(57)【要約】【課題】既設の連続焼鈍ラインにおいて設置面積が限られていてもメンテナンス等を行うスペースを確保することができ、熱処理加工精度のよい品質の安定したワークを得ることのできるポストアニーラ装置を提供する。【解決手段】連続焼鈍ライン上を流れるワークＷに対し進退可能に設けられた装置本体２を備え、前記装置本体は、前記ワークを加熱処理するコ字状内部の処理空間５ｄを形成するとともに、前記装置本体の前進により前記処理空間に前記ワークを配置可能とするコ字状の筐体部５と、前記筐体部の処理空間内に設けられ、前記ワークを上下から狭持するクランプ手段６，７と、前記クランプ手段により狭持された前記ワークの溶接部Ｗ１に対し該ワークの一面側から加熱する加熱手段９と、前記クランプ手段により狭持された前記ワークの溶接部に対し、前記加熱手段により加熱された一面とは反対側の面から冷却する冷却手段１１と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続焼鈍ラインに配置され、板状のワーク同士が溶接されたワーク溶接部を加熱処理するポストアニーラ装置であって、
前記連続焼鈍ライン上を流れるワークに対し進退可能に設けられた装置本体を備え、
前記装置本体は、
前記ワークを加熱処理するコ字状内部の処理空間を形成するとともに、前記装置本体の前進により前記処理空間に前記ワークを配置可能とするコ字状の筐体部と、
前記筐体部の処理空間内に設けられ、前記ワークを上下から狭持するクランプ手段と、
前記クランプ手段により狭持された前記ワークの溶接部に対し該ワークの一面側から加熱する加熱手段と、
前記クランプ手段により狭持された前記ワークの溶接部に対し、前記加熱手段により加熱された一面とは反対側の面から冷却する冷却手段と、
を有することを特徴とするポストアニーラ装置。
【請求項２】
前記加熱手段は、前記処理空間に設けられた電磁誘導コイルであることを特徴とする請求項１に記載されたポストアニーラ装置。
【請求項３】
前記冷却手段は、前記処理空間において前記ワークのライン状の溶接部に沿って配列され、前記ワークの溶接部に対し冷却エアを噴射する複数のエア冷却ノズルを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたポストアニーラ装置。
【請求項４】
前記加熱手段及び前記冷却手段の動作制御を行う制御手段と、
前記ワークの温度を測定する温度測定手段とを備え、
前記制御手段は、前記温度測定手段の測定する前記ワークの温度値と、目標温度値とを用い、ＰＩＤ制御に基づいて前記加熱手段及び前記冷却手段の動作制御を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載されたポストアニーラ装置。
【請求項５】
前記ＰＩＤ制御に基づく前記加熱手段及び前記冷却手段の動作制御にかかる制御パターン情報を蓄積する記憶手段を備え、
前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された制御パターン情報に基づき、前記加熱手段及び前記冷却手段を動作制御可能であることを特徴とする請求項４に記載されたポストアニーラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポストアニーラ装置に関し、特に連続焼鈍ラインにおいて鋼板同士の溶接部を焼鈍するポストアニーラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、鋼板の製造工程において、鉄鋼材料が冷間圧延されると、塑性変形により生じる転位が絡み合い硬化する。そのため、冷間圧延の工程後には、硬化した鉄鋼材料を軟化させるために焼鈍処理を行っている。この焼鈍とは、鋼を加熱することにより、加工によって導入された転位などの格子欠陥を鉄原子の拡散によって減少させたり、溶質元素の固溶・析出などを制御するプロセスである。
