KR100847974B1

KR100847974B1 - 압연, 단조 또는 교정 라인의 재질 제어 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR100847974B1
Application number: KR1020067013921A
Authority: KR
Inventors: 미츠히코 사노; 카즈히로 오하라; 마사시 츠게노
Original assignee: 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
Priority date: 2004-10-14
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2008-07-22
Also published as: WO2006040823A1; JPWO2006040823A1; KR20070033951A; CN1913984A; TWI259339B; TW200612214A; US7617709B2; US20070151635A1; US20100018270A1; CN1913984B; JP4752764B2; DE112004002759T5

Abstract

재질 모델의 예측 정밀도가 충분히 양호하지 않은 경우에도, 제품의 재질을 목표치에 일치시키는 것을 목적으로 한다.

금속재료를 가열하는 가열 공정과, 금속재료를 압연, 단조 또는 교정 가공하는 가공 공정과, 금속재료를 냉각하는 냉각 공정을 각각 적어도 1회씩 실시하고, 소망하는 치수 형상의 금속 제품을 제조함에 있어서, 제조 라인 내에 설치된 재질 센서(10)에 의해 금속재료(1)의 재질을 측정하고, 해당 측정 위치의 재질이 목표치에 일치하도록, 측정치에 의거하여 재질 센서보다 상류의 적어도 하나의 공정의 가열 조건, 가공 조건 또는 냉각 조건에 수정을 가한다.

압연, 단조, 교정 라인의 재질 제어

Description

압연, 단조 또는 교정 라인의 재질 제어 방법 및 그 장치{METHOD OF CONTROLLING MATERIAL QUALITY ON ROLLING, FORGING OR STRAIGHTENING LINE, AND APPARATUS THEREFOR}

본 발명은, 금속소재를 가열하는 공정, 압연, 단조 또는 교정 가공하는 공정 및 냉각하는 공정을 각각 적어도 1회씩 실시하고, 소망하는 치수 형상의 제품을 제조하는 압연, 단조 또는 교정 라인의 재질 제어 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

철 합금 및 알루미늄 합금을 위시한 금속재료에 있어서, 기계적 특성(강도, 성형성, 인성(靭性) 등), 전자적 특성(투자율 등) 등의 재질은, 그 합금 조성뿐만 아니라, 가열 조건, 가공 조건 및 냉각 조건에 의해서도 변화한다. 합금 조성의 조정은, 성분 원소의 첨가량을 제어함으로써 행하지만, 성분 조정시의 로트 단위가 크고, 개개의 제품마다 첨가량을 변경하는 것은 불가능하다. 따라서 소망하는 재질의 제품을 제조하기 위해서는, 가열 조건, 가공 조건 및 냉각 조건을 적정하게 하여 재질을 만드는 것이 매우 중요하다.

종래에, 가열, 가공 및 냉각의 각 조건에 대해, 가열 온도 목표치, 가공 후의 치수 목표치, 냉각 속도 목표치 등이 제품 사양마다 오랜 기간에 걸치는 경험에 의거하여 결정되고, 이것을 달성하도록, 온도 제어 및 치수 제어를 행하는 방법이 일반적이었다. 그런데, 근래, 제품 사양에의 요구의 고도화, 다양화가 현저하고, 경험에 의거한 결정 방법으로는 이들 목표치를 반드시는 적정하게 결정할 수 없고, 소망하는 재질을 얻을 수 없는 경우가 있 생기고 있다.

이 때문에, 근래, 가열 조건, 가공 조건 및 냉각 조건으로부터 제품의 재질을 추정하는 재질 모델을 이용하여, 제품의 재질이 목표치에 일치하도록 각 공정의 가열 조건, 가공 조건 및 냉각 조건을 계산에 의해 결정하는 제어 방법이 알려져 있다.(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

또한, 압연중에 판 두께, 재료 온도의 실적치를 채취하고, 이것을 재질 예측 모델의 입력 데이터로 함으로써 정밀도 향상을 도모하는 방법이 알려져 있다.. 이 방법은, 압연 시작 전에 강재의 성분치, 압연 후의 강재 사이즈, 강재 재질 보증치에 의거하여, 재질 모델을 이용하여 가열 조건, 압연 조건, 냉각 조건을 결정하도록 되어 있고, 또한, 가열 공정, 조압연(粗壓延) 공정 및 마무리 압연 공정의 후에 판 두께, 재료 온도, 패스 사이 시간, 롤 지름, 롤 회전수의 실적치가 얻어지면, 이들 실측치에 의거하여, 재질 모델을 이용하여 다음 공정 이후의 압연 조건, 또는, 냉각 조건 예정을 재결정하도록 하여, 제품 재질의 편차를 억제하도록 하고 있다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조).

한편, 재질 모델에 대신하어 뉴럴 네트워크를 이용한 제어 방법이 알려져 있다. 이 방법은, 가공 후 또는 열처리 후의 금속재료가 가지는 특성을 조사하여 교시(敎示) 데이터로서 뉴럴 네트워크에 줌에 의해, 뉴럴 네트워크에 의한 예측 정밀도의 향상을 도모하고 있다(예를 들면, 특허 문헌 3 참조).

특허 문헌 1 : 일본 특공평7-102378호 공보

특허 문헌 2 : 일본 특허 제2509481호

특허 문헌 3 : 일본 특개2001-349883호 공보

상기한 바와 같은 재질 모델에 의거한 제어 방법에서는, 재질 모델의 예측 정밀도가 제품의 재질을 목표치에 일치시키기 위한 키포인트가 된다. 그런데, 가열 조건, 가공 조건 및 냉각 조건과 제품의 재질의 관계는 매우 복잡하고, 물리 야금학 이론이나 열역학 데이터의 활용에 의거한 이론식, 실험식, 또는, 실(實)조업 데이터에 의거한 회귀식 등이 제안되어 있지만, 어느 재질 모델에 의해서도, 그 예측 정밀도는 반드시 충분하지 않았다. 특히 가열 조건, 가공 조건, 냉각 조건, 또는, 합금 조성의 어느 하나가 재질 모델 동정(同定)의 대상 범위로부터 벗어나 있는 경우(예를 들면 합금 조성에 대해서 말하면 C-Si-Mn계 철강재료 이외의 다원계 합금 등)에는, 정밀도의 악화가 현저하였다. 또한, 재질 모델을 구성하는 다수에 걸치는 모델식(式)의 개개의 정밀도는 양호하여도, 그들의 오차가 축적되기 때문에, 토털의 정밀도를 양호하게 유지하는 것은 곤란하였었다. 이들 때문에, 예를 들어 상기한 재질 모델에 의거한 제어 방법을 이용하였다고 하여도, 재질 모델 자체의 정밀도에 기인하고, 제품의 재질을 목표치에 일치시킬 수 없다는 문제점은 여전히 해결될 수 없었다.

