JP3687278B2 - 加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として電力トランスの鉄心に用いられる方向性珪素鋼あるいは無方向性珪素鋼を被加熱材とした加熱炉の燃焼制御における該被加熱材の抽出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加熱炉の燃焼制御では、スラブ（被加熱材）とスキッドとの間の接触熱伝達係数を用いてスラブのスキッドへの抜熱量を算出し、該抜熱量等に基づいてスキッドマーク（スラブのスキッドの接触部分の平均温度と非接触部分の平均温度との差）を計算して該スキッドマーク計算値と予め定められた目標値とが一致した時にスラブが所定の温度まで加熱されたものと判断して該スラブを加熱炉から抽出するようにしている。
【０００３】
ところで、被加熱材として方向性あるいは無方向性珪素鋼を用いる場合には、珪素鋼はスキッドと接触している部分の抜熱が普通鋼のそれより大きいため、抜熱量ひいてはスキッドマークの計算精度が悪化する。したがって、珪素鋼の場合は、普通鋼よりシャドーの影響を大きくするか、あるいはスラブとスキッドとの間の接触熱伝達係数を普通鋼より大きくする等して抜熱量の計算精度の向上を図っている（図１１参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように珪素鋼の場合について、普通鋼よりシャドーの影響を大きくするか、あるいはスラブとスキッドとの間の接触熱伝達係数を普通鋼よりも大きくして抜熱量の計算精度の向上を図っても、シャドーの影響度及び接触熱伝達係数の変更率を一定にしているため、スラブの抽出温度が変化した場合には、スラブのスキッド接触部での抜熱量の計算精度が悪化してスキッドマーク計算値とスキッドマーク実績値とが大きくずれてしまい、この結果、加熱炉燃料原単位の悪化や製品品質にばらつきが生じるという不都合がある。
【０００５】
また、スラブの抽出温度が変化しない場合でも、スラブの長さが変化すると、該長さに応じてスラブのスキッド接触圧力が変化するため、スラブのスキッド接触部での抜熱量の計算精度が悪化してスキッドマーク計算値とスキッドマーク実績値とが大きくずれてしまい、この結果、加熱炉燃料原単位の悪化や製品品質にばらつきが生じるという不都合がある。
【０００６】
本発明はかかる不都合を解消するためになされたものであり、被加熱材のスキッド接触部での抜熱量の計算を高精度で行えるようにしてスキッドマーク計算値とスキッドマーク実績値とのずれを大幅に低減し、これにより、加熱炉燃料原単位の低減や製品品質の向上を図ることができる加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項１に係る加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法は、被加熱材とスキッドとの間の接触熱伝達係数を用いて算出される前記被加熱材の前記スキッドへの抜熱量に基づいてスキッドマークを計算し、該スキッドマーク計算値と予め定められた目標値とが一致した時に加熱炉から前記被加熱材を抽出するようにした加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法において、
予め前記被加熱材の前記スキッドへの接触面圧と前記接触熱伝達係数に対する補正係数との関係を定め、
前記被加熱材の単重及び前記スキッドの本数から前記被加熱材の前記スキッドへの接触面圧を算出し、
算出された前記接触面圧から前記予め定められた関係に基づいて前記補正係数を設定し、
設定された前記補正係数を前記接触熱伝達係数に乗じることにより前記接触熱伝達係数を補正することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法は、請求項１において、前記被加熱材が珪素鋼の場合に、予め前記被加熱材の前記スキッドへの接触面圧及びＳｉ含有量と前記接触熱伝達係数に対する補正係数との関係を定め、前記補正係数を算出された前記接触面圧及び前記Ｓｉ含有量から前記予め定められた関係に基づいて設定することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法は、被加熱材とスキッドとの間の接触熱伝達係数を用いて算出される前記被加熱材の前記スキッドへの抜熱量に基づいてスキッドマークを計算し、該スキッドマーク計算値と予め定められた目標値とが一致した時に加熱炉から前記被加熱材を抽出するようにした加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法において、
予め前記被加熱材の前記スキッドに接触する部分の温度と前記接触熱伝達係数との関係を定め、
前記加熱炉へ装入する前の前記被加熱材の温度を検出し、
検出された前記加熱炉へ装入する前の前記被加熱材の温度から前記加熱炉内の前記被加熱材の温度を設定し、
設定された前記加熱炉内の前記被加熱材の温度から前記被加熱材の前記スキッドに接触する部分の温度を算出し、
算出された前記被加熱材の前記スキッドに接触する部分の温度から前記予め定められた関係に基づいて前記接触熱伝達係数を設定することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法は、請求項３において、前記被加熱材が珪素鋼の場合に、予め前記被加熱材の前記スキッドに接触する部分の温度及びＳｉ含有量と前記接触熱伝達係数との関係を定め、前記接触熱伝達係数を算出された前記被加熱材の前記スキッドに接触する部分の温度及び前記Ｓｉ含有量から前記予め定められた関係に基づいて設定することを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法は、被加熱材とスキッドとの間の接触熱伝達係数を用いて算出される前記被加熱材の前記スキッドへの抜熱量に基づいてスキッドマークを計算し、該スキッドマーク計算値と予め定められた目標値とが一致した時に加熱炉から前記被加熱材を抽出するようにした加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法において、
予め前記被加熱材の前記スキッドに接触する部分の温度と前記接触熱伝達係数との関係を定め、
前記加熱炉へ装入する前の前記被加熱材の温度を検出し、
検出された前記加熱炉へ装入する前の前記被加熱材の温度から前記加熱炉内の前記被加熱材の温度を設定し、
設定された前記加熱炉内の前記被加熱材の温度から前記被加熱材の前記スキッドに接触する部分の温度を算出し、
算出された前記被加熱材の前記スキッドに接触する部分の温度から前記予め定められた関係に基づいて前記接触熱伝達係数を設定してこれを設定接触熱伝達係数とするとともに、
予め前記被加熱材の前記スキッドへの接触面圧と前記接触熱伝達係数に対する補正係数との関係を定め、
前記被加熱材の単重及び前記スキッドの本数から前記被加熱材の前記スキッドへの接触面圧を算出し、
算出された前記接触面圧から前記予め定められた関係に基づいて前記補正係数を設定し、
設定された前記補正係数を前記設定接触熱伝達係数に乗じることにより前記設定接触熱伝達係数を補正することを特徴とする。
【００１２】
請求項６に係る加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法は、請求項５において、前記被加熱材が珪素鋼の場合に、予め前記被加熱材の前記スキッドに接触する部分の温度及びＳｉ含有量と前記接触熱伝達係数との関係を定め、前記設定接触熱伝達係数を算出された前記被加熱材の前記スキッドに接触する部分の温度及び前記Ｓｉ含有量から前記予め定められた関係に基づいて設定するとともに、予め前記被加熱材の前記スキッドへの接触面圧及びＳｉ含有量と前記接触熱伝達係数に対する補正係数との関係を定め、前記補正係数を算出された前記接触面圧及び前記Ｓｉ含有量から前記予め定められた関係に基づいて設定することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。図１は本発明の第１の態様の実施の形態の一例である加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法に使用するマイクロコンピュータ等からなる計算装置のブロック図、図２は該計算装置による計算手順を説明するためのフローチャート図、図３はＳｉ含有量に応じたスラブのスキッド接触部の温度と接触熱伝達係数との関係を示すグラフ図、図４はＳｉ含有量に応じたスラブのスキッド接触圧力と補正係数との関係を示すグラフ図、図５は従来法でのスキッドマーク実績値とスキッドマーク計算値との関係を示すグラフ図、図６は本発明法でのスキッドマーク実績値とスキッドマーク計算値との関係を示すグラフ図、図７は本発明の第２の態様の実施の形態の一例である加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法に使用するマイクロコンピュータ等からなる計算装置のブロック図、図８は該計算装置による計算手順を説明するためのフローチャート図、図９は本発明の第３の態様の実施の形態の一例である加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法に使用するマイクロコンピュータ等からなる計算装置のブロック図、図１０は該計算装置による計算手順を説明するためのフローチャート図である。
