JP2563844B2 - Steel plate material prediction method - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、製品に対する物理的評価を行うことなく、
厚鋼板などの組織材質を製造段階で予測できるようにし
た鋼板材質予測方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention is
The present invention relates to a steel plate material predicting method capable of predicting a structural material such as a thick steel plate at a manufacturing stage.
[従来の技術] 例えば、厚鋼板などのユーザにおいては、製品の納入
と共に、その材質検査結果を添付することを要求されて
いる場合がある。この要求に対し、従来、メーカー側は
製品の一部を切り出し、これに対し物理的な特性測定
(引張り強度,靱性など)を行っている。[Prior Art] For example, a user of a thick steel plate or the like may be required to attach a material inspection result together with delivery of a product. In response to this requirement, manufacturers have conventionally cut out a part of the product and measured physical properties (tensile strength, toughness, etc.) of the product.
[発明が解決しようとする課題] しかし、上記したような人為的な特性測定は、多大な
時間を要し、製品の出荷,納品などに影響を与えてい
る。[Problems to be Solved by the Invention] However, the above-mentioned artificial characteristic measurement requires a great deal of time and affects the shipping and delivery of products.
また、現状では、完成品になった後でしかその材質を
知ることができないが、将来的には、製造前に材質を予
測し、要求される材質を精度よく確実に得られる製造条
件を設定するような技術の開発が望まれている。In addition, at present, the material can only be known after it is a finished product, but in the future, the material will be predicted before manufacturing, and the manufacturing conditions will be set so that the required material can be obtained accurately and reliably. The development of such technology is desired.
そこで、本発明の目的は、与えられた条件に従って、
材質予測を自動的に行えるようにした鋼板材質予測方法
を提供することにある。Therefore, the object of the present invention is, according to the given conditions,
It is to provide a steel plate material predicting method capable of automatically predicting material quality.
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明は、鋼片の厚みと
鋼成分及び圧延条件(入側及び出側の鋼板厚み、パス間
時間など)に基づいて圧延後のγ粒径を算出し、この算
出結果及び冷却条件(水冷・空冷領域、冷却帯通板温度
など)に基づいてフェライト粒等のα粒径及び組織分率
を算出し、これらによって鋼板の材質を推定するように
している。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above-mentioned object, the present invention performs rolling based on the thickness and the steel composition of a steel slab and the rolling conditions (the steel thickness on the inlet and outlet sides, the time between passes, etc.). After that, the γ grain size is calculated, and the α grain size and the microstructure fraction of ferrite grains and the like are calculated based on the calculation result and cooling conditions (water cooling / air cooling region, cooling zone threading temperature, etc.), and I try to estimate the material.
また、加熱炉を通す場合、その加熱による影響を考慮
するため、加熱条件(昇熱温度,保定温度,装入時間な
ど)を入力条件に加えることが望ましい。In addition, when passing through a heating furnace, it is desirable to add heating conditions (heating temperature, holding temperature, charging time, etc.) to the input conditions in order to consider the effect of heating.
[作用] 上記した手段によれば、材質(引張強度,靱性など)
の判定の鍵となるフェライト粒径,組織分率などを、こ
の各々の算出のために必要となる入力条件から各工程に
対応した前計算を順次実行しながら求めることができ
る。これにより、製造段階で材質予測を行うことがで
き、また、要求される材質仕様を確実に実現可能な製造
条件が設定可能であり、従来のように完成品に対する検
査測定が不要になる。[Operation] According to the above means, the material (tensile strength, toughness, etc.)
The ferrite grain size, the microstructure fraction, and the like, which are the keys to the determination, can be obtained by sequentially performing the pre-calculation corresponding to each process from the input conditions required for the calculation. As a result, it is possible to predict the material quality at the manufacturing stage, and it is possible to set the manufacturing conditions that can reliably achieve the required material specifications, which eliminates the need for inspecting and measuring the finished product as in the past.
[実施例] 第1図は本発明による鋼板材質予測方法を示す演算フ
ローチャートである。また、第2図は本発明が適用され
る鋼板製造ラインの例を示す設備構成図である。なお、
以下においては、厚鋼板の製造を例に説明する。[Embodiment] FIG. 1 is a calculation flowchart showing a steel plate material prediction method according to the present invention. Further, FIG. 2 is an equipment configuration diagram showing an example of a steel sheet production line to which the present invention is applied. In addition,
In the following, production of thick steel plate will be described as an example.
