JP7342812B2 - 鋼帯の材質予測方法、材質制御方法、製造方法および材質予測モデルの生成方法 - Google Patents
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Description
鋼帯の焼鈍工程および再加熱工程を含む製造工程を実行する連続焼鈍設備において、前記再加熱工程の下流側における鋼帯の機械的性質を予測する鋼帯の材質予測方法であって、
入力データとして、前記連続焼鈍設備の操業パラメータから選択した1以上のパラメータと、前記焼鈍工程および前記再加熱工程の少なくとも1つにおいて測定された変態率情報と、を取得する入力データ取得ステップと、
前記再加熱工程の下流側における鋼帯の機械的性質に関する情報を出力データとする、機械学習により学習された材質予測モデルを用いて、前記再加熱工程の下流側における鋼帯の機械的性質を予測することと、を含む。
上記の鋼帯の材質予測方法を用いて、前記再加熱工程の下流側における鋼帯の機械的性質を予測し、予測した機械的性質が予め設定された目標範囲外の場合には、機械的性質が前記目標範囲に入るように、前記連続焼鈍設備の操業パラメータから選択した1以上の操業パラメータを再設定すること、を含む。
鋼帯の焼鈍工程および再加熱工程を含む製造工程を実行する連続焼鈍設備における鋼帯の製造方法であって、
入力データとして、前記連続焼鈍設備の操業パラメータから選択した1以上のパラメータと、前記焼鈍工程および前記再加熱工程の少なくとも1つにおいて測定された変態率情報と、を取得することと、
前記再加熱工程の下流側における鋼帯の機械的性質に関する情報を出力データとする、機械学習により学習された材質予測モデルを用いて、前記再加熱工程の下流側における鋼帯の機械的性質を予測することと、
予測した機械的性質が予め設定された目標範囲外の場合には、機械的性質が前記目標範囲に入るように、前記連続焼鈍設備の操業パラメータから選択した1以上の操業パラメータを再設定することと、を含む。
鋼帯の焼鈍工程および再加熱工程を含む製造工程を実行する連続焼鈍設備において、前記再加熱工程の下流側における鋼帯の機械的性質を予測するための鋼帯の材質予測モデルの生成方法であって、
少なくとも前記連続焼鈍設備の操業実績データから選択した1以上の操業実績データと、前記焼鈍工程および前記再加熱工程の少なくとも1つにおいて測定された変態率情報の実績データと、を入力実績データとして取得することと、
前記入力実績データに基づく前記再加熱工程の下流側における鋼帯の機械的性質に関する情報を出力実績データとした、複数の学習用データを取得することと、
取得した複数の学習用データを用いた機械学習によって、鋼帯の材質予測モデルを生成することと、を含む。
本実施形態において、連続焼鈍設備は、鋼帯の焼鈍工程および再加熱工程を含む製造工程を実行する熱処理設備を対象とする。冷延鋼板を製造する連続焼鈍ライン(CAL)および亜鉛めっき鋼板を製造する溶融めっきライン(CGL)のいずれに対しても適用することができる。図1は冷延鋼板を製造する連続焼鈍ラインを示す図である。図2は亜鉛めっき鋼板を製造する溶融めっきラインの構成を示す図である。以下、図面を参照して、本開示が具体的に説明される。
図1は、本実施形態に係る冷延鋼板を製造する連続焼鈍設備の設備例を示す模式図である。図1の矢印はライン進行方向を示す。連続焼鈍設備は、入側設備、炉体部および出側設備に大別される。入側設備は、ペイオフリール1、溶接機2、電解清浄装置3および入側ルーパー4を有する。炉体部は、焼鈍部および再加熱部から構成される。焼鈍部は、加熱帯6、均熱帯7および冷却帯8を有し、加熱帯6の上流側には予熱帯5を有する場合がある。本実施形態における焼鈍工程とは、焼鈍部で実行される熱処理工程である。一方、再加熱部は、再加熱帯9、過時効帯10および最終冷却帯11を有し、再加熱部には誘導加熱装置が配置される。本実施形態における再加熱工程とは、再加熱部で実行される熱処理工程である。出側設備は、出側ルーパー12、調質圧延設備13、検査設備14、テンションリール15を有する。検査設備14は、鋼帯から引張試験などのオフラインで機械的性質を測定するためのサンプル材を採取するサンプル採取設備を有する。
