JPH11241123A - 鋼帯の脱炭またはブルーイング焼鈍の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 露点検出手段に異常が発生しても品質異常を
発生させることなく脱炭焼鈍またはブルーイング焼鈍を
行う。 【解決手段】 減算器５６は露点設定回路５５からの露
点目標値と、露点検出装置１４からの露点検出値との偏
差を求める。制御回路５７は、前記偏差を時間について
積分し、積分値を偏差に加え合せ、その結果を導出す
る。異常検出回路５８は、制御回路５７の出力信号が予
め定める範囲内から外れ、かつ範囲外にある時間が予め
定める時間以上継続したとき異常検出信号を出力する。
設定回路５９は、異常検出時における水蒸気発生源１１
からの水蒸気供給流量を予め定める値に設定する。切換
回路６０は、異常検出時に設定回路５９の出力を制御回
路５７の出力から切換えて水蒸気発生源１１に与える。
異常検出時には制御信号が切換えられるので、品質異常
の発生を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露点の高い雰囲気
ガス中で行われる鋼帯の脱炭またはブルーイング焼鈍の
制御装置に関し、特に熱処理中、露点検出手段に異常が
発生したときに好適に用いることのできる焼鈍制御装置
に関する。ここで、脱炭焼鈍は鋼帯中の炭素を除去する
焼鈍であり、ブルーイング焼鈍は鋼帯に青色の酸化膜を
形成させる焼鈍である。

【０００２】

【従来の技術】従来から、脱炭焼鈍またはブルーイング
焼鈍はコイル状に巻かれた鋼帯、たとえば冷延鋼帯を層
間に間隔をあけた状態でバッチ式焼鈍炉に装入し、装入
後、露点の高い雰囲気ガス中で熱処理することによって
行われる。雰囲気ガスの露点は、雰囲気ガスに水蒸気を
混合することによって調整され、露点は露点検出手段に
よって検出される。水蒸気は、たとえば電気ヒータで水
を加熱することによって得られる。

【０００３】図７は、従来の脱炭焼鈍方法を説明するた
めのタイムチャートである。図７中の曲線１は、冷延鋼
帯の加熱温度の時間的推移を示す推移曲線であり、曲線
２は雰囲気ガスの露点の時間的推移を示す推移曲線であ
り、曲線３は水蒸気の供給流量に対応する値である電気
ヒータの出力の時間的推移を示す推移曲線である。電気
ヒータの出力は、フル出力を１００％とする相対値で表
す。また図７中の直線４は、雰囲気ガスの露点目標値を
示す直線である。時刻ｔ１では、炉内に装入された冷延
鋼帯の加熱が雰囲気ガス中で開始される。時刻ｔ２で
は、冷延鋼帯の加熱温度が予め定める温度、たとえば７
００℃に到達し、水蒸気を混合した雰囲気ガスが炉内に
供給される。時刻ｔ２以後、冷延鋼帯の加熱温度は一定
に保持され、雰囲気ガスの露点は後述のような方法で予
め定める露点目標値、たとえば＋５０℃になるように制
御される。この間、電気ヒータの出力は露点制御の制御
信号に応じて変動する。この変動は当初大きいけれど
も、時間経過とともに小さくなり、電気ヒータの出力は
一定値に収束する。時刻ｔ５では、冷延鋼帯の保持時間
が予め定める時間、たとえば２０時間に到達し、冷延鋼
帯の冷却が開始される。また、雰囲気ガス中への水蒸気
の供給は停止される。時刻ｔ６では、冷却が完了し、脱
炭焼鈍が終了する。

【０００４】雰囲気ガスの露点制御は、予め設定された
露点目標値と、露点検出手段によって測定された露点検
出値との偏差を求め、前記偏差に偏差の微分値と積分値
とを一定の率で加え合せる演算を行い、前記演算結果を
制御信号として雰囲気ガスに混合される水蒸気流量、換
言すれば電気ヒータの投入電力を制御することによって
行われる。前記制御は、比例積分微分制御、いわゆるＰ
ＩＤ制御と呼ばれている。前記露点制御を精度よく行う
ためには、露点検出手段によって雰囲気ガスの露点を正
確に検出する必要がある。露点検出手段は、たとえば露
点計と、露点計に雰囲気ガスを導く管路と、露点計を保
温する恒温槽と、管路を保温する保温ヒータとを含んで
構成される。また露点計によって検出された露点検出値
が予め定める規定範囲内から外れたときには警報等で異
常を知らせるように構成されている。露点計および管路
は、雰囲気ガス中の水蒸気の結露を防止するために恒温
槽および保温ヒータによってそれぞれ露点以上の温度に
保温されている。

【０００５】脱炭焼鈍における水蒸気混合前の雰囲気ガ
スの成分は、たとえば７５％Ｈ₂−Ｎ₂（以後、ＡＸガス
と呼ぶ）であり、水蒸気を混合した雰囲気ガスの露点
は、たとえば＋５０℃である。このように、脱炭焼鈍に
おける雰囲気ガスは、露点が高いので脱炭性であり、か
つ水素濃度が高いので還元性である。したがって、冷延
鋼帯中の炭素は、適正な加熱温度、たとえば７００℃の
もとで水蒸気と反応してＣ０ガスとして脱炭され、かつ
冷延鋼帯の表面には酸化膜が形成されない。

