JP3046467B2 - 加熱炉の昇温制御方法 - Google Patents

加熱炉の昇温制御方法

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JP3046467B2
JP3046467B2 JP5062350A JP6235093A JP3046467B2 JP 3046467 B2 JP3046467 B2 JP 3046467B2 JP 5062350 A JP5062350 A JP 5062350A JP 6235093 A JP6235093 A JP 6235093A JP 3046467 B2 JP3046467 B2 JP 3046467B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば焼鈍炉を有する
連続鋼帯処理設備などに設けられる加熱炉の燃焼制御に
関し、特に、休止状態から操業を再開する場合などの昇
温制御に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、焼鈍炉を有する連続鋼帯処理設
備などでは、加熱炉が設けられており、通常の操業時に
は、例えば加熱炉の炉温が750度Cに維持されるよう
に、その燃焼状態が制御される。設備の故障や異常が生
じた場合、あるいは設備のメンテナンスをする場合に
は、操業が一時休止されるが、その場合には加熱炉の炉
温が常温まで下がるので、操業を再開する場合には、加
熱炉の炉温を所定の操業温度まで昇温する必要がある。
【0003】この種の加熱炉の昇温を実施する場合、昇
温制御は、従来よりオペレ−タのマニュアル操作により
実施されている。即ち、加熱炉のバ−ナに供給する燃料
ガスの流量を調整する調節弁の開度がオペレ−タにより
遠隔操作可能になっており、オペレ−タは温度測定器に
よって検出された温度を監視して、その昇温曲線が予め
定めた目標の昇温曲線と一致するように、流量調節弁の
開度を逐次調整している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】通常、加熱炉の温度を
常温から操業温度まで昇温するのには数時間を必要とす
る。従来の方法では、熟練したオペレ−タが、昇温の開
始時から完了時まで、つきっきりで温度の監視及び弁開
度の調整を実施しなければならないので、オペレ−タの
負担が非常に大きい。しかも、人間の感覚による調整で
あるので、個人差が大きく、適切な昇温操作が実施され
ない場合もある。
【0005】即ち、昇温速度が速すぎると、炉内の鋼帯
にヒ−トバックルが発生する可能性が大きく、昇温速度
が遅すぎると、操業を再開するまでに無駄に長時間待た
なければならず、設備の稼働率が低下する。
【0006】しかしながら、昇温速度を常に一定に制御
するのは極めて難しい。例えば、昇温開始直後は、僅か
な調整でも昇温速度が大きく変化するし、調整を実施し
てからその影響が実際に炉温に現われるまでには大きな
時間遅れがある。このため、昇温制御を自動化するのは
困難であった。
【0007】従って本発明は、昇温制御の自動化を可能
にするとともに、昇温によるヒ−トバックルの発生を防
止し、しかもできる限り短時間で昇温を完了することを
課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、流量調節弁を介して所定の燃料
ガスを加熱炉のバ−ナに供給し、バ−ナにより加熱炉を
常温近傍の温度から操業温度まで昇温する、加熱炉の昇
温制御方法において:加熱炉の温度を検出し、検出した
温度が予め定めた中間設定温度より低い時には、バ−ナ
に供給する燃料ガスの流量を一定に維持し、検出した温
度が前記中間設定温度以上でしかも予め定めた目標設定
温度より低い時には、前記の検出した温度から単位時間
当たりの温度上昇量である昇温速度を求め、この昇温速
度に応じて、バ−ナに供給する燃料ガスの流量を自動的
に調整する。
【0009】
【作用】例えば加熱炉の温度が常温に近い場合、炉温は
非常に上昇しやすく、僅かな燃焼量の調整でも、温度の
上昇速度が大きく変化する傾向がある。また、加熱炉の
温度が比較的低い時には、好ましい昇温速度を得るのに
必要な燃焼量は、非常に小さく、燃焼設備の下限燃焼量
に近いが、炉温が操業温度に近い時には、燃焼量をある
程度大きくしないと、昇温速度が遅くなる。更に、下限
燃焼量の近傍では、燃量ガスの調整流量が微妙になる
が、下限燃焼量近傍の流量の微妙な調整は、設備の構造
上極めて難しい。
【0010】しかし本発明では、炉温が比較的低い時
(中間設定温度未満の時)には、燃料ガスの流量を一定
に維持するので、微妙な流量調整を実施する必要がな
く、また燃焼量の変化の影響が炉温変化に現われるまで
の時間遅れの影響も無関係になるので、ハンチングなど
の不安定な制御を防止でき、昇温速度が過大になるのを
避けることができる。また炉温がある程度上昇した後
(中間設定温度以上の時)は、検出した温度の上昇速度
に応じて、バ−ナに供給する燃料ガスの流量を自動的に
調整するので、適正な昇温速度を得ることができ、短い
時間で昇温を完了しうる。炉温が比較的高い時には、微
