JP5874673B2

JP5874673B2 - 加熱炉抽出順・圧延順計画作成方法および加熱炉抽出順・圧延順計画作成装置

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Publication number: JP5874673B2
Application number: JP2013076988A
Authority: JP
Inventors: 一浩中辻; 浅野　一哉; 一哉浅野; 吉成　有介; 有介吉成; 浩平小原; 行弘岡田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2013-04-02
Filing date: 2013-04-02
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2033-04-02
Also published as: JP2014200804A

Description

本発明は、スラブの加熱炉からの抽出順および圧延順の計画を作成する加熱炉抽出順・圧延順計画作成方法および加熱炉抽出順・圧延順計画作成装置に関する。

一般に、加熱炉から抽出されたスラブの圧延加工処理は、圧延機で所望の板厚まで圧延する処理と、圧延処理の途中に水冷設備または所定の待機スペースで指示された温度までスラブを冷却する処理とに大別される。スラブの圧延処理の途中に冷却処理が必要な場合、冷却処理の間には圧延機が使用されずアイドル状態になるため、冷却時間を含めた総圧延時間が長くなり、圧延効率は低下する。そこで、先行材の冷却処理中に後行材の冷却処理前の圧延処理を行うこと（以下、タンデム圧延と称す）と、冷却処理中の先行材を搬送ラインから待機スペースに退避させて冷却処理が不要な後行材の圧延処理を行うこと（以下、追越圧延と称す）とを併用して、圧延機のアイドル状態を減少させて全体の圧延効率を向上させている。

また、冷却時間は水冷処理と空冷処理とで異なるため、タンデム圧延と追越圧延とを併用する場合には、先行材の冷却処理の際には水冷処理と空冷処理とを組み合わせて冷却時間を調整して、さらに全体の圧延効率を向上させている。例えば、先行材の水冷処理による冷却時間が後行材の冷却処理前の圧延時間より短い場合にも、水冷処理による冷却時間の他に空冷処理による冷却時間を設けるなどして先行材の冷却時間を調整することによってタンデム圧延を行っている。なお、特許文献１〜４には、圧延機などの設備の制約条件を定式化して、全スラブの総圧延時間を最小とするように各スラブのパススケジュールを最適化する技術が記載されている。

特開２００３−３０５５０８号公報特開２０１０−２２８００３号公報特開２０１０−２８４６９５号公報特許第４９３５４８９号公報

上記のように冷却時間を調整しつつタンデム圧延および追越圧延を考慮してスラブの加熱炉からの抽出順および圧延順の計画（加熱炉抽出順・圧延順計画）を作成する際には、各スラブの材質や幅や厚さなどに応じた圧延処理に関する多数の制約条件を考慮する必要があり、極めて複雑であるため、従来、作業者の経験や勘に頼らざるを得なかった。そのため、計画の作成に多大な時間を要し、作業者の労力負担が大きかった。加えて、作業者により計画の内容にばらつきが生じ、常に最適な計画が作成されるとは言い難かった。

