(57)【要約】鋼材を連続して加熱処理を行う加熱処理装置及び冷却処理を行う冷却処理装置を含む焼鈍炉（３）  を備えたプロセスラインにおいて、  前記焼鈍炉（３）の加熱処理前の入側設備（１）に設置した材質測定装置（６）により前記鋼材の材質を測定し、この測定結果に基づいて、前記焼鈍炉（３）の加熱装置及び冷却装置の温度設定手段（１１１）で設定された温度設定値に対する修正分をそれぞれ求めるフィードフォーワード制御手段（１１２、１１３）と、前記焼鈍炉（３）の冷却処理後の出側設備（５）に設置した材質測定装置（７）により前記鋼材の材質を測定し、この測定結果に基づいて、前記焼鈍炉（３）の加熱装置及び冷却装置の温度設定手段（１１１）で設定された温度設定値に対する修正分をそれぞれ求めるフィードバック制御手段（１１４、１１５）とを、具備したプロセスラインの制御装置。
2008099457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材を連続して加熱処理及び冷却処理を行う焼鈍炉を備えたプロセスラインにおいて、
前記焼鈍炉の加熱処理前の位置及び冷却処理後の位置において材質測定装置により前記鋼材の材質を測定し、該鋼材の材質の測定結果に基づいて、前記焼鈍炉の温度制御を行うようにしたことを特徴とするプロセスラインの制御装置。
【請求項２】
鋼材を連続して加熱処理及び冷却処理を行う加熱処理装置及び冷却処理装置を含む焼鈍炉を備えたプロセスラインにおいて、
前記焼鈍炉の加熱処理装置の前側位置において前記鋼材の材質を材質測定装置により測定し、該加熱処理前の鋼材の材質の測定結果に基づいて、前記焼鈍炉の加熱装置及び冷却装置の温度設定を行い、
前記焼鈍炉の冷却処理装置の後側位置において前記鋼材の材質を材質測定装置により測定し、該鋼材の材質の測定結果に基づいて、前記焼鈍炉の加熱装置及び冷却装置の温度補正を行うようにしたことを特徴とするプロセスラインの制御装置。
【請求項３】
鋼材を連続して加熱処理及び冷却処理を行う焼鈍炉を備えたプロセスラインにおいて、
前記焼鈍炉の加熱処理前の位置及び冷却処理後の位置並びに前記焼鈍炉の加熱処理後の位置と前記冷却処理前の位置との間において各々材質測定装置により前記鋼材の材質を測定し、該鋼材の材質の測定結果に基づいて、前記焼鈍炉の温度制御を行うようにしたことを特徴とするプロセスラインの制御装置。
【請求項４】
鋼材を連続して加熱処理及び冷却処理を行う加熱処理装置及び冷却処理装置を含む焼鈍炉を備えたプロセスラインにおいて、
前記焼鈍炉の加熱処理装置の前側位置において前記鋼材の材質を材質測定装置により測定し、該加熱処理前の鋼材の材質の測定結果並びに前記焼鈍炉の加熱装置の後側位置と前記冷却装置の前側位置との間において前記鋼材の材質を材質測定装置により測定し、該測定結果に基づいて、前記焼鈍炉の加熱装置及び冷却装置の温度設定を行い、
前記焼鈍炉の冷却処理装置の後側位置において前記鋼材の材質を材質測定装置により測定し、該鋼材の材質の測定結果に基づいて、前記焼鈍炉の加熱装置及び冷却装置の温度補正を行うようにしたことを特徴とするプロセスラインの制御装置。
【請求項５】
鋼材を連続して加熱処理及び冷却処理を行う焼鈍炉を備えたプロセスラインにおいて、
前記焼鈍炉の加熱処理前の位置及び冷却処理後の位置において材質測定装置により前記鋼材の材質を測定し、該鋼材の材質の測定結果に基づいて、前記焼鈍炉の鋼材の搬送速度制御を行うようにしたことを特徴とするプロセスラインの制御装置。
【請求項６】
鋼材を連続して加熱処理及び冷却処理を行う加熱処理装置及び冷却処理装置を含む焼鈍炉を備えたプロセスラインにおいて、
前記焼鈍炉の加熱処理装置の前側位置において前記鋼材の材質を材質測定装置により測定し、該加熱処理前の鋼材の材質の測定結果に基づいて、前記焼鈍炉の鋼材の搬送速度の設定を行い、
前記焼鈍炉の冷却処理装置の後側位置において前記鋼材の材質を材質測定装置により測定し、該鋼材の材質の測定結果に基づいて、前記焼鈍炉の鋼材の搬送速度補正を行うようにしたことを特徴とするプロセスラインの制御装置。
【請求項７】
鋼材を連続して加熱処理及び冷却処理を行う焼鈍炉を備えたプロセスラインにおいて、
前記焼鈍炉の加熱処理前の位置及び冷却処理後の位置並びに前記焼鈍炉の加熱処理後の位置と前記冷却処理前の位置との間において各々材質測定装置により前記鋼材の材質を測定し、該鋼材の材質の測定結果に基づいて、前記焼鈍炉の鋼材の搬送速度を制御するようにしたことを特徴とするプロセスラインの制御装置。
【請求項８】
鋼材を連続して加熱処理及び冷却処理を行う加熱処理装置及び冷却処理装置を含む焼鈍炉を備えたプロセスラインにおいて、
前記焼鈍炉の加熱処理装置の前側位置において前記鋼材の材質を材質測定装置により測定し、該加熱処理前の鋼材の材質の測定結果並びに前記焼鈍炉の加熱装置の後側及び冷却装置の前側間の位置において前記鋼材の材質を材質測定装置により測定し、該測定結果に基づいて、前記焼鈍炉の鋼材の搬送速度の設定を行い、
前記焼鈍炉の冷却処理装置の後側位置において前記鋼材の材質を材質測定装置により測定し、該鋼材の材質の測定結果に基づいて、前記焼鈍炉の鋼材の搬送速度補正を行うようにしたことを特徴とするプロセスラインの制御装置。
【請求項９】
鋼材を連続して加熱処理及び冷却処理を行う焼鈍炉を備えたプロセスラインにおいて、
前記焼鈍炉の加熱処理前の位置及び冷却処理後の位置において材質測定装置により前記鋼材の材質を測定し、該鋼材の材質の測定結果に基づいて、前記焼鈍炉の温度制御並びに前記焼鈍炉の鋼材の搬送速度制御を行うようにしたことを特徴とするプロセスラインの制御装置。
【請求項１０】
鋼材を連続して加熱処理及び冷却処理を行う加熱処理装置及び冷却処理装置を含む焼鈍炉を備えたプロセスラインにおいて、
前記焼鈍炉の加熱処理装置の前側位置において前記鋼材の材質を材質測定装置により測定し、該加熱処理装置の前側位置の鋼材の材質の測定結果に基づいて、前記焼鈍炉の加熱装置及び冷却装置の温度設定並びに前記焼鈍炉の鋼材の搬送速度設定を行い、
前記焼鈍炉の冷却処理装置の後側位置において前記鋼材の材質を材質測定装置により測定し、該鋼材の材質の測定結果に基づいて、前記焼鈍炉の加熱装置及び冷却装置の温度補正並びに前記焼鈍炉の鋼材の搬送速度補正を行うようにしたことを特徴とするプロセスラインの制御装置。
【請求項１１】
鋼材を連続して加熱処理及び冷却処理を行う焼鈍炉を備えたプロセスラインにおいて、
前記焼鈍炉の加熱処理前の位置及び冷却処理後の位置並びに前記焼鈍炉の加熱処理後の位置と前記冷却処理前の位置との間において各々材質測定装置により前記鋼材の材質を測定し、該鋼材の材質の測定結果に基づいて、前記焼鈍炉の温度制御並びに前記焼鈍炉の鋼材の搬送速度制御を行うようにしたことを特徴とするプロセスラインの制御装置。
【請求項１２】
鋼材を連続して加熱処理及び冷却処理を行う加熱処理装置及び冷却処理装置を含む焼鈍炉を備えたプロセスラインにおいて、
前記焼鈍炉の加熱処理装置の前側位置において前記鋼材の材質を材質測定装置により測定し、該加熱処理前の鋼材の材質の測定結果並びに前記焼鈍炉の加熱装置の後側位置と前記冷却装置の前側位置との間において前記鋼材の材質を材質測定装置により測定し、該測定結果に基づいて、前記焼鈍炉の加熱装置及び冷却装置の温度設定並びに前記焼鈍炉の鋼材の搬送速度設定を行い、
