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(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2014년02월03일
(11) 등록번호 10-1357346
(24) 등록일자 2014년01월23일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
B21B 37/00 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2011-7023431
(22) 출원일자(국제) 2009년03월13일
심사청구일자 2011년10월05일
(85) 번역문제출일자 2011년10월05일
(65) 공개번호 10-2011-0124357
(43) 공개일자 2011년11월16일
(86) 국제출원번호 PCT/JP2009/054915
(87) 국제공개번호 WO 2010/103659
국제공개일자 2010년09월16일
(56) 선행기술조사문헌
JP2007164624 A*
*는 심사관에 의하여 인용된 문헌
(73) 특허권자
도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
일본국 도쿄토 미나토쿠 미타 3초메 13-16
(72) 발명자
이마나리 히로유키
일본국 도쿄토 미나토쿠 미타 3초메 13-16 도시바
미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 내
키타고 카즈토시
일본국 도쿄토 미나토쿠 미타 3초메 13-16 도시바
미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 내
(74) 대리인
최달용
전체 청구항 수 : 총 11 항 심사관 : 김동국
(54) 발명의 명칭 최적화 장치
(57) 요 약
압연재(120)의 초기 치수, 초기 온도 및 목표 온도에 의거하여, 열간압연 장치(100)가 압연재(120)를 압연하기
위한 제어 설정치를 산출하는 설정 산출부(31)와, 제어 설정치에 의거하여, 열간압연 장치(100)가 압연재(120)를
압연하기 위해 필요한 사용 에너지를 산출하는 사용 에너지 산출부(32)와, 사용 에너지 및 이산화탄소 배출 계수
에 의거하여, 열간압연 장치(100)에서 배출하는 이산화탄소 배출량을 산출하는 제조시 이산화탄소 배출량 산출부
(33)와, 목표 온도를, 압연되는 압연재(120)의 품질을 확보하기 위해 필요한 온도 이상의 온도이며, 또한 사용
에너지 및 이산화탄소 배출량중 적어도 어느 한쪽을 최소로 하는 온도로서 산출하는 최적화부(35)를 구비한다.
대 표 도
등록특허 10-1357346
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특허청구의 범위
청구항 1
압연재의 초기 치수, 초기 온도 및 목표 온도에 의거하여, 압연 장치가 상기 압연재를 압연하기 위한 제어 설정
치를 산출하는 설정 산출부와,
상기 설정 산출부에 의해 산출된 제어 설정치에 의거하여, 상기 압연 장치가 상기 압연재를 압연하기 위해 필요
한 에너지를, 사용 에너지로서 산출하는 사용 에너지 산출부와,
상기 사용 에너지 산출부에 의해 산출된 사용 에너지 및 이산화탄소 배출 계수에 의거하여, 상기 압연 장치에서
배출하는 이산화탄소 배출량을 산출하는 제조시 이산화탄소 배출량 산출부와,
상기 목표 온도를, 상기 압연되는 압연재의 품질을 확보하기 위해 필요한 온도 이상의 온도이며, 또한 상기 사
용 에너지 및 상기 이산화탄소 배출량중 적어도 어느 한쪽을 최소로 하는 온도로서 산출하는 최적화부를 구비하
는 것을 특징으로 하는 최적화 장치.
청구항 2
제 1항에 있어서,
상기 최적화부는,
상기 압연 장치에서의, 상기 압연재의 마무리압연을 행하는 마무리압연부의 입구 또는 출구, 또는 상기 마무리
압연된 압연재를 권취하는 권취부의 입구중 어느 1개소 이상에서의 상기 압연재의 상기 목표 온도를 산출하는
것을 특징으로 하는 최적화 장치.
청구항 3
압연재에 관한 초기 치수 및 초기 온도와 복수의 목표 온도에 의거하여, 압연 장치가 상기 압연재를 압연하기
위한 복수의 제어 설정치를 복수의 목표 온도마다 산출하는 설정 산출부와,
상기 설정 산출부에 의해 산출된 복수의 제어 설정치에 의거하여, 상기 압연 장치가 상기 압연재를 압연하기 위
해 필요한 에너지를 복수의 사용 에너지로서, 상기 복수의 제어 설정치마다 산출하는 사용 에너지 산출부와,
상기 사용 에너지 산출부에 의해 산출된 복수의 사용 에너지 및 이산화탄소 배출 계수에 의거하여, 상기 압연
장치에서 배출하는 복수의 이산화탄소 배출량을, 상기 복수의 사용 에너지마다 산출하는 제조시 이산화탄소 배
출량 산출부와,
상기 산출된 복수의 사용 에너지 및 복수의 이산화탄소 배출량을 표시부에 표시함과 함께, 표시된 복수의 사용
에너지 및 복수의 이산화탄소 배출량의 조합중 선택된 어느 하나에 의거하여, 상기 복수의 목표 온도중 어느 하
나를 선택하는 에너지 품질 표시 선택부를 구비하는 것을 특징으로 하는 최적화 장치.
청구항 4
제 3항에 있어서,
상기 에너지 품질 표시 선택부는,
상기 압연 장치에서의, 상기 압연재의 마무리압연을 행하는 마무리압연부의 입구 또는 출구, 또는 상기 마무리
압연된 압연재를 권취하는 권취부의 입구중 어느 1개소 이상에서, 각각 상기 복수의 목표 온도중 어느 하나를
선택하는 것을 특징으로 하는 최적화 장치.
청구항 5
제 1항에 있어서,
상기 설정 산출부는,
상기 압연 장치 내에 있는 상기 압연재의 열수지 계산을 행하기 위한 온도 모델을 이용하여, 상기 산출한 제어
등록특허 10-1357346
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설정치에 의거하여, 상기 압연 장치 내에 있는 상기 압연재의 온도를 산출하고,
상기 설정 산출부에 의해 산출된 온도에 의거하여, 상기 압연재의 재질을 결정하는 재질 예측부를, 또한 구비하
고,
상기 최적화부는,
상기 목표 온도를, 상기 재질 예측부에 의해 결정된 재질이 미리 정해진 재질 이상이고, 또한 상기 사용 에너지
및 상기 이산화탄소 배출량중 적어도 어느 한쪽을 최소로 하는 온도로서 산출하는 것을 특징으로 하는 최적화
장치.
청구항 6
제 5항에 있어서,
상기 재질 예측부는,
상기 재질로서, 상기 설정 산출부에 의해 산출된 상기 압연재의 온도에서 압연된 상기 압연재의 인장 강도, 항
복 응력, 및 연성중 어느 하나 이상을 산출하는 것을 특징으로 하는 최적화 장치.
청구항 7
제 3항에 있어서,
상기 설정 산출부는,
상기 압연 장치 내에 있는 상기 압연재의 열수지 계산을 행하기 위한 온도 모델을 이용하여, 상기 산출한 복수
의 제어 설정치에 의거하여, 상기 압연 장치 내에 있는 상기 압연재의 복수의 온도를 산출하고,
상기 설정 산출부에 의해 산출된 복수의 온도에 의거하여, 상기 압연재의 복수의 재질을 결정하는 재질 예측부
를, 또한 구비하고,
상기 에너지 품질 표시 선택부는,
상기 산출된 복수의 사용 에너지, 복수의 이산화탄소 배출량, 및 상기 결정된 복수의 재질을 표시부에 표시함과
함께, 표시된 복수의 사용 에너지, 이산화탄소 배출량, 및 재질의 조합중 선택된 어느 하나에 의거하여, 상기
복수의 목표 온도중 어느 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 최적화 장치.
청구항 8
제 7항에 있어서,
상기 재질 예측부는,
상기 재질로서, 상기 설정 산출부에 의해 산출된 상기 압연재의 복수의 온도에서의 상기 압연되는 압연재의 인
장 강도, 항복 응력, 및 연성중 어느 하나 이상을 산출하는 것을 특징으로 하는 최적화 장치.
청구항 9
제 1항에 있어서,
상기 압연 장치에 구비된 전력량계 또는 연료 공급량계에 의한 측정치에 의거하여, 상기 압연 장치가 상기 압연
재를 압연하기 위해 사용한 에너지를, 실적 사용 에너지로서 산출하고, 산출한 실적 사용 에너지에 의거하여,
상기 사용 에너지 산출부에 의해 산출된 사용 에너지를 보정하는 사용 에너지 학습부를 또한 구비하는 것을 특
징으로 하는 최적화 장치.
청구항 10
제 3항에 있어서,
상기 압연 장치에 구비된 전력량계 또는 연료 공급량계에 의한 측정치에 의거하여, 상기 압연 장치가 상기 압연
재를 압연하기 위해 사용한 에너지를, 실적 사용 에너지로서 산출하고, 산출한 실적 사용 에너지에 의거하여,
상기 사용 에너지 산출부에 의해 산출된 사용 에너지를 보정하는 사용 에너지 학습부를 또한 구비하는 것을 특
등록특허 10-1357346
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징으로 하는 최적화 장치.
청구항 11
압연재의 초기 치수, 초기 온도 및 목표 온도에 의거하여, 압연 장치가 상기 압연재를 압연하기 위한 제어 설정
치를 산출하는 설정 산출부와,
상기 설정 산출부에 의해 산출된 제어 설정치에 의거하여, 상기 압연 장치가 상기 압연재를 압연하기 위해 필요
한 에너지를, 사용 에너지로서 산출하는 사용 에너지 산출부와,
상기 사용 에너지 산출부에 의해 산출된 사용 에너지 및 이산화탄소 배출 계수에 의거하여, 상기 압연 장치에서
배출하는 이산화탄소 배출량을, 제품 이산화탄소 배출량으로서 산출하는 제조시 이산화탄소 배출량 산출부와,
상기 압연재의 종류마다, 상기 압연재가 출하된 후에 사용되는 사용 조건과, 출하된 후 회수되어 상기 압연 장
치에서 재차 압연되기 까지의 라이프 사이클에서 배출되는 이산화탄소 배출량을 관련지어서, 기준 라이프 사이
클로서 기억하는 기준 라이프 사이클 기억부와,
상기 기준 라이프 사이클에 의거하여, 상기 설정 산출부에 의해 산출된 제어 설정치에 의거하여 제조된 상기 압
연재의 라이프 사이클에서 배출되는 이산화탄소 배출량을, 제품 라이프 사이클 이산화탄소 배출량으로서 산출하
는 제품 라이프 사이클 이산화탄소 배출량 산출부와,
상기 제품 이산화탄소 배출량과 상기 제품 라이프 사이클 이산화탄소 배출량을 표시부에 표시하는 이산화탄소
배출량 표시부를 구비하는 것을 특징으로 하는 최적화 장치.
