JP2938292B2 - Continuous carburizing method of metal strip - Google Patents

Continuous carburizing method of metal strip

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JP2938292B2
JP2938292B2 JP34447792A JP34447792A JP2938292B2 JP 2938292 B2 JP2938292 B2 JP 2938292B2 JP 34447792 A JP34447792 A JP 34447792A JP 34447792 A JP34447792 A JP 34447792A JP 2938292 B2 JP2938292 B2 JP 2938292B2
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二彦 中川
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浩史 蔵本
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川崎製鉄株式会社
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【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】本発明は、浸炭帯の浸炭炉内に通板される金属帯を連続ガス浸炭する場合に、該浸炭炉内でスーティングが発生しない条件下で,金属板に所望される浸炭濃度分布等の仕様諸元から得られる浸炭量を達成するための金属帯の連続浸炭方法に関するものであり、特に仕様諸元の異なる金属板間の非定常状態における材質不良の抑制又は低減が可能な連続浸炭方法に適し、例えば所望される仕様諸元の異なる極低炭素鋼板をも一連のストリップとなし、これを浸炭炉内に通板して連続的にガス浸炭する場合に,各鋼板の仕様諸元から得られる浸炭量を達成するための雰囲気ガス組成,組成ガス濃度,浸炭温度,通板速度等の制御量を時系列的に制御するのに適するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION This invention is desired in the case of continuous gas carburizing a metal strip to be Tsuban carburization furnace carburizing zone, under conditions which sooting does not occur 該浸 coal furnace, the metal plate relates continuous carburizing method of metal strip in order to achieve the carburizing quantity obtained from the specification specifications of carburizing concentration distribution or the like which is, in particular specifications of the material defect in the non-steady state specifications different metal plates suppression or reduction suitable for continuous carburizing method capable, for example, the desired specifications specifications different ultra low carbon steel series of strips and without also, in the case of continuously gas carburizing and Tsuban this to carburization furnace, ambient gas composition to achieve the carburizing quantity obtained from the specification specifications of each steel sheet, the composition gas concentration, carburization temperature, are those suitable for chronologically controlling the control amount such as sheet passing speed.

【0002】 [0002]

【従来の技術】例えば自動車産業のような金属二次加工産業界では、加工対象金属板に対してより高い加工性と強度との両立が要求されている。 The metal fabrication industry, such as the Related Art For example the automotive industry, both with high formability and strength than against the processing target metal plate is required. 具体的に前記自動車産業界では、昨今問題化されている地球環境問題から低燃費化を追求するために車体を軽量化する必要から、プレス加工焼付塗装鋼板等に対して従来の深絞り性を維持した上でより強度の高い薄鋼板が要求される。 Specifically, in the automotive industry, the vehicle body from the need to lighten to pursue low fuel consumption from global environmental problems that have been recently problem of the conventional deep drawability against pressing baked steel sheets having higher strength in terms of maintaining the thin steel sheet is required.

【0003】このような金属板の評価指標としては、例えば延性,深絞り性,時効性,強度,二次加工脆性,焼付硬化性,スポット溶接性等が考えられる。 [0003] As the evaluation index of the metal plate, for example ductility, deep drawability, aging resistance, strength, secondary work embrittlement, bake hardenability, spot weldability and the like are conceivable. そこで、前記の深絞り性を特に重要視して,この深絞り性をランクフォード値(以下r値:金属板幅歪み/板厚歪み)で評価した場合、鋼中の炭素(以下Cと記す)量を低減することが最も有利であることは公知であり、加えてこの低炭素化により延性(Elongation:El)や常温遅時効性(Aging Index :AIは低い程良い)も向上する。 Therefore, with special emphasis on the deep drawability, Lankford value the deep drawability: When evaluated (hereinafter r value metal plate width distortion / plate thickness strain), referred to as carbon (hereinafter C in steel ) amount that it is most advantageous to reduce are known, in addition ductility (Elongation this low carbon: El) and room temperature slow aging property (aging Index: AI is as low as good) is also improved. ところが一方で、鋼中のC量が低下するに従ってその他の評価指標は大方について劣化する。 However while other metrics according C content in steel is lowered to degrade the majority. 例えば、析出物が減少して組織強度が低下するために引張強度(Tensile Stre For example, the tensile strength to precipitate decreases and tissue strength is lowered (Tensile Stre
ngth:TS)が低下し、粒界強度が低下するために二次加工脆性が劣化し、固溶C量が低下するために焼付硬化性が劣化する。 ngth: TS) is reduced, degraded secondary work embrittlement for grain boundary strength is decreased, bake hardenability is deteriorated because the amount of solute C is reduced. また、鋼中C量50ppm以下では,溶接による加熱で粒成長速度が促進されて熱影響部(Heat In the following C content 50ppm in steel, grain growth rate is accelerated by heating with welding heat affected zone (Heat
Affected Zone:HAZ)の粗粒化によってスポット溶接性が劣化する。 The Affected Zone: Spot weldability is degraded by coarsening of HAZ).

【0004】一方、前記金属二次加工産業界で使用されるプレス加工塗装鋼板等では、プレス加工後に焼付塗装を行う場合が多く、そのため,プレス加工時にはその成形性を発揮し、焼付塗装時に焼付硬化性を発揮して強度が向上する高焼付硬化型鋼板が要求される。 On the other hand, in the metal fabrication industry pressing the coated steel plate used in such, often perform baked after pressing, therefore, at the time of pressing exert their formability, bake at baking finish high bake hardening steel sheet to improve strength and exhibit curability is required. 勿論、プレス加工時まではその成形性を維持できる常温遅時効性が必要となるから、結果として使用される鋼板は常温遅時効性を有する高焼付硬化型鋼板(低AI−高BH性鋼板)を要求される。 Of course, since until the time of press working becomes necessary cold slow aging property to maintain its moldability, steel sheet used as a result of high bake hardening steel sheet having a room temperature slow aging property (low AI- high BH steel sheets) the is required.

【0005】そこで、図1に示すように極低炭素鋼からなる金属帯を連続焼鈍処理によって再結晶焼鈍することにより前記延性,深絞り性,時効性を得ながら、これに続いて,連続浸炭処理によって表層部に固溶Cを存在させることにより前記引張強度,二次加工脆性,BH性, [0005] Therefore, while providing the ductility by recrystallization annealing by continuous annealing the metal strip made of ultra-low carbon steel as shown in FIG. 1, deep drawability, aging resistance, following which, the continuous carburizing the tensile strength by the presence of dissolved C in the surface layer portion by the processing, secondary processing brittleness, BH property,
スポット溶接性を向上するために、本出願人は図2に示すような特開平4−88126号公報に記載される連続焼鈍浸炭設備を開発した。 In order to improve the spot weldability, the applicant has developed a continuous annealing carburizing facility which is described in JP-A 4-88126 discloses, as shown in FIG.

【0006】この連続焼鈍浸炭設備によれば、加熱帯2 [0006] According to the continuous annealing carburizing equipment, heating zone 2
又は均熱帯3で金属帯に対して所定の再結晶焼鈍を行った後、鋼板温度,雰囲気諸元,搬送速度(在炉時間), Or after performing a predetermined recrystallization annealing the metal strip in soaking zone 3, the steel sheet temperature, atmosphere specifications, the conveying speed (stationary furnace time)
及び冷却条件を制御して浸炭処理を行うことにより、金属帯の材質仕様を満足させながら表層浸炭深さと濃度分布を所望の値とした金属帯を連続的に製造することを可能とする。 And by controlling to carburization cooling conditions, it makes it possible to continuously produce a metal strip and the surface layer carburized depth and the concentration distribution and a desired value while satisfying the material specifications of the metal strip.

【0007】また、本出願人は前記低AI−高BH性鋼板として特願平4−95503号に記載される有用な鋼板を開発し、提案した。 Further, the present applicant has developed a useful steel sheet described in Japanese Patent Application No. 4-95503 as the low AI- high BH steel sheets, it is proposed. この鋼板は所定量の所定元素を含有する極低炭素鋼に対して適切な焼鈍処理及び浸炭処理を施し、設定された表層部及び内層部の固溶C量又は炭素濃度分布を得ることにより、前述のような低AI− By this steel sheet to take the appropriate annealing and carburizing processing to ultra low carbon steel containing predetermined element of a predetermined amount to obtain the amount of solute C or carbon concentration distribution of the surface layer portion and inner layer portion which is set, such as the above-mentioned low-AI-
高BH性を発揮するものである。 It is intended to demonstrate the high BH property. 具体的には図3に示すように,鋼板内層部のC濃度は低いままに、表層部のC More specifically, as shown in FIG. 3, left lower C concentration of the steel sheet inner layer portion, the surface portion C
濃度だけを大きく高める焼鈍処理及び浸炭処理を必要とする。 It requires only a large increase annealing and carburizing concentration.

【0008】ちなみに前記金属二次加工産業界で要求される浸炭薄鋼板には、前記低AI−高BH性鋼板の他に,二次加工における破断脆性を良好にした二次加工脆性向上鋼板や,優れた深絞り性と高強度を両立した深絞り性高強度鋼板(ハイテン鋼)等がある。 [0008] Incidentally the carburizing steel sheet required in the metal fabrication industry, the low AI- addition to the high BH steel sheets, Ya secondary work embrittlement improved steel sheet good fracture brittle in secondary working , and the like excellent deep drawability and deep drawability high strength steel sheet having both high strength (high tensile strength steel).

【0009】 [0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のように様々な仕様諸元が要求される種々の鋼板を,多種少量生産する必要のある昨今では、これらの仕様諸元の異なる鋼板を溶接等によって一連のストリップとなして処理するため、このストリップを連続的に通板する間に,各鋼板の仕様諸元を満足する浸炭条件を設定しなければならない。 Meanwhile [0008], various steel sheets that are various specifications specifications demand as mentioned above, in these days need to produce small quantities wide is welding these specifications specifications different steel to process forms a series of strip by, during the Tsuban the strip continuously, must be set carburizing conditions which satisfy the specifications specifications of each steel sheet. この浸炭条件には、例えば前記低AI−高BH The carburization conditions, for example, the low-AI- high BH
性鋼板に見られるように浸炭濃度分布を制御することを含めて,様々な要因の設定が必要となる。 Including controlling the carburizing concentration distribution as seen in sexual steel, it is necessary to set a variety of factors. この浸炭条件の設定に必要な制御量,つまり前記浸炭濃度分布を始めとする仕様諸元から得られる鋼板への浸炭量の制御量としては、浸炭温度,浸炭時間,雰囲気ガス組成,組成ガス濃度が挙げられる。 Control amount required to set up the carburizing condition, that is, as the control amount of the carburization of the steel sheet obtained from the specification specifications including the carburizing concentration distribution, the carburizing temperature, a carburizing time, ambient gas composition, gas composition concentration and the like. このうち,前記浸炭時間は炉内の通板速度によって設定されるから、これらの制御量を応答時間の短い順に列記すれば凡そ,通板速度,組成ガス濃度,雰囲気ガス組成,浸炭温度の順になる。 Among them, since the carburizing time is set by the sheet passage rate in the furnace, approximately when enumerating these control amounts to the order of the shortest response time, sheet passing speed, the composition gas concentration, ambient gas composition, the order of the carburizing temperature Become.

【0010】前記仕様諸元の異なる鋼板の継ぎ目等,浸炭量を変更すべき箇所では、先行される鋼板において安定した浸炭量制御を行うための各制御量と、後行される鋼板において安定した浸炭量制御を行うための各制御量とが異なる場合がある。 [0010] seam like the specification specifications different steel, the portion to be changed carburizing quantity, and the control amount for performing a stable carburizing quantity control in the prior is the steel plate, were stable in steel sheet trailing there is a case where the respective control amount for performing carburizing quantity control is different. ここで、先行される鋼板の安定した浸炭量制御の場を先の定常状態,後行される鋼板の安定した浸炭量制御の場を次の定常状態と定義付けすると、次の定常状態を満足するために、これらの各制御量のうちのいずれか一つ又は二以上を,先の定常状態から変更しなければならない場合が発生する。 Here, prior to the steel stable carburizing quantity control fly previous steady state of the stable carburizing quantity control field of steel sheet trailing to Teigizuke the next steady state, satisfies the following steady-state to, any one or more of each of these control amounts, need to be changed from the previous steady state occurs. このように先の定常状態から次の定常状態への移行期間を非定常状態と定義付けする。 Thus to Teigizuke from the previous steady state transition period to the next steady-state and non-steady state.

【0011】しかしながら、従来の連続浸炭方法では, [0011] However, in the conventional continuous carburizing method,
この非定常状態における浸炭量制御の具体的手段が欠落しているという問題がある。 There is a problem that specific means carburizing quantity control in the unsteady state is missing. 具体的にこの過渡期となる非定常状態の浸炭条件では先の定常状態とも次の定常状態とも異なるために、この非定常状態で鋼板をそのまま通板したのでは,所望される仕様諸元と異なる浸炭量を得た鋼板が製造されてしまい、仕様諸元から外れた材質不良の箇所が発生する。 To the specifically different for also the following steady-state with the previous steady state in the carburizing conditions of non-steady state in which this transition period, the intact than was strip passing the steel sheet in a non-steady state, the desired specifications specifications steel sheet to obtain a different carburizing amount will be manufactured, deviating material defective portion is generated from the specification specifications. この傾向は通板速度が大きく, This trend has a large sheet passing speed,
又は各制御量の変更幅が大きいほど顕著になる。 Or change width each control amount is more remarkable large. 特に、 Especially,
応答時間の長い雰囲気組成や浸炭温度の制御変更量が大きい場合には,大量の材質不良が発生することになる。 When the control change amount of the long atmospheric composition and carburization temperature response time is large, a large amount of material failure.

【0012】ところで、前記浸炭条件の制御量のうち, [0012] By the way, out of the control amount of the carburizing conditions,
浸炭温度,雰囲気ガス組成,組成ガス濃度の間には以下のような関係がある。 Carburizing temperature, ambient gas composition, there is a relation as follows between the gas composition concentration. 浸炭温度の上昇に伴って,雰囲気ガスから分離したCが金属帯表面においてFeと結合する反応速度が上昇し、金属帯表層部から内部に向けて拡散する速度も上昇するために,全体的な浸炭速度は上昇する。 With increasing carburization temperature, to C separated from the ambient gas the reaction rate of binding increases with Fe in the metal strip surface, also increases the rate of diffusion towards the inside from the metal strip surface layer portion, overall carburizing speed is increased. 一方で、この浸炭温度を達成するための浸炭炉内温度が低下すると遊離C,即ちスーティングの発生する一酸化炭素(CO)濃度限界が下がり、テンパーカラー等の原因となる露点による水素(H 2 )濃度限界も降下する。 On the other hand, the free and carburizing furnace temperature is decreased C in order to achieve this carburizing temperature, i.e. lower the carbon monoxide (CO) concentration limits for generation of sooting, the dew point of the hydrogen (H which causes such temper color 2) concentration limit drops. ここで、前記浸炭温度の設定条件について考察すると、材質条件から浸炭温度は再結晶温度以下が望ましい。 Here, considering the setting conditions of the carburizing temperature, a carburizing temperature of a material condition recrystallization temperature or less. また、定められた有効浸炭炉長で大きな処理能力を得るという条件下では,前記Feと遊離Cとの結合反応速度及び固溶Cの内部拡散速度(以下,両者を同時に考慮した場合の速度を浸炭速度と称し、その具体的な理由については後述する)を大きくするためには、スーティングの発生しない範囲内でCO濃度を高く設定し、同時に浸炭速度そのものを大きくするために浸炭温度を高くしたい。 Further, under the condition of obtaining a large processing capability in an effective carburizing furnace length defined, internal diffusion rate of binding kinetics and solute C and said Fe and free C (hereinafter, the speed in the case of considering both simultaneously called carburizing speed, in order to increase which will be described later) for the specific reason, set high CO concentration in the range causing no soot, high carburizing temperature in order to increase the carburization rate itself at the same time Want to.

【0013】このようにして浸炭温度がある程度規制されると、前記スーティング限界や露点限界から雰囲気ガスの組成や組成ガス濃度の上限値が設定されるから、残る浸炭量制御因子である浸炭時間,即ち在炉時間が設定され、これにより浸炭炉内の通板速度が設定される。 [0013] carburization temperature this way is somewhat restricted, the since the upper limit of sooting limit, composition and composition gas concentration of the atmosphere gas from the dew point limit is set, the carburizing time is carburizing quantity regulator remaining , i.e. standing furnace time is set, this sheet passing speed of the carburizing furnace is set by. なお、前記低AI−高BH鋼板に要求されるような浸炭濃度分布を制御する場合には,固溶Cの取り込み量を規制する金属帯表面の反応速度及び拡散速度に関与する浸炭温度から、雰囲気組成,及び拡散時間に関与する浸炭時間を求め、これに基づいて通板速度が設定されることもある。 Incidentally, when said control carburization density distribution as required for low AI- high BH steel sheets, the carburization temperature involved in the reaction rate and diffusion rate of the metal strip surface to regulate the uptake of solute C, atmosphere composition, and obtains the carburizing time involved in diffusion time, sometimes strip passing speed is set based on this.

【0014】こうしたスーティングの発生しない条件下での浸炭条件の制御或いは設定については,前記定常状態では行われつつあるが、前記非定常状態では普遍的に設定されていないのが実状である。 [0014] The control or set of carburizing conditions under conditions that do not occur in these soot, the but is being carried out in the steady state, the unsteady state is actual circumstances that not universally set. 従って従来は前記材質不良を低減するために、これに該当する箇所に通板材と呼ばれる中間介装材を用いているが、処理能率の低下は如何ともしがたく,また通板材のコストも小さくはないため、全体的な処理コストの増加原因となっている。 Thus for the conventional to reduce the material defect, but using the intermediate interposing material called passing plate material at a position corresponding to a decrease in the processing efficiency can Gataku and also how, also the cost of passing plate material smaller because no is an increase caused the overall processing costs.

