JP3537215B2 - Heating furnace temperature controller - Google Patents

Heating furnace temperature controller

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JP3537215B2
JP3537215B2 JP11848295A JP11848295A JP3537215B2 JP 3537215 B2 JP3537215 B2 JP 3537215B2 JP 11848295 A JP11848295 A JP 11848295A JP 11848295 A JP11848295 A JP 11848295A JP 3537215 B2 JP3537215 B2 JP 3537215B2
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義 朗 関
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、複数の加熱帯を有する
加熱炉によってスラブを連続的に加熱する多帯式連続加
熱炉の温度制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a temperature controller for a multi-zone continuous heating furnace for continuously heating a slab by a heating furnace having a plurality of heating zones.

【0002】[0002]

【従来の技術】加熱炉は通常30〜60mの長さを持
ち、その長さ方向が複数の加熱帯に分けられている。各
加熱帯には燃料と空気を供給するバーナとが設けられて
おり、燃料流量を調整することによって加熱帯の温度を
他の加熱帯からほぼ独立に制御することが可能となって
いる。加熱炉温度制御の目的は以下のようである。 スラブ抽出時の温度を目標抽出温度まで加熱するこ
と。 スラブの昇温を目標昇温パターン通りに行なわせるこ
と。 燃料流量を最小にすること。
2. Description of the Related Art A heating furnace usually has a length of 30 to 60 m, and its length direction is divided into a plurality of heating zones. Each heating zone is provided with a burner for supplying fuel and air, and the temperature of the heating zone can be controlled almost independently of the other heating zones by adjusting the fuel flow rate. The purpose of heating furnace temperature control is as follows. Heating the slab extraction temperature to the target extraction temperature. To raise the temperature of the slab according to the target temperature rising pattern. Minimize fuel flow.

【0003】上記の及びはスラブを目標抽出温度ま
で目標昇温パターン通りに加熱することにより高品質の
圧延製品及び圧延の安定化を実現させる。また、は加
熱に必要な燃料を最小にすることにより省エネルギーに
寄与し、経済的な操業を実現させる。従来は及びを
重視してきたが、近年の製品品質、特に機械的性質(抗
張力、延伸性等)のスラブ内及びスラブ間均一性に対す
る要求が厳しくなってきており、スラブ毎の目標昇温パ
ターン通りにスラブを加熱することが要求されるように
なってきた。
[0003] By heating the above slab to the target extraction temperature according to the target heating pattern, a high quality rolled product and stabilization of rolling are realized. Further, by minimizing the fuel required for heating, it contributes to energy saving and realizes economical operation. In the past, emphasis was placed on and, but in recent years the demands on the uniformity of product quality, especially mechanical properties (tensile strength, stretchability, etc.) within and between slabs have become strict, and the target temperature rise pattern for each slab has It has been required to heat the slab.

【0004】これらの要求を満たすため従来から種々の
方法や装置が提案されている。その代表的なものとして
特公昭58−25730号公報に開示された方法は、ス
ラブ炉床位置に応じた目標炉温パターンと炉床位置に対
応したスラブ温度との偏差の自乗に重み係数を乗じた値
に応じて各加熱帯の温度を設定制御している。すなわ
ち、一定時間R1 後のスラブ温度θi をスラブ内部の温
度分布を表す非線形偏微分方程式と境界条件式とによっ
て予測し、一定時間R1 後のスラブ予測炉床位置から求
めた目標温度θpiとの偏差に重みを掛けた下記の式で表
される評価関数を最小にする炉温を演算し設定する。
In order to satisfy these requirements, various methods and apparatuses have been conventionally proposed. As a typical example, a method disclosed in Japanese Patent Publication No. 58-25730 discloses a method of multiplying a square of a deviation between a target furnace temperature pattern corresponding to a slab hearth position and a slab temperature corresponding to a hearth position by a weighting coefficient. The temperature of each heating zone is set and controlled in accordance with the value obtained. That is, the slab temperature θ i after a certain time R 1 is predicted by a nonlinear partial differential equation representing the temperature distribution inside the slab and the boundary condition formula, and the target temperature θ obtained from the slab prediction hearth position after the certain time R 1 Calculate and set the furnace temperature that minimizes the evaluation function represented by the following equation in which the deviation from pi is weighted.

【0005】[0005]

【数1】 だだし JI :評価値 Wi :iスラブの重み MI :制御対象加熱帯に存在するスラブの本数 である。(Equation 1) However, J I : evaluation value W i : weight of i slab M I : number of slabs existing in the heating zone to be controlled.

【0006】また、特開平2−156017号公報に開
示された方法は、炉内の各位置にあるスラブの温度を所
定時間だけ将来において、その目標昇温曲線上の値とす
るために必要な材料別燃料流量の最大値または重み付き
平均値をその加熱帯の燃料流量設定値とするものであ
る。即ち、所定時間 N3 だけ将来のiスラブ平均温度θ
i (t+N3 ) を目標温度θpi(t+N3 ) にほぼ一致させるの
に必要なiスラブに対する第j帯燃料流量設定値Fsi,j
(t) を、下式で表される評価関数を最小にするものとし
て求める。
Further, the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-156017 is necessary for setting the temperature of a slab at each position in a furnace to a value on a target temperature rising curve for a predetermined time in the future. The maximum value or weighted average value of the fuel flow rate for each material is used as the fuel flow rate set value for the heating zone. That is, the future i slab average temperature θ for the predetermined time N 3
i (t + N 3) the target temperature θ pi (t + N 3) in the j-th band fuel flow rate setting value F si for i slabs required to be substantially matched, j
(t) is obtained by minimizing the evaluation function represented by the following equation.

【0007】[0007]

【数2】 ただし Fj (t+k) :時刻(t+k) における第j帯燃料流量設定
値 Fsi,j(t+k) :時刻(t+k) における第iスラブの第j帯
必要燃料流量 λ :重み係数 N1 ,N2 ,N3 :正の整数( N1 ≦ N2 ≦ N3 ) ypi(t+k) :iスラブ温度の目標軌道であり、現在ス
ラブ温度から N3 時間経過後のスラブ目標温度θpiまで
を直線補間したもの である。
(Equation 2) Where F j (t + k) is the j-th band fuel flow set value at time (t + k) F si, j (t + k) is the j-th band required fuel flow of the ith slab at time (t + k) λ: weighting factors N 1 , N 2 , N 3 : positive integers (N 1 ≦ N 2 ≦ N 3 ) y pi (t + k): target trajectory of i slab temperature, N 3 hours from current slab temperature The linear interpolation is performed up to the slab target temperature θ pi after the lapse.

【0008】第j帯燃料流量設定値Fj (t) は第j帯に
存在する全ての評価対象スラブの必要燃料流量の最大値
または重み付き平均を求めてそれを使用する。
As the j-th band fuel flow rate set value F j (t), the maximum value or weighted average of the required fuel flow rates of all the evaluation target slabs existing in the j-th band is obtained and used.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】特公昭58−2573
0号公報に開示された方法は、炉温変化に対する制約が
考慮されていないため(1) 式の評価値JI を最小にしよ
うとして過大な炉温変化となる炉温設定値を出力する場
合がある。炉温変化が大き過ぎる場合、燃料流量変化が
過大となるため、燃料流量を最小にするという目的を達
成することができなくなる。
[Problems to be solved by the invention] Japanese Patent Publication No. 58-2573
The method disclosed in No. 0 publication, when restrictions on the furnace temperature change outputting a furnace temperature setting value to be excessive furnace temperature changes the evaluation value J I (1) below because they are not considered an attempt to minimize There is. If the change in the furnace temperature is too large, the change in the fuel flow rate becomes excessive, so that the purpose of minimizing the fuel flow rate cannot be achieved.

