(57)【要約】【課題】剪断までの温度降下を正確に計算して剪断長あるいは剪断幅設定値に適正な補正を加えることができる鋼材剪断方法を提供することを目的とする。【解決手段】鋼材を幅方向あるいは長手方法に剪断し製品寸法に仕上げる剪断設備において、加熱炉出口よりの鋼材の温度降下をトラッキング計算して、得られた前記剪断設備の直前での鋼材の予測温度に基づいて剪断長あるいは剪断幅設定値に補正を加える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材を幅方向あるいは長手方法に剪断し製品寸法に仕上げる剪断設備において、
加熱炉出口よりの鋼材の温度降下をトラッキング計算して、得られた前記剪断設備の直前での鋼材の予測温度に基づいて剪断長あるいは剪断幅設定値に補正を加えることを特徴とする鋼材剪断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材製品の製造において鋼材を幅方向、あるいは長手方法に剪断し製品寸法に仕上げる際の剪断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼材の剪断にあっては、温度計によって測定した鋼材表面の温度を用いて剪断設定値に補正を加える（例えば、特許文献１）方法や、予め決めた一定量を製品寸法に加算して剪断設定値とする方法が一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
鋼材が温度計を通過してから、実際に剪断するまでには搬送のタイムラグで温度降下が発生する。しかしながら、先行技術では、上述の温度降下を剪断設定値の補正に正確に反映していないため、実際に剪断する時点では、剪断時の断面不良を回避するための余裕代である、余巾および余長が小さくなり過ぎるケースがある。
【０００５】
余巾および余長が小さいまま剪断してしまうと、切り落とし量が小さくカスリ等で断面不良が発生し、手入れが必要あるいは不合格となってしまう可能性がある。
【０００６】
また、逆に、熱収縮を過剰に考慮して剪断寸法とすると、収縮量を必要以上に大きくとって剪断してしまい、その分を製品に余剰として付けて出荷することとなり、屑回収量が減るというデメリットもある。
【０００７】
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、剪断までの温度降下を正確に計算して剪断長あるいは剪断幅設定値に適正な補正を加えることができる鋼材剪断方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は、以下の発明によって解決できる。
【０００９】
［１］  鋼材を幅方向あるいは長手方法に剪断し製品寸法に仕上げる剪断設備において、
加熱炉出口よりの鋼材の温度降下をトラッキング計算して、得られた前記剪断設備の直前での鋼材の予測温度に基づいて剪断長あるいは剪断幅設定値に補正を加えることを特徴とする鋼材剪断方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、加熱炉〜剪断時点までの鋼材温度降下をトラッキング計算し、剪断時点での鋼材予測温度によって剪断長あるいは剪断幅設定値に補正を加えるようにしたので、製品要求寸法に対し、剪断寸法を精度良く求めることができ、余長、余巾不足による断面不良発生を減少させる、あるいは屑回収量を増加させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】鋼材の製造ラインの設備配置例を示す図である。
【図２】本発明における鋼板の温度降下計算を説明する図である。
【図３】温度降下のトラッキング計算例を示す図である。
【図４】剪断設定値における従来と本発明の比較を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、厚板鋼材を例にして説明するものとする。
【００１３】
図１は、鋼材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はデスケデバイス、３は粗ミル、４は中間クーラー、５は仕上ミル、６は冷却床、７はクロップシャー、８はサイドシャー、９はエンドシャー、および１０は温度計をそれぞれ表す。
【００１４】
加熱炉１から抽出された鋼片は、搬送されてデスケデバイス２で鋼片に生成したスケールを取り除き、そして粗ミル３で圧延し粗造形した後、中間クーラー４で水冷され、仕上ミル５で所定の寸法（板幅、板厚さ）に圧延される。
【００１５】
そして、冷却床６で空冷されて、クロップシャー７、サイドシャー８、およびエンドシャー９という剪断機によって所定の製品長さ・幅に剪断される。
【００１６】
本発明においては、加熱炉出口から剪断時までの鋼材の温度降下をトラッキング予測計算し、剪断時点での鋼材の予測温度にて剪断設定値を計算する。鋼材のトラッキング予測計算は、後述する１次元熱伝導方程式を差分法で解くことにより行う。
【００１７】
例えば、加熱炉１の出口からデスケデバイス２まで搬送される間は外気で空冷、デスケーリング中は水冷といったように、図１に示すように周囲環境によって鋼板の冷却条件が異なる。このため、図１のように加熱炉１の出口から区間１、区間２、区間３、・・・という具合に剪断機まで区間分けをする。そして、区間ごとで境界条件を切替えて温度降下を予測計算する。
【００１８】
本発明に用いる温度モデルは、以下に示す（１）式の１次元熱伝導方程式であり、これを（２）式の境界条件のもとで解いていく。図２は、本発明における鋼板の温度降下計算を説明する図である。鋼板内部を板厚方向に分割し、１次元熱伝導方程式を刻み時間Δｔ秒ごとの差分計算で解くことで、各プロセスの刻み時間経過ごとの温度降下量を計算する。なお、初期条件としては、加熱炉の出口での鋼材内部温度分布を用いる。
【００１９】
区間１、区間２、区間３・・・・と順次計算を行っていき、最終的に剪断機直前での鋼材の温度を求めるが、（１）式では板厚方向の温度分布が求められるため、板厚方向の平均温度などで代表させるようにする。
【００２０】
【数１】
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【００２１】
このように、加熱炉よりの温度降下をトラッキング計算し、剪断機直前での鋼板の温度によって、剪断長、あるいは剪断幅設定値に補正を加えるようにする。
【実施例】
【００２２】
図３は、温度降下のトラッキング計算例を示す図である。図３（ａ）は、板厚方向の計算位置を示している。板厚をｔとすると、表面、表面からｔ／８の位置、ｔ／４の位置、およびｔ／２（板厚の中心）の位置である。図３（ｂ）は、加熱炉出口から仕上ミル出口までの、前記４点における温度降下のトラッキング計算例を示している。
【００２３】
表面では、空冷、水冷、圧延といった境界条件の違いによる影響を大きく受けているが、板厚中心になるにつれて、影響が少なくなっていることが分る。なお、ラインの各温度計のポイントにおけるトラッキング温度の予測精度が悪化した際には、温度計での表面温度実績を元に鋼板内温度を補正する。
【００２４】
図４は、剪断設定値における従来と本発明の比較を示す図である。図４（ａ）のように、温度計実績温度にて熱間〜冷間の収縮量を計算し剪断寸法を決定すると、熱収縮量を必要以上に大きく確保してしまい(温度計位置〜剪断位置でのタイムラグによる鋼材温度降下があるため)、余寸法が小さくなり過ぎるケースがある。
【００２５】
しかしながら、図４（ｂ）のように、実際に剪断するポイントまでの温度降下を考慮に入れて、剪断寸法を決定することで、より製品要求寸法の近傍を狙うことが可能となり、断面不良を発生させない程度の余巾、余長を確保することが出来る。これにより、剪断時の断面不良発生数を減少させることができる。
【００２６】
また、これまで熱収縮量を必要以上に大きくとり、余剰分を製品に付けて出荷していたが、製品要求寸法のより近傍を狙って剪断することにより、製品に付けていた余剰分を削減し屑の回収量を増加させる効果もある。
【符号の説明】
【００２７】
１    加熱炉
２    デスケデバイス
３    粗ミル
４    中間クーラー
５    仕上ミル
６    冷却床
７    クロップシャー
８    サイドシャー
９    エンドシャー
１０  温度計
【図２】
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【図１】
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【図３】
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【図４】
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