近年、冷延コイルの焼鈍は、コイルをバッチにまとめ、コイルを繰り出して多数のコイルを次々と溶接しながら加熱炉の中を通過させた後、再び巻き取る連続焼鈍が主流となっている。
【０００３】
図５に代表的な連続焼鈍ラインの構成を模式的に示す。
この連続焼鈍ライン５０は、大きくは入側部５１と、炉体部５２と、出側部５３とを備える。入側部５１は、鋼板コイルの繰り出しを行うペイオフリール５４と鋼板端部同士を溶接する溶接装置５５と、電解洗浄を行う電解洗浄装置５６と、入側ルーパー５７とを有する。炉体部５２は、図示しない加熱帯、均熱帯及び冷却帯を有し、所定の加熱処理及び冷却処理を行うようになっている。また、出側部５３は、調質圧延装置５８と、出側ルーパー５９と、剪断装置６０と、巻取装置６１とを有する。
【０００４】
このように構成された連続焼鈍ライン５０においては、冷間圧延された鉄鋼材料のコイルは、ペイオフリール５４において繰り出された後、溶接装置５５においてその先端が先行材の鋼板の後端と溶接され連結される。
その後、鋼板Ｗは、電解洗浄装置５６において電解洗浄され、入側ルーパー５７を通って炉体部５２に搬入される。
【０００５】
炉体部５２では、鋼板Ｗは、図示しない加熱帯、均熱帯において焼き鈍し処理された後、冷却帯により冷却処理され、調質圧延装置５８に流される。
前記調質圧延装置５８においては、剛性や硬さを調整し、同時に表面をダル、または光沢に仕上げる処理がなされる。
調質圧延装置５８によって調質された鋼板Ｗは、出側ルーパー５９を介し剪断装置６０に送られ、そこで所定の幅に耳切りなどの剪断処理が行われ、巻取装置６１において再びコイル状に巻き取られる。
【０００６】
ところで、近年にあっては、多種多様の鋼板Ｗを処理する必要があり、鋼板Ｗの種類によっては、炉体部５２のみでは溶接部に対する焼き鈍し処理が不十分である。
すなわち、溶接装置５５において溶接された鋼板Ｗの溶接部は、加熱と急冷により脆化している。そのため、炉体部５２での焼き鈍し処理に先立って前記溶接部に対する加熱処理を行い組織を改善するポストアニーラ装置（例えば特許文献１参照）が、溶接装置５５のすぐ後に必要とされていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５２−１４２６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図５に示すような既設の連続焼鈍ラインにおいて、溶接装置５５のすぐ後にポストアニーラ装置を追加しようとしても、設置面積が限られるため、メンテナンスや加熱試験を行うスペースを確保できず、設置できないという課題があった。そのため、ポストアニーラ装置を連続焼鈍ラインの中に組み込むには、ライン全体の設置面積を拡大する必要があった。
【０００９】
本発明は、前記した点に着目してなされたものであり、既設の連続焼鈍ラインにおいて設置面積が限られていてもメンテナンス等を行うスペースを確保することができ、熱処理加工精度のよい品質の安定したワークを得ることのできるポストアニーラ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記した課題を解決するために、本発明に係るポストアニーラ装置は、連続焼鈍ラインに配置され、板状のワーク同士が溶接されたワーク溶接部を加熱処理するポストアニーラ装置であって、前記連続焼鈍ライン上を流れるワークに対し進退可能に設けられた装置本体を備え、前記装置本体は、前記ワークを加熱処理するコ字状内部の処理空間を形成するとともに、前記装置本体の前進により前記処理空間に前記ワークを配置可能とするコ字状の筐体部と、前記筐体部の処理空間内に設けられ、前記ワークを上下から狭持するクランプ手段と、前記クランプ手段により狭持された前記ワークの溶接部に対し該ワークの一面側から加熱する加熱手段と、前記クランプ手段により狭持された前記ワークの溶接部に対し、前記加熱手段により加熱された一面とは反対側の面から冷却する冷却手段と、を有することに特徴を有する。
尚、前記加熱手段は、前記処理空間に設けられた電磁誘導コイルであることが望ましい。
