JP4935696B2

JP4935696B2 - 熱間圧延工場における圧延スケジュール作成方法および装置

Info

Publication number: JP4935696B2
Application number: JP2008020000A
Authority: JP
Inventors: 孝行加地; 収山口; 修司久山
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2008-01-31
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2028-01-31
Also published as: JP2009178740A

Description

本発明は、熱間圧延工場における圧延スケジュール作成方法および装置に関するものである。

従来、連続鋳造で鋳造された鋳片は、一旦、鋳片置場などで冷却された後、熱間圧延ラインの加熱炉に装入され、再加熱されて圧延されていた。しかし、最近では、連続鋳造した鋳片の保有熱を有効に活用するため、連続鋳造ラインと熱間圧延ラインを直結する直送圧延が行われるようになってきている。

この直送圧延は、エネルギー原単位および生産性の両面から非常に効率のよい生産方式である。しかし、直送圧延の導入当初は、γ→α変態点以上の温度での加熱炉装入に起因する粗大γ粒による熱間圧延割れの問題や、中炭素鋼の熱間圧延時に発生する表面割れの問題が発生した。

そのため、前者の問題に対しては、特許文献１に開示された技術では、圧延開始温度を1050〜1300℃とし圧下率を20%以上とする対策が示された。さらに、後者の問題に対しては、特許文献２に開示された技術では、鋳片表面温度を900℃以上あるいは700℃以下として圧延する対策が示された。その結果、割れ発生の問題も回避され、直送圧延が広く実施されるようになった。

直送圧延の形態としては、連続鋳造ラインの出側から迅速に鋳片を搬送し直接熱間圧延ラインの加熱炉に装入して圧延するダイレクトホットチャージローリング(Direct Hot Charge Rolling、以下DHCRと呼ぶ)、加熱炉装入前に一時的に仮置を実施するが、熱間のままで加熱炉に装入して圧延を行うホットチャージローリング(Hot Charge Rolling、以下HCRと呼ぶ)、などが一般的である。

しかし、上述のDHCR、およびHCRいずれの方式においても、操業計画段階の時間当たりの生産トン数で示される生産性を達成できないことが頻繁に発生する。すなわち、熱間圧延ラインにおける生産性は、投入熱量と加熱炉長により決定される加熱炉能力が律速となる場合が多いからである。

加熱炉に装入される鋳片がすべて冷片であり、抽出温度が一定であれば、加熱炉の生産性は安定し、熱間圧延ラインの生産性も安定となる。しかし、熱片での装入となると、鋳片の含熱量の変化に生産性が強く依存することとなり、不安定な操業となる。特に、熱片サイクルから冷片サイクルへの移行時、生産性が大きく低下する。

そこで、例えば、特許文献３や特許文献４に開示された技術では、鋳片の含熱量に応じて最適な加熱炉を選択する圧延方法が提案されている。
特開昭６２−１３９８１４号公報特開昭６２−４０９０２号公報特開平１１−２６９５４７号公報特開２００３−３０６７２１号公報

種々の製品を製造している熱間圧延工場では、鋳造条件、圧延条件、品質条件などの制約を満足できず、熱片の供給が途切れてしまうことが多くある。上述した特許文献３や特許文献４に開示された技術を適用しようとすると、最適な加熱炉を選択するために複数の加熱炉があることが前提となっており、満足な数の加熱炉がない場合は、巨額の費用を投資して新たな加熱炉を増設する必要があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、新たな加熱炉を増設することなく、熱片と冷片の切り替え時においても生産性の低下を招くことのない、熱間圧延工場における圧延スケジュール作成方法および装置を提供することを目的にする。

