JPS6257694B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 連続焼なまし法による冷延薄鋼板の熱処理に際
し、該処理中にしばしば発生する該鋼板のヒート
バツクル（しわ）を防止する方法と装置に関し
て、この明細書に述べる技術内容は、冷延鋼板の
連続焼なましの属している技術の分野に含まれ、
とくにその焼なまし過程におけるヒートバツクル
の発生挙動に適合して該挙動の兆候を適切に検出
する手順とその検出情報に即応し得る制御手段に
ついての開発成果を披瀝するものである。

（問題点） プレスなどによる成形加工の用途に供せられる
薄鋼板、例えば自動車用加工鋼板は、成形加工に
適した軟質な材質であることが必要であり、この
ために冷間圧延後焼なましが施される。

このような焼なましには、かつていわゆる箱焼
なまし法が一般的であつたが、焼なましに費され
る所要時間が非常に長いために、生産性、経済
性、さらには製品の納期の面などで大きな不利が
生じ、そこで近年、連続焼なまし装置が開発さ
れ、逐次その優位性が明確化されるに至つて現状
では連続焼なまし法に移行しつつあるのは周知の
とおりである。

しかしながら現時点では連続焼なまし法が、従
来の箱なまし法に比べてすべての面で優れている
わけではなく、まだ多くの改善すべき問題が残さ
れている。

その一つとして被処理冷延薄鋼板（以下単に鋼
板と呼ぶ）の連続焼なまし中における搬送性の問
題がある。

まず現状大半の連続焼なまし装置はたて（竪）
形であつて、鋼板は、上下のハースロールによる
支持の下に移送され、加熱、均熱さらに冷却のご
とき多様な熱的環境条件にさらされる。

この際鋼板には、幅方向の温度差が生じ易く、
熱膨張差による熱応力によつて変形が生じるこ
と、また鋼板の振動によつてハースロール間の張
力分布が不均一になることなどに起因して、蛇行
が生じ易い状態になる。

この蛇行が生じると正常な搬送ができなくなる
ので、これを防止するために一般にはハースロー
ルの形状を中高形のナロウボデイ、もしくはクラ
ウン状として、ハースロールにセルフセンタリン
グ作用をもたらす工夫がなされている。

しかしながら上記した蛇行の原因となる温度分
布および張力分布の不均一度合が大きくなると、
大きなセルフセンタリングが加わるために、鋼板
は幅方向の座屈変形、即ちヒートバツクルと呼ば
れる形状不良が随伴的に発生する。

このヒートバツクルが生ずると製品の商品価値
が著しく損なわれるばかりでなく、正常な熱処理
操業が維持できなくなり、ときには鋼板の破断な
どの深刻なトラブルを生じる。

また以上のことが原因して、鋼板の板厚および
板幅、さらには最高加熱温度などに制約を受ける
こととなり、付加価値の高い製品を連続焼なまし
法にて生産することが困難になるという不利にも
つながる。

したがつて連続焼なましにおけるヒートバツク
ルの防止法の確立は、連続焼なまし装置の操業技
術ならびに製品の生産技術の両面から極めて重要
な課題となつている。

（従来技術とその難点） 上記課題に関して現状のヒートバツクル検出手
段としては、例えば連続焼なまし装置内の数個所
にテレビカメラを設置し、その映像を監視するこ
とによるものが、ほとんど唯一かつ最善の手段と
されている。

現実的観点に立つた場合、ヒートバツクル発生
時の最も有効な対応手段は、ヒートバツクルが発
生する初期段階でその発生兆候を検出し、これに
応じ即時の対応を図ることであるが、上記の方法
による場合、 検出が遅れる 定量的情報が得られない 監視員を必要とする 自動制御が行なえない などの問題を残し、これらの観点から改良を図つ
た提案は見受けられない。

すなわち従来技術は、上掲した基本的課題につ
いての解決には程遠いのであつて、実用に供して
さしたる実効を期し難いのである。

（発明の目的） 以上の如き従来技術の問題点に鑑み、その有利
な解消のためのヒートバツクルが発生する初期段
階において自動的かつ定量的にその発生兆候を検
出し、その検出情報をもとに最適かつ迅速な対応
手段を講じることがこの発明の目的であつて、従
来技術に比べ、現技術水準において直ちに実用化
できるという現実的利点を有するのはもちろんの
こと、今後の技術的進展が生じた場合において
も、それと整合させるのに至便な応用性、発展性
に優れた連続焼なましにおけるヒートバツクル検
出装置およびその防止方法を提供しようとするも
のである。

