CN105451904B

CN105451904B - 节能作业推荐系统

Info

Publication number: CN105451904B
Application number: CN201380078672.8A
Authority: CN
Inventors: 下田直树; 小原浩; 小原一浩; 今成宏幸
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2013-08-02
Filing date: 2013-08-02
Publication date: 2017-07-04
Anticipated expiration: 2033-08-02
Also published as: KR20160032189A; KR101733366B1; US20160180269A1; JP5999265B2; WO2015015643A1; JPWO2015015643A1; CN105451904A; US10482406B2

Abstract

本发明的目的在于提供一种能够针对预定随后将要被轧制的被轧制材料，高精度地算出预测轧制线整体所消耗的耗能的节能作业推荐系统。算出一件被轧制材料通过轧制线的过程中多个设备所消耗的总耗能，用总耗能除以被轧制材料轧制前的宽度和长度，算出确定被轧制材料单位宽度、单位长度的耗能的耗能基准量。使耗能基准量与被轧制材料的钢材种类以及轧制后的目标板厚相关联并记录。对预定随后将要在上述轧制线中进行轧制的轧制预定被轧制材料，取得与其钢材种类和轧制后的目标板厚相对应的耗能基准量。用轧制预定被轧制材料的宽度和长度乘以耗能基准量，从而算出预测耗能。

Description

节能作业推荐系统

技术领域

本发明涉及轧制线的节能作业推荐系统。

背景技术

对典型的热轧线的设备构成进行说明。热轧线上，在板坯加热炉中被加热至所需温度的高温钢板坯被搬运至轧制线上，经过依次轧制，最后被卷取机卷成产品卷。

从板坯到产品卷，在轧制线上进行加热、轧制、冷却等各种加工温度处理过程。加热过程中有板坯再加热炉或板带加热器、边缘加热器等设备。轧制过程中有轧边机、粗轧机、精轧机等轧制机设备。冷却过程中有破鳞机、除鳞机、层流冷却等注水设备。除此以外，还有与被轧制材料的搬运相关的辊道、热卷箱、飞剪、卷取机等机械设备。

这些设备主要使用电力和燃料，消耗能源。轧制机、卷取机、辊道、飞剪等由电动机驱动，电能被这些设备的电动机消耗。另外，破鳞机、除鳞机、层流冷却等注水设备利用泵来供给高压水或大量的水，电能被驱动泵的电动机消耗。照此，能量被轧制线上的各种设备所消耗，所需的耗能根据各设备的作业条件而变化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2011-162804号公报

专利文献2：日本专利特公昭63-23846号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

迄今的节能手段大多是主要以单一设备或一部分功能作为对象而进行的。但是，即使对于一部分设备或功能实现了节能，也未必能够实现轧制线整体的节能。例如，作为一种粗轧机的节能手段，考虑了通过提高粗轧机与精轧机之间的中间坯的目标板厚来减少从板坯厚度到中间坯厚度的粗轧机轧制减量。籍此，能够降低粗轧机的轧制力矩，降低驱动粗轧机的电动机的耗能。然而，中间坯的厚度增加。因此在粗轧机下游的精轧机中，从中间坯厚度到最终产品的目标厚度的轧制减量增加。因此，精轧机的轧制力矩增加，驱动精轧机的电动机的耗能增加。虽然能够实现粗轧机单机的节能，但是由于包括精轧机在内的轧制线整体的耗能是由各设备耗能的增减总和来决定的，因此未必能实现节能。

另外，轧制规程会根据被轧制材料的钢材种类、尺寸的变化而变化，轧制机的耗能也会随之变化。另外，为了得到所需的产品材质而变更层流注水设备的冷却条件、为了确保材料的表面品质而变更除鳞机的喷射模式，由此注水量也随之改变。因此泵的运行状态发生变化，而驱动电动机的耗能也发生变化。照此，各设备的耗能也会根据被轧制材料的钢材种类、尺寸、所需的产品材质、产品品质而发生变化，轧制线整体的耗能也会发生变化。由于轧制线整体耗能的节能量是根据各设备耗能的增减总和来决定的，因此在即使被轧制材料的钢材种类、尺寸、所需的产品材质、产品质量等发生变化的情况下也能够对轧制线上的各设备耗能进行高精度的预测变得重要。

以往，关于热轧线上的节能，相继提出了诸如通过对最上游的加热炉进行操作以希望使燃烧能最小化、通过控制轧制线的作业条件以希望使总成本最小化的手段。

例如，在日本专利特开2011-162804中，提出了在连续式加热炉中根据热平衡方程式算出预测精度高的燃料流量，以使热容大且需要大量加热能的加热炉中的能量效率达到最大。

