JP3297741B2 - 連続式加熱炉の炉温制御方法 - Google Patents
連続式加熱炉の炉温制御方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は複数の燃焼帯を有する連続式加熱炉の炉温制
御方法に関する。
御方法に関する。
第４図はウォーキングビーム連続式加熱炉の構成を示
す模式図である。連続式の加熱炉２は可動炉床、即ちウ
ォーキングビーム３の長手方向に複数の燃焼帯21,21,…
を配設してなり、ウォーキングビーム３の両端部に加熱
される金属材料である鋼片１の装入口22及び抽出口23を
設けてある。
す模式図である。連続式の加熱炉２は可動炉床、即ちウ
ォーキングビーム３の長手方向に複数の燃焼帯21,21,…
を配設してなり、ウォーキングビーム３の両端部に加熱
される金属材料である鋼片１の装入口22及び抽出口23を
設けてある。
上記加熱炉２において、鋼片1,1,…は装入口22から装
入され、ウォーキングビーム３によって燃焼帯21,21,…
を加熱されながら移送され、最終的に圧延可能な所定の
温度に加熱されて抽出口23から炉外へ送り出される。
入され、ウォーキングビーム３によって燃焼帯21,21,…
を加熱されながら移送され、最終的に圧延可能な所定の
温度に加熱されて抽出口23から炉外へ送り出される。
ここで、鋼片１を所定温度にすべく、加熱炉２に投入
される熱量の約半分は損失熱となる為、夫々の鋼片1,1,
…の抽出温度条件を満足させながら熱効率を改善し、し
かも燃料原単位の低減が図れるように従来種々の炉温制
御方法が提案されている。
される熱量の約半分は損失熱となる為、夫々の鋼片1,1,
…の抽出温度条件を満足させながら熱効率を改善し、し
かも燃料原単位の低減が図れるように従来種々の炉温制
御方法が提案されている。
例えば特開昭54−114405号公報では以下に述べる方法
が提案されている。まず、装入口22に装入される鋼片１
の装入温度を求め、鋼片１の温度を伝熱計算により求
め、また圧延時間及び圧延ギャップタイムから得られた
抽出ピッチより鋼片1,1,…夫々の残存炉時間を求める。
次に伝熱計算によって求めた鋼片１の温度と、前記残存
炉時間とから各々の燃焼帯21,21,…の炉温を仮定して予
想抽出温度を求め、該予想抽出温度と目標抽出温度とを
比較する。そして予想抽出温度が目標抽出温度を上回っ
ている場合は、装入口22側の炉温を下げ、また下回って
いる場合は、抽出口23側の炉温を上げて各々の燃焼帯2
1,21,…の炉温を修正し、予想抽出温度が目標抽出温度
に一致するまで上述した操作を繰り返し行うというもの
である。
が提案されている。まず、装入口22に装入される鋼片１
の装入温度を求め、鋼片１の温度を伝熱計算により求
め、また圧延時間及び圧延ギャップタイムから得られた
抽出ピッチより鋼片1,1,…夫々の残存炉時間を求める。
次に伝熱計算によって求めた鋼片１の温度と、前記残存
炉時間とから各々の燃焼帯21,21,…の炉温を仮定して予
想抽出温度を求め、該予想抽出温度と目標抽出温度とを
比較する。そして予想抽出温度が目標抽出温度を上回っ
ている場合は、装入口22側の炉温を下げ、また下回って
いる場合は、抽出口23側の炉温を上げて各々の燃焼帯2
1,21,…の炉温を修正し、予想抽出温度が目標抽出温度
に一致するまで上述した操作を繰り返し行うというもの
である。
また、これとは別に目標抽出温度条件を満たし、しか
も排ガスによる熱損失を減らす為に、装入口22側炉温を
可能な限り下げることによって、炉温制御する方法も提
案されている。つまり、各燃焼帯21の炉温を微小変動さ
せて、各燃焼帯21の炉温変更量が鋼片１の抽出温度に及
ぼす割合、即ち影響係数を算出し、各燃焼帯21の目標設
定炉温値を次に示す線形計画問題の解として求めるもの
である。
も排ガスによる熱損失を減らす為に、装入口22側炉温を
可能な限り下げることによって、炉温制御する方法も提
案されている。つまり、各燃焼帯21の炉温を微小変動さ
せて、各燃焼帯21の炉温変更量が鋼片１の抽出温度に及
ぼす割合、即ち影響係数を算出し、各燃焼帯21の目標設
定炉温値を次に示す線形計画問題の解として求めるもの
である。
鋼片１の抽出時の鋼片平均温度が目標温度以上の場合
の制約条件式 と抽出時の鋼片均熱度が所定値以下の場合の制約条件式 との下で目的関数 を最小とする炉温変更量ΔTiを求める。
