JP2023070052A - Method for determining plate profile of steel plate, processing step setting method, manufacturing method, and method for generating plate profile determination model - Google Patents

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Abstract

To provide a method for determining a plate profile of a steel plate capable of suppressing occurrences of edge buildup and surface flow in a post-process by performing a success/failure determination of a plate profile having little variation, a processing step setting method, a manufacturing method, and a method for generating a plate profile determination model.SOLUTION: According to the present invention, a method for determining a plate profile of a steel plate includes a step for determining a success/failure of a steel plate of a determination object by using a plate profile determination model which has learning by machine learning with plate profile information of the steel plate as input data and with success/failure determination information on the plate profile of the steel plate as output data.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本発明は、鋼板の板プロフィル判定方法、処置工程設定方法、製造方法、及び板プロフィル判定モデルの生成方法に関する。 The present invention relates to a strip profile determination method for a steel plate, a treatment process setting method, a manufacturing method, and a method for generating a strip profile determination model.

鋼板は、熱延ラインにおいて板厚0.8~10mm程度の鋼帯として製造される場合が多い。具体的には、熱延ラインでは、まず、鋼片素材であるスラブが、加熱炉により1200℃程度に加熱された後、粗圧延機群により熱間圧延される。これにより、おおよそ30~50mm程度の板厚の粗バーと呼ばれる半製品の被圧延材が製造される。次に、被圧延材は、クロップシャーにより先端部が切断された後、5~7スタンドの仕上げ圧延機により仕上げ圧延される。これにより、板厚0.8~10mm程度の熱延鋼板が製造される。そして、熱延鋼板は、ランアウトテーブルの冷却装置によって冷却された後、巻取装置によって巻き取られる。なお、以下では、コイル状に巻かれた鋼帯を鋼帯コイルと呼ぶ場合がある。 Steel sheets are often manufactured as steel strips having a thickness of about 0.8 to 10 mm in a hot rolling line. Specifically, in the hot rolling line, first, a slab, which is a billet material, is heated to about 1200° C. in a heating furnace and then hot rolled by a group of rough rolling mills. As a result, a half-finished rolled material called a rough bar having a thickness of approximately 30 to 50 mm is produced. Next, the material to be rolled is cut at the tip by a crop shear, and then finish-rolled by a finish rolling mill with 5 to 7 stands. As a result, a hot-rolled steel sheet having a thickness of about 0.8 to 10 mm is produced. The hot-rolled steel sheet is then cooled by the cooling device of the run-out table and then wound up by the winding device. In addition, below, the steel strip wound in the shape of a coil may be called a steel strip coil.

鋼板の寸法精度は品質管理の対象であり、鋼板の板プロフィルもその対象となる。板プロフィルとは、鋼板の幅方向の板厚分布のことをいう。鋼板の幅方向における板厚分布としては、「板クラウン」や「エッジドロップ」と呼ばれる指標が用いられることも多い。これらは、鋼板の幅方向における予め設定された箇所の板厚差であり、板プロフィルを表す指標となる。板プロフィルは、鋼板の幅方向で比較的なだらかな分布を示すのが通常である。しかしながら、板プロフィルは、圧延機におけるワークロールのたわみ変形や偏平変形、ワークロールの熱膨張(サーマルクラウン)や摩耗、被圧延材である鋼板の3次元的な塑性流動等が複合して形成されるため、局所的に異常な板プロフィルが生じることがある。局所的に異常な板プロフィルは、「エッジピーク」、「板厚ピーク」、「エッジアップ」等と呼ばれる。 The dimensional accuracy of the steel sheet is subject to quality control, and the profile of the steel sheet is also subject to quality control. The plate profile refers to the plate thickness distribution in the width direction of the steel plate. An index called "plate crown" or "edge drop" is often used as the plate thickness distribution in the width direction of a steel plate. These are plate thickness differences at predetermined locations in the width direction of the steel plate, and serve as indices representing the plate profile. The strip profile usually exhibits a relatively gentle distribution across the width of the strip. However, the strip profile is formed by a combination of deflection deformation and flattening deformation of the work rolls in the rolling mill, thermal expansion (thermal crown) and wear of the work rolls, and three-dimensional plastic flow of the steel plate to be rolled. Therefore, a locally abnormal plate profile may occur. A locally abnormal sheet profile is called "edge peak", "thickness peak", "edge up", and the like.

鋼板の板プロフィルの一部に局所的な異常が生じると、鋼帯コイルとして巻かれている状態では、鋼板の幅方向の一部に局所的な凸部(「エッジビルドアップ」とも呼ばれる)が生じることがある。エッジビルドアップが生じると、冷延工程以降の鋼帯コイルの搬送過程や払出し過程において鋼板に表面疵が発生しやすくなり、製品としての表面品質に問題が生じる。このような観点から、局所的に異常な板プロフィルの発生を抑制する必要があり、以下の技術が提案されている。 When a localized abnormality occurs in a part of the strip profile of a steel strip, a local protrusion (also called "edge buildup") occurs in a part of the width direction of the steel strip when it is wound as a strip coil. can occur. When edge build-up occurs, surface defects tend to occur on the steel sheet during the process of conveying and discharging the steel strip coil after the cold rolling process, and problems arise in the surface quality of the product. From this point of view, it is necessary to suppress the occurrence of locally abnormal plate profiles, and the following techniques have been proposed.

特許文献1には、局所的に異常な板プロフィルの発生を抑制すために、圧延機の上下ワークロール間のロールギャップ分布を2次曲線形状からの偏差量として鋼板の幅方向の各位置について算出し、その偏差量の分布と圧延機の入側において測定された被圧延材の板プロフィルとを用いて、圧延機の出側における鋼板の板プロフィルを予測する方法が記載されている。この方法によれば、特許文献1の図6(a)に記載されているような局所的に異常な板プロフィルの発生を抑制することができる。 In Patent Document 1, in order to suppress the occurrence of a locally abnormal strip profile, the roll gap distribution between the upper and lower work rolls of the rolling mill is set as a deviation amount from the quadratic curve shape for each position in the width direction of the steel plate. and predicting the strip profile of the steel sheet on the delivery side of the rolling mill using the distribution of the deviation amount and the strip profile of the material to be rolled measured on the entry side of the rolling mill. According to this method, it is possible to suppress the occurrence of a locally abnormal plate profile as described in FIG. 6(a) of Patent Document 1.

特許文献2には、鋼板の幅方向端部付近に複数の板厚評価点を設け、圧延前に各板厚評価点における圧延後の板厚を予測すると共に、予測した板厚が幅方向端部に近い板厚評価点ほど小さくなるように、圧延機における板プロフィルの制御アクチュエータを設定する方法が記載されている。この方法では、鋼板の幅方向端部に近い位置で板厚が局所的に厚くなる板プロフィルを「板厚ピーク」と呼称し、その形態を特許文献2の図8に例示している。 In Patent Document 2, a plurality of plate thickness evaluation points are provided near the width direction ends of the steel plate, the plate thickness after rolling at each plate thickness evaluation point is predicted before rolling, and the predicted plate thickness is at the width direction end A method is described for setting a strip profile control actuator in a rolling mill so that the strip thickness evaluation point closer to a part is smaller. In this method, a plate profile in which the plate thickness is locally thickened at a position near the end in the width direction of the steel plate is called a “plate thickness peak”, and its form is illustrated in FIG. 8 of Patent Document 2.

特許文献3には、仕上げ圧延機の最終スタンドに対して、鋼板の幅方向端部における板プロフィルが許容範囲になるように、予測される圧延荷重(線荷重)と形状制御アクチュエータの設定を調整し、その調整結果に基づいて上流スタンドのパススケジュールを決定する方法が記載されている。この方法によれば、板プロフィルの異常である「エッジアップ現象」の発生を抑制することができる。また、特許文献3の図5や図8には板プロフィルの異常である「エッジアップ」が例示されている。 In Patent Document 3, the setting of the predicted rolling load (line load) and the shape control actuator is adjusted so that the strip profile at the end of the width direction of the steel plate is within the allowable range for the final stand of the finishing mill. Then, a method of determining the pass schedule of the upstream stand based on the adjustment result is described. According to this method, it is possible to suppress the occurrence of the "edge-up phenomenon" which is an abnormality of the plate profile. Further, FIG. 5 and FIG. 8 of Patent Document 3 exemplify "edge-up" which is an abnormality of the plate profile.

特開昭63-16805号公報JP-A-63-16805 特開2003-285113号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-285113 特開2017-213592号公報JP 2017-213592 A

特許文献1に記載の方法は、鋼板の幅方向における上下ワークロール間のロールギャップ分布がなだらかな曲線形状から外れる偏差量と、圧延機の入側における被圧延材の板プロフィルから異常プロフィルを予測するものである。しかしながら、図6(a)に例示される板プロフィルについて、なだらかな曲線形状からどの程度の偏差が生じる場合を異常プロフィルと判断するかは記載されていない。このため、品質管理においては、検査者が、熱延鋼板の板プロフィルの測定結果に基づいて異常プロフィルの合否判定を行う必要があるために、板プロフィルの合否判定結果にばらつきが生じる。 The method described in Patent Document 1 predicts an abnormal profile from the amount of deviation that the roll gap distribution between the upper and lower work rolls in the width direction of the steel plate deviates from the gentle curve shape and the strip profile of the material to be rolled at the entry side of the rolling mill. It is something to do. However, regarding the plate profile exemplified in FIG. 6A, there is no description as to how much deviation from the gentle curve shape is determined to be an abnormal profile. For this reason, in quality control, an inspector needs to make pass/fail judgments for abnormal profiles based on the measurement results of the strip profiles of hot-rolled steel sheets.

特許文献2に記載の方法は、鋼板の板プロフィルが鋼板の幅方向端部に近いほど薄くなるように、圧延機の制御アクチュエータを設定するものである。しかしながら、鋼板の幅方向端部の近傍に他に比べて板厚が厚い部分があっても、エッジビルドアップや表面疵が発生しないことも多い。このため、圧延機の制御アクチュエータの許容範囲(設定の自由度)が狭められる点で改善の余地がある。また、最終的には、検査者が、鋼板の板プロフィルの測定結果に基づいて異常プロフィルの合否判定を行う場合があるために、板プロフィルの合否判定結果にばらつきが生じる。 The method described in Patent Literature 2 sets the control actuators of the rolling mill so that the profile of the steel sheet becomes thinner toward the ends in the width direction of the steel sheet. However, edge build-up and surface flaws often do not occur even when there is a thicker portion in the vicinity of the end of the steel sheet in the width direction. Therefore, there is room for improvement in that the allowable range (degree of freedom of setting) of the control actuators of the rolling mill is narrowed. In addition, since the inspector may eventually make pass/fail judgment of the abnormal profile based on the measurement result of the strip profile of the steel sheet, the pass/fail judgment result of the strip profile varies.

特許文献3に記載の方法は、仕上げ圧延機の最終スタンドで形成されるエッジアップの発生を抑制するものである。しかしながら、エッジアップが生じていてもエッジビルドアップや表面疵が発生しない場合もある。このため、圧延機の制御アクチュエータや圧延荷重の許容範囲が狭められる点で問題がある。また、最終的には、検査者がエッジアップの合否を判定する必要があるために、板プロフィルの合否判定結果にばらつきが生じる。 The method described in Patent Document 3 suppresses the occurrence of edge-up formed at the final stand of the finishing mill. However, even if edge-up occurs, edge build-up and surface flaws may not occur in some cases. Therefore, there is a problem in that the allowable range of the control actuator of the rolling mill and the rolling load is narrowed. In addition, since the inspector is ultimately required to determine whether the edge-up is acceptable or not, variations occur in the results of the determination of whether or not the plate profile is acceptable.

