JPS5843451B2 - 金属ストリップ連続加熱装置の板温制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ストリップの連続焼鈍ラインなどの金属スト
リップ連続加熱装置の板温制御方法に関する。

この種の連続加熱装置においては一般に出口板温を所望
値にする必要があるが、種々の原因により変動する。

その変動原因の大きなものは板厚変動である。

これは出口板温を算出する次式からも明らかである。

ここでρはストリップ密度、Ｈは板厚、■は通板速度、
Ｑｏは炉出口に釦けるストリップ含熱量（Ｔｏ の関数
）、Ｑｉは炉入口におけるストリップ含熱量（Ｔｉの関
数）、Ｌは有効炉長、Ｆは等価熱吸収率、σはボルツマ
ン定数、ＴＩは炉壁温度、Ｔ８は炉温に対するストリッ
プ平均温度、は炉入口温度、Ｔｏは炉出口温度である。

これらのうち大きく変動し得るものは板厚Ｈ１通板速度
Ｖ１等価熱吸収率Ｆ、炉壁温度Ｔｇであるが、通板速度
Ｖおよび炉壁温度Ｔ９は制御系を持っていて一定値を保
持されるので、オペレータの意志すしには変動しない。

等価熱吸収率Ｆはストリップの輻射率などによって変る
ものであるが変動周期が非常に長いので、この原因によ
る板温変動は通常のフィードバック制御などにより容易
に除去できる。

残るは板厚Ｈであるが、連続煉鈍ではコイルに巻かれた
ス） ＩＪツブを溶接して一体化し連続して熱処理する
ので板厚の異なるストリップが溶接された場合はその板
厚変動はステップ状に急激に生じ、またかかる特殊な例
でなくても板厚変動周期は１０秒程度の短いものがあり
、フィードバック制拝では遅れがあるのでその遅れ時間
内のストリップ温度がすべて設定値外となってし１５等
板厚変動による板温変動は簡単には除去できない。

ちなみに、間接炉長３００ｍ、通板速度３００ｍｐｍの
場合、通板速度を操作端とするフィードバック式板温制
御では応答時間３０秒〜２分の応答しか得られず、炉温
を操作端とするフィードバツク式板温制御では３分〜３
０分の応答しか得られないから、板厚変動が急激に生じ
た場合は１５０〜６００ｒｒＬまたは９００〜９０００
１ｒＬもの加熱不良ストリップが発生してし１つ。

本発明はか＼る点を改善しようとするもので、連続加熱
炉の前段に設けられる応答の速い直火炉にフィードフォ
ワード制御を適用して板厚変動による板温変動を確実に
除去しようとするものである。

次に実施例を参照し女からこれを詳細に説明する。

第１図で１は直火炉（直接火焔加熱炉）、２はラジアン
トチューブなどを用いた間接加熱炉、３は被加熱ストリ
ップ、４はデフレクタロールなどのストリップを案内す
るロール、５はプライドルロールなどのストリップを移
動させるロール、６はＸ線厚み計などのストリップの板
厚を検出する、検出器、７はプライドルロール５の駆動
モータである。

ストリップ３はモータ７等により１駆動され、矢印方向
に進行して先ず直火炉１で加熱され、次いで間接槽２で
その出口温度Ｔ。

が所望値（設定値）になるように加熱される。

直火炉はバーナから放出される火焔でストリップを直接
加熱するのでその応答速度は速く、時定数は数秒程度で
あるが、ストリップは火焔、燃焼排ガス雰囲気にさらさ
れるのでストリップ表面の酸化、汚染の問題がある（こ
のため直火無酸化炉では空燃比を１以下にする）。

間接槽２はこの逆であり、時定数が前述のように非常に
大きい代りに酸化、汚染の問題はない。

このため連続焼鈍設備では図示の如き直火炉１による急
速加熱、釦よび間接槽２による還元、焼鈍を行な９方式
がよく用いられる。

８卦よび９はプライドルロール５に連結されてストリッ
プ速度および移動距離を示す出力を生じる指速発電機お
よびパルス発生器、１０は駆動モータ７の速度制御装置
であり、指速発電機８によりストリップ３の移動速度を
検出し、それを速度基準値信号Ｓ３ と比較してその差
によりモータ７の速度を調整し、ストリップ速度を基準
値に等しくする。

