JP7044211B2 - 製品情報決定方法、製造方法、システム、及び製品情報決定装置 - Google Patents

Description

本開示は、製品情報決定方法、製造方法、システム及び製品情報決定装置に関する。

鉄鋼のような金属材料を加工して部品を製造する場合、部品を構成する素材を最適化するために部品を発注する製品メーカと材料メーカ（素材メーカ）との間で該当部品に必要な材料特性の検討が行われ、素材決定がなされる。この検討には、完成部品の性能に必要な材料特性だけでなく、素材を部品に加工する上で必要な材料特性も考慮されればならない。

例えば自動車メーカが自動車を構成する部品用の薄鋼板を鉄鋼メーカに検討依頼するとき、自動車メーカは自動車に組込まれた際に部品に必要な強度を鉄鋼メーカに与えることができる。しかしながら、薄鋼板をプレス加工するときに必要な、伸び、伸びフランジ性等の材料特性を適切に指示することは難しい。最も簡単な方法は鉄鋼メーカのカタログから必要と思われるすべての特性を満たす商品を指定することである。しかし、限られた商品列から新規部品に必要な強度、伸び、伸びフランジ、耐食性等、複数の材料特性を同時に満たすように選択したのでは、何れかの材料特性が突出し過剰品質となる。

さらに、複雑形状の難成形部品であったり、従来よりも高強度の素材を適用するケースも増えており、鉄鋼メーカのカタログ商品では対応が困難な事例も発生している。現実には、自動車メーカが示す概略の部品形状に基づいて、鉄鋼メーカの技術者が成形に必要な機械的性質を経験的に判断し、カタログ商品を修正するなどして過剰品質の低減に努めている。成形性に関しては、コンピュータシミュレーションを用いて成形可否判断をする技術も存在する（例えば特許文献１）。しかしいずれの場合においても、鉄鋼メーカ側での素材の開発でのトライアンドエラーに加え、自動車メーカ側での成形シミュレーション及び実プレスでのトライアンドエラーを繰り返し、ようやく新規部品が完成される。

特許第６３１４６２６号

しかし、部品として必要な材料特性だけでなく、加工のために必要な材料特性などの複数の必要特性がある中で、特性バランスを最適化させていくのは困難が伴う。経験で成分設計したり、一つ一つ成分を変化させて実験を行って適正成分を決め、さらに製造条件でこれらの特性を引き出してゆくのは、一つの特性に着目した上で他の特性をバランスさせていくというやり方になるためである。また従来技術では、部品の成形性のみに焦点を当てて、鉄鋼メーカのカタログの中から素材を決定することが多いため、種々の問題が生じる恐れがあった。例えば従来技術では、部品に成形する上で最も高い材料特性が要求される箇所以外は過剰品質になってしまう恐れがあった。同様に１つの材料特性を満たすために他の材料特性も同時に上げたことによる過剰品質も生じていた。また従来技術では、成形性以外に部品に必要な材料特性（例えば部品の降伏強度）は考慮されないことがあった。具体的には例えば自動車部品の場合、自動車が完成した後に当該部品の降伏強度が不足する部分が発生することがあった。この場合、素材の変更もしくは当該部分に補強材を取り付ける必要が生じてしまっていた。

つまり部品特性と素材の成形性を同時に満足させるために、過剰品質の素材を提供するか、部品特性が不足する場合には追加の補強部品をつけるなどをせざるを得ず、また過剰品質を少しでも解消するために過剰なトライアンドエラーを繰り返さざるを得ない、という実情があった。さらにトライアンドエラーを繰り返すことにより、部品の完成までに要する時間が長期化する恐れもあった。

以上のように、材料特性を満たす素材の選定手法には改善の余地があった。また、当該材料特性を満たす素材の製造条件等も効率的に決定できる技術が望まれていた。

かかる事情に鑑みてなされた本開示の目的は、部品形状から必要な材料特性を導出することができ、また、当該材料特性を満たす素材の製造条件等の製品情報を決定することができる製品情報決定方法、製造方法、システム及び製品情報決定装置を提供することを目的とする。

本開示の一実施形態に係る製品情報決定方法は、
部品の形状データを含む入力情報に基づき、前記部品の素材を前記部品に加工するのに必要な材料特性を取得する特性取得ステップと、
前記特性取得ステップで取得された材料特性を満たす素材を製造するための成分及び製造条件を含む製品情報を決定する製品情報決定ステップと、
を含む。