【０００６】ブルーイング焼鈍は、脱炭焼鈍と同様の方
法で熱処理され、露点制御も同様の方法で行われる。ブ
ルーイング焼鈍における水蒸気混合前の雰囲気ガスの成
分は、たとえば１２％Ｈ₂−Ｎ₂（以後、ＨＮガスと呼
ぶ）であり、水蒸気を混合した雰囲気ガスの露点は、た
とえば＋４０℃である。このように、ブルーイング焼鈍
における雰囲気ガスは高露点で、かつ低水素濃度である
ので酸化性雰囲気ガスであり、冷延鋼帯の表面には適正
な加熱温度、たとえば４５０℃のもとで青色の酸化膜が
形成される。また、冷延鋼帯中の炭素は酸化膜によって
拡散を阻止されるので、高露点であっても脱炭されな
い。なお、以後水蒸気を混合した雰囲気ガスを高露点雰
囲気ガスと呼ぶことがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、脱炭ま
たはブルーイング焼鈍における高露点雰囲気ガスの露点
制御は、ＰＩＤ制御によって行われているので、露点検
出値が露点目標値に合致するように精度よく制御されて
いる。しかしながら、熱処理中に露点検出手段に異常が
発生したときには、たとえば恒温槽の故障による雰囲気
ガス中の水蒸気の結露、保温ヒータの故障による配管内
での結露および露点計自体の故障などの異常が発生した
ときには、正確な露点の測定が困難になることがある。
このうち、配管内での結露が発生したときには、管路が
閉鎖されるので、露点の検出値はその時点の検出値から
殆ど変動しなくなり、以後ほぼ一定の値に保持される。
この場合、露点検出値は、見かけ上前記規定範囲内に入
っているので、警報が発令されない。したがって、異常
の発生を認識することが困難であり、そのまま異常と認
識しないで熱処理を継続してしまうことになる。

【０００８】また、露点検出値がほぼ一定の値を示すの
で、露点目標値と露点検出値との偏差もほぼ一定とな
る。したがって、前記図７の曲線２に示すように、たと
えば時刻ｔ３において露点検出手段に異常が発生し、そ
の時点の露点検出値が直線４で示す露点目標値よりも大
きいときには、雰囲気ガスに混合される水蒸気流量、す
なわち電気ヒータの出力を減少させる制御信号が時刻ｔ
３以後継続的に発信される。さらに、ＰＩＤ制御におい
て偏差が一定のときには、積分値が時間経過とともに直
線的に増加するので、前記制御信号は時間経過とともに
増大する。したがって、図７に示すように時刻ｔ３以降
曲線３で表される電気ヒータの出力は急速に減少し、最
終的には、時刻ｔ４において零になる。この結果、露点
が非常に低くなり、脱炭不足またはブルーイング不良等
の品質異常が発生する。

【０００９】本発明の目的は、前記問題を解決し、露点
検出手段に異常が発生しても品質異常を発生させること
なく熱処理することのできる鋼帯の脱炭またはブルーイ
ング焼鈍の制御装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、雰囲気ガスと
水蒸気とを熱処理炉内に供給して鋼帯を熱処理し、水蒸
気と雰囲気ガスとの混合ガスの露点が予め定める露点目
標値になるように水蒸気供給流量を制御する鋼帯の脱炭
またはブルーイング焼鈍の制御装置において、水蒸気を
流量可変に発生して熱処理炉内に供給する水蒸気発生源
と、雰囲気ガスの露点を検出する露点検出手段と、雰囲
気ガスの前記露点目標値を設定する露点設定手段と、露
点設定手段および露点検出手段の出力偏差を求める減算
手段と、減算手段の出力を時間について積分し、積分値
を減算手段の出力に加え合せ、その結果を導出する制御
手段と、制御手段の出力に応答し、制御手段の出力が予
め定める範囲内から外れ、かつ範囲外にある時間が予め
定める時間以上継続したとき、異常を検出したことを表
す信号を出力する異常検出手段と、水蒸気発生源の予め
定める水蒸気供給流量を設定する設定手段と、異常検出
手段の出力に応答し、設定手段の出力を制御手段の出力
から切換えて水蒸気発生源に与える切換え手段とを含む
ことを特徴とする鋼帯の脱炭またはブルーイング焼鈍の
制御装置である。