前記焼鈍炉の冷却処理装置の後側位置において前記鋼材の材質を材質測定装置により測定し、該鋼材の材質の測定結果に基づいて、前記焼鈍炉の加熱装置及び冷却装置の温度補正並びに前記焼鈍炉の鋼材の搬送速度補正を行うようにしたことを特徴とするプロセスラインの制御装置。
【請求項１３】
前記材質測定装置により前記鋼材の材質の測定は、前記鋼材が搬送停止又は前記鋼材が通常搬送される速度より低速度となった状態で行うようにしたことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一つに記載のプロセスラインの制御装置。
【請求項１４】
鋼材を連続して加熱処理及び冷却処理を行う焼鈍炉を備えたプロセスラインの制御方法において、
前記焼鈍炉の加熱処理前の位置及び冷却処理後の位置において各々材質測定装置により前記鋼材の材質を測定し、この測定結果を判定基準に基づき材質の良否を判定し、この判定結果のうち良と判定された、前記焼鈍炉の各位置における加熱温度及び冷却温度の設定値、その実績値及び又は前記鋼材の搬送速度の設定値を含む処理条件をデータベースに記録する工程と、
前記データベースに記録されている、前記良と判定された処理条件を読み出し前記焼鈍炉に適用する工程と、
を含むことを特徴とするプロセスラインの制御方法。
【請求項１５】
鋼材を連続して加熱処理及び冷却処理を行う焼鈍炉を備えたプロセスラインの制御方法において、
前記焼鈍炉の加熱処理前の位置及び冷却処理後の位置並びに前記焼鈍炉の加熱処理部及び冷却処理部の間の位置において前記焼鈍炉の加熱処理前の位置及び冷却処理後の位置において各々材質測定装置により前記鋼材の材質を測定し、この測定結果を判定基準に基づき材質の良否を判定し、この判定結果のうち良と判定された、前記焼鈍炉の各位置における加熱温度及び冷却温度の設定値、その実績値及び又は前記鋼材の搬送速度の設定値を含む処理条件をデータベースに記録する工程と、
前記データベースに記録されている、前記良と判定された処理条件を読み出し前記焼鈍炉に適用する工程と、
を含むことを特徴とするプロセスラインの制御方法。
【請求項１６】
鋼材を連続して加熱処理及び冷却処理を行う加熱処理装置及び冷却処理装置を含む焼鈍炉を備えたプロセスラインの制御方法において、
前記焼鈍炉の加熱処理前の位置及び冷却処理後の位置において各々材質測定装置により前記鋼材の材質を測定し、該鋼材の材質の測定結果をデータベースに記録すると共に、前記焼鈍炉の各位置における加熱温度及び冷却温度の設定値、その実績値及び又は前記鋼材の搬送速度の設定値、その実績値並びに鋼材の板厚、板幅等の材質の良否を判定するに必要な情報を前記データベースに記録する工程と、
前記データベースに記録された情報に基づき材質の良否を判定し、この良と判定された前記焼鈍炉の加熱処理及び冷却処理の温度設定と、前記鋼材の搬送速度をそれぞれデータベースに記録する工程と、
前記データベースに前記各情報が記録する工程が完了後に処理する鋼材に対して前記データベースに記録されている良と判定された鋼材と同様の処理条件を前記プロセスラインに適用する工程と、
を含むことを特徴とするプロセスラインの制御方法。
【請求項１７】
鋼材を連続して加熱処理及び冷却処理を行う加熱処理装置及び冷却処理装置を含む焼鈍炉を備えたプロセスラインの制御方法において、
前記焼鈍炉の加熱処理前の位置及び冷却処理後の位置並びに前記焼鈍炉の加熱装置及び冷却装置の間の位置において各々材質測定装置により前記鋼材の材質を測定し、該鋼材の材質の測定結果をデータベースに記録すると共に、前記焼鈍炉の各位置における加熱温度及び冷却温度の設定値、その実績値及び又は前記鋼材の搬送速度の設定値、その実績値並びに鋼材の板厚、板幅等の材質の良否を判定するに必要な情報を前記データベースに記録する工程と、
前記データベースに記録された情報に基づき材質の良否を判定し、この良と判定された前記焼鈍炉の加熱処理及び冷却処理の温度設定と、前記鋼材の搬送速度をそれぞれデータベースに記録する工程と、
前記データベースに前記各情報が記録する工程が完了後に処理する鋼材に対して前記データベースに記録されている良と判定された鋼材と同様の処理条件を前記プロセスラインに適用する工程と、
を含むことを特徴とするプロセスラインの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、連続焼鈍ラインやメッキラインなどのように、鋼材を連続して処理するプロセスラインの制御装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  一般にプロセスラインと呼ばれるラインでは、鋼材に対して焼鈍やメッキが行われる。焼鈍は冷間圧延、硬化した鋼材を、７００〜９００℃くらいまで加熱し軟化させ、後工程で加工しやすくするための工程である。この場合、加熱することによって鉄原子は移動しやすくなるので、加工によって硬化した鋼の結晶は回復し、再結晶する。加熱および温度の保持条件に対応した大きさの新しい結晶粒が生成し成長する。【０００３】  従来はコイルをそのまま箱型炉に入れ、焼鈍していた（これをバッチ焼鈍という）が、最近は連続的に焼鈍する連続焼鈍設備（ＣＡＬ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ  Ｌｉｎｅ）で処理することが多い。これはＣＡＬの方が生産量を多くできるためである。【０００４】  前述の鋼材の材質には、機械的性質とよばれる強度や延性があり、これらの性質は、結晶粒径などの金属組織により決定される。このため、結晶粒径などの金属組織を把握することにより、機械的性質を算出することができる。【０００５】  しかし、結晶粒径の計測は、試験片を切り出し、研磨し、顕微鏡で観察するなどの工程を必要とし、多くの手間と時間が必要である。このため、かねてより非破壊で結晶粒径を計測することが強く望まれている。この結晶粒径の測定を非破壊で行う方法の１つとして、超音波振動を用いた方法がある。【０００６】  例えば、特許文献１には、材料内に打ち込んだ超音波の強度変化又は伝播速度の検出値に基づいて材料の結晶粒度又は集合組織を測定する方法が開示されている。【０００７】  なお、超音波の送受信には近年開発されたレーザ超音波装置、又は電磁超音波装置などを用いることができ、例えば、特許文献２にはレーザ超音波装置の一例が開示されている。電磁超音波を利用する測定装置では、鋼材と接触させる必要があるが、レーザ超音波装置は材料表面から装置のヘッドまでの距離を長く取ることができる特徴があり、とりわけ熱間測定、及び、オンライン測定を行う必要がある場合には利用価値が高い。【０００８】  この材質センサは耐久性等の観点から非接触、非破壊のものが望ましく、透磁率などの材質を直接測定するものの他、電気抵抗、超音波の伝播特性、放射線の散乱特性など材質と強い相関を示す物理量を検出し、結晶粒径、成形性などの材質に換算することで間接的に測定するものを用いることができる。このようなセンサは様々なものがあり、特許文献３には、磁束検出器で検出される磁束強度から鋼材の変態量を測定する装置が開示されている。【０００９】  さらに、特許文献４には電磁超音波を利用したｒ値（ランクフォード値）の測定方法が開示されている。ここで、ｒ値とは、鋼材に引張り応力を加えて変形させた場合に生ずる、板幅方向と板厚方向の歪みの比であり、深絞り性を表す指標である。ｒ値が大きいほど、板厚の減少に対し、板幅の減少が大きいため深く絞る際に破断や強度低下を抑制し、成形性、特に深絞り性を向上させることができる。【００１０】  結晶粒径の測定を非破壊で行う方法には、レーリー散乱を利用する方法、超音波の伝播速度を利用する方法などが提案されている。