本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的は、ばらつきの少ない板プロフィルの合否判定を行い、後工程でのエッジビルドアップや表面疵の発生を抑制可能な鋼板の板プロフィル判定方法、処置工程設定方法、製造方法、及び板プロフィル判定モデルの生成方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and its purpose is to perform pass/fail judgment of a plate profile with little variation, and to suppress the occurrence of edge build-up and surface defects in the post-process. An object of the present invention is to provide a profile determination method, a treatment process setting method, a manufacturing method, and a plate profile determination model generation method.

本発明に係る鋼板の板プロフィル判定方法は、鋼板の板プロフィル情報を入力データ、前記鋼板の板プロフィルに関する合否判定情報を出力データとした機械学習により学習された板プロフィル判定モデルを用いて、判定対象の鋼板の板プロフィルの合否を判定するステップを含む。 The method for determining the sheet profile of a steel sheet according to the present invention uses a sheet profile determination model learned by machine learning in which the sheet profile information of the steel sheet is input data and the pass/fail determination information regarding the sheet profile of the steel sheet is output data. Determining whether the target steel sheet has a satisfactory strip profile.

前記板プロフィル情報は、前記鋼板の板プロフィルの2次元画像データであるとよい。 The plate profile information may be two-dimensional image data of the plate profile of the steel plate.

前記入力データは、前記鋼板の製品規格情報を含むとよい。 The input data may include product standard information of the steel plate.

本発明に係る鋼板の処置工程設定方法は、本発明に係る鋼板の板プロフィル判定方法を用いて板プロフィルが不合格と判定された鋼板の処置工程を設定するステップを含む。 A steel sheet treatment process setting method according to the present invention includes a step of setting a treatment process for a steel sheet whose profile is determined to be unacceptable using the steel sheet profile determination method according to the present invention.

本発明に係る鋼板の製造方法は、本発明に係る鋼板の処置工程設定方法を用いて設定された処置工程により鋼板を製造するステップを含む。 A steel sheet manufacturing method according to the present invention includes a step of manufacturing a steel sheet according to a treatment process set using a steel sheet treatment process setting method according to the present invention.

本発明に係る鋼板の板プロフィル判定モデルの生成方法は、鋼板の板プロフィル情報の実績データを入力実績データ、前記鋼板の板プロフィルに関する合否判定情報の実績データを出力実績データとした、複数の学習用データを用いた機械学習によって、判定対象の鋼板の板プロフィルの合否を判定する板プロフィル判定モデルを生成するステップを含む。 A method for generating a strip profile determination model for a steel plate according to the present invention includes a plurality of learning processes in which performance data of strip profile information of a steel plate is used as input performance data, and performance data of pass/fail judgment information related to the steel plate profile is used as output performance data. a step of generating a strip profile judgment model for judging pass/fail of the strip profile of the steel plate to be judged by machine learning using data for the judgment.

前記機械学習としてニューラルネットワークの手法を用いるとよい。 A neural network technique may be used as the machine learning.

本発明に係る鋼板の板プロフィル判定方法、処置工程設定方法、製造方法、及び板プロフィル判定モデルの生成方法によれば、ばらつきの少ない板プロフィルの合否判定を行い、後工程でのエッジビルドアップや表面疵の発生を抑制することができる。 According to the strip profile determination method, the treatment process setting method, the manufacturing method, and the strip profile determination model generation method of the steel sheet according to the present invention, pass/fail determination of the strip profile with little variation is performed, and edge build-up in the post-process and It is possible to suppress the occurrence of surface flaws.

図1は、本発明の一実施形態である熱延ラインの構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a hot rolling line that is one embodiment of the present invention. 図2は、マルチ検出器型プロフィル計の構成例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of a multi-detector profile meter. 図3は、板プロフィルの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a plate profile. 図4は、合格及び不合格と判定された板プロフィルの一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of plate profiles determined as acceptable and unacceptable. 図5は、板プロフィル合否判定情報の実績データの取得方法の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a method of obtaining performance data of board profile acceptance/rejection determination information. 図6は、本発明の一実施形態である板プロフィル判定モデル生成部の構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of a plate profile determination model generation unit that is an embodiment of the present invention. 図7は、ニューラルネットワークの構成例を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration example of a neural network. 図8は、畳み込みニューラルネットワークの構成例を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing a configuration example of a convolutional neural network. 図9は、本発明の一実施形態である板プロフィル判定部の動作を説明するための図である。9A and 9B are diagrams for explaining the operation of the board profile determination unit according to one embodiment of the present invention. FIG. 図10は、本発明の他の実施形態である板プロフィル判定モデル生成部の構成を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of a plate profile determination model generation unit that is another embodiment of the present invention. 図11は、畳み込みニューラルネットワークの構成例を示す模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing a configuration example of a convolutional neural network. 図12は、検査者が判定した鋼板の板プロフィル情報の一例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an example of plate profile information of a steel plate determined by an inspector. 図13は、実施例における板プロフィル判定部の構成を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of the board profile determination section in the embodiment.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である鋼板の板プロフィル判定方法、処置工程設定方法、製造方法、及び板プロフィル判定モデルの生成方法について説明する。 Hereinafter, a steel plate profile determination method, a treatment process setting method, a manufacturing method, and a method for generating a steel plate profile determination model according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

〔熱延ラインの概要〕
まず、図1を参照して、板プロフィルの判定対象となる熱延鋼板を製造するための熱延ラインの構成について説明する。
[Overview of Hot Rolling Line]
First, with reference to FIG. 1, the configuration of a hot-rolling line for manufacturing a hot-rolled steel sheet whose profile is to be determined will be described.

図1は、本発明の一実施形態である熱延ラインの構成を示す模式図である。図1に示すように、本発明の一実施形態である熱延ライン1は、加熱炉2、デスケーリング装置3、幅圧下装置4、粗圧延機5、仕上げ圧延機6、水冷装置7、及びコイラー8を備えている。この熱延ライン1では、不図示の鋳造スラブは、加熱炉2に装入された後、所定の設定温度まで加熱され、熱間スラブとして加熱炉2から抽出される。加熱炉2から抽出されたスラブは、デスケーリング装置3によって表面に形成された1次スケールが除去された後、幅圧下装置4によって所定の設定幅まで幅圧下される。そして、幅圧下されたスラブは、粗圧延機5(可逆式圧延機5a及び非可逆式圧延機5b)において所定厚さまで圧延されることで粗バーとして仕上げ圧延機6に搬送される。仕上げ圧延機6では、粗バーは、5から7スタンドの連続式圧延機により製品厚さまで圧延される。仕上げ圧延機6の下流側にはランアウトテーブルと呼ばれる設備に水冷装置7が備えられており、熱延鋼板は、水冷装置7によって所定の温度まで冷却された後、コイラー8によってコイル状に巻き取られる。 FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a hot rolling line that is one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a hot rolling line 1 which is an embodiment of the present invention includes a heating furnace 2, a descaling device 3, a width reduction device 4, a rough rolling mill 5, a finishing rolling mill 6, a water cooling device 7, and A coiler 8 is provided. In this hot rolling line 1, a cast slab (not shown) is charged into a heating furnace 2, heated to a predetermined set temperature, and extracted from the heating furnace 2 as a hot slab. A descaling device 3 removes primary scale formed on the surface of the slab extracted from the heating furnace 2, and then the width reduction device 4 reduces the width to a predetermined set width. Then, the width-reduced slab is rolled to a predetermined thickness in the roughing mill 5 (the reversible rolling mill 5a and the non-reversible rolling mill 5b) and conveyed to the finishing mill 6 as a rough bar. In the finishing mill 6, the rough bars are rolled to product thickness by a 5 to 7 stand continuous rolling mill. Downstream of the finishing mill 6, equipment called a runout table is equipped with a water cooling device 7. The hot rolled steel sheet is cooled to a predetermined temperature by the water cooling device 7, and then coiled by a coiler 8. be done.

仕上げ圧延機6の下流側には、熱延鋼板の板プロフィルを測定する板プロフィル計9が配置されている。板プロフィル計9としては、仕上げ圧延機6を通過した鋼板が搬送される過程で放射線(X線、γ線)を利用して鋼板の板厚を測定する板厚計を用いることができる。板厚計は、放射線源と検出器を備え、放射線の透過線量が鋼板の板厚に応じて変化する性質を利用して非接触で鋼板の板厚を測定する。鋼板の幅方向の板厚分布を測定する板厚計としては、1対の放射線源と検出器を備えるフレーム部を鋼板の幅方向に走査させる走査型プロフィル計や1つの放射線源に対して複数の検出器を配置して放射線が扇状に広がるようにして測定するマルチ検出器型プロフィル計が代表的である。 A strip profile meter 9 for measuring the strip profile of the hot-rolled steel strip is arranged downstream of the finishing mill 6 . As the strip profile meter 9, a strip thickness gauge that measures the strip thickness of the strip using radiation (X-rays, γ-rays) while the strip passing through the finishing mill 6 is conveyed can be used. A plate thickness gauge is equipped with a radiation source and a detector, and measures the plate thickness of a steel plate in a non-contact manner by utilizing the property that the transmitted dose of radiation varies according to the plate thickness of the steel plate. As a plate thickness gauge for measuring the plate thickness distribution in the width direction of a steel plate, there are scanning profilometers that scan a frame part equipped with a pair of radiation sources and detectors in the width direction of the steel plate, and multiple detectors for one radiation source. A typical example is a multi-detector profilometer that measures radiation by arranging the detectors so that the radiation spreads out in a fan shape.

マルチ検出器型プロフィル計では、例えば図2(a),(b)に示すように、鋼板Sの上下を挟むように設置されたコ字状フレーム10の上腕部にX線源11が設置され、コ字状フレーム10の下腕部に検出器アレイ12が設置されている。検出器アレイ12はコ字状フレーム10の下腕部に沿って直線状に配列された複数の検出器13を備え、各検出器13はX線源11から扇状に放射されたX線を受光する。その際、各検出器13が受光するX線透過線量からは鋼板Sの板厚方向に対して傾いた状態での鋼板Sの厚みT’が算出される。このため、各検出器13とX線源11とを結ぶ直線が板厚方向に対してなす角度θを用いて鋼板Sの板厚T(=T’cosθ)を算出する。これにより、検出器アレイ12を構成する各検出器13の位置での鋼板Sの板厚を測定し、鋼板Sの板プロフィルを測定することができる。 In the multi-detector profilometer, for example, as shown in FIGS. 2(a) and 2(b), an X-ray source 11 is installed on the upper arm of a U-shaped frame 10 installed so as to sandwich the steel plate S from above and below. , a detector array 12 is installed on the lower arm of the U-shaped frame 10 . The detector array 12 has a plurality of detectors 13 linearly arranged along the lower arm of the U-shaped frame 10, and each detector 13 receives X-rays emitted from the X-ray source 11 in a fan shape. do. At that time, the thickness T' of the steel sheet S in a state of being inclined with respect to the thickness direction of the steel sheet S is calculated from the X-ray transmission dose received by each detector 13 . Therefore, the thickness T (=T'cos θ) of the steel sheet S is calculated using the angle θ formed by the straight line connecting each detector 13 and the X-ray source 11 with respect to the thickness direction. Thereby, the plate thickness of the steel plate S at the position of each detector 13 constituting the detector array 12 can be measured, and the plate profile of the steel plate S can be measured.

