JPS58204132A - 連続熱処理炉の操炉制御方法 - 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】 本発明は連続熱処理炉の操炉制御方法に係り、特にシー
ムレス管、電縫管等の熱処理に好適なパイプ連続熱処理
炉のロット替時における操炉制御方法に関する。

一般に、パイプの焼入れ、焼戻し、規準を行なう熱処理
炉としては、炉長手方向に複数の燃焼ゾーンを備える多
帯式のウオーキングビーム式連続熱処理炉が用いられて
いる。このパイプの熱処理においては、冶金学的見地か
ら、熱処理温度、均熱保持時間の制約が厳しく、未熟は
もちろん、過熱も不可である。し友がって、熱処理炉は
、ロット毎に予め設定されている搬送サイクルタイムと
、正確な各燃焼ゾーンにおける炉温制御を行なうことが
必要であり、ロット毎にいわゆる定常状態で操炉される
必要がある。

そこで、ロット替えに際し、熱処理温度条件の変更、パ
イプサイズの変更にともなう搬送サイクルタイムの変更
等を生ずる場合には、前ロットの抽出ヲ待って、後ロッ
トに対する炉温設定を行ない、後パシトの装入を開始す
るといういわゆる空炉操業を行なうことを常としている
。しかしながら、ロット暫時における上記の如く大きな
空炉時間の存在は、炉の処理能力を低下させ、また熱量
原単位を増大せしめるという問題を生ずる。

本発明は、熱処理温度条件が同一であっても、サイズが
異なる（例えば外径、肉厚および長さ等）ために搬送サ
イクルタイムが異なる前後のロットを能率的に、ある程
度連続的に処理可能とする連続熱処理炉の操炉制御方法
を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、熱処理温度条件
が同一で、搬送サイクルタイムが黒なる前後のロットを
熱処理する連続熱処理炉の操炉制御方法において、前ロ
ットの最終材が抽出されるまでは当該ロットのサイクル
タイムで搬送し、その後は後ロットのサイクルタイムで
搬送するとともに、前ロットのサイクルタイムで搬送し
た後ロット分のみ、加熱ゾーンの炉温設定を変更すると
ともに、後ロットの先頭材は前ロットの最終材が抽出さ
れた後に均熱ゾーンに装入するものとし、ロット暫時の
空ポケット数、後ロット先頭材のトラッキングおよび炉
内昇温計算によってその抽出温度と均熱時間との関係を
求め、熱処理温度条件を満足する最小空ポケット数およ
びロット暫時における加熱ゾーンの最適炉温変更値を算
定し、後ロットの装入タイミングとロット暫時における
加熱ゾーンの炉温スケジュールを設定するｉうにしたも
のである。

以下、本発明をより詳細に説明する。

第１図は本発明が適用される連続熱処理炉を示す説明図
であり、炉長方向に、第１加熱帯１１、第２加熱帯１２
、第１均熱Ｗ１３、第２均熱帯１４の４燃焼ゾーンが備
えられている。熱処理されるべきパイプ１５は、装入ロ
ーラー１６によって搬送ビーム１７に移送された後、各
燃焼ゾーンを所定の搬送サイクルタイムで搬送され、抽
出ローラー１８において抽出される。なお、各燃焼ゾー
ンにはバーナー１９が設けられるとともに、第１および
第２均熱帯１３．１４にはファン２０が配設されている
。また、第１加熱帯１１、第２加熱帯１２、第１均熱帯
１３および第２均熱帯１４における谷ビームポケット数
は、例えば、それぞれ３４．２５゜２１．１１とすると
、この連続熱処理炉における全ポケット数は９１になる
。

まず、本発明の基本的概念について説明すれば、以下の
とおりである。すなわち、熱処理温度条件が同一である
場合のロット暫時において、いくつかの空ポケットを挾
んで、前、ロットをＡロット、後ロットをＢロットとし
、各搬送サイクルタイムをそれぞれＣＡ（秒）、ＣＢ（
秒）とする。各熱処理されるべきパイプの搬送サイクル
タイムを、Ａロットの最終材、すなわちＡ−Ｌ材が抽出
されるまではｃＡで行ない、Ａ−Ｌ材の抽出後はＣＢで
行なうものとする。また、谷燃焼ゾーンにおける炉温設
定は、熱処理温度条件がＡ、Ｂ両ロットとも同一である
ことから、ロット暫時においても均熱ゾーンの設定炉温
は変更せず、加熱ゾーンの設定炉温のみ必要に応じて変
えるものとする。したがって、Ｂロットの装入タイミン
グについて考えると、サイクルタイムＣＢ均熱ゾーンの
設定炉温をＡロットと同一条件で行うためにはＢロット
の先頭材、す−＆ワちＢ−０１材はＡ−Ｌ材の抽出後に
均熱ゾーンに装入されなければならない。すなわち、最
小空ポケット数は、均熱ゾーンのポケット数ＰＳに等し
くなり、一方最大空ポケット数は全空炉操業、すなわち
全炉長のポケット数に等しくなる。

