JP5007597B2 - 熱間圧延の圧延順序決定方法、熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の圧延材を加熱炉にて加熱した後に圧延機で圧延する熱間圧延の圧延順序を決定する方法、これにより熱延鋼板を製造する方法に関する。

熱間圧延では、圧延機で圧延材（スラブ）を圧延する前に加熱炉によって圧延材を加熱する。この加熱炉において圧延材をどの程度まで加熱するかは、圧延安定性の観点、及び所望の機械特性を得るという観点から、目標加熱炉抽出温度（加熱炉出口における圧延材の目標温度。以下同じ。）が圧延材毎に定められる。しかし、加熱炉は１つ１つの圧延材を個別に加熱するものではなく、複数の圧延材が装入されるので個々の圧延材を別個独立して目標加熱炉抽出温度に加熱することはできない。加熱炉抽出温度が目標よりも高くなれば圧延をする前に空冷や水冷により温度を調整することができるが、目標より低くなると温度を上げるのは困難であり、そのまま圧延すると圧延トラブルを生じたり、所望の機械特性が得られなくなったりするので回避しなければならない。従って通常は、加熱炉に装入された圧延材のいずれも目標加熱炉抽出温度未満にならないように炉温を設定する。しかし目標加熱炉抽出温度の低い圧延材が目標温度の高い圧延材に挟まれて加熱炉に装入されたような場合には、目標加熱炉抽出温度の低い圧延材であっても高い温度に加熱されて過加熱となり、燃料費が悪化してしまうことがあった。

これを避けるために、特許文献１には圧延スケジュール決定に関する技術が開示されている。これによれば目標加熱炉抽出温度が装入順（すなわち同一加熱炉に装入される圧延材での圧延順）でみたときに滑らかに揃うように圧延順を決定することにより上記問題を解決するというものである。また、特許文献２には、加熱炉燃料流量が少なくて済むように装入炉を決定することが開示されている。
特開昭６３−５３２１５号公報 特開平６−３０４６１９号公報

しかし、特許文献１に記載の圧延スケジュール決定に関する技術では、滑らかさをどのようにはかればよいかについては明確にされていない。最も滑らかと考えられるのは、同一加熱炉に装入される目標加熱炉抽出温度が圧延順でみて単調に変化するように圧延材を並べることである。しかし、同じ圧延チャンス（圧延を続けることによる圧延工具の表面荒れによって不良品が生じないように圧延工具替えをおこなうタイミングを決めることに相当し、次の圧延工具替えまでを１つの圧延チャンスと呼ぶ。以下同様。）内では、幅の広い圧延材から幅の狭い圧延材へ向かうように圧延すべきといった圧延上の制約が他にもあり、単に目標加熱炉抽出温度の観点から単調に圧延材を並べるのは現実操業上不可能である。すなわち、圧延順を決定する際に、板幅や、板厚を考慮すべきときにこれを無視して目標加熱炉抽出温度のみの観点から圧延材を単調に並べると、圧延の際、ロールへの入り込み不良や巻き取り不良等の種々のトラブルが生じるため、現実的にはそのように温度だけの観点から滑らかに並べて圧延を行うことはできない。

特許文献２に記載の圧延順決定手法では、まず、圧延のし易さの観点から、圧延制約行列を満たし、圧延評価値が小さくなるように圧延順を決定する。そして次に、加熱炉燃料流量が少なくて済むように装入炉を決定するものである。つまり、圧延のし易さから第一段階で決められた圧延順を守ることが前提で装入炉を選択するため、燃料流量の低減効果は小さかった。

また、圧延材の圧延順を決定するに際し、加熱炉抽出温度を予測することができれば圧延順を決定するための１つのパラメータを得ることができる。しかし圧延順を決定するという限られた時間内で無数にある圧延順の組み合わせで精度よく最も良い順を見つける手段はこれまでなかった。最適の加熱炉抽出温度を見つけるために例えば各圧延順の組み合わせについて伝熱方程式を解くことは、そのために必要な資源や時間等の制約があり、非現実的であった。

そこで本発明は圧延材の加熱炉における過加熱量を複雑な方法を用いることなく正確に予測することによって加熱炉における圧延材の加熱を制御し、加熱燃料費を低減できる熱間圧延の圧延順決定方法、該方法による熱延鋼板の製造方法、及びその装置を提供することを課題とする。

発明者らは鋭意検討の結果、圧延材が加熱炉に装入される前に加熱炉からの抽出温度を予測し、当該予測された加熱炉抽出温度と目標とする加熱炉抽出温度との差である過加熱量を求めてこれに基づく評価関数を導入することにより加熱に要するエネルギーを抑制することができる知見を得た。発明者らはこれら知見を発展させて本発明を完成させた。以下、本発明について説明する。

