JPS5843453B2 - ストリップ温度制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、多数のジェットクーラまたはバーナなどでス
トリップを通板中に冷却またハ加熱する設備におけるス
トリップの温度制御方法に関する。

連続焼純ライン等金属ストリップの連続熱処理設備では
ストリップの通板性を良好に保つことが甚だ困難である
。

その理由は炉内では急速に加熱、冷却が行なわれるため
ス）＋Ｊツブの板幅方向の温度分布が一定にならず各部
のストリップの伸びが一様でないためにストリップＱ長
手方向に平行なしわが出来、このしわがヘルパーロール
又はハースロール等と呼ばれるストリップ搬送用のロー
ルに巻き込まれるとストリップはしわ部分が折り込まれ
て（＝状になる）しまい、板破断が起って通板不能にな
るか、形状不良が発生し通板速度の低下なよぎなくされ
る。

この現象は加熱もしくは冷却が急激である場合、即ちス
トリップ温度の変化率が高い場合に発生し易い。

本発明は連続焼鈍ラインなど金属ストリップの連続熱処
理設備の加熱、冷却炉において、加熱、冷却速度を緩漫
にすることにより以上に述べた現象（以後この現象なヒ
ートバックルと称す）を防止せんとするものである。

ストリップの連続焼鈍炉は一般に加熱帯、均熱帯、冷却
帯で構成されており被熱処理ストリップの品質面から定
められた特有の熱サイクルを高精度に実行することが要
求されている。

連続焼鈍炉における冷却装置としては冷風をストリップ
に吹きつげるジェットクーラが多用される。

ジェットクーラを用いた連続焼鈍炉板温制御は従来次の
ようにして行なわれていた。

即ち、ジェットクール方式の冷却帯は通常多数のジェッ
トクーラがストリップ通板方向に接続して配置されるこ
とにより構成されており、第１図にその一例を示す。

この図は一般的な縦型連続焼鈍炉における冷却帯の概要
を示し、２が冷却帯、１は冷却帯２の前面の炉部、一般
には均熱帯である。

この均熱帯１を通過したストリップ４は冷却帯２に導び
かへ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２５群を通過する際にストリップ４は冷却される
。

冷却帯２における板温制御方法としては一般に被処理ス
トリップ４を目標出口温度迄冷却するに要する操炉設定
値（冷却量）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。

従来のプリセットでは材料情報、目標熱サイクル及び通
板速度から演算された所要冷却能力をジェットクーラ５
群に、その炉前面側（入側）又は炉径面側（出側）のも
のから順次オンにし、全体として所要冷却能力となるよ
うにして割り当てている。

この様にして得られたプリセットパターンの１例を第３
図ａｔｅに示す。

同図は全体で２９台のジェットクーラ１〜２９（１〜２
９は炉尻側から順次付されたゾーン番号でここではジェ
ットクーラ番号である。

）にて構成された冷却帯を横方向に展開して示し、２９
台の内１９台で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。

ａはこのブリセットハターン’ｄＰ後面側Ｂから割り振
った場合であり、１００ｑ６で示したＡ１−１９がオン
（稼動）の、０優で示したＡ２０〜２９がオフ（非稼動
）のジェットクーラである。

第３図すは冷却帯内に存在するストリップの長さ方向板
温分布を示しており、実線で示したのがａのプリセット
パターン時の板温分布である。

これを見てわかる様にジェットクーラが運転していない
４２０〜２９では自然冷却であるため板温は徐々に下降
するだけであるが、ジェットクーラが運転しているＡ１
９ゾーンに銅帯が来ると急激に板温降下が起こり、その
温度勾配は炉尻側に行くに従ってだんだん緩漫になって
くる。

これはジェットクーラによって吹きつけられる空気の温
度ははｇ一定であるため炉前面側に近い程吹きつげられ
る空気と被熱処理材であるストリップの板温との温度差
が大きく、高い冷却効率が得られるためである。

