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JP7626256B2 - Method for controlling width of rough rolled material and method for manufacturing hot rolled steel sheet - Google Patents
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Method for controlling width of rough rolled material and method for manufacturing hot rolled steel sheet Download PDF

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Description

本発明は、熱延ラインにおける粗圧延材の幅予測方法、粗圧延材の幅制御方法、熱延鋼板の製造方法、及び粗圧延材の幅予測モデルの生成方法に関する。 The present invention relates to a method for predicting the width of rough rolled material in a hot rolling line, a method for controlling the width of rough rolled material, a method for manufacturing hot rolled steel plate, and a method for generating a width prediction model for rough rolled material.

熱延ラインでは、まず、鋼片素材であるスラブを加熱炉により加熱し、幅圧下プレス装置(サイジングプレス)によりスラブの幅を調整し、1又は2基以上の粗圧延機による粗圧延によりおおよそ30~50mm程度の板厚の粗バーと呼ばれる半製品の鋼板(以下、粗圧延材と呼ぶ)を製造する。次に、クロップシャーにより粗圧延材の先尾端部を切断した後、連続圧延可能な5~7基の圧延スタンドからなる仕上圧延機により粗圧延材を仕上圧延し、1.0~25.0mm程度の板厚の鋼板(以下、仕上圧延材と呼ぶ)を製造する。そして最後に、高温状態にある仕上圧延材は、ランアウトテーブルの冷却装置によって冷却された後、コイラー(巻取機)によって巻き取られて熱延鋼板となる。熱延ラインでは、幅圧下プレス装置、粗圧延機、仕上圧延機において鋼板の厚み方向及び幅方向への塑性変形が付与されるため、熱延鋼板の製造工程において鋼板の幅は複雑に変動する。一方、熱延鋼板の幅精度は、製品歩留まりに直接的な影響を与える。このため、熱延ラインでは、粗圧延が終了し仕上圧延機に装入する前の段階における粗圧延材の幅を制御(粗幅制御)すると共に仕上圧延機を通過する過程で鋼板の幅を制御(仕上幅制御)する。In a hot rolling line, first, a slab, which is a steel material, is heated in a heating furnace, the width of the slab is adjusted by a width reduction press (sizing press), and one or more rough rolling mills are used for rough rolling to produce a semi-finished steel plate called a rough bar with a thickness of approximately 30 to 50 mm (hereinafter referred to as rough rolled material). Next, the head and tail ends of the rough rolled material are cut off by a crop shear, and the rough rolled material is finish rolled by a finishing mill consisting of 5 to 7 rolling stands capable of continuous rolling, producing a steel plate with a thickness of approximately 1.0 to 25.0 mm (hereinafter referred to as finish rolled material). Finally, the finish rolled material, which is in a high temperature state, is cooled by a cooling device on the run-out table, and then wound by a coiler (winder) to become a hot-rolled steel plate. In a hot rolling line, the width of a steel sheet varies in a complex manner during the manufacturing process of the hot rolled steel sheet, since the steel sheet is plastically deformed in the thickness direction and width direction in the width reduction press, rough rolling mill, and finish rolling mill. On the other hand, the width accuracy of the hot rolled steel sheet has a direct effect on the product yield. For this reason, in a hot rolling line, the width of the rough rolled material is controlled (rough width control) at the stage after rough rolling and before being charged into the finish rolling mill, and the width of the steel sheet is controlled (finish width control) during the process of passing through the finish rolling mill.

熱延ラインにおいては、種々の原因によって鋼板の幅が変化することから、熱延鋼板の幅精度を向上させるための様々な技術が提案されている。例えば特許文献1には、粗圧延機で圧延されるスラブの幅と温度の測定値に基づいて構成された予測モデルを用いてスラブの圧延前後の幅変化量を予測し、予測した幅変化量に基づいてエッジャーの開度を設定する方法が記載されている。また、特許文献1には、エッジャーの開度設定に対して電動機による開度設定と油圧による開度調整とを組み合わせることにより幅圧下の設定精度を向上させると共に、スラブの幅の実績値に基づいて予測モデルのパラメータをオンライン適応修正することが記載されている。In hot rolling lines, the width of steel sheets changes due to various causes, so various techniques have been proposed to improve the width accuracy of hot-rolled steel sheets. For example, Patent Document 1 describes a method of predicting the amount of width change before and after rolling of a slab using a prediction model constructed based on the measured values of the width and temperature of the slab rolled by a rough rolling mill, and setting the opening of the edger based on the predicted amount of width change. Patent Document 1 also describes a method of improving the setting accuracy of the width reduction by combining the opening setting by an electric motor and the opening adjustment by hydraulic pressure for the opening setting of the edger, and adaptively correcting the parameters of the prediction model online based on the actual value of the slab width.

また、特許文献2には、粗圧延されるスラブの幅をエッジャーにより制御し、仕上圧延材の幅を目標値に制御する目的で、スラブの幅及び圧延過程を表す実績データと仕上圧延材の幅の関係を示す幅予測モデルを用いて、仕上圧延材の幅を推定する方法が開示されている。また、特許文献2には、直近に圧延された被圧延材について、仕上圧延後の被圧延材の幅の推定値と実測値の偏差を蓄積し、次回圧延されるスラブの仕上圧延後の幅の目標値を補正する方法が記載されている。特許文献2によれば、これにより、連続鋳造後のスラブの幅のばらつきに応じて被圧延材の幅を精度よく制御できるとされている。 Patent Document 2 also discloses a method for estimating the width of a finish-rolled material using a width prediction model that shows the relationship between the width of the slab and actual data representing the rolling process and the width of the finish-rolled material, with the aim of controlling the width of the rough-rolled slab with an edger and controlling the width of the finish-rolled material to a target value. Patent Document 2 also describes a method for accumulating the deviation between the estimated value and the actual value of the width of the rolled material after finish rolling for the most recently rolled material, and correcting the target value of the width after finish rolling of the slab to be rolled next time. According to Patent Document 2, this makes it possible to accurately control the width of the rolled material in accordance with the variation in the width of the slab after continuous casting.

また、特許文献3には、熱延ラインの粗圧延機を対象として、エッジャーの入側での圧延材の情報と、エッジャー及び水平圧延機の各ロール径情報、エッジャー圧延後の幅及び水平圧延後の厚みの各実績値と、水平圧延後の幅の実績値との関係を学習する学習手段と、学習手段によって得られた知識に従って水平圧延後の圧延材の幅の予測値を演算する予測手段と、を備え、予測手段によって予測される水平圧延後の幅の予測値と目標値との差がゼロになるようにエッジャーの開度を設定する方法が記載されている。また、特許文献3には、学習手段がニューラルネットワークにより構成され得ることが記載されている。 Patent Document 3 also describes a method for a rough rolling mill on a hot rolling line, which includes a learning means for learning the relationship between information on the rolled material at the entry side of the edger, roll diameter information for the edger and horizontal rolling mill, actual values of the width after edger rolling and the thickness after horizontal rolling, and the actual value of the width after horizontal rolling, and a prediction means for calculating a predicted value of the width of the rolled material after horizontal rolling in accordance with the knowledge obtained by the learning means, and sets the edger opening so that the difference between the predicted value of the width after horizontal rolling predicted by the prediction means and the target value is zero. Patent Document 3 also describes that the learning means can be configured by a neural network.

特開平7-303909号公報Japanese Patent Application Publication No. 7-303909 特開2010-64103号公報JP 2010-64103 A 特開平9-225513号公報Japanese Patent Application Publication No. 9-225513

“ガウス過程と機械学習”、持橋大地,大羽成征著、発行2019/03/07 ISBN978-4-06-152926-7、講談社"Gaussian Processes and Machine Learning", by Daichi Mochihashi and Shigeyuki Ohba, published 2019/03/07 ISBN978-4-06-152926-7, Kodansha

しかしながら、特許文献1に記載の方法は、予測モデルとして、エッジャーと水平圧延機によって生じるスラブの幅広がり挙動を予測する物理モデルを用いている。このため、スラブの幅の予測値としてスラブの幅の代表値が算出され、スラブの幅のばらつきまでも予測することはできない。また、特許文献1にはエッジャーの設定開度と実績値との誤差によってスラブの幅がばらつくことが記載されているものの、エッジャーの設定開度の推定精度に起因するもの以外の要因によるスラブの幅のばらつきは考慮されていない。このため、粗圧延材が有する温度等のばらつきによって粗圧延材の幅が過小又は過大になることが避けられない。However, the method described in Patent Document 1 uses a physical model as a prediction model to predict the slab width spread behavior caused by the edger and horizontal rolling mill. Therefore, a representative value of the slab width is calculated as the predicted value of the slab width, and it is not possible to predict the variation in the slab width. Furthermore, although Patent Document 1 describes that the slab width varies due to the error between the set edger opening and the actual value, it does not take into account the variation in the slab width due to factors other than those caused by the estimated accuracy of the set edger opening. Therefore, it is inevitable that the width of the rough rolled material will be too small or too large due to the variation in the temperature, etc. of the rough rolled material.

一方、特許文献2には、エッジャーによる幅縮み量と水平圧延機による幅広がり量を表す物理モデルを用いて粗圧延機におけるスラブの幅変化を推定することが記載されている。しかしながら、物理モデルは、スラブの幅の代表値を算出するものであり、スラブの幅のばらつきまでも予測するものではない。また、特許文献2には、仕上圧延後の被圧延材の幅の推定値と実測値との偏差に基づいて次回圧延されるスラブの圧延後の幅の目標値を補正する方法が記載されている。しかしながら、粗圧延材の幅のばらつきは、連続鋳造後のスラブの幅のばらつきに起因するものだけでなく、他の要因によっても発生する。このため、粗圧延材の幅のばらつきを解消することはできず、粗圧延材の幅が過小又は過大になることが避けられない。On the other hand, Patent Document 2 describes estimating the width change of the slab in the rough rolling mill using a physical model that represents the amount of width shrinkage by the edger and the amount of width expansion by the horizontal rolling mill. However, the physical model calculates a representative value of the width of the slab, and does not predict the variation in the width of the slab. Patent Document 2 also describes a method of correcting the target value of the width after rolling of the slab to be rolled next time based on the deviation between the estimated value and the actual value of the width of the rolled material after finish rolling. However, the variation in the width of the rough rolled material is caused not only by the variation in the width of the slab after continuous casting, but also by other factors. For this reason, it is not possible to eliminate the variation in the width of the rough rolled material, and it is inevitable that the width of the rough rolled material will be too small or too large.

また、特許文献3には、エッジャーと水平圧延機との操業実績データに基づいてニューラルネットワーク等の学習手段により粗圧延材の幅を予測することが記載されている。しかしながら、粗圧延材の幅の予測手段は、粗圧延材の幅の代表値を算出するものであり、粗圧延材の幅のばらつきまでも予測するものではない。このため、粗圧延材の温度等のばらつきによって、粗圧延材の幅が過小又は過大になることが避けられない。 Patent Document 3 also describes predicting the width of the rough rolled material using a learning means such as a neural network based on the operational performance data of the edger and horizontal rolling mill. However, the means for predicting the width of the rough rolled material calculates a representative value of the width of the rough rolled material, and does not predict the variation in the width of the rough rolled material. For this reason, it is inevitable that the width of the rough rolled material will be too small or too large due to variations in the temperature of the rough rolled material, etc.

以上のように、従来の粗幅制御では、粗圧延材の幅のばらつきの原因となる特定の事象に着目し、そのばらつきを抑えることによって粗圧延材の幅精度を向上させるという方法がとられていた。しかしながら、粗圧延材の幅のばらつきは例えばスラブの温度や変形抵抗のばらつき等によっても発生するため、粗圧延材の幅のばらつきを完全に解消することは難しい。このため、粗圧延材の幅が過小又は過大になることがあり、粗圧延材の幅精度不良や製品歩留まりの低下が生じることを避けられない。As described above, conventional coarse width control focuses on specific phenomena that cause width variation in the roughly rolled material, and improves the width accuracy of the roughly rolled material by suppressing that variation. However, since width variation in the roughly rolled material also occurs due to, for example, variations in the temperature and deformation resistance of the slab, it is difficult to completely eliminate the width variation in the roughly rolled material. For this reason, the width of the roughly rolled material may become too small or too large, which inevitably leads to poor width accuracy of the roughly rolled material and a decrease in product yield.

本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的は、粗圧延材の幅のばらつきを含む統計情報を予測可能な粗圧延材の幅予測方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、粗圧延材の幅のばらつきを考慮して粗圧延材の長手方向の幅を精度よく制御可能な粗圧延材の幅制御方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、熱延鋼板の製品歩留まりを向上可能な熱延鋼板の製造方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、粗圧延材の幅のばらつきを含む統計情報を予測する幅予測モデルを生成可能な粗圧延材の幅予測モデルの生成方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a rough rolled material width prediction method capable of predicting statistical information including the width variation of the rough rolled material. Another object of the present invention is to provide a rough rolled material width control method capable of accurately controlling the longitudinal width of the rough rolled material taking into account the width variation of the rough rolled material. Another object of the present invention is to provide a manufacturing method for hot rolled steel sheet capable of improving the product yield of the hot rolled steel sheet. Another object of the present invention is to provide a rough rolled material width prediction model generation method capable of generating a width prediction model that predicts statistical information including the width variation of the rough rolled material.

本発明に係る粗圧延材の幅予測方法は、スラブを加熱する加熱炉と、加熱後のスラブを粗圧延して粗圧延材を製造する粗圧延機と、前記粗圧延材を仕上圧延して仕上圧延材を製造する仕上圧延機と、を含む熱延ラインにおける前記粗圧延材の幅を予測する粗圧延材の幅予測方法であって、前記粗圧延機の操業パラメータから選択した1つ以上の操業パラメータを入力データとして含み、前記粗圧延材の幅の統計情報を出力データとする、ガウス過程回帰の手法によって学習された幅予測モデルを用いて、前記粗圧延材の幅の統計情報を予測する予測ステップを含む。The method for predicting the width of rough rolled material according to the present invention is a method for predicting the width of rough rolled material in a hot rolling line including a heating furnace for heating slabs, a rough rolling mill for rough rolling the heated slab to produce rough rolled material, and a finishing rolling mill for finish rolling the rough rolled material to produce finished rolled material, and includes a prediction step of predicting statistical information of the width of the rough rolled material using a width prediction model learned by a Gaussian process regression technique, which includes one or more operational parameters selected from the operational parameters of the rough rolling mill as input data and has statistical information of the width of the rough rolled material as output data.

前記熱延ラインは、前記粗圧延機の上流側に配置された、前記加熱炉によって加熱された後のスラブを間欠的に幅圧下する幅圧下プレス装置を含み、前記幅予測モデルは、入力データとして前記幅圧下プレス装置の操業パラメータから選択した1つ以上の操業パラメータを含むとよい。The hot rolling line includes a width reduction press device arranged upstream of the rough rolling mill, which intermittently reduces the width of the slab after it has been heated by the heating furnace, and the width prediction model may include one or more operating parameters selected from the operating parameters of the width reduction press device as input data.

前記幅予測モデルは、入力データとして前記加熱炉の操業パラメータから選択した1つ以上の操業パラメータを含むとよい。The width prediction model may include one or more operating parameters selected from the operating parameters of the heating furnace as input data.

前記幅予測モデルは、入力データとして前記スラブの属性情報から選択した1つ以上のパラメータを含むとよい。The width prediction model may include one or more parameters selected from attribute information of the slab as input data.

本発明に係る粗圧延材の幅制御方法は、本発明に係る粗圧延材の幅予測方法を用いて前記粗圧延材の幅の統計情報を予測し、予測された統計情報に基づいて、前記粗圧延材の幅が前記粗圧延材の目標幅を下回る確率が小さくなるように前記粗圧延機の操業パラメータから選択した1つ以上の操業パラメータを再設定する再設定ステップを含む。The rough rolled material width control method of the present invention includes a resetting step of predicting statistical information of the width of the rough rolled material using the rough rolled material width prediction method of the present invention, and resetting one or more operating parameters selected from the operating parameters of the rough rolling mill based on the predicted statistical information so as to reduce the probability that the width of the rough rolled material falls below the target width of the rough rolled material.

前記粗圧延材の幅の統計情報は、前記粗圧延材の幅の平均値W及び標準偏差Wσを含み、前記再設定ステップは、前記粗圧延材の目標幅Wが以下の数式(1)に示す関係を満足するように、粗圧延機の操業パラメータから選択した1つ以上の操業パラメータを設定するステップを含むとよい。 The statistical information on the width of the rough rolled material includes an average width Wm and a standard deviation of the width of the rough rolled material, and the resetting step may include a step of setting one or more operation parameters selected from operation parameters of a rough rolling mill so that the target width Wt of the rough rolled material satisfies the relationship shown in the following formula (1).

Figure 0007626256000001
Figure 0007626256000001

本発明に係る熱延鋼板の製造方法は、本発明に係る粗圧延材の幅制御方法を用いて熱延鋼板を製造するステップを含む。The method for manufacturing hot-rolled steel sheet according to the present invention includes a step of manufacturing hot-rolled steel sheet using the width control method for rough rolled material according to the present invention.