ＣＡＬやＣＧＬにおいては、所望の製品品質が得られたかどうかを確認するために、焼鈍後の鋼材の結晶粒径の大きさや、ｒ値が用いられることがある。一般に、結晶粒径は大きく均一であることが望ましく、またｒ値は大きい方がよい。これらを直接的に測定して、加熱温度を制御する方法が、特許文献５に示されている。【００１１】
【特許文献１】特開昭５７−５７２５５号公報
【特許文献２】特開２００１−２５５３０６号公報
【特許文献３】特開昭５６−８２４４３号公報
【特許文献４】特公平６−８７０５４号公報
【特許文献５】特許第２９８４８６９号
【発明の開示】
【００１２】［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、特許文献５に示されている方法では、以下の問題がある。
【００１３】  特許文献５の段落番号００１４に記載されているフェライト粒径を測定する装置として、レーザ超音波を利用したセンサなどが例示されている。しかしＣＡＬなどでは最高速度１００ｍ／分程度が達成されており、それだけの高速で移動する鋼材の結晶粒径を測定することは現状の技術では非常に難しい。高速移動時には高周波の振動が乗ることがあり、ノイズが多くなる。
【００１４】  そこで、本発明の目的は、鋼材の材質の向上を図ることができるプロセスラインの制御装置及びその制御方法を提供することにある。
【００１５】［課題を解決するための手段］
前記目的を達成するため、請求項１に対応する発明は、鋼材を連続して加熱処理及び冷却処理を行う焼鈍炉を備えたプロセスラインにおいて、前記焼鈍炉の加熱処理前の位置及び冷却処理後の位置において材質測定装置により前記鋼材の材質を測定し、該鋼材の材質の測定結果に基づいて、前記焼鈍炉の温度制御を行うようにしたプロセスラインの制御装置である。
【００１６】  前記目的を達成するため、請求項３に対応する発明は、鋼材を連続して加熱処理及び冷却処理を行う焼鈍炉を備えたプロセスラインにおいて、前記焼鈍炉の加熱処理前の位置及び冷却処理後の位置並びに前記焼鈍炉の加熱処理後の位置と前記冷却処理前の位置との間において各々材質測定装置により前記鋼材の材質を測定し、該鋼材の材質の測定結果に基づいて、前記焼鈍炉の温度制御を行うようにしたプロセスラインの制御装置である。
【００１７】  前記目的を達成するため、請求項５に対応する発明は、鋼材を連続して加熱処理及び冷却処理を行う焼鈍炉を備えたプロセスラインにおいて、前記焼鈍炉の加熱処理前の位置及び冷却処理後の位置において材質測定装置により前記鋼材の材質を測定し、該鋼材の材質の測定結果に基づいて、前記焼鈍炉の鋼材の搬送速度制御を行うようにしたプロセスラインの制御装置である。
【００１８】  前記目的を達成するため、請求項７に対応する発明は、鋼材を連続して加熱処理及び冷却処理を行う焼鈍炉を備えたプロセスラインにおいて、前記焼鈍炉の加熱処理前の位置及び冷却処理後の位置並びに前記焼鈍炉の加熱処理後の位置と前記冷却処理前の位置との間において各々材質測定装置により前記鋼材の材質を測定し、該鋼材の材質の測定結果に基づいて、前記焼鈍炉の鋼材の搬送速度を制御するようにしたプロセスラインの制御装置である。
【００１９】  前記目的を達成するため、請求項９に対応する発明は、鋼材を連続して加熱処理及び冷却処理を行う焼鈍炉を備えたプロセスラインにおいて、前記焼鈍炉の加熱処理前の位置及び冷却処理後の位置において材質測定装置により前記鋼材の材質を測定し、該鋼材の材質の測定結果に基づいて、前記焼鈍炉の温度制御並びに前記焼鈍炉の鋼材の搬送速度制御を行うようにしたプロセスラインの制御装置である。
【００２０】  前記目的を達成するため、請求項１１に対応する発明は、鋼材を連続して加熱処理及び冷却処理を行う焼鈍炉を備えたプロセスラインにおいて、前記焼鈍炉の加熱処理前の位置及び冷却処理後の位置並びに前記焼鈍炉の加熱処理後の位置と前記冷却処理前の位置との間において各々材質測定装置により前記鋼材の材質を測定し、該鋼材の材質の測定結果に基づいて、前記焼鈍炉の温度制御並びに前記焼鈍炉の鋼材の搬送速度制御を行うようにしたプロセスラインの制御装置である。
【００２１】  前記目的を達成するため、請求項１４に対応する発明は、鋼材を連続して加熱処理及び冷却処理を行う焼鈍炉を備えたプロセスラインの制御方法において、前記焼鈍炉の加熱処理前の位置及び冷却処理後の位置において各々材質測定装置により前記鋼材の材質を測定し、この測定結果を判定基準に基づき材質の良否を判定し、この判定結果のうち良と判定された、前記焼鈍炉の各位置における加熱温度及び冷却温度の設定値、その実績値及び又は前記鋼材の搬送速度の設定値を含む処理条件を前記データベースに記録する工程と、前記データベースに記録されている、前記良と判定された処理条件を読み出し前記焼鈍炉に適用する工程とを含むプロセスラインの制御方法である。
【００２２】  前記目的を達成するため、請求項１５に対応する発明は、鋼材を連続して加熱処理及び冷却処理を行う焼鈍炉を備えたプロセスラインの制御方法において、前記焼鈍炉の加熱処理前の位置及び冷却処理後の位置並びに前記焼鈍炉の加熱処理部及び冷却処理部の間の位置において前記焼鈍炉の加熱処理前の位置及び冷却処理後の位置において各々材質測定装置により前記鋼材の材質を測定し、この測定結果を判定基準に基づき材質の良否を判定し、この判定結果のうち良と判定された、前記焼鈍炉の各位置における加熱温度及び冷却温度の設定値、その実績値及び又は前記鋼材の搬送速度の設定値を含む処理条件を前記データベースに記録する工程と、前記データベースに記録されている、前記良と判定された処理条件を読み出し前記焼鈍炉に適用する工程とを含むプロセスラインの制御方法である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明のプロセスラインの制御装置に係る第１の実施形態を説明するためのブロック図である。
【図２】図２は、図１の鋼材の材質測定装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、図２の超音波信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、図２の材質モデルの実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、超音波パルス列の一例を示す図である。
【図６】図６は、本発明が適用される連続焼鈍設備（ＣＡＬ）の概略構成の一例を示す図である。
【図７】図７は、本発明のプロセスラインの制御装置に係る第２の実施形態を説明するためのブロック図である。
【図８】図８は、本発明のプロセスラインの制御装置に係る第３の実施形態を説明するためのブロック図である。