また本開示の一実施形態に係る板の製造方法は、
上記の製品情報決定方法によって決定した前記製品情報に基づき、前記部品用の板を製造する。

また本開示の一実施形態に係る板を製造するシステムは、
上記の製造方法により板を製造する。

また本開示の一実施形態に係る製品情報決定装置は、
制御部を備える製品情報決定装置であって、前記制御部は、
部品の形状データを含む入力情報に基づき、前記部品の素材を前記部品に加工するのに必要な材料特性を取得し、前記材料特性を満たす素材を製造するための成分及び製造条件を含む製品情報を決定する。

本開示の一実施形態に係る製品情報決定方法、製造方法、システム及び製品情報決定装置によれば、部品形状から素材に要求される材料特性を決定し、かつ板を製造する条件を効率的に決めることができる。

本開示の一実施形態に係るシステムの概要構成を示す図である。 本開示の一実施形態に係る製品情報決定装置のブロック図である。 本開示の一実施形態に係る製品情報決定方法を示すフローチャートである。 特性取得ステップにおける処理の一例を示すフローチャートである。 変化率を示す概略図である。 本開示の一実施例に係る処理の概要を示す図である。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。

各図中、同一又は相当する部分には、同一符号を付している。本実施形態の説明において、同一又は相当する部分については、説明を適宜省略又は簡略化する。

図１は、本開示の一実施形態に係る製品情報決定装置１０を含むシステム１００の全体概要を示す模式図である。以下、本実施形態において設計対象が鋼板である例について説明するが、設計対象は鋼板に限られない。鋼板は、熱延鋼板でも冷延鋼板でもめっき鋼板でもよい。例えば設計対象は、他の金属板であってもよく、例えばアルミ合金、チタン板、マグネシウム板等であってもよい。また設計対象は、金属板以外であってもよく、例えば炭素繊維強化プラスチック、炭素繊維の編み込み等の板形状物であってもよい。またシステム１００は、製品メーカ（例えば自動車メーカ）から発注を受けた材料メーカ（ここでは鉄鋼メーカ）により利用される場合について説明する。概略として本開示において材料メーカは、例えば製品メーカから部品の正確な形状データ（例えば部品の３次元データ）を取得する。本開示の着眼の一つは、部品情報が部品を用いる製品メーカに偏在し、素材情報が部品の素材を設計・製造する材料メーカに偏在していることである。つまり、従来は製品メーカにしかない部品の形状データを用いることが本開示の特徴の１つである。本開示では、所定の形状の部品を板素材に展開すること、つまり素材の変形過程を逆算することにより、素材に必要な加工のための特性と、素材の状態で必要な強度等の部品特性とを正確に取得する。この特性情報の正確な取得が、過剰品質等の抑制、コスト増大の抑制、過剰な試行錯誤の抑制、及び開発設計期間の短縮を可能としている。

図１に示すように本実施形態に係るシステム１００は、転炉１と、連続鋳造機２と、加熱炉３と、スケールブレーカー４と、粗圧延機５と、仕上圧延機６と、加速冷却装置７と、巻取装置８と、製品鋼帯９と、製品情報決定装置１０とを含む。鋼板の製造工程において、まず原料の鉄鉱石は、石灰石およびコークスとともに高炉に装入され、溶融状態の銑鉄が生成される。高炉で出銑された銑鉄に対して転炉１において炭素等の成分調整が行われ、二次精錬により最終的な成分調整がなされる。連続鋳造機２では、精錬された鉄鋼を鋳造して鋳片（スラブ）と呼ばれる中間素材を製造する。その後、加熱炉３における加熱工程によりスラブを加熱し、粗圧延機５と仕上圧延機６による熱間圧延工程、加速冷却装置７による冷却工程、巻取装置８を経て、製品鋼帯９が生成される。なお製造工程は、冷却工程の後に、適宜、酸洗工程、冷間圧延工程、焼鈍工程、および鍍金工程等の処理工程を含んでもよい。概略として本実施形態に係るシステム１００は、製品情報決定装置１０が決定した製品情報に基づき鋼板を製造する。ここで製品情報は、素材である鋼板を製造するための成分及び製造条件を含む。

