(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延製品を製造する圧延ラインを管理する圧延ライン管理システムにおいて、
前記圧延製品の材質仕様を含む注文情報を記憶する注文データベースと、
前記圧延製品の素材に関する情報を含む素材情報を記憶する素材データベースと、
前記注文データベースに記憶された前記注文情報及び前記素材データベースに記憶された前記素材情報に基づいて、前記圧延製品の製造順序を決定する製造順序決定手段と、
前記製造順序決定手段により決定された前記製造順序に基づいて、前記圧延製品の製造を指示するための製造指示情報のリストを作成する製造指示手段と、
前記製造指示手段により作成された前記製造指示情報のリストに基づいて、前記圧延ラインに有する機器を制御する圧延ライン制御手段と、
前記圧延ラインを流れる前記圧延製品の材質を測定する材質センサと、
前記材質センサの測定値及び前記注文データベースに記憶された前記注文情報に基づいて、前記圧延製品が前記材質仕様を満たしているか否かを判定する材質判定手段と、
前記材質判定手段の判定結果が当該材質仕様を満たしていない場合、前記注文データベースを検索し当該圧延製品に引き当て可能な前記注文情報を引き当てる引当手段と
を備えたことを特徴とする圧延ライン管理システム。
【請求項２】
前記製造指示手段により決定された前記製造順序に基づいて、前記圧延ラインで製造された前記圧延製品を搬出する制御を行う搬出制御手段と、
前記引当手段の引き当て結果に基づいて、前記圧延製品の搬出先を変更する指令を前記搬出制御手段に出力する搬出先変更手段と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の圧延ライン管理システム。
【請求項３】
圧延製品を製造する圧延ラインを管理する圧延ライン管理システムにおいて、
前記圧延製品の材質仕様を含む注文情報を記憶する注文データベースと、
前記圧延製品の素材に関する情報を含む素材情報を記憶する素材データベースと、
前記注文データベースに記憶された前記注文情報及び前記素材データベースに記憶された前記素材情報に基づいて、前記圧延製品の製造順序を決定する製造順序決定手段と、
前記製造順序決定手段により決定された前記製造順序に基づいて、前記圧延製品の製造を指示するための製造指示情報のリストを作成する製造指示手段と、
前記製造指示手段により作成された前記製造指示情報のリストに基づいて、前記圧延ラインに有する機器を制御する圧延ライン制御手段と、
前記圧延ラインを流れる前記圧延製品の材質を測定する材質センサと、
前記材質センサの測定値及び前記注文データベースに記憶された前記注文情報に基づいて、前記圧延製品が前記材質仕様を満たしているか否かを判定する材質判定手段と、
前記材質判定手段の判定結果が該材質仕様を満たしていない場合、該圧延製品に対応する該注文情報と同一の前記注文情報を前記注文データベースに追加し、前記製造順序決定手段に対して前記圧延製品により決定された前記製造順序の再決定を要求する製造順序再決定要求手段と
を備えたことを特徴とする圧延ライン管理システム。
【請求項４】
圧延製品を製造する圧延ラインを管理する圧延ライン管理システムにおいて、
前記圧延製品の材質仕様を含む注文情報を記憶する注文データベースと、
前記圧延製品の素材に関する情報を含む素材情報を記憶する素材データベースと、
前記注文データベースに記憶された前記注文情報及び前記素材データベースに記憶された前記素材情報に基づいて、前記圧延製品の製造順序を決定する製造順序決定手段と、
前記製造順序決定手段により決定された前記製造順序に基づいて、前記圧延製品の製造を指示するための製造指示情報のリストを作成する製造指示手段と、
前記製造指示手段により作成された前記製造指示情報のリストに基づいて、前記圧延ラインに有する機器を制御する圧延ライン制御手段と、
前記圧延ラインを流れる前記圧延製品の材質を測定する材質センサと、
前記材質センサの測定値及び前記注文データベースに記憶された前記注文情報に基づいて、前記圧延製品が前記材質仕様を満たしているか否かを判定する材質判定手段と、
前記材質判定手段の判定結果が当該材質仕様を満たしていない場合、前記注文データベースを検索し当該圧延製品に引き当て可能な前記注文情報を引き当てる引当手段と、
前記引当手段の引き当て結果が引き当て可能な前記注文情報がある場合、前記圧延製品の搬出先を変更する指令を前記搬出制御手段に出力する搬出先変更手段と、
