JP5807435B2 - スラブ幅検出装置、スラブ幅検出方法、及び加熱炉内のスラブ配置制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱間圧延設備の加熱炉内における鋼片（スラブ）の幅を検出するスラブ幅検出装置、スラブ幅検出方法、及び加熱炉内のスラブ幅に基づいて加熱炉内のスラブの配置を制御するスラブ配置制御装置に関する。

従来、熱間圧延設備においては、被圧延材の圧延後の板幅を目標値に一致させるために板幅制御が行われている。
このような板幅制御装置としては、加熱炉抽出直後にスラブ幅を測定するための幅測定装置（スラブ幅計）を設け、その実測値を用いて以降の設備（サイジングプレス装置、粗圧延機、仕上圧延機）の板幅に関する設定値（サイジングプレス装置の幅開度、粗圧延機に付帯されるエッジャ装置の幅開度、仕上圧延機の圧延張力など）を修正するものがある。

また、圧延前のスラブ幅の指示値から板幅予測モデルを用いて圧延後の鋼板の仕上げ幅推定値を推定し、当該仕上げ幅推定値と鋼板の板幅実測値との偏差をもとに設備の設定値（エッジャへの制御指令）を算出することで、仕上げ幅精度を向上させるものもある（例えば、特許文献１参照）。ここでは、鋼板の板幅実測値から板幅予測モデルを逆算してスラブ幅（加熱炉から抽出された後のスラブ幅）を推定し、スラブ幅推定値とスラブ幅指示値との偏差をもとに設備の設定値（エッジャへの制御指令）を算出する方法も採用している。

特開２０１０−６４１０３号公報

ところで、加熱炉では、複数のスラブが横並びで配置されることから、スラブを加熱炉に装入する際にはスラブ幅に基づいて炉内装入位置を決定することになる。加熱炉内のスラブ配置は、より密に配置された方が加熱炉の燃焼効率が良いが、実際のスラブ幅が想定しているスラブ幅よりも広いと、炉内でスラブが重なり抽出不可能となってしまう。また、逆の場合は、スラブ配置の間隔が広くなるために燃焼効率が悪くなり、生産性が悪化する。そのため、加熱炉内におけるスラブ幅を正確に認識し、適切なスラブ配置制御を行うことが望ましい。

本来、熱間圧延ラインに搬送されるスラブは、連続鋳造設備により製造され、その幅は連続鋳造設備の鋳込み幅により決定されるものであるが、実際にはスラブの手入れや加工によりスラブ幅には若干の変動が発生する場合が多く、また鋳込み中に幅変更が発生する場合には長手方向でスラブ幅が一定にならない場合もある。
上記従来の板幅制御装置では、圧延後の鋼板の板幅精度向上を目的としているため、何れも加熱炉から抽出された後のスラブ幅を対象として検出精度向上を図っており、加熱炉から抽出される前のスラブ幅については特段の考慮は無い。すなわち、加熱炉内におけるスラブ幅については、事前に得られる製鋼工場での造り込み時の情報（製鋼幅）を採用せざるを得ない。したがって、この製鋼幅を用いて加熱炉内のスラブ配置制御を行うことになり、適切なスラブ配置制御を行うことができない。

また、加熱炉装入前にスラブ幅を実測するための幅測定装置（スラブ幅計）を設置し、加熱炉装入前のスラブ幅を高精度に検出することも考えられるが、加熱炉装入前のスラブ幅はそのままでは加熱炉内のスラブ幅として使用できない。つまり、加熱炉内での昇温による熱膨張量や加熱により発生するスケール（酸化膜）分を考慮して、加熱炉内のスラブ幅を算出しなければならない。ところが、これらが正確に把握できていないと、加熱炉内のスラブ幅を精度良く求めることができず、やはり適切なスラブ配置制御を行うことはできない。
そこで、本発明は、加熱炉内のスラブ幅を精度良く検出することができるスラブ幅検出装置、スラブ幅検出方法、及びこれらにより検出したスラブ幅を用いた加熱炉内のスラブ配置制御装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明に係るスラブ幅検出装置は、熱間圧延設備における加熱炉内のスラブ幅を検出するスラブ幅検出装置であって、前記加熱炉に装入する前のスラブ幅を、装入前スラブ幅として検出する装入前スラブ幅検出手段と、前記加熱炉から抽出された後のスラブ幅を、抽出後スラブ幅として検出する抽出後スラブ幅検出手段と、同一スラブに対して、前記装入前スラブ幅と前記抽出後スラブ幅との偏差であるスラブ幅偏差を算出するスラブ幅偏差算出手段と、前記スラブ幅偏差算出手段で算出したスラブ幅偏差に基づいて前記装入前スラブ幅検出手段で検出した前記装入前スラブ幅を補正し、前記加熱炉内のスラブ幅として検出するスラブ幅検出手段と、を備えることを特徴としている。

