(57)【要約】【課題】圧延機側で測定した鋼材温度を利用し、熱間における鋼材の切断寸法を正確に決定することができると共に鋼材を能率よく切断することができる鋼材の熱間切断方法を提供する。【解決手段】鋼材の温度を圧延機側で測定すると共に、鋼材が切断機に到達するよりも前の時点で、鋼材の温度を圧延機側で測定した時点から鋼材の長手方向切断位置が切断機に到達するまでの経過時間を求め、該経過時間と鋼材の温度に基づいて切断時における鋼材温度を予測し、予測された鋼材温度により鋼材の切断長さを決定する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延された鋼材を切断機により熱間で切断する鋼材の熱間切断方法において、前記鋼材の温度を圧延機側で測定すると共に、前記鋼材が前記切断機に到達するよりも前の時点で、前記鋼材の温度を圧延機側で測定した時点から前記鋼材の長手方向切断位置が前記切断機に到達するまでの経過時間を求め、該経過時間と前記鋼材の温度に基づいて切断時における鋼材温度を予測し、予測された鋼材温度により前記鋼材の切断長さを決定することを特徴とする鋼材の熱間切断方法。
【請求項２】
前記鋼材の長手方向切断位置が前記切断機に到達するまでの経過時間を、前記鋼材の上流側での搬送速度、前記鋼材の長手方向切断位置の数、前記鋼材の長手方向切断位置における切断速度、前記切断機の下流側で滞留している切断された鋼材の滞留数を考慮して計算することを特徴とする請求項１に記載の鋼材の熱間切断方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延された鋼材を要求される切断寸法に切断機により熱間で切断する鋼材の熱間切断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱間圧延された鋼材、例えば厚板圧延機を出た高温の長尺、幅広鋼材は、切断機によって要求される切断寸法に切断機により熱間で切断され、冷却して厚板製品とされる。従って、冷却後に長さ不足とならないように収縮代をとって熱間における鋼材の切断寸法を決定している。
【０００３】
従来の熱間における鋼材の切断寸法決定方法としては、過去の実績の最大収縮代を一律にとることが一般的に行われていた。このような方法では、余分な収縮代を含む最大収縮代が目標製品寸法に一律に加えられるため、鋼材歩留まりが極めて悪いものであった。また、厚板圧延機を出た高温の長尺、幅広鋼材が切断機に到達したときに、鋼材１枚毎に温度を測り、その温度を計算機に入力して収縮代を決定する方法があるが、切断機側で鋼材の温度測定を行わなければならない不便さがあった。
【０００４】
圧延機側で鋼材の温度測定を行い、切断機側で鋼材の温度測定を行う必要のない鋼材の熱間切断方法が特公昭５４−６１１０号公報に開示されている。特公昭５４−６１１０号公報に記載されている鋼材の熱間切断方法は、熱間圧延された長尺形鋼を切断機で切断するに当たり、その鋼材の冷却曲線を予め計算機に記憶させておき、仕上圧延機通過時の鋼材の温度Ｔｆ  と、その時点ｔ  ｆ  から切断指令を出す時点ｔ  Ｃ１までの経過時間ｔ（＝ｔ  Ｃ１−ｔ  ｆ  ）とにより、切断時の鋼材温度Ｔｃ１を推定して切断長さを決定するようにしている。例えば、図２に示すように形鋼の切断ラインに配置された鋸切断機２４により形鋼を熱間で切断する際に、仕上圧延機２１の出側に設置された温度計２２により圧延材の表面温度Ｔｆ  を測定した時点ｔ  ｆ  から、形鋼が搬送テーブル２３上を搬送され、採寸機２５により鋸切断する寸法を決める時点ｔ  Ｃ１までの経過時間ｔを計算機２７のタイマーにより積算し、鋸切断時の温度ＴＣ１を予め計算機２７に記憶させた図３  に示す鋼材の冷却曲線３１から求め、予測した温度ＴＣ１を下記式（１）に代入し、熱間における鋼材の切断長さＬＣ１が決められる。計算機２７によって決められた鋼材の切断長さＬＣ１が採寸機２５の制御装置２６に伝達され、採寸機２５のストッパーが設定され、長尺形鋼をストッパーに当接し、鋸切断機２４により長尺形鋼の第１回目の鋸切断を行う。
