JPH0192323A - 連続焼鈍炉の板温制御方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、薄板コイルの端部に別コイルの端部を溶接し
て−続きの金属板とし、これを連続的に炉内に通板する
ことによって、所定の加熱・冷却パターンを金属板に与
える、連続焼鈍炉の板温制御に関するものである。

［従来技術］ 連続焼鈍炉では連続的に金属板を炉内に通板するため、
先行コイルと後行コイルの板厚・板幅が異なる場合、そ
の溶接部では異サイズの金属板を加熱することになり、
先行コイルと後行コイルの炉出口温度は溶接部前後では
不連続となり、先行コイルと後行コイルの板温め差（板
温ジャンプ量）を生じることになる。このために、溶接
部付近では板温外れが発生し易い、特に近年生産性向上
の目的からラインが高速化されるにつれて、サイズ変更
部の板温のジャンプ量は増大し、サイズ変更部周辺で焼
き過ぎまたは焼き不足による不良品が発生するという問
題が起こっている。

このような温度制御不良を解消する方法として、従来よ
り、燃料流量を一時的に過大に操作して応答の遅れを補
償するもの（特開昭６１−１１３７２８号公報）や、炉
出口板温と燃料流量、炉温、板厚、板幅、ライン速度と
の関係を表す数式モデルを用いて、サイズ変更時または
ヒートサイクル変更時に所定の評価関数の最小値を与え
る板温の推移軌道、ライン速度変更量およびライン速度
の変更開始時期を予め求め、この推移軌道に向かって板
温が追随するように燃料流量を制御するものく特開昭６
１−１９００２６号公報）、サイズ変更時のストリップ
移送速度を板厚変更前の定常速度および板厚変更後の定
常速度のいずれよりも小さくしてストリップの通過時間
を延長させてサーマルヘッドを小さくし、かつ、前記ス
トリップの移送速度の変化を予め計算すると共に、該計
算結果およびストリップの諸条件をもとに前もって炉温
を計算し、その計算値に見合ったフィードフォワード方
式による加熱制御を行なう方法（特公昭５７−１４４１
３号公報）が提案されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、前記特開昭６１−１１３７２８号公報や
特開昭６１−１９００２６号公報に開示されている方法
は、溶接部近傍における板温の変化を管理するものでは
ないので、サイズ変更時の溶接部近傍での先行コイルと
後行コイルの板温を共に目標炉出口温度に保持すること
が不可能になる場合があり、特公昭５７−１４４１３号
公報に開示される方法では、移送速度の変更量と変更の
パターンはは予め決められており、板厚、目標炉出口温
度等によって変化させていないので、通常その変更は余
裕を持たせて歯侵に行わざるをえず、そのなめ生産性が
必要以上に低下するという問題がある。

本発明はこのような問題点を解決するためにされたもの
で、その目的はサイズ変更時の溶接部近傍における先行
コイルと後行コイルの板温を共に目標炉出口温度の許容
値以内に保ち、しかも生産性を必要以上に低下させない
連続焼鈍炉の板温制御方法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 前記目的を達成するために本発明においては、金属板用
直火型連続焼鈍炉における被焼鈍材の、先行コイルと後
行コイルの目標出口板温が同じである場合における、サ
イズ変更時の板温制御において、先行コイルと後行コイ
ルの炉出口における温度の差が所定値以下となるように
、変更ライン速度を数式モデルにより決定し、サイズ変
更部が炉入口に到達する以前に前記変更ライン速度とな
るような時点で、ライン速度の減速を開始すると共に炉
出口板温の目標値を前記温度差の半分だけ温度変化の逆
方向にシフトさせ、サイズ変更部が炉出口を通過した後
は、ライン速度を後行コイルの規定ライン速度に戻すと
共に、出口板温の目標値を初期の値に戻す制御方法を採
用している。

［作用］ 本発明においては、先行コイルと後行コイルの炉出口に
おける温度の差が所定値以下となるように、ライン速度
を数式モデルにより決定しているので、必要以上に生産
性を低下させることがない、また、サイズ変更部が炉入
口に到達する以前に前記変更ライン速度となるような時
点で、ライン速度の減速を開始すると共に炉出口板温の
目標値を前記温度差の半分だけ温度変化の逆方向にシフ
トさせているので、サイズ変更部で板温の急変が起こっ
ても、先行コイル、後行コイルとも板温は許容範囲内に
保たれる。

［発明の実施例］ 以下、本発明の実施例を第１図を使用して説明する。第
１図において１は連続焼鈍炉のうちの加熱炉、２は被焼
鈍材であるコイル、４はライン駆動電動機、５は板温検
出器、６はライン速度検出器、７は炉温検出器、９は焼
鈍条件指令器、１０はライン速度変更パターン計算器、
１１は炉出口板温設定器、１２はライン速度設定器、１
３は炉出口板温調節器、１４は燃料流量調節器、１６は
ライン速度調節器である。