【0010】また、特開平2−156017号公報に開
示された方法は過大な燃料流量変化を抑える目的で一定
時間後までのスラブの目標軌道を修正しているため本来
の目標昇温パターンとは異なる昇温を行なわせる可能性
がある。従って目標昇温パターン通りに加熱することが
できないため製品を所望の品質にできない。また個々の
スラブにとっては、燃料流量をあまり変化させず目標軌
道に沿った昇温を行なわせるための最適な操作量を演算
しているにも拘らず重み付き平均等により燃料流量設定
値を求めているため、その設定値が最適なものであると
の保証がない。
Further, the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-156017 corrects the target trajectory of the slab until after a certain time for the purpose of suppressing an excessive change in fuel flow rate. Different heatings may be provided. Therefore, the product cannot be heated to the desired quality because the product cannot be heated according to the target heating pattern. Also, for each slab, the fuel flow rate set value is obtained by weighted averaging, etc., despite calculating the optimal manipulated variable to raise the temperature along the target trajectory without changing the fuel flow rate much. Therefore, there is no guarantee that the set value is optimal.

【0011】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、現在から一定時間後までの少くとも1本
以上のスラブ温度を目標昇温パターンに沿って昇温さ
せ、かつ、燃料原単位を改善することを可能とする加熱
炉の温度制御装置を得ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and at least one or more slab temperatures from a present time to a certain time later are raised in accordance with a target temperature rising pattern, It is an object of the present invention to obtain a heating furnace temperature control device capable of improving the basic unit.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の加熱炉
の温度制御装置は、複数の加熱帯の温度を制御する炉温
設定値を演算する炉温設定値演算装置が、それぞれの時
間間隔で起動し、現在炉温とスラブ情報とに基づき、ス
ラブ毎に実績温度を演算するスラブ実績温度演算手段
と、現在炉温を保持した場合のスラブ毎の未来温度(以
下、スラブ温度未来値ともいう)を演算するスラブ温度
未来値演算手段と、スラブ毎に予め定めた目標昇温パタ
ーンに基づいて加熱炉内のスラブ未来目標温度を演算す
るスラブ温度未来目標値演算手段と、スラブ実績温度と
現在炉温とに基づき、各加熱帯の炉温設定値を単位量変
更した場合のスラブの未来温度と炉温設定値を保持した
場合のスラブの未来温度との差を表す影響係数を演算す
る影響係数演算手段と、現在から所定時間未来までのス
ラブ温度未来値、スラブ温度未来目標値及び影響係数に
基づき、現在から所定時間未来までの全ての制御時刻毎
の少なくとも1本以上のスラブの目標温度とスラブの未
来温度との差の重み付き自乗和と現在から所定時間未来
までの全ての制御時刻毎の炉温変更量の重み付き自乗和
との総和を最小にする炉温設定値を演算する炉温設定値
演算手段と、を備えたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a temperature control apparatus for a heating furnace, wherein a furnace temperature set value calculating device for calculating a furnace temperature set value for controlling a temperature of a plurality of heating zones is provided for each time. A slab actual temperature calculating means which starts at intervals, calculates an actual temperature for each slab based on the current furnace temperature and slab information, and a future temperature for each slab when the current furnace temperature is maintained (hereinafter, slab temperature future value) Slab temperature future value calculating means for calculating slab temperature, and a target heating pattern determined in advance for each slab.
Temperature future target value calculating means for calculating the slab future target temperature in the heating furnace based on the temperature, and when the furnace temperature set value of each heating zone is changed by a unit amount based on the actual slab temperature and the current furnace temperature. Coefficient calculation means for calculating an influence coefficient representing the difference between the future temperature of the slab and the future temperature of the slab when the furnace temperature set value is held; a slab temperature future value from the present time to a predetermined time future; Based on the target value and the influence coefficient, the weighted sum of squares of the difference between the target temperature of at least one slab and the future temperature of the slab at every control time from the present to the predetermined time and the future from the present to the predetermined time And a furnace temperature set value calculating means for calculating a furnace temperature set value that minimizes the sum of the weighted square sums of the furnace temperature change amounts at all control times.

【0013】請求項2に記載の加熱炉の温度制御装置
は、請求項1に記載の炉温設定値演算手段の代わりに、
現在から所定時間未来までのスラブ温度未来値、スラブ
温度未来目標値及び影響係数に基づき、現在から所定時
間未来までの全ての制御時刻毎の少なくとも1本以上の
スラブの目標温度とスラブの未来温度との差の重み付き
自乗和と現在から所定時間未来までの全ての制御時刻毎
の炉温変更量の重み付き自乗和との総和を、1制御時間
当たりの炉温変更量、最高・最低炉温及びスラブ温度上
・下限制約のもとに、最小にする炉温設定値を演算する
炉温設定値演算手段を設けたものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a heating furnace temperature control device, wherein
The target temperature of at least one slab and the future temperature of the slab at every control time from the current time to the future time, based on the future slab temperature value, the future slab temperature target value and the influence coefficient from the present time to the future time. The sum of the weighted sum of squares of the difference from the sum and the weighted sum of the squares of the furnace temperature change amounts for all control times from the present to the predetermined time in the future is calculated as the furnace temperature change amount per control time, Furnace temperature set value calculation means for calculating a furnace temperature set value to be minimized under temperature and slab temperature upper / lower limit constraints is provided.

【0014】請求項3に記載の加熱炉の温度制御装置
は、炉温設定値演算装置がさらに、炉温設定値演算手段
で求められた炉温設定値及びスラブ実績温度演算手段で
求められたスラブ実績温度に基づき、スラブの未来温度
を演算するスラブ温度未来予測値演算手段と、スラブ未
来温度がスラブ加熱制約を満たしているか否かを判定す
る判定手段と、スラブ加熱制約を満たしていない場合
に、炉温設定値演算手段が演算に用いる重みを変更する
重み変更手段と、を備えたものである。
According to a third aspect of the present invention, in the heating furnace temperature control device, the furnace temperature set value calculating device further includes a furnace temperature set value calculated by the furnace temperature set value calculating device and a slab actual temperature calculated by the slab actual temperature calculating device. Based on the actual slab temperature, a slab temperature predicted value calculating means for calculating the slab future temperature, a determining means for determining whether or not the slab future temperature satisfies the slab heating constraint, and when the slab heating constraint is not satisfied And weight change means for changing the weight used by the furnace temperature set value calculation means for calculation.

【0015】[0015]

【作用】請求項1に記載の炉温設定値演算装置について
その原理を説明した後で作用を説明する。図4はスラブ
の加熱状態を説明するための説明図である。同図は、一
つの加熱帯1に3個の代表スラブS1 ,S2 ,S3 があ
り、それぞれ実線、破線、一点鎖線で示す目標昇温曲線
がある場合を示しており、現在の炉温に保持したときの
予測スラブ温度を太線で表している。ここで、加熱炉温
度制御の問題は、同一帯にあるスラブに対して現在時刻
から予め設定した未来時刻までの目標昇温曲線に最も近
付くように材料を加熱するための炉温を演算するという
ように定式化することができる。すなわち、スラブSi
の温度をθi 、現在時刻から Nu サンプリング回数まで
の炉温設定値変更量をΔTu,k (k=1,2, …,Nu ) 、現在
時刻から Np サンプリングまでのiスラブの温度予測値
をθi,j (i=1,2, …,n,j=1,2,…,Np ) 、iスラブの目
標温度をθR,i,j としたときに、下式の評価関数を設定
し、これを最小にする炉温設定値変更量ΔTu,k (k=1,
2, …,Nu ) を求める。
The operation of the apparatus for calculating a furnace temperature set value according to the first aspect will be described after the principle thereof has been described. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a heating state of the slab. FIG. 1 shows a case where one heating zone 1 has three representative slabs S 1 , S 2 , and S 3 , each of which has a target heating curve shown by a solid line, a broken line, and a dashed line. The predicted slab temperature when the temperature is maintained is indicated by a thick line. Here, the problem of the heating furnace temperature control is to calculate the furnace temperature for heating the material so that the slabs in the same zone are closest to the target heating curve from the current time to a preset future time. It can be formulated as follows. That is, the slab S i
The temperature theta i, furnace temperature set value change amount [Delta] T u from the current time to the N u sampling times, k (k = 1,2, ... , N u), the i slabs from the current time to the N p sampling When the predicted temperature value is θ i, j (i = 1,2,..., N, j = 1,2,..., N p ) and the target temperature of i slab is θ R, i, j , The furnace temperature set value change amount ΔT u, k (k = 1,
2,…, N u ).