前記引当手段の引き当て結果が引き当て可能な前記注文情報がない場合、該圧延製品に対応する該注文情報と同一の前記注文情報を前記注文データベースに追加し、前記製造順序決定手段に対して前記圧延製品により決定された前記製造順序の再決定を要求する製造順序再決定要求手段と
を備えたことを特徴とする圧延ライン管理システム。
【請求項５】
前記材質判定手段は、
前記材質センサの測定値に基づいて、前記圧延製品の結晶粒経を算出し、冷却テーブルでの前記圧延製品の材質の変態を数式モデルにより推定すること
を特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の圧延ライン管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延製品を製造する圧延ラインを管理する圧延ライン管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、圧延製品は、寸法形状に加え、強度及び延性などの材質を許容範囲内に収めることが重要となっている。このため、大ひずみ加工や、材料温度の高精度管理及び急速冷却などの技術が使われている。
【０００３】
しかし、これらの技術を実操業に適用する場合には、材料の表面と内部、先端部と尾端部で各々加工条件及び温度条件が異なり、また、ロールの温度並びに表面状態及びロールバイト潤滑状態などの条件も刻々と変化し、これらが材質の変動因子となり、目標とした材質を得ることは容易ではない。
【０００４】
そこで、製品の材質が許容範囲外であれば、製造工程での問題点を正した上で、要求仕様を満たす製品を納期内に再度製造する必要があるため、実際に圧延材の材質を測定し、許容範囲内に収まっているかを検査していた。そして、この検査結果に基づいて、人手を介して製造工程の修正を行っていた。一方、オンラインで金属材の材質を検査する装置は、鋼板表面の異なる３方向において送信子、受信子を夫々相対向させ鋼板表面を伝播する３方向の超音波に基づいて、材質異常の有無を判定する装置などが開示されている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開平８−１１０３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、以上のような検査装置では、圧延製品を検査する際には、圧延製品を静止させ、かつ、検査結果を圧延ラインの製造工程に反映させるために人手を介していたため、全数検査はできず、限られた一部の圧延製品の抜き取り検査とせざるを得なかった。また、これらの検査装置は、製品の管理に有効に利用する方法や手段については触れられていなかった。
【０００６】
このため、検査のすり抜けや検査結果が反映されるまでの間に多数の許容範囲外の製品を製造する可能性があった。また、これらの許容範囲外の製品について、出荷停止等の配送先変更処理が搬出作業開始に間に合わなかったり、再製造のための製造工程が納期に間に合わなかったりする可能性があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、圧延製品を製造する圧延ラインにおいて、圧延製品の材質を検査し、検査結果に基づいて圧延製品の工程を管理する圧延ライン管理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の観点に従った圧延ライン管理システムは、圧延製品を製造する圧延ラインを管理する圧延ライン管理システムにおいて、前記圧延製品の材質仕様を含む注文情報を記憶する注文データベースと、前記圧延製品の素材に関する情報を含む素材情報を記憶する素材データベースと、前記注文データベースに記憶された前記注文情報及び前記素材データベースに記憶された前記素材情報に基づいて、前記圧延製品の製造順序を決定する製造順序決定手段と、前記製造順序決定手段により決定された前記製造順序に基づいて、前記圧延製品の製造を指示するための製造指示情報のリストを作成する製造指示手段と、前記製造指示手段により作成された前記製造指示情報のリストに基づいて、前記圧延ラインに有する機器を制御する圧延ライン制御手段と、前記圧延ラインを流れる前記圧延製品の材質を測定する材質センサと、前記材質センサの測定値及び前記注文データベースに記憶された前記注文情報に基づいて、前記圧延製品が前記材質仕様を満たしているか否かを判定する材質判定手段と、前記材質判定手段の判定結果が当該材質仕様を満たしていない場合、前記注文データベースを検索し当該圧延製品に引き当て可能な前記注文情報を引き当てる引当手段とを備えた構成である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、圧延製品を製造する圧延ラインにおいて、圧延製品の材質を検査し、検査結果に基づいて圧延製品の工程を管理する圧延ライン管理システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態のシステムの構成を説明するためのブロック図である。図中の矢印は、主にデータの流れる方向を示したものである。
