JPH04280930A - 複数の連続加熱炉の炉温制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の連続加熱炉の炉
温を制御する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３はウォーキングビーム式連続加熱炉
の構成を示す模式的図である。連続加熱炉９は可動炉床
、即ちウォーキングビーム９４の長手方向に複数の燃焼
帯９１，９１，…を配設してなり、ウォーキングビーム
９４の両端部に加熱される金属材料である鋼片１０の装
入口９２及び抽出口９３を設けてある。前記連続加熱炉
９において鋼片１０，１０，…は装入口９２から装入さ
れ、ウォーキングビーム９４によって燃焼帯９１，９１
，…を加熱されながら移送され、最終的に圧延可能な所
定の温度に加熱されて抽出口９３から炉外へ抽出される
。そして、抽出された鋼片１０，１０，…は、圧延ライ
ンに順次移送され、粗圧延機（図示せず）によって粗圧
延されるようになっている。

【０００３】ここで、鋼片１０を所定温度にすべく、連
続加熱炉９に投入される熱量の略半分は損失熱となるた
め、夫々の鋼片１０，１０，…の抽出温度条件を満足さ
せながら熱効率を改善し、しかも燃料原単位の低減が図
れるように従来種々の炉温制御方法が提案されている。

【０００４】例えば、特開昭５４−１１４４０５　号公
報では以下に述べる方法が提案されている。まず、装入
口９２に装入される鋼片１０の装入温度を求め、鋼片１
０の温度を伝熱計算により求め、また、圧延時間及び圧
延ギャップタイムから得られた抽出ピッチに基づいて、
鋼片１０，１０，…夫々の燃焼帯９１，９１，…の炉温
を仮定して鋼片１０，１０，…の予想抽出温度を求め、
該予想抽出温度と目標抽出温度とを比較する。そして、
予想抽出温度が目標抽出温度を上回っている場合は、装
入口９２側の炉温を下げ、また、下回っている場合は、
抽出口９３側の炉温を上げて各々の燃焼帯９１，９１，
…の炉温を修正し、予想抽出温度が目標抽出温度に一致
するまで上述した操作を繰り返し行うというものである
。

【０００５】また、これとは別に目標抽出温度を満たし
、しかも排ガスによる熱損失を減らすために、装入口９
２側の炉温を可能な限り下げることによって、炉温制御
する方法も提案されている。つまり、各燃焼帯９１，９
１，…の炉温を微小変動させて、各燃焼帯９１，９１，
…の炉温変更量が鋼片１０の抽出温度に及ぼす割合、即
ち影響係数を算出し、各燃焼帯９１，９１，…の設定炉
温値を次に示す線形計画問題の解として求めるものであ
る。

【０００６】鋼片１０の抽出時の鋼片平均温度が目標温
度以上の場合の制約条件式を下記（１）式、抽出時の鋼
片均熱度が所定値以下の場合の制約条件式を下記（２）
　式とした場合の下記（３）　式に示される如き目的関
数を最小とする炉温変更量ΔＴｉ　を求める。

【０００７】

【数１】

【０００８】

【数２】

【０００９】

【数３】

【００１０】なお、鋼片均熱度は抽出温度条件に従い、
鋼片１０の内外温度差又はスキッドマークにより定義さ
れる。また、前記（３）　式におけるＷｉ　はＷ１　＞
Ｗ２　＞Ｗ３　＞Ｗ４　とし、ｉ＝１は燃焼帯９１の中
の予熱帯、ｉ＝４は均熱帯である。

【００１１】さらに、加熱炉９内には、寸法，　目標抽
出温度等の条件が異なる鋼片１０が混在するので、実際
の炉温設定では各鋼片１０に対して求めた設定炉温値を
下記（４），（５），（６）　式のように平滑処理した
値を用いる。

【００１２】

【数４】

【００１３】ｋ番目の鋼片１０の目標抽出温度からの偏
差εｋ　は下記（５）　式の如く表されるから、抽出温
度偏差の総和を零とするために各燃焼帯９１の炉温変更
量ΔＴｉ　を下記（６）　式の如く定める。

