(57)【要約】【課題】仕上げ圧延され加速冷却された厚鋼板の材質を的確かつ迅速に判定・保証することができる厚鋼板の材質保証システムを提供する。【解決手段】本発明に係る材質保証システムは、仕上げ圧延機の近傍と加速冷却装置の近傍における厚鋼板の上面全面の温度または／および下面全面の温度を測定・解析することとし、そのための温度測定手段と温度解析手段を有し、温度測定手段により測定された厚鋼板温度から温度解析手段により厚鋼板全面温度ＭＡＰを作成して、この厚鋼板全面温度ＭＡＰと、温度解析手段に備えさせておいた材質予測モデルとを活用して、当該厚鋼板の材質の合否判定を行うようにしている。【選択図】図１
2010110784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
仕上げ圧延機と当該仕上げ圧延機の下流側に配置された加速冷却装置を備えた厚鋼板製造ラインにおいて、厚鋼板の上面全面の温度または下面全面の温度を測定・解析して、当該厚鋼板の材質保証を行う厚鋼板のオンライン材質保証システムであって、
前記材質保証システムは、温度測定手段と温度解析手段を備え、
前記温度測定手段は、前記仕上げ圧延機の近傍および前記加速冷却装置の近傍に配置した温度計と、前記温度計で測定した温度を収集する温度収集手段を有し、
前記温度解析手段は、厚鋼板の温度によってその材質を予測する材質予測モデルを備えており、前記温度収集手段で収集した温度測定値を用いて、当該厚鋼板の上面全面の温度ＭＡＰまたは下面全面の温度ＭＡＰを作成し、この温度ＭＡＰと、前記材質予測モデルによる予測結果とから、当該厚鋼板の材質の合否判定を行うことを特徴とする厚鋼板のオンライン材質保証システム。
【請求項２】
仕上げ圧延機と当該仕上げ圧延機の下流側に配置された加速冷却装置を備えた厚鋼板製造ラインにおいて、厚鋼板の上面全面の温度および下面全面の温度を測定・解析して、当該厚鋼板の材質保証を行う厚鋼板のオンライン材質保証システムであって、
前記材質保証システムは、温度測定手段と温度解析手段を備え、
前記温度測定手段は、前記仕上げ圧延機の近傍および前記加速冷却装置の近傍に配置した温度計と、前記温度計で測定した温度を収集する温度収集手段を有し、
前記温度解析手段は、厚鋼板の温度によってその材質を予測する材質予測モデルを備えており、前記温度収集手段で収集した温度測定値を用いて、当該厚鋼板の上面全面の温度ＭＡＰと、下面全面の温度ＭＡＰと、板厚方向の所定位置の温度ＭＡＰを作成し、この温度ＭＡＰと、前記材質予測モデルによる予測結果とから、当該厚鋼板の材質の合否判定を行うことを特徴とする厚鋼板のオンライン材質保証システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚鋼板の材質保証システムに関し、特に制御圧延や加速冷却される厚鋼板の上面全面または下面全面、あるいは、上面全面および下面全面に亘る材質保証用として好適なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
材料組織における結晶粒径を微細化して厚鋼板の強度・靭性を向上させるＴＭＣＰ技術にとって、制御圧延の入側温度、出側温度、加速冷却の入側温度、出側温度を厳密に管理することは重要であり、厚鋼板温度を精度良く測定する方法や、温度計の配置を工夫した製造設備が採用され、これらによって材質判定が行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、最終仕上げ圧延出側のみにおける圧延方向および幅方向の温度分布を測定し、要求値との温度差を求め、これを指標として、この温度差の指標から外れる部分を取り捨てる方法が記載されている。
【０００４】