このため第３図ａ、ｂの例では４１９．１８ゾーンが特
に高い温度勾配を示している。

これでも温度勾配は緩い方ｄ第３図ｅのようにプリセッ
トを炉前面側から割り振った場合は先頭のＡ２９．２８
ゾーンの板温勾配はａの場合のＡ１９，１８ゾーンのそ
れよりも更に太き（なる。

これはａの場合は應１９ゾーンに来る迄に自然冷却によ
り板温か低くなっているがｅの場合にＡ２９ゾーンに入
って来るストリップは均熱帯１を出たばかりで高い板温
を持っているからである。

しかしａの場合でもＡｌ ９ ｔ １８ゾーンはかなり
高い板温勾配を示している。

前は述べた如く板温勾配が高いとストリップの板幅方向
の板温分布が不均一になり、ヒートバックルを起こし易
い。

第３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ｔ［制御及びフィードバッ
ク制御を行なゐ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１９番目）を前方又は後方へず
らす。

例えばａの例では第１〜第１９のジェットクーラが１０
０係で稼動中であるから総計１９００％の風量であるが
、この状態からフィードフォワード制御系又はフィード
バック制御系により２２００％の風量が要求された場合
はＡ１９ゾーンがＡ２２ゾーンに移り、第３図ｆに示す
パターンになる。

また逆に１８００係への風量の減少が要求された場合の
パターンが第３図Ｑに示しである。

この様にフィードフォワード制御、フィードバック制御
によって冷却パターンが変更されても、それはオンジ手
ットクーラ群の先頭位置が変るだけで、該先頭位置付近
部ちｆで＆ｕ６．２２，２１ゾーン付近、ｇではＡ１８
゜１７ゾーン付近でのストリップ急冷は避けられず、こ
の付近でストリップの幅方向の板温分布が不均一になり
、通板性が悪くなる。

本発明は上記欠点を解決するために冷却または加熱の設
定パターンの先頭部に傾斜を持たせ、ストリップが急冷
または急加熱されるのを防いで通板性が劣化するのを回
避出来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２図は連続焼鈍炉の冷却帯に適用した本発明の実施例
を示すもので、該冷却帯２およびその前段の均熱帯１０
部分は先に説明し第１図と同じである。

１３．１６はハースロール３に連結されて回転し、スト
リップ４の移動速度および移動量を示すパルスを出力す
る通板速度検出器およびパルス発信器である。

１５は風量パターン設定装置で、初期風量演算装置１４
、フィードフォワード板温制御装置８、フィードバック
板温制御装置１０、およびス） ＩＪツブ位置追跡装置
１１からの信号を受け、ジェットクーラ５の各々に対す
る制御装置１２に制御信号を送る。

ジェットクーラは炉内雰囲気を吸気し、熱交換器を通し
て冷却し、この冷却した雰囲気をブロワ−で炉内に送り
込み、ストリップ表面に吹き当てて冷却するという構成
をとっており、このブロワ−の駆動モータには第１図ａ
特に示した従来のオンオフ型の制御を行なうものでは一
定速モータを使用するが、本発明では少なくとも一部に
は（詳しくは冷却パターンの先頭部となることがある部
分には）直流または交流の可変速モータを使用し、制御
装置１２は起動停止信号の他たその速度制御信号を出力
する。

第３図を参照しながら本発明の制御方法を説明すると、
前述のよらにａｔｅは冷却帯２の出口板温を目標値Ｔ。

に保つに必要な総計風量が１００係×１９台＝１９００
％である場合に従来方法でプリセットした風量パターン
を示したものであるが、これを本発明の方法でプリセッ
トした一例が同図Ｃである。

本図で見る様に本発明では運転しているジェットクーラ
の先頭（炉前側）付近の数台を徐冷クーラとし、徐冷ゾ
ーン内の各風量設定は炉前側から炉尻側に行くに従い徐
々に設定値を増加させて１００％に近付けかつ総計風量
は当該部分の必要総風量に一致させる。

