JP3201697B2 - 連鋳と熱延工程との同期化操業におけるスラブ品質判定処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連鋳と熱延工程との同
期化操業におけるスラブ品質判定処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、熱延工場においては、省エネルギ
ーや工程短縮に伴うコストダウンを目指して、連鋳で製
造されたスラブを熱間状態で加熱炉に装入するいわゆる
直送圧延が採用され、連鋳と熱延工程との同期化が進め
られている。すなわち、図７に示すように、連鋳におい
ては取鍋１からの溶鋼が連鋳機２によって鋳込まれたの
ち、切断トーチ３によって所定の長さのスラブ４に切断
される。このスラブ４は、保温機能を有する搬送台車５
によって熱延工場に運ばれて加熱炉６に装入され、加熱
炉６で所定の温度に加熱された後、粗圧延機や仕上圧延
機からなる熱延ライン７で所定寸法のストリップに圧延
されてコイラ８で巻き取られる。

【０００３】前記した直送圧延では、たとえば特公昭62
− 30065号公報に示されているように、異常発生があっ
ても切断トーチによる切断割当計画を再編集し、次の工
程に連続的に送り込むようにした技術が提案されてい
る。このようなスラブ４の工程管理はほとんどの場合コ
ンピュータによってほぼ自動的になされているが、特に
熱延ライン７への圧延命令には、連鋳時点で判定された
化学成分および鋳込みプロセス条件、さらに寸法・形状
・重量測定に応じて組まれた内容までを含んで判定を下
すことが必要である。

【０００４】ここで、従来行われているスラブの化学成
分の適合判定については、そのスラブ４が属するチャー
ジの溶鋼分析を行い、個々の成分分析値と各成分元素ご
とに設計された適合範囲（＝命令値±許容値）や、ある
いは炭素当量に代表される計算成分値とを対比し、すべ
ての条件が満足されるスラブは適合と判定される。一
方、成分元素が１つでも適合範囲を満足しないスラブは
不適合と判定される。そして、溶鋼分析での化学成分判
定で不適合と判定されたスラブはまず、判定保留として
スラブの工程進捗が保留されるか、あるいは不適合とし
て他の用途材に転用される。

【０００５】なお、判定保留となったスラブは、適合判
定で設計範囲から外れた成分について、その外れ度合い
から充当される製品の属性（公的規格との比較、製品が
得られるであろう機能特性の推定など）を満足するか否
かの判定がオフラインで実行され、そのスラブの処置方
法が決定される。ところで、上記した連鋳における溶鋼
分析値は、取鍋１の溶鋼がほぼ50％鋳込まれた時点で採
取されたサンプルを分析することにより得られ、通常は
当該スラブが切断トーチ３で切断される時点で判明す
る。しかし、たとえば高速連鋳機や幅の狭いスラブを鋳
造しているような場合は、分析値の判明は切断トーチ３
で切断されたのちになることがある。このような場合、
通常の熱延工程への圧延命令は溶鋼分析が判明している
ことを前提としているため、溶鋼分析が未判明のスラブ
は圧延を保留されることになる。その背景には、連鋳−
熱延間には元来、プロセス的にみてやむを得ない時間的
な不連続に起因するものとして許容されていたことによ
る。

【０００６】また、鋳込み状態の良否の判定について
は、図８に示すように、鋳込み実績を単一プロセス条件
毎に抽出して異常範囲決定基準に照合して異常認知を行
い、それを合否判定基準に応じてもっとも程度の悪い異
常を選択して、その異常に対する処置を講じるようにさ
れている。さらに、寸法・形状・重量の測定について
は、切断トーチ３の下流側あるいは上流側に設けられた
長さ計や下流側に設けられた秤量機によってオンライン
で精度よく測定されて、リアルタイムでコンピュータに
入力される。

【０００７】このように、従来においては切断トーチ３
でスラブ４を切断した後、加熱炉６に装入するまでに１
時間〜数時間の余裕があるのが通常であったから、その
ため、たとえば分析に時間が掛かったり、鋳込み実績の
連絡が遅れて圧延命令が遅れた場合は、それらが判明す
るまで途中でいったんスラブ４の進捗を保留したり、加
熱炉６炉前に滞留させていても工程に対する何らの悪影
響を与えることはなかった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、さらな
る省エネルギーを図ることを目的として、たとえば連鋳
機２と加熱炉６の間のスラブ搬送をたとえば５〜25分
（平均15分以内）で行うべく搬送台車５の高速化を図っ
て高度に同期化した操業形態の要請に対しては、上記し
たように１〜数時間ものスラブの滞留が生じると省エネ
ルギーが実現できず、また当該スラブを溶鋼分析が未判
明であるとの理由で圧延スケジュールから外すと、圧延
サイクルが成り立たずに同期化操業の維持に対する致命
的な障害となり、さらに鋳込み異常の判定については複
数の異常が発生した場合における相乗効果は無視するこ
とができないという問題がある。

