JP7835178B2 - Saw cutting load estimation device, saw cutting load estimation method, saw cutting speed determination method, metal material manufacturing method, and method for generating a saw cutting load estimation model. - Google Patents
Saw cutting load estimation device, saw cutting load estimation method, saw cutting speed determination method, metal material manufacturing method, and method for generating a saw cutting load estimation model.Info
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Description
本発明は、金属材の熱間圧延ラインにおいて、鋸刃を用いて圧延金属材の鋸断を行うときの鋸断負荷を推定する鋸断負荷推定装置、鋸断負荷推定方法、当該推定に用いる鋸断負荷推定モデルの生成方法および金属材の製造方法に関する。 This invention relates to a sawing load estimation device, a sawing load estimation method, a method for generating a sawing load estimation model used in the estimation, and a method for manufacturing a metal material, all for estimating the sawing load when sawing a rolled metal material using a saw blade in a hot rolling line for metal materials.
H形鋼や鋼矢板等のウェブおよびフランジを有する形鋼は、形鋼の素材となる鋼片を熱間圧延して所望の断面形状を有する圧延材とし、鋸断装置を用いて、当該圧延材を所定の長さに鋸断することで製造される。この圧延材を鋸断する鋸断装置において、圧延材を鋸断すると鋸刃を駆動する電動機に鋸断負荷が生じる。この鋸断負荷が大きくなり、電動機の許容値を超えると、鋸刃を駆動する電動機に疲労損傷が蓄積し、電動機の寿命が短くなる。このため、鋸断装置では、当該鋸断負荷が鋸断装置の許容値の範囲内になるように制御される。 Structural steel sections with webs and flanges, such as H-beams and steel sheet piles, are manufactured by hot-rolling steel billets to form rolled material with the desired cross-sectional shape, and then cutting this rolled material to a predetermined length using a sawing device. In this sawing device, sawing generates a sawing load on the electric motor that drives the saw blade. If this sawing load becomes too large and exceeds the motor's allowable limit, fatigue damage accumulates in the motor, shortening its lifespan. Therefore, the sawing device is controlled to ensure that the sawing load remains within the device's allowable limit.
このように鋸断負荷を制御する技術として、特許文献1には、鋸断負荷の跳ね上がりを抑制する鋸断装置が開示されている。特許文献1によれば、鋸刃を移動させるシフト台車位置と負荷電流値との関係を求め、負荷電流値に跳ね上がりが生じている位置よりも前の位置からシフト台車の速度を十分に遅くすることで、当該負荷電流値の跳ね上がりを抑制している。 As a technique for controlling the saw cutting load, Patent Document 1 discloses a saw cutting device that suppresses the surge in the saw cutting load. According to Patent Document 1, the relationship between the position of the shift cart that moves the saw blade and the load current value is determined, and the surge in the load current value is suppressed by sufficiently slowing down the speed of the shift cart from a position before the position where a surge in the load current value occurs.
また、特許文献2には、工作機械において、異常な負荷か否かを判断するのに適した閾値を求めることができる機械学習器が開示されている。特許文献2によれば、工作機械の工具の情報、ワークの材質、工具の進行方向、切削速度、主軸回転数、切り込み量およびクーラント量のうちの少なくとも1つを入力とし、負荷電流値を出力とする機械学習モデルを用いて閾値が求められるとしている。 Furthermore, Patent Document 2 discloses a machine learning model capable of determining a suitable threshold for determining whether or not a machine tool is experiencing an abnormal load. According to Patent Document 2, the threshold is determined using a machine learning model that takes at least one of the following as input: information about the machine tool, the material of the workpiece, the direction of tool movement, the cutting speed, the spindle speed, the depth of cut, and the coolant amount, and outputs a load current value.
特許文献1に開示されているのは、鋸断負荷の跳ね上がりを抑制する技術であって、鋸断負荷を推定する技術ではない。また、特許文献2では、工作機械に関する情報のみを入力とする機械学習モデルで負荷電流値を推定しており、当該推定では、鋸断する対象である圧延材の圧延条件が考慮されていない、という課題があった。本発明は、このような課題に対してなされた発明であり、その目的は、鋸断する対象である圧延金属材の熱間圧延条件を考慮して鋸断負荷を推定できる鋸断負荷推定装置、鋸断負荷推定方法を提供すること、および、当該鋸断負荷を推定するのに用いる鋸断負荷推定モデルの生成方法、ならびに、金属材の製造方法を提供することである。 Patent Document 1 discloses a technique for suppressing the surge in sawing load, but not a technique for estimating sawing load. Furthermore, Patent Document 2 estimates the load current value using a machine learning model that only takes machine tool information as input, and this estimation method has the problem of not considering the rolling conditions of the rolled material being sawed. This invention addresses these problems, and its objective is to provide a sawing load estimation device and method that can estimate the sawing load considering the hot rolling conditions of the rolled metal material being sawed, as well as a method for generating a sawing load estimation model used to estimate the sawing load, and a method for manufacturing metal materials.
上記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
[1]熱間圧延工程で圧延された断面形状が同じ圧延金属材を鋸断するときに生じる鋸断負荷を推定する鋸断負荷推定装置であって、鋸断負荷を推定する前記圧延金属材の目標断面形状区分は同一であり、前記熱間圧延工程の操業パラメータおよび鋸断速度を鋸断負荷推定モデルに入力して、前記圧延金属材の鋸断負荷を出力する鋸断負荷推定部を有する、鋸断負荷推定装置。
[2]前記鋸断負荷推定部は、さらに、鋸断位置を前記鋸断負荷推定モデルに入力して、前記圧延金属材の鋸断負荷を出力する、[1]に記載の鋸断負荷推定装置。
[3]前記鋸断負荷推定部は、さらに、前記熱間圧延工程の冷却パラメータ、鋸断条件パラメータおよび圧延金属材の属性パラメータのうちの少なくとも1つを前記鋸断負荷推定モデルに入力して前記圧延金属材の鋸断負荷を出力する、[1]または[2]に記載の鋸断負荷推定装置。
[4]前記鋸断負荷推定部によって推定される鋸断負荷が、予め定められた目標負荷の範囲内となる鋸断速度を決定する鋸断速度決定部を有する、[1]から[3]のいずれかに記載の鋸断負荷推定装置。
[5]熱間圧延工程で圧延された断面形状が同じ圧延金属材を鋸断するときに生じる鋸断負荷を推定する鋸断負荷推定方法であって、鋸断負荷を推定する前記圧延金属材の目標断面形状区分は同一であり、前記熱間圧延工程の操業パラメータおよび鋸断速度を鋸断負荷推定モデルに入力し、前記圧延金属材の鋸断負荷を出力させて前記鋸断負荷を推定する、鋸断負荷推定方法。
[6]さらに、鋸断位置を前記鋸断負荷推定モデルに入力し、前記圧延金属材の鋸断負荷を出力させて前記鋸断負荷を推定する、[5]に記載の鋸断負荷推定方法。
[7]さらに、前記熱間圧延工程の冷却パラメータ、鋸断条件パラメータおよび圧延金属材の属性パラメータのうちの少なくとも1つ前記鋸断負荷推定モデルに入力し、前記圧延金属材の鋸断負荷を出力させて前記鋸断負荷を推定する、[5]または[6]に記載の鋸断負荷推定方法。
[8]前記鋸断負荷推定モデルから出力される鋸断負荷が、予め定められた目標負荷の範囲内となる鋸断速度を決定する、[5]から[7]のいずれかに記載の鋸断負荷推定方法。
[9][8]に記載された鋸断負荷推定方法によって特定された鋸断速度で前記圧延金属材を鋸断して金属材を製造する、金属材の製造方法。
[10]熱間圧延工程で圧延される圧延金属材を鋸断するときに生じる鋸断負荷を推定する鋸断負荷推定モデルの生成方法であって、鋸断負荷を推定する前記圧延金属材の目標断面形状区分は同一であり、過去に鋸断した前記圧延金属材の前記熱間圧延工程の操業パラメータの実績値、鋸断速度の実績値および鋸断負荷の実績値を1組とする複数のデータセットを教師データとして機械学習モデルを機械学習させ、前記操業パラメータおよび前記鋸断速度を入力とし、前記鋸断負荷を出力とする鋸断負荷推定モデルを生成する、鋸断負荷推定モデルの生成方法。
The means to solve the above problems are as follows:
[1] A sawing load estimation device for estimating the sawing load generated when sawing rolled metal material having the same cross-sectional shape rolled in a hot rolling process, wherein the target cross-sectional shape classification of the rolled metal material for which the sawing load is estimated is the same, and the sawing load estimation unit inputs the operating parameters of the hot rolling process and the sawing speed into a sawing load estimation model and outputs the sawing load of the rolled metal material.
[2] The sawing load estimation device according to [1], wherein the sawing load estimation unit further inputs the sawing position to the sawing load estimation model and outputs the sawing load of the rolled metal material.
[3] The sawing load estimation device according to [1] or [2], wherein the sawing load estimation unit further inputs at least one of the cooling parameters of the hot rolling process, the sawing condition parameters, and the attribute parameters of the rolled metal material to the sawing load estimation model and outputs the sawing load of the rolled metal material.
[4] The saw cutting load estimation device according to any one of [1] to [3], further comprising a saw cutting speed determination unit that determines a saw cutting speed such that the saw cutting load estimated by the saw cutting load estimation unit falls within a predetermined target load range.
[5] A method for estimating the sawing load generated when sawing rolled metal materials with the same cross-sectional shape rolled in a hot rolling process, wherein the target cross-sectional shape classification of the rolled metal materials for which the sawing load is estimated is the same, and the operating parameters of the hot rolling process and the sawing speed are input to a sawing load estimation model, and the sawing load of the rolled metal material is output to estimate the sawing load.
[6] The sawing load estimation method according to [5], further comprising inputting the sawing position into the sawing load estimation model and outputting the sawing load of the rolled metal material to estimate the sawing load.
[7] The sawing load estimation method according to [5] or [6], further comprising inputting at least one of the cooling parameters of the hot rolling process, the sawing condition parameters, and the attribute parameters of the rolled metal material into the sawing load estimation model and outputting the sawing load of the rolled metal material to estimate the sawing load.
[8] A method for estimating saw cutting load according to any one of [5] to [7], which determines a saw cutting speed such that the saw cutting load output from the saw cutting load estimation model falls within a predetermined target load range.
A method for manufacturing a metal material, comprising cutting the rolled metal material at a cutting speed determined by the cutting load estimation method described in [9] and [8] to produce the metal material.
[10] A method for generating a sawing load estimation model for estimating the sawing load generated when a rolled metal material rolled in a hot rolling process is sawed, wherein the target cross-sectional shape classification of the rolled metal material for which the sawing load is estimated is the same, and a machine learning model is trained using multiple datasets, each of which consists of actual values of the operating parameters of the hot rolling process, the sawing speed, and the sawing load of the rolled metal material that has been sawed in the past, as training data, and a sawing load estimation model is generated that takes the operating parameters and the sawing speed as input and outputs the sawing load.