図２は、本開示の一実施形態に係る製品情報決定装置１０のブロック図を示す。製品情報決定装置１０は、制御部１１と、記憶部１２と、通信部１３と、入力部１４と、出力部１５とを備える。概略として製品情報決定装置１０は、製造対象の部品の形状データと部品強度とを含む入力情報に基づき、部品に加工するのに必要な材料特性を取得する。また、製品情報決定装置１０は、材料特性を満たす素材を製造するための成分及び製造条件を含む製品情報を、実績データベース１２１に基づき決定する。実績データベース１２１は、製品情報の実績データと材料特性の実績データとを対応付けたデータベースである。例えば実績データベース１２１は、製品情報の実績データと材料特性の実績データとを含むレコードを有する。実績データベース１２１に格納するデータの収集は、適宜の方法により行う。例えばかかるデータは、コイル全長又はコイルの一部から採取されてよい。またかかるデータは、オフラインで採取されてもよく、又はインラインで採取されてもよい。インラインでデータが採取される場合、必要な材料特性が直接測定されてもよく、間接的に測定されてもよい。例えば磁気的手段、硬さ測定、Ｘ線、中性子測定等により機械的性質、集合組織等が測定され、得られた結果から材料特性が取得されてもよい。

制御部１１には、少なくとも１つのプロセッサ、少なくとも１つの専用回路、又はこれらの組み合わせが含まれる。プロセッサは、ＣＰＵ（central processing unit）等の汎用プロセッサ、又は特定の処理に特化した専用プロセッサである。専用回路は、例えば、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）又はＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）である。制御部１１は、製品情報決定装置１０の各部を制御しながら、製品情報決定装置１０の動作に関わる処理を実行する。

記憶部１２には、少なくとも１つの半導体メモリ、少なくとも１つの磁気メモリ、少なくとも１つの光メモリ、又はこれらのうち少なくとも２種類の組み合わせが含まれる。半導体メモリは、例えば、ＲＡＭ（random access memory）又はＲＯＭ（read only memory）である。ＲＡＭは、例えば、ＳＲＡＭ（static random access memory）又はＤＲＡＭ（dynamic random access memory）である。ＲＯＭは、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable read only memory）である。記憶部１２は、例えば、主記憶装置、補助記憶装置、又はキャッシュメモリとして機能する。記憶部１２には、製品情報決定装置１０の動作に用いられるデータと、製品情報決定装置１０の動作によって得られたデータとが記憶される。例えば記憶部１２は、上述の実績データベース１２１を記憶する。

通信部１３には、少なくとも１つの通信用インタフェースが含まれる。通信用インタフェースは、例えば、ＬＡＮインタフェース、ＷＡＮインタフェース、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、４Ｇ（4th generation）、若しくは５Ｇ（5th generation）などの移動通信規格に対応したインタフェース、又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの近距離無線通信に対応したインタフェースである。通信部１３は、製品情報決定装置１０の動作に用いられるデータを受信し、また製品情報決定装置１０の動作によって得られるデータを送信する。

入力部１４には、少なくとも１つの入力用インタフェースが含まれる。入力用インタフェースは、例えば、物理キー、静電容量キー、ポインティングデバイス、ディスプレイと一体的に設けられたタッチスクリーン、又はマイクである。入力部１４は、製品情報決定装置１０の動作に用いられるデータを入力する操作を受け付ける。入力部１４は、製品情報決定装置１０に備えられる代わりに、外部の入力機器として製品情報決定装置１０に接続されてもよい。接続方式としては、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＨＤＭＩ（登録商標）（High-Definition Multimedia Interface）、又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの任意の方式を用いることができる。

出力部１５には、少なくとも１つの出力用インタフェースが含まれる。出力用インタフェースは、例えば、ディスプレイ又はスピーカである。ディスプレイは、例えば、ＬＣＤ（liquid crystal display）又は有機ＥＬ（electro luminescence）ディスプレイである。出力部１５は、製品情報決定装置１０の動作によって得られるデータを出力する。出力部１５は、製品情報決定装置１０に備えられる代わりに、外部の出力機器として製品情報決定装置１０に接続されてもよい。接続方式としては、例えば、ＵＳＢ、ＨＤＭＩ（登録商標）、又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの任意の方式を用いることができる。

製品情報決定装置１０の機能は、本実施形態に係るプログラムを、制御部１１に相当するプロセッサで実行することにより実現される。すなわち、製品情報決定装置１０の機能は、ソフトウェアにより実現される。プログラムは、製品情報決定装置１０の動作をコンピュータに実行させることで、コンピュータを製品情報決定装置１０として機能させる。すなわち、コンピュータは、プログラムに従って製品情報決定装置１０の動作を実行することにより製品情報決定装置１０として機能する。