（発明の構成） 上記の目的は、次の事項を骨子とする手順と仕
組により有利に成就される。

(1) 加熱帯、均熱帯および冷却帯またはさらに過
時効処理帯を処理段階順に含む連続焼なまし炉
中に、冷間圧延をした鋼板を通板して連続的に
熱処理するに際し、該鋼板の搬送路中の位置の
少なくとも１個所に設置した距離検出器により
各検出器における鋼板までの距離を、検知する
ことによつて上記熱処理中における鋼板のヒー
トバツクルの発生の有無を検出し、その検出信
号に応じて加熱帯温度、均熱帯温度、冷却帯冷
却速度、鋼板搬送速度及び鋼板張力のうち少な
くとも一種につき制御を加えてヒートバツクル
を防止する、連続焼なまし炉における熱処理制
御方法（第１発明）。

(2) 加熱帯、均熱帯、冷却帯またはさらに過時効
処理帯を有する連続焼なまし装置であつて、こ
れに通板して連続的に熱処理される鋼板の搬送
路中の位置の少なくとも１個所にて該鋼板と近
接配置した一定分布の交番磁束を発生する励磁
コイル、および該励磁コイルからの磁束が鋼板
までの距離に対応して変化する割合を検出する
検出コイルとからなる、少なくとも１個の距離
検出器をそなえかつ、該距離検出器で検出され
る距離から求められた鋼板のヒートバツクルの
大きさに応じて、加熱帯温度制御装置、均熱帯
温度制御装置、冷却帯冷却速度制御装置、鋼板
搬送速度制御装置及び鋼板張力制御装置のうち
少なくとも１個を作動させる制御手段を有する
連続焼なまし装置における熱処理制御装置（第
２発明）。

なお距離検出器は、前記加熱帯、均熱帯及び冷
却帯のそれぞれに配置することが実施態様として
推奨され、より一層高精度の制御が行なえる。

第１発明の手順にて、ヒートバツクルの発生兆
候をいち早く検出し即時の対応を講じて確実なヒ
ートバツクルの防止が可能となり、また第２発明
の仕組みは、第１発明の方法の実施に有効に利用
され得るのは明らかである。

以下に図示した連続焼なまし装置を例にとつ
て、上記発明の具体的内容を詳細に説明する。

この連続焼なまし装置は、第１図に示すよう
に、鋼板１０を連続的に熱処理するための、加熱
帯１２、均熱帯１４および冷却帯１６さらには、
過時効処理帯１８とより主として成り、被処理鋼
板１０を搬送するための駆動ロール２０をそなえ
ている。

また加熱帯１２内の雰囲気温度を検出するため
の雰囲気温度計２２と、均熱帯１４内の雰囲気温
度を検出するための雰囲気温度計２４と、加熱帯
１２の入側で鋼板１０の搬送速度を検出するため
の鋼板搬送速度検出器２６と、過時効処理帯１８
の出側で鋼板１０の搬送速度を検出するための鋼
板搬送速度検出器２８とを有し、さらに加熱帯１
２の温度を制御するための加熱帯温度制御装置３
０と、均熱帯１４の温度を制御するための均熱帯
温度制御装置３２と、冷却帯１６における鋼板１
０の冷却速度を制御するための冷却速度制御装置
３４と、過時効処理帯１８の温度を制御するため
の過時効処理帯温度制御装置３６および駆動ロー
ル２０の回転速度を制御することによつて鋼板１
０の搬送速度を制御するための鋼板搬送速度制御
装置３８ならびに加熱帯１２中における鋼板１０
の張力を制御するための張力制御装置４０と、均
熱帯１４中における鋼板１０の張力を制御するた
の張力制御装置４２と、冷却帯１６中における鋼
板１０の張力を制御するための張力制御装置４４
と過時効処理帯１８中における鋼板１０の張力を
制御するための張力制御装置４６とをそなえてい
る。

とくにこの例にて加熱帯１２の出側近傍に、鋼
板１０の幅方向にへだたる各所定位置で、鋼板１
０までの距離をそれぞれ検出し、各位置における
距離の大きさから被処理鋼板１０のヒートバツク
ルの大きさを検出する。たとえば２個ないし３個
の検出コイル（後述）を一組みとする距離検出器
Ｐ_aと、この距離検出器Ｐ_aの近傍で鋼板１０の表
面温度を計測するための鋼板温度計Ｔ_aまた均熱
帯１４の入側近傍で同様な距離検出器Ｐ_bと、鋼
板温度計Ｔ_b、さらに均熱帯出側近傍にも同様な
距離検出器Ｐ_cと、鋼板温度計Ｔ_c、そして冷却帯
１６の出側近傍でも同様な距離検出器Ｐ_dと鋼板
温度計Ｔ_dとを設ける。