先行コイルの尾端に後行コイルの端部を溶接機（図示せ
ず）で溶接し連続したコイルときれたコイル２は、入側
ルーパ（図示せず）を経て加熱炉１に送られ、ここで所
定の温度まで加熱された後、均熱炉、ガスジェット炉、
過時効炉、急冷炉（図示せず）に通板されて必要を熱サ
イクルが加えられる。加熱炉１における加熱燃料の流量
制御は、燃料供給配管３に設置した燃料流量調節弁１５
および燃料流量検出器°８と燃料流量調節器１４によっ
て行われる。また、ライン速度制御はライン速度検出器
６とライン速度調節器１６によってライン駆動電動機４
の回転数を制御することによって行われる。

本発明においては、板厚、板幅などのサイズ変更部を検
出すると、焼鈍条件指令器９によって、後述する板温予
測モデルに必要な板厚、板幅、目標出口板温等の焼鈍条
件が設定される。サイズ変更部の検出は、例えば先行コ
イルと後行コイルの端部の溶接の完了信号で行なっても
よく、ラインの途中に周知の光学式または磁気式溶接部
を設置して検出してもよい、ライン速度変更パターン計
算器１０は後述するように第４図のフローに従ってサイ
ズ変更部の先行コイルと後行コイルの炉出口板温の差の
絶対値が所定値α以下となるように、ライン速度変更パ
ターンを計算する。先行コイルと後行コイルの炉出口板
温の差の絶対値はライン速度が遅くなるほど炉内通過時
間が長くなるのでコイルと燃焼ガス温度、炉壁温度との
サーマルヘッドが小さくなることから、第２図に示すよ
うに小さくなる。

所定値αとしては普通は炉出口の目標板温の上下に設け
られている板温許容幅を基にして決定される。ここで炉
出口板温は以下の数式モデルを基にして計算される。

ｐ　・ｈ−ｖ−（ｄＱ（Ｔｓ）／ｄｘｌ＝　２・Ｕａ−
・６　・（（Ｔｇ　＋　２７３）’　　　（Ｔｓ　＋　
２７３）’　１−＋２・ＬＩｗｓ・σ・（（７ｗ＋２７
３）”（Ｔｓ＋２７３）’　）−＝−−−＝−−（１’
） （ｄＴ、／ｄｔ）＝ｆｔ（ｕ）　　　　　　　　　　　
　　−（２）Ｔｘ＝ｆ２（ｕ、Ｔｗ）　　　　　　　　
−−−−−−−ｍ−”　　（３）ここに、Ｔ、：板温［
’ｃ］、’ｒｇ：燃焼ガス温度［”Ｃ］、Ｔｗ：炉壁温
度［’Ｃ］　、　Ｑ　（Ｔｓ）：コイル含熱量［１ｄ／
ｋｇコ、ｖニライン速度［ｍｐｍ］Ｕ：燃料流量［Ｎ　
ｎ（／ｈ　］　、ρ：コイル密度［ｋｇ／ｎ（］、ｈ：
板厚［ｍ］、Ｕ、、：燃焼ガスからコイルへの総括熱吸
収率、Ｕｗｓ　：炉壁からコイルへの総括熱吸収率、σ
：ステファン・ボルツマン定数［Ｗ／　ｍ２・ｈ−に’
］　、ｘ　：炉入口からの距離［ｍ］である。

炉出口板温は、炉入り口板温を初期条件として数式（１
）、（２）、（３）を炉入口から炉出口まで炉長しにわ
たって数値積分することによって求められる。

以下第４図に基づいてライン速度変更パターン計算器１
０がライン速度変更パターンを計算する手順を説明する
。

まず、現在のライン速度での先行コイルと後行コイルの
炉出口板温の差を求める（ステップ４１）、この差の絶
対値が所定値α以下か判断しくステップ４２）、もし所
定値以下ならばライン速度は変更しない（ステップ４３
）、所定値以上の場合はラインー速度を予め定めた一定
量減速した値に基づいて先行コイルと後行コイルの炉出
口板温の差を求める（ステップ４４）６そしてこの差の
絶対値が所定値α以下か判断しくステップ４５）、所定
値より大きければ再びステップ４４に戻って所定値以下
になるまで繰り返す、このよ、うにして求まった先行コ
イルと後行コイルの炉出口板温の差の絶対値は所定値α
以下なので、１ステツプ前のライン速度と炉出口板温の
差の絶対値との間で線形補間を行ない、先行コイルと後
行コイルの炉出口板温の差の絶対値が所定値αとなる変
更ライン速度を求める（ステップ４６）０次に計算され
たライン速度に基づいてライン速度変更パターンを計算
する（ステップ４７）。

このライン速度変更パターンの計算方法の一例について
第５図に基づいて説明する。まずバーナの燃焼量を最小
とする（ステップ４７１　）　、次にうインに許容され
る最大速度変更率で一定速度だけ減速したとして数式（
１）、（２）、（３）を解いてコイルの板温を求める（
ステップ４７２．４７３＞。

コイルの板温か許容値以内であるかどうかを判断しくス
テップ４７４　）　、許容値を越える場合には板温か許
容値に保たれるような最大許容速度変更率を求める（ス
テップ４７５）。次にライン速度が変更ライン速度に達
したかどうかを判断しくステップ４７６　）　、達して
いなければステップ４７２に戻って繰り返し計算を行な
う。

