JPS6143414B2 - - Google Patents
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- JPS6143414B2 JPS6143414B2 JP7445681A JP7445681A JPS6143414B2 JP S6143414 B2 JPS6143414 B2 JP S6143414B2 JP 7445681 A JP7445681 A JP 7445681A JP 7445681 A JP7445681 A JP 7445681A JP S6143414 B2 JPS6143414 B2 JP S6143414B2
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- Japan
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- temperature
- heat treatment
- upset
- furnace
- preheater
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- Expired
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D11/00—Process control or regulation for heat treatments
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Control Of Heat Treatment Processes (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、連続熱処理炉の温度制御方法の改良
に関し、特に鋼管のアプセツト部を予熱機により
予熱する際の温度制御方法に関する。
に関し、特に鋼管のアプセツト部を予熱機により
予熱する際の温度制御方法に関する。
鋼管のアプセツト部は管体部（中央部）とは熱
容量が異なるので、熱処理炉においてアプセツト
部と管体部とを同一温度まで速やかに加熱するた
めには、熱処理炉での滞炉時間等を考慮したうえ
でアプセツト部を予め予熱機により加熱した後
に、熱処理炉に入れて加熱する方法が行なわれて
いる。
容量が異なるので、熱処理炉においてアプセツト
部と管体部とを同一温度まで速やかに加熱するた
めには、熱処理炉での滞炉時間等を考慮したうえ
でアプセツト部を予め予熱機により加熱した後
に、熱処理炉に入れて加熱する方法が行なわれて
いる。
しかし、例えば長尺の鋼管等の連続式焼戻し炉
の場合では、前工程の焼入設備、後工程の定径、
矯正設備の処理能力、トラブル等により滞炉時間
が変化することがある。この場合、予熱機による
加熱も被処理材の滞炉時間の変化に応じて適切に
調整しなければ、予熱不足又は予熱過多という現
象が起き、被処理材自体の温度が不均一になり、
結果として機械試験値外れの発生が起こつてい
た。このような機械試験値外れの発生を防ぐた
め、例えば滞炉時間のバラツキを吸収するために
処理温度を下げて滞炉時間を延ばすという熱処理
作業を行なうこともできるが、このような場合は
熱処理炉能率が著しく低下するという欠点があつ
た。
の場合では、前工程の焼入設備、後工程の定径、
矯正設備の処理能力、トラブル等により滞炉時間
が変化することがある。この場合、予熱機による
加熱も被処理材の滞炉時間の変化に応じて適切に
調整しなければ、予熱不足又は予熱過多という現
象が起き、被処理材自体の温度が不均一になり、
結果として機械試験値外れの発生が起こつてい
た。このような機械試験値外れの発生を防ぐた
め、例えば滞炉時間のバラツキを吸収するために
処理温度を下げて滞炉時間を延ばすという熱処理
作業を行なうこともできるが、このような場合は
熱処理炉能率が著しく低下するという欠点があつ
た。
本発明は上述の状況に鑑みて発明されたもので
あり、被処理材の熱処理炉における滞炉時間及び
