JPS63241119A - 連続焼鈍炉の操業方法 - 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、電磁鋼板の鉄損値を調整するための連続焼鈍
炉の操業方法に関する。

〔従来技術〕

電気機器の磁性材料として使用される電磁鋼板は、その
磁気特性、即ち鉄ｔｉ値、磁束密度等が品質管理の指標
とされる。このような指標は従来は材温、即ち焼鈍中の
電磁鋼板の温度に基づいて一般的に管理されていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、連続焼鈍炉から連続的に送出されるＮ磁鋼板
の温度は、従来は多くの場合はたとえば熱赤外線等を利
用した放射温度針により測定されているが、これには放
射率の変動に起因する以下の如き種々の問題が存在して
いる。

（１１炉内において電磁鋼板に生成・付着するスケール
の影響。

（２）　　電磁鋼板と温度計間の雰囲気の影響（温度。

湿度、塵埃等）。

（３１電磁鋼板の材質の変更に伴う測温結果の変化、即
ち鋼板の温度が同一でも材質が異なると放射率が異なる
ので測温結果が異なる。

このような理由により正確な材温か測定されないことに
伴って鉄損値も目標から大きく外れるという結果になる
ので、実操業においては材温をやや高めに、またライン
速度をやや遅いめに調節することにより鉄損値が低めに
なるようにして、目標とする鉄損値を維持するようにし
ているのが実情である。このため、生産性の向上が図れ
ず、また省エネルギーの観点からも好ましいとは言い難
い。

このような問題の解決策としては、上述の熱赤外線等の
光学領域の放射温度計では、 （１）　　キャビティ内の多重反射効果を利用する、（
２）２種類の黒体炉からの放射を電磁鋼板の表面で反射
させる、 （３）　　鏡面反射による多重反射効果を利用する、（
４）　　鏡面反射空洞と吸収空洞とを用いて放射率を補
正して真の温度を求める、 等の方法が試みられている。

しかし、このような上述の方法では、測定器の測温方向
をキャビティの方向と実際の測温対象である電磁鋼板と
の間で頻繁に変更する必要があるために、保守性に問題
がある。また、測温範囲がそれに使用される検出素子に
より規定され、しかも狭いこと、更に上記（３）及び（
４）の方法では測定に要する時間が２０乃至６０秒と比
較的長時間になること等の問題がある。

従って従来は前述の如く、電磁鋼板の鉄損値を目標とす
る僅に維持することが困難であった。

たとえば第５図は、電磁鋼板の材質を変更した場合のラ
イン速度と鉄ｍ値との実測値の関係を示したグラフであ
るが、この例では溶接により接続された二つの材質の電
磁鋼板の内、■の材質の比較的低鉄ｍ値（８，６１／ｋ
ｇ）を目標といる時点で材温の測定誤差に起因して約１
５０ｍに亙る鉄損値外れが生じている。そして、溶接点
以降の■の材質に対しては比較的高鉄損値（９，８Ｗ／
ｋｇ）を目標としているが、ここでは材質の変更に伴う
鉄損値の変更の制御が対応出来ず、かなりの鉄損値外れ
を再度化じている。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
連続焼鈍炉にて製造される電磁鋼板の鉄損値を電磁鋼板
の材質が変更され、また目標とする鉄損値が変更された
ような場合にも、目標とする値に維持し得る連続焼鈍炉
の操業方法の提案を目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明では、連続焼鈍炉の出口に鉄損計を配して連続焼
鈍炉から送出される電磁鋼板の鉄損値を経時的に測定し
、またその際のライン速度をも測定し、両者の関係を電
磁鋼板の材質あるいは炉温等に応じて予め求めておき、
目標とすべき鉄損値に対応するライン速度を予め求めで
ある関係から得、これに基づいてライン速度を制御する
ものである。

本発明は、電磁鋼板の鉄損値を調整する連続焼鈍炉の操
業方法において、連続焼鈍炉の出側に、電磁鋼板の鉄損
値を検出する鉄損計を配し、該鉄ｍ針の検出値と連続焼
鈍炉のライン速度との関係を予め求めておき、電磁鋼板
の鉄ｍ値を目標値に一致させるべく、前記関係に基づい
て連続焼鈍炉のライン速度を制御することを特徴とする
。

〔作用〕

本発明では、電磁鋼板の鉄ｍ値の目標値に対応する連続
焼鈍炉のライン速度が、予め求めであるライン速度と鉄
損値との関係から判明するので、これに基づいて連続焼
鈍炉のライン速度を制御すれば目標とする鉄ｍ値を有す
る電磁鋼板が得られ、また電磁鋼板の材質及び目標の鉄
損値が変更された場合にも、目標としている鉄損値を満
足する電磁鋼板が得られる。

