JP2015196182A - 形鋼圧延ラインにおける加熱炉抽出間隔決定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却床が満杯となり急に圧延を停止しなければならない事態を避けるとともに加熱炉で無駄に燃料を投入することがないような加熱炉抽出間隔決定方法を提供することを目的とする。【解決手段】加熱炉からの鋼片抽出を受けて、現状の冷却床バッファ量が予め決めた値β１未満であれば、抽出した鋼片が冷却床進入までにかかる時間の間に冷却床から払出される切片数、および圧延ライン上鋼片の総切片数に基づき、前記鋼片が冷却床進入時における冷却床バッファ量を計算する、鋼片の冷却床バッファ量計算ステップと、計算した冷却床バッファ量が前記β１未満であれば、前記鋼片の次に抽出する鋼片について、前記鋼片の冷却床バッファ量計算ステップと同様の計算を行い、前記次に抽出する鋼片が冷却床進入時における冷却床バッファ量を計算する、次鋼片の冷却床バッファ量計算ステップとを有する。【選択図】図３

Description

本発明は、形鋼圧延ラインにおける加熱炉抽出間隔決定方法に関するものである。

図１は、形鋼の製造ラインの設備配置例を示す図である。図中、１は加熱炉、２はＢＤ(Break Down)ミル、３は第１粗ミル、４は第２粗ミル、５は仕上ミル、６は第１ＨＳ(Hot Saw：熱間鋸断機)、７は第２ＨＳ、８は冷却床、９は矯正機、および１０は検査床をそれぞれ表す。

形鋼の製造ラインは、上流から、加熱炉１の後に、ＢＤミル２、第１粗ミル３、第２粗ミル４、仕上ミル５、第１ＨＳ６および第２ＨＳ７とからなる圧延ラインと、冷却床８、矯正機９および検査床１０とからなる精整ラインとで構成され、鋼片(以下、材料、圧延材とも称する)が順次処理されて形鋼となる。

形鋼圧延ラインでは、加熱炉１から抽出された鋼片は、ＢＤミル２で所定の素材寸法まで造形され、第１粗ミル３と第２粗ミル４で粗造形し、仕上ミル５で所定の寸法（板幅、板厚さ）に圧延される。製品寸法まで圧延された鋼片は、第１ＨＳ６および第２ＨＳ７で所定の長さの切片に切断される。

続く精整ラインでは、切断された切片は、冷却床８で空冷・水冷され、矯正機９にて曲がり矯正を行い、検査床１０にて各種検査を実施し、出荷や更正の場所に搬送される。

先行材とこの先行材に連続して送り出される後行材の２本の圧延材が、ライン上で衝突などの干渉を起こさないように、各圧延材を最適な時間間隔で加熱炉から抽出する必要がある。

このため、従来においては、加熱炉在炉中に各材料の圧延スケジュール計算を行い、材料の抽出時点から各設備への進入および払出しの時点までの時間を予測計算し、先行材と後行材の間で干渉が生じないように材料の抽出時刻を決定し、加熱炉から自動的に材料を抽出していた(特許文献１および２参照)。

また、特許文献３には、先行する圧延材の各設備での処理時間の予測値と実績値との予実差から処理時間を補正して、加熱炉の抽出端からの抽出時刻を修正する技術が開示されている。

特開昭６２−３０８１２号公報 特開２０００−２０２５１２号公報 特開２００７−２９１４８１号公報

しかしながら、上述した特許文献１〜３の先行技術では以下の課題がある。

すなわち、先行技術では、圧延ライン以降の精整ラインでは圧延材が渋滞しないという前提で抽出間隔を決定している。このため、精整ラインでピッチロス（ライン内のいずれかの設備で所定の処理時間より長く処理に時間を要する（例えば、検査床）ことによる、精整ラインにおける処理ピッチのずれ込み）が発生した場合には、冷却床が満杯となり急に圧延ラインを停止しなければならないという事態に至ってしまうという問題がある。そして、急な圧延停止により、予め設定した加熱炉ヒートパターンの変更を余儀なくされる結果、加熱炉の炉温変更までにタイムラグが発生してしまい、加熱炉で無駄な燃料を投入してしまうという問題もある。

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであり、冷却床が満杯となり急に圧延を停止しなければならない事態を避けるとともに加熱炉で無駄に燃料を投入することがないような加熱炉抽出間隔決定方法を提供することを目的とする。