本実施形態においてプログラムは、コンピュータで読取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読取り可能な記録媒体は、非一時的なコンピュータ読取可能な媒体を含み、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、又は半導体メモリである。プログラムの流通は、例えば、プログラムを記録したＤＶＤ（digital versatile disc）又はＣＤ－ＲＯＭ（compact disc read only memory）などの可搬型記録媒体を販売、譲渡、又は貸与することによって行う。またプログラムの流通は、プログラムをサーバのストレージに格納しておき、サーバから他のコンピュータにプログラムを送信することにより行ってもよい。またプログラムはプログラムプロダクトとして提供されてもよい。

本実施形態においてコンピュータは、例えば、可搬型記録媒体に記録されたプログラム又はサーバから送信されたプログラムを、一旦、主記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、主記憶装置に格納されたプログラムをプロセッサで読み取り、読み取ったプログラムに従った処理をプロセッサで実行する。コンピュータは、可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行してもよい。コンピュータは、サーバからプログラムを受信する度に、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行してもよい。サーバからコンピュータへのプログラムの送信は行わず、実行指示及び結果取得のみによって機能を実現する、いわゆるＡＳＰ（application service provider）型のサービスによって処理を実行してもよい。プログラムには、電子計算機による処理の用に供する情報であってプログラムに準ずるものが含まれる。例えば、コンピュータに対する直接の指令ではないがコンピュータの処理を規定する性質を有するデータは、「プログラムに準ずるもの」に該当する。

製品情報決定装置１０の一部又は全ての機能が、制御部１１に相当する専用回路により実現されてもよい。すなわち、製品情報決定装置１０の一部又は全ての機能が、ハードウェアにより実現されてもよい。

次に、本開示の一実施形態に係る製品情報決定装置１０によって実行される情報処理について説明する。図３は、本開示の一実施形態に係る製品情報決定方法を示すフローチャートである。

はじめに、部品を必要とする製品メーカ（自動車メーカ等）から、部品の形状データ等の情報が取得される（ステップＳ１００）。具体的には材料メーカは、例えば製品メーカから正確な３次元データを取得する。３次元データの取得方法は任意の方法を採用可能である。例えば製品メーカは、暗号化した３次元データを材料メーカに提供してもよい。この場合、製品情報決定装置１０は、当該暗号化した３次元データを復号し、ステップＳ２００の処理にて利用した直後に当該データを削除する機能を有する。このようにすることで、３次元データが未公開のデータである場合において、当該３次元データを安全に保護及び秘匿することができる。

次に製品情報決定装置１０の制御部１１は、部品の形状データを含む入力情報を取得する（ステップＳ２００）。制御部１１は、例えば、入力部１４からの入力操作に基づき受け付けた入力情報を取得する。部品の形状データは、例えば３次元データの入力を入力部１４により受け付ける。３次元データはＣＡＤシステムにより設計された情報でもよく、あるいは小型模型又は実物大模型の３次元形状の測定により得られたデータであってもよい。形状データは２次元データであってもよい。またこの場合、形状データは、板厚のデータを含んでもよい。さらに、部品強度のデータを含んでもよく（例えば部品が塑性変形する部品の降伏強度）、前記部品強度のデータは、例えば強度データの入力操作を入力部１４により受け付ける。

次に制御部１１は、取得した入力情報に基づき、部品の素材に加工するのにから部品の形状への変形過程を逆算することにより、部品に加工するのに必要な材料特性を取得する（ステップＳ３００）。部品に加工するのに必要な材料特性は、部品をプレス成形で作成するために必要な板の機械的性質を含み、具体的には塑性変形に関する特性を含む。塑性変形に関する特性は、引張強度、伸び、ランクフォード値、曲げ、伸びフランジ性を示す穴広げ率、及び限界曲げ半径の少なくとも１つを含む。なお塑性変形に関する特性はこれらに限られない。かかる材料特性の取得においては、線形モデル、回帰モデル、ニューラルネットワークなどのモデルを生成してもよい。この場合、制御部１１は、当該モデルに入力情報を入力することにより部品に加工するのに必要な材料特性を取得する。あるいは入力情報と材料特性とに係るデータが十分にある場合、制御部１１は、当該データの検索処理により入力情報に対応する材料特性を取得してもよい。さらに、部品に加工するのに必要な材料特性は、降伏強度を含めてもよい。

