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양산 품질 전기로 제강공정 디지털화를 통한 고효율 조업기술 개발 [표면품질 개선]

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작성자 관리자
조회 1,023회 작성일 24-01-31 16:46

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지원기관 산업통상자원부
역할 공동연구기관 책임자
주제구분 Manufacturing System Development

연구기간: 2022.06 - 2025.12

1. 연구배경
  소형봉강의 품질관리는 표면결함에 초점을 맞추고 있다소형봉강 제품은 제선제강연주압연 등 다수의 공정을 순차적으로 거치는 다단계 공정의 결과물이다. 본 연구과제는 다단계 공정의 특성 및 철강공정의 현실적인 문제들 고려하여 표면결함 개선을 위한 공정최적화 및 공정제어를 위한 방법을 연구한다. 이러한 목적을 달성하기 위해 대상 공정변수를 체계적을 선정하는 방법과 합리적인 방법론을 통해 핵심인자를 선별할 필요가 있다. 또한, 인공지능기반의 표면품질 예측모델을 개발하는 과정 및 이를 통한 설비 제어 방법론을 개발할 필요가 있다.
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2. 연구내용 및 연구결과

  첫째, 인공지능 및 통계분석을 결합하여 표면품질에 영향을 미치는 핵심인자 도출 방법을 고안하였다. 압연공정의 최종 품질 중 하나인 재공률은 번들 단위의 병합 측정과 압연 계상일에 따른 인자의 품질에 대한 영향력 차이가 발생하므로 이를 고려하는 것이 중요하다. 이를 핵심 문제로 상정하여 통계 검정 기반 영향인자 도출 절차와 이상치 비율을 군집화 방법을 결합하여 핵심 인자를 도출할 수 있었다.

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  둘째, 인공지능 기반 표면품질 예측모델을 개발하였다. 압연계상일에 따른 데이터 분포의 편차가 크므로 유효한 예측 모델을 생성하는 과정에서 이를 반영할 필요가 있다. 이에 따라 Generated regressor를 통해 미측정치의 변수 설명력을 대변하고, 이를 2차 모델에 산입시켜 예측 모델의 성능을 향상시킬 수 있었다.

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  마지막으로, 계상일별 공정 편차를 고려한 적응적 압연형상 예측 및 장력 최적화 모델을 개발하였다. 이는 예측모델과 공정의 제약조건, 물리 진단 매커니즘의 반영 등을 선형계획법에 결합하여 제한된 시간에도 적절한 공정 파라미터 가이던스를 도출하게 하였다.

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3. 관련논문

Jeong, KH., Lee, DH., Lee, SH. et al. Identifying Quality Factors for Surface Defects on Small Steel Bars Using a Two-step Method of Statistical Difference Testing and k-means Clustering. Int. J. Precis. Eng. Manuf. 25, 597–609 (2024). https://doi.org/10.1007/s12541-023-00941-1