第2図に示すように、圧延設備は、圧延の前にスラブ
(例えば、長さ2〜4m,幅1〜2.5m,厚み250mm前後)を
加熱する加熱炉2,大まかな圧延を行う粗圧延機3,粗圧延
された鋼板を要求板厚に圧延する仕上圧延機4,この仕上
圧延機4によって圧延された鋼板に生じた反りを調整す
るホットレベラ(HL)5,このホットレベラ5を出た厚鋼
板1を冷却する冷却装置6の各々を備えて構成されてい
る。As shown in FIG. 2, the rolling equipment includes a heating furnace 2 that heats a slab (for example, a length of 2 to 4 m, a width of 1 to 2.5 m, and a thickness of about 250 mm) before rolling, and rough rolling for rough rolling. Machine 3, finish rolling machine 4 for rolling rough rolled steel plate to required thickness, hot leveler (HL) 5 for adjusting warpage of steel plate rolled by this finishing rolling machine 4, thickness of hot leveler 5 Each of the cooling devices 6 that cools the steel plate 1 is provided.
なお、加熱炉2,粗圧延機3,仕上圧延機4,ホットレベラ
5及び冷却機6の各々には、その駆動を制御し、また稼
動中の情報を得るためにプロセスコンピュータ(以下、
プロコンという)が接続されている(加熱プロコン7,圧
延プロコン8,及び冷却プロコン9)。これらプロコン
は、中央制御室10に設置された上位コンピュータ(不図
示)に接続され、この上位コンピュータは生産計画に従
って加熱プロコン7,圧延プロコン9及び冷却プロコン9
を管理する。また、製品となった厚鋼板1に対し、機械
試験を行うための機械試験システム11が設けられ、その
試験結果は中央制御室10に送られる。Each of the heating furnace 2, the rough rolling mill 3, the finishing rolling mill 4, the hot leveler 5, and the cooling machine 6 is controlled by its process computer (hereinafter,
(Referred to as a process control) is connected (heating process control 7, rolling process control 8, and cooling process control 9). These process control computers are connected to a host computer (not shown) installed in the main control room 10, and these host computers operate according to the production plan such as heating process control 7, rolling process control 9 and cooling process control 9.
Manage. Further, a mechanical test system 11 for performing a mechanical test is provided on the thick steel plate 1 as a product, and the test result is sent to the central control room 10.
次に、第1図に示す鋼板材質予測方法について説明す
る。第1図の処理を実行するには、これを実現するソフ
トウェアを作成し、これをコンピュータにロードすれば
よい。Next, the steel plate material prediction method shown in FIG. 1 will be described. In order to execute the processing shown in FIG. 1, software that realizes this may be created and loaded into a computer.
本発明による鋼板材質予測方法は、大別して初期状態
モデル,熱間加工モデル,析出モデル,変態モデル,及
び組織・材質モデルから成る。The steel sheet material prediction method according to the present invention is roughly classified into an initial state model, a hot working model, a precipitation model, a transformation model, and a microstructure / material model.
初期状態モデル20は、成分条件20.1,加熱条件21(ス
ラブ厚,昇熱速度,保定温度,保定時間)又は加熱モデ
ル22に基づくスラブ温度・時間情報23とにより、昇熱カ
ーブに沿って加熱γ粒径26の計算を、板厚の表面から中
心に向う複数の点について計算する。これにより、表面
だけでなく内部の状態も知ることが可能になる。The initial state model 20 is heated along the heating curve by the component condition 20.1, heating condition 21 (slab thickness, heating rate, holding temperature, holding time) or slab temperature / time information 23 based on the heating model 22. The particle size 26 is calculated for a plurality of points from the surface of the plate thickness toward the center. This makes it possible to know not only the surface but also the internal state.
なお、加熱モデル22は、入力条件24(炉雰囲気温度,
時間及びスラブ厚)に基づいて算出される。また、成分
条件20.1は、WT%で示され、炭素(C),シリコン(S
i),マンガン(Mn),燐(P),硫黄(S),銅(C
u),ニッケル(Ni),クローム(Cr),モリブデン(M
o),ニオブ(Nb),バナジウム(V),チタン(T
i),タンタル(Ta),アルミニウム(Al)及び窒素
(N)などである。The heating model 22 has input conditions 24 (furnace atmosphere temperature,
Time and slab thickness). In addition, the component condition 20.1 is represented by WT%, and carbon (C), silicon (S
i), manganese (Mn), phosphorus (P), sulfur (S), copper (C
u), nickel (Ni), chrome (Cr), molybdenum (M
o), niobium (Nb), vanadium (V), titanium (T
i), tantalum (Ta), aluminum (Al) and nitrogen (N).