【0016】[0016]

【数3】 ただし aij:iスラブのjステップ目の温度偏差に掛ける重み λ :炉温設定変更量に掛ける重み である。図5は未来スラブ温度予測値演算の説明図であ
る。同図において、θijはjステップ後のスラブ予測温
度(℃)を表している。図よりjステップ後のスラブ温
度予測値θi,j は次式で表される。
[Equation 3] Where a ij is the weight applied to the temperature deviation at the j-th step of the i-slab λ is the weight applied to the furnace temperature setting change amount. FIG. 5 is an explanatory diagram of the future slab temperature predicted value calculation. In the figure, θ ij represents a predicted slab temperature (° C.) after j steps. From the figure, the predicted slab temperature value θ i, j after j steps is expressed by the following equation.

【0017】[0017]

【数4】 ただし θp,i,j :炉温設定値を保持したときのiスラブ温度の
現時点からjステップ後の予測値 gi,j,k :影響係数。現時点から(k−1)ステップ後
に炉温設定値を単位量変更したことによるiスラブの現
時点からjステップ後のスラブ温度変化量予測値
(℃)。定義によりgijk =0(k>j)である。 ΔTu,k :(k−1)ステップ後の炉温設定値変更量
(℃)(k=1,2, …,Nu ) である。
(Equation 4) Here, θ p, i, j : a predicted value g i, j, k of the i-slab temperature j steps after the current time when the furnace temperature set value is held, and an influence coefficient. Predicted slab temperature change (jC) after j steps from the current time of i-slab due to the change of the furnace temperature set value by (k-1) steps from the current time. By definition, g ijk = 0 (k> j). ΔT u, k : A furnace temperature set value change amount (° C.) after (k−1) steps (k = 1, 2,..., Nu ).

【0018】上記(4) 式において、影響係数gijk は炉
及び炉温制御装置の動特性を模擬した加熱炉シミュレー
タを用いて求めることができる。この加熱炉シミュレー
タの一例として演算式と影響係数を求める方法を以下に
説明する。炉温設定値変化から炉温変化までの伝達関数
は炉温制御装置と加熱炉の動特性との総合動特性で表さ
れ、一般に炉温制御装置によって炉温設定値変化から炉
温変化までの伝達関数がある値となるように制御され
る。この場合の炉温設定値の変化から炉温変化までの応
答の一例は次式のように与えられる。
In the above equation (4), the influence coefficient g ijk can be obtained by using a heating furnace simulator simulating the dynamic characteristics of the furnace and the furnace temperature control device. As an example of the heating furnace simulator, a calculation formula and a method of obtaining the influence coefficient will be described below. The transfer function from the furnace temperature set value change to the furnace temperature change is expressed by the total dynamic characteristic of the furnace temperature control device and the dynamic characteristics of the heating furnace. The transfer function is controlled to have a certain value. An example of a response from a change in the furnace temperature set value to a change in the furnace temperature in this case is given by the following equation.

【0019】[0019]

【数5】 ただし T :炉温 Tc :炉温設定値 Tf :炉温変化の時定数 t :時間 である。前回演算時刻におけるスラブ温度実績値をθ
(x,t)(xはスラブ厚み方向にとった距離)とした
時、これを初期値として次式に示す周知の熱伝導方程式
によって一定時間未来のスラブ温度を演算する。
(Equation 5) Here, T: furnace temperature Tc : furnace temperature set value Tf : furnace temperature change time constant t: time. The actual slab temperature value at the previous calculation time is θ
When (x, t) (x is a distance taken in the slab thickness direction), the slab temperature for a certain period of time is calculated using this as an initial value by a known heat conduction equation shown in the following equation.

【0020】[0020]

【数6】 境界条件は下式で表される。(Equation 6) The boundary condition is expressed by the following equation.

【0021】[0021]

【数7】 ただし σ :ステファン・ボルツマン定数 φCG:総括熱吸収率 T :炉温 h :スラブ厚 である。(Equation 7) Where σ: Stefan-Boltzmann constant φ CG : Overall heat absorption rate T: Furnace temperature h: Slab thickness.

【0022】上記(5) 〜(8) 式を用い、加熱帯炉温設定
値を保持した場合と現在からNu ステップ未来までそれ
ぞれのステップで単位量変化させた場合の、現在から一
定時間未来までの制御タイミング毎のスラブ温度を演算
する。炉温設定値を単位量変化させた場合のスラブ温度
と炉温設定値を保持した場合のスラブ温度との差が影響
係数である。
Using the above equations (5) to (8), when the heating zone furnace temperature set value is held and when the unit amount is changed in each step from the present to the Nu step, a certain time from the present to the future is used. The slab temperature at each control timing up to is calculated. The difference between the slab temperature when the furnace temperature set value is changed by a unit amount and the slab temperature when the furnace temperature set value is held is the influence coefficient.

【0023】 gijk =(θi,j,k −θp,i,j )/ΔTc …(9) ただし θi,j,k :現在からkステップ目にスラブ存在加熱帯の
炉温設定値を単位量変化させた場合の現在からjステッ
プ目のiスラブ予測温度 θp,i,j :炉温設定値を保持した場合の現在からjステ
ップ目のiスラブ予測温度 ΔTc :炉温設定値変化量 である。
G ijk = (θ i, j, k −θ p, i, j ) / ΔT c (9) where θ i, j, k : furnace temperature setting of the slab existing heating zone at the kth step from now Predicted i-slab temperature θ p, i, j at the j-th step from the present when the value is changed by a unit amount: Predicted i-slab temperature ΔT c at the j-th step from the present when holding the furnace temperature set value This is the set value change amount.

【0024】炉温変更に関する制約がない場合、評価関
数Jを炉温設定値修正量ΔTu,k で偏微分することによ
り、評価関数Jを最小とする最適炉温修正量を求めるこ
とができる。(3) 式に(4) 式を代入し、評価関数Jを炉
温設定値修正量ΔTu,k で偏微分し、それを零とする炉
温設定値変更量をΔTc,k とすると次式が得られる。
When there is no restriction on the change of the furnace temperature, an optimum furnace temperature correction amount that minimizes the evaluation function J can be obtained by partially differentiating the evaluation function J with the furnace temperature set value correction amount ΔT u, k. . Substituting equation (4) into equation (3), partially differentiating the evaluation function J with the furnace temperature set value correction amount ΔT u, k , and letting the furnace temperature set value change amount that makes it zero be ΔT c, k The following equation is obtained.

【0025】[0025]

【数8】 上記(10)式を行列で表すと次式が得られる。 H・u=b …(11) ここで(Equation 8) When the above equation (10) is represented by a matrix, the following equation is obtained. H · u = b (11) where

【0026】[0026]

【数9】 ただし、行列の要素は下記のとおりである。(Equation 9) However, the elements of the matrix are as follows.

【0027】[0027]

【数10】 行列Hが正則となるように重みλを選べば炉温設定値
変更ベクトルuは次式によって求めることができる。 u=H-1・b …(18) 炉温設定値Tc,k (k=1,2,…,Nu )は、前回炉温設定値
をTc,0 とすると(4)式の定義により次式のようにな
る。
(Equation 10) If the weight λ is selected so that the matrix H becomes regular, the furnace temperature set value change vector u can be obtained by the following equation. u = H −1 · b (18) The furnace temperature set value T c, k (k = 1,2,..., Nu ) is given by the following equation (4) if the previous furnace temperature set value is T c, 0 . By definition,

【0028】[0028]

【数11】 実際に制御に使用する炉温目標値はTc,1 であり、その
他(Tc,k :k=2,3,…,Nu )はオペレータガイダンス等
に使用することができる。
(Equation 11) The furnace temperature target value actually used for control is T c, 1 , and the other (T c, k : k = 2,3, ..., N u ) can be used for operator guidance and the like.