명 세 서
기 술 분 야
본 발명은, 압연 설비에서 압연재를 압연할 때, 압연재의 제품 품질을 확보하면서, 사용하는 에너지 및 배출하[0001]
는 이산화탄소 배출량중 적어도 어느 한쪽이 최소가 되도록, 압연 설비의 제어를 최적화하는 최적화 장치에 관
한 것이다.
배 경 기 술
금속재료를 압연하는 압연 설비로서는, 철강의 판(이하, 강판이라고 한다)을 제조하는 열간 박판 압연 설비, 후[0002]
판 압연 설비, 냉간압연 설비, 철강의 형강 압연 설비, 봉강, 선재의 압연 설비, 및 알루미늄, 구리의 압연 설
비가 있다.
예를 들면, 열간 박판 압연 설비는, 슬래브라고 불리는 직육면체형상의 철강 재료를 슬래브 가열로(101)에서[0003]
1200℃ 정도에 가열하고, 조압연기로 조압연을 시행함에 의해 두께 30 내지 40㎜ 정도의 바를 얻는다. 이때, 바
히터에 의해 바를 승온하는 경우도 있다. 그 후, 열간 박판 압연 설비는, 마무리압연기에서, 조압연된 바를 두
께 1.2 내지 12㎜로 압연한다. 다음에, 열간 박판 압연 설비는, 수냉기에 의해 500 내지 700℃ 정도에 냉각한
후, 최종적으로 권취기로, 코일로서 권취한다. 여기서, 슬래브는, 압연의 각 공정을 경유할 때마다, 바, 코일
등으로 호칭 방법이 변하지만, 이하, 압연재라는 호칭으로 통일하는 것으로 한다.
이와 같이, 열간 박판 압연 설비는, 압연재를 반송하면서, 가열로에서 가열하고, 압연기로 크게 변형시키기 때[0004]
문에, 소비하는 에너지가 매우 크다.
그래서, 예를 들면, 에너지 절약 대책으로서, 압연기로 압연하지 않는 시간, 이른바 아이들(idle) 시간에, 롤[0005]
회전 속도를 떨어뜨리는 에너지 절약 방법이 일반적으로 행하여지고 있다. 또한, 압연기로은 대량의 냉각수, 유
압계의 기름, 블로어의 공기를 사용하기 때문에, 압연기에 물, 기름, 공기를 공급하는 펌프의 대수(臺數) 제어
나 기동·정지 제어에 있어서, 에너지 절약화를 도모하는 에너지 절약 방법이 일반적으로 잘 알려져 있다.
또한, 특허 문헌 1(일본 특개2005-48202호 공보)에는, 가열로에서의 에너지 절약 운전을 위해, 에너지 비용의[0006]
생각을 도입하고, 에너지 비용을 최소한으로 억제하는 가열로 연소 제어 방법이 제안되어 있다.
한편, 요즘의 세계적인 환경 문제에의 몰두나 관심의 높아짐을 받아서, 제철 회사를 포함하는 모든 기업에서,[0007]
이산화탄소로 대표되는 온난화 가스의 배출량 저감 대책에 적극적으로 몰두하고 있다.
특허 문헌 1 : 일본 특개2005-48202호 공보[0008]
등록특허 10-1357346
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발명의 내용
해결하려는 과제
그러나, 상술한 롤 회전수 감소에 의한 에너지 절약 방법이나, 펌프 제어에 의한 에너지 절약 방법에서는, 사용[0009]
하는 에너지 및 이산화탄소 배출량의 저감에 충분한 효과를 얻을 수가 없었다. 또한, 특허 문헌 1에 기재된 가
열로 연소 제어 방법에서는, 가열로를 에너지 절약 대상으로 하고 있기 때문에, 압연 설비 전체에 걸치는 큰 에
너지 절약 효과를 얻는 것이 곤란하고, 또한, 압연재의 제품 품질에의 고려가 이루어지고 있지 않기 때문에, 불
량품을 제조하여 버리는 일이 있다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이고, 압연재의 제품 품질을 확보하면서, 사용 에너지 및 이산화탄[0010]
소 배출량중 적어도 어느 한쪽이 최소가 되도록, 압연 설비의 제어를 최적화하는 최적화 장치를 제공하는 것을
목적으로 한다.
과제의 해결 수단
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 최적화 장치의 제 1의 특징은, 압연재의 초기 치수, 초기 온도 및[0011]
목표 온도에 의거하여, 압연 장치가 상기 압연재를 압연하기 위한 제어 설정치를 산출하는 설정 산출부와, 상기
설정 산출부에 의해 산출된 제어 설정치에 의거하여, 상기 압연 장치가 상기 압연재를 압연하기 위해 필요한 에
너지를, 사용 에너지로서 산출하는 사용 에너지 산출부와, 상기 사용 에너지 산출부에 의해 산출된 사용 에너지
및 이산화탄소 배출 계수에 의거하여, 상기 압연 장치에서 배출하는 이산화탄소 배출량을 산출하는 제조시 이산
화탄소 배출량 산출부와, 상기 목표 온도를, 상기 압연되는 압연재의 품질을 확보하기 위해 필요한 온도 이상의
온도이며, 또한 상기 사용 에너지 및 상기 이산화탄소 배출량중 적어도 어느 한쪽을 최소로 하는 온도로서 산출
하는 최적화부를 구비하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 최적화 장치의 제 2의 특징은, 상기 최적화부는, 상기 압연 장치에[0012]
서의, 상기 압연재의 마무리압연을 행하는 마무리압연부의 입구 또는 출구, 또는 상기 마무리압연된 압연재를
권취하는 권취부의 입구중 어느 1개소 이상에서의 상기 압연재의 상기 목표 온도를 산출하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 최적화 장치의 제 3의 특징은, 압연재에 관한 초기 치수 및 초기[0013]
온도와 복수의 목표 온도에 의거하여, 압연 장치가 상기 압연재를 압연하기 위한 복수의 제어 설정치를 복수의
목표 온도마다 산출하는 설정 산출부와, 상기 설정 산출부에 의해 산출된 복수의 제어 설정치에 의거하여, 상기
압연 장치가 상기 압연재를 압연하기 위해 필요한 에너지를 복수의 사용 에너지로서, 상기 복수의 제어 설정치
마다 산출하는 사용 에너지 산출부와, 상기 사용 에너지 산출부에 의해 산출된 복수의 사용 에너지 및 이산화탄
소 배출 계수에 의거하여, 상기 압연 장치에서 배출하는 복수의 이산화탄소 배출량을, 상기 복수의 사용 에너지
마다 산출하는 제조시 이산화탄소 배출량 산출부와, 상기 산출된 복수의 사용 에너지 및 복수의 이산화탄소 배
출량을 표시부에 표시함과 함께, 표시된 복수의 사용 에너지 및 복수의 이산화탄소 배출량의 조합중 선택된 어
느 하나에 의거하여, 상기 복수의 목표 온도중 어느 하나를 선택하는 에너지 품질 표시 선택부를 구비하는 것에
있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 최적화 장치의 제 4의 특징은, 상기 에너지 품질 표시 선택부는,[0014]
상기 압연 장치에서의, 상기 압연재의 마무리압연을 행하는 마무리압연부의 입구 또는 출구, 또는 상기 마무리
압연된 압연재를 권취하는 권취부의 입구중 어느 1개소 이상에서, 각각 상기 복수의 목표 온도중 어느 하나를
선택하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 최적화 장치의 제 5의 특징은, 상기 설정 산출부는, 상기 압연 장[0015]
치 내에 있는 상기 압연재의 열수지(熱收支) 계산을 행하기 위한 온도 모델을 이용하여, 상기 산출한 제어 설정
치에 의거하여, 상기 압연 장치 내에 있는 상기 압연재의 온도를 산출하고, 상기 설정 산출부에 의해 산출된 온
도에 의거하여, 상기 압연재의 재질을 결정하는 재질 예측부를, 또한 구비하고, 상기 최적화부는, 상기 목표 온
도를, 상기 재질 예측부에 의해 결정된 재질이 미리 정해진 재질 이상이고, 또한 상기 사용 에너지 및 상기 이
산화탄소 배출량중 적어도 어느 한쪽을 최소로 하는 온도로서 산출하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 최적화 장치의 제 6의 특징은, 상기 재질 예측부는, 상기[0016]
재질로서, 상기 설정 산출부에 의해 산출된 상기 압연재의 온도에서 압연된 상기 압연재의 인장 강도, 항복 응
력, 및 연성중 어느 하나 이상을 산출하는 것에 있다.