本発明によれば、熱間圧延工程の操業パラメータを含む入力データを入力とし、圧延金属材の鋸断負荷を出力とする鋸断負荷推定モデルを用いて鋸断負荷を推定するので、鋸断する対象である圧延金属材の熱間圧延条件を考慮して鋸断負荷を推定できる。 According to the present invention, the sawing load is estimated using a sawing load estimation model that takes input data including the operating parameters of the hot rolling process as input and outputs the sawing load of the rolled metal material. Therefore, the sawing load can be estimated while considering the hot rolling conditions of the rolled metal material to be sawed.
以下、本発明を本発明の実施形態を通じて説明する。本実施形態に係る鋸断負荷推定装置および鋸断負荷推定方法では、熱間圧延工程で圧延された、目標断面形状区分が同一となる複数本の圧延金属材を鋸断装置で鋸断して形鋼である金属材を製造するときの鋸断負荷を推定する。製造される形鋼は、例えば、H形鋼やハット形鋼矢板(以後、「鋼矢板」と記載する。)であるが、以下の実施形態では、鋼矢板の圧延金属材を鋸断する例を用いて説明する。また、金属材の材質は鉄に限らず、アルミニウムや銅であってもよい。なお、ここでいう「目標断面形状区分が同一」となる複数本とは、後述するとおり、圧延機に同一のロールセットを用いて製造された複数本の金属材のことをいう。鋼矢板であれば、鋼矢板の型式(例えば、10H、3W、4型など)それぞれで、「目標断面形状区分が同一」となる。H形鋼であれば、ウェブ高さとフランジ幅で区分されるシリーズが「目標断面形状区分が同一」となる。 The present invention will be described below through embodiments of the present invention. The sawing load estimation device and sawing load estimation method according to this embodiment estimate the sawing load when manufacturing a metal material that is a structural steel by sawing multiple rolled metal materials, each having the same target cross-sectional shape classification, which have been rolled in a hot-rolling process, using a sawing device. The structural steel to be manufactured is, for example, an H-beam or a hat-shaped steel sheet pile (hereinafter referred to as "steel sheet pile"), but the following embodiments will use an example of sawing rolled metal material of a steel sheet pile. Furthermore, the material of the metal material is not limited to iron; it may also be aluminum or copper. Note that "multiple materials with the same target cross-sectional shape classification" here refers to multiple metal materials manufactured using the same roll set in a rolling mill, as will be described later. For steel sheet piles, each type of steel sheet pile (e.g., 10H, 3W, 4 type, etc.) will have the "same target cross-sectional shape classification." For H-beams, series classified by web height and flange width will have the "same target cross-sectional shape classification."
図1は、鋼矢板10の断面模式図である。鋼矢板10は、ウェブ12と、2つのフランジ14と、2つの腕部16と、2つの継手部18とを有する。2つのフランジ14は、ウェブ12の両側から連続して下方に広がるように傾斜して設けられる。2つの腕部16は、フランジ14から連続して水平に広がるように設けられる。2つの継手部18は、2つの腕部16の端部にそれぞれ設けられる。 Figure 1 is a schematic cross-sectional view of a steel sheet pile 10. The steel sheet pile 10 has a web 12, two flanges 14, two arm portions 16, and two joint portions 18. The two flanges 14 are provided at an angle, extending downwards continuously from both sides of the web 12. The two arm portions 16 are provided extending horizontally continuously from the flanges 14. The two joint portions 18 are provided at the ends of the two arm portions 16, respectively.
図2は、鋼矢板10を製造する熱間圧延設備20の一例を示す上面模式図である。熱間圧延設備20は、例えば、加熱炉22と、粗圧延機24と、トランスファーベッド26と、中間圧延機28と、仕上圧延機30と、冷却装置32と、テーブルローラ34と、鋸断装置36と、プロセスコンピュータ38と、鋸断負荷推定装置40とを有する。また、粗圧延機24、中間圧延機28、仕上圧延機30の下流側および鋸断装置36の上流側には、圧延金属材11の表面温度を測定する温度センサ25、29、31、33がそれぞれ設けられて、これら温度センサにより、各圧延機の圧延温度および圧延金属材11の鋸断前温度が測定される。また、テーブルローラ34上を搬送される圧延金属材11の長さと質量を測定する不図示のセンサがそれぞれ設けられ、これらセンサにより圧延金属材11の質量と圧延方向の長さが測定される。 Figure 2 is a schematic top view showing an example of a hot rolling mill 20 for manufacturing steel sheet piles 10. The hot rolling mill 20 includes, for example, a heating furnace 22, a roughing mill 24, a transfer bed 26, an intermediate rolling mill 28, a finishing mill 30, a cooling device 32, a table roller 34, a sawing device 36, a process computer 38, and a sawing load estimation device 40. Temperature sensors 25, 29, 31, and 33 are provided downstream of the roughing mill 24, the intermediate rolling mill 28, and the finishing mill 30, and upstream of the sawing device 36, respectively, to measure the surface temperature of the rolled metal material 11. These temperature sensors measure the rolling temperature of each mill and the temperature of the rolled metal material 11 before sawing. Furthermore, sensors (not shown) are provided to measure the length and mass of the rolled metal material 11 being conveyed on the table roller 34. These sensors measure the mass and length of the rolled metal material 11 in the rolling direction.
鋼矢板の素材となるスラブ、ブルームやビームブランク(以下、「スラブ等」と記載する)は、加熱炉22で1100~1350℃に加熱される。加熱炉22で加熱されたスラブ等は、粗圧延機24で粗圧延される。粗圧延機24は、複数の「孔型」が刻設された上下一対のロールを有し、当該ロールで圧延することで、スラブ等は、鋼矢板の概略形状が造形された粗形鋼片に圧延される。粗形鋼片は、トランスファーベッド26によって粗圧延ラインから中間・仕上圧延ラインに横移動される。 The slabs, blooms, and beam blanks (hereinafter referred to as "slabs, etc.") that will be used as the material for steel sheet piles are heated to 1100-1350°C in a heating furnace 22. The slabs, etc. heated in the heating furnace 22 are then roughly rolled in a roughing mill 24. The roughing mill 24 has a pair of upper and lower rolls with multiple "hole molds" engraved on them. By rolling with these rolls, the slabs, etc. are rolled into rough steel billets with the general shape of the steel sheet piles formed. The rough steel billets are then moved laterally from the roughing line to the intermediate and finishing rolling lines by a transfer bed 26.
中間圧延機28では、さらに断面形状が鋼矢板に近づけるように、粗形鋼片が中間圧延される。仕上圧延機30では、断面形状が鋼矢板になるように仕上げ圧延される。仕上圧延機30によって圧延され、断面形状が鋼矢板となった圧延金属材11は、冷却装置32で水冷された後、テーブルローラ34に搬送される。そして、テーブルローラ34上を搬送される圧延金属材11は、鋸断装置36によって鋸断されて、所定長さの鋼矢板10が製造される。 In the intermediate rolling mill 28, the rough steel billet is further intermediate-rolled so that its cross-sectional shape closely resembles that of a steel sheet pile. In the finishing rolling mill 30, the material is finish-rolled so that its cross-sectional shape resembles that of a steel sheet pile. The rolled metal material 11, having been rolled in the finishing rolling mill 30 and now having a cross-sectional shape resembling a steel sheet pile, is water-cooled in the cooling device 32 and then transported to the table rollers 34. The rolled metal material 11, transported on the table rollers 34, is then sawn by the saw-cutting device 36 to produce steel sheet piles 10 of a predetermined length.
プロセスコンピュータ38は、熱間圧延設備20を構成する各装置と有線または無線で接続され、鋼矢板10の製造工程を統括する。プロセスコンピュータ38は、鋼矢板10の製造条件に基づいて熱間圧延設備20を構成する各装置の製造パラメータを設定するとともに、各装置から製造実績データを収集して格納する。また、プロセスコンピュータ38は、鋸断負荷推定装置40と有線または無線で接続され、鋸断負荷推定装置40が鋸断負荷を推定するのに必要な製造パラメータの設定値や製造実績データの送受信を行う。なお、熱間圧延設備20を構成する各装置は、各装置を制御する制御装置を有していてもよい。この場合、プロセスコンピュータ38は、当該制御装置と接続して、製造パラメータの設定や製造実績データの収集を行う。 The process computer 38 is connected to each device constituting the hot rolling mill 20 by wired or wireless means and oversees the manufacturing process of the steel sheet piles 10. The process computer 38 sets the manufacturing parameters of each device constituting the hot rolling mill 20 based on the manufacturing conditions of the steel sheet piles 10, and collects and stores manufacturing performance data from each device. Furthermore, the process computer 38 is connected to the saw-cutting load estimation device 40 by wired or wireless means, and transmits and receives the setting values of the manufacturing parameters and manufacturing performance data necessary for the saw-cutting load estimation device 40 to estimate the saw-cutting load. Note that each device constituting the hot rolling mill 20 may have a control device for controlling it. In this case, the process computer 38 connects to the control device to set manufacturing parameters and collect manufacturing performance data.
鋸断負荷推定装置40は、鋸断装置36によって圧延金属材11が鋸断されるときの鋸断負荷を推定する。また、鋸断負荷推定装置40は、プロセスコンピュータ38から鋸断負荷の推定に用いる製造パラメータの設定値や製造実績データを取得する。 The sawing load estimation device 40 estimates the sawing load when the rolled metal material 11 is sawn by the sawing device 36. The sawing load estimation device 40 also acquires the setting values of the manufacturing parameters used for estimating the sawing load and actual manufacturing data from the process computer 38.
鋸断負荷推定装置40は、鋸断負荷を推定する場合においては、プロセスコンピュータ38から鋸断負荷を推定する圧延金属材11の熱間圧延工程の操業パラメータと、特定の鋸断位置における鋸断速度の設定値を取得して鋸断負荷を推定する。ここで、熱間圧延工程の操業パラメータとは、加熱炉22での加熱温度、粗圧延機24の圧延温度および圧延時間、中間圧延機28の圧延温度および圧延時間、仕上圧延機30の圧延温度および圧延時間のうちの少なくとも1つである。 The sawing load estimation device 40, when estimating the sawing load, obtains the operating parameters of the hot rolling process of the rolled metal material 11 for which the sawing load is to be estimated, and the set value of the sawing speed at a specific sawing position, from the process computer 38, and then estimates the sawing load. Here, the operating parameters of the hot rolling process are at least one of the following: the heating temperature in the heating furnace 22, the rolling temperature and rolling time of the roughing mill 24, the rolling temperature and rolling time of the intermediate rolling mill 28, and the rolling temperature and rolling time of the finishing rolling mill 30.