妙な流量調整をする必要がないので、不安定な制御結果
が生じる恐れはなく、常時適正な昇温速度を維持しう
る。またこの種の制御は、簡単に自動化しうる。
【0011】
【実施例】一実施例の装置の主要部分の構成を図1に示
す。図1に示す加熱炉30は、焼鈍炉を有する鋼帯用の
連続処理設備中に設置されるものであり、鋼帯34は加
熱炉30を通って所定の高温度に加熱される。この実施
例では、加熱炉30を加熱するバ−ナとしてラジアント
チュ−ブ31が備わっている。即ち、ラジアントチュ−
ブ31の管内に所定の燃料ガスを供給し、燃料ガスを管
内で燃焼させることによって、ラジアントチュ−ブ31
を加熱し、加熱炉を間接加熱する。配管10にはコ−ク
スガスCOGが供給され、配管20には空気AIRが供
給される。コ−クスガスCOGは、遮断弁11,流量計
12及び流量調節弁13を通り、配管15からラジアン
トチュ−ブ31の入側に入る。また空気AIRは、流量
計21及び流量調節弁22を通り、ラジアントチュ−ブ
31の入側に入る。なお図1には単純な構造で示してあ
るが、実際には多数のラジアントチュ−ブ31が加熱炉
30に設置されており、これらのラジアントチュ−ブ
は、大きく分けて5組の燃焼ゾ−ンZ1,Z2,Z3,
Z4及びZ5に区分されている。これらの燃焼ゾ−ンは
寸法,形状などを除き互いに同一の構成になっているの
で、ここでは燃焼ゾ−ンZ1のみについて説明する。コ
−クスガスCOG及び空気AIRは、それぞれ配管10
及び20内で多数の流路に分岐され、分岐された各々の
流路からコ−クスガスCOG及び空気AIRが、各々の
ラジアントチュ−ブに供給される。ラジアントチュ−ブ
31の入側には、パイロットバ−ナ32が設置してあ
り、パイロットバ−ナ32が供給される燃料ガス、即ち
コ−クスガスCOGと空気AIRとの混合気に着火し、
着火された燃料ガスがラジアントチュ−ブ31内に入
る。燃焼後の排ガスは、配管33を通って所定の排ガス
通路に向かう。
【0012】流量調節弁13は流量調節計60によって
開度が制御され、流量調節弁22は流量調節計50によ
って開度が制御される。流量調節計60は、配管10を
通るコ−クスガスCOGの流量がその目標値SV0と一
致するように制御する。流量調節計50は、コ−クスガ
スの流量目標値SV0をパラメ−タとして予め定めた関
数に基づいて、空気AIRの目標流量を決定し、配管2
0を通る空気AIRの流量がその目標値と一致するよう
に制御する。流量調節計50及び60の各々には、流量
計12が検出したコ−クスガス流量FGと、流量計21
が検出した空気流量FAとがフィ−ドバックされる。
【0013】この実施例では、コ−クスガス流量と空気
流量との関係は、図4に示されるように定めてある。即
ち、燃焼量が少ない時には燃料ガス中の空気AIRの比
率が高く、燃焼量が多い時には燃料ガス中の空気AIR
の比率が低い。
【0014】流量調節計50及び60に印加されるコ−
クスガスの目標流量SV0は、炉温調節計40によって
生成される。炉温調節計40には、5つのパラメ−タ、
即ち検出炉温DT,中間温度T1,目標流量SV,目標
温度T2及び昇温速度RTが印加される。検出炉温DT
は、炉温計35によって検出される、加熱炉30内のゾ
−ンZ1の実際の温度であり、中間温度T1,目標流量
SV,目標温度T2及び昇温速度RTは、予め定められ
る。なお、中間温度T1,目標流量SV及び目標温度T
2はゾ−ン毎に個別に、また昇温速度RTは全ゾ−ン共
通で設定可能であり、各々の値は、オペレ−タの手動操
作により調整可能になっている。この実施例では、初期
状態でのパラメ−タの値は、中間温度T1が400度
C、目標温度T2が750度C、昇温速度RTが300
度C/時になっている。
【0015】炉温調節計40の動作の内容を図2に示
す。図2を参照して炉温調節計40の動作を説明する。
ステップ51では、まず初期化を実行し、更に4つのパ
ラメ−タT1,SV,T2及びRTの情報を読込む。次
のステップ52では、炉温計35が検出した最新の炉温
DTを入力する。続くステップ53では、検出炉温DT
と中間温度T1とを比較する。そしてDT<T1の時に
はステップ54に進み、そうでなければステップ55
で、更に検出炉温DTと目標温度T2とを比較する。そ
してDTがT1以上でしかもT2未満であれば、ステッ
プ56に進み、DTがT2以上になるとステップ57に
進む。
【0016】即ち、例えば常温から加熱炉の昇温を開始
する時には、まずステップ53から54に進み、次にス
テップ52に戻って新しい炉温DTを入力し、これらの
処理を繰り返し実行する。そして炉温DTが中間温度T
1まで上昇すると、ステップ53から55を通って56
に進み、次にステップ52に戻って新しい炉温DTを入
力し、これらの処理を繰り返し実行する。そして炉温D
Tが目標温度T2まで上昇すると、ステップ55から5
7に進み、ステップ57の処理を繰り返し実行する。
【0017】ステップ54では、炉温調節計40に入力
された目標流量SVの値を目標流量SV0とし、その値
を直接、流量調節計50及び60に出力する。つまり、
炉温DTが常温からT1未満の間にある時には、図3に
示すように、燃焼量が一定に維持される。また図3から