【００１２】
本システムは、圧延ライン１０、搬送機器６、圧延ライン制御装置１９、材質センサ１１、製品管理装置２１、材質測定装置２２、運搬制御装置２３を備えている。
【００１３】
圧延ライン１０は、圧延素材８（以下、「スラブ８」という。）から圧延製品９を製造するためのラインである。
【００１４】
圧延ライン１０は、過熱炉１、圧延機２、冷却装置３、巻取機５、これらを結ぶ搬送テーブル４を備え、電動機や油圧装置で駆動される。
【００１５】
加熱炉１は、スラブ８を加熱するための炉である。
【００１６】
圧延機２は、単数または複数スタンドからなり、例えば１スタンドの可逆式粗圧延機と７スタンドのタンデム式仕上圧延機からなる構成のものなどである。
【００１７】
冷却装置３は、圧延製品９（スラブ８から製品として完成する途中の状態も含む、以下同様。）の温度を制御するために、冷却水により圧延製品９を冷却する装置である。冷却装置３は、例えばランアウトテーブル、冷却テーブルなどである。
【００１８】
巻取機５は、圧延製品９を搬送するために巻き取るための装置である。
【００１９】
搬送テーブル４は、各工程における圧延製品９を次の工程に搬送するための機器である。
【００２０】
搬送機器６は、圧延ライン１０で製造された圧延製品９を搬送するための機器である。搬送機器６は、例えばウォーキングビーム、コンベヤ、クレーン、自動車などである。
【００２１】
製品管理装置２１は、圧延製品９の製造工程を管理する。製品管理装置２１は、コンピュータである。コンピュータは、例えば、記憶媒体に記憶されたプログラム等に従って、演算処理部（例えば、ＣＰＵ）にデータの演算処理をさせる装置である。
【００２２】
材質測定装置２２は、材質センサ１１からの検出値に基づいて、圧延製品９の材質が許容範囲外か否かの判定を行う。材質測定装置２２は、コンピュータである。
【００２３】
運搬制御装置２３は、製品管理装置２１からの指示に基づいて、圧延製品９を搬送する搬送機器６を制御する。また、材質測定装置２１の判定結果に基づいて、圧延製品９の搬送先を変更する制御を搬送機器６にする。運搬制御装置２３は、コンピュータである。
【００２４】
圧延ライン制御装置１９は、圧延ライン１０を構成する各機器を制御する装置である。圧延ライン制御装置１９は、製造指示機能１８からの製造指示情報に基づき、圧延ラインの各機器の設定及び制御を行う。例えば、圧延ライン制御装置１９は、製品板厚を目標値に一致させるために圧延機のロールギャップを変化させる自動板厚制御に加え、加熱炉抽出温度を目標値に一致させるために加熱炉への燃料投入量を変化させる加熱炉燃焼制御、及び、圧延機出側の温度管理点の温度を目標値に一致させるために圧延機のロール回転速度及び冷却水量を変化させる温度制御機能などを行う。
【００２５】
材質センサ１１は、圧延ライン１０に流れる圧延製品９を静止しているか否かを問わず、材質を測定できる非破壊式のセンサである。材質センサ１１は、例えば、高出力パルスレーザ光線を用いて圧延材表面で高周波数の超音波を励起させ、これが圧延材内部を伝播した後に表面に現れたときの圧延材表面の微小変位を低出力レーザ光と干渉計を組み合わせた変位計で検出し、波形解析することにより結晶粒径などの材質を検出するものなどである。例えば、材質センサ１１は、フォトリフラクティブ干渉計又はファブリペロー干渉計を用いたセンサである。
【００２６】
また、材質センサ１１は、圧延ライン１０内または圧延ライン１０に隣接させて設置されている。例えば、材質センサ１１は、圧延機２の出口側と、巻取機５の入口側に設置されている。これにより、材質センサ１１は、冷却装置３で水冷された後、巻取機５の前でどのような変化をするか捉えることができる。材質センサ１１は、製造した圧延材のほぼ全数について、材質の測定を行う。
【００２７】
次に、各装置の詳細について説明する。
【００２８】
（製品管理装置）
製品管理装置２１は、注文データベース３１、素材データベース３２、製造順序決定機能１７、製造指示機能１８、引当機能１６を備えている。