【0015】また、このような連続焼鈍浸炭設備の諸条件を設定する実際にあたり、以下に述べる問題が判明した。 [0015] In addition, actually around to set the terms and conditions of such a continuous annealing carburizing equipment, it has the following problems were found. (1)浸炭速度については葉らの報告(葉 煦雲,春山 志郎ら:日本金属学会誌49(1985)7,529 )によって, By: (1) report of the Hara for carburizing speed (Japan Institute of Metals Journal 49 (1985) 7,529 leaves 煦雲, Shiro Haruyama et al.)
図4に示すように金属表層部のC量がある程度高く且つ浸炭時間が長い場合、浸炭の速度は表層部のC濃度が平衡濃度(即ち平衡濃度である)に達した後、Cが金属組織内に拡散していく速度に比例するため、通常,時間の平方根に比例することになり、この時間浸炭利得域を拡散律速域と称するが、一方、前記のように金属表層部のC量が極めて低く且つ浸炭時間が極めて短い場合は、該表層部のC濃度が平衡濃度に達しないため、浸炭の速度は金属表層部と炭素とが直接的に反応する速度に比例することになり、この時間浸炭利得域を表面反応律速域と称することが知られている。 If the C content of the metal surface layer portion is longer to some extent high and carburizing time, as shown in FIG. 4, the rate of carburization after the C concentration in the surface layer portion reaches the equilibrium concentration (i.e., the equilibrium concentration), C is the metal structure proportional to the speed at which diffuses within generally will be proportional to the square root of time, but this time carburizing gain area is referred to as a diffusion-controlling zone, whereas, C of the metal surface layer portion as described above is If very low and carburizing time is very short, since the C concentration in the surface layer portion does not reach the equilibrium concentration, the rate of carburizing is proportional to the speed of directly reacts with carbon metal surface layer portion, this it is known that referred to as surface reaction rate-determining region time carburizing gain area.

【0016】そこで、例えば前記の耐二次加工脆性の向上を対象とする金属に要求される仕様から(特開平3− [0016] Therefore, for example, from specifications of the metal of interest to improve the resistance to secondary work embrittlement of (JP-3-
199344号公報など)当該金属帯の浸炭条件を求めると、浸炭濃度も浸炭深さも極めて小さいため、この場合には表面反応律速域での浸炭処理を行う必要があり、 When seeking 199344 JP etc.) carburizing conditions of the metal strip, carburizing for concentration carburization depth is also very small, in this case it is necessary to perform the carburizing treatment of the surface reaction rate-determining region,
金属帯表層部の鋼中の平衡炭素濃度を等しい状態にあると考える,従来のCO/CO 2等の管理によるカーボンポテンシャル(Cポテンシャル)制御では、金属帯への浸炭量を制御できないことが判明した。 Considered to be the equilibrium concentration of carbon in the steel of the metal strip surface layer portion equal condition, the conventional CO / CO carbon potential (C potential) by the management of such second control stand can not be controlled carburizing amount to metallic strip did. (2)また一般に、浸炭条件における雰囲気ガス組成は化学平衡により求めることができる。 (2) In addition to the general, the atmospheric gas composition in the carburizing conditions can be determined by chemical equilibrium. 従来の解法では考え得る反応を全て列挙し、これらの反応の平衡関係から,非線形の連立方程式を解くことによってガスの組成を得ている。 Enumerate all reactions possible with conventional solutions, the equilibrium of these reactions, to obtain the composition of the gas by solving the simultaneous equations of non-linear. しかし、気相系の反応式からは正確なすす発生(スーティング)の限界を求めることが極めて困難である。 However, from the reaction formula vapor phase system it is extremely difficult to determine the limits of accurate soot generation (computing Sue). (3)更に、前述した表面反応速度については先の葉らの報告があるが、この報告ではCOガスのみにおける浸炭速度について論じられているだけで、これをそのまま,複雑な組成からなる連続浸炭操業の実際に展開することはできない。 (3) Moreover, although the surface reaction rate described above has been reported in previous leaf et al, only discussed the carburizing speed in only CO gas in this report, which is directly, continuous carburizing consisting complex composition it is not possible to actually expand the operation.

【0017】本発明は斯かる諸問題に鑑みて開発されたものであり、特に前記非定常状態の浸炭条件の設定制御において、浸炭炉内のスーティングを発生しない条件下で,浸炭濃度分布を含む前後の鋼板の仕様諸元から得られる浸炭量を可能な限り満足して、材質不良箇所の長さ若しくはそのための所要時間を短くし、全体的なコストの低廉化を可能とする金属帯の連続浸炭方法を提供することを目的とするものである。 [0017] The present invention has been developed with the aim of solving the above problems, in particular the setting control of carburizing conditions of the non-steady state, under conditions which do not generate sooting carburizing furnace, a carburizing concentration distribution satisfied as much as possible carburization amount obtained from the specification specifications before and after the steel sheet containing, material length of the defective portion or to shorten the time required therefor a metal strip which allows cost reduction of the overall cost it is an object to provide a continuous carburizing method.

【0018】 [0018]

【課題を解決するための手段】本件発明者等は前記諸問題について鋭意検討を重ねた結果、以下の知見に基づいて本発明を開発した。 The present inventors have found [Means for Solving the Problems] As a result of intensive studies on the problems and developed the present invention based on the following findings. 即ち、前記非定常状態にあっても各鋼板への浸炭量を達成するために、応答時間の長い浸炭温度や雰囲気ガス組成等の制御量を複合的に変更制御する場合には、それらの変動を時系列的に捉えた上で, That is, the to be in a non-steady state to achieve the carburizing amount to each steel sheet, the control of such a long carburization temperature and atmosphere gas composition in response time in controlling complex changes in their variation after having taken in a chronological order,
より応答時間の短い制御量を変更制御しなければならない。 It must change control of the short amount of control of the more response time. 従って、浸炭量の目標値から外れる材質不良箇所の長さが最も短くなるように前記四つの制御量の制御の優先順位と制御量とを設定することで,この非定常状態の浸炭条件の設定制御を普遍的に可能とすることができる。 Therefore, by setting the priority and the control amount of the control of the four control amount so that the length of the material defective portion which deviates from the target value of the carburization amount is shortest, setting the carburizing conditions of the non-steady state control can be universally. 具体的には,次の定常状態の浸炭温度を得るために炉内温度を変更する場合、この設定炉内温度の変動の実績に応じて雰囲気ガス組成又は組成ガス濃度,通板速度の順に制御を行う必要がある。 Specifically, when changing the furnace temperature to obtain the carburizing temperature following steady state, ambient gas composition or compositions gas concentration in accordance with the results of the variation of the set furnace temperature, control the order of the sheet passing speed it is necessary to carry out. なお、この実績とは現在の実績も,記憶された過去の実績も包含される。 Incidentally, the current performance and the track record, also encompassed stored past results.

【0019】しかしながら、浸炭炉内の実際にあっては前記スーティングの発生を防止することを考慮しなければならない。 [0019] However, in practice, a carburizing furnace must be considered to prevent the occurrence of the sooting. スーティングの発生はそのまま鋼板の表面性状の劣化に繋がり、材質不良箇所の長さ若しくはその所要時間を短くする本発明の趣旨とは本来的に異なる。 Generation of soot is directly leads to deterioration of the surface properties of the steel sheet differs inherently from the spirit of the present invention to reduce the length or a time required for the material defective portion.
そこで、浸炭温度を達成するための炉内温度,雰囲気ガス組成,組成ガス濃度に前記のような関係があることを考慮すると、雰囲気ガス組成,組成ガス濃度の変更は常に炉内温度の実績を見ながら時系列的に制御を行う必要がある。 Therefore, the furnace temperature to achieve carburizing temperature, ambient gas composition, considering that there is the like related to the composition gas concentration, ambient gas composition, always results in furnace temperature change of gas composition concentration it is necessary to carry out the chronological order control while watching. 具体的には、次の定常状態までに浸炭温度を上昇する必要がある場合には,その浸炭温度を得るための炉内温度の上昇を先行し、この炉内温度の実績に応じて,スーティングの発生しない範囲内で雰囲気ガス組成中の組成ガス濃度を設定しなければならない。 Specifically, when it is necessary to increase the carburizing temperature until the next steady state, it preceded the increase in furnace temperature to obtain the carburizing temperature, depending on the performance of the furnace temperature, Sue It must be set composition gas concentration in the atmosphere gas composition in the range causing no coating. 逆に、次の定常状態までに浸炭温度を下降する必要がある場合には,その浸炭温度を得るための炉内温度の下降に先行して雰囲気ガス組成中の組成ガス濃度を変更し、その組成ガス濃度の実績に応じて同じくスーティングの発生しない範囲内で炉内温度を下降しなければならない。 Conversely, if it is necessary to lower the carburizing temperature until the next steady state, change the composition gas concentration in the atmosphere gas composition prior to lowering the furnace temperature for obtaining the carburizing temperature, the depending on the actual composition gas concentration it must also lowered the furnace temperature within a range causing no sooting.

【0020】これらを総括して捉えると、応答時間の短い通板速度の制御は実質的に鋼板に要求される浸炭量を得るための最も制御し易い要素であるから、浸炭温度, [0020] captured by collectively these, since the control of the short strip passing speed of response time is the most easily controllable elements for obtaining the carburizing quantity required for substantially steel sheet, carburizing temperature,
雰囲気ガス組成,組成ガス濃度等の雰囲気条件に応じて通板速度を変更制御することで、確実に所望する浸炭量を得ることができる。 Ambient gas composition, by changing control the strip running speed according to ambient conditions such as the composition gas concentration, it is possible to obtain the carburizing quantity desired reliably. また、四つの制御量のうちで最も応答時間の長い浸炭温度の変更制御が行われない場合には、雰囲気ガス組成又は組成ガス濃度の実績だけを見て通板速度を変更制御すればよい。 Also, when the change control of the long carburization temperature of the most response time of the four control amount is not performed may be changed control strip running speed just look at performance of the atmospheric gas composition or compositions gas concentration. 勿論、所望される浸炭量を可能な限り達成するためには、逆に通板速度の変動に合わせて各制御量を設定することもこの内容に包含される。 Of course, in order to achieve as much as possible the desired carburizing quantity, it is also included in the contents for setting the control amount in accordance with the variation of Tsuban speed reverse.

【0021】更に、前記のような連続焼鈍浸炭設備においては、浸炭帯以外の設備や、操業条件によって一連に通板される金属帯の通板速度が規制される場合がある。 Furthermore, the a in the continuous annealing carburizing facility as, in some cases equipment and non-carburizing zone, the sheet passing speed of the metal strip is Tsuban in series by operational conditions is restricted.
このような場合の非定常状態の浸炭条件の設定制御にあっても対応できる浸炭方法でなければ、真に普遍的な浸炭制御とは言えない。 If not this carburizing method can cope with a setting control of carburizing conditions of non-steady-state case, not be truly universal carburizing control. そこで、このような条件をも設定条件の一つとしてロジックに組み込む必要がある。 Therefore, it is necessary to incorporate the logic as one of the setting conditions be such conditions.

【0022】また、前記定常状態,非定常状態を問わず、前記スーティングの発生しない条件を設定するためには以下のように考えを推し進めればよい。 Further, the steady-state, regardless of the non-steady-state, in order to set the generated non condition of the soot may be Oshisusumere the considered as follows. 例えば金属表層部への浸炭反応によって金属帯が雰囲気から持ち出す元素に対して,原系が持ち込む元素の量が一定であるという物質収支の制約条件を考慮し、スーティングの発生を抑止できる平衡状態を一酸化炭素濃度又は一酸化炭素濃度及び水素濃度をパラメータとし且つ浸炭温度に関する熱力学(雰囲気組成)モデル式化した。 For example, for elements bring the metal strip from the atmosphere by the carburizing reaction to the metal surface portion, the amount of element original system bring the Constrained material balance that is constant, equilibrium can suppress the occurrence of sooting thermodynamic (atmosphere composition) about the concentration of carbon monoxide or carbon monoxide and hydrogen concentration parameters and to and carburization temperature and model formalized. 同時に,定められた炉長で最大の処理能力を得るためには浸炭速度を大きくすることが必要であるから、このスーティングの発生しない範囲内で前記一酸化炭素濃度を大きくする必要があり、このようにして一酸化炭素濃度を設定した場合に,従来,普遍化されていない水素濃度の設定をこの一酸化炭素濃度を基準として行うこととした。 At the same time, since in order to obtain the maximum capacity at a defined furnace length is necessary to increase the carburizing speed, it is necessary to increase the concentration of carbon monoxide in a range not generating the soot, when this way to set the concentration of carbon monoxide, conventionally, the setting of the hydrogen concentration that is not universal was decided to perform the carbon monoxide concentration as a reference. 具体的には後述する表面反応律速域での浸炭反応を阻害しない関係式に基づいて水素濃度を設定する。 Specifically set the hydrogen concentration based on the relational expression does not inhibit the carburizing reaction in the surface reaction rate-determining region to be described later.

【0023】一方、前記定常状態及び非定常状態における,例えば前述のように金属表層部の炭素濃度が平衡濃度に達する以前の表面反応律速域で,金属帯への浸炭量を制御するためには、まず当該反応速度域における表面反応速度を得、この反応速度を時間積分すればよいことに着目した。 On the other hand, in the steady state and non-steady state, for example, in the previous surface reaction limited range of carbon concentration in the metal surface layer portion reaches the equilibrium concentration as mentioned above, in order to control the carburizing amount to metallic band , first to obtain a surface reaction rate in the reaction velocity region, by noting the rate of reaction may be time integration. この時間,即ち浸炭時間は通板速度によって決定される。 This time, namely carburizing time is determined by the sheet passing speed. そして、この表面反応速度を研究するうちに,金属帯と雰囲気ガスとの表面反応で考えられる浸炭反応の式と脱酸素反応の式とに包含されるガスの組成を制御することにより,反応速度を制御できることを見出した。 Then, while studying the surface reaction rate, by controlling the composition of the gas to be included in the formula of the formula and deoxygenation of the carburizing reaction contemplated surface reaction between the metal strip and the atmospheric gas, the reaction rate It was found to be able to control the. そしてこのガス組成に最も有効となるのは一酸化炭素と水素であり、特に高温下で雰囲気ガスの供給/ And this for the most effective gas composition are carbon monoxide and hydrogen, in particular the supply of atmospheric gas at a high temperature /
排出流量の小さい場合には組成量は少ないが二酸化炭素及びH 2 Oも、浸炭反応を阻害するといった意味で影響があることを見出し、更にこれらの組成は,その分圧が前記表面反応速度の制御因子であることを実験により証明した。 Composition amount when small discharge flow rate is small but carbon dioxide and H 2 O is also found that there is an influence in the sense such inhibiting carburization reaction, even these compositions, the partial pressure of the surface reaction rate It was demonstrated by experiments to be a regulator. また、物質反応の温度に対する依存度を考慮し、表面反応速度の係数に,温度という制御因子を介在させることとした。 Also, considering the dependence on temperature of the material reaction, the coefficient of the surface reaction rate, it was decided to interpose a control factor of temperature.

【0024】また、定常,非定常状態で,前記低AI− [0024] In addition, a steady, non-steady-state, the low-AI-
高BH鋼板のように金属帯の浸炭濃度分布が要求される場合は、前記浸炭量一定の制約条件下で表面反応速度と浸炭時間とを制御する。 If carburizing concentration distribution of the metal strip as high BH steel sheet is required to control the surface reaction rate and the carburizing time, the carburizing quantity certain restrictions conditions. 即ち,浸炭量=表面反応速度× That is, the carburizing amount = surface reaction rate ×
浸炭時間,である。 Carburizing time, it is. この表面反応速度の制御因子には前記浸炭雰囲気ガス組成,組成濃度,浸炭温度というパラメータが存在することは前述のとおりである。 The surface the carburizing atmospheric gas composition in the regulator of the reaction rate, the composition concentration, the parameters that carburization temperature is present are as described above. そこで具体的に、例えば金属帯の表層部のC濃度を高くする(C Therefore specifically, for example, to increase the C concentration of the surface layer portion of the metal strip (C
濃度勾配を急峻にする)場合には,浸炭時間を短くすると共に表面反応速度を大きくし、表層部のC濃度を低くする(C濃度勾配を緩やかにする)場合には,浸炭時間を長くすると共に表面反応速度を小さくする。 When a steep concentration gradient) is to increase the surface reaction rate with a shorter carburizing time, when the C concentration in the surface layer portion is low (to slow the C concentration gradient), the longer carburizing times to reduce the surface reaction rate with.

【0025】而して本発明のうち請求項1に係る金属帯の連続浸炭方法は、所望される仕様諸元が異なる金属板をも一連の金属帯となし、これを浸炭帯の浸炭炉内に連続的に通板して連続ガス浸炭を施す金属帯の連続浸炭操業にあって、金属板の継ぎ目や金属帯への浸炭量を変化すべき箇所のように,先の金属板と次の金属板とで所望される金属板の仕様諸元が異なる非定常状態の金属帯の連続浸炭方法において、先の金属板における先の定常状態から,次の金属板における次の定常状態に移行する, The continuous carburizing method of metal strip according to claim 1 of the Thus to the present invention, the desired specifications specifications are different metal plate set of metal strip and without also, which in carburizing furnace carburizing zone continuously and Tsuban in the continuous carburizing operation of the metal strip is subjected to continuous gas carburizing, as places should vary carburizing amount to seams and metal band of the metal plate, the preceding metal plate and the next in desired continuous carburizing method of metal strip in the non-steady-state specifications specifications are different in the metal plate in the metal plate, from the previous steady state in the previous metal sheet, the process proceeds to the next steady-state in the next metal plate ,
非定常状態の間に、雰囲気ガス組成,組成ガス濃度,浸炭温度,通板速度等の制御量のうち,いずれか一つ又は二以上を、スーティングの発生しない条件下で,前記金属板の異なる仕様諸元から得られる浸炭量を満足するように制御して非定常状態の浸炭量制御を行うことを特徴とするものである。 During the non-steady state, ambient gas composition, gas composition concentration, carburization temperature, in the control of such sheet passing speed, any one or two or more, under conditions causing no soot, of the metal plate it is characterized in performing control to carburization quantity control of non-steady-state so as to satisfy the carburizing amount obtained from different specifications specifications.

