JP2007237240A - 熱間圧延装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粗圧延出側の粗バーの温度が、粗バーの幅方向に不均一に変動している場合においても、製造される熱延鋼板の品質劣化、歩留まりの低下を防止する。
【解決手段】粗圧延機１２から搬出された粗バーにおける幅方向の温度分布を検出し、この温度検出した粗バーの幅方向センターからワークサイドについて第１の誘導加熱コイル６１を幅方向にシフトさせながら加熱するとともに、当該粗バーの幅方向センターからドライブサイドについて第２の誘導加熱コイル６２を幅方向にシフトさせながら加熱する。このとき、検出した温度分布に基づいて、誘導加熱コイル６１、６２毎に電力とシフト量を演算し、この演算した電力とシフト量に基づいて、各誘導加熱コイル６１、６２による加熱動作を互いに独立して制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、スキッドレールに載置されたスラブを加熱炉で加熱して、これを粗圧延機及び仕上げ圧延機により熱間圧延する熱間圧延装置及び方法に関する。

自動車や産業機械等に用いられる熱延鋼板は、連続鋳造したスラブを加熱炉で加熱し、この加熱後のスラブを粗圧延機で圧延し、さらに複数の圧延スタンドからなる熱間仕上圧延機によりこれを仕上圧延して所定の厚さの熱延鋼板とする。この熱延鋼板は、ランナウトテーブル上に配設された冷却水により冷却された後に、巻取り機により巻き取られることになる。

実際に、この加熱炉におけるスラブの加熱に関しては、加熱炉内において数段に亘り設けられた加熱帯において天井又は側面からガス加熱等による加熱が行われる。そして加熱炉の最終ゾーンにおいては、均熱帯と呼ばれるスペースにおいてルーフバーナ、サイドバーナ、軸流バーナ等を利用してスラブを均等加熱することにより、最適温度で搬送できるようにするための保熱処理を行う。加熱炉における加熱処理が全て終了すると、スラブは加熱炉外へと搬送され、粗圧延機による圧延工程へと移行することになる。

一般にウォーキングビーム型加熱炉が主流であり、スラブはスキッドレールで支えられている。スキッドレールはサポートと呼ばれる支持材で支持され、スキッドレール、サポートとも耐火物で被覆されて、その内部は冷却されている。そして、スキッドレールは移動スキッドレールと固定スキッドレールを有し、移動スキッドレールが上昇、搬送方向に移動、下降、反搬送方向に移動を繰り返す矩形運動によりスラブを加熱炉内において保持、搬送させる。

例えば、加熱炉におけるスラブとスキッドレールを平面的に図示した図１３に示すように、スキッドレール８２は、加熱炉８１内において装入側から抽出側へ向けて数条に亘って延設されたパイプ状の機構として構成され、このスキッドレール８２上にスラブ８３を載せて装入側から抽出側へと搬送していくことになる。このスキッドレール８２は、通常冷却されるため、この上に載せられるスラブ８３は、スキッドレール８２との接触部分において他の部分よりも低温となる。その結果、スラブ８３には、スキッドレール８２との接触位置に応じた低温部分（以下、スキッドマークという。）が長手方向に亘って周期的に形成されていくことになる。このような低温部分がスラブ８３に形成されてしまうと、その後段における圧延時において、熱延鋼帯の板厚や板幅の変動を引き起こしてしまう。これは、スキッドレール８２の接触による低温部分は、被圧延材の変形抵抗が大きいために、他の部分より変形しにくいことに起因する。

即ち、このスキッドマークの形成を除去することにより得られる鋼板の品質の向上を図る必要性があった。

このため、従来においては、粗圧延機と仕上げ圧延機との間に誘導加熱コイルを設けることによりスキッドマークを除去する熱間圧延装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

この特許文献１の開示技術では、粗圧延機から搬出された粗バーの温度を温度計で検出する。そして検出した温度効果パターンの近似線の正負を反転させた形となるように誘導加熱コイルの電力を調整し、スキッドマークの温度の均一化を図る。
特開昭５６−７１５０１号公報

ところで、スラブ８３は、加熱炉８１内において図１３に示すようにスキッドレール８２の延設方向に対してその幅方向端面が平行となるように載置される場合のみならず、例えば図１４(a)に示すようにスキッドレール８２の延設方向に対して斜めに載置される場合もある。その結果、スラブ８３上には、例えば図１４(b)に示すように、スキッドマーク８４が斜めに形成されることになる。

ここで、スラブ８３の斜行によるスキッドマーク８４の幅方向のズレをＬとしたとき、スラブ８３を熱間圧延した際の仕上げ圧延出側のコイルの幅方向の温度偏差は、下記の式（１）で表される。
温度偏差＝Ｌ×ｄ_ｓ／ｄ_ｃ・・・・・・・・・・・（１）

この（１）式において、ｄ_ｓは、スラブ８３の厚さであり、ｄ_ｃは、スラブ８３を熱間圧延した際の仕上げ最終スタンド出側のコイル厚である。仮に、このｄ_ｓが０．２５ｍであり、ｄ_ｃが０．００２ｍｍである場合には、（１）式は、Ｌ×１２５で表される。スラブ８３の斜行により、スキッドマーク８４の幅方向のズレＬが０．３ｍとなった場合であっても、熱間圧延されて仕上げ最終スタンド出側のコイルでは、３７（＝１２５×０．３）ｍにも亘る温度偏差となってしまう。

