(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内に配置され、それぞれの温度設定値を維持するように個別にＰＩＤ制御されている多数のロール間を通して金属帯を加熱するラミネート鋼板の製造ラインにおいて、金属帯のライン速度や材料サイズを変更する際に、速度変化量と、板断面積変化量とに比例する温度補正値をロール配置位置に応じてそれぞれのロールの温度設定値に一時的に加え、板温度の安定化時間を短縮することを特徴とする多段加熱ロール炉の温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラミネート鋼板の製造ラインにおいて、ラミネート用鋼板などの金属帯を一定温度に加熱するために用いられる多段加熱ロール炉の温度制御方法に関するものであり、特に金属帯のライン速度や材料サイズを変更する際の温度制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば缶用のラミネート鋼板の製造ラインでは、ラミネート用鋼板を多段加熱ロール炉に通してフィルムのラミネートに適した一定温度に加熱したうえで、ラミネートロールに送っている。多段加熱ロール炉は図１に示すように、炉体１の内部に多数のロール（例えば誘導加熱コイルを内蔵したジャケットロール）２を直列に配置したもので、ラミネート用鋼板は予熱炉３で予熱されたのち炉体１に入り、これらのロール２，２間を通過する間に目標温度まで加熱される。ここでは＃１から＃ｎまでのｎ個のロール２が配置され、各ロール２は温度コントローラ４により個別に温度制御されている。
【０００３】
板温度計５により計測されるラミネート用鋼板の最終加熱目標温度が２４０℃である場合、例えば＃１ロールは１４０℃、＃２ロールは１６０℃、＃３ロールは１８０℃、＃４ロールは２００℃、＃５ロールは２２０℃、＃６〜＃ｎロールは２４０℃にそれぞれ温度設定され、個別にＰＩＤ方式によるフィードバック制御が行われている。なお炉体１の出口におけるラミネート用鋼板の許容温度範囲は例えば２４０±３℃、鋼板幅方向に±０．５℃である。
【０００４】
ところがラミネート用鋼板のライン速度や材料サイズを変更する場合には、個々のロール２の温度負荷が変化するため、通常のＰＩＤ制御では上記の許容範囲内の温度に安定するまでに図４に示すように１０〜１５分を要するという問題があった。特に後段ロールは前段ロールの温度により影響を受けるため、後段ロールほど安定するまでの時間が長くかかる。このため各ロール２の温度制御のＰＩＤパラメータの調整のみでは、板温度が安定するまでに要する時間を短縮することができず、歩留まりの低下を招いていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、ラミネート用鋼板その他の金属帯のライン速度や材料サイズを変更する場合にも、従来よりもはるかに短時間で板温度を安定させることができる多段加熱ロール炉の温度制御方法を提供するためになされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、炉内に配置され、それぞれの温度設定値を維持するように個別にＰＩＤ制御されている多数のロール間を通して金属帯を加熱するラミネート鋼板の製造ラインにおいて、金属帯のライン速度や材料サイズを変更する際に、速度変化量と、板断面積変化量とに比例する温度補正値をロール配置位置に応じてそれぞれのロールの温度設定値に一時的に加え、板温度の安定化時間を短縮することを特徴とするものである。
【０００７】
なお、個々のロールの温度補正値ΔＴｘを、ΔＴｘ＝[（Ｖｆ・α＋Af・β）×Ｎｆ・ｘ]×γの式（ただしＶｆは速度変化量に伴う温度補正値、αはフィルム厚み係数、Afは板断面積変化量に伴う温度補正値、βはフィルム厚み係数、Ｎｆはロール配置位置による温度係数、ｘは入口からのロールの配置位置、γは炉温補正係数）により算出することが好ましい。
【０００８】
本発明によれば、金属帯のライン速度や材料サイズを変更する際に、個々のロールの温度設定値自体を一時的に変化させた状態でフィードバック制御を行わせることにより、板温度の安定化時間を従来よりも大幅に短縮することが可能となり、歩留まりの低下を防止できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。この実施形態では金属帯はラミネート用鋼板である。
図１に示すように、本発明では各ロール２の温度コントローラ４は計算機６に接続されており、計算機６は上位計算機７からライン速度、鋼板サイズ、フィルム厚み、ラミネート後フィルム結晶量、フィルム融点温度などのデータを受けて各ロール２の温度コントローラ４を制御している。ラミネート用鋼板の最終加熱目標温度が２４０℃である場合、定常運転状態においては前記したように＃１ロールは１４０℃、＃２ロールは１６０℃、＃３ロールは１８０℃、＃４ロールは２００℃、＃５ロールは２２０℃、＃６〜＃ｎロールは２４０℃というようにそれぞれ温度設定がなされており、各ロール２はそれぞれの設定温度を維持するように個別にＰＩＤ制御されている。
【００１０】
このように各ロール２は個別にＰＩＤ制御されているため、鋼板のライン速度や材料サイズを変更してもいずれ温度の変動は目標温度に収束する。この様子は図４に示すとおりであり、ライン速度を１５０ｍ/分から２００ｍ/分に変更すると、１０〜１５分間で板温度の変動は許容範囲内に安定する。しかし本発明ではこの時間を短縮するために、ラミネート用鋼板のライン速度や材料サイズを変更する際に、個々のロールの温度設定値自体を一時的に変化させる。
【００１１】
