JP5114745B2 - 熱間圧延設備における鋼材の搬送制御装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、粗圧延機、加熱装置、剪断機、及び仕上圧延機を順に配置した熱間圧延設備における鋼材の搬送制御装置及び方法に関する。

連続熱間圧延設備では、粗圧延機でスラブを中間板厚まで圧延し、粗圧延後の鋼材（粗バー）を搬送して、該粗バーの先端部及び後端部のクロップ（形状不良部）を剪断機（クロップシャー）で剪断した後、仕上圧延機で製品板厚まで圧延する。仕上圧延機を出たストリップは、冷却後、巻取機で巻き取られてコイル製品となる。

近年の連続熱間圧延設備では、加熱炉操業の高効率化から燃料原単位の削減が図られ、スラブ加熱温度の低下や均熱不足によって生じる粗バーの低温部を加熱して温度上昇させるために、搬送ライン上に誘導加熱装置を配置している（例えば特許文献１、２を参照）。

特開２００６−２６８０８号公報 特開２０００−１４０９２６号公報

誘導加熱装置による温度上昇代は、粗バーが該誘導加熱装置を通過する速度に逆比例するため、経済的効果が得られるよう温度上昇代を確保するためには、粗バーの速度を大幅に減速する必要がある。

そして、粗バーでは、特に先端部での温度低下が大きいため、先端部を加熱して温度上昇させることが要求される。

本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、全体の搬送効率をできるだけ低下させないで、粗圧延後の粗バーの先端部を加熱できるようにすることを目的とする。

本発明の熱間圧延設備における鋼材の搬送制御装置は、粗圧延機、加熱装置、粗圧延後の鋼材のクロップを剪断する剪断機、及び仕上圧延機を順に配置した熱間圧延設備において鋼材の搬送を制御する鋼材の搬送制御装置であって、
前記粗圧延後の鋼材の搬送速度を前記剪断機に通板させるために減速させる際に、減速完了時における前記粗圧延後の鋼材の先端位置が、予め設定した前記加熱装置の入側位置又はそれよりも上流位置となるように、前記粗圧延機と前記加熱装置との間にある前記粗圧延後の鋼材の搬送速度と、予め設定した前記剪断機に通板させるための速度と、予め設定した前記粗圧延後の鋼材の搬送速度から前記剪断機に通板させるための速度に減速するための減速率とに基づいて、前記粗圧延後の鋼材の減速開始位置を演算する演算手段と、
前記粗圧延後の鋼材の先端位置が前記減速開始位置に到達すると、前記減速率で減速を開始する制御手段とを備え、
前記加熱装置の入側位置又はそれよりも上流位置とは、前記加熱装置の入側位置又はそれよりも２[ｍ]以下の上流位置であることを特徴とする。
本発明の熱間圧延設備における鋼材の搬送制御方法は、粗圧延機、加熱装置、粗圧延後の鋼材のクロップを剪断する剪断機、及び仕上圧延機を順に配置した熱間圧延設備において鋼材の搬送を制御鋼材の搬送制御方法であって、
前記粗圧延後の鋼材の搬送速度を前記剪断機に通板させるために減速させる際に、減速完了時における前記粗圧延後の鋼材の先端位置が、予め設定した前記加熱装置の入側位置又はそれよりも上流位置となるように、前記粗圧延機と前記加熱装置との間にある前記粗圧延後の鋼材の搬送速度と、予め設定した前記剪断機に通板させるための速度と、予め設定した前記粗圧延後の鋼材の搬送速度から前記剪断機に通板させるための速度に減速するための減速率とに基づいて、前記粗圧延後の鋼材の減速開始位置を演算する演算手順と、
前記粗圧延後の鋼材の先端位置が前記減速開始位置に到達すると、前記減速率で減速を開始する制御手順とを有し、
前記加熱装置の入側位置又はそれよりも上流位置とは、前記加熱装置の入側位置又はそれよりも２[ｍ]以下の上流位置であることを特徴とする。

本発明によれば、粗圧延後の鋼材の搬送速度を剪断機に通板させるために減速させる際に、減速完了時における該粗圧延後の鋼材の先端位置が、加熱装置の入側位置又はそれよりも上流位置となるように制御するので、全体の搬送効率をできるだけ低下させないで、粗圧延後の粗バーの先端部を加熱することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１（ａ）に、本発明の実施形態に係る連続熱間圧延設備の概略構成を示す。連続熱間圧延設備では、搬送ライン上に、粗圧延機１０１、誘導加熱装置１０３、剪断機１０４、及び仕上圧延機１０５が順に配置されている。