【００１４】
まず、図１を参照して、本発明の第１の態様の実施の形態に用いる計算装置を説明すると、この計算装置は、各メッシュのスラブ（珪素鋼）温度を設定するスラブ温度設定手段１と、スキッド接触部スラブ温度から設定接触熱伝達係数ｈC を演算する接触熱伝達係数演算手段３と、設定接触熱伝達係数ｈC に対する圧力補正係数Ｋを演算する圧力補正係数演算手段４と、圧力補正係数Ｋを用いて設定接触熱伝達係数ｈC を補正して補正接触熱伝達係数ｈCkを算出する補正手段５と、補正接触熱伝達係数ｈCkを含む炉内情報（スラブ炉内位置、炉内温度、総括熱吸収率φCG、スキッドによるシャドーの影響度等）からスラブ境界条件を設定するスラブ境界条件設定手段６と、スラブ境界条件からｔ（ｓｅｃ）間におけるスラブ各メッシュの熱収支（抜熱量）計算を行うと共にｔ（ｓｅｃ）後のスラブの各メッシュの温度を算出するスラブ温度演算手段７と、スラブ温度演算手段７によって得られた計算値を基にスキッドマークを算出するスキッドマーク演算手段８と、スキッドマーク計算値と予め定められた目標値とが一致した時に加熱炉からスラブを抽出すべく該スラブを搬送する駆動装置に図示しない駆動回路等を介してスラブ抽出信号を出力する比較手段１０とを備える。
【００１５】
スラブ温度設定手段１は、加熱炉の装入口近傍に配置された温度センサ２によって得られる加熱炉装入前スラブ情報としての装入前スラブ温度に基づいて各メッシュの炉内スラブ温度を設定する。
【００１６】
接触熱伝達係数演算手段３は、スラブ温度設定手段１による設定炉内スラブ温度から求められるスラブのスキッド接触部温度及び加熱炉装入前スラブ情報としてのスラブのＳｉ含有量から、図示しない記憶領域に記憶されたスラブのＳｉ含有量に応じたスラブのスキッド接触部温度と接触熱伝達係数ｈとの関係を参照して、スラブのスキッド接触部温度に応じた接触熱伝達係数ｈC を設定し、これを設定接触熱伝達係数とする。図３はスラブのスキッド接触圧力１５ｋｇ／ｃｍ2 におけるスラブのＳｉ含有量に応じたスラブのスキッド接触部温度と接触熱伝達係数ｈとの関係を示したものであり、図から明らかなようにスラブのスキッド接触部温度が１０００°Ｃを越えると接触熱伝達係数ｈが極端に大きくなるのが判る。
【００１７】
圧力補正係数演算手段４は、加熱炉装入前スラブ情報としてのスラブ単重及び支持スキッド本数からスラブのスキッド接触面圧Ｐを算出するとともに、該接触面圧Ｐ及び加熱炉装入前スラブ情報としてのＳｉ含有量から、図示しない記憶領域に記憶されたスラブのＳｉ含有量に応じた接触面圧Ｐと接触熱伝達係数ｈに対する補正係数Ｋとの関係を参照して、スラブのＳｉ含有量に応じた圧力補正係数Ｋを設定する。図４はスラブのＳｉ含有量に応じた接触面圧Ｐと接触熱伝達係数ｈに対する補正係数Ｋとの関係を示したものであり、該補正係数Ｋは予め接触面圧Ｐに応じて定められ、ここでは接触面圧Ｐ＝１５ｋｇ／ｃｍ2 を１．０としている。
【００１８】
比較手段１０は、スラブの炉内位置を検出する位置検出手段９によってスラブが抽出口に近づいたことが検知されると、スキッドマーク演算手段１０によって算出されたスラブのスキッドマーク計算値と予め設定されたスキッドマーク目標値とを比較し、両者が一致した時に加熱炉からスラブを抽出すべく該スラブを搬送する駆動装置に図示しない駆動回路等を介してスラブ抽出信号を出力する。
【００１９】
次に、かかる計算装置による計算手順を図２のフローチャートを参照して説明する。ここで、ステップＳ１０は図１のスラブ温度設定手段１に、ステップＳ１１は接触熱伝達係数演算手段３に、ステップＳ１２及びステップＳ１３は圧力補正係数演算手段４に、ステップＳ１４は補正手段５に、ステップＳ１５はスラブ境界条件設定手段６に、ステップＳ１６及びステップＳ１７はスラブ温度演算手段７に、ステップＳ１８はスキッドマーク演算手段８に、ステップＳ１９及びステップＳ２０は比較手段１０にそれぞれ対応する。
【００２０】
ステップＳ１０では、装入前スラブ温度からスラブ温度設定手段１が各メッシュの炉内スラブ温度を設定し、ステップＳ１１では、設定接触熱伝達係数演算手段３が炉内スラブ温度から求められるスラブのスキッド接触部温度及びスラブのＳｉ含有量から図３を参照してスラブのスキッド接触部温度に応じた接触熱伝達係数ｈC を設定する。
【００２１】
ステップＳ１２及びステップＳ１３では、圧力補正係数演算手段４がスラブ単重及び支持スキッド本数からスラブのスキッド接触面圧Ｐを算出するとともに、該接触面圧Ｐ及びＳｉ含有量から図４を参照してスラブのＳｉ含有量に応じた圧力補正係数Ｋを設定する。
【００２２】
ステップＳ１４では、補正手段５が設定接触熱伝達係数ｈC に圧力補正係数Ｋを乗じて補正接触熱伝達係数ｈCkを設定し、ステップＳ１５では、スラブ境界条件設定手段６が補正接触熱伝達係数ｈCkを含む炉内情報（スラブ炉内位置、炉内温度、総括熱吸収率φCG、スキッドによるシャドーの影響度等）からスラブ境界条件を設定する。
【００２３】
ステップＳ１６及びステップＳ１７では、スラブ温度演算手段７がスラブ境界条件からｔ（ｓｅｃ）間におけるスラブ各メッシュの熱収支（抜熱量）計算を行うと共に、ｔ（ｓｅｃ）後のスラブの各メッシュの温度を算出し、ステップＳ１８では、スキッドマーク演算手段８がスラブ温度演算手段７によって得られた計算値を基にスキッドマークを算出する。
【００２４】
ステップＳ１９及びステップＳ２０では、位置検出手段９によってスラブが抽出口に近づいたことが検知されると、比較手段１０がスキッドマーク計算値と予め設定されたスキッドマーク目標値とを比較し、両者が一致した時に加熱炉からスラブを抽出すべく該スラブを搬送する駆動装置に図示しない駆動回路等を介してスラブ抽出信号を出力する。なお、位置検出手段９によってスラブが抽出口に近づいたことが検知されない場合は、検知されるまでステップＳ１０〜ステップＳ１９を繰り返し、また、スキッドマーク計算値と予め設定されたスキッドマーク目標値とが一致しない場合には一致するまでステップＳ１０〜ステップＳ２０を繰り返す。
【００２５】
上記の説明から明らかなように、この実施の形態では、スラブのスキッド接触部の温度に応じた接触熱伝達係数ｈC を設定するとともに、予めスラブのスキッドへの接触圧力に応じて定められた接触熱伝達係数ｈに対する補正係数Ｋを用いて設定接触熱伝達係数ｈC を補正し、これを補正接触熱伝達係数ｈCkとして抜熱量の計算に使用しているので、スラブの抽出温度が変化した場合及びスラブの長さが変化してスラブのスキッド接触圧力が変化した場合においても、スラブのスキッド接触部での抜熱量、ひいてはスキッドマーク計算を高精度で行うことができ、この結果、スキッドマーク計算値とスキッドマーク実績値とのずれが大幅に低減して加熱炉燃料原単位の低減及び製品品質の向上を図ることができる。
【００２６】
また、設定接触熱伝達係数ｈC 及び補正係数Ｋを珪素鋼のＳｉ含有量に応じて設定しているので、スラブのスキッド接触部での抜熱量の計算をより高精度で行うことができる。
【００２７】
次に、本発明の第２の態様の実施の形態の一例である加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法を図７、図８及び図３を参照して説明する。
まず、図７を参照して、この実施の形態に用いる計算装置を説明すると、この計算装置は、各メッシュのスラブ（珪素鋼）温度を設定するスラブ温度設定手段２０と、スキッド接触部スラブ温度から設定接触熱伝達係数ｈC を演算する接触熱伝達係数演算手段２２と、設定接触熱伝達係数ｈC を含む炉内情報（スラブ炉内位置、炉内温度、総括熱吸収率φCG、スキッドによるシャドーの影響度等）からスラブ境界条件を設定するスラブ境界条件設定手段２３と、スラブ境界条件からｔ（ｓｅｃ）間におけるスラブ各メッシュの熱収支（抜熱量）計算を行うと共にｔ（ｓｅｃ）後のスラブの各メッシュの温度を算出するスラブ温度演算手段２４と、スラブ温度演算手段２４によって得られた計算値を基にスキッドマークを算出するスキッドマーク演算手段２５と、スキッドマーク計算値と予め定められた目標値とが一致した時に加熱炉からスラブを抽出すべく該スラブを搬送する駆動装置に図示しない駆動回路等を介してスラブ抽出信号を出力する比較手段２７とを備える。