このように、装入前スラブ幅と抽出後スラブ幅との偏差を算出し、そのスラブ幅偏差をもとに装入前スラブ幅を補正することで、加熱炉内スラブ幅を検出する。したがって、加熱炉内での昇温による熱膨張量や加熱により発生するスケール（酸化膜）分を正確に把握できない場合であっても、加熱炉内スラブ幅を精度良く検出することができる。さらに、抽出後スラブ幅検出手段として、一般に熱間圧延設備に設置されている圧延後の板幅制御を行うためのスラブ幅計を用いれば、抽出後スラブ幅を検出するために別途特別な幅測定装置を設置する必要がなく、その分の設置コストを削減することができる。

また、上記において、前記装入前スラブ幅検出手段は、スラブをその幅方向からアームで狭持して掴み出し、スラブヤード内から前記加熱炉の入側へ搬送する際に、前記アームの開度に応じた掴み幅を前記装入前スラブ幅として検出可能なクレーンであることを特徴としている。
このように、クレーンによるスラブの掴み幅を加熱炉装入前のスラブ幅として使用することができるので、加熱炉の直前に別途特別な幅測定装置を設置せずとも加熱炉装入前のスラブ幅を検出することができる。そのため、幅測定装置を設置するためのコストを削減することができる。

さらに、上記において、前記スラブ幅検出手段は、前記スラブ幅偏差算出手段で算出したスラブ幅偏差を学習するスラブ幅偏差学習手段を備え、前記スラブ幅偏差学習手段で学習したスラブ幅偏差学習値に基づいて前記装入前スラブ幅を補正し、前記加熱炉内のスラブ幅として検出することを特徴としている。
これにより、過去に算出されたスラブ幅偏差の影響も考慮して装入前スラブ幅を補正することができるので、精度の良い加熱炉内スラブ幅を安定して検出することができる。

さらにまた、本発明に係るスラブ幅検出方法は、熱間圧延設備における加熱炉内のスラブ幅を検出するスラブ幅検出方法であって、前記加熱炉に装入する前のスラブ幅を、装入前スラブ幅として検出し、前記加熱炉から抽出された後のスラブ幅を、抽出後スラブ幅として検出し、同一スラブに対して、前記装入前スラブ幅と前記抽出後スラブ幅との偏差であるスラブ幅偏差を算出し、算出したスラブ幅偏差に基づいて前記装入前スラブ幅を補正することで、前記加熱炉内のスラブ幅を検出することを特徴としている。
このように、装入前スラブ幅と抽出後スラブ幅との偏差を算出し、そのスラブ幅偏差をもとに装入前スラブ幅を補正するので、精度良く加熱炉内スラブ幅を検出することができる。

また、本発明に係る加熱炉内のスラブ配置制御装置は、熱間圧延設備における加熱炉内のスラブの配置位置を制御する加熱炉内のスラブ配置制御装置であって、上記の何れかのスラブ幅検出装置と、前記スラブ幅検出装置で検出した加熱炉内のスラブ幅に基づいて、加熱炉内の複数のスラブが所定のスラブ間隔をもって配置されるように制御する配置制御手段と、を備えることを特徴としている。
これにより、精度良く検出された加熱炉内スラブ幅を用いて、加熱炉内のスラブ装入位置を適切に制御することができる。そのため、炉内でのスラブの重なりなどの問題が起こるのを防止することができる。さらに、炉内のスラブ配置を、極力隙間を詰めた配置とすることができるので、加熱炉の燃焼効率を向上させることができる。

さらに、上記において、前記配置制御手段は、前記スラブ幅検出装置で検出した加熱炉への次装入スラブの加熱炉内のスラブ幅と、加熱炉内の空き状況とに基づいて、前記次装入スラブの加熱炉への装入可否を判断する装入可否判断手段と、前記装入可否判断手段で前記次装入スラブが加熱炉に装入可能であると判断したとき、前記次装入スラブを、加熱炉内のスラブとの間隔が前記スラブ間隔となる位置に装入するスラブ装入手段と、を備えることを特徴としている。
これにより、適切なスラブ配置制御を行うことができる。