〔実施例〕

以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述す
る。

第１図は本発明に係る連続焼鈍炉の操業方法を実施する
ための装置構成を示す模式図、第２図はその鉄損計の構
成を示すブロック図である。

まず第２図を参照して本発明に使用される鉄損計の構成
について説明する。

鉄損とは、鋼板を交流磁化した場合にその鋼板により消
費される電力のことであり、その測定方法はＪＩＳによ
り定められている。即ち、５０１１ｚの交流にて試料の
鋼板を励磁し、鋼板内の最大磁束密度を１５ｋＧａｕｓ
ｓとした場合の、試料１　ｋｇ当りの電力損失Ｗ”　／
　５ｏ　（Ｗ／ｋｇ）で表される。なおｒ”１５ｏＪは
５０ｃ／ｓｅｃ　１５ｋＧａｕｓｓの鉄損を表す。

この鉄を月を測定する鉄損計は、たとえば本願出願人が
先に特願昭６０−１１９２６９号の発明で提案している
第２図に示したようなものを使用する。その具体的な構
成は以下の如くである。

図中１は製造ライン（図示せず）上をその長手方向に移
送されている電磁鋼板を示す。

この電磁鋼板１の移送域には移送方向に適長離隔された
２位置に、電磁鋼板１の幅方向寸法より内径がやや大き
い励磁コイル２．３が設けられている。そして、この励
磁コイル２，３を貫通して電磁鋼板１が移送されるよう
になっており、励磁コイル２．３それぞれの両端はＪＩ
Ｓにて規定されている５０Ｈｚ　（６０１１ｚでもよい
）の交流電源５に接続されている。

従って、電磁鋼板１は励磁コイル２．３を貫通して移送
される際に、励磁コイル２，３によりその長手方向に交
流磁化される。

励磁コイル２，３の間のほぼ中央には、電磁鋼板１を巻
回するように検出コイル４が設置されている。この検出
コイル４は、交流電源５の周波数に基づいた５０１１Ｚ
の基本波、電磁鋼板ｌの鉄損等に起因する波形歪により
生じる１００Ｈｚ以上の高調波。

及び鋼板磁化過程における電磁鋼板１内磁壁の不連続移
動現象、換言すれば公知のバルクハウゼン雑音の３成分
が混在した信号を出力する。

この検出コイル４が出力する信号は電流制御回路６及び
電力計７に与えられている。

電流制御回路６は、検出コイル４から与えられる信号に
基づいて交流電源５の出力電流を制御することにより励
磁コイル２．３から発生される磁界強度を制御する。

一方、電力計７には上述の検出コイル４からの信号の他
に交流電源５からの励磁電流も与えられている。従って
、電力計７は、両者から電力損失を検出してその結果を
鉄損検出回路８に与える。

また、図中９及び１０はそれぞれ励磁コイル２．３の間
の位置で電磁鋼板ｌに臨ませて設置した厚み検出器及び
幅検出器であり、電磁鋼板ｌの厚み及び幅の変位を検出
して鉄損検出回路８に与えている。

鉄損検出回路８は、厚み検出器９及び幅検出器１０から
与えられる電磁鋼板１の厚み及び幅の変位検出値、電力
計７から入力された信号値、更に予め与えられている電
磁鋼板１の基準の厚み１幅。

密度等から鉄損値Ｗを下記式により算出し出力する。

Ｗ＝Ｐ／ρ・ｗ−４２ 但し、ρ：鋼板の密度 ｔ：鋼板の厚み Ｗ：鋼板の幅 ｌ！：実効磁路長 なお実効磁路長ｅとは、鉄ｍ値Ｗの検出対象として有効
に磁化された電磁鋼板１の範囲のことであり、鋼板の密
度ρ、鋼板の厚みｔ及び鋼板の幅Ｗ等もこの実効磁路長
ｌの範囲内の値である。

基本的に以上のように構成された鉄損計を用いて本発明
方法を実施するのであるが、その全体の装置構成を第１
図を参照して以下に説明する。

図中２０は連続焼鈍炉であり、電磁鋼板１の移送ライン
の上流側から順に、無酸化炉２１．加熱帯２２゜均熱帯
２３及び冷却帯２４が連続的に配されている。

無酸化炉２１は、その内部で電磁鋼板１の両側から直火
バーナにより加熱して電磁鋼板１の表面に付着した圧延
油を燃焼させることにより除去するものである。この際
のバーナ燃焼は、空燃比０．９程度で行い、炉内雰囲気
を無酸化（弱酸化性）にして電磁鋼板１の過度の酸化を
防止しつつ加温する。