한편, 재질 모델에 대신하여뉴럴 네트워크를 이용한 제어 방법에서는, 가공 후 또는 열처리 후의 금속재료가 가지는 특성을 조사하여 교시 데이터로서 뉴럴 네트워크에 줌에 의해 뉴럴 네트워크에 의한 예측 정밀도의 향상을 도모하고 있지만, 상기한 바와 같이 가열 조건, 가공 조건 및 냉각 조건과 제품의 재질의 관계는 매우 복잡하고, 이것을 정밀도 좋게 모의(模擬)하기 위해서는 다층(多層)에 걸치는 대규모의 뉴럴 네트워크가 필요해지고, 그 학습을 위해 방대한 교시 데이터를 주어야 하고 정밀도 개선에 시간이 걸리는 문제점이 있다. 물론 소규모의 뉴럴 네트워크를 이용하면 교시 데이터가 적어도 되지만, 이 경우는 적용 가능한 조업 범위가 한정된다는 문제가 있다.

본 발명은, 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 재질 모델의 예측 정밀도가 충분히 양호하지 않은 경우에도, 제품의 재질을 목표치에 일치시키는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명에 관한 압연, 단조 또는 교정 라인의 재질 제어 방법은, 금속재료를 가열하는 가열 공정과, 금속재료를 압연, 단조 또는 교정 가공하는 가공 공정과, 금속재료를 냉각하는 냉각 공정을 각각 적어도 1회씩 실시하고, 소망하는 치수 형상의 금속 제품을 제조함에 있어서, 제조 라인 내에 설치된 재질 센서에 의해 금속재료의 재질을 측정하고, 해당 측정 위치의 재질이 목표치에 일치하도록, 측정치에 의거하여 재질 센서보다 상류의 적어도 하나의 공정의 가열 조건, 가공 조건 또는 냉각 조건에 수정을 가하도록 한 것이다.

또한, 금속재료를 가열하는 가열 공정과, 금속재료를 압연, 단조 또는 교정 가공하는 가공 공정과, 금속재료를 냉각하는 냉각 공정을 각각 적어도 1회씩 실시하고, 소망하는 치수 형상의 금속 제품을 제조함에 있어서, 제조 라인 내에 설치된 재질 센서에 의해 금속재료의 재질을 측정하고, 이 측정치를, 해당 금속재료의 가열 조건, 가공 조건 및 냉각 조건의 실적에 의거하여 재질 모델에 의해 계산한 해당 측정 위치의 재질의 추정치와 비교하고, 이 비교 결과에 의거하여 상기 재질 모델에 수정을 가하고, 이후는 수정 후의 재질 모델을 이용하여 상기 각 공정의 가열 조건, 가조건 및 냉각 조건을 결정하도록 한 것이다.

또한, 금속재료를 가열하는 가열 공정과, 금속재료를 압연, 단조 또는 교정 가공하는 가공 공정과, 금속재료를 냉각하는 냉각 공정을 각각 적어도 1회씩 실시하고, 소망하는 치수 형상의 금속 제품을 제조함에 있어서, 제조 라인 내에 설치된 재질 센서에 의해 금속재료의 재질을 측정하고, 상기 재질 센서보다 하류의 임의 위치에 마련된 재질 관리 포인트에서의 재질이 목표치에 일치하도록, 상기 측정치에 의거하여 상기 재질 센서보다 하류의 적어도 하나의 공정의 가열 조건, 가공 조건 또는 냉각 조건을 재질 모델을 이용하여 계산하도록 한 것이다.

또한, 금속재료를 가열하는 가열 공정과, 금속재료를 압연, 단조 또는 교정 가공하는 가공 공정과, 금속재료를 냉각하는 냉각 공정을 각각 적어도 1회씩 실시하고, 소망하는 치수 형상의 금속 제품을 제조함에 있어서, 제조 라인 내에 설치된 재질 센서에 의해 금속재료의 재질을 측정하고, 상기 재질 센서보다 하류의 임의 위치에 마련된 재질 관리 포인트에서의 재질이 목표치에 일치하도록, 상기 측정치에 의거하여 상기 재질 센서보다 하류의 적어도 하나의 공정의 가열 조건, 가공 조건 또는 냉각 조건에 수정을 가하도록 한 것이다.

또한, 본 발명에 관한 압연, 단조 또는 교정 라인의 재질 제어 장치는, 금속재료를 가열하는 가열 수단, 금속재료를 압연, 단조 또는 교정 가공하는 가공 수단 및 금속재료를 냉각하는 냉각 수단을 각각 적어도 하나씩 구비하고, 소망하는 치수 형상의 금속 제품을 제조하는 제조 라인에 접속되고, 상위 계산기로부터 주어지는 금속재료의 치수 형상, 제품의 목표치수 형상 및 금속재료의 조성 등의 정보에 의거하여, 상기 가열 수단, 상기 가공 수단 및 상기 냉각 수단의 설정치를 계산하고 출력하는 설정 계산 수단과, 상기 설정치에 의거하여 가열 장치, 가공 장치 및 냉각 장치를 조작하는 가열 컨트롤러, 가공 컨트롤러 및 냉각 컨트롤러를 구비한 제어 장치에 있어서, 제조 라인 내에 설치되고 금속재료의 재질을 측정하는 재질 센서와, 상기 재질 센서의 측정치가 목표치에 일치하도록, 상기 설정 계산이 상기 재질 센서보다 상류측의 가열 수단, 가공 수단 및 냉각 수단에 대해 출력하는 설정치를 보정하는 가열 보정 수단, 가공 보정 수단 및 냉각 보정 수단을 구비한 것이다.

또한, 제조 라인 내에 설치되고, 금속재료의 재질을 측정하는 재질 센서와, 해당 금속재료의 가열 조건, 가공 조건 및 냉각 조건의 실적에 의거하여 재질 모델에 의해 해당 측정 위치의 재질을 추정하는 재질 모델 연산 수단과, 상기 재질 센서의 측정치와 상기 재질 모델 연산 수단의 연산 결과를 비교하고 재질 모델의 오차를 학습하는 재질 모델 학습 수단과, 상기 재질 모델 학습 수단의 학습 결과에 의거하여, 상기 재질 모델 연산 수단의 연산 결과에 보정을 가해, 상기 재질 모델에 보정을 가하는 재질 모델 보정 수단을 구비하고, 상기 설정 계산 수단은 상기 재질 모델 보정 수단이 출력하는 수정 후의 재질 추정치에 의거하여, 상기 가열 수단, 상기 가공 수단 및 상기 냉각 수단의 설정치를 계산하고 출력하도록 한 것이다.