板プロフィル計9は、鋼板の長手方向における任意の位置における板プロフィルを測定できる。例えば鋼板の先端部、中央部、尾端部といったように鋼板の長手方向に対して3箇所程度板プロフィルを測定することがある。あるいは、鋼板の長手方向に対して予め設定された時間又は長さの間隔で鋼板の板プロフィルを測定してもよい。この場合、鋼板の板プロフィルとしては、板プロフィル計9による測定結果の代表値を用いることができる。例えば鋼板の先端部から予め設定された位置で取得された鋼板の板プロフィルを代表値としてもよい。あるいは鋼板の先端部、中央部、尾端部のように複数個所で測定した板プロフィルについて、クラウンやエッジドロップが最も大きい位置での測定結果を代表値としてもよい。さらには、鋼板の長手方向において複数箇所で測定された板プロフィルの数値情報を用いて、鋼板の幅方向の位置毎に板厚の平均値を算出し、算出した各位置での平均値を板プロフィルとしてもよい。いずれにしても、鋼板の板プロフィル測定結果を代表する測定データを代表値として板プロフィルとすることができる。 The strip profile meter 9 can measure the strip profile at any position in the longitudinal direction of the steel plate. For example, the profile of the steel sheet may be measured at about three points in the longitudinal direction of the steel sheet, such as the tip, center, and tail of the steel sheet. Alternatively, the sheet profile of the steel sheet may be measured at preset time or length intervals along the length of the steel sheet. In this case, as the plate profile of the steel plate, a representative value of the measurement result by the plate profile meter 9 can be used. For example, a plate profile of a steel plate obtained at a preset position from the tip of the steel plate may be used as the representative value. Alternatively, for the strip profile measured at multiple locations such as the tip, center and tail of the steel plate, the measurement result at the location where the crown or edge drop is the largest may be used as the representative value. Furthermore, using the numerical information of the plate profile measured at multiple points in the longitudinal direction of the steel plate, the average value of the plate thickness is calculated for each position in the width direction of the steel plate, and the calculated average value at each position is calculated. It can be used as a profile. In any case, the measurement data representative of the results of measuring the profile of the steel sheet can be used as the representative value for the profile.

図3(a),(b)に板プロフィル計9により測定された板プロフィルの一例を示す。図3(a),(b)は、鋼板の幅方向の一方の端部(DS)から他方の端部(OP)の方向に沿って鋼板の板厚分布を測定した結果である。但し、縦軸は、鋼板の幅方向中央部の板厚を基準とした板厚の偏差量を表すものである。ここで、板クラウンとは、図3(a),(b)に示すような板プロフィルの幅方向中央部の板厚と幅方向端部から予め設定された距離(例えば50mm)での板厚との差によって表されるものである。但し、板クラウンは、必ずしも幅方向中央部を基準とする必要はなく、鋼板の幅方向における任意の位置での板厚を基準として幅方向端部近傍で予め設定された距離における板厚との差によって定義してもよい。また、エッジドロップは、幅方向端部に近い2点での板厚差として定義され、例えば幅方向端部から150mmの位置と50mmの位置での板厚差によって表されてもよい。本実施形態における板プロフィル情報とは、鋼板の板プロフィルの特徴を代表する情報を指す。板プロフィル情報には、板クラウンやエッジドロップのように板厚分布を特定のパラメータによって代表させた情報が含まれる。板クラウンやエッジドロップが過大又は過小になっている場合には、板プロフィルにも局所的な異常が生じている場合があるからである。また、板プロフィル情報は、鋼板の幅方向の位置毎の板厚の値をデータとして含む数値列の情報であってよい。さらに、図3(a),(b)に示すように、板プロフィル情報は、鋼板の幅方向の位置毎の板厚の値をチャートにプロットすることにより得られる2次元画像であってよい。板プロフィルの異常は、板厚分布の全体的な形状の中で局所的に生じている異常な板厚分布として判定される場合があり、画像を用いて視覚によって判断できるからである。 3(a) and 3(b) show an example of the plate profile measured by the plate profile meter 9. FIG. FIGS. 3A and 3B are the results of measuring the plate thickness distribution of the steel plate along the direction from one end (DS) to the other end (OP) in the width direction of the steel plate. However, the vertical axis represents the amount of deviation of the plate thickness with reference to the plate thickness of the central portion in the width direction of the steel plate. Here, the plate crown refers to the plate thickness at the width direction central portion of the plate profile as shown in FIGS. is represented by the difference between However, the plate crown does not necessarily have to be based on the center in the width direction, and the thickness at a predetermined distance near the ends in the width direction based on the thickness at an arbitrary position in the width direction of the steel plate. It may be defined by a difference. Also, the edge drop is defined as a plate thickness difference at two points near the width direction end, and may be represented by a plate thickness difference at positions 150 mm and 50 mm from the width direction end, for example. The strip profile information in the present embodiment refers to information representing characteristics of the strip profile of a steel plate. The strip profile information includes information representing the strip thickness distribution by a specific parameter, such as strip crown and edge drop. This is because if the plate crown or edge drop is too large or too small, the plate profile may also be locally abnormal. Further, the strip profile information may be information of a numerical value string including, as data, the value of the strip thickness at each position in the width direction of the steel strip. Furthermore, as shown in FIGS. 3(a) and 3(b), the strip profile information may be a two-dimensional image obtained by plotting on a chart the strip thickness value for each position in the width direction of the steel strip. This is because an abnormality in the strip profile may be determined as an abnormal strip thickness distribution that occurs locally in the overall shape of the strip thickness distribution, and can be determined visually using an image.

〔板プロフィルに関する合否判定情報〕
本実施形態における鋼板の板プロフィルに関する合否判定情報とは、鋼板の板プロフィルに異常が生じることにより、熱延工程以降の生産工程や検査工程あるいは鋼板製品に品質上の欠陥を生じさせるものであるかどうかについて判定された情報をいう。鋼板の板プロフィルとして、検査者によって合格と判定されたものと不合格と判定されたものの一例を図4(a),(b)に示す。図4(a)は板プロフィルが合格と判定された例であり、鋼板の幅方向における板厚分布は幅方向端部に向かうにつれてなだらかに減少している。一方、図4(b)は板プロフィルが不合格と判定された例であり、幅方向両端部(DS側とOP側)には幅方向端部に近い位置であっても板厚が増加する部分がある。図4(b)に示す例では、DS側でもピーク状の凸部がみられるが、その大きさは僅かであるためにDS側の凸部は異常とは判定されていない。これに対して、OP側では板厚の局所的な増加が顕著に表れており、この部分が不合格(NG判定)とされた。図4(b)に示す例では、OP側でNG判定された部分は、熱延工程以降の生産工程を経て製品となるまでの間に表面疵を発生させると判断されたために不合格の判定がなされた。
[Pass/Fail Judgment Information on Plate Profile]
The pass/fail determination information regarding the profile of the steel sheet in the present embodiment means that an abnormality in the profile of the steel sheet causes a quality defect in the production process after the hot rolling process, the inspection process, or the steel sheet product. information that is determined as to whether FIGS. 4(a) and 4(b) show examples of steel plate profiles that have been judged as acceptable and those that have been judged as unacceptable by the inspector. FIG. 4(a) shows an example in which the strip profile was determined to be acceptable, and the strip thickness distribution in the width direction of the steel plate gradually decreases toward the ends in the width direction. On the other hand, FIG. 4(b) is an example in which the strip profile was determined to be unacceptable. there is a part In the example shown in FIG. 4(b), a peak-shaped convex portion is also seen on the DS side, but the size is so small that the DS side convex portion is not determined to be abnormal. On the other hand, on the OP side, a localized increase in plate thickness was remarkable, and this portion was rejected (NG judgment). In the example shown in FIG. 4(b), the part judged as NG on the OP side was judged to cause surface defects during the production process after the hot rolling process until it became a product, so it was judged to be unacceptable. It has been made.

なお、鋼板の板プロフィルと同様に、品質管理の対象として鋼板の形状の合否判定が行われることがある。鋼板の形状とは、平坦度の意味であり、主として耳波や中伸びといった形状不良が合否判定の対象となる。鋼板の形状は、鋼板の長手方向の線分長さが鋼板の幅方向に分布していることにより生じるものであり、鋼板の幅方向の長さの差を伸び差率という単位を用いて評価する場合や急峻度によって評価する場合がある。しかしながら、鋼板の板プロフィルと形状とでは、前者が鋼板の製造工程における下流工程まで影響を与えるのに対して、後者は下流工程に対する影響が限定的であるという点で相違する。すなわち、熱延ラインで形成される鋼板の板プロフィルは、酸洗ライン、冷延ライン、焼鈍ライン等の下流工程を経ても、鋼板の幅方向端部の近傍を除いてその特徴が維持される。一方、鋼板の形状は、酸洗ラインに配置される形状矯正設備や冷延ラインの圧延機を通過することにより変化し、鋼板の形状の影響が消滅する。例えば圧延理論によれば、圧延機の入側の板プロフィルは出側の板プロフィルに「遺伝する」が、鋼板の入側形状は出側形状に「遺伝しない」。このように、熱延ラインで形成される板プロフィルと形状とでは、鋼板が製品となるまでに処理される下流工程への影響度が異なる。そのため、熱延ラインで形成される鋼板の板プロフィルの合否判定では、形状の合否安定とは異なり、酸洗ライン、冷延ライン、焼鈍ライン、めっきライン等の多数の下流工程における影響を考慮した判定が必要となっていた。 As with the profile of steel sheets, the shape of steel sheets is subject to quality control in some cases. The shape of the steel sheet means the degree of flatness, and mainly shape defects such as edge waves and medium elongation are the objects of pass/fail judgment. The shape of the steel sheet is caused by the distribution of the length of the line segment in the longitudinal direction of the steel sheet in the width direction of the steel sheet. In some cases, it is evaluated by the degree of steepness. However, the strip profile and shape of the steel plate are different in that the former affects the downstream processes in the steel plate manufacturing process, while the latter has a limited effect on the downstream processes. That is, the profile of the steel sheet formed in the hot rolling line maintains its characteristics except for the vicinities of the ends in the width direction of the steel sheet even through the downstream processes such as the pickling line, the cold rolling line, and the annealing line. . On the other hand, the shape of the steel sheet changes as it passes through the shape correcting equipment arranged in the pickling line and the rolling mill of the cold rolling line, and the influence of the shape of the steel sheet disappears. For example, according to rolling theory, the strip profile on the entry side of the mill is "inherited" by the strip profile on the exit side, but the entry shape of the strip is not "inherited" by the exit shape. In this way, the profile and shape of the strip formed in the hot rolling line have different degrees of influence on the downstream processes in which the steel strip is processed until it becomes a product. Therefore, the pass/fail judgment of the strip profile of the steel sheets formed in the hot rolling line takes into account the effects of many downstream processes such as the pickling line, the cold rolling line, the annealing line, and the plating line, unlike the pass/fail stability of the shape. Judgment was needed.

このように、従来は検査者が、板プロフィルの実績データに基づいて、熱延工程以降の生産工程で鋼板製品として出荷されるまでの間に表面疵となるか否かを判定して板プロフィルの合否判定を行っていた。そして、合格と判定された鋼帯コイルは、当初の製造計画通り次工程へ送られ、鋼板製品の製造が行われた。一方、不合格と判定された鋼帯コイルについては、適宜処置工程が設定されていた。ここで、処置工程とは、鋼板の板プロフィルの異常について再検査を行う検査工程や、板プロフィルの異常部分を切除するリコイル工程等、当初の製造計画と異なる工程をいう。また、鋼板の板プロフィルの異常が顕著である場合には、鋼帯コイルをスクラップ処理したり、品質基準が緩やかな鋼板製品への生産計画の変更が行われたりする。 In this way, conventionally, an inspector judges whether or not surface defects occur during the production process after the hot rolling process and before the product is shipped as a steel sheet product based on the performance data of the sheet profile. was making pass/fail judgments. Then, the steel strip coils determined to be acceptable were sent to the next process according to the initial manufacturing plan, and steel plate products were manufactured. On the other hand, for steel strip coils determined to be unacceptable, an appropriate treatment process was set. Here, the treatment process refers to a process different from the initial manufacturing plan, such as an inspection process for re-inspecting an abnormal profile of the steel sheet, a recoil process for removing an abnormal portion of the profile of the steel sheet, or the like. Further, when the abnormalities in the plate profile of the steel plate are remarkable, the steel strip coil is scrapped, or the production plan is changed to steel plate products with looser quality standards.

