JPH08199324A - 合金化炉における鋼板温度制御方法 - Google Patents

合金化炉における鋼板温度制御方法

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JPH08199324A
JPH08199324A JP7006626A JP662695A JPH08199324A JP H08199324 A JPH08199324 A JP H08199324A JP 7006626 A JP7006626 A JP 7006626A JP 662695 A JP662695 A JP 662695A JP H08199324 A JPH08199324 A JP H08199324A
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JP
Japan
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temperature
plate temperature
heating zone
heating
side plate
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Withdrawn
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JP7006626A
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English (en)
Inventor
Youichi Shimonosono
陽一 下之薗
Takashi Sasahara
隆志 笹原
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

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  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
  • Coating With Molten Metal (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 合金化炉において、加熱帯入側板温あるいは
加熱帯出側板温を放射温度計や伝熱計算によらないで求
めるとともに、保熱帯出側板温を加熱帯出側板温とみな
してフィードバック制御する場合に、運転条件が変わっ
た時にも有効となる加熱帯出側板温により鋼板温度が制
御できる方法を提供するものである。 【構成】 合金化炉において、加熱帯入側板温あるいは
加熱帯出側板温を誘導加熱ヒーターのインピーダンスか
ら求めて、各誘導加熱ヒーターの投入電力を求めて鋼板
温度を制御するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本願発明は、連続式溶融亜鉛メッ
キ鋼板製造設備において、誘導式加熱炉とヒーター式保
熱炉を用いて合金メッキ鋼板を製造する場合の鋼板の温
度制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】合金亜鉛メッキ鋼板は、耐食性、塗装
性、プレス成形性などに優れていることから、自動車用
鋼板や家電用鋼板などに用いられている。合金亜鉛メッ
キ鋼板は、鋼板を溶融亜鉛浴に通し、亜鉛浴の直上に設
置されたワイピング装置で適正なメッキ厚みに調整した
後、加熱帯で500〜550°C程度に加熱し、さらに
保熱帯で等温維持することによってメッキ層を鉄と亜鉛
の合金層にすることによって製造するのが一般的であ
る。
【0003】このプロセスで重要な点は、合金層の合金
不足や過合金を防ぐために亜鉛メッキ鋼板の温度を制御
してメッキ層の合金化度を適正な範囲に制御することで
ある。
【0004】従来、合金化炉はガス燃焼加熱方式が用い
られており、ガス燃焼加熱方式の場合、鋼板温度は炉温
を調節することによって制御され、その方法は既に確立
している。
【0005】近年、急速加熱による品質向上と環境保護
の観点から誘導加熱方式への移行が試みられつつある。
【0006】例えば、特開平3ー199365号公報に
は、誘導加熱方式と直火.加熱方式との併用によって、
鋼板を加熱する際の合金化炉の板温制御技術が開示され
ている。前記公報に開示されている技術について、図5
を用いて説明すると、焼鈍炉21から出た鋼板20は、
亜鉛浴ポット22に入り亜鉛が付着され、ポット22か
ら引上げられ、ワイピングノズル23により亜鉛の付着
量が調整され、合金化炉の加熱帯24、保持帯25、冷
却帯26を通って鋼板表面に合金層を形成させるもので
ある。合金化炉のうち、加熱帯24は、誘導加熱方式の
第1加熱帯27、次いで直火加熱方式の第2加熱帯28
からなるものである。そして、誘導加熱方式の第1加熱
帯27で設定値になるように電力あるいは電圧を調整
し、直火加熱方式の第2加熱帯28で炉温設定値になる
ように炉温を調節するものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前記の誘導加熱方式の
場合、鋼板温度は関数P=F(t、w、s、ΔT)/E
FFによって求められる電力を投入することによって制
御される(t=板厚、w=板幅、s=ラインスピード、
ΔT=昇温量、EFF=加熱効率)。しかしながら、こ
れには次の問題がある。
【0008】(1) この関数中の昇温量は、加熱帯出
側における目標板温と加熱帯入側板温との差であるの
で、昇温量の算出には加熱帯入側板温を正確に得る必要
がある。ところが、放射温度計による方法は、亜鉛の飛
散による放射温度計レンズ面の曇りや鋼板の低放射率に
起因する放射エネルギーの減衰によって測定が困難であ
る。
【0009】また、亜鉛浴から加熱帯までの空走区間で
の自然冷却とワイピングエアーによる冷却を考慮して計
算で求める方法は、熱伝達関数の設定が難しく、この方
法にも難がある。
【0010】(2) さらに、前記関数で求められた電
力は、加熱効率や常数が運転条件によって多少異なるた
め、加熱帯出側板温を検出し目標板温と比較して、偏差
があれば投入電力を補正する必要がある。しかしなが
ら、加熱帯出側の鋼板は合金化過程であり、鋼板の放射
率が大幅に変化するため、放射温度計による測定は困難
である。
【0011】したがって、放射率変動の少ない保熱帯出
側で板温を測定し、その板温を加熱帯出側板温とみなす
方法が考えられる(通常、運転条件として加熱帯出側板
温と保熱帯出側板温は同じにするため、保熱帯目標炉温
は加熱帯出側目標板温と同一値に設定する)が、しかし
ながら、板幅やラインスピード等の運転条件が変わった
ときは保熱帯の熱容量が大きいため、炉温の応答時間の
遅れによって保熱帯出側板温が変動し、保熱帯出側板温
≠加熱帯出側板温となり、保熱帯出側板温を加熱帯出側
板温と見なして投入電力の補正をすることができないと