【００１４】

【数５】

【００１５】

【数６】

【００１６】また、複数の連続加熱炉にて並行して鋼片
１０の加熱処理を行う場合があるが、このような場合は
、以上の如き設定炉温値の計算を各加熱炉毎に実施して
いた。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、複数の連続
加熱炉で抽出温度を等しくすべく、前述の如き従来の炉
温制御方法を用いて設定炉温値を求め、この設定炉温値
に基づいて各加熱炉の温度制御を行った場合、下記図４
に示す如く各連続加熱炉から抽出される鋼片１０の粗出
側温度（　連続加熱炉での加熱処理後に実施すべき粗圧
延を行う粗圧延機の出側温度）　にバラツキが生じると
いう問題があり、これによって連続加熱炉の抽出材の抽
出後に行う圧延における仕上がり寸法精度が悪いという
問題があった。

【００１８】図４は従来の炉温制御方法を用い複数の加
熱炉（第１加熱炉及び第２加熱炉）の炉温制御を行った
場合の鋼片の抽出温度及びそれらの粗出側温度を示すタ
イミングチャートであり、図４の（ａ）　は第１加熱炉
抽出温度、（ｂ）　は第２加熱炉抽出温度、（ｃ）　は
第１加熱炉及び第２加熱炉から抽出された鋼片の粗出側
温度を示している。このタイミングチャートにおいて実
線は夫々の温度の目標値を示しており、白丸は第１加熱
炉から抽出された鋼片に関する実績値、黒丸は第２加熱
炉から抽出された鋼片に関する実績値を夫々示している
。但し、前記第１加熱炉は予熱帯，第１加熱帯，第２加
熱帯，均熱帯を有する連続加熱炉であり、第２加熱炉は
予熱帯，加熱帯，均熱帯を有し、炉長が第１加熱炉の略
１／２　の連続加熱炉であり、第１加熱炉及び第２加熱
炉は装入口合わせとなっている。図４から明らかな如く
、第２加熱炉から抽出された鋼片の粗出側温度が、第１
加熱炉から抽出された鋼片の粗出側温度よりも低く、こ
れらの鋼片の粗出側温度に炉間差が発生している。これ
は、第１加熱炉から抽出された鋼片と第２加熱炉から抽
出された鋼片とでは加熱炉の抽出から粗出側温度を測定
する位置までの圧延ライン温度降下の推移が異なること
、鋼片の抽出温度を測定することが困難であるため抽出
温度の実績値は計算値で代用しているので、第１加熱炉
から抽出された鋼片と第２加熱炉から抽出された鋼片と
の抽出温度の計算値が等しくても実際の抽出温度が等し
いとは限らないこと等に起因する。

【００１９】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、複数の連続加熱炉から抽出される鋼片の圧延ラ
イン中の所定位置での温度の炉間差を解消することが可
能とし、これによって連続加熱炉からの抽出後に行う圧
延における仕上がり寸法精度を向上させる複数の連続加
熱炉の炉温制御方法を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る複数の連続
加熱炉の炉温制御方法は、圧延ラインで圧延対象材の圧
延を行う前に前記圧延対象材の加熱処理を並行して行う
複数の連続加熱炉にて、これらの連続加熱炉での加熱処
理後に抽出される各圧延対象材の温度が、予め定めた目
標抽出温度に一致するようにその炉温を各別に制御する
ことによって前記圧延ライン中の所定位置での各圧延対
象材の温度を所定温度に制御する複数の連続加熱炉の炉
温制御方法において、前記圧延ライン中の所定位置での
各圧延対象材の温度を検出し、この検出結果に基づき特
定の連続加熱炉より抽出された圧延対象材の温度の検出
結果と、それ以外の連続加熱炉より抽出された圧延対象
材の温度の検出結果とを比較し、この比較結果に基づい
て、これらの検出結果を一致させるべく前記特定の連続
加熱炉以外の連続加熱炉の目標抽出温度を修正すること
を特徴とする。