したがって、Ａロットはすべて通常の操業条件で熱処理
された後に抽出されるが、Ｂロットの先頭群、具体的に
はＡ−Ｌ材が抽出されるまでにすでに加熱ゾーンに装入
されているＢロット材は、ＣＡによる搬送を経験するこ
とになり、加熱ゾーンでの炉温設定変更を必要とする「
非定常材」となる。この「非定常材」の「非定常性」は
、Ｂ−０１材が最も大きく、それに続＜　Ｂ　−０２材
、Ｂ−０３材と順次連続的に減少し、Ａ−Ｌ材が抽出さ
れた直後に装入された材料で「零」となる。したがって
、これら「非定常材」の加熱ゾーン滞留時の炉温は、段
階的に変化せしめることが必要となり、時間の変化に対
し直線的に変化せしめるものとする。例えば、ＣＢ＞Ｃ
Ａｆｘるロット替えに際しては、加熱ゾーンの炉温を単
調減少で変化せしめる。この加熱ゾーンにおける炉温変
更値Δθは、最も「非定常性」の大きいＢ−０１材が所
定の熱処理条件を満足するように加熱される値である。

また、この加熱ゾーンの炉温変更タイミングは、Ａロッ
トが当該ゾーンを通過した時点から開始され、Ｂロット
の上記「非定常材」が当該ゾーンに入る時点までの間で
あり、その後は所定の設定温度に設定される。

次に、第２図を参照して、本発明の実施手順を説明する
。

（１）　　まず、ロット暫時における加熱ゾーンの炉温
変更幅Δθを定める。

（２）　　次に、ロット暫時の空ポ・ケラト数ｙを、均
熱ゾーンのポケット数ＰＳ、すなわち最小ポケット数に
所期設定する。

（８）次に、Ｂロットの先頭群すなわち［非定常材」、
Ｂ−０１材からＢ　−ＯＸ材（Ｘ＝９１−３’）までに
ついて、炉内移動状況および加熱ゾーンの設定炉温変更
スケジュールを求め、Ｂロットの炉内トラッキングを行
なう。

（４）　次に、Ｂ−０１材の炉内昇温計算を行なう。

この昇温計算は、公知の鋼材炉内伝熱計算法を用いて行
なわれる。

（６）次に、上記（４）による計算結果に基づき、Ｂ−
０１材の抽出温度および均熱時間が目標抽出温度と目標
均熱時間を満足するものであるか否か判断する。

（６）上記（５）の判断結果が「過度」（例えば、ＣＡ
＜ＣＢのときは過熱）であれば、加熱ゾーンの炉温変更
幅Δθを小とする。

（γ）前記（５）の判断結果が「未達」（例えば、ＣＡ
＜Ｃｎのときは未熟）であれば、空ポケット数ｙを増加
させる。

□ （８）以上の設定作業を繰返すことにより、所望の抽出
温度条件が満足されるような、最短空ポケット数ｙ１お
よび炉温変更幅Δθを算定し、Ｂロットの装入タイミン
グとロット暫時における加熱ゾーンの炉温スケジュール
が設定される。

次に、本発明を第１図に示した連続熱処理炉に適用した
具体的実施例を説明する。なお、この連続熱処理炉は、
前述のように、第１加熱帯１１、第２加熱帯１２、第１
均熱帯１３および第２均熱帯１４の各燃焼ゾーンに、そ
れぞれ３４．２５．２１゜１１のポケットを備え、全体
では９１のポケットを備えている。また、Ａ、Ｂ各ロッ
トの基準操業条件は、表１に示すように、同一の熱処理
温度６１０℃および同一の均熱保持時間１０分に設定さ
れており、Ａロット（パイプ外径２１９．１＝ル、肉厚
１０１１０ｌ６の搬送サイクルタイムＣＡは３５秒／本
であり、Ｂロット（パイプ外径２１９．１喝、肉厚１２
７゜ＴＭｎ）の搬送サイクルタイムＣＢは４２秒／本で
あり、各燃焼ゾーンにおける炉温の標準設定値は第１加
熱帯、第２加熱帯が共に６２５℃、第１均熱帯および第
２均熱帯が共に６１５℃に設定されている。