本発明によれば、加熱炉内での昇温による熱膨張量や加熱により発生するスケール（酸化膜）分が正確に把握できていない場合であっても、加熱炉内におけるスラブ幅を精度良く検出することができる。そして、検出した高精度な加熱炉内スラブ幅を用いて高精度な加熱炉内のスラブ配置制御を行うことができるので、炉内のスラブ配置を、極力隙間を詰めた配置とすることができ、加熱炉の燃焼効率を向上させることができる。

本実施形態における熱間圧延設備の構成を示す図である。 スラブローダーの構成を示す図である。 スラブ幅検出処理手順を示すフローチャートである。 加熱炉内を示す平面図である。 スラブ幅と学習値の推移を示す図である。 本実施形態の効果を説明するためのスラブ幅偏差を比較した図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（構成）
図１は、本実施形態におけるスラブ幅検出装置及びスラブ配置制御装置を備える熱間圧延設備の構成を示す図である。
図中、符号１は熱間圧延設備である。この熱間圧延設備１は、熱間圧延ライン上流側から加熱炉２、サイジングプレス３、複数の粗圧延スタンド（Ｒ１〜Ｒ３）からなる粗圧延機４、複数の仕上圧延スタンド（Ｆ１〜Ｆ７）からなる仕上圧延機５、巻き取り設備６を備えている。加熱炉２には製鋼工場にて製造された鋼片（スラブ）が装入され、そのスラブは加熱炉２内で所望の温度まで昇温された後、熱間圧延ラインに抽出される。そして、粗圧延、仕上圧延を経て所望の寸法（板厚、板幅）に製造された後、巻き取り設備６にて巻き取られる。巻き取られたコイル状の鋼板は、その後コイルヤードに搬送され、冷間圧延設備や出荷先へと搬送される。

加熱炉２へ装入される前のスラブは、製鋼工場から一旦スラブヤード１１内に置かれ、スラブヤード１１から加熱炉入側の搬送ライン１２に搬送される。スラブヤード１１から加熱炉入側の搬送ライン１２へのスラブの搬送は、スラブローダー１３によって行われる。
スラブローダー１３は、例えばスラブの長手方向２箇所において、図２に示すようにスラブ３０の幅方向両端面を掴み、スラブ３０を昇降可能とすると共に、スラブヤード１１〜加熱炉入側の搬送ライン１２間を走行可能とするクレーン設備である。また、スラブローダー１３は、スラブ３０の幅方向両端面を掴むことで、その掴み開度に応じたスラブ幅掴み値ＬＤ［ｍｍ］を取得可能となっている。このスラブ幅掴み値ＬＤは、加熱炉２に装入する前の装入前スラブ幅である。スラブローダー１３で取得したスラブ幅掴み値ＬＤは、図１のスラブ幅検出装置２１に入力される。

また、熱間圧延ラインにおける加熱炉２の抽出側直後には、加熱炉２から抽出されたスラブ３０の幅（スラブ幅実測値）ＷＡ［ｍｍ］を測定するスラブ幅計１４が設置されている。このスラブ幅実測値ＷＡは、加熱炉２から抽出された後の抽出後スラブ幅である。スラブ幅計１４で測定したスラブ幅実測値ＷＡも、スラブ幅検出装置２１に入力される。
このスラブ幅計１４は、加熱炉２から抽出され、粗圧延、仕上圧延が行われた後の被圧延材の板幅精度向上を目的として設置されているものであり、通常は、仕上圧延後の板幅を目標値に一致させるための板幅制御に用いられる。板幅制御は、スラブ幅計１４で測定したスラブ幅実測値ＷＡに基づいて、以降の設備（サイジングプレス３、粗圧延機４、仕上圧延機５）の板幅に関する設定値（サイジングプレス３の幅開度、粗圧延機４に付帯されるエッジャ装置の幅開度、仕上圧延機５の圧延張力など）を修正する制御であり、図示しない板幅制御装置にて行われる。

スラブ幅検出装置２１は、後述するスラブ幅検出処理を実施する。ここでは、スラブ幅掴み値ＬＤとスラブ幅実測値ＷＡとの偏差ＫＡを学習し、その学習結果をもとにスラブ幅掴み値ＬＤを補正することで、加熱炉２内におけるスラブ幅（加熱炉内スラブ幅）ＳＷを検出する。

