JP2017164758A

JP2017164758A - 圧延ラインのミルペーシング制御方法

Info

Publication number: JP2017164758A
Application number: JP2016049796A
Authority: JP
Inventors: 飯島　慶次; Keiji Iijima; 慶次飯島
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2016-03-14
Filing date: 2016-03-14
Publication date: 2017-09-21

Abstract

【課題】圧延材の搬送時間の予測誤差を小さくすることができる圧延ラインのミルペーシング制御方法を提供する。【解決手段】圧延材Ｓを加熱炉２で加熱する加熱工程と、加熱炉から抽出された圧延材を粗圧延機４で粗圧延する粗圧延工程と、粗圧機から搬送された圧延材を仕上げ圧延機５で仕上げ圧延する仕上げ圧延工程と、仕上げ圧延機から搬送された圧延材を巻取機６で巻き取ってコイルにする巻取工程と、粗圧延機から搬送された圧延材を仕上げ圧延機の入側で所定の待機時間だけ待機させる待機工程とを備え、粗圧延機を通過する圧延材の温度を実測し、この温度に基づいて待機時間を算出するとともに、待機時間に基づいて、加熱炉から抽出されて巻取機まで搬送される圧延材の搬送時間を算出するようにした。【選択図】図１

Description

本発明は、圧延ラインのミルペーシング制御方法に関する。

熱間圧延における加熱炉抽出間隔の決定方法として、加熱炉からコイラーまでのライン上を搬送する先行の圧延材及び後行の圧延材の互いの干渉を予測し、加熱炉からの圧延材の抽出間隔を決定するミルペーシング(Mill Pacing Control)技術がある。
例えば特許文献１のミルペーシング技術は、熱間圧延ラインの仕上げ圧延機の入側到達時の圧延材の温度を予測し、予測された温度に基づいて仕上げ圧延機の入側での圧延材の待機時間を算出し、算出された待機時間を考慮して最短の加熱炉からの抽出間隔を決定することで、搬送時間の予測精度を向上させるようにしている。

特許第５５８１６００号公報

ところで、特許文献１のミルペーシング技術は、仕上げ圧延機の入側での圧延材の待機時間を、入側到達時の圧延材の予測温度値に基づいて算出しているので、入側到達時の実際の温度と予測温度値との間に誤差がある場合、圧延材の搬送時間の予測精度が下がり、圧延能率が低下するおそれがある。
また、待機時間の実績が判明してから圧延材の搬送時間の予測をしても、既に熱間圧延ライン上に搬送されている圧延材の抽出間隔には反映することができない。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、圧延材の搬送時間の予測誤差を小さくすることができる圧延ラインのミルペーシング制御方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る圧延ラインのミルペーシング制御方法は、圧延材を加熱炉で加熱する加熱工程と、加熱炉から抽出された圧延材を粗圧延機で粗圧延する粗圧延工程と、粗圧機から搬送された圧延材を仕上げ圧延機で仕上げ圧延する仕上げ圧延工程と、仕上げ圧延機から搬送された圧延材を巻取機で巻き取ってコイルにする巻取工程と、粗圧延機から搬送された圧延材を仕上げ圧延機の入側で所定の待機時間だけ待機させる待機工程とを備え、粗圧延機を通過する圧延材の温度を実測し、この温度に基づいて前記待機時間を算出するとともに、待機時間に基づいて、加熱炉から抽出されて前記巻取機まで搬送される前記圧延材の搬送時間を算出した。

本発明に係る圧延ラインのミルペーシング制御方法によれば、圧延材の搬送時間の予測誤差を小さくすることができ、圧延能率を向上させることができる。

本発明に係る熱間圧延ラインを示す図である。本発明に係る熱間圧延ラインのミルペーシング制御方法の一例を示すフローチャートである。ミルペーシング制御方法を具体的に示すための先行の圧延材と後続の圧延材の圧延工程を示す図である。

次に、図面を参照して、本発明の第１実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
また、以下に示す第１実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

［第１実施形態の熱間圧延ラインについて］
図１は、本発明に係る第１実施形態の熱間圧延ライン１のミルペーシング制御を行う装置である。
熱間圧延ライン１は、圧延材Ｓの加熱工程を行う加熱炉２と、加熱処理が行われて加熱炉２から抽出された圧延材Ｓを搬送する搬送装置３と、搬送装置３により搬送されてきた圧延材Ｓの粗圧延工程を行う粗圧延機４と、粗圧延後の圧延材Ｓの仕上げ圧延工程を行う仕上げ圧延機５と、仕上げ圧延後の圧延材Ｓをコイル状に巻き取る巻取工程を行う巻取機６と、ミルペーシング制御装置７と、を備えている。