そこで、上記ＡロットからＢロットへのロット暫時のＢ
ロット装入タイミングと第１加熱帯および第２加熱帯の
炉温変更スケジュールを求めれば以下のとおりとなる。

まず、第１加熱帯および第２加熱帯の炉温変更値Δθ１
、Δθ２を設定するが、炉温の追従性を考慮した実用的
な数値として、仮にΔθ１＝Δθ２＝３０℃に設定する
。最小中ポケット数は、均熱ゾーンのポケット数と同一
であり、３２ポケットとなる。この場合におけるＢ−０
１材の炉内トラッキングを行なうと、第３図に示すよう
な炉内搬送スケジュールおよび炉温変更スケジュールと
なる。なお、第３図において、１０１，１０２゜１０３
．１０４，１０５は、それぞれ装入時点、第２加熱帯へ
の進入時点、第１均熱帯への進入時点、第２均熱帯への
進入時点、抽出時点を示し、θ１１は第１加熱帯設定炉
温を示し、θ１２は第２加熱帝設定炉温を示し、Ｔは時
刻を示している。

上記第３図に示される操業粂件にて、Ｂ−０１材の炉内
昇温計算を行なったところ、均熱時間が８分しかとれな
いことが認めらｎた。したがって、加熱ゾーンの炉温変
更幅ムθ１．Δθ２を変更しないという条件下で、１０
分の均熱時間を確保するために、空ポケット数を増加す
ることを考慮し、表２に示すように空−ケラト数とＢ−
０１材の均熱時間との関係を求める。

すなわち、表２の結果が示すように、空ポケット数４０
で、Ｂ−０１材の炉内トラッキング、炉内昇温計算を行
なったところ、１０分の均熱時間を確保することが認め
られた。すなわち、ＡロットとＢロットとのロット暫時
における空ロット数を４０、ロット暫時における第１加
熱帯および第２加熱帯の炉温変更幅をそれぞれ３０℃と
することにより、ＡロットとＢロットとをある程度連続
的に熱処理することが可能となる。

□ なお、上記実施例において、炉内昇温計算の対象として
いる被熱処理材は、「非定常性」の最も大なるＢ−０１
材のみであるが、加熱ゾーンの炉温変更幅Δθが３０℃
である場合には、Ｂ−０１材のみに基づいてロット暫時
の炉温変更パターンを定め、炉温変更スケジュールを直
線的に推移させる方法で充分対処可能であることが認め
られており、被熱処理材の品質上に問題を生ずることも
ない。

さらに本例では、パイプの肉厚を変更した場合のロット
替を示しているが、パイプ外径および長さが異なる場合
のロット替についても適用できることは言うまでもない
。

以上のように、本発明に係る連続熱処理炉の操炉制御方
法によれば、ロット暫時の待ち時間が大幅に短縮可能と
なるとともに、ロフト暫時の燃料ロスが減少し、これら
によって、炉の処理能力を向上し、また熱量原単位を削
減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される連続熱処理炉の概略構成を
示す説明図、第２図は本発明の実施手順を示す流れ図、
第３図はロット暫時における熱処理スケジュールを示す
説明図である。 １１・・・第１加熱帯、　　１２・°°第２加熱帯、１
３・・・第１均熱帯、　１４′・・第２均熱帯、ＣＡ＋
Ｃ，Ｂ・・・サイクルタイム、　　ｙ・・・空ポケット
数、Δθ・・・炉温変更幅。 代理人　弁理士　塩　川　修　治

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　熱処理温度条件が同一で、搬送サイクルタイ
   ムが異なる前後のロットを熱処理する連続熱処理炉の操
   炉制御方法において、前ロットの最終材が抽出されるま
   では当該ロットのサイクルタイムで搬送し、その後は後
   ロットのサイクルタイムで搬送するとともに、前ロット
   のサイクルタイムで搬送した後ロット分のみ、加熱ゾー
   ンの炉温設定を変更するとともに、後ロットの先頭材は
   前ロットの最終材が抽出された後に均熱ゾーンに装入す
   るものとし、ロット替時の空ポケット数、後ロット先頭
   材のトラッキングおよび炉内昇温計算によってその抽出
   温度と均熱時間との関係を求め、熱処理温度条件を満足
   する最小中ポケット数およびロット替時における加熱ゾ
   ーンの最適炉温変更値を算定し、後ロットの装入タイミ
   ングとロット替時における加熱ゾーンの炉温スケジュー
   ルを設定することを特徴とする連続熱処理炉の操炉制御
   方法０