WO2016056129A1 - 材料特性値推定方法、材料特性値推定装置、および鋼帯の製造方法 - Google Patents

材料特性値推定方法、材料特性値推定装置、および鋼帯の製造方法 Download PDF

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WO2016056129A1
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steel strip
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target
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mesh
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修司 久山
浅野　一哉
飯島　慶次
知義 小笠原
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Ｊｆｅスチール株式会社
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    • C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/573—Continuous furnaces for strip or wire with cooling
    • C21D9/5735—Details

Definitions

  • the present invention relates to a material property value estimation method and a material property value estimation device for estimating a material property value (material properties) of a steel strip, and a steel strip manufacturing method.
  • Steel strip products manufactured through processes such as reheating process, forming process, and cooling process are coiled and delivered to customers, or to the next process for further processing Sent.
  • Such steel strip products are subjected to quality judgment prior to delivery or the like in order to guarantee required quality (material characteristic values such as strength).
  • quality judgment material characteristic values such as strength
  • the quality of steel strip products is not stable at the end, the quality of the entire product is ensured by determining the cutting position from the result of quality judgment and cutting the end.
  • thermoography a technique for measuring the temperature by photographing the whole area of a hot-rolled metal strip with a near-infrared camera (thermography) and judging the quality based on the measured temperature distribution.
  • Patent Document 1 focuses on the correlation between the quality (material characteristic value) and the temperature of the hot-rolled metal strip and determines the quality using the temperature as an index.
  • the influence of factors on quality cannot be taken into account, and the accuracy of quality judgment is insufficient.
  • the cut-off position cannot be properly determined, and the defective part (the area where the material characteristic value is rejected) is left behind, or the part where the quality is good (the area where the material characteristic value is acceptable).
  • the yield is lowered due to cutting off.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a material property value estimation method and a material property value estimation apparatus capable of accurately estimating a material property value of a steel strip. Moreover, the other object of this invention is to provide the manufacturing method of the steel strip which can suppress the fall of a yield.
  • the material property value estimation method is a material of a target steel strip product manufactured through at least one of a heating process, a rolling process, and a cooling process performed while transporting the target material along the transport path.
  • a material property value estimation method for estimating a property value wherein at least a measured value including a temperature of the target material measured at least once by a measuring device installed in the transport path and a component of the target steel strip product
  • the method includes an estimation step of estimating a material property value for each mesh partitioning the target steel strip product based on a component value.
  • the material characteristic value estimation device is a material of a target steel strip product manufactured through at least one of a heating process, a rolling process, and a cooling process performed while transporting the target material along a transport path.
  • a material property value estimation device for estimating a property value, wherein the measured value including at least the temperature of the target material measured at least once by a measuring device installed in the transport path and each component of the target steel strip product
  • An estimation means for estimating a material property value for each mesh dividing the inside of the target steel strip product based on the component value is provided.
  • the steel strip manufacturing method is a steel manufactured through at least one of a heating process, a rolling process, and a cooling process performed while transporting the target material along the transport path.
  • a method for manufacturing a strip based on a measured value including at least the temperature of the target material measured at least once by a measuring device installed in the transport path and a component value for each component of the steel strip, Estimating a material property value for each mesh partitioning the inside of the belt, and thresholding the estimated material property value for each mesh, the boundary position between the pass portion and the fail portion in the steel strip is determined. And a cutting step of cutting the steel strip at the determined boundary position.
  • the steel strip manufacturing method is a steel manufactured through at least one of a heating process, a rolling process, and a cooling process performed while transporting the target material along the transport path. It is a manufacturing method of a strip, and is based on a measured value including at least a temperature of the target material measured at least once by a measuring device installed in the transport path and a component value for each component of the target steel strip product.
  • the estimation step of estimating the material property value for each mesh partitioning the target steel strip product, and the difference between the estimated material property value for each mesh and the required specification of the material property value of the steel strip And a manufacturing condition determining step for changing one or more settings in the manufacturing conditions.
  • the material property value of the steel strip can be estimated with high accuracy. Moreover, according to this invention, it can suppress that the yield of the manufacturing process of a steel strip falls.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of the overall configuration of a material property value estimation device and a manufacturing process to which the material property value estimation device is applied.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a data configuration example of a performance database.
  • FIG. 3 is a view showing a target steel strip product.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the processing procedure of the material property value estimation processing.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a material characteristic value image.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the relationship between the post-cooling temperature and the material characteristic value in a situation where the temperature during cooling is different.
  • FIG. 7 is a diagram showing a temperature distribution (a) of the mid-cooling temperature, a temperature distribution (b) of the post-cooling temperature, and a material characteristic value image (c).
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of the overall configuration of a material property value estimation device 1 according to the present embodiment and a manufacturing process 100 to which the material property value estimation device 1 is applied.
  • the manufacturing process 100 includes a refining process 10, a casting process 11, a heating process 12, a rolling process 13 as a processing process, and a cooling process. 14 and an inspection step 15.
  • the equipment for carrying out the heating step 12, the rolling step 13 and the cooling step 14 is an object material (slab) formed by laying transport rollers (table rolls) (not shown).
  • the slab S11 or the rolled material S13 which is installed on the conveying path of S11 or the rolled material S13) and is sequentially conveyed in the conveying direction A1 on the conveying path, is heated, rolled, and cooled.
  • the refining process 10 is a process in which the weight (component value (chemical composition)) of the component elements is appropriately adjusted and added to the liquid steel to obtain a steel having a predetermined composition.
  • a component measuring meter 101 is installed, and a component value (actual value) for each adjusted steel component is measured.
  • the measured component value for each component is output to the actual value collection device 5 described later as needed.
  • the subsequent casting step 11 is a step in which the liquid steel adjusted to the above-mentioned predetermined composition is cooled and cast into a plate shape and cut into a predetermined length to form the slab S11.
  • a thickness meter 111 is installed, and the thickness (slab thickness) of the slab S11 is measured.
  • the measured slab thickness is output to the actual value collection device 5 as needed.
  • the subsequent heating step 12 is a step of heating the slab S11 to around 1250 ° C. by the heating furnace 121.
  • a thermometer 123 is installed on the exit side of the heating furnace 121, and the surface temperature (post-heating temperature) of the slab S11 at the completion of heating passing through the installation place is continuously measured. .
  • the measured post-heating temperature is output to the actual value collection device 5 as needed.
  • the subsequent rolling step 13 includes a plurality of rolling rolls 131 and 132, specifically, a rolling material (heated) by a rolling roll 131 constituting a roughing mill (roughers) and a rolling roll 132 constituting a finish rolling mill (finishers).
  • This is a step of rolling S13 stepwise, and the slab thickness of about 250 mm is thinly extended to about 1 mm to 20 mm.
  • a thickness / width meter 133 is installed as a dimension meter in the middle of rolling, for example, between a roughing mill and a finishing mill, and a thickness / width meter 135 is installed on the exit side of the finishing mill. Has been.
  • the thickness (intermediate plate thickness) and width (intermediate width) of the rolled material S13 when passing through the installation place of the thickness / width gauge 133 and the installation place of the thickness / width gauge 135 are passed.
  • the thickness (finished thickness) and width (finished width) of the rolled material S13 are continuously measured.
  • a measuring roll 137 as a speedometer is installed in the middle of rolling such as between a roughing mill and a finishing mill, and the conveying speed of the rolled material S ⁇ b> 13 in the rolling process 13. (Conveying speed during rolling) is continuously measured.
  • the measured intermediate plate thickness, finishing thickness, intermediate width, finishing width, and conveyance speed during rolling are output to the actual value collection device 5 as needed.
  • the subsequent cooling step 14 is a step of supplying cooling water to the rolled material S13 that has been rolled by a plurality of cooling devices 141 and cooling it to several hundred degrees Celsius.
  • a thermometer 143 is installed on the inlet side of the cooling device 141 on the most upstream side
  • a thermometer 145 is installed in the middle of cooling between the cooling devices 141
  • the cooling device 141 on the most downstream side is discharged.
  • a thermometer 147 is installed on the side.
  • the surface temperature of the rolled material S 13 that passes through the thermometer 143 temperature before cooling
  • the surface temperature of the rolled material S 13 that passes through the thermometer 145 temperature during cooling
  • the thermometer 147 is installed on the side.
  • the surface temperature (post-cooling temperature) of the rolled material S13 passing through is continuously measured.
  • the cooling process 14 is provided with a tachometer (not shown) as a speedometer at an appropriate position such as during the cooling, and the number of rotations of the transport roller is counted and converted into a speed.
  • the conveyance speed (cooling conveyance speed) of the rolled material S13 is continuously measured.
  • the measured pre-cooling temperature, mid-cooling temperature, post-cooling temperature, and conveyance speed during cooling are output to the actual value collection device 5 as needed.
  • the steel strip product manufactured by completing the cooling step 14 as described above is wound up by a coil winder (not shown) to form a coil S15.
  • the subsequent inspection step 15 is a step of conducting a tension test of a steel piece (test piece) S17 unwound from a steel strip product (coil) S15 and collected from an end portion or the like.
