JP2014217887A - 材料特性値推定装置、材料特性値推定方法、および鋼帯の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼帯製品の材料特性値を精度良く推定すること。【解決手段】実績ＤＢ６は、過去に製造された鋼帯製品の成分毎の成分値およびその製造過程で収集した加熱、圧延、冷却の各工程１２〜１４内の各計測機器による計測値を含む製造条件項目の値と、材料特性値とを該当する鋼帯製品内を区画するメッシュ毎に関連付けて実績データとして保存する。実績値収集装置５は、対象鋼帯製品の製造過程において、各計測機器による計測値をその計測位置をトラッキングしながら取得することで対象鋼帯製品内を区画するメッシュ毎に計測値を収集する。装置本体２の特性値推定部２３は、対象鋼帯製品の成分毎の成分値と、収集したメッシュ毎の計測値とを対象鋼帯製品に関する製造条件項目の値とし、該製造条件項目の値に対応する材料特性値を実績データを用いてメッシュ毎に推定する。【選択図】図１

Description

本発明は、加熱工程、加工工程、および冷却工程のうちの少なくとも１つの工程を経て製造された鋼帯製品の材料特性値を推定する材料特性値推定装置および材料特性値推定方法と、鋼帯の製造方法と、に関する。

加熱工程や加工工程、冷却工程といった工程を経て製造された鋼帯製品は、コイルとされて顧客に納品され、あるいはさらに加工するために次工程へと送られる。このような鋼帯製品は、要求される品質（強度等の材料特性値）を保証するために、納品等に先立ってその品質判定が行われる。一般に、鋼帯製品は、端部において品質が安定しないため、品質判定の結果から切り落とし位置を決めて端部を切り落とすことで製品全体の品質を確保している。

品質を判定する技術としては、例えば、熱延金属帯の全域を近赤外線カメラで撮影して温度を測定し、測定した温度分布をもとに品質を判定する技術が知られている（特許文献１を参照）。

特開２００８−２９６２５１号公報

しかしながら、上記した特許文献１の技術は、品質（材料特性値）と熱延金属帯の温度との相関関係に着目し、温度を指標として用いて品質を判定するものであるため、温度以外の要因が品質に与える影響を考慮できず、品質判定の精度が不十分な場合があった。またその結果、切り落とし位置を適正に決めることができず、品質不良部分（材料特性値の不合格領域）を残して切り落としてしまったり、逆に品質が良好な部分（材料特性値の合格領域）まで含めて切り落としてしまい歩留りを低下させる等の問題が生じていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、鋼帯製品の材料特性値を精度良く推定することができる材料特性値推定装置および材料特性値推定方法を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、歩留まりの低下を抑制可能な鋼帯の製造方法を提供することにある。

上記した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる材料特性値推定装置は、対象材を搬送経路に沿って搬送しながら行う加熱工程、加工工程、および冷却工程のうちの少なくとも１つの工程を経て製造された対象鋼帯製品の材料特性値を推定する材料特性値推定装置であって、前記搬送経路には、前記加熱工程内での前記対象材を対象に温度を計測する１つ以上の温度計および搬送速度を計測する速度計、前記加工工程内での前記対象材を対象に厚みと幅とを計測する１つ以上の寸法計および搬送速度を計測する速度計、前記冷却工程での前記対象材を対象に温度を計測する１つ以上の温度計および搬送速度を計測する速度計の各計測機器が設置されており、過去に製造された鋼帯製品の成分毎の成分値およびその製造過程で収集した前記計測機器による計測値を含む製造条件項目の値と、材料特性値とを該当する鋼帯製品内を区画するメッシュ毎に関連付けて実績データとして保存する実績データ保存手段と、前記対象鋼帯製品の製造過程において、前記計測機器による計測値をその計測位置をトラッキングしながら取得することで前記対象鋼帯製品内を区画するメッシュ毎に前記計測値を収集する収集手段と、前記対象鋼帯製品の成分毎の成分値と、前記収集したメッシュ毎の計測値とを前記対象鋼帯製品に関する製造条件項目の値とし、該製造条件項目の値に対応する材料特性値を前記実績データを用いて前記メッシュ毎に推定する推定手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明にかかる材料特性値推定方法は、対象材を搬送経路に沿って搬送しながら行う加熱工程、加工工程、および冷却工程のうちの少なくとも１つの工程を経て製造された対象鋼帯製品の材料特性値を推定する材料特性値推定方法であって、前記搬送経路には、前記加熱工程内での前記対象材を対象に温度を計測する１つ以上の温度計および搬送速度を計測する速度計、前記加工工程内での前記対象材を対象に厚みと幅とを計測する１つ以上の寸法計および搬送速度を計測する速度計、前記冷却工程での前記対象材を対象に温度を計測する１つ以上の温度計および搬送速度を計測する速度計の各計測機器が設置されており、過去に製造された鋼帯製品の成分毎の成分値およびその製造過程で収集した前記計測機器による計測値を含む製造条件項目の値と、材料特性値とを該当する鋼帯製品内を区画するメッシュ毎に関連付けて実績データとして保存する保存ステップと、前記対象鋼帯製品の製造過程において、前記計測機器による計測値をその計測位置をトラッキングしながら取得することで前記対象鋼帯製品内を区画するメッシュ毎に前記計測値を収集する収集ステップと、前記対象鋼帯製品の成分毎の成分値と、前記収集したメッシュ毎の計測値とを前記対象鋼帯製品に関する製造条件項目の値とし、該製造条件項目の値に対応する材料特性値を前記実績データを用いて前記メッシュ毎に推定する推定ステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明にかかる鋼帯の製造方法は、本発明にかかる材料特性値推定装置が備える鋼帯切断手段を利用して材料特性値の合格部分と不合格部分とを切り分けて鋼帯を製造するステップを含むことを特徴とする。