本発明の請求項１に係る発明は、加熱炉と圧延機により構成され、熱片と冷片が装入される熱間圧延工場を対象とした熱間圧延工場における圧延スケジュール作成方法であって、熱片サイクルおよび冷片サイクルの初期圧延スケジュールを作成する初期圧延スケジュール作成工程と、熱片サイクルおよび冷片サイクルの加熱所要時間を算出し、両者の差である加熱所要時間差を、算出する加熱所要時間差算出工程と、圧延機能率および加熱炉能率から算出される、所要圧延時間間隔および所要加熱炉抽出時間間隔を用いて熱片サイクル終了部分における加熱炉余裕度を算出する加熱炉余裕度算出工程と、該算出した、加熱炉余裕度と加熱所要時間差とを比較する比較工程と、該比較した結果、加熱炉余裕度が加熱所要時間差未満の場合には、熱片サイクルの終了部分に、圧延機能率が加熱炉能率を下回る圧延材を所定量組み込んで、前記初期圧延スケジュールを修正する計画修正工程とを有することを特徴とする熱間圧延工場における圧延スケジュール作成方法である。

また、本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の熱間圧延工場における圧延スケジュール作成方法において、前記比較した結果、加熱炉余裕度が加熱所要時間差以上になるまで、前記計画修正工程、前記加熱所要時間差算出工程、前記加熱炉余裕度算出工程、および前記比較工程とを順に処理を繰り返すことを特徴とする熱間圧延工場における圧延スケジュール作成方法である。

また、本発明の請求項３に係る発明は、加熱炉と圧延機により構成され、熱片と冷片が装入される熱間圧延工場を対象とした熱間圧延工場における圧延スケジュール作成装置であって、熱片サイクルおよび冷片サイクルの初期圧延スケジュールを作成する初期圧延スケジュール作成手段と、熱片サイクルおよび冷片サイクルの加熱所要時間を算出し、両者の差である加熱所要時間差を、算出する加熱所要時間差算出手段と、圧延機能率および加熱炉能率から算出される、所要圧延時間間隔および所要加熱炉抽出時間間隔を用いて熱片サイクル終了部分における加熱炉余裕度を算出する加熱炉余裕度算出手段と、該算出した、加熱炉余裕度と加熱所要時間差とを比較する比較手段と、該比較した結果、加熱炉余裕度が加熱所要時間差未満の場合には、熱片サイクルの終了部分に、圧延機能率が加熱炉能率を下回る圧延材を所定量組み込んで、前記初期圧延スケジュールを修正する計画修正手段とを有することを特徴とする熱間圧延工場における圧延スケジュール作成装置である。

また、本発明の請求項４に係る発明は、請求項３に記載の熱間圧延工場における圧延スケジュール作成装置において、前記比較した結果、加熱炉余裕度が加熱所要時間差以上になるまで、前記計画修正手段、前記加熱所要時間差算出手段、前記加熱炉余裕度算出手段、および前記比較手段へと順に処理を繰り返すことを特徴とする熱間圧延工場における圧延スケジュール作成装置である。

さらに、本発明の請求項５に係る発明は、請求項１または２に記載の熱間圧延工場における圧延スケジュール作成方法により作成された圧延スケジュール作成に従って、熱間圧延して製造することを特徴とする熱延鋼板の製造方法である。

本発明によれば、熱片サイクルの終了部分に、圧延機能率が加熱炉能率を下回る圧延材を所定量組み込むようにしたので、加熱炉能力に余力が生まれ、生産性を低下させることなく、冷片サイクルの所要加熱時間を確保することができる。

本発明を実施するための最良の形態について、以下に説明する。図１は、本発明に係る熱間圧延工場における圧延スケジュール作成方法の処理手順例を示す図である。処理がスタートすると、先ず、Step01にて、圧延対象となる熱片スラブ、冷片スラブを圧延条件や圧延制約などに合わせてグルーピングすることにより圧延順を決定して、熱片サイクル、冷片サイクルの初期圧延スケジュールを作成する。

なお、ロール交換から次のロール交換までの間の１つの圧延ロールによる圧延単位をサイクルと呼び、１サイクルにおいて、数十本から百数十本の材料を圧延する。また、スラブ(鋳片)には、例えば６００℃以上の高温のまま加熱炉に装入される熱片スラブと、低い温度で加熱炉に装入される冷片スラブと、さらにその中間温度で加熱炉に装入される温片スラブとがある。本明細書では、このような１サイクルに圧延される材料を、熱片スラブのみとする場合を熱片サイクルと呼び、熱片スラブ以外のスラブを主体とするサイクルを冷片サイクルと呼ぶこととする。

