(57)【要約】【課題】連続焼鈍ラインにて、焼鈍後の金属帯Ｓが冷却されるのに十分な、均熱帯内部、冷却帯内部の金属帯Ｓの長さを、確保できない場合でも、金属帯Ｓを十分に冷却でき、焼鈍炉出側周辺の設備が焼損するのを防止できる方法を提供する。【解決手段】焼鈍炉の冷却帯で、金属帯Ｓの幅方向に配列した複数のチャンバー３を介して、前記金属帯Ｓに冷却ガスを吹きつけ、前記金属帯Ｓの幅方向温度分布を制御するとともに、前記焼鈍炉の出側における前記金属帯Ｓの温度が、焼鈍炉出側周辺の設備が焼損するのを防止できる温度となるよう、前記金属帯Ｓの搬送速度を制御する。【選択図】図１
2009052112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続焼鈍ラインにおける金属帯の搬送速度制御方法であって、焼鈍炉の冷却帯で、金属帯の幅方向に配列した複数のチャンバーを介して、前記金属帯に冷却ガスを吹きつけ、前記金属帯の幅方向温度分布を制御するとともに、前記焼鈍炉の出側における前記金属帯の温度が、焼鈍炉出側周辺の設備が焼損するのを防止できる温度となるよう、前記金属帯の搬送速度を制御することを特徴とする連続焼鈍ラインにおける金属帯の搬送速度制御方法。
【請求項２】
前記請求項１の連続焼鈍ラインにおける金属帯の搬送速度制御方法を用いた金属帯の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続焼鈍ラインにおける金属帯の搬送速度制御方法およびそれを用いた金属帯の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５に連続焼鈍ライン（ＣＡＬ：Continuous  Annealing  Line）の例を示す。
【０００３】
２００は、連続焼鈍ライン全体を示す。１９は、冷間圧延されコイル状に巻かれた、これから焼鈍されようとしている金属帯Ｓを巻き戻すためのペイオフリール、２０は、前の金属帯Ｓと次の金属帯Ｓを溶接するための溶接機（ウェルダー）、３０は、金属帯Ｓに所望の張力を付与するためのテンションレベラ、４０は、金属帯Ｓの表面に付着した油や汚れなどを洗浄して除去するためのクリーニングセクション、５０は、入側ルーパ、６０は、焼鈍炉、７０は、焼鈍後の金属帯Ｓを水冷して焼き入れするためのウォータークエンチ設備、８０は、出側ルーパ、９０は、所望の硬度を金属帯Ｓに付与する目的で調質圧延を行うためのスキンパスミル、１００は、金属帯Ｓの幅エッジを切除して所望の幅に調整するためのトリマー、１１０は、金属帯Ｓの表面に防錆剤を塗布するためのオイラー、１２０は、金属帯Ｓを、コイル状に巻き取るためのテンションリールである。
【０００４】
また、１５０は、制御装置、１７０は、プロセスコンピュータ、１９０は、ビジネスコンピュータであり、Ａは金属帯Ｓの搬送方向である。そして、図５中、数多く描かれている○印は、金属帯Ｓの搬送方向を変えるためのロールである。
【０００５】
焼鈍炉６０を取り上げると、金属帯Ｓの搬送方向に見て、加熱帯の後に均熱帯があり、さらにその後に冷却帯があり、均熱帯内部を搬送される金属帯Ｓの長さと、冷却帯内部を搬送される金属帯Ｓの長さの合計は、加熱帯内部を搬送される金属帯Ｓの長さの数倍もある。
【０００６】
図５に示した連続焼鈍ライン２００のように、均熱帯内部、冷却帯内部の金属帯Ｓの長さが、焼鈍後の金属帯Ｓが冷却されるのに十分なだけあれば、焼鈍後の金属帯Ｓを、常温近くまで温度低下させた上で、冷却帯から搬出することができる。（ウォータークエンチ設備７０にて焼き入れする場合は、意図的に、焼き入れが可能な温度にまでしか冷却しない。）