このようにスラブ８３のスキッドレールの延設方向に対するズレが僅かなものであっても、これがコイルに圧延される際に、その温度偏差は非常に大きなものとなるため、これを解消する必要性があった。

また、このスラブ８３に対してスキッドマーク８４の幅方向のズレが生じると、仕上げ圧延機群においてはスタンド間でストリップが急激に蛇行するいわゆる絞り現象が発生してしまう。この絞り現象では、幅方向の温度偏差に応じて生じる熱延鋼板の幅方向の変形抵抗の格差により、水平ミルで圧延する際に熱延鋼板自体に回転モーメントがかかり、折れ込んでしまう。この熱延鋼板の折れ込みによりロール表面に疵が付く場合もあり、この疵が付いたロール表面によりさらに圧延を行うことになれば、熱延鋼板に損傷箇所が常時接触することになる。その結果、この疵が付いたロールを利用して圧延を行った鋼板全てにおいて表面の品質が劣化し、歩留まりが大幅に低下してしまうという問題点があった。

特に、近年の加熱炉においては、均熱帯においてサイドバーナの火炎の長さが少なくともスラブ長さの半分以上を必要とするロングフレームタイプを用いるのが一般的である。このロングフレームタイプのサイドバーナを用いた均熱帯において、スラブが火炎に直接さらされる位置では部分的に過加熱される虞があり、スラブとサイドバーナの位置関係によってはスラブに偏熱を惹起する欠点がある。かかる場合において、スラブがスキッドレールの延設方向に対して斜めに載置されていた場合には、上述の絞り現象をより助長させることになり、圧延の安定性や能率、製品の品質により悪影響を与えてしまうという問題点があった。

これに対して、上述した特許文献１の開示技術では、あくまでスラブがスキッドレールの延設方向に対して平行に設置されていることを前提としている。このため、スキッドマークが斜行している場合にその温度の均一化を図ることができず、上述した問題点を解決することができない。

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、スラブがスキッドレールに対して斜めに載置された状態で加熱炉で加熱された場合においても、製造される熱延鋼板の品質劣化、歩留まりの低下を防止することが可能な熱間圧延装置及び方法を提供することにある。

本発明は、上述した課題を解決するため、粗圧延機から搬出された粗バーにおける幅方向の温度分布を検出し、この温度検出した粗バーの幅方向の中心位置からワークサイド側について第１の誘導加熱コイルを幅方向にシフトさせながら加熱するとともに、当該中心位置からドライブサイド側について第２の誘導加熱コイルを幅方向にシフトさせながら加熱する。このとき、検出した温度分布に基づいて、誘導加熱コイル毎に電力とシフト量を演算し、この演算した電力とシフト量に基づいて、各誘導加熱コイルによる加熱動作を互いに独立して制御する。

即ち、本発明に係る熱間圧延装置は、スキッドレールに載置されたスラブを加熱炉で加熱して、これを粗圧延機及び仕上げ圧延機により熱間圧延する熱間圧延装置において、上記粗圧延機から搬出された粗バーにおける幅方向の温度分布を検出する温度分布検出手段と、上記温度検出手段により温度検出された粗バーの幅方向の中心位置からワークサイド側を幅方向にシフトしながら加熱する第１の誘導加熱コイルと、当該中心位置からドライブサイド側を幅方向にシフトしながら加熱する第２の誘導加熱コイルとを少なくとも有する誘導加熱手段と、上記温度検出手段により検出された温度分布に基づいて、上記誘導加熱コイル毎に電力とシフト量を演算する演算手段と、上記演算手段により上記誘導加熱コイル毎に演算された電力とシフト量に基づいて、上記各誘導加熱コイルによる加熱動作を互いに独立して制御する加熱制御手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る熱間圧延方法は、スキッドレールに載置されたスラブを加熱炉で加熱して、これを粗圧延機及び仕上げ圧延機により熱間圧延する熱間圧延方法において、上記粗圧延機から搬出された粗バーにおける幅方向の温度分布を検出する温度分布検出ステップと、上記温度検出ステップにおいて温度検出した粗バーの幅方向の中心位置からワークサイド側について第１の誘導加熱コイルを幅方向にシフトさせながら加熱するとともに、当該中心位置からドライブサイド側について第２の誘導加熱コイルを幅方向にシフトさせながら加熱する誘導加熱ステップとを有し、上記誘導加熱ステップでは、上記温度検出ステップにおいて検出した温度分布に基づいて、上記誘導加熱コイル毎に電力とシフト量を演算し、この演算した電力とシフト量に基づいて、上記各誘導加熱コイルによる加熱動作を互いに独立して制御することを特徴とする。

本発明では、粗バーの幅方向の温度分布をワークサイド側、ドライブサイド側毎に検出し、この幅方向の温度分布の符号を略反転させた電力分布を求め、この求めた電力分布に基づいて第１、第２の誘導加熱コイルの電力とシフト量を演算する。そして、この第１、第２の誘導加熱コイル毎に演算された電力とシフト量に基づいて、各誘導加熱コイルによる加熱動作を互いに独立して制御する。即ち、スキッドマークの斜行に伴うズレを、ワークサイド側、ドライブサイド側毎に温度検出することにより識別し、ワークサイド側、ドライブサイド側毎に独立した加熱動作を実行することができるため、スキッドマークが斜めに形成された場合においても、粗バーの温度を均一化させることができる。これにより、製造される熱延鋼板の品質劣化、歩留まりの低下を防止することが可能となる。

