JPS5826415B2

JPS5826415B2 - 板温制御方法

Info

Publication number: JPS5826415B2
Application number: JP14802178A
Authority: JP
Inventors: 匡三郎江崎; 孝尚佐藤; 高次植山; 明川端
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1978-11-30
Filing date: 1978-11-30
Publication date: 1983-06-02
Also published as: JPS5576026A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、金属鋼板の連続加熱炉もしくは連続冷却炉に
卦ける板温制御方法に関する。

銅帯の連続焼鈍炉は、一般に加熱帯、均熱帯、冷却帯で
構成されてｉ−リ、被処理鋼帯の品質面から定められた
特有の熱サイクルを高精度に保持することが要求されて
いる。

冷却帯にわける冷却方式に大別して、ガスや水などの冷
媒を直接被処理鋼帯に接触させる直接冷却方式と、パイ
プなどの流路の中に冷媒を通しその輻射伝熱により間接
的に被処理鋼帯を冷却する間接冷却方式とがあり、一般
には直接冷却方式の冷却能力が優れているので採用され
ることが多い。

連続焼鈍炉では通板速度が一定の場合冷却能力が大きい
程炉長を短縮できる有利性がある。

捷た連続焼鈍炉は品質面の制約から還元性雰囲気中での
雰囲気焼鈍が一般的であるから、冷却装置としては炉内
雰囲気組成を乱さないことが要求される。

このような背景から連続焼鈍炉に釦ける冷却装置として
は循環式ジェットクーラが多用されている。

この循環式ジェットクーラ（以下単にジェットクーラと
称す）は、炉体内あるいは完全密閉された状態で炉体内
とダクトにて結合された炉体外に、熱交換器と循環用ブ
ロアと雰囲気ガス循環用のダ′クトとを設けて、該ダク
トの銅帯に対向する面には雰囲気ガスを銅帯に吹きつけ
るための穴を設けた設備であり、炉内の雰囲気ガスは循
環用フロアにより吸引側ダクト内に一旦吸引され、熱交
換器を通過する際に温度降下し、吹き出し側ダクトの吹
き出し穴より銅帯に吹きつけられ、その後吸引側ダクト
に吸引され、以下これを繰り返す。

鋼帯はジェットクーラから吹きつけられた冷たい雰囲気
ガスにより、主として対流伝熱により冷却される。

か＼るジェットクーラを用いた連続焼鈍炉冷却帯の板温
制御は従来次のようにして行なわれていた。

ジェットクール方式の冷却帯は、通常多数のジェットク
ーラが銅帯通板方向に縦続して配置されることにより構
成されている。

第１図にその一例として一般的な縦型連続焼鈍炉に訃け
る冷却帯の概要を示す。

同図に訃いて、１は冷却帯２の前面の炉部であり、一般
には均熱帯である。

この均熱帯１を通過した鋼帯４は冷却帯２に導ひかれ、
複数のハースロール３によりつくられた各通板路を蛇行
状に通過して炉外に抜ける。

冷却帯２の各通板路には通板方向に沿って縦続して多数
のジェットクーラ５が配置されており、これらのジェッ
トクーラ５群を通過する際に鋼帯４は冷却される。

冷却帯２に釦ける板温制御方法としては一般に被処理鋼
帯４を目標温度筐で冷却するに要する操炉設定値を予測
してプロセスに設定する初期設定（以下プリセットと称
す）と、通板速度や入側板温の変動など予め検出可能な
外乱に対する動的な補償のために操炉設定値を修正する
制御（以下フィードフォワード制御と称す）と、出側板
温を検出して目標値との偏差から動的に操炉設定値を修
正する制御（以下フィードバック制御と称す）とがある
。

従来のプリセットは、材料情報、目標熱サイクル訃よび
通板速度から演算された所要冷却能力を、炉前面側又は
炉後面側からジェットクーラ５群に順次割り振っている
。

このようにして得られたプリセットパターンの１例を第
２図ＡＫ示す。

同図は全体で１５台のジェットクーラ１〜１５にて構成
された冷却帯を展開して１例で示し、１５台のうち８台
にて目標能力が得られると予測された場合のプリセット
パターンを示している。

このプリセットパターンは炉後面側から冷却能力を割り
振った場合の例であり、斜線した１〜８が稼動している
（オンの）ジェットクーラである。

第２図Ａに示すパターンでプリセットされたジェットク
ーラ群で、フィードフォワード制御釦よびフィードバッ
ク制御を特に冷却能力の増加方向で行なうためには、プ
リセットされたジェットクーラ群の先頭位置（この例で
は８番目）を前方へずらすしかない。

