JPH0718341A - 金属帯表裏面性状監視装置および制御装置 - Google Patents

金属帯表裏面性状監視装置および制御装置

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JPH0718341A
JPH0718341A JP16134393A JP16134393A JPH0718341A JP H0718341 A JPH0718341 A JP H0718341A JP 16134393 A JP16134393 A JP 16134393A JP 16134393 A JP16134393 A JP 16134393A JP H0718341 A JPH0718341 A JP H0718341A
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JP
Japan
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steel strip
film thickness
oxide film
heat treatment
thermometer
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JP16134393A
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Inventor
Kiyomi Tsutsui
井 清 巳 筒
Isao Nakamura
村 功 中
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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  • Control Of Heat Treatment Processes (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直火加熱帯を持つ連続熱処理炉の炉内各帯で
の鋼帯表裏面性状(酸化・環元)を監視し制御する。 【構成】 直火加熱帯を持つ連続熱処理炉の各帯の途中
もしくは出側に鋼帯放射率測定機能を有した温度計を設
置し、且つ同装置で測定した鋼帯温度および放射率の情
報を基に鋼帯の表裏面の酸化膜厚を演算する膜厚演算装
置をもうけ、その演算情報を基に操業中に炉内各帯の鋼
帯表裏面性状(酸化・環元)の監視並びに制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、直火式加熱帯を備えた
連続熱処理炉の鋼帯の酸化膜厚の検出ならびに酸化膜厚
制御に関する。
【0002】
【従来の技術】連続熱処理炉の加熱方式として、直火バ
ーナを用いた直火加熱方式は、ラジアントチューブを利
用をした間接加熱方式に比較して加熱能力に優れ、しか
も冷間圧延油をバーンアウトできるため、そのクリーニ
ング設備を省略できる等の利点から、溶融亜鉛メッキラ
インや電滋鋼板連続処理ラインに広く用いられている。
上記直火加熱方式にあっては、無酸化直火バーナにより
鋼帯を加熱する関係上、バーナ詰まり等のバーナ異常が
発生した場合、又燃料ガス組成変化による燃焼排ガス中
の残存酸素量が増加した場合等、鋼帯表裏面が酸化され
て製品の品質を低下させることがある。またかかる鋼帯
に溶融金属メッキを施すと、メッキ密着性を著しく損な
う等の問題がある。
【0003】そこで、これら問題点を解決すべく種々の
製造管理技術が投入され、特に鋼帯表裏面の酸化膜の除
去不足で品質不良の発生を避ける為に炉内に吹き込む環
元性ガス(H2ガス等)量を過剰投入したり、また直火
加熱帯の燃焼空然比を過剰に下げて操業する等の方法が
一般的に採用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の直火式加熱帯を
持つ連続熱処理炉では、通常の場合バーナを多数使用す
るため、バ−ナ燃焼の経時変化、特にバーナ燃焼異常、
を検出し鋼帯の表裏面性状(酸化・環元)を制御するこ
とは困難であった。また燃料ガス組成変化による鋼帯表
裏面と燃焼排ガス中の残存酸素量の変化量を検出し鋼帯
の表裏面性状(酸化・環元)を制御することも困難であ
