(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１速度制御装置によって駆動されてストリップを搬入する第１ブライドルロールと、前記第１ブライドルロールとともに前記ストリップを支持し第２速度制御装置によって駆動されて前記ストリップを搬送する１つの第１支持ロールと、前記第１支持ロールとともに前記ストリップを支持し第３速度制御装置によって駆動されて前記ストリップを搬出する第２ブライドルロールと、を含む加熱炉と、
前記第１ブライドルロールと前記第１支持ロールとの間で前記加熱炉のもっとも入側に近い位置に形成された前記ストリップのカテナリのカテナリ量である第１カテナリ量および前記第１支持ロールと前記第２ブライドルロールとの間で前記加熱炉のもっとも出側に近い位置に形成された前記ストリップのカテナリのカテナリ量である第２カテナリ量にもとづいて、前記第１速度制御装置、前記第２速度制御装置、および前記第３速度制御装置に、第１速度基準信号、第２速度基準信号、および第３速度基準信号をそれぞれ供給して、前記第1速度基準信号、前記第２速度基準信号および前記第３速度基準信号に比例するように、前記第１ブライドルロール、前記第１支持ロール、および前記第２ブライドルロールの回転速度をそれぞれ設定し、
前記第２速度基準信号は、前記第１カテナリ量と前記第２カテナリ量との差分に比例する項を有する制御装置と、
を備え、
前記制御装置では、前記第１速度基準信号は、前記第２速度基準信号よりも小さく、前記第３速度基準信号は、前記第２速度基準信号よりも大きな値となるように設定された熱処理システム。
【請求項２】
前記加熱炉は、前記第１支持ロールと前記第２ブライドルロールとの間で前記第１支持ロールおよび前記第２ブライドルロールに隣接して設けられ、第４速度制御装置によって駆動されて前記第１支持ロールおよび前記第２ブライドルロールとともに前記ストリップを支持する１つの第２支持ロールをさらに含み、
前記制御装置は、前記第２速度基準信号よりも大きく前記第３速度基準信号よりも小さい値を有する第４速度基準信号を前記第４速度制御装置に供給して、前記第４速度基準信号に比例するように前記第２支持ロールの回転速度を設定し、
前記制御装置は、
目標カテナリ量と前記第１カテナリ量との偏差である第１偏差および前記第１カテナリ量と前記第２カテナリ量との偏差である第２偏差にもとづいて、第１速度補正信号を生成する第１演算器と、
前記第２偏差にもとづいて、第２速度補正信号を生成する第２演算器と、
前記第２偏差にもとづいて、第３速度補正信号を生成する第３演算器と、
前記第３速度基準信号および前記第１速度補正信号にもとづいて前記第１速度基準信号を出力する第４演算器と、
前記第３速度基準信号および前記第２速度補正信号にもとづいて前記第２速度基準信号を出力する第５演算器と、
前記第３速度基準信号および前記第３速度補正信号にもとづいて前記第４速度基準信号を出力する第６演算器と、
を含み、
前記第３速度補正信号は、前記第２速度補正信号と前記第３速度補正信号との差よりも大きい値に設定される請求項１記載の熱処理システム。
【請求項３】
前記第３速度補正信号は、前記第２偏差に比例し、
前記第２速度補正信号と前記第３速度補正信号との差は、前記第２偏差に比例する請求項２記載の熱処理システム。
【請求項４】
前記第３速度補正信号に関する前記第２偏差の比例定数は、前記第１カテナリ量の検出位置と前記第２カテナリ量の検出位置との間の距離に比例し、
前記第２速度補正信号と前記第３速度補正信号との差に関する前記第２偏差の比例定数は、前記第１カテナリ量の検出位置と、前記第１支持ロールと前記第２支持ロールとの間に形成されたカテナリの位置と、の間の距離に比例する請求項３記載の熱処理システム。
【請求項５】
第１ブライドルロール、支持ロール、および第２ブライドルロールの順に加熱炉の入側から出側に設けられた前記第１ブライドルロール、前記支持ロール、および前記第２ブライドルロールによって、カテナリを形成しながらストリップを搬送し、
カテナリ量検出器によって、前記第１ブライドルロールと前記支持ロールとの間で前記加熱炉のもっとも入側に近い位置に形成された前記ストリップのカテナリの第１カテナリ量を測定し、および、前記支持ロールと前記第２ブライドルロールとの間で前記加熱炉のもっとも出側に近い位置に形成された前記ストリップのカテナリの第２カテナリ量を測定し、