以下、本発明を適用した熱間圧延装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明が適用される鋼板の熱間圧延装置１の例を模式的に示している。この熱間圧延設備１は、加熱したスラブ２をロールで上下に挟んで連続的に圧延し、最小１ｍｍまで薄くしてこれを巻き取ることを目的とし、スラブ２を加熱するための加熱炉１１と、この加熱炉において加熱されたスラブ２を圧延して粗バーにする粗圧延機１２と、粗バーをさらに所定の厚みまで連続して熱間仕上圧延をする仕上げ圧延機１３と、この仕上げ圧延機１３により熱間仕上圧延された熱延鋼板を冷却水により冷却する冷却装置１４と、冷却装置１４により冷却された熱延鋼板をコイル状に巻き取る巻取機１５とを備えている。また、この熱間圧延装置１は、粗圧延機１２と仕上げ圧延機１３との間には、粗バーを補助加熱するための補助加熱システム１６が設けられている。

加熱炉１１は、例えば図２に示すように第１ゾーン２１、第２ゾーン２２、第３ゾーン２３が炉長方向に向けて順次設けられてなるとともに、その終端には最終ゾーン２４が設けられている。この加熱炉１１は、第１ゾーン２１へ通じる装入口２５と、この装入口２５から第１ゾーン２１へと至るまでの空間を上方に突出させ最上部を開口させた煙道２６と、最終ゾーン２４から外部へとスラブを抽出するための抽出口２７とをさらに備えている。

第１ゾーン２１には、装入口２５を介して外部から搬入されてきたスラブ２に対して上下方向から火炎を吹き出すことによりこれを加熱するサイドバーナ３１が側壁に配設され、第２ゾーン２２、第３ゾーン２３には、それぞれ搬送されてくるスラブ２を側方からガス加熱をするための軸流バーナ３２が配設され、さらに最終ゾーン２４には、スラブ２を天井から加熱するルーフバーナ３３が配設されている。即ち、この加熱炉１１に搬入されたスラブ２は、第１ゾーン２１〜第３ゾーン２３において形成される各加熱帯において順次加熱され、さらに最終ゾーン２４において形成される均熱帯において、ルーフバーナ３３を利用してスラブ２を均等加熱することにより、最適温度で搬送できるようにするための保熱処理を行う。加熱炉における加熱処理が全て終了すると、スラブ２は加熱炉外へと搬送され、粗圧延機による圧延工程へと移行することになる。

ちなみに、この加熱炉１１においては、スラブ２を各加熱帯や均熱帯中に保持し、また搬送するために、スキッドレールを用いる。スキッドレールは、加熱炉１１内において装入側から抽出側へ向けて数条に亘って延設されたパイプ状の機構として構成され、このスキッドレール上にスラブ２を載せて装入側から抽出側へと搬送していくことになる。このスキッドレールは、通常冷却されるため、この上に載せられるスラブ２は、スキッドレールとの接触部分において他の部分よりも低温となる。その結果、スラブ２には、スキッドレールとの接触位置に応じた低温部分（以下、スキッドマークという。）が長手方向に亘って周期的に形成されていくことになる。

粗圧延機１２は、搬送されてきたスラブ２につき、複数スタンドに亘って配設される円柱状の回転ロールの間隙を通過させる。例えば、この粗圧延機１２は、第１スタンドにおいて上下に配設されたワークロール１２ａのみによりスラブを熱間圧延して粗バーとする。次にこのワークロール１２ａを通過した粗バーをワークロールとバックアップロールとにより構成される複数の４重圧延機１２ｂによりさらに連続的に圧延する。その結果、この粗圧延工程終了時に粗バーは、厚さ３０〜６０ｍｍ程度まで圧延され、仕上げ圧延機１３へと搬送されることになる。

仕上げ圧延機１３は、搬送されてきた粗バーを数ｍｍ程度まで仕上げ圧延する。これら仕上げ圧延機１３は、６〜７スタンドに亘って上下一直線に並べた仕上げ圧延ロールの間隙に粗バーを通過させ、これを徐々に圧下していく。この仕上げ圧延機１３により仕上げ圧延された熱延鋼板は、図示しない搬送ロールにより搬送されて冷却装置１４へと送られることになる。

冷却装置１４は、仕上げ圧延機１３から出てきた熱延鋼板に対していわゆるラミナー冷却を施すための設備である。この冷却装置１４は、ランナウトテーブル上を移動する熱延鋼板に対して冷却ノズルにより垂直方向から冷却水を噴射させるとともに、さらに熱延鋼板下面からスプレーを介して冷却水を噴射させ、これを冷却する。