図６に別の連続焼鈍ラインの例を示す。この特許文献１に記載の連続焼鈍ラインは、焼鈍炉６０の後に、金属帯Ｓの搬送方向に見て下流側に、酸洗槽１３０を備え、焼鈍と酸洗を同一のラインで一度に行うことができ、連続焼鈍酸洗ライン３００と呼ばれる。
【０００７】
特許文献１に示した連続焼鈍ラインでは、焼鈍後の金属帯Ｓが冷却されるのに十分な、均熱帯内部、冷却帯内部の金属帯Ｓの長さを、確保できるとはいえない。
【０００８】
図５に示した連続焼鈍ライン２００のラインスピードは最大で１２００ｍｐｍ内外、特許文献１に示した連続焼鈍酸洗ライン３００のラインスピードは最大で１５０ｍｐｍ内外、というラインスピードの違いを差し引いて考えても、特許文献１に示した連続焼鈍ラインでは、焼鈍後の金属帯Ｓが冷却されるのに十分な、均熱帯内部、冷却帯内部の金属帯Ｓの長さを、確保できるとはいえない。
【０００９】
ここで、後述の発明を実施するための最良の形態との関係で言及しておくと、特許文献２や特許文献３では、連続焼鈍炉の冷却帯で、金属帯Ｓの幅方向に配列した複数のチャンバーを介して、金属帯Ｓに冷却ガスを吹きつけ、その幅方向温度分布を制御する方法を提案している。
【特許文献１】特許第３０２４８７４号公報
【特許文献２】特開昭６０−１６９５２４号公報
【特許文献２】特開平０８−０１３０４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に示した連続焼鈍ラインでは、焼鈍後の金属帯Ｓが冷却されるのに十分な、均熱帯内部、冷却帯内部の金属帯Ｓの長さを、確保できるとはいえないため、焼鈍後の金属帯Ｓがまだ十分に冷却されないまま、焼鈍炉６０から出てきてしまう問題があった。
【００１１】
その影響で、特許文献１に示した連続焼鈍ラインでは、焼鈍後の金属帯Ｓから発せられる輻射熱により、焼鈍炉出側周辺の設備が焼損するトラブルが生じる場合がある、という問題があった。
【００１２】
金属帯Ｓが冷却されるのに十分な、均熱帯、冷却帯内部の金属帯Ｓの長さを、確保できるように、冷却帯を延長しようとしても、既存設備との取り合いの関係で、大幅な延長は期しがたい。
【００１３】
本発明は、従来技術のかような問題を解決し、連続焼鈍ラインにて、焼鈍後の金属帯Ｓが冷却されるのに十分な、均熱帯内部、冷却帯内部の金属帯Ｓの長さを、確保できない場合でも、金属帯Ｓを十分に冷却でき、焼鈍炉出側周辺の設備が焼損するのを防止できる方法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】
【００１４】
すなわち、本発明は、連続焼鈍ラインにおける金属帯の搬送速度制御方法であって、焼鈍炉の冷却帯で、金属帯の幅方向に配列した複数のチャンバーを介して、前記金属帯に冷却ガスを吹きつけ、前記金属帯の幅方向温度分布を制御するとともに、前記焼鈍炉の出側における前記金属帯の温度が、焼鈍炉出側周辺の設備が焼損するのを防止できる温度となるよう、前記金属帯の搬送速度を制御する、というものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、連続焼鈍ラインにて、焼鈍後の金属帯Ｓが冷却されるのに十分な、均熱帯内部、冷却帯内部の金属帯Ｓの長さを、確保できない場合でも、金属帯Ｓを十分に冷却でき、焼鈍炉出側周辺の設備が焼損するのを防止できる方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明では、焼鈍炉の冷却帯で、金属帯の幅方向に配列した複数のチャンバーを介して、金属帯に冷却ガスを吹きつけ、金属帯の幅方向温度分布を制御するとともに、焼鈍炉の出側における金属帯の温度が、焼鈍炉出側周辺の設備が焼損するのを防止できる温度となるよう、前記金属帯の搬送速度を制御する。