本発明によれば、鋼帯製品の材料特性値を精度良く推定することができる。また、本発明によれば、鋼帯の製造工程の歩留まりが低下することを抑制できる。

図１は、材料特性値推定装置の全体構成例およびこの材料特性値推定装置が適用される製造工程を示す模式図である。 図２は、実績ＤＢのデータ構成例を示す図である。 図３は、対象鋼帯製品を示す図である。 図４は、材料特性値推定処理の処理手順を示すフローチャートである。 図５は、材料特性値画像の一例を示す図である。 図６は、冷却途中温度が異なる状況下での冷却後温度と材料特性値との関係例を示す図である。 図７は、冷却途中温度の温度分布（ａ）、冷却後温度の温度分布（ｂ）、材料特性値画像（ｃ）を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の材料特性値推定装置および材料特性値推定方法を実施するための形態について説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。

図１は、本実施の形態の材料特性値推定装置１の全体構成例およびこの材料特性値推定装置１が適用される製造工程１００を示す模式図である。

先ず、製造工程１００について説明する。図１に示すように、製造工程１００は、精錬工程１０と、鋳造工程１１と、加熱工程１２と、加工工程としての圧延工程１３と、冷却工程１４と、検査工程１５とを含む。これら各工程１０〜１５のうち、加熱工程１２、圧延工程１３、および冷却工程１４を実施するための設備は、搬送ローラ（不図示）が敷設されて形成される対象材（スラブＳ１１または圧延材Ｓ１３）の搬送経路上に設置され、搬送経路上を搬送方向Ａ１に順次搬送されるスラブＳ１１または圧延材Ｓ１３の加熱、圧延、および冷却を行う。

精錬工程１０は、液体状態の鋼に成分元素の重量（成分値）を適正に調整して添加し、所定組成の鋼とする工程である。この精錬工程１０には成分計測計１０１が設置されており、調整された鋼の成分毎の成分値（実績値）が計測される。計測された成分毎の成分値は、後述する実績値収集装置５に随時出力されるようになっている。

続く鋳造工程１１は、前述の所定組成に調整された液体状態の鋼を冷却して板状に固め、所定長に切断してスラブＳ１１とする工程である。この鋳造工程１１には厚み計１１１が設置されており、スラブＳ１１の厚み（スラブ厚）が計測される。計測されたスラブ厚は、実績値収集装置５に随時出力される。

続く加熱工程１２は、加熱炉１２１によってスラブＳ１１を１２５０℃付近まで加熱する工程である。この加熱工程１２には、例えば加熱炉１２１の出側に温度計１２３が設置されており、設置場所を通過する加熱完了時のスラブＳ１１の表面温度（加熱後温度）が連続的に計測される。計測された加熱後温度は、実績値収集装置５に随時出力される。

続く圧延工程１３は、複数の圧延ロール１３１，１３２、具体的には、粗圧延機を構成する圧延ロール１３１や仕上圧延機を構成する圧延ロール１３２によって圧延材（加熱を完了したスラブ）Ｓ１３を段階的に圧延する工程であり、２５０ｍｍ程度のスラブ厚を１ｍｍ〜２０ｍｍ程度まで薄く延ばす。この圧延工程１３には、寸法計として、例えば粗圧延機と仕上圧延機との間等の圧延途中に厚み・幅計１３３が設置され、仕上圧延機の出側に厚み・幅計１３５が設置されており、前記厚み・幅計１３３の設置場所を通過するときの圧延材Ｓ１３の厚み（中間板厚）および幅（中間幅）と、前記厚み・幅計１３５の設置場所を通過するときの圧延材Ｓ１３の厚み（仕上厚）および幅（仕上幅）とが連続的に計測される。また、圧延工程１３には、例えば粗圧延機と仕上圧延機との間等の圧延途中に速度計としてのメジャーリングロール１３７が設置されており、圧延工程１３内での圧延材Ｓ１３の搬送速度（圧延時搬送速度）が連続的に計測される。計測された中間板厚、仕上厚、中間幅、仕上幅、および圧延時搬送速度は、実績値収集装置５に随時出力される。

