JPH0192322A - 連続焼鈍炉の板温制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、金属板コイルを繋げて−続きの金属板とし
、これを連続的に熱処理する直火型連続焼鈍炉における
ライン速度変更時の板温制御方法に関するものである。

［従来技術］ 連続焼鈍炉では、連続的に金属板を炉内に通板するため
、先行コイルとこれに繋がれた後行コイルの板厚や板幅
が異なる場合などに、炉の加熱能力に応じたライン速度
の変更が行われる。このような非定常時には、特に加熱
炉出口において目標板温からの温度外れが発生し易く、
これを防ぐためには社密な温度制御が必要である。

近年、生産性向上の目的からライン速度の高速化が計ら
れるにつれ、ライン速度の変更幅は従来より大きくなり
、板温外れの危険性も高まっている。

コイルの継ぎ目部分での板温外れを防止する方法として
は、従来より炉出口板温と燃料流量、炉温、板厚、板幅
、ライン速度との関係を表す数式モデルを用いて、サイ
ズ変更時に所定の評価関数の最小値を与える板温の推移
軌道、ライン速度変更旦およびライン速度の変更開始時
期を予め求め、この推移軌道に向かって板温が推移する
ように燃料流量を制御する方法（特開昭６１−１９００
２６号公報）、サイズ変更時のストリップ移送速度を板
厚変更前の定常速度および板厚変更後の定常速度のいず
れよりも小さくしてストリップの通過時間を延長させて
サーマルヘッドを小さくし、かつ、前記ストリップの移
送速度の変化を予め計算すると共に、該計算結果および
ストリップの諸条件をもとに前もって炉温を計算し、そ
の計算値に見合ったフィードフォワード方式による加熱
制御を行なう方法（特公昭５７−１４４１．３号公報）
が提案されている。したがって、これらの技術をライン
速度変更時の板温制御に応用することが考えられる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、特公昭６１−１９００２６号公報に記載
される方法では、ラインの速度の変更のパターンを予め
決まったものとして与えており、この条件のもとで所定
の評価関数の最小値を与える板温の推移軌道を求めてい
る。このため条件によってはバーナの負荷を最大または
最小としても板温が目標とする温度範囲に入らない場合
があり、逆にこうしたことを避けるためには速度変更は
余裕を持たせて緩慢に行わざるをえず、そのため生産性
が必要以上に低下するという問題がある。同様に特公昭
５７−１４４１３号公報に開示される方法でも、移送速
度の変更量と変更のパターンは予め決められており、板
厚、目標炉出口温度等によって変化させていないので、
通常その変更は余裕を持たせて緩慢に行わざるをえず、
そのため生産性が必要以上に低下するという問題がある
。

本発明はこのような問題点を解決するためにされたもの
で、その目的はライン速度変更時の板温制御方法におい
て、不必要にライン能率を下げることなくライン速度を
変更し、しかも安定な温度制御を行う方法と提供するこ
とにある。

［問題点を解決するための手段］ 前記問題点を解決するために本発明においては金属板用
直火型連続焼鈍炉における被焼鈍材である金属板の走行
速度変更時の板温制御方法において、 （イ）金属板の加速時には速度変更率を最大としバーナ
の負荷を最大とした場合の、金属板の減速時には速度変
更率を負でその絶対値を最大としバーナの負荷を最小と
した場合の、金属板の加熱炉出口温度が所定の範囲内に
入らなくなる限界速度を求め、 く口）金属板の加速時には前記限界速度以上、金属板の
減速時には前記限界速度以下ではバーすの負荷がそれぞ
れ最大、最小という条件のもとで金属板の加熱炉出口温
度が所定の範囲内に入る限界の金属板の速度変更率をそ
れぞれ求め、（ハ）金属板速度が（イ）で求めた限界速
度に達する時点まではそれぞれの最大速度変更率で加速
又は減速を行い、前記限界速度以上又は限界速度以下で
は（ロ）で求めたそれぞれの速度変更率で加速又は減速
を行い、 （ニ）金属板の加熱炉出口板温制御は金属板速度とは独
立の定値制御とするようにしている。

［作用］ 直火型加熱炉での金属板への伝熱は、燃焼ガスからの伝
熱と炉壁からの伝熱との二つに分かれる。燃料流量の操
作に対する板温の応答は、燃焼ガスからの伝熱による分
は早く、炉壁がらの伝熱による分は炉壁の熱容量が大き
いために遅くなる。従って、ライン速度を変更した場合
に板温を一定に保つろに必要な熱量の変化がバーナ負荷
を最大または最小にした場合の燃焼ガスからの伝熱によ
ってまかなわれる範囲（以下、高応答範囲と称す）では
ライン速度を高速で変更することができる。ライン速度
の変更がこの範囲を越える場合には板温を一定に保つ為
に必要な熱量の変化がバーナ負荷を最大または最小にし
た場合の燃焼ガスからの伝熱によってはまかないきれな
くなる。