本発明に係る粗圧延材の幅予測モデルの生成方法は、スラブを加熱する加熱炉と、加熱後のスラブを粗圧延して粗圧延材を製造する粗圧延機と、前記粗圧延材を仕上圧延して仕上圧延材を製造する仕上圧延機と、を含む熱延ラインにおける前記粗圧延材の幅を予測する幅予測モデルを生成する粗圧延材の幅予測モデルの生成方法であって、前記粗圧延機の操業実績データから選択した1つ以上の操業実績データと、前記粗圧延材の幅の実績データと、を含む、複数の学習用データを取得する学習用データ取得ステップと、前記学習用データ取得ステップで取得した複数の学習用データを用いて、前記粗圧延機の操業実績データから選択した1つ以上の操業実績データを入力実績データとして含み、前記粗圧延材の幅の統計情報を出力データとする、ガウス過程回帰の手法を用いて前記幅予測モデルを生成するステップを含む。The method for generating a width prediction model of rough rolled material according to the present invention is a method for generating a width prediction model for predicting the width of the rough rolled material in a hot rolling line including a heating furnace for heating slabs, a rough rolling mill for rough rolling the heated slab to produce a rough rolled material, and a finishing rolling mill for finish rolling the rough rolled material to produce a finish rolled material, and includes a learning data acquisition step for acquiring multiple learning data including one or more operational performance data selected from operational performance data of the rough rolling mill and performance data on the width of the rough rolled material, and a step for generating the width prediction model using a Gaussian process regression technique using the multiple learning data acquired in the learning data acquisition step, the input performance data including one or more operational performance data selected from the operational performance data of the rough rolling mill, and output data including statistical information on the width of the rough rolled material.

本発明に係る粗圧延材の幅予測方法によれば、粗圧延材の幅のばらつきを含む統計情報を予測することができる。また、本発明に係る粗圧延材の幅制御方法によれば、粗圧延材の幅のばらつきを考慮して粗圧延材の長手方向の幅を精度よく制御することができる。また、本発明に係る熱延鋼板の製造方法によれば、熱延鋼板の製品歩留まりを向上させることができる。また、本発明に係る粗圧延材の幅予測モデルの生成方法によれば、粗圧延材の幅のばらつきを含む統計情報を予測する幅予測モデルを生成することができる。 According to the rough rolled material width prediction method of the present invention, it is possible to predict statistical information including the width variation of the rough rolled material. Furthermore, according to the rough rolled material width control method of the present invention, it is possible to accurately control the longitudinal width of the rough rolled material taking into account the width variation of the rough rolled material. Furthermore, according to the hot rolled steel sheet manufacturing method of the present invention, it is possible to improve the product yield of the hot rolled steel sheet. Furthermore, according to the rough rolled material width prediction model generation method of the present invention, it is possible to generate a width prediction model that predicts statistical information including the width variation of the rough rolled material.

図1は、本発明が適用される熱延ラインの構成例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a hot rolling line to which the present invention is applied. 図2は、図1に示す加熱炉の構成例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the heating furnace shown in FIG. 図3は、図1に示す加熱炉の内部を上方からみた模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram of the inside of the heating furnace shown in FIG. 1 as viewed from above. 図4は、図1に示す幅圧下プレス装置の構成例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration example of the width reduction press device shown in FIG. 図5は、図1に示す粗圧延機を構成する圧延スタンドの構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the configuration of a rolling stand constituting the roughing mill shown in FIG. 図6は、光学式の幅測定方法を説明するための模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining an optical width measuring method. 図7は、本発明の一実施形態であるモデル生成ステップの流れを示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing the flow of the model generation steps according to one embodiment of the present invention. 図8は、本発明の一実施形態である予測ステップの流れを示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing the flow of the prediction step according to one embodiment of the present invention. 図9は、本発明の一実施形態である幅予測モデル生成部の構成を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of a width prediction model generating unit according to an embodiment of the present invention. 図10は、従来の幅制御方法における制御目標幅の設定方法を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining a method of setting a control target width in a conventional width control method. 図11は、本発明の一実施形態である幅予測部の構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of a width prediction unit according to an embodiment of the present invention. 図12は、幅予測モデルにより予測される粗出側幅の確率密度分布と狙い幅との関係を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the probability density distribution of the rough output side width predicted by the width prediction model and the target width. 図13は、本実施形態における粗幅制御の制御目標値の設定方法を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining a method for setting a control target value for coarse width control in this embodiment. 図14は、幅予測モデルにより予測される粗出側幅の確率密度分布と狙い幅との関係を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the probability density distribution of the rough output side width predicted by the width prediction model and the target width. 図15は、粗出側幅の狙い幅からの偏差と鋼板の切り捨て量との関係を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the deviation of the rough output side width from the target width and the amount of the steel sheet to be cut off.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である粗圧延材の幅予測方法、粗圧延材の幅制御方法、熱延鋼板の製造方法、及び粗圧延材の幅予測モデルの生成方法について詳しく説明する。 Below, with reference to the drawings, a method for predicting the width of rough rolled material, a method for controlling the width of rough rolled material, a method for manufacturing hot-rolled steel plate, and a method for generating a width prediction model for rough rolled material, which are one embodiment of the present invention, are described in detail.

〔熱延ライン〕
まず、図1~図6を参照して、本発明が適用される熱延ラインの構成について説明する。
[Hot rolling line]
First, the configuration of a hot rolling line to which the present invention is applied will be described with reference to Figs.

図1は、本発明が適用される熱延ラインの構成例を示す模式図である。図1に示すように、本発明が適用される熱延ライン1は、加熱炉2、デスケーリング装置3、幅圧下プレス装置4、粗圧延機5、仕上圧延機6、冷却装置7、及びコイラー(巻取機)8を備えている。不図示の鋳造スラブは、加熱炉2に装入された後、所定の設定温度まで加熱され、熱間スラブとして加熱炉2から抽出される。加熱炉2から抽出された熱間スラブは、デスケーリング装置3によって表面に形成された1次スケールが除去された後、幅圧下プレス装置4によって所定の設定幅まで幅圧下される。そして、幅圧下されたスラブは、粗圧延機5において所定厚さまで圧延されることで粗圧延材となり、仕上圧延機6に搬送される。仕上圧延機6では、粗圧延材は5~7基の圧延スタンドにより構成される連続式圧延機により製品厚さまで圧延されて仕上圧延材となる。仕上圧延機6の下流側にはランアウトテーブルと呼ばれる設備に冷却装置7が備えられており、仕上圧延材は、所定の温度まで冷却された後、コイラー8によってコイル状に巻き取られる。また、熱延ライン1の搬送工程の途中には幅測定手段として幅計が複数設置されている。図1に示す例では、粗圧延機5の出側に粗出側幅計11が設置され、仕上圧延機6の出側に仕上出側幅計12が設置されている。また、冷却装置7の出側には、巻取り前の鋼板の幅を測定するコイラー前幅計(コイラー入側幅計)13が設置されている。以下では、粗出側幅計11によって測定される粗圧延材の幅を粗出側幅、仕上出側幅計12によって測定される仕上圧延材の幅を仕上出側幅、コイラー前幅計13によって測定される鋼板の幅をコイラー前幅と呼ぶことがある。 Figure 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a hot rolling line to which the present invention is applied. As shown in Figure 1, the hot rolling line 1 to which the present invention is applied is equipped with a heating furnace 2, a descaling device 3, a width reduction press device 4, a rough rolling mill 5, a finishing rolling mill 6, a cooling device 7, and a coiler (winder) 8. A cast slab (not shown) is charged into the heating furnace 2, heated to a predetermined set temperature, and extracted from the heating furnace 2 as a hot slab. The hot slab extracted from the heating furnace 2 has the primary scale formed on the surface removed by the descaling device 3, and then the width is reduced to a predetermined set width by the width reduction press device 4. The width-reduced slab is then rolled to a predetermined thickness in the rough rolling mill 5 to become a rough rolled material, and is transported to the finishing rolling mill 6. In the finishing rolling mill 6, the rough rolled material is rolled to a product thickness by a continuous rolling mill consisting of 5 to 7 rolling stands to become a finish rolled material. A cooling device 7 is provided in a facility called a run-out table downstream of the finishing rolling mill 6, and the finish rolled material is cooled to a predetermined temperature and then wound into a coil by a coiler 8. In addition, a plurality of width gauges are installed as width measuring means in the middle of the conveying process of the hot rolling line 1. In the example shown in FIG. 1, a rough exit width gauge 11 is installed at the exit side of the rough rolling mill 5, and a finish exit width gauge 12 is installed at the exit side of the finishing rolling mill 6. In addition, a pre-coiler width gauge (coiler entry width gauge) 13 that measures the width of the steel sheet before coiling is installed at the exit side of the cooling device 7. Hereinafter, the width of the rough rolled material measured by the rough exit width gauge 11 may be referred to as the rough exit width, the width of the finish rolled material measured by the finish exit width gauge 12 may be referred to as the finish exit width, and the width of the steel sheet measured by the pre-coiler width gauge 13 may be referred to as the pre-coiler width.

熱延ライン1は、熱延ライン1を構成する各機器を制御する制御用コントローラ(PLC)90、制御用コントローラ90に制御指令を与える制御用計算機(プロセスコンピュータ)91、及び熱延ライン1に製造指示を与える上位計算機92を備えている。熱延ライン1における鋼板の幅制御は、上位計算機92又は上位計算機92からの製造指示に基づき制御用計算機91が、粗出側幅の制御目標値(粗制御目標幅)、仕上出側幅の制御目標値(仕上制御目標幅)、コイラー前幅の制御目標値(コイラー前制御目標幅)を設定し、粗圧延機5及び仕上圧延機6の操業条件を設定することにより実行される。具体的には、上位計算機92又は制御用計算機91は、熱延鋼板の製品仕様から決定されるコイラー前目標幅(コイラー前狙い幅)に基づき、仕上圧延機6出側からコイラー前幅計13までの間に生じる鋼板の幅変化量を考慮して仕上圧延材の目標幅(仕上狙い幅)を設定する。さらに、上位計算機92又は制御用計算機91は、設定された仕上目標幅に基づき、仕上圧延機6における鋼板の幅変化量を考慮して粗圧延材の目標幅である粗狙い幅(以下では単に狙い幅と呼ぶことがある)を設定する。この場合、幅制御の目標値(粗制御目標幅、仕上制御目標幅、コイラー前制御目標幅)は、粗狙い幅、仕上狙い幅、及びコイラー前狙い幅に対して予め余幅(マージン)を設けて設定されることがある。そして、上位計算機92又は制御用計算機91は、粗出側幅が粗制御目標幅に一致するように、粗圧延の各パスにおける圧延条件を設定する。また、上位計算機92又は制御用計算機91は、仕上出側幅が仕上制御目標幅に一致するように、仕上圧延機6の各圧延スタンドにおける圧延条件を設定する。さらに、上位計算機92又は制御用計算機91は、コイラー前幅がコイラー前制御目標幅に一致するように、仕上圧延機6とコイラー8との間の張力や冷却装置7の冷却条件を設定する場合がある。この場合、仕上圧延機6では粗出側幅や仕上出側幅の実測値を参照しながら、動的な幅制御を実行する場合もある。制御用コントローラ90は、熱延ライン1に設置されている幅計から取得される情報の他、各種センサ(板厚計、温度計等)から取得される情報を所定のサンプリング周期で収集し、それらを制御用計算機91に出力する機能を有している。The hot rolling line 1 is equipped with a programmable logic controller (PLC) 90 that controls each device constituting the hot rolling line 1, a control computer (process computer) 91 that gives control commands to the control controller 90, and a host computer 92 that gives manufacturing instructions to the hot rolling line 1. The width control of the steel plate in the hot rolling line 1 is performed by the control computer 91 setting the control target value of the rough exit width (rough control target width), the control target value of the finish exit width (finish control target width), and the control target value of the pre-coiler width (pre-coiler control target width) based on the host computer 92 or manufacturing instructions from the host computer 92, and setting the operating conditions of the rough rolling mill 5 and the finish rolling mill 6. Specifically, the host computer 92 or the control computer 91 sets the target width (finishing target width) of the finish rolled material, taking into consideration the amount of width change of the steel sheet that occurs between the exit side of the finishing mill 6 and the pre-coiler width measuring device 13, based on the pre-coiler target width (pre-coiler target width) determined from the product specifications of the hot-rolled steel sheet. Furthermore, the host computer 92 or the control computer 91 sets the rough target width (hereinafter sometimes simply referred to as the target width), which is the target width of the rough rolled material, based on the set finishing target width, taking into consideration the amount of width change of the steel sheet at the finishing mill 6. In this case, the target values of the width control (rough control target width, finishing control target width, pre-coiler control target width) may be set by providing an extra width (margin) in advance for the rough target width, the finishing target width, and the pre-coiler target width. Then, the host computer 92 or the control computer 91 sets the rolling conditions in each pass of the rough rolling so that the rough exit width coincides with the rough control target width. The host computer 92 or the control computer 91 also sets the rolling conditions in each rolling stand of the finish rolling mill 6 so that the finish exit width coincides with the finish control target width. Furthermore, the host computer 92 or the control computer 91 may set the tension between the finish rolling mill 6 and the coiler 8 and the cooling conditions of the cooling device 7 so that the coiler pre-width coincides with the coiler pre-width. In this case, the finish rolling mill 6 may perform dynamic width control while referring to the actual measured values of the rough exit width and the finish exit width. The control controller 90 has a function of collecting information acquired from various sensors (thickness gauge, thermometer, etc.) in addition to information acquired from a width gauge installed in the hot rolling line 1 at a predetermined sampling period and outputting them to the control computer 91.

本発明の一実施形態である粗圧延材の幅予測方法は粗出側幅を予測する方法である。また、本発明の一実施形態である粗圧延材の幅制御方法は、粗出側幅が粗狙い幅に対して所定の関係を満たすように粗圧延材の幅を制御する方法である。One embodiment of the present invention, a method for predicting the width of a rough rolled material, is a method for predicting the rough exit side width. Another embodiment of the present invention, a method for controlling the width of a rough rolled material, is a method for controlling the width of a rough rolled material so that the rough exit side width satisfies a predetermined relationship with respect to a rough target width.

〔加熱炉〕
図2は、図1に示す加熱炉2の構成例を示す模式図である。図2に示すように、本実施形態では、スラブSAは、図2の左側から加熱炉2内に装入される。加熱炉2内に装入されるスラブSAの温度は、鋳造後スラブヤードで室温程度まで冷やされている場合や、冷却途中で600℃程度の温度になっている場合がある。また、スラブSAは、鋳造後にスラブヤードを介さず600~800℃ほどの温度で装入される場合もある。加熱炉2の内部は複数の帯域に区切られており、一般に上流側には2~8個の帯域に区切られた加熱帯と1~3個の均熱帯が設けられている。図2に示す例では、5個の加熱帯と1個の均熱帯が設けられており、ここでは両者を合わせて「加熱炉帯」と呼ぶ。個々の加熱炉帯は、加熱炉2内に装入されたスラブSAの平均温度が徐々に昇温して所定の目標加熱温度(加熱炉2から抽出される際のスラブSAの平均温度の目標値)になるように、それぞれ異なる雰囲気温度に設定されている。また、いずれの加熱炉帯の上部には加熱炉帯内の雰囲気温度を計測する温度計21が設置されている。
[Heating furnace]
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the heating furnace 2 shown in FIG. 1. As shown in FIG. 2, in this embodiment, the slab SA is charged into the heating furnace 2 from the left side of FIG. 2. The temperature of the slab SA charged into the heating furnace 2 may be cooled to about room temperature in the slab yard after casting, or may be about 600 ° C during cooling. In addition, the slab SA may be charged at a temperature of about 600 to 800 ° C without passing through the slab yard after casting. The inside of the heating furnace 2 is divided into a plurality of zones, and generally, on the upstream side, a heating zone divided into 2 to 8 zones and 1 to 3 soaking zones are provided. In the example shown in FIG. 2, five heating zones and one soaking zone are provided, and here, both are collectively referred to as the "heating furnace zone". Each heating furnace zone is set to a different atmospheric temperature so that the average temperature of the slab SA charged into the heating furnace 2 gradually increases to a predetermined target heating temperature (the target value of the average temperature of the slab SA when it is extracted from the heating furnace 2). Further, a thermometer 21 for measuring the atmospheric temperature in each heating furnace zone is provided at the upper portion of each heating furnace zone.

図3は、図1に示す加熱炉2の内部を上方からみた模式図である。図3に示すように、加熱炉2内に装入されたスラブSAは、加熱炉2の内部でウォーキングビーム22と呼ばれる搬送設備によって順次各加熱炉帯を通過する。また、加熱炉2内には複数のスラブSAが同時に装入されており、加熱炉2に装入された順番で加熱炉2の抽出側出口から抽出され、熱間圧延が行われる。ウォーキングビーム22の内部は水冷されており、スキッドと呼ばれるスラブSAと直接接触する部材によってスラブSAの昇温が局所的に阻害される部分が生じる。スキッドと接しているスラブSA部分は、スキッドマークと呼ばれ、スキッドと接していない部分と比較して温度が低くなる。スキッドマークは、粗出側幅にばらつきが生じる原因の一つとなる。 Figure 3 is a schematic diagram of the inside of the heating furnace 2 shown in Figure 1, seen from above. As shown in Figure 3, the slab SA loaded into the heating furnace 2 passes through each heating furnace zone in sequence inside the heating furnace 2 by a transport device called a walking beam 22. In addition, multiple slabs SA are loaded into the heating furnace 2 at the same time, and are extracted from the extraction side outlet of the heating furnace 2 in the order in which they were loaded into the heating furnace 2, and hot rolling is performed. The inside of the walking beam 22 is water-cooled, and there are parts where the temperature rise of the slab SA is locally inhibited by a member called a skid that is in direct contact with the slab SA. The part of the slab SA in contact with the skid is called a skid mark, and has a lower temperature than the part not in contact with the skid. Skid marks are one of the causes of variation in the rough output side width.