加熱温度から熱処理能力を求め、アプセツト部を
当該熱処理能力と整合するように加熱することに
より、品質の安定化と熱処理能率の向上を可能に
した連続熱処理炉の温度制御方法を提供するもの
である。本発明の実施例を図面と共に詳述すれば
次のとおりである。
あり、被処理材の熱処理炉における滞炉時間及び
加熱温度から熱処理能力を求め、アプセツト部を
当該熱処理能力と整合するように加熱することに
より、品質の安定化と熱処理能率の向上を可能に
した連続熱処理炉の温度制御方法を提供するもの
である。本発明の実施例を図面と共に詳述すれば
次のとおりである。
第１図は本発明の一実施例に係る連続熱処理炉
の制御システムのブロツク図である。図中１０は
予熱機、２０は連続加熱炉、３０は予熱機１０を
制御する制御装置、４０は連続加熱炉の各滞内の
燃焼を制御する制御装置、５０は被処理材の送り
速度すなわちビーム速度を制御する制御装置、６
０は演算装置（電子計算機）、７０はキーボー
ド、８０はデイスプレイ、９０はタイプライタで
ある。
の制御システムのブロツク図である。図中１０は
予熱機、２０は連続加熱炉、３０は予熱機１０を
制御する制御装置、４０は連続加熱炉の各滞内の
燃焼を制御する制御装置、５０は被処理材の送り
速度すなわちビーム速度を制御する制御装置、６
０は演算装置（電子計算機）、７０はキーボー
ド、８０はデイスプレイ、９０はタイプライタで
ある。
ここで、キーボード７０により演算装置６０に
与えられる入力データは次のとおりである。
与えられる入力データは次のとおりである。
寸法（鋼管のアプセツト部の寸法、管体の寸
法等） 鋼種（成分、焼入れ方法等の初期条件） 目標温度及び範囲 抽出ピツチ及び抽出スケジユール 管理番号類（製造番号、ロツト番号、本数
等） この他に物性値、特性値等のテーブルが予め与
えられて記憶されていることはいうまでもない。
物性値としては、含熱量Ｈ（Kcal/Kg）、比重ρ
（Kg/m3）、熱伝導率Kd（Kcal/mhr℃）、比熱ｃ
（Kcal/Kg℃）、含熱量と温度の変換テーブル等が
必要である。物性値としては総括熱伝達率φ
cgm、対流熱伝達係数αｍ等が必要である。
法等） 鋼種（成分、焼入れ方法等の初期条件） 目標温度及び範囲 抽出ピツチ及び抽出スケジユール 管理番号類（製造番号、ロツト番号、本数
等） この他に物性値、特性値等のテーブルが予め与
えられて記憶されていることはいうまでもない。
物性値としては、含熱量Ｈ（Kcal/Kg）、比重ρ
（Kg/m3）、熱伝導率Kd（Kcal/mhr℃）、比熱ｃ
（Kcal/Kg℃）、含熱量と温度の変換テーブル等が
必要である。物性値としては総括熱伝達率φ
cgm、対流熱伝達係数αｍ等が必要である。
デイスプレイ８０は制御内容、指示内容等の表
示をする。タイプライタ９０は制御実績等をうち
出す。
示をする。タイプライタ９０は制御実績等をうち
出す。
以下本実施例に係る方法についての概要を述
べ、次に予熱機の温度制御方法について詳細に述
べる。
べ、次に予熱機の温度制御方法について詳細に述
べる。
(1) 制御方法の概要
演算装置６０は鋼管の寸法、加熱温度、抽出ピ
ツチ等の入力データ、物性値及び特性値により熱
処理炉２０の各帯のヒートパターンを予め決定
し、制御装置４０及び制御装置５０はそれぞれ該
ヒートパターンに基づいて制御され、熱処理炉２
０の各帯を所定の温度に加熱し、被処理材を移送
する。
ツチ等の入力データ、物性値及び特性値により熱
処理炉２０の各帯のヒートパターンを予め決定
し、制御装置４０及び制御装置５０はそれぞれ該
ヒートパターンに基づいて制御され、熱処理炉２
０の各帯を所定の温度に加熱し、被処理材を移送
する。
熱処理炉２０の抽出側での被処理材の温度すな
わち目標温度は決まつており、滞炉時間も予測で
きる。そして、熱処理炉の各帯の温度と滞炉時間
とから被処理材に与え得る熱量（熱処理能力）も
演算することができ、この熱量は一定の関係をも
つて温度に変換することができる。従つて、目標
