专利名称：出货钢板的材质信息提供方法及材质信息利用方法
技术领域：
本发明涉及出货钢板的材质信息提供方法及其利用方法。更详细为，涉及在钢板 的轧制过程中根据调质轧机(SPM)的实际轧制数据预测钢板的材质，经过计算机和网络将 该结果提供给使用者的方法及该信息的利用方法。
背景技术：
以往以来，钢铁生产厂家采样出货的钢板的一部分，将其材质的试验结果作为材 质信息提供给使用者。另一方面，钢板的瑕疵等质量信息像例如日本特开2003-215052号 公报中记载的那样，将瑕疵的检查结果与图像和在钢板的长度方向上的位置信息一起作为 电子信息经由计算机提供给使用者。 如上所述，由于钢板的材质试验一般是采样出货的钢板的一部分在离线状态下实 施材质试验获得，因此只能够获得出货钢板的一部分即试样抽取部分的材质数据。如果想 要获得出货钢板的详细的材质信息，就必须大量抽取材质试验用试样。因此，钢板不得不分 割成小块，不能够满足预定的出货重量。而且，即使假如能够大量抽取钢板的试样，材质的 试验也需要花费大量的时间和人力，并不现实。 另一方面，表面瑕疵等质量信息能够用设置在钢板生产线上的表面瑕疵检测装置 检测，用计算机汇总经由网络提供给使用者。 但是，对于屈服强度、抗拉强度等材质特性，除了抽取钢板试样进行材质试验以外 没有测量材质特性的手段，不可能实现将整个长度的这些材质特性提供给使用者。
并且，虽然还有在钢板生产线的一部分上设置利用磁通密度进行非破坏性测量的 Y值检测装置，但需要对软质钢板或高强度钢板等每个品种进行调整，并且只能够测量特 定的材质特性，因此缺乏通用性。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述那样的问题，提供一种不需要耗费时间和劳力获得 出货钢板整个长度的材质信息、经由计算机和网络将其详细的材质信息提供给使用者，并 由使用者利用该材质信息的方法。 而且，本发明的另一个目的是要提供一种将有关钢板材质和加工条件以及它们的 位置的信息从使用者反馈给钢板制造者、提高钢板生产线的生产率和品质的出货钢板的材 质信息利用方法。 发明者们为了解决上述问题进行了深入研究，结果发现如果着眼于能够根据配 置在连续退火生产线或镀锌设备输出一侧的调质轧机的实际轧制数据高精度地实施钢板 材质特性的预测(材质预测)，有效利用该预测的材质信息的话，则能够给钢板使用者提供 比目前更详细的材质信息。因此，作为其主要宗旨，如下所述 (l)，使用了调质轧制钢板的材质预测方法的出货钢板的材质信息提供方法，其特 征在于根据配置在连续退火生产线或镀锌设备输出一侧的调质轧机的实际轧制数据，对
3调质轧制后的钢板的材质进行预测，经由上位计算机和网络将获得的材质预测结果提供给 该钢板的使用者。 (2) ， (1)中所述的使用了调质轧制钢板的材质预测方法的出货钢板的材质信息提 供方法，其特征在于测量或者从上位计算机获取配置在连续退火生产线或镀锌设备输出 一侧的调质轧机中钢板的伸长率、张力、轧制载荷的值，以及该钢板的板厚、板宽，根据这些 值对调质轧制后的钢板的材质进行预测，经由计算机和网络将获得的材质预测结果提供给 该钢板的使用者。
(3) ， (1)或(2)所述的使用了调质轧制钢板的材质预测方法的出货钢板的材质信
息提供方法，其特征在于沿钢板的整个长度连续测量或者从上位计算机获取上述钢板的
伸长率、张力、轧制载荷的值，以及该钢板的板厚、板宽，根据这些值对调质轧制后的钢板的
材质进行预测，经由计算机和网络将获得的材质预测结果提供给钢板的使用者。
(4) ， (1) (3)中的任一项所述的使用了调质轧制钢板的材质预测方法的出货钢