制御装置によって、測定された前記第１カテナリ量および前記第２カテナリ量にもとづいて、第１速度制御装置、第２速度制御装置、および第３速度制御装置にそれぞれ供給する第１速度基準信号、第２速度基準信号、および第３速度基準信号を生成し、
前記第１速度基準信号は、前記第２速度基準信号よりも小さく、および前記第３速度基準信号は、前記第２速度基準信号よりも大きい値に設定され、
前記第１速度制御装置は、前記第１速度基準信号に比例した回転速度で前記第１ブライドルロールを駆動し、
前記第２速度制御装置は、前記第２速度基準信号に比例した回転速度で前記支持ロールを駆動し、
前記第３速度制御装置は、前記第３速度基準信号に比例した回転速度で前記第２ブライドルロールを駆動し、
前記第２速度基準信号は、前記第１カテナリ量と前記第２カテナリ量との差分に比例する項を有する熱処理方法。
【請求項６】
第１ブライドルロール、支持ロール、および第２ブライドルロールの順に加熱炉の入側から出側に設けられた前記第１ブライドルロール、前記支持ロール、および前記第２ブライドルロールによってカテナリを形成するストリップのカテナリ量を制御する制御装置であって、
前記第１ブライドルロールと前記支持ロールとの間で前記加熱炉のもっとも入側に近い位置に形成された前記ストリップのカテナリのカテナリ量である第１カテナリ量および前記支持ロールと前記第２ブライドルロールとの間で前記加熱炉のもっとも出側に近い位置に形成された前記ストリップのカテナリのカテナリ量である第２カテナリ量にもとづいて、前記第１ブライドルロールを速度制御する第１速度制御装置、前記支持ロールを速度制御する第２速度制御装置、および前記第２ブライドルロールを速度制御する第３速度制御装置に、第１速度基準信号、第２速度基準信号、および第３速度基準信号をそれぞれ供給して、前記第1速度基準信号、前記第２速度基準信号および前記第３速度基準信号に比例するように、前記第１ブライドルロール、前記支持ロール、および前記第２ブライドルロールの回転速度をそれぞれ設定する制御部を備え、
前記制御部では、前記第１速度基準信号は、前記第２速度基準信号よりも小さく、前記第３速度基準信号は、前記第２速度基準信号よりも大きい値となるように設定され、
前記第２速度基準信号は、前記第１カテナリ量と前記第２カテナリ量との差分に比例する項を有する制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、連続ラインの横型連続焼鈍炉のロール間にカテナリを形成しながら鋼材のストリップの熱処理を行う熱処理システム、熱処理方法および制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
横型連続焼鈍炉において、鋼材のストリップの熱処理を行う場合に、カテナリ量が過小であるときには、ストリップにかかる張力が過大となり、ストリップが破断するおそれがある。またカテナリ量が過大であるときには、ストリップが炉の底部に接触し、ストリップの表面にキズをつけてしまうおそれがある。これら２つの問題を防ぐため、炉内のカテナリ量は一定に保たれる必要がある。
【０００３】
たとえば、炉の入側付近および出側付近に設置した張力検出器で張力を検出し、張力を一定に保つことによって、炉内のカテナリ量を制御する方法が知られている（特許文献１等）。しかしながら、加熱の進行によるストリップが伸びて形状が変化することにより、一定の張力に制御された場合であっても炉内では、炉の出側に向けてカテナリ量が増大する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−１３８０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の課題を解決するためになされたものであり、炉内でのストリップの伸びによる形状変化を考慮に入れたカテナリ量の制御の手法を示したものである。