(57)【要約】      （修正有）【課題】圧延材の圧延長さ精度を向上し、最大圧延長さを設備制約上の制限長さに近づけることにより、より多くの製品板あるいはより大きな製品板を採取できるようにすると共に、次の切断工程における負荷を軽減することのできる厚鋼板の圧延方法を提案する。【解決手段】厚板仕上圧延機４近傍の前面および／または後面に、圧延材の板厚、板幅、長さおよびクロップ長を測定できる検出器５，５’を設置し、上記検出器による最終パスの１パスまたは数パス前の圧延後の測定結果から目標圧延寸法を変更する厚鋼板の圧延方法において、上記測定結果から最終パス後の圧延材の最大圧延長さを予測し、その最大圧延長さが設備制約長さより長い場合には、圧延後の最大圧延長さが設備制約長さ内に収まるよう予め設定した目標圧延寸法を板幅、板厚の順に許容公差内で再設定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚板仕上圧延機近傍の前面および／または後面に、圧延材の板厚、板幅、長さおよびクロップ長を測定できる検出器を設置し、上記検出器による最終パスの１パスまたは数パス前の圧延後の測定結果から目標圧延寸法を変更する厚鋼板の圧延方法において、上記測定結果から最終パス後の圧延材の最大圧延長さを予測し、その最大圧延長さが設備制約長さより長い場合には、圧延後の最大圧延長さが設備制約長さ内に収まるよう予め設定した目標圧延寸法を板幅、板厚の順に再設定することを特徴とする厚鋼板の圧延方法。
【請求項２】
上記厚鋼板の圧延方法において、予測した最大圧延長さが設備制約長さより短い場合には予め設定した目標圧延寸法を、あるいは、目標圧延寸法を最大圧延長さが設備制約長さより短くなるよう再設定した場合にはその再設定した目標圧延寸法を、剪断工程の負荷が最小となるよう板幅、板厚の順に許容公差内で再設定することを特徴とする請求項１に記載の厚鋼板の圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚鋼板の圧延方法に関し、具体的には、厚鋼板の圧延長さの精度向上を通じて生産性を向上させることができる厚鋼板の圧延方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
厚鋼板は、図１に示したように、連続鋳造機で鋳造された鋼片を所定の寸法に切断して半製品のスラブとし、次いで、そのスラブを加熱炉で所定の温度に再加熱してから熱間圧延して所定の寸法の厚鋼板とし、その後、冷却してから所定のオーダーサイズに分割し、検査の工程を経て製造される。
【０００３】
厚鋼板の生産様式は受注生産であるのが一般的であり、需要家から受注した各種オーダーを組合せて、圧延単位、転炉単位あるいはさらに鋳造単位にロットをまとめて製造を行っている。そのため、各製造プロセスにおける生産性は、上記製造ロットの設定如何によって大きく影響されることになる。
【０００４】
特に厚鋼板の場合、需要家から受けたオーダーの圧延単位への組合せ方による影響が大きく、設備制約内で、極力多くの需要家オーダーを一つの圧延単位にまとめることが、生産性を向上する上で重要な要素となっている。すなわち、生産性を向上させる為には、一つの圧延単位内に極力多くのオーダーをまとめて、設備制約ギリギリの寸法まで、組み込むのが理想である。しかし、実際には、鋳片から切り出されるスラブの寸法精度（重量精度）や、熱間圧延時の長さ方向、幅方向の温度分布、および各種計測機器の精度などの外乱要因により、圧延寸法や歩留まりに大きなばらつきが生じることがある。そのため、圧延した鋼板の長さが過小となって製品が採取できなかったり、あるいは圧延した鋼板の長さが過大となって、設備破損やライン停止を引き起こしたりするおそれがある。そこで、斯かるトラブルを防止するため、製品板を採取するのに必要な最小長さに対して大きな安全率を掛けて目標圧延長さを決定し、ロットをまとめているのが実情であり、生産性の低下を招く要因となっていた。
【０００５】