続く冷却工程１４は、複数の冷却装置１４１によって圧延を完了した圧延材Ｓ１３に冷却水を供給し、数百℃まで冷却する工程である。この冷却工程１４には、例えば最上流側の冷却装置１４１の入側に温度計１４３が設置され、冷却装置１４１間の冷却途中に温度計１４５が設置され、最下流側の冷却装置１４１の出側に温度計１４７が設置されており、前記温度計１４３を通過する圧延材Ｓ１３の表面温度（冷却前温度）と、前記温度計１４５を通過する圧延材Ｓ１３の表面温度（冷却途中温度）と、前記温度計１４７を通過する圧延材Ｓ１３の表面温度（冷却後温度）とが連続的に計測される。また、冷却工程１４には、冷却途中等の適所に速度計としての回転計（不図示）が設置されており、搬送ローラの回転数を計数して速度に換算することによって冷却工程１４内での圧延材Ｓ１３の搬送速度（冷却時搬送速度）が連続的に計測される。計測された冷却前温度、冷却途中温度、冷却後温度、および冷却時搬送速度は、実績値収集装置５に随時出力される。

以上のようにして冷却工程１４までを完了して製造された鋼帯製品は、コイル巻取機（不図示）によって巻き取られてコイルＳ１５とされる。そして、続く検査工程１５は、鋼帯製品（コイル）Ｓ１５を巻きほぐして端部等から採取した鋼片（試験片）Ｓ１７の引張試験を行う工程であり、試験器１５１によって鋼片Ｓ１７の降伏応力ＹＳ、引張強度ＴＳ、伸びＥＬを計測する。計測された降伏応力ＹＳ、引張強度ＴＳ、伸びＥＬの各値は材料特性値（実績値）とされ、鋼帯製品Ｓ１５内の鋼片Ｓ１７の採取位置とともに実績値収集装置５に随時出力される。

なお、加熱工程１２および冷却工程１４における温度計の設置数および設置場所は上記した設置数や設置場所に限定されるものではなく、少なくとも各工程１２，１４の各々に１台が設置されていればよい。また、圧延工程１３における厚み・幅計の設置数および設置場所についても同様に、上記した設置数や設置場所に限定されず、少なくとも１台が設置されていればよい。ただし、後述する材料特性値の推定を精度良く行うためには、冷却工程１４での冷却前、冷却途中、および冷却完了時の圧延材Ｓ１３の温度（冷却前温度，冷却途中温度，冷却後温度）については全て取得するのが望ましい。また、加熱炉１２１からコイラＳ１５までの工程において処理される圧延材は、上記したように１つだけに限定されるものではなく、複数の圧延材が処理されていても構わない。

また、温度計１２３，１４３，１４５，１４７によるスラブＳ１１または圧延材Ｓ１３の温度の計測は、その設置場所を通過するスラブＳ１１または圧延材Ｓ１３の幅方向の全域で計測するのが望ましいが、その幅方向の一部を対象に温度を計測する構成であってもよい。厚み計１１１や厚み・幅計１３３，１３５によるスラブＳ１１または圧延材Ｓ１３の厚みや幅の計測についても同様に、その設置場所を通過するスラブＳ１１または圧延材Ｓ１３の幅方向の全域で計測するのが望ましいが、その幅方向の一部を対象に厚みや幅を計測する構成であってもよい。

このような製造工程１００に適用される材料特性値推定装置１は、装置本体２と、入力装置３と、表示装置４と、収集手段としての実績値収集装置５と、実績データ保存手段としての実績ＤＢ６とが伝送バス７および装置本体２内の各部を接続するバス配線５０を介してデータの送受可能に接続されて構成される。

装置本体２は、パーソナルコンピュータやワークステーション等の汎用の情報処理装置を用いて実現されるものであり、演算処理部２０と、ＲＯＭ３０と、ＲＡＭ４０とを含む。

演算処理部２０は、ＣＰＵ等のハードウェアによって実現される。この演算処理部２０は、ＲＯＭ３０に格納されるプログラムやデータ、入力装置３から入力される操作信号、実績値収集装置５や実績ＤＢ６から取得される各種情報等をもとに材料特性値推定装置１を構成する各部への指示やデータの転送等を行い、材料特性値推定装置１全体の動作を統括的に制御する。この演算処理部２０は、主な機能部として、製造条件取得部２１と、推定手段としての特性値推定部２３と、表示処理手段としての可視化部２５と、決定手段としての切落位置決定部２７とを備える。

ＲＯＭ３０には、材料特性値推定装置１を動作させ、この材料特性値推定装置１が備える種々の機能を実現するためのプログラムや、これらプログラムの実行中に使用されるデータ等が格納される。また、演算処理部２０を製造条件取得部２１、特性値推定部２３、可視化部２５、および切落位置決定部２７として機能させ、鋼帯製品Ｓ１５の材料特性値を推定した上で可視化等するための特性値推定プログラム３１が格納される。

