JP4123616B2 - 連続熱処理ラインの炉内速度制御方法 - Google Patents

連続熱処理ラインの炉内速度制御方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続熱処理ラインの炉内速度制御方法に係り、特に、炉内ロールにより鋼帯を搬送するようにした熱処理炉を有する連続熱処理ラインの炉内速度制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、鋼帯に焼鈍等の熱処理を施す連続熱処理ラインの熱処理炉においては、鋼帯の搬送は炉内に設置されたロールで行われる。
【0003】
通常、炉内における鋼帯の搬送速度(ライン速度、炉速度、炉内速度ともいう)を制御する装置は、図1に示すような制御ブロックで構成されることが多い。この場合、鋼帯に掛る張力が低いと鋼帯は炉内で蛇行し、又、張力が高いと鋼帯が破断することから、鋼帯の張力を制御する必要があり、速度制御系の上位ループとして張力制御系が構成される。
【0004】
図1において、20は例えば比例積分型の張力制御(ATR)ブロックで、張力設定値Trefと図示しない張力検出器によって検出された張力実績値Tfbとの差が入力され、この差に応じた出力がなされる。22は上位の計算機から出力される速度制御指令Srefに対して上限を設定するための速度リミッタ、24は例えば比例積分型の速度制御(ASR)ブロックである。前記リミッタ22から出力される速度指令制限値Sref′に前記張力制御ブロック20からの出力が加算されて、前記速度制御(ASR)ブロック24に入力される。26は、例えば一次遅れを持つ電流制御(ACR)ブロックで、前記速度制御ブロック24からの信号が入力される。そして、28は前記電流制御ブロック26からの出力に応じて、炉内ロール10を駆動する駆動モータ12に印加される駆動電流を制御するための、例えばトランジスタで構成される電流制限回路である。なお、14は駆動モータ12の速度を検出する速度検出器であり、これにより得られる速度実績値は速度制御ブロック24の入側に速度フィードバック値として戻される。
【0005】
以上のように構成される制御ブロックによって、炉内の鋼帯は所定の速度及び張力に制御されることになる。
【0006】
なお、上記速度リミッタ22は、速度指令Srefの上限、もしくはそれ以上の値に固定値として設定されるのが通常である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、何らかの理由で炉内の火を落とさずに連続熱処理ラインを停止する場合がある。この場合、炉内は高温の状態にあることから、停止している(回転していない)炉内ロールは、受熱の偏りのため熱変形する。即ち、炉内における温度分布は完全に均一ではなく、又、ロールは熱源に向いている側から輻射熱を受けるため、ロールには円周方向に不均一な熱膨張が発生し、ロール断面形状は真円から楕円形に熱変形する。この状態で連続熱処理ラインの運転を再開、即ち、ロールが回転を始めると、ロールは円周方向に均一に加熱されるため、時間の経過(ロール回転数の増加)と共に円周方向の温度分布も均一になり、断面形状は真円に戻る。
【0008】
しかしながら、前記図1で説明したように、速度制御系の上位に構成された張力制御系により張力制御がなされるため、ライン運転再開後のしばらく(ロール断面形状が楕円形である間)は、鋼帯には図2に示すような周期的な張力変動が発生する。
【0009】
この張力変動量ΔTが大きく許容値を超えると、鋼帯とロール間でスリップが発生したり(ロールスリップ)、あるいは、鋼帯が幅方向に座屈(バックリング)して、鋼帯に疵や割れを与えてしまうという問題を有していた。
【0010】
このような問題を避けるためには、ライン運転再開時には、オペレータが張力変動を見ながらライン速度を目標速まで徐々に上げていかざるを得ず、自動化及び信頼性の点で問題があった。