この問題点を解決する技術として、例えば、特許文献１には、予め定められたスラブサイズ、圧延サイズを基に圧下スケジュールを設定し得る圧延機において、スラブの実績重量と圧延長さ歩留りを基本に、長さ余裕率を計算し、長さ、幅、厚みの優先順位で製造可能長さ限界および最適厚み幅のサイズ変更を行い、適正な寸法に設定する鋼板の圧延方法が開示されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１の方法では、スラブ段階での情報のみを基に圧延条件を決定しており、圧延中における情報、例えば、スケールロス等による実重変化、圧延中の実績幅、実績曲がり、実績クロップ形状等は一切考慮していない。そのため、圧延長さの精度向上を図るのは困難である。
【０００７】
また、特許文献２には、厚板圧延機の前後面あるいはそのいずれか一方に、圧延中の厚板の平均圧延長さ、板厚、板クラウンを実測するために検出器を設置し、最終パスの１または数パス前の圧延機の前記各検出器による各実測値にもとづき、予め設定したパススケジュールにおける最終パスの目標板厚を許容公差の範囲内で変更して最終パスの圧延を行う厚板の圧延方法が開示されている。また、特許文献３には、厚板仕上圧延機近傍の前面および／または後面に、板厚、平均圧延長さ、クロップ長および板曲がり量を測定できる検出器を設置し、最終パスの１パスまたは数パス前の圧延後に上記検出器により測定された圧延板の寸法形状から、所望寸法の製品板が採取可能かどうかを検討すると共に、製品板切断に要する切断代を予測して、該切断代が確保できるように、予め設定した目標板厚を許容範囲内で変更して、その後の圧延を行う厚板の圧延方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０９−０９９３０８号公報
【特許文献２】特開昭６３−１３０２０３号公報
【特許文献３】特開２００３−２４５７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２および３に記載の圧延方法は、圧延途中における圧延板の板厚、平均長さ、クロップ長さあるいはさらに板曲がり量等の測定結果を、その後の目標板厚の設定に反映させ、あるいは、製品板採取時の腹割りの有無を決定したりする技術ではあるが、厚鋼板の板厚のみを制御しており、圧延長さについては考慮していない。したがって、引用文献２や３の技術では、圧鋼板の圧延長さを精度よく制御することは難しく、最終パス後の最大圧延長さが設備制約長さより長くなって設備破損やライン停止を引き起こすことを防止できない。また、たとえ設備制約内であったとしても、寸法精度が劣るために、次の剪断工程における切断量や切断負荷が増加し、生産性を落とす原因にもなっていた。
【００１０】
そこで、本発明は、従来技術が抱える上記問題点を解決するために開発されたものであって、その目的は、圧延材の圧延長さ精度を向上して、最大圧延長さを設備制約上の制限長さに近づけることにより、より多くの製品板あるいはより大きな製品板を採取できるようにすると共に、次の切断工程における負荷を軽減し、もって生産性の向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明者らは、上記課題の解決に向けて鋭意検討を重ねた。その結果、圧延前のスラブ情報（寸法，重量）に基いて予め設定した目標圧延寸法（圧延厚、幅、長さ）を、最終パスより以前の圧延途中において測定した圧延材の寸法、形状に基いてその後の目標圧延寸法を再設定するに当たり、従来技術のように圧延厚のみを修正して圧延長さを制御するのではなく、先ず圧延幅を修正し、次いで、必要に応じて圧延厚を修正して圧延長さを制御するようにすれば、圧延長さ精度をより向上することができ、ひいては、設備制約を緩和し、最大圧延長さを設備制約長さに近づけることができるので生産性を高めることができること、また、たとえ、圧延長さが設備制約内であっても、剪断工程の負荷を軽減するように目標圧延長さを制御することで生産性をより高めることができることを見出し、本発明を完成させた。
【００１２】