【０００９】本発明は、このような課題を解決すべくな
されたものであって、工程進捗保留や分析判明待ちによ
るロスをなくして連鋳と熱延工程との間の高度な同期化
操業を可能にしたスラブ品質判定処理方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、連鋳で鋳込ま
れたスラブを熱間状態で搬送して直接加熱炉で加熱した
後、圧延命令に基づいて、熱延ラインで所定寸法のスト
リップに圧延する際のスラブの品質を判定処理する方法
において、スラブが充当されるオーダ特性を評点化して
命令値とし、一方品質に悪影響を与える特定の鋳込みプ
ロセス条件で鋳込まれたスラブの品質評点をプロセス条
件に応じて減点して実績値とし、該実績値と前記命令値
との大小を比較して合否を決定して鋳込みの異常の有無
の判定を行う工程と、スラブの寸法・形状・重量を測定
して、それらの測定値の命令値に対する過不足の有無を
判定処理する工程と、連鋳サイドで分析された複数の化
学成分のうち、要求特性に影響を与える単体成分が成分
目標値の範囲を外れなかった場合は適合とし、外れた場
合は当該成分が影響を与える鋼の機能を複数成分の論理
式あるいは演算式を用いて合否判定の処理を行う工程
と、前記化学成分の分析値の結果がスラブが前記加熱炉
に装入される時点までに判明した場合は、当該スラブの
実績成分値を用いて圧延命令を作成し、該命令に基づい
て圧延を実行し、一方、前記化学成分の分析値の結果が
スラブが前記加熱炉に装入される時点までに判明しない
場合は、前記成分目標値を用いて圧延命令を作成し、該
命令に基づいて圧延を実行し、その後、当該スラブが加
熱炉内に滞留中に前記化学成分の分析値の結果が判明し
たときは、この実績成分値を用いて圧延命令を再度作成
して圧延温度命令値を求め、該圧延温度命令値に前記成
分目標値での圧延命令での圧延命令温度値を補正し、ま
た、当該スラブの加熱終了時点まで前記化学成分の分析
値の結果が判明しないときは、前記成分目標値を用いて
作成した圧延命令に基づく圧延が完了した後、その後の
工程進捗を保留し、前記化学成分の分析値の結果が判明
した時点で圧延命令を再度作成して圧延温度命令値を求
め、前記成分目標値での圧延命令での圧延命令温度値と
の差により合否判定を行い、適合したときは次工程に進
捗させ、不適合のときは工程進捗保留を継続する工程
と、 前記各合否判定で不適合と判定されたスラブに対し
ては、適合する他のオーダを検索して充当先を変更する
工程と、からなることを特徴とする熱延工程との同期化
操業におけるスラブ品質判定処理方法である。

【００１１】

【作 用】本発明によれば、圧延命令の作成にネックと
なる鋳込みプロセス条件の判定処理とスラブの寸法・形
状・重量の判定処理と化学成分の合否判定処理を順次行
って圧延命令を作成する段階で、溶鋼の化学成分分析値
が未判明の場合は、成分目標値を用いて圧延命令を作成
し、当該スラブを加熱炉に装入し、在炉中に判明すると
その時点で圧延命令を再作成するようにしたので、連鋳
と熱延工程との間を高度に同期化して操業することが可
能である。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明の実施例について、図面を参
照して具体的に説明する。図１は、本発明の実施手順を
示す流れ図であり、以下の手順によって本発明は実施さ
れる。 ・ステップ１；まず、鋳込みプロセス条件が全部判明し
たかどうかを判断し、判明していれば鋳込みプロセス条
件判定処理を実施する。 ・ステップ２；ついで、スラブの寸法・重量測定値に基
づいて、スラブの寸法・形状・重量判定処理を行う。 ・ステップ３；さらに、スラブが加熱炉前に到達した時
点で、溶鋼の成分分析値が判明したかどうかを判断し、
判明していれば溶鋼成分分析の判定処理を行い、その分
析値によって作成された圧延命令に基づいて圧延を実行
する。 ・ステップ４；もし、分析未判明のものがあった場合は
スラブ加熱炉抽出直前まで待ってみて、抽出に間に合わ
ない場合は後述する分析値未判明スラブの対応処理法に
より作成された圧延命令に基づいて圧延を実行する。