【0026】本発明のうち請求項2に係る金属帯の連続浸炭方法は、前記非定常状態の浸炭量制御を行うにあたり、この非定常状態を挟んだ次の定常状態における各制御量を設定し、この制御量を満足するために各制御量のいずれか一つ又は二以上を先の定常状態から変更する場合、前記スーティングの発生しない条件下で,変更される浸炭温度を得るための炉内温度の変動を考慮して前記雰囲気ガス組成又は組成ガス濃度を設定することを特徴とするものである。 The continuous carburizing method of metal strip according to claim 2 of the present invention, the carrying out carburizing quantity control of non-steady-state, set each control amount in the next steady state sandwiching the non-steady state furnace of cases, under conditions that do not occur in the soot, to obtain the altered carburization temperature to change one or more any of the control amount in order to satisfy the control amount from the previous steady state it is characterized in that taking into account the variation of the inner temperature setting the ambient gas composition or compositions gas concentration.

【0027】本発明のうち請求項3に係る金属帯の連続浸炭方法は、前記浸炭温度を上昇する場合には,炉内温度の上昇を先行させて、その炉内温度の実績に応じて, The continuous carburizing method of metal strip according to a third aspect of the present invention, when increasing the carburization temperature, by prior elevated furnace temperature, depending on the performance of the furnace temperature,
スーティングの発生しない範囲内で雰囲気ガス組成中の一酸化炭素ガス濃度又は一酸化炭素ガス濃度及び水素ガス濃度を増大させることを特徴とするものである。 Is characterized in that to increase the carbon monoxide gas concentration or the carbon monoxide gas concentration and the hydrogen gas concentration in the atmosphere gas composition in the range causing no sooting. 本発明のうち請求項4に係る金属帯の連続浸炭方法は、前記浸炭温度を下降する場合には,雰囲気ガス組成中の一酸化炭素ガス濃度又は一酸化炭素ガス濃度及び水素ガス濃度の減少を先行させて、その雰囲気ガス組成又は組成ガス濃度の実績に応じて,スーティングの発生しない範囲内で炉内温度を下降させることを特徴とするものである。 Continuous carburizing method of metal strip according to claim 4 of the present invention, in the case of lowering the carburization temperature, the reduction of carbon monoxide gas concentration or carbon monoxide gas concentration and the hydrogen gas concentration in the atmosphere gas composition thereby leading to, in accordance with the results of the ambient gas composition or compositions gas concentration, is characterized in lowering the furnace temperature within a range causing no sooting.

【0028】本発明のうち請求項5に係る金属帯の連続浸炭方法は、前記非定常状態の浸炭量制御を行うにあたり、この非定常状態を挟んだ次の定常状態における各制御量を設定し、この制御量を満足するために各制御量のいずれか一つ又は二以上を先の定常状態から変更する場合であって,前記浸炭温度を変更しない場合には、この浸炭温度の条件下で炉内温度の実績に応じてスーティングの発生しない範囲内で雰囲気ガス組成又は組成ガス濃度を変更することを特徴とするものである。 The continuous carburizing method of metal strip according to a fifth aspect of the present invention, the carrying out carburizing quantity control of non-steady-state, set each control amount in the next steady state sandwiching the non-steady state , a case of changing one or more any of the control amount in order to satisfy the control amount from the previous steady state, when not changing the carburizing temperature, under the conditions of this carburization temperature it is characterized in changing the ambient gas composition or compositions gas concentration within a range causing no soot in accordance with the results of the in-furnace temperature.

【0029】本発明のうち請求項6に係る金属帯の連続浸炭方法は、前記非定常状態の浸炭量制御を行うにあたり、前記雰囲気ガス組成,組成ガス濃度,浸炭温度の各制御量等が変更される場合も変更されない場合も、これらの制御量の実績に応じて,前記各金属板に所望される浸炭量を満足するように通板速度を制御することを特徴とするものである。 The continuous carburizing method of metal strip according to claim 6 of the present invention, the carrying out carburizing quantity control of non-steady-state, the atmospheric gas composition, gas composition concentration, the control amount of the carburization temperature changes may also not changed if it is, according to these control amounts of performance, it is characterized in that to control the Tsuban speed so as to satisfy the desired carburizing quantity wherein each metal plate.

【0030】本発明のうち請求項7に係る金属帯の連続浸炭方法は、前記金属帯の連続浸炭操業の実際により, The continuous carburizing method of metal strip according to claim 7 of the present invention is more practically continuous carburizing operation of the metal strip,
通板速度が規制される場合には、前記スーティングの発生しない条件下で,前記各金属板に所望される浸炭量を満足するようにその他の制御量を制御することを特徴とするものである。 When the strip passing speed is regulated, under conditions that do not occur of the soot, characterized in that for controlling the other control amount so as to satisfy the desired carburizing quantity wherein each metal plate is there.

【0031】 [0031]

【作用】本発明の金属帯の連続浸炭方法では、例えば以下のようにして各鋼板における定常状態の浸炭条件の各制御量を設定する。 [Action] In continuous carburizing method of metal strip of the present invention, for example, as follows to set each control amount of the carburizing conditions steady state in each steel sheet. 前記浸炭速度が金属帯表層部から内部への拡散速度よりも大きい表面反応速度に従う反応速度域を含めて、鋼板の仕様諸元から金属帯への浸炭量を与条件として設定し、浸炭条件である再結晶温度以下で浸炭反応を大きくするための浸炭温度を設定し、当該浸炭温度における浸炭炉内のスーティング限界の基礎式又はこの基礎式と浸炭反応を阻害しない関係式から雰囲気ガス組成中の各組成ガス濃度,特に一酸化炭素濃度又は一酸化炭素濃度及び水素濃度の制御量を算出し、これに基づいて算出される一酸化炭素分圧又は一酸化炭素分圧及び水素分圧の制御量と,当該浸炭温度の制御量に関する基礎式から算出される浸炭の反応速度に係る温度依存係数とに基づいて単位時間当たりの浸炭速度を算出し、 The carburization rate, including the rate of the reaction zone according greater surface reaction rate than the diffusion rate into the interior from the metal strip surface layer portion is set as the given condition carburization of steel plate specifications specifications to the metal strip, carburizing conditions there set carburizing temperature for increasing the carburization reaction at a recrystallization temperature or less, the basic equations of the sooting limit of carburizing furnace in the carburizing temperature or the atmosphere gas composition in this basic equation does not inhibit the carburizing reaction equation each composition gas concentration, in particular to calculate the control amount of carbon monoxide concentration or concentration of carbon monoxide and hydrogen concentration, the carbon monoxide partial pressure or calculated based on this control of carbon monoxide partial pressure and hydrogen partial pressure calculated the amount, the carburizing rate per unit time based on the temperature-dependent coefficient of the reaction rate of carburization calculated from basic equations related to the control amount of the carburization temperature,
前記浸炭量をこの浸炭速度で微分して浸炭時間を算出するか,或いは前記表面反応速度に応じて設定される前記浸炭濃度分布を達成する浸炭時間を算出し、これらの浸炭時間で有効浸炭炉長を除して浸炭炉内の通板速度を算出する。 Or calculating the carburizing time by differentiating the carburizing quantity in this carburizing speed, or wherein calculating the carburizing time to achieve a carburizing concentration distribution is set according to the surface reaction rate, the effective carburizing furnace in these carburizing time by dividing the length to calculate the sheet passing speed of the carburizing furnace.

【0032】そして本発明では、このようにして設定された各鋼板の定常状態間の非定常状態で,前記雰囲気ガス組成,組成ガス濃度,浸炭温度,通板速度の制御量のうち,いずれか一つ又は二以上を、スーティングの発生しない条件下で,前記金属板の異なる仕様諸元から得られる浸炭量を満足するように制御する。 [0032] The present invention is a non-steady state between the steady state of the steel sheet is set this way, the ambient gas composition, gas composition concentration, carburization temperature, of the control amount of the sheet passing speed, either one or two or more, under conditions causing no soot is controlled so as to satisfy the carburizing amount obtained from the metal plate of different specifications specifications. この非定常状態の浸炭量制御にあたり、制御応答時間の長い浸炭温度を変更する場合には次の定常状態における浸炭温度を得るための炉内温度の変動を考慮して前記雰囲気ガス組成又は組成ガス濃度を設定する。 Upon carburizing quantity control of the non-steady state, the ambient gas composition or gas composition in consideration of the fluctuation in furnace temperature to obtain the carburizing temperature in the next steady state to change the long carburization temperature control response time setting the concentration. ここで具体的に,前記浸炭温度を上昇する場合には,炉内温度の上昇を先行させて、その炉内温度の実績に応じて,前述したスーティング限界の基礎式や関係式を用いて前記スーティングの発生に大きく影響する雰囲気ガス組成中の一酸化炭素ガス濃度又は一酸化炭素ガス濃度及び水素ガス濃度を増大させる。 Here Specifically, in the case of increasing the carburization temperature, by prior elevated furnace temperature, depending on the performance of the furnace temperature, using basic equations and equation of sooting limit described above the increase largely carbon monoxide gas concentration or carbon monoxide gas concentration and the hydrogen gas concentration in the atmosphere gas composition that affect the occurrence of sooting. 一方、前記浸炭温度を下降する場合には,雰囲気ガス組成中の一酸化炭素ガス濃度又は一酸化炭素ガス濃度及び水素ガス濃度の減少を先行させて、その雰囲気ガス組成又は組成ガス濃度の実績に応じて炉内温度を下降させる。 On the other hand, in the case of lowering the carburization temperature, thereby leading to reduction of carbon monoxide gas concentration or carbon monoxide gas concentration and the hydrogen gas concentration in the atmosphere gas composition, the performance of the ambient gas composition or compositions gas concentration depending the furnace temperature is lowered. これにより、浸炭炉内のスーティングの発生を未然に防止することを可能とする。 Thus, it possible to prevent the occurrence of sooting carburizing furnace in advance.

【0033】一方、前記浸炭温度を変更しない場合には、この浸炭温度の条件下で炉内温度の実績に応じて, On the other hand, when not changing the carburizing temperature, depending on the results of the in-furnace temperature under the conditions of this carburization temperature,
前記スーティング限界の基礎式や関係式で設定されるスーティングの発生しない範囲内で雰囲気ガス組成又は組成ガス濃度,具体的に雰囲気ガス組成中の前記一酸化炭素ガス濃度又は一酸化炭素ガス濃度及び水素ガス濃度を変更する。 Ambient gas composition or compositions gas concentration within a range causing no sooting set by basic equations and equation of the soot limit, specifically the carbon monoxide gas concentration or carbon monoxide gas concentration in the atmosphere gas composition and changing the hydrogen gas concentration.

【0034】このようにして、前記雰囲気ガス組成,組成ガス濃度,浸炭温度の各制御量が変更される場合も変更されない場合も、これらの制御量の実績に応じて,各制御量のうち最も応答時間の短い通板速度を制御することにより、前記各金属板に所望される浸炭量を可能な限り達成することができる。 [0034] In this way, the ambient gas composition, gas composition concentration, may also not be changed if the control amount of the carburization temperature is changed, according to these control amounts of performance, most of the control amount by controlling the short passage plate speed of response time can be achieved as much as possible the desired carburizing quantity wherein each metal plate. なお、ここで言う実績とは、 It should be noted that the track record here is,
検出される現在の実績も,記憶された過去の実績も採用することが可能である。 Current performance is detected, the stored historical track record can be employed. 従って、現在の実績に応じたリアルタイムな非定常状態の浸炭条件の設定も、過去の実績から算出した非定常状態の浸炭状態をフィードフォワードに設定することも可能とする。 Therefore, setting the carburizing conditions of real-time non-steady-state corresponding to the current track record, also possible to set the carburizing conditions of non-steady-state calculated from past experience feedforward.

【0035】更に本発明の金属帯の連続浸炭方法では、 [0035] In a further continuous carburizing method of metal strip of the present invention,
金属帯の連続浸炭操業の実際により,通板速度が規制される場合には、前記スーティングの発生しない条件下で,非定常状態でも前記各金属板に所望される浸炭量を満足するようにその他の制御量を制御する。 Indeed more continuous carburizing operation of the metal strip, when the strip passing speed is regulated, under conditions that do not occur of the soot, so as to satisfy the desired carburizing quantity wherein each metal plate even in a non-steady state to control the other control amount. 具体的に、 Specifically,
規制される通板速度から浸炭時間が算出されるから、前記と逆の手段によって浸炭温度,雰囲気ガス組成,組成ガス濃度を設定することができる。 Since carburizing time is calculated from the sheet passing speed is restricted, the carburizing temperature by said reverse means, ambient gas composition, it is possible to set the gas composition concentration.

【0036】ちなみに特に高温下で雰囲気ガスの供給・ [0036] By the way, especially the supply of the atmosphere gas at a high temperature,
排出流量が小さい場合にあっては、浸炭反応を阻害するといった影響を考慮する意味で,例えば前記表面反応速度の基礎式に二酸化炭素分圧及びH 2 O分圧を加えることにより、CO 2 ,H 2 Oが存在する浸炭条件下での金属帯の浸炭量を更に正確に制御することが可能となる。 In the case the discharge flow rate is small, in the sense to consider the influence such inhibiting carburization reaction, for example, by adding carbon dioxide partial pressure and H 2 O partial pressure in the basic equations of the surface reaction rate, CO 2, Furthermore it is possible to accurately control the carburization of the metal strip in the carburizing conditions H 2 O is present.

【0037】 [0037]

【実施例】図2は本発明の金属帯の連続浸炭方法を実施化した極低炭素鋼からなるストリップの連続焼鈍浸炭設備の一例を示すものである。 DETAILED DESCRIPTION FIG. 2 shows one example of a strip continuous annealing carburizing facility comprising a continuous carburizing method of metal strip of the present invention from the embodiment of the ultra-low carbon steel. 同図において所望される仕様諸元の異なる鋼板をも含む各極低炭素鋼板は、コイル巻戻し機,溶接機,洗浄機等を有する図示しない入側設備によって一連のストリップとなされ、このストリップAは、前記入側設備から予熱帯1、加熱帯2、均熱帯3、浸炭帯4、第1冷却帯5、第2冷却帯6、剪断機, Each ultra low carbon steel sheet including the desired specifications specifications different steel in the figure, a coil rewinding machines, welding machines, made a series of strip by the entry side equipment (not shown) having a cleaning machine or the like, the strip A is entering-side preheating zone 1 from the equipment, heating zone 2, a soaking zone 3, the carburizing zone 4, the first cooling zone 5, a second cooling zone 6, the shears,
巻取り機等の図示しない出側設備の順に通板される。 It is Tsuban in the order of exit side equipment (not shown) of the winding machine, and the like.

【0038】前記加熱帯2は、入側設備から連続的に送給されて予熱帯1で予熱されたストリップAを再結晶温度以上まで加熱するものであり、具体的には炉内温度が850〜1000℃でストリップAの温度が700〜9 [0038] The heating zone 2 is for heating the strip A preheated is continuously fed in in the preheating zone 1 from the entry side equipment to the recrystallization temperature or higher, in particular the temperature in the furnace is 850 1000 temperature of the strip a at ℃ is 700-9
50℃になるように当該ストリップを加熱する。 So that 50 ° C. to heat the strip. そして加熱されたストリップAは前記均熱帯3で必要な時間, The heated strip A time required for the soaking zone 3,
再結晶温度以上に保持されることにより、深絞り性に有利な{1,1,1}集合組織を発達させることができる。 By being held above the recrystallization temperature, it is possible to develop favorable {1,1,1} texture in deep drawability.

【0039】この加熱帯2及び均熱帯3内を,ハースロールを介して上下に昇降しながら通板されるストリップの通板路近傍には多数のラジアントチューブが配設されており、このラジアントチューブに送給される燃料ガスを燃焼させて炉内温度(炉温)を制御する。 [0039] The heating zone 2 and the soaking zone 3 are strip passing path arranged a number of radiant tubes in the vicinity of the strip to be Tsuban while lifting up and down through the hearth rolls, the radiant tube by burning fuel gas is fed to control the furnace temperature (furnace temperature). 本実施例では、この燃料ガスの供給流量の設定は,通板されて炉から熱量を運び出すストリップへの加熱量に排ガス損失熱及び炉体放散熱等を加えた炉内の熱収支から求まる炉の要求(必要)熱量と同等と見なされて、図示されないホストコンピュータにより後述するライン全体の制御ロジックに則って行われる。 Furnace in this embodiment, setting of the supply flow rate of the fuel gas is obtained from heat balance in the furnace by adding an exhaust gas heat loss and furnace dissipating heat such as heating of the strip carry away the heat is passing plate from the furnace request (required) are regarded as equivalent to the amount of heat is performed in accordance with the control logic of the entire line to be described later by a not shown host computer.

