JP5699663B2 - 連続焼鈍ラインの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、連続焼鈍ラインの制御装置に関する。

鋼板等の金属ストリップの連続焼鈍ラインでは、通板速度、張力、及び炉温の適正なバランスを欠くと、金属ストリップの幅方向に座屈が生じ、いわゆるバックリング（または絞りとも云う）が発生することが知られている。このバックリングは、炉内ハースロールの形状、熱クラウンの影響、原板の形状、液中通板時の張力変動等の様々な理由に起因するので、発生を完全に防止することはできない。一方、このバックリングが成長して金属ストリップの破断に至ることがあり、その場合は連続焼鈍ラインに甚大な損害を与えることになる。したがって、バックリングの発生を抑制することはもちろんのこと、バックリングの発生を早期に検知して、バックリングを抑制するための適切な操業条件に迅速に変更することが必要である。

従来、このバックリングを検知する方法として、レーザー光を用いて金属ストリップの表面の凹凸を検知することによりバックリングを検出する方法が知られている（例えば特許文献１及び２を参照）。また、焼鈍炉内でバックリングを検出して、炉内ハースロールの駆動トルクおよび回転速度を変更し、かつ炉温調節をしてバックリングを抑止する方法（例えば特許文献３を参照）、焼鈍炉の後段でバックリングを検出して、後処理の電気めっき装置を開放する方法（例えば特許文献４を参照）などが知られている。

特開平６−５８７４４号公報 特開平６−２９４６２７号公報 特開平４−２８５１２９号公報 特開平２−２７０９７号公報

しかしながら、従来技術では、検出センサーでバックリングを検出したとしても、オペレータが操業条件の変更を行っていたために、バックリングの成長を抑制できず、焼鈍炉内での金属ストリップの破断を十分に防ぐことができなかった。また、オペレータが操業条件の変更を行っていたため、バックリングが発生した部分以外の金属ストリップについても連続焼鈍ラインの操業条件を変更する必要があり、連続焼鈍ラインの生産効率の悪化要因となっていた。このため、連続焼鈍ラインの操業条件の変更および復帰を自動で行う技術が望まれている。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、バックリングによる金属ストリップによる破断を抑制可能な連続焼鈍ラインの制御装置を提供することにある。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる連続焼鈍ラインの制御装置は、連続焼鈍ラインを移動する金属ストリップのバックリングを検出する検出センサーと、前記検出センサーによって前記金属ストリップのバックリングが検出された場合、該バックリングの検出位置における金属ストリップの張力と温度との少なくとも一方を低減する制御部と、を備え、前記制御部は、前記連続焼鈍ラインにおける前記バックリングの位置を追跡し、前記バックリングの位置の駆動ロールを制御して、区域ごとに金属ストリップの張力を低減することを特徴とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる連続焼鈍ラインの制御装置は、前記検出センサーは、焼鈍炉に通板される金属ストリップのバックリングを検出し、前記制御部は、前記焼鈍炉に通板される金属ストリップのバックリングが検出された場合、該焼鈍炉の炉内温度を低減することを特徴とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる連続焼鈍ラインの制御装置は、前記制御部は、複数の領域に区画された焼鈍炉内における前記バックリングの位置を追跡し、追跡結果に基づいて、前記複数の領域に区画された焼鈍炉のうち前記バックリングが位置する領域の炉内温度を低減することを特徴とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる連続焼鈍ラインの制御装置は、前記検出センサーは、調質圧延設備に通板される金属ストリップのバックリングを検出し、前記制御部は、前記調質圧延設備に通板される金属ストリップのバックリングが検出された場合、該調質圧延設備のミルの圧延ロールを解放することを特徴とする。

本発明にかかる連続焼鈍ラインの制御装置によれば、バックリングによる金属ストリップの破断を抑制可能になる。

図１は、本発明の実施形態にかかる連続焼鈍ラインの構成を示す概略図である。

以下に、本発明の実施形態にかかる連続焼鈍ラインを図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。

〔連続焼鈍ライン〕
図１は、本発明の実施形態にかかる連続焼鈍ラインの構成を示す概略図である。図１に示される連続焼鈍ライン１は、ペイオフリール２ａ，２ｂと、溶接機３と、クリーニングセクション４、入側ルーパ５と、焼鈍炉６と、ウォータークエンチ設備７と、出側ルーパ８と、スキンパスミル９と、後処理部１０と、テンションリール１１ａ，１１ｂとを備える。さらに、連続焼鈍ライン１は、テンションレベラ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄならびテンションコントロールユニット１３ａ，１３ｂなどの多数の駆動ロールを備えている。