請求項１に記載の発明は、加熱炉にて加熱した後に圧延機で圧延される複数の圧延材の圧延順を該圧延順の良否を数値化して判定するための評価関数にもとづいて決定する方法であって、複数の圧延材が加熱炉に装入される前に、圧延順をもとに同一炉帯に装入される圧延材の組を求め、該圧延材の全てが目標加熱炉抽出温度以上になるような条件で加熱したときの該圧延材それぞれの加熱炉抽出温度を予測し、予測された加熱炉抽出温度と圧延材の目標加熱炉抽出温度との差である過加熱量を計算するとともに、複数の圧延材の過加熱量の総和からなる項と、圧延順で先後する圧延材間における仕上げ板幅の変化を評価する関数項と、圧延順で先後する圧延材間における仕上げ板厚の変化を評価する関数項とを含む評価関数から評価関数値を計算し、該評価関数値が最小となるように圧延材の圧延順を決定することを特徴とする熱間圧延の圧延順決定方法を提供することにより前記課題を解決する。

ここで「最小」とは、真に最小であることの他、真の最小値を求めることが時間的な制約等により不可能である場合に、例えば発見的手法であるヒューリスティック探索等の方法により求めた準最小も含むものとする。以下同様である。

請求項２に記載の発明は、鋳造工程から直送される圧延材である複数の直送材と、該直送材以外の圧延材である複数の非直送材とを混合して圧延するときに、直送材のみを加熱する加熱炉、及び非直送材のみを加熱する加熱炉を有し、直送材及び非直送材の圧延順を該圧延順の良否を数値化して判定するための評価関数にもとづいて決定する方法であって、直送材は、鋳造工程から加熱炉への必要搬送時間に該加熱炉における必要加熱時間を加えた合計時間から算出した抽出可能時間以後の時間に抽出される圧延順の中の最も早い圧延順に割り当てられ、非直送材は、複数の非直送材が加熱炉に装入される前に、圧延順をもとに同一炉帯に装入される非直送材の組を求め、該非直送材の全てが目標加熱炉抽出温度以上になるような条件で加熱したときの該非直送材それぞれの加熱炉抽出温度を予測し、予測された加熱炉抽出温度と非直送材の目標加熱炉抽出温度との差である過加熱量を計算するとともに、複数の非直送材の過加熱量の総和からなる項と、圧延順で先後する圧延材間における仕上げ板幅の変化を評価する関数項と、圧延順で先後する圧延材間における仕上げ板厚の変化を評価する関数項とを含む評価関数から評価関数値を計算し、該評価関数値が最小となるように非直送材の圧延順を決定することを特徴とする熱間圧延の圧延順決定方法を提供することにより前記課題を解決する。

ここで、「必要搬送時間」とは、鋳造工程を終了してから加熱炉へ装入するまでに必要な最短時間を意味し、「必要加熱時間」とは、加熱炉に装入されてから，目標加熱炉抽出温度に加熱するまでに必要な最短時間を意味する。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の熱間圧延の圧延順決定方法の予測される加熱炉抽出温度を、圧延順と目標加熱炉抽出温度のみから算出することが可能な式で表すとともに、一の圧延順を与えて一の評価関数値を計算した後、一の圧延順とは異なる他の圧延順を与えて他の評価関数値を計算し、一の評価関数値が他の評価関数値以下のときには一の評価関数値はそのまま維持され、他の評価関数値が一の評価関数値よりも小さいときには該一の評価関数値は他の評価関数値となるよう置換される過程を繰り返すことにより評価関数値を最小にすることを特徴とする熱間圧延の圧延順決定方法を提供することにより前記課題を解決する。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱間圧延の圧延順決定方法により得られた圧延順に圧延をおこなうことを特徴とする熱延鋼板の製造方法により前記課題を解決する。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱間圧延の圧延順決定方法により圧延順を算出する手段を備えることを特徴とする圧延順決定装置を提供することにより前記課題を解決する。

請求項６に記載の発明は、加熱炉と、圧延機とを有する熱延鋼板の製造装置であって、請求項５に記載の圧延順決定装置を備えることを特徴とする熱延鋼板の製造装置を提供することにより前記課題を解決する。

本発明の熱間圧延の圧延順決定方法、及び熱延鋼板の製造方法によれば、圧延材の加熱炉における過加熱量を正確に予測することができるとともに、これによって加熱炉における圧延材の加熱を制御し、加熱燃料費を低減することが可能となる。