いう問題がある。
【0012】そこで、本願発明は、上記問題点を解決す
るために、合金化炉において、加熱帯入側板温あるいは
加熱帯出側板温を放射温度計や伝熱計算によらないで求
めるとともに、保熱帯出側板温を加熱帯出側板温とみな
してフィードバック制御する場合に、運転条件が変わっ
た時にも有効となる加熱帯出側板温により鋼板温度が制
御できる方法を提供するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本願発明は、合金化炉に
おいて、加熱帯入側板温あるいは加熱帯出側板温を誘導
加熱ヒーターのインピーダンスから求めて、各誘導加熱
ヒーターの投入電力を求めて鋼板温度を制御するもので
ある。
【0014】
【作用】誘導加熱ヒーターのインピーダンスから求めら
れた加熱帯入側板温あるいは加熱帯出側板温を利用して
投入電力を求めることにより、誘導加熱ヒーターに投入
される電力の正確さを向上させる事ができる。
【0015】また、運転条件の変動によって保熱帯出側
板温が変動しても、計算によって求めた加熱帯出側板温
を加熱帯出側実績板温として用いることによって正確な
フィードバック制御が維持できる。
【0016】
【実施例】本願発明の実施例を図1を用いて説明する。
【0017】亜鉛ポット1へ連続的に送り込まれた鋼板
2には溶融亜鉛3が被覆され、亜鉛浴の直上に設置され
たワイピング装置4で適正なメッキ厚みに調整された
後、加熱帯5で500〜550°C程度に加熱され、さ
らに保熱帯6で等温維持されることによってメッキ層が
鉄と亜鉛の合金層になる。
【0018】本願発明においては、鋼板2は、加熱帯5
において誘導加熱され、保熱帯6においてはヒーターで
保熱されるものである。そして、亜鉛ポット1保熱帯6
及び保熱帯出側にはそれぞれ温度検出器8、9、11が
設けられ、誘導加熱ヒーターは投入電力制御装置7で制
御される。また、保熱帯のヒーター12は炉温調節計1
0で制御される。
【0019】誘導加熱方式の加熱帯5には、必要数の誘
導加熱ヒーター(IH)がNo.1〜No.nまで設け
てあり、各ヒータは投入電力制御装置により、供給電力
が制御され、板温が制御される。
【0020】本願発明においては、加熱帯入側板温及び
加熱帯出側板温を誘導加熱ヒーター(IH)のインピー
ダンスによって求めるが、これに関し、図2を参照し
て、板温と誘導加熱ヒーターのインピーダンスの関係に
ついて説明する。
【0021】図2から明らかなとおり、n段目の誘導加
熱ヒーター部の平均板温Tn(°C)は、誘導加熱ヒー
ターのインピーダンスZ(Ω)(=供給電圧/電流)と
相関関係にある。このことに着目し、誘導加熱ヒーター
のインピーダンスから加熱帯入側板温(TIACT)及び加
熱帯出側板温(TOACT)を、式1及び式2から求めるこ
とができる。
【0022】式1 TIACT=Tn−Pn(Tn+1−Tn)/(Pn+Pn
+1) 式2 TOACT=Tn+Pn(Tn−Tn−1)/(Pn+Pn
−1) ここで、 TIACT:加熱帯入側板温 TOACT:加熱帯出側板温 Tn :n段目の誘導加熱ヒーター部の平均板温 Pn :n段目の誘導加熱ヒーターへの投入電力 上記の式から、加熱帯入側板温は、第1段目と第2段目
の誘導加熱ヒーターのインピーダンスを求め、予め採取
しておいたインピーダンスー板温特性より、各段の誘導
加熱ヒーター部の板温を求め、誘導加熱ヒーター間の板
温差から1段目ヒーターの昇温量を算出し、それを第1
段目の板温から減することによって加熱帯入側板温を求
めることができる。
【0023】同様に加熱帯出側板温も式2により求める
ことができる。
【0024】こうしてインピーダンスー板温特性から、
誘導加熱ヒーターのインピーダンスを測定することによ
り加熱帯入側板温又は加熱帯出側板温を正確に求めるこ
とができ、その結果、誘導加熱ヒーターの投入電力を正
確に得ることができる。
【0025】そして、前記投入電力は、次式により求め
ることができる(図3参照)。
【0026】まず、処理材条件によるベース電力(TP
B)の計算が行われる。
【0027】式3 TPB=J×t×W×ρ×Q×103/EFF ここで、 t:板厚(mm) W:板幅(mm) ρ:鋼板の比重(kg/mm3) Q:鋼板の比熱(kw・sec/kg・°C) EFF:加熱効率(板厚・板幅の関数) J:常数 ベース電力が計算されると、次いで、次式により運転条
件による投入電力計算が行われる。
【0028】式4 Ptw=TPB×S(TOTAR−TIACT)/60+K[k
W] ここで、 S:ラインスピード(m/min) TOTAR:目標板温(°C) TIACT:加熱帯入側板温(°C) K:補正電力(kW) 前記計算により得られた電力を投入し、補正電力Kの計
算を次式により行なう。
【0029】式5 K=TPB×S×(TOTAR−TOACT)/60 ここで、 TOACT:加熱帯出側板温(°C) 式4及び式5を繰り返すことにより加熱帯目標板温と実
績板温の偏差より投入電力の補正量を算出し、修正す
る。
【0030】次に、前記の板温を利用して、運転条件が
変動した場合の制御について、図4を用いて説明する。
【0031】加熱帯出側板温TOACTとして保熱帯出側板
温(の区間)を使ってフィードバック制御するもの
で、前述の方法で誘導加熱ヒータのインピーダンスから
加熱帯出側板温を求めておき、運転条件が変動し保熱帯
炉温が変動し目標炉温±aから外れたときには、加熱帯
出側実績板温を保熱帯出側板温から、前記の方法で求め
た板温に切り替え(の区間)、保熱帯炉温が目標炉温
±aに戻ったとき加熱帯出側実績板温を保熱帯出側板温
に(の区間)切り替える。この時、加熱帯目標板温と
実績板温の偏差より投入電力の補正量を算出し、修正す
る。
【0032】
【発明の効果】板温を正確に制御することが可能とな
る。
【0033】本願発明は、誘導加熱ヒータのインピーダ
ンスから誘導加熱ヒーターの板温を求めた加熱帯入側あ
るいは加熱帯出側の板温を利用して鋼板温度を制御する
ので、正確なフィードバック制御ができ、また、運転条
件の変動によって保熱帯出側板温が変化しても、前記イ
ンピーダンスから求めた加熱帯出側板温を加熱帯出側実
績板温として適用することによって正確なフィードバッ
ク制御が維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明に適用される合金化炉の概略図。
【図2】インピーダンスと板温の関係図。
【図3】投入電力の計算手順を示す図。
【図4】本願発明を運転条件変動時に適用した場合の目
標板温の変化図。
【図5】従来の合金化炉の概略図。
【符号の説明】
1、22 亜鉛ポット 2、20 鋼板 3、22
亜鉛浴 4、23 ワイピング装置 5、24 加熱帯
6、25 保熱帯 7 投入電力制御装置 8、9、11 温度検出器
10 保熱帯炉温調節計 12 保熱帯ヒーター
21 焼鈍炉 26 冷却帯 27 誘導加熱方式の第1加熱帯 28 直火加熱方
式の第2加熱帯

