JPH0417621A - Method and device for setting temperature of heating furnace - Google Patents

Method and device for setting temperature of heating furnace

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JPH0417621A
JPH0417621A JP11858990A JP11858990A JPH0417621A JP H0417621 A JPH0417621 A JP H0417621A JP 11858990 A JP11858990 A JP 11858990A JP 11858990 A JP11858990 A JP 11858990A JP H0417621 A JPH0417621 A JP H0417621A
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JP
Japan
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furnace
temperature
furnace temperature
slab
slabs
Prior art date
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Application number
JP11858990A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomio Yamada
富美夫 山田
Hisashi Ezure
江連 久
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH0417621A publication Critical patent/JPH0417621A/en
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Abstract

PURPOSE:To automatically control the temp. in a heating furnace where the slabs of different sizes coexist to the values adaptive to the respective slabs by using a specific furnace temp. setting device at the time of subjecting the many steel slabs to a continuous heat treatment in the heating furnace having plural treating zones. CONSTITUTION:A slab temp. computing device 6 computes the temp. of all the slabs in a fresh in-furnace position, tentatively sets a preset furnace temp. to the slabs of the same zone and predicts the slab temp. in the outlets of the respective zones when one piece of the slab is ejected from the heating furnace 9 at the time of subjecting the many steel slabs of the different sizes to the heating treatment in the heating furnace 9 having the plural treating zones. The control rules of a knowledge base 3 are then obtd. from fuzzy inference by a fuzzy inference device 7 in accordance with the deviation from the target temp. 10 in the outlets of the zones and the residence time in the furnace within the same zone determined from the ejection pitch 11 of the slabs. The change rate of the furnace temp. is then determined for all the slabs within the same zone and the slab with which the change rate is largest, i.e., the neck slab is found. The temp. set value at which the neck slab is not overhardened or underhardened is then determined by a furnace temp. computing device 8. This value is outputted and transmitted to the heating furnace 9. The furnace temp. is thus adequately controlled.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的コ (産業上の利用分野) 本発明はスラブ等の鋼片を連続した複数の帯で加熱する
連続加熱炉における炉温の設定方法および装置に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Objective of the Invention (Industrial Application Field) The present invention relates to a method and apparatus for setting a furnace temperature in a continuous heating furnace for heating steel pieces such as slabs in a plurality of continuous zones.

(従来の技術) 一般に、連続加熱炉(以下、単に加熱炉と称する)では
、エネルギーの消費量を最小に抑えなから、被加熱材料
を後工程に適した温度に加熱すると共に、目標の生産量
を確保するように操業されなければならない。この加熱
炉を操業する上での最も大きな問題は、炉内の負荷か変
動した場合、すなわち寸法の異った被加熱材料か同し炉
内に混在する場合、炉温をどのように設定するかという
ことである。
(Prior art) In general, continuous heating furnaces (hereinafter simply referred to as heating furnaces) are used to heat the material to be heated to a temperature suitable for subsequent processes, and to achieve target production in order to minimize energy consumption. It must be operated to ensure sufficient quantity. The biggest problem in operating this heating furnace is how to set the furnace temperature when the load inside the furnace fluctuates, that is, when materials to be heated of different sizes are mixed in the same furnace. That is to say.

このことを第10図を用いて説明すると、バーナー1を
備えた加熱炉2の内部には、抽出口から装入口に向かっ
て、被加熱材料としてのスラブSt 、S2 、”’、
S1.”’、Soが配列され、スラブS1の寸法、例え
ば厚さが異なる場合、厚み薄いスラブS+ 〜St−+
 、S+++ 〜S、を対象にして炉温を設定すると、
厚みの大きいスラブSが焼は不足となって後工程に大き
な支障を与える。
To explain this using FIG. 10, inside the heating furnace 2 equipped with the burner 1, from the extraction port toward the charging port, there are slabs St, S2, "', as materials to be heated,
S1. "', So are arranged and the dimensions of the slab S1, for example, the thickness, are different, the thin slab S+ ~ St-+
, S+++ ~S, and set the furnace temperature,
The thicker slab S will be insufficiently fired, which will cause a big problem in the subsequent process.

逆に、厚みの大きいスラブS、を対象にして炉温を設定
すると、厚みの小さいスラブS1〜SS1+1〜S1が
焼は過ぎとなり、スケールが増大するだけでなく、エネ
ルギーを浪費することになる。
On the contrary, if the furnace temperature is set for the thick slab S, the thin slabs S1 to SS1+1 to S1 will be overcooked, which will not only increase the scale but also waste energy.

周知の如く、加熱炉の実際の温度が設定値に到達するま
でにはかなりの時間を必要とすることから、スラブ1個
1個を対象にしてそれぞれ温度設定することは、実質上
不可能である。
As is well known, it takes a considerable amount of time for the actual temperature of the heating furnace to reach the set value, so it is virtually impossible to set the temperature for each slab individually. be.

従って、従来では、加熱炉2の特性を考慮しながら、ス
ラブS1〜S +−1+  S l+l〜Sfiのいく
つかが焼は過ぎとなることを承知の上で、少なくともス
ラブS、が目標抽出温度に到達するように、加熱炉2の
炉温をオペレータが設定していた。そして、このように
、オペレータが炉温を設定する場合には、炉内の全スラ
ブに対して、寸法情報、現在の温度情報、目標抽出温度
情報、および抽出ピッチ情報等を悉く熟知し、オペレー
タの経験と勘に頼る操業が行なわれていた。
Therefore, conventionally, while considering the characteristics of the heating furnace 2 and knowing that some of the slabs S1 to S1 to Sfi will be overheated, at least the slab S is set at the target extraction temperature. The operator had set the furnace temperature of the heating furnace 2 so that the temperature reached . In this way, when the operator sets the furnace temperature, the operator must be familiar with the dimensional information, current temperature information, target extraction temperature information, extraction pitch information, etc. for all slabs in the furnace. Operations relied on experience and intuition.

