專利名稱：連續(xù)帶材處理生產(chǎn)線中的材溫控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及同時(shí)采用不利用感應(yīng)加熱的加熱裝置與感應(yīng)加熱裝置的連續(xù)帶材處理生產(chǎn)線中的材溫控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
歷來，同時(shí)采用不利用感應(yīng)加熱的加熱裝置與感應(yīng)加熱裝置的連續(xù)帶材處理生產(chǎn)線是眾所周知的(例如參照專利文獻(xiàn)1、2)。
特開平6-114330號公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]特開平10-180181號公報(bào)上述專利文獻(xiàn)1中揭示了一種連續(xù)式涂裝線中的帶材的連續(xù)涂裝方法，該涂裝線中設(shè)有將涂布涂料后的帶材低溫加熱到所需溫度的用遠(yuǎn)紅外加熱器的預(yù)加熱區(qū)、保溫區(qū)、以及將上述帶材快速加熱到更高的所需溫度的用感應(yīng)加熱線圈的快速加熱區(qū)。
上述專利文獻(xiàn)2中揭示了一種連續(xù)涂裝線中的涂裝帶材的燒結(jié)方法，該方法利用感應(yīng)加熱將涂布涂料后的帶材快速加熱到所需的溫度范圍后，繼續(xù)在熱風(fēng)燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)處理。
上述文獻(xiàn)1所述的方法，只適用于帶材能夠以一定速度傳送的穩(wěn)定情況，有關(guān)對現(xiàn)實(shí)中經(jīng)常出現(xiàn)的作業(yè)中的傳送速度變化時(shí)的帶材的加熱處理，上述專利文獻(xiàn)中一點(diǎn)沒有觸及。在上述傳送速度變化時(shí)，對由于各加熱裝置的響應(yīng)速度的差異，引起過渡期中的帶材的升溫能力發(fā)生差異。即，與上述預(yù)熱區(qū)的遠(yuǎn)紅外加熱器的響應(yīng)速度較慢的情況相反，上述快速加熱區(qū)的感應(yīng)加熱線圈的響應(yīng)速度較快，在上述傳送速度變化時(shí)的過渡期，各加熱裝置對帶材的升溫能力產(chǎn)生不同的結(jié)果，有的快，有的慢。因此，在對各加熱裝置獨(dú)立地實(shí)施加熱能力的控制時(shí)，產(chǎn)生最后材溫的變動(dòng)幅度加大、使帶材的產(chǎn)品質(zhì)量量惡化那樣的問題。而且，根據(jù)上述傳送速度的變化程度，會(huì)發(fā)生某一種加熱裝置不能完全適應(yīng)其變化的情況，這時(shí)如也對各種加熱裝置獨(dú)立地實(shí)施加熱能力的控制，則與上述同樣地存在招致產(chǎn)品質(zhì)量惡化那樣的問題。
對于上述專利文獻(xiàn)2所述的方法，該方法也只適用于傳送速度恒定的情況，不適用傳送速度變化時(shí)的情況，產(chǎn)生與上述相同的問題。
本發(fā)明就是要以消除這種歷來的問題作為課題，提供帶材傳送速度變化時(shí)也可適用、能夠抑制最終材溫的變動(dòng)、提高產(chǎn)品質(zhì)量的連續(xù)帶材處理生產(chǎn)線中的材溫控制系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述課題，第1發(fā)明其構(gòu)成，包括帶有調(diào)節(jié)爐內(nèi)氣氛溫度及風(fēng)速的加熱源的第1加熱爐、內(nèi)部設(shè)有感應(yīng)加熱裝置的第2加熱爐、檢測連續(xù)傳送并在先行處理后通過所述第1加熱爐及與此相連的第2加熱爐的帶材的傳送速度并輸出表示檢測速度的速度信號的速度傳感器、調(diào)節(jié)供給上述感應(yīng)加熱裝置的功率的調(diào)節(jié)器、以及計(jì)算控制部，該計(jì)算控制部內(nèi)藏寫入上述每種鋼種熱量計(jì)算所必需的數(shù)值的表、及寫入上述每種先行處理熱量計(jì)算所必需的數(shù)值的表，在帶材處理作業(yè)時(shí)，提取與預(yù)先輸入的上述帶材的鋼種、以及上述先行處理種類對應(yīng)的各種數(shù)值，并從上述每種生成的所述表中得到所述第2加熱爐的出口部的所述帶材的目標(biāo)溫度、板厚及板寬，或在帶材處理作業(yè)時(shí)，使預(yù)先輸入包含該目標(biāo)溫度、板厚及板寬，根據(jù)所述提取得到的各種數(shù)值與所述速度信號，計(jì)算所述加熱源的必需輸出，根據(jù)該計(jì)算結(jié)果控制所述加熱源并進(jìn)行其輸出調(diào)節(jié)，同時(shí)，進(jìn)行計(jì)算所述第1加熱爐出口部的所述帶材的材溫的預(yù)測計(jì)算，根據(jù)所述各種數(shù)值與所述速度信號及所述預(yù)測計(jì)算的結(jié)果，計(jì)算對上述感應(yīng)加熱裝置必需的供給功率，根據(jù)該計(jì)算結(jié)果，控制所述調(diào)節(jié)器，通過所述調(diào)節(jié)器使得輸出所述必需的供給功率。
第2發(fā)明其構(gòu)成，除了第1發(fā)明的構(gòu)成之外，所述計(jì)算控制部在所述必需的供給功率計(jì)算中，采用成為所述第2加熱爐內(nèi)的所述帶材進(jìn)入所述第2加熱爐時(shí)刻的平均材溫的所述第2加熱爐內(nèi)中間附近的所述帶材進(jìn)入所述第2加熱爐時(shí)刻的材溫，作為根據(jù)所述預(yù)測計(jì)算的結(jié)果的值。


圖1示出采用本發(fā)明有關(guān)的材溫控制系統(tǒng)的連續(xù)帶材涂裝線的概略圖。
圖2示出圖1所示的連續(xù)帶材涂裝線中的傳送速度變化時(shí)的第1加熱爐的風(fēng)速、第2加熱爐的供給功率、材溫等各自變化的狀態(tài)圖。
標(biāo)號說明1材溫控制系統(tǒng) 2連續(xù)帶材涂裝線11先行處理部12第1加熱爐13第2加熱爐 21加熱空氣供給鼓風(fēng)機(jī)21A驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī) 22加熱空氣供給通路23計(jì)算控制部24逆變器25電源 31感應(yīng)加熱裝置32調(diào)節(jié)器33速度傳感器S帶材 V傳送速度具體實(shí)施方式
以下根據(jù)

本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。
圖1示出采用本發(fā)明有關(guān)的材溫控制系統(tǒng)1的連續(xù)帶材處理生產(chǎn)線的一例即連續(xù)帶緒涂裝線2。該連續(xù)帶材涂裝線2中，在對連續(xù)傳送的帶材S施加涂裝處理的先行處理部11之后設(shè)置第1加熱爐12，再在其后設(shè)置第2加熱爐13。
第1加熱爐12連接有從加熱源的一例即加熱空氣供給鼓風(fēng)機(jī)21延伸的加熱空氣供給通路22。該加熱空氣供給鼓風(fēng)機(jī)21的驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)21A由電源25通過連接于計(jì)算控制部23的逆變器24供給功率，同時(shí)由計(jì)算控制部23通過逆變器24進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制。而且，通過調(diào)節(jié)加熱空氣供給鼓風(fēng)機(jī)21供給的加熱空氣的風(fēng)量，使吹向帶材S的風(fēng)速改變，來控制帶材S的溫度即進(jìn)行材溫控制。
