JP2963300B2 - 連続処理ラインにおける循環タンクの温度制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続処理ラインにおけ
る循環タンクの温度制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、鋼板の焼鈍等の処理を連続的に
実施する連続処理ラインにおいては、ペイオフリ−ルに
巻かれたコイル状の鋼板をラインの入側に配置し、コイ
ルから引き出した鋼板をラインに供給する。コイルの終
端には次に処理する別のコイルの先端を溶接により接続
するので、ライン上には常時、１つ又は複数コイルの鋼
板が配置され、処理は連続的に実施される。

【０００３】この種の連続処理ラインでは、鋼板はまず
最初に、洗浄工程を通る。即ち、鋼板の表面には通常、
防錆油が塗布してあり、またゴミ，圧延油等が付着して
いる場合もあるので、焼鈍を実施する前にそれらを取り
除く必要がある。洗浄工程には、複数のラインタンク及
びブラシが設置してあり、鋼板はそれらを通過する時に
洗浄される。ラインタンク内及びブラシ部には、水又は
水と所定の添加剤を混合した液体が充填又はスプレ−さ
れる。ラインタンク及びブラシ部に供給する液体は、比
較的大型の循環タンク内で生成されるが、洗浄効果を高
めるため、循環タンク内では加熱により、液体を例えば
７０度Ｃ程度の温度に維持するように、温度制御してい
る。

【０００４】循環タンク内の液体は、ポンプによってラ
インタンク及びブラシ部に供給され、洗浄によって汚れ
た液体は、循環タンクに回収される。そして、汚れた液
体の一部分は、鋼板によって外部へ持ち出される。循環
タンク内の液量を所定以上に維持するために、レベル制
御装置が設置されており、鋼板による外部への持ち出し
等によって、循環タンク内の液面が低下すると、液面を
一定に維持するように、水及び添加剤が循環タンク内に
注入される。また、循環タンク内の液体の濃度を一定に
維持するように、水と添加剤の注入量が調整される。

【０００５】この種の設備においては、従来より、循環
タンク内の液温を一定に維持するために、循環タンク内
に設置した温度センサにより、液温を検出し、検出した
液温が予め定めた目標値に近づくように、ＰＩＤ（比例
・積分・微分）制御により加熱量（例えば蒸気流量）を
調整している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】液面が低下した際及び
濃度が変化した際に外部から循環タンク内に注入される
水の温度は常温であり（添加剤は通常加温されてい
る）、循環タンク内の目標温度よりも低いので、水及び
添加剤の注入に伴なって、循環タンク内の液温が大幅に
低下する。温度制御装置が備わっているので、循環タン
ク内の液温が低下すると、それを防止するように加熱量
（例えば蒸気流量）が増大する。しかしながら、循環タ
ンクは大きな容量を有しているので、水が注入されてか
ら、全体の液温にその影響が現われ、その温度変化が温
度センサで検出されるまでには、大きな時間遅れがある
ので、しばらくの間は、液温が目標温度からずれるのは
避けられない。循環タンク内の液体の温度が低下する
と、洗浄能力が低下するので、連続処理ラインを通った
後の鋼板の品質（表面の清浄度など）が悪化する。

【０００７】従って従来は、鋼板の品質が低下するのを
防止するために、循環タンク内の液体の目標温度を高め
の値に設定することにより、通常より液温が低下した時
でも充分な洗浄能力が得られるようにせざるを得なかっ
た。しかし、温度低下がない時には、必要な温度以上に
加熱するので、無駄なエネルギ−を消費するという不都
合がある。

【０００８】そこで本発明は、循環タンク内の液体の温
度低下を抑制し、無駄なエネルギ−消費を防止すること
を課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、連続処理ラインの洗浄工程等で
使用される液体を保持する循環タンク，該循環タンク内
の液体を洗浄工程等との間で循環する循環系，循環タン
ク内に新しい液体を補給する補給系，及び循環タンク内
の液体を加熱する加熱手段、を含む連続処理ラインにお
ける循環タンクの温度制御方法において：前記補給系か
ら循環タンク内への液体補給の有無を検出し；液体補給
がある時には、前記加熱手段の加熱量を予め定めた値に
固定するフィ−ドフォワ−ド制御を実施し；液体補給が
なく、かつ前記フィ−ドフォワ−ド制御が終了している
時には、循環タンク内の液体温度を検出し、検出した液
体温度が予め定めた目標温度に近づく方向に、前記加熱
手段の加熱量を自動的に調整する。

