JPS5931817A - 熱量配分装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱量配分装置に係り、特に鋼板の連続熱処理炉
における複数ゾーンへの熱量を効果的に配分すざ）に好
適な熱量配分装置に関する。

最近の連続熱処理炉は生産性向−ヒのために高速化１〜
、さらに隅面生産のために生産量の変化や種類の変化が
激しくなってきており、この傾向は増ノγ加速されつつ
ある。このような状況下において、品質向上のために熱
処理すべき鋼板の板温制御についてはますます高速応答
、高精度制御が要求されるようになって来ている。

このため、炉の生産面の変化に伴う炉の加熱負荷、また
は冷却負荷の変化に対応して、板温を高速でしかも高精
度で制御する必要性が高まっている。

一般に、鋼板熱死１ｕｌｌ炉の炉内は複数のゾーンに分
割されており、板温調節出力信号を多数のゾーンにどの
ように配分するかが太ぎな問題となる。

その理由は、要求の熱ＭＩを各ゾーンにどのように配分
するかが板温の制御性、系のゲインの直線性に直接影響
を及ぼすからである。しかしながら、従来の熱処理炉の
熱量配分装置では、炉の熱負荷が変化した場合に制御性
が悪（、系のゲインが変化するという制御システムとし
ては致命的な問題点金持って℃・たために、効果的な熱
計配分が困姉であるという欠点があった。

第１図は従来の熱Ｍ、配分装置のブロック図で、同図中
１は熱処理炉、２は炉１内で熱処理される鋼板、３は鋼
板２を炉１内で搬送するガイドロール、４は炉１かも送
出される鋼板２の温度を検出する板温検出器、５は板温
検出器４の出力信号を受けて鋼板２の温度全調節′１−
るための基準信号Ｉ。

を発生する板温調節Ｆ＋１、Ｎ−１〜Ｎ−，５は炉１内
の各ゾーンに鋼板２の温度調節用の流体を供給するノズ
ル、１０−１〜１０−５は各ノズルＮ−１−Ｎ−５に流
体管８−１〜８−５を介して供給される流体の流ｔ′ｆ
ｆ：胴節１−る調節弁、９−１〜９−５は燃料管８−１
〜８−５内の流体の流量を検出する流用検出器、７−１
〜７−５は流計検出器９−１〜９−５の出力を見ながら
調節弁ＪＯ−１〜１ｏ−５を操作し、流体の流叶ヲそれ
ぞれの基準値ＩＦ、〜ＩＦ５に合わぜる温度制御用燃料
の流量調節計、６−１〜６−５は板温Ｈ周節計５からの
基準信号Ｉｏ　ｋ各ｂｉｔ、　ｔ　ＦＪ’Ｗ節１１１’
７−１〜７−５）基準値ＩＦ１〜工Ｆ５に振り分けるだ
めの熱量配分器である。

かかる構成に於いて、炉１内に導入された鋼板・２はノ
ｒイＰロール３をプｒイＰとして５つのゾーンに分割さ
れた炉内全走行しながら加熱または冷却の熱処理金蟹け
る。熱処理金受けた鋼板２の温度は板温検出器４で検知
されるが、この検出信号は板温調節計５に導入され設定
板温と比較調節演算され、基準信号Ｉｎ　として熱１ｔ
［配分器６−１〜６−５に与えられる。熱量配分器６−
１〜６−５は板温調節用５からの基準信号ＩＯを炉の各
ゾーンに対応して５区分して出力する如（構成されるも
ので、各区分ごとに基準信号工０　の大きさの各範囲の
変化に対応して初期設定値から上限設定値まで変化する
如き特性金有し、各々の基準信号工０の範囲より基準信
号ＩＯの値が太きくなると、隣のゾーンの出力を増加さ
せて行くというように、順次変化するゾーンを移行させ
て熱Ｍ４ヲ配分し、それぞれの出力金各ゾーンの流量胛
節唱７−１〜７−５の基準値ＩＦ、〜ＩＦ５として与え
る作用’ｆ−する。流Ｍ、調節ｆ？ｔ７−１〜７−５は
熱量・配分器６−１〜６−５からの基準値ＩＦ、〜ＩＦ
５と流ｉｉ：検出器９−１〜９−５により検知した温度
制御用流体の流量信号とを比較調節演算したのち、その
出力信号金流暇調節弁１０−１〜１０−５に与えて鋼板
２の板温を制御する。