補助加熱システム１６は、図３に示すように、幅方向温度計４１と、ヒータ制御装置４２と、プロセスコンピュータ４３と、加熱装置４４とを備えている。

幅方向温度計４１は、圧延機１２から搬出された粗バーにおける幅方向の温度分布を検出するための温度計である。この幅方向温度計４１は、かかる温度分布を、搬送されてくる粗バーの幅方向に向けて所定の間隔をもって設けられた複数台の温度計を利用して測定するようにしてもよいし、例えばＣＣＤカメラや赤外線カメラ等により粗バーを撮像し、これを解析することにより温度分布を求めるようにしてもよい。

なお、幅方向温度計４１は、図４に示すように、搬送されてくる粗バー４の幅方向の中心位置５１から搬送方向に向かって左側をワークサイド側（ＷＳ）とし、当該中心位置５１から搬送方向に向かって右側をドライブサイド側（ＤＳ）としたとき、この幅方向温度計４１は、少なくともＷＳと、ＤＳの温度分布を別個独立して検出するようにしてもよい。少なくともこのＷＳ、ＤＳの幅方向の温度分布を測定し、これらを互いに比較することにより、スラブにおけるスキッドレールの延設方向に対する幅方向のズレを識別することが可能となるからである。

幅方向温度計４１は、検出した温度分布をヒータ制御装置４２へと送信する。

ヒータ制御装置４２は、幅方向温度計４１から送られてきた粗バーの幅方向の温度分布をサンプリングし、これを図示しないメモリ等に一定時間に格納する。即ち、この図示しないメモリに対してサンプリングデータを一定時間格納することにより、幅方向の温度分布を長手方向に向けた一定の長さに亘って蓄積することができる。ヒータ制御装置４２は、この蓄積した温度分布を所定の時間間隔をもってプロセスコンピュータ４３へと送信する。

また、ヒータ制御装置４２は、後述する加熱装置４４の電力とシフト量とがプロセスコンピュータ４３から送られてくる。ヒータ制御装置４２は、この送られてきた電力とシフト量とを一時的に格納し、必要に応じてこれらのデータを所定の時間間隔で切り出して加熱装置４４を制御する。

プロセスコンピュータ４３は、例えばＰＣ等で構成され、ヒータ制御装置４２から一定の時間間隔をもって送信されてきた幅方向の温度分布を取得し、これを解析する。このプロセスコンピュータ４３は、この取得した粗バーの幅方向の温度分布に基づいて後述する加熱装置４４の電力とシフト量とを演算し、これをヒータ制御装置４２へと送信する。なお、この電力とシフト量の演算方法については、後段において詳述する。

加熱装置４４は、例えば図５に示すように、幅方向において自在にシフト可能な複数の誘導加熱コイルを有している。この図５に示す例では、第１の誘導加熱コイル６１と、第２の誘導加熱コイル６２により加熱装置４４を構成している場合について示している。第１の誘導加熱コイル６１は、図５に示すように、中心位置５１からＷＳ側に向けて幅方向にシフト可能とされている。また、第２の誘導加熱コイル６２は、中心位置５１からＤＳ側に向けて幅方向にシフト可能とされている。

これら誘導加熱コイル６１（６２）は、例えば図６に示すようなトランスバース型の誘導加熱コイルとして構成させることが好ましい。かかる場合において、誘導加熱コイル６１（６２）は、コ字状のコア６３と、これに定着されるコイル６４とにより構成される。コア６３は、水平部６５に設けられる２本の垂直部６６で構成され、この２本の垂直部６６を粗バー４の表面に向けた状態とされる。また、このコア６３は、粗バー４の上面側と下面側に対面して配置され、垂直部６６を取り巻くようにしてコイル６４が巻き回されて定着される。このコイル６４により磁界を発生させることにより、粗バー４の上面側と下面側に対面する２個のコア６３間においてループ磁界が形成されることになる。即ち、この垂直部６６の端面が粗バー４を介して上面側と下面側とで対向させているため、形成されたループ磁界は粗バー４に対して垂直に形成されることになる。

このような誘導加熱コイル６１（６２）に対して、交流電流を流すことにより、粗バー４を通過する磁界も交流磁界となり、ひいてはこの粗バー４に対して誘導電流としての渦電流を形成させ、粗バー４を加熱することが可能となる。ちなみに、この誘導加熱コイル６１（６２）により粗バー４に対して加えることができる熱量は、ヒータ制御装置４２からこの誘導加熱コイル６１（６２）に送られてくる電力値に対応している。

また、この誘導加熱コイル６１（６２）は、さらにヒータ制御装置４２から送られてくるシフト量に基づいて幅方向へシフトする。その結果、この加熱装置４４は、長手方向のみならず、幅方向全域に亘って粗バー４を加熱することが可能となる。

次に、本発明を適用した熱間圧延装置１に関し、特にこの加熱装置４４による加熱動作のコンセプトについて詳細に説明をする。

先ず加熱炉１１において、スラブ７１が図７(a)に示すようにスキッドレール７２の延設方向に対して斜めに載置された場合を想定する。このようなスラブ７１上には、例えば図７(b)に示すような、スキッドマーク７３が斜めに形成されることになる。加熱炉１１から搬出されたスラブ７１は、図７(b)に示される搬送方向へ向けて搬送されつつ、粗圧延機１２により圧延されていくことになる。このとき搬送方向に向かって右側がＤＳとなり、当該搬送方向に向かって左側がＷＳとなる。スラブ７１におけるＷＳからＤＳにかけて引かれたラインＬ１１上の温度分布は、図８(a)に示すように、ＷＳが低く、ＤＳが高くなる。ラインＬ１１は、ＷＳにおいて、斜めに形成されたスキッドマークに近接しているため、その分低温になっている。またラインＬ１１は、ＤＳにおいて、このスキッドマークに対して離間しているため、その分高温になっており、目標温度に対してあと僅かで到達し得る温度となっている。ちなみに、この目標温度とは、粗バーの粗圧延機１２からの搬出時において目標としている温度である。