【００１１】本発明に従えば、制御手段は露点目標値と
露点検出値との偏差を時間について積分し、積分値を偏
差に加え合せてその結果を導出する。異常検出手段は、
制御手段の出力が予め定める範囲内から予め定める時間
以上外れると異常検出信号を出力する。切換手段は、異
常検出信号が発令されると設定手段の出力を制御手段の
出力から切換えて水蒸気発生源に与える。これによっ
て、異常が検出されると制御手段の出力に代って設定手
段の出力が水蒸気発生源に切換えて与えられるので、異
常発生に伴う従来技術のような不具合の発生を回避する
ことができる。すなわち、従来技術では露点検出手段に
異常、たとえば結露による配管詰まりなどが発生して前
記偏差が一定に保持されるときには、積分値が時間経過
とともに増大するので、制御手段の出力が時間経過とと
もに増大し、それに伴って水蒸気発生源の出力が時間経
過とともに継続的に増大または減少するけれども、本発
明では前記切換えによってこのような不具合の発生を回
避することができる。したがって水蒸気発生源の出力が
過大になったり過小になったりすることがない。

【００１２】また本発明の前記水蒸気発生源は、水を貯
留する水タンクと、水タンク内の水を加熱して蒸発させ
る電気ヒータと、切換手段からの制御信号に応答し、そ
の信号の表す水蒸気供給流量に対応して電力を電気ヒー
タに与えて駆動する電力駆動手段とを含むことを特徴と
する。

【００１３】本発明に従えば、水蒸気発生源は電気ヒー
タによって水を蒸発させるように構成されているので、
簡単な構成で確実に水蒸気を発生させることができる。

【００１４】また本発明の前記異常検出手段は、制御手
段の出力の第１しきい値を設定する第１設定回路と、制
御手段の出力の第２しきい値を設定する第２設定回路
と、制御手段の出力に応答し、制御手段の出力が第１し
きい値および第２しきい値の範囲内から外れるとき、範
囲内から外れたことを表す信号を発信する比較回路と、
比較回路の出力に応答し、制御手段の出力が前記範囲外
を外れてからの経過時間を計測し、経過時間が予め定め
る時間以上になると、異常検出信号を発信するタイマ手
段とを含むことを特徴とする。

【００１５】本発明に従えば、異常検出手段は比較回路
によって制御手段の出力と予め定める第１および第２し
きい値とを比較し、制御手段の出力が予め定める第１お
よび第２しきい値の範囲内から外れるとタイマ手段によ
って前記範囲外にある継続時間を計測し、継続時間が予
め定める時間以上になると異常検出信号を発生するよう
に構成されているので、外乱による一時的な制御手段の
出力変動があっても誤判定をする恐れがない。

【００１６】また本発明の前記設定手段は、脱炭焼鈍用
水蒸気供給流量を予め定める値に設定する第３設定回路
と、ブルーイング焼鈍用水蒸気供給流量を予め定める値
に設定する第４設定回路と、第３および第４設定回路の
出力を切換えて前記切換え手段に与える切換え設定手段
とを含むことを特徴とする。

【００１７】本発明に従えば、設定手段は脱炭焼鈍用水
蒸気供給流量とブルーイング焼鈍用水蒸気供給流量とを
切換えて設定できるので、脱炭焼鈍に対してもブルーイ
ング焼鈍に対しても迅速かつ容易に水蒸気供給流量を設
定することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施の形
態である焼鈍制御装置の電気的構成を示すブロック図で
ある。焼鈍制御装置７は、脱炭焼鈍またはブルーイング
焼鈍における高露点雰囲気ガスの露点を制御するための
装置であり、たとえば図２に示すような熱処理設備８に
設けられる。熱処理設備８は、図２に示すようにバッチ
式熱処理炉９と、雰囲気ガス発生源１０と、水蒸気発生
源１１と、混合器１３と、露点検出手段である露点検出
装置１４とを含んで構成される。

【００１９】バッチ式熱処理炉９は、鋼帯１６を載置す
るベース１７と、鋼帯１６およびベース１７を覆う内カ
バー１８と、内カバー１８を覆う外カバー１９と、ベー
スに設けられるベースファン２０と、外カバー１９に設
けられるガスバーナ２１とを含んで構成される。鋼帯１
６は、たとえば普通鋼冷延鋼帯であり、層間に間隔をあ
けてコイル状に巻かれている。雰囲気ガス発生源１０
は、前記ＡＸガスを発生する第１雰囲気ガス発生源２３
と、前記ＨＮガスを発生する第２雰囲気ガス発生源２４
とから成る。ＡＸガスおよびＨＮガスは、いずれも低露
点ガスであり、第１管路３５を介して混合器１３に供給
される。第１管路３５には、第１バルブ３６、第２バル
ブ３７および第３バルブ３８が設けられており、各バル
ブ３６，３７，３８は第１管路３５を開閉してＡＸガス
またはＨＮガスのいずれか一方を選択的に混合器１３に
供給する。

【００２０】水蒸気発生源１１は、図３に示すように水
を貯留する水タンク２６と、水タンク２６内の水を加熱
して蒸発させる電気ヒータ２７と、電力駆動手段である
電力駆動装置２８とを含んで構成される。電力駆動装置
２８は、たとえばサーボモータとすべり変圧器とから成
る。サーボモータは、後述のようにライン６１からの制
御信号に応答し、すべり変圧器を駆動して交流電源の電
圧を変圧する。これによって、制御信号の表す水蒸気供
給流量に対応する電力が電気ヒータ２７に与えられる。
水タンク２６には、給水管３３と排水管３４とが設けら
れており、水タンク２６内の水量を一定に保つ。電気ヒ
ータ２７には、電力計３９が設けられており、電気ヒー
タ２７の出力電力を検出する。

