(57)【要約】【課題】本発明は、複数の加熱炉を有する連続式加熱炉で、熱片スラブ、冷片スラブを混在させて加熱炉の燃焼を行う場合でも、加熱炉を円滑且つ適切に運用管理できる連続式加熱炉のスラブ抽出比決定方法を提供する。【解決手段】複数のスラブ加熱炉を有する連続式加熱炉において、加熱炉の加熱能力を表す係数とスラブの加熱負荷を表す負荷係数を用いて、スラブの抽出比を算出することを特徴とするスラブ抽出比決定方法。【選択図】図１
2009001857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスラブ加熱炉を有する連続式加熱炉において、加熱炉の加熱能力を表す係数とスラブの加熱負荷を表す負荷係数を用いて、スラブの抽出比を算出することを特徴とするスラブ抽出比決定方法。
【請求項２】
前記の負荷係数が、スラブ加熱に必要となる在炉時間を各スラブのスラブ厚さ、炉装入温度、抽出目標スラブ温度と加熱帯出側スラブ温度との温度差のそれぞれに関して係数化したものであることを特徴とする請求項１記載のスラブ抽出比決定方法。
【請求項３】
式（１）を用いてスラブの抽出比を算出することを特徴とする請求項２記載のスラブ抽出比決定方法。
【数１】
2009001857.tif 000006
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間圧延材料の連続式加熱炉のスラブ抽出比の決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱間圧延材料の連続式加熱炉において、炉内に装入されたスラブは、予熱帯、加熱帯および均熱帯を通過し、その間に、加熱炉抽出口において圧延目標抽出温度に達するように順次加熱昇温される。このような連続式加熱炉の加熱温度の管理は、通常、各ゾーンの温度設定を行い、この温度にスラブが加熱されるように燃焼管理が行われる。
【０００３】
また、連続式加熱炉は、圧延能力に対して加熱能力が上回るように２炉構成として、第一加熱炉と第二加熱炉から交互にスラブを抽出して熱間圧延を行う加熱炉の操炉方式が採用されている。
【０００４】
さらにスラブの加熱不足による圧延ラインの停止等を生じさせないように、また加熱炉の運用を安定させるために、第一加熱炉と第二加熱炉のスラブの抽出比は１：１と固定する場合が多い。
【０００５】
上述したケースは、加熱対象となるスラブの厚さ、幅等の寸法が同一サイズのものが大量にある場合は、安定して成り立つ。近年、省エネルギーの観点から連続鋳造装置で鋳造された熱片スラブ（以下、熱片と略記する場合がある）を、なるべく高温で連続式加熱炉に装入する熱片装入が盛んになっているが、熱片スラブにプラスして、スラブヤードに貯留された、冷片スラブ（以下、冷片と略記する場合がある）やスラブサイズが薄い軽分塊スラブ等をも混在させて運用せざるを得ない場合も多くある。
【０００６】
このような場合、スラブ抽出時の目標温度を全てのスラブにおいて満足させようとすると、各炉で急激な温度上昇や、必要以上に在炉時間が長くなる等の問題が起き、それによる燃料ロスを生じたり、逆に加熱不足による圧延ラインの停止を引き起こしたりする。
【０００７】
これらの解決策として、特許文献１には、第二加熱炉に装入されるスラブが第一加熱炉に装入されるスラブとは、鋼種が異なり、在炉時間に制約があるとき、第二加熱炉からのスラブの抽出を優先させることにより、在炉時間の変動によるスラブの過加熱による劣化や加熱不足を来さないようにする技術が開示されている。
【０００８】
しかし、本方法によっても、スラブサイズや鋼種が複数になると加熱炉からの抽出ピッチが制限され、加熱炉がネック工程となって操業効率が低下するという問題がある。
【特許文献１】特開平１１−１２６５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明は、複数の加熱炉を有する連続式加熱炉で、熱片スラブ、冷片スラブを混在させて加熱炉の燃焼を行う場合でも、加熱炉を円滑且つ適切に運用管理できる連続式加熱炉のスラブ抽出比決定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】
【００１０】
本発明は、上述のような従来技術の問題を解決すべく、なされたものである。
【００１１】
すなわち、第一の発明は、複数のスラブ加熱炉を有する連続式加熱炉において、加熱炉の加熱能力を表す係数とスラブの加熱負荷を表す負荷係数を用いて、スラブの抽出比を算出することを特徴とするスラブ抽出比決定方法である。
【００１２】
第二の発明は、前記の負荷係数が、スラブ加熱に必要となる在炉時間を各スラブのスラブ厚さ、炉装入温度、抽出目標スラブ温度と加熱帯出側スラブ温度との温度差のそれぞれに関して係数化したものであることを特徴とする第一の発明に記載のスラブ抽出比決定方法である。
【００１３】
第三の発明は、式（１）を用いてスラブの抽出比を算出することを特徴とする、第二の発明に記載のスラブ抽出比決定方法である。
【００１４】
【数１】
2009001857.tif 000003
【発明の効果】
【００１５】
スラブの抽出比を算出し決定するにあたり、スラブの加熱負荷を表す負荷係数を用いることによって、過加熱や加熱不足を減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明が適用される、連続式加熱炉の設備構成の一例を図２に示す。
【００１７】
図２は、連続式加熱炉の側面図であり、装入側からスラブが炉内に装入され、予熱帯で予熱され矢印方向に順次送られて行き、加熱帯で抽出目標温度に向けて本格的に加熱され、均熱帯で、スラブ外面と中心部との温度差が無くなるように均熱化され、抽出目標温度に到達したら抽出側から搬出され、熱間圧延に供される。スラブの加熱に使用された燃焼ガスは、スラブの流に対向して予熱帯の方向に流れ、煙道から排出される。
【００１８】
図１は連続式加熱炉の平面図であり、連続式加熱炉が２炉（１号炉、２号炉）ある例である。１号炉と２号炉の運用で、各炉はスラブが２列配列となっている。このような加熱炉の配列での一番単純なスラブ抽出例は、１号炉の１列目のスラブを抽出し、次いで２列目のスラブ、さらに２号炉の３列目のスラブ、４列目のスラブが抽出されて、この順番が繰り返されていく。この場合のスラブの抽出比は１号炉：２号炉＝２本：２本＝１：１である。
【００１９】
しかし、このようなスラブの抽出ができるのは、１号炉と２号炉の加熱能力が等しく且つスラブの品種（スラブ寸法、熱片、冷片等）が同じ場合である。なお、スラブの抽出比とはスラブの抽出本数比をいう。
【００２０】
現実的には、各炉に装入されるスラブの品種には差異がある。例えば、軽分塊スラブを全量２号炉に装入すると、軽分塊スラブは、２５０ｍｍ断面スラブに対してスラブ厚が１００ｍｍ程度となるので、抽出目標温度への到達時間も２５０ｍｍ断面スラブに比較して半分程度となる。なお、軽分塊スラブとは、板厚１０ｍｍ以下の薄物鋼板を製造するためのスラブの呼称で、スラブ厚が通常のスラブに比較して薄くなっている。
【００２１】
そのため、軽分塊スラブを加熱する際の抽出比は通常、１号炉：２号炉＝１：１に対して、１：２〜１：３に変更する必要がある。
【００２２】
一方、２号炉にも熱片を装入するようになると、冷片に合わせた抽出比では、熱片、軽分塊スラブでは、焼き過ぎが生じ、スケール傷が発生する可能性がある。また、在炉時間が必要以上に長くなり、燃料効率が低下する。
【００２３】
このように、厚さや装入温度が異なるスラブが混在することになると、１号炉と２号炉でスラブの抽出比を変化させる加熱炉の運用方法が必要となる。
【００２４】
そのため、装入するスラブの品種（スラブ寸法、熱片、冷片等）に応じて抽出比を可変とした加熱炉の操業を行う必要がある。
【００２５】
以下にスラブの抽出比を可変とした加熱炉の操業方法におけるスラブ抽出比の決定方法について説明する。
１．スラブの加熱負荷の係数化
加熱能力、スラブ品種（スラブ寸法、熱片、冷片等）により抽出比を変更するためには、各スラブの加熱負荷を係数化する必要がある。
【００２６】
そこで、スラブ厚、スラブ装入温度をパラメータとして、１号炉と２号炉について、スラブを炉に装入してから抽出温度１１４０℃に到達するまでの在炉時間を調べる試験を行った。
【００２７】
試験水準は、スラブ厚は、１００ｍｍ、１５０ｍｍ、１８０ｍｍ、２５０ｍｍの４水準、  スラブ装入温度は、常温（冷片スラブ）、２００℃、４００℃、６００℃（熱片スラブ）の４水準とし、抽出目標温度（スラブ平均温度）は１１４０℃とした。
【００２８】
スラブを予熱帯に装入してから１１４０℃に到達するまでの在炉時間で結果を評価した。試験結果を図３から図６に示す。
【００２９】
図３は、厚さ２５０ｍｍのスラブを用いて、加熱炉への装入温度を常温、２００℃、４００℃、６００℃と変化させた場合の１号炉（１ＣＦ）と２号炉（２ＣＦ）における抽出スラブ平均温度が１１４０℃に達するまでの在炉時間を試験した結果である。横軸に装入されるスラブの温度を、縦軸にスラブの装入から抽出までの在炉時間を示す。
【００３０】
スラブ装入温度が高温になるほど、炉内に持ち込まれるスラブの潜熱が大きくなるのでスラブの焼き上がりは早くなり、在炉時間は短くなっている。２号炉のほうが在炉時間が長いのは、燃焼用バーナや炉床構造等の加熱炉の構造上の差によるものである。
【００３１】
図４は、図３で得られた在炉時間をもとに、スラブ温度４００℃の熱片を１号炉に装入したときを基準にして、加熱における負荷係数（１号炉のスラブ装入温度４００℃の熱片の在炉時間を１．０とした場合の各スラブの焼上りまでの必要在炉時間を表した数値）をスラブ装入温度別、炉別に表示したものである。従って基本的傾向は、図３に同じである。
【００３２】
図５は、スラブの温度を常温（２０℃、冷片スラブ）として、スラブ厚を１００ｍｍ、１５０ｍｍ、１８０ｍｍ、２５０ｍｍと変化させたときの１号炉と２号炉における抽出スラブ平均温度が１１４０℃に達するまでの在炉時間を試験した結果である。スラブ厚は、スラブの焼上り時間（在炉時間）に大きく影響することがわかる。
【００３３】
図６は、図５で得られた在炉時間をスラブ厚２５０ｍｍ、スラブ装入温度４００℃の場合を基準として、図４の場合と同様に負荷係数化して、スラブ厚、炉別に表示したものである。基本的傾向は、図５に同じである。
２．抽出比の算出
抽出比の変更は、抽出温度に達するまでに時間を要するスラブの在炉時間を延ばすことにより、スラブの焼上りまでの必要在炉時間を確保する目的で行う。
【００３４】
連続式加熱炉の在炉時間は、抽出比が  １号炉：２号炉＝１：１の場合、スラブ幅と圧延ピッチにより決定される（式（３））。
【００３５】
抽出比１：１（２本：２本）の場合（図１）
在炉時間＝炉長（ｍ）/スラブ幅（ｍ）/圧延ピッチ（本/Ｈｒ）×４・・・・（３）
しかし、焼上りまでに必要な在炉時間は加熱炉の加熱能力、スラブ品種により異なり、抽出比を変更することにより在炉時間を調整することができる。
【００３６】
抽出比の算出では、スラブの焼上りに、大きな影響を及ぼす加熱帯（図１）に着目し、加熱帯に存在するスラブの品種及び加熱実績を考慮する。すなわち、図４、６に示した負荷係数を用いて算出する。
【００３７】
具体的には、負荷係数を、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３の３つのパラメータとし、式（１）を用いて算出することが望ましい。
【００３８】
αは、１号炉の加熱能力を１とした場合の２号炉の加熱能力を在炉時間から係数化したもので、本実施例では、図４、６の１号炉と２号炉との在炉時間差から、１号炉を１．０とした場合、２号炉は０．８６となる。即ち、同じ条件のスラブを１号炉と２号炉に装入した場合、２号炉の方がスラブが目標抽出温度に到達するのに時間を要することがわかる。従って、αは、加熱炉の構造等の特性により決定される加熱能力を表す係数である。
【００３９】
Ｋ１はスラブ厚の違いによる在炉時間への影響度を係数化した負荷係数で、１００ｍｍ厚のスラブに対して、２５０ｍｍ厚スラブが目標抽出温度に到達するのに要する時間は、約２．６倍となる。
【００４０】
Ｋ２は、連続式加熱炉に装入するスラブの温度（炉装入温度）の在炉時間への影響度を係数化した負荷係数で、スラブ温度４００℃を１．０とした場合の係数を示している。スラブの装入温度が高温になるほど、炉内に持込まれる潜熱は大きくなるので、スラブが目標抽出温度に到達するのに要する時間は、短くなる。
【００４１】
Ｋ３は、連続式加熱炉の抽出目標スラブ温度と加熱帯出側スラブ温度（均熱帯入側スラブ温度）との差を係数化した負荷係数で、温度差が大きい程均熱帯に在炉する時間が長くなることを意味するので、この場合は、加熱帯に燃料を投入して温度上昇を図る必要がでてくる。
【００４２】
また、上述した負荷係数は、例えば表１に示すように予めテーブル化しておくのが良い。
【００４３】
【数２】
2009001857.tif 000004
【００４４】
【表１】
2009001857.tif 000005
【００４５】
なお、本発明のスラブの抽出比は、連続式加熱炉の温度管理を自動制御する場合やマニアル管理する場合のいずれにも使える。
【００４６】
式（２）及び表１の加熱能力を表す係数α（＝０．８６）、負荷係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３を用いて、本発明の抽出比決定方法を適用することによって、スラブ運用が変化しても急激な加熱炉内温度の上昇を抑えられ、燃料原単位の減少に寄与した。また、在路時間の増加に伴うスケール傷不良を０．０２％低減でき、スラブの焼遅れによる不熱発生率を０．２％低減できた。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の方法はビレット等の加熱炉にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】連続式加熱炉の平面図である。
【図２】連続式加熱炉の一例を示す側面図である。
【図３】スラブ装入温度と在炉時間の関係を示す図である。
【図４】スラブ装入温度と負荷係数の関係を示す図である。
【図５】スラブ厚と在炉時間の関係を示す図である。
【図６】スラブ厚と負荷係数の関係を示す図である。
【図１】
2009001857.tif 000007
【図２】
2009001857.tif 000008
【図３】
2009001857.tif 000009
【図４】
2009001857.tif 000010
【図５】
2009001857.tif 000011
【図６】
2009001857.tif 000012