JPH04346623A - 無方向性電磁鋼板の仕上連続焼鈍制御方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は無方向性電磁鋼板の仕上
連続焼鈍制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】無方向性電磁鋼板の鉄損値は鋼板中のＳ
ｉ　量と仕上焼鈍工程での再結晶・結晶成長による結晶
粒径と大きく影響され、フルプロセス無方向電磁鋼板で
は、これによってほぼ決定され、またセミプロセス無方
向性電磁鋼板でもその影響は大である。然るに仕上焼鈍
工程での結晶成長は、鋼板中の成分の影響や上工程から
の熱履歴等の影響、さらには仕上焼鈍時の昇温状態や表
面酸化皮膜の生成等の影響によって、仕上焼鈍において
同一温度・同一時間で焼鈍を行っても結晶粒の成長度合
は異なり、結晶粒径ひいては鉄損値が鋼板の場所によっ
て大きくばらつく。この為、製鋼工程における溶鋼中の
成分調整の管理を厳しくし、均質な素材を造り込むこと
によって目標鉄損値を得るようにしているが、未だばら
つきは大きいものが散見される。

【０００３】また、一般的に焼鈍炉の温度変更指令に対
する応答はコスト面の制約もありあまり高くなく、数１
０分の応答遅れを有する。この為、製造対象材料の変更
にともなう設定炉温の変更の際に対象材料長手方向に鉄
損値の不均一を生じ、規格外れによる歩留の低下を招く
。 一方、仕上焼鈍炉の操業において、オペレータは操業基
準を基に、最近の操業実績と経験から炉温の設定を行い
、焼鈍炉出側の鉄損計をみながら炉温、もしくは通板速
度を調整していた。その操業の自動制御方法として、例
えば、焼鈍炉内の板温と焼鈍炉出側での鋼板の鉄損値を
測定し、焼鈍炉における通板速度を調整することが特開
平１−２１９１２７号で提案されているが、電磁鋼板特
有の上工程影響を考慮していないこと及び焼鈍炉内の板
温度履歴を考慮していないことのため、現状においては
、未だ無方向性電磁鋼板の鉄損値は目標値に対してある
程度のばらつきは避けられず、その結果、品質・歩留の
向上、省エネルギー効果の期待できないものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解決すべく、無方向性電磁鋼板の鉄損値への上工程影響
及び焼鈍温度・時間影響を定量化し、鉄損値を予測可能
なモデルを構築することによって、焼鈍炉の炉温・通板
速度設定制御を行い、かつ、設定切り替え時もしくは炉
温変更時に発生する炉温の応答遅れに対し、通板速度、
加熱帯域の炉温を制御することによって設定目標温度と
実温度の差を補償し、最適焼鈍条件を満足する操業を行
うことを可能にし、もって品質上及び省エネルギー上最
適な焼鈍条件に制御する無方向性電磁鋼板の仕上連続焼
鈍方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明に係る連続焼鈍方法は、上工程の成分情報とし
て得られる、鉄損値に影響するＳｉ　量、Ｃ量及び結晶
成長に影響するＭｎ　量、Ｓ量と、焼鈍炉における温度
履歴及び鋼板の通板速度とから算出される結晶成長のエ
ネルギー量となる付与加熱値、及び加熱温度と通板速度
から算出される鋼板の加熱速度とから、鉄損値を予測す
る関数式を実績値を用いて導出し、この関数式から制御
対象となる鋼板の目標鉄損値と成分情報としてのＳｉ　
量、Ｃ量、Ｍｎ量、Ｓ量と仕上焼鈍における設定加熱温
度と設定通板速度から算出される鋼板の設定加熱速度と
によって、目標鉄損値に造り込むために鋼板に必要な付
与加熱値を算出し、この必要付与加熱値になるように炉
温または通板速度の少なくとも何れか一方を算出・設定
するとともに、設定変更時の炉温の応答遅れに対して実
績炉温に基づく温度履歴及び鋼板の実績通板速度とから
算出される実績付与加熱値を逐次算出し、必要付与加熱
値と実績付与加熱値の偏差に基づき通板速度、加熱帯域
の炉温を制御することによって設定目標温度履歴と実温
度履歴との差を精度良く補償することができ、目標鉄損
値に対する実績鉄損値のばらつきを極力小さくして、高
品質、省エネルギー化を図るようにした。

【０００６】以下に本発明の実施例を水平型連続焼鈍炉
を例として詳細に説明する。図１に示されるようにこの
実施例での連続焼鈍炉１は、入側から予熱帯２、無酸化
加熱帯３、ラジアント加熱帯４、均熱帯５を備えている
。被加熱対象である無方向性電磁鋼板１１は、入側から
出側方向へ走行する間に、予熱帯２・無酸化加熱帯３・
ラジアント加熱帯４にて昇温され、均熱帯５で特定温度
に保持される。均熱帯５は複数の燃焼ゾーンを備えてお
り、この燃焼ゾーン温度設定と燃焼ゾーンの稼動数を調
整すること、及び通板速度を調整することにより、鋼板
の到達温度とその保持時間を制御し、鋼板の鉄損値を目
標値に合わせ込む。