등록특허 10-1357346
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상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 최적화 장치의 제 7의 특징은, 상기 설정 산출부는, 상기 압연 장[0017]
치 내에 있는 상기 압연재의 열수지 계산을 행하기 위한 온도 모델을 이용하여, 상기 산출한 복수의 제어 설정
치에 의거하여, 상기 압연 장치 내에 있는 상기 압연재의 복수의 온도를 산출하고, 상기 설정 산출부에 의해 산
출된 복수의 온도에 의거하여, 상기 압연재의 복수의 재질을 결정하는 재질 예측부를, 또한 구비하고, 상기 에
너지 품질 표시 선택부는, 상기 산출된 복수의 사용 에너지, 복수의 이산화탄소 배출량, 및 상기 결정된 복수의
재질을 표시부에 표시함과 함께, 표시된 복수의 사용 에너지, 이산화탄소 배출량, 및 재질의 조합중 선택된 어
느 하나에 의거하여, 상기 복수의 목표 온도중 어느 하나를 선택하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 최적화 장치의 제 8의 특징은, 상기 재질 예측부는, 상기[0018]
재질로서, 상기 설정 산출부에 의해 산출된 상기 압연재의 복수의 온도에서의 상기 압연되는 압연재의 인장 강
도, 항복 응력, 및 연성중 어느 하나 이상을 산출하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 최적화 장치의 제 9의 특징은, 상기 압연 장치에 구비된 전력량계[0019]
또는 연료 공급량계에 의한 측정치에 의거하여, 상기 압연 장치가 상기 압연재를 압연하기 위해 사용한 에너지
를, 실적 사용 에너지로서 산출하고, 산출한 실적 사용 에너지에 의거하여, 상기 사용 에너지 산출부에 의해 산
출된 사용 에너지를 보정하는 사용 에너지 학습부를 또한 구비하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 최적화 장치의 제 10의 특징은, 압연재의 초기 치수, 초기 온도 및[0020]
목표 온도에 의거하여, 압연 장치가 상기 압연재를 압연하기 위한 제어 설정치를 산출하는 설정 산출부와, 상기
설정 산출부에 의해 산출된 제어 설정치에 의거하여, 상기 압연 장치가 상기 압연재를 압연하기 위해 필요한 에
너지를, 사용 에너지로서 산출하는 사용 에너지 산출부와, 상기 사용 에너지 산출부에 의해 산출된 사용 에너지
및 이산화탄소 배출 계수에 의거하여, 상기 압연 장치에서 배출하는 이산화탄소 배출량을, 제품 이산화탄소 배
출량으로서 산출하는 제조시 이산화탄소 배출량 산출부와, 상기 압연재의 종류마다, 상기 압연재가 출하된 후에
사용되는 사용 조건과, 출하된 후 회수되어 상기 압연 장치에서 재차 압연되기 까지의 라이프 사이클에서 배출
되는 이산화탄소 배출량을 관련지어서, 기준 라이프 사이클로서 기억하는 기준 라이프 사이클 기억부와, 상기
기준 라이프 사이클에 의거하여, 상기 설정 산출부에 의해 산출된 제어 설정치에 의거하여 제조된 상기 압연재
의 라이프 사이클에서 배출되는 이산화탄소 배출량을, 제품 라이프 사이클 이산화탄소 배출량으로서 산출하는
제품 라이프 사이클 이산화탄소 배출량 산출부와, 상기 제품 이산화탄소 배출량과 상기 제품 라이프 사이클 이
산화탄소 배출량을 표시부에 표시하는 이산화탄소 배출량 표시부를 구비하는 것에 있다.
발명의 효과
본 발명에 의하면, 압연재의 제품 품질을 확보하면서, 사용 에너지 및 이산화탄소 배출량중 적어도 어느 한쪽이[0021]
최소가 되도록, 압연 설비의 제어를 최적화할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 제 1의 실시 형태에 관한 최적화 장치가 적용된 열간압연 시스템의 구성을 도시한 구성도.[0022]
도 2는 본 발명의 제 1의 실시 형태에 관한 최적화 장치가 구비하는 CPU의 구성을 도시한 구성도.
도 3은 본 발명의 제 1의 실시 형태에 관한 최적화 장치에 의한 처리의 플로우를 도시하는 플로우 차트.
도 4는 본 발명의 제 1의 실시 형태에 관한 최적화 장치의 CPU가 구비하는 사용 에너지 산출부가 산출하는 사용
에너지의 분류를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 제 1의 실시 형태에 관한 최적화 장치의 CPU가 구비하는 사용 에너지 산출부에 의한 분위기
승온용 에너지의 산출 방법을 설명한 도면. (a)는 어느 시각(t1)에서의 슬래브 가열로 내의 압연재를 도시한 도
면, (b)는 시각(t1) 후의 어느 시각(t2)에서의 슬래브 가열로 내의 압연재를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 제 2의 실시 형태에 관한 최적화 장치가 구비하는 CPU의 구성을 도시한 구성도.
도 7은 본 발명의 제 3의 실시 형태에 관한 최적화 장치가 구비하는 CPU의 구성을 도시한 구성도.
도 8은 본 발명의 제 3의 실시 형태에 관한 최적화 장치에 의한 처리 플로우를 도시하는 플로우 차트.
도 9는 본 발명의 제 4의 실시 형태에 관한 최적화 장치가 구비하는 CPU의 구성을 도시한 구성도.
도 10은 본 발명의 제 5의 실시 형태에 관한 최적화 장치가 구비하는 CPU의 구성을 도시한 구성도.
등록특허 10-1357346
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도 11은 본 발명의 제 5의 실시 형태에 관한 최적화 장치의 CPU가 구비하는 사용 에너지 학습부에 의한 사용 에
너지 계산 모델의 학습을 위한 데이터 계산 방법을 설명한 도면.
도 12는 압연재가 출하된 후 회수되어 열간압연 장치에서 재차 압연되기까지의 라이프 사이클을 도시한 도면.
도 13은 본 발명의 제 6의 실시 형태에 관한 최적화 장치가 구비하는 CPU의 구성을 도시한 구성도.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
이하, 본 발명에 관한 최적화 장치의 실시의 형태에 관해 도면을 참조하여 설명한다.[0023]
<제 1의 실시 형태>[0024]
≪구성≫[0025]
도 1은, 본 발명의 제 1의 실시 형태에 관한 최적화 장치가 적용된 열간압연 시스템의 구성을 도시한 구성도이[0026]
다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 열간압연 시스템(300)은, 제 1의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1)와, 열간으로 압[0027]
연재를 압연하는 열간압연 장치(100)와, 열간압연 장치(100)를 제어하는 제어 장치(200)를 구비하고 있고, 최적
화 장치(1)는, 제어 장치(200)에 접속되어 있다.
열간압연 장치(100)는, 중유 또는 천연 가스의 화석 연료를 연소시킴에 의해 압연재(120)를 가열하는 슬래브 가[0028]
열로(101)와, 슬래브 가열로(101) 출구 온도를 측정하는 슬래브 가열로 출구 온도계(102)와, 압연재(120)의 상
하측에서 고압수를 분사하여 압연재(120)의 표면으로부터 스케일을 제거하는 고압 디스케일링부(103)와, 압연재
(120)의 판폭 방향의 압연을 하는 에저(104)와, 압연재(120)의 조압연을 행하는 조압연부(105)와, 조압연부 출
구 온도를 측정하는 조압연 출구 온도계(106)와, 마무리압연부(110)의 입구 온도를 측정하는 마무리압연 입구
온도계(107)와, 압연재(120)의 선미단부를 절단하는 크롭셰어(108)와, 압연재(120)의 표면으로부터 스케일을 제
거하는 마무리 입구측 디스케일링부(109)와, 압연재(120)를 마무리압연하는 마무리압연부(110)와, 마무리압연부
(110)의 출구 온도를 측정하는 마무리압연 출구 온도계(111)와, 압연재(120)를 냉각하는 런 아웃 래미너 스프레
이 냉각부(112)와, 런 아웃 래미너 스프레이 냉각부(112)에 의해 냉각된 압연재(120)의 온도를 측정하는 권취
온도계(113)와, 압연재(120)를 권취하는 코일러(114)를 구비한다.
제어 장치(200)는, 제품인 압연재(120)의 품질을 확보하기 위한 품질 제어로서, 압연재(120)의 치수 제어와 온[0029]
도 제어를 행한다.
제어 장치(200)는, 치수 제어로서, 압연재(120)의 폭방향 중앙부의 판두께를 제어하는 판두께 제어, 판폭을 제[0030]
어하는 판폭 제어, 폭방향 판두께 분포를 제어하는 판 크라운 제어, 압연재(120)의 폭방향의 늘어남을 제어하는
평탄도 제어의 치수 제어를 행한다.
또한, 제어 장치(200)는, 온도 제어로서, 마무리압연부(110) 출구의 온도를 제어하는 마무리 출구 온도 제어와,[0031]
코일러(114) 앞의 온도를 제어하는 권취 온도 제어를 행한다.
여기서, 압연재(120)의 재질로서는, 예를 들면, 인장 강도(Tensile Strength), 항복 응력(Yield Stress), 연성[0032]
이 있고, 마무리압연부(110)에서의 변형량 및 온도 등의 조건에 의한 외에, 마무리압연부(110) 출구부터 코일러
(114) 입구까지의 냉각에 의한 영향이 매우 크다.
압연재(120)의 제품 품질을 결정할 때에 중요한 것이, 제어 설정치를 산출하는 설정 계산이나 품질 제어이다.[0033]
설정 계산에서는, 예를 들면, 조압연부(105) 및 마무리압연부(110)에 압연재(120)가 맞물려지기 전에, 미리 압
연 롤의 롤 갭, 롤 속도가 초기 계산에서 산출되고, 이에 의해 안정된 통판(通板)이 확보된다. 마무리압연부
(110)의 냉각수의 초기 설정 및 권취 온도 제어의 초기 설정은, 미리 적절하게 행하여질 필요가 있다.
예를 들면, 판폭 제어에 있어서, 판두께 정밀도의 향상을 저해하는 외란(外亂)으로서는, 압연재(120)의 온도 변[0034]
동이 있다. 슬래브 가열로(101)에서 가열되는 압연재(120)는, 슬래브 가열로(101)의 구조상 스키드 마크라는 저
온 부분이 생기는 경우가 있다. 이 저온 부분은 딱딱해지기 때문에, 판두께는 두꺼워지고, 또한 판폭도 변화한
다.
여기서, 압연재(120)의 온도와 품질의 관계에 관해 설명한다. 슬래브 가열로(101)에서의 압연재(120)를 충분히[0035]
가열하지 않으면, 스키드 마크가 현저하게 나타나고, 압연재(120)의 반송 방향으로 판두께 편차가 스키드 마크
의 주기로 나타난다. 또한, 저온의 압연재(120)를 압연하는 경우, 딱딱한 재료를 압연하는 것이 되기 때문에,
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조압연부(105) 및 마무리압연부(110)의 압연 동력이 보다 많이 필요해지고, 조압연부(105) 및 마무리압연부
(110)를 구동하는 구동 장치의 소비 에너지가 증가한다. 또한, 압연재(120)의 제품 품질을 좋게 하기 위해, 슬
래브 가열로(101)의 출구 온도를 조금 높게 설정하면, 슬래브 가열로(101)에서의 사용 에너지 및 이산화탄소의
배출량이 증가한다.
그래서, 제 1의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1)는, 열간압연 장치(100)를 제어하는 제어 장치(200)에 접속되[0036]
고, 열간압연 장치(100)에 의해 압연된 압연재(120)의 제품 품질을 확보하면서, 열간압연 장치(100)에서의 사용
에너지 및 이산화탄소 배출량중 적어도 어느 하나가 최소가 되도록, 제어 장치(200)에 의한 열간압연 장치(10
0)의 제어를 최적화한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 최적화 장치(1)는, CPU(11)와, ROM(12)과, RAM(13)과, 입력부(14)와, 표시부(15)[0037]
와, 하드 디스크(16)를 구비하고 있고, 각각은 버스(20)를 통하여 접속되어 있다.