〔幅圧下プレス装置〕
図4は、図1に示す幅圧下プレス装置4の構成例を示す模式図である。加熱炉2によって加熱されたスラブSAは、デスケーリング装置3によって表面に形成された1次スケールが除去された後、幅圧下プレス装置4によって所定の設定幅まで幅圧下される。図4に示すように、幅圧下プレス装置4は、一対の幅圧下用金型41を備えている。幅圧下用金型41は、スラブSAを幅方向から圧下する。幅圧下プレス装置4は、スラブSAを搬送させながら駆動装置42により幅圧下用金型41を駆動させ、スラブSAの幅方向の両側から間欠的にスラブSAを幅圧下する。
[Width reduction press device]
Fig. 4 is a schematic diagram showing a configuration example of the width reduction press device 4 shown in Fig. 1. After the primary scale formed on the surface of the slab SA heated by the heating furnace 2 is removed by the descaling device 3, the slab SA is width-reduced to a predetermined set width by the width reduction press device 4. As shown in Fig. 4, the width reduction press device 4 includes a pair of width reduction dies 41. The width reduction dies 41 reduce the slab SA in the width direction. The width reduction press device 4 drives the width reduction dies 41 by a drive device 42 while transporting the slab SA, and intermittently reduces the width of the slab SA from both sides in the width direction of the slab SA.

幅圧下プレス装置4では、ピンチロール43等を用いてスラブSAが搬送される。幅圧下プレス装置4は、ピンチロール43の駆動量を変更することにより、幅圧下パス間のスラブSAの送りピッチを変更することができる。送りピッチとは、幅圧下プレス装置4における幅圧下1パス毎のスラブSAの搬送距離を意味する。ピンチロール43の駆動量の制御は、幅圧下プレス装置4を制御する制御用コントローラ90によって行われる。幅圧下用金型41のスラブSAと接する面には、スラブSAの搬送方向に平行な平行部41aと、スラブSAの搬送方向の逆方向に向かって幅方向に広がる傾斜部41bとが、スラブSAの搬送方向先端側から順に形成されている。幅圧下用金型41では、スラブSAに対するスリップの発生を抑制するために、傾斜部41b間に平行部41aが一つ又は複数設けられている場合がある。幅圧下用金型41の形状は、スラブSAの変形状態を変化させ、粗出側幅に影響を与える。In the width reduction press device 4, the slab SA is transported using pinch rolls 43 and the like. The width reduction press device 4 can change the feed pitch of the slab SA between width reduction passes by changing the driving amount of the pinch rolls 43. The feed pitch means the transport distance of the slab SA for each width reduction pass in the width reduction press device 4. The driving amount of the pinch rolls 43 is controlled by a controller 90 that controls the width reduction press device 4. On the surface of the width reduction die 41 that contacts the slab SA, a parallel portion 41a parallel to the transport direction of the slab SA and an inclined portion 41b that expands in the width direction in the opposite direction to the transport direction of the slab SA are formed in sequence from the tip side of the transport direction of the slab SA. In the width reduction die 41, one or more parallel portions 41a may be provided between the inclined portions 41b in order to suppress the occurrence of slippage with respect to the slab SA. The shape of the width reduction die 41 changes the deformation state of the slab SA and affects the width of the rough output side.

〔粗圧延機〕
図1に戻る。粗圧延機5は、リバース圧延可能な可逆式圧延機5aと、下流側への搬送方向のみの圧延が可能な非可逆式圧延機5bと、を備えている。図1に示す粗圧延機5の下に図示した矢印(実線)は圧下パス(厚みを薄くする圧延パス)を表している。可逆式圧延機5aでは、通常、5~11程度の圧下パスが可逆方向に(上流側から下流側又は下流側から上流側に)行われる。最終の圧下パスでは、圧延と次の圧延機への搬送とを同時に実施するため、可逆式圧延機の圧延パス回数は必ず奇数となり、圧延をしつつ下流側にある圧延機へ鋼板を搬送する。このとき、現圧下パスにおいて鋼板の尾端部が圧延機を抜けてから圧延方向が逆転し、次の圧下パスで圧延機に鋼板が噛込まれるまでの時間を可逆パスのパス間時間と呼ぶ。また、可逆パスの最終圧延パスにおいて、鋼板の尾端部が可逆式圧延機5aを抜けてから非可逆式圧延機5bに噛込まれるまでの時間を連続パスのパス間時間と呼ぶ。さらに、可逆パスのパス間時間と連続パスのパス間時間を合わせてパス間空冷時間と呼ぶ。パス間空冷時間は、スラブが搬送中に空冷される時間を表し、鋼板の温度変化に影響を与える。
[Roughing mill]
Return to FIG. 1. The roughing mill 5 includes a reversible mill 5a capable of reverse rolling and a non-reversible mill 5b capable of rolling only in the downstream conveying direction. The arrows (solid lines) illustrated under the roughing mill 5 shown in FIG. 1 represent rolling passes (rolling passes for thinning the thickness). In the reversible mill 5a, about 5 to 11 rolling passes are usually performed in the reversible direction (from the upstream side to the downstream side or from the downstream side to the upstream side). In the final rolling pass, rolling and conveying to the next rolling mill are performed simultaneously, so the number of rolling passes of the reversible mill is always an odd number, and the steel sheet is conveyed to the rolling mill located downstream while being rolled. At this time, the time from when the tail end of the steel sheet leaves the rolling mill in the current rolling pass until the rolling direction is reversed and the steel sheet is bitten into the rolling mill in the next rolling pass is called the inter-pass time of the reversible passes. In addition, in the final rolling pass of the reversing passes, the time from when the tail end of the steel sheet leaves the reversing mill 5a until it is engaged in the non-reversing mill 5b is called the interpass time of successive passes. Furthermore, the interpass time of the reversing passes and the interpass time of the successive passes are collectively called the interpass air-cooling time. The interpass air-cooling time indicates the time during which the slab is air-cooled during transportation, and affects the temperature change of the steel sheet.

図5は、図1に示す粗圧延機5の構成する圧延スタンドの構成を示す模式図である。図5に示すように、粗圧延機5は、鋼板SBの厚みを減厚する水平圧延機51と、鋼板SBの幅を減ずるエッジャー(竪型圧延機)52と、を備えている。エッジャー52は、一対のロールを縦向きに配置した圧延機であり、水平圧延機51に隣接して設置されている。エッジャー52を用いた鋼板SBの幅圧下(幅圧延)は、粗圧延の各圧延パスにおいて水平圧延の前に行われるのが通常である。そのため、可逆式圧延機5aに対して1基のエッジャー52が配置される場合、エッジャー52による幅圧下は順方向すなわち奇数パスだけで行い、偶数パスすなわち逆方向パスでは行わない。但し、可逆式圧延機5aの両側にエッジャー52が配置される場合には、いずれの圧延パスにおいても幅圧下が行われてよい。粗圧延の各パスにおける水平圧延機51のロール開度(ロールギャップ)及びエッジャー52の開度は制御用計算機91によって設定される。粗圧延機5には、鋼板SBに向けてデスケーリング水を噴射するためのデスケーリングヘッダーが設置され、水平圧延機51の入側においてデスケーリングが行われる。但し、粗圧延の全ての圧延パスでデスケーリング水を噴射するとは限らず、例えば1パス目だけ噴射するとか、奇数パス目だけ噴射するとか、鋼板SBの材質等に応じて所定のデスケーリングパターンが設定される。粗圧延機5により予め設定された全ての圧延パスが終了した状態の鋼板SBを粗バー又はシートバーと呼び、本明細書中では粗圧延材という。 Figure 5 is a schematic diagram showing the configuration of the rolling stand constituting the roughing mill 5 shown in Figure 1. As shown in Figure 5, the roughing mill 5 is equipped with a horizontal rolling mill 51 that reduces the thickness of the steel plate SB and an edger (vertical rolling mill) 52 that reduces the width of the steel plate SB. The edger 52 is a rolling mill in which a pair of rolls are arranged vertically, and is installed adjacent to the horizontal rolling mill 51. The width reduction (width rolling) of the steel plate SB using the edger 52 is usually performed before the horizontal rolling in each rolling pass of the rough rolling. Therefore, when one edger 52 is arranged for the reversing rolling mill 5a, the width reduction by the edger 52 is performed only in the forward direction, i.e., the odd-numbered passes, and not in the even-numbered passes, i.e., the reverse passes. However, when edgers 52 are arranged on both sides of the reversing rolling mill 5a, the width reduction may be performed in either rolling pass. The roll opening (roll gap) of the horizontal rolling mill 51 and the opening of the edger 52 in each pass of rough rolling are set by the control computer 91. The rough rolling mill 5 is provided with a descaling header for spraying descaling water toward the steel sheet SB, and descaling is performed at the inlet side of the horizontal rolling mill 51. However, descaling water is not necessarily sprayed in all rolling passes of rough rolling, and a predetermined descaling pattern is set according to the material of the steel sheet SB, for example, spraying only in the first pass or spraying only in odd passes. The steel sheet SB in a state in which all rolling passes preset by the rough rolling mill 5 have been completed is called a rough bar or sheet bar, and is referred to as a rough rolled material in this specification.

〔幅計〕
図1に戻る。熱延ライン1における鋼板の幅は、粗出側幅計11、仕上出側幅計12、及びコイラー前幅計13によって測定される。これらの幅計には、光学式の幅測定方法が用いられることが多い。光学式の幅測定方法は、鋼板が搬送されるパスラインの下方に光源、上方にイメ-ジセンサを配置し、鋼板が通過中に光源から発せられた光線の鋼板による幅方向の陰影長に基づいて鋼板の幅を測定するものである。また、幅計には、カメラにより鋼板の幅方向端部の位置を特定して幅を測定するものもある。図6(a),(b)は、カメラを用いた粗出側幅計の構成例を示す模式図である。図6(a)に示す例では、粗出側幅計に設けられた一組のカメラ15a,15bが、鋼板SBの幅方向端部を含む鋼板SBの画像を撮影する。カメラ15a,15bにはCMOSもしくはCCDセンサが用いられる。そして、粗出側幅計に設けられた画像処理部が、カメラ15a,15bが撮影した画像から鋼板SBの幅方向端部の位置を特定し、カメラ15a,15bの設置間隔に基づいて鋼板Sの幅Wを算出する。図中の符号14はパスラインを示す。しかしながら、この幅計は鋼板SBの幅方向端部を斜め方向から撮像するため、鋼板SBがパスライン14から浮き上がると幅の測定誤差が生じやすい。従って、幅計は、鋼板SBのパスラインからの浮き上がりに対応して、幅の測定誤差を補正する機能を備えることが多い。具体的には、図6(b)に示すように、鋼板SBがパスライン14から浮き上がり量Hの高さで搬送されている場合、次のようにして幅の測定誤差を補正する。すなわち、まず、鋼板SBの幅方向に配置される一組のカメラ15a,15bが鋼板SBの幅方向両端部を特定し、これにより幅の測定値W1を特定する。次に、鋼板SBの幅方向に配置される他の一組のカメラ15c,15dも鋼板SBの幅方向両端部を特定し、これにより幅の測定値W2を特定する。そして、二組のカメラの位置関係(図6(b)に示す例では、カメラ15a,15bの幅方向の間隔Dとカメラ15a(15b)とカメラ15c(15d)との幅方向の間隔L)に基づいて、鋼板SBの実際の幅Wが以下に示す数式(2)により算出され、鋼板SBの幅の測定値となる。
[Width meter]
Return to FIG. 1. The width of the steel sheet in the hot rolling line 1 is measured by a rough-exit side width gauge 11, a finish-exit side width gauge 12, and a pre-coiler width gauge 13. An optical width measuring method is often used for these width gauges. In the optical width measuring method, a light source is arranged below the pass line along which the steel sheet is transported, and an image sensor is arranged above the pass line, and the width of the steel sheet is measured based on the shadow length of the steel sheet in the width direction of the light emitted from the light source while the steel sheet passes through. Some width gauges use a camera to identify the position of the width direction end of the steel sheet and measure the width. FIGS. 6(a) and (b) are schematic diagrams showing a configuration example of a rough-exit side width gauge using a camera. In the example shown in FIG. 6(a), a pair of cameras 15a and 15b provided in the rough-exit side width gauge take an image of the steel sheet SB including the width direction end of the steel sheet SB. CMOS or CCD sensors are used for the cameras 15a and 15b. Then, an image processing unit provided in the rough-out side width gauge identifies the positions of the widthwise ends of the steel sheet SB from the images captured by the cameras 15a and 15b, and calculates the width W of the steel sheet S based on the installation interval of the cameras 15a and 15b. Reference numeral 14 in the figure indicates a pass line. However, since this width gauge images the widthwise ends of the steel sheet SB from an oblique direction, a width measurement error is likely to occur when the steel sheet SB floats up from the pass line 14. Therefore, the width gauge often has a function of correcting the width measurement error in response to the floating of the steel sheet SB from the pass line. Specifically, as shown in FIG. 6(b), when the steel sheet SB is transported at a height of floating amount H from the pass line 14, the width measurement error is corrected as follows. That is, first, a pair of cameras 15a and 15b arranged in the width direction of the steel sheet SB identifies both widthwise ends of the steel sheet SB, thereby identifying the measured width value W1. Next, another pair of cameras 15c, 15d arranged in the width direction of the steel plate SB also identify both ends of the steel plate SB in the width direction, thereby identifying a measured width value W2. Then, based on the positional relationship between the two pairs of cameras (in the example shown in FIG. 6(b), the distance D between the cameras 15a, 15b in the width direction and the distance L between the cameras 15a (15b) and 15c (15d) in the width direction), the actual width W of the steel plate SB is calculated by the following formula (2), which becomes the measured width value of the steel plate SB.

Figure 0007626256000002
Figure 0007626256000002

但し、別の幅測定方法として、鋼板の幅方向に向けてレーザー光を出射し、鋼板の端面からの反射光を受光し、鋼板の両端面までの距離に基づいて鋼板の幅を測定する方法が用いられることもある。幅計には、鋼板の温度に基づいて冷却後の鋼板の幅に換算する熱膨張補正機能を備えるものもある。鋼板の幅は、鋼板の搬送過程において幅計を用いて測定されるため、幅計により得られる鋼板の幅測定値は、幅計のサンプリングピッチに対応した時系列の数値情報となる。また、鋼板が幅計の位置を通過する際の鋼板の搬送速度の情報を用いて、鋼板の長手方向の位置と鋼板の幅の実績値との関係に変換される。そして、制御用計算機91において、取得された鋼板の幅の実測値に基づいて鋼板の幅の代表値が算出される。鋼板の幅の代表値には、鋼板の長手方向における鋼板の幅の平均値(平均幅)、鋼板の先尾端部を除く定常部における鋼板の幅の実測値(定常幅)、鋼板の先端部における鋼板の幅の実測値(先端幅)、鋼板の尾端部における鋼板の幅の実測値(尾端幅)等が用いられる。また、鋼板の長手方向における鋼板の幅の最小値(最小幅)や最大値(最大幅)等が算出されることがある。幅計によって測定される鋼板の幅は予め設定された目標幅との偏差により表されることもある。However, as another width measurement method, a method is sometimes used in which a laser beam is emitted in the width direction of the steel plate, the reflected light from the end faces of the steel plate is received, and the width of the steel plate is measured based on the distance to both end faces of the steel plate. Some width gauges are equipped with a thermal expansion correction function that converts the width of the steel plate after cooling based on the temperature of the steel plate. Since the width of the steel plate is measured using a width gauge during the steel plate transportation process, the width measurement value of the steel plate obtained by the width gauge becomes time-series numerical information corresponding to the sampling pitch of the width gauge. In addition, the relationship between the longitudinal position of the steel plate and the actual value of the width of the steel plate is converted using information on the transport speed of the steel plate when it passes the position of the width gauge. Then, in the control computer 91, a representative value of the width of the steel plate is calculated based on the acquired actual width measurement value of the steel plate. The representative value of the width of a steel plate may be, for example, the average value of the width of the steel plate in the longitudinal direction of the steel plate (average width), the measured value of the width of the steel plate in the steady portion excluding the leading and trailing ends of the steel plate (steady width), the measured value of the width of the steel plate at the leading end of the steel plate (leading end width), or the measured value of the width of the steel plate at the trailing end of the steel plate (tailing end width). In addition, the minimum value (minimum width) or maximum value (maximum width) of the width of the steel plate in the longitudinal direction of the steel plate may be calculated. The width of the steel plate measured by a width gauge may be expressed as a deviation from a preset target width.

〔ガウス過程回帰〕
本発明の一実施形態である粗圧延材の幅予測方法は、上記熱延ライン1において粗出側幅を予測する。本発明の一実施形態である粗圧延材の幅予測方法は、粗圧延機5の操業パラメータから選択した1つ以上の操業パラメータを入力データとして含み、粗出側幅の統計情報を出力データとする、ガウス過程回帰の手法によって学習された幅予測モデルを用いる。以下では、本発明の一実施形態である粗圧延材の幅予測方法に適用するガウス過程回帰の手法について説明する。
[Gaussian process regression]
A rough rolled material width prediction method according to one embodiment of the present invention predicts the rough exit side width in the hot rolling line 1. The rough rolled material width prediction method according to one embodiment of the present invention uses a width prediction model trained by a Gaussian process regression technique, which includes one or more operation parameters selected from the operation parameters of the rough rolling mill 5 as input data and uses statistical information on the rough exit side width as output data. The Gaussian process regression technique applied to the rough rolled material width prediction method according to one embodiment of the present invention will be described below.