本実施形態では、鋼板の板プロフィルに関する合否判定情報の実績データには、上記のように検査者が判定した合否情報が含まれる。検査者は、検査対象の鋼帯コイルが熱延工程以降の生産工程において、鋼板の品質欠陥を生じさせるものであるか否かについての知見を有しており、このような情報を板プロフィルに関する合否判定情報として用いるとよい。一方、他の方法として、熱延ラインで板プロフィル情報が取得された鋼帯コイルについて、熱延工程以降の生産工程において、鋼板の品質欠陥が生じたか否かの情報を取得し、これを板プロフィルに関する合否判定情報の実績データとして用いてもよい。鋼板の製造工程では鋼板の表面欠陥計が設置されている場合も多く、表面欠陥計により表面疵と判定された品質情報に基づいて、板プロフィルに関する合否判定情報の実績データを取得してもよい。具体的には、表面欠陥計は欠陥を検出した鋼帯の面内の位置を特定しているので、予め取得した板プロフィル情報で異常プロフィルが生じている幅方向の位置と、表面欠陥計が判定した幅方向の位置とが一致している場合に、その表面欠陥は異常プロフィルに起因したものとして板プロフィルに関する合否判定情報を「不合格」としてもよい。 In the present embodiment, the pass/fail determination information regarding the profile of the steel sheet includes the pass/fail information determined by the inspector as described above. The inspector has knowledge of whether or not the steel strip coil to be inspected will cause quality defects in the steel strip in the production process after the hot rolling process, and such information is used to determine the profile of the strip. It is good to use it as pass/fail judgment information. On the other hand, as another method, for a steel strip coil for which strip profile information has been acquired in the hot rolling line, in the production process after the hot rolling process, information is acquired as to whether or not a quality defect has occurred in the strip, and this information is used as a strip. It may be used as performance data of pass/fail judgment information related to the profile. In many cases, a steel sheet surface defect meter is installed in the steel sheet manufacturing process, and based on the quality information determined to be surface defects by the surface defect meter, actual data of pass/fail judgment information regarding the strip profile may be obtained. . Specifically, since the surface defect meter identifies the in-plane position of the steel strip where the defect was detected, the position in the width direction where the abnormal profile occurs in the strip profile information obtained in advance and the surface defect meter If the determined position in the width direction matches, the surface defect may be determined to be caused by an abnormal profile, and the pass/fail determination information regarding the plate profile may be set to "fail".

表面欠陥計により表面疵と判定された品質情報に基づいて、板プロフィルに関する合否判定情報の実績データを取得する形態について、図5を用いて説明する。図5は、熱延ラインで取得される鋼板の板プロフィル情報と、下流工程に設置される板プロフィルに起因した鋼板の表面欠陥情報(板プロフィル欠陥情報)とに基づいて板プロフィル合否判定情報の実績データを取得する例を示している。図5に示す例は、熱延ラインで製造された鋼帯コイルが、酸洗ライン及び冷延ラインを経た後、連続焼鈍ラインA又は連続式溶融亜鉛めっきBのいずれかを経て鋼板製品とされる工程を表している。この場合、連続焼鈍ラインA及び連続式溶融亜鉛めっきBの下流側には表面欠陥計が設置されている。表面欠陥計は、鋼板表面の欠陥を検出する機能と共に、欠陥の種別を判別する機能を有している。そして、表面欠陥計により鋼板の異常な板プロフィルが原因となって発生する表面欠陥(鋼帯コイルの層間でのすり疵など)であると判別された場合、板プロフィル欠陥情報が生成される。表面欠陥計が生成する板プロフィル欠陥情報には、鋼帯コイルのコイル番号等の識別情報が付されている。これにより、鋼板の板プロフィルが不合格である旨の板プロフィル合否判定情報が生成される。生成された板プロフィル合否判定情報は、鋼帯コイルの識別情報により熱延ラインで取得された鋼板の板プロフィル情報と対応付けられ、板プロフィル判定モデル生成部20のデータベース部21(図6参照)に蓄積される。なお、表面欠陥計により鋼板の板プロフィルが不合格と判定されなかった鋼帯コイルについては、板プロフィル合否判定情報が「合格」であるという実績データとしてデータベース部21(図6参照)に蓄積してよい。 A form of acquiring performance data of pass/fail determination information regarding a strip profile based on quality information determined to be surface defects by a surface defect meter will be described with reference to FIG. 5 . FIG. 5 shows strip profile pass/fail judgment information based on strip profile information of the strip acquired in the hot rolling line and surface defect information ( strip profile defect information) of the strip caused by the strip profile installed in the downstream process. It shows an example of acquiring performance data. In the example shown in FIG. 5, a steel strip coil manufactured in a hot rolling line passes through a pickling line and a cold rolling line, and then passes through either a continuous annealing line A or a continuous hot-dip galvanizing line B to form a steel sheet product. It represents the process of In this case, a surface defect meter is installed downstream of the continuous annealing line A and the continuous hot dip galvanizing line B. The surface defect meter has a function of detecting defects on the steel plate surface and a function of discriminating the types of defects. When the surface defect meter determines that the surface defect is caused by an abnormal strip profile of the steel sheet (such as a scratch between the layers of the steel strip coil), strip profile defect information is generated. Identification information such as the coil number of the steel strip coil is added to the strip profile defect information generated by the surface defect meter. As a result, sheet profile pass/fail determination information indicating that the strip profile of the steel sheet is rejected is generated. The generated strip profile acceptance/rejection determination information is associated with the strip profile information of the steel strip acquired in the hot rolling line by the identification information of the steel strip coil, and stored in the database unit 21 of the strip profile determination model generation unit 20 (see FIG. 6). is accumulated in For steel strip coils whose strip profiles were not determined to be unacceptable by the surface defect meter, the performance data indicating that the strip profile acceptance/rejection determination information is "accepted" is stored in the database unit 21 (see FIG. 6). you can

〔板プロフィル判定モデルの生成方法〕
本実施形態では、板プロフィル計測手段により取得した鋼板の板プロフィル情報の実績データを入力実績データ、鋼板の板プロフィルに関する合否判定情報の実績データを出力実績データとした、複数の学習用データを用いた機械学習によって、鋼板の板プロフィルの合否を判定する板プロフィル判定モデルを生成する。以下、本発明の一実施形態である板プロフィル判定モデル生成部について図6を用いて説明する。
[Method for Generating Plate Profile Judgment Model]
In the present embodiment, a plurality of data for learning are used, in which the actual data of the strip profile information of the steel sheet acquired by the strip profile measuring means is used as the input actual data, and the actual data of the pass/fail determination information regarding the strip profile of the steel sheet is used as the output actual data. A strip profile determination model for determining pass/fail of the strip profile of a steel plate is generated by machine learning. A plate profile determination model generation unit, which is an embodiment of the present invention, will be described below with reference to FIG.

図6に示すように、本実施形態の板プロフィル判定モデル生成部20は、データベース部21と機械学習部22を備えている。データベース部21は、熱延ラインの板プロフィル計9の測定結果に基づいて取得される板プロフィル情報の実績データと、熱延工程以降の生産工程であって鋼板製品として出荷されるまでの間に表面疵を生じさせるものであるかどうかについて判定された情報である板プロフィルに関する合否判定情報の実績データを蓄積する。この場合、板プロフィル情報の実績データは、熱延ラインを制御するための制御用計算機、又は制御用計算機に製造指示を与える上位計算機を通じて板プロフィル判定モデル生成部20に送られる。また、板プロフィルに関する合否判定情報の実績データは、検査者が合否を判定する場合には、熱延ラインや鋼板の検査ライン等の上位計算機や、品質管理用の計算機等に対する入力を受け付け、入力された板プロフィルに関する合否判定情報が板プロフィル判定モデル生成部20に送られる。また、表面欠陥計による検査結果に基づいて板プロフィルに関する合否判定情報が生成される場合には、表面欠陥計の動作を統括する計算機から板プロフィル判定モデル生成部20に送られてよい。いずれの場合にも、判定対象となる鋼板には、製品を識別する製品番号や生産管理を行うためのコイル番号等に基づいて、鋼板の板プロフィル情報の実績データと板プロフィルに関する合否判定情報の実績データとの対応付けが行われたデータセットとしてデータベース部21に蓄積される。 As shown in FIG. 6 , the board profile determination model generation unit 20 of this embodiment includes a database unit 21 and a machine learning unit 22 . The database unit 21 stores the performance data of strip profile information acquired based on the measurement results of the strip profile meter 9 of the hot rolling line, and the production process after the hot rolling process until the steel sheet products are shipped. Result data of acceptance/rejection judgment information regarding the strip profile, which is information judged as to whether or not the strip profile causes surface defects, is accumulated. In this case, the actual data of the strip profile information is sent to the strip profile determination model generator 20 through a control computer for controlling the hot rolling line or a host computer that gives manufacturing instructions to the control computer. In addition, when the inspector judges pass/fail, the actual data of the pass/fail judgment information on the strip profile receives input to a host computer such as a hot rolling line or a steel plate inspection line, a computer for quality control, etc., and inputs it. The pass/fail judgment information about the obtained strip profile is sent to the strip profile judgment model generation unit 20 . In addition, when pass/fail judgment information regarding the strip profile is generated based on the inspection results by the surface defect meter, it may be sent to the strip profile judgment model generator 20 from a computer that controls the operation of the surface defect meter. In either case, the steel sheets to be judged are based on the product number that identifies the product and the coil number for production control, etc. It is stored in the database unit 21 as a data set associated with the performance data.

なお、板プロフィル判定モデル生成部20は、熱延ラインを制御するための制御用計算機に設けることができる。また、板プロフィル判定モデル生成部20は、制御用計算機に製造指示を与える上位計算機に設けてもよく、他の機器と通信可能である独立の計算機に設けてもよい。また、板プロフィル判定モデル生成部20は、データベース部21に蓄積されたデータセットを受信可能な装置を用いてデータベース部21とは別の装置に構成してもよい。 Note that the strip profile determination model generator 20 can be provided in a control computer for controlling the hot rolling line. Further, the strip profile determination model generation unit 20 may be provided in a host computer that gives manufacturing instructions to the control computer, or may be provided in an independent computer that can communicate with other devices. Moreover, the board profile determination model generation unit 20 may be configured in a device separate from the database unit 21 by using a device capable of receiving the data set accumulated in the database unit 21 .

データベース部21には、100個以上のデータセットが蓄積される。好ましくは500個以上、より好ましくは1000個以上である。データベース部21に蓄積されるデータについては、必要に応じてスクリーニングが行われる場合がある。板プロフィル計で測定されるデータには、熱延ラインで発生する水蒸気等が外乱となって測定誤差が生じる場合があるからであり、信頼性の高いデータを蓄積することにより板プロフィル判定モデルの合否判定精度が向上するからである。一方、データベース部21に蓄積されるデータセットは、一定のデータセット数を上限として、その上限内でデータベース部21に蓄積されるデータセットを適宜更新してもよい。 More than 100 data sets are accumulated in the database unit 21 . The number is preferably 500 or more, more preferably 1000 or more. The data stored in the database unit 21 may be screened as necessary. This is because the data measured by the strip profile meter may have measurement errors due to disturbances such as water vapor generated in the hot rolling line. This is because the pass/fail judgment accuracy is improved. On the other hand, the data sets accumulated in the database unit 21 may be appropriately updated within the upper limit of a certain number of data sets.

