JP2000073126A - 連続式加熱炉の燃焼制御方法 - Google Patents
連続式加熱炉の燃焼制御方法Info
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- JP2000073126A JP2000073126A JP10244745A JP24474598A JP2000073126A JP 2000073126 A JP2000073126 A JP 2000073126A JP 10244745 A JP10244745 A JP 10244745A JP 24474598 A JP24474598 A JP 24474598A JP 2000073126 A JP2000073126 A JP 2000073126A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 精度良く材料温度を予測し、バランスのとれ
た燃焼制御を行うことができる連続式加熱炉の燃焼制御
方法を実現する。 【解決手段】 複数の炉帯を有する連続式加熱炉の燃焼
制御方法において、材料の表面温度が測定可能である場
合は、その測定値を温度や温度分布の推定値に反映させ
るとともに、非線形方程式で表されるオンラインモデル
から得た予測値を評価関数に代入し、最適化計算をした
結果得られた値を炉温の設定値とする。
た燃焼制御を行うことができる連続式加熱炉の燃焼制御
方法を実現する。 【解決手段】 複数の炉帯を有する連続式加熱炉の燃焼
制御方法において、材料の表面温度が測定可能である場
合は、その測定値を温度や温度分布の推定値に反映させ
るとともに、非線形方程式で表されるオンラインモデル
から得た予測値を評価関数に代入し、最適化計算をした
結果得られた値を炉温の設定値とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の炉帯を有す
る連続式加熱炉の燃焼制御方法に関するものである。
る連続式加熱炉の燃焼制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】連続式加熱炉の燃焼制御を最適化する方
式は、加熱炉に装入した材料の焼き上がり品質を確保し
たり、省エネルギーを実現するためなどの目的からいく
つかの方式が提案されている。
式は、加熱炉に装入した材料の焼き上がり品質を確保し
たり、省エネルギーを実現するためなどの目的からいく
つかの方式が提案されている。
【０００３】例えば、特公平６−６７３５号公報に記載
された燃焼制御方法（従来例１）では、加熱炉の炉壁温
度、加熱炉で加熱される鋼片の厚み方向の温度分布を計
算により推定している。しかし、従来例１では、放射温
度計等により鋼片の表面温度が測定可能である場合で
も、その測定値を生かすことができないという問題点が
あった。
された燃焼制御方法（従来例１）では、加熱炉の炉壁温
度、加熱炉で加熱される鋼片の厚み方向の温度分布を計
算により推定している。しかし、従来例１では、放射温
度計等により鋼片の表面温度が測定可能である場合で
も、その測定値を生かすことができないという問題点が
あった。
【０００４】また、特開昭６１−１９９０１６号公報、
特開昭５８−２１０１２０号公報に記載された方法（こ
れらの方法をそれぞれ従来例２及び従来例３とする）で
は、加熱炉の燃焼を最適化するための最適化計算を線形
近似モデルを用いて実現していた。しかし、実際には炉
内ガスの輻射による鋼片への入熱量は炉温の４乗に比例
して増えていくため、従来例２及び従来例３では、炉温
や鋼片抽出平均温度の変化量が大きくなるほど近似モデ
ルと実際の熱現象との誤差が大きくなり、最適な燃焼制
御から遠ざかる。
特開昭５８−２１０１２０号公報に記載された方法（こ
れらの方法をそれぞれ従来例２及び従来例３とする）で
は、加熱炉の燃焼を最適化するための最適化計算を線形
近似モデルを用いて実現していた。しかし、実際には炉
内ガスの輻射による鋼片への入熱量は炉温の４乗に比例
して増えていくため、従来例２及び従来例３では、炉温
や鋼片抽出平均温度の変化量が大きくなるほど近似モデ
ルと実際の熱現象との誤差が大きくなり、最適な燃焼制
御から遠ざかる。
【０００５】
【０００６】本発明は上述した問題点を解決するために
