JPS6230251B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は連続熱処理炉の操炉制御方法に係り、
特にシームレス管、電縫管等の熱処理に好適なパ
イプ連続熱処理炉のロツト替時における操炉制御
方法に関する。 一般に、パイプの焼入れ、焼戻し、焼準を行な
う熱処理炉としては、炉長手方向に複数の燃焼ゾ
ーンを備える多帯式のウオーキングビーム式連続
熱処理炉が用いられている。このパイプの熱処理
においては、冶金学的見地から、熱処理温度、均
熱保持時間の制約が厳しく、未熱はもちろん、過
熱も不可である。したがつて、熱処理炉は、ロツ
ト毎に予め設定されている搬送サイクルタイム
と、正確な各燃焼ゾーンにおける炉温制御を行な
うことが必要であり、ロツト毎にいわゆる定常状
態で操炉される必要がある。 そこで、ロツト替えに際し、熱処理温度条件の
変更、パイプサイズの変更にともなう搬送サイク
ルタイムの変更等を生ずる場合には、前ロツトの
抽出を待つて、後ロツトに対する炉温設定を行な
い、後ロツトの装入を開始するといういわゆる空
炉操業を行なうことを常としている。しかしなが
ら、ロツト替時における上記の如く大きな空炉時
間の存在は、炉の処理能力を低下させ、また熱量
原単位を増大せしめるという問題を生ずる。 本発明は、熱処理温度条件が同一であつても、
サイズが異なる（例えば外径、肉厚および長さ
等）ために搬送サイクルタイムが異なる前後のロ
ツトを能率的に、ある程度連続的に処理可能とす
る連続熱処理炉の操炉制御方法を提供することを
目的とする。 上記目的を達成するために、本発明は、熱処理
温度条件が同一で、搬送サイクルタイムが異なる
前後のロツトを熱処理する連続熱処理炉の操炉制
御方法において、前ロツトの最終材が抽出される
までは当該ロツトのサイクルタイムで搬送し、そ
の後は後ロツトのサイクルタイムで搬送するとと
もに、前ロツトのサイクルタイムで搬送した後ロ
ツト分のみ、加熱ゾーンの炉温設定を変更すると
ともに、後ロツトの先頭材は前ロツトの最終材が
抽出された後に均熱ゾーンに装入するものとし、
ロツト替時の空ポケツト数、後ロツト先頭材のト
ラツキングおよび炉内昇温計算によつてその抽出
温度と均熱時間との関係を求め、熱処理温度条件
を満足する最小空ポケツト数およびロツト替時に
おける加熱ゾーンの最適炉温変更値を算定し、後
ロツトの装入タイミングとロツト替時における加
熱ゾーンの炉温スケジユールを設定するようにし
たものである。 以下、本発明をより詳細に説明する。 第１図は本発明が適用される連続熱処理炉を示
す説明図であり、炉長方向に、第１加熱帯１１、
第２加熱帯１２、第１均熱帯１３、第２均熱帯１
４の４燃焼ゾーンが備えられている。熱処理され
るべきパイプ１５は、装入ローラー１６によつて
搬送ビーム１７に移送された後、各燃焼ゾーンを
所定の搬送サイクルタイムで搬送され、抽出ロー
ラー１８において抽出される。なお、各燃焼ゾー
ンにはバーナー１９が設けられるとともに、第１
および第２均熱帯１３，１４にはフアン２０が配
設されている。また、第１加熱帯１１、第２加熱
帯１２、第１均熱帯１３および第２均熱帯１４に
おける各ビームポケツト数は、例えば、それぞれ
３４，２５，２１，１１とすると、この連続熱処
理炉における全ポケツト数は91になる。 まず、本発明の基本的概念について説明すれ
ば、以下のとおりである。すなわち、熱処理温度
条件が同一である場合のロツト替時において、い
くつかの空ポケツトを挾んで、前ロツトをＡロツ
ト、後ロツトをＢロツトとし、各搬送サイクルタ
イムをそれぞれＣ_A（秒）、Ｃ_B（秒）とする。各
熱処理されるべきパイプの搬送サイクルタイム
を、Ａロツトの最終材、すなわちＡ−Ｌ材が抽出
されるまではＣ_Aで行ない、Ａ−Ｌ材の抽出後は
Ｃ_Bで行なうものとする。また、各燃焼ゾーンに
おける炉温設定は、熱処理温度条件がＡ、Ｂ両ロ
ツトとも同一であることから、ロツト替時におい
ても均熱ゾーンの設定炉温は変更せず、加熱ゾー
ンの設定炉温のみ必要に応じて変えるものとす
