JP2004360045A

JP2004360045A - 金属帯の加熱方法

Info

Publication number: JP2004360045A
Application number: JP2003162700A
Authority: JP
Inventors: Yuzo Goto; 勇三後藤; Takenori Suzuki; 武則鈴木
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2004-12-24

Abstract

【課題】ダミー材を介して順次接続された複数のステンレス鋼帯を連続焼鈍炉に搬送して加熱するに好適な金属帯の加熱方法を提供する。
【解決手段】先行する第１のステンレス鋼帯１の後端に第１のダミー材２を接続し、後行する第２のステンレス鋼帯３の前端に第２のダミー材４を接続し、これら両ダミー材２，４を相互に接続して加熱炉５に搬送し、両ステンレス鋼帯１，３を加熱する。第１又は第２のステンレス鋼帯に対して行う、加熱炉５の炉温を目標値に一致させる第１の制御と、第１又は第２のダミー材に対して行う、第２のステンレス鋼帯の材質及び寸法に基づいて決定される燃焼負荷を一定に調整する第２の制御とを切り替えて行い、さらに、第１のダミー材２の加熱炉５への装入が完了する前に第２の制御を開始し、第２のダミー材４の加熱炉５からの抽出が完了する前に第２の制御を終了して第１の制御を開始することにより、ステンレス鋼帯４を加熱する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属帯の加熱方法に関し、例えば、端部に接続されたダミー材を介して順次接続された２以上のステンレス鋼帯を連続焼鈍炉に搬送して所定の温度で焼鈍する際に好適に用いることができる金属帯の加熱方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属帯、特にステンレス鋼帯を連続焼鈍炉にて焼鈍する際には、製品となる複数のステンレス鋼帯それぞれの端部を、ダミー材を介して溶接により連結することが、広く一般的に行われている。具体的には、先行する製品となる第１のステンレス鋼帯（以下、「第１の製品材」という）の後端に第１のダミー材を溶接し、後行する製品となる第２のステンレス鋼帯（以下、「第２の製品材」という）の前端に第２のダミー材を溶接するとともにこれら第１のダミー材及び第２のダミー材を溶接することによって、第１の製品材及び第２の製品材を連結する。以下、第３の製品材以降についても同様に連結する。
【０００３】
しかし、ダミー材を介して連結した製品材を連続焼鈍炉に連続的に装入して焼鈍しようとすると、製品材とダミー材との熱吸収率が異なるため、炉内において板温がハンチングし、結果として製品材のうちのダミー材の近傍に位置する部分が目的の温度を逸脱してしまい、所望の機械的性質を得ることができなくなったり結晶組織が定常部と異なってしまい、歩留りを低下させる一因になることが多い。
【０００４】
具体的には、長さが１０ｍ程度のダミー材を接続してステンレス鋼帯である製品材を通板する場合、上述した第２のダミー材が連続焼鈍炉を通過中に第２の製品材の設定炉温になるように炉温を制御して、第２の製品材を通板させることになる。しかし、第２の製品材と第２のダミー材とは熱吸収率が異なるために炉温が目標の温度から急激に変化して炉温がハンチングするため、第２のダミー材の近傍に位置する第２の製品材の端部が目的の温度を逸脱してしまう。
【０００５】
このような歩留りの低下を防止するために、長さが数１０ｍ〜数１００ｍ程度と長いダミー材を用い、この長いダミー材が焼鈍炉を通過する時間内で加熱炉の設定条件を、後続する製品材の設定条件に完全に切り替える技術が知られている。しかし、この技術によっても、製品材及びダミー材それぞれの熱吸収率の違いに起因した、ダミー材の近傍に位置する製品材の一部の不安定要素を回避することは難しく、生産効率の低下及びダミー材の燃焼中のエネルギーロスを招くといった問題が生じていた。
【０００６】