熱間加工モデル27は、再結晶の潜伏期を定式化するこ
とにより、回復と再結晶を明確にし、圧延中と圧延後の
粒径(単位体積当りに粒界面積)や残留転位密度などの
オーステナイト状態を安定的に計算するために設けられ
ている。The hot working model 27 clarifies recovery and recrystallization by formulating the latent period of recrystallization, and determines the austenite such as grain size (grain boundary area per unit volume) and residual dislocation density during and after rolling. It is provided to stably calculate the state.
この熱間加工モデル27は、γ粒径26,圧延温度モデル2
8に基づく温度・パス間時間情報29,及び歪モデル30に基
づく相当歪・歪速度情報31とにより、演算結果33(圧延
γ粒径,転位密度,歪み)を演算する。なお、圧延温度
モデル28及び歪モデル30は、圧延条件32(入側板厚,出
側板厚,加熱温度,パス間時間,ロール径,ロール回転
数)に基づいて算出される。This hot working model 27 has a γ grain size of 26 and rolling temperature model 2
The calculation result 33 (rolling γ grain size, dislocation density, strain) is calculated from the temperature / pass time information 29 based on 8 and the equivalent strain / strain rate information 31 based on the strain model 30. The rolling temperature model 28 and the strain model 30 are calculated based on the rolling conditions 32 (inlet plate thickness, outlet plate thickness, heating temperature, time between passes, roll diameter, roll rotation speed).
析出モデル35は、核生成と成長を分離し、さらに個々
の析出粒子の成長を考慮することで圧延中及び圧延後の
オーステナイト中における析出物状態を算出するために
設けられている。この析出モデル35により析出物状態を
求めるに際しては、圧延温度モデル28による温度情報3
4,成分情報36及び熱間加工モデルの演算結果33に基づい
て析出元素(例えば、Ti,Ta,V,Nb)の固溶量,析出量,
析出物平均粒径を演算し、析出物状態37として出力す
る。The precipitation model 35 is provided to separate the nucleation and the growth, and further to calculate the precipitation state in the austenite during rolling and by taking into consideration the growth of individual precipitated particles. When determining the precipitate state by this precipitation model 35, the temperature information 3 by the rolling temperature model 28 is used.
4, based on the component information 36 and the calculation result 33 of the hot working model, the solid solution amount and precipitation amount of the precipitation element (for example, Ti, Ta, V, Nb),
The average particle size of the precipitates is calculated and output as the precipitate state 37.
変態モデル38は、核生成と成長を分離し、各々を析出
物状態(析出量、析出物平均粒径),転位密度の関数と
して定式化することで、粒界フェライトと粒内フェライ
トの分率及び粒径,パーライト,ベイナイトの分率など
変態後組織状態を推定するために設けられている。The transformation model 38 separates nucleation and growth, and formulates each as a function of the precipitate state (precipitation amount, precipitate average grain size) and dislocation density. It is also provided to estimate the post-transformation microstructure such as grain size, pearlite and bainite fraction.
この変態モデル38は、冷却温度モデル39に基づく温度
情報40によって、演算結果43(フェライト粒径,組織分
率,平均生成温度)を出力する。なお、冷却温度モデル
39は、冷却条件42(空冷・水冷区分,水量密度,冷却装
置内通板速度,成分)及び変態モデル38による変態量41
の各々に基づいて演算される。The transformation model 38 outputs a calculation result 43 (ferrite grain size, microstructure fraction, average generation temperature) based on the temperature information 40 based on the cooling temperature model 39. The cooling temperature model
39 is the cooling condition 42 (air cooling / water cooling classification, water amount density, stripping speed in the cooling device, composition) and the transformation amount 41 according to the transformation model 38.
Is calculated based on each of the above.
組織・材質モデル44は、固溶強化,析出硬化,フェラ
イト粒径の影響を分離して定式化することで材質を算出
するために設けられ、析出物状態37,演算結果43及び成
分情報36の各々に基づいて材質を出力する。The structure / material model 44 is provided to calculate the material by separating and formulating the effects of solid solution strengthening, precipitation hardening, and ferrite grain size, and the precipitate state 37, the calculation result 43, and the component information 36 The material is output based on each.
次に、各モデルの演算の詳細について第3図〜第7図
を参照して説明する。Next, details of the calculation of each model will be described with reference to FIGS. 3 to 7.