【００２８】
スラブ温度設定手段２０は、加熱炉の装入口近傍に配置された温度センサ２１によって得られる加熱炉装入前スラブ情報としての装入前スラブ温度に基づいて各メッシュの炉内スラブ温度を設定する。
【００２９】
接触熱伝達係数演算手段２２は、スラブ温度設定手段２０による設定炉内スラブ温度から求められるスラブのスキッド接触部温度及び加熱炉装入前スラブ情報としてのスラブのＳｉ含有量から、図示しない記憶領域に記憶されたスラブのＳｉ含有量に応じたスラブのスキッド接触部温度と接触熱伝達係数ｈとの関係を参照して、スラブのスキッド接触部温度に応じた接触熱伝達係数ｈC を設定する。図３はスラブのスキッド接触圧力１５ｋｇ／ｃｍ2 におけるスラブのＳｉ含有量に応じたスラブのスキッド接触部温度と接触熱伝達係数ｈとの関係を示したものであり、図から明らかなようにスラブのスキッド接触部温度が１０００°Ｃを越えると接触熱伝達係数ｈが極端に大きくなるのが判る。
【００３０】
比較手段２７は、スラブ炉内位置を検出する位置検出手段２６によってスラブが抽出口に近づいたことが検知されると、スキッドマーク演算手段２５によって算出されたスラブのスキッドマーク計算値と予め設定されたスキッドマーク目標値とを比較し、両者が一致した時に加熱炉からスラブを抽出すべく該スラブを搬送する駆動装置に図示しない駆動回路等を介してスラブ抽出信号を出力する。
【００３１】
次に、かかる計算装置による計算手順を図８のフローチャートを参照して説明する。ここで、ステップＳ３０は図７のスラブ温度設定手段２０に、ステップＳ３１は接触熱伝達係数演算手段２２に、ステップＳ３２はスラブ境界条件設定手段２３に、ステップＳ３３及びステップＳ３４はスラブ温度演算手段２４に、ステップＳ３５はスキッドマーク演算手段２５に、ステップＳ３６及びステップＳ３７は比較手段２７にそれぞれ対応する。
【００３２】
ステップＳ３０では、装入前スラブ温度からスラブ温度設定手段２０が各メッシュの炉内スラブ温度を設定し、ステップＳ３１では、設定接触熱伝達係数演算手段２２が炉内スラブ温度から求められるスラブのスキッド接触部温度及びスラブのＳｉ含有量から図３を参照してスラブのスキッド接触部温度に応じた接触熱伝達係数ｈC を設定する。
【００３３】
ステップＳ３２では、スラブ境界条件設定手段２３が接触熱伝達係数ｈC を含む炉内情報（スラブ炉内位置、炉内温度、総括熱吸収率φCG、スキッドによるシャドーの影響度等）からスラブ境界条件を設定する。
【００３４】
ステップＳ３３及びステップＳ３４では、スラブ温度演算手段２４がスラブ境界条件からｔ（ｓｅｃ）間におけるスラブ各メッシュの熱収支（抜熱量）計算を行うと共に、ｔ（ｓｅｃ）後のスラブの各メッシュの温度を算出し、ステップＳ３５では、スキッドマーク演算手段２５がスラブ温度演算手段２４によって得られた計算値を基にスキッドマークを算出する。
【００３５】
ステップＳ３６及びステップＳ３７では、位置検出手段２６によってスラブが抽出口に近づいたことが検知されると、比較手段２７がスキッドマーク計算値と予め設定されたスキッドマーク目標値とを比較し、両者が一致した時に加熱炉からスラブを抽出すべく該スラブを搬送する駆動装置に図示しない駆動回路等を介してスラブ抽出信号を出力する。なお、位置検出手段２６によってスラブが抽出口に近づいたことが検知されない場合は、検知されるまでステップＳ３０〜ステップＳ３６を繰り返し、また、スキッドマーク計算値と予め設定されたスキッドマーク目標値とが一致しない場合には、一致するまでステップＳ３０〜ステップＳ３７を繰り返す。
【００３６】
上記の説明から明らかなように、この実施の形態では、スラブのスキッド接触部の温度に応じた接触熱伝達係数ｈC を設定し、これを接触熱伝達係数ｈC として抜熱量の計算に使用しているので、スラブの抽出温度が変化した場合においても、スラブのスキッド接触部での抜熱量、ひいてはスキッドマーク計算を高精度で行うことができ、特に、スラブの長さが一定の場合には、第１の態様の実施の形態と略同様の精度を確保することができる。この結果、スキッドマーク計算値とスキッドマーク実績値とのずれが大幅に低減して加熱炉燃料原単位の低減及び製品品質の向上を図ることができる。
【００３７】
また、接触熱伝達係数ｈC を珪素鋼のＳｉ含有量に応じて設定しているので、スラブのスキッド接触部での抜熱量の計算精度をより高めることができる。
次に、本発明の第３の態様の実施の形態の一例である加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法を図９、図１０及び図４を参照して説明する。なお、スラブは珪素鋼とする。
【００３８】
まず、図９を参照して、この実施の形態に用いる計算装置を説明すると、この計算装置は、加熱炉装入前のスラブ情報としての接触熱伝達係数ｈに対する圧力補正係数Ｋを演算する圧力補正係数演算手段３０と、圧力補正係数Ｋを用いて接触熱伝達係数ｈを補正して補正接触熱伝達係数ｈk を算出する補正手段３１と、補正接触熱伝達係数ｈk を含む炉内情報（スラブ炉内位置、炉内温度、総括熱吸収率φCG、スキッドによるシャドーの影響度等）からスラブ境界条件を設定するスラブ境界条件設定手段３２と、スラブ境界条件からｔ（ｓｅｃ）間におけるスラブ各メッシュの熱収支（抜熱量）計算を行うと共にｔ（ｓｅｃ）後のスラブの各メッシュの温度を算出するスラブ温度演算手段３３と、スラブ温度演算手段３３によって得られた計算値を基にスキッドマークを算出するスキッドマーク演算手段３４と、スキッドマーク計算値と予め定められた目標値とが一致した時に加熱炉からスラブを抽出すべく該スラブを搬送する駆動装置に図示しない駆動回路等を介してスラブ抽出信号を出力する比較手段３６とを備える。
【００３９】
圧力補正係数演算手段３０は、加熱炉装入前スラブ情報としてのスラブ単重及び支持スキッド本数からスラブのスキッド接触面圧Ｐを算出するとともに、該接触面圧Ｐ及び加熱炉装入前スラブ情報としてのＳｉ含有量から、図示しない記憶領域に記憶されたスラブのＳｉ含有量に応じた接触面圧Ｐと接触熱伝達係数ｈに対する補正係数Ｋとの関係を参照して、スラブのＳｉ含有量に応じた圧力補正係数Ｋを設定する。図４はスラブのＳｉ含有量に応じた接触面圧Ｐと接触熱伝達係数ｈに対する補正係数Ｋとの関係を示したものであり、該補正係数Ｋは予め接触面圧Ｐに応じて定められ、ここでは接触面圧Ｐ＝１５ｋｇ／ｃｍ2 を１．０としている。
【００４０】
比較手段３６は、スラブ炉内位置を検出する位置検出手段３５によってスラブが抽出口に近づいたことが検知されると、スキッドマーク演算手段３４によって算出されたスラブのスキッドマーク計算値と予め設定されたスキッドマーク目標値とを比較し、両者が一致した時に加熱炉からスラブを抽出すべく該スラブを搬送する駆動装置に図示しない駆動回路等を介してスラブ抽出信号を出力する。
【００４１】
次に、かかる計算装置による計算手順を図１０のフローチャートを参照して説明する。ここで、ステップＳ４０及びステップＳ４１は図９の圧力補正係数演算手段３０に、ステップＳ４２は補正手段３１に、ステップＳ４３はスラブ境界条件設定手段３２に、ステップＳ４４及びステップＳ４５はスラブ温度演算手段３３に、ステップＳ４６はスキッドマーク演算手段３４に、ステップＳ４７及びステップＳ４８は比較手段３６にそれぞれ対応する。
【００４２】
ステップＳ４０及びステップＳ４１では、圧力補正係数演算手段３０がスラブ単重及び支持スキッド本数からスラブのスキッド接触面圧Ｐを算出するとともに、該接触面圧Ｐ及びＳｉ含有量から図４を参照してスラブのＳｉ含有量に応じた圧力補正係数Ｋを設定する。
【００４３】
ステップＳ４２では、補正手段３１が設定接触熱伝達係数ｈに圧力補正係数Ｋを乗じて補正接触熱伝達係数ｈk を設定し、ステップＳ４３では、スラブ境界条件設定手段３２が補正接触熱伝達係数ｈk を含む炉内情報（スラブ炉内位置、炉内温度、総括熱吸収率φCG、スキッドによるシャドーの影響度等）からスラブ境界条件を設定する。
【００４４】
ステップＳ４４及びステップＳ４５では、スラブ温度演算手段３３がスラブ境界条件からｔ（ｓｅｃ）間におけるスラブ各メッシュの熱収支（抜熱量）計算を行うと共に、ｔ（ｓｅｃ）後のスラブの各メッシュの温度を算出し、ステップＳ４６では、スキッドマーク演算手段３４がスラブ温度演算手段３３によって得られた計算値を基にスキッドマークを算出する。
【００４５】
ステップＳ４７及びステップＳ４８では、位置検出手段３５によってスラブが抽出口に近づいたことが検知されると、比較手段３６がスキッドマーク計算値と予め設定されたスキッドマーク目標値とを比較し、両者が一致した時に加熱炉からスラブを抽出すべく該スラブを搬送する駆動装置に図示しない駆動回路等を介してスラブ抽出信号を出力する。なお、位置検出手段３５によってスラブが抽出口に近づいたことが検知されない場合は、検知されるまでステップＳ４０〜ステップＳ４７を繰り返し、また、スキッドマーク計算値と予め設定されたスキッドマーク目標値とが一致しない場合には、一致するまでステップＳ４０〜ステップＳ４８を繰り返す。
