JPS61113728A - 連続焼鈍炉のストリツプ温度制御方法 - 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】 【産業上の利用分野】

本発明は、連続焼鈍炉のストリップ温度制御方法に係り
、特に、薄板コイルの後端と別コイルの先端とを溶接し
たストリップに連続的に熱サイクルを与える際に用いる
のに好適な、炉内に配設されたラジアントチューブ内の
燃料流量を調節して。 ストリップの温度を１ｌｉＩＩ１１１する連続焼鈍炉の
ストリップ温度制御方法の改良に関する。

【従来の技術２ 従来の連続焼鈍炉は、第８図に示す如く、加熱炉１０内
に多数のラジアントチューブ１２を配設して、該ラジア
ントチューブ１２内で燃料ガスを燃焼させることによっ
てラジアントチューブ１２を加熱し、その輻射熱によっ
てラジアントチューブ１２の列の間を上方向又は下方向
に通過するストリップ１４を加熱するようにしている。 この連続焼鈍炉における従来のストリップ温度制御方法
としては、例えば炉内を４ｕのゾーンに分けて、各ゾー
ン毎に炉内雰囲気温度を調節し、この調節により間接的
にストリップ温度を制御している。 具体的には、各ゾーン毎に炉温検出器１６を設け、又、
予め炉温設定器１８に炉温の目標値を設定しておき、前
記炉温検出器１６で検出された炉温が炉温設定器１８に
設定された目標値となるように炉温調節計２０で燃料流
量調節計２２を間接的に制御している。 【発明が解決しようとする問題点】 しかしながら、このような従来の炉温制御方式のストリ
ップ温度制御方法は、例えば加熱帯の炉温を変更する場
合に直接計算制御機の炉温設定値をステヅブ状に変化さ
せる方式をとると、加熱炉１０の熱容量が非常に大きい
ため、例えば第９図に示す如く、炉温設定値ＳＰを７５
０℃→８５０℃に変化させてから、炉温実績値ＰＶが安
定するまでに２０分以上かかる。従って、ストリップ１
４の温度の応答にも同様の時間がかかり、通常１本のコ
イルの通過時開が５〜２０分程度であることを考えると
、応答に時間がかかり過ぎるという問題点を有していた
。 このような問題点を解消するべく、炉温調節計　　　　
、・。 ２０の制御感度を大きくして、その応答性を高めること
か考えられる。しかしながら、このように１１　Ｉｌｌ
系を不安定気味にすると、焼鈍条件変更時、例えば板厚
変更時、ライン速度変更時、鋼種変更時等において、例
えば第１０図に示す如く、一時的に炉温実績ｉｐｖが不
安定となり、過焼鈍、未焼鈍のストリップができてしま
うという問題点を有していた。 従って従来は、連続焼鈍炉運転時に炉温設定値ＳＰを安
全側の高めにして前記のような問題を防止するようにし
ている。しかしながら、焼鈍温度が高くなれば必要な熱
エネルギも多くなり、燃料流量の増加を招き、製造コス
トが高くなるという問題点を有していた。

【発明の目的１ 本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、応答性に優れた炉温制御を行うことができ、従っ
て、焼Ｉｆ！１度を目標値に近付けて下げて操業するこ
とにより省エネルギを図ることができる連続焼鈍炉のス
トリップ温度制御方法を提供することを目的とする。 【問題点を解決するための手口】 本発明は、炉内に配設されたラジアントチュー７７内の
燃料流量を調節して、ストリップの温度を制御する連続
焼鈍炉のストリップ温度制御方法において、第１図にそ
の要旨を示す如く、焼鈍条件変更時に、加熱帯の各ゾー
ンを通板中の先行板の現在炉部と後行板の目標設定炉温
から、変更すべき炉温差を求め、該炉温差に対応する燃
料流量差を求め、該燃料流量差を最小時間で達成するべ
く、一時的に最大燃料流量で最大燃焼すべき時間又は最
