JP7031707B1 - 鋼帯の鋼中水素量予測方法、鋼中水素量制御方法、製造方法、鋼中水素量予測モデルの生成方法及び鋼中水素量予測装置 - Google Patents
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Abstract
Description
鋼帯の焼鈍工程、めっき工程及び再加熱工程を含む製造工程を実行する連続式溶融めっき設備における、前記再加熱工程の下流側における鋼帯の鋼中水素量予測方法であって、
入力データとして、前記連続式溶融めっき設備の操業パラメータから選択した1以上のパラメータと、前記焼鈍工程及び前記再加熱工程の少なくとも1つにおいて測定された変態率情報と、を取得する入力データ取得ステップと、
前記再加熱工程の下流側における鋼帯の鋼中水素量に関する情報を出力データとする、機械学習により学習された鋼中水素量予測モデルを用いて、前記再加熱工程の下流側における鋼帯の鋼中水素量を予測することと、を含む。
上記の鋼帯の鋼中水素量予測方法を用いて、前記再加熱工程の下流側における鋼帯の鋼中水素量を予測し、予測した鋼中水素量が予め設定された上限値を超える場合には、鋼中水素量が前記上限値以下になるように、前記連続式溶融めっき設備の操業パラメータから選択した1以上の操業パラメータを再設定すること、を含む。
鋼帯の焼鈍工程、めっき工程及び再加熱工程を含む製造工程を実行する連続式溶融めっき設備における、鋼帯の製造方法であって、
入力データとして、前記連続式溶融めっき設備の操業パラメータから選択した1以上のパラメータと、前記焼鈍工程及び前記再加熱工程の少なくとも1つにおいて測定された変態率情報と、を取得することと、
前記再加熱工程の下流側における鋼帯の鋼中水素量に関する情報を出力データとする、機械学習により学習された鋼中水素量予測モデルを用いて、前記再加熱工程の下流側における鋼帯の鋼中水素量を予測することと、
予測した鋼中水素量が予め設定された上限値を超える場合には、鋼中水素量が前記上限値以下になるように、前記連続式溶融めっき設備の操業パラメータから選択した1以上の操業パラメータを再設定することと、を含む。
鋼帯の焼鈍工程、めっき工程及び再加熱工程を含む製造工程を実行する連続式溶融めっき設備における、前記再加熱工程の下流側における鋼帯の鋼中水素量を予測するための鋼帯の鋼中水素量予測モデルの生成方法であって、
少なくとも前記連続式溶融めっき設備の操業実績データから選択した1以上の操業実績データと、前記焼鈍工程及び前記再加熱工程の少なくとも1つにおいて測定された変態率情報の実績データと、を入力実績データとして取得することと、
前記入力実績データに基づく前記再加熱工程の下流側における鋼帯の鋼中水素量に関する情報を出力実績データとした、複数の学習用データを取得することと、
取得した複数の学習用データを用いた機械学習によって、鋼帯の鋼中水素量予測モデルを生成することと、を含む。
鋼帯の焼鈍工程、めっき工程及び再加熱工程を含む製造工程を実行する連続式溶融めっき設備における、前記再加熱工程の下流側における鋼帯の鋼中水素量を予測する鋼中水素量予測装置であって、
前記連続式溶融めっき設備の操業パラメータから選択した1以上のパラメータと、前記焼鈍工程及び前記再加熱工程の少なくとも1つにおいて測定された変態率情報と、を取得する取得部と、
前記再加熱工程の下流側における鋼帯の鋼中水素量に関する情報を出力データとする、機械学習により学習された鋼中水素量予測モデルを用いて、前記再加熱工程の下流側における鋼帯の鋼中水素量を予測する予測部と、を含む。
本実施形態において、連続式溶融めっき設備は、焼鈍工程、めっき工程及び再加熱工程を含む製造工程を実行する連続式溶融めっき設備(CGL)を対象とする。以下、図面を参照して連続式溶融めっき設備が具体的に説明される。
焼鈍工程を実施する加熱帯6、均熱帯7、冷却帯8の各内部には、水素、窒素、水蒸気を含む混合ガスが供給され、これにより焼鈍工程の雰囲気が制御されている。焼鈍工程の雰囲気に含まれる水素は、焼鈍工程において鋼帯に侵入する水素量に影響を与えるため、投入するガスの組成及び流量を測定し、必要に応じて調整及び制御が行われる。
変態率計20は、熱処理工程における鋼帯の内部組織として、オーステナイト相(γ相)の全体に対する比率を測定する計測器である。連続式溶融めっき設備においては、鋼板の組織を特定のオーステナイト相(γ相)とフェライト相(α相)の2相状態から、相変態を利用して組織制御が行われる場合が多い。そのため、変態率計20としては、X線回折を利用した変態率計20を用いることができる。γ相とα相は結晶構造が異なるため、X線を当てるとそれぞれから固有の角度で回折ピークが生じる。これは、この回折ピーク強度から変態率(γ率)を定量化する方法である。例えば、SMS社製のX-CAPと呼ばれる製品を使用することができる。また、磁気検出器、すなわち鋼帯の磁気変態率を測定する装置として、磁場を発生する駆動コイルと、鋼帯を通過した磁場を測定する検出コイルとから構成される磁気変態率測定装置を用いて、オーステナイト相率を測定する方法が用いられてよい。具体的には、特開2019-7907号公報に記載された装置を用いることができる。
