JP7294242B2 - Method for predicting surface roughness, method for manufacturing steel strip, and method for generating trained machine learning model - Google Patents
Method for predicting surface roughness, method for manufacturing steel strip, and method for generating trained machine learning model Download PDFInfo
- Publication number
- JP7294242B2 JP7294242B2 JP2020100704A JP2020100704A JP7294242B2 JP 7294242 B2 JP7294242 B2 JP 7294242B2 JP 2020100704 A JP2020100704 A JP 2020100704A JP 2020100704 A JP2020100704 A JP 2020100704A JP 7294242 B2 JP7294242 B2 JP 7294242B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- surface roughness
- steel strip
- rolling process
- machine learning
- learning model
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Metal Rolling (AREA)
- Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
Description
本発明は、焼鈍工程、調質圧延工程を含む製造工程で製造される鋼帯の調質圧延工程後における表面粗さの予測方法、鋼帯の製造方法および学習済の機械学習モデルの生成方法に関する。 The present invention provides a method for predicting the surface roughness of a steel strip after a skin pass rolling process, a method for manufacturing a steel strip, and a method for generating a learned machine learning model. Regarding.
薄鋼板の製造工程は、熱間圧延によって生成した表面の酸化物を酸洗工程で除去した後に、鋼帯を所定の目標板厚まで冷間圧延を行う冷間圧延工程と、加工ひずみによって硬質化した鋼帯の軟質化を図る焼鈍工程と、製品となる鋼帯の機械的性質(例えば降伏点伸び、降伏応力、引っ張り強さ、伸びなど)を調整する調質圧延工程とを有する。冷間圧延工程は、4~6スタンドの連続式冷間圧延機が用いられる。ただし、単スタンドの圧延機を用いたレバース圧延によって所定板厚まで減厚する場合もある。 The manufacturing process for thin steel sheets consists of a cold rolling process in which surface oxides generated by hot rolling are removed in a pickling process, and then the steel strip is cold rolled to a predetermined target thickness. It has an annealing process for softening the hardened steel strip and a temper rolling process for adjusting the mechanical properties (eg, yield point elongation, yield stress, tensile strength, elongation, etc.) of the steel strip to be a product. A continuous cold rolling mill with 4 to 6 stands is used for the cold rolling process. However, in some cases, the thickness is reduced to a predetermined thickness by reverse rolling using a single-stand rolling mill.
焼鈍工程は、連続焼鈍ライン(CAL)により鋼帯を連続的に熱処理する工程である。調質圧延工程は、調質圧延機によって、例えば伸長率1%程度の軽圧下を施す工程である。調質圧延工程の主目的は、鋼帯の機械的性質の調整であるが、鋼帯が一様に伸ばされることによって、鋼帯の形状が矯正されるとともに、調質圧延機の圧延ロールの表面粗さの転写により鋼帯の表面粗さが形成される。鋼帯の表面粗さは、鋼帯の外観上の良否だけでなく、プレス成形性や塗装後の鮮映性など、鋼帯の特性上の良否に影響を与えるので、調質圧延工程における重要な操業指標となる。 The annealing step is a step of continuously heat-treating the steel strip in a continuous annealing line (CAL). The temper rolling step is a step of applying a light reduction with an elongation rate of about 1%, for example, by a temper rolling mill. The main purpose of the temper rolling process is to adjust the mechanical properties of the steel strip. Surface roughness transfer forms the surface roughness of the steel strip. The surface roughness of a steel strip affects not only the quality of the appearance of the steel strip, but also the quality of the characteristics of the steel strip, such as press formability and sharpness after painting. a useful operational indicator.
調質圧延工程は、連続焼鈍ラインの出側に配置される場合が多く、連続焼鈍ラインの中で熱処理を行う焼鈍工程の下流側に調質圧延機を配置して、焼鈍工程に続いて調質圧延工程が実施されるような設備配列が一般的である。ただし、連続焼鈍ラインでは鋼帯の熱処理を施す焼鈍工程のみが配置され、焼鈍工程の後に一旦コイルとして巻き取られた後に、独立したラインで調質圧延を行うバッチ式の調質圧延工程もある。 The temper rolling process is often arranged on the delivery side of the continuous annealing line. It is common to have equipment arrangements in which the quality rolling process is carried out. However, in the continuous annealing line, only the annealing process for heat-treating the steel strip is arranged, and after the annealing process, the steel strip is once wound into a coil and then temper-rolled in an independent line for batch-type temper rolling. .
鋼帯における表面粗さを表すパラメータとしては平均粗さRa(JIS B 0601-1994に規定される算術平均粗さ)が一般的に用いられる。例えば、自動車用途の鋼帯では、Raは0.5μm~2.0μm程度の範囲で目標とする表面粗さが設定され、調質圧延が行われることが多い。また、鋼帯の表面粗さは、コイルごとのばらつきが小さく、かつコイル内での変動も小さいことが要求される。 Average roughness Ra (arithmetic mean roughness defined in JIS B 0601-1994) is generally used as a parameter representing the surface roughness of a steel strip. For example, steel strips for automobiles are often subjected to temper rolling with a target surface roughness Ra set in the range of about 0.5 μm to 2.0 μm. In addition, the surface roughness of the steel strip is required to have small variation between coils and small variation within the coil.
これに対して、特許文献1には、調質圧延後の鋼帯表面の平均粗さRaおよびピークカウントPPI(SAE911規格で規定されるパラメータであり、1インチの測定長の凹凸ピーク数であり、カウントレベルが±0.63μmにおける値)について、実験により得られた伸長率、入側張力、出側張力、摩擦係数を入力データとする回帰式を予め作成しておき、当該回帰式を用いて、平均粗さRaおよびピークカウントPPIの予測値が算出できることが開示されている。また、RaおよびPPIが目標とする範囲になるように、伸長率、入側張力、出側張力から選択されるパラメータを変更することも開示されている。
On the other hand, in
特許文献2には、調質圧延後の鋼帯の表面粗さを表すために、圧延ロールの表面粗さと調質圧延前の鋼帯の表面粗さを用いた転写効率と呼ばれるパラメータを定義して、その転写効率が鋼帯の板厚、0.2%耐力および伸長率の関数として表現され、その関数を予め実験によって求める方法が開示されている。 In Patent Document 2, in order to represent the surface roughness of the steel strip after temper rolling, a parameter called transfer efficiency is defined using the surface roughness of the rolling rolls and the surface roughness of the steel strip before temper rolling. Then, the transfer efficiency is expressed as a function of the steel strip thickness, 0.2% proof stress and elongation rate, and a method is disclosed in which the function is determined in advance by experiments.
しかしながら、特許文献1、2にも焼鈍工程の影響を考慮して調質圧延後の鋼帯の表面粗さを予測することは開示されていない。鋼帯の焼鈍工程における熱履歴は、その後の調質圧延工程における圧延ロールの微視的な凹凸の転写効率に影響を及ぼす。このため、焼鈍工程の影響を考慮せずに鋼帯の表面粗さを予測する従来の方法では、調質圧延工程後における鋼帯の表面粗さを高い精度で予測できないという課題があった。本発明は、上記課題を鑑みて完成されたものであり、その目的は、調質圧延工程後における鋼帯の表面粗さに影響を与える焼鈍工程の影響を考慮して鋼帯の表面粗さを予測できる表面粗さの予測方法を提供することである。
However, neither
上記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
(1)焼鈍工程および調質圧延工程を含む製造工程で製造される鋼帯の前記調質圧延工程後における表面粗さの予測方法であって、前記焼鈍工程の操業パラメータの少なくとも1つと、前記調質圧延工程の操業パラメータの少なくとも1つと、を前記調質圧延工程後の表面粗さを予測する鋼帯の入力データとして取得し、前記調質圧延工程後の鋼帯の表面粗さを出力データとする機械学習モデルに前記入力データを入力して前記調質圧延工程後の鋼帯の表面粗さを予測する、表面粗さの予測方法。
(2)前記入力データとして、前記調質圧延工程後の表面粗さを予測する鋼帯の成分組成に関する属性パラメータの少なくとも1つをさらに取得する、(1)に記載の表面粗さの予測方法。
(3)前記製造工程は、前記焼鈍工程の上流側に設けられる冷間圧延工程をさらに含み、前記入力データとして、前記冷間圧延工程の操業パラメータの少なくとも1つをさらに取得する、(1)または(2)に記載の表面粗さの予測方法。
(4)前記調質圧延工程の操業パラメータを変更して前記調質圧延工程後における鋼帯の表面粗さを予測し、予測された表面粗さが目標範囲内となる前記調質圧延工程の操業パラメータを特定する、(1)から(3)の何れか1つに記載の表面粗さの予測方法。
(5)焼鈍工程と、(4)に記載の表面粗さの予測方法で特定された操業パラメータが設定された調質圧延工程とを含む製造工程で鋼帯を製造する、鋼帯の製造方法。
(6)焼鈍工程および調質圧延工程を含む製造工程で製造される鋼帯の前記調質圧延工程後における表面粗さを出力する学習済の機械学習モデルの生成方法であって、前記焼鈍工程の操業パラメータの少なくとも1つと、前記調質圧延工程の操業パラメータの少なくとも1つと、前記調質圧延工程後の鋼帯の表面粗さと、を含むデータセットを教師データとして、前記調質圧延工程後における表面粗さを出力する学習済の機械学習モデルを生成する、学習済の機械学習モデルの生成方法。
(7)前記機械学習モデルは、ニューラルネットワーク、決定木学習、ランダムフォレストおよびサポートベクター回帰のいずれか1つである、(6)に記載の学習済の機械学習モデルの生成方法。
Means for solving the above problems are as follows.