또한, 제조 라인 내에 설치되고 금속재료의 재질을 측정하는 재질 센서와, 상기 재질 센서의 측정치에 의거하여 상기 재질 센서보다 하류의 임의의 위치에 마련된 재질 관리 포인트에서의 재질을 재질 모델에 의해 추정하는 재질 모델 연산 수단을 구비하고, 상기 설정 계산 수단은, 상기 재질 모델 연산 수단의 연산 결과가 상위 계산기로부터 주어지는 재질 목표치에 일치하도록, 상기 가열 수단, 상기 가공 수단 및 상기 냉각 수단의 설정치를 계산하고 출력하도록 한 것이다.

또한, 제조 라인 내에 설치되고 금속재료의 재질을 측정하는 재질 센서와, 상기 재질 센서보다 하류의 임의 위치에 마련된 재질 관리 포인트에서의 재질이 상위 계산기로부터 주어지는 목표치에 일치하도록, 상기 설정 계산이 상기 재질 센서보다 하류측의 가열 수단, 가공 수단 및 냉각 수단에 대해 출력하는 설정치를 보정하는 가열 보정 수단, 가공 보정 수단 및 냉각 보정 수단을 구비한 것이다.

본 발명에 의하면, 재질 센서의 측정 위치의 재질이 목표치에 일치하도록 제어를 행하는 것이 가능해진다. 또한, 이후에 가공되는 재료에 있어서, 재질 센서의 측정 위치의 재질이 목표치에 일치하도록 제어를 행하는 것이 가능하게 된다. 또한, 재질 센서 위치에서의 재질의 편차에 기인하는 재질 추정 오차를 없앨 수 있고, 재질 제어 포인트에서의 재질이 목표치에 일치하도록 제어를 행하는 것이 가능해진다. 또한, 재질 센서 위치에서의 재질의 편차에 기인하는 재질 추정 오차를 없앨 수 있고, 재질 제어 포인트에서의 재질을 일정하게 유지하도록 제어를 행하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 실시예 1의 압연, 단조 또는 교정 라인의 재질 제어 방법 및 그 장치를 도시한 블록도.

도 2는 본 발명의 실시예 2의 압연, 단조 또는 교정 라인의 재질 제어 방법 및 그 장치를 도시한 블록도.

도 3은 본 발명의 실시예 3의 압연, 단조 또는 교정 라인의 재질 제어 방법 및 그 장치를 도시한 블록도.

도 4는 본 발명의 실시예 4의 압연, 단조 또는 교정 라인의 재질 제어 방법 및 그 장치를 도시한 블록도.

도 5는 본 발명의 전제가 되는 종래의 압연, 단조 또는 교정 라인의 재질 제어 방법 및 그 장치를 도시한 블록도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1 : 금속소재로 이루어지는 피압연재 2 : 가열 장치

3 : 압연기 등의 가공 장치 4 : 냉각 장치

5 : 상위 계산기 6 : 설정 계산 수단

7 : 가열 컨트롤러 8 : 가공(압연) 컨트롤러

9 : 냉각 컨트롤러 10 : 재질 센서

11 : 가열 보정 수단 12 : 가공 보정 수단

13 : 냉각 보정 수단 14 : 재질 모델

15 : 재질 모델 학습 수단 16 : 재질 모델 보정 수단

본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해서, 첨부한 도면에 따라 실시예를 설명한다. 이 실시예에서는, 금속 제품 제조 라인의 한 예로서 철강재료의 압연 라인을 들지만, 금속소재에 대해, 가열, 가공 및 냉각의 각 공정을 적어도 1회씩 실시하고, 소망하는 치수 형상의 제품을 제조하는 단조 또는 교정 등의 제조 라인에 관해서도 마찬가지로 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.

도 5는, 본 발명의 전제가 되는 종래의 압연, 단조 또는 교정 라인의 재질 제어 방법 및 그 장치를 도시한 블록도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 철 합금이나 알루미늄 합금 등의 금속소재로 이루어지는 피압연재(1)는, 가열 장치(2)에서 가열된 후, 압연기 등의 가공 장치(3)에 의해 가공되어 소망하는 치수 형상의 제품이 되고, 그 후 냉각 장치(4)에서 냉각되고 제품이 된다. 또한, 가열 장치(2), 가공 장치(3) 및 냉각 장치(4)는 각각 복수 있어도 좋고, 또한 배치 순서도 임의이다. 가열 장치(2)는 연료 가스를 연소시켜서 재료를 가열하는 것이 일반적이지만, 유도가열에 의해 재료를 가열하는 것 등을 이용할 수도 있다. 가열 후의 재료 온도는 금속소재의 합금 조성, 가공 방법, 및 요구되는 제품 사양에 의해 다르지만, 예를 들면, 강재를 열간 또는 온간으로 압연하여 박판을 제조하는 경우에는, 500 내지 1300℃ 정도로 한다. 또한, 알루미늄을 열간 또는 온간으로 압연하여 박판을 제조하는 경우에는, 150 내지 600℃ 정도로 한다. 가공 장치(3)로는 리버스 압연기 또는 탠덤 압연기를 이용하거나, 대신에 단조기 또는 교정기 등을 이용할 수도 있다. 압연기에는 롤을 구동하는 모터 드라이브 장치, 롤의 개방도를 변경하는 압하 장치 등이 구비되어 있지만 도시 생략한다. 또한, 압연기는 그 롤 회전 방향을 역전시킴에 의해, 재료를 복수회 변형시킬 수 있다. 냉각 장치(4)는, 상하로 다수 설치한 배관으로부터 재료 표면에 냉각수를 뿌려, 재료의 온도를 저하시킨다. 냉각수 배관에는 유량 조정 밸브가 있고 이 개방도를 변경함에 의해 냉각 속도를 바꿀 수 있다.

