JPS6366883B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はカテナリー形焼鈍炉において、被焼鈍
材の張力を一定に保持することのできる焼鈍方法
に関する。

（従来の技術） ステンレス鋼帯等の焼鈍はカテナリー形焼鈍炉
によつて行われている。第４図はカテナリー形焼
鈍炉の説明図である。第４図において示される如
く焼鈍炉は炉体１と、炉体内部を一定温度に加熱
するバーナー２と、被焼鈍材４を支持する支持ロ
ール３ａ，３ｂ，３ｃと、被焼鈍材４に張力を与
える張力制御装置５等から構成され、被焼鈍材４
は張力制御装置５を経て、炉入口側炉外に設けら
れている支持ロール３ａと、炉内に設けられてい
る支持ロール３ｂと、炉出口側の炉外に設けられ
ている支持ロール３ｃとによつて支持される。

焼鈍は被焼鈍材４を水平方向に送りながら、被
焼鈍材４を一定間隔で支持ロール３ａ，３ｂ，３
ｃによつて支持し、張力を制御しながら行う。

この方式の焼鈍炉では材料が焼鈍温度に達した
とき、材料の強度がほとんど無くなり、過大な張
力で被焼鈍材４を送り出すと、被焼鈍材の伸び、
平坦度のくずれ、表面品質の劣化等が発生するた
め、単位断面積当りの張力（以下ユニツトテンシ
ヨンと称す）をある一定値に維持しながら焼鈍す
る必要がある。

従来このユニツトテンシヨンを検出する方法と
して： 第５図に示す如く被焼鈍材の張力をロードセル
で検出する方法； 第６図に示す如くカテナリーの深さをタツチロ
ールで検出する方法； 第７図に示す如く炉内にある材料のカテナリー
深さをレーザー光線を被焼鈍材に投射し、その反
射角を測定することにより検出する方法；および 炉の入口側で被焼鈍材を送入するためにロール
を駆動しているモーターの負荷を制御する方法等
が実用化されている。

第５図に示すロードセルを使用する方法は、焼
鈍炉本体１とロードセル６とロードセル６に被焼
鈍材４の張力を伝達する複数のロール３ｄと、張
力制御装置５等とから構成される。被焼鈍材４は
張力制御装置５を経て、ロール３ｄを通過し、ロ
ードセルによつて張力が測定され、支持ロール３
ａ上を通つて炉内に送入される。この方法によれ
ば被焼鈍材４の標準張力を予め定めておけば、標
準張力より張力が大き過ぎるときは、ロードセル
６にかかる力が弱く、逆に張力が小さ過ぎるとき
はロードセル６にかかる力が大となるので、被焼
鈍材４の張力を適正値の制御することが可能であ
る。

尚カテナリー深さδとユニツトテンシヨンＵと
の関係は理論的に近似式である次式で表わされ
る。

δ＝γl²／8U ここに γ：材料の比重、 ｌ：支点間の距離 δ：カテナリー深さ、 Ｕ：ユニツトテンシヨン この式よりｌは設備によつて一定であるからカ
テナリー深さδは材料の幅や厚さに関係なく、γ
に比例し、Ｕに反比例し、同一比重のものが通つ
ているときにはδを一定にすればＵが一定になる
ことから、被焼鈍材の厚さや、幅の変化には無関
係にδだけ一定に保てばＵが定まるので後述のタ
ツチロールを使用したり、レーザー光線を被焼鈍
材に投射する方法により、カテナリー深さを検出
することにより、Ｕを調整することができる。

第６図に示すタツチロールを使用する方法にお
いては、焼鈍炉本体１と、被焼鈍材４上に載置さ
れ、被焼鈍材４のカテナリー深さにより上下する
タツチロール７と、タツチロール７に連結され、
タツチロールの上下を回転角で検出できる回転角
検出器８と、張力制御装置５と、支持ロール３
ａ，３ｅ等とより構成される。被焼鈍材４は張力
制御装置５を経て、支持ロール３ｅ，３ａ上を通
過し、炉内に送入される。被焼鈍材４のカテナリ
ー深さがタツチロール７、従つて回転角検出器８
によつて検出できるので、被焼鈍材４の標準張力
を予め定めておけば、張力とカテナリー深さは比
例するので、タツチロール７の位置、従つて回転
角度検出器８の角度を検出することによつて張力
を適正値に制御することが可能である。