(1) A method for predicting the surface roughness of a steel strip after the temper rolling step manufactured in a manufacturing process including an annealing step and a temper rolling step, comprising at least one operating parameter of the annealing step; and at least one of the operating parameters of the skin pass rolling process are obtained as input data of the steel strip for predicting the surface roughness after the skin pass rolling process, and the surface roughness of the steel strip after the skin pass rolling process is output. A surface roughness prediction method, comprising: inputting the input data into a machine learning model as data to predict the surface roughness of the steel strip after the skin pass rolling process.
(2) The method of predicting surface roughness according to (1), wherein at least one attribute parameter relating to the chemical composition of the steel strip for predicting the surface roughness after the temper rolling step is further acquired as the input data. .
(3) The manufacturing process further includes a cold rolling process provided upstream of the annealing process, and further acquires at least one operational parameter of the cold rolling process as the input data, (1) Or the prediction method of the surface roughness as described in (2).
(4) predicting the surface roughness of the steel strip after the temper rolling process by changing the operating parameters of the temper rolling process, and performing the temper rolling process in which the predicted surface roughness is within the target range; The method for predicting surface roughness according to any one of (1) to (3), wherein operating parameters are specified.
(5) A method for manufacturing a steel strip, wherein the steel strip is manufactured in a manufacturing process including an annealing step and a skin pass rolling step in which the operating parameters specified by the surface roughness prediction method described in (4) are set. .
(6) A method for generating a learned machine learning model for outputting the surface roughness of a steel strip after the skin pass rolling process, which is manufactured in a manufacturing process including an annealing process and a skin pass rolling process, the method comprising: , at least one of the operating parameters of the skin pass rolling step, and the surface roughness of the steel strip after the skin pass rolling step as teacher data, after the skin pass rolling step A method for generating a trained machine learning model that generates a trained machine learning model that outputs surface roughness in .
(7) The method of generating a trained machine learning model according to (6), wherein the machine learning model is any one of neural network, decision tree learning, random forest, and support vector regression.
本発明に係る表面粗さの予測方法では、調質圧延工程の影響だけでなく、焼鈍工程の影響が考慮された機械学習モデルを用いて調質圧延工程後における鋼帯の表面粗さを予測するので、焼鈍工程の操業パラメータを考慮していない従来方法よりも高い精度で調質工程後の鋼帯の表面粗さを予測できる。また、当該予測方法を用いて、鋼帯の表面粗さが目標範囲内となる調質圧延工程の操業パラメータを特定し、特定された操業パラメータで調質圧延工程を実施することで、表面品質に優れた鋼帯の製造が実現できる。 In the surface roughness prediction method according to the present invention, the surface roughness of the steel strip after the skin pass rolling process is predicted using a machine learning model that considers not only the effect of the skin pass rolling process but also the annealing process. Therefore, the surface roughness of the steel strip after the tempering process can be predicted with higher accuracy than the conventional method that does not consider the operational parameters of the annealing process. In addition, using the prediction method, the operating parameters of the skin pass rolling process are specified so that the surface roughness of the steel strip is within the target range, and the skin pass rolling process is performed with the specified operating parameters, so that the surface quality It is possible to manufacture a steel strip excellent in
本実施形態に係る表面粗さの予測方法では、冷間圧延工程により所定の板厚まで減厚された鋼板を焼鈍工程で熱処理し、その後、調質圧延工程で調質圧延して製造される薄鋼板の調質圧延後の表面粗さを予測する。少なくとも冷間圧延工程以降は、薄鋼板がコイル状に巻かれてから熱処理等が行われるので、本実施形態では、当該薄鋼板を「鋼帯」と記載する。 In the method for predicting surface roughness according to the present embodiment, a steel sheet whose thickness has been reduced to a predetermined thickness by a cold rolling process is heat-treated in an annealing process, and then temper-rolled in a temper rolling process. Predict the surface roughness of thin steel sheets after temper rolling. At least after the cold rolling process, the thin steel sheet is coiled and then subjected to heat treatment and the like.
まず、鋼帯11の製造工程について説明する。製鋼工程で鋳造されたスラブが熱間圧延工程で粗圧延、仕上圧延されて減厚され、コイル状に巻き取られる。コイル状に巻き取られた鋼帯11は、常温付近まで冷却される。
First, the manufacturing process of the
図1は、本実施形態に係る鋼帯の製造方法が適用できる冷間圧延設備10の設備例を示す模式図である。図1に示した冷間圧延設備10は、酸洗槽22とリンス槽24から構成される酸洗設備20と、連続式冷間圧延機32とが同一ラインに配置された酸洗-タンデム連続ラインの冷間圧延設備10である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of cold