ROM(12)은, 불휘발성 반도체 등으로 구성되고, CPU(11)가 실행하는 오퍼레이션 시스템 및 최적화 프로그램을 기[0038]
억하고 있다.
RAM(13)은, 휘발성 반도체 등으로 구성되고, CPU(11)가 각종 처리를 실행하는데 필요한 데이터를 일시적으로 기[0039]
억한다.
하드 디스크(16)는, CPU(11)가 최적화 프로그램을 실행하는데 필요한 정보를 기억하고 있다. 예를 들면, 제어[0040]
설정치, 사용 에너지 및 제조시 이산화탄소 배출량을 관련지어서, 최적화 데이터로서 기억된다.
CPU(11)는, 최적화 장치(1)의 중추적인 제어를 행한다.[0041]
도 2는, 본 발명의 제 1의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1)가 구비하는 CPU(11)의 구성을 도시한 구성도이다.[0042]
도 2에 도시하는 바와 같이, CPU(11)는, 최적화 프로그램을 실행함에 의해, 그 기능상, 설정 산출부(31)와, 사[0043]
용 에너지 산출부(32)와, 제조시 이산화탄소 배출량 산출부(33)와 예측량 표시부(34)와, 최적화부(35)를 구비한
다.
설정 산출부(31)는, 압연재(120)의 초기 치수, 초기 온도 및 목표 온도에 의거하여, 열간압연 장치(100)가 압연[0044]
재(120)를 압연하기 위한 제어 설정치를 산출한다. 여기서, 초기 치수 및 초기 온도란, 슬래브 가열로(101) 입
구에서의 치수 및 온도이고, 이용자 조작에 의해, 입력부(14)로부터 입력되고, 또는, 네트워크에 접속된 다른
컴퓨터로부터 공급된다.
사용 에너지 산출부(32)는, 설정 산출부(31)에 의해 산출된 제어 설정치에 의거하여, 열간압연 장치(100)가 압[0045]
연재(120)를 압연하기 위해 필요한 에너지를, 사용 에너지로서 산출한다.
제조시 이산화탄소 배출량 산출부(33)는, 사용 에너지 산출부(32)에 의해 산출된 사용 에너지 및 이산화탄소 배[0046]
출 계수에 의거하여, 열간압연 장치(100)에서 배출하는 제조시 이산화탄소 배출량을 산출한다.
예측량 표시부(34)는, 사용 에너지 산출부(32)에 의해 산출된 사용 에너지 및 제조시 이산화탄소 배출량 산출부[0047]
(33)에 의해 산출된 제조시 이산화탄소 배출량을 표시부(15)에 표시한다.
최적화부(35)는, 목표 온도를, 압연되는 압연재(120)의 품질을 확보하기 위해 필요한 온도 이상의 온도이며, 또[0048]
한 사용 에너지 및 제조시 이산화탄소 배출량중 적어도 어느 한쪽을 최소로 하는 온도로서 산출한다.
≪작용≫[0049]
본 발명의 제 1의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1)의 작용에 관해 설명한다.[0050]
도 3은, 본 발명의 제 1의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1)에 의한 처리의 플로우를 도시하는 플로우[0051]
차트이다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 최적화 장치(1)의 CPU(11)는, 사용 에너지 및 제조시 이산화탄소 배출량에 초기치[0052]
를 대입한다(스텝 S101). 여기서, 초기치로서는, 충분히 큰 값을 대입하는 것으로 한다.
다음에, 최적화 장치(1)의 CPU(11)의 설정 산출부(31)는, 압연재(120)를 안정하면서 고정밀도로 압연하기 위해[0053]
필요한 제어 설정치를 산출한다(스텝 S102).
구체적으로는, 우선, 설정 산출부(31)는, 상온에서의 압연재(120)의 초기 치수 및 초기 중량에 의거하여, 압연[0054]
재(120)를 슬래브 가열로(101)에 장입하여 목표 온도까지 상승시키는 경우, 몇 도의 분위기 온도 안에서 몇 시
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간 노(爐)중에 있도록(在爐) 하면 좋은지를 산출한다. 또한, 설정 산출부(31)는, 슬래브 가열로(101) 출구에서
의 압연재(120)의 치수 및 온도에 의거하여, 압연 하중, 변형 저항, 압연 토오크, 압연 파워를, 압연 모델을 사
용하여 산출한다. 또한, 설정 산출부(31)는, 압연재(120)를 압연하기 위한 압연 속도 설정치, 롤 갭 설정치를
계산한다.
다음에, CPU(11)의 사용 에너지 산출부(32)는, 설정 산출부(31)에 의해 산출된 제어 설정치에 의거하여, 열간압[0055]
연 장치(100)가 압연재(102)를 압연하기 위해 필요한 에너지를 사용 에너지로서 계산한다(스텝 S103). 구체적으
로는, 사용 에너지 산출부(32)는, 사용 에너지로서, 압연재(102)를 압연하기 위해서만 필요한 에너지인 직접 에
너지와, 압연재(102)에 직접 주입되는 에너지는 아니지만, 생산에는 빠뜨릴 수 없는 간접 에너지를 각각 산출한
다. 그리고, 사용 에너지의 산출 방법에 관해서는, 후술한다.
다음에, CPU(11)의 제조시 이산화탄소 배출량 산출부(33)는, 사용 에너지 산출부(32)에 의해 산출된 사용 에너[0056]
지 및 이산화탄소 배출 계수에 의거하여, 열간압연 장치(100)에서의 제조시 이산화탄소 배출량을 산출한다(스텝
S104).
여기서, 이산화탄소 배출 계수란, 연료나 전력을 소비한 때에 얼마만큼 이산화탄소를 배출하는지를 산출하기 위[0057]
한 계수이다. 예를 들면, 천연 가스에 대해서는, 0.5526(kg-C/kg)(천연 가스 1kg을 연소시킨 때, 0.5526kg의 탄
소를 배출한다), 또는, 2.025(kg-CO2/kg)(천연 가스 1kg를 연소시킨 때, 2.025kg의 이산화탄소를 배출한다)으로
정해져 있다. 전기 1(kWh)를 사용한다면 이산화탄소는, 0.555(kg- CO2/kWh)로 규정되어 있다.
그래서, 제조시 이산화탄소 배출량 산출부(33)는, 미리 기억된 이산화탄소 배출 계수에 의거하여, 사용 에너지[0058]
산출부(32)에 의해 산출된 직접 에너지에 대응하는 이산화탄소 배출량, 및 간접 에너지에 대응하는 이산화탄소
배출량을 각각 산출한다. 여기서, 직접 에너지에 대응하는 이산화탄소 배출량과, 간접 에너지에 대응하는 이산
화탄소 배출량과의 합을 제조시 이산화탄소 배출량이라고 한다.
다음에, 최적화부(35)는, 스텝 S103에서 산출된 사용 에너지 및 스텝 S104에서 산출된 제조시 이산화탄소 배출[0059]
량이, 전회에 산출된 사용 에너지 및 제조시 이산화탄소 배출량보다 감소하였는지의 여부를 판정한다(스텝
S105).
그리고, 스텝 S105에서, 전회에 산출된 사용 에너지 및 제조시 이산화탄소 배출량보다 감소하지 않았다고 판정[0060]
된 경우(NO인 경우), 예측량 표시부(34)는, 산출된 사용 에너지 및 제조시 이산화탄소 배출량을 표시부(15)에
표시한다(스텝 S106). 구체적으로는, 예측량 표시부(34)는, 사용 에너지 산출부(32)에서 계산한 사용 에너지(직
접 에너지 간접 에너지)와, 제조시 이산화탄소 배출량 산출부(33)에 의해 산출된 직접 에너지에 대응하는 이
산화탄소 배출량, 간접 에너지에 대응하는 이산화탄소 배출량을 각각 표시한다. 이들을 표시함에 의해, 조업의
참고 정보로서, 운전원이나 보수원에게 사용 에너지 및 제조시 이산화탄소 배출량을 제시할 수 있다.
또한, 최적화부(35)는, 제어 설정치, 사용 에너지 및 제조시 이산화탄소 배출량을 관련지어서, 최적화 데이터로[0061]
서 하드 디스크(16)에 기억시킨다(스텝 S107).
한편, 스텝 S105에서, 전회에 산출된 사용 에너지 및 제조시 이산화탄소 배출량보다 감소하고 있다고 판정된 경[0062]
우(YES인 경우), 최적화부(35)는, 압연재(120)의 목표 온도를, 압연되는 압연재(120)의 품질을 확보하기 위해
필요한 임계치 온도 이상이 되는 범위 내에서 낮게 설정하고, 처리를 스텝 S102로 이행한다(스텝 S108).
여기서, 임계치 온도는, 예를 들면, 마무리압연부(109)의 입구 온도를 980℃로 하거나, 또는 마무리압연부(10
9)의 출구 온도를 840℃로 하거나, 이용자가 미리 실측에 의거한 적정한 값을 미리 산출하고, 이용자가 미리 적
정한 값을 설정하여 둘 필요가 있다.
이와 같이, 스텝 S103 내지 S104에서 산출된 사용 에너지 및 제조시 이산화탄소 배출량이, 전회의 루프 처리에[0063]
서의 스텝 S103 내지 S104에서 산출된 사용 에너지 및 제조시 이산화탄소 배출량 이상이 될 때까지, 스텝 S102
내지 S108의 처리를 반복하여 실행한다. 이에 의해, 최적화부(35)는, 압연재(120)의 목표 온도를, 압연된 압연
재(120)의 품질을 확보하기 위해 필요한 온도 이상이고, 또한 사용 에너지 및 이산화탄소 배출량을 최소로 하는
온도로서 산출한다.
또한, 최적화부(35)는, 스텝 S103에서 산출된 사용 에너지 및 스텝 S104에서 산출된 제조시 이산화탄소 배출량[0064]
이, 전회에 산출된 사용 에너지 및 제조시 이산화탄소 배출량보다 감소하였는지의 여부를 판정하였지만, 이것으
로 한하지 않고, 스텝 S103에서 산출된 사용 에너지 및 스텝 S104에서 산출된 제조시 이산화탄소 배출량중 어느
한쪽이, 전회에 산출된 사용 에너지 또는 제조시 이산화탄소 배출량보다 감소하였는지의 여부를 판정하도록 하
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여도 좋다.