上記の距離検出器Ｐ_a〜Ｐ_dは第２図に詳細に示
したように、たとえば５Hz〜1MHzの交流電流を
発生する交流励磁装置Ｅにて励磁されて、一定の
交番磁束α，β，γ，δ，εを発生する励磁コイ
ルＣと、該交番磁束α，γ又はさらにεが鎖交
し、その鎖交磁束量に応じた誘起電圧を発生する
検出コイルＣ〓，Ｃ〓又はさらにＣ〓とを、鋼板
１０の板幅Ｗの方向に間隔をおいて板面の近傍に
配置し、各検出コイルの誘起電圧を測定し、演算
装置に出力する電圧測定装置Ｍ〓，Ｍ〓又はさら
にＭ〓に接続する。

図において交番磁束β，δは、何れの検出コイ
ルとも鎖交しない無効磁束を示し、ｈは各コイル
と鋼板１０の板面との離間距離であり、μを鋼板
１０の透磁率、ρを鋼板１０の電気固有抵抗とす
ると、励磁コイルＣの磁界範囲内に、鋼板１０が
あるとき、検出コイルＣ〓，Ｃ〓又はさらにＣ〓
には、上記距離ｈ、透磁率μおよび電気固有抵抗
ρとにそれぞれ対応する誘起電圧を生ずる。

いまかりに検出コイルＣ〓と検出コイルＣ〓に
発生する誘起電圧をそれぞれＶ〓，Ｖ〓とする
と、次式 Ｖ〓＝f₁（ｈ，μ×ρ） ……(1) Ｖ〓＝f₂（h′，μ×ρ） ……(2) Ｖ〓＝ｆ（h″，μ×ρ） ……(3) の関数で表わされ、(1)式に(2)式又は(3)式を代入し
てμ×ρの項を消去すれば、鋼板１０の距離ｈを
求めることができる。

ここに励磁コイルＣの交流電源周波数は５Hz〜
1MHzの範囲とすることが望ましく、周波数が1M
Hzを超えると、検出コイルＣ〓，Ｃ〓に発生する
誘起電圧が鋼板１０の透磁率μと電気固有抵抗ρ
とに依存する度合が過度に大きくなつて、測定対
象の距離ｈの変化に対する分解能が小さくなり、
測定精度が悪化するので好ましくなく、またこの
周波数が５Hzよりも低いと距離検出器の応答性が
確保され難いためである。

以上のようにして距離検出器Ｐ_a〜Ｐ_dからの検
出信号は加熱帯１２、均熱帯１４、冷却帯１６お
よび過時効処理帯１８のそれぞれにおける鋼板１
０のヒートバツクルの発生兆候を与えるから、上
記各帯における鋼板温度計Ｔ_a〜Ｔ_dの検出信号、
雰囲気温度計２２，２４，２６および鋼板搬送速
度検出器２８の検出信号とともに、第３図のよう
に演算装置Ｍに入力し、これに従い、加熱帯温度
制御装置３０、均熱帯温度制御装置３２、冷却速
度制御装置３４、過時効処理帯温度制御装置３６
および鋼板搬送速度制御装置３８ならびに張力制
御装置４０〜４６の動作を演算装置Ｍにより適切
に制御する。

従つて演算装置Ｍに前記した計算手順を予めプ
ログラムしておけば、前記検出コイルＣ〓に発生
する誘起電圧Ｖ〓と、検出コイルＣ〓又はＣ〓に
発生する誘起電圧Ｖ〓又はＶ〓とを演算装置Ｍに
伝送することによつて、励磁コイルＣと被処理鋼
板１０との間の距離ｈを測定することができる。

以上のように、連続焼なまし装置内にて通板中
の鋼板にヒートバツクルのとくに発生し易い、た
とえば加熱帯１２の出側近傍、均熱帯１４の入側
近傍、均熱帯１４の出側近傍および冷却帯１６の
出側近傍のそれぞれにおいて鋼板１０の板幅方向
にへだたつて２個ないし３個を一組として距離検
出器を並置することにより、連続焼なまし炉の各
帯域の何れにあつても鋼板に生じたヒートバツク
ルの兆候は、その帯域に配置した各距離検出器で
の距離信号として、距離の大きさからヒートバツ
クルの程度も含めて定量的に検知されるので、そ
れに対する即応的な対拠が容易に可能になる。

すなわち上記距離検出器を用いることにより、
ヒートバツクルの発生を非接触で、迅速かつ定量
的に測定することができるのであり、とくに鋼板
１０が連続焼なまし処理過程中γ〜α変態などに
よつて透磁率μおよび電気固有抵抗ρが変化した
としても板幅方向には較差がないので、それに影
響されずにヒートバツクルの検出が妨げられるこ
とはない。

