(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却すべき鋼片と加熱すべき鋼片とを同一の保管ヤードで混在させ、それら鋼片を相互に重ね合わせ状態に保持して保管する保管ヤードにおける鋼片の保管方法において、
重ね合わせ状態に保持された各鋼片のうち、目標温度が設定されたすべての鋼片の現時点の温度とそれらの鋼片の目標温度との差の合計をコスト関数としてそのコスト関数から現時点のコストを求める一方、該各鋼片のうちの任意の鋼片を別の場所に移動させて重ね合わせ位置を変更する場合につき、その移動から所定時間経過後の該目標温度が設定されたすべての鋼片の温度とそれらの鋼片の目標温度との差の合計をコスト関数としてそのコスト関数から鋼片の移動に係わるコストを求め、
現時点のコストと鋼片の移動に係わるコストとの差を、鋼片の重ね合わせ位置の変更によって得られる利得とするとともに、その利得に基づいて鋼片の配替えを行うことを特徴とする保管ヤードにおける鋼片の保管方法。
【請求項２】
請求項１に記載した保管方法を実施するためのガイダンス装置であって、
保管ヤードへの搬入時点で各鋼片の温度を推定する鋼片初期温度計算部と、
保管ヤード内に保管された各鋼片の温度を推定する鋼片温度推移計算部と、
重ね合わせ状態に保持された各鋼片のうち、目標温度が設定されたすべて鋼片の現時点の温度とそれらの鋼片の目標温度との差の合計をコスト関数としてそのコスト関数から現時点のコストを求める一方、該各鋼片のうちの任意の鋼片を別の場所に移動させて重ね合わせ位置を変更する場合につき、その移動から所定時間経過後の該目標温度が設定された鋼片の温度と、その鋼片の目標温度との差の合計をコスト関数としてそのコスト関数から鋼片の移動に係わるコストを求め、現時点のコストと鋼片の移動に係わるコストとの差を、鋼片の移動によって得られる利得とするとともに、その利得の大きい重ね合わせ状態から順に出力するコスト最小化ガイダンス部からなることを特徴とするガイダンス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保管ヤードにおける鋼片の保管方法およびその方法の実施に使用して好適なガイダンス装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造等で製造される鋼片の圧延プロセスとしては、鋼片を加熱炉を通さずに熱片のまま圧延するＨＤＲ（Ｈｏｔ  Ｄｉｒｅｃｔ  Ｒｏｌｌｉｎｇ）、鋼片を手入れすることなく極力速やかに加熱炉に装入した後圧延するＨＣＲ（Ｈｏｔ  Ｃｈａｒｇｅ  Ｒｏｌｌｉｎｇ）、鋼片を一旦冷却した後、加熱炉に装入した後圧延するＣＣＲ（Ｃｏｌｄ  Ｃｈａｒｇｅ  Ｒｏｌｌｉｎｇ）に大別される。
【０００３】
このうち、ＨＤＲやＨＣＲでは、鋼片のもつ熱をそのまま利用して圧延を実施することができることから、とくに問題はないものの、ＣＣＲでは、鋼片を一旦保管ヤードに装入、山積して所定の温度まで冷却させて手入れ等を行う一方、手入れを終えた鋼片を圧延するに当たっては、鋼片を加熱炉に装入して圧延可能温度域まで加熱する必要があるところ、通常、保管ヤードでは鋼片の温度管理はなされておらずオペレータの経験により配替えを行うのが普通であり、鋼片そのものがもっている熱の有効利用が図られているとはいえないのが現状であった。
【０００４】
この点に関連する先行技術として、例えば、特許文献１には、到着済み鋼材の搬送（配替え処理）のみならず、到着予定の鋼材の搬送（受入処理）との両方をミックスして、未到着の鋼材の到着タイミングを計り、それとの兼ね合いで配替え処理のタイミングを決定するようにした搬送計画に係わる技術が提案されている。
【０００５】
また、特許文献２には、グループ内に任意の２個の鋼片ついてそれらが圧延された圧延板のサイズ変化および強度変化が連続圧延可能な範囲内となるように在庫鋼片をグループ分けして保管ヤードで保管する在庫鋼片の保管方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５３６５７５９号公報
【特許文献２】特開平１１−９０５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記従来の技術は、予め決められた時間に圧延あるいは手入れを行うのに必要な鋼片の移動手順のなかでも、作業にかかる時間やクレーンのハンドリング回数等を減らすことに主眼がおかれているため、保管ヤードにおいて、鋼片をどのように保管すれば、その鋼片が本来もつ熱を有効に利用できるかまでは何ら考慮が払われていないのが現状であった。
