JP5846030B2 - 連続式加熱炉におけるスラブ搬送制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウォーキングビーム搬送式連続式加熱炉における材料であるスラブの搬送制御方法に関する。

ウォーキングビーム搬送式連続加熱炉は、図４に示すように、スラブＳの底面を支持する固定スキッド１と、固定スキッド１上のスラブＳに対して、上昇、前進、下降、後退という繰り返し矩形運動をしてスラブＳを移動させる移動スキッド２とを備えたウォーキングビーム装置により、装入テーブル１１から装入されたスラブＳを装入端から抽出端まで一定のピッチで搬送しながら加熱する加熱炉１０である。図中３はスキッドフレーム、４はメインバーナー、５はサイドバーナーである。

一般的に、ウォーキングビーム装置では、加熱炉内のすべてのスラブが炉長方向に同じピッチで搬送されるため、装入側で空いたスラブ間隔が、抽出側まで保持されたまま搬送される。

このようなウォーキングビーム装置を備えた加熱炉におけるスラブの搬送制御方法としては、抽出優先制御と装入優先制御がある。

抽出優先制御は、加熱炉抽出側の圧延工程の圧延ピッチにあわせてスラブを抽出できるように、所定の搬送ピッチで加熱炉内のスラブの搬送を行い、加熱炉抽出端への次抽出スラブの供給を優先して行う搬送制御方法である。一方、装入優先制御は、加熱炉に装入したスラブの間隔が指定間隔となるように、加熱炉装入端にスラブの装入スペースを確保するだけ炉内のスラブを搬送した後、スラブを装入するまで搬送を行わない方法である。通常は、加熱炉内のスラブ間に余分なスペースを空けないように装入優先制御を採用することが多い。

前者の抽出優先制御は、図５に示すように、加熱炉の抽出端のスラブの抽出を実行し（ステップＳ２００）、ＷＢ（ウォーキングビーム装置）を稼働させて炉内のスラブを前進させ（ステップＳ２１０）、これにより装入端での装入スペースを確保する（ステップＳ２２０）。次いで、装入テーブルでの装入材（スラブ）の有無を検出し（ステップＳ２３０）、装入材が有れば装入材を加熱炉に装入する（ステップＳ２４０）。装入後、ＷＢを前進させて加熱炉内のスラブを搬送する。装入材が無い場合は、抽出端でのスラブの抽出を優先させるためにＷＢを前進させる（ステップＳ２５０）。次いで、抽出端のスラブを抽出位置まで移動させる（ステップＳ２６０）。抽出タイミングが来たら加熱炉抽出端のスラブの抽出を実行する（ステップＳ２００に戻る）。この抽出優先制御では、所定の抽出ピッチでスラブを抽出し続けるので、供給が遅れて装入テーブルに装入するスラブが無いときには、スラブを装入しないまま加熱炉のスラブは抽出側に搬送されていき、加熱炉内にスラブの存在しない領域が広がっていく。被加熱材であるスラブの加熱炉の炉床に対する占有面積が小さくなることで、スラブ１枚当たりの燃料の消費量が増えることにつながり、燃料コストが上昇する。さらに、スラブの存在しない領域が広がることで、次に装入側に装入されたスラブ（装入スラブ）と一つ前に装入されたスラブ（前スラブ）との間隔が広くなり、前スラブが抽出された後、装入スラブを抽出端まで搬送するのに時間が掛かり過ぎ、所定の抽出タイミングで装入スラブを抽出できない場合が生じる。この現象を「搬送ネック」と言う。