しかしながら、近年では熟練したオペレータを確保する
ことが困難になってきている一方、省エネ化や炉の安定
操業への要求は、増々厳しくなってきている。
However, in recent years, it has become difficult to secure skilled operators, and demands for energy saving and stable operation of furnaces have become increasingly strict.

そこで、最近では、数式によるアルゴリズムを用いて炉
温を人手を介さず自動的に設定する方法が、例えば“特
願昭56−142613号゛等により提案されてきてい
る。しかしながら、このような数式によるアルゴリズム
を用いた方法においては、運転員の持っている柔軟な炉
温設定に関する知識かほとんど考慮されていないことか
ら、多種類の情報を把握しての柔軟な炉温設定を行なう
ことができない。
Therefore, recently, a method of automatically setting the furnace temperature without human intervention using an algorithm based on a mathematical formula has been proposed, for example, in "Japanese Patent Application No. 142,613/1981". However, such a mathematical formula The algorithm-based method does not take into consideration the operator's knowledge of flexible furnace temperature settings, so it is not possible to grasp various types of information and perform flexible furnace temperature settings. .

(発明か解決しようとする課題) 以上のように、従来の炉温設定では、省エネ化、省人化
、自動化が図れないばかりでなく、多種類の情報を把握
しての柔軟な炉温設定が行なえないという問題があった
(Problem to be solved by the invention) As described above, conventional furnace temperature settings not only fail to achieve energy savings, labor savings, and automation, but also allow for flexible furnace temperature settings based on the understanding of many types of information. There was a problem that it could not be done.

本発明の目的は、省エネ化、省人化、自動化を図ること
ができると共に、運転員の持っている柔軟な炉温設定に
関する知識を考慮した柔軟な炉温設定を行なうことが可
能な加熱炉炉温設定方法および装置を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide a heating furnace that can save energy, save labor, and automate, and can also set a flexible furnace temperature in consideration of the knowledge of the operator regarding flexible furnace temperature settings. An object of the present invention is to provide a furnace temperature setting method and device.

[発明の構成コ (課題を解決するための手段) 上記の目的を達成するために本発明では、炉温変更に関
する制御ルールを格納している知識べ−スと、連続加熱
炉の各号に設けられた炉温検出器からの炉温および抽出
ピッチを基に、温度予測モデルを用いて連続加熱炉内の
全鋼片の現在温度を算出すると共に、帯入口にある鋼片
が帯出口に到達するまでの間、現在の炉温か維持される
と仮定して温度予測モデルを用いて鋼片の帯出口温度を
予測する鋼片温度演算手段と、鋼片温度演算手段にて予
測された帯出口予測温度と帯出口目標温度との偏差、お
よび鋼片が現在位置より帯出口を通過するまでの同−帯
内残在短時間から、帯と鋼種と鋼片寸法毎に構成される
知識ベースの制御ルールを用いてファジィ推論により、
炉温変更量を同一帯内の全鋼片に対して算出し、かつこ
の算出された炉温変更量のうちで最も大きい炉温変更量
となるネック鋼片を選定するファジィ推論手段と、ファ
ジィ推論手段にて選定されたネック鋼片に対して算出し
た炉温変更量を帯の炉温変更量設定値として炉温設定値
を算出し、全ての帯に対して炉温設定値を決定し出力す
る炉温演算手段とを備えて構成している。
[Configuration of the Invention (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides a knowledge base storing control rules regarding changes in furnace temperature and a knowledge base for each item of the continuous heating furnace. Based on the furnace temperature and extraction pitch from the installed furnace temperature detector, a temperature prediction model is used to calculate the current temperature of all the steel slabs in the continuous heating furnace, and the steel slabs at the belt entrance are transferred to the belt exit. A billet temperature calculation means predicts the strip exit temperature of the billet using a temperature prediction model assuming that the current furnace temperature is maintained until reaching the temperature, and A knowledge base constructed for each strip, steel type, and billet size based on the deviation between the predicted exit temperature and the strip exit target temperature, and the short time the billet remains in the strip from its current position until it passes the strip exit. Through fuzzy inference using the control rules of
A fuzzy inference means that calculates the furnace temperature change amount for all slabs in the same zone and selects the neck slab that has the largest furnace temperature change amount among the calculated furnace temperature change amounts; The furnace temperature set value is calculated using the furnace temperature change amount calculated for the neck slab selected by the inference means as the furnace temperature change amount set value for the belt, and the furnace temperature set value is determined for all the belts. Furnace temperature calculation means for outputting the output.

