋材150的控制設(shè)定值、即加熱爐條件 和加熱爐提取后的軋制作業(yè)參數(shù)等進行計算。
例如，設(shè)定計算部31中，從外部輸入常溫下的軋材150的尺寸和重量，在將其裝入 加熱爐101并上升至所希望的提取溫度的情況下，執(zhí)行加熱爐設(shè)定計算，即計算應(yīng)該在幾 度的氣氛溫度中在爐幾小時。
另外，設(shè)定計算部31執(zhí)行設(shè)定計算。例如，設(shè)定計算部31根據(jù)從加熱爐101提 取的軋材150的尺寸和溫度，使用由數(shù)學(xué)式建立的軋制模型對軋制載荷、變形阻力、軋制轉(zhuǎn) 矩、軋制功率等進行預(yù)測，以計算作為用于穩(wěn)定軋制的控制設(shè)定值的精加工出口側(cè)軋制速 度設(shè)定值、輥隙設(shè)定值等。
而且，設(shè)定計算部31根據(jù)軋材材長和軋材150的加減速的計算值，從加熱爐101 開始直到用卷繞機135的卷繞結(jié)束為止，對各時刻的假想軋材的位置進行預(yù)測。然后，設(shè)定 計算部31使用考慮了將軋材150的熱平衡朝周圍氣氛的輻射、空氣對流、冷卻水對流、相 變、加工中的發(fā)熱、向輥子的傳熱等的溫度模型，并根據(jù)加熱爐提取溫度和精加工出口側(cè)目 標(biāo)溫度和卷繞目標(biāo)溫度，設(shè)定一級去氧化皮機103、二級去氧化皮機117、精軋機119、及輸 出輥道129的噴射器，并計算各地點處的軋材150的溫度。
材質(zhì)預(yù)測計算部32對利用由設(shè)定計算部31計算出的控制設(shè)定值進行軋制的情況 下的、卷繞后的屈服應(yīng)力和拉伸強度等機械性質(zhì)等軋材150的材質(zhì)進行預(yù)測。例如，材質(zhì)預(yù) 測計算部32根據(jù)金屬組織信息及化學(xué)組分，對以屈服應(yīng)力和拉伸強度等機械性質(zhì)等為代 表的材質(zhì)進行預(yù)測。作為一個示例，在第173、174次西山紀(jì)念技術(shù)講座“熱軋鋼材的組織變 化及材質(zhì)的預(yù)測”((公司)日本鋼鐵協(xié)會刊)的P125中有所記載。
卷繞后的金屬組織中，包括鐵氧體粒徑、鐵氧體、珠光體、貝氏體、馬氏體等的各相 體積率，作為中間數(shù)據(jù)包括奧氏體粒徑等。因此，材質(zhì)預(yù)測計算部32根據(jù)軋材的化學(xué)組分、 和由設(shè)定計算部31計算出的軋制時的溫度、載荷等預(yù)測值，并使用將冶金現(xiàn)象公式化的模 型，來預(yù)測金屬組織的變化。
將冶金現(xiàn)象公式化的該模型中，提出了各種方案，眾所周知的是由表示靜態(tài)恢復(fù)、 靜態(tài)重結(jié)晶、動態(tài)恢復(fù)、動態(tài)重結(jié)晶、粒生長等的數(shù)學(xué)式組構(gòu)成的模型。作為一個示例，在塑 性加工技術(shù)系列7板軋制(corona公司)P198 229中揭示了一個示例。由此，能夠掌握 粒徑、鐵氧體、珠光體、貝氏體、馬氏體的體積率等。
能量計算部33根據(jù)設(shè)定計算部31的計算結(jié)果，計算對計算對象的軋材150進行 軋制所需的能量。
圖3是對軋材150所消耗的能量的一個示例進行說明的圖。
如圖3所示，將軋材150所消耗的能量201分為熱能202、加工能量203、傳送能量 204、噴射能量205。
熱能202包括利用加熱爐101對軋材150進行加熱時消耗的加熱消耗能量206、 和一級去氧化皮機103、二級去氧化皮機117、精軋機119、及輸出輥道129中對軋材150進 行氣冷以及利用噴射器進行水冷時消耗的冷卻消耗能量207。軋材150進行軋制及冷卻的 過程中在軋材150的內(nèi)部發(fā)生相變的情況下的能量也包含在熱能202中。另外，在軋制生產(chǎn)線的中途利用條材加熱器110等對軋材150進行加熱的情況下的能量也包含在熱能202中。
加工能量203是在粗軋邊機105、粗軋機107、精軋機119中使軋材150發(fā)生變形時消耗的能量。
傳送能量204是利用傳送輥道在軋制生產(chǎn)線上傳送軋材150時消耗的能量。
噴射能量205是利用一級去氧化皮機103、二級去氧化皮機117等去氧化皮機中的 水噴射來去掉氧化皮時的能量。
圖4是表示區(qū)分每個設(shè)備所消耗的能量的一個示例的圖。
圖4中，對軋制生產(chǎn)線中與軋制直接相關(guān)的設(shè)備所消耗的能量、和驅(qū)動該設(shè)備的 驅(qū)動裝置所消耗的能量進行區(qū)分來示出。
如圖4所示，加熱爐101中，大多燃燒重油和天然氣等化石燃料，消耗燃料能量 310。條材加熱器110中，利用感應(yīng)加熱進行加熱，消耗電能311。輸出輥道129中，進行氣 冷以及利用從集水箱提供的冷卻水進行的水冷。對于冷卻水大多使用循環(huán)水，冷卻中使用 的水利用凹坑進行回收，經(jīng)過過濾及冷卻的過程，再次在冷卻中使用。使用泵從冷卻水罐向 集水箱進行抽水。因此，輸出輥道129、精軋機119等的噴射器、一級去氧化皮機103、二級 去氧化皮機117等去氧化皮機中，包括泵驅(qū)動用電動機301，為了泵驅(qū)動用電動機301所進 行的泵驅(qū)動而消耗電能。
粗軋機107及精軋機119中，由于利用軋機驅(qū)動用電動機302來驅(qū)動輥子，因此消 耗電能。
傳送軋材150時也需要電力，在驅(qū)動傳送用棍道的棍道驅(qū)動用電動機303中，消耗 電能。
能量計算部33如下述那樣對軋制所需的能量進行計算。
首先，如下述那樣對軋材在加熱爐101中消耗的能量進行計算。例如，若設(shè)重量15 噸的軋材150從常溫(30°C )升溫至1230°C，若將鋼鐵的比熱設(shè)為O. 5kJ/kg/K，則該軋材 150 受到 9，000，OOOkJ( = O. 5X1, 200X15, 000)的熱能。
能量計算部33根據(jù)比熱、初始溫度、最終溫度、重量，對軋材150的升溫直接所需 的能量進行計算。在對加熱爐101內(nèi)的軋材150進行加熱的情況下，也必須使氣氛溫度上 升，另外由于存在熱量從壁面逃逸等而導(dǎo)致的效率下降，因此除了包括軋材150的升溫直 接消耗的能量，還包括間接所需的能量。加熱爐101中有多根軋材150，間接所需的能量是 與所有這些軋材相關(guān)的能量。