第1加熱爐13內(nèi)部設(shè)置感應(yīng)加熱裝置31作為加熱源。該感應(yīng)加熱裝置31由電源25通過連接于計(jì)算控制部23的調(diào)節(jié)器32供給功率，同時(shí)由計(jì)算控制部23通過調(diào)節(jié)器32進(jìn)行供給功率控制。而且，通過調(diào)節(jié)器32控制對感應(yīng)加熱裝置31供給的功率，改變帶材S中產(chǎn)生的渦流強(qiáng)度，從而實(shí)施材溫的控制。
計(jì)算控制部23中，在帶材處理作業(yè)時(shí)預(yù)先輸入帶材S的鋼種、先行處理的種類、這里是涂料代碼等，同時(shí)在帶材處理作業(yè)中從連續(xù)檢測線速度即帶材S的傳送速度V的速度傳感器33輸入表示檢測速度的速度信號。此外在計(jì)算控制部23中，預(yù)先生成寫入每種鋼種的比熱、比重等熱量計(jì)算所需的數(shù)值的表、及寫入每種涂料代碼的涂布厚度、比熱、蒸發(fā)潛熱等熱量計(jì)算所需的數(shù)值的表。而且，對于第1加熱爐12的入口部的帶材S的溫度及第2加熱爐13的出口部的帶材S的目標(biāo)溫度、板厚及板寬，或從對上述每一類生成的所述表格中取得，或通過帶材處理作業(yè)時(shí)預(yù)先輸入的數(shù)值中取得。
具體地說，第1加熱爐12的散熱量QOUT及吸熱量QIN可表示如下式。
QOUT＝C·LS/60·(T1OUT-T1IN)(1)QIN＝QC+QR(2)QC＝K1·f1(T1IN，T1OUT，Tf)·Vf^α (3)QR＝K2·f2(T1IN，T1OUT，Tf)(4)式中，C帶材的每單位長度的熱容量(kJ/m/°k)LS傳送速度(線速度)(m/min)T1IN第1加熱爐入口部的材溫(℃)T1OUT第1加熱爐出口部的材溫(℃)QC對流傳熱量(kW)QR輻射傳熱量(kW)Tf加熱空氣溫度(℃)K1系數(shù)(由爐形狀、板寬、爐長決定的對流傳熱系數(shù))K2系數(shù)(由輻射率、板寬、爐長決定的輻射傳熱系數(shù))Vf風(fēng)速(m/sec)α風(fēng)速干預(yù)系數(shù)f1(T1IN，T1OUT，Tf)溫度函數(shù)1f2(T1IN，T1OUT，Tf)溫度函數(shù)2然后，計(jì)算控制部23中，以T1IN，T1OUT，Tf，Ls，C，K1，K2及α作為已知的值，用以上公式算出QIN＝QOUT的Vf(必需的風(fēng)速)，為實(shí)現(xiàn)該Vf，由計(jì)算控制部23通過逆變器24控制驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)21A的轉(zhuǎn)速。
又，對第2加熱爐13中的帶材加熱負(fù)荷Pn(kW)及供給功率Po(kW)，可用下式表示。
Pn＝C·LS·(T2OUT-T2IN)/60(5)PO＝(1/η)·(Pn+Pa) (6)式中，C帶材的每單位長度的熱容量(kJ/m/°k) (已如上述)LS傳送速度(線速度)(m/min)(已如上述)T2IN第2加熱爐入口部的材溫(℃)T2OUT第2加熱爐出口部的材溫(℃)
η效率Pa對流輻射損失(kW)然后，計(jì)算控制部23中進(jìn)行上述公式的計(jì)算，按式(6)算出的值，計(jì)算控制部23通過調(diào)節(jié)器32調(diào)節(jié)對感應(yīng)加熱裝置31的供給的功率。