の制約条件式 と抽出時の鋼片均熱度が所定値以下の場合の制約条件式 との下で目的関数 を最小とする炉温変更量ΔTiを求める。
但し、 ▲θo m▼：予想される抽出時の鋼片平均温度 ▲θo sc▼：予想される抽出時の鋼片均熱度 ▲θaim m▼：目標とする抽出時の鋼片平均温度 ▲θaim sc▼：目標とする抽出時の鋼片の均熱度 ∂θm/∂θTi:第ｉ帯炉温Tiの鋼片平均温度θｍに対
する影響係数 ∂θsc/∂Ti:第ｉ帯炉温Tiの鋼片均熱度θscに対する
影響係数 Wi:重み係数 なお、鋼片均熱度は抽出温度条件に従い、鋼片１の内
外温度差又はスキッドマークにより定義される。また、
WiはW1＞W2＞W3＞W4とし、ｉ＝１は燃焼帯21の中の予熱
帯、ｉ＝４は均熱帯である。
する影響係数 ∂θsc/∂Ti:第ｉ帯炉温Tiの鋼片均熱度θscに対する
影響係数 Wi:重み係数 なお、鋼片均熱度は抽出温度条件に従い、鋼片１の内
外温度差又はスキッドマークにより定義される。また、
WiはW1＞W2＞W3＞W4とし、ｉ＝１は燃焼帯21の中の予熱
帯、ｉ＝４は均熱帯である。
更に加熱炉２内には、寸法，目標抽出温度等、条件が
異なる鋼片１が混在するので、実際の炉温設定では各鋼
片１に対して求めた設定炉温値を以下のように平滑化し
ている。
異なる鋼片１が混在するので、実際の炉温設定では各鋼
片１に対して求めた設定炉温値を以下のように平滑化し
ている。
θaim (k):k番目の鋼片の目標抽出温度 θo (k):k番目の鋼片の予想抽出温度 ΔTi (k):k番目の鋼片に対する第ｉ帯の最適炉温変更量 ∂θ(k)/∂Ti:第ｉ帯の炉温Tiのｋ番目の鋼片の抽出温
度θ(k)に及ぼす影響係数 とすれば と表現される。
度θ(k)に及ぼす影響係数 とすれば と表現される。
各燃焼帯21の炉温変更量をΔTiとするとき、ｋ番目の
鋼片１の抽出温度の目標値からの偏差εｋは、 となるから、抽出温度偏差の総和を零とする為に、各燃
焼帯の炉温変更量ΔTiを とする。
鋼片１の抽出温度の目標値からの偏差εｋは、 となるから、抽出温度偏差の総和を零とする為に、各燃
焼帯の炉温変更量ΔTiを とする。
ところで、上述の如き従来の炉温制御方法により炉温
設定値を求めて実際の操業を行った場合、第５図及び第
６図に示すように部分的に極端な加熱不足材を発生す
る。第５図及び第６図は目標抽出温度を夫々50℃上昇及
び下降変更した場合の抽出温度の実施例を示すグラフで
あり、縦軸に抽出温度、横軸に鋼片の本数を示す。図中
の○は目標値を、×は実測値を夫々示してある。まず、
第５図では７本目の鋼片から目標抽出温度を1200℃から
1250℃に上昇変更した場合、7,8本目の鋼片に加熱不足
が発生している。また、第６図では同じく７本目の鋼片
から目標抽出温度を1250℃から1200℃に下降変更した場
合、その前の5,6本目の鋼片に加熱不足が発生してい
る。これらの加熱不足材は各鋼片毎に算出した炉温設定
値を抽出温度偏差の総和を零にする平滑化を行って炉温
設定値を決定する以上、不可避のものと考えられる。
設定値を求めて実際の操業を行った場合、第５図及び第
６図に示すように部分的に極端な加熱不足材を発生す
る。第５図及び第６図は目標抽出温度を夫々50℃上昇及
び下降変更した場合の抽出温度の実施例を示すグラフで
あり、縦軸に抽出温度、横軸に鋼片の本数を示す。図中
の○は目標値を、×は実測値を夫々示してある。まず、
第５図では７本目の鋼片から目標抽出温度を1200℃から
1250℃に上昇変更した場合、7,8本目の鋼片に加熱不足
が発生している。また、第６図では同じく７本目の鋼片
から目標抽出温度を1250℃から1200℃に下降変更した場
合、その前の5,6本目の鋼片に加熱不足が発生してい
る。これらの加熱不足材は各鋼片毎に算出した炉温設定
値を抽出温度偏差の総和を零にする平滑化を行って炉温
設定値を決定する以上、不可避のものと考えられる。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、上
記部分的な加熱不足材の発生に対して、これを事前に検
知し、設定炉温を再修正して、当該材の加熱不足を抑制
することが可能な連続式加熱炉の炉温制御方法の提供を
目的とする。
記部分的な加熱不足材の発生に対して、これを事前に検
知し、設定炉温を再修正して、当該材の加熱不足を抑制
することが可能な連続式加熱炉の炉温制御方法の提供を
目的とする。
本発明に係る連続式加熱炉の炉温制御方法は、加熱炉
内に連続的に装入される各種被加熱材の残存炉時間及び
