(57)【要約】【課題】板厚変動が小さいにも拘らず、板温が変動し易い方向性電磁鋼板の熱延鋼板を連続焼準した際に発生する独特の板温変動をも抑制することができ、板温の急激な低下を防止できるようにする。【解決手段】熱間圧延直後の電磁鋼板を焼準炉１０で連続焼準する際、板温フィードフォワード制御部３０により、焼準炉の入側上流に設置された予熱炉の出側であって焼準炉１０の入側に設置されている板温計１８により測定された板温に基づいて、加熱ゾーン１０Ａに設置されている炉内加熱用バーナに供給する燃料流量を制御し、板温を焼準温度に保持するフィードフォワード制御を行なう。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延直後の鋼板を焼準炉で連続焼準する際の連続焼準板温制御方法であって、
該焼準炉の上流側に予熱炉を設置して鋼板を予熱し、予熱炉の出側であって、且つ、焼準炉入側において測定された板温に基づいて、炉内加熱装置に供給する燃料流量を制御し、板温を焼準温度に保持する板温フィードフォワード制御を行なうことを特徴とする連続焼準工程における板温制御方法。
【請求項２】
焼準炉入側で測定された板厚に基づいて、炉内加熱装置に供給する燃料流量を制御し、板温を焼準温度に保持する板厚フィードフォワード制御を併用することを特徴とする請求項１に記載の連続焼準工程における板温制御方法。
【請求項３】
前記板温フィードフォワード制御において、前記焼準炉入側で板温を所定の間隔で測定し、最新の現在板温と所定の複数間隔前までの各板温との間の偏差に基づいて、板温の急激な下降を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の連続焼準工程における板温制御方法。
【請求項４】
前記板温の急激な下降を、前記偏差の積算値から判定することを特徴とする請求項３に記載の連続焼準工程における板温制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、連続焼準板温制御方法、特に熱間圧延直後の方向性電磁鋼板の連続焼準に適用して好適な、連続焼準板温制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、方向性や無方向性の電磁鋼板は、スラブを熱間圧延により所定厚さの鋼板にした後、冷間圧延により薄鋼板にすることにより製造される。
【０００３】
その際、中間製品である熱間圧延直後の鋼板（以下、熱延鋼板ともいう）に対しては、連続焼準（焼きならし）もしくは連続焼鈍（焼きなまし）と称される熱処理を行なって、熱間圧延で生じている歪みを除去することが行なわれている。
【０００４】
このような連続焼準は、熱間圧延機の下流に配設されている焼準炉で連続して行なわれるが、熱延鋼板から歪みを確実に除去するためには、該焼準炉において板温を目標温度以上に制御することが重要であり、とりわけ板温の急激な低下（下降）による下限外れの発生を防止することが極めて重要である。
【０００５】
そこで、従来は焼準炉出側に設置された板温計により測定された板温が、目標温度なるように焼準炉加熱装置（炉内バーナ）用の燃料流量を制御する板温フィードバック制御を行っていた。
【０００６】
又、無方向性電磁鋼板は、その特性から熱間圧延し難く、熱延鋼板の板厚変動が大きいため、該鋼板を焼準処理する際の板温変動に対しては板厚変動が大きく影響する。そのため、この無方向性電磁鋼板の熱延鋼板を焼準処理する場合は、焼準炉前で板厚計により測定した板厚偏差に基づく板厚フィードフォワード制御が、板温精度向上に有効であることが知られている。
【０００７】
上述した板温フィードバック制御及び板厚フィードフォワード制御については、いずれも直接連続焼準に関するものではないが、例えば特許文献１及び特許文献２にそれぞれ開示されている。
【０００８】
【特許文献１】
特公昭６０−２８８８６号公報（第１頁、第２頁）
【特許文献２】
特開昭５５−７３８３０号公報（第１頁）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した焼準炉出側の温度計を使って焼準炉加熱装置用の燃料流量を制御する従来の板温フィードバック制御方法では、応答性が悪く、板温の制御精度に不満が残るという問題があった。
【００１０】
又、前記板厚フィードフォワード制御は、熱延鋼板の板厚変動が大きい前記無方向性電磁鋼板の場合は有効であるが、方向性電磁鋼板では物性の違いから板厚変動が小さいにも拘らず、原因は不明であるが、板温変動が大きくなるという問題があった。