しかし、厚鋼板の材質は、制御圧延や加速冷却等の条件によって、その組織が大きく変化して材質が変わり、特に、その条件の中でも鋼板の温度はその材質を大きく左右することが知られており、前記特許文献１に記載される従来の方法では、圧延途中の厚鋼板が受ける温度履歴が変化しても、最終仕上げ圧延出側のみの温度しか評価していないために、この仕上圧延出側の温度差で判定したのでは、厚鋼板の大板から部分的に採取した製品について、本来保証すべき材質から外れる場合が多々あって、十分な材質保証ができずに大きな問題であった。また、特許文献１の実施例に記載されるように、上面または下面のいずれか一方の面の温度を測定するため、板厚が厚い極厚鋼板では上面温度と下面温度との相違について評価できない場合があり、板厚方向の材質保証についても要望が強かった。
【特許文献１】特開昭５２−１１７８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、熱処理材などの製造条件がわずかに変動しても敏感に材質が変化する厚鋼板について、能率向上から直接焼入れ法で製造し、合理化のためにＴＭＣＰ技術を適用拡大している。また、従来は厚鋼板の材質は幅方向中央部など一部を保証すれば合格となっていたが、顧客から鋼板全面を保証する要求が出され、その厳しさが年々増している。ラインパイプ原板、造船材等においては、厚鋼板内部の強度偏差を特定の値以下に保証する従来にない要求も出ている。
【０００６】
これに対して、厚鋼板は、その製造過程において、連続式加熱炉、粗圧延機、仕上げ圧延機、脱スケール装置、加速冷却装置等を通過させるため、板表面や板厚方向での温度分布が不均一となりやすく、その結果、材質も不均一となりやすい。したがって、従来は、例えば、搬送ラインの上方に取り付けた放射温度計により、厚鋼板の板幅方向中央部の温度を圧延方向に連続測定し、その中央部のみの測定温度が許容温度範囲に入っている場合は厚鋼板全体の品質判定合格とし、外れている場合は品質判定不合格とすることが行われていた。
【０００７】
しかし、この方法では、温度を測定した面においても全長全幅（すなわち全面）の材質保証を行うことはできず、材質保証は不十分であった。
【０００８】
また、厚鋼板は同一製造条件で大量に製造するため、圧延方向の先端、中央、尾端の各位置から採取した試験片で各種の材質を判定する従来の方法は、厚鋼板の試験片を採取した後に数日を要する場合があり、万一判定不可となると、その期間に製造された厚鋼板は全て不合格となって大量の不具合材が発生する場合もあった。
【０００９】
本発明は、上記のような材質保証上の問題に鑑みて、その解決を図るためになされたものであり、仕上げ圧延され加速冷却された厚鋼板の材質を的確かつ迅速に判定・保証することができる厚鋼板のオンライン材質保証システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、厚鋼板製造ライン上での厚鋼板の表面全面の温度分布を測定・解析し、その温度測定・解析結果と、別途準備してある材質予測モデルにより、厚鋼板内の材質を予測して、材質均一性を判定・評価しするようにしている。
【００１１】
すなわち、上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有している。
【００１２】
［１］仕上げ圧延機と当該仕上げ圧延機の下流側に配置された加速冷却装置を備えた厚鋼板製造ラインにおいて、厚鋼板の上面全面の温度または下面全面の温度を測定・解析して、当該厚鋼板の材質保証を行う厚鋼板のオンライン材質保証システムであって、
前記材質保証システムは、温度測定手段と温度解析手段を備え、
前記温度測定手段は、前記仕上げ圧延機の近傍および前記加速冷却装置の近傍に配置した温度計と、前記温度計で測定した温度を収集する温度収集手段を有し、
前記温度解析手段は、厚鋼板の温度によってその材質を予測する材質予測モデルを備えており、前記温度収集手段で収集した温度測定値を用いて、当該厚鋼板の上面全面の温度ＭＡＰまたは下面全面の温度ＭＡＰを作成し、この温度ＭＡＰと、前記材質予測モデルによる予測結果とから、当該厚鋼板の材質の合否判定を行うことを特徴とする厚鋼板のオンライン材質保証システム。