なされたものであり、材料の表面温度が測定可能である
場合は、その測定値を温度や温度分布の推定値に反映さ
せるとともに、非線形方程式で表されるオンラインモデ
ルから得た予測値を評価関数に代入し、最適化計算をし
た結果得られた値を炉温の設定値とすることによって、
精度良く材料温度を予測し、バランスのとれた燃焼制御
を行うことができる連続式加熱炉の燃焼制御方法を実現
することを目的とする。
なされたものであり、材料の表面温度が測定可能である
場合は、その測定値を温度や温度分布の推定値に反映さ
せるとともに、非線形方程式で表されるオンラインモデ
ルから得た予測値を評価関数に代入し、最適化計算をし
た結果得られた値を炉温の設定値とすることによって、
精度良く材料温度を予測し、バランスのとれた燃焼制御
を行うことができる連続式加熱炉の燃焼制御方法を実現
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は次のとおりの構
成になった連続式加熱炉の燃焼制御方法である。
成になった連続式加熱炉の燃焼制御方法である。
【０００８】（１）複数の炉帯を有する連続式加熱炉の
燃焼制御方法において、次の工程を有することを特徴と
する連続式加熱炉の燃焼制御方法。 加熱炉の炉壁温度、加熱炉で加熱される材料の厚み方
向の温度分布をオンラインモデルを用いて推定する工
程。 温度センサで材料の表面温度が測定可能である場合
は、この測定値を用いて工程で得た推定値を補正する
工程。 このようにして得た推定値に基づいて加熱炉の炉温を
制御する工程。
燃焼制御方法において、次の工程を有することを特徴と
する連続式加熱炉の燃焼制御方法。 加熱炉の炉壁温度、加熱炉で加熱される材料の厚み方
向の温度分布をオンラインモデルを用いて推定する工
程。 温度センサで材料の表面温度が測定可能である場合
は、この測定値を用いて工程で得た推定値を補正する
工程。 このようにして得た推定値に基づいて加熱炉の炉温を
制御する工程。
【０００９】（２）複数の炉帯を有する連続式加熱炉の
燃焼制御方法において、次の工程を有することを特徴と
する連続式加熱炉の燃焼制御方法。 制御周期毎に炉温の設定値を仮定したヒートパターン
を作成する工程。 制御周期毎に前記仮定した炉温の設定値に漸近する一
次遅れ関数を定めたヒートパターンを作成する工程。 工程で得たヒートパターンを非線形方程式で表され
るオンラインモデルに代入して材料の温度を予測する工
程。 工程で得た予測温度を評価関数に代入する工程。 前記評価関数の値より前記仮定した炉温の設定値が最
適解であるかどうかを判断する工程。 仮定した炉温の設定値が最適解である場合は、この仮
定した炉温の設定値に基づいて加熱炉の炉温を制御する
工程。
燃焼制御方法において、次の工程を有することを特徴と
する連続式加熱炉の燃焼制御方法。 制御周期毎に炉温の設定値を仮定したヒートパターン
を作成する工程。 制御周期毎に前記仮定した炉温の設定値に漸近する一
次遅れ関数を定めたヒートパターンを作成する工程。 工程で得たヒートパターンを非線形方程式で表され
るオンラインモデルに代入して材料の温度を予測する工
程。 工程で得た予測温度を評価関数に代入する工程。 前記評価関数の値より前記仮定した炉温の設定値が最
適解であるかどうかを判断する工程。 仮定した炉温の設定値が最適解である場合は、この仮
定した炉温の設定値に基づいて加熱炉の炉温を制御する
工程。
【００１０】（３）前記工程における判断の結果が最
適解である場合に、各制御周期に対して仮定した炉温の
設定値の中で、初回の制御周期に対して仮定した炉温の
設定値を最適な設定値として選択し、この設定値に基づ
いて加熱炉の炉温を制御することを特徴とする（２）記
載の連続式加熱炉の燃焼制御方法。
適解である場合に、各制御周期に対して仮定した炉温の
設定値の中で、初回の制御周期に対して仮定した炉温の
設定値を最適な設定値として選択し、この設定値に基づ
いて加熱炉の炉温を制御することを特徴とする（２）記
載の連続式加熱炉の燃焼制御方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を詳しく
説明する。まず、本発明の制御対象について説明する。
本発明ではスケジュールフリー加熱を制御対象としてい
る。図１及び図２はスケジュールフリー加熱の説明図で
ある。