【００１３】つぎに、個々の判定処理について、さらに
詳しく説明する。 (1) 鋳込みプロセス条件判定処理について；薄板は、通
常、商慣習としてその鋼板の用途に応じて許容される欠
陥混入率が異なる。そこで、オーダの用途条件を評点化
してこれを命令値とする。一方、連鋳での実績値は品質
に悪影響を与えるプロセス条件に応じて減点していく。
そこで、結果として得られたスラブの評点と命令値を比
較し、実績値≧命令値の場合は合格とし、実績値＜命令
値の場合は不合格とし、実績値≧命令値を満足するオー
ダを検索してそれに組付け替えを行う。

【００１４】ここで、スラブ品質評点について説明す
る。まず、オーダ条件の評点化について説明すると、同
一成分系を有する冷延・表面処理鋼板はその用途から具
備すべき特性として、表面外観品質を優先する鋼板（た
とえば、自動車用外板パネル用鋼板など）と内部品質を
優先する鋼板（たとえば、自動車用内板部品用鋼板な
ど）に分けられる。表面品質を重視するコイルに充当さ
れるスラブは、その表面性状に影響を及ぼすような連鋳
プロセス条件は望ましくない。一方、内部品質を重視す
るコイルは、前者に比べて表面性状を重視しない。つま
り、スラブの表面性状に影響を及ぼす連鋳プロセス条件
は多少許容される。

【００１５】また、冷延鋼板と表面処理鋼板を比較する
と、製品コイルの付加価値やめっき後表面品質に及ぼす
冷延鋼板の表面性状の影響を考慮した場合、表面処理鋼
板に充当されるスラブはその表面性状がもっとも重視さ
れる。このように、鋼板の種類やその用途により、表面
品質に要求されるレベルを評点化することができる。つ
ぎに、スラブの実績評点については、スラブの表面性状
に影響を及ぼすプロセス条件は、主として、溶鋼の清浄
性（たとえば鋼中酸素値）、鋳込速度、連鋳モールド内
の湯面変動量や速度、ノズル開度、湯面レベルの急激な
変動等である。たとえば、図２は湯面変動量とコイル内
欠陥混入率の関係を模式的に示したものであるが、この
図からコイル内欠陥混入率は湯面の変動量が小さいほど
低い（良好な品質）ことが判る。そこで、このプロセス
条件に対して同図中に示すように、ある条件に該当する
部分をレベルＡ，Ｂ，Ｃ…に分割し、それぞれレベルに
応じて、減点量を設定する。

【００１６】また、図３は鋼中酸素値とスラブ表層のア
ルミナ介在物の指数との関係を示したものであるが、同
図から、鋼中酸素値の増加は表層のアルミナ介在物の増
量を意味する。表層部アルミナ介在物は圧延後、いわゆ
るスリバ欠陥になるため、より少ないのが望ましい。そ
こで、前述と同様の高い酸素域に減点領域を設けるよう
にする。

【００１７】ここでは、上記２つのプロセス条件を説明
したが、通常の実施面においては、数〜数十のプロセス
条件に対して、それぞれの良否を個別に判定している。
それらの結果として、スラブ評点はあらかじめ設定され
た数〜数十のプロセス条件に対応した減点量の総和を計
算して設定するようにするのである。 (2) スラブの寸法・形状・重量判定処理について；切断
トーチの下流側あるいは上流側に設けられた長さ計や下
流側に設けられた秤量機によってスラブの寸法・形状・
重量を測定して、それらの測定値の命令値に対して過不
足の有無を判定処理し、過不足がある場合は、その測定
値に適合した製品のオーダに変更する。 (3) 溶鋼成分値の判定処理について；一般に、製品コイ
ルの品質設計の段階で、その製品コイルに要求される機
能を満足させるために必要な化学成分の適合範囲が決定
される。通常、この適合範囲は製品コイルのたとえばＪ
ＩＳやＷＥＳなどの公的規格を満足するために設定され
る範囲と、その製品コイルに要求される特性、たとえば
機械的特性を満足するために設定される範囲との最大公
約数を採用し、製鋼工程に製造命令の管理項目として提
示する。

