JP2007246994A

JP2007246994A - 加熱炉装入方法

Info

Publication number: JP2007246994A
Application number: JP2006072602A
Authority: JP
Inventors: Shuji Yokota; 修二横田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2006-03-16
Filing date: 2006-03-16
Publication date: 2007-09-27

Abstract

【課題】加熱炉の装入テーブル上に鋳造順に応じて載置されるスラブに対して、圧延側の制約を満足するように適切に加熱炉への装入順を入れ替えることができ、それによって、ＤＨＣＲや仮置きＨＣＲの実施を一層拡大することができる加熱炉装入方法を提案する。
【解決手段】加熱炉装入テーブル上に鋳造順に応じて載置されるスラブに対して、各圧延材の属圧延後の製品厚に基づいて、前後のスラブ間の製品厚差が可及的に小さくなるように、圧延材の順番の入れ替えを演算し、その演算結果に基づいて、加熱炉装入テーブルにおいて圧延材の順番の入れ替えを行う。
【選択図】図１

Description

この発明は、熱間圧延ラインに設置された加熱炉に圧延材を装入するための加熱炉装入方法に関するものである。

近年では生産性向上のために、圧延ラインの上流工程である連続鋳造工程と、圧延工程との時間的同期化が一般的である。この同期化の手法は、非特許文献１（ｐ.４２）に記述されている。簡潔にまとめると、加熱炉を経ず直接圧延ラインへ圧延材（スラブ）を供給するＨＤＲ（Hot Direct Rolling）、鋳造後スラブヤードを経ず直接加熱炉へ装入し圧延するＤＨＣＲ(Direct Hot Charge Rolling)、スラブヤードへは一旦払い出すが、ヤード内でスラブ順の変更を行わないで加熱炉へ装入する仮置きＨＣＲ、熱片のままヤードでのスラブ順変更を行って加熱炉へ装入するＨＣＲ、スラブヤードで手入れ等をおこなって冷片となったスラブを装入するＣＣＲ(Cold Charge Rolling)に分けられる。

これらの中で、ＤＨＣＲや仮置きＨＣＲは、エネルギー効率や製造能率等の点で優れているが、その課題のひとつに、鋳造順の制約条件と圧延順の制約条件との不一致がある。すなわち、通常の連続鋳造工程および熱間圧延工程では、同一製品を継続的に製造することはまれで、多品種の製品の製造順を、設備の能力に応じて決定する必要がある。例えば、連続鋳造機はさらに上流工程の製鋼工場の製鋼鍋単位でしかスラブ鋼種を変更できない。またスラブ幅はスラブ１本につき数十ｍｍ程度しか変えることができないし、スラブ長さも前記鋳造鍋をまたがるような切断も品質上問題がある。また、仮置きＨＣＲでヤードにスラブを山付けする際に、下段のスラブに対して上段のスラブが長い場合には、置いたときの姿勢が不安定となってしまうために、スラブ長さにも制約がある。さらに、熱間圧延工程では、製品板厚に関して、先行材の板厚と大幅に異なる場合には圧延機の設定変え精度等に技術的課題があるために、少しずつ製品厚が変化するような圧延順とすることが望ましい。これについても、非特許文献１（ｐ.５１）に記載されている。
日本鉄鋼協会、「わが国における最近のホットストリップ製造技術」、第２版、１９８７年８月１０日、ｐ.４２、ｐ.５１

このように、連続鋳造工程と圧延工程とが非同期なため、前記の制約に関して、ＣＣＲでは連続鋳造時には鋳造側の制約のみ、圧延時には圧延側の制約を満足するよう製造順を決定し、その違いをスラブヤードでの配替えによって吸収している。しかしＤＨＣＲや仮置きＨＣＲでは、ＣＣＲのような配替えの工程がないため、鋳造順に応じて圧延順を決定せざるを得ず、結果として、エネルギー効率や製造能率等の点で優れているにも関わらず、ＤＨＣＲや仮置きＨＣＲがあまり実施できないという問題があった。

そこで、本発明者等は、加熱炉の装入テーブル上に鋳造順に応じて載置される圧延材を、圧延側の制約を満足するように順番を入れ替えることにより、ＤＨＣＲや仮置きＨＣＲの実施を拡大することができるとの考えに基づき、その方法について鋭意検討を重ね、本発明を完成させた。