【図９】図９は、本発明のプロセスラインの制御装置に係る第４の実施形態を説明するためのブロック図である。
【図１０】図１０は、本発明のプロセスラインの制御方法に係る第１の実施形態を説明するためのブロック図である。
【図１１】図１１は、本発明のプロセスラインの制御方法に係る第１の実施形態を説明するためのブロック図である。
【図１２】図１２は、本発明に使用するデータベースの構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】  以下、本発明を実施形態に基づいて、図面を参照して説明する。以後の説明の対象は、後述する図６に示したＣＡＬ（連続焼鈍設備）とするが、焼鈍処理を行うＣＧＬやその他の加熱、冷却を伴う設備においても同様に適用することができる。【００２５】  図１は、本発明に係る第１の実施形態を説明するためのブロック図である。前述したように、ＣＡＬでは、入側設備１、入側ルーパ２、焼鈍炉（以下単に炉と称する）３、出側ルーパ４、出側設備５の大きく分けて５つの設備で構成される。炉３は上流側から加熱装置と冷却装置で構成されるが、炉３内の各セクションの設定温度によっては、冷却装置が温度の保持装置になる場合もある。炉３内の各セクションの設定温度は、加熱装置・冷却装置の温度設定手段１１１によって、炉３内の加熱装置の温度設定値例えば８００℃と、炉３内の冷却装置の温度設定値３００℃がそれぞれ予め設定される。【００２６】  後述する材質測定装置６、７はそれぞれ入側設備１、出側設備５に配置され、炉３内に搬入される前の鋼材及び炉３から搬出される鋼材の材質具体的には、結晶粒径及びｒ値が測定される。【００２７】  加熱装置ＦＦ（フィードフォワード）制御手段１１２は、材質測定装置６の測定結果が入力され、ここで材質測定装置６の測定結果が炉３の加熱装置に対して例えば８３０℃に設定するのが妥当であるとと判断し、加熱装置ＦＦ制御手段１１２の出力として＋３０℃を、炉３の加熱装置に出力する。また、冷却装置ＦＦ（フィードフォワード）制御手段１１３は、材質測定装置６の測定結果が入力され、ここで材質測定装置６の測定結果が炉３の冷却装置に対して例えば２９０℃に設定するのが妥当であると判断し、冷却装置ＦＦ制御手段１１３の出力として−１０℃を、炉３の冷却装置に出力する。【００２８】  加熱装置ＦＢ（フィードバック）制御手段１１４は、材質測定装置７の測定結果が入力され、ここで材質測定装置７の測定結果が炉３の加熱装置に対して例えば８１０℃に設定するのが妥当であると判断し、加熱装置ＦＢ制御手段１１４の出力として＋１０℃を、炉３の加熱装置に出力する。また、冷却装置ＦＢ（フィードバック）制御手段１１５は、材質測定装置７の測定結果が入力され、ここで材質測定装置７の測定結果が炉３の冷却装置に対して例えば２９５℃に設定するのが妥当であると判断し、冷却装置ＦＦ制御手段１１５の出力として−５℃を、炉３の冷却装置に出力する。なお、図１の実施形態では、炉３内の鋼材の搬送速度は可変とせず一定のままとなっている。【００２９】  このように構成されているので、鋼材を連続して加熱処理及び冷却処理を行う加熱装置及び冷却装置を含む炉３を備えたプロセスラインにおいて、炉３の加熱処理前の位置及び冷却処理後の位置において材質測定装置６、７により鋼材の材質を測定し、該鋼材の材質の測定結果に基づいて、炉３の加熱装置及び冷却装置の制御が行われ、この結果鋼材の材質の向上を図ることができる。【００３０】  ここで、材質測定装置６、７の一例について、図２乃至図５を参照して説明する。一般に、結晶粒径を測定する場合はレーザ超音波測定装置が用いられ、ｒ値測定には電磁超音波測定装置が用いられるが、これに限定されなく、また複���の異なる材質測定装置を配置してもよいが、ここでは一括して材質測定装置として記述してある。材質測定装置６、７は、いずれも略同一構成であるので、ここでは材質測定装置６について説明する。【００３１】  図２は、材質測定装置６を示したブロック図である。超音波発振器１から発せられるパルスレーザとしては、Ｑスイッチ動作ができるＹＡＧレーザなどを用いる。ここで、Ｑスイッチ動作は、低Ｑ値状態から高Ｑ値状態へと変化させる動作のことである。例えば、固体レーザにおいて、発振を制御し高出力パルスを得る方法としてＱスイッチ法がある。レーザのＱスイッチ発振の原理は、最初レーザ共振器の光損失を大きくして発振を抑え光ポンピングが進み、レーザ媒質中の励起状態にある原子数がおおきくなった時点で共振器のＱ値を急に高めることでジャイアントパルスが得られる。【００３２】  超音波発振器６１からのパルスレーザ光６１ａは、図示しないレンズにより絞るなどして目的とするビーム径として、測定対象である熱間圧延機により加工される被測定材、すなわち鋼材６２の表面に照射される。鋼材６２の表面で発生した超音波パルス６２ａは、鋼材６２中を伝搬し、鋼材６２の裏面を振動変位させると共に、鋼材６２中を往復する多重反射を繰り返す。このため、鋼材６２の裏面での振動変位（超音波検出レーザ光）６２ａ’は、連続波レーザを用いた超音波検出器６３により検出される。この検出信号６３ａは、図示しないデジタル波形記憶器（例えばデジタルオシロスコープ）などによって取り込まれ、超音波信号処理装置６４により信号処理され、波形特徴パラメータ同定結果（多次関数係数ベクトル）６４ａが得られる。【００３３】  波形特徴パラメータ同定結果６４ａは、結晶粒径算出装置６５’に入力され、ここで結晶粒径が算出される。この算出された結晶粒径は、結晶粒径補正装置６５に入力され、ここで後述する材質モデル６７からの各サブ組織の体積分率により結晶粒径が補正される。この補正された結晶粒径が結晶粒径出力装置６８において、例えば表示、音声等により外部から認識可能或いは外部から読み出し可能になっている。【００３４】  ここで、超音波検出器６３としては、例えばフォトリフラクティブ干渉計を用いる。干渉計の種類は、フォトリフラクティブ干渉計に限らず、ファブリペロー干渉計でもよい。また、鋼材表面が粗面でなければ、マイケルソン干渉計でもよい。【００３５】  これにより、鋼材６２の表面で生じている超音波振動を、レファレンス光と反射光との間に生じた光路の変化が生じることを利用して、結果として鋼材６２の表面の振動変位に応じて干渉光の強度変化が生じる。【００３６】  ここで、上記干渉計の周波数特性及び信頼性について説明する。すなわち、粒径１〜１０ミクロンの計測に用いる数１０〜１００ＭＨｚ程度の周波数範囲であれば、フォトリフラクティブ干渉計に比べてファブリペロー干渉計の方が感度が高く有利であるが、フォトリフラクティブ干渉計であっても実験結果よれば実用上問題がない。【００３７】  一方、信頼性については、ファブリペロー干渉計は相対する２つのミラーの間隔を正確に保つようにミラーを逐次操作するため、緻密な制御機構が必要であり、故障の確率の面で多少信頼��が落ちる。これに対して、フォトリフラクティブ干渉計は、結晶内で基準光と反射光を干渉させるので、機構部が少なく故障の確率の面で信頼性が高い。