另外，在日本专利特公昭63-23846中，提出了通过在连续热轧中将抽提温度、抽提间距、轧制速度设定在最佳值，使得从板坯到产品的总成本最小化的控制手段。

关于加热炉的节能，可以聚焦在如何减少加热炉中所使用的燃料而提高加热效率上来进行研究。但是，对轧制线整体的节能的研究并不容易。由于轧制线中消耗能源的设备种类各异，根据各设备的能量效率而节能的程度也不相同，因此轧制线整体耗能的增减是复杂的。

另外，即使意图通过改变轧制线的作业条件来达到节能的目的，如果由于作业条件的变化而使板厚、板宽、凸度、平坦度等的产品品质低于所需值，屈服应力或拉伸强度等产品材质的机械性质低于所需值，则会成为次品。在满足所需产品品质和产品材质的同时能够达到节能目的的轧制线的作业条件的揭示是重要的。

本发明是为了解决上述技术问题而完成的发明，其目的在于提供能够针对预定随后将要被轧制的被轧制材料，高精度地预测轧制线整体所消耗的耗能，基于此而对作业条件进行改善的节能作业推荐系统。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明为了达到上述目的，提供一种利用多个设备对被轧制材料进行轧制的轧制线的节能作业推荐系统，其具备：

耗能实绩计算装置，其算出一件被轧制材料通过所述轧制线的过程中上述多个设备所消耗的总耗能，用上述总耗能除以被轧制材料轧制前的宽度和长度，算出确定被轧制材料单位宽度、单位长度的耗能的耗能基准量；耗能基准量记录手段，其将由上述耗能实绩计算手段算出的耗能基准量与被轧制材料的钢材种类以及轧制后的目标板厚相关联并记录；耗能基准量取得手段，其对随后将要在上述轧制线中进行轧制的轧制预定被轧制材料，从上述耗能基准量记录手段取得与其钢材种类和轧制后的目标板厚相对应的耗能基准量；和耗能预测计算手段，其用上述轧制预定被轧制材料的宽度和长度乘以从上述耗能基准量取得手段取得的耗能基准量，从而算出预测上述轧制预定被轧制材料通过上述轧制线过程中上述多个设备所消耗的预测耗能。

另外，本发明的特征在于，还具备节能作业条件推荐手段，其在使轧制后的被轧制材料的产品品质或产品材质的机械性质维持在允许范围内的同时，向作业人员推荐能够将耗能降低得比由上述的耗能预测计算手段算出的预测耗能更低的作业条件。

优选地，本发明的特征在于，上述多个设备包括具备多个轧制架的精轧机和设置于上述精轧机下游的卷取机；上述节能作业条件推荐手段包括平坦度检测手段和第1推荐手段，该平坦度检测手段对位于从上述精轧机下游至上述卷取机上游之间的被轧制材料的平坦度进行检测，该第1推荐手段在表征平坦度变化的指标在产品品质的上限值以上时，针对上述多个轧制架推荐提高前段轧制架的轧制负荷分配比、降低后段轧制架的轧制负荷分配比的作业条件。

优选地，本发明的特征在于，具备材质预测计算装置，其算出与轧制后的被轧制材料的屈服应力和拉伸强度相关的机械性质值；上述多个设备包括具备多个轧制架的精轧机；上述节能作业条件推荐手段包括第2推荐手段，该第2推荐手段在上述机械性质值在高于机械性质下限值设定的允许值以上时，推荐提高精轧机出口侧目标温度的作业条件。

优选地，本发明的特征在于，具备材质预测计算装置，其算出与轧制后的被轧制材料的屈服应力和拉伸强度相关的机械性质值；上述多个设备包括粗轧机和设置于上述粗轧机下游的精轧机；上述节能作业条件推荐手段包括第3推荐手段，该第3推荐手段在上述机械性质值在高于机械性质下限值设定的允许值以上时，推荐减小位于上述粗轧机与上述精轧机之间的被轧制材料的目标板厚的作业条件。

优选地，本发明的特征在于，上述多个设备包括具备多个轧制架的精轧机；上述节能作业条件推荐手段包括凸度值检测手段和第4推荐手段，该凸度值检测手段检测上述精轧机下游的被轧制材料的凸度值，该第4推荐手段在上述凸度值在低于产品品质上限值设定的允许值以下时，针对上述多个轧制架推荐提高前段轧制架的轧制负荷分配比、降低后段轧制架的轧制负荷分配比的作业条件。

发明的效果

通过本发明，能够针对预定随后将要被轧制的被轧制材料高精度地预测轧制线整体所消耗的耗能。另外，通过本发明，能够在确保产品品质或产品材质的同时，向操作人员推荐能够降低轧制线整体耗能的作业条件。