った。
【0005】そのため当該連続熱処理炉では、鋼帯表裏
面の酸化膜を除去するために環元性雰囲気にし操業して
いるが、炉内各帯での鋼帯表裏面性状(酸化・環元)の
監視技術が無かった為に鋼帯表裏面の酸化膜の除去不足
で品質不良を発生する事があった。その為に炉内に吹き
込む環元性ガス(H2ガス等)量を過剰投入したり、ま
た直火加熱帯の燃焼空燃比を過剰に下げて操業してい
た。
【0006】以上のように従来技術では品質問題や省エ
ネ問題等があった。このような従来技術の問題点に鑑
み、本発明の第1の目的は、直火加熱帯を持つ連続熱処
理炉の場合の炉内各帯での鋼帯表裏面性状(酸化・環
元)の監視技術を提供することにあり、第2の目的は炉
内各帯での鋼帯表裏面性状を積極的にコントロ−ルする
ことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の金属帯表裏面性
状監視装置は、鋼帯放射率測定機能を有する温度計(以
下トレース温度計と称す)により炉内鋼帯の放射率及び
表面温度を測定し、膜厚演算装置で、実験で求めた式に
表面温度を与えて鋼帯の表裏面の酸化膜厚みを求める。
また、本発明の金属帯表裏面性状制御装置は、求めた酸
化膜厚みによって連続熱処理炉各帯の鋼帯酸化,環元手
段を制御する。具体的には、鋼帯表裏面性状(酸化・環
元)の品質を確保するために炉内に吹き込む環元性ガス
(H2ガス等)の量並びに直火式加熱帯の燃焼空燃比を
制御する。
【0008】
【作用】連続熱処理炉の各帯の途中もしくは出側にトレ
ース温度計を設置し、そのトレース温度計で測定演算さ
れた温度及び放射率情報を使った実験で求められた酸化
膜厚演算式で酸化膜厚を算出することにより、炉内の鋼
帯の酸化・環元状態の正確な監視が出来る。トレース温
度計で温度及び放射率を測定演算する方法は、計測自動
制御学会論文集(Vol.25, No.10, 1989, PP 1031/1037)
の〔Theory of NewRadiation Thermometry Method and
an Experimental Study Using Galvannealed Steel Spe
cimens〕により以下の通りである事が分かっている。
【0009】すなわち、放射率は波長,測定系の条件と
材質等の被測定物の物質的条件で決まる。測定条件の異
なった2つの測定系xおよびyを想定すると次式が成り
立つ。 εx =Lx /〔Lb(λx ,T)〕 ・・・(1) εy =Ly /〔Lb(λy ,T)〕 ・・・(2) ここで、
【0010】
【数1】
【0011】である。上記式(1),(2)は分光率の
定義であり、黒体分光放射輝度Lb(λ,T)は、次のW
einの式で表される。
【0012】 Lb(λ,T)=2(C1 /λ5)・exp〔−C2 /(λ,T)〕・・・(3)
【0013】
【数2】
【0014】εx ,εy は被測定体の表面状態により変
動するが、この2つの分光放射率間にある決まった関数
関係があることはトレース温度計の測定原理式から分っ
ている。すなわち εy =f(εx ) ・・・(5) が存在し、この放射率特性関数f(εx )を前もって求
めて於けば、上記式(1),(2),(3),(5)を解
く事により3つの未知数T,εx およびεy が求められ
る。
【0015】また酸化膜厚tは実験式である次の式で計
算する事が出来る。すなわち分光放射率(εx ,εy
および板温(T)より式(6)を用いて鋼帯の酸化膜厚
tを算定出来る。
【0016】 t=a・εx +b・εy −c・εx ・εy −d・T−e ・・・(6)
【0017】
【数3】
【0018】a,b,c,d,e:鋼種によって定まる
定数 操業中の炉内の鋼帯の酸化・環元状態を前記手法でオン
ラインで正確に測定する事により、連続熱処理炉中の鋼
帯の表裏面性状(酸化膜厚)制御を以下の方法で行う。
【0019】すなわち前記手法で求められた鋼帯の酸化
・環元状態量は、雰囲気制御装置並びに燃焼制御装置に
送られ、ここで炉内に吹き込む環元性ガス(H2ガス
等)量を増減し、また直火加熱帯の燃焼空燃比を調整す
る。これにより熱処理炉中の鋼帯の表裏面性状(酸化膜
厚)制御が実現できる。
【0020】
【実施例】図1は、本発明の一実施例である鋼帯表裏面