実施形態は、炉内のストリップのカテナリ量を適切に保つ熱処理システム、熱処理方法および制御装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係る熱処理システムは、第１速度制御装置によって駆動されてストリップを搬入する第１ブライドルロールと、前記第１ブライドルロールとともに前記ストリップを支持し第２速度制御装置によって駆動されて前記ストリップを搬送する１つの第１支持ロールと、前記第１支持ロールとともに前記ストリップを支持し第３速度制御装置によって駆動されて前記ストリップを搬出する第２ブライドルロールと、を含む加熱炉と、前記第１ブライドルロールと前記第１支持ロールとの間で前記加熱炉のもっとも入側に近い位置に形成された前記ストリップのカテナリのカテナリ量である第１カテナリ量および前記第１支持ロールと前記第２ブライドルロールとの間で前記加熱炉のもっとも出側に近い位置に形成された前記ストリップのカテナリのカテナリ量である第２カテナリ量にもとづいて、前記第１速度制御装置、前記第２速度制御装置、および前記第３速度制御装置に、第１速度基準信号、第２速度基準信号、および第３速度基準信号をそれぞれ供給して、前記第1速度基準信号、前記第２速度基準信号および前記第３速度基準信号に比例するように、前記第１ブライドルロール、前記第１支持ロール、および前記第２ブライドルロールの回転速度をそれぞれ設定し、前記第２速度基準信号は、前記第１カテナリ量と前記第２カテナリ量との差分に比例する項を有する制御装置と、を備える。前記制御装置では、前記第１速度基準信号は、前記第２速度基準信号よりも小さく、前記第３速度基準信号は、前記第２速度基準信号よりも大きな値となるように設定される。
【発明の効果】
【０００７】
本実施形態の熱処理システムでは、回転数が制御されたロールで両端が支持されたストリップの形成するカテナリに対して、両端のロールの回転速度を制御する第１〜第３速度基準信号を生成する制御装置を備えている。制御装置が生成する第１〜第３速度基準信号は、加熱炉の入側から出側に順に配置されるロールの回転速度を決定し、この順で大きくなるので、ストリップが出側に近づくにつれて、カテナリ量が大きくならないようにして、カテナリ量を適切に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る熱処理システムを例示するブロック図である。
【図２】実施形態の熱処理システムの動作を説明するための概念図である。
【図３】実施形態の熱処理システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】比較例の熱処理システムを例示するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る熱処理システムを例示するブロック図である。
図２は、本実施形態の熱処理システムの動作を説明するための概念図である。
図３は、本実施形態の熱処理システムの動作を説明するためのフローチャートである。
図１に示すように、熱処理システム１００は、加熱炉１と、カテナリ量制御装置２０と、を備える。
【００１１】
加熱炉１は、ブライドルロール４，５と、炉内支持ロール６〜８と、炉体１０と、を含む。加熱炉１は、ブライドルロール４，５および炉内支持ロール６〜８によって、鋼材のストリップ６０を、支持し、管理された温度で加熱しながら、加熱炉１内を搬送する横型連続焼鈍炉である。
【００１２】
ブライドルロール４は、加熱炉１の入側で炉体１０の外部に設けられている。ブライドルロール５は、加熱炉１の出側で炉体１０の外部に設けられている。ブライドルロール４，５は、回転軸をほぼ平行に配置された複数のロールを含む。ブライドルロール４，５は、回転軸のそれぞれの中心を、ストリップ６０の搬送方向から鉛直方向にずらすことで、搬送方向とは異なる方向の力を生成して、ストリップ６０に対して張力を発生する。ストリップ６０は、ブライドルロール４によって炉体１０内に搬入され、ブライドルロール５によって炉体１０内から搬出される。なお、加熱炉１の入側とは、ストリップ６０が搬入される側であり、加熱炉１の出側とは、ストリップ６０が搬出される側をいうものとする。
【００１３】
炉内支持ロール６〜８は、炉体１０の内部に、ストリップ６０の搬送方向に沿って配置されている。ここで、説明の便宜上、以下の座標を用いることとする。すなわち、Ｙ軸は、加熱炉１が設置されている設置面に平行に設定される。設置面は、たとえば床面である。ストリップ６０の上面のうち、ブライドルロール４，５および炉内支持ロール６〜８によって支持されている位置は、Ｙ軸上にあるものとする。つまり、各ロールの径が同一の場合には、各ロールの回転軸の中心は、Ｙ軸に沿って設けられている。Ｙ軸は、加熱炉１の入側から出側に向かう方向を正とする。Ｘ軸は、Ｙ軸に対して設置面に向かって鉛直方向に延びて設定される。Ｘ軸は、鉛直方向下向き、つまり設置面に向かう向きが正方向である。Ｘ軸およびＹ軸の原点Ｏは、ストリップ６０の上面のうち、入側のブライドルロール４の上端に接している位置とする。