【００２１】発生した水蒸気は、第２管路４１を介して
混合器１３に供給される。第２管路４１には、蒸気バル
ブ４３が設けられており、蒸気バルブ４３は第２管路４
１を開閉して水蒸気の混合器１３への供給／停止を行
う。このように、水蒸気発生源１１は、電気ヒータ２７
によって水を蒸発させるように構成されているので、簡
単な構成で確実に水蒸気を発生させることができる。混
合器１３は、蒸気バルブ４３が開放されているときには
雰囲気ガス発生源１０からの低露点雰囲気ガスと水蒸気
発生源１１からの水蒸気とを混合して混合ガスである高
露点雰囲気ガスを生成する。これに対して、蒸気バルブ
４３が閉じられているときには、混合器１３は雰囲気ガ
ス発生源１０からの雰囲気ガスをそのまま通過させる。
混合器１３からの雰囲気ガスは、第３管路４４を介して
内カバー１８の内部空間４５に供給される。なお、低露
点雰囲気ガスと高露点雰囲気ガスとを総称するときに
は、単に雰囲気ガスと呼ぶ。

【００２２】露点検出装置１４は、図４に示すように露
点計４７と、恒温槽４８と、第４管路４９とを含んで構
成される。露点計４７は、たとえば雰囲気ガス中の水分
をセンサ素子に吸着させ、そのときのインピーダンス変
化を測定して露点を検出する検出器である。恒温槽４８
は、温水で囲まれた収納空間５０を有する容器であり、
収納空間５０には露点計４７が収納される。恒温槽４８
には、給水管５１と蒸気吹込管５３とが設けられてお
り、温水の温度は吹込まれる蒸気量によって調整され
る。収納空間５０の温度は、温水温度を調整することに
よって予め定める露点目標値以上の温度に保温される。

【００２３】第４管路４９は、前記第３管路４４から分
岐され、第３管路４４からの雰囲気ガスを恒温槽４８の
収納空間５０に導く。第４管路４９の直径は、第３管路
４４の直径よりも小径に構成されているので、雰囲気ガ
スの放散量を少なくすることができる。第４管路４９
は、予め定める露点目標値以上の温度に保温されてい
る。雰囲気ガスは、第４管路４９を介して恒温槽４８の
収納空間５０に導入され、露点計４７によって露点の測
定が行われる。第４管路４９および収納空間５０は、前
述のように保温されているので、雰囲気ガス中の水蒸気
の結露が防止される。第３管路４４から内カバー１８内
の内部空間４５に供給された雰囲気ガスは、ベースファ
ン２０によって送風され、鋼帯１６の層間の間隙を通過
して内部空間４５内を循環する。ガスバーナ２１は、内
カバー１８を加熱し、内カバー１８は雰囲気ガスを加熱
し、雰囲気ガスは鋼帯１６を加熱する。なお、鋼帯１６
の温度は図示しない熱電対によって測定される。

【００２４】焼鈍制御装置７は、図１に示すように前記
露点検出装置１４と、露点設定手段である露点設定回路
５５と、減算手段である減算器５６と、制御手段である
制御回路５７と、異常検出手段である異常検出回路５８
と、設定手段である設定回路５９と、切換手段である切
換回路６０とを含んで構成される。露点検出装置１４
は、前述のように構成されており、雰囲気ガスの露点を
検出して減算器５６に送る。露点設定回路５５は、たと
えばポテンショスタットによって実現される回路であ
り、高露点雰囲気ガスの露点目標値を設定して減算器５
６に送る。前記露点目標値は、脱炭焼鈍に対しては＋５
０℃であり、ブルーイング焼鈍に対しては＋４０℃であ
る。減算器５６は、露点目標値と露点検出値との偏差を
求め、前記求めた偏差信号を制御回路５７に送る。

【００２５】制御回路５７は、たとえば微分・積分回路
によって実現され、比例要素と積分要素と微分要素とを
備えた伝達関数を有する。伝達関数は、回路の出力信号
と入力信号との比によって定義される関数である。前記
比例要素の伝達関数Ｇ１は、比例ゲインをＫとすれば
（１）式で表され、前記積分要素の伝達関数Ｇ２はｓを
微分演算子、Ｃを定数とすると（２）式で表され、前記
微分要素の伝達関数Ｇ３はＬを定数とすると（３）式で
表される。ここで１／ｓは積分演算子を表す。

【００２６】

【数１】

【００２７】制御回路５７の伝達関数Ｇは、（１）〜
（３）式の和であるので（４）式で表される。また制御
回路５７の出力信号をｘｏ、その入力信号である前記偏
差信号をｘｉとすると、伝達関数Ｇの定義から（５）式
が成立する。