加熱炉２は、装入工程、加熱工程、抽出工程からなる。加熱路２内には複数枚の圧延材Ｓが装入可能となっており、装入した順に炉の反対側から抽出する。加熱工程にかかる時間、抽出のタイミング等は、制御部１１からの指令による。
ここで、この加熱炉２からの圧延材Ｓの抽出間隔（抽出ピッチ）は、ミルペーシング制御装置７の後述する制御部１１で制御される。
粗圧延機４は、１スタンド以上の圧延機を用いて実現されている。仕上げ圧延機５も、複数スタンドの圧延機を用いて実現される。

［ミルペーシング制御装置について］
ミルペーシング制御装置７は、ミルペーシング制御を実現するための各種演算処理を行う演算処理部１０と、ミルペーシング制御を実行する制御部１１と、圧延材Ｓの製品要求に関するオーダー情報などを制御部１１及び演算処理部１０に入力する管理データベース１２と、加熱炉２で加熱された直後の圧延材Ｓの温度を実測し、制御部１１に入力する温度センサ１３と、を備えている。
管理データベース１２は、各種製品要求に対応して熱間圧延ライン１の圧延材Ｓを管理するためのデータベースであり、圧延材Ｓのオーダー情報を格納する。オーダー情報は、要求された鉄鋼製品を製造するために必要な圧延材Ｓの緒元および製造条件等である。例えば、オーダー情報内の圧延材Ｓの緒元として、圧延材Ｓの組成、鋼種等の金属種類、強度、スラブ寸法（厚さおよび幅等）、重量、圧延処理後の圧延材寸法（長さ、厚さ、幅）等が挙げられる。また、オーダー情報内の製造条件として、例えば、加熱後の圧延材Ｓの温度、圧延材Ｓの搬送速度等の搬送条件、圧延速度および圧下量等の圧延条件、圧延材Ｓの巻取長さおよび張力等の巻取条件等が挙げられる。

制御部１１は、ミルペーシング制御装置７の機能を実現するためのプログラム等を記憶するメモリおよびこの記憶部内のプログラムを実行するＣＰＵ等を用いて実現される。
制御部１１は、ミルペーシング制御装置７の演算処理部１０の動作を制御する。また、制御部１１は、各構成部との電気信号の入出力を制御するとともに、加熱炉２で加熱された直後の圧延材Ｓの温度（実測値）が温度センサ１３から入力する。
そして、制御部１１は、管理データベース１２から圧延材毎にオーダー情報を取得するとともに、取得したオーダー情報に示される製品要求を満足するように、搬送装置３、加熱炉２、粗圧延機４、仕上げ圧延機５及び巻取機６を各々制御する。

演算処理部１０は、熱間圧延ライン１の入側端に圧延材Ｓが投入される都度、この投入された圧延材Ｓの製品要求に関するオーダー情報を管理データベース１２から取得する。
そして、演算処理部１０は、温度センサ１３が計測した粗圧延機４で粗圧延された直後の圧延材Ｓの実測温度ＴＥに基づいて仕上げ圧延機５の入側での圧延材Ｓの待機時間ＷＴnewを算出し、待機時間ＷＴnewに基づいて後続の圧延材Ｓが加熱炉２から抽出される抽出ピッチＥＰを算出するとともに、待機時間ＷＴnewに基づいて加熱炉２からの抽出から巻取機６までの圧延材Ｓの搬送時間ＨＴnewを変更する。
そして、前述した制御部１１は、熱間圧延ライン１のミルペーシング制御として、演算処理部１０から入力した抽出ピッチＥＰに基づいて、後続の圧延材Ｓの粗圧延機４への進入タイミングを制御するとともに、演算処理部１０から入力した搬送時間ＨＴnewに基づいて、搬送装置３、加熱炉２、粗圧延機４、仕上げ圧延機５及び巻取機６を各々制御する。