一方、特許文献１に記載の技術では、空冷処理による冷却処理と水冷処理による冷却処理とを組み合わせて冷却時間を調整することにより、タンデム圧延を考慮した計画が作成されるものの、追越圧延を考慮した計画を作成することはできない。また、特許文献２〜４に記載の技術では、タンデム圧延と追越圧延とを考慮した計画が作成されるものの、空冷処理による冷却処理と水冷処理による冷却処理との組み合わせによる冷却時間の調整は行われていない。そのため、特許文献１〜４のいずれに記載の技術によっても、最適な計画が作成されるとは言い難い。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、冷却時間を調整しつつ先行材の冷却処理中における後行材の圧延処理を考慮したスラブの加熱炉からの抽出順および圧延順の計画を作成可能な加熱炉抽出順・圧延順計画作成方法および加熱炉抽出順・圧延順計画作成装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る加熱炉抽出順・圧延順計画作成方法は、圧延処理及び冷却処理に関するデータを含む処理対象のスラブのデータを用いて、冷却処理開始板厚までの圧延時間、スラブを水冷処理のみで冷却した場合の冷却終了時温度の目標値及び下限値までの冷却時間、スラブを空冷処理のみで冷却した場合の冷却終了時温度の目標値及び下限値までの冷却時間、および目標板厚までの圧延時間に関するデータを含む計画策定用データを処理対象のスラブ毎に算出するデータ算出ステップと、前記データ算出ステップで算出された計画策定用データを用いて、圧延処理の途中に冷却処理を行う必要がある先行材の冷却処理を行っている間に後行材の圧延処理を行うための操業上の制約条件を設定する制約条件設定ステップと、前記データ算出ステップで算出された計画策定用データを用いて、前記制約条件設定ステップで設定された制約条件を充足しつつ、スラブの冷却終了時温度が下限値と目標値との間で総圧延時間が最短になるように、処理対象のスラブの冷却時間と加熱炉からの抽出順及び圧延順とを最適化することによって、処理対象のスラブの加熱炉からの抽出順及び圧延順の計画を作成する計画作成ステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る加熱炉抽出順・圧延順計画作成装置は、圧延処理及び冷却処理に関するデータを含む処理対象のスラブのデータを用いて、冷却処理開始板厚までの圧延時間、スラブを水冷処理のみで冷却した場合の冷却終了時温度の目標値及び下限値までの冷却時間、スラブを空冷処理のみで冷却した場合の冷却終了時温度の目標値及び下限値までの冷却時間、および目標板厚までの圧延時間に関するデータを含む計画策定用データを処理対象のスラブ毎に算出するデータ算出手段と、前記データ算出手段により算出された計画策定用データを用いて、圧延処理の途中に冷却処理を行う必要がある先行材の冷却処理を行っている間に後行材の圧延処理を行うための操業上の制約条件を設定する制約条件設定手段と、前記データ算出手段により算出された計画策定用データを用いて、前記制約条件設定ステップで設定された制約条件を充足しつつ、スラブの冷却終了時温度が下限値と目標値との間で総圧延時間が最短になるように、処理対象のスラブの冷却時間と加熱炉からの抽出順及び圧延順とを最適化することによって、処理対象のスラブの加熱炉からの抽出順及び圧延順の計画を作成する計画作成手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、冷却時間を調整しつつ先行材の冷却処理中における後行材の圧延処理を考慮したスラブの加熱炉抽出順・圧延順計画を作成することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る加熱炉抽出順・圧延順計画作成処理が適用される鉄鋼製品の圧延ラインの一例を説明するための図である。図２は、図１の圧延ラインにおける１枚のスラブの処理概要を示す模式図である。図３は、タンデム圧延の処理概要を示す模式図である。図４は、タンデム圧延を実施しない場合の処理概要を示す模式図である。図５は、追越圧延の処理概要を示す模式図である。図６は、タンデム圧延と追越圧延とを併用する場合の処理概要を示す模式図である。図７は、本実施の形態の加熱炉抽出順・圧延順計画作成装置の概略構成を示す模式図である。図８は、スラブデータのデータ構成例を示す図である。図９は、本実施の形態の加熱炉抽出順・圧延順計画作成処理手順を示すフローチャートである。図１０は、計画策定用データを例示する図である。図１１は、制約条件の設定方法を説明するための説明図である。図１２は、３枚のスラブでの連続したタンデム圧延の処理概要を示す模式図である。図１３は、追越圧延の処理概要を示す模式図である。図１４は、タンデム圧延と追越圧延とを併用する場合の処理概要を示す模式図である。図１５は、本実施の形態により作成されたスラブの加熱炉抽出順・圧延順計画を例示する図である。図１６は、冷却時間の調整と追越圧延とを考慮せずタンデム圧延のみを考慮して作成されたスラブの加熱炉抽出順・圧延順計画を例示する図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。

［圧延ラインの構成］
まず、図１および図２を参照して本実施の形態の加熱炉抽出順・圧延順計画作成装置が対象とする処理の流れについて説明する。図１は、本実施形態の加熱炉抽出順・圧延順計画作成処理が適用される圧延ラインの構成を模式的に示した概略図である。また、図２は、圧延処理の途中に冷却処理が必要なスラブについての圧延ラインでの処理の内容と時間とを模式的に示すガントチャートである。図１および図２に示すように、スラブは、複数の抽出口を有する加熱炉１０１から１枚ずつ抽出され、搬送ライン１０２を経由して圧延機１０３に搬送されて目標の板厚まで圧延される。圧延処理の途中に冷却処理が必要なスラブは、圧延機１０３で冷却処理開始に必要な板厚になるまで圧延され（圧延時間Ｔ_１）、搬送ライン１０２を経由して冷却装置１０４または追越設備１０５に搬送されて目標の温度になるまで冷却され（冷却時間Ｔ_２）、その後、再び圧延機１０３に戻されて目標の板厚になるまで圧延される（圧延時間Ｔ_３）。なお、追越設備１０５は、圧延機１０３の上流でスラブを搬送ライン１０２から持ち上げて次の圧延処理まで待機させる。この追越設備１０５に搬送されたスラブは、空冷処理により冷却される。なお、一般に、空冷処理による冷却処理は水冷処理による冷却処理より目標温度までの冷却処理に長時間を要する。また、本実施の形態では簡略のため、スラブの冷却処理回数は１回以下、圧延処理回数は２回以下としている。

