JPS61170508A - 連続加熱炉におけるスキツドマ−ク消去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、連続加熱炉に装入された被加熱材下面に生じ
るスキッドマークを消去する方法に関する。

〔従来技術〕

連続加熱炉に装入された被加熱材、例えばスラブ材は炉
に付設されたスキッドビーム上を移送される間に加熱さ
れるが、一般にスキッドビームにはスラブ支持のための
、水冷されて温度の低いスキントポタン又はスキントレ
ールが設けられており、このスキッドボタン又はスキッ
ドビームと接触しているスラブ材下面部分が他の接触し
ていない部分に比べて低温となり、そのためスキッドマ
ークが発生していた。

スキッドマークは圧延後の成品の寸法精度９品質等に悪
影響を及ぼすため、これを発生させないことが望まれる
。

近年、連続加熱炉においては一般に省エネルギー化がｔ
上向され、低温抽出操業が実施されており、このため炉
内温度を従来よりも低温とする操業を行っている。とこ
ろが炉内温度が低温となる程大きいスキッドマークが発
生するため上記操業に制限が生じる場合があった。

このため種々のスキッドマークの発生防止対策が提案さ
れている０例えばスキッドビームを電気抵抗加熱して高
温度にすることにより防止する方法Ａ（特公昭４２−１
５４４９号）、炉天井側に噴流加熱バーナを設けてスラ
ブ材のスキッドマークが発生する位置の上面側を局部加
熱する方法Ｂ（特公昭５７−５４５２９号）、炉の上流
側の予熱帯、加熱帯に設けたスキッドビームの位置に対
して下流側の均熱帯におけるスキッドビームを、その上
流側のスキッドビームの延長線を外れる位置に設けてス
ラブ材のスキッドビームと接触する位置を変更し、スキ
ッドマークの発生を抑制する方法Ｃ（Ｒｅｖｕｅｄａ　
Ｍｅ’ｔａｌｌａｒｇｉｅ　−ＣＩ　Ｔ　　Ｍａｒｓ　
１９８４）等がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、Ａ法の電気抵抗加熱では大型工業炉への通用に
関して耐久性、安全性等技術的に問題がある。またＢ法
では上方からスラブ材を局部加熱しているが、スラブ下
面でのスキッドビームへの放熱がなくなる訳ではな（ス
キッドマークの発生防止は不可能であった。またＢ法で
は炉床設置型の噴流加熱設備の一般的方法が述べられて
いるが、この方法ではスキッドビームが損傷し実用的で
ない。Ｃ法ではスキッドマークを消去するのに長時間を
要し、標準的な加熱工程の場合にはその加熱時間内にス
キッドマークを消去することができず、これに加えて均
熱帯のスキッドビーム位置に新たなスキッドマークが発
生し、結果的にはスキ７ドマークの数が増加するだけで
あった。また、上記Ａ、　Ｂ、　Ｃいずれの方法も鋼種
９寸法、加熱履歴等に応じて最適な加熱制御が行われて
おらず、単にスキッドマーク部分の温度を上昇せしめる
だけであった。

更に、スラブ材が加熱炉内にあるとき、又は加熱炉から
抽出された直後においてはスラブ材下面の温度を精度よ
く計測する技術が未だ開発されておらず、このため仮に
上述のような最適加熱制御を実施しようとしても不可能
であった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、連続
加熱炉のスキッドビーム上を移送される被加熱材の下面
に形成されたスキッドマーク部分と接触しないように抽
出口近くのスキッドビームをスキッドマーク部分から避
けて設置すると共に、上流側のスキッドビームの延長上
にはスキッドマーク部分を加熱できるように加熱装置を
設けておき、スキッドマーク部分のスラブ下面の平均温
度に対する温度差を計算により求め、その温度差を補助
加熱して解消することにより、スキッドマークを消去し
得る連続加熱炉におけるスキッドマーク消去方法を提供
することを目的とする。