これに対して、ラインＬ１２は、ＷＳからＤＳにかけて殆んどスキッドライン上に位置している。このため、図８(b)に示すようにＷＳ、ＤＳともに目標温度と比較して非常に低温となるが、ＤＳの方がスキッドラインから若干逸脱している分において温度が高くなっている。

またラインＬ１３は、ＤＳにおいてスキッドライン上に位置している一方、ＷＳにおいてスキッドラインから離間しているため、図８(c)に示すように、ＷＳは、ＤＳよりも温度が高くなっている。

この図８では、スラブがスキッドレールの延設方向に対して斜めに載置されることにより、ＷＳとＤＳとの間で温度が大きく変動してしまうことが示されている。このようなＷＳとＤＳとの温度変動を解消し、ともに目標温度に近づけるために、加熱装置４４により粗バーを補助的に加熱していくことになる。

図９は、この加熱装置４４により粗バーを加熱する際のＷＳからＤＳにかけての温度分布を示している。ラインＬ１１に関しては、例えば図９(a)のような温度分布に基づいて加熱する。即ち、より低温なＷＳを高い加熱温度で加熱し、より高温なＤＳを低い加熱温度で加熱することにより、目標温度へと近づけていくことになる。またラインＬ１２に関しては、図９(b)に示す温度分布に基づいて加熱し、さらにラインＬ１３に関しては図９(c)に示す温度分布に基づいて加熱していく。

このようにスキッドマークのズレによって生じたＷＳとＤＳとの温度差を均一化させるべく、図９に示すような温度分布を作り出し、これに基づいて加熱装置４４を介して加熱することにより、粗バーの温度を目標温度へ均一化させていく。ＷＳとＤＳとの間でこのような温度分布を作り出していくためには、最低２箇所に亘って加熱点を設定する必要があるところ、加熱装置４４において上述の如き２個の誘導加熱コイル６１（６２）を配設する。

この加熱装置４４による実際の均熱化処理は、例えば以下の方法に基づいて実行するようにしてもよい。

先ず、幅方向温度計４１は、粗圧延機１２から搬出された粗バーについて、幅方向の温度分布を検出する。この温度分布の検出は、ＷＳ、ＤＳのそれぞれについて実行していくことになる。図１０(a)は、ＷＳについて検出した温度分布の例を示している。この図１０(a)における横軸は時間であり、縦軸は、温度を示している。幅方向温度計４１は、ＷＳ、ＤＳについてこのような温度分布を検出することにより、ＷＳとＤＳとの間での幅方向の温度分布を検出することができる。なお、この図１０(a)の横軸は、粗バーの長手方向に相当する。その理由として、粗バーは、長手方向が搬送方向となるように順次搬送されていくことになるため、この幅方向温度計には、時間の経過に応じて長手方向の温度が順次入力されてくるためである。

また、この図１０(a)では、スキッドマークが形成されている領域については、温度が低くなっている。スキッドマークは、周期的に形成されているため、低温領域が周期的に形成されているのがわかる。これらの温度分布は、ヒータ制御装置４２によりサンプリングされた上で、プロセスコンピュータ４３へと送られる。

プロセスコンピュータ４３は、このサンプリングされた温度分布を解析し、例えば図１０(b)に示すようにスキッドラインに応じた位置でデータを区切る。

次に図１０(c)に示すように区切った区分内において最高温度（Ｐｉ点）を抽出し、これを区分毎に記憶する。この図１０(c)に示す例においては、区分毎に抽出した最高温度を順にＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、・・・と記憶する。

次に図１０(d)に示すように、Ｐｉ点間を直線（以下、この直線をＰ線という。）で結ぶ。そしてこのＰ線から図１０(a)に示す温度分布を引き算し、さらに符号を反転させることにより図１０(e)に示すような、時間軸に対するヒータ加熱温度分布を得る。即ち、この図１０(e)に示されるヒータ加熱温度は、図１０(a)に示されるＷＳの温度分布につき、スキッドマーク間の温度のばらつきを除去した上で、その正負を反転させたものである。

このようなヒータ加熱温度の分布をＷＳとＤＳそれぞれについて演算することにより、図９に示すようなＷＳとＤＳの温度分布（幅方向の温度分布）を長手方向にむかって作り出すことが可能となる。

プロセスコンピュータ４３は、このＷＳ、ＤＳ毎に独立して求めたヒータ加熱温度に基づいて、誘導加熱コイル６１（６２）の電力とシフト量を演算する。ヒータ制御装置４２は、ＷＳのシフト量と電力に基づいて第１の誘導加熱コイル６１を動作させる。また、このヒータ制御装置４２は、ＤＳのシフト量と電力に基づいて第２の誘導加熱コイル６２を動作させる。その結果、粗バーの温度は目標温度へと均一化されていくことになる。