ペイオフリール２ａ，２ｂは、連続焼鈍ライン１に通板する金属ストリップをコイル状に巻いたものである。このペイオフリール２ａ，２ｂを巻き戻すことにより、連続焼鈍ライン１に通板する金属ストリップが連続焼鈍ライン１に順次送出される。また、連続焼鈍ライン１に通板する金属ストリップは、先行の金属ストリップの後端と後行の金属ストリップの先端とを後段の溶接機３が溶接することにより、連結して連続焼鈍ライン１に通板される。

クリーニングセクション４では、金属ストリップが液剤中等を高速通板することにより、金属ストリップに付着した油脂等が取り除かれる。その後、金属ストリップは、テンションレベラ１２ａ，１２ｂにより歪みを矯正して、入側ルーパ５に搬入される。

入側ルーパ５は、後段の焼鈍処理のために、金属ストリップの張力を保ちながら金属ストリップを一時待機させるためのものである。入側ルーパ５によってタイミング調整された金属ストリップは、テンションコントロールユニット１３ａを経由して、焼鈍炉６に搬入される。

焼鈍炉６は、加熱炉６ａと、均熱炉６ｂと、冷却炉６ｃと、を備え、加熱炉６ａ、均熱炉６ｂおよび冷却炉６ｃに金属ストリップを順次通板することによって、金属ストリップを適切に焼鈍処理する。焼鈍後の金属ストリップは、ウォータークエンチ設備７およびテンションコントロールユニット１３ｂを経由して、出側ルーパ８に搬入される。出側ルーパ８は、後段の後処理のために、金属ストリップの張力を保ちながら金属ストリップを一時待機させるためのものである。

スキンパスミル９は、テンションレベラ１２ｃ，１２ｄと協働して、出側ルーパ８から送出された金属ストリップを調質圧延するための設備である。調質圧延された金属ストリップは、後処理部１０を経由して、テンションリール１１ａ，１１ｂに巻き取られる。後処理部１０は、金属ストリップから不要部分を切断するトリマ、金属ストリップにオイルを塗るオイラー、検査プロセスで検出された不良部を切断するシャーなどを含むセクションである。

〔操業条件の変更〕
本発明の実施形態にかかる連続焼鈍ライン１は、制御系として、第１の検出センサーＡと、第２の検出センサーＢと、制御セクションＣと、を備える。制御セクションＣは、第１および第２の検出センサーＡ，Ｂの出力信号を用いて、連続焼鈍ライン１の操業条件を変更するための制御を行うものであり、内部に検出部１４と、ＰＬＣ１５と、駆動ロールインバータ１６と、ミル圧制御部１７と、炉計装部１８と、燃焼制御部１９と、を備える。

第１の検出センサーＡは、テンションレベラ１２ｂと入側ルーパ５との間に配置され、クリーニングセクション等の前処理で発生したバックリングを検出する。ここで用いる検出センサーとしては、バックリングを検出できるものであれば任意のセンサーが使用でき、例えば通常の光学式またはレーザー光式のバックリング検出センサーを用いることができる。また、本実施形態では、第１の検出センサーＡをテンションレベラ１２ｂと入側ルーパ５との間に配置する構成を例示したが、この配置に限らず、焼鈍炉６の手前であれば本発明を適切に実施することができる。

第２の検出センサーＢは、ウォータークエンチ設備７とテンションコントロールユニット１３ｂとの間に配置され、焼鈍炉６等の処理で発生したバックリングを検出する。ここで用いる検出センサーとしても、バックリングを検出できるものであれば任意のセンサーが使用でき、例えば通常の光学式またはレーザー光式のバックリング検出センサーを用いることができる。また、本実施形態では、第２の検出センサーＢをウォータークエンチ設備７とテンションコントロールユニット１３ｂとの間に配置する構成を例示したが、この配置に限らず、スキンパスミル９と焼鈍炉６と間もしくは焼鈍炉６の内部であれば本発明を適切に実施することができる。