【０００８】
本発明の課題は、保管ヤードで鋼片を保管する場合において、鋼片のもつ熱の有効利用を図り、冷却すべき鋼片は、短時間で冷却し、加熱すべき鋼片は、短時間で加熱し、その結果として熱原単位の削減を図ることができる保管ヤードにおける鋼片の保管方法およびその方法の実施に使用するガイダンス装置を提案するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、冷却すべき鋼片と加熱すべき鋼片とを同一の保管ヤードで混在させ、それら鋼片を相互に重ね合わせ状態に保持して保管する保管ヤードにおける鋼片の保管方法において、昇温すべき鋼片が温度の高い鋼片に接触するように、冷却すべき鋼片が温度の低い鋼片に接触するように各鋼片の重ね合わせ状態を決定し、その決定された重ね合わせ状態にしたがって鋼片の配替えを行うことにより重ね合わせ状態に保持された各鋼片のそれぞれの現時点の温度とそれら鋼片の目標温度との差を小さくするものである。
【００１０】
すなわち、本発明は、冷却すべき鋼片と加熱すべき鋼片とを同一の保管ヤードで混在させ、それら鋼片を相互に重ね合わせ状態に保持して保管する保管ヤードにおける鋼片の保管方法において、重ね合わせ状態に保持された各鋼片のうち、目標温度が設定されたすべての鋼片の現時点の温度とそれらの鋼片の目標温度との差の合計をコスト関数としてそのコスト関数から現時点のコストを求める一方、該各鋼片のうちの任意の鋼片を別の場所に移動させて重ね合わせ位置を変更する場合につき、その移動から所定時間経過後の該目標温度が設定されたすべての鋼片の温度とそれらの鋼片の目標温度との差の合計をコスト関数としてそのコスト関数から鋼片の移動に係わるコストを求め、現時点のコストと鋼片の移動に係わるコストとの差を、鋼片の重ね合わせ位置の変更によって得られる利得とするとともに、その利得に基づいて鋼片の配替えを行うことを特徴とする保管ヤードにおける鋼片の保管方法である。
【００１１】
ここで、上記の目標温度が設定されたすべての鋼片の現時点の温度とは、鋼片が保管ヤードに装入され、所定時間経過後の温度（鋼片の配替えを実行する時点の温度）をいうものとする。
【００１２】
また、上記利得とは、次工程で所定の温度に昇熱する際の燃料費の削減量を代表するもの、を意味するものである。利得を得るために本発明では、コスト関数を用いることとしたが、その理由は、次工程に送られる鋼片（スラブ）温度が高いほど次工程で昇熱するのに必要な燃料を削減できるからである（通常は目標温度を充分高く設定する）。
【００１３】
また、本発明は、上記の保管方法を実施するためのガイダンス装置であって、保管ヤードへの搬入時点で各鋼片の温度を推定する鋼片初期温度計算部と、保管ヤード内に保管された各鋼片の温度を推定する鋼片温度推移計算部と、重ね合わせ状態に保持された各鋼片のうち、目標温度が設定されたすべての鋼片の現時点の温度とそれらの鋼片の目標温度との差の合計をコスト関数としてそのコスト関数から現時点のコストを求める一方、該各鋼片のうちの任意の鋼片を別の場所に移動させて重ね合わせ位置を変更する場合につき、その移動から所定時間経過後の該目標温度が設定されたすべての鋼片の温度とその鋼片の目標温度との差の合計をコスト関数としてそのコスト関数から鋼片の移動に係わるコストを求め、現時点のコストと鋼片の移動に係わるコストとの差を、鋼片の移動によって得られる利得とするとともに、その利得の大きい重ね合わせ状態から順に出力するコスト最小化ガイダンス部からなることを特徴とするガイダンス装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発の鋼片の保管方法によれば、冷却すべき鋼片、前記加熱すべき鋼片のそれぞれの現時点の温度と目標温度との差が小さくなるように各鋼片の重ね合わせ状態を決定し、その決定された重ね合わせ状態にしたがって鋼片の配替えを行うようにしたため、鋼片の相互間での熱交換により、冷却すべき鋼片は、鋼片がもつ熱により目標温度に向けて冷却され、加熱すべき鋼片は、目標温度に向けて昇温される。
【００１５】