上記課題は、以下の発明によって解決できる。

［１］ 加熱炉からの鋼片の抽出間隔を決定する形鋼圧延ラインにおける加熱炉抽出間隔決定方法であって、
加熱炉からの鋼片抽出を受けて、現状の冷却床バッファ量が予め決めた値β１未満であれば、
抽出した鋼片が冷却床進入までにかかる時間の間に冷却床から払出される切片数、および圧延ライン上鋼片の総切片数に基づき、前記鋼片が冷却床進入時における冷却床バッファ量を計算する、鋼片の冷却床バッファ量計算ステップと、
計算した冷却床バッファ量が前記β１未満であれば、
前記鋼片の次に抽出する鋼片について、前記鋼片の冷却床バッファ量計算ステップと同様の計算を行い、前記次に抽出する鋼片が冷却床進入時における冷却床バッファ量を計算する、次鋼片の冷却床バッファ量計算ステップと、
該次鋼片の冷却床バッファ量計算ステップで計算した冷却床バッファ量が、予め決めた値β２以上であれば、
前記次鋼片の冷却床バッファ量計算ステップに戻るという繰り返し処理を、炉内鋼片を順次溯って、冷却床バッファ量が前記β２未満になるまで行ったのち、
冷却床に余裕として持たせたい切片数に基づいて圧延再開に必要な補正時間を計算する補正時間計算ステップと、
圧延ピッチに基づく加熱炉抽出間隔に前記補正時間を加算し抽出間隔を計算する補正時間加算ステップとを有することを特徴とする形鋼圧延ラインにおける加熱炉抽出間隔決定方法。

［２］ 上記［１］に記載の形鋼圧延ラインにおける加熱炉抽出間隔決定方法において、
前記鋼片の冷却床バッファ量計算ステップおよび前記次鋼片の冷却床バッファ量計算ステップでは、
対象とする鋼片の加熱炉抽出から冷却床進入までにかかる時間ＴＡの間に冷却床から払出される切片数Ｎ２を、冷却床での処理時間から冷却床出側までに要する時間を減算した時間Ｔ６−、矯正機での処理時間Ｔ７および検査床での処理時間Ｔ８とすると、以下の（１）式により計算することを特徴とする形鋼圧延ラインにおける加熱炉抽出間隔決定方法。

本発明によれば、精整ピッチロスおよび冷却床バッファ量を考慮し、加熱炉からの鋼片の抽出間隔を決定するようにしたので、冷却床満杯による急な圧延停止を無くすことができ、無駄な燃料を加熱炉に投入することを無くすことができる。

形鋼の製造ラインの設備配置例を示す図である。 本発明を実施する形鋼ラインの設備配置例および処理区分を示す図である。 本発明に係る形鋼圧延ラインにおける加熱炉抽出間隔決定方法の処理手順例を示す図である。

図２は、本発明を実施する形鋼ラインの設備配置例および処理区分を示す図である。図１と、設備配置および符号は同じである。本発明では、ＢＤミル２〜検査床１０の各設備を、図２に示すように、Ｒ１〜Ｒ８の８つの処理区分に分割し、それぞれの区分ごとの処理時間をＴ１〜Ｔ８とする。

圧延材の抽出間隔（時間）は、Ｔ１〜Ｔ５の中での最長時間となる。一般的に形鋼圧延では、製品寸法と切断回数が決まれば、上記処理時間はほぼ一定となるように決まる。Ｔ６は、切片の冷却に必要な時間であり、精整ラインのピッチは、後述するようにＴ６〜Ｔ８に基づいて決定する。

図３は、本発明に係る形鋼圧延ラインにおける加熱炉抽出間隔決定方法の処理手順例を示す図である。以下、この処理手順に従って、説明を行う。

Step01で、加熱炉から鋼片が抽出されると、Step02で、後述する冷却床のバッファ量の現状値が予め設定した一定値β１を超えているかどうかの判断を行う。この一定値β１は、形鋼の種類（例えば、H型鋼、バルブプレート、チャンネルなど）、サイズといったものによって予め決まっている値である。ここでの判断がＹｅｓであれば、加熱炉抽出間隔の補正を行わないで処理を終了し、Ｎｏであれば次のStep03の処理に進む。

ここで言う冷却床のバッファ量とは、冷却床が残り何回切片の取り込み動作をできるかを意味する。抽出端鋼片（加熱炉の抽出端にあり、抽出するばかりになっている鋼片であり、まだ加熱炉内にある鋼片）が冷却床に入るまでに消費する冷却床のバッファ量を鋼片の鋸断計画から計算する。たとえば、１本の鋼片が１０切片に鋸断されるとしたら、冷却床が２列取り込み時では５回となり、ライン上に同様の鋼片があと４本あれば合計２５回となる。

Step03では、抽出端鋼片が冷却床に入るまでにかかる時間ＴＡの間に冷却床から矯正機に払い出される切片数Ｎ２を計算し、計算したＮ２に基づき冷却床バッファ量を計算する。

まず、冷却床から出る切片毎にＴ６〜Ｔ８を計算し、その切片の処理時間を決定する。冷却床での処理時間Ｔ６は冷却に要する時間であり、冷却床に一番近い上流に設置した温度計で測定した温度実績と温度測定箇所からの経過時間に基づいて現在の温度を計算し、計算した温度が品種やサイズごとに定められている温度になるまでの時間を計算する。さらに、Ｔ６から切片が冷却床出側までに要する時間を減算し、冷却待ち時間Ｔ６−とする。

Ｔ７は、矯正機での処理時間であり、切片の長さと矯正機の速度、搬送時間から容易に求めることができる。また、Ｔ８は、検査床での処理時間であり、検査床の実績ピッチに検査材の補正時間を加算することで計算する。