すなわち、本発明は、厚板仕上圧延機近傍の前面および／または後面に、圧延材の板厚、板幅、長さおよびクロップ長を測定できる検出器を設置し、上記検出器による最終パスの１パスまたは数パス前の圧延後の測定結果から目標圧延寸法を変更する厚鋼板の圧延方法において、上記測定結果から最終パス後の圧延材の最大圧延長さを予測し、その最大圧延長さが設備制約長さより長い場合には、圧延後の最大圧延長さが設備制約長さ内に収まるよう予め設定した目標圧延寸法を板幅、板厚の順に再設定することを特徴とする厚鋼板の圧延方法である。
【００１３】
本発明は、上記厚鋼板の圧延方法において、予測した最大圧延長さが設備制約長さより短い場合には予め設定した目標圧延寸法を、また、目標圧延寸法を最大圧延長さが設備制約長さより短くなるよう再設定した場合にはその再設定した目標圧延寸法を、剪断工程の負荷が最小となるよう板幅、板厚の順に許容公差内で再設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、圧延前の情報に基いて予め設定した目標圧延寸法を、圧延途中における圧延材の寸法、形状の測定結果に基き、板幅、板厚の順で再設定することによって、圧延長さを所定の範囲に精度よく収めることができるようになるので、圧延長さ精度が向上し、製品の採取歩留まりが向上すると共に、圧延長さ過大による設備破損やライン停止を回避することができる。また、圧延長さ精度の向上により、設備制約を緩和し、最大圧延長さを拡大することができるので、生産性を向上することができる。さらに、圧延後の剪断工程における負荷を軽減することができるので、生産性をより向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】厚鋼板の製造プロセスを説明する図である。
【図２】オーダー情報からスラブ寸法を決定するフロー図である。
【図３】厚鋼板の圧延設備のレイアウトを説明する図である。
【図４】本発明の目標圧延寸法の再設定を行うフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
厚鋼板は、一般的に、図１に示したようなプロセスで製造される。ここで、図１中に示したスラブサイズは、需要家からのオーダー情報を、圧延ロット、転炉ロット、鋳造ロット、納期ロット等に集約し、これに、圧延歩留りや圧延精度を加味して決定される。その処理フローを示したのが図２である。
【００１７】
まず、１つの圧延単位すなわちスラブ内に組み込まれたオーダー情報に剪断代を加味して、オーダーすべての製品板を採取するのに必要な最小寸法（圧延厚、幅および長さ）を決定（仮圧延寸法）し、これを基に、スラブ断面寸法（あるいは、モールド断面寸法）を決定する。その後、その仮圧延寸法に圧延精度および圧延歩留まりを考慮して、目標とする圧延厚、幅、長さおよび制御可能な圧延厚、幅、長さを決定し、これを基に目標とするスラブ寸法（厚、幅、長さ）あるいはスラブ重量を決定する。そして、この目標スラブ寸法で設備制約を満足するか否か、例えば、加熱炉に装入可能なサイズか、あるいは、通常の方式でハンドリング可能か、などを判定し、Ｙｅｓの場合はスラブ設計を完了し、Ｎｏの場合は、再度、オーダー組合せに戻り、別のオーダー組合せで上記と同じ作業を繰り返して行い、スラブ設計を行う。
【００１８】
次いで、連続鋳造等で製造された鋳片は、上記のようにして決定された所定の寸法あるいは重量に基いて切断されてスラブとされ、その後、そのスラブは、厚鋼板の圧延設備に搬送されて、上述した所定の目標圧延寸法（厚、幅、長さ）の厚鋼板に圧延される。
【００１９】
ところで、圧延単位の目標圧延寸法、すなわち、１スラブから製造される厚鋼板の目標圧延寸法は、組合せたオーダーの製品板を採取するのに必要な最小寸法に切断代を加味し、これにさらに、圧延精度、圧延歩留りおよびクロップ長を考慮して決定される。さらに、目標圧延寸法を決定するに当たっては、設備制約を考慮する必要がある。たとえば、厚板製造設備における処理可能な最大長さが冷却床の長さで決定されている場合、冷却床長が６０ｍであるとすると、圧延時の歩留まりや圧延精度、クロップ長さ等を考慮して、圧延後の最大圧延長を５０ｍに制限する等の制約を加えている。
【００２０】