現在炉温により加熱炉に存在する被加熱材の現在平均温
度及び加熱炉抽出時の予想平均抽出温度を算出し、これ
らの値に基づいて被加熱材の抽出時に各被加熱材が目標
抽出温度を達成し、かつ熱損失を最小にする炉温設定値
を、線形計画法を用いて各被加熱材毎に算出し、これら
の炉温設定値を各被加熱材の予想抽出温度と目標抽出温
度との偏差の総和が零になるように平滑化して炉温設定
値の暫定値を決定し、決定した暫定値を現在炉温と仮定
して各被加熱材の予想抽出温度を算出し、該予想抽出温
度と目標抽出温度とを比較し、比較の結果 （１） 予想抽出温度が目標抽出温度の許容下限値を下
回る被加熱材が検出されない場合、前記暫定値を炉温設
定値とし、 （２） 予想抽出温度が目標抽出温度の許容下限値を下
回る被加熱材が検出された場合、少なくとも許容下限値
に達するように、被加熱材の加熱不足量に基づいて、加
熱不足量を解消する炉温修正量を炉温変更の影響係数を
用いて算出し、算出された炉温修正量を前記暫定値に付
加した値を炉温設定値とする ことを特徴とする。
内に連続的に装入される各種被加熱材の残存炉時間及び
現在炉温により加熱炉に存在する被加熱材の現在平均温
度及び加熱炉抽出時の予想平均抽出温度を算出し、これ
らの値に基づいて被加熱材の抽出時に各被加熱材が目標
抽出温度を達成し、かつ熱損失を最小にする炉温設定値
を、線形計画法を用いて各被加熱材毎に算出し、これら
の炉温設定値を各被加熱材の予想抽出温度と目標抽出温
度との偏差の総和が零になるように平滑化して炉温設定
値の暫定値を決定し、決定した暫定値を現在炉温と仮定
して各被加熱材の予想抽出温度を算出し、該予想抽出温
度と目標抽出温度とを比較し、比較の結果 （１） 予想抽出温度が目標抽出温度の許容下限値を下
回る被加熱材が検出されない場合、前記暫定値を炉温設
定値とし、 （２） 予想抽出温度が目標抽出温度の許容下限値を下
回る被加熱材が検出された場合、少なくとも許容下限値
に達するように、被加熱材の加熱不足量に基づいて、加
熱不足量を解消する炉温修正量を炉温変更の影響係数を
用いて算出し、算出された炉温修正量を前記暫定値に付
加した値を炉温設定値とする ことを特徴とする。
本発明に係る連続式加熱炉の炉温制御方法において
は、各被加熱材毎に算出される炉温設定値を平滑化した
値、即ち従来方法において炉温設定値としていた値を現
在炉温と仮定して各被加熱材の予想抽出温度を算出す
る。次にこの予想抽出温度と目標抽出温度とを比較し、
予想抽出温度が目標抽出温度の許容下限値を下回る被加
熱材が検出された場合、即ち加熱不足が発生することが
予想された場合は、これを回避すべく少なくとも許容下
限値に達するように前記設定炉温度値を修正した値が加
熱炉に設定される。
は、各被加熱材毎に算出される炉温設定値を平滑化した
値、即ち従来方法において炉温設定値としていた値を現
在炉温と仮定して各被加熱材の予想抽出温度を算出す
る。次にこの予想抽出温度と目標抽出温度とを比較し、
予想抽出温度が目標抽出温度の許容下限値を下回る被加
熱材が検出された場合、即ち加熱不足が発生することが
予想された場合は、これを回避すべく少なくとも許容下
限値に達するように前記設定炉温度値を修正した値が加
熱炉に設定される。
以下、本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的
に説明する。第１図は本発明に係る連続式加熱炉の炉温
制御方法の手順を示すフローチャートである。まず、前
述した従来方法に基づいて、前記（１）（２）（３）式
による線形計画法により各鋼片毎に最適炉温変更量を求
め、炉温設定値Ｔ（ｉ＝1,2,3,4）を求める（ステップS
1）。
に説明する。第１図は本発明に係る連続式加熱炉の炉温
制御方法の手順を示すフローチャートである。まず、前
述した従来方法に基づいて、前記（１）（２）（３）式
による線形計画法により各鋼片毎に最適炉温変更量を求
め、炉温設定値Ｔ（ｉ＝1,2,3,4）を求める（ステップS
1）。
次に予想抽出温度と目標抽出温度との偏差の総和が零
となるように前記（６）式を用いて、炉温設定値の暫定
値ｉ（＝第ｉ帯現在炉温＋ΔTi）を決定する（ステッ
プS2）。
となるように前記（６）式を用いて、炉温設定値の暫定
値ｉ（＝第ｉ帯現在炉温＋ΔTi）を決定する（ステッ
プS2）。
更にこの暫定値ｉを現在炉温として用いて再度各鋼
片に対する予想抽出温度を算出し、各鋼片の予想抽出温
