JPS5831370B2 - カネツジヨウケンヘンコウジニオケルレンゾクシヨウドンロノ オンドセイギヨホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は連続焼鈍炉における迅速なる熱処理条件の変
更、加熱条件の変更のための温度制御法で、例えばスト
リップの板厚が薄物から厚物もしくは厚物から薄物に変
更された場合に連続焼鈍炉で生ずるストリップの継目付
近におけるストリップの温度変動を打消して所定のスト
リップ加熱温度になるよう炉内温度を制御する加熱条件
変更時における連続焼鈍炉の温度制御法に関するもので
ある。

近年、冷間圧延された冷延鋼帯の焼鈍処理は、高速・短
時間で高張力から絞り用迄熱処理可能な連続焼鈍装置に
より実施されるようになってきた。

このため、扱い品種の拡大、寸法の拡大、用途の多様化
等の理由で処理基数が増大し高速ラインとなり、異種多
様な熱処理・寸法（例えば板厚）の連続処理を高速で実
施する要請が高まってきた。

更に、一工程で冷間圧延以降の処理をするため、調質圧
延部、精整処理部を併設するようになり、ラインを構成
する各処理装置に張力変動を与えるライン速度の急変は
益々規制されるようになり、且つ調質圧延部、精整処理
部でのロール替、巾変更等により焼鈍炉へ速度変化が波
及するようになってきた。

しかしながら焼鈍炉以降の工程での速度変化による変動
で炉帯域での熱処理条件に変化を与えてはならないこと
は熱処理の使命よりして必然的なものである。

このような要請に対し従来の技術は、加熱炉、均熱炉等
、炉内の各ゾーン毎に炉温度検出器を設置し、かつ各炉
出口に銅帯温度計を備えて、銅帯温度の変化から各炉ゾ
ーン内の温度設定を人が変えていた。

更にその炉構造は、銅帯の流れとは無関係に、例えば格
子状もしくは井ゲタ状にゾーン分割された構造の炉が、
その簡便さから実施されているのが通例であった。

また熱処理帯とこれに続く出側工程との間にルーバーを
おき、ルーバーで銅帯を貯蔵して速度変化を吸収してい
るのみであった。

しかし、従来の温度制御手段では、銅帯温度と炉温制御
との間の時間遅れ、銅帯と炉体の熱慣性（炉体の熱容量
が大きい）の差が大きく、これを補うべくゲインを上げ
るとハンチングが大きく、またハンチング防止のためゲ
インを下げると効きが悪く制御できないという相反する
現象があり、また炉構造からも、高速で通過する銅帯温
度を熱処理条件、寸法変更のため炉温変更しても、銅帯
の進行と炉内制御ゾーンが無関係の配設であるため所定
温度に制御できす、時間遅れ、オーバーアクションを生
ずる原因となっていた。

更にルーバーを用いたことは速度変更の急変防止には役
立つものの、ライン長の長大化を避けるためには限度が
あり、ルーバーによる速度変化の完全吸収は困難である
。

このため所定の銅帯温度が得られず、特に板厚・熱処理
条件の変更においては、これがために温度外れ部も非常
に長く、熱処理条件の厳しい銅帯の熱処理は連続焼鈍装
置では不適当であるということの一因となっていた。

特に高張力から絞り用鋼板まで処理可能な複数の炉帯域
（例えは加熱炉帯、均熱炉体、再加熱炉体をもつ熱処理
炉（連続焼鈍炉）での問題は、加熱条件の異る銅帯を連
続して処理するために銅帯途中での熱処理条件の変更、
例えば板厚変更もしくはライン速度の変更による炉帯域
での速度変更等に対し、炉帯域内のそれぞれの炉帯内に
おいて、銅帯の全長を所定温度に確保しなければならな
いという困難な温度制御が要求されるという点にある。

即ち現在走行中の銅帯に続いて接合された板厚又は材質
の異る銅帯を連続して処理するとき、例えば焼鈍加熱炉
を通過した時点を把えて他の焼鈍炉帯の制御条件を変更
する温度制御が考えられるが、銅帯の接合部が焼鈍加熱
炉帯を通過した後に他の炉帯の制御条件を変更したので
は、炉の熱慣性により炉内温度が所定の値に達するまで
に時間遅れを生じ、これが外乱となり変更時における温
度制御を困難にしている。

例えば、単なるフィードバック系を用いた制御による場
合であって、厚さ０．７８（ｍｍ）の鋼板の後に厚さ０
．５５（ｍｍ）の鋼板が連続している場合の鋼板の温度
特性は、第６図Ａ、Ｂに示されるようになる。