鋼中水素量に関する情報は、上記溶融亜鉛めっき設備のサンプル採取設備において採取される鋼帯のサンプル材から試験片を採取して、オフラインの鋼中水素量測定装置により測定される拡散性水素量の値を用いる。鋼中水素量測定装置としては、鋼中に含まれる水素量として、0.01~10ppmの範囲で測定できる任意の測定装置を用いることができる。具体的には、ガスクロマトグラフによる昇温水素分析法による測定装置を用いることができる。
図3は、本実施形態に係る鋼帯の鋼中水素量予測モデルの生成方法を示す。
連続式溶融めっき設備における操業パラメータとして、変態率計20によって測定される変態率情報以外のパラメータであって、鋼帯の鋼中水素量に影響を与える任意の操業パラメータを用いることができる。連続式溶融めっき設備における操業パラメータとしては、主に鋼帯の熱履歴に関連する操業パラメータ、鋼帯が通板される連続式溶融めっき設備の雰囲気ガスに関連する操業パラメータに大別される。
図2に示した焼鈍工程、めっき工程及び再加熱工程における鋼帯の熱履歴の例を用いると、以下のような連続式溶融めっき設備における操業パラメータを用いることができる。
本実施形態に係る連続式溶融めっき設備における操業パラメータとして、上記のような鋼帯の熱履歴に関連する操業パラメータの他に、鋼帯が通板される連続式溶融めっき設備の雰囲気ガスに関連する操業パラメータを選択してよい。
本実施形態では、以上の連続式溶融めっき設備の操業パラメータから選択した1以上の操業パラメータを、鋼帯の鋼中水素量予測モデルの入力とする。
本実施形態では、オーステナイト相の比率を測定する変態率計20を、連続式溶融めっき設備の焼鈍工程又は再加熱工程の少なくともいずれかに設置して、変態率計20による測定結果を変態率情報として、上記鋼中水素量予測モデルの学習用データの一つとする。
本実施形態においては、上記鋼中水素量予測モデルの入力データとして、更に、鋼帯の成分組成に関する鋼帯の属性パラメータから選択した1以上のパラメータを有することが好ましい。鋼帯の成分組成によって、熱処理工程における相変態挙動及び内部組織が影響を受けるからである。また、連続式溶融めっき設備によって製造する溶融亜鉛めっき鋼板として、各種の成分組成を有する鋼帯の鋼中水素量を予測する鋼中水素量予測モデルを生成することができ、鋼中水素量予測モデルの適用範囲が拡大するからである。
図4は、上記のような鋼中水素量予測方法を用いた鋼帯の鋼中水素量制御方法を示す。
図5は、鋼中水素量予測装置の構成を示す図である。鋼中水素量予測装置は、取得部と、出力部と、記憶部と、予測部と、を有する。
2 溶接機
3 電解清浄装置
4 入側ルーパー
5 予熱帯
6 加熱帯
7 均熱帯
8 冷却帯
8A 第1の冷却帯
8B 第2の冷却帯
11 最終冷却帯
11A 第1の最終冷却帯
11B 第2の最終冷却帯
12 出側ルーパー
13 調質圧延設備
14 検査設備
15 テンションリール
16 亜鉛めっき槽
17 合金化帯
18 保熱帯
19 スナウト
20 変態率計
21 ワイピング装置
22 シンクロール
Claims (10)
- 鋼帯の焼鈍工程、めっき工程及び再加熱工程を含む製造工程を実行する連続式溶融めっき設備における、前記再加熱工程の下流側における鋼帯の鋼中水素量予測方法であって、
入力データとして、鋼中水素量予測モデルの生成で用いられた前記連続式溶融めっき設備の操業パラメータから選択した1以上のパラメータと、前記焼鈍工程及び前記再加熱工程の少なくとも1つにおいて測定された変態率情報と、を取得する入力データ取得ステップと、
前記再加熱工程の下流側における鋼帯の鋼中水素量に関する情報を出力データとする、機械学習により学習された前記鋼中水素量予測モデルを用いて、前記再加熱工程の下流側における鋼帯の鋼中水素量を予測することと、を含む、鋼帯の鋼中水素量予測方法。 - 前記入力データ取得ステップは、前記入力データとして、更に、鋼帯の成分組成に関する鋼帯の属性パラメータから選択した1以上のパラメータを取得する、請求項1に記載の鋼帯の鋼中水素量予測方法。
- 前記鋼中水素量予測モデルは、少なくとも前記連続式溶融めっき設備の操業実績データから選択した焼鈍部とめっき部と再加熱部における鋼帯の熱履歴に関する操業パラメータ、前記焼鈍部と前記めっき部と前記再加熱部のそれぞれにおける鋼帯の滞在時間、前記焼鈍部と前記めっき部と前記再加熱部のそれぞれにおける雰囲気に関連する操業パラメータを含む操業実績データと、前記焼鈍工程及び前記再加熱工程の少なくとも1つにおいて測定された変態率情報の実績データと、を入力実績データとして、前記入力実績データに基づく前記再加熱工程の下流側における鋼帯の鋼中水素量に関する情報を出力実績データとした、複数の学習用データを用いて学習された、請求項1又は2に記載の鋼帯の鋼中水素量予測方法。