因此，能量計算部33將在爐根數(shù)、軋材150的板坯尺寸、在爐時間考慮在內(nèi)，對某 一計算對象的軋材150的每一根間接所需的能量進行計算。加熱爐101中所需的能量是將 上述軋材150的升溫直接所需的燃料能量、和軋材150的每一根間接所需的燃料能量進行 相加后的能量。
與加熱爐101中所消耗的熱能類似，能量計算部33根據(jù)比熱、初始溫度、最終溫 度、重量，對軋材150在條材加熱器110中消耗的能量進行計算。將從電能向熱能的轉(zhuǎn)換效 率考慮在內(nèi)的電能的消耗量是條材加熱器110中的感應(yīng)加熱所需的能量。
接下來，能量計算部33例如如下述那樣，對輸出輥道129中的冷卻所需的能量進 行計算。
輸出輥道129中的冷卻是通過使用暫時儲存在集水箱中的水來進行。該集水箱設(shè) 置在設(shè)置有軋制生產(chǎn)線的位置的上方，利用該位置差向各噴射器提供水。因此，必須使用泵 等暫時將水抽到集水箱。
能量計算部33若將設(shè)定計算部31計算出的在各時刻設(shè)定成開啟狀態(tài)的噴射器數(shù) 量[根數(shù)]設(shè)為C，將各噴射器噴出的冷卻水流量[m3/H]設(shè)為FS，則根據(jù)C和FS，使用下述 的(數(shù)學(xué)式I)，計算出輸出輥道129中使用的冷卻水的總量FT [m3]。
FT = / (CXFS) dt (數(shù)學(xué)式 I)
然后，能量計算部33根據(jù)計算出的冷卻水的總量FT[m3]、計算對象的軋材150與 作為之前剛傳送的前軋材的軋材150之間的冷卻間隔T[H]、以及前軋材的冷卻結(jié)束時在箱 中剩余的水量[m3]，計算出泵的抽水速度[m3/s]。此時在電動機中消耗的電能可根據(jù)泵及 電動機的特性計算出，這即是輸出輥道129中的冷卻所需的能量。
能量計算部33例如在噴射時的泵運行和空轉(zhuǎn)時的泵運行的各個情況下，計算電 動機所消耗的電能，通過將其相加，從而計算去氧化皮機和噴射器所需的能量。
接下來，能量計算部33對軋材150的加工所需的能量進行計算。軋材150的加工 和變形所需的能量主要在軋機機架中消耗。軋機機架中的現(xiàn)象由設(shè)定計算部31中的軋制 模型式來表述。即，能量計算部33按照軋材150的特性和材料溫度，計算變形阻力，根據(jù)變 形阻力計算軋制載荷，根據(jù)軋制載荷來計算材料的變形所需的軋制轉(zhuǎn)矩。電動機要輸出的 轉(zhuǎn)矩變成對軋制轉(zhuǎn)矩加上損耗轉(zhuǎn)矩和加速轉(zhuǎn)矩后的值。
能量計算部33使用下述的(數(shù)學(xué)式2)及(數(shù)學(xué)式3)來計算出電動機所需的電 能E (J)。這里，將功率設(shè)為P [W]，將轉(zhuǎn)矩設(shè)為T [N · m]，將轉(zhuǎn)速設(shè)為V [rad/s]，將時間設(shè)為 t[H]。
P = TXV (數(shù)學(xué)式 2)
E = PXt (數(shù)學(xué)式 3)
而且，能量計算部33對軋材150的軋制所需的轉(zhuǎn)矩進行預(yù)測，決定精加工出口側(cè) 軋制速度，根據(jù)軋材150在傳送方向上的長度來計算出軋制時間。然后，能量計算部33根 據(jù)計算出的電能E[J]和軋制時間，計算出軋材150的軋制所需的電能[kj = kW時]，以作 為軋材150的加工所需的能量。
接下來，能量計算部33對軋材150的傳送所需的電能進行計算。由于軋材150由 多臺電動機分擔(dān)進行傳送，因此能量計算部33對于I臺電動機，根據(jù)所分擔(dān)的軋材150的 重量計算出轉(zhuǎn)矩，并根據(jù)軋材150的長度和傳送速度計算出傳送時間。然后，能量計算部33 根據(jù)該轉(zhuǎn)矩和傳送時間，并使用上述的(數(shù)學(xué)式2)及(數(shù)學(xué)式3)，計算出軋材150的傳送 所需的電能[kj]。此外，對軋材150的傳送所需的電能還要加上在加熱爐101內(nèi)傳送軋材 150所需的電能。
然后，能量計算部33計算出對上述的各設(shè)備中所需的燃料能量加上電能后的能 量，以作為軋材150的軋制所需的總能量。
優(yōu)化部34對加熱爐條件及加熱爐提取后的軋制作業(yè)參數(shù)進行優(yōu)化，既確保最終 材質(zhì)，又減小能耗。具體而言，優(yōu)化部34使設(shè)定計算部31計算出熱軋裝置100的如下控制 設(shè)定值，該控制設(shè)定值使得在由材質(zhì)預(yù)測計算部32所預(yù)測的材質(zhì)滿足外部輸入的要求材 質(zhì)的范圍內(nèi)，由能量計算部33計算出的軋材150的軋制所需的總能量最小。
〈〈作用》
對本發(fā)明的第一實施方式所涉及的優(yōu)化裝置I的作用進行說明。
圖5是表示本發(fā)明的第一實施方式所涉及的優(yōu)化裝置I所進行的處理的流程的流程圖。
如圖5所示，首先，設(shè)定計算部31判定是否已從外部提供加熱爐條件和軋制作業(yè)參數(shù)的初始值(步驟S101)。這里，作為一個示例，舉出提供加熱爐提取溫度以作為加熱爐條件、提供精加工出口側(cè)軋制速度以作為加熱爐提取后的軋制作業(yè)參數(shù)的情況為例進行說明。此外，提取溫度及精加工出口側(cè)軋制速度的初始值也可采用如下方法獲得例如預(yù)先將由鋼種和精加工目標(biāo)板厚等區(qū)分的表格存儲在R0M12中，設(shè)定計算部31根據(jù)R0M12，提取與從外部提供的鋼種和精加工目標(biāo)板厚對應(yīng)的加熱爐提取溫度及精加工出口側(cè)軋制速度。
接下來，設(shè)定計算部31執(zhí)行加熱爐設(shè)定計算(步驟S102)。具體而言，設(shè)定計算部 31根據(jù)常溫下的軋材150的尺寸及重量，計算出為了將軋材150加熱至加熱爐提取溫度、應(yīng)在加熱爐101內(nèi)在爐幾小時。