速度傳感器33檢測到的傳送速度持續(xù)地輸入到計(jì)算控制部23，例如圖2(I)中所示，傳送速度從80m/min變化到40m/min時(shí)，為與第1加熱爐12的散熱量QOUT相對應(yīng)的使吸熱量QIN減小，在大致相同的時(shí)刻，計(jì)算控制部23開始降低驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)21A的轉(zhuǎn)速，如圖2(II)中所示開始例如從當(dāng)初30m/sec的風(fēng)速減速。圖2(II)中點(diǎn)劃線A所示的風(fēng)速在時(shí)間上不滯后是跟隨傳送速度變化而變化，這是理想的，但實(shí)際上由于使驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)21A的轉(zhuǎn)速變化的速度存在限度，故成為如圖2(II)中實(shí)線所示那樣緩慢地減速。因此如圖2(II)中用陰影部分示出的那樣，發(fā)生對帶材S的供給熱量過多的狀態(tài)。結(jié)果如圖2(III)所示，第1加熱爐12的出口部的材溫，例如當(dāng)初雖保持在100℃，但從傳送速度的變化開始時(shí)刻起，僅滯后某段時(shí)間Δt1，就開始上升。
隨后，風(fēng)速達(dá)到與傳送速度40m/min對應(yīng)的12m/min，并保持在該狀態(tài)，與此對應(yīng)，過了若干時(shí)間，處于從100℃上升傾向的第1加熱爐12的出口部的材溫也開始下降，回落到當(dāng)初100℃的狀態(tài)。
隨著上述的傳送速度的變化，計(jì)算控制部23也通過調(diào)節(jié)器32調(diào)節(jié)對感應(yīng)加熱裝置31的供給功率，該供給功率如圖2(IV)所示，與傳送速度的變化對應(yīng)地，實(shí)質(zhì)上無時(shí)間滯后地從例如當(dāng)初的傳送速度80m/min對應(yīng)的500kW變化到傳送速度40m/min對應(yīng)的255kW。如果第2加熱爐13的入口部的材溫即第1加熱爐12的出口部的材溫保持在100℃，則通過使感應(yīng)加熱裝置31的供給功率變化，保持在255kW，第2加熱爐13的出口部的材溫如圖2(V)所示應(yīng)保持在設(shè)定的目標(biāo)溫度例如230℃?？墒?，如上所述由于第1加熱爐12出口部的材溫即第2加熱爐13入口部的材溫產(chǎn)生過渡性的上升，故當(dāng)將供給功率原樣地保持在255kW時(shí)，如圖2(V)中點(diǎn)劃線B所示那樣，第2加熱爐13出口部的材溫受到上述的過渡性的材溫上升的影響而過渡性地上升，較大地偏離目標(biāo)溫度。
然而，采用本發(fā)明有關(guān)的材溫控制系統(tǒng)1的該連續(xù)帶材涂裝線2中，持續(xù)地從速度傳感器33輸入速度信號，且預(yù)先輸入熱量計(jì)算所必需的數(shù)值，進(jìn)而由生成熱量計(jì)算所必需的表格的計(jì)算控制部23繼續(xù)地進(jìn)行第2加熱爐13入口部的材溫即圖2(III)所示的材溫的預(yù)測計(jì)算，根據(jù)該預(yù)測計(jì)算算出的結(jié)果，進(jìn)行上述供給功率的計(jì)算。然后根據(jù)該計(jì)算的算出結(jié)果，通過調(diào)節(jié)器32調(diào)節(jié)對感應(yīng)加熱裝置31的供給功率。即，如圖2(IV)用實(shí)線示出的，在供給功率變化到255kW后，進(jìn)一步使供給功率過渡性地下降，以抑制(V)中用點(diǎn)劃線B所示的溫度上升。
關(guān)于對第2加熱爐13內(nèi)感應(yīng)加熱裝置31所必需的供給功率，由計(jì)算控制部23的計(jì)算，跟第2加熱爐13出口部的材溫即目標(biāo)溫度與第2加熱爐13入口部的材溫之差大致成正比地決定上述的帶材加熱功率Pn，在傳送速度為一定時(shí)，即使采用該入口部的材溫，在材溫控制上也無問題。但在傳送速度變化時(shí)，預(yù)測計(jì)算的第2加熱爐13的入口部的材溫未必反映第2加熱爐13內(nèi)的帶材S的各部分位于第2加熱爐13入口部的時(shí)刻的材溫。