粗圧延機１０１でスラブを中間板厚まで圧延し、粗圧延後の鋼材（粗バー）１００を搬送ローラテーブル１０２により１本ずつ搬送して、仕上圧延機１０５で製品板厚まで圧延する。この場合に、誘導加熱装置１０３では、粗バー１００の低温部を加熱して温度上昇させる。また、ドラム型クロップシャー等からなる剪断機１０４では、粗バー１００の先端部及び後端部のクロップを剪断する。

搬送ラインの上方には、粗バー１００の搬送速度を測定する速度測定器１０７（例えばメジャーリングロール）が配設されている。

本実施形態に係る連続熱間圧延設備では、搬送制御装置２００が、搬送ローラテーブル１０２の駆動部に指示する等して鋼材の搬送を制御する。搬送制御装置２００は、詳しくは後述するが、粗バー１００の搬送速度を剪断機１０４に通板させるために減速させる際に、その減速開始位置を演算する演算部２０１を備える。

図１（ｂ）に、鋼材の先端位置と搬送速度との推移関係を示す。鋼材（スラブ）が粗圧延機１０１を通過する間（粗バー１００の先端が粗圧延機１０１を抜けるまでの間）、すなわち図１（ｂ）に示す範囲ａ（粗圧延機１０１の前後）では、鋼材を粗圧延機１０１に通板させるための搬送速度で搬送する。図１（ｂ）では、範囲ａでの搬送速度を４．５[ｍ／ｓ]としている。なお、粗圧延機１０１で圧延した鋼材、すなわち粗バー１００は、長さが５０〜１００[ｍ]程度のものが主体となる。

粗圧延機１０１を通過すると、図１（ｂ）に示す範囲ｂ（粗圧延機１０１と誘導加熱装置１０３との間であって、粗バー１００が搬送されるだけの範囲）では、搬送効率を高めるために粗バー１００を比較的高速で搬送する。図１（ｂ）では、粗バー１００を搬送ラインの最大能力の搬送速度（最高速度）である５[ｍ／ｓ]で搬送している。ここで、図１（ｂ）では、常に粗バー１００を最高速度で搬送している例を示しているが、実際には先行材との間隔を確保するために搬送速度を調整し、最高速度より落とすこともある。

その後、粗バー１００の先端が剪断機１０４に到達する前に、粗バー１００の搬送速度を剪断機１０４に通板させるための速度（剪断速度）まで減速させる必要がある。図１（ｂ）では、搬送速度を１[ｍ／ｓ]まで減速させるようにしている。

ここで、誘導加熱装置１０３による温度上昇代を確保するためには、粗バー１００の通過速度を１〜２[ｍ／ｓ]程度まで減速させることが好ましい。また、粗バー１００では、特に先端部での温度低下が大きいため、先端部を加熱して温度上昇させることが要求される。

そこで、搬送制御装置２００は、粗バー１００の搬送速度を剪断速度まで減速させる際に、減速完了時における粗バー１００の先端位置が、誘導加熱装置１０３の入側位置又はそれよりも上流位置となるように制御する。かかる制御により、粗バー１００の先端が誘導加熱装置１０３に到達する前に、粗バー１００の搬送速度を剪断速度まで減速させることができ、誘導加熱装置１０３で粗バー１００の先端部を加熱して温度上昇させることができる。

搬送効率からいえば、減速完了時における粗バー１００の先端位置が、ちょうど誘導加熱装置１０３の入側位置（０[ｍ]位置）となるのが理想である。実操業では、粗バー１００の搬送ローラテーブル１０２上での滑りや制御の応答遅れ等を考慮して、減速完了時における粗バー１００の先端位置が、誘導加熱装置１０３の入側位置よりも２[ｍ]以下の上流位置となるよう制御する。

なお、粗バー１００の先端が剪断機１０４を通過後、仕上圧延機１０５に到達するまでの間、すなわち図１（ｂ）に示す範囲ｃでは、粗バー１００を仕上圧延機１０５に通板させるための搬送速度で搬送する。図１（ｂ）では、範囲ｃでの搬送速度を０．８[ｍ／ｓ]としている。