第１の検出センサーＡおよび第２の検出センサーＢからの出力信号は、検出部１４に送信される。そして、検出部１４が、この出力信号に基づいて、金属ストリップ上のバックリングの検出および判定を行う。たとえば、検出部１４は、バックリング判定用の閾値と受信した出力信号とを比較してバックリングの発生を検出することができる。さらに、バックリング判定用の閾値を複数用いれば、発生したバックリングの大きさを判定することも可能である。

検出部１４によって検出および判定されたバックリングに関するデジタル信号は、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１５に送信され、ＰＬＣ１５が駆動ロールインバータ１６およびミル圧制御部１７を制御する。また、ＰＬＣ１５は、第１および第２の検出センサーＡ，Ｂで検出されたバックリングの位置を追跡することができる。そして、ＰＬＣ１５は、追跡したバックリングの位置に基づいて、連続焼鈍ライン１の一部分のみの操業条件を変更する制御を行う。

すなわち、ＰＬＣ１５は、駆動ロールインバータ１６を介して、バックリングが発生した金属ストリップの一部のみの張力を低減する。例えば、ＰＬＣ１５は、入側ルーパ５、焼鈍炉６（加熱炉６ａ、均熱炉６ｂ、冷却炉６ｃ）、出側ルーパ８、およびテンションコントロールユニット１３ａ，１３ｂなどの駆動ロールによって焼鈍ライン１を区域分けし、駆動ロールインバータ１６を介して、この区域ごとにそれぞれ独立に駆動ロールを制御することでバックリングが発生した金属ストリップの一部のみの張力を低減する。

また、ＰＬＣ１５は、ミル圧制御部１７を介してスキンパスミル９の圧延ロールを開放することで、バックリングが発生した部分の金属ストリップの調質圧延をしないよう制御する。なお、ＰＬＣ１５は、スキンパスミル９の圧延ロールのみならず、周囲のテンションレベラ１２ｃ，１２ｄなどの駆動ロールも協働制御する。

一方、検出部１４によって検出および判定されたバックリングに関するデジタル信号は炉計装部１８にも送信され、炉計装部１８が燃料制御部１９を介して焼鈍炉６（加熱炉６ａ、均熱炉６ｂ、冷却炉６ｃ）の温度制御を行う。すなわち、炉計装部１８は、バックリングの発生した金属ストリップが焼鈍炉６に搬入される際に、焼鈍炉６に供給される燃料を制御することによって炉内温度を下げる制御を行う。さらに好ましくは、焼鈍炉６の加熱炉６ａ、均熱炉６ｂ、および冷却炉６ｃを独立に温度制御することが好ましい。

例えば、本発明の実施形態にかかる第１の検出センサーＡが金属ストリップ上にバックリングを検出した場合、バックリングの移動に応じて、ＰＬＣ１５が入側ルーパ５以降の装置における駆動ロールを順次制御することにより、バックリングの発生した金属ストリップの張力を低減する。さらに、バックリングの発生した金属ストリップがスキンパスミル９に到達したときに、ＰＬＣ１５がミル圧制御部１７を介してスキンパスミル９の圧延ロールを開放することで、バックリングが発生した部分の金属ストリップを調質圧延しないよう制御する。さらに、バックリングの発生した金属ストリップが焼鈍炉６に搬入される際に、炉計装部１８が燃料制御部１９を介して焼鈍炉６の炉内温度を下げる制御を行う。

また、本発明の実施形態にかかる第２の検出センサーＢが金属ストリップ上にバックリングを検出した場合、バックリングの移動に応じてＰＬＣ１５が、出側ルーパ８以降の装置における駆動ロール１６を順次制御することにより、バックリングの発生した金属ストリップの張力を低減する。また、バックリングの発生した金属ストリップがスキンパスミル９に到達したときに、ＰＬＣ１５がミル圧制御部１７を介してスキンパスミル９の圧延ロールを開放することで、バックリングが発生した部分の金属ストリップを調質圧延しないよう制御する。

以上のように、本発明の実施形態にかかる連続焼鈍ライン１の制御方法によれば、第１または第２の検出センサーＡ，Ｂがバックリングを検出した場合、制御セクションＣが第１または第２の検出センサーＡ，Ｂよりも後段の駆動ロールを制御して、連続焼鈍ライン上１の金属ストリップの張力を低減するので、バックリングの成長を抑制して金属ストリップの破断に至るのを防止することができる。