図3は、鋸断装置36の側面模式図である。鋸断装置36は、駆動装置42と、台車44と、電動機46と、駆動伝達ベルト48と、鋸刃50とを有する。電動機46は、駆動伝達ベルト48を介して回転駆動力を鋸刃50に伝達することで鋸刃50を回転させる。電動機46、駆動伝達ベルト48および鋸刃50は、台車44の上に載置されている。駆動装置42は、台車44を圧延金属材11に向けて往復運動させる。これにより、鋸刃50によって圧延金属材11が鋸断される。 Figure 3 is a schematic side view of the saw cutting device 36. The saw cutting device 36 comprises a drive unit 42, a trolley 44, an electric motor 46, a drive transmission belt 48, and a saw blade 50. The electric motor 46 rotates the saw blade 50 by transmitting rotational driving force to it via the drive transmission belt 48. The electric motor 46, drive transmission belt 48, and saw blade 50 are mounted on the trolley 44. The drive unit 42 causes the trolley 44 to reciprocate toward the rolled metal material 11. This causes the rolled metal material 11 to be cut by the saw blade 50.
また、駆動装置42は、台車44の位置を時間に対応つけてプロセスコンピュータ38に出力する。さらに電動機46は、電動機46の負荷電流値を時間に対応つけてプロセスコンピュータ38に出力する。プロセスコンピュータ38は、台車44の位置を取得すると、当該位置に対応ついた時間を参照して、鋸断位置と当該鋸断位置における鋸断速度とを特定する。さらに、プロセスコンピュータ38は、負荷電流値を取得すると、当該負荷電流値に対応ついた時間及び駆動装置42から取得した情報を参照して、各鋸断位置における鋸断負荷を特定する。 Furthermore, the drive unit 42 outputs the position of the trolley 44 to the process computer 38, associating it with time. The electric motor 46 also outputs its load current value to the process computer 38, associating it with time. Upon acquiring the position of the trolley 44, the process computer 38 refers to the time associated with that position to determine the sawing position and the sawing speed at that position. Furthermore, upon acquiring the load current value, the process computer 38 refers to the time associated with that load current value and the information acquired from the drive unit 42 to determine the sawing load at each sawing position.
次に、鋸断装置36で圧延金属材11を鋸断したときの鋸断負荷について説明する。図4は、一定の鋸断速度で鋼矢板の圧延金属材11を鋸断したときの鋸断負荷を説明する図である。図4(a)は、鋼矢板の圧延金属材11の鋸断位置を示す図である。図4(a)の破線は鋸刃50の外形を示す。また、図4(b)は、鋸断位置と鋸断速度との関係を示すグラフであり、図4(c)は、鋸断位置と鋸断負荷との関係を示すグラフである。図4(a)の鋸断位置(1)~(6)は、図4(b)、(c)における鋸断位置(1)~(6)に対応している。 Next, the sawing load when the rolled metal material 11 is sawn by the sawing device 36 will be explained. Figure 4 illustrates the sawing load when the rolled metal material 11 of the steel sheet pile is sawn at a constant sawing speed. Figure 4(a) shows the sawing position of the rolled metal material 11 of the steel sheet pile. The dashed line in Figure 4(a) shows the outer shape of the saw blade 50. Figure 4(b) is a graph showing the relationship between the sawing position and the sawing speed, and Figure 4(c) is a graph showing the relationship between the sawing position and the sawing load. The sawing positions (1) to (6) in Figure 4(a) correspond to the sawing positions (1) to (6) in Figures 4(b) and (c).
図4(a)に示すように、左側から右側に鋸刃50が移動し、鋼矢板の圧延金属材11に接近していく。鋸刃50は、図4の(1)の位置で鋼矢板の圧延材に接触して鋸断し始める。鋸刃50がさらに右側に移動して鋼矢板を鋸断し、(6)の位置に至ることで鋼矢板の圧延金属材11が鋸断され鋼矢板10が製造される。 As shown in Figure 4(a), the saw blade 50 moves from left to right, approaching the rolled metal material 11 of the steel sheet pile. The saw blade 50 contacts the rolled material of the steel sheet pile at position (1) in Figure 4 and begins cutting. The saw blade 50 continues to move to the right, cutting the steel sheet pile, and upon reaching position (6), the rolled metal material 11 of the steel sheet pile is cut, and the steel sheet pile 10 is manufactured.
図4(b)は、鋸断位置ごとの鋸断速度を示している。図4(b)に示すように、鋸刃50は、圧延金属材11に接触する直前までは高速で移動される。(1)の位置で鋸刃50が圧延金属材11に接触する直前に、鋸断速度が基準速度まで下げられる。その後、鋸刃50は、基準速度のまま一定速度で(6)の位置まで移動され、圧延金属材11が鋸断される。 Figure 4(b) shows the sawing speed at each sawing position. As shown in Figure 4(b), the saw blade 50 moves at high speed until just before contact with the rolled metal material 11. Just before the saw blade 50 contacts the rolled metal material 11 at position (1), the sawing speed is reduced to the reference speed. After that, the saw blade 50 moves at a constant speed at the reference speed to position (6), and the rolled metal material 11 is sawed.
図4(c)は、鋸断位置ごとの鋸断負荷(電流値)を示している。図4(c)に示すように、(1)の位置で鋸刃50が圧延金属材11に接触すると鋸断負荷は高くなり、(2)の位置に移動し、鋸刃50がフランジ14に接触すると鋸断負荷はさらに高くなった。鋸刃50が(2)の位置を過ぎ、(3)の位置に移動すると鋸断負荷は小さくなり、(4)の位置に移動するとさらに鋸断負荷は小さくなった。その後、(5)、(6)の位置で鋸断負荷が若干大きくなって、圧延金属材11の鋸断が終了すると、鋸断負荷は大きく低下した。 Figure 4(c) shows the sawing load (current value) at each sawing position. As shown in Figure 4(c), the sawing load increased when the saw blade 50 contacted the rolled metal material 11 at position (1), and increased further when it moved to position (2) and the saw blade 50 contacted the flange 14. As the saw blade 50 passed position (2) and moved to position (3), the sawing load decreased, and decreased even further at position (4). Subsequently, the sawing load increased slightly at positions (5) and (6), and decreased significantly when the sawing of the rolled metal material 11 was completed.
図4(c)に示した鋸断負荷のプロファイルから、鋸断負荷は、鋸刃50と圧延金属材11との接触長さが長くなると大きくなり、接触長さが短くなると小さくなることがわかる。すなわち、図4(a)に示すように、(2)の鋸断位置においては、鋸刃50とフランジ14との接触長さが最も長くなるので、(2)の鋸断位置において最も大きな鋸断負荷が発生した。また、(1)、(5)、(6)の鋸断位置では、その次に鋸刃50との接触長さが長くなり、且つ、左右で同じような接触長さになるので、鋸断の開始直後および鋸断の終了付近に同程度の大きさの鋸断負荷が発生した。一方、(3)、(4)の鋸断位置では、鋸刃50と圧延金属材11との接触長さが短くなるので、(3)、(4)の鋸断位置では鋸断負荷が小さくなった。 From the sawing load profile shown in Figure 4(c), it can be seen that the sawing load increases as the contact length between the saw blade 50 and the rolled metal material 11 increases, and decreases as the contact length decreases. That is, as shown in Figure 4(a), at sawing position (2), the contact length between the saw blade 50 and the flange 14 is the longest, so the largest sawing load occurred at sawing position (2). Furthermore, at sawing positions (1), (5), and (6), the contact length with the saw blade 50 is the next longest, and the contact lengths are similar on both sides, so a sawing load of roughly the same magnitude occurs immediately after the start of sawing and near the end of sawing. On the other hand, at sawing positions (3) and (4), the contact length between the saw blade 50 and the rolled metal material 11 is shorter, so the sawing load was smaller at sawing positions (3) and (4).
また、鋸断装置36では、鋸断速度を速くすると鋸断負荷が大きくなり、鋸断速度を遅くすると鋸断負荷が小さくなることが知られている。図4(c)に示すように、鋸刃50と圧延金属材11との接触長さにより鋸断負荷が変化するので、鋸断負荷が小さくなる(3)、(4)の鋸断位置では、鋸断速度を速くして鋸断の生産性を高められる可能性がある。 Furthermore, it is known that in the sawing device 36, increasing the sawing speed increases the sawing load, while decreasing the sawing speed decreases the sawing load. As shown in Figure 4(c), the sawing load changes depending on the contact length between the saw blade 50 and the rolled metal material 11. Therefore, at sawing positions (3) and (4), where the sawing load is small, it may be possible to increase the sawing speed to improve sawing productivity.
図5は、鋸断速度を速めて鋼矢板の圧延金属材11を鋸断したときの鋸断負荷を説明する図である。図5(a)は、鋼矢板の圧延金属材11の鋸断位置を示す図であり、図4(a)と同じ図である。また、図5(b)は、鋸断位置と鋸断速度との関係を示すグラフであり、図5(c)は、鋸断位置と鋸断負荷との関係を示すグラフである。なお、図5においても、図5(a)の鋸断位置(1)~(6)は、図5(b)、(c)における鋸断位置(1)~(6)に対応している。 Figure 5 illustrates the sawing load when the rolled metal material 11 of the steel sheet pile is sawn at an increased sawing speed. Figure 5(a) shows the sawing position of the rolled metal material 11 of the steel sheet pile, and is the same figure as Figure 4(a). Figure 5(b) is a graph showing the relationship between the sawing position and the sawing speed, and Figure 5(c) is a graph showing the relationship between the sawing position and the sawing load. Note that in Figure 5, the sawing positions (1) to (6) in Figure 5(a) correspond to the sawing positions (1) to (6) in Figures 5(b) and (c).
図5(b)に示すように、図5に示した例では、鋸断負荷が小さくなる(3)、(4)の鋸断位置において鋸断速度を速くしている。このため、図5(c)に示すように、(3)、(4)の位置の鋸断負荷が高くなっている。しかしながら、この位置での鋸断負荷は鋸断装置36の設備上限値よりも低くなっているので、この鋸断負荷の上昇により問題が発生することはない。なお、鋸断負荷を設備上限値より低くことは、鋸断負荷を予め定められた目標負荷の範囲内にすることの一例である。 As shown in Figure 5(b), in the example shown in Figure 5, the sawing speed is increased at sawing positions (3) and (4), where the sawing load is small. Therefore, as shown in Figure 5(c), the sawing load at positions (3) and (4) is high. However, since the sawing load at these positions is lower than the equipment upper limit of the sawing device 36, this increase in sawing load does not cause any problems. Note that keeping the sawing load below the equipment upper limit is one example of keeping the sawing load within a predetermined target load range.