【００１３】
［２］仕上げ圧延機と当該仕上げ圧延機の下流側に配置された加速冷却装置を備えた厚鋼板製造ラインにおいて、厚鋼板の上面全面の温度および下面全面の温度を測定・解析して、当該厚鋼板の材質保証を行う厚鋼板のオンライン材質保証システムであって、
前記材質保証システムは、温度測定手段と温度解析手段を備え、
前記温度測定手段は、前記仕上げ圧延機の近傍および前記加速冷却装置の近傍に配置した温度計と、前記温度計で測定した温度を収集する温度収集手段を有し、
前記温度解析手段は、厚鋼板の温度によってその材質を予測する材質予測モデルを備えており、前記温度収集手段で収集した温度測定値を用いて、当該厚鋼板の上面全面の温度ＭＡＰと、下面全面の温度ＭＡＰと、板厚方向の所定位置の温度ＭＡＰを作成し、この温度ＭＡＰと、前記材質予測モデルによる予測結果とから、当該厚鋼板の材質の合否判定を行うことを特徴とする厚鋼板のオンライン材質保証システム。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、仕上げ圧延され加速冷却された厚鋼板の材質を的確かつ迅速に判定・保証することができる。すなわち、本発明においては、厚鋼板の表面全面の温度分布に基づいて厚鋼板の材質を判定しているので、厚鋼板の板全面に亘って材質を保証することが可能になる。加えて、仕上げ圧延・加速冷却直後に、厚鋼板の板全面の温度が許容範囲に入っているか否かが判定できるため、この温度を参照して、次材以降の厚鋼板の温度を制御できる副次的効果も有しており、大量の不具合材の発生を防止することができ、厚鋼板を能率よく歩留まりも良好に製造可能であり、産業上極めて有用なものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
前述したように、厚鋼板は、連続式加熱炉、粗圧延機、仕上げ圧延機、脱スケール装置、加速冷却装置等を通過させるため、板表面や板厚方向での温度分布が不均一となりやすい。厚鋼板の材質はその温度によって大きく左右されることから、上記通過工程での温度履歴によって、材質も不均一となりやすい。
【００１６】
従って、厚鋼板の材質を保証するには、板全面に亘る温度を測定する必要があり、上面全面または下面全面に亘る温度を評価し判定することが重要となる。
【００１７】
また、通過位置（各設備入側または出側）ごとの板全面温度を測定・解析して、判定をするのが好ましいが、本発明者らの検討では、特に、厚鋼板の材質に影響の大きい通過工程は仕上げ圧延機入側以降であることを把握したため、本発明では、仕上げ圧延機の近傍および加速冷却装置の近傍の温度について、厚鋼板の上面全面または下面全面で測定・解析することにした。
【００１８】
これら温度の測定・解析結果は、データ量が多いため、ＭＡＰ（温度分布図）化することによって判定が容易になり、また、コンピュータを活用することにより迅速にＭＡＰ化できて、その判定も迅速に行うことができる。
【００１９】
すなわち、本発明に係る材質保証システムは、仕上げ圧延機の近傍と加速冷却装置の近傍における厚鋼板の上面全面の温度または／および下面全面の温度を測定・解析することとし、そのための温度測定手段と温度解析手段を有し、温度測定手段により測定された厚鋼板温度から温度解析手段により厚鋼板全面温度ＭＡＰを作成して、この厚鋼板全面温度ＭＡＰと、温度解析手段に備えさせておいた材質予測モデルとを活用して、当該厚鋼板の材質の合否判定を行うようにしている。
【００２０】
本発明の詳細を以下に説明する。
【００２１】
まず、製造する圧延鋼板が全面材質保証対象材かどうかを判定する。全面に亘り材質保証を要求される対象材とは、例えば、ラインパイプ原板、高強度鋼（造船用、ＤＱ材、タンク材、ペンストック、建産機用、建築橋梁用など）で、製造条件により材質が左右されやすい鋼板である。