【００２８】

【数２】

【００２９】制御回路５７は、（５）式に示すように減
算器５６の出力である偏差信号ｘｉを時間について積分
および微分し、積分値および微分値を一定の率で偏差信
号ｘｉに加え合せ、その演算結果を出力信号ｘｏとして
導出する。制御回路５７の出力信号ｘｏは、切換回路６
０および異常検出回路５８に送られる。切換回路６０に
送られた制御回路５７の出力信号ｘｏは、ライン６１を
介して水蒸気発生源１１の電力駆動装置２８のサーボモ
ータに制御信号として与えられる。これによって、前述
のように制御信号の表す水蒸気供給流量に対応する電力
が電気ヒータ２７に投入されるので、雰囲気ガスの露点
が露点目標値になるように精度よく制御される。このよ
うに、制御回路５７は偏差信号の現在値に着目するだけ
でなく、偏差信号の時間変化にも着目して露点制御を行
うように構成されているので、高精度の露点制御を行う
ことができる。このような制御は、前述のようにＰＩＤ
制御と呼ばれている。

【００３０】しかしながら、ＰＩＤ制御には露点検出装
置１４に異常が発生すると、前述のように水蒸気発生源
１１の電気ヒータ２７の出力が時間経過とともに継続的
に増大または減少を続けるという問題がある。すなわ
ち、たとえば露点検出装置１４の第４管路４９が保温不
良による水蒸気の結露などによって閉塞した場合、露点
検出値が変動しなくなり、それによって偏差信号が一定
値のまま保持されることがある。このようなときには、
微分値は零になるものの積分値は時間経過とともに増大
または減少するので、制御回路５７の出力は時間経過と
ともに継続的に増大または減少し、前述のような不具合
が発生する。本実施の形態の焼鈍制御装置７は、後述の
ようにこのような不具合の発生を効果的に防止できるよ
うに構成されている。

【００３１】異常検出回路５８は、第１設定回路６３
と、第２設定回路６４と、比較回路６５と、タイマ６６
とを含んで構成される。第１および第２設定回路６３，
６４は、たとえばポテンショスタットによって実現され
る回路であり、前記制御回路５７の出力信号の第１しき
い値および第２しきい値を予め定める値にそれぞれ設定
する。前記第１および第２しきい値は、制御回路５７の
出力信号の変動範囲から外れた値に設定され、かつ脱炭
焼鈍に対してもブルーイング焼鈍に対しても同一の設定
値に設定される。

【００３２】比較回路６５は、たとえば２個の演算増幅
器によって実現される回路であり、制御回路５７の出力
に応答して制御回路５７の出力信号が第１しきい値を超
えるとき、または第２しきい値を下まわるときに制御回
路の出力信号が第１および第２しきい値の範囲内から外
れたことを表す信号を発信する。比較回路６５の出力信
号は、オア回路６７を経てタイマ６６に送られる。タイ
マ６６は、たとえばトランジスタタイマであり、比較回
路６５の出力信号に応答し、制御回路５７の出力が第１
および第２しきい値の範囲内を外れてからの経過時間を
計測し、経過時間が予め定める時間以上になると異常検
出信号を発信して切換回路６０および警報器６８に送
る。警報器６８は、たとえばブザーであり、異常検出回
路５８の出力に応答して、露点検出装置１４に異常が発
生していることを作業者に報知する。

【００３３】前述のように、露点検出装置１４に異常が
発生すると、制御回路５７の出力信号が時間経過ととも
に継続的に増大または減少するので、このように制御回
路５７の出力信号と予め定める第１および第２しきい値
とを比較することによって露点検出装置１４の異常を検
出することができる。また、異常検出回路５８は、制御
回路５７の出力信号が予め定める第１および第２しきい
値の範囲内から外れ、かつ範囲外にある継続時間が予め
定める時間以上であるときに露点検出装置１４が異常で
あると判定するように構成されているので、制御回路５
７の出力信号に外乱による一時的な変動があっても誤判
定する恐れがない。

【００３４】設定回路５９は、たとえば第３設定回路６
９と、第４設定回路７０と、切換え設定手段である手動
切換スイッチ７１とを含んで構成される。設定回路５９
は、たとえばポテンショスタットによって実現される回
路であり、前記異常検出時における水蒸気発生源１１か
らの水蒸気供給流量、すなわち電気ヒータ２７への投入
電力を予め定める値に設定する。設定回路５９の出力
は、切換回路６０に送られる。第３設定回路６９は、脱
炭焼鈍用の設定値を設定する回路であり、脱炭焼鈍時に
手動切換スイッチ７１によって切換回路６０と接続され
る。第４設定回路７０は、ブルーイング焼鈍用の設定値
を設定する回路であり、ブルーイング焼鈍時に手動切換
スイッチ７１によって切換回路６０と接続される。