このように、鋸断負荷が低くなる鋸断位置では、鋸断負荷を予め定められた目標負荷の範囲内としつつ鋸断速度を速めて、鋸断の生産性を向上させることができる。そして、鋸断速度を上昇させたときの鋸断負荷を高い精度で推定できるようになれば、上限値を確実に超えないように定められる安全率を小さくすることができるので、さらに鋸断速度を速めて、鋸断の生産性を高めることができるようになる。 Thus, at cutting positions where the sawing load is low, the sawing speed can be increased while keeping the sawing load within a predetermined target load range, thereby improving sawing productivity. Furthermore, if the sawing load at increased sawing speed can be estimated with high accuracy, the safety factor required to ensure the upper limit is not exceeded can be reduced, allowing for even faster sawing speeds and further increasing sawing productivity.
次に、鋸断負荷を推定する鋸断負荷推定装置40を説明する。図6は、鋸断負荷推定装置の機能ブロック図である。鋸断負荷推定装置40は、例えば、ワークステーションやパソコン等の汎用コンピュータである。鋸断負荷推定装置40は、制御部52と、入力部54と、出力部56と、格納部58とを有する。制御部52は、例えば、CPU等であって、格納部58に格納されたプログラムを実行することで、データ取得部60、鋸断負荷推定部62、鋸断速度決定部64および鋸断負荷推定モデル生成部66として機能する。 Next, the saw-cutting load estimation device 40, which estimates the saw-cutting load, will be described. Figure 6 is a functional block diagram of the saw-cutting load estimation device. The saw-cutting load estimation device 40 is, for example, a general-purpose computer such as a workstation or personal computer. The saw-cutting load estimation device 40 has a control unit 52, an input unit 54, an output unit 56, and a storage unit 58. The control unit 52 is, for example, a CPU, and by executing the program stored in the storage unit 58, it functions as a data acquisition unit 60, a saw-cutting load estimation unit 62, a saw-cutting speed determination unit 64, and a saw-cutting load estimation model generation unit 66.
入力部54は、例えば、キーボード、ディスプレイと一体的に設けられたタッチパネル等である。出力部56は、例えば、LCDまたはCRTディスプレイ等である。格納部58は、例えば、更新記録可能なフラッシュメモリ、内蔵あるいはデータ通信端子で接続されたハードディスク、メモリーカード等の情報記録媒体およびその読み書き装置である。格納部58には、データベース68、鋸断負荷推定モデル70が格納されている。データベース68には、過去に同じ熱間圧延設備20(粗圧延機24、中間圧延機28、仕上圧延機30のロールセットが同一)で圧延され、鋸断装置36で鋸断された目標断面形状区分が同一となる圧延金属材11の熱間圧延工程の操業パラメータ、特定の鋸断位置における鋸断速度、鋸断負荷を1組とするデータセットが100以上格納されている。なお、特定の鋸断位置とは、例えば、図4(a)における(3)または(4)の鋸断位置であってよい。 The input unit 54 is, for example, a keyboard, a touch panel integrated with a display, etc. The output unit 56 is, for example, an LCD or CRT display, etc. The storage unit 58 is, for example, an information recording medium such as a flash memory capable of updating data, a hard disk (built-in or connected via a data communication terminal), or a memory card, and its reading and writing device. The storage unit 58 stores the database 68 and the sawing load estimation model 70. The database 68 stores more than 100 data sets, each containing operating parameters for the hot rolling process of rolled metal material 11 that has been rolled in the past using the same hot rolling equipment 20 (with the same roll set for the roughing mill 24, intermediate mill 28, and finishing mill 30) and sawn by the sawing device 36, with the same target cross-sectional shape classification. The specific sawing position may be, for example, the sawing position (3) or (4) in Figure 4(a).
鋸断負荷推定モデル70は、データベース68に格納されているデータセットを教師データとして機械学習された学習済の機械学習モデルである。本実施形態に係る鋸断負荷推定モデル70は、熱間圧延工程の操業パラメータと、特定の鋸断位置における鋸断速度とを含む入力データを入力とし、鋸断負荷を出力とする学習済の機械学習モデルである。 The saw-cutting load estimation model 70 is a pre-trained machine learning model that has been trained using the dataset stored in the database 68 as training data. The saw-cutting load estimation model 70 according to this embodiment is a pre-trained machine learning model that takes input data including the operating parameters of the hot rolling process and the saw-cutting speed at a specific saw-cutting position as input, and outputs the saw-cutting load.
次に、データ取得部60、鋸断負荷推定部62が実行する処理について説明する。データ取得部60は、プロセスコンピュータ38から熱間圧延工程の操業パラメータおよび特定の鋸断位置における鋸断速度の設定値を入力データとして取得する。なお、データ取得部60は、上記データを入力部54から取得してもよい。この場合、当該データはオペレータによって入力部54から入力される。データ取得部60は、取得したデータを鋸断負荷推定部62に出力する。 Next, the processes performed by the data acquisition unit 60 and the sawing load estimation unit 62 will be described. The data acquisition unit 60 acquires the operating parameters of the hot rolling process and the set value of the sawing speed at a specific sawing position as input data from the process computer 38. Alternatively, the data acquisition unit 60 may acquire the above data from the input unit 54. In this case, the data is input by the operator from the input unit 54. The data acquisition unit 60 outputs the acquired data to the sawing load estimation unit 62.
鋸断負荷推定部62は、データ取得部60から入力データを取得すると、格納部58から鋸断負荷推定モデル70を読み出し、当該鋸断負荷推定モデル70に入力データを入力して鋸断負荷を出力させる。このように、鋸断負荷推定モデル70から鋸断負荷を出力させることによって、鋸断負荷推定部62は、特定の鋸断位置における鋸断負荷を推定できる。なお、鋸断負荷推定部62は、出力した鋸断負荷を出力部56に出力し、出力部56に表示させてもよい。これにより、オペレータは出力部56を視認することで鋸断負荷の推定値を確認できる。 The sawing load estimation unit 62, upon acquiring input data from the data acquisition unit 60, reads the sawing load estimation model 70 from the storage unit 58, inputs the input data into the sawing load estimation model 70, and outputs the sawing load. By outputting the sawing load from the sawing load estimation model 70 in this way, the sawing load estimation unit 62 can estimate the sawing load at a specific sawing position. The sawing load estimation unit 62 may also output the output sawing load to the output unit 56 and display it on the output unit 56. This allows the operator to confirm the estimated sawing load value by visually checking the output unit 56.
このように、本実施形態に係る鋸断負荷推定装置および鋸断負荷推定方法では、熱間圧延工程の操業パラメータを含む入力データを入力とし、鋸断負荷を出力させる鋸断負荷推定モデル70を用いて鋸断負荷を推定するので、鋸断する対象である圧延金属材の熱間圧延条件を考慮して鋸断負荷を推定できる。 Thus, in the saw-cutting load estimation device and saw-cutting load estimation method according to this embodiment, the saw-cutting load is estimated using a saw-cutting load estimation model 70 that takes input data including the operating parameters of the hot rolling process as input and outputs the saw-cutting load. Therefore, the saw-cutting load can be estimated while considering the hot rolling conditions of the rolled metal material to be sawed.
熱間圧延工程の操業パラメータである加熱炉22での加熱温度、および、圧延機の操業パラメータである粗圧延機24、中間圧延機28および仕上圧延機30での圧延温度および圧延時間は、圧延金属材11の温度に起因する変形抵抗に影響を及ぼす。当該変形抵抗は、圧延金属材11の鋸断負荷に影響を及ぼす。 The heating temperature in the heating furnace 22, which is an operating parameter of the hot rolling process, and the rolling temperature and rolling time in the roughing mill 24, intermediate rolling mill 28, and finishing rolling mill 30, which are operating parameters of the rolling mill, affect the deformation resistance of the rolled metal material 11 due to its temperature. This deformation resistance affects the sawing load of the rolled metal material 11.
圧延金属材11の変形抵抗の変化によって圧延負荷が変化する。このため、熱間圧延工程の操業パラメータである加熱炉22での加熱温度、および、圧延機の操業パラメータである粗圧延機24、中間圧延機28および仕上圧延機30での圧延温度および圧延時間は、圧延金属材11の断面形状にも影響を及ぼす。圧延金属材11の断面形状は、圧延金属材11と鋸刃50との接触長さに影響する。図4(a)、(c)で説明したように、鋸刃50との接触長さは鋸断負荷と相関関係を有することから、これらのパラメータは、断面形状の変化を介することによっても、鋸断負荷に対して相関関係を有することがわかる。したがって、熱間圧延工程の操業パラメータを含む入力データを入力とする鋸断負荷推定モデル70を用いることで、当該操業パラメータを入力データに含まない鋸断負荷推定モデルよりを用いた場合よりも高い精度で鋸断負荷を予測できることがわかる。 The rolling load changes due to changes in the deformation resistance of the rolled metal material 11. Therefore, the heating temperature in the heating furnace 22, which is an operating parameter of the hot rolling process, and the rolling temperature and rolling time in the roughing mill 24, intermediate rolling mill 28, and finishing rolling mill 30, which are operating parameters of the rolling mill, also affect the cross-sectional shape of the rolled metal material 11. The cross-sectional shape of the rolled metal material 11 affects the contact length between the rolled metal material 11 and the saw blade 50. As explained in Figures 4(a) and (c), the contact length with the saw blade 50 correlates with the saw cutting load; therefore, these parameters also correlate with the saw cutting load through changes in the cross-sectional shape. Consequently, it can be seen that using the saw cutting load estimation model 70, which uses input data including the operating parameters of the hot rolling process, allows for a higher accuracy prediction of the saw cutting load than using a saw cutting load estimation model that does not include these operating parameters in its input data.
また、鋸断負荷推定モデル70の入力データには、鋸断位置、熱間圧延工程の冷却パラメータ、鋸断条件パラメータおよび圧延金属材の属性パラメータのうちの少なくとも1つが含まれることが好ましい。これらデータが入力データに含まれる場合には、データベース68に格納されるデータセットにも当該データが含まれる。 Furthermore, it is preferable that the input data for the sawing load estimation model 70 includes at least one of the following: sawing position, cooling parameters for the hot rolling process, sawing condition parameters, and attribute parameters of the rolled metal material. If these data are included in the input data, they will also be included in the dataset stored in the database 68.
鋸断負荷推定モデル70の入力データに鋸断位置が含まれることが好ましい。図4(c)に示すように、鋸断位置は、鋸断負荷に大きく影響を及ぼす。特定の鋸断位置に限定した鋸断負荷推定モデル70を生成することで、入力データに鋸断位置を含めなくても鋸断負荷を推定できるモデルにできる。しかしながら、入力データに鋸断位置を含めることで、特定の鋸断位置に限定することなく鋸断負荷を推定できる鋸断負荷推定モデルになる。このような鋸断負荷推定モデルを用いて鋸断負荷を推定することで、図4(c)に示したような各鋸断位置に対応した鋸断負荷の推定値が得られる。 It is preferable that the sawing position is included in the input data of the sawing load estimation model 70. As shown in Figure 4(c), the sawing position significantly affects the sawing load. By generating a sawing load estimation model 70 limited to specific sawing positions, it is possible to create a model that can estimate the sawing load even without including the sawing position in the input data. However, by including the sawing position in the input data, a sawing load estimation model that can estimate the sawing load without being limited to specific sawing positions is obtained. By estimating the sawing load using such a sawing load estimation model, estimated values of the sawing load corresponding to each sawing position, as shown in Figure 4(c), can be obtained.