熱間圧延され、常温付近まで冷却された鋼帯11は、ペイオフリール12、溶接機14、No.1ルーパー16、テンションレベラー18を通り、酸洗槽22およびリンス槽24を有する酸洗設備20によって酸洗工程が実施され、表面のスケールが除去される。その後、鋼帯11は、No.2ルーパー26、トリマー28、No.3ルーパー30を通り、連続式冷間圧延機32によって冷間圧延工程が実施される。連続式冷間圧延機32は、例えば、5~6基の圧延機が連続的に配置されたタンデム圧延機である。タンデム圧延機は、自動車用鋼板など板厚0.5~2.4mm程度のコイルを製造するシート系ミルと、缶用鋼板のように板厚0.1~0.5mm程度の薄い鋼板を製造するぶりき系ミルに分類されるが、本実施形態に係る鋼帯の製造方法では、いずれのミルも用いることができる。冷間圧延工程で冷間圧延された鋼帯11は、テンションリール34でコイル状に巻き取られ、その後、連続焼鈍設備40に送られる。
A
図2は、本実施形態に係る鋼帯の製造方法が適用できる連続焼鈍設備40の設備例を示す模式図である。連続焼鈍設備40は、入側設備41、炉体部50および出側設備58に大別される。入側設備41は、ペイオフリール42、溶接機44、電解清浄装置46、テンションレベラー48および入側ルーパー49を有する。炉体部50は、加熱帯53、均熱帯54および冷却帯55を有する。本実施形態における焼鈍工程とは、炉体部50で実施される熱処理工程である。出側設備58は、出側ルーパー59、調質圧延設備60、サイドトリマー70、テンションリール72を有する。本実施形態の調質圧延工程は、調質圧延機の入出側で張力を付与する付帯的な設備を含む調質圧延設備60によって実施される。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of continuous annealing
連続焼鈍設備40は、さらにプロセスコンピュータ74と表面粗さ予測装置76とを有する。プロセスコンピュータ74は、連続焼鈍設備40を構成する各装置と接続され、鋼帯11の焼鈍工程および調質圧延工程を統括する。プロセスコンピュータ74は、表面粗さ予測装置76と接続され、調質圧延工程後における鋼帯11の表面粗さの予測に必要なデータの送受信を行う。表面粗さ予測装置76は、調質圧延工程後における鋼帯11の表面粗さを予測するとともに調質圧延工程の操業パラメータを特定する。
焼鈍工程は、鋼帯11を室温付近から昇温させ、所定の温度に保持した後、室温近傍まで温度を低下させる工程である。図2に示した連続焼鈍設備40では、加熱帯53、均熱帯54および冷却帯55により焼鈍工程が実施される。ただし、冷却帯55の下流側に過時効帯が設けられる場合があり、さらに過時効帯の上流側に再加熱帯、下流側に最終冷却帯が設けられる場合もある。過時効帯は、冷却帯55の下流側に配置され、冷却帯55において鋼帯11を所定の温度まで冷却した後に、誘導加熱装置を用いた再加熱帯により再加熱されてから、一定時間300~400℃程度の温度に保持する過時効処理を行う設備である。再加熱帯、過時効帯および最終冷却帯が設けられる場合には、焼鈍工程はこれらによる熱処理工程を含む。
The annealing step is a step of raising the temperature of the
加熱帯53は、鋼帯11を昇温させるための設備であり、鋼種によって600~900℃程度の範囲で予め設定された温度まで加熱する。加熱帯53では、直火あるいは輻射式の燃焼バーナーが用いられる。これらの加熱装置は加熱容量が大きく、応答も比較的早いので、ヒートサイクル変更時の昇温履歴を変更させやすい。均熱帯54は、鋼帯11を所定温度に保持する設備であり、炉体放散熱などを補う程度の加熱容量の設備である。このため、均熱帯54は、焼鈍温度を変更する際の応答時間が長いという特性を有する。
The
冷却帯55は、鋼帯11を所定の温度まで冷却する設備であり、冷却手段としてガスジェット冷却、ロール冷却、水冷却(ウォータークエンチ)などが用いられる。ガスジェット冷却は、鋼帯11の表面にノズルから気体を吹き付ける冷却手段である。ロール冷却は、鋼帯11を水冷ロールに接触させて冷却する冷却手段である。水冷却は、均熱帯54の下流側に設置された水冷槽に鋼帯11を浸漬させて冷却する冷却手段である。これらの冷却装置による鋼帯11の冷却速度はそれぞれ異なるので、冷却帯55を第1冷却帯と第2冷却帯など複数に区分して、異なる冷却手段を組合わせたり、同種の冷却手段の冷却条件を変更して、鋼帯11の冷却時の熱履歴を制御している。
The cooling
また、加熱帯53、均熱帯54、冷却帯55では、複数の位置に鋼帯11の表面温度を測定する温度計が設置されている。特に、鋼帯11の温度変化が大きな冷却帯55では、冷却帯55の入側と出側に温度計が設置され、当該位置における鋼帯11の表面温度を測定することで冷却帯55の冷却速度の実績値を算出している。また、温度計として、鋼帯の板幅中央部の表面温度を連続的に測定する放射温度計が用いられる。しかしながら、温度計は放射温度計に限らず、板幅方向の温度分布を測定するプロフィール放射温度計を用いてもよい。また、鋼帯11の表面温度だけでなく、焼鈍工程の各帯域における炉内の雰囲気温度を測定する炉内温度計も設置されている。測定された鋼帯11の表面温度や雰囲気温度はプロセスコンピュータ74に出力される。
Thermometers for measuring the surface temperature of the
図3は、焼鈍工程における鋼帯の熱履歴を示すグラフである。図3(a)は、加熱帯53、均熱帯54、冷却帯55(第1冷却帯と第2冷却帯)によって焼鈍工程が実施された鋼帯11の熱履歴を示すグラフである。図3(b)は、加熱帯53、均熱帯54、冷却帯55、再加熱帯90、過時効帯91および最終冷却帯92によって焼鈍工程が実施された鋼帯11の熱履歴を示すグラフである。図3(a)(b)ともに、縦軸は鋼帯温度(℃)であり、横軸は時間(min)である。鋼帯11の長手方向位置による材質のばらつきを防止するために、焼鈍工程中の鋼帯11の搬送速度は一定に保持される。ただし、板厚、板幅、鋼種などが異なる鋼帯11が溶接されている場合には、溶接部の前後でライン速度が変化する場合もある。このため、図3に示す熱履歴は、鋼帯11の長手方向で一定でない場合がある。
FIG. 3 is a graph showing the thermal history of the steel strip in the annealing process. FIG. 3(a) is a graph showing the thermal history of the
図4は、調質圧延設備60の一例を示す模式図である。調質圧延設備60は、炉体部50の下流側に配置される。調質圧延設備60は、調質圧延機63と、入側ブライドルロール61、2つの張力計62と、出側ブライドルロール64と、ロードセル66と、表面粗さ計67と、ミル速度制御装置68と、ブライドルロール速度制御装置69とを有する。入側ブライドルロール61および出側ブライドルロール64は、鋼帯11に張力を付与するロールである。張力計62は、調質圧延機63と入側ブライドルロール61の間と、調質圧延機63と出側ブライドルロール64の間にそれぞれ設けられ、調質圧延機63の入側および出側の鋼帯11の張力を測定する。調質圧延機63、入側ブライドルロール61および出側ブライドルロール64によって調質圧延工程が実施される。
FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the
調質圧延機63には、通常、4段または6段式の圧延機が用いられる。図4では、単スタンドの圧延機で構成される例を示したが、調質圧延機63は、2スタンドの圧延機で構成されてもよい。2スタンドの圧延機を用いる場合には、本実施形態に係る表面粗さの予測方法で表面粗さを予測する対象は、下流側の圧延機である。下流側の圧延機によって製品の最終的な表面粗さが付与されるからである。
As the
ロードセル66は圧延荷重を測定する。また、ミル速度制御装置68は、調質圧延機63のワークロールの周速を制御する。ブライドルロール速度制御装置69は、入側および出側ブライドルロール64の周速をそれぞれ制御する。なお、調質圧延工程は、調圧液を使用しない乾式の調質圧延工程と、水系の調圧液を供給しながら調質圧延を行う湿式の調質圧延工程とがあるが、本実施形態に係る鋼帯の製造方法は、乾式および湿式の何れの調質圧延工程であっても適用できる。
A
調質圧延工程では、焼鈍工程後の鋼帯11を所定の伸長率で圧延する。ここで、伸長率とは鋼帯11の圧延前後の伸び率であり、調質圧延工程前後での鋼帯11の長さの増加率で定義される。なお、伸長率が小さい条件では、板厚の変化率である圧下率と概ね同じとなる。したがって、伸長率に代えて圧下率を用いてもよい。伸長率は、入側ブライドルロール61と、出側ブライドルロール64の周速差によって計測される。
In the temper rolling process, the
調質圧延工程の伸長率は、例えば、次のように制御される。設定された伸長率の目標値に対応して、入側ブライドルロール61と出側ブライドルロール64とに周速差が与えられる。調質圧延機63のロールギャップとロール周速は、調質圧延機63の前後の張力計62で測定される張力が目標範囲に入るように調整される。具体的には、調質圧延機63の入側張力が目標値になるようにロール周速を調整しながら、調質圧延機の出側張力が目標値になるようにロールギャップを調整する。ただし、上述した制御方法に限らず、例えば、調質圧延機63の入側および出側の張力を、調質圧延機63のロール周速と入側ブライドルロール61の周速により調整しながら、ロールギャップを調整することで目標とする伸長率を得るように制御してもよい。
The elongation rate of the temper rolling process is controlled as follows, for example. A peripheral speed difference is given between the entry-side bridle roll 61 and the exit-side bridle roll 64 in accordance with the set target value of the elongation rate. The roll gap and roll peripheral speed of the
調質圧延機63による鋼帯11の伸長率の上限値と下限値は、鋼帯11の機械的性質を満足するように鋼種やサイズなどにより予め定められている。例えば、0.2%以上2.0%以下が代表的な伸長率の範囲である。伸長率が0.2%以下では、調質圧延後も降伏点伸びが残留する場合があり、2.0%以上では加工硬化が進行して製品としての機械的性質である延性が低下する。
The upper limit and lower limit of the elongation rate of the
次に、調質圧延機63の圧延ロールについて説明する。圧延ロールの表面平均粗さRaは0.5~10μmである。ロール表面の粗さは、ダル加工により仕上げられており、その具体的な手段としては、ショットブラスト加工方式、放電ダル加工方式、レーザーダル加工方式、電子ビームダル加工方式等が用いられる。また、ダル加工を行った後に、表面をクロムメッキしたものを用いてもよい。
Next, the rolling rolls of the