本発明は、加熱炉の装入テーブル上に鋳造順に応じて載置されるスラブに対して、圧延側の制約を満足するように適切に加熱炉への装入順を入れ替えることができ、それによって、ＤＨＣＲや仮置きＨＣＲの実施を一層拡大することができる加熱炉装入方法を提案することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。

［１］加熱炉装入テーブル上に所定の順番で載置される複数の圧延材に対して、各圧延材の属性値に基づいて圧延材の順番の入れ替えを演算し、その演算結果に基づいて加熱炉装入テーブルにおいて圧延材の順番の入れ替えを行うことを特徴とする加熱炉装入方法。

［２］前記入れ替え演算は、前後の圧延材間の属性値の差が可及的に小さくなるように行うことを特徴とする前記［１］に記載の加熱炉装入方法。

［３］前記入れ替え演算に用いる圧延材の属性値は、圧延後の製品厚、加熱炉からの抽出温度、加熱炉への装入温度のうちの少なくとも１つであることを特徴とする前記［１］または［２］に記載の加熱炉装入方法。

［４］圧延材の入れ替えは、入れ替え対象の圧延材を、圧延材退避装置を用いて一時的にテーブル上から退避させ、後続の圧延材を通過させた後、再びテーブル上に戻すことにより行うことを特徴とする前記［１］ないし［３］のいずれかに記載の加熱炉装入方法。

本発明においては、加熱炉の装入テーブル上に鋳造順に応じて載置されるスラブに対して、圧延側の制約を満足するように適切に加熱炉への装入順を入れ替えることができ、それによって、ＤＨＣＲや仮置きＨＣＲの実施を一層拡大することができる。

本発明の一実施形態を以下に述べる。

本発明の一実施形態においては、加熱炉装入テーブル上に鋳造順に応じて載置される圧延材（スラブ）に対して、装入テーブルへの載置前に、あるいは、載置後加熱炉装入前までに、各スラブの属性値（例えば、圧延後の製品厚、加熱炉からの抽出温度、加熱炉への装入温度）に基づいて、前後のスラブ間（先行スラブと後行スラブ間）の属性値の差が可及的に小さくなるように、スラブの順番の入れ替えを演算する。具体的には、前後のスラブ間の属性値の差が、予め定めた属性値の差の規定値（上限値）を越えている場合に、スラブの順番の入れ替えを行うように演算する。ただし、本発明では、後述する配替え装置（圧延材退避装置）の能力を考慮して、加熱炉装入テーブル上でスラブの入れ替えが可能な範囲での演算とする。

例えば、図１は、各スラブの圧延後の製品厚（以下、単に、製品厚という）に基づいて、スラブの順番の入れ替え（配替え）を演算する際のフローチャートを示すものであり、以下の手順（ステップ）で演算を行う。

（Ｓ０）演算を開始する。その際、スラブの装入テーブルへの載置順と各スラブの製品厚が入力され、各スラブの先行スラブとの間の製品厚差と、各スラブの先行スラブとの平均製品厚が算定される。また、先行スラブとの製品厚差の規定値（製品厚差の上限値）が入力される。そして、各スラブの配替え済サインを０にしておく。

（Ｓ１）配替え済サイン０のスラブについて、先行スラブとの製品厚差が最大のスラブを探索し、検出した先行スラブをスラブａ、当該スラブ（後行スラブ）をスラブｂとする。

（Ｓ２）検出したスラブａとスラブｂ間の製品厚差が規定値超えか否かを判断する。規定値超えであれば、（Ｓ３）に進む。規定値以下であれば、（Ｓ８）に進み、この演算を終了する。

（Ｓ３）製品厚がスラブａとスラブｂの製品厚の間にあって、かつスラブａとスラブｂの平均製品厚に最も近いスラブｃを、スラブａの先行スラブから順次遡って、配替え済サイン１のスラブの後行スラブまでの間（すなわち、この間には配替え済サイン１のスラブはない）で探索する。

（Ｓ４）スラブｃはあったか否かを判断する。スラブｃがあった場合は、（Ｓ５）に進む。スラブｃがなかった場合は、（Ｓ７）に進む。

（Ｓ５）スラブｃの先行スラブｄとスラブｃの後行スラブｅとの製品厚差が規定値超えか否かを判断する。規定値以下であれば、（Ｓ６）に進む。規定値超えであれば、（Ｓ７）に進む。