図2は、本実施形態に係る溶融亜鉛めっき鋼板を製造する連続焼鈍設備の設備例を示す模式図である。図2の矢印は鋼帯の進行方向を示す。本実施形態における連続焼鈍設備は、入側設備、炉体部、および出側設備に大別される。入側設備は、図1と同様に、ペイオフリール1、溶接機2、電解清浄装置3および入側ルーパー4を有する。炉体部は、焼鈍部、めっき部および再加熱部から構成される。焼鈍部は、加熱帯6、均熱帯7および冷却帯8を有し、加熱帯6の上流側には予熱帯5を有する場合がある。本実施形態における焼鈍工程とは、焼鈍部で実行される熱処理工程である。また、溶融亜鉛めっき鋼板を製造する溶融めっきライン(以下「溶融亜鉛めっきライン」と呼ばれる)では、焼鈍部の下流側にめっき部を有し、冷却帯8において所定の温度まで冷却された鋼帯は亜鉛めっき槽16に浸漬され、ワイピング装置21により亜鉛の目付量が調整される。その下流側の再加熱部は、合金化帯17、保熱帯18、最終冷却帯11を有し、合金化帯17には誘導加熱装置が配置される。本実施形態における再加熱工程とは、再加熱部で実行される熱処理工程である。出側設備は、出側ルーパー12、調質圧延設備13、検査設備14、テンションリール15を有する。検査設備14では、鋼帯から引張試験などのオフラインで機械的性質を測定するためのサンプル材を採取するサンプル採取設備を有する。
本実施形態に係る変態率計20は、熱処理工程における鋼帯の内部組織として、オーステナイト相(γ相)の全体に対する比率を測定する計測器である。連続焼鈍設備においては、鋼帯の組織を特定のオーステナイト相(γ相)とフェライト相(α相)の2相状態から、相変態を利用して組織制御が行われる場合が多い。変態率計20としては、X線回折を利用した変態率計20を用いることができる。γ相とα相は結晶構造が異なるため、X線を当てるとそれぞれから固有の角度で回折ピークが生じる。この回折ピーク強度から変態率(γ率)を定量化することができる。例えば、例えばSMS社製のX-CAPと呼ばれる製品を使用することができる。また、磁気検出器、すなわち鋼帯の磁気変態率を測定する装置として、磁場を発生する駆動コイルと、鋼帯を透過した磁場を測定する検出コイルとから構成される磁気変態率測定装置を用いて、オーステナイト相率を測定する方法が用いられてよい。具体的には、特許文献2に記載された装置を用いることができる。
本実施形態に係る鋼帯の機械的性質とは、鋼帯の降伏点伸び、降伏応力、引張強さ、伸び、ランクフォード値、またはこれらの鋼帯の面内における任意の方向に対する値を含む、鋼帯の材質特性をいう。具体的には、上記連続焼鈍設備の検査工程において採取される鋼帯のサンプル材から試験片を採取して、オフラインの引張試験、曲げ試験、深絞り試験などの材料試験から得られる特性値である。本実施形態においては、これらの特性値の中で特に引張強度を用いることが好ましい。近年、連続焼鈍設備を用いた高強度鋼板の需要が高まっており、鋼帯の強度を制御する必要性が高いからである。また、焼鈍工程におけるオーステナイト相のばらつきが、鋼帯の引張強度に大きな影響があるからである。
図5は、本実施形態に係る鋼帯の材質予測モデルの生成方法を示す。
連続焼鈍設備における操業パラメータとして、変態率計20によって測定される変態率情報以外のパラメータであって、鋼帯の機械的性質に影響を与える任意の操業パラメータを用いることができる。
本実施形態では、オーステナイト相の比率を測定する変態率計20を、連続焼鈍設備の焼鈍工程または再加熱工程の少なくともいずれかに設置して、変態率計20による測定結果を変態率情報として、上記材質予測モデルの学習用データの一つとする。