板的材质信息提供方法，其特征在于使用由调质轧机中钢板的伸长率、张力、轧制载荷的
值以及该钢板的板厚、板宽计算该钢板的屈服点的预测公式，进行调质轧制后的钢板的材
质预测。 (5)，使用了调质轧制钢板的材质预测方法的出货钢板的材质信息利用方法，其特
征在于通过由权利要求1 4中的任一项所述的使用了调质轧制钢板的材质预测方法的
该钢板的材质信息提供方法而获得的材质信息，除去该钢板的材质不良部分。 (6)，使用了调质轧制钢板的材质预测方法的出货钢板的材质信息利用方法，其特
征在于通过由权利要求1 4中的任一项所述的使用了调质轧制钢板的材质预测方法的
该钢板的材质信息提供方法而获得的材质信息，改变该钢板的冲压加工条件。 (7) ， (5)所述的使用了调质轧制钢板的材质预测方法的出货钢板的材质信息利用
方法，其特征在于将由使用者作为材质不良或加工不良而除去的钢板的材质条件和位置
信息、以及材质条件或加工条件中的一种或两种信息，经由计算机和网络反馈给该钢板的
制造者。 (8) ， (6)所述的使用了调质轧制钢板的材质预测方法的出货钢板的材质信息利用 方法，其特征在于将由使用者改变了钢板的冲压加工条件的钢板的材质条件和位置信息， 经由计算机和网络反馈给该钢板的制造者。
图1为连续退火生产线的示意图； 图2为表示轧制载荷与YP之间的相关关系的曲线图； 图3为表示轧制张力与YP之间的相关关系的曲线图； 图4为表示轧制载荷与TS之间的相关关系的曲线图； 图5为表示轧制张力与TS之间的相关关系的曲线图； 图6为表示预测YP与实际YP之间的相关关系的曲线图； 图7为表示YP与TS的关系的曲线图； 图8为表示预测TS与实际TS之间的相关关系的曲线图； 图9为将直接预测TS的情况和根据YP的预测来预测TS的结果进行比较的曲线图； 图10为表示本发明的实施形态的示意图。
具体实施例方式
本发明的较大特征之一，就是根据配置在连续退火生产线或镀锌设备输出一侧的 调质轧机的实际轧制数据对调质轧制后的钢板的材质特性进行预测，将获得的材质特性预 测数据作为出货钢板的材质特性值经由上位计算机和网络提供给钢板的使用者。当然，出 货钢板的票单中也添加有像以往那样使用从出货钢板的一部分抽取的钢板试样进行材质 试验的结果。 但是，本发明较大的特征在于能够给使用者提供抽取的钢板试样以外的部分的虽
然是预测值但精度良好的材质特性值。具体为，根据配置在连续退火生产线或镀锌设备输
出一侧的调质轧机的实际轧制数据对调质轧制钢板的材质特性进行预测。 并且最好是根据调质轧机的实际轧制数据预测调质轧制钢板的屈服点(YP)，能够
根据需要由预测到的屈服点(YP)精度良好地预测抗拉强度(TS)。 下面以配置在连续退火生产线或镀锌设备输出一侧的调质轧机为例，参照附图说 明本发明的该材质预测方法的实施形态。 另外，在镀锌设备的情况下，只要认为镀锌设备在退火炉与调质轧机之间就可以， 下面以连续退火生产线时的情况为例进行说明。 图1为示意地表示钢板的连续退火生产线的图，l为连续退火炉，2为设置在其输 出一侧的调质轧机。连续退火炉1从大的方面分为加温炉3、一次均热炉4、二次均热炉5 和冷却炉6。从出料巻筒7出来的钢板在依次走过这些加温炉3、一次均热炉4和二次均热 炉5的期间被加热退火到适合于钢板材质的温度，然后从二次均热炉5的出口温度在冷却 炉6中被淬火冷却，用调质轧机2调质轧制后巻绕到巻绕巻筒8上。 另外，也可以在冷却炉6与调质轧机2之间附设过时效炉或冷却炉，用来制造表面 处理钢板的熔融电镀设备、合金化设备、电镀设备等表面处理设备。以上的结构与现有技术 的结构没有变化，各部分的板温像上述那样进行高精度的控制。 调质轧机2进行轻压下的调质轧制，但本发明连续地检测调质轧机2的轧制载荷