  • the yield stress (Yield Strength) YS, the tensile strength (Tension Strength) TS, and the elongation (Elongation) EL of the steel slab S17 are measured by the instrument 151.
  • Each value of the measured yield stress YS, tensile strength TS, and elongation EL is a material characteristic value (actual value), and is output to the actual value collecting device 5 as needed together with the sampling position of the steel piece S17 in the steel strip product S15.
  • thermometers installed in the heating step 12 and the cooling step 14 are not limited to the number and location described above, and at least one unit is installed in each of the steps 12 and 14. That's fine.
  • the number of installations and installation locations of the thickness / width gauges in the rolling process 13 are not limited to the above-described installations and installation locations, and at least one unit may be installed.
  • the temperature of the rolled material S13 before cooling, during cooling in the cooling step 14, and at the completion of cooling (temperature before cooling, temperature during cooling, temperature after cooling) It is desirable to obtain all of Moreover, the rolling material processed in the process from the heating furnace 121 to the coiler S15 is not limited to only one as described above, and a plurality of rolling materials may be processed.
  • the measurement of the temperature of the slab S11 or the rolled material S13 by the thermometers 123, 143, 145, and 147 is preferably performed over the entire width direction of the slab S11 or the rolled material S13 that passes through the installation place. The temperature may be measured for a part of the width direction.
  • the thickness and width of the slab S11 or the rolled material S13 measured by the thickness gauge 111 and the thickness / width gauges 133 and 135 are measured in the entire width direction of the slab S11 or the rolled material S13 passing through the installation place. However, the thickness and width may be measured for a part of the width direction.
  • the material property value estimation apparatus 1 applied to such a manufacturing process 100 includes an apparatus main body 2, an input device 3, a display device 4, an actual value collection device 5 as a collection unit, and an actual data storage unit.
  • the record DB 6 is configured so as to be able to send and receive data via a bus line 50 that connects each part in the transmission bus 7 and the apparatus main body 2.
  • the apparatus main body 2 is realized by using a general-purpose information processing apparatus such as a personal computer or a workstation, and includes an arithmetic processing unit 20, a ROM 30, and a RAM 40.
  • the arithmetic processing unit 20 is realized by hardware such as a CPU.
  • the arithmetic processing unit 20 is a material characteristic value estimation device based on programs and data stored in the ROM 30, operation signals input from the input device 3, various information acquired from the actual value collection device 5 and the actual result DB 6, and the like.
  • the operation of the entire material property value estimation apparatus 1 is comprehensively controlled by giving instructions to each unit constituting the data, transferring data, and the like.
  • the arithmetic processing unit 20 includes a manufacturing condition acquisition unit 21, a characteristic value estimation unit 23 as an estimation unit, a visualization unit 25 as a display processing unit, and a cut position determination unit as a determination unit as main functional units. 27.
  • the ROM 30 stores a program for operating the material property value estimation device 1 and realizing various functions of the material property value estimation device 1, data used during the execution of these programs, and the like.
  • the arithmetic processing unit 20 is caused to function as the manufacturing condition acquisition unit 21, the characteristic value estimation unit 23, the visualization unit 25, and the cut position determination unit 27 to estimate the material characteristic value of the steel strip product S15 and perform visualization.
  • a characteristic value estimation program 31 is stored.
  • the RAM 40 is a semiconductor memory used as a working memory for the arithmetic processing unit 20, and includes a memory area that temporarily stores programs executed by the arithmetic processing unit 20, data used during the execution, and the like.
  • the input device 3 is realized by an input device such as a keyboard, a mouse, a touch panel, and various switches, and outputs an input signal corresponding to an operation input to the device body 2.
  • the display device 4 is realized by a display device such as an LCD, an EL display, or a CRT display, and displays various screens based on display signals input from the device body 2.
  • the actual value collection device 5 can be realized by a known hardware configuration including an arithmetic device such as a CPU, a main storage device, an auxiliary storage device such as a hard disk and various storage media, a communication device, a display device, and an input device.
  • an arithmetic device such as a CPU
  • main storage device such as a main storage device
  • auxiliary storage device such as a hard disk and various storage media
  • a communication device such as a facsable cellular communication device
  • a display device such as a computer
  • an input device for example, a general-purpose computer such as a server computer, a workstation, or a personal computer can be used.
  • the actual value collecting device 5 includes a component measuring meter 101 in the refining process 10, a thickness gauge 111 in the casting process 11, a thermometer 123 in the heating process 12, a thickness / width gauge 133, 135 in the rolling process 13, and a measuring roll.
  • the actual value collection device 5 has component values, slab thicknesses, intermediate thicknesses, finishing thicknesses, finishing widths, intermediate widths, finishing widths, and heating values measured by these measuring devices.
  • Post temperature delivery temperature of reheating process
  • pre-cooling temperature entity temperature of cooling process
  • mid-cooling temperature temperature during cooling
  • post-cooling temperature transport speed during heating, transport speed during rolling, transport speed during cooling
  • material A measurement value of the characteristic value is collected, and a process (actual data registration process) of registering the actual data of the steel strip product S15 sequentially manufactured in the manufacturing process 100 in the actual result DB 6 based on the collected measured value is performed.
  • the performance DB 6 is a database (DB) that accumulates performance data of steel strip products manufactured in the past in the manufacturing process 100, and registers and updates the performance data every time the steel strip product S15 is manufactured in the manufacturing process 100. It is built by going (save step).
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a data configuration example of the performance DB 6. Each actual data is set as a measured value collected by the actual value collecting device 5 or a presumed value estimated based on these measured values, based on a predetermined manufacturing condition value or material characteristic value. Specifically, as shown in FIG. 2, each performance data includes a manufacturing condition 65 and a material characteristic value 67 associated with a combination of product No 61 and mesh No 63.
  • the product No. 61 is an identification number for identifying the steel strip product, and the mesh No. 63 represents a position in the corresponding steel strip product that is a target of measurement of the corresponding measurement value or the like (FIG. 3 described later). See).
  • the manufacturing condition 65 includes values for each manufacturing condition item, and includes a component value 651, a thickness / width history 653, a temperature history 655, and a speed history 657 in the present embodiment.
  • the component value 651 the measured values of the component values for each component are set as component 1, component 2,.
  • the kind of component changes with steel strip products as a typical thing, carbon (C), manganese (Mn), silicon (Si), aluminum (Al) etc. are mentioned, for example.
  • C carbon
  • Mn manganese
  • Si silicon
  • Al aluminum
  • measured values such as slab thickness, intermediate plate thickness, finish thickness are set as thickness 1, thickness 2,... It is set as.
  • measured values or estimated values such as a post-heating temperature, a pre-cooling temperature, a mid-cooling temperature, and a post-cooling temperature are set as temperature 1, temperature 2,.
  • measured values such as a heating conveyance speed, a rolling conveyance speed, and a cooling conveyance speed are set as speed 1, speed 2, and so on.
  • the measured value or estimated value is set as the material property value.
  • the result value collecting device 5 includes the processes 10 to 14 in the manufacturing process from the start of the manufacture of the steel strip product (target steel strip product) to be manufactured this time until the end of the manufacture. Measurement values that are measured at any time by other measuring instruments are collected (collection step).
  • FIG. 3 is a diagram showing the target steel strip product S2 that has been manufactured.
  • the entire length is a length corresponding to the winding amount
  • the thickness is the finished thickness
  • the width is the finished width.
  • the length direction of the target steel strip product S2 is defined as the X direction
  • the thickness direction is defined as the Y direction
  • the width direction is defined as the Z direction.
  • the measurement values obtained by the measuring devices in the respective processes 12 to 14 are tracked at the measurement positions. get.
  • a measuring position tracking means a method of specifying a measuring position based on the number of times of walking beam transporting the target material in the heating furnace in the heating step 12, and a measuring position is detected using ⁇ rays in the rolling step 13. Examples thereof include a method, a method of estimating the measurement position based on the number of rotations of the rolling mill in the rolling step 13, and a method of estimating the measurement position by counting the number of rotations of the coil winder in the cooling step 14. .
  • the intermediate plate thickness, finish thickness, intermediate width, finish width, post-heating temperature, pre-cooling temperature, mid-cooling temperature, post-cooling temperature, transport speed during heating, and transport speed during rolling are measured in each step 12-14.
  • the measured value of the conveyance speed at the time of cooling will be finally collected for every measurement position corresponding to each mesh of the mesh-like uppermost layer shown, for example in FIG.
  • the width of the mesh in the X direction corresponds to the measurement cycle of the measuring device in each step 12-14.
  • the result value collection device 5 partitions the target steel strip product S2 in the Y direction as shown in FIG. 3 and assigns unique mesh numbers to all meshes.
  • mesh numbers assigned to some meshes are illustrated.
  • the size of the mesh is not particularly limited, and may be a size according to the above-described measurement cycle. For example, each direction of X, Y, and Z is partitioned with a width in the range of several tens of ⁇ m to several m. It is made the size.
  • the mesh No. is assigned as a character string obtained by combining the layer number and the serial number of each mesh, with an underscore “_” in between.
  • the layer number is for specifying the layer position of each mesh.