【0040】前記浸炭帯4は、ストリップA表面の極薄い部分(表層部)に固溶炭素(C)が存在する浸炭層を形成するために、該浸炭帯4内の浸炭炉は図示されないホストコンピュータにより700〜950℃の炉内温度に制御して,ストリップ温度(板温)が700℃以上, [0040] The carburizing zone 4, in order to form a carburized layer solid solution carbon in a very thin portion (surface layer portion) (C) is present in strip A surface carburizing furnace 該浸 coal strip 4 is not shown host by controlling the furnace temperature of 700 to 950 ° C. by a computer, the strip temperature (sheet temperature) is 700 ° C. or higher,
好ましくは再結晶温度以下となるようにし、またストリップが浸炭炉内を10〜120秒で通過するように通板速度が制御される。 Preferably set to be less than the recrystallization temperature, also Tsuban speed is controlled so the strip passes through the carburizing furnace at 10 to 120 seconds. ちなみに前記炉温制御は、浸炭量(浸炭反応速度)をストリップの通板方向に対して一定とし、材質上のバラツキを抑止するために行う。 Incidentally the furnace temperature control, carburizing quantity (carburization reaction rate) is constant with respect to sheet passing direction of the strip, carried out in order to suppress the variation in the material. また、 Also,
既知のようにスーティング,即ち鋼板の表面に遊離炭素[C]が付着すると、表面品質低下及び後工程の弊害要因となる。 When known as soot, that is, the surface of the steel sheet free carbon [C] is attached, it becomes an obstacle factor for the surface quality degradation and post-process. 同時に炉内の反応が所定の方向,例えば浸炭反応方向に促進した結果,露点が上昇すると浸炭反応が阻害されたり、ストリップ表面に酸化が生じてテンパーカラーの原因となったりするため、炉内物性及び炉内温度は後述する浸炭条件設定ロジックに基づいて重要に管理されている。 At the same time the reaction is predetermined direction in the furnace, for example, a result of the accelerated carburizing reaction direction, or is the carburizing reaction inhibition dew point is raised, to or caused the temper color occurs oxidation in the strip surface, the furnace properties and furnace temperature are important managed on the basis of the carburizing condition setting logic which will be described later.

【0041】本発明では、この浸炭炉内の物性,浸炭温度,通板速度即ち浸炭時間は、連続浸炭の実際における制御対象物理量(制御量)と見なされ、前記ホストコンピュータにより、ストリップに形成されるべき要求される浸炭層の浸炭濃度分布,浸炭深さ等の仕様諸元から, [0041] In the present invention, the physical properties of the carburizing furnace, carburizing temperature, passing plate speed or carburizing time, the control target physical quantity (controlled variable) and considered the actual in the continuous carburizing, by the host computer, are formed on the strip carburizing concentration distribution of Rubeki required carburized layer, from the specification specifications such as carburized depth,
例えば必要な浸炭量を与条件として設定し、後述する予め設定したこれら制御量に関する各種の基礎式を適宜取捨選択して,当該浸炭量を実現するための各制御量を算出し、その他の設備の能力やプロセスをも考慮して、それらの制御量を設定するようにしてある。 For example to set the condition given the required carburizing quantity, and selection as appropriate various basic equations for these control amount set in advance to be described later, it calculates the control amount for realizing the carburizing quantity, other amenities also considering the ability and processes, it is to be set their control amount.

【0042】また、この実施例において浸炭炉内に供給される浸炭ガスの組成,濃度及び供給・排出流量は、前記ホストコンピュータが,後述する炉内の物質収支を考慮して炉内の自由エネルギを最小とする雰囲気組成モデル式に基づいて算出した,諸条件に従って制御されている。 Further, the composition of the carburizing gas supplied to the carburizing furnace in this embodiment, the concentration and supply and discharge flow rate, the host computer, the free energy in the furnace taking into consideration the material balance in the furnace to be described later was calculated based on the atmospheric composition model formula to minimize, it is controlled according to various conditions. この浸炭ガスの組成,濃度及び供給・排出流量は、 The composition of the carburizing gas, the concentration and the supply and discharge flow rate,
前記CO 2及び露点上昇を抑制して浸炭反応速度の低下やテンパーカラーを防止するように制御される。 It is controlled to prevent deterioration and temper color carburization reaction rate by suppressing the CO 2 and dew point increases.

【0043】ちなみに浸炭炉内のストリップはハースロール20を介して炉内を昇降しながら通板されているが、これらのハースロール20はその回転性及びロールクラウンを所定状態に保持するために,例えば軸受近傍等が冷却されている。 [0043] Incidentally For although strips carburizing furnace is Tsuban while elevating the furnace through the hearth rolls 20, these hearth rolls 20 for holding the rotational resistance and roll crown to a predetermined state, For example the bearing near the like are cooled. また、ロール自体の強度及び耐磨耗性を維持するためにハースロールにはクロムCr合金が使用されている。 Also, chromium Cr alloy is used for the hearth roll in order to maintain the strength of the roll itself and abrasion resistance. ところが、前記浸炭雰囲気ガスがハースロール近傍まで及ぶと冷却されてスーティングが進行するため、ハースロールにCが付着した後、ハースロール内部にCが拡散する。 However, the carburizing atmospheric gas for cooling has been sooting and extends to the vicinity of the hearth roll proceeds, after the C is attached to the hearth rolls, C diffuses inside hearth rolls. このようになると前記CrとCが結合してCr炭化物が析出し、これによりハースロールに用いられている耐熱合金の結晶粒が破壊され或いは膨張し、一方で固溶Crが減少するため、ハースロールが脆化,酸化されることにより孔状の腐食が進行する。 Since this occurs with Cr carbides are precipitated by combining the Cr and C, thereby Haas grain heat resistant alloy used in the roll are destroyed or expanded, while the solute Cr is reduced, Haas roll embrittlement, hole-shaped corrosion progresses by being oxidized. このようにハースロールを浸炭雰囲気ガス中に曝すと、本件発明者等の実験によれば2年以内でハースロールを交換しなければならないことが判明している。 With such exposure of the hearth rolls in a carburizing atmosphere gas, according to the experiments of the present inventor may have to replace the hearth rolls within two years it has been found. そこで本実施例では、ハースロール室を非接触のシール装置21によって浸炭雰囲気から分離してハースロールの劣化を防止するようにし、また該ハースロール室内を前記ハースロールの劣化が進行しない程度の微弱浸炭状態とすることによって、分離されたハースロール室内をストリップが通過する間に浸炭された表層部からCが放散する,所謂脱炭を防止することに成功した。 Therefore, in this embodiment, so as to prevent the deterioration of the hearth roll is separated from the carburizing atmosphere hearth roll chamber by a sealing device 21 of non-contact, also the extent to which the hearth roll chamber deterioration of the hearth roll do not proceed weak by the carburizing condition, the separated hearth rolls room strip C is dissipated from the carburized surface portion while passing through, were able to prevent so-called decarburization. なお、ストリップがハースロール室を通過する時間が極めて短く,当該時間に係る鋼板表層部からの脱炭が問題とならない場合には、前記ハースロール室内を非浸炭雰囲気としてもよい。 The time strip to pass through the hearth roll chamber is very short, when the decarburization of a steel plate surface layer portion according to the time is not problematic, the hearth roll chamber may noncarburized atmosphere.

【0044】前記シール装置21はここではその構造を詳述しないが、例えばハースロール室と浸炭雰囲気室との間に介装されたシール層を3層構造とし、このうちハースロール室側のシール層には前記弱浸炭雰囲気ガスを噴出し、浸炭雰囲気室側のシール層には前記浸炭雰囲気ガスを噴出し、中間のシール層からは排気を行うようにし、更に各雰囲気ガスの噴射方向及び噴射流量を制御して各雰囲気ガスの流れが前記中間のシール層側に向かうようにすると共に、ストリップの通板に伴う板層流によって発生する循環流をシール層のうちストリップの幅方向端面に形成された排出口から排気する構成とした。 [0044] The sealing device 21 is not described in detail the structure here, for example hearth roll chamber and a three-layer structure interposed seal layer between the carburizing atmosphere chamber, of these hearth roll chamber side seal the layers were ejecting the weak carburizing atmospheric gas, the sealing layer of the carburizing atmosphere chamber side ejected the carburizing atmospheric gas to perform the exhaust from the middle of the sealing layer, further injection direction and injection of the atmospheric gas with controlling the flow rate flow of the atmospheric gas to be directed to the sealing layer side of the intermediate, forming a circulating flow generated by a plate laminar flow associated with the sheet passing the strip in the width direction end surface of the strip of the sealing layer and configured to exhaust the evacuation port.

【0045】この浸炭帯4から送出されたストリップA The strip A sent from the carburizing zone 4
は前記第1冷却帯5に送給される。 It is fed to the first cooling zone 5. この第1冷却帯5ではストリップの表層部のうち表面の極薄い範囲にのみ固溶Cを固定するため、浸炭後のストリップを、鋼板温度が600℃以下,好ましくは500〜400℃程度になるまで20℃/sec.以上の冷却速度で急冷する。 Since only fix the solid solution C in very thin range of surface of the surface layer portion of the first in the cooling zone 5 strips, the strip after carburization, the steel sheet temperature of 600 ° C. or less, preferably of about 500 to 400 ° C. until quenching at 20 ° C. / sec. or more cooling rate. この第1冷却帯5内ではこの冷却条件が達成できるように,前記ホストコンピュータにより冷却帯内を搬送されるストリップに対して冷却ガスジェットから吹付けられる吹付けられる冷却ガス流量,流速及び冷却ロールの温度,巻付け角等が制御される。 This is a first inner cooling zone 5 as the cooling condition can be achieved, the cooling gas flow blown blown from the cooling gas jets against the strip to be conveyed in the cooling zone by the host computer, the flow rate and the cooling roll temperature, winding angle and the like are controlled.

【0046】前記第1冷却帯5から送出されたストリップAは次いで第2冷却帯6に送給される。 The strip A sent from the first cooling zone 5 is then fed to the second cooling zone 6. この第2冷却帯6では鋼板温度が250〜200℃程度までガス冷却が行われる。 The steel sheet temperature in the second cooling zone 6 gas cooling is conducted to about 250-200 ° C.. このようにして最終的には表層部にのみ固溶Cが存在する極低炭素のプレス成形用冷延鋼板を得ることができる。 This is in a manner eventually can be obtained for press forming cold-rolled steel sheet of ultra low carbon solute C is present only in the surface layer portion. 次に、本実施例の連続焼鈍浸炭設備において、前記ホストコンピュータで行われるトータルな連続焼鈍浸炭制御の構成概念について説明する。 Next, in the continuous annealing carburizing apparatus of the present embodiment, the configuration concept of the total continuous annealing carburizing control performed by the host computer. なお、本発明に係る浸炭制御の他に,他の熱処理帯で行われる板温制御にも前述のような定常状態,非定常状態を含んだ制御が必要であり、以下はそれらを包含した全ての場の制御を可能とするロジックの構成概念の説明である。 In addition to the carburizing control according to the present invention, other thermal treatment zones sheet temperature controlled to be a steady state as described above to be performed in a required control including a non-steady state, following all that encompasses them construct logic to enable field control of the description of.

【0047】まず、前述したように浸炭帯における浸炭制御では、鋼板中の浸炭濃度分布が要求される場合を含めて,浸炭量は目標材質を得るための与条件として与えられる。 [0047] First, in the carburizing control in the carburizing zone, as described above, including the case where carburization density distribution in the steel sheet is required, the carburizing quantity is given as given conditions for obtaining the target material. そして、材質条件から浸炭温度の上限は再結晶温度以下に設定される。 The upper limit of carburizing temperature of a material condition is set below the recrystallization temperature. 一方、定められた有効浸炭炉長で最大の処理能力を得るためには前述した浸炭量=浸炭反応速度×浸炭時間の原理に基づいて浸炭反応速度を大きくする必要があり、この必要から浸炭反応速度に関与する浸炭温度は高いほどよく、これは後述するスーティングの発生を防止してCO濃度上限を高くすることにも繋がる。 On the other hand, the maximum in order to obtain processing capability, it is necessary to increase the carburizing reaction rate based on the principle of carburizing quantity = carburizing reaction rate × carburizing time earlier in the effective carburizing furnace length defined, carburizing reaction from this requirement carburization temperature involved in speed may higher, which leads to increasing the CO concentration limit to prevent the occurrence of sooting, which will be described later.

【0048】本実施例では前述したようにスーティングの発生限界を物質収支を考慮した熱力学(雰囲気組成) The thermodynamics of the occurrence limit of sooting as described above considering mass balance in the present embodiment (atmosphere composition)
モデル式により得ることができるが、単にスーティングの発生しない範囲からという条件だけでは,雰囲気組成に関与するCO濃度及びH 2濃度を設定するとことが困難である。 Can be obtained by the model equation, simply condition that the range causing no soot, it is difficult by setting the CO concentration and H 2 concentration are involved in the atmosphere composition. そのため、本実施例では前記浸炭反応速度を阻害しない関係式を予め設定し、例えば前記スーティングの発生しない雰囲気組成モデル式によって得られたC Therefore, a relationship which does not inhibit the carburizing reaction rate preset in this embodiment, for example, obtained by the generated not atmosphere composition model formula of the soot C
O濃度を基準として,この関係式を用いてH 2濃度を算出する。 The O concentration as a reference to calculate the concentration of H 2 using the relational expression. 具体的には, H 2濃度=a×(CO濃度) 但し、 a:0≦a<5の範囲の定数 で表される。 Specifically, H 2 concentration = a × (CO concentration) However, a: 0 represented by constant in the range of ≦ a <5. この定数aは、具体的には後述する表面反応速度の基礎式で、反応を阻害するCO 2とH 2 Oの生成濃度を最小に抑える値に設定され、通常は0.5〜 The constant a is specifically in fundamental equations of the surface reaction rate, which will be described later, it is set to a value to suppress the generation concentration of CO 2 and H 2 O to inhibit the reaction to a minimum, usually 0.5
1.0の範囲で設定することが多い。 It is often set in the range of 1.0. 即ち、この関係式を満足するときに,表面反応速度式に基づく浸炭反応速度は最大となる。 That is, when satisfying the relationship, carburizing reaction rate based on surface kinetics is maximized. また、表面反応速度が設定されると所望される浸炭濃度分布を達成するための浸炭時間が設定される。 Further, the carburizing time to achieve the desired carburizing concentration distribution and the surface reaction rate is set is set. 即ち、表層部のC濃度だけを高めて内層部のC Ie, C of the inner layer portion by increasing only the C concentration in the surface layer portion
濃度との勾配を急峻にする場合には、浸炭反応速度を大きくして(浸炭力を高めて)浸炭時間を短くすればよい。 When a steep gradient between the concentration is to increase the carburizing reaction rate (enhancing the carburizing force) may be shortened carburizing time. 逆に、鋼板のC濃度全体を高めて内層部と表層部とのC濃度勾配を緩くする場合には、浸炭反応速度を小さくして(浸炭力を低めて)浸炭時間を長くすればよい。 Conversely, in the case of loose the C concentration gradient between the inner layer portion and surface layer portion increases the overall C concentration of the steel sheet is to reduce the carburization kinetics (by lowering the carburizing force) may be longer carburizing times.
これらの浸炭反応速度と浸炭時間の制御は、前述した浸炭量一定の制約条件を満足する。 Control of these carburizing reaction rate carburizing time, satisfies the carburizing quantity certain constraints described above.

【0049】そして、前記加熱帯や均熱帯等の項でもふれたように各板温制御帯でも夫々の炉の能力計算やプロセス計算によって最適な通板速度が設定される。 [0049] Then, the optimum strip running speed by the ability computations or calculations also each of the furnace in each sheet temperature control zone as mentioned in the section of such the heating zone and the soaking zone is set. 以上が各熱処理帯における鋼板の定常状態の板温制御及び浸炭制御の条件となる。 Or the condition of the sheet temperature control and carburizing control the steady state of the steel plate in each heat treatment zone. 一方、次の鋼板の定常状態に移行する非定常状態において,浸炭帯以外の熱処理帯(板温制御帯)では,炉内温度の変動の実績に応じて通板速度を設定しなければならない。 On the other hand, in non-steady state to shift to a steady state for the next steel sheet, the heat treatment zone other than the carburizing zone (sheet temperature control zone) must be set sheet passing speed according to actual variations in furnace temperature. 更に浸炭帯では,炉内温度の変動の実績に応じて雰囲気ガス組成又は組成ガス濃度から設定される雰囲気組成を設定し、更にそれら全ての実績に応じて浸炭量を可能な限り満足する通板速度を設定しなければならない。 In yet carburizing zone, passing plate to set the atmosphere composition are set from ambient gas composition or compositions gas concentration in accordance with the results of the variation of the furnace temperature, satisfy further as possible carburization amount according to all their results You must set the speed. この実績には,検出された現在の実績も記憶された過去の実績も包含されるが、いずれにしても,非定常状態で発生する材質不良の長さ或いはその所要処理時間を最短とするために、浸炭制御並びに板温制御を事前に設定するフィードフォワードの制御を行わなければならない。 The results, although the detected current track record also encompassed stored historical experience, in any event, the length of material defects that occur in a non-steady state or for the required processing time the shortest to, to perform control of the feed-forward to set in advance the carburizing control and sheet temperature control. これを本実施例では最適ループ計算によって行う。 Performed by the optimum loop calculation in the present embodiment it.

【0050】次に、前記各板温制御帯の最大通板速度と前記浸炭帯の最大通板速度を考慮した場合,ストリップが一連に通板される連続焼鈍浸炭設備では、いずれの通板速度が設備全体の通板速度を律速するかを判断しなければならない。 Next, the case of considering the maximum sheet plate speed with maximum sheet plate speed of each plate temperature control zone the carburizing zone, a continuous annealing carburizing equipment strips are Tsuban in series can be of any strip passing speed There must determine whether the rate-limiting the sheet passing speed of the entire facility. この場合には、鋼板のあらゆる仕様諸元を考慮しなければならず、しかもその仕様諸元は絶対条件として与えられる。 In this case, it is necessary to take into account all the specifications specifications of steel, yet its specifications specifications are given as an absolute condition.