入力情報に対応する材料特性の解が複数パターン存在する場合、制御部１１は評価値（目的関数）に基づき材料特性を取得する。図４は、この場合の特性取得ステップの処理例に係るフローチャートを示す。制御部１１は、３次元データの部品の形状をメッシュに分割する（ステップＳ３１１）。制御部１１は、素材の変形過程を逆算して、素材の加工の際の変化率を求める。換言すると制御部１１は、多段からなるプレス工程を時間的に逆に辿り、素材の加工の際の変化率を求める。「素材の加工の際の変化率」は、例えば部品の形状をメッシュに分割したメッシュ点同士の距離の変化率の平均値により定める。図５は、かかる変化率の概念図である。図５では、メッシュの分割した中のある格子点と、その格子点の対角に位置する格子点との距離の変化を示している。ここでは、変形過程前の当該距離をＬとし、変形過程後の当該距離をＬ’としている。当該格子点同士の距離の変化率はＬ’／Ｌにより表される。そして素材の加工の際の変化率は、例えば隣接する全格子点同士の変化率の平均値により定めてよい。図４を再び参照し、制御部１１は、素材の加工の際の変化率を低減する、具体的には最小化する材料特性を取得する（ステップＳ３１２）。換言すると制御部１１は、素材の加工の際の変化率に基づき材料特性を取得する。このようにすることで、材料特性の解を一つに絞ることができる。

ここで図４において制御部１１は、素材の加工の際の変化率を評価値としたがこれに限られない。例えば制御部１１は、素材の加工の際の変化率に加えて、プレスのブランク面積も評価値として、ブランク面積も低減する、具体的には最小化することを条件に加えてもよい。換言すると制御部１１は、ブランク面積に基づき材料特性を取得してもよい。例えばブランクの最小面積が定まると外周の変化率も定まるため、この場合において制御部１１はさらに、穴広げ率を取得してもよい。穴広げ率の計算を行うことで、制御部１１は、ブランク外周長さの変化が最小となる解を取得できる。

図３を再び参照し、制御部１１は、ステップＳ２００において取得した材料特性を満たす素材を製造するための成分及び製造条件を含む製品情報を、実績データベース１２１に基づき決定する（ステップＳ４００）。素材の材料特性は、素材を構成する成分、及び製造条件により定まる。製造条件は、加工条件、及び熱処理条件を含む。一般に降伏強度と製造条件は１対１に対応しないが、ステップＳ２００において取得した材料特性との組み合わせにより、成分及び製造条件が一意に定まる。上述の通り、実績データベース１２１は、製品情報の実績データと材料特性の実績データとを対応付けている。制御部１１は、実績データベース１２１に基づき、部品の製造に最適な解（製造情報）を導出することができる。例えば制御部１１は、実績データベース１２１に基づき、材料特性と製造情報との相関関係に基づく予測モデルを作成する。予測モデルは、ニューラルネットワークモデル、ディープラーニングによる機械学習モデルを採用可能である。制御部１１は当該予測モデルに基づき逆解析を行って製品情報を決定する。なお予測モデルの生成において、制御部１１は、古いものを用いずに予測モデルによる解の精度を向上させてもよい。換言すると予測モデルの生成において、制御部１１は、所定期間経過前のデータのみを用いることで、予測モデルによる解の精度を向上させてもよい。予測モデルを用いた解の導出においては、各材料特性に係る寄与率（係数）が適宜設定されてもよい。

そして本システム１００は、制御部１１が決定した製造情報に基づき、転炉１と、連続鋳造機２と、加熱炉３と、粗圧延機５と、仕上圧延機６と、加速冷却装置７と、巻取装置８と、を制御して、部品用の鋼板を製造する（ステップＳ５００）。例えば制御部１１は、通信部１３を介して、決定した製造情報を転炉１と、連続鋳造機２と、加熱炉３と、粗圧延機５と、仕上圧延機６と、加速冷却装置７に送信してもよい。転炉１と、連続鋳造機２と、加熱炉３と、粗圧延機５と、仕上圧延機６と、加速冷却装置７とは、受信した製造情報に基づき、部品用の鋼板を製造する。

このように、本開示の一実施形態に係る製品情報決定装置１０によれば、部品の形状データを含む入力情報から、部品の素材に必要な材料特性を取得することができる。また製品情報決定装置１０によれば、取得した材料特性を満たす素材を製造するための成分及び製造条件を含む製品情報を、実績データベース１２１に基づき決定することができる。つまり、本開示の一実施形態に係る製品情報決定装置１０によれば、部品形状から必要な材料特性を導出することができ、さらに、当該材料特性を満たす素材の製造条件を決定することができる。ここで、製品情報決定装置１０は、部品の素材に必要な材料特性を、部品の形状データを含む入力情報から取得し、当該材料特性を満たすための製品情報を決定している。そのため本開示の一実施形態に係る製品情報決定装置１０によれば、製品が過剰特性（例えば必要以上の強度、伸び、伸びフランジ性）を有することを抑え、素材の過剰使用の抑制等、コストダウンを図ることができる。また、本開示の一実施形態に係る製品情報決定装置１０によれば、例えばメーカ等から取得した部品の形状データを含む入力情報から、必要な材料特性を取得するため、過剰な試行錯誤（トライアンドエラー）を抑制することができる。