る。したがつて、Ｂロツトの装入タイミングにつ
いて考えると、サイクルタイムＣ_B均熱ゾーンの
設定炉温をＡロツトと同一条件で行うためにはＢ
ロツトの先頭材、すなわちＢ−01材はＡ−Ｌ材の
抽出後に均熱ゾーンに装入されなければならな
い。すなわち、最小空ポケツト数は、均熱ゾーン
のポケツト数PSに等しくなり、一方最大空ポケ
ツト数は全空炉操業、すなわち全炉長のポケツト
数に等しくなる。 したがつて、Ａロツトはすべて通常の操業条件
で熱処理された後に抽出されるが、Ｂロツトの先
頭群、具体的にはＡ−Ｌ材が抽出されるまでにす
でに加熱ゾーンに装入されているＢロツト材は、
Ｃ_Aによる搬送を経験することになり、加熱ゾー
ンでの炉温設定変更を必要とする「非定常材」と
なる。この「非定常材」の「非定常性」は、Ｂ−
01材が最も大きく、それに続くＢ−02材、Ｂ−03
材と順次連続的に減少し、Ａ−Ｌ材が抽出された
直後に装入された材料では「零」となる。したが
つて、これら「非定常材」の加熱ゾーン滞留時の
炉温は、段階的に変化せしめることが必要とな
り、時間の変化に対し直線的に変化せしめるもの
とする。例えば、Ｃ_B＞Ｃ_Aなるロツト替えに際し
ては、加熱ゾーンの炉温を単調減少で変化せしめ
る。この加熱ゾーンにおける炉温変更値△θは、
最も「非定常性」の大きいＢ−01材が所定の熱処
理条件を満足するように加熱される値である。ま
た、この加熱ゾーンの炉温変更タイミングは、Ａ
ロツトが当該ゾーンを通過した時点から開始さ
れ、Ｂロツトの上記「非定常材」が当該ゾーンに
入る時点までの間であり、その後は所定の設定温
度に設定される。 次に、第２図を参照して、本発明の実施手順を
説明する。 (1) まず、ロツト替時における加熱ゾーンの炉温
変更幅△θを定める。 (2) 次に、ロツト替時の空ポケツト数ｙを、均熱
ゾーンのポケツト数PS、すなわち最小ポケツ
ト数に所期設定する。 (3) 次に、Ｂロツトの先頭群すなわち「非定常
材」、Ｂ−01材からＢ−0x材（ｘ＝91−ｙ）ま
でについて、炉内移動状況および加熱ゾーンの
設定炉温変更スケジユールを求め、Ｂロツトの
炉内トラツキングを行なう。 (4) 次に、Ｂ−01材の炉内昇温計算を行なう。こ
の昇温計算は、公知の鋼材炉内伝熱計算法を用
いて行なわれる。 (5) 次に、上記(4)による計算結果に基づき、Ｂ−
01材の抽出温度および均熱時間が目標抽出温度
と目標均熱時間を満足するものであるか否か判
断する。 (6) 上記(5)の判断結果が「過度」（例えば、Ｃ_A＜
Ｃ_Bのときは過熱）であれば、加熱ゾーンの炉
温変更幅△θを小とする。 (7) 前記(5)の判断結果が「未達」（例えば、Ｃ_A＜
Ｃ_Bのときは未熱）であれば、空ポケツト数ｙ
を増加させる。 (8) 以上の設定作業を繰返すことにより、所望の
抽出温度条件が満足されるような、最短空ポケ
ツト数ｙ、および炉温変更値△θを算定し、Ｂ
ロツトの装入タイミングとロツト替時における
加熱ゾーンの炉温スケジユールが設定される。 次に、本発明を第１図に示した連続熱処理炉に
適用した具体的実施例を説明する。なお、この連
続熱処理炉は、前述のように、第１加熱帯１１、
第２加熱帯１２、第１均熱帯１３および第２均熱
帯１４の各燃焼ゾーンに、それぞれ３４，２５，
２１，１１のポケツトを備え、全体では91のポケ
ツトを備えている。また、Ａ、Ｂ各ロツトの基準
操業条件は、表１に示すように、同一の熱処理温
度610℃および同一の均熱保持時間10分に設定さ
れており、Ａロツト（パイプ外径219.1mm、肉厚
10.16mm）の搬送サイクルタイムＣ_Aは35秒／本で
あり、Ｂロツト（パイプ外径219.1mm、肉厚12.70
mm）の搬送サイクルタイムＣ_Bは42秒／本であ
り、各燃焼ゾーンにおける炉温の標準設定値は第
１加熱帯、第２加熱帯が共に625℃、第１均熱帯
および第２均熱帯が共に615℃に設定されてい
る。

【表】

【表】 そこで、上記ＡロツトからＢロツトへのロツト
替時のＢロツト装入タイミングと第１加熱帯およ
び第２加熱帯の炉温変更スケジユールを求めれば