【0029】そこで、請求項1に記載の炉温設定値演算
装置においては、スラブ実績温度演算手段が、現在の炉
温とスラブの情報、例えば、スラブの炉内位置、厚み、
幅、長さ、材質、装入温度、前回計算時刻における実績
温度等とに基づき、(6) 〜(8) 式を用いてスラブ毎の実
績温度を演算し、スラブ温度未来値演算手段は同じく
(6) 〜(8) 式を用いてスラブ毎の未来温度を演算する。
また、スラブ温度未来目標値演算手段はスラブ情報に基
いて加熱炉内のスラブ毎の未来目標温度を演算する。影
響係数演算手段はスラブの実績温度と現在炉温とに基づ
き、(5) 〜(8) 式を用いて、各加熱帯の炉温設定値を保
持した場合と現在から Nu ステップ未来までそれぞれの
ステップで加熱帯炉温設定値を単位量変化させた場合
の、現在から一定時間未来までの制御タイミング毎のス
ラブ温度を演算し、さらに、(9) 式を用いて炉温設定値
を単位量変化させた場合のスラブ温度と炉温設定値を保
持した場合のスラブ温度との差を基に影響係数を演算す
る。そして、炉温設定値演算手段は現在から所定時間未
来までのスラブ温度未来値、スラブ温度未来目標値及び
影響係数に基づき、(18),(19) 式を用いて、現在から所
定時間未来までの全ての制御時刻毎の全てのスラブの未
来温度偏差の重み付き自乗和と現在から所定時間未来ま
での全ての制御時刻毎の炉温変更量との重み付き自乗和
との総和を最小にする炉温設定値を演算する。また、炉
温制御装置においては、炉温設定値と検出温度とが一致
するように、例えば、燃料の供給量を制御する。
Therefore, in the furnace temperature set value calculating device according to the first aspect, the slab actual temperature calculating means includes information on the current furnace temperature and the slab, for example, the in-furnace position of the slab, the thickness, and the like.
Based on the width, length, material, charging temperature, actual temperature at the previous calculation time, etc., the actual temperature of each slab is calculated using equations (6) to (8), and the slab temperature future value calculating means is also the same.
The future temperature of each slab is calculated using the equations (6) to (8).
The slab temperature future target value calculating means calculates a future target temperature for each slab in the heating furnace based on the slab information. The influence coefficient calculating means uses the equations (5) to (8) based on the actual temperature of the slab and the current furnace temperature, and uses equations (5) to (8) to hold the furnace temperature set value for each heating zone and from the present to the Nu step future. If the heating zone furnace temperature set value is changed by a unit amount in the step, the slab temperature for each control timing from the present to the future for a certain period of time is calculated, and the furnace temperature set value is further converted to the unit using the equation (9). The influence coefficient is calculated based on the difference between the slab temperature when the amount is changed and the slab temperature when the furnace temperature set value is held. Then, based on the slab temperature future value from the present to the predetermined time in the future, the slab temperature future target value and the influence coefficient, the furnace temperature set value calculating means uses the formulas (18) and (19) to calculate from the present to the predetermined time in the future. Minimize the sum of the weighted sum of the squared weights of the future temperature deviations of all the slabs at all control times and the weighted sum of the squares of the furnace temperatures at all the control times from the present time to the future for a predetermined time. Calculate the furnace temperature setting. Further, in the furnace temperature control device, for example, the fuel supply amount is controlled so that the furnace temperature set value matches the detected temperature.

【0030】次に、請求項2に記載の温度制御装置につ
いてその原理を説明した後で作用を説明する。炉温設定
値の上・下限や、炉温設定値変更量の上・下限がある場
合に、上記の演算では制約条件を考慮できないため炉温
設定値変更量や炉温設定値が過大になる恐れがある。ま
た、スラブ温度の上・下限制約を考慮することができな
いため、加熱制約の厳しいスラブの加熱を目標昇温パタ
ーン通りに制御できるとの保証はない。この問題を解決
するには制約条件付きの最適解を求める必要がある。そ
のため以下のような式の展開を行なう。先ず、(3) 式に
(4) 式を代入して変形すると次式が得られる。
Next, the operation of the temperature control device according to the second aspect will be described after the principle thereof has been described. When there are upper and lower limits of the furnace temperature set value and upper and lower limits of the change amount of the furnace temperature set value, the furnace temperature set value change amount and the furnace temperature set value become excessive because the above calculation cannot consider the constraint conditions. There is fear. In addition, since the upper and lower limits of the slab temperature cannot be considered, there is no guarantee that heating of a slab with strict heating restrictions can be controlled in accordance with a target heating pattern. To solve this problem, it is necessary to find an optimal solution with constraints. Therefore, the following expression is expanded. First, in equation (3)
(4) By substituting the equation and transforming it, the following equation is obtained.

【0031】[0031]

【数12】 炉温設定値上・下限はTu,min ≦Tu,k ≦Tu,max で表
される。ただし、添字min ,max はそれぞれ上限値、下
限値を表す。一方、kステップ後の炉温設定値、Tu,k
は次式のようになる。
(Equation 12) Furnace on temperature set point, lower limit T u, min ≦ T u, k ≦ T u, is represented by max. Here, the subscripts min and max represent the upper and lower limits, respectively. On the other hand, the furnace temperature set value after k steps, Tu, k
Becomes as follows.

【0032】[0032]

【数13】 これにより、炉温設定値上・下限制約は次のように Nu
個の制約式で表される。
(Equation 13) As a result, the upper and lower limit of the furnace temperature set value is N u as follows:
It is expressed by constraint equations.

【0033】[0033]

【数14】 炉温設定値上・下限制約は次式のように Nu 個の制約式
で表される。 ΔTu,min ≦ΔTu,k ≦ΔTu,max (k=1,2,…,Nu ) …(23) ただし、添字min ,max は炉温設定値変更量上限及び下
限を表す。目標昇温パターン(目標温度)の上・下限制
約をそれぞれΔθmin ,Δθmaxとすると、スラブ温度
の上・下限制約は下式で表される。 θmin,i,j ≦θi,j ≦θmax,i,j …(24) (iは厳しい制約条件を持つスラブ番号の集合、j=1,2,
…,Np ) ただし θmin,i,j =θR,i,j −Δθmin …(25) θmax,i,j =θR,i,j +Δθmax …(26) (iは厳しい制約条件を持つスラブ番号の集合、j=1,2,
…,Np ) ここで、 θi,j :第iスラブ(厳しい制約を持つスラブ)のj
ステップ未来の時刻における予測温度であり、(4) 式で
定義されるもの θR,i,j :第iスラブ(厳しい制約を持つスラブ)が存
在する加熱帯の温度を保持した場合の現時点jステップ
未来の時刻における第iスラブの予測温度 である。(24)式に(4),(25),(26) 式を代入して整理する
と、スラブ温度制約は次式の示すように(厳しい制約条
件スラブ個数× Np )個の制約式が与えられる。
[Equation 14] Furnace on temperature set value and lower limit constraint is represented by N u number of constraints as follows. ΔT u, min ≦ ΔT u, k ≦ ΔT u, max (k = 1, 2,..., Nu ) (23) where the subscripts min and max represent the upper and lower limits of the furnace temperature set value change amount. Assuming that the upper and lower limits of the target heating pattern (target temperature) are Δθ min and Δθ max , the upper and lower limits of the slab temperature are expressed by the following equations. θ min, i, j ≦ θ i, j ≦ θ max, i, j (24) (i is a set of slab numbers having strict constraints, j = 1,2,
…, N p ) where θ min, i, j = θ R, i, j −Δθ min … (25) θ max, i, j = θ R, i, j + Δθ max … (26) (i is a severe constraint A set of slab numbers with conditions, j = 1,2,
…, N p ) where θ i, j : j of the ith slab (slab with strict restrictions)
The predicted temperature at the step future time, defined by equation (4) θ R, i, j : the current j when the temperature of the heating zone where the ith slab (slab with strict restrictions) exists is held This is the predicted temperature of the i-th slab at the time of the step future. Substituting equations (4), (25), and (26) into equation (24) and rearranging, the slab temperature constraint is given by (the number of slabs of slabs × N p ) as shown in the following equation. Can be