(作用) 従って、本発明の加熱炉炉温設定方法および装置におい
ては、連続加熱炉内の全鋼片の現在温度が、炉温および
抽出ピッチを基に伝熱式を用いてあらかじめ求められ、
帯入口にある鋼片が帯出口に到達するまでの間、現在の
炉温か維持されると仮定して温度予測モデルにより求め
た帯出口予測温度と帯出口目標温度との偏差、および鋼
片が現在位置より帯出口を通過するまでの同−帯内残在
短時間から、帯と鋼種と鋼片寸法毎に構成される制御ル
ールを用いてファジィ推論により、炉温変更量が同一帯
内の全鋼片に対して求められ、さらにこの求められた炉
温変更量のうちで最も大きい炉温変更量となるネック鋼
片が選定され、このネック鋼片に対して求めた炉温変更
量を帯の炉温変更量設定値として炉温設定値か求められ
、上述と同様の手順で全ての帯に対して炉温設定値が決
定される。
(Function) Therefore, in the heating furnace furnace temperature setting method and apparatus of the present invention, the current temperature of all the steel slabs in the continuous heating furnace is determined in advance using a heat transfer equation based on the furnace temperature and extraction pitch,
The deviation between the predicted temperature at the zone exit and the target temperature at the zone exit, which is determined by the temperature prediction model, assuming that the current furnace temperature is maintained until the slab at the zone entrance reaches the zone outlet, and Based on the short time remaining in the same strip from the current position until passing the strip exit, fuzzy inference using control rules configured for each strip, type of steel, and billet size determines the amount of furnace temperature change within the same strip. This is calculated for all the slabs, and the neck slab with the largest furnace temperature change among the calculated furnace temperature changes is selected, and the furnace temperature change calculated for this neck slab is calculated. The furnace temperature set value is determined as the furnace temperature change amount set value for the zone, and the furnace temperature set value is determined for all zones in the same procedure as described above.

(実施例) ます、本発明の考え方について説明する。(Example) First, the concept of the present invention will be explained.

一般に、加熱炉は熱容量および時定数か大きいため、フ
ィードバック制御によって炉温を制御したのではその効
果か少ない。そこで、現在時刻における炉の状態から、
将来時刻の炉の状態を予測して炉温を設定するフィード
フォワード制御が有効である。
Generally, a heating furnace has a large heat capacity and a large time constant, so controlling the furnace temperature by feedback control has little effect. Therefore, from the state of the furnace at the current time,
Feedforward control, which sets the furnace temperature by predicting the furnace condition at a future time, is effective.

第2図は、第10図に示したスラブ81〜S。FIG. 2 shows slabs 81-S shown in FIG. 10.

か順次抽出される状態を各タイミング毎に表わした図で
あり、時刻t1はスラブS1が抽出口に到達した時刻を
表わし、この時刻t1を説明上現在時刻とする。同様に
、時刻t、−1はスラブS1が抽出口に到達する将来時
刻であり、時刻j ++1でスラブS、が抽出される。
This is a diagram showing the state in which the slab S1 is sequentially extracted at each timing, and time t1 represents the time when the slab S1 reaches the extraction port, and this time t1 will be referred to as the current time for the purpose of explanation. Similarly, time t, -1 is the future time when slab S1 reaches the extraction port, and slab S, is extracted at time j++1.

また、各時刻の間隔Δ1.が抽出ピッチであり、この抽
出ピッチΔt1は、後工程の圧延等に要する時間、炉の
能力、または製品生産量等で決定され、場合によっては
、目標抽出温度を確保するために若干引き延ばし得るも
のである。
Also, the interval Δ1 between each time. is the extraction pitch, and this extraction pitch Δt1 is determined by the time required for rolling etc. in the post-process, the capacity of the furnace, the product production volume, etc., and may be slightly extended in some cases to ensure the target extraction temperature. It is.

この第2図に示すように、スラブS1は現在時刻t1か
ら将来時刻t2まて抽出口に在炉し、同様にスラブS1
は将来時刻t1から将来時刻t、。1まで抽出口に在炉
することになる。
As shown in FIG. 2, the slab S1 is in the furnace from the current time t1 to the future time t2, and the slab S1 is
is from future time t1 to future time t. 1 will remain in the furnace at the extraction port.

この場合、炉温を常時検出すると共に、各スラブの装入
時の温度および在炉時間を測定すれば、全スラブの現在
温度を算出することかできる。すなわち、スラブ81〜
Soの現在温度または将来炉温、ならびに抽出口にそれ
ぞれ在炉する期間の温度は、周知のスラブ伝熱モデル式
によって算出することかできる。
In this case, by constantly detecting the furnace temperature and measuring the temperature at the time of charging and the time in the furnace of each slab, the current temperature of all the slabs can be calculated. That is, slab 81~
The current temperature or future furnace temperature of So, as well as the temperature during the period in which it resides in the extraction port, can be calculated using a well-known slab heat transfer model equation.

このスラブ伝熱モデル式としては、例えば次式を用いる
For example, the following equation is used as this slab heat transfer model equation.

q−σ・ε((θ、+273)’−(θ、+ 273)
’1・・ (1) θ、 (Δ t)−θ、+  (q/k)  ・ Δ 
t・・ (2) ただし、上記(1)式は炉温θ、とスラブの現在温度θ
、との関係を表わす副剤伝熱の式、(2)式はスラブの
温度を算出する式であり、qニスラブが吸収する熱量 θ1 :炉温 θ、ニスラブの現在温度 σ:ステファンボルツマン定数 ε:炉温とスラブに係わる熱吸収係数 θ、(Δt):Δを時刻後のスラブ温度にニスラブの性
質、寸法に係わる定数 である。
q-σ・ε((θ, +273)'-(θ, +273)
'1... (1) θ, (Δ t) - θ, + (q/k) ・ Δ
t... (2) However, the above equation (1) is based on the furnace temperature θ and the current temperature of the slab θ
Equation (2) is the equation for calculating the temperature of the slab, where q is the amount of heat absorbed by the varnish slab θ1: Furnace temperature θ, current temperature of the varnish slab σ: Stefan Boltzmann constant ε : Heat absorption coefficient θ related to furnace temperature and slab, (Δt): Δ is a constant related to the slab temperature after the time and the properties and dimensions of the varnish slab.