【０００７】しかしながら、従来は鉄損値と炉温との間
の定量的な関係式はなく、予め設定した基準値を基に、
オペレータが焼鈍炉出側の鉄損計７をみながらこれを調
整していたが、本発明においては炉温の鉄損値への影響
を結晶粒径の成長に伴うものであるという点に着目して
、実験により定めた次式で表わす値を付与加熱値Ｅとし
た。

【０００８】

【数１】

【０００９】ここでＴ（ｔ）は時刻ｔにおける無方向性
電磁鋼板の温度（Ｋ）で、予め理論的もしくは実験的に
求められている伝熱係数を用い、公知の輻射伝熱計算法
により計算される。ｔ０，ｔ１　は焼鈍炉の入口及び出
口における時刻である。Ｑは定数で、鉄損値に対する付
与加熱値Ｅのばらつきが最小となるように決定する。付
与加熱値Ｅは、鉄板温度Ｔ（ｔ）における拡散速度の積
分値で、結晶粒径に相当する値であり、即ち炉温の鉄損
値への影響量を表わす。

【００１０】また、仕上焼鈍の鋼板の昇温過程において
は単位時間当りの昇温量として次式で表わされる加熱速
度ＶＴ　によって、再結晶状態や表面酸化皮膜の生成状
態が異なり、これらの影響で鉄損値が変化する。 ＶＴ　＝ＴＮＯＦ　／Ｖ×Ｌ　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（２） ここでＴＮＯＦ　は無酸化加熱炉３の出側に位置する板
温計８によって計測される板温、Ｖは通板速度、Ｌは予
熱帯２入側から無酸化加熱帯３出側までの距離である。

【００１１】このようにして求められた付与加熱値Ｅと
鋼板の加熱速度ＶＴと上工程からの成分情報として、結
晶成長に影響を及ぼすＭｎ　量・Ｓ量と鉄損値そのもの
に影響するＳｉ　量・Ｃ量とから、鉄損値Ｗはこれらの
関数値として次式の如く表わされる。 Ｗ＝α（Ｅ＋ｇ（ＶＴ　））＋（Ｅ＋ｇ（ＶＴ　））×
ｆ（Ｍｎ，Ｓ）＋βｆ（Ｍｎ，Ｓ）＋ｈ（Ｓｉ，Ｃ）　
　　　　　…（３）ここで関数形ｆ，ｇ，ｈ及び定数α
，βは理論的に求めるのは困難であるため、過去の実績
に基づきこれらの関数形並びに定数を決定し、精度的に
十分検討されることが望ましい。

【００１２】このように構築された過去の実績に基づく
鉄損値の予測モデル（３）を付与加熱値Ｅについて解く
と、次式の如く表わされる。

【００１３】

【数２】

【００１４】（４）式に対象とする鋼板の目標鉄損値と
上工程の成分情報としてＳｉ，Ｃ，Ｍｎ，Ｓの各量及び
設定炉温と設定通板速度によって算出される加熱速度Ｖ
Ｔ　を代入することにより、この鋼板が目標鉄損値を得
るために必要な付与加熱値Ｅを算出することが出来る。 従って、この必要付与加熱値Ｅを（１）式に基づいて実
現できるよう炉温または通板速度の少なくとも一方の設
定を行えば精度良く目標鉄損値に造り込むことが可能と
なる。

【００１５】具体的に必要付与加熱値を実現する一つの
方法としては、（１）式から炉温を直接逆算することは
困難である為、実操業においては予熱帯・加熱帯の温度
及び基準通板速度は対象となる無方向性電磁鋼板のグレ
ードによって予め決まっていることを考慮して、均熱帯
の燃焼ゾーン温度と稼動燃焼ゾーン数を必要付与加熱値
を実現できるよう決定する。即ち、予め無方向性電磁鋼
板のグレードと均熱帯の燃焼ゾーン温度と稼動燃焼ゾー
ン数から算出した付与加熱値のテーブルを作成しておき
、このテーブルから無方向性電磁鋼板のグレードと必要
付与加熱値Ｅとから均熱帯の燃焼ゾーン温度と稼動燃焼
ゾーン数を決定する。

【００１６】この様に鋼材に適した設定炉温は算出でき
るが、実際の焼鈍炉では設定温度に到達するまで数十分
の時間を要し、この間鋼材の鉄損値は目標鉄損値から外
れる。これを是正するため、本発明では必要付与加熱値
Ｅと測定される炉温、設定通板速度から（１）式と同様
に次式で算出される実績付与加熱値Ｅ′との差を通板速
度またはより応答の速い直火型加熱炉温度を調整するこ
とによりこれを補償する。