附图说明

[图1]本发明的实施方式1中的适用节能作业推荐系统的轧制线的设备简图。

[图2]本发明的实施方式1中的节能作业推荐系统的概念构成图。

[图3]表示本发明的实施方式1中的显示手段的画面构成例的示意图。

[图4]表示本发明的实施方式1中的节能作业条件规则库的一个例子的示意图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，在各附图中，对共通的要素使用相同的符号且省略重复的说明。

本说明书中的所谓“产品品质”，是指板厚、板宽、凸度、平坦度等能够利用设置于轧制线上的各种传感器检测出的数值。所谓“产品材质”，是指屈服应力或拉伸强度等无法利用设置于轧制线上的各种传感器检测出的数值。另外，屈服应力或拉伸强度可以通过从产品卷上切割出试样进行实验来测定。

实施方式1

[轧制线]

图1是本发明的实施方式1中的适用节能作业推荐系统的轧制线的设备简图。图1表示钢铁厂的热轧线。

在图1所表示的热轧线的上游中设置有一个或多个板坯加热炉1。板坯从板坯加热炉1向轧制线上出炉。板坯是被轧制材料(以下也简称为“材料”)。从板坯加热炉1出炉的板坯利用搬运台来搬运。搬运台具备例如多个辊。通过将各辊与电动机连接、并适当控制电动机的旋转方向和转速，来使载置于辊上的被轧制材料以规定的速度向规定的方向移动。

板坯加热炉1的下游设置有高压去鳞装置。高压去鳞装置的下游设置有轧边机3。轧边机3的下游设置有粗轧机4。从板坯加热炉1出炉的板坯利用粗轧机4进行粗轧制。板坯多次通过粗轧机4。板坯通过粗轧机4的次数称为通过数。粗轧制后的被轧制材料称为中间坯(transfer bar)。

粗轧机4的出口侧设置有用于检测被轧制材料温度的粗轧机出口侧传感器5。粗轧机出口侧传感器5的下游设置有用于检测被轧制材料温度的精轧机入口侧传感器6。精轧机入口侧传感器6的下游设置有飞剪7。飞剪7的下游设置有精轧机入口侧去鳞装置8。精轧机入口侧去鳞装置8的下游设置有精轧机9。精轧机9具备多个轧制架。一边将中间坯向下游方向搬运，一边利用各轧制架对其进行精轧。精轧后被卷取机13卷取的被轧制材料称为产品。

精轧机9的下游设置有用于测量被轧制材料的温度、板厚、板宽、凸度、平坦度的精轧机出口侧传感器10。精轧机出口侧传感器10的下游设置有输出层流喷雾冷却装置11。

输出层流喷雾冷却装置11的下游设置有用于检测被轧制材料的温度的卷取机入口侧传感器12。卷取机入口侧传感器12的下游设置有一台或多台卷取机13。被轧制材料被卷取机13卷取。

另外，高压去鳞装置和粗轧机4与用于将冷却水抽上来的粗轧泵14相连接。精轧机入口侧去鳞装置8和精轧机9与用于将冷却水抽上来的精轧泵15相连接。输出层流喷雾冷却装置11与用于将冷却水抽上来的输出台泵16相连接。被轧制材料通过利用粗轧泵14、精轧泵15、输出台泵16抽上来的冷却水来进行水冷、调整温度。

上述搬运台、轧边机3、粗轧机4、飞剪7、精轧机9、卷取机13、粗轧泵14、精轧泵15、输出台泵16都具备各自驱动用的电动机。节能作业推荐系统具有检测各电动机所消耗的电流·电压等耗能的实绩值的耗能检测装置。另外，在轧制线的各处设置有检测被轧制材料位置的位置传感器(省略图示)。基于被轧制材料的位置和各电动机的耗能的实绩值，能够针对任意的被轧制材料算出各设备所消耗的耗能。

基于过程计算机(省略图示)的计算结果，适当控制轧制线上的各设备的运行。例如，根据所设定的目标中间坯厚度来驱动决定粗轧机4轧制负荷、力矩的电动机。根据所设定的产品目标板厚来驱动决定精轧机9各轧制架的轧制负荷、力矩的电动机。

[节能作业推荐系统]

图2是本发明的实施方式1中的节能作业推荐系统的概念构成图。

节能作业推荐系统由具备ROM、RAM、数据库等记录装置的运算处理装置构成，通过实际装载的程序来运行。节能作业推荐系统具有耗能实绩计算装置20、品质实绩数据收集装置21、材质预测计算装置22、显示手段23、节能推荐装置24、耗能基准量表25、品质实绩·材料计算值储存表26、节能作业条件规则库27。通过一个或多个数据库对耗能基准量表25、品质实绩·材料计算值储存表26、节能作业条件规则库27进行管理。