圧延ロールの表面平均粗さRaとして、ワークロール表面の代表位置において測定した値を用いる。また、圧延ロール表面の複数位置において測定されたRaの平均値を用いてもよい。複数位置の平均値を用いる場合には、例えば、圧延ロールの少なくとも鋼帯11と接触する部分において、周方向に90°間隔で4点、幅方向に中央及び両端部で3点の計12点の平均値を用いることが好ましい。なお、表面平均粗さRaは、評価長さ4mm、カットオフ0.8mmとして測定する。
A value measured at a representative position on the surface of the work roll is used as the average surface roughness Ra of the rolling roll. Also, an average value of Ra measured at a plurality of positions on the roll surface may be used. When using the average value of a plurality of positions, for example, at least in the portion of the rolling roll that contacts the
次に、鋼帯11の表面粗さについて説明する。本実施形態において調質圧延後の鋼帯11の表面粗さは、調質圧延機63により調質圧延された後の鋼帯11の表面粗さである。鋼帯11の表面粗さは、調質圧延機63で調質圧延された後であれば、製造ラインのいずれの位置で測定されてもよく、例えば、調質圧延機63と出側ブライドルロール64との間で測定されてもよく、さらに下流側の位置で測定されてもよい。また、調質圧延設備60が連続焼鈍ラインに組込まれている場合には、鋼帯11の表面粗さは、テンションリール72で巻き取る前に測定されてもよく、一旦巻き取られた後に別工程で測定されてもよい。
Next, the surface roughness of the
鋼帯11の表面粗さは、表面粗さ計67によってオンラインで測定されることが好ましい。これにより、調質圧延後の鋼帯11の表面粗さの測定値が即座に得られ、さらに鋼帯11の長手方向での表面粗さの変動も把握できる。オンラインの表面粗さ計67として、例えば、特許文献5に開示された表面粗さ計を用いることができる。測定された鋼帯11の表面粗さはプロセスコンピュータ74に出力される。
The surface roughness of
本実施形態では、鋼帯11の表面粗さとして鋼帯11の表面の平均粗さRaを用いる。但し、鋼帯11の表面粗さは平均粗さRaに限らず、平均粗さRaに代えて、ピークカウントPPI、最大高さRmax、10点平均高さRzなどを用いてもよい。
In this embodiment, the average surface roughness Ra of the
鋼帯11の表面粗さは、必ずしもオンラインの表面粗さ計67で測定しなくてもよく、例えば、調質圧延後の鋼帯11からサンプルを採取して、オフラインの表面粗さ計によって測定された表面粗さを用いてもよい。オフラインでの表面粗さの測定は鋼帯11の長手方向に対して連続的に測定することが困難である。このため、鋼帯11の長手方向で異なる位置から1~3点程度のサンプルを採取して表面粗さを測定する。オフラインの測定では、オンラインでは得られない詳細な表面粗さが得られる。例えば、3次元粗さ測定により、ISO 25178に規定される表面粗さである、算術平均高さSa、二乗平均平方根高さSq、最大高さSzなどを用いてもよい。また、3次元粗さ測定の結果として得られる表面の凹凸を等高線や色分けによって表示した2次元のマップ(画像)を鋼帯11の表面粗さ示すデータとして用いてもよい。オフラインで表面粗さを測定する場合には、当該測定値は作業者88からプロセスコンピュータ74に入力される。
The surface roughness of the
プロセスコンピュータ74は、連続焼鈍設備40を構成する各設備と接続され、各設備の動作を制御するとともに各設備の操業条件の設定や、各設備に設けられている計測機器から得られる測定データを収集する機能を有する。ミル速度制御装置68やブライドルロール速度制御装置69のように、各設備には個別の制御用装置が設置されてもよく、その場合に、プロセスコンピュータ74は、当該制御装置を介して各設備の操業条件の設定および測定データの収集を行う。
The
プロセスコンピュータ74は、連続焼鈍設備40を構成する各設備の動作を制御する指令を出す。また、プロセスコンピュータ74には、過去に当該設備で製造された鋼帯11の成分組成に関する属性パラメータや、連続焼鈍設備40の各設備の操業条件である操業パラメータおよび連続焼鈍設備40に設けられた測定機器によって測定された測定値が収集され、格納されている。さらに、プロセスコンピュータ74には、連続焼鈍設備40で製造される鋼帯11の成分組成に関する属性パラメータ、連続焼鈍設備40の各設備の操業パラメータも格納されている。調質圧延工程後の鋼帯11の表面粗さは、これが測定され次第、プロセスコンピュータ74に出力され、プロセスコンピュータ74に格納される。
The
図5は表面粗さ予測装置76の機能ブロック図である。表面粗さ予測装置76は、焼鈍工程の操業パラメータと調質圧延工程の操業パラメータを含む入力データを用いて、調質圧延工程後における鋼帯11の表面粗さを予測する。さらに、表面粗さ予測装置76は、予測された鋼帯11の表面粗さが目標範囲内となる調質圧延工程の操業パラメータを特定する。
FIG. 5 is a functional block diagram of the surface
表面粗さ予測装置76は、例えば、ワークステーションやパソコン等の汎用コンピュータである。表面粗さ予測装置76は、表面粗さ演算部78と、格納部80と、入力部86とを有する。表面粗さ演算部78は、例えば、CPU等であって、格納部80に保存されたプログラムやデータを用いて、表面粗さ予測装置76の有する機能を実現させるために所定の演算を実行する。具体的に表面粗さ演算部78は、格納部80に格納されている学習済の機械学習モデルを用いて、調質圧延工程後における鋼帯11の表面粗さを算出する。さらに表面粗さ演算部78は、予測された、調質圧延工程後における表面粗さが目標範囲内となる調質圧延工程の操業パラメータを特定し、当該操業パラメーをプロセスコンピュータ74に出力する。
The surface
格納部80は、例えば、更新記録可能なフラッシュメモリ、内臓あるいはデータ通信端子で接続されたハードディスク、メモリーカード用の情報記録媒体およびその読み書き装置である。格納部80には、表面粗さ予測装置76の有する機能を実現させるためのプログラムや、当該プログラム実行中に使用するデータ等が予め格納されている。具体的に格納部80には、焼鈍工程の操業パラメータ、調質圧延工程の操業パラメータおよび調質圧延工程後の鋼帯11の表面粗さを1セットとするデータセットが複数格納されるデータベース84と、焼鈍工程の操業パラメータおよび調質圧延工程の操業パラメータを入力データとし、調質圧延工程後の鋼帯11の表面粗さを出力データとする学習済みの機械学習モデル82とが格納されている。なお、データベース84には、上記に加えて、鋼帯11の成分組成に関する属性パラメータおよび冷間圧延工程の操業パラメータが格納されてもよい。この場合において学習済みの機械学習モデル82の入力データは、焼鈍工程の操業パラメータ、調質圧延工程の操業パラメータ、鋼帯11の成分組成に関する属性パラメータおよび冷間圧延工程の操業パラメータとなる。
The
入力部86は、例えば、キーボード、マウス等の入力装置や、メモリーカード用の情報記録媒体の読み取り装置である。データベース84に格納される焼鈍工程の操業パラメータ、調質圧延工程の操業パラメータおよび調質圧延工程後の鋼帯11の表面粗さは、プロセスコンピュータ74から表面粗さ演算部78に出力されるが、作業者88が入力部86からこれらの値を表面粗さ演算部78に入力してもよい。
The
次に、調質圧延工程後の鋼帯11の表面粗さの予測に用いる学習済の機械学習モデルの生成方法について説明する。表面粗さ演算部78は、焼鈍工程の操業パラメータおよび調質圧延工程の操業パラメータおよび調質圧延工程後の鋼帯11の表面粗さをプロセスコンピュータ74から取得し、これらを1セットとするデータセットを格納部80のデータベース84に格納する。データベース84に格納されるデータセットの数は、少なくとも100個以上であり、好ましくは500個以上であり、より好ましくは1000個以上である。
Next, a method of generating a learned machine learning model used for predicting the surface roughness of the
表面粗さ演算部78は、予め格納されている機械学習モデルを格納部80から読み出し、データベース84に格納されているデータセットを教師データとして機械学習モデルを機械学習させて、学習済の機械学習モデルを生成する。なお、本実施形態に係る表面粗さの予測方法で用いる機械学習モデルは、例えば、ニューラルネットワークである。しかしながら、機械学習モデルとしてはニューラルネットワークに限らず、決定木学習、ランダムフォレスト、サポートベクター回帰、ガウス過程、k近傍法のいずれか1つを用いてよい。
The surface
本実施形態に係る表面粗さの予測方法では、機械学習モデルを機械学習する教師データに、調質圧延工程の操業パラメータだけでなく、焼鈍工程の操業パラメータを用いることで、焼鈍工程が調質圧延工程に与える影響を反映させている。これにより、当該教師データで機械学習された学習済の機械学習モデルは、調質圧延工程に直接影響する因子だけでなく、焼鈍工程による影響が考慮された学習済みの機械学習モデルになる。 In the surface roughness prediction method according to the present embodiment, not only the operation parameters of the skin pass rolling process but also the operation parameters of the annealing process are used as teacher data for machine learning of the machine learning model, so that the annealing process The effect on the rolling process is reflected. As a result, the learned machine learning model that has undergone machine learning using the teacher data becomes a learned machine learning model that takes into consideration not only the factors that directly affect the temper rolling process but also the influence of the annealing process.