【0051】以上から,前記浸炭帯で得られる最大通板速度が、前記各板温制御帯で得られる各最大通板速度の最小値よりも大きい場合には、各板温制御帯の最大通板速度の最小値をライン通板速度として設定し、この通板速度で前記浸炭量を満足する浸炭炉の雰囲気条件を再度設定し直す必要がある。 [0051] From the above, the maximum paper plate speed obtained in the carburizing zone, the is larger than the minimum value of the maximum paper plates speed obtained in each plate temperature control zone, the maximum paper of each plate temperature control zone It sets the minimum value of the plate speed as a line passing plate speed, it is necessary to reset the atmospheric conditions carburizing furnace satisfying the carburizing quantity in this sheet passing speed again. なお、この場合は浸炭時間が長くなるから,浸炭量一定の制約条件下では浸炭反応速度を低下させる方向,即ち雰囲気ガス中のCO濃度,H 2 Incidentally, since in this case carburizing time is long, CO concentration in the direction, i.e. atmospheric gas to lower the carburizing reaction rate in carburization amount certain constraints conditions, H 2
濃度を低下させる方向に設定し直すことになり、必然的に前記スーティングを発生しない条件を満足することになる。 It will be reset in a direction to reduce the concentration, thus satisfying the condition does not occur inevitably the sooting.

【0052】逆に前記各板温制御帯で得られる各最大通板速度の最小値が、前記浸炭帯で得られる最大通板速度以上である場合には、浸炭帯の最大通板速度をライン通板速度として設定し、この通板速度で各板温制御帯の板温を満足するために炉温や燃料供給量を板温制御量として設定し直す必要がある。 [0052] When the minimum value of each maximum paper plates speed obtained by the reversed each sheet temperature control band is maximum sheet plate speed than obtained in the carburizing zone, the line up through plate speed of the carburizing zone set the sheet passing speed it must be reset in order to satisfy the sheet temperature of each plate temperature control zone at the strip running speed furnace temperature and the fuel supply amount as a sheet temperature control amount. これらの制御概念を具体化したのが前記ホストコンピュータで行われる図5に示すロジックである。 That embodying these control concepts is a logic shown in FIG. 5 to be performed by the host computer.

【0053】このロジックでは、まずステップS20で浸炭帯,各板温制御帯を含む各炉の能力限界から各鋼板の仕様諸元を満足するために必要な炉温の上限値が設定される。 [0053] In this logic, first carburizing zone in step S20, the upper limit of the furnace temperature required to meet the specifications specifications of each steel sheet capacity limit of the furnace containing the sheet temperature control zone is set. 次にステップS21に移行して、各板温制御帯での板温制御量及び浸炭帯での浸炭制御量が設定される。 At the next step S21, the carburizing control amount in the sheet temperature control amount and carburization zones in the sheet temperature control zone is set. 具体的には例えば,前記加熱帯2,均熱帯3において伝熱理論を基礎とした数式モデルに基づいて,前記ラジアントチューブ,炉壁,ストリップ,ハースロール等の間の伝熱係数を考慮したヒートバランスからプロセスモデル式を設定し、このプロセスモデル式に基づいて目標板温を満足する炉内温度,燃料ガス供給流量等を算出してフィードバック制御を行うためのプロセスモデル計算や、鋼板,即ちコイルの継ぎ目での板温変動を最小とする燃料ガス供給流量の最適時系列を算出し、これに基づいて対象コイル通板時にプリセットしてフィードフォワード制御するための最適ルート計算を行い、これらに基づいて各炉の最大通板速度を設定する。 Specifically, for example, the heating zone 2, the soaking zone 3 based on the mathematical expression model based on heat transfer theory, the radiant tubes, the furnace walls, strips, heat considering the heat transfer coefficient between such hearth rolls set the process model equation of balance, and process model calculations for carrying out the process model furnace temperature that satisfies the target plate temperature on the basis of the equation, calculated the feedback control of the fuel gas supply flow rate or the like, the steel sheet, i.e. the coil the sheet temperature fluctuations at the joints by calculating an optimum time series of the fuel gas supply flow rate to the minimum, is preset at the time the target coil through plate performs best route computation for feed-forward control based on this, on the basis of these Te set the maximum sheet plate speed of each furnace.

【0054】一方、後段に詳述する浸炭帯4のスーティング条件及び浸炭条件をモデル化した浸炭モデル式に基づいて,定常状態のフィードバック制御を可能とするプロセスモデル計算や非定常状態のフィードフォワード制御を可能とする最適ルート計算を行い、これにより各鋼板の仕様諸元から設定される目標浸炭量,若しくは当該浸炭量を満足する浸炭濃度分布を得るために雰囲気組成及び浸炭温度を求め、その条件下で浸炭帯内の最大通板速度を設定する。 On the other hand, on the basis of the carburizing model equation that models the sooting conditions and carburizing condition of carburizing zone 4 to be described later stage, the process model calculation and the non-steady-state feedforward to allow feedback control of the steady-state performs optimum route calculation to enable control, thereby the target carburizing quantity is set from the specification of the steel specifications, or seeking atmosphere composition and carburization temperature to obtain a carburization density distribution satisfies the carburizing quantity, the to set the maximum passage plate speed in the carburizing zone under the conditions.

【0055】次にステップS23に移行して、浸炭炉を含む各熱処理炉内のハースロールのヒートクラウンを板温モデル等により予測計算し、ロールクラウンがストリップの蛇行限界内になるような最大通板速度を算出するサーマルクラウン計算を行う。 [0055] Next, the process proceeds to step S23, the heat crown of the hearth roll in each heat treatment furnace comprising a carburizing furnace predicted calculated by sheet temperature model, etc., the maximum paper such as roll crown is within meandering limits of the strip performing thermal crown calculation for calculating the plate velocity. これによりストリップの蛇行を抑制した安定操業範囲での炉の最大処理能力を達成することができる。 This makes it possible to achieve the maximum processing capability of the furnace in a stable operation range that suppresses the meandering of the strip.

【0056】次にステップS24に移行して、前記ステップS22で設定された各炉内の最大通板速度を比較し、前記各板温制御帯の最大通板速度の最小値が浸炭帯の最大通板速度よりも小さい場合には当該板温制御帯の最大通板速度の最小値を、浸炭帯の最大通板速度が各板温制御帯の最大通板速度の最小値以下である場合には当該浸炭帯の最大通板速度を,夫々ライン全体の通板速度に設定する。 [0056] and then proceeds to step S24 up to compare the maximum sheet plate speed of each furnace set at step S22, the minimum value of the maximum sheet plate speed of each plate temperature control zone is carburized zone the minimum value of the maximum sheet plate speed of the plate temperature control zone is smaller than sheet passing speed, when the maximum paper plate speed of the carburizing zone is less than or equal to the minimum value of the maximum sheet plate speed of each plate temperature control zone is the maximum sheet plate speed of the carburizing zone, set the sheet passing speed of the entire respective line.

【0057】次にステップS25に移行して、前記ステップS24で設定されたライン全体の通板速度に基づいて各熱処理炉の制御量を再度設定し直す,制御量再設定計算を行う。 [0057] and then proceeds to step S25, based on the sheet passing speed of the whole set line in the step S24 resets the control amount of the heat treatment furnace again to perform control amount reconfiguration calculation. ここで、前記浸炭帯で行われる浸炭制御について説明するにあたり、例えば前述した低AI−高B Here, in describing the carburizing control performed by the carburizing zone, for example the above-mentioned low-AI- high B
H鋼板のようなプレス成形性に富み且つ強度を有する鋼板を得るために要求されるストリップの仕様諸元に基づいて,本実施例における浸炭処理条件が従来の浸炭処理条件に比してどのようなレベルにあるのか、そしてその浸炭処理条件を満足するために必要な項目について説明する。 Based on the strip specifications specifications required in order to obtain a steel sheet and having a strength rich in press formability such as H steel, carburizing treatment conditions in the present embodiment is how compared with the conventional carburizing conditions whether in a level, and to describe what needed to satisfy the carburizing treatment conditions.

【0058】従来の浸炭技術は、歯車,シャフト,ベアリング等の所謂調質鋼からなる不連続物の耐磨耗性,耐衝撃性向上等のために表面硬化を目的として行われる。 [0058] Conventional carburizing techniques, gears, shafts, abrasion of the discontinuous composed so-called heat-treated steel of the bearings, etc., is performed for the purpose of surface hardening for such improving impact resistance.
そのため、素材中のC量は0.05%以上で要求される浸炭量は0.1%以上,浸炭深さは0.5〜1.5mm Therefore, C content in the material is carburizing amount required 0.05% or more than 0.1%, the carburization depth 0.5~1.5mm
以上であり、従って浸炭所要時間は1〜5時間にも及ぶ。 Or more, thus carburizing time required much as 1-5 hours. このような条件下では鋼板表層部のC濃度が時間に対して平衡濃度に達しているから、図4に示すように浸炭速度は鋼中への拡散速度に従う鋼中拡散律速域であり、その浸炭速度は時間の平方根に比例する。 Since the C concentration of the steel sheet surface layer portion under such conditions has reached the equilibrium concentration with respect to time, carburizing speed as shown in FIG. 4 is a steel in diffusion limited region according to the rate of diffusion into the steel, the carburizing speed is proportional to the square root of time. この浸炭速度域では、鋼板表層部の鋼中平衡C濃度が,所定の値となるように鋼中拡散速度が表面反応速度と等しくなるように雰囲気ガスのカーボンポテンシャル(Cポテンシャル)を制御する必要があり、実際の操業管理指標としてはCO/CO 2の管理が重要になる。 In the carburizing speed range, the steel in equilibrium C concentration of the steel sheet surface layer portion, necessary to control the carbon potential (C potential) of the atmosphere gas as in the steel diffusion rate becomes equal to the surface reaction rate to a predetermined value There are, management of CO / CO 2 is important as an actual operation management indicators.

【0059】一方、本実施例のようなストリップの連続浸炭においては、該ストリップが前記極低炭素鋼からなる連続物であり、このストリップの表面特性を改善すること及び鋼板そのものの材質の向上を目的として行われる。 Meanwhile, in the continuous carburizing the strip as in the present embodiment, a continuous material in which the strip is made of the ultra low carbon steel, the improvement of material things and the steel sheet itself for improving the surface properties of the strip It is carried out for the purpose. そのため、例えば前記の耐二次加工脆性の向上を対象とする金属に要求される仕様(特開平3−19934 Therefore, for example, specifications of the metal of interest to improve the resistance to secondary work embrittlement of (JP-A 3-19934
4号公報など)から当該金属帯の浸炭条件を求めると、 Etc. 4 JP) when obtaining the carburizing condition of the metal strip,
本実施例では素材中のC量は20ppmで要求される浸炭量は200ppm以下,浸炭深さは50〜200μm C content in the material in this embodiment carburizing amount required in 20ppm is 200ppm or less, carburized depth 50~200μm
であり、しかも通板速度に左右される浸炭時間は120 , And the addition depends carburizing time sheet passing speed 120
秒以下になる。 S equal to or less than. このような条件下では鋼板表層部のC濃度が時間に対して平衡濃度に達しないから、前出した葉らの報告にあるように、図4に示すように浸炭速度は鋼表面の反応速度に従う表面反応律速域であり、該浸炭速度は時間そのものに比例する。 The reaction rate of such do not reach the C concentration is the equilibrium concentration against time of a steel sheet surface layer portion under the conditions, as in the advancing leaves et al reported, carburizing speed as shown in FIG. 4 the steel surface a surface reaction rate-limiting region according to, 該浸 coal rate is proportional to the time itself. この表面反応律速域では浸炭量,浸炭深さ共に非平衡状態であるから、実際の操業管理指標として従来のように単に鋼中表層部の平衡C Carburizing quantity in the surface reaction rate-determining region, because both a non-equilibrium state carburized depth, the conventional manner merely the surface layer portion in the steel as an actual operation management indicator equilibrium C
濃度となるようにCポテンシャル制御によってCO/C CO / C by C potential control at a concentration
2を管理するだけでなく、炉内における多数の制御量を考慮して,要求される鋼板の仕様諸元から決定される浸炭量を得るように、浸炭条件を設定する必要がある。 O 2 not only manages, in view of the large number of control quantity in the furnace, so as to obtain a carburized amount determined from the required steel specifications specifications, it is necessary to set the carburizing condition.
以下、本実施例において浸炭量を制御するために前記ホストコンピュータで処理されるロジックに則り,当該ロジックを構築する基本的な原理について説明する。 Below, in accordance with the logic to be processed by the host computer to control the carburizing quantity in the present embodiment, a description will be given of the basic principle of building the logic.

【0060】まず、本発明に係る非定常状態の浸炭制御をも含んで,前記表面反応律速域において雰囲気ガスの組成を制御するにあたっては前述のようにスーティングの発生を防止すると共に露点上昇を抑制する必要があるが、これらの状態発生メカニズムについて以下のように推論する。 Firstly, also includes carburizing control of non-steady-state according to the present invention, the dew point increases with in controlling the composition of the atmosphere gas at the surface reaction rate-determining region to prevent the occurrence of sooting as described above it is necessary to suppress, but inferred as follows for these state generation mechanism. 一般に、浸炭条件における雰囲気ガス組成は化学平衡により求めることができる。 Generally, ambient gas composition in the carburizing conditions can be determined by chemical equilibrium. 従来の解法では考え得る反応を全て列挙し、これらの反応の平衡関係から,非線形の連立方程式を解くことによってガスの組成を得ている。 Enumerate all reactions possible with conventional solutions, the equilibrium of these reactions, to obtain the composition of the gas by solving the simultaneous equations of non-linear. しかし、気相系の反応式だけからは正確なすす発生(スーティング)の限界を求めることが極めて困難である。 However, only from Scheme vapor phase system it is extremely difficult to determine the limits of accurate soot generation (computing Sue).

【0061】そこで本実施例では以下のようにして熱力学(雰囲気組成)モデル式を考え、スーティング発生を防止する雰囲気ガス組成を求めた。 [0061] Therefore consider the thermodynamic (atmosphere composition) model formula as follows in this embodiment, to determine the ambient gas composition for preventing the sooting generation. 等温,等圧の系の場合、自然に起こる変化ではギブス自由エネルギーが減少し、平衡状態において系のギブス自由エネルギーは最小値をとる。 Isothermal, in the case of isobaric system, Gibbs free energy decreased in changes that occur naturally, system Gibbs free energy of the equilibrium state takes the minimum value. 従って、雰囲気ガスの平衡状態を求めるためには,生成系の各成分ガス濃度を変数として得られる全系のギブス自由エネルギーを目的関数とし、これを原系が持ち込む元素成分が一定であるという物質収支の制約条件下,具体的には炉内に供給される雰囲気ガス組成及び供給量と浸炭によって金属帯に炉内から持ち出されるC量が一定という制約条件下で最小値となるように各成分ガス濃度を求めればよい。 Therefore, substances that in order to determine the equilibrium state of the atmosphere gas, the Gibbs free energy of the entire system resulting respective component gases concentration in the product system as variables and objective function, which is the original system element component to bring a certain constraint conditions of balance, each component as the amount of C brought out from the furnace to the metal strip by carburizing with an atmospheric gas composition and supply amount is specifically supplied to the furnace becomes a minimum value in the constraint condition that a constant it may be obtained the gas concentration. この成分ガス濃度が与えられた炉温,炉圧における雰囲気ガスの平衡組成となり、 The component gas concentration was furnace temperature to give, become the equilibrium composition of the atmospheric gas in the furnace pressure,
スーティングC量は以下に述べるロジック中で凝縮種の一つとして表される。 Soot C amount is expressed as one of the condensation type in the logic described below.

【0062】雰囲気ガスの組成を算出するにあたり、二つの仮定を設定する。 [0062] in calculating the composition of the atmosphere gas, to set the two assumptions. その一つは、気体は理想気体とすること。 One of them, the gas be an ideal gas. もう一つは、遊離Cに代表される凝縮相は気体と混合できないとすることである。 Second, the condensed phase represented by the free C is to not be mixed with the gas. この仮定の基にガス種と凝縮種との全自由エネルギーF(X) は、i番目のガス種の自由エネルギーf g i ,h番目の凝縮種の自由エネルギーf c hに対して下記1式で与えられる。 Total free energy F (X) between the condensing species and gas species based on this assumption, i-th gas species in free energy f g i, the following equation (1) with respect to h-th condensed species of the free energy f c h It is given by.

【0063】 [0063] 但し、n:ガス種の数,p:凝縮種の数を示す。 However, n: the number of condensed species: gas species number, p.

【0064】ここで、前記ガス生成物に関するi番目のガス種の自由エネルギーf g iは、i番目のガス種のモルエネルギーC g iに対して当該ガス種のモル数がx g [0064] Here, the free energy f g i of i th kind of gas for said gas product, the i-th gas species molar energy C g moles of the gas species for i is x g
iとして下記2式〜4式で与えられる。 is given by the following equation (2) to 4 expression as i. g i =x g i (C g i +ln(x g i /X)) ……… (2) C g i =(F/(R・T)) g i +lnP ……… (3) f g i = x g i ( C g i + ln (x g i / X)) ......... (2) C g i = (F / (R · T)) g i + lnP ......... (3) 一方、凝縮生成物については、前記仮定の基に圧力及び混合の影響は除かれるので、h番目の凝縮種の自由エネルギーf c hは、h番目の凝縮種のモルエネルギーC c On the other hand, the condensation product, since the influence of pressure and mixing is removed based on the assumption, h th free energy f c h condensation species, h th condensed species molar energy C c
hに対して当該凝縮種のモル数がx c hとして下記5 The following number of moles of the condensing species as x c h against h 5
式,6式で与えられる。 Formula, given by equation (6).