然后，設(shè)定計算部31執(zhí)行設(shè)定計算(步驟S103)。具體而言，設(shè)定計算部3·1計算出穩(wěn)定軋制的輥隙設(shè)定值等其他軋制條件，使得在以所提供的加熱爐提取溫度及精加工出口側(cè)軋制速度的初始值進行軋制的情況下，達到軋材150的作為目標(biāo)的厚度、寬度、精加工出口側(cè)溫度、及卷繞機前溫度。另外，設(shè)定計算部31根據(jù)軋材材長和軋材的加減速的計算值，從加熱爐101開始直到用卷繞機135的卷繞結(jié)束為止對各時刻的假想軋材的位置進行預(yù)測，使用考慮了將軋材150的熱平衡朝周圍氣氛的輻射、空氣對流、冷卻水對流、相變、加工中的發(fā)熱、向輥子的傳熱等的溫度模型，并根據(jù)加熱爐提取溫度和精加工出口側(cè)目標(biāo)溫度和卷繞目標(biāo)溫度，設(shè)定一級去氧化皮機103、二級去氧化皮機117、精軋機119、及輸出輥道129的噴射器，并計算各地點處的軋材150的溫度。
接下來，材質(zhì)預(yù)測計算部32執(zhí)行材質(zhì)預(yù)測計算(步驟S105)。具體而言，材質(zhì)預(yù)測計算部32對利用由設(shè)定計算部31計算出的控制設(shè)定值進行軋制的情況下的、卷繞后的屈服應(yīng)力和拉伸強度等機械性質(zhì)等軋材150的材質(zhì)進行預(yù)測。這里，作為材質(zhì)，舉出預(yù)測卷繞后的拉伸強度(TSm1)為例進行說明。
優(yōu)化部34判定材質(zhì)是否滿足要求材質(zhì)(步驟S107)。具體而言，優(yōu)化部34判定計算出的拉伸強度的預(yù)測值(TSm1)是否為預(yù)先確定的要求材質(zhì)(TSth)以上。
步驟S107中，在判定為不滿足要求材質(zhì)的情況下(否的情況)，優(yōu)化部34判定是否處于重復(fù)計算限制次數(shù)以內(nèi)(步驟S109)。對該重復(fù)計算限制次數(shù)預(yù)先設(shè)定作為任意的數(shù)。
步驟S109中，在判定為處于重復(fù)計算限制次數(shù)以內(nèi)的情況下(是的情況)，優(yōu)化部 34將作為軋制作業(yè)參數(shù)的精加工出口側(cè)軋制速度改變Λ Vm/s的大小(步驟S111)。
另一方面，在判定為超過了重復(fù)計算限制次數(shù)的情況下(否的情況)，優(yōu)化部34將作為加熱爐條件的加熱爐提取溫度改變λ TC的大小(步驟S113)。
這樣，設(shè)定計算部31、材質(zhì)預(yù)測計算部32、優(yōu)化部34 —邊改變AV及AT，一邊進行重復(fù)計算，從而臨時決定作為加熱爐條件的加熱爐提取溫度、作為軋制作業(yè)參數(shù)的精加工出口側(cè)軋制速度。
另一方面，步驟S107中，在判定為材質(zhì)滿足要求材質(zhì)的情況下(是的情況)，能量計算部33根據(jù)加熱爐目標(biāo)提取溫度、精加工出口側(cè)軋制速度、及由設(shè)定計算部31計算出的軋制條件，計算出熱軋裝置100中所消耗的總能量(步驟S115)。
接下來，優(yōu)化部34判定由能量計算部33計算出的總能量的減少量是否足夠小 (步驟S117)。具體而言，將所需能量上次計算結(jié)果[kj]設(shè)為En-1，將所需能量本次計算結(jié)果[kj]設(shè)為En，并設(shè)閾值ε，判定是否滿足下述(數(shù)學(xué)式4)。這里，將閾值ε預(yù)先設(shè)定成為例如0.01。
En-1-En /En <閾值 ε (數(shù)學(xué)式 4)
步驟S117中，在判定為由能量計算部33計算出的總能量的減少量不是足夠小的情況下(否的情況)，優(yōu)化部34判定是否處于重復(fù)計算限制次數(shù)以內(nèi)(步驟S119)。
步驟SI 19中，在判定為處于重復(fù)計算限制次數(shù)以內(nèi)的情況下(是的情況)，優(yōu)化部 34將作為軋制作業(yè)參數(shù)的精加工出口側(cè)軋制速度改變AV m/s的大小(步驟S121)。
另一方面，步驟SI 17中，在判定為由能量計算部33計算出的總能量的減少量足夠小的情況下(是的情況)，優(yōu)化部34進一步判定由能量計算部33計算出的總能量的減少量是否足夠小(步驟S123)，在判定為由能量計算部33計算出的總能量的減少量不是足夠小的情況下(否的情況)，優(yōu)化部34判定是否處于重復(fù)計算限制次數(shù)以內(nèi)(步驟S125)。
步驟S125中，在判定為處于重復(fù)計算限制次數(shù)以內(nèi)的情況下(是的情況)，優(yōu)化部 34將作為加熱爐條件的加熱爐提取溫度改變ATC的大小(步驟S127)。
另一方面，步驟S125中，在判定為超過了重復(fù)計算限制次數(shù)的情況下(否的情況)，優(yōu)化部34選擇滿足要求材料、且能耗量最小的加熱爐條件和軋制作業(yè)參數(shù)(步驟 S129)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式所涉及的優(yōu)化裝置1，由于設(shè)定計算部31、 材質(zhì)預(yù)測計算部32、能量計算部33、優(yōu)化部34 —邊改變AV及Λ T，一邊進行重復(fù)計算，從而使設(shè)定計算部31計算出如下的控制設(shè)定值，該控制設(shè)定值使得在由材質(zhì)預(yù)測計算部32 所預(yù)測的材質(zhì)滿足外部輸入的要求材質(zhì)的范圍內(nèi)，使由能量計算部33計算出的總能量最小，因此能夠決定在確保軋材150的要求材質(zhì)的同時、使消耗的總能量最小的軋制條件。