ＲＡＭ４０は、演算処理部２０の作業用メモリとして用いられる半導体メモリであり、演算処理部２０が実行するプログラムや、その実行中に使用されるデータ等を一時的に保持するメモリ領域を備える。

入力装置３は、例えばキーボードやマウス、タッチパネル、各種スイッチ等の入力装置によって実現されるものであり、操作入力に応じた入力信号を装置本体２に出力する。表示装置４は、ＬＣＤやＥＬディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ等の表示装置によって実現されるものであり、装置本体２から入力される表示信号をもとに各種画面を表示する。

実績値収集装置５は、ＣＰＵ等の演算装置、主記憶装置、ハードディスクや各種記憶媒体等の補助記憶装置、通信装置、表示装置、入力装置等を備えた公知のハードウェア構成で実現でき、例えばサーバコンピュータやワークステーション、パソコン等の汎用コンピュータを利用することができる。この実績値収集装置５は、上記した精錬工程１０の成分計測計１０１、鋳造工程１１の厚み計１１１、加熱工程１２の温度計１２３、圧延工程１３の厚み・幅計１３３，１３５やメジャーリングロール１３７、冷却工程１４の温度計１４３，１４５，１４７、検査工程１５の試験器１５１等の製造工程１００内の計測機器と伝送バス７を介して接続されており、これら計測機器が計測した成分毎の成分値、スラブ厚、中間板厚、仕上厚、中間幅、仕上幅、加熱後温度、冷却前温度、冷却途中温度、冷却後温度、加熱時搬送速度、圧延時搬送速度、冷却時搬送速度、材料特性値の計測値を収集し、収集した計測値をもとに製造工程１００で順次製造される鋼帯製品Ｓ１５の実績データを実績ＤＢ６に登録する処理（実績データ登録処理）を行う。

実績ＤＢ６は、製造工程１００で過去に製造された鋼帯製品の実績データを蓄積したデータベース（ＤＢ）であり、製造工程１００で鋼帯製品Ｓ１５を製造するたびに実績データを登録・更新していくことで構築される（保存ステップ）。図２は、実績ＤＢ６のデータ構成例を示す図である。個々の実績データは、所定の製造条件の値や材料特性値を実績値収集装置５が収集した計測値とし、あるいはこれら計測値をもとに推定した推定値として設定したものである。具体的には、図２に示すように、各実績データは、製品Ｎｏ６１およびメッシュＮｏ６３の組合せと関連付けられた製造条件６５および材料特性値６７で構成される。製品Ｎｏ６１は、その鋼帯製品を識別するための識別番号であり、メッシュＮｏ６３は、対応する計測値等の計測等の対象とされた対応する鋼帯製品内の位置を表す（後述する図３を参照）。

製造条件６５は、製造条件項目毎の値で構成され、本実施の形態では、成分値６５１と、厚み・幅履歴６５３と、温度履歴６５５と、速度履歴６５７とを含む。成分値６５１には、成分毎の成分値の計測値が成分１，成分２，・・・として設定される。成分の種類は鋼帯製品によって異なるが、代表的なものとしては例えば、炭素（Ｃ）、マンガン（Ｍｎ）、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）等が挙げられる。厚み・幅履歴６５３には、スラブ厚、中間板厚、仕上厚等の計測値が厚み１，厚み２，・・・として設定されるとともに、中間幅、仕上幅等の計測値が幅１，・・・として設定される。温度履歴６５５には、加熱後温度、冷却前温度、冷却途中温度、冷却後温度等の計測値または推定値が温度１，温度２，・・・として設定される。速度履歴６５７には、加熱時搬送速度、圧延時搬送速度、冷却時搬送速度等の計測値が速度１，速度２，・・・として設定される。材料特性値には、その計測値または推定値が設定される。

次に、以上のように構成される材料特性値推定装置１において行われる処理の流れについて説明する。先ず、実績データ登録処理について説明する。この実績データ登録処理では、実績値収集装置５は、今回製造する鋼帯製品（対象鋼帯製品）の製造を開始してから製造を終えるまでの間、その製造過程において各工程１０〜１４内の計測機器によって随時計測される計測値を収集していく（収集ステップ）。

図３は、製造を終えた対象鋼帯製品Ｓ２を示す図である。図３に示すように、製造を終えた対象鋼帯製品Ｓ２をコイルの状態から広げると、全長が巻取量に相当する長さであり、厚みが仕上厚、幅が仕上幅の帯状を有する。以下、対象鋼帯製品Ｓ２の長さ方向をＸ方向、厚み方向をＹ方向、幅方向をＺ方向と定義する。

ここで、製造工程１００のうち、対象材を搬送しながら行う加熱工程１２、圧延工程１３、および冷却工程１４では、各工程１２〜１４内の計測機器による計測値をその計測位置をトラッキングしながら取得する。この結果、各工程１２〜１４で計測される中間板厚、仕上厚、中間幅、仕上幅、加熱後温度、冷却前温度、冷却途中温度、冷却後温度、加熱時搬送速度、圧延時搬送速度、冷却時搬送速度の計測値は、最終的に、例えば図３に示す網の目状の最上層の各メッシュに対応する計測位置毎に収集されることとなる。このメッシュのＸ方向の幅は、各工程１２〜１４内の計測機器の計測周期に相当する。

