CN103764856A - 连续加热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种连续加热装置，即使活套挑的余量减少，也尽可能继续对带材进行适当的加热，并且当活套挑的余量变为零而使加热炉停止时，也能可靠地使炉温降低到安全温度以下；该装置对于每个燃烧区域，若用活套挑可以调节的带材的长度余量除以加热炉内带材的传送速度得到的余量时间在规定的设定时间以上，则对该燃烧区域进行调节，使得该燃烧区域的内部温度为预先设定的设定温度，若余量时间在设定时间以下，则根据相对于余量时间的规定的图线使该燃烧区域的燃烧量变化。

Description

连续加热装置
技术领域
本发明涉及连续加热装置。
背景技术
在对带材进行连续加热的加热炉中，带材的最终到达温度不仅根据炉温，也根据带材的传送速度而变化。在将这种加热炉与其它的装置串联设置的连续加热装置中，如专利文献1～4中所记载的那样，常常要设置用于吸收加热炉和其它装置的带材的传送速度差的缓冲装置，即活套挑。其它装置例如，用于将由带卷提供的一定长度的带材连接起来并连续提供给加热炉的焊接装置。
然而，若加热炉和串联设置的其它的装置由于故障等原因停止一段时间以上，则活套挑不能完全吸收，需要停止加热炉的工作。若使马氏体不锈钢的带材等在处于正常工作时的炉温的加热炉内停止，由于被比最终到达目标温度更高的温度所加热，组成发生变化而变脆，因此会产生带材在重新启动时断裂的问题。
因此，在现有的连续加热装置中，若活套挑的缓冲量变少，则使加热炉的燃烧停止，并使炉温降低到带材不会变脆的安全温度。由于在从停止加热炉的燃烧到炉温降低到安全温度为止的这段时间内无法停止带材的传送，因此这段时间内通过加热炉的带材无法制造成产品。此外，若使加热炉的燃烧完全停止，则为了重新开始燃烧需花费较多时间，因此会产生停机时间变长的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平6-79329号公报
专利文献2：日本专利特开2007-203363号公报
专利文献3：日本专利特开2007-291472号公报
专利文献4：日本专利特开2011-84753号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
有鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种连续加热装置，即使活套挑的余量减少，也尽可能地继续对带材进行适当的加热，并且当活套挑的余量变为零而使加热炉停止时，也能可靠地使炉温降低到安全温度以下。
解决技术问题所采用的技术方案
为解决上述课题，本发明的连续加热装置包括：加热炉，该加热炉包括多个相互独立并串联排列的可以对燃烧量进行控制的燃烧区域且对带材进行连续加热，并对带材的传送速度进行调节，使得所述带材的最终到达温度为规定的目标温度；活套挑，该活套挑与所述加热炉串联设置，所述带材通过该活套挑，该活套挑可以对滞留在内部的所述带材的长度进行调节；以及控制装置，该控制装置将所述活套挑可以调节的所述带材的长度余量除以所述加热炉中所述带材的传送速度得到余量时间，并根据该余量时间对各个所述燃烧区域的燃烧量进行控制，所述控制装置对于各个所述燃烧区域，若所述余量时间在规定的设定时间以上，则对该燃烧区域的燃烧量进行调节，使得该燃烧区域的内部温度为预先设定的设定温度，若所述余量时间在所述设定时间以下，则根据相对于所述余量时间的规定的图线使该燃烧区域的燃烧量变化。
根据该结构，若余量时间变短，则使燃烧量减小，通过燃烧量的减小来降低炉温，并使带材的速度相应地下降。由此，随着活套挑缓冲量的变少来减小燃烧量，使炉温在停止时也与带材不会发生断裂的安全温度接近，并且尽可能防止加热炉的完全停止，使制造可以继续。