このように、本発明を適用した熱間圧延装置１においては、粗バーの幅方向の温度分布をＷＳ、ＤＳ毎に検出し、この幅方向の温度分布の符号を略反転させた電力分布を求め、この求めた電力分布に基づいて誘導加熱コイル６１、６２の電力とシフト量を演算する。そして、この誘導加熱コイル６１、６２毎に演算された電力とシフト量に基づいて、各誘導加熱コイル６１、６２による加熱動作を互いに独立して制御する。即ち、スキッドマークの斜行に伴うズレを、ＷＳ、ＤＳ毎に温度検出することにより識別し、ＷＳ、ＤＳ毎に独立した加熱動作を実行することができるため、スキッドマークが斜めに形成された場合においても、粗バーの温度を均一化させることができる。特にスラブに対してスキッドマークの幅方向のズレが生じると、仕上げ圧延機１３のスタンド間でストリップが急激に蛇行するいわゆる絞り現象が発生してしまうが、本発明においては、粗バーの温度を均一化させた状態で仕上げ圧延機１３へと搬入させることができることから、かかる絞り現象を防止することができ、ロール表面に疵がつくこともなくなり、鋼板の品質、歩留まりの劣化を抑えることが可能となる。

特に、加熱炉１１の最終ゾーン２４（均熱帯）においてロングフレームタイプを用いる場合には、絞り現象をより助長させる虞もあるが、本発明では、上述の如く粗バーの温度を均一化させて仕上げ圧延機１３へと搬入させているため、絞り現象自体を抑制することができるため、ロングフレームタイプを利用しても製品の品質に悪影響が及ぶことがなくなる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。上述した例では、第１の誘導加熱コイル６１と、第２の誘導加熱コイル６２により加熱装置４４を構成している場合について説明をしたが、このような誘導加熱コイル６１（６２）が３個以上配設するようにしてもよい。

仮に第３の誘導加熱コイルがＷＳとＤＳとの中央に配設される場合には、第１の誘導加熱コイル６１に供給される電力とシフト量と第２の誘導加熱コイル６２に供給される電力とシフト量の中央値がこの第３の誘導加熱コイルへと供給されてくることになる。即ち、誘導加熱コイル６１（６２）を３個以上配設する場合においても、その誘導加熱コイルの配設位置に応じた電力とシフト量を供給することにより、粗バーの温度をより細かいピッチで均一化させることが可能となる。

また、上述した例では、ＷＳ、ＤＳについて別個独立して幅方向の温度分布を検出する場合について説明をしたが、例えばＣＣＤカメラや赤外線カメラを初めとした撮像装置を利用する場合には、ＷＳ、ＤＳを一つの撮影範囲に収めた状態で粗バーの温度分布を取得するようにしてもよい。そして得られた撮像画像をプロセスコンピュータ４３において解析することにより、各ＷＳ、ＤＳについての温度分布を求めるようにしてもよい。

また、この温度検出時において、中心位置５１を含む幅方向中央の温度を検出し、これに対するＷＳ、ＤＳの温度差をプロセスコンピュータ４３に送信するようにしてもよい。プロセスコンピュータ４３は、これら送信されてきた温度差に基づいて、所定の換算式からＷＳ、ＤＳの温度を求めることになる。

さらに本発明は、例えば図１１に示すような補助加熱システム７を適用するようにしてもよい。この補助加熱システム７は、幅方向温度計４１と、ヒータ制御装置４２と、プロセスコンピュータ４３と、加熱装置４４とを備え、さらに、加熱装置４４と仕上げ圧延機１３との間に配設された第１の搬出側温度計９１と、仕上げ圧延機１３と冷却装置１４との間に配設された第２の搬出側温度計９２並びに蛇行計９３を備えている。この補助加熱システム７において上述した補助加熱システム１６と同一の構成要素、部材に関しては、同一の番号を付すことにより以下での説明を省略する。

第１の搬出側温度計９１、第２の搬出側温度計９２は、ともに上述した幅方向温度計４１と構成を同一にするものである。即ち、この第１の搬出側温度計９１は、加熱装置４４により加熱された粗バーの幅方向の温度分布を検出し、これをプロセスコンピュータ４３へと送信する。この第１の搬出側温度計９１は、ＷＳ、ＤＳ毎に幅方向の温度分布を独立して検出し、それぞれのデータをプロセスコンピュータ４３へ送るようにしてもよい。第２の搬出側温度計９２は、仕上げ圧延機１３により圧延された熱延鋼板の幅方向の温度分布を検出し、これをプロセスコンピュータ４３へと送信する。この第２の搬出側温度計９２は、ＷＳ、ＤＳ毎に幅方向の温度分布を独立して検出し、それぞれのデータをプロセスコンピュータ４３へ送るようにしてもよい。

さらに蛇行計９３は、仕上げ圧延機１３により圧延された熱延鋼板の蛇行状態を識別する。この蛇行計９３は、識別した蛇行状態をプロセスコンピュータ４３へと送信する。

プロセスコンピュータ４３は、第１の搬出側温度計９１、第２の搬出側温度計９２からそれぞれ鋼板の幅方向の温度分布を取得し、さらに蛇行計９３からは蛇行状態が送信されてくる。プロセスコンピュータ４３は、搬出側温度計９１、９２から取得した温度分布を、加熱装置４４による加熱による加熱実績とし、演算すべき電力とシフト量を当該加熱実績に基づいてフィードバック制御する。