実績データ登録処理では、実績値収集装置５は、図３に示すように対象鋼帯製品Ｓ２内をＹ方向にも区画し、全てのメッシュに固有のメッシュＮｏを割り振る。図３中、一部のメッシュに割り振ったメッシュＮｏを例示している。なお、メッシュのサイズは特に限定されるものではなく、前述の計測周期に応じたサイズとしてよいが、例えば、数十μｍから数ｍの範囲内の幅でＸ、Ｙ、Ｚの各方向を区画したサイズとされる。

メッシュＮｏは、例えば、層番号と、各メッシュを連番した通し番号とをアンダーバー「＿」を挟んで組み合わせた文字列として割り振る。層番号は、各メッシュの層位置を特定するためのものである。図３では、Ｙ方向が４つに区画された４層のメッシュを示しており、最上層から順番に層番号を「Ｐ１」「Ｐ２」「Ｐ３」「Ｐ４」としている。なお、Ｙ方向については必ずしも区画する必要はなく、対象鋼帯製品の仕上厚が小さい場合はメッシュを１層としてもよい。

そして、実績値収集装置５は、前述のように対象鋼帯製品Ｓ２内を区画するメッシュ毎に各工程１２〜１４内の計測機器による計測値を含む製造条件項目の値を関連付けて１つの実績データとし、実績ＤＢ６に登録する。

順番に説明すると、各メッシュの製造条件項目の値のうち、成分毎の成分値は、例えば、一律で成分計測計１０１が計測した計測値とする。スラブ厚についても同様に、例えば、全てのメッシュで厚み計１１１が計測した計測値とする。

また、層番号が「Ｐ１」である最上層のメッシュにおける中間板厚、仕上厚、中間幅、仕上幅、加熱後温度、冷却前温度、冷却途中温度、冷却後温度、加熱時搬送速度、圧延時搬送速度、冷却時搬送速度の値は、前述のようにトラッキングしながら取得した対応する計測位置の計測値とする。一方、層番号が「Ｐ２」「Ｐ３」「Ｐ４」である下層のメッシュにおけるこれらの値は、最上層の各メッシュの計測値と同じ値またはこの計測値から推定した推定値とする。具体的には、中間板厚、仕上厚、中間幅、仕上幅、加熱時搬送速度、圧延時搬送速度、冷却時搬送速度の値については、Ｘ方向およびＺ方向の位置が同じ最上層のメッシュの計測値とする。また、加熱後温度、冷却前温度、冷却途中温度、冷却後温度の値については、例えば、最上層の各メッシュの計測値をもとに事前に定められる伝熱モデル等を用いて下層の各メッシュ位置における加熱後温度、冷却前温度、冷却途中温度および冷却後温度の各値を推定する処理を行い、得られた推定値とする。

なお、材料特性値については、後述する材料特性値推定処理で推定され（図４のステップａ１１）、あるいは後段の検査工程１５で計測されるため、ここでは値を設定しない。

次に、材料特性値推定処理について説明する。図４は、装置本体２において演算処理部２０が行う材料特性値推定処理の処理手順を示すフローチャートである。材料特性値推定装置１は、実績値収集装置５が上記した実績データ登録処理を行い、演算処理部２０が図４の処理手順に従って材料特性値推定処理を行うことで材料特性値推定方法を実施する。なお、材料特性値推定処理は、演算処理部２０がＲＯＭ３０に格納された特性値推定プログラム３１を読み出して実行することで実現できる。この材料特性値推定処理は、コイル巻取機が対象鋼帯製品を巻取り始めた時点で開始される。

すなわち、演算処理部２０は、コイル巻取機により新たに巻き取られることで製造を終えたメッシュの有無を判定する。そして、演算処理部２０は、製造を終えたメッシュが有る場合、すなわち、コイル巻取機によってメッシュのＸ方向の幅分が巻き取られるたびに（ステップａ１：Ｙｅｓ）、製造を終えた全てのメッシュを順番に対象メッシュとし、ループＡの処理を実行する（ステップａ３〜ステップａ１３）。なお、製造工程１００で製造される鋼帯製品は、全長１０００ｍ程度と長く、先に製造を終えた（冷却工程１４までを完了した）先端側からコイル巻取機により巻き取られていくため、コイル巻取機による巻取りを開始した後しばらくは、製造を終えてコイルとして巻き取られた箇所と製造途中の（冷却工程１４までを完了していない）箇所とが混在することとなる。

例えば、コイル巻取機により図３に示す対象鋼帯製品の先端の巻取りが開始され、メッシュのＸ方向の幅分が巻き取られた時点では、右端の１６個のメッシュを順次対象メッシュとしてこれら１６個のメッシュそれぞれについてループＡの処理を行うこととなる。