第３図Ｃの例では徐冷ゾーンをＡ１８〜２１０４台のジ
ェットクーラに割りあて１番炉前側のジェットクーラ煮
２１の風量設定値はジェットクーラ能力の２０％、２番
目のＡ２０ジエツトクーラは４０多、Ａ１９ジエツトク
ーラは６０多、Ａ１８ジエツトクーラは８０％と順次炉
尻側に行くに従い風量設定値を増加させている。

徐冷ゾーン内の風屋設定量の総計は２００条（＝２０＋
４０＋６０＋８０）であるから履１〜１７のジェットク
ーラの風量１７００係と合わせて総計で１９００％の風
量となり、第３図ａ又はｅの総計風量と一致し、冷却部
内での冷却能力には２変化はないから、冷却入口板温Ｔ
Ｔｉが変わらなげれば冷却炉出口板温Ｔ。

は従来法で得られる値とは丈同じ値が得られる。

第３図ａのプリセットパターンの場合は冷却炉内板温分
布は先に述べた如く第３図すの実線で示した様になる。

しかるに第３図Ｃのパターンで冷却するとその板温分布
は第３図す破線で示す如くなる。

即ち徐冷ゾーンにおいては板温の冷却勾配がゆるやかに
なり高温付近での急冷が避けられ、よってストリップの
幅方向板温分布が均一になるからヒートバックルが起き
にくくなる。

第２図の初期風量設定演算装置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。

（前記の例では１９００％）を演算する。

初期風量設定条件Ｓとは冷却帯２０入口板温Ｔｉ、出口
目標板温Ｔｓ、通板速度Ｖなど、冷却風量を決定するに
必要な外的条件である。

演算装置１４で初期冷却風量Ｗ。が決定されると、この
風量Ｗ。

は風量パターン設定装置１５に入力される。

この設定装置１５では、徐冷ゾーンの総計風量なＷＲ（
第３図Ｃの例では２００％、以下括弧内は第３図Ｃの例
を示す）とすると、（ＷＯ−ｗＲ）、／１００により１
００％風量の台数（１７台）を決定し、これを炉尻側Ｂ
のジェットクーラから割り当てる。

こうして割り当てられた１ ００％金量のジェットクー
ラ（Ａ １〜４１７）の先頭付近の数台（Ａ１８〜Ａ２
１）を徐冷ゾーン用とする。

徐冷ゾーンのパターンは必ずしも第３図Ｃで示した２０
％ずつ変化するパターンでなくても良いが、制御の簡単
化のため各ケースとも同一の固定パターンとする。

こうして決定された１台、１台のジェットクーラの風量
（Ａ１−１７に対しては１００％、Ａ ｉ ８ ｔ １
９ 。

２０．２１に対しては８０条、６０条、４０条。

２０％）は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ＪｔｔＪ２ 、としてジェットクー
ラ回転速度制御装置１２．１２へ出力する。

これらの速度基準値を出力するタイミングの決定にはス
トリップ位置追跡装置１１を利用する。

この追跡装置１１は板搬送用のロール５に取りつげられ
たパルス発信器１６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
変更する場合の代表的な例としては板厚変化、炉温変更
などがあるが、例えば今までの薄い銅帯から厚いストリ
ップに変わる場合はその板厚変化点が冷却帯に進入する
時点で、冷却パターンを逐次変更する必要があり、これ
には板厚変化点を追跡する必要があるが、該追跡をスト
リップ追跡装置１１が行なう。

即ち板厚変更点が冷却部２に入るとき（この検出は厚み
検出計、その他適宜の手段で行なう）からパルス発信器
１６の出力パルスをストリップ追跡装置１１のカウンタ
が計数すれば、その計数値が板厚変更点の現在位置を示
す。