第3図は初期状態モデル20の処理の詳細を示すフロー
チャートである。FIG. 3 is a flowchart showing details of the processing of the initial state model 20.
成分25をインプットし、次にスラブ温度・時間情報23
又は加熱条件21よりスラブ加熱リレキをインプットし、
計算に必要な定数及び初期値を設定する(ステップ20
1)。ついで、状態図の計算を行う(ステップ202)。Input component 25, then slab temperature / time information 23
Or, input the slab reheating from heating condition 21,
Set constants and initial values required for calculation (step 20)
1). Then, the state diagram is calculated (step 202).
次に、加熱時間が設定値をオーバーしたか否か判定
(ステップ203)し、否であれば析出物の固溶量及び析
出物粒径の計算を行う(ステップ204)。Next, it is judged whether or not the heating time exceeds the set value (step 203), and if not, the solid solution amount of the precipitate and the particle size of the precipitate are calculated (step 204).
この後、設定時間内であればγ粒成長を計算する。た
だし、周知のように鋼材は、温度が高くなるに伴って結
晶構造の変化によってα粒状態あるいはθ(セメンタイ
ト)からγ粒状態へ変態する。After that, if it is within the set time, the γ grain growth is calculated. However, as is well known, a steel material transforms from an α-grain state or θ (cementite) to a γ-grain state due to a change in crystal structure as the temperature rises.
そこで、このγ粒の成長状態を、ステップ202で計算
された各状態ごとに異った手法による計算する。すなわ
ち、温度に応じてγ単相域のほかγ+α域,γ+α+θ
域の各々についてもγ粒成長の計算を行うのである(ス
テップ205)。Therefore, the growth state of this γ grain is calculated by a method different for each state calculated in step 202. That is, depending on the temperature, in addition to the γ single phase region, γ + α region, γ + α + θ
The γ grain growth is calculated for each of the regions (step 205).
第4図は熱間加工モデル7の処理の詳細を示すフロー
チャートである。FIG. 4 is a flowchart showing details of the processing of the hot working model 7.
この処理は、加熱γ粒径26,温度・パス間時間情報29
及び相当歪・歪速度情報31を入力条件として行われる。
鋼板を複数回パスさせて圧延を行った場合、各パス間に
おいて、圧延→回復→再結晶を経る過程で、転位密度が
第5図のように変化する。このため、各パス毎に再結
晶,回復を計算する必要がある。各パス毎及び圧延終了
後のγ粒径,平均転位密度等の計算は以下のように行
う。This process consists of heating γ particle size 26, temperature / pass time information 29
And the equivalent strain / strain rate information 31 are input conditions.
When the steel sheet is passed through multiple passes for rolling, the dislocation density changes as shown in FIG. 5 in the process of rolling → recovery → recrystallization between passes. Therefore, it is necessary to calculate recrystallization and recovery for each pass. The calculation of γ grain size, average dislocation density, etc. for each pass and after rolling is performed as follows.
まず、鋼板の内部の状態を知るために、表面から中心
部に向って一定距離ごとにm個の位置を定める(ステッ
プ271)。そして、この各々について前記入力条件に基
づき、圧延後のγの単位体積当りの粒界面積を計算する
(ステップ272)。First, in order to know the internal state of the steel sheet, m positions are determined from the surface toward the center at regular intervals (step 271). Then, for each of these, the grain boundary area per unit volume of γ after rolling is calculated based on the input conditions (step 272).
圧延の圧下量が大きいと、瞬時的に再結晶即ち動的再
結晶を生じる。そこで、動的再結晶が生じているか否か
を判定し、生じている場合には転位密度及び再結晶粒径
を計算する(ステップ273)。動的再結晶が完了しない
場合には、この後再結晶が生じるまでの時間を計算し、
さらに回復の時間及び静的再結晶を計算(再結晶率,再
結晶粒径)する(ステップ274)。When the rolling reduction amount is large, recrystallization, that is, dynamic recrystallization occurs instantaneously. Therefore, it is determined whether dynamic recrystallization has occurred, and if it has occurred, the dislocation density and the recrystallized grain size are calculated (step 273). If dynamic recrystallization is not completed, calculate the time until recrystallization occurs after this,
Further, the recovery time and static recrystallization are calculated (recrystallization rate, recrystallized grain size) (step 274).