例えば、加熱装置４４による加熱後に、仕上げ圧延機１３の入側や仕上げ圧延機１３の各スタンド間のデスケーリングによる板上水等の影響によって新たに板幅方向に温度偏差が生じる場合がある。そこで粗圧延機１２出側の温度計４１の温度分布と、第１の搬出側温度計９１の温度分布の差、又は粗圧延機１２出側の温度計４１の温度分布と、第２の搬出側温度計９２の温度分布の差に基づいて、加熱装置４４の板幅方向の加熱量を補正すれば、さらに温度偏差を小さくすることが可能となる。

また、プロセスコンピュータ４３は、演算すべき電力とシフト量を、蛇行計９３から取得した蛇行状態に基づいてフィードバック制御する。この熱延鋼板の蛇行は、ＷＳとＤＳとの温度差による変形抵抗差が生じ、これに基づいて圧下率差が生じ、回転モーメントが付加された結果生じるものである。この蛇行計９３によって熱延鋼板の蛇行状態をダイレクトに取得し、これをフィードバック制御に利用することにより、圧延材が蛇行しないように粗バーの温度分布を補正させるようにしてもよい。

例えば、当該圧延材よりも先行して圧延した材料の蛇行方向実績を予め記憶しておき、当該圧延材が先行圧延材の蛇行方向と反対方向に蛇行しやすいように、加熱装置４４による圧延方向温度分布を補正する。これにより、当該圧延材の蛇行を抑制することが可能となる。

ちなみに、プロセスコンピュータ４３は、この搬出側温度計９１、９２、及び蛇行計９３から送られてくる各種データの全てを参酌してフィードバック制御を行う場合に限定されるものではなく、これら各種データの何れか１以上に基づいてフィードバック制御する構成であればよい。

このように、加熱装置４４により以前加熱した粗バーの加熱実績や、その蛇行実績を取り込み、現時点における加熱装置４４の加熱動作に反映させることで、加熱装置４４による加熱処理の精度を向上させることができ、ひいては粗バーの温度をより均一化させることが可能となる。

なお、プロセスコンピュータ４３に対して、第１の搬出側温度計９１、第２の搬出側温度計９２の双方から温度分布が送られてきた場合、このプロセスコンピュータ４３は、これらのうち何れかの温度分布の重み付けを重くして上記フィードバック制御を行うようにしてもよい。このとき、第１の搬出側温度計９１から送られてくる温度分布と、第２の搬出側温度計９２から送られてくる温度分布のうち、フィードバック制御時において何れの情報が有用であるかが既知であれば、その有用な情報について重み付けを重くするようにしてもよい。実際には、過去のフィードバック制御において何れの温度分布を数多く参照したかを表す履歴情報を予め入力しておき、この履歴情報に基づいて第１の搬出側温度計９１から送られてくる温度分布と、第２の搬出側温度計９２から送られてくる温度分布のうち、何れかの重み付けを重くするようにしてもよい。

なお、スラブの加熱抽出温度が１１５０℃以上になるとスキッドマーク部の温度偏差が大きくなるので、１１５０℃以上で抽出するような加熱炉操業を行う場合には、本発明の適用の効果が大きい。図１２(a)は、仕上げ圧延機１３による仕上げ圧延時において、絞りが発生した熱延鋼板の本数比を示している。スキッド温度偏差（スキッドレールに接触した部分の最低温部と、スキッドレール間のスキッドレール非接触部分の最高温部のスラブの温度差）が１０℃以上の場合において、絞りが発生した本数比が０．３％と向上してしまうのがわかる。図１２(b)は、スキッド温度が１０℃以上となる抽出温度の、加熱炉１１内におけるスラブの在炉時間との関係を示している。この図１２(b)において、最短在炉時間（７０分）において、抽出温度が１１５０℃以上になることが示されている。

即ち、加熱炉は、上記スラブを加熱して１１５０℃以上の温度でこれを搬出する動作を実行することにより、スキッド温度を１０℃以下にすることができ、仕上げ圧延時に発生する絞りを抑制することができる。

本発明が適用される鋼板の熱間圧延装置の一例の模式図である。 加熱炉の詳細な構成について示す図である。 補助加熱システムのブロック構成図である。 幅方向温度計の動作について説明するための図である。 加熱装置の構成について説明するための図である。 誘導加熱コイルとしてトランスバース型を適用する場合における構成例について示す図である。 スラブがスキッドレールの延設方向に対して斜めに載置された場合につき示す図である。 スラブにおけるＷＳからＤＳにかけて引かれたライン上の温度分布を示す図である。 加熱装置により粗バーを加熱する際のＷＳからＤＳにかけての温度分布を示す図である。 プロセスコンピュータによる演算例について説明するための図である。 後段においてさらに補助加熱システムを配設する例について示す図である。 加熱炉からのスラブの加熱抽出温度を１１５０℃以上とする理由について説明するための図である。 スキッドレールによりスラブを搬送する例につき説明するための図である。 従来技術の問題点について説明するための図である。