【０００５】
2004255472.tif 000003
但し、
ＬＣ１：第１回目の切断時の鋼材の切断長さ
Ｌａ１：第１回目の切断時の鋼材の目標長さ（常温での鋼材の長さ）
Ｃ：補正係数
ρ：  収縮率
Ｔｒ  ：常温
二回目の鋸切断も同様にしてｔｃ２  からＴｃ２が推定され、Ｌａ２よりＬＣ２が決められて行われる。
【０００６】
また、特開昭５３−１１３３８５号公報には、厚板の熱間切断方法として、クロップシャー近傍に設けた温度計により鋼材温度ＴＡ  を測定し、このＴＡ  を温度降下推定式：
Ｔ＝Ｔ０  ＋（ＴＡ  −Ｔ０  ）／ｅｔ／ｋ      ・・・・・（２）
但し、
Ｔ０  ：温度計により鋼材温度を測定した時の雰囲気温度
ｔ：  鋼材温度を測定した時からの経過時間
ｋ：板厚により定まる補正係数
に代入し、サイドシャー等の後続せん断機で切断する時の鋼板温度Ｔを推定し、この推定温度から常温まで温度降下する場合の収縮代を見込んでせん断するようにしている。
【０００７】
すなわち、常温まで冷却したときに目標製品寸法となるように精度よく鋼材を切断機により熱間で切断するには、鋼材の収縮代を正確に予測して鋼材の切断寸法を決める必要がある。鋼材の収縮代は、上記式（１）におけるＣρ（ＴＣ１−Ｔｒ  ）で求めることができる。ここで、Ｃ：補正係数とρ：  収縮率の積であるＣρは冷寸から熱寸への換算係数とも称され、鋼材によって定まっているので、製品寸法精度を向上するには、熱間で切断するときの鋼材の温度を正確に予測することが重要である。また、熱間で切断するときの鋼材の温度は、切断トラブルを防止するためにも重要である。
【０００８】
【特許文献１】
特公昭５４−６１１０号公報
【特許文献２】
特開昭５３−１１３３８５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特公昭５４−６１１０号公報（特許文献１）および特開昭５３−１１３３８５号公報（特許文献２）に記載されている鋼材の熱間切断方法には次のような問題があった。
特公昭５４−６１１０号公報に記載されている鋼材の熱間切断方法においては、切断機に切断指令を出す時点で鋼材温度を測定した時点から切断寸法を決める時点までの経過時間を求め、熱間で切断する時の鋼材の温度を予測し、鋼材の切断寸法を決定するようにしているので、切断ラインの下流側で切断された鋼材が滞留している場合などでは切断機に切断指令を出す時点で予測される鋼材の温度が低くなり、切断速度の変更を行うために切断速度の変更に時間を要し、切断能率が低くなるという問題があった。
【００１０】
一方、特開昭５３−１１３３８５号公報に記載されている鋼材の熱間切断方法は、切断機側で鋼材の温度測定を行わなければならない不便さに加え、厚板圧延機で熱間圧延された鋼材を最初にクロップシャーで熱間で切断する時の鋼材の温度については考慮していないので、クロップシャーにより切断する時の切断寸法を正確に決定することができず、製品寸法精度の向上には限界があった。
【００１１】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消することにあり、圧延機側で測定した鋼材温度を利用し、熱間における鋼材の切断寸法を正確に決定することができると共に鋼材を能率よく切断することができる鋼材の熱間切断方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の通りである。