【0011】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、ライン運転開始時のように、炉内ロールが熱変形していても、ロールスリップやバックリングを発生させずにライン速度を目標速度まで上げることのできる連続熱処理ラインの炉内速度制御方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明では、鋼帯に熱処理を施す連続熱処理ラインの炉内速度制御方法において、ライン運転開始直後の鋼帯張力の実績値から、周期的な張力変動量を算出し、該張力変動量が閾値以下になった時に、炉内速度を所定量だけ加速する操作を段階的に繰り返すことにより、炉内速度を目標速度まで上昇させることを特徴とする連続熱処理ラインの炉内速度制御方法を採用することによって、前記課題を解決したものである。
【0013】
又、本発明では、鋼帯に熱処理を施す連続熱処理ラインの炉内速度制御方法において、ライン運転開始直後の鋼帯張力の実績値から、周期的な張力変動量を算出する第1の段階と、前記張力変動量が第1の閾値以下になった時に、この張力変動量が、第1の閾値よりも大きい第2の閾値を超えるまで、炉内速度を所定量だけ加速する操作を繰り返す第2の段階と、前記張力変動量が第2の閾値を超えた時に炉内速度を所定量だけ加速する操作を中止する第3の段階と、炉内速度が目標速度になるまで、前記第1〜3の段階を段階的に繰り返す第4の段階とからなることを特徴とする連続熱処理ラインの炉内速度制御方法を採用することによって、前記課題を解決したものである。
【0014】
炉内ロールが楕円状に変形している場合に、ライン運転を行うと、ロールの変形程度が大きいほど、鋼帯の張力変動量は大きくなり、又、この張力変動量が大きいと、ライン速度を上げられないという関係がある。
【0015】
そして、ライン運転開始後のロールの合計回転数及び時間の増加に従って、ロールの変形程度は減少して、真円に近付く。
【0016】
そこで、炉内ロールが楕円状態にあり、ライン運転を開始してライン速度を目標速度まで上昇させる場合、鋼帯の張力変動量を検出して、この張力変動量が大きくならないようにして、速度指令の制限値を徐々に上げながらライン速度を加速することによって、ロールスリップやバックリングを防止して目標速度まで上げることが可能となる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【0018】
まず、本発明の第1実施形態を図3を用いて説明する。
【0019】
図中、30が新たに設けられた炉速度上限設定回路であり、該回路には張力実績値Tfb、張力変動量の閾値x及び炉速度の一定加算量yが入力されると共に、後述する演算により算出される炉速度Viを出力する機能を有する。32は速度可変リミッタであり、前記炉速度上限設定回路30からの炉速度Viが入力され、速度指令Srefが炉速度Viを超えないように制限するものである。
【0020】
他の点に関しては、図1と同様であるので、説明は省略する。
【0021】
以下、本実施形態の動作を説明する。
【0022】
ライン運転を開始した時点では、炉速度上限設定回路30で算出される炉速度は初期値V0に設定されており、上位計算機から出力される速度指令SrefをこのV0に制限する。そして、図示しない張力計で検出される鋼帯の張力実績値Tfbをもとに、下記の(1)式
ΔT=Tfbの最大値−Tfbの最小値 …(1)
で算出される張力変動量ΔTを算出し、これと前記閾値xとを比較する。即ち、次の(2)式を満足しなければ、
ΔT≦x …(2)
ライン速度はV0に維持され、一方、(2)式を満足すれば、次の(3)式で算出される炉速度Vi(この場合はV1=V0+y)を速度可変リミッタ32に出力する。
【0023】
i=Vi-1+y (i=1〜n) …(3)
【0024】
これにより、ライン速度はV0からV1に加速されることになる。この加速により、張力変動量ΔTは大きくなるから、(2)式を満足しなくなり、その結果、ライン速度はしばらくはV1のままで推移する。この間、ロールの合計回転数及び時間の増加に伴い、ロールの楕円状態が緩和されて徐々に真円に近付くため、張力変動量ΔTは小さくなり、上記(2)式を満足するようになる。この時点でライン速度は(3)式に基づいてV2(=V1+y)に変更されることになる。このようにして、上記操作を繰り返すことにより、最終的にはライン速度を目標速度にまで上げることができ、この間、張力変動量ΔTを小さく抑えることができ、従って、ロールスリップやバックリングの発生を防止することができる(図4参照)。