(SPM轧制载荷)、张力(SPM张力)和伸长率(SPM伸长率)，进行材质预测。 尤其是为了准确地预测抗拉强度在780MPa以上的钢板(所谓高强度钢板)的材
质，不仅要使用SPM张力、SPM伸长率，优选还考虑SPM轧制载荷进行材质预测。 而且最好是连续地检测调质轧机2的SPM轧制载荷、SPM张力和SPM伸长率来预
测调质轧制钢板的屈服点(YP)，再用该屈服点(YP)的预测值预测抗拉强度(TS)。图2及
图3表示抗拉强度在780MPa以上的高强度钢板的轧制载荷与高强度钢板的屈服点之间的
相关关系。并且，图4和图5表示该高强度钢板的轧制载荷与抗拉强度之间的相关关系。 即，根据轧制实际数据，如果SPM伸长率相同，则如图2和图3所示SPM轧制载荷、
SPM张力增加，则调质轧制钢板的屈服点(YP)增加，并且如图4和图5所示，抗拉强度(TS)
也增加。 并且，当SPM轧制载荷或SPM张力一定时，SPM伸长率低的屈服点(YP)和抗拉强度 (TS)大。由此可知，SPM轧制载荷、SPM张力、SPM伸长率和调质轧制钢板的材质(YP、 TS)之间具有很密切的相关关系。 因此，根据以往的作业实际数据作成调质轧制钢板的材质预测公式。作为调质轧 制理论公式而为人所知的ROBERTS公式中包含有材质(YP、TS) 、SPM伸长率、SPM张力、摩擦 系数、厚度、轧制速度、轧辊直径等多个影响因子。通过高精度地使用这些因子，能够进行高 精度的材质预测。作为本发明的一个例子，作成了下述材质预测公式。使用由调质轧机的 伸长率(％ )、调质轧机的张力(MPa)、钢板的厚度(mm)、由调质轧机的SPM轧制载荷和钢板 的板宽计算出的线载荷(吨/米)作为影响因子。 YP = aXSPM伸长率(％ )+bX (平均张力MPa)+cX (钢板的厚度mmX线载荷吨 /米)+d 公式中YP为屈服点，单位为MPa ;线载荷为SPM轧制载荷除以钢板宽度的值。公 式中包含的系数由多元回归分析而确定。毋庸赘言，上述公式中a、b、c、d的具体数值或材 质预测公式的形态由各生产线的特性和通过的钢板的强度决定，并不局限于上述数值和形 态。 顺便说明一下，在780MPa以上的高强度钢板上实施在软钢板上经常实施的使轧 制载荷为一定的调质轧制的情况下，由于钢板的高抗拉强度的缘故，变成了接近设备规格 的界限的过度的轧制载荷与张力平衡下的调质轧制，轧制过程本身极不稳定。在极端的情 况下，有可能产生钢板断裂等麻烦。 另外，对于上述SPM张力，在实际操作中有调质轧机的输入一侧和输出一侧的张 力，但两者具有大致成比例的关系，因此用于材质预测的值既可以使用输入一侧的值也可 以使用输出一侧的值，但优选使用两者的平均值。对于钢板的板厚、板宽，既可以测量调质 轧机的输入一侧的值或者输出一侧的值中的任一个的值，也可以使用由上位计算机获取的 值。考虑钢板在退火炉中伸长的影响，最好是使用调质轧机输出一侧的值。