機械学習部22は、データベース部21に蓄積されたデータセットを用いて、鋼板の板プロフィル情報の実績データを入力実績データ、板プロフィルに関する合否判定情報の実績データを出力実績データとした、複数の学習用データを用いた機械学習により、鋼板の板プロフィルの合否を判定する板プロフィル判定モデルMを生成する。板プロフィル判定モデルMを生成するための機械学習モデルは、実用上十分な合否判定情報の予測精度が得られれば、いずれの機械学習モデルでもよい。例えば、一般的に用いられるニューラルネットワーク(深層学習や畳み込みニューラルネットワーク等を含む)、決定木学習、ランダムフォレスト、サポートベクター回帰等を用いればよい。また、複数のモデルを組み合わせたアンサンブルモデルを用いてもよい。また、k―近傍法やロジスティック回帰のような分類モデルを用いてもよい。 Using the data set accumulated in the database unit 21, the machine learning unit 22 uses the actual data of the strip profile information of the steel plate as the input actual data and the actual data of the pass/fail judgment information related to the strip profile as the output actual data. By machine learning using the learning data, a strip profile determination model M for determining whether the strip profile of the steel plate is acceptable is generated. Any machine learning model may be used as the machine learning model for generating the board profile determination model M as long as the prediction accuracy of pass/fail determination information sufficient for practical use can be obtained. For example, generally used neural networks (including deep learning, convolutional neural networks, etc.), decision tree learning, random forest, support vector regression, etc. may be used. Also, an ensemble model combining a plurality of models may be used. Classification models such as the k-nearest neighbor method and logistic regression may also be used.

例えば、板プロフィル情報として板クラウンやエッジドロップを指標とする場合や、板プロフィル情報を鋼板の幅方向の位置毎に配列した1次元の数値データとする場合には、図7に示すような一般的なニューラルネットワークを用いた機械学習により板プロフィル判定モデルMを生成することができる。なお、図7中の符号L1,L2,L3はそれぞれ入力層、中間層、及び出力層を示す。特に深層学習を用いると多重共線性の問題を考慮せず鋼板の板プロフィル情報以外の入力も自由に選択できるため、板プロフィルに関する合否判定情報の予測精度を高めることができる。例えばニューラルネットワークの中間層は3層、ノード数は5個ずつとし、活性化関数としてシグモイド関数を用いたものを用いることができる。 For example, when the strip crown or edge drop is used as an index for the strip profile information, or when the strip profile information is one-dimensional numerical data arranged for each position in the width direction of the steel strip, a general The plate profile determination model M can be generated by machine learning using a typical neural network. Note that symbols L1, L2, and L3 in FIG. 7 denote an input layer, an intermediate layer, and an output layer, respectively. In particular, when deep learning is used, inputs other than the strip profile information of the steel plate can be freely selected without considering the problem of multicollinearity, so it is possible to improve the prediction accuracy of pass/fail judgment information regarding the strip profile. For example, the neural network may have three intermediate layers, five nodes each, and a sigmoid function as an activation function.

一方、板プロフィル情報として図4に例示したような画像で表した2次元画像データを用いる場合には、図8に示すような畳み込みニューラルネットワークを用いた機械学習により板プロフィル判定モデルMを生成するのが好ましい。この場合、図8に示すように、板プロフィルの2次元画像データDを入力として、入力層L4、畳み込み層L5、プーリング層L6、全結合層L7、及び出力層L8を備える畳み込みニューラルネットワークを用いるとよい。これにより、板プロフィル情報が有する特徴量を維持しながら画像データを圧縮して合否判定情報と対応付けることができる。これにより、検査者が鋼板の板プロフィルについてのチャートを視覚により判定するのと類似する方法によって板プロフィルの合否判定ができる。 On the other hand, when using two-dimensional image data represented by an image as illustrated in FIG. 4 as the plate profile information, a plate profile determination model M is generated by machine learning using a convolutional neural network as shown in FIG. is preferred. In this case, as shown in FIG. 8, two-dimensional image data D of the plate profile is used as an input, and a convolutional neural network comprising an input layer L4, a convolutional layer L5, a pooling layer L6, a fully connected layer L7, and an output layer L8 is used. Good. This makes it possible to compress the image data while maintaining the feature quantity of the board profile information and associate it with the acceptance/rejection determination information. This allows the pass/fail judgment of the strip profile in a manner similar to the way an inspector visually judges a chart for the strip profile of a steel plate.

この場合、板プロフィル情報の2次元画像データDがカラー画像である場合には、2次元画像データDをRGBのチャンネル毎の画像データ(画像の輝度値を0~255の数値情報に変換したデータ)に変換し、3チャンネルの板プロフィル情報として入力層L4に入力してもよい。但し、板プロフィル情報の2次元画像データDは板厚分布を表す比較的単純な画像であるため、板プロフィル情報の2次元画像データDをグレースケールの画像に変換し、1チャンネルの板プロフィル情報が入力されるようにしてもよい。また、画像の輝度値は必ずしも0~255の数値情報で表す必要はなく、画像の輝度値を0~15程度の区分まで圧縮してから入力層L4に入力してもよい。さらに、板プロフィル情報の2次元画像データDに対してデータ圧縮処理を行い、横方向及び縦方向の画素数を圧縮してから入力層L4に入力してもよい。 In this case, when the two-dimensional image data D of the board profile information is a color image, the two-dimensional image data D is image data for each RGB channel (data obtained by converting the luminance value of the image into numerical information of 0 to 255). ) and input to the input layer L4 as 3-channel strip profile information. However, since the two-dimensional image data D of the strip profile information is a relatively simple image representing the strip thickness distribution, the two-dimensional image data D of the strip profile information is converted into a grayscale image, and the one-channel strip profile information is obtained. may be input. Further, the luminance value of the image does not necessarily need to be represented by numerical information from 0 to 255, and the luminance value of the image may be compressed to a division of about 0 to 15 and then input to the input layer L4. Further, the two-dimensional image data D of the plate profile information may be subjected to data compression processing to compress the number of pixels in the horizontal and vertical directions before being input to the input layer L4.

入力層L4の下流側に配置される畳み込み層L5は、入力データに対してカーネルと呼ばれるフィルターを用いたフィルタリング処理を施して第1特徴マップを生成する。畳み込みとは、入力データにフィルターを適用して特徴マップと呼ばれる出力を生成する演算処理をいう。畳み込み層L5に用いるフィルターは、例えば縦方向3ピクセル×横方向3ピクセルのフィルターとし、フィルターの位置を画像内で移動させるストライドを1とすると共に、画像データの周辺を0で埋めるパディングを適用するのが好ましい。また、畳み込み層L5の活性化関数としては、非線形関数を用いることが好ましく、学習時の勾配消失問題が抑制できるようRelu関数を用いるとよい。 A convolutional layer L5 arranged downstream of the input layer L4 performs filtering processing using a filter called a kernel on input data to generate a first feature map. Convolution is a computational process that applies a filter to input data to produce an output called a feature map. The filter used in the convolution layer L5 is, for example, a filter of 3 pixels in the vertical direction by 3 pixels in the horizontal direction. is preferred. Also, as the activation function of the convolutional layer L5, it is preferable to use a nonlinear function, and it is preferable to use a Relu function so as to suppress the gradient vanishing problem during learning.

プーリング層L6は、畳み込み層L5が出力した第1特徴マップを入力として、第1特徴マップの情報を圧縮する。圧縮処理には最大プーリング又は平均プーリングを適用することができる。最大プーリングとは、プーリング層L6の入力となる第1特徴マップを一定の領域(プールサイズ)で区切って、その中の最大値を抽出して新たな特徴マップとして出力する処理である。平均プーリングとは、最大値ではなく平均値を抽出するものである。このようなプーリング層L6により、入力される板プロフィル情報の2次元画像データDの特徴を維持しながら情報量を削減して第2特徴マップを生成することができる。プーリング層L6に用いるフィルターの大きさとしては、例えば縦方向3ピクセル×横方向3ピクセルのものを用いることができる。プーリング層L6は画像が有する特徴量を残しつつ出力データのサイズを縮小することを目的としているので、出力データの周囲を0で埋めるパディングは行わない。 The pooling layer L6 receives the first feature map output from the convolution layer L5 and compresses the information of the first feature map. Maximum pooling or average pooling can be applied to the compression process. Maximum pooling is a process of dividing the first feature map, which is the input of the pooling layer L6, into a certain area (pool size), extracting the maximum value among them, and outputting it as a new feature map. Average pooling extracts the average value rather than the maximum value. With such a pooling layer L6, the second feature map can be generated by reducing the amount of information while maintaining the features of the two-dimensional image data D of the input plate profile information. As for the size of the filter used in the pooling layer L6, for example, 3 pixels in the vertical direction×3 pixels in the horizontal direction can be used. The purpose of the pooling layer L6 is to reduce the size of the output data while retaining the feature values of the image.

全結合層L7は、プーリング層L6で生成した第2特徴マップを変換するものであり、第2特徴マップの値を一列に配置して、プーリング層L6からの出力をまとめるために配置される。全結合層L7の好ましい形態を例示すると、ノード数16~2048の全結合層である。なお、図8に示す畳み込みニューラルネットワークの構成においては、畳み込み層L5とプーリング層L6を複数配置し、入力層L4から入力される板プロフィル情報をより圧縮するように構成してもよい。 The fully-connected layer L7 transforms the second feature map generated by the pooling layer L6, and is arranged to align the values of the second feature map and combine the outputs from the pooling layer L6. A preferred form of the fully connected layer L7 is a fully connected layer with 16 to 2048 nodes. In the configuration of the convolutional neural network shown in FIG. 8, a plurality of convolution layers L5 and pooling layers L6 may be arranged to further compress the plate profile information input from the input layer L4.

出力層L8では、全結合層L7により伝達されたニューロンの情報が結合され、最終的な板プロフィルに関する合否判定情報が出力される。すなわち、出力層L8では、板プロフィルの合否判定結果(「合格」又は「不合格」)が出力される。また、出力層L8は、ソフトマックス関数により「不合格」と判定される確率を出力してもよい。 In the output layer L8, the neuron information transmitted by the fully-connected layer L7 is combined, and pass/fail determination information regarding the final plate profile is output. That is, in the output layer L8, the pass/fail judgment result (“accepted” or “failed”) of the plate profile is output. The output layer L8 may also output the probability of being determined as "fail" by a softmax function.

機械学習部22は、データベース部21に蓄積されたデータセットを訓練データとテストデータに分けて学習を行うことにより板プロフィルに関する合否判定情報の推定精度を向上させてもよい。例えば機械学習部22は、訓練データを用いてニューラルネットワークの重み係数の学習を行い、テストデータでの板プロフィルに関する合否判定情報の正解率が高くなるようにニューラルネットワークの構造(畳み込み層やプーリング層の数、フィルターサイズ等)を適宜変更しながら板プロフィル判定モデルMを生成してもよい。重み係数の更新には、誤差伝播法を用いることができる。なお、板プロフィル判定モデルMは、例えば6ヶ月毎又は1年毎に再学習により新たなモデルに更新してもよい。データベース部21に保存されるデータが増えるほど、精度の高い板プロフィルの合否判定が可能となるからであり、最新のデータに基づいて板プロフィル判定モデルMを更新することにより、品質判定基準の変化を反映した板プロフィル判定モデルを生成できる。 The machine learning unit 22 may improve the accuracy of estimating pass/fail determination information regarding the board profile by performing learning by dividing the data set accumulated in the database unit 21 into training data and test data. For example, the machine learning unit 22 uses the training data to learn the weight coefficients of the neural network, and the structure of the neural network (convolution layer, pooling layer, , the filter size, etc.) may be appropriately changed to generate the plate profile determination model M. An error propagation method can be used to update the weighting factors. Note that the board profile determination model M may be updated to a new model by relearning every six months or every year, for example. This is because the more data stored in the database unit 21, the more accurate the pass/fail determination of the strip profile becomes. It is possible to generate a plate profile judgment model that reflects