【００１４】
上述したように、ブライドルロール４，５および炉内支持ロール６〜８は、それぞれの回転軸の中心がＹ軸に沿って配置されている。各ロールの配置位置は、各ロールが電動機によって駆動される回転軸の中心で規定される。各ロールの配置位置のＹ座標は、次のとおりとする。入側のブライドルロール４はＹ０（原点Ｏ）、炉内支持ロール６はＹ１、炉内支持ロール７はＹ２、炉内支持ロール８はＹ３、出側のブライドルロール５はＹ４に配置されている。Ｙ０〜Ｙ４は、等間隔であってもよく、必ずしも等間隔でなくともよい。
【００１５】
ブライドルロール４によって、加熱炉１に搬入され、ブライドルロール５によって、加熱炉１から搬出されるストリップ６０は、加熱炉１内でブライドルロール４，５および炉内支持ロール６〜８によって両端を支持されたカテナリ６１〜６４を形成する。ここで、カテナリとは、両側をロールによって支持されたストリップ６０が、自重によってＸ軸の正方向にカテナリ曲線状に垂れ下がった部分をいうものとする。また、Ｘ＝０の位置から各カテナリの頂点（ストリップ６０の上面側）までの長さをカテナリ量と呼ぶこととする。カテナリ６１は、ブライドルロール４と炉内支持ロール６との間に形成されている。カテナリ６２は、炉内支持ロール６と炉内支持ロール７との間に形成されている。カテナリ６３は、炉内支持ロール７と炉内支持ロール８との間に形成されている。カテナリ６４は、炉内支持ロール８とブライドルロール５との間に形成されている。ここで、カテナリ６１のカテナリ量をＸ１とし、カテナリ６４のカテナリ量をＸ２とする。Ｘ１を入側のカテナリ量と呼び、Ｘ２を出側のカテナリ量と呼ぶことがある。一般的には、出側のカテナリ量Ｘ２は、入側のカテナリ量Ｘ１よりも大きい。
【００１６】
加熱炉１の入側および出側には、カテナリ量検出器２，３がそれぞれ設けられている。カテナリ量検出器２は、加熱炉１内でもっとも入側に近いカテナリ６１のカテナリ量Ｘ１を計測する。カテナリ量検出器３は、加熱炉１内でもっとも出側に近いカテナリ６４のカテナリ量Ｘ２を計測する。カテナリ量検出器２，３は、たとえば、レーザ距離計である。レーザ距離計の場合には、カテナリの谷点に向けて送出するレーザ光と反射されてくるレーザ光の波長および位相とを比較することによって、カテナリの頂点までの距離を正確に計測する。
【００１７】
入側のブライドルロール４は、速度制御装置（Automatic Speed Regulator、以下、ＡＳＲという。）４１によって速度制御された電動機５１によって駆動される。炉内支持ロール６は、ＡＳＲ４２によって速度制御された電動機５２によって駆動される。炉内支持ロール７は、ＡＳＲ４３によって速度制御された電動機５３によって駆動される。炉内支持ロール８は、ＡＳＲ４４によって速度制御された電動機５４によって駆動される。出側のブライドルロール５は、ＡＳＲ４５によって速度制御された電動機５５によって駆動される。ＡＳＲ４１〜ＡＳＲ４５は、たとえばインバータ装置である。ＡＳＲ４１〜ＡＳＲ４５は、供給された速度基準信号にもとづいて、電動機５１〜５５の速度制御をそれぞれ行う。各ロールは、速度基準信号の大きさに比例した回転速度で回転する。
【００１８】
ＡＳＲ４１〜４５に対する速度基準信号は、カテナリ量制御装置（制御部）２０によって生成される。カテナリ量制御装置２０は、カテナリ量基準設定器（ＸＲＥＦ設定器）２１と、ライン速度基準設定器（ＶＲＥＦ設定器）２８と、加減算器２２，２３と、速度補正演算器２４〜２７と、加算器３１〜３４とを含む。カテナリ量検出器２，３の検出値Ｘ１，Ｘ２は、加減算器２２，２３に入力されている。加算器３１〜３４の出力は、ＡＳＲ４１〜４４にそれぞれ入力されている。ライン速度基準設定器２８の出力は、ＡＳＲ４５に入力されている。
【００１９】
カテナリ量基準設定器２１は、各ロール間のカテナリ６１〜６４のカテナリ量の目標値としてカテナリ量基準値ＸＲＥＦがあらかじめ設定されている。カテナリ量基準設定器２１は、加減算器２３にカテナリ量基準値ＸＲＥＦを供給する。加減算器２３には、カテナリ量基準値ＸＲＥＦと、加熱炉１の入側のカテナリ量検出器２から出力されたカテナリ量Ｘ１が入力されている。加減算器２３は、（ＸＲＥＦ−Ｘ１）を出力して、速度補正演算器２４に供給する。