【００４６】
上記の説明から明らかなように、この実施の形態では、予めスラブのスキッドへの接触圧力に応じて定められた接触熱伝達係数ｈに対する補正係数Ｋを用いて該接触熱伝達係数ｈを補正し、これを補正接触熱伝達係数ｈk として抜熱量の計算に使用しているので、スラブの長さが変化してスラブのスキッド接触圧力が変化した場合においても、スラブのスキッド接触部での抜熱量、ひいてはスキッドマーク計算を高精度で行うことができ、特に、スラブの抽出温度が一定の場合には、第１の態様の実施の形態と略同様の精度を確保することができる。この結果、スキッドマーク計算値とスキッドマーク実績値とのずれが大幅に低減して加熱炉燃料原単位の低減及び製品品質の向上を図ることができる。
【００４７】
また、補正係数Ｋを珪素鋼のＳｉ含有量に応じて設定しているので、スラブのスキッド接触部での抜熱量の計算をより高精度で行うことができる。
なお、上記各態様の実施の形態では被加熱材としてのスラブを珪素鋼とした場合を例に採ったが、これに限定されず、珪素鋼以外、例えば普通鋼にも本発明を適用してもよい。
【００４８】
【実施例】
本発明の第１の態様の実施の形態を本発明法とし、スラブとスキッドとの間の接触熱伝達係数を普通鋼よりも大きくしたものを従来法とし、その他は同一条件として、スキッドマーク実績値とスキッドマーク計算値との比較を行った。結果を図５及び図６に示す。各図から明らかなように、従来法ではスキッドマーク実績値とスキッドマーク計算値が大きくずれているのに対し、本発明法ではスキッドマーク実績値とスキッドマーク計算値が略一致していることが判る。
【００４９】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、請求項１の発明によれば、被加熱材の長さが変化して被加熱材のスキッド接触圧力が変化した場合においても、被加熱材のスキッド接触部での抜熱量、ひいてはスキッドマーク計算を高精度で行うことができるので、スキッドマーク計算値とスキッドマーク実績値とのずれが大幅に低減して加熱炉燃料原単位の低減及び製品品質の向上を図ることができるという効果が得られる。
【００５０】
請求項２の発明では、請求項１の発明に加えて、被加熱材が珪素鋼の場合に、補正係数を珪素鋼のＳｉ含有量に応じて設定しているので、珪素鋼のスキッド接触部での抜熱量の計算を行うにあたって、該計算をより高精度で行うことができるという効果が得られる。
【００５１】
請求項３の発明では、スラブの抽出温度が変化した場合においても、被加熱材のスキッド接触部での抜熱量、ひいてはスキッドマーク計算を高精度で行うことができるので、スキッドマーク計算値とスキッドマーク実績値とのずれが大幅に低減して加熱炉燃料原単位の低減及び製品品質の向上を図ることができるという効果が得られる。
【００５２】
請求項４の発明では、請求項３の発明に加えて、被加熱材が珪素鋼の場合に、接触熱伝達係数を珪素鋼のＳｉ含有量に応じて設定しているので、珪素鋼のスキッド接触部での抜熱量の計算を行うに当たって、該計算精度をより高めることができるという効果が得られる。
【００５３】
請求項５の発明では、被加熱材の抽出温度が変化した場合及び被加熱材の長さが変化して該被加熱材のスキッド接触圧力が変化した場合においても、被加熱材のスキッド接触部での抜熱量、ひいてはスキッドマーク計算を高精度で行うことができるので、スキッドマーク計算値とスキッドマーク実績値とのずれが大幅に低減して加熱炉燃料原単位の低減及び製品品質の向上を図ることができるという効果が得られる。
【００５４】
請求項６の発明では、請求項５の発明に加えて、被加熱材が珪素鋼の場合に、設定接触熱伝達係数及び補正係数を珪素鋼のＳｉ含有量に応じて設定しているので、被加熱材のスキッド接触部での抜熱量の計算を行うにあたって、該計算をより高精度で行うことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の態様の実施の形態の一例である加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法に使用する計算装置のブロック図である。
【図２】該計算装置による計算手順を説明するためのフローチャート図である。
【図３】Ｓｉ含有量に応じたスラブのスキッド接触部の温度と接触熱伝達係数との関係を示すグラフ図である。
【図４】Ｓｉ含有量に応じたスラブのスキッド接触圧力と補正係数との関係を示すグラフ図である。
【図５】従来法でのスキッドマーク実績値とスキッドマーク計算値との関係を示すグラフ図である。
【図６】本発明法でのスキッドマーク実績値とスキッドマーク計算値との関係を示すグラフ図である。
【図７】本発明の第２の態様の実施の形態の一例である加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法に使用する計算装置のブロック図である。
【図８】該計算装置による計算手順を説明するためのフローチャート図である。
【図９】本発明の第３の態様の実施の形態の一例である加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法に使用する計算装置のブロック図である。
【図１０】該計算装置による計算手順を説明するためのフローチャート図である。
【図１１】スラブ下面の伝熱形態を説明するための説明図である。
【符号の説明】
ｈ…接触熱伝達係数
Ｋ…補正係数
ｈCk…補正接触熱伝達係数
ｈC …設定接触熱伝達係数
ｈk …補正接触熱伝達係数
１…スラブ温度設定手段
２…温度センサ
３…接触熱伝達係数演算手段
４…圧力補正係数演算手段
５…補正手段
６…スラブ境界条件設定手段
７…スラブ温度演算手段
８…スキッドマーク演算手段
９…位置検出センサ
１０…比較手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として電力トランスの鉄心に用いられる方向性珪素鋼あるいは無方向性珪素鋼を被加熱材とした加熱炉の燃焼制御における該被加熱材の抽出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加熱炉の燃焼制御では、スラブ（被加熱材）とスキッドとの間の接触熱伝達係数を用いてスラブのスキッドへの抜熱量を算出し、該抜熱量等に基づいてスキッドマーク（スラブのスキッドの接触部分の平均温度と非接触部分の平均温度との差）を計算して該スキッドマーク計算値と予め定められた目標値とが一致した時にスラブが所定の温度まで加熱されたものと判断して該スラブを加熱炉から抽出するようにしている。
【０００３】
ところで、被加熱材として方向性あるいは無方向性珪素鋼を用いる場合には、珪素鋼はスキッドと接触している部分の抜熱が普通鋼のそれより大きいため、抜熱量ひいてはスキッドマークの計算精度が悪化する。したがって、珪素鋼の場合は、普通鋼よりシャドーの影響を大きくするか、あるいはスラブとスキッドとの間の接触熱伝達係数を普通鋼より大きくする等して抜熱量の計算精度の向上を図っている（図１１参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように珪素鋼の場合について、普通鋼よりシャドーの影響を大きくするか、あるいはスラブとスキッドとの間の接触熱伝達係数を普通鋼よりも大きくして抜熱量の計算精度の向上を図っても、シャドーの影響度及び接触熱伝達係数の変更率を一定にしているため、スラブの抽出温度が変化した場合には、スラブのスキッド接触部での抜熱量の計算精度が悪化してスキッドマーク計算値とスキッドマーク実績値とが大きくずれてしまい、この結果、加熱炉燃料原単位の悪化や製品品質にばらつきが生じるという不都合がある。
【０００５】
また、スラブの抽出温度が変化しない場合でも、スラブの長さが変化すると、該長さに応じてスラブのスキッド接触圧力が変化するため、スラブのスキッド接触部での抜熱量の計算精度が悪化してスキッドマーク計算値とスキッドマーク実績値とが大きくずれてしまい、この結果、加熱炉燃料原単位の悪化や製品品質にばらつきが生じるという不都合がある。
【０００６】