【００１１】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、特に板厚変動が小さいにも拘らず板温が変動し易い、方向性電磁鋼板の熱延鋼板で発生する独特の板温変動をも抑制することができ、しかも板温の急激な低下を有効に防止することができる連続焼準板温制御方法を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、熱間圧延直後の鋼板を焼準炉で連続焼準する際の連続焼準板温制御方法であって、該焼準炉の上流側に予熱炉を設置して鋼板を予熱し、予熱炉の出側であって、且つ、焼準炉入側において測定された板温に基づいて、炉内加熱装置に供給する燃料流量を制御し、板温を焼準温度に保持する板温フィードフォワード制御を行なうことにより、前記課題を解決したものである。
【００１３】
即ち、本発明においては、予め予熱炉で加熱しておき、その際、予熱炉出側すなわち、焼準炉入側の温度計で板温の下降の程度を検出し、その下降の程度を基に燃料流量をフィードフォード制御するようにしたので、熱延方向性電磁鋼板等の焼準処理において、安定した板温精度を得ることができるようになった。
【００１４】
本発明は、又、前記板温制御方法において、焼準炉入側で測定された板厚に基づいて、炉内加熱装置に供給する燃料流量を制御し、板温を焼準温度に保持する板厚フィードフォワード制御を併用するようにしたものである。
【００１５】
本発明は、又、前記板温フィードフォワード制御において、前記焼準炉入側で板温を所定の間隔で測定し、最新の現在板温と所定の複数間隔前までの各板温との間の偏差に基づいて、板温の急激な下降を判定するようにしたものである。
【００１６】
本発明は、又、前記板温フィードフォワード制御において、前記板温の急激な下降を、前記偏差の積算値から判定するようにしたものである。
【００１７】
なお、本願では焼準としているが、いわゆる一般的に焼鈍と称されるものもこれに含まれる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係る第１実施形態に適用される連続焼準設備の概要と制御装置の要部を示すブロック図である。
【００２０】
この図に示される連続焼準設備は、熱間圧延設備と冷間圧延設備（いずれも図示せず）との間に配設された焼準炉１０と、その上流側に配設された予熱炉１２とを備えている。
【００２１】
この焼準炉１０には、中央付近に３つの加熱ゾーン１０Ａが設けられ、図示は省略するが、各ゾーン毎に炉内加熱用バーナ（炉内加熱装置）がそれぞれ設置されている。そして、最下流の加熱ゾーンの出口位置には焼準炉出側板温計１４が、又、各加熱ゾーンにはそれぞれの炉温を測定する炉温計１６（便宜上１つのみ示す）が設置されている。又、予熱炉１２の出側、即ち焼準炉１０の入側には予熱炉出側板温計（放射温度計）１８が設置されている。
【００２２】
本実施形態の連続焼準設備には、焼準炉１０を目標とする設定温度に制御するための制御系として、前記加熱ゾーン１０Ａの各ゾーン毎に設置されている前記炉内加熱用バーナで燃焼させる、図中ＣＯＧで示すＣＯガス（燃料）流量とＡＩＲで示す空気流量とを調整し、燃料流量と空気混合比を制御する燃焼制御部２０と、該制御部２０に炉温制御信号を出力する炉温制御部２２が設置されている。
【００２３】
この炉温制御部２２には、図示しないプロセスコンピュータから入力される炉温や板温等に基づいて目標とする炉温、板温、空気混合比等を設定する設定部２４が接続され、該設定部２４からこれら各設定値が入力されると、前記燃焼制御部２０に対して、これらの目標設定値になるように制御信号が出力されるようになっている。又、この炉温制御部２２には、板温フィードバック制御部２６が接続され、該制御部２６から前記焼準炉出側板温計１４による実測板温と、前記設定部２４から入力される目標板温との偏差を解消するための補正信号が入力されるようになっている。この板温フィードバック制御部２６は、定常的な偏差を除くために有効に機能する。
【００２４】
又、前記燃焼制御部２０には、ライン速度（板の搬送速度）の設定値が入力されるようになっていると共に、ライン速度の設定値と実績値との偏差に基づいて炉温を制御するための速度フィードフォワード制御部２８が接続され、該制御部２８から補正信号が入力されるようになっている。この速度フィードフォワード制御部２８は、ライン速度を加減速する際に有効に機能する。
【００２５】
更に、前記燃焼制御部２０には、板温フィードフォワード制御部３０が接続され、該制御部３０から予熱炉出側板温計１８による焼準炉１０入側の実測板温と、目標板温との偏差を解消するための制御信号が入力されるようになっている。
【００２６】
次に、本実施形態の作用を、上流で熱間圧延された後に搬送されてくる、熱間圧延直後の方向性電磁鋼板の熱延鋼板を焼準炉１０により連続焼準する場合を例に具体的に説明する。
