JPH0649546A - 連続熱処理炉の板温制御方法 - Google Patents

連続熱処理炉の板温制御方法

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JPH0649546A
JPH0649546A JP22366492A JP22366492A JPH0649546A JP H0649546 A JPH0649546 A JP H0649546A JP 22366492 A JP22366492 A JP 22366492A JP 22366492 A JP22366492 A JP 22366492A JP H0649546 A JPH0649546 A JP H0649546A
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JP
Japan
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strip
plate
heat treatment
plate temperature
control mode
Prior art date
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Pending
Application number
JP22366492A
Other languages
English (en)
Inventor
Kuniaki Tauchi
邦明 田内
Kanaaki Hyodo
金章 兵頭
Yoshihiro Iida
祐弘 飯田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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  • Control Of Heat Treatment Processes (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 連続焼鈍ラインや連続鍍金ライン等の連続熱
処理炉の板温制御方法に関するもので、モデル誤差やス
トリップの輻射率変化等の外乱による板温変動を補償
し、より品質の安定化を図る。 【構成】 板温制御方法は、板厚、目標板温などの熱負
荷変化時には所定のタイミングで伝熱式に基づく加熱条
件の設定替えをするフィードフォワード制御を従来通り
の技術で行ない、所定時間経過後はプロセス計算機21
の判断によりモード切換信号(d)によってフィードフ
ォワード制御モードからフィードバック制御モードに切
り換える。フィードバック制御モードでは板温調節計2
3は板温検出器13から得た板温検出値が板温目標値
(e)に等しくなるようにPID演算し、ゾーン数分だ
けある演算器24に同一の演算信号(f)を出力する。
各演算器24は演算を行ない演算信号(h)を出力す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は連続焼鈍ラインや連続鍍
金ライン等の連続熱処理炉の板温制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の連続熱処理炉の1例として連続焼
鈍炉について説明する。連続焼鈍炉とは、冷間圧延後の
薄鋼板(ストリップ)の加工性を良くするため、現コイ
ル後端と次コイルの先端とを溶接し、ストリップに連続
的に加熱、冷却処理を施す設備であり、図3に示すよう
に連続焼鈍炉は、加熱帯2、均熱帯3、第1冷却帯4、
第2冷却帯5、第3冷却帯6から構成され、各帯でスト
リップ1に図4に示すようなヒートサイクルを与える。
【0003】図5は前記連続焼鈍炉のうちの加熱帯2の
概略構成図を示すもので、加熱帯2では炉内にラジアン
トチューブ11を平行に複数列設け、該ラジアントチュ
ーブ11内で燃料ガスを燃焼させてラジアントチューブ
11を加熱する。
【0004】炉内に搬送されたストリップ1はロール1
2により方向転換しながらラジアントチューブ11の列
間を上下に通過する間にラジアントチューブ11からの
輻射熱で所定の焼鈍温度まで加熱される。
【0005】加熱帯2における従来の板温制御は炉内雰
囲気温度(炉温)を所定値に制御することにより間接的
に行っている。即ち図5において14は炉温検出器、1
5は炉温調節計、16は燃料流量調節計であり、これら
により長手方向に沿った複数個のゾーン毎の炉温制御系
A,B,…を構成している。
【0006】なお、図示していないがゾーン毎の燃料流
量は、各ゾーンに設けた燃料流量検出器で検出された燃
料流量が所定値になるように、各ゾーン毎の燃料流量調
節計16による制御弁操作によって制御される。つま
り、炉温−燃料流量カスケード制御系を構成している。
【0007】さらに、板温検出器13による板温検出値
が目標板温に等しくなるように運転員が炉温設定値を修
正する。
【0008】最近では、図5には図示していないが、炉
温設定値を計算機で演算し自動的に設定する設備が増え
ている。即ち、計算機がライン速度、板厚、目標板温な
どに応じて、静特性伝熱モデル式を用いて各ゾーンの炉
温設定値を演算し、炉温制御系に設定する。
【0009】炉温制御系の応答性は、ストリップの在炉
時間1〜2分程度に比べて、炉の熱容量が大きいため炉
温の応答時間は10分程度かかる。一方、所期の機械的
性質を得るには所定の焼鈍温度以上にすることが重要
で、高温側の板温許容偏差は割合大きい。従って、板温
等の既知の熱負荷変化時には図2に示すようなタイミン
グで炉温設定変更を行う。
【0010】即ち、板厚UP等の熱負荷UP時には、対
象コイル先端の溶接点が加熱帯2入口を通過する時刻よ
りも例えば炉温応答時間分だけ前に炉温設定値を上げ