さらに、鋸断負荷推定モデル70の入力データに、熱間圧延工程の冷却パラメータ、鋸断条件パラメータおよび圧延金属材の属性パラメータの少なくとも1つを含めることが好ましい。ここで、熱間圧延工程の冷却パラメータとは、冷却装置32の冷却水量および冷却時間のうちの少なくとも1つである。鋸断条件パラメータとは、圧延金属材11の鋸断回数、鋸刃50の累積鋸断回数および鋸断前の圧延金属材11の温度の少なくとも1つである。鋸断回数とは、ある1本の圧延金属材11において、何回目の鋸断かを表す回数である。圧延金属材の属性パラメータとは、圧延金属材11の圧延方向の長さおよび圧延金属材11の質量のうちの少なくとも1つである。 Furthermore, it is preferable to include at least one of the following parameters in the input data of the sawing load estimation model 70: the cooling parameter for the hot rolling process, the sawing condition parameter, and the attribute parameter of the rolled metal material. Here, the cooling parameter for the hot rolling process is at least one of the cooling water volume and cooling time of the cooling device 32. The sawing condition parameter is at least one of the number of sawings of the rolled metal material 11, the cumulative number of sawings of the saw blade 50, and the temperature of the rolled metal material 11 before sawing. The number of sawings represents the number of sawings performed on a given rolled metal material 11. The attribute parameter of the rolled metal material is at least one of the length in the rolling direction of the rolled metal material 11 and the mass of the rolled metal material 11.
熱間圧延工程の冷却パラメータである冷却装置32の冷却水量および冷却時間は、上述した圧延金属材11の温度に起因する変形抵抗に影響を及ぼすので、これらパラメータも鋸断負荷に影響を及ぼす。 The cooling parameters of the cooling device 32, namely the amount of cooling water and the cooling time, affect the deformation resistance caused by the temperature of the rolled metal material 11, as described above. Therefore, these parameters also affect the sawing load.
また、圧延金属材11の鋸断回数が増えると、圧延金属材11の温度が低下していくので、鋸断回数が増えると鋸断負荷が高くなる傾向がある。鋸刃50の累積鋸断回数は鋸刃50の摩耗に相関があり、当該摩耗が進行すると鋸断負荷が高くなる傾向がある。鋸断前の圧延金属材11の温度が高くなると鋸断負荷が低下する傾向がある。したがって、鋸断条件パラメータも鋸断負荷に影響を及ぼす。 Furthermore, as the number of sawing cycles of the rolled metal material 11 increases, the temperature of the rolled metal material 11 decreases, and therefore, the sawing load tends to increase with increasing sawing cycles. The cumulative number of sawing cycles of the saw blade 50 correlates with the wear of the saw blade 50, and as wear progresses, the sawing load tends to increase. A higher temperature of the rolled metal material 11 before sawing tends to decrease the sawing load. Therefore, sawing condition parameters also affect the sawing load.
さらに、圧延金属材11の圧延方向の長さや圧延金属材11の質量も鋸断負荷に影響を及ぼすことから、圧延金属材の属性パラメータも鋸断負荷に影響を及ぼす。したがって、熱間圧延工程の冷却パラメータ、鋸断条件パラメータおよび圧延金属材の属性パラメータの少なくとも1つを鋸断負荷推定モデル70の入力データに含めることで、鋸断負荷の推定精度が向上する。 Furthermore, since the length of the rolled metal material 11 in the rolling direction and the mass of the rolled metal material 11 also affect the sawing load, the attribute parameters of the rolled metal material also affect the sawing load. Therefore, by including at least one of the cooling parameters of the hot rolling process, the sawing condition parameters, and the attribute parameters of the rolled metal material in the input data of the sawing load estimation model 70, the accuracy of the sawing load estimation is improved.
圧延金属材の属性パラメータとして、圧延金属材11の化学成分や鋼種区分、製品の目標強度(強度区分)を加えてもよい。これらを圧延金属材の属性パラメータに加えることで、化学成分、鋼種区分や強度区分が異なる金属材であって同一のロールセットで圧延された圧延金属材の鋸断負荷を推定できるようになる。 The chemical composition, steel grade classification, and target strength (strength classification) of the rolled metal material 11 may also be added as attribute parameters for the rolled metal material. By adding these to the attribute parameters of the rolled metal material, it becomes possible to estimate the sawing load of rolled metal materials with different chemical compositions, steel grade classifications, and strength classifications, but rolled using the same roll set.
次に、鋸断速度決定部64、鋸断負荷推定モデル生成部66が実行する処理について説明する。鋸断速度決定部64は、鋸断負荷推定部62によって推定される鋸断負荷が、予め定められた目標負荷の範囲内となる鋸断速度を特定する。鋸断速度決定部64による鋸断速度の特定処理については、図7を用いて説明する。 Next, we will explain the processes performed by the saw cutting speed determination unit 64 and the saw cutting load estimation model generation unit 66. The saw cutting speed determination unit 64 identifies a saw cutting speed at which the saw cutting load estimated by the saw cutting load estimation unit 62 falls within a predetermined target load range. The process of identifying the saw cutting speed by the saw cutting speed determination unit 64 will be explained using Figure 7.
図7は、鋸断速度決定部64による鋸断速度特定処理のフローを示すフロー図である。図7に示したフローは、例えば、オペレータからの当該処理を開始する指示および目標鋸断速度の入力により開始される。 Figure 7 is a flowchart showing the process of determining the saw cutting speed by the saw cutting speed determination unit 64. The flow shown in Figure 7 is initiated, for example, by an instruction from the operator to start the process and input of a target saw cutting speed.
まず、データ取得部60は、基準上限値として設定された目標鋸断速度、もしくは、オペレータによって入力部54から入力された目標とする鋸断速度を取得する(ステップS101)。また、データ取得部60は、鋸断速度以外の入力データである熱間圧延工程の操業パラメータをプロセスコンピュータ38から取得する(ステップS102)。データ取得部60は、これらのデータを鋸断負荷推定部62に出力する。 First, the data acquisition unit 60 acquires the target sawing speed set as the reference upper limit, or the target sawing speed input by the operator from the input unit 54 (step S101). The data acquisition unit 60 also acquires other input data, such as the operating parameters of the hot rolling process, from the process computer 38 (step S102). The data acquisition unit 60 outputs this data to the sawing load estimation unit 62.
鋸断負荷推定部62は、格納部58から鋸断負荷推定モデル70を読み出し、当該鋸断負荷推定モデル70に鋸断速度および熱間圧延の温度パラメータを入力し、鋸断負荷を出力させ、鋸断負荷を推定する(ステップS103)。鋸断負荷推定部62は出力させた鋸断負荷を鋸断速度決定部64に出力する。 The sawing load estimation unit 62 reads the sawing load estimation model 70 from the storage unit 58, inputs the sawing speed and hot rolling temperature parameters into the sawing load estimation model 70, outputs the sawing load, and estimates the sawing load (step S103). The sawing load estimation unit 62 outputs the outputted sawing load to the sawing speed determination unit 64.
鋸断速度決定部64は、予め格納部58に格納されている鋸断装置36の鋸断負荷の上限値を読み出し、鋸断負荷推定部62から取得した鋸断負荷が、当該上限値以下か否かを判断する(ステップS104)。鋸断負荷が上限値を超える場合、鋸断速度決定部64は、鋸断負荷推定部62から取得した鋸断負荷は目標負荷の範囲内ではないと判断し(ステップS104:No)、ステップS101で取得した鋸断速度が遅くなるように鋸断速度を変更する(ステップS105)。鋸断速度決定部64は、変更した鋸断速度を鋸断負荷推定部62に出力し、再びステップS103の処理を実行させる。このステップS105およびステップS103の処理は、ステップS103で推定された鋸断負荷が、ステップS104において目標負荷の範囲内と判断されるまで繰り返し実行される。なお、ステップS105での鋸断速度を遅くする1単位は、例えば、20mm/secである。 The saw cutting speed determination unit 64 reads the upper limit value of the saw cutting load of the saw cutting device 36, which is stored in the storage unit 58, and determines whether the saw cutting load obtained from the saw cutting load estimation unit 62 is less than or equal to this upper limit (step S104). If the saw cutting load exceeds the upper limit, the saw cutting speed determination unit 64 determines that the saw cutting load obtained from the saw cutting load estimation unit 62 is not within the target load range (step S104: No), and changes the saw cutting speed so that the saw cutting speed obtained in step S101 becomes slower (step S105). The saw cutting speed determination unit 64 outputs the changed saw cutting speed to the saw cutting load estimation unit 62 and causes the process in step S103 to be executed again. The processes in steps S105 and S103 are repeated until the saw cutting load estimated in step S103 is determined to be within the target load range in step S104. Note that one unit of slowing down the saw cutting speed in step S105 is, for example, 20 mm/sec.
一方、鋸断負荷が鋸断装置36の鋸断負荷の上限値以下となる場合、鋸断速度決定部64は、鋸断負荷推定部62から取得した鋸断負荷は目標負荷の範囲内であると判断し(ステップS104:Yes)、鋸断負荷推定に用いた鋸断速度を鋸断装置36の鋸断速度に決定し(ステップS105)、決定した鋸断速度をプロセスコンピュータ38に出力して、鋸断速度を決定する処理を終了させる。プロセスコンピュータ38は、鋸断速度決定部64から鋸断速度を取得すると、台車44の速度を決定された鋸断速度になるように鋸断装置36の駆動装置42を制御する。このようにして、鋸断装置36の鋸断速度を調整することで、鋸断負荷を目標負荷の範囲内としつつ鋸断速度を速めて、鋸断の生産性を向上できる。なお、鋸断速度決定部64は、決定した鋸断速度を出力部56に表示させてもよい。これにより、オペレータは、出力部56を視認して、鋸断装置36の鋸断速度を調整できる。 On the other hand, if the sawing load is less than or equal to the upper limit of the sawing load of the sawing device 36, the sawing speed determination unit 64 determines that the sawing load obtained from the sawing load estimation unit 62 is within the range of the target load (step S104: Yes), determines the sawing speed used for sawing load estimation as the sawing speed of the sawing device 36 (step S105), outputs the determined sawing speed to the process computer 38, and terminates the process of determining the sawing speed. When the process computer 38 obtains the sawing speed from the sawing speed determination unit 64, it controls the drive unit 42 of the sawing device 36 so that the speed of the trolley 44 becomes the determined sawing speed. In this way, by adjusting the sawing speed of the sawing device 36, the sawing speed can be increased while keeping the sawing load within the range of the target load, thereby improving the productivity of sawing. The sawing speed determination unit 64 may also display the determined sawing speed on the output unit 56. This allows the operator to visually monitor the output unit 56 and adjust the sawing speed of the sawing device 36.