［圧延処理パターン］
次に、図３〜６を参照して、圧延ラインにおける複数のスラブの圧延処理パターンについて説明する。まず、図３を参照して本実施の形態のタンデム圧延について説明する。図３は、圧延処理の途中に冷却処理が必要な２枚のスラブＡ，Ｂについて、先行材Ａの冷却時間に後行材Ｂの１回目の圧延処理を行うタンデム圧延の処理の概要を示すガントチャートである。図３に示すように、タンデム圧延では、先行材Ａが冷却装置１０４で空冷処理または水冷処理により冷却される（冷却時間Ｔ_Ａ２）間に、後行材Ｂが冷却処理開始に必要な板厚になるまで圧延される（圧延時間Ｔ_Ｂ１）。次に、後行材Ｂは先行材の圧延処理の完了を待機するために追越設備１０５などの圧延機１０３の上流に搬送され、空冷処理により冷却される（冷却時間Ｔ_Ｂ２−１）。そして、先行材Ａの目標板厚になるまでの圧延処理（圧延時間Ｔ_Ａ３）が完了すると、後行材Ｂは冷却装置１０４に搬送され、目標の温度になるまで空冷処理または水冷処理により冷却される（冷却時間Ｔ_Ｂ２−２）。このようなタンデム圧延により、圧延機１０３では、先行材Ａについての圧延時間Ｔ_Ａ１と圧延時間Ｔ_Ａ３との間に後行材Ｂについての圧延処理（圧延時間Ｔ_Ｂ1）が実施されるため、先行材Ａだけの圧延処理では圧延機１０３がアイドル状態となる時間Ｔ_Ａ２を有効に活用できる。また、タンデム圧延により、２枚のスラブの圧延処理に必要な総圧延時間（冷却時間を含む）は、（Ｔ_Ａ１＋Ｔ_Ａ２＋Ｔ_Ａ３）＋（Ｔ_Ｂ２−２＋Ｔ_Ｂ３）となり、図４に示すタンデム圧延を実施しない場合の総圧延時間（Ｔ_Ａ１＋Ｔ_Ａ２＋Ｔ_Ａ３）＋（Ｔ_Ｂ１＋Ｔ_Ｂ２＋Ｔ_Ｂ３）より短縮される。

また、図５を参照して本実施の形態の追越圧延について説明する。図５は、圧延処理の途中に冷却処理が必要な先行材Ａの冷却時間に、冷却処理が不要な後行材Ｂ，Ｃの圧延処理を行う追越圧延の処理の概要を示すガントチャートである。図５に示すように、追越圧延では、先行材Ａが追越設備１０５により搬送ライン１０２から持ち上げられ空冷処理により冷却される（冷却時間Ｔ_Ａ２）間に、後行材Ｂ，Ｃが圧延される（圧延時間Ｔ_Ｂ，Ｔ_Ｃ）。このような追越圧延により、３枚のスラブの冷却時間を含む圧延処理にかかる総圧延時間は、（Ｔ_Ａ１＋Ｔ_Ａ２＋Ｔ_Ａ３）となる。なお、追越圧延を行う場合には、先行材Ａの冷却処理は追越設備１０５における空冷処理となるため、冷却装置１０４における水冷処理より長時間を要する。したがって、追越圧延による総圧延時間（Ｔ_Ａ１＋Ｔ_Ａ２＋Ｔ_Ａ３）が、追越圧延を行わず先行材Ａを冷却装置で水冷処理により冷却する場合の３枚のスラブの総圧延時間（Ｔ_Ａ１＋Ｔ_Ａ２＋Ｔ_Ａ３）＋（Ｔ_Ｂ＋Ｔ_Ｃ）より短縮される場合にのみ、追越圧延を行うものとする。