温度及び加熱温度（炉内雰囲気温度）から、熱処
理炉２０の抽出側に対して所定時間（ΔＴ）手前
のアプセツト部の温度を逆演算により求め、次に
該アプセツト部の温度を基準にして所定時間（Δ
Ｔ）手前の温度を逆演算により求め、−−−とい
う具合に順次アプセツト部の温度を求めていき、
最終的に熱処理炉２０の装入端のアプセツト部の
温度を求める。そして、予熱機１０と熱処理炉２
０との間の自然冷却を考慮に入れて予熱機の出側
におけるアプセツト部の温度を求める。予熱機１
０は、アプセツト部が上記温度になるような熱量
をもつて加熱する。
わち目標温度は決まつており、滞炉時間も予測で
きる。そして、熱処理炉の各帯の温度と滞炉時間
とから被処理材に与え得る熱量（熱処理能力）も
演算することができ、この熱量は一定の関係をも
つて温度に変換することができる。従つて、目標
温度及び加熱温度（炉内雰囲気温度）から、熱処
理炉２０の抽出側に対して所定時間（ΔＴ）手前
のアプセツト部の温度を逆演算により求め、次に
該アプセツト部の温度を基準にして所定時間（Δ
Ｔ）手前の温度を逆演算により求め、−−−とい
う具合に順次アプセツト部の温度を求めていき、
最終的に熱処理炉２０の装入端のアプセツト部の
温度を求める。そして、予熱機１０と熱処理炉２
０との間の自然冷却を考慮に入れて予熱機の出側
におけるアプセツト部の温度を求める。予熱機１
０は、アプセツト部が上記温度になるような熱量
をもつて加熱する。
以上のようにして熱処理炉の熱処理と予熱機の
熱処理とを整合し、均一な管体部温度を効率良く
得るようにしている。
熱処理とを整合し、均一な管体部温度を効率良く
得るようにしている。
(2) 予熱機の温度制御方法
予熱機の加熱温度を決定方法を説明するにあた
り、(a)入熱量とアプセツト部の温度関係、(b)熱処
理炉の装入端でのアプセツト部の温度の演算、及
び、(c)予熱機における加熱温度、の項に分けて説
明する。
り、(a)入熱量とアプセツト部の温度関係、(b)熱処
理炉の装入端でのアプセツト部の温度の演算、及
び、(c)予熱機における加熱温度、の項に分けて説
明する。
(a) 入熱量とアプセツト部の温度の関係；
入熱量Ｑtとアプセツト部の温度θtとには次式
の関係が成立する。
の関係が成立する。
Ｑt＝4.88φrgt｛（θｇ＋２７３／１００）４−（θ
ｔ＋２７３／１００）４ ｝ ＋αt（θg−θt） (1) 但し、 φrgt；放射熱吸収率 θg；雰囲気温度（℃） αt；対流熱伝達係数 である。なお、φcgt，αtには管の形態による項
（係数）は含まれているものとする。
ｔ＋２７３／１００）４ ｝ ＋αt（θg−θt） (1) 但し、 φrgt；放射熱吸収率 θg；雰囲気温度（℃） αt；対流熱伝達係数 である。なお、φcgt，αtには管の形態による項
（係数）は含まれているものとする。
含熱量増加分ΔＨt（Kcal/Kg）は次式により求
められる。
められる。
ΔＨt＝Ｄｔ・ΔＴ・Ｑｔ／ρＴｔ（Ｄｔ−Ｔｔ）(2)
但し、 ΔＴ；演算タイミング、例えば10sec
Ｄt；アプセツト部の直径（ｍ）
Ｔt；アプセツト部の肉厚（ｍ）
ρ；比重（Kg/m3）
である。なお、上記アプセツト部はトツプ部を示
しているが、ボトム部においても同様であり、そ
れぞれの関係寸法を入れ替えればよい。アプセツ
ト部のトツプ部Ｔ及びボトム部Ｂの形状を第２図
に示す。
しているが、ボトム部においても同様であり、そ
れぞれの関係寸法を入れ替えればよい。アプセツ
ト部のトツプ部Ｔ及びボトム部Ｂの形状を第２図
に示す。
従つて、時間ｔiにおけるアプセツト部含熱量
Ｈt（ｉ）、分割時間ΔＴ間の含熱量増加分をΔＨ
t（ｉ）とすれば、時間ｔi＋１におけるアプセツ
ト部含熱量Ｈt（ｉ＋１）は次式により求められ
る。
Ｈt（ｉ）、分割時間ΔＴ間の含熱量増加分をΔＨ
t（ｉ）とすれば、時間ｔi＋１におけるアプセツ
ト部含熱量Ｈt（ｉ＋１）は次式により求められ
る。
Ｈt（ｉ＋１）＝Ｈt（ｉ）＋ΔＨt（ｉ） (3)
そして、アプセツト部の温度θt（ｉ＋１）は、