本実施形態においては、上記材質予測モデルの入力データとして、更に、鋼帯の成分組成に関する鋼帯の属性パラメータから選択した1以上のパラメータを有することが好ましい。これにより、連続焼鈍設備によって製造する冷延鋼板または溶融亜鉛めっき鋼板として、各種の成分組成を有する鋼帯の機械的性質を予測する材質予測モデルを生成することができ、材質予測モデルの適用範囲が拡大するからである。
図6は、上記のような材質予測方法を用いた鋼帯の材質制御方法(製造方法)を示す。
2 溶接機
3 電解清浄装置
4 入側ルーパー
5 予熱帯
6 加熱帯
7 均熱帯
8 冷却帯
8A 第1の冷却帯
8B 第2の冷却帯
9 再加熱帯
10 過時効帯
11 最終冷却帯
11A 第1の最終冷却帯
11B 第2の最終冷却帯
12 出側ルーパー
13 調質圧延設備
14 検査設備
15 テンションリール
16 亜鉛めっき槽
17 合金化帯
18 保熱帯
19 スナウト
20 変態率計
21 ワイピング装置
Claims (6)
- 鋼帯の焼鈍工程および再加熱工程を含む製造工程を実行する連続焼鈍設備において、前記再加熱工程の下流側における鋼帯の機械的性質を予測する鋼帯の材質予測方法であって、
入力データとして、前記連続焼鈍設備の操業パラメータから選択した1以上のパラメータと、前記焼鈍工程および前記再加熱工程の少なくとも1つにおいて測定されたオーステナイト相の比率と、を取得する入力データ取得ステップと、
前記再加熱工程の下流側における鋼帯の機械的性質に関する情報を出力データとする、機械学習により学習された材質予測モデルを用いて、前記再加熱工程の下流側における鋼帯の機械的性質を予測することと、を含む、鋼帯の材質予測方法。 - 前記入力データ取得ステップは、前記入力データとして、更に、鋼帯の成分組成に関する鋼帯の属性パラメータから選択した1以上のパラメータを取得する、請求項1に記載の鋼帯の材質予測方法。
- 請求項1または2に記載の鋼帯の材質予測方法を用いて、前記再加熱工程の下流側における鋼帯の機械的性質を予測し、予測した機械的性質が予め設定された目標範囲外の場合には、機械的性質が前記目標範囲に入るように、前記連続焼鈍設備の操業パラメータから選択した1以上の操業パラメータを再設定すること、を含む、鋼帯の材質制御方法。
- 鋼帯の焼鈍工程および再加熱工程を含む製造工程を実行する連続焼鈍設備における鋼帯の製造方法であって、
入力データとして、前記連続焼鈍設備の操業パラメータから選択した1以上のパラメータと、前記焼鈍工程および前記再加熱工程の少なくとも1つにおいて測定されたオーステナイト相の比率と、を取得することと、
前記再加熱工程の下流側における鋼帯の機械的性質に関する情報を出力データとする、機械学習により学習された材質予測モデルを用いて、前記再加熱工程の下流側における鋼帯の機械的性質を予測することと、
予測した機械的性質が予め設定された目標範囲外の場合には、機械的性質が前記目標範囲に入るように、前記連続焼鈍設備の操業パラメータから選択した1以上の操業パラメータを再設定することと、を含む、鋼帯の製造方法。 - 鋼帯の焼鈍工程および再加熱工程を含む製造工程を実行する連続焼鈍設備において、前記再加熱工程の下流側における鋼帯の機械的性質を予測するための鋼帯の材質予測モデルの生成方法であって、
少なくとも前記連続焼鈍設備の操業実績データから選択した1以上の操業実績データと、前記焼鈍工程および前記再加熱工程の少なくとも1つにおいて測定されたオーステナイト相の比率の実績データと、を入力実績データとして取得することと、
前記入力実績データに基づく前記再加熱工程の下流側における鋼帯の機械的性質に関する情報を出力実績データとした、複数の学習用データを取得することと、
取得した複数の学習用データを用いた機械学習によって、鋼帯の材質予測モデルを生成することと、を含む、鋼帯の材質予測モデルの生成方法。 - 前記機械学習として、ニューラルネットワーク、決定木学習、ランダムフォレスト、および、サポートベクター回帰から選択される手法が用いられる、請求項5に記載の鋼帯の材質予測モデルの生成方法。
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