JP2015040341A - フロータ式連続焼鈍炉の制御方法及び制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】既存の設備を用いて焼鈍後に鋼板に反りが発生することを抑制すること。【解決手段】制御装置１００は、鋼板の搬送方向における加熱帯の炉温パターンを鋼板の種類及び形状毎に格納する炉温パターンデータベース１０１と、鋼板に反りが発生する可能性がある温度に関する情報を鋼板の種類及び形状毎に格納する反り温度データベース１０２と、加熱帯で加熱される鋼板の種類及び形状に対応する加熱帯の炉温パターン及び鋼板に反りが発生する可能性がある温度に関する情報を炉温パターンデータベース１０１及び反り温度データベース１０２から読み出し、読み出した情報に基づいて、炉温が鋼板に反りが発生する可能性がある温度以上である加熱帯部分の炉温を下げ、炉温が鋼板に反りが発生する可能性がある温度未満である加熱帯部分の炉温を炉温を下げた分だけ上げる加熱帯温度制御部１０３と、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、フロータによって鋼板を浮上させて焼鈍するフロータ式連続焼鈍炉の制御方法及び制御装置に関する。

一般に、冷延鋼板や電磁鋼板等の鋼板は所望の特性を得るために焼鈍されるが、焼鈍後の鋼板の形状は平坦であることが望ましい。例えば無方向性電磁鋼板は、所定の寸法に打ち抜き、積層した後にかしめる又は溶接することによって、モータコアや小型トランスとして利用されている。この打ち抜き、積層、及びかしめ又は溶接の工程はほとんど自動化されている。このため、各工程を円滑に行うために無方向性電磁鋼板には平坦であることが求められている。

フロータを利用して鋼板を浮上させて焼鈍するフロータ式連続焼鈍炉では、鋼板が幅方向に湾曲する、Ｃ反りと呼ばれる欠陥が発生することがある。このため、特許文献１には、加熱帯出側の最終ロール入側に進退自在な押込ロールを配置し、押込ロールの押込量を調整することによって鋼板に長手方向曲げを与えることにより、Ｃ反りを矯正する技術が提案されている。また、特許文献２には、圧延時の最終段階での上下ロール径に差をつける、又は、圧延ロールを樽形状にすることによって、鋼板の板幅形状を予め下凸形状に湾曲させることにより、上凸形状のＣ反りが発生することを抑制する技術が提案されている。

特開平０５−０７６９３５号公報 特開平１０−３０６３２７号公報

しかしながら、特許文献１記載の技術によれば、加熱帯出側の最終ロール入側では鋼板の温度が９００℃以上になるために、押込ロールは高い耐熱性を有する必要があり、設備コストが嵩む。また、特許文献２記載の技術も同様に、上下ロール径に差をつける、又は、圧延ロールを樽形状にするために設備コストが嵩む。さらに、特許文献１，２記載の技術は共に、Ｃ反り発生後に鋼板形状を矯正する、又は、鋼板の圧延形状を予め矯正することによってＣ反りを矯正する技術であり、Ｃ反りが発生することを根本的に抑制する技術ではない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、既存の設備を用いて焼鈍後に鋼板に反りが発生することを抑制可能なフロータ式連続焼鈍炉の制御方法及び制御装置を提供することにある。

本発明に係るフロータ式連続焼鈍炉の制御方法は、フロータを利用して鋼板を浮上させて焼鈍するフロータ式連続焼鈍炉の制御方法であって、炉温が鋼板に反りが発生する可能性がある温度以上である加熱帯部分の炉温を下げ、炉温が鋼板に反りが発生する可能性がある温度未満である加熱帯部分の炉温を炉温を下げた分だけ上げるステップを含むことを特徴とする。

本発明に係るフロータ式連続焼鈍炉の制御方法は、上記発明において、鋼板の搬送方向上流側の温度に比べて鋼板の搬送方向下流側の温度が高い炉温パターンに従って加熱帯を加熱している場合、鋼板の搬送方向下流側における加熱帯の炉温を下げ、鋼板の搬送方向上流側における加熱帯の炉温を炉温を下げた分だけ上げるステップを含むことを特徴とする。

