JP6260567B2 - 鋸断順序決定方法および形鋼の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、形鋼製造ラインにおいて製品形状に圧延された鋼片を製品寸法に熱間鋸断する際の鋸断順序決定方法に関するものである。

図１は、形鋼の製造ラインの設備配置例を示す図である。図中、１は加熱炉、２はＢＤ(Break Down)ミル、３は第１粗ミル、４は第２粗ミル、５は仕上ミル、６は第１ＨＳ(Hot Saw：熱間鋸断機)、７は第２ＨＳ、８は冷却床、９は矯正機、および１０は検査床をそれぞれ表す。

形鋼の製造ラインは、上流から、加熱炉１の後に、ＢＤミル２、第１粗ミル３、第２粗ミル４、仕上ミル５とからなる圧延ラインと、第１ＨＳ６および第２ＨＳ７とからなる鋸断ラインと、冷却床８、矯正機９および検査床１０とからなる精整ラインとで構成され、鋼片(以下、材料とも称する)が順次処理されて形鋼となる。

圧延ラインでは、加熱炉１から抽出された鋼片は、ＢＤミル２で所定の素材寸法まで造形され、第１粗ミル３と第２粗ミル４で粗造形し、仕上ミル５で所定の寸法（板幅、板厚さ）に圧延される。製品寸法まで圧延された鋼片は、鋸断ラインで第１ＨＳ６および第２ＨＳ７により所定の長さの切片に鋸断される。

続く精整ラインでは、切断された切片は、冷却床８で空冷・水冷され、矯正機９にて曲がり矯正を行い、検査床１０にて各種検査を実施し、出荷や更正の場所に搬送される。

図２は、鋼片と切片を模式的に示す図である。図中、１１は鋼片、１２は切片をそれぞれ表し、上から順に、圧延前の鋼片１１が圧延されて薄い鋼片１１になり、鋸断されて４つの切片１２になる様子を示している。

形鋼の製造ラインにおいては、Ｈ形鋼、不等辺山形鋼など同じ形状の形鋼製品を数本分に相当する鋼片１１を圧延して所望の製品形状（幅、高さ）にした後、鋸断され製品寸法（長さ）になる。この鋸断された材料を切片１２と呼び、図２に示すように、圧延後の１本の鋼片１１を複数回鋸断して複数本（３〜６本）の切片１２となる。切片は需要家ニーズにあわせた長さに鋸断されるが、必ずしも切片長さが同一であるとは限らない。通常、鋸断の順序は、鋼片設計時に歩留りを優先し切片長さが長いものより先端から割付られているが、鋸断時に変更する場合も有る。

製品長に鋸断された切片はその後、搬送テーブルにより搬送され、冷却床などのトランスファに搬送された後、矯正機により矯正され、検査・手入れなどの処理が行われる。

特開２０００−７１１１９号公報

矯正機に到達するまでの切片は熱歪により必ずしも真っ直ぐではなく、ある程度の曲がりが発生している。図３は、切片の長さ方向の形状例を示す図である。

切片の曲がりは圧延中の材料温度分布に依存するため、温度分布の大きい材料ほど、また、製品長の長い切片ほど曲がりは大きくなる。特に、鋼片圧延後の先端部および後端部では、圧延機の噛み込み、噛み放しを安定させるため圧延速度を低く抑えるため材料の冷却に不均一が生じ、温度分布が大きくなる傾向にある。

現状の製品長さ取りの順序（鋸断順、切片順とも称する）は、原則として切片長さの大きい順である。図４は、４切片への鋸断の例を示す図である。鋼片の先端から順に、切片Ａ、切片Ｂ、切片Ｃ、および切片Ｄと鋸断しているが、先端部の切片Ａにおいて、温度分布が大きく、かつ切片長が長いため、曲がり量が大きく曲がり許容値を超えてしまっている。

切片の曲がり量が大きい場合には、搬送テーブルやトランスファ設備で切片が突っかかり、切片搬送に支障が生じてしまい、このため生産能率が低下してしまうという問題がある。