【００１８】そこで、本発明において、あらかじめ各成
分元素の製造命令範囲を公的規格を満足する範囲とその
製品コイルに要求される機能特性を満足する範囲に分離
しておく。そして、図４に示すような以下の手順に従っ
て化学分析値の適合判定を行う。 化学分析値の適合判定において、まず、各元素の持
つ最小公倍数からなる適合範囲で判定を行い、適合／不
適合の判定を行う。 そして不適合と判定された場合、その不適合の原因
となった成分元素Ｘについて、つぎのような手順で判定
を続ける。 まず、公的規格値の範囲で適合判定を行う。ここで
不適合の場合はそのスラブを別の製品コイルに振り向け
る。 一方、適合の場合は、その製品コイルに要求される
機能特性を満足するか否かの判定を行う。この判定に際
し、あらかじめ設定されている当該成分と機能特性の関
係を論理式あるいは演算式に当てはめてみる。その結
果、適合と判定されればスラブを加熱炉に装入する。そ
の際に製品特性を満足するために、溶鋼分析の実績値か
らたとえば仕上圧延温度や巻き取り温度等の熱延の温度
条件を合理的な範囲で変化させる。なお、不適合と判定
された場合はそのスラブを別の製品コイルに振り向け
る。

【００１９】極低炭素鋼の場合、その化学成分と製品の
機能はおよそ表１のように整理される。

【００２０】

【表１】

【００２１】たとえば、主要な化学成分である“Ｃ”は
製品機能として引張強さや降伏点、伸びなどの機械的特
性と時効特性を表す固溶炭素量に影響を与える。これら
の特性は単にＣだけではなく他の成分により影響を受け
る。すなわち、引張強さと降伏点はＣ，Ｐ，Nb，Ｂの各
元素およびプロセス条件である熱延／巻き取り温度、連
続焼鈍の均熱温度および調質圧延の伸び率の一次関数で
経験的に表される。伸びも同様に、Ｃ，Ｐ，Ti，Ｂおよ
びプロセス条件である熱延／巻き取り温度、連続焼鈍の
均熱温度および調質圧延の伸び率の一次関数で経験的に
表される。

【００２２】これらの特性はあらかじめ設定された一次
関数式に実績分析値を代入することにより推定値がわか
るので、推定値がその特性の上下限値に収まっていれ
ば、適合と判定する。図５は極低炭素鋼における伸び特
性の評価関数の精度評価の一例を示したものである。こ
のときの伸びＦ（％）の評価関数は下記のごとくであ
り、上限ＵＬおよび下限ＬＬはいずれも標準偏差σ＝１
％の範囲を示したものである。

【００２３】Ｆ＝54.2−0.10Ｃ(ppm) −0.05Ｐ(ppm) −
0.10Ti (ppm)−0.05Ｂ(ppm)＋0.2 ｔ(mm) 一方、固溶炭素量は、理論的にTi，Ｓ，Ｎの原子含有率
の関数で示される。この場合、命令値から求まる固溶炭
素量と実績から求まる固溶炭素量を比較し、固溶炭素量
（実績）≦固溶炭素量（命令）の条件を満たせば、適合
と判定する。また熱間脆性にはMn, Ｓが、脱酸素にはA
l, Ｏがそれぞれ関係する。

【００２４】このように、冷延鋼板向け極底炭素鋼を例
にすると、たとえば溶鋼分析において炭素含有量が命令
範囲から外れた場合は、機械的特性および固溶炭素量が
すべて設定条件を満足すると適合と判定する。なお、上
記の実施例は冷延鋼板向け極底炭素鋼について説明した
ものであるが、たとえば構造用熱延炭素鋼の場合、Ｃ，
Mn等の元素は機械的特性を満足するために添加するもの
であり、公的規格値と機械的特性を満足する成分計算式
との対比を行い、適合判定を実施することができる。 (4) 分析値未判明スラブの対応処理について； 図６に示すような手順で処理を行う。すなわち、以下の
ごとくである。 スラブが加熱炉前に到達した圧延命
令の作成時点で、溶鋼の成分分析値に未判明のものがあ
った場合、その未判明成分に対しては目標値（溶鋼の出
鋼命令時点での目標成分）を用いて圧延命令を作成し
て、この圧延命令に基づいて圧延を実行する。 圧延
終了後、当該製品コイルの次工程進捗を保留し、分析値
が判明するまで待機させる。 溶鋼分析値が判明した
時点で、スラブの化学成分に対する適合判定を行う。
実績成分に基づいて圧延命令を再度作成する。 こ
の実績成分での再圧延命令と目標成分での圧延命令の個
々の圧延温度条件（仕上圧延温度や巻き取り温度）の差
を許容値と比較する。 比較の結果、適合と判定され
た場合は自動的に製品コイルの保留を解除し、次工程へ
進捗させ、不適合と判定された製品コイルは“判明保
留”と状態を変えてそのメッセージを出力する。