  • FIG. 3 shows a four-layer mesh in which the Y direction is divided into four, and the layer numbers are “P1”, “P2”, “P3”, and “P4” in order from the top layer. In addition, it is not necessary to divide about the Y direction, and when the finishing thickness of object steel strip product is small, it is good also considering a mesh as one layer.
  • the result value collecting device 5 associates the value of the manufacturing condition item including the measurement value by the measuring device in each of the processes 12 to 14 for each mesh partitioning the target steel strip product S2 as described above. Data is registered in the result DB 6.
  • the component value for every component among the values of the manufacturing condition item of each mesh shall be the measured value which the component measuring instrument 101 measured uniformly, for example.
  • a measurement value measured by the thickness gauge 111 with all meshes is used.
  • the values of the hourly conveying speed and the coolingly conveying speed are the measured values of the corresponding measurement positions acquired while tracking as described above.
  • these values in the lower layer mesh whose layer numbers are “P2”, “P3”, and “P4” are the same values as the measured values of each mesh in the uppermost layer or estimated values estimated from the measured values.
  • the measured value of the mesh For the values of the temperature after heating, the temperature before cooling, the temperature during cooling, and the temperature after cooling, for example, using a heat transfer model determined in advance based on the measured value of each mesh of the uppermost layer, A process of estimating each value of the post-heating temperature, the pre-cooling temperature, the mid-cooling temperature, and the post-cooling temperature at each mesh position is performed, and the obtained estimated value is obtained.
  • the material property value is estimated in the material property value estimation process described later (step a11 in FIG. 4) or is measured in the subsequent inspection step 15, and thus no value is set here.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the processing procedure of the material characteristic value estimation process performed by the arithmetic processing unit 20 in the apparatus main body 2.
  • the result value collection device 5 performs the result data registration process described above, and the arithmetic processing unit 20 performs the material property value estimation process according to the processing procedure of FIG. To do.
  • the material property value estimation process can be realized by the arithmetic processing unit 20 reading and executing the property value estimation program 31 stored in the ROM 30. This material characteristic value estimation process is started when the coil winder starts winding the target steel strip product.
  • the arithmetic processing unit 20 determines whether or not there is a mesh that has been manufactured by being newly wound by the coil winder. And when there exists the mesh which finished manufacture, ie, every time the width
  • the meshes are sequentially set as target meshes, and the process of loop A is executed (step a3 to step a13).
  • the steel strip product manufactured in the manufacturing process 100 is as long as about 1000 m in total length, it is wound up by the coil winder from the front end side where the manufacturing is finished (completed until the cooling process 14). For a while after starting the winding by the coil winder, there will be a mixture of a part that has been manufactured and wound as a coil and a part that is in the middle of manufacturing (until the cooling step 14 is not completed).
  • the rightmost 16 meshes are sequentially set as the target mesh.
  • the loop A process is performed for each of these 16 meshes.
  • the manufacturing condition acquisition unit 21 performs the target mesh result data (hereinafter, “target result data”) from the result DB 6 based on the product No. of the target steel strip product and the mesh No. of the target mesh. Is read and acquired (step a5).
  • target result data the target mesh result data from the result DB 6 based on the product No. of the target steel strip product and the mesh No. of the target mesh.
  • the characteristic value estimation unit 23 performs the processing of step a7 to step a11 to estimate the material characteristic value of the target mesh (estimation step). That is, the characteristic value estimation unit 23 first sequentially reads the performance data for each mesh (hereinafter referred to as “past performance data”) related to the steel strip product manufactured in the past from the performance DB 6 and is acquired in step a5. The similarity between the target performance data and each of the past performance data is calculated by comparing values with the performance data for each manufacturing condition item (step a7). For example, the characteristic value estimation unit 23 sequentially calculates the sum of squares of the value difference for each manufacturing condition item between the target performance data and the past performance data as the similarity to the corresponding past performance data according to the following equation (1).
  • the similarity is set to a value that is higher for past performance data in which the value for each manufacturing condition item is similar to the target performance data as a whole, and the manufacturing conditions are similar to the target mesh, and is lower for other past performance data. Calculated.
  • the similarity calculation formula shown in the above formula (1) is an example, and is not limited to this. That is, the similarity calculation formula only needs to be such that the past performance data whose manufacturing conditions are similar to the target mesh have a larger numerical value.
  • the degree of similarity with the target performance data is calculated for all past performance data registered in the performance DB 6.
  • the result data of the same mesh No. may be selected, and the similarity may be calculated for the selected result data.
  • a material characteristic value can be estimated by searching for a material having a high degree of similarity among the manufacturing conditions of the same layer.
  • the characteristic value estimation unit 23 searches the past performance data having the minimum similarity from the past performance data based on the similarity calculated in step a7 (step a9). Then, the characteristic value estimation unit 23 estimates the material characteristic value of the target mesh as the material characteristic value of the retrieved past performance data, and updates the performance data of the target mesh (step a11). Thereafter, the process of Loop A for the target mesh is terminated.
  • the material characteristic value estimation device 1 functions as a registration unit by the processing here and the above-described performance data registration processing.
  • the inspection step 15 after the cooling step 14 a steel slab is collected from the manufactured steel strip product, the material property value is measured, and the measured value is output to the actual value collecting device 5.
  • the actual value collection device 5 updates the material property value of the mesh to which the steel piece sampling position belongs with the measured value.
  • the method used for estimating the material property value of the target mesh is not limited to the method using the above-described similarity.
  • the material property value of the target mesh may be estimated from the past performance data using another method such as a regression method or an interpolation method (interpolation method).
  • the visualization unit 25 When the coil winder finishes winding the target steel strip product and executes the processing of loop A for all meshes (step a15: Yes), the visualization unit 25 then continues the process within the target steel strip product. Processing for generating a material characteristic value image representing the distribution state of the material characteristic value for each layer of the mesh and displaying it on the display device 4 is performed (step a17). For example, the visualization unit 25 reads out the material property value of each mesh of the target steel strip product from the result DB 6 for each layer, and isometric view for each layer in which meshes having the same material property value value are represented in the same color ( A contour graph is generated and displayed as a material characteristic value image.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a material property value image, where the horizontal direction is the length direction of the target steel strip product and the vertical direction is the width direction of the target steel strip product, and the uppermost layer is “P1”.
  • the material characteristic value image of is shown.
  • step a17 of FIG. 4 the material characteristic value images of the respective layers representing the distribution state of the material characteristic values in the target steel strip product as shown in FIG. 5 are displayed side by side on the display device 4, or according to an operation input by the operator.
  • the material property value image of one layer is selectively displayed and presented to the operator.
  • the cutting position determination unit 27 determines the cutting position of the target steel strip product (step a19). Specifically, the cutting position determination unit 27 first performs threshold processing on the material property value of each mesh of the target steel strip product using the allowable value of the material property value determined according to the quality required in advance as a threshold value. Then, a pass portion and a fail portion where the material characteristic value is equal to or greater than the threshold value are determined. Then, the cutoff position determination unit 27 determines the boundary between the determined acceptable part and the rejected part as the cutoff position. The cut position determination unit 27 transmits information on the determined cut position to the steel strip cutting device 152 in the inspection process 15.
  • the steel strip cutting device 152 unwinds the steel strip installed in the uncoiler 153 to the position where it is cut off by the uncoiler 153.
  • the steel strip cutting device 152 then cuts the steel strip at the cut-off position by transmitting a cutting command command to the cutter 154.
  • the manufacturing condition determination unit 28 determines the manufacturing condition of the steel strip product to be manufactured next to the target steel strip product (step a20, manufacturing condition determination step). Specifically, the manufacturing condition determination unit 28 uses the characteristic value estimation unit 23 as a back calculation unit so as to calculate the manufacturing condition from the given material characteristic value, so that the material characteristic value matches the required specification. The condition is calculated, and the difference between the calculated manufacturing condition and the set manufacturing condition is added to the manufacturing condition as a setting correction term for the manufacturing condition of the steel strip product to be manufactured next. For example, when the coiling temperature is one of the manufacturing conditions in the cooling process and the coiling temperature in the representative mesh with the steel strip is 550 ° C., the manufacturing condition determining unit 28 sets the coiling temperature to 500 ° C. , 525 ° C, 550 ° C, 575 ° C, and 600 ° C, the material property values are estimated for five types of steel strip products having new manufacturing conditions. In addition, the value of winding temperature may be another value.
  • the manufacturing condition determining unit 28 takes up the winding closest to the required specification.
  • the production conditions at a temperature of 525 ° C. are selected.
  • the setting of the coiling temperature of the steel strip product to be manufactured next is 560 ° C.
  • the present embodiment as a specific configuration method of the back-calculation calculation method, a method of searching for a material property value closest to the required specification from a plurality of manufacturing conditions in the vicinity of the manufacturing conditions has been described, but the method is practically limited to this method. There is nothing.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the relationship between the post-cooling temperature and the material characteristic value when the temperatures during cooling are different values T M1 , T M3 , and T M5 .
  • the temperature during cooling T M3
  • FIG. 7 is a diagram showing a material property value image of the steel strip product obtained by the material property value estimation process.