また、再結晶が終了している場合には(再結晶率=
4)粒成長を計算し(ステップ275)、さらに結晶粒の
平均粒径及び平均転位密度を算出(ステップ276)す
る。これを最終パスまで繰返すことにより最終パス情報
(板厚m点のオーステナイト粒界面積及びその転位密
度)を得る(ステップ277)。When recrystallization is completed (recrystallization rate =
4) The grain growth is calculated (step 275), and the average grain size and average dislocation density of crystal grains are calculated (step 276). By repeating this up to the final pass, final pass information (austenite grain boundary area at plate thickness m point and its dislocation density) is obtained (step 277).
第6図は変態モデル38の処理を詳細に示すフローチャ
ートである。FIG. 6 is a flow chart showing the processing of the transformation model 38 in detail.
なお、本願発明における状態図計算の意味合いは、ま
ず、圧延終了後の固溶・析出情報を含む成分情報に基づ
いて、各温度でどの相が存在し得るかを熱力学的に予め
計算することで、計算時間を短縮しようとするものであ
る。すなわち、温度が熱力学的に相変化(変態)を起こ
す温度に達しなければ次のステップに進まず、逐次計算
される温度が相変化を起こし得る温度に達した時次ステ
ップに進むものである。熱力学的に変態可能な否かを逐
次計算される温度毎に行っては、計算に時間がかかり過
ぎるため、圧延モデル終了後に状態図の計算を行うもの
である。計算すべき温度は任意の間隔で与えればよく、
逐次計算される温度を用いる必要はない。The meaning of the phase diagram calculation in the present invention is to first calculate thermodynamically in advance which phase may exist at each temperature based on component information including solid solution / precipitation information after rolling. Then, it is intended to reduce the calculation time. That is, if the temperature does not reach the temperature at which the phase change (transformation) occurs thermodynamically, the process does not proceed to the next step. When the temperature calculated sequentially reaches the temperature at which the phase change can occur, the process proceeds to the next step. If the thermodynamic transformation is performed for each temperature that is sequentially calculated, the calculation takes too much time, and therefore the state diagram is calculated after the rolling model is completed. The temperature to be calculated may be given at arbitrary intervals,
It is not necessary to use temperatures that are calculated sequentially.
鋼の変態挙動は変態前のγ状態(γ粒径あるいは単位
体積当りの粒下界面積,残留転位密度,析出物の固溶・
析出状態),冷却速度の影響を受ける。本モデルはこれ
らを33,37,40から入力し、変態の進行及び粒界フェライ
ト,粒内フェライト,パーライト,ベイナイト,マルテ
ンサイトの各組織分率、さらにフェライトのうち形状が
粒状のものについては、その粒径及び分率を計算するも
のである。この計算方法は以下の通りである。まず、当
該成分における状態図を計算し(ステップ381)各組織
が熱力学的に生成可能な条件(温度領域)を求める。こ
のステップ381における状態図の計算は、第1図上の変
態モデル38の処理における状態図の計算であって、第1
図の初期状態モデル20の処理における状態図の計算(第
3図のステップ202)とは異なる。次に、生成可能と判
断された組織について任意の微小時間内の変態量の増分
(ステップ383)及びフェライトについてはこの間の生
成粒数の増分(ステップ382)を求める。The transformation behavior of steel is γ state before transformation (γ grain size or intergranular interfacial area per unit volume, residual dislocation density, solid solution of precipitates,
Precipitation state) and cooling rate. This model inputs these from 33, 37, 40, and the progress of transformation and grain boundary ferrite, intragranular ferrite, pearlite, bainite, martensite, and each microstructure, The particle size and the fraction are calculated. The calculation method is as follows. First, the state diagram of the component is calculated (step 381) to obtain the condition (temperature region) in which each tissue can be thermodynamically generated. The calculation of the state diagram in step 381 is the calculation of the state diagram in the process of the transformation model 38 in FIG.
This is different from the calculation of the state diagram in the processing of the initial state model 20 in the figure (step 202 in FIG. 3). Next, the increment of the transformation amount within an arbitrary minute time (step 383) for the structure determined to be producible and the increment of the number of grains formed during this period for ferrite (step 382) are determined.