図３は、スラブ幅検出装置２１で実行するスラブ幅検出処理手順を示すフローチャートである。
先ず、ステップＳ１で、スラブ幅検出装置２１は、スラブローダー１３で検出したスラブ幅掴み値ＬＤを取得し、ステップＳ２に移行する。このとき、取得したスラブ幅掴み値ＬＤは、メモリ（不図示）に保存しておく。
ステップＳ２では、スラブ幅検出装置２１は、スラブ幅計１４で測定したスラブ幅実測値ＷＡを取得し、ステップＳ３に移行する。

ステップＳ３では、スラブ幅検出装置２１は、次式をもとに、スラブ幅実測値ＷＡとスラブ幅掴み値ＬＤとのスラブ幅偏差ＫＡを算出し、ステップＳ４に移行する。ここで用いるスラブ幅実測値ＷＡは、前記ステップＳ２で取得した値であり、スラブ幅掴み値ＬＤは、メモリに保存された当該スラブ幅実測値ＷＡと同一スラブのスラブ幅掴み値を用いる。
ＫＡ＝ＷＡ−ＬＤ ………（１）

ステップＳ４では、スラブ幅検出装置２１は、前記ステップＳ３で算出したスラブ幅偏差ＫＡを用いて、次式をもとにスラブ幅学習値ＫＷ（ｎ）を算出する。スラブ幅学習値ＫＷ（ｎ）は、スラブ幅掴み値ＬＤを補正するためのものであり、初期値は例えば零とする。また、添え字ｎは、ｎ回目の学習値であることを示している。
ＫＷ（ｎ）＝Ａ・ＫＡ＋（１−Ａ）・ＫＷ（ｎ−１） ………（２）
ここで、Ａは学習ゲインであり、０≦Ａ≦１である。上記（２）式をもとに算出した最新のスラブ幅学習値ＫＷ（ｎ）は、前回のスラブ幅学習値ＫＷ（ｎ−１）としてメモリに記憶する。

次にステップＳ５では、スラブ幅検出装置２１は、前記ステップＳ４で算出した最新のスラブ幅学習値ＫＷ（ｎ）を用いて、前記ステップＳ１で取得したスラブ幅掴み値ＬＤを修正し、その結果を加熱炉内スラブ幅ＳＷとして算出してからスラブ幅検出処理を終了する。
ＳＷ＝ＬＤ＋ＫＷ（ｎ） ………（３）
このように、スラブ幅掴み値ＬＤとスラブ幅実測値ＷＡとの偏差を学習し、その学習結果をもとに加熱炉装入前のスラブ幅測定値であるスラブ幅掴み値ＬＤを補正することにより、加熱炉内スラブ幅ＳＷを精度良く検出することができると共に、その検出精度を安定させることができる。上記（３）式をもとに算出した加熱炉内スラブ幅ＳＷは、図１のスラブ配置制御装置２２に出力する。

スラブ配置制御装置２２は、スラブ幅検出装置２１で検出した加熱炉内スラブ幅ＳＷを用いて、加熱炉２内のスラブ３０の配置位置を制御する（配置制御手段）。
図４は、加熱炉２内を簡略化して示した平面図である。この図４に示すように、加熱炉２内には、複数のスラブ３０が予め設定されたスラブ間隔Ｐで横並びに配置される。スラブ間隔Ｐは、隣り合うスラブ３０が重なることを避けつつ極力隙間を詰めた配置となるように、加熱炉内スラブ幅ＳＷの検出精度を考慮して設定する。本実施形態では、スラブ間隔Ｐを、例えば７０ｍｍに設定する。また、加熱炉２内では、装入側の端に装入側余裕代Ｒｉｎ、抽出側の端に抽出側余裕代Ｒｏｕｔを設けてスラブ３０を配置するものとし、これら装入側余裕代Ｒｉｎ及び抽出側余裕代Ｒｏｕｔを、例えば５００ｍｍとする。

加熱炉２内のスラブ３０は、最も抽出側にあるものから順に熱間圧延ラインへ抽出される。加熱炉２内の最も抽出側にあるスラブ３０が熱間圧延ラインへ抽出されると、その他のスラブ３０が炉内の昇降設備（不図示）により順次抽出側へシフトされ、これにより形成される装入側の隙間に加熱炉入側の搬送ライン１２から新たなスラブ３０が装入される。

