JP2008308731A

JP2008308731A - 鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法

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Publication number: JP2008308731A
Application number: JP2007157749A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Kunikata; 康生國方
Original assignee: Nippon Steel Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Engineering Co Ltd
Priority date: 2007-06-14
Filing date: 2007-06-14
Publication date: 2008-12-25
Anticipated expiration: 2027-06-14
Also published as: JP5118393B2

Abstract

【課題】鋼帯連続熱処理炉の徐冷帯の操業条件を変更する際に、鋼帯の冷却不足及び過冷却を回避して最適な冷却を可能とする鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法を提供する。
【解決手段】先行鋼帯１１の後端部と後行鋼帯１２の先端部を溶接して連続鋼帯１３を形成し、連続鋼帯１３を鋼帯連続熱処理炉の加熱帯を通過させながら加熱し、ブロア１４で冷却風が吹込まれる徐冷帯１５を通過させながら徐冷する鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法において、徐冷帯１５に設けたヒータ１６による炉温の変更及び徐冷帯１５に吹込まれる冷却風の総風量を決定するブロア回転数の変更を行なわない定常運転時には徐冷帯１５の板温調整をフィードバック制御で行ない、ブロア回転数のみを変更する操業条件変更時、又はブロア回転数及び徐冷帯１５の炉温を変更する操業条件変更時には、フィードバック制御を中断してブロア回転数又は徐冷帯１５の炉温をフィードフォワード制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法に係り、詳しくは鋼帯連続熱処理炉の徐冷帯から出る鋼帯温度を制御する温度制御方法に関する。

鋼帯を連続熱処理する場合、先行鋼帯の後端部と後行鋼帯の先端部とを溶接して鋼帯連続熱処理炉に連続的に通板している。このとき、各鋼帯の品質上の制約から、鋼帯毎に予め決められた冷却処理条件で熱処理が行なわれるように、鋼帯連続熱処理炉に設けた徐冷帯（冷却帯ともいう）の操業条件を鋼帯毎に変更している。
例えば、特許文献１には、徐冷帯内の鋼帯への熱伝達を示す熱伝達モデル式中の総括熱伝達係数と徐冷帯内の鋼帯に吹付ける冷却風量との関係を表す関係式を予め求めておき、操業条件の変更毎に、すなわち、処理中の先行鋼帯の後端部に続いて次に処理を行なう後行鋼帯の先端部が徐冷帯に進入した場合に予測される総括熱伝達係数の予測値を前記関係式に代入して冷却風量を求めて後行鋼帯の最適な冷却を行なう鋼帯連続熱処理炉の徐冷帯における鋼帯の温度制御方法が提案されている。

特許第１１５０３９５明細書

しかしながら、特許文献１に記載された発明では、操業条件の変更毎に設定する冷却風量は明確に規定されるが、冷却風量変更のタイミングに関しては記載されておらず、最適な冷却を行なう場合は変更のタイミングを徐冷帯の特性に合わせて決定しなければならないという問題がある。また、前記関係式に代入して求めた冷却風量が送風設備で調整可能な風量範囲の下限値未満となって鋼帯が過剰冷却される場合については考慮されていないという問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、鋼帯連続熱処理炉の徐冷帯の操業条件を変更する際に、鋼帯の冷却不足及び過冷却を回避して最適な冷却を可能とする鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法は、先行鋼帯の後端部と後行鋼帯の先端部を溶接して連続鋼帯を形成し、前記連続鋼帯を鋼帯連続熱処理炉の加熱帯を通過させながら加熱し、ブロアで冷却風が吹込まれる徐冷帯を通過させながら徐冷する際に、前記徐冷帯に設けたヒータによる炉温の変更及び前記徐冷帯に吹込まれる冷却風の総風量を決定するブロア回転数の変更を行なわない定常運転時には前記徐冷帯の板温調整をフィードバック制御で行ない、前記ブロア回転数のみを変更する、又は前記ブロア回転数及び前記徐冷帯の炉温を変更する操業条件変更時には、前記フィードバック制御を中断して前記ブロア回転数又は前記徐冷帯の炉温をフィードフォワード制御する鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法であって、
前記ブロア回転数、前記徐冷帯内を通過する前記連続鋼帯に冷却風を吹付けて冷却する際の強制対流熱伝達係数、及び冷却風の放出口から前記連続鋼帯までの吹付け距離の関係を表す実験式を予め求めておき、
前記フィードバック制御は、前記徐冷帯から出る前記連続鋼帯の出側板温に基づいてＰＩＤ制御することで行ない、
前記フィードフォワード制御時の前記ブロア回転数は、前記操業条件変更毎に、前記徐冷帯に進入する前記連続鋼帯の板厚、該徐冷帯に進入する該連続鋼帯のライン速度、該徐冷帯に進入する該連続鋼帯の入側板温設定値、該徐冷帯から出る該連続鋼帯の出側板温設定値、及び該連続鋼帯に吹付ける冷却風の風温度をパラメータとして含む強制対流熱伝達係数予測式から算出される強制対流熱伝達係数を前記実験式に代入して得られる予測回転数に０．９以上１．１以下の係数を乗じて得られる範囲内の値に設定し、
前記ブロア回転数が予め設定された最小回転数未満で、かつ前記徐冷帯から出る前記連続鋼帯の出側板温が前記出側板温設定値未満の場合は、前記ブロア回転数を前記最小回転数に設定し前記ヒータにより前記徐冷帯の炉温の調整を行なう。