【0034】[0034]

【数15】 (iは厳しい制約条件を持つスラブ番号の集合、j=1,2,
…,Np ) 従って、(22), (23)式及び(27)式の制約条件のもとに2
次計画法を用いて(20)式の評価関数を最小とする最適炉
温設定値変更量を求めることができる。請求項2に記載
の炉温設定値演算手段はこの原理に従ったもので、現在
から所定時間未来までのスラブ温度未来値、スラブ温度
未来目標値及び影響係数を入力し、(22), (23)式及び(2
7)式の制約条件のもとに(20)式の評価関数を最小とする
最適炉温設定値変更量を求め、さらに、(19)式を用いて
炉温設定値を演算する。
(Equation 15) (I is a set of slab numbers with strict constraints, j = 1,2,
…, N p ) Therefore, under the constraints of equations (22), (23) and (27), 2
The optimal furnace temperature set value change amount that minimizes the evaluation function of equation (20) can be obtained using the following programming method. The furnace temperature set value calculating means according to claim 2 is based on this principle, and inputs a slab temperature future value, a slab temperature future target value, and an influence coefficient from the present to a predetermined time in the future, and (22), ( 23) and (2
Under the constraint conditions of equation (7), the optimum furnace temperature set value change amount that minimizes the evaluation function of equation (20) is obtained, and the furnace temperature set value is calculated using equation (19).

【0035】次に、請求項3に記載の温度制御装置につ
いて、その原理を説明した後で作用を説明する。上述し
た炉温設定値演算式には重みaijが必要であるが、この
値は操業条件や加熱炉内スラブの並べ方により無数の組
み合わせが考えられるため、初期値として設定した重み
が適切であるとの保証はない。これを解決するために、
演算結果の炉温設定値を用いて現時点から一定時間後ま
でのスラブ温度の予測演算を行ない、現時点から Np
テップ後までのうちに加熱帯を移動するか抽出されるス
ラブの加熱帯出口温度または抽出温度が目標値以上であ
るか否かを判定し、目標値以下のスラブがある場合に重
みを変更して再度炉温設定値を演算する。重みの初期値
はその加熱帯出口側のスラブに対する重みを大きくする
ことにより各加熱帯出口温度を目標温度に近付けること
ができる。また、 Np ステップ後までの重みはステップ
数が増えるに従って小さくすることにより、現時点から
の予測時間が長くなるに従って増加する予測誤差を小さ
くすることができる。すなわち、重みの初期値の一例は
下記の式で表される。
Next, the operation of the temperature control device according to the third aspect will be described after the principle thereof has been described. Although the weight a ij is required in the above-described furnace temperature set value calculation formula, since the count can be innumerable depending on the operating conditions and the arrangement of the slabs in the heating furnace, the weight set as the initial value is appropriate. There is no guarantee. To solve this,
With the furnace temperature setting value of the operation result performs prediction calculation of the slab temperature from present time until after a certain time, the heating zone outlet temperature of the slab to be extracted or to move the heating zone within from current until after N p Step Alternatively, it is determined whether or not the extraction temperature is equal to or higher than the target value, and if there is a slab equal to or lower than the target value, the weight is changed and the furnace temperature set value is calculated again. The initial value of the weight can make each heating zone outlet temperature close to the target temperature by increasing the weight for the slab on the heating zone outlet side. The weight of until after N p step by decreasing according to the number of steps is increased, it is possible to reduce the prediction error is estimated time from the present time increases with longer. That is, an example of the initial value of the weight is represented by the following equation.

【0036】 a1,1 =a0 …(28) ai,1 =( k1 i i-1,1 (i=2,3, …,n) …(29) ai,j =( k2 j i,j-1 (i=1,2,3, …,n/j=2,3,…,Np ) …(30) ただし a0 , k1 , k2 :定数 n :対象とする加熱帯のスラブの本数 Np :予測ステップ数 である。A 1,1 = a 0 (28) a i, 1 = (k 1 ) i a i-1,1 (i = 2,3,..., N) (29) a i, j = (K 2 ) j ai, j-1 (i = 1,2,3,…, n / j = 2,3,…, N p )… (30) where a 0 , k 1 , k 2 : constants n: number of slabs in the target heating zone N p : number of predicted steps.

【0037】そこで、請求項3に記載のスラブ温度未来
予測値演算手段は対象とする加熱帯に存在するスラブの
うち、現時点から Np ステップ後までに加熱帯を移るか
抽出されるスラブの加熱帯出口温度又は抽出温度を予測
演算し、判定手段はその温度が目標温度以下になるか否
かを判定する。もし、全ての判定対象スラブの加熱帯出
口温度または抽出温度が目標値以上であれば、炉温設定
値演算手段は計算された炉温設定値をそのまま出力す
る。もし、目標値以下になるスラブがあれば、全ての判
定対象スラブの加熱帯出口温度または抽出温度が目標値
以上になるまで、そのスラブに対する重みai,j を予め
設定しておいた率だけ増加させ炉温設定値の演算を繰り
返す。重み変更手段はこのai,j を出力して炉温設定値
演算手段に与えると共に、重みλを
[0037] Therefore, the slab temperature future predicted value calculating means according to claim 3 of the slab to be present in the heating zone of interest, the slabs extracted either moves the heating zone from the present time until after N p Step pressurized The tropical exit temperature or the extraction temperature is predicted and calculated, and the determination means determines whether the temperature is equal to or lower than the target temperature. If the heating zone outlet temperature or the extraction temperature of all the determination target slabs is equal to or higher than the target value, the furnace temperature set value calculating means outputs the calculated furnace temperature set value as it is. If there is a slab that is equal to or less than the target value, the weight ai, j for the slab is set at a predetermined rate until the heating zone outlet temperature or the extraction temperature of all the slabs to be determined is equal to or greater than the target value. The calculation of the furnace temperature set value is increased and the calculation is repeated. The weight changing means outputs the ai, j and gives it to the furnace temperature set value calculating means, and also calculates the weight λ.

【0038】[0038]

【数16】 が一定になるように変更することにより、スラブ温度制
御の応答を一定に保つことができる。
(Equation 16) Is changed to be constant, the response of the slab temperature control can be kept constant.

【0039】[0039]

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例によって詳
細に説明する。図1は請求項1に対応する実施例の構成
を示すブロック図である。同図において、加熱炉本体1
は連続配置された複数の加熱帯を有している。これらの
加熱帯には炉温検出器2a,2b,2cが設けられ、さらに、
燃料と空気とを供給する図示省略のバーナが設けられて
おり、炉温制御装置3がバーナに対する流量制御弁2A,
2B,2Cを操作するようになっている。この場合、炉温制
御装置3には炉温検出器2a,2b,2cの各温度検出値と、
炉温設定値演算装置4によって演算された炉温設定値と
が入力され、炉温制御装置3はその差が零になるように
流量制御弁2A,2B,2Cを操作する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment corresponding to claim 1. In FIG.
Has a plurality of heating zones arranged continuously. Furnace temperature detectors 2a, 2b, 2c are provided in these heating zones.
A burner (not shown) for supplying fuel and air is provided, and the furnace temperature controller 3 controls the flow rate control valve 2A for the burner.
It is designed to operate 2B and 2C. In this case, the furnace temperature control device 3 includes the respective temperature detection values of the furnace temperature detectors 2a, 2b, and 2c,
The furnace temperature set value calculated by the furnace temperature set value calculation device 4 is input, and the furnace temperature control device 3 operates the flow control valves 2A, 2B, 2C so that the difference becomes zero.