１２は間接槽２の炉温制御装置であり、炉温基準値信号
Ｓ１と、炉温検出器１１が出力した炉２の実際温度信号
との差に応じて炉２の燃料流量を制御し、該炉温を基準
値に一致させる。

１７は板温制御装置であって、直火炉１の出口板温を温
度検出器１９により検出し、該検出器の出力信号と板温
基準信号Ｓ２との差に従って直火炉１の燃料流量を制御
し、該出口板温を基準値に一致させる。

即ち直火炉１では板温検出、その設定値からのずれに応
じた燃料調整のフィードバック制御で板温を設定値に等
しくさせ、これを受けて間接槽２では炉温検出、その設
定値からのずれに応じた燃料調整のフィードバック制御
で炉温を設定値に等しくさせ延いては板温（出口板温）
を該設定値に等しくさせる。

以上はこの種の連続加熱装置の制御系であり定常状態で
は板温を所望通りにすることができるが、板厚変動など
に対しては加熱不良部を多量に発生する恐れがある。

これを阻止すべく本発明では板厚計６フイードフオワー
ド制御装置１５、ストリップ位置追跡装置１６、リミッ
タ１４、ローパスフィルタ１３を付加する。

次に本発明の制御方法を第１図卦よび第２図を参照しな
がら説明する。

第２図２，５に示す如くストリップ３の板厚がｈであり
、該板厚りのストリップが通板されて直火炉出口板温が
ＴＮ、間接炉出口板温がＴ。

なる定常状態にあったものが、時刻ｔで板厚がｈ＋ｌｈ
に変ったとする。

この板厚変動は板厚検出部６で検出され、フィードフォ
ワード制御装置１５に入力される。

該装置１５では前記１式のＨをｈ＋、（ｈとし、間接炉
入口温度Ｔｉを求める。

１式％式％ であり、Ｑｉ、ＴＳはＴｉの関数であるから、１式を成
立させるＴｉは求めることができ、このＴｉが求１れば
ＴＮ＋ＩＪＴＮ＝Ｔｉとして、板厚が変動したにもか＼
わらず間接炉出口板温Ｔ。

ば一定する直火炉出口板温（間接炉入口板温）が求する
。

ストリップ位置追跡装置１６はパルス発生器９が出力す
るパルスを計数もしくは積算し、ストリップ移動距離信
号を出力する。

この移動距離の算出開始点は板厚変化点とするので、該
信号は板厚検出器６からの距離で示した該板厚変化点の
現在位置を示すことになる。

フィードフォーワード制御装置１５は上記の要修正量Ｊ
ＴＮを板厚変化点が直火炉１に入る時点で加減算器２
２に出力し、該加算器は板温基準信号Ｓ２により与えら
れている板温ＴＮとの和ＴＮ＋ＡＴＮを新しい板温基準
信号として加減算器２３に出力する。

加減算器２３はこの新しい板温基準信号と温度検出器１
９により測定した直火炉出口板温とを比較し、その差を
板温制御装置１７に出力する。

これを受けて該板温制御装置１７は直火炉１の燃料流量
をＱからＱ−＋−ＪＱに修正し、該出口板温が新基準板
温に一致するようにさせる。

ＴＮ とＱとの関係は予め実験等により求めておく。

直火炉の加熱能力に余裕があって必要な燃料を供給し所
望温度へ板温を上昇させることができる場合は以上でよ
いが、第２図２，３の鎖線に示すように設備的に燃料流
量の最大値がＱｍであり、従って板温はＴｍが最大値の
場合は、その不足分に応じて通板速度をＶからＶ−ＪＶ
に変える。

直火炉では板温基準を操作してから板温か変化する迄に
１０秒程度しかか＼らないが、速度を操作する場合は炉
長に相当した遅れが生じる。

即ち速度を変化したときその変更後の速度に対応した板
温を持つのは速度を変更したとき炉内に入ったストリッ
プ部分が炉を出た以後の部分であるから、例えば炉長３
００ｍ、通板速度３００ｍｐｍでは１分もかかる。