本発明に係る連続加熱炉におけるスキッドマーク消去方
法は、連続加熱炉内のスキッドビーム上を移送される被
加熱材の下面のスキッドマークを消去する方法において
、 スキッドビーム下流側の平面視の延長線を外れた箇所に
補助スキッドビームを設け、また補助スキッドビームを
設けた箇所の前記延長線の下方に加熱装置を上向きに設
け、 スキッドビームから補助スキンドビームヘ被加熱材が移
送される際の被加熱材下面の温度分布を算出し、その最
高温度と最低温度との差と平均温度との商を求め、この
商および前記加熱装置による加熱残時間予測値に基づい
てスキッドマークを消去すべ（加熱装置の加熱制御を行
うことを特徴とする。

〔実施例〕

以下本発明を図面に基づき具体的に説明する。

第１図は本発明の実施状態を示す模式図、第２図は連続
加熱炉の平面断面図、第３図は第２図の■−ＩＩＩ線に
よる拡大断面図であり、図中１はウオーキングビーム方
式の連続加熱炉ｌＯに装入されたスラブ材を示す。スラ
ブ材ｌは例えば水平かつ平行な２条の固定スキッドビー
ム１１．１１上に載せられ、回転するクランク（図示せ
ず）により固定スキッドビーム１１．１１の外側に夫々
指示された２条の移動スキッドビーム１２．１２の動き
によりその幅方向（白抜矢符方向）に移送される。スラ
ブ材ｌは装入口１０ｄより装入されたのち加熱炉ｌＯの
予熱帯１０ａ。

加熱帯１０ｂ、均熱帯１０ｃにて順次加熱される。

固定スキッドビーム１１．１１の下流側端部は加熱炉Ｉ
Ｏの抽出口１０ｅからスラブ材１の幅方向寸法程度上流
側の位置で下方に曲げられている。固定スキッドビーム
１１．１１の下流側端部と抽出口１０ｅとの間の固定ス
キッドビーム比ｌｉの下流側端部より下流側延長線の下
方に夫々上向きのバーナ部１３ａ。

１３ａが設けられており、該バーナ部１３ａ、　１３ａ
は夫々スラブ材１の幅方向に複数のバーナを有している
。バーナ部１３ａ、　１３ａには局部加熱装置１３によ
り流量調整されて燃料が供給されるようになっている。

バーナ部１３ａ及び１３ａ間には固定スキッドビーム１
１の下流端よりも下流側にスラブ材１の幅寸法よりも少
し長い補助スキッドビーム１５が前記固定スキッドビー
ム１１と同方向かつ同高さに固設されており、移動スキ
ッドビーム１２の働きによりスラブ材ｌは固定スキッド
ビーム１１上から補助スキッドビーム５上への移送が可
能になっている。

予熱帯１０ａ、加熱帯１０ｂ、均熱帯１０ｃの各天井側
。

法例には温度計１６．１６・・・１６が取付けられてお
り、温度計１６の温度測定信号はスキッドマーク指数計
算装置２及び局部加熱制御装置３へ与えられる。

スキッドマーク指数計算装置２はスラブ材ｌの加熱炉１
０への装入から抽出までの間の所定時間毎に、スラブ材
１の下面の温度布及び圧延後の成品の寸法精度２品質と
強い相関のある後述するスキッドマーク指数を算出し、
算出したスキッドマーク指数を局部加熱制御装置３へ出
力するものである。スキッドマーク指数計算装置３には
スラブ材１の下面の温度（Ｔ　ｉ＋　ｊ）分布およびス
キッドマー次元非定常熱伝導の偏微分方程式を差分近イ
良より回折する手法の公知の例えばスラブ下面について
ては、下記（１１，（２１式が設定されている。