本発明に係る鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法において、前記ブロア回転数が前記最小回転数以上の場合、前記フィードフォワード制御の開始時刻は、前記実験式に前記先行鋼帯の強制対流熱伝達係数を代入して設定した先行鋼帯用のブロア回転数と前記実験式に前記後行鋼帯の強制対流熱伝達係数を代入して設定した後行鋼帯用のブロア回転数との回転数大小関係から設定することが好ましい。
ここで、前記後行鋼帯用のブロア回転数が前記先行鋼帯用のブロア回転数を超える場合、前記フィードフォワード制御は前記先行鋼帯の後端部と前記後行鋼帯の先端部との溶接部が前記徐冷帯の入側所定位置に到達した場合に開始し、前記後行鋼帯用のブロア回転数が前記先行鋼帯用のブロア回転数未満の場合、前記フィードフォワード制御は前記溶接部が前記徐冷帯の出側所定位置に到達した場合に開始することが好ましい。

本発明に係る鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法において、前記ブロア回転数が前記最小回転数未満で、かつ前記徐冷帯から出る前記連続鋼帯の出側板温が前記出側板温設定値未満の場合、前記フィードフォワード制御の開始時刻は、前記先行鋼帯用の徐冷帯炉温設定値と前記後行鋼帯用の徐冷帯炉温設定値との温度大小関係から設定することが好ましい。
ここで、前記後行鋼帯用の徐冷帯炉温設定値が前記先行鋼帯用の徐冷帯炉温設定値未満の場合、前記フィードフォワード制御は前記先行鋼帯の後端部と前記後行鋼帯の先端部との溶接部が前記徐冷帯の入側所定位置に到達した場合に開始し、前記後行鋼帯用の徐冷帯炉温設定値が前記先行鋼帯用の徐冷帯炉温設定値より高い場合、前記フィードフォワード制御は前記溶接部が前記徐冷帯の出側所定位置に到達した場合に開始することが好ましい。

本発明に係る鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法において、前記フィードフォワード制御の終了時刻はタイマーで設定することが好ましい。

本発明に係る鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法において、前記実験式は、前記ブロア回転数をＮ（回／分）、前記強制対流熱伝達係数をα（Ｋｃａｌ／ｍ^２ｈｒ℃）、及び前記吹付け距離をｄ（ｍ）として、
Ｎ＝α^ｘ・ｅｘｐ（ｙ）・ｄ^ｚ
とすることができる。
ここで、ｘ、ｙ、及びｚは前記徐冷帯において定まる固有のパラメータである。

本発明に係る鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法において、前記ヒータにより前記徐冷帯の炉温の調整を行なう場合の徐冷帯炉温設定値ＴＦ_ＳＶは、次式で求めることができる。
ＴＦ_ＳＶ＝ＴＳ_ＡＶＥ＋Ｍ・ｔ・（６０Ｖ）・（ＱＳ_ｄｅｌ−ＱＳ_ｅｎｔ）／（２Ｌ_ｆ・β）＋δ
ここで、ＴＳ_ＡＶＥは前記徐冷帯内の前記連続鋼帯の平均温度（℃）、Ｍは該連続鋼帯の密度（ｋｇ／ｍ^３）、ｔは該連続鋼帯の板厚、Ｖは該連続鋼帯のライン速度（ｍ／分）、ＱＳ_ｅｎｔは該徐冷帯に進入する該連続鋼帯の顕熱（Ｋｃａｌ／ｋｇ）、ＱＳ_ｄｅｌは該徐冷帯から出る該連続鋼帯の顕熱（Ｋｃａｌ／ｋｇ）、Ｌ_ｆは該徐冷帯内の該連続鋼帯の長さ（ｍ）、βは総括熱伝達係数（Ｋｃａｌ／ｍ^２ｈｒ℃）、δはバイアス（℃）である。

