JPS5831372B2 - 連続焼鈍方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は連続焼鈍装置における迅速なる熱処理条件の
変更、加熱条件の変更を行うための提案に係り、ストリ
ップ厚さ、ライン速度、目標ストリップ温度を変更する
場合の炉雰囲気温度又はライン速度を計算する方法に関
する。

近年、冷間圧延されたストリップの焼鈍処理は、高速・
短時間処理で高張力から絞り用迄の製品に適応する熱処
理の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。

そのため、多様な製品に対応した熱処理条件（焼鈍温度
、銅板冷却速度等）の多様化、処理電数の増大によるラ
インの高速化が図られている。

上記の理由により、異種の鋼板の多様な熱処理、広範囲
な寸法のストリップの連続熱処理を高速で実施する要請
が高まってきた。

更に最近の設備では、冷間圧延以降の諸々の処理を一工
程でするため、調質圧延部、精整処理部を連続熱処理設
備に併設するようになり、ライン速度の急変の規制は益
々強く要請されるようになった。

然るに実情は逆に調質圧延部、精整処理部でのロール替
え、巾変更等による速度変化が焼鈍炉に波及するように
なってきた。

しかし後処理工程での速度変化による炉帯域での熱処理
条件への影響は、加工性、降伏強さ等の製品の品質を一
定に保持するためには、さけなければならない。

このような要請に対して従来技術は、熱処理条件の変化
に対応する炉内温度の設定には、加熱炉、均熱炉など各
種の各ゾーン毎に炉温度検出器を設置し、かつ各炉出口
にストリップ温度計を備えて、それらの測定温度値に基
づき各炉ゾーン内の温度設定をするが、それは人力によ
ってなされていた。

なお炉の構造は構成の簡便さが重視され、ストリップの
流れについては考慮されずに無関係に、例えば井ゲタ状
などに構成されているのが通例であった。

又ライン速度の変化についての対応策としては、後処理
工程と熱処理帯との中間にルーパーを設け、そこでスｔ
−ＩＪツブを貯蔵して速度変化を吸収するのみであった
。

上記のような従来技術には、いろいろな問題点がある。

即ち炉内の温度調整を人力によって行うことは、ストリ
ップ温度と炉温制御の時間的の遅れ、ストリップと炉体
の慣性（炉体が大きく）の差は大きく、これを補うべく
ゲインを上げるとハンチングが大きく、又ハンチング防
止のためゲインを下げると効きが悪く制御できない相反
する現象があり、Ｘ１の構造がス） ＩＪツブの流れ方
向とは無関係であるため、高速で通過するストリップ温
度を制御しようとして熱処理条件や寸法の変更に対応し
て炉温を変更しても迅速に所定温度に制御できず、時間
遅れ、オーバーアクションの原因となっていた。

更にルーパーの設置は速度変更の急変防止には役立つも
のの、ラインの長さの長大化を避けるためにルーパー長
さには自ずから限度があり、ルーパーによる速度変化の
完全吸収は困難である。

以上のような理由で、所定のストリップ温度が得られず
、特に板厚・熱処理条件の変更に際しては、これらのた
めに温度外れ部も非常に長くなり、厳しい熱処理条件の
ストリップの熱処理には連続焼鈍装置は不適当であると
言はれていたことの一因となっていた。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであ
って、ストリップの熱処理条件の変更に際し、焼鈍炉の
特性に応じて適正な炉雰囲気温度或はライン速度を迅速
に計算する方法を提供するものである。

例えば複数の熱処理炉が直列に配列された連続焼鈍炉に
ついて、各炉出口におけるストリップ温度を目標の値に
する場合、炉温・ライン速度を正しく設定する必要があ
る。

この場合、各炉温・ライン速度設定方式に関しては、従
来は前述のようにオペレーターの勘と経験に頼るところ
が多かった。

特に熱処理炉の場合には、炉の状態が時系列的に変化す
るため、最適炉温・ライン速度は炉の状態の変化に対応
して変更して行かねばならない。

一般に熱処理炉において、炉内の材料は下記の１式に従
って加熱又は冷却される。

第１図は炉の入口のストリップ温度Ｔｉｎを常温（例え
ば２０℃）と仮定して１式に基づいて数値計算した結果
を示すものである。

炉の出口のストリップ温度Ｔｏｕｔは計算の結果７２０
’Ｃとなった。

しかして、この数値計算をする際に用いた数値は次のよ
うなものであった。

※ストリップ温度と炭素量によって変化するが、ここで
は日本鉄鋼協会：鉄鋼熱計算用数値による。

例えば０〜５０ ’Ｃ・・・０．１１２，７００〜７５
０°Ｃ・・・０．２６４ ところで実際の炉では前述のように炉の状態が時系列的
に変化するので、炉況の変化に対応した対策を建てる必
要がある。