小燃料流量で最小燃焼すべきＭｌ！Ｉを求め、後行板の
負荷の方が先行板の負荷よりも高い時は、ストリップの
仮変更点が加熱帯の入口を通過する前に、前記最大燃焼
すべき時間だけ最大燃焼させ、一方、後行板の負荷の方
が先行板の負荷よりも低い時は、ストリップの板変更点
が加熱帯を通過した直後から、前記最小燃焼すべき時間
だけ最小燃焼させるようにして、前記目的を達成したも
のである。 又、本発明の実施態様は、前記ラジアントチューブ内の
燃料流量と燃焼空気流量との比率が一定となるようにＩ
ｌｌて、燃料流量が急激に変化してもラジアントチュー
ブ内の燃焼状態に悪影響を及ぼさないようにしたもので
ある。 又、本発明の他の実施態様は、前記焼鈍条件変更時をス
トリップの板厚変更時として、最大燃焼又は最小燃焼が
必要以上に頻繁に行われないようにしたものである。 又、本発明の他の実施態様は、前記燃料流量の直接制御
によるストリップ温度のフィードフォワード制御を、焼
鈍条件変更時近傍でのみ行い、通常時は、炉温に応じて
燃料流量を間接的にフィードバック制画するようにして
、連続焼鈍炉の操業状態に応じた適切な制御の使い分け
がなされるようにしたものである。

【作用】

本発明においては、ストリップ温度と焼鈍条件、燃料流
量、炉内雰囲気温度との関係式を予め求め、炉温の設定
値を変更する必賢がある焼鈍条件変更時に、先行板と後
行板の焼鈍条件より、前記関係式に基づいて燃料ガスの
流量を調整する。前記関係式は、熱収支の数式モデルよ
り、あるいは実績データによる修正等によって、予め焼
鈍条件、燃料流量、炉温、ストリップ湿度から求められ
る。 従って、予めストリップ温度が変動することが分ってい
る焼鈍条件変更時には、その時の温度の静的変動分を焼
鈍条件が変化する前に補償する。 具体的には、例えば板厚変動等の焼鈍条件変更時に、変
更すべき炉温差を求め、該炉温差に対応する燃料流量差
を最小時間で達成するべく、一時的に最大燃料流量で最
大燃焼すべき時間又は最小燃料流量で最小燃焼すべき時
間を求め、該最大燃焼すべき時間又は最小燃焼すべき時
間だけ最大燃焼又は最小燃焼させることによって、スト
リップ温度の応答性を高める。 更に詳細に説明すると、各ゾーンＩへ投入すべき燃料流
量は、例えば第２図に示すような、板温ＴｓｔＢの昇温
カーブにより求められる。即ち、加熱帯の各ゾーンをｉ
とすると、加熱帯の炉温Ｔｇｈ　　　　　ｌ’１１（絶
対温度）と加熱帯出側のストリップ温度Ｔｓｈｌ（絶対
温度）の基本的な関係は次式で表される。 （１／　（４Ｔｇｈｔ　　３　））ＸＪｎ　　（（Ｔａ
ｂｔ−Ｔａｂｔ　）　／　（Ｔａｂｔ　＋Ｔｏｈｔ　＞
　）−（１／　（２ＴＩＪｈｌ　’　）　）　ｘｔａｎ
　−’　（ＴＳｈｉ／ＴＩＪｈｌ） 一２φｃａａ／　（Ｄｘｌ　０−”ｏ−Ｃｏ　）ｘ　（
Ｌｉ　／６０Ｌｓ　）　＋ｃｏｎｓｔ、　　・−・−＜
１　）ここで、φａｇは総括熱吸収率、σはステファン
ボルツマン定数（−４，８８ｘ１０−’）、ρは鋼の比
重（−７８５０ｋｇ／預３）、Ｌｉは加熱帯の各ゾーン
ｉ毎のストリップ長さ、Ｄは板厚、ＬＳはストリップの
速度、ｃｏｎｓｔ、は左辺の加熱帯第１ゾーン出側のス
トリップ温度Ｔｓｔ＋＋を、加熱帯第ニー１ゾーン出側
、即ち第１ゾーン出側のストリップ温度ＴＳＩＩ＋−＋
とおいたものである。 この（１）式から、各ゾーンの出側のストリップ温度Ｔ
ｓＪが求められる。この加熱帯の炉温ＴＩＪｈｉ及び加
熱帯出側のストリップ温度Ｔ　ｓｈ　ｒと各ゾーンｉの
関係の一例を前出第２図に示す。 この〈１）式により各帯出口の板温が求まっているので
、第１ゾーンで投入すべき燃料流ＩＭ＋は、次式で求め
られる。 Ｍ＋−（６０ｘｌＯ−’）Ｌｓ　−ｏ−ｗ−Ｃｐｉ・ρ
Ｘ　　（Ｔａｂｔ　　−Ｔｓｈｔ−＋）　　／Ｆ　　・