この範囲（以下、低応答範囲と称す）では板温を一定に
保つために、ライン速度の変化は炉壁からの伝熱にみあ
った緩慢なものにする必要がある。

つまり、ライン速度変更の場合、その変更幅が小さくて
高応答範囲内に入っていれば、変更率は大きく設定出来
るが、その変更幅が大きくなると、低応答範囲が関係し
て来るので、変更率を応答範囲に応じて二段階に分ける
必要が生じてくる。即ち、生産性を考慮した場合には、
ライン速度の変更は、必ずしも一定の変化率で行うもの
ではなく、このように、燃料流量の上下限値に応じた変
更パターンを指定して行わなければならない。このよう
な観点に立脚しく、この発明は成されたものである。

この発明では、ライン速度変更開始と同時にライン速度
、燃料流量共に最大の変更率で変更を開始するので、ラ
イン速度変更が速やかに時間的な無駄も無く行われ始め
る。温度制御はライン速度制御とは独立に行われるが、
速度の変更が、金属板の加速時には速度変更率を最大と
しバーナの負゛　荷を最大とした場合の、金属板の減速
時には速度変更率を負でその絶対値を最大としバーナの
負荷を最小とした場合の、金属板の加熱炉出口温度が所
定の範囲内に入らなくなる限界速度の範囲において行わ
れるため、温度制御をするために必要なバーナの負荷は
最大または最小の範囲に保たれ、従って板温制御が不可
能になることはない。速度の変更量が前記の範囲を越え
る場合は、バーナの負荷がそれぞれ最大、最小という条
件のもとでの金属板の加熱炉出口温度が所定の範囲内に
入る限界の金属板の速度変更率にしたがって速度変更が
行われるので板温制御が不可能になることはない。

［発明の実施例］ この発明の実施例を、第１図を用いて説明する。第１図
は、装置の構成を示すブロック図で、１は連続焼鈍炉の
うちの直火型加熱炉、２は被焼鈍材である金属板、４は
ライン駆動用電動機、５は板温検出器、６はライン速度
検出器、７は炉壁温度検出器、９は焼鈍条件指令器、１
０はライン速度変更パターン計算器、１１はライン速度
設定器、１２は炉出口板温調節器、１３は燃料流量調節
計、１５は回転数調節計、である。

先行コイルの尾端に、後続コイルの先端が溶接機（図示
せず）にて溶接され、連続した帯となった金属板２は、
入りロルーバー（図示せず）を経て、直火型加熱炉１に
送られ、ここで所定の温度まで加熱された後、均熱炉、
ガスジェット類、過時効炉、急冷炉（何れも図示せず）
に通板されることにより、必要な熱サイクルが与えられ
る。この加熱用燃料には、主にコークス炉ガス（ＣＯＧ
）が使われて、燃料供給管３に収り付けられた流量調節
弁１４及び流量検出器８と燃料流量調節計１３によって
燃料流量操作が行われる。又、金属板を走行させるライ
ン速度は、速度検出器６及びプライドルロール駆動用電
動機４の回転数調節計１５によって調節される。

このような炉の制御設偏に加えて、この発明においては
、炉出口板温を精度良く制御するため、次の演算機構を
追加する。

先ず、ライン速度変更指令が出力されると、焼鈍条件指
令器９にて金属板の板厚、板幅、目標板温、目標ライン
速度゛等の焼鈍条件が設定される。

次に、この焼鈍条件に基づいて、ライン速度変更パター
ン計算器１０にて、後述するように第２図のフローに従
って、ライン速度変更パターンを計算する。この変更パ
ターン計算には、予め作成された次の板温予測モデルを
用いる。即ち、１）　・ｈ−ｖ　（ｄＱ（Ｔｓ）／　ｄ
ｘｌ＝２・ＩＪａｓ・σ・（（Ｔｏ　＋２７３）’　　
　（Ｔｓ＋２７３）４１＋２・Ｕｗｓ’σ・（（Ｔｗ　
＋２７３）’−（’ｒｓ　＋　２７３）’　）　　　−
−−−−−−”−−−−−−−−−−＜　１　）ｄＴｗ
　／　ｄ　Ｌ　＝　ｆ　ｒ　（ｕ　）　　　　−−−−
−−−一−−−−−−−−−−−−−−−（２）Ｔ　Ｑ
＝　ｆ　２　（＋＋　、　Ｔ　ｗ　）　　　　　　　　
　−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−一
直　３）但し、Ｔｓ［’Ｃ］：板温、Ｔｏ［℃コ　；燃
焼カス温度、Ｔｗ［°Ｃ］：炉壁温度、 Ｑ（Ｔｓ）　［’＃／　ｋｇ　］　：板含熱量、ｖ　　
［ｍｐｍ　　］　　：　　ライン　速度、ｕ　　［Ｎ　
ｎ（／ｈ　］　：燃料流量、ρ［ｋｇ／ｒｒｆ］：板密
度、ｈ［ｍ］：板厚、Ｕｏｓ　二板の燃焼カスからの総
括熱吸収率、Ｌｌｗｓ　：板の炉壁からの総括熱吸収率
、σ　［Ｗ　／　＋ｎ２ｈＫ’　　Ｅ　　：　　ステフ
ァン・ポルツマン　定数、Ｘ　：　：ｍ　Ｊ炉入口１か
らの距離 炉出口板温は、炉入口板温くほぼ室温）を初期条件とし
て、炉入り口から炉出口まで長さし［ｍ］にわたって、
（１）式を数値積分することによって計算される。