S卩，根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式所涉及的優(yōu)化裝置1，由于包括設(shè)定計算部，該設(shè)定計算部計算出軋制裝置軋制軋材用的控制設(shè)定值；材質(zhì)預(yù)測部，該材質(zhì)預(yù)測部基于由設(shè)定計算部計算出的控制設(shè)定值，對經(jīng)軋制裝置軋制的軋材的材質(zhì)進行預(yù)測；優(yōu)化指標(biāo)量計算部，該優(yōu)化指標(biāo)量計算部基于由設(shè)定計算部計算出的控制設(shè)定值，計算出對于軋制裝置軋制軋材進行優(yōu)化的指標(biāo)的量以作為優(yōu)化指標(biāo)量；以及優(yōu)化部，該優(yōu)化部使設(shè)定計算部計算出如下的控制設(shè)定值，該控制設(shè)定值使得在由材質(zhì)預(yù)測部所預(yù)測的材質(zhì)滿足外部輸入的要求材質(zhì)的范圍內(nèi)，使由優(yōu)化指標(biāo)量計算部計算出的優(yōu)化指標(biāo)量最小，因此能夠使軋制設(shè)備的控制實現(xiàn)優(yōu)化，使得既確保軋材的產(chǎn)品質(zhì)量，又使想要優(yōu)化的優(yōu)化指標(biāo)量最小。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式所涉及的優(yōu)化裝置1，是關(guān)于作為加熱爐條件的加熱爐提取溫度、及作為軋制作業(yè)參數(shù)的精加工出口側(cè)軋制速度，計算出控制設(shè)定值，使得在滿足要求材質(zhì)的范圍內(nèi)，總能量最小，但并不局限于此。
例如，作為加熱爐條件，也可設(shè)為條材加熱器110的加熱溫度，作為軋制作業(yè)參數(shù)，也可設(shè)為輸出輥道129的冷卻條件、粗軋機107或精軋機119的軋制路徑數(shù)、各路徑的載荷分配、和軋材150的板厚中的至少一個參數(shù)。
另外，根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式所涉及的優(yōu)化裝置1，作為要滿足的要求材質(zhì)舉 出了拉伸強度，但并不局限于此，也可為屈服應(yīng)力、脆性轉(zhuǎn)變溫度、r值、擴孔率等、以及它們 的組合。
此外，第一實施方式中，舉出包括熱軋裝置100的熱軋系統(tǒng)300為例進行了說明， 但并不局限于此，也可適用于包括薄板熱軋設(shè)備、厚板軋制設(shè)備、冷軋設(shè)備、鋼鐵的型鋼軋 制設(shè)備、棒鋼、線材的軋制設(shè)備、或鋁、銅的軋制設(shè)備的軋制系統(tǒng)。
〈第二實施方式〉
第一實施方式中，舉出如下的優(yōu)化裝置I為例進行了說明，該優(yōu)化裝置I計算控制 設(shè)定值，使得軋材150的材質(zhì)滿足要求材質(zhì)，且設(shè)使軋制所需的能量實現(xiàn)優(yōu)化的指標(biāo)即優(yōu) 化指標(biāo)，使得該優(yōu)化指標(biāo)最小。
然而，優(yōu)化指標(biāo)并不局限于能量，可根據(jù)工廠、作業(yè)時間、鋼種等而不同。因此，例 如也可使用燃料能量、電能、單位產(chǎn)值能耗、成本、單位產(chǎn)值成本、軋制所排放的CO2量、軋制 時的峰值功率以作為優(yōu)化指標(biāo)，來代替軋制所需的總能量。
第二實施方式中，舉出如下的優(yōu)化裝置為例進行說明，該優(yōu)化裝置選擇優(yōu)化指標(biāo)， 計算控制設(shè)定值，使得軋材150的材質(zhì)滿足要求材質(zhì)，且使所選擇的優(yōu)化指標(biāo)的優(yōu)化量進 行優(yōu)化。
第二實施方式所涉及的優(yōu)化裝置IA與圖1所示的第一實施方式所涉及的優(yōu)化裝 置I類似，與控制熱軋裝置100的控制裝置200相連接。
另外，第二實施方式所涉及的優(yōu)化裝置IA包括CPU11A、R0M12、RAM13、輸入部14、 顯示部15、和硬盤16。其中，對于R0M12、RAM13、顯示部15、和硬盤16，由于與第一實施方 式所涉及的優(yōu)化裝置I包括的分別標(biāo)注相同標(biāo)號的結(jié)構(gòu)相同，因此省略說明。
圖6是表示本發(fā)明的第二實施方式所涉及的優(yōu)化裝置IA所包括的CPUllA的結(jié)構(gòu) 的結(jié)構(gòu)圖。
如圖6所示，CPUllA在其功能上，包括設(shè)定計算部31、材質(zhì)預(yù)測計算部32、優(yōu)化部 34、優(yōu)化指標(biāo)選擇部35、和優(yōu)化指標(biāo)量計算部36。其中，對于設(shè)定計算部31、材質(zhì)預(yù)測計算 部32、和優(yōu)化部34，由于與第一實施方式所涉及的優(yōu)化裝置I包括的分別標(biāo)注相同標(biāo)號的 結(jié)構(gòu)相同，因此省略說明。
優(yōu)化指標(biāo)選擇部35對作為優(yōu)化指標(biāo)的總能量、燃料能量、電能、單位產(chǎn)值能耗、成 本、單位產(chǎn)值成本、軋制中所排放的CO2排放量、軋制時的峰值功率中的任意一個進行選擇。
優(yōu)化指標(biāo)量計算部36根據(jù)由設(shè)定計算部31計算出的控制設(shè)定值，計算出由優(yōu)化 指標(biāo)選擇部35選擇出的優(yōu)化指標(biāo)的量以作為優(yōu)化指標(biāo)量。
〈〈作用》
對本發(fā)明的第二實施方式所涉及的優(yōu)化裝置IA的作用進行說明。
圖7是表示本發(fā)明的第二實施方式所涉及的優(yōu)化裝置IA所進行的處理的流程的 流程圖。此外，圖7所示的流程圖的處理步驟中，對于標(biāo)注有與圖5所示的流程圖中的處理 步驟相同的步驟編號的處理，由于分別為相同處理，因此省略說明。
步驟S201中，優(yōu)化指標(biāo)選擇部35對作為優(yōu)化指標(biāo)的總能量、燃料能量、電能、單位 產(chǎn)值能耗、成本、單位產(chǎn)值成本、軋制中所排放的CO2排放量、軋制時的峰值功率中的任意一 個進行選擇。
步驟S215中，優(yōu)化指標(biāo)量計算部36計算優(yōu)化指標(biāo)量中的任一個量。此外，關(guān)于軋制所需的總能量、燃料能量、電能，由于與本發(fā)明的第一實施方式所涉及的優(yōu)化裝置I包括的能量計算部33所進行的總能量、燃料能量、電能的計算方法相同，因此省略說明。