以下のとおりとなる。まず、第１加熱帯および第
２加熱帯の炉温変更値△θ１，△θ２を設定する
が、炉温の追従性を考慮した実用的な数値とし
て、仮に△θ１＝△θ２＝30℃に設定する。最小
空ポケツト数は、均熱ゾーンのポケツト数と同一
であり、32ポケツトとなる。この場合におけるＢ
−01材の炉内トラツキングを行なうと、第３図に
示すような炉内搬送スケジユールおよび炉温変更
スケジユールとなる。なお、第３図において、１
０１，１０２，１０３，１０４，１０５は、それ
ぞれ装入時点、第２加熱帯への進入時点、第１均
熱帯への進入時点、第２均熱帯への進入時点、抽
出時点を示し、θ１１は第１加熱帯設定炉温を示
し、θ１２は第２加熱帯設定炉温を示し、Ｔは時
刻を示している。 上記第３図に示される操業条件にて、Ｂ−01材
の炉内昇温計算を行なつたところ、均熱時間が８
分しかとれないことが認められた。したがつて、
加熱ゾーンの炉温変更幅△θ１，△θ２を変更し
ないという条件下で、10分の均熱時間を確保する
ために、空ポケツト数を増加することを考慮し、
表２に示すように空ポケツト数とＢ−01材の均熱
時間との関係を求める。

【表】 すなわち、表２の結果が示すように、空ポケツ
ト数40で、Ｂ−01材の炉内トラツキング、炉内昇
温計算を行なつたところ、10分の均熱時間を確保
することが認められた。すなわち、ＡロツトとＢ
ロツトとのロツト替時における空ロツト数を40、
ロツト替時における第１加熱帯および第２加熱帯
の炉温変更幅をそれぞれ30℃とすることにより、
ＡロツトとＢロツトとをある程度連続的に熱処理
することが可能となる。 なお、上記実施例において、炉内昇温計算の対
象としている被熱処理材は、「非定常性」の最も
大なるＢ−01材のみであるが、加熱ゾーンの炉温
変更値△θが30℃である場合には、Ｂ−01材のみ
に基づいてロツト替時の炉温変更パターンを定
め、炉温変更スケジユールを直線的に推移させる
方法で充分対処可能であることが認められてお
り、被熱処理材の品質上に問題を生ずることもな
い。 さらに本例では、パイプの肉厚を変更した場合
のロツト替を示しているが、パイプ外径および長
さが異なる場合のロツト替についても適用できる
ことは言うまでもない。 以上のように、本発明に係る連続熱処理炉の操
炉制御方法によれば、ロツト替時の待ち時間が大
幅に短縮可能となるとともに、ロツト替時の燃料
ロスが減少し、これらによつて、炉の処理能力を
向上し、また熱量原単位を削減することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される連続熱処理炉の概
略構成を示す説明図、第２図は本発明の実施手順
を示す流れ図、第３図はロツト替時における熱処
理スケジユールを示す説明図である。 １１……第１加熱帯、１２……第２加熱帯、１
３……第１均熱帯、１４……第２均熱帯、Ｃ_A，
Ｃ_B……サイクルタイム、ｙ……空ポケツト数、
△θ……炉温変更幅。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 熱処理温度条件が同一で、搬送サイクルタイ
   ムが異なる前後のロツトを熱処理する連続熱処理
   炉の操炉制御方法において、前ロツトの最終材が
   抽出されるまでは当該ロツトのサイクルタイムで
   搬送し、その後は後ロツトのサイクルタイムで搬
   送するとともに、前ロツトのサイクルタイムで搬
   送した後ロツト分のみ、加熱ゾーンの炉温設定を
   変更するとともに、後ロツトの先頭材は前ロツト
   の最終材が抽出された後に均熱ゾーンに装入する
   ものとし、ロツト替時の空ポケツト数、後ロツト
   先頭材のトラツキングおよび炉内昇温計算によつ
   てその抽出温度と均熱時間との関係を求め、熱処
   理温度条件を満足する最小空ポケツト数およびロ
   ツト替時における加熱ゾーンの最適炉温変更値を
   算定し、後ロツトの装入タイミングとロツト替時
   における加熱ゾーンの炉温スケジユールを設定す
   ることを特徴とする連続熱処理炉の操炉制御方
   法。