一方、後者の装入優先制御は、図６に示すように、加熱炉の抽出端のスラブの抽出を実行し（ステップＳ３００）、ＷＢ（ウォーキングビーム装置）を稼働させて炉内のスラブを前進させ（ステップＳ３１０）、これにより装入端での装入スペースを確保する（ステップＳ３２０）。次いで、装入テーブルでの装入材（スラブ）の有無を検出し（ステップＳ３３０）、スラブが有ればスラブを装入する（ステップＳ３４０）。スラブが無ければ、ＷＢを稼働させず、次のスラブを待つ（ステップＳ３５０）。ステップＳ３４０に続いて、抽出端のスラブを抽出位置まで移動させる（ステップＳ３６０）。抽出タイミングが来たら加熱炉抽出端のスラブの抽出を実行する（ステップＳ３００に戻る）。この装入優先制御では、供給が遅れるなどで装入テーブルに装入すべきスラブが無いときは、加熱炉内に装入済みのスラブは搬送されずに待機した状態となるので、所定の抽出タイミングになっても抽出端に抽出すべきスラブが到達しておらず、抽出が遅れ、圧延工程の生産性が低下する。また、次のスラブが装入されるまでの間、長時間、炉内でスラブを加熱することになるので、燃料コストが上昇するという問題がある。これを「装入ネック」という。

この「装入ネック」は、装入材の搬送（供給）ピッチが抽出材のピッチよりも遅い場合、例えば加熱炉装入側においてスラブを装入側まで搬送する鋼片クレーンの払出しの順番によって、加熱炉の抽出側のスラブが幅広かつ短ピッチであり、装入側のスラブが幅狭であるケースが続いた場合に発生する。

数式で表すと、装入幅／装入ピッチ≦抽出幅／抽出ピッチの場合、装入ネックとなる。
例えば、抽出端スラブ幅２ｍ、装入端スラブ１ｍとして、２分ピッチで加熱炉から抽出することを考えた場合、装入側のスラブは１分ピッチ以内でスラブを供給しなければ装入ネックとなる。しかし、加熱炉の装入側へのスラブの供給は、通常、鋼片ヤードから鋼片クレーンを用いて行われる移送工程を含むため、供給ピッチの予測が難しい。

このような問題を解消するために、特許文献１には、装入優先制御か抽出優先制御を採用するかの選別信号と、炉内でのスラブ位置および炉内のスラブ間隔を検出した信号とにより所定の演算を行って、装入部におけるスラブの装入ピッチを求め出し、この装入ピッチに合わせて装入装置に対するスラブの供給を制御することが開示されている。

特開平２−２５８９１４号公報

しかしながら、実操業においては、炉内でのスラブ位置およびスラブ間隔は時々刻々と複雑に変化するため、前掲の特許文献１に開示された方法を用いても、鋼片ヤードの鋼片クレーンの稼働状況も含めたスラブの装入ピッチを予測するのは非常に難しく、たとえ計算できたとしても誤差を多く含んだものとなる。

そこで本発明は、装入側のスラブの供給が遅れている場合に、加熱炉内のスラブの搬送をできるだけ効率的に行い、炉内のスラブ間隔が極端に広くなることを防止し、生産性の低下を抑制することのできる連続式加熱炉におけるスラブ搬送制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、ウォーキングビーム装置によりスラブを加熱炉の装入端から抽出端までピッチ搬送しながら加熱する連続加熱炉におけるスラブ搬送制御方法であって、
装入予定の次回装入スラブの供給が設定タイミングより遅れている場合に、抽出ピッチに合わせて加熱炉内のスラブの搬送を続け、当該次回装入スラブが装入テーブルに到着する前に、一つ前の装入済みの前回装入スラブと前記次回装入スラブを装入した際の当該次回装入スラブとの間の距離が、当該次回装入スラブの抽出時に抽出遅れを起こさない、次式によって予め求められた限界距離となった場合には、前記ウォーキングビーム装置による搬送を止めて当該次回装入スラブの到着を待つことを特徴とする。
限界距離＝ウォーキングビーム装置搬送速度×（前回装入スラブと次回装入スラブとの間の抽出予定時間間隔）−前回装入スラブの幅

本発明において、装入予定の次回装入スラブの供給が設定タイミングより遅れている場合に、一つ前の装入済みの前回装入スラブと前記次回装入スラブを装入した際の当該次回装入スラブとの間の距離が、次回装入スラブの抽出時に抽出遅れを起こさない限界距離となるまでは加熱炉内のスラブをウォーキングビーム装置により搬送し、限界距離となった後は、ウォーキングビーム装置による搬送を止めて次回装入スラブの到着を待つこととする。これにより、加熱炉内のスラブ間の距離が極端に広くなることを抑制し、生産性の低下を抑制することができる。