【００２５】また、当該スラブは分析未判明状態で加熱
炉内に装入されるわけだが、炉内滞留中（通常、30〜20
0 分）に分析値が判明した場合は、その時点で上記ステ
ップでの適合判定およびステップの圧延命令の再作
成を行い、ステップの命令温度の補正を行うようにす
ればよい。なお、この時点で不適合と判定されたスラブ
の場合は、即座に適合するオーダを検索して、適合オー
ダが見つかった場合はその充当先を変更するようにす
る。

【００２６】なお、これら一連の処理をコンピュータシ
ステムを用いて実施することにより、連鋳と熱延工程と
の間での高度な同期化操業を可能とする。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
スラブの化学成分が未判明の状態であっても、圧延を実
行することができるので、連鋳と熱延工程との間が高度
に同期化されたプロセスでの操業が可能であり、省エネ
ルギーの向上はもとより生産性の増大に大いに貢献する
ことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の手順を示す流れ図である。

【図２】湯面変動量とコイル内欠陥混入率の関係を説明
する模式図である。

【図３】鋼中酸素量とスラブ表層アルミナ介在物指数の
関係を説明する模式図である。

【図４】化学分析値の適合判定を行う手順を示す流れ図
である。

【図５】極低炭素鋼での伸び特性の評価関数の精度評価
の一例を示す特性図である。

【図６】分析値未判明スラブの対応処理の手順を示す流
れ図である。

【図７】連鋳と熱延工程との同期化操業を説明する側面
図である。

【図８】従来の連鋳での異常鋳込み判定を説明する流れ
図である。

【符号の説明】

１ 取鍋 ２ 連鋳機 ３ 切断トーチ ４ スラブ ５ 搬送台車 ６ 加熱炉 ７ 熱延ライン ８ コイラ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−241610（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21B 37/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連鋳で鋳込まれたスラブを熱間状態で
   搬送して直接加熱炉で加熱した後、圧延命令に基づい
   て、熱延ラインで所定寸法のストリップに圧延する際の
   スラブの品質を判定処理する方法において、 スラブが充当されるオーダ特性を評点化して命令値と
   し、一方品質に悪影響を与える特定の鋳込みプロセス条
   件で鋳込まれたスラブの品質評点をプロセス条件に応じ
   て減点して実績値とし、該実績値と前記命令値との大小
   を比較して合否を決定して鋳込みの異常の有無の判定を
   行う工程と、 スラブの寸法・形状・重量を測定して、それらの測定値
   の命令値に対する過不足の有無を判定処理する工程と、 連鋳サイドで分析された複数の化学成分のうち、要求特
   性に影響を与える単体成分が成分目標値の範囲を外れな
   かった場合は適合とし、外れた場合は当該成分が影響を
   与える鋼の機能を複数成分の論理式あるいは演算式を用
   いて合否判定の処理を行う工程と、前記化学成分の分析値の結果がスラブが前記加熱炉に装
   入される時点までに判明した場合は、当該スラブの実績
   成分値を用いて圧延命令を作成し、該命令に基づいて圧
   延を実行し、一方、 前記化学成分の分析値の結果がスラ
   ブが前記加熱炉に装入される時点までに判明しない場合
   は、前記成分目標値を用いて圧延命令を作成し、該命令
   に基づいて圧延を実行し、その後、当該スラブが加熱炉
   内に滞留中に前記化学成分の分析値の結果が判明したと
   きは、この実績成分値を用いて圧延命令を再度作成して
   圧延温度命令値を求め、該圧延温度命令値に前記成分目
   標値での圧延命令での圧延命令温度値を補正し、また、
   当該スラブの加熱終了時点まで前記化学成分の分析値の
   結果が判明しないときは、前記成分目標値を用いて作成
   した圧延命令に基づく圧延が完了した後、その後の工程
   進捗を保留し、前記化学成分の分析値の結果が判明した
   時点で圧延命令を再度作成して圧延温度命令値を求め、
   前記成分目標値での圧延命令での圧延命令温度値との差
   により合否判定を行い、適合したときは次工程に進捗さ
   せ、不適合のときは工程進捗保留を継続する工程と、 前記各合否判定で不適合と判定されたスラブに対して
   は、適合する他のオーダ を検索 して充当先を変更する工
   程と、 からなることを特徴とする熱延工程との同期化操業にお
   けるスラブ品質判定処理方法。