（Ｓ６）スラブｃを配替えスラブとし、スラブａとスラブｂの間に位置するように配替えすることを決定する。これにより、スラブｃからスラブｂまでのスラブに配替え済サイン１を立てる。そして、（Ｓ１）に戻る。

（Ｓ７）（Ｓ４）においてスラブｃがなかった場合、または（Ｓ５）においてスラブｄとスラブｅとの製品厚差が規定値超えの場合、スラブｂに配替え済サイン１を立てる。そして、（Ｓ１）に戻る。

このような手順によってスラブの配替えを演算することにより、前後のスラブ間の製品厚差が可及的に小さくなる。そして、加熱炉への装入順がそのように変更されることによって、少しずつ製品厚が変化するような圧延順となり、圧延側の制約を満足することができるようになる。

次に、図２は、各スラブの加熱炉抽出目標温度に基づいて、スラブの配替えを演算する際のフローチャートを示すものである。その手順（ステップ）Ｓ１０〜Ｓ１８は、前述の製品厚差に基づいて演算する際の手順（ステップ）Ｓ０〜Ｓ８と同様である。

このような手順によってスラブの配替えを演算することにより、前後のスラブ間の加熱炉抽出目標温度差が可及的に小さくなる。そして、加熱炉への装入順がそのように変更されることによって、加熱炉の燃料原単位が向上する。すなわち、加熱炉でのスラブの加熱は１本ずつ独立した加熱は不可能であり、仮に１本だけ抽出目標温度の高いスラブがあった場合、その前後のスラブも不必要に加熱され、燃料原単位が悪化することから、類似する抽出目標温度のスラブを並べた方が燃料原単位は向上するからである。

また、図３は、各スラブの加熱炉装入温度に基づいて、スラブの配替えを演算する際のフローチャートを示すものである。その手順（ステップ）Ｓ２０〜Ｓ２８は、前述の製品厚差に基づいて演算する際の手順（ステップ）Ｓ０〜Ｓ８と同様である。

このような手順によってスラブの配替えを演算することにより、前後のスラブ間の加熱炉装入温度差が可及的に小さくなる。そして、加熱炉への装入順がそのように変更されることによって、加熱炉の燃料原単位が向上する。すなわち、スラブの加熱炉装入時の温度は、鋳造後のスラブ置き場での置き方、あるいは搬送経路によって異なる。同じ抽出目標温度への加熱であっても、装入温度の低いスラブは相対的に高い加熱炉温での加熱が必要であり、その前後するスラブは不必要に加熱され燃料原単位が悪化することから、類似する装入温度のスラブを並べた方が燃料原単位は向上するからである。

さらに、これらの演算を組み合わせることもできる。例えば、まず図１に示す各スラブの圧延後の製品厚に基づいてスラブの順番の配替えを演算し、（Ｓ８）まで進んでこれが終了したら、次に図２に示す（Ｓ１０）へ進み、各スラブの加熱炉抽出目標温度に基づいてスラブの配替えを演算する。ただし、その際に（Ｓ１０）において各スラブの配替え済みサインは０にリセットせず、（Ｓ８）の状態のままとする。

このような手順によってスラブの配替えを演算することにより、前後のスラブ間の製品厚差と加熱炉抽出目標温度差の両方が可及的に小さくなるようになる。そして、加熱炉への装入順がそのように変更されることによって、圧延側の制約を満足し、且つ加熱炉の燃料原単位が向上する。

なお、言うまでもなく、これらに図３に示す加熱炉装入温度に基づくスラブの配替え演算を組み合わせてもよく、本実施形態では、これら３つの演算のうち少なくとも１つを実施する。

そして、以上のような演算結果に基づいて、例えば加熱炉装入テーブルに圧延材退避装置（スラブ退避装置）を設け、これを用いて配替えを行うスラブを一時的にテーブル上から退避させ、後続のスラブを通過させた後、所望の装入順となる位置でテーブル上に戻すことにより、スラブの順番を入れ替えて、加熱炉への装入順を変更する。