前述のように、抽出遅れを起こさない限界距離は、次式によって演算する。
限界距離＝ウォーキングビーム装置搬送速度×（前回装入スラブと次回装入スラブとの間の抽出予定時間間隔）−前回装入スラブの幅
この演算を行うことにより、限界距離を予め設定することができる。

本発明によれば、加熱炉内のスラブ間の距離が極端に広くなることによる燃料ロスを防ぎ、また抽出端での抽出遅れを抑制して、生産ロスを低減することができる。

本発明の実施の形態に係る連続式加熱炉におけるスラブ搬送制御方法の手順を示すフローチャートである。 本発明と抽出優先制御方法との動作の差異を示す説明図であり、（ａ−１）〜（ａ−３）は本発明、（ｂ−１）〜（ｂ−３）は抽出優先制御の場合を示す。 本発明の実施例による生産ロス低減効果を示すグラフである。 ウォーキングビーム装置を備えた連続式加熱炉の構成例を示すものであり、（ａ）は側面図、（ｂ）は断面図である。 抽出優先制御方法を示すフローチャートである。 装入優先制御方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。
本発明の実施の形態に係る連続式加熱炉におけるスラブ搬送制御方法を図１のフローチャートに基づいて説明する。

ステップＳ１００：加熱炉の抽出端のスラブの抽出を実行する。
ステップＳ１１０：ＷＢ（ウォーキングビーム装置）を稼働させ、加熱炉内でスラブを前進させる。
ステップＳ１２０：装入端での装入スペースを確保したとき、あるいは抽出端にスラブが到達したときはＷＢを停止する。
ステップＳ１３０：装入スペースを確保してＷＢを停止した場合にはステップＳ１４０に進み、抽出端にスラブが到達してＷＢを停止した場合にはステップＳ１００に戻る。
ステップＳ１４０：装入テーブルでの装入材（スラブ）の有無を検出する。
ステップＳ１５０：スラブが有ればスラブを装入し、ステップＳ１１０に戻る。
ステップＳ１６０：スラブが無ければ、ＷＢを稼働させ、炉内のスラブを前進させる。
ステップＳ１７０：スラブが限界距離まで到達したか、または装入テーブルへスラブが到着したか、または抽出端へスラブ到達したかで、ＷＢを停止する。
ステップＳ１８０：限界距離到達の場合ステップＳ１９０に進み、装入テーブルへのスラブ到着でステップＳ１５０に進み、抽出端へスラブ到達の場合ステップＳ１９５に進む。装入テーブルへのスラブ到着の場合、ステップＳ１５０に進む。
ステップＳ１９０：炉内スラブを停止させた状態で、装入テーブルへのスラブ到着を待ち、スラブが到着したらステップＳ１５０に進む。
ステップ１９５：抽出端スラブの抽出を行う。ステップＳ１６０に戻る。
ここで、
限界距離＝ウォーキングビーム装置搬送速度×（前回装入スラブと次回装入スラブとの間の抽出予定時間間隔）−前回装入スラブの幅・・・・・・（１）式
とする。

本発明のスラブ搬送制御方法と、抽出優先制御方法との相違を、図２に基づいて説明する。いずれの方法も、装入テーブル１１上にスラブが無い場合にＷＢを稼働させて炉内のスラブを前進させる例を示している。
抽出優先制御では、図２（ｂ−１），図２（ｂ−２）に示すように、前回装入スラブＳａを装入した後、加熱炉１０の装入側に装入材（スラブ）が無いときでもＷＢでスラブを抽出タイミングに合わせて搬送するため、次回装入スラブＳｂが装入されるまでの間の時間に応じて、前回装入スラブＳａの後端と次回装入スラブＳｂの前端との間の間隔が空き、その間隔が維持されたまま、スラブは抽出端に搬送される。間隔が空き過ぎていると、図２（ｂ−３）に示すように、抽出タイミングに抽出端まで次回装入スラブＳｂが到達しておらず、抽出遅れを生じてしまう。