前記のライン速度変更パターンを計算する手順について
、第２図を用いて説明する。

先ず、燃料流量及びライン速度の変更率を最大として、
上記の板温予測モデルを用いて、炉出口板温が許容範囲
内にある速度範囲、即ち高応答範囲を計算する（ステッ
プ２１）。次に、次段階のライン速度変更率即ち低応答
範囲の変更率を決めていくが、取りあえずライン速度変
更率の初期値を設定するくステップ２２）。この初期値
を用いて、燃料流量を上限（ライン速度を速める場合〉
或は下限（ライン速度を遅らせる場合）として、ライン
速度が目標値に達するまでの炉出口板温を計算する（ス
テップ２３）。計算された炉出口板温が許容範囲内に在
るか否かを判断しくステップ２４）、もしも、範囲内に
無ければ、ライン速度変更率を修正しくステップ２５）
、ステップ２３に戻って再度炉出口板温を計算する。も
しも範囲内に在れば、或はライン速度変更率の修正が繰
り返され範囲内に入れば、その速度変更率でライン速度
変更パターンを決定する（ステップ２６）。

ライン速度変更パターンが決定すると、ライン速度設定
器１１ではこれを受けてライン速度設定値を逐次出力し
、回転数調節計１５を経てライン駆動用電動機４によっ
てライン速度が与えられる。

炉出口板温調節器１２では、上記のライン速度制御とは
独立に、焼鈍条件指令器９からの目標板温と板温検出器
５からの炉出口板温とから、燃料流量制御信号を出力し
、燃料流量調節計１３により燃料バルブ１４を制御する
。

なお、ライン速度変更パターンの計算結果の一例を示す
。第３図は、ライン速度Ｖｌからライン速度■２へ減速
した時の例を示したものである。

第３図ａで、ライン速度　■２までは、速度変更率を最
大にしても、燃料流量を操作することによって板温制御
が可能な高応答範囲で、それ以降は、燃料流量が下限と
なり（第３図ｂ）、炉壁温度の変更に応じた板温制御を
行わなければならない低応答範囲である。第３図Ｃには
、このときの炉出口板温を太い実線で示しであるが、同
時に、ライン速度変更重大のまま目標ライン速度まで減
速した場合の炉出口板温を太い点線で示した。後者では
、ライン速度ｖ２以降に炉出口板温制御は不能となり、
許容範囲外に板温かはみ出しているが、前者では当然な
がら許容範囲内に収まっている。

［発明の効果］ 以上述べてきたように、この発明によれば、金属板用直
火型連続焼鈍炉において、ライン速度を変更する際に、
最大限速やかな変更が出来ると同時に、加熱炉出口板温
を精度良く制御することが出来る。これによって、製品
の品■が安定し、且つ、その歩留及び生産性を向上させ
るこの発明の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を説明するための装置の構
成を示すブロック図、第２図はライン速度変更パターン
の計算手順を示すフローチャート図、第３図はライン速
度変更パターンの計算結毀の一例を示す経過時間との関
係図である。 １・・・直火型加熱炉、２・・・金属板、４・・・ライ
ン駆動用電動機、５・・・板温検出器、６・・・ライン
速度検出器、９・・・焼鈍条件指令器、１０・・・ライ
ン速度変更パターン計算器、１１・・・ライン速度設定
器、１２・・・炉出口板温調節器。 特許出願人　　日本鋼管株式会社 第１図 第２図 （０）　　　　ｌＩｆ多＋１ （ｂ）　　　　　　　　！’ｆ−多ツ （Ｃ）　　　　　　胃すｊ 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直火型連続焼鈍炉における被焼鈍材である金属板の走行
   速度変更時の板温制御方法において、 （イ）金属板の加速時には速度変更率を最大としバーナ
   の負荷を最大とした場合の、金属板の減速時には速度変
   更率を負でその絶対値を最大としバーナの負荷を最小と
   した場合の、金属板の加熱炉出口温度が所定の範囲内に
   入らなくなる限界速度を求め、 （ロ）金属板の加速時には前記限界速度以上、金属板の
   減速時には前記限界速度以下ではバーナの負荷がそれぞ
   れ最大、最小という条件のもとで金属板の加熱炉出口温
   度が所定の範囲内に入る限界の金属板の速度変更率をそ
   れぞれ求め、 （ハ）金属板速度が（イ）で求めた限界速度に達する時
   点まではそれぞれの最大速度変更率で加速又は減速を行
   い、前記限界速度以上又は限界速度以下では（ロ）で求
   めたそれぞれの速度変更率で加速又は減速を行い、 （ニ）金属板の加熱炉出口板温制御は金属板速度とは独
   立の定値制御とする、 ことを特徴とする連続焼鈍炉の板温制御方法。