上記最大圧延長さは、クロップ長を含むものであるため、製品板の採取が可能な鋼板長さはさらに短いものとなる。そこで、設備制約を緩和し、上記最大圧延長を１ｍでも長くすることができれば、１枚のスラブから製造できる製品板を多くしたり、大きくしたりできると共に、オーダーの組合せ数が増加し、スラブ設計の自由度が増すので、生産性を大きく向上することができる。
【００２１】
しかし、単に設備制約を緩和しただけでは、例えば、最大圧延長さが大きくプラス側にずれて、冷却床の長さを超えてしまった場合には、設備破損を引き起こしたり、圧延材を取り除くためにライン停止したりし、生産性が大きく低下してしまう。したがって、設備制約を緩和し、最大圧延長を大きくするためには、圧延長さ精度を高めることが必要である。
【００２２】
しかしながら、従来の技術は、スラブ段階の情報のみに基いて圧延目標を設定するか、あるいは、圧延途中の圧延材の寸法、形状を測定し、その結果に基いて圧延条件を再設定している場合でも、単に板厚しか制御していなかったため、圧延材の長さ精度の向上という面では十分な効果は得られていなかった。
【００２３】
そこで、上記問題点を解決するため、本発明は、厚板仕上圧延機近傍の前面および／または後面に、圧延材の板厚、板幅、長さ、クロップ長および板曲がり量を測定できる検出器を設置し、上記検出器による最終パスの１パスまたは数パス前の圧延後の測定結果から最終パス後の圧延材の最大圧延長さを予測し、その最大圧延長さが設備制約長さより長い場合には、圧延後の最大圧延長さが設備制約長さ内に収まるよう予め設定した目標圧延寸法を許容公差内で板幅、板厚の順に再設定し、圧延長さを所定の範囲に制御する厚鋼板の圧延方法を提案するものである。
【００２４】
図３は、本発明を適用する厚鋼板の圧延設備のレイアウトの一例を示したものである。スラブの加熱炉の前には、スラブの厚さ、幅、長さを測定する検出器１、スラブの重量を測定する検出器２が設置されている。所定の寸法（重量）に切断されたスラブは、製造誤差によって、設計どおりの寸法あるいは重量となっていないことがあるため、上記検出器１，２で、スラブの実寸法や実重を測定し、これを後で行われる圧延に反映させるためである。
【００２５】
次いで、上記スラブは、加熱炉３に装入されて所定の温度に加熱された後、熱間仕上圧延機４にて、複数パスの圧延を経て、所定の目標寸法（板厚、板幅、長さ）の厚鋼板に仕上げられる。なお、熱間圧延設備には、粗圧延機と仕上圧延機が別々に直列配置されているタイプと、本図の例のように、１基の圧延機で粗圧延と仕上圧延の両方を行うタイプがあるが、本発明は、いずれのタイプの圧延設備にも適用できる。
【００２６】
また、本発明の厚鋼板の圧延設備は、上記熱間仕上圧延機４の前面および／または後面に、最終パスの１パスまたは数パス前の圧延後の圧延材の板厚、板幅、長さおよびクロップ長を測定するための検出器５（５´）が設置されている必要がある。上記検出器５（５´）を設置することにより、検出器１，２の測定後に生じた圧延寸法、製品板採取に影響を及ぼす要因、例えば、加熱炉におけるスケールロス、異常なクロップの発生を検知することができるので、これを基に、目標圧延寸法（厚、幅、長さ）を許容寸法範囲内で変更することができる。また、上記検出器は、鋼板の横曲がりを検出可能なものであれば、より精度を向上することができる。因みに、特許文献２，３の技術では、上記検出器で測定した圧延途中における実績寸法（厚、幅、長さ）、形状（横曲がり）に基いて、当初設定した目標圧延寸法を許容公差の範囲内で再設定している。
【００２７】
熱間仕上圧延機で所定の寸法に圧延された厚鋼板は、その後、要求特性に応じた冷却処理を施された後、冷却床に搬送されて室温近傍まで冷却され、剪断工程に搬送されて、オーダー寸法の製品板に切断される。この剪断工程は、従来、処理能力上、十分な余裕をもっている設備が多かったが、近年の設備改造による圧延機の能力向上により、処理能力が不足するようになってきている。したがって、剪断工程の処理能力向上も、重要な課題となっている。
【００２８】
次に、本発明の特徴である厚鋼板の熱間仕上圧延における目標圧延寸法の変更処理について説明する。