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであり、熱間鋸断後の切片の曲がり量を許容値以内に小さくするような鋸断順序決定方法を提供することを目的とする。

上記課題は、以下の発明によって解決できる。

［１］ 形鋼製造ラインにおいて製品形状に圧延された鋼片を製品寸法に熱間鋸断する際の鋸断順序決定方法であって、
圧延終了直後の鋼片の幅方向温度分布を長手方向に実測し、
鋼片内の切片鋸断順と切片長さを抽出し、
実測した温度実績より切片毎の鋸断時の温度分布を計算し、
計算した鋸断時の温度分布に基づいて、各切片の曲がり量を計算し、
計算した各切片の曲がり量と予め決められた許容曲がり量とを比較し、
前記各切片の曲がり量が前記許容曲がり量の範囲内となるように、前記切片鋸断順を入替えることを特徴とする鋸断順序決定方法。

［２］ 上記［１］に記載の鋸断順序決定方法において、
各切片の曲がり量を計算するにあたっては、
鋸断時の各切片の幅方向温度分布の最大値と最小値より、それぞれ長手方向に線膨張係数を用いて伸び量を計算、積算しその差分より曲がり量を求めることを特徴とする鋸断順序決定方法。

本発明によれば、鋼片内における温度分布より線膨張率を考慮して各切片の曲がり量を計算し、すべての切片の曲がり量が許容値以内になるまで、切片の鋸断順序の変更を繰返し、曲がり最小となる切片順を求めるようにしたので、搬送テーブルやトランスファ設備での切片突っかかりなどの搬送不良を防止でき、生産能率の低下を無くすことができる。

形鋼の製造ラインの設備配置例を示す図である。 鋼片と切片を模式的に示す図である。 切片の長さ方向の形状例を示す図である。 ４切片への鋸断の例を示す図である。 本発明を実施するための装置構成例を示す図である。 図４の切片順を変更した例を示す図である。 実施例における処理手順例を示す図である。 長手方向の温度分布の実測例を示す図である。

図５は、本発明を実施するための装置構成例を示す図である。図中、１３は一次元温度プロフィル計および１４はプロセス計算機をそれぞれ表し、その他の符号は図１と同じである。

仕上ミル５で最終圧延を終わった直後の鋼片温度分布を測定する一次元温度プロフィル計１３と、温度分布実績値を採取し、切片の曲がり量を計算し、切片の曲がりが許容値内に収まる切片の鋸断順を決定し、決定した鋸断順となるように熱間鋸断機６，７に指示を送るプロセス計算機１４で構成される。

プロセス計算機１４内での主な処理を挙げると、先ず、一次元温度プロフィル計１３で計測した鋼片幅方向の温度分布を実績値として、鋼片の搬送方向に短いピッチで採取する。

次に、初期切片順における各切片曲がり量を、鋼片の線膨張係数を用いて計算する。切片曲がり量が許容値以内でなければ（例えば、前述の図４では、先端部の切片Ａにおいて、曲がり量が大きく曲がり許容値を超えてしまっている。）、切片順を変更してすべての切片の曲がり量が許容値内に収まるように、切片順を変更して切片曲がり量計算を繰り返し計算する。図６は、図４の切片順を変更した例を示す図であり、先頭から切片Ｃ、切片Ａ、切片Ｂ、切片Ｄのように切片順を変更したので、すべての切片の曲がり量が許容値内に収まっている。

最終的に切片の鋸断順が決まれば、決定した鋸断順となるように鋸断機に指示を送る。そして、鋸断機では、指示通りに鋼片を鋸断し、曲がり量の少ない切片が製造できる。

図７は、実施例における処理手順例を示す図である。図１に示す形鋼の製造ラインに図５に示す装置構成によって、本発明を実施したものである。

まず、仕上ミル５の出側に設置した一次元温度プロフィル計１３により鋼片の幅方向の温度分布を計測する。ここでは、温度計として幅方向の温度分布を計測できる一次元温度プロフィル計としているが、スポット（点）を計測する温度計を幅方向に走査してもよいし、またこのスポット温度計を幅方向に複数配置するようにしても良い。品種毎に計測位置が変わるが、幅方向に最低２点は計測する（Step01）。