ところで、連続加熱炉は一般に複数の帯から構成されて
おり、スラブ装入口から抽出口の方向に、予熱帯、加熱
帯、均熱帯の順に炉温か高くなっている。
Incidentally, a continuous heating furnace is generally composed of a plurality of zones, and the furnace temperature increases in the order of the pre-heating zone, heating zone, and soaking zone from the slab loading port to the extraction port.

今、抽出口からm本のスラブが、1つの帯に在炉する(
均熱帯相当)と考える。現状炉温か、m本のスラブが抽
出されるまでの間維持されると仮定すると、スラブS1
が抽出される時のスラブ温度は、必ずしも抽出目標温度
にならず、焼は不足あるいは焼き過ぎになることがある
Now, m slabs are placed in one belt from the extraction port (
(equivalent to a soaking zone). Assuming that the current furnace temperature is maintained until m slabs are extracted, slab S1
The temperature of the slab at the time of extraction is not necessarily the extraction target temperature, and baking may be insufficient or overcooked.

そのため、抽出温度と目標温度との偏差が大きいと予測
されるスラブに対しては、現状の炉温を変更ルールに従
って変更する。その変更ルールは、(a)帯出口目標温
度と予測温度との温度偏差(b)帯での残在炉時間(今
の抽出ピッチで何分後に抽出されるか) (c)スラブ寸法 (d)鋼種 の条件により、炉温変更量を決めるものである。
Therefore, for slabs that are predicted to have a large deviation between the extraction temperature and the target temperature, the current furnace temperature is changed according to the change rule. The change rules are (a) Temperature deviation between the target temperature at the zone outlet and the predicted temperature (b) Remaining furnace time in the zone (how many minutes after extraction will be done at the current extraction pitch) (c) Slab dimensions (d ) The amount of change in furnace temperature is determined by the conditions of the steel type.

例えば、炉温変更のルールの1つは、 “もし、温度偏差が大きく (焼けすぎ)、残在炉時間
が短かければ、炉温変更量を大きく下げる”の形で示さ
れる。
For example, one of the rules for changing the furnace temperature is expressed in the form of ``If the temperature deviation is large (overcooked) and the remaining furnace time is short, the amount of furnace temperature change should be greatly reduced.''

変更ルールは、このように“焼けすぎ”短かい″  “
大きく下げる”等、あいまいな量で記述される。これは
、スラブの焼は具合やそれに対する炉温変更等のオペレ
ータの持つ判断や意思決定をモデル化する方法で、ファ
ジィ推論を用いることにより実現することができる。
The change rules are “overcooked” and short like this.
This is a method that models the operator's judgment and decision-making, such as the condition of the slab firing and the corresponding change in furnace temperature, and is achieved by using fuzzy reasoning. can do.

すなわち、いま温度偏差、残在炉時間、炉温変更量をフ
ァジィ変数として扱うと、そのメンバシップ関係は、そ
れぞれ第3図、第4図、第5図に示すような形状で表現
される。第3図ないし第5図において、μ8.μ71μ
mは、ファジィ変数Δθ、、TR,Δθ、が各々のメン
パンツブ関数に属する帰属度を示す。また、温度偏差の
メンバシップ関数は、NB(かなり焼は不足)NM(焼
は不足)、Z(適当な焼は方)、PN(焼は過ぎ)、P
B(かなり焼は過ぎ)とし、残在炉時間のメンバシップ
関数はNB(かなり短かい)、NM(短かい)  Z(
中間)  PM(長い)PB(かなり長い)とし、炉温
変更量のメンバシップ関数は、NB(大きく下げる) 
、NM (下げる)  Z(現状維持)  PM(上げ
る)  PB(大きく上げる)とする。
That is, if the temperature deviation, remaining furnace time, and furnace temperature change amount are treated as fuzzy variables, their membership relationships are expressed in the shapes shown in FIGS. 3, 4, and 5, respectively. In FIGS. 3 to 5, μ8. μ71μ
m indicates the degree of membership of the fuzzy variables Δθ, , TR, Δθ to each member subfunction. In addition, the membership functions of temperature deviation are NB (quite undercooked), NM (undercooked), Z (properly baked), PN (overcooked), P
The membership functions for the remaining furnace time are NB (fairly short), NM (short) Z(
(intermediate) PM (long) PB (fairly long), and the membership function of the furnace temperature change amount is NB (greatly lowered)
, NM (lower) Z (maintain the status quo) PM (raise) PB (greatly raise).

次に、ファジィ推論手段において行なわれるファジィ推
論を以下に示す。すなわち、知識ベースに蓄えられた制
御ルールは次の形式をとる。
Next, the fuzzy inference performed by the fuzzy inference means will be described below. That is, the control rules stored in the knowledge base have the following format.

if  Δθ1はXlであってかつTRがY、であれば
、 then  Δθ□はW、である。
If Δθ1 is Xl and TR is Y, then Δθ□ is W.

ここで、X5はメンバシップ関数NB、NM。Here, X5 is membership functions NB, NM.

Z、PM、PBのうちのいずれがで あり、 Ylはメンバシップ関数PB、PM Z、NM、NBのうちのいずれかで あり、 Wlはメンバシップ関数NBNM Z、PM、PBのうちのいずれかで ある。Which of Z, PM, and PB is can be, Yl is membership function PB, PM Either Z, NM, or NB can be, Wl is the membership function NBNM Either Z, PM, or PB be.

そして、制御ルールは帯層、スラブ寸法毎、鋼種毎に決
められている。
Control rules are determined for each band layer, slab size, and steel type.

第6図(a)〜(c)は、帯層の制御ルールを示すテー
ブル図である。
FIGS. 6(a) to 6(c) are table diagrams showing control rules for band layers.