しかしながら、かかり従来の熱量配分装置に於ける板温
調節出力信号、つまり要求熱量の基準信号１ｏ　ｋ各ゾ
ーンに配分する方法の欠点としては次のものがある。第
１に、板温を制御するという観点から見ると、最も温度
差のある鋼板入口ゾーンの熱量を常に制御することが鋼
板温度に与える影響が犬なので、この方が望ましいが、
これに対して従来の方法では熱ケラ変化させるゾーンが
常に移動しているため板温に対する制御性が悪い。

第２に、各ゾーンの配分勾配を一定にすると、各ゾーン
の板温に対する影響度が異なり、板温制御から見たプロ
セスゲインが一定とならない。またこのプロセスゲイン
が一定となるよ５に−ｎ１４整することは非常に困難で
ある。

この様に、従来の熱量配分装置には致命的な欠陥があり
、制御の応答の速さ、制御精度に限界がｔ）す、鋼板の
処理スピードの高速化、品質の高度化の上での重大な支
障となっている。

従って、本発明の目的は上記従来技術に鑑みて、炉内の
複数のゾーン毎に予め定められた個別の熱情配分を同時
に行なうことＫより、高速の制御窓′？＋性を実現する
と共に制御性能を向上させた熱ｈ１配分装置全提供する
にある。

更に詳細には、本発明は板温調節出力信号つまり基準信
号を１次式で配分し、且つ鋼板の入口ゾ・−ンの配分係
数を最大とし、順次用１旧則に近づくに従って配分係数
を隣接の入側の配分係数以下に設定し、板温調節出力信
号の変化を配分係数の大きさに応じて全ゾーンに対して
同時に配分することにより制御の高速応答化とプロセス
ゲインの均一化をはかり、制御性能を向上させることを
可能ならしめた熱量配分装置ｌｉＹ、ヲ提供ずろもので
ある。

以下、本発明全図面の実施例に従って更に詳細に説明す
る。

第２図は本発明の一実施例に係・５熱量配分装置のブロ
ック図で、同図中２０−１〜２（１５は炉内の鋼板２の
入１コ側ゾーンの配分係数が般太で、順次出口側に近づ
くに従って小さな配分係数となる如（設定される熱阻配
分器である。

かかる４１Ｐ！成に於いて、鋼板２の温度制御を行う場
合、先ず炉１の出１」の銅板２の温度全板温検出器４で
検出１〜、板温調節計５に導入した上でこれを設定板温
信号と出較調節演算して、その出力信号、つまり基準信
号工０を熱１１（配分器λ）−１〜２〇−５に与える。

熱…−配分器２ｏ−１〜２０−５では板温調節側５から
の基準信号Ｉｏ　金取り入れて、それぞれ１次式で各ゾ
ーンに配分する。この鳴合、各流隈調節言１７−ｊ〜７
−５に対１゛る基準値ＩＩで１〜ＩＦ５どして、第１ゾ
ーンには ＩＦ＋　＝　Ｋ１１　ｏ　−！−Ｂ＋　　　　　　　　
　　　　　（１）第２ゾーンには １Ｆ２＝　Ｋ２［ｏ４−１１．（２１ 第３ゾーンには ＩＦ、　＝に、　Ｉ　ｏ　十　Ｉ＋、　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　（３）Ｐｒｌ　４ゾーンに
は Ｔ　＋ｒ４＝　＋＜４ｒｏ＋ｎ、　　　　　　　　　　
（４）第５ゾーンには １　Ｆ５＝　　Ｉ＜、　ｉ　ｏ　−１−１１、（５）と
なる如（配分設定がなされる。なお、（１）〜（５）の
各式中、バイアスの８１〜Ｂ５は板温調節の基準信号■
。が■。−０のときの初期値として設定し、配分係数に
、〜■（５はに、２に２．ａに、２！ぐ４．≧ＩＣらの
関数を持たせて設定される。

