(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続式の加熱炉に被加熱材を装入して加熱後に抽出して圧延機で圧延する圧延ラインにおいて、
前記加熱炉に被加熱材を装入する前後に、前記加熱炉内で加熱対象となり、かつ、加熱炉から抽出する優先順位の入替え可能な被加熱材について、加熱後の圧延スケジュール計算を行って抽出順決定の対象となる全被加熱材の圧延時間が最短となる抽出順を決定し、
この決定抽出順に基づいて、加熱炉で加熱対象となるすべての被加熱材に対して、先行の被圧延材が圧延、冷却、圧延と処理される場合、第一の圧延後でかつ第二の圧延前に冷却されている間に後行の被圧延材を圧延することにより二つの被圧延材を連続して圧延するダブル圧延を含む予測圧延スケジュール計算を行い、加熱炉で加熱対象となる全ての前記被加熱材の個々の圧延時間を求め、
この求めた加熱炉で加熱対象となる全ての前記被加熱材の個々の圧延時間から加熱炉に装入した時点の前記被加熱材の在炉時間を求め、その在炉時間に基づいて前記加熱炉の加熱制御を行うようにしたことを特徴とする加熱炉の加熱制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の加熱炉に被加熱材を装入して加熱後に抽出して圧延する圧延ラインに適用され、特に、高精度な在炉時間の予測による燃料原単位の低減やスケール生成量削減による歩留りの向上、さらには生産能率の向上を図るようにした加熱炉の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、加熱炉の加熱制御において、加熱炉に被加熱材を装入した時点で、その被加熱材（スラブ）が加熱炉内に存在する時間を正確に予測することができれば、被加熱材を過不足なく目標温度まで加熱することができ、省エネルギー面のみなず、品質面においても理想的な加熱炉操業を行うことができる。
【０００３】
通常、複数の連続加熱炉は、特定のサイクルで被加熱材の抽出、装入が行われる。この場合、被加熱材が加熱炉内に滞在する時間は、被加熱材が加熱炉に装入されたとき、既に加熱炉内に存在する全スラブの抽出ピッチの和で与えられる。この抽出ピッチは、複数の連続加熱炉と圧延機が１つの搬送テーブルで結ばれている場合に、加熱炉の加熱能力が圧延機の圧延能力を上回ると圧延ピッチ律速となり、逆に加熱能力が圧延能力を下回る場合には加熱ピッチ律速となる。
【０００４】
特に、圧延ピッチが支配的な製造ラインにおいては、生産能力を高めるために如何に圧延能率を上げるかが重要となる。その一方、品質面や省エネルギー面の観点からは、加熱炉は被加熱材を過不足なく加熱するかということが重要になってくる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の生産ラインの能率を上げるという命題に対して、圧延ラインの高い生産効率を確保し得る連続式加熱炉の被加熱材抽出順決定方法が知られている（特開平６−３３０１５２号公報に記載の発明）。この方法は、圧延ラインの生産効率を表す性能指標が最良となるように被加熱材の加熱炉からの抽出順を決定するものである。
【０００６】
また、圧延効率が向上するように、被加熱材の加熱炉からの抽出順番を制御する発明として、特開平１０−２５５１４号公報に記載の被加熱材抽出順番の制御方法が知られている。
これらの発明は、いずれも目標加熱温度に到達している被加熱材が複数存在し、その中から装入順とは無関係に、圧延能率が最良になる組み合わせを選ぶものである。従って、被加熱材が目標加熱温度に到達したことを条件に抽出順を決定するこれらの方法が、本来の効果を得るには多くの抽出可能な被加熱材が必要となる。このため、加熱炉側では非効率的な操業を行わなければならないという不都合がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、圧延効率の向上を維持しつつ、加熱炉の省エネルギーを図るようにし、全体として生産ラインの処理能力を高めることができるようにした加熱炉の加熱制御方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するために、請求項１に記載の発明を構成するようにした。
すなわち、請求項１に記載の発明は、連続式の加熱炉に被加熱材を装入して加熱後に抽出して圧延機で圧延する圧延ラインにおいて、前記加熱炉に被加熱材を装入する前後に、前記加熱炉内で加熱対象となり、かつ、加熱炉から抽出する優先順位の入替え可能な被加熱材について、加熱後の圧延スケジュール計算を行って抽出順決定の対象となる全被加熱材の圧延時間が最短となる抽出順を決定し、この決定抽出順に基づいて、加熱炉で加熱対象となるすべての被加熱材に対して、先行の被圧延材が圧延、冷却、圧延と処理される場合、第一の圧延後でかつ第二の圧延前に冷却されている間に後行の被圧延材を圧延することにより二つの被圧延材を連続して圧延するダブル圧延を含む予測圧延スケジュール計算を行い、加熱炉で加熱対象となる全ての前記被加熱材の個々の圧延時間を求め、この求めた加熱炉で加熱対象となる全ての前記被加熱材の個々の圧延時間から加熱炉に装入した時点の前記被加熱材の在炉時間を求め、その在炉時間に基づいて前記加熱炉の加熱制御を行うようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