【００２１】

【作用】複数の連続加熱炉における各加熱炉では、加熱
処理後に抽出される各圧延対象材の温度が予め定めた目
標抽出温度に一致するようにその炉温を各別に制御する
が、複数の連続加熱炉の中での特定の連続加熱炉から抽
出された圧延対象材の、圧延ライン中の所定位置での温
度の検出結果と、それ以外の連続加熱炉より抽出された
圧延対象材の温度の検出結果とを比較してこれらの偏差
を求める。この偏差は、特定の連続加熱炉以外の夫々の
連続加熱炉の抽出から前記圧延ライン中の所定位置まで
の圧延ライン温度降下によって生じるものであるので、
前記圧延ライン温度降下を各別に考慮して特定の連続加
熱炉以外の夫々の連続加熱炉の目標抽出温度を修正すれ
ば解消することができるため、特定の連続加熱炉以外の
連続加熱炉の夫々の目標抽出温度の修正量を、前記偏差
に応じて各別に前記圧延ライン温度降下を考慮した所定
の演算により求め、求めた修正量にて特定の連続加熱炉
以外の夫々の連続加熱炉の目標抽出温度を修正すると、
圧延ライン中の所定位置での各圧延対象材の温度の検出
結果のバラツキが抑制される。

【００２２】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て具体的に説明する。図１は本発明に係る複数の連続加
熱炉の炉温制御方法（以下本発明方法という）の実施に
適用する炉温制御装置の構成を示す模式的ブロック図で
ある。図中１は、後述する粗圧延機４で粗圧延されるべ
き圧延対象材である鋼片の移送ラインの上流側から順に
、予熱帯１１，第１加熱帯１２，第２加熱帯１３及び均
熱帯１４を連続的に配してなる第１連続加熱炉である。 予熱帯１１，第１加熱帯１２，第２加熱帯１３及び均熱
帯１４には、図示しない燃料供給源から流量制御弁５１
，５１，５１，５１を経て加熱用の燃料ガスが各別に供
給されるようになっている。また、図中２は予熱帯２１
，加熱帯２２及び均熱帯２３を連続的に配してなる第２
連続加熱炉である。予熱帯２１，加熱帯２２及び均熱帯
２３には、前記燃料供給源から流量制御弁５２，５２，
５２を経て加熱用の燃料ガスが各別に供給されるように
なっている。第１連続加熱炉及び第２連続加熱炉は並列
配設されており、鋼片を各別に加熱処理するようになっ
ている。

【００２３】第１連続加熱炉１及び第２連続加熱炉２の
出側（均熱帯１４及び均熱帯２３の出側）には、所定の
加熱処理を終えて第１連続加熱炉１及び第２連続加熱炉
２から抽出された鋼片を載置する抽出テーブル３が配設
されている。抽出テーブル３に載置された鋼片は順次、
適宜手段により、圧延ラインにおいて粗圧延を行う粗圧
延機４まで移送されるようになっている。

【００２４】前記第１連続加熱炉１における予熱帯１１
，第１加熱帯１２，第２加熱帯１３及び均熱帯１４には
、炉内温度を検出する炉温検出器６１，６１，６１，６
１　が各別に配設されており、これらの検出結果は第１
連続加熱炉１の炉温制御を行う第１炉温制御器７１に与
えられるようになっている。第２連続加熱炉２における
予熱帯２１，加熱帯２２及び均熱帯２３には、炉内温度
を検出する炉温検出器６２，６２，６２が各別に配設さ
れており、これらの検出結果は第２連続加熱炉２の炉温
制御を行う第２炉温制御器７２に与えられるようになっ
ている。

【００２５】また、前記粗圧延機４の出側には、粗圧延
機４の出側における鋼片の温度（以下、粗出側温度とい
う）を検出する粗出側温度検出器８が配設されており、
該粗出側温度検出器８の検出結果は、第１連続加熱炉１
及び第２連続加熱炉２から抽出された鋼片の粗出側温度
についての炉間差を解消するための制御を行う炉間差制
御器７３に与えられるようになっている。炉間差制御器
７３では、後述する如きアダプティブ修正（適応修正）
を行うための修正量を算出するアダプティブ修正量算出
方法により、第２連続加熱炉２の目標抽出温度を修正す
るアダプティブ修正量を求め、求めたアダプティブ修正
量のデータを第２炉温制御器７２へ与えるようになって
いる。