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 合金化炉の誘導加熱ヒーターからなる加
    熱帯に投入する電力により鋼板温度を制御する方法にお
    いて、 各段の誘導加熱ヒーターのインピーダンスを求め、 相関関係にあるインピーダンスー板温特性より、各段の
    誘導加熱ヒーターの板温を求め、 相隣る誘導加熱ヒーター間の板温差から各段の昇温量を
    算出し、 前記昇温量と相隣る誘導加熱ヒーターの板温との減算又
    は加算から加熱帯入側あるいは加熱帯出側の板温を求
    め、 前記加熱帯入側あるいは加熱帯出側の板温を用いて投入
    電力を求めることを特徴とする鋼板温度を制御する方
    法。
  2. 【請求項2】 合金化炉の誘導加熱ヒーターからなる加
    熱帯に投入する電力により鋼板温度を制御する方法にお
    いて、加熱帯出側板温として保熱帯出側板温を用い、こ
    れをフィードバックして鋼板温度を制御するにあたり、
    保熱帯炉温が目標炉温範囲から外れたとき加熱帯出側実
    績板温を保熱帯出側板温から請求項1で求められた加熱
    帯出側板温に切り替え、保熱帯炉温が目標炉温範囲に戻
    ったとき加熱帯出側実績板温を保熱帯出側板温に切り替
    えることを特徴とする鋼板温度を制御する方法。
JP7006626A 1995-01-19 1995-01-19 合金化炉における鋼板温度制御方法 Withdrawn JPH08199324A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6114675A (en) * 1997-12-05 2000-09-05 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Alloying system and heating control device for high grade galvanized steel sheet
JP2008119417A (ja) * 2006-11-16 2008-05-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 誘導加熱式炊飯器

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Effective date: 20020402