また、フェライトが生成する場合には形状が針状か粒
状かの判断を行い、粒状である場合にはステップ382で
求めた生成粒数を粒状フェライトの粒数の増分,ステッ
プ383で求めた変態量の増分を粒状フェライト量の増分
とし、針状である場合には変態量の増分のみを求める
(ステップ384)。次に、変態に伴う発熱等を冷却温度
モデルにフィードバックするためにステップ383で得ら
れた変態量に応じた温度変化を計算する(ステップ38
5)。以上の計算を各板厚位置について冷却終了まで繰
返し、変態量及び粒状フェライト粒数の増分を加算する
ことにより、最終的な組織の各組織分率,粒状フェライ
トの分率及びその粒数を求めることができる。更に、板
厚方向のm点について計算が終了した後(ステップ38
6)に粒状フェライトの粒径を粒数と分率から求める
(ステップ387)。また、ステップ383,385の結果を基に
フェライト,パーライト,ベイナイトの各々が生成した
平均温度(平均生成温度)を計算する(ステップ38
8)。以上の計算でフェライトを粒状,針状に分離して
おく理由は、粒状や針状の形状が材質に関与することに
着目したものであって、材質の予測を高精度に行うこと
を可能とするためである。また、平均生成温度は生成し
た温度によって材質が異ることから必要になるもので、
後記する組織,材質モデル44の硬度算出で用いられるも
のである。If ferrite is formed, it is judged whether the shape is acicular or granular. If it is granular, the number of grains formed in step 382 is incremented by the number of grains of granular ferrite, and the transformation obtained in step 383 is performed. The increment of the amount is taken as the increment of the amount of granular ferrite, and if it is acicular, only the increment of the transformation amount is obtained (step 384). Next, in order to feed back the heat generated by the transformation to the cooling temperature model, the temperature change according to the transformation amount obtained in step 383 is calculated (step 38).
Five). The above calculation is repeated for each plate thickness position until the end of cooling, and the transformation amount and the increment of the granular ferrite grain number are added to obtain each microstructure fraction of the final structure, the fraction of granular ferrite and the grain number. be able to. Furthermore, after the calculation is completed for the m points in the plate thickness direction (step 38).
In 6), the grain size of the granular ferrite is obtained from the number of grains and the fraction (step 387). Further, based on the results of steps 383 and 385, the average temperature (average generation temperature) generated by each of ferrite, pearlite, and bainite is calculated (step 38).
8). The reason for separating the ferrite into granular and acicular shapes in the above calculation is that the granular and acicular shapes are related to the material, and it is possible to predict the material with high accuracy. This is because Also, the average generation temperature is required because the material differs depending on the generated temperature,
It is used in the hardness calculation of the structure and material model 44 described later.
第7図は組織・材質モデル44の処理の詳細を示すフロ
ーチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing details of the processing of the structure / material model 44.
ここでは、鋼板1の材質を表現する硬度,引張強さ,
及び靱性を計算することを目的としている。まず、成分
情報36,固溶Nb情報37及び演算結果43の各入力条件に基
づいて、フェライト,ベイナイト及びパーライトの各々
の硬さを計算する(ステップ441)。Here, hardness, tensile strength, which expresses the material of the steel plate 1,
And to calculate toughness. First, the hardness of each of ferrite, bainite, and pearlite is calculated based on the input conditions of the component information 36, the solid solution Nb information 37, and the calculation result 43 (step 441).
さらに、粒径情報及び成分情報に基づいて降伏点の計
算(ステップ442)を行い、ついでステップ441による硬
度計算値を用いて引張強さを計算(ステップ443)す
る。また、粒径情報,成分情報及び硬度計算値の各々に
基づいて靱性を計算する(ステップ444)。以上の処理
をm個の点について実行し(ステップ445)、すべてに
ついて行われた場合には、処理が終了し、材質予測を行
うことができる。この結果は、フロッピーディスクなど
の記録媒体に保存されると共に、プリンタによって打出
される。Further, the yield point is calculated based on the particle size information and the component information (step 442), and then the tensile strength is calculated using the hardness calculation value obtained in step 441 (step 443). Further, the toughness is calculated based on each of the particle size information, the component information and the calculated hardness value (step 444). The above processing is executed for m points (step 445), and when all the processing is executed, the processing ends, and the material prediction can be performed. The result is stored in a recording medium such as a floppy disk and is printed by a printer.
〈試験例〉 第8図(a),(b)は本発明による試験例結果を示
すものである。<Test Example> FIGS. 8A and 8B show the results of a test example according to the present invention.
第8図(a),(b)では、6ロットの厚鋼板をサン
プルとし各々に対する長さ方向(L)及び幅方向(C)
にカットしたサンプルについて比較を行っている。ここ
では、顕微鏡などによる実測値と上記した予測方法によ
る計算値との比較を示しているが、図より明らかなよう
に、実測値と計算値とは近似し、極めて高い精度で予測
できたことがわかる。In FIGS. 8 (a) and 8 (b), 6 lots of thick steel plates are taken as samples and the length direction (L) and the width direction (C) for each are taken.