説明する。まず、本発明の制御対象について説明する。
本発明ではスケジュールフリー加熱を制御対象としてい
る。図１及び図２はスケジュールフリー加熱の説明図で
ある。
【００１２】図１で、連続式加熱炉１は、鋼片の移動方
向に沿って複数の炉帯ｚｏｎｅ（Ｎ−１），ｚｏｎｅＮ
等が設けられている。各炉帯で鋼片を加熱する。連続式
加熱炉１に装入された鋼片は炉帯の順番に従って加熱さ
れていく。焼き上がった鋼片は炉抽出口２から取り出さ
れる。鋼片は加熱炉内をロットＸ，ロット（Ｘ＋１）の
順番に連続して搬送される。スケジュールフリー加熱
は、図１に示すような連続式加熱炉において、抽出する
鋼片の目標温度、灼熱度等の操業条件をある時刻で変更
する要求を実現する加熱方式である。
向に沿って複数の炉帯ｚｏｎｅ（Ｎ−１），ｚｏｎｅＮ
等が設けられている。各炉帯で鋼片を加熱する。連続式
加熱炉１に装入された鋼片は炉帯の順番に従って加熱さ
れていく。焼き上がった鋼片は炉抽出口２から取り出さ
れる。鋼片は加熱炉内をロットＸ，ロット（Ｘ＋１）の
順番に連続して搬送される。スケジュールフリー加熱
は、図１に示すような連続式加熱炉において、抽出する
鋼片の目標温度、灼熱度等の操業条件をある時刻で変更
する要求を実現する加熱方式である。
【００１３】図２は操業条件の変更例を示した図であ
る。図２のグラフに示すように、スケジュールフリー加
熱では、時刻ｔ1において加熱対象の鋼片がロットＸか
らロット（Ｘ＋１）に切り替わったときに、鋼片温度の
設定値を切り換える。△と▲は鋼片温度の実測値であ
る。
る。図２のグラフに示すように、スケジュールフリー加
熱では、時刻ｔ1において加熱対象の鋼片がロットＸか
らロット（Ｘ＋１）に切り替わったときに、鋼片温度の
設定値を切り換える。△と▲は鋼片温度の実測値であ
る。
【００１４】また、スケジュールフリー加熱方式におい
て設定値と実際の温度との誤差等を最小にする最適化問
題をリアルタイムに解く制御系をオンライン・スケジュ
ール加熱最適制御系という。
て設定値と実際の温度との誤差等を最小にする最適化問
題をリアルタイムに解く制御系をオンライン・スケジュ
ール加熱最適制御系という。
【００１５】図３は本発明にかかる方法を実施するため
の制御系の機能を示した図である。図３の制御系の各機
能について説明する。
の制御系の機能を示した図である。図３の制御系の各機
能について説明する。
【００１６】（１）オンライントラッキング機能Ａ１ 図４はオンライントラッキング機能Ａ１の動作手順を示
したフローチャートである。
したフローチャートである。
【００１７】連続式加熱炉においては、最適ヒートパタ
ーンの計算に必要となる炉内の情報すべてを測定できる
わけではない。例えば、加熱鋼片内部の温度分布、炉壁
内部の温度分布等は測定できない。ここで、最適ヒート
パターンとは、炉温の昇温曲線の経時的変化の最適パタ
ーンである。そこで、オンライントラッキング機能Ａ１
では、炉温、空燃比等の測定可能なデータ、及び過去の
温度分布データをオンラインモデルに与えることによっ
て、現在の温度分布データを推定計算する。
ーンの計算に必要となる炉内の情報すべてを測定できる
わけではない。例えば、加熱鋼片内部の温度分布、炉壁
内部の温度分布等は測定できない。ここで、最適ヒート
パターンとは、炉温の昇温曲線の経時的変化の最適パタ
ーンである。そこで、オンライントラッキング機能Ａ１
では、炉温、空燃比等の測定可能なデータ、及び過去の
温度分布データをオンラインモデルに与えることによっ
て、現在の温度分布データを推定計算する。
【００１８】温度分布データの一部が温度センサにより
測定可能である場合は、測定データを用いて推定値を補
正する。例えば、加熱炉の炉壁温度、加熱炉で加熱され
る鋼片の厚み方向の温度分布をオンラインモデルを用い
て推定し、熱電対、放射温度計等で鋼片の表面温度が測
定可能である場合は、この測定値を用いて推定値を補正
する。
測定可能である場合は、測定データを用いて推定値を補
正する。例えば、加熱炉の炉壁温度、加熱炉で加熱され
る鋼片の厚み方向の温度分布をオンラインモデルを用い
て推定し、熱電対、放射温度計等で鋼片の表面温度が測
定可能である場合は、この測定値を用いて推定値を補正
する。
【００１９】（２）オンライン最適ヒートパターン計算
機能Ａ２ 図５はオンライン最適ヒートパターン計算機能Ａ２の動