次に、超音波信号処理装置６４での処理動作を、図３のブロック図を用いて説明する。まず、超音波検出器６３により複数個の粗密波エコー信号６３ａを採取する（Ｓ６４１）。次にこれらの複数個粗密波エコー信号の周波数分析を行い（Ｓ６４２）、鋼材６２の表面からの多重エコー信号のスペクトル強度の差から、各周波数毎の減衰曲線を同定（算出）する（Ｓ６４３）。さらに、必要であれば、拡散減衰補正、透過損失補正を行い、減衰定数の周波数特性を算出する。減衰定数の周波数特性は、４次曲線などの多次関数に最小二乗法などでフィッティングさせる（Ｓ６４４）、ことにより、多次関数の係数ベクトル６４ａを求める。【００３８】  上記の減衰定数に４次曲線を最小自乗法などでフィッティングさせた際に得られる多次関数の係数ベクトルと、校正のための鋼材６２から得られる散乱係数Ｓから、各サブ組織の体積率による補正を行う前の結晶粒径測定値ｄｏを算出する。【００３９】  上記の通り、超音波検出器６３により第１超音波パルス、第２超音波パルス、…、というような超音波パルス列が測定される。この超音波パルス列の一例を、図５に示す。この時、各超音波パルスに含まれているエネルギは，反射の際の損失や材料中の伝播に伴う減衰によって徐々に小さくなっている。第１超音波パルスあるいは第２超音波パルスの部分だけを取り出し、周波数解析してそれぞれのエネルギ（パワースペクトラム）を求めると、第２超音波パルスは第１超音波パルスに比べ、材料板厚ｔの２倍分だけ伝搬距離が長いため、結晶粒径の測定を非破壊で行う方法には、レーリー散乱を利用する方法、超音波の伝播速度を利用する方法、及び、超音波顕微鏡を用いる方法などが提案されている。
ここでは代表的な、超音波の結晶粒子による散乱（レーリー散乱）による減衰を利用した方法を示す。
超音波は、その振動形態の違いにより、縦波（Ｐ波＝バルク波）、横波（Ｓ波）、表面波（Ｌ波＝レイリー波、ラブ波）、板波（ＳＯモード、ＡＯモード）に分類される。このうち、レーリー散乱を利用する粒径測定方法では、縦波（バルク波）を用いる。【００４０】  バルク波の減衰は減衰定数ａを用いて（１）式で表される。
【数１】
2008099457.tif 000003
ここで、
ｘ：鋼材中の伝播距離
Ｐ，Ｐｏ：音圧
である。
バルク波の周波数が″レーリー領域″の場合、減衰定数ａは（２）式で示すように超音波周波数ｆの４次関数で近似される。
2008099457.tif 000004
ここで、
ｆ：バルク波周波数
ａ１，ａ４：係数
である。【００４１】  （ここで、（２）式の第１項は内部摩擦による吸収減衰項、第２項はレーリー散乱項である）
なお、このレーリー領域は、結晶粒径がバルク波の波長に比べて十分に小さい領域で、例えば（３）式の範囲とされている（特許文献５参照）。
【数２】
2008099457.tif 000005
ここで、
ｄ：結晶粒径
λ：バルク波の波長
である。
また、式（２）の４次の係数ａ４は、（４）式のように結晶粒径ｄの３乗に比例する係数であることが知られている。
2008099457.tif 000006
ここで、
Ｓ：散乱定数
である。【００４２】  送信器で送信されるバルク波は、その波形中にある分布の周波数成分を含んでいるので、受信波形を周波数分析することにより各周波数成分の減衰率を得ることができる。さらに、送受信の時間差から鋼材内での伝播距離が判るので、伝播距離と各周波数成分の減衰率に基づき（２）式の各係数を同定することができる。更に、標準サンプルなどで予め散乱定数Ｓを決めておけば、（４）式により結晶粒径ｄを得ることができる。
上記（１）式に従ったエネルギの減衰が生ずる。第１超音波パルスのパワースペクトラムとの差として両者間の減衰量を求める。この曲線は上記（２）式の減衰定数ａに伝搬距離の差２ｔを乗じたものに相当する。これより、単位伝搬距離での上記（２）式の各係数を最小２乗法などにより求める。そして、予め標準サンプルによって求めておいた散乱定数Ｓと上記のように求められた係数の内のａ４とから、上記（３）式を逆算することにより、各サブ組織の体積率による補正を行う前の結晶粒径測定値ｄｏを求めることができる。しかし、本実施形態ではこの後に、材質モデル６７に基づく材質予測計算により各相の組成、すなわち、各サブ組織の体積分率に従った補正を掛ける部分を設けたことで、これまでの実施形態とは異なる。【００４３】  図２に示す通り、超音波振動計測による材質測定装置は、パルスレーザ光（励起光）を被測定材（鋼材）６２に照射することにより、鋼材６２に励起された超音波振動のパルスを計測し、この計測されたパルスのエネルギーレベル変化に基づいて、鋼材６２を評価する点では、従来技術と同様である。【００４４】  これは、図２の通り、化学成分６６１、温度条件・加工条件６６２、冷却条件６６３などの加工・熱処理条件入力装置６６における入力値とし、材質モデル６７に基づく材質予測計算を行い、各サブ組織の体積率、例えばパーライト率などを計算し、このパーライト率に応じて粒径計算値に補正を加える。一般に、パーライト率が高いほど、超音波振動による粒径計測値が大きくなる傾向にある。この補正は、材質予測計算の結果に基づくものに限定せず、組成を計測する材質センサによる入力でもよい。【００４５】  材質予測計算は、例えば次のように行う。図４のように、材質モデル６７は、大別して熱間加工モデル６７１、変態モデル６７２から構成される。【００４６】  熱間加工モデル６７１は、ロールで圧下されている最中に発生する動的再結晶、これに引き続いて発生する回復、静的再結晶、粒成長などの現象を定式化することにより、圧延中と圧延後の粒径（単位体積当りの粒界面積）や残留転位密度などの例えばオーステナイト状態を計算するために設けられている。この熱間加工モデル６７１は、オーステナイト粒径、温度や速度に基づく温度・パス間時間情報、及び圧下パターンに基づく相当ひずみ・ひずみ速度情報とにより、演算結果（圧延オーステナイト粒径、転位密度など）を演算する。【００４７】  なお、温度・パス間時間情報及び相当ひずみ・ひずみ速度情報は、圧延条件（入側板厚、出側板厚、加熱温度、パス間時間、ロール径、ロール回転数）に基づいて算出される。【００４８】  変態モデル６７２は、各生成と成長を分離し、粒径、パーライト、ベイナイトの分率など変態後の組織状態を推定するために設けられている。【００４９】  この変態モデル６７２は、図示しない熱間圧延機のランナウトテーブルでの冷却パターンに基づく温度情報によって、演算結果（フェライト粒径、各相の組織分率など）を出力する。なお、温度情報は、冷却条件（空冷・水冷区分、水量密度、冷却装置内通板速度、成分）及び変態モデルによる変態量の各々に基づいて演算される。上記のモデルのほか、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉなどの微量添加���素の影響が考えられる場合は、析出粒子の影響を考慮した析出モデルを適宜用いても良い。なお、アルミやステンレスなどの一部の金属材料については、変態しないため、変態モデルを用いない場合もある。【００５０】  これらの計算により、各サブ組織の体積分率を推定（計算）することができる（６７３）。この結果を超音波振動計測により得られた粒径ｄｏに考慮する。考慮は、例えば次のように行う。【００５１】
2008099457.tif 000007
ｄ：結晶粒径測定値（μｍ）
ｄｏ：各サブ組織の体積率による補正を行う前の結晶粒径測定値（μｍ）