第７図に示すレーザー光線を被焼鈍材に投射
し、その反射角を測定する方法は焼鈍炉本体１と
焼鈍炉本体１の上部開孔部に設置され、被焼鈍材
４のカテナリー部にレーザー光線を放射するレー
ザー放射器９と、同じく焼鈍炉本体１の上部開孔
部に設置されレーザー放射器９から放射され、被
焼鈍材４によつて反射された反射光の角度を検出
する反射光の角度検出器１０と、被焼鈍材４を支
持する支持ロール３ａ，３ｂ等とより構成され
る。被焼鈍材４は張力制御装置（第７図において
は省略）を経て、支持ロール３ａを通過し、炉内
に送入され、支持ロール３ａと３ｂとの間でカテ
ナリー部を形成する。レーザー放射器９より放射
されたレーザー光線は被焼鈍材４により反射さ
れ、反射光の角度検出器１０に入るが、被焼鈍材
４のカテナリー深さによつて受光角度が異なる。
被焼鈍材４の標準張力を予め定めておけば、張力
と受光角度とが比例するので、反射光の受光角度
を検出することによつて張力を適正値に制御する
ことが可能である。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながらロードセルを使用する方法は被焼
鈍材の断面積が変るとその都度張力の設定値を変
要する必要があり、タツチロールを使用する方法
はタツチロールを炉の中に設置することが構造上
困難であり、炉の入口側にロール支点間の距離
を、取扱い最大板厚が３mm程度のもので４ｍ以
上、８mmのもので６ｍ以上のスペースをとらなけ
ればならない欠点がある。レーザー光線を被焼鈍
材に投射し、その反射角度を検出する方法は、炉
の天井の耐火物に孔を開け、その孔よりレーザー
光線を投光、受光するが、これらの測定器具が炉
内の高温輻射を受けるため、厳重な防熱対策を講
じなければならず、受光側では投射された光が被
焼鈍材の表面に当り、その時の散乱反射光を検出
するので、表面の光沢度が高く、鏡のような材料
の場合は検出が困難となる欠点がある。

炉の入口側で被焼鈍材を送入するためにロール
を駆動しているモータの負荷を制御する方法では
例えば設備仕様で被焼鈍材である取扱鋼帯の厚さ
の範囲が0.3mm〜３mm、幅1600〜800mmのときは板
厚の最大、最小比が10対１であり、幅比が２対１
であるので張力の最大と最小比はその積となり20
対１の範囲で張力を制御する必要がある。従つて
駆動系のメカニカルロスが大きくなり、又駆動装
置側の張力の影響を補正する必要もあり、非常に
複雑な制御が要求されるという欠点がある。

（問題を解決するための手段） 本発明は前述の方法の有する欠点ならびに問題
点を除去、改善することのできるカテナリー形焼
鈍炉による焼鈍方法を提供することを目的とする
ものであり、特許請求の範囲記載のカテナリー形
焼鈍炉による焼鈍方法を提供することによつて前
記目的を達成することができる。すなわちこの発
明は複数の支持ロールによつて帯、線等の被焼鈍
材が水平又は水平に近い角度に支持され、加熱部
に送入されるカテナリー形焼鈍炉において： 被焼鈍材の単位断面積当りの張力を一定に保つ
ため、炉外の支持ロールに近接した位置に光学的
検出手段例えばイメージセンサーを載置し；被焼
鈍材の傾き、又は支持ロール位置から一定間隔離
れた位置での支持ロールに対する被焼鈍材の下り
量を光学的に検出し；前記光学的に検出された下
り量に基き、被焼鈍材の傾き又は下り量を調整
し、単位断面積当りの張力を一定に保つカテナリ
ー形焼鈍炉による焼鈍方法に関する。