また、予測加熱炉抽出温度の温度予測が、圧延順及び目標とされる加熱炉抽出温度のみから算出されることにより、これまで時間的、資源的制約等によりできなかった温度予測が複雑な方法によらなくてもできるようになる。

また、このような圧延順決定方法を実行することができる手段を備える圧延順決定装置、及び該圧延順決定装置を有する熱延鋼板の製造装置により、算出された圧延順により実際に圧延をおこなうことができる。

本発明のこのような作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための最良の形態から明らかにされる。

図１は、１つの実施形態に係る本発明の圧延順決定方法Ｓ０の流れを示す図である。圧延順決定方法Ｓ０は、所定の加熱炉に装入される圧延材の圧延順を決定する方法である。ここで、本発明の圧延順決定方法Ｓ０では評価関数値Ｊを導入する。そして当該評価関数値Ｊが最小の値をとる条件を得てこれにより圧延順が決定される。従って、始めに評価関数値Ｊについて説明し、その後、圧延順決定方法Ｓ０について説明する。

１つの例に係る評価関数値Ｊは、

で表され、３つの項の和で構成されている。ここでＪ_ｔは過加熱量総和の評価項、Ｊ_ｗは仕上げ板幅の評価関数項、及びＪ_ｈは仕上げ板厚の評価関数項である。以下それぞれについて説明する。
＜過加熱量総和の評価項Ｊ_ｔ＞
過加熱量総和の評価項Ｊ_ｔは、全ての圧延材の過加熱量（予測加熱炉抽出温度と、その圧延材の目標加熱炉抽出温度との差）の和である。従って、過加熱量総和の評価項Ｊ_ｔは、

で表される。ここで、Ｔ_ｊは第ｊ圧延材における予測抽出温度、Ｔ_{ａｉｍ，ｊ}は目標抽出温度である。従ってこの２つの温度の差が過加熱量である。またα_ｔは重み係数であり、当該圧延に関して、この項をＪの値に対してどの程度影響させるかを示すものである。そしてこれは圧延の目的、効率等の観点から、熱延鋼板の製造の事情に応じて都度設定される。

上記のように過加熱量総和の評価項Ｊ_ｔには、第ｊ圧延材における予測抽出温度Ｔ_ｊが含まれている。そこで、次に当該予測抽出温度Ｔ_ｊの予測方法を説明する。図２に説明に用いる図を示した。ここでは、同一炉帯に７つの圧延材が存する場面において第ｉ圧延材の予測抽出温度Ｔ_ｉを求めることについて説明する。ここで「同一炉帯」とは、加熱炉内の一領域で、当該炉帯内ではいずれの位置も同じ温度条件となり、位置による個別の温度設定ができない領域をいう。図２（ａ）は、第ｉ圧延材が破線で囲まれた炉帯に装入されたとき（（１））から、炉帯内を進行し（（２）〜（７））、炉帯から出るとき（（８））までの様子を模式的に示したものである。図２（ｂ）は、第ｉ圧延材が炉帯に装入されたときから抽出されるときまでの炉帯内の設定温度を示したもので、横軸が時間、縦軸が温度である。図２（ａ）、及び図２（ｂ）からわかるように、第ｉ圧延材が炉帯に装入されたときにはその前に第ｉ−６〜第ｉ−１圧延材の６つの圧延材が同一炉帯内にある（図２（ａ）（１））。そしてこのときの炉帯の設定温度は、図２（ｂ）からわかるように第ｉ−６圧延材が所定の抽出温度で抽出されるための温度であるθ_ｉ−６とされている。そしてこの温度は第ｉ−６圧延材が抽出されるまでの時間であるΔｔ_ｉ−６の間維持されている。第ｉ圧延材が炉帯内を進行するにつれ、第ｉ−５圧延材〜第ｉ圧延材までにおいて同様に温度θ_ｉ−５〜θ_ｉが設定され、それぞれΔｔ_ｉ−５〜Δｔ_ｉの時間維持される。

次に、時間と温度との積により表される値を導入して、図２（ｂ）で斜線とした部分を表すと式３のようになる。

一方、予測抽出温度Ｔ_ｉは、図２（ｂ）に示した温度履歴を経て得られる温度であるから、予測抽出温度Ｔ_ｉと第ｉ圧延材が炉帯内に存する時間との積は、式３と釣り合うはずである。従って、予測抽出温度Ｔ_ｉを用いて式４を得て、ここから式５を導くことができる。