在预测调质轧制钢板——尤其是TS在780MPa以上的高强度钢板的材质的过程 中，采用调质轧机的SPM轧制载荷作为影响因子能够极其准确地预测TS的原因，可以认为 有以下几点 —般的软质钢板由于钢板的材质软，并且调质轧机的SPM轧制载荷、SPM张力这些 设备能力相对于该软质的钢板有富余，因此在轧制载荷、张力中的某一个(例如轧制载荷) 变动的情况下，可以通过控制调质轧机的轧制来控制应使伸长率为固定的另一个(例如张 力)，因此可以仅将张力作为影响因子。 但是，对于TS在780MPa以上高强度钢板，调质轧机的SPM轧制载荷、SPM张力这些 设备能力相对于该高强度钢板没有富余，多数情况下分别在设备能力的界限处作业。因此 在轧制载荷、张力中的某一个变动的情况下，另一个有可能不能吸收，仅仅依靠轧制载荷、 张力中的某一个不能够提高预测精度，必须由张力、轧制载荷(计算出上述公式中的线载 荷)和伸长率综合地进行预测。 而且，作为用来预测材质的影响因子，优选考虑调质轧机工作辊的直径、调质轧机
工作辊与钢板之间的摩擦系数、调质轧机轧制速度中的一种以上来提高精度。 在调质轧机工作辊的直径、调质轧机工作辊与钢板之间的摩擦系数在钢板轧制过
程中难以确定的情况下，也可以使用预先测量或者确定的值。调质轧机轧制速度既可以使
用调质轧机输入一侧的值也可以使用输出一侧的值。
6
用上述材质预测公式预测到的YP如图6所示，确认与实际的YP —致(多重相关 系数为0.925)。并且，调质轧制钢板的YP与TS之间如图7所示具有较强的相关联系。利 用图7所示的TS = eXYP+f的关系预测TS，将其与实际的TS的关系表示在图8中。
这样一来，确认了能够用上述材质预测公式准确地预测调质轧制钢板的材质。另 外，虽然操作者自身明白，但由于TS与YP的关系随钢种不同而变化，因此与钢种相对应的 公式也可以使用例如高次函数式或者使用了各种函数的公式，并不局限于上述公式的形 式。 并且，即使是上述公式，公式中的e、 f也由各生产线和钢种决定，没有特别的限定。 另外，下面说明作为预测材质预测屈服点(YP)具有效果以及由本身预测到的屈 服点(YP)预测抗拉强度(TS)的理由。 g卩，由于屈服点(YP)是也有将0. 2%的屈服应力作为其评价值这样的低应变区 域，因此即使在压下率超过30%这样的通常冷轧条件下进行屈服点(YP)的预测，屈服点 (YP)的应变区域与实际冷轧中产生的应变区域差别很大，因此预测的精度存在问题。
但是，如果是调质轧制这样的伸长率在2. 0%以下这样的低伸长率区域的话，则屈 服点(YP)与实际伸縮引起的应变区域相近，能够根据张力、轧制载荷等轧制信息精度良好 地预测屈服点(YP)。 另一方面，本发明作为材质预测对象的调质轧制钢板的抗拉强度(TS) —般存在 于5% 25%左右的应变区域。因此，由于应变区域不同以及依存于钢的强化方法和热处 理方法等钢板制造方法的加工硬化特性的不同，用调质轧制这样的应变在2.0%以下的低 应变区域获得的张力、轧制载荷等一般的办法预测抗拉强度(TS)难以直接高精度地预测 抗拉强度(TS)。 本发明者验证过的根据调质轧制条件直接预测抗拉强度(TS)的结果和预测屈服 点(YP)后根据屈服点(YP)与抗拉强度(TS)之间的相关关系预测抗拉强度(TS)的结果表 示在图9中。从图9可知，根据预测的屈服点(YP)预测抗拉强度(TS)时的精度比直接预 测时的精度高。 发明者根据这一发现，发明了不是根据调质轧制条件直接预测抗拉强度(TS)，而 是根据调质轧制条件预测屈服点(YP)，根据预先求得的屈服点(YP)和抗拉强度(TS)之间 的相关关系能够精度良好地预测抗拉强度(TS)的方法。 本发明的一个实施例中，调质轧机2中连续地检测到的SPM轧制载荷、SPM张力、 SPM伸长率，以及位于调质轧机2后方的板厚计ll，板宽计12中连续地检测到的板厚、板宽 都输入图1所示的处理计算机(/ a七- > if工一夕)9中，代入输入到处理计算机9中 的调质轧制钢板的YP计算公式、TS计算公式中进行计算，能够实时地掌握当前正在轧制中 的钢板的材质特性。 另外，板厚、板宽的值也可以从作为处理计算机9的上位计算机的商用计算机10获得。 而且，为了提高材质预测精度，也可以使用追加了上述调质轧机工作辊的直径、调 质轧机工作辊与钢板之间的摩擦系数、调质轧机轧制速度中的一种以上的调质轧制钢板的 YP计算公式、TS计算公式。上述调质轧机工作辊的直径、调质轧机工作辊与钢板之间的摩