  • FIG. 7 (b) the boundary (cut-off position) L31 and L33 of the acceptance part in a steel strip product and the rejection part which were determined according to the quality determination result of the above-mentioned material characteristic value which uses temperature after cooling as a parameter
  • FIG. 7C shows cut-off positions L35 and L37 obtained by the material characteristic value estimation process.
  • the end portions including the acceptable portions R31 and R33 having good material property values are cut off, resulting in a decrease in yield.
  • the material characteristic value may be cut off leaving a rejected part with a defect. In this case, the required quality cannot be ensured.
  • the measurement values are collected using the factors affecting the material property values as described above as manufacturing condition items, and the material property values are obtained using the collected measurement values and the estimated values estimated from the measurement values. It was decided to estimate. Specifically, in this embodiment, the component value, slab thickness, intermediate plate thickness, finish thickness, intermediate width, finish width, post-heating temperature, pre-cooling temperature, mid-cooling temperature, and post-cooling temperature for each component are set. It was decided to be a manufacturing condition item. According to this, the material characteristic value of the steel strip product can be accurately estimated over the entire area.
  • the measurement value obtained by the measuring device in the heating process 12, the rolling process 13 and the cooling process 14 performed while conveying the target material is acquired while tracking the measurement position. It was decided to. Then, the material characteristic value is estimated for each mesh corresponding to the measurement position of the measurement value in each of the steps 12 to 14. Therefore, it is possible to appropriately determine the cut-off position of the steel strip product by thresholding the estimated material property value and discriminating the acceptable portion and the rejected portion in the steel strip product. According to this, it is possible to reduce the decrease in yield while ensuring the required quality.
  • the production condition of the steel strip product to be produced next to the target steel strip product Correct based on the difference between the material property value of the steel strip product and the material property value defined in the required specifications, the production condition of the steel strip product to be produced next to the target steel strip product Correct. Therefore, it can correct
  • the present invention it is possible to provide a material property value estimation method and a material property value estimation device that can accurately estimate a material property value of a steel strip. Moreover, according to this invention, the manufacturing method of the steel strip which can suppress the fall of a yield can be provided.

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Abstract

　実績ＤＢ６は、過去に製造された鋼帯製品の成分毎の成分値およびその製造過程で収集した加熱、圧延、冷却の各工程１２～１４内の各計測機器による計測値を含む製造条件項目の値と、材料特性値とを該当する鋼帯製品内を区画するメッシュ毎に関連付けて実績データとして保存する。実績値収集装置５は、対象鋼帯製品の製造過程において、各計測機器による計測値をその計測位置をトラッキングしながら取得することで対象鋼帯製品内を区画するメッシュ毎に計測値を収集する。装置本体２の特性値推定部２３は、対象鋼帯製品の成分毎の成分値と、収集したメッシュ毎の計測値とを対象鋼帯製品に関する製造条件項目の値とし、該製造条件項目の値に対応する材料特性値を実績データを用いてメッシュ毎に推定する。

Description

材料特性値推定方法、材料特性値推定装置、および鋼帯の製造方法
　本発明は、鋼帯の材料特性値（material　properties）を推定する材料特性値推定方法および材料特性値推定装置と、鋼帯の製造方法と、に関する。
　加熱工程（reheating　process）や加工工程（forming　process）、冷却工程（cooling　process）といった工程を経て製造された鋼帯製品は、コイルとされて顧客に納品され、あるいはさらに加工するために次工程へと送られる。このような鋼帯製品は、要求される品質（強度等の材料特性値）を保証するために、納品等に先立ってその品質判定が行われる。一般に、鋼帯製品は、端部において品質が安定しないため、品質判定の結果から切り落とし位置を決めて端部を切り落とすことで製品全体の品質を確保している。
　品質を判定する技術としては、例えば、熱延金属帯の全域を近赤外線カメラ（thermography）で撮影して温度を測定し、測定した温度分布をもとに品質を判定する技術が知られている（特許文献１を参照）。
特開２００８－２９６２５１号公報
　しかしながら、上記した特許文献１の技術は、品質（材料特性値）と熱延金属帯の温度との相関関係に着目し、温度を指標として用いて品質を判定するものであるため、温度以外の要因が品質に与える影響を考慮できず、品質判定の精度が不十分な場合があった。またその結果、切り落とし位置を適正に決めることができず、品質不良部分（材料特性値の不合格領域）を残して切り落としてしまったり、逆に品質が良好な部分（材料特性値の合格領域）まで含めて切り落としてしまい歩留りを低下させたりする等の問題が生じていた。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、鋼帯の材料特性値を精度良く推定することができる材料特性値推定方法および材料特性値推定装置を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、歩留まりの低下を抑制可能な鋼帯の製造方法を提供することにある。