これに対し、本発明のスラブ搬送制御方法では、図２（ａ−１），図２（ａ−２）に示すように、加熱炉１０の装入側に装入材（スラブ）が無いときは、抽出端で抽出遅れを起こさない距離、すなわち（１）式で示される限界距離だけＷＢで前回装入スラブＳａを搬送し、限界距離に到達したら、そこで待機しておく。次回装入スラブＳｂが装入テーブル１１に到着すると、次回装入スラブＳｂを装入するが、前回装入スラブＳａの後端と次回装入スラブＳｂの前端との間は抽出遅れを生じない限界距離となっており、その間隔を維持したまま、次回装入スラブＳｂは抽出端に搬送される。そして、前回装入スラブＳａを抽出した後、図２（ａ−３）に示すように、次回装入スラブＳｂは抽出タイミングまでに抽出端に到達し、抽出遅れを生じない。

装入ネック時の空間は、前掲の（１）式を具体化した下式で算出する限界距離を上限としているため抽出端で搬送ネックとなることはない。
限界距離＝搬送速度×（前回装入スラブＳａから次回装入スラブＳｂまでの抽出予定時間間隔）−前回装入スラブＳａのスラブ幅
例えば、搬送速度を１６．７ｍｍ／秒（１ｍ／分）、抽出予定時間間隔を３分、前回装入スラブＳａのスラブ幅を１ｍとすると、限界距離＝２ｍとなる。

図３は、従来の装入優先制御の場合と本発明の制御の場合それぞれで、１ヵ月の間に圧延工程の圧延が滞った累積時間（生産ロス時間と称す。）を示したものである。装入優先制御を適用していたときの第１期および第２期では、生産ロス時間が５．０時間、３．２時間であったが、本発明を適用した第３期および第４期では、生産ロス時間が０．４時間、１．３時間に低減し、効果が顕著に現れたことが確認できた。

このように、本実施の形態において、装入予定の次回装入スラブの供給が設定タイミングより遅れている場合に、抽出ピッチに合わせて加熱炉内のスラブの搬送を続け、当該次回装入スラブが加熱炉の装入端に到着する前に、一つ前の装入済みの前回装入スラブと次回装入スラブを装入した際の当該次回装入スラブとの間の距離が、当該次回装入スラブの抽出時に抽出遅れを起こさない、（１）式によって予め求められた限界距離となった場合には、ウォーキングビーム装置による搬送を止めて当該次回装入スラブの到着を待つことにより、抽出端での極端な抽出遅れを防いで、生産ロスを低減することができる。

Ｓ，Ｓａ，Ｓｂ スラブ
１ 固定スキッド
２ 移動スキッド
３ スキッドフレーム
４ メインバーナー
５ サイドバーナー
１０ 加熱炉
１１ 装入テーブル

Claims (1)

1. ウォーキングビーム装置によりスラブを加熱炉の装入端から抽出端までピッチ搬送しながら加熱する連続加熱炉におけるスラブ搬送制御方法であって、
   装入予定の次回装入スラブの供給が設定タイミングより遅れている場合に、抽出ピッチに合わせて加熱炉内のスラブの搬送を続け、当該次回装入スラブが装入テーブルに到着する前に、一つ前の装入済みの前回装入スラブと前記次回装入スラブを装入した際の当該次回装入スラブとの間の距離が、当該次回装入スラブの抽出時に抽出遅れを起こさない、次式によって予め求められた限界距離となった場合には、前記ウォーキングビーム装置による搬送を止めて当該次回装入スラブの到着を待つことを特徴とする連続加熱炉におけるスラブ搬送制御方法。
   限界距離＝ウォーキングビーム装置搬送速度×（前回装入スラブと次回装入スラブとの間の抽出予定時間間隔）−前回装入スラブの幅