このとき、スラブ配置制御装置２２は、スラブ幅検出装置２１で検出したスラブ（次装入スラブ）３０の加熱炉内スラブ幅ＳＷと、加熱炉２の空き状況（装入側の隙間の広さ）とに基づいて、当該スラブ３０を加熱炉２へ装入可能であるか否かを判断する（装入可否判断手段）。そして、加熱炉入側の搬送ライン１２からスラブ３０を装入可能であると判断した場合には、当該スラブ３０を、炉内の最も装入側に配置されているスラブ３０との間隔がスラブ間隔Ｐとなる位置に装入する（スラブ装入手段）。

なお、上記において、スラブローダー１３及びステップＳ１が装入前スラブ幅検出手段に対応し、スラブ幅計１４及びステップＳ２が抽出後スラブ幅検出手段に対応し、ステップＳ３がスラブ幅偏差算出手段に対応し、ステップＳ４がスラブ幅偏差学習手段に対応し、ステップＳ４及びＳ５がスラブ幅検出手段に対応している。

（動作）
次に、本実施形態の動作について説明する。
連続鋳造設備にて製造されたスラブは、一旦スラブヤード１１内に保管される。このスラブヤード１１内では、複数のスラブ３０が山積み状態で保管される。その後、これら複数のスラブ３０に対して熱間圧延ラインにて圧延する順番等が考慮されて搬送順が定められ、その搬送順で加熱炉入側の搬送ライン１２に搬送される。スラブヤード１１から加熱炉入側の搬送ライン１２への搬送は、スラブローダー１３によって行われる。

スラブローダー１３は、スラブヤード１１内のスラブ３０を幅方向から狭持して掴み出したとき、当該スラブ３０のスラブ幅掴み値ＬＤを取得し、これをスラブ幅検出装置２１に出力する。スラブ幅検出装置２１は、スラブローダー１３から取得したスラブ幅掴み値ＬＤを最新のスラブ幅学習値ＫＷで補正し、その結果を、スラブローダー１３が掴み出したスラブ３０の加熱炉内スラブ幅ＳＷとしてスラブ配置制御装置２２に出力する。

スラブ配置制御装置２２は、スラブ幅検出装置２１から取得した加熱炉内スラブ幅ＳＷに基づいて当該スラブ３０の装入可否を判断すると共に、装入可能と判断した場合には、その加熱炉内スラブ幅ＳＷに応じて当該スラブ３０を加熱炉２内に装入する。このとき、加熱炉２内の最も装入側に配置されているスラブ３０との間隔が予め設定したスラブ間隔Ｐ（７０ｍｍ）となる位置に、新たに装入するスラブ３０を配置する。
このように、本実施形態では、スラブローダー１３によってスラブ掴み時に検出したスラブ幅掴み値ＬＤを加熱炉装入前のスラブ幅測定値として使用し、加熱炉内スラブ幅ＳＷを検出するものとする。

但し、スラブローダー１３はスラブ３０の搬送が主目的であり、スラブ３０を掴んだことを検出する機構を備えていれば、スラブ幅がどう変動しようが影響は無い。そのため、スラブ掴み時のアームの掴み開度は、経時変化やゼロ調設定ずれによる設備的な誤差が含まれる場合があり、スラブ幅掴み値ＬＤはそのままでは加熱炉装入前のスラブの幅測定値として安定して使用できない。また、加熱炉内での昇温による熱膨張量や加熱より発生するスケール（酸化膜）分が正確に把握できていないと、加熱炉装入前のスラブの幅測定値から加熱炉内スラブ幅ＳＷを精度良く算出することができない。

そこで、加熱炉内スラブ幅ＳＷを精度良く検出するために、同一スラブに対してスラブ幅掴み値ＬＤと加熱炉２からの抽出後にスラブ幅計１４によって測定されるスラブ幅実測値ＷＡとの偏差を算出すると共に当該偏差を学習し、その学習結果をもとにスラブ幅掴み値ＬＤを補正することで、加熱炉内スラブ幅ＳＷを検出する。これにより、精度の良い加熱炉内スラブ幅ＳＷを安定して検出することができる。

一般に、熱間圧延設備においては、被圧延材の板幅を目標値に一致させるために板幅制御が行われており、熱間圧延ライン上にはスラブ幅を実測可能なスラブ幅計が設置されている。幅精度向上のためには、実際に圧延される初期の状態のスラブ幅を認識する必要があるため、スラブ幅計は加熱炉抽出直後に設置されることが多い。
ところが、上記のように加熱炉抽出直後のみにスラブ幅計が設置されている場合、加熱炉装入前のスラブ幅については製鋼工場にて製造された際の作りこみ時の情報（製鋼幅）を使用せざるを得ない。しかしながら、製鋼幅は、実際の加熱炉装入前のスラブ幅に対して若干の変動が発生する場合が多く、この製鋼幅を用いると、加熱炉内のスラブ配置制御を精度良く行うことができない。

