JPH08246064A - 連続炉における炉内温度設定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】炉温の応答性と炉温設定タイミングを自動的に
適切に決定して、板温の外れを極力少なくする。 【構成】炉温の応答性を考慮した炉温変更タイミング演
算および炉温変更設定制御を実施する際に、炉温変更タ
イミングを次記（１）式で演算する。パラメータＫおよ
びｎを、炉温の昇降変更方向、ならびに板温確保の先後
優先順位により予め層別化しておき、これらを前記演算
に用いて炉温変更タイミング決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、材料を加熱または焼鈍
する連続炉を有する設備、たとえば製鉄所における連続
焼鈍工場、連続溶融亜鉛メッキ工場などにおける連続炉
における炉内温度設定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、連続焼鈍工場における連続加
熱炉は、一般的に、図１に示すように、駆動ロール２に
より通板される鋼板１に対して、ラジアントチューブ５
等による間接加熱帯Ｍとその上流側にバーナー４の炎で
直接加熱する直火加熱帯Ｌとを有する加熱／均熱領域
と、間接加熱帯Ｍの下流に一定温度まで冷却または保持
する冷却帯Ｎとを備えている。

【０００３】鋼板を加熱する場合、鋼板の機械特性等の
品質管理上または操業管理上から各加熱帯Ｌ，Ｍ出口で
の目標板温が事前に決定され、各加熱帯Ｌ，Ｍ出口に設
置された温度計６，７によりその温度を管理している。

【０００４】通常炉操業においては、この目標板温を確
保するために、最適燃焼ガス量および最適炉温を決定す
る必要があり、たとえば、 鋼板つなぎ目での鋼板サイズ（厚、幅）の変更 鋼板つなぎ目での鋼板目標板温の変更 の場合においても、その条件にあった燃焼ガス量／炉温
に変更する必要がある。

【０００５】しかしラジアントチューブ等による間接加
熱の場合は、炉温応答が１０〜３０分と応答性が遅く、
このため一般的に、炉温変更時は炉温応答性を見越し、
図２に示すように、鋼板Ａに対して続く鋼板Ｂのつなぎ
目が炉に進入する前に変更しておく方法を採っている。

【０００６】したがって、同図に示されているように、
炉温変更中は通板中の材料にとっては高過ぎまたは低過
ぎの炉温となるため板温外れが発生しやすい。

【０００７】しかるに、応答性に優れる直火加熱帯Ｌを
有する場合は、ここで前述の炉温応答遅れを補うことが
でき、ある程度は板温外れを防止することができる。し
かしながら、何れにせよ実施にあたっては、この応答遅
れの見積りの適否が板温制御精度を大きく左右する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来、炉温変更タイミ
ングはオペレータの経験と勘に頼るところが大きく、合
理的ではない。すなわち、具体的に、炉温応答性および
応答時間を決定する要因には以下のものがあり、オペレ
ータの個人差により精度にバラツキがあった。

【０００９】炉温変更量 炉温変更方向（高い方向に変更するか、その逆か） 鋼板サイズ 通板速度 特にが応答性に影響する理由としては、供給熱量と鋼
板および放熱等による抜熱量との関係があり、炉特性に
より異なる場合がある。

【００１０】さらに、何れにせよ板温外れが間違いなく
発生するのであれば、図３に示すように、鋼板つなぎ目
を境に先行材または後行材のどちらに対して目標の板温
を確保するかが、品質管理上の優先順位で決められる場
合がある。

【００１１】このように、単に炉温の設定タイミングの
決定においても、種々の決定要素があり、オペレータの
経験と勘に頼る手動設定では実際的な対応ができないも
のであった。

【００１２】一方、特公昭６０−３６４５６号公報に
は、板厚変更および目標板温変更に対して炉温を高温方
向および低温方向に設定替えするに際して、低温方向に
変更する場合には炉温設定替えポイントを炉出口に固定
し、高温方向に変更する場合には炉温応答遅れ時間を推
定することにより炉温設定替えポイントが炉入口に入る
前に炉温設定替えを行う方法が開示されている。

【００１３】この方法は、炉温の設定変更タイミングの
自動設定替えを行う上で一見有効であるとみられるもの
の、炉温過渡変動過程において常に過加熱側に導くこと
により板温外れを極力少なくしようとするものである。
しかし、機械試験品質特性など品質保持には有効である
が、過加熱により、却って規格値をはるかに超えた過剰
品質となったり、また操業面からは鋼板のかみ込みひい
ては炉内での破断などの事故につながる可能性がある。
しかも、先行材を優先するのか、後行材を優先するのか
についての優先順位についての考慮が全くなく、高い炉
温制御が望めないものである。

【００１４】他方で、特開昭６２−１４６２２５号公報
には、現ストリップの未処理長さ、最大能力ライン速度
および炉温遅れ時間から炉温の設定タイミングを変更す
ることを開示している。

【００１５】この方法は、前提として最大能力ライン速
度を用いているので、板温の外れが多くなることが当然
に予測される。

【００１６】したがって、本発明の課題は、上記炉温応
答性変動要素および板温確保の優先順位を考慮して、炉
温の応答性と炉温設定タイミングを自動的に適切に決定
して、板温の外れを極力少なくすることにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明の連続炉における炉内温度設定方法は、鋼板を連続的
に通板し、加熱または焼鈍することを目的として炉温制
御を行う連続加熱炉において、炉温の応答性を考慮した
炉温変更タイミング演算および炉温変更設定制御を実施
する際に、炉温変更タイミングを次記（１）式で演算
し、 Ｌ＝Ｋ・（△Ｔ）ⁿ ・ｔ・ｗ・Ｖ² ……（１） Ｌ：炉温変更タイミング（基準位置到着Ｌｍ前） Ｋ：定数 △Ｔ：炉温変更量（℃） ｔ：鋼板の厚み（ｍｍ） ｗ：鋼板の幅（ｍｍ) Ｖ：通板速度（ｍ／ｍｉｎ） ここに、前記パラメータＫおよびｎを、炉温の昇降変更
方向、ならびに板温確保の先後優先順位により予め層別
化しておき、これらを前記演算に用いて炉温変更タイミ
ング決定することを特徴とするものである。