分かるように、この時の燃焼量は非常に小さく、設備の
下限燃焼量に近い。従って、図4から分かるように、こ
の時の燃料ガスは、コ−クスガスCOGの混合比率が低
く、空気AIRの混合比率が高い。
【0018】ステップ56では、まず最新の炉温DTと
前回の炉温を保持するDT0の値との差分をレジスタΔ
Tにストアする。続いて、最新の炉温DTをレジスタD
T0にストアし、ΔTを所定のメモリにストアする。そ
して、最新のn個のΔTからそれらの平均値を求め、さ
らに、単位時間あたりの温度上昇量、すなわち昇温速度
に換算し、その結果をレジスタDRTにストアする。次
に、レジスタDRTの内容と設定された昇温速度RTと
の差分(昇温速度誤差)をパラメ−タとして予め定めた
関数f()を計算し、その結果をレジスタΔSVにストア
する。ΔSVの値は、前記昇温速度誤差を0に近づける
ために必要な、燃焼量の調整量に相当する。従って次
に、それまでのSV0の値にΔSVを加算した値を新し
いSV0とし、SV0の値を流量調節計50及び60に
出力する。つまり、炉温がT1からT2の間にある時に
は、図3に示すように、昇温速度が一定になるように
(RTと一致するように)燃焼量が自動的に調整され
る。
【0019】ステップ57では、炉温計35が検出した
最新の炉温DTを入力し、DTと目標温度T2との差分
(温度誤差)をパラメ−タとして所定の関数(f():ス
テップ56とは異なる)を計算し、その結果をレジスタ
ΔSVにストアする。ΔSVの値は、前記温度誤差を0
に近づけるために必要な、燃焼量の調整量に相当する。
従って次に、それまでのSV0の値にΔSVを加算した
値を新しいSV0とし、SV0の値を流量調節計50及
び60に出力する。つまり、炉温が一担目標温度まで上
昇した後は、炉温DTが目標温度T2に維持されるよう
に、燃焼量が自動的に調整される(図3参照)。
【0020】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、炉温が
比較的低い時(中間設定温度未満の時)には、燃料ガス
の流量を一定に維持するので、微妙な流量調整を実施す
る必要がなく、また燃焼量の変化の影響が炉温変化に現
われるまでの時間遅れの影響も無関係になるので、ハン
チングなどの不安定な制御を防止でき、昇温速度が過大
になるのを避けることができる。また炉温がある程度上
昇した後(中間設定温度以上の時)は、検出した温度の
上昇速度に応じて、バ−ナに供給する燃料ガスの流量を
自動的に調整するので、適正な昇温速度を得ることがで
き、短い時間で昇温を完了しうる。炉温が比較的高い時
には、微妙な流量調整をする必要がないので、不安定な
制御結果が生じる恐れはなく、常時適正な昇温速度を維
持しうる。またこの種の制御は、簡単に自動化しうる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を実施する装置の構成の一例を示すブ
ロック図である。
【図2】 図1の炉温調節計40の動作を示すフロ−チ
ャ−トである。
【図3】 実施例における燃焼量及び炉温の変化を示す
グラフである。
【図4】 コ−クスガス流量と空気流量の相関を示すグ
ラフである。
【符号の説明】
10,15,20,33:配管 11:遮断弁 12,21:流量計 13,22:流量調
節弁 30:加熱炉 31:ラジアントチ
ュ−ブ 32:パイロットバ−ナ 34:鋼帯 35:炉温計 40:炉温調節計 50,60:流量調節計 T1:中間温度 T2:目標温度 SV:目標流量 RT:昇温速度
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−308044(JP,A) 特開 平2−254123(JP,A) 特開 平1−287224(JP,A) 特公 平3−31765(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 9/56 101 C21D 1/52 C21D 11/00 102

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流量調節弁を介して所定の燃料ガスを加
    熱炉のバ−ナに供給し、バ−ナにより加熱炉を常温近傍
    の温度から操業温度まで昇温する、加熱炉の昇温制御方
    法において: 加熱炉の温度を検出し、検出した温度が予め定めた中間
    設定温度より低い時には、バ−ナに供給する燃料ガスの
    流量を一定に維持し、検出した温度が前記中間設定温度
    以上でしかも予め定めた目標設定温度より低い時には、
    前記の検出した温度から単位時間当たりの温度上昇量で
    ある昇温速度を求め、この昇温速度に応じて、バ−ナに
    供給する燃料ガスの流量を自動的に調整する、ことを特
    徴とする加熱炉の昇温制御方法。
JP5062350A 1993-03-23 1993-03-23 加熱炉の昇温制御方法 Expired - Fee Related JP3046467B2 (ja)

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