〔板プロフィルの合否判定方法〕
本発明の一実施形態である板プロフィル判定部は、以上のようにして生成された板プロフィル判定モデルMを用いて板プロフィルの合否を判定する。板プロフィル判定部は、熱延ラインを制御するための制御用計算機に設けることができる。また、板プロフィル判定部は、制御用計算機に製造指示を与える上位計算機に設けてもよく、他の機器と通信可能である独立の計算機に設けてもよい。また、板プロフィル判定部は、データベース部21に蓄積されたデータセットを受信可能な装置を用いて、データベース部21とは別の装置に構成してもよい。以下、図9を参照して、本発明の一実施形態である板プロフィル判定部の動作について説明する。
[Method for judging pass/fail of plate profile]
The strip profile determination unit, which is an embodiment of the present invention, uses the strip profile determination model M generated as described above to determine pass/fail of the strip profile. The strip profile determination unit can be provided in a control computer for controlling the hot rolling line. Further, the strip profile determining section may be provided in a higher-level computer that gives manufacturing instructions to the control computer, or may be provided in an independent computer that can communicate with other devices. Further, the board profile determination section may be configured in a device separate from the database section 21 by using a device capable of receiving the data set accumulated in the database section 21 . The operation of the board profile determination unit according to one embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

図9に示す板プロフィル判定部30の動作は、熱延ラインにおいて合否判定の対象となる鋼板について、板プロフィル計9による板プロフィル測定が行われた後であって、鋼帯コイルとして次工程での処理が開始される前に実行される。測定された板プロフィル情報は、板プロフィル判定部30に送られ、上記方法により生成された板プロフィル判定モデルMの入力データとなる。そして、板プロフィル判定部30は、鋼板の板プロフィルに関する合否判定情報である「合格」又は「不合格」の情報を出力する。なお、板プロフィル判定モデルMの出力として「不合格」となる確率を出力する場合には、板プロフィル判定部30は、予めしきい値を設定し、そのしきい値を基準として板プロフィルの「合格」又は「不合格」を判定してもよい。 The operation of the strip profile determination unit 30 shown in FIG. 9 is performed after the strip profile measurement by the strip profile meter 9 has been performed on the steel strip to be judged as pass/fail in the hot rolling line, and the steel strip is processed as a steel strip coil in the next process. is executed before the processing of The measured strip profile information is sent to the strip profile determination unit 30 and becomes input data for the strip profile determination model M generated by the above method. Then, the strip profile determination unit 30 outputs information of “acceptance” or “failure”, which is pass/fail determination information regarding the strip profile of the steel plate. When outputting the probability of "failure" as the output of the strip profile determination model M, the strip profile determination unit 30 sets a threshold in advance, and uses the threshold as a reference to determine the strip profile " You may judge "Pass" or "Fail".

以上のようにして出力される鋼板の板プロフィルに関する合否判定情報は、板プロフィル判定部30に接続されたモニター等に表示されるようにしてよい。板プロフィル判定部30が出力する板プロフィルに関する合否判定情報の出力表示に基づき、オペレータが不合格となった板プロフィルを改めて確認し、鋼帯コイルに対する追加の処置工程を設定することができる。これにより、鋼板の製造工程において、異常プロフィルによる鋼板の表面疵の発生を未然に抑制し、鋼板製品の品質レベルを向上させることができる。また、板プロフィルに関する合否判定情報の出力結果が不合格であった場合に、予め設定された処置工程を自動的に追加する処置工程設定部40を設けてもよい。その場合、処置工程設定部40から上位計算機に対して鋼帯コイルの製造工程の変更指示が送られ、鋼帯コイルに対する処置工程が実行される。処置工程設定部40が追加する処置工程には、鋼板の板プロフィルの異常について再検査を行う検査工程、板プロフィルの異常部分を切除するリコイル工程、鋼板に対して圧延機を用いた軽圧下を行うことにより板プロフィルの異常を緩和させるスキンパス圧延工程を含むようにしてよい。鋼帯コイルをスクラップ処理するスクラップ工程を含めるようにしてもよい。この場合、処置工程設定部40は、予め板プロフィル情報と処置工程に関する過去の実績をデータベース(処置工程データベース)に保存しておく。そして、処置工程設定部40は、板プロフィル判定モデルMの入力とした鋼板の板プロフィル情報と最も類似する過去の板プロフィル情報を抽出し、抽出した過去の板プロフィル情報に対応する処置工程を追加するようにしてよい。板プロフィル情報として、2次元画像データを用いる場合の類似判定は、画像の類似度を判定する手法を適用することができる。類似度とは、比較対象の画像データがどれだけ似ているかを数値化した指標をいう。例えば、比較する画像同士の対応する各画素における輝度値の差分二乗和を用いる方法、差分絶対値和を用いる方法、正規化相互相関を用いる方法等が適用できる。また、深層学習によって学習済の類似画像検索のツールが一般にも利用できるので、このような公知の類似度の評価手法を適用してもよい。 The acceptance/rejection determination information relating to the strip profile of the steel sheet output as described above may be displayed on a monitor or the like connected to the strip profile determination section 30 . Based on the output display of the pass/fail judgment information on the strip profile output by the strip profile judging section 30, the operator can reconfirm the strip profile that has failed and can set an additional treatment process for the steel strip coil. As a result, in the steel sheet manufacturing process, the occurrence of surface defects in the steel sheet due to the abnormal profile can be suppressed, and the quality level of the steel sheet product can be improved. Further, a treatment process setting unit 40 may be provided that automatically adds a treatment process set in advance when the output result of pass/fail judgment information regarding the strip profile is rejected. In this case, the treatment process setting unit 40 sends an instruction to change the manufacturing process of the steel strip coil to the host computer, and the treatment process for the steel strip coil is executed. The treatment processes added by the treatment process setting unit 40 include an inspection process of re-inspecting the abnormalities in the profile of the steel sheet, a recoil process of removing the abnormal portion of the profile of the steel sheet, and performing light reduction using a rolling mill on the steel sheet. A skin-pass rolling step may be included to mitigate strip profile anomalies. A scrap process for scraping steel strip coils may be included. In this case, the treatment process setting unit 40 stores in advance the strip profile information and the past results relating to the treatment process in a database (treatment process database). Then, the treatment process setting unit 40 extracts past strip profile information that is most similar to the strip profile information of the steel sheet that is input to the strip profile determination model M, and adds a treatment process corresponding to the extracted past strip profile information. You can do it. For the similarity determination when two-dimensional image data is used as the board profile information, a method of determining the similarity of images can be applied. The degree of similarity is a numerical index indicating how similar image data to be compared are. For example, a method using the sum of squared differences of luminance values in corresponding pixels of images to be compared, a method using the sum of absolute differences, a method using normalized cross-correlation, and the like can be applied. Also, since tools for similar image retrieval that have been trained by deep learning are generally available, such a known similarity evaluation method may be applied.

以上により、熱延ラインで製造された鋼板の異常プロフィルに起因した表面疵が製品として出荷されるまでの間に発生することを未然に抑制できるので、表面疵のない鋼板を製造することができる。 As described above, it is possible to suppress the occurrence of surface defects due to the abnormal profile of the steel sheet manufactured in the hot rolling line before it is shipped as a product, so it is possible to manufacture a steel sheet free of surface defects. .

〔他の実施形態〕
本発明の他の実施形態として、上記の板プロフィル判定モデルMの入力データとして鋼板の製品規格情報を含む実施形態について説明する。
[Other embodiments]
As another embodiment of the present invention, an embodiment in which the input data of the strip profile determination model M includes the product standard information of the steel plate will be described.

本実施形態における製品規格情報とは、鋼板が複数の生産工程を経て製品として出荷される段階における、製品規格(JIS、ASTM、DIN等の鋼帯製品として適合することが要求される規格)、出荷先(鋼板製品の客先、鋼板製品の出荷委託先等)、鋼板の寸法情報(板厚、板幅、長さ、重量等)等、鋼板の製品出荷時に要求される情報を指す。但し、製品規格情報には、板プロフィルの合否判定の対象となる鋼板が製品として出荷される段階までに通過する生産工程に関する情報を含んでもよい。生産工程に関する情報とは、板プロフィルの合否判定の対象となる鋼板が製品になるまでに通過する製造ラインのルート、数、識別記号等である。本実施形態では、以上のような鋼板の製品規格情報の中から選択した少なくとも1つの製品規格情報を板プロフィル判定モデルMの入力データに含む。 The product standard information in the present embodiment refers to product standards (standards such as JIS, ASTM, and DIN that are required to conform to steel strip products) at the stage at which steel sheets are shipped as products after going through multiple production processes, Refers to information required at the time of product shipment of steel plates, such as shipping destinations (customers of steel plate products, shipping consignees of steel plate products, etc.), dimensional information of steel plates (thickness, width, length, weight, etc.). However, the product standard information may include information on the production process through which the steel sheet, which is subject to the pass/fail determination of the sheet profile, is shipped as a product. The information about the production process includes the route, the number, the identification code, etc. of the production line through which the steel sheet, which is the object of pass/fail determination of the strip profile, passes until it becomes a product. In this embodiment, the input data of the strip profile determination model M includes at least one piece of product specification information selected from the product specification information of steel sheets as described above.

板プロフィル判定モデルMの入力データとして鋼板の製品規格情報を含むのは、鋼板の製品規格によって許容される異常プロフィルの程度が異なるからである。また、生産工程に関する情報や鋼板の寸法情報を含むのは、熱延ラインで製造された鋼板の板プロフィルに起因して発生する表面疵は、熱延工程以降に通過する生産ラインによって顕在化する場合とそうでない場合があるからである。例えば、熱延工程後の鋼板の幅方向端部に板プロフィルの凸部が生じた場合において、冷間圧延工程、焼鈍工程、めっき工程等の複数の工程を経る場合、鋼板が減厚されるほど及び板幅が広いほど異常プロフィルに起因した表面疵が発生しやすい傾向がある。鋼板の板厚が薄いほど、鋼帯コイルの巻き数が増加することにより、鋼帯コイルを処理する製造ラインで鋼帯の払出を行う際に鋼帯コイルの層間でこすれが生じて表面疵となる場合があるからである。また、鋼帯コイルの重量が大きい場合にも鋼帯コイルの巻き数が多くなることで同様の傾向がある。また、鋼板の材質が軟質であるほど、鋼帯コイルの層間で生じる相対すべりにより表面疵が発生しやすくなる。特に缶用鋼板であるブリキ等の極薄材では異常プロフィルに起因した表面疵が発生しやすいことが知られている。さらに、生産工程としてバッチ焼鈍を含む場合には、板厚が局所的に厚い部分で鋼帯コイルの層間での接触圧力が局所的に高くなり、その部分で圧着が生じて表面欠陥になる場合がある。一方、板プロフィル判定モデルMの入力データとして鋼板製品の出荷先の情報を含むのは、鋼板製品の出荷先によって許容される異常プロフィルの程度が異なるからである。 The reason why the steel plate product standard information is included as the input data of the strip profile determination model M is that the extent of the abnormal profile allowed differs depending on the steel plate product standard. In addition, the information about the production process and the dimensional information of the steel sheet is included because the surface defects caused by the profile of the steel sheet manufactured in the hot rolling line are manifested by the production line that passes after the hot rolling process. This is because there are cases where this is the case and cases where it is not. For example, in the case where a convex portion of the sheet profile occurs at the width direction end of the steel sheet after the hot rolling process, the thickness of the steel sheet is reduced when undergoing multiple processes such as a cold rolling process, an annealing process, and a plating process. There is a tendency that surface flaws due to abnormal profile tend to occur more easily as the width and width of the sheet are wider. As the thickness of the steel sheet becomes thinner, the number of turns of the steel strip coil increases, and when the steel strip is discharged from the production line for processing the steel strip coil, rubbing occurs between the layers of the steel strip coil, resulting in surface defects. This is because there are cases where In addition, when the weight of the steel strip coil is large, the same tendency is observed by increasing the number of turns of the steel strip coil. In addition, the softer the material of the steel sheet, the more likely surface flaws are generated due to the relative sliding between the layers of the steel strip coil. In particular, it is known that ultra-thin steel sheets such as tinplates, which are steel sheets for cans, are prone to surface defects due to abnormal profiles. Furthermore, when batch annealing is included in the production process, the contact pressure between the layers of the steel strip coil is locally high at the part where the plate thickness is locally thick, and crimping occurs at that part, resulting in surface defects. There is On the other hand, the reason why information on the shipping destination of the steel plate product is included as the input data of the strip profile determination model M is that the extent of the abnormal profile allowed differs depending on the shipping destination of the steel plate product.