Comparisons are made on samples cut into pieces. Here, we show a comparison of the actual measurement value with a microscope and the calculated value by the above-mentioned prediction method, but as is clear from the figure, the actual measurement value and the calculated value were close and it was possible to predict with extremely high accuracy. I understand.
このように、高信頼な予測が可能になることから、将
来的には、客先が要求する材質に応じ製品の製造条件を
容易に算出することも可能になる。As described above, since highly reliable prediction is possible, in the future, it becomes possible to easily calculate the manufacturing conditions of the product according to the material requested by the customer.
第9図,第10図及び第11図は、一貫シミュレーション
を行った場合の降伏点(YP),引張強さ(TS)及び靱性
(vTrs)の各々の計算値と実測値の関係を示している。Figures 9, 10 and 11 show the relationship between the calculated and measured values of the yield point (YP), tensile strength (TS) and toughness (vTrs) when an integrated simulation was performed. There is.
なお、以上の説明においては、厚鋼板のスラブ再加熱
プロセスを例にしたが、熱延材鋼先般及びそのスラブ直
送プロセスに本発明は適用することが可能である。In the above description, the slab reheating process for thick steel plates is taken as an example, but the present invention can be applied to the conventional hot rolled steel and the slab direct-feeding process.
[発明の効果] 本発明は、上記の通り構成されているので、次に記載
する効果を奏する。[Advantages of the Invention] Since the present invention is configured as described above, it has the effects described below.
請求項(1)の鋼板材質予測方法においては、連続鋳
造または鋼塊法によって作られた鋼片に圧延及び冷却を
施して製造される鋼板に対し、前記鋼片の厚みと鋼成分
情報及び圧延条件に基づいて圧延後のγ粒径を算出し、
この算出結果及び冷却条件に基づいて、α粒径,組織分
率及び各組織の平均生成温度を算出し、これらによって
前記鋼板の材質を推定するようにしたので、製造段階で
材質予測を行うことができ、また、要求される材質仕様
を確実に実現可能な製造条件が設定可能であり、従来の
ように完成品に対する検査測定が不要になる。In the steel sheet material prediction method according to claim (1), with respect to a steel sheet manufactured by rolling and cooling a steel slab produced by continuous casting or a steel ingot method, the thickness of the slab, steel component information, and rolling Calculate the γ grain size after rolling based on the conditions,
Based on this calculation result and cooling conditions, the α grain size, the microstructure fraction, and the average generation temperature of each microstructure are calculated, and the material of the steel sheet is estimated based on these, so the material prediction should be performed at the manufacturing stage. In addition, the manufacturing conditions that can surely realize the required material specifications can be set, and inspection and measurement for the finished product are not required unlike the conventional case.
請求項(2)の鋼板材質予測方法においては、圧延条
件に加え加熱炉による加熱条件を、入力条件に加えるよ
うにしたので、加熱炉を通した場合の影響を材質予測に
加味させることができ、より正確な材質予測が可能にな
る。In the steel sheet material prediction method according to claim (2), since the heating condition by the heating furnace is added to the input condition in addition to the rolling condition, the effect of passing through the heating furnace can be added to the material prediction. It enables more accurate material prediction.