なお、上記では基準速度の上限値を初期値として鋸断速度を決定する方法を示したが、これに限らない。例えば、基準速度の下限値を初期値として、鋸断負荷が設備上限値を超えない範囲にまで鋸断速度を速めていくことで鋸断速度を決定してもよい。また、標準の鋸断速度を初期値として、鋸断負荷が目標範囲内に入るように、鋸断速度を段階的に増減させていくことで鋸断速度を決定してもよい。 The above describes a method for determining the saw cutting speed using the upper limit of the reference speed as the initial value, but this is not the only method. For example, the saw cutting speed may be determined by setting the lower limit of the reference speed as the initial value and gradually increasing the saw cutting speed until the saw cutting load does not exceed the equipment's upper limit. Alternatively, the saw cutting speed may be determined by setting the standard saw cutting speed as the initial value and gradually increasing or decreasing the saw cutting speed so that the saw cutting load falls within the target range.
次に、鋸断負荷の推定に用いる鋸断負荷推定モデルの生成方法について説明する。データ取得部60は、熱間圧延工程の操業パラメータの実績値、特定の鋸断位置における鋸断速度の実績値および鋸断負荷の実績値をプロセスコンピュータ38から取得し、これらを1セットとするデータセットを格納部58のデータベース68に格納する。データベース68に格納されるデータセット数は少なくとも100以上であり、500以上であることが好ましく、1000以上であることがさらに好ましい。 Next, the method for generating the sawing load estimation model used to estimate the sawing load will be described. The data acquisition unit 60 acquires actual values of the hot rolling process's operating parameters, actual values of the sawing speed at a specific sawing position, and actual values of the sawing load from the process computer 38. These are then stored in the database 68 of the storage unit 58 as a set of datasets. The number of datasets stored in the database 68 is at least 100, preferably 500 or more, and more preferably 1000 or more.
鋸断負荷推定モデル生成部66は、予め格納されている機械学習モデルを格納部58にから読み出し、データベース68に格納されているデータセットを教師データとして機械学習モデルを機械学習させて、学習済の機械学習モデルを生成する。この学習済の機械学習モデルが鋸断負荷推定モデルとなる。なお、本実施形態に係る鋸断負荷推定方法および鋸断負荷推定装置で用いられる機械学習モデルとしては、例えば、ニューラルネットワーク、決定木学習、ランダムフォレスト、サポートベクター回帰、ガウス過程、k近傍方法のいずれを用いてもよい。 The saw-cut load estimation model generation unit 66 reads a pre-stored machine learning model from the storage unit 58, uses the dataset stored in the database 68 as training data to train the machine learning model, and generates a trained machine learning model. This trained machine learning model becomes the saw-cut load estimation model. The machine learning model used in the saw-cut load estimation method and saw-cut load estimation device according to this embodiment may be, for example, a neural network, decision tree learning, random forest, support vector regression, Gaussian process, or k-nearest neighbor method.
以上、説明したように、本実施形態に係る鋸断負荷推定方法および鋸断負荷推定装置で用いる鋸断負荷推定モデルは、入力に熱間圧延工程の操業パラメータを含む。上述したように、熱間圧延工程の操業パラメータは鋸断負荷と相関関係を有する。したがって、圧延金属材を製造する熱間圧延工程の操業パラメータを鋸断負荷推定モデルの入力データに含めることで、当該鋸断負荷推定モデルは圧延金属材の熱間圧延条件を考慮した推定モデルとなるので鋸断負荷の推定精度は高くなる。このように鋸断負荷を高い精度を推定できれば、鋸断時に設備上限を超える過負荷の発生を抑制でき、過負荷による電動機46の「トリップ」や、鋸刃50が圧延金属材11に食いつく「噛み止まり」の発生を抑制できる。 As explained above, the saw-cutting load estimation model used in the saw-cutting load estimation method and saw-cutting load estimation device according to this embodiment includes the operating parameters of the hot rolling process as input. As mentioned above, the operating parameters of the hot rolling process have a correlation with the saw-cutting load. Therefore, by including the operating parameters of the hot rolling process that manufactures rolled metal materials as input data for the saw-cutting load estimation model, the saw-cutting load estimation model becomes an estimation model that takes into account the hot rolling conditions of the rolled metal material, thus increasing the accuracy of the saw-cutting load estimation. If the saw-cutting load can be estimated with high accuracy in this way, the occurrence of overload exceeding the equipment limit during saw-cutting can be suppressed, and the occurrence of "tripping" of the electric motor 46 due to overload and "sticking" of the saw blade 50 to the rolled metal material 11 can be suppressed.
さらに、当該鋸断負荷推定モデルで推定される当該鋸断負荷が予め定められた目標負荷の範囲内になるような鋸断速度を決定し、当該鋸断速度で圧延金属材を鋸断して金属材を製造することで、鋸断負荷を目標とする範囲内に維持しながら金属材を製造できるようになる。 Furthermore, by determining a sawing speed such that the sawing load estimated by the sawing load estimation model falls within a predetermined target load range, and then sawing the rolled metal material at that speed to manufacture the metal material, it becomes possible to manufacture the metal material while maintaining the sawing load within the target range.
なお、図2に示した熱間圧延設備20では、熱間圧延設備20がプロセスコンピュータ38と鋸断負荷推定装置40とを有する例を示したが、これに限らない。例えば、プロセスコンピュータ38が鋸断負荷推定装置40の機能を有し、これらが1つ装置で構成されていてもよい。また、図6に示した鋸断負荷推定装置40では、制御部52が鋸断速度決定部64および鋸断負荷推定モデル生成部66を有する例を示したが、これに限らない。鋸断負荷推定装置40で鋸断負荷の推定を実施するのであれば、必ずしも鋸断速度決定部64を有さなくてもよい。さらに、鋸断負荷推定モデル70を外部にて生成し、入力部54を通じて当該鋸断負荷推定モデル70を格納部58に格納する場合には、鋸断負荷推定装置40は、鋸断負荷推定モデル生成部66を有さなくてもよい。 Note that while Figure 2 shows an example where the hot rolling mill 20 has a process computer 38 and a sawing load estimation device 40, it is not limited to this configuration. For example, the process computer 38 may have the functions of the sawing load estimation device 40, and these may be configured as a single device. Also, while Figure 6 shows an example where the sawing load estimation device 40 has a control unit 52 with a sawing speed determination unit 64 and a sawing load estimation model generation unit 66, it is not limited to this configuration. If the sawing load estimation is performed by the sawing load estimation device 40, it is not necessarily required to have a sawing speed determination unit 64. Furthermore, if the sawing load estimation model 70 is generated externally and stored in the storage unit 58 via the input unit 54, the sawing load estimation device 40 does not necessarily need to have a sawing load estimation model generation unit 66.
次に、鋼矢板とは断面形状が異なる丸鋼を鋸断したときの鋸断負荷について説明する。図8は、丸鋼の圧延金属材を鋸断したときの鋸断負荷を説明する図である。図8(a)は、丸鋼の鋸断位置を示す図である。また、図8(b)は、鋸断位置と鋸断速度との関係を示すグラフであり、図8(c)は、鋸断位置と鋸断負荷との関係を示すグラフである。なお、図8(a)の鋸断位置(1)~(3)は、図8(b)、(c)における鋸断位置(1)~(3)に対応している。 Next, we will explain the sawing load when cutting round steel, which has a different cross-sectional shape from steel sheet piles. Figure 8 illustrates the sawing load when cutting rolled round steel. Figure 8(a) shows the sawing position of the round steel. Figure 8(b) is a graph showing the relationship between the sawing position and the sawing speed, and Figure 8(c) is a graph showing the relationship between the sawing position and the sawing load. Note that the sawing positions (1) to (3) in Figure 8(a) correspond to the sawing positions (1) to (3) in Figures 8(b) and (c).
図8(a)に示すように、左側から右側に鋸刃50が移動し、丸鋼の圧延金属材に接近していく。すると、鋸刃50は、図8の(1)の位置で圧延金属材に接触して鋸断し始める。鋸刃50がさらに右側に移動して圧延金属材を鋸断していき、(3)の位置に至ることで圧延金属材が鋸断され丸鋼が製造される。 As shown in Figure 8(a), the saw blade 50 moves from left to right, approaching the rolled metal material of the round steel. Then, at position (1) in Figure 8, the saw blade 50 contacts the rolled metal material and begins cutting. The saw blade 50 continues to move to the right, cutting the rolled metal material, and when it reaches position (3), the rolled metal material is cut and a round steel is manufactured.
図8(b)は、鋸断位置ごとの鋸断速度を示している。図8(b)に示すように、丸鋼の製造では、圧延金属材に接触する(1)の直前に鋸断速度を下げ、鋸断負荷の跳ね上がりを防止している。その後、鋸断速度を基準速度まで上昇させる。鋸断終了となる(3)に近づくにつれて鋸刃50との接触長さが短くなるので、基準速度よりも鋸断速度を上昇させて(3)の位置まで移動され、圧延金属材が鋸断される。 Figure 8(b) shows the sawing speed at each sawing position. As shown in Figure 8(b), in the production of round steel, the sawing speed is reduced immediately before contact with the rolled metal material (1) to prevent a sudden increase in sawing load. Afterward, the sawing speed is increased to the standard speed. As the sawing approaches (3), the end of sawing, the contact length with the saw blade 50 shortens. Therefore, the sawing speed is increased above the standard speed to move to position (3), and the rolled metal material is sawed.
図8(c)は、鋸断位置ごとの鋸断負荷(電流値)を示している。図8(c)に示すように、(1)の位置で鋸刃50が丸鋼の圧延材に接触すると鋸断負荷は高くなるが、事前に鋸断速度を低下させているので、鋸断負荷の跳ね上がりが防止されている。その後、鋸断負荷が一定になるように鋸断速度が制御され、(3)の位置に至り、鋸断が終了すると鋸断負荷は低下した。図8(c)に示すように、(2)の位置の鋸断負荷は設備上限値よりも低いので、(2)の位置の鋸断速度を速くして鋸断の生産性を高められる可能性がある。 Figure 8(c) shows the sawing load (current value) at each sawing position. As shown in Figure 8(c), the sawing load increases when the saw blade 50 contacts the rolled round steel at position (1), but a sudden increase in the sawing load is prevented because the sawing speed has been reduced beforehand. Subsequently, the sawing speed is controlled to keep the sawing load constant, and upon reaching position (3) and completing the sawing, the sawing load decreases. As shown in Figure 8(c), the sawing load at position (2) is lower than the equipment's upper limit, suggesting that increasing the sawing speed at position (2) could potentially improve sawing productivity.