【００２９】
注文データベース３１は、顧客からの注文情報のリストを保管するデータベースである。注文情報は、合金成分などによって決まる材種コード、製品寸法及び製品材質の許容範囲、製品の配送先、納期、及びその他の顧客から要求された仕様などの情報が含まれる。
【００３０】
素材データベース３２は、スラブ８について、寸法、保有有無、入荷予定日時のリスト、及びその他の素材に関する情報などを保管するデータベースである。
【００３１】
製造順序決定機能１７は、注文データベース３１及び素材データベース３２を参照し納期を守るように圧延ライン１０での圧延製品９の製造順序を決定する。
【００３２】
これは、以下のようにして行う。
【００３３】
まず、製造順序決定機能１７は、製品の材質が許容範囲内となるように、圧延工程の温度管理点における温度目標値を定める。この温度管理点は、例えば、加熱炉１の抽出位置や、放射温度計などの温度測定機器の設置位置である。また、温度目標値は、過去の操業実績に基づく数値を計算機内の数表の形で記憶させておき、材種及び目標寸法をキーとして索引して決める。
【００３４】
次に、製造順序決定機能１７は、加熱炉１の温度変化速度や、圧延機２の圧延ロールの磨耗や熱膨張によるロールプロファイル（幅方向の直径分布）の変化などによる製造制約を考慮して圧延製品９の製造順序を決定する。例えば、まず、抽出温度がほぼ等しい材種を集め、次に板幅変化パターンが所謂コフィンスケジュールとなるように製造順序を定める。
【００３５】
また、製造順序決定機能１７は、スラブ８の入荷予定日時が遅く加熱炉１への装入時刻に間に合わない場合には、この製造順序を後ろにずらす処理も行う。
【００３６】
コフィンスケジュールとは、図２に示すように、ロール交換時Ｔ１から次のロール交換時Ｔ２までの間、すなわちロールキャンペーンＣＡの間を、コイル数ＣＯの個数に応じて、目標板幅ｈを変えていく方法である。
【００３７】
製造指示機能１８は、製造順序決定機能１７の出力に基づき、製造順にソートされた製造指示情報のリストを作成する。製造指示情報は注文情報から製品寸法及び製品材質の許容範囲、製品の配送先、及び、納期など圧延ラインに必要な指示情報を抜粋したものに加え、上記の温度目標値等を含むものである。
【００３８】
引当機能１６は、材質測定装置２１の圧延製品９に対する判定結果が許容範囲外であった場合、注文データベース３１に問い合わせを行い、当該圧延製品９に要求仕様が合致する注文がないか検索する。つまり、例えば温度実績値などが目標値と異なり、当該圧延製品９の結晶粒径が粗大化して予定していた強度が得られなかった場合などには、当初の注文には合致しないものの、用途が異なればそれほどの強度を必要せず、十分仕様を満たす場合がある。このような場合には別の注文の要求仕様に合致している可能性があり、そのような注文を検索する。もし、注文データベース３１に当該圧延製品９に要求仕様が合致する注文があった場合には、当該圧延製品９に検索結果として得られた注文を引き当てる。具体的には、引当機能１６は、当該圧延製品の搬出先を、検索結果として得られた注文情報に記載された搬出先に変更し、更に、製造済みとして注文データベース３１からその注文を削除する。
【００３９】
もし合致する注文がなければ、引当機能１６は、運搬制御装置２３へ指令信号を出力し、当該圧延製品９の搬出先を不良製品仮置きエリアとする。この場合、当該圧延製品は出荷予定のない不良品として将来合致する注文が来るのを待つか、あるいは、再溶解などのリサイクル素材として搬出されることになる。
【００４０】
また、引当機能１６は、材質測定装置２１の圧延製品９に対する判定結果が許容範囲外であった場合、当該圧延製品９の注文情報（以下注文情報Ａと述べる）に基づき、次のように再製造を行う。
【００４１】
まず、加熱炉１内にあるスラブ８に対応する製品管理装置２１で作成した製造指示情報を検索し、材種及びスラブ８寸法が注文情報Ａに合致するものを抽出する。このとき、加熱炉１の温度変更速度制約を考慮して抽出温度目標値が大きく異なるものは除外する。また、ロールプロファイル制約（例えば、コフィンスケジュールなど）を考慮し目標板幅が大きく異なるものも除外する。更に、納期が注文情報Ａの納期より早いものも除外する。このように検索結果として得られたスラブ８のうち、最も製造順序が早いものを選択し、このスラブ８に注文情報Ａを引き当てる。すると今度は、引き当て対象となったスラブ８の製造予定が未定となるので、その注文情報（以下注文情報Ｂ）について、上記と同様に検索を行い、スラブ８を引き当てる。この操作を加熱炉１内のスラブ８の製造情報に合致するものが見つからなくなるまで繰り返し行う。加熱炉１内のスラブ８に対する製造指示情報に注文情報Ａまたは注文情報Ｂに合致するものがなくなると、その注文情報と同一の内容を注文データベース３１に追加し、製造順序決定機能１７に対し、製造順序の際決定を要求する。また、このとき、必要な材質、寸法のスラブ８の数量が不足する場合には、画面上にスラブ８購入が必要である旨の警告を表示する。なお、購買システムに接続し自動的にスラブ８の追加発注を行ってもよい。