優(yōu)化指標(biāo)量計算部36在計算單位產(chǎn)值能耗的情況下，首先，與本發(fā)明的第一實施方式所涉及的優(yōu)化裝置I包括的能量計算部33類似，計算燃料能量使用量和電能使用量， 并使用下述(數(shù)學(xué)式5)計算出單位產(chǎn)值能耗。這里，將單位產(chǎn)值能耗設(shè)為Es[kJ/ton]，將燃料能量使用量設(shè)為Ef [kj]，將電能使用量設(shè)為Ee[kJ]，將生產(chǎn)量設(shè)為S[ton]。
Es = (Ef+Ee) /S (數(shù)學(xué)式 5)
另外，優(yōu)化指標(biāo)量計算部36在計算CO2排放量的情況下，使用二氧化碳排放系數(shù)進行計算。這里，二氧化碳排放系數(shù)是用于計算在消耗燃料和電力時排放了多少二氧化碳的系數(shù)。例如，關(guān)于天然氣，決定為O. 5526kg-C/kg (使Ikg天然氣燃燒時，排放O. 5526kg的碳)或者2. 025kg-C02/kg (使Ikg天然氣燃燒時，排放2. 025kg的二氧化碳)。若使用IkWh 電力，貝1J二氧化碳規(guī)定為O. 555kg-C02/kWh。
因此，優(yōu)化指標(biāo)量計算部36與本發(fā)明的第一實施方式所涉及的優(yōu)化裝置I包括的能量計算部33類似，計算燃料能量使用量Ef和電能使用量Ee，并使用下述(數(shù)學(xué)式6)計算出CO2排放量。這里，設(shè)CO2排放量Mg[kg]、對于燃料的排放系數(shù)Kf [kg-C02/kg]、對于電力的排放系數(shù)Ke [kg-C02/kffh]。
Mg = EfXKf+EeXKe (數(shù)學(xué)式 6)
另外，優(yōu)化指標(biāo)量計算部36在計算成本的情況下，首先，與本發(fā)明的第一實施方式所涉及的優(yōu)化裝置I包括的能 量計算部33類似，計算燃料能量使用量Ef和電能使用量 Ee，并使用下述(數(shù)學(xué)式7)計算出成本。這里，將成本設(shè)為C[日元]，將單位產(chǎn)值燃料費設(shè)為Fg[日元/kg]，將單位產(chǎn)值電費設(shè)為Eg [日元/kWh]。
C = EfXFg+EeXEg (數(shù)學(xué)式 7)
另外，優(yōu)化指標(biāo)量計算部36在計算單位產(chǎn)量成本的情況下，通過將使用(數(shù)學(xué)式 7)計算出的成本C除以生產(chǎn)量S[ton],從而計算出單位產(chǎn)值成本Cg。
另外，優(yōu)化指標(biāo)量計算部36在計算峰值功率的情況下，根據(jù)設(shè)定計算部31基于軋材材長和軋材150的加減速的計算值預(yù)測出的各時刻的軋材150的位置、和由能量計算部 33計算出的各設(shè)備的使用功率，并使用下述(數(shù)學(xué)式8)，計算出某一時刻t在軋制生產(chǎn)線中使用的功率。
然后，優(yōu)化指標(biāo)量計算部36設(shè)置監(jiān)視對象期間(例如某一軋材從加熱爐提取到卷繞結(jié)束為止、一個運行周期中等)，在該期間中監(jiān)視由(數(shù)學(xué)式8)計算出的軋制生產(chǎn)線所使用的各時刻的功率，將使用功率最大的時刻的功率Ep (t)設(shè)為峰值功率。這里，將某一時刻 t在軋制生產(chǎn)線中使用的功率設(shè)為Ep(t) [kWh]，將某一時刻t在某一設(shè)備中使用的功率設(shè)為 Eu (t) [kWh]。
Ep(t) =Σ 設(shè)備(Eu(t))(數(shù)學(xué)式 8)
步驟S217及步驟S223中，優(yōu)化部34判定是否對由優(yōu)化指標(biāo)量計算部36計算出的優(yōu)化指標(biāo)的量進行了優(yōu)化。
圖8是表示在對本發(fā)明的第二實施方式所涉及的優(yōu)化裝置IA中的各個優(yōu)化指標(biāo)進行選擇的情況下的、用于進行優(yōu)化的重復(fù)計算的結(jié)束判定的一個示例的圖。
優(yōu)化部34通過重復(fù)計算來計算滿足要求材質(zhì)且優(yōu)化指標(biāo)量最佳的軋制條件。例 如，在選擇CO2排放量以作為優(yōu)化指標(biāo)的情況下，優(yōu)化部34通過重復(fù)計算來計算CO2排放量 最小的軋制條件。
因此，優(yōu)化部34執(zhí)行重復(fù)計算直到如圖8所示、所選擇優(yōu)化指標(biāo)量達到優(yōu)化重復(fù) 計算結(jié)束基準(zhǔn)為止。
重復(fù)計算結(jié)束條件除了從計算時間的觀點出發(fā)對重復(fù)次數(shù)設(shè)置限制以外，還對相 應(yīng)次的重復(fù)計算和上次的重復(fù)計算中優(yōu)化指標(biāo)量計算部36所計算出的優(yōu)化指標(biāo)量進行比 較，判定優(yōu)化指標(biāo)量是否收斂于最佳。
例如，在選擇CO2排放量以作為優(yōu)化指標(biāo)的情況下，通過與CO2排放量的上次計算 結(jié)果相比的減少幅度是否足夠小來進行判定。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式所涉及的優(yōu)化裝置1A，由于使設(shè)定計算部 31計算出如下的控制設(shè)定值，該控制設(shè)定值使得在由材質(zhì)預(yù)測計算部32所預(yù)測的材質(zhì)滿 足外部輸入的要求材質(zhì)的范圍內(nèi)，使由優(yōu)化指標(biāo)量計算部36計算出的作為優(yōu)化指標(biāo)量的 總能量、燃料能量、電能、單位產(chǎn)值能耗、成本、單位產(chǎn)值成本、軋制中所排放的CO2排放量、 軋制時的峰值功率中的任一個量最小，因此能夠在確保軋材150的要求材質(zhì)的同時，從各 種優(yōu)化指標(biāo)中選擇所希望的優(yōu)化指標(biāo)，并決定使該選擇出的優(yōu)化指標(biāo)量最小的軋制條件。
此外，在本發(fā)明的第二實施方式中，CPUllA對于各軋材執(zhí)行圖7所示的處理，但并 不局限于此，例如也可在軋機的從換輥到換輥的單輥運行周期中等更長的期間中執(zhí)行。