焼鈍工程の加熱帯53や均熱帯54を通過する時間が長いほど、鋼帯11が軟化し易くなる傾向がある。このため、加熱帯53や均熱帯54を通過する時間が長いと調質圧延工程では圧延ロールの微視的な凹凸が鋼帯11の表面に転写しやすくなり、圧延ロールの微視的な凹凸の転写効率が高くなる。
The longer the time spent passing through the
また、加熱帯53や均熱帯54を通過する時間が長いほど、鋼帯11の含有元素の一部が表面に濃化したり、鋼帯11の表面に形成される酸化物の厚みや組成が変化する。この変化が、調質圧延における圧延ロールと鋼帯11との摩擦係数に影響を及ぼし、これにより、圧延ロールの微視的な凹凸の転写効率が変化する。また、均熱帯54の均熱温度についても、当該均熱温度の違いが鋼帯11の変形抵抗や摩擦係数に影響を及ぼすので、これにより、圧延ロールの微視的な凹凸の転写効率が変化する。
In addition, the longer the time passed through the
また、焼鈍工程の冷却帯55における冷却速度などの冷却条件は、鋼帯11の変態挙動に影響を及ぼし、これにより、冷却後の鋼帯11の変形抵抗が変化する。さらに、冷却帯55における温度履歴は、鋼帯11の表面の酸化状態に影響を及ぼし、これにより、調質圧延の摩擦係数が変化する。したがって、冷却帯55の冷却条件の違いも、圧延ロールの微視的な凹凸の転写挙動に影響を及ぼす。
Also, the cooling conditions such as the cooling rate in the
このように、焼鈍工程における加熱帯53、均熱帯54および冷却帯55の操業条件は、圧延ロールの微視的な凹凸の転写効率に影響を及ぼすので、焼鈍工程の影響が考慮された学習済みの機械学習モデルを用いる本実施形態に係る調質圧延工程後の鋼帯11の表面粗さの予測方法の予測精度は、焼鈍工程による影響が考慮されていない鋼帯11の表面粗さの予測方法の予測精度よりも高くなる。
Thus, the operating conditions of the
上述したように、本実施形態に係る調質圧延工程後の鋼帯11の表面粗さの予測方法は、調質圧延工程における鋼帯11の変形抵抗や摩擦係数の変動を考慮した鋼帯11の表面粗さの予測方法となるので、当該予測方法を用いて特定された調質圧延の操業パラメータは、鋼帯11の変形抵抗や摩擦係数の変動が考慮された調質圧延の操業パラメータとなる。このため、特定された調質圧延の操業パラメータを用いて調質圧延工程を実施することで、変形抵抗や摩擦係数の変動による圧延ロールの微視的な凹凸の転写挙動の変動が抑制されるので、表面粗さの変動が小さい表面品質に優れた鋼帯11の製造が実現できる。
As described above, the method for predicting the surface roughness of the
次に、教師データとして用いるデータについて説明する。本実施形態に係る表面粗さの予測方法では、学習済の機械学習モデルを生成する教師データとして、焼鈍工程の操業パラメータと、調質圧延工程の操業パラメータと、調質圧延工程後における鋼帯11の表面粗さとを用いる。 Next, data used as teacher data will be described. In the surface roughness prediction method according to the present embodiment, the operating parameters of the annealing process, the operating parameters of the skin pass rolling process, and the steel strip after the skin pass rolling process are used as teacher data for generating a learned machine learning model. A surface roughness of 11 is used.
<焼鈍工程の操業パラメータ>
図3に示した焼鈍工程における鋼帯の熱履歴の例を用いると、以下のような焼鈍工程の操業パラメータを用いることができる。例えば、図3(a)に示した例においては、加熱帯53の操業パラメータとして、鋼帯11が加熱帯53を通過する時間と温度上昇量を用いてよく、または、これらの値から算出される平均昇温速度を用いてもよい。
<Operating parameters of the annealing process>
Using the example of the thermal history of the steel strip in the annealing process shown in FIG. 3, the following operating parameters for the annealing process can be used. For example, in the example shown in FIG. 3( a ), the time for the
均熱帯54の操業パラメータとして、均熱帯54での鋼帯の平均温度である均熱温度と均熱帯54を通過する時間である均熱時間を用いてよい。冷却帯55の操業パラメータとして、鋼帯11が第1冷却帯を通過する時間と温度低下量を用いてよく、または、これらの値から算出される平均冷却速度を用いてもよい。また、冷却帯55の操業パラメータとして、鋼帯11が第2冷却帯を通過する時間と温度低下量を用いてよく、または、これらの値から算出される平均冷却速度を用いてもよい。ただし、第2冷却帯の途中で室温まで鋼帯11の温度が冷却される場合には、室温に至る前の第2冷却帯内に設置された2以上の放射温度計によって測定される温度差から算出される実質的な冷却速度を用いることが好ましい。これらの値は、測定後、加熱帯53、均熱帯54および冷却帯55からプロセスコンピュータ74に出力される。
As the operation parameters of the soaking
図3(b)に示した例においても、加熱帯53、均熱帯54および冷却帯55については上記と同じ操業パラメータを用いることができる。再加熱帯の操業パラメータとして、誘導加熱装置の入側と出側に配置された放射温度計の通過時間と温度上昇量を用いてよく、または、これらの値から算出される平均昇温速度を用いてもよい。過時効帯の操業パラメータとして、過時効帯での鋼帯11の平均温度である過時効温度と過時効帯を通過する時間を用いてもよい。最終冷却帯の操業パラメータとして、鋼帯11が最終冷却帯を通過する時間と温度低下量を用いてもよく、またはこれらの値から算出される平均冷却速度を用いてもよい。これらの値も、測定後、プロセスコンピュータ74に出力される。
Also in the example shown in FIG. 3(b), the same operating parameters as above can be used for the
以上のような焼鈍工程の操業パラメータの少なくとも1つが教師データとして用いられる。ただし、これらの操業パラメータに限定されるものではなく、加熱帯53や再加熱帯90における加熱装置の制御出力値や、冷却帯55や最終冷却帯92における冷却装置の制御出力値も、操業パラメータとして用いてよい。これらの操業パラメータは焼鈍工程における鋼帯11の温度履歴を制御するために用いられる操業パラメータだからである。
At least one of the operational parameters of the annealing process as described above is used as teaching data. However, it is not limited to these operating parameters, and the control output value of the heating device in the
なお、焼鈍工程の操業パラメータは、上記パラメータに限定されるものではなく、均熱帯54の入口における鋼帯11のライン速度や、冷却帯55における平均冷却速度やガス噴射等の冷却装置の噴射圧力、焼鈍炉内の露点データなどを用いてもよく、さらには、焼鈍工程後の鋼帯11の変形抵抗や表面酸化物の状態に影響を与えると考えられる各種測定値を用いてもよい。
The operation parameters of the annealing process are not limited to the above parameters, and the line speed of the
<調質圧延工程の操業パラメータ>
調質圧延工程の操業パラメータとして、従来技術において鋼帯11の表面粗さの予測に用いられている操業パラメータを用いることができる。調質圧延工程の操業パラメータは、例えば、伸長率、調質圧延機の入側張力や出側張力、圧延ロールのワークロール径等である。また、鋼帯11の変形抵抗、摩擦係数、圧延荷重を調質圧延工程の操業パラメータに用いてもよい。ただし、鋼帯11の変形抵抗や摩擦係数は測定することが困難なので、鋼帯11の変形抵抗や摩擦係数として、対象とする鋼帯11の区分に応じて設定された設定値を用いてもよい。これらの設定値を用いたとしても焼鈍工程の操業パラメータを併せて用いることで実態に即した値に補正できる。
<Operating parameters of temper rolling process>
As the operating parameters for the temper rolling process, the operating parameters used for predicting the surface roughness of the
さらに、調質圧延工程の操業パラメータとして、圧延ロール表面の平均粗さRaを用いてよい。また、調質圧延工程の操業パラメータとして、調質圧延を行った鋼帯11の累積圧延長さや累積圧延重量を、圧延ロール表面の平均粗さRaとともに用いてもよい。累積圧延長さや累積圧延重量を操業パラメータとして用いることで、圧延ロールの摩耗による表面粗さの経時的変化の影響が学習済の機械学習モデルに反映される。
Furthermore, the average roughness Ra of the surface of the rolling rolls may be used as an operating parameter for the temper rolling step. Further, as the operating parameters of the skin pass rolling process, the cumulative rolling length and the cumulative rolling weight of the