【００２２】
全面材質保証材の場合は、厚鋼板の上面全面または／および下面全面に亘る温度を測定・解析する手段（温度測定手段と温度解析手段）を用いて、全面温度を測定・解析する。
【００２３】
その際に、温度測定手段によって測定された実測温度データをプロセスコンピュータに取り入れて、実測温度データと、その実測温度データに基づいて解析・算出した解析温度データとにより、上面全面または／および下面全面の温度分布をＭＡＰ化する。これにより、各装置（仕上げ圧延機と加速冷却装置）の入側または／および出側における厚鋼板全体の温度が一目で把握できる。
【００２４】
そして、このＭＡＰ化した温度分布を用いて材質判定する際には、厚鋼板の温度によってその材質を予測する材質予測モデルを活用して、当該厚鋼板全面の材質の合否判定を行い、材質合格の許容範囲に収まった鋼板の部分を良品として判定し、切断して出荷することができる。
【００２５】
例えば、仕上げ圧延機入側、仕上げ圧延機出側、加速冷却装置入側、加速冷却装置出側について、温度分布をＭＡＰ化し、厚鋼板の製品ごとの材質要求レベルによって、そのＭＡＰと材質予測モデルでの予測結果を活用して合否判定し、該当する製品を採取するとよい。
【００２６】
なお、板厚の厚い極厚鋼板や材質の厳しい鋼板においては、上面全面または下面全面のみの温度測定・解析では、板厚方向の温度分布が不明であり、これによって材質判定ができない場合もある。この場合は、厚鋼板の上面全面および下面全面に亘る温度を測定・解析し、厚鋼板の板厚方向、板幅方向、板長手方向の全てにおける温度分布について、各装置の入側および出側で把握してＭＡＰ化し、そのＭＡＰと材質予測モデルを活用して合否判定し、板厚方向、板幅方向、板長手方向の全てにおける材質判定をするとよい。
【００２７】
また、材質判定として、まず、各装置入側または出側のいずれかの位置における温度について、その位置での各温度計設定位置から選択される個別の温度しきい値（以降、温度しきい値と記す）を設定して、その温度しきい値に基づいて材質を一次判定し、さらに、温度ＭＡＰと材質予測モデルを活用して、材質の二次判定を行ってもよい。
【００２８】
上記のような本発明の一実施形態を図面に基づいて以下に説明する。
【００２９】
図５は、この実施形態における、厚鋼板の温度測定手段（温度計と温度収集手段）と温度解析手段を備えた材質保証システムの概要を示し、図６は、その温度測定手段の構成の一部を示す。これらの図において、１は加熱炉、２は仕上げ圧延機、３は厚鋼板、４は圧延パス間の冷却装置（制御圧延用冷却装置）、５は加速冷却装置、６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄは走査型放射温度計で、６ｃは高温測定用、６ｄは低温測定用、７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは光ファイバー放射温度計で７ｃは高温測定用、７ｄは低温測定用、８は制御圧延開始温度・仕上温度収集プロセスコンピュータ、９は冷却開始温度収集プロセスコンピュータ、１０は冷却停止温度収集プロセスコンピュータ、１１は温度実績解析プロセスコンピュータ、１２は下面温度収集プロセスコンピュータ、１３は上面温度収集プロセスコンピュータを示す。但し、図では、粗圧延機、スポット型放射温度計は省略した。
【００３０】
仕上げ圧延機２の前後面に配置されたスポット型放射温度計（図では略）、後面に配置された走査型放射温度計６ａと光ファイバー放射温度計７ａで構成された厚鋼板温度測定手段で測定された温度は、制御圧延開始温度・仕上温度収集プロセスコンピュータ８に取り込まれる。
【００３１】
加速冷却装置５の前面に配置されたスポット型放射温度計（図では略）と走査型放射温度計６ｂと光ファイバー放射温度計７ｂで測定された温度は、冷却開始温度収集プロセスコンピュータ９に取り込まれる。
【００３２】