第２図は本発明の構成を示すもので、この説明図に従っ
て本発明の構成及びこの構成に基いて本発明の方法によ
る炉雰囲気温度或はライン速度の計算の実施例を説明す
る。

１は１号炉、２は２号炉で３は３号炉を示す。

しかし、この図は本発明の一例であって、３基の炉に限
定するものではない。

４．５及び６は各種の出口に設定されたストリップ温度
測定器による測定信号であり、７，８及び９は各種の炉
温（又は雰囲気温度）測定器による測定信号である。

更に７について具体的に述べると、１号炉１は複数個の
ゾーンに分割されており、各ゾーン毎に炉温測定器が設
定されている。

７のＴｚｌ、ｉの接尾辞１は炉のナンバー、ｉはゾーン
のナンバーを表わしている。

一般的には炉のナンバーは１〜１−ｍ５ゾーンのナンバ
ーは１〜ｉ ＝ ｎで表わされる。

１０はライン速度検出器による信号であり、１１は炉内
にある材料（ストリップ）に関する定数及び炉長である
。

４〜１１の情報を演算装置１２へ入力する。

演算装置１２は４〜１１の情報に基づいて１式により各
種の放射率ε及び対流熱伝達率ｈ、又はその倒れかを演
算する装置である。

いまストリップ厚み、ライン速度、目標スｈ ＩＪツブ
温度を変更する場合は各種の炉温を変更する必要がある
が、この場合に炉温変更量計算を行なう際はその時の炉
の状態を考慮する必要がある。

この炉況の変化を認識する方式は種々考えられるが、本
発明では次の方法を採用する。

炉の状態が定常状態（又は安定状態）であるかどうか、
即ち具体的には（ｉ）ライン速度の変化がない （１１
）ストリップの炉出口温度が目標温度の上下限値内に入
っている 曲）炉雰囲気温度が変化しない ことを演算
装置１２により判定し、安定状態であることが確認され
たならば、その時のライン速度■、炉温Ｔ ｚ Ｉｎ
ｖ ｎｓ スｌ−ＩＪツブ温度（便宜上出口温度）Ｔｍ
を測定し、■式を用いて放射率εｍ又は対流熱伝達率ｈ
ｍを逆算して、演算装置１２内に記憶する。

この場合、炉の特徴によってεを逆算するか、ｈを逆算
するかの判断をするのであるが、ラヂアントチューブ等
を設置した加熱炉のように放射伝熱効果が大きい炉では
Ｔ ｒｌｌ ｔ Ｔ ｚ ｒｎ ｔ ｎ ？ライン速度
から放射率εｍを逆算し、時系列的に求められたεｍを
指数平滑等の処理をして、 例えば ■式によりεｍ、ｊ＋１を求めて計算機１４に記憶する
。

１４は１２でもよい。（以下同様）。又冷風を直接ホッ
トストリップに吹きつけて冷却する冷却炉等については
放射による冷却効果よりも、冷風とストリップ間の対流
熱伝達によって冷却される効果の方が大きい。

この場合は１式により対流熱伝達係数ｈｍを逆算し■式
によりｈｍ、ｊ＋１を求めて計算機１４に記憶する。

このようにして各種のεｊ＋１或はｈｊ＋１を計算機１
４に保存してゆくと、時々刻々の炉況変化に対応してε
又はｈが常に計算機１４に記憶されているので、その状
態から板厚、ライン速度、目標ストリップ温度を変更す
る場合、ストリップ温度を所定の値に納めるための炉温
設定値は前述手順で記憶されたε又はｈを用いて１式か
ら求めることにより最適炉温Ｔ Ｚ ｍ 、 ｆｉが計
算される。

このようにして計算された炉温を各熱処理炉に設定する
ことにより時々刻々の炉況変化に応じた炉温を設定する
ことが出来、所定の炉出ロストリップ温度を得ることが
出来る。

第３図にラヂアントチューブを有する鋼板加熱炉の操業
実績から求めた放射率εの時系列的推移を示す。

第４図は冷風をホットストリップに吹きつけてストリッ
プを冷却する冷却炉における操業実績から求めた対流熱
伝達率りの時系列的推移を示す。

このように同一コイル、同一目標スＩ−ＩＪツブ温度、
同一ライン速度の所謂定常状態においても、ε。

ｈは時系列的に変化するものである。

本発明では、このような値を正確に且つ刻々に把握して
、その最適値で焼鈍を実施するものである。

次にストリップの板厚ｔ１ストリップ温度Ｔ１ライン速
度■を与えて第３図、第４図のε、ｈを用いてＴ Ａ
ｔ Ｔ Ｂ時の炉温設定を具体的に計算した本発明の技
術の結果を示せば下記の通りであこの場合加熱炉（１号
炉）ではｈ＝ｏ、４却炉（２号炉）ではε−〇として計
算したが、現実に即したものであった。