このように予測抽出温度Ｔ_ｉを得ることができる。しかし、当該予測抽出温度Ｔ_ｉは、少なくとも第ｉ圧延材の目標抽出温度Ｔ_{ａｉｍ，ｉ}以上である必要がある。そこで、これを考慮した設定温度θ_ｊについて条件を設定する。詳しくは次の通りである。図３には、図２（ａ）（４）の状態における図２（ｂ）に相当する図を示した。すなわち図３に実線Ｎで示した部分より前に、第ｉ圧延材はすでに斜線で示したように加熱され、その後は未定である。この場合のθ_ｉ-３の設定方法について詳述する。図３について、まず第ｉ圧延材に着目すると、Ｔ_ｉをＴ_{ａｉｍ，ｉ}として上記式４に相当する式６を得ることができる。

式６において、右辺第２項がこれから加熱される部分を表しているので、式６を変形して式７を得る。

ここで、図３にＮで示した時点以降の設定温度を第ｉ圧延材が抽出されるまで一定であると仮定しこれをζ_ｉとすると、式７から式８、及び式９を得ることができる。

図２（ａ）（４）の状態で、同一炉帯内にある圧延材（先行する圧延材：ｉ−３〜ｉ−１、後続の圧延材：ｉ＋１〜ｉ＋３）についても、同様にして、抽出温度が目標抽出温度以上になるための条件が得られるので、これらをまとめて表記する式１０を得る。

ここで、「ｋ＝ｉ−３〜ｉ＋３」である。

従って、図２（ａ）（４）の状態で、同一炉帯内にある圧延材（ｉ−３〜ｉ＋３）の全ての抽出温度が目標抽出温度以上になるための条件として、式１１を得る。

これら式１０及び式１１を式５に代入することにより、同一炉帯に装入された圧延材の全てが目標抽出温度未満にならないことが考慮された予測抽出温度Ｔ_ｉを求めることが可能となる。

これにより圧延順と、目標抽出温度のみから予測抽出温度を得ることができる。実際には、比熱や熱伝導率、圧延材の寸法などによっても抽出温度は若干変化するが、本発明が解決しようとする課題である圧延順による影響、すなわち、加熱炉の同炉帯に存在する圧延材の目標抽出温度が異なることにより目標抽出温度よりも抽出温度が高くなる現象は、上記の方法によって完全に予測することができる。また、伝熱方程式を解く計算により予測抽出温度を得る場合に比べて大幅に時間を短縮することが可能であるため、最適解を得るために繰り返し計算が必要なスケジューリング問題の中に組み込むことができる。

＜仕上げ板幅の評価関数項Ｊ_ｗ＞
仕上げ板幅の評価関数項Ｊ_ｗは、先後する圧延材間における仕上げ圧延の板幅に関してその変化を評価する関数項で、各圧延材の仕上げ板幅が変数となる。理想は１つの圧延チャンス内で、常に後に圧延する圧延材の板幅がその前に圧延する圧延材の板幅より狭いことである。しかし、他の条件の影響によりこれが必ずしも理想的にはならないので、当該仕上げ板幅評価関数項Ｊ_ｗによりそれを評価する。そしてＪ_ｗは式１２で表される。

ここで、ｆ（Ｗ_ｊ，Ｗ_ｊ−１）は第ｊ圧延材における評価関数であり、圧延機の特性、製造ラインの性質等により得られる関数である。またα_ｗは重み係数であり、当該圧延に関して、この項をＪの値に対してどの程度影響させるかを示すものである。そしてこれは圧延の目的、効率等の観点から、熱延鋼板の製造の事情に応じて都度設定される。

具体的にｆ（Ｗ_ｊ，Ｗ_ｊ−１）は、図４に示したような性質を有する関数である。図４では横軸に先後圧延材の仕上げ板幅の差をとり、縦軸はｆ（Ｗ_ｊ，Ｗ_ｊ−１）を表している。このように、関数ｆ（Ｗ_ｊ，Ｗ_ｊ−１）は、先後の圧延材の仕上げ板幅差が０のとき最小値をとる。そして、後に圧延する鋼板の板幅の方が先に圧延する鋼板の板幅より大きくなる場合には、その大きくなる度合いに応じてｆ（Ｗ_ｊ，Ｗ_ｊ−１）も大きくなる。一方、後に圧延する鋼板の板幅の方が先に圧延する鋼板の板幅より小さくなる場合には、ｆ（Ｗ_ｊ，Ｗ_ｊ−１）は緩やかに大きくなるとともに、所定の値を超えると急激に大きくなる。

＜仕上げ板厚の評価関数項Ｊ_ｈ＞
仕上げ板厚の評価関数項Ｊ_ｈは、先後圧延材間における仕上げ圧延の板厚に関してその変化を評価する項で、各圧延材の仕上げ板厚が変数となる。理想は１つの圧延チャンス内で、圧延する鋼板の板厚が全て同じであることである。しかし、他の条件の影響によりこれが必ずしも理想的なものにはならないので、当該仕上げ板厚評価関数項Ｊ_ｈによりそれを評価し、式１３で表される。