【００２７】
図２には、熱延鋼板を連続焼準処理に先立ち予熱炉１２で加熱し、その出側で測定された板温に対応させて、同位置の鋼板について焼準炉出側で測定された板温を示したように、両測定位置における板温変動が同期していることが分かり、又、同図に“板温下降大”と併記したように、板厚変動は小さいにも拘らず方向性電磁鋼板の熱延鋼板に存在する独特の板温変動が発生している。
【００２８】
本実施形態では、図３のフローチャートに示すアルゴリズムに従って、前記予熱炉出側板温計１８による実側板温に基づいて、前記板温フィードフォワード制御部３０により燃焼制御部２０に対して制御信号を出力し、予熱炉出側の板温変動に同期する前記加熱ゾーン１０Ａの出口（焼準炉出側）における板温をフィードフォワード制御する。
【００２９】
まず、プロセスコンピュータからＬＳ：ライン速度、Ｄ：板厚、Ｗ：板幅等が制御装置に設定され、連続焼準が開始されると（ステップ１）、前記板温フィードフォワード制御部３０において、前記板温計１８により１ｍ間隔で予熱炉出側（焼準炉入側）の板温をサンプリングし、現在値をＴ0に、１ｍ前〜５ｍ前の各実測板温をそれぞれＴ1〜Ｔ5として記憶する（ステップ２）。次いで、実測された現在値Ｔ0と、その時点で５ｍ前までの各実測温度Ｔ1〜Ｔ5との差分を積算し、板厚急激変動判定変数ＳＦを算出する（ステップ３）。算出された判定変数ＳＦが負の値で、且つその絶対値が予め設定してある閾値を超えている（大）か否かを判定する（ステップ４）。以上のステップ２〜ステップ４までの処理は、１ｍ間隔で現在値が実測される毎に実行され、ステップ４で条件を満足し、板温が急激に下がったと判定されると、板温下降監視モードに突入する。
【００３０】
このステップ４の判定処理では、図４に実測温度をプロットした温度曲線と経過時間との関係のイメージを示すように、現在値Ｔ0以上の斜線部分の面積を計算していることに相当し、この面積が大きいほど温度が急激に下がっていると判定している。
【００３１】
上記のように板温下降監視モードに突入すると、その時点で記憶されているＴ0〜Ｔ5の実測板温の最大値をａに、最小値をｂに設定すると共に、サンプリング回数ｎに１を設定し（ステップ５）、その後１ｍ間隔で予熱炉出側板温をサンプリングし（ステップ６）、サンプリング値（現在値）をｔとし、サンプリング値ｔが前記最大値ａの温度以上に戻り、回復傾向にあるか否かを判定する（ステップ７）。
【００３２】
ここで、回復傾向にあると判定された場合は、燃料流量変更長さ：Ｌに（５＋ｎ）／２を設定すると共に、フラグＦに０を設定する（ステップ８）。
【００３３】
なお、Ｌに（５＋ｎ）を２で割った値を設定するのは以下の理由からである。即ち、予熱炉出側での測温により捉えられた、温度が低下している区間の長さは（５＋ｎ）であるが、この区間では、一旦温度が下降した後、上昇に転じて正常な温度に復帰しているため、この区間についての搬送方向に対する温度プロフィールは、図２に示されるような下向きの逆三角形の形状になる。このとき、（５＋ｎ）の全区間について燃料流量を補正すると、温度が上昇に転じている区間後半部では加熱し過ぎとなり、目標板温を大幅に超えてしまうおそれがある。よって、燃料流量を補正するのは区間前半部の所定の長さとし、本実施の形態では、経験的に測温値が極小になるまでの位置までとした。この位置は便宜的に全区間（５＋ｎ）の半分とし、よって、燃料流量の補正は（５＋ｎ）／２の長さだけ実施することにした。なお、燃料流量を補正する長さは本実施の形態では全区間の半分としたが、本発明ではこれに限定されず、熱延鋼板の材質、板厚等に応じて、適宜、燃料流量の補正の区間を調整すればよい。
【００３４】
次いで、実測温度の最大値と最小値の差分ａ−ｂをｃに設定し（ステップ９）、流量補正係数Ｇとして、差分ｃの大、中、小の程度に応じた大、中、小の値をそれぞれ設定する（ステップ１０）。これらの値は予め実験的に決定しておく。
【００３５】
上記係数Ｇの値が設定されたら、流量補正量Ｈを、次式
Ｈ＝Ｇ×ＬＳ×Ｄ×Ｗ
から求め（ステップ１１）、トラッキング合わせ用固定定数からなる長さＪ程度ラインが動くのを待った後、前記ステップ８又は後述するステップ１６で設定された長さＬの間、予め設定されている燃料流量の目標値に、上記補正量Ｈを加算した流量になるように、前記燃焼制御部２０に指令する（ステップ１２）。なお、途中でライン速度が変更された場合には、処理を中止し、一定時間待った後、前記ステップ２へ戻る。
【００３６】
前記ステップ７でサンプリング値ｔが最大値ａ以上に戻っていない場合は、次のサンプリングを行なう。このとき、サンプリング値ｔが、既に設定されている最小値ｂより大きい場合には、このｔを最小値ｂに設定し直す（ステップ１３）。