また、図６を参照して本実施の形態のタンデム圧延と追越圧延との併用について説明する。図６は、圧延処理の途中に冷却処理が必要な先行材Ａの冷却時間に、冷却処理が不要な後行材Ｂ，Ｃの圧延処理を行う追越圧延と、圧延処理の途中に冷却処理が必要な後行材Ｄの圧延処理を行うタンデム圧延とを併用した場合の処理の概要を示すガントチャートである。図６に示すように、先行材Ａの冷却処理について、冷却処理が不要な後行材Ｂ，Ｃの圧延処理が完了するまでは、追越設備１０５における空冷処理とし（冷却時間Ｔ_Ａ２−１）、その後、冷却装置１０４における空冷処理または水冷処理とする（冷却時間Ｔ_Ａ２−２）。そして、先行材Ａの冷却装置１０４における冷却時間（冷却時間Ｔ_Ａ２−２）の間に、後行材Ｄが冷却処理が必要な板厚になるまで圧延される（圧延時間Ｔ_Ｄ１）。次に、後行材Ｄは追越設備１０５などの圧延機１０３の上流に搬送され、空冷処理により冷却される（冷却時間Ｔ_Ｄ２−１）。そして、先行材Ａの目標の板厚になるまでの圧延処理（圧延時間Ｔ_Ａ３）が完了すると、後行材Ｄは冷却装置１０４に搬送され、目標の温度になるまで空冷処理または水冷処理により冷却される（冷却時間Ｔ_Ｄ２−２）。

［加熱炉抽出順・圧延順計画作成装置の構成］
次に、図７を参照して、本実施の形態による加熱炉抽出順・圧延順計画作成装置１の概略構成について説明する。図７に示すように、本発明の一実施形態である加熱炉抽出順・圧延順計画作成装置１は、入力部１１と、出力部１２と、記憶部１３と、各構成部を制御する制御部１４とを備える。

入力部１１は、電源スイッチおよび入力キーなどの入力デバイスを用いて実現され、操作者による入力操作に対応して、制御部１４に対して加熱炉抽出順・圧延順計画作成などの各種指示情報を入力する。出力部１２は、液晶ディスプレイなどの表示装置、プリンターなどの印刷装置、情報通信装置などによって実現される。出力部１２は、加熱炉抽出順・圧延順計画作成装置１によって作成されたスラブの加熱炉抽出順・圧延順計画を出力する。

記憶部１３は、更新記憶可能なフラッシュメモリ等のＲＯＭやＲＡＭといった各種ＩＣメモリ、内蔵あるいはデータ通信端子で接続されたハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭなどの情報記憶媒体およびその読取装置等によって実現される。記憶部１３には、加熱炉抽出順・圧延順計画装置１を動作させる処理プログラムや、処理プログラムの実行中に使用されるデータなどが予め記憶され、あるいは処理の都度一時的に記憶される。なお、記憶部１３は、ＬＡＮやインターネットなどの電気通信回線を介して制御部１４と通信する構成としてもよい。

制御部１４は、処理プログラムを実行するＣＰＵ等を用いて実現され、前述した加熱炉抽出順・圧延順計画作成装置１の各構成部を制御する。また、制御部１４は、データ読込部１４１と、演算部１４２と、最適計画作成部１４３とを有し、後述する加熱炉抽出順・圧延順計画作成処理を実行する。

本実施の形態において、後述する加熱炉抽出順・圧延順計画作成処理の開始に先立って、あるいは加熱炉抽出順・圧延順計画作成処理の開始時に、操作者の操作入力により、あるいは操業データベースなどの外部のデータベースからダウンロードすることにより、加熱炉抽出順・圧延順計画作成装置１に入力部１１を介して加熱炉抽出順・圧延順計画の対象の全スラブデータが入力され、記憶部１３に記憶される。図８はスラブデータのデータ構成例を示す図である。図８に示すように、スラブデータは、スラブの識別情報であるスラブＩＤに対応づけられて、鋼種と、スラブ寸法（スラブ板厚、スラブ板長、スラブ板幅）と、目標寸法（目標板長、目標板厚、目標板幅）と、スラブ温度と、冷却速度（水冷冷却速度、空冷冷却速度）と、冷却開始時寸法（冷却開始時板厚、冷却開始時板長）と、冷却開始時温度と、冷却温度目標値と、冷却温度下限値とを含んで構成される。

鋼種は、スラブの成分を意味する。スラブ寸法は、圧延処理開始時のスラブの寸法（板厚、板長、板幅）を意味する。目標寸法は、圧延処理終了時のスラブの寸法（板厚、板長、板幅）の目標値を意味する。スラブ温度は、加熱炉から抽出されたスラブの温度を意味する。冷却速度は、スラブの冷却処理にかかる時間を算出するための冷却能力を意味する。水冷冷却速度は冷却装置１０４の水冷処理による冷却速度を意味し、空冷冷却速度は追越設備１０５や圧延機１０３上流の待機スペースや冷却装置１０４上に放置されたスラブの空冷処理による冷却速度を意味する。冷却開始時寸法は、１回目の圧延処理が終了した後、冷却処理を開始する際のスラブの寸法（板厚、板長）を意味する。冷却開始時温度は、１回目の圧延処理終了後、冷却処理開始時のスラブの温度を意味する。冷却温度目標値は、スラブの冷却処理終了時温度の目標値を意味し、冷却温度下限値は、スラブの冷却処理終了時温度のとり得る範囲の下限値を意味する。