請求項１〜８記載の鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法においては、操業条件変更時にフィードフォワード制御を実施することで、過渡応答特性を改善することができると共に、フィードバック制御時にはＰＩＤ制御を行うのできめ細かい制御を行なうことができる。

特に、請求項２〜５記載の鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法においては、操業条件変更の前後で連続鋼帯が冷却不足又は過冷却になることが回避できる。
請求項６記載の鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法においては、徐冷帯の温度応答特性に応じて、フィードフォワード制御期間を設定することができる。
請求項７記載の鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法においては、実験式に含まれるパラメータ数が少なく、徐冷帯において定まる固有のパラメータを求める試運転調整期間を短くすることができる。
請求項８記載の鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法においては、徐冷帯に固有のパラメータは総括熱伝達係数βのみに含まれるため、短い試運転調整期間で総括熱伝達係数βを求めることができる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法を適用する鋼帯連続熱処理炉の徐冷帯温度制御設備の構成図である。

図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法は、鋼帯連続熱処理炉の徐冷帯温度制御設備１０において、先行鋼帯１１の後端部と後行鋼帯１２の先端部を溶接して連続鋼帯１３を形成し、連続鋼帯１３を鋼帯連続熱処理炉の加熱帯（図示せず）を通過させながら加熱し、複数のブロア１４により冷却風が吹込まれる徐冷帯１５を通過させながら徐冷する際に、徐冷帯１５に設けたヒータ１６による炉温の変更及び徐冷帯１５に吹込まれる冷却風の総風量を決定するブロア回転数の変更を行なわない定常運転時には徐冷帯１５の板温調整をフィードバック制御で行ない、ブロア回転数のみを変更する操業条件変更時、又はブロア回転数及び徐冷帯１５の炉温を変更する操業条件変更時には、フィードバック制御を中断してブロア回転数又は徐冷帯１５の炉温をフィードフォワード制御する方法であって、これらの制御を行なう冷却処理管理制御装置１７には、フィードフォワード制御が開始された際に、フィードフォワード制御の期間、すなわち、終了時刻を設定するタイマー（図示せず）が設けられている。

また、徐冷帯温度制御設備１０は、フィードバック制御時に、徐冷帯１５の出口側に設けた出側板温計１８で測定される徐冷帯１５から出る連続鋼帯１３の出側板温が冷却処理管理制御装置１７で設定された出側板温設定値になるように調整を行なう板温用温度調節器１９と、板温用温度調節器１９からの出力信号を受けて徐冷帯１５内に吹込む冷却風の総風量を決定するブロア回転数を求めるブロア調整器２０とを有している。更に、徐冷帯温度制御設備１０は、冷却処理管理制御装置１７で設定された出側板温設定値と板温用温度調節器１９を介して入力された連続鋼帯１３の出側板温に基づいてヒータ１６の制御を行なうヒータ用温度調整器２１と、冷却処理管理制御装置１７からの指示信号を受けて板温用温度調節器１９の出力信号がブロア調整器２０又はヒータ用温度調整器２１のいずれか一方に入力されるようにする信号切替えスイッチ２２とを有している。

このような構成とすることにより、徐冷帯１５で後端部側を除いた先行鋼帯１１の徐冷処理を行なう場合、徐冷帯１５から出る先行鋼帯１１の出側板温が冷却処理管理制御装置１７で設定された出側板温設定値になるように徐冷帯１５の板温調整をＰＩＤ制御によるフィードバック制御で行なうことができる。一方、先行鋼帯１１の後端部側の徐冷処理を行なう際には、後行鋼帯１２の先端部を除いた領域の徐冷が所定条件で行なわれるように徐冷帯１５の板温を変更する必要があり、フィードバック制御による徐冷帯１５の板温調整を一次中断して、フィードフォワード制御でブロア回転数のみを変更するか、又はフィードフォワード制御でブロア回転数及び徐冷帯の炉温を変更することができる。