（以　下　余　白） ρ・Ｃ−ｄｘ−ｄｙ２ ρ　畳　ｃ　　−ｄｘｅｄｙ ｑｌ　−σ　・　φ１　・Ｐｉ ＋σ・φ２　・　（１−Ｆｉ） 表面積当りに炉壁及びスキッドビ ームから受ける熱量 λニスラブ材１の熱伝導率 ρニスラブ材ｌの比重 Ｃニスラブ材ｌの比熱 σ：ステファンボルツマン定数 φＩ　ニスラブ材ｌの炉壁からの総括熱吸収率 φ２　ニスラブ材ｌのスキッドビームからの総括熱吸収
率 なお、Ｔ　ｉ　、　ｊ等は第４図に示すようにスラブ材
ｌが一定の長さピッチｄｘ、一定の厚みピッチｄｙで区
画される領域の中心点での温度を示し、添字ｉはスラブ
材ｌの長さ方向での領域、添字ｊはその厚さ方向での領
域を示しており、スラブ下面の場合ｊ＝１となる。また
Ｔｉ、ｊ’等は前時点で計算した領域１＋Ｊ等における
温度である。

また、Ｆｉはスラブ材ｌ下面の１番目の領域と炉壁との
間の形態〔スキッドビームに邪魔をされない割合（０≦
Ｐｉ≦１）〕に関する計数、　Ｔｆは当該計算時点に温
度計１６等から入力された炉壁温度。

Ｔ３は当該計算時点でのスキッドビーム温度、　ｄｔは
前時点から当該計算時点までのスラブ材の炉内滞留時間
であり、上記Ｔｓは通常の炉操業では略一定であるので
定数としている。

スキッドマーク指数計算装置２は、上位計算機（図示せ
ず）から各スラブ材ｌの炉内位置等に関する信号が入力
され、前記（１）、　（２１式によりδ１゜Ｔｉ、ｊを
算出するために必要な情報、即ちλ、ρ。

Ｃ、ｄＸ＋　ｄ３’＋　　’　＋　　φ１．φ２　、　
Ｆｉ、　Ｔｓが設定されており、また同一のスラブ材１
に関する前時点で計算した温度Ｔｉ、ｊ’を記憶するよ
うになっている。

スキッドマーク指数計算装置２は所定時間毎に上位計算
機（図示せず）が出力する信号に基づいて該当スラブ材
の炉内位置に対応する温度計１６より炉壁温度Ｔｆの取
込みを行い、その温度計１６からの入力信号Ｔｆ、上記
（ｌｌ、　＋２１式及び設定されているλ、　ｐ、　ｃ
、　σ、φ１．φ２　、　Ｆｉ＋　Ｆｓ＋　Ｔｉ汀等に
基づいてｑｌを求めてスラブ材１の各領域でスラブ材ｌ
の下面の各領域での温度値よりその最大値と最小値との
差ΔＴ　　（＞Ｏ）及び下面の各除した商（以下これを
スキッドマーク指数という）御装置３へ出力する。第６
図はある時点でスキンドマーク指数計算装置２が算出し
たＴｉ、ｊに基づいてスラブ材ｌの長さ方向の断面での
温度分布例を示す図である。

時間予測装置４は図示しない上位計算機より先行スラブ
材の抽出ピッチ、圧延計画に基づくスラブ材１の寸法、
鋼種１本数等の操業スケジュールに関する情報が入力さ
れ、その抽出ピッチに基づき該当スラブ材ｌの予定抽出
時刻を求める。求めた値は局部加熱制御装置３へ入力さ
れる。

局部加熱制御装置３はスキッドマーク指数計算加熱装置
１３の燃料供給量を調整してそれを抽出時点には略ゼロ
にする。つまり、抽出時点のスラブ材ｌの下面温度分布
を求めて抽出時点のスキッド算してそのスキッドマーク
指数を目標の抽出時点容範囲内で一致させるように前記
局部加熱装置１３の加熱温度を、時間予測装置４から入
力される該当スラブ材ｌの予定抽出時刻まで所定時間毎
に求める。求めた加熱温度は計算の都度局部加熱装置１
３へ出力される。

局部加熱制御装置３は抽出時点におけるスラブ材ｌの下
面の各領域での温度Ｔｉ、ｊ等及びスキンうに例えばス
ラブ下面については下記（３）、　（４１式が設定され
ている。