ガウス過程回帰は、ガウシアン過程回帰やガウシアンプロセス等とも呼ばれ、入力変数から出力変数への関数を推定する非線形回帰モデルの一種である。出力は確率分布とし、平均値と分散の2つのパラメータにより特定されるガウス分布を用いることをガウス過程と呼び、ベイズ推定の手法を利用して確率分布を求め、推定の信頼性及び不確実性を表すことができる。例えば幅予測モデルの入力としてm個の変数を選択した場合の入力変数を入力ベクトルxにより表す。また、学習用データとして入力ベクトルxに対応付けられた出力変数をyとする。以下、n個の学習用データx(1)~x(n),y(1)~y(n)を用いて、ガウス過程回帰の手法により新たな入力ベクトルxに対する粗出側幅の統計情報yを得る方法について具体的に説明する。入力ベクトルxを構成するm個の変数は、それぞれ異なる物理量を代表することから、予めm個の変数に対して標準化(正規化)を行ってよい。具体的には、m個のそれぞれの変数について、n個の学習用データから平均値と標準偏差とを計算し、計算された平均値と標準偏差とを用いて、それぞれの変数を標準化してよい。予めm個の変数を標準化しておくことにより、後述するハイパーパラメータの学習が効率化されるからである。この場合、m個の変数を物理量に換算するには、計算された平均値と標準偏差を用いて逆変換すればよい。 Gaussian process regression, also called Gaussian process regression or Gaussian process, is a type of nonlinear regression model that estimates a function from an input variable to an output variable. The output is a probability distribution, and the use of a Gaussian distribution specified by two parameters, the mean value and the variance, is called a Gaussian process, and the probability distribution can be obtained using a Bayesian estimation technique to represent the reliability and uncertainty of the estimation. For example, when m variables are selected as inputs to a width prediction model, the input variables are represented by an input vector x. Also, the output variable associated with the input vector x as learning data is represented by y. Hereinafter, a method of obtaining statistical information y * of the rough output side width for a new input vector x * by the Gaussian process regression technique using n pieces of learning data x (1) to x (n) , y (1) to y(n) will be specifically described. Since the m variables constituting the input vector x each represent a different physical quantity, the m variables may be standardized (normalized) in advance. Specifically, for each of the m variables, the mean value and standard deviation may be calculated from the n pieces of learning data, and each variable may be standardized using the calculated mean value and standard deviation. This is because standardizing the m variables in advance makes learning of hyperparameters, which will be described later, more efficient. In this case, to convert the m variables into physical quantities, it is sufficient to perform an inverse conversion using the calculated mean value and standard deviation.

ガウス過程回帰では、入力変数xから出力変数yを表す関数f(x)を推定し、これにガウスノイズに加えるという確率モデルを用いる。例えば確率モデルは以下に示す数式(3)のように表される。この場合、関数f(x)は多変量ガウス分布に従うものと仮定する。また、ガウスノイズε(i)は、平均値がゼロ、分散がσ (i)2のガウス分布に従うものと仮定する。但し、ガウスノイズε(i)は、n個の学習用データx(1)~x(n)に依存する値としてもよく、n個の学習用データx(1)~x(n)によらず一定のノイズであってもよい。 In Gaussian process regression, a probability model is used in which a function f(x) representing an output variable y is estimated from an input variable x, and Gaussian noise is added to this. For example, the probability model is expressed as the following formula ( 3 ). In this case, it is assumed that the function f(x) follows a multivariate Gaussian distribution. It is also assumed that the Gaussian noise ε (i) follows a Gaussian distribution with a mean value of zero and a variance of σ e (i)2. However, the Gaussian noise ε (i) may be a value that depends on the n pieces of training data x (1) to x (n) , or may be a constant noise that does not depend on the n pieces of training data x (1) to x (n) .

Figure 0007626256000003
Figure 0007626256000003

ガウス分布とは、確率密度Nが以下に示す数式(4)で表される分布をいう。数式(4)において、μは平均値を示し、σは標準偏差(σが分散)を示す。すなわち、ガウス分布は、平均値μと標準偏差σ又は分散σによって特定される確率密度である。ガウス過程回帰はこのようなガウス分布を多次元に拡張した多変量正規分布を用いる。 The Gaussian distribution refers to a distribution whose probability density N is expressed by the following formula (4). In formula (4), μ indicates the mean value, and σ indicates the standard deviation ( σ2 is the variance). In other words, the Gaussian distribution is a probability density specified by the mean value μ and the standard deviation σ or variance σ2 . Gaussian process regression uses a multivariate normal distribution, which is a multidimensional extension of such a Gaussian distribution.

Figure 0007626256000004
Figure 0007626256000004

ガウス過程回帰では、多変量ガウス分布を表す平均関数(平均ベクトル)を定数(例えばゼロ)として、共分散行列をカーネル関数によって表す。カーネル関数は、データの類似度を計算するための関数である。カーネル関数は、引数として入力ベクトルx(i),x(j)とを用いてk(x(i),x(j))のように表され、入力ベクトルx(i)と入力ベクトルx(j)の類似度を出力する。カーネル関数には、ホワイトカーネル、線形カーネル、多項式カーネル、ガウシアンカーネル、Maternカーネル等の公知のカーネル関数を用いることができる。幾つかのカーネル関数を例示すると、パラメータθを用いて以下に示す数式(5)~(7)のように表される。数式(5)は線形カーネル、数式(6)は2次の多項式カーネル、数式(7)はガウシアンカーネルを示す。 In Gaussian process regression, the mean function (mean vector) representing the multivariate Gaussian distribution is a constant (for example, zero), and the covariance matrix is expressed by a kernel function. The kernel function is a function for calculating the similarity of data. The kernel function is expressed as k(x( i) , x (j) ) using input vectors x( i) and x (j ) as arguments, and outputs the similarity between input vectors x (i) and x (j) . Known kernel functions such as a white kernel, a linear kernel, a polynomial kernel, a Gaussian kernel, and a Mater kernel can be used as the kernel function. Some examples of kernel functions are expressed as shown in the following formulas (5) to (7) using a parameter θ. Formula (5) shows a linear kernel, formula (6) shows a quadratic polynomial kernel, and formula (7) shows a Gaussian kernel.

Figure 0007626256000005
Figure 0007626256000005

Figure 0007626256000006
Figure 0007626256000006

Figure 0007626256000007
Figure 0007626256000007

以上の仮定により、入力変数xから出力変数yを表す関数f(x)は、確率密度Nを用いて、以下に示す数式(8)のように表される。 Based on the above assumptions, the function f(x) that represents the output variable y from the input variable x is expressed as shown below in equation (8) using the probability density N.

Figure 0007626256000008
Figure 0007626256000008

この場合、ガウスノイズが学習用データによらず一定の値σe である場合、カーネル関数によって特定される共分散行列Kとガウスノイズを含む共分散行列Σを以下に示す数式(9),(10)により定義すると、数式(8)は以下に示す数式(11)又は数式(12)のように表される。但し、Iは単位行列を表す。 In this case, when the Gaussian noise is a constant value σ e 2 regardless of the learning data, if the covariance matrix K n specified by the kernel function and the covariance matrix Σ n including the Gaussian noise are defined by the following formulas (9) and (10), formula (8) can be expressed as the following formula (11) or formula (12), where I represents a unit matrix.

Figure 0007626256000009
Figure 0007626256000009

Figure 0007626256000010
Figure 0007626256000010

Figure 0007626256000011
Figure 0007626256000011

Figure 0007626256000012
Figure 0007626256000012

数式(11),(12)の右辺に含まれる共分散行列K,Σには入力となる学習用データx(1)~x(n)が含まれ、数式(11),(12)の左辺には出力となる学習用データy(1)~y(n)が含まれる。このため、数式(11)又は数式(12)に示す関係が成り立つようにカーネル関数に含まれるハイパーパラメータ(パラメータθとガウスノイズσe )を決定すればよい。ハイパーパラメータの決定方法は公知の方法の中から選択すればよい。例えば学習用データの尤度関数を算出し、算出した尤度関数の対数により表される対数尤度を最大化することによりハイパーパラメータを算出してよい。この場合、対数尤度を最大化する計算方法としては、モンテカルロ法や共役勾配法等の最適化手法を用いることができる。また、交差検証法や周辺尤度最大化等の手法を用いてもよい。 The covariance matrices K n and Σ n included in the right-hand sides of the formulas (11) and (12) include the learning data x (1) to x (n) that are input, and the left-hand sides of the formulas (11) and (12) include the learning data y (1) to y (n) that are output. Therefore, the hyperparameters (parameter θ and Gaussian noise σ e 2 ) included in the kernel function may be determined so that the relationship shown in the formula (11) or the formula (12) holds. The method of determining the hyperparameters may be selected from among known methods. For example, the hyperparameters may be calculated by calculating the likelihood function of the learning data and maximizing the log-likelihood represented by the logarithm of the calculated likelihood function. In this case, the calculation method for maximizing the log-likelihood may be an optimization method such as the Monte Carlo method or the conjugate gradient method. In addition, a method such as a cross-validation method or a marginal likelihood maximization method may be used.

次に、カーネル関数のハイパーパラメータが決定された関数f(x)を用いて、新たな入力ベクトルxに対する粗出側幅の統計情報yを推定する方法について説明する。学習用データに含まれていない未知の入力ベクトルxに対する推定値はベイズ推定を適用して以下に示す数式(13)のように表すことができる。この場合、新たに特定するカーネル関数kのベクトルを以下に示す数式(14)のように定義する。 Next, a method for estimating statistical information y * of the rough output width for a new input vector x * using a function f(x) for which the hyperparameters of the kernel function have been determined will be described. An estimate for an unknown input vector x * that is not included in the learning data can be expressed by applying Bayesian estimation as shown in the following formula (13). In this case, a vector of a newly specified kernel function k * is defined as shown in the following formula (14).

Figure 0007626256000013
Figure 0007626256000013

Figure 0007626256000014
Figure 0007626256000014

これにより、数式(13)は以下に示す数式(15)のように表すことができる。そして、入力ベクトルxに対する粗出側幅の統計情報yは、平均値をW、分散をWσとして、以下に示す数式(16),(17)により算出することができる。ガウス過程回帰の手法についての詳細は、公知の文献(例えば非特許文献1)等を参照するとよい。 As a result, formula (13) can be expressed as formula (15) shown below. Then, statistical information y * of the coarse output side width for the input vector x * can be calculated by formulas (16) and (17) shown below, with the average value being Wm and the variance being . For details about the Gaussian process regression technique, refer to known literature (e.g., Non-Patent Document 1).

Figure 0007626256000015
Figure 0007626256000015

Figure 0007626256000016
Figure 0007626256000016

Figure 0007626256000017
Figure 0007626256000017

本実施形態では、上記数式(11)又は数式(12)の関係を表すようにハイパーパラメータを特定するステップをモデル生成ステップと呼ぶ。具体的には、モデル生成ステップでは、図7に示すように、まず、データベース等に蓄積されたデータセットからn個の学習用データx(1)~x(n),y(1)~y(n)を取得する(ステップS1)。次に、機械学習に用いるカーネル関数を例えば数式(5)~(7)の中から選択する(ステップS2)。次に、ガウスノイズε(i)として平均値がゼロ、分散がσe のガウス分布を設定する(ステップS3)。次に、数式(9),(10)を用いてカーネル関数によって特定される共分散行列K,Σを計算する(ステップS4)。そして、学習用データの入力と出力との関係を表す数式(11),(12)を用いて、尤度関数を用いた学習方法によりハイパーパラメータとしてパラメータθとガウスノイズσe を決定する(ステップS5)。このようにして決定されたハイパーパラメータにより、学習用データの入出力関係を表すカーネル関数が特定される。決定されたハイパーパラメータは、モデル生成ステップを実行する計算機の記憶装置に保存するとよい。一方、モデル生成ステップによって決定されたハイパーパラメータを用いて、入力ベクトルxに対する粗出側幅の統計情報yとして平均値W、標準偏差Wσを算出するステップを予測ステップと呼ぶ。具体的には、予測ステップでは、図8に示すように、まず、新たな入力ベクトルxを取得する(ステップS11)。次に、モデル生成ステップを実行する計算機の記憶装置に保存されているハイパーパラメータを取得し、数式(14)を用いて新たな入力ベクトルxに対するカーネル関数kを特定する(ステップS12)。そして、数式(16)及び数式(17)に示す関係を用いて、入力ベクトルxに対する粗出側幅の統計情報yの予測値を平均値W及び標準偏差Wσとして算出する。 In this embodiment, the step of specifying the hyperparameters so as to express the relationship of the above formula (11) or formula (12) is called the model generation step. Specifically, in the model generation step, as shown in FIG. 7, first, n pieces of learning data x (1) to x (n) , y (1) to y (n) are acquired from a data set stored in a database or the like (step S1). Next, a kernel function to be used for machine learning is selected from, for example, formulas (5) to (7) (step S2). Next, a Gaussian distribution with a mean value of zero and a variance of σ e 2 is set as the Gaussian noise ε(i) (step S3). Next, the covariance matrices K n and Σ n specified by the kernel function are calculated using formulas (9) and (10) (step S4). Then, using formulas (11) and (12) that express the relationship between the input and output of the learning data, the parameter θ and the Gaussian noise σ e 2 are determined as hyperparameters by a learning method using a likelihood function (step S5). A kernel function that expresses the input/output relationship of the learning data is specified by the hyperparameters determined in this way. The determined hyperparameters may be stored in a storage device of a computer that executes the model generation step. On the other hand, a step of calculating an average value W m and a standard deviation W σ as statistical information y * of the rough output side width for the input vector x * using the hyperparameters determined by the model generation step is called a prediction step. Specifically, in the prediction step, as shown in FIG. 8, a new input vector x * is first obtained (step S11). Next, the hyperparameters stored in the storage device of the computer that executes the model generation step are obtained, and a kernel function k * for the new input vector x * is specified using Equation (14) (step S12). Then, using the relationship shown in Equation (16) and Equation (17), a predicted value of the statistical information y * of the rough output side width for the input vector x * is calculated as an average value W m and a standard deviation W σ .

〔幅予測モデルの生成方法〕
次に、本発明の一実施形態である粗圧延材の幅予測モデルの生成方法として、上記のガウス過程回帰の手法を適用した実施形態について説明する。
[Method of generating width prediction model]
Next, an embodiment in which the above-mentioned Gaussian process regression technique is applied will be described as a method for generating a width prediction model for a roughly rolled material according to one embodiment of the present invention.

図9は、本発明の一実施形態である幅予測モデル生成部の構成を示すブロック図である。図9に示すように、本実施形態の幅予測モデル生成部100は、データベース部101と機械学習部102を備えている。データベース部101には、粗圧延機5の操業実績データから選択した1つ以上の操業実績データと粗出側幅の実績データが蓄積される。データベース部101は、必要に応じて、幅圧下プレス装置4の操業実績データから選択した1つ以上の操業実績データ、加熱炉2の操業実績データから選択した1つ以上の操業実績データ、スラブSAの属性情報の実績データから選択した1つ以上の実績データを蓄積してもよい。データベース部101に蓄積する具体的な実績データについては後述する。 Figure 9 is a block diagram showing the configuration of a width prediction model generation unit according to one embodiment of the present invention. As shown in Figure 9, the width prediction model generation unit 100 of this embodiment includes a database unit 101 and a machine learning unit 102. The database unit 101 accumulates one or more operation performance data selected from the operation performance data of the rough rolling mill 5 and performance data of the rough output side width. The database unit 101 may accumulate, as necessary, one or more operation performance data selected from the operation performance data of the width reduction press device 4, one or more operation performance data selected from the operation performance data of the heating furnace 2, and one or more performance data selected from the performance data of the attribute information of the slab SA. The specific performance data accumulated in the database unit 101 will be described later.

データベース部101に蓄積する実績データは、制御用コントローラ90、制御用計算機91、又は、上位計算機92から適宜取得することができる。また、これらの実績データを収集するためにデータ取得部103を設け、データ取得部103において実績データを一旦保存し、複数種の実績データを対応付けたデータセットを生成した後に、データベース部101に蓄積してもよい。データベース部101に蓄積するデータはそれぞれ取得タイミングが異なる場合があるため、データ取得部103において複数種の実績データを対応付けることにより、互いに対応関係にあるデータセットを構成することが容易になる。データベース部101に蓄積するデータセットについては、一つのスラブから製造される一つの鋼板に対して少なくとも一つ実績データが取得される。例えば粗出側幅の実績データとして鋼板の平均幅を用いる場合には、粗圧延機5の操業実績データは代表値を実績データとすればよい。この場合、幅圧下プレス装置4の操業実績データ、加熱炉2の操業実績データ、スラブSAの属性情報の実績データについても1つの鋼板に対する代表値を実績データとすればよい。The performance data stored in the database unit 101 can be appropriately acquired from the control controller 90, the control computer 91, or the host computer 92. In addition, a data acquisition unit 103 may be provided to collect these performance data, and the performance data may be temporarily stored in the data acquisition unit 103, and a data set in which multiple types of performance data are associated may be generated and then accumulated in the database unit 101. Since the data stored in the database unit 101 may have different acquisition timings, it is easy to configure a data set in which the multiple types of performance data are associated with each other in the data acquisition unit 103. For the data set stored in the database unit 101, at least one performance data is acquired for one steel plate manufactured from one slab. For example, when the average width of the steel plate is used as the performance data of the rough output side width, the representative value of the operation performance data of the rough rolling mill 5 may be used as the performance data. In this case, the representative value for one steel plate may be used as the performance data for the operation performance data of the width reduction press device 4, the operation performance data of the heating furnace 2, and the performance data of the attribute information of the slab SA.

一方、データ取得部103において、1つのスラブから製造される1つの鋼板に対して複数のデータセットを生成し、それらをデータベース部101に蓄積してもよい。例えば粗出側幅の実績データとして粗圧延材の先端部、定常部、及び尾端部の3ヶ所の幅に関する実績データを取得する場合には、粗圧延機5の操業実績データについては、粗圧延材の先端部、定常部、及び尾端部においてそれぞれ取得される操業実績データを対応する位置の粗出側幅の実績データに対応付けてよい。但し、スラブの属性情報の実績データのように粗圧延材の長手方向の位置とは無関係に特定される実績データについては、粗圧延材の先端部、定常部、及び尾端部における粗出側幅の実績データに対して同一の属性情報の実績データを対応付ける。On the other hand, the data acquisition unit 103 may generate multiple data sets for one steel plate manufactured from one slab, and store them in the database unit 101. For example, when acquiring performance data on the width of three locations, the front end, steady state, and tail end of the rough rolled material, as performance data on the rough exit side width, the operation performance data acquired at the front end, steady state, and tail end of the rough rolled material may be associated with the performance data on the rough exit side width at the corresponding positions for the operation performance data of the rough rolling mill 5. However, for performance data that is specified regardless of the longitudinal position of the rough rolled material, such as performance data of the attribute information of the slab, the performance data of the same attribute information is associated with the performance data on the rough exit side width at the front end, steady state, and tail end of the rough rolled material.