図４は、本発明における厚鋼板の仕上圧延時における圧延長さ制御の処理フローを示したものである。連続鋳造等で製造された鋼片は切断されてスラブとなり、このスラブは、加熱炉に装入される前に検出器１，２によって測定された実測スラブ寸法あるいは実測スラブ重量に基いて、圧延パススケジュールが決定され、その圧延スケジュールに従って目標圧延寸法とするべく圧延が行われる点では従来技術と差はない。しかし、本発明では、厚板仕上圧延機近傍の前面および／または後面に設置した検出器５，５´で、最終パスの１パスまたは数パス前の圧延後の実績寸法（厚、幅、長さ）およびクロップ長から、当初の目標圧延厚および幅に圧延したときの最終パス後の圧延材の最大圧延長さを予測し、その結果と設備仕様から規定された設備制約長さとを比較する。そして、最大圧延長さが設備制約長さより長い場合には、当初設定した目標圧延寸法のうちの目標圧延幅を許容公差範囲内で、最大圧延長さが設備制約長さ内に収まるよう再設定する。その結果、最終パス後の最大圧延長さが設備制約長さ内に収まると予測される場合には、修正後の圧延幅に目標寸法を変更して残るパスの圧延を続行する。もし、上記範囲に収まらない場合には、さらに、当初設定した目標圧延寸法のうちの目標圧延厚を許容公差範囲内で、最大圧延長さが設備制約長さ内に収まるよう再設定する。その結果、最終パス後の最大圧延長さが設備制約長さ内に収まると予測される場合には、修正後の圧延幅、圧延厚に目標寸法を変更して残るパスの圧延を続行する。それでも、最終パス圧延後の最大圧延長さが設備制約長さ内に収まらない場合には、格落ち（不合格）とする。
【００２９】
一方、検出器５，５´で、最終パスの１パスまたは数パス前の圧延後の実績寸法（厚、幅、長さ）およびクロップ長から予測した最終パス後の圧延材の最大圧延長さが設備制約長さより短い場合には、次工程の剪断工程における負荷を最小とするべく、予め設定した目標圧延寸法を、板幅、板厚の順に許容公差内で再設定するのが好ましい。また、同様に、目標圧延寸法を最大圧延長さが設備制約長さより短くなるよう再設定した場合にも、剪断工程の負荷が最小となるよう、その再設定した目標圧延寸法を、板幅、板厚の順に許容公差内で再設定するのが好ましい。この目標圧延寸法により、剪断工程における切断長さあるいは剪断回数を低減することができれば、剪断工程の処理能力が向上する。また、幅方向についても、設備制約や公差等の所定の範囲内で切断幅に余裕があるほど、アライニングの時間も少なく、剪断工程の処理能力が向上する。よって、圧延設備全体としての生産性を高めることができる。ただし、剪断工程の能力に余裕がある場合には、当初設定した圧延スケジュールに従って、目標圧延寸法に圧延を行ってもよいことは勿論である。
【００３０】
本発明の厚鋼板の圧延方法は、上記のように、圧延中における圧延寸法および形状の測定結果に基き、予め設定された目標圧延寸法を許容公差内で、板幅、板厚の順に再設定するようにしたので、板厚のみを制御する場合よりも、圧延長さの制御可能範囲が拡大すると共に、その自由度も大きくなるので、圧延長さを精度よく制御することができる。また、本発明の圧延方法では、板幅をまず再設定し、その後、板厚を再設定するので、板厚の修正量を最小限に留めることができ、製品板の寸法精度の向上を図ることもできる。
【実施例】
【００３１】
圧延途中における圧延板の実績寸法、形状に基づいて目標板厚のみを再設定していた特許文献１の従来技術で操業していた実機厚板圧延設備に、本発明の厚鋼板の圧延方法を適用した。その結果、実績圧延長さのばらつきを大幅に低減されたので、冷却床長さから決められていた設備制約長さを５０ｍから５４ｍに緩和することができた。その結果、最大圧延長さも５０ｍから５４ｍに８％拡大することが可能となったので、製品歩留りを０．８％、厚板圧延機の生産性を４％向上することができた。
【符号の説明】
【００３２】
１：スラブ厚、幅、長さを測定する検出器
２：スラブ重量を測定する検出器
３：加熱炉
４：熱間（仕上）圧延機
５、５´：圧延材の幅、長さ、クロップ長および板曲がり量を測定する検出器
６：冷却床
７：剪断設備
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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