作手順を示したフローチャートである。オンライン最適
ヒートパターン計算機能Ａ２は図３の制御系全体の核と
なる機能である。この機能の動作を説明する。
機能Ａ２ 図５はオンライン最適ヒートパターン計算機能Ａ２の動
作手順を示したフローチャートである。オンライン最適
ヒートパターン計算機能Ａ２は図３の制御系全体の核と
なる機能である。この機能の動作を説明する。
【００２０】制御周期毎に炉温の設定値を仮定したヒー
トパターンを作成する。すなわち、図５のＢ１で、制御
周期Ｔ毎に、設定値Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，…を仮定したヒ
ートパターンを作成する。
トパターンを作成する。すなわち、図５のＢ１で、制御
周期Ｔ毎に、設定値Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，…を仮定したヒ
ートパターンを作成する。
【００２１】制御周期毎に仮定した炉温の設定値に漸
近する一次遅れ関数を定めたヒートパターンを作成す
る。すなわち、図５のＢ１に示すように、制御周期Ｔ毎
に与えられた設定値Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，…に漸近する一
次遅れ関数グラフを作り、このグラフをつないでヒート
パターンを作成する。
近する一次遅れ関数を定めたヒートパターンを作成す
る。すなわち、図５のＢ１に示すように、制御周期Ｔ毎
に与えられた設定値Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，…に漸近する一
次遅れ関数グラフを作り、このグラフをつないでヒート
パターンを作成する。
【００２２】工程で得たヒートパターンを非線形方
程式で表されるオンラインモデルに代入して鋼片の温度
を予測する。すなわち、前述したように仮定値を定めた
ヒートパターンを非線形方程式で表されるオンラインモ
デルに代入して鋼片の温度を予測する。図５のＢ２は予
測により得られた鋼片温度のグラフである。
程式で表されるオンラインモデルに代入して鋼片の温度
を予測する。すなわち、前述したように仮定値を定めた
ヒートパターンを非線形方程式で表されるオンラインモ
デルに代入して鋼片の温度を予測する。図５のＢ２は予
測により得られた鋼片温度のグラフである。
【００２３】工程で得た予測温度を評価関数に代入
する。これは図５の処理Ｂ３である。
する。これは図５の処理Ｂ３である。
【００２４】評価関数の値より、各制御周期について
定めた仮定値が最適解であるかどうかを判断する。これ
は図５の処理Ｂ４である。判断は評価関数の値が所定の
収束条件を満たしているかどうかに基づいて行う。
定めた仮定値が最適解であるかどうかを判断する。これ
は図５の処理Ｂ４である。判断は評価関数の値が所定の
収束条件を満たしているかどうかに基づいて行う。
【００２５】判断の結果が最適解である場合は、仮定
値である炉温の設定値に基づいて加熱炉の炉温を制御す
る。このとき、最適解である設定値群のうち、初回の制
御周期に対して仮定した炉温設定値Ｔ０だけを炉温制御
機能に伝達する。これは図５の処理Ｂ５である。
値である炉温の設定値に基づいて加熱炉の炉温を制御す
る。このとき、最適解である設定値群のうち、初回の制
御周期に対して仮定した炉温設定値Ｔ０だけを炉温制御
機能に伝達する。これは図５の処理Ｂ５である。
【００２６】複数の設定値を仮定すると、それだけ将来
の予測範囲が拡がり、制御の精度が向上する。将来まで
設定値を仮定するのは、炉温変化に対する鋼片変化の遅
れを考慮した予測制御を行うためである。初回の炉温設
定値Ｔ０だけを伝達した後、次の制御周期が始まる前ま
でに再び初回の設定値（この場合は次の制御周期が初回
の制御周期になる）を求める。このように制御周期毎に
計算を行うのは、モデルと実機の違いを考慮した制御を
行うためである。
の予測範囲が拡がり、制御の精度が向上する。将来まで
設定値を仮定するのは、炉温変化に対する鋼片変化の遅
れを考慮した予測制御を行うためである。初回の炉温設
定値Ｔ０だけを伝達した後、次の制御周期が始まる前ま
でに再び初回の設定値（この場合は次の制御周期が初回
の制御周期になる）を求める。このように制御周期毎に