すなわち、ループＡでは、先ず、製造条件取得部２１が、対象鋼帯製品の製品Ｎｏおよび対象メッシュのメッシュＮｏをもとに、実績ＤＢ６から対象メッシュの実績データ（以下、「対象実績データ」と呼ぶ。）を読み出して取得する（ステップａ５）。

続いて、特性値推定部２３が、ステップａ７〜ステップａ１１の処理を行って対象メッシュの材料特性値を推定する（推定ステップ）。すなわち、特性値推定部２３は、先ず、実績ＤＢ６から過去に製造された鋼帯製品に関するメッシュ毎の実績データ（以下、「過去実績データ」と呼ぶ。）を順次読み出し、ステップａ５で取得した対象実績データとの間で製造条件項目毎に値を比較することで対象実績データと過去実績データの各々との類似度を算出する（ステップａ７）。例えば、特性値推定部２３は、次式（１）に従い、対象実績データと過去実績データとの製造条件項目毎の値差の２乗和を該当する過去実績データとの類似度として順次算出していく。ここでの処理により、類似度は、製造条件項目毎の値が全体的に対象実績データと似ていて対象メッシュと製造条件が類似する過去実績データほど高く、そうでない過去実績データほど低い値として算出される。

なお、上記式（１）に示す類似度の算出式は一例であって、これに限定されるものではない。すなわち、類似度の算出式は、対象メッシュと製造条件が類似する過去実績データほど数値が大きくなるようなものであればよい。

また、ここでは、実績ＤＢ６に登録された過去実績データの全てを対象として対象実績データとの類似度を算出することとした。これに対し、対象実績データのメッシュＮｏをもとにその層番号が同じメッシュＮｏの実績データを選出し、選出した実績データを対象として類似度を算出してもよい。これによれば、同一層の製造条件の中から類似度の高いものを検索して材料特性値を推定することができる。

その後、特性値推定部２３は、ステップａ７で算出した類似度をもとに、過去実績データの中から類似度が最小の過去実績データを検索する（ステップａ９）。そして、特性値推定部２３は、対象メッシュの材料特性値を検索した過去実績データの材料特性値として推定し、対象メッシュの実績データを更新する（ステップａ１１）。その後、対象メッシュについてのループＡの処理を終了する。ここでの処理と、上記した実績データ登録処理とにより、材料特性値推定装置１は、登録手段として機能する。

なお、上記したように、冷却工程１４の後の検査工程１５では製造された対象鋼帯製品から鋼片が採取されて材料特性値が計測され、計測値を実績値収集装置５に出力するが、この場合には、実績値収集装置５は、鋼片の採取位置の属するメッシュの材料特性値を計測値で更新する。

また、対象メッシュの材料特性値の推定に用いる手法は、上記した類似度を用いた手法に限定されるものではない。例えば、回帰法や補間法（内挿法）等の別の手法を用いて過去実績データから対象メッシュの材料特性値を推定することとしてもよい。

そして、コイル巻取機が対象鋼帯製品を巻取り終えて全てのメッシュについてループＡの処理を実行した場合には（ステップａ１５：Ｙｅｓ）、続いて可視化部２５が、対象鋼帯製品内の材料特性値の分布状態をメッシュの層毎に表した材料特性値画像を生成して表示装置４に表示する処理を行う（ステップａ１７）。例えば、可視化部２５は、実績ＤＢ６から対象鋼帯製品の各メッシュの材料特性値を層毎に読み出し、材料特性値の値が同一のメッシュを同一色で表した層毎の等値面図を材料特性値画像として生成・表示処理する。

図５は、材料特性値画像の一例を示す図であり、横方向を対象鋼帯製品の長さ方向、縦方向を対象鋼帯製品の幅方向として、層番号が「Ｐ１」である最上層の材料特性値画像を示している。図４のステップａ１７では、図５に示すような対象鋼帯製品内の材料特性値の分布状態を表した各層の材料特性値画像を表示装置４に並べて表示し、あるいは、オペレータの操作入力に従って１つの層の材料特性値画像を選択的に表示してオペレータに提示する。

続いて、切落位置決定部２７が、対象鋼帯製品の切り落とし位置を決定する（ステップａ１９）。具体的には、切落位置決定部２７は先ず、事前に要求される品質に応じて定められる材料特性値の許容値を閾値として用いて対象鋼帯製品の各メッシュの材料特性値を閾値処理し、材料特性値が閾値以上となる合格部分と不合格部分とを判別する。そして、切落位置決定部２７は、判別した合格部分と不合格部分との境界を切り落とし位置として決定する。切落位置決定部２７は、決定した切り落とし位置に関する情報を検査工程１５にある鋼帯切断装置１５２に送信する。鋼帯切断装置１５２は、アンコイラー１５３に設置されている鋼帯をアンコイラー１５３によって切り落とし位置まで巻きほぐす。そして、鋼帯切断装置１５２は、カッター１５４に切断指令命令を送信することによって前記切り落とし位置で鋼帯を切断する。