<鋼帯の属性パラメータ>
学習済の機械学習モデルの教師データとして、焼鈍工程の操業パラメータおよび調質圧延工程の操業パラメータに加えて、鋼帯11の属性パラメータの少なくとも1つを用いることが好ましい。鋼帯11の属性パラメータとして、鋼帯11に含まれる任意の元素の含有量を用いることができる。鋼帯11の属性パラメータは、例えば、鋼帯11のC、Si、Mn、P、S、Al、N、Tiなどの成分組成の含有量を質量%で表した値である。なお、これらの成分含有量の長手方向の分布はおおむね一定とし、一つの鋼帯に対しては一つの属性パラメータが用いられる。さらに、製鋼工程で同一のチャージから鋳造されたスラブから製造される鋼帯11に対しても一つの属性パラメータが用いられる。
<Attribute parameters of steel strip>
It is preferable to use at least one of the attribute parameters of the
鋼帯11の属性パラメータとしては、C、Si、Mnの含有量を用いることが好ましい。C含有量は焼鈍工程後の組織形成に与える影響が大きく、変形抵抗に影響を与えて、調質圧延工程での圧延ロールの鋼帯表面への転写挙動に影響するからである。また、SiやMnの含有量は、焼鈍工程の組織形成に影響を与えて変形抵抗に影響を与えると共に、焼鈍工程で鋼帯11の表面に拡散し、濃化することで焼鈍工程後の鋼帯表面に形成する酸化膜の厚みや組成に影響し、調質圧延時の摩擦係数を通じて調質圧延工程での圧延ロールの鋼帯表面への転写挙動に影響するからである。さらに、鋼帯11の板厚も圧延ロールから鋼帯11への転写挙動に影響を与えるので、板厚を鋼帯11の属性パラメータとして用いてもよい。鋼帯11の属性パラメータを用いる場合には、これらの値はプロセスコンピュータ74に格納され、表面粗さ予測装置76に出力される。
As attribute parameters of the
<冷間圧延工程の操業パラメータ>
学習済の機械学習モデルの教師データとして、焼鈍工程の操業パラメータおよび調質圧延工程の操業パラメータに加えて、冷間圧延工程の操業パラメータの少なくとも1つをさらに用いることが好ましい。冷間圧延工程は、焼鈍工程の上流側のプロセスであり、鋼帯11を所定の板厚まで減厚する工程である。冷間圧延工程の操業パラメータとして、冷間圧延工程の全圧下率、各パスの圧延荷重や圧下率、冷間圧延に用いるワークロールの表面粗さを用いることができる。
<Operating parameters of the cold rolling process>
In addition to the operating parameters of the annealing process and the skin pass rolling process, at least one of the operating parameters of the cold rolling process is preferably used as teacher data for the learned machine learning model. The cold rolling process is a process on the upstream side of the annealing process, and is a process for reducing the thickness of the
冷間圧延工程の操業パラメータとしては、冷間圧延工程における最終パスの操業パラメータを用いるのが好ましい。調質圧延機63の入側での鋼帯11の表面粗さに影響を与えるのは、冷間圧延工程の最終パスの圧延であるからである。したがって、冷間圧延工程の操業パラメータとして、冷間圧延工程の最終パスにおける圧下率、圧延荷重、最終パスのワークロールの表面粗さの少なくとも1つの操業パラメータを用いることがさらに好ましい。また、冷間圧延工程の操業パラメータとして、冷間圧延工程において鋼帯11に付与されるトータル圧下率を用いてもよい。トータル圧下率は、焼鈍工程における鋼帯11の内部組織が再結晶し、粒成長する挙動に影響を及ぼし、この挙動が調質圧延工程での変形抵抗に影響を与えるからである。冷間圧延工程の操業パラメータを用いる場合には、これらの値はプロセスコンピュータ74に格納され、表面粗さ予測装置76に出力される。
As the operating parameters for the cold rolling process, it is preferable to use the operating parameters for the final pass in the cold rolling process. This is because the final pass of the cold rolling process affects the surface roughness of the
次に、表面粗さ予測装置76による表面粗さの予測方法および調質圧延工程の操業パラメータの特定方法について説明する。表面粗さ予測装置76の表面粗さ演算部78は、鋼帯11が調質圧延設備60に搬送される前に、表面粗さの予測を行う。プロセスコンピュータ74は、鋼帯11の焼鈍工程が終了した後であって調質圧延設備60に搬送される前に、鋼帯11の表面粗さの予測に用いられる入力データ(焼鈍工程の操業パラメータ、調質圧延工程の操業パラメータの設定値)と、製造される鋼帯11の目標とする表面粗さの範囲とを表面粗さ演算部78に送信する。
Next, a method of predicting the surface roughness by the surface
表面粗さ演算部78は、プロセスコンピュータ74から入力データを取得すると、格納部80から学習済の機械学習モデルを読み出し、当該機械学習モデルに入力データを入力することで調質圧延工程後における鋼帯11の表面粗さの予測値を求める。このようにして、本実施形態に係る表面粗さの予測方法では、調質圧延工程後における鋼帯11の表面粗さを予測する。
When the input data is acquired from the
また、表面粗さ演算部78は、算出された表面粗さの予測値と、目標とする表面粗さの範囲とを比較し、予測値が目標とする表面粗さの範囲を超える場合には、入力データのうち、調質圧延工程の操業パラメータの設定値を変更して、再度、表面粗さの予測値を求める。表面粗さ演算部78は、表面粗さの予測値が目標とする表面粗さの範囲内になるまで、この処理を繰り返し実行する。
Further, the
なお、調質圧延工程の操業パラメータを変更する単位および範囲は、予め格納部80に格納されていてもよく、プロセスコンピュータ74から表面粗さ演算部78に送信されてよい。また、操業パラメータの範囲内では、目標とする表面粗さの範囲内となる操業パラメータが特定できない場合に、表面粗さ演算部78は、プロセスコンピュータ74に操業パラメータが特定できないことを示す信号を出力してもよい。
The unit and range for changing the operating parameters of the skin pass rolling process may be stored in advance in the
このようにして、目標とする表面粗さの範囲内となる調質圧延工程の操業パラメータを特定し、当該操業パラメータを調質圧延設備60の操業条件に設定することで、調質圧延工程後の鋼帯11の表面粗さが均一でばらつきのない状態に制御でき、表面品質に優れた鋼帯11の製造が実現できる。
In this way, by specifying the operating parameters of the skin pass rolling process that are within the target surface roughness range and setting the operating parameters to the operating conditions of the skin
表面粗さ演算部78は、鋼帯11の表面粗さが測定された後に、プロセスコンピュータ74から、鋼帯11の表面粗さの測定値を取得する。表面粗さ演算部78は、焼鈍工程の操業パラメータ、調質圧延工程の操業パラメータおよび表面粗さの測定値を含むデータセットをデータベース84に格納する。表面粗さ演算部78は、データベース84に格納した新たなデータセットを含む教師データを用いて、学習済の機械学習モデルを更新してもよい。
After the surface roughness of
次に、表面粗さ演算部78による調質圧延工程の操業パラメータを特定する処理を説明する。図6は、表面粗さ演算部78によって調質圧延工程の操業パラメータを特定する処理を説明するフロー図である。図6に示したフローは、例えば、鋼帯11の焼鈍工程が終了した後であって、調質圧延設備60に搬送される前の所定位置に到達したことを条件として開始する。
Next, the process of specifying the operation parameters of the temper rolling process by the
まず、表面粗さ演算部78は、プロセスコンピュータ74から表面粗さを予測するのに用いる入力データおよび目標とする表面粗さの範囲を取得する(ステップS101)。表面粗さ演算部78は、格納部80から学習済の機械学習モデルを読み出し(ステップS102)、当該学習済の機械学習モデルに入力データを入力して調質圧延工程後の表面粗さを算出する(ステップS103)。
First, the
表面粗さ演算部78は、算出した表面粗さの予測値が目標範囲内か否かを判断する(ステップS104)。表面粗さ演算部78は、算出した表面粗さの予測値が目標範囲内であると判断した場合に(ステップS104:Yes)、入力データに含まれる調質圧延工程の操業パラメータを調質圧延設備60の操業条件に特定し、当該操業パラメータをプロセスコンピュータ74に出力し(ステップS105)、調質圧延工程の操業パラメータを特定する処理は終了する。一方、表面粗さ演算部78は、算出した表面粗さの予測値が目標範囲を超えると判断した場合に(ステップS104:No)、入力データのうち調質圧延工程の操業パラメータを変更して(ステップS106)、再度、ステップS102~ステップS104までの処理を繰り返し実行する。
The
なお、ステップS106における調質圧延工程の操業パラメータを変更する対象、変更する単位および変更できる範囲は、ステップS101の処理時にプロセスコンピュータ74から取得してよく、操業パラメータを変更できる範囲内において目標とする表面粗さの範囲内となる表面粗さの予測値が算出されなかった場合には、プロセスコンピュータ74に調質圧延工程の操業パラメータが特定できないことを示す信号を出力して当該処理を終了する。