る。つまり、加熱条件を事前に整えて将来の熱負荷UP
による板温低下を補償する。
【0011】また板厚DOWN等の熱負荷DOWN時に
は先行材の板温が下限以下にならないよう、対象コイル
の溶接点が加熱帯出口を通過する時刻または少し前に炉
温設定値を下げる。
【0012】またライン速度を常時定周期で検出し、ラ
イン速度変化に応じて、つまり熱負荷変化に応じて炉温
設定値を演算し、設定変更する。
【0013】以上述べたように、従来の連続焼鈍炉の加
熱帯においては、板温制御は炉温設定値を操作量とする
フィードフォワード制御を行っている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】前述のように連続熱処
理炉内を搬送走行するストリップはラジアントチューブ
からの輻射伝熱によって加熱されるため、ストリップの
輻射率は伝熱量を決める重要なファクタである。
【0015】ところが、ストリップの輻射率は、鋼種や
前行程の圧延条件等によって、1コイル毎に変化すると
いっても過言ではない。
【0016】しかしながらストリップの輻射率をオンラ
インで検出するのは非常に困難である。従って、計算機
内で持つ伝熱モデルの精度には自ずから限界があり、板
温制御精度は不十分であった。
【0017】そのため、従来例えば現コイルでの板温外
れデータから伝熱モデル内で持つ輻射率をオンラインで
見直し、次コイルの炉温設定値を自動的に修正する学習
制御方法が提案されている。
【0018】しかし、この方法でも次に示す不具合点が
ある。 (1)現コイルの板温外れは補正できない。 (2)1コイル毎にストリップの輻射率が変化するよう
な極端な場合には効果がない。 (3)使用する伝熱モデルは静特性式であるため、モデ
ル修正には定常データが必要である。ところが、炉温の
応答時間は長いため、頻繁に板条件が変化する場合には
定常データが得られず、モデルの修正ができない場合が
ある。
【0019】本発明は前述のような従来の各不具合点を
解決した新たな板温制御方法を提供することを目的とし
ている。
【0020】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の構成として本発明のストリップに所定のヒートサイク
ルを与える連続熱処理炉の板温制御方法は板厚、目標板
温などの熱負荷変化時には所定のタイミングで伝熱式に
基づく加熱条件の設定替え(即ち炉温制御系の設定値変
更)をするフィードフォワード制御を行ない、所定時間
経過後は現炉温設定値を初期値として板温偏差に応じて
PID演算等により炉温設定値を修正するフィードバッ
ク制御を行うようにすることを特徴としている。
【0021】なおフィードバック制御モードからフィー
ドフォワード制御モードに切換わるのは次の条件のどれ
かを満足した時点とするとよい。 (a)ライン速度が所定範囲以上に変化したとき (b)所定のタイミングで、次に到達するコイルの板条
件における炉温設定計算値と現コイルにおける設定計算
値とを比較し、両設定値の差が所定範囲を越えるとき
【0022】逆にフィードフォワード制御モードからフ
ィードバック制御モードに切換わるのは次の条件の全て
を満足した時点とするとよい。 (a)所定時間のライン速度変化が所定範囲内であるこ
と (b)次に到達するコイルの板条件における炉温設定計
算値と現コイルにおける設定計算値との差が所定範囲内
であること (c)板条件の異なるコイルとの溶接点が炉出口通過後
所定時間経過していること
【0023】またフィードバック制御モード時において
は炉温修正値は所定範囲を越えないようにすることが好
ましい。もちろん前述の従来のように学習制御機能を付
加してもよい。
【0024】
【作用】本発明の連続熱処理炉の板温制御方法は、炉温
設定値を操作量とするフィードフォワード制御による板
温制御方法に加えて、適当な条件下で自動的にフィード
バック制御モードに切換わり、かつその際炉温設定値が
急変しないようにフィードフォワード制御モード時の炉
温設定値を初期値としてフィードバック制御を開始する
ようにしたことを特徴とするものである。
【0025】そしてこのような、板温検出値を用いたフ
ィードバック制御により、モデル誤差やストリップの輻
射率変化等の外乱による板温変動を補償でき、より品質
の安定化を図ることができる。
【0026】
【実施例】以下図面により本発明の1実施例について説
明すると、図1は本発明方法の実施例に係る連続焼鈍炉
加熱帯の板温制御系構成図を示す。
【0027】図において、1は加熱帯2内に搬送され走
行するストリップ、11は炉内に平行に複数列設けられ
たラジアントチューブ、12はストリップ1の方向転換
用ロール、13は板温検出器、14は炉温検出器、15
は炉温調節計、16は燃料流量調節計である。そしてス
トリップ1はラジアントチューブ11からの輻射伝熱に
よって加熱される。また炉温検出器14、炉温調節計1
5、燃料流量調節計16により長手方向の複数列のゾー
ン毎に炉温制御系A,B,……を構成する。
【0028】21はプロセス計算機で各炉温制御系A,
B,……に接続すると共に、板温調節計23に接続して
おり、(a)はライン速度検出信号、(b)は溶接点ト
ラッキング信号、(c)は現コイルや次コイルの板条件
情報で、いずれもプロセス計算機21に入力される。
【0029】溶接点トラッキング信号(b)によって次
コイルとの溶接点の位置を検知し、前述のフィードフォ
ワード制御を行うタイミングを設定する。その方法は公
知の技術で実現できるので説明は省く。
【0030】(d)はモード切換信号、(g)はフィー
ドフォワード制御モード時に各ゾーンへ出力する炉温設
定値信号、22はモード切換器で、図1の場合はフィー
ドフォワード制御モードの状態である。