このように、この請求項１に記載の発明では、加熱炉で被加熱材を加熱するのに先立って、加熱後に効率的に圧延できる圧延時間を予測し、これに基づいて被加熱材が加熱炉に存在する時間（在炉時間）を予測し、この予測在炉時間に基づいて加熱炉の加熱制御を行うようにした。このため、圧延効率の向上を維持しつつ、加熱炉の省エネルギーを図ることができ、もって生産ラインの処理能力を高めることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
本発明の実施形態が適用される厚板圧延ラインの概略構成について、図１を参照して説明する。
この圧延ラインは、被加熱材１を加熱する２台の連続式の加熱炉２、３を備え、加熱炉２、３の入口側に被加熱材１が装入されるとその中を移動しながら圧延に必要な温度まで加熱された後、エキストラクタ４によって加熱炉２、３の出口側から搬送テーブル５上に抽出されるようになっている。この抽出された被加熱材１は搬送テーブル５で搬送され、その表面に発生しているスケールがデスケーラ６で除去されたのち、圧延機７で圧延されるようになっている。ここで、被加熱材１に付されている「１、２、３…Ｎ＋１…」の番号は、被加熱材１が加熱炉２、３内へ装入される順番を表している。
【００１１】
圧延機７は、図２に示すように、その前後に被加熱材１を冷却する冷却部８と冷却部９とを備えている。なお、図２中の１０は搬送ロールである。
次に、このような構成からなる圧延ラインにおける従来からの加熱、圧延の概要について説明する。
まず、連続鋳造設備で鋳込まれた鋼片である被加熱材１は、ほぼダイレクトに加熱炉２、３に装入される。この装入された被加熱材１は、加熱炉２、３内を移動しながら圧延に必要な目標温度まで加熱される。通常、加熱炉２、３からの被加熱材１の抽出はサイクリック（周期的）に行われるため、その抽出順はその装入順となる。しかし、圧延機７による圧延能率が加熱炉２、３による加熱能力に比べて著しく低い場合には、圧延オペレータの判断により抽出する被加熱材１を選択し、いわゆるダブル圧延することにより圧延能率を格段に向上させ、ライン全体としての生産能力を図ることができる。
【００１２】
図３は、通常の圧延とダブル圧延の概要を示している。通常の圧延は、図３（Ａ）および図２に示すように、先行の被圧延材Ａが圧延、冷却、圧延と処理された後、所定の時間をおいて後行の被圧延材Ｂが圧延、冷却、圧延と処理されるので、これらの処理に必要な圧延時間はｔ１となる。
一方、ダブル圧延は、図３（Ｂ）および図２に示すように、被圧延材Ａ、Ｂを連続して圧延するものであり、先行の被圧延材Ａが冷却中に後行の被圧延材Ｂを圧延することにより圧延時間がｔ２になり、通常の圧延に比べて圧延時間を短縮できる。
【００１３】
このように加熱状況を見ながら加熱炉から抽出すべき被加熱材を選択する方法は、圧延能率の点では最良の圧延能率を得ることができるとは言い難く、またオペレータの技量による差も大きい。さらに、加熱側では被加熱材１の抽出順が変更されることで、被加熱材が加熱炉に滞在する時間の予測が狂い、過加熱もしくは加熱待ちとなる可能性がある。
【００１４】
そこで、本発明の実施形態に係る方法では、図４に示すような処理を行うことにより、加熱効率を低下させることなく、圧延能率を飛躍的に向上できるようにしたので、以下にこれについて説明する。
まず、ステップＳ１では、被加熱材１の加熱炉２、３への装入前または装入後に、加熱炉２、３から抽出する優先順位の入替え可能な被加熱材（スラブ）１を検索する。次のステップＳ２では、その検索結果に基づいて加熱後の圧延シミュレーションを行い、抽出順決定の対象となる全ての被加熱材１の圧延時間が最短となる被加熱材１の抽出順（抽出順位）の組み合わせを検索する。ステップＳ３では、この検索された被加熱材１の抽出順が加熱条件制約を満たすか否かを判定し、それを満たす場合には次のステップＳ４に進む。
【００１５】
ステップＳ４では、その抽出順位に基づき、加熱炉２、３で加熱対象となる全ての被加熱材１に対して上記のダブル圧延を含む予測圧延スケジュール計算を行い、被加熱材１の個々の圧延時間を算出する。次のステップＳ５では、圧延ピッチ律速か否かの判定、すなわち圧延機７の圧延能率が加熱炉２、３の加熱能率よりも良いか否かの判定を行う。
【００１６】