【００２０】
加減算器２２には、入側のカテナリ量検出器２から出力されたカテナリ量Ｘ１と、出側のカテナリ量検出器３から出力されたカテナリ量Ｘ２とが入力されている。加減算器２２は、（Ｘ１−Ｘ２）を４つの速度補正演算器２４〜２７にそれぞれ供給している。
【００２１】
ライン速度基準設定器２８は、ライン速度基準値ＶＲＥＦを出力する。ライン速度基準値ＶＲＥＦは、加熱炉１内のストリップ６０の搬送速度の基準値であり、あらかじめ設定されている。ライン速度基準設定器２８は、ライン速度基準値ＶＲＥＦを、４つの加算器３１〜３４にそれぞれ供給する。また、ライン速度基準設定器２８は、ライン速度基準値ＶＲＥＦを、出側のブライドルロール５を駆動するＡＳＲ４５に供給する。
【００２２】
加算器３１は、ライン速度基準値ＶＲＥＦと、速度補正演算器２４から出力される速度補正値ΔＶ０とを入力し、これらを加算してＡＳＲ４１に供給する。加算器３２は、ライン速度基準信号ＶＲＥＦと、速度補正演算器２５から出力される速度補正値ΔＶ１とを入力し、これらを加算してＡＳＲ４２に供給する。加算器３３は、ライン速度基準信号ＶＲＥＦと、速度補正演算器２６から出力される速度補正値ΔＶ２とを入力し、これらを加算してＡＳＲ４３に供給する。加算器３４は、ライン速度基準信号ＶＲＥＦと、速度補正演算器２７から出力される速度補正値ΔＶ３とを入力し、これらを加算してＡＳＲ４４に供給する。
【００２３】
本実施形態の熱処理システム１００の動作について説明する。
両端を電動機で駆動されるロールによって支持されたストリップでは、巻取り側のロールの回転速度および払出し側のロールの回転速度の差によって、ストリップの張力が制御される。ストリップがロール間でカテナリを形成している状態において、巻取り側のロールの回転速度を払出し側のロールの回転速度よりも大きく設定し、回転速度の差を制御することによって、ストリップの張力を制御することができる。巻取り側のロールの回転速度と払出し側のロールの回転速度との間の速度差を大きくしたときには、ストリップの張力が大きくなり、カテナリ量は小さくなる。巻取り側のロールの回転速度と払出し側のロールの回転速度との間の速度差を小さくしたときには、ストリップの張力が小さくなり、カテナリ量は大きくなる。つまり、カテナリを形成するストリップの両端のロールの回転速度差を制御することによって、ロールで両端を支持されているストリップのカテナリ量を制御することができる。
【００２４】
図２では、加熱炉のロールの配置および各ロールの回転速度を模式的に示しており、説明の便宜上、上述の座標軸ＸＹに加えて、ロールの回転速度ｖを表す仮想的なｖ軸を用いる。ｖ軸のＸ軸およびＹ軸に対する方向は任意である。ｖ軸は、各ロールの回転速度を表す速度ベクトルに関連する量を一次元で表す座標軸である。ｖ軸上では、各ロールの回転速度の大きさおよび回転の方向が表される。ｖ軸上で、矢印の大きさは、回転速度の大きさを表している。ｖ軸の正負の方向は、回転方向を示しており、紙面に沿って上向きを正方向の回転を表すこととすると、紙面に沿って下向きの場合では、ロールは、逆方向の回転をしていることを示す。つまり、正方向の回転に、逆方向の回転を加算した場合で、正方向の回転速度が逆方向の回転速度よりも大きいときには、回転速度は、正方向の回転速度と逆方向の回転速度との差に等しく、回転の方向は正方向となる。なお、ＡＳＲ４１〜４５は、速度基準信号を入力し、速度基準信号に比例した回転速度になるように電動機５１〜５５を駆動する。したがって、各ロールの回転速度ｖは、速度基準信号Ｖに比例する。つまり、各ロールの回転速度ｖについての関係は、そのまま速度基準信号Ｖについての関係に置き換えることができる。
【００２５】
各ロールは、Ｙ軸に沿って、Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４の位置に配置されている。Ｙ座標上、Ｙ０＜Ｙ１＜Ｙ２＜Ｙ３＜Ｙ４である。Ｙ０は、Ｙ軸の原点Ｏである。原点Ｏに設けられたブライドルロール４は、回転速度ｖ０で回転している。Ｙ１に設けられた炉内支持ロール６は、回転速度ｖ１で回転している。Ｙ２に設けられた炉内支持ロール７は、回転速度ｖ２で回転している。Ｙ３に設けられた炉内支持ロール８は、回転速度ｖ３で回転している。Ｙ４に設けられたブライドルロール５は、回転速度ｖｒｅｆで回転している。