図9は、鋸断速度を速めて丸鋼の圧延材を鋸断したときの鋸断負荷を説明する図である。図9(a)は、丸鋼の鋸断位置を示す図であり、図8(a)と同じ図である。また、図9(b)は、鋸断位置と鋸断速度との関係を示すグラフであり、図9(c)は、鋸断位置と鋸断負荷との関係を示すグラフである。なお、図9においても、図9(a)の鋸断位置(1)~(3)は、図9(b)、(c)における鋸断位置(1)~(3)に対応している。 Figure 9 illustrates the sawing load when a rolled round steel is sawn at an increased sawing speed. Figure 9(a) shows the sawing position of the round steel, and is the same as Figure 8(a). Figure 9(b) is a graph showing the relationship between the sawing position and the sawing speed, and Figure 9(c) is a graph showing the relationship between the sawing position and the sawing load. Note that in Figure 9, the sawing positions (1) to (3) in Figure 9(a) correspond to the sawing positions (1) to (3) in Figures 9(b) and (c).
図9(b)に示すように、図9に示した例では、鋸断負荷が小さくなる(2)の位置で鋸断速度を速めている。このため、図9(c)に示すように、(2)の位置の鋸断負荷が高くなっているが、鋸断装置36の上限値よりも低いので、この鋸断負荷の上昇により問題が発生することはない。 As shown in Figure 9(b), in the example shown in Figure 9, the sawing speed is increased at position (2), where the sawing load is small. Therefore, as shown in Figure 9(c), the sawing load at position (2) is high, but since it is lower than the upper limit of the sawing device 36, this increase in sawing load does not cause any problems.
このように、丸鋼においても鋸断負荷が低くなる鋸断位置では、鋸断負荷を予め定められた目標負荷の範囲内としつつ鋸断速度を速めて、鋸断の生産性を向上させることができる。そして、本実施形態に係る鋸断負荷推定装置および鋸断負荷推定方法で、鋸断速度を上昇させたときの鋸断負荷を高い精度で推定できるようになれば、目標負荷の範囲内を維持しつつさらに鋸断速度を速めて、生産性を高めることができる。 Thus, even with round steel, at cutting positions where the sawing load is low, the sawing speed can be increased while keeping the sawing load within a predetermined target load range, thereby improving sawing productivity. Furthermore, if the sawing load estimation device and method according to this embodiment can estimate the sawing load when the sawing speed is increased with high accuracy, it becomes possible to further increase the sawing speed while maintaining the target load range, thereby increasing productivity.
なお、丸棒の場合、同一のロールセットで、圧延条件の調整によって直径が数mm~十数mm異なる製品を作り分ける場合がある。このような場合には、圧延金属材の属性パラメータに製品目標直径を加えることで、同一の鋸断負荷推定モデルを用いて直径が異なる丸棒の鋸断負荷を推定できるようになる。 Furthermore, in the case of round bars, it is sometimes possible to produce products with diameters varying by several millimeters to over ten millimeters using the same roll set by adjusting the rolling conditions. In such cases, by adding the target product diameter to the attribute parameters of the rolled metal material, it becomes possible to estimate the sawing load for round bars of different diameters using the same sawing load estimation model.
また、本実施形態に係る鋸断負荷推定装置および鋸断負荷推定方法は、同一のロールセットで製造される断面形状がH形のH形鋼や、断面形状が矩形となる角棒鋼や平鋼にも適用できる。H形鋼に適用する場合、圧延金属材の属性パラメータに製品目標ウェブ厚と製品目標フランジ厚を加えることで、同一の鋸断負荷推定モデルで製品目標ウェブ厚や製品目標フランジ厚が異なるH形鋼の鋸断負荷を推定できるようになる。さらに角棒鋼や平鋼に適用する場合、圧延金属材の属性パラメータに製品目標肉厚と製品目標幅を加えることで、同一の鋸断負荷推定モデルで製品目標肉厚や製品目標幅が異なる角棒鋼や平鋼の鋸断負荷を推定できるようになる。 Furthermore, the saw-cut load estimation device and saw-cut load estimation method according to this embodiment can also be applied to H-shaped steel beams with an H-shaped cross-section, and to square steel bars and flat steel bars with a rectangular cross-section, all manufactured using the same roll set. When applied to H-shaped steel beams, adding the target web thickness and target flange thickness to the attribute parameters of the rolled metal material allows for the estimation of saw-cut loads for H-shaped steel beams with different target web thicknesses and target flange thicknesses using the same saw-cut load estimation model. Additionally, when applied to square steel bars and flat steel bars, adding the target wall thickness and target width to the attribute parameters of the rolled metal material allows for the estimation of saw-cut loads for square steel bars and flat steel bars with different target wall thicknesses and target widths using the same saw-cut load estimation model.
[実施例1]
鋸断負荷推定モデルを生成し、鋸断負荷の推定を行った実施例を説明する。本実施例では、鋼矢板(型式:10H)の圧延金属材を鋸断する鋸断負荷を推定する鋸断負荷推定モデルを、図4に示した(3)、(4)、(5)の鋸断位置ごとに生成し、それぞれの鋸断負荷推定モデルで推定された推定鋸断負荷値と、鋸断負荷の実績値との相関を確認した。鋸断負荷推定モデルの入力データを下記表1に示す。なお、鋸断負荷推定モデルの出力は、(3)~(5)の各位置を鋸断したときに電動機に生じた鋸断負荷電流の最大値である。
[Example 1]
This section describes an example of generating a sawing load estimation model and estimating the sawing load. In this example, a sawing load estimation model was generated for each sawing position (3), (4), and (5) shown in Figure 4 to estimate the sawing load when sawing rolled metal material of steel sheet pile (type: 10H). The correlation between the estimated sawing load value estimated by each sawing load estimation model and the actual sawing load value was confirmed. The input data for the sawing load estimation model is shown in Table 1 below. The output of the sawing load estimation model is the maximum sawing load current generated in the motor when sawing was performed at each position (3) to (5).
上記入力データの実績値と、鋸断負荷電流値の実績値を1セットとする1100のデータセットを用いて、機械学習モデルを機械学習させて学習済の機械学習モデルを生成した。機械学習モデルとして決定木モデルを用いた。この学習済の機械学習モデルを鋸断負荷予測モデルとして鋸断負荷を予測し、実際に電動機で生じた実測鋸断負荷電流値との相関を確認した。 Using a dataset of 1100 data points, each consisting of actual input data and actual saw-break load current values, a machine learning model was trained to generate a pre-trained machine learning model. A decision tree model was used as the machine learning model. This pre-trained machine learning model was used as a saw-break load prediction model to predict saw-break loads, and the correlation with the actual measured saw-break load current values generated by the motor was confirmed.
図10は、推定電流値と実測電流値の対応関係を示すグラフである。図10において、横軸は推定電流値(A)であり、縦軸は実測電流値(A)である。図10に示すように、推定電流値と実測電流値の対応関係を示すプロットは、45°の線上に位置しており、高い精度で鋸断負荷を推定できることが確認された。 Figure 10 is a graph showing the correspondence between estimated and measured current values. In Figure 10, the horizontal axis represents the estimated current value (A), and the vertical axis represents the measured current value (A). As shown in Figure 10, the plot showing the correspondence between estimated and measured current values lies on the 45° line, confirming that the saw break load can be estimated with high accuracy.
また、図10に示した推定電流値と実測電流値との差(予測電流値-実測電流値)の標準偏差は3.46Aであり、予測電流値と実測電流値の比率(予測電流値/実測電流値)の標準偏差は4.72%であった。これに対し、鋸断条件パラメータのみを用いて負荷を推定した場合、推定電流値と実測電流値との差の標準偏差は5.98Aとなり、予測電流値と実測電流値の比率の標準偏差は8.13%であった。この結果から、熱間圧延工程の操業パラメータを入力データに含む鋸断負荷推定モデルを用いることで、高い精度で鋸断負荷を推定できることがわかる。 Furthermore, the standard deviation of the difference between the estimated current value and the measured current value (predicted current value - measured current value) shown in Figure 10 was 3.46 A, and the standard deviation of the ratio of the predicted current value to the measured current value (predicted current value / measured current value) was 4.72%. In contrast, when the load was estimated using only the saw cutting condition parameters, the standard deviation of the difference between the estimated current value and the measured current value was 5.98 A, and the standard deviation of the ratio of the predicted current value to the measured current value was 8.13%. From these results, it can be seen that the saw cutting load can be estimated with high accuracy by using a saw cutting load estimation model that includes the operating parameters of the hot rolling process as input data.
[実施例2]
次に、図5の鋸断位置(3)、(4)の鋸断負荷を推定し、推定された鋸断負荷が設備上限値を超えない鋸断速度まで鋸断速度を速めて圧延金属材を鋸断した実施例2を説明する。実施例2では、実施例1で作成した鋸断負荷推定モデルを用いた。発明例1では、図5の鋸断位置(3)、(4)において鋸断負荷を推定し、推定された鋸断負荷が設備上限値を超えない範囲で鋸断速度を速めて(最大で450mm/秒まで)圧延金属材を鋸断した。鋸断した圧延金属材は鋼矢板(型式:10H)であり、鋼矢板100本(295鋼:80本、390鋼:20本)に対し、鋼矢板1本あたり12回鋸断した(クロップカットを含む)。
[Example 2]
Next, we will describe Example 2, in which the sawing load at sawing positions (3) and (4) in Figure 5 was estimated, and the sawing speed was increased to a sawing speed that did not exceed the equipment's upper limit to saw the rolled metal material. In Example 2, the sawing load estimation model created in Example 1 was used. In Invention Example 1, the sawing load was estimated at sawing positions (3) and (4) in Figure 5, and the sawing speed was increased (up to a maximum of 450 mm/second) to a range that did not exceed the equipment's upper limit to saw the rolled metal material. The sawed rolled metal material was steel sheet pile (model: 10H), and 100 steel sheet piles (80 of 295 steel and 20 of 390 steel) were sawn 12 times per steel sheet pile (including crop cuts).
比較例1では、図5の鋸断位置(3)、(4)の鋸断負荷を推定せず、基準鋸断速度である200mm/秒の鋸断速度で鋼矢板を鋸断した。鋸断した鋼矢板の型式、本数および1本あたりの鋸断回数は発明例と同じである。比較例3では、図5の鋸断位置(3)、(4)の鋸断負荷を推定せず、全ての鋸断について400mm/秒の鋸断速度で鋼矢板を鋸断した。鋸断した鋼矢板の型式、本数および1本あたりの鋸断回数は発明例と同じである。発明例、比較例1および比較例2の鋸断結果を下記表2に示す。 In Comparative Example 1, the sawing load at cutting positions (3) and (4) in Figure 5 was not estimated, and the steel sheet piles were sawn at a standard sawing speed of 200 mm/second. The type, number, and number of saw cuts per sheet pile were the same as in the Inventive Example. In Comparative Example 3, the sawing load at cutting positions (3) and (4) in Figure 5 was not estimated, and the steel sheet piles were sawn at a sawing speed of 400 mm/second for all cuts. The type, number, and number of saw cuts per sheet pile were the same as in the Inventive Example. The sawing results for the Inventive Example, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 are shown in Table 2 below.