本発明の鋼片の保管方法によれば、重ね合わせ状態に保持された各鋼片のうち、目標温度が設定されたすべての鋼片の現時点の温度と、それらの鋼片の目標温度との差の合計をコスト関数としてそのコスト関数から現時点のコストを求める一方、該各鋼片のうちの任意の鋼片を別の場所に移動させて重ね合わせ位置を変更する場合につき、その移動から所定時間経過後の該目標温度が設定されたすべての鋼片の温度と、それらの鋼片の目標温度との差の合計をコスト関数としてそのコスト関数から鋼片の移動に係わるコストを求め、現時点のコストと鋼片の移動に係わるコストとの差を、鋼片の移動によって得られる利得とするとともに、その利得に基づいて鋼片の配替えを行うようにしたため、鋼片のもつ熱の有効利用を図ることができるだけでなく、クレーンへの負荷の軽減等、操業形態に適した鋼片の保管が行える。
【００１６】
また、本発明のガイダンス装置によれば、鋼片の保管方法の実施に使用するガイダンス装置を、保管ヤードへの搬入時点で各鋼片の温度を推定する鋼片初期温度計算部と、保管ヤード内に保管された各鋼片の温度を推定する鋼片温度推移計算部と、重ね合わせ状態に保持された各鋼片のうち、目標温度が設定されたすべての鋼片の現時点の温度と、それらの鋼片の目標温度との差の合計をコスト関数としてそのコスト関数から現時点のコストを求める一方、該各鋼片のうちの任意の鋼片を別の場所に移動させて重ね合わせ位置を変更する場合につき、その移動から所定時間経過後の該目標温度が設定されたすべての鋼片の温度と、それらの鋼片の目標温度との差の合計をコスト関数としてそのコスト関数から鋼片の移動に係わるコストを求め、現時点のコストと鋼片の移動に係わるコストとの差を、鋼片の移動によって得られる利得とするとともに、その利得の大きい重ね合わせ状態から順に出力するコスト最小化ガイダンス部からなるもので構成したため、装置の構造の複雑化を伴うことなしに熱原単位の軽減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を実施するのに用いて好適なヤード管理装置を模式的に示した図である。
【図２】は、鋼片を重ね合わせ状態に保持した場合（初期状態）の温度の変化状況を示した図である。
【図３】は、鋼片を重ね合わせ状態に保持した場合（移動直後の状態）の温度の変化状況を示した図である。
【図４】は、鋼片を重ね合わせ状態に保持した場合（移動直後の状態）の温度の変化状況を示した図である。
【図５】は、鋼片を重ね合わせ状態に保持した場合（移動直後の状態）の温度の変化状況を示した図である。
【図６】は、鋼片を重ね合わせ状態に保持した場合（移動直後の状態）の温度の変化状況を示した図である。
【図７】は、鋼片を重ね合わせ状態に保持した場合（移動直後の状態）の温度の変化状況を示した図である。
【図８】は、鋼片を重ね合わせ状態に保持した場合（移動直後の状態）の温度の変化状況を示した図である。
【図９】は、鋼片を重ね合わせ状態に保持した場合（移動直後の状態）の温度の変化状況を示した図である。
【図１０】は、鋼片を重ね合わせ状態に保持した場合（移動直後の状態）の温度の変化状況を示した図である。
【図１１】は、鋼片を重ね合わせ状態に保持した場合（移動直後の状態）の温度の変化状況を示した図である。
【図１２】は、鋼片を重ね合わせ状態に保持した場合（移動直後の状態）の温度の変化状況を示した図である。
【図１３】は、鋼片を重ね合わせ状態に保持した場合（移動直後の状態）の温度の変化状況を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は、冷却すべき鋼片、加熱すべき鋼片を同一の保管ヤードで混在させ、それら鋼片を相互に重ね合わせ状態に保持して保管するに当たり、重ね合わせ状態に保持された各鋼片のそれぞれの現時点の温度と、目標とする温度との差が小さくなるような鋼片の重ね合わせ状態を決定し、その決定された重ね合わせ状態にしたがって鋼片の配替えを行うものであり、図１に示すようなヤード管理装置を用いることができる。
【００１９】
ヤード管理装置は、例えば、上位コンピュータ（ビジネスコンピュータ）１と、この上位コンピュータ１からの鋼片情報（保管ヤードに搬入された鋼片の板厚、サイズ温度等）、位置情報、手入れ情報（手入れの要否等）、圧延順情報等を受信（入力）するガイダンス装置２から構成することができ、オペレータは、ガイダンス装置２から出力される情報を参考にしてクレーン３を操作し鋼片の配替えを行う。
【００２０】
ガイダンス装置２としては、保管ヤードへの搬入時点で各鋼片の温度を推定する鋼片初期温度計算部と、保管ヤード内に保管された各鋼片の温度を推定する鋼片温度推移計算部と、重ね合わせ状態に保持された各鋼片のうち、目標温度が設定されたすべての鋼片の現時点の温度とそれらの鋼片の目標温度との差の合計をコスト関数としてそのコスト関数から現時点のコストを求めるとともに、該各鋼片のうちの任意の鋼片を別の場所に移動させて重ね合わせ位置を変更する場合につき、その移動から所定時間経過後の該目標温度が設定された鋼片の温度とそれらの鋼片の目標温度との差の合計をコスト関数としてそのコスト関数から鋼片の移動に係わるコストを求め、現時点のコストと鋼片の移動に係わるコストとの差を、鋼片の移動によって得られる利得として、その利得の大きい重ね合わせ状態から順に出力するコスト最小化ガイダンス部からなるもので構成される。
【００２１】
鋼片の保管ヤードへの搬入時における温度については、鋳造からの経過時間、サイズ等から推定する。
【００２２】
具体的には、一般的に温度降下モデルとして用いられる下記（１）式の如き、ニュートンの冷却の法則等を使用する。
【００２３】
Ｔ＝（Ｔ０−Тａ）・ｅｘｐ（−αＳｔ／Ｃ）＋Ｔａ    …（１）
Т０:初期温度（鋳造直後の温度、例えば、１２００℃と仮定する）（℃）
Т  :現在の推定温度（℃）
Тａ:大気温度（例えば、２５℃と仮定する）（℃）
α  :鋼片と大気の熱伝達率（Ｗ／ｍ２／Ｋ）
Ｓ  :鋼片（スラブ）表面積（ｍ２）
ｔ  :鋳造から現在までの時間（ｓ）
Ｃ  :当該鋼片の熱容量（Ｊ／Ｋ）
【００２４】
また、保管ヤード内の鋼片の温度変化を一定時間毎に計算するには、重ね合わせ状態に保持された鋼片においては鋼片同士で熱交換が行われるとともに大気への放熱があることを考慮して、下記（２）式で近似する。
【００２５】
T(x,n＋1）＝T(x,n)−（T(x,n)−(T(x−1,n）））・（βS(x,x−1）/C(x））・t0−
(T(x,n)−Ta）・(αs(x,x−1）/C(x））・t0−(T(x,n)−
T(x＋1,n))・(βS(x,x＋1)/C(x))・t0−(T(x,n)−Ta)・
(αs(x,x＋1)/C(x)・t0    …（２）
T(x,n）    :位置xの時刻nにおける鋼片の温度（℃）
β          :鋼片同士の熱伝達率（Ｗ／ｍ２／Ｋ）
S(x,x−1）  ：位置xの鋼片と位置x−1の鋼片の上面積のうち、小さい方の値
（ｍ２）。ただし、位置xの鋼片の上に位置x−1の鋼片があるとす
る。
s(x,x−1）  ：位置xの鋼片と位置x−1の鋼片の上面積の差の絶対値（ｍ２）。
ただし、位置xの鋼片の上に位置x−1の鋼片があるとする。
S(x,x＋1)  ：位置xの鋼片と位置x＋1の鋼片の上面積のうち、小さい方の
値。ただし、位置xの鋼片の上に位置x−1の鋼片があるとする。
s(x,x＋1)  ：位置xの鋼片と位置x＋1の鋼片の上面積の差の絶対値（ｍ2）。
ただし、位置ｘの鋼片の上に位置ｘ−1の鋼片があるとする。
C(x）      ：位置xの鋼片の熱容量（Ｊ／Ｋ）
t0          ：温度計算周期（ｓ）
【００２６】
保管ヤードにおける鋼片の配替えは以下の手順にしたがって行われる。
【００２７】
まず、保管ヤードに搬送され、重ね合わせ状態に保持された各鋼片の初期状態の温度を上記（１）式にて推定するとともに、各鋼片のそれぞれにおいて目標温度を設定（手入れ待ち鋼片は常温へ、また次工程（加熱炉）へ送られる鋼片は充分に温度が高い値とする）する。
【００２８】
次に、重ね合わせ状態に保持された各鋼片の現時点の温度（搬入から所定時間（ｔ０）経過後の温度）を上記（２）式で計算し、そのうち目標温度が設定されたすべての鋼片の現時点の温度とそれら鋼片の目標温度の差の合計をコスト関数で表し、そのコスト関数から現時点のコスト（搬入からｔ０秒経過後のコスト）を求める。
【００２９】
そして、次に、各鋼片のうちの任意の鋼片を別の場所に移動させて重ね合わせ位置を変更する場合につき、その移動からさらに所定時間経過後（t0）の各鋼片の温度を上記（２）式より求め、その求められた温度のうち、目標温度が設定されたすべての鋼片の温度とそれらの鋼片の目標温度との差の合計をコスト関数としてそのコスト関数から鋼片の移動に係わるコストを求め、現時点のコストと鋼片の移動に係わるコストとの差を、鋼片の移動によって得られる利得（利得の計算は一定周期で行う）として、その利得のうちで最も利得の大きい重ね合わせ状態となるもの（コストが最も小さいもの）から順に出力する。なお、鋼片の重ね合わせ位置の変更に当たっては、複数の重ね合わせ状態（パターン）が存在するため、鋼片の移動に係わるコストは、それぞれの重ね合わせ状態に対応して求められることになる。
【００３０】
オペレータは、出力された情報（鋼片の移動によって得られる利得）を参考にして配替え作業を行うものであり、これにより、昇温すべき鋼片は温度の高い鋼片に接触させることができ、冷却すべき鋼片は温度の低い鋼片に接触させることができる。
【００３１】
コスト関数には、移動させた鋼片の上からの枚数や移動距離等を組み込むことも可能であり、コスト関数を適宜変更することにより、クレーンの負荷を考慮する等、操業形態により適した鋼片の配替えが行える。
【００３２】
本発明では、鋼片の保管ヤードへの搬入時の温度を（１）式で推定し、また、重ね合わせ状態に保持された鋼片の温度変化を（２）式で近似する場合について説明したが、鋼片の搬入時の温度や鋼片の保管ヤード内における温度変化は、温度計によって実測してもよく、この点については限定されない。
【実施例】
【００３３】
図２に示したような状態（初期状態）におかれたスラブ（幅２０００ｍｍ、長さ５０００ｍ、厚さ２５０ｍｍ）の一山を保管ヤードで保管するべく、スラブ♯３、スラブ♯４の目標温度（加熱炉への装入温度）を３００℃に設定して、この状態（初期状態）から６００秒（ｔ０）経過後の各スラブの温度を計算式を用いて計算したところ、スラブ♯１は、４５２℃、スラブ♯２は、２２４℃、スラブ♯３は、７４℃、スラブ♯４は４７℃となった。
【００３４】
スラブ♯３、スラブ♯４の現時点の温度（ｔ０秒後の温度）とそのスラブの目標温度との差の合計をコスト関数としてそのコスト関数から現時点のコストを求めたところ、（３００−７４）＋（３００−４７）＝４７９であった。
【００３５】
次に、各スラブのうちの位置１のスラブ♯１を位置２に移動させて重ね合わせ位置を変更する場合につき、この移動から６００秒（ｔ０）経過後の各スラブの温度を計算したところ、図３に示すように、スラブ♯１のスラブは、３８０℃、スラブ♯２は２４８℃、スラブ♯３は１２２℃、スラブ♯４は４７℃であり、スラブの移動に係わるコストは、（３００−１２２）＋（３００−４７）＝４３１であり、この重ね合わせ状態に変更した場合の利得は現時点のコストとスラブの移動に係わるコストとの差は（４７９−４３１）＝４８であった。
【００３６】
以下、同様に重ね合わせ位置を変更する場合につき、この移動から６００秒（ｔ0）経過後の各スラブの温度、コスト、利得は、図４〜１３に示すような値になった。
【００３７】
上記において得られた利得のうち、最も利得が大きい重ね合わせ状態（図９）となるようにスラブの配替えを行って保管ヤードで保管したものと、初期状態のままで保管ヤードで保管したものとでは、最も利得が大きい重ね合わせ状態に保持して保管するのが有効であることが明かであり、この重ね合わせ状態で保管した場合、加熱炉での燃料原単位については３％程度削減できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明によれば、熱原単位の削減を図ることが可能な保管ヤードにおける鋼片の保管方法およびその方法の実施に好適なガイダンス装置が提供できる。
【符号の説明】
【００３９】
１      上位コンピュータ
２      ガイダンス装置
３      クレーン
【図１】
0006354952.tif 000002
【図２】
0006354952.tif 000003
【図３】
0006354952.tif 000004
【図４】
0006354952.tif 000005
【図５】
0006354952.tif 000006
【図６】
0006354952.tif 000007
【図７】
0006354952.tif 000008
【図８】
0006354952.tif 000009
【図９】
0006354952.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
0006354952.tif 000012
【図１２】
0006354952.tif 000013
【図１３】
0006354952.tif 000014