加熱帯２２は、電磁鋼板１をラジアントチューブにより
表裏両面から加熱する。この加熱帯２２内は後述する冷
却帯２４から送られて来る還元性ガス雰囲気になってお
り、無酸化炉２１にて発生した電磁鋼板１の表面の薄い
酸化膜は還元される。

均熱帯２３は、電磁鋼板１を均熱化してその結晶粒子径
を充分に大きくすることにより磁気特性を改善する。こ
のため、均熱帯２３では電磁鋼板１の均熱時間を充分に
とるようにしている。

冷却帯２４は、電磁鋼板１を還元性雰囲気ガスにより還
元しつつ１５０℃にまで冷却する。なお、この冷却帯２
４内の還元性雰囲気ガスは、通常はアンモニアを熱分解
したＡＸガス（８２ニア５％、Ｎ２：２５％）を使用す
る。

連続焼鈍炉２０の入口近傍には超音波式あるいは渦流式
等の溶接点検出器４０が、また出口には前述の鉄損計３
０がそれぞれ配置されている。

溶接点検出器４０は、電磁鋼板】の溶接による継目位置
を検出するために設置されている。−これはたとえば、
異なる材質の電磁鋼板１を連続的に処理するために相互
を溶接したような場合に、両者に対して異なる処理を行
う必要があるためにその境界を検出する必要があるから
である。

また、図中４２は連続焼鈍炉２０による処理対象になる
鋼板を巻回したペイオフリールであり、電磁鋼板１はこ
のペイオフリール４２か鋼板が引出され、ライン速度調
整ロール５１により設定速度にされて溶接点検出器４０
．連続焼鈍炉２０及び鉄損計３０を通過してテンシタン
リール４５に巻取られる。

ライン速度調整ロール５１はモータ５２により駆動され
るが、このモータ５２にはパルスジェネレータ５３が接
続されており、モータ５２の回転数に対応する数のパル
スをライン速度制御装置５０に与えている。

ライン速度制御装置５０は、主制御装置６０から与えら
れるライン速度の指示値とパルスジェネレータ５３によ
るモータ５２の回転数、即ち実際のライン速度とが一致
するようにモータ５２を調速駆動する。

これにより、ペイオフリール４２からの鋼板の繰出速度
、即ちライン速度が主制御装置６０からの指示値に一致
するように制御される。

主制御装置６０には、上述のライン速度制御装置５０か
らはパルスジェネレータ５３により検出されるライン速
度が、溶接点検出器４０からは電磁鋼板１の溶接点の情
報が、鉄損計３０からは鉄損値がそれぞれ入力される。

そして主制御装置６０は得られたライン速度と鉄損値Ｗ
との関係を統計的に処理してたとえば直線（あるいは曲
線）近値してそのデータをＭｌｉｊＩする。また主制御
装置６０は、ライン速度制御装置５０にはライン速度の
指示値を、鉄損計３０には溶接点検出器４０により検出
された溶接点の情報及び現在処理中の電磁鋼板ｌの基準
の板幅Ｗ。

厚みｔ、密度ρ、材質等の情報が与えられる。

以上のよ、うな構成の装置により実施される本発明方法
の実際について以下に説明する。

まず主制御装置６０は、鉄損計３０により検出される鉄
ｍ値Ｗ及びライン速度制御装置５０から与えられるライ
ン速度Ｌｓとを常時、たとえば１秒間隔にてサンプリン
グすることにより、たとえば第３図のグラフにその一例
を示す如く、電磁鋼板ｌの複数の材質それぞれについて
連続焼鈍炉２０の炉温のたとえば５０℃間隔での鉄損値
Ｗとライン速度Ｌｓとの関係（・にて表されている）を
最小二乗法により直線（または曲線）近似したデータを
得る。

即ち、第３図の例では、ある炉温において、電磁鋼板１
の材質■、■、■それぞれについての鉄損値Ｗとライン
速度Ｌｓとの関係がそれぞれ下記（１）。

（２）、イ３）式の如く得られる。

材質■　Ｗ＝ｃｒＩＬｓ＋β、−・−１１１材質■　Ｗ
−α２　Ｌｓ＋β２　・・・（２）材質■　Ｗ！α３　
Ｌｓ＋β３・−・（３１このようにして一旦鉄損値Ｗと
ライン速度Ｌｓとの関係が近似式の形で得られると、以
後主制御装置６０はデータのサンプリング数が所定値、
たとえばＮに達する都度、下記＋４１．　（５）式によ
って上記近似式の係数α、βを補正する。