このようにして求めた、Ｔ６−、Ｔ７、Ｔ８の内の最長時間を切片の処理時間とし、ＴＡ時間の間に精整ラインで処理できる切片数Ｎ２を計算する。この切片数から冷却床の取り込み増回数を求める。

以上を数式にて具体的に示すと、まず上記Ｎ２は、以下の（１）式を満たす切片数として演算される。

そして、抽出端鋼片が冷却床に到着時における冷却床バッファ量は、圧延ライン上鋼片の総切片数をＮ１、およびStep02での冷却床バッファ量を冷却床バッファ量１とすると、上記Ｎ２を用いて以下の（２）式のように求めることができる。

次のStep04では、Step03での計算で冷却床バッファ量が増えて予め決めたβ1以上となれば、圧延ピッチと精整ピッチが釣合っているとして、加熱炉抽出間隔の補正を行わないで処理を終了し、これに対して冷却床バッファ量が依然としてβ1未満であれば、抽出端鋼片での抽出間隔の補正を諦めて、抽出端鋼片以降に抽出する鋼片を対象にするStep05に進む。

Step05では、次に抽出する鋼片の冷却床バッファ量計算を、Step03と同様の計算を行い、そしてStep06にて判定を行う。

Step06でNoの場合は、対象とした鋼片を諦めてさらに次の抽出鋼片を対象にしてStep05に戻るというように、炉内鋼片を順次溯る処理を、Step06でYesとなるまで繰り返す。ただし、この繰り返しの中で、Step06で用いるβ2の値は、0以上β1未満の任意の値とする。

Step06で冷却床バッファ量がβ2未満になると、Step07にてStep06を満足した炉内鋼片を対象にして圧延再開に必要な補正時間を計算する。ここで、冷却床のバッファ量がβ２未満になる炉内鋼片を検索し、その鋼片で圧延ラインが停止すると推定しています。

計算した補正時間は、冷却床出側切片からβ３（冷却床に余裕として持たせたいバッファとしての切片数であり、精整ラインでのピッチロスを吸収するため事前に設けている）分の切片の処理時間として、以下の（３）式のように求めることができる。

そして、最終的に対象とする鋼片に対する抽出ピッチである抽出間隔は、上記補正時間を圧延ラインの抽出ピッチに加算して、以下の（４）式のように求めることができる。

以上のように、今後抽出が予定される圧延材の抽出間隔を決定するようにしたので、冷却床が満杯となり急な圧延停止を無くすことができ、無駄な燃料を加熱炉に投入することを無くすことができる。

１ 加熱炉
２ ＢＤミル
３ 第１粗ミル
４ 第２粗ミル
５ 仕上ミル
６ 第１ＨＳ
７ 第２ＨＳ
８ 冷却床
９ 矯正機
１０ 検査床
Ｔ１〜Ｔ８ Ｒ１〜Ｒ８の各区間での処理時間

Claims (2)

1. 加熱炉からの鋼片の抽出間隔を決定する形鋼圧延ラインにおける加熱炉抽出間隔決定方法であって、
   加熱炉からの鋼片抽出を受けて、現状の冷却床バッファ量が予め決めた値β１未満であれば、
   抽出した鋼片が冷却床進入までにかかる時間の間に冷却床から払出される切片数、および圧延ライン上鋼片の総切片数に基づき、前記鋼片が冷却床進入時における冷却床バッファ量を計算する、鋼片の冷却床バッファ量計算ステップと、
   計算した冷却床バッファ量が前記β１未満であれば、
   前記鋼片の次に抽出する鋼片について、前記鋼片の冷却床バッファ量計算ステップと同様の計算を行い、前記次に抽出する鋼片が冷却床進入時における冷却床バッファ量を計算する、次鋼片の冷却床バッファ量計算ステップと、
   該次鋼片の冷却床バッファ量計算ステップで計算した冷却床バッファ量が、予め決めた値β２以上であれば、
   前記次鋼片の冷却床バッファ量計算ステップに戻るという繰り返し処理を、炉内鋼片を順次溯って、冷却床バッファ量が前記β２未満になるまで行ったのち、
   冷却床に余裕として持たせたい切片数に基づいて圧延再開に必要な補正時間を計算する補正時間計算ステップと、
   圧延ピッチに基づく加熱炉抽出間隔に前記補正時間を加算し抽出間隔を計算する補正時間加算ステップとを有することを特徴とする形鋼圧延ラインにおける加熱炉抽出間隔決定方法。
2. 請求項１に記載の形鋼圧延ラインにおける加熱炉抽出間隔決定方法において、
   前記鋼片の冷却床バッファ量計算ステップおよび前記次鋼片の冷却床バッファ量計算ステップでは、
   対象とする鋼片の加熱炉抽出から冷却床進入までにかかる時間ＴＡの間に冷却床から払出される切片数Ｎ２を、冷却床での処理時間から冷却床出側までに要する時間を減算した時間Ｔ６−、矯正機での処理時間Ｔ７および検査床での処理時間Ｔ８とすると、以下の（１）式により計算することを特徴とする形鋼圧延ラインにおける加熱炉抽出間隔決定方法。
   

   

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