［加熱炉抽出順・圧延順計画作成処理］
次に、図９のフローチャートを参照して、加熱炉抽出順・圧延順計画作成装置１による加熱炉抽出順・圧延順計画作成処理手順について説明する。図９のフローチャートは、例えば、操作者により加熱炉抽出順・圧延順計画作成の指示入力があったタイミングで開始となり、加熱炉抽出順・圧延順計画作成処理はステップＳ１の処理に進む。

ステップＳ１の処理では、データ読込部１４１が、加熱炉抽出順・圧延順計画の対象のスラブデータを記憶部１３から抽出する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、加熱炉抽出順・圧延順計画作成処理は、ステップＳ２の処理に進む。

ステップＳ２の処理では、演算部１４２が、ステップＳ１の処理で抽出されたスラブデータと、圧延処理に関するデータとに基づいて、加熱炉抽出順・圧延順計画を作成する際に使用する計画策定用データを算出する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、加熱炉抽出順・圧延順計画作成処理は、ステップＳ３の処理に進む。

図１０は、計画策定用データを例示する図である。図１０に例示するように、計画策定用データは、１回目圧延時間と、冷却温度目標値までの水冷時冷却時間と、冷却温度目標値までの空冷時冷却時間と、冷却温度下限値までの水冷時冷却時間と、冷却温度下限値までの空冷時冷却時間と、２回目圧延時間と、追越設備使用可否サインと、タンデム圧延可否サインと、追越圧延可否サインとを含む。

１回目圧延時間は、１回目の圧延処理に必要な時間を意味する。すなわち、冷却処理が不要なスラブについての目標板厚までの圧延処理に必要な時間、または冷却処理が必要なスラブについての冷却処理開始に必要な冷却開始板厚までの圧延処理に要する時間を意味する。２回目圧延時間は、冷却処理が必要なスラブについての冷却処理後の目標板厚までの２回目の圧延処理に必要な時間を意味し、冷却処理が不要で必要な圧延処理が１回のスラブについては０が設定される。演算部１４２は、圧延処理に関するデータに基づいて、１回目圧延時間、２回目圧延時間を設定する。なお、１回目圧延時間や２回目圧延時間などの圧延処理に関するデータは、別途算出され記憶部１３に格納され、データ読込部１４１が、ステップＳ１の処理の際などに併せて抽出する。

追越設備使用不可サインは、追越設備１０５の使用の可否を示し、例えば、追越設備使用可の場合に該当フラグ（○）が設定される。追越設備使用可は、スラブ寸法が追越設備１０５を使用できる所定の範囲内であることや、追越設備１０５へのスラブ移動時間などを考慮できる所定時間以上の空冷時冷却時間が設定されることなどの条件を満たすスラブに設定される。タンデム圧延可否サインは、タンデム圧延の可否を示し、例えば、タンデム圧延可の場合にフラグ（○）が設定される。タンデム圧延可（タンデム圧延可能材）は、所定の板厚以上の冷え難いスラブであることや、複数回（本実施の形態では２回）の圧延処理の間に冷却処理を必要とすることなどの条件を満たすスラブについて設定される。なお、先行材、後行材の双方がタンデム圧延可の場合にのみ、タンデム圧延を行うことができる。追越圧延可否サインは、追越圧延の可否を示し、例えば、追越圧延可の場合に該当フラグ（○）が設定される。追越圧延可は、冷え過ぎなどのトラブルを起こし難いスラブや、確実に短時間で圧延できるスラブなどに設定される。演算部１４２は、スラブデータに基づいて、追越設備使用可否サインと、タンデム圧延可否サインと、追越圧延可否サインとを設定する。