α−α′十Ｇ（α−α０）・・・（４）β−β′十Ｇ（
β−β０）・・・（５）但し、α、β：次回の学習係数 α′、β′：今回の学習係数 α０．β０：定数 Ｇ：学習ゲイン（定数） このような係数α及びβの経時的な補正により、鉄損値
Ｗとライン速度Ｌｓとの関係は常時最適な値が得られて
いることになる。

本発明は、基本的にはこのようにして求められる鉄損値
Ｗとライン速度Ｌ３との関係に基づいて、目標とずべき
鉄損値Ｗが得られるようにライン速度Ｌｓを制御するも
のである。

より具体的には、連続焼鈍炉２０により処理すべき電磁
鋼板ｌの材質、炉温及び目標とすべき鉄損値Ｗが入力さ
れることにより、主制御装置６０は予め求め且つ経時的
に補正している上述の如き関係式から条件に適合するも
の、即ち電磁鋼板１の材質及び炉温か適合するものを用
いて電磁鋼板１の鉄ｔｒｉ　１１１ｒＷが目標とする値
となるようなライン速度Ｌｓを算出し、これを設定ライ
ン速度としてライン速度制御装置５０に出力する。ライ
ン速度制御装置５０は、パルスジェネレータ５３による
モータ５２の回転数の検出値と主制御装置６０から与え
られたライン速度Ｌｓの目標値とが一致するようにモー
タ５２の回転制御を行う。これによりライン速度調整ロ
ール５１による電磁鋼板１の繰出速度が主制御装置６０
により設定された速度となる。

ところで、既に何度も述べているように、電磁鋼板１の
材質を変更した場合にはその継目の位置、即ち溶接位置
を目標としてその両側のそれぞれの材質の部分で鉄損値
Ｗを目標値に維持するｆ、ＴＩ御が必要になる。以下に
このような際のライン速度Ｌｓの制御について、第４図
のタイミングチャートを参照して説明する。

なお、溶接点の連続焼鈍炉２０への入炉時刻ＴＩは、そ
の前の溶接点の入炉時刻ＴＯの実測値から下記式にて求
める。

ＴＯ ｔ−ｗ　　・　ρ　・　ｖｔＯ 但し、ＴＯ：前回の溶接点の入炉時刻 Ｔ１：今回の溶接点の入炉時刻 Ｗａ：電磁鋼板ｌのコイルの重量（ｔｌｔ：電磁鋼板１
の厚み（− Ｗ：電磁鋼板ｌの幅（（ロ） ρ：電磁鋼板１の密度（Ｔ／ｒ＋？） ｖｉ（ｔ）ニライン速度（−／鵬１ｎ）ｖＴＯ：現在の
ライン速度（ｍ／＋ｗｉｎ）第４図（ａｌは、鉄損値の
目標値を比較的高い値−２から比較的低い値引に変更す
る場合を示している。

この場合、まず最初は比較的高いライン速度Ｌｓ２にて
比較的高い目標の鉄損値−２が得られている。

一方ライン速度をＬｓ２からＬｓｌに変更した場合、電
磁鋼板１の溶接点以降の部分では低鉄損値−１になって
いなければならないので、溶接点が連続焼鈍炉２０に入
炉するよりもやや早目にライン速度をＬｓ２からＬｓｌ
に減速させておく必要がある。この時間差は、ライン速
度をＬｓ２からＬｓｌに減速した場合に鉄損値がｄ２か
ら旧へ低下するのに必要な応答時間Ａ２１に対応してい
る。従って、電磁鋼板１上の溶接点が連続焼鈍炉２０の
入口に入炉する時刻ＴＩより時間Ａ２１だけ前にライン
速度を１．ｓ２からＬａｌに減速するように制御すれば
よい。

このような制御を行った場合、溶接点が連続焼鈍炉２０
を通過して鉄を員計３０の位置を通過する時刻Ｔ２では
、電磁鋼板１の溶接点以降の部分の鉄損値は低鉄損値Ｗ
１に既に変化している。なお、この際の時刻Ｔ２とＴＩ
との間の時間は Ｔ２−ＴＩ　＝　ｌ　／　ｖＴＯ 但し、Ｉ！二連続焼鈍炉２０の入口から鉄損計３０まで
の間の距離 ｖＴＯ：現在のライン速度 にて求まる。