【００１０】また好ましい態様では、補給系から循環タ
ンク内への液体補給がある状態から、ない状態に変化し
た時には、その時から予め定めた時間を経過するまで、
前記フィ−ドフォワ−ド制御を継続する。

【００１１】

【作用】一般に連続処理ラインは、プロセスコンピュ−
タにより管理されており、循環タンク内の液面レベルを
目標値に維持する制御系においては、液面低下及び濃度
変化を検出する毎に、一定の流量で新しい液体を循環タ
ンク内に補給する。しかも、補給する液体の温度（常
温）はほぼ一定であるので、循環タンク内に液体を補給
する時には、循環タンク内の液温は一定の割合いで低下
する。またこの時の温度低下の割合いは、計算により求
めることが可能である。なお、補給する液体の温度が一
定と見なされない場合には、液体の温度を測定して補正
する必要がある。

【００１２】本発明においては、液体補給がある時に
は、加熱手段の加熱量を予め定めた値に固定する。即
ち、液体補給がある時にはフィ−ドフォワ−ド制御を実
施するので、補給する液体量に対応する循環タンク内の
液温低下にみあう熱量補償を実施することができる。ま
た、液体補給がある時には、フィ−ドバック制御を停止
するので、循環タンク内の液温分布が安定していなくて
も、不安定な制御が実施される恐れはない。また、液体
補給がなく、フィ−ドフォワ−ド制御も終了している時
には、検出した液温と目標温度とに応じたフィ−ドバッ
ク制御を実施するが、この時の液温変動は小さいので、
フィ−ドバック制御により、液温と目標温度との誤差を
より小さくしうる。

【００１３】新しい液体を補給すると、循環タンク内の
液温分布が一定でなくなるが、液体補給を停止してもす
ぐには液温分布が安定しない。そのような不安定な状態
でフィ−ドバック制御を開始すると、ハンチングなどの
不安定な制御が実施される可能性がある。しかし本発明
の好ましい態様では、補給系から循環タンク内への液体
補給がある状態から、ない状態に変化した時には、その
時から予め定めた時間を経過するまで、フィ−ドフォワ
−ド制御を継続するので、温度分布が安定した後でフィ
−ドバック制御が再開されることになり、安定な制御が
実現する。

【００１４】

【実施例】鋼板の焼鈍等の処理を連続的に実施する連続
処理ラインの入口近傍に設置される洗浄工程の主要設備
を図１に示す。図１を参照すると、鋼板は、左端から供
給され、まず１番ラインタンクＬ１を通り、１番ブラシ
（スクラバ−）Ｂ２を通り、さらにラインタンク，ブラ
シ（図示せず）を通り、最後にｎ番ラインタンクＬｎを
通って次の工程に送られる。ラインタンクＬ１は循環タ
ンクＴ１と接続され、ブラシＢ２は循環タンクＴ２と接
続され、ラインタンクＬｎは、循環タンクＴｎと接続さ
れている。

【００１５】循環タンクＴ１内の洗浄液は、ポンプＰ１
によって汲み上げられてラインタンクＬ１に供給され、
ラインタンクＬ１内で使用された洗浄液は、再び循環タ
ンクＴ１に回収され、循環タンクＴ１とラインタンクＬ
１との間を洗浄液が循環する。同様に、循環タンクＴ２
内の洗浄液は、ポンプＰ２によって汲み上げられて１番
ブラシＢ１に供給され、循環タンクＴ２と１番ブラシＢ
２の間を循環する。また、循環タンクＴｎ内の洗浄液
は、ポンプＰｎによって汲み上げられて、それぞれライ
ンタンクＬｎに供給され、ラインタンクＬｎ内の洗浄液
は、循環タンクＴｎに回収される。

【００１６】循環タンクＴ１〜Ｔｎの内部には、常時所
定の洗浄液が充填されている。循環タンクＴ１〜Ｔｎ内
の洗浄液は、それぞれ淡水と所定の添加剤との混合液で
あり、循環タンクＴｎ内の洗浄液は淡水である。各循環
タンク内の液面レベルを所定量以上に維持するととも
に、洗浄液の濃度を一定に維持するために、必要に応じ
て、循環タンクＴ１〜Ｔｎには淡水及び添加剤がそれぞ
れ弁を介して供給される。