続いて、本発明の一実施の形態に係る鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法について説明する。
先行鋼帯１１の後端部と後行鋼帯１２の先端部を溶接して形成した連続鋼帯１３を鋼帯連続熱処理炉の徐冷帯１５で連続して徐冷処理を行なうに際し、後端部側を除いた先行鋼帯１１の熱処理を行なう場合、図示しない生産管理制御装置から先行鋼帯１１の情報が冷却処理管理制御装置１７に入力され、冷却処理管理制御装置１７において徐冷帯１５の徐冷パターン、先行鋼帯１１が徐冷帯１５から出る時の出側板温設定値の設定が行なわれ、徐冷パターンの設定信号はブロア１４毎に設けられたブロア操作器２３に入力され、徐冷帯１５から出る時の出側板温設定値は板温用温度調節器１９に入力される。

一方、徐冷帯１５から出る時の先行鋼帯１１の出側板温は、徐冷帯１５の出口側に設けた出側板温計１８で測定されて板温用温度調節器１９に入力される。そして、板温用温度調節器１９からは、徐冷帯１５から出る先行鋼帯１１の出側板温が冷却処理管理制御装置１７で設定された出側板温設定値になるようにフィードバック制御による調整信号がブロア調整器２０に入力される。ブロア調整器２０では、調整信号に基づいて徐冷帯１５内に吹込む冷却風の総風量を決定するブロア回転数を算出して各ブロア操作器２３に入力し、ブロア操作器２３では、徐冷パターンの設定信号と入力されたブロア回転数に基づいてブロア１４毎のブロア個別回転数が算出される。その結果、各ブロア１４からは、ブロア個別回転数に応じた風量の冷却風が徐冷帯１５内に吹き込まれることにより、徐冷帯１５の板温がフィードバック制御される。これにより、徐冷帯１５内を通過する先行鋼帯１１に対して冷却処理管理制御装置１７で設定された徐冷パターンによる徐冷が行なわれ、徐冷帯１５の出側からは出側板温が実質的に出側板温設定値となった先行鋼帯１１が排出される。

なお、各ブロア１４から徐冷帯１５内に吹込む冷却風の風量を制御可能な最小風量値にしても、設定された徐冷パターンによる徐冷で徐冷帯１５から出る先行鋼帯１１の出側板温が出側板温設定値未満となる場合は、冷却処理管理制御装置１７から出力される指示信号を受けて信号切替えスイッチ２２が切り替わり、板温用温度調節器１９の出力信号がヒータ用温度調整器２１に入力される。その結果、ヒータ用温度調整器２１を用いて、先行鋼帯１１の出側板温と冷却処理管理制御装置１７で設定された出側板温設定値に基づいてヒータ１６による徐冷帯１５の炉温調整がフィードバック制御される。これにより、徐冷帯１５内を通過する先行鋼帯１１は冷却処理管理制御装置１７で設定された徐冷パターンによる徐冷が行なわれ、徐冷帯１５の出側からは出側板温が実質的に出側板温設定値となった先行鋼帯１１が排出される。

先行鋼帯１１の後端部側を鋼帯連続熱処理炉の徐冷帯１５で徐冷処理する場合、後行鋼帯１２の先端部を除いた領域の徐冷が所定条件で行なわれるように、徐冷帯１５の板温を変更（すなわち、操業条件を変更）する必要がある。このため、先行鋼帯１１の後端部側の徐冷処理が開始される段階で、冷却処理管理制御装置１７からは板温用温度調節器１９にフィードバック制御を停止する信号が入力されると共に、冷却処理管理制御装置１７においてブロア回転数のみ、又はブロア回転数及び徐冷帯１５の炉温がそれぞれ新たに設定され、フィードフォワード制御が開始する。