次に、得られた温度分布を長手方向に一定ピッチでサンプリングして、鋼片の長手方向の温度分布を収集する（Step02）。図８は、長手方向の温度分布の実測例を示す図である。不等辺山形鋼の幅方向５点の長手方向の温度分布を示している。

そして、当初決められていた、鋼片内の切片鋸断順と切片長さを抽出する（Step03）。これは、例えば、鋼片内の第１切片が２０ｍ、第２切片が１８ｍ、第３切片が１６ｍ、および第４切片が１０ｍといった具合に決めていたものである。

次に、Step01および02で計測した温度実績より切片１本分毎の鋸断時の温度分布を計算する（Step04）。鋸断時の温度は、一次元温度プロフィル計から熱間鋸断機までの搬送時間と鋸断に要する時間、鋸断後の切片搬送時間より温度降下量を計算して求める。

なお、上記鋸断後の切片搬送時間は、第２切片以降の温度降下計算に必要になります。第１切片は温度計から鋸断機までの搬送と鋸断に要する時間で良いものの、第２切片以降では前の切片が搬送されて前が空かないと搬送できませんので、その時間を考慮しています。すなわち、鋸断後の切片搬送時間は搬送テーブルが空くまでの時間となります。

例えば、鋸断時の第１切片の先頭幅方向の５点が７２０℃、７２９℃、７１０℃、７０１℃、および６９１℃、そして鋸断時の第２切片の先頭幅方向の５点が７２０℃、７３１℃、７１１℃、７０１℃、および６９７℃などと、鋸断時の温度を計算する。

そして、計算した鋸断時の温度分布に基づいて、切片の曲がり量を計算する（Step05）。計算にあたっては、鋸断時の幅方向温度分布の最大値と最小値より、それぞれ長手方向に線膨張係数を用いて伸び量を計算、積算しその差分より曲がり量を求める。

第１切片の長手方向のデータが１０点有った場合、１点目と２点目の温度平均をデータ間距離（データ間距離はサンプリングピッチにより決まる）の温度として伸び量を計算する。最大点・最小点で採取点数分計算し、各々積算すると温度分布により差が出ます。その長手方向の差を高さ、幅方向の最大点・最小点間距離を底辺として傾斜を求めて曲がり量として評価する。この計算を、鋼片内すべての切片に対して行い、各切片それぞれの曲がり量を求める。

次に、対象の品種より予め決められた許容曲がり量と前のStep05で求めた各切片の曲がり量を比較する（Step06）。ここで、すべて許容値内であれば（Step06でYesの場合）、当初の切片順のままで良いと判断し、処理を終了する。なお、この図には示さなかったが、処理を終了した時点で保持している切片順にて、鋸断機に指示を送るという処理を行い全ての処理が終了する。

許容値を超える場合（Step06でNoの場合）は、切片の順を入替えが可能（Step07でYesの場合）であれば、切片の順を入替えて（Step08）、Step04に戻り、再度それぞれの鋸断時の温度計算、そして切片曲がり量を計算する（Step04＆Step05）。このとき、曲がり量最大の切片と最小の切片の順序を入れ替えるなどして切片順を並べ替えて、すべての切片の曲がり量が許容値となるまで、Step07〜Step08〜Step04〜Step05〜Step06の処理を繰返えす。

なお、切片の順を入替えが不可能（Step07でNoの場合）であれば、複数オーダーの鋸断長があるかどうか判断する（Step09）。熱間鋸断機で鋸断する長さは必ずしも出荷長さではないため、熱間鋸断で実施する鋸断長には複数のオーダーの鋸断長がある場合がある。本発明では、このような場合についても対処可能としている。

Step09の判断でNoの場合は、ここで処理を終了する。反対に、複数オーダーの鋸断長がある場合（Step09でYesの場合）には、複数オーダーの鋸断長を抽出し、前述の繰返しと同様に、すべての切片の曲がり量が許容値となるまで、Step10〜Step11〜Step12〜Step13〜Step14の処理を繰返す。Step13でNoの場合は、ここで処理を終了する。