【００１７】
以下、本発明の制御方法について、詳しく説明する。
【００１８】
まず、本実施の形態における、本発明の前半部分、すなわち、焼鈍炉の冷却帯で、金属帯の幅方向に配列した複数のチャンバーを介して、金属帯に冷却ガスを吹きつけ、金属帯の幅方向温度分布を制御する方法に関して説明する。
【００１９】
図１に示す冷却帯に、本発明を適用する際の、制御のブロック図を、図１および図２に示す。図１において、金属帯Ｓは、ハースロール２を介して冷却帯内に導かれ、金属帯Ｓの幅方向に複数のチャンバー３を配列してなる上下の冷却装置４の間を通り、さらにハースロール２を介して冷却帯から搬出され、次のロール５に至る。
【００２０】
上記の冷却帯において、冷却装置４から金属帯Ｓに向け吹きつけられる冷却ガスにより、金属帯Ｓの温度降下量を制御するための冷却ガスの吹きつけ圧力は、図２に示すように、始めに、金属帯Ｓの幅中央部の目標温度（中央目標温度）を、温度制御コントローラ６に入力し、温度制御コントローラ６では、中央目標温度の値によって決まる吹きつけ圧力になるよう、回転速度制御装置７を介してガスジェットファン８を制御する。
【００２１】
次に、幅方向の各チャンバー位置における、金属帯Ｓの幅方向の温度（幅方向目標温度）を達成するための吹きつけ圧力を演算する。
【００２２】
そして、各吹きつけ圧力を、幅方向の各チャンバー３に冷却ガスを供給する配管に設置された、各ダンパの開度に換算し（ダンパ開度計算）、実際に各ダンパをそのダンパ開度になるよう制御した上で、冷却ガスを各チャンバー３に供給する。
【００２３】
なお、金属帯Ｓの幅中央部に該当する位置のチャンバー３のダンパ開度は全開とする。
【００２４】
以上が本実施の形態における基本的な制御のしくみであるが、本実施の形態では、種々の寸法の金属帯Ｓが冷却帯に搬入される上、ライン速度などの操業条件の変更もあるため、次に説明する制御もあわせて行う。
【００２５】
すなわち、図１に示すように、冷却帯の出側もしくはロール５の出側に、金属帯Ｓの幅中央部の温度を測定する放射温度計１１および金属帯Ｓの幅方向の温度分布を測定するプロフィール放射温度計１２を設置し、まず、金属帯Ｓの幅中央部の測定温度を、温度制御コントローラ６に入力し、該測定温度と金属帯Ｓの幅中央部の目標温度とを比較し、その偏差に応じて、回転速度制御装置７を介して、ガスジェットファン８を制御することで、金属帯Ｓの幅中央部に該当する位置のチャンバー３への冷却ガスの供給圧力を制御する。
【００２６】
さらに、プロフィール放射温度計１２で測定した金属帯Ｓの幅方向の温度分布と、金属帯Ｓの幅方向の目標温度分布（幅方向目標温度分布）との偏差に応じて、各チャンバー３のダンパ開度の制御を行う。このダンパ開度の制御は、演算器１３内において、次の手順に従って実施する。
【００２７】
予め、金属帯Ｓの板厚などの属性、金属帯Ｓの搬送速度（ライン速度）などの別に応じて、冷却帯出側に設けた放射温度計１１による金属帯Ｓの幅中央部の測定温度と、冷却帯入側に設けた放射温度計１４による金属帯Ｓの幅中央部の測定温度とから、金属帯Ｓの幅中央部の熱伝達量を算出して、幅中央部の熱伝達量と吹きつけ圧力との関係を求めておき、さらに、各チャンバー３毎に設置した圧力計１５による金属帯Ｓの幅中央部の吹きつけ圧力測定値から、上記熱伝達量と吹きつけ圧力との関係を求めておく。
【００２８】