ｋ：影響係数（予め多数のサンプルを測定し同定しておく）（−／％）
Ｒ：サブ組織体積分率（％）
上記の式のように超音波振動計測により計測された粒径に補正を加え、超音波振動計測の計測精度を向上させることができる。以下、測定された結晶粒径は、（５）式による補正を加えた値ｄ又は補正前の値ｄｏを指すものとし、一括して記号Ｄで表すものとする。【００５２】  前述の実施形態では、受信ヘッドから干渉計及び受信レーザ光源までの伝送路として光ファイバ伝送路を用いる。このようにすることにより、受信ヘッドがコンパクトになり、測定面の場所や向きの自由度が高いと言うメリットがある。また、連続的に高温にさらされるような測定条件でも小型の受信ヘッド部のみを冷却すればすむので、有利である。以上述べた図２〜図４に示す材質測定装置６においては、鋼材にフェライト組織のみならず、パーライトやマルテンサイトなどの組織が含まれる場合においても、結晶粒径を正確に測定することができる。この結果、前述した特許文献５の課題を解決できるばかりでなく、冷延鋼材としてＣＡＬに入ってくる鋼材の組織は、必ずしもフェライトだけではなく、パーライト、ベイナイトなどの組織が含まれる場合があり、それらの影響を取り除くことが必要になる用途にも適用できる。【００５３】  加熱装置ＦＦ制御手段１１２および冷却装置ＦＦ制御手段１１３は、材質測定装置６の測定結果にもとづいて、それぞれ加熱装置、冷却装置の設定温度または鋼材の搬送速度をＦＦ（フィードフォワード）的に制御する。例えば、材質測定装置６で測定した結果において、結晶粒径実績値がＤｉであり、当初の加熱装置の設定温度が結晶粒径Ｄｏを想定して計算されていたとすると、加熱装置の設定温度の修正分ΔＴＨは（６）式で表される。
【数３】
2008099457.tif 000008
2008099457.tif 000009
つまり温度から結晶粒径への影響係数の逆数として求められる。【００５４】  なお、この影響係数は線形の変数として記述しているが、数式モデルから得られるものでなくともよく、後述する本発明による制御方法において、求めることができる。【００５５】  冷却装置に対する温度の修正も同様である。搬送速度の修正は、炉内のすべての鋼材に影響するため、必ずしも有効でない場合もあるが、たとえば材質測定装置６で結晶粒径を測定した結果において、なだらかで一様の変化を示している場合には、適用することができる。温度を変更する場合の鋼材が受ける熱収支と、速度を変更した場合の鋼材が受ける熱収支を考慮して、速度を変更すればよい。【００５６】  加熱装置ＦＢ制御手段１１４および冷却装置ＦＢ制御手段１１５は、材質測定装置７の測定結果にもとづいて、それぞれ加熱装置、冷却装置の設定温度または鋼材の搬送速度をＦＢ（フィードバック）的に制御する。例えば、材質測定装置７で測定した結果において、結晶粒径実績値がＤｏであり、目標とする結晶粒径がＤａｉｍとすると、加熱装置の設定温度の修正分ΔＴＨは、（７）式以下で表される。
【数４】
2008099457.tif 000010
2008099457.tif 000011
ある。【００５７】  予め設定された加熱装置・冷却装置の温度・速度設定手段１１１による温度に対して、加熱装置ＦＦ制御手段１１２および加熱装置ＦＢ制御手段１１４により加熱装置への温度設定を修正し、冷却装置ＦＦ制御手段１１３および冷却装置ＦＢ制御手段１１５により冷却装置への温度設定を修正する。もしくは予め設定された加熱装置・冷却装置の温度・速度設定手段１１１による速度に対して、加熱装置ＦＦ制御手段１１２、加熱装置ＦＢ制御手段１１４、冷却装置ＦＦ制御手段１１３、および冷却装置ＦＢ制御手段１１５による加熱冷却炉内の鋼材の搬送速度設定を修正する。【００５８】  図６はＣＡＬの概略構成の一例を示すもので、入側設備１、入側ルーパ２、焼鈍炉（加熱冷却炉、以下単に炉と称する）３、出側ルーパ４、出側設備５の大きく分けて５つの設備で構成される。入側設備１は、鋼材（コイル）を払い出すためのペイオフリール１１、鋼材を切断する切断機１２、切断した鋼材と鋼材を接合するための溶接機１３、ブライドルロール１４、鋼材表面を洗浄する洗浄装置１５、ブライドルロール１６を備えている。【００５９】  入側ルーパ２は、溶接機１３で溶接している間入側設備１の鋼材を停止しなければならないが、良好な焼鈍のためには炉内搬送速度を一定に保つ必要があり、この炉内搬送速度を保つために鋼材を蓄えたり、一定速度で炉側に払い出すための装置であって、入側ルーパ本体２２を備えている。【００６０】  炉３は、ブライドルロール３１、加熱セクション３２、均熱セクション３３、冷却セクション（１）３４、冷却セクション（２）３５を備え、各セクションで所望の温度に設定され、通過する鋼材の温度を制御している。【００６１】  出側ルーパ４は、入側ルーパ１と同様に、出側設備５で停止する場合があるので、炉内搬送速度を一定に保つために、出側ルーパ本体４２を備えている。【００６２】  出側設備５は、ブライドルロール５１、スキンパスミル５２、テンションレベラ５３、ブライドルロール５４、端部切断機５５、板厚・板幅センサを含む検査装置５６、ブライドルロール５７、油付着機５８、切断機５９、巻き取り機５０などを備え、検査装置５６による検査のために減速・停止したり、端部切断機５５と切断機５９により鋼材を切断のために停止することがあり、鋼材搬送速度が変動する。【００６３】  メッキライン（ＣＧＬ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｇａｌｖａｎｉｚｅｄ  Ｌｉｎｅ）でも、たとえば溶融メッキラインではメッキ処理の前に焼鈍処理を行うことが普通で、鋼材を加熱することにより、ＣＡＬと同様の材質特性を得て、表面をガスにより還元して活性化させ、メッキを着けやすくする。ＣＧＬの構成は、図６のＣＡＬにおける炉３の出側にメッキ装置が付加されたものであることが多い。【００６４】  ここで、前述の材質測定装置６の設置範囲は、具体的には入側設備１であって、溶接機１３の後段からブライドルロール１４と、洗浄装置１５と、ブライドルロール１６の後段のまでの間の適当な位置に設置する。また、前述の材質測定装置７の設置範囲は、具体的には出側設備５であって、ブライドルロール５１の前段からスキンパスミル５２と、テンションレベラ５３と、ブライドルロール５４と、端部切断機���５と、検査装置５６と、ブライドルロール５７と、油付着機５８と、切断機５９の後段までの間の適当な位置に設置する。【００６５】  以上述べた第１の実施形態によれば、材質測定装置６を入側設備１に設置し、材質測定装置７を出側設備５に設置し、これらの材質測定装置６、７により結晶粒径又はｒ値を測定するようにしたので、鋼材の材質の向上を図ることができる。以下、このことについて具体的に説明する。入側設備１は、焼鈍炉３の加熱処理装置の前側の位置に設置されていて、鋼材が停止する状態になる。これは、ペイオフリール１１からの鋼材と鋼材を溶接する間は、入側設備１では鋼材が停止状態になるからである。このように、鋼材が停止状態になるため、材質測定装置６の一例である結晶粒径を測定するレーザ超音波測定装置を使用しても、例えば１０００ｍ／分程度で移動する鋼材のプロセスラインにおいて、鋼材の移動時に鋼材に高周波振動が加わり、ノイズが多く発生することの影響がなくなることから鋼材の結晶粒径を高精度に測定することができる。