特許文献１には、ダミー材及び製品材それぞれの熱吸収率の差に基づいて、ダミー材が通過中の焼鈍炉の設定温度を製品材が通板時の焼鈍炉の設定温度よりも高く設定することにより、ダミー材の近傍に位置する製品材の一部の機械的性質及び結晶組織を、他の定常部と同じにする発明が開示されている。
【０００７】
また、特許文献２には、製品材に対しては炉温を目標値に一致させるべく燃焼負荷を調整する炉温制御を行うとともに、ダミー部に対しては先行する製品材の燃焼負荷から予想した燃焼負荷で一定に制御する燃焼負荷制御を行い、さらにこの炉温制御と燃焼負荷制御との切り替えをダミー部の焼鈍炉への進入開始時点に行う発明が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−１４３５７５号公報
【特許文献２】特開２０００−８１２６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１により開示された発明では、ダミー材の長さが例えば１００ｍ程度と充分に長い場合には効果が認められるものの、リバース圧延時に製品材に溶接されている程度の長さ（１０ｍ程度）のダミー材の場合には、ダミー材の通過時間を充分に確保できないために、ダミー材の近傍に位置する製品材の一部の機械的性質及び結晶組織を、他の定常部と同じにすることは難しい。
【００１０】
また、特許文献２により開示された発明は、先行する製品材における燃焼負荷から後行する製品材における燃焼負荷を予想するものである。このため、両者が同一の材質である場合には確かに予想可能であるが、熱吸収率が異なる材質の製品材が連続して装入される場合には対応できない。このため、この場合には従来の方法と同様に、１００ｍ程度の長さのダミー材を用い、この長いダミー材が炉内を通過している時間内で加熱炉の設定条件を変更しておく必要があり、やはり、生産効率の低下及びダミー材の燃焼中のエネルギーロスの増加を招く。
【００１１】
本発明の目的は、金属帯の生産性及び品質を改善することができる金属帯の加熱方法を提供することであり、一例を挙げれば、接続されたダミー材を介して順次接続された複数の製品となる金属帯を連続焼鈍炉に搬送して所定の温度に加熱する際に、好適に用いることができる金属帯の加熱方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、先行する製品となる第１の金属帯の後端に、例えば長さが５〜２０ｍ程度の第１のダミー材を接続し、後行する製品となる第２の金属帯の前端に、例えば長さが５〜２０ｍ程度の第２のダミー材を接続するとともに第１のダミー材及び第２のダミー材を接続して加熱炉に搬送し、この加熱炉により第１の金属帯及び第２の金属帯を加熱する際に、第１の金属帯又は第２の金属帯に対して行う、加熱炉の炉温を目標値に一致させるように燃焼負荷を調整する第１の制御と、第１のダミー材又は第２のダミー材に対して行う、第２の金属帯の材質及び寸法に基づいて決定される燃焼負荷を一定に調整する第２の制御とを切り替えて行い、さらに、第１のダミー材の加熱炉への装入が完了する前に第２の制御を開始し、第２のダミー材の加熱炉からの抽出が完了する前に第２の制御を終了して第１の制御を開始することを特徴とする金属帯の加熱方法である。
【００１３】
また、本発明は、先行する製品となる第１の金属帯の後端に長さがＡｄ（ｍ）、例えば５〜２０ｍ程度である第１のダミー材を接続し、後行する製品となる第２の金属帯の前端に長さがＢｄ（ｍ）、例えば５〜２０ｍ程度である第２のダミー材を接続するとともに第１のダミー材及び第２のダミー材を接続して加熱炉に搬送し、この加熱炉により第１の金属帯及び第２の金属帯を加熱する際に、第１の金属帯又は第２の金属帯に対して行う、加熱炉の炉温を目標値に一致させるように燃焼負荷を調整する第１の制御と、第１のダミー材又は第２のダミー材に対して行う、下記（１）式により規定される熱量Ｑ_１の燃焼負荷を一定に調整する第２の制御とを切り替えて行い、さらに、第１のダミー材がその先端からα（ｍ）、ただしＡｄ未満だけ加熱炉の内部へ進入した時点で第２の制御を開始し、第２のダミー材の後端からβ（ｍ）、ただしＢｄ未満の長さの部分が加熱炉の内部にある時に第２の制御を終了して第１の制御を開始することを特徴とする金属帯の加熱方法である。