ここで、第６図Ａは加熱炉の出側（測定点）での鋼板温
度、第６図Ｂは再加熱炉の出側（測定点）での鋼板温度
をそれぞれ示している。

当初鋼板の移動速度は１１０ｍｐｍ（ｍ／分）で炉内に
は０．７８（ｍｍ）の鋼板があり、継目すなわち０．５
５（ｉｎ）の鋼板が炉に入って来た時点（３分５５秒）
で、移動速度を１５０ｍｐｍにすると、加熱炉の測定点
での鋼板はまだ０．７８（ｍｍ）の厚さであり、急激に
移動速度が上昇するのでその温度は下がり、３分５６秒
の時点で０．５５（ｍ７Ｍ）の鋼板が通過すると、その
板厚温度は上昇し、もとの温度と一致するようになる。

再加熱炉の測定点には、速度変更の時点で厚鋼板があり
、それが高速度で移動するから必然的に鋼板温度が低下
し第６図Ｂに示したように異常に大きな温度変動が起こ
ることになる。

本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、その
目的は、板厚変更等によって生ずるストリップの温度の
変動を予じめ予測し、この変動を外乱として打ち消す方
向に連続焼鈍炉の炉内温度を制御し併せて板厚変更等に
伴う速度変更により生ずるストリップの温度の変動を予
じめ予測し、この変動を打ち消す方向に連続焼鈍炉の炉
内温度を制御し、ストＩＪツブの温度を所定の加熱温度
に保つ連続焼鈍炉におけるストＩＪンブの板、厚変更時
の温匿制御法を提供するものである。

この目的を達成するための本発明の要旨を加熱炉帯、均
熱炉帯および再加熱帯等の複数の炉帯域をもつ連続焼鈍
炉で述べると、 ストリップ（銅帯）の進行方向に沿い各炉帯域を所望数
の温度制御ゾーンにそれぞれ分割すると共に、各温度制
御ゾーン毎に加熱制御装置を備えて炉内温度を制御でき
る炉帯構造とし、炉帯域のうちの１つ、例えば均熱炉帯
域中央に板厚変更部（薄物から厚物への継目）が達した
時点に厚物用のライン速度に減速する場合、ストリップ
の継目が炉帯内に存在する均熱炉帯域内において、速度
変更と同時にストリップの継目の進行する残りの温度制
御ゾーンの炉温を一括して下げるものとし、残りのゾー
ンをストリップの継目が通過するごとに順次炉温を急に
上げてすぐ所定温度に戻す。

即ちストリップの継目が炉帯域内を進行するに従い各温
度制御ゾーンの炉温を板厚変化で生ずるストリップ温度
変動と逆方向に制御して変動を打消すものである。

以下図面と共に加熱炉、均熱炉、シェルフ帯および再加
熱炉よりなる連続焼鈍炉における本発明の温度制御法の
板厚変更時の実施例を説明する。

第１図は係るタイトラインで構成される連続焼鈍設備の
ラインの概要を示すもので、冷延された銅帯を巻き出す
ペイオフリール１、洗滌等を行う入側セクション設備２
、入側ルーパー３、連続焼鈍処理を行う焼鈍炉４、出側
ルーパー５、及び製品を最終的に巻き取るテンションリ
ールγを含む出側設備６の連設をもって成る。

第２図は第１図に示す連続焼鈍炉４のライン構成の一部
を示したもので、加熱炉９、均熱炉１０、再加熱炉１１
の連設をもってなり、再加熱炉１１に続いてシェルフ帯
及び冷却帯が連接される（図示せず）０ ここで板厚変更時に温度制御が必要となるのは加熱炉９
、均熱炉１０、再加熱炉１１及びシェルフ帯（図示せず
）であるが、均熱炉１０とシェルフ帯の温度制御法は制
御目標値が相違する点を除けば同一であるので、本発明
は加熱９、均熱炉１０及び再加熱炉１１についての温度
制御法を説明する。

また、均熱炉１０と再加熱炉１１との間には冷却装置１
２が設けられる。

ストリップ８の進行方向に沿い、加熱炉９をＡ１〜Ａ６
の温度制御ゾーンに、均熱炉１０をＢ１−Ｂ５の温度制
御ゾーンに、再加熱炉１１をＣ１〜Ｃ６の温度制御ゾー
ンにそれぞれ分割している。