【0031】なおモード切換器22はソフトでも実現可
能である。フィードフォワード制御モードでの実施内容
は既述の通りであるので説明は省く。
【0032】プロセス計算機21によって前述の条件を
満足すると判断すれば、モード切換信号(d)によりモ
ード切換器22はフィードフォワード制御モードからフ
ィードバック制御モードに切り換わる。
【0033】23は板温調節計で、板温検出器13、プ
ロセス計算機21及び各演算器24と接続しており、フ
ィードフォワード制御モードのときは〔MANUAL〕
モードで板温調節計23の出力は中間値である0.5に
固定し、フィードバック制御モードのときは〔CASC
ADE〕モードになる。
【0034】つまり、フィードバック制御モードでは板
温調節計23は板温検出器13から得た板温検出値が板
温目標値(e)に等しくなるようにPID演算し、ゾー
ン数分だけある演算器24に同一の演算信号(f)を出
力する。
【0035】演算信号(f)を受信した各演算器24は
次式の演算を行い、演算信号(h)を出力する。 (h)=(f)+(g)−0.5
【0036】なお炉温設定値信号(g)はフィードバッ
ク制御モードに切換わった瞬間のみ受付ける。
【0037】25はローセレクタで、板温調節計23の
演算によって炉温が過大にならないよう制限するもので
所定の上限値と演算器24よりの演算信号(h)との小
さい方を選択する。もし(h)>上限値のときは、
(h)=上限値となるように信号(f)を求め、板温調
節計23の出力(f)をその値に固定する。
【0038】以上本発明の1実施例方法について縷々説
明したが、本発明の板温制御方法は、上記実施例に限定
されることなく本発明の技術思想の範囲内において種々
変更し得るものである。
【0039】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば従来の
炉温設定値を操作量としたフィードフォワード制御のみ
の場合に比べて、フィードバック制御をも実施すること
により定常時の板温精度を補償でき、より品質の安定化
が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法の1実施例に係わる連続焼鈍炉加熱
帯の板温制御系構成図である。
【図2】フィードフォワード制御の説明図である。
【図3】連続焼鈍炉の全体構成を示す1例である。
【図4】連続焼鈍炉におけるヒートサイクルの1例であ
る。
【図5】従来の連続焼鈍炉加熱帯の板温制御系構成図で
ある。
【符号の説明】
1 ストリップ 2 加熱帯 3 均熱帯 4 1次冷却帯 5 2次冷却帯 6 3次冷却帯 11 ラジアントチューブ 12 方向転換用ロール 13 板温検出器 14 炉温検出器 15 炉温調節計 16 燃料流量調節計 21 プロセス計算機 22 モード切換器 23 板温調節計 24 演算器 25 ローセレクタ (a) ライン速度検出値信号 (b) 溶接点トラッキング信号 (c) 板条件情報 (d) モード切換信号 (e) 板温目標値信号 (f) 板温調節計出力信号 (g) フィードフォワード制御モード時の炉温設定
値信号 (h) フィードバック制御モード時の炉温設定値信
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 兵頭 金章 広島市西区観音新町四丁目6番22号 三菱 重工業株式会社広島製作所内 (72)発明者 飯田 祐弘 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼板に所定のヒートサイクルを与える連
    続熱処理炉において、板厚、目標板温などの熱負荷変化
    時には所定のタイミングで伝熱式に基づく加熱条件の設
    定替えをするフィードフォワード制御を行ない、所定時
    間経過後は前記加熱条件設定値を初期値として板温偏差
    に応じて加熱条件を修正するフィードバック制御を行う
    ことを特徴とする連続熱処理炉の板温制御方法。
  2. 【請求項2】 加熱条件として炉温制御系を操作するこ
    とを特徴とする請求項1記載の連続熱処理炉の板温制御
    方法。
  3. 【請求項3】 フィードバック制御モードからフィード
    フォワード制御モードに切換わるのは下記(a),
    (b)条件のいずれかを満足した時点であることを特徴
    とする請求項1記載の連続熱処理炉の板温制御方法。 (a)ライン速度が所定範囲以上に変化したとき (b)所定のタイミングで、次に到達するコイルの板条
    件における加熱条件設定計算値と現コイルにおける設定
    計算値とを比較し、両設定値の差が所定範囲を越えると
  4. 【請求項4】 フィードフォワード制御モードからフィ
    ードバック制御モードに切換わるのは下記(a),
    (b),(c)条件の全てを満足した時点であることを
    特徴とする請求項1記載の連続熱処理炉の板温制御方
    法。 (a)所定時間のライン速度変化が所定範囲内であるこ
    と (b)次に到達するコイルの板条件における加熱条件設
    定計算値と現コイルにおける設定計算値との差が所定範
    囲内であること (c)板条件の異なるコイルとの溶接点が炉出口通過後
    所定時間経過していること
  5. 【請求項5】 フィードバック制御モードにおいて加熱
    条件修正値は所定範囲を越えないことを特徴とする請求
    項1記載の連続熱処理炉の板温制御方法。
JP22366492A 1992-07-31 1992-07-31 連続熱処理炉の板温制御方法 Pending JPH0649546A (ja)

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