【００１４】
Ｑ_１＝ｆｗ ×Ｓ_１×（１−Ｓ_ｄ） ×Ｋ・・・・・・・（１）
ただし、（１）式においてｆｗは第２の金属帯を最高速度で搬送する際に必要な単位断面積当りの熱量を示し、Ｓ_１は第２の金属帯の断面積を示し、Ｓ_ｄはスローダウン率を示し、Ｋは係数を示す。
【００１５】
これらの本発明に係る金属帯の加熱方法では、第１のダミー材が第１の金属帯よりも熱吸収率が低いとともに、第２のダミー材が第２の金属帯よりも熱吸収率が低いことが例示される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る金属帯の加熱方法の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以降の説明では、製品となる第１の金属帯（第１の製品材）及び製品となる第２の金属帯（第２の製品材）がいずれもステンレス鋼からなるとともに、第１のダミー材及び第２のダミー材がいずれもステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）からなり、加熱炉である連続焼鈍炉により第１の製品材及び第２の製品材に焼鈍を行う場合を例にとる。この場合、第１のダミー材は第１の製品材よりも熱吸収率が低くなるとともに、第２のダミー材は第２の製品材よりも熱吸収率が低くなる。
【００１７】
図１（ａ）〜図１（ｃ）は、本実施の形態により製品材１、３を加熱炉５により加熱する状況を模式的かつ経時的に示す説明図である。
図１に示すように、本実施の形態では、初めに、後端に長さがＡｄ（ｍ）、例えば５〜２０ｍ程度である第１のダミー材２を接続された先行する第１の製品材１と、前端に長さがＢｄ（ｍ）、例えば５〜２０ｍ程度である第２のダミー材４を接続された後行する第２の製品材３とを、第１のダミー材２及び第２のダミー材４を接続することにより接続する。なお、図１においては省略しているが、第２の製品材３の後端には同様にダミー材を介して他の製品材が接続されている。
【００１８】
そして、接続された第１の製品材１及び第２の製品材３を加熱炉５に搬送し、この加熱炉５により第１の製品材１及び第２の製品材３を加熱する。
本実施の形態では、第１の製品材１及び第２の製品材３を加熱炉５により加熱する際に、第１の製品材１及び第２の製品材３に対しては加熱炉５の炉温を目標値に一致させるように燃焼負荷（典型的には燃焼ガスの流量）を調整する第１の制御を行う。
【００１９】
また、本実施の形態では、第１のダミー材２又は第２のダミー材４に対しては（１）式により規定される熱量Ｑ_１、すなわち
Ｑ_１＝ｆｗ ×Ｓ_１×（１−Ｓ_ｄ） ×Ｋ・・・・・・・（１）
の燃焼負荷を一定に調整する第２の制御を行う。ただし、（１）式においてｆｗは第２の製品材３を最高速度で搬送する際に必要な単位断面積当りの熱量を示し、過去の実操業におけるデータ、実験に基づくデータ又はシミュレーション等により製造され得る各製品毎に予め求めておき、テーブルデータとして予め記憶しておく。また、Ｓ_１は第２の製品材３の断面積を示し、Ｓ_ｄはスローダウン率を示し、さらにＫは係数を示す。
【００２０】
加熱炉５の実際の操業では、加熱炉５の通過時間が加熱する製品材によって変動するため、本実施の形態では、（１）式により規定される熱量Ｑ_１で加熱することによりその分を補償しながら第２のダミー材４の熱量を決定する。
【００２１】
この第２の制御は、第１のダミー材２がその先端から第１の製品材１のダミー材長さ補正係数α（ｍ、ただしＡｄ未満）だけ加熱炉５の内部へ進入した時点、すなわち図１（ａ）に示す時点で開始する。
【００２２】
引き続いて、図１（ｂ）に示すように、図１（ａ）に示す時点以降、熱量Ｑ_１で燃焼負荷（典型的には燃焼ガスの流量）を一定に調整するこの第２の制御を継続する。
【００２３】