均熱帯におけるファジィ推論は、次のようにして行なわ
れる。すなわち、いまΔθ、−+18℃で、かつTR−
32分とする。このとき、ファジィ変数Δθ、がメンバ
シップ関数NB、NM、ZPM、PBへの帰属度μ、は
、それぞれ0.0゜0.0.75,0.25となる(第
3図)。また、TRかNB、NM、Z、PM、PBへの
帰属度μ、は、それぞれ0,0,0,0.70゜0.3
0となる(第4図)。そして、均熱帯における25個の
制御ルール毎に、各ルールの前件部の適合度ω、  (
i−1〜25)を、次の(3)式を用いて演算する。
Fuzzy inference in the soaking zone is performed as follows. That is, now Δθ is -+18°C, and TR-
It will be 32 minutes. At this time, the degrees of membership μ of the fuzzy variable Δθ to the membership functions NB, NM, ZPM, and PB are 0.0°0.0.75 and 0.25, respectively (FIG. 3). Also, the degree of belonging to TR, NB, NM, Z, PM, and PB is 0, 0, 0, 0.70° 0.3, respectively.
0 (Figure 4). Then, for each of the 25 control rules in the soaking zone, the fitness of the antecedent part of each rule ω, (
i-1 to 25) are calculated using the following equation (3).

ω、−mint(μ、)、、  (μm)、)・・・(
3) ここで、(μ、)Iは制御ルールi  (i−1゜・・
・25)におけるファジィ変数Δθ。
ω, -mint(μ,),, (μm),)...(
3) Here, (μ,)I is the control rule i (i-1°...
・Fuzzy variable Δθ in 25).

の帰属度を示し、 (μT)lは制御ルールi(i””1+・・・25)に
おけるファジィ変数TRの帰属度を示し、 minは(μg)+と(μT)lの うち小さい方の値をとるものとする。
, (μT)l represents the membership degree of fuzzy variable TR in control rule i (i””1+...25), and min is the smaller of (μg)+ and (μT)l. It shall take a value.

例えば、制御ルールiが [if Δθ、がPBであって、かつTRがPBであれ
ば、 then  Δθ1はNMである」 と表現されていれば、(μ、)、−0,25、(μ工)
、−0,30であるから、ω1−〇、25となる。
For example, if the control rule i is expressed as "If Δθ, is PB and TR is PB, then Δθ1 is NM", then (μ, ), -0, 25, (μ engineering)
, -0,30, so ω1-〇,25.

次に、制御ルールiによる推論結果の1W、を、次の(
4)式を用いて演算する。
Next, 1W, which is the inference result based on control rule i, is expressed as follows (
4) Calculate using the formula.

ω1wl −m i n  (ωIW1 (y)]・・
 (4) ここで、yεΔθ1である。例えば、制御ルール1が前
述のように表現されていれば、W、はNMであるから、
ωIW+は第5図に示す斜線部となる。
ω1wl −min (ωIW1 (y)]...
(4) Here, yεΔθ1. For example, if control rule 1 is expressed as above, W, is NM, so
ωIW+ is the shaded area shown in FIG.

そして、各制御ルールiによる推論結果ω1W1を用い
て、合成あいまい集合C8を次の(5)式を用いて作成
する。
Then, using the inference result ω1W1 based on each control rule i, a composite ambiguous set C8 is created using the following equation (5).

C,−tJ  ω  W ・・・ (5) ここで、Uは和集合を演算する演算記号であj=す る。C, -tJ ω W ... (5) Here, U is the operation symbol for calculating the union, and j = Ru.

すると、合成あいまい集合C8は第7図に示す斜線部と
なる。
Then, the composite ambiguous set C8 becomes the shaded area shown in FIG.

次に、二の合成あいまい集合C8の重心P1を、次の(
6)式を用いて演算する。
Next, the center of gravity P1 of the second synthetic ambiguous set C8 is expressed as (
6) Calculate using the formula.

Pヨーf C−(y)ydy/ f Cm(y)ydy
    ・・・(6)そして、この計算された重心P1
を、均熱帯炉温変更量についての推論結果とする。
P yaw f C-(y)ydy/ f Cm(y)ydy
...(6) And this calculated center of gravity P1
Let be the inference result regarding the amount of change in the soaking zone furnace temperature.

現状炉温を、均熱帯に位置するスラブが抽出されるまで
維持したと仮定して、将来抽出時刻での抽出温度を計算
し、焼き上り具合と残在炉時間とから、現状炉温の変更
量を、知識ベースによる制御ルールで均熱帯に位置する
スラブ全てに対して求める。このうち、最大の炉温変更
量を要するスラブをネックスラブと称する。
Assuming that the current furnace temperature is maintained until the slab located in the soaking zone is extracted, the extraction temperature at the future extraction time is calculated, and the current furnace temperature is changed based on the degree of baking and remaining furnace time. The quantity is determined for all slabs located in the soaking zone using knowledge-based control rules. Among these slabs, the slab that requires the largest change in furnace temperature is called the neck slab.

第8図(a)(b)は、ネックスラブの見つけ方を説明
するための図であり、スラブ個々の炉温変更量のうち最
大のもの、すなわち炉温設定値が図中最高のスラブS1
5がネックスラブということになる。
FIGS. 8(a) and 8(b) are diagrams for explaining how to find the neck slab, and are the slab S1 with the largest furnace temperature change amount of each slab, that is, the highest furnace temperature setting value in the diagram.
5 is the neck slab.