ここで、図10を参照して、本実施形態における板プロフィル判定モデル生成部について説明する。図10に示すように、本実施形態における板プロフィル判定モデル生成部20は、上記実施形態と同様にデータベース部21と機械学習部22を備えている。データベース部21に蓄積される鋼板の板プロフィル情報の実績データと板プロフィルに関する合否判定情報の実績データの取得方法は上記実施形態と同様である。一方、鋼板の製品規格情報は、熱延ラインを制御するための制御用計算機や、制御用計算機に製造指示を与える上位計算機から取得できるため、これらからデータベース部21に送られる。この場合、板プロフィルの合否判定対象となる鋼板には、製品を識別する製品番号や生産管理を行うためのコイル番号等が付されており、これらは製品規格情報、板プロフィル情報、及び板プロフィルに関する合否判定情報が対応付けられたデータセットとしてデータベース部21に蓄積される。 Here, with reference to FIG. 10, the board profile determination model generator in this embodiment will be described. As shown in FIG. 10, the board profile determination model generation unit 20 in this embodiment includes a database unit 21 and a machine learning unit 22 as in the above embodiment. The method of acquiring the performance data of the strip profile information of the steel plate and the performance data of the pass/fail determination information on the strip profile stored in the database unit 21 is the same as in the above-described embodiment. On the other hand, the product standard information of the steel sheet can be obtained from a control computer for controlling the hot rolling line and a host computer that gives manufacturing instructions to the control computer, and is sent to the database unit 21 from these. In this case, a product number for identifying the product, a coil number for production control, etc. are attached to the steel sheets to be subjected to pass/fail judgment of the strip profile. is accumulated in the database unit 21 as a data set in which the pass/fail judgment information related to is associated with the data set.

データベース部21には、鋼板製品の需要家(向け先)や鋼板の用途に関する情報を蓄積し、需要家や用途毎に区分したデータベースを構築してもよい。板プロフィルとして許容される異常プロフィルの程度は需要家や用途によって異なる場合があるからであり、需要家や用途毎にデータベースを構築することで、細やかな品質管理ができるからである。データベース部21には、鋼帯の製品規格情報として、同一の区分に分類できる製品規格毎に50個以上のデータセットが蓄積される。好ましくは100個以上、より好ましくは500個以上である。 In the database unit 21, information on consumers (destinations) of steel plate products and uses of steel plates may be accumulated, and a database classified according to consumers and uses may be constructed. This is because the extent of an abnormal profile that is allowed as a strip profile may differ depending on the customer and application, and by constructing a database for each customer and application, detailed quality control can be performed. In the database unit 21, 50 or more data sets are accumulated for each product standard that can be classified into the same category as the steel strip product standard information. The number is preferably 100 or more, more preferably 500 or more.

機械学習部22は、データベース部21に蓄積されたデータセットを用いて、鋼板の板プロフィル情報の実績データと、鋼板の製品規格情報から選択された少なくとも1つの製品規格データを入力実績データ、板プロフィルに関する合否判定情報の実績データを出力実績データとした、複数の学習用データを用いた機械学習によって、板プロフィル判定モデルMを生成する。板プロフィル判定モデルMを生成するための機械学習モデルは、実用上十分な合否判定情報の予測精度が得られれば、いずれの機械学習モデルでもよい。但し、本実施形態に適用する機械学習手法は、ニューラルネットワーク構造に畳み込みニューラルネットワークを含むものであることが好ましい。 The machine learning unit 22 uses the data set accumulated in the database unit 21 to input at least one product standard data selected from the actual data of the plate profile information of the steel plate and the product standard information of the steel plate. A board profile determination model M is generated by machine learning using a plurality of learning data, in which performance data of pass/fail determination information related to the profile is used as output performance data. Any machine learning model may be used as the machine learning model for generating the board profile determination model M as long as the prediction accuracy of pass/fail determination information sufficient for practical use can be obtained. However, the machine learning method applied to this embodiment preferably includes a convolutional neural network in the neural network structure.

図11を用いて、本実施形態に好適な畳み込みニューラルネットワークについて説明する。なお、本例では、鋼板の板プロフィル情報として2次元画像データを用いている。本例では、畳み込みニューラルネットワークは、板プロフィルの2次元画像データDを入力として、第1入力層L9、畳み込み層L10、プーリング層L11、全結合層L12、第2入力層L13、中間層L14、及び出力層L15を備えている。板プロフィル計9により測定された鋼板の板プロフィル情報は、予め画像データのチャンネル数や解像度を落として画像データに含まれる情報量を圧縮してから第1入力層L9に入力してもよい。また、画像の横方向及び縦方向の画素数を圧縮してから第1入力層L9に入力してもよい。そして、畳み込み層L10、プーリング層L11、及び全結合層L12により、板プロフィル情報が有する特徴量を維持しながら画像データを圧縮して1次元情報とすることができる。そして、全結合層L12によって1次元情報に圧縮されたデータは第2入力層L13に入力される。第2入力層L13には、板プロフィル情報に基づくデータと共に、鋼板の製品規格情報が入力され、通常のニューラルネットワークと同様に中間層L14及び出力層L15に接続される。 A convolutional neural network suitable for this embodiment will be described with reference to FIG. In this example, two-dimensional image data is used as the plate profile information of the steel plate. In this example, the convolutional neural network receives the two-dimensional image data D of the plate profile as input, and includes a first input layer L9, a convolutional layer L10, a pooling layer L11, a fully connected layer L12, a second input layer L13, an intermediate layer L14, and an output layer L15. The plate profile information of the steel plate measured by the plate profile meter 9 may be input to the first input layer L9 after compressing the amount of information contained in the image data by reducing the number of channels and resolution of the image data in advance. Alternatively, the number of pixels in the horizontal and vertical directions of the image may be compressed before being input to the first input layer L9. The convolution layer L10, the pooling layer L11, and the fully connected layer L12 can compress the image data into one-dimensional information while maintaining the feature values of the plate profile information. The data compressed into one-dimensional information by the fully connected layer L12 is input to the second input layer L13. The second input layer L13 receives the data based on the strip profile information as well as the product specification information of the steel sheet, and is connected to the intermediate layer L14 and the output layer L15 in the same way as a normal neural network.

畳み込み層L10及びプーリング層L11は、図8に示す畳み込みニューラルネットワークと同様の構成をとることができる。具体的には、第1入力層L9の下流側に配置される畳み込み層L10は、入力データに対してカーネルと呼ばれるフィルターを用いたフィルタリング処理を施して第1特徴マップを生成する。畳み込み層L10に用いるフィルターは、例えば縦方向3ピクセル×横方向3ピクセルのフィルターとし、フィルターの位置を画像内で移動させるストライドを1とすると共に、画像データの周辺を0で埋めるパディングを適用するのが好ましい。また、畳み込み層L10には、活性化関数として非線形関数を用いるのが好ましく、学習時の勾配消失問題が抑制できるようRelu関数を用いるのがよい。 The convolutional layer L10 and the pooling layer L11 can have the same configuration as the convolutional neural network shown in FIG. Specifically, the convolutional layer L10 arranged on the downstream side of the first input layer L9 performs filtering processing using a filter called a kernel on input data to generate a first feature map. The filter used in the convolution layer L10 is, for example, a filter of 3 pixels in the vertical direction by 3 pixels in the horizontal direction. is preferred. Further, it is preferable to use a nonlinear function as an activation function for the convolutional layer L10, and it is preferable to use a Relu function so as to suppress the gradient vanishing problem during learning.

プーリング層L11は、畳み込み層L10が出力した第1特徴マップを入力として、第1特徴マップの情報を圧縮する。圧縮処理には最大プーリング又は平均プーリングを適用することができる。プーリング層L11により、入力される板プロフィル情報の2次元画像データDの特徴を維持しながら情報量を削減し、次元圧縮された第2特徴マップを生成することができる。プーリング層L11に用いるフィルターの大きさとしては、例えば縦方向3ピクセル×横方向3ピクセルのものを用いることができる。プーリング層L11では出力データの周囲を0で埋めるパディングは行わない。 The pooling layer L11 receives the first feature map output from the convolution layer L10 and compresses the information of the first feature map. Maximum pooling or average pooling can be applied to the compression process. The pooling layer L11 can reduce the amount of information while maintaining the characteristics of the two-dimensional image data D of the plate profile information to be input, and generate a dimensionally compressed second characteristic map. The size of the filter used in the pooling layer L11 can be, for example, 3 pixels in the vertical direction×3 pixels in the horizontal direction. The pooling layer L11 does not pad the periphery of the output data with 0's.

全結合層L12は、プーリング層L11で生成した第2特徴マップを変換するものであり、第2特徴マップの値を一列に配置してプーリング層L11からの出力をまとめるために配置される。全結合層L12の好ましい形態を例示すると、ノード数16~2048の全結合層である。なお、畳み込み層L10とプーリング層L11を複数配置し、第1入力層L9から入力される板プロフィル情報をより圧縮するように構成してもよい。 The fully connected layer L12 converts the second feature map generated by the pooling layer L11, and is arranged to arrange the values of the second feature map in a line to combine the outputs from the pooling layer L11. A preferred form of the fully connected layer L12 is a fully connected layer with 16 to 2048 nodes. A plurality of convolution layers L10 and pooling layers L11 may be arranged to further compress the plate profile information input from the first input layer L9.

このようにして全結合層L12により1次元情報に圧縮されたデータは、鋼板の製品規格情報と共に第2入力層L13に入力される。第2入力層L13と出力層L15との間に配置される中間層L14は、通常のニューラルネットワークを構成する複数のニューロンを備えている。中間層L14は複数の隠れ層により構成され、各々の隠れ層には複数のニューロンが配置されている。中間層L14内に構成される隠れ層の数は特に限定されないが、隠れ層の数が多すぎると予測精度が低下することがあることから3層以下であることが好ましい。また、各隠れ層に配置されるニューロンの数は、好ましくは第2入力層L13に入力されるデータ数の1~10倍の範囲の数とすることが好ましい。中間層L14において、あるニューロンから続く隠れ層へのニューロンの伝達は、重み係数による変数の重み付けと共に、活性化関数を介して行われる。活性化関数にはシグモイト関数やハイパボリックタンジェント関数、あるいはランプ関数を用いることができる。 The data thus compressed into one-dimensional information by the fully connected layer L12 is input to the second input layer L13 together with the product specification information of the steel plate. An intermediate layer L14 arranged between the second input layer L13 and the output layer L15 comprises a plurality of neurons forming a normal neural network. The intermediate layer L14 is composed of a plurality of hidden layers, each of which has a plurality of neurons. Although the number of hidden layers configured in the intermediate layer L14 is not particularly limited, it is preferable that the number of hidden layers is three or less because the prediction accuracy may decrease if the number of hidden layers is too large. Also, the number of neurons arranged in each hidden layer is preferably in the range of 1 to 10 times the number of data input to the second input layer L13. In the hidden layer L14, neuron transfer from one neuron to the next hidden layer is done via an activation function with weighting of variables by weighting factors. A sigmoid function, a hyperbolic tangent function, or a ramp function can be used as the activation function.