【００１７】循環タンクＴ１〜Ｔｎに供給される淡水の
温度は常温であるが、効果的な洗浄をするには比較的高
い温度（例えば７０度Ｃ）が必要である。そこで、循環
タンクＴ１及びＴ２の内部にそれぞれ配置された蛇管
に、高温のスチ−ム（蒸気）を供給して各循環タンク内
の洗浄液を加熱し、洗浄液が一定の目標温度になるよう
に制御している。循環タンクＴｎ内の洗浄液は淡水であ
るので、循環タンクＴｎ内には直接スチ−ムを供給し、
洗浄液を直接加熱している。

【００１８】図１に示す設備の一部分の制御系の構成を
図２に示す。図２を参照して説明する。淡水は、配管１
に供給され、遮断弁Ｖ１及び流量計Ｆ１を通って、循環
タンクＴ１の内部に注入される。また添加剤は、配管２
に供給され、遮断弁Ｖ２及び流量計Ｆ２を通って、循環
タンクＴ１の内部に注入される。スチ−ムは、配管３か
ら調節弁Ｖ３を通り、循環タンクＴ１内の蛇管Ｐｓに供
給される。

【００１９】制御ユニットＣ１は、循環タンクＴ１内の
洗浄液の液面制御及び濃度制御を実施する装置であり、
必要に応じて遮断弁Ｖ１の開閉を制御し、遮断弁Ｖ２の
開閉を制御する。この実施例では、循環タンクＴ１内の
洗浄液の液面が所定より低下すると、遮断弁Ｖ１及びＶ
２を同時に開き、流量計Ｆ１の積算値および流量計Ｆ２
の積算値が予め計算されたそれぞれの投入量に達する
と、遮断弁Ｖ１及びＶ２を閉じる。遮断弁Ｖ１及びＶ２
のそれぞれの開時間は、洗浄液の濃度に応じて調整され
る。

【００２０】制御ユニットＣ２は、循環タンクＴ１内の
洗浄液の温度制御を実施する装置であり、循環タンクＴ
１内の洗浄液の温度が目標温度に近づくように、スチ−
ムの供給量を制御する。即ち、温度センサＳｔによって
洗浄液の温度Ｔｄを検出し、Ｔｄが目標温度と一致する
ように、調節弁Ｖ３の開度を自動的に調節する。この実
施例では、制御ユニットＣ２に、遮断弁Ｖ１の開閉信号
Ｓｖが印加され、この開閉信号Ｓｖが温度制御の際に利
用される。なお制御ユニットＣ２は、マイクロコンピュ
−タを含んでいる。

【００２１】制御ユニットＣ２の処理の内容を図３に示
し、遮断弁Ｖ１及び調節弁Ｖ３の動作タイミングの例を
図４に示す。図３及び図４を参照して説明する。電源が
オンすると、ステップ１１で初期化を実行し、ステップ
１２に進む。ステップ１２では、信号Ｓｖの状態を参照
し、淡水弁Ｖ１の開閉を調べる。淡水弁Ｖ１が閉である
と、即ち淡水の投入中でなければステップ１３に進み、
淡水弁Ｖ１が開であると、即ち淡水の投入中であるとス
テップ１６に進む。

【００２２】ステップ１３では、温度センサの検出温度
Ｔｄ及び蒸気弁Ｖ３の開度を入力する。そして次のステ
ップ１４では、ステップ１３で入力された検出温度Ｔ
ｄ，Ｖ３の開度，及び予め定めた洗浄液の目標温度に基
づいて、ＰＩＤ（比例・微分・積分）演算を実施し、制
御出力である蒸気弁Ｖ３の開度を更新する。そして次の
ステップ１５では、ステップ１４で更新された開度と一
致するように、蒸気弁Ｖ３の開度を調節する。これらの
処理が繰り返し実施される。

【００２３】淡水の投入中は、まずステップ１６で、蒸
気弁Ｖ３の開度を予め定めた規定開度ＰＭＶに固定し、
次のステップ１７では、信号Ｓｖの状態を繰り返し参照
し、淡水弁Ｖ１が閉じるのを待つ。淡水弁Ｖ１が閉じる
と、ステップ１７から１８に進む。ステップ１８では、
タイマに所定時間Ｔ（Ｔ≧０）をセットし、該タイマを
スタ−トする。そして次のステップ１９で、時間Ｔを経
過したか否か、即ちタイマがタイムオ−バになったか否
かを調べる。タイムオ−バになると、ステップ１２に戻
り、上記処理を繰り返す。

【００２４】つまり、図４に示すように、淡水（及び添
加剤）の投入中でない時には、蒸気弁Ｖ３の開度のＰＩ
Ｄ制御が実施され、淡水の投入中，及び淡水の投入が終
了してから所定時間Ｔを経過するまでの間は、蒸気弁Ｖ
３の開度が比較的大きな一定値に固定される。