このことは、第9図に示すように、スラブS、5が均熱
帯に在炉しているスラブのうちで、最も焼は不足のスラ
ブということであり、ファジィ推論による炉温変更量は
Δθ1、すなわちθ、′まで炉温を上げることによって
、抽出時刻t1におけるスラブ温度を、目標温度に確保
することができる。
This means that, as shown in Figure 9, slab S, 5 is the slab that is least fired among the slabs in the soaking zone, and the amount of furnace temperature change based on fuzzy reasoning is Δθ1. In other words, by raising the furnace temperature to θ,', the slab temperature at the extraction time t1 can be maintained at the target temperature.

以下、上記のような考え方に基づく本発明の一実施例に
ついて、図面を参照して説明する。
An embodiment of the present invention based on the above concept will be described below with reference to the drawings.

第1図は、本発明による加熱炉炉温設定装置の構成例を
示すブロック図である。本実施例の加熱炉炉温設定装置
は、知識ベース3と、マンマシンインタフェース4と、
プロセスインタフェース5と、鋼片温度演算手段である
スラブ温度演算装置6と、ファジィ推論装置7と、炉温
演算装置8とから構成している。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a heating furnace furnace temperature setting device according to the present invention. The heating furnace furnace temperature setting device of this embodiment includes a knowledge base 3, a man-machine interface 4,
It consists of a process interface 5, a slab temperature calculation device 6 which is a slab temperature calculation means, a fuzzy inference device 7, and a furnace temperature calculation device 8.

ここで、知識ベース3は、炉温変更に関する制御ルール
を、例えば前述したi f −t h e n形式で格
納しているものである。また、マンマシンインタフェー
ス4は、知識ベース3に格納されている制御ルールの更
新を運転員により行なうものである。
Here, the knowledge base 3 stores control rules regarding furnace temperature changes, for example, in the if-then format described above. Further, the man-machine interface 4 is used by an operator to update the control rules stored in the knowledge base 3.

一方、プロセスインタフェース5は、加熱炉9の容器に
設置された炉温検出器からの炉温検出信号を入力すると
共に、炉温設定値信号を加熱炉9側へ出力するものであ
る。また、スラブ温度演算装置6は、プロセスインタフ
ェース5からの炉温検出信号および抽出ピッチを基に、
前述した周知の温度予測モデルを用いて加熱炉9内の全
スラブの現在温度を算出すると共に、帯入口にあるスラ
ブが帯出口に到達するまでの間、現在の炉温か維持され
ると仮定して上記温度予測モデルを用いてスラブの帯出
口温度を予測するものである。
On the other hand, the process interface 5 inputs a furnace temperature detection signal from a furnace temperature detector installed in the container of the heating furnace 9 and outputs a furnace temperature set value signal to the heating furnace 9 side. Further, the slab temperature calculation device 6 calculates the temperature based on the furnace temperature detection signal and the extraction pitch from the process interface 5.
The current temperature of all slabs in the heating furnace 9 is calculated using the well-known temperature prediction model described above, and it is assumed that the current furnace temperature is maintained until the slab at the zone entrance reaches the zone exit. The temperature prediction model described above is used to predict the zone outlet temperature of the slab.

さらに、ファジィ推論装置7は、スラブ温度演算装置6
にて予測された帯出口予測温度と帯出口目標温度10と
の偏差、およびスラブが現在位置より帯出口を通過する
までの同−帯内残在短時間11から、帯と鋼種とスラブ
寸法12毎に構成される知識ベース3の制御ルールを用
いてファジィ推論により、炉温変更量を同一帯内の全ス
ラブに対して算出し、かつこの算出された炉温変更量の
うちで最も大きい炉温変更量となるネ・ツクスラブを選
定するものである。さらにまた、炉温演算装置8は、フ
ァジィ推論装置7にて選定されたネックスラブに対して
算出した炉温変更量を帯の炉温変更量設定値として炉温
設定値を算出し、全ての帯に対して炉温設定値を決定し
出力するものである。
Further, the fuzzy inference device 7 includes a slab temperature calculation device 6
The band, steel type, and slab dimensions 12 are determined from the deviation between the predicted temperature at the band exit and the target temperature 10 at the band exit, and the short time 11 remaining in the band from the current position until the slab passes the band exit. The amount of furnace temperature change is calculated for all slabs in the same zone by fuzzy inference using the control rules of Knowledge Base 3 configured for each zone, and the furnace temperature that is the largest among the calculated furnace temperature changes This is to select the amount of temperature change. Furthermore, the furnace temperature calculation device 8 calculates the furnace temperature setting value by using the furnace temperature change amount calculated for the neck slab selected by the fuzzy inference device 7 as the furnace temperature change amount setting value for the belt, and This determines and outputs the furnace temperature set value for each zone.

次に、以上のように構成した加熱炉炉温設定装置におけ
る炉温設定方法について説明する。
Next, a method for setting the furnace temperature in the heating furnace furnace temperature setting device configured as above will be explained.

まず、スラブが1本抽出されると、スラブ温度演算装置
6では、新しい炉内位置における全スラブの温度が演算
される。これは、前述したスラブ伝熱モデル(1)、(
2)式を用いて、炉温と前回のスラブ温度とに基づいて
算出される。次に、スラブ温度演算装置6では、同一帯
内に位置するスラブに対し、現状炉温を仮定して各帯出
口におけるスラブ温度が予測される。
First, when one slab is extracted, the slab temperature calculation device 6 calculates the temperatures of all the slabs at a new position in the furnace. This is based on the slab heat transfer model (1), (
2) It is calculated based on the furnace temperature and the previous slab temperature using the formula. Next, the slab temperature calculating device 6 predicts the slab temperature at each zone outlet for the slabs located in the same zone, assuming the current furnace temperature.

