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技術 リングバーナー等によるロール類熱処理の自動制御方法

出願人 日鉄住金ハード株式会社
発明者 佐藤隆夫山本敬治河本方宏
出願日 1992年6月29日 (28年0ヶ月経過) 出願番号 1992-171357
公開日 1994年1月18日 (26年5ヶ月経過) 公開番号 1994-010068
状態 拒絶査定
技術分野 熱処理のプロセス制御 熱処理 物品の熱処理
主要キーワード 品質むら 退避箇所 リングバーナー 特定ゾーン 最高スピード ガス制御バルブ 関数制御 次関数式
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1994年1月18日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

目的

ロール熱処理自動制御方法を提供する。

構成

ロール類を移動式リングバーナー等で熱処理する場合の自動制御において、ロール始端部および終端部の熱処理制御を容易にするため、ロール長手方向ゾーン区分して、各部の形状および熱特性にあった制御関数を決めてリングバーナー等の送り速度を制御することを特徴とするロール類熱処理の自動制御方法。

効果

製品品質の安定化、処理工程の省力化にすぐれた効果を示す。

概要

背景

従来、ロール類等の熱処理において、製品を加熱する際に温度むらをなくし、均一加熱を行なうため、加熱炉を使用する炉内加熱を行なうのが普通であり、大型炉を必要とした。また、炉内加熱の場合は製品の全体加熱となり、歪みの発生を起こしたりした。

概要

ロール類熱処理の自動制御方法を提供する。

ロール類を移動式リングバーナー等で熱処理する場合の自動制御において、ロール始端部および終端部の熱処理制御を容易にするため、ロール長手方向ゾーン区分して、各部の形状および熱特性にあった制御関数を決めてリングバーナー等の送り速度を制御することを特徴とするロール類熱処理の自動制御方法。

製品品質の安定化、処理工程の省力化にすぐれた効果を示す。

目的

本発明は前記の問題点を解決し、リングバーナーによる熱処理において、ロール全体を均一温度に加熱し、品質むらの少ない製品を得る熱処理のための自動制御方法を提供することを目的としている。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ロール類を移動式リングバーナー等で熱処理する場合の自動制御において、ロール始端部および終端部の熱処理制御を容易にするため、ロール長手方向ゾーン区分して、各部の形状および熱特性にあった制御関数を決めてリングバーナー等の送り速度を制御することを特徴とするロール類熱処理の自動制御方法

請求項2

ロール始端部および終端部の非定常部分の加熱において、始端部は数回の往復予熱等により、定常熱処理に近い温度に加熱後熱処理を行ない、終端部は過熱を避けるため高速移動を行なう請求項1記載のロール類熱処理の自動制御方法。

請求項3

自溶合金溶射層の溶融化処理を行なうに際し、表面の半溶融状態を、表面の反射率を測定するセンサーで検知し、それによりバーナー等の移動速度を制御する請求項1または2記載のロール類熱処理の自動制御方法。

請求項4

定常熱処理の運転時には、温度センサーによりバーナー等の定温熱移動制御を行なう請求項1、2または3記載のロール類熱処理の自動制御方法。

技術分野

0001

本発明は、ロール類の熱処理方法に関し、特にリングバーナーによる熱処理において、ロール全体を均一温度に加熱し、品質むらの少ない製品を得る熱処理のための自動制御方法に関する。

背景技術

0002

従来、ロール類等の熱処理において、製品を加熱する際に温度むらをなくし、均一加熱を行なうため、加熱炉を使用する炉内加熱を行なうのが普通であり、大型炉を必要とした。また、炉内加熱の場合は製品の全体加熱となり、歪みの発生を起こしたりした。

発明が解決しようとする課題

0003

そこで、リングバーナー加熱あるいは高周波誘導加熱等を行なえば、局部加熱方式となるため、ロール全体の変形等は小さくなるが、加熱温度の均一化を図ることが難しかった。

0004

とくに、ロール類の加熱始端部終端部は、構造や形状に基づく熱容量の相違や、熱伝導特性の違いにより、加熱温度むらを生じやすく、全体で一定の熱処理条件を得ることは困難であった。とくに検出端から得た温度情報のみによる制御では、十分な制御ができなかった。したがって均一加熱を行なうための制御方法の開発が強く求められていた。

0005

本発明は前記の問題点を解決し、リングバーナーによる熱処理において、ロール全体を均一温度に加熱し、品質むらの少ない製品を得る熱処理のための自動制御方法を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0006

上記目的を達成するため、本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、熱処理の温度情報に基づく制御とともに、プログラム制御を行なうことが効果的であることを知見し、本発明を完成するに至った。

0007

すなわち本発明は、ロール類を移動式リングバーナー等で熱処理する場合の自動制御において、ロール始端部および終端部の熱処理制御を容易にするため、ロール長手方向ゾーン区分して、各部の形状および熱特性にあった制御関数を決めてリングバーナー等の送り速度を制御することを特徴とするロール類熱処理の自動制御方法を要旨としている。そして、ロール始端部および終端部の非定常部分の加熱において、始端部は数回の往復予熱等により、定常熱処理に近い温度に加熱後熱処理を行ない、終端部は過熱を避けるため高速移動を行なうことも本発明熱処理の自動制御方法の範囲である。また、自溶合金溶射層の溶融化処理を行なうに際し、表面の半溶融状態を、表面の反射率を測定するセンサーで検知し、それによりバーナー等の移動速度を制御する事も包含されている。