ここで、ｇ（ｈ_ｊ，ｈ_ｊ−１）は第ｊ圧延材の厚みに関する評価関数であり、圧延機の特性、製造ライン性質等により得られる関数である。またα_ｈは重み係数であり、当該圧延に関して、この項をＪの値に対してどの程度影響させるかを示すものである。そしてこれは圧延の目的、効率等の観点から、熱延鋼板の製造の事情に応じて都度設定される。

具体的にｇ（ｈ_ｊ，ｈ_ｊ−１）は、図５に示したような性質を有する関数である。図５では横軸に先後圧延材の仕上げ板厚の差をとり、縦軸はｇ（ｈ_ｊ，ｈ_ｊ−１）を表している。このように、関数ｇ（ｈ_ｊ，ｈ_ｊ−１）は、先後の圧延材の仕上げ板厚差が０のとき最小値をとる。そして、後に圧延する鋼板の板厚の方が先に圧延する鋼板の板厚より厚くなる場合には、その大きくなる度合いに応じてｇ（ｈ_ｊ，ｈ_ｊ−１）も大きくなる。一方、後に圧延する鋼板の板厚の方が先に圧延する鋼板の板厚より薄くなる場合には、ｇ（ｈ_ｊ，ｈ_ｊ−１）はさらに大きな割合で大きくなる。

以上説明したＪ_ｔ、Ｊ_ｗ、Ｊ_ｈを各項とする式１により評価関数値Ｊを求めることができる。本実施形態では、評価関数値Ｊを３つの項の和から求めることとしたが、過加熱量総和の評価項Ｊ_ｔを含むものであれば他の項が追加されてもよいし、変更されてもよい。どのような項を用いるかについては、圧延の目的、得るべき圧延材の性質（寸法精度や機械的性質）等により選択することができる。

次に圧延順決定方法Ｓ０について図１を参照しつつ説明する。図１に圧延順決定方法Ｓ０の流れを示した。圧延順決定方法Ｓ０では、１号〜４号の４基の加熱炉に関し、１号及び２号炉は非直送材（鋳造工程からの直送材ではないことを意味する。以下同様。）を加熱し、３号及び４号炉は直送材（鋳造工程からの直送材を意味する。以下同様。）を加熱する実施形態である。かかる実施形態の圧延順決定方法Ｓ０は、圧延材情報を入力する工程Ｓ１、圧延チャンス数及び各チャンスの圧延材数を決定する工程Ｓ２、加熱炉抽出時間を計算する工程Ｓ３、直送材の圧延順と装入加熱炉を決定する工程Ｓ４、非直送材の圧延順に対応する装入加熱炉を決定する工程Ｓ５、及び非直送材の圧延順を決定する工程Ｓ６を含んでいる。以下、各工程について説明する。

＜圧延材情報を入力する工程Ｓ１＞
圧延材情報を入力する工程Ｓ１（以下「工程Ｓ１」と記載することがある。）は、圧延すべき圧延材の情報を入力する工程である。ここでは、圧延材に関する各情報を入力し、後工程に受け渡す。入力される情報は、例えば直送材か非直送材か、目標抽出温度、仕上げ幅、及び仕上げ厚さ等を挙げることができる。

＜圧延チャンス数及び各チャンスの圧延材数を決定する工程Ｓ２＞
圧延チャンス数及び各チャンスの圧延材数を決定する工程Ｓ２（以下「工程Ｓ２」と記載することがある。）は、圧延材をいくつの圧延チャンスに分割し、圧延チャンス数及び各チャンスを構成する圧延材の数を決定する工程である。圧延チャンス数及び各チャンスを構成する圧延材の数は、過去の圧延工具の表面荒れ状況等から経験的に決められる。

＜加熱炉抽出時間を計算する工程Ｓ３＞
加熱炉抽出時間を計算する工程Ｓ３（以下「工程Ｓ３」と記載することがある。）は、圧延材の加熱炉からの抽出時間を算出する。ここでは、１つ前を先行する圧延材の加熱炉抽出時間に平均抽出ピッチを加えた時間を加熱炉抽出時間とする。ただし、１つ前を先行する圧延材と当該圧延材との圧延チャンスが異なる場合には、平均抽出ピッチの代わりに、圧延工具替え時間を加える。