7擦系数的值由操作者直接输入或者事先输入处理计算机9，调质轧机轧制速度只要从调质 轧机工作辊的旋转速度或者设置在调质轧机前后的图中没有表示的张紧辊的旋转速度等， 在调质轧机内或者其附近能够检测旋转速度的辊上检测到，并输入处理计算机9内就可 以。 下面，将获得的材质预测值提供给使用者、使用，并且反馈给钢板制造者的一个例 子表示在图10中。 另外，使用者对钢板的加工主要假定为冲压加工和辊轧成型，图10表示使用者冲 压加工的情况。 本发明由于使用根据配置在连续退火生产线或镀锌设备的输出一侧的调质轧机2 中的轧制实际数据进行的调质轧制钢板的精度良好的材质预测值作为材质值，因此能够给 使用者提供钢板长度方向上任意位置的或者沿整个长度的材质特性值。这里所谓的整个长 度是指沿长度方向一点一点地反复进行上述材质预测，根据计算机的能力或者使用者的要 求储存以例如lm或者10cm为间隔预测的材质特性值。 但是，如果沿整个长度的每种材质特性值的数据为例如整个长度的YP数据或整 个长度的TS数据的话，则其数据量变得庞大。因此，优选使用计算机储存并整理材质预测 数据，根据必要用压縮软件压縮数据，经由网络将数据提供给使用者。 钢板使用者将经由网络服务器13获得的材质特性值读入计算机14，用于使用者 的在冲裁生产线15除去不良部分。此时最好同时使用表面瑕疵等质量信息判断不良部分， 将不良部分除去。 如果材质特性值的变动在如若使用者调节冲压生产线16的冲压条件就能够冲压 的程度的话，则如果钢板使用者在除去不良部分之前根据经由网络获得的材质特性值、改 变冲压载荷或挤压载荷等冲压条件来实施冲压的话，能够将产生废料不良品的概率降低到 最小限度，能够实施合格率高的冲压。 反馈给钢板制造者的数据根据情况的不同估计也是庞大的，因此最好是经由网络 从计算机反馈给钢板制造者。更为优选的是，在钢板被使用者作为材质不良或加工不良而 除去的情况下将该除去部分的材质条件及其位置信息、在改变没有除去的钢板的冲压条件 来进行对应的情况下将该钢板的位置信息和材质条件或者冲压生产线16的加工条件中的 一种或两种信息，经由网络服务器13反馈给钢板制造者，则钢板制造者能快速地查找原因 或者改善材质，能够制造、出货出后面出货的钢板的材质特性得到改善的钢板。
例如图10所示，使用者经由网络将由使用者除去、实际冲压条件的改变及其材质 值反馈给钢板制造者，钢板制造者对其进行分析，查明原因、研究对策，将改善策略反馈到 生产线。钢板制造者对反馈数据的分析既可以例如经由网络输入每台计算机进行研究，也 可以用钢板制造者的商用计算机(tH - > ) 10或者处理计算机(/ 口 - > )9进行分析。
根据分析结果获得的改善策略经由钢板制造者的商用计算机或者过程控制计算 机作为操作条件反馈给钢板生产线。反馈目的地的钢板生产线有时是一条有时是多条。
这样一来，如果采用本发明，通过使钢板制造者与使用者之间共有钢板的材质信 息，能够提高双方的生产率。尤其能够满足汽车生产厂对降低高张力板材(高强度钢板) 的材质不均匀的要求。
工业利用性