なお、本実施形態においてシステム１００は、材料メーカにより利用される例を示したが、これに限られない。例えばシステム１００は、製品メーカにより利用されてもよい。あるいはシステム１００は、製品メーカと材料メーカとの共同で利用されてもよい。いずれの場合においても、製品が過剰特性となることを抑え、素材の過剰使用の抑制等、コストダウンを図ることができる。また、過剰な試行錯誤を抑制することができる。

ここで、ステップＳ２００において取得する材料特性は、降伏強度を含まなくてもよい。換言するとステップＳ２００において、製品情報決定装置１０は降伏強度を取得しなくてもよい。この場合、製品情報決定装置１０は、ステップＳ３００において、材料特性に加えて、部品強度を用いて製造情報を決定する。換言すると、ステップＳ３００において製品情報決定装置１０は、部品の降伏強度から求めた素材の降伏強度を取り扱い、製造情報を決定してもよい。

ここで、鉄鋼を所定の成分比で溶製する場合、全ての成分が目的通りの値になるとは限らない。これは原料が不純物として目的外の成分を含んでいるために生じ得る。そこでステップＳ４００の製造過程の途中段階において、システム１００は、適宜、製造条件を更新してもよい。かかる更新処理により計算で求めた最適成分と実績成分の差に起因する機械的性質のズレを補正することができる。具体的には製品情報決定装置１０は、入力情報として成分調整後の成分実績を用い、実績データベース１２１に基づき出力情報として製造条件を決定する。例えば成分調整後の実績成分が、ステップＳ３００において決定した成分に対して所定の閾値以上（例えば１％以上）変動したときに、システム１００は当該更新処理を実行してもよい。

なお、ステップＳ４００において、２つ以上の工程を経て鋼板が製造される場合、前工程の成分実績または中間生成物の特性を入力として次工程の加工熱処理条件を取得することにより、さらに精度よく目的の機械的特性を有する鋼板を製造することもできる。例えば、冷延鋼板を製造する場合において、成分と熱間圧延実績より冷間圧延後の焼鈍温度が決定されてもよい。

具体的な成分組成に関し、以下、鋼を例に説明する。なお以下の説明における「％」は、特に断らない限り「質量％」を表すものとする。鋼の成分は特に限定されるものではないが、質量%でCが0.0005％から1％、Siが0.005％から3％、Mnが0.1％から30％、Pが0.07％以下、Sが0.01％以下、Alが3％以下、Nが0.01％以下が含まれる場合が好適である。さらに目的に応じて、Ti, Nb, V, Ni, Cu, Mo, Cr, Sn, 及びSbの少なくとも１つが添加されてもよい。これらを添加する目的は、耐食性、化成処理性、及び溶接性等である。成分調整は転炉１で行われてもよく、または電気炉で行われてもよい。鋳造はインゴットへの鋳造であっても連続鋳造であってもよい。スラブの厚さは300mmから30mmまで適宜選ぶこともできる。熱間圧延については、スラブ加熱してもよく鋳造後室温にまで冷却することなく直接圧延し、また均熱を目的とした補熱、及び圧延好適温度までの再加熱をしてもよい。熱延後の巻取温度は300℃から800℃で行えばよい。これらの熱延板を酸洗及び精整して熱延板製品とすることができる。さらに酸洗板を冷間圧延で製品としてもよく、冷間圧延後に焼鈍又は加熱冷却熱処理が行われてもよい。得られた冷延板は、調質圧延及びレベラーにより形状を整えて製品としてもよい。また熱延後に焼鈍工程が含まれてもよい。熱延板及び冷延後の焼鈍は箱焼鈍でも連続焼鈍でもよい。鋼板表面に通常工程で溶融亜鉛めっきまたは電気亜鉛めっきがされてもよく、これらを組み合わせ、複数行ってもよい。上記の好適な成分組成における各組成の成分量に関し、説明する。