また、前記冷却手段は、前記処理空間において前記ワークのライン状の溶接部に沿って配列され、前記ワークの溶接部に対し冷却エアを噴射する複数のエア冷却ノズルを有することが望ましい。
【００１１】
このような構成によれば、ポストアニーラ装置による加工工程以外は装置本体を退避させ、メンテナンスや加熱試験を行うことができる。したがって、連続焼鈍ラインにおける設置面積が限られていても、ポストアニーラ装置を連続焼鈍ラインの中に組み込むことができる。
また、筐体部がコ字状であるため、溶接部をオペレータ側から容易に視認することができ、例えばレーザマーカを溶接部に合わせる等して精度よい加熱処理が可能となる。
【００１２】
また、前記加熱手段及び前記冷却手段の動作制御を行う制御手段と、前記ワークの温度を測定する温度測定手段とを備え、前記制御手段は、前記温度測定手段の測定する前記ワークの温度値と、目標温度値とを用い、ＰＩＤ制御に基づいて前記加熱手段及び前記冷却手段の動作制御を行うことが望ましい。
また、前記ＰＩＤ制御に基づく前記加熱手段及び前記冷却手段の動作制御にかかる制御パターン情報を蓄積する記憶手段を備え、前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された制御パターン情報に基づき、前記加熱手段及び前記冷却手段を動作制御可能であることが望ましい。
このように、加熱中においては、温度測定手段を用いてフィードバック制御であるＰＩＤ制御を行いるため、品質の安定した熱処理加工品を得ることができる。
また、フィードバック制御による加熱処理において、加熱制御に係るパターン情報を記憶手段に保存するため、温度計などの不具合発生時においても装置を停止することなく、過去の制御パターンに基づくパターン制御を行い加熱処理することが可能であり、また、品質の不具合発生時における原因特定も容易となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、既設の連続焼鈍ラインにおいて設置面積が限られていてもメンテナンス等を行うスペースを確保することができ、熱処理加工精度のよい品質の安定したワークを得ることのできるポストアニーラ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明のポストアニーラ装置の正面図（一部断面）である。
【図２】図２は、図１のポストアニーラ装置の側面図である。
【図３】図３は、図１のポストアニーラ装置の動作の流れを示すフロー図である。
【図４】図４は、図３のフローに続くフロー図である。
【図５】図５は、従来の連続焼鈍ラインの構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係るポストアニーラ装置の実施の形態につき、図面に基づいて説明する。尚、本発明に係るポストアニーラ装置は、図５に示した連続焼鈍ライン５０の中の溶接装置５５と電解洗浄装置５６との間の狭いスペースに配置される。そして、溶接装置５５で溶接された、ワークである鋼板の先行材の後端と後行材の先端との溶接部に対し焼鈍処理を行い、組織の改善を行うものである。
【００１６】
図１は、本発明のポストアニーラ装置の正面図（一部断面）である。また、図２は図１のポストアニーラ装置の側面図である。
図示するポストアニーラ装置１は、装置本体２と、装置本体２を連続焼鈍ライン上に流されるワークＷ（鋼板）に対して進退可能とするためのレール３とを備える。
前記装置本体２の底部には、前記レール３を走行するための車輪４が前後に設けられている。これにより図２に示すように装置本体２は、ワークＷに対し焼鈍処理を行う際には前進した位置（ワークサイドと呼ぶ）に配置され、待機状態では後退した位置（ドライブサイドと呼ぶ）に配置されるようになっている。尚、以下の説明において、図２に示すワークサイド側を前側とし、ドライブサイド側を後側とする。
【００１７】