本発明に係るフロータ式連続焼鈍炉の制御装置は、フロータを利用して鋼板を浮上させて焼鈍するフロータ式連続焼鈍炉の制御装置であって、鋼板の搬送方向における加熱帯の炉温パターンを鋼板の種類及び形状毎に格納する炉温パターンデータベースと、鋼板に反りが発生する可能性がある温度に関する情報を鋼板の種類及び形状毎に格納する反り温度データベースと、加熱帯で加熱される鋼板の種類及び形状に対応する加熱帯の炉温パターン及び鋼板に反りが発生する可能性がある温度に関する情報を炉温パターンデータベース及び反り温度データベースから読み出し、読み出した情報に基づいて、炉温が鋼板に反りが発生する可能性がある温度以上である加熱帯部分の炉温を下げ、炉温が鋼板に反りが発生する可能性がある温度未満である加熱帯部分の炉温を炉温を下げた分だけ上げる加熱帯温度制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明に係るフロータ式連続焼鈍炉の制御方法及び制御装置によれば、既存の設備を用いて焼鈍後に鋼板に反りが発生することを抑制できる。

図１は、本発明が適用されるフロータ式連続焼鈍炉の構成を示す模式図である。 図２は、図１に示すフロータの構成を示す斜視図である。 図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。 図４は、鋼帯にＣ反りが発生するメカニズムを説明するための模式図である。 図５は、本発明の一実施形態であるフロータ式連続焼鈍炉の制御装置の構成を示すブロック図である。 図６は、本発明の一実施形態であるフロータ式連続焼鈍炉の制御処理の流れを示すフローチャートである。 図７は、本発明及び従来の加熱帯の炉温パターンを示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態であるフロータ式連続焼鈍炉の制御装置の構成及びその動作について説明する。

〔フロータ式連続焼鈍炉の構成〕
始めに、図１〜図３を参照して、本発明が適用されるフロータ式連続焼鈍炉の構成について説明する。図１は、本発明が適用されるフロータ式連続焼鈍炉の構成を示す模式図である。図２は、図１に示すフロータの構成を示す斜視図である。図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。

図１に示すように、本発明が適用されるフロータ式連続焼鈍炉１は、搬送ロールＲ１，Ｒ２によって搬送される帯状の鋼板（以下、鋼帯と表記）Ｓを焼鈍する焼鈍炉である。フロータ式連続焼鈍炉１は、加熱帯２と、シール部３によって加熱帯２から熱的に遮断された状態で設けられた冷却帯４と、を備えている。

加熱帯２には、バーナを備えたラジアントチューブ２１が加熱器として鋼帯Ｓの搬送経路の上方及び下方に複数配置されている。ラジアントチューブ２１は、図示しない予熱帯で７５０〜８００℃程度の温度に加熱された鋼帯Ｓを８５０〜９５０℃程度の温度まで加熱する。

冷却帯４には、鋼帯Ｓを上下方向から挟んで対をなす二又状のプレナムチャンバ４１が冷却器として配置されている。プレナムチャンバ４１には複数のノズル４１ａが設けられ、ノズル４１ａから噴出される冷却用ガスによって加熱帯２で加熱された鋼帯Ｓは７５０〜８００℃程度の温度まで冷却される。

加熱帯２、シール部３、及び冷却帯４には、鋼帯Ｓの搬送経路の下方に所定間隔を空けて配置された複数のフロータ５が設けられている。なお、加熱帯２及び冷却帯４では、ラジアントチューブ２１及びプレナムチャンバ４１はフロータ５間に配置されている。

図２に示すように、フロータ５は、配管５１を介して内部に炉内雰囲気ガスが送り込まれるヘッダ５２と、ヘッダ５２の前後に鋼帯Ｓの幅方向にわたって設けられたスリット状のノズル開口５３と、ヘッダ５２上面の受圧板５２ａ上に鋼帯Ｓの搬送方向に沿って設けられた複数列のバッフルプレート５４と、ヘッダ５２の幅方向両端部に設けられたサイドプレート５５と、を備えている。

図３に示すように、フロータ５は、鋼帯Ｓの下面と受圧板５２ａとの間にノズル開口５３から炉内雰囲気ガスを噴出し、炉内雰囲気ガスによって鋼帯Ｓを非接触下でカテナリー支持する。またこの際、バッフルプレート５４とバッフルプレート５４より高さが高いサイドプレート５５とが、ノズル開口５３から噴出された炉内雰囲気ガスが鋼帯Ｓの下面に衝突後に鋼帯Ｓの側縁から逸脱することを抑制する。