次に、本実施の形態の効果を説明する。そのために、先ず、製造工程１００内で計測される冷却途中温度が異なる場合に着目し、冷却後温度と材料特性値との関係について説明する。図６は、冷却途中温度が異なる値Ｔ_M1，Ｔ_M3，Ｔ_M5であった場合の冷却後温度と材料特性値との関係例を示す図である。図６に示すように、冷却後温度と材料特性値との関係は、冷却途中温度＝Ｔ_M1，Ｔ_M3，Ｔ_M5のいずれの場合も冷却後温度が高くなるにつれて材料特性値が小さくなる傾向を示すものの、全体的に冷却途中温度＝Ｔ_M1の場合に材料特性値が大きく、冷却途中温度＝Ｔ_M3，Ｔ_M5の順に材料特性値が小さくなっている。

ここで、冷却後温度と材料特性値との値の相関から材料特性値の許容値（要求される品質）Ｖ_thを満足する冷却後温度をＴ_R5として定め、冷却終了温度を閾値処理することで材料特性値の良否を判定をする場合を考える。この場合、冷却後温度がＴ_R5以下の場合に材料特性値を良好と判定し、Ｔ_R5より大きい場合は不良と判定することとなる。しかしながら、実際には、図６に示すように、材料特性値には冷却途中温度も影響しており、冷却途中温度＝Ｔ_M5の場合は冷却後温度がＴ_R5より大きいと材料特性値が不良である一方、冷却途中温度＝Ｔ_M3の場合では、冷却後温度がＴ_R5より大きくてもＴ_R3までは材料特性値は良好である。冷却途中温度＝Ｔ_M1では、冷却後温度がさらに大きいＴ_R1まで材料特性値は良好である。

このように、冷却後温度を指標として用い、冷却途中温度を考慮しないで行う材料特性値の良否判定では、冷却途中温度＝Ｔ_M3であれば冷却後温度がＴ_R5〜Ｔ_R3の場合、冷却途中温度＝Ｔ_M1であれば冷却後温度がＴ_R5〜Ｔ_R1の場合に、材料特性値が良好であるのにも関わらず不良と判定されてしまう。

比較のためにさらに、鋼帯製品の製造の過程で計測した冷却途中温度および冷却後温度の２つの温度を製造条件項目とし、図４に示した材料特性値推定処理を行った。図７（ａ）は、計測した鋼帯製品内の冷却途中温度の温度分布を示す図であり、図７（ｂ）は、計測した鋼帯製品内の冷却後温度の温度分布を示す図であり、図７（ｃ）は、材料特性値推定処理で得た鋼帯製品の材料特性値画像を示す図である。図７（ｂ）中、上記した冷却後温度を指標とする材料特性値の良否判定結果に従って決定した鋼帯製品内の合格部分と不合格部分との境界（切り落とし位置）Ｌ３１，Ｌ３３を示している。一方、図７（ｃ）では、材料特性値推定処理で得た切り落とし位置Ｌ３５，Ｌ３７を示している。図７に示すように、冷却終了温度を指標とする手法では、材料特性値が良好な合格部分Ｒ３１，Ｒ３３を含めて端部が切り落とされてしまうため、歩留りの低下を招く。また、図示しないが、逆に、材料特性値が不良の不合格部分を残して切り落とす事態も生じ得る。この場合は、要求される品質が確保できない。

以上、図６，７を参照して冷却後温度と材料特性値との関係に対する冷却途中温度の影響について説明したが、材料特性値に影響する因子は、冷却途中温度や冷却後温度以外にも存在する。そこで、本実施の形態では、前述のような材料特性値に影響する因子を製造条件項目としてその計測値を収集し、収集した計測値や計測値から推定した推定値を用いて材料特性値を推定することとした。具体的には、本実施の形態では、成分毎の成分値、スラブ厚、中間板厚、仕上厚、中間幅、仕上幅、加熱後温度、冷却前温度、冷却途中温度、冷却後温度を製造条件項目とすることとした。これによれば、鋼帯製品の材料特性値をその全域で精度良く推定することができる。

加えて、本実施の形態では、製造工程１００のうち、対象材を搬送しながら行う加熱工程１２、圧延工程１３、および冷却工程１４内の計測機器による計測値をその計測位置をトラッキングしながら取得することとした。そして、この各工程１２〜１４内の計測値の計測位置に相当するメッシュ毎に材料特性値を推定することとした。したがって、推定した材料特性値を閾値処理して鋼帯製品内の合格部分と不合格部分とを判別することで、鋼帯製品の切り落とし位置を適正に決定することができる。これによれば、要求される品質を確保しつつ、歩留りの低下を低減できる。