冷却温度目標値までの水冷時冷却時間は、スラブを水冷設備で水冷処理により冷却する場合に、スラブが冷却開始時温度から冷却温度目標値になるまでにかかる時間を意味し、一般に、冷却時間のとり得る範囲の最短時間となる。冷却温度目標値までの空冷時冷却時間は、スラブを空冷処理により冷却する場合に、スラブが冷却開始時温度から冷却温度目標値になるまでにかかる時間を意味する。冷却温度下限値までの水冷時冷却時間は、スラブを水冷設備で水冷処理により冷却する場合に、スラブが冷却開始時温度から冷却温度下限値になるまでにかかる時間を意味する。冷却温度下限値までの空冷時冷却時間は、スラブを空冷処理により冷却する場合に、スラブが冷却開始時温度から冷却温度下限値になるまでにかかる時間を意味し、一般に、冷却時間のとり得る範囲の最長時間となる。演算部１４２は、スラブデータに基づいて、冷却温度目標値までの水冷時冷却時間と、冷却温度目標値までの空冷時冷却時間と、冷却温度下限値までの水冷時冷却時間と、冷却温度下限値までの空冷時冷却時間とを算出し、計画策定用データに設定する。

ステップＳ３の処理では、演算部１４２が、加熱炉抽出順・圧延順計画を作成する際に適用される操業上の制約条件を設定する。操業上の制約条件の設定方法については、後述する。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、加熱炉抽出順・圧延順計画作成処理は、ステップＳ４の処理に進む。

ステップＳ４の処理では、最適計画作成部１４３が、ステップＳ１の処理で抽出されたスラブデータを対象として、スラブの総圧延時間を最短にするように加熱炉抽出順・圧延順の最適化を行って、加熱炉抽出順・圧延順計画を作成する。ここでは、最適計画作成部１４３は、周知の分枝限定法や制約プログラミングなどを適用し、ステップＳ２の処理で算出された計画策定用データに基づいて、スラブの冷却終了時温度が下限値から目標値までの範囲で、ステップＳ３の処理で設定された操業上の制約条件を満たして総圧延時間が最短になるように、冷却時間の調整しつつ加熱炉抽出順・圧延順を決定する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、加熱炉抽出順・圧延順計画作成処理は、ステップＳ５の処理に進む。

ステップＳ５の処理では、制御部１４は、作成された加熱炉抽出順・圧延順計画を出力部１２に出力する。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、一連の加熱炉抽出順・圧延順計画作成処理は終了する。

［制約条件設定］
次に、ステップＳ３の処理における操業上の制約条件の設定方法について説明する。図１１は、スラブの圧延処理パターン毎の処理概要を示す模式図である。図１１に示すように、冷却処理が不要なスラブ（ＡＲ材）の圧延時間をＴ_Ａとする。また、先行材および圧延処理が必要な後行材の１回目の圧延時間をＴ_Ａ１とし、２回目の圧延時間をＴ_Ａ２とし、冷却装置１０４での冷却時間をｔ_Ｍとし、追越装置１０５などの圧延機１０３の上流での冷却時間をｔ_Ｕとし、とくに追越設備１０５での冷却時間をｔ_Ｌとする。

その場合、先行材についての冷却装置１０４での冷却時間ｔ_Ｍは、次式（１）に示すように、冷却温度目標値までの水冷時冷却時間Ｔ_ｗｇ以上、冷却温度下限値までの空冷時冷却時間Ｔ_ａｌ以下の値をとる。

また、後行材の圧延機１０３の上流での冷却時間ｔ_Ｕは、次式（２）に示すように、０以上かつ冷却温度下限値までの空冷時冷却時間Ｔ_ａｌ以下の値をとる。また、後行材の冷却装置１０４での冷却時間ｔ_Ｍは、次式（３）に示すように、０以上、冷却温度下限値までの空冷時冷却時間Ｔ_ａｌ以下の値をとる。

さらに、後行材の圧延機１０３の上流での冷却時間ｔ_Ｕと、後行材の冷却装置１０４での冷却時間ｔ_Ｍとの間には、冷却温度目標値までの空冷時冷却時間Ｔ_ａgと冷却温度目標値までの水冷時冷却時間Ｔ_ｗｇと冷却温度下限値までの空冷時冷却時間Ｔ_ａｌとを用いて、次式（４）に示す関係が成立する。

また、追越設備１０５を使用する先行材について、追越設備１０５での冷却時間ｔ_Ｌは、次式（５）に示すように、０以上、冷却温度下限値までの空冷時冷却時間Ｔ_ａｌ以下の値をとる。また、冷却装置１０４での冷却時間ｔ_Ｍは、上記式（３）に示すように、０以上、冷却温度下限値までの空冷時冷却時間Ｔ_ａｌ以下の値をとる。

さらに、追越設備１０５での冷却時間ｔ_Ｌと、冷却装置１０４での冷却時間ｔ_Ｍとの間には、冷却温度目標値までの空冷時冷却時間Ｔ_ａgと冷却温度目標値までの水冷時冷却時間Ｔ_ｗｇと冷却温度下限値までの空冷時冷却時間Ｔ_ａｌとを用いて、次式（６）に示す関係が成立する。