　η　・・・・・・　（２）ここで、Ｃ１１ｌは、加熱
帯出側のストリップ温度Ｔｓｈｌと加熱帯入側のストリ
ップ温度Ｔｓｈｉ−１の関数である比熱、Ｆは発熱量、
ηは、ストリップの速度ＬＳ、板厚り、板幅Ｗの積Ｌｓ
　−Ｄ−Ｗとストリップ温度Ｔｓｈの関数である熱効率
であり、例えば次式で表わされる（ａ　Ｏ〜ａ３は定数
）。 ７７＝ａ　ｏ　＋ａ　１ｉｓ　＆　Ｄ−Ｗ＋ａ　２　Ｔ
ａｂｔａ　ａ　Ｌｓ　ａ　Ｄ−ＷＸ　Ｔｓｈ・・・（３
）このようにして、現通板ストリップ１４−１と次通板
ストリップ１４−２の６帯の燃料流！１Ｍ＋〜Ｍ４を算
出することができる。そして、現通板ストリップ１４−
１における実績燃料流１１Ｍ＋、１１１Ｍ２・・・　ｆ
ｆ１Ｍ２１に、現通板ストリップ１４−１と次通板スト
リップ１４−２の６帯の計算燃料流量の差ΔＭを加棹し
て、次通板ストリップ１４−２の６帯における設定燃料
流量ＳＭｚ（−１Ｍ＋ΔＭ）として設定する。 次に、加熱すべき板厚が変更点で増加する場合と減少す
る場合について各々検討する。まず、第３図に示す如く
、現通板ストリップ１４−１より次通板ストリップ１４
−２の厚さが増加して、現在加熱帯にあるストリップの
設定炉温ＴＣ１ｔｈより次に加熱帯に入るストリップの
設定炉温ＴＩＪｔ１２に昇温すべき場合（Ｔ（］ｈ１＜
ＴＯｔＤ　＞　、第３図の斜線部の面積に対応するｍ科
の合計ΔＭ（Ｎｌｌｊ）は、次式で表わされ、これに相
当する熱量はΔＭｘ）”　（）（ｃａｔ　）となる。 ΔＭ−Σ（＋ｇａｘ　Ｈ−ｓ　Ｍ　ｒ　）　ｘｔ　１−
　（４）ｉ＋ｌ （第２図の場合、ｎ−４） ここで、ｌａＸ　ｌは、第１ゾーンの最大燃料流量、ｔ
ｌは、該最大燃料流量により最大燃焼させて昇温させる
べき時間である。 ４　　　　　前記熱量ΔＭｘＦと、炉体、例えば炉壁及
びヘルパーロール２４等を現炉ＩＴ（ｌｈｌから次炉温
ＴＱｈ２へ昇温させるのに要する熱量ΔＱ１と、通板ス
トリップをオーバーヒートして昇温させるために使用す
る熱量ΔＱ２とがバランスする条件、即ちヒートバラン
ス式より、前記最大燃焼すべき時間　［１を求めること
ができる。 一般に燃料流量変更時間ｔは、次の関数式としで表され
る。 ｔ−ｒ（Ｌｓ　ＤＷ、Ｔｓｈ、Ｔｏｈ、Ｍ）−（５）こ
こで、前記ヒートバランス式より求めた最大燃焼すべき
時間ｔ１は、具体的には、次式で表わされる。 ｔｌ−（ｂ　ｏ＋ｂ　１ＬＳ　−Ｄ−Ｗ＋ｂ　２ＴＳ１
１）Ｘ　（Ｔｇｈ２Ｔｇ１１＋　）□ ／Σ　（１ａＸｌ　　−−Ｍ　　＋　　）　　　　・−
・−（６）−１＋１ ここで、ｂ、１ｂ、、ｂ２は定数である。 次に、１４図に示す如く、現通板ストリップ１４−１よ
り次通板ストリップ１４−２の厚さが減少しで、現炉Ｉ
Ｔ（ｌｈｌより次炉ＩＴ（ｌｈｚに降温すべき場合（Ｔ
Ｏｈｔ　＞Ｔ（ｌｈｚ　）について検討する。 この場合、現燃料流ＩＭ１より次燃料流量Ｍ２に　　　
　１１変更して降温するための燃料流１１Ｍ＋は、前記
と同様に求めることができ、結局、第４図の斜線部の面
積に対応する熱量と、炉体の蓄熱レベルの減少とストリ
ップのオーバーシュート置のヒートバランス式から、一
時的に最小燃料流量１ｎｉで最小燃焼させて降温させる
燃焼時間

【２を次式で求めることができる。 ｔｚ＝　（ｂｏ−−ｂｓ−ＬＳ　−Ｄ−Ｗ＋ｂ２′・Ｔ
ｓｈ）　Ｘ　（Ｔｇｈ＋　−Ｔ！１ｌｈ２）／Σ（ｍＭ
　ｒ　−ｍｉｎ＋　）　　−・−・・（７）ａｌ ここで、ｂｏ−１ｂｔ　′、ｂ２′は定数である。 以上いずれの場合についても、燃料流１ｆＶｌ＋及び燃
料流量変更時間ｔ（ｔ＋、ｔｚ）を求めることができる
。なお、現炉温Ｔｇｈ＋より次炉温Ｔｇｈ２に昇温１べ
き場合には、例えば、加熱炉へ入る【０分前に、通常の
炉温制御から本発明による燃料流量制御に切換えること
ができる。ここで、（０は固定値、又は、次式で与えら