さらに、データ取得部103において、一つの粗圧延材に対して長手方向に区分された位置毎に粗出側幅の実績データを取得し、粗圧延材の長手方向の位置毎に取得される操業実績データを、それぞれの位置で測定される粗出側幅の実績データに対応付けてデータベース部101に蓄積してもよい。すなわち、粗圧延材の長手方向の分割数を例えば20~200程度に設定し、各分割区間における粗出側幅の実績データとそれぞれの位置に対応する操業実績データを割り当てる。この場合、粗圧延機5により粗圧延される鋼板SBの長さは粗圧延パス毎に変化するものの、粗圧延材の長手方向における分割に対応する位置での操業実績データが取得されれば、データ取得部103において、各分割区間に対応したデータセットを構成できる。データベース部101に粗圧延材の長手方向に分割された複数の位置に対応したデータセットが蓄積される場合には、機械学習部102では粗圧延材の長手方向の位置毎に異なる幅予測モデルを生成することもできる。 Furthermore, the data acquisition unit 103 may acquire actual data on the rough exit side width for each position divided in the longitudinal direction for one rough rolled material, and the operational performance data acquired for each position in the longitudinal direction of the rough rolled material may be stored in the database unit 101 in association with the actual data on the rough exit side width measured at each position. That is, the number of divisions in the longitudinal direction of the rough rolled material is set to, for example, about 20 to 200, and the actual data on the rough exit side width in each division section and the operational performance data corresponding to each position are assigned. In this case, although the length of the steel plate SB rough rolled by the rough rolling mill 5 changes for each rough rolling pass, if operational performance data is acquired at a position corresponding to the division in the longitudinal direction of the rough rolled material, a data set corresponding to each division section can be configured in the data acquisition unit 103. When a data set corresponding to multiple positions divided in the longitudinal direction of the rough rolled material is accumulated in the database unit 101, the machine learning unit 102 can also generate a different width prediction model for each position in the longitudinal direction of the rough rolled material.

幅予測モデル生成部100は、熱延ライン1による鋼板の製造を制御するための制御用計算機91に設けることができる。また、幅予測モデル生成部100は、制御用計算機91に製造指示を与える上位計算機92に設けてもよく、他の機器と通信可能である独立の計算機に設けてもよい。また、機械学習部102は、データベース部101に蓄積されたデータセットを受信可能な装置を用いてデータベース部101とは別の装置に構成してもよい。データベース部101には、100個以上のデータセットが蓄積される。好ましくは10000個以上、より好ましくは100000個以上のデータセットがデータベース部101に蓄積されるとよい。データベース部101に蓄積されるデータについては、必要に応じてスクリーニングが行われる場合がある。The width prediction model generating unit 100 can be provided in a control computer 91 for controlling the production of steel sheets by the hot rolling line 1. The width prediction model generating unit 100 may be provided in a host computer 92 that gives production instructions to the control computer 91, or in an independent computer that can communicate with other devices. The machine learning unit 102 may be configured in a device separate from the database unit 101 using a device that can receive the data set stored in the database unit 101. The database unit 101 stores 100 or more data sets. Preferably, 10,000 or more data sets, more preferably 100,000 or more data sets, are stored in the database unit 101. Screening may be performed on the data stored in the database unit 101 as necessary.

機械学習部102は、データベース部101に蓄積されたデータセットを用いて、ガウス過程回帰の手法による機械学習によって幅予測モデルMを生成する。機械学習部102が用いる学習用データは、データベース部101に蓄積された、粗圧延機5の操業実績データから選択した1つ以上の操業実績データと粗出側幅の実績データを含む、複数のデータセットである。機械学習部102は、それらの学習用データを用いて、粗圧延機5の操業実績データから選択した1つ以上の操業実績データを入力実績データとして含み、粗出側幅の統計情報を出力データとする、ガウス過程回帰の手法による機械学習を実行し、幅予測モデルMを生成する。また、機械学習部102は、データベース部101に蓄積されるデータセットを用いて、入力実績データとして、幅圧下プレス装置4の操業実績データから選択した1つ以上の操業実績データ、加熱炉2の操業実績データから選択した1つ以上の操業実績データ、スラブSAの属性情報の実績データから選択した1つ以上の実績データを用いてガウス過程回帰の手法による機械学習を実行し、幅予測モデルMを生成してもよい。The machine learning unit 102 uses the data set stored in the database unit 101 to generate a width prediction model M through machine learning using the Gaussian process regression technique. The learning data used by the machine learning unit 102 are multiple data sets including one or more operation performance data selected from the operation performance data of the roughing rolling mill 5 and performance data of the rough exit side width, which are stored in the database unit 101. The machine learning unit 102 uses the learning data to perform machine learning using the Gaussian process regression technique, which includes one or more operation performance data selected from the operation performance data of the roughing rolling mill 5 as input performance data and uses statistical information of the rough exit side width as output data, to generate a width prediction model M. In addition, the machine learning unit 102 may use the data set accumulated in the database unit 101 to perform machine learning using a Gaussian process regression technique using, as input performance data, one or more operation performance data selected from the operation performance data of the width reduction press device 4, one or more operation performance data selected from the operation performance data of the heating furnace 2, and one or more performance data selected from the performance data of the attribute information of the slab SA, to generate a width prediction model M.

この場合の機械学習は、図7に示すモデル生成ステップにより、ガウス過程回帰に適用されるハイパーパラメータを特定することをいう。また、幅予測モデルMとは、このようにして特定されたハイパーパラメータのことをいう。ハイパーパラメータが特定されることにより、学習用データの入出力関係が特定され、未知の入力に対する粗出側幅の統計情報を予測可能になるからである。また、本実施形態において、ガウス過程回帰によって学習された幅予測モデルMの出力となる粗出側幅の統計情報とは、粗圧延材の幅の平均値の予測結果とそのばらつきを表す指標である標準偏差又は分散を含む。これにより、粗出側幅の平均値と共に粗出側幅のばらつきを予測することができる。In this case, machine learning refers to identifying hyperparameters to be applied to Gaussian process regression by the model generation step shown in FIG. 7. The width prediction model M refers to the hyperparameters identified in this manner. By identifying the hyperparameters, the input/output relationship of the learning data is identified, and it becomes possible to predict statistical information on the rough exit side width for an unknown input. In this embodiment, the statistical information on the rough exit side width that is the output of the width prediction model M learned by Gaussian process regression includes the predicted result of the average value of the width of the rough rolled material and the standard deviation or variance, which is an index representing the variance thereof. This makes it possible to predict the variance of the rough exit side width together with the average value of the rough exit side width.

一方、従来技術は、例えば特許文献3に記載されているように、粗圧延材の幅変化量に関する実績データを用いて生成されたデータベースに基づいて、粗圧延材の幅変化量の平均値あるいは代表値を予測する。しかしながら、従来技術では、粗圧延材の幅変化量のばらつきに関する情報を得ることができない。このため、予め設定された余幅(余裕代)を加えて、粗圧延材の幅の目標値を設定せざるを得ない。具体的には、従来の幅制御方法は、図10に示すように粗出側幅の目標幅(狙い幅)Wに対して予め余幅(マージン)Wを設定し、狙い幅Wと余幅Wとの和を粗出側幅の制御目標値Wとして設定する。余幅Wを設定する理由は、粗出側幅には一定のばらつきが発生することから、粗出側幅が狙い幅Wを下回らないようにするためである。粗出側幅が狙い幅Wtを下回ると、仕上圧延後の鋼板の幅が製品目標幅を下回ることがあり、幅不足により製品を採取できない。そのため、製造した熱延鋼板をスクラップとしたり、製品の出荷先を変更したりする等して、製品歩留まりの低下や納期遅れ等をもたらすことがある。一方で、設定する余幅Wが過大であると、仕上圧延後の鋼板の幅が製品目標幅に比べて過大になるため、製品を得るために鋼板の耳切(トリミング)を行う必要が生じ、これにより製品歩留まりが低下する。すなわち、熱延鋼板として幅不足の発生を防止しようとすると粗出側幅が過大となり、耳切による歩留まり低下を抑制しようとすると幅不足が発生しやすくなる。このため、従来技術では、熱延鋼板の厚みや幅の区分毎に粗出側幅の実績データを採取し、そのばらつきに応じて予め余幅を設定し、工場担当者が余幅の設定が妥当であるかを定期的に監視している。 On the other hand, in the conventional technology, as described in Patent Document 3, for example, the average value or representative value of the width change of the rough rolled material is predicted based on a database generated using actual data on the width change of the rough rolled material. However, in the conventional technology, information on the variation in the width change of the rough rolled material cannot be obtained. For this reason, the target value of the width of the rough rolled material must be set by adding a preset extra width (margin). Specifically, in the conventional width control method, as shown in FIG. 10, an extra width (margin) Wr is set in advance for the target width (target width) Wt of the rough exit side width, and the sum of the target width Wt and the extra width Wr is set as the control target value Wc of the rough exit side width. The reason for setting the extra width Wr is to prevent the rough exit side width from falling below the target width Wt , since a certain variation occurs in the rough exit side width. If the rough exit side width falls below the target width Wt, the width of the steel plate after finish rolling may fall below the product target width, and the product cannot be obtained due to the insufficient width. Therefore, the hot-rolled steel sheet produced may be scrapped or the shipping destination of the product may be changed, resulting in a decrease in product yield and a delay in delivery. On the other hand, if the set extra width Wr is too large, the width of the steel sheet after finish rolling becomes excessively large compared to the product target width, and it becomes necessary to trim the steel sheet to obtain the product, which reduces the product yield. That is, if an attempt is made to prevent the occurrence of insufficient width as a hot-rolled steel sheet, the rough-end width becomes excessive, and if an attempt is made to suppress the decrease in yield due to the edge trimming, the width shortage is likely to occur. For this reason, in the conventional technology, actual data on the rough-end width is collected for each thickness and width classification of the hot-rolled steel sheet, the extra width is set in advance according to the variation, and the factory personnel periodically monitor whether the setting of the extra width is appropriate.

これに対して、本実施形態によれば、入力となる熱延ラインの操業条件に応じて、粗出側幅の平均値及び統計的なばらつきを予測できるので、従来技術のように熱延鋼板の厚みや幅の区分毎ではなく、個々の粗圧延材の操業条件に応じて適切な余幅を設定することができる。これにより、粗出側幅のばらつきによって生じていた熱延鋼板の幅不足や幅余剰による製品歩留まりの低下を抑制することができる。In contrast, according to the present embodiment, the average value and statistical variation of the rough exit width can be predicted according to the input operating conditions of the hot rolling line, so that an appropriate excess width can be set according to the operating conditions of each rough rolled material, rather than for each thickness or width category of the hot rolled steel sheet as in the conventional technology. This makes it possible to suppress a decrease in product yield due to insufficient width or excess width of the hot rolled steel sheet caused by the variation in the rough exit width.

〔スラブの属性情報〕
幅予測モデルMの入力に用いることができるスラブの属性情報とは、幅圧下プレス装置4や粗圧延機5におけるスラブの幅変化に影響を与えるスラブ寸法に関する情報とスラブの成分組成に関する情報をいう。スラブ寸法に関する情報とは、スラブの厚み、幅、長さ、重量に関する情報である。スラブの成分組成に関する情報とは、スラブが含有する成分の含有量に関する情報であり、例えばスラブのC含有量、Si含有量、Mn含有量、P含有量、S含有量、Nb含有量、Ti含有量、Cu含有量、Ni含有量、Mo含有量、B含有量等が挙げられる。スラブ寸法に関する情報は、熱延ライン1におけるスラブの温度変化に影響を与えるため、粗出側幅のばらつきに影響する。また、スラブの成分組成に関する情報は、スラブの変形抵抗やスラブの表面に生成される酸化被膜の組成や厚みに影響を与える。これにより、圧延ロールとスラブとの界面における摩擦力に影響を与え、スラブの変形状態が変化することから、粗出側幅のばらつきに影響を与える。
[Slab attribute information]
The attribute information of the slab that can be used as an input for the width prediction model M refers to information on the slab dimensions that affect the width change of the slab in the width reduction press device 4 and the rough rolling mill 5, and information on the composition of the slab. The information on the slab dimensions is information on the thickness, width, length, and weight of the slab. The information on the composition of the slab is information on the content of the components contained in the slab, such as the C content, Si content, Mn content, P content, S content, Nb content, Ti content, Cu content, Ni content, Mo content, and B content of the slab. The information on the slab dimensions affects the temperature change of the slab in the hot rolling line 1, and therefore affects the variation in the rough output side width. In addition, the information on the composition of the slab affects the deformation resistance of the slab and the composition and thickness of the oxide film generated on the surface of the slab. This affects the friction force at the interface between the rolling roll and the slab, and changes the deformation state of the slab, which affects the variation in the rough output side width.

〔加熱炉の操業パラメータ〕
幅予測モデルMの入力に用いることができる加熱炉の操業パラメータとは、加熱炉2においてスラブを加熱する際の加熱炉2の操業条件を表すパラメータであり、幅圧下プレス装置4及び粗圧延機5におけるスラブの幅変化に影響を与える情報をいう。加熱炉2の操業パラメータには、加熱炉2へ装入される際のスラブの温度、加熱炉2内の特定の加熱炉帯におけるスラブの在炉時間、加熱炉2の最終の加熱炉帯の雰囲気温度、加熱炉2から抽出されるスラブの温度を用いることができる。これらのパラメータによりスラブの粗圧延中の温度降下が影響をうけることから、これらのパラメータは粗出側幅に影響を与える。
[Heating furnace operating parameters]
The operation parameters of the heating furnace that can be used as inputs to the width prediction model M are parameters that represent the operation conditions of the heating furnace 2 when the slab is heated in the heating furnace 2, and refer to information that influences the width change of the slab in the width reduction press device 4 and the rough rolling mill 5. The operation parameters of the heating furnace 2 can include the temperature of the slab when it is charged into the heating furnace 2, the residence time of the slab in a specific heating furnace zone in the heating furnace 2, the atmospheric temperature of the final heating furnace zone of the heating furnace 2, and the temperature of the slab extracted from the heating furnace 2. These parameters affect the temperature drop during rough rolling of the slab, and therefore affect the rough exit width.

また、加熱炉2内におけるスラブの装入位置や、加熱炉2内におけるスラブの他のスラブとの間の位置関係等の情報を用いてもよい。加熱炉2内におけるスラブの装入位置とは、図3に示すように、加熱炉2の一方の端部に位置するウォークキングビーム22とスラブSAの長手方向端部との間の距離を表す炉内装入位置Pについての情報を用いてよい。炉内装入位置Pによって、スラブSAの長手方向におけるスキッドマークの位置が変わり、スラブSAの長手方向における幅変動が影響を受け、これにより粗出側幅のばらつきが影響を受ける。スラブSAの装入位置には、スラブSAの長手方向端部と加熱炉2の炉壁との間の距離D1、スラブSAが装入された加熱炉2のウォーキングビーム(固定スキッド)22や移動スキッド23の間隔を代表するパラメータを用いてよい。また、加熱炉2内におけるスラブとの他のスラブとの間の位置関係の情報として、加熱炉2内で隣接する他のスラブとの間の距離(装入間隔)D2を用いることができる。加熱炉2内で装入間隔D2が変わると、スラブSAの端面の温度が変化する。これにより、熱延ライン1におけるスラブSAの温度分布が影響を受け、粗出側幅のばらつきが影響を受ける。加熱炉2内におけるスラブと他のスラブとの間の位置関係の情報には、他のスラブの長さや厚み、予測対象のスラブの先端部及び他のスラブの先端部における加熱炉の炉壁までの間の距離の差等を用いてよい。 Information on the charging position of the slab in the heating furnace 2 and the positional relationship between the slab and other slabs in the heating furnace 2 may also be used. The charging position of the slab in the heating furnace 2 may be information on the furnace entry position P, which represents the distance between the walking beam 22 located at one end of the heating furnace 2 and the longitudinal end of the slab SA, as shown in FIG. 3. The furnace entry position P changes the position of the skid mark in the longitudinal direction of the slab SA, which affects the width fluctuation in the longitudinal direction of the slab SA, and thus affects the variation in the rough output side width. For the charging position of the slab SA, the distance D1 between the longitudinal end of the slab SA and the furnace wall of the heating furnace 2, and a parameter representing the interval between the walking beam (fixed skid) 22 or the moving skid 23 of the heating furnace 2 in which the slab SA is charged may be used. In addition, the distance (charging interval) D2 between the slab and other adjacent slabs in the heating furnace 2 may be used as information on the positional relationship between the slab and other slabs in the heating furnace 2. When the charging interval D2 changes in the heating furnace 2, the temperature of the end face of the slab SA changes. This affects the temperature distribution of the slab SA in the hot rolling line 1, and affects the variation in the rough output side width. The information on the positional relationship between the slab and other slabs in the heating furnace 2 may include the length or thickness of the other slab, and the difference in distance between the tip of the slab to be predicted and the tip of the other slab to the wall of the heating furnace.