装置本体２は、水平状態に搬入されるワークＷに対し加熱加工処理が行われるコ字状の筐体部５を有する。コ字状の筐体部５は、前側開口５ａ、左右開口５ｂ、５ｃ（図１参照）、及びそれらが連通する前記コ字状内部の処理空間５ｄを有する。
ワークＷの溶接部Ｗ１に対する加熱加工処理は、前記処理空間５ｄ内で行われるが、このように筐体部５がコ字状に形成されているため、オペレータは前記前側開口５ａ、及び左右開口５ｂ、５ｃ側から処理空間５ｄ内の溶接部Ｗ１の状態を視認することができる。
【００１８】
図１に示すように前記筐体部５の処理空間５ｄには底部に下側クランプ部材６（クランプ手段）が固定配置され、その上方に前記下側クランプ部材６に対向する上側クランプ部材７（クランプ手段）が昇降移動可能に配置されている。前記上側クランプ部材７の昇降移動は、筐体部５の上部に配置された２基の油圧シリンダ装置８によって行われる。
図示するように、加熱加工処理の際には、前記下側クランプ部材６と上側クランプ部材７とによってワークＷが上下から狭持（クランプ）されるようになっている。
【００１９】
また、図１に示すように、前記下側クランプ部材６及び上側クランプ部材７は、それぞれ左右に対配置され、加熱加工処理の際にはワークＷの溶接部Ｗ１がその間（中央部）に配置されるようになっている。
また、図１において左右に対配置された上側クランプ部材７の間には、ワークＷの上方からワークＷの溶接部Ｗ１に対して加熱するための電磁誘導コイル９（加熱手段）が設けられている。この電磁誘導コイル９は、図２に示すようにワークＷの幅方向において、少なくとも該ワークＷの幅以上の長さに形成されている。
【００２０】
また、図１に示すように左右に対配置された下側クランプ部材６の左右外側には、ワークＷを支持するための一対の受けローラ１０が設けられている。
また、前記左右に対配置された下側クランプ部材６の間には、図１、図２に示すようにワークＷの幅方向に直線状に配置された複数のエア冷却ノズル１１（冷却手段）が設けられ、加熱後のワークＷの溶接部Ｗ１に対し下方から冷却エアを噴射してワーク溶接部Ｗ１を冷却するようになっている。
【００２１】
また、エア冷却ノズル１１と同様に、図１において左右に対配置された下側クランプ部材６の間には、図２に示すようにワークＷの所定部位の温度を検出する温度測定手段として、第１温度計１２と、第２温度計１３と、第３温度計１４とがそれぞれ設けられている。このうち、第１温度計１２は、ワークＷの幅方向中央の温度を測定するように設けられている。第２温度計１３は、加熱終了後に冷却されるワークＷの温度を測定するための低温用温度計であって、第１温度計１２から所定距離（例えば２００ｍｍ）離れた位置に設けられている。また、第３温度計１４は、ワークＷの幅方向の中央から離れたワーク端部位置の温度を測定するためのものであり、例えば第１温度計１２から６００ｍｍ離れた位置に設けられている。
【００２２】
また、図２に示すように筐体部５の前側開口５ａの前方には、オペレータがモニタを通じて溶接部Ｗ１の状態を視認できるようにＣＣＤカメラ１５が設けられている。これにより、ポストアニーラ装置１から離れた場所からも図示しない操作盤を用意することによって遠隔操作することが可能となる。
また、ＣＣＤカメラ１５の隣には、レーザマーカ装置１６が配置され、ワークＷの上面にライン状のレーザマークを照射するようになっている。即ち、ライン状のレーザマークとライン状の溶接部Ｗ１との位置を合わせることにより、溶接部Ｗ１に対して電磁誘導コイル９を平行に配置し、溶接部Ｗ１に対し精度よく加熱ができる。
【００２３】
また、ポストアニーラ装置１は、ポストアニーラ装置１の動作制御を行う制御手段として、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＡ−ＰＬＣと呼ぶ）２０を備えている。このＰＡ−ＰＬＣ２０は、ネットワーク接続された上位プロセスコンピュータ３０からワークＷの先行材、後行材にかかる情報、及び加熱温度、加熱時間などの加工条件を受信するようになっている。