十に述べた様な配分方法により、各流ｒｖｌｌｉＩ／ｉ
１節計７−１〜７−５には熱Ｍ配分器２０−１〜７０−
５より基ｉｖ＋値■Ｆ１〜ＩＦ５が与えもねるが、その
結果流厖：　ＭＩ’Ｗ貨ｉ’１ＲＬ７−１〜７−５では
各基準値Ｉ　Ｆ、〜ＩＦ５と流用検出器９−１〜９−５
により検知した福１度制御用ｆｊｌｆ、体の流用、信号
とを比較Ｗ・１節演算したのち、その出力信号金流陪調
節弁１ｏ−１〜３０−５に印加して温度ｆｌｔ１．ｌ　
ＩＩ！１１用流体の原流体全調η：にして板温を制御す
る。

以上述べた如（、従来の熱量配分装置ではＡｗ温温調出
出力信号１の変化により熱袖配分が特定のゾーンに限ら
れて推移してい（のに対して、氷結、明による熱量配分
装置では熱計配分金鋼板入１１ゾーンから（１）〜（５
）式に示す如（配分している。そして、配分係数に１〜
に５についても に１≧に２≧に３≧に４≧に５　　　　　　（６）とな
る如く配するため、基準４Ｒ”ｌ’　Ｉｎが変化した時
の各ゾーンに対応する基準値ＩＦ’＋〜ＩＦ５の熱１１
１配分関係は第３図の説明図に示す如くなる。第３図か
らも明らかな如（、要求熟知、つまり基準信号Ｉｏ　、
７！ｌ″−変化した腸合に入［」側のゾーンの熱Ｒ変化
が最大となり、出側になるにつれて変化ｈ４が少なくｌ
Ｌす、また配分係数の大きさに従って全ゾーン共同時に
配分が変わる。

従って、鋼板入口ゾーンの熱情変化を最大となるように
したことにより、板温の制御性が最高となり、高速応答
、制御精度が向上し、炉の生産性向上、鋼板の品質向上
、省エネルギーに太き（貢献できる。また、熱針配分が
配分係数の大きさに従って全ゾーン共同率で同時に配分
が変わるので、板？１１Ａ制御のプロセスゲインが全域
にわたって一定となり、高精度制御が実現でき、鋼板熱
処理の品質向上に太き（貢献できる。

また上記実施例に限定されることな（第４図のように実
施しても可能である。第４図のような特性の熱計配分器
全第１図の熱量配分器に使用１゛れげ、炉の負荷が非常
に大きくなったり、小さくなっても板温制御が安定にで
きる。以下詳述する。

第５図全参照しながら第１番目ゾーンの配分ｍ′金求め
る場合について説明ずろ。

基準４１号ＩＯに対して、入力側から１番目のゾ・−ン
であらかじめ設定された上限旧、下限１１に対応する第
１番目ゾーンの熱唱配分量をＪＴｉ　、　Ｌｌとし、基
準信号■。が０％のときの熱Ｍ配分ｎ１ヲＬｆ、＋　（
％）、Ｉｏが１００％のときの熱情配分＋？ｌ：　ｆｆ
ｌ　ＪＩ＋Ｉｌ（％）、第１番目ゾーンの配分Ｗｆ　’
ｃ　Ｉ　ｐ　（とするどｌＩ≦Ｉ≦ｈｌのとき １−ＬＩ Ｉｒｌ−（ｗ「ニア−「）（１０Ｊｉ）−＋−Ｌｌ（％
）　　　（７）０（俤）≦Ｉｏ≦ｌＩのとき １−ＬＬＩ ＩＦＩ　＝　（−７−□）　ｌｏ−１−ＬＬＩ　　（％
）　　　（１’（）ｈｌ≦Ｉｏ≦１００（％）のとき ■Ｆ、　　＝　　（ｍｌ二”）（Ｉｏ−ｈ　ｌ）＋Ｈ１
（％）　　　　　　　（９）０Ｏ−ｈｌ なる式により配分して、各ゾーンともに通常の制御式で
は（７）式を使用して配分し、配分係数は１１１−ＬＩ
　　　　　ＩＩｌ＋１−　Ｔ、ｌ＋１（Ｔ口訂）≧（■
１．□ユ）　　　　　（，１（、））なる関係を持つよ
うにして、つまり入Ｌ１側のゾーンの配分係１Ｉｉｉ犬
とするよう配分する。

