JPH0564687B2 - - Google Patents

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JPH0564687B2
JPH0564687B2 JP62247334A JP24733487A JPH0564687B2 JP H0564687 B2 JPH0564687 B2 JP H0564687B2 JP 62247334 A JP62247334 A JP 62247334A JP 24733487 A JP24733487 A JP 24733487A JP H0564687 B2 JPH0564687 B2 JP H0564687B2
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JP
Japan
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metal plate
speed
temperature
line speed
plate
Prior art date
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JP62247334A
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English (en)
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JPH0192322A (ja
Inventor
Masaaki Kawakami
Akyoshi Pponda
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0564687B2 publication Critical patent/JPH0564687B2/ja
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  • Control Of Heat Treatment Processes (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

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一続きの金
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
めには厳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を高速
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つてい
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
更量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つ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61−190026号
公報)、サイズ変更時のストリツプ移送速度を板
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ツプの通過時間
を延長させてサーマルヘツドを小さくし、かつ、
前記ストリツ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ツプの諸条件を
もとに前もつて炉温を計算し、その計算値に見合
つたフイードフオワード方式による加熱制御を行
なう方法(特公昭57−14413号公報)が提案され
ている。したがつて、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、特開昭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
を予め決まつ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。このため条件によつては
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つて変化さ
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
制御を行う方法を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て
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ようにしている。
[作用] 直非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、炉壁からの伝熱
による分は炉壁の熱容量が大きいために遅くな
る。従つてライン速度を変更した場合に板温を一
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
よつ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
らの伝熱によつ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
熱にみあつ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つていれば、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
うな観点に立脚して、この発明は成されものであ
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、
従つて板温制御が不可能となることはない。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つて速度変更が
行な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ツク図で、
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、10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、連続した帯となつ
た金属板2は、入り口ルーパー(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、ガスジエツト炉、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に取り付けられた流量
調節弁14及び流量検出器8と燃料流量調節計1
3によつて燃料流量操作が行われる。また、金属
板を走行させるライン速度は、速度検出器6及び
ブライドルロール駆動用電動機4の回転数調節計
15によつて調節される。
このような炉の制御設備に加えて、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
のフローに従つて、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、 ρ・h・v{dQ(Ts)/dx} =2・UGS・σ・{TG+273)4 −(TS+273)4} +2・UWS・σ・{TW+273)4 −(TS+273)4} ……(1) dTW/dt=f1(u) ……(2) TG=f2(u、TW) ……(3) 但し、 TS[℃]:板温、TG[℃]:燃焼ガス温度、 TW[℃]:炉壁温度、 Q(TS[kcal/Kg]:板含熱量、 v[mpm]:ライン速度、 u[Nm3/h]:燃料流量、 ρ[Kg/m3]:板密度、h[m]:板厚、 UGS:板の燃焼ガスからの総括熱吸収率、 UWS:板の炉熱からの総括熱吸収率、 σ[kal/m2hK4]:ステフアン・ボルツマン定
数、 x:[m」炉入口からの距離 炉出口板温は、炉入口板温(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L[m]
にわたつて、(1)式を数値積分することによつて計
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(ステツプ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(ステツプ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
加減(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を板温を計
算する(ステツプ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(ステツプ24)、
もしも、範囲内に無ければ、ライン速度変更率を
修正し(ステツプ25)、ステツプ23に戻つて再度
炉出口板温を計算する。もしく範囲内に在れば、
或い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(ステツプ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によつ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v1からライン速
度v3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v2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つて板温
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応
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てあるが、同時に、ライン速
度変更率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、許容範囲外に板温がはみ出しているが、前者
では当然ながら許容範囲内に収まつている。
[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。これによつて、製品の品質が安定し、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ツク図、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ヤート
図、第3図はライン速度変更パターンの計算結果
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。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 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。
JP24733487A 1987-09-30 1987-09-30 連続焼鈍炉の板温制御方法 Granted JPH0192322A (ja)

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