【００２６】前記第１炉温制御器７１には、所定の入力
手段より、第１連続加熱炉１における鋼片の抽出ピッチ
のデータ及び鋼片の目標抽出温度のデータが与えられる
ようになっている。第１炉温制御器７１では、与えられ
た抽出ピッチのデータ及び目標抽出温度のデータに基づ
き、従来の方法（例えば、本出願人による特開昭５４−
１１４４０５　号公報に開示された如き方法）を用い、
目標抽出温度を実現すべく流量制御弁５１，５１，５１
，５１に制御信号を与えて燃料ガス流量を調節し、第１
連続加熱炉１の炉温制御を行う。一方、第２炉温制御器
７２には、前記アダプティブ修正量の他に第２連続加熱
炉２における鋼片の抽出ピッチのデータ及び鋼片の目標
抽出温度のデータが前記入力手段より与えられるように
なっている。第２炉温制御器７２では、後述する如く、
与えられた目標抽出温度のデータをアダプティブ修正量
で修正し、修正後の目標抽出温度のデータ及び与えられ
た抽出ピッチのデータに基づき、前述の従来の方法を用
い、目標抽出温度を実現すべく流量制御弁５２，５２，
５２に制御信号を与えて燃料ガス流量を調節し、第２連
続加熱炉２の炉温制御を行う。

【００２７】次に、炉間差制御器７３におけるアダプテ
ィブ修正量算出方法及び第２炉温制御器７２における目
標抽出温度の修正方法について説明する。第１連続加熱
炉１及び第２連続加熱炉２から同一圧延条件の鋼片を交
互に抽出する場合に炉間差制御器７３では、アダプティ
ブ修正量を算出するため、まず、下記（７）　式に示す
如く、粗出側温度検出器８によって検出された、第１連
続加熱炉１で抽出された鋼片の粗出側温度θＴＲ１　か
ら第２連続加熱炉２で抽出された鋼片の粗出側温度θＴ
Ｒ２　を減算し、炉間差εＴＲを求める。

【００２８】εＴＲ＝θＴＲ１　−θＴＲ２　　　…（
７）

【００２９】また、第２連続加熱炉２で抽出された
鋼片の粗出側温度検出器８での温度θＴＲは、下記（８
）　式に示す如く、第２連続加熱炉２での抽出から粗出
側温度検出器８の位置までの圧延ラインの温度降下を表
す関数ｆ（θｍ　，Ｃ）によって表される。

【００３０】θＴＲ２　＝ｆ（θｍ　，Ｃ）　　…（８
）

【００３１】但し、前記（８）　式において、θｍ　
は鋼片の抽出温度、Ｃは抽出後から粗出側温度検出器８
の位置を通過するまでの鋼片のトラッキングに関するパ
ラメータである。前記炉間差εＴＲを解消するためには
、抽出温度が粗出側温度に与える影響を考慮した修正値
であるアダプティブ修正量Δθａｉｍ　を炉間差εＴＲ
に基づいて求めなければならないが、このアダプティブ
修正量Δθａｉｍ　は前記（８）　式の関数ｆを用いた
下記（９）　式によって求められる。

【００３２】Δθａｉｍ　＝εＴＲ／（∂ｆ／∂θｍ　
）　　…（９）

【００３３】但し、前記（９）　式において、（∂ｆ／
∂θｍ　）は粗出側温度に対する抽出温度の影響係数で
ある。 なお、前記（９）　式の右辺に対しては、指数平滑等の
平滑処理を行ってもよい。このようにしてアダプティブ
修正量Δθａｉｍ　は求められるが、第２炉温制御器７
２においては、下記（１０）式に示される如く、前記入
力手段より与えられる目標抽出温度θａｉｍ０に、前述
の如く求められ、炉間差制御器７３から与えられるアダ
プティブ修正量Δθａｉｍ　を加算することにより、目
標抽出温度θａｉｍ０を修正した修正目標抽出温度θａ
ｉｍ　を求める。