この判定の結果、圧延ピッチ律速である場合には（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、すなわち圧延能率が加熱能率よりも悪い場合にはステップＳ６に進む。ステップＳ６では、抽出順を考慮した圧延スケジュール計算により、加熱炉で加熱対象となる全ての被加熱材１の個々の予測圧延時間と予測パス時間をそれぞれ算出し、この算出時間に基づいて加熱炉に装入した時点の被加熱材１が加熱炉２、３に滞在する時間（在炉時間）を求める。ここで、予測パス時間とは、圧延機７で被圧延材がリバース圧延される際に例えば圧延機を３回パスするが、その際のパスに要する予測時間である。
【００１７】
一方、その判定の結果、圧延ピッチ律速でない場合には（ステップＳ５；Ｎｏ）、すなわち圧延能率が加熱能率よりも良い場合にはステップＳ７に進む。ステップＳ７では、ステップＳ４で求めた加熱炉で加熱対象となる全ての被加熱材１の個々の圧延時間の総和を、加熱炉に装入した時点の被加熱材の在炉時間として求める。
このようにして加熱炉に装入した時点の被加熱材１の在炉時間が求まると、この在炉時間に基づいて加熱炉２、３内で加熱炉に装入した時点の前記被加熱材１を加熱する際の昇温パターンや炉温が決定され、この決定に基づいて加熱炉に装入した時点の前記被加熱材１が加熱制御される。このため、加熱炉に装入した時点の前記被加熱材１を過不足なく加熱でき、省エネルギー面や品質面において良好な加熱操業が実現できる。
【００１８】
以上説明したように本発明の実施形態に係る方法では、加熱炉に被加熱材を装入する前後において、抽出順位が変更可能な被加熱材の範囲内で加熱後の圧延シミュレーションを行い、加熱制約を満たしながら圧延時間が最短となるように被加熱材の抽出順を決定し、この決定した抽出順に基づいて圧延スケジュール計算を行って被加熱材の個々の圧延時間を予測し、この圧延時間に基づいて在炉時間の予測し、この在炉時間に基づいて加熱炉の加熱制御を行うようにした。このため、圧延能率を最大にすることができる上に、加熱炉が無駄な加熱を行うことなく加熱炉の省エネルギーを図ることができる。
【００１９】
図５は、本発明の実施形態に係る方法（実施方法）と従来の方法（従来方法）とについて、圧延能率と加熱炉にかかる燃料原単位とを比較した比較例である。圧延能率は、（実施方法）／（従来方法）の比率により求め、燃料原単位も同様に求めた。この結果、圧延能率は１０５％、燃料原単位は９８％となり、従来に比べて圧延効率が向上すると同時に、加熱炉のエネルギー消費が低減できることがわかる。このため、大量生産される鉄鋼業において、大幅な生産向上と省エネルギー効果を得ることができる。
【００２０】
なお、上記の説明では、加熱炉からの被加熱材（材料）の抽出順の決定を被加熱材の加熱炉への装入前または装入後に行うことにした。しかし、その抽出順の決定は、被加熱材の加熱炉への装入直前に限定されるものではなく、連続鋳造設備の出側や素材設計時まで遡るようにしても良い。また、加熱炉の装入側に被加熱材の装入順序を入れ替える設備を設けるようにすれば、上述の効果がさらに発揮されることになる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、加熱炉に被加熱材を装入する前後に、加熱炉内で加熱対象となる被加熱材について、加熱後の圧延スケジュール計算を行って抽出順決定の対象となる全被加熱材の圧延時間が最短となる抽出順を決定し、この決定抽出順に基づいて被加熱材の圧延時間を求め、その圧延時間から被加熱材の在炉時間を求め、その在炉時間に基づいて加熱炉の加熱制御を行うようにした。
【００２２】
このため、本発明では、圧延効率の向上を維持しつつ、加熱炉の省エネルギーを図ることができ、もって生産ラインの処理能力を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法の実施形態が適用される圧延ラインの概略構成を示す図である。
【図２】圧延機の詳細な構成を示す側面図である。
【図３】ダブル圧延を説明する説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係る方法を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態に係る方法と従来方法とについて、圧延能率と加熱炉にかかる燃料原単位とを比較した比較例である。
【符号の説明】
１  被加熱材
２、３  加熱炉
４  エキストラクタ
５  搬送テーブル
６  デスケーラ
７  圧延機
８、９  冷却部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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