・C:1%以下
Cは鋼の強度を制御するための元素である。Ｃの含有量が1%を超えるとセメンタイトが粒界に粗大に析出して成形性が低下する。このためCの含有量の上限は１%以下とする。

・Si:3%以下
Siは、セメンタイトの析出を抑止またはセメンタイトを微細化するため、添加する。Siの含有量が3%を超えると脆化して成形性が低下するため、Siの含有量の上限は3%以下とする。

・Mn:30%以下
Mnは焼入れ性元素として働き、粗大なセメンタイトの析出を抑制する。5%以上添加するとγを多く残留させることができるようになるため、延性も向上する。ただし、Mnの含有量が30%を超えると成形性が逆に低下するため、Mnの含有量の上限は30%以下とする。

・P:0.07%以下
Pは鋼を脆化する。このためPの含有量の上限は0.07%以下とする。

・S:0.01%以下
SはMnSを形成して成形性を劣化させる。このため、Sの含有量の上限は0.01%とする。

・Al:3%以下
AlはNをAlNとして固定して成形性を向上させる。Alは、多量に添加することで残留γの形成も可能であり、成形性も向上させる。一方、Alの含有量が3%を超えると金属間化合物の形成で脆化することから、Alの含有量の上限は3%以下とする。

・N:0.01%以下
Nは鋼中に固溶すると成形性が低下する。また、多量の含有はAlNなどの窒化物を多量に形成させ成形性を低下させる。このため、Nの含有量の上限は0.01%以下とする。

・Ti:0.5%以下
Tiは炭化物及び窒化物を形成して鋼の強度を上げる。ただし、0.5%を超えて含有すると粗大な析出物を形成して成形性が低下する。このためTiの含有量の上限は0.5%以下とする。

・Nb:0.5%以下
Nbは炭化物及び窒化物を形成して鋼の強度を上げる。ただし、0.5%を超えて含有すると粗大な析出物を形成して成形性が低下する。このためNbの含有量の上限は0.5%以下とする。

・V:3%以下
Vは、炭化物及び窒化物を形成して鋼の強度を上げる。ただし、3%を超えて含有すると粗大な析出物を形成して成形性が低下する。このためVの含有量の上限は3%以下とする。

・Mo:1%以下
Moは強度増加及びセメンタイトの析出抑制のために添加することができる。1%以上添加すると粗大なMo炭化物で成形性が低下することからMoの含有量の上限は1%以下とする。

・Cr:40%以下
Crは、耐食性を上げるために添加することができる。ただし40%を超えるとσ相などの脆化層が析出して成形性が低下する。このためCrの含有量の上限は40%以下とする。

・Ni:20%
Niも耐食性向上目的で添加することができる。Niが20%を超えると金属間化合物の形成などで成形性が低下するため、Niの含有量の上限は20%以下とする。

（実施例）
以下、本開示の一実施例に係る処理について説明するが、本開示は本実施例に限定されるものではない。図６は、本開示の一実施例に係るシステムの処理の概要を示す。ここではシステムが、鋼板を素材とする部品を製造する場合を示す。図６のシステムは、上述のシステム１００の構成に加えて、鋼板をプレス加工等する装置を含む。

はじめに本システムは、特性計算ステップＳ６１０において、部品情報に基づき、特性シミュレーションを行い（ステップＳ６１１）、部品強度を決定する（ステップＳ６１２）。例えば特性シミュレーションは衝突変形シミュレーションを含み、当該シミュレーションにより部品強度を決定することができる。本システムは、板厚、部品強度、及び形状データを入力情報として取得し（ステップＳ６１３）、当該入力情報に基づき鋼板の材料特性を決定する（ステップＳ６１４）。続く製品情報決定ステップＳ６２０において、システムはステップＳ６１４において取得した材料特性を満たす素材を製造するための成分及び製造条件を含む製品情報を、実績データベース１２１に基づき決定する。続く鋼板製造ステップＳ６３０において、システム１００は、決定した製品情報に基づき成分調整した溶鋼を出鋼、及び溶製する（ステップＳ６３１）。続いてシステム１００は、決定した製品情報に基づき、圧延及び熱処理を行い、鋼板を製造する（ステップＳ６３２）。ステップＳ６３２においてシステムは、成分調整後の実績成分がステップＳ６２０で決定した成分に対して１％以上変動している場合、成分調整後の成分実績を用いて、実績データベース１２１に基づき、圧延及び又は熱処理条件を更新し、鋼板を製造する（ステップＳ６３２）。以降は部品を用いる製品メーカで行われる処理であり、製造された鋼板にプレス及び溶接等の加工が施されて（ステップＳ６４０）、部品が完成する（ステップＳ６５０）。