次に、ファジィ推論装置7ては、このスラブ温度演算装
置6により予測されたスラブ温度と帯出口目標温度10
との偏差と、そのスラブの抽出ピッチ11から決まる同
−帯内残在短時間とを基に、知識ベース3の制御ルール
をファジィ推論して、炉温変更量を同一帯内の全スラブ
に耐して求め、炉温変更量の要求の最も大きいスラブ、
すなわちネックスラブが見つけ出される。
Next, the fuzzy inference device 7 calculates the slab temperature predicted by the slab temperature calculation device 6 and the zone outlet target temperature 10.
Based on the difference between the two slabs and the short time remaining in the same zone determined from the extraction pitch 11 of that slab, the control rules of Knowledge Base 3 are fuzzy inferred and the amount of furnace temperature change is applied to all slabs in the same zone. The slab that requires the greatest amount of furnace temperature change,
In other words, the neck slab is found.

このようにして、ファジィ推論装置7によってネックス
ラブか見つけられると、炉温演算装置8によりそのネッ
クスラブが焼は不足、焼は過ぎにならない炉温変更量設
定値が決定され、これから炉温設定値を求めて加熱炉9
側へ出力伝送される。
In this way, when a neck slab is found by the fuzzy inference device 7, the furnace temperature calculation device 8 determines the furnace temperature change amount setting value that will not cause the neck slab to become under-fired or over-fired. Heating furnace 9 to find the value
The output is transmitted to the side.

この場合、炉温設定値は、ファジィ推論装置7で求めた
ネックスラブの炉温変更量と現状炉温とを加算すること
によって求められる。
In this case, the furnace temperature set value is determined by adding the neck slab furnace temperature change amount determined by the fuzzy inference device 7 and the current furnace temperature.

以上の演算が各帯鋸に同様にして行なわれ、各帯鋸の炉
温設定値が求められる。
The above calculations are performed in the same way for each band saw, and the furnace temperature setting value for each band saw is determined.

上述したように、本実施例においては、時々刻々抽出が
行なわれ、均熱帯に位置するスラブ構成が変化していく
中で、このようなネックスラブをうまく見つけ出し、焼
きすぎ、焼は不足とならないように炉温を自動的に変更
させることが可能となる。また、オペレータの持ってい
る柔軟な炉温設定に関する知識を考慮して、炉温設定の
さじかげんの部分をうまく制御ルールに載せることがで
きるため、柔軟な炉温設定を行なうことか可能となる。
As mentioned above, in this embodiment, extraction is performed from time to time, and as the slab composition located in the soaking zone changes, such neck slabs are successfully found and there is no over-baking or under-baking. This makes it possible to automatically change the furnace temperature. In addition, taking into account the operator's knowledge of flexible furnace temperature settings, the most detailed parts of furnace temperature settings can be incorporated into the control rules, making it possible to set furnace temperatures flexibly. .

さらに、炉温設定が自動的に行なえるため、省エネ化な
らびに省人化を図ることか可能となる。
Furthermore, since the furnace temperature can be set automatically, it is possible to save energy and labor.

さらにまた、制御ルールの微調整は、メンバシップ関数
を調整するのみでよいため、制御用計算機の炉温設定ロ
ジック全体の大幅なソフト見直し等の必要が一切生じず
、ソフトメンテナンスが極めて容易である。
Furthermore, since fine adjustments to the control rules can be made by simply adjusting the membership function, there is no need for a major software review of the entire furnace temperature setting logic of the control computer, making software maintenance extremely easy. .

[発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、省エネ化、省人化
、自動化を図ることができると共に、運転員の持ってい
る柔軟な炉温設定に関する知識を考慮した柔軟な炉温設
定を行なうことが可能な加熱炉炉温設定方法および装置
が提供できる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, it is possible to achieve energy saving, labor saving, and automation, and also to create a flexible furnace that takes into consideration the knowledge of the operator regarding flexible furnace temperature settings. A heating furnace furnace temperature setting method and apparatus capable of setting the temperature can be provided.

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

第1図は本発明による加熱炉炉温設定装置の一実施例を
示すブロック図、第2図はスラブ抽出タイミングと炉内
位置を説明するための図、第3図ないし第5図は炉温変
更量をファジィ推論て求める際に用いるファジィメンバ
シップ関数を説明するための図、第6図はファジィ推論
で用いる制御ルールを示すテーブル図、第7図はファジ
ィ推論で用いるファジィ演算を説明するための図、第8
図は炉温変更のためのネックスラブを説明するための図
、第9図は炉温変更とスラブ温度変化を説明するための
図、第10図は加熱炉操業の技術的問題点を説明するた
めの図である。 1・・・バーナー 2・・・加熱炉、3・・・知識ベー
ス、4・・・マンマシンインタフェース、5・・・プロ
セスインタフェース、6・・・スラブ温度演算装置、7
・・・ファジィ推論装置、8・・・炉温演算装置、9・
・・加熱炉、10・・・帯出口目標温度、11・・・抽
出ピッチ情報、12・・・スラブ情報。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第 区 9キa女P日与M(分) 第4図 コF5Atjl:I! (@C) 第5図 (b) 第8区 家ゴコラ!り駈り!I(’C) 帛 図 $ 10区
Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of the heating furnace furnace temperature setting device according to the present invention, Fig. 2 is a diagram for explaining the slab extraction timing and the position in the furnace, and Figs. 3 to 5 show the furnace temperature. Figure 6 is a table diagram showing the control rules used in fuzzy inference. Figure 7 is a diagram to explain fuzzy operations used in fuzzy inference. Figure 8
The figure is a diagram to explain the neck slab for changing the furnace temperature, Figure 9 is a diagram to explain the furnace temperature change and slab temperature change, and Figure 10 is a diagram to explain the technical problems of heating furnace operation. This is a diagram for DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Burner 2... Heating furnace, 3... Knowledge base, 4... Man-machine interface, 5... Process interface, 6... Slab temperature calculation device, 7
...fuzzy inference device, 8...furnace temperature calculation device, 9.
...Heating furnace, 10...Target outlet temperature, 11...Extraction pitch information, 12...Slab information. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Ward 9 Kia P Day M (minutes) Figure 4 F5 Atjl: I! (@C) Figure 5 (b) 8th Ward House Gokora! Run! I('C) Map $ 10th ward