れる値とする（ａは定数）。 ｔｏ−ｔ＋ａ　　　　　　　・・・・・・・・・（８）
つまり、次通板ストリップ１４−２が加熱炉１０のｔｏ
分前に到達した時に、制−系切換器により炉温制御から
燃料流量制御へ切換えることができる。前記炉温制御時
は、炉温設定器により炉温１１節計に炉温設定値が与え
られ、炉温の実績値を取り込んで、燃料調節計へ指示が
与えられる。該燃料調節計は、前記指示と燃料流量実績
値により、流量を制御する。 一方、燃料流量制御時、は、炉温制御と切離し、燃料調
節計へ最大流量を流量設定値として設定して、フィード
フォワード制御を行う。燃料調節計の動作は炉温制御時
と同様である。 その【分後に、流量設定値を次通板ストリップ１４−２
の設定値に変更する。 更に、その（ｊｏ−ｊ＞分後に、燃料調節計を炉温調節
計に戻して、以後通常の炉温制御を行うことができる。 勿論、この時の炉温調節計への設定値は、次通板ストリ
ップ１４−２の設定値が与えられる。この炉温制御時は
、炉ｉ設定器により炉温調節計に炉温設定値が与えられ
、炉温の実績値を検出して燃料調節計に与えられる。燃
料調節計は、この信号と燃料流量実績値により、従来と
同様の流量制御を行う。 一方、現炉温Ｔｇｈ＋より次炉温Ｔｇ１１ｚに陣温すべ
き場合には、前出〈８）式において定ｗＩｉａ＝０とし
、次ストリップ１４−２が加熱炉１０を出た時点で制御
を切換えることができる。これは、先行コイルの未焼鈍
を防止するためである。 なお、本発明による方法は、燃料流量を急激に変化させ
るため、それによってラジアントチューブ１２内の燃焼
状態に悪影響を及ぼす恐れがある。 従って、ラジアントチューブ内の燃料流量と燃焼空気流
量との比率を一定に保持する制御機構を設けることが望
ましい。 このようにして、従来のように炉１１１１ｆｆｉ計を不
安定気味にすることなく、ストリップ温度の応答性を高
めることができる。 【実施例】 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。 本実施例においては、第５図に示す如く、加熱炉１０の
炉内を、例えば１−４群のゾーンに分けて、各ゾーン毎
に炉温検出器１６を設け、又、予め炉温設定器１８に炉
温の目標値を設定しておき、該炉温検出器１６で検出さ
れた炉温が炉温設定器１８で設定された目標値となるよ
うに炉温調節計２０で燃料流量調節計２２を制御する炉
温制引系と、燃料流量設定器３０に燃料流量の目標値を
設定し、燃料流量調節計２２を直接ｅｌｆ御する燃料流
量制御系が設けられており、この２つの制御系を切換え
る副面系切換器３２によって量制御を使い分けることに
よって、炉温の応答性即ちストリップ温度の応答性を高
めている。 以下、実施例の作用を説明する。 まず、板厚等の焼鈍条件が一定している場合には、通常
の炉温制御系で制御を行う。 次に、焼鈍条件が変わる場合には、目的とするストリッ
プ湿度を得るために炉温を変更する必要があるが、炉温
変更点が加熱帯に入る１分前又は後に、最大又は最小の
燃料流量を設定し、制御系　　　　　１）切換器３２に
よって燃料流量制御系に変更する。 ここで、最大燃焼すべき時ｆ！ｉｌｔ＋又は最小燃焼す
べき時間ｔ２は、例えば前出（６）式又は（７）式によ
って求められる。切換えから　ｔｏ分経過後、後行板の
燃料流量を設定し、その後は通常の炉温制御系に切換え
る。この燃料流量１ＩＩＩ制御方式の制御手順を第６図
に示す。 本実施例によれば、従来炉温の安定に２０分以上かかつ
ていたものが、例えば第７図に示す如く、５分以下とな
り、応答性に浸れた制御を行うことができる。

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明によれば、燃料流Ｍを直接制