加速冷却装置５の後面に配置されたスポット型放射温度計（図では略）と走査型放射温度計６ｃ、６ｄと光ファイバー放射温度計７ｃ、７ｄで構成された温度測定手段で測定された温度は、冷却停止温度収集プロセスコンピュータ１０に取り込まれる。
【００３３】
温度収集手段は、仕上温度収集プロセスコンピュータ８、冷却開始温度収集プロセスコンピュータ９および冷却停止温度収集プロセスコンピュータ１０で構成され、各々は上面温度収集プロセスコンピュータ１３と下面温度収集プロセスコンピュータ１２で構成され、収集された厚鋼板上面温度と下面温度のそれぞれが、温度解析手段である温度実績解析プロセスコンピュータ１１に取り込まれる。
【００３４】
温度実績解析プロセスコンピュータ１１では、仕上温度収集プロセスコンピュータ８、冷却開始温度収集プロセスコンピュータ９および冷却停止温度収集プロセスコンピュータ１０で取り込まれた実測温度データと、その実測温度データに基づいて解析・算出した解析温度データとにより、上面全面または／および下面全面の温度分布をＭＡＰ化するとともに、その温度ＭＡＰに対する材質予測モデルによる材質予測によって、温度が所望の材質を得られると温度範囲（許容温度範囲）であるか否かを判定し、許容温度範囲内であれば、その厚鋼板の大板から製品採寸を行う。
【００３５】
図１に、この実施形態に係る厚鋼板の材質保証システムの処理フローの一例を示す。ここでは、温度実績解析プロセスコンピュータ１１に取り込まれて解析された温度測定・解析結果（温度ＭＡＰ）と、それに対しての材質予測モデルによる材質予測によって、製品出荷の適否判断を行うようにしている。なお、図４は、当該処理を視覚表示するためのプロセスコンピュータ画面である。
【００３６】
まず、上述した温度測定手段と温度解析手段で厚鋼板の上面全面温度または下面全面温度を測定・解析し（Ｓ１）、温度解析手段で厚鋼板（大板１４）の上面全面温度ＭＡＰまたは下面全面温度ＭＡＰを作成する（Ｓ２）。ここで、温度ＭＡＰのメッシュの大きさは用途によって適宜選定するが、できれば５０〜１０００ｍｍの範囲が好ましい。ちなみに、温度ＭＡＰのメッシュとは、鋼板全面温度ＭＡＰ作成するために、鋼板の全面を小領域に分割した際の一つの小領域のことを指す。
【００３７】
なお、板厚が厚い極厚鋼板等のように板厚方向の温度分布が必要な場合は、上記（Ｓ２）において、上面全面温度ＭＡＰと、下面全面温度ＭＡＰと、板厚方向特定位置の温度ＭＡＰを作成する。その際には、上記（Ｓ１）において、厚鋼板の上面全面温度および下面全面温度を測定・解析する。
【００３８】
次に、図４に示すように、当該大板１４に対して、材料試験用先端採取材１５、材料試験用中央部採取材１６、材料試験用尾端採取材１７、製品（小板１８、１９、２０、２１）の板取りの割り付けを行う（Ｓ３）。
【００３９】
次に、作成した温度ＭＡＰに対して、材質予測モデルを用いて、温度が所望の材質を得られると予測される温度範囲（許容温度範囲）であるか否かを判定し、温度が許容温度範囲から外れた領域は太枠２２、２３で囲む（Ｓ４）。
【００４０】
なお、許容温度範囲外の太枠部分については、他の要求の厳しくない製品への転用が可能である場合は、製品に応じた採取位置を変更して割り付けし直してもよい（Ｓ５）。
【００４１】
そして、温度が許容温度範囲内のものを製品として採取する（Ｓ６）。
【００４２】
図２に、この実施形態に係る厚鋼板の材質保証システムの処理フローの他の例を示す。
【００４３】
ここでは、図２に示すように、全面温度測定・解析（Ｓ１）、温度ＭＡＰ作成（Ｓ２）、製品位置および試験片位置の割り付け（Ｓ３）を図１と同様に行い、その後、一次判定として、各装置入側または出側の特定位置における温度について、温度しきい値（一次許容温度範囲）を設定して材質判定を行い、温度しきい値により判定した一次温度許容範囲外の領域を太枠で表示する（Ｓ７）。その後に、この太枠部分について、二次判定として、少なくとも一部が一次許容温度範囲より広い二次許容温度範囲を設定し、前記の温度ＭＡＰと材質予測モデルを活用して二次許容温度範囲での合否判定をし、製品採取位置を決め（Ｓ８）、要求の厳しくない製品への転用も可能である。