以下本発明のカテナリー形焼鈍炉による焼鈍方
法を詳細に説明する。第１図は本発明の実施例を
示す斜視説明図である。本発明のカテナリー形焼
鈍炉においても第４図で説明した如く、炉体と、
炉体内部を一定温度に加熱するバーナーと、被焼
鈍材を支持する支持ロールと、被焼鈍材に張力を
与える張力制御装置等から構成されることは従来
の方法と変らない。しかし本発明の方法において
は炉と支持ロールとの間であつて、かつ炉外にイ
メージセンサーを設置し、カテナリー深さを検出
する点で従来の方法と異なる。

第１図において示される如く、本発明の方法に
おいては焼鈍炉本体１と支持ロール３ｃとの間に
被焼鈍材４である帯の長さを一定間隔で側面より
観察できるイメージセンサー１１ａ，１１ｂの２
台が設けられている。被焼鈍材４は炉内の支持ロ
ール（第１図では省略してある）と炉外の支持ロ
ール３ｃによつて支持され、カテナリーを形成す
る。第３図において示される如く、カテナリーの
形成によつて生ずる被焼鈍材４の支持ロール３ｃ
における支点での接触角度をθとすると次の関係
式で示されるごとく、 tanθ≒γl／2U ここに γ：材料の比重、 ｌ：距離、 Ｕ：ユニツトテンシヨン tanθはＵに逆比例し、Ｕを一定にするためには
tanθを一定にすれば良いことが判る。

一方第２図において示される如く一定間隔をお
いて設置された２台のイメージセンサーの信号の
立上り位置の差ｈの量を電気的に取り出せば角度
θが求められるので、イメージセンサー１１ａ，
１１ｂの信号に基き、tanθを求めユニツトテンシ
ヨンＵを制御できる。

次に本発明方法の１つの実施態様について説明
する。第１図で示されるように、炉出口１ａと支
持ロール３ｃとの間に光学的位置検出器（イメー
ジセンサー）を250mmの間隔で２台設置し、上、
下方向の視野範囲を250mmにとつてセツトする。
tanθは第２図で示されるようにイメージセンサー
の信号の立上り位置の差ｈの量を電気的に取出す
ことで求める。使用したイメージセンサーはビツ
ト数256で上、下方向の視野を250mmにセツトした
ことから１mm当り１ビツトとなる。

SUS304を用いて比重γ＝約7.9×10^-3Kg／cm³、
支点間距離ｌ＝1600cm、材料に与えるユニツトテ
ンシヨン30Kg／cm²から計算上tanθ＝0.21となる。
250mm離れた位置での高さの差は250×0.21≒50mm
であり、実際の検出感度として±１ビツト、従つ
てユニツトテンシヨンの偏差値はスパン50ビツト
に対し±１ビツト故±1/50×100＝±２％の感度
で検出することができた。この感度はユニツトテ
ンシヨンを一定にする目的には充分すぎる感度で
ある。

（発明の効果） 本発明の方法によれば炉外でしかも既設の炉を
変更することなく、光学的検出器を設置すること
が可能で、特に、焼鈍炉の出口に設置すると被焼
鈍材の温度が一般的に高温で、背景が低温である
ため、容易に被焼鈍材の下り量、角度を検出する
ことが可能であり、更にイメージセンサーに対し
熱の影響がほとんどなく、器具の設置及びメンテ
ナンスが非常に容易である。炉の出側に設置され
るので、被焼鈍材は高温のため軟化しており、支
持ロールに巻付くときの上、下変動は殆んど認め
られないため、安定した検出が可能である。又炉
出口には開口部があり、これをできるだけ狭くし
て、輻射熱の損失を失くしたり、外気の炉内への
侵入を防止することによつて、エネルギー効率を
高めることができる。被焼鈍材の品質を保持する
ため、炉内雰囲気を一定にする必要があり、その
ため炉内への侵入空気を極力少く押えなければな
らないが、本発明の検出器の設置によつて、出口
の被焼鈍材の傾きを精密に制でき、その高さを一
定に保つことができるので、従来300mmあつた開
口部を100mm以下とし約＝1/3に狭くすることがで
きた。実操業では被焼鈍材の厚みが異なるものを
焼鈍炉に於て連続して処理しなければならないこ
とが常時発生し、張力制御を炉の入側で行う従来
の方法では後行の被焼鈍材が先行の被焼鈍材に比
べ厚い場合は後行の被焼鈍材が検出器の位置に達
すると後行の焼鈍材を基準にして制御するため、
炉内にある被焼鈍材は基準のユニツトテンシヨン
より高い値となり、従つて炉の出口ではカテナリ
ーの傾きが少く、カテナリー深さδが少くなり、
厚さの異なる被焼鈍材が通過し終るまでこの現象
が続く。先行の被焼鈍材が後行の被焼鈍材に比べ
厚い場合は逆になり、この場合は炉の床まで帯が
下り下面にカキ疵を作る等の不具合を発生するの
でカテナリー制御を炉出口で行うことが有利であ
り、本発明の方法は工業的にも極めて有利であ
る。