そして、図１（ｃ）に示すように、第２のダミー材２の後端から第２の製品材３のダミー材長さ補正係数β（ｍ、ただしＢｄ未満）の長さの部分が加熱炉５の内部にある時点で、この第２の制御を終了する。そして、第２の制御に替えて、加熱炉５の炉温を目標値に一致させるように燃焼負荷を調整する第１の制御を開始する。
【００２４】
そして、第２の製品材４の後端に接続されているダミー材（図示せず）がその先端からダミー材長さ補正係数α（ｍ）だけ加熱炉５の内部へ進入した時点で、この第１の制御を終了する。そして、第１の制御に替えて、上述した第２の制御を開始する。以降、この操作を繰り返す。
【００２５】
このように、本実施の形態では、第１の製品材１及び第２の製品材３に対しては加熱炉５の炉温を目標値に一致させるように燃焼負荷を調整する第１の制御を行うとともに、第１のダミー材２又は第２のダミー材４に対しては第２のステンレス鋼帯３の材質及び寸法に基づいて決定される燃焼負荷を一定に調整する第２の制御を行う。そして、本実施の形態では、第１のダミー材２の加熱炉５への装入が完了する前に第２の制御を開始し、第２のダミー材４の加熱炉５からの抽出が完了する前に第２の制御を終了して第１の制御を開始する。
【００２６】
このため、本実施の形態によれば、第２のダミー材４の加熱炉５からの抽出が完了する前に、第１の制御を開始して第２の製品材３の目標炉温に一致するような燃焼を開始する。これにより、ダミー材通過時には、第２の制御により第２の製品材３の必要熱量となるように制御されていても、ダミー材は熱吸収が小さいため、結果的に第２の製品材３の必要熱量より多くの熱量が加熱炉に蓄えられているが、早めに第１の制御に切り替えることにより、第２の製品材３に対する熱量過多の部分を軽減することができる。
【００２７】
このため、第２の製品材３の加熱炉５の出側における温度を設定温度に一致させることができる。
なお、第２の制御から第１の制御への切り替えを、第２のダミー材４の後端、すなわち第２の製品材３の先端が加熱炉５に到達した時に行った場合は、第２の制御から第１の制御への切り替えのタイミングが遅いため、制御系の応答遅れによる設定温度外れ（熱量過多）が発生してしまう。
【００２８】
しかし、本実施の形態では、第１のダミー材２がその先端からα（ｍ）（ただしＡｄ未満）だけ加熱炉５の内部へ進入した時点で第２の制御を開始するとともに第２のダミー材２の後端からβ（ｍ）（ただしＢｄ未満）の長さの部分が加熱炉５の内部にある時点で第２の制御を終了して第１の制御に切り替えること、換言すれば、応答遅れを吸収するための第２の制御を行う長さの範囲を、下記（２）式により規定される長さの範囲とすることにより、第２のステンレス鋼帯３は最端より設定温度で制御することが可能となる。
【００２９】
ダミー材制御長さ＝（Ａｄ−α）＋（Ｂｄ−β）・・・（２）
ここで、先行材のダミー材長さ補正係数α、後行材のダミー材長さ補正係数βは、いずれも、例えば、過去の操業実績に基づいて固定値として決定される。
【００３０】
このように、本実施の形態によれば、接続されたダミー材を介して順次接続された複数の製品材を連続焼鈍炉に搬送して所定の温度に加熱する際に、生産効率の低下及びダミー材の燃焼中のエネルギーロスの増加をいずれも防止し、製品材の生産性及び品質を改善することができる。
【００３１】
【実施例】
さらに、本発明を実施例を参照しながらより具体的に説明する。
図１に示すように、表１に示す条件の先行する製品となるステンレス鋼帯１と後行する製品となるステンレス鋼帯３とを、それぞれに接続されたダミー材２、４同士を接続することによって接続し、連続焼鈍炉５に連続的に装入して加熱した。そして、第１の制御及び第２の制御を切り替えながら、連続焼鈍炉５を用いた加熱を行った。
【００３２】
【表１】

【００３３】
本発明によれば、先行する第１の製品材に設けられた第１のダミー材２が、第１のダミー材２の加熱炉５への装入が完了する前に第２の制御を開始し、第２のダミー材４の加熱炉５からの抽出が完了する前に第２の制御を終了して第１の制御を開始することにより、第２のステンレス鋼帯３が加熱炉５から出る時には必要な熱量を得ることができ、結果として設定通りの炉温を確実に得ることが可能である。
【００３４】