１００ 製造工程
１０ 精錬工程
１０１ 成分計測計
１１ 鋳造工程
１１１ 厚み計
１２ 加熱工程
１２３ 温度計
１３ 圧延工程
１３３，１３５ 厚み・幅計
１３７ メジャーリングロール
１４ 冷却工程
１４３，１４５，１４７ 温度計
１５ 検査工程
１５１ 試験器
１ 材料特性値推定装置
２ 装置本体
２０ 演算処理部
２１ 製造条件取得部
２３ 特性値推定部
２５ 可視化部
２７ 切落位置決定部
３０ ＲＯＭ
３１ 特性値推定プログラム
４０ ＲＡＭ
５０ バス配線
３ 入力装置
４ 表示装置
５ 実績値収集装置
６ 実績ＤＢ
７ 伝送バス

Claims (8)

1. 対象材を搬送経路に沿って搬送しながら行う加熱工程、加工工程、および冷却工程のうちの少なくとも１つの工程を経て製造された対象鋼帯製品の材料特性値を推定する材料特性値推定装置であって、
   前記搬送経路には、前記加熱工程内での前記対象材を対象に温度を計測する１つ以上の温度計および搬送速度を計測する速度計、前記加工工程内での前記対象材を対象に厚みと幅とを計測する１つ以上の寸法計および搬送速度を計測する速度計、前記冷却工程での前記対象材を対象に温度を計測する１つ以上の温度計および搬送速度を計測する速度計の各計測機器が設置されており、
   過去に製造された鋼帯製品の成分毎の成分値およびその製造過程で収集した前記計測機器による計測値を含む製造条件項目の値と、材料特性値とを該当する鋼帯製品内を区画するメッシュ毎に関連付けて実績データとして保存する実績データ保存手段と、
   前記対象鋼帯製品の製造過程において、前記計測機器による計測値をその計測位置をトラッキングしながら取得することで前記対象鋼帯製品内を区画するメッシュ毎に前記計測値を収集する収集手段と、
   前記対象鋼帯製品の成分毎の成分値と、前記収集したメッシュ毎の計測値とを前記対象鋼帯製品に関する製造条件項目の値とし、該製造条件項目の値に対応する材料特性値を前記実績データを用いて前記メッシュ毎に推定する推定手段と、
   を備えることを特徴とする材料特性値推定装置。
2. 前記推定手段は、前記製造条件項目毎に値を比較することで前記実績データとの類似度を前記メッシュ毎に算出し、各メッシュの材料特性値を最も類似度の高い実績データの材料特性値として推定することを特徴とする請求項１に記載の材料特性値推定装置。
3. 前記対象鋼帯製品に関する製造条件項目の値と、前記推定した材料特性値とを前記メッシュ毎に関連付けて実績データとし、前記実績データ保存手段に登録する登録手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の材料特性値推定装置。
4. 前記推定した前記メッシュ毎の材料特性値をもとに前記対象鋼帯製品内の前記材料特性値の分布状態を表した特性値分布画像を生成し、表示装置に表示処理する表示処理手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の材料特性値推定装置。
5. 前記推定した前記メッシュ毎の材料特性値を閾値処理し、前記対象鋼帯製品内の合格部分と不合格部分との境界を決定する決定手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の材料特性値推定装置。
6. 前記決定手段によって決定された対象鋼帯製品内の合格部分と不合格部分との境界位置で対象鋼帯製品を切断する鋼帯切断手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の材料特性値推定装置。
7. 対象材を搬送経路に沿って搬送しながら行う加熱工程、加工工程、および冷却工程のうちの少なくとも１つの工程を経て製造された対象鋼帯製品の材料特性値を推定する材料特性値推定方法であって、
   前記搬送経路には、前記加熱工程内での前記対象材を対象に温度を計測する１つ以上の温度計および搬送速度を計測する速度計、前記加工工程内での前記対象材を対象に厚みと幅とを計測する１つ以上の寸法計および搬送速度を計測する速度計、前記冷却工程での前記対象材を対象に温度を計測する１つ以上の温度計および搬送速度を計測する速度計の各計測機器が設置されており、
   過去に製造された鋼帯製品の成分毎の成分値およびその製造過程で収集した前記計測機器による計測値を含む製造条件項目の値と、材料特性値とを該当する鋼帯製品内を区画するメッシュ毎に関連付けて実績データとして保存する保存ステップと、
   前記対象鋼帯製品の製造過程において、前記計測機器による計測値をその計測位置をトラッキングしながら取得することで前記対象鋼帯製品内を区画するメッシュ毎に前記計測値を収集する収集ステップと、
   前記対象鋼帯製品の成分毎の成分値と、前記収集したメッシュ毎の計測値とを前記対象鋼帯製品に関する製造条件項目の値とし、該製造条件項目の値に対応する材料特性値を前記実績データを用いて前記メッシュ毎に推定する推定ステップと、
   を含むことを特徴とする材料特性値推定方法。
8. 請求項６に記載の鋼帯切断手段を利用して材料特性値の合格部分と不合格部分とを切り分けて鋼帯を製造するステップを含むことを特徴とする鋼帯の製造方法。