【0025】
このようにして、ライン速度を目的の速度まで上げる場合に、炉内張力の変動量ΔTを許容範囲内に維持しながら、自動的にライン速度を目標速度まで加速することができるようになる。
【0026】
本実施形態において、張力設定値Tref=300kg、張力変動量の閾値x=50kg、加速時の初期炉速度設定値V0=100mpm、炉速度の一定加算量y=40mpmで実施したところ、最終目標の炉速度Vn=300〜400mpmへ加速するにあたって、張力変動を抑えた自動運転を実施することができた。
【0027】
次に、本発明による第2実施形態を図5に基づいて説明する。
【0028】
本実施形態は、図3に示した第1実施形態と同様であるが、異なるのは、炉速度上限設定回路30′に、張力変動量ΔTの閾値として、第1の閾値x1と第2の閾値x2の2つ(x1<x2)が入力されている点である。
【0029】
即ち、張力変動量ΔTが第1の閾値x1以下になった時に、炉内速度を一定量yだけ加算し、この加算操作は、張力変動量ΔTが第2の閾値x2を超えるまで繰り返され、その後は張力変動量ΔTが第2の閾値x2を超えた時の速度に維持する。このような操作を繰り返して、ライン速度を目標速度まで加速する。
【0030】
この実施形態によれば、より確実に張力変動を抑制して、ライン速度を目標速度まで加速することができる。
【0031】
本実施形態において、張力設定値Tref=300kg、閾値x1=50kg、x2=70kg、炉速度の一定加算量y=20mpm、加速時の初期炉速度設定値V0=100mpmで実施したところ、最終目標の炉速度Vn=300〜400mpmへ加速するにあたって、張力変動を抑えた自動運転を実施することができた。
【0032】
なお、上記第1、第2実施形態のいずれにおいても、張力変動量の閾値x、x1、x2、炉速度の一定加算量yを任意に決めてよいことは言うまでもない。
【0033】
【発明の効果】
本発明により、連続熱処理ラインの運転開始直後における鋼帯の張力変動を抑えることができ、ロールスリップやバックリングを防止して、製品疵を無くすことが可能となる。
【0034】
又、ライン速度制御の自動化率が上がり、オペレータの個人差や不確実さを無くして、製品品質維持の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施するために用いる炉内速度制御装置の構成を示すブロック線図
【図2】従来の問題点を説明するための、ライン運転開始直後の張力変動の例を示す線図
【図3】本発明の第1実施形態を実施するための制御装置の構成を示すブロック線図
【図4】第1実施形態の作用を説明するためのフローチャート
【図5】本発明の第2実施形態を実施するための制御装置の構成を示すブロック線図
【符号の説明】
10…炉内ロール
12…駆動モータ
14…速度検出器
20…張力制御(ATR)ブロック
22…速度リミッタ
24…速度制御(ASR)ブロック
26…電流制御(ACR)ブロック
28…電流制限回路
30、30′…炉速度上限設定回路
32…速度可変リミッタ

Claims (2)

  1. 鋼帯に熱処理を施す連続熱処理ラインの炉内速度制御方法において、
    ライン運転開始直後の鋼帯張力の実績値から、周期的な張力変動量を算出し、該張力変動量が閾値以下になった時に、炉内速度を所定量だけ加速する操作を段階的に繰り返すことにより、炉内速度を目標速度まで上昇させることを特徴とする、連続熱処理ラインの炉内速度制御方法。
  2. 鋼帯に熱処理を施す連続熱処理ラインの炉内速度制御方法において、
    ライン運転開始直後の鋼帯張力の実績値から、周期的な張力変動量を算出する第1の段階と、
    前記張力変動量が第1の閾値以下になった時に、この張力変動量が、第1の閾値よりも大きい第2の閾値を超えるまで、炉内速度を所定量だけ加速する操作を繰り返す第2の段階と、
    前記張力変動量が第2の閾値を超えた時に炉内速度を所定量だけ加速する操作を中止する第3の段階と、
    炉内速度が目標速度になるまで、前記第1〜3の段階を段階的に繰り返す第4の段階とからなることを特徴とする、連続熱処理ラインの炉内速度制御方法。
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