なお、この速度変更パターンの求めがた自体は本発明の
要旨とするところではなく、ラインの特性に合わせて任
意に決定することが出来る０例えば、現在のライン速度
から変更ライン速度まで一定の速度変更率で減速するこ
ととし、その速度変更率をコイルの板温か許容値以内に
保たれるように数式（１）、（２）、（３）を解くこと
によって求めてもよい、減速の開始点は前記方法により
求められた速度変更率でラインを減速した場合、サイズ
変更点が炉入口に入る前にライン速度が変更ライン速度
に達するような時点とする０以上説明したごとく、求め
られた速度変更パターンに従ってライン速度の変更を行
えば板温は許容値以内に保たれ、先行コイルと後行コイ
ルの炉出口板温の差の絶対値が所定値α以内となる。ラ
イン速度変更パターン計算器１０はライン速度設定器１
２にこの速度変更パターンの指令を与えライン速度調節
器１６を介してライン速度を制御する。

また、サイズ変更部が炉出口を通過した時点でライン速
度を後行コイルの規定ライン速度にしなければならない
が、このライン速度の変更パターンも同様の手法により
求める。この場合、バーナ、ライン速度等の操作は前記
減速の場合と逆になる。

一方、板温の制御は以下のように行なう、即ち、炉出口
板温設定器１１はライン速度の変更開始と同時に、ライ
ン速度変更パターン計算器１０によって与えられる先行
コイルと後行コイルの炉出口板温の差（αまたは−α）
の半分を逆方向に上乗せした温度を、設定炉出口板温と
して炉出口板温調節器１３に与える。炉出口板温調節器
１３は前記設定炉出口板温とライン速度検出器６によっ
て検出されたライン速度、板温検出器５によって検出さ
れた炉出口板温に基づいて燃料流量の設定値を求め燃料
流量調節器１４に設定信号を送る。炉出口板温調節器１
３は周知の温度調節計である。

サイズ変更部が炉出口を通過したとき、炉出口板温設定
器１１は設定炉出口板温を初期の値に戻す。

本発明によるライン速度変更パターンおよび炉出口板温
の設定値の計算結果の一例を第３図に示す。第３図は先
行コイルが薄物、後行コイルが厚物の場合の計算例であ
り、先行コイルのライン速度ｖ１から、先行コイルと後
行コイルの炉出口板温の差の絶対値が所定値α以内とな
る変更ライン速度ｖ２に減速した後サイズ変更部を炉内
に迎え、サイズ変更部が炉出口に到達した時点で後行コ
イルの規定ライン速度ｖ３とするようにしている。Ｖｌ
からｖ２　、Ｖ３からｖ３への速度変更過程で加減速率
が２段階に分かれているのは、前述したようにバーナの
燃料流量を最大または最小とした場合に、ラインの最大
加減速率で加減速しても板温が規定範囲内に入る範囲と
、板温を規定範囲内に′入れるために加減速率が制限さ
れる場合があるからである。

［発明の効果コ 以上説明したごとく本発明によれば、サイズ変更時の溶
接部近傍における先行コイルと後行コイルの板温を共に
目標炉出口温度の許容値以内に保ち、しかも生産性を必
要以上に低下させない連続焼鈍炉の板温制御方法を実現
することができ、生産性、品質の向上という極めて有益
な効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を実現するための装置の構成
を示すブロック図、第２図はライン速度と板温ジャンプ
量の関係を示す図、第３図は本発明の１実施例における
ライン速度と炉出口板温設定値の変化の計算例を示す図
、第４図、第５図はライン速度変更パターンの計算手順
の１例を示すフローチャート図である。 １・・・加熱炉、２・・・コイル、３・・・燃料供給配
管、４・・・ライン駆動電動機、５・・・板温検出器、
６・・・ライン速度検出器、７・・・炉温検出器、８・
・・燃料流量検出器、９・・・焼鈍条件指令器、１０・
・・ライン速度変更パターン計算器、１１・・・炉出口
板温設定器、１２・・・ライン速度設定器、１３・・・
炉出口板温調節器、１４・・・燃料流量調節器、１５・
・・燃料流量調節弁、１６・・・ライン速度調節器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 金属板用直火型連続焼鈍炉における被焼鈍材の、先行コ
   イルと後行コイルの目標出口板温が同じである場合にお
   ける、サイズ変更時の板温制御において、 イ、先行コイルと後行コイルの炉出口における温度の差
   が所定値以下となるように、変更ライン速度を数式モデ
   ルにより決定し、 ロ、サイズ変更部が炉入口に到達する以前に前記変更ラ
   イン速度となるような時点で、ライン速度の減速を開始
   すると共に炉出口板温の目標値を前記温度差の半分だけ
   温度変化の逆方向にシフトさせ、 ハ、サイズ変更部が炉出口を通過した後は、ライン速度
   を後行コイルの規定ライン速度に戻すと共に、出口板温
   の目標値を初期の値に戻すことを特徴とする連続焼鈍炉
   の板温制御方法。