轧制模拟装置制造方法及图纸

本发明专利技术以提供一种能够实现精度较高的轧制模拟的轧制模拟装置为目的。具备与具备轧制生产线和设定计算机的轧制系统连接的轧制模拟装置。轧制模拟装置具有用于设定在轧制生产线中将虚拟金属材料加热、轧制、冷却、输送的虚拟作业中的与制品品质及作业条件有关的模拟条件的模拟条件设定部。此外，具有使用与设定计算机具有的第1模型式同样的第2模型式，以达到模拟条件的方式计算轧制生产线中的致动器群的控制目标值和虚拟金属材料的状态预测值的虚拟轧制生产线设定计算部。还具备在第1模型式的模型参数群被更新的情况下、基于第1模型式的模型参数群将第2模型式的模型参数群更新的参数更新部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】轧制模拟装置
本专利技术涉及模拟制造金属制品的轧制生产线及轧制作业、并预测变更了金属材料的尺寸或合金组成、加热、轧制、冷却的目标值及工艺的情况下的作业稳定性、工艺中间材质、制品品质的轧制模拟装置。
技术介绍
在以钢为首的金属材料中，机械特性(强度、成形性、韧性等)、电磁的特性(导磁率等)等的材质根据其合金组成、加热条件、加工条件及冷却条件而变化。合金组成通过控制成分元素的添加量来调整，但在成分调整时使用例如能够保持100吨左右的熔钢的成分调整炉等，1个批次单位较大。因此，不能按照15吨左右的各个制品来变更添加量。因而，为了制造希望的材质的制品，使加热条件、加工条件及冷却条件成为适当、来精细制造材质是重要的。进而，这些工艺条件不仅对于材质而言、对于制品尺寸及形状等的制品品质和稳定的作业的实现也是重要的。在热轧工艺中，通过将作为关于制品品质及作业条件的工艺条件的各种各样的工艺参数的目标值变更，来分别制作制品。在工艺参数中，例如有以精加工入侧温度、精加工出侧温度、卷绕温度等为代表的轧制生产线上的各点的目标温度、和各路径的板厚计划表、和轧机中具备的除鳞机的各路径的使用与否、和配置在连续轧制机的机架间的机架间冷却的使用与否及使用初始流量、和在精轧机中使用的润滑油量、和在输出辊道中使用的冷却模式等。执行基于设定计算机的工艺控制，以达到目标的制品品质、即达到上述各种工艺参数的目标值。设定计算机使用表现了加热、轧制、冷却、输送等的各工艺的物理现象的模型式，进行设定计算，以达到上述各种工艺参数的目标值。在设定计算中，反复进行各种致动器的控制目标值的计算、和工艺的各阶段中的轧材(金属材料)的状态的预测计算。计算在设定计算中使用的轧制载荷、变形阻抗、辊间隙、温度、粒径等的物理量的模型式用以输入变量、机械常数、调整项、学习项为输入的函数表示。在专利文献1及专利文献2中，公开了设定计算机将模型预测值与从设在轧制生产线上的传感器得到的温度、形状、板厚、板宽、轧制载荷等的实绩值比较、预先自动地学习模型式的学习项、使模型式的精度及使用它的控制精度提高的方法。此外，在专利文献3中，提出了关于预测轧材的微观组织的变化及最终制品的机械性质的材质预测模型、使用由对一部分的制品卷材实施的拉伸试验及组织观察等机械性质的测量试验结果得到的机械性质的实绩值进行模型学习的方法。通常，模型参数(机械常数、调整项、学习项)使用以容易发生模型误差的因子例如钢种、目标板厚、目标板宽、目标温度等区分的分层表，在属于设定计算机的数据库内管理。另外，申请人作为与本专利技术关联的技术，包括上述文献而识别出以下记载的文献。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特许第4119684号公报专利文献2：日本特许第4402502号公报专利文献3：日本特开2010－172962号公报专利文献4：日本特开2001－25805号公报非专利文献非专利文献1：塑性加工技术系列7板轧制(コロナ社)198～229页非专利文献2：第173、174次西山记念技术讲座“热轧钢材的组织变化及材质的预测”((社)日本钢铁协会刊)125页
技术实现思路
专利技术要解决的课题以往，轧制作业的工艺参数按照每个制品规格基于长年的经验决定，通常是进行温度控制及尺寸控制来实现的方法。但是，近年来，对制品规格的要求的高度化、多样化显著，通过基于经验的方法不一定能够适当地决定这些目标值，有不能实现希望的尺寸或机械性质等的目标的最终品质的情况。此外，有难以进行用已有的设备是否能够实现工艺参数的目标值的判断的情况。因此，为了事前研究在某个合金组成及工艺参数下制造的制品是否得到希望的制品品质，提出了使用将加热、加工及冷却的各制造工序模型化的工艺模型而将制造工序以线下的方式模拟的装置(例如专利文献4)。模拟装置预测时时刻刻的金属材料的尺寸、温度、生产线上的位置等的状态，以金属材料的合金组成的信息及根据制造工序的模拟得到的加工履历及温度履历的信息为输入值，通过微观组织预测模型预测时时刻刻的轧材的微观组织的变化及最终制品的机械性质。此外，模拟装置也为了找到可得到希望的品质那样的合金组成及工艺参数的目标值而使用。在模拟中，使用与在实绩作业的设定计算中使用的模型相同的模型、简易化的模型、或将一部分更忠实地模型化为物理现象的高精度的模型等。在模拟中，不使用在实绩作业中使用的设定计算机、及管理上述工艺参数及模型参数的数据库，而另外准备模拟专用的计算机及数据库。在以模拟实绩的轧制作业的用途进行模拟、并使用与在实绩作业的设定计算中使用的模型式相同的函数的情况下也是同样的。这是因为，不能使得用于模拟的计算及向数据库的读写的负荷给实绩作业带来影响。在实绩作业中，对于1根轧材，在加热炉在炉中进行设定计算的试计算，在加热炉提取时进行设定计算，在提取后基于在轧制中随时收集到的实绩值，反复执行从几次到几十次的设定计算。使用的参数、收集的实绩值、设定计算的输出是庞大的，并且数据的交换频繁，所以向数据库的读写的负荷较大。进而，对于该轧材前后的几根轧材也进行同样的设定计算及向数据库的读写。如果因计算负荷的急剧的增加及对于数据库的高频度的读写而在实绩作业的设定计算中发生问题，则不得不使轧制作业停止，成为较大的损失。在实绩作业的设定计算中，基于该设备的轧制间距及收集数据点数等，周密地设计计算定时、向数据库的访问方法及定时。顺便说一下，在模拟的情况下，由于以线下的方式计算模拟的工艺，所以与实绩的轧制作业的工艺控制不同，不能得到由设置在工艺的各处的传感器得到的载荷及温度、尺寸的实绩值及制品卷材的机械性质的实绩值。由此，在与模拟相同条件下进行实绩的轧制的情况下，根据模拟不能完全确认是否达到工艺参数的目标值、以及目标的制品品质。此外，基于实绩值的轧制中的前馈、反馈、动态等的各种控制没有被实施，所以在发生了模型预测误差的情况下它被储存，越靠工艺的后段，工艺参数的目标值与实绩值的差越大，制品品质不能被正确地预测。由此，在模拟中使用的工艺的模型式的精度(特别是模型参数的精度)本身就与模拟的精度、即能够以何种程度模拟实绩的轧制作业显著地相关。但是，生产线及金属材料是用模拟器上的模型模拟的，此外，由于与实绩作业的设定计算不共用计算机及属于它的数据库，所以模型式内的调整项及学习项、表示各致动器的机械特性的机械常数不被更新。在专利文献4中，进行了能够容易地将有关设备的模型参数修正的精心设计，以使得即使在进行了设备更新的情况下也能够模拟实机轧制生产线(日语：実機圧延ライン)。