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)スラブ等の鋼片を連続した複数の帯で加熱する連
続加熱炉の炉温を設定する方法において、前記連続加熱
炉内の全鋼片の現在温度を、炉温および抽出ピッチを基
に伝熱式を用いてあらかじめ求めておき、 帯入口にある鋼片が帯出口に到達するまでの間、現在の
炉温が維持されると仮定して前記伝熱式により求めた帯
出口予測温度と帯出口目標温度との偏差、および前記鋼
片が現在位置より帯出口を通過するまでの同一帯内残在
炉時間から、帯と鋼種と鋼片寸法毎に構成される制御ル
ールを用いてファジィ推論により、炉温変更量を同一帯
内の全鋼片に対して求め、 前記求められた炉温変更量のうちで最も大きい炉温変更
量となるネック鋼片を選定し、前記ネック鋼片に対して
求めた炉温変更量を帯の炉温変更量設定値として炉温設
定値を求め、 前記と同様の手順で全ての帯に対して炉温設定値を決定
するようにしたことを特徴とする加熱炉炉温設定方法。
(1) In a method for setting the furnace temperature of a continuous heating furnace that heats slabs or other steel slabs in a plurality of continuous bands, the current temperature of all the steel slabs in the continuous heating furnace is determined based on the furnace temperature and extraction pitch. is calculated in advance using the heat transfer equation, and the band exit prediction is calculated using the heat transfer equation, assuming that the current furnace temperature is maintained until the billet at the band entrance reaches the band exit. Using control rules configured for each strip, steel type, and billet size, based on the deviation between the temperature and the target temperature at the strip exit, and the remaining furnace time in the same strip from the current position until the billet passes the strip exit. Then, by fuzzy inference, the amount of furnace temperature change is determined for all slabs in the same zone, and the neck slab with the largest amount of furnace temperature change among the determined furnace temperature changes is selected, and the neck slab is The furnace temperature set value was determined by using the furnace temperature change amount determined for the steel slab as the furnace temperature change amount set value for the zone, and the furnace temperature set value was determined for all zones using the same procedure as above. A heating furnace furnace temperature setting method characterized by:
(2)スラブ等の鋼片を連続した複数の帯で加熱する連
続加熱炉の炉温を設定する装置において、炉温変更に関
する制御ルールを格納している知識ベースと、 前記連続加熱炉の各帯に設けられた炉温検出器からの炉
温および抽出ピッチを基に、温度予測モデルを用いて前
記連続加熱炉内の全鋼片の現在温度を算出すると共に、
帯入口にある鋼片が帯出口に到達するまでの間、現在の
炉温が維持されると仮定して前記温度予測モデルを用い
て鋼片の帯出口温度を予測する鋼片温度演算手段と、 鋼片温度演算手段にて予測された帯出口予測温度と帯出
口目標温度との偏差、および前記鋼片が現在位置より帯
出口を通過するまでの同一帯内残在炉時間から、帯と鋼
種と鋼片寸法毎に構成される前記知識ベースの制御ルー
ルを用いてファジィ推論により、炉温変更量を同一帯内
の全鋼片に対して算出し、かつこの算出された炉温変更
量のうちで最も大きい炉温変更量となるネック鋼片を選
定するファジィ推論手段と、 前記ファジィ推論手段にて選定されたネック鋼片に対し
て算出した炉温変更量を帯の炉温変更量設定値として炉
温設定値を算出し、全ての帯に対して炉温設定値を決定
し出力する炉温演算手段と、を備えて成ることを特徴と
する加熱炉炉温設定装置。
(2) In a device for setting the furnace temperature of a continuous heating furnace that heats steel pieces such as slabs in a plurality of continuous bands, a knowledge base storing control rules regarding changing the furnace temperature, and each of the continuous heating furnaces. Based on the furnace temperature and extraction pitch from the furnace temperature detector installed in the belt, use a temperature prediction model to calculate the current temperature of all the steel slabs in the continuous heating furnace,
A billet temperature calculation means for predicting a strip outlet temperature of the steel billet using the temperature prediction model assuming that the current furnace temperature is maintained until the billet at the strip entrance reaches the strip outlet; , From the deviation between the band exit predicted temperature and the band exit target temperature predicted by the billet temperature calculation means, and the remaining furnace time in the same zone from the current position until the billet passes the strip exit, the strip and Using fuzzy inference using the knowledge-based control rules configured for each steel type and billet size, the amount of furnace temperature change is calculated for all slabs in the same zone, and the calculated amount of furnace temperature change is fuzzy inference means for selecting the neck slab with the largest amount of furnace temperature change among them; A furnace temperature setting device for a heating furnace, comprising a furnace temperature calculation means for calculating a furnace temperature set value as a set value, determining and outputting the furnace temperature set value for all zones.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014144471A (en) * 2013-01-29 2014-08-14 Kobe Steel Ltd Operation support system of heating furnace

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