ここで、冷却処理管理制御装置１７には、ブロア回転数、徐冷帯１５内を通過する連続鋼帯１３に冷却風を吹付けて冷却する際の強制対流熱伝達係数、及び冷却風の放出口から連続鋼帯１３までの吹付け距離の関係を表す実験式が予め入力されている。そこで、徐冷帯１５に進入する後行鋼帯１２の板厚ｔ（ｋ＋１）、徐冷帯１５に進入する後行鋼帯１２のライン速度Ｖ（ｋ＋１）、徐冷帯１５に進入する後行鋼帯１２の入側板温設定値ＴＳ_ｅｎｔ（ｋ＋１）、徐冷帯１５から出る後行鋼帯１２の出側板温設定値ＴＳ_ｄｅｌ（ｋ＋１）、及び先行鋼帯１１に吹付ける冷却風の風温度Ｔ_ｇａｓ（ｋ）をパラメータとして含む強制対流熱伝達係数予測式から算出される強制対流熱伝達係数αをこの実験式に代入して予測回転数Ｎ_Ｐを算出する。そして、フィードフォワード制御時のブロア回転数Ｎを、得られた予測回転数Ｎ_Ｐに０．９を乗じて得られる０．９Ｎ_Ｐを下限回転数、１．１を乗じて得られる１．１Ｎ_Ｐを上限回転数とする範囲内の値に設定する。設定されたブロア回転数Ｎはブロア調節器２０に入力され、ブロア調整器２０では冷却処理管理制御装置１７から入力される徐冷パターンの設定信号に基づいて、ブロア１４毎のブロア個別回転数が算出され、各ブロア１４からはブロア個別回転数に応じた風量の冷却風が徐冷帯１５内に吹き込まれる。

ここで、実験式は、ブロア回転数をＮ（回／分）、強制対流熱伝達係数をα（Ｋｃａｌ／ｍ^２ｈｒ℃）、及び先行鋼帯１１の場合の吹付け距離をｄ（ｋ）（ｍ）として、
Ｎ＝α^ｘ・ｅｘｐ（ｙ）・ｄ（ｋ）^ｚ・・・・・（１）
と表される。なお、ｘ、ｙ、及びｚは徐冷帯１５において定まる固有のパラメータであり、徐冷帯１５で連続鋼帯１３が実際に徐冷される際の状況を学習させることにより決定した最適値を使用する。
また、強制対流熱伝達係数予測式は、次式で表される。
α＝｛Ｍ・ｔ（ｋ＋１）・６０Ｖ（ｋ＋１）・Ｃ_ｐ／（２Ｌ_ｆ）｝・Ｌｎ［（ＴＳ_ｅｎｔ（ｋ＋１）−Ｔ_ｇａｓ（ｋ））／（ＴＳ_ｄｅｌ（ｋ＋１）−Ｔ_ｇａｓ（ｋ））］・・・・・（２）
ここで、Ｍは密度（ｋｇ／ｍ^３）であり、先行鋼帯１１と後行鋼帯１２で実質的に同一としている。Ｌ_ｆは徐冷帯１５内の鋼帯の長さ（ｍ）、Ｃ_ｐは後行鋼帯１２の比熱（ｋcal／ｋｇ℃）で、次式で算出される。
Ｃ_ｐ＝Ａ_３＋２Ａ_４ＴＳ_ｄｅｌ（ｋ＋１）＋３Ａ_５ＴＳ_ｄｅｌ（ｋ＋１）^２＋４Ａ_６ＴＳ_ｄｅｌ（ｋ＋１）^３
なお、Ａ_３、Ａ_４、Ａ_５、Ａ_６は定数で、それぞれ０．１６２６４、−０．２５４１７×１０^−３、０．５９４３×１０^−６、−２．８２×１０^−１０である。