各炉における温度制御ゾーンの数は任意に定められるも
のであり、その数が大きいほど厳密な温度制御ができる
。

スｌ−’ＩＪツブ８の厚さが一定となる定常運転時、加
熱炉９はその出側におけるス） ＩＪツブ温度が所定の
値となるように温度制御ゾーンＡ１〜Ａ６の各加熱制御
装置がカスケード制御される。

均熱炉１０は炉内を通過するストリップ温度が所定の値
に保持されるよう温度制御ゾーンＢ１〜Ｂ３が温度制御
される。

再加熱炉１１は冷却装置１２により冷やされたス） Ｉ
Ｊツブを再び所定の温度に加熱するため、その出側にお
けるストリップ温度が所定の値となるよう、加熱炉９と
同様に、温度制御ゾーンＣ１〜Ｃ６の各温度制御装置が
カスケード制御されている。

今、ストリップの板厚力１１〜１２に変更されたとする
。

但し１２は１１より大きいものとする。

即ち薄物から厚物ヘストリップの板厚変更が行われたも
のとする。

両者の継目をＷとすると、継目Ｗの通過により、その前
後の温度制御条件が変わることになる。

第３図は均熱炉中央に継目Ｗが通過する際に減速を行っ
た場合のスＩ−ＩＪツブの温度変化及びストリップの温
度変化に対する炉温の制御による理想的なストリップの
温度変化を示す説明図である。

第３図Ａで、Ｐｏは継目Ｗの初期位置を検知する炉帯域
入口以前の基準点、Ｐｌは加熱炉入口、Ｐ２は加熱炉出
口、Ｐ３は均熱炉入口、Ｐ４は均熱炉中央部、Ｐ５は均
熱炉出口、Ｐ６は再加熱炉入口、Ｐ７は再加熱炉出口を
それぞれ示す。

第３図Ｂは板厚変更されたストリップを示し、８ａは変
更前のストリップで板厚が４１゜８ｂは変更後のストリ
ップで、板厚が４２であり、Ｗはストリ゛ンブの継目で
ある。

継目Ｗが均熱炉１０の中央Ｐ４に来たときに、ストリッ
プの進行速度すなわちライン走度がスｌ−’Ｊツブ８ａ
の速度からストリップ８ｂの速度へ変更される速度変更
を行うものとする。

即ち、均熱炉中央Ｐ４に継目Ｗが来たとき、ライン速度
を■１からＶ２（ただしＶｌ〉Ｖ２）へ速度変更（減速
）される。

ここで考慮されなければならない点は板厚変更は１点に
おいて生ずるが速度変更は炉帯域全域において生する点
であり、これらの変更条件はそれぞれ温度制御条件の変
種を必要とする要因となっていることである。

そこで冷延ストリップの継目Ｗの進行及びこれに伴う速
度変更と併せた連続焼鈍炉の温度制御は次のように行わ
れる。

第３図Ｃに示すように継目Ｗが加熱炉９に入るに従って
、その温度制御条件を変更しなければストリップの温度
はＴｅｌだけ減少し、加熱目標値Ｔｏを外れる。

また継目Ｗが均熱炉１０の中央Ｐ４位置に達したときの
速度変更により、所定の勾配をもって冷延ストリップの
温度は上昇し目標値Ｔｏに戻る。

そこで加熱炉９における継目Ｗの進行及び速度変更によ
る変動は、加熱目標値Ｔ。

に対し第３図Ｃの斜線部で示す外乱として予測すること
ができる。

第３図Ｆは、同図Ａに示す外乱に対し、この変動を打消
すためのストＩＪツブの温度制御パターンで、この温度
制御パターンとなるストリップの温度変化をもって加熱
炉９を温度制御することにより板厚変更時のスｌ−ＩＪ
ツブの加熱温度を所定の値に保つことができる。

すなわち、加熱炉９の温度制御は継目Ｗが入るに従って
各温度制御ゾーンＡ１〜Ａ、の炉温をストリップの温度
変動Ｔｅｌを打ち消す所定の炉温に順次上げ、速度変更
時ｆｌｂち減速時各温度制御ソニンＡ１〜Ａ６の炉温を
スｌ−ＩＪツブ７５功目熱目標値Ｔ。

になる様に下げる。

これらの温度制御によるＰｌからＰ２に至る位置で、ス
Ｉ−ＩＪツブの加熱温度は所定の値に温度制御される。

第３図りは速度変更時における均熱炉１０でのスｌ−Ｉ
Ｊツブに生ずる温度変動を示したもので、速度変動によ
る外乱は均熱炉の入側の半分Ｐ３〜Ｐ４において所定の
勾配で減少し最大変動Ｔｅｌを生じ、出側の半分Ｐ４〜
Ｐ５において最大変動Ｔｅ２立上り、所定の勾配で減少
し加熱目標値Ｔ。