It should be noted that the target, change unit, and changeable range of the operating parameters of the skin pass rolling process in step S106 may be acquired from the
以上説明したように、本実施形態に係る表面粗さの予測方法では、焼鈍工程の影響を考慮した学習済の機械学習モデルを用いて調質圧延工程後における鋼帯の表面粗さを予測するので、焼鈍工程の影響を考慮していない方法よりも高い精度で鋼帯の表面粗さを予測できる。この鋼帯の表面粗さの予測方法を用いて鋼帯の表面粗さが目標とする表面粗さの範囲内にできる調質圧延工程の操業パラメータを特定し、当該操業パラメータで調質圧延工程を実施することで、目標とする表面粗さの範囲内となる表面品質に優れた鋼帯11の製造が実現できる。
As described above, in the surface roughness prediction method according to the present embodiment, the surface roughness of the steel strip after the skin pass rolling process is predicted using a learned machine learning model that takes into consideration the influence of the annealing process. Therefore, the surface roughness of the steel strip can be predicted with higher accuracy than the method that does not consider the influence of the annealing process. Using this steel strip surface roughness prediction method, the operating parameters of the skin pass rolling process that allows the surface roughness of the steel strip to fall within the range of the target surface roughness are specified, and the skin pass rolling process is performed using the operating parameters. By carrying out, it is possible to manufacture the
なお、図2に示した例においては、表面粗さ予測装置76がプロセスコンピュータ74に接続されている例で説明した。しかしながら、これに限らず、表面粗さ予測装置76の機能をプロセスコンピュータ74が有する構成であってもよい。また、表面粗さ予測装置76は学習済の機械学習モデルを格納部80から読み出し、当該学習済の機械学習モデルに入力データを入力して調質圧延工程後の鋼帯の表面粗さを予測する例で説明した。しかしながら、これに限らず、表面粗さ演算部78は、機械学習モデルを格納部80から読み出し、データベース84に格納されているデータセットを用いて学習済の機械学習モデルを生成し、その後に当該学習済の機械学習モデルに入力データを入力して調質圧延工程後の表面粗さの予測値を求めてもよい。
In the example shown in FIG. 2, the example in which the surface
図2、4に示す構成の連続焼鈍設備40を用いて、板厚が0.6~1.2mm、板幅が850~1570mmの鋼帯の製造を行った実施例を説明する。使用した調質圧延機は、ワークロール径500mmの4段式圧延機であり、伸長率の目標値は0.8~1.2%である。ショットダル加工により平均粗さが2.4μmに調整されたワークロールを調質圧延機に組込み、調圧液を使用しない乾式の調質圧延工程を実施した。
An example in which a steel strip having a thickness of 0.6 to 1.2 mm and a width of 850 to 1570 mm was manufactured using the
機械学習モデルとして、中間層を3層とし、ノード数を5個ずつとしたニューラルネットワークを用い、焼鈍工程の操業パラメータと、調質圧延工程の操業パラメータと、鋼帯の属性パラメータを入力データとし、調質圧延工程後の表面粗さを出力データとする学習済の機械学習モデルを生成した。活性化関数はシグモイド関数を用いた。 As a machine learning model, a neural network with three intermediate layers and five nodes each is used, and the operating parameters of the annealing process, the operating parameters of the temper rolling process, and the steel strip attribute parameters are used as input data. , generated a machine learning model that has been trained using the surface roughness after the skin pass rolling process as output data. A sigmoid function was used as the activation function.
本実施例では、焼鈍工程の操業パラメータとして、均熱帯における均熱温度と均熱時間および冷却帯の入口および出口における鋼帯表面の温度差および冷却帯の通過時間を用いた。調質圧延工程の操業パラメータとして、鋼帯の板厚、板幅、伸長率、圧延速度、入側張力、およびワークロールを組替えた時点を起点とした総圧延長を用いた。鋼帯の属性パラメータとして、製鋼工程において測定されたC、Si、Mnの含有量(質量%)を用いた。鋼帯の表面粗さとして、鋼帯の平均粗さRaを用いた。平均粗さRaは、調質圧延機の下流側の検査装置に設置されたオンライン粗度計で測定された値であり、鋼帯の先端部から50mの位置における板幅中央部の値である。 In this example, the soaking temperature and soaking time in the soaking zone, the temperature difference on the surface of the steel strip at the inlet and outlet of the cooling zone, and the passage time through the cooling zone were used as the operating parameters of the annealing process. As operating parameters for the skin pass rolling process, strip thickness, strip width, elongation rate, rolling speed, entry-side tension, and total rolling elongation starting from the time when the work rolls were changed were used. Contents (% by mass) of C, Si, and Mn measured in the steelmaking process were used as attribute parameters of the steel strip. The average roughness Ra of the steel strip was used as the surface roughness of the steel strip. The average roughness Ra is a value measured by an online roughness meter installed in an inspection device downstream of the temper rolling mill, and is the value at the center of the strip width at a position 50 m from the tip of the steel strip. .
これらのデータを1組とするデータセットを600セット用意し、学習済の機械学習モデル生成用に450セット使用し、残りの150セットで予測精度を検証した。当該学習済の機械学習モデルを用いて予測した鋼帯の表面粗さの予測精度を算出した所、予測された表面粗さの誤差平均は0.1μm、誤差の標準偏差は0.12μmであった。表面粗さの誤差は「表面粗さの実測値-表面粗さの予測値」で算出された値の絶対値である。 600 sets of these data were prepared, 450 sets were used for generating a trained machine learning model, and the remaining 150 sets were used to verify the prediction accuracy. When the prediction accuracy of the surface roughness of the steel strip predicted using the learned machine learning model was calculated, the average error of the predicted surface roughness was 0.1 μm, and the standard deviation of the error was 0.12 μm. rice field. The error of the surface roughness is the absolute value of the value calculated by "measured value of surface roughness-predicted value of surface roughness".