耗能实绩计算装置20与显示手段23和耗能基准量表25相连接。品质实绩数据收集装置21与显示手段23和品质实绩·材料计算值储存表26相连接。材质预测计算装置22与显示手段23和品质实绩·材料计算值储存表26相连接。节能推荐装置24与显示手段23、耗能基准量表25、品质实绩·材料计算值储存表26以及节能作业条件规则库27相连接。

(耗能实绩计算装置)

对耗能实绩计算装置20进行说明。

耗能实绩可以利用从驱动电动机获得的电流、电压、转速等按照例如以下的公式来算出。这是一件坯料从前端到尾端轧制时的耗能计算。

其中，E_i(MJ)是时间T(s)内的耗能实绩，t(s)是时刻，ν(m/s)是辊的圆周速度实绩，G(kNm)是轧制力矩(以辊为基准)实绩，R(mm)是辊的半径，P_w(kW)是轧制功率，η(-)是电功率转换效率(电流与功之间转换时的效率)。

上述式(1)中表示了从时刻t＝0开始到t＝T为止的时间段T(s)内的耗能，在例如轧制机的场合下，被轧制材料的前端轧入轧制机中而开始轧制的时刻为t＝0，随后轧制继续进行，被轧制材料的尾端从轧制机中退出而轧制结束的时刻为t＝T。在该场合下，T(s)表示轧制时间。由此得到了轧制一次的能量E_i的实绩，但是由于被轧制材料在粗轧机4、精轧机9中被反复轧制，因此每一件轧制材料在轧制作业中的耗能的总和可以式(3)表示。

其中，i表示通过粗轧机4、精轧机9的次数指数，Ri表示第i次通过粗轧机4，Fi表示精轧机9的第i个轧制架。N_R表示粗轧机4的最终轧制通过，N_F表示精轧机9的最终轧制架。

另外，从板坯加热炉1出炉的一件被轧制材料直到最后被卷取机13卷取为止的整体耗能可以式(4)表示。

其中，E_Ei(MJ)表示轧边机3的各轧制通过中的耗能实绩。E_Ti(MJ)表示搬运台的各电机的耗能实绩。E_DC(MJ)表示卷取机13的耗能实绩。E_RP(MJ)表示粗轧泵14的向喷雾相关部件(高压水除鳞机、粗轧机除鳞机)供给水的槽的泵电动机的耗能实绩。E_FP(MJ)表示精轧泵15的向喷雾相关部件(精轧机入口侧去鳞机、精轧机的轧制架之间的喷雾等)供给水的槽的泵电动机的耗能实绩。E_ROTP(MJ)表示输出台的向层流喷雾供给水的槽的泵电动机的耗能实绩。

照此，基于实绩数据算出一件被轧制材料的加工水冷却处理整体所需要的耗能。

另外，照此算出的一件被轧制材料的耗能会根据被轧制材料的钢材种类或尺寸而有所不同。这是因为随着轧制力矩的变化、为得到所需产品材质的温度规程的变化，用水量会发生变化，另外，根据被轧制材料长度的变化，轧制、冷却的处理时间会发生变化。通过将算出的耗能基准化，对于一定程度的变化要素，能量的变化能够被吸收。例如，轧制力矩与板宽之间基本上呈比例关系、或者被轧制材料的长度基本上与轧制时间相关。

因此，在本发明中，耗能实绩计算装置20如式(5)所示的那样，算出一件被轧制材料通过轧制线的过程中各设备所消耗的总耗能(式(4))，用总耗能除以轧制前的板坯宽度和板坯长度，算出确定被轧制材料单位宽度、单位长度的耗能的耗能基准量。

其中E^totalp(MJ)表示对于一件被轧制材料，轧制线整体所消耗的耗能。B_S(mm)表示板坯宽度。L_S(mm)表示板坯长度。而E^Norm_total(MJ/mm²) 则表示对于被轧制材料的单位宽度·单位长度，轧制线整体所消耗的耗能基准量。虽然从严格意义上不能说整体耗能与板坯宽度和板坯长度之间具有精确的比例关系，但是可以作为代表性的指标显示。

对于该耗能基准量，可以将钢材种类和最终产品的目标板厚作为关键信息来进行整理。耗能基准量表25将耗能基准量与被轧制材料的钢材种类和产品目标板厚相关联并记录。另外，在根据由钢材种类和产品目标板厚所划分的区间而取得多份被轧制材料的耗能基准量的实绩值的场合下，可以算出它们的平均值以提高作为代表值的精度。或者，根据式(6)，通过逐次更新，可以反映出更新近处理的被轧制材料的耗能基准量的倾向。

其中，E^Norm _{i,j_OLD}(MJ/mm²)表示钢材种类指数i、产品目标板厚指数j的耗能基准量的更新前的表值。E^Norm _{i,j_CUR}(MJ/mm²)表示相同的钢材种类指数i、相同的产品目标板厚指数j的一件最新的被轧制材料的耗能基准量的计算值。E^Norm _{i,j_NEW}(MJ/mm²)表示相同的钢材种类指数i、相同的产品目标板厚指数j的耗能基准量表的更新值。α表示更新增益。