　本発明に係る材料特性値推定方法は、対象材を搬送経路に沿って搬送しながら行う加熱工程、圧延工程、および冷却工程のうちの少なくとも１つの工程を経て製造された対象鋼帯製品の材料特性値を推定する材料特性値推定方法であって、前記搬送経路に設置された計測機器により１回以上計測された少なくとも前記対象材の温度を含む計測値と前記対象鋼帯製品の成分毎の成分値とに基づいて、前記対象鋼帯製品内を区画するメッシュ毎の材料特性値を推定する推定ステップを含むことを特徴とする。
　本発明に係る材料特性値推定装置は、対象材を搬送経路に沿って搬送しながら行う加熱工程、圧延工程、および冷却工程のうちの少なくとも１つの工程を経て製造された対象鋼帯製品の材料特性値を推定する材料特性値推定装置であって、前記搬送経路に設置された計測機器により１回以上計測された少なくとも前記対象材の温度を含む計測値と前記対象鋼帯製品の成分毎の成分値とに基づいて、前記対象鋼帯製品内を区画するメッシュ毎の材料特性値を推定する推定手段を備えることを特徴とする。
　本発明の第１の態様に係る鋼帯の製造方法は、対象材を搬送経路に沿って搬送しながら行う加熱工程、圧延工程、および冷却工程のうちの少なくとも１つの工程を経て製造される鋼帯の製造方法であって、前記搬送経路に設置された計測機器により１回以上計測された少なくとも前記対象材の温度を含む計測値と前記鋼帯の成分毎の成分値とに基づいて、鋼帯内を区画するメッシュ毎の材料特性値を推定する推定ステップと、前記推定した前記メッシュ毎の材料特性値を閾値処理することで前記鋼帯内の合格部分と不合格部分との境界位置を決定し、決定した境界位置で鋼帯を切断する切断ステップと、を含むことを特徴とする。
　本発明の第２の態様に係る鋼帯の製造方法は、対象材を搬送経路に沿って搬送しながら行う加熱工程、圧延工程、および冷却工程のうちの少なくとも１つの工程を経て製造される鋼帯の製造方法であって、前記搬送経路に設置された計測機器により１回以上計測された少なくとも前記対象材の温度を含む計測値と前記対象鋼帯製品の成分毎の成分値とに基づいて、前記対象鋼帯製品内を区画するメッシュ毎の材料特性値を推定する推定ステップと、前記推定された前記メッシュ毎の材料特性値と材料特性値の要求仕様との差に基づいて鋼帯の製造条件の中の１つ又は複数の設定を変更する製造条件決定ステップと、を含むことを特徴とする。
　本発明によれば、鋼帯の材料特性値を精度良く推定することができる。また、本発明によれば、鋼帯の製造工程の歩留まりが低下することを抑制できる。
図１は、材料特性値推定装置の全体構成例およびこの材料特性値推定装置が適用される製造工程を示す模式図である。 図２は、実績データベースのデータ構成例を示す図である。 図３は、対象鋼帯製品を示す図である。 図４は、材料特性値推定処理の処理手順を示すフローチャートである。 図５は、材料特性値画像の一例を示す図である。 図６は、冷却途中温度が異なる状況下での冷却後温度と材料特性値との関係例を示す図である。 図７は、冷却途中温度の温度分布（ａ）、冷却後温度の温度分布（ｂ）、および材料特性値画像（ｃ）を示す図である。
　以下、図面を参照して、本発明の材料特性値推定装置および材料特性値推定方法を実施するための形態について説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。
　図１は、本実施の形態の材料特性値推定装置１の全体構成例およびこの材料特性値推定装置１が適用される製造工程１００を示す模式図である。
　先ず、製造工程１００について説明する。図１に示すように、製造工程１００は、精錬工程（refining　process）１０と、鋳造工程（casting　process）１１と、加熱工程１２と、加工工程としての圧延工程（rolling　process）１３と、冷却工程１４と、検査工程１５とを含む。これら各工程１０～１５のうち、加熱工程１２、圧延工程１３、および冷却工程１４を実施するための設備は、搬送ローラ（table　rolls）（不図示）が敷設されて形成される対象材（スラブＳ１１または圧延材Ｓ１３）の搬送経路上に設置され、搬送経路上を搬送方向Ａ１に順次搬送されるスラブＳ１１または圧延材Ｓ１３の加熱、圧延、および冷却を行う。
　精錬工程１０は、液体状態の鋼に成分元素の重量（成分値（chemical　composition））を適正に調整して添加し、所定組成の鋼とする工程である。この精錬工程１０には成分計測計１０１が設置されており、調整された鋼の成分毎の成分値（実績値）が計測される。計測された成分毎の成分値は、後述する実績値収集装置５に随時出力される。
　続く鋳造工程１１は、前述の所定組成に調整された液体状態の鋼を冷却して板状に固め（cast）、所定長に切断してスラブＳ１１とする工程である。この鋳造工程１１には厚み計１１１が設置されており、スラブＳ１１の厚み（スラブ厚）が計測される。計測されたスラブ厚は、実績値収集装置５に随時出力される。
　続く加熱工程１２は、加熱炉１２１によってスラブＳ１１を１２５０℃付近まで加熱する工程である。この加熱工程１２には、例えば加熱炉１２１の出側に温度計１２３が設置されており、設置場所を通過する加熱完了時のスラブＳ１１の表面温度（加熱後温度）が連続的に計測される。計測された加熱後温度は、実績値収集装置５に随時出力される。
　続く圧延工程１３は、複数の圧延ロール１３１，１３２、具体的には、粗圧延機（roughers）を構成する圧延ロール１３１や仕上圧延機（finishers）を構成する圧延ロール１３２によって圧延材（加熱を完了したスラブ）Ｓ１３を段階的に圧延する工程であり、２５０ｍｍ程度のスラブ厚を１ｍｍ～２０ｍｍ程度まで薄く延ばす。この圧延工程１３には、寸法計として、例えば粗圧延機と仕上圧延機との間等の圧延途中に厚み・幅計１３３が設置され、仕上圧延機の出側に厚み・幅計１３５が設置されている。この圧延工程１３では、前記厚み・幅計１３３の設置場所を通過するときの圧延材Ｓ１３の厚み（中間板厚）および幅（中間幅）と、前記厚み・幅計１３５の設置場所を通過するときの圧延材Ｓ１３の厚み（仕上厚）および幅（仕上幅）とが連続的に計測される。また、圧延工程１３には、例えば粗圧延機と仕上圧延機との間等の圧延途中に速度計としてのメジャーリングロール１３７が設置されており、圧延工程１３内での圧延材Ｓ１３の搬送速度（圧延時搬送速度）が連続的に計測される。計測された中間板厚、仕上厚、中間幅、仕上幅、および圧延時搬送速度は、実績値収集装置５に随時出力される。
　続く冷却工程１４は、複数の冷却装置（coolants）１４１によって圧延を完了した圧延材Ｓ１３に冷却水を供給し、数百℃まで冷却する工程である。この冷却工程１４には、例えば最上流側の冷却装置１４１の入側に温度計１４３が設置され、冷却装置１４１間の冷却途中に温度計１４５が設置され、最下流側の冷却装置１４１の出側に温度計１４７が設置されている。この冷却工程１４では、前記温度計１４３を通過する圧延材Ｓ１３の表面温度（冷却前温度）と、前記温度計１４５を通過する圧延材Ｓ１３の表面温度（冷却途中温度）と、前記温度計１４７を通過する圧延材Ｓ１３の表面温度（冷却後温度）とが連続的に計測される。また、冷却工程１４には、冷却途中等の適所に速度計としての回転計（不図示）が設置されており、搬送ローラの回転数を計数して速度に換算することによって冷却工程１４内での圧延材Ｓ１３の搬送速度（冷却時搬送速度）が連続的に計測される。計測された冷却前温度、冷却途中温度、冷却後温度、および冷却時搬送速度は、実績値収集装置５に随時出力される。
　以上のようにして冷却工程１４までを完了して製造された鋼帯製品は、コイル巻取機（coiler）（不図示）によって巻き取られてコイルＳ１５とされる。そして、続く検査工程１５は、鋼帯製品（コイル）Ｓ１５を巻きほぐして端部等から採取した鋼片（試験片（test　piece））Ｓ１７の引張試験（tension　test）を行う工程であり、試験器１５１によって鋼片Ｓ１７の降伏応力（Yield　Strength）ＹＳ、引張強度（Tension　Strength）ＴＳ、伸び（Elongation）ＥＬを計測する。計測された降伏応力ＹＳ、引張強度ＴＳ、および伸びＥＬの各値は材料特性値（実績値）とされ、鋼帯製品Ｓ１５内の鋼片Ｓ１７の採取位置とともに実績値収集装置５に随時出力される。
　なお、加熱工程１２および冷却工程１４における温度計の設置数および設置場所は上記した設置数や設置場所に限定されるものではなく、少なくとも各工程１２，１４の各々に１台が設置されていればよい。また、圧延工程１３における厚み・幅計の設置数および設置場所についても同様に、上記した設置数や設置場所に限定されず、少なくとも１台が設置されていればよい。ただし、後述する材料特性値の推定を精度良く行うためには、冷却工程１４での冷却前、冷却途中、および冷却完了時の圧延材Ｓ１３の温度（冷却前温度，冷却途中温度，冷却後温度）については全て取得するのが望ましい。また、加熱炉１２１からコイラＳ１５までの工程において処理される圧延材は、上記したように１つだけに限定されるものではなく、複数の圧延材が処理されていても構わない。
　また、温度計１２３，１４３，１４５，１４７によるスラブＳ１１または圧延材Ｓ１３の温度の計測は、その設置場所を通過するスラブＳ１１または圧延材Ｓ１３の幅方向の全域で計測するのが望ましいが、その幅方向の一部を対象に温度を計測する構成であってもよい。厚み計１１１や厚み・幅計１３３，１３５によるスラブＳ１１または圧延材Ｓ１３の厚みや幅の計測についても同様に、その設置場所を通過するスラブＳ１１または圧延材Ｓ１３の幅方向の全域で計測するのが望ましいが、その幅方向の一部を対象に厚みや幅を計測する構成であってもよい。
　このような製造工程１００に適用される材料特性値推定装置１は、装置本体２と、入力装置３と、表示装置４と、収集手段としての実績値収集装置５と、実績データ保存手段としての実績ＤＢ６とが伝送バス７および装置本体２内の各部を接続するバス配線５０を介してデータの送受可能に接続されて構成される。