另外，在本发明的连续加热装置中，也可以若所述设定温度越高，则所述图线以更大的下降率使燃烧量变化。
根据这种结构，由于不会使设定温度较低的燃烧区域的燃烧量过多地下降，因此可以抑制加热炉整体热量的下降。
另外，在本发明的连续加热装置中，也可以所有所述燃烧区域的所述设定时间相同。
根据该结构，由于使炉温接近设定温度的燃烧量控制和根据与余量时间相对应的图线来使燃烧量变化的控制之间的切换在所有的燃烧区域中同时进行，因此容易进行控制的转移。
另外，在本发明的连续加热装置中，也可以所述设定温度越高，所述设定时间越长。
根据该结构，由于设定温度较高的燃烧区域会在较早的时刻开始燃烧量的下降，因此可以最合适地维持由余量时间的减小导致的燃烧量的下降和由根据炉温下降的生产线速度下降导致的余量时间的增加之间的平衡，并可以在生产线停止时可靠地使炉温下降。
另外，在本发明的连续加热装置中，也可以所述余量时间越少，所述图线中所述燃烧区域的燃烧量越接近与规定的安全温度相对应的燃烧量。
根据该结构，在设定温度低于安全温度的情况下，根据余量时间的减少来提高炉温。因此，可以将由加热炉整体热量的下降导致的生产量(带材的传送速度)的下降限制在最小限度。
另外，在本发明的连续加热装置中，也可以当所述余量时间在所述设定时间以下时，所述控制装置以当所述余量时间为所述设定时间时的该燃烧区域的燃烧量为基准来对所述燃烧区域各自的燃烧量进行规定。
根据该结构，在余量时间足够长的情况下，进行PID控制等正常的炉温控制，当余量时间较短时，可以连续地转移到不会产生由炉体的热容量导致的延迟的燃烧量控制。
另外，在本发明的连续加热装置中，也可以在与所述燃烧区域的所述余量时间相对应的燃烧量在规定的下限值以下的情况下，若经由所述活套挑连接的设备没有完全停止，则所述控制装置将所述燃烧区域的燃烧量设定为所述下限值，若经由所述活套挑连接的设备完全停止，则所述控制装置使所述燃烧区域的燃烧停止。
根据该结构，若经由活套挑连接的设备仍在运转，则维持各燃烧区域的燃烧，当余量时间增加时，则不需要花费时间和精力使燃烧装置重新点火，可以容易地使加热炉重新启动。
发明效果
如上所述，根据本发明，由于使加热炉的燃烧量根据活套挑的带材的调节量的余量除以带材的传送速度得到的余量时间来进行变化，因此尽量不使加热炉的工作停止，且当加热炉停止时可以时炉温充分地下降。
附图说明
图1是本发明的连续加热装置的简要结构图。
图2是表示图1的加热炉中各个燃烧区域的设定温度的图。
图3是表示图1的加热炉的燃烧量和活套挑的余量时间的关系的图。
图4是表示图3的斜率和设定温度的关系的图。
图5是表示图3的设定时间和设定温度的关系的图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1中表示了本发明的一个实施方式即连续加热装置的结构。在连续加热装置将焊接装置1、活套挑2及加热炉3按此顺序配置，带材4将其连接并贯穿于其中。
在本实施方式的连续加热装置中，以带卷5的方式提供带材4。焊接装置1将后一个带卷5的带材4的前端焊接到前一个带卷5的带材4的后端。
活套挑2配置在焊接装置1的下游侧，通过可以在图1的箭头方向上移动的可动辊6可以调节滞留在内部的带材4的长度，由此，可以使上游测(焊接装置1)的带材4的传送速度和下游侧(加热炉3)的带材4的传送速度不同。
加热炉3配置在活套挑2的下游侧，被划分为多个燃烧区域H1～H8，并包括对动作进行控制的控制装置7。燃烧区域H1～H8分别包括一个以上的燃烧器8和对炉内温度进行检测的炉温传感器9。在正常工作时，例如如图2所示，控制装置7通过公知的PID控制等对燃烧器8的燃烧量进行控制，使得各燃烧区域的炉温为分别设定的设定温度。另外，在图2中还表示了安全温度，在该安全温度下，即使带材4停止并在炉内长时间放置，带材4也不会变脆，也不会由于再启动时的张力等原因导致断裂。