次に、Step02にて熱片サイクル、冷片サイクルの加熱所要時間（Ｔｈ、Ｔｃ）を算出し、両者の差である加熱所要時間差（ΔＴ）を、以下の（１）式で算出する。

ΔＴ＝Ｔｃ − Ｔｈ・・・・・・・・（１）
ΔＴ：加熱所要時間差
Ｔｃ：冷片サイクルの加熱所要時間
Ｔｈ：熱片サイクルの加熱所要時間

図３は、鋳片(スラブ)の装入温度と加熱所要時間の関係の一例を示す図である。両者の関係は、鋳片の厚みや品種などによって異なってくるものの、対象鋳片の装入温度と加熱所要時間の関係を図３のようにモデル化することにより、装入温度から冷片の加熱所要時間Ｔｃ、および熱片の加熱所要時間Ｔｈをそれぞれ算出することができる。

図４は、装入温度差に起因する生産能率低下を説明する図である。上記（１）式で算出した加熱所要時間差（ΔＴ）は、熱片サイクルと冷片サイクル間の圧延停止時間に相当することとなる。

次に、Step03にて、圧延機能率、および加熱炉能率から算出される所要圧延時間間隔、所要加熱炉抽出時間間隔を用いて熱片サイクル終了部分における加熱炉余裕度を算出する。先ず、圧延機能率（Ｅｒ）、加熱炉能率（Ｅｆ）、所要圧延時間間隔（Ｔｒ）、および所要加熱炉抽出時間間隔（Ｔｆ）の算出方法の一例を、以下の（２）〜（５）式に示す。

Ｔｒ＝Ｔｒ０＋Ｔｒ１・・・・・・（２）
Ｅｒ＝Ｗ／Ｔｒ・・・・・・（３）
Ｔｆ＝Ｌｓ＊（Ｔ／Ｌｆ）・・・・・（４）
Ｅｆ＝Ｗ／Ｔｆ・・・・・・（５）
Ｔｒ：所要圧延時間間隔
Ｔｒ０：前材と当材のインターバル
Ｔｒ１：当材の圧延時間
Ｅｒ：圧延機能率
Ｔｆ：所要加熱炉抽出時間間隔
Ｌｓ：当材幅と、当材と前材との距離間隔の和
Ｌｆ：加熱炉炉長
Ｔ：加熱所要時間
Ｅｆ：加熱炉能率
Ｗ：鋳片重量

図５は、所要圧延時間間隔の算出方法を説明する図である。図６は、所要加熱炉抽出時間間隔の算出方法を説明する図である。また、図２は、熱片サイクルの後に冷片サイクルを圧延する圧延スケジュールにおいて、熱片サイクルの終了部分に、圧延機能率が加熱炉能率を下回る圧延材(ＨＣＲ(低能率))を組み込み入れた例を説明する図である。

そして、加熱余裕度（ΔＦ）は、上記所要圧延時間間隔と所要加熱炉抽出時間間隔とを比較して、鋳片の加熱に必用な時間を充分取ることが可能かを示す指標であり、下式（６）にて算出する。

ΔＦ＝ Σ（Ｔｒ − Ｔｆ）・・・・・・（６）
即ち、図２においてＨＣＲ（低能率）と示した熱片サイクルの終了部分の各鋳片について、所要圧延時間間隔と所要加熱炉抽出時間間隔の差を算出して、その差を積算することにより算出する。

上記加熱余裕度（ΔＦ）と加熱所要時間差（ΔＴ）を比較(Step04)して、ΔＦ≧ΔＴを満足していれば、圧延スケジュールの計画作成を終了し、満足していなければ、上述のＨＣＲ（低能率）部分に、(圧延機能率)＜(加熱炉能率)となる熱片、すなわち、圧延機能率が加熱炉能率より低い熱片を追加して熱片サイクルの計画を修正(Step05)する。

上記作業をΔＦ≧ΔＴの条件を満足するまで行えば、熱片サイクル終了部分の低能率部分において、冷片サイクルの加熱所要時間を確保できるため、熱片サイクル終了時に冷片サイクルの昇熱待ちに起因するライン停止を発生させずに圧延を継続することができる。