（以　下　余　白） ρ　・　ｃ　　−ｄｘ−ｄｙ ｑｌ−σ　・　φ１　・Ｆｉ ＋σ　・　φ３　・Ｇｉ ＋σ　・　φ２　・　（ＩＦｉ−Ｇｉ）・・・（４） 但し、ｑｌ　ニスラブ材ｌ下面が単位時間、単位表面積
当りに炉壁、スキンドビー ム及び局部加熱装置から受ける熱 φ３ニスラブ材１の局部加熱装置による総括熱吸収率 ＴＬ　二局部加熱装置の加熱温度 Ｇｉミニスラブｌの下面を含む領域と局部加熱装置との
間の形態に関する 計数 また、局部加熱制御装置３は（３１，（４１式より夫々
ｑ２　、Ｔｔ、ｊを算出するために必要な情報、即ちλ
、ρ、　　ｃ　＋　ｄｘ＋　ｄｔ、　　σ、φ１．φ２
１　φ３　、　Ｐｉ。

ＴＬ　＋　Ｔｓ、　Ｇｉが設定されており、又同一スラ
ブ材１の前回計算した温度Ｔｉ、ｊ’等を記憶する。

なお１．（３）、　（４１式におけるＴ　ｉ　、　ｊ’
等の初期設定値は該当スラブ材１が補助スキッドビーム
１５上に移送せられる直前のスキッドマーク指数Ｔ　ｉ
　、　ｊ等を用いる。

局部加熱制御装置３は固定スキッドビーム１１から補助
スキッドビーム１５上にスラブ材ｌが移送せられる直前
に上位計算機（図示せず）から取込信号が入力されるよ
うになっており、この信号が入力されると時間予測装置
４から該当スラブ材１の抽出時刻を取込み、取込んだ時
刻から抽出時刻までの時間を当該のスラブ材ｌが補助ス
キッドビーム１５上で局部加熱される時間として用い、
（３１，＋４１時点における目標のスキッドマーク指数
ΔＴ　／Ｔａνに対して、 但し、ε：基準値（〉０）となるか否かを判定加熱装置
１３の目標の加熱温度ＴＬの計算を続行し、（５）式を
満足する値が得られると、その加熱温度ＴＬ傷信号局部
加熱装置１３へ出力する。

局部加熱装置１３は信号ＴＬを入力すると入力信号ＴＬ
と関連づけられた燃料吹出量となるように図示しないバ
ルブの開度を調整する。

第７図は上記したところをまとめたフローチャートであ
る。スキッドマーク指数計算装置２はあるスラブ材ｌに
ついて前回計算した時点から次に計算する時点までの時
間計算を行い、その時点になると該当するスラブ材ｌが
位置する炉壁温度Ｔｆを該当する温度計１６より取込み
、そして上位計算機（図示せず）から入力される該当ス
ラブ材の炉内位置情報により該当スラブ材が固定スキッ
ドビーム１１上にあるか補助スキッドビーム１５上にあ
るかを判別し、該当スラブ材１が固定スキッドビーム１
１上にある場合には再度これを繰り返す。

該当スラブ材１が補助スキッドビーム１５上にある場合
にはスラブ材１の下面の各領域での温度Ｔｉ、ｊそれら
算出値を局部加熱制御装置３へ出力する。

局部加熱制御装置３は上記両算出値が入力されると均熱
帯１０ｃの温度計１６より炉壁温度Ｔｆを取込み、目標
とする前記加熱温度ＴＬを仮定して（３）。

（４１，（５１式の計算を行う、即ち、抽出時点のスラ
ブ材ｌの各点温度及びスキッドマーク指数の予測計が（
５）式を満足するか否かを判定し、満足しない場合は局
部加熱装置１３の加熱温度ＴＬの目標値を変更して（５
）式を満足するまで計算する。そして満足する加熱温度
ＴＬを局部加熱装置１３へ出力する。

これにより局部加熱装置１３の燃料供給量が適正値に制
御されるのでスラブ材ｌはその燃焼炎によりスキッドマ
ークが消去される。

そして、スキッドマークが消去された補助スキッドマー
ク１５上のスラブ材１は、連続加熱炉ｌＯの下流側に設
けられてあり、スラブ材１の移送方向に前後進でき、ま
た昇降できる図示しないエキストラクターにて取り出さ
れたのち、例えば圧延工程へ送られ圧延される。