更に、フィードフォワード制御を行なう際、ブロア回転数Ｎが予め設定した最小回転数未満で、かつ徐冷帯１５から出る先行鋼帯１１の出側板温が出側板温設定値ＴＳ_ｄｅｌ（ｋ＋１）未満の場合は過冷却状態となるため、ブロア回転数Ｎを最小回転数に設定し、ヒータ１６で徐冷帯１５の炉温の調整を行なう必要があり、次式で求まる徐冷帯炉温設定値ＴＦ_ＳＶにフィードフォワード制御する。
ＴＦ_ＳＶ（ｋ＋１）＝ＴＳ_ＡＶＥ（ｋ＋１）
＋Ｍ・ｔ・（６０Ｖ）・（ＱＳ_ｄｅｌ−ＱＳ_ｅｎｔ）／（２Ｌ_ｆ・β）＋δ
・・・・・（３）
ここで、ＴＳ_ＡＶＥ（ｋ＋１）は後行鋼帯１２の徐冷帯１５内の平均温度（℃）で、｛ＴＳ_ｅｎｔ（ｋ＋１）＋ＴＳ_ｄｅｌ（ｋ＋１）｝／２である。
また、Ｍは後行鋼帯１２の密度（ｋｇ／ｍ^３）、Ｌ_ｆは徐冷帯１５内の鋼帯の長さ（ｍ）、ｔは後行鋼帯１２の板厚（ｍ）、Ｖは後行鋼帯１２のライン速度、ＱＳ_ｅｎｔは徐冷帯１５に進入する後行鋼帯１２の顕熱（Ｋｃａｌ／ｋｇ）、ＱＳ_ｄｅｌは徐冷帯１５から出る後行鋼帯１２の顕熱（Ｋｃａｌ／ｋｇ）、βは総括熱伝達係数（Ｋｃａｌ／ｍ^２ｈｒ℃）、δはバイアス（℃）である。
なお、ＱＳ_ｅｎｔ、ＱＳ_ｄｅｌは、それぞれ次式から求まる。ここで、Ａ_２は定数で−２．１１８である。また、総括熱伝達係数βは現場にて求める定数である。
ＱＳ_ｄｅｌ＝Ａ_２＋Ａ_３ＴＳ_ｄｅｌ（ｋ＋１）＋Ａ_４ＴＳ_ｄｅｌ（ｋ＋１）^２＋Ａ_５ＴＳ_ｄｅｌ（ｋ＋１）^３＋Ａ_６ＴＳ_ｄｅｌ（ｋ＋１）^４
ＱＳ_ｅｎｔ＝Ａ_２＋Ａ_３ＴＳ_ｅｎｔ（ｋ＋１）＋Ａ_４ＴＳ_ｅｎｔ（ｋ＋１）^２＋Ａ_５ＴＳ_ｅｎｔ（ｋ＋１）^３＋Ａ_６ＴＳ_ｅｎｔ（ｋ＋１）^４

そして、フィードフォワード制御の開始時刻は、ブロア回転数Ｎが最小回転数以上の場合、実験式に先行鋼帯１１の強制対流熱伝達係数を代入して設定した先行鋼帯１１用のブロア回転数Ｎ_ＳＶ（ｋ）と実験式に後行鋼帯１２の強制対流熱伝達係数を代入して設定した後行鋼帯１２用のブロア回転数Ｎ_ＳＶ（ｋ＋１）との回転数大小関係から求まる操業条件変更パターン毎に設定する。

後行鋼帯１２用のブロア回転数Ｎ_ＳＶ（ｋ＋１）が先行鋼帯１１用のブロア回転数Ｎ_ＳＶ（ｋ）を超える場合、フィードフォワード制御は先行鋼帯１１の後端部と後行鋼帯１２の先端部との溶接部２４が徐冷帯１５の入側所定位置、例えば、徐冷帯１５の入側に設けた入側板温計２５の測温部２６から上流側に一定距離の位置に到達した場合に開始する。このとき、フィードフォワード制御するブロア回転数Ｎは、（２）式から求まる強制対流熱伝達係数を（１）式に代入して得られる。なお、フィードフォワード制御の期間は、例えば、ブロア１４毎に算出されるブロア個別回転数でブロアが回転するようになるまでに要する時間とする。これにより、後行鋼帯１２の先端側が冷却不足になるのが防止できる。

後行鋼帯１２用のブロア回転数Ｎ_ＳＶ（ｋ＋１）が先行鋼帯１１用のブロア回転数Ｎ_ＳＶ（ｋ）未満の場合、フィードフォワード制御は溶接部２４が徐冷帯１５の出側所定位置、例えば、徐冷帯１５の出側に設けた出側板温計１８の測温部２７から上流側に一定距離の位置に到達した場合に開始する。このとき、フィードフォワード制御するブロア回転数Ｎは、（２）式から求まる強制対流熱伝達係数を（１）式に代入して得られる。なお、フィードフォワード制御の期間は、例えば、ブロア１４毎に算出されるブロア個別回転数でブロア１４が回転するようになるまでに要する時間とする。これにより、後行鋼帯１２の先端側が過冷却になるのが防止できる。