性状(酸化・環元)監視制御システムの概略構成を示す
ブロック図である。連続熱処理炉2の各帯の途中もしく
は出側にトレース温度計3を設置し、同板温計3で測定
された放射輝度信号(Lx,Ly )を使って第一演算器
4で板温(T)と放射率(εx ,εy )を算出し、第一
演算器4は計算値をプロセスコンピュータ8と第二演算
器5に伝送する。第二演算器5では、第一演算器4で求
めた板温(T)と放射率(εxy )に基づいて酸化
膜厚(t)を求め、その演算値をプロセスコンピュータ
8及び第三演算器6に伝送する。
【0021】第三演算器6は、設定された酸化膜厚の上
限酸化管理値(酸化膜厚:A0,A0+α)を管理し、
酸化膜厚が上限管理値から外れた場合、警報を表示させ
るために表示装置7に信号を伝送する。また第三演算器
6の制御モードを自動制御に選択する事によって、鋼帯
表裏面性状(酸化・環元)制御を行う為に第三演算器6
から雰囲気ガス制御装置10並びに燃焼制御装置9に制
御信号を伝送する。第三演算器6は、自動制御モードに
選択された事により第二演算器5で算出された酸化膜厚
が上限値(A0〜A0+α)の範囲のとき炉内に吹き込
んでいるH2量を経験値で決めたΔH2量だけ増加させ酸
化膜厚の減少を図る様に制御する信号を雰囲気制御装置
9に伝送する。又酸化膜厚が上限値(A0+α)以上の
時は現在直火式加熱帯で燃焼させている直火バーナの空
燃比(μ)を経験値で決めたΔμだけ下げ酸化膜厚の減
少を図る様に制御する信号を燃焼制御装置9に伝送す
る。
【0022】図3に、第三演算器6の、それが自動制御
モードに選択された場合の制御動作のフローチャートを
示す。第三演算器6は、自動制御モ−ドに入るとき、H
2,μフラグを共にクリアする(低レベル0=OFFと
する)。これが図3のステップ1の内容である。以下で
は、カツコ内ではステップという語を省略し、ステップ
番号数字のみを記述する。第3演算器6は、ステップ2
〜10の、「酸化膜厚tの監視ならびに制御」のための
1サイクルの処理を、一定時間周期で繰返す。この1サ
イクルの処理において、第三演算器6は、第二演算器5
が算出した酸化膜厚t(の最新値)を読込み(2)、酸
化膜厚tが、設定範囲A0〜A0+αにあるかをチェッ
クする(3)。
【0023】(A) 酸化膜厚tが設定範囲より小さい
と、前回のサイクルでH2供給量を1ステップ(ΔH2
上げている(H2フラグ=ON)かをチェックして(4
a)、上げていない(H2フラグ=OFF)ときにはH2
供給量をそのまま維持するが、前回のサイクルで上げて
いると、雰囲気ガス制御装置10に1ステップ(Δ
2)のH2供給量の低減を指示し(5a)、H2フラグ
=OFFとする(6a)。これにより過剰なH2供給が
抑制される。
【0024】更に、前回のサイクルで空燃比μを1ステ
ップ(Δμ)下げている(μフラグ=ON)かをチェッ
クして(7a)、下げていない(μフラグ=OFF)と
きには空燃比μをそのまま維持するが、前回のサイクル
で下げていると、燃焼制御装置9に1ステップ(Δμ)
の空燃比の増加を指示し(8a)、μフラグ=OFFと
する(9a)。これにより省エネが向上する。
【0025】(B) 酸化膜厚tが設定範囲内である
と、前回のサイクルでH2供給量を1ステップ(ΔH2
上げている(H2フラグ=ON)かをチェックして、上
げている(H2フラグ=ON)ときにはH2供給量をその
まま維持するが、前回のサイクルで上げていないと、雰
囲気ガス制御装置10に1ステップ(ΔH2)のH2供給
量の増加を指示し(5b)、H2フラグ=ONとする
(6b)。これにより酸化膜厚tを低減する傾向とす
る。
【0026】更に、前回のサイクルで空燃比μを1ステ
ップ(Δμ)下げている(μフラグ=ON)かをチェッ
クして(4b)、下げていない(μフラグ=OFF)と
きには空燃比μをそのまま維持するが、前回のサイクル
で下げていると、燃焼制御装置9に1ステップ(Δμ)
の空燃比の増加を指示し(8b)、μフラグ=OFFと
する(9b)。これにより省エネが向上する。
【0027】(C) 酸化膜厚tが設定範囲より大きい
と、前回のサイクルでH2供給量を1ステップ(ΔH2
上げている(H2フラグ=ON)かをチェックして(4
c)、上げている(H2フラグ=ON)ときにはH2供給