１．  熱間圧延された鋼材を切断機により熱間で切断する鋼材の熱間切断方法において、前記鋼材の温度を圧延機側で測定すると共に、前記鋼材が前記切断機に到達するよりも前の時点で、前記鋼材の温度を圧延機側で測定した時点から前記鋼材の長手方向切断位置が前記切断機に到達するまでの経過時間を求め、該経過時間と前記鋼材の温度に基づいて切断時における鋼材温度を予測し、予測された鋼材温度により前記鋼材の切断長さを決定することを特徴とする鋼材の熱間切断方法。
２．  前記鋼材の長手方向切断位置が前記切断機に到達するまでの経過時間を、前記鋼材の上流側での搬送速度、前記鋼材の長手方向切断位置の数、前記鋼材の長手方向切断位置における切断速度、前記切断機の下流側で滞留している切断された鋼材の滞留数を考慮して計算することを特徴とする請求項１に記載の鋼材の熱間切断方法。
【００１３】
【発明の実施の形態】
鋼材の熱間切断方法として、厚板圧延機により熱間圧延された長尺、広幅鋼材をせん断機により切断する場合を例に説明する。図１は本発明を適用した厚板せん断ラインの構成を示す要部概略平面図である。
厚板せん断ラインには、熱間圧延された長尺、幅広鋼材Ａを切断する切断機としてせん断機１が設置されている。せん断機１の近傍には切断長測定装置であるメジャリングローラ２が設けてある。メジャリングローラ２は、長尺鋼材Ａを長手方向に切断する際に熱間における鋼材の切断長さを測定するために使用される。また、厚板せん断ラインには、長尺鋼材Ａ、長手方向に切断された短尺鋼材Ｂを搬送する搬送ローラ３が設置されていると共に、搬送ローラ３間には図示しない鋼材トラッキング用センサとして透過型フォトセンサが設置されている。
【００１４】
ここで、符号４は、搬送ローラ３を駆動するローラ駆動用モータであり、符号５はせん断機駆動用モータである。搬送・切断制御装置６は、ローラ駆動用モータ４を介して搬送ローラ３を制御すると共にせん断機駆動用モータ５を介してせん断機１を制御している。また、搬送・切断制御装置６には、ローラ駆動用モータ軸、およびせん断機駆動用モータ軸にそれぞれ接続された図示しないパルス発信器（ＰＬＧ）からの信号や鋼材トラッキング用センサからの信号が入力されていると共に、搬送・切断制御装置６は、トラッキング用コンピューター７と、統括用コンピューター８に接続されている。
【００１５】
上記トラッキング用コンピューター７は、搬送・切断制御装置６に入力される鋼材トラッキング用センサからの信号などによって厚板せん断ライン上の鋼材Ａ、Ｂをトラッキングすることができる。また、統括用コンピューター８は、トラッキング用コンピューター７からの情報により搬送・切断制御装置６を介してせん断機１、メジャリングローラ２および搬送ローラ３などの厚板せん断ラインに設置された装置を統括制御している。
【００１６】
このような厚板せん断ラインにおいて、長尺鋼材Ａをせん断機１により長手方向に熱間で切断する際には、統括用コンピューター８により搬送・切断制御装置６を介して長尺鋼材Ａを搬送ローラ３によりせん断ライン上流側からせん断機１に向けて搬送し、トラッキング用コンピューター７からの鋼材トラッキング信号やメジャリングローラ２からの鋼材の長さに対応する測定信号に基づいて長尺鋼材Ａの長手方向切断位置が切断機１の切断刃の直下に来るように搬送ローラ３を制御し、せん断機１により長尺鋼材Ａを切断すると共に、切断された短尺鋼材Ｂをせん断ライン下流に搬送している。
【００１７】
その際、熱間における長尺鋼材Ａの切断長さＬＣｉは、圧延機近傍に設置した温度計により仕上圧延直後の鋼材温度Ｔｆ  を測定すると共に、長尺鋼材Ａが切断機１に到達するよりも前の時点で、鋼材温度Ｔｆ  を測定した時点ｔ  ｆ  から長尺鋼材Ａの長手方向切断位置が切断機１に到達するまでの経過時間ｔｉ  を求め、該経過時間ｔｉ  と鋼材温度Ｔｆ  に基づいて切断時における鋼材温度ＴＣｉを予測し、予測された鋼材温度により常温における鋼材の目標長さＬａｉに応じて鋼材の切断長さＬＣｉを、下記式（３）により決定している。