【００１７】

【数３】

【００１８】ここでＴ（ｔ）は時刻ｔにおける無方向性
電磁鋼板の温度（Ｋ）で、予め理論的もしくは実験的に
求められている伝熱係数を用い、公知の輻射伝熱計算法
により測定される炉温及び設定通板速度に基づいて計算
される。通板速度で補償する場合を例に取って説明する
。必要付与加熱値Ｅに対して実績付与加熱値Ｅ′が小さ
い場合には、実際に無方向性電磁鋼板に付与される熱量
が不足しているため昇温が十分ではなく、鉄損値は目標
鉄損値より大きくなる。そこで付与加熱値の不足分に応
じて通板速度を低下させることにより被焼鈍材の温度が
上昇すると共に焼鈍炉内を通過する時間も長くなるため
付与加熱値は大きくなり目標鉄損値に造り込むことがで
きる。また、時間の経過と共に炉温が上昇し目標炉温に
近づくにしたがって、逐次算出される実績付与加熱値Ｅ
′は大きくなるため通板速度の補償量は減少し、最終的
には補償量は０になり通板速度は設定通板速度に一致す
る。

【００１９】図２に本発明を実施するための制御装置の
ブロック図を示す。上記設定計算を目標鉄損値と被焼鈍
材の鋼成分情報及び基本設定情報とから設定演算器２０
で演算を行い、設定装置２１において鋼板溶接点のトラ
ッキングに基づき設定炉温、設定速度を切り換える。こ
の際、焼鈍炉の温度設定指令に対する応答遅れを補償す
るため、実績演算器２２において逐次実績炉温と設定通
板速度から（５）式に基づき実績付与加熱値を演算し、
設定演算器２０で算出した必要付与加熱値との偏差から
速度補償器２３で設定通板速度を補正する。速度補償器
２３はＰＩＤ制御機能によって構成される。

【００２０】一般的に生産性確保の観点から、通板速度
は最高速度で運転されているのが通常であり、通板速度
を低下させる方向でしか補償制御出来ない。この為、制
御手段として応答性の高い直火型加熱炉等を有する場合
は速度補償の場合と同様に加熱炉温を低下させることで
速度補正を補うことも可能である。また、鉄損計からの
フィードバック制御において単に通板速度のみを制御端
とする場合には生産性への影響が大きいため制御範囲が
限定される。そこで本発明を応用しフィードバック制御
の制御端を炉温設定とする事で、設定変更時に炉温応答
が遅れる際には通板速度でこれを補償するが、炉温の追
従に伴い通板速度は設定通板速度に復帰し、生産性への
影響を極力回避した効率のよいフィードバック制御機能
が実現可能である。

【００２１】

【実施例】次に実施例を図３に示す。図１で示す連続焼
鈍炉１を用いて目標鉄損値の異なる無方向性電磁鋼板の
仕上焼鈍を行った。先行材から後行材へ目標鉄損値Ｗ１
５／５０が３．８Ｗ／ｋｇから３．４Ｗ／ｋｇに設定変
更されている。このとき設定炉温が変更されるが焼鈍炉
の応答が遅れるため逐次演算される実績付与加熱値が必
要付与加熱値より小さくなり鉄損値は目標鉄損値より大
きくなるため通板速度を低下させ目標鉄損値からの外れ
を補償した。

【００２２】この結果から明らかなように、本発明によ
ると設定変更による鉄損値のばらつきが少なく、且つ目
標とする鉄損値を有する無方向性電磁鋼板が得られるこ
とが実証された。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、無
方向性電磁鋼板の品質上最適な仕上焼鈍条件を的確に与
えることができ、対象となる無方向性電磁鋼板の目標鉄
損値に対する実績鉄損値のばらつきを低減できる効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】水平型連続焼鈍炉の構成を示す模式図である。

【図２】本発明を実施するための制御装置のブロック図
である。

【図３】本発明による制御実施例を示す図である。

【符号の説明】

１…連続焼鈍炉 ２…予熱帯 ３…無酸化加熱帯 ４…ラジアント加熱帯 ５…均熱帯 ６…冷却帯 ７…鉄損計 ８…板温計 ９…ペイオフリール １０…テンションリール １１…無方向性電磁鋼板 ２０…設定演算器 ２１…設定装置 ２２…実績演算器 ２３…速度補償器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　無方向性電磁鋼板に仕上連続焼鈍を施
   すに当り、目標とする鉄損値と上工程で測定される鋼板
   中の成分Ｓｉ，Ｃ，Ｍｎ，Ｓ量と仕上焼鈍における設定
   加熱温度及び設定通板速度から算出される鋼板の加熱速
   度とから、それらの関数として与えられる連続焼鈍炉に
   おいて目標鉄損値に造り込むために鋼板に必要な付与加
   熱値を算出し、この必要付与加熱値となるように焼鈍炉
   の炉温または通板速度の少なくともいずれか一方を設定
   するとともに、通板速度、加熱帯域の炉温を制御するこ
   とによって設定目標温度履歴と実温度履歴の差を補償す
   ることを特徴とする無方向性電磁鋼板の仕上連続焼鈍制
   御方法。