本発明はかかる不都合を解消するためになされたものであり、被加熱材のスキッド接触部での抜熱量の計算を高精度で行えるようにしてスキッドマーク計算値とスキッドマーク実績値とのずれを大幅に低減し、これにより、加熱炉燃料原単位の低減や製品品質の向上を図ることができる加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項１に係る加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法は、被加熱材とスキッドとの間の接触熱伝達係数を用いて算出される前記被加熱材の前記スキッドへの抜熱量に基づいてスキッドマークを計算し、該スキッドマーク計算値と予め定められた目標値とが一致した時に加熱炉から前記被加熱材を抽出するようにした加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法において、
予め前記被加熱材の前記スキッドへの接触面圧と前記接触熱伝達係数に対する補正係数との関係を定め、
前記被加熱材の単重及び前記スキッドの本数から前記被加熱材の前記スキッドへの接触面圧を算出し、
算出された前記接触面圧から前記予め定められた関係に基づいて前記補正係数を設定し、
設定された前記補正係数を前記接触熱伝達係数に乗じることにより前記接触熱伝達係数を補正することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法は、請求項１において、前記被加熱材が珪素鋼の場合に、予め前記被加熱材の前記スキッドへの接触面圧及びＳｉ含有量と前記接触熱伝達係数に対する補正係数との関係を定め、前記補正係数を算出された前記接触面圧及び前記Ｓｉ含有量から前記予め定められた関係に基づいて設定することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法は、被加熱材とスキッドとの間の接触熱伝達係数を用いて算出される前記被加熱材の前記スキッドへの抜熱量に基づいてスキッドマークを計算し、該スキッドマーク計算値と予め定められた目標値とが一致した時に加熱炉から前記被加熱材を抽出するようにした加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法において、
予め前記被加熱材の前記スキッドに接触する部分の温度と前記接触熱伝達係数との関係を定め、
前記加熱炉へ装入する前の前記被加熱材の温度を検出し、
検出された前記加熱炉へ装入する前の前記被加熱材の温度から前記加熱炉内の前記被加熱材の温度を設定し、
設定された前記加熱炉内の前記被加熱材の温度から前記被加熱材の前記スキッドに接触する部分の温度を算出し、
算出された前記被加熱材の前記スキッドに接触する部分の温度から前記予め定められた関係に基づいて前記接触熱伝達係数を設定することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法は、請求項３において、前記被加熱材が珪素鋼の場合に、予め前記被加熱材の前記スキッドに接触する部分の温度及びＳｉ含有量と前記接触熱伝達係数との関係を定め、前記接触熱伝達係数を算出された前記被加熱材の前記スキッドに接触する部分の温度及び前記Ｓｉ含有量から前記予め定められた関係に基づいて設定することを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法は、被加熱材とスキッドとの間の接触熱伝達係数を用いて算出される前記被加熱材の前記スキッドへの抜熱量に基づいてスキッドマークを計算し、該スキッドマーク計算値と予め定められた目標値とが一致した時に加熱炉から前記被加熱材を抽出するようにした加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法において、
予め前記被加熱材の前記スキッドに接触する部分の温度と前記接触熱伝達係数との関係を定め、
前記加熱炉へ装入する前の前記被加熱材の温度を検出し、
検出された前記加熱炉へ装入する前の前記被加熱材の温度から前記加熱炉内の前記被加熱材の温度を設定し、
設定された前記加熱炉内の前記被加熱材の温度から前記被加熱材の前記スキッドに接触する部分の温度を算出し、
算出された前記被加熱材の前記スキッドに接触する部分の温度から前記予め定められた関係に基づいて前記接触熱伝達係数を設定してこれを設定接触熱伝達係数とするとともに、
予め前記被加熱材の前記スキッドへの接触面圧と前記接触熱伝達係数に対する補正係数との関係を定め、
前記被加熱材の単重及び前記スキッドの本数から前記被加熱材の前記スキッドへの接触面圧を算出し、
算出された前記接触面圧から前記予め定められた関係に基づいて前記補正係数を設定し、
設定された前記補正係数を前記設定接触熱伝達係数に乗じることにより前記設定接触熱伝達係数を補正することを特徴とする。
【００１２】
請求項６に係る加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法は、請求項５において、前記被加熱材が珪素鋼の場合に、予め前記被加熱材の前記スキッドに接触する部分の温度及びＳｉ含有量と前記接触熱伝達係数との関係を定め、前記設定接触熱伝達係数を算出された前記被加熱材の前記スキッドに接触する部分の温度及び前記Ｓｉ含有量から前記予め定められた関係に基づいて設定するとともに、予め前記被加熱材の前記スキッドへの接触面圧及びＳｉ含有量と前記接触熱伝達係数に対する補正係数との関係を定め、前記補正係数を算出された前記接触面圧及び前記Ｓｉ含有量から前記予め定められた関係に基づいて設定することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。図１は本発明の第１の態様の実施の形態の一例である加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法に使用するマイクロコンピュータ等からなる計算装置のブロック図、図２は該計算装置による計算手順を説明するためのフローチャート図、図３はＳｉ含有量に応じたスラブのスキッド接触部の温度と接触熱伝達係数との関係を示すグラフ図、図４はＳｉ含有量に応じたスラブのスキッド接触圧力と補正係数との関係を示すグラフ図、図５は従来法でのスキッドマーク実績値とスキッドマーク計算値との関係を示すグラフ図、図６は本発明法でのスキッドマーク実績値とスキッドマーク計算値との関係を示すグラフ図、図７は本発明の第２の態様の実施の形態の一例である加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法に使用するマイクロコンピュータ等からなる計算装置のブロック図、図８は該計算装置による計算手順を説明するためのフローチャート図、図９は本発明の第３の態様の実施の形態の一例である加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法に使用するマイクロコンピュータ等からなる計算装置のブロック図、図１０は該計算装置による計算手順を説明するためのフローチャート図である。
【００１４】
まず、図１を参照して、本発明の第１の態様の実施の形態に用いる計算装置を説明すると、この計算装置は、各メッシュのスラブ（珪素鋼）温度を設定するスラブ温度設定手段１と、スキッド接触部スラブ温度から設定接触熱伝達係数ｈC を演算する接触熱伝達係数演算手段３と、設定接触熱伝達係数ｈC に対する圧力補正係数Ｋを演算する圧力補正係数演算手段４と、圧力補正係数Ｋを用いて設定接触熱伝達係数ｈC を補正して補正接触熱伝達係数ｈCkを算出する補正手段５と、補正接触熱伝達係数ｈCkを含む炉内情報（スラブ炉内位置、炉内温度、総括熱吸収率φCG、スキッドによるシャドーの影響度等）からスラブ境界条件を設定するスラブ境界条件設定手段６と、スラブ境界条件からｔ（ｓｅｃ）間におけるスラブ各メッシュの熱収支（抜熱量）計算を行うと共にｔ（ｓｅｃ）後のスラブの各メッシュの温度を算出するスラブ温度演算手段７と、スラブ温度演算手段７によって得られた計算値を基にスキッドマークを算出するスキッドマーク演算手段８と、スキッドマーク計算値と予め定められた目標値とが一致した時に加熱炉からスラブを抽出すべく該スラブを搬送する駆動装置に図示しない駆動回路等を介してスラブ抽出信号を出力する比較手段１０とを備える。
【００１５】
スラブ温度設定手段１は、加熱炉の装入口近傍に配置された温度センサ２によって得られる加熱炉装入前スラブ情報としての装入前スラブ温度に基づいて各メッシュの炉内スラブ温度を設定する。
【００１６】
接触熱伝達係数演算手段３は、スラブ温度設定手段１による設定炉内スラブ温度から求められるスラブのスキッド接触部温度及び加熱炉装入前スラブ情報としてのスラブのＳｉ含有量から、図示しない記憶領域に記憶されたスラブのＳｉ含有量に応じたスラブのスキッド接触部温度と接触熱伝達係数ｈとの関係を参照して、スラブのスキッド接触部温度に応じた接触熱伝達係数ｈC を設定し、これを設定接触熱伝達係数とする。図３はスラブのスキッド接触圧力１５ｋｇ／ｃｍ2 におけるスラブのＳｉ含有量に応じたスラブのスキッド接触部温度と接触熱伝達係数ｈとの関係を示したものであり、図から明らかなようにスラブのスキッド接触部温度が１０００°Ｃを越えると接触熱伝達係数ｈが極端に大きくなるのが判る。