そこで、スラブ幅計を加熱炉抽出直後と加熱炉装入直前の両方に設置し、加熱炉装入直前に設置したスラブ幅計によって加熱炉装入前のスラブ幅を高精度に測定することが考えられる。しかしながら、スラブ幅計は高価であるため設置のためのコストが嵩む。
スラブ幅計を加熱炉抽出直後ではなく加熱炉装入直前のみに設置することもできるが、この場合、加熱炉内での昇温による熱膨張量や加熱より発生するスケール（酸化膜）分が正確に把握できていないと、加熱炉装入前のスラブ幅から加熱炉抽出後のスラブ幅を精度良く求めることができないため、板幅制御を精度良く行うことができない。

これに対して、本実施形態では、スラブ幅計１４を加熱炉抽出直後のみに設置するので、圧延前の初期の状態のスラブ幅を精度良く実測することができ、板幅制御を精度良く行うことができる。また、スラブ幅計は加熱炉２の前後両方には設置しないので、設置コストの増大を抑止することができる。
さらに、スラブローダー１３で検出したスラブ幅掴み値ＬＤを加熱炉装入前のスラブの幅測定値として使用し、加熱炉内スラブ幅ＳＷを検出するものとし、さらに精度良く加熱炉内スラブ幅ＳＷを検出するために、スラブ幅掴み値ＬＤとスラブ幅計１４で測定したスラブ幅実測値ＷＡとの偏差を学習し、その学習結果をもとにスラブ幅掴み値ＬＤを補正する。したがって、加熱炉装入直前にスラブ幅計を設置せずとも加熱炉内スラブ幅ＳＷを精度良く検出することができる。

図５は、本学習方法を適用した場合のスラブ幅学習値の推移を示す図である。ここでは、実際の加熱炉内のスラブ幅とスラブローダー１３により取得されるスラブ幅掴み値ＬＤとの間に−３ｍｍ程度の誤差がある場合に、折れ線Ａに示すように、７００ｍｍ〜１４００ｍｍまでの範囲で様々なスラブ幅のスラブ３０が加熱炉２に搬送されたときのスラブ幅学習値の推移を示している。本学習方法を適用した場合、折れ線Ｂに示すように、スラブ幅学習値は、初期値０近傍から徐々に−３ｍｍ程度に収束していることがわかる。すなわち、本学習方法を適用してスラブ幅掴み値ＬＤを補正することで、加熱炉内スラブ幅ＳＷを精度良く算出することができることがわかる。

図６は、本学習方法を適用した場合の効果を説明するための図である。ここでは、本学習方法を適用した場合と適用しない場合とで、スラブ幅偏差のばらつきを比較している。本学習方法を適用しない場合のスラブ幅偏差として、製鋼幅とスラブ幅実測値ＷＡとの偏差（ａ）と、スラブ幅掴み値ＬＤとスラブ幅実測値ＷＡとの偏差（ｂ）の２種類を示す。本学習方法を適用しない場合、スラブ幅偏差にはばらつきがあり、１σは１３ｍｍとなっている。

一方、本学習方法を適用した場合のスラブ幅偏差は、加熱炉内スラブ幅ＳＷとスラブ幅実測値ＷＡとの偏差（ｃ）である。本学習方法を適用した場合、スラブ幅偏差の分布が急峻であり、そのピークが０に近いところに存在していることがわかる。本学習方法を適用した場合の１σは６ｍｍであり、本学習方法の適用が加熱炉内スラブ幅の検出精度向上に寄与していることがわかる。
このように、加熱炉内スラブ幅ＳＷを精度良く検出することができるので、加熱炉２内のスラブ間隔Ｐを極力小さな値に設定することができる。