另外，各区域的耗能基准量也以相同的方式利用耗能基准量表25进行管理。

式(7)表示粗轧机区域的耗能基准量，式(8)表示精轧机区域的耗能基准量，式(9)表示卷取机13的耗能基准量，式(10)表示搬运台的耗能基准量，式(11)表示粗轧泵14的耗能基准量，式(12)表示精轧泵15的耗能基准量，式(13)表示输出台泵16的耗能基准量。另外，粗轧机区域是包括图1所示的轧边机3和粗轧机4的区域。精轧机区域是包括图1所示的具有多个轧制架的精轧机9的区域。搬运台被分割成多个区域(例如板坯加热炉1至粗轧机4之间的区域、粗轧机4至精轧机9之间的区域、精轧机9至卷取机13之间的区域)。本说明书中，为了便于说明，使一个区域中只同时存在一件被轧制材料。因此，可以方便地测出一件被轧制材料在各区域所消耗的耗能。

利用耗能基准量表25对各区域的耗能基准量进行管理。籍此，可以将钢材种类和产品目标板厚作为关键信息，对于各区域，得到基于实绩值的代表性的耗能基准量。

另外，在上述关于耗能基准量的计算中，使用板坯宽度和板坯长度，而假设板坯厚度不变。但是，也可以计入板坯厚度使用，进一步提高计算精度。

(品质实绩数据收集装置)

品质实绩数据收集装置21对利用精轧机出口侧10测得的板厚、板宽、凸度、平坦度等与产品品质相关的实绩数据(实绩值)进行收集。品质实绩数据收集装置21根据最新的被轧制材料的实绩数据来制作关于作为产品品质信息的板厚、板宽、凸度、平坦度的实绩测定图表数据。将实绩测定图表数据发送至显示手段23。另外，将实绩数据记录于品质实绩·材料计算值储存表26中。

(材质预测计算装置)

屈服应力、拉伸强度等机械性质的实绩数据(实绩值)需要使用产品卷的试样、另外通过拉伸试验机等来测量，无法对所有的被轧制材料得到这些实绩数据。材质预测计算装置22提取作为产品材质信息的屈服应力、拉伸强度等机械性质的实绩数据，对于没有实绩数据的被轧制材料则采用与公知的材质预测系统相同的模型来计算预测数据(预测值)。实绩数据与预测数据作为产品材质的机械性质数据被记录于品质实绩·材料计算值储存表26中。另外，将机械性质数据发送至显示手段23。

(显示手段)

图3是表示本发明的实施方式1中的显示手段的画面构成例的示意图。

显示手段23在一个显示部中对上述耗能基准量(整体值和各区域值)、与产品品质相关的实绩测定图表数据、与产品材质相关的机械性质数据同时进行显示。

操作人员可以在显示手段23中所显示的一个画面内对从被轧制材料从板坯加热炉1出炉开始到其被卷取机13卷取为止的各区域中的耗能实绩、和板厚、板宽、凸度、平坦度等产品品质的实绩、以及产品材质的机械性质的信息进行比较、分析。

例如，操作人员可以针对被轧制材料一系列的处理过程，对哪处区域的耗能较高、或者被轧制材料的产品品质或产品材质是否产生问题进行确认。另外，可以针对所显示的产品品质、产品材质，对其允许范围内是否能够减少任一区域的耗能(节能)进行研究。即使存在可以通过改变某作业条件来减少耗能而实现减少耗能的可能性，如果不能满足所需的品质或材质也会成为次品，造成超过节能的损失。通过将耗能与产品品质、产品材质的信息集中在同一个画面中显示，易于对这些信息进行比较，能够在确保所需产品品质、产品材质的基础上研究节能的可能性。

(节能推荐装置)

节能推荐装置24从耗能基准量表25中读取与预定随后将要被轧制的被轧制材料(板坯)的钢材种类和产品目标板厚相对应的耗能基准量。用读取的耗能基准量乘以该被轧制材料的板坯宽度和板坯长度，算出预测该被轧制材料通过轧制线的过程中各设备所消耗的耗能(预测耗能)。

预测耗能是轧制线整体E^totalp(MJ)、粗轧机区域E^RMp(MJ)、精轧机区域E^FMp(MJ)、卷取机E^DCp(MJ)、搬运台E^TBLp(MJ)、粗轧泵E^RPp(MJ)、精轧泵E^FPp(MJ)、输出台泵E^ROTPp(MJ)的预测耗能。显示手段23将这些预测耗能与先前在相同钢材种类、产品板厚、产品板宽的条件下进行轧制的最后的被轧制材料的制品品质(板厚、板宽、凸度、平坦度)的实绩测定图表以及通过材质预测计算装置22算出的机械性质数据一并显示。