另外，在本發(fā)明的第二實施方式中，優(yōu)化指標(biāo)選擇部35預(yù)先進行優(yōu)化指標(biāo)的選 擇，且進行了使該優(yōu)化指標(biāo)成為最佳的優(yōu)化計算，但并不局限于此，也可以對各個優(yōu)化指標(biāo) 進行優(yōu)化計算，使得對多個優(yōu)化指標(biāo)各自成為最佳，且所有優(yōu)化計算結(jié)束之后，選擇優(yōu)化指 標(biāo)，并決定軋制條件。
〈第三實施方式〉
接著，說明本發(fā)明的第三實施方式所涉及的優(yōu)化裝置1B。
在本發(fā)明的第一實施方式中，舉出優(yōu)化裝置I為例進行了說明，該優(yōu)化裝置I計算 控制設(shè)定值，使得軋材150的材質(zhì)滿足要求材質(zhì)，且設(shè)使軋制所需的能量實現(xiàn)優(yōu)化的指標(biāo) 即優(yōu)化指標(biāo)，使得該優(yōu)化指標(biāo)最小。
在本發(fā)明的第三實施方式中，舉出優(yōu)化裝置IB為例進行說明，該優(yōu)化裝置IB計算 控制設(shè)定值，使得對于在粗軋機107或精軋機119的從換輥到換輥的單輥運行周期中(例 如，若用換輥中的定時來講，則為從本次的換輥到下次的換輥)的所有軋材150，都滿足材 質(zhì)要求及生產(chǎn)量(每單位時間的生產(chǎn)量)，且使得運行周期中的軋制所需的能量的總量最 小。
本發(fā)明的第三實施方式所涉及的優(yōu)化裝置IB與圖1所示的第一實施方式所涉及 的優(yōu)化裝置I類似，與控制熱軋裝置100的控制裝置200相連接。
另外，由于本發(fā)明的第三實施方式所涉及的優(yōu)化裝置IB具有與圖2所示的第一實 施方式所涉及的優(yōu)化裝置I相同的結(jié)構(gòu)，因此省略說明。
〈〈作用》
對本發(fā)明的第三實施方式所涉及的優(yōu)化裝置IB的作用進行說明。
圖9是表示本發(fā)明的第三實施方式所涉及的優(yōu)化裝置IB所進行的處理的流程的流程圖。
如圖9所示，CPUll的設(shè)定計算部31執(zhí)行粗軋機107或精軋機119的運行周期中的軋材150的優(yōu)化計算(步驟S301)。具體而言，CPUll對于計算對象的在輥運行周期中進行軋制的所有軋材150，執(zhí)行與圖5所示的本發(fā)明的第一實施方式所涉及的優(yōu)化裝置I所進行的處理相同的處理，使用優(yōu)化計算的方法，在裝入加熱爐前分別計算加熱爐提取溫度及精加工出口側(cè)軋制速度，使得計算對象的軋材150滿足材質(zhì)要求，且對象軋材150的每一根的軋制所需的能量最小。
接下來，CPUlI的設(shè)定計算部31執(zhí)行提取間距設(shè)定計算(步驟S303)。具體而言， 步驟S301中，對于計算對象的輥運行周期中的各軋材，已計算了最佳的軋制作業(yè)參數(shù)。因此，軋材150在從加熱爐101提取后的軋制生產(chǎn)線上如何移動是已知的。因此，設(shè)定計算部 31根據(jù)該信息計算軋材150與先前傳送的軋材150不會在軋制生產(chǎn)線上發(fā)生沖突的提取間距這里，提取間距^設(shè)為軋材150與先前傳送的軋材150之間的加熱爐提取時間間隔。
然后，設(shè)定計算部31判定計算出的提取間距^是否滿足要求生產(chǎn)量(步驟 S305)。具體而言，設(shè)定計算部31判定是否滿足下述的(數(shù)學(xué)式9)。
Σ i τ 丨彡 Tmax (數(shù)學(xué)式 9)
這里，Tmax是從要求生產(chǎn)量的觀點出發(fā)、計算對象的輥運行周期的所有軋材150的軋制所能耗費的最大時間。關(guān)于提取間距^的初始值，例如選擇軋材150不會發(fā)生沖突的最短提取間隔較短的間距。
利用步驟S303及S305的處理步驟，設(shè)定計算部31能夠計算出滿足要求生產(chǎn)量、 且在軋制生產(chǎn)線上軋材150之間不會發(fā)生沖突的提取間距。
接下來，設(shè)定計算部31根據(jù)各軋材150的提取目標(biāo)溫度及提取間距τ i，執(zhí)行爐溫設(shè)定計算(步驟S307)。加熱爐101的爐溫的計算方法例如在文獻鋼鐵工業(yè)中的控制(鉄鋼業(yè)1二 fc' if 6制御)高橋亮一著corona公司(2002年出版)中示出。
然后，設(shè)定計算部31判定對于輥運行周期的所有軋材150是否能達到目標(biāo)提取溫度(步驟S309)。
步驟S309中，在判定為無法達到目標(biāo)提取溫度的情況下(否的情況)，設(shè)定計算部 31在不與先前傳送的軋材150發(fā)生干擾的范圍內(nèi)改變無法達到目標(biāo)提取溫度的軋材150的提取間距，與步驟S307類似，執(zhí)行爐溫設(shè)定計算(步驟S311)。
然后，設(shè)定計算部31判定對于輥運行周期的所有軋材150是否能達到目標(biāo)提取溫 度(步驟S313)。
步驟S313中，在判定為無法達到目標(biāo)提取溫度的情況下(否的情況)，設(shè)定計算部 31判定是否處于重復(fù)計算限制次數(shù)以內(nèi)(步驟S315)。
步驟S315中，在判定為超過了重復(fù)計算限制次數(shù)的情況下(否的情況)，設(shè)定計算部31改變無法達到目標(biāo)提取溫度的軋材150的目標(biāo)提取溫度(步驟S317)。關(guān)于目標(biāo)提取溫度的改變，是對軋材150的每一根的計算過程中獲得的、所需能量接近于最小能量且滿足要求材質(zhì)的、僅利用爐溫控制便能實現(xiàn)的目標(biāo)提取溫度進行選擇?；蛘?，對于無法達到目標(biāo)提取溫度的軋材150，再次執(zhí)行步驟S301中的優(yōu)化計算，從而對滿足材質(zhì)要求、所需能量較小且僅利用爐溫控制便能達到的目標(biāo)提取溫度進行計算。
另一方面，步驟S313中，在判定為能夠達到目標(biāo)提取溫度的情況下(是的情況)， 即，在可進行爐溫設(shè)定以使得在某一提取間距中、所有軋材150能夠達到目標(biāo)提取溫度那樣的情況下，能量計算部33計算相應(yīng)運行周期的軋制所需的所有能量(步驟S319)。例如， 能量計算部33通過分別計算出加熱爐中所消耗的燃料能量、和其他設(shè)備中所消耗的電能之后將其相加，從而計算出相應(yīng)運行周期的軋制所需的所有能量。