≪사용 에너지의 산출≫[0065]
다음에, 사용 에너지 산출부(32)에 의한 사용 에너지의 산출 처리에 관해 설명한다.[0066]
도 4는, 사용 에너지 산출부(32)가 산출하는 사용 에너지의 분류를 도시한 도면이다.[0067]
도 4에 도시하는 바와 같이, 사용 에너지 산출부(32)가 산출하는 사용 에너지(Q301)는, 압연재(102)를 압연하기[0068]
위해서만 필요한 에너지인 직접 에너지(Q302)와, 압연재(102)에 직접 주입되는 에너지는 아니지만, 생산에는 빠
뜨릴 수 없는 간접 에너지(Q303)로 분류된다.
또한, 직접 에너지(Q302)는, 압연재 열에너지(Q304)와, 압연재 가공 변형 반송 에너지(Q305)의 합으로서 산출되[0069]
고, 간접 에너지(Q303)는, 분위기 승온용 에너지(Q306)와, 비(非)압연시 에너지(Q307)와, 생산 설비 유지 에너
지(Q308)의 합으로서 산출된다.
압연재 열에너지(Q304)는, 슬래브 가열로(101)에서의 연료 연소에 의해, 압연재(120)에 주입되는 에너지이다.[0070]
압연재 가공 변형 반송 에너지(Q305)는, 조압연부(105) 및 마무리압연부(110)에서 압연 스탠드 바로 아래에서,[0071]
압연재(120)를 변형시킬 때에 필요한 에너지와, 압연재(120)를 반송 라인상에서 반송시키기 위한 에너지의 합이
다.
분위기 승온용 에너지(Q306)는, 슬래브 가열로(101) 안의 분위기 온도를 상승시키기 위해 필요한 에너지이다.[0072]
슬래브 가열로(101)에서, 압연재(120)를 가열할 때, 반드시 분위기 온도도 상승시켜야 하고, 또한 슬래브 가열
로(101)의 벽면으로부터의 방열분의 에너지를 여분으로 투입할 필요가 있다.
비압연시 에너지(Q307)는, 압연재(120)가 압연되거나 반송되고는 있지 않지만, 압연 스탠드의 롤을 계속 회전시[0073]
키거나, 반송 테이블의 롤을 계속 회전시키기 위한 에너지이다. 또한 유압이나 수압을 일정하게 유지하기 위해
항상 계속 회전하고 있는 펌프용의 전동기에서 소비된 에너지도 포함된다.
생산 설비 유지 에너지(Q308)는, 압연재(120)를 제조하기 위한 직접적인 에너지는 아니지만, 생산 설비로서 필[0074]
요한 에너지이다.
다음에, 사용 에너지 산출부(32)에 의한 압연재 열에너지(Q304), 압연재 가공 변형 반송 에너지(Q305), 분위기[0075]
승온용 에너지(Q306), 비압연시 에너지(Q307), 및 생산 설비 유지 에너지(Q308)의 산출 방법에 관해 이하에 설
명한다.
(압연재 열에너지(Q304)의 산출)[0076]
사용 에너지 산출부(32)는, 하기한 수식 1을 이용하여, 압연재(120)의 중량(W)(kg), 초기 온도(T1)(℃), 목표[0077]
온도(T2)(℃), 및 비열(C)(kJ/kg/K)에 의거하여, 압연재 열에너지(Q304)(kJ)를 산출한다. 예를 들면, 중량(W)이
15(ton)의 압연재(120)를, 30(℃)부터 1230(℃)까지 승온하는 경우, 강철의 비열(C)을 0.5(kJ/kg/K)로 하면,
사용 에너지 산출부(32)는, 하기한 수식 1을 이용하여, 압연재 열에너지(Q304)(kJ)를, 9,000,000(kJ)(=0.5×
1,200×15,000)로서 산출한다.
Q304=C*(T2―T1)*W … (수식 1)[0078]
(분위기 승온용 에너지(Q306)의 산출)[0079]
사용 에너지 산출부(32)는, 슬래브 가열로(101)에 주입된 연료에 의거하여 분위기 승온용 에너지(Q306)를 산출[0080]
한다.
도 5는, 사용 에너지 산출부(32)에 의한 분위기 승온용 에너지(Q306)의 산출 방법을 설명한 도면이다. (a)는,[0081]
어느 시각(t1)에서의 슬래브 가열로(101) 내의 압연재(120)를 도시한 도면이고, (b)는, 시각(t1)의 후의 어느
시각(t2)에서의 슬래브 가열로(101) 내의 압연재(120)를 도시한 도면이다.
도 5(a)에 도시하는 바와 같이, 어느 시각(t1)에서, 슬래브 가열로(101) 내에 n1개의 압연재(120)가 있고, 슬래[0082]
브 가열로(101)의 출구에 가까운 쪽부터, 각각 초기 온도 T1(t1), T2(t1), … , Tn1(t1)이다.
도 5(b)에 도시하는 바와 같이, 시각(t1)의 후의 시각(t2)에서, 슬래브 가열로(101)로부터, m1(m1
에 가까운 측부터 압연재(120)의 온도가, 각각 Tm1 1(t2), Tm1 2(t2), … , Tn1 m2(t2)였다고 하면, 사용 에너
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지 산출부(32)는, 시각(t1-t2) 사이에 압연재(120)가 직접 받은 열에너지 (Q1)(kJ)을, 하기한 계산식을 이용하
여 산출한다.
Q1=Q2 Q3 Q4 … (수식 2)[0084]
여기서, Q2(kJ)를, (1부터 m1개까지 슬래브의 초기 온도로부터 추출된 시점의 온도까지의 승온을 위한 에너지)[0085]
로 하고, Q3(kJ)를, (m1 1개째부터 n1개째까지의 슬래브의 초기 온도로부터 시각(t2)에서의 온도까지의 승온을
위한 에너지)로 하고, Q4(kJ)를, (n1 1개째부터 n2개째까지의 슬래브의 장입시의 온도(상온)로부터 시각(t2)에
서의 온도까지의 승온을 위한 에너지)로 한다.
또한, 사용 에너지 산출부(32)는, 상술한 수식 1을 이용하여, 비열, 초기 온도, 최종 온도, 중량에 의거하여,[0086]
Q2, Q3, Q4 각각을 산출한다.
또한, 사용 에너지 산출부(32)는, 시각(t1부터 t2)의 사이에 슬래브 가열로(101) 내에 주입된 연료의[0087]
전량(全量)에 의거하여, 연료가 갖는 에너지(Q5)(kJ)를 산출한다.
그리고, 사용 에너지 산출부(32)는, 분위기 승온용 에너지(Q306)(kJ)를, 하기한 수식 3을 이용하여 산출한다.[0088]
Q306=Q5-Q1 … (수식 3)[0089]
(압연재 가공 변형 반송 에너지(Q305)의 산출)[0090]
사용 에너지 산출부(32)는, 조압연부(105) 및 마무리압연부(110)에서의 압연재(120)의 가공이나 변형에 필요로[0091]
하는 에너지(Q6)와, 압연재(120)의 반송에 필요로 하는 에너지(Q7)의 합을, 압연재 가공 변형 반송 에너지
(Q305)로서 산출한다.
사용 에너지 산출부(32)는, 설정 산출부(31)에 의해 압연 모델을 이용하여 산출된 압연 토오크에, 로스 토오크[0092]
와 가속 토오크를 가산함에 의해, 토오크를 산출한다. 또한, 압연재(120)의 변형에 직접 필요한 압연 토오크는,
설정 산출부(31)에 의해, 압연재(120)의 특성 및 온도에 의거하여 변형 저항이 산출되고, 산출된 변형 저항에
의거하여 압연 하중이 산출되고, 산출된 압연 하중에 의거하여 산출된다.
그리고, 사용 에너지 산출부(32)는, 조압연부(105) 및 마무리압연부(110)의 전동기가 산출된 토오크를 출력하기[0093]
위해 필요한 전력(P)(W)을, 토오크를 N(N·m), 각속도를 ω(rad/s)로 하면, 이하의 수식 4를 이용하여
산출한다.
P(W)=N(N·m)×ω(rad/s) … (수식 4)[0094]
또한, 사용 에너지 산출부(32)는, 결정된 압연 속도(vp)(㎞/H)와, 압연재(120)의 반송 방향의 길이로부터 압연[0095]
시간(Tp)(H)을 산출하고, 이하의 수식 5를 이용하여, 조압연부(105) 및 마무리압연부(110)에서의 압연재(120)의
가공이나 변형에 필요로 하는 에너지(Q6)(kJ)를 산출한다.
Q6(kJ)=P(kW)×Tp(H) … (수식 5)[0096]
또한, 조압연부(105) 및 마무리압연부(110)에는, 압연 스탠드 외에, 판폭을 교정한 사이징 프레스도 설치되는[0097]
것도 있다. 또한, 코일러(114)는, 압연 스탠드는 아니지만, 각각 전력 소비의 모델이 일반적이기 때문에, 모델
을 사용하여 상기와 마찬가지로 산출한다.
다음에, 압연재(120)의 중량을 복수대의 전동기로 분담하여 반송하기 때문에, 사용 에너지 산출부(32)는, 1대의[0098]
전동기에 대해, 분담하는 압연재(120)의 중량으로부터 토오크(N)(N·m)를 산출한다. 그리고, 사용 에너지 산출
부(32)는, 결정된 반송 속도(vt)(㎞/H)와, 압연재(120)의 반송 방향의 길이로부터 반송시간 (Tt)(H)을
산출하고, 이하의 수식 6을 이용하여, 압연재(120)의 반송에 필요로 하는 에너지(Q7)(kJ)를 산출한다.
Q7(kJ)=P(kW)×Tt(H) … (수식 6)[0099]
또한, 에너지 Q7에는, 슬래브 가열로(101) 내에서의 압연재(120)의 반송에 필요한 에너지도 더한다.[0100]
그리고, 사용 에너지 산출부(32)는, 조압연부(105) 및 마무리압연부(110)에서 압연재(120)의 가공이나 변형에[0101]
필요로 하는 에너지(Q6)와, 압연재(120)의 반송에 필요로 하는 에너지(Q7)의 합을, 압연재 가공 변형 반송 에너
지(Q305)로서 산출한다.