【００１８】
ＬＣｉ＝Ｌａｉ｛１＋Ｃρ（ＴＣｉ−Ｔｒ  ）｝    ・・・・（３）
但し、
ＬＣｉ：第ｉ回目の切断により生成する鋼材の切断長さ（熱間での長さ）
Ｌａｉ：前記鋼材に対応した、常温における鋼材の目標長さ
ＴＣｉ：第ｉ回目の切断時における鋼材温度
Ｃ：補正係数
ρ：  収縮率
Ｔｒ  ：常温
ここで、統括用コンピューター８内には、熱間における鋼材の切断長さを決定する熱間切断寸法決定機能として、せん断時刻予測機能８Ａ、せん断時における鋼材の温度予測機能８Ｂ、および上記式（３）により熱間における鋼材の切断長さＬＣｉを計算する熱寸換算機能８Ｃが組み込まれている。また、統括用コンピューター８では熱間で切断する際の切断速度を切断時における鋼材温度ＴＣｉや鋼材の材質により決定している。
【００１９】
図１中、長尺鋼材Ａを切断する直前にせん断機１により切断されたものが短尺鋼材Ｂであり、２枚の短尺鋼材Ｂのうち、せん断機１に近接している方が離隔している方より後で熱間で切断されたものである。また、せん断機１によりこれから切断する予定の長尺鋼材Ａの長手方向切断位置が２点鎖線で示してあり、２点鎖線間の長さが製品となる短尺鋼材における切断長さＬＣｉに相当する。この場合、ｉ＝１の第１回目の切断とｉ＝４の第４回目の切断により先端クロップと後端クロップが生成され、第２、第３、第４回目の切断により製品となる短尺鋼材が生成される。長尺鋼材Ａにおける第ｉ回目の切断位置がせん断機１の直下に到達するまでの経過時間ｔｉ  （＝ｔ  Ｃｉ    −ｔ  ｆ  、ｔ  ｆ  ：鋼材温度Ｔｆ  を測定した時点、ｔ  Ｃｉ：第ｉ回目の切断位置がせん断機１の直下に到達する時刻、ｉ＝１〜ｎ）は、長尺鋼材Ａの上流側での搬送速度Ｖ、長尺鋼材Ａの長手方向切断位置の数ｎ、長尺鋼材Ａの各長手方向切断位置における切断速度Ｓｉ  、および切断機１の下流側で滞留している切断された鋼材Ｂの滞留数ｍを考慮してコンピューター８により計算する。
【００２０】
上記経過時間ｔｉ  の予測計算は、厚板圧延機の近傍に設置された温度計で長尺鋼材Ａの温度を測定した後であって、かつ長尺鋼材Ａの切断位置が切断機１に到達するよりも前の時点で、各切断位置における経過時間ｔｉ  の予測計算が終了し、各切断位置における経過時間ｔｉ  と厚板圧延機の近傍に設置された温度計で測定した鋼材温度Ｔｆ  に基づいて鋼材の切断寸法が決定できるようにする。このようにした場合、全ての切断位置においてそれぞれの切断位置が切断機１に到達するよりも前の時点で、各切断位置における切断時の鋼材温度を予測できるようになり、各切断位置が切断機１の直下に到達する前に切断機１における切断速度を変更することができるから、特公昭５４−６１１０号公報に記載の形鋼の熱間切断方法のように切断指令を出す直前に切断寸法を決める場合より切断機１における切断速度の変更をより早く完了することができ、切断能率が向上する。
【００２１】
せん断時鋼材温度予測機能８Ｂは、ＴＣｉを、圧延機近傍に設置した温度計により測定した仕上圧延直後の鋼材温度Ｔｆ  と経過時間ｔｉ  とから式（４）により計算する。
ＴＣｉ＝ｋｔ  ×（Ｔｆ  −Ｔｒ  ）×ｅｘｐ（α  １×ｔｉ  ／Ｄ）＋Ｔｒ    ・・・・（４）
但し、ｋｔ  ：補正係数、
α  １：熱伝達係数
Ｄ：板厚
Ｔｒ  ：常温
また、熱寸換算機能８Ｃは上記式（３）を用い、ＬＣｉを計算することができる。なお、より高次の項を含んだ式（５）の適用も可能である。
【００２２】
ＬＣｉ＝Ｌａｉ×（１＋ｋＮ  ）              ・・・・（５）
但し、Ｌａｉ：前記鋼材に対応した、常温における鋼材の目標長さ
熱寸補正係数ｋＮ  は、下記回帰式にて求める。
2004255472.tif 000004
但し、ｋ０  、ｋ  １、ｋ２  、ｋ３  ：回帰係数
Ｔｒ  ：常温