なお、上記実施例ではウオーキングビーム方式の連続加
熱炉に適用しているが、本発明番士これに限らずスキッ
ドビームが設けられた連続加熱炉すべてに適用できるこ
とは勿論である。

また、上記説明ではスラブ材について適用しているが、
本発明はスラブ材に限らず金属材一般について適用でき
ることは勿論である。

更に、上記実ｈ＆！例では加熱炉から抽出する直前にス
ラブ材１のスキッドマークを消去するようにしているが
、本発明は抽出直前だけでなく、その途中でもスキンド
ビームの位置を偏位させると共に局部加熱装置を設けて
加熱するようにしてもよい。このように加熱する場合は
装入〜抽出間の時間短縮を図るときに有利である。

〔効果〕

連続加熱炉を略同−条件下で移送されるスラブ材のうち
から１００本のスラブ材を本発明により加熱して圧延し
、圧延後の鋼板上面の長さ方向の片側半分を温度針にて
実測した（圧延によりてスラブ材下面の温度分布が鋼板
の上面にあられれることがある）。

第８図は縦軸に圧延後の鋼板温度をとり、圧延後の鋼板
温度の実測値（破線）を示すグラフであり、比較のため
に補助スキッドビームを設けない従来の加熱炉にて加熱
された鋼板を圧延後、前同様に実測した結果（実＃ｊＡ
）を併せて示している。

この図より理解される如〈従来では鋼板の長さ方向端部
の高温部分と較べてスキンドマーク相当位置の温度が約
７０℃と低かったが、本発明によりそれを約３０℃まで
軽減することが可能となった。これにより成品の寸法精
度１品質が向上する。

第９図は本発明を実施するスラブ材のスキッドマーク指
数ではな（、これに代えてそのスラブ材を圧延した圧延
材の温度変化にスキッドマーク指数を適用して示したグ
ラフであり、比較のために第１Ｏ図に従来の圧延材の温
度変化に関するスキッドマーク指数を示す、これら両図
より理解される如く、従来の圧延材はスキッドマーク指
数が大き　　　　　　−く、またそのバラツキの幅が大
きかったが、本発明によりスキッドマーク指数及びバラ
ツキの幅を小さくできた。

以上詳述した如く本発明による場合は、スキッドマーク
指数を軽減又はゼロとすることが可能であるので圧延材
の寸法精度１品質を向上でき、これにより加工時の操業
安定性の増大が図れ、また低温抽出操業が容易になる等
、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施状態を示す模式図、第２図は連続
加熱炉の平面断面図、第３図は第２図のｍ　−ｍ線によ
る拡大断面図、第４図は温度測定位置の説明図、第５図
は本発明で予測した鋼板下面温度分布を示すグラフ、第
６図は鋼板断面における温度分布の一例を示すグラフ、
第７図は本発明の加熱制御内容を示すフローチャート、
第８．９゜１０図は本発明の詳細な説明図である。 １・・・綱板　２・・・スキッドマーク指数計算装置３
・・・局部加熱制御装置　４・・・時間予測装置　１３
・・・局部加熱装置　１５・・・補助スキッドビーム特
　許　出願人　　住友金属工業株式会社代理人　弁理士
　　河　　野　　登　　夫纂４図 ！Ｉｐ 第　５　図 第　６　図 箋　８　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、連続加熱炉内のスキッドビーム上を移送される被加
   熱材の下面のスキッドマークを消去する方法において、 スキッドビーム下流側の平面視の延長線を 外れた箇所に補助スキッドビームを設け、また補助スキ
   ッドビームを設けた箇所の前記延長線の下方に加熱装置
   を上向きに設け、 スキッドビームから補助スキッドビームへ 被加熱材が移送される際の被加熱材下面の温度分布を算
   出し、その最高温度と最低温度との差と平均温度との商
   を求め、この商及び前記加熱装置による加熱残時間予測
   値に基づいてスキッドマークを消去すべく加熱装置の加
   熱制御を行うことを特徴とする連続加熱炉におけるスキ
   ッドマーク消去方法。