(비압연시 에너지(Q307)의 산출)[0102]
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사용 에너지 산출부(32)는, 어느 시간 내에, 열간압연 장치(100) 전체에 투입된 에너지(Q8)(kJ)로부터, 그 시간[0103]
내에 소비된 압연재 가공 변형 반송 에너지(Q305)를 감산함에 의해 산출한다. 또한, 열간압연 장치(100) 전체에
투입된 에너지(Q8)는, 열간압연 장치(100)에 전력을 공급하는 송배전 계통에서의 전력량계의 측정치에 의거하여
산출한다.
(생산 설비 유지 에너지(Q308)의 산출)[0104]
사용 에너지 산출부(32)는, 제어 장치(200)가 소비하는 에너지, 및 열간압연 장치(100)를 운전하는 운전원 및[0105]
보수원이 사용하는 거실의 조명 및 냉난방 기기가 소비하는 에너지를, 전원 계통에서 전력량계의 측정치에 의거
하여, 생산 설비 유지 에너지(Q308)로서 산출한다.
이와 같이 하여, 사용 에너지 산출부(32)는, 설정 산출부(31)에 의해 산출된 제어 설정치에 의거하여, 압연재[0106]
열에너지(Q304)와, 압연재 가공 변형 반송 에너지(Q305)와, 분위기 승온용 에너지(Q306)와, 비압연시 에너지
(Q307)와, 생산 설비 유지 에너지(Q308)를 각각 산출하고, 열간압연 장치(100)가 압연재(120)를 압연하기 위해
필요한 에너지, 즉, 압연재 열에너지(Q304) 및 압연재 가공 변형 반송 에너지(Q305)의 합인 직접 에너지(Q302)
와, 분위기 승온용 에너지(Q306), 비압연시 에너지(Q307), 및 생산 설비 유지 에너지(Q308)의 합인 간접 에너지
(Q303)의 합을, 사용 에너지로서 산출한다.
이상과 같이, 제 1의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1)에 의하면, 압연재(120)의 초기 치수, 초기 온도 및 목표[0107]
온도에 의거하여, 열간압연 장치(100)가 압연재(120)를 압연하기 위한 제어 설정치를 산출하는 설정 산출부(3
1)와, 설정 산출부(31)에 의해 산출된 제어 설정치에 의거하여, 열간압연 장치(100)가 압연재(120)를 압연하기
위해 필요한 에너지를, 사용 에너지로서 산출하는 사용 에너지 산출부(32)와, 사용 에너지 산출부(32)에 의해
산출된 사용 에너지 및 이산화탄소 배출 계수에 의거하여, 열간압연 장치(100)에서 배출하는 이산화탄소 배출량
을 산출하는 제조시 이산화탄소 배출량 산출부(33)와, 목표 온도를, 압연되는 압연재(120)의 품질을 확보하기
위해 필요한 온도 이상의 온도이며, 또한 사용 에너지 및 이산화탄소 배출량중 적어도 어느 한쪽을 최소로 하는
온도로서 산출하는 최적화부(35)를 구비하기 때문에, 압연재(120)의 제품 품질을 확보하면서, 사용 에너지 및
제조시 이산화탄소 배출량중 적어도 어느 한쪽이 최소가 되도록, 열간압연 장치(100)의 제어를 최적화할 수 있
다.
또한, 제 1의 실시 형태에서는, 열간압연 장치(100)를 구비하는 열간압연 시스템(300)을 예로 들어 설명하였지[0108]
만, 이것으로 한하지 않고, 열간 박판 압연 설비, 후판 압연 설비, 냉간압연 설비, 철강의 형강 압연 설비, 봉
강, 선재의 압연 설비, 또는 알루미늄, 구리의 압연 설비를 구비하는 압연 시스템에도 적용 가능하다.
<제 2의 실시 형태>[0109]
다음에, 본 발명의 제 2의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1A)에 관해 설명한다.[0110]
제 2의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1A)는, 도 1에 도시한 제 1의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1)와 마찬가[0111]
지로, 열간압연 장치(100)를 제어하는 제어 장치(200)에 접속되어 있다.
또한, 제 2의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1A)는, CPU(11A)와, ROM(12)과, RAM(13)과, 입력부(14)와, 표시부[0112]
(15)와, 하드 디스크(16)를 구비하고 있다. 이 중, ROM(12)과, RAM(13)과, 입력부(14), 표시부(15)와, 하드 디
스크(16)는, 제 1의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1)가 구비하는 각각 동일 부호가 붙여진 구성과 동일하기 때
문에, 설명을 생략한다.
도 6은, 본 발명의 제 2의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1A)가 구비하는 CPU(11A)의 구성을 도시한[0113]
구성도이다.
도 6에 도시하는 바와 같이, CPU(11A)는, 그 기능상, 설정 산출부(31A)와, 사용 에너지 산출부(32)와, 제조시[0114]
이산화탄소 배출량 산출부(33)와, 예측량 표시부(34)와, 에너지 품질 표시 선택부(36)를 구비한다. 이 중, 사용
에너지 산출부(32)와, 제조시 이산화탄소 배출량 산출부(33)와, 예측량 표시부(34)는, 제 1의 실시 형태에 관한
최적화 장치(1)가 구비하는 각각 동일 부호가 붙여진 구성과 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
설정 산출부(31A)는, 압연재(120)에 관한 초기 치수 및 초기 온도와 복수의 목표 온도에 의거하여, 열간압연 장[0115]
치(100)가 압연재(120)를 압연하기 위한 복수의 제어 설정치를 복수의 목표 온도마다 산출한다.
여기서, 복수의 목표 온도는, 예를 들면, 마무리압연부(110)의 출구 온도에서의 복수의 목표치로서, 840, 860,[0116]
880, 900, 920(℃)가 미리 설정된다.
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에너지 품질 표시 선택부(36)는, 사용 에너지 산출부(32)에 의해 산출된 복수의 사용 에너지와, 제조시 이산화[0117]
탄소 배출량 산출부(33)에 의해 산출된 제조시 이산화탄소 배출량을 표시부(15)에 표시한다. 그리고, 이용자 조
작에 의해 입력부(14)로부터 표시된 복수의 사용 에너지 및 제조시 이산화탄소 배출량의 조합중 어느 하나를 선
택하는 조작 신호가 공급되면, 에너지 품질 표시 선택부(36)는, 공급된 조작 신호에 의거하여, 복수의 목표 온
도중, 선택된 사용 에너지 및 제조시 이산화탄소 배출량의 조합에 대응하는 어느 하나의 목표 온도를 선택한다.
이에 의해, 이용자는, 사용 에너지 및 제조시 이산화탄소 배출량의 선택 조작을 행함으로써, 목표 온도를 설정[0118]
할 수 있기 때문에, 압연재(120)의 제품 품질을 확보하면서, 사용 에너지 및 제조시 이산화탄소 배출량중 적어
도 어느 한쪽이 최소한이 되도록, 열간압연 장치(100)의 제어를 최적화할 수 있다.
<제 3의 실시 형태>[0119]
다음에, 본 발명의 제 3의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1B)에 관해 설명한다.[0120]
제 3의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1B)는, 도 1에 도시한 제 1의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1)와 마찬가[0121]
지로, 열간압연 장치(100)를 제어하는 제어 장치(200)에 접속되어 있다.
또한, 본 발명의 제 3의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1B)는, CPU(11B)와, ROM(12)과, RAM(13)과, 입력부(1[0122]
4)와, 표시부(15)와, 하드 디스크(16)를 구비하고 있다. 이 중, ROM(12)과, RAM(13)과, 입력부(14)와, 표시부
(15)와, 하드 디스크(16)는, 제 1의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1)가 구비하는 각각 동일 부호가 붙여진 구
성과 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
도 7은, 본 발명의 제 3의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1B)가 구비하는 CPU(11B)의 구성을 도시한[0123]
구성도이다.
도 7에 도시하는 바와 같이, CPU(11B)는, 그 기능상, 설정 산출부(31B)와, 사용 에너지 산출부(32)와, 제조시[0124]
이산화탄소 배출량 산출부(33)와, 예측량 표시부(34)와, 최적화부(35B)와, 재질 예측부(37)를 구비한다. 이 중,
사용 에너지 산출부(32)와, 제조시 이산화탄소 배출량 산출부(33)와, 예측량 표시부(34)는, 제 1의 실시 형태에
관한 최적화 장치(1)가 구비하는 각각 동일 부호가 붙여진 구성과 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
설정 산출부(31B)는, 열간압연 장치(100) 내에 있는 압연재(120)의 열수지 계산을 행하기 위한 온도 모델을 이[0125]
용하여, 산출한 제어 설정치에 의거하여, 열간압연 장치(100) 내에 있는 압연재(120)의 온도를 산출한다.
재질 예측부(37)는, 설정 산출부(31B)에 의해 산출된 온도에 의거하여, 압연재(120)의 재질을 결정한다.[0126]
여기서, 재질이란, 인장 강도, 항복 응력, 연성중의 적어도 하나이다.
최적화부(35B)는, 목표 온도를, 재질 예측부(37)에 의해 결정된 재질이 미리 정해진 재질 이상이고, 또한 사용[0127]
에너지 및 제조시 이산화탄소 배출량중 적어도 어느 한쪽을 최소로 하는 온도로서 산출한다.
≪작용≫[0128]
본 발명의 제 3의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1B)의 작용에 관해 설명한다.[0129]
도 8은, 본 발명의 제 3의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1B)에 의한 처리 플로우를 도시하는 플로우 차트이다.[0130]
또한, 도 8에 도시한 플로우 차트중, 스텝 S101 내지 S107의 처리에 관해서는, 도 3에 도시한 제 1의 실시 형태
에 관한 최적화 장치(1)의 플로우 차트에서의 스텝 S101 내지 S107의 처리와 동일하기 때문에, 설명을
생략한다.
스텝 S105에서, 전회에 산출된 사용 에너지 및 제조시 이산화탄소 배출량보다 감소하고 있다고 판정된 경우(YES[0131]
인 경우), 재질 예측부(37)는, 압연재(120)의 목표 온도를 수정한다(스텝 S208). 구체적으로는, 스텝 S105로부
터 처리가 이행된 경우에는, 현재 설정되어 있는 목표 온도보다 새로운 목표 온도를 낮게 설정하고, 후술하는
스텝 S210으로부터 처리가 이행된 경우에는, 현재 설정되어 있는 목표 온도보다 새로운 목표 온도를 높게 설정
한다.