【００３５】切換回路６０は、自動切換スイッチ７３
と、固定端子７４ａと、個別端子７４ｂ，７４ｃとを含
んで構成され、異常検出回路５８の出力に応答して回路
間の接続を切換える。すなわち、切換回路６０は通常操
業時には、固定端子７４ａとつながっている自動切換ス
イッチ７３と個別端子７４ｂとを接触させ、制御回路５
７と水蒸気発生源１１とを接続する。これに対して異常
検出時には、自動切換スイッチ７３と個別端子７４ｂと
を接触させ、接続を切換えて設定回路５９と水蒸気発生
源１１とを接続する。これによって、異常検出時には設
定回路５９の出力信号の表す水蒸気供給流量に対応する
電力が電気ヒータ２７に与えられるので、前述のような
不具合の発生がなく、脱炭不足などの品質異常の発生を
防止することができる。

【００３６】図５は本発明に係わる脱炭焼鈍方法を説明
するためのタイムチャートであり、図６は図１に示す焼
鈍制御装置の動作を説明するためのフローチャートであ
る。図５中の曲線７５は、鋼帯１６の加熱温度の時間的
推移を示す推移曲線であり、曲線７６は雰囲気ガスの露
点の時間的推移を示す推移曲線であり、曲線７７は制御
回路５７の出力信号に対応する値である電気ヒータ２７
の出力の推移を示す推移曲線である。電気ヒータ２７の
出力（以後、ヒータ出力と呼ぶ）は、出力されるフル電
力を１００％とする相対値で表している。また図５中の
直線７８は、雰囲気ガスの露点目標値、たとえば＋５０
℃を表す基準線であり、直線７９はヒータ出力の上限値
を表す限界線であり、直線８０はヒータ出力の下限値を
表す限界値である。ヒータ出力の上下限値は、前記制御
回路５７の出力信号の第１および第２しきい値に対応す
る値に予め定められている。脱炭焼鈍に供される鋼帯１
６は、普通鋼冷延鋼帯であり、その炭素含有率はたとえ
ば０．０５％である。また鋼帯１６の寸法は、たとえば
板厚：１．０ｍｍ，板幅：９１４ｍｍであり、その重量
は１５トンである。

【００３７】脱炭焼鈍の開始に先立って、鋼帯１６は軸
線を鉛直方向に向けてベース１７上に載置され、内カバ
ー１８によって覆われる。内カバー１８の内部空間４５
には、低露点ＡＸガスが送り込まれ、空気のパージが行
われる。低露点ＡＸガスは、パージ完了後も継続して送
り込まれる。さらに内カバー１８には外カバー１９がか
ぶせられ、脱炭焼鈍の準備が完了する。図５（１）を参
照して時刻ｔ１１では、ガスバーナ２１が点火され、鋼
帯１６の加熱が低露点ＡＸガス中で開始される。時刻ｔ
１２では、鋼帯１６の加熱温度が予め定める温度、たと
えば７００℃に到達し、蒸気バルブ４３が開けられる。
これによって、水蒸気が混合器１３に送り込まれ、低露
点ＡＸガスと混合されるので、高露点ＡＸガスが生成す
る。生成した高露点ＡＸガスは、内カバー１８の内部空
間４５に供給される。

【００３８】図６を参照してステップａ１では、高露点
ＡＸガスの露点が露点検出装置１４によって検出され
る。ステップａ２では、露点目標値と露点検出値との偏
差が減算器５６によって求められる。ステップａ３で
は、制御回路５７の出力信号ｘｏが前記（５）式によっ
て演算され、それに基づいて電気ヒータ２７への投入電
力がＰＩＤ制御される。これによって、時刻ｔ１２以
降、露点は＋５０℃を中心とする小さな変動幅内に制御
される。また、曲線７７で表されるヒータ出力は、制御
回路５７の出力信号ｘｏに応じて変動する。この変動は
始めは大きいものの時間経過とともに小さくなり、ヒー
タ出力は一定値に収束する。さらに、鋼帯１６の加熱温
度は７００℃に保持される。

【００３９】時刻ｔ１３では、露点検出値が変動しなく
なり、たとえば＋５２℃で以後一定に保たれる。これ
は、前述のように露点検出装置１４の第４管路４９に詰
まりなどが生じたときに起きる現象である。これによっ
て、制御回路５７の出力信号ｘｏは前述のように時間経
過とともに増大するので、ヒータ出力は時刻ｔ１３以
降、時間経過とともに継続的に低下する。ステップａ４
では、制御回路５７の出力信号ｘｏが前記第１および第
２しきい値の範囲内であるか否かが判断される。前記出
力信号ｘｏの第１しきい値は、ヒータ出力の上限値に対
応するしきい値であり、たとえば電気ヒータ２７のフル
出力の９０％（ヒータ出力９０％と表す）である。前記
出力信号ｘｏの第２しきい値は、ヒータ出力の下限値に
対応するしきい値であり、たとえばヒータ出力４０％で
ある。この判断が肯定であれば、前記出力信号ｘｏが範
囲内であると判断され、再度ステップａ１に戻る。この
ステップａ１からステップａ４を巡る処理は、ステップ
ａ４における判断が否定になるまで繰り返される。ステ
ップａ４における判断が否定であれば、時刻ｔ１４にお
いて前記出力信号ｘｏが前記範囲外であると判断され、
ステップａ５に進む。