【００４２】
（材質測定装置）
材質測定装置２１は、材質モデル１２、材質判定機能１３を備えている。
【００４３】
材質モデル１２は、材質センサ１１の設置位置、測定タイミングによっては、材質測定後、顧客または下工程への出荷までの間の経時変化、温度変化により材質が変化する可能性があるので、これらについて補正を行うための数式モデルである。例えば、圧延ライン１０において、仕上最終スタンドの直後に材質センサ１１を設置した場合、材質センサ１１で測定した結晶粒径等に基づいて、冷却装置３での変態等を数式モデルなどにより推定し、最終的に搬出する時点での製品の材質を得ることができる。
【００４４】
材質判定機能１３は、注文データベース３１に記憶された注文情報に基づいて、材質センサ１１で測定した圧延製品９の材質実績値が製品情報による許容範囲内かを判定する。材質判定機能１３は、判定結果に基づいて、製品管理装置２１（引当機能１６等）及び運搬制御装置２３（搬出先変更機能１４等）に対して、指令信号を出力する。
【００４５】
（運搬制御装置）
運搬制御装置２３は、搬出先変更機能１４、搬出制御機能１５を備えている。
【００４６】
搬出制御機能１５は、製造指示情報に基づいて圧延後の製品の搬出先及び搬出経路を決定する。搬送機器６は、この決定結果に基づいて、圧延製品９を搬出し、下工程への搬出や客先へと出荷する。このとき、搬出制御機能１５は、出荷順序に応じて製品の積み方を決めたり、納期に早すぎる場合には所定の保管場所に保管するようにする。
【００４７】
搬出先変更機能１４は、材質判定機能１３による判定結果が許容範囲外であった場合に、即座に搬出先を再決定し、搬出制御機能１５に出力する。これにより配送先変更に伴う無駄なコストの発生を防止することができる。
【００４８】
以上述べたように、本発明によれば、圧延製品を製造する圧延ラインにおいて、圧延製品の材質を検査し、検査結果に基づいて圧延製品の工程を管理する圧延ライン管理システムを提供することにある。また、圧延ラインのトータルの操業効率を大幅に向上させることができる材質管理システムを提供することができる。さらに、製品の再製造の遅れによる納期遅延を防止することが可能となる。
【００４９】
なお、本実施形態において、材質判定機能１３は、注文データベース３１の情報に基づいて、材質が許容範囲外か否かの判定をしたが、これ以外の情報で判定をおこなってもよい。例えば、製造順序決定機能１７で演算した製造工程に関する情報に基づいて判定をおこなってもよい。この場合より、製造管理に即した材質判定をすることができる。
【００５０】
記憶媒体は１つに限らず、複数の媒体から本実施形態における処理が実行される場合も本発明における記憶媒体に含まれ、媒体構成は何れの構成であっても良い。
【００５１】
本発明におけるコンピュータは、パソコン等の１つからなる装置、複数の装置がネットワーク接続されたシステム等の何れの構成であっても良い。
【００５２】
また、本発明におけるコンピュータとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって本発明の機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。
【００５３】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施形態に関する圧延ライン管理システムの構成を説明するための図。
【図２】本実施形態に関するコフィンスケジュールを説明するためのスケジュール図。
【符号の説明】
【００５５】
１…加熱炉、２…圧延機、３…冷却装置、４…搬送テーブル、５…巻取機、６…搬送車、８…スラブ、９…圧延製品、１０…圧延ライン、２１…製品管理装置、２２…材質測定装置、２３…運搬制御装置。
【図１】
0004718287.tif 000002
【図２】
0004718287.tif 000003