＜直送材の圧延順と装入加熱炉を決定する工程Ｓ４＞
直送材の圧延順と装入加熱炉を決定する工程Ｓ４（以下「工程Ｓ４」と記載することがある。）は、直送材の圧延順と装入する加熱炉を決定する工程である。直送材は熱損失を避けることを最優先とし、鋳造工程から直送される時間に必要加熱時間を加算して抽出可能時間を求め、当該抽出可能時間後で最も直近の圧延順を割り当てる。図６に直送材が割り当てられる場面を模式的に示した。このように直送材は、上記最も適した圧延順となるように非直送材の間に割り当てられていく。直送材が装入される加熱炉は上記のように３号炉又は４号炉のいずれかであり、装入する炉は１つ前を先行する直送材とは異なる加熱炉とされる。これによりサイクリックに直送材が３号炉及び４号炉に装入される。本工程Ｓ４により直送材の圧延順と装入加熱炉が決定する。

＜非直送材の装入加熱炉を決定する工程Ｓ５＞
非直送材の装入加熱炉を決定する工程Ｓ５（以下「工程Ｓ５」と記載することがある。）は、圧延順に応じて各非直送材を装入する加熱炉を決定する工程である。装入する炉は図７に模式的に示したように１つ前を先行する非直送材と異なる加熱炉となるようにサイクリックに１号炉又は２号炉のいずれかに割り当てられる。

＜非直送材の圧延順を決定する工程Ｓ６＞
非直送材の圧延順を決定する工程Ｓ６（以下「工程Ｓ６と記載することがある。」は、非直送材の圧延順を決める工程である。当該圧延順の決定は所定の順により行われる。図８に工程Ｓ６に含まれ、評価関数値Ｊの最小を演算して非直送材の圧延順が決定されるまでの工程Ｓ１０の流れを示した。工程Ｓ１０は上記した評価関数値Ｊを用いて圧延順を決定する。工程Ｓ１０は、非直送材の圧延順初期値を与え評価関数値Ｊを算出する工程Ｓ１１、非直送材の変更された圧延順候補により評価関数値Ｊ’を算出する工程Ｓ１２、評価関数値を比較判定する工程Ｓ１３、圧延順候補に圧延順を変更しＪ’の値をＪとする工程Ｓ１４、及び計算終了を判定する工程Ｓ１５を含んでいる。以下、各工程について説明する。

＜非直送材の圧延順初期値を与え評価関数値Ｊを算出する工程Ｓ１１＞
非直送材の圧延順初期値を与え評価関数値Ｊを算出する工程Ｓ１１（以下単に「工程Ｓ１１」と記載することがある。）は、非直送材の適当に定めた初期圧延順に基づいて上記評価関数値Ｊを求める工程である。ここでは、以下に説明する各工程の計算を行うための初期値を提供する目的を有する。

＜非直送材の変更された圧延順候補により評価関数値Ｊ’を算出する工程Ｓ１２＞
非直送材の変更された圧延順候補により評価関数値Ｊ’を算出する工程Ｓ１２（以下単に「工程Ｓ１２」と記載することがある。）は、工程Ｓ１１の計算の基礎となる圧延順とは異なる非直送材の圧延順を設定し、これに基づいて評価関数値Ｊ’を算出する工程である。算出の方法は上記した通りである。これにより工程Ｓ１１で得られた評価関数値Ｊと工程Ｓ１２で得られた評価関数値Ｊ’との２つの評価関数値を得ることができる。

＜評価関数値を比較判定する工程Ｓ１３＞
評価関数値を比較判定する工程Ｓ１３（以下単に「工程Ｓ１３」と記載することがある。）は、評価関数値Ｊと評価関数値Ｊ’との大きさを比較する工程である。評価関数値Ｊが評価関数値Ｊ’以下の場合、後述する、圧延順候補に圧延順を変更してＪ’の値をＪとする工程Ｓ１４を飛ばして、該評価関数値Ｊをもって計算終了を判定する工程Ｓ１５へ進む。一方、評価関数値Ｊ’の方が小さかった場合、圧延順候補に圧延順を変更しＪ’の値をＪとする工程Ｓ１４へ進む。すなわちここでは、より小さい評価関数値が選択されるように判定する。

＜圧延順候補に圧延順を変更しＪ’の値をＪとする工程Ｓ１４＞
圧延順候補に圧延順を変更しＪ’の値をＪとする工程Ｓ１４（以下単に「工程Ｓ１４」と記載することがある。）は、工程Ｓ１３において、評価関数値Ｊ’の方が小さかった場合に、当該評価関数値Ｊ’を評価関数値Ｊと置き換える工程である。これにより、現時点でとり得る最小の評価関数値を評価関数値Ｊとすることができる。