ブロア回転数Ｎが最小回転数未満で、かつ徐冷帯１５から出る連続鋼帯１３の出側板温が出側板温設定値未満の場合、フィードフォワード制御の開始時刻は、冷却処理時の先行鋼帯１１用の徐冷帯炉温設定値ＴＦ_ＳＶ（ｋ）と後行鋼帯１２用の徐冷帯炉温設定値ＴＦ_ＳＶ（ｋ＋１）との温度大小関係から設定する。
すなわち、後行鋼帯１２用の徐冷帯炉温設定値ＴＦ_ＳＶ（ｋ＋１）が先行鋼帯１１用の徐冷帯炉温設定値ＴＦ_ＳＶ（ｋ）より高い場合、フィードフォワード制御は溶接部２４が徐冷帯１５の出側所定位置、例えば、徐冷帯１５の出側に設けた出側板温計１８の測温部２７から上流側に一定距離の位置に到達した場合に開始する。このとき、フィードフォワード制御する徐冷帯炉温設定値ＴＦ_ＳＶは（３）式から求まる。なお、フィードフォワード制御の期間は、例えば、徐冷帯炉温設定値ＴＦ_ＳＶに到達するのに要する時間とする。

また、後行鋼帯１２用の徐冷帯炉温設定値ＴＦ_ＳＶ（ｋ＋１）が先行鋼帯１１用の徐冷帯炉温設定値ＴＦ_ＳＶ（ｋ）未満の場合、フィードフォワード制御は溶接部２４が徐冷帯の入側所定位置、例えば、入側板温計２５の測温部２６から上流側に一定距離の位置に到達した場合に開始する。このとき、フィードフォワード制御する徐冷帯炉温設定値ＴＦ_ＳＶは（３）式から求まる。なお、フィードフォワード制御の期間は、例えば、徐冷帯炉温設定値ＴＦ_ＳＶに到達するのに要する時間とする。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。

本発明の一実施の形態に係る鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法を適用する鋼帯連続熱処理炉の徐冷帯温度制御設備の構成図である。

符号の説明

１０：徐冷帯温度制御設備、１１：先行鋼帯、１２：後行鋼帯、１３：連続鋼帯、１４：ブロア、１５：徐冷帯、１６：ヒータ、１７：冷却処理管理制御装置、１８：出側板温計、１９：板温用温度調節器、２０：ブロア調整器、２１：ヒータ用温度調整器、２２：信号切替えスイッチ、２３：ブロア操作器、２４：溶接部、２５：入側板温計、２６、２７：測温部

Claims

先行鋼帯の後端部と後行鋼帯の先端部を溶接して連続鋼帯を形成し、前記連続鋼帯を鋼帯連続熱処理炉の加熱帯を通過させながら加熱し、ブロアで冷却風が吹込まれる徐冷帯を通過させながら徐冷する際に、前記徐冷帯に設けたヒータによる炉温の変更及び前記徐冷帯に吹込まれる冷却風の総風量を決定するブロア回転数の変更を行なわない定常運転時には前記徐冷帯の板温調整をフィードバック制御で行ない、前記ブロア回転数のみを変更する、又は前記ブロア回転数及び前記徐冷帯の炉温を変更する操業条件変更時には、前記フィードバック制御を中断して前記ブロア回転数又は前記徐冷帯の炉温をフィードフォワード制御する鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法であって、
前記ブロア回転数、前記徐冷帯内を通過する前記連続鋼帯に冷却風を吹付けて冷却する際の強制対流熱伝達係数、及び冷却風の放出口から前記連続鋼帯までの吹付け距離の関係を表す実験式を予め求めておき、
前記フィードバック制御は、前記徐冷帯から出る前記連続鋼帯の出側板温に基づいてＰＩＤ制御することで行ない、
前記フィードフォワード制御時の前記ブロア回転数は、前記操業条件変更毎に、前記徐冷帯に進入する前記連続鋼帯の板厚、該徐冷帯に進入する該連続鋼帯のライン速度、該徐冷帯に進入する該連続鋼帯の入側板温設定値、該徐冷帯から出る該連続鋼帯の出側板温設定値、及び該連続鋼帯に吹付ける冷却風の風温度をパラメータとして含む強制対流熱伝達係数予測式から算出される強制対流熱伝達係数を前記実験式に代入して得られる予測回転数に０．９以上１．１以下の係数を乗じて得られる範囲内の値に設定し、
前記ブロア回転数が予め設定された最小回転数未満で、かつ前記徐冷帯から出る前記連続鋼帯の出側板温が前記出側板温設定値未満の場合は、前記ブロア回転数を前記最小回転数に設定し前記ヒータにより前記徐冷帯の炉温の調整を行なうことを特徴とする鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法。
請求項１記載の鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法において、前記ブロア回転数が前記最小回転数以上の場合、前記フィードフォワード制御の開始時刻は、前記実験式に前記先行鋼帯の強制対流熱伝達係数を代入して設定した先行鋼帯用のブロア回転数と前記実験式に前記後行鋼帯の強制対流熱伝達係数を代入して設定した後行鋼帯用のブロア回転数との回転数大小関係から設定することを特徴とする鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法。
請求項２記載の鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法において、前記後行鋼帯用のブロア回転数が前記先行鋼帯用のブロア回転数を超える場合、前記フィードフォワード制御は前記先行鋼帯の後端部と前記後行鋼帯の先端部との溶接部が前記徐冷帯の入側所定位置に到達した場合に開始し、前記後行鋼帯用のブロア回転数が前記先行鋼帯用のブロア回転数未満の場合、前記フィードフォワード制御は前記溶接部が前記徐冷帯の出側所定位置に到達した場合に開始することを特徴とする鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法。
請求項１記載の鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法において、前記ブロア回転数が前記最小回転数未満で、かつ前記徐冷帯から出る前記連続鋼帯の出側板温が前記出側板温設定値未満の場合、前記フィードフォワード制御の開始時刻は、前記先行鋼帯用の徐冷帯炉温設定値と前記後行鋼帯用の徐冷帯炉温設定値との温度大小関係から設定することを特徴とする鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法。
請求項４記載の鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法において、前記後行鋼帯用の徐冷帯炉温設定値が前記先行鋼帯用の徐冷帯炉温設定値未満の場合、前記フィードフォワード制御は前記先行鋼帯の後端部と前記後行鋼帯の先端部との溶接部が前記徐冷帯の入側所定位置に到達した場合に開始し、前記後行鋼帯用の徐冷帯炉温設定値が前記先行鋼帯用の徐冷帯炉温設定値より高い場合、前記フィードフォワード制御は前記溶接部が前記徐冷帯の出側所定位置に到達した場合に開始することを特徴とする鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法。
請求項２〜５のいずれか１項に記載の鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法において、前記フィードフォワード制御の終了時刻はタイマーで設定することを特徴とする鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法において、前記実験式は、前記ブロア回転数をＮ（回／分）、前記強制対流熱伝達係数をα（Ｋｃａｌ／ｍ^２ｈｒ℃）、及び前記吹付け距離をｄ（ｍ）として、
Ｎ＝α^ｘ・ｅｘｐ（ｙ）・ｄ^ｚ
であることを特徴とする鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法。
ここで、ｘ、ｙ、及びｚは前記徐冷帯において定まる固有のパラメータである。
請求項１〜７のいずれか１項に記載の鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法において、前記ヒータにより前記徐冷帯の炉温の調整を行なう場合の徐冷帯炉温設定値ＴＦ_ＳＶは、次式で求めることを特徴とする鋼帯連続熱処理炉の温度制御方法。
ＴＦ_ＳＶ＝ＴＳ_ＡＶＥ＋Ｍ・ｔ・（６０Ｖ）・（ＱＳ_ｄｅｌ−ＱＳ_ｅｎｔ）／（２Ｌ_ｆ・β）＋δ
ここで、ＴＳ_ＡＶＥは前記徐冷帯内の前記連続鋼帯の平均温度（℃）、Ｍは該連続鋼帯の密度（ｋｇ／ｍ^３）、ｔは該連続鋼帯の板厚、Ｖは該連続鋼帯のライン速度（ｍ／分）、ＱＳ_ｅｎｔは該徐冷帯に進入する該連続鋼帯の顕熱（Ｋｃａｌ／ｋｇ）、ＱＳ_ｄｅｌは該徐冷帯から出る該連続鋼帯の顕熱（Ｋｃａｌ／ｋｇ）、Ｌ_ｆは該徐冷帯内の該連続鋼帯の長さ（ｍ）、βは総括熱伝達係数（Ｋｃａｌ／ｍ^２ｈｒ℃）、δはバイアス（℃）である。