因此，本發(fā)明中將第2加熱爐13內(nèi)的帶材S的各部分位于第2加熱爐13入口部的時(shí)刻的平均材溫例如第2加熱爐13內(nèi)的中間附近的帶材S位于第2加熱爐13入口部的時(shí)刻的材溫，看作上述入口部的材溫，以取代上述入口部中的材溫，來進(jìn)行上述必需的供給功率的演長，根據(jù)該計(jì)算結(jié)果，對感應(yīng)加熱裝置31供給功率。結(jié)果，如圖2(IV)中所示，比第2加熱爐13的出口部的材溫過渡性上升時(shí)更滯后一個(gè)時(shí)間Δt2，才進(jìn)行供給功率的過渡性降低，這樣一來，如圖(V)所示，將上述出口部的材溫變動(dòng)抑制到較小幅度。具體地說，與家電產(chǎn)品有關(guān)的連續(xù)帶材涂裝線上，最終材溫與目標(biāo)溫度的允許差有時(shí)為±5℃，上述的連續(xù)帶材涂裝線2是滿足這個(gè)要求的。
又，與圖2有關(guān)的敘述中舉出了各種具體數(shù)值，但這完全是為易于理解本說明用的示例，不言而喻，本發(fā)明不限定于這些數(shù)值。
又，先行處理不限于涂裝處理，也包含其他例如退火處理的情況。
從以上說明可明確，根據(jù)第1發(fā)明，則其構(gòu)成具備帶有調(diào)節(jié)爐內(nèi)氣氛溫度及風(fēng)速的加熱源的第1加熱爐、內(nèi)部設(shè)有感應(yīng)加熱裝置的第2加熱爐、檢測被連續(xù)傳送并在先行處理后通過所述第1加熱爐及與此相連的第2加熱爐的帶材的傳送速度并輸出表示檢測速度的速度信號的速度傳感器、調(diào)節(jié)供給上述感應(yīng)加熱裝置的功率的調(diào)節(jié)器、以及計(jì)算控制部，該計(jì)算控制部內(nèi)藏寫入上述每種鋼種熱量計(jì)算所必需的數(shù)值的表、及寫入上述每種先行處理熱量計(jì)算所必需的數(shù)值的表，在帶材處理作業(yè)時(shí)，提取與預(yù)先輸入的上述帶材的鋼種、以及上述先行處理種類對應(yīng)的各種數(shù)值，并從上述每種生成的所述表中得到所述第2加熱爐的出口部的所述帶材的目標(biāo)溫度、板厚及板寬，或在帶材處理作業(yè)時(shí)，使預(yù)先輸入包含該目標(biāo)溫度、板厚及板寬，根據(jù)所述提取得到的各種數(shù)值與所述速度信號，計(jì)算所述加熱源的必需輸出，根據(jù)該計(jì)算結(jié)果控制所述加熱源并作其輸出調(diào)節(jié)，同時(shí)，進(jìn)行計(jì)算所述第1加熱爐出口部的所述帶材的材溫的預(yù)測計(jì)算，根據(jù)所述各種數(shù)值與所述速度信號及所述預(yù)測計(jì)算的結(jié)果，計(jì)算對上述感應(yīng)加熱裝置必需的供給功率，根據(jù)該計(jì)算結(jié)果，控制所述調(diào)節(jié)器，通過所述調(diào)節(jié)器使得輸出所述必需的供給功率。
根據(jù)第2發(fā)明，則其構(gòu)成除了第1發(fā)明的構(gòu)成之后，所述計(jì)算控制部在所述必需的供給功率計(jì)算中，采用成為所述第2加熱爐內(nèi)的所述帶材進(jìn)入所述第2加熱爐時(shí)刻的平均材溫的所述第2加熱爐內(nèi)中間附近的所述帶材進(jìn)入所述第2加熱爐時(shí)刻的材溫，作為根據(jù)所述預(yù)測計(jì)算的結(jié)果的值。