出力層L15では、中間層L14により伝達されたニューロンの情報が結合され、最終的な板プロフィルに関する合否判定情報が出力される。すなわち、出力層L15では、鋼板の板プロフィルの合否判定情報として「合格」又は「不合格」を示す情報が出力される。また、出力層L15は、ソフトマックス関数により「不合格」と判定される確率を出力してもよい。 In the output layer L15, the neuron information transmitted by the intermediate layer L14 is combined, and pass/fail determination information regarding the final plate profile is output. That is, in the output layer L15, information indicating "passed" or "failed" is output as pass/fail judgment information for the profile of the steel plate. In addition, the output layer L15 may output the probability of being determined to be "failed" by a softmax function.

本実施形態は、鋼板の板プロフィル判定モデルMは、板プロフィル情報と鋼板の製品規格情報から選択された少なくとも1つの製品規格データを含むので、熱延ラインで製造された鋼板の板プロフィルに起因して、熱延工程以降に通過する生産ラインにおいて有害な表面疵となるか否かについて効果的な判定ができる。 In this embodiment, since the strip profile determination model M of the steel plate includes at least one piece of product specification data selected from the strip profile information and the product specification information of the steel plate, As a result, it is possible to effectively determine whether or not there will be harmful surface defects in the production line that passes after the hot rolling process.

本実施例では、図10に示す板プロフィル判定モデル生成部20により鋼板の板プロフィル判定モデルMを生成した。板プロフィル判定モデル生成部20のデータベース部21には、熱延ラインの板プロフィル計測手段により取得した鋼板の板プロフィル情報、鋼板の製品規格情報として選択した鋼板の板厚、降伏応力、鋼帯コイルの重量、及び検査者が判定した板プロフィルに関する合否判定情報に関する実績データを蓄積した。鋼板の板プロフィル情報としては、鋼帯の長手方向における定常部で測定した板プロフィルの2次元画像データを用いた。但し、取得した2次元画像データはカラー画像であり、予めグレースケールの画像に変換してデータベース部21に蓄積した。また、検査者が鋼板の板プロフィルについての2次元画像を目視によって判定した判定結果は「合格」又は「不合格」の2区分とした判定結果とした。 In this example, the strip profile determination model M of the steel plate was generated by the strip profile determination model generator 20 shown in FIG. In the database unit 21 of the strip profile determination model generation unit 20, the strip profile information of the steel plate acquired by the strip profile measuring means of the hot rolling line, the thickness of the steel plate selected as the product standard information of the steel plate, the yield stress, the steel strip coil weights and pass/fail information about strip profiles determined by inspectors. As the strip profile information of the steel strip, two-dimensional image data of the strip profile measured at the stationary portion in the longitudinal direction of the steel strip was used. However, the obtained two-dimensional image data is a color image, and is stored in the database section 21 after being converted into a grayscale image in advance. In addition, the judgment result obtained by the inspector visually judging the two-dimensional image of the plate profile of the steel plate was divided into two classifications of "pass" and "fail".

検査者が判定した鋼板の板プロフィル情報の例を図12(a)~(d)に示す。図12(a),(b)は、検査者が「合格」と判定した例を示し、図12(c),(d)は、検査者が「不合格」と判定した例を示している。なお、図12(a)~(d)に示す例は、板厚が比較的厚い鋼板を対象としており、鋼板が製品として出荷される段階までに通過する生産工程において欠陥が生じにくいものを対象として判定例である。図12(b)に示す例では、OP側(作業側)における鋼板の幅方向端部で板厚が局所的に厚くなっているものの、幅方向中央部の板厚に比べて薄いことから検査者が合格と判定した。一方、図12(d)に示す例では、OP側で局所的に板厚が厚くなっている部分が幅方向中央部の板厚に比べて厚いことから、下流工程において表面欠陥を発生させるおそれがあるため検査者が不合格と判定した。 FIGS. 12(a) to 12(d) show examples of sheet profile information of steel sheets determined by the inspector. FIGS. 12(a) and (b) show an example in which the inspector determines "pass", and FIGS. 12(c) and (d) show an example in which the inspector determines "fail". . The examples shown in FIGS. 12(a) to 12(d) are intended for relatively thick steel plates, which are less likely to cause defects in the production processes that the steel plate passes through before it is shipped as a product. is an example of determination. In the example shown in FIG. 12(b), although the plate thickness is locally thicker at the ends in the width direction of the steel plate on the OP side (working side), it is thinner than the plate thickness at the central portion in the width direction. judged to have passed. On the other hand, in the example shown in FIG. 12(d), the portion where the plate thickness is locally thicker on the OP side is thicker than the plate thickness at the central portion in the width direction, so there is a risk of surface defects occurring in the downstream process. The inspector judged that it failed because of

本実施例では以上のデータセットをデータベース部21に1000個蓄積した段階で、板プロフィル判定モデル生成部20で機械学習による板プロフィル判定モデルMを生成した。機械学習のアルゴリズムはニューラルネットワークとし、図11に示すような畳み込みニューラルネットワークを含む構成とした。このとき、畳み込み層およびプーリング層は各1層として、プーリング層には最大プーリングを用いた。また、第2入力層には、第1入力層から板プロフィルの2次元画像の情報が圧縮された1次元配列データに加えて、鋼板の製品規格情報から選択された鋼板の板厚、降伏応力、及び鋼帯コイルの重量が入力されるようにした。また、中間層は3層、ノード数は5個ずつとし、活性化関数にはシグモイド関数を用いた。 In this embodiment, when 1000 data sets described above are stored in the database unit 21, the board profile determination model generation unit 20 generates the board profile determination model M by machine learning. A neural network was used as a machine learning algorithm, and a configuration including a convolutional neural network as shown in FIG. 11 was used. At this time, one convolution layer and one pooling layer were used, and maximum pooling was used for the pooling layer. In addition, in the second input layer, in addition to the one-dimensional array data in which the information of the two-dimensional image of the strip profile is compressed from the first input layer, the thickness and yield stress of the steel plate selected from the product standard information of the steel plate , and the weight of the steel strip coil are input. Also, the number of intermediate layers is three, the number of nodes is five, and the sigmoid function is used as the activation function.

このようにして生成した板プロフィル判定モデルMを、熱延ラインの上位計算機と通信可能な計算機に搭載して鋼板の板プロフィルの判定を行った。本実施例に用いた板プロフィル判定部の構成を図13に示す。板プロフィル判定モデルMの入力となる製品規格情報については、判定対象となる鋼板のコイル番号に基づいて上位計算機から取得した。鋼板の板プロフィル情報は、学習用データの取得に用いた熱延ラインの板プロフィル計測手段から、制御用計算機を経由して板プロフィル判定部30の入力に用いた。そして、板プロフィル判定部30の板プロフィル判定モデルMの出力として、鋼板の板プロフィルに関する「合格」又は「不合格」の合否判定情報が取得された。 The strip profile determination model M generated in this manner was installed in a computer communicable with the host computer of the hot rolling line, and the strip profile of the steel sheet was determined. FIG. 13 shows the configuration of the plate profile determination unit used in this embodiment. The product specification information, which is the input of the strip profile determination model M, was obtained from the host computer based on the coil number of the steel sheet to be determined. The strip profile information of the steel strip was input to the strip profile determination unit 30 via the control computer from the strip profile measuring means of the hot rolling line used to acquire the learning data. Then, as the output of the strip profile determination model M of the strip profile determination unit 30, pass/fail determination information of “pass” or “fail” regarding the strip profile of the steel sheet was obtained.

一方、上記実施例と同一の板プロフィル情報に基づき、鋼帯コイル50個について検査者が鋼板の板プロフィル情報を判定し、上記実施例の合否判定情報と比較した。その結果、本実施例により「合格」とされた47コイルについては、検査者も「合格」と判定した。一方、「不合格」とされた3コイルについては、検査者も「不合格」と判定し、本実施例による合否判定と検査者による合否判定が一致した。これにより、鋼板の板プロフィルについての合否判定を自動化できることが確認された。 On the other hand, based on the same sheet profile information as in the above example, the inspector determined the sheet profile information of the steel sheets for 50 steel strip coils and compared it with the pass/fail judgment information in the above example. As a result, the inspector also determined that the 47 coils "accepted" in this example were "accepted". On the other hand, the inspector also determined that the three coils that were "failed" were "failed", and the pass/fail determination by the present embodiment and the pass/fail determination by the inspector agreed. As a result, it was confirmed that the pass/fail determination of the plate profile of the steel plate can be automated.

1 熱延ライン
2 加熱炉
3 デスケーリング装置
4 幅圧下装置
5 粗圧延機
6 仕上げ圧延機
7 水冷装置
8 コイラー
9 板プロフィル計
10 コ字状フレーム
11 X線源
12 検出器アレイ
13 検出器
20 板プロフィル判定モデル生成部
21 データベース部
22 機械学習部
30 板プロフィル判定部
40 処置工程設定部
M 板プロフィル判定モデル
S 鋼板
1 Hot Rolling Line 2 Heating Furnace 3 Descaling Device 4 Width Reduction Device 5 Rough Rolling Mill 6 Finishing Rolling Mill 7 Water Cooling Device 8 Coiler 9 Plate Profile Gauge 10 U-shaped Frame 11 X-ray Source 12 Detector Array 13 Detector 20 Plate Profile determination model generation unit 21 Database unit 22 Machine learning unit 30 Strip profile determination unit 40 Treatment process setting unit M Strip profile determination model S Steel plate

Claims (7)

鋼板の板プロフィル情報を入力データ、前記鋼板の板プロフィルに関する合否判定情報を出力データとした機械学習により学習された板プロフィル判定モデルを用いて、判定対象の鋼板の板プロフィルの合否を判定するステップを含む、鋼板の板プロフィル判定方法。 A step of judging pass/fail of the sheet profile of the steel sheet to be judged using a sheet profile judgment model learned by machine learning in which the sheet profile information of the steel sheet is input data and pass/fail judgment information regarding the sheet profile of the steel sheet is output data. A method for determining a sheet profile of a steel sheet, comprising: 前記板プロフィル情報は、前記鋼板の板プロフィルの2次元画像データである、請求項1に記載の鋼板の板プロフィル判定方法。 2. The method for determining a steel plate profile according to claim 1, wherein the plate profile information is two-dimensional image data of the plate profile of the steel plate. 前記入力データは、前記鋼板の製品規格情報を含む、請求項1又は2に記載の鋼板の板プロフィル判定方法。 3. The method of determining a profile of a steel sheet according to claim 1, wherein said input data includes product standard information of said steel sheet. 請求項1に記載の鋼板の板プロフィル判定方法を用いて板プロフィルが不合格と判定された鋼板の処置工程を設定するステップを含む、鋼板の処置工程設定方法。 A method for setting a treatment process for a steel sheet, comprising the step of setting a treatment process for a steel sheet whose profile is determined to be unacceptable by using the steel sheet profile determination method according to claim 1 . 請求項4に記載した鋼板の処置工程設定方法を用いて設定された処置工程により鋼板を製造するステップを含む、鋼板の製造方法。 A method of manufacturing a steel plate, comprising a step of manufacturing a steel plate by a treatment process set by using the steel plate treatment process setting method according to claim 4 . 鋼板の板プロフィル情報の実績データを入力実績データ、前記鋼板の板プロフィルに関する合否判定情報の実績データを出力実績データとした、複数の学習用データを用いた機械学習によって、判定対象の鋼板の板プロフィルの合否を判定する板プロフィル判定モデルを生成するステップを含む、鋼板の板プロフィル判定モデルの生成方法。 By machine learning using a plurality of learning data, the performance data of the profile information of the steel plate is input performance data, and the performance data of the pass/fail judgment information related to the profile of the steel plate is the output performance data. A method for generating a strip profile determination model for a steel plate, comprising the step of generating a strip profile determination model for judging pass/fail of a profile. 前記機械学習としてニューラルネットワークの手法を用いる、請求項6に記載の鋼板の板プロフィル判定モデルの生成方法。 7. The method for generating a strip profile determination model for a steel plate according to claim 6, wherein a neural network technique is used as said machine learning.
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