【0065】 f c h =x c h・C c h ……… (5) C c h =(F/(R・T)) C h ……… (6) なお、前記3式,6式中の(F/(R・T))は下記7 [0065] f c h = x c h · C c h ......... (5) C c h = (F / (R · T)) C h ......... (6) In addition, the three equations in equation (6) of (F / (R · T)) is represented by the following 7
式で定義される。 It is defined by the formula. (F/(R・T)) i =((F−H 298 )/T) i /R +ΔH 0 f,298,i /RT ……… (7) 次にこの系における物質収支を考慮する。 (F / (R · T) ) i = ((F-H 298) / T) i / R + ΔH 0 f, 298, i / RT ......... (7) Next consider the material balance in the system. 生成系の各成分量は変化しても、各元素、即ち雰囲気ガス成分中の炭素C,水素H,窒素N,酸素Oの原子単位で見れば夫々の総量は一定となる。 Also the amount of each component of the generated system changes, carbon C, hydrogen H, the total amount of each Viewed nitrogen N, atom by atom of oxygen O in each element, i.e. atmospheric gas component is constant. この物質収支式は下記8式で表される。 The material balance equation can be expressed by Formula 8 below.

【0066】 [0066] 但し、 j=1,2,………,m a g ij :i番目のガス種の分子に含まれるj番目の元素の原子数 a c ij :i番目の凝縮種の分子に含まれるj番目の元素の原子数 b j :系に存在するj番目の元素の量 m:系に存在する元素種の数 を示す。 However, j = 1,2, ........., m a g ij: i -th of j th element contained in the gas species of the molecule number of atoms a c ij: j-th included in the i-th condensed species of the molecule the elements having atomic numbers b j: amount m of the j-th element present system: the number of elements species present in system.

【0067】ここで本実施例では、前記ホストコンピュータ内に記憶させたプログラムにより、前記8式及び前記1式から線形化した雰囲気組成モデル式を設定し、この雰囲気組成モデル式から得られる解を収束して最適解を得ることとした。 [0067] In the present embodiment where, by the has been stored in the host computer program, set the linearized atmosphere composition model formula from the Formula 8 and the equation (1), the solutions obtained from the atmosphere composition model formula it was decided to obtain an optimum solution converges. 次に実際の連続浸炭における雰囲気ガス組成の必要条件について考慮するにあたり、炉内のCバランスを下記9式,10式で与えた。 Then in considering the requirements of the atmospheric gas composition in the actual continuous carburizing, a C balance in the furnace 9 formula below, given in equation (10). なお、10式は鋼板の仕様諸元と表面反応速度によって算出される関数である。 Incidentally, the equation (10) is a function that is calculated by the specification specifications and surface reaction rate of the steel sheet.

【0068】 W g I =W s C +W g O ……… (9) W s C =ξ(V,t,w,LS) ………(10) 但し、 W g I :炉内に入る雰囲気ガス中のC質量 W s C :ストリップに持ち去られるC質量 W g O :炉内から出る雰囲気ガス中のC質量 V:表面反応速度, t:浸炭時間, w:板幅 を示す。 [0068] W g I = W s C + W g O ......... (9) W s C = ξ (V, t, w, LS) ......... (10) However, W g I: atmosphere entering the furnace C weight W s of gas C: C weight W carried away strip g O: C mass in the atmospheric gas which exits from the furnace V: surface reaction rate, t: carburizing time, w: shows the plate width.

【0069】このようにして、浸炭炉内の連続浸炭の実際における物質収支を考慮した熱力学(雰囲気組成)モデル式に基づいて前記雰囲気諸元を算出することにより、確実にスーティングの発生を防止しながら、炉内の物質収支を考慮しないで求めた雰囲気諸元に比して雰囲気組成の浸炭力を高めることが可能となる。 [0069] In this manner, by calculating the ambient specifications based on thermodynamics (atmospheric composition) model formula that takes into account the actual in material balance of the continuous carburizing carburizing furnace, reliably generation of sooting while preventing, it becomes possible to increase the carburizing power of the atmosphere composition than the ambient specifications determined without considering mass balance in the furnace. 従って、例えば雰囲気ガス中のCO濃度を高めて通板速度を上げるといった実際の操業能力を向上することができる。 Therefore, it is possible to improve the actual operation capability such increase the passing plate speed for example by increasing the CO concentration in the atmospheric gas.

【0070】次に、本発明の非定常状態を含んで本実施例の主幹部を構成する浸炭量制御の原理について説明する。 Next, a description will be given of the principle of the carburizing quantity control which constitutes the main trunk of the embodiment comprises a non-steady state of the present invention. 雰囲気ガスにCOを用いた場合の表面反応は下記1 Surface reaction in the case of using the CO to the atmosphere gas is below 1
1〜13式のように考えられる。 It is considered as 1 to 13 formula. CO⇔[C]+O ………(11) CO+O→CO 2 ………(12) Fe+[C]→Fe−C(鋼中拡散) ………(13) 前述した葉らによれば鋼板表層部のC濃度が極めて低く且つ浸炭時間が極めて短い場合には浸炭条件が平衡状態に達せず、そのため13式の反応速度は12式の吸着酸素の脱離反応よりも速いために、この反応が律速反応であると仮定し、この表面反応律速域における表面反応速度Vを下記14式で表した。 CO⇔ [C] + O ......... ( 11) CO + O → CO 2 ......... (12) Fe + [C] → Fe-C ( in steel diffusion) ......... (13) steel sheet surface according to the above-mentioned leaf et al when the C concentration parts is very low and carburizing time is very short not reach carburizing conditions equilibrium, in faster than elimination reaction of the reaction speed of the order 13 equation 12 equation of adsorbed oxygen, the reaction assuming that the rate limiting reaction, showing the surface reaction rate V in the surface reaction rate-determining region below 14 expression.

【0071】 V=k・PCO(PCO/(PCO+(ac/K))) ………(14) 但し、k:反応速度定数,PCO:COガス分圧,ac: [0071] V = k · PCO (PCO / (PCO + (ac / K))) ......... (14) where, k: reaction rate constant, PCO: CO gas partial pressure, ac:
炭素活量,K:平衡定数を示す。 Carbon activity, K: shows the equilibrium constant. しかしながら、前記1 However, the 1
4式にはH 2の影響が考慮されていない。 4 influence of H 2 has not been considered in the equation. 2に関する反応式としては、前記12式で表される反応式に対して下記15式で表される反応が考えられる。 The reaction equation for H 2, the reaction can be considered represented by the following 15 formula to the reaction formula represented by the equation (12).

【0072】 CO+H 2 +2O→CO 2 +H 2 O ………(15) また、生成したCO 2に対して下記16式で表される反応等が考えられる。 [0072] CO + H 2 + 2O → CO 2 + H 2 O ......... (15) Further, the reaction or the like with respect to CO 2 produced is represented by the following 16 formula is considered. 2 +CO 2 ⇔H 2 O+CO ………(16) これらの反応式に基づき,H 2は浸炭反応を促進する効果があり、CO 2 ,H Based on H 2 + CO 2 ⇔H 2 O + CO ......... (16) These Scheme, H 2 is effective for promoting the carburization reaction, CO 2, H 2 Oは浸炭反応を阻害することがわかる。 2 O is seen to inhibit carburization reaction. そこで本実施例では表面反応速度Vを下記17 Therefore the surface reaction rate V in the present embodiment below 17
式で表した。 It expressed as a formula.

【0073】 V=k 1・f 1 (PCO,PH 2 ,θ O )−k 2・f 2 (PCO 2 ,PH 2 O ) ………(17) 但し、θ O :吸着酸素の被覆率,k 1 ,k 2 :反応速度定数を示し、反応速度定数k 1 ,k 2は下記17'式で設定することができる。 [0073] V = k 1 · f 1 ( PCO, PH 2, θ O) -k 2 · f 2 (PCO 2, PH 2 O) ......... (17) However, theta O: adsorbed oxygen coverage, k 1, k 2: shows a reaction rate constant, reaction rate constant k 1, k 2 can be set by the following 17 'equation.

【0074】 k i =A i・exp ( −E i /RT) ……… (17') 但し、A i :頻度因子,E i :活性化エネルギー,R: [0074] k i = A i · exp ( -E i / RT) ......... (17 ') However, A i: the frequency factor, E i: activation energy, R:
気体定数,T:絶対温度を示す。 Gas constant, T: shows the absolute temperature. なお、頻度因子A i In addition, the frequency factor A i,
活性化エネルギーE i ,気体定数Rはいずれも定数であるため、反応速度定数k 1 ,k 2は種々の絶対温度Tの条件下における実験値から算出した。 Since the activation energy E i, the gas constant R is any constant, reaction rate constant k 1, k 2 was calculated from experimental values under the condition of various absolute temperature T.

【0075】なお、本実施例においてCO濃度だけを考慮すればよい場合,例えば雰囲気の供給ガス流量が多い場合には、前記14式を表面反応速度式として使用してもよい。 [0075] In the case when the CO concentration only needs to be considered in the present embodiment, for example, the feed gas flow rate of the atmosphere is large, it may be using the equation (14) as the surface reaction rate formula. 次に固溶炭素の鋼中拡散について考察する。 Next consider the steel diffusion of dissolved carbon. 鋼中へのCの拡散状態は下記18式で表される。 Diffusion of C into the steel is expressed by the following 18 formula.

【0076】 dC/dt=D・d 2 C/dX 2 ………(18) 但し、C:鋼中のC濃度,t:時間,D:拡散係数, [0076] dC / dt = D · d 2 C / dX 2 ......... (18) where, C: C concentration in the steel, t: time, D: diffusion coefficient,
X:拡散距離を示す。 X: show the diffusion distance. なお、前記拡散係数Dは実測データにより近似的に表示することとした。 Incidentally, it was decided to the diffusion coefficient D is approximately indicated by measured data. 従って、前記1 Therefore, the 1
7式及び18式により鋼板への浸炭量を算出することができる。 It can be calculated carburizing quantity into the steel sheet by Equation 7 and 18 formula.

【0077】ここで、前述のように浸炭処理の操業条件から通板速度を規制する場合、前記18式中の目標浸炭時間tから有効浸炭炉長Lをこの浸炭時間tで微分した値が通板速度L Sとなる。 [0077] Here, in the case of regulating the sheet passing speed from the operating conditions of the carburizing treatment as described above, the value of the effective carburizing furnace length L from the target carburizing time t by differentiating in this carburization time t in the 18 expression is through consisting of a plate-speed L S. 以上の演算を前記ホストコンピュータに予め記憶されたプログラムにより順次行って、浸炭後の鋼板の仕様諸元で与えられるストリップへの浸炭量と,雰囲気ガス中のC減少量から算出されるストリップへの浸炭量とが一致する,浸炭条件を設定するためのロジックを図6のフローチャートに示す。 Sequentially performed by a program stored in advance the above calculation to the host computer, the carburizing amount to strip given by specification specifications of steel sheet after carburization, to a strip which is calculated from the C decrease in the atmosphere gas and carburizing quantity match, the logic for setting the carburizing condition shown in the flowchart of FIG.

【0078】まずステップS1では、浸炭後の鋼板仕様諸元として与えられる条件設定から、雰囲気ガスの組成,投入ガスの流量,浸炭温度及び通板速度,鋼板諸元並びに鋼板の浸炭濃度分布から鋼板表面より指定深さX [0078] First, in step S1, the steel plate from the given condition setting as a steel plate specifications specifications after carburization, the composition of the atmosphere gas, the flow rate of the input gas, carburization temperature and sheet passing speed, the carburizing concentration distribution in the steel plate specifications and steel It specifies than the surface depth X
1のC濃度C 1等の条件を読込む。 Reads one of the C concentration C 1, such as conditions of. 次にステップS2に移行して、前記鋼板諸元及び鋼板仕様から鋼板への設定浸炭量ΔCを算出する。 At the next step S2, and calculates the set carburizing quantity ΔC of the steel sheet from the steel plate specification and steel specification.

【0079】次にステップS3に移行して、前記ステップS1で読込んだ雰囲気ガスの組成から前記雰囲気組成モデル式を設定する。 [0079] Next, the process proceeds to step S3, setting the atmosphere composition model formula from the composition of the read elaborate ambient gas in the step S1. 次にステップS4に移行して、前記ステップS3で設定した雰囲気組成モデル式に従って雰囲気ガスの各成分濃度を算出する。 At the next step S4, and calculates the concentration of each component of the atmosphere gas according to the atmosphere composition model formula set at step S3. 次にステップS5 Next, in step S5
に移行して、前記17式に基づいて鋼板の表面反応速度を算出する。 The process proceeds to, calculating the surface reaction rate of the steel sheet on the basis of the 17 expression.

【0080】次にステップS6に移行して、前記18式に基づいて鋼中への浸炭速度を算出し、鋼中へのC拡散量を算出する。 [0080] and then proceeds to step S6, based on the 18 equation to calculate the carburization rate into the steel, to calculate the C diffusion quantity into the steel. 次に当該浸炭処理時間が経過した場合にはステップS7に移行して、前記ステップS6で算出された単位時間及び単位面積当たりの鋼中への拡散C量を処理時間及び鋼板総表面積で積分して鋼板への浸炭量Δ Then when the carburizing time has elapsed, the process proceeds to step S7, integrated in the processing time and the steel sheet total surface area of ​​diffusion C amount to the steel in a unit time and per unit area calculated in step S6 carburizing the amount of the steel sheet Te Δ
C'を算出する。 To calculate the C '.

【0081】次にステップS8に移行して、前記設定浸炭量ΔCと浸炭量ΔC'との差の絶対値が所定値aより小さいか否かを判定し、両者の差の絶対値が所定値aより小さい場合にはステップS10に移行し、そうでない場合にはステップS9に移行する。 [0081] Next, the process proceeds to step S8, the setting carburizing amount [Delta] C and the absolute value of the difference between the carburizing amount [Delta] C 'is determined whether the difference is less than a predetermined value a, the absolute value is a predetermined value of the difference between If a smaller processing proceeds to step S10, otherwise it proceeds to step S9. 前記ステップS9では、前記浸炭量に基づいて設定浸炭量を下記20式に基づいて補正し、前記ステップS3に移行する。 The step S9, the set carburizing quantity is corrected in accordance with the following 20 formula on the basis of the carburizing quantity, the process proceeds to step S3.

【0082】 ΔC=ΔC+(ΔC'−ΔC)×b ………(20) 但し、b:定数を示す。 [0082] ΔC = ΔC + (ΔC'-ΔC) × b ......... (20) where, b: it shows a constant. 前記ステップS10では、前記目標浸炭量ΔC 0と設定浸炭量ΔCとの差の絶対値が所定値dより小さいか否かを判定し、両者の差の絶対値が所定値dより小さい場合にはステップS12に移行し、 In the step S10, the absolute value of the difference between the target carburizing quantity [Delta] C 0 and set carburizing quantity [Delta] C is determined whether or not a predetermined value smaller than d, when the absolute value of the difference therebetween is smaller than the predetermined value d is proceeds to step S12,
そうでない場合にはステップS11に移行する。 It proceeds to step S11 otherwise.

【0083】前記ステップS11では、前記浸炭濃度分布条件から設定される設定浸炭量を得るために雰囲気ガス流量,雰囲気組成,通板速度,浸炭温度の各パラメータの何れか一つ以上を変更して,前記ステップS2に移行する。 [0083] At step S11, the carburizing concentration atmosphere gas flow rate in order to obtain a set carburizing quantity is set from the distribution conditions, atmosphere composition, sheet passing speed, change one or more of the parameters of the carburization temperature , the process proceeds to step S2. 前記ステップS12では、前記ステップS6で設定された鋼中拡散モデルに従って鋼板表面より指定深さX 1のC濃度C' 1を算出する。 In the step S12, to calculate the C concentration C '1 of the specified depth X 1 from the surface of the steel sheet according to the steel in the diffusion model set in step S6.

【0084】次にステップS13に移行して、前記ステップS1で読込んだ鋼板表面より指定深さX 1の設定C [0084] Next, the process proceeds to step S13, setting of the read elaborate designated by the steel sheet surface depth X 1 in the step S1 C
濃度C 1と,前記ステップS12で算出した鋼板表面より指定深さX 1のC濃度C' 1との差の絶対値が所定値e And concentration C 1, the absolute value is a predetermined value e of the difference between the C concentration C '1 of the specified depth X 1 from the calculated surface of the steel sheet in the step S12
より小さいか否かを判定し、両者の差の絶対値が所定値eより小さい場合にはステップS15に移行し、そうでない場合にはステップS14に移行する。 It determines whether less or not, when the absolute value of the difference therebetween is smaller than the predetermined value e proceeds to step S15, otherwise proceeds to step S14.

【0085】前記ステップS14では、前記浸炭濃度分布条件から設定される設定浸炭量を得るために雰囲気組成,通板速度,浸炭温度の各パラメータの何れか一つ以上を変更して,前記ステップS2に移行する。 [0085] Change the step S14, the atmosphere composition in order to obtain a set carburizing quantity is set from the carburizing concentration distribution condition, passing plate speed, any one or more of the parameters of carburizing temperature, step S2 to migrate to. 前記ステップS15では、上記演算の結果得られた雰囲気ガス成分の濃度,全浸炭量,平均浸炭量,鋼板表面からの浸炭分布,スーティングC量,通板速度等の演算結果を出力してプログラムを終了する。 In the step S15, the concentration of the resulting ambient gas component of the operation, the total carburizing quantity, average carburizing quantity, carburization distribution from the steel sheet surface, sooting C amount, and outputs the result of such strip running speed program to end the.