尚検出イメージセンサーを２台載置したのは支
持ロールが上下に移動可能であることとロール表
面の手入れによつて、直径が変ること等からtanθ
のみ検出する目的で２台とし、その差を検出した
が、支持ロールの位置が決つている場合等では当
然１台で行つてもよいし、その方が制御が簡単で
ある。又同様の目的でテレビジヨンを用い、画像
処理によつて傾きを検出することも容易に実現可
能である。即ちテレビカメラの場合は、イメージ
センサーと全く同様の原理であるが、第８図に示
す様にカメラ内のセンサー上に像があり、走査線
上のX₁，X₂の位置で像と交差する点Ａ，ＢのＹ
方向の位置Y₁，Y₂を求め、これを演算処理で tanθ＝Y₁−Y₂／X₁−X₂ で求め、tanθが一定となる様制御することで目的
が達成される。

尚又前述の説明ではイメージセンサーを炉の出
側に設置した例に就いて述べたが、イメージセン
サーは必ずしも炉の出側に設置する必要はない。
炉の出側に設置した場合に比べて精度はやや落ち
るが、炉の入側の支持ロールと炉体間にイメージ
センサーを設置し、炉入側の支持ロールと炉内の
支持ロールとによつて生ずる被焼鈍材のカテナリ
ーによつて、ユニツトテンシヨンを制御する方法
でもよい。すなわちこの場合被焼鈍材は通常、常
温であるため板から出る光がないため、出側に設
置する場合と異なるが、イメージセンサーの反対
側に光源として堅に螢光灯を設けることにより出
側に検出器を設けた場合と同様に検出可能とな
る。従つて従来の方法に比べれば格段の効果が発
揮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のイメージセンサー設置説明
図、第２図、第３図はイメージセンサーの動作説
明図、第４図は従来のカテナリー焼鈍炉全体説明
図、第５図は従来のロードセルを使用する制御
図、第６図は従来のタツチロールを使用する制御
図、第７図は従来のレーザー光線を使用する制御
図、第８図はテレビカメラの動作説明図である。 １……焼鈍炉本体、２……バーナー、３ａ，３
ｂ，３ｃ……支持ロール、３ｄ，３ｅ……ロー
ル、４……被焼鈍材、５……張力制御装置、６…
…ロードセル、７……タツチロール、８……回転
角検出器、９……レーザー放射器、１０……反射
光入射角検出器、１１ａ，１１ｂ……イメージセ
ンサー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の支持ロールによつて帯、線等の被焼鈍
   材が水平又は水平に近い角度に支持され、加熱部
   に送入されるカテナリー形焼鈍炉において： 被焼鈍材の単位断面積当りの張力を一定に保つ
   ため、炉外の支持ロールに近接した位置に光学的
   検出手段を設置し； 被焼鈍材の傾き、又は支持ロール位置から一定
   間隔離れた位置での支持ロールに対する被焼鈍材
   の下り量を光学的に検出し； 前記光学的に検出された下り量に基き、被焼鈍
   材の傾き又は下り量を調整し、単位断面積当りの
   張力を一定に保つことを特徴とするカテナリー形
   焼鈍炉による焼鈍方法。