また、材質測定装置６の一例であるｒ値を測定する電磁超音波測定装置を使用しても、前述したように入側設備１では鋼材が停止状態になるから、鋼材に対して接触子を接触させることで鋼材のｒ値を測定しても、鋼材に疵がつくおそれもない。【００６６】  さらに、出側設備２には、検査装置５６があるため、これによる検査を行う際、鋼材の速度を減速・停止したり、また出側設備２には、切断機５９があるため、これによる切断のために鋼材が停止することから、出側設備２に設置される材質測定装置７は、材質測定装置６と同様に、材質測定装置の一例であるレーザ超音波測定装置を使用しても、鋼材の移動時に鋼材に高周波振動が加わり、ノイズが多く発生することの影響がなくなることから鋼材の結晶粒径を高精度に測定することができ、また、材質測定装置６の一例であるｒ値を測定する電磁超音波測定装置を使用しても、鋼材に対して接触子を接触させることで鋼材のｒ値を測定しても、鋼材に疵がつくおそれもない。【００６７】  さらに、第１の実施形態によれば前述の材質測定装置６、７で測定した材質の実績やラインの実績情報などをもとにモデル化することができ、そのラインの特徴にあったモデルを構築し制御に使うことができるため、より高精度の制御が可能となり、高品質の製品が得られる。材質の良否判定も下流工程での手作業が不要になる。【００６８】  図７は、本発明に係る第２の実施形態を説明するためのブロック図であり、図１と異なる点は一つの炉３を、加熱装置を有する炉３ａ及び冷却装置を有する炉３ｂに分割し、この分割した部分、具体的には図６の均熱セクション３３と冷却セクション（１）３４の間の最適な位置において、材質測定装置８を設置し、以下のように炉の加熱装置及び冷却装置の温度制御を行うようにしたものである。具体的には、
鋼材の材質を材質測定装置８により測定し、該鋼材の材質の測定結果に基づいて、炉３ａの加熱装置（中間制御手段）１１６及び炉３ｂの冷却装置（中間制御手段）１１７の温度補正を行うようにしたものである。【００６９】  このように構成した第２の実施形態も、前述した第１の実施形態と同様な作用効果が得られる。【００７０】  図８は、本発明に係る第３の実施形態を説明するためのブロック図である。【００７１】  炉３内の鋼材の搬送速度は、速度設定手段１１８によって、炉３内の鋼材の搬送速度設定値例えば１０ｍ／ｓｅｃと設定される。【００７２】  材質測定装置６、７はそれぞれ入側設備１、出側設備５に配置され、炉３内に搬入される前の鋼材及び炉３から搬出される鋼材の材質具体的には、結晶粒径及びｒ値が測定される。【００７３】  加熱装置ＦＦ（フィードフォワード）制御手段１２２は、材質測定装置６の測定結果が入力され、ここで材質測定装置６の測定結果が炉３の鋼材の搬送速度に対して例えば１０．１ｍ／ｓｅｃに設定するのが妥当であると判断し、加熱装置ＦＦ制御手段１２２の出力として＋０．１ｍ／ｓｅｃを、炉３の速度制御装置に出力する。また、冷却装置ＦＦ（フィードフォワード）制御手段１２３は、材質測定装置６の測定結果が入力され、ここで材質測定装置６の測定結果が炉３の冷却装置に対して例えば９．９ｍ／ｓｅｃに設定するのが妥当であると判断し、冷却装置ＦＦ制御手段１１３の出力として−０．１ｍ／ｓｅｃを、炉３の速度制御装置に出力する。【００７４】  加熱装置ＦＢ（フィードバック）制御手段１２４は、材質測定装置７の測定結果が入力され、ここで材質測定装置７の測定結果が炉３の速度制御装置に対して例えば１０．２ｍ／ｓｅｃに設定するのが妥当であると判断し、加熱装置ＦＢ制御手段１２４の出力として＋０．２ｍ／ｓｅｃを、炉３の速度制御装置に出力する。また、冷却装置ＦＢ（フィードバック）制御手段１２５は、材質測定装置７の測定結果が入力され、ここで材質測定装置７の測定結果が炉３の速度制御装置に対して例えば９．８ｍ／ｓｅｃに設定するのが妥当と判断し、冷却装置ＦＦ制御手段１２５の出力として−０．２ｍ／ｓｅｃを、炉３の速度制御装置に出力する。なお、図８の実施形態では、炉３内の加熱装置及び冷却装置の温度は可変とせず一定のままとなっている。【００７５】  このように構成されているので、鋼材を連続して加熱処理及び冷却処理を行う加熱処理装置及び冷却処理装置を含む炉を備えたプロセスラインにおいて、炉の加熱処理前の位置及び冷却処理後の位置において材質測定装置により鋼材の材質を測定し、該鋼材の材質の測定結果に基づいて、炉の鋼材の搬送速度制御を行うようにしたので、この結果鋼材の材質の向上を図ることができる。【００７６】  図９は、本発明に係る第４の実施形態を説明するためのブロック図であり、図８と異なる点は、炉３ａと炉３ｂの間、具体的には、図６の炉３ａの均熱セクション３３と炉３ｂの冷却セクション（１）３４間に材質測定装置８を設置し、この測定結果に基づいて炉３ａと炉３ｂの搬送速度を制御するようにしたものである。材質測定装置８としては、例えば前述した材質測定装置６、７と同様に、結晶粒径を測定するレーザ超音波測��装置及びｒ値を測定する電磁超音波測定装置を使用する。この材質測定装置８には、鋼材の材質の測定精度は、多少下がる。【００７７】  材質測定装置８の測定結果にもとづいて、加熱装置３ａの設定温度をＦＢ（フィードバック）的に制御する。制御方法は図１と考え方は同様であるが、加熱された後、材質測定装置８で材質を測定された結果、結晶粒径実績値がＤｏであり、目標とする結晶粒径がＤａｉｍとすると、加熱装置の設定温度の修正分ΔＴＨは（７）式と同様に求めることができる。【００７８】  冷却装置中間制御手段１２７は、材質測定装置８の測定結果にもとづいて、冷却装置の設定温度をＦＦ（フィードフォワード）的に制御する。制御方法は同様であり、冷却された後、材質測定装置８で材質を測定された結果、結晶粒径実績値がＤｉであり、当初の加熱装置の設定温度が結晶粒径Ｄｏを想定して計算されていたとすると、ΔＴＨは（６）式と同様に求めることができる。【００７９】  図１０は、前述した図１（炉３の温度制御）と図８（鋼材の搬送速度度制）を組み合わせた制御装置
又は図７（炉３の温度制御）と図９（鋼材の搬送速度度制）を組み合わせた制御装置に適用される制御方法を説明するためのブロック図である。【００８０】  図１０において、データベース１３１は、炉３の加熱装置設定温度実績値、冷却装置設定温度実績値、鋼材搬送速度実績値、等の実績データを収集し記録する。またラインに板厚計、板幅計、鋼材の温度計、張力計などセンサが配置されていれば、それらの測定値も記録する。また加熱処理前、加熱処理後、冷却処理後に鋼材の材質を測定しその結果を記録する。またライン全体を統括する上位計算機１３３から、鋼材の板厚目標値、板幅目標値、化学成分などの情報を得て、記録する。図１２にデータベースの構成の一例を示す。【００８１】  すなわち、鋼材を連続して加熱処理及び冷却処理を行う炉３を備えたプロセスラインの制御方法において、図１、図８に示すように炉３の加熱処理前の位置及び冷却処理後の位置において各々材質測定装置６、７により鋼材の材質を測定し、この測定結果を判定基準に基づき材質の良否を判定し、この判定結果のうち良と判定された、炉３の各位置における加熱温度及び冷却温度の設定値、その実績値及び又は鋼材の搬送速度の設定値を含む処理条件をデータベース１３１に記録する工程と、データベース１３１に記録されている、良と判定された処理条件を読み出し炉３に適用する工程とを含むプロセスラインの制御方法である。