［ミルペーシング制御方法について］
次に、ミルペーシング制御装置７の演算処理部１０が行う制御について、図２に示すフローチャートを参照して説明する。
図２において、先ず、熱間圧延ライン１内の圧延材Ｓの搬送時間ＨＴ（加熱炉２からの抽出から巻取機６までの圧延材Ｓの搬送時間）を予測する（ステップＳ１０１：以下、予測搬送時間ＨＴと称する）。このステップＳ１０１の演算処理部１０は、圧延材Ｓに対応するオーダー情報を管理データベース１２から取得し、圧延材Ｓの緒元および製造条件等に基づいて、圧延材Ｓに要する各製造工程の予測搬送時間ＨＴを算出する。

次に、ステップＳ１０２において、粗圧延機４で粗圧延された直後の圧延材Ｓの実測温度ＴＥを得る。このステップＳ１０２の演算処理部１０は、制御部１１に入力されている温度センサ１３からの計測値を読み込む。
次に、ステップＳ１０３において、圧延材Ｓの実測温度ＴＥを用いて、仕上げ圧延機５の入側（待機位置）の圧延材Ｓの予測温度を算出する。このステップＳ１０３の演算処理部１０は、制御部１１が記憶している温度予測方法に実測温度ＴＥを使用することで、圧延材Ｓの予測温度ＴＦを算出する。

ここで、制御部１１が記憶している温度予測方法は、例えば本出願人が出願した特許第５３６９４６８号公報の明細書段落番号００３２〜００４２に記載されている技術である。この技術は、基本モデルとして熱伝導方程式を差分法で解くモデルを使用し、実機データを用いて差分法で使用するパラメータを調整後、学習を行うことで、温度予測精度を向上させている。そして、差分モデルを集中定数系モデルと板厚方向温度分布モデルで近似することで、差分モデルと同等の温度予測精度で、かつ高速計算を可能としたものである。

次に、ステップＳ１０４において、演算処理部１０は、目標とする入側温度ＴＧと、ステップ１０３で算出した予測温度ＴＦとの差分、すなわち、温度誤差ΔＴを算出する。
次に、ステップＳ１０５において、演算処理部１０は、ステップＳ１０４で算出した温度誤差ΔＴと、管理データベース１２から取得したパラメータα、βとに基づいて、待機時間ＷＴnewを算出する。ここで、パラメータα、βは、熱間圧延ラインの過去の温度変化と待機時間とのデータに基づく値である。
次に、ステップＳ１０６において、演算処理部１０は、算出した待機時間ＷＴnewを含めた加熱炉２からの抽出から巻取機６までの圧延材Ｓの搬送時間ＨＴnewを算出する。

次に、ステップＳ１０７において、演算処理部１０は、予測搬送時間ＨＴを算出した搬送時間ＨＴnewに変更する。
次に、ステップＳ１０８において、演算処理部１０は、ステップＳ１０６で算出した搬送時間ＨＴnewに基づいて、先行する圧延材Ｓと後続の圧延材Ｓとが衝突しない最小の抽出ピッチＥＰを算出する。
次に、ステップＳ１０９において、演算処理部１０は、制御部１１に抽出ピッチＥＰを出力する。

次に、ステップＳ１１０において、演算処理部１０は、制御部１１に搬送時間ＨＴnewを出力する。
次に、ステップＳ１１１において、演算処理部１０は、管理データベース１２に、算出した予測搬送時間ＨＴを搬送時間ＨＴnewとして記憶させておくとともに、使用した実測温度ＴＥ、予測温度ＴＦ、温度誤差ΔＴ、待機時間ＷＴnewを格納する。
そして、ミルペーシング制御装置演算処理部１０１は、加熱炉２の抽出端に圧延材Ｓが到着する度に、図２に示したステップＳ１０１〜Ｓ１０９の各処理を繰り返し実行する。

次に、第１実施形態の熱間圧延ライン１及び圧延材のミルペーシング制御動作について、図３を参照しながら説明する。
図３の符号Ｓ１で示す線図は、先行する圧延材（以下、先行材Ｓ１と称する）の進行方向の先端部を示し、図３の符号Ｓ２で示す線図は、後続の圧延材（以下、後続材Ｓ２と称する）の進行方向の先端部を示している。
加熱炉２から抽出された先行材Ｓ１は、制御部１１の制御により粗圧延機４側に搬送されていく（ステップＳ１０１）。