計算を行うのは、モデルと実機の違いを考慮した制御を
行うためである。
【００２７】なお、予測炉温と実際の炉温との誤差が小
さい場合は、複数の制御周期分の設定値をまとめて炉温
制御機能に伝達してもよい。
さい場合は、複数の制御周期分の設定値をまとめて炉温
制御機能に伝達してもよい。
【００２８】仮定した炉温の設定値が最適解でない場合
は、設定値を仮定し直す。この場合は仮定し直した設定
値をもとに前述した工程〜を繰り返す。このように
して最適な炉温設定値を見つける。
は、設定値を仮定し直す。この場合は仮定し直した設定
値をもとに前述した工程〜を繰り返す。このように
して最適な炉温設定値を見つける。
【００２９】（３）インタフェイス機能Ａ３ 連続式加熱炉内からオンライントラッキング機能Ａ１の
オンラインモデルが必要とする鋼片温度、炉温等の情報
を一定周期で収集する。また、オンライン最適ヒートパ
ターン計算機能Ａ２から得られた最適炉温設定値を一定
の制御周期で炉温制御機能Ａ４に渡す。さらに、操作監
視画面Ａ５からのチューニングパラメータの入力及び操
作監視画面Ａ５への収集データのトレンド表示、計算結
果の出力を受け持つ。
オンラインモデルが必要とする鋼片温度、炉温等の情報
を一定周期で収集する。また、オンライン最適ヒートパ
ターン計算機能Ａ２から得られた最適炉温設定値を一定
の制御周期で炉温制御機能Ａ４に渡す。さらに、操作監
視画面Ａ５からのチューニングパラメータの入力及び操
作監視画面Ａ５への収集データのトレンド表示、計算結
果の出力を受け持つ。
【００３０】（４）炉温制御機能Ａ４ インタフェイス機能Ａ３から受けた最適炉温設定値にな
るように加熱炉への燃料の投入量を決定する。具体的に
は分散形制御システムに設けた温度調節計（例えばＰＩ
Ｄ調節計）により制御を行う。
るように加熱炉への燃料の投入量を決定する。具体的に
は分散形制御システムに設けた温度調節計（例えばＰＩ
Ｄ調節計）により制御を行う。
【００３１】図６は図３の制御系を実現するための制御
システムの構成例を示した図である。この制御システム
は本発明にかかる方法を実施するためのシステムであ
る。図６で、加熱制御部１０はオンライン・スケジュー
ル加熱最適制御系を実現する。オンライントラッキング
手段１１、オンライン最適ヒート計算手段１２、インタ
フェイス手段１３、炉温制御手段１４、表示手段１５
は、それぞれオンライントラッキング機能Ａ１、オンラ
イン最適ヒートパターン計算機能Ａ２、インタフェイス
機能Ａ３、炉温制御機能Ａ４、操作監視画面Ａ５の機能
をそれぞれ実現する。
システムの構成例を示した図である。この制御システム
は本発明にかかる方法を実施するためのシステムであ
る。図６で、加熱制御部１０はオンライン・スケジュー
ル加熱最適制御系を実現する。オンライントラッキング
手段１１、オンライン最適ヒート計算手段１２、インタ
フェイス手段１３、炉温制御手段１４、表示手段１５
は、それぞれオンライントラッキング機能Ａ１、オンラ
イン最適ヒートパターン計算機能Ａ２、インタフェイス
機能Ａ３、炉温制御機能Ａ４、操作監視画面Ａ５の機能
をそれぞれ実現する。
【００３２】負荷制御部２０は炉温制御手段１４から与
えられた設定値に基づいてバルブＶの開度を制御し、加
熱炉への燃料ガスの供給量を制御する。センサＳは鋼片
温度、炉温等を検出し、測定データとして加熱制御部１
０に与える。
えられた設定値に基づいてバルブＶの開度を制御し、加
熱炉への燃料ガスの供給量を制御する。センサＳは鋼片
温度、炉温等を検出し、測定データとして加熱制御部１
０に与える。
【００３３】本発明を２つの炉帯を持った連続式加熱炉
の伝熱モデルに適用した場合におけるシミュレーション
例について説明する。炉帯をゾーンと称し、上述した２
つの炉帯を１ゾーン、２ゾーンとする。シミュレーショ
ンで仮定したヒートパターンは、各ゾーンの初回炉温設
定値に対する制御周期１０分先までの一次遅れ関数であ
る。また、シミュレーションを行う上で次の操業条件を
考える。ゾーンの抽出鋼片温度の設定値に対する追従
特性は、ゾーンの抽出鋼片温度の偏差から判断する。
炉温の急変を防ぎ、燃料消費を抑える特性については、
炉温の変化率から判断する。
の伝熱モデルに適用した場合におけるシミュレーション
例について説明する。炉帯をゾーンと称し、上述した２
つの炉帯を１ゾーン、２ゾーンとする。シミュレーショ