ここで、圧延材退避装置としては、例えば図８に示す装置を用いることができる。すなわち、加熱炉装入テーブル２０に、ローラテーブル２１上のスラブを一時的にローラテーブル２１上から退避させる圧延材退避装置（例えば、スラブトング）２２を備える。そして、図８（ａ）に示すように、ローラテーブル２１上の先行のスラブ１１と後続のスラブ１２を入れ替えて加熱炉に装入したい場合には、図８（ｂ）に示すように、先行のスラブ１１を圧延材退避装置２２によって吊り上げて一時的にローラテーブル２１上から退避させ、後続のスラブ１２を下流側に搬送する。そして、後続のスラブ１２が先行のスラブ１１を追い越したら、図８（ｃ）に示すように、先行のスラブ１１をローラテーブル２１上に戻す。

このようにして、この実施形態においては、ＤＨＣＲや仮置きＨＣＲ操業において、加熱炉の装入テーブル上にスラブが鋳造順に応じて載置される場合でも、圧延側の制約を満足するように加熱炉への装入順を入れ替えることが可能となる。したがって、加熱炉に装入されて圧延されるスラブの各種諸元（属性値）の変動が緩和されるので、ＤＨＣＲや仮置きＨＣＲの実施を一層拡大することができ、生産性の向上や加熱炉原単位の向上などが実現できる。

以上、本発明の一実施形態について述べたが、本発明は、何らかの配替え位置決定手順と、配替え装置（圧延材退避装置）との結合により、装入テーブル上で鋳造工程制約と圧延工程制約との競合を緩和するものである。したがって、配替え位置決定の巧拙によりその効果は異なるが、配替え位置決定手順は、図１〜図３に示した手順だけによらない。また、配替え装置（圧延材退避装置）についても、図８に示した装置に限られるものではなく、装入テーブル上でスラブを一時的に退避させることができる装置であれば、どのような装置を用いてもよい。さらに、本発明は、ＤＨＣＲや仮置きＨＣＲでの実施で大きな効果を発揮するが、これらに限定されるものではなく、ＨＣＲやＣＣＲの際に実施することもでき、相応の生産性の向上や加熱炉原単位の向上効果が得られる。

本発明の実施例として、図１のように、各スラブの製品厚に基づいてスラブの配替えを演算した場合の例を示す。

図４は、装入テーブルへのスラブの載置順、すなわち、配替えを行う前のスラブの加熱炉装入順（圧延順）と、各スラブ（スラブＡ〜Ｚ）の製品厚、先行スラブとの製品厚差、先行スラブとの平均製品厚を示すものであり、図５は、配替えを行った後のスラブの加熱炉装入順（圧延順）と、各スラブの製品厚、先行スラブとの製品厚差、先行スラブとの平均製品厚を示すものである。

そして、図１に示した手順によってスラブの配替えを演算した過程を図６に示す。すなわち、以下のように演算を行った。

Ｓ１００：演算を開始する。スラブＡ〜Ｚの配替え済サインを０にしておく。また、製品厚差の規定値は１．５ｍｍとしている。

Ｓ１０１：先行スラブとの製品厚差が最大のスラブを探索し、製品厚差が３．５ｍｍであるスラブＱ、Ｒを検出する（Ｓ１）。

Ｓ１０２：この製品厚差３．５ｍｍは規定値以上であるので（Ｓ２）、スラブＱ、Ｒの平均製品厚３．２５ｍｍに最も近い製品厚のスラブを、スラブＱの先行スラブであるスラブＰから順次遡ってスラブＡまでの間で探索し（Ｓ３）、製品厚３．５ｍｍのスラブＨを検出する（Ｓ４）。

Ｓ１０３：スラブＨの前後のスラブＧ、Ｉの製品厚差は１．３ｍｍであり、規定値以下であるので（Ｓ５）、スラブＨを配替えスラブとし、スラブＱ、Ｒの間に配替えすることを決定する。これにより、スラブＨからスラブＲまでのスラブに配替え済サイン１を立てる（Ｓ６）。

Ｓ１０４：スラブＨ〜Ｒ以外のスラブで先行スラブとの製品厚差が最大のスラブを探索し、製品厚差が２．０ｍｍであるスラブＶ、Ｗを検出する（Ｓ１）。

Ｓ１０５：この製品厚差２．０ｍｍは規定値以上であるので（Ｓ２）、スラブＶ、Ｗの平均製品厚５．０ｍｍに最も近い製品厚のスラブを、スラブＶの先行スラブであるスラブＵから順次遡って配替え済サイン１のスラブＲの後行スラブであるスラブＳまでの間で探索し（Ｓ３）、製品厚５．０ｍｍのスラブＳを検出する（Ｓ４）。