量の供給が過剰となるのを抑制するためH2供給量をそ
のまま維持するが、前回のサイクルで上げていないと、
雰囲気ガス制御装置10に1ステップ(ΔH2)のH2
給量の増加を指示し(5c)、H2フラグ=ONとする
(6c)。これにより酸化膜厚tが低減する。
【0028】更に、前回のサイクルで空燃比μを1ステ
ップ(Δμ)下げている(μフラグ=ON)かをチェッ
クして(7c)、下げている(μフラグ=ON)ときに
は空燃比μをそのまま維持するが、前回のサイクルで下
げていないと、燃焼制御装置9に1ステップ(Δμ)の
空燃比の減少を指示し(8c)、μフラグ=ONとする
(9c)。これにより酸化膜厚tが低減する。
【0029】
【発明の効果】連続熱処理炉の各帯の途中もしくは出側
で従来定量的に行われてなかった鋼帯表裏面の性状(酸
化・環元)の管理が可能となり品質管理の強化ができ
る。又炉内に吹き込む環元性ガス(H2ガス等)の量を
過剰に投入する事が回避でき、また直火式加熱帯を持つ
連続熱処理炉の場合は燃焼空燃比を過剰に下げて操業す
る事も回避でき、雰囲気ガスおよび燃焼ガスの節約が出
来るなど、多大の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例である鋼帯表裏面性状(酸
化・環元)監視制御システムの概略構成を示すブロック
図である。
【図2】 図1に示す表示装置7が表示するグラフおよ
び第三演算器6の制御指令を示すタイムチャ−トであ
る。
【図3】 図1に示す第三演算器6の制御動作を示すフ
ローチャートである。
【符号の説明】
1:被測定物体(鋼帯) 2:連続熱
処理炉 3:放射率測定機能を有する板温計(トレース温度計) 4:第一演算器(放射率及び温度演算装置) 5:第二演算器(酸化膜厚演算装置) 6:第三演算器(酸化膜厚管理演算装置) 7:表示装置(酸化膜厚,放射率,板温) 8:プロセスコンピュータ 9:燃焼制御装置(燃焼空燃比制御) 10:雰囲気制御装置(H2ガス流量制御装置)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直火式加熱帯を備えた連続熱処理炉の各
    帯の途中もしくは出側に設置した、鋼帯放射率測定機能
    を有する温度計、および、該温度計で測定した鋼帯温度
    および放射率を基に鋼帯の表裏面の酸化膜厚を演算する
    膜厚演算装置を備える金属帯表裏面性状監視装置。
  2. 【請求項2】 直火式加熱帯を備えた連続熱処理炉の各
    帯の途中もしくは出側に設置した、鋼帯放射率測定機能
    を有する温度計,該温度計で測定した鋼帯温度および放
    射率を基に鋼帯の表裏面の酸化膜厚を演算する膜厚演算
    装置、および、該膜厚演算装置が演算した酸化膜厚を基
    に前記連続熱処理炉の鋼帯酸化,環元手段を制御する手
    段を備える金属帯表裏面性状制御装置。
JP16134393A 1993-06-30 1993-06-30 金属帯表裏面性状監視装置および制御装置 Withdrawn JPH0718341A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6114694A (en) * 1997-03-25 2000-09-05 Nec Corporation Device having field emission type cold cathode and vacuum tank exhausting method and system in the same
US6236156B1 (en) 1997-08-06 2001-05-22 Nec Corporation Micro vacuum pump for maintaining high degree of vacuum and apparatus including the same
JP2012529149A (ja) * 2009-06-01 2012-11-15 住友化学株式会社 電子デバイス用の改良電極のための組成物

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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