　装置本体２は、パーソナルコンピュータやワークステーション等の汎用の情報処理装置を用いて実現されるものであり、演算処理部２０と、ＲＯＭ３０と、ＲＡＭ４０とを含む。
　演算処理部２０は、ＣＰＵ等のハードウェアによって実現される。この演算処理部２０は、ＲＯＭ３０に格納されるプログラムやデータ、入力装置３から入力される操作信号、実績値収集装置５や実績ＤＢ６から取得される各種情報等をもとに材料特性値推定装置１を構成する各部への指示やデータの転送等を行い、材料特性値推定装置１全体の動作を統括的に制御する。この演算処理部２０は、主な機能部として、製造条件取得部２１と、推定手段としての特性値推定部２３と、表示処理手段としての可視化部２５と、決定手段としての切落位置決定部２７とを備える。
　ＲＯＭ３０には、材料特性値推定装置１を動作させ、この材料特性値推定装置１が備える種々の機能を実現するためのプログラムや、これらプログラムの実行中に使用されるデータ等が格納される。また、演算処理部２０を製造条件取得部２１、特性値推定部２３、可視化部２５、および切落位置決定部２７として機能させ、鋼帯製品Ｓ１５の材料特性値を推定した上で可視化等するための特性値推定プログラム３１が格納される。
　ＲＡＭ４０は、演算処理部２０の作業用メモリとして用いられる半導体メモリであり、演算処理部２０が実行するプログラムや、その実行中に使用されるデータ等を一時的に保持するメモリ領域を備える。
　入力装置３は、例えばキーボードやマウス、タッチパネル、各種スイッチ等の入力装置によって実現されるものであり、操作入力に応じた入力信号を装置本体２に出力する。表示装置４は、ＬＣＤやＥＬディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ等の表示装置によって実現されるものであり、装置本体２から入力される表示信号をもとに各種画面を表示する。
　実績値収集装置５は、ＣＰＵ等の演算装置、主記憶装置、ハードディスクや各種記憶媒体等の補助記憶装置、通信装置、表示装置、および入力装置等を備えた公知のハードウェア構成で実現でき、例えばサーバコンピュータやワークステーション、パソコン等の汎用コンピュータを利用することができる。この実績値収集装置５は、上記した精錬工程１０の成分計測計１０１、鋳造工程１１の厚み計１１１、加熱工程１２の温度計１２３、圧延工程１３の厚み・幅計１３３，１３５やメジャーリングロール１３７、冷却工程１４の温度計１４３，１４５，１４７、検査工程１５の試験器１５１等の製造工程１００内の計測機器と伝送バス７を介して接続されている。実績値収集装置５は、これら計測機器が計測した成分毎の成分値、スラブ厚、中間板厚（thickness　between　stands）、仕上厚（finishing　thickness）、中間幅（width　between　stands）、仕上幅、加熱後温度（delivery　temperature　of　reheating　process）、冷却前温度（entry　temperature　of　cooling　process）、冷却途中温度（temperature　during　cooling）、冷却後温度、加熱時搬送速度、圧延時搬送速度、冷却時搬送速度、材料特性値の計測値を収集し、収集した計測値をもとに製造工程１００で順次製造される鋼帯製品Ｓ１５の実績データを実績ＤＢ６に登録する処理（実績データ登録処理）を行う。
　実績ＤＢ６は、製造工程１００で過去に製造された鋼帯製品の実績データを蓄積したデータベース（ＤＢ）であり、製造工程１００で鋼帯製品Ｓ１５を製造するたびに実績データを登録・更新していくことで構築される（保存ステップ）。図２は、実績ＤＢ６のデータ構成例を示す図である。個々の実績データは、所定の製造条件の値や材料特性値を実績値収集装置５が収集した計測値とし、あるいはこれら計測値をもとに推定した推定値として設定したものである。具体的には、図２に示すように、各実績データは、製品Ｎｏ６１およびメッシュＮｏ６３の組合せと関連付けられた製造条件６５および材料特性値６７で構成される。製品Ｎｏ６１は、その鋼帯製品を識別するための識別番号であり、メッシュＮｏ６３は、対応する計測値等の計測等の対象とされた対応する鋼帯製品内の位置を表す（後述する図３を参照）。
　製造条件６５は、製造条件項目毎の値で構成され、本実施の形態では、成分値６５１と、厚み・幅履歴６５３と、温度履歴６５５と、速度履歴６５７とを含む。成分値６５１には、成分毎の成分値の計測値が成分１，成分２，・・・として設定される。成分の種類は鋼帯製品によって異なるが、代表的なものとしては例えば、炭素（Ｃ）、マンガン（Ｍｎ）、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）等が挙げられる。厚み・幅履歴６５３には、スラブ厚、中間板厚、仕上厚等の計測値が厚み１，厚み２，・・・として設定されるとともに、中間幅、仕上幅等の計測値が幅１，・・・として設定される。温度履歴６５５には、加熱後温度、冷却前温度、冷却途中温度、冷却後温度等の計測値または推定値が温度１，温度２，・・・として設定される。速度履歴６５７には、加熱時搬送速度、圧延時搬送速度、冷却時搬送速度等の計測値が速度１，速度２，・・・として設定される。材料特性値には、その計測値または推定値が設定される。
　次に、以上のように構成される材料特性値推定装置１において行われる処理の流れについて説明する。先ず、実績データ登録処理について説明する。この実績データ登録処理では、実績値収集装置５は、今回製造する鋼帯製品（対象鋼帯製品）の製造を開始してから製造を終えるまでの間、その製造過程において各工程１０～１４内の計測機器によって随時計測される計測値を収集していく（収集ステップ）。
　図３は、製造を終えた対象鋼帯製品Ｓ２を示す図である。図３に示すように、製造を終えた対象鋼帯製品Ｓ２をコイルの状態から広げると、全長が巻取量に相当する長さであり、厚みが仕上厚、幅が仕上幅の帯状を有する。以下、対象鋼帯製品Ｓ２の長さ方向をＸ方向、厚み方向をＹ方向、幅方向をＺ方向と定義する。
　ここで、製造工程１００のうち、対象材を搬送しながら行う加熱工程１２、圧延工程１３、および冷却工程１４では、各工程１２～１４内の計測機器による計測値をその計測位置をトラッキングしながら取得する。計測位置のトラッキング手段としては、加熱工程１２において加熱炉内で対象材を搬送するウォーキングビームの移動回数に基づいて計測位置を特定する方法、圧延工程１３においてγ線を用いて計測位置を検出する方法、圧延工程１３において圧延機の回転数に基づいて計測位置を推定する方法、冷却工程１４においてコイル巻取機の回転数をカウントすることによって計測位置を推定する方法等を例示することができる。この結果、各工程１２～１４で計測される中間板厚、仕上厚、中間幅、仕上幅、加熱後温度、冷却前温度、冷却途中温度、冷却後温度、加熱時搬送速度、圧延時搬送速度、および冷却時搬送速度の計測値は、最終的に、例えば図３に示す網の目状の最上層の各メッシュに対応する計測位置毎に収集されることとなる。このメッシュのＸ方向の幅は、各工程１２～１４内の計測機器の計測周期に相当する。
　実績データ登録処理では、実績値収集装置５は、図３に示すように対象鋼帯製品Ｓ２内をＹ方向にも区画し、全てのメッシュに固有のメッシュＮｏを割り振る。図３中、一部のメッシュに割り振ったメッシュＮｏを例示している。なお、メッシュのサイズは特に限定されるものではなく、前述の計測周期に応じたサイズとしてよいが、例えば、数十μｍから数ｍの範囲内の幅でＸ、Ｙ、Ｚの各方向を区画したサイズとされる。
　メッシュＮｏは、例えば、層番号と、各メッシュを連番した通し番号とをアンダーバー「＿」を挟んで組み合わせた文字列として割り振る。層番号は、各メッシュの層位置を特定するためのものである。図３では、Ｙ方向が４つに区画された４層のメッシュを示しており、最上層から順番に層番号を「Ｐ１」「Ｐ２」「Ｐ３」「Ｐ４」としている。なお、Ｙ方向については必ずしも区画する必要はなく、対象鋼帯製品の仕上厚が小さい場合はメッシュを１層としてもよい。
　そして、実績値収集装置５は、前述のように対象鋼帯製品Ｓ２内を区画するメッシュ毎に各工程１２～１４内の計測機器による計測値を含む製造条件項目の値を関連付けて１つの実績データとし、実績ＤＢ６に登録する。
　順番に説明すると、各メッシュの製造条件項目の値のうち、成分毎の成分値は、例えば、一律で成分計測計１０１が計測した計測値とする。スラブ厚についても同様に、例えば、全てのメッシュで厚み計１１１が計測した計測値とする。
　また、層番号が「Ｐ１」である最上層のメッシュにおける中間板厚、仕上厚、中間幅、仕上幅、加熱後温度、冷却前温度、冷却途中温度、冷却後温度、加熱時搬送速度、圧延時搬送速度、および冷却時搬送速度の値は、前述のようにトラッキングしながら取得した対応する計測位置の計測値とする。一方、層番号が「Ｐ２」「Ｐ３」「Ｐ４」である下層のメッシュにおけるこれらの値は、最上層の各メッシュの計測値と同じ値またはこの計測値から推定した推定値とする。具体的には、中間板厚、仕上厚、中間幅、仕上幅、加熱時搬送速度、圧延時搬送速度、および冷却時搬送速度の値については、Ｘ方向およびＺ方向の位置が同じ最上層のメッシュの計測値とする。また、加熱後温度、冷却前温度、冷却途中温度、および冷却後温度の値については、例えば、最上層の各メッシュの計測値をもとに事前に定められる伝熱モデル等を用いて下層の各メッシュ位置における加熱後温度、冷却前温度、冷却途中温度および冷却後温度の各値を推定する処理を行い、得られた推定値とする。
　なお、材料特性値については、後述する材料特性値推定処理で推定され（図４のステップａ１１）、あるいは後段の検査工程１５で計測されるため、ここでは値を設定しない。