Ｓ１０６：スラブＳの前後のスラブＲ、Ｔの製品厚差は１．０ｍｍであり、規定値以下であるので（Ｓ５）、スラブＳを配替えスラブとし、スラブＶ、Ｗの間に配替えすることを決定する。これにより、スラブＳからスラブＷまでのスラブに配替え済サイン１を立てる（Ｓ６）。

Ｓ１０７：スラブＨ〜Ｒ、スラブＳ〜Ｗ以外のスラブで先行スラブとの製品厚差が最大のスラブを探索し、製品厚差が１．７ｍｍであるスラブＤ、Ｅを検出する（Ｓ１）。

Ｓ１０８：この製品厚差１．７ｍｍは規定値以上であるので（Ｓ２）、スラブＤ、Ｅの平均製品厚２．６５ｍｍに最も近い製品厚のスラブを、スラブＤの先行スラブであるスラブＣから順次遡ってスラブＡまでの間で探索し（Ｓ３）、製品厚３．０ｍｍのスラブＣを検出する（Ｓ４）。

Ｓ１０９：スラブＣの前後のスラブＢ、Ｄの製品厚差は１．２ｍｍであり、規定値以下であるので（Ｓ５）、スラブＣを配替えスラブとし、スラブＤ、Ｅの間に配替えすることを決定する。これにより、スラブＣからスラブＥまでのスラブに配替え済サイン１を立てる（Ｓ６）。

Ｓ１１０：スラブＣ〜Ｅ、スラブＨ〜Ｒ、スラブＳ〜Ｗ以外のスラブで先行スラブとの製品厚差が最大のスラブを探索し、製品厚差が１．５ｍｍであるスラブＺを検出する（Ｓ１）。しかし、この製品厚差１．５ｍｍは規定値以下であるので（Ｓ２）、この演算を終了する（Ｓ８）。

図７に、配替え前と配替え後での製品厚の変動および製品厚差を示す。図７の「あ」、「い」、「う」の各点において、先行スラブとの製品厚差が縮小されていることがわかる。

次に、図８に示す圧延材退避装置を用い、上記配替え演算により配替えスラブに決定したスラブＣ、Ｈ、Ｓに対し、それぞれ一時的に装入テーブル上から退避させ、後続の圧延材を通過させた後、配替え後の所定の順序となる位置において再び装入テーブル上に戻した。そして、このように配替えしたスラブを、順次加熱炉に装入し、熱間圧延を行った。

その結果、圧延制約にかかることなく、順調に圧延することができた。

本発明の一実施形態における配替え演算のフローチャートである。本発明の一実施形態における他の配替え演算のフローチャートである。本発明の一実施形態における他の配替え演算のフローチャートである。本発明の実施例における配替え前のスラブの圧延順を示す図である。本発明の実施例における配替え後のスラブの圧延順を示す図である。本発明の実施例における配替え演算の過程を示す図である。本発明の実施例における配替え前後での製品厚差を比較した図である。本発明の一実施形態において用いる圧延材退避装置の一例を示す図である。

符号の説明

１１先行のスラブ
１２後続のスラブ
２０加熱炉装入テーブル
２１ローラテーブル
２２圧延材退避装置（スラブ退避装置）

Claims

加熱炉装入テーブル上に所定の順番で載置される複数の圧延材に対して、各圧延材の属性値に基づいて圧延材の順番の入れ替えを演算し、その演算結果に基づいて加熱炉装入テーブルにおいて圧延材の順番の入れ替えを行うことを特徴とする加熱炉装入方法。
前記入れ替え演算は、前後の圧延材間の属性値の差が可及的に小さくなるように行うことを特徴とする請求項１に記載の加熱炉装入方法。
前記入れ替え演算に用いる圧延材の属性値は、圧延後の製品厚、加熱炉からの抽出温度、加熱炉への装入温度のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１または２に記載の加熱炉装入方法。
圧延材の入れ替えは、入れ替え対象の圧延材を、圧延材退避装置を用いて一時的にテーブル上から退避させ、後続の圧延材を通過させた後、再びテーブル上に戻すことにより行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の加熱炉装入方法。