【００２５】淡水は常温であり、洗浄液の目標温度（例
えば７０度Ｃ）に比べてかなり低いので、淡水を投入す
る時には、急速に洗浄液の加熱を実施する必要がある。
ところが、淡水を投入してから、洗浄液温度の低下が温
度センサＳｔで検出されるまでの時間遅れ、及びＰＩＤ
制御系の追従の遅れがあるため、従来のようにフィ−ド
バック制御を実施すると、淡水を投入してからしばらく
の間は、洗浄液温度がその目標値よりかなり低くなる。
しかしこの実施例では、淡水の投入中、及び投入が終了
してから所定時間Ｔの間は、フィ−ドバック制御を中止
し、蒸気弁Ｖ３の開度を比較的大きな一定値に固定する
ので、洗浄液温度の検出遅れやＰＩＤ制御系の追従遅れ
の影響を受けることがない。また、淡水の投入流量，そ
れらの温度，及び洗浄液目標温度は通常は略一定である
ので、淡水を投入する時の加熱で必要な熱量は、計算に
より予測することができる。従って、淡水を投入する時
に蒸気弁Ｖ３の開度を一定値に固定することにより、洗
浄液の温度低下を防止しうる。

【００２６】なお図示しないが、他の循環タンクＴ２〜
Ｔｎの制御系においても、上記と同様の温度制御が実施
される。

【００２７】また、本実施例では、フィ−ドフォワ−ド
制御終了直後にフィ−ドバック制御に移行しているが、
循環タンク内の温度均一化の時間を考慮して、フィ−ド
フォワ−ド制御終了後予め定めた時間を経過するまでさ
らにフィ−ドバック制御を停止してもよい。さらに本実
施例では、蒸気弁Ｖ３に調節弁を用いた例を示したが、
遮断弁を用いても同様の効果が得られる。その際には、
蒸気弁Ｖ３の開度調節が不可能なため、全開時の加熱能
力を適正にするため、事前に適正な配管径の選択をし、
手動弁による絞り等の調節をしておくことが必要であ
る。

【００２８】

【発明の効果】以上のとおり本発明によれば、洗浄液を
補充する時でも、循環タンク内の洗浄液の温度低下を抑
制しうるので、目標温度を予め高めに定める必要がな
く、無駄なエネルギ−消費を防止しうる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 洗浄工程の主要設備を示すブロック図であ
る。

【図２】 図１の一部分の制御系を示すブロック図であ
る。

【図３】 図２の制御ユニットＣ２の動作を示すフロ−
チャ−トである。

【図４】 図２の各弁の動作例を示すタイムチャ−トで
ある。

【符号の説明】

１，２，３：配管 Ｂ２：ブラシ Ｃ１，Ｃ２：制御ユニット Ｌ１，Ｌｎ：ライン
タンク Ｔ１，Ｔ２，Ｔｎ：循環タンク Ｐ１，Ｐ２，Ｐｎ：ポンプ Ｐｓ：蛇管 Ｓｔ：温度センサ Ｖ１：遮断弁（淡水弁） Ｖ２：遮断弁 Ｖ３：調節弁（蒸気弁） Ｆ１，Ｆ２：流量計

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続処理ラインの洗浄工程等で使用され
   る液体を保持する循環タンク，該循環タンク内の液体を
   洗浄工程等との間で循環する循環系，循環タンク内に新
   しい液体を補給する補給系，及び循環タンク内の液体を
   加熱する加熱手段、を含む連続処理ラインにおける循環
   タンクの温度制御方法において：前記補給系から循環タ
   ンク内への液体補給の有無を検出し；液体補給がある時
   には、前記加熱手段の加熱量を予め定めた値に固定する
   フィ−ドフォワ−ド制御を実施し；液体補給がなく、か
   つ前記フィ−ドフォワ−ド制御が終了している時には、
   循環タンク内の液体温度を検出し、検出した液体温度が
   予め定めた目標温度に近づく方向に、前記加熱手段の加
   熱量を自動的に調整する、ことを特徴とする連続処理ラ
   インにおける循環タンクの温度制御方法。
2. 【請求項２】 補給系から循環タンク内への液体補給が
   ある状態から、ない状態に変化した時には、その時から
   予め定めた時間を経過するまで、前記フィ−ドフォワ−
   ド制御を継続する、前記請求項１記載の連続処理ライン
   における循環タンクの温度制御方法。