符号の説明

１ 熱間圧延装置
１１ 加熱炉
１２ 粗圧延機
１３ 仕上げ圧延機
１４ 冷却装置
１５ 巻取機
１６ 補助加熱システム
２１ 第１ゾーン
２２ 第２ゾーン
２３ 第３ゾーン
２４ 最終ゾーン
２５ 装入口
２６ 煙道２
２７ 抽出口
３１ サイドバーナ
３２ 軸流バーナ
３３ ルーフバーナ
４１ 幅方向温度計
４２ ヒータ制御装置
４３ プロセスコンピュータ
４４ 加熱装置
６１ 第１の誘導加熱コイル
６２ 第２の誘導加熱コイル

Claims (9)

1. スキッドレールに載置されたスラブを加熱炉で加熱して、これを粗圧延機及び仕上げ圧延機により熱間圧延する熱間圧延装置において、
   上記粗圧延機から搬出された粗バーにおける幅方向の温度分布を検出する温度分布検出手段と、
   上記温度検出手段により温度検出された粗バーの幅方向の中心位置からワークサイド側を幅方向にシフトしながら加熱する第１の誘導加熱コイルと、当該中心位置からドライブサイド側を幅方向にシフトしながら加熱する第２の誘導加熱コイルとを少なくとも有する誘導加熱手段と、
   上記温度検出手段により検出された温度分布に基づいて、上記誘導加熱コイル毎に電力とシフト量を演算する演算手段と、
   上記演算手段により上記誘導加熱コイル毎に演算された電力とシフト量に基づいて、上記各誘導加熱コイルによる加熱動作を互いに独立して制御する加熱制御手段とを備えること
   を特徴とする熱間圧延装置。
2. 上記温度分布検出手段は、少なくとも上記粗バーのワークサイド側における幅方向の温度分布と、当該粗バーのドライブサイド側における幅方向の温度分布とをそれぞれ検出し、
   上記演算手段は、
   上記温度検出手段により検出されたワークサイド側における幅方向の温度分布と目標温度との差分を求め、この求めた差分の温度分布に基づいて上記第１の誘導加熱コイルの電力とシフト量を演算し、
   上記温度検出手段により検出されたドライブサイド側における幅方向の温度分布と目標温度との差分を求め、この求めた差分の温度分布に基づいて上記第２の誘導加熱コイルの電力とシフト量を演算すること
   を特徴とする請求項１記載の熱間圧延装置。
3. 上記誘導加熱手段は、粗バーのワークサイド側又はドライブサイド側を幅方向にシフトしながら加熱する他の誘導加熱コイルを少なくとも１つ有すること
   を特徴とする請求項１記載の熱間圧延装置。
4. 上記誘導加熱手段は、トランスバース型の誘導加熱コイルで構成されていること
   を特徴とする請求項１〜３のうち何れか１項記載の熱間圧延装置。
5. 上記誘導加熱手段により加熱された粗バーにおける幅方向の温度分布を検出し、及び／又は上記仕上げ圧延機により圧延された熱延鋼板の幅方向の温度分布を検出する搬出側温度分布検出手段をさらに備え、
   上記演算手段は、さらに上記搬出側温度分布検出手段により検出された温度分布に基づいて、上記演算すべき電力とシフト量をフィードバック制御すること
   を特徴とする請求項１〜４のうち何れか１項記載の熱間圧延装置。
6. 上記演算手段は、上記誘導加熱手段により加熱された粗バーにおける幅方向の温度分布、及び上記仕上げ圧延機により圧延された熱延鋼板の幅方向の温度分布の双方が上記搬出側温度分布により検出された場合には、予め入力された履歴情報に基づいて何れかの温度分布の重み付けを重くして上記フィードバック制御すること
   を特徴とする請求項５記載の熱間圧延装置。
7. 上記仕上げ圧延機により圧延された熱延鋼板の蛇行状態を識別する蛇行状態識別手段をさらに備え、
   上記演算手段は、上記蛇行状態識別手段により識別された蛇行状態に基づいて上記フィードバック制御すること
   を特徴とする請求項５又は６記載の熱間圧延装置。
8. 上記加熱炉は、上記スラブを加熱して１１５０℃以上の温度でこれを搬出すること
   を特徴とする請求項１〜７のうち何れか１項記載の熱間圧延装置。
9. スキッドレールに載置されたスラブを加熱炉で加熱して、これを粗圧延機及び仕上げ圧延機により熱間圧延する熱間圧延方法において、
   上記粗圧延機から搬出された粗バーにおける幅方向の温度分布を検出する温度分布検出ステップと、
   上記温度検出ステップにおいて温度検出した粗バーの幅方向の中心位置からワークサイド側について第１の誘導加熱コイルを幅方向にシフトさせながら加熱するとともに、当該中心位置からドライブサイド側について第２の誘導加熱コイルを幅方向にシフトさせながら加熱する誘導加熱ステップとを有し、
   上記誘導加熱ステップでは、上記温度検出ステップにおいて検出した温度分布に基づいて、上記誘導加熱コイル毎に電力とシフト量を演算し、この演算した電力とシフト量に基づいて、上記各誘導加熱コイルによる加熱動作を互いに独立して制御すること
   を特徴とする熱間圧延方法。

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