回到图1，加热炉3还包括：位于最下游的对带材4的最终到达温度进行检测的产品温度传感器10和对带材4的传送速度进行设定的传送辊11。控制装置7通过公知的PID控制等对传送辊11的速度进行控制，使得由产品温度传感器10检测到的最终到达温度为预先设定的目标温度。
此外，本实施方式的连续加热装置包括对活套挑2的可动辊6的位置进行检测的位置检测器12，可以计算控制装置7中的活套挑2可调节的带材4的长度余量，即，在该时刻焊接装置1完全停止的情况下，加热炉3可以继续提供的带材4的长度。控制装置7进一步计算余量时间T，将活套挑2可调节的带材4的长度余量除以与传送辊11的转速成比例的加热炉3中带材4的传送速度可以得到该余量时间。
控制装置7将计算出的余量时间T与每个燃烧区域中预先规定的设定时间Ts进行比较，若余量时间T在设定时间Ts(例如30sec)以上，则进行正常的工作，即对燃烧器8的燃烧量进行调节，使得各燃烧区域的炉温为分别设定的设定温度。然而，若余量时间T在设定时间Ts以下，则控制装置7按照图3所示的图线，根据余量时间T对该燃烧区域的燃烧器8的燃烧量进行调节。在燃烧量的图线中，将控制装置7中余量时间T被识别出在设定时间Ts以下时刻的燃烧器8的燃烧量作为比率（燃烧量比）规定为100%。由此，即使由于外界气体的温度、湿度导致炉温和燃烧量的关系发生变化，也可以在从将炉温维持在设定温度的正常控制切换成根据余量时间T来规定燃烧量的控制时，防止燃烧量骤变。当然，也可以对燃烧量的绝对量的图线进行规定。
本实施方式中，若当余量时间T在设定时间Ts以下时，减少活套挑2中可以调节的带材4的长度余量来进一步减少余量时间T，则根据图3所示的图线，各燃烧区域的燃烧量将减少。若燃烧量减少，则炉温降低，因此带材4的最终到达温度也降低。控制装置7减慢传送辊11的旋转速度以防止带材4的最终到达温度的降低。该控制起到如下作用：由于降低了加热炉3中带材4的传送速度，因此抑制了余量时间T的减少。
当加热炉3中带材4的传送速度比焊接装置1中带材4的传送速度慢时，活套挑2中可以调节的带材4的长度余量增大，则余量时间T增加。余量时间T增大，则燃烧量增大，且炉温上升，于是加热炉3中带材4的传送速度上升。
由于炉体的热容量等原因，炉温的变化相对于燃烧量的变化会产生延迟。由此，本发明中，通过不等待炉温的变化、根据余量时间T来改变燃烧量，在活套挑2中可以调节的带材4的长度余量消耗完之前，可以使炉温降低到安全温度以下。因此，必须对设定时间Ts及燃烧量的图线进行规定，使得在设定温度最高的燃烧区域中，可以使炉温降低到安全温度以下。
本实施方式中，燃烧量与余量时间T成比例，其斜率S如图4所示，根据各燃烧区域的设定温度和安全温度的差进行设定。详细而言，设定温度比安全温度越高，则燃烧量图线的斜率S越大，燃烧量的变化率越大。本实施例中，当设定温度低于安全温度时，斜率S为负值，若余量时间T减少，则燃烧量增大。在这种情况下，需要余量时间T为零的情况下预测的燃烧量小于预测炉温达到安全温度情况下的燃烧量。这种斜率S的设定根据余量时间T的减少使各个燃烧区域的燃烧量接近与安全温度相对应的燃烧量，即，预测若以此燃烧量继续一段时间以上，则炉温会达到安全温度时的燃烧量。由此，对对应于余量时间T的减少的加热炉3整体燃烧量的减少进行抑制，使带材4的传送速度的减小限制在最小限度。此外，当设定温度低于安全温度时，也可以使斜率S为正值。此外，图线不仅限于直线，也可以用曲线来绘制。
若在所有燃烧区域中将设定时间Ts设定为相同值，则由于所有燃烧区域的燃烧器8的控制同时从正常的PID控制切换成根据余量时间的控制，故容易进行控制的转移。但是，也可以将每个燃烧区域中的设定时间Ts设定成不同的值。具体而言，可以如图5所例示的那样，各燃烧区域的设定温度和安全温度的差越大，则将设定时间Ts设定为越长的时间。在这种情况下，也可以将所有燃烧区域中燃烧量比的图线的斜率S设为相同值。此外，特别是在燃烧区域的结构相同的情况，可以规定图线的斜率S使得各燃烧区域的实际燃烧量的变化率相等，使炉温对于余量时间的随动性相同。