次に、図２を参照して、減速完了時における粗バー１００の先端位置が、誘導加熱装置１０３の入側位置又はそれよりも上流位置となるように制御する制御例を説明する。

図２（ａ）は、減速開始位置を予め定めている制御例を示す。搬送制御装置２００は、所定の減速率で減速させる構成となっている。この場合、図１（ｂ）に示す範囲ｂにおいて粗バー１００を最高速度（５[ｍ／ｓ]）で搬送しているものと想定すれば、減速完了時における粗バー１００の先端位置が、予め設定した減速完了位置（誘導加熱装置１０３の０［ｍ］位置〜上流側２[ｍ]の位置）となるように、減速開始位置を定めることができる（図２（ａ）の特性線Ｓ₁）。

そこで、上述したように予め設定した減速開始位置に粗バー１００のセンサ、例えばスキャン型ホットメタルディテクタ（ＨＭＤ）１０６を設置しておき、センサ１０６で粗バー１００の先端を検知したときに減速を開始するようにしている。

ところが、上述したように、図１（ｂ）に示す範囲ｂにおいて常に粗バー１００を最高速度（５[ｍ／ｓ]）で搬送しているとは限らず、先行材との関係等では搬送速度を最高速度（５[ｍ／ｓ]）より落とすことがある。そして、粗バー１００の搬送速度が低速の場合、図２（ａ）の特性線Ｓ₂に示すように、センサ１０６で粗バー１００の先端を検知したことを受けて前記所定の減速率で減速させると、誘導加熱装置１０３のかなり手前の位置で減速が完了することになり、搬送効率が悪くなってしまう。

そこで、本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、搬送制御装置２００の演算部２０１により減速開始位置を演算し、予め設定した減速完了位置（誘導加熱装置１０３の０［ｍ］位置〜上流側２[ｍ]の位置）で減速が完了するようにしている。

図３を参照して、搬送制御装置２００の演算部２０１での演算処理を説明する。搬送制御装置２００では、粗圧延機１０１と誘導加熱装置１０３との間（図１（ｂ）に示す範囲ｂ）にある粗バー１００の現在の搬送速度Ｖ₁を測定器１０７を介して検知する。なお、現在の搬送速度Ｖ₁を測定器１０７で測定する例を説明したが、搬送制御装置２００で現在設定している搬送速度を現在の搬送速度Ｖ₁として検知するようにしてもよい。

また、搬送制御装置２００には、剪断速度Ｖ₂（１[ｍ／ｓ]）、減速完了位置Ａ（誘導加熱装置１０３の０［ｍ］位置〜上流側２[ｍ]の位置）、所定の加減速率αが予め設定されている。なお、位置Ａ、後述する位置Ｂ、Ｃは、例えば図１に示した範囲ｂの最上流位置を０とし、上流から下流を＋方向とした値を考える。

ステップＳ１０１で、演算部２０１は、現在の搬送速度Ｖ₁に基づいて、下式（１）により粗バー１００の先端位置Ｃを演算することにより、粗バー１００の先端位置Ｃをトラッキングする。
Ｃ＝∫Ｖ₁・・・（１）

また、ステップＳ１０２で、現在の搬送速度Ｖ₁と、剪断速度Ｖ₂とに基づいて、下式（２）により減速距離Ｘを演算する。減速距離Ｘは、所定の加減速率αの下で現在の搬送速度Ｖ₁から剪断速度Ｖ₂まで減速させるのに要する距離である。
Ｘ＝（Ｖ₁ ²−Ｖ₂ ²）／２α・・・（２）

次に、ステップＳ１０３で、下式（３）により減速開始位置Ｂを演算する。
Ｂ＝Ａ−Ｘ・・・（３）

そして、ステップＳ１０４で、粗バー１００の先端位置Ｃが減速開始位置Ｂに到達しているかどうか（Ｂ≦Ｃとなったかどうか）を判定し、Ｂ≦Ｃとなれば、所定の加減速率αで減速を開始する。

図２（ｂ）には、図３で説明したように減速開始位置を演算する制御の場合の特性を示す。減速開始位置を可変とすることにより、図１（ｂ）に示す範囲ｂにおいて粗バー１００の搬送速度が最高速度（５[ｍ／ｓ]）である場合（特性線Ｓ₃）でも、搬送速度を最高速度（５[ｍ／ｓ]）より落としている場合（特性線Ｓ₄）でも、予め設定した減速完了位置で減速を完了させることができる。これにより、粗バー１００の先端が誘導加熱装置１０３に到達する直前で、粗バー１００の搬送速度を剪断速度まで減速させることができ、搬送効率を向上させることができる。