　次に、材料特性値推定処理について説明する。図４は、装置本体２において演算処理部２０が行う材料特性値推定処理の処理手順を示すフローチャートである。材料特性値推定装置１は、実績値収集装置５が上記した実績データ登録処理を行い、演算処理部２０が図４の処理手順に従って材料特性値推定処理を行うことで材料特性値推定方法を実施する。なお、材料特性値推定処理は、演算処理部２０がＲＯＭ３０に格納された特性値推定プログラム３１を読み出して実行することで実現できる。この材料特性値推定処理は、コイル巻取機が対象鋼帯製品を巻取り始めた時点で開始される。
　すなわち、演算処理部２０は、コイル巻取機により新たに巻き取られることで製造を終えたメッシュの有無を判定する。そして、演算処理部２０は、製造を終えたメッシュが有る場合、すなわち、コイル巻取機によってメッシュのＸ方向の幅分が巻き取られるたびに（ステップａ１：Ｙｅｓ）、製造を終えた全てのメッシュを順番に対象メッシュとし、ループＡの処理を実行する（ステップａ３～ステップａ１３）。なお、製造工程１００で製造される鋼帯製品は、全長１０００ｍ程度と長く、先に製造を終えた（冷却工程１４までを完了した）先端側からコイル巻取機により巻き取られていくため、コイル巻取機による巻取りを開始した後しばらくは、製造を終えてコイルとして巻き取られた箇所と製造途中の（冷却工程１４までを完了していない）箇所とが混在することとなる。
　例えば、コイル巻取機により図３に示す対象鋼帯製品の先端の巻取りが開始され、メッシュのＸ方向の幅分が巻き取られた時点では、右端の１６個のメッシュを順次対象メッシュとしてこれら１６個のメッシュそれぞれについてループＡの処理を行うこととなる。
　すなわち、ループＡでは、先ず、製造条件取得部２１が、対象鋼帯製品の製品Ｎｏおよび対象メッシュのメッシュＮｏをもとに、実績ＤＢ６から対象メッシュの実績データ（以下、「対象実績データ」と呼ぶ。）を読み出して取得する（ステップａ５）。
　続いて、特性値推定部２３が、ステップａ７～ステップａ１１の処理を行って対象メッシュの材料特性値を推定する（推定ステップ）。すなわち、特性値推定部２３は、先ず、実績ＤＢ６から過去に製造された鋼帯製品に関するメッシュ毎の実績データ（以下、「過去実績データ」と呼ぶ。）を順次読み出し、ステップａ５で取得した対象実績データとの間で製造条件項目毎に値を比較することで対象実績データと過去実績データの各々との類似度（similarity）を算出する（ステップａ７）。例えば、特性値推定部２３は、次式（１）に従い、対象実績データと過去実績データとの製造条件項目毎の値差の２乗和を該当する過去実績データとの類似度として順次算出していく。ここでの処理により、類似度は、製造条件項目毎の値が全体的に対象実績データと似ていて対象メッシュと製造条件が類似する過去実績データほど高く、そうでない過去実績データほど低い値として算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　なお、上記式（１）に示す類似度の算出式は一例であって、これに限定されるものではない。すなわち、類似度の算出式は、対象メッシュと製造条件が類似する過去実績データほど数値が大きくなるようなものであればよい。
　また、ここでは、実績ＤＢ６に登録された過去実績データの全てを対象として対象実績データとの類似度を算出することとした。これに対し、対象実績データのメッシュＮｏをもとにその層番号が同じメッシュＮｏの実績データを選出し、選出した実績データを対象として類似度を算出してもよい。これによれば、同一層の製造条件の中から類似度の高いものを検索して材料特性値を推定することができる。
　その後、特性値推定部２３は、ステップａ７で算出した類似度をもとに、過去実績データの中から類似度が最小の過去実績データを検索する（ステップａ９）。そして、特性値推定部２３は、対象メッシュの材料特性値を検索した過去実績データの材料特性値として推定し、対象メッシュの実績データを更新する（ステップａ１１）。その後、対象メッシュについてのループＡの処理を終了する。ここでの処理と、上記した実績データ登録処理とにより、材料特性値推定装置１は、登録手段として機能する。
　なお、上記したように、冷却工程１４の後の検査工程１５では製造された対象鋼帯製品から鋼片が採取されて材料特性値が計測され、計測値を実績値収集装置５に出力するが、この場合には、実績値収集装置５は、鋼片の採取位置の属するメッシュの材料特性値を計測値で更新する。
　また、対象メッシュの材料特性値の推定に用いる手法は、上記した類似度を用いた手法に限定されるものではない。例えば、回帰法（regression）や補間法（interpolation）（内挿法）等の別の手法を用いて過去実績データから対象メッシュの材料特性値を推定することとしてもよい。
　そして、コイル巻取機が対象鋼帯製品を巻取り終えて全てのメッシュについてループＡの処理を実行した場合には（ステップａ１５：Ｙｅｓ）、続いて可視化部２５が、対象鋼帯製品内の材料特性値の分布状態をメッシュの層毎に表した材料特性値画像を生成して表示装置４に表示する処理を行う（ステップａ１７）。例えば、可視化部２５は、実績ＤＢ６から対象鋼帯製品の各メッシュの材料特性値を層毎に読み出し、材料特性値の値が同一のメッシュを同一色で表した層毎の等値面図（contour　graph）を材料特性値画像として生成・表示処理する。
　図５は、材料特性値画像の一例を示す図であり、横方向を対象鋼帯製品の長さ方向、縦方向を対象鋼帯製品の幅方向として、層番号が「Ｐ１」である最上層の材料特性値画像を示している。図４のステップａ１７では、図５に示すような対象鋼帯製品内の材料特性値の分布状態を表した各層の材料特性値画像を表示装置４に並べて表示し、あるいは、オペレータの操作入力に従って１つの層の材料特性値画像を選択的に表示してオペレータに提示する。
　続いて、切落位置決定部２７が、対象鋼帯製品の切り落とし位置を決定する（ステップａ１９）。具体的には、切落位置決定部２７は先ず、事前に要求される品質に応じて定められる材料特性値の許容値を閾値として用いて対象鋼帯製品の各メッシュの材料特性値を閾値処理し、材料特性値が閾値以上となる合格部分と不合格部分とを判別する。そして、切落位置決定部２７は、判別した合格部分と不合格部分との境界を切り落とし位置として決定する。切落位置決定部２７は、決定した切り落とし位置に関する情報を検査工程１５にある鋼帯切断装置１５２に送信する。鋼帯切断装置１５２は、アンコイラー（uncoiler）１５３に設置されている鋼帯をアンコイラー１５３によって切り落とし位置まで巻きほぐす。そして、鋼帯切断装置１５２は、カッター１５４に切断指令命令を送信することによって前記切り落とし位置で鋼帯を切断する。
　続いて、製造条件決定部２８は、対象鋼帯製品の次に製造される予定の鋼帯製品の製造条件を決定する（ステップａ２０，製造条件決定ステップ）。具体的には、製造条件決定部２８は、与えられた材料特性値から製造条件を算出するように特性値推定部２３を逆算計算部として利用することにより材料特性値が要求仕様と一致する製造条件を算出し、算出された製造条件と設定されている製造条件との差を次に製造される予定の鋼帯製品の製造条件の設定補正項として製造条件に足す。例えば巻取温度（coiling　temperature）が冷却工程における製造条件の一つであり、鋼帯のある代表メッシュにおける巻取温度が５５０℃である場合、製造条件決定部２８は、巻取温度が５００℃，５２５℃，５５０℃，５７５℃，６００℃である新たな製造条件を有する仮想的な５種類の鋼帯製品について材料特性値を推定する。なお、巻取温度の数値は他の値でもよい。
　そして、推定された各材料特性値である引張強度がそれぞれ６００ＭＰa，６２０ＭＰa，６００ＭＰa，５８０ＭＰa，５６０ＭＰaであり、要求仕様が６２０ＭＰaであった場合、製造条件決定部２８は、要求仕様に最も近い巻取温度５２５℃の製造条件を選択する。次に、鋼帯製品の巻取温度が５５０℃であり、要求仕様に最も近い巻取温度が５２５℃であるため、次に製造される鋼帯製品の巻取温度の設定が５６０℃であった場合、製造条件決定部２８は、補正量を５２５℃―５５０＝－２５℃と計算し、次に製造される予定の鋼帯製品の巻取温度を５６０℃－２５℃＝５３５℃と設定する。本実施形態では、逆算計算方法の具体的構成方法として、製造条件付近の複数の製造条件から最も要求仕様に近い材料特性値を探索する方法について説明したが、実用上はこの方法に限定されることはない。
　次に、本実施の形態の効果を説明する。そのために、先ず、製造工程１００内で計測される冷却途中温度が異なる場合に着目し、冷却後温度と材料特性値との関係について説明する。図６は、冷却途中温度が異なる値ＴM1，ＴM3，ＴM5であった場合の冷却後温度と材料特性値との関係例を示す図である。図６に示すように、冷却後温度と材料特性値との関係は、冷却途中温度＝ＴM1，ＴM3，ＴM5のいずれの場合も冷却後温度が高くなるにつれて材料特性値が小さくなる傾向を示すものの、全体的に冷却途中温度＝ＴM1の場合に材料特性値が大きく、冷却途中温度＝ＴM3，ＴM5の順に材料特性値が小さくなっている。
　ここで、冷却後温度と材料特性値との値の相関から材料特性値の許容値（要求される品質）Ｖthを満足する冷却後温度をＴR5として定め、冷却終了温度を閾値処理することで材料特性値の良否を判定する場合を考える。この場合、冷却後温度がＴR5以下の場合に材料特性値を良好と判定し、ＴR5より大きい場合は不良と判定することとなる。しかしながら、実際には、図６に示すように、材料特性値には冷却途中温度も影響しており、冷却途中温度＝ＴM5の場合は冷却後温度がＴR5より大きいと材料特性値が不良である。一方、冷却途中温度＝ＴM3の場合では、冷却後温度がＴR5より大きくてもＴR3までは材料特性値は良好である。冷却途中温度＝ＴM1では、冷却後温度がさらに大きいＴR1まで材料特性値は良好である。
　このように、冷却後温度を指標として用い、冷却途中温度を考慮しないで行う材料特性値の良否判定では、冷却途中温度＝ＴM3であれば冷却後温度がＴR5～ＴR3の場合、冷却途中温度＝ＴM1であれば冷却後温度がＴR5～ＴR1の場合に、材料特性値が良好であるのにも関わらず不良と判定されてしまう。