【００８２】  以上述べた制御方法は、図１、図８のみならず図７、図９にも適用できるものであって、図７、図９の場合には、炉３の加熱処理前の位置及び冷却処理後の位置並びに炉３の加熱処理部及び冷却処理部の間の位置において炉３の加熱処理前の位置及び冷却処理後の位置において各々材質測定装置６、７並び８により鋼材の材質を測定している点が、図１、図８とは異なる。【００８３】  材質良否判定手段１３２は、データベース１３１で収集した種々の情報から、材質測定装置７における鋼材の材質データ、またはラインの下流工程で材質検査された鋼材の材質データを元にして、材質良否判定を行う。図１１において、製品ＩＤ  Ｉ１２３４５６−０１とＩ１２３４５６−０２は、鋼種ＬＣ（低炭素鋼）、ＵＬ（極低炭素鋼）やサイズは同じであるが、加熱装置、冷却装置で処理された温度が異なるものとする。この場合、Ｉ１２３４５６−０２の方がより目標値に近い結晶粒径とｒ値を得ているので、その場合の加熱装置、冷却装置での温度を次材以降の設定値候補としてピックアップしておく。もちろん多数の鋼材を対象としてこの種のデータを集め、統計処理などを施して、温度設定などを決める必要がある。【００８４】  図１１は、前述した図１（炉３の温度制御）と図８（鋼材の搬送速度度制）を組み合わせた制御装置
又は図７（炉３の温度制御）と図９（鋼材の搬送速度度制）を組み合わせた制御装置に適用される制御方法を説明するためのブロック図である。【００８５】  すなわち、鋼材を連続して加熱処理及び冷却処理を行う加熱処理装置及び冷却処理装置を含む炉３を備えたプロセスラインの制御方法において、炉３の加熱処理前の位置及び冷却処理後の位置において各々材質測定装置６、７により鋼材の材質を測定し、該鋼材の材質の測定結果をデータベース１３１に記録すると共に、炉３の各位置における加熱温度及び冷却温度の設定値、その実績値及び又は鋼材の搬送速度の設定値、その実績値並びに鋼材の板厚、板幅等の材質の良否を判定するに必要な情報をデータベース１３１に記録する工程と、データベース１３１に記録された情報に基づき材質の良否を判定し、この良と判定された炉３の加熱処理及び冷却処理の温度設定と、鋼材の搬送速度をそれぞれデータベース１３１に記録する工程と、データベース１３１に各情報が記録する工程が完了後に処理する鋼材に対してデータベース１３１に記録されている良と判定された鋼材と同様の処理条件を前記プロセスラインに適用する工程を含むプロセスラインの制御方法である。【００８６】  以上述べた制御方法は、図１、図８のみならず図７、図９にも適用できるものであって、図７、図９の場合には、炉３の加熱処理前の位置及び冷却処理後の位置並びに炉３の加熱処理部及び冷却処理部の間の位置において炉３の加熱処理前の位置及び冷却処理後の位置において各々材質測定装置６、７並び８により鋼材の材質を測定している点が、図１、図８とは異なる。【００８７】  以上述べたように、データベース１３１には材質良好と判定された鋼材の処理条件が記録されているので、鋼材の処理条件を読み出して、次材以降の炉３の設定に反映させることができる。このとき、良好とされた鋼材の処理条件を読み出す場合、複数の処理条件を平均化するなどの処理が必要になる場合がある。【００８８】  （１）式のところで述べた温度から結晶粒径への影響係数の求め方の例として以下の方法がある。【００８９】  炉内の加熱装置、冷却装置のセクションが、ｎ個あったとして、それぞれの温度実績値および搬送速度などから求められる鋼材への入熱をＱｉ（ｉ＝１〜ｎ）、材質測定装置６における結晶粒径をＤｉ、材質測定装置７における結晶粒径をＤｏとすると、回帰式を（８）式で定義する。
【数５】
2008099457.tif 000012
ここで、Ｑ（ｉ）（ｉ＝１−ｎ）は焼鈍炉内の加熱装置、冷却装置のセクションが、ｎ個あったとして、それぞれの温度実績値および搬送速度などから求められる鋼材への入熱を示す。Ｄｉは材質測定装置６における結晶粒径を示す。Ｄｏは材質測定装置７における結晶粒径を示す。ａ（０），ａ（１），．．．ａ（ｎ），ａ（ｎ＋１）は加熱炉の各セクションにおける熱量から出側結晶粒径への影響係数を示す。【００９０】  データベース１３１に蓄えられたデータに基づき、（８）式の各係数をもとめれば、それぞれのセクションにおける熱量から出側結晶粒径への影響係数を求めることができる。熱量から温度および速度への換算は一般的な考えで行うことができる。また結晶粒径だけでなくｒ値も同様である。また重回帰式でなくてもよく、例えばニューラルネットワークでもよい。ニューラルネットワークでは、入力層を上記の入熱、結晶粒径Ｄｉなどに取り、出力層をＤｏとして、測定したＤｏを教示信号として、学習させることができる。この場合、ニューラルネットワークの重みが、正規化された影響係数に相当する。【００９１】  また結晶粒径やｒ値と鋼材の焼鈍温度との関係は、一部数式でモデル化されているものの、実際の焼鈍設備は長い距離を持った設備であり、分布定数系として扱わなければならず、数式から容易に温度設定を算出できるわけではない。【００９２】  このため、加熱処理前、加熱処理後、冷却処理後に材質測定装置６、７及び又６、７、８により、鋼材の材質を測定しその結果をデータベース１３１に記録する。また炉３の各位置における加熱温度および冷却温度の実績値、鋼材の搬送速度実績値、鋼材の板厚、板幅、化学成分など必要な情報もデータベース１３１に記録する。さらにそれらの加熱装置および冷却装置の温度設定または加熱装置と冷却装置における鋼材の搬送速度で所望の材質が得られたかどうかの判定を行い、その結果もデータベース１３１に記録する。それ以後に処理する鋼材に対して、良と判定された同様の条件の加熱処理、冷却処理、搬送速度をデータベース１３１から検索し適用することで、良好な鋼材材質を得ることができる。【００９３】  またデータベース１３１に記録された情報から、鋼材の材質と、加熱装置および冷却装置の温度設定、鋼材の搬送速度の間のモデルを自動生成し、制御に使用する。【００９４】  （変形例）
前述した図２の材質測定装置においては、加工・熱処理条件入力装置６６及び材質モデル設定装置６７を備えたものについて説明したが、本発明に適用される材質測定装置６、７、８としては加工・熱処理条件入力装置６６及び材質モデル設定装置６７を備えていないものであってもよい。本発明に適用する材質測定装置６、７、８は、結晶粒径と、ｒ値が測定できるものであれば何でも良い。
［発明の効果］
本発明によれば、鋼材の材質の向上を図ることができるプロセスラインの制御装置及びその制御方法を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】  本発明は、連続焼鈍設備に限らず、焼鈍処理を行うメッキライン、その他の加熱、冷却を伴う設備にも適用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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