また、本発明の実施形態にかかる連続焼鈍ライン１の制御方法によれば、連続焼鈍ライン１が金属ストリップの張力を区域ごとに制御可能であり、制御セクションＣが第１または第２の検出センサーＡ，Ｂにより検出されたバックリングの位置を追跡して区域ごとに金属ストリップの張力を低減するので、バックリングが発生していない部分の金属ストリップを通常の操業条件で処理することができる。すなわち、バックリングが発生した部分のみを不良品として処理するので、本発明の実施形態にかかる連続焼鈍ライン１は生産効率がよい。

また、本発明の実施形態にかかる連続焼鈍ライン１の制御方法によれば、連続焼鈍ライン１が焼鈍炉６の手前に第１の検出センサーＡを有し、第１の検出センサーＡがバックリングを検出した場合、制御セクションＣが焼鈍炉６の炉内温度を低減するので、焼鈍炉内部６で金属ストリップが破断することを回避することができる。とくに、焼鈍炉６を加熱炉６ａ、均熱炉６ｂ、および冷却炉６ｃに区画して独立に温度制御するので、炉内温度の低減および復旧の効率がよい。

また、本発明の実施形態にかかる連続焼鈍ライン１の制御方法によれば、連続焼鈍ライン１がスキンパスミル９の手前に第２の検出センサーＢを有し、第２の検出センサーＢがバックリングを検出した場合、制御セクションＣがスキンパスミル９のミル圧を低減して圧延ロールを開放するので、バックリングがスキンパスミル９に噛み込んで破断することを回避することができる。

また、本発明の実施形態にかかる連続焼鈍ライン１は、連続焼鈍ライン上１でバックリングを検出する第１および第２の検出センサーＡ，Ｂと、第１および第２の検出センサーＡ，Ｂの出力信号に基づいて、連続焼鈍ライン１の駆動ロール、焼鈍炉６の炉内温度、およびスキンパスミル９のミル圧を制御する制御セクションＣとを備えるので、第１および第２の検出センサーＡ，Ｂの出力信号を使って連続焼鈍ライン１の操業条件の変更および復帰を自動で行うことができる。

また、本発明の実施形態にかかる連続焼鈍ライン１は、制御セクションＣが、第１および第２の検出センサーＡ，Ｂが検出したバックリングの位置を追跡して、連続焼鈍ライン１の駆動ロールを制御するので、バックリングが発生していない部分の金属ストリップを通常の操業条件で処理することができる。

１ 連続焼鈍ライン
２ａ，２ｂ ペイオフリール
３ 溶接機
４ クリーニングセクション
５ 入側ルーパ
６ 焼鈍炉
６ａ 加熱炉
６ｂ 均熱炉
６ｃ 冷却炉
７ ウォータークエンチ設備
８ 出側ルーパ
９ スキンパスミル
１０ 後処理部
１１ａ，１１ｂ テンションリール
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ テンションレベラ
１３ａ，１３ｂ テンションコントロールユニット
１４ 検出部
１５ ＰＬＣ
１６ 駆動ロールインバータ
１７ ミル圧制御部
１８ 炉計装部
１９ 燃料制御部

Claims (4)

1. 連続焼鈍ラインを移動する金属ストリップのバックリングを検出する検出センサーと、
   前記検出センサーによって前記金属ストリップのバックリングが検出された場合、該バックリングの検出位置における金属ストリップの張力と温度との少なくとも一方を低減する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記連続焼鈍ラインにおける前記バックリングの位置を追跡し、前記バックリングの位置の駆動ロールを制御して、区域ごとに金属ストリップの張力を低減することを特徴とする連続焼鈍ラインの制御装置。
2. 前記検出センサーは、焼鈍炉に通板される金属ストリップのバックリングを検出し、前記制御部は、前記焼鈍炉に通板される金属ストリップのバックリングが検出された場合、該焼鈍炉の炉内温度を低減することを特徴とする請求項１に記載の連続焼鈍ラインの制御装置。
3. 前記制御部は、複数の領域に区画された焼鈍炉内における前記バックリングの位置を追跡し、追跡結果に基づいて、前記複数の領域に区画された焼鈍炉のうち前記バックリングが位置する領域の炉内温度を低減することを特徴とする請求項２に記載の連続焼鈍ラインの制御装置。
4. 前記検出センサーは、調質圧延設備に通板される金属ストリップのバックリングを検出し、前記制御部は、前記調質圧延設備に通板される金属ストリップのバックリングが検出された場合、該調質圧延設備のミルの圧延ロールを解放することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の連続焼鈍ラインの制御装置。

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