　比較のためにさらに、鋼帯製品の製造の過程で計測した冷却途中温度および冷却後温度の２つの温度を製造条件項目とし、図４に示した材料特性値推定処理を行った。図７（ａ）は、計測した鋼帯製品内の冷却途中温度の温度分布を示す図であり、図７（ｂ）は、計測した鋼帯製品内の冷却後温度の温度分布を示す図であり、図７（ｃ）は、材料特性値推定処理で得た鋼帯製品の材料特性値画像を示す図である。図７（ｂ）中、上記した冷却後温度を指標とする材料特性値の良否判定結果に従って決定した鋼帯製品内の合格部分と不合格部分との境界（切り落とし位置）Ｌ３１，Ｌ３３を示している。一方、図７（ｃ）では、材料特性値推定処理で得た切り落とし位置Ｌ３５，Ｌ３７を示している。図７に示すように、冷却終了温度を指標とする手法では、材料特性値が良好な合格部分Ｒ３１，Ｒ３３を含めて端部が切り落とされてしまうため、歩留りの低下を招く。また、図示しないが、逆に、材料特性値が不良の不合格部分を残して切り落とす事態も生じ得る。この場合は、要求される品質が確保できない。
　以上、図６，７を参照して冷却後温度と材料特性値との関係に対する冷却途中温度の影響について説明したが、材料特性値に影響する因子は、冷却途中温度や冷却後温度以外にも存在する。そこで、本実施の形態では、前述のような材料特性値に影響する因子を製造条件項目としてその計測値を収集し、収集した計測値や計測値から推定した推定値を用いて材料特性値を推定することとした。具体的には、本実施の形態では、成分毎の成分値、スラブ厚、中間板厚、仕上厚、中間幅、仕上幅、加熱後温度、冷却前温度、冷却途中温度、および冷却後温度を製造条件項目とすることとした。これによれば、鋼帯製品の材料特性値をその全域で精度良く推定することができる。
　加えて、本実施の形態では、製造工程１００のうち、対象材を搬送しながら行う加熱工程１２、圧延工程１３、および冷却工程１４内の計測機器による計測値をその計測位置をトラッキングしながら取得することとした。そして、この各工程１２～１４内の計測値の計測位置に相当するメッシュ毎に材料特性値を推定することとした。したがって、推定した材料特性値を閾値処理して鋼帯製品内の合格部分と不合格部分とを判別することで、鋼帯製品の切り落とし位置を適正に決定することができる。これによれば、要求される品質を確保しつつ、歩留りの低下を低減できる。
　加えて、本実施形態では、鋼帯製品の材料特性値と要求仕様で定められた材料特性値との差に基づいて、対象鋼帯製品の次に製造される予定の鋼帯製品の製造条件を補正する。したがって、対象鋼帯製品と次に製造される鋼帯製品の特性が似ている程、材質特性値の要求仕様を満足する製造条件になるように適正に補正することができる。これによれば、要求される品質を満足する部位が増え、歩留りを向上できる。
　以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはなく、上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
　本発明によれば、鋼帯の材料特性値を精度良く推定することができる材料特性値推定方法および材料特性値推定装置を提供することができる。また、本発明によれば、歩留まりの低下を抑制可能な鋼帯の製造方法を提供することができる。
　１００　　　製造工程
　１０　　　精錬工程
　１０１　　　成分計測計
　１１　　　鋳造工程
　１１１　　　厚み計
　１２　　　加熱工程
　１２３　　　温度計
　１３　　　圧延工程
　１３３，１３５　　　厚み・幅計
　１３７　　　メジャーリングロール
　１４　　　冷却工程
　１４３，１４５，１４７　　　温度計
　１５　　　検査工程
　１５１　　　試験器
　１　　　材料特性値推定装置
　２　　　装置本体
　２０　　　演算処理部
　２１　　　製造条件取得部
　２３　　　特性値推定部
　２５　　　可視化部
　２７　　　切落位置決定部
　３０　　　ＲＯＭ
　３１　　　特性値推定プログラム
　４０　　　ＲＡＭ
　５０　　　バス配線
　３　　　入力装置
　４　　　表示装置
　５　　　実績値収集装置
　６　　　実績ＤＢ
　７　　　伝送バス

Claims (11)

  1. 　対象材を搬送経路に沿って搬送しながら行う加熱工程、圧延工程、および冷却工程のうちの少なくとも１つの工程を経て製造された対象鋼帯製品の材料特性値を推定する材料特性値推定方法であって、
    　前記搬送経路に設置された計測機器により１回以上計測された少なくとも前記対象材の温度を含む計測値と前記対象鋼帯製品の成分毎の成分値とに基づいて、前記対象鋼帯製品内を区画するメッシュ毎の材料特性値を推定する推定ステップを含むことを特徴とする材料特性値推定方法。
  2. 　過去に製造された鋼帯製品の成分毎の成分値およびその製造過程で収集した前記計測機器による計測値を含む製造条件項目の値と材料特性値とを該当する鋼帯製品内を区画するメッシュ毎に関連付けて実績データとして保存する保存ステップと、
    　前記対象鋼帯製品の製造過程において、前記計測機器による計測値をその計測位置をトラッキングしながら取得することで前記対象鋼帯製品内を区画するメッシュ毎に前記計測値を収集する収集ステップと、を含み、
    　前記推定ステップは、前記対象鋼帯製品の成分毎の成分値と前記収集したメッシュ毎の計測値とを前記対象鋼帯製品に関する製造条件項目の値とし、前記実績データを用いて前記対象鋼帯製品に関する製造条件項目の値に対応する材料特性値を前記メッシュ毎に推定するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の材料特性値推定方法。
  3. 　前記推定ステップは、前記対象鋼帯製品に関する製造条件項目の値と過去に製造された鋼帯製品に関する製造条件項目の値との類似度を前記メッシュ毎に算出し、各メッシュの材料特性値を最も類似度の高い製造条件項目の値に対応する材料特性値として推定することを特徴とする請求項２に記載の材料特性値推定方法。
  4. 　前記推定した前記メッシュ毎の材料特性値をもとに前記対象鋼帯製品内の前記材料特性値の分布状態を表した特性値分布画像を生成し、表示装置に表示する表示処理ステップを含むことを特徴とする請求項１～３のいずれか１つに記載の材料特性値推定方法。
  5. 　前記推定した前記メッシュ毎の材料特性値を閾値処理することで、所定用途に使用可能か否かを判別可能に出力する判別情報出力ステップを含むことを特徴とする請求項１～４のいずれか１つに記載の材料特性値推定方法。
  6. 　前記計測値は、寸法計により計測された前記圧延工程内での対象材または対象鋼帯の厚み、または、温度計により計測された前記冷却工程での鋼帯の温度の計測値を含むことを特徴とする請求項１～５のいずれか１つに記載の材料特性値推定方法。
  7. 　対象材を搬送経路に沿って搬送しながら行う加熱工程、圧延工程、および冷却工程のうちの少なくとも１つの工程を経て製造された対象鋼帯製品の材料特性値を推定する材料特性値推定装置であって、
    　前記搬送経路に設置された計測機器により１回以上計測された少なくとも前記対象材の温度を含む計測値と前記対象鋼帯製品の成分毎の成分値とに基づいて、前記対象鋼帯製品内を区画するメッシュ毎の材料特性値を推定する推定手段を備えることを特徴とする材料特性値推定装置。
  8. 　対象材を搬送経路に沿って搬送しながら行う加熱工程、圧延工程、および冷却工程のうちの少なくとも１つの工程を経て製造される鋼帯の製造方法であって、
    　前記搬送経路に設置された計測機器により１回以上計測された少なくとも前記対象材の温度を含む計測値と前記鋼帯の成分毎の成分値とに基づいて、鋼帯内を区画するメッシュ毎の材料特性値を推定する推定ステップと、
    　前記推定した前記メッシュ毎の材料特性値を閾値処理することで前記鋼帯内の合格部分と不合格部分との境界位置を決定し、決定した境界位置で鋼帯を切断する切断ステップと、
    　を含むことを特徴とする鋼帯の製造方法。
  9. 　対象材を搬送経路に沿って搬送しながら行う加熱工程、圧延工程、および冷却工程のうちの少なくとも１つの工程を経て製造される鋼帯の製造方法であって、
    　前記搬送経路に設置された計測機器により１回以上計測された少なくとも前記対象材の温度を含む計測値と前記対象鋼帯製品の成分毎の成分値とに基づいて、前記対象鋼帯製品内を区画するメッシュ毎の材料特性値を推定する推定ステップと、
    　前記推定された前記メッシュ毎の材料特性値と材料特性値の要求仕様との差に基づいて
    鋼帯の製造条件の中の１つ又は複数の設定を変更する製造条件決定ステップと、
    　を含むことを特徴とする鋼帯の製造方法。
  10. 　過去に製造された鋼帯製品の成分毎の成分値およびその製造過程で収集した前記計測機器による計測値を含む製造条件項目の値と材料特性値とを該当する鋼帯製品内を区画するメッシュ毎に関連付けて実績データとして保存する保存ステップと、
    　前記対象鋼帯製品の製造過程において、前記計測機器による計測値をその計測位置をトラッキングしながら取得することで前記対象鋼帯製品内を区画するメッシュ毎に前記計測値を収集する収集ステップと、を含み、
    　前記推定ステップは、前記対象鋼帯製品の成分毎の成分値と前記収集したメッシュ毎の計測値とを前記対象鋼帯製品に関する製造条件項目の値とし、前記実績データを用いて前記対象鋼帯製品に関する製造条件項目の値に対応する材料特性値を前記メッシュ毎に推定するステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の鋼帯の製造方法。
  11. 　前記計測値は、寸法計により計測された前記圧延工程内での対象材または対象鋼帯の厚み、または、温度計により計測された前記冷却工程での鋼帯の温度の計測値を含むことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の鋼帯の製造方法。
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