度から目標抽出温度を引いた差、即ち予想抽出温度偏差
を求め、この中の最小値、つまり目標抽出温度を最も下
回る値λを下記（７）式により算出する（ステップS
3）。
片に対する予想抽出温度を算出し、各鋼片の予想抽出温
度から目標抽出温度を引いた差、即ち予想抽出温度偏差
を求め、この中の最小値、つまり目標抽出温度を最も下
回る値λを下記（７）式により算出する（ステップS
3）。
そしてこの値λと、抽出温度偏差の許容下限値lBD、
即ち加熱不足を起こさない許容値とを比較し（ステップ
S4）、λ≧lBDであれば、前記暫定値ｉを炉温設定値
とする（ステップS5）。
即ち加熱不足を起こさない許容値とを比較し（ステップ
S4）、λ≧lBDであれば、前記暫定値ｉを炉温設定値
とする（ステップS5）。
一方、λ＜lBDの場合、即ち加熱不足を起こす場合
は、以下に示す暫定値ｉの修正を行う（ステップS
6）。
は、以下に示す暫定値ｉの修正を行う（ステップS
6）。
まず、 を満足する鋼片ｌの集合Φを求め、Φに属する鋼片に対
して第ｉ帯の炉温修正量ΔTi ＊（ｉ＝2,3）を次式によ
って求める。
して第ｉ帯の炉温修正量ΔTi ＊（ｉ＝2,3）を次式によ
って求める。
但し、nlは鋼片ｌが第ｉ＋１帯に到達するまでの制御
周期ステップ数である。
周期ステップ数である。
また、均熱帯（ｉ＝４）の炉温修正量ΔT4 ＊は、 にて求める。
以上の結果、（９）式による第2,第３帯における炉温
修正を行うことにより、前記第５図に示した加熱不足材
の発生が回避され、また（10）式による均熱帯における
炉温修正を行うことにより、前記第６図に示した加熱不
足材の発生が回避される。
修正を行うことにより、前記第５図に示した加熱不足材
の発生が回避され、また（10）式による均熱帯における
炉温修正を行うことにより、前記第６図に示した加熱不
足材の発生が回避される。
第２図及び第３図は本発明方法による炉温制御のシミ
ュレーション例を示してあり、各図共、横軸に時刻を示
し、縦軸の上段に抽出温度、中段に目標抽出温度と実績
抽出温度との温度差、下段に鋼片温度を夫々示してあ
る。ここで許容下限値lBD＝０、すなわち、抽出温度−
目標抽出温度がマイナスにならないとしてあり、第２図
では1200℃から1250℃へ、また第３図では1250℃から12
00℃へ夫々ステップ状に目標抽出温度を変更してある。
図から分かるように両者共、加熱不足材を発生させるこ
となく、実績抽出温度（○）が目標抽出温度（×）の変
更値に追従していることが確認できる。
ュレーション例を示してあり、各図共、横軸に時刻を示
し、縦軸の上段に抽出温度、中段に目標抽出温度と実績
抽出温度との温度差、下段に鋼片温度を夫々示してあ
る。ここで許容下限値lBD＝０、すなわち、抽出温度−
目標抽出温度がマイナスにならないとしてあり、第２図
では1200℃から1250℃へ、また第３図では1250℃から12
00℃へ夫々ステップ状に目標抽出温度を変更してある。
図から分かるように両者共、加熱不足材を発生させるこ
となく、実績抽出温度（○）が目標抽出温度（×）の変
更値に追従していることが確認できる。
〔効果〕 以上の如く本発明に係る連続式加熱炉の炉温制御方法
においては、加熱不足材の発生を事前に検知でき、これ
を回避するように炉温を修正できるので目標抽出温度の
急激な変化に対しても加熱不足材を発生することがな
く、また通常操業時においても従来通りの省エネルギー
化による操業が可能であり、製品品質の確保、燃料原単
位の改善に大きく貢献できる等、本発明は優れた効果を
奏する。
においては、加熱不足材の発生を事前に検知でき、これ
を回避するように炉温を修正できるので目標抽出温度の
急激な変化に対しても加熱不足材を発生することがな
く、また通常操業時においても従来通りの省エネルギー
化による操業が可能であり、製品品質の確保、燃料原単
位の改善に大きく貢献できる等、本発明は優れた効果を
奏する。
第１図は本発明に係る連続式加熱炉の炉温制御方法の手
順を示すフローチャート、第２図及び第３図は本発明方
法による炉温制御シミュレーション図、第４図はウォー
キングビーム連続式加熱炉の構成を示す模式図、第５図
及び第６図は従来方法による抽出温度のタイムチャート
である。 １……鋼片、２……加熱炉、３……ウォーキングビー
ム、21……燃焼帯、22……装入口、23……抽出口
順を示すフローチャート、第２図及び第３図は本発明方
法による炉温制御シミュレーション図、第４図はウォー