【００１８】

【作用】本発明者は、高温焼鈍材と低温焼鈍材とを焼鈍
する際において、実連続焼鈍炉における実験結果の解析
として、図４に示すように、炉温の応答性（応答時間）
が明確に異なることが判った。また、図５に示すよう
に、単位時間当たりの挿入量、すなわち鋼板の通板速
度、鋼板のサイズ（幅、厚み）に基づく挿入量の変化に
よっても、炉温の応答性（応答時間）が明確に異なるこ
とが判った。

【００１９】したがって、対象となる焼鈍材を高温側で
焼鈍するのか低温側で焼鈍するのかの炉温についての、
現板に対する次の板への炉温変更量を予め決定し、その
際に鋼板の通板速度、鋼板のサイズ（幅、厚み）のファ
クターを取り入れることにより、炉温の応答時間を推測
でき、これに対応して炉温の変更タイミングを設定する
ことが妥当である。

【００２０】かくして、前記の（１）式の妥当性が担保
される。

【００２１】

【実施例】以下本発明を図面を参照しながら実施例によ
りさらに詳説する。図６は本発明の演算処理方法を示す
フローチャートであり、図１の連続焼鈍設備と関係させ
ながら説明する。

【００２２】まず、鋼板が変わる度毎に、たとえば現在
の第１ペイオフリールＰ１から次の第２ペイオフリール
Ｐ２に装着される段階で、その信号をトラッキング部１
４に取り込んで、次の鋼板についての炉温や燃焼ガス量
等の燃焼条件を伝熱計算用のモデル計算部１５で計算す
る。このモデル計算部１５においては、目標の板温に関
連して、炉温変更方向および先行材／後行材の選択順位
で層別された情報（定数）テーブル１８より定数ｎおよ
び定数Ｋをそれぞれ検索して決定する。ここで、先行材
を優先するのか後行材を優先するのかの優先順位は、品
質管理または操業管理上の観点から決定されたものを使
用することができる。

【００２３】炉温変更量（△Ｔ）およびパラメータ
（Ｋ、ｎ）が算出された時点で、前記の（１）式で変更
タイミング（Ｌ）を計算し、次の鋼板つなぎ目が、変更
タイミング位置に到達した時点、たとえば連続炉の入口
を基準位置として、その入口から手前Ｌｍに到達した時
点で、次の鋼板用の炉温を出力部１６から計装システム
に対して出力して、各帯における燃焼条件を制御する。
具体的には、主に、現在の炉温について温度計６，７か
ら温度信号を取り込みつつ、燃焼ガスおよびエアの流量
調整弁８Ａ〜８Ｄを調整することにより制御する。

【００２４】ここで、（１）式における他の項に通板速
度Ｖについては、通板用駆動ロール２に連結した速度計
３からの信号を取り込み、鋼板の厚みｔおよび幅ｗにつ
いては、生産管理システム１７を構成する各種のコイル
情報を含む上位のプロセスコンピューターから取り込む
ことで演算することができる。

【００２５】（実施例）溶融亜鉛メッキ工場でのテスト
例を示す。使用したＫおよびｎの値を表１および表２に
示すとおりである。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】制御結果を図７に示す。この結果によれ
ば、実績板温は目標板温に対する偏差がきわめて小さ
く、実際に、炉温変更時の板温外れ量を鋼板全長比であ
らわすと、従来が平均で約１０％であったのに対して、
本発明によれば、約５％に低減できた。また、操業的に
安定し、かつオペレータの作業負荷が軽減された。

【００２９】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、炉温の
応答性が目標の板温に対して適切なものとなり、これに
基づいて炉温設定タイミングを自動的に適切に決定で
き、板温の外れを極力少なくすることができるなどの利
点がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の連続炉の例を示す概要図である。

【図２】鋼板のつなぎ目を境とする炉温と板温との相関
図である。

【図３】後行材を優先する場合と先行材を優先する場合
との比較グラフである。

【図４】実設備での解析結果を示すグラフである。

【図５】実設備での解析結果を示すグラフである。

【図６】本発明方法の説明用フローチャートである。

【図７】制御結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１…鋼板、２…駆動ロール、３…速度計、１４…トラッ
キング部、１５…モデル計算部、１６…出力部、１７…
生産管理システム、１８…情報（定数）テーブル、Ｐ1
，Ｐ２…ペイオフリール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋼板を連続的に通板し、加熱または焼鈍す
   ることを目的として炉温制御を行う連続加熱炉におい
   て、炉温の応答性を考慮した炉温変更タイミング演算お
   よび炉温変更設定制御を実施する際に、 炉温変更タイミングを次記（１）式で演算し、 Ｌ＝Ｋ・（△Ｔ）ⁿ ・ｔ・ｗ・Ｖ² ……（１） Ｌ：炉温変更タイミング（基準位置到着Ｌｍ前） Ｋ：定数 △Ｔ：炉温変更量（℃） ｔ：鋼板の厚み（ｍｍ） ｗ：鋼板の幅（ｍｍ) Ｖ：通板速度（ｍ／ｍｉｎ） ここに、前記パラメータＫおよびｎを、炉温の昇降変更
   方向、ならびに板温確保の先後優先順位により予め層別
   化しておき、これらを前記演算に用いて炉温変更タイミ
   ング決定することを特徴とする連続炉における炉内温度
   設定方法。