【0086】このプログラムによって算出された各浸炭温度における物質収支を考慮して求めたスーティングの発生限界を図7に実線で示す。 [0086] indicated by the solid line the occurrence limit of sooting determined in consideration of the material balance at each carburizing temperature calculated by the program in FIG. 同図において破線は露点上限を示す。 The broken line in the figure shows the dew point limit. また一点鎖線は物質収支を考慮しないで求めたスーティングの発生限界を示す。 The dashed line indicates the occurrence limit of sooting determined without considering mass balance. そして同図において斜線を施した部分が実浸炭操業における操業範囲を表す。 The portions in FIG shaded represents an operation range in the real carburizing operation.

【0087】同図から明らかなように物質収支を考慮して求めたスーティングの発生限界では、物質収支を考慮しないで求めたスーティングの発生限界に比してCO濃度もH 2濃度も高くなる。 [0087] In generating the limit of sooting determined in consideration of the material balance As is apparent from the figure, also the CO concentration than the occurrence limit of sooting determined without considering material balance concentration of H 2 is high Become. 即ち、その分だけ浸炭速度も向上する。 In other words, the amount corresponding to the carburizing speed is also improved. 一方、浸炭温度が高くなるほどスーティングの発生限界に伴うCO濃度もH 2濃度も高くなる。 On the other hand, CO concentration due to the generation limit of sooting as the carburization temperature is higher concentration of H 2 becomes high. このことは全体的な浸炭操業効率が温度にも依存することを意味するから、逆に通板速度を速くする場合には材質の許す範囲で炉内温度を高くする等の操業の余裕度が増すことになり、連続浸炭の実際における諸条件の設定範囲がより広がることになる。 Since this means that the overall carburizing operation efficiency is also dependent on the temperature, the margin of the operation of such a higher furnace temperature the extent permitted by the material in the case of increasing the Tsuban speed conversely will be increased, set the scope of fact in the terms and conditions of continuous carburizing is to be more spread. 勿論、炉内の物質収支を考慮しないで求めたスーティングの発生限界に沿って操業範囲を設定してもスーティングは発生しないが、その分だけ操業の余裕度は減少し、諸条件の設定範囲は狭くなる。 Of course, sooting does not occur even when setting the operational range along the sooting generation limit obtained without considering mass balance in the furnace, the margin of operation correspondingly decreases, setting conditions range is narrowed.

【0088】また、このプログラムによって算出された各浸炭条件,即ち前記各制御量を変化させた場合の浸炭量と、実測された浸炭量との相関を図8に示す。 [0088] Also, it is shown carburizing conditions calculated by the program, namely the carburization amount when the changing the respective control amounts, the correlation between the actually measured carburizing quantity in FIG. 同図から明らかなように、浸炭量の計算値と実測値とは非常によく一致している。 As apparent from the figure, very well agree with the calculated values ​​and the measured values ​​of the carburizing quantity. このことは、前記浸炭速度,即ち表面反応速度の設定と、その温度依存係数の設定が正しいことを意味しており、表面反応速度の設定が正しい限り、本発明の連続浸炭方法は浸炭速度が拡散速度よりも大きい表面反応速度に従う領域での幅広い応用が可能であることを意味する。 This is the carburizing speed, i.e. the setting of the surface reaction rate, it means that the setting of the temperature-dependent coefficient is correct, as long as setting of the surface reaction rate is correct, continuous carburizing method of the present invention carburizing speed It means that the wide range of applications in the area according to the large surface reaction rate than the diffusion rate is possible.

【0089】次に、本プログラムによって算出される浸炭制御の定常状態の具体的演算例について説明する。 [0089] Next, a specific calculation example of the steady state of carburization control calculated by the program. ここで例えば、ステップS1で読込まれた板厚諸元等の鋼板諸元から,前記ステップS2で所定(目標)浸炭量が設定される。 Here, for example, from read filled-in plate thickness specifications and the like of the steel plate specifications at step S1, a predetermined (target) carburizing quantity is set in step S2. また、前記ステップS1では鋼板の材質条件より目標浸炭温度が設定された。 The target carburizing temperature was set from the material conditions of the step S1 steel. 更に、前記ステップS1で読込まれた通板速度で,前記有効浸炭炉長を除して浸炭時間が算出される。 Furthermore, in read filled-in strip running speed in step S1, the carburizing time is calculated by dividing the effective carburizing furnace length.

【0090】次いで、前記ステップS3及びステップS [0090] Then, the steps S3 and S
4でスーティングを防止する雰囲気ガス条件としてCO CO as the atmosphere gas conditions to prevent sooting in 4
濃度,H 2濃度の上限が設定される。 Concentration, the upper limit of the concentration of H 2 is set. これに対して前記ステップS3〜S9のフローにおいて表面反応速度式, Surface reaction rate equation in the flow of the steps S3~S9 contrast,
鋼中拡散モデル式が設定され、これらの式から前記目標浸炭量を達成するのに必要なCO濃度,H 2濃度,CO In steel diffusion model formula are set, CO concentration, H 2 concentration required to achieve the target carburizing quantity from these equations, CO
2濃度,H 2 O濃度,浸炭時間が設定され、同時に前記設定通板速度に対して,所望する浸炭時間を達成する通板速度が新たに設定される。 2 concentration, H 2 O concentration, carburization time are set for the same time the setting through plate speed, passing plate speed to achieve the desired carburizing time is newly set.

【0091】従ってこのロジックでは、浸炭濃度分布が要求されない場合は勿論,浸炭濃度分布が要求される場合にも、鋼板の仕様諸元から与えられた浸炭量を満足しながら,スーティングを発生しない条件下で最大処理能力を得るように前記各浸炭制御量が設定される。 [0091] Thus, in this logic, of course if the carburizing concentration distribution is not required, when the carburizing concentration distribution is also required, while satisfying carburization quantity given steel specification specifications, do not generate sooting the carburizing control amount is set so as to obtain a maximum processing capacity conditions. 次に、 next,
本発明の非定常状態の浸炭量制御を実行する本実施例の浸炭条件設定の構成概念及びその具体的ロジックについて説明する。 The construct and the specific logic of the carburizing condition setting of this embodiment to perform the carburizing quantity control of non-steady-state of the present invention will be described. なお、説明に先立って,前記図6に示す浸炭量制御ロジックは定常状態,非定常状態のいずれの場合にも,スーティングの発生を防止して所望される浸炭量を得ることの可能なものであるから、後述する非定常状態の浸炭条件設定ロジックは場合によってこの浸炭量制御ロジックの上位にもなり得るし,下位にもなり得る。 Prior to the description, FIG carburizing quantity control logic shown in 6 steady state, as in any case of non-steady-state, capable of obtaining the carburizing quantity is desired to prevent the occurrence of sooting since it is, to can also be a higher carburization amount control logic optionally carburizing condition setting logic unsteady state described below may also be a lower. また、この実施例の非定常状態の浸炭条件設定ロジックは,最終的に目標浸炭量を達成する通板速度を設定するものであるが、このように設定した通板速度が果して前記各熱処理帯での板温制御を満足するものであるとは限らない。 Further, the carburizing condition setting logic unsteady state of the examples are intended to finally set the sheet passing speed to achieve the target carburizing quantity, passing plate speed set in this manner is really each heat treatment zone not necessarily the one that satisfies the sheet temperature control in. 従って、この非定常状態の浸炭条件設定ロジックは、前記図5のトータルライン制御ロジックのうち,ステップS21中の最適ルート計算の一部を構成することもあるし、或いはこのトータルライン制御ロジックの前提条件としてその上位に位置することもある。 Accordingly, the carburizing condition setting logic of the non-steady state, among the total line control logic of FIG. 5, also to some be part of the optimal route calculation in step S21, or premise of the total line control logic also it is located on the upper condition. 以上の理由から、本実施例では,以下に述べる非定常状態の浸炭条件設定ロジックを含む全てのロジックでループを組み、それらの全ての設定計算から最適解を得るようにしてある。 For the above reasons, in this embodiment, it sets the loop on all logic including carburizing condition setting logic unsteady state as described below, are to obtain an optimum solution from all of their setting calculation.

【0092】前述したように、浸炭濃度分布を含む鋼板の仕様諸元から得られる浸炭量の制御量として,応答時間の短い順に列記すれば通板速度(浸炭時間),雰囲気ガス組成又は組成ガス濃度から設定される雰囲気組成, [0092] As described above, carburization as a control amount of the carburizing amount obtained from the specification specifications of steel, including the concentration distribution, strip passing speed (carburizing time) if listed in ascending order of the response time, ambient gas composition or gas composition atmosphere composition is set from the density,
浸炭温度が挙げられる。 Carburizing temperature, and the like. 前述のようにして得られた次の鋼板の定常状態へ移行する非定常状態で,これらの制御量が変動している状態で所望される浸炭量を達成するには、応答時間の短いものの順に制御するのが最も容易である。 In non-steady state to shift to the steady state of the next steel sheet obtained as described above, to achieve the desired carburizing quantity in the state where these control quantity is varied in the order of the response time short it is the easiest to control.

【0093】しかしながら、前記非定常状態で,炉内のスーティングの発生を防止するための制御量である浸炭温度や雰囲気組成が変動している場合は、浸炭薄鋼板の表面性状の劣化を防止するために,このスーティングを発生しない条件を優先しなければならない。 [0093] However, the unsteady state, if the carburization temperature and atmosphere composition is a controlled variable for preventing the occurrence of sooting in the furnace fluctuates in, prevent deterioration of the surface properties of the carburized thin steel sheet to shall give priority to conditions that do not generate the sooting. このように浸炭温度や雰囲気組成が変動している場合にスーティングの発生しない条件下で所望する浸炭量を達成するためには、現在・過去を含むそれらの制御量の実績に応じて,その他の制御量を設定する必要がある。 To achieve the desired carburization amount under conditions causing no sooting In such a case where carburization temperature and atmosphere composition is varying, depending on their control of performance including past, present, other it is necessary to set the control amount.

【0094】ここで、このような非定常状態においても,前記図6の浸炭量制御ロジックのうち,例えば前記ステップS1で,浸炭温度を達成するために炉内温度を制御しているコントローラから炉内温度の実績や,雰囲気組成を制御しているコントローラから雰囲気組成の実績を読込むようにして、当該浸炭量制御ロジックを所定の時間間隔で時々刻々行うことにより、例えば通板速度のみを変更する場合や,炉内温度一定の条件下で雰囲気組成及び通板速度を変更する場合にも、必ずスーティングの発生しない条件下で,所望する浸炭量を可能な限り達成することができる。 [0094] Here, even in such a non-steady-state, among the carburizing quantity control logic of FIG. 6, for example, at step S1, the furnace from a controller that controls the furnace temperature to achieve the carburizing temperature results and the inner temperature, and the performance of the atmosphere composition from a controller that controls the atmosphere composition in reading useless, by performing every moment the carburizing quantity control logic at predetermined time intervals, for example, Ya when changing only the sheet passing speed , even when changing the atmosphere composition and strip running speed furnace temperature under certain conditions, always under conditions causing no soot, it can be achieved as much as possible carburization amount desired.

【0095】しかし、非定常状態を通して浸炭温度を変更するために炉内温度が変動している場合には、前記スーティングの発生しない条件から制御の優先順位が変動する。 [0095] However, when the furnace temperature to change the carburization temperature through unsteady state is changing, the priority control from occurring without condition of the soot is varied. 即ち、前述のように炉内温度で設定される浸炭温度の下に,最大処理能力を発揮するように設定されたC That is, under the carburizing temperature is set at a furnace temperature as described above, is set so as to exert the maximum capacity C
O濃度やH 2濃度では、炉内温度を下げるとスーティングが発生してしまう。 The O 2 concentration or H 2 concentration, sooting occurs lowering the furnace temperature. 従って、炉内温度を下降する場合には雰囲気組成中のCO濃度並びにH 2濃度の減少を先行させなければならない。 Therefore, it must be preceded a decrease in CO concentration and concentration of H 2 in the atmosphere composition in the case of lowering the furnace temperature. 一方、炉内温度を上昇する場合には、この炉内温度の上昇に見合った分だけCO濃度及びH 2濃度を増大しなければならない。 On the other hand, when increasing the furnace temperature must increase by an amount CO concentration and H 2 concentration commensurate with increase in the furnace temperature.

【0096】この浸炭温度を変更する場合の具体的な浸炭条件設定ロジックが図9に示すフローチャートである。 [0096] Specific carburizing condition setting logic for changing the carburizing temperature is a flowchart shown in FIG. なお、この実施例では雰囲気組成や炉内温度(炉温)を制御する各コントローラは所望されるそれらの制御量を設定通りに変更するために,常に実績を読込みながら制御を行う。 In order to change the setting as the control amount thereof is desired the controller for controlling the atmosphere composition and the furnace temperature (furnace temperature) in this embodiment, always performs control while reading a record. また、各ステップでは夫々,前記浸炭量制御ロジックと同様の計算がサブルーチン的に行われると考えられたい。 Also, consider that each in each step, said the same carburizing quantity control logic calculations are subroutine performed.

【0097】同図aは浸炭温度下降のために炉内温度を下降する場合のロジックであり、まずステップS30で浸炭濃度分布や板厚等の材質条件を読込む。 [0097] FIG. A is the logic in the case of lowering the furnace temperature for carburizing temperature drop, firstly reads the carburizing concentration distribution and material conditions of the plate thickness and the like in step S30. 次にステップS31に移行して,前記定常状態のロジックから得られる目標浸炭温度を達成するための目標炉温を設定する。 At the next step S31, it sets the target furnace temperature to achieve a target carburizing temperature obtained from the logic of the steady state. これと同時に前記ステップS30からステップS3 At the same time steps from the step S30 S3
2に移行して、材質条件から目標浸炭量を設定しておく。 2 goes to, setting the target carburizing quantity of a material condition.

【0098】前記ステップS31からは次にステップS [0098] Next step S from the step S31
33に移行して、目標炉温までの炉温変動を時系列的に予測し、この炉温変動の下で雰囲気ガス組成及び組成ガス濃度等の雰囲気組成の変更計算を行い、これにより時系列的な雰囲気組成を設定する。 33 proceeds to the furnace temperature fluctuations up to the target furnace temperature chronologically predicted, make changes calculation of the atmosphere composition etc. ambient gas composition and composition gas concentration under the furnace temperature fluctuations, time series Thus to set the atmosphere composition. 前記ステップS33からは次にステップS34に移行して、前記ステップS3 And then proceeds to step S34 from step S33, step S3
3で設定された雰囲気組成の制御信号を受信した雰囲気組成コントローラでは,雰囲気組成の実績を読込みながら各雰囲気組成ガス流量を制御して、前記時系列的な雰囲気組成変更を達成する。 The atmosphere composition controller which receives the control signal of the set atmosphere composition in 3, by controlling the atmospheric gas composition flow rate while reading the results of the atmosphere composition, to achieve the time-series atmosphere composition changes.

【0099】前記ステップS34からは次にステップS [0099] Next, in step S from the step S34
35に移行して、前記雰囲気組成の実績を読込みながら,炉温の変更計算を行い、これにより時系列的な炉温を設定する。 35 proceeds to while reading a record of the atmosphere composition, performs the furnace temperature change calculation, to set a time-series furnace temperature thereby. 前記ステップS35からは次にステップS Then step S from the step S35
36に移行して、前記ステップS35で設定された炉温の制御信号を受信した炉温コントローラでは,炉温の実績を読込みながら燃料ガス流量を制御するなどして、前記時系列的な炉温変更を達成する。 36 proceeds to, in the furnace temperature controller which receives a control signal that has been furnace temperature set at step S35, such as by controlling the flow rate of the fuel gas while reading the results of the furnace temperature, the time-series furnace temperature to achieve the change.

【0100】前記ステップS32及びS36からは次にステップS37に移行して、前記雰囲気組成実績及び炉温実績に応じて,前記目標浸炭量を達成するための通板速度を計算し、これを出力してプログラムを終了する。 [0100] the process proceeds to next step S37 from the step S32 and S36, in response to the atmosphere composition results and furnace temperature performance, to calculate the sheet passing speed for achieving the target carburizing quantity, outputs the the program is terminated.
同図bは浸炭温度上昇のために炉内温度を上昇する場合のロジックであり、まずステップS40で浸炭濃度分布や板厚等の材質条件を読込む。 FIG b is a logic in the case of increasing the furnace temperature to the carburization temperature rise, first reads the carburizing concentration distribution and material conditions of the plate thickness and the like in step S40.

【0101】次にステップS41に移行して,前記定常状態のロジックから得られる目標浸炭温度を達成するための目標炉温を設定する。 [0102] Next, the process proceeds to step S41, sets the target furnace temperature to achieve a target carburizing temperature obtained from the logic of the steady state. これと同時にステップS42 At the same time step S42
に移行して、材質条件から目標浸炭量を設定しておく。 The process proceeds to, setting the target carburizing quantity of a material condition.
前記ステップS41からは次にステップS43に移行して、目標炉温までの炉温変動を時系列的に予測して炉温の変更計算を行い、これにより時系列的な炉温を設定する。 Wherein the process proceeds to the next step S43 from step S41, performs a time series prediction to furnace temperature change calculates the furnace temperature fluctuations up to the target furnace temperature, it sets a time-series furnace temperature thereby.

【0102】前記ステップS43からは次にステップS [0102] Next, in step S from the step S43
44に移行して、前記ステップS43で設定された炉温の制御信号を受信した炉温コントローラでは,炉温の実績を読込みながら燃料ガス流量を制御するなどして、前記時系列的な炉温変更を達成する。 Goes to 44, wherein the furnace temperature controller which receives a control signal that has been furnace temperature set at step S43, such as by controlling the flow rate of the fuel gas while reading the results of the furnace temperature, the time-series furnace temperature to achieve the change. 前記ステップS44 The step S44
からは次にステップS45に移行して、前記炉温の実績を読込みながら,雰囲気組成の変更計算を行い、これにより時系列的な雰囲気組成を設定する。 And proceeds then to step S45 from, while reading the results of the furnace temperature, make changes calculations atmosphere composition, sets a series atmosphere composition when a result.

