JP2005213624A

JP2005213624A - 金属帯の連続熱処理方法

Info

Publication number: JP2005213624A
Application number: JP2004024628A
Authority: JP
Inventors: Yuji Uehara; 裕二上原
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2005-08-11

Abstract

【課題】厚物から薄物へのサイズ変更部を有する金属帯を連続熱処理ラインの中央に配置された加熱炉を通して連続熱処理する際に、ライントラブルの発生や操業効率の低下などを招くことなく金属帯を連続熱処理することのできる金属帯の連続熱処理方法を提供する。
【解決手段】加熱炉としての直火炉３を通過する鋼帯２が厚さの厚いものから薄いものに変化する前の連続焼鈍ライン１の中央速度をＶｃ₀、直火炉３を通過する鋼帯２が厚さの厚いものから薄いものに変化した時の中央速度Ｖｃの増速量をΔＶ、中央速度Ｖｃを増速する前の事前減速量をΔＶ_J、中央速度Ｖｃの制約速度をＶ₁としたとき、Ｖ₁≧（Ｖｃ₀＋ΔＶ）のときはΔＶ_J＝０、（Ｖｃ₀＋ΔＶ）＞Ｖ₁≧Ｖｃ₀のときはΔＶ_J＝−（Ｖｃ₀＋ΔＶ−Ｖ₁）、Ｖ₁＜Ｖｃ₀のときはΔＶ_J＝−ΔＶに設定して鋼帯２を連続焼鈍処理する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼帯等の金属帯を連続焼鈍ライン、連続溶融亜鉛メッキライン等の連続熱処理ラインで連続熱処理する方法に関するものであり、特に、厚物から薄物へのサイズ変更部を有する金属帯の連続熱処理方法に関する。

連続焼鈍ラインや連続溶融亜鉛メッキライン等の連続熱処理ラインでは、金属帯の板厚や板幅が異なるサイズ変更部が加熱炉を通過する場合に適正な板温にする、すなわち板温外れを防止するための方法として、目標板温度を許容温度範囲内で変更・設定し、加熱炉の設定温度を制御する方法と連続熱処理ラインの中央速度（加熱炉を通過する金属帯の速度）を制御する方法とがある。

一般的には、操業能率の観点から、炉の加熱・冷却能力、焼鈍必要時間等から出し得る最大の速度で操業することが望ましく、また熱処理ラインの中央速度を変更すると外乱要因にもなるため、可能であれば目標板温の変更・設定で制御したいが、すべての条件に対応することは困難であるため、効率を極力低下させずに中央速度を制御する方法が提案されている。例えば、下記文献１に記載された方法は、目標板温の変更ではサイズ変更点の通過に応答性が追従できないため、サイズ変更点が熱処理ラインの中で鋼板加熱に最も寄与する直火炉を通過中にライン速度を変更して、許容範囲内に保つ方法である。

また、特許文献２には、連続熱処理ラインの入側、中央、出側の設備制約から出し得る最適な中央速度を予測して、金属帯のサイズ変更部が連続熱処理ラインの加熱炉に進入する前に連続熱処理ラインの中央速度を変更して加熱炉での板温変動を許容範囲内に抑えるようにした金属帯の連続熱処理方法が提案されている。
特開平６−２５７５６号公報特開平６−３３０１８２号公報

しかしながら、上記文献２に記載の方法では、連続熱処理ラインの入側制約条件（入側ダウンタイムと入側ルーパ長による制約）、中央制約条件（炉負荷燃焼、熱処理方法による制約）および出側制約条件（出側ダウンタイムと出側ルーパ長による制約）によって定まる制約速度のみで中央速度を変更している。このため、特許文献１に記載の方法で金属帯のサイズ変更部が加熱炉を通過するときに中央速度を増速しようとすると、中央速度が設備上や操業上の制約速度を超えてしまうことがあり、ライントラブルの発生や操業効率の低下などを招くことがあった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、厚物から薄物へのサイズ変更部を有する金属帯を連続熱処理ラインの中央に配置された加熱炉を通して連続熱処理する際に、ライントラブルの発生や操業効率の低下などを招くことなく金属帯を連続熱処理することのできる金属帯の連続熱処理方法を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、厚物から薄物へのサイズ変更部を有する金属帯を連続熱処理ラインの中央に配置された加熱炉を通して連続熱処理する方法であって、前記加熱炉をサイズ変更部が通過する事前に前記連続熱処理ラインの中央速度を減速させることにより、その後のサイズ変更部通過時に伴い増加した中央速度が連続熱処理ラインの設備能力から決定される最大速度を超えないようにして前記金属帯を連続熱処理することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の金属帯の連続熱処理方法において、前記加熱炉をサイズ変更部が通過する事前に前記中央速度を減速させる事前減速量ΔＶ_Jが最小値に設定されることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１または２記載の金属帯の連続熱処理方法において、前記金属帯のサイズ変更部が加熱炉に入る前の中央速度（事前減速を行なう前の中央速度）Ｖｃ₀と前記連続熱処理ラインの中央制約条件によって定まる中央速度の制約速度Ｖ₁および前記サイズ変更部が前記加熱炉を通過する時の中央速度の増速量ΔＶとの関係がＶ₁≧（Ｖｃ₀＋ΔＶ）のときは前記事前減速量ΔＶ_JがΔＶ_J＝０に設定され、（Ｖｃ₀＋ΔＶ）＞Ｖ₁≧Ｖｃ₀のときはΔＶ_J＝−（Ｖｃ₀＋ΔＶ−Ｖ₁）に設定され、Ｖ₁＜Ｖ₀のときはΔＶ_J＝−ΔＶに設定されることを特徴とする。

このような方法によると、中央速度の事前減速量ΔＶ_Jが増速量ΔＶと制約速度Ｖ₁とを考慮した速度に設定される。従って、加熱炉を通過する金属帯が厚さの厚いものから薄いものに変化したときに連続熱処理ラインの中央速度が制約速度を超える速度に増速されてしまうことがないので、ライントラブルの発生や操業効率の低下などを招くことなく金属帯を連続熱処理することができる。

この場合、前記金属帯の先端から１番目のサイズ変更部までの金属帯長さをＬ_A、前記１番目のサイズ変更部から２番目のサイズ変更部までの金属帯長さをＬ_B、前記２番目のサイズ変更部が直火炉を通過する金属帯の現在速度から目標速度に減速するまでの減速距離をＤ_B、前記金属帯の先端から３番目のサイズ変更部が直火炉を通過する金属帯の現在速度から目標速度に減速するまでの減速距離をＤ_cとしたとき、前記金属帯の減速開始ポイントＰを
Ｐ＝ｍｉｎ（Ｐ_B、Ｐ_C、…）
但し、Ｐ_B＝Ｌ_A−Ｄ_B
Ｐ_C＝Ｌ_A＋Ｌ_B−Ｄ_c
から算出して、前記金属帯を連続熱処理することが好ましい。

本発明に係る金属帯の連続熱処理方法によれば、加熱炉を通過する金属帯が厚さの厚いものから薄いものに変化したときに連続熱処理ラインの中央速度が制約速度を超える速度に増速されてしまうことがないので、ライントラブルの発生や操業効率の低下などを招くことなく金属帯を連続熱処理することができる。

以下、本発明の実施の形態を図１乃至図３に基づいて説明する。
図１において、符号１は被焼鈍材である鋼帯２を連続焼鈍処理する連続焼鈍ラインであって、この連続焼鈍ライン１の中央には、鋼帯２を支配的に加熱するための加熱炉として、直火炉３が配置されている。
直火炉３はバーナ４を有しており、バーナ４に燃料を供給する燃料供給管５には、バーナ４への燃料供給量を検出する燃料供給量検出手段としての流量検出器６が設けられているとともに、バーナ４への燃料供給量を調整する燃料供給量調整手段としての流量調整弁７が設けられている。

また、直火炉３は鋼帯２の板温を検出する板温検出器８を有しており、流量検出器６と板温検出器８から出力された信号は炉温制御装置９に供給されている。この炉温制御装置９は板温制御装置１０からの板温設定信号に基づいて直火炉３の炉内温度を制御するように構成されており、直火炉３での鋼帯温度を制御する板温制御装置１０には、板温設定及び板温変更タイミング演算装置１１で設定された設定温度が供給されている。

連続焼鈍ライン１は鋼帯２を走行駆動するラインドライブ電動機１２と、このラインドライブ電動機１２を制御するラインドライブ制御装置１３を介して中央速度Ｖｃを制御する速度制御装置１４とを備えており、速度制御装置１４には、中央速度設定及び速度変更タイミング演算装置１５で設定された速度設定信号が供給されている。
また、連続焼鈍ライン１は直火炉３を通過する鋼帯２の速度つまり連続焼鈍ライン１の中央速度Ｖｃを検出する速度検出器１６を備えており、この速度検出器１６から出力された信号はラインドライブ制御装置１３に供給されていると共に、鋼帯２のサイズ変更点をトラッキングするサイズ変更点トラッキング装置１７に供給されている。
なお、図示を省略したが、直火炉３と入側ルーパ１８との間には予熱炉が配置され、直火炉３と出側ルーパ１９との間には間接的輻射式加熱炉、均熱炉、ガスジェット炉、過時効炉、急冷炉等が配置されている。

このような構成において、鋼帯２が厚物から薄物へのサイズ変更部を有する場合には、図２に示すように、鋼帯２のサイズ変更部が直火炉３に入る前に連続焼鈍ライン１の中央速度Ｖｃを事前に減速しておき、鋼帯２のサイズ変更部が直火炉３を通過する時には、連続焼鈍ライン１の中央速度Ｖｃを増速させて鋼帯温度ＰＶを板温許容範囲内に制御する必要がある。そのため、本発明の一実施形態では、図３に示すように、連続焼鈍ライン１の中央制約条件（炉負荷燃焼、熱処理方法による制約）によって定まる中央速度Ｖｃの制約速度Ｖ₁と鋼帯２のサイズ変更部が直火炉３を通過する時の中央速度Ｖｃの増速量ΔＶとを求めた後（ステップＳ１及びＳ２）、サイズ変更部が直火炉３に入る前の事前減速量ΔＶ_Jを設定する（ステップＳ３〜Ｓ８）。なお、増速量ΔＶの求め方は従来から知られている方法でよく、例えば特許文献１記載の方法でよい。

ここで、鋼帯２のサイズ変更部が直火炉３に入る前の中央速度（事前減速前の中央速度）Ｖｃ₀と制約速度Ｖ₁および増速量ΔＶとの関係がＶ₁≧（Ｖｃ₀＋ΔＶ）のときは、図３に示すように、事前減速量ΔＶ_ＪをΔＶ_J＝０に設定する。また、（Ｖｃ₀＋ΔＶ）＞Ｖ₁≧Ｖｃ₀のときは事前減速量ΔＶ_ＪをΔＶ_J＝−（Ｖｃ₀＋ΔＶ−Ｖ₁）に設定し、Ｖ₁＜Ｖｃ₀のときはΔＶ_J＝−ΔＶに設定する。
なお、中央速度Ｖｃの制約速度Ｖ₁は、熱処理ラインの各設備の制約（加熱炉燃焼能力、処理時間等）から決定されるライン中央部での最大速度である。

このようにして中央速度Ｖｃの事前減速量ΔＶ_Jを設定した後は、鋼帯２のサイズ変更部が直火炉３に入るまでに中央速度Ｖｃの事前減速を完了させておく必要があるため、本発明の一実施形態では、鋼帯２の減速開始ポイントＰを下式（２）から算出し（ステップＳ１０）、算出した減速開始ポイントＰが減速開始位置に到達したときに中央速度Ｖｃの事前減速を開始する（ステップＳ１５）。このとき、炉温制御装置９は、図３に示すように、直火炉３での鋼帯温度ＰＶ（実測温度）を板温制御装置１０から供給された板温設定温度ＳＶに一致させるために、流量調整弁７に制御信号を送出して直火炉３の炉内温度を制御するため、中央速度Ｖｃの事前減速時に鋼帯温度ＰＶ（実測温度）が上昇することはない。そして、中央速度Ｖｃの事前減速が完了したならば、図２に示すように、連続焼鈍ライン１の中央速度ＶｃをＶｃ＋ΔＶに変更する。その結果、直火炉板温ＰＶ（実測温度）は、中央速度Ｖｃの増加により加熱量が低減するため、一旦温度は急激に低下する。ただし、温度低下量は、下限値未満にならない量とされる。その直後、サイズ変更点の通過時にサイズ変更比率に応じて、板温が急激に上昇する。ここでも、温度上昇量は上限値を超えない量とされ、その結果、直火炉板温ＰＶ（実測温度）を温度許容範囲内に制御することが可能となる。その後は、制御の応答性が遅い板温制御装置、炉温制御装置により加熱量を制御することによって次第に直火炉板温ＳＶへ制御されることになる。

Ｐ＝ｍｉｎ（Ｐ_B、Ｐ_C、…） ‥‥（２）
但し、Ｐ_B＝Ｌ_A−Ｄ_B
Ｐ_C＝Ｌ_A＋Ｌ_B−Ｄ_C
Ｄ_B＝（Ｖｃ₀ ²−Ｖ_B ²）／（２×α）
Ｖ_B＝Ｖｃ₀−ΔＶ_J
Ｌ_A：鋼帯の先端から１番目のサイズ変更部までの鋼帯長さ
Ｌ_B：１番目のサイズ変更部から２番目のサイズ変更部までの鋼帯長さ
Ｄ_B：２番目のサイズ変更部が直火炉に入る前までの減速距離
Ｄ_c：鋼帯の先端から３番目のサイズ変更部が直火炉に入る前までの減速距離
α：減速率
なお、図２では、速度変更点が勾配をもって速度を増加しているため、直火炉板温ＰＶの温度低下もそれに伴って勾配を持って低下する。この速度変更の勾配は、設備能力等により瞬時に速度変更をすることができないからであるが、短時間で変更するのが良い。

このように、直火炉３を通過する鋼帯２が厚さの厚いものから薄いものに変化する前の連続焼鈍ライン１の中央速度（事前減速前の速度）をＶｃ₀、直火炉３を通過する鋼帯２が厚さの厚いものから薄いものに変化した時の中央速度Ｖｃの増速量をΔＶ、中央速度Ｖｃを増速する前の事前減速量をΔＶ_J、中央速度Ｖｃの制約速度をＶ₁としたとき、Ｖ₁≧（Ｖｃ₀＋ΔＶ）のときはΔＶ_J＝０、（Ｖｃ₀＋ΔＶ）＞Ｖ₁≧Ｖｃ₀のときはΔＶ_J＝−（Ｖｃ₀＋ΔＶ−Ｖ₁）、Ｖ₁＜Ｖｃ₀のときはΔＶ_J＝−ΔＶに設定して鋼帯２を連続焼鈍処理すると、事前減速量ΔＶ_Jが増速量ΔＶと制約速度Ｖ₁とを考慮した速度に設定される。従って、直火炉３を通過する鋼帯２が厚さの厚いものから薄いものに変化したときに連続熱処理ライン１の中央速度Ｖｃが制約速度を超える速度に増速されてしまうことがないので、ライントラブルの発生や操業効率の低下などを招くことなく金属帯を連続熱処理することができる。

また、鋼帯２の減速開始ポイントＰを式（２）から算出して鋼帯２を連続焼鈍処理すると、鋼帯２のサイズ変更部が直火炉３に入る前に連続焼鈍ライン１の中央速度Ｖｃを所定速度まで確実に事前減速できるので、ライントラブルの発生や操業効率の低下などを招くことなく鋼帯２を安定して連続焼鈍処理することができる。
なお、上述した実施形態では本発明に係る金属帯の連続熱処理方法を連続焼鈍ラインに適用した場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、連続溶融亜鉛メッキライン等にも適用することができる。

本発明を連続焼鈍ラインに適用した場合の一実施形態を示す図である。連続焼鈍ラインの中央速度を減速させるタイミングを説明するための図である。本発明の一実施形態を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１連続焼鈍ライン
２鋼帯
３直火炉
４バーナ
５燃料供給管
６流量検出器
７流量調整弁
８板温検出器
９炉温制御装置
１０板温制御装置
１１板温設定及び板温変更タイミング演算装置
１２ラインドライブ電動機
１３ラインドライブ制御装置
１４速度制御装置
１５中央速度設定及び速度変更タイミング演算装置
１６速度検出器
１７サイズ変更点トラッキング装置
１８入側ルーパ
１９出側ルーパ

Claims

厚物から薄物へのサイズ変更部を有する金属帯を連続熱処理ラインの中央に配置された加熱炉を通して連続熱処理する方法であって、前記加熱炉をサイズ変更部が通過する事前に前記連続熱処理ラインの中央速度を減速させることにより、その後のサイズ変更部通過時に伴い増加した中央速度が連続熱処理ラインの設備能力から決定される最大速度を超えないようにして前記金属帯を連続熱処理することを特徴とする金属帯の連続熱処理方法。
前記加熱炉をサイズ変更部が通過する事前に前記中央速度を減速させる事前減速量ΔＶ_Jは、最小値に設定されることを特徴とする請求項１記載の金属帯の連続熱処理方法。
前記事前減速量ΔＶ_Jは、前記金属帯のサイズ変更部が加熱炉に入る前の中央速度Ｖｃ₀と前記連続熱処理ラインの中央制約条件によって定まる中央速度の制約速度Ｖ₁および前記サイズ変更部が前記加熱炉を通過する時の中央速度の増速量ΔＶとの関係がＶ₁≧（Ｖｃ₀＋ΔＶ）のときはΔＶ_J＝０、（Ｖｃ₀＋ΔＶ）＞Ｖ₁≧Ｖｃ₀のときはΔＶ_J＝−（Ｖｃ₀＋ΔＶ−Ｖ₁）、Ｖ₁＜Ｖ₀のときはΔＶ_J＝−ΔＶに設定されることを特徴とする請求項１または２記載の金属帯の連続熱処理方法。