ンで仮定したヒートパターンは、各ゾーンの初回炉温設
定値に対する制御周期１０分先までの一次遅れ関数であ
る。また、シミュレーションを行う上で次の操業条件を
考える。ゾーンの抽出鋼片温度の設定値に対する追従
特性は、ゾーンの抽出鋼片温度の偏差から判断する。
炉温の急変を防ぎ、燃料消費を抑える特性については、
炉温の変化率から判断する。
【００３４】これらの操業条件をもとに最適化問題の評
価関数を以下のとおりにする。 ｗ１×（Ｔｓｂｅｘ ｏｂｊ１−Ｔｓｂｅｘ１）2 ＋ｗ２×（Ｔｓｂｅｘ ｏｂｊ２−Ｔｓｂｅｘ２）2 ＋ｗ３×（ΔＴｇｌ）2＋ｗ４×（ΔＴｇ２）2 → Ｍ
ｉｎ ただし、 Ｔｓｂｅｘ ｏｂｊ１：１ゾーンの抽出鋼片温度の目標
値 Ｔｓｂｅｘ１：１ゾーンの抽出鋼片温度の予測値（この
例では制御周期が開始してから１０分後の温度） Ｔｓｂｅｘ ｏｂｊ２：２ゾーンの抽出鋼片温度の目標
値 Ｔｓｂｅｘ２：２ゾーンの抽出鋼片温度の予測値（この
例では制御周期が開始してから１０分後の温度） ΔＴｇｌ：１ゾーンの炉温変化率 ΔＴｇ２：２ゾーンの炉温変化率 ｗ１：１ゾーンの抽出鋼片温度偏差の重み乗数 ｗ２：２ゾーンの抽出鋼片温度偏差の重み乗数 ｗ３：１ゾーン炉温変化率の重み乗数 ｗ４：２ゾーン炉温変化率の重み乗数
価関数を以下のとおりにする。 ｗ１×（Ｔｓｂｅｘ ｏｂｊ１−Ｔｓｂｅｘ１）2 ＋ｗ２×（Ｔｓｂｅｘ ｏｂｊ２−Ｔｓｂｅｘ２）2 ＋ｗ３×（ΔＴｇｌ）2＋ｗ４×（ΔＴｇ２）2 → Ｍ
ｉｎ ただし、 Ｔｓｂｅｘ ｏｂｊ１：１ゾーンの抽出鋼片温度の目標
値 Ｔｓｂｅｘ１：１ゾーンの抽出鋼片温度の予測値（この
例では制御周期が開始してから１０分後の温度） Ｔｓｂｅｘ ｏｂｊ２：２ゾーンの抽出鋼片温度の目標
値 Ｔｓｂｅｘ２：２ゾーンの抽出鋼片温度の予測値（この
例では制御周期が開始してから１０分後の温度） ΔＴｇｌ：１ゾーンの炉温変化率 ΔＴｇ２：２ゾーンの炉温変化率 ｗ１：１ゾーンの抽出鋼片温度偏差の重み乗数 ｗ２：２ゾーンの抽出鋼片温度偏差の重み乗数 ｗ３：１ゾーン炉温変化率の重み乗数 ｗ４：２ゾーン炉温変化率の重み乗数
【００３５】ここでいう各ゾーンの抽出鋼片温度の目標
値とは、抽出鋼片温度の設定値を一次遅れ関数によって
緩やかにしたものであり、次式で与えられる。 Ｔｓｂｅｘ ｏｂｊ＝Ｔｓｂｅｘ ｃ＋（Ｔｓｂｅｘ
ｓｅｔ−Ｔｓｂｅｘ ｃ）×（１−α） ただし、 Ｔｓｂｅｘ ｏｂｊ：抽出鋼片温度の目標値 Ｔｓｂｅｘ ｓｅｔ：抽出鋼片温度の設定値 Ｔｓｂｅｘ ｃ：抽出鋼片温度の現在値 α：目標値パラメータ（０＜α＜１） さらに、制約条件を次のとおりとする。 ９００℃≦（各ゾーンの炉温）≦１３５０℃
値とは、抽出鋼片温度の設定値を一次遅れ関数によって
緩やかにしたものであり、次式で与えられる。 Ｔｓｂｅｘ ｏｂｊ＝Ｔｓｂｅｘ ｃ＋（Ｔｓｂｅｘ
ｓｅｔ−Ｔｓｂｅｘ ｃ）×（１−α） ただし、 Ｔｓｂｅｘ ｏｂｊ：抽出鋼片温度の目標値 Ｔｓｂｅｘ ｓｅｔ：抽出鋼片温度の設定値 Ｔｓｂｅｘ ｃ：抽出鋼片温度の現在値 α：目標値パラメータ（０＜α＜１） さらに、制約条件を次のとおりとする。 ９００℃≦（各ゾーンの炉温）≦１３５０℃
【００３６】図７は時刻０で抽出鋼片温度の設定値が変
更された場合における抽出鋼片温度の推移を示した図で
ある。図に示すように抽出鋼片温度は１時間足らずで設
定値に達した後、偏熱を抑制しつつ設定値に良好に追従
している。
更された場合における抽出鋼片温度の推移を示した図で
ある。図に示すように抽出鋼片温度は１時間足らずで設
定値に達した後、偏熱を抑制しつつ設定値に良好に追従
している。
【００３７】本発明を実際の２ゾーンの連続式加熱炉に
適用した場合の結果を図８及び図９に示す。
適用した場合の結果を図８及び図９に示す。
【００３８】図８はオンライントラッキング機能による
抽出鋼片温度の推定値と実測値の比較を示した図であ
る。図に示すように鋼片の表裏ともに±５℃程度の誤差
で推移しており、被制御量である抽出鋼片温度の推定と
しては十分な結果が得られている。
抽出鋼片温度の推定値と実測値の比較を示した図であ
る。図に示すように鋼片の表裏ともに±５℃程度の誤差
で推移しており、被制御量である抽出鋼片温度の推定と
しては十分な結果が得られている。
【００３９】図９は前述したシミュレーションと同じ条