例えば、製鋼幅をそのまま加熱炉内スラブ幅ＳＷとして使用する設備の場合、当該製鋼幅には上述したように誤差が多く含まれるため、加熱炉内にて隣り合うスラブが重なるのを確実に避けるために、スラブ間隔Ｐを広め（例えば、１００ｍｍ）に設定する必要がある。
平均的なスラブ幅は１０００ｍｍ、加熱炉２の炉長（加熱炉２の装入側から抽出側までの長さ）は５１０００ｍｍである。また、加熱炉２内の装入側余裕代Ｒｉｎ及び抽出側余裕代Ｒｏｕｔは、本実施形態ではそれぞれ５００ｍｍに設定している。したがって、スラブ間隔Ｐを、比較的広めに１００ｍｍとした場合、
１０００×４５＋１００×（４５−１）＋５００＋５００＝５０４００＜５１０００ ………（４）
１０００×４６＋１００×（４６−１）＋５００＋５００＝５１５００＞５１０００ ………（５）
となり、上記（４）及び（５）式より、加熱炉２内にはスラブ３０が４６本は入らず、４５本が限界となる。

一方、本実施形態のように、加熱炉内スラブ幅ＳＷを精度良く検出できるために、スラブ間隔Ｐを、比較的狭い７０ｍｍに設定できた場合、
１０００×４６＋７０×（４６−１）＋５００＋５００＝５０１５０＜５１０００ ………（６）
１０００×４７＋７０×（４７−１）＋５００＋５００＝５１２２０＞５１０００ ………（７）
となるため、上記（６）及び（７）式より、加熱炉２内にはスラブ３０が４６本まで入ることになる。
したがって、スラブ間隔Ｐを１００ｍｍから７０ｍｍに変更することで、（４６−４５）÷４５≒０．０２２より、約２％分の炉内スラブが増加されることになり、約２％の燃焼効率の増加を見込める。

（効果）
このように、上記実施形態では、スラブローダーで検出したスラブ幅掴み値と加熱炉から抽出された後に別途板幅制御用に設置されているスラブ幅計にて測定して得られたスラブ幅実測値との偏差を用いて、スラブ幅掴み値を補正し、加熱炉内スラブ幅として使用する。そのため、製鋼工場から指示された製鋼幅をそのまま加熱炉内スラブ幅として使用する場合や、スラブ幅掴み値をそのまま加熱炉内スラブ幅として使用する場合、更には加熱炉装入前にスラブ幅計を設置し、当該スラブ幅計にて測定した加熱炉装入前のスラブ幅をそのまま加熱炉内スラブ幅として使用する場合と比較して、加熱炉内スラブ幅を精度良く取得することができる。

また、スラブ幅掴み値とスラブ幅実測値との偏差を学習し、その学習結果を用いてスラブ幅掴み値を補正するので、過去に算出されたスラブ幅偏差の影響も考慮して、精度の良い加熱炉内スラブ幅を安定して検出することができる。
さらに、スラブをスラブヤードから加熱炉入側へ搬送するスラブローダーが、加熱炉装入前のスラブ幅を測定する機能を有するので、加熱炉装入前のスラブ幅を測定するために別途スラブ幅計等を設置する必要がない。そのため、スラブ幅計の設置コストを削減しつつ製鋼幅よりも安定した精度で加熱炉装入前のスラブ幅を取得することができる。

また、熱間圧延設備にて一般的に行われている板幅制御用に設置されているスラブ幅計によって、加熱炉抽出後のスラブ幅を測定するので、加熱炉内スラブ幅の検出のために加熱炉抽出直後にスラブ幅計を新設する必要がない。
さらに、板幅制御用のスラブ幅計により得られるスラブ幅実測値が、ノイズ等の影響により異常な数値となった場合には、スラブ幅実測値に代えて加熱炉内スラブ幅を用いて板幅制御を継続することができる。このように、板幅制御用のスラブ幅計の代替機能としての役割を持たせることができる。

そして、以上ように精度良く検出された加熱炉内スラブ幅を用いて、加熱炉内のスラブ配置制御を適切に行うことができるので、炉内でのスラブの重なりなどの問題が起こるのを確実に防止することができる。さらに、炉内のスラブ配置を、極力隙間を詰めた配置とすることができるので、加熱炉の燃焼効率を向上させることができる。

（応用例）
なお、上記実施形態においては、スラブ幅掴み値ＬＤ及びスラブ幅実測値ＷＡを、それぞれ所定のスラブ単位毎に取得し、同一のスラブ単位毎にスラブ偏差ＫＡを算出するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、スラブ幅学習値ＫＷ（ｎ）を、スラブローダー１３の設備修理のタイミングで初期値にリセットするようにしてもよい。スラブローダー１３で検出したスラブ幅掴み値ＬＤは、設備修理のタイミングで開度ゼロ調が行われることによりステップ状の数値変化が発生する可能性がある。そのため、このタイミングでスラブ幅学習値ＫＷ（ｎ）を初期値にリセットすることで、ゼロ調による数値変動にも追従可能となる。