一方、第４図（ｂｌは、鉄ｍ値Ｗの目標値を比較的低い
値引から比較的高い値−２に変更する場合を示している
。

この場合、まず最初は比較的低いライン速度Ｌｓｌにて
比較的低い目標の鉄１１４１　Ｗ　１が得られている。

一方、ライン速度をＬｓｌからＬｓ２に変更した場合、
電＆ｉ１１鋼板Ｉの溶接点以前の部分では低鉄損値Ｗｌ
が維持されなければならないが、電磁鋼板１の溶接点以
降の部分で鉄ｍ値が−２より低いことは許されるので、
溶接点が連続焼鈍炉２０の出口から出る時刻↑３からラ
イン速度をＬｓｌからＬｓ２へ下側するように変更制御
すればよい このような制御を行った場合、溶接点が連続焼鈍炉２０
を通過して鉄損計３０の位置を通過する時刻Ｔ２では、
電磁鋼板１の溶接点以前の部分の鉄ＦＭ値Ｗは低鉄損値
Ｗ１に未だ維持されている。そして、溶接点が鉄ｔｉ計
３０の位置を通過した時刻Ｔ２から、換言すれば電磁鋼
板１の溶接点以降の部分の鉄ｍ値は旧から−２へ次第に
上昇する。この場合の鉄ｔｌ値−１は、電磁鋼板１の溶
接点以降の目標の鉄ｔｉ値−２より低い値であるから何
等問題は無い。

〔効果〕

以上のように本発明によれば、電磁鋼板の製造に際して
、材温測定の誤差に起因して鉄ｍ値が目標値から大きく
外れて無駄を生じるという問題、あるいは材温を高目に
、またライン速度を低目に維持することにより鉄損値を
最低限度目標値以下に維持しようとする操業形態を採ら
ずともよいので、生産性が大幅に向上する。

また、電磁鋼板の材質を変更したような場合にも、ライ
ン速度と実測鉄ｍ値との関係に基づいて最適ライン速度
を予め求める一方、前記実施例の多く、現在のライン速
度から予め求められた次のライン速度への移行時機を鉄
損値の応答時間を見込んで行えば、鉄損値の変更に際し
ても、電磁鋼板に無駄な部分が生じることはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する丸めの装置構成を示す模
式図、第２図はそれに使用する鉄損計の構成を示すブロ
ック図、第３図は予め求められる鉄ｍ値とライン速度と
の関係を示すグラフ、第４図は本発明方法の説明のため
のタイミングチャート、第５図は従来技術の説明図であ
る。 １・・・電磁鋼板　　２０・・・連続焼鈍炉　　３０・
・・鉄損計　　５０・・・ライン速度制御装置　　６０
・・・主制御装置 特　許　出願人　　住友金属工業株式会社代理人　弁理
士　　河　野　　　登　夫δ　　　３０　　　３５　　
　４０　　　４５ヲ（Ｚ−又ヒ−１”（”／１ｎ＋ン ′＄　　３１ ＄　　５　図 手続補正ＩＦ（自発） 昭和６２年１２月１５０ １、事件の表示 昭和６２年特許願第７５２２２号 ２、発明の名称 連続焼鈍炉の操業方法 ３、？ｉ正をする者 事件との関係　　特許出願人 所在地　大阪市東区北浜５丁目１５番地名　称（２１１
）　　住友金属工業株式会社代表者新宮康男 ４、代理人　〒５４３ 住　所　大阪市天王寺区四天王寺１丁目１４番２２号　
日進ビル２０７号 明細書の［発明の詳細な説明」の欄 ６、補正の内容 （１）　　明細書の第１６頁４行目の式を下記の通りに
訂正する。 ｔ−ｗ・ρ・Ｖｔ０ （２）明細書の第１６頁６行目と７行目の間に下記の但
書きを加入する。 「Ｔ２：現在の時刻Ｊ （３）明細書の第１７頁７行目にｒｌ、ａｌ　ｌとある
のを、ｒｌ、ｓｌ　、１と訂正する。 以上 手続補正書（自発）　　　　６ 昭和６３年３月２２日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電磁鋼板の鉄損値を調整する連続焼鈍炉の操業方法
   において、 連続焼鈍炉の出側に、電磁鋼板の鉄損値を 検出する鉄損計を配し、 該鉄損計の検出値と連続焼鈍炉のライン速 度との関係を予め求めておき、 電磁鋼板の鉄損値を目標値に一致させるべ く、前記関係に基づいて連続焼鈍炉のライン速度を制御
   することを特徴とする連続焼鈍炉の操業方法。