【0040】一方、炉温設定値演算装置4は炉温検出器
によって検出された炉温Tとスラブ情報とに基づいてス
ラブ毎に実績温度θを演算するスラブ実績温度演算手段
5と、スラブ毎に加熱炉内のスラブ未来目標温度θR
演算するスラブ温度未来目標値演算手段6と、スラブ毎
の実績温度θに基づき、現在炉温を保持した場合のスラ
ブ毎の未来温度θijを演算するスラブ温度未来値演算手
段7と、現在の炉温T及びスラブ毎の実績温度θとに基
いて影響係数gijk を演算する影響係数演算手段8と、
演算されたスラブ未来目標温度θR 、スラブ毎の未来温
度θij及び影響係数gijk に基いて炉温設定値Tc を演
算する炉温設定値演算手段9とを備えている。
On the other hand, the furnace temperature set value calculating device 4 includes a slab actual temperature calculating means 5 for calculating the actual temperature θ for each slab based on the furnace temperature T detected by the furnace temperature detector and the slab information, A slab temperature future target value calculating means 6 for calculating a slab future target temperature θ R in the heating furnace, and a future temperature θ ij for each slab when the current furnace temperature is held based on the actual temperature θ for each slab. A slab temperature future value calculating means 7 to perform, an influence coefficient calculating means 8 for calculating an influence coefficient g ijk based on the current furnace temperature T and the actual temperature θ for each slab,
Furnace temperature set value calculating means 9 for calculating a furnace temperature set value Tc based on the calculated slab future target temperature θ R , future temperature θ ij for each slab, and influence coefficient g ijk .

【0041】以下、この実施例の動作について説明す
る。スラブ実績温度演算手段5は現在炉温Tとスラブ情
報(スラブの炉内位置、厚み、幅、長さ、材質、装入温
度、前回計算時刻における実績温度等)を基に、(6) 〜
(8) 式を用いてスラブ毎の実績温度θを演算する。スラ
ブ温度未来目標値演算手段6はスラブ情報及び経過時間
を基にして加熱炉内のスラブ未来温度を演算する。スラ
ブ温度未来値演算手段7は(6) 〜(8) 式を用いて現在炉
温を保持した場合のスラブ毎の未来温度θi,j を演算す
る。影響係数演算手段8はスラブ毎の実績温度θ及び現
在炉温Tに基き、各加熱帯の炉温設定値を単位量変更し
た場合の炉温変化量とスラブ温度変化量との影響係数g
ijk を演算する。すなわち、(5) 〜(8) 式を用いて、各
加熱帯の炉温設定値を保持した場合と、現在から Nu
テップ未来までそれぞれのステップで各加熱帯の炉温設
定値を単位量変化させた場合の、現在から一定時間未来
までの制御タイミング毎のスラブ温度を演算する。さら
に、(9) 式を用いて炉温設定値を単位量変化させた場合
のスラブ温度と炉温設定値を保持した場合のスラブ温度
との差を基に影響係数gijk を演算する。炉温設定値演
算手段9は現在から所定時間未来までのスラブ温度未来
値θij、スラブ温度未来目標値θR 及び影響係数gijk
を入力し、(18),(19)式を用いて現在から所定時間未来
までの全ての制御時刻毎の全ての未来温度偏差の重み付
き自乗和と現在から所定時間未来までの全ての制御時刻
毎の炉温変更量の重み付き自乗和との総和を最小にする
炉温設定値Tc を演算し、炉温制御装置3に加える。そ
こで、炉温制御装置3はこの炉温設定値Tc に対応する
燃料流量操作量を演算し、必要燃料流量を加熱炉本体1
に供給することにより炉温を炉温設定値に制御する。か
くして、この実施例によれば、スラブの昇温パターン通
りに目標抽出温度まで精度よく加熱することができる。
また、炉温設定値の変化を抑えることができるため、燃
料原単位を改善し、省エネルギー操業を達成することが
できる。
The operation of this embodiment will be described below. The actual slab temperature calculating means 5 is based on the current furnace temperature T and the slab information (the slab furnace position, thickness, width, length, material, charging temperature, actual temperature at the previous calculation time, etc.)
Calculate the actual temperature θ for each slab using equation (8). The slab temperature future target value calculating means 6 calculates a slab future temperature in the heating furnace based on the slab information and the elapsed time. The slab temperature future value calculating means 7 calculates the future temperature θi , j for each slab when the current furnace temperature is maintained, using the equations (6) to (8). The influence coefficient calculation means 8 calculates the influence coefficient g between the furnace temperature change amount and the slab temperature change amount when the furnace temperature set value of each heating zone is changed by a unit amount based on the actual temperature θ and the current furnace temperature T for each slab.
Calculate ijk . That is, using the equations (5) to (8), the furnace temperature set value of each heating zone is held, and the furnace temperature set value of each heating zone at each step from the present to the Nu The slab temperature at each control timing from the present time to the future for a predetermined time when the slab temperature is changed is calculated. Further, using the equation (9), the influence coefficient g ijk is calculated based on the difference between the slab temperature when the furnace temperature set value is changed by a unit amount and the slab temperature when the furnace temperature set value is held. The furnace temperature set value calculation means 9 calculates a future slab temperature value θ ij , a future slab temperature target value θ R, and an influence coefficient g ijk from the present time to a predetermined time in the future.
, And weighted sum of squares of all future temperature deviations for all control times from the current time to the predetermined time and the future using the formulas (18) and (19). A furnace temperature set value Tc for minimizing the sum of the weighted square sum of the furnace temperature change amount for each furnace temperature is calculated and added to the furnace temperature control device 3. Therefore, the furnace temperature control device 3 calculates a fuel flow manipulated variable corresponding to the furnace temperature set value Tc, and determines the required fuel flow rate in the heating furnace main body 1.
To control the furnace temperature to a furnace temperature set value. Thus, according to this embodiment, the slab can be accurately heated to the target extraction temperature in accordance with the heating pattern.
Further, since a change in the furnace temperature set value can be suppressed, the fuel consumption rate can be improved, and energy saving operation can be achieved.

【0042】図2は請求項2に対応する実施例の構成を
示すブロック図である。図中、図1と同一の符号を付し
たものはそれぞれ同一の要素を示す。そして、図1中の
炉温設定値演算手段9を除去し、その代わりに炉温設定
値演算手段10を設けている。以下、この実施例の動作に
ついて説明するが、炉温設定値演算手段10以外の要素は
図1を用いて説明したと全く同様であるので、ここでは
炉温設定値演算手段10の動作についてのみ説明する。炉
温設定値演算手段10は現在から所定時間未来までのスラ
ブ温度未来値θij、スラブ温度未来目標値θR 及び影響
係数gijk を入力し、(22),(23)式及び(27)式の制約条
件の基に、2次計画法を用いて(20)式を最小とする炉温
設定値変更量を求め、さらに、(19)式を用いて炉温設定
値Tc を演算する。この実施例によれば、炉温設定値上
・下限や、炉温設定値変更量上・下限がある場合に制約
条件を考慮した炉温設定値を演算することができるた
め、加熱炉操業を容易にし、かつ、目標昇温パターン通
りにスラブを加熱することができる。また、スラブ温度
上・下限制約を考慮することができるため、加熱制約の
厳しいスラブの加熱を目標昇温パターン上・下限制約範
囲に入るように制御することができる。従って、高付加
価値材の加熱が容易になると共に新しい機械的性質をも
つ製品の製造が可能になる。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an embodiment according to the second aspect. In the figure, components denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same components. Then, the furnace temperature set value calculating means 9 in FIG. 1 is removed, and a furnace temperature set value calculating means 10 is provided instead. Hereinafter, the operation of this embodiment will be described. However, since the elements other than the furnace temperature set value calculating means 10 are completely the same as those described with reference to FIG. explain. The furnace temperature set value calculating means 10 inputs the slab temperature future value θ ij , the slab temperature future target value θ R and the influence coefficient g ijk from the present to the future for a predetermined time, and obtains the equations (22), (23) and (27). Based on the constraint conditions of the equation, the amount of change in the furnace temperature set value that minimizes the equation (20) is obtained using the quadratic programming, and the furnace temperature set value Tc is calculated using the equation (19). . According to this embodiment, when there are upper and lower limits of the furnace temperature, and when there is an upper and lower limit of the change amount of the furnace temperature, the furnace temperature set value in consideration of the constraint condition can be calculated. The slab can be heated easily and in accordance with the target heating pattern. In addition, since the upper and lower limits of the slab temperature can be considered, it is possible to control the heating of the slab having the strict heating constraints so as to fall within the upper and lower limits of the target heating pattern. Therefore, the heating of the high value-added material becomes easy, and the production of a product having new mechanical properties becomes possible.