同様に、冷却帯出側に設けたプロフィール放射温度計１２による金属帯Ｓの幅方向の各チャンバー位置における測定温度と、冷却帯入側に設けた放射温度計１４での測定温度（冷却帯入側においては金属帯Ｓの幅中央部も端部も同じ温度とみなせる）とから、各チャンバー位置における熱伝達量を算出して、各チャンバー位置の熱伝達量と吹きつけ圧力との関係を求めておき、さらに、各チャンバー３毎に設置した圧力計１５による各チャンバー位置の吹きつけ圧力測定値から、各チャンバー位置の熱伝達量と吹きつけ圧力との関係を求めておく。
【００２９】
そして、演算器１３では、金属帯Ｓの属性に関する情報を受け取ると、冷却帯出側の金属帯Ｓの幅中央部の目標温度、および、各チャンバー位置における、幅方向目標温度を設定する。
【００３０】
なお、金属帯Ｓの幅中央部の目標温度、および、各チャンバー位置における、幅方向目標温度は、ある一定のタイミングにて温度制御コントローラ６に出力されるようにする。そのタイミングの取り方次第で、フィードバック制御もフィードフォワード制御も可能である。
【００３１】
一方、各チャンバー３における、ダンパ開度の設定であるが、演算器１３内において、図３および図４に示すように、金属帯Ｓの属性に関する情報、冷却帯出側の各放射温度計１１，１２および同入側の放射温度計１４での測定値、さらには吹きつけガス温度１６およびライン速度１７などから、必要な熱伝達量を求め、予め求めてある、先述の、熱伝達量と吹きつけ圧力との関係から、必要な吹きつけ圧力を求め、さらにそれを必要なダンパ開度に換算して求める。
【００３２】
つまり、必要な熱伝達量に対応する吹きつけ圧力を、各チャンバー３毎に求め、その吹きつけ圧力を得られるダンパ開度を、全てのダンパ１０について求め、そのダンパ開度になるように制御すれば、目標とする金属帯Ｓの幅方向の温度分布が得られるのである。
【００３３】
もしも、そのダンパ開度になるように制御しても、誤差により、必要な熱伝達量に対応する吹きつけ圧力にならない場合は、圧力計１５がその吹きつけ圧力を示すように、ダンパ開度を調整する、フィードバック制御を行うなどしてもよい。
【００３４】
ここで、金属帯Ｓの幅中央部の吹きつけ圧力は、金属帯Ｓの板厚などの属性、金属帯Ｓの搬送速度（ライン速度）などの変化に伴い、金属帯Ｓの幅中央部の目標温度が変化すれば変化し、各チャンバー位置における、吹きつけ圧力にも当然影響が出るため、金属帯Ｓの幅中央部の吹きつけ圧力に応じてダンパ開度を補正するようにするのが好ましい。
【００３５】
そして、ダンパ開度の制御結果によっては、隣接するチャンバー相互間での吹きつけ圧力に影響が出るため、隣接するダンパの開度に応じて、ダンパ開度をさらに補正するのも好ましい。
【００３６】
すなわち、あるチャンバーの開度が小さくなると、そのチャンバーを流れていたガスの一部が隣接するチャンバ−に流れ込むことになり、同じダンパ開度で、かつ同じガスジェットファンの回転数であったとしても、そのチャンバーの圧力が上昇することになる。
【００３７】
したがって、隣接するチャンバーの開度に応じた圧力を、目標とするチャンバー圧力から差し引いて補正しようというものである。
【００３８】
以上、本実施の形態における、本発明の前半部分、すなわち、焼鈍炉の冷却帯で、金属帯の幅方向に配列した複数のチャンバーを介して、金属帯に冷却ガスを吹きつけ、金属帯の幅方向温度分布を制御する方法に関して説明したが、その内容は、大筋で特許文献２や特許文献３のものを踏襲している。
【００３９】
そして、そのようにする理由は、金属帯Ｓの幅方向に一部分でも、焼鈍炉出側周辺の設備を焼損させるような温度の部分があると、所期の目的を達することができないからである。
【００４０】