粗圧延機４で粗圧延工程が行われた直後の先行材Ｓ１は、温度センサ１３で実測温度ＴＥが計測される（ステップＳ１０２）。
温度センサ１３から実測温度ＴＥが入力した演算処理部１０は、実測温度ＴＥに基づいて、仕上げ圧延機５の入側（待機位置）の先行材Ｓ１の予測温度ＴＦを算出し（ステップＳ１０３）、目標とする入側温度ＴＧと予測温度ＴＦとの差分、温度誤差ΔＴを算出する（ステップＳ１０４）。
また、演算処理部１０は、温度誤差ΔＴに基づいて待機時間ＷＴnewを算出し（ステップＳ１０５）、待機時間ＷＴnewを含めた加熱炉２からの抽出から巻取機６までの圧延材Ｓの搬送時間ＨＴnewを算出し（ステップＳ１０６）、予測搬送時間ＨＴを算出した搬送時間ＨＴnewに変更する（ステップＳ１０７）。
また、演算処理部１０は、算出した搬送時間ＨＴnewに基づいて先行する圧延材Ｓと後続の圧延材Ｓとが衝突しない最小の抽出ピッチＥＰを算出し（ステップＳ１０８）、制御部１１に抽出ピッチＥＰ及び搬送時間ＨＴnewを出力する（ステップＳＴ１０９，１１０）。

制御部１１は、先行材Ｓ１が加熱炉２から抽出された後、抽出ピッチＥＰの時間をあけた後に後続材Ｓ２を抽出し、待機時間ＷＴnew及び搬送時間ＨＴnewとして加熱炉２の抽出から巻取機６まで搬送する。
そして、制御部１１は、先行材Ｓ１の抽出後、抽出ピッチＥＰの時間をあけた後に後続材Ｓ２を抽出し、加熱炉２から巻取機６まで搬送する。
なお、本発明に係る先行する圧延材が先行材Ｓ１に対応し、本発明に係る後続の圧延材が後続材Ｓ２に対応している。

［第１実施形態の熱間圧延ラインの効果について］
先行材Ｓ１の仕上げ圧延機５の入側（待機位置）の待機時間は、温度センサ１３が計測した実測温度ＴＥに基づいた待機時間ＷＴnewとして算出されている。また、先行材Ｓ１の搬送時間も、待機時間ＷＴnewを含めた搬送時間ＨＴnewに変更されている。
後続材Ｓ２は、先行材Ｓ１が加熱炉２から抽出された後、抽出ピッチＥＰの時間をあけた後に抽出されるが、この抽出ピッチＥＰも、予測誤差が小さい搬送時間ＨＴnewに基づいて先行する圧延材Ｓと後続の圧延材Ｓとが衝突しない最小の値に設定されているので、加熱炉２から後続材Ｓ２が抽出される時間の短縮を図ることができ、圧延能率を向上させることができる。

１熱間圧延ライン
２加熱炉
３搬送装置
４粗圧延機
５仕上げ圧延機
６巻取機
７ミルペーシング制御装置
１０演算処理部
１１制御部
１２管理データベース
１３温度センサ
ＥＰ抽出ピッチ
ＨＴ予測搬送時間
ＨＴnew 搬送時間
Ｓ圧延材
Ｓ１先行材
Ｓ２後続材
ＴＥ実測温度
ＴＦ仕上げ圧延機の入側（待機位置）の圧延材の予測温度
ＴＧ目標とする入側温度
ＷＴnew 待機時間
ΔＴ温度誤差
α、β パラメータ

Claims

圧延材を加熱炉で加熱する加熱工程と、
前記加熱炉から抽出された前記圧延材を粗圧延機で粗圧延する粗圧延工程と、
前記粗圧延機から搬送された前記圧延材を仕上げ圧延機で仕上げ圧延する仕上げ圧延工程と、
前記仕上げ圧延機から搬送された前記圧延材を巻取機で巻き取ってコイルにする巻取工程と、
前記粗圧延機から搬送された前記圧延材を前記仕上げ圧延機の入側で所定の待機時間だけ待機させる待機工程と、を備え、
前記粗圧延機を通過する前記圧延材の温度を実測し、この温度に基づいて前記待機時間を算出するとともに、
当該待機時間に基づいて、前記加熱炉から抽出されて前記巻取機まで搬送される前記圧延材の搬送時間を算出したことを特徴とする圧延ラインのミルペーシング制御方法。
先行する前記圧延材が前記加熱炉から抽出された後に後続の前記圧延材が前記加熱炉から抽出される抽出ピッチを、前記待機時間に基づいて算出した前記搬送時間に基づいて設定することを特徴とする請求項１記載の圧延ラインのミルペーシング制御方法。