另外，在設(shè)定計算部31進行爐溫設(shè)定計算時，由于計算出運行周期中的爐溫模式，因此能量計算部33根據(jù)該爐溫模式，計算氣氛溫度上升所需的能量、熱量從壁面逃逸等而導(dǎo)致的效率下降、軋材升溫所需的能量，進一步據(jù)此計算出燃料能量的消耗量。
通過將上述軋材150的每一根的軋制所需的能量相加從而計算出電能。另外，還包含空轉(zhuǎn)所需的能量。
接下來，優(yōu)化部34判定相應(yīng)運行周期的軋制所需的所有能量的減少量是否足夠小(步驟S321)。
步驟S321中，在判定為相應(yīng)運行周期的軋制所需的所有能量的減少量不是足夠小的情況下(否的情況)，優(yōu)化部34判定是否處于重復(fù)計算限制次數(shù)以內(nèi)(步驟S323)。
步驟S323中，在判定為處于重復(fù)計算限制次數(shù)以內(nèi)的情況下(是的情況)，將處理轉(zhuǎn)移至步驟S303，在判定為超過了重復(fù)計算限制次數(shù)的情況下(否的情況)，結(jié)束處理。
這樣，能夠改變提取間距以獲得使得滿足材質(zhì)要求及生產(chǎn)量要求、且能量最小的提取間距，并且進行上述計算直到超過指定重復(fù)次數(shù)為止，或者，直到能量減少幅度成為指定值以下為止。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式所涉及的優(yōu)化裝置1B，由于優(yōu)化部34使設(shè)定計算部31計算出如下的控制設(shè)定值，該控制設(shè)定值使得在軋材150的處理量滿足外部輸入的要求處理量、且由材質(zhì)預(yù)測計算部32所預(yù)測的相當(dāng)于處理量的所有軋材150的材質(zhì)滿足外部輸入的要求材質(zhì)的范圍內(nèi)，使由能量計算部33計算出的對相當(dāng)于處理量的軋材150 進行軋制所需的優(yōu)化指標(biāo)量最小，因此能夠使軋制設(shè)備的控制實現(xiàn)優(yōu)化，使得對于例如在粗軋機107或精軋機119的從換輥到換輥的單輥運行周期中的所有軋材150，都既確保軋材 150的產(chǎn)品質(zhì)量，又使想要優(yōu)化的優(yōu)化指標(biāo)量最小。
此外，在本發(fā)明的第三實施方式所涉及的優(yōu)化裝置IB中，關(guān)于單輥運行周期中軋制的各軋材的、提取間距、加熱爐提取溫度、精加工出口側(cè)軋制速度，說明了使得滿足材質(zhì)要求及生產(chǎn)量要求、且能量最小的方法，但并不局限于提取間距和提取溫度、精加工出口側(cè)軋制速度，關(guān)于對輸出輥道中的冷卻條件、軋制路徑數(shù)、各路徑的載荷分配、條材加熱器的加熱條件等進行改變的情況，也與上述類似，可改變設(shè)定計算部31中的加熱爐條件及軋制條件，在該條件下，重復(fù)進行材質(zhì)預(yù)測計算部32所執(zhí)行的材質(zhì)預(yù)測計算、和能量計算部33 所執(zhí)行的在由設(shè)定計算部31計算出的軋制條件下進行軋制的情況下的能量計算，利用優(yōu)化部34決定滿足材質(zhì)要求、且能量最小的軋制條件。
另外，本發(fā)明的第三實施方式所涉及的優(yōu)化裝置IB中，對使軋制所需的總能量最小的情況進行了說明，但與本發(fā)明的第二實施方式所涉及的優(yōu)化裝置IA類似，包括優(yōu)化指標(biāo)選擇部35和優(yōu)化指標(biāo)量計算部36，能夠優(yōu)化軋制生產(chǎn)線，使得圖8所示的燃料能量和電能、單位產(chǎn)值能耗、CO2排放量、成本、單位產(chǎn)值成本、峰值功率等優(yōu)化指標(biāo)成為最佳。
另外，也可通過執(zhí)行安裝于計算機中的優(yōu)化程序從而來實現(xiàn)上述實施方式。S卩，該優(yōu)化程序例如可通過從存儲有優(yōu)化程序的記錄介質(zhì)中讀出，并由CPU執(zhí)行，從而構(gòu)成優(yōu)化 裝置I IB中的任一個優(yōu)化裝置，也可經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)進行傳輸并安裝，由CPU執(zhí)行，從而構(gòu) 成優(yōu)化裝置I IB中的任一個優(yōu)化裝置。
工業(yè)上的實用性
本發(fā)明能適用于對控制熱軋裝置的控制裝置進行設(shè)定的優(yōu)化裝置。
權(quán)利要求
1.一種優(yōu)化裝置，其特征在于，包括 設(shè)定計算部，該設(shè)定計算部計算出軋制裝置軋制軋材用的控制設(shè)定值； 材質(zhì)預(yù)測部，該材質(zhì)預(yù)測部基于由所述設(shè)定計算部計算出的控制設(shè)定值，對經(jīng)所述軋制裝置軋制的軋材的材質(zhì)進行預(yù)測；優(yōu)化指標(biāo)量計算部，該優(yōu)化指標(biāo)量計算部基于由所述設(shè)定計算部計算出的控制設(shè)定值，計算出對于所述軋制裝置軋制所述軋材進行優(yōu)化的指標(biāo)的量以作為優(yōu)化指標(biāo)量；以及優(yōu)化部，該優(yōu)化部使所述設(shè)定計算部計算出如下的所述控制設(shè)定值，該控制設(shè)定值使得在由所述材質(zhì)預(yù)測部所預(yù)測的材質(zhì)滿足外部輸入的要求材質(zhì)的范圍內(nèi)，使由所述優(yōu)化指標(biāo)量計算部計算出的優(yōu)化指標(biāo)量最小。
2.如權(quán)利要求1所述的優(yōu)化裝置，其特征在于， 所述優(yōu)化指標(biāo)量計算部 基于由所述設(shè)定計算部計算出的控制設(shè)定值，計算出所述軋制裝置軋制所述軋材所需的能量即使用能量，以作為優(yōu)化指標(biāo)量。