また、前記上位プロセスコンピュータ３０には記憶手段としてのサーバ４０が接続され、前記サーバ４０には、過去に加熱加工処理した際の制御パターンデータ、及び前記加工条件等が記憶されている。尚、前記上位プロセスコンピュータ３０及び前記サーバ４０は、装置本体２とは離れた場所に設けられ、前記ＰＡ−ＰＬＣ２０とネットワーク接続されるが、ポストアニーラ装置１の一部として機能するようになっている。
【００２４】
続いて、このように構成されたポストアニーラ装置１の一連の動作について図３のフローに沿って説明する。
先ず、ポストアニーラ装置１のプログラマブルロジックコントローラ、即ちＰＡ−ＰＬＣ２０では、加工条件の入力設定作業を行う。具体的には、本体装置２が退避位置であるドライブサイドに配置された状態で、自動運転モードの場合には（図３のステップＳ１）、ＰＡ−ＰＬＣ２０は、加工条件（ワークＷの先行材、後行材にかかる情報、加熱温度、加熱時間など）を上位プロセスコントローラ３０から受信し設定する（図３のステップＳ２）。
或いは自動運転モードでない場合には（図３のステップＳ１）、筐体５に設けられた操作用タッチパネル（図示せず）によりオペレータが加工条件をＰＡ−ＰＬＣ２０に入力設定する（図３のステップＳ１８）。
【００２５】
次いで、ＰＡ−ＰＬＣ２０は、本体装置２をレール３に沿ってワークサイド側に移動させる（図３のステップＳ３）。そして、ワークＷを筐体部５の左開口５ｄ側から受けローラ１０で支持しながら搬入し、図１に示すようにその溶接部Ｗ１が電磁誘導コイル９の直下の位置に配置する（図３のステップＳ４）。
そして、ＰＡ−ＰＬＣ２０は油圧シリンダ装置８を駆動し、上側クランプ部材７（及び電磁誘導コイル９）を下降させて、上側クランプ部材７と下側クランプ部材６とによりワークＷを上下側から狭持（クランプ）する（図３のステップＳ５）。
【００２６】
次いで、ＰＡ−ＰＬＣ２０は、設定された加工条件に基づき、電磁誘導コイル９に電力供給し、その誘導加熱によってワークＷの溶接部Ｗ１に対し上側から加熱開始する（図３のステップＳ６）。
ここでフィードバック制御による加熱処理を行う場合（図３のステップＳ７）、ＰＡ−ＰＬＣ２０は、第１温度計１２により測定された温度値と目標値とを用い、ＰＩＤ制御に基づき加熱温度の制御を行う（図３のステップＳ８）。フィードバック制御により加熱制御された実績情報（加熱制御パターン）は、上位プロセスコントローラ３０に定期的に（例えば１秒毎に）送信され（図３のステップＳ２０）、サーバ４０に蓄積される（図３のステップＳ２１）。尚、このフィードバック制御による加熱処理の間、第３温度計１４により測定されるワーク端部の温度データもＰＡ−ＰＬＣ２０に送られ、仕様温度内にあるかが監視される。
【００２７】
或いは、パターン制御により加熱処理を行う場合（図３のステップＳ１９）、ＰＡ−ＰＬＣ２０は、以前の加熱処理でサーバ４０に蓄積されたフィードバック制御による加熱パターンの情報を参照し、加熱制御を行う。このパターン制御モードは、第１温度計１２等の故障時であっても加熱処理を実施できるように設けられている。
【００２８】
加熱処理によりワークＷの温度が昇温し（図３のステップＳ９）、所定の温度（例えば７００℃）になると、ＰＡ−ＰＬＣ２０は、その温度が保持されるように加熱制御し（図３のステップＳ１０）、所定時間の経過後（例えば３０ｓｅｃ経過後）に、電磁誘導コイル９による誘導加熱処理を停止する（図３のステップＳ１１）。
【００２９】
加熱処理の終了後、ＰＡ−ＰＬＣ２０は、複数のエア冷却ノズル１１から冷却エアを上方のワークＷに対し噴射させ、加熱後のワークＷの溶接部を冷却開始する（図４のステップＳ１２）。このようにワーク溶接部Ｗ１を上下側からクランプした状態で加熱と冷却とを行うので加工中の歪みを抑制することができる。