【0043】図3は請求項3に対応する実施例の構成を
示すブロック図である。図中、図1と同一の符号を付し
たものはそれぞれ同一の要素を示している。そして、図
1に示す構成要素に、炉温設定値演算手段9で求められ
た炉温設定値Tc 、スラブ実績温度演算手段5で求めら
れたスラブ実績温度θとに基づき、未来温度θij を演算
するスラブ温度未来予測値演算手段20と、演算されたス
ラブ未来温度θij がスラブ加熱制約を満たしているか否
かを判定する判定手段21と、スラブ加熱制約を満たして
いない場合には重みを変更し、変更した重みλを炉温設
定値演算手段9に加える重み変更手段22とを付加した構
成になっている。以下、この実施例の動作について、図
1の構成に対して新たに付加した要素について説明す
る。演算手段20は炉温設定値演算手段9で演算された炉
温設定値Tc 及びスラブ実績温度演算手段5で演算され
たスラブ実績温度θを入力し、スラブ未来温度θij を演
算する。判定手段21はスラブ未来温度θij がスラブ加熱
制約を満たしているか否かを判定する。重み変更手段22
はスラブ加熱制約を満たしていない場合に重みを変更
し、変更した重みを炉温設定値演算手段9に与える。こ
の実施例によれば、現時点から一定時間未来までに加熱
帯を移るか抽出される全てのスラブの加熱帯出口温度又
は抽出温度を目標温度以上にすることができるため、極
めて精度の高いスラブ温度制御が可能となる。
FIG. 3 is a block diagram showing the structure of the third embodiment. In the figure, components denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same components. Then, the components shown in FIG. 1, based on the furnace temperature setting value calculating means 9 in the obtained furnace temperature setting value T c, the slab actual temperature calculating means 5 in the obtained slab actual temperature theta, future temperature theta ij Slab temperature future predicted value calculating means 20 for calculating the slab heating constraint, and determining means 21 for determining whether the calculated slab future temperature θ ij satisfies the slab heating constraint. And a weight changing means 22 for adding the changed weight λ to the furnace temperature set value calculating means 9 is added. Hereinafter, the operation of this embodiment will be described with respect to elements newly added to the configuration of FIG. The calculating means 20 inputs the furnace temperature set value Tc calculated by the furnace temperature set value calculating means 9 and the actual slab temperature θ calculated by the actual slab temperature calculating means 5, and calculates the future slab temperature θ ij . The determining means 21 determines whether or not the future slab temperature θ ij satisfies the slab heating constraint. Weight changing means 22
Changes the weight when the slab heating constraint is not satisfied, and gives the changed weight to the furnace temperature set value calculating means 9. According to this embodiment, the heating zone outlet temperature or extraction temperature of all the slabs to be moved or extracted from the present time to a certain time in the future can be set to the target temperature or higher, so the slab temperature with extremely high accuracy Control becomes possible.

【0044】なお、図3に示す演算手段20、判定手段21
及び重み変更手段22を図2に示した炉温設定値演算装置
4に付加することもでき、この場合も上述したと同様
に、精度の高いスラブ温度制御が可能となる。ところ
で、予測期間 Np において、加熱炉内のスラブはある加
熱帯から次の加熱帯に移るものもある。従って、(3) 式
の評価関数では加熱炉全体の最適化を図ることができな
い。この問題を解決するために、複数の加熱帯を考慮し
た評価関数を設定し、それを最小にする炉温設定値を求
めることを考える。
The calculating means 20 and the judging means 21 shown in FIG.
Also, the weight changing means 22 can be added to the furnace temperature set value calculating device 4 shown in FIG. 2, and also in this case, the slab temperature can be controlled with high accuracy as described above. Incidentally, the prediction period N p, the slab in the heating furnace is also intended to move from the heating zone in the following heating zone. Therefore, the evaluation function of equation (3) cannot optimize the entire heating furnace. In order to solve this problem, consider setting an evaluation function considering a plurality of heating zones, and finding a furnace temperature set value that minimizes the evaluation function.

【0045】いま、スラブSi の温度をθi 、現在時刻
から Nu サンプリング回数までのk加熱帯の炉温変更量
をΔTk,L (L=1,2,3,…,Nu )、現在時刻から Np サン
プリングまでのiスラブの温度予測値をθi,j (i=1,2,
…,n/j=1,2,…,Nu )、iスラブの目標温度をθR,i,j
とした時に、下記の評価関数を設定する。
Now, the temperature of the slab S i is θ i , and the change amount of the furnace temperature in the k heating zone from the current time to the number of Nu samplings is ΔT k, L (L = 1, 2, 3,..., Nu ). , The temperature predicted value of the i slab from the current time to N p sampling is θ i, j (i = 1,2,
…, N / j = 1,2,…, N u ), and the target temperature of the i slab is θ R, i, j
Then, the following evaluation function is set.

【0046】[0046]

【数17】 ただし λ:炉温変更量にかける重み m:加熱帯の数 である。そして、(3) 式と同様な検討を行なうことによ
り(31)式を最小にするk加熱帯の炉温変更量 ΔTk,L (k=1,2,…,m/L=1,2,…,Nu /m=加熱帯数) を求める。この結果については(3) 式以降の説明と同様
であるのでその説明を省略する。かくして、加熱帯から
次の加熱帯に移るスラブに対しても上記各実施例と同様
な制御が可能となる。
[Equation 17] Here, λ: weight applied to the furnace temperature change amount m: number of heating zones By performing the same study as in equation (3), the furnace temperature change amount ΔT k, L (k = 1,2,..., M / L = 1,2 in the k heating zone to minimize equation (31) , ..., Nu / m = number of heating zones). The result is the same as the description after the expression (3), and the description is omitted. Thus, the same control as in the above-described embodiments can be performed on a slab that moves from a heating zone to the next heating zone.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上の説明によって明らかなように本発
明によれば、スラブの温度を目標昇温パターンに沿って
極めて精度よく制御でき、かつ、燃料原単位を改善する
ことができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the temperature of the slab can be controlled very accurately in accordance with the target heating pattern, and the unit fuel consumption can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例の構成を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施例の構成を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3実施例の構成を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の原理を説明するために、スラブの加熱
状態を示した説明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a heated state of a slab for explaining the principle of the present invention.

【図5】本発明の原理を説明するために、スラブの未来
温度予測値演算の説明図。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a future temperature predicted value calculation of a slab in order to explain the principle of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 加熱炉本体 2a,2b,2c 炉温検出器 2A,2B,2C 流量制御弁 3 炉温制御装置 4 炉温設定値演算装置 5 スラブ実績温度演算手段 6 スラブ温度未来目標値演算手段 7 スラブ温度未来値演算手段 8 影響係数演算手段 9,10 炉温設定値演算手段 20 スラブ温度未来予測値演算手段 21 判定手段 22 重み変更手段 1. Heating furnace body 2a, 2b, 2c Furnace temperature detector 2A, 2B, 2C Flow control valve 3 Furnace temperature control device 4 Furnace temperature set value calculator 5 Slab actual temperature calculation means 6 Slab temperature future target value calculation means 7 Future slab temperature calculation means 8 Influence coefficient calculation means 9,10 Furnace temperature set value calculation means 20 Slab temperature future prediction value calculation means 21 Judgment means 22 Weight changing means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G05D 23/19 G05D 23/19 G J (72)発明者 海老原 正 則 兵庫県神戸市中央区北本町通1−1−28 川崎製鉄株式会社内 (72)発明者 関 義 朗 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東 芝 府中工場内 (72)発明者 江 連 久 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東 芝 府中工場内 (72)発明者 篠 永 裕 之 東京都港区芝浦一丁目1番1号 株式会 社東芝 本社事務所内 (72)発明者 沖 谷 宜 保 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東 芝 府中工場内 (56)参考文献 特開 平5−209235(JP,A) 特開 平4−17621(JP,A) 特公 平6−6735(JP,B2) 特公 昭58−25730(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 11/00 C21D 9/00 C21D 1/52 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI G05D 23/19 G05D 23/19 G J (72) Inventor Masanori Ebihara 1-1-28 Kitahonmachidori, Chuo-ku, Kobe-shi, Hyogo Prefecture Kawasaki Steel Corporation (72) Inventor Yoshiro Seki 1 Toshiba-cho, Fuchu-shi, Tokyo Toshiba Corporation Fuchu Factory (72) Inventor 1-Henshi Toshiba-cho, Fuchu-shi, Tokyo Toshiba Fuchu Factory (72) Inventor Hiroyuki Shinonaga 1-1-1, Shibaura, Minato-ku, Tokyo Inside the head office of Toshiba Corporation (72) Inventor Yoshinobu Okiya 1 Toshiba-cho, Fuchu-shi, Tokyo Fuchu, Tokyo In the factory (56) References JP-A-5-209235 (JP, A) JP-A-4-17621 (JP, A) JP-B-6-6735 (JP, B2) JP-B-58-25730 (JP, B1) (58) Field surveyed (Int.Cl. 7) , DB name) C21D 11/00 C21D 9/00 C21D 1/52