また、図２（ａ）の制御例のようにセンサ１０６を必要とせず、コストダウンを図ることもできる。

以上、本発明を実施形態と共に説明したが、本発明は実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。例えば上記実施形態では、減速率αを一定にして減速開始位置Ｂを可変とする例を説明したが、減速開始位置Ｂを一定にして減速率αを可変とするようにしてもよい。すなわち、減速完了時における粗バー１００の先端位置が、予め設定した減速完了位置Ａ（誘導加熱装置１０３の０［ｍ］位置〜上流側２[ｍ]の位置）となるように、粗バー１００の現在の搬送速度Ｖ₁と、予め設定した剪断速度Ｖ₂と、予め設定した減速開始位置Ｂとに基づいて、上式（２）、（３）により減速率αを演算するようにしてもよい。この場合も、粗バー１００の先端が誘導加熱装置１０３に到達する直前で、粗バー１００の搬送速度を剪断速度まで減速させることができ、搬送効率を向上させることができる。

ただし、全体の搬送効率からいえば、減速率αを搬送ラインの最大能力の加減速率（最高加減速率）に一定にしておき、減速開始位置Ｂを演算するのが望ましい。

なお、本発明を適用した鋼板の搬送制御装置は、具体的にはＣＰＵ、各種メモリを備えたコンピュータ装置により実現可能であり、一つの機器により構成されてもよいし、複数の機器により構成されてもよい。

また、本発明の目的は、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給することによっても達成される。この場合、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行する。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、プログラムコード自体及びそのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。

本発明の実施形態に係る連続熱間圧延設備を説明するための図であり、（ａ）が連続熱間圧延設備の概略構成を示す図、（ｂ）が鋼材の先端位置と搬送速度との推移関係を示す図である。 搬送制御装置による制御例を説明するための図であり、（ａ）が減速開始位置を予め定めている制御例の特性図、（ｂ）減速開始位置を演算する制御例の特性図である。 搬送制御装置の演算部での演算処理を説明するための図である。

符号の説明

１００：粗バー
１０１：粗圧延機
１０２：搬送ローラテーブル
１０３：誘導加熱装置
１０４：剪断機
１０５：仕上圧延機
１０６：センサ
１０７：速度測定器
２００：搬送制御装置
２０１：演算部

Claims (2)

1. 粗圧延機、加熱装置、粗圧延後の鋼材のクロップを剪断する剪断機、及び仕上圧延機を順に配置した熱間圧延設備において鋼材の搬送を制御する鋼材の搬送制御装置であって、
   前記粗圧延後の鋼材の搬送速度を前記剪断機に通板させるために減速させる際に、減速完了時における前記粗圧延後の鋼材の先端位置が、予め設定した前記加熱装置の入側位置又はそれよりも上流位置となるように、前記粗圧延機と前記加熱装置との間にある前記粗圧延後の鋼材の搬送速度と、予め設定した前記剪断機に通板させるための速度と、予め設定した前記粗圧延後の鋼材の搬送速度から前記剪断機に通板させるための速度に減速するための減速率とに基づいて、前記粗圧延後の鋼材の減速開始位置を演算する演算手段と、
   前記粗圧延後の鋼材の先端位置が前記減速開始位置に到達すると、前記減速率で減速を開始する制御手段とを備え、
   前記加熱装置の入側位置又はそれよりも上流位置とは、前記加熱装置の入側位置又はそれよりも２[ｍ]以下の上流位置であることを特徴とする熱間圧延設備における鋼材の搬送制御装置。
2. 粗圧延機、加熱装置、粗圧延後の鋼材のクロップを剪断する剪断機、及び仕上圧延機を順に配置した熱間圧延設備において鋼材の搬送を制御鋼材の搬送制御方法であって、
   前記粗圧延後の鋼材の搬送速度を前記剪断機に通板させるために減速させる際に、減速完了時における前記粗圧延後の鋼材の先端位置が、予め設定した前記加熱装置の入側位置又はそれよりも上流位置となるように、前記粗圧延機と前記加熱装置との間にある前記粗圧延後の鋼材の搬送速度と、予め設定した前記剪断機に通板させるための速度と、予め設定した前記粗圧延後の鋼材の搬送速度から前記剪断機に通板させるための速度に減速するための減速率とに基づいて、前記粗圧延後の鋼材の減速開始位置を演算する演算手順と、
   前記粗圧延後の鋼材の先端位置が前記減速開始位置に到達すると、前記減速率で減速を開始する制御手順とを有し、
   前記加熱装置の入側位置又はそれよりも上流位置とは、前記加熱装置の入側位置又はそれよりも２[ｍ]以下の上流位置であることを特徴とする熱間圧延設備における鋼材の搬送制御方法。

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