以上のように、本発明は、鋼片内における温度分布より線膨張率を考慮して各切片の曲がり量を計算し、すべての切片の曲がり量が許容値以内になるまで、切片の鋸断順序の変更を繰返し、曲がり最小となる切片順を求めるようにしたので、搬送テーブルや冷却床といったトランスファ設備での切片突っかかりなどの搬送不良を防止でき、生産能率の低下を無くすことができる。

１ 加熱炉
２ ＢＤミル
３ 第１粗ミル
４ 第２粗ミル
５ 仕上ミル
６ 第１ＨＳ
７ 第２ＨＳ
８ 冷却床
９ 矯正機
１０ 検査床
１１ 鋼片
１２ 切片
１３ 一次元温度プロフィル計
１４ プロセス計算機

Claims (4)

1. 形鋼製造ラインにおいて製品形状に圧延された鋼片を２以上の異なる長さの切片に熱間鋸断する際の鋸断順序決定方法であって、
   圧延終了直後の鋼片の幅方向温度分布を長手方向に実測し、
   鋼片内の切片鋸断順と前記切片の２以上の異なる長さを抽出し、
   実測した温度実績より切片毎の鋸断時の温度分布を計算し、
   計算した鋸断時の温度分布に基づいて、各切片の曲がり量を計算し、
   計算した各切片の曲がり量と予め決められた許容曲がり量とを比較し、
   前記各切片の曲がり量が前記許容曲がり量の範囲内となるように、前記各切片のうち長さが異なる切片同士の鋸断順を入れ替えることを特徴とする鋸断順序決定方法。
2. 形鋼製造ラインにおいて製品形状に圧延された鋼片を製品寸法に熱間鋸断する際の鋸断順序決定方法であって、
   圧延終了直後の鋼片の幅方向温度分布を長手方向に実測し、
   鋼片内の切片鋸断順と切片長さを抽出し、
   実測した温度実績より切片毎の鋸断時の温度分布を計算し、
   鋸断時の各切片の幅方向温度分布の最大値と最小値より、それぞれ長手方向に線膨張係数を用いて伸び量を計算、積算しその差分より曲がり量を計算し、
   計算した各切片の曲がり量と予め決められた許容曲がり量とを比較し、
   前記各切片の曲がり量が前記許容曲がり量の範囲内となるように、前記切片鋸断順を入れ替えることを特徴とする鋸断順序決定方法。
3. 形鋼製造ラインにおいて製品形状に圧延された鋼片を２以上の異なる長さの切片に熱間鋸断する形鋼の製造方法であって、
   圧延終了直後の鋼片の幅方向温度分布を長手方向に実測し、
   鋼片内の切片鋸断順と前記切片の２以上の異なる長さを抽出し、
   実測した温度実績より切片毎の鋸断時の温度分布を計算し、
   計算した鋸断時の温度分布に基づいて、各切片の曲がり量を計算し、
   計算した各切片の曲がり量と予め決められた許容曲がり量とを比較し、
   前記各切片の曲がり量が前記許容曲がり量の範囲内となるように、前記各切片のうち長さが異なる切片同士の鋸断順を入れ替えて熱間鋸断し、形鋼を製造することを特徴とする形鋼の製造方法。
4. 形鋼製造ラインにおいて製品形状に圧延された鋼片を２以上の異なる長さの切片に熱間鋸断する形鋼の製造方法であって、
   圧延終了直後の鋼片の幅方向温度分布を長手方向に実測し、
   鋼片内の切片鋸断順と切片長さを抽出し、
   実測した温度実績より切片毎の鋸断時の温度分布を計算し、
   鋸断時の各切片の幅方向温度分布の最大値と最小値より、それぞれ長手方向に線膨張係数を用いて伸び量を計算、積算しその差分より曲がり量を計算し、
   計算した各切片の曲がり量と予め決められた許容曲がり量とを比較し、
   前記各切片の曲がり量が前記許容曲がり量の範囲内となるように、前記切片鋸断順を入れ替えて熱間鋸断し、形鋼を製造することを特徴とする形鋼の製造方法。