従って周波数の高い板厚変動をその１＼フイードバツク
すると、実際の板温変動と速度操作による板温変動の各
位相が互いにずれを生じて板温か振動してし１うので低
域Ｆ波を行なって低周波成分のみを速度制御系に帰還す
る。

第１図ノロ−バスフィルタ１３がかかる操作を行ないリ
ミッタ１４は不足分Ｑ−１−ＪＱ−Ｑｍを取出す。

新たな速度基準値Ｖ−ＪＶは、前記１式にわいてＴ Ｉ
＋ ＴＮ ＋ Ｊ Ｔ’Ｎ （＝Ｔｍ ） 、Ｈ＝ｈ
＋ Ｊ ｈとして目標出口板温Ｔ。

を達成する通板速度Ｖとして算出する。

通板速度Ｖの変更は、板更変更点が炉２の出口に達した
とき行なう。

この目的で位置追跡装置１６の出力Ｓ４をフィルタ１３
に入力し、速度変更指令が上記時点で速度制御系の加減
算器２４に入力するようにさせる。

この方飄算器２４に入力する信号は速度Ｖを指令する信
号Ｓ３、フィルタ１３からの修正量ＪＶを指令する信号
、および指速発電機８からの実速度帰還信号である。

新速度基準Ｖ−ＡＶは第２図４に示すように切換え点で
なだらかに変化しているが、これはローパスフィルタ１
３の影響による。

これらの制御の結果炉２の出口板温は第２図５実線の如
く変化する。

同図鎖線は炉１によるフィードフォワード制御を行なわ
ない場合である。

炉２の出口板温は速度制御を必要とする場合は第２図５
実線に示す如く厚みｈ−＋−Ｊｈの初めの部分で若干落
ち込む（炉１による制御のみならこの落ち込みは殆んど
ない）。

これを避けるため速度制御と板厚変更点が炉２に入ると
きに行なうと、そのとき炉２内にあった板厚りの部分の
板温が過大になる。

なお２０．２１は従来の速度制御にょる板温制御系を示
し、２０は炉２の巾測に設けた板温検出器、２１は板温
制御装置で、検出器２０により検出した板温が信号Ｓ５
で設定される目標値に一致するように加減算器２４へ速
度修正信号を出力する。

しかしこのフィードバック制御方式では遅れが大きく、
多量の加熱不良部分が発生する。

以上詳細に説明したように本発明によれば連続加熱炉に
釦いて板厚変動時にも加熱不良部を多量に発生すること
なくストリップを所望温度には！正確に加熱することが
でき、非常に有益である。

これは連続加熱炉のうちの迅速加熱が可能な直火炉を利
用し、その加熱制御をフィードフォワード的に適切に行
なうことにより得られるものである。

該連続加熱炉後段の加熱炉は前述の理由で間接炉が好ま
しいが単なる加熱目的からはこれは直火炉でもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図１〜
５は各部の説明図である。 図面で、１は直火炉、２は間接炉、３はストリップ、１
９．１７は板温制御系、７，８．１０は速度制御系、６
は板厚検出器、１４はリミッタ、１５はフィードフォワ
ード制御装置である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 直火炉の後に間接炉管たは直火炉の如き加熱炉を配
   置し、直火炉には板温設定を変更可能な出口板温制御系
   を設け、更に被加熱ストリップの通板速度を任意に変更
   する速度制御系を設けた金属ストリップの連続加熱装置
   の板温制御方法において、直火炉の入側に板厚検出器を
   設けて板厚変動を直火炉板温制御系にフィードフォワー
   ドして直火炉燃料流量を調節して板厚変動による前記連
   続加熱装置出口板温変動を抑制せしめ、直火炉燃料流量
   がその上下限値に達したのちはその過剰分を前記速度制
   御系に入力して通板速度を調整して連続加熱装置出口板
   温を目標値に保持することを特徴とする金属ストリップ
   連続加熱装置の板温制御方法。