이 압연 설비의 제어에 있어서는, 우선, 상위 계산기(5)로부터 설정 계산 수단(6)에 대해, 금속소재의 치수 형상, 제품의 목표치수 형상, 금속소재의 조성(합금 성분의 함유률) 등의 목표치가 주어진다. 설정 계산 수단(6)은, 이들 상위 계산기(5)로부터의 정보에 의거하여, 제품의 치수 형상을 목표치에 일치시키도록, 여러가지의 제약 조건을 고려하여, 가열 조건, 가공 조건 및 냉각 조건 등을 결정한다. 가열 조건이란, 가열온도(T^CAL), 가열 시간 등이다. 가공 조건이란 압연기의 각 패스 출측 판 두께(패스 스케줄)(h^CAL). 각 패스 압연 속도(롤 회전 속도)(V^CAL), 패스 사이 대기 기간(t^CAL) 등이다. 또한, 냉각 조건이란 압연기 하류의 냉각 장치(4)에서 냉각 속도(α^CAL) 등이다. 제약 조건에 관해서는, 예를 들면, 압하 장치의 압연 하중 정격의 제약, 모터 파워의 제약, 롤에의 맞물림 각의 제약, 판의 평탄도를 양호하게 유지하기 위한 압연 하중에 대한 조업상의 제약 및 모터 최대 회전수의 제약 등이 있다. 제약 조건하에서의 해답을 구하는 수학적 수법은, 선형계획법, 뉴턴법 등 다양한 것이 알려져 있고, 해답을 구하는 안정성, 수속 속도 등을 배려하여 선정하면 좋다. 이와 같은 패스 스케줄 계산법으로서, 예를 들면 일본 특허 제2635796호에 개시되어 있는 방법이 있다. 가열 컨트롤러(7)는, 설정 계산 수단(6)의 결과에 의거하여, 가열로에 공급하는 연료 가스의 유량을 조작하거나, 유도가열 장치의 전력량을 조작하거나, 또는, 재료의 로내 체재 시문을 변경함에 의해 재료에의 입열량(入熱量)을 조정한다. 가공(압연) 컨트롤러(8)는, 설정 계산 수단(6)의 결과에 의거하여, 롤 개방도, 롤 속도 등을 조작한다. 냉각 컨트롤러(9)는, 설정 계산 수단(6)의 결과에 의거하여, 냉각수의 유량, 압력을 조작하여 냉각 장치의 냉각 속도를 변화시킨다.

실시예 1

도 1은, 본 발명의 실시예 1의 압연, 단조 또는 교정 라인의 재질 제어 방법 및 그 장치를 도시한 블록도이다.

설정 계산 수단(6), 가열 컨트롤러(7), 가공 컨트롤러(8), 냉각 컨트롤러(9), 가열 장치(2), 가공 장치(3) 및 냉각 장치(4)의 작용은, 본 발명의 전제가 되는 종래의 것과 마찬가지이다.

라인 내의 가열 장치(2), 가공치(3) 및 냉각 장치(4)의 적어도 어느 하나보다 하류측의 임의의 위치에 재질 센서(10)를 설치한다. 또한, 재질 센서(10)보다 상류측의 가열 장치(2), 가공 장치(3) 및 냉각 장치(4)는 각각 복수 있어도 좋고, 또한 배치 순서도 임의이다. 이 재질 센서(10)는 내구성 등의 관점에서 비접촉, 비파괴의 것이 바람직하고, 투자율 등의 재질을 직접 측정하는 것 외에, 전기저항, 초음파의 전파(傳播) 특성, 방사선의 산란 특성 등 재질과 강한 상관을 나타내는 물리량을 검출하고, 결정 입경(粒徑), 성형성 등의 재질로 환산함으로써 간접적으로 측정하는 것을 이용할 수 있다. 이와 같은 재질 센서(10)는 다양한 것이 있고, 예를 들면, 일본 특개소57-57255호는, 재료 내에 쏘아 넣은 초음파의 강도 변화 또는 전파 속도의 검출치에 의거하여 재료의 결정 입경 또는 집합 조직을 측정하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 초음파의 송수신에는 근래 개발된 레이저 초음파 장치, 또는 전자 초음파 장치 등을 이용할 수 있고, 예를 들면, 일본 특개2001-255306호에는, 레이저 초음파 장치의 한 예가 개시되어 있다. 레이저 초음파 장치는 재료 표면으로부터 재질 센서까지의 거리를 길게 취할 수 있는 특징이 있고, 특히 열간 측정 및 온라인 측정을 행할 필요가 있는 경우에는 이용 가치가 높다. 또한, 일본 특개소56-82443호에는, 자속(磁束) 검출기로 검출되는 자속 강도로부터 강재의 변태량을 측정하는 장치가 개시되어 있다. 또한, 일본 특공평6-87054호는, 전자 초음파를 이용한 랑크포드(Lankford) 값의 측정 방법이 개시되어 있다.

상위 계산기(5)로부터 설정 계산 수단(6)에 대해서는, 금속소재의 치수 형상, 제품의 목표치수 형상, 금속소재의 조성(합금 성분의 함유률) 등의 목표치에 더하여, 재질 센서(10)에 의한 재질 측정 위치에서 달성하여야 할 재질의 목표치가 주어진다. 이 재질이란, 예를 들면, 인장강도, 내력(耐力), 인성(靭性) 및 연성 등의 기계적 특성, 투자율 등의 전자기적 특성, 또는, 그것들과 강한 상관을 갖는 결정 입경, 결정 방위의 배향성, 각종의 결정 조직의 존재 비율중의 몇개이다.

가열 보정 수단(11)은, 재질 센서(10)의 측정치에 의거하여 가열 온도를 보정하고, 가열 컨트롤러(7)에 출력한다. 이 보정은, 예를 들면 다음 식에 의해 행한 다.

[수식 1]

이다. 또한 게인(K₁)은 가열장치(2)의 응답 등을 고려하여 결정한다. 또한, 무게 계수(w₁)는, 조업의 안정성 등을 감안하고, 다른 가열 보정 수단(11), 가공 보정 수단(12) 및 냉각 보정 수단(13)에서의 보정과의 밸런스를 고려하여 결정한다. 영향 계수는 다음과 같이 재질 모델(후술)을 수치 미분함에 의해 얻어진다.

[수식 2]

이다. 이 영향 계수의 계산은 실제의 조업 조건(재료 온도 등)에 의거하여 사용하는 온라인에서 계산하는 것이 바람직하지만, 게인(K₁)을 약간 낮게 하면, 표준적인 조업 조건에 의거하여 미리 오프라인에서 계산하여 둔 값을 이용하는 것도 가능하다.

또한, 유도가열에 의한 가열 장치를 이용하면, 반도체 회로 등에 의해 코일에 공급하는 전력량을 변경함에 의해 재료의 승온량을 재빨리 조정할 수 있기 때문에, 게인(K₁)을 높일 수 있고, 보다 정밀도가 좋은 재질 제어를 할 수 있어 매우 적합하다.

다음에, 가공 보정 수단(12)은, 재질 센서(10)의 측정치에 의거하여 가공 장치(3)의 각 패스의 변형량, 각 패스의 변형 속도 및 각 패스의 가공 간격 등의 가공 조건이 적정하게 되도록, 각 패스 출측 판 두께(h^CAL), 각 패스의 압연 속도(V^CAL), 또는, 패스 사이 대기 시간(t^CAL)을 보정하고, 가공 컨트롤러(8)에 출력한다. 예를 들면, 어느 하나의 패스 사이 시간(t^CAL )을 보정하는 경우에는, 다음 식에 의해 행한다.

[수식 3]

이다. 또한, 게인(K₂)은 해당 패스부터 재질 센서(10)까지의 반송에 의한 제어 지연 시간 등을 고려하여 결정한다. 또한, 무게 계수(w₂)는, 조업의 안정성 등을 감안하고, 다른 가열 보정 수단(11), 가산 수정 수단(12) 및 냉각 보정 수단(13) 에서의 보정과의 밸런스를 고려하여 결정한다. 영향 계수는 다음과 같이 재질 모델(후술)을 수치 미분함에 의해 얻어진다.

[수식 4]

이다.

또한, 각 패스 출측 판 두께(h^CAL ), 각 패스의 압연 속도(V^CAL)를 보정하는 경우도 거의 마찬가지이다.

또한, 냉각 보정 수단(13)은, 재질 센서(10)의 측정치에 의거하여 예를 들면 냉각 속도를 보정하고, 냉각 컨트롤러(9)에 출력한다. 이 보정은, 예를 들면 다음 식에 의해 행한다.

[수식 5]

이다. 또한 게인(K₃)은 냉각 장치(4)의 밸브 응답 등을 고려하여 결정한다. 또한, 무게 계수(w₃)는, 조업의 안정성 등을 감안하고, 다른 가열 보정 수단(11), 가공 보정 수단(12) 및, 냉각 보정 수단(13)에서의 보정과의 밸런스를 고려하여 결정한다. 영향 계수는 수치 미분법을 이용하여 다음 식에 의해 계산할 수 있다.

[수식 6]

이다.

그런데, 열간압연 라인에는 압연기의 출측에 유량 가변의 다수의 냉각수 노즐을 배열한 냉각 장치가 배치되어 있는 것이 많고, 특히 철계 합금, 알루미늄계 합금, 구리계 합금 및 티탄계 합금 등에서는, 이 냉각 장치의 각 노즐의 유량을 변경함에 의해 냉각 속도와 그 패턴을 변화시켜, 다양한 특성을 갖는 제품을 구분하여 만드는 것이 가능하여, 이 냉각 장치의 제어가 매우 중요하다. 이와 같은 경우에는, 가공 공정과 냉각 공정의 사이 및 냉각 공정의 출측의 양방 또는 어느 하나의 편방에 재질 센서를 설치함에 의해, 제어 지연을 최소한으로 할 수 있기 때문에, 보다 정밀도가 좋은 제어를 할 수 있다. 물론 냉각 공정의 사이에 재질 센서를 설치할 수도 있지만, 이 경우는 냉각수의 물보라 등에 의한 측정치에의 외란(外亂)을 제거할 대책이 필수로 된다.

또한, 상기에 있어서 재질 모델은, 패스 스케줄, 롤 속도, 재료 온도 등을 입력 조건으로 하고, 라인 내에서의 재질 변화를 예측 계산하는 것으로서, 다양한 것이 제안되어 있고, 정적(靜的) 재결정, 정적 회복, 동적 재결정, 동적 회복, 립(粒)성장 등을 나타내는 수식군으로 이루어지는 것이 널리 알려져 있다. 한 예로서, 「소성가공기술 시리즈7 판(板)압연」, 코로나사, p.198 내지 229에 게재되어 있는 것이 있다. 이 교과서에는, 이론식과 그 원전이 기재되어 있다. 단, 이와 같은 이론식이 확립어 있는 것은 다방면에 걸치는 합금종 중의 일부에 지나지 않고, 아직도 이론식이 확립되지 않은 합금종도 많다. 이와 같은 경우에는 실 조업 데이터에 의거하여, 통계적 처리에 의해 도출된 간이(簡易) 모델로 대용한다. 이와 같은 간이 모델은 예를 들면, 「재료와 프로세스」, 재단법인 일본철강협회, 2004년 Vol.17, p.227에 게재어 있는 것이 있다.

이상 기술한 바와 같은 구성으로 함에 의해, 제조 라인 내에 설치된 재질 센서(10)에 의한 재질의 측정치에 의거하여, 해당 측정 위치의 재질이 목표치에 일치하도록 가열 장치(2), 가공 장치(3) 및 냉각 장치(4)를 제어하는 것이 가능해진다.

실시예 2

도 2는, 본 발명의 실시예 2의 압연, 단조 또는 교정 라인의 재질 제어 방법 및 그 장치를 도시한 블록도이다.

재질 센서(10), 가열 장치(2), 가공 장치(3), 냉각 장치(4), 가열 컨트롤러(7), 가공 컨트롤러(8), 및 냉각 컨트롤러(9)는 실시예 1의 것과 마찬가지이다. 또한, 상위 계산기(5)로부터는, 실시예 1과 마찬가지로 금속소재의 치수, 제품 치수 등에 더하여, 재질 센서(10) 위치에서의 재질의 목표치(X^AIM)가 주어진다. 재질 모델(14)은 설정 계산 수단(6)로부터 제조 조건이 주어지고, 상위 계산기(5)로부터 출측 재질 기준치(X^REF)가 주어진다.

재질 모델 학습 수단(15)은, 재질 센서(10)에 의한 측정치(X^ACT)를, 재질 모델에 의한 해당 측정 위치의 재질 추정치(X^MDL)와 비교하고, 이 비교 결과에 의거하여 재질 모델 보정 수단(16)에서 재질 모델 추정치(X^MDL)에 수정을 가한다. 이 재질 모델은, 실시예 1과 마찬가지이다.

재질 모델의 수정은, 예를 들면 다음과 같이 행한다.

우선, 재질 모델의 학습에 의한 보정항(이후, 학습항이라고 기재한다)(Z)을 준비한다. Z의 초기치는 제로로 하여 둔다.

재질 센서(10)에 의한 측정치가 얻어지면, 재질 센서(10)에 의한 측정치(X^ACT)와 학습에 의한 보정을 가하기 전의 재질 모델에 의한 재질 추정치(X^MDL)의 편차(δ)를 취한다.

[수식 7]

이 편차를 지수평활법(指數平滑法)에 의해 전회의 학습 후의 학습항의 값과 평활하여 학습 결과로 한다.

[수식 8]

여기서, β는, 학습 게인이고 0 내지 1.0의 범위이다. 1.0에 가까울수록 학습 속도가 빠르게 되지만 이상치(異常値)의 영향을 받기 쉬워져 통상은 0.3 내지 0.4 정도로 하는 것이 많다.

이후, 설정 계산에서는, 재질 모델에 의한 추정치(X^MDL)를 다음 식에 의해 보정한 값을 재질 추정치(X^CAL)로서 사용한다.

[수식 9]

이와 같이 재질 센서(10)에 의한 재질의 측정치에 의거하여 재질 모델의 학습을 행함에 의해, 조업을 계속함에 따라, 재질 모델의 정밀도를 서서히 높일 수 있고, 제품 또는 중간 제품의 재질이 목표치에 일치하도록 가열 장치(2), 가공 장치(3) 및 냉각 장치(4)를 제어하는 것이 가능해진다.

또한, 재질 모델의 학습항의 갱신 방법은 상기한 지수 평활법으로 한하지 않고, 예를 들면, 목표 판 두께, 목표 판폭, 합금종 등을 층별 키로 하는 데이터베이스에 학습 결과를 보존하는 층별학습법이나, 마찬가지로 파라미터와 상기한 재질 편차(δ)를 교시 데이터로 하는 뉴럴 네트워크에 의한 학습법을 이용할 수 있다.

실시예 3

도 3은, 본 발명의 실시예 3의 압연, 단조 또는 교정 라인의 재질 제어 방법 및 그 장치를 도시한 블록도이다.

설정 계산 수단(6), 가열 컨트롤러(7), 가공 컨트롤러(8), 냉각 컨트롤러(9), 가열 장치(2), 가공 장치(3) 및 냉각 장치(3)의 작용은, 본 발명의 전제가 되는 종래의 것과 마찬가지이다.

라인 내의 가열 장치(2), 가공 장치(3), 또는, 냉각 장치(4)의 적어도 어느 하나보다 상류의 임의의 위치에 재질 센서(10)를 설치한다. 또한, 재질 센서(10)보다 하류측의 가열 장치(2), 가공 장치(3) 및 냉각 장치(4)는 각각 복수 있어도 좋고, 또한 배치 순서도 임의이다.

또한, 라인 내의 재질 센서(10)보다 하류측의 임의의 점을 재질 제어 포인트로 한다. 또한, 리버스식 압연기의 경우에는, 재질 센서(10)에 의해 재질을 측정한 패스보다도 후의 패스라면, 물리적인 기기 배치에 관계없이, 라인상의 임의의 위치를 재질 제어 포인트로 할 수 있다. 상위 계산기(5)로부터 설정 계산 수단(6)에 대해서는, 금속소재의 치수 형상, 제품의 목표치수 형상, 금속소재의 조성(합금 성분의 함유률) 등에 더하여, 재질 제어 포인트에서 요구되는 재질의 목표치(X^AIM)가 주어진다.

또한, 재질 제어 포인트에서의 목표 재질은, 재질 센서(10)로 검출하는 재질과 다른 종류의 재질이라도 좋다. 예를 들면, 철강이 핫-스트립-밀에서, 마무리 압연기 출측의 오스테나이트 입경과, 권취기 입측의 페라이트 입경에는 강한 상관이 있기 때문에, 마무리 압연기 출측에 설치한 재질 센서로 오스테나이트 입경을 검출 하고, 권취기 입측의 재질 제어 포인트에서의 페라이트 입경을 목표치에 일치시키도록 제어하도록 한다.

재질 모델(14)은, 실시예 1에 나타낸 것과 마찬가지로서, 설정 계산 수단(6)으로부터 가열 장치(2), 가공 장치(3) 및 냉각 장치(4)의 조업 조건이 주어지면, 입측 재질 기준치(Y^ACT)을 기점(基点)으로 하여 재질 제어 포인트에서의 재질 추정치(X^CAL )를 계산한다.

설정 계산 수단(6)은, 상기 여러 제약 조건에 더하여, 재질 제어 포인트의 재질 추정치(X^CAL)를 목표치(X^AIM)에 일치시킨다는 조건을 만족하도록, 재질 모델(14)을 이용하여 가열 장치(2), 가공 장치(3) 및 냉각 장치(4)의 설정치를 결정한다.

예를 들면, 다음과 같은 수정 조작을 수회 반복함에 의해 상기 조건을 충족시키는 가열 조건, 가조건 및 냉각 조건을 얻을 수 있다.

우선, 가열 장치의 가열 온도 설정치에 관해서는, 다음과 같이 수정한다.

[수식 10]

이다. 또한, 게인(K₁), 무게 계수(w₁)는, 제 1의 실시 형태와 마찬가지로 결정한다. 영향 계수는 다음과 같이 재질 모델을 수치 미분함에 의해 얻어진다.

[수식 11]

이다.

다음에, 가공 장치의 각 패스의 변형량, 각 패스의 변형 속도 및 각 패스의 가공 간격 등의 가공 조건이 적정하게 되도록, 각 패스의 출측 판 두께(h^CAL), 각 패스의 압연 속도(V^CAL), 또는, 패스 사이 대기 시간(t^CAL)을 수정한다. 예를 들면, 어느 하나의 패스 사이 시간(t^CAL)을 수정하는 경우에는, 다음 식에 의해 행한다.

[수식 12]

이다. 또한, 게인(K₂), 무게 계수(w₂)는, 제 1의 실시 형태와 마찬가지로 결정한다. 영향 계수는 다음과 같이 재질 모델을 수치 미분함에 의해 얻어진다.

또한, 각 패스 출측 판 두께(h^CAL), 각 패스의 압연 속도(V^CAL)를 보정하는 경우도 거의 마찬가지이다.

[수식 13]

이다.

또한, 냉각 속도를 보정 수정한다. 이 수정은, 예를 들면 다음 식에 의해 행한다.

[수식 14]

이다. 또한, 게인(K₃), 무게 계수(w₃)는, 제 1의 실시 형태와 마찬가지로 결정한다. 영향 계수는 다음과 같이 재질 모델을 수치 미분함에 의해 얻어진다.

[수식 15]

이다.

이상 기술한 바와 같은 구성으로 함에 의해, 제조 라인 내에 설치된 재질 센서에 의한 소재 또는 중간 제품의 재질의 측정치에 의거하여, 재질 제어 포인트에서의 재질이 목표치에 일치하도록 가열 장치, 가공 장치 및 냉각 장치를 제어하는 것이 가능해진다.

실시예 4

도 4는, 본 발명의 실시예 4의 압연, 단조 또는 교정 라인의 재질 제어 방법 및 그 장치를 도시한 블록도이다.

설정 계산 수단(6), 가열 컨트롤러(7), 가공 컨트롤러(8), 냉각 컨트롤러(9), 가열 장치(2), 가공 장치(3) 및 냉각 장치(3)의 작용은, 본 발명의 전제가 되는 종래의 것과 마찬가지이다. 또한, 실시예 3과 마찬가지로, 입측 재질 기준치(Y^REF)가 주어진다.

재질 모델(14)은, 실시예 1에 나타낸 것과 마찬가지이고, 설정 계산 수단(6)으로부터 가열 장치(2), 가공 장치(3) 및 냉각 장치(4)의 조업 조건이 주어지면, 입측 재질 기준치(Y^REF)를 기점으로 하여 재질 제어 포인트에서의 재질 추정치(X^CAL)를 계산한다.

재료가 재질 센서 위치에 도달하기 이전에, 설정 계산 수단(6)은, 본 발명의 전제가 되는 종래의 것과 마찬가지로 가열 장치(2), 가공 장치(3) 및 냉각 장치(4)의 설정치를 결정한다. 재료가 재질 센서 위치에 도달하고 재질 센서 위치의 재질 실측치(이하, 입측 재질 측정치(Y^ACT)라고 기재한다)가 얻어지면, 이것을, 상기 입측 재질 기준치(Y^REF)와 비교한다. 그 비교 결과에 의거하여, 가열 보정 수단, 가공 보정 수단 및 냉각 보정 수단은, 설정 계산에 의한 가열 온도, 각 패스 출측 판 두께, 각 패스 압연 온도 및 냉각 속도 등의 설정치에 대해 보정을 가한다.

가열 보정 수단(11)은, 재질 센서(10)의 측정치에 의거하여 가열 온도를 보정하고, 가열 컨트롤러(7)에 출력한다. 이 보정은, 예를 들면 다음 식에 의해 행한다.

[수식 16]

이다. 또한, 게인(K₁), 무게 계수(w₁), 영향 계수

는, 제 1의 실시 형태와 마찬가지로 결정한다. 영향 계수

는 다음과 같이 재질 모델(후술)을 수치 미분함에 의해 얻어진다.

[수식 17]

이다. 이 계산치 실제의 조업 조건(재료 온도 등)에 의거하여 사용하는 온라인에서 계산하는 것이 바람직하지만. 게인을 약간 낮게 하면, 표준적인 조업 조건에 의거하여 미리 오프라인에서 계산하여 둔 값을 이용하는 것도 가능하다.

다음에, 가공 보정 수단(12)은, 재질 센서(10)의 측정치에 의거하여 가공 장치(3)의 각 패스의 변형량, 각 베이스의 변형 속도 및 각 패스의 가공 간격 등의 가공 조건이 적정하게 되도록, 각 베이스 출측 판 두께(h^CAL), 각 베이스의 압연 속도(V^CAL), 또는, 패스 사이 대기 시간(t^CAL)을 보정하고, 가공 컨트롤러(8)에 출력한다. 예를 들면, 어느 하나의 패스 사이 시간을 보정하는 경우에는, 다음 식에 의해 행한다.

[수식 18]

이다. 또한, 게인(K₂), 무게 계수(w₂), 영향 계수

는, 제 1의 실시 형태와 마찬가지로 결정한다. 영향 계수

는 가열 보정 수단과 마찬가지로 계산한다.

또한, 냉각 보정 수단(12)은, 재질 센서(10)의 측정치에 의거하여 예를 들면 냉각 속도를 보정하고, 냉각 컨트롤러(9)에 출력한다. 이 보정은, 예를 들면 다음 식에 의해 행한다.

[수식 19]

이다. 또한, 게인(K₃), 무게 계수(w₃), 영향 계수

는, 제 1의 실시 형태와 마찬가지로 결정한다. 영향 계수

는 가열 보정 수단과 마찬가지로 계산한다.

이상 기술한 바와 같은 구성으로 함에 의해, 제조 라인 내에 설치된 재질 센서에 의한 소재 또는 중간 제품의 재질의 측정치에 의거하여, 재질 제어 포인트의 재질이 목표치에 일치하도록 가열 장치, 가공 장치 및 냉각 장치를 제어하는 것이 가능해진다.

본 발명의 압연, 단조 또는 교정 라인의 재질 제어 방법 및 그 장치는, 특히, 레이저 초음파에 의한 결정 입경 센서와 유도가열 장치를 이용한 철강 열간압 연 라인의 재질 제어에 적용할 수 있다.

Claims

금속재료를 가열하는 가열 공정과, 금속재료를 압연, 단조 또는 교정 가공하는 가공 공정과, 금속재료를 냉각하는 냉각 공정을 각각 적어도 1회씩 실시하고, 소망하는 치수 형상의 금속제품을 제조함에 있어서, 제조라인 내의 상기 공정의 어느 하나의 하류측에서, 제조중의 금속재료에 여기용 레이저광을 조사하고 금속재료 내에 초음파를 발생시키고, 금속재료 내부를 전파한 상기 초음파를, 상기 여기용 레이저광과는 별도로 검출용 레이저광을 조사하고 그 반사광과 조사광을 간섭시켜서 검출하고, 검출된 상기 초음파의 전파 특성에 의거한 상기 금속재료의 재질을 측정하고, 상기 측정치와 목표치의 편차를 계산하고, 가열 공정, 가공 공정, 및 냉각 공정의 각 공정의 조건 변경이 상기 재질 측정 위치에서의 재질에 미치는 영향을 나타내는 영향 계수를, 패스 스케쥴, 롤 속도, 재료 온도에 의거한 재질 모델을 이용하여 각각 계산하고, 상기 각 공정의 제어 응답, 및, 상기 각 공정으로부터 상기 재질 측정 위치까지의 반송 시간에 의거한 상기 각 공정의 보정 게인을 결정하고, 또한, 각 공정에의 보정량의 배분을 나타내는 무게 계수를 결정하고, 이들, 상기 재질 측정치 편차, 상기 모든 영향 계수, 상기 각 보정 게인, 및 각 무게 계수에 의거한, 상기 재질 측정 위치에서 재질이 목표치에 일치하도록, 상기 재질 측정 위치보다 상류의 적어도 하나의 공정의 가열 조건, 가공 조건 또는 냉각 조건에 수정을 가하는 것을 특징으로 하는 압연, 단조 또는 교정 라인의 재질 제어 방법.
금속재료를 가열하는 가열 공정과, 금속재료를 압연, 단조 또는 교정 가공하는 가공 공정과, 금속재료를 냉각하는 냉각 공정을 각각 적어도 1회씩 실시하고, 소망하는 치수 형상의 금속제품을 제조함에 있어서, 제조 라인 내의 상기 공정의 어느 하나의 상류측에서, 제조중의 금속재료에 여기용 레이저광을 조사하고 금속재료 내에 초음파를 발생시키고, 금속재료 내부를 전파한 상기 초음파를, 상기 여기용 레이저광과는 별도로 검출용 레이저광을 조사하고 그 반사광과 조사광을 간섭시켜서 검출하고, 검출된 상기 초음파의 전파 특성에 의거한 상기 금속재료의 재질을 측정하고, 상기 측정치와 목표치의 편차를 계산하고, 상기 재질 측정 위치에서의 재질의 변화가 상기 재질 측정 위치보다 하류의 임의 위치에 마련된 재질 제어 포인트에서의 재질에 미치는 영향을 나타내는 영향 계수 및, 가열 공정, 가공 공정, 및, 냉각 공정의 각 공정의 조건 변경이 상기 재질 제어 포인트에서의 재질에 미치는 영향을 나타내는 영향 계수를, 패스 스케쥴, 롤 속도, 재료 온도에 의거한 재질 모델을 이용하여 각각 계산하고, 상기 각 공정의 제어 응답, 및, 상기 각 공정으로부터 상기 재질 측정 위치까지의 반송 시간에 의거한 상기 각 공정의 보정 게인을 결정하고, 각 공정에의 보정량의 배분을 나타내는 무게 계수를 결정하고, 이들, 상기 재질 측정치 편차, 상기 모든 영향 계수, 상기 각 보정 게인, 및 각 무게 계수에 의거한, 상기 재질 제어 포인트에서의 재질이 목표치에 일치하도록, 상기 재질 측정 위치보다 상류의 적어도 하나의 공정의 가열 조건, 가공 조건 또는 냉각 조건에 수정을 가하는 것을 특징으로 하는 압연, 단조 또는 교정 라인의 재질 제어 방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

가열 공정에서는 유도가열에 의해 재료를 가열하도록 한 것을 특징으로 하는 압연, 단조 또는 교정 라인의 재질 제어 방법.
금속재료를 가열하는 가열 장치, 금속재료를 압연, 단조 또는 교정 가공하는 가공 장치, 및, 금속재료를 냉각하는 냉각 장치를 각각 적어도 하나씩 구비하고, 소망하는 치수 형상의 금속제품을 제조하는 제조 라인에 접속되고, 상위 계산기로부터 주어지는 금속재료의 치수 형상, 제품의 목표 치수 형상 및 금속재료의 조성의 정보에 의거하여, 상기 가열 장치, 가공 장치, 및, 상기 냉각 장치의 설정치를 계산하고 출력하는 설정 계산 수단과, 상기 설정치에 의거하여 가열 장치, 가공 장치, 및, 냉각 장치를 조작하는 가열 컨트롤러, 가공 컨트롤러 및 냉각 컨트롤러를 구비한 제어 장치에 있어서,

제조 라인 내의 상기 장치의 어느 하나의 하류측에 설치되고, 제조중의 금속재료에 여기용 레이저광을 조사하고 금속재료 내에 초음파를 발생시키고, 금속재료 내부를 전파한 상기 초음파를, 상기 여기용 레이저광과는 별도로 검출용 레이저광을 조사하고 그 반사광과 조사광을 간섭시켜서 검출하고, 검출된 상기 초음파의 전파 특성에 의거한 상기 금속재료의 재질을 측정하는 재질 센서와, 상기 측정치와 목표치의 편차를 계산하는 재질 측정치 편차 계산 수단과, 가열 장치, 가공 장치, 및, 냉각 장치의 각 장치의 조건 변경이 상기 재질 센서 위치에서의 재질에 미치는 영향을 나타내는 영향 계수를, 패스 스케쥴, 롤 속도, 재료 온도에 의거한 재질 모델을 이용하여 각각 계산하는 영향 계수 결정 수단과, 상기 각 장치의 제어 응답, 및, 상기 각 장치로부터 상기 재질 센서 위치까지의 반송 시간에 의거한 상기 각 장치의 보정 게인을 계산하는 게인 결정 수단과, 각 장치에의 보정량의 배분을 나타내는 무게 계수를 결정하는 무게 계수 계산 수단과, 이들, 재질 측정치 편차, 상기 모든 영향 계수, 상기 각 보정 게인, 및 각 무게 계수에 의거한, 상기 재질 측정 위치에서 재질이 목표치에 일치하도록, 상기 설정 계산이 상기 재질 센서보다 상류측의 적어도 하나의 가열 장치, 가공 장치 및 냉각 장치에 대한 설정치를 보정하는 가열 보정 수단, 가공 보정 수단 및 냉각 보정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 압연, 단조 또는 교정 라인의 재질 제어 장치.
금속재료를 가열하는 가열 장치, 금속재료를 압연, 단조 또는 교정 가공하는 가공 장치, 및, 금속재료를 냉각하는 냉각 장치를 각각 적어도 하나씩 구비하고, 소망하는 치수 형상의 금속제품을 제조하는 제조 라인에 접속되고, 상위 계산기로부터 주어지는 금속재료의 치수 형상, 제품의 목표 치수 형상 및 금속재료의 조성의 정보에 의거하여, 상기 가열 장치, 가공 장치, 및 상기 냉각 장치의 설정치를 계산하고 출력하는 설정 계산 수단과, 상기 설정치에 의거하여 가열 장치. 가공 장치, 및, 냉각 장치를 조작하는 가열 컨트롤러, 가공 컨트롤러 및 냉각 컨트롤러를 구비한 제어 장치에 있어서,

제조 라인 내의 상기 장치의 어느 하나의 상류측에 설치되고, 금속재료에 여기용 레이저광을 조사하고 금속재료 내에 초음파를 발생시키고, 금속재료 내부를 전파한 상기 초음파를, 상기 여기용 레이저광과는 별도로 검출용 레이저광을 조사하고 그 반사광과 조사광을 간섭시켜서 검출하고, 검출된 상기 초음파의 전파 특성에 의거한 상기 금속재료의 재질을 측정하는 재질 센서와, 상기 측정치와 목표치의 편차를 계산하는 재질 측정치 편차 계산 수단과, 상기 재질 센서 위치에서의 재질의 변화가 상기 재질 센서 위치보다 하류의 임의 위치에 마련된 재질 제어 포인트에서의 재질에 미치는 영향을 나타내는 영향 계수 및, 가열 장치, 가공 장치, 및, 냉각 장치의 각 장치의 조건 변경이 상기 재질 센서 위치에서의 재질에 미치는 영향을 나타내는 영향 계수를, 패스 스케쥴, 롤 속도, 재료 온도에 의거한 재질 모델을 이용하여 각각 계산하는 영향 계수 결정 수단과, 상기 각 장치의 제어 응답, 및, 상기 각 장치로부터 상기 재질 센서 위치까지의 반송 시간에 의거한 상기 각 장치의 보정 게인을 계산하는 게인 결정 수단과, 각 장치에의 보정량의 배분을 나타내는 무게 계수를 결정하는 무게 계수 계산 수단과, 이들, 상기 재질 측정치 편차, 상기 모든 영향 계수, 상기 각 보정 게인, 및 상기 각 무게 계수에 의거한, 상기 재질 제어 포인트에서의 재질이 목표치에 일치하도록, 상기 재질 센서보다 하류측의 가열 장치, 가공 장치 또는 냉각 장치에 대한 설정치를 보정하는 가열 보정 수단, 가공 보정 수단 및 냉각 보정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 압연, 단조 또는 교정 라인의 재질 제어 장치.
제 4항 또는 제 5항에 있어서,

가열장치에서는 유도가열로 장치에서 재료를 가열하도록 한 것을 특징으로 하는 압연, 단조 또는 교정 라인의 재질 제어 장치.
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