〔幅圧下プレス装置の操業パラメータ〕
幅予測モデルMの入力に用いることができる幅圧下プレス装置4の操業パラメータとは、加熱されたスラブに対して幅圧下を行う際の操業条件をいう。幅圧下プレス装置4の操業パラメータには、スラブに対する幅圧下量に関する操業パラメータを用いることができる。スラブに対する幅圧下量に関する操業パラメータは、スラブの長手方向における代表位置の幅圧下量と幅圧下パス間のスラブの送りピッチを含む。スラブに対する幅圧下量に関する操業パラメータは、スラブの先端部に対する最初の幅圧下パスにおいて幅圧下用金型41の平行部41aがスラブと接触する長さである幅圧下開始位置を含んでよい。スラブの幅圧下量に関する操業パラメータは、幅圧下後のスラブに形成されるドッグボーン(幅方向の厚み分布)形状に影響を与え、これにより粗出側幅のばらつきに影響を与える。また、スラブの幅圧下量がスラブの長手方向で一定であっても、スラブの定常部、先端部、及び尾端部ではドッグボーン形状が異なる。これにより、粗出側幅の平均値が変動し、粗出側幅のばらつきが影響を受ける。また、幅圧下パス間のスラブの送りピッチが一定である場合にも、スラブの定常部と先尾端部とでドッグボーン形状に差が生じる。これにより、粗出側幅のばらつきが影響を受ける。
[Operation parameters of width reduction press device]
The operation parameters of the width reduction press device 4 that can be used as input for the width prediction model M refer to the operation conditions when performing width reduction on a heated slab. The operation parameters of the width reduction press device 4 can be operation parameters related to the width reduction amount of the slab. The operation parameters related to the width reduction amount of the slab include the width reduction amount of a representative position in the longitudinal direction of the slab and the feed pitch of the slab between width reduction passes. The operation parameters related to the width reduction amount of the slab may include the width reduction start position, which is the length at which the parallel part 41a of the width reduction die 41 contacts the slab in the first width reduction pass on the front end of the slab. The operation parameters related to the width reduction amount of the slab affect the dogbone shape (thickness distribution in the width direction) formed in the slab after width reduction, and thus affect the variation in the rough output side width. In addition, even if the width reduction amount of the slab is constant in the longitudinal direction of the slab, the dogbone shape is different at the steady part, front end, and tail end of the slab. This causes the average width of the rough end to fluctuate, affecting the variation of the rough end width. Even if the feed pitch of the slab between width reduction passes is constant, a difference in the dog-bone shape occurs between the stationary part and the leading and trailing ends of the slab. This affects the variation of the rough end width.

さらに、幅圧下プレス装置4の操業パラメータには、幅圧下プレス装置4に適用される金型形状に関する操業パラメータを用いることができる。金型形状に関する操業パラメータは、スラブの長手方向に対して固定された代表値である。例えば図4に示す幅圧下用金型41の平行部41aの長さや傾斜部41bの角度を用いてよい。幅圧下用金型41の形状によって、スラブの変形状態に違いが生じ、粗出側幅のばらつきが影響を受ける。また、幅圧下プレス装置4の操業パラメータには、幅圧下用金型41をオフラインで研削した後に幅圧下プレス装置4に組み込み、組み込んだ幅圧下用金型41を用いて幅圧下を行ったスラブの総重量やスラブ長さの累積値を用いてもよい。スラブの総重量やスラブ長さの累積値が増加することにより幅圧下用金型41の摩耗や損傷が進行し、幅圧下量の設定値と実績値との間に誤差が生じることにより、粗出側幅にばらつきが生じるからである。 Furthermore, the operation parameters of the width reduction press device 4 can be operation parameters related to the die shape applied to the width reduction press device 4. The operation parameters related to the die shape are representative values fixed with respect to the longitudinal direction of the slab. For example, the length of the parallel part 41a and the angle of the inclined part 41b of the width reduction die 41 shown in FIG. 4 may be used. The shape of the width reduction die 41 causes differences in the deformation state of the slab, which affects the variation in the rough-side width. In addition, the operation parameters of the width reduction press device 4 may be the total weight and cumulative value of the slab length of the slab that has been width-reduced using the width reduction die 41 that has been installed in the width reduction press device 4 after grinding offline. This is because the wear and damage of the width reduction die 41 progresses as the total weight and cumulative value of the slab length increase, and an error occurs between the set value and the actual value of the width reduction amount, causing variation in the rough-side width.

〔粗圧延機の操業パラメータ〕
幅予測モデルMの入力に用いる粗圧延機の操業パラメータとは、粗圧延機5による粗圧延の任意の圧延パスにおける鋼板の幅に影響を与える圧延操業条件を意味する。粗圧延機5の操業パラメータには、粗圧延機5を構成する水平圧延機51及びエッジャー52による圧延条件を含めるのが好ましい。水平圧延機51の圧延条件としては、任意の圧延パスにおけるロール開度、ワークロール径、入側板厚、出側板厚、圧下率、粗目標幅、圧延荷重、鋼板温度を用いてよい。これらは、水平圧延における鋼板の幅広がり挙動に影響を与えることにより、粗出側幅のばらつきに影響を与えるからである。エッジャー52の圧延条件としては、任意の圧延パスにおけるエッジャー開度、エッジャーロール径、板厚、幅圧下率、幅圧下荷重を用いてよい。これらの圧延条件は、鋼板の水平圧延における幅広がり挙動に影響を与え、粗出側幅のばらつきに影響を与える。また、幅圧延の操業条件が一定であっても、鋼板の定常部と先尾端部とではドッグボーンの形成挙動に違いが生じるため、鋼板の長手方向の幅分布が影響を受け、これにより粗出側幅のばらつきが影響を受ける。
[Roughing mill operating parameters]
The operation parameters of the roughing mill used to input the width prediction model M refer to the rolling operation conditions that affect the width of the steel plate in any rolling pass of the roughing rolling by the roughing mill 5. The operation parameters of the roughing mill 5 preferably include the rolling conditions by the horizontal rolling mill 51 and the edger 52 that constitute the roughing mill 5. The rolling conditions of the horizontal rolling mill 51 may be the roll opening, the work roll diameter, the entry thickness, the exit thickness, the reduction ratio, the rough target width, the rolling load, and the steel plate temperature in any rolling pass. These affect the width spread behavior of the steel plate in horizontal rolling, thereby affecting the variation in the rough exit side width. The rolling conditions of the edger 52 may be the edger opening, the edger roll diameter, the plate thickness, the width reduction ratio, and the width reduction load in any rolling pass. These rolling conditions affect the width spread behavior in the horizontal rolling of the steel plate, and affect the variation in the rough exit side width. In addition, even if the operating conditions of width rolling are constant, the behavior of dog-bones formed differs between the steady portion and the leading and tailing ends of the steel plate, which affects the width distribution in the longitudinal direction of the steel plate, and thus affects the variation in width of the rough exit side.

また、粗圧延機5の操業パラメータには、水平圧延機51に用いられるワークロールやエッジャー52に用いられるエッジャーロールをオフラインで研削した後に粗圧延機5に組み込み、組み込んだワークロールやエッジャーロールを用いて粗圧延を行った鋼板の総重量や長さの累積値を用いてもよい。鋼板の総重量や長さの累積値が増加することによりワークロールやエッジャーロールの摩耗や損傷が進行し、水平圧延における圧下率やエッジャーによる幅圧下量の設定値と実績値との間に誤差が生じることにより、鋼板の幅にばらつきが生じるからである。粗圧延機5の操業パラメータである圧延条件は、鋼板の幅に対する影響が大きいため、粗圧延工程の全ての圧延パスの操業パラメータから選択した操業パラメータを幅予測モデルMの入力に用いるのが好ましい。具体的には、粗圧延機5の操業パラメータには、粗圧延の第1パスから最終パスまでの出側板厚の設定値又は実績値を粗圧延機5の操業パラメータに含めるとよい。いわゆる粗圧延のパススケジュールのことである。パススケジュールが異なると、粗パス間で搬送される際の鋼板の厚みが変化することにより空冷時の温度分布が変化する。これにより、鋼板の長手方向の位置によって鋼板の幅方向の変形挙動に違いが生じ、粗出側幅のばらつきが影響を受ける。さらに、粗圧延機5の操業パラメータには、粗圧延の圧延パス間の空冷時間や任意の圧延パスにおけるデスケーリング水の噴射の有無に関する情報を含めてもよい。鋼板の温度の変動は、粗出側幅のばらつきに影響を与えるからである。 In addition, the operation parameters of the rough rolling mill 5 may be the total weight and cumulative length of the steel plate that has been rough rolled using the work rolls and edger rolls used in the horizontal rolling mill 51 and the edger rolls used in the edger 52, which have been ground offline and then installed in the rough rolling mill 5. This is because the wear and damage of the work rolls and edger rolls progresses as the cumulative value of the total weight and length of the steel plate increases, and an error occurs between the set value and the actual value of the reduction rate in horizontal rolling and the width reduction amount by the edger, resulting in variation in the width of the steel plate. Since the rolling conditions, which are the operation parameters of the rough rolling mill 5, have a large effect on the width of the steel plate, it is preferable to use operation parameters selected from the operation parameters of all rolling passes in the rough rolling process as inputs to the width prediction model M. Specifically, the operation parameters of the rough rolling mill 5 may include the set value or actual value of the outlet plate thickness from the first pass to the final pass of rough rolling. This is the so-called rough rolling pass schedule. If the pass schedule differs, the thickness of the steel sheet when transported between the rough passes changes, and the temperature distribution during air cooling changes. This causes differences in the deformation behavior of the steel sheet in the width direction depending on the longitudinal position of the steel sheet, and affects the variation in the rough exit side width. Furthermore, the operation parameters of the rough rolling mill 5 may include information on the air cooling time between rolling passes of the rough rolling and whether or not descaling water is injected in any rolling pass. This is because the temperature fluctuation of the steel sheet affects the variation in the rough exit side width.

〔粗圧延材の幅予測方法〕
本発明の一実施形態である粗圧延材の幅予測方法は、以上のようにして生成された幅予測モデルMを用いて、粗出側幅の統計情報を予測する予測ステップを含む。予測ステップを実行する幅予測部は、熱延ライン1を制御するための制御用計算機91に設けることができる。また、幅予測部は、制御用計算機91に製造指示を与える上位計算機92に設けてもよく、他の機器と通信可能である独立の計算機に設けてもよい。以下、図11を参照して、本発明の一実施形態である幅予測部の動作について説明する。
[Width prediction method for rough rolled material]
The method for predicting the width of a roughly rolled material according to one embodiment of the present invention includes a prediction step of predicting statistical information of the rough delivery side width using the width prediction model M generated as described above. The width prediction unit that executes the prediction step can be provided in a control computer 91 for controlling the hot rolling line 1. The width prediction unit may be provided in a host computer 92 that gives manufacturing instructions to the control computer 91, or may be provided in an independent computer that can communicate with other devices. Hereinafter, the operation of the width prediction unit according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 11.

図11に示す幅予測部110の動作は、熱延ライン1において製造される鋼板について、粗出側幅計11により粗出側幅が測定される以前に実行される。幅予測部110の動作は、例えば予測対象の鋼板がスラブとして加熱炉2に装入されている段階で実行することができる。スラブが加熱炉2に装入されて段階では、スラブの属性情報としてスラブ寸法やスラブの成分組成に関する情報が上位計算機92で特定されている。また、スラブが加熱炉2に装入される段階では、熱延鋼板の製造諸元が設定され、これに対応する標準的な操業パラメータが特定されているからである。従って、スラブの属性情報の実績データと熱延鋼板の製造諸元に対応する標準条件として特定される他の操業パラメータの設定値を入力とすることで予測ステップを実行できる。また、予測ステップは、予測対象の鋼板がスラブとして加熱炉2から抽出された段階で実行することができる。この場合、加熱炉2の操業パラメータの実績データが取得可能であり、幅予測モデルMの入力に用いることができる。さらに、予測ステップは、例えば予測対象の鋼板が幅圧下プレス装置4によって幅圧下された後の段階で実行することができる。幅圧下後のスラブについて幅圧下プレス装置4の操業パラメータの実績データが制御用計算機91又は上位計算機92により取得される。そして、取得した実績データが幅予測モデルMの入力に用いられると共に、粗圧延機5の操業パラメータの設定値が制御用計算機91により設定されているため幅予測モデルMの入力が特定されるからである。 The operation of the width prediction unit 110 shown in FIG. 11 is performed before the rough-out side width of the steel plate manufactured in the hot rolling line 1 is measured by the rough-out side width meter 11. The operation of the width prediction unit 110 can be performed, for example, at the stage when the steel plate to be predicted is charged into the heating furnace 2 as a slab. At the stage when the slab is charged into the heating furnace 2, information on the slab dimensions and the component composition of the slab are specified by the upper computer 92 as attribute information of the slab. In addition, at the stage when the slab is charged into the heating furnace 2, the manufacturing specifications of the hot-rolled steel plate are set, and the corresponding standard operating parameters are specified. Therefore, the prediction step can be performed by inputting the actual data of the attribute information of the slab and the set values of other operating parameters specified as standard conditions corresponding to the manufacturing specifications of the hot-rolled steel plate. In addition, the prediction step can be performed at the stage when the steel plate to be predicted is extracted from the heating furnace 2 as a slab. In this case, actual data of the operating parameters of the heating furnace 2 can be obtained and can be used as input for the width prediction model M. Furthermore, the prediction step can be executed, for example, at a stage after the steel plate to be predicted has been width-reduced by the width reduction press device 4. For the slab after width reduction, performance data of the operation parameters of the width reduction press device 4 is acquired by the control computer 91 or the host computer 92. The acquired performance data is used as an input of the width prediction model M, and the setting values of the operation parameters of the roughing mill 5 are set by the control computer 91, so that the input of the width prediction model M is specified.

幅予測部110の動作は、例えば粗圧延機5による鋼板の圧延パスの途中に実行することができる。現時点の圧延パスよりも前の圧延パスにおける粗圧延機5の操業パラメータの実績データが制御用計算機91又は上位計算機92により取得されており、現時点よりも後の圧延パスにおける粗圧延機5の操業パラメータの設定値が制御用計算機91又は上位計算機92により取得できるからである。いずれにしても、幅予測部110は、現時点の工程よりも上流側の工程又はパスにおける操業パラメータの実績値と粗圧延が終了するまでの間の操業パラメータの設定値とを幅予測モデルMに入力することにより粗出側幅の統計情報を予測することができる。The operation of the width prediction unit 110 can be performed, for example, during the rolling pass of the steel plate by the rough rolling mill 5. This is because the actual data of the operation parameters of the rough rolling mill 5 in the rolling pass prior to the current rolling pass is acquired by the control computer 91 or the host computer 92, and the setting values of the operation parameters of the rough rolling mill 5 in the rolling pass after the current one can be acquired by the control computer 91 or the host computer 92. In any case, the width prediction unit 110 can predict the statistical information of the rough output width by inputting the actual values of the operation parameters in the process or pass upstream of the current process and the setting values of the operation parameters until the rough rolling is completed into the width prediction model M.

図11に示す幅予測部110の入力データ取得部111は、以上のようにして制御用計算機91又は上位計算機92が保持する熱延ライン1の操業パラメータの実績値又は設定値を取得する。幅予測部110は、入力データ取得部111が取得した入力データを予測部112に入力する。予測部112は、幅予測モデル生成部100で決定されたハイパーパラメータを取得する。そして、予測部112は、図8に示す予測ステップにより入力データ(新たな入力ベクトル)に対するカーネル関数を計算し、出力データである粗出側幅の統計情報を算出する。上記の通り、幅予測部110の動作は、鋼板が熱延ライン1の粗圧延機5の出側までの各工程を通過する段階毎に実行できるので、1つの鋼板を製造する過程で複数回実行してもよい。以上のようにして出力される粗出側幅の統計情報は、幅予測部110に接続されたモニター等に表示されるようにしてよい。粗出側幅の統計情報の出力表示に基づき、粗圧延機5及び仕上圧延機6の操業パラメータの少なくとも一方を再設定し、熱延鋼板の幅不良が発生することを抑制できる。 The input data acquisition unit 111 of the width prediction unit 110 shown in FIG. 11 acquires the actual values or set values of the operation parameters of the hot rolling line 1 held by the control computer 91 or the upper computer 92 in the above manner. The width prediction unit 110 inputs the input data acquired by the input data acquisition unit 111 to the prediction unit 112. The prediction unit 112 acquires the hyperparameters determined by the width prediction model generation unit 100. Then, the prediction unit 112 calculates a kernel function for the input data (new input vector) by the prediction step shown in FIG. 8, and calculates statistical information on the rough exit side width, which is output data. As described above, the operation of the width prediction unit 110 can be executed at each stage where the steel sheet passes through each process up to the exit side of the rough rolling mill 5 of the hot rolling line 1, so it may be executed multiple times in the process of manufacturing one steel sheet. The statistical information on the rough exit side width output in the above manner may be displayed on a monitor or the like connected to the width prediction unit 110. Based on the output display of statistical information on the rough output width, at least one of the operating parameters of the roughing mill 5 and the finishing mill 6 can be reset, thereby preventing width defects from occurring in the hot-rolled steel sheet.

〔粗圧延材の幅制御法〕
本発明の一実施形態である粗圧延材の幅制御方法は、上記のようにして予測した粗出側幅の統計情報に基づいて、粗出側幅が狙い幅Wtを下回る確率が小さくなるように粗圧延機5の操業パラメータから選択した1つ以上の操業パラメータを再設定する。上記の粗圧延材の幅予測方法において、幅予測モデルMの出力である粗出側幅の統計情報は、例えば粗出側幅の平均値Wと標準偏差Wσとして特定される。この場合、粗出側幅Wは、以下の数式(18)に示す確率密度分布g(W)に従うと予測される。
[Width control method for rough rolled material]
In one embodiment of the present invention, the width control method for rough rolled material resets one or more operation parameters selected from the operation parameters of the rough rolling mill 5 based on the statistical information of the rough exit side width predicted as described above so as to reduce the probability that the rough exit side width falls below the target width Wt. In the width prediction method for rough rolled material described above, the statistical information of the rough exit side width, which is the output of the width prediction model M, is specified as, for example, the average value Wm and standard deviation of the rough exit side width. In this case, the rough exit side width W is predicted to follow the probability density distribution g(W) shown in the following formula (18).