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数の加熱帯を有する炉内でスラブを連続
的に加熱するに当たり、前記各加熱帯の炉温設定値を演
算する炉温設定値演算装置と、演算された炉温設定値に
従って前記各加熱帯の温度を制御する炉温制御装置とを
備えた加熱炉の温度制御装置であって、 前記炉温設定値演算装置はそれぞれの時間間隔で起動
し、 現在炉温とスラブ情報とに基づき、スラブ毎に実績温度
を演算するスラブ実績温度演算手段と、 現在炉温を保持した場合のスラブ毎の未来温度を演算す
るスラブ温度未来値演算手段と、 スラブ毎に予め定めた目標昇温パターンに基づいて加熱
炉内のスラブ未来目標温度を演算するスラブ温度未来目
標値演算手段と、 スラブ実績温度と現在炉温とに基づき、前記各加熱帯の
炉温設定値を単位量変更した場合のスラブの未来温度と
炉温設定値を保持した場合のスラブの未来温度との差を
表す影響係数を演算する影響係数演算手段と、 現在から所定時間未来までのスラブ温度未来値、スラブ
温度未来目標値及び影響係数に基づき、現在から所定時
間未来までの全ての制御時刻毎の少なくとも1本以上の
スラブの目標温度とスラブの未来温度との差の重み付き
自乗和と現在から所定時間未来までの全ての制御時刻毎
の炉温変更量の重み付き自乗和との総和を最小にする炉
温設定値を演算する炉温設定値演算手段と、 を備えた加熱炉の温度制御装置。
1. A furnace temperature set value calculating device for calculating a furnace temperature set value of each heating zone when continuously heating a slab in a furnace having a plurality of heating zones, and a calculated furnace temperature set value. And a furnace temperature controller for controlling the temperature of each heating zone according to the following. The furnace temperature set value operation device is started at each time interval, and the current furnace temperature and slab information A slab actual temperature calculating means for calculating an actual temperature for each slab, a slab temperature future value calculating means for calculating a future temperature for each slab when the current furnace temperature is maintained, and a predetermined target for each slab. A slab temperature future target value calculating means for calculating a slab future target temperature in the heating furnace based on the heating pattern; and a unit amount change of the furnace temperature set value of each heating zone based on the actual slab temperature and the current furnace temperature. If the slab is not An influence coefficient calculating means for calculating an influence coefficient representing a difference between the temperature and the future temperature of the slab when the furnace temperature set value is held; a slab temperature future value, a slab temperature future target value and an effect from a current time to a predetermined time in the future; Based on the coefficient, a weighted sum of squares of the difference between the target temperature of at least one slab and the future temperature of the slab at every control time from the present to the predetermined time future and all the control from the present to the predetermined time future A furnace temperature set value calculating means for calculating a furnace temperature set value for minimizing a sum of a weighted squared sum of a furnace temperature change amount for each time and a furnace temperature set value calculating means.
【請求項2】複数の加熱帯を有する炉内でスラブを連続
的に加熱するに当たり、前記各加熱帯の炉温設定値を演
算する炉温設定値演算装置と、演算された炉温設定値に
従って前記各加熱帯の温度を制御する炉温制御装置とを
備えた加熱炉の温度制御装置であって、 前記炉温設定値演算装置はそれぞれの時間間隔で起動
し、 現在炉温とスラブ情報とに基づき、スラブ毎に実績温度
を演算するスラブ実績温度演算手段と、 現在炉温を保持した場合のスラブ毎の未来温度を演算す
るスラブ温度未来値演算手段と、 スラブ毎に予め定めた目標昇温パターンに基づいて加熱
炉内のスラブ未来目標温度を演算するスラブ温度未来目
標値演算手段と、 スラブ実績温度と現在炉温とに基づき、前記各加熱帯の
炉温設定値を単位量変更した場合のスラブの未来温度と
炉温設定値を保持した場合のスラブの未来温度との差を
表す影響係数を演算する影響係数演算手段と、 現在から所定時間未来までのスラブ温度未来値、スラブ
温度未来目標値及び影響係数に基づき、現在から所定時
間未来までの全ての制御時刻毎の少なくとも1本以上の
スラブの目標温度とスラブの未来温度との差の重み付き
自乗和と現在から所定時間未来までの全ての制御時刻毎
の炉温変更量の重み付き自乗和との総和を、1制御時間
当たりの炉温変更量、最高・最低炉温及びスラブ温度上
・下限制約のもとに、最小にする炉温設定値を演算する
炉温設定値演算手段と、 を備えた加熱炉の温度制御装置。
2. A furnace temperature set value calculating device for calculating a furnace temperature set value of each heating zone when continuously heating a slab in a furnace having a plurality of heating zones, and a calculated furnace temperature set value. And a furnace temperature controller for controlling the temperature of each heating zone according to the following. The furnace temperature set value operation device is started at each time interval, and the current furnace temperature and slab information A slab actual temperature calculating means for calculating an actual temperature for each slab, a slab temperature future value calculating means for calculating a future temperature for each slab when the current furnace temperature is maintained, and a predetermined target for each slab. A slab temperature future target value calculating means for calculating a slab future target temperature in the heating furnace based on the heating pattern; and a unit amount change of the furnace temperature set value of each heating zone based on the actual slab temperature and the current furnace temperature. If the slab is not An influence coefficient calculating means for calculating an influence coefficient representing a difference between the temperature and the future temperature of the slab when the furnace temperature set value is held; a slab temperature future value, a slab temperature future target value and an effect from a current time to a predetermined time in the future; Based on the coefficient, a weighted sum of squares of the difference between the target temperature of at least one slab and the future temperature of the slab at every control time from the present to the predetermined time future and all the control from the present to the predetermined time future Furnace temperature setting that minimizes the sum of the furnace temperature change amount at each time and the weighted sum of squares, based on the furnace temperature change amount per control time, maximum and minimum furnace temperatures, and slab temperature upper and lower limits And a furnace temperature set value calculating means for calculating a value.
【請求項3】前記炉温設定値演算手段で求められた炉温
設定値及び前記スラブ実績温度演算手段で求められたス
ラブ実績温度に基づき、スラブの未来温度を演算するス
ラブ温度未来予測値演算手段と、 スラブ未来温度がスラブ加熱制約を満たしているか否か
を判定する判定手段と、 スラブ加熱制約を満たしていない場合に、前記炉温設定
値演算手段が演算に用いる重みを変更する重み変更手段
と、 を備えた請求項1又は2記載の加熱炉の温度制御装置。
3. A slab temperature future predicted value calculation for calculating a slab future temperature based on the furnace temperature set value obtained by the furnace temperature set value calculation means and the slab actual temperature obtained by the slab actual temperature calculation means. Means, determining means for determining whether or not the slab future temperature satisfies the slab heating constraint, and weight change for changing the weight used by the furnace temperature set value calculating means for the calculation when the slab heating constraint is not satisfied. 3. The temperature control device for a heating furnace according to claim 1, further comprising: means.
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