表2に示すように、発明例では、鋸刃の噛み止まりトラブルの発生もなく、比較例1、比較例2よりも鋸断時間が短くなり、鋸断の生産性の向上が実現できた。比較例1では、鋸断速度が発明例1よりも遅いので、鋸刃での噛み止まりトラブルの発生がなかったものの鋸断時間が長くなり、鋸断の生産性向上が実現できなかった。比較例2では、鋸断速度を速めたために鋸刃の噛み止まりトラブルが2回発生し、この処理に時間がかかったため、比較例1よりも総所要時間が長くなった。これらの結果から、本実施形態に係る鋸断負荷推定装置および鋸断負荷推定方法で鋸断負荷を推定し、推定された鋸断負荷が設備上限値を超えないようにして鋸断速度を速めることが好ましく、これにより、噛み止まり等のトラブルを抑制しながら鋸断速度を速めることができ、鋸断の生産性の向上が実現できることが確認された。 As shown in Table 2, in the inventive example, there were no problems with the saw blade jamming, and the sawing time was shorter than in Comparative Examples 1 and 2, resulting in improved sawing productivity. In Comparative Example 1, although there were no problems with the saw blade jamming, the sawing time was longer because the sawing speed was slower than in Inventive Example 1, and improved sawing productivity was not achieved. In Comparative Example 2, because the sawing speed was increased, the saw blade jamming problem occurred twice, and the processing time for this was long, resulting in a longer total time than in Comparative Example 1. From these results, it was confirmed that it is preferable to estimate the sawing load using the sawing load estimation device and sawing load estimation method according to this embodiment, and to increase the sawing speed so that the estimated sawing load does not exceed the equipment upper limit. This allows for an increase in sawing speed while suppressing problems such as jamming, and thus improves sawing productivity.
10 鋼矢板
11 圧延金属材
12 ウェブ
14 フランジ
16 腕部
18 継手部
20 熱間圧延設備
22 加熱炉
24 粗圧延機
25 温度センサ
26 トランスファーベッド
28 中間圧延機
29 温度センサ
30 仕上圧延機
31 温度センサ
32 冷却装置
33 温度センサ
34 テーブルローラ
36 鋸断装置
38 プロセスコンピュータ
40 鋸断負荷推定装置
42 駆動装置
44 台車
46 電動機
48 駆動伝達ベルト
50 鋸刃
52 制御部
54 入力部
56 出力部
58 格納部
60 取得部
62 鋸断負荷推定部
64 鋸断速度決定部
66 鋸断負荷推定モデル生成部
68 データベース
70 鋸断負荷推定モデル
80 丸鋼
10 Steel sheet pile 11 Rolled metal material 12 Web 14 Flange 16 Arm section 18 Joint section 20 Hot rolling equipment 22 Heating furnace 24 Roughing mill 25 Temperature sensor 26 Transfer bed 28 Intermediate rolling mill 29 Temperature sensor 30 Finishing mill 31 Temperature sensor 32 Cooling device 33 Temperature sensor 34 Table roller 36 Saw cutting device 38 Process computer 40 Saw cutting load estimation device 42 Drive device 44 Trolley 46 Electric motor 48 Drive transmission belt 50 Saw blade 52 Control unit 54 Input unit 56 Output unit 58 Storage unit 60 Acquisition unit 62 Saw cutting load estimation unit 64 Saw cutting speed determination unit 66 Saw cutting load estimation model generation unit 68 Database 70 Saw cutting load estimation model 80 Round steel
Claims (13)
加熱炉での加熱温度、粗圧延機の圧延温度、粗圧延機の圧延時間、中間圧延機の圧延温度、中間圧延機の圧延時間、仕上圧延機の圧延温度および仕上圧延機の圧延時間のうちの少なくとも1つを含む熱間圧延工程の操業パラメータおよび鋸断速度を鋸断負荷推定モデルに入力して、前記圧延金属材の鋸断負荷を出力する鋸断負荷推定部を有し、
前記鋸断負荷推定モデルは、前記熱間圧延工程の操業パラメータ、前記鋸断速度及び前記鋸断負荷を1組とする複数のデータセットを用いて機械学習された学習済の機械学習モデルである、鋸断負荷推定装置。 A sawing load estimation device for estimating the sawing load generated when a rolled metal material, rolled in a hot rolling process, is sawn at a specific sawing position,
The system includes a sawing load estimation unit that inputs the operating parameters of the hot rolling process, including at least one of the heating temperature in the heating furnace, the rolling temperature of the roughing mill, the rolling time of the roughing mill, the rolling temperature of the intermediate mill, the rolling time of the intermediate mill, the rolling temperature of the finishing mill, and the rolling time of the finishing mill, as well as the sawing speed, into a sawing load estimation model to output the sawing load of the rolled metal material.
The sawing load estimation device is a pre-trained machine learning model that has been trained using multiple datasets, each dataset consisting of the operating parameters of the hot rolling process, the sawing speed, and the sawing load.
加熱炉での加熱温度、粗圧延機の圧延温度、粗圧延機の圧延時間、中間圧延機の圧延温度、中間圧延機の圧延時間、仕上圧延機の圧延温度および仕上圧延機の圧延時間のうちの少なくとも1つを含む熱間圧延工程の操業パラメータ、鋸断速度および鋸断位置を鋸断負荷推定モデルに入力して、前記圧延金属材の鋸断負荷を出力する鋸断負荷推定部を有し、
前記鋸断負荷推定モデルは、前記熱間圧延工程の操業パラメータ、前記鋸断速度、前記鋸断位置および前記鋸断負荷を1組とする複数のデータセットを用いて機械学習された学習済の機械学習モデルである、鋸断負荷推定装置。 A sawing load estimation device for estimating the sawing load generated when sawing a rolled metal material that has been rolled in a hot rolling process,
The system includes a sawing load estimation unit that inputs the operating parameters of the hot rolling process, including at least one of the heating temperature in the heating furnace, the rolling temperature of the roughing mill, the rolling time of the roughing mill, the rolling temperature of the intermediate mill, the rolling time of the intermediate mill, the rolling temperature of the finishing mill, and the rolling time of the finishing mill, as well as the sawing speed and sawing position, into a sawing load estimation model to output the sawing load of the rolled metal material.
The sawing load estimation device is a pre-trained machine learning model that has been trained using multiple datasets, each dataset consisting of the operating parameters of the hot rolling process, the sawing speed, the sawing position, and the sawing load.
加熱炉での加熱温度、粗圧延機の圧延温度、粗圧延機の圧延時間、中間圧延機の圧延温度、中間圧延機の圧延時間、仕上圧延機の圧延温度および仕上圧延機の圧延時間のうちの少なくとも1つを含む熱間圧延工程の操業パラメータおよび鋸断速度を鋸断負荷推定モデルに入力し、前記圧延金属材の鋸断負荷を出力させて前記鋸断負荷を推定し、
前記鋸断負荷推定モデルは、前記熱間圧延工程の操業パラメータ、前記鋸断速度および前記鋸断負荷を1組とする複数のデータセットを用いて機械学習された学習済の機械学習モデルである、鋸断負荷推定方法。 A method for estimating the sawing load generated when a rolled metal material, rolled in a hot rolling process, is sawn at a specific sawing position,
The operating parameters of the hot rolling process, including at least one of the heating temperature in the heating furnace, the rolling temperature of the roughing mill, the rolling time of the roughing mill, the rolling temperature of the intermediate mill, the rolling time of the intermediate mill, the rolling temperature of the finish mill, and the rolling time of the finish mill, as well as the sawing speed, are input into a sawing load estimation model, and the sawing load of the rolled metal material is output to estimate the sawing load.
The sawing load estimation method is a pre-trained machine learning model that has been machine-trained using multiple datasets, each dataset consisting of the operating parameters of the hot rolling process, the sawing speed, and the sawing load.
加熱炉での加熱温度、粗圧延機の圧延温度、粗圧延機の圧延時間、中間圧延機の圧延温度、中間圧延機の圧延時間、仕上圧延機の圧延温度および仕上圧延機の圧延時間のうちの少なくとも1つを含む熱間圧延工程の操業パラメータ、鋸断速度および鋸断位置を鋸断負荷推定モデルに入力し、前記圧延金属材の鋸断負荷を出力させて前記鋸断負荷を推定し、
前記鋸断負荷推定モデルは、前記熱間圧延工程の操業パラメータ、前記鋸断速度、前記鋸断位置および前記鋸断負荷を1組とする複数のデータセットを用いて機械学習された学習済の機械学習モデルである、鋸断負荷推定方法。 A method for estimating the sawing load generated when sawing a rolled metal material that has been rolled in a hot rolling process,
The operating parameters of the hot rolling process, including at least one of the heating temperature in the heating furnace, the rolling temperature of the roughing mill, the rolling time of the roughing mill, the rolling temperature of the intermediate mill, the rolling time of the intermediate mill, the rolling temperature of the finishing mill, and the rolling time of the finishing mill, along with the sawing speed and sawing position, are input into a sawing load estimation model, and the sawing load of the rolled metal material is output to estimate the sawing load.
The sawing load estimation method is a pre-trained machine learning model that has been machine-trained using multiple datasets, each dataset consisting of the operating parameters of the hot rolling process, the sawing speed, the sawing position, and the sawing load.
過去に鋸断した前記圧延金属材の加熱炉での加熱温度、粗圧延機の圧延温度、粗圧延機の圧延時間、中間圧延機の圧延温度、中間圧延機の圧延時間、仕上圧延機の圧延温度および仕上圧延機の圧延時間のうちの少なくとも1つを含む熱間圧延工程の操業パラメータ、鋸断速度および鋸断負荷を1組とする複数のデータセットを教師データとして機械学習モデルを機械学習させ、
前記熱間圧延工程の操業パラメータおよび前記鋸断速度を入力とし、前記鋸断負荷を出力とする鋸断負荷推定モデルを生成する、鋸断負荷推定モデルの生成方法。 A method for generating a sawing load estimation model for estimating the sawing load generated when a rolled metal material rolled in a hot rolling process is sawn at a specific sawing position,
A machine learning model is trained using multiple datasets as training data, each dataset consisting of a set of operational parameters for a hot rolling process, including at least one of the following: heating temperature in the heating furnace of the previously sawed rolled metal material, rolling temperature of the roughing mill, rolling time of the roughing mill, rolling temperature of the intermediate rolling mill, rolling time of the intermediate rolling mill, rolling temperature of the finishing mill, and rolling time of the finishing mill, along with the sawing speed and sawing load.
A method for generating a sawing load estimation model, which takes the operating parameters of the hot rolling process and the sawing speed as inputs and generates a sawing load estimation model that outputs the sawing load.
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