JPS5815527B2 - コウカイノカネツセイギヨホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鋼塊の加熱制御方法に関するものである。

周知の如（、造塊後の鋼塊は分塊圧延に先立って均熱炉
において鋼塊内外部がほぼ均一 になるまで、且つ分塊
圧延可能最適温度（設定加熱温度）まで加熱するもので
ある３、この設定加熱温度レベルは普通鋼か特殊鋼かに
よって決定され、一般に前者の場合は１３００℃附近に
、又、後者の場合には１２８０°Ｃ附近に定められてい
るのが普通である。

設定加熱温度までの加熱制御方法としては第１図に示す
ように大別して３つのパターンがある。

第１図中１のパターンは初期設定値を高位に設定しその
後低位に設定し直す二段階の加熱を行う急速加熱法を示
し、２のパターンはステンレス鋼等特殊鋼に採用される
ステップ加熱法である。

更に３のパターンは普通鋼に一般的に行われている加熱
法で設定加熱温度に到達するまで最大加熱を行うもので
ある。

しかしながらこれらは何れも鋼塊の保有熱を有効に利用
する加熱制御法とは云えず、設定加熱温度まで最大入熱
を行い鋼塊内外部がほぼ均一になるまで加熱するもので
ある。

例えば前記３のパターンに於ける加熱設定温度は一般に
］３００°Ｃ程度で鋼種、鋼塊寸法（単重）によって若
干異なるが約２０屯鋼塊の場合は約７時間にも及び鋼塊
中心部と表面部が略一致するまで加熱するものであるた
め、燃料消費量が必然的に多くなり省資源の観点からこ
の面の改善が緊急課題となっているものである。

提案された一つの方法として特開昭４９−１、０９２０
８が公知である。

この方法は中心部が未凝固の鋼塊を炉温１３００℃程度
の炉に装入し中心部が凝固完了した時点で焼上りと判定
し、鋼塊表面部と中心部との間の内に高い温度勾配（１
８０℃）を有した状態で分塊圧延に供するものである。

しかしながらこの方法は鋼塊保有熱を利用してはいるが
装入時の炉温か高＜（１３００℃）中心部が未凝固の鋼
塊と云えども種々の保有熱量範囲があり、それらを前記
する高温炉に装入する方式のため鋼塊保有熱の積極的利
用という面では未だ不十分であると入える。

本発明は」二記の如き問題点を有利に解決するためなさ
れたものであり、その特徴とするところは中心部が溶融
状態の鋼塊を均熱炉で加熱するに際し、圧延時期のスケ
ジューリングと鋼塊の保有熱量に応じて最終加熱設定温
度を決定することを特徴とする鋼塊の加熱制御法に関す
るものである。

灼熱炉へ装入する鋼塊は通當８０％位凝固しており、そ
の中心部は溶融状態であり、均熱完了までにこの中心部
か−−け凝固し、その後表面部と中筋部が略同一温度に
なって均熱される。

これを第２図により説明する。

第２図に於て均熱炉へ装入完了直後の鋼塊中心部は溶融
状態で且つ高温となっているか鋼塊衣ｔ’１部は低温と
なっているため中心部の熱が低温部位へ吸収される。

一方、均熱炉装入終了直後より加熱を開始するため、低
温の表面部は炉壁及び中心部からの伝達熱を受けて高温
となり、所定の加熱時間を経過する内に中心部との温度
差は小さくなる。

中心部は熱を吸収される一方なのでこの間に凝固温度に
達する。

その後均熱開始点より一定時間加熱されることにより鋼
塊は完全に均熱され均熱終了点にて分塊圧延に供してよ
い状態となる。

このようなことから本発明者らは鋼塊中心部の高温部位
をできるだけ低温にすることなく、且つ表面温度は分塊
圧延に支障を生せしめない程度の低温に保持し、しこう
して分塊圧延に好適な加熱制御法を検討した結果、前記
の如き制御法を開発したものである。

均熱炉は製鋼設備と分塊圧延機との中間に位置し両者の
バッファー的役割をも果すものであり、分塊圧延スケジ
ュールに従い圧延機能力を低下せしめることなく造塊後
の鋼塊を熱処理し圧延機に供給する設備である。

前記熱処理に際しては燃料原単位を極力低く抑制するこ
とが重要となり、その１つの方法として鋼塊保有熱の有
効利用が考えられる。

鋼塊保有熱は鋳型への（イ）溶鋼注入温度、（ロ）鋳型
形状寸法、（・樒同種、（に）注入時刻、（用型抜時刻
、（−１均熱炉装入時刻、（ト）装入重数、（男装大本
数等により異なるものであるが、均熱炉へ装入後鋼塊を
加熱する場合には鋼塊保有熱量に応じた加熱制御を行う
ことが重要となる。