【００３４】θａｉｍ　＝θａｉｍ０＋Δθａｉｍ　　
…（１０）

【００３５】そして、求めた修正目標抽出温
度θａｉｍ　と、前記入力手段より与えられる抽出ピッ
チのデータとに基づいて前述の如き炉温制御を行う。

【００３６】次に、前述の如き炉温制御方法を用いて実
際に炉温制御を行った場合の結果について説明する。図
２は本発明方法を用い複数の加熱炉（第１加熱炉及び第
２加熱炉）の炉温制御を行った場合の鋼片の抽出温度及
びそれらの粗出側温度を示すタイミングチャートであり
、図２の（ａ）　は第１加熱炉抽出温度、（ｂ）　は第
２加熱炉抽出温度、（ｃ）　は第１加熱炉及び第２加熱
炉から抽出された鋼片の粗出側温度を示している。この
タイミングチャートにおいて実線は夫々の温度の目標値
を示しており、白丸は第１加熱炉の抽出材に関する実績
値、黒丸は第２加熱炉の抽出材に関する実績値を夫々示
している。 但し、前記第１加熱炉は予熱帯，第１加熱帯，第２加熱
帯，均熱帯を有する連続加熱炉であり、第２加熱炉は予
熱帯，加熱帯，均熱帯を有し、炉長が第１加熱炉の略１
／２　の連続加熱炉であり、第１加熱炉及び第２加熱炉
は装入口合わせとなっている。図２から明らかな如く、
第１加熱炉から抽出された鋼片の粗出側温度と第２加熱
炉から抽出された鋼片の粗出側温度とは略等しくなって
おり、粗出側温度の炉間差が従来に比して低減された。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明方法では、圧延
ライン中の所定位置での各圧延対象材の温度の検出結果
に基づき、特定の連続加熱炉より抽出された圧延対象材
の温度の検出結果と、それ以外の連続加熱炉より抽出さ
れた圧延対象材の温度の検出結果とを比較し、この比較
結果に基づいてこれらの検出結果を一致させるべく前記
特定の連続加熱炉以外の連続加熱炉の目標抽出温度を修
正するので、前記特定の連続加熱炉以外の連続加熱炉の
目標抽出温度が圧延ライン中の所定位置での各圧延対象
材の温度の検出結果に基づいて適応修正されるため、複
数の加熱炉の圧延対象材の圧延ライン中の所定位置での
温度の炉間差を解消することが可能であり、これによっ
て連続加熱炉からの抽出後に行う圧延における仕上がり
寸法精度を向上させることが可能となる等、本発明は優
れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る複数の連続加熱炉の炉温制御方法
の実施に適用する炉温制御装置の構成を示す模式的ブロ
ック図である。

【図２】本発明方法を用い複数の加熱炉の炉温制御を行
った場合の抽出材の抽出温度及びそれらの粗出側温度を
示すタイミングチャートである。

【図３】ウォーキングビーム連続式加熱炉の構成を示す
模式的図である。

【図４】図４は従来の炉温制御方法を用い複数の加熱炉
の炉温制御を行った場合の抽出材の抽出温度及びそれら
の粗出側温度を示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

１　　第１連続加熱炉 ２　　第２連続加熱炉 ８　　粗出側温度検出器 ７１　　第１炉温制御器 ７２　　第２炉温制御器 ７３　　炉間差制御器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　圧延ラインで圧延対象材の圧延を行う
   前に前記圧延対象材の加熱処理を並行して行う複数の連
   続加熱炉にて、これらの連続加熱炉での加熱処理後に抽
   出される各圧延対象材の温度が、予め定めた目標抽出温
   度に一致するようにその炉温を各別に制御することによ
   って前記圧延ライン中の所定位置での各圧延対象材の温
   度を所定温度に制御する複数の連続加熱炉の炉温制御方
   法において、前記圧延ライン中の所定位置での各圧延対
   象材の温度を検出し、この検出結果に基づき特定の連続
   加熱炉より抽出された圧延対象材の温度の検出結果と、
   それ以外の連続加熱炉より抽出された圧延対象材の温度
   の検出結果とを比較し、この比較結果に基づいてこれら
   の検出結果を一致させるべく前記特定の連続加熱炉以外
   の連続加熱炉の目標抽出温度を修正することを特徴とす
   る複数の連続加熱炉の炉温制御方法。