つ１す、第１〜第８のジェットクーラは１９０％の稼動
状態であるから、このジェットクーラ群では冷却能力を
減少することはできても、増加することはできなしから
冷却能力を増強するためには第９、第１０、・・・とい
うように順次炉入側のジェットクーラをオン状態に転換
していく必要がある。

第２図Ｂ、Ｃに、それぞれ冷却能力を増強するフィード
フォワード制御またはフィードバック制御により変更さ
れたジェットクーラの稼動パターンを示す。

いずれも斜線を施こした部分が１００％の風量で冷却し
、斜線を施こしていない部分は停止（オフ）している。

このような板温制御方法であると、例えば入側板厚変化
を検出して第２図Ａのプリセットパターンから同図Ｂの
パターンにフィードフォワード制御した場合は板厚変化
点以降をすべて修正されたパターンの冷却帯に通すこと
ができるので所望通りの制御を行なえるとしても、出口
板温変化を検出して第２図Ａのプリセットパターンから
同図Ｃのパターンにフィードバック制御した場合には、
ジェットクーラ１〜１０部分にあたったストリップ部分
は新しく追加されたジェットクーラ９゜１０による冷却
を全く又は一部しか受けないからこの部分のストリップ
が冷却不足となる。

っ１り第１〜第１０のジェットクーラの設値長ｌとライ
ン速度Ｖに応じたｔ＝１２／ｖなる応答遅れ時
間が発生する。

フィードフォワード制御の場合にも、これを通板速度の
変更を加えて行なうと、例えば板厚変化点がジェットク
ーラ１０に入るときに第２図Ｂに示すようにジェットク
ーラ９，１０をオンにしかつ通板速度を変えると、この
ときジェットクーラ１〜１０にあったストリップ部分の
板温か所定値より外されることになる。

本発明は上記欠点を解決するために、全加熱もしくは冷
却ゾーンのうち炉尻側の１もしくは複数のゾーンを制御
ゾーンとし、この制御ゾーンのプリセット時に釦ける加
熱もしくは冷却能力を全能力の５０係近辺に設定するこ
とにより、板温外れ区間訃よび応答遅れ時間の発生を回
避できるようにした板温制御方法を提供するものである
。

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第３図は本発明を連続焼鈍炉の冷却帯に適用した装置構
成を示すもので、第１図と同一部分には同一符号を付し
である。

第４図は冷却帯２のジェットクーラ５の数を「２９」と
した場合の各冷却能力を風量（（至）で示したもので、
炉尻側（４後面側）から順次ゾーン番号（本例ではジェ
ットクーラ番号）１ｓ２．３・・・を付しであ
る。

プリセットパターンつ１り初期風量設定は第４図Ａの様
に炉頭側に１００％風量（最高出力風量）のものをあつ
め、残りを５０係に設定し、全体で２１５０％の冷却能
力を持つ。

１００％のものと５０％のもノドのゾーン数の割合は次
の様に決めれば良い。

つ１す、１００％風量のジェットクーラの台数をＸとす
ると、５０％風量のものは（２９−ｘ）となるので、炉
全体の初期設定風量を２１５０％とするためには、下式から、ｘ＝１４〔台〕となる。

従って、炉頭側（炉前面側）から１４台即ち１６ゾーン
から２９ゾーン迄を１００％風量に設定し、残りの１ゾ
ーンから１５ゾーンを５０％風量とする。

炉尻側のジェットクーラの風量設定は必ずしも５０％の
必要はなく、制御対象の特性により変更することが出来
る。

例えば、冷却帯２の出口温度の温度制限が高い方に厳し
く、低い方にゆるやかな場合は、板温偏差修正の速さは
風量を増加する方向により高速化されていることが好ま
しいので、例えば炉尻側の初期風量設定を４０％にする
ことも可能である。

第３図の初期風量演算装置１４は初期風量設定条件Ｓに
基いて冷却帯２の出口板温Ｔ。

を目標値にするのに必要な初期風量Ｗ。

（本例では２１５０係）を演算する。

初期風量設定条件Ｓとは連続焼鈍炉にふ・ける冷却帯２
の場合であれば、冷却帯２の入口板温Ｔ１、出口目標板
温Ｔ８、通板速度Ｖ管冷却風量を決定するに必要な外的
条件である。

初期冷却風量Ｗ。

が決定されると、とのＷ。は風量パターン設定装置１５
にインプットされる。

この設定装置１５では（１）式の演算を行ない、１台、
１台のジェットクーラの風量を決定し、それぞれのジェ
ットクーラに対するジェットクーラ速度基準値Ｊ１ｓ
Ｊ２ｍ・・・とじてジェットクーラ回転速！制御装置１
６０，１６□、・・・へ出力する。