【００１７】
圧力補正係数演算手段４は、加熱炉装入前スラブ情報としてのスラブ単重及び支持スキッド本数からスラブのスキッド接触面圧Ｐを算出するとともに、該接触面圧Ｐ及び加熱炉装入前スラブ情報としてのＳｉ含有量から、図示しない記憶領域に記憶されたスラブのＳｉ含有量に応じた接触面圧Ｐと接触熱伝達係数ｈに対する補正係数Ｋとの関係を参照して、スラブのＳｉ含有量に応じた圧力補正係数Ｋを設定する。図４はスラブのＳｉ含有量に応じた接触面圧Ｐと接触熱伝達係数ｈに対する補正係数Ｋとの関係を示したものであり、該補正係数Ｋは予め接触面圧Ｐに応じて定められ、ここでは接触面圧Ｐ＝１５ｋｇ／ｃｍ2 を１．０としている。
【００１８】
比較手段１０は、スラブの炉内位置を検出する位置検出手段９によってスラブが抽出口に近づいたことが検知されると、スキッドマーク演算手段１０によって算出されたスラブのスキッドマーク計算値と予め設定されたスキッドマーク目標値とを比較し、両者が一致した時に加熱炉からスラブを抽出すべく該スラブを搬送する駆動装置に図示しない駆動回路等を介してスラブ抽出信号を出力する。
【００１９】
次に、かかる計算装置による計算手順を図２のフローチャートを参照して説明する。ここで、ステップＳ１０は図１のスラブ温度設定手段１に、ステップＳ１１は接触熱伝達係数演算手段３に、ステップＳ１２及びステップＳ１３は圧力補正係数演算手段４に、ステップＳ１４は補正手段５に、ステップＳ１５はスラブ境界条件設定手段６に、ステップＳ１６及びステップＳ１７はスラブ温度演算手段７に、ステップＳ１８はスキッドマーク演算手段８に、ステップＳ１９及びステップＳ２０は比較手段１０にそれぞれ対応する。
【００２０】
ステップＳ１０では、装入前スラブ温度からスラブ温度設定手段１が各メッシュの炉内スラブ温度を設定し、ステップＳ１１では、設定接触熱伝達係数演算手段３が炉内スラブ温度から求められるスラブのスキッド接触部温度及びスラブのＳｉ含有量から図３を参照してスラブのスキッド接触部温度に応じた接触熱伝達係数ｈC を設定する。
【００２１】
ステップＳ１２及びステップＳ１３では、圧力補正係数演算手段４がスラブ単重及び支持スキッド本数からスラブのスキッド接触面圧Ｐを算出するとともに、該接触面圧Ｐ及びＳｉ含有量から図４を参照してスラブのＳｉ含有量に応じた圧力補正係数Ｋを設定する。
【００２２】
ステップＳ１４では、補正手段５が設定接触熱伝達係数ｈC に圧力補正係数Ｋを乗じて補正接触熱伝達係数ｈCkを設定し、ステップＳ１５では、スラブ境界条件設定手段６が補正接触熱伝達係数ｈCkを含む炉内情報（スラブ炉内位置、炉内温度、総括熱吸収率φCG、スキッドによるシャドーの影響度等）からスラブ境界条件を設定する。
【００２３】
ステップＳ１６及びステップＳ１７では、スラブ温度演算手段７がスラブ境界条件からｔ（ｓｅｃ）間におけるスラブ各メッシュの熱収支（抜熱量）計算を行うと共に、ｔ（ｓｅｃ）後のスラブの各メッシュの温度を算出し、ステップＳ１８では、スキッドマーク演算手段８がスラブ温度演算手段７によって得られた計算値を基にスキッドマークを算出する。
【００２４】
ステップＳ１９及びステップＳ２０では、位置検出手段９によってスラブが抽出口に近づいたことが検知されると、比較手段１０がスキッドマーク計算値と予め設定されたスキッドマーク目標値とを比較し、両者が一致した時に加熱炉からスラブを抽出すべく該スラブを搬送する駆動装置に図示しない駆動回路等を介してスラブ抽出信号を出力する。なお、位置検出手段９によってスラブが抽出口に近づいたことが検知されない場合は、検知されるまでステップＳ１０〜ステップＳ１９を繰り返し、また、スキッドマーク計算値と予め設定されたスキッドマーク目標値とが一致しない場合には一致するまでステップＳ１０〜ステップＳ２０を繰り返す。
【００２５】
上記の説明から明らかなように、この実施の形態では、スラブのスキッド接触部の温度に応じた接触熱伝達係数ｈC を設定するとともに、予めスラブのスキッドへの接触圧力に応じて定められた接触熱伝達係数ｈに対する補正係数Ｋを用いて設定接触熱伝達係数ｈC を補正し、これを補正接触熱伝達係数ｈCkとして抜熱量の計算に使用しているので、スラブの抽出温度が変化した場合及びスラブの長さが変化してスラブのスキッド接触圧力が変化した場合においても、スラブのスキッド接触部での抜熱量、ひいてはスキッドマーク計算を高精度で行うことができ、この結果、スキッドマーク計算値とスキッドマーク実績値とのずれが大幅に低減して加熱炉燃料原単位の低減及び製品品質の向上を図ることができる。
【００２６】
また、設定接触熱伝達係数ｈC 及び補正係数Ｋを珪素鋼のＳｉ含有量に応じて設定しているので、スラブのスキッド接触部での抜熱量の計算をより高精度で行うことができる。
【００２７】
次に、本発明の第２の態様の実施の形態の一例である加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法を図７、図８及び図３を参照して説明する。
まず、図７を参照して、この実施の形態に用いる計算装置を説明すると、この計算装置は、各メッシュのスラブ（珪素鋼）温度を設定するスラブ温度設定手段２０と、スキッド接触部スラブ温度から設定接触熱伝達係数ｈC を演算する接触熱伝達係数演算手段２２と、設定接触熱伝達係数ｈC を含む炉内情報（スラブ炉内位置、炉内温度、総括熱吸収率φCG、スキッドによるシャドーの影響度等）からスラブ境界条件を設定するスラブ境界条件設定手段２３と、スラブ境界条件からｔ（ｓｅｃ）間におけるスラブ各メッシュの熱収支（抜熱量）計算を行うと共にｔ（ｓｅｃ）後のスラブの各メッシュの温度を算出するスラブ温度演算手段２４と、スラブ温度演算手段２４によって得られた計算値を基にスキッドマークを算出するスキッドマーク演算手段２５と、スキッドマーク計算値と予め定められた目標値とが一致した時に加熱炉からスラブを抽出すべく該スラブを搬送する駆動装置に図示しない駆動回路等を介してスラブ抽出信号を出力する比較手段２７とを備える。
【００２８】
スラブ温度設定手段２０は、加熱炉の装入口近傍に配置された温度センサ２１によって得られる加熱炉装入前スラブ情報としての装入前スラブ温度に基づいて各メッシュの炉内スラブ温度を設定する。
【００２９】
接触熱伝達係数演算手段２２は、スラブ温度設定手段２０による設定炉内スラブ温度から求められるスラブのスキッド接触部温度及び加熱炉装入前スラブ情報としてのスラブのＳｉ含有量から、図示しない記憶領域に記憶されたスラブのＳｉ含有量に応じたスラブのスキッド接触部温度と接触熱伝達係数ｈとの関係を参照して、スラブのスキッド接触部温度に応じた接触熱伝達係数ｈC を設定する。図３はスラブのスキッド接触圧力１５ｋｇ／ｃｍ2 におけるスラブのＳｉ含有量に応じたスラブのスキッド接触部温度と接触熱伝達係数ｈとの関係を示したものであり、図から明らかなようにスラブのスキッド接触部温度が１０００°Ｃを越えると接触熱伝達係数ｈが極端に大きくなるのが判る。
【００３０】
比較手段２７は、スラブ炉内位置を検出する位置検出手段２６によってスラブが抽出口に近づいたことが検知されると、スキッドマーク演算手段２５によって算出されたスラブのスキッドマーク計算値と予め設定されたスキッドマーク目標値とを比較し、両者が一致した時に加熱炉からスラブを抽出すべく該スラブを搬送する駆動装置に図示しない駆動回路等を介してスラブ抽出信号を出力する。
【００３１】
次に、かかる計算装置による計算手順を図８のフローチャートを参照して説明する。ここで、ステップＳ３０は図７のスラブ温度設定手段２０に、ステップＳ３１は接触熱伝達係数演算手段２２に、ステップＳ３２はスラブ境界条件設定手段２３に、ステップＳ３３及びステップＳ３４はスラブ温度演算手段２４に、ステップＳ３５はスキッドマーク演算手段２５に、ステップＳ３６及びステップＳ３７は比較手段２７にそれぞれ対応する。
【００３２】
ステップＳ３０では、装入前スラブ温度からスラブ温度設定手段２０が各メッシュの炉内スラブ温度を設定し、ステップＳ３１では、設定接触熱伝達係数演算手段２２が炉内スラブ温度から求められるスラブのスキッド接触部温度及びスラブのＳｉ含有量から図３を参照してスラブのスキッド接触部温度に応じた接触熱伝達係数ｈC を設定する。
【００３３】
ステップＳ３２では、スラブ境界条件設定手段２３が接触熱伝達係数ｈC を含む炉内情報（スラブ炉内位置、炉内温度、総括熱吸収率φCG、スキッドによるシャドーの影響度等）からスラブ境界条件を設定する。
【００３４】
ステップＳ３３及びステップＳ３４では、スラブ温度演算手段２４がスラブ境界条件からｔ（ｓｅｃ）間におけるスラブ各メッシュの熱収支（抜熱量）計算を行うと共に、ｔ（ｓｅｃ）後のスラブの各メッシュの温度を算出し、ステップＳ３５では、スキッドマーク演算手段２５がスラブ温度演算手段２４によって得られた計算値を基にスキッドマークを算出する。