＜計算終了を判定する工程Ｓ１５＞
ここでは、評価関数値Ｊのこれ以上の計算を終了して結果を実際の圧延順に反映させるかを判断する工程である。計算の終了は本来であれば最小の評価関数値Ｊが得られる圧延順を見い出したときである。しかし実際には、圧延順の候補は膨大であり、厳密に最小の評価関数値Ｊを見い出すのは時間的な制約等から困難である。そこで、所定の数の評価関数値計算の中で最も小さい評価関数値を採用する。計算終了を判定する工程Ｓ１５は、この計算が所定回数に至ったか否かを判断する工程である。計算が所定回数に至っていないときには、工程Ｓ１２に戻り、新たなる評価関数値Ｊ’を算出するように指令する。一方、計算が所定回数に至ったときには終了し、ここまでで最小の評価関数値Ｊを得た圧延順を採用する。ここで、所定回数の設定方法は特に限定されるものではないが、計算機の能力や圧延順を決定する際に許される時間などから決定する。

以上のような圧延順決定方法Ｓ０により、複数の加熱炉、及び直送材がある場合であっても、圧延材の加熱炉における過加熱量を正確に予測して加熱炉における圧延材の加熱を制御し、加熱燃料費を低減できる。ここで、加熱炉の基数や直送材の有無は特に限定されるものではなく、いずれの場合においても本発明の方法を用いることが可能である。そしてこの方法により得られた圧延順で圧延を行うことにより、本方法を備える熱延鋼板の製造方法を提供することができる。

実際の熱延鋼板の製造は、本発明の圧延順決定方法により圧延順を算出する手段を備える圧延順決定装置、及びこれを具備する熱延鋼板の製造装置を用いて行われる。

次に実施例によりさらに詳しく説明する。ただし、本発明は本実施例に限定されるものではない。本実施例では、上記した実施形態の圧延順決定方法Ｓ０に基づいて非直送材の平均過加熱量を算出した。比較のため、従来方法により得られた圧延順における平均過加熱量も合わせて示した。

実施例の条件は実施形態の圧延順決定方法Ｓ０によるものである。すなわち１〜４号炉のうち１号及び２号炉に非直送材が装入される。過加熱量は１号炉及び２号炉における過加熱量の平均の平均値である。従来方法は、本発明において説明した評価関数値Ｊとは異なる評価関数値Ｋを用いた。詳しくは式１４により表される。

ここで、Ｋ_ｔは抽出温度の評価項、Ｋ_ｗは仕上げ板幅の評価関数項、及びＫ_ｈは仕上げ板厚の評価関数項である。Ｋ_ｗはＪ_ｗと同じであり、Ｋ_ｈはＪ_ｈと同じである。また、Ｋ_ｔは式１５で表され、先後圧延材間における目標抽出温度に関してその変化を評価する項である。最も理想的には１つの圧延チャンス内で、目標抽出温度が上昇又は下降するいずれかの方向に単調に推移するように滑らかに圧延材の順が決められる。しかし、他の条件の影響によりこれが必ずしも理想的なものにはならないので、抽出温度の評価項Ｋ_ｔによりそれを評価するというものである。

ここでτ_１，ｊは、１号炉に装入される第ｊ圧延材の目標抽出温度、τ_２，ｊは２号炉に装入される第ｊ圧延材の目標抽出温度である。すなわち抽出温度の評価項Ｋ_ｔでは同一炉内で先後する圧延材の目標抽出温度の差の２乗和を用いている。この際、本発明の方法と従来方法で、板幅、板厚に関する評価が同等、すなわちＪ_ｗ＝Ｋ_ｗ、Ｊ_h＝Ｋ_hとなるように重み係数α_ｗ，α_ｈを調整し、過加熱量に関する評価を比較した。

表１に結果を示す。

このように本発明により決定された圧延順により圧延材を加熱することで、過加熱量を抑えることができた。これにより圧延材１ｋｇに対し１．７ｋｃａｌ（７．１ｋＪ）の熱量を節約することができることとなり、これに相当する燃料を減らすことができる。

以上、現時点において最も実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う、圧延順決定方法、該方法を用いた熱延鋼板の製造方法、及びその製造装置も本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

１つの実施形態に係る本発明の熱間圧延の圧延順決定方法のフロー図である。 予測加熱炉抽出温度を求める方法を説明するための図である。 予測加熱炉抽出温度を求める方法を説明するためのさらなる図である。 仕上げ板幅の評価項における関数の特性を模式的に示すグラフである。 仕上げ板厚の評価項における関数の特性を模式的に示すグラフである。 直送材が割り当てられた場面を模式的に示した図である。 非直送材が加熱炉に割り当てられた場面を模式的に示した図である。 非直送材の圧延順を決定する工程に含まれる評価関数値Ｊを演算する工程のフロー図である。