しかして鋼塊保有熱量は前記（イ）〜（ブ→の情報から
推定が可能であり、第３図に示す加熱制御システムによ
り均熱炉の燃焼制御を行う灼熱炉制御ＤＤＣ（以下ＤＤ
Ｃと称す）は第１次情報として上位計算機システムであ
る鋼塊情報管理システムから前記（イ）〜（刀までの情
報を受けて第１次鋼塊保有熱量の推定を行う。

次いで得られた推定値により加熱するものであるが、加
熱開始の直前に均熱炉４の炉内温度を温度計６により検
出しＤＤＣにフィードバックして前記の鋼塊５の保有熱
量とから入熱量をＤＤＣにより演算し供給すべき燃料及
び燃焼用空気量を決定する。

燃料及び燃焼用空気量は常にＤＤＣにより制御される。

即ち燃料供給配管９内を流れる燃料流量は流量検出器１
０′により常時ＤＤＣにより把握される。

燃料の増加減制御はＤＤＣの指令により弁開度調整器１
１′が自動的に遠隔制御される。

一方、燃焼用空気供給管８内を流れる空気量は流量検出
器１０により常時ＤＤＣにより把握され空気量の増加減
制御は燃料の増加減制御に合わせてＤＤＣの指令により
弁開度調整器１１が自動遠隔制御され燃料及び燃焼用空
気がバーナー１２に供給され加熱される。

均熱炉に鋼塊の装入が完了した時点の炉内温度（炉内熱
量）は鋼塊の装入に際し炉蓋４′の開放による放散熱量
の違いや前回装入材料の抽ｄ珀・ら今回装入までの炉内
熱量の回復程度の違い及びボトムメーキング（炉床拐７
のナラシ、取替作業）による影響等によりこの時期は熱
量的に不安定な時期であるため、一定僅少量の入熱を行
って炉内の熱的条件の均衡を図る（炉壁の温度回復及び
装入材料の影響を吸収させろ）ための加熱制御を行う。

ここに一定価少量入熱については装入完了時点の熱的要
素（炉内熱量鋼塊保有熱量（推定値））から入熱量を決
定する。

よって一定価少量入熱の加熱制御を行えば炉壁及び鋼塊
の保有熱量を効果的に活用できるものである。

又は、入熱量の制御を「実際炉内温度」に「ある定数（
ａ）」を加えたものを加熱目標設定値としてＤＤＣによ
り入熱量を演算して入熱量のカスケード制御を行う。

この加熱制御は鋼塊保有熱量を更に積極的に利用するも
のであり、鋼塊の保有熱量が大きい程鋼塊表向からの熱
放出量が大きくなることを利用するものである。

即ち装入材料の諸条件、炉の特性等の影響は全て炉温に
変化を及ぼすから実際の炉温をフィードバックさせなが
ら昇温しでいけばそれに影響する全ての因子を包括して
次回の炉温設定値を決定することができ昇温途中の外乱
を吸収することができると考えて差支えなく実際炉内温
度に「ある定数（ａ）」を加えたものを加熱目標設定値
とするものである。

この加熱目標設定値の更新は定周期に上記の方法で更新
する。

定周期更新時の実際炉温度と加熱目標設定値における関
係は一定偏差量であり、はぼ一定の入熱量となる。

鋼塊からの放出熱量の大小によって実際の炉内温度勾配
が変化することは明らかであり、よってこの制御に用い
ているＬある定数（ａ） Ｊは一定偏差量の入熱を行っ
て鋼塊からの放出熱量を利用して加熱していくもので鋼
塊保有熱量の推定値から求めた理論的供給入熱量より少
し高めにした値の方がこの加熱制御の最適性を増すこと
になる。

、しかしてこれら一定価少量入熱制御又は実際炉温に「
ある定数（ａ）」を加えた加熱制御の経過から鋼塊保有
熱量の第２次推定をＤＤＣを用いて行い、この第２次推
定値により第１次の鋼塊保有熱量レベルを修正する。

ここにより正確（高精度）となった鋼塊保有熱量と均熱
炉作業指向モード（生産指向と燃料効率指向がある）に
応じて圧延作業のスケジューリングを行う。

このスケジューリングに際してその時点における各部の
温度状況（鋼塊中心から表面に至る温度）及び炉内温度
から加熱最終設定値を定めることによって焼土り（抽出
可能）時期が推定できるため精度の高いスケジューリン
グが可能となるものである。

ここに圧延スケジューリングは均熱炉の前工程である製
鋼設備と後工程の分塊圧延機相互の生産状況負荷バラン
スから決められる。

即ち（１）均熱炉の能力と均熱炉加熱状況 （１１）圧
延仕様即ち鋼塊寸法、スラブ寸法、保有熱量（ヒートパ
ターン）から１鋼塊当りの分塊圧延パス回数が求まり鋼
塊本数を掛けて圧延所要時間を求める。

（ｉｉｉ） （ｉ）、（１１）から現在加熱中（在炉
鋼塊）の鋼塊は何時に抽出したら最良か演算されており
、圧延スケジュールは決定されている。

０）このような状況のもとで製鋼工程から順次均熱炉に
到着する鋼塊について、どのような圧延スケジュールと
最終加熱設定温度にするかについてはＤＤＣでスケジュ
ーリングして、常に燃料Ｍｉｎにする抽出タイミングを
演算し、圧延スケジュールと最終加熱設定温度を決める
。

（ｖ）前記（１）〜Ｉｖ）を繰返しＤＤＣによりスケジ
ューリングして常に燃料Ｍｉｎに抽出ができるように最
終加熱設定値を修正する。

最終加熱設定値レベルは分塊圧延機の生産能力に影響を
与え、設定値レベルが低い場合は圧延機にかかる負荷が
それだけ大きくなるものである。

鋼塊中心部を凝固点直下の高温に維持し鋼塊表面部は分
塊圧延が可能な限り低温に加熱制御する本発明法に於て
は、鋼塊保有熱により最終加熱設定値を決めるに際して
選択範囲の下限は分塊圧延機能力（設備仕様）により支
配され、上限は凝固点直下まで可能であるが、燃料原単
位削減効果を得るためには自づと限定される。

これらの理由から本発明に於ては最終加熱設定値を鋼塊
保有熱量と圧延スケジュールから選択し均熱炉操業を円
滑に行うものである。

加熱設定温度と最終加熱設定温度について混同をさける
ため、以下に説明する。

従来法の加熱設定温度と本発明法に説明する最終加熱設
定温度は抽出決定温度という意味に於ては全く同一であ
る。

しかし従来法では加熱の開始時点に鋼塊保有熱に関係な
くあらかじめ抽出温度（即ち加熱設定温度）を決め、そ
の温度に到達するまで加熱するものであるのに対し、本
発明法では加熱開始時点では抽出温度を決めるのではな
く、鋼塊保有熱量に応じて加熱制御を行い圧延スケジュ
ーリングにより加熱途中に於て抽出温度を決定するもの
であるため、これを最終加熱設定温度と称するものであ
る。

第４図は保有熱量によって加熱設定温度を決めるテーブ
ルである。

均熱炉ＤＤＣは加熱途中に於て上位計算機からの第１次
情報による保有熱推定値とその後の加熱実績から鋼塊保
有熱量を指標化し、鋼塊保有熱量の低いものを１とし最
も高いものを５とする。

同時に鋼塊内温塵パターン（中心部、表面部、％厚部分
）を推定し、Ａ、Ｂ、Ｃの３ランクに区分する。

鋼塊内温塵パターンがＡランクのものとは中心部〉ｈ厚
部〉表面部の順に高温となっているもので、Ｂランクの
ものは中心部〉珂厚部辷表面部の順のもの、又Ｃランク
のものは表面部〉％厚部と中心部の順で高温のものを云
い、鋼塊内温塵パターンとしてはＡが最良であり、次い
でＢ、Ｃの順に悪くなるものである。

このパターンからそれに対応する第４図の最終加熱設定
温度決定テーブルＡ、Ｂ、Ｃを用い、抽出タイミングに
より最終加熱設定温度を決定する。

但し第４図から明らかな如く、Ａテーブルが適用できる
鋼塊保有熱ランクは２．５〜５までであり、Ｂテーブル
が適用できる鋼塊保有熱ランクは３０〜５であり、更に
Ｃテーブルのそれは３．５〜５と制限される。

即ち、鋼塊保有熱ランクが２，５未満のものは通常の加
熱操業を採用すべき事を示して℃・る。

例えば鋼塊内温塵パターンがＡ、Ｂ、Ｃに相当する３チ
ヤージがあり、夫々のチャージの保有熱量が何れも４の
場合、各チャージの最終加熱設定温度のＭｉｎ値はＡラ
ンクのものは１０００℃となリＢランクのものは１０５
０℃更にＣランクのものは１１５５℃となる。

ここに本発明における圧延スケジュールと最終加熱温度
設定の関係を述べる。

前述（ＩＶ）で述べたように製鋼工程から順次均熱炉に
到着する鋼塊について第５図に従って説明するすなわち
、第５図において均熱炉イ〜トがあり均熱炉ト、以外の
イ〜への炉中には加熱中の鋼塊が在炉している。

そして出炉鋼塊については炉毎に圧延所要時間と圧延順
位（炉抽出順位）が圧延スケジュールとして図示の如く
予めＤＤＣにより決定されている。

いま分塊圧延スケジュールイな実行途中に新装大鋼塊が
到着したとき、新装大鋼塊を均熱炉トに装入して加熱す
るものであるが、新装大鋼塊を図示の圧延スケジュール
のどこに装入しどのような最終加熱温度に設定すれば燃
料消費量を低減できかつ生産性に支障がないかを考える
。

まず、第１次鋼塊保有熱量の推定に基き一定僅少量入熱
を行ったのち、第２次鋼塊保有熱量の推定を行って鋼塊
内温度パターンと鋼塊保有熱量を指標化する。

得られたパターン（Ａとする）と熱量指標（４とする）
及び炉内温度をもとに第４図から加熱最終設定値を決め
る（ｉｏｏｏｏＣとすると、図の如き焼上り時期が推定
できる。

パターンＡの場合１０００℃〜１３５０℃まで設定可能
であり、図中には全温度範囲の焼上り時を示しである。

図示された焼上り時期範囲は分塊圧延に供してよい温度
に到達したことを示すものであるためこの範囲内で圧延
スケジュール」−圧延可能かを検証する。

ここに圧延所要時間は鋼塊寸法、スラグ寸法、圧延パス
回数、鋼塊本数から推定でき、たとえば決定ずみ圧延ス
ケジュール中ハ〜ホ間の空時間が３０分、焼上り予想時
期が圧延スケジュールハの終了１０分前で新装大鋼塊の
圧延所要時間が３０分以内となった場合には焼上りを１
０分後にずらし、かつ１０００℃より若干高温側に最終
加熱設定温度を設定しハ〜ホ間の空時間に均熱炉トに装
入した新鋼塊の圧延スケジュールイを設定する。

一方、圧延所要時間が３０分を越え新装大鋼塊の圧延タ
イミングをハ〜ホ間に設定できない場合には、ロ〜二間
に設定すべくスケジューリングする。

この場合、空時間と圧延所要時間の斉合性のとり方は前
述の場合と同じであるが、在炉時間が長くなるため中心
部の熱放散が進１−テし鋼塊内温度勾配が変化してくる
。

そのために当初パターンＡであったものがパターンＢと
して扱う必要も生じる。

図示の例ではパターンＢとして扱う例を示し、スケジュ
ーリングの結果、Ｂパターンでの加熱最終設定による焼
上りが圧延スケジュール口の前半になったカー圧延所要
時聞く空時間の検証ができたのでτ〜二間の空時間に該
鋼塊の圧延スケジュールを決定しくト）、最終加熱設定
温度を加熱最終設定値の最低温度より若干高目側に設定
したものである。

以下同様にして、順次製鋼工程から送られて（る鋼塊に
ついて圧延時期のスケジューリングと鋼塊の保有熱量に
応じて最終加熱設定温度を決定するものである。

このようにすることにより均熱炉での熱処理時間を従来
の処理に比べ約％に短縮でき、燃料消費量を大巾に減少
し、且つ生産性を大巾に向上することができる。

又分塊圧延に際し、鋼塊中心部温度が表面部より高温に
なっているため従来の如（鋼塊表面部の圧延伸びが大き
くなることはほとんどなく分塊圧延後の鋼片端部の切捨
購が少なくなり歩留を向上することかできる。

以上詳述するように計算機によるリアルタイミング処理
することを前提として詳述したものであるが内容的には
アニュアルでもこれに近し・制御は十分可能である。

次に本発明の実施例を比較例と共に挙げる。

このように、本発明法によれば燃料消費量を大巾に改善
し、又歩留も向上し、かつ在炉時間が短縮でき生産性を
向上させることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は昇熱パターンを示す説明図、第２図は鋼塊中心
部と表面部の温度推移を示す説明図、第３図は本発明加
熱制御法を示す説明図、第４図は保有熱量により最終加
熱設定温度を決める図表である。 第５図は圧延スケジュールと最終加熱設定温度の両者を
決定する具体例を示す説明図である。 ４・・・・・・均熱炉、４１・・・・・・炉蓋、５・・
・・・・鋼塊、６・・・・・・温度計、１・・・・・・
炉床材、８・・・・・燃焼用空気供給配管、９・・・・
・・燃料供給配管、１０、１０’・・・・・・流量検出
器、１１、１１’・・・・・・弁開度調整器、１２・・
・・・・バーナー、１３・・・・・・廃ガス煙道。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 中心部が溶融状態の鋼塊を均熱炉で加熱するに際し
   、圧延時期のスケジューリングと鋼塊の保有熱量に応じ
   て、最終加熱設定温度を決定することを特徴とする鋼塊
   の加熱制御法。