次に、タンデム圧延に関する制約条件について説明する。図１２は、スラブａ，ｂ，ｃについて連続してタンデム圧延を行う場合の処理概要を示すガントチャートである。図１２に示すように、スラブａ，ｂ，ｃについて、タンデム圧延可否サインがタンデム圧延可である場合に、次式（７）〜（１０）が成立する。言い換えれば、スラブａ，ｂ，ｃについて、タンデム圧延可否サインがタンデム圧延可であること、および次式（７）〜（１０）を満たすことが、タンデム圧延を行うための制約条件となる。

具体的には、次式（７）に示すように、スラブａの冷却装置１０４での冷却時間ｔ_ａＭがスラブｂの１回目圧延時間Ｔ_ｂＡ１以上である。

また、次式（８）に示すように、スラブｂの圧延機１０３の上流での冷却時間ｔ_ｂＵがスラブａの２回目圧延時間Ｔ_ａＡ２以上である。

また、次式（９）に示すように、スラブｂの冷却装置１０４での冷却時間ｔ_ｂＭがスラブｃの１回目圧延時間Ｔ_ｃＡ１以上である。

さらに、次式（１０）に示すように、スラブｃの圧延機１０３の上流での冷却時間ｔ_ｃＵがスラブｂの２回目圧延時間Ｔ_ｂＡ２が以上である。

次に、追越圧延に関する制約条件について説明する。図１３は、スラブａに対するＡＲ材であるスラブｂ，ｃの追越圧延の処理概要を示すガントチャートである。図１３に示すように、スラブｂ，ｃの追越圧延を行うためには、スラブａの追越設備使用可否サインが追越設備使用可、かつ、スラブｂ，ｃの追越圧延可否サインが追越圧延可であって、スラブａの追越設備１０５での冷却時間ｔ_ａＬがスラブｂ，ｃの圧延時間Ｔ_ｂＡ，Ｔ_ｃＡの合計時間以上であること、すなわち、次式（１１）を満たすことが必要である。

次に、追越圧延とタンデム圧延の併用に関する制約条件について説明する。図１４は、スラブａに対して、ＡＲ材であるスラブｂ，ｃの追越圧延とスラブｄのタンデム圧延とを併用して行う場合の処理概要を示すガントチャートである。図１４に示すように、スラブａに対してスラブｂ，ｃの追越圧延を行うためには、スラブａの追越設備使用可否サインが追越設備使用可、かつ、スラブｂ，ｃの追越圧延可否サインが追越圧延可であって、次式（１２）に示すように、スラブａの追越設備１０５での冷却時間ｔ_ａＬがスラブｂ，ｃの圧延時間Ｔ_ｂＡ，Ｔ_ｃＡの合計時間以上であることが必要である。

また、スラブｂ，ｃの追越圧延に続いてスラブａに対するスラブｄのタンデム圧延を行うためには、スラブａ，ｄのタンデム圧延可否サインがタンデム圧延可であって、次式（１３）および（１４）に示すように、スラブａの冷却装置１０４での冷却時間ｔ_ａＭがスラブｄの１回目圧延時間Ｔ_ｄＡ１以上であり、かつ、スラブｄの圧延機１０３の上流での冷却時間ｔ_ｄＵがスラブａの２回目圧延時間Ｔ_ａＡ２以上であることが必要である。

以上のように、ステップＳ３の処理で、演算部１４２が上記式（１）〜（１４）を制約条件として設定する。上記説明からわかるように、これらの制約条件には冷却時間が可変値として含まれる。したがって、制約条件を満たして加熱炉抽出順・圧延順を最適化する場合に、冷却時間の調整と加熱炉抽出順・圧延順の決定とが同時に行われる。

以上、説明したように、本実施の形態の加熱炉抽出順・圧延順計画作成方法および加熱炉抽出順・圧延順計画作成装置によれば、スラブの冷却終了時温度が下限値から目標値までの範囲に収まるように冷却時間を調整しつつ先行材の冷却処理中における後行材の圧延処理を考慮して、総圧延時間が最短になるように最適化された加熱炉抽出順・圧延順計画を作成することができる。例えば、先行材の水冷処理による冷却時間が後行材の１回目の圧延時間や冷却処理が不要な後行材の圧延時間より短い場合にも、先行材の冷却時間を調整することにより、その間に後行材の１回目の圧延処理を行うタンデム圧延や冷却処理が不要な後行材の追越圧延を行うことが可能となり、総圧延時間を短縮できる。