また炉の負荷がボ！、減し、！１以下となると（８）式
により配分ｉｔ行ない、そして負荷が通常域より大きく
なるとつまりｂ！　　より太き（なると（９）式で配分
することにより、炉の異常時に対応して有効的に全ゾー
ンｋｍ太限に持てる能力を使うことができる。

第６図は第４図のよつｌＪ・熱量配分器を使用した喝合
で、基準信号ｌ。の変化により各ゾーンの配分変化状況
を示す。太線は通常制御域金示す。

なお、上記実施例に於いては、各機能に対１−てそれぞ
り、アナログ式の機器を対応させた制御システム構成と
したが、本発明の実施はアナログ式に限定さね、るもの
ではな（、マイクロプロセツザ応用のディ・ジタルコン
トローラなどを用いて、演算制御機能を実行するソフト
ウェアで行う如き構成としてもよい。

以」二述べた如（、本発明によれば、鋼板の熱処理炉に
於いて、応答性の高速化と制御の高精度化を実愼するこ
とにより炉の生産性向上と品質の向−ヒを実現ｌ−得る
新規の熱量配分装置ｉ￥金得ることができるものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の熱ｍ配分装（凶“のブロック図、第２図
は本発明の一実施例に係る熱般配分装ｆ〜、のブロック
図、第３図は熱用配分関係の説明図、第４図は本発明の
他の実施例に係る熱取配分装置のゾロツク図、第５図お
よび第６図は第４ツ１の装置の動作を説明するための線
図である。 １・・・炉、２・・・鋼板、３・・・ガイｌクロール、
４・・・板温検出器、５・・・板温円節ｎ１．１０−１
〜１ｏ−５・・・調節弁、９−１〜９−５・・・流Ｍ−
検出器、７−１〜７−５・・・流風調節ｍ　６−ｔ〜６
−５２０−１〜２０−５・・・熱量配分器。 出願人代理人　　　猪　股　　　　清 ニー 贋　２　図 的　３　霞 ５４　図 汰洛■昨よｌ）ｅ’ｌＪ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被処理材を送りながら熱処理する炉と、炉内の複数
   の部分に熱処理用流体を送入する手段と、炉内の複数の
   部分の流体の流量を制御する複数個のｂｌｆ、：ｆｆｉ
   調節手段と、炉出（」の被処理側の温度を検出して温度
   制御用の基準信号全発生する手段と、炉の被処理側の入
   ［」側から出口側に向って順次小さくなる様な係数を有
   する所定関数式となる如く基準信号を配分し、各流量調
   節手段に対して流喰要求信号として与える手段とから成
   ることを特徴とする熱量・配分装置。 ２、　／時ｉｖ［請求の範囲第１項に記載の装置におい
   て、前記所定関数式全一次式としたことｔ／ｒを徴とす
   る熱退配分装置。 ３、　／ｌ？許り請求の範囲第１項に記載の装置におい
   て、前記所定関数式は、基準信号に対して入力側から１
   番目のゾーンであらかじめ設定された上限ｈｔ、下限Ｉ
   Ｉに対応する第１番目ゾーンの熱ｍ二配分）７１金ｒＴ
   ｌ　、　Ｌｌとし、基準信号が０チのときの配分量：衛
   目、ｌ　（％）、基準信号が１．０（ｌチのときの配分
   隈を■■１１　（チ）、第１番目ゾーンの配分鼠をＩＦ
   Ｉ　とすると 月≦Ｉｏ≦ｈｌのとき １−Ｌｉ ’Ｆｌ　＝（１石）（Ｉｏ−／　ｔ）　−Ｌ　Ｌｌ　　
   　　（％）ＯｆＪ５；’Ｉｏ≦旧のとき １−ＬＬＩ ＩＦＩ　＝（ｅｘ　　）　ＩＯ＋　ｔＬｉ　　　　　（
   ％）ｈ１≦Ｉｏ　Ｇ　、１．００　％のときｉＦｌ　−
   （’Ｍｏｏ’−’；ｔ”　’）（Ｉｏ−ｈＩ）−ＬＩＩ
   Ｉ　（９’）なる式を用いたことを特徴とする熱叶配分
   装置。