3.如權(quán)利要求1或2所述的優(yōu)化裝置，其特征在于， 所述優(yōu)化部 使所述設(shè)定計算部計算出如下的所述控制設(shè)定值，該控制設(shè)定值使得在由所述軋制裝置軋制的軋材的處理量滿足外部輸入的要求處理量、且由所述材質(zhì)預(yù)測部所預(yù)測的相當(dāng)于所述處理量的所有軋材的材質(zhì)滿足外部輸入的要求材質(zhì)的范圍內(nèi)，使由所述優(yōu)化指標(biāo)量計算部計算出的對相當(dāng)于所述處理量的軋材進行軋制所需的優(yōu)化指標(biāo)量最小。
4.一種優(yōu)化方法，其特征在于，具有 設(shè)定計算步驟，該設(shè)定計算步驟中，計算出軋制裝置軋制軋材用的控制設(shè)定值； 材質(zhì)預(yù)測步驟，該材質(zhì)預(yù)測步驟中，基于由所述設(shè)定計算步驟計算出的控制設(shè)定值，對經(jīng)所述軋制裝置軋制的軋材的材質(zhì)進行預(yù)測； 優(yōu)化指標(biāo)量計算步驟，該優(yōu)化指標(biāo)量計算步驟中，基于由所述設(shè)定計算步驟計算出的控制設(shè)定值，計算出對于所述軋制裝置軋制所述軋材進行優(yōu)化的指標(biāo)的量以作為優(yōu)化指標(biāo)量；以及 優(yōu)化步驟，該優(yōu)化步驟中，利用所述設(shè)定計算步驟計算出如下的所述控制設(shè)定值，該控制設(shè)定值使得在由所述材質(zhì)預(yù)測步驟所預(yù)測的材質(zhì)滿足外部輸入的要求材質(zhì)的范圍內(nèi)，使由所述優(yōu)化指標(biāo)量計算步驟計算出的優(yōu)化指標(biāo)量最小。
5.如權(quán)利要求4所述的優(yōu)化方法，其特征在于， 所述優(yōu)化指標(biāo)量計算步驟中， 基于由所述設(shè)定計算步驟計算出的控制設(shè)定值，計算出所述軋制裝置軋制所述軋材所需的能量即使用能量，以作為優(yōu)化指標(biāo)量。
6.如權(quán)利要求4或5所述的優(yōu)化方法，其特征在于， 所述優(yōu)化步驟中， 利用所述設(shè)定計算步驟計算出如下的所述控制設(shè)定值，該控制設(shè)定值使得在由所述軋制裝置軋制的軋材的處理量滿足外部輸入的要求處理量、且由所述材質(zhì)預(yù)測步驟所預(yù)測的相當(dāng)于所述處理量的所有軋材的材質(zhì)滿足外部輸入的要求材質(zhì)的范圍內(nèi)，使由所述優(yōu)化指標(biāo)量計算步驟計算出的對相當(dāng)于所述處理量的軋材進行軋制所需的優(yōu)化指標(biāo)量最小。
7.一種優(yōu)化程序，該優(yōu)化程序用于使計算機執(zhí)行如下步驟 設(shè)定計算步驟，該設(shè)定計算步驟中，計算出軋制裝置軋制軋材用的控制設(shè)定值； 材質(zhì)預(yù)測步驟，該材質(zhì)預(yù)測步驟中，基于由所述設(shè)定計算步驟計算出的控制設(shè)定值，對經(jīng)所述軋制裝置軋制的軋材的材質(zhì)進行預(yù)測； 優(yōu)化指標(biāo)量計算步驟，該優(yōu)化指標(biāo)量計算步驟中，基于由所述設(shè)定計算步驟計算出的控制設(shè)定值，計算出對于所述軋制裝置軋制所述軋材進行優(yōu)化的指標(biāo)的量以作為優(yōu)化指標(biāo)量；以及 優(yōu)化步驟，該優(yōu)化步驟中，利用所述設(shè)定計算步驟計算出如下的所述控制設(shè)定值，該控制設(shè)定值使得在由所述材質(zhì)預(yù)測步驟所預(yù)測的材質(zhì)滿足外部輸入的要求材質(zhì)的范圍內(nèi)，使由所述優(yōu)化指標(biāo)量計算步驟計算出的優(yōu)化指標(biāo)量最小。
8.如權(quán)利要求7所述的優(yōu)化程序，其特征在于， 所述優(yōu)化指標(biāo)量計算步驟中， 基于由所述設(shè)定計算步驟計算出的控制設(shè)定值，計算出所述軋制裝置軋制所述軋材所需的能量即使用能量，以作為優(yōu)化指標(biāo)量。
9.如權(quán)利要求7或8所述的優(yōu)化程序，其特征在于， 所述優(yōu)化步驟中， 利用所述設(shè)定計算步驟計算出如下的所述控制設(shè)定值，該控制設(shè)定值使得在由所述軋制裝置軋制的軋材的處理量滿足外部輸入的要求處理量、且由所述材質(zhì)預(yù)測步驟所預(yù)測的相當(dāng)于所述處理量的所有軋材的材質(zhì)滿足外部輸入的要求材質(zhì)的范圍內(nèi)，使由所述優(yōu)化指標(biāo)量計算步驟計算出的對相當(dāng)于所述處理量的軋材進行軋制所需的優(yōu)化指標(biāo)量最小。
全文摘要
本發(fā)明的優(yōu)化裝置對軋制設(shè)備的控制進行優(yōu)化，使得既確保軋材的產(chǎn)品質(zhì)量，又使想要優(yōu)化的優(yōu)化指標(biāo)量最小。該優(yōu)化裝置包括計算出軋制裝置軋制軋材用的控制設(shè)定值的設(shè)定計算部；基于由設(shè)定計算部計算出的控制設(shè)定值、對經(jīng)軋制裝置軋制的軋材的材質(zhì)進行預(yù)測的材質(zhì)預(yù)測計算部；基于由設(shè)定計算部計算出的控制設(shè)定值、計算出對于軋制裝置軋制軋材進行優(yōu)化的指標(biāo)的量以作為優(yōu)化指標(biāo)量的優(yōu)化指標(biāo)量計算部；以及優(yōu)化部，該優(yōu)化部使設(shè)定計算部計算出如下的控制設(shè)定值，該控制設(shè)定值使得在由材質(zhì)預(yù)測計算部所預(yù)測的材質(zhì)滿足外部輸入的要求材質(zhì)的范圍內(nèi)，使由優(yōu)化指標(biāo)量計算部計算出的優(yōu)化指標(biāo)量最小。
文檔編號B21B37/00GK103008358SQ201110413829
公開日2013年4月3日 申請日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者木原美憐, 今成宏幸 申請人:東芝三菱電機產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)株式會社