【００４４】
そして、許容温度範囲内（一次許容温度範囲内と二次許容温度範囲内）であった小板を製品として採取する（Ｓ９）。
【００４５】
図３に、この実施形態に係る厚鋼板の材質保証システムの処理フローの他の例を示す。
【００４６】
ここでは、図３に示すように、全面温度測定・解析（Ｓ１）、温度ＭＡＰ作成（Ｓ２）、製品位置および試験片位置の割り付け（Ｓ３）を図１と同様に行い、その後、一次判定として、各装置入側または出側の特定位置における温度について、前記の温度ＭＡＰと材質予測モデルを活用して合否判定を行い、許容温度範囲（一次許容温度範囲）外の領域を太枠で表示する（Ｓ１０）。その後に、この太枠部分について、二次判定として、少なくとも一部が一次許容温度範囲より広い二次許容温度範囲（温度しきい値）を設定して合否判定し、製品採取位置を決め（Ｓ１１）、要求の厳しくない製品への転用も可能である。
【００４７】
そして、許容温度範囲内（一次許容温度範囲内と二次許容温度範囲内）であった小板を製品として採取する（Ｓ１２）。
【００４８】
このようにして、この実施形態に係る厚鋼板の材質保証システムは、精度良く測定・解析された厚鋼板全面の温度分布をＭＡＰ化して用いて、かつ、温度実績値（温度実測値）を基に材質予測を行うので、全面材質保証された製品を出荷することが可能である。また、形状（平坦度等）も全面に亘って保証することも可能となる。
【００４９】
従来の材質判定・保証方法では、大板から採取した製品の中に材質不良部分がある程度（例えば０．８％程度）混入して、大板から製品を作り直さざるを得ず、再度製品を採取し直すための手間が掛かり、また、採取し直した残材はスクラップとせざるを得ず、著しく歩留まりを低下させていたが、この実施形態によれば、材質判定における材質不良部分がほぼ零と著しく低減して、かつ、採取した製品は確実に材質保証が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態の処理フローの一例を示す図。
【図２】本発明の一実施形態の処理フローの他の例を示す図。
【図３】本発明の一実施形態の処理フローの他の例を示す図。
【図４】本発明の一実施形態におけるプロセスコンピュータ画面を示す図。
【図５】本発明の一実施形態に係る材質保証システムの概要を示す図。
【図６】図５に示した材質保証システムの一部を説明する図。
【符号の説明】
【００５１】
１    加熱炉
２    仕上げ圧延機
３    鋼板
４    圧延パス間冷却装置
５    加速冷却装置
６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ    幅方向走査型放射温度計
７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ    光ファイバー放射温度計
８    制御圧延開始温度・仕上げ温度収集プロセスコンピュータ
９    冷却開始温度収集プロセスコンピュータ
１０    冷却停止温度収集プロセスコンピュータ
１１    温度実績解析プロセスコンピュータ
１２    下面温度収集プロセスコンピュータ
１３    上面温度収集プロセスコンピュータ
１４    大板
１５、１６、１７    材料試験用採取材
１８、１９、２０、２１    小板
２２、２３    許容温度範囲外の板部分（太枠表示）
【図１】
2010110784.tif 000003
【図２】
2010110784.tif 000004
【図３】
2010110784.tif 000005
【図４】
2010110784.tif 000006
【図５】
2010110784.tif 000007
【図６】
2010110784.tif 000008