JP2021194701A - 形鋼の断面寸法変化量予測モデルの生成方法、形鋼の断面寸法変化量予測モデルの生成装置、形鋼の断面寸法の予測方法、形鋼の断面寸法の制御方法、および形鋼の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
<形鋼の製造工程>
まず、本実施形態の形鋼の断面寸法変化量予測モデルの生成方法、形鋼の断面寸法変化量予測モデルの生成装置、形鋼の断面寸法の予測方法、形鋼の断面寸法の制御方法、および形鋼の製造方法が適用される、H形鋼の製造工程について説明する。
<形鋼の断面寸法変化量予測モデルの生成方法>
次に、本実施形態の形鋼の断面寸法変化量予測モデルの生成方法について説明する。
(寸法同定パス)
ここで、圧延操業パラメータを取得する寸法同定パスは、熱間圧延における粗圧延、中間圧延、仕上圧延の全ての圧延パスから選択された、一つまたは複数のパスである。
(圧延操業パラメータ)
圧延操業パラメータとは、加熱炉(図示せず)から、図2に示す形鋼の圧延設備10の仕上圧延機4による圧延が終了するまでの間に、圧延材の寸法に影響を与え得る操業条件の指標をいう。例えば、各圧延パスにおけるロール隙間の設定値は圧延材の寸法に影響を与え、圧延荷重は圧延機の弾性変形(例えばミルストレッチ)を通じて圧延材の寸法に影響を与える。さらに、圧延材の温度は圧延材の変形抵抗を通じて圧延荷重および圧延材の寸法に影響を与える。ただし、圧延操業パラメータはこれらに限定されず、圧延機に併設される高圧水を用いたデスケーリング装置の噴射条件は、圧延材の表面に生成する酸化物の厚みなどを変化させることにより、圧延ロールと圧延材との界面における摩擦状態に影響を与えることにより圧延荷重および圧延材の寸法に影響を与える。
(圧延操業パラメータの差分)
圧延操業パラメータの差分とは、先行圧延材の圧延時と後行圧延材の圧延時の、寸法同定パスにおける同一種類の圧延操業パラメータの差分を意味する。例えば、先行圧延材の中間圧延の粗ユニバーサル圧延機の所定のパスにおける、水平ロール間の開度または竪ロールと水平ロール側面間の開度と、後行圧延材の中間圧延の粗ユニバーサル圧延機の対応するパスにおける、水平ロール間の開度または竪ロールと水平ロール側面間の開度との差分である。
(熱間圧延後の先行圧延材と後行圧延材の断面寸法の差分)
H形鋼の断面寸法の制御は、通常、ウェブ厚tw、上下左右四ヶ所のフランジ厚tf、ウェブ高さH、左右二つのフランジ幅Bを対象として行われ、本実施形態でも同様に行う。これら各寸法には、上述のとおり、目標値となる標準寸法および許容差が規定されている。したがって、ウェブ厚tw、上下左右四ヶ所のフランジ厚tf、ウェブ高さH、左右二つのフランジ幅Bの全てを測定して、その測定値を後述する形鋼の断面寸法変化量予測モデルの生成に用いることが好ましい。ただし、必要に応じて、ウェブ厚tw、上下左右四ヶ所のフランジ厚tf、ウェブ高さH、左右二つのフランジ幅Bから一つまたは二つ以上を選択して用いてもよい。
(他の入力値)
形鋼の断面寸法変化量予測モデルの生成のための機械学習に用いられる入力値としては、先行圧延材と後行圧延材の寸法同定パスにおける圧延操業パラメータの差分と、先行圧延材と後行圧延材の断面寸法の差分に加えて、形鋼の材料属性パラメータを用いてもよい。形鋼の材料属性パラメータとは、熱間圧延後の形鋼の断面寸法の精度に影響を与えるが、同一断面寸法の形鋼を連続して圧延するときの先行圧延材と後行圧延材との圧延操業パラメータの差分としては現われないパラメータを指し、例えば、熱間圧延における形鋼の断面寸法の目標値、形鋼の鋼種、成分組成等が挙げられる。
(断面寸法変化量予測モデルの生成装置)
図3に、本実施形態の形鋼の断面寸法変化量予測モデルの生成方法、形鋼の断面寸法の予測方法、形鋼の断面寸法の制御方法、および形鋼の製造方法を実行するために用いられる形鋼の断面寸法変化量予測モデルの生成装置15を含むシステムの全体構成を示す。
<形鋼の断面寸法の予測方法>
上述のようにして生成された形鋼の断面寸法変化量予測モデルをオンラインに適用して、先行圧延材の寸法同定パスにおける圧延操業パラメータ、熱間圧延後の先行圧延材の断面寸法の測定値、および後行圧延材の寸法同定パスにおける圧延操業パラメータから、熱間圧延後の後行圧延材の断面寸法を予測する。具体的には、断面寸法変化量予測モデル生成部20により生成された断面寸法変化量予測モデル、および圧延操業パラメータ収集部31により収集された後行圧延材の圧延操業パラメータが、断面寸法予測部50に送られ、この断面寸法予測部50において、後行圧延材の断面寸法の予測が行われる。
<形鋼の断面寸法の制御方法>
あるいは、後行圧延材の圧延操業パラメータの修正を、オペレータの手動操作で行うのではなく、これに代えて、後述のとおり自動的に行ってもよい。
<形鋼の製造方法>
上述のようにして生成された断面寸法変化量予測モデルを用いて、上述のとおりH形鋼の断面寸法の予測および断面寸法の修正を行いながら、H形鋼が製造される。
2 粗ユニバーサル圧延機(中間圧延機)
3 エッジャ圧延機(中間圧延機)
4 仕上ユニバーサル圧延機(仕上圧延機)
5 熱間寸法計
15 形鋼の断面寸法変化量予測モデルの生成装置
20 断面寸法変化量予測モデル生成部
31 圧延操業パラメータ収集部
41 断面寸法収集部
H ウェブ高さ(断面寸法)
B フランジ幅(断面寸法)
tw ウェブ厚(断面寸法)
tf フランジ厚(断面寸法)
Claims (9)
- 加熱炉により加熱された鋼片を複数パスで熱間圧延して、同一断面寸法の形鋼を連続して製造するときの、前記複数パスから選択された寸法同定パスにおける圧延操業パラメータを、前記形鋼の先行圧延材と後行圧延材の各々について取得し、
前記熱間圧延により製造された前記形鋼の断面寸法を、前記先行圧延材と前記後行圧延材の各々について測定し、
前記先行圧延材と前記後行圧延材の前記寸法同定パスにおける前記圧延操業パラメータの差分と、前記先行圧延材と前記後行圧延材の前記断面寸法の差分との関係を含む複数のデータセットを用いて機械学習を行い、前記寸法同定パスにおける前記圧延操業パラメータの修正量に対応する前記断面寸法の変化量を予測する予測モデルを生成する、形鋼の断面寸法変化量予測モデルの生成方法。 - 前記熱間圧延は、粗圧延機による粗圧延、粗ユニバーサル圧延機およびエッジャ圧延機による中間圧延、ならびに仕上ユニバーサル圧延機による仕上圧延を含み、前記寸法同定パスは、前記中間圧延の圧延パスから選択された複数のパスである、請求項1に記載の形鋼の断面寸法変化量予測モデルの生成方法。
- 前記形鋼の断面寸法は前記形鋼のウェブ厚およびフランジ幅を含み、前記寸法同定パスは前記中間圧延の圧延パスから選択された複数のパスであり、前記圧延操業パラメータは前記粗ユニバーサル圧延機の水平ロール間の開度および前記粗ユニバーサル圧延機の竪ロールと水平ロール側面間の開度を含む、請求項2に記載の形鋼の断面寸法変化量予測モデルの生成方法。
- 前記機械学習では、ニューラルネットワーク、決定木、ランダムフォレスト、サポートベクター回帰、ガウス過程、近傍法から選択されたアルゴリズムが用いられる、請求項1〜3のいずれかに記載の形鋼の断面寸法変化量予測モデルの生成方法。
- 前記圧延操業パラメータは、前記寸法同定パスにおける圧延ロール位置の設定値、前記寸法同定パスにおける圧延時間、前記寸法同定パスにおけるパス間時間、前記寸法同定パスにおける前記鋼片の前記加熱炉からの抽出後の経過時間のうち少なくとも一つである、請求項1〜4のいずれかに記載の形鋼の断面寸法変化量予測モデルの生成方法。
- 加熱炉により加熱された鋼片を複数パスで熱間圧延して、同一断面寸法の形鋼を連続して製造するときの、前記複数パスから選択された寸法同定パスにおける圧延操業パラメータを、前記形鋼の先行圧延材と後行圧延材の各々について取得する圧延操業パラメータ収集部と、
前記熱間圧延により製造された前記形鋼の断面寸法を、前記先行圧延材と前記後行圧延材の各々について取得する断面寸法収集部と、
前記先行圧延材と前記後行圧延材の前記寸法同定パスにおける前記圧延操業パラメータの差分と、前記先行圧延材と前記後行圧延材の前記断面寸法の差分との関係を含む複数のデータセットを用いて機械学習を行い、前記寸法同定パスにおける前記圧延操業パラメータの修正量に対応する前記断面寸法の変化量を予測する予測モデルを生成する断面寸法変化量予測モデル生成部と、
を備える、形鋼の断面寸法変化量予測モデルの生成装置。 - 鋼片を複数パスで熱間圧延して、同一断面寸法の形鋼を連続して製造するときに、請求項1〜5のいずれかに記載の形鋼の断面寸法変化量予測モデルの生成方法により生成された前記予測モデルを用いて、前記先行圧延材の前記寸法同定パスにおける前記圧延操業パラメータ、前記先行圧延材の前記断面寸法の測定値、および前記後行圧延材の前記寸法同定パスにおける前記圧延操業パラメータから、前記後行圧延材の前記断面寸法を予測する、形鋼の断面寸法の予測方法。
- 鋼片を複数パスで熱間圧延して、同一断面寸法の形鋼を連続して製造するときに、請求項7に記載の形鋼の断面寸法の予測方法により予測される前記後行圧延材の前記断面寸法の予測値が、前記形鋼の前記断面寸法の目標値に対して所定の許容差内に収まるように、前記後行圧延材の前記寸法同定パスにおける前記圧延操業パラメータを修正する、形鋼の断面寸法の制御方法。
- 請求項8に記載の形鋼の断面寸法の制御方法を用いた、形鋼の製造方法。
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