上記のようなせん断ラインでは、統括用コンピューター８により搬送・切断制御装置６を介して搬送ローラ３を制御し、予定された切断時刻において長尺鋼材Ａを決定された切断寸法で切断することができる。この厚板せん断ラインには、せん断機１より下流に図示しない、耳切りせん断機と鋼材搬送方向９と平行に切断するスリットせん断機が設置され、統括用コンピューター８からの指令により短尺鋼板Ｂは、必要により耳切り切断やスリット切断されて製品とされる。その後、オーダー情報に基づいて出荷される。上記トラッキング用コンピューター７内には鋼板位置トラッキング機能が組み込んであり、オーダー情報（お客様名、納期、納入場所等）、製品情報（鋼種、製品寸法、通過ライン等）、素材情報（製鋼条件、圧延条件等）を長尺鋼材Ａを熱間で切断した短尺鋼材Ｂ毎に管理できるようになっている。
【００２３】
以上の説明では、厚板のせん断ラインに適用した場合について説明したが、本発明は形鋼、線棒などの鋼材のせん断ラインにも適用することができる。
【００２４】
【実施例】
厚板のせん断ラインにおいて、圧延機側で測定した鋼材温度を利用し、鋼材が切断機に到達するよりも前の時点で、図１に示すように熱間における鋼材の切断寸法を正確に決定し、搬送・切断制御装置を介して鋼材を搬送し、熱間で切断した発明例の場合と、図２、図３で説明した形鋼の熱間切断方法を厚板せん断ラインに適用した場合と、収縮代として過去の実績から定めた最大収縮代を一律にとって熱間における切断長さを決定した場合とで、切断能率と製品の寸法精度を比較した。
【００２５】
その結果、図２、図３に示した特公昭５４−６１１０号公報に記載の形鋼の熱間切断方法を厚板せん断ラインに適用した場合には、せん断ラインの下流側に切断した鋼板が滞留したときに切断能率が低下することがあった。また、収縮代として過去の実績から定めた最大収縮代を一律にとった場合には、鋼材の歩留まりが悪かった。これらに対して発明例の場合には、圧延機側で測定した鋼材温度を利用し、鋼材が切断機に到達するよりも前の時点で、熱間における鋼材の切断寸法を正確に決定し、搬送・切断制御装置を介して鋼材を搬送し、熱間で切断するようにしたので、収縮代として過去の実績から定めた最大収縮代を一律にとって切断長さを決定した場合より鋼板の歩留まりが顕著に向上し、また、切断する予定の鋼板が切断機に到達する前に切断機における切断速度を変更するようにでき、特公昭５４−６１１０号公報に記載の形鋼の熱間切断方法を厚板せん断ラインに適用した場合より切断能率が向上した。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、切断機により鋼材を熱間で切断するに際し、圧延機側で測定した鋼材温度を利用し、熱間における鋼材の切断寸法を正確に決定することができると共に鋼材を能率よく切断することができる。この結果、製品寸法精度を良好とすることができ、鋼材歩留まり向上を実現できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明を適用した厚板せん断ラインの構成を示す概略平面図である。
【図２】図２は、従来の形鋼の熱間切断方法を説明する概略図である。
【図３】図３は、従来の形鋼の熱間切断方法に用いる鋼材の冷却曲線を示すグラフである。
【符号の説明】
Ａ  長尺鋼材（切断する前の鋼材）
Ｂ  短尺鋼材（切断した後の鋼材）
１  切断機（せん断機）
２  メジャリングローラ
３  搬送ローラ
４  ローラ駆動用モータ
５  せん断機駆動用モータ
６  搬送・切断制御装置
７、８  コンピューター
９  鋼材搬送方向
【図１】
2004255472.tif 000005
【図２】
2004255472.tif 000006
【図３】
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