件で実際に制御を行った場合における抽出鋼片温度の遷
移を示した図である。シミュレーション結果と同様に、
１時間足らずで鋼片温度が変更後の操業条件に遷移し、
設定値に対して±５℃程度の誤差で良好に追従してい
る。
件で実際に制御を行った場合における抽出鋼片温度の遷
移を示した図である。シミュレーション結果と同様に、
１時間足らずで鋼片温度が変更後の操業条件に遷移し、
設定値に対して±５℃程度の誤差で良好に追従してい
る。
【００４０】なお、加熱対象が鋼片である場合について
説明したが、加熱対象は鋼片以外の材料であってもよ
い。
説明したが、加熱対象は鋼片以外の材料であってもよ
い。
【００４１】
【発明の効果】本発明によれば次の効果が得られる。
【００４２】請求項１の発明によれば、材料の温度分布
の推定値を、温度センサで得た測定値で補正しているた
め、より正確に材料の温度を推定できる。
の推定値を、温度センサで得た測定値で補正しているた
め、より正確に材料の温度を推定できる。
【００４３】請求項２の発明によれば、非線形方程式で
表されるオンラインモデルから得た予測値を評価関数に
代入し、最適化計算をした結果得られた値を炉温の設定
値としている。このため、精度良く材料の温度を予測で
きるとともに、操業条件の変化に良好に追従し、バラン
スのとれた燃焼制御を行うことができる。
表されるオンラインモデルから得た予測値を評価関数に
代入し、最適化計算をした結果得られた値を炉温の設定
値としている。このため、精度良く材料の温度を予測で
きるとともに、操業条件の変化に良好に追従し、バラン
スのとれた燃焼制御を行うことができる。
【００４４】請求項３の発明によれば、仮定した設定値
群の中で初回の制御周期の設定値だけを用いて炉温を制
御しているため、制御周期が到来する毎に初回の制御周
期の設定値が算出される。これによって、予測温度と実
際の温度との誤差を随時考慮して予測制御を行うことが
できる。
群の中で初回の制御周期の設定値だけを用いて炉温を制
御しているため、制御周期が到来する毎に初回の制御周
期の設定値が算出される。これによって、予測温度と実
際の温度との誤差を随時考慮して予測制御を行うことが
できる。
【００４５】以上説明したように本発明によれば、精度
良く材料の温度を予測し、バランスのとれた燃焼制御を
行うことができる連続式加熱炉の燃焼制御方法を実現で
きる。
良く材料の温度を予測し、バランスのとれた燃焼制御を
行うことができる連続式加熱炉の燃焼制御方法を実現で
きる。
【図１】スケジュールフリー加熱の説明図である。
【図２】スケジュールフリー加熱の説明図である。
【図３】本発明にかかる方法を実施するための制御系の
機能を示した図である。
機能を示した図である。
【図４】図３の制御系が備えた機能の説明図である。
【図５】図３の制御系が備えた機能の説明図である。
【図６】図３の制御系を実現するための制御システムの
構成例を示した図である。
構成例を示した図である。
【図７】図３の制御系の動作特性を示した図である。
【図８】図３の制御系の動作特性を示した図である。
【図９】図３の制御系の動作特性を示した図である。
１０ 加熱制御部 １１ オンライントラッキング手段 １２ オンライン最適ヒートパターン計算手段 １４ 炉温制御手段
Claims (3)
- 【請求項１】 複数の炉帯を有する連続式加熱炉の燃焼
制御方法において、次の工程を有することを特徴とする
連続式加熱炉の燃焼制御方法。 加熱炉の炉壁温度、加熱炉で加熱される材料の厚み方
向の温度分布をオンラインモデルを用いて推定する工
程。 温度センサで材料の表面温度が測定可能である場合
は、この測定値を用いて工程で得た推定値を補正する
工程。 このようにして得た推定値に基づいて加熱炉の炉温を
制御する工程。 - 【請求項２】 複数の炉帯を有する連続式加熱炉の燃焼
制御方法において、次の工程を有することを特徴とする
連続式加熱炉の燃焼制御方法。 制御周期毎に炉温の設定値を仮定したヒートパターン
を作成する工程。 制御周期毎に前記仮定した炉温の設定値に漸近する一
次遅れ関数を定めたヒートパターンを作成する工程。 工程で得たヒートパターンを非線形方程式で表され
るオンラインモデルに代入して材料の温度を予測する工
程。 工程で得た予測温度を評価関数に代入する工程。 前記評価関数の値より前記仮定した炉温の設定値が最
適解であるかどうかを判断する工程。 仮定した炉温の設定値が最適解である場合は、この仮
定した炉温の設定値に基づいて加熱炉の炉温を制御する
工程。 - 【請求項３】 前記工程における判断の結果が最適解
である場合に、各制御周期に対して仮定した炉温の設定
値の中で、初回の制御周期に対して仮定した炉温の設定
値を最適な設定値として選択し、この設定値に基づいて
加熱炉の炉温を制御することを特徴とする請求項２記載
の連続式加熱炉の燃焼制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10244745A JP2000073126A (ja) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | 連続式加熱炉の燃焼制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10244745A JP2000073126A (ja) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | 連続式加熱炉の燃焼制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000073126A true JP2000073126A (ja) | 2000-03-07 |
Family
ID=17123270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10244745A Pending JP2000073126A (ja) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | 連続式加熱炉の燃焼制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000073126A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102925652A (zh) * | 2012-11-13 | 2013-02-13 | 中冶南方（武汉）信息技术工程有限公司 | 台车炉的智能优化控制方法 |
| CN102994732A (zh) * | 2012-11-30 | 2013-03-27 | 中冶南方(武汉)威仕工业炉有限公司 | 加热炉燃料量决策系统及其决策方法 |
| CN111809040A (zh) * | 2020-06-10 | 2020-10-23 | 深圳城市节能环保科技有限公司 | 一种轧钢加热炉的控制方法和装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63161121A (ja) * | 1986-12-24 | 1988-07-04 | Kawasaki Steel Corp | 加熱炉の燃焼制御方法 |
| JPH0327608B2 (ja) * | 1983-03-02 | 1991-04-16 | Kobe Seikosho Kk | |
| JPH066735B2 (ja) * | 1988-12-07 | 1994-01-26 | 新日本製鐵株式会社 | 連続式加熱炉の燃焼制御方法 |
| JPH09227954A (ja) * | 1995-12-21 | 1997-09-02 | Nippon Steel Corp | 連続焼鈍炉の板温制御方法及び装置 |
| JPH09296229A (ja) * | 1996-04-30 | 1997-11-18 | Kawasaki Steel Corp | 連続式加熱炉の燃焼制御方法 |
-
1998
- 1998-08-31 JP JP10244745A patent/JP2000073126A/ja active Pending
Patent Citations (5)
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| CN111809040A (zh) * | 2020-06-10 | 2020-10-23 | 深圳城市节能环保科技有限公司 | 一种轧钢加热炉的控制方法和装置 |
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