0008

本発明の構成と作用を説明する。一般に、ロール類を移動させながら一端から他端までバーナーあるいは高周波誘導加熱等で加熱を行なう場合、軸方向に温度むらを生じやすい。したがって本発明ではまず、ロール軸方向の位置によって加熱条件を変える区分制御方法を取っている。すなわち、軸方向を少なくとも始端部、中央部、終端部に分けて、プログラム制御を行なうのである。

0009

始端部ではスタート予熱運転を行なうが、バーナー等の移動速度Vが、
V=A1X2+B1X+C1
(Xは移動距離,A1,B1,C1は定数として与える)により変わるようにセットする。そしてある区間前進後、最高速度で始点に復帰するようにし、この動作を数回繰り返す方法を取る。

0010

また、最初のパスの始点からの移動開始は、ある一定温度(TA)になってから移動が始まるようにし、さらに始端がある温度(TB)を越えたときから定常熱処理制御を開始するようにすると、制御はうまくいく。

0011

リングバーナーによる熱処理自動制御装置概要図1に示す。本装置ではリングバーナー(1)を設置した台車(3)が制御移動できる構造となっており、TA(4)、TB(5)がセンサーである。すなわち、センサー入力をもとに台車移動速度を制御するようになっている。

0012

ここで、バーナー移動速度Vを移動距離Xの2次関数式で制御する理由は、単なる比例制御あるいは1次関数式制御では、微細な制御が出来難く、精度のよい制御を行なうため、2次関数式制御を行なうのである。

0013

そのため、制御系がほとんど比例制御でよい場合には、定数A1,C1は0に近いものとなる。また2次関数制御では、定数A1,B1,C1の高精度選定によって、他の関数制御近似させることは容易であり、ほとんどの制御系で大きな誤差を生ずることがないためである。

0014

中央部を含む定常ゾーンでは、表面状態測定センサー制御を主とした移動速度制御によって定常運転を行なう。この場合の制御方法は比例制御(P)、積分制御(I)、微分制御(D)を適当に組み合わせて行なう。この場合、P,I,Dに関係する係数実験で決定する。

0015

終端部ではバーナー等の逃げ運転を行ない、過熱を避ける。この場合ある特定ゾーンについては、あらかじめ速度Vが、
V=A2X2+B2X+C2
(Xは移動距離、A2,B2,C2は定数)になるようセットして、プログラム制御を行なうようにし、終端近傍では最高スピード退避箇所までバーナーを移動させるのがよい。

0016

終端部の制御方法も始端部の制御方法と同様で、2次関数制御を行なうが、制御定数A2,B2,C2は始端部の場合のA1,B1,C1とは最適値が異なるので、別途選定を行なわねばならない。

0017

自溶合金溶射層の溶融化処理を行なうに際し、放射温度計等で測定した温度では、溶射材料によっては、半溶融状態と的確に対応しないことがあるが、半溶融状態の表面反射率を測定すると、これと正確に対応するため、熱処理を正確にしかも均一に行なうことが出来る。これは溶射層が加熱されて半溶融状態になると急に表面が平滑になって鏡面に近くなるため反射率が急増するからである。

0018

本発明の構成・効果を実施例により具体的に説明するが、これにより本発明が限定されるものではない。
実施例1
本発明の具体例として、自溶合金溶射皮膜にバーナー溶融化処理を適用したが、設定反射率25%で制御した結果、測定温度バラツキは小さく、全長にわたって適正温度±5℃の範囲におさまり、溶射皮膜品質のバラツキも従来の手動操作に比べて1/5に減少した。

0019

自溶合金の溶融化処理の実施例チャートを、ロール全長にわたり図2に示しているが、自動制御の場合は温度変化が小刻みで変動範囲が狭く、周期が短くなっているのが特徴である。これに反し、マニュアル制御の場合には、温度変動が大きく激しい。これは自動の場合の方が、自動制御がうまく応答し、高精度の制御が行なわれるために他ならない。

0020

実施例2
また、ロールのバーナー焼鈍の例では、設定温度(TB)650℃に対して、全長にわたって650±5℃の範囲におさまった。

発明の効果

0021

本発明は、以上説明したように構成されているから、製品品質の安定化、処理工程の省力化にすぐれた効果を示し、産業上益するところ極めて大である。

図面の簡単な説明

0022

図1本発明の処理工程を実施する装置の概要図である。
図2ロール全長にわたる温度分布の説明図である。

--

0023

1リングバーナー
2 被熱処理ロール
3バーナー、測温センサーのついた台車
輝度計(TA)入力
5 測温計(設定用)(TB)入力
中央制御装置
7 O2ガス制御バルブ
燃料ガス制御バルブ
9 台車制御出力

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