但是，模型的学习项、调整项由于参数的种类庞大、并且如每当轧制或每当调整时那样被频繁地更新，所以难以每当变更时就将参数适当修正。在此情况下，与在实绩作业的控制及预测中使用的计算机中内置的模型不同，不能精度良好地模拟实绩轧制工艺，所以有即使将在模拟中使用的合金组成或工艺参数应用到实绩作业中也不能得到期待的制品品质的问题。本专利技术是为了解决上述课题而做出的，目的是提供一种能够在与实绩作业的设定计算机不同的计算机上精度较高地对使用了实绩作业的轧制生产线的虚拟金属材料的轧制过程进行模拟的轧制模拟装置。用于解决课题的手段第1技术方案是一种轧制模拟装置，为了达到上述目的，与具备轧制生产线和设定计算机的轧制系统连接，所述轧制生产线具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轧制模拟装置，与具备轧制生产线和设定计算机的轧制系统连接，上述轧制生产线具有将金属材料加热、轧制、冷却、输送的致动器群和检测上述致动器群的控制实绩值及上述金属材料的状态实绩值的传感器群，上述设定计算机计算上述致动器群的控制目标值及上述金属材料的状态预测值，其特征在于，上述设定计算机，具有第1模型式，上述第1模型式是表现上述轧制生产线中的加热、轧制、冷却、输送的各工艺的物理现象的模型式，上述第1模型式由以输入变量和模型参数群为输入的函数表示；使用上述第1模型式，以达到实绩作业中的与制品品质及作业条件有关的工艺条件的方式来计算上述致动器群的控制目标值和上述金属材料的状态预测值；基于将上述控制目标值及上述状态预测值与上述传感器群检测出的上述控制实绩值及上述状态实绩值比较后得到的比较值，将上述第1模型式的上述模型参数群随时更新；上述轧制模拟装置具备：模拟条件设定部，设定在上述轧制生产线中将虚拟金属材料加热、轧制、冷却、输送的虚拟作业中的与制品品质及作业条件有关的模拟条件；虚拟轧制生产线设定计算部，具有与上述第1模型式同样的第2模型式，使用上述第2模型式，以达到上述模拟条件的方式来计算上述致动器群的控制目标值和上述虚拟金属材料的状态预测值；以及参数更新部，在上述第1模型式的上述模型参数群被更新的情况下，基于上述第1模型式的上述模型参数群将上述第2模型式的上述模型参数群更新。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种轧制模拟装置，与具备轧制生产线和设定计算机的轧制系统连接，上述轧制生产线具有将金属材料加热、轧制、冷却、输送的致动器群和检测上述致动器群的控制实绩值及上述金属材料的状态实绩值的传感器群，上述设定计算机计算上述致动器群的控制目标值及上述金属材料的状态预测值，其特征在于，上述设定计算机，具有第1模型式，上述第1模型式是表现上述轧制生产线中的加热、轧制、冷却、输送的各工艺的物理现象的模型式，上述第1模型式由以输入变量和模型参数群为输入的函数表示；使用上述第1模型式，以达到实绩作业中的与制品品质及作业条件有关的工艺条件的方式来计算上述致动器群的控制目标值和上述金属材料的状态预测值；基于将上述控制目标值及上述状态预测值与上述传感器群检测出的上述控制实绩值及上述状态实绩值比较后得到的比较值，将上述第1模型式的上述模型参数群随时更新；上述轧制模拟装置具备：模拟条件设定部，设定在上述轧制生产线中将虚拟金属材料加热、轧制、冷却、输送的虚拟作业中的与制品品质及作业条件...

【专利技术属性】
技术研发人员：木原美怜，小原一浩，
申请(专利权)人：东芝三菱电机产业系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP