TWI259339B - Material controlling method and device for rolling, forging or straightening line - Google Patents

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1259339 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域] · 本=關於一種至少分別實施—次加熱金屬材料之 製：所： 場正加工之步驟及冷卻步驟，以 布王之尺寸形狀之製品的壓延、鍛造或橋正加工後 之材質控制方法及裝置。 … 【先前技術】 声、金及1呂合金為首之金屬材料中，機械特性（強 二成形性、韋刃性等）、電磁特性（磁導率）等的材質 冒因其合金組成而變化，亦會因加埶 仪 卻條侔而找儿 Α ‘件加工條件及冷 V、件而、交化。合金組成之調整 力口量而i隹广,淳曰由才工制成分元素之添 個彭口天：曰刀调正h之批I早位大，而不可能依各 適：：：=-，，為製造所希望之材質的製品， 二°又疋加熱條件、加工條件及冷卻條件以f 非常重要。 A衣k材質， 以在，相對於加熱、加工及冷卻之各 目標佶、4 T 4 卞件，加熱溫度 、 加後之尺寸目標値、冷卻速度目彳## Μ ^ 個製品規格依據長年累積之經驗來決^ : '於每 値，—般係採用溫度控制及尺寸控制之方法。2上述目標 來，對製品規格之要求顯著地高度化 ❿近年 之決定大、、土、，丁 ι ^化，依據經驗 法獲得所希望之材質之情形產生。 “，而會有無 及冷來已知有一種使用從加熱條件、加工停件 P仏件來推測製品材質的材質模型，， ’使製品之材質 316470 1259339 工 與目標値一致，藉由計算來 條件及冷卻條件的控制方法 再者，已知有-種在塵獻!)。 績値，並將該實績値作為材質 子、材科溫度之實 提高精密度的方法。該方、去π在π吴土之輪入資料，藉此 分値、壓延後之鋼材尺寸:= 模型來決定加熱條件、虔延條件、冷卻並使用材質 驟、粗慶延步驟及修整虔延步驟後:板二在加熱步 ^ ' ^^(Pass)r,e,f, . 她夺，則依據該等實測値，使用材質實 步驟之後的壓延條件或預 ”斤决疋下一 多差不齊之t月形（參照例如專利文獻2)。 才貝 取2Γ已知有—種使用類神經網路⑽·1 Netw〇rk) :代材質模型之控制方法。該方法係調査加工後或熱處理 ) :_=屬材枓所具有之特性，並作為指示資料供給至類神 =，由此可實現提升類神經網路之預測精 照 如專利文獻3)。 專利文獻1:曰本特公平7_102378號公報 專利文獻2:日本專利第25〇9481號公報 專利文獻3:日本特開2〇〇1_349883號公報 【發明内容】 (發明所欲解決之課題） 在依據上述之材質模型之控制方法中，材質模型之預 測精密度係用以使製品之材質與目標値一致的關鍵。然 316470 1259339 :、^歸件、加王條件及冷卻條件與1^材質的—極 為複雜’雖提案有依據物理冶金學理=白勺^極 :理論式、實驗式或依據實際操 ；… 熱條件、加工條件、冷卻條件或合刀。:別是加 偏離材質模型^ ^ 、〜且成之任一者在確認 c s· μ 範圍之外時(例如以合金组成… C-S卜Μη系鋼鐵材料以相 入 、成而3為 顯劣化。又，即# M + J所 π D孟恰），精密度會明 密度良好，但因該等誤之多數個模型式之各個精着 體之精密度。因 、π知，因此難以良好地保持整 制方法，依然無法解決肇因自材ϋ/述材質模型之控 不能使製品之材P f Hi的本身精密度，而 竹貝一目軚値一致的問題點。 土夕’在使用類神經網路所 令，係調査加工後<埶# 才貝模型的控制方法 並作為指示資料供給二;=屬=所具有之特性， 之預測精密度，但如上所述加敎停件猎力提升類神經網路塵 件與製品之材質的關係極為H 二2件、冷部條« 係，需要有多層且大規模之類神^同：邀地模擬該關 須提供龐大之指示資料且精密度:盖^有為了學習必 使用小規模類神經網路的話，則只 可，但在此情況則存在限定可適 曰不貢料即 本發明係為解決上述課題而研“：圍之問題。 使材質模型之預測精密度並非充分 1的在^即 材質與目標値一致。 Τ ’亦能使製品之 316470 7 1259339 (解決課題之手段） 本發明之覆延、鍛造或矯正加工線之材質控制方法 係在實施加熱金屬材料的加熱步驟，對金屬材料進行屬 延、鍛造或繞正加工之加工半_ Ώ、人"人^ 心加工步驟及冷卻金屬材料的冷 驟各至少1次，以製造所希望之尺寸形狀之金屬製品時， ，置在製造線内的材質感測器來測定金屬材料之材 二:=職位置之材質與目標値一致，依據 ;= 才質感測器更上游之至少-個步驟之加熱條件、加工 备、件或冷卻條件進行修正。 再者心在加熱金屬材料之加熱步驟，對金屬材 =樹延、鍛造或場正加工之加工步 =r:步驟各至少1次，以製造所希望之尺寸形狀之 孟屬衣口口日守，利用設置在穿 屬材料之材…“ 材質感測器來測定金 件、力^ 測疋値與依據該金屬材料之加熱條 測定位及冷卻條件之實績利用材質模型計算出之該 述二置測値進行比較，依據該比較結果，對上 上述各二然後使用修正後之材質模型，決定 /^之^-條件、加工條件及冷卻條件。 料進在實施加熱金屬材料之加熱步驟，對金屬材 材料的;入"：i a以或矯正加工之加工步驟及冷卻金屬 7寸的冷郃步驟各至少1 金屬努〇 — 以表k所希望之尺寸形狀之 屬材料I二利用設置在製造線内的材質感測器來測定金 住意位’且為使設置在較上述材質感測器更下游之 置的材質管理點的材質與目標値—致，依據上述測 316470 8 1259339 =並利用材質模型來計算較上述材質感測器更下游之至 個步驟之加熱條件、加工條件或冷卻條件。 料再者^在貫施加熱金屬材料之加熱步驟，對金屬材 =進行壓延、鍛造或竭正加工之加工步驟及冷卻金屬 乂、的冷卻步驟各至少1次，制 > 金屬制dr± „ ^ 以衣k所不望之尺寸形狀之 屬*: ’ 1用设置在製造線内的材質感測器來測定金 =料之材f’且為使設置在較上述㈣感測器更下游之 2置的材質管理點的材質與目職—致，依據上述測 執^件修正較上述材質感測器更下游之至少一個步驟之加 …、k件、加工條件或冷卻條件。 切明之壓延、鍛造或矯正加工線之材質控制裝置， π連接於具備加熱金屬材料之加 壓延、锻造或終正知m 械偁對至屬材枓進仃 播甚 、/同 σ工機構及冷卻金屬材料的冷卻 機構各至少1個，以樂j 4 f 日目# 希望之尺寸形狀之金屬製品的 ;:具備：依據從上位計算機所提供之金屬材料之 、製品之目標尺寸形狀及金屬材料之組成等資 :盖:，出上述加熱機構、上述加工機構及上述4 熱機構、加工機構及St 操作加 、〇、 稱及冷部機構的加熱控制器、加工控制哭 二:控制器者’其中又具備：設置在製 ； 金屬材料之材質的材質感測器；及為使上述材質感測= /則疋僅與目標値-致，而對上述設定計算針對較上所 感測器更上游側之加熱機構、 、貝 的設定値進行修正之加哉二:部機構而輸出 > 正枝構、加工修正機構及冷卻 316470 9 1259339 修正機構。 再者，係具備有：¥ 之材質的材質感測哭· I炉衣以"’内用以測定金屬材

. ,UJL 質的材質模型運;;二由Jf模型推測該測 上述材質模刑運管機槿 乂上述材貝感測器之測定値與 差的材質:莫;=之Γ結果，以學習材質模型之誤 學習結果，對上依據上述材質模型學習機構之 ί上1材貝模型運算機 二並對上述材質模型進行修正之材質模型;、 修正後的材質推魏= 吴型修正機構所輸出之 工機構及上述冷卻機構之設定値。 ’、、、枝構、上述加 再者，係具備有：設置在製造線内 之材質的材質感測器；及依據上述材質感測料 利用材質模型推測設於較 /}^iL~ 5 置之材質管理點…: 感測器更下游之任意位 計曾機鮮/ 的材質模型運算機構，且上述設定 位^地二ΐ上述材質模型運算機構之運算結果與從上 敎機；之材質目標値-致，而計算並輸出上述加 4構i述加工機構及上述冷卻機構之設定僅。

之枯所f '、備有·设置在製造線内用以測定金屬材料 之材貝的材質感測哭·乃兔由A h。，及為使政於較上述材質感測器更下 " 之材質官理點之材質與從上位計算機所提供 之目標値一致，而對上诚於宁蚪曾乂丄[1 戌所徒t、 更下游側之加熱機構 π: ·砬上述材質感測器 籌加工枝構及冷卻機構而輸出的設定 316470 10 1259339 値進打修正之加熱修正機構、加工 構。 / I钺構及冷部修正機 (發明之功效） =本發明，可進行控制錢材質感測n之測定位置 材貝掉目才示値_致。又，在之後加工之材 :制=嶋測器之測定位置之材質與目標値—致仃 ’可“、因材質感測器位置之材質參差不齊所 ^㈣差，並且可進行控制以使材質控制點之材質盘目 :匕致。此外’可消除因材質感測器位置之材質夂 外J 是，亚且可進行控制以使材質㈣ 點之材質保持在一定。 义啊貝ί工制 【實施方式】 在本兒明本發明，依據添付之圖式說明實施例。 為金屬製品製造線之-例可列舉鋼鐵材 線，對金屬材料實施至少-次加熱、加工及 二=各步驟，同樣地可將本發明適用在製造 寸形狀之製品的鍛造或矯正等製造線。 尺 峻之=圖係本發明之前提之f知星延、鍛造或矯正加工 1八r:制：法及裝置的方塊圖。如第5圖所示，由鐵 。孟、呂合金等金屬材料所構成之被壓 力 熱裝置2加熱後，由壓延機等之加工裝置3加工 之尺寸弗貼夕制口 衣1 j加工成所希望 y 衣°口，然後成為由冷卻裝置4冷卻。 又’加熱裝置2、加工裝置3及冷卻裝置4亦可J二

數個，且其配置順序亦 . 、、I J马任思。加熱裝置2係通常使燃 Π 316470 1259339 枓氣體燃燒而加熱材料，但也可利用以感應加熱來加敎材 抖者。加熱後之材料溫度係因金屬材料之合金組成、加工 方法及所要求之製品規格而不同，但例如以熱礼或溫乾壓 延鋼材以製造薄板時，設定為5〇〇至土 右。加工裝i 3係使用反向(心⑽幻壓延機或串 (:⑽)壓延機，亦可使用鍛造機或竭正機等來取代。壓 延機具有用以驅動軋輕之馬達驅動襄置，及用以變更二 =度的壓下裝置等(圖示略)。壓延機係藉由使該軋輥： 轉，可使材料變形複數次。冷卻裝置4係由多 二之配管將冷卻水洗在材料表面，而使材料之 又牛:^卩水配官係具有流量調整閥，藉由變更其開 度而可變更冷卻速度。 /、 設備之控制時，首先從上位計算機5對設定 賦予金屬材料之尺寸形狀、製品之目標尺寸形 ，屬材料之組成(合金成分之含有率) 轉來自上位計算機5之資料，考慮： ::丁而次定加熱條件、加工條件及冷卻條件，以使f 二尺了：,與目標植一致。加熱條件係指加熱溫： 出料例間等。加1條件係㈣延機之各滾軋（卿） 厭”⑴軋待㈣間1等。又，冷卻條件係扑 \幾下游之冷卻裝置4之冷卻速度cxCAL等。就限制： 而言’例如有：覆下裝置之額定麼延負載之限制、、馬=功 316470 12 1259339 卞之限制、對叹入乾輕之咬入角的限制、用以將板之平坦 度良好地保持之對塵延負載之操作上之限制及馬達最大旋 轉數之限制等。在限制條件下之求解的數學手法，已知有 線形計劃法、牛頓法等各種方法，可考量求解之穩定性、 收i速度寺來廷定。作為上述滾軋出料侧板厚計算法，例 如有揭示在日本專利蒙90^70。π ^ 个寻扪弟2635796唬之方法。加熱控制器7 係依據設料算機構6之結果，操作供給至加熱爐之轉 乳體的流1，或操作感應加熱裝置之電 之爐内停留時間，藉此哨敕、隹Λ从』丨 乂义文才科省 „ 猎此5周整進入材料之入熱量。加工（壓延） 控一？§ §係依據設定計算機構 ,0 軋麵等。冷㈣；結果’ #作軋親開度、 ”仏制為9係依據設料算機構之結果， 才呆作冷钾水之流量、壓力， (第！實施例） 贼“裝置之冷卻速度變化。 第1圖U餐明之第J實施例之壓延、鍛造或橋正加 工線之材質控制方法及裝置的方塊圖。 -同 设疋叶异機構6、力ϋ敎^告|哭 ^ ^ ^ , 衣置3及冷卻裝置4之作用# 兴知句本發明之前提的習知者相同。 不 在比製造線内之加敎梦署 之至少任一個更下、族； 加工裝置3及冷卻裝置4 更下游側的任意位置，設 又’比材質感測器10更上、、旌你丨夕“壯貝I貝以10。 及冷卻裝置…47:裝置2、加工装置3 ',。由卿等之觀點該材質感測器非::為： 破壞者，除了可用直接_ ^ ^… 于為非接觸、非 直接測疋磁導率等材質的感測器之外， 316470 13 1259339 亦可使用藉由檢測電阻、超音波之傳輸特性、放射線之散 射特性等與材質顯示強烈相關之物理量，來換算為結晶粒 徑、成型性等材質而進行間接性測定的感測器。該種材質 感測器10具有各式各樣者，例如在日本特開昭57-57255 號中揭示有一種，根據射入材料内之超音波之強度變化或 傳輸速度之檢測値，測定材料之結晶粒徑或集合組織的方 法。又，超音波之傳送接收可使用近年來開發之雷射超音 波裝置或電磁超音波裝置等，例如在曰本特開2001-255306 號揭示有雷射超音波裝置之一例。雷射超音波裝置具有可 將從材料表面至材質感測器之距離設定為較長的特徵，特 別是須進行熱軋測定及線上測定時，其利用價値較高。又， 在曰本特開昭56-82443號，揭示有一種從利用磁通檢測器 所檢測出之磁通強度測定鋼材之變態量的裝置。再者，在 曰本特公平6-87054 5虎’揭不有利用電磁超音波之闌克佛 (Lankford)値之測定方法。 從上位計算機5對設定計算機構6，除了金屬材料之 尺寸形狀、製品之目標尺寸形狀及金屬材料之組成（合金成 分之含有率）等目標値外，並賦予在材質感測器10之材質 測定位置所應達成之材質目標値。該材質係指例如引拉強 度、耐力、韌性及延性等機械特性、磁導率等電磁特性或 具與上述極相關之結晶粒徑、結晶方位之配向性、各種之 結晶組織之存在比率中的數項。 加熱修正機構11係依據材質感測器10之測定値來修 正加熱溫度，並輸出至加熱控制器7。該修正例如可由下 316470 1259339 式來進行。 [數學式1] TSKJ' _ W2 >ΚΊIf •(χαογ_χαιμ| ⑴ 在此， TSET · Ιλ^ •修正後之加熱溫度設定值（°c) TCAL ··修正前之加熱溫度設定值卜設定計算值）（。〇) XAeT :材質感測器之測定值 χΑΙΜ :材質目標值

影響係數 I :增益（一） wi :加權係數㈠ 又’增益K〗係由考慮加熱裝置2之響應等而決定。而加權 係數Wl係考量操作之穩定性等，並考慮與其他加熱修正機 構U、加工修正機構12及冷卻修正機構13之修正的均衡 而’夬定。影響係數係如下所述，藉由對材質模型（後述）施 以數値微分而求得。 [數學式2] \6Tj 2·ΔΤ (2) 在此，

△ τ係微小變化量（D X +係使加熱溫度增大△丁時，由材質模型所計算 316470 15 I259339 之到達材質感測器位置時之材質 X係使加熱溫度減小△丁時 $糾、去^ 由材質模型所計管 之到達材質感測器位置時之材質 开 口亥衫響係數之計首 — 度等)，且在線上進二::， 八丄延仃计异，但如將增兴 ％ — 依據標準之.操作條件亦 ：]5叉疋為較低時， 十刀Η吏用預先在線外計算之値。 使用感應加熱之加熱裝置， 等變更供給至線圏之t "以半導體電路 量，因此可提高二κ“γ可迅速地調整材料之昇溫 材質控制。日皿&’亚且可適當地進行料度更佳之 其次’加工修正機構I2 所 値來修正各滾乾出料側板厚 或滾軋間待命時間tCAL 、滾軋之M延速度vw 俾使加工裝置3之各滾上簡出至加工控制器， 〇/袞軋之加工間隔耸 k度及 ^ ϋ工I件成為適當値。例如，f t 壬*一個滾乾間待命時間u寺，係由下式算出。 七正 [數學式3] ^

tSET . tCAL (3) 在此 tSET . _ CAL · 一正伋之滾軋間時間設定值（sec) ACT ^之魏間時間設定值(=設定計算值)(sec) X ·材㊣感測器之測定值 316470 16 1259339 xAIM :材質目標值 if):影響係數 ··增益（-） w2 ··加權係數（〜） 又’增显κ2係考慮從該滾軋至 制延遲時間等而決定。 才貝說。10之搬送的4 卜4楚 加核係數W2係考量掉作少择r 性寻，並考慮與其他加熱修 亏里知作之^ 对、人…^止钱構1 1、加工修正悔 及冷部修正機構13之修 I止喊構1 所述，藉由對材質模刑⑽ V曰係數係如7 [數學式4] W 土（後逑）施以數値微分而求得。 '逆I χ、χ- dt) ~2^Γ ⑷ 在此， t係微小變化量（°c ) x+係使滾軋間時間增大 欣 A t ¥ ’由材質模型所 V·异之到達材質感測器位置之材質貝㈣所 t係使滾軋間時間減小 筲夕W '去仏供 △ 守’田材質模型所Ί ^之到達材質感測器位置之材質

又修正各滾軋出料側板厚hcAI^ vCAL時亦大致相同。 及各滾軋壓延速J 再者，冷卻修正機構13係依 値來修正例如冷卻速度，並貝：測器10之測; 、出至冷卻控制器9。i 316470 17 1259339 修正係由例如下式進行。 [數學式5] ^ aCAL W3

-ACT _χΑΙΜ) (5) 在此， α ••修正後之冷卻速度設定值fc /S) cal a :修正前之冷卻速度設定值(=設定計算值)(°C/s) XAeT :材質感測器之測定值 X IM ··材質目標值 if):影響係數 K3 :增益㈠ W3 ··加權係數㈠ 又，增益 3不亏慮冷卻裝置4之閥響應等而決定。又， 權係數考量操作之穩定性等，並考慮與其他加熱修」 機構11 u工修正機構12及冷卻修正機構 衡而決定。影響係數可湘數値微分 ，正之土 [數學式6] 卜式异出。

(6) 在此 “昨儆小變化量（t/s) : = 材广模型所 316470 18 1259339 X‘使冷卻速度減小△“寺 之到達材質感剛器位置之材質材貝模型所計算 右、*旦而在熱軋壓延線之壓延機之屮粗 有可變之多數個 出枓側大多配置排列 系合金、鋁$入 貝^的冷卻裝置，特別e .讲 鋁糸合金、銅系合金刀^人 4寸別疋在鐵 更该冷卻裝置之各噴嘴之“、’乐3金等中，可藉由變 化’而分別製作具多樣特性:里制，口使冷卻$度與其形態變 為重要。此時，衣叩’该冷卻裳置之控制極 驟之出料側的雙方或任步驟之間及冷卻步 遲抑制在最小限度，因而7 貝感測器，可使控制延 在冷卻步驟之門進仃精密度更佳之控制。當缺 X間亦可設置材 田…、 除因冷卻水之飛沫# 、心’、的，但此時必須要有消 又，上述=成之對測定値之干擾的對策。 細未 中之材質模型係以滾軋屮粗如4 r 及材料溫度等作為輪入條件，而預測: 之才她匕者，提案有各式各：線内 晶、靜的佑庐 俱土 由表不靜的再結 等數式二 「塑性加工技術系列；板;二二以一例而言，有揭載在 在該教科書記載有理論式及土並㈣咖似社，Ρ·19δ_229)。 只不過是多種合金中之一小;:者=確立該理論式者 種哼f作夕„± 尚未確立理論式之合金 弓（逐很夕。此日”依實際操作資料能以由統計性處理所 二㈣易模型來代替。該簡易模型有例如揭載在「材J “衣私」（財團法人日本鋼鐵協會，2〇〇4年ν〇ι · η、p 227 316470 19 1259339 者。 1。的：=ΐ,構成，依據設置在製造線内之材質感測器 穿f貝 '疋直’可控制加熱裝置2、加工裝置3及冷卻 以使該測定位置之材質與目標値一致。 (第2實施例） 工本發明之第2實施例之麼延、锻造或矯正加 "材貝控制方法及裝置的方塊圖。 材質感測器10、加埶裝置2 加熱控制哭U …衣置2加工I置3、冷卻裝置4、 σ〇加工控制器8及冷卻控制器9係盥第j杂 施例相同。又，盥第每 乐1貝 全屬材斜從上位計算機5賦予 位置之材所目Γ製品尺寸等之外，並賦予材質感測器10 XREF。 I *上位计异機5賦予出料側材質基準值 材貝模型學習機構丨5係比較 、^ ^ ^ ^ ，丁與材質模型之心10之測定値 ^ 、之口亥測疋位置之材質推測値xMDL _ 4. 该比較結果在材質難修正機構16 +對H 又豕 准4 /夂丁 〒對材質推測値Xmdl 们…該材質模型係與第i實施例相同。 材夤杈型之修正係如下所述進行。 項)Z。Z之準備材貝板型之學習之修正項(以下稱學習 、）Z之初期値係設定為Q。 當獲得材質感測器10之測定値時 之測定値χκτ與增加 羽 乂材貝感測器]0 質推測値乂職之偏差，子白丨乡正w的材質模型之材 316470 20 1259339 [數學式7] ⑺

占=XAC 丁一XMDL 藉由指數平滑法將該偏差與前次之學習後之學習項之 値予以平滑化，以作為學習結果。 [數學式8]

、在此’ β係學習增益且在〇至丨〇之範圍。越接近I

學習速度越快，但越容易受到異常値之影響，通常多設— 在0.3至〇·4程度。 夕又A 測在設料算中，採用以下式修正材質模型之拍 、L X 的値作為材質推測値XCAL。 [數學式9]

Xcal^xmdl+z (9) 之此’依據材質感測器10之材質推測値進行材質模型 高二，而隨者繼續操作可使材質模型之精密度緩緩地提 U亚且可控制加熱裝置2、加工穿詈3万、人…壯 使製罝2加工衣置3及冷部裝置4,以 σ或中間戏品之材質與目標値一致。 數：利貝供型之學習項之更新方法並不限定於上述指 ’月法’例如亦可採用 目標板寛、合全_ 存在以目標板厚、 種4寺作為層別鍵之資料庫的層別學習 神經數及上述材質偏差㈣為指示資料的類 (弟3實施例） 〜圖係本發明之第3實施例之壓延、鍛造或矯正加 316470 1259339 工線之材質控制方法及裝置的方塊圖。 口又疋計算機構6、加熱控制器7 控制器卜加熱冷街 盥作A 士& 及~郃1置4之作用俜 一作為本發明之前提的習知者相同。 P用知 之^比製造線内之加熱裝置2、加m及冷卻穿置4 V任一個更上游側的任、 又，fc卜枓新A ， 。又置材A感测器I 〇。 匕材貝感測器10更下游側之加埶 及冷卻穿w 4介可八…衣罝2、加工裝置3 :乂、°刀別為複數個，且其配置順序可為 =者，將比製造線内之材質感測器1〇更下游任…音 =為材質控制點。又，在反向式塵延機之情況下:、 疋比由材質感測器10測定材質之Ϋ 制點將“線上之任意位置作為材質押 材料之：/立计异機5對於設定計算機構6除了賦予全屬 材枓之尺寸形狀、製品之目標 、/ (合金成分之合右盎彳笙々从^ 及至屬材枓之組成 之材質目標値χΑΙΜ。 ”中所要求 、材質控制點之目標材質亦可為與由材質 檢測出之材質不同種|| ϋ I ' 所 m 貝。例如鋼鐵之埶軋帶姑她 (Hot Str]p MllI)與修整壓延機出料側之奥式體^材嘁 粒徑 '捲取機進料侧之鐵素體（Fwite_ “ US=te) 因丨I:卜'^丨I田5E > //r + 令相關性’ 在修整壓延機出料侧之材質檢_㈣Μ 式肢·粒仏，亚控制使捲取機進料侧 六 粒徑與目標値一致。 心抆制點的鐵素體 材’'杈型14係與第〗實施例所示者相同，從設定計算 316470 22 1259339 機構6賦予加熱裝置2、 條件時 衣置3及冷卻裝置4之操作 午τ 乂進枓側材質基準値yac丁 點之材質推測値XcAL。 马基點，什鼻材質控制 設定計算機構6係利用材質 力口工奘罟3爲、人，、抑 ，央疋加熱裝置2、 工衣置3及冷郃裝置4之設定値 制條件之外，亦法9从 俾&了満足上述諸限 '、满足使材質控制點之材皙拖、^ c 標値XAJM 一致之條件。 才貝推測値與目 例如，藉由反覆數次下述修 條件之加熱條件、加工條件及冷卻條件。W満足上述丨 [數學式1〇] …度叹疋値進行下述修正。 (ID) 叫 在此 丁 AL •加熱溫度設定值（。〇) X〜入^ 严在材質控制點之材質推測值 ^ ·牡材貝控制點之材質目標值 ㈤：影響係數 I ••增益㈠ W!:加權係數㈠ 増益&、 響係數係 加權係數W〗係與第 如下所述，藉由對材質 實施形態同樣地決定。影 模型施以數値微分而求得。 3]6470 23 1259339 [數學式ιη 在此， τ係微小變化量（°c) X ir、使加熱溫度增大△ τ時，由材質模型所計算 之材質控制點之材質 X仏使加熱溫度減小△τ時，由材質模型所計笪 之材質控制點之材質 _ 其次，為使加工裝置之各滾 度及夂、、奋ά丨 > 上 合展軋之變形速 口滾軋之加工間隔等之 各滾桌丨夕山把m 冰叶风马適當値，而修正 Φι ρ. _ 、各滾軋之壓延速度VCAL -V、、吞 軋間待命時間tCAL。 ^ 或滾 例如於修正任一個之、、奋±

時，係以下式進行。 们之滾軋間時間tCAL

[數學式12] 〇2) 在此 t H間時間設定值（sec) X •在材質模型之材質控制點& χΑΙΜ ••在材曾松^ 、制的材質推測值 间材貝控制點的材質目標值 W ••影響係數 K2 ··增益㈠ 316470 24 Ϊ259339 W2 :加權係數㈠ ^ : K"、加杻係數W2係與第1實施形態同樣地決定。景 “了、數係如下所述，籍由對材質模型施以數値微分而求得〔 度。之出料側板厚心各料之麼延速

[數學式]3J

At (13) 在此， △ t係微小變化量（。〔） χ+係使滾乾間時間增AAt時， 算之到達材質控制點時之材質貝果里所 X-係使滾軋間時間減小△"寺 算之到達材質控制點時之材質貝吴型所 [數學=4Γ補正冷卻速度。轉正係·以下式進行 .^VlCo(ΙΓ

XCAL .χΑΙΜ) (14) 在此， aCAL : al . X AIΜ . 冷部逮度設定值d/s) 在材質模型之材質控制點 材質目標值 材貝推 316470 1259339 /ax\ 影響係數 K3 :增益（〜） W3 :力ϋ權係數（―) | I、加權係數w係盘 — 響俜| ^ ^弟1貫施形態同樣地決定。g 曰^數係如下所述，藉由對 、义衫 [數學式15] Φ材貝杈型施以數値微分而求得。

(15) 在此， A α係微小變化量（。〇怂） 由材質模型所計算 由材質模型所計算 X係使冷卻速度增大Λα時， 之到達材質控制點時之材質 t係使冷卻速度減小Λα時， 之到達材質控制點時之材質 藉由上述之構成 的原材料或中間製品 加工裝置及冷卻裝置 致。 ’依據設置在製造線内之材質感測器 之材質的測定値，可控制加熱裝置、 ’俾使材質控制點之材質與目標値— (第4實施例） 工 第4圖係本發明之第4實施例之遷延 線之材質控制方法及裝置的方塊圖。 。乂同 设疋計算機構6、加熱控制器7、加工控制器8、 3]647〇 26 1259339 Π器9、加熱袭置2、加工裝置3及冷卻裝置4 ^為本發明之前提的習知者相同。與第3 ·广作用係 賦予進料崎質基準値YREF。 4例同樣地

材質模型14係與第i實施例所示者 X 機構ό賦予加埶 同，從設定計算 條件時，以㈣ 裝置3及冷卻裝置4之摔作 以進料側材質基準値yREF 乍 點之材質推測値xCAL。 ”’、土 ”、，，5十异材質控制 與4 = =_位置之前’設定計算機構6係 -裝置Μ冷：同樣地決定加熱裝置2、加 置而獲得材所咸衣。。' 2 °又疋値。材料到達材質感測器位 質測定値益位置之材f #測値（以下稱進料側材 進料側材併其進Γ比較該進料侧材質測定値YREF與上述 加工修正：二及直γ。依據該比較結果，加熱修正機構、 各滾朝屮粗 ~部修正機構係對設定計算之加熱溫度、 進^修正二侧板厚、各滾軋壓延温度及冷卻速度等設定値 γ t正機構11係依據材質感測器10之測定値修正 I、。皿度，亚輸出至加熱控制器7。該修正係例如以下式 進行。 [數學式16] TSET e TCAL _ Wj , (16) (f) 在此，

T

SET •修正後之加熱溫度設定值fc) 27 316470 1259339 τ

CAL

4正前之加熱溫度設定值卜設定計算值）(°c) 、 材質感測器之測定值 ^REF ;7:材質目標值 影孿 係數

fdX :影響係數 K1 :增益㈠ w〗：加權係數㈠ 係、與第1實施形態同 係如下所述，藉由對材質模型（後 增益、加權係數W1、影響係數， 樣地決定。影響係數 述）施以數値微分而求得 [數學式17] *ΔΥ (】7) 在此 △Y係在材質感測器位置之材質 x+係使加熱溫度增大ΛΥ時 二 之到達材質感測器位置時之材質貝Μ所计具 X·係使加熱溫度減 之到達由材質模型所計算 違材貝感測器位置時之材質 料溫度等）並 該計算最好依據使用實際之操作條件（材 316470 28 1259339 在線上計算，但降低增益時，亦可 件預先在離線時所計算的値。舰據‘準之插作條 之各滾軋之ί:據材質感測器' 1()之測定値使加工裝置3 隔等之加工：：量：各滾軋之變形速度及各滾軋之加工間 /卞牛成為適當値，加工修正機構12 τ 軋之出料侗拓戶·1 CAT I止执構12係修正各滾 '子1 、各滾軋之壓延声VCAL 、# 土 待命時間tCAL w 心&延遠度V 或滾軋間 亚將其輸出至加工哭 —個之滾軋間時na± , 包制叩8例如修正任 [ 竿Π日守間日守’係以下式進行。 [要文孥式18]

(18) 在此， ^ ^正後之滾軋間時間設定值（sec) :AC:修二㈣'乾間時間設定值(=設定計算值)(se γ •材質感測器之測定值 γγ REF . 材質目標值 Θ :影響係數 m 卜厂·影響係數 κ2:增益㈠ W2 ··加權係數㈠ 土曰贫Κ2、力口權係數W2、 樣地决定。影響係數if j 衫響係數係盘第 /、弟1男'施形態同 π捋加熱修正機構時同樣地計算。 316470 29 1259339 再者，冷部修正機構丨2係依 該修正係 値修正例如冷卻溫度，並輸出至冷；二f:? 1〇之測定 例如以下式進行。 I&制益9 [數學式19] qSET - α〇Λ1 ^^1^3(S) fsx dYj-(YAcr-yREFj (19) 在此 ^SET · J/fr 01 •修正後之 α

CAL Υ Υ

ACT

REF 冷卻速度設定值（t/s) .修正前之冷卻速度設定值(=設定計算值)fc/s) •材質感測器之測定值 :材質目標值 (f) :影響係數 〜：影響係數 κ3:增益㈠ W3 :加權係數㈠ 又乓I K3、加權係數W3、影響係數_係與第】每 地同‘地〜。影響係數（w)係與加熱修正機構時同樣 措由上述之構成，依據設置在製造線内之材質感 的原材料或中間製品之材質的測定値，可控 筆夕 …、衣置、 316470 30 1259339 加工裝置及冷卻裝置 致。 俾使材質控制點之材質與目標値一 本發明之之壓延 及裝置，特別是二田或竭正加工線之材質控物 器與感應加”置二錮雷射超音波之結晶粒娜 【圖式簡單說：】的鋼鐵熱乳壓延線之材質控制上。 、鍛造或矯正加 、鍛造或矯正加 、鍛造或矯正加 、鍛造或矯正加 弟1圖係本發明之第1實施例之壓证 工線之材質控制方法及裝置的方塊圖。 第2圖係本發明之第2實施例之壓延 工線之材質控制方法及裝置的方塊圖。 第3圖係本發明之第3實施例之壓延 工線之材質控制方法及裝置的方塊圖。 第4圖係本發明之第4實施例之壓延 工線之材質控制方法及裝置的方塊圖。 工 第5圖係本發明的前提之習知塵延、锻造或墙正加 、、表之材質控制方法及裝置的方塊圖。 【主要元件符號說明】 由金屬材料所構成之被壓延材 2 加熱裝置 4 冷卻裝置 6 設定計算機構 8 加工（壓延）控制器 10 材質感測器 墨延機等之加工裝置 上位計算機 加熱控制器 冷卻控制器 加熱修正機構 316470 3] 1259339 12 加工修正機構 13 冷卻修正機構 14 材質模型 15 材質模型學習機構 16 材質模型修正機構

32 316470

Claims (1)

1259339 十、申請專利範圍： 1. 一種壓延、锻造式钱 土 / 〇力線之材質控制方法，係在實 施加熱金屬材料的加埶步 祖人ρ …~，對金屬材料進行壓延、鍛 造或矯正加工之加工步驟及冷卻金屬材料的冷卻步驟 各至少1次，以製造所希坎 m ^ ^ I 之尺寸形狀之金屬製品時， 利用έ又置在製造線内的材 材貝感測益來測定金屬材料之 材貝’且為使該測定位著 μ έι ^ 材貝與目標値一致，而依據 上述測疋値對較上述材質 。 «貝琢測态更上游之至少一個步 2. 驟之加熱條件、加工條件或冷卻條件進行修正。 严:造或矯正加工線之村質控制方法，係在實 ""屬材料之加熱步驟，對金屬材料進行進行塵 延、鍛造或矯正加工夕1 μ Τ ^ ^ ^ „ 1 Λ 加工步驟及冷卻金屬材料的冷卻 少知各至少1次，以,；庄 時，利用制 之尺寸形狀之金屬製品 口又在衣造線内的材質感測器來測定全屬料 之材質，並將該測定值w J疋孟屬材科 加工條件及冷卻條件 …才、仟 7 μ木件之貝績利用材質模 測定位置的材質推測値進 出之5亥 ,,+.,, „, 遮仃比車乂，依據該比較結果，對 上处材貝枳型進行修正，然 傻便用知正後之姑曾据』 決定上述各步驟之加埶 一 •、貝拉型’ 3. -種Μ延、㈣# 條件及冷卻條件。 …L 工線之材質控制方法，係在- 施加熱金屬材料之知挪I挪 你在貝 蜀柯卄之加熱步4聚，對金屬材 延、鍛造或矯正加工之加工牛_ κ人 仃進仃壓 .. s , 力步驟及冷卻金屬材料的冷;gp 步驟各至少1次，以制止 了 W ~郃 士 j ^ 希主之尺寸形狀之金屬制ϋ 時，利用設置在f i止砷肉沾从斯4、 蜀衣口口 衣I線内的材質感測器來測定金屬材料 316470 33 1259339 =;二為使設置在較上述材質感測器更下游之任意 之至二用材貝杈型來計算較上述材質感測器更下游 4 個步驟之加熱條件、加工條件或冷卻條件。 力=、锻造或橋正加工線之材質控制方法，係實施 鍛造或橋正加工之加工牛//人蜀材抖進灯進订堡延、 乂私及冷卻金屬材枓的冷卻步 :;:1次：以製造所希望之尺寸形狀之金屬製品 所/又置在f造線内的材質感測器來敎金屬材料 位詈二从且為使1 2 3 4又置在較上述材質感測器更下游之任意 =材質管理點的材質與目標値-致，而依據上述測 修正較上述材質感測器更下游之至少—個㈣ ϋ尤、條件、加工條件或冷卻條件。 316470 34 1 ·=Γ專利範圍11項至第4項中任—項之壓延、鍛造 ，橋正加工線之材質控制方法，其中，製造線係在使用 金延機之加工步驟後具備利用冷卻水之冷卻步驟，而在 T工步驟與冷卻步驟之間及冷卻步驟之出料侧的雙方 或任何一方配置有材質感測器。 2 6·如申請專利範圍第i項至第4項中任―項之壓延、鍛迭 或橋正加工線之材質控制方法，其中，材質感測器係具 備超音波發送機構、超音波接收機構及信號處理機構， 依據金屬材料内之超音波的傳輸特性檢測出材質。 3 .如申請專利範圍第6項之壓延、鍛造或矯正加工線之材 4 貝控制方法，其中，由材質感測器檢測出之材質係超音 1259339 波傳輪路徑上的金屬結晶之結晶粒經。 8·如申請專利範 質控制方法，：：項之壓延、鍛造或矯正加工線之材 光照射在全屬材Γ超音波發送機構係藉由將脈衝雷射 Q ^ ^ 、’蜀材枓之表面，而使超音波產生。 •口申請專利範圍第6 質控制方法，JL 士 、俶I次矯正加工線之材 全屬材料” 超音波接收機構係將雷射光照射在 蜀材枓之表面，依據該反射光盥昭 在 U孟屬材料表面之超音波振動。 而 〇·如申明專利範圍帛J項至第4項中任 矯正加工線之材質 甘 、i〜、鍛造或 用感應加熱而使材料加熱者。 在力為中係利 11·如申請專利範圍第】項至第4項中任 矯正加工線之材質 、i怂、鍛造或 金、竭金、鋼金屬材料係鐵系合 12一種麼延、鍛…：力：糸5金中任-種。 I4場正加工線之材質护壯 於具備加熱金屬材料之加熱機構，、對工全屬、材叫糸連接 延、锻造或竭正加工之加工機 全; 機構各至少1個，以製 ” 屬材枓的冷卻 的製造線，且具備：依”王〈人寸形狀之金屬製品 料之尺寸形狀、製品之二尺：：機所提供之金屬材 等資訊，計算並輪出上述加熱屬材料之組成 述冷卻機構之設定値的設定計 機構及上 値操作加熱裝置、加工裝置及=上述設定 加工控制器及冷卻控制器者，彳衣置的加熱控制器' 316470 35 1259339 之::：為’、備·设置在製造線内用以測定金屬材料 盥目麵器；及為使上述材質感測器之測定値 器更二广而對上述設定計算針對較上述材質感測 設定佶：則：加熱機構、加工機構及冷卻機構而輸出的 ;ί正機：了修正之加熱修正機構、加工修正機構及冷卻 1 3 · —種墨延、叙止 於具備…屬=正加工;線之材質靖 延、锻造妙正力 _，對金屬材料進行壓 機構各至少：個力=工機，卻金屬材料的冷卻 的製造線，且呈備布'之尺寸形狀之金屬製品 料之尺寸形狀:、卜=二上位計算機所提供之金屬材 等資訊，計算並輪出上述力侧、== 述冷卻機構之設定値的，+力工枝構及上 値操作加熱裝置、：::十异機構;及依據上述設定 加工控制器及冷卻控制器者， ’、、、n =特徵為具備有··設置在製造線内用 料之材質的材質减 ， 疋孟屬材 加工條件及冷;二:二據捕之竭 置之材[ 材質模型推測該測定位 、卿：上十質模型運算機構;比較上述材質感測器之 :””广才質模型運算機構之運算結果，以學習材 貝吴土之诀差的材質模型學習 型學習機構之學^士田•“ +及依據上述材質模 算結果進行修 述材質模型運算機構之運 正，亚對上述材質模型進行修正之材質模 3Ϊ647〇 36 1259339 型修正機構，且上付 々 修正梢疋叶异機構係依據上述材質模刑 L正_所輪出之修正後的材質推、、則枯 貝祆土 述加埶機Μ ,订貝推測値，計算並輸出上 …械構、上述加工機構及上 14,種壓延、锻> 1 i 7十機構之設定値。 鈑把或矯正加工線之材質护 方今具備加教全屬姑祖 '工衣置，係連接 延、锻造或❹料料進行屋 機構各至少i個，以p迕所機：及冷部金屬材料的冷卻 的裂造線，且且備^ 之尺寸形狀之金屬製品 料之尺寸形狀:L=:=機:提供之金屬材 等資訊，計嘗t #& ψ 、/ 、及金屬材料之組成 Τ α亚#別出上述加埶機 述冷卻機構ΑΑ "構上述加工機構及上 I钺構之6又疋値的設定計 値操作加埶，詈、+ 及依據上述设定 A 加工裝置及冷卻裝置的加敎押制哭、 加工控制器及冷卻控制器者， '、、、‘Μ。。 其知·彳政為具備有··設置制 料之材質的材質感測測定金屬材 値，利用材質模刑推、目丨 據述材質感測器之測定 任立相署!1 測設於較上述材質感測器更下游之 任思位置之材質管邳μ f < 點之材質的材質模型運算機構，且 :ΓΓΤ 係為使上述材質模型運算機構之運 Γ::=Γ上位計算機所提供之材質目標値-致，而計 値,述加熱機構、上述加工機構及上述冷卻機構 15.種壓延、鍛造或矯正加工線之材質控制 於具備加熱金屬材粗令4、 加運接 延、锻造或竭正加工之力丁t構’對金屬材料進行塵 加工機構及冷部金屬材料的冷卻 316470 37 1259339 枝構〇至少]個，以製造 的製造羚 之尺寸形狀之金屬製品 、 ^，且具備··依據從上仇計管 料之尺寸形狀、製品之目標尺寸丄;::”之金屬材 等資訊，計算並輪出上述加熱機構:二屬材料之組成 述冷卻機構之…一::：構上述加工機構及上 又。又疋计异機構，·及依 ％〜 値操作加熱裝置、加工 ：处-疋 加工控制器及冷卻控制器者，”Ρ衣置的加熱控制器、 料之^具備有：設置在製造線_以_金屬材 更下游之任意位置之:質之::於較上述材質感測器 機所提供之目標値—：：:點之材質與從上位計算 材質感測器更下_之=對上述設定計算針對較上述 而輸出的設定値進行广機構、加工機構及冷卻機構 構及冷卻修正機Γ 加熱修正機構、加工修正機

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