【0103】前記ステップS45からは次にステップS [0103] Next, in step S from the step S45
46に移行して、前記ステップS45で設定された雰囲気組成の制御信号を受信した雰囲気組成コントローラでは,雰囲気組成の実績を読込みながら各雰囲気組成ガス流量を制御して、前記時系列的な雰囲気組成変更を達成する。 Proceeds to 46, the atmosphere composition controller which receives the control signal of the set atmosphere composition in the step S45, by controlling the respective atmospheric gas composition flow rate while reading the results of the atmosphere composition, the time-series atmosphere composition to achieve the change. 前記ステップS42及びS46からは次にステップS47に移行して、前記雰囲気組成実績及び炉温実績に応じて,前記目標浸炭量を達成するための通板速度を計算し、これを出力してプログラムを終了する。 And proceeds to the next step S47 from the step S42 and S46, in response to said atmosphere composition results and furnace temperature performance, the sheet passing speed for achieving the target carburizing quantity is calculated, the program then outputs the to end the.

【0104】この非定常状態の浸炭条件設定ロジックによって行われる制御量の制御の具体的演算例を図10に基づいて説明する。 [0104] will be described with reference to specific operation example of the control of the control amount performed by the carburizing condition setting logic of the non-steady state in FIG. 10. 図10は、板厚Dmm一定の浸炭量の異なる2種類の鋼板,ここではA鋼板とB鋼板との間の非定常状態で,図9aのロジックに従って浸炭温度即ち炉内温度を下降する場合を示す。 10, two kinds of steel sheets having different thickness Dmm constant carburizing quantity, wherein the non-steady state between A steel plate and B steel sheet, the case of lowering the carburization temperature i.e. the temperature in the furnace according to the logic of FIG. 9a show. 同図において炉温は設定時刻t 1から時刻t 2の間で一次曲線的に下降される。 Furnace temperature is the primary curve falls between times t 2 from the setting time t 1 in FIG. この炉温変動の条件下で、H 2濃度一定とした場合,スーティングの発生限界を示す雰囲気CO濃度は図に斜線で示す範囲となるから、このスーティングの発生しない組成範囲内で,時間t 1 −t 2間の炉温変動中における雰囲気CO濃度の変更曲線が設定される。 Under the conditions of this furnace temperature variation, when the concentration of H 2 constant, because the atmosphere CO concentration indicating the occurrence limit of sooting is in the range indicated by oblique lines in the figure, within the composition range that does not occur in this soot, time changing the curve of the atmosphere CO concentration in the furnace temperature fluctuation between t 1 -t 2 is set.

【0105】ここで、各鋼板の定常状態の通板速度は予め設定されるから,同図に破線で示すように時間t 1 [0105] Here, since the sheet passing speed of the steady state of the steel sheet is set in advance, the time as indicated by a broken line in FIG t 1 -
2間の非定常状態で両定常状態の通板速度を一次曲線的に上昇した場合は、各鋼板への浸炭量はこの時間t 1 If the sheet passage rate of the two steady-state rose primary curved manner in a non-steady state between t 2, carburizing amount to each steel sheet this time t 1
−t 2間で図に破線で示すように変動し、この変動間はいずれの浸炭量も満足しない,所謂材質不良となる。 It varies as indicated by a broken line in FIG between -t 2, between this variation do not satisfy any of the carburizing quantity, the so-called material failure. 換言すれば、この長さだけ通板材が必要になる。 In other words, through the plate material by the length required.

【0106】一方、本実施例では変動中の炉温及び雰囲気組成の実績に合わせて,目標浸炭量を達成するように通板速度を変更制御するため、具体的に通板速度は図に実線で示すように,時刻t 1からt 3間でCO濃度の変動に合わせて減少し、時刻t [0106] On the other hand, in the present embodiment in accordance with the results of the furnace temperature and atmosphere composition in the variation, in order to change control of the Tsuban rate to achieve a target carburizing quantity, the specific Tsuban speed solid line in FIG. as shown, the decrease in accordance with the fluctuation of the CO concentration between t 3 from time t 1, the time t 3から時刻t 4間で可能な限り急速に増大し、時刻t 4から時刻t 2間で前記CO It increases rapidly as possible between the 3 time t 4, the CO from the time t 4 between the time t 2
濃度の変動に合わせて再び減少して,当該時刻t 2で次の定常状態の通板速度に至る。 It decreases again in accordance with the variation of concentration, leading in the time t 2 in sheet passing speed following steady state. これにより各鋼板の浸炭量は図に実線で示すように変化する。 Thus carburization amount of each steel sheet is changed as shown by a solid line in FIG. この場合、各鋼板の目標浸炭量から外れる材質不良長は、前記通板速度を急速に増大する時間t 3 −t 4間だけに短くなり、当然必要通板材長も短くなる。 In this case, the material defect length deviates from the target carburizing quantity of each steel sheet is shortened by between the time t 3 -t 4 increasing rapidly with the through plate speed, it becomes shorter course necessary through plate length.

【0107】この実施例によれば、前記非定常状態の前記時間t 1 −t 2に相当する20分間の処理量は従来よりも20%向上し、その間の材質不良率は従来の80. [0107] According to this embodiment, the processing amount of the corresponding 20 minutes to the time t 1 -t 2 of non-steady-state is improved 20% over the prior art, between which the material failure rate conventional 80.
1%から10.4%と約1/8になった。 It was 10.4% and about 1/8 from 1%. なお、本実施例では表面反応においてCO,H 2 ,CO 2及びH 2 Incidentally, CO in the surface reaction, in this embodiment, H 2, CO 2 and H 2 O
の影響のみを考慮して表面反応速度を算出する場合について詳述したが、前述したようにその他の雰囲気ガス組成,例えば重炭化水素の影響を考慮して表面反応速度を算出するようにしてもよい。 Effects have been described the case where the calculated consideration to surface reaction rate but also to calculate the surface reaction rate in consideration of the influence of other ambient gas composition, for example heavy hydrocarbons, as described above good.

【0108】また、本実施例では物質収支を考慮した熱力学モデル式を線形化し、その解を収束することによって雰囲気組成の平衡状態を算出することとしたが、この平衡状態の算出手段はこれに限定されるものではない。 [0108] Also, the thermodynamic model equation in consideration of the mass balance in the present embodiment is linearized, it was decided to calculate the equilibrium state of the atmosphere composition by converging the solution, calculation means of this equilibrium which the present invention is not limited to.
また、本実施例では特に極低炭素鋼からなるストリップを連続焼鈍・浸炭して,浸炭濃度が平衡濃度に達する以前で浸炭速度が表面反応速度に律速される表面反応律速域での浸炭制御についてのみ詳述したが、本発明の連続浸炭方法は,前記浸炭速度が金属帯表面から内部への拡散速度に律速される拡散律速域においても展開可能であることは言うまでもない。 Moreover, the strip, especially made of ultra-low carbon steel in this embodiment by continuous annealing, carburizing, carburizing speed before the carburizing concentration reaches equilibrium concentration for carburization control in surface reaction rate-determining region is limited by the surface reaction rate have been described in detail only continuous carburizing method of the present invention, it goes without saying the carburizing speed is also deployed in the diffusion control region which is limited by the rate of diffusion into the interior from the metal strip surface.

【0109】 [0109]

【発明の効果】以上説明したように本発明の金属帯の連続浸炭方法によれば、先の定常状態ら次の定常状態に移行する非定常状態において、浸炭温度,雰囲気ガス組成,組成ガス濃度,通板速度の制御量を、スーティングの発生しない範囲内で所望される浸炭量を達成するように,互いの制御量の実績に応じて設定することにより、 According to the continuous carburizing method of metal strip of the present invention as described in the foregoing, in non-steady state to shift to the previous steady state et following steady state, carburizing temperature, ambient gas composition, gas composition concentration , the control amount of the sheet passing speed, so as to achieve a desired carburizing quantity within a range causing no soot, by setting in accordance with the mutual control of results,
材質不良の長さ或いはその間に使用される通板材の長さを短くすることができるため、実質的な処理能率の低減を抑制し、全体的な操業コストを低廉化することができる。 It is possible to shorten the material length of the defect length or passing plate material is used during, suppressing a decrease in the substantial processing efficiency, it is possible to cost reduction overall operating costs.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】連続焼鈍浸炭設備で行われる熱処理工程の概念説明図である。 1 is a conceptual diagram of a heat treatment step carried out in a continuous annealing carburizing equipment.

【図2】本発明の金属帯の連続浸炭方法を用いた浸炭制御の対象となる連続焼鈍浸炭設備の一例を示す概略構成図である。 2 is a schematic diagram showing an example of a continuous annealing carburizing equipment to be carburized control using the continuous carburizing method of metal strip of the present invention.

【図3】低AI−高BH性鋼板等に要求される板厚方向への浸炭濃度分布の説明図である。 3 is an explanatory view of a carburization density distribution in the thickness direction required for low AI- high BH steel sheets, and the like.

【図4】金属帯表層部の炭素濃度が平衡濃度に達した後の拡散律速域と該平衡濃度に達する以前の表面反応律速域との説明図である。 4 is an explanatory view of the previous surface reaction rate-determining region carbon concentration reaches the diffusion control region and the equilibrium concentration after reaching equilibrium concentration of the metal strip surface layer portion.

【図5】図2の連続焼鈍浸炭設備で行われる全体的なライン制御のロジックを示すフローチャート図である。 5 is a flowchart showing the logic of the overall line control performed by continuous annealing carburizing facility of FIG.

【図6】本発明の金属帯の連続浸炭方法を用いて浸炭制御を行うロジックの一例を示すフローチャート図である。 6 is a flow chart illustrating an example of logic for carburizing control using the continuous carburizing method of metal strip of the present invention.

【図7】図6の浸炭制御ロジックにより得られたスーティング発生限界と炉内の物質収支を考慮しないで得たスーティング発生限界とを比較したCO−H 2特性図である。 7 is a CO-H 2 characteristic diagram comparing the sooting generation limit obtained without considering the material balance of carburizing control sooting generation limit and the furnace obtained by the logic of FIG.

【図8】図6のロジックによって得られた浸炭量の計算値と実測値との相関関係図である。 8 is a correlation diagram between the calculated and measured values ​​obtained carburizing quantity by the logic of FIG.

【図9】本発明の非定常状態の金属帯の連続浸炭方法により浸炭条件設定を行うためのロジックを示すものであり、(a)は炉温を下げる場合のフローチャート図, [Figure 9] is indicative of the logic for performing the carburizing condition set by the continuous carburizing method of metal strip in the unsteady state of the present invention, (a) is a flow chart of a case of lowering the furnace temperature,
(b)は炉温を挙げる場合のフローチャート図である。 (B) is a flow chart of a case include the furnace temperature.

【図10】図9のロジックによって得られた各制御量の時間変更制御の内容と,それによって達成される浸炭量の相関関係の一例を示す説明図である。 [10] and the contents of the time change control of the control amount obtained by the logic of FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of the correlation between the carburizing amount to be achieved by it.

【符号の説明】 1は予熱帯 2は加熱帯 3は均熱帯 4は浸炭帯 5は第1冷却帯 6は第2冷却帯 Aはストリップ Is 1 [code Description preheating zone 2 heating zone 3 is the soaking 4 carburizing zone 5 the first cooling zone 6 second cooling zone A strip

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−158268(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl. 6 ,DB名) C22C 8/22 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (56) reference Patent flat 6-158268 (JP, a) (58 ) investigated the field (Int.Cl. 6, DB name) C22C 8/22

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】 (57) [the claims]
  1. 【請求項1】 所望される仕様諸元が異なる金属板をも一連の金属帯となし、これを浸炭帯の浸炭炉内に連続的に通板して連続ガス浸炭を施す金属帯の連続浸炭操業にあって、金属板の継ぎ目や金属帯への浸炭量を変化すべき箇所のように,先の金属板と次の金属板とで所望される金属板の仕様諸元が異なる非定常状態の金属帯の連続浸炭方法において、先の金属板における先の定常状態から,次の金属板における次の定常状態に移行する,非定常状態の間に、雰囲気ガス組成,組成ガス濃度,浸炭温度,通板速度等の制御量のうち,いずれか一つ又は二以上を、スーティングの発生しない条件下で,前記金属板の異なる仕様諸元から得られる浸炭量を満足するように制御して非定常状態の浸炭量制御を行うことを特徴とする金属帯の連続浸炭 1. A desired specification specifications are different metal plate set of metal strip and without also continuously Tsuban to continuous carburizing of metallic strip subjected to continuous gas carburizing it to carburizing furnace carburizing zone in the operation, as places should vary carburizing amount to seams and metal band of the metal plate, the non-steady-state specifications specifications different metal plates is desired in the previous metal sheet and the next metal plate in the continuous carburizing method of metal strip, from the previous steady state in the previous metal sheet, the process proceeds to the next steady-state in the next metal plate, between the non-steady state, ambient gas composition, gas composition concentration, carburization temperature of the control amounts such as sheet passing speed, any one or two or more, under conditions which do not occur in the soot, and controls so as to satisfy the carburizing amount obtained from the metal plate of different specifications specifications continuous carburizing of the metal band and performs carburizing quantity control of non-steady-state 方法。 Method.
  2. 【請求項2】 前記非定常状態の浸炭量制御を行うにあたり、この非定常状態を挟んだ次の定常状態における各制御量を設定し、この制御量を満足するために各制御量のいずれか一つ又は二以上を先の定常状態から変更する場合、前記スーティングの発生しない条件下で,変更される浸炭温度を得るための炉内温度の変動を考慮して前記雰囲気ガス組成又は組成ガス濃度を設定することを特徴とする請求項1に記載の金属帯の連続浸炭方法。 Upon wherein performing said carburizing quantity control of non-steady-state, set each control amount in the steady state the following sandwiching the non-steady state, any of the control amount in order to satisfy this control amount when changing from one or more of the preceding steady-state, the under conditions that do not occur in the soot, the ambient gas composition or gas composition in consideration of the fluctuation in furnace temperature to obtain altered carburization temperature continuous carburizing method of metal strip according to claim 1, characterized in that setting the concentration.
  3. 【請求項3】 前記浸炭温度を上昇する場合には,炉内温度の上昇を先行させて、その炉内温度の実績に応じて,スーティングの発生しない範囲内で雰囲気ガス組成中の一酸化炭素ガス濃度又は一酸化炭素ガス濃度及び水素ガス濃度を増大させることを特徴とする請求項1又は2に記載の金属帯の連続浸炭方法。 If 3. increase the carburization temperature, by prior elevated furnace temperature, depending on the performance of the furnace temperature, monoxide atmosphere gas composition in the range causing no soot continuous carburizing method of metal strip according to claim 1 or 2, characterized in that increasing the carbon dioxide concentration or the carbon monoxide gas concentration and the hydrogen gas concentration.
  4. 【請求項4】 前記浸炭温度を下降する場合には,雰囲気ガス組成中の一酸化炭素ガス濃度又は一酸化炭素ガス濃度及び水素ガス濃度の減少を先行させて、その雰囲気ガス組成又は組成ガス濃度の実績に応じて,スーティングの発生しない範囲内で炉内温度を下降させることを特徴とする請求項1又は2に記載の金属帯の連続浸炭方法。 When wherein lowering the carburization temperature, thereby leading to reduction of carbon monoxide gas concentration or carbon monoxide gas concentration and the hydrogen gas concentration in the atmosphere gas composition, its ambient gas composition or compositions gas concentration depending on the results, the continuous carburizing method of metal strip according to claim 1 or 2, characterized in that lowering the furnace temperature within a range causing no sooting.
  5. 【請求項5】 前記非定常状態の浸炭量制御を行うにあたり、この非定常状態を挟んだ次の定常状態における各制御量を設定し、この制御量を満足するために各制御量のいずれか一つ又は二以上を先の定常状態から変更する場合であって,前記浸炭温度を変更しない場合には、この浸炭温度の条件下で炉内温度の実績に応じて,スーティングの発生しない範囲内で雰囲気ガス組成又は組成ガス濃度を変更することを特徴とする請求項1に記載の金属帯の連続浸炭方法。 5. In performing the carburizing quantity control of non-steady-state, set each control amount in the steady state the following sandwiching the non-steady state, any of the control amount in order to satisfy this control amount a case of changing one or more of the previous steady state, when not changing the carburizing temperature, depending on the furnace temperature performance under the conditions of this carburization temperature, not generated soot range continuous carburizing method of metal strip according to claim 1, characterized in that changing the ambient gas composition or compositions gas concentration within.
  6. 【請求項6】 前記非定常状態の浸炭量制御を行うにあたり、前記雰囲気ガス組成,組成ガス濃度,浸炭温度等の各制御量が変更される場合も変更されない場合も、これらの制御量の実績に応じて,前記各金属板に所望される浸炭量を満足するように通板速度を制御することを特徴とする請求項1乃至5に記載の金属帯の連続浸炭方法。 Upon wherein performing said carburizing quantity control of non-steady-state, the atmospheric gas composition, gas composition concentration, may also not changed when each controlled variable, such as carburizing temperature are changed, these control amounts achievements depending on the continuous carburizing method of metal strip according to claim 1, wherein the controller controls the Tsuban speed so as to satisfy the desired carburizing amount to each metal plate.
  7. 【請求項7】 前記金属帯の連続浸炭操業の実際により,通板速度が規制される場合には、前記スーティングの発生しない条件下で,前記各金属板に所望される浸炭量を満足するようにその他の制御量を制御することを特徴とする請求項1乃至5に記載の金属帯の連続浸炭方法。 7. A more actual continuous carburizing operation of the metal strip, when the strip passing speed is regulated, under conditions that do not occur of the soot, thereby satisfying the desired carburizing quantity wherein each metal plate continuous carburizing method of metal strip according to claim 1, wherein the controller controls the other control amount so.
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