此外，在图3所示的图线中，燃烧量线性地变为零，当在实际的燃烧器8中、燃烧量在与维持燃烧的下限燃烧量相当的下限值Rc以下的情况下，维持下限值Rc的燃烧量，或者需要使燃烧完全停止。若使燃烧器8的燃烧完全停止，则需要花费时间和精力来进行重新点火。因此，对于与余量时间T相对应的燃烧量在下限值Rc以下的情况下，也可以以下限值Rc来维持燃烧，若余量时间T变为零，则使加热炉3中带材4的传送速度变为零，并同时使燃烧器8的燃烧完全停止。此外，对于与余量时间T相对应的燃烧量在下限值Rc以下的情况下，也可以仅在焊接装置1完全停止时，使燃烧器8的燃烧完全停止，这是因为余量时间T会很快变为零的可能较高；若焊接装置1没有完全停止工作，则由于余量时间T可能会增大，也可以以下限值Rc来维持燃烧器8的燃烧。此外，也可以设定下限值Rc以下的阈值，并当燃烧量比在下限值Rc以下的情况下，通过燃烧量比和阈值的大小关系来决定维持下限值Rc的燃烧，或者使燃烧完全停止。
另外，本实施方式中，焊接装置1经由活套挑2连接至加热炉3，但本发明也适用于经由活套挑2连接其它装置的情况。此外，本发明也适用于其它装置经由活套挑连接至加热炉的下游侧的情况。对于在加热炉的上游侧和下游侧均设置活套挑的情况，可以对两侧的活套挑进行余量时间的计算，并基于较短一方的余量时间对加热炉的燃烧量进行控制。
标号说明
1…焊接装置
2…活套挑
3…加热炉
4…带材
5…带卷
6…可动辊
7…控制装置
8…燃烧器
9…炉温传感器
10…产品温度传感器
11…传送辊
12…位置检测器

Claims (7)

1.一种连续加热装置，其特征在于，包括：
加热炉，该加热炉包括多个相互独立并串联排列的可以对燃烧量进行控制的燃烧区域且对带材进行连续加热，并对带材的传送速度进行调节，使得所述带材的最终到达温度为规定的目标温度；
活套挑，该活套挑与所述加热炉串联设置，所述带材通过该活套挑，该活套挑可以对滞留在内部的所述带材的长度进行调节；以及
控制装置，该控制装置将所述活套挑可以调节的所述带材的长度余量除以所述加热炉中所述带材的传送速度得到余量时间，并根据该余量时间对各个所述燃烧区域的燃烧量进行控制，
所述控制装置对于各个所述燃烧区域，若所述余量时间在规定的设定时间以上，则对该燃烧区域的燃烧量进行调节，使得该燃烧区域的内部温度为预先设定的设定温度，若所述余量时间在所述设定时间以下，则根据相对于所述余量时间的规定的图线使该燃烧区域的燃烧量变化。
2.如权利要求1所述连续加热装置，其特征在于，
若所述设定温度越高，则所述图线以更大的下降率使燃烧量变化。
3.如权利要求2所述连续加热装置，其特征在于，
所有所述燃烧区域的所述设定时间相同。
4.如权利要求1所述连续加热装置，其特征在于，
所述设定温度越高，所述设定时间越长。
5.如权利要求1至4中任一项所述的连续加热装置，其特征在于，
所述余量时间越少，所述图线中所述燃烧区域的燃烧量越接近与规定的安全温度相对应的燃烧量。
6.如权利要求1至4中任一项所述的连续加热装置，其特征在于，
当所述余量时间在所述设定时间以下时，所述控制装置以当所述余量时间为所述设定时间时的该燃烧区域的燃烧量为基准来对所述燃烧区域各自的燃烧量进行规定。
7.如权利要求1至4中任一项所述的连续加热装置，其特征在于，
在与所述燃烧区域的所述余量时间相对应的燃烧量在规定的下限值以下的情况下，若经由所述活套挑连接的设备没有完全停止，则所述控制装置将所述燃烧区域的燃烧量设定为所述下限值，若经由所述活套挑连接的设备完全停止，则所述控制装置使所述燃烧区域的燃烧停止。
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