그리고, 재질 예측부(37)는, 설정된 목표 온도에 의거하여, 압연재(120)의 재질을 결정한다(스텝 S209). 예를[0132]
들면, 재질 예측부(37)는, 일본 특개2007-83299호 공보에 기재된 기술이나, 문헌 (사)일본철강협회 제131·132
회 니시야마 기념강좌 「연속 열간압연 공정에서의 재질의 예측과 제어」에 기재된 기술을 이용하여, 설정된 목
표 온도로 제조된 압연재(120)의 인장 강도, 항복 응력, 연성을 결정한다.
다음에, 최적화부(35B)는, 스텝 S209에서 산출된 재질이 미리 정해진 재질 임계치 이상인지의 여부를 판정한다[0133]
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(스텝 S210).
스텝 S210에서, 스텝 S209에서 산출된 재질이 미리 정해진 재질 임계치 이상이라고 판정된 경우, 최적화부(35[0134]
B)는, 처리를 스텝 S102로 이행하고, 스텝 S209에서 산출된 재질이 미리 정해진 재질 임계치 미만이라고 판정된
경우, 최적화부(35B)는, 처리를 스텝 S208로 이행한다.
이와 같이, 스텝 S209에서 산출된 재질이 미리 정해진 재질 임계치 이상이 될 때까지, 스텝 S208 내지 S210의[0135]
처리를 반복하여 실행하고, 또한, 스텝 S103 내지 S104에서 산출된 사용 에너지 및 제조시 이산화탄소
배출량이, 전회의 루프 처리에서의 스텝 S103 내지 S104에서 산출된 사용 에너지 및 제조시 이산화탄소 배출량
이상이 될 때까지, 스텝 S102 내지 S210의 처리를 반복하여 실행한다.
이에 의해, 최적화부(35B)는, 압연재(120)의 목표 온도를, 재질 예측부(37)에 의해 결정된 재질이 미리 정해진[0136]
재질 이상이고, 또한 사용 에너지 및 이산화탄소 배출량을 최소로 하는 온도로서 산출할 수 있다.
<제 4의 실시 형태>[0137]
다음에, 본 발명의 제 4의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1C)에 관해 설명한다.[0138]
제 4의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1C)는, 제 2의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1A)와 마찬가지로, 열간압[0139]
연 장치(100)를 제어하는 제어 장치(200)에 접속되어 있다.
또한, 제 4의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1C)는, CPU(11C)와, ROM(12)과, RAM(13)과, 입력부(14)와, 표시부[0140]
(15)와, 하드 디스크(16)를 구비하고 있다. 이 중, ROM(12)과, RAM(13)과, 입력부(14)와, 표시부(15)와, 하드
디스크(16)는, 제 2의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1A)가 구비하는 각각 동일 부호가 붙여진 구성과 동일하기
때문에, 설명을 생략한다.
도 9는, 본 발명의 제 4의 실시 형태에 관한 최적화 장치가 구비하는 CPU(11C)의 구성을 도시한 구성도이다.[0141]
도 9에 도시하는 바와 같이, CPU(11C)는, 그 기능상, 설정 산출부(31C)와, 사용 에너지 산출부(32)와, 제조시[0142]
이산화탄소 배출량 산출부(33)와, 예측량 표시부(34)와, 에너지 품질 표시 선택부(36C)와, 재질 예측부(37)를
구비한다. 이 중, 사용 에너지 산출부(32)와, 제조시 이산화탄소 배출량 산출부(33)와, 예측량 표시부(34)는,
제 2의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1A)가 구비하는 각각 동일 부호가 붙여진 구성과 동일하기 때문에, 설명
을 생략한다.
설정 산출부(31C)는, 열간압연 장치(100) 내에 있는 압연재(120)의 열수지 계산을 행하기 위한 온도 모델을 이[0143]
용하여, 산출한 제어 설정치에 의거하여, 열간압연 장치(100) 내에 있는 압연재(120)의 온도를 산출한다.
재질 예측부(37)는, 설정 산출부(31C)에 의해 산출된 온도에 의거하여, 압연재(120)의 재질을 결정한다.[0144]
여기서, 재질이란, 인장 강도, 항복 응력, 연성중의 적어도 하나이다.
에너지 품질 표시 선택부(36C)는, 사용 에너지 산출부(32)에 의해 산출된 복수의 사용 에너지와, 제조시 이산화[0145]
탄소 배출량 산출부(33)에 의해 산출된 제조시 이산화탄소 배출량과, 재질 예측부(37)에 의해 산출된 재질을 표
시부(15)에 표시시킨다. 그리고, 이용자 조작에 의해 입력부(14)로부터 표시된 복수의 사용 에너지, 제조시 이
산화탄소 배출량, 및 재질의 조합중 어느 하나를 선택하는 조작 신호가 공급되면, 에너지 품질 표시 선택부
(36C)는, 공급된 조작 신호에 의거하여, 복수의 목표 온도중, 선택된 사용 에너지, 제조시 이산화탄소 배출량,
및 재질의 조합에 대응하는 어느 하나의 목표 온도를 선택한다.
이에 의해, 이용자는, 사용 에너지, 제조시 이산화탄소 배출량, 및 재질의 선택 조작을 행함으로써, 목표 온도[0146]
를 설정할 수 있기 때문에, 압연재(120)의 재질을 확보하면서, 사용 에너지 및 이산화탄소 배출량중 적어도 어
느 한쪽이 최소가 되도록, 열간압연 장치(100)의 제어를 최적화할 수 있다.
<제 5의 실시 형태>[0147]
다음에, 본 발명의 제 5의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1D)에 관해 설명한다.[0148]
제 5의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1D)는, 제 1의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1)와 마찬가지로, 열간압연[0149]
장치(100)를 제어하는 제어 장치(200)에 접속되어 있다.
또한, 제 5의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1D)는, CPU(11D)와, ROM(12)과, RAM(13)과, 입력부(14)와, 표시부[0150]
(15)와, 하드 디스크(16)를 구비하고 있다. 이 중, ROM(12)과, RAM(13)과, 입력부(14)와, 표시부(15)와, 하드
디스크(16)는, 제 1의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1)가 구비하는 각각 동일 부호가 붙여진 구성과 동일하기
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때문에, 설명을 생략한다.
도 10은, 본 발명의 제 5의 실시 형태에 관한 최적화 장치가 구비하는 CPU(11D)의 구성을 도시한 구성도이다.[0151]
도 10에 도시하는 바와 같이, CPU(11D)는, 그 기능상, 설정 산출부(31)와, 사용 에너지 산출부(32)와, 제조시[0152]
이산화탄소 배출량 산출부(33)와, 예측량 표시부(34)와, 최적화부(35)와, 연료 소비량 학습부(38)와, 전력 소비
량 학습부(39)를 구비한다. 이 중, 설정 산출부(31)와, 사용 에너지 산출부(32)와, 제조시 이산화탄소 배출량
산출부(33)와, 예측량 표시부(34)와, 최적화부(35)는, 제 1의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1)가 구비하는 각
각 동일 부호가 붙여진 구성과 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
연료 소비량 학습부(38)는, 열간압연 장치(100)에 구비된 연료 공급량계에 의한 측정치에 의거하여, 열간압연[0153]
장치(100)가 압연재(120)를 압연하기 위해 사용한 에너지를, 실적 사용 에너지로서 산출하고, 산출한 실적 사용
에너지에 의거하여, 사용 에너지 산출부(32)에 의해 산출된 사용 에너지를 보정한다.
전력 소비량 학습부(39)는, 열간압연 장치(100)에 구비된 전력량계에 의한 측정치에 의거하여, 열간압연 장치[0154]
(100)가 압연재(120)를 압연하기 위해 사용한 에너지를, 실적 사용 에너지로서 산출하고, 산출한 실적 사용 에
너지에 의거하여, 사용 에너지 산출부(32)에 의해 산출된 사용 에너지를 보정한다.
또한, 연료 소비량 학습부(38)와, 전력 소비량 학습부(39)를 사용 에너지 학습부(40)라고 한다.[0155]
도 11은, 사용 에너지 학습부(40)에 의한 사용 에너지 계산 모델의 학습을 위한 데이터 계산 방법을 설명한 도[0156]
면이다.
도 11에 도시하는 바와 같이, 사용 에너지를 계산하는 모델의 입력 변수의 하나로, 압연 속도 패턴이 있다. 설[0157]
정 산출부(31)에 의한 설정 계산의 실행시에는, 열간압연 장치(100)는 아직 압연하지 않기 때문에, 사용 에너지
산출부(32)는, 예측한 압연 속도인 예측 압연 속도 패턴(201)에 의거하여, 사용 에너지 산출 모델(202)을 이용
하여, 사용 에너지 계산치(203)를 산출한다((A)의 루트).
또한, 열간압연 장치(100)가 압연을 행하면, 압연 속도가 예정대로의 값으로 추이한다고는 한할 수가 없고, 측[0158]
정된 실적 압연 속도 패턴(204)은, 예측 압연 속도 패턴(201)과 다른 값으로 되는 경우가 있고, 이에 의해 사용
에너지 실적치(206)와 사용 에너지 계산치(203)는 다른 값으로 되는 경우가 있다((C)의 루트).
이때, 사용 에너지 계산치와 사용 에너지 실적치를 비교하여 학습하도록 하면, 예측 압연 속도 패턴과 실적 압[0159]
연 속도 패턴의 차가 큰 경우, 학습치가 큰 값으로 되고, 다음회 사용하여야 할 학습치가 크게 흔들려, 정밀도
가 나빠지는 경우가 있다.
그래서, (B)의 루트와 같이, 사용 에너지 학습부(40)는, 실제로 쓰여진 실적 압연 속도 패턴(204)을 기록하고,[0160]
기록된 실적 압연 속도 패턴(204)에 의거하여, 사용 에너지 산출 모델(202)을 이용하여, 사용 에너지를 산출한
다. 여기서, 사용 에너지 학습부(40)가, 산출한 사용 에너지를 사용 에너지 실적 재계산치(207)라고 한다.
그리고, 사용 에너지 학습부(40)는, 사용 에너지 실적 재계산치(207)와 사용 에너지 실적치(206)를 비교함에 의[0161]
해 학습한다.
구체적으로는, 사용 에너지 학습부(40)의 연료 소비량 학습부(38)는, 연료 사용 학습치(Sf)를, 하기한 수식 7을[0162]
이용하여 산출한다.