なお、上述したようにダミー材通過時に第２の製品材が必要とする熱量に固定しているが、ダミー材の熱吸収が小さいため、実際には加熱炉内は熱量過多となり、第２の製品材の目標炉温よりも高くなるおそれがある。しかし、本発明例では、ダミー材長さ補正係数α及びダミー材長さ補正係数βを設定して、第１の制御と第２の制御との切り替えタイミングを、従来よりも早めているため、制御系の応答遅れを補償して設定炉温外れを回避することができる。
【００３５】
なお、このようにダミー材長さ補正係数α及びダミー材長さ補正係数βを用いることにより、第１のステンレス鋼帯１及び第２のステンレス鋼帯３それぞれの設定温度が同一である場合はもちろんのこと、第１のステンレス鋼帯１の設定温度が高温であって第２のステンレス鋼帯３の設定温度が低温である場合にも適用可能である。
【００３６】
このように、本実施の形態によれば、ダミー材が溶接された製品を加熱炉に装入して連続焼鈍する際に、設定温度が異なる場合においても、連続して焼鈍することが可能となり、生産性の向上や省エネを図れるうえ、製品部での設定炉温外れがなくなることにより、製品歩留りの向上も図ることが可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明により、金属帯の生産性及び品質を改善することができる金属帯の加熱方法を提供することができた。
【００３８】
具体的には、一例を挙げれば、接続されたダミー材を介して順次接続された複数のステンレス鋼帯を連続焼鈍炉に搬送して所定の温度に加熱する際に、好適に用いることができる金属帯の加熱方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）〜図１（ｃ）は、実施の形態によりステンレス鋼帯を加熱炉により加熱する状況を模式的かつ経時的に示す説明図である。

Claims

先行する製品となる第１の金属帯の後端に第１のダミー材を接続し、後行する製品となる第２の金属帯の前端に第２のダミー材を接続するとともに前記第１のダミー材及び前記第２のダミー材を接続して加熱炉に搬送し、該加熱炉により前記第１の金属帯及び前記第２の金属帯を加熱する際に、
該第１の金属帯又は該第２の金属帯に対して行う、前記加熱炉の炉温を目標値に一致させるように燃焼負荷を調整する第１の制御と、前記第１のダミー材又は第２のダミー材に対して行う、前記第２の金属帯の材質及び寸法に基づいて決定される燃焼負荷を一定に調整する第２の制御とを切り替えて行い、さらに、
前記第１のダミー材の前記加熱炉への装入が完了する前に前記第２の制御を開始し、前記第２のダミー材の前記加熱炉からの抽出が完了する前に該第２の制御を終了して前記第１の制御を開始すること
を特徴とする金属帯の加熱方法。
先行する製品となる第１の金属帯の後端に長さがＡｄ（ｍ）である第１のダミー材を接続し、後行する製品となる第２の金属帯の前端に長さがＢｄ（ｍ）である第２のダミー材を接続するとともに前記第１のダミー材及び前記第２のダミー材を接続して加熱炉に搬送し、該加熱炉により前記第１の金属帯及び前記第２の金属帯を加熱する際に、
該第１の金属帯又は該第２の金属帯に対して行う、前記加熱炉の炉温を目標値に一致させるように燃焼負荷を調整する第１の制御と、前記第１のダミー材又は第２のダミー材に対して行う、下記（１）式により規定される熱量Ｑ_１の燃焼負荷を一定に調整する第２の制御とを切り替えて行い、さらに、
前記第１のダミー材がその先端からα（ｍ）だけ前記加熱炉の内部へ進入した時点で前記第２の制御を開始し、前記第２のダミー材の後端からβ（ｍ）の長さの部分が前記加熱炉の内部にある時に該第２の制御を終了して前記第１の制御を開始すること
を特徴とする金属帯の加熱方法。
Ｑ_１＝ｆｗ ×Ｓ_１×（１−Ｓ_ｄ） ×Ｋ・・・・・・・（１）
ｆｗ：第２の金属帯を最高速度で搬送する際に必要な単位断面積当りの熱量
Ｓ_１：第２の金属帯の断面積
Ｓ_ｄ：スローダウン率
Ｋ：係数
前記第１のダミー材は前記第１の金属帯よりも熱吸収率が低いとともに、前記第２のダミー材は前記第２の金属帯よりも熱吸収率が低い請求項１又は請求項２に記載された金属帯の加熱方法。