【００２６】
ブライドルロール４の回転速度ｖ０は、ブライドルロール５の回転速度ｖｒｅｆに、速度補正値Δｖ０を加算することによって求められる。炉内支持ロール６の回転速度ｖ１は、ブライドルロール５の回転速度ｖｒｅｆに、速度補正値Δｖ１を加算することによって求められる。炉内支持ロール７の回転速度ｖ２は、ブライドルロール５の回転速度ｖｒｅｆに、速度補正値Δｖ２を加算することによって求められる。炉内支持ロール８の回転速度ｖ３は、ブライドルロール５の回転速度ｖｒｅｆに、速度補正値Δｖ３を加算することによって求められる。
【００２７】
速度補正値Δｖ０〜Δｖ３は、負の値を有する。回転速度ｖ０〜ｖｒｅｆは、速度補正信号について、｜Δｖｏ｜＞｜Δｖ１｜＞｜Δｖ２｜＞｜Δｖ３｜とすることによって、ｖｏ＜ｖ１＜ｖ２＜ｖ３＜ｖｒｅｆの関係となるように設定されている。このような関係を適切に設定することによって、各ロール間でカテナリ６１〜６４を適切に形成することができる。なお、回転速度ｖｒｅｆは、ライン速度基準設定器１８によって設定されるライン速度基準値ＶＲＥＦによって設定される回転速度である。
【００２８】
上述したように、ロール間に支持されるカテナリのカテナリ量は、各ロールの回転速度差に応じて決定される。具体的に、炉内支持ロール８とブライドルロール５との間に形成されるカテナリ６４のカテナリ量Ｘ２は、炉内支持ロール８の回転速度ｖ３と、ブライドルロール５の回転速度ｖｒｅｆとの差であるΔｖ３によって決定される。炉内支持ロール７と炉内支持ロール８との間に形成されるカテナリ６３のカテナリ量Ｘａは、炉内支持ロール７の回転速度ｖ２と炉内支持ロール８の回転速度ｖ３との差である（Δｖ２−Δｖ３）によって決定される。炉内支持ロール６と炉内支持ロール７との間に形成されるカテナリ６２のカテナリ量Ｘｂは、炉内支持ロール６の回転速度ｖ１と炉内支持ロール７の回転速度ｖ２との差である（Δｖ１−Δｖ２）によって決定される。ブライドルロール４と炉内支持ロール６との間に形成されるカテナリ６１のカテナリ量Ｘ１は、ブライドルロール４の回転速度ｖ０と炉内支持ロール６の回転速度ｖ１との差である（Δｖ０−Δｖ１）によって決定される。これらの速度差を適切に設定することによって、炉内の各カテナリ６１〜６４のカテナリ量を同一または適切な大きさにすることができる。
【００２９】
熱処理システム１００では、出側のカテナリ６４のカテナリ量Ｘ２が、入側のカテナリ６１のカテナリ量Ｘ１に近づくように、ＡＳＲ４１〜４５および電動機５１〜５５の速度制御を行う。また、熱処理システム１００では、入側のカテナリ６１のカテナリ量Ｘ１が、カテナリ量基準設定器２１から供給されるカテナリ量基準信号ＸＲＥＦに近づくように、ＡＳＲ４１および電動機５１の速度制御を行う。
【００３０】
そこで、ロール間の各速度差Δｖ３，（Δｖ２−Δｖ３），（Δｖ１−Δｖ２）が、（Ｘ１−Ｘ２）にそれぞれ比例するように設定することによって、加熱によるストリップの伸びを考慮しない場合には、各カテナリ６２〜６４のカテナリ量をほぼ等しく制御することができる。また、加熱炉１のもっとも入側に近い側のカテナリ６１については、（Δｖ０−Δｖ１）が（ＸＲＥＦ−Ｘ１）に比例するように設定することによって、カテナリ量Ｘ１をカテナリ量基準値ＸＲＥＦにほぼ等しくなるように制御することができる。すなわち、以下の関係が成立する。
【００３１】
Δｖ０−Δｖ１＝ε・（ＸＲＥＦ−Ｘ１）      （２）
εは、正の定数である。
【００３２】
ここで、ストリップ６０は、加熱炉１の出側に移動するにつれて、加熱され、加熱によってストリップ６０が伸びた結果、ロール間のカテナリ量が増大する。ストリップ６０は、加熱炉１内をほぼ一定の搬送速度で移動するので、カテナリ量の増大は、加熱炉１の入側からの距離にほぼ比例する。そこで、加熱炉１の入側からの距離に応じて、異なる比例定数を設定する。比例定数α１，β１，γ１を、α１＞β１＞γ１（＞０）となるように設定し、以下を得ることができる。
【００３３】
Δｖ３＝α１・（Ｘ１−Ｘ２）                  （３）
Δｖ２−Δｖ３＝β１・（Ｘ１−Ｘ２）          （４）
Δｖ１−Δｖ２＝γ１・（Ｘ１−Ｘ２）          （５）
【００３４】