符号の説明

Ｓ０ 熱間圧延の圧延順決定方法
Ｓ１ 圧延材情報を入力する工程
Ｓ２ 圧延チャンス数及び各チャンスの圧延材数を決定する工程
Ｓ３ 加熱炉抽出時間を計算する工程
Ｓ４ 直送材の圧延順と装入加熱炉を決定する工程
Ｓ５ 非直送材の圧延順に対応する装入加熱炉を決定する工程
Ｓ６ 非直送材の圧延順を決定する工程
Ｓ１０ 評価関数値Ｊの最小を演算して非直送材の圧延順が決定されるまでの工程
Ｓ１１ 非直送材の圧延順初期値を与え評価関数値Ｊを算出する工程
Ｓ１２ 非直送材の変更された圧延順候補により評価関数値Ｊ’を算出する工程
Ｓ１３ 評価関数値を比較判定する工程
Ｓ１４ 圧延順候補に圧延順を変更してＪ’の値をＪとする工程
Ｓ１５ 計算終了を判定する工程Ｓ１５

Claims (6)

1. 加熱炉にて加熱した後に圧延機で圧延される複数の圧延材の圧延順を該圧延順の良否を数値化して判定するための評価関数にもとづいて決定する方法であって、
   複数の前記圧延材が前記加熱炉に装入される前に、圧延順をもとに同一炉帯に装入される圧延材の組を求め、該圧延材の全てが目標加熱炉抽出温度以上になるような条件で加熱したときの該圧延材それぞれの加熱炉抽出温度を予測し、予測された前記加熱炉抽出温度と前記圧延材の目標加熱炉抽出温度との差である過加熱量を計算するとともに、
   複数の前記圧延材の前記過加熱量の総和からなる項と、圧延順で先後する圧延材間における仕上げ板幅の変化を評価する関数項と、圧延順で先後する圧延材間における仕上げ板厚の変化を評価する関数項とを含む評価関数から評価関数値を計算し、該評価関数値が最小となるように前記圧延材の圧延順を決定することを特徴とする熱間圧延の圧延順決定方法。
2. 鋳造工程から直送される圧延材である複数の直送材と、該直送材以外の圧延材である複数の非直送材とを混合して圧延するときに、前記直送材のみを加熱する加熱炉、及び前記非直送材のみを加熱する加熱炉を有し、前記直送材及び前記非直送材の圧延順を該圧延順の良否を数値化して判定するための評価関数にもとづいて決定する方法であって、
   前記直送材は、前記鋳造工程から前記加熱炉への必要搬送時間に該加熱炉における必要加熱時間を加えた合計時間から算出した抽出可能時間以後の時間に抽出される圧延順の中の最も早い圧延順に割り当てられ、
   前記非直送材は、複数の前記非直送材が前記加熱炉に装入される前に、圧延順をもとに同一炉帯に装入される非直送材の組を求め、該非直送材の全てが目標加熱炉抽出温度以上になるような条件で加熱したときの該非直送材それぞれの加熱炉抽出温度を予測し、予測された前記加熱炉抽出温度と前記非直送材の目標加熱炉抽出温度との差である過加熱量を計算するとともに、
   複数の前記非直送材の前記過加熱量の総和からなる項と、圧延順で先後する圧延材間における仕上げ板幅の変化を評価する関数項と、圧延順で先後する圧延材間における仕上げ板厚の変化を評価する関数項とを含む評価関数から評価関数値を計算し、該評価関数値が最小となるように前記非直送材の圧延順を決定することを特徴とする熱間圧延の圧延順決定方法。
3. 請求項１又は２に記載の熱間圧延の圧延順決定方法の予測される前記加熱炉抽出温度を、圧延順と前記目標加熱炉抽出温度のみから算出することが可能な式で表すとともに、一の圧延順を与えて一の前記評価関数値を計算した後、前記一の圧延順とは異なる他の圧延順を与えて他の前記評価関数値を計算し、
   前記一の評価関数値が前記他の評価関数値以下のときには前記一の評価関数値はそのまま維持され、前記他の評価関数値が前記一の評価関数値よりも小さいときには該一の評価関数値は前記他の評価関数値となるよう置換される過程を繰り返すことにより前記評価関数値を最小にすることを特徴とする熱間圧延の圧延順決定方法。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱間圧延の圧延順決定方法により得られた圧延順に圧延をおこなうことを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
5. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱間圧延の圧延順決定方法により圧延順を算出する手段を備えることを特徴とする圧延順決定装置。
6. 加熱炉と、圧延機とを有する熱延鋼板の製造装置であって、請求項５に記載の圧延順決定装置を備えることを特徴とする熱延鋼板の製造装置。

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