冷却処理の際、ＰＡ−ＰＬＣ２０は第２温度計１３により測定された温度を見て、所定温度（例えば受けローラ１０の耐熱温度１５０℃）以下になると（図４のステップＳ１３）、エア冷却ノズル１１からの噴射を停止し、冷却処理を終了する（図４のステップＳ１４）。尚、この冷却処理の間、第３温度計１４により測定されるワーク端部の温度データもＰＡ−ＰＬＣ２０に送られ、仕様温度内にあるかが監視される。
【００３０】
冷却処理が終了すると、ＰＡ−ＰＬＣ２０は油圧シリンダ装置８を駆動し、上側クランプ部材７（及び電磁誘導コイル９）を上昇させて、上側クランプ部材７と下側クランプ部材６とによるワークＷのクランプを解除する（図４のステップＳ１５）。
そして、受けローラ１０を回転駆動し、溶接部Ｗ１の焼鈍処理の終了したワークＷを右開口５ｃ側から搬出する（図４のステップＳ１６）。
また、装置本体２は、レール３に沿って後退され、待機位置であるドライブサイドに移動され（図４のステップＳ１７）、一溶接部Ｗ１に対する加熱加工処理（焼鈍処理）が完了となる。
【００３１】
以上のように本発明に係る実施の形態によれば、ポストアニーラ装置１の装置本体をワークＷに対して進退可能に配置するとともに装置本体の筐体部５をコ字状とし、コ字状内部の処理空間５ｄにおいてワーク溶接部Ｗ１に対し加熱処理を行うものとした。
これにより、ポストアニーラ装置１による加工工程以外はドライブサイドに退避して、ドライブサイドでメンテナンスや加熱試験を行うことができる。したがって、連続焼鈍ラインにおける設置面積が限られていても、ポストアニーラ装置を連続焼鈍ラインの中に組み込むことができる。
また、筐体部５がコ字状であるため、溶接部Ｗ１をオペレータ側から容易に視認することができ、レーザマーカを溶接部Ｗ１に合わせて精度よい加熱処理が可能となる。
また、加熱加工中においては、複数の温度計を用いてフィードバック制御（ＰＩＤ温度制御）を行い、冷却温度やワークＷ中央以外の温度を監視するため品質の安定した加工品を得ることができる。
また、フィードバック制御による加熱処理において、加熱制御に係るデータをサーバ４０に保存するため、温度計などの不具合発生時においても装置を停止することなく、過去の制御パターンに基づくパターン制御を行い加熱処理することが可能であり、また、品質の不具合発生時における原因特定も容易となる。
【００３２】
尚、前記実施の形態においては、ワークＷの上側から溶接部Ｗ１に対し加熱し、ワークＷの下側から溶接部Ｗ１に対し冷却する構成を示したが、本発明にあっては、その構成に限定されるものではなく、ワークＷの下側から加熱し、ワークＷの上側から冷却する構成であってもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１          ポストアニーラ装置
２          装置本体
３          レール
４          車輪
５          筐体
５ａ        前側開口
５ｂ        左開口
５ｃ        右開口
５ｄ        処理空間
６          下側クランプ部材（クランプ手段）
７          上側クランプ部材（クランプ手段）
８          油圧シリンダ装置
９          電磁誘導コイル（加熱手段）
１０        受けローラ
１１        エア冷却ノズル（冷却手段）
１２        第１温度計（温度測定手段）
１３        第２温度計（温度測定手段）
１４        第３温度計（温度測定手段）
１５        ＣＣＤカメラ
１６        レーザマーカ装置
２０        プログラマブルロジックコントローラ（ＰＡ−ＰＬＣ、制御手段）
３０        上位プロセスコントローラ
４０        サーバ（記憶手段）
Ｗ          ワーク
Ｗ１        溶接部
【図１】
2018123397.tif 000003
【図２】
2018123397.tif 000004
【図３】
2018123397.tif 000005
【図４】
2018123397.tif 000006
【図５】
2018123397.tif 000007