因此，可將上述出口部的材溫變動(dòng)抑制到最低限度，具有可進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量的那種效果。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)帶材處理生產(chǎn)線中的材溫控制系統(tǒng)，其特征在于，包括帶有調(diào)節(jié)爐內(nèi)氣氛溫度及風(fēng)速的加熱源的第1加熱爐、內(nèi)部設(shè)有感應(yīng)加熱裝置的第2加熱爐、檢測連續(xù)傳送并在先行處理后通過所述第1加熱爐及與此相連的第2加熱爐的帶材的傳送速度、并輸出表示檢測速度的速度信號的速度傳感器，調(diào)節(jié)供給上述感應(yīng)加熱裝置的功率的調(diào)節(jié)器、以及計(jì)算控制部，所述計(jì)算控制部內(nèi)藏寫入上述每種鋼種熱量計(jì)算所必需的數(shù)值的表、及寫入上述每種先行處理熱量計(jì)算所必需的數(shù)值的表，在帶材處理作業(yè)時(shí)，提取與預(yù)先輸入的上述帶材的鋼種、以及上述先行處理種類對應(yīng)的各種數(shù)值，并從上述每種生成的所述表中得到所述第2加熱爐的出口部的所述帶材的目標(biāo)溫度、板厚及板寬，或在帶材處理作業(yè)時(shí)，使預(yù)先輸入包含該目標(biāo)溫度、板厚及板寬，根據(jù)所述提取得到的各種數(shù)值與所述速度信號，計(jì)算所述加熱源的必需輸出，根據(jù)該計(jì)算結(jié)果控制所述加熱源并進(jìn)行其輸出調(diào)節(jié)，同時(shí)，進(jìn)行計(jì)算所述第1加熱爐出口部的所述帶材的材溫的預(yù)測計(jì)算，根據(jù)所述各種數(shù)值與所述速度信號及所述預(yù)測計(jì)算的結(jié)果，計(jì)算對上述感應(yīng)加熱裝置必需的供給功率，根據(jù)該計(jì)算結(jié)果，控制所述調(diào)節(jié)器，通過所述調(diào)節(jié)器使得輸出所述必需的供給功率。
2.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)帶材處理生產(chǎn)線中的材溫控制系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算控制部在所述必需的供給功率計(jì)算中，采用成為所述第2加熱爐內(nèi)的所述帶材進(jìn)入所述第2加熱爐時(shí)刻的平均材溫的所述第2加熱爐內(nèi)中間附近的所述帶材進(jìn)入所述第2加熱爐時(shí)刻的材溫，作為根據(jù)所述預(yù)測計(jì)算的結(jié)果的值。
全文摘要
本發(fā)明提供在帶材的傳送速度變化時(shí)也能適用、并通過正確的材溫控制可使產(chǎn)品質(zhì)量提高的連續(xù)帶材處理生產(chǎn)線中的材溫控制系統(tǒng)。采用材溫控制系統(tǒng)1的連續(xù)帶材處理生產(chǎn)線2，包括帶有通過逆變器24進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制的加熱空氣供給鼓風(fēng)機(jī)21的第1加熱爐12、設(shè)置感應(yīng)加熱裝置31的第2加熱爐13、可檢測連續(xù)傳送并在先行處理后通過第1加熱爐12、第2加熱爐13的帶材S的傳送速度的速度傳感器33、調(diào)節(jié)供給感應(yīng)加熱裝置31的功率的調(diào)節(jié)器32、以及計(jì)算控制部33，利用計(jì)算控制部23預(yù)測計(jì)算第1加熱爐12出口部的帶材S的材溫，據(jù)此結(jié)果計(jì)算對以第2加熱爐13出口部的材溫作為目標(biāo)溫度的感應(yīng)加熱裝置31的供給功率，并調(diào)節(jié)此功率。
文檔編號G05B15/02GK1734378SQ20041005674
公開日2006年2月15日 申請日期2004年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月13日
發(fā)明者城野洋 申請人:中外爐工業(yè)株式會(huì)社