出力するタイミングの決定にはス）ＩＪツブ位置追跡
装置１１を利用する。

この追跡装置１１は版搬送用のロール１７に取りつけら
れたパルス発信器１８からのパルスをカウントすること
により、ストリップ４の位置を追跡するものである。

初期風量設定パターンを新たな初期風量設定パターンに
変更する場合には、ストリップ４上の板厚等変更点をス
トリップ位置追跡装置１１で追跡し、その変更点カ各ゾ
ーンを通過する毎に新たな風量パターンで決定された各
ジェットクーラーの速度基準Ｊ１゜Ｊ２．・・・を出力
してゆき、変更点が冷却帯２を通過し終った時点で新た
な初期風量パターンの設定が完了するようにする。

これにより設定変更による過渡的な板温変動を抑制する
ことができる。

フィードバック制御は、冷却帯２の出口板温計７によっ
て検出した出口板温Ｔ。

をフィードバック板温制御装置１０で板温基準Ｔ８と
比較し、その偏差を除去すべき風量変更量Ｗ８に換算し
て風量パターン設定装置１５に入力することで行なう。

風量パターン設定装置１５では、風量変更量Ｗ８をジェ
ットクーラ回転数に換算して、その変化分だけ現状の各
ジェットクーラ速度基準Ｊ、、Ｊ２・・・を変更して
出力する。

フィードバック制御では、操作量（この場合にはジェッ
トクーラ速度）を変更してからその操作結果（この場合
は出口板温Ｔｏ）が現われる迄の遅れ時間が短い程、そ
の制御が高速応性を有して高精度に行なわれるので、フ
ィードバックによる操作量の変更は可能な限り炉尻側か
ら行なう。

第４図Ｂは２１５０％の初期風量設定から１２０％の風
量を減じて全風量を２０３０％にフィードバック制御し
た例を示したもので、炉尻側より３台のつ１り第１〜第
３のジェットクーラの調整をしてしる。

即ち、第１、第２のジェットクーラの風量が５０％から
ｏ４に低減され、また第３のジェットクーラの風量が５
０係から３０係に低減されることで、全体として１２０
％の風量がこのフィードバック制御により低減されてい
る。

風量変化量がプラスの場合でも同様に炉尻側から操作す
る。

本発明では、炉尻側の制御ゾーンに釦ける各ゾーンの風
量設定が５０係近辺になるように初期風量設定パターン
を設定しているため、フィードバック制御による風量制
御を増減とも炉尻側から行なうことができ、その結果ス
）ＩＪツブ４の搬送に伴なう検出、制御遅れを最小限
に止めることができる。

一方、フィードフォワード制御は、冷却帯２の入口板温
計６で検出される炉入口板温Ｔｉｉ−よび通板速度
検出器１３で検出される通板速度■の変動に起因して発
生する冷却帯２の出口板温偏差を制御するために、フィ
ードフォワード板温制御装置８に入口板温Ｔｉ及び通板
速度■を人力し、ここで出口板温偏差を最小にすべき風
量変更量苺を設定して、これを風量パターン現定装置１
５に人力することで行なう。

ここでは風量の変更を要するストリップ４上の部位が適
当なゾーンに到達した時にジェットクーラ速度を変更す
ることにより出口板温偏差の発生を最小限にする。

第４図Ｃに、全風量を同図Ａの初期風量設定値２１５０
係から１７０係増加させて２３２０係としたフィードフ
ォワード制御パターンを示している。

この例では、第１〜第３のジェットクーラの風量が５０
係から１００％に増加され、また第４のジェットクーラ
の風量が５０％から７０％に増加されることで、全体と
して１７０％の風量がこのフィードフォワード制御によ
り増加してしる。

第４図りは通板速度を上昇させたにもかかわらず何らそ
の補償を行なわなかった場合に、通板速度を変更した時
炉内に存在してｂたス）ＩＪツブ各部の予想される出
口板温Ｔ。

の変化を示すものである。

この変化は前述したようにフィードフォワード板温制御
装置８で推定され、同時にこの変動を防ぐために要する
ス）ＩＪツブ各部の風量変更量苺が計算される。

例えば通板速度が変更された時点で２２ゾーンにあった
ス）ＩＪツブ部分の板温変動防止に要する風量変更量
Ｗ、が１００％だとすると、この部分が２ゾーンに達し
た時に第４図Ｅのパターンになる様にジェットクーラを
調整し、そして２９ゾーンにあったストリップ部分が４
ゾーンに達した時に同図Ｃのパターンに変更して制御を
終了する。