Figure 0007626256000018
Figure 0007626256000018

図12は、幅予測モデルMにより予測される粗出側幅Wの確率密度分布g(W)を狙い幅Wと共に模式的に示した例である。図12に示す例では、狙い幅Wよりも幅予測モデルMにより予測される粗出側幅Wの平均値Wが小さいことと、粗出側幅Wのばらつきから粗出側幅Wが高い確率で狙い幅Wよりも小さくなることが予測されている。すなわち、この場合、現時点において設定されている熱延ライン1の操業条件からは粗出側幅Wが高い確率で幅不足となることが予測される。従って、本例では、粗出側幅Wの予測値Wが狙い幅Wを下回る確率が小さくなるように粗圧延機5の操業パラメータから選択した1つ以上の操業パラメータを再設定する。具体的には、図12に実線で示す確率密度分布g(W)が破線で示す確率密度分布となるように粗圧延機5の操業パラメータを修正する。この場合、再設定する粗圧延機5の操業パラメータとしては、現時点において圧延が行われていない圧延パスにおける操業パラメータを選択する。また、再設定する操業パラメータとしては、幅予測モデルMの入力に用いる操業パラメータから選択するのが好ましい。図12に示す例では、再設定された粗圧延機5の操業パラメータを改めて幅予測モデルMの入力として粗出側幅Wの統計情報を出力し、出力された粗出側幅Wの統計情報が狙い幅Wを下回る確率が小さくなるかどうかを確認する。これにより、適正な操業条件が再設定されているかを判定することができる。 FIG. 12 is an example that shows a schematic diagram of a probability density distribution g(W) of the rough exit side width W predicted by the width prediction model M together with the target width Wt . In the example shown in FIG. 12, the average value Wm of the rough exit side width W predicted by the width prediction model M is smaller than the target width Wt , and it is predicted that the rough exit side width W will be smaller than the target width Wt with a high probability due to the variation of the rough exit side width W. That is, in this case, it is predicted that the rough exit side width W will be insufficient with a high probability from the operation conditions of the hot rolling line 1 set at the present time. Therefore, in this example, one or more operation parameters selected from the operation parameters of the rough rolling mill 5 are reset so that the probability that the predicted value W of the rough exit side width W falls below the target width Wt is reduced. Specifically, the operation parameters of the rough rolling mill 5 are corrected so that the probability density distribution g(W) shown by the solid line in FIG. 12 becomes the probability density distribution shown by the dashed line. In this case, as the operation parameters of the roughing mill 5 to be reset, the operation parameters of the rolling pass in which rolling is not currently being performed are selected. In addition, it is preferable to select the operation parameters to be reset from the operation parameters used as input to the width prediction model M. In the example shown in FIG. 12, the reset operation parameters of the roughing mill 5 are input again to the width prediction model M to output statistical information on the rough exit side width W, and it is confirmed whether the probability that the output statistical information on the rough exit side width W falls below the target width Wt is reduced. This makes it possible to determine whether the appropriate operation conditions have been reset.

また、図13に示すように、幅予測モデルMにより予測される粗出側幅Wの確率密度分布g(W)より狙い幅Wを下回る確率が高いと予測される場合、粗出側幅Wが狙い幅Wを下回る確率が小さくなるように、粗幅制御の制御目標値Wを設定してもよい。これにより、設定された制御目標値Wを用いて熱延ライン1の粗幅制御を実行することにより、粗出側幅Wにばらつきがあっても狙い幅Wに対して幅不足になる確率を低減することができる。さらに、狙い幅Wが以下に示す数式(1)を満足するように、粗圧延機5の操業パラメータから選択した1つ以上の操業パラメータを再設定するのが好ましい。 13, when the probability density distribution g(W) of the rough exit width W predicted by the width prediction model M predicts that the rough exit width W is more likely to fall below the target width Wt , the control target value Wc for the rough width control may be set so that the probability of the rough exit width W falling below the target width Wt is reduced. By performing the rough width control of the hot rolling line 1 using the set control target value Wc , the probability of the rough exit width W being insufficient for the target width Wt can be reduced even if there is variation in the rough exit width W. Furthermore, it is preferable to reset one or more operation parameters selected from the operation parameters of the rough rolling mill 5 so that the target width Wt satisfies the following mathematical formula (1).

Figure 0007626256000019
Figure 0007626256000019

図14は、幅予測モデルMにより予測される粗出側幅の確率密度分布g(W)と狙い幅Wとの関係を示す模式図である。上記数式(1)は、狙い幅Wが幅予測モデルMから出力される粗出側幅Wの平均値Wと標準偏差Wσにより特定されるW-2.5WσとW-1.5Wσの範囲にあることを意味している。この場合、狙い幅Wを一定として幅予測モデルMから出力される粗出側幅Wの確率密度分布g(W)が上記数式(1)を満足するように粗圧延機5の操業パラメータから選択した1つ以上の操業パラメータを再設定するとよい。図15は、粗出側幅Wの狙い幅Wからの偏差と鋼板の切り捨て量との関係を示す図である。図15からわかるように、粗出側幅Wが狙い幅Wtに対して過大又は過小であっても、鋼板の切り捨て量が増加し、熱延鋼板の製品歩留まりが低下することがわかる。詳しくは、粗出側幅Wが狙い幅Wに対して過大であると、熱延鋼板が幅の仕様を満たすために後工程において耳切を行う必要がある。一方、粗出側幅Wが狙い幅Wに対して過小であると、鋼板製品とすることができず、一部はスクラップ処理とする必要が生じる。しかしながら、鋼板の切り捨て量は、粗出側幅Wが狙い幅Wに対して過小となる場合よりも過大となる場合の方が抑制されている。このため、上記数式(1)は、狙い幅Wに対して粗出側幅Wのばらつきが生じても、粗出側幅Wが過小になる確率が低くなるように粗圧延機5の操業パラメータを設定するものである。すなわち、数式(1)の狙い幅Wに対する下限値は粗出側幅Wが過小になる確率を小さくするためであり、狙い幅Wに対する上限値は粗出側幅Wが狙い幅Wに対して過大になり過ぎないようにするためである。 FIG. 14 is a schematic diagram showing the relationship between the probability density distribution g(W) of the rough exit side width predicted by the width prediction model M and the target width Wt . The above formula (1) means that the target width Wt is in the range of Wm -2.5Wσ and Wm - 1.5Wσ specified by the average value Wm and standard deviation of the rough exit side width W output from the width prediction model M. In this case, it is preferable to reset one or more operation parameters selected from the operation parameters of the rough rolling mill 5 so that the probability density distribution g(W) of the rough exit side width W output from the width prediction model M satisfies the above formula (1) with the target width Wt being constant. FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the deviation of the rough exit side width W from the target width Wt and the amount of cut-off of the steel plate. As can be seen from FIG. 15, even if the rough exit side width W is too large or too small for the target width Wt, the amount of cut-off of the steel plate increases and the product yield of the hot-rolled steel plate decreases. In detail, if the rough-side width W is excessively large relative to the target width Wt , it is necessary to perform edge trimming in a subsequent process so that the hot-rolled steel sheet meets the width specification. On the other hand, if the rough-side width W is excessively small relative to the target width Wt , it is not possible to produce a steel sheet product, and some of the steel sheet must be scrapped. However, the amount of cut-off of the steel sheet is suppressed more when the rough-side width W is excessively large relative to the target width Wt than when it is excessively small relative to the target width Wt . For this reason, the above formula (1) sets the operation parameters of the rough rolling mill 5 so that the probability of the rough-side width W being excessively small is low even if the rough-side width W varies relative to the target width Wt. That is, the lower limit value for the target width Wt in formula (1) is intended to reduce the probability that the rough-side width W is excessively small, and the upper limit value for the target width Wt is intended to prevent the rough-side width W from being excessively large relative to the target width Wt .

本実施形態における粗圧延材の幅制御方法は、スラブの鋼種やサイズ、熱延鋼板の製品寸法等の区分だけでなく、それぞれの粗圧延材に対する異なる操業条件に対応して粗出側幅の統計情報を出力するので、粗圧延材毎の粗出側幅のばらつきを予測することができる。これにより、従来技術のように、鋼板の鋼種やサイズ区分に従って予め余幅を設定する必要がなく、熱延ラインで製造する粗圧延材毎に適切な余幅を付与し、熱延鋼板の製品歩留まりを向上させることができる。 The rough rolled material width control method in this embodiment outputs statistical information on the rough output width in response to different operating conditions for each rough rolled material, in addition to classifications such as the steel type and size of the slab and the product dimensions of the hot-rolled steel plate, so that it is possible to predict the variation in the rough output width for each rough rolled material. This eliminates the need to set the extra width in advance according to the steel type and size classification of the steel plate, as in the conventional technology, and allows an appropriate extra width to be applied to each rough rolled material produced in the hot rolling line, thereby improving the product yield of the hot-rolled steel plate.

〔実施例1〕
本発明の実施例として、加熱炉2の下流側に配置された幅圧下プレス装置4と、4基の可逆式圧延機5aと1基の非可逆式圧延機1bから構成される粗圧延機5と、7基の圧延スタンドにより構成される仕上圧延機6と、を含む熱延ライン1において粗圧延材の幅予測及び幅制御を行った。本実施例では、上記熱延ライン1により、スラブ厚250~270mm、スラブ幅600~1600mmのスラブを加熱炉2により加熱し、粗圧延機5出側の板厚30~35mm及び仕上圧延機6出側の板厚2~3mmの熱延鋼板を製造した。また、熱延ライン1は粗出側幅計11、仕上出側幅計12、及びコイラー前幅計13を備えている。
Example 1
As an embodiment of the present invention, a rough rolled material width prediction and width control were performed in a hot rolling line 1 including a width reduction press device 4 arranged downstream of a heating furnace 2, a rough rolling mill 5 consisting of four reversible rolling mills 5a and one non-reversible rolling mill 1b, and a finish rolling mill 6 consisting of seven rolling stands. In this embodiment, a slab having a slab thickness of 250 to 270 mm and a slab width of 600 to 1600 mm was heated in the heating furnace 2 by the above-mentioned hot rolling line 1, and a hot rolled steel sheet having a plate thickness of 30 to 35 mm on the delivery side of the rough rolling mill 5 and a plate thickness of 2 to 3 mm on the delivery side of the finish rolling mill 6 was produced. In addition, the hot rolling line 1 is equipped with a rough delivery side width meter 11, a finish delivery side width meter 12, and a coiler front width meter 13.

熱延ライン1の制御用計算機91及び上位計算機92は熱延ライン1で製造する粗圧延材の操業パラメータの実績値を収集しており、データ取得部103が実績データを取得した。データ取得部103は、粗圧延機5の操業実績データとして粗圧延の全圧延パスにおけるエッジャー開度、エッジャーロールの直径、及びエッジャーロールの研削後の総圧延長を取得した。また、粗圧延機5の操業実績データとして、粗圧延の全圧延パスにおける水平圧延機のワークロール径、入側板厚、出側板厚、ワークロールの研削後の総圧延長を取得した。さらに、データ取得部103は、スラブの属性情報の実績データとして、スラブの厚みと幅のデータを取得した。The control computer 91 and the host computer 92 of the hot rolling line 1 collect the actual values of the operating parameters of the rough rolled material produced in the hot rolling line 1, and the data acquisition unit 103 acquires the actual data. The data acquisition unit 103 acquires the edger opening, edger roll diameter, and total rolling length after grinding of the edger roll in all rolling passes of rough rolling as the operation actual data of the rough rolling mill 5. In addition, the data acquisition unit 103 acquires the work roll diameter, entry side plate thickness, exit side plate thickness, and total rolling length after grinding of the work roll of the horizontal rolling mill in all rolling passes of rough rolling as the operation actual data of the rough rolling mill 5. In addition, the data acquisition unit 103 acquires the thickness and width data of the slab as the actual data of the attribute information of the slab.

一方、データ取得部103は、粗出側幅計11によって測定される粗出側幅の実績値から定常部の平均幅を算出し、これを粗出側幅の実績データとした。粗出側幅の実績データは、データ取得部103によって上記の操業実績データと対応付けられることにより1つの粗圧延材に対して一つのデータセットを構成し、データベース部101に蓄積された。そして、データベース部101に30000個のデータセットが蓄積された段階で、これらのデータセットを学習用データ20000個とテスト用データ10000個に分割し、学習用データを用いて機械学習部102により幅予測モデルMを生成した。本実施例では、ガウス過程回帰のカーネル関数として動径基底関数(RBF)カーネルを用いた。また、ガウスノイズとして学習用データによらず一定の分散σe を有するノイズを用いた。本実施例に用いたカーネル関数は以下に示す数式(19)で表される。但し、||x(i)-x(j)||は、入力ベクトル間のユークリッド距離を表す。 On the other hand, the data acquisition unit 103 calculated the average width of the steady part from the actual value of the rough-exit side width measured by the rough-exit side width meter 11, and used this as actual data of the rough-exit side width. The actual data of the rough-exit side width was associated with the above-mentioned operation actual data by the data acquisition unit 103 to form one data set for one rough rolled material, and was stored in the database unit 101. Then, at the stage where 30,000 data sets were stored in the database unit 101, these data sets were divided into 20,000 pieces of learning data and 10,000 pieces of test data, and a width prediction model M was generated by the machine learning unit 102 using the learning data. In this embodiment, a radial basis function (RBF) kernel was used as the kernel function of the Gaussian process regression. In addition, noise having a constant variance σ e 2 was used as the Gaussian noise regardless of the learning data. The kernel function used in this embodiment is expressed by the following mathematical formula (19). Here, ∥x (i) −x (j) ∥ represents the Euclidean distance between the input vectors.

Figure 0007626256000020
Figure 0007626256000020

本実施例では、学習用データを用いたガウス過程回帰の手法により、幅予測モデルMのハイパーパラメータを特定した。そして、テスト用データの操業実績データを幅予測部110の予測部112に入力し、幅予測モデルMの出力である粗出側幅Wの平均値Wと標準偏差Wσを求めた。また、テスト用データである粗出側幅Wの実績データWと平均値Wとの偏差からRMSE(二乗平均平方根誤差)を算出した。さらに、粗出側幅Wの実績データWがW±Wσの範囲及びW±1.96Wσの範囲となるテスト用データの数をそれぞれ求め、それらの範囲に入るテスト用データの数の全てのテスト用データに対する比率を算出した。 In this embodiment, the hyperparameters of the width prediction model M were specified by a Gaussian process regression method using the learning data. Then, the operation record data of the test data was input to the prediction section 112 of the width prediction unit 110, and the average value Wm and standard deviation of the rough exit side width W, which is the output of the width prediction model M, were obtained. In addition, the RMSE (root mean square error) was calculated from the deviation between the actual data Wa of the rough exit side width W, which is the test data , and the average value Wm . Furthermore, the number of test data pieces in which the actual data Wa of the rough exit side width W falls within the range of Wm ± and the range of Wm ± 1.96Wσ was obtained, and the ratio of the number of test data pieces falling within these ranges to all the test data pieces was calculated.

その結果、粗出側幅Wの実績データWと平均値Wとの偏差から算出されるRMSEは0.1mmと良好であった。さらに、粗出側幅WがW±Wσの範囲に入る確率は67.3%であり、W±1.96Wσの範囲に入る確率は95.3%であった。このことは、粗出側幅Wのばらつきが正規分布に従うと仮定した場合には、確率はそれぞれ68.3%、95.0%となることから、本実施例の幅予測モデルMにより粗出側幅Wのばらつきを精度よく予測できることを意味する。一方、上記のようにして生成した幅予測モデルMを幅予測部110の予測部112に記憶し、スラブ幅が1000~1200mmの範囲である粗圧延材に対して幅制御を実施した。この場合、鋼板毎にスラブが加熱炉2から抽出されるタイミングで幅予測モデルMを用いて粗出側幅Wの統計情報を算出し、鋼板毎に設定される粗圧延材の狙い幅Wが数式(1)に示す関係を満足するように粗圧延機5の操業パラメータを再設定した。再設定する粗圧延機5の操業パラメータとしては、粗圧延機5のエッジャー開度を選択した。このようにして粗圧延が行われた粗圧延材に対しては、引き続き仕上圧延が行われ、熱延鋼板を製造した。製造した熱延鋼板は400コイルであった。その結果、熱延鋼板の幅がコイラー前狙い幅を下回るコイルの割合は予め余幅を設定する従来例に比べて35%低減した。また、コイラー前狙い幅よりも幅が過大になることにより切り捨てていた耳切代が本実施例により平均で0.8mm低減した。以上のことから、本実施例により粗出側幅の統計情報が予測できること及び予測された粗出側幅の統計情報を粗圧延材の幅制御に適用することにより、熱延鋼板の幅不良が低減し、製品歩留まりを向上できることが確認された。 As a result, the RMSE calculated from the deviation between the actual data W a and the average value W m of the rough exit side width W was 0.1 mm, which was good. Furthermore, the probability that the rough exit side width W was within the range of W m ±W σ was 67.3%, and the probability that it was within the range of W m ±1.96W σ was 95.3%. This means that if the variation in the rough exit side width W is assumed to follow a normal distribution, the probabilities are 68.3% and 95.0%, respectively, and therefore the variation in the rough exit side width W can be accurately predicted by the width prediction model M of this embodiment. On the other hand, the width prediction model M generated as described above was stored in the prediction section 112 of the width prediction section 110, and width control was performed on a rough rolled material having a slab width in the range of 1000 to 1200 mm. In this case, the statistical information of the rough output width W was calculated using the width prediction model M at the timing when the slab was extracted from the heating furnace 2 for each steel plate, and the operation parameters of the rough rolling mill 5 were reset so that the target width Wt of the rough rolled material set for each steel plate satisfied the relationship shown in the mathematical formula (1). The edge opening of the rough rolling mill 5 was selected as the operation parameter of the rough rolling mill 5 to be reset. The rough rolled material thus subjected to rough rolling was subsequently subjected to finish rolling to produce a hot rolled steel plate. The hot rolled steel plate produced was 400 coils. As a result, the proportion of coils whose width of the hot rolled steel plate was below the target width before the coiler was reduced by 35% compared to the conventional example in which the extra width was set in advance. In addition, the edge cut allowance, which was cut off due to the width becoming excessively larger than the target width before the coiler, was reduced by 0.8 mm on average by this embodiment. From the above, it was confirmed that this embodiment makes it possible to predict statistical information on the rough output side width, and that by applying the predicted statistical information on the rough output side width to width control of rough rolled material, width defects of hot-rolled steel sheets can be reduced and product yield can be improved.