比較例として、焼鈍工程の影響を考慮していない特許文献1に開示された回帰式を求め、当該回帰式を用いて鋼帯の表面粗さの予測を行った。予測された表面粗さについて、実施例と同様に表面粗さの誤差平均および誤差の標準偏差を算出した所、誤差平均は0.2μm、誤差の標準偏差は0.21μmであった。この結果から、本実施形態に係表面粗さの予測方法を用いることで、調質圧延工程後における鋼帯の表面粗さを高い精度で予測できることが確認された。さらに、このように高い精度で鋼帯の表面粗さを予測できる予測方法を用いて、予測される表面粗さが目標範囲内となる調質圧延工程の操業パラメータを特定し、特定された操業パラメータで調質圧延工程を実施することで、目標とする表面粗さの範囲内となる表面品質に優れた鋼帯の製造が実現できる。
As a comparative example, the regression equation disclosed in
10 冷間圧延設備
11 鋼帯
12 ペイオフリール
14 溶接機
16 No.1ルーパー
18 テンションレベラー
20 酸洗設備
22 酸洗槽
24 リンス槽
26 No.2ルーパー
28 トリマー
30 No.3ルーパー
32 連続式冷間圧延機
34 テンションリール
40 連続焼鈍設備
41 入側設備
42 ペイオフリール
44 溶接機
46 電解清浄装置
48 テンションレベラー
49 入側ルーパー
50 炉体部
53 加熱帯
54 均熱帯
55 冷却帯
58 出側設備
59 出側ルーパー
60 調質圧延設備
61 入側ブライドルロール
62 張力計
63 調質圧延機
64 出側ブライドルロール
66 ロードセル
67 表面粗さ計
68 ミル速度制御装置
69 ブライドルロール速度制御装置
70 サイドトリマー
72 テンションリール
74 プロセスコンピュータ
76 表面粗さ予測装置
78 表面粗さ演算部
80 格納部
82 機械学習モデル
84 データベース
86 入力部
88 作業者
90 再加熱帯
91 過時効帯
92 最終冷却帯
10
Claims (7)
前記焼鈍工程における加熱帯、均熱帯および冷却帯の操業条件の少なくとも1つと、前記調質圧延工程の操業パラメータの少なくとも1つと、を前記調質圧延工程後の表面粗さを予測する鋼帯の入力データとして取得し、
前記調質圧延工程後の鋼帯の表面粗さを出力データとする機械学習モデルに前記入力データを入力して前記調質圧延工程後の鋼帯の表面粗さを予測する、表面粗さの予測方法。 A method for predicting the surface roughness of a steel strip manufactured in a manufacturing process including an annealing process and a temper rolling process after the temper rolling process,
At least one of the operating conditions of the heating zone, the soaking zone and the cooling zone in the annealing process, and at least one of the operating parameters of the temper rolling process of the steel strip for predicting the surface roughness after the temper rolling process Take as input data,
inputting the input data into a machine learning model whose output data is the surface roughness of the steel strip after the skin pass rolling process, and predicting the surface roughness of the steel strip after the skin pass rolling process; Forecast method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020100704A JP7294242B2 (en) | 2020-06-10 | 2020-06-10 | Method for predicting surface roughness, method for manufacturing steel strip, and method for generating trained machine learning model |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020100704A JP7294242B2 (en) | 2020-06-10 | 2020-06-10 | Method for predicting surface roughness, method for manufacturing steel strip, and method for generating trained machine learning model |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021196682A JP2021196682A (en) | 2021-12-27 |
JP7294242B2 true JP7294242B2 (en) | 2023-06-20 |
Family
ID=79195567
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020100704A Active JP7294242B2 (en) | 2020-06-10 | 2020-06-10 | Method for predicting surface roughness, method for manufacturing steel strip, and method for generating trained machine learning model |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7294242B2 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1804739A (en) | 2005-12-12 | 2006-07-19 | 燕山大学 | Technology for predicting and controlling surface roughness of finished plate for planishing mill |
JP2012171008A (en) | 2011-02-24 | 2012-09-10 | Jfe Steel Corp | Temper rolling method, temper rolling apparatus, and manufacturing method of steel strip |
JP2018139050A (en) | 2017-02-24 | 2018-09-06 | 株式会社神戸製鋼所 | Index presentation system and index presentation method |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6922675B2 (en) * | 2017-11-09 | 2021-08-18 | 日本製鉄株式会社 | Manufacturing process state predictors, methods and programs, and manufacturing process control systems |
-
2020
- 2020-06-10 JP JP2020100704A patent/JP7294242B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1804739A (en) | 2005-12-12 | 2006-07-19 | 燕山大学 | Technology for predicting and controlling surface roughness of finished plate for planishing mill |
JP2012171008A (en) | 2011-02-24 | 2012-09-10 | Jfe Steel Corp | Temper rolling method, temper rolling apparatus, and manufacturing method of steel strip |
JP2018139050A (en) | 2017-02-24 | 2018-09-06 | 株式会社神戸製鋼所 | Index presentation system and index presentation method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021196682A (en) | 2021-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112654934B (en) | Method and electronic device for monitoring the production of a metal product, associated computer program and apparatus | |
JP7200982B2 (en) | Material property value prediction system and metal plate manufacturing method | |
JP7147904B2 (en) | Method for predicting bending of shaped steel, method for manufacturing shaped steel, method for generating trained machine learning model, and device for predicting curvature of shaped steel | |
KR101516476B1 (en) | Apparatus for calculating set value, method of calculating set value, and program recording medium for calculating set value | |
KR20230042331A (en) | Steel strip and its manufacturing method | |
KR102478274B1 (en) | Method, control system and production line for controlling the flatness of a strip of rolled material | |
JP7294242B2 (en) | Method for predicting surface roughness, method for manufacturing steel strip, and method for generating trained machine learning model | |
JP7230880B2 (en) | Rolling load prediction method, rolling method, method for manufacturing hot-rolled steel sheet, and method for generating rolling load prediction model | |
JP7287416B2 (en) | Thick steel plate manufacturing specification determination support device, manufacturing specification search method, computer program, computer-readable recording medium, and thick steel plate manufacturing method | |
CN113316747A (en) | Method and electronic device for controlling the manufacture of a set of final metallic articles from a set of intermediate metallic articles, related computer program, manufacturing method and apparatus | |
JP7156318B2 (en) | Rolling mill control method, rolling mill control device, and steel plate manufacturing method | |
JP7338599B2 (en) | Method for predicting generation of blister scale, method for controlling rolling mill, and method for generating prediction model for generation of blister scale | |
JP5310964B1 (en) | Steel plate manufacturing method | |
JP2023005968A (en) | Method of generating temperature prediction model for hot-rolled plate, method of controlling temperature of hot-rolled plate, and method of producing hot-rolled plate | |
JP2004331992A (en) | Method for predicting temperature of and cooling metal sheet in hot rolling | |
JP2021133415A (en) | Model learning method, flying plate thickness changing method, steel plate manufacturing method, model learning device, flying plate thickness changing device and steel plate manufacturing device | |
JP6188606B2 (en) | Method for determining setup conditions in cold rolling | |
WO2024209749A1 (en) | Cold rolling condition-setting method, cold rolling method, cold rolled steel sheet manufacturing method, cold rolling condition-calculating device, and cold rolling mill | |
EP4275806A1 (en) | Method for predicting shape of steel sheet, shape control method, manufacturing method, method for generating shape prediction model, and manufacturing equipment | |
JP7280506B2 (en) | Cold tandem rolling equipment and cold tandem rolling method | |
JP4964061B2 (en) | Control method for steel wire rod cooling | |
JP2023007380A (en) | Method of generating temperature prediction model for hot-rolled plate and modification enthalpy prediction model for hot-rolled plate, rolling temperature prediction model for hot-rolled plate, temperature control method for hot-rolled plate, and method of producing hot-rolled plate | |
JP2024044489A (en) | Metal strip warpage shape control method, metal strip manufacturing method and metal strip warpage shape control apparatus | |
JP2024009584A (en) | Manufacturing method of hot rolled steel sheet | |
JP2004058074A (en) | Method for controlling edge drop in cold rolling |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220126 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20221228 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230110 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230201 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230509 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230522 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7294242 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |