特許 7246574 切断位置制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-16

(45)【発行日】2023-03-27

(54)【発明の名称】切断位置制御装置

(51)【国際特許分類】

   B22D 11/126 20060101AFI20230317BHJP

   B22D 11/16 20060101ALI20230317BHJP

   B21B 1/00 20060101ALI20230317BHJP

   B21B 1/46 20060101ALI20230317BHJP

【ＦＩ】

B22D11/126 K

B22D11/16 104Q

B21B1/00 B

B21B1/46

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022524833

(86)(22)【出願日】2020-05-22

(86)【国際出願番号】 JP2020020295

(87)【国際公開番号】W WO2021234944

(87)【国際公開日】2021-11-25

【審査請求日】2022-04-25

(73)【特許権者】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】東芝三菱電機産業システム株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】301063496

【氏名又は名称】東芝デジタルソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108062

【弁理士】

【氏名又は名称】日向寺 雅彦

(74)【代理人】

【識別番号】100168332

【弁理士】

【氏名又は名称】小崎 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100146592

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100172188

【弁理士】

【氏名又は名称】内田 敬人

(72)【発明者】

【氏名】宝珠山 和博

(72)【発明者】

【氏名】稲葉 寛蔵

(72)【発明者】

【氏名】延岡 清之

(72)【発明者】

【氏名】朝田 匡敏

【審査官】中西 哲也

(56)【参考文献】

【文献】特表２０２０－５０９９３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０２９００４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２２５４５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０６５９５５４９（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２２Ｄ １１／００－１１／２２

Ｂ２１Ｂ １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

生産スケジュールおよび生産する材の材料情報に関する情報を含む第１データを入力し、
前記第１データにもとづいて、連続鋳造設備によって鋳造された第１スラブの第１切断機による第１切断位置を計算し、
プロセス制御装置に導入された制御プログラムのために、前記第１切断位置を設定するための第１パラメータを生成し、
前記第１スラブの先端から前記第１切断位置までの設定された第１長さと、前記第１パラメータにもとづいて前記第１スラブから切断された第２スラブの第２長さと、を比較して、前記第２スラブを、前記第１切断機よりも下流に設けられた第２切断機によってさらに切断するか否かを判定する
演算処理回路
を備え、
前記演算処理回路は、
前記第２長さが前記第１長さに等しいか前記第１長さよりも短い場合には、前記第２スラブを前記第２切断機によって切断せずに次の工程に搬送するように設定し、
前記第２長さが前記第１長さよりも長い場合には、前記第２スラブを前記第２切断機によってさらに切断する切断位置を設定するための第２パラメータを生成する切断位置制御装置。

【請求項2】

前記演算処理回路は、
前記第２長さが前記第１長さよりも長い場合には、前記第２スラブを、前記第１切断位置において前記第２スラブの先行材および前記先行材に後続する後行材に分割した後に、前記後行材を巻き取り可能か否かを判定し、
前記後行材を巻き取り可能と判定したときには、
前記第２スラブを前記第１切断位置で切断するように前記第２パラメータを生成し、
前記後行材を巻き取りできないと判定したときには、
前記第２スラブを、前記第２切断機によって切断せずに次工程に搬送する請求項１記載の切断位置制御装置。

【請求項3】

前記演算処理回路は、
前記後行材が巻き取りできないと判定した場合には、前記第２スラブを巻き取り可能であるか否かを判定し、
前記第２スラブを巻き取り可能と判定したときには、前記第２スラブを、前記第２切断機によって切断せずに次工程に搬送し、
前記第２スラブが巻き取りできないと判定したときには、前記第２スラブを前記第２切断機によってさらに切断するための第３パラメータを生成し、
前記第３パラメータは、前記第２スラブが切断された２つの材の両方を巻き取り可能な長さとなるように切断位置を設定するように生成される請求項２記載の切断位置制御装置。

【請求項4】

前記演算処理回路は、前記第２切断機を通過した後に、計測された前記第２スラブの第３長さまたは前記先行材の第４長さにもとづいて、生産スケジュールおよび生産する材の材料情報を含む生産管理データベースを管理する上位システムに前記生産管理データベースを更新するための第２データを送信する請求項２記載の切断位置制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、連続鋳造設備連結型圧延システムのための切断位置制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

スラブの鋳造から圧延、巻き取りまでを連続的に行う連続鋳造設備連結型の圧延システムが実用化されている。連続鋳造設備連結型圧延システムは、コンピュータによる生産管理システムの導入により、材料の投入から製品までを一体で管理することができ、生産性の向上に寄与している。

【0003】

このような連続鋳造設備連結型圧延システムにおいて、製品の歩留りを改善して、さらに生産性を向上させたいとの要請がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平１１－２６７７０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本実施形態では、製品の歩留りを改善した連続鋳造設備連結型圧延システムを可能にする切断位置制御装置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】

【0006】

本発明の実施形態に係る切断位置制御装置は、演算処理回路を備える。前記演算処理回路は、生産スケジュールおよび生産する材の材料情報に関する情報を含む第１データを入力し、前記第１データにもとづいて、連続鋳造設備によって鋳造された第１スラブの第１切断機による第１切断位置を計算し、プロセス制御装置に導入された制御プログラムのために、前記第１切断位置を設定するための第１パラメータを生成し、前記第１スラブの先端から前記第１切断位置までの設定された第１長さと、前記第１パラメータにもとづいて前記第１スラブから切断された第２スラブの第２長さと、を比較して、前記第２スラブを、前記第１切断機よりも下流に設けられた第２切断機によってさらに切断するか否かを判定する。前記演算処理回路は、前記第２長さが前記第１長さに等しいか前記第１長さよりも短い場合には、前記第２スラブを前記第２切断機によって切断せずに次の工程に搬送するように設定し、前記第２長さが前記第１長さよりも長い場合には、前記第２スラブを前記第２切断機によってさらに切断する切断位置を設定するための第２パラメータを生成する。

【発明の効果】

【0007】

実施形態によれば、製品の歩留りを改善した連続鋳造設備連結型圧延システムを可能にする切断位置制御装置が実現される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】連続鋳造設備が連結された圧延システムを例示する模式図である。

【図2】実施形態の切断位置制御装置を例示するブロック図である。

【図3】実施形態の切断位置制御装置の動作を説明するためのフローチャートの例である。

【図4】図４（ａ）および図４（ｂ）は、スラブの切断位置を説明するための模式図である。

【図5】実施形態の切断位置制御装置の動作を説明するフローチャートの例である。

【図6】比較例の圧延システムを例示する模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

【0010】

圧延システムの構成について説明する。
図１は、連続鋳造設備が連結された圧延システムを例示する模式図である。
図１では、説明の便宜上、スラブ１～３は、互いに近接して搬送されているように描かれているが、実際の圧延システムにおいては、スラブ１～３は、適切な間隔をもって搬送される。また、実際には、スラブが圧延機を通過するごとに、スラブの厚さは薄くなるが、図１では、図示の煩雑さを排除するために、スラブはほぼ同じ厚さで示されている。
図１に示すように、圧延システム２０は、連続鋳造設備２１と、連続鋳造設備２１に連結された圧延設備と、を含んでいる。圧延設備は、この例では、粗圧延機２２、仕上圧延機２３および巻取機２４を含んでいる。この例は、熱間圧延システムの構成例を示しており、仕上圧延の後工程は、ランアウトテーブル２８を含んでいる。ランアウトテーブル２８は、仕上圧延後の材を冷却する。

【0011】

圧延システム２０は、複数の切断機を含んでいる。この例では、３つの切断機が用いられる。複数の切断機は、３つに限らず、２つ以上あればよい。１つ目の切断機は、上流切断機８１である。上流切断機８１は、連続鋳造設備２１と粗圧延機２２との間に設けられている。２つ目の切断機は、中間切断機８２である。中間切断機８２は、粗圧延機２２と仕上圧延機２３との間に設けられている。３つ目の切断機は、下流切断機８３である。下流切断機８３は、仕上圧延機２３と巻取機２４との間に設けられている。

【0012】

この例においては、上流切断機８１は、連続鋳造設備２１から搬出されるスラブ１を切断して、製品の長さに応じた長さに切断する。切断されたスラブ２は、粗圧延機２２に搬入される。

【0013】

中間切断機８２は、粗圧延されたスラブ３の先端および尾端のクロップを切断する。クロップが切断されたスラブ３は、仕上圧延機２３を通過後、下流切断機８３に搬入される。

【0014】

下流切断機８３は、生産スケジュールにしたがって設定されたスラブの長さと、上流切断機８１によって切断されたスラブの長さとの差にもとづいて、スラブをさらに切断する。切断されたスラブは、巻取機２４によって巻き取られる。巻き取られたスラブは、コイルを形成する。下流切断機８３は、上流切断機８１によって切断された長さによっては、スラブを切断しないこともある。切断されなかったスラブは、たとえばそのまま巻取機２４によって巻き取られる。

【0015】

以下の構成や動作の説明では、切断位置制御装置は、上流切断機８１によって切断されたスラブ２を下流切断機８３でさらに切断するか否かを判定し、下流切断機８３で切断する場合に、スラブの切断位置を設定することについて詳細に説明する。この例では、中間切断機８２は、先端および尾端のクロップを切断するために用いられるので、上流切断機８１および下流切断機８３による切断位置の判定や切断位置の補正動作とは直接関係しない。そのため、中間切断機８２についての詳細な説明は省略する。なお、この場合の中間切断機８２の切断制御については、圧延システムの分野において周知の搬送距離計測技術を用いることによって、容易に実現される。

【0016】

圧延システム２０には、搬送されるスラブ１～３の位置や搬送される距離を検出するために、複数のセンサが設けられている。複数のセンサは、この例では、ＨＭＤ８４，８５，８７，８９およびＰＬＧ８６，８８，９０である。ＨＭＤ８４，８５，８７，８９は、熱線を検出する検出器（Hot Metal Detector、ＨＭＤ）である。熱線検出型の検出器に代えて、可視光や赤外線検出用のカメラ等を利用してもよい。

【0017】

ＰＬＧ８６，８８，９０は、移動距離を計測する検出器である。ＰＬＧ８６，８８，９０は、たとえば、パルスジェネレータ式カウンタ等である。ＰＬＧ８６，９０は、テーブルロール等に設けられており、テーブルロールの回転数に応じてパルスを出力し、出力されたパルスをカウントすることによって、テーブルロール上を搬送されるスラブの移動距離を計算する。ＰＬＧ８７は、仕上圧延機２３の最終段のミルの圧延ロールに設けられている。最終段ミルの圧延ロールは、圧延されたスラブ３を排出しつつ、ＰＬＧ８７によって、圧延されたスラブの移動距離を計算する。スラブの移動距離を計測することができれば、パルスジェネレータ式カウンタ以外の方法を利用してもよい。

【0018】

ＨＭＤ８４は、連続鋳造設備２１から搬出されたスラブ１の熱線を検出する。ＨＭＤ８４は、連続鋳造設備２１の搬出側であって、上流切断機８１の手前に設けられている。ＨＭＤ８４は、連続鋳造設備２１で鋳造されたスラブ１の先端の位置を検出する。ＨＭＤ８４は、信号ＴＰ１を生成し、出力する。ＨＭＤ８４は、スラブ１の先端を検出すると、出力している信号ＴＰ１をアクティブに遷移させる。信号をアクティブにするとは、たとえば、スラブ１の先端を検出する前にＨＭＤ８４が信号ＴＰ１＝“０”を出力しており、スラブ１を検出したときに、信号ＴＰ１を“１”に遷移させることをいう。信号が“０”から“１”に遷移したタイミングが、スラブ１の先端を検出したタイミングである。上述に代えて、信号“１”から“０”に遷移したタイミングをスラブ１の先端を検出したタイミングとしてもよく、その場合には、アクティブな信号の論理は、“０”である。

【0019】

ＨＭＤ８５は、上流切断機８１によって切断されたスラブ２の熱線を検出する。ＨＭＤ８５は、上流切断機８１と粗圧延機２２との間に設けられている。ＨＭＤ８５は、信号ＴＰ２を出力する。ＨＭＤ８５は、スラブ２の先端を検出すると、信号ＴＰ２をアクティブに遷移させ、スラブ２の尾端の通過を検出すると、信号ＴＰ２を非アクティブに遷移させる。

【0020】

ＰＬＧ８６は、上流切断機８１によって切断されたスラブ２の移動距離を計測するパルスジェネレータ式カウンタである。ＰＬＧ８６は、上流切断機８１と粗圧延機２２との間に設けられている。ＰＬＧ８６は、この例では、パスラインに沿って設けられているテーブルロールの１つに設けられている。ＰＬＧ８６が設けられたテーブルロールは、上流切断機８１と粗圧延機２２との間に設けられている。ＰＬＧ８６は、テーブルロールの回転速度に応じてパルス信号ＰＣ２を出力する。出力されたパルス信号ＰＣ２は、プロセス制御装置に送信され、積算、計数されてスラブ２の搬送距離が計算される。ＰＬＧ８６で計測されるスラブ２の搬送距離は、スラブ２の長さを判定するのに用いられる。スラブ２の長さの判定については後に詳述するが、切断位置制御装置は、スラブ２の切断位置が当初の設定のとおりであるか否かを判定する。

【0021】

ＨＭＤ８７は、仕上圧延機２３と下流切断機８３との間に設けられている。この例では、ランアウトテーブル２８が仕上圧延機２３と下流切断機８３との間に設けられているので、ＨＭＤ８７は、仕上圧延機２３とランアウトテーブル２８との間に設けられている。ＨＭＤ８７は、スラブ３の熱線を検出することによって、仕上圧延機２３によって圧延されたスラブ３の先端および尾端を検出する。ＨＭＤ８７は、スラブ３の先端を検出すると、信号ＴＰ３をアクティブに遷移させ、スラブの尾端の通過を検出すると、信号ＴＰ３を非アクティブに遷移させる。

【0022】

ＰＬＧ８８は、仕上圧延機２３によって圧延されたスラブ３の移動距離を計測する。ＰＬＧ８８は、この例では、仕上圧延機２３の最終段ミルの圧延ロールに設けられている。ＰＬＧ８８は、仕上圧延機２３の搬出側のテーブルロールに設けられてもよい。ＰＬＧ８８は、圧延ロールの回転に応じてパルス信号ＰＣ３を出力する。パルス信号ＰＣ３は、プロセス制御装置に送信され、積算、計数されてスラブ３の搬送距離が計算される。

【0023】

ＨＭＤ８９およびＰＬＧ９０は、下流切断機８３と巻取機２４との間に設けられている。ＨＭＤ８９は、下流切断機８３を通過したスラブ３の先端および尾端を検出する。ＨＭＤ８９は、スラブ３を検出している間には、アクティブな信号ＴＰ４を出力する。

【0024】

ＰＬＧ９０は、ＰＬＧ９０が設けられたテーブルロールの回転数に応じてパルス信号ＰＣ４を生成する。信号ＴＰ４およびパルス信号ＰＣ４は、プロセス制御装置に送信され、下流切断機８３を通過したスラブ３の長さが計測される。

【0025】

このように、ＨＭＤ８４，８５，８７，８９から出力された信号ＴＰ１～ＴＰ４およびＰＬＧ８６，８８，９０から出力されたパルス信号ＰＣ２～ＰＣ４は、プロセス制御装置に設定されたプログラムに応じて、処理される。

【0026】

センサの配置や種類の選定等は、上述に限らない。センサは、上流切断機８１で切断されたスラブ２の長さを圧延工程中のいずれかで計測し、下流切断機８３で切断する位置を圧延工程中のいずれかで計測できるような配置や種類を選定等すればよい。

【0027】

切断位置制御装置の構成について説明する。
図２は、実施形態の切断位置制御装置を例示するブロック図である。
図２には、切断位置制御装置６０の構成とともに、圧延システム２０を制御するための制御システム１００が示されている。
図２に示すように、制御システム１００は、上位システム５０と、切断位置制御装置６０と、プロセス制御装置７０と、を含む。切断位置制御装置６０は、通信ネットワーク１０２を介して、上位システム５０に接続されている。通信ネットワーク１０２は、汎用の通信ネットワークであり、たとえばイーサネット（登録商標）等である。

【0028】

上位システム５０は、生産管理や品質管理等のためのデータベースが格納され、これらを管理する。生産管理のためのデータベースは、製品ごとの生産スケジュールや、製品ごとの材料情報等を格納している。品質管理のためのデータベースは、製造した製品ごとの寸法のデータや重量のデータ等を格納している。上位システム５０は、通信ネットワーク１０２を介して、生産管理のためのデータベースから所望のデータを抽出して、切断位置制御装置６０に送信する。

【0029】

上位システム５０は、たとえばデータサーバ等の大容量高速の情報処理装置である。上位システム５０は、単一のデータサーバに限らず、複数のデータサーバであってもよい。たとえば、１台のデータサーバに生産管理のためのデータベースおよびその運用ソフトウェア等を搭載し、他の１台のデータサーバに品質管理のためのデータベースおよびその運用ソフトウェア等を搭載するようにしてもよい。

【0030】

切断位置制御装置６０は、通信ネットワーク１０４を介して、プロセス制御装置７０に接続されている。通信ネットワーク１０４は、たとえば、ＦＬ－ｎｅｔ等の制御系の通信ネットワークである。切断位置制御装置６０は、通信ネットワーク１０４を介して、上位システム５０から受信した生産スケジュールのデータおよび材料情報のデータにしたがって、プロセス制御装置７０のためのプログラムおよびプログラムに設定するパラメータを生成する。プロセス制御装置７０のためのプログラムおよびパラメータは、これから生産する製品の長さのデータが含まれる。これから生産する製品のタイミングや材料データを含む諸元は、生産スケジュールおよび材料情報のデータによって提供される。

【0031】

切断位置制御装置６０は、プロセス制御装置７０が上流切断機８１によってスラブ１を切断するタイミングで切断指令を生成するように、スラブ１の切断位置に関するパラメータ（第１パラメータ）を生成する。切断位置制御装置６０は、プロセス制御装置７０が下流切断機８３によってスラブ２をさらに切断するタイミングで切断指令を生成するように、スラブ２の切断位置に関するパラメータ（第２パラメータ）を生成する。

【0032】

切断位置制御装置６０は、下流切断機８３による切断位置に関するパラメータを生成する場合には、上流切断機８１によるスラブ１の切断位置が設定されたとおりであるか否かを判定する。切断位置制御装置６０は、スラブ１の切断位置の判定には、スラブ１を切断した得られたスラブ２の長さの計測値を用いる。切断位置制御装置６０は、スラブ２の長さの計測値にもとづいて、下流切断機８３による切断位置に関するパラメータを生成する。なお、切断位置制御装置６０は、中間切断機８２による切断位置に関するパラメータも生成する。

【0033】

切断位置制御装置６０は、演算処理回路６２を有する。演算処理回路６２は、たとえば論理演算処理回路であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む。切断位置制御装置６０は、たとえば高速演算処理が可能なコンピュータ装置等の情報処理装置である。切断位置制御装置６０は、後述するフローチャートの各ステップを含むプログラムにしたがって動作するＣＰＵを含むコンピュータ装置である。後述するフローチャートの説明において、実行主体が切断位置制御装置６０の場合には、演算処理回路６２の動作によってフローチャートの各ステップが実行される。

【0034】

切断位置制御装置６０は、たとえば、圧延制御や冷却水制御等に関する他のプログラムが動作する計算機システム内の１つの機能として実現される。なお、切断位置制御装置６０を含む計算機システムは、単一の情報処理装置の場合に限らず、複数の情報処理装置を含んでもよい。たとえば、１つの情報処理装置に切断位置制御装置６０のためのプログラムを導入して、切断位置制御装置６０とし、他の１つ情報処理装置に圧延制御に関するプログラムを導入してもよい。

【0035】

プロセス制御装置７０は、切断位置制御装置６０によって生成されたプログラムおよびパラメータを通信ネットワーク１０４を介して、切断位置制御装置６０から受信し、設定する。プロセス制御装置７０は、設定されたプログラムおよびパラメータにもとづいて、スラブ１の搬送距離が上流切断機８１による切断位置に到達するタイミングで切断指令を生成し、上流切断機８１に送信する。

【0036】

プロセス制御装置７０は、上流切断機８１によって切断された切断位置を補正する場合には、下流切断機８３による切断位置を設定するパラメータも設定する。

【0037】

プロセス制御装置７０は、通信ネットワーク１０６を介して、各種センサやアクチュエータ等の入出力装置８０に接続されている。入出力装置８０は、上流切断機８１，中間切断機８２および下流切断機８３を含んでいる。入出力装置８０は、ＨＭＤ８４，８５，８７，８９およびＰＬＧ８６，８８，９０を含んでいる。プロセス制御装置７０は、切断位置制御装置６０によって設定された制御プログラム、設定されたパラメータ、ＨＭＤ８４，８５，８７およびＰＬＧ８６，８８の出力にしたがって、スラブ１，２の切断位置を設定し、上流切断機８１、中間切断機８２および下流切断機８３に、設定されたタイミングで切断指令を送信する。

【0038】

プロセス制御装置７０は、切断位置制御装置６０によって設定された制御プログラム、設定されたパラメータ、ＨＭＤ８９およびＰＬＧ９０の出力にしたがって、下流切断機８３を通過したスラブ３の長さを計測して、計測されたデータを切断位置制御装置６０に送信する。

【0039】

プロセス制御装置７０は、たとえば、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）のＣＰＵおよびＩ／Ｏモジュール等である。プロセス制御装置７０は、以下説明する動作を実現するために、あるいは、圧延システム２０の全体を制御するために、単一のＰＬＣである場合に限らず、複数のＰＬＣを含んでいてもよい。

【0040】

制御システム１００においては、上位システム５０は、必ずしも必須ではない。生産スケジュール等のデータを切断位置制御装置６０に直接手動等で入力し、作成されたコイルデータを切断位置制御装置６０において管理するようにしてもよい。

【0041】

実施形態の切断位置制御装置６０の動作についてフローチャートを参照しながら説明する。
図３は、実施形態の切断位置制御装置の動作を説明するフローチャートの例である。
図３には、制御システム１００の全体で実行されるフローチャートが示されている。制御システム１００は、複数の階層化されたレベルを含んでいる。最上位のレベルＬ３は、上位システム５０を含むレベルである。レベルＬ３は、複数の上位システムを含んでもよい。複数の上位システムは、たとえば、複数の圧延プラントのためのシステムを含む場合等がある。第２のレベルＬ２は、計算機システムのレベルである。計算システムのレベルＬ２は、切断位置制御装置６０を含むレベルである。その他、図示しないが、レベルＬ２は、圧延制御や水冷制御等に関する制御プログラム等を生成する制御装置を含んでもよい。第１のレベルＬ１は、プロセス制御装置７０を含むレベルである。最下層のレベルＬ０は、実際の圧延システム２０中に設けられたセンサやアクチュエータを含んでいる。

【0042】

図３のフローチャートを用いて動作説明するにあたり、プロセス制御装置７０では、上流切断機８１、中間切断機８２および下流切断機８３を制御するための制御プログラムがあらかじめ設定されているものとする。スラブの切断位置は、切断位置制御装置６０によって生成されたパラメータを、制御プログラムに設定することによって設定される。プロセス制御装置７０に設定される制御プログラムは、たとえば、切断位置制御装置６０から送信される。切断位置制御装置６０は、たとえば、生産スケジュールデータベースのデータおよび材料情報データベースのデータにもとづいて、切断機の制御プログラムを生成し、生成された制御プログラムをプロセス制御装置７０に送信する。なお、上述したとおり、中間切断機８２の動作の説明については省略する。

【0043】

図３に示すようにステップＳ５１，Ｓ５２において、上位システム５０は、生産スケジュールデータベースおよび材料情報データベースから生産すべき製品の仕様および生産のタイミング等のデータを切断位置制御装置６０に送信する。

【0044】

この例では、ステップＳ５３において、上位システム５０は、オペレーターによって入力されたデータを、生産スケジュールデータベースのデータに代えて、あるいは生産スケジュールデータベースのデータに加えて、送信するようにしてもよい。

【0045】

ステップＳ６１において、切断位置制御装置６０は、上位システム５０から送信された生産スケジュールデータベースのデータおよび材料情報データベースのデータにもとづいて、上流切断機８１によるスラブ１の切断位置を計算する。

【0046】

ステップＳ６２において、切断位置制御装置６０は、計算した切断位置を上流切断機８１によるスラブ１の切断位置として設定し、対応するパラメータ（第１パラメータ）を生成し、生成されたパラメータをプロセス制御装置７０に送信する。

【0047】

ステップＳ７１において、プロセス制御装置７０は、切断位置制御装置６０によって生成されたスラブ１の切断位置に関するパラメータを制御プログラムに設定する。

【0048】

プロセス制御装置７０は、ＨＭＤ８４からのアクティブな信号ＴＰ１を受信して、連続鋳造設備２１から出力されたスラブ１の先端がＨＭＤ８４を通過したか否かを判定する。連続鋳造設備２１から出力されるスラブ１の搬送速度は、一定値となるように制御される。プロセス制御装置７０に設定されたプログラムには、たとえば、スラブ１の搬送速度は、一定値を有するパラメータとして設定される。

【0049】

プロセス制御装置７０は、スラブ１の先端位置を検出したタイミングで、タイマを起動する。プロセス制御装置７０は、タイマが出力する時間およびスラブの搬送速度のデータを用いて、スラブ１の搬送距離を計算する。プロセス制御装置７０は、計算される搬送距離を用いて、上流切断機８１による切断位置にスラブ１が到達したか否かを判定する。プロセス制御装置７０は、スラブ１が上流切断機８１による切断位置に到達したときに、上流切断機８１に対して切断指令を送信する。

【0050】

ステップＳ８１において、上流切断機８１は、プロセス制御装置７０から切断指令を受信する。上流切断機８１は、切断指令にもとづいて、切断位置制御装置６０から送信されたパラメータによって設定された位置でスラブ１を切断するようにアクチュエータを駆動する。

【0051】

ステップＳ８２において、ＨＭＤ８５は、上流切断機８１によって切断されたスラブ２の先端を検出すると、信号ＴＰ２をアクティブに遷移させる。プロセス制御装置７０は、アクティブな信号ＴＰ２をＨＭＤ８５から受信したタイミングで、ＰＬＧ８６を初期化する。ＰＬＧ８６は、スラブ２を搬送するテーブルロールの回転速度に応じて、パルス信号ＰＣ２を生成し、プロセス制御装置７０に送信する。

【0052】

ＨＭＤ８５は、スラブ２の尾端を検出すると、信号ＴＰ２を非アクティブに遷移させる。

【0053】

ステップＳ７２において、プロセス制御装置７０は、ＨＭＤ８５がアクティブの期間において、ＰＬＧ８６から受信したパルス信号ＰＣ２を積算し、スラブ２の搬送距離を計算する。スラブ２の搬送距離は、スラブ２の先端から尾端までの長さであり、したがって、スラブ２の長さである。プロセス制御装置７０は、計算されたスラブ２の長さのデータを切断位置制御装置６０に送信する。

【0054】

ステップＳ６３において、切断位置制御装置６０は、計算されたスラブ２の長さのデータと、生産スケジュールにもとづいて設定されたスラブの長さのデータとを比較する。切断位置制御装置６０は、これらの長さのデータの比較結果にもとづいて、下流切断機８３によって切断位置を補正するか否かを判定する。切断位置の補正要否の判定および切断位置の補正時の切断位置決定方法の詳細については後述する。

【0055】

ステップＳ６４において、切断位置制御装置６０は、ステップＳ６３でスラブ２の切断位置の補正が必要と判断した場合には、下流切断機８３による切断位置を計算する。

【0056】

ステップＳ６５において、切断位置制御装置６０は、計算された切断位置に関するパラメータ（第２パラメータ）を生成する。切断位置制御装置６０は、生成されたパラメータをプロセス制御装置７０に送信する。

【0057】

ステップＳ７３において、プロセス制御装置７０は、切断位置制御装置６０によって設定された切断位置のパラメータを制御プログラムに設定する。

【0058】

プロセス制御装置７０は、ＨＭＤ８７からの信号ＴＰ３を受信することによって、仕上圧延機２３から出力されたスラブ３の先端が通過したか否かを検出する。プロセス制御装置７０は、信号ＴＰ３が非アクティブに遷移することによって、スラブの尾端がＨＭＤ８７を通過したこと検出する。

【0059】

プロセス制御装置７０は、スラブ３の先端を検出すると、ＰＬＧ８８を初期化し、パルス信号ＰＣ３の積算を開始する。プロセス制御装置７０は、ＨＭＤ８７からの信号ＴＰ３が非アクティブになるまでパルス信号ＰＣ３の積算を継続する。プロセス制御装置７０は、パルス信号ＰＣ３の積算結果にもとづいて、スラブ３の搬送距離を計算する。スラブ３の搬送距離は、スラブ３の長さである。プロセス制御装置７０は、スラブ３の搬送距離が設定したパラメータに対応する長さとなったときに、下流切断機８３に対する切断指令を生成し、生成された切断指令を下流切断機８３に送信する。

【0060】

ステップＳ８３において、下流切断機８３は、プロセス制御装置７０から切断指令を受信し、受信した切断指令にしたがって、スラブ３を切断する。

【0061】

ステップＳ８４において、ＨＭＤ８９は、下流切断機８３を通過したスラブ３の先端を検出して、アクティブな信号ＴＰ４を出力する。ＰＬＧ９０は、スラブ３の搬送に応じてパルス信号ＰＣ４を出力する。ＨＭＤ８９は、スラブ３の尾端が通過すると、信号ＴＰ４を非アクティブに遷移させる。信号ＴＰ４およびパルス信号ＰＣ４は、プロセス制御装置７０に送信される。

【0062】

ステップＳ７４において、プロセス制御装置７０は、信号ＴＰ４がアクティブな期間のパルス信号ＰＣ４の積算結果にもとづいて、下流切断機８３を通過したスラブ３の搬送距離を計算する。スラブ３の搬送距離は、巻取機２４によって巻き取られる製品５の長さである。プロセス制御装置７０は、レベルＬ０の他のセンサ等によって収集された製品５の長さ以外のデータを収集し、切断位置制御装置６０に収集されたデータを送信する。

【0063】

ステップＳ６６において、切断位置制御装置６０は、プロセス制御装置７０から受信したデータをコイルデータに紐づける。コイルデータは、たとえば、生産スケジュールデータベース上で、その製品を識別する識別番号が付与されており、コイルデータは、その識別番号に紐づけられている。コイルデータは、巻取機２４によって巻き取られた製品５の長さのほか製品５の重量等のデータを含むようにしてもよい。コイルデータには、他の制御装置等によって取得されたデータ等も紐づけられることができる。たとえば、製品の表面状態のデータ等をコイルデータに紐づけるようにしてもよい。切断位置制御装置６０は、作成したコイルデータを上位システム５０に送信する。

【0064】

ステップＳ５４において、上位システム５０は、受信したコイルデータを品質管理データベースに格納して、品質管理データベースを更新する。

【0065】

ステップＳ５５において、上位システム５０は、受信したコイルデータを用いて、生産スケジュールデータベースを更新する。生産スケジュールデータベースの更新には、たとえば以下の処理を含むことができる。

【0066】

作成したコイルデータが生産スケジュールで設定された製品の仕様に合致する場合には、生産スケジュールデータベースの該当のデータに、処理完了した旨のフラグが設定される。

【0067】

コイルデータのうち製品の長さのデータが、生産スケジュールで設定された製品の仕様に合致しない場合には、たとえば、上位システム５０は、他の製品で合致するものが生産スケジュールデータベース上にないか探索する。生産スケジュールデータベース上に、該当する製品の生産スケジュールがある場合には、上位システム５０は、その生産スケジュールのデータに処理完了した旨のフラグを設定する。

【0068】

生産スケジュールデータベース上に、該当する製品の生産スケジュールがない場合には、上位システム５０は、新たに生産スケジュールを組む可能性を想定して、処理保留とする旨のフラグを設定する。処理保留とされた製品は、他のコイルと組み合わせて出荷できる場合には、組み合わせるコイルの製品シリアル番号に、処理保留とされた製品のシリアル番号を紐づける等の処理がされる。

【0069】

このように、実施形態の切断位置制御装置６０は、上流切断機８１によって切断されたスラブの切断位置が所望の位置であるか否かを判定する。切断位置制御装置６０は、スラブの切断位置が所望の位置でない場合であっても、下流切断機８３によって、さらに切断し、あるいは切断せずに、活用可能性のあるスラブとするように制御することができる。活用可能性のあるスラブは、レベルＬ３の上位システム５０において、生産スケジュールの再スケジューリングに利用することができる。

【0070】

図３におけるステップＳ６３の切断位置の補正の要否の判定の方法について、より詳細に説明する。
図４（ａ）および図４（ｂ）は、スラブの切断位置を説明するための模式図である。
図４（ａ）および図４（ｂ）は、連続鋳造設備２１から搬出されたスラブ１の切断位置を示している。各図の矢印は、スラブ１の搬送方向を表している。
図４（ａ）は、上流切断機８１が切断位置Ｃ０でスラブ１を切断した場合の例を示している。切断位置Ｃ０は、当初の生産スケジュールデータベースのデータによって設定された位置と一致している。スラブ１は、切断位置Ｃ０で先行材２ａおよび後行材２ｂに分割されている。
図４（ｂ）は、上流切断機８１が、切断位置Ｃ１でスラブ１を切断した場合の例を示している。切断位置Ｃ１は、当初の生産スケジュールデータベースのデータによって設定された切断位置からずれている。スラブ１は、切断位置Ｃ１で先行材２ａ１および後行材２ｂ２に分割されている。

【0071】

当初設定された切断位置とは、図３のステップＳ６１，Ｓ６２において計算され設定された切断位置である。

【0072】

図４（ａ）に示すように、スラブ１は、連続鋳造設備２１によって鋳造され、上流切断機８１によって切断されて、スラブ２ａとスラブ２ｂとに分割される。スラブ２ａは、先行材である。スラブ２ｂは、スラブ２ａに後続する後行材である。上流切断機８１による切断位置Ｃ０は、スラブ２ａの先端から長さＬの位置である。ここで、スラブ２ａの長さＬは、生産スケジュールデータベースのデータにもとづいて、切断位置制御装置６０によって計算された長さＬ０に等しい。したがって、切断位置制御装置６０は、先行材２ａの切断位置を、当初設定された切断位置Ｃ０であると判定する。

【0073】

図４（ｂ）に示すように、上流切断機８１は、図４（ａ）の切断位置Ｃ０とは異なる切断位置Ｃ１で、スラブ１を切断している。切断位置Ｃ１は、スラブ１の先端から長さＬ＝Ｌ０＋Ｌ１の位置である。スラブ１は、先行材２ａ１と後行材２ｂ２とに分割されている。したがって、先行材２ａ１の長さは、Ｌ＝Ｌ０＋Ｌ１である。切断位置制御装置６０は、先行材２ａ１の切断位置Ｃ１を、当初設定された切断位置Ｃ０からずれていると判定する。

【0074】

切断位置制御装置６０は、設定された長さＬ０と実測された長さＬとを比較する。切断位置制御装置６０は、長さＬが長さＬ０よりも長いと判定した場合には、長さＬから長さＬ０を差し引いた長さＬ１が、スラブを巻き取ってコイルを形成するのに十分な長さであるか否かをさらに判定する。切断位置制御装置６０は、長さＬ１が巻取機２４によって巻き取るのに十分な長さであると判定した場合には、下流切断機８３によって、切断位置Ｃ０で切断するように、制御プログラムのためのパラメータを生成する。

【0075】

先行材２ａ１は、下流切断機８３によって切断され、スラブ２ａおよびスラブ２ｂ１にさらに分割される。スラブ２ａおよびスラブ２ｂ１は、巻取機２４でそれぞれ巻き取られる。巻き取られたスラブ２ａ，２ｂ１は、２個のコイルとされる。

【0076】

切断位置制御装置６０は、長さＬ１が巻取機２４によって巻き取るのに十分な長さではないと判定した場合には、先行材２ａ１を切断位置Ｃ０で切断せずに、そのまま巻き取るか、切断位置Ｃ０とは異なる切断位置で切断するかを判定する。切断位置Ｃ０とは異なる切断位置は、たとえば、分割後のスラブのそれぞれの長さが（１／２）×Ｌとなる位置である。

【0077】

上述の一連の動作を、フローチャートを参照してより詳細に説明する。
図５は、実施形態の切断位置制御装置の動作を説明するためのフローチャートの例である。
図５に示すように、ステップＳ６３１において、切断位置制御装置６０は、ＨＭＤ８５およびＰＬＧ８６によって計測された先行材２ａの長さＬを、設定された長さＬ０と比較する。切断位置制御装置６０は、長さＬが長さＬ０に等しい場合には、上流切断機８１による切断位置は、当初設定された切断位置であると判定して、ステップＳ６３２に処理を遷移させる。

【0078】

ステップＳ６３２において、切断位置制御装置６０は、先行材２ａについては、下流切断機８３の切断指令を生成することなくプログラムの処理を終了する。

【0079】

ステップＳ６３１で、先行材２ａの長さＬが設定された長さＬ０よりも短いと判定された場合についても、切断位置制御装置６０は、ステップＳ６３２に処理を遷移させて、プログラムの処理を終了する。この場合には、当初の生産スケジュールデータベースのデータとは相違する製品となる。そのため、上位システム５０上、たとえば別の製品シリアル番号を付与して、コイルデータに紐づけてデータベースに格納し、最終的な処理を保留状態等とする。保留状態とされた製品は、たとえば、その製品のコイルデータと同一の製品の生産スケジュールがある場合には、その生産スケジュールデータベース上でデータを置き換えて、生産スケジュールの再スケジューリングに用いられる。

【0080】

ステップＳ６３１で、切断位置制御装置６０によって長さＬが長さＬ０よりも長いと判定した場合には、切断位置制御装置６０は、処理をステップＳ６３３に遷移させる。

【0081】

ステップＳ６３３において、切断位置制御装置６０は、スラブ２ｂ１が巻き取るのに十分な長さを有するか否かを判定する。スラブ２ｂ１の長さは、Ｌ１であり、先行材２ａ１の長さＬから当初設定された長さＬ０を減算して計算される。巻取機２４によって巻き取るのに十分長さは、あらかじめ設定されている。

【0082】

切断位置制御装置６０は、長さＬ１が巻取機２４によって巻き取るのに十分長さであると判定した場合には、処理をステップＳ６３４に遷移させる。

【0083】

ステップＳ６３４において、切断位置制御装置６０は、スラブ２ａ１に対する切断位置を設定するパラメータを生成し、生成されたパラメータをプロセス制御装置７０に送信する。プロセス制御装置７０は、受信したパラメータを制御プログラムに設定して、下流切断機８３に対する切断指令を生成する。この場合の切断位置は、図４（ｂ）の切断位置Ｃ０である。

【0084】

ステップＳ６３３で、長さＬ１が巻き取るのに十分でない長さであると判定された場合には、切断位置制御装置６０は、処理をステップＳ６３５に遷移させる。

【0085】

ステップＳ６３５において、切断位置制御装置６０は、長さＬの先行材２ａ１を巻き取ることができるか否かを判定する。先行材２ａ１を巻き取り可能であるとは、先行材２ａ１を巻取機２４によって形成されたコイルの重量が搬送可能な値を超えないことである。そこで、このステップ以降では、切断位置制御装置６０は、スラブの重量にもとづいて、適切な重量のコイルを形成することができるか否かを判定する。スラブの重量は、スラブの長さ、幅、厚さおよび材質にもとづいて計算される。

【0086】

ステップＳ６３５で、先行材２ａ１がコイルを形成することができる重量であると判定された場合には、切断位置制御装置６０は、処理をステップＳ６３６に遷移させる。

【0087】

ステップＳ６３６において、切断位置制御装置６０は、下流切断機８３に対して切断位置を設定するためのパラメータを生成しない。仕上圧延機２３に入力された先行材２ａ１は、仕上圧延されてランアウトテーブル２８を通過し、下流切断機８３によって切断されることなく、巻取機２４によって巻き取られる。

【0088】

ステップＳ６３５でスラブ２ａ１がコイルを形成することができる重量ではないと判定された場合には、切断位置制御装置６０は、処理をステップＳ６３７に遷移させる。

【0089】

ステップＳ６３７において、切断位置制御装置６０は、下流切断機８３に対する切断位置を設定するパラメータを生成する。生成されたパラメータは、プロセス制御装置７０に送信されて、プロセス制御装置７０は、制御プログラムにパラメータを設定する。プロセス制御装置７０は、設定されたパラメータにもとづくタイミングで切断指令を下流切断機８３に送信する。このときの下流切断機８３による切断位置は、たとえば、先行材２ａ１の長さＬの１／２となる位置である。

【0090】

ステップＳ６３７では、下流切断機８３による切断位置をスラブ２ａ１の１／２としたが、切断されたスラブが、重量制限以下となるように巻取機２４によって巻き取れる長さとなる位置を切断位置とすればよい。

【0091】

このようにして、上流切断機８１で切断されたスラブの切断位置が当初計算されたスラブの長さにもとづいて設定される位置からずれた場合であっても、下流切断機８３を用いることによって、スクラップの発生を抑制することができる。

【0092】

実施形態の切断位置制御装置６０の効果について比較例と比較しつつ説明する。
図６は、比較例の圧延システムを例示する模式図である。
図６には、バッチ圧延方式の圧延システム１２０の例が示されている。
図６に示すように、圧延システム１２０は、加熱炉１１１と、粗圧延機１２２と、仕上圧延機１２３と、ランアウトテーブル１２８と、を含んでいる。連続鋳造設備等によって別途形成されたスラブは、加熱炉１１１に搬入されて、所定の温度に加熱される。

【0093】

加熱炉１１１に搬入され、加熱炉１１１からパスラインに投入されるスラブ２０１は、巻取機２４によって巻き取られる製品の長さに応じた長さに設定されたものが用いられる。

【0094】

たとえば、粗圧延機１２２の搬出側に切断機１８１が設けられており、粗圧延機１２２によって圧延されたスラブ２０２の先端および尾端のクロップが切断される。クロップが切断されたスラブ２０３は、仕上圧延機１２３に搬入され、仕上圧延されてランアウトテーブル１２８で冷却した後、巻取機２４によって巻き取られる。

【0095】

このようなバッチ圧延方式では、スラブの搬入が圧延ラインとはオフラインとされているので、スラブの搬送を行う必要がある上に、スラブの圧延ラインへの投入待ちのために、加熱炉１１１によって再度加熱する必要がある。そのため、生産効率をさらに向上させるのが困難であり、加熱炉１１１によるエネルギ消費が必要となり、省エネルギ化への障害となっている場合がある。

【0096】

そこで、近年では、連続鋳造設備を圧延設備に連結させて、生産性の向上をはかる取り組みがなされている。バッチ圧延方式では、クロップの切断によって、必要な長さの製品の歩留りが低下する問題が生じることがある。そのため、連続鋳造設備連結型圧延システムでは、スラブを巻き取るまで切断しないエンドレス圧延方式がとられることが多い。

【0097】

一方で、生産する鋼材の仕様によっては、エンドレス圧延方式での生産が困難で、バッチ圧延方式で生産する必要がある場合がある。

【0098】

実施形態の切断位置制御装置６０は、連続鋳造設備連結型圧延システムにおいて、上流切断機８１の切断位置を設定できるとともに、上流切断機８１による切断位置に応じて、下流切断機８３の切断位置を設定することができる。より具体的には、切断位置制御装置６０は、上流切断機８１によって切断されたスラブ２の切断位置にずれが生じて、スラブ２の長さが所望の長さよりも長くなった場合に、下流切断機８３でさらに切断するか否かを判定することができる。その上で、切断位置制御装置６０は、切断位置がずれて長くなったスラブをさらに切断することによって、切断されたスラブも製品として利用することができる。

【0099】

プロセス制御装置７０では、圧延ライン中のセンサで計測された値を用いてスラブの長さや厚さ等を制御するように動作するが、制御プログラムに用いられるモデルの精度等によって、製品の品質にばらつきが生じることを避けるのは困難である。また、圧延機のミルの摩耗度合い等の経年的な変化も生じ得るので、モデルによる計算通りに製品を製造することは困難である。

【0100】

実施形態の切断位置制御装置６０は、スラブが下流切断機８３に到達するまでに上流切断機８１によって切断されたスラブの長さを直接計測することができるので、下流切断機８３によって、適切な長さとなるように補正することができる。

【0101】

また、上流切断機８１によって切断された後に圧延ライン上に何らかの障害が生じた場合であっても、上流切断機８１によって切断されたスラブの長さを直接計測することによって、適切な長さのスラブに補正することができる。

【0102】

このように、上流切断機８１による切断位置にずれが生じても、下流切断機８３によって発生した切断位置のずれを補正することができるので、製品の歩留りを向上させることができる。

【0103】

実施形態の切断位置制御装置６０は、仕上圧延機２３を通過したスラブ３の長さや重量等を測定して、コイルデータを作成することができる。切断位置制御装置６０は、作成したコイルデータを上位システム５０に送信し、上位システム５０では、受信したコイルデータにもとづいて、生産スケジュールを再スケジューリングすることができる。生産スケジュールの再スケジューリングによって、当初の生産スケジュールでは、仕様外の製品が生産されても、生産された製品を他の製品と置き換えたり、生産された製品と他の製品を組み合わせたりすることによって、仕様外であった製品を活用することが可能になり、歩留りの向上に寄与することができる。

【0104】

各切断機を制御する制御プログラムのパラメータは、容易に生成し、変更等することができる。制御プログラムのパラメータを、上流切断機８１および中間切断機８２には送信せず、下流切断機８３に対して適切なタイミングで送信することが容易にできる。このような修正を行うことによって、上述のバッチ圧延方式の圧延システムからエンドレス圧延方式の圧延システムに容易に切り替えることができる。

【0105】

上述では、上流切断機８１によって切断されたスラブ２を下流切断機８３によって切断位置を補正するように切断する場合について説明した。上流切断機８１は、連続鋳造設備２１から搬出されるスラブ１を切断する位置に設けられおり、下流切断機８３は、仕上圧延機２３から搬出されるスラブ３を切断する位置に設けられている。下流切断機８３は、上流切断機８１よりも圧延ラインの下流に設けられていればよく、たとえば、中間切断機８２によって、上流切断機８１の切断位置を補正するようにしてもよい。その場合には、仕上圧延機の搬出側に設けた切断機でクロップ切断をしてもよいし、仕上圧延機の搬出側に切断機を設けず、中間切断機８２でクロップ切断するようにしてもよい。

【0106】

このようにして、製品の歩留りを改善した連続鋳造設備連結型圧延システムを可能にする切断位置制御装置が実現される。

【0107】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0108】

１，２，３…スラブ、２０…圧延システム、２１…連続鋳造設備、２２…粗圧延機、２３…仕上圧延機、２４…巻取機、２８…ランアウトテーブル、５０…上位システム、６０…切断位置制御装置、６２…演算処理回路、７０…プロセス制御装置、８０…入出力装置、８１…上流切断機、８２…中間切断機、８３…下流切断機、８４，８５，８７，８９…ＨＭＤ、８６，８８，９０…ＰＬＧ、１００…制御システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】