［実施例］
図１０に示した８枚のスラブについての計画策定用データを用い、上記実施の形態の加熱炉抽出順・圧延順計画作成処理を行ったところ、図１５に示す加熱炉抽出順・圧延順計画が作成された。この場合の総圧延時間は１０９４秒であった。一方、冷却時間の調整と追越圧延とを考慮せず、タンデム圧延のみを考慮して加熱炉抽出順・圧延順計画を作成したところ、図１６に示す加熱炉抽出順・圧延順計画が作成された。この場合の総圧延時間は１２３２秒であった。このように、上記実施の形態の加熱炉抽出順・圧延順計画作成処理では、冷却時間を調整しつつタンデム圧延と追越圧延との併用を考慮したことにより、圧延機１０３のアイドル状態の時間が短縮され、総圧延時間が１３８秒短縮された。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１加熱炉抽出順・圧延順計画作成装置
１１入力部
１２出力部
１３記憶部
１４制御部
１４１データ読込部
１４２演算部
１４３最適計画作成部
１０１加熱炉
１０２搬送ライン
１０３圧延機
１０４冷却装置
１０５追越設備

Claims

圧延処理及び冷却処理に関するデータを含む処理対象のスラブのデータを用いて、冷却処理開始板厚までの圧延時間、スラブを水冷処理のみで冷却した場合の冷却終了時温度の目標値及び下限値までの冷却時間、スラブを空冷処理のみで冷却した場合の冷却終了時温度の目標値及び下限値までの冷却時間、目標板厚までの圧延時間、圧延機の上流でスラブを搬送ラインから持ち上げて次の圧延処理まで待機させる追越設備の使用可否を示す追越設備使用可否サイン、前記追越設備を利用して冷却処理中にスラブを持ち上げて冷却処理が不要な後行材の圧延処理を行う追越圧延の可否を示す追越圧延可否サイン、および前記追越設備での冷却時間に関するデータを含む計画策定用データを処理対象のスラブ毎に算出するデータ算出ステップと、
前記データ算出ステップで算出された計画策定用データを用いて、圧延処理の途中に冷却処理を行う必要がある先行材の冷却処理を行っている間に後行材の圧延処理を行うための操業上の制約条件を設定する制約条件設定ステップと、
前記データ算出ステップで算出された計画策定用データを用いて、前記制約条件設定ステップで設定された制約条件を充足しつつ、スラブの冷却終了時温度が下限値と目標値との間で総圧延時間が最短になるように、処理対象のスラブの冷却時間と加熱炉からの抽出順及び圧延順とを最適化することによって、処理対象のスラブの加熱炉からの抽出順及び圧延順の計画を作成する計画作成ステップと、を含み、
前記制約条件には、前記追越圧延に関する制約条件が含まれていることを特徴とする加熱炉抽出順・圧延順計画作成方法。
圧延処理及び冷却処理に関するデータを含む処理対象のスラブのデータを用いて、冷却処理開始板厚までの圧延時間、スラブを水冷処理のみで冷却した場合の冷却終了時温度の目標値及び下限値までの冷却時間、およびスラブを空冷処理のみで冷却した場合の冷却終了時温度の目標値及び下限値までの冷却時間、目標板厚までの圧延時間、圧延機の上流でスラブを搬送ラインから持ち上げて次の圧延処理まで待機させる追越設備の使用可否を示す追越設備使用可否サイン、前記追越設備を利用して冷却処理中にスラブを持ち上げて冷却処理が不要な後行材の圧延処理を行う追越圧延の可否を示す追越圧延可否サイン、および前記追越設備での冷却時間に関するデータを含む計画策定用データを処理対象のスラブ毎に算出するデータ算出手段と、
前記データ算出手段により算出された計画策定用データを用いて、圧延処理の途中に冷却処理を行う必要がある先行材の冷却処理を行っている間に後行材の圧延処理を行うための操業上の制約条件を設定する制約条件設定手段と、
前記データ算出手段により算出された計画策定用データを用いて、前記制約条件設定ステップで設定された制約条件を充足しつつ、スラブの冷却終了時温度が下限値と目標値との間で総圧延時間が最短になるように、処理対象のスラブの冷却時間と加熱炉からの抽出順及び圧延順とを最適化することによって、処理対象のスラブの加熱炉からの抽出順及び圧延順の計画を作成する計画作成手段と、を備え、
前記制約条件には、前記追越圧延に関する制約条件が含まれていることを特徴とする加熱炉抽出順・圧延順計画作成装置。