さらに、上記実施形態においては、スラブ幅計１４により得られるスラブ幅実測値ＷＡが、ノイズ等の影響により異常な数値となった場合には、スラブ幅偏差の学習を停止するようにしてもよい。また、このとき、加熱炉内スラブ幅ＳＷの検出精度が低下したものと判断し、加熱炉２内のスラブ間隔Ｐを例えば７０ｍｍから１００ｍｍに変更するようにしてもよい。

１…熱間圧延ライン、２…加熱炉、３…サイジングプレス、４…粗圧延機、５…仕上圧延機、６…巻き取り設備、１１…スラブヤード、１２…加熱炉入側の搬送ライン、１３…スラブローダー、１４…スラブ幅計、２１…スラブ幅検出装置、２２…スラブ配置制御装置、３０…スラブ

Claims (6)

1. 熱間圧延設備における加熱炉内のスラブ幅を検出するスラブ幅検出装置であって、
   前記加熱炉に装入する前のスラブ幅を、装入前スラブ幅として検出する装入前スラブ幅検出手段と、
   前記加熱炉から抽出された後のスラブ幅を、抽出後スラブ幅として検出する抽出後スラブ幅検出手段と、
   同一スラブに対して、前記装入前スラブ幅と前記抽出後スラブ幅との偏差であるスラブ幅偏差を算出するスラブ幅偏差算出手段と、
   前記スラブ幅偏差算出手段で算出したスラブ幅偏差に基づいて前記装入前スラブ幅検出手段で検出した前記装入前スラブ幅を補正し、前記加熱炉内のスラブ幅として検出するスラブ幅検出手段と、を備えることを特徴とするスラブ幅検出装置。
2. 前記装入前スラブ幅検出手段は、スラブをその幅方向からアームで支持して掴み出し、スラブヤード内から前記加熱炉の入側へ搬送する際に、前記アームの開度に応じた掴み幅を前記装入前スラブ幅として検出可能なクレーンであることを特徴とする請求項１に記載のスラブ幅検出装置。
3. 前記スラブ幅検出手段は、
   前記スラブ幅偏差算出手段で算出したスラブ幅偏差を学習するスラブ幅偏差学習手段を備え、
   前記スラブ幅偏差学習手段で学習したスラブ幅偏差学習値に基づいて前記装入前スラブ幅を補正し、前記加熱炉内のスラブ幅として検出することを特徴とする請求項１又は２に記載のスラブ幅検出装置。
4. 熱間圧延設備における加熱炉内のスラブ幅を検出するスラブ幅検出方法であって、
   前記加熱炉に装入する前のスラブ幅を、装入前スラブ幅として検出し、
   前記加熱炉から抽出された後のスラブ幅を、抽出後スラブ幅として検出し、
   同一スラブに対して、前記装入前スラブ幅と前記抽出後スラブ幅との偏差であるスラブ幅偏差を算出し、
   算出したスラブ幅偏差に基づいて前記装入前スラブ幅を補正することで、前記加熱炉内のスラブ幅を検出することを特徴とするスラブ幅検出方法。
5. 熱間圧延設備における加熱炉内のスラブの配置位置を制御する加熱炉内のスラブ配置制御装置であって、
   前記請求項１〜３の何れか１項に記載のスラブ幅検出装置と、
   前記スラブ幅検出装置で検出した加熱炉内のスラブ幅に基づいて、加熱炉内の複数のスラブが所定のスラブ間隔をもって配置されるように制御する配置制御手段と、を備えることを特徴とする加熱炉内のスラブ配置制御装置。
6. 前記配置制御手段は、
   前記スラブ幅検出装置で検出した加熱炉への次装入スラブの加熱炉内のスラブ幅と、加熱炉内の空き状況とに基づいて、前記次装入スラブの加熱炉への装入可否を判断する装入可否判断手段と、
   前記装入可否判断手段で前記次装入スラブが加熱炉内に装入可能であると判断したとき、前記次装入スラブを、加熱炉内のスラブとの間隔が前記スラブ間隔となる位置に装入するスラブ装入手段と、を備えることを特徴とする請求項５に記載の加熱炉内のスラブ配置制御装置。

Images