【００３７】
前記ステップ７の回復判定でｎｏが続く場合は、回数ｎ＝２５までサンプリングを繰り返す（ステップ１４）。このサンプリング回数の上限２５は、前記予熱炉出側板温計１８から加熱ゾーン１０Ａの入口までの距離が、図示したように３５ｍであるため、前記ステップ４で監視モードに入ったサンプリング点が、２５ｍまでは現在値以上への回復を待つ処理を行なっていることを意味する。
【００３８】
ステップ１４で２５ｍまでサンプリングしても板温の現在値が最大値ａ以上に戻らない場合には、前記長さＬに３０を設定すると共に、回復しなかったことを意味する１をフラグＦに設定し（ステップ１５）、前述した前記ステップ９〜ステップ１２の各処理を同様に実行する。
【００３９】
このステップ１２で、燃料流量を補正する指令を出力した後、ステップ１６ではフラグＦの判定を行ない、Ｆ＝０で板温が既に回復傾向にある場合は、前記ステップ２に戻り、逆にＦ＝１の場合は最大値ａ以上に戻っていないので、ｎに１を設定した後、前記ステップ６に戻ってサンプリングと共に、燃料流量の制御を継続する（ステップ１７）。
【００４０】
以上詳述した本実施形態によれば、予熱炉１２の出側（焼準炉１０の入側）の板温計１８により板温低下（予熱炉１２による板の温まり難さ）を検出し、その低下の程度に応じて流量補正量を計算し、燃料流量をフィードフォワード制御するようにしたので、方向性電磁鋼板の熱延鋼板の焼準処理において、安定した板温精度が得られるようになった。
【００４１】
又、本実施形態によれば、方向性電磁鋼板の熱延鋼板の焼準ラインにおいて、前記アルゴリズムにより予熱炉１２出側での急激な板温下降を判定し、焼準炉１０出側での急激な板温下降を予測し、該当する位置の板温をフィードフォワード制御できるようにしたので、方向性電磁鋼板でのみ発生する焼準温度の大きな下降を改善することができるようになり、結果として連続焼準時の板温に下限外れが発生する確率を低減することができた。
【００４２】
図５には、本発明に係る第２実施形態に適用される連続焼準設備を示す。これは、焼準炉１０の入側に板厚計３２が設置されていると共に、該板厚計３２により実測される板厚に基づいて、前記燃焼制御部２０に対して、燃料流量の制御信号を出力し、板厚偏差により炉温を制御する板厚フィードフォワード制御部３４を追加した以外は、前記図１に示した前記第１実施形態に適用したものと実質的に同一である。
【００４３】
本実施形態によれば、溶接点等のように板厚が大きく変更されることにより、板温が急激に下降するときにも、その下降を有効に防止できることから、方向性電磁鋼板以外の、例えば無方向性電磁鋼板の熱延鋼板のように板厚変動が大きい場合でも改善を見込むことができるという効果を有する。
【００４４】
以上、本発明について具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に示したものに限られるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００４５】
例えば、本発明に適用可能な板温フィードフォワード制御の具体的なアルゴリズムは、前記実施形態に示したものに限定されない。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、板厚変動が小さいにも拘らず板温が変動し易い方向性電磁鋼板の熱延鋼板で発生する独特の板温変動をも抑制することができ、板温の急激な低下に起因する下限外れの発生を有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態に適用される連続焼準設備の概要と制御装置の要部を示すブロック図
【図２】焼準処理時の熱延方向性電磁鋼板の板温変動の一例を示す線図
【図３】第１実施形態の板温制御方法の処理手順を示すフローチャート
【図４】板温の急激な下降の判定イメージを示す線図
【図５】本発明に係る第２実施形態に適用される連続焼準設備の概要と制御装置の要部を示すブロック図
【符号の説明】
１０…焼準炉
１０Ａ…加熱ゾーン
１２…予熱炉
１４…焼準炉出側板温計
１６…炉温計
１８…予熱炉出側板温計
２０…燃焼制御部
２２…炉温制御部
２４…炉温・板温・空気比設定部
２６…板温フィードバック制御部
２８…速度フィードフォワード制御部
３０…板温フィードフォワード制御部
３２…板厚計
３４…板厚フィードフォワード制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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