ここで、話は変わるが、以下、本実施の形態における、本発明の後半部分、すなわち、焼鈍炉の出側における金属帯の温度が、焼鈍炉出側周辺の設備が焼損するのを防止できる温度となるよう、金属帯の搬送速度を制御する方法に関して説明する。
【００４１】
図１に示すように、冷却帯出側に設置した放射温度計１１の測定温度を演算器１３に入力し、演算器１３内では、測定温度Ｔが、所定の、焼鈍炉出側周辺の設備が焼損するのを防止できる温度を超えた場合、金属帯Ｓの属性に関する情報から第一義的に決まる本来の金属帯Ｓの搬送速度（ライン速度）よりも、ΔＶだけ、金属帯Ｓの搬送速度を遅くするように制御する。
【００４２】
ここに、所定の、焼鈍炉出側周辺の設備が焼損するのを防止できる温度Ｔｍａｘは、その連続焼鈍ラインの実情に応じ、２００℃以上８００℃以下の範囲で、例えば、３００℃とか５００℃という一意的な値に、固定して設定するのが好ましい。
【００４３】
また、ΔＶについては、
ΔＶ＝Ｇ×（測定温度−Ｔｍａｘ）
のような計算式にて決めるのが好ましく、Ｇは、ある一定のゲインを示す。
【００４４】
以上、本実施の形態における、本発明の後半部分、すなわち、焼鈍炉の出側における金属帯の温度が、焼鈍炉出側周辺の設備が焼損するのを防止できる温度となるよう、金属帯の搬送速度を制御する方法に関して説明したが、そのようにすることで、金属帯Ｓの長手方向に一部分でも、焼鈍炉出側周辺の設備を焼損させるような温度の部分があって、所期の目的を達することができなくなるのを防止できるとともに、測定温度が、所定の、焼鈍炉出側周辺の設備が焼損するのを防止できる温度Ｔｍａｘに対して余裕がある場合は、上記した、本来の金属帯Ｓの搬送速度（ライン速度）に復帰するように、自動的に制御されるため、過度の生産能率低下を防止することもできる。
【実施例】
【００４５】
図６に示す連続焼鈍酸洗ライン３００での金属帯の製造に本発明を適用すると、従来、平均して年に２回発生していた焼鈍炉出側周辺の設備の焼損トラブルを解消できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態について説明するための線図
【図２】本発明の実施の形態について説明するための線図
【図３】本発明の実施の形態について説明するための線図
【図４】本発明の実施の形態について説明するための線図
【図５】連続焼鈍ラインの例について説明するための線図
【図６】別の連続焼鈍ラインの例について説明するための線図
【符号の説明】
【００４７】
２  ハースロール
３  チャンバー
４  冷却装置
５  冷却ロール
６  温度制御コントローラ
７  回転速度制御装置
８  ガスジェットファン
９  開度コントローラ
１０  ダンパ
１１  放射温度計
１２  プロフィール放射温度計
１３  演算器
１４  放射温度計
１５  圧力計
１６  吹きつけガス温度（計）
１７  ライン速度実績
１８  冷却ガス配管
１９  ペイオフリール
２０  溶接機（ウェルダー）
３０  テンションレベラ
４０  クリーニングセクション
５０  入側ルーパ
６０  焼鈍炉
７０  ウォータークエンチ設備
８０  出側ルーパ
９０  スキンパスミル
１００  トリマー
１１０  オイラー
１２０  テンションリール
１３０  酸洗槽
１５０  制御装置
１７０  プロセスコンピュータ
１９０  ビジネスコンピュータ
２００  連続焼鈍ライン
３００  連続焼鈍酸洗ライン
Ａ  金属帯Ｓの搬送方向
Ｓ  金属帯
○  ロール
Ｔ  測定温度
【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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