本発明では、炉尻側に釦ける制御ゾーンが設けられ、し
かもこの制御ゾーンは風量増方向、減方向とも制御可能
であるため、外乱による風量調整が炉尻で行なえるので
、外乱によって起る出口板温はずれを外乱が生じた時に
炉内に存在していたストリップの全長にわたって防ぐこ
とができる。

この制御ゾーンは初期風量設定量の値によりそのゾーン
長が変わる。

第４図Ｆに２３５０％の初期風量設定パターンが示しで
ある。

上記実施例では各ジェットクーラのブロワ−モータが直
流筐たは交流可変速モータで駆動されて風量が連続調整
可能な場合を例示したが、ブロワ−モータに誘導電動機
などの定速モータを用いて−て風量連続調整が不可能な
、っ１リオン（１００係）、オフ（０％）制御しかでき
ないジェットクーラを用いる場合には第５図のようにす
る。

同図Ａは炉尻側の第１〜第１６のジェットクーラで制御
ゾーンを構成したものであるが、この制御ゾーン内のジ
ェットクーラを１台釦きにオン・オフ状態とすることで
２１００％の初期風量パターンを形成している。

同図Ｂはフィードバック制御により、第２、第４のジェ
ットクーラをオン状態にして２００％の風量を増加した
制御パターンである。

また、前記実施例では制御ゾーンをフィードフォワード
制御釦よびフィードバック制御で区別することなく用い
たが、第６図に示すようにフィードバック制御ゾーンを
炉尻側に配するように、制御ゾーンをフィードフォワー
ドグーンとフィードバックゾーンに分割してもよい。

さらに、実施例では冷却帯（冷却炉）を例としたが、加
熱炉の板温制御も同様にして行なうことができる。

例えば直火炉の場合には各バーナの加熱量を上述した風
量と同等に扱うことで実施できる。

以上述べたように、金属鋼板の連続加熱炉もしくは連続
冷却炉の炉尻側に制御ゾーンを設け、該制御ゾーンの加
熱能力もしくは冷却能力を５０係近辺に初期設定してフ
ィードフォワード制御ふ・よびフィードバック制御する
本発明の板温制御方法であれば、フィードフォワード制
御時の板温外れ区間並びにフィードバック制御時の応答
遅れ時間を極力低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は連続焼鈍炉の一部を示す構成図、第２図Ａ−Ｃ
は従来の板温制御方法に係る冷却パターンの一例を示す
図、第３図は本発明を適用した連続焼鈍炉の一部を示す
要部構成図、第４図Ａ〜Ｆは本発明の板温制御方法に係
る冷却パターンの一例を示す図、第５図Ａ、Ｂは本発明
の板温制御方法に係る冷却パターンの他の例を示す図、
第６図は本発明の板温制御方法の他の異なる例を示す図
である。２・・・冷却帯、４・・・鋼帯、５・・・循環式ジェッ
トクーラ、６・・・人口板温計、７・・・出口板温計、
８・・・フィードフォワード板温制御装置、１０・・・
フィードバック板温制御装置、１１・・・ス）ＩＪツ
ブ位置追跡装置、１３・・・通板速度検出器、１４・・
・初期風量演算装置、１５・・・風量パターン設定装置
、１６、〜１６４ｏ・・・ジェットクーラ回転速度制御
装置、１８・・・パルス発信器。

Claims

【特許請求の範囲】１金属鋼板の連続加熱炉もしくは連続冷却炉を該金属
鋼板の長手方向に沿って複数のゾーンに分割し、各ゾー
ン毎に独立にオンオフ又は連続調整可能な複数の加熱装
置もしくは冷却装置を連続させて配列した連続炉の板温
制御方法にかいて、該炉の炉尻側ゾーンを制御ゾーンと
して該ゾーンの個々の加熱、冷却装置の加熱、冷却能力
をプリセット時にそれぞれ全能力の５０％近辺に初期設
定し、炉入側に釦ける板厚変動、通板速度変動、炉出口
板温変動などの、炉出口板温に対する外乱もしくは炉出
口板温そのものを検出し、これらの変動情報に基づき該
制御ゾーンの加熱もしくは冷却装置の能力を調整するこ
とにより、該炉出口板温を一定に保持することを特徴と
した板温制御方法。２板サイズの変更もしくは目標板温の変更等により加
熱もしくは冷却装置の稼動パターンを設定変更する場合
には、銅帯の位置を追跡して該銅帯上の前記変更点が各
加熱もしくは冷却装置に入るときに当該装置の設定値変
更を指令して、該設定変更による過渡的な板温変動を制
御することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の板
温制御方法。