ところで鋼板１０は、加熱帯１２、均熱帯１
４、冷却帯１６および過時効処理帯１８を通過す
ることにより、所定の加熱、均熱、冷却の熱処理
が施されるわけであるが、この熱処理に際しヒー
トバツクル発生時の緊急対応条件ならびに、ヒー
トバツクルの発生を抑制して順調な操業に復帰さ
せるために必要な条件を算出する方式を了め演算
装置Ｍに入力しておくことにより、被処理鋼板１
０にヒートバツクル発生の兆候が検知された場合
には、距離検出器Ｐ_a〜Ｐ_dから伝達されて来る距
離信号に応じてその発生個所およびその大きさを
直ちに検出し、これに応じた最適な条件を算出し
てその結果を制御信号にして、前記加熱帯温度制
御装置３０、均熱帯温度制御装置３２、冷却帯冷
却速度制御装置３４、過時効処理帯制御装置３６
および鋼板搬送速度制御装置３８ならびに鋼板張
力制御装置４０〜４６などに出力する。

各制御装置は、この制御信号に応じてヒートバ
ツクルの発生を抑制するように作動し、かくして
全工程の連続焼なまし装置運転条件が順調な条件
に復帰するように調整され得る。

この実施例においては、ヒートバツクルの発生
兆候を検知するための距離検出器を、加熱帯、均
熱帯および冷却帯にそれぞれ設けているので、き
め細かなヒートバツクルの検出とその防止が可能
である。

なお距離検出器の配設位置、配設個数は、実施
例に限定されず、連続焼なまし炉中の鋼板が搬送
される経路中の位置で少なくとも１個設けること
によつて、有効なヒートバツクルの検出および防
止を行なうことが可能である。

（発明の効果） 以上説明したとうり、第１発明によれば冷延薄
鋼板の連続焼なまし中におけるヒートバツクルの
発生によるトラブルを未然に防止し得て、連続焼
なまし装置による操業を、自動的かつ安定的に行
なうことができまた第２発明は、連続焼なましに
おける熱処理制御方法の実施に用いて、その初期
の効果をあげるのに寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、連続焼なまし炉を示す断面図、第２
図は、この発明によるヒートバツクルの検出要領
説明図、第３図は制御系のブロツク図である。 １２…加熱帯、１４…均熱帯、１６…冷却帯、
Ｃ…励磁コイル、Ｃ〓，Ｃ〓，Ｃ〓…検出コイ
ル、Ｐ_a〜Ｐ_d…距離検出器、３０…加熱帯温度制
御装置、３２…均熱帯温度制御装置、３４…冷却
帯冷却速度制御装置、３８…鋼板搬送速度制御装
置、４０〜４６…鋼板張力制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱帯、均熱帯および冷却帯を処理段階順に
   含む連続焼なまし炉中に、冷間圧延をした薄鋼板
   を通板して連続的に熱処理するに際し、 該鋼板の搬送路中の位置の少なくとも１個所に
   設置した距離検出器により各検出器における鋼板
   までの距離を、検知することによつて上記熱処理
   中における鋼板のヒートバツクルの発生の有無を
   検出し、その検出信号に応じて加熱帯温度、均熱
   帯温度、冷却帯冷却速度、鋼板搬送速度及び鋼板
   張力のうち少なくとも一種につき制御を加えてヒ
   ートバツクルを防止することを特徴とする連続焼
   なましにおける熱処理制御方法。 ２ 加熱帯、均熱帯および冷却帯を有する連続焼
   なまし装置であつて、これに通板して連続的に熱
   処理される冷延薄鋼板の搬送路中の位置の少なく
   とも１個所にて該鋼板と近接配置した一定分布の
   交番磁束を発生する励磁コイル、および該励磁コ
   イルからの磁束が鋼板までの距離に対応して変化
   する割合を検出する検出コイルとからなる、少な
   くとも１個の距離検出器をそなえかつ、該距離検
   出器で検出される距離から求められた鋼板のヒー
   トバツクルの大きさに応じて、加熱帯温度制御装
   置、均熱帯温度制御装置、冷却帯冷却速度制御装
   置、鋼板搬送速度制御装置及び鋼板張力制御装置
   のうち少なくとも１個を作動させる制御手段を有
   することを特徴とする連続焼なまし装置における
   熱処理制御装置。 ３ 距離検出器が、前記加熱帯、均熱帯及び冷却
   帯のそれぞれに配置されている２記載の熱処理制
   御装置。