【００３５】
ステップＳ３６及びステップＳ３７では、位置検出手段２６によってスラブが抽出口に近づいたことが検知されると、比較手段２７がスキッドマーク計算値と予め設定されたスキッドマーク目標値とを比較し、両者が一致した時に加熱炉からスラブを抽出すべく該スラブを搬送する駆動装置に図示しない駆動回路等を介してスラブ抽出信号を出力する。なお、位置検出手段２６によってスラブが抽出口に近づいたことが検知されない場合は、検知されるまでステップＳ３０〜ステップＳ３６を繰り返し、また、スキッドマーク計算値と予め設定されたスキッドマーク目標値とが一致しない場合には、一致するまでステップＳ３０〜ステップＳ３７を繰り返す。
【００３６】
上記の説明から明らかなように、この実施の形態では、スラブのスキッド接触部の温度に応じた接触熱伝達係数ｈC を設定し、これを接触熱伝達係数ｈC として抜熱量の計算に使用しているので、スラブの抽出温度が変化した場合においても、スラブのスキッド接触部での抜熱量、ひいてはスキッドマーク計算を高精度で行うことができ、特に、スラブの長さが一定の場合には、第１の態様の実施の形態と略同様の精度を確保することができる。この結果、スキッドマーク計算値とスキッドマーク実績値とのずれが大幅に低減して加熱炉燃料原単位の低減及び製品品質の向上を図ることができる。
【００３７】
また、接触熱伝達係数ｈC を珪素鋼のＳｉ含有量に応じて設定しているので、スラブのスキッド接触部での抜熱量の計算精度をより高めることができる。
次に、本発明の第３の態様の実施の形態の一例である加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法を図９、図１０及び図４を参照して説明する。なお、スラブは珪素鋼とする。
【００３８】
まず、図９を参照して、この実施の形態に用いる計算装置を説明すると、この計算装置は、加熱炉装入前のスラブ情報としての接触熱伝達係数ｈに対する圧力補正係数Ｋを演算する圧力補正係数演算手段３０と、圧力補正係数Ｋを用いて接触熱伝達係数ｈを補正して補正接触熱伝達係数ｈk を算出する補正手段３１と、補正接触熱伝達係数ｈk を含む炉内情報（スラブ炉内位置、炉内温度、総括熱吸収率φCG、スキッドによるシャドーの影響度等）からスラブ境界条件を設定するスラブ境界条件設定手段３２と、スラブ境界条件からｔ（ｓｅｃ）間におけるスラブ各メッシュの熱収支（抜熱量）計算を行うと共にｔ（ｓｅｃ）後のスラブの各メッシュの温度を算出するスラブ温度演算手段３３と、スラブ温度演算手段３３によって得られた計算値を基にスキッドマークを算出するスキッドマーク演算手段３４と、スキッドマーク計算値と予め定められた目標値とが一致した時に加熱炉からスラブを抽出すべく該スラブを搬送する駆動装置に図示しない駆動回路等を介してスラブ抽出信号を出力する比較手段３６とを備える。
【００３９】
圧力補正係数演算手段３０は、加熱炉装入前スラブ情報としてのスラブ単重及び支持スキッド本数からスラブのスキッド接触面圧Ｐを算出するとともに、該接触面圧Ｐ及び加熱炉装入前スラブ情報としてのＳｉ含有量から、図示しない記憶領域に記憶されたスラブのＳｉ含有量に応じた接触面圧Ｐと接触熱伝達係数ｈに対する補正係数Ｋとの関係を参照して、スラブのＳｉ含有量に応じた圧力補正係数Ｋを設定する。図４はスラブのＳｉ含有量に応じた接触面圧Ｐと接触熱伝達係数ｈに対する補正係数Ｋとの関係を示したものであり、該補正係数Ｋは予め接触面圧Ｐに応じて定められ、ここでは接触面圧Ｐ＝１５ｋｇ／ｃｍ2 を１．０としている。
【００４０】
比較手段３６は、スラブ炉内位置を検出する位置検出手段３５によってスラブが抽出口に近づいたことが検知されると、スキッドマーク演算手段３４によって算出されたスラブのスキッドマーク計算値と予め設定されたスキッドマーク目標値とを比較し、両者が一致した時に加熱炉からスラブを抽出すべく該スラブを搬送する駆動装置に図示しない駆動回路等を介してスラブ抽出信号を出力する。
【００４１】
次に、かかる計算装置による計算手順を図１０のフローチャートを参照して説明する。ここで、ステップＳ４０及びステップＳ４１は図９の圧力補正係数演算手段３０に、ステップＳ４２は補正手段３１に、ステップＳ４３はスラブ境界条件設定手段３２に、ステップＳ４４及びステップＳ４５はスラブ温度演算手段３３に、ステップＳ４６はスキッドマーク演算手段３４に、ステップＳ４７及びステップＳ４８は比較手段３６にそれぞれ対応する。
【００４２】
ステップＳ４０及びステップＳ４１では、圧力補正係数演算手段３０がスラブ単重及び支持スキッド本数からスラブのスキッド接触面圧Ｐを算出するとともに、該接触面圧Ｐ及びＳｉ含有量から図４を参照してスラブのＳｉ含有量に応じた圧力補正係数Ｋを設定する。
【００４３】
ステップＳ４２では、補正手段３１が設定接触熱伝達係数ｈに圧力補正係数Ｋを乗じて補正接触熱伝達係数ｈk を設定し、ステップＳ４３では、スラブ境界条件設定手段３２が補正接触熱伝達係数ｈk を含む炉内情報（スラブ炉内位置、炉内温度、総括熱吸収率φCG、スキッドによるシャドーの影響度等）からスラブ境界条件を設定する。
【００４４】
ステップＳ４４及びステップＳ４５では、スラブ温度演算手段３３がスラブ境界条件からｔ（ｓｅｃ）間におけるスラブ各メッシュの熱収支（抜熱量）計算を行うと共に、ｔ（ｓｅｃ）後のスラブの各メッシュの温度を算出し、ステップＳ４６では、スキッドマーク演算手段３４がスラブ温度演算手段３３によって得られた計算値を基にスキッドマークを算出する。
【００４５】
ステップＳ４７及びステップＳ４８では、位置検出手段３５によってスラブが抽出口に近づいたことが検知されると、比較手段３６がスキッドマーク計算値と予め設定されたスキッドマーク目標値とを比較し、両者が一致した時に加熱炉からスラブを抽出すべく該スラブを搬送する駆動装置に図示しない駆動回路等を介してスラブ抽出信号を出力する。なお、位置検出手段３５によってスラブが抽出口に近づいたことが検知されない場合は、検知されるまでステップＳ４０〜ステップＳ４７を繰り返し、また、スキッドマーク計算値と予め設定されたスキッドマーク目標値とが一致しない場合には、一致するまでステップＳ４０〜ステップＳ４８を繰り返す。
【００４６】
上記の説明から明らかなように、この実施の形態では、予めスラブのスキッドへの接触圧力に応じて定められた接触熱伝達係数ｈに対する補正係数Ｋを用いて該接触熱伝達係数ｈを補正し、これを補正接触熱伝達係数ｈk として抜熱量の計算に使用しているので、スラブの長さが変化してスラブのスキッド接触圧力が変化した場合においても、スラブのスキッド接触部での抜熱量、ひいてはスキッドマーク計算を高精度で行うことができ、特に、スラブの抽出温度が一定の場合には、第１の態様の実施の形態と略同様の精度を確保することができる。この結果、スキッドマーク計算値とスキッドマーク実績値とのずれが大幅に低減して加熱炉燃料原単位の低減及び製品品質の向上を図ることができる。
【００４７】
また、補正係数Ｋを珪素鋼のＳｉ含有量に応じて設定しているので、スラブのスキッド接触部での抜熱量の計算をより高精度で行うことができる。
なお、上記各態様の実施の形態では被加熱材としてのスラブを珪素鋼とした場合を例に採ったが、これに限定されず、珪素鋼以外、例えば普通鋼にも本発明を適用してもよい。
【００４８】
【実施例】
本発明の第１の態様の実施の形態を本発明法とし、スラブとスキッドとの間の接触熱伝達係数を普通鋼よりも大きくしたものを従来法とし、その他は同一条件として、スキッドマーク実績値とスキッドマーク計算値との比較を行った。結果を図５及び図６に示す。各図から明らかなように、従来法ではスキッドマーク実績値とスキッドマーク計算値が大きくずれているのに対し、本発明法ではスキッドマーク実績値とスキッドマーク計算値が略一致していることが判る。
【００４９】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、請求項１の発明によれば、被加熱材の長さが変化して被加熱材のスキッド接触圧力が変化した場合においても、被加熱材のスキッド接触部での抜熱量、ひいてはスキッドマーク計算を高精度で行うことができるので、スキッドマーク計算値とスキッドマーク実績値とのずれが大幅に低減して加熱炉燃料原単位の低減及び製品品質の向上を図ることができるという効果が得られる。
【００５０】
請求項２の発明では、請求項１の発明に加えて、被加熱材が珪素鋼の場合に、補正係数を珪素鋼のＳｉ含有量に応じて設定しているので、珪素鋼のスキッド接触部での抜熱量の計算を行うにあたって、該計算をより高精度で行うことができるという効果が得られる。
【００５１】