〔Ｃ反り〕
次に、図４を参照して、上記フロータ式連続焼鈍炉１で発生するＣ反りについて説明する。

図４は、鋼帯ＳにＣ反りが発生するメカニズムを説明するための模式図である。フロータ５は、ノズル開口５３から鋼帯Ｓの下面と受圧板５２ａとの間に噴出した炉内雰囲気ガスによって鋼帯Ｓを押し上げることにより、鋼帯Ｓを浮上させる。この際、炉温が高いと、降伏等によって鋼帯Ｓは変形しやすくなり、図４に示すように、鋼帯Ｓの幅方向中央部に圧力が集中し、鋼帯Ｓの中央部が伸びるような変形が生じることによってＣ反りが発生する。

そこで、本発明の一実施形態であるフロータ式連続焼鈍炉の制御装置は、以下に示すように加熱帯２の炉温を制御することによって鋼帯ＳにＣ反りが発生することを抑制する。以下、図５，図６を参照して、本発明の一実施形態であるフロータ式連続焼鈍炉の制御装置の構成及びその動作について説明する。

〔制御装置の構成〕
図５は、本発明の一実施形態であるフロータ式連続焼鈍炉の制御装置の構成を示すブロック図である。図５に示すように、本発明の一実施形態であるフロータ式連続焼鈍炉の制御装置１００は、炉温パターンデータベース（ＤＢ）１０１、Ｃ反り温度データベース（ＤＢ）１０２、及び加熱帯温度制御部１０３を備えている。

炉温パターンＤＢ１０１は、鋼帯Ｓの搬送方向における加熱帯２の炉温パターンを鋼帯Ｓの種類（鋼種）及び形状毎に格納している。

Ｃ反り温度ＤＢ１０２は、鋼帯ＳにＣ反りが発生する可能性がある温度（高温降伏温度）に関する情報（例えば鋼帯ＳにＣ反りが発生した加熱帯２の炉温の実績値）を鋼帯Ｓの種類及び形状毎に格納している。

加熱帯温度制御部１０３は、炉温パターンＤＢ１０１及びＣ反り温度ＤＢ１０２内に格納されている情報を用いて、鋼帯Ｓの搬送方向における加熱帯２内の炉温パターンを制御する。

このような構成を有する制御装置１では、加熱帯温度制御部１０３が以下に示す加熱帯温度制御処理を実行することによって既存の設備を用いて焼鈍後に鋼帯ＳにＣ反りが発生することを抑制する。以下、図６に示すフローチャートを参照して、加熱帯温度制御処理を実行する際の加熱帯温度制御部１０３の動作について説明する。

〔加熱帯温度制御処理〕
図６は、本発明の一実施形態である加熱帯温度制御処理の流れを示すフローチャートである。図６に示すフローチャートは、フロータ式連続焼鈍炉１の稼働が開始されたタイミングで開始となり、加熱帯温度制御処理はステップＳ１の処理に進む。加熱帯温度制御処理は、フロータ式連続焼鈍炉１が稼働されている間、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。

ステップＳ１の処理では、加熱帯温度制御部１０３が、加熱帯２において加熱される鋼帯Ｓの種類及び形状に関する情報を上位コンピュータから取得し、取得した情報に対応する加熱帯２の炉温パターン及び鋼帯ＳにＣ反りが発生する可能性がある温度に関する情報を炉温パターンＤＢ１０１及びＣ反り温度ＤＢ１０２から読み出す。そして、加熱帯温度制御部１０３は、読み出した情報に基づいて炉温が鋼帯ＳにＣ反りが発生する可能性がある温度以上になる加熱帯部分があるか否かを判別する。

判別の結果、炉温が鋼帯ＳにＣ反りが発生する可能性がある温度以上になる加熱帯部分がない場合、加熱帯温度制御部１０３は加熱帯温度制御処理を終了する。一方、炉温が鋼帯ＳにＣ反りが発生する可能性がある温度以上になる加熱帯部分がある場合には、加熱帯温度制御部１０３は加熱帯温度制御処理をステップＳ２の処理に進める。

ステップＳ２の処理では、加熱帯温度制御部１０３は、炉温が鋼帯ＳにＣ反りが発生する可能性がある温度以上になる加熱帯部分の炉温を下げる。この結果、Ｃ反りが発生する可能性がある温度以上での鋼板Ｓの炉内滞留時間を低減できる。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、加熱帯温度制御処理はステップＳ３の処理に進む。

ステップＳ３の処理では、加熱帯温度制御部１０３は、炉温が鋼帯ＳにＣ反りが発生する可能性がある温度未満である加熱帯部分の炉温を上げる。この際、目的とする焼鈍効果（鋼板の結晶粒径、集合組織、硬度、降伏強度、磁気特性（鉄損、磁束密度）等）を達成するために、加熱帯温度制御部１０３は、ステップＳ２の処理における温度降下量だけ温度を上げる。