第５図及び第６図に従来の方法と本発明の技術による設
定炉温と実績ストリップ温度の結果を示した。

前記実施例は次の条件で行なった。

本発明の特徴は、式■、■のεｍ、ｈｍまたはｅｍ、ｊ
＋１ ＋ ｈｍ＋ ｊ＋１を用いて■式により、前提条
件（変更条件）としてストリップの板厚ｔ、ライン速度
■、ストリップ温度の目標値又は実績値Ｔ（熱処理サイ
クル）を与えて、炉雰囲気温度（又は炉温）Ｔ２を計算
して、該Ｔ２に基づいて炉温を設定するものであり、同
様に前提条件（変更条件）としてストリップの板厚ｔ１
ストリップの目標又は実績温度Ｔ、炉雰囲気温度Ｔ２
を与えて、適正ライン速度■を求めて、該■に基づきラ
イン速度を設定するものである。

尚本発明の技術はε、ｈを併用する炉帯域にも適用する
ことが可能であって、ε、ｈの一方のみ使用する場合に
限定するものではない。

しかし通常は刻々と管理（算出）するのは、より支配的
なε、ｈの一方を算出するのみでよい。

本発明の技術によれば、従来無視されてしかもトラブル
（ｔｒｏｕｂｌｅ） の原因であった炉況変化に対し
て、予め最近の炉況の指標としてε、ｈを把握しておけ
ば、最適なライン速度、炉雰囲気温度を設定することが
出来るものである。

本発明の技術は、生産計画上の材料、寸法、熱処理サイ
クルの変更或はライン速度を積極的に変更する等の条件
変更をする場合のみでなく、長時間同一材料を焼鈍する
場合においても、ただ単に実測ストリップ温度によるフ
ィードバック制御のみでなく、本発明の技術のε、ｈの
見直しによる炉雰囲気温度の調整、又は場合によっては
ライン速度の変更・調整を積極的に実施する場合に用い
ることも可能である。

これらにより全長かつ焼鈍チャンス毎の不均一熱処理が
なくなり、高品質管理が可能となり、従来技術に比して
、まことに優れた技術であって産業上貢献するところ大
なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は炉内の材料の加熱状態の数値計算の結果の例示
図、第２図は本発明の方法の具体的構成図、第３図は放
射率εの時系列的推移を示すグラフ、第４図は対流熱伝
達率りの時系列的推移を示すグラフである。 第５図は加熱炉における従来方法と本発明の方法による
設定炉温と実績被加熱鋼帯温度の結果の時系列的推移を
示すグラフで、ａは本発明の方法による設定炉温、ａ′
は従来方法による設定炉温、ｂは本発明の方法による銅
帯温度の実績、ｂ′は従来方法による鋼帯温度の実績で
ある。 第６図は冷却炉における従来方法と本発明の方法による
設定炉温と実線被冷却鋼帯温度の時系列的推移を示すグ
ラフであって、Ｃは本発明の方法による設定炉温、Ｃ′
は従来方法による設定炉温、ｄは本発明の方法による鋼
帯温度の実績、ｄ′は従来方法による鋼帯温度の実績で
ある。 １．２，３・・・・・・熱処理炉、４，５，６・・・・
・・炉出口における鋼帯温度測定器による測定信号、７
゜８．９・・・・・・炉温測定器による測定信号、１０
・・・・・・ライン速度検出器による信号、１１，１５
・・・・・・炉内の材料に関する定数及び炉長、１２・
・・・・・演算装置、１３・・・・・・放射率ε又は対
流熱伝達率ｈ、１４・・・・・・計算機、１６．１７・
・・・・・ライン速度■、鋼帯温度Ｔ１炉温Ｔｚ、１８
・・・・・・設定ライン速度又は設定炉温、１９・・・
・・・ライン速度設定信号、２０・・・・・・ライン速
度調整機、２１・・・・・・炉温設定信号、２２・・・
・・・炉温調整機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数の熱処理炉が直列に配置された炉において、熱
   処理条件の変化に対応して目標ストリップ温度を確保す
   るための炉雰囲気温度やライン速度を算出する場合、炉
   が定常状態であることを判定し、定常状態の炉温実績値
   、ストリップ温度実績値、ライン速度実績値を測定し、
   各熱処理炉の加熱・冷却方式に対応して放射熱伝達の項
   が支配的な炉においては放射率を、又対流熱伝達の項が
   支配的な炉においては対流熱伝達率を算出し、算出され
   た放射率又は対流熱伝達率を用いて、ストリップ厚さ、
   ライン速度、目標ストリップ温度を変更する場合の炉雰
   囲気温度およびライン速度又はその何れかを算定して設
   定することを特徴とする連続焼鈍方法。