【００４０】ステップａ５では、出力信号ｘｏが前記範
囲外にある継続時間が予め定める基準時間、たとえば
０．２ｈｒ以上であるか否かが判断される。この判断が
否定であれば、一時的な変動であると判断され、再度ス
テップａ１に戻る。このステップａ１からステップａ５
を巡る処理は、ステップａ５における判断が肯定になる
まで繰り返される。ステップａ５における判断が肯定で
あれば、時刻ｔ１５において異常が発生していると判断
され、ステップａ６に進む。ステップａ６では、図５
（２）に示すように異常検出信号が発令され、ブザーが
鳴らされる。

【００４１】ステップａ７では、異常検出信号に応答し
て電気ヒータ２７の電力駆動装置２８に対する制御信号
が切換えられる。すなわち、制御回路５７からの出力信
号ｘｏに代わって、第３設定回路６９からの出力信号が
電気ヒータ２７の電力駆動装置２８に制御信号として与
えられる。これによって時刻ｔ１５以降、ヒータ出力は
増大し、第３設定回路６９の設定出力、たとえばヒータ
出力７０％に到達するとその値に保持される。時刻ｔ１
６では、鋼帯の加熱温度での保持時間が予め定める時
間、たとえば２０ｈｒに到達し、脱炭反応が終了する。
したがって、蒸気バルブ４３が閉じられ、水蒸気の供給
が停止される。時刻ｔ１７では鋼帯の加熱処理が終了
し、冷却が開始される。これによって、焼鈍制御装置７
の一連の動作が完了する。時刻ｔ１８では、冷却が完了
し、脱炭焼鈍が終了する。

【００４２】このように、焼鈍制御装置７は異常検出回
路５８によって露点検出装置１４の異常発生を検出し、
異常検出時には、雰囲気ガスの露点制御を制御回路５７
によるＰＩＤ制御から第３設定回路６９の設定出力に基
づく固定制御に切換えて行うように構成されているの
で、ヒータ出力が下限値未満にある滞留時間を短くする
ことができる。したがって脱炭不足などの品質異常の発
生を確実に防止することができる。

【００４３】以上のように、本実施の形態では主として
脱炭焼鈍について説明しているけれども、ブルーイング
焼鈍についても同様に行うことができる。すなわち、ブ
ルーイング焼鈍を行うときには、次のような条件で行え
ばよい。加熱温度：４５０℃，雰囲気ガス：ＨＮガス，
雰囲気ガスの露点目標値：＋４０℃，異常検出時におけ
る第４設定回路７０の設定出力：ヒータ出力６５％。な
お、その他の条件は脱炭焼鈍の場合と同一である。

【００４４】本発明の第２の実施の形態として、異常検
出回路への入力信号を次のようにしてもよい。すなわ
ち、前記第１の実施の形態では、異常検出回路５８に制
御回路５７の出力信号ｘｏが入力されるように構成され
ているけれども、制御回路５７の出力信号ｘｏに代わっ
て電気ヒータ２７に設けられた電力計３９の出力信号を
入力するように構成してもよい。この場合には、電力計
３９の出力信号が第１および第２しきい値、すなわちヒ
ータ出力の上限値および下限値と比較され、電力計３９
の出力信号が前記上下限値の範囲内から外れ、かつ範囲
外にある時間が予め定める時間以上継続したとき異常検
出信号が出力される。これによって、本実施の形態の異
常検出回路は、第１の実施の形態の異常検出回路５８と
同様に確実に露点検出装置１４の異常発生を検出するこ
とができる。本実施の形態のその他の構成は、前記第１
の実施の形態と同一であるので説明を省略する。

【００４５】本発明の第３の実施の形態として、水蒸気
発生源を次のように構成してもよい。すなわち、本実施
の形態の水蒸気発生源はバーナを備えるボイラと、流量
制御弁と、開度調整手段とを含んで構成される。本実施
の形態のその他の構成は、前記第１の実施の形態または
前記第２の実施の形態と同一である。流量制御弁は、バ
ーナに燃料を導く管路に設けられ、バーナに供給される
燃料、たとえばブタンガスの流量を制御する。開度調整
手段は、たとえばサーボモータであり、切換回路６０か
らの制御信号に応答してその信号の表す燃料流量を供給
するように流量制御弁の開度を調整する。前記制御信号
は、所要の水蒸気供給流量に対応した燃料流量を表して
いるので、これによって水蒸気供給流量を制御すること
ができる。

【００４６】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の本発明によ
れば、異常が検出されると制御手段の出力に代わって設
定手段の出力が水蒸気供給源に与えられるので、水蒸気
発生源の出力が過大になったり、過小になったりするこ
とがない。この結果、水蒸気発生源の出力が過小な場合
における脱炭不足またはブルーイング不良などの品質異
常の発生を防止することができる。また、水蒸気発生源
の出力が過大な場合における水蒸気発生源の寿命低下を
防止することができる。

【００４７】また請求項２記載の本発明によれば、水蒸
気発生源は電気ヒータによって水を蒸発させるように構
成されているので、簡単な構成で確実に水蒸気を発生さ
せることができる。