なお、加熱帯２では、前段（鋼帯Ｓの搬送方向上流側）の温度に比べて後段（鋼帯Ｓの搬送方向下流側）の温度が高い炉温パターンが採用されることが多い。このような炉温パターンが採用された場合には、加熱帯温度制御部１０３は、前段の温度を上げて後段の炉温を下げる。また、この際、目的とする焼鈍効果を達成するために、加熱帯温度制御部１０３は、後段の温度降下量だけ前段の温度を上げる。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、加熱帯温度制御処理は終了する。

〔実施例〕
図７は、Ｓｉ：１．４５％、Ａｌ：０．５５％、Ｍｎ：０．３０％を含有し、残部がＦｅからなる無方向性電磁鋼板用の冷延鋼板（板厚０．５ｍｍ、板幅１２０ｍｍ）に対する本発明及び従来の加熱帯の炉温パターンを示す図である。従来の加熱帯の炉温パターンでは、Ｃ反りが発生した。このため、本発明の加熱帯の炉温パターンでは、焼鈍後の磁気特性（磁束密度Ｂ５０）が同等になるようＣ反りが発生する可能性がある温度（９５０℃）以上となる加熱帯部分の炉温を下げると共に、Ｃ反りが発生する可能性がある温度未満の加熱帯部分の炉温を上げた。その結果、従来の炉温パターンではＣ反り高さが１．２〜３．０ｍｍであったのに対して、本発明の炉温パターンではＣ反り高さは０．５ｍｍ以下になった。これにより、本発明の炉温パターンによってＣ反りの発生を抑制できることが確認された。

以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である加熱帯温度制御処理では、加熱帯温度制御部１０３が、炉温が鋼板に反りが発生する可能性がある温度以上である加熱帯部分の炉温を下げ、炉温が鋼板に反りが発生する可能性がある温度未満である加熱帯部分の炉温を炉温を下げた分だけ上げるので、既存の設備を用いて焼鈍後に鋼板に反りが発生することを抑制できる。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１ フロータ式連続焼鈍炉
２ 加熱帯
３ シール部
４ 冷却帯
５ フロータ
２１ ラジアントチューブ
４１ プレナムチャンバ
４１ａ ノズル
５１ 配管
５２ ヘッダ
５２ａ 受圧板
５３ ノズル開口
５４ バッフルプレート
５５ サイドプレート
１００ 制御装置
１０１ 炉温パターンデータベース（ＤＢ）
１０２ Ｃ反り温度データベース（ＤＢ）
１０３ 加熱帯温度制御部
Ｒ１，Ｒ２ 搬送ロール
Ｓ 鋼帯

Claims (3)

1. フロータを利用して鋼板を浮上させて焼鈍するフロータ式連続焼鈍炉の制御方法であって、炉温が鋼板に反りが発生する可能性がある温度以上である加熱帯部分の炉温を下げ、炉温が鋼板に反りが発生する可能性がある温度未満である加熱帯部分の炉温を炉温を下げた分だけ上げるステップを含むことを特徴とするフロータ式連続焼鈍炉の制御方法。
2. 鋼板の搬送方向上流側の温度に比べて鋼板の搬送方向下流側の温度が高い炉温パターンに従って加熱帯を加熱している場合、鋼板の搬送方向下流側における加熱帯の炉温を下げ、鋼板の搬送方向上流側における加熱帯の炉温を炉温を下げた分だけ上げるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載のフロータ式連続焼鈍炉の制御方法。
3. フロータを利用して鋼板を浮上させて焼鈍するフロータ式連続焼鈍炉の制御装置であって、
   鋼板の搬送方向における加熱帯の炉温パターンを鋼板の種類及び形状毎に格納する炉温パターンデータベースと、
   鋼板に反りが発生する可能性がある温度に関する情報を鋼板の種類及び形状毎に格納する反り温度データベースと、
   加熱帯で加熱される鋼板の種類及び形状に対応する加熱帯の炉温パターン及び鋼板に反りが発生する可能性がある温度に関する情報を炉温パターンデータベース及び反り温度データベースから読み出し、読み出した情報に基づいて、炉温が鋼板に反りが発生する可能性がある温度以上である加熱帯部分の炉温を下げ、炉温が鋼板に反りが発生する可能性がある温度未満である加熱帯部分の炉温を炉温を下げた分だけ上げる加熱帯温度制御部と、
   を備えることを特徴とするフロータ式連続焼鈍炉の制御装置。

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