第1図は本発明による鋼板材質予測方法を示す演算フロ
ーチャート,第2図は本発明が適用される鋼板製造ライ
ンの概要を示す設備構成図,第3図は初期状態モデルの
処理の詳細を示すフローチャート,第4図は熱間加工モ
デルの処理の詳細を示すフローチャート,第5図は圧延
時の転位密度変化を示す特性図,第6図は変態モデルの
処理の詳細を示すフローチャート,第7図は組織・材質
モデルの処理の詳細を示すフローチャート,第8図
(a),(b)は本発明による実施例結果を示す比較
図,第9図,第10図及び第11図は一貫シミュレーション
を行った場合の降伏点,引張強さ及び靱性の各々の計算
値と実施値の関係を示す特性図である。 図中、 1:厚鋼板 2:加熱炉 3:粗圧延機 4:仕上圧延機 6:冷却装置 7:加熱プロセスコンピュータ 8:圧延プロセスコンピュータ 9:冷却プロセスコンピュータ 10:中央制御室 20:初期状態モデル 21:加熱条件 27:熱間加工モデル 32:圧延条件 36:成分情報 38:変態モデル 42:冷却条件 44:組織・材質モデルFIG. 1 is a calculation flowchart showing a steel sheet material prediction method according to the present invention, FIG. 2 is an equipment configuration diagram showing an outline of a steel sheet production line to which the present invention is applied, and FIG. 3 shows details of processing of an initial state model. Flow chart, FIG. 4 is a flow chart showing details of processing of the hot working model, FIG. 5 is a characteristic diagram showing change of dislocation density during rolling, FIG. 6 is a flow chart showing details of processing of transformation model, FIG. Is a flow chart showing the details of the processing of the structure / material model, FIGS. 8 (a) and 8 (b) are comparison diagrams showing the results of the embodiment of the present invention, and FIGS. 9, 10, and 11 are consistent simulations. It is a characteristic view which shows the relationship between each calculated value of yield point, tensile strength, and toughness when it performed, and an actual value. In the figure, 1: thick steel plate 2: heating furnace 3: rough rolling mill 4: finishing rolling mill 6: cooling device 7: heating process computer 8: rolling process computer 9: cooling process computer 10: central control room 20: initial state model 21: Heating condition 27: Hot working model 32: Rolling condition 36: Composition information 38: Transformation model 42: Cooling condition 44: Structure / material model
フロントページの続き (72)発明者 西岡 潔 千葉県君津市君津1 新日本製鐵株式会 社君津製鐵所内 (72)発明者 船戸 和夫 千葉県君津市君津1 新日本製鐵株式会 社君津製鐵所内 (72)発明者 吉江 淳彦 福岡県北九州市八幡東区枝光1―1―1 新日本製鐵株式会社第3技術研究所内 (72)発明者 藤岡 政昭 福岡県北九州市八幡東区枝光1―1―1 新日本製鐵株式会社第3技術研究所内 (72)発明者 森川 博文 神奈川県川崎市中原区井田1618 新日本 製鐵株式会社第1技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−158816(JP,A)Front Page Continuation (72) Inventor Kiyoshi Nishioka 1 Kimitsu, Kimitsu-shi, Chiba Nippon Steel Stock Company Kimitsu Works (72) Inventor Kazuo Funato 1 Kimitsu, Chiba New Japan Stock Company Kimitsu In-house (72) Inventor Atsuhiko Yoshie 1-1-1, Emitsu, Hachiman-to-ku, Kitakyushu, Fukuoka Prefecture Inside the 3rd Technical Research Laboratory, Nippon Steel Corporation (72) In-house Masaaki Fujioka 1-Emitsu, Ewata, Hachiman-ku, Kitakyushu, Fukuoka 1-1 Nippon Steel Co., Ltd. 3rd Technical Laboratory (72) Inventor Hirofumi Morikawa 1618 Ida, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Pref. Nippon Steel Co., Ltd. 1st Technical Laboratory (56) Reference JP 62- 158816 (JP, A)
Claims (2)
片に圧延および冷却を施して製造される鋼板に対し、前
記鋼片の厚みと鋼成分情報および圧延条件に基づいて圧
延後のγ粒径を算出し、この算出結果および冷却条件に
基づいて、当該成分における状態図の計算を行い、任意
の微小時間ごとに各組織が熱力学的に変態可能か否かを
判定し、変態可能な場合、その組織について変態量の増
分を求め、同時にその変態量に応じた変態潜熱を計算し
て冷却温度の補正を行うことを変態終了まで繰り返して
最終的なα粒径、組織分率および各組織の平均生成温度
を算出する一連の計算を板厚の厚み方向の複数位置につ
いて行うことによって、前記鋼板の材質を推定すること
を特徴とする鋼板材質予測方法。1. A steel sheet produced by rolling and cooling a steel slab produced by continuous casting or a steel ingot method, and after the rolling, γ after rolling based on the thickness of the slab and the steel composition information and rolling conditions. The particle size is calculated, the phase diagram of the component is calculated based on this calculation result and cooling conditions, and it is determined whether or not each structure can be thermodynamically transformed at any minute time, and transformation is possible. In that case, the increment of the transformation amount for the structure is calculated, and at the same time, the transformation latent heat corresponding to the transformation amount is calculated and the cooling temperature is corrected until the transformation is completed. A steel plate material prediction method, comprising estimating a material of the steel plate by performing a series of calculations for calculating an average generation temperature of each structure for a plurality of positions in the thickness direction of the plate thickness.
件を、前記γ粒径の算出に用いることを特徴とする請求
項(1)に記載の鋼板材質予測方法。2. The steel sheet material prediction method according to claim 1, wherein, in addition to the rolling condition, a heating condition by a heating furnace is used for calculating the γ grain size.
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