利用本发明，钢板制造者能够给使用者提供出货钢板的详细并且整个长度上的材 质信息，使用者能够灵活利用该材质信息除去钢板的材质不良部分或者改变钢板的冲压条 件，能够防止生产线上产生不良品。 而且，使用者能够将作为材质不良除去的钢板的材质信息和钢板的位置信息反馈 给钢板制造者。 这样一来，通过钢板制造者与使用者之间共有钢板的材质信息，能够提高双方的 生产率，其意义极大，不仅对制造钢板的钢铁业，对作为其使用者的家电业、汽车业、建筑业 等广泛业界的发展具有贡献。
权利要求
一种使用了调质轧制钢板的材质预测方法的出货钢板的材质信息提供方法，其特征在于根据配置在连续退火生产线或镀锌设备输出一侧的调质轧机的实际轧制数据，对调质轧制后的钢板的材质进行预测，经由上位计算机和网络将获得的材质预测结果提供给该钢板的使用者。
2. 如权利要求1所述的使用了调质轧制钢板的材质预测方法的出货钢板的材质信息 提供方法，其特征在于测量或者从上位计算机获取配置在连续退火生产线或镀锌设备输 出一侧的调质轧机中钢板的伸长率、张力、轧制载荷的值，以及该钢板的板厚、板宽，根据这 些值对调质轧制后的钢板的材质进行预测，经由计算机和网络将获得的材质预测结果提供 给该钢板的使用者。
3. 如权利要求1或2所述的使用了调质轧制钢板的材质预测方法的出货钢板的材质信 息提供方法，其特征在于沿钢板的整个长度连续测量或者从上位计算机获取上述钢板的 伸长率、张力、轧制载荷的值，以及该钢板的板厚、板宽，根据这些值对调质轧制后的钢板的 材质进行预测，经由计算机和网络将获得的材质预测结果提供给钢板的使用者。
4. 如权利要求1 3中的任一项所述的使用了调质轧制钢板的材质预测方法的出货钢 板的材质信息提供方法，其特征在于使用由调质轧机中钢板的伸长率、张力、轧制载荷的 值以及该钢板的板厚、板宽计算该钢板的屈服点的预测公式，进行调质轧制后的钢板的材 质预测。
5. —种使用了调质轧制钢板的材质预测方法的出货钢板的材质信息利用方法，其特征 在于通过由权利要求1 4中的任一项所述的使用了调质轧制钢板的材质预测方法的该 钢板的材质信息提供方法而获得的材质信息，除去该钢板的材质不良部分。
6. —种使用了调质轧制钢板的材质预测方法的出货钢板的材质信息利用方法，其特征 在于通过由权利要求1 4中的任一项所述的使用了调质轧制钢板的材质预测方法的该 钢板的材质信息提供方法而获得的材质信息，改变该钢板的冲压加工条件。
7. 如权利要求5所述的使用了调质轧制钢板的材质预测方法的出货钢板的材质信息利用方法，其特征在于将由使用者作为材质不良或加工不良而除去的钢板的材质条件和 位置信息、以及材质条件或加工条件中的一种或两种信息，经由计算机和网络反馈给该钢 板的制造者。
8. 如权利要求6所述的使用了调质轧制钢板的材质预测方法的出货钢板的材质信息利用方法，其特征在于将由使用者改变了钢板的冲压加工条件的钢板的材质条件和位置 信息，经由计算机和网络反馈给该钢板的制造者。
全文摘要
本发明提供一种不需要耗费时间和劳力而获得出货钢板的整个长度的材质信息、并经由计算机和网络将该大量并且详细的材质信息提供给使用者，由使用者利用的方法。具体为，根据配置在连续退火生产线或镀锌设备输出一侧的调质轧机的实际轧制数据对调质轧制钢板的材质进行预测，经由上位计算机和网络将获得的材质预测数据提供给钢板的使用者。使用者能够利用获得的材质信息除去材质不良的部分或者改变钢板的冲压加工条件。而且，能够将信息从使用者反馈给钢板制造者。
文档编号G06Q50/00GK101779114SQ200880103358
公开日2010年7月14日 申请日期2008年8月15日 优先权日2007年8月17日
发明者后藤贡一, 四釜忠明, 大西生男 申请人:新日本制铁株式会社