式（２）〜式（５）については、回転速度ｖ，Δｖは、ＡＳＲに対する速度基準信号Ｖ，ΔＶに置き換えることができるので、以下の関係を得ることができる。
【００３５】
ΔＶ３＝α・（Ｘ１−Ｘ２）                  （６）
ΔＶ２＝ΔＶ３＋β・（Ｘ１−Ｘ２）          （７）
ΔＶ１＝ΔＶ２＋γ・（Ｘ１−Ｘ２）          （８）
ΔＶ０＝ΔＶ１＋ε・（ＸＲＥＦ−Ｘ１）      （９）
ここで、α＝ｋ１・α１，β＝ｋ１・β１，γ＝ｋ１・γ１であり、ｋ１は正の実数である。
【００３６】
このように、各ロール間の回転速度の差を、入側と出側のカテナリ量の差に比例するように設定し、その比例定数を入側からの距離に応じて適切に設定することによって、炉内のカテナリのカテナリ量を同一または適切な大きさに設定することができる。
【００３７】
比例定数α，β，γについて、最初のカテナリ６１のカテナリ量Ｘ１の検出位置からの距離に比例するように設定してもよい。始点を座標Ｙ０，Ｙ１の中間位置とし、カテナリ６１の位置Ｙｓ１とする。なお、このカテナリ６１の位置には、入側のカテナリ量検出器２が配置されている。カテナリ６２の位置Ｙｓ２は、座標Ｙ１，Ｙ２の中間位置である。カテナリ６３の位置Ｙｓ３は、座標Ｙ２，Ｙ３の中間位置である。カテナリ６４の位置Ｙｓ４は、座標Ｙ３，Ｙ４の中間位置である。
【００３８】
カテナリ６４の始点からの距離は、（Ｙｓ４−Ｙｓ１）で表され、これを「ａ」とおく。カテナリ６３の始点からの距離は、（Ｙｓ３−Ｙｓ１）で表され、これを「ｂ」とおく。また、カテナリ６２の始点からの距離は、（Ｙｓ２−Ｙｓ１）で表され、これを「ｃ」とおく。上述のように、出側に近いカテナリほど加熱時間が長いので、ストリップ６０の伸びが大きくなり得るので、比例定数α、βおよびγの値をカテナリ間の距離に比例して設定する。具体的には、次のように設定することができる。
【００３９】
α＝ｋ・ａ
β＝ｋ・ｂ
γ＝ｋ・ｃ
ここで、ｋは、正の実数である。
【００４０】
このように、比例定数α、βおよびγの値を設定することによって、α＞β＞γとすることができ、かつ、加熱によるカテナリ量の増大分を見込んで比例定数を距離に比例する値に設定することができる。そのため、加熱炉１内を進行するストリップが形成する各カテナリのカテナリ量は、ほぼ目標値に等しく制御される。なお、上述では、始点とカテナリとの間の距離を各カテナリの谷点の間の距離として設定したが、カテナリの開始点の間、たとえば、Ｙ０とＹ１との間の距離として設定しても同じ結果が得られる。
【００４１】
本実施形態の熱処理システム１００の動作について、フローチャートを用いて、説明する。
図３に示すように、熱処理システム１００では、ステップＳ１において、カテナリ量検出器２，３によって、入側のカテナリ６１のカテナリ量Ｘ１および出側のカテナリ６４のカテナリ量Ｘ２を計測する。
【００４２】
ステップＳ２において、カテナリ量制御装置２０によって、カテナリ量基準値ＸＲＥＦとカテナリ６１のカテナリ量Ｘ１との偏差を計算し、カテナリ６１のカテナリ量Ｘ１とカテナリ６４のカテナリ量Ｘ２との偏差を計算する。
【００４３】
ステップＳ３において、カテナリ量制御装置２０によって、式（６）〜式（９）を用いて各ＡＳＲ４１〜４４に対する速度補正値ΔＶ０〜ΔＶ３を計算する。
【００４４】
ステップＳ４において、ライン速度基準値ＶＲＥＦと、各速度補正値ΔＶ０〜ΔＶ３とを加算して、各ＡＳＲ４１〜４４に対する速度基準値Ｖ０〜Ｖ３を計算する。
【００４５】
ステップＳ５において、速度基準値Ｖ０〜Ｖ３およびライン速度基準値ＶＲＥＦを、各ＡＳＲ４１〜４５に供給する。
【００４６】
このようにして、本実施形態の熱処理システム１００では、炉内のカテナリ６１〜６４のカテナリ量の大きさを同一または適切に設定することができる。
【００４７】
本実施形態の熱処理システム１００の作用および効果について、比較例の熱処理システム２００と比較しつつ説明する。
図４は、比較例の熱処理システム２００を例示するブロック図である。