に達するところの斜線部で示される外乱を生ずることが
予測される。

そこで理想的にこの外乱を打消すためには第３図Ｇに示
す如く、外乱と全く逆の温度変化をストリップに与える
ように炉温を制御すればストリップを所定の加熱温度に
保つことができる。

第３図Ｅは速度変更後に再加熱炉１１で板厚変更前のス
トリップ８ａに生ずる外乱を示したものであり、その外
乱は斜線部で示す如く、速度変更時に再加熱炉１１にあ
るストリップの温度変動はＰ６〜Ｐ７で所定の勾配をも
って加熱目標値Ｔ。

から温度変動Ｔ ｅ ３を生じ、継目Ｗの通過に伴いも
との値に戻る温度変動を生ずることが予測される。

そこでこの外乱を打消す理想的手段は第３図Ｈに示す如
く、全く逆の温度変化をスｌ−ＩＪツブに与えるように
炉温を制御すればよい。

以上の如き速度変更により炉帯域で生ずるストリップの
温度変動に対し、第３図Ｆ、Ｇ、Ｈで示す温要変化をス
トリップに与えればよいことがわかるが、実際の炉内温
度の制御において外乱と全く逆の温度変化をスｌ−ＩＪ
ツブに与えることは不可能である。

そこで速度変更及び板厚変更に対する炉内温度の制御は
次のように行われる。

第４図はストリップの継目Ｗの進行及び継目Ｗが均熱炉
１０の中央位置に来たとき速度変更（減速）を行う場合
の各炉帯域の加熱制御装置による炉内温度の制御パター
ンを示した説明図である。

同図において、時刻ｔ１で継目Ｗが加熱炉９の温度制御
ゾーンＡ１に来ると、Ａ１ゾーンの加熱制御装置は板厚
変更後のスＩ−ＩＪツブ８ｂで定まる所定の制御パター
ンの設定温度に設定変更される。

継目ＷがＡ２．Ａ３ゾーンと進行するにつれ、順次者ゾ
ーンの加熱制御装置の設定変更が行われ、時刻ｔ５で加
熱炉９を継目Ｗが通過すると、加熱炉９は板厚変更後の
制御パターンで定まる所定の温度設定で制御され、これ
により継目Ｗ付近においてもストリップは所定の加熱温
度に保たれ、板厚変更による外乱は生じない。

続いて、均熱炉１０に継目Ｗが進行すると、入側のゾー
ンＢ１．Ｂ２では加熱炉９と同様の温度制御が行れる。

そのため、温度制御の上から均熱炉のＢ１．Ｂ２ゾーン
までを加熱炉として考える必要がある。

時刻ｔ６で継目Ｗが均熱炉の中央位置に来ると、ストリ
ップの速度変更（減速）が行われる。

この速度変更によりライン全域において速度が変るから
、加熱炉９、均熱炉１０、再加熱炉１１のいずれにおい
ても速度変更に伴う温度制御が行われなければならない
。

まず加熱炉９では速度変更と同時に各温度制御ゾーン（
均熱炉のＢ１．Ｂ２ゾーンを含む）を一括して速度変更
で生ずるストリップの温度変動と逆方向に急変させる。

次に均熱炉１０では、継目Ｗが存在するゾーンＢ３では
速度変更により生ずる温度変動と板厚変動により生ずる
温度変動の両方を打ち消す方向に炉内温度を制御し、残
りのゾーンＢ、 、 Ｂ、では速度変更により生ずるス
ｔ−’Ｊツブの温度変動と逆方向に急変させる。

そして、継目ＷがＢ４． Ｂ、を通過する時刻１７．１
８で、ゾーンＢ４． Ｂ５を通過するごとに炉温を板厚
変更で生じたストリップの温度変動と逆方向に急変させ
て定常値にもどし、ストリップを所定の加熱温度に保つ
。

更に再加熱炉１１では速度変更時、各温度制御ゾーンＣ
１〜Ｃ６の炉温を一括して速度変更によりス） ＩＪツ
ブに生ずる温度変動と逆方向に急変させ、時刻ｔ９〜ｔ
１゜５で示す如く、継目Ｗの通過に伴い各温度制御ゾー
ンの炉温を順次定常値にもどす。