θt（ｉ＋１）＝ｆ（Ｈt（ｉ＋１）） (4)
として、アプセツト部含熱量Ｈt（ｉ＋１）の関
数として求められる。Ｈtとθtとの関係は予めテ
ーブル化してROM等に記憶させておけば良い。
数として求められる。Ｈtとθtとの関係は予めテ
ーブル化してROM等に記憶させておけば良い。
(b) 熱処理炉の装入端でのアプセツト部の温度の
演算 滞炉時間は予測できるから、この滞炉時間を用
いて抽出端から装入端までのアプセツト部の温度
を逆演算により求める。この演算は次の手順によ
る。
演算 滞炉時間は予測できるから、この滞炉時間を用
いて抽出端から装入端までのアプセツト部の温度
を逆演算により求める。この演算は次の手順によ
る。
まず、ΔＴ＝一定（ここでは10sec）として上
記(1)〜(4)式を用いて逆演算する。例えば第３図に
示すように目標温度θiは既知であるから、これ
よりΔＴ時間前のθi−１を求める。炉温は予め
決められたヒートパターンに基づいた温度を用い
ることはいうまでもない。次に、θi−１からΔ
Ｔ時間前のθi−２を求める。このように順次ア
プセツト部の温度を求めていき、最終的に熱処理
炉２０の装入端での温度θcまで求める。
記(1)〜(4)式を用いて逆演算する。例えば第３図に
示すように目標温度θiは既知であるから、これ
よりΔＴ時間前のθi−１を求める。炉温は予め
決められたヒートパターンに基づいた温度を用い
ることはいうまでもない。次に、θi−１からΔ
Ｔ時間前のθi−２を求める。このように順次ア
プセツト部の温度を求めていき、最終的に熱処理
炉２０の装入端での温度θcまで求める。
(c) 予熱機における加熱温度
予熱機に加熱温度と炉に装入された時点の初期
温度θeとは、自然放熱を考慮して次式の関係が
成立する。
温度θeとは、自然放熱を考慮して次式の関係が
成立する。
θe＝θf（θp−θf）ｅ-mtc (5)
但し、 θf；大気温度（℃）
θp；予熱温度（℃）
ｔc；予熱機出側から炉装入までの時間
（Hr） ｍ＝αＳ／ＣＷ α；熱伝達係数 Ｓ；表面積（m2） Ｗ；重量（Kg） Ｃ；平均比熱（Kcal/Kg℃） である。
（Hr） ｍ＝αＳ／ＣＷ α；熱伝達係数 Ｓ；表面積（m2） Ｗ；重量（Kg） Ｃ；平均比熱（Kcal/Kg℃） である。
従つて、上記(b)においてθeが演算により求め
られているから、上記(5)式により予熱温度θpが
求められる。従つて、予熱機１０はこのθeで被
処理材のアプセツト部を加熱することになる。
られているから、上記(5)式により予熱温度θpが
求められる。従つて、予熱機１０はこのθeで被
処理材のアプセツト部を加熱することになる。
以上の実施例の実験結果を第４図に示す。図中
θnは管体温度、θtは予熱をしていない場合のア
プセツト部の温度、θt′は上記実施例の予熱を行
なつた場合のアプセツト部の温度である。予熱を
行なつていない場合、管体温度とアプセツト部の
温度とが一致するには20分間の滞炉時間を必要と
するが、上述の予熱を行なつた場合は15分間とな
つている。25％の滞炉時間の減少となつて熱処理
能率の向上が図られている。なお、この実験例で
は管体60.3φ×4.83t（肉厚）、アプセツト部75φ
×14t（肉厚）で、炉温は950℃である。
θnは管体温度、θtは予熱をしていない場合のア
プセツト部の温度、θt′は上記実施例の予熱を行
なつた場合のアプセツト部の温度である。予熱を
行なつていない場合、管体温度とアプセツト部の
温度とが一致するには20分間の滞炉時間を必要と
するが、上述の予熱を行なつた場合は15分間とな
つている。25％の滞炉時間の減少となつて熱処理
能率の向上が図られている。なお、この実験例で
は管体60.3φ×4.83t（肉厚）、アプセツト部75φ
×14t（肉厚）で、炉温は950℃である。
以上の説明から明らかなように、本発明に係る
方法によれば熱処理炉の熱処理と予熱機の熱処理
との整合が図られ、予熱機での加熱が適切なもの
となつており、品質の安定化と熱処理能率の向上
が可能となつている。
方法によれば熱処理炉の熱処理と予熱機の熱処理
との整合が図られ、予熱機での加熱が適切なもの
となつており、品質の安定化と熱処理能率の向上
が可能となつている。
第１図は本発明の一実施例に係る連続熱処理炉
の制御システムのブロツク図、第２図はアプセツ
ト管の説明図、第３図は炉装入端でのアプセツト
部の温度の演算方法の説明図、第４図は上記実施
例の実験結果の特性図である。 １０…予熱機、２０…連続加熱炉、３０，４
０，５０…制御装置、６０…演算装置、７０…キ
ーボード、８０…デイスプレイ、９０…タイプラ
イタ。
の制御システムのブロツク図、第２図はアプセツ
ト管の説明図、第３図は炉装入端でのアプセツト
部の温度の演算方法の説明図、第４図は上記実施
例の実験結果の特性図である。 １０…予熱機、２０…連続加熱炉、３０，４
０，５０…制御装置、６０…演算装置、７０…キ
ーボード、８０…デイスプレイ、９０…タイプラ
イタ。
Claims (1)
- １ アプセツト鋼管の熱処理において、熱処理炉
の温度と被処理材の滞炉時間とから決められる熱
処理能力に基づいて、熱処理炉の抽出側で目標温
度を得るに必要な装入端での鋼管のアプセツト部
の温度を演算し、次に該温度と、予熱機と炉装入
端との間の自然冷却とにより予熱機に必要な加熱
温度を演算し、予熱機により該加熱温度でアプセ
ツト部を加熱することを特徴とする連続熱処理炉
の温度制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7445681A JPS57188620A (en) | 1981-05-18 | 1981-05-18 | Temperature controlling method of continuous heat treatment furnace |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7445681A JPS57188620A (en) | 1981-05-18 | 1981-05-18 | Temperature controlling method of continuous heat treatment furnace |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57188620A JPS57188620A (en) | 1982-11-19 |
| JPS6143414B2 true JPS6143414B2 (ja) | 1986-09-27 |
Family
ID=13547755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7445681A Granted JPS57188620A (en) | 1981-05-18 | 1981-05-18 | Temperature controlling method of continuous heat treatment furnace |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57188620A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105242633B (zh) * | 2015-10-27 | 2018-09-21 | 浙江国正安全技术有限公司 | 一种合金板锤的智能制备方法 |
| CN105177400B (zh) * | 2015-10-27 | 2017-12-15 | 上海丰蓓生物科技有限公司 | 一种合金板锤的智能制备系统及方法 |
-
1981
- 1981-05-18 JP JP7445681A patent/JPS57188620A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57188620A (en) | 1982-11-19 |
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