キングビーム連続式加熱炉の構成を示す模式図、第５図
及び第６図は従来方法による抽出温度のタイムチャート
である。 １……鋼片、２……加熱炉、３……ウォーキングビー
ム、21……燃焼帯、22……装入口、23……抽出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C21D 9/00 101 C21D 1/52 C21D 11/00
Claims (1)
- 【請求項１】加熱炉内に連続的に装入される各種被加熱
材の残存炉時間及び現在炉温により加熱炉に存在する被
加熱材の現在平均温度及び加熱炉抽出時の予想平均抽出
温度を算出し、これらの値に基づいて被加熱材の抽出時
に各被加熱材が目標抽出温度を達成し、かつ熱損失を最
小にする炉温設定値を、線形計画法を用いて各被加熱材
毎に算出し、これらの炉温設定値を各被加熱材の予想抽
出温度と目標抽出温度との偏差の総和が零になるように
平滑化して炉温設定値の暫定値を決定し、 決定した暫定値を現在炉温と仮定して各被加熱材の予想
抽出温度を算出し、該予想抽出温度と目標抽出温度とを
比較し、比較の結果 （１） 予想抽出温度が目標抽出温度の許容下限値を下
回る被加熱材が検出されない場合、前記暫定値を炉温設
定値とし、 （２） 予想抽出温度が目標抽出温度の許容下限値を下
回る被加熱材が検出された場合、少なくとも許容下限値
に達するように、被加熱材の加熱不足量に基づいて、加
熱不足量を解消する炉温修正量を炉温変更の影響係数を
用いて算出し、算出された炉温修正量を前記暫定値に付
加した値を炉温設定値とする ことを特徴とする連続式加熱炉の炉温制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27757389A JP3297741B2 (ja) | 1989-10-24 | 1989-10-24 | 連続式加熱炉の炉温制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27757389A JP3297741B2 (ja) | 1989-10-24 | 1989-10-24 | 連続式加熱炉の炉温制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03138319A JPH03138319A (ja) | 1991-06-12 |
| JP3297741B2 true JP3297741B2 (ja) | 2002-07-02 |
Family
ID=17585373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27757389A Expired - Lifetime JP3297741B2 (ja) | 1989-10-24 | 1989-10-24 | 連続式加熱炉の炉温制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3297741B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05279754A (ja) * | 1992-04-01 | 1993-10-26 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 連続式加熱炉の炉温制御方法 |
| JP4815837B2 (ja) * | 2005-03-30 | 2011-11-16 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 連続式加熱炉の燃焼制御方法 |
-
1989
- 1989-10-24 JP JP27757389A patent/JP3297741B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03138319A (ja) | 1991-06-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080419 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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|
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