本開示を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形及び修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形及び修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成又は各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成又はステップ等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

例えば、本開示において、プレス成形における機械的特性を考慮して成分を決めているが、この成分に耐食性及び化成処理性のデータが組み合わされてもよい。換言すると、製品情報を決定するステップにおいて、材料特性に加えて、部品に必要な付加性能を満たす製品情報が決定されるようにしてもよい。このようにすることで背反する特性のバランスも取得することができる。つまり、プレス成形ができても部品性能のうち付加性能（例えば化成処理性）が満足できず製品が不良となることを防止することができる。

１００ システム
１ 転炉
２ 連続鋳造機
３ 加熱炉
４ スケールブレーカー
５ 粗圧延機
６ 仕上圧延機
７ 加速冷却装置
８ 巻取装置
９ 製品鋼帯
１０ 製品情報決定装置
１１ 制御部
１２ 記憶部
１２１ 実績データベース
１３ 通信部
１４ 入力部
１５ 出力部

Claims (17)

1. コンピュータが、
   部品の形状データを含む入力情報に基づき、前記部品の素材を前記部品に加工するのに必要な材料特性を取得する特性取得ステップと、
   前記特性取得ステップで取得された材料特性を満たす素材を製造するための成分及び製造条件を含む製品情報を決定する製品情報決定ステップと、
   を実行する、
   製品情報決定方法。
2. 請求項１に記載の製品情報決定方法であって、
   前記特性取得ステップは、素材から前記部品の形状への変形過程を逆算することにより、前記部品に加工するのに必要な材料特性を取得することを特徴とする製品情報決定方法。
3. 請求項１又は２に記載の製品情報決定方法であって、さらに、
   前記コンピュータが、前記入力情報を、製品メーカから取得するステップを実行する、製品情報決定方法。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の製品情報決定方法であって、
   前記製品情報決定ステップにおいて、前記特性取得ステップで取得された素材の材料特性に基づいて、各材料特性を満たす素材を製造するための成分及び製造条件を含む製品情報を決定する製品情報決定ステップと、
   を含む、
   製品情報決定方法。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の製品情報決定方法であって、
   前記製品情報決定ステップにおいて、材料特性と対応する成分及び製造条件を含む製品情報を格納した実績データベースに基づき前記製品情報を決定する、
   製品情報決定方法。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の製品情報決定方法であって、
   前記特性取得ステップにおいて、前記素材の加工の際の変化率を低減させるよう材料特性の取得演算を実施する製品情報決定方法。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の製品情報決定方法であって、
   前記特性取得ステップにおいて、前記素材の加工の際のブランク面積を低減させるよう材料特性の取得演算を実施する製品情報決定方法。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の製品情報決定方法であって、
   前記材料特性は、塑性変形に関する特性と降伏強度とを含む、製品情報決定方法。
9. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の製品情報決定方法であって、
   前記製品情報決定ステップにおいて、部品強度から求めた素材の降伏強度に基づき製品情報を決定する、製品情報決定方法。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の製品情報決定方法であって、
    前記入力情報は板厚を含む、製品情報決定方法。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の製品情報決定方法であって、
    前記製品情報決定ステップにおいて、材料特性と成分及び製造条件との相関関係に基づく予測モデルに基づき逆解析を行い、前記製品情報を決定する、製品情報決定方法。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の製品情報決定方法であって、
    前記製品情報決定ステップにおいて、前記材料特性に加えて前記部品に必要な付加性能を満たす製品情報を決定する、製品情報決定方法。
13. 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の製品情報決定方法によって決定した前記製品情報に基づき成分調整した溶鋼を出鋼及び溶製し、前記製品情報に基づき圧延及び熱処理を行い、板状の前記素材である板を製造する、板の製造方法。
14. 請求項１３に記載の製造方法であって、
    前記板は金属板である、板の製造方法。
15. 請求項１４に記載の製造方法であって、
    前記金属板は鋼板である、板の製造方法。
16. 前記コンピュータを備え、請求項１３乃至１５のいずれか一項に記載の製造方法により板を製造する、システム。
17. 制御部を備える製品情報決定装置であって、前記制御部は、
    部品の形状データを含む入力情報に基づき、前記部品の素材を前記部品に加工するのに必要な材料特性を取得し、前記材料特性を満たす素材を製造するための成分及び製造条件を含む製品情報を決定する製品情報決定装置。

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