接着，节能推荐装置24在考虑了产品品质、产品材质的允许范围后对节能的可能性进行推荐。

首先，与节能相关的具有代表性的作业条件的选单如下所示。

(1)加热炉出炉温度

(2)粗轧机至精轧机之间的中间坯厚度

(3)精轧机出口侧的目标温度(FDT)

(4)精轧机的各轧制架的轧制负荷分配比

对(1)的加热炉出炉温度的变更进行说明。如果提高板坯的出炉温度，则由于粗轧机4、精轧机9会在更高的温度下轧制，因此变形阻力减少，轧制负荷、力矩下降。因此，粗轧机4、精轧机9的耗能减少，具有节能的效果。

对(2)的中间坯厚度的变更进行说明。如果减小中间坯厚度，则在粗轧机4中从板坯厚度到最终的中间坯厚度的总轧制减量增加，因此粗轧机4整体的耗能增加。而在精轧机9中从中间坯厚度到产品目标板厚的总轧制减量减少，因此精轧机9整体的耗能通常减少。所以，粗轧机4的能量增加量与精轧机9的能量减少量之间的平衡决定了轧制线整体耗能的增减。通常，精轧机9整体的耗能比粗轧机4整体的耗能更大。因此，精轧机9耗能的增减对节能的影响更大。因此，如果减小中间坯厚度，则通常轧制线整体的耗能减少，从而具有节能的效果。

对(3)的精轧机出口侧目标温度(FDT)的变更进行说明。如果提高FDT，则精轧机9的各轧制架会在更高的温度下进行轧制，变形阻力降低，轧制负荷和力矩减小。另一方面，为了达到更高的FDT，精轧机9的轧制速度趋于升高。但是，轧制力矩减小的影响比轧制速度上升的影响更大。因此，如果提高FDT，则通常精轧机9整体的耗能减少，轧制线整体的耗能也减少，从而具有节能的效果。

对于(4)的精轧机9的各轧制架的轧制负荷分配比，如果提高上游的前段轧制架的比例、降低下游的后段轧制架的比例，则通常精轧机9整体的耗能会减少，具有节能的效果。这是因为虽然前段轧制架处的轧制负荷和力矩增加、后段轧制架处的轧制负荷和力矩减少，但是在更高温度侧进行轧制的前段轧制架的力矩的增加量较少、而在低温侧进行轧制的后段轧制架的力矩的减少量较大，因此整体上耗能是减少的。

根据以上所述，对各作业条件的变更与节能效果之间的关系作如下归纳。

(1)如果提高加热炉出炉温度，则具有节能效果。

(2)如果减少粗轧机至精轧机之间的中间坯厚度，则具有节能的效果。

(3)如果提高精轧机出口侧目标温度(FDT)，则具有节能效果。

(4)如果使精轧机的各轧制架的轧制负荷分配比在前段轧制架处上升、在后段轧制架处下降，则具有节能效果。

如果将上述作业条件组合起来，则能够实施具有节能效果的作业条件的变更。但是，由于实际上存在产品品质或产品材质等的制约，全部作业条件的变更是无法实现的。实际上，需要选择在产品品质和产品材质变化的允许范围内能够实现的作业条件的变更。

节能推荐装置24在将被轧制材料的产品品质或产品材质的机械性质维持在允许范围内的同时，向操作人员推荐能够将耗能降低得比预测耗能更低的作业条件。

例如，作为在考虑了产品品质或产品材质的允许范围后的具有节能效果的作业条件变更方针，可例举以下例子。

(规则一)在精轧机出口侧平坦度不佳的场合下，如果降低精轧机9的后段轧制架的轧制负荷分配比，则在改善平坦度的同时，可以得到节能效果。

(规则2)在到达机械性质下限为止尚有余量提高精轧机出口侧目标温度(FDT)的场合下，通过提高FDT，可以在产品材质的允许范围内得到节能效果。

(规则3)在到达机械性质下限为止尚有余量降低精轧机9的总轧制减量的场合下，通过减少中间坯厚度，可以在产品材质的允许范围内得到节能效果。

(规则4)在尚有余量增加精轧机出口侧凸度的场合下，通过提高精轧机9的前段轧制架的轧制负荷分配比，可以在凸度的允许范围内得到节能效果。

图4是显示本发明的实施方式1中的节能作业条件规则库的一个例子的示意图。

节能作业条件规则库27将产品品质·产品材质与具有节能效果的作业条件的变更方针的一般关联性规则化并记录。节能推荐装置24取得产品品质和产品材质的数据，选择与节能作业条件规则库27中的规则相符合的条件，在显示手段23中显示具有节能效果的作业条件的变更方针以进行推荐。