〔実施例2〕
本発明の実施例として、粗圧延材の幅予測方法の他の例について説明する。上記実施例1においては、データベース部101に実績データを蓄積する際に、データ取得部103が、幅圧下プレス装置4の操業実績データ及び加熱炉2の操業実績データを取得し、粗圧延機5の操業実績データ及びスラブの属性情報の実績データと対応付けて蓄積した。本実施例は、このようにしてデータベース部101に蓄積された実績データを用いて、幅予測モデルMに用いる入力データを変更して、粗圧延材の幅予測精度を評価した。
Example 2
As an embodiment of the present invention, another example of the width prediction method for rough rolled material will be described. In the above embodiment 1, when the performance data is accumulated in the database unit 101, the data acquisition unit 103 acquires the operation performance data of the width reduction press device 4 and the operation performance data of the heating furnace 2, and accumulates them in association with the operation performance data of the rough rolling mill 5 and the performance data of the attribute information of the slab. In this embodiment, the input data used in the width prediction model M is changed using the performance data accumulated in the database unit 101 in this manner, and the width prediction accuracy of the rough rolled material is evaluated.

データベース部101に蓄積された幅圧下プレス装置4の操業実績データは、スラブの幅圧下量SPW、幅圧下パス間のスラブの送りピッチSPP、及び幅圧下開始位置SPSである。スラブの幅圧下量SPW及び幅圧下パス間のスラブの送りピッチSPPとして、スラブの定常部における幅圧下量と送りピッチを用いた。また、データベース部101に蓄積された加熱炉2の操業実績データは、スラブが加熱炉2に装入されてから加熱炉2から抽出されるまでの在炉時間IFT、加熱炉2から抽出されるスラブの温度(抽出温度)ET、及び加熱炉2におけるスラブの装入位置に関する操業パラメータであるスラブの長手方向端部と加熱炉2の炉壁との距離D1である。The operational performance data of the width reduction press device 4 stored in the database unit 101 are the width reduction amount SPW of the slab, the feed pitch SPP of the slab between width reduction passes, and the width reduction start position SPS. The width reduction amount and feed pitch in the steady part of the slab were used as the width reduction amount SPW of the slab and the feed pitch SPP of the slab between width reduction passes. In addition, the operational performance data of the heating furnace 2 stored in the database unit 101 are the residence time IFT from when the slab is charged into the heating furnace 2 to when it is extracted from the heating furnace 2, the temperature (extraction temperature) ET of the slab extracted from the heating furnace 2, and the distance D1 between the longitudinal end of the slab and the furnace wall of the heating furnace 2, which is an operational parameter related to the charging position of the slab in the heating furnace 2.

本実施例においても、データベース部101に30000個のデータセットが蓄積された段階で、これらのデータセットを学習用データ20000個とテスト用データ10000個に分割し、学習用データを用いて機械学習部102により幅予測モデルMを生成した。この場合、機械学習部102は、幅予測モデルMの入力データに用いる変数を変更して機械学習を実行し、それぞれの条件に対応した幅予測モデルMを生成した。いずれの条件においても、ガウス過程回帰のカーネル関数として動径基底関数(RBF)カーネルを用いた。In this embodiment, when 30,000 data sets were accumulated in the database unit 101, these data sets were divided into 20,000 pieces of training data and 10,000 pieces of test data, and the machine learning unit 102 generated a width prediction model M using the training data. In this case, the machine learning unit 102 performed machine learning by changing the variables used in the input data of the width prediction model M, and generated a width prediction model M corresponding to each condition. In all conditions, a radial basis function (RBF) kernel was used as the kernel function for Gaussian process regression.

表1は、それぞれの幅予測モデルに使用した入力データを示す。表1中No.1~3の幅予測モデルは、いずれも入力データとして、粗圧延機5の操業パラメータを含む。粗圧延機5の操業パラメータとしては、エッジャー粗圧延の全圧延パスにおける定常部のエッジャー開度EGとエッジャーロールの直径EDを用いた。さらに、粗圧延機5の操業パラメータとして、粗圧延の全圧延パスにおける定常部の入側板厚HI、出側板厚HO、及び水平圧延機のワークロール径HWDを用いた。但し、本実施例では、幅予測モデルMの入力データとして、スラブの属性情報のパラメータは使用しなかった。 Table 1 shows the input data used for each width prediction model. All of the width prediction models No. 1 to 3 in Table 1 include the operation parameters of the roughing mill 5 as input data. The operation parameters of the roughing mill 5 used were the edger opening EG and the edger roll diameter ED of the steady part in the entire rolling pass of edger rough rolling. Furthermore, the entry plate thickness HI, exit plate thickness HO, and the work roll diameter HWD of the horizontal rolling mill in the steady part in the entire rolling pass of rough rolling were used as operation parameters of the roughing mill 5. However, in this embodiment, parameters of the slab attribute information were not used as input data for the width prediction model M.

表1に記載したNo.1の幅予測モデルは、入力データとして、上記の粗圧延機5のパラメータのみを用いた。No.2の幅予測モデルは、入力データとして、粗圧延機5のパラメータに加えて、幅圧下プレス装置の操業パラメータを用いた。使用した幅圧下プレス装置の操業パラメータは、幅圧下量SPW、送りピッチSPP、及び幅圧下開始位置SPSである。No.3の幅予測モデルは、入力データとして、粗圧延機5のパラメータに加えて、加熱炉2の操業パラメータを用いた。使用した加熱炉2の操業パラメータは、在炉時間IFT、抽出温度ET、及び装入位置を表す炉壁との距離D1である。The width prediction model No. 1 listed in Table 1 used only the parameters of the rough rolling mill 5 as input data. The width prediction model No. 2 used the operation parameters of the width reduction press device in addition to the parameters of the rough rolling mill 5 as input data. The operation parameters of the width reduction press device used were the width reduction amount SPW, the feed pitch SPP, and the width reduction start position SPS. The width prediction model No. 3 used the operation parameters of the heating furnace 2 in addition to the parameters of the rough rolling mill 5 as input data. The operation parameters of the heating furnace 2 used were the residence time IFT, the extraction temperature ET, and the distance D1 from the furnace wall representing the charging position.

本実施例では、学習用データを用いたガウス過程回帰の手法により、No.1~3の幅予測モデルのハイパーパラメータを特定した。そして、テスト用データの操業実績データを幅予測部110の予測部112に入力し、幅予測モデルの出力である粗出側幅Wの平均値Wmと標準偏差Wσを求めた。また、テスト用データである粗出側幅Wの実績データWaと平均値Wmとの偏差からRMSE(二乗平均平方根誤差)を算出した。さらに、粗出側幅Wの実績データWaがWm±Wσの範囲となるテスト用データの数をそれぞれ求め、それらの範囲に入るテスト用データの数の全てのテスト用データに対する比率を算出した。In this embodiment, the hyperparameters of the width prediction models No. 1 to 3 were identified by a Gaussian process regression method using the learning data. Then, the operation performance data of the test data was input to the prediction section 112 of the width prediction section 110, and the average value Wm and standard deviation Wσ of the rough exit side width W, which is the output of the width prediction model, were obtained. In addition, the RMSE (root mean square error) was calculated from the deviation between the actual data Wa of the rough exit side width W, which is the test data, and the average value Wm. Furthermore, the number of test data in which the actual data Wa of the rough exit side width W falls within the range of Wm ± Wσ was obtained, and the ratio of the number of test data falling within these ranges to all test data was calculated.

表1に予測精度の結果を示す。No.1では、粗出側幅Wの実績データWaと平均値Wmとの偏差から算出されるRMSEは1.0mmであった。また、粗出側幅WがWm±Wσの範囲に入る確率は70.0%であり、粗出側幅Wのばらつきが正規分布に従うと仮定した場合の確率68.3%に近い値となった。No.2では、RMSEは0.1mmとなって、No.1よりも予測精度が向上した、一方、粗出側幅WがWm±Wσの範囲に入る確率は66.3%であり、粗出側幅Wのばらつきが正規分布に従うと仮定した場合の確率68.3%に近い値となった。No.3では、RMSEは0.0mmとなり、粗出側幅Wの平均値について高い予測精度が得られた。また、粗出側幅WがWm±Wσの範囲に入る確率は66.0%であり、粗出側幅Wのばらつきが正規分布に従うと仮定した場合の確率68.3%に近い値となった。以上から、いずれの幅予測モデルも、粗出側幅の統計情報である粗出側幅の平均値Wmと標準偏差Wσとを精度よく予測できることが確認された。Table 1 shows the results of the prediction accuracy. In No. 1, the RMSE calculated from the deviation between the actual data Wa of the rough exit side width W and the average value Wm was 1.0 mm. In addition, the probability that the rough exit side width W falls within the range of Wm ± Wσ was 70.0%, which is close to the probability of 68.3% when it is assumed that the variation of the rough exit side width W follows a normal distribution. In No. 2, the RMSE was 0.1 mm, which improved the prediction accuracy compared to No. 1, while the probability that the rough exit side width W falls within the range of Wm ± Wσ was 66.3%, which is close to the probability of 68.3% when it is assumed that the variation of the rough exit side width W follows a normal distribution. In No. 3, the RMSE was 0.0 mm, and high prediction accuracy was obtained for the average value of the rough exit side width W. In addition, the probability that the rough-side width W falls within the range of Wm±Wσ was 66.0%, which is close to the probability of 68.3% when it is assumed that the variation of the rough-side width W follows a normal distribution. From the above, it was confirmed that any of the width prediction models can accurately predict the average value Wm and standard deviation Wσ of the rough-side width, which are statistical information of the rough-side width.

Figure 0007626256000021
Figure 0007626256000021

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明が限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。 Although the above describes an embodiment of the invention made by the present inventors, the present invention is not limited by the description and drawings that form part of the disclosure of the present invention according to this embodiment. In other words, other embodiments, examples, and operational techniques made by those skilled in the art based on this embodiment are all included in the scope of the present invention.

本発明によれば、粗圧延材の幅のばらつきを含む統計情報を予測可能な粗圧延材の幅予測方法を提供することができる。また、本発明によれば、粗圧延材の幅のばらつきを考慮して粗圧延材の長手方向の幅を精度よく制御可能な粗圧延材の幅制御方法を提供することができる。また、本発明によれば、熱延鋼板の製品歩留まりを向上可能な熱延鋼板の製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、粗圧延材の幅のばらつきを含む統計情報を予測する幅予測モデルを生成可能な粗圧延材の幅予測モデルの生成方法を提供することができる。According to the present invention, a method for predicting the width of rough rolled material can be provided, which is capable of predicting statistical information including the variation in the width of the rough rolled material. According to the present invention, a method for controlling the width of rough rolled material can be provided, which is capable of precisely controlling the longitudinal width of the rough rolled material, taking into account the variation in the width of the rough rolled material. According to the present invention, a method for manufacturing hot rolled steel sheet can be provided, which is capable of improving the product yield of the hot rolled steel sheet. According to the present invention, a method for generating a width prediction model of rough rolled material can be provided, which is capable of generating a width prediction model that predicts statistical information including the variation in the width of the rough rolled material.

1 熱延ライン
2 加熱炉
3 デスケーリング装置
4 幅圧下プレス装置
5 粗圧延機
5a 可逆式圧延機
5b 非可逆式圧延機
6 仕上圧延機
7 冷却装置
8 コイラー(巻取機)
11 粗出側幅計
12 仕上出側幅計
13 コイラー前幅計(コイラー入側幅計)
14 パスライン
15a,15b,15c,15d カメラ
21 温度計
22 ウォーキングビーム(固定スキッド)
23 移動スキッド
41 幅圧下用金型
41a 平行部
41b 傾斜部
42 駆動装置
43 ピンチロール
51 水平圧延機
52 エッジャー(竪型圧延機)
90 制御用コントローラ
91 制御用計算機
92 上位計算機
100 幅予測モデル生成部
101 データベース部
102 機械学習部
103 データ取得部
110 幅予測部
111 入力データ取得部
112 予測部
M 幅予測モデル
SA スラブ
SB 鋼板
REFERENCE SIGNS LIST 1 Hot rolling line 2 Heating furnace 3 Descaling device 4 Width reduction press device 5 Rough rolling mill 5a Reversible rolling mill 5b Non-reversible rolling mill 6 Finishing rolling mill 7 Cooling device 8 Coiler (winder)
11 Rough exit width meter 12 Finish exit width meter 13 Coiler front width meter (coiler entry width meter)
14 Pass line 15a, 15b, 15c, 15d Camera 21 Thermometer 22 Walking beam (fixed skid)
23 Moving skid 41 Width reduction die 41a Parallel portion 41b Inclined portion 42 Drive device 43 Pinch roll 51 Horizontal rolling mill 52 Edger (vertical rolling mill)
90 Control controller 91 Control computer 92 Host computer 100 Width prediction model generation unit 101 Database unit 102 Machine learning unit 103 Data acquisition unit 110 Width prediction unit 111 Input data acquisition unit 112 Prediction unit M Width prediction model SA Slab SB Steel plate

Claims (5)

スラブを加熱する加熱炉と、加熱後のスラブを粗圧延して粗圧延材を製造する粗圧延機と、前記粗圧延材を仕上圧延して仕上圧延材を製造する仕上圧延機と、を含む熱延ラインにおける前記粗圧延材の幅を予測する粗圧延材の幅予測方法であって、前記粗圧延機の操業パラメータから選択した1つ以上の操業パラメータを入力データとして含み、前記粗圧延材の幅の統計情報を出力データとする、ガウス過程回帰の手法によって学習された幅予測モデルを用いて、前記粗圧延材の幅の統計情報を予測する予測ステップを含む、粗圧延材の幅予測方法を用いて前記粗圧延材の幅の統計情報を予測し、予測された統計情報に基づいて、前記粗圧延材の幅が前記粗圧延材の目標幅を下回る確率が小さくなるように前記粗圧延機の操業パラメータから選択した1つ以上の操業パラメータを再設定する再設定ステップを含む、粗圧延材の幅制御方法であって、
前記粗圧延材の幅の統計情報は、前記粗圧延材の幅の平均値W 及び標準偏差W σ を含み、前記再設定ステップは、前記粗圧延材の目標幅W が以下の数式(1)に示す関係を満足するように、粗圧延機の操業パラメータから選択した1つ以上の操業パラメータを設定するステップを含む、粗圧延材の幅制御方法。
Figure 0007626256000022
A rough rolled material width prediction method for predicting the width of the rough rolled material in a hot rolling line including a heating furnace for heating a slab, a rough rolling mill for rough rolling the heated slab to produce a rough rolled material, and a finish rolling mill for finish rolling the rough rolled material to produce a finish rolled material, the rough rolled material width prediction method including a prediction step of predicting statistical information of the width of the rough rolled material using a width prediction model learned by a Gaussian process regression technique, the width prediction model including one or more operation parameters selected from the operation parameters of the rough rolling mill as input data and output data being statistical information of the width of the rough rolled material, the rough rolled material width prediction method including a resetting step of predicting statistical information of the width of the rough rolled material using the rough rolled material width prediction method, and resetting one or more operation parameters selected from the operation parameters of the rough rolling mill based on the predicted statistical information so as to reduce the probability that the width of the rough rolled material falls below the target width of the rough rolled material,
The statistical information on the width of the rough rolled material includes an average value Wm and a standard deviation Wσ of the width of the rough rolled material , and the resetting step includes a step of setting one or more operation parameters selected from operation parameters of a rough rolling mill so that the target width Wt of the rough rolled material satisfies the relationship shown in the following formula (1). A rough rolled material width control method.
Figure 0007626256000022
前記熱延ラインは、前記粗圧延機の上流側に配置された、前記加熱炉によって加熱された後のスラブを間欠的に幅圧下する幅圧下プレス装置を含み、前記幅予測モデルは、入力データとして前記幅圧下プレス装置の操業パラメータから選択した1つ以上の操業パラメータを含む、請求項1に記載の粗圧延材の幅制御方法。 2. The rough rolled material width control method according to claim 1, wherein the hot rolling line includes a width reduction press device arranged upstream of the rough rolling mill and intermittently width-reduces the slab after it has been heated by the heating furnace, and the width prediction model includes one or more operation parameters selected from operation parameters of the width reduction press device as input data. 前記幅予測モデルは、入力データとして前記加熱炉の操業パラメータから選択した1つ以上の操業パラメータを含む、請求項1に記載の粗圧延材の幅制御方法。 The method of claim 1 , wherein the width prediction model includes as input data one or more operational parameters selected from operational parameters of the heating furnace. 前記幅予測モデルは、入力データとして前記スラブの属性情報から選択した1つ以上のパラメータを含む、請求項1に記載の粗圧延材の幅制御方法。 The method of claim 1 , wherein the width prediction model includes one or more parameters selected from attribute information of the slab as input data. 請求項1~4のうち、いずれか1項に記載の粗圧延材の幅制御方法を用いて熱延鋼板を製造するステップを含む、熱延鋼板の製造方法。 A method for producing a hot-rolled steel sheet, comprising the step of producing a hot-rolled steel sheet using the method for controlling the width of a rough rolled material according to any one of claims 1 to 4.
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