第５図は本発明に係る温宴制御を行う温度制御装置の実
施例の一つを示すブロック線図である。

同図において、１４は加熱制御装置で、温度制御部と加
熱装置から成り、加熱炉９、均熱炉１０及び再加熱炉１
１シエルフ帯の各温度制御ゾーン毎に備えられている。

１５は計算機で、温度制御装置１４に制御条件の変更指
令及びストリップの継目Ｗの進行位置を示すタイミング
信号を与え、各温度制御装置１４を前記の温度制御の内
容に従って制御する。

なお計算機１５から加熱制御装置１４への制御では炉（
例えばラジアントチューブ）の熱時定数が大きいときの
熱慣性による制御遅れを充分克服できない場合がある。

例えば速度変更後に均熱炉をストリップの継目Ｗの通過
に対し、その温度制御ゾーンの炉温を急に上けてすぐ戻
すような温度制御の場合である。

この場合には速度変更のタイミングを炉（ラジアントチ
ューブ）の時定数分早〈実施したり温度制御装置１４の
１部である加熱部の流量制御装置に計算機１５から強制
制御信号を与えるフォージングにより改善を図るものと
する。

以上の実施例の効果を第γ図Ａ、Ｂ＃こ示す。

これらの図は第６図Ａ、Ｂとそれぞれ対応しており、両
図を比較すれば明らかなように、本発明によれは、鋼板
温度の制御特性が著しく向上していることが解る。

以上詳細に説明した如く、本発明の温度制御法により、
ストＩＪツブの加熱条件変更時に生ずる温度変動は抑え
られ、板厚の変化にかかわらず、ストリップは常に所定
の温度で加熱することができる。

このため、板厚変更時に避けることが出来ないとされて
いた、継目を境とて前後のストリップに生ずる品質のバ
ラツキを解消することとなり、更に、板厚の異る冷延ス
トリップを次々とラインに流すことが出来るようになり
、冷延鋼板の連続焼鈍設備の生産能力が飛躍的に改善で
きたものである。

また、本発明は冷却過程においても、冷却帯に加熱制御
ゾーンに替えて所望数の冷却ゾーンを設けた場合の温度
制御にも用いることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る温度制御法の用いられる冷延鋼板
連続焼鈍設備の概要を示すライン構成図、第２図は本発
明の温度制御が行われる加熱炉、均熱炉及び再加熱炉の
連設よりなる焼鈍炉を示す説明図、第３図は板厚変更及
び速度変更によりストリップに生ずる温度変動、及び温
度変動を打消すための理想的なストリップの温度変化を
示す説明図、第４図は本発明により制御される炉帯域の
温度制御パターンを示す説明図、第５図は本発明の温度
制御装置を示すブロック図である。 第６図Ａ。Ｂは従来技術の鋼板温度の制御特性図、第１
図Ａ。 Ｂは本発明の実施例による鋼板温度の制御特性図である
。 １；ペイオフリール、２；入側設備、３；入側ルーパー
、４；焼鈍炉、５；出側ルーパー ６；出側設備、１；
テンションリール、８；ストリップ（銅帯）、９；加熱
炉、１０；均熱炉、１１；再加熱炉、１２；冷却装置、
１４；加熱制御装置、１５；計算機、１６；シェルフ帯
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ストリップの板厚が薄物から厚物もしくは厚物から
   薄物に変更される加熱条件変更時の加熱炉帯、均熱炉帯
   、再加熱炉帯及びシェルフ帯等複数の炉帯域を連設して
   なる連続焼鈍炉の温度制御法において、 上記各炉帯域の内部にストリップの進行方向に沿い所望
   数の温度制御ゾーンをそれぞれ設け、該温度制御ゾーン
   毎に炉内温度を制御する加熱制御装置を備え、上記炉帯
   域の１つをストリップの継目が通過する所要の温度制御
   ゾーン内で速度変更を行い、該速度変更と同時に上記ス
   Ｉ−ＩＪツブの継目の進行する残りの温度制御ゾーンの
   炉温を一括して該速度変更で生ずるストリップの温、変
   変動と逆方向に急変させて変動を打消し、上記ストリッ
   プの継目が残りの温度制御ゾーンを通過するごとに通過
   後の温度制御ゾーンの炉温を板厚変更で生じたストリッ
   プの温度変動と逆方向に急変させて定常値にもどし、ス
   トＩＪツブを所定の加熱温度に保つことを特徴とする加
   熱条件変更時における連続焼鈍炉の温度制御法。