对规则1进行说明。首先，节能推荐装置24利用对精轧机出口侧平坦度进行取样而得到的实绩数据，来算出作为表征被轧制材料的平坦度变化的指标的标准偏差。此时，通常而言，对于精轧机出口侧平坦度的实绩数据，在被轧制材料的前端卷入卷取机13中以后，由于精轧机9与卷取机13 之间产生了张力，平坦度的输出信号变弱。因此，在计算上述标准偏差的场合下，需要由从被轧制材料的前端卷入卷取机13中为止的范围内取样的实绩数据计算出标准偏差。该平坦度的标准偏差在某阈值(产品品质上限制)以上的场合下，该产品的平坦度不佳。在这种情况中，节能推荐装置24针对精轧机9的各轧制架推荐提高前段轧制架的轧制负荷分配比、降低后段轧制架的轧制负荷分配比的作业条件。作业条件在显示手段23中显示。

对规则2和规则3进行说明。机械性质的下限值是作为产品要求值而给定的。节能推荐装置24对利用材质预测系统算得的机械性质值与机械性质下限值进行比较。在距离机械性质下限值的余量(机械性质值－机械性质下限值)在某阈值以上的场合下，判断为作为产品材质尚有余量，推荐进行上述具有节能效果的作业条件的变更。

规则2用于作为前提是尚有余量提高精轧机出口侧目标温度(FDT)的场合。通常，在其下游的输出层流喷雾冷却中以相同的冷却模式对被轧制材料进行冷却的场合下，如果提高精轧机出口侧目标温度(FDT)，则与最终产品卷的屈服应力或拉伸强度相关的机械性质的强度有下降的趋势。首先，材质预测计算装置22基于实际给予的精轧机出口侧目标温度(FDT)算出与屈服应力和拉伸强度相关的机械性质值。当该机械性质值在高于所需的机械性质下限值设定的允许值以上时，节能推荐装置24推荐提高精轧机出口侧目标温度(FDT)的作业条件。作业条件在显示手段23中显示。通过该作业条件的变更，能够在确保最低强度的同时，得到节能效果。

规则3用于作为前提是尚有余量降低精轧机9的总轧制减量的场合。首先，材质预测计算装置22基于实际给予的精轧机出口侧目标温度(FDT)算出与屈服应力和拉伸强度相关的机械性质值。当该机械性质值在高于所需机械性质下限值设定的允许值以上时，节能推荐装置推荐减小粗轧机4与精轧机9之间的被轧制材料(中间坯)的目标板厚的作业条件。作业条件在显示手段23中显示。通过该作业条件的变更，能够在确保最低强度的同时，得到节能效果。

对规则4进行说明。精轧机9出口侧凸度的产品品质上限值是作为产品要求值而给定的。当利用精轧机出口侧传感器10测得的凸度实绩值在低于产品品质上限值设定的允许值以下时(换言之，距离产品品质上限值的余量(上限值－实际值)超过某阈值时)，节能推荐装置24针对轧制机的各轧制架推荐提高前段轧制架的轧制负荷分配比、降低后段轧制架的轧制负荷分配比的作业条件。作业条件在显示手段23中显示。

如以上说明所述，根据本发明的节能作业推荐系统，基于每件被轧制材料在轧制线上的实绩数据来计算各设备的耗能。通过将这些结果相加来计算出轧制线整体的耗能。因此，无需模型，只要知道预定随后将要被轧制的被轧制材料的钢材种类、板坯尺寸和产品目标板厚，就能够高精度地预测轧制线整体所消耗的耗能。

另外，通过节能作业推荐系统，能够在确保产品品质、产品材质的同时，向操作人员推荐能够降低轧制线整体耗能的作业条件。因此，操作人员能够安心地进行作业条件的变更。另外，通过节能作业推荐系统，能够将产品品质·产品材质与节能效果之间的关联性易于理解地显示在显示手段23上，操作人员也能够考虑该关联性而对节能作业进行研究。

通过节能作业推荐系统，能够对耗能的实绩数据与产品品质的实绩数据进行统一管理，通过考虑产品品质的改善或余量来提示具有节能效果的作业条件，因此操作人员也能够安心地变更作业条件。

通过节能作业推荐系统，能够对耗能的实绩数据、产品品质的实绩数据以及产品材质的机械性质的计算值进行统一管理，通过考虑产品品质和产品材质的改善或余量来提示具有节能效果的作业条件，因此操作人员也能够安心地变更作业条件。

另外，上述实施方式1中，耗能实绩计算装置20与本发明中的“耗能实绩计算装置”相对应；耗能基准量表25与上述“耗能基准量记录手段”相对应；节能推荐装置24与本发明中的“耗能基准量取得手段”和“耗能预测计算手段”以及“耗能作业条件推荐手段”相对应；精轧机出口侧传感器10与本发明中的“平坦度检测手段”和“凸度值检测手段”相对应；材质预测计算装置22与本发明中的“材质预测计算装置”相对应。