図４に示すように、比較例の熱処理システム２００は、カテナリ量検出器１０２と、加熱炉１０１と、制御装置１２０と、を備えている。加熱炉１０１は、ブライドルロール１０４，１０５と、炉内支持ロール１０６〜１０８と、を有している。制御装置１２０は、カテナリ量検出器１０２から出力されるカテナリ量Ｘ１’を入力して、加熱炉１の入側および出側に設けられたブライドルロール１０４，１０５の回転速度を制御して、ブライドルロール１０４，１０５の間を搬送されるストリップ６０の張力を制御することによってロール間のカテナリ量を制御する。炉内支持ロール１０６〜１０８は、フリーロールであり、回転速度等はなんら制御されない。つまり、この比較例の熱処理システム２００では、ブライドルロール１０４，１０５の回転速度制御を行っているものの、加熱炉１内を進行するストリップ６０のロール間の回転速度の差の制御を行っていない。
【００４８】
比較例の熱処理システム２００では、炉内支持ロール間の速度制御を行っていないので、炉内支持ロール１０６〜１０８は、ブライドルロール１０４，１０５によって設定された速度で搬送されるストリップ６０の搬送速度によって受動的に回転速度が決定される。そのため、炉内支持ロール間のストリップ６０の張力は必ずしも適切に制御されず、したがって、炉内支持ロール間のカテナリ量も制御されない。ストリップ６０は、加熱炉１０１内を進行する間に加熱され、炉内を進行するにしたがい、カテナリを形成しているストリップ６０が自重により鉛直方向に延びることによって、カテナリ量は増大する。つまり、加熱炉１０１内で複数のカテナリを形成するような場合には、加熱炉１０１の入側から遠ざかるほど、カテナリ量は大きくなる。甚だしい場合には、カテナリ量が大きくなったカテナリは、加熱炉１０１の底部に接触し、ストリップ６０の表面に傷が付いたり、破損を生じたりすることがあり得る。また、カテナリ量が著しく小さくなったカテナリの場合には、ストリップ６０が破断等の損傷を生じる場合がある。
【００４９】
本実施形態の熱処理システム１００では、カテナリ量制御装置２０によって、ストリップ６０を支持する炉内支持ロール６〜８は、加熱炉１の入側から出側にわたって次第に回転速度が大きくなるように駆動される。これら炉内支持ロール６〜８の回転速度を適切に設定することによって、炉内のカテナリのカテナリ量の大きさを適切に設定することができる。
【００５０】
また、本実施形態の熱処理システム１００では、カテナリ量制御装置２０によって、ロール間の回転速度の差は、加熱炉１の入側からの距離に応じて次第に大きくなるように設定される。ロール間の回転速度差を適切に設定することによって、加熱炉１の入側から出側にわたってカテナリ量をほぼ同一にすることができる。
【００５１】
さらに、カテナリ量制御装置２０によって、ロール間の回転速度の差を、加熱炉１の入側からの距離に比例して増大させることによって、加熱によるストリップ６０の伸びを考慮したカテナリ量の制御を行うことができる。
【００５２】
カテナリ量制御装置２０は、カテナリ量基準値ＸＲＥＦを出力し、入側のカテナリのカテナリ量Ｘ１を、カテナリ基準値ＸＲＥＦに近づけるように制御することができるので、加熱炉１内すべてのカテナリ量を目標値にほぼ等しく設定することができる。したがって、加熱炉１内にわたってストリップ６０の張力を適切に設定することができ、ストリップ６０の破断や加熱炉１底部への接触によるストリップ６０の表面の損傷を防止することができる。
【００５３】
なお、上述した実施形態では、加熱炉１には、３つの炉内支持ロール６〜８を含むものとしたが、炉内支持ロールの数は、これに限定されない。炉内支持ロールは、１つまたは２つでもよく、４つ以上であってももちろん構わない。
【００５４】
以上説明した実施形態によれば、加熱炉内のカテナリ量を一定に保つ熱処理システム、熱処理方法および制御装置を実現することができる。
【００５５】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１  加熱炉、２，３  カテナリ量検出器、４，５  ブライドルロール、６〜８  炉内支持ロール、１０  炉体、２０  カテナリ量制御装置（制御部）、２１  カテナリ量基準設定器（ＸＲＥＦ設定器）、２２，２３  加減算器、２４〜２７  速度補正演算器、２８  ライン速度基準設定器（ＶＲＥＦ設定器）、３１〜３４  加算器、４１〜４５  速度制御装置（ＡＳＲ）、５１〜５５  電動機、６０  ストリップ、６１〜６４  カテナリ、１００  熱処理システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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