【００４８】また請求項３記載の本発明によれば、露点
検出手段の異常判定は、制御手段の出力が予め定める第
１および第２しきい値の範囲内から外れ、かつ範囲外に
ある継続時間が予め定める時間以上であるときに行われ
るので、外乱による一時的な制御手段の出力変動があっ
ても誤判定をする恐れがない。

【００４９】また請求項４記載の本発明によれば、設定
手段は脱炭焼鈍用水蒸気供給流量とブルーイング焼鈍用
水蒸気供給流量とを切換えて設定できるので、脱炭焼鈍
に対してもブルーイング焼鈍に対しても迅速かつ容易に
水蒸気供給流量を設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態である焼鈍制御装置
の電気的構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示す焼鈍制御装置を好適に適用すること
のできる熱処理設備の構成を簡略化して示す系統図であ
る。

【図３】図１に示す水蒸気発生源の構成を簡略化して示
す系統図である。

【図４】図１に示す露点検出装置の構成を簡略化して示
す系統図である。

【図５】本発明に係わる脱炭焼鈍方法を説明するための
タイムチャートである。

【図６】図１に示す焼鈍制御装置の動作を説明するため
のフローチャートである。

【図７】従来の脱炭焼鈍方法を説明するためのタイムチ
ャートである。

【符号の説明】

７ 焼鈍制御装置 ９ バッチ式熱処理炉 １０ 雰囲気ガス発生源 １１ 水蒸気発生源 １３ 混合器 １４ 露点検出装置 ２７ 電気ヒータ ４３ 蒸気バルブ ４７ 露点計 ４８ 恒温槽 ５５ 露点設定回路 ５６ 減算器 ５７ 制御回路 ５８ 異常検出回路 ５９ 設定回路 ６０ 切換回路 ６３ 第１設定回路 ６４ 第２設定回路 ６５ 比較回路 ６６ タイマ ６８ 警報器 ６９ 第３設定回路 ７０ 第４設定回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ２１Ｄ 11/00 Ｃ２１Ｄ 11/00 Ｃ２３Ｃ 8/14 Ｃ２３Ｃ 8/14

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 雰囲気ガスと水蒸気とを熱処理炉内に供
   給して鋼帯を熱処理し、水蒸気と雰囲気ガスとの混合ガ
   スの露点が予め定める露点目標値になるように水蒸気供
   給流量を制御する鋼帯の脱炭またはブルーイング焼鈍の
   制御装置において、 水蒸気を流量可変に発生して熱処理炉内に供給する水蒸
   気発生源と、 雰囲気ガスの露点を検出する露点検出手段と、 雰囲気ガスの前記露点目標値を設定する露点設定手段
   と、 露点設定手段および露点検出手段の出力偏差を求める減
   算手段と、 減算手段の出力を時間について積分し、積分値を減算手
   段の出力に加え合せ、その結果を導出する制御手段と、 制御手段の出力に応答し、制御手段の出力が予め定める
   範囲内から外れ、かつ範囲外にある時間が予め定める時
   間以上継続したとき、異常を検出したことを表す信号を
   出力する異常検出手段と、 水蒸気発生源の予め定める水蒸気供給流量を設定する設
   定手段と、 異常検出手段の出力に応答し、設定手段の出力を制御手
   段の出力から切換えて水蒸気発生源に与える切換え手段
   とを含むことを特徴とする鋼帯の脱炭またはブルーイン
   グ焼鈍の制御装置。
2. 【請求項２】 前記水蒸気発生源は、 水を貯留する水タンクと、 水タンク内の水を加熱して蒸発させる電気ヒータと、 切換手段からの制御信号に応答し、その信号の表す水蒸
   気供給流量に対応して電力を電気ヒータに与えて駆動す
   る電力駆動手段とを含むことを特徴とする請求項１記載
   の鋼帯の脱炭またはブルーイング焼鈍の制御装置。
3. 【請求項３】 前記異常検出手段は、 制御手段の出力の第１しきい値を設定する第１設定回路
   と、 制御手段の出力の第２しきい値を設定する第２設定回路
   と、 制御手段の出力に応答し、制御手段の出力が第１しきい
   値および第２しきい値の範囲内から外れるとき、範囲内
   から外れたことを表す信号を発信する比較回路と、 比較回路の出力に応答し、制御手段の出力が前記範囲外
   を外れてからの経過時間を計測し、経過時間が予め定め
   る時間以上になると、異常検出信号を発信するタイマ手
   段とを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の
   鋼帯の脱炭またはブルーイング焼鈍の制御装置。
4. 【請求項４】 前記設定手段は、 脱炭焼鈍用水蒸気供給流量を予め定める値に設定する第
   ３設定回路と、 ブルーイング焼鈍用水蒸気供給流量を予め定める値に設
   定する第４設定回路と、 第３および第４設定回路の出力を切換えて前記切換え手
   段に与える切換え設定手段とを含むことを特徴とする請
   求項１〜３のいずれかに記載の脱炭またはブルーイング
   焼鈍の制御装置。