Sf=Qfcal/Qfact … (수식 7)[0163]
여기서, 연료 사용 에너지 실적 재계산치를 Qfcal로 하고, 연료 사용 에너지 실적치를 Qfact로 한다.[0164]
또한, 연료 소비량 학습부(38)는, 연료계에 의한 측정치에 의해 얻어지는 슬래브 가열로(101)에의 연료 공급량[0165]
에 의거하여, 연료 사용 에너지 실적치(Qfact)를 산출한다.
또한, 사용 에너지 학습부(40)의 전력 소비량 학습부(39)는, 전력 사용 학습치(Se)를, 하기한 수식 8을 이용하[0166]
여 산출한다.
Se=Qecal/Qeact … (수식 8)[0167]
여기서, 전력 사용 에너지 실적 재계산치를 Qecal로 하고, 전력 사용 에너지 실적치를 Qeact로 한다.[0168]
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또한, 전력 소비량 학습부(39)는, 전력량계에 의한 측정치에 의해 얻어지는 급전된 전력량에 의거하여, 전력 사[0169]
용 에너지 실적치(Qeact)를 산출한다.
그리고, 사용 에너지 학습부(40)는, 사용 에너지 산출부(32)에 의해 산출된 사용 에너지를 보정한다.[0170]
사용 에너지는, 도 4에 도시한 바와 같이, 분류할 수 있기 때문에, 예를 들면, 전력 사용 학습치(Se)의 값이[0171]
"1.1"이였던 경우, 사용 에너지 학습부(40)는, 사용 에너지 산출부(32)에 의해 산출된 압연 가공 변형 반송 에
너지에 "1.1"를 승산함에 의해, 보정한다.
이와 같이, 제 5의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1D)에 의하면, 사용 에너지 학습부(40)는, 열간압연 장치[0172]
(100)에 구비된 전력량계 또는 연료계에 의한 측정치에 의거하여, 열간압연 장치(100)가 압연재(120)를 압연하
기 위해 사용한 에너지를, 실적 사용 에너지로서 산출하고, 산출한 실적 사용 에너지에 의거하여, 사용 에너지
산출부(32)에 의해 산출된 사용 에너지를 보정하기 때문에, 사용 에너지 산출부(32)에 의해 산출된 사용 에너지
의 산출 정밀도를 보다 높일 수 있다.
<제 6의 실시 형태>[0173]
본 발명의 제 1의 실시 형태 내지 제 5의 실시 형태에서는, 압연재의 제조에 드는 사용 에너지, 및 배출한 이산[0174]
화탄소량을 저감한다.
본 발명의 제 6의 실시 형태에서는, 압연재(120)가 출하된 후 회수되어 열간압연 장치(100)에서 재차 압연되기[0175]
까지의 라이프 사이클의 사이에서, 사용 에너지 및 배출하는 이산화탄소량을 저감한다.
도 12는, 압연재(120)가 출하된 후 회수되어 열간압연 장치(100)에서 재차 압연되기 까지의 라이프 사이클을 도[0176]
시한 도면이다.
도 12에 도시하는 바와 같이, 압연재(120)는, 압연(130), 출하·반송(140), 가공(150), 사용(160), 회수(170),[0177]
재이용(180)을 통하여, 재차 압연(130)에 리사이클된다.
예를 들면, 이와 같은 압연재(120)의 라이프 사이클에서의 사용(160)에서, 강도가 작은 강판을 큰 강도가 필요[0178]
한 장소에 사용되는 경우, 강판의 두께를 두껍게 하여, 강도 부족을 보충할 필요가 있다. 이때 이것이 자동차에
사용된다고 하면, 차체의 중량이 늘리고, 연비가 나쁜 차가 된다. 한편으로, 고강도의 강판을 자동차에 사용하
는 경우, 같은 강도를 확보하는데도 얇고 가벼운 강판이 되기 때문에, 연비도 좋아지고, 환경 부하가 감소한다.
또한, 강도를 늘리기 위해, 니오브(Nb) 등의 미량 화학 성분을 가한 경우, 그 강판의 리사이클시에 첨가한 니오[0179]
브를 제거할 필요가 있거나, 여분의 성분으로 되기 때문에 재이용할 수가 없는 것도 있다.
그래서, 본 발명의 제 6의 실시 형태에서는, 압연재(120)가 출하된 후 회수되어 열간압연 장치(100)에서 재차[0180]
압연되기까지의 라이프 사이클의 사이에서, 사용 에너지 및 배출하는 이산화탄소량을 저감한 최적화 장치를 예
로 들어 설명한다.
제 6의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1E)는, 제 1의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1)와 마찬가지로, 열간압연[0181]
장치(100)를 제어하는 제어 장치(200)에 접속되어 있다.
또한, 제 6의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1E)는, CPU(11E)와, ROM(12)과, RAM(13)과, 입력부(14)와, 표시부[0182]
(15)와, 하드 디스크(16E)를 구비하고 있다. 이 중, ROM(12)과, RAM(13)과, 입력부(14)와, 표시부(15)는, 제 1
의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1)가 구비하는 각각 동일 부호가 붙여진 구성과 동일하기 때문에, 설명을 생
략한다.
하드 디스크(16E)는, CPU(11E)가 최적화 프로그램을 실행하는데 필요한 정보를 기억하고 있다. 예를 들면, 제어[0183]
설정치, 사용 에너지 및 제조시 이산화탄소 배출량을 관련지어서, 최적화 데이터로서 기억된다. 또한, 하드 디
스크(16E)는, 기준 라이프 사이클 기억부(16a)를 구비하고 있다.
기준 라이프 사이클 기억부(16a)는, 압연재(120)의 종류마다, 압연재(120)가 출하된 후에 사용되는 사용[0184]
조건과, 출하된 후 회수되어 열간압연 장치(100)에서 재차 압연되기 까지의 라이프 사이클에서 배출되는 이산화
탄소 배출량을 관련지어서, 기준 라이프 사이클로서 기억한다.
여기서, 압연재(120)의 종류는, 극저탄소강, 저탄소강, 중탄소강, 고탄소강, 스테인리스강, 합금강, 전자강판으[0185]
로 나누어도 좋고, SAPH, SC, 또는 SUS304와 같이, JIS 규격에 의거한 강종 분류로 나누도록 하여도 좋다.
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도 13은, 본 발명의 제 6의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1E)가 구비하는 CPU(11E)의 구성을 도시한 구성도이[0186]
다.
도 13에 도시하는 바와 같이, CPU(11E)는, 그 기능상, 설정 산출부(31)와, 제조시 이산화탄소 배출량 산출부[0187]
(33)와, 제품 라이프 사이클 이산화탄소 배출량 산출부(41)와, 이산화탄소 배출량 표시부(42)를 구비하고 있다.
이 중, 설정 산출부(31)와, 제조시 이산화탄소 배출량 산출부(33)는, 제 1의 실시 형태에 관한 최적화 장치(1)
가 구비하는 각각 동일 부호가 붙여진 구성과 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
제품 라이프 사이클 이산화탄소 배출량 산출부(41)는, 기준 라이프 사이클 기억부(16a)에 기억된 기준 라이프[0188]
사이클에 의거하여, 설정 산출부(31)에 의해 산출된 제어 설정치에 의거하여 제조된 압연재(120)의 라이프 사이
클에서 배출되는 이산화탄소 배출량을, 제품 라이프 사이클 이산화탄소 배출량으로서 산출한다.
예를 들면, 기준 라이프 사이클 기억부(16a)에 기억된 하기한 바와 같은 압연재(120)의 종류(이하, 강재(A)라고[0189]
한다)에 관해, 제품 라이프 사이클 이산화탄소 배출량을 산출한 경우에 관해 설명한다.
1) 강종, 사이즈 : SAPH 2㎜두께[0190]
2) 발송처 : 자동차 메이커[0191]
3) 용도 : 승용차 프레임, 차체로의 사용률 10%(중량비)[0192]
4) 사용 조건 : 차체 중량 1500kg, 연간 2만㎞ 주행, 평균 연비 8㎞/ℓ, 가솔린[0193]
5) 사용 기간 : 15년[0194]
6) 이산화탄소총 배출량 : 150kg의 SAPH재가 기여하는 이산화탄소총 배출량은, 7500kg.[0195]
7) 승용차의 이산화탄소 배출량은, 1㎞ 주시행한 경우 약 0.25kg이고, 그 양의 10%분 기여하고 있다고 한다.[0196]
여기서, 강재(A)의 강도가, 인장 강도로 400(MPa)이고, 같은 승용차용에 사용되는 강재는 400(MPa)의 인장 강도[0197]
가 필요하다고 한다.
예를 들면, 제품 라이프 사이클 이산화탄소 배출량 산출부(41)는, 인장 강도가 500(MPa)인 강재(B)를 사용으로[0198]
하는 경우에 있어서의 이산화탄소총 배출량을 산출한다.
이때, 강재(B)는, 강재(A)에 비교하여, 20(%)만큼 보다 인장 강도 강하기 때문에, 두께를 20(%) 얇게 할 수 있[0199]
다. 그 때문에, 강재(A)에서는 150(kg) 필요하였지만, 강재(B)가 대체(代替)로 사용됨에 의해, 150(kg)의
20(%), 즉 30(kg) 가벼운 차체(1470kg)를 제조할 수 있다.
그래서, 제품 라이프 사이클 이산화탄소 배출량 산출부(41)는, 이산화탄소총 배출량을, 1470/1500×[0200]
7500(kg)=7350(kg)로서 산출한다.
다음에, 이산화탄소 배출량 표시부(42)는, 제품 이산화탄소 배출량과 제품 라이프 사이클 이산화탄소 배출량을[0201]
표시부(15)에 표시한다.
이와 같이, 라이프 사이클 전체에 있어서의 이산화탄소 배출량, 및 압연 라인으로의 제조시의 제품 이산화탄소[0202]
배출량을 표시함에 의해, 이용자는, 이들 라이프 사이클 전체에 있어서의 이산화탄소 배출량, 및 제품 이산화탄
소 배출량을 확인하면서, 열간압연 장치(100)의 운전 조건을 결정할 수 있기 때문에, 최적화 장치(1E)는, 보다
열간압연 장치(100)의 제어를 최적화할 수 있다.
[산업상의 이용의 가능성][0203]
본 발명은, 열간압연 장치를 제어하는 제어 장치를 설정하는 최적화 장치에 적용할 수 있다.[0204]
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