符号说明

1 板坯加热炉

-

3 轧边机

4 粗轧机

5 粗轧机出口侧传感器

6 精轧机入口侧传感器

7 飞剪

8 精轧机入口侧去鳞装置

9 精轧机

10 精轧机出口侧传感器

11 输出层流喷雾冷却装置

12 卷取机入口侧传感器

13 卷取机

14 粗轧泵

15 精轧泵

16 输出台泵

20 耗能实绩值计算装置

21 品质实绩数据收集装置

22 材质预测计算装置

23 显示手段

24 节能推荐装置

25 耗能基准量表

26 品质实绩·材料计算值储存表

27 节能作业条件规则库

Claims

1.一种节能作业推荐系统，该节能作业推荐系统是利用多个设备对被轧制材料进行轧制的轧制线的节能作业推荐系统，其特征在于，其具备：

耗能实绩计算装置，其算出一件被轧制材料通过所述轧制线的过程中上述多个设备所消耗的总耗能，用上述总耗能除以被轧制材料轧制前的宽度和长度，算出确定被轧制材料单位宽度、单位长度的耗能的耗能基准量；

耗能基准量记录手段，其将由上述耗能实绩计算装置算出的耗能基准量与被轧制材料的钢材种类以及轧制后的目标板厚相关联并记录；

耗能基准量取得手段，其对随后将要在上述轧制线中进行轧制的轧制预定被轧制材料，从上述耗能基准量记录手段取得与其钢材种类和轧制后的目标板厚相对应的耗能基准量；

耗能预测计算手段，其用上述轧制预定被轧制材料的宽度和长度乘以从上述耗能基准量取得手段取得的耗能基准量，从而算出预测上述轧制预定被轧制材料通过上述轧制线过程中上述多个设备所消耗的预测耗能；和

节能作业条件推荐手段，其在使轧制后的被轧制材料的产品品质或产品材质的机械性质维持在允许范围内的同时，向作业人员推荐能够将耗能降低得比由上述的耗能预测计算手段算出的预测耗能更低的作业条件，其中，所述产品品质是指能够利用设置于轧制线上的各种传感器检测出的数值，所述产品材质是指无法利用设置于轧制线上的各种传感器检测出的数值。

2.如权利要求1所述的节能作业推荐系统，其特征在于，上述多个设备包括具备多个轧制架的精轧机和设置于上述精轧机下游的卷取机；

上述节能作业条件推荐手段包括平坦度检测手段和第1推荐手段，该平坦度检测手段对位于从上述精轧机下游至上述卷取机上游之间的被轧制材料的平坦度进行检测，该第1推荐手段在表征平坦度变化的指标在产品品质的上限值以上时，针对上述多个轧制架推荐提高前段轧制架的轧制负荷分配比、降低后段轧制架的轧制负荷分配比的作业条件。

3.如权利要求1或2所述的节能作业推荐系统，其特征在于，具备材质预测计算装置，其算出与轧制后的被轧制材料的屈服应力和拉伸强度相关的机械性质值；

上述多个设备包括具备多个轧制架的精轧机；

上述节能作业条件推荐手段包括第2推荐手段，该第2推荐手段在上述机械性质值在高于机械性质下限值设定的允许值以上时，推荐提高精轧机出口侧目标温度的作业条件。

4.如权利要求1所述的节能作业推荐系统，其特征在于，具备材质预测计算装置，其算出与轧制后的被轧制材料的屈服应力和拉伸强度相关的机械性质值；

上述多个设备包括粗轧机和设置于上述粗轧机下游的精轧机；

上述节能作业条件推荐手段包括第3推荐手段，该第3推荐手段在上述机械性质值在高于机械性质下限值设定的允许值以上时，推荐减小位于上述粗轧机与上述精轧机之间的被轧制材料的目标板厚的作业条件。

5.如权利要求1所述的节能作业推荐系统，其特征在于，上述多个设备包括具备多个轧制架的精轧机；

上述节能作业条件推荐手段包括凸度值检测手段和第4推荐手段，该凸度值检测手段检测上述精轧机下游的被轧制材料的凸度值，该第4推荐手段在上述凸度值在低于产品品质上限值设定的允许值以下时，针对上述多个轧制架推荐提高前段轧制架的轧制负荷分配比、降低后段轧制架的轧制负荷分配比的作业条件。

6.如权利要求1所述的节能作业推荐系统，其特征在于，上述多个设备包括对被轧制材料进行轧制的轧制机、把用于冷却被轧制材料的冷却水抽上来的冷却泵、搬运被轧制材料的搬运台、和卷取被轧制材料的卷取机。