御することによって、応答性に漬れた炉温制御を行うこ
とができる。従って、焼ｔＡ温度を目標値に近付けて下
げて操業することにより、省エネルギを図ることができ
るという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る連続焼鈍炉のストリップ温度制
御方法の要旨を示す流れ図、第２図は、本発明の詳細な
説明するための、加熱帯のゾーン数と設定すべき炉温及
び昇温すべきｌｊｉ温の関係の例を示す線図、第３図は
、同じく、板厚が増加した場合の炉温の変更状態及び燃
料流量の増減状態を示す線図、第４図は、同じく、板厚
が減少した場合の炉温の変更状態及び燃料流量の増減状
態を示す線図、第５図は、本発明が採用された連続焼鈍
炉のストリップ温度制御ｉＩｌ装置の実施例の構成を示
す、一部ブロック線図を含む断面図、第６図は、前記実
施例における、焼鈍条件を変更する際の燃料流量の計算
手順及び炉温設定手順を示す流れ図、第７図は、前記実
施例における、燃料Ｒｉｍを制御した時の炉温応答性を
示す線図、第８図は、従来の連続焼鈍炉のストリップ温
度制御方法を説明するための、一部ブロック線図を含む
断面図、第９図は、前記従来例における、設定炉温を変
更した時の炉温応答性を示す線図、第１０図は、同じく
、応答性を高めるべく炉温調節計の制御感度を上げた時
の炉温応答性を示す線図である。 １０・・・加熱炉、 １２・・・ラジアントチューブ、 １４．１４−１．１４−２・・・ストリップ、１６・・
・炉温検出器、 １８・・・炉温設定器、 ２０・・・炉Ｉ調節計、 ２２・・・燃料流Ｉｙ１４節計、 ３０・・・燃料流ｍｌ設定器、 ３２・・・制−系切換器、 ｉ・・・ゾーン番号、 Ｔ’（ｔｉｌｌ・・・加熱帯の炉温、 ＴｓＪ・・・加熱帯出側のストリップ温度、ΔＭ・・・
燃料流量差、 ｍａｘ　１・・・最大燃料流量、 ｔｌ・・・最大燃焼すべき時間、 ｍｉｎ　１・−・最大燃料流量、 ｔ２・・・最小燃焼すべき時間。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）炉内に配設されたラジアントチューブ内の燃料流
   量を調節して、ストリップの温度を制御する連続焼鈍炉
   のストリップ温度制御方法において、焼鈍条件変更時に
   、加熱帯の各ゾーンを通板中の先行板の現在炉温と後行
   板の目標設定炉温から、変更すべき炉温差を求め、 該炉温差に対応する燃料流量差を求め、 該燃料流量差を最小時間で達成するべく、一時的に最大
   燃料流量で最大燃焼すべき時間又は最小燃料流量で最小
   燃焼すべき時間を求め、 後行板の負荷の方が先行板の負荷よりも高い時は、スト
   リップの板変更点が加熱帯の入口を通過する前に、前記
   最大燃焼すべき時間だけ最大燃焼させ、 一方、後行板の負荷の方が先行板の負荷よりも低い時は
   、ストリップの板変更点が加熱帯を通過した直後から、
   前記最小燃焼すべき時間だけ最小燃焼させるようにした
   ことを特徴とする連続焼鈍炉のストリップ温度制御方法
   。
2. （２）前記ラジアントチューブ内の燃料流量と燃焼空気
   流量との比率が一定となるように調節されている特許請
   求の範囲第１項記載の連続焼鈍炉のストリップ温度制御
   方法。
3. （３）前記焼鈍条件変更時が、ストリップの板厚変更時
   である特許請求の範囲第１項記載の連続焼鈍炉のストリ
   ップ温度制御方法。
4. （４）前記燃料流量の直接制御によるストリップ温度の
   フィードフォワード制御を、焼鈍条件変更時近傍でのみ
   行い、通常時は、炉温に応じて燃料流量を間接的にフィ
   ードバック制御するようにした特許請求の範囲第１項記
   載の連続焼鈍炉のストリップ温度制御方法。