具体的には、個々のロールの温度補正値ΔＴｘを、ΔＴｘ＝[（Ｖｆ・α＋Af・β）×Ｎｆ・ｘ]×γの式により算出し、その分だけ各ロール２の設定温度を一時的にオフセットさせる。ここでＶｆは速度変化量に伴う温度補正値、αはラミネートされるフィルムの厚み係数、Afは板断面積変化量に伴う温度補正値、βはラミネートされるフィルムの厚み係数、Ｎｆはロール配置位置による温度係数、ｘは入口からのロールの配置位置、γは炉温補正係数である。
【００１２】
速度変化量に伴う温度補正値Ｖｆは、図２（Ａ）に示すように速度変化量（変更後のライン速度−変更前のライン速度）に比例する値である。板断面積変化量に伴う温度補正値Afは、図２（Ｂ）に示すように板断面積変化量（変更後の鋼板断面積−変更前の鋼板断面積）に比例する値である。ロール配置位置による温度係数Ｎｆは、図２（C）に示すように１番からｎ番に向かうにつれて双曲線状に減少する値である。
【００１３】
このようにしてロール毎に算出された温度補正値ΔＴｘを、定常運転の場合の各ロールの設定温度に加え、個々のロールの温度設定値自体を一時的に変化させる。例えば前記したように鋼板の最終目標加熱温度を２４０℃に維持したままでライン速度を１５０ｍ/分から２００ｍ/分に変更する場合、各ロールの温度補正値ΔＴｘ及びこれを加算した補正後設定温度は表１のようになる。なお単位はすべて℃である。
【００１４】
【表１】
0004256624.tif 000002
【００１５】
このように各ロール２の設定温度をライン速度の変更時に一時的に補正した結果、図３の上段に示すように板温度が安定するまでの時間は従来の７割程度にまで短縮された。また、ライン速度の変更より少し前から各ロール２の設定温度を補正すると、図３の下段に示すように板温度が安定するまでの時間は従来の半分にまで短縮された。
【００１６】
また図５に示すように、ライン速度を１５０ｍ/分から２００ｍ/分に変更する場合、実際にはその境界部分で一時的にライン速度を３０ｍ/分にまで落とすことがある。この場合、各ロールの設定温度を変えない従来法では図５の下段のグラフに示すように板温度は大きく変動するが、本発明により各ロールの設定温度を補正し、ライン速度が２００ｍ/分に達する前に元の設定温度に戻すようにすれば、図５の中段のグラフに示すように板温度はライン速度が２００ｍ/分に達すると直ぐに安定する。図６はこの制御のためのフローシートである。
【００１７】
このように本発明によれば、ラミネート用鋼板その他の金属帯のライン速度や材料サイズを変更する場合にも、従来よりもはるかに短時間で板温度を安定させることができ、歩留まり低下を抑制することができる。
以下に本発明の実施例を示す。
【００１８】
【実施例】
ロール数が７個である多段加熱ロール炉を用いて、材料サイズ０．２６ｍｍ、幅１２２０ｍｍのラミネート用鋼板の加熱を行った。ラミネートされるフィルム厚みは２０μｍ、鋼板の目標加熱温度は２４０℃である。ライン速度を０から１５０ｍ/分、３０ｍ/分から１５０ｍ/分、１５０ｍ/分から２００ｍ/分に変える３つのケースにつき、実験を行った。表２〜表４に、補正なしの従来法と本発明の実施例の方法とにおける各ロール温度の補正値を示した。また、従来法において要した安定化時間を１００とし、実施例の方法で要した安定化時間を指数で示した。
【００１９】
【表２】
0004256624.tif 000003
【００２０】
【表３】
0004256624.tif 000004
【００２１】
【表４】
0004256624.tif 000005
【００２２】
次に同じくロール数が７個である多段加熱ロール炉を用いて、材料サイズ０．１５ｍｍ、幅１０２５ｍｍのラミネート用鋼板の加熱を行った。ラミネートされるフィルム厚みは３０μｍ、鋼板の目標加熱温度は２４０℃である。ライン速度を０から１５０ｍ/分、３０ｍ/分から１５０ｍ/分に変える２つのケースにつき、実験を行った。表５と表６に各ロール温度の補正値と、安定化時間を示した。
【００２３】
【表５】
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【００２４】
【表６】
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【００２５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の多段加熱ロール炉の温度制御方法によれば、金属帯のライン速度や材料サイズを変更する際に、速度変化量と、板断面積変化量と、個々のロール配置位置とを考慮した温度補正値を個々のロールの温度設定値に加えることにより、板温度の安定化時間を従来よりも大幅に短縮することができ、歩留まりの向上に寄与することができる利点がある。なお、本発明はラミネート用鋼板以外の金属帯にも適用できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】多段加熱ロール炉の概略図である。
【図２】（Ａ）は速度変化量に伴う温度補正値Ｖｆ、（Ｂ）は板断面積変化量に伴う温度補正値Af、（C）はロール位置による温度係数Ｎｆのグラフである。
【図３】本発明の実施形態を示すグラフである。
【図４】従来法を示すグラフである。
【図５】本発明の他の実施形態を示すグラフである。
【図６】本発明の他の実施形態におけるフローシートである。
【符号の説明】
１  炉体
２  加熱ロール
３  予熱炉
４  温度コントローラ
５  板温度計
６  計算機
７  上位計算機
【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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【図６】
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