図７は、従来方法により圧延スケジュール作成を行った実施例を示す図であり、図８は、本発明により圧延スケジュール作成を行った実施例を示す図である。従来の方法では、冷片サイクルの１本目において、加熱待ちが５０分発生して圧延が停止しているが、本発明による方法では加熱待ちが発生せず、生産性低下を防止していることが分る。

本発明に係る熱間圧延工場における圧延スケジュール作成方法の処理手順例を示す図である。熱片サイクルの終了部分に、圧延機能率が加熱炉能率を下回る圧延材を組み込み入れた例を説明する図である。鋳片の装入温度と加熱所要時間の関係の一例を示す図である。。装入温度差に起因する生産能率低下を説明する図である。所要圧延時間間隔の算出方法を説明する図である。所要加熱炉抽出時間間隔の算出方法を説明する図である。従来方法により圧延スケジュール作成を行った実施例を示す図である。本発明により圧延スケジュール作成を行った実施例を示す図である。

Claims

加熱炉と圧延機により構成され、熱片と冷片が装入される熱間圧延工場を対象とした熱間圧延工場における圧延スケジュール作成方法であって、
熱片サイクルおよび冷片サイクルの初期圧延スケジュールを作成する初期圧延スケジュール作成工程と、
熱片サイクルおよび冷片サイクルの加熱所要時間を算出し、両者の差である加熱所要時間差を、算出する加熱所要時間差算出工程と、
圧延機能率および加熱炉能率から算出される、所要圧延時間間隔および所要加熱炉抽出時間間隔を用いて熱片サイクル終了部分における加熱炉余裕度を算出する加熱炉余裕度算出工程と、
該算出した、加熱炉余裕度と加熱所要時間差とを比較する比較工程と、
該比較した結果、加熱炉余裕度が加熱所要時間差未満の場合には、熱片サイクルの終了部分に、圧延機能率が加熱炉能率を下回る圧延材を所定量組み込んで、前記初期圧延スケジュールを修正する計画修正工程とを有することを特徴とする熱間圧延工場における圧延スケジュール作成方法。
請求項１に記載の熱間圧延工場における圧延スケジュール作成方法において、
前記比較した結果、加熱炉余裕度が加熱所要時間差以上になるまで、
前記計画修正工程、前記加熱所要時間差算出工程、前記加熱炉余裕度算出工程、および前記比較工程とを順に処理を繰り返すことを特徴とする熱間圧延工場における圧延スケジュール作成方法。
加熱炉と圧延機により構成され、熱片と冷片が装入される熱間圧延工場を対象とした熱間圧延工場における圧延スケジュール作成装置であって、
熱片サイクルおよび冷片サイクルの初期圧延スケジュールを作成する初期圧延スケジュール作成手段と、
熱片サイクルおよび冷片サイクルの加熱所要時間を算出し、両者の差である加熱所要時間差を、算出する加熱所要時間差算出手段と、
圧延機能率および加熱炉能率から算出される、所要圧延時間間隔および所要加熱炉抽出時間間隔を用いて熱片サイクル終了部分における加熱炉余裕度を算出する加熱炉余裕度算出手段と、
該算出した、加熱炉余裕度と加熱所要時間差とを比較する比較手段と、
該比較した結果、加熱炉余裕度が加熱所要時間差未満の場合には、熱片サイクルの終了部分に、圧延機能率が加熱炉能率を下回る圧延材を所定量組み込んで、前記初期圧延スケジュールを修正する計画修正手段とを有することを特徴とする熱間圧延工場における圧延スケジュール作成装置。
請求項３に記載の熱間圧延工場における圧延スケジュール作成装置において、
前記比較した結果、加熱炉余裕度が加熱所要時間差以上になるまで、
前記計画修正手段、前記加熱所要時間差算出手段、前記加熱炉余裕度算出手段、および前記比較手段へと順に処理を繰り返すことを特徴とする熱間圧延工場における圧延スケジュール作成装置。
請求項１または２に記載の熱間圧延工場における圧延スケジュール作成方法により作成された圧延スケジュール作成に従って、熱間圧延して製造することを特徴とする熱延鋼板の製造方法。