請求項３の発明では、スラブの抽出温度が変化した場合においても、被加熱材のスキッド接触部での抜熱量、ひいてはスキッドマーク計算を高精度で行うことができるので、スキッドマーク計算値とスキッドマーク実績値とのずれが大幅に低減して加熱炉燃料原単位の低減及び製品品質の向上を図ることができるという効果が得られる。
【００５２】
請求項４の発明では、請求項３の発明に加えて、被加熱材が珪素鋼の場合に、接触熱伝達係数を珪素鋼のＳｉ含有量に応じて設定しているので、珪素鋼のスキッド接触部での抜熱量の計算を行うに当たって、該計算精度をより高めることができるという効果が得られる。
【００５３】
請求項５の発明では、被加熱材の抽出温度が変化した場合及び被加熱材の長さが変化して該被加熱材のスキッド接触圧力が変化した場合においても、被加熱材のスキッド接触部での抜熱量、ひいてはスキッドマーク計算を高精度で行うことができるので、スキッドマーク計算値とスキッドマーク実績値とのずれが大幅に低減して加熱炉燃料原単位の低減及び製品品質の向上を図ることができるという効果が得られる。
【００５４】
請求項６の発明では、請求項５の発明に加えて、被加熱材が珪素鋼の場合に、設定接触熱伝達係数及び補正係数を珪素鋼のＳｉ含有量に応じて設定しているので、被加熱材のスキッド接触部での抜熱量の計算を行うにあたって、該計算をより高精度で行うことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の態様の実施の形態の一例である加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法に使用する計算装置のブロック図である。
【図２】該計算装置による計算手順を説明するためのフローチャート図である。
【図３】Ｓｉ含有量に応じたスラブのスキッド接触部の温度と接触熱伝達係数との関係を示すグラフ図である。
【図４】Ｓｉ含有量に応じたスラブのスキッド接触圧力と補正係数との関係を示すグラフ図である。
【図５】従来法でのスキッドマーク実績値とスキッドマーク計算値との関係を示すグラフ図である。
【図６】本発明法でのスキッドマーク実績値とスキッドマーク計算値との関係を示すグラフ図である。
【図７】本発明の第２の態様の実施の形態の一例である加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法に使用する計算装置のブロック図である。
【図８】該計算装置による計算手順を説明するためのフローチャート図である。
【図９】本発明の第３の態様の実施の形態の一例である加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法に使用する計算装置のブロック図である。
【図１０】該計算装置による計算手順を説明するためのフローチャート図である。
【図１１】スラブ下面の伝熱形態を説明するための説明図である。
【符号の説明】
ｈ…接触熱伝達係数
Ｋ…補正係数
ｈCk…補正接触熱伝達係数
ｈC …設定接触熱伝達係数
ｈk …補正接触熱伝達係数
１…スラブ温度設定手段
２…温度センサ
３…接触熱伝達係数演算手段
４…圧力補正係数演算手段
５…補正手段
６…スラブ境界条件設定手段
７…スラブ温度演算手段
８…スキッドマーク演算手段
９…位置検出センサ
１０…比較手段
Claims (6)
- 被加熱材とスキッドとの間の接触熱伝達係数を用いて算出される前記被加熱材の前記スキッドへの抜熱量に基づいてスキッドマークを計算し、該スキッドマーク計算値と予め定められた目標値とが一致した時に加熱炉から前記被加熱材を抽出するようにした加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法において、
予め前記被加熱材の前記スキッドへの接触面圧と前記接触熱伝達係数に対する補正係数との関係を定め、
前記被加熱材の単重及び前記スキッドの本数から前記被加熱材の前記スキッドへの接触面圧を算出し、
算出された前記接触面圧から前記予め定められた関係に基づいて前記補正係数を設定し、
設定された前記補正係数を前記接触熱伝達係数に乗じることにより前記接触熱伝達係数を補正することを特徴とする加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法。 - 前記被加熱材が珪素鋼の場合に、予め前記被加熱材の前記スキッドへの接触面圧及びＳｉ含有量と前記接触熱伝達係数に対する補正係数との関係を定め、前記補正係数を算出された前記接触面圧及び前記Ｓｉ含有量から前記予め定められた関係に基づいて設定することを特徴とする請求項１記載の加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法。
- 被加熱材とスキッドとの間の接触熱伝達係数を用いて算出される前記被加熱材の前記スキッドへの抜熱量に基づいてスキッドマークを計算し、該スキッドマーク計算値と予め定められた目標値とが一致した時に加熱炉から前記被加熱材を抽出するようにした加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法において、
予め前記被加熱材の前記スキッドに接触する部分の温度と前記接触熱伝達係数との関係を定め、
前記加熱炉へ装入する前の前記被加熱材の温度を検出し、
検出された前記加熱炉へ装入する前の前記被加熱材の温度から前記加熱炉内の前記被加熱材の温度を設定し、
設定された前記加熱炉内の前記被加熱材の温度から前記被加熱材の前記スキッドに接触する部分の温度を算出し、
算出された前記被加熱材の前記スキッドに接触する部分の温度から前記予め定められた関係に基づいて前記接触熱伝達係数を設定することを特徴とする加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法。 - 前記被加熱材が珪素鋼の場合に、予め前記被加熱材の前記スキッドに接触する部分の温度及びＳｉ含有量と前記接触熱伝達係数との関係を定め、前記接触熱伝達係数を算出された前記被加熱材の前記スキッドに接触する部分の温度及び前記Ｓｉ含有量から前記予め定められた関係に基づいて設定することを特徴とする請求項３記載の加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法。
- 被加熱材とスキッドとの間の接触熱伝達係数を用いて算出される前記被加熱材の前記スキッドへの抜熱量に基づいてスキッドマークを計算し、該スキッドマーク計算値と予め定められた目標値とが一致した時に加熱炉から前記被加熱材を抽出するようにした加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法において、
予め前記被加熱材の前記スキッドに接触する部分の温度と前記接触熱伝達係数との関係を定め、
前記加熱炉へ装入する前の前記被加熱材の温度を検出し、
検出された前記加熱炉へ装入する前の前記被加熱材の温度から前記加熱炉内の前記被加熱材の温度を設定し、
設定された前記加熱炉内の前記被加熱材の温度から前記被加熱材の前記スキッドに接触する部分の温度を算出し、
算出された前記被加熱材の前記スキッドに接触する部分の温度から前記予め定められた関係に基づいて前記接触熱伝達係数を設定してこれを設定接触熱伝達係数とするとともに、
予め前記被加熱材の前記スキッドへの接触面圧と前記接触熱伝達係数に対する補正係数との関係を定め、
前記被加熱材の単重及び前記スキッドの本数から前記被加熱材の前記スキッドへの接触面圧を算出し、
算出された前記接触面圧から前記予め定められた関係に基づいて前記補正係数を設定し、
設定された前記補正係数を前記設定接触熱伝達係数に乗じることにより前記設定接触熱伝達係数を補正することを特徴とする加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法。 - 前記被加熱材が珪素鋼の場合に、予め前記被加熱材の前記スキッドに接触する部分の温度及びＳｉ含有量と前記接触熱伝達係数との関係を定め、前記設定接触熱伝達係数を算出された前記被加熱材の前記スキッドに接触する部分の温度及び前記Ｓｉ含有量から前記予め定められた関係に基づいて設定するとともに、予め前記被加熱材の前記スキッドへの接触面圧及びＳｉ含有量と前記接触熱伝達係数に対する補正係数との関係を定め、前記補正係数を算出された前記接触面圧及び前記Ｓｉ含有量から前記予め定められた関係に基づいて設定することを特徴とする請求項５記載の加熱炉の燃焼制御における被加熱材の抽出方法。
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| CN102994736A (zh) * | 2012-12-11 | 2013-03-27 | 中冶南方(武汉)威仕工业炉有限公司 | 罩式炉退火模型修正方法 |
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