こうしてストリップ４上の板厚変更点をストリップ位置
追跡装置１１で追跡し、その変更点が各ゾーン（ジェッ
トクーラ）を通過する毎に風量パターン設定装置１５は
新たな風量パターンとして決定された各ジェットクーラ
の速度基準値Ｊ ２９ ｊ Ｊ２８．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
ことが出来る。

フィードバック制御は冷却帯の出口板温計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ＷＢ換算し゛諷
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ＷＢをジェッ
トクーラ運転個数に換算してその増減分を考慮して全体
の風量パターンを決定しその修正ジェットクーラ速度基
準値Ｊｌ 、Ｊ２を出力する。

一方フイードフォワード制御は、冷却帯２の入口板温計
６て検出される炉入口板温Ｔｉ及び通板速度検出器１３
で検出される通板速度Ｖ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Ｖを入
力し、ここで出口板温偏差を最小にすべき風量変更量Ｗ
Ｆを算出してこれを風量パターン設定装置１５に入力す
ることで行なう。

第３図ｄは本発明の方法で１９００％にプリセットされ
た第３図Ｃの冷却パターンがフィードフォワード制御も
しくはフィードバック制御の結果２２００％に設定替さ
れた状態を示す。

この場合の風量増減量は＋３００％、づまりジェットク
ーラ３台分増加であるので、冷却パターンはクーラ３台
分だけ炉入口側へ張り出し、かつその先頭部の漸増冷却
パターン形状は不変である。

ジェットクーラに対する制御信号の決定法は、上記の説
明から明らかなように、所要冷却量からジェットクーラ
運転台数を求め、それがＮ個となったら、徐冷部のジェ
ットクーラ数Ｍの半数Ｍ／２を引いてＮ−Ｍ／２個のジ
ェットクーラに１００％運転指令を発し、徐冷部ではＮ
＋Ｍ／２番目のジェットクーラからＮ−Ｍ／２番目のジ
ェットクーラまでに対し、１００／Ｍ、２００／Ｍ、・
・・各％の運転指令を出合ムイｏ １００ ％の運転指
令を出すジェットクーラは前述の理由で炉尻側から選ぶ
のがよいが、操業、制御上の理由、もしくはジェットク
ーラの故障などによっては必ずしも完全に後すめにする
必要はない。

又徐冷ゾーンよりも炉尻側のジェットクーラのすべてが
１００％風量（もしくは０％風量）に設定される必要も
ない。

第３図りの例は総風量１９００％であって徐冷ゾーンが
煮２０〜Ａ２３のジェットクーラで＆４は故障の為停止
、Ａ１〜Ｊｆ６．２は操業上の理由で５０％に設定され
た例である。

以上詳細に説明したように本発明によれば入口側の冷却
または加熱を漸増的に行なうという簡単な手段によりス
トリップのヒートバックルを阻止することができ、スト
リップ処理プロセスにおいて通板不能などの障害発生を
阻止し得て甚だ有効である。

なお実施例では冷却の場合を挙げたがバーナ等によるス
トリップ加熱炉にも本発明方法は適用して有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の温度制御を説明するための図、第２図は
本発明の実施例を示す説明図、第３図ａ〜ｈは冷却パタ
ーンの説明図である。 図面で３はストリップ通板路を構成するロール、５は温
度制御部材、４はストリップである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ストリップ通板路に沿って多数配設した冷却装置ま
   たは加熱装置により移動中のストリップを冷却または加
   熱する設備における該ストリップの温度制御方法におい
   て、少なくとも入側の複数の冷却装置または加熱装置の
   冷却能力または加熱能力を可変とし、所要冷却能力また
   は所要加熱能力に応じて冷却装置または加熱装置の必要
   稼動数を決定するとともに、該必要稼動数の冷却装置ま
   たは加熱装置のうちの入側の所定数の冷却装置または加
   熱装置の冷却能力または加熱能力を次第に高く設定する
   ことを特徴とするストリップ温度制御方法。