- 前記鋼中水素量予測モデルは、少なくとも鋼帯の成分組成に関する鋼帯の属性パラメータから選択したCの含有量、Siの含有量、Mnの含有量、鋼帯の板厚の設定値及び鋼帯の板幅の設定値と、前記連続式溶融めっき設備の操業実績データから選択した均熱帯における鋼板温度、鋼帯の先端部が均熱帯を通過する際の搬送速度を含む操業実績データと、前記焼鈍工程及び前記再加熱工程の少なくとも1つにおいて測定された均熱帯の出口の変態率及び保熱帯の入口の変態率を含む変態率情報の実績データと、を入力実績データとして、前記入力実績データに基づく前記再加熱工程の下流側における鋼帯の鋼中水素量に関する情報を出力実績データとした、複数の学習用データを用いて学習された、請求項2に記載の鋼帯の鋼中水素量予測方法。
- 請求項1から4のいずれか一項に記載の鋼帯の鋼中水素量予測方法を用いて、前記再加熱工程の下流側における鋼帯の鋼中水素量を予測し、予測した鋼中水素量が予め設定された上限値を超える場合には、鋼中水素量が前記上限値以下になるように、前記連続式溶融めっき設備の操業パラメータから選択した1以上の操業パラメータを再設定すること、を含む、鋼帯の鋼中水素量制御方法。
- 鋼帯の焼鈍工程、めっき工程及び再加熱工程を含む製造工程を実行する連続式溶融めっき設備における、鋼帯の製造方法であって、
入力データとして、鋼中水素量予測モデルの生成で用いられた前記連続式溶融めっき設備の操業パラメータから選択した1以上のパラメータと、前記焼鈍工程及び前記再加熱工程の少なくとも1つにおいて測定された変態率情報と、を取得することと、
前記再加熱工程の下流側における鋼帯の鋼中水素量に関する情報を出力データとする、機械学習により学習された前記鋼中水素量予測モデルを用いて、前記再加熱工程の下流側における鋼帯の鋼中水素量を予測することと、
予測した鋼中水素量が予め設定された上限値を超える場合には、鋼中水素量が前記上限値以下になるように、前記連続式溶融めっき設備の操業パラメータから選択した1以上の操業パラメータを再設定することと、を含む、鋼帯の製造方法。 - 鋼帯の焼鈍工程、めっき工程及び再加熱工程を含む製造工程を実行する連続式溶融めっき設備における、前記再加熱工程の下流側における鋼帯の鋼中水素量を予測するための鋼帯の鋼中水素量予測モデルの生成方法であって、
少なくとも前記連続式溶融めっき設備の操業実績データから選択した1以上の操業実績データと、前記焼鈍工程及び前記再加熱工程の少なくとも1つにおいて測定された変態率情報の実績データと、を入力実績データとして取得することと、
前記入力実績データに基づく前記再加熱工程の下流側における鋼帯の鋼中水素量に関する情報を出力実績データとした、複数の学習用データを取得することと、
取得した複数の学習用データを用いた機械学習によって、鋼帯の鋼中水素量予測モデルを生成することと、を含む、鋼帯の鋼中水素量予測モデルの生成方法。 - 前記機械学習として、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、及び、サポートベクター回帰から選択される手法が用いられる、請求項7に記載の鋼帯の鋼中水素量予測モデルの生成方法。
- 鋼帯の焼鈍工程、めっき工程及び再加熱工程を含む製造工程を実行する連続式溶融めっき設備における、前記再加熱工程の下流側における鋼帯の鋼中水素量を予測する鋼中水素量予測装置であって、
鋼中水素量予測モデルの生成で用いられた前記連続式溶融めっき設備の操業パラメータから選択した1以上のパラメータと、前記焼鈍工程及び前記再加熱工程の少なくとも1つにおいて測定された変態率情報と、を取得する取得部と、
前記再加熱工程の下流側における鋼帯の鋼中水素量に関する情報を出力データとする、機械学習により学習された前記鋼中水素量予測モデルを用いて、前記再加熱工程の下流側における鋼帯の鋼中水素量を予測する予測部と、を含む、鋼帯の鋼中水素量予測装置。 - ユーザの操作に基づく入力情報を取得する入力部と、前記予測部によって予測された鋼中水素量を表示する表示部を有する端末装置を、さらに含み、
前記取得部は、前記入力部から取得した入力情報により、前記連続式溶融めっき設備の操業パラメータの一部又は全部を更新し、
前記表示部は、前記予測部が前記更新された操業パラメータを用いて予測した前記鋼中水素量を表示する、請求項9に記載の鋼帯の鋼中水素量予測装置。
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