JPH066735B2 - Combustion control method for continuous heating furnace - Google Patents

Combustion control method for continuous heating furnace

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JPH066735B2
JPH066735B2 JP30957388A JP30957388A JPH066735B2 JP H066735 B2 JPH066735 B2 JP H066735B2 JP 30957388 A JP30957388 A JP 30957388A JP 30957388 A JP30957388 A JP 30957388A JP H066735 B2 JPH066735 B2 JP H066735B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数の炉帯を有する連続式加熱炉の燃焼制御
に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to combustion control of a continuous heating furnace having a plurality of furnace zones.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

連続式多帯式加熱炉の燃料制御において、材料の昇温曲
線(昇温パターン)をオンラインで最適化する方式は、
種々の異なる材料装入に対する焼上り品質の確保と省エ
ネルギーなど、操業の最適化を達成するための柔軟性に
富んだ有力な方式として、近年いくつか提案されてい
る。
In the fuel control of the continuous multi-zone heating furnace, the method to optimize the material heating curve (heating pattern) online is
In recent years, several proposals have been made as a powerful and flexible method for optimizing the operation such as ensuring the burning quality and energy saving for various charging of different materials.

その代表的なものとしてたとえば特開昭61−199016で記
述されている方式は、加熱炉を炉長方向にn個のメッシ
ュに分割し、炉内の各材料に対して、第kメッシュに存
在するときの燃料流量wの現在値からの変化量Δw
と、抽出時の材料平均温度,均熱度(表面と内部の
温度差) および第kメッシュの炉温giのそれぞれの現在値から
の変化量との関係を1次式で近似して、に関する制約条件のもとで、各材料別に燃料流量積算値 が最小となるような最適流量wKOPT(k=1,2,…,
n)を、線形計画法を用いて求めている。このwKOPT
ら、各材料別の各帯設定炉温T′gA(i)(iは材料イン
デックス)を求め、その各材料に対する重み付平均値と
して各帯設定炉温を決定する。
As a typical example thereof, the system described in Japanese Patent Laid-Open No. 61-199016 divides the heating furnace into n meshes in the furnace length direction, and the k-th mesh exists for each material in the furnace. Change Δw k from the current value of the fuel flow rate w k when
And material average temperature s during extraction, soaking degree (temperature difference between surface and inside) And the relationship between the k-th mesh furnace temperature gi and the variation from the current value are approximated by a linear expression, s , Fuel flow rate integrated value for each material under the constraint conditions regarding The optimum flow rate w KOPT (k = 1, 2, ...,
n) is obtained using linear programming. Each zone setting furnace temperature T'gA (i) (i is a material index) for each material is obtained from this w KOPT , and each zone setting furnace temperature is determined as a weighted average value for each material.

一方特開昭58−210120では、燃料流量でなくて炉温を最
適化するが、線形計画法を用いる点は同じである。
On the other hand, in Japanese Patent Laid-Open No. 58-210120, the furnace temperature is optimized instead of the fuel flow rate, but the linear programming method is used in the same manner.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

以下燃料流量を最適化する特開昭61−199016に関して問
題点を説明するが、特開昭58−210120のように炉温を最
適化する場合でも問題点は同じである。
The problem will be described below with reference to Japanese Patent Laid-Open No. 61-199016, which optimizes the fuel flow rate, but the problem is the same when the furnace temperature is optimized as in Japanese Patent Laid-Open No. 58-210120.

さて上記のような従来の連続式加熱炉の制御方法では、
燃料流量の現在値からの変化量と、抽出時における材料
平均温度、均熱度、炉温のそれぞれの変化量との関係を
線形な1次式で近似しているが、これらの関係は本質的
に非線形であるため、変化量が大きくなるほど誤差も増
加する。したがって材料のサイズ、予定在炉時間、抽出
目標温度が種々異なるときは、上記変化量も大きくな
り、線形近似の誤差増大を招く、また最適化の効果を出
すためには炉長方向区分数nをある程度大きくして燃料
流量をきめ細かく変化させる必要があるため、炉内全材
料に対する最適化対象パラメータ(材料別区分別の燃料
流量変化量)の個数は増加し、もしも線形近似を行なわ
ず非線形のままで最適化を行なおうとしたときは、計算
量が膨大となり、オンラインでは実行困難となる。
Now, in the conventional continuous heating furnace control method as described above,
The relationship between the amount of change in the fuel flow rate from the current value and the amount of change in each of the material average temperature, soaking degree, and furnace temperature at the time of extraction is approximated by a linear equation, but these relationships are essentially Since it is nonlinear, the error increases as the amount of change increases. Therefore, when the size of the material, the planned in-reactor time, and the target extraction temperature are different, the amount of change also becomes large, which causes an increase in the error of the linear approximation. Since it is necessary to make the fuel flow rate finer by increasing the value to a certain degree, the number of parameters to be optimized (fuel flow rate change amount for each material category) for all materials in the reactor increases, and if linear approximation is not performed, nonlinear When trying to perform optimization up to now, the amount of calculation becomes enormous and it becomes difficult to execute online.

一方加熱炉の操業においては、前後の工程の作業状況に
より、操業予定(材料の残り在炉時間など)がしばしば
変更されるが、最適化対象パラメータにこのような直接
の操作量(燃料流量)を選んだときは、予定変更がパラ
メータ最適値に与える影響は大きく、予定変更のたびに
最適化計算を行なう必要が生じ、計算負荷が大きい。ま
た最適化計算はある程度の時間を要するため、予定変更
に対する操作量変更のアクションがこの時間分だけ遅
れ、最適化の効果が減少する。
On the other hand, in the operation of the heating furnace, the operation schedule (remaining time of the material in the furnace, etc.) is often changed depending on the work situation of the process before and after, but such a direct operation amount (fuel flow rate) is set as the optimization target parameter. When is selected, the schedule change has a large influence on the optimum parameter value, and optimization calculation needs to be performed every time the schedule change occurs, resulting in a large calculation load. Further, since the optimization calculation requires a certain amount of time, the action amount change action with respect to the schedule change is delayed by this amount of time, and the effect of optimization is reduced.

〔課題を解決するための手段〕 本発明は前述のような従来制御の問題点を解決するもの
であり、各材料に対して装入から抽出までの昇温の目標
曲線(目標昇温曲線)を材料別に設定し、同一帯内で所
定時刻だけ将来の各材料温度が目標昇温曲線を下回らな
いか、あるいは各材料温度が平均的にまたは特定の材料
に関して優先的にこの目標昇温曲線となるような燃料流
量を、所定の制御周期で時々出力するとともに、各材料
は近接する類似のもの同士を1まとまりとしていくつか
のグループに分け、各グループ内で共通の値をとる目標
昇温曲線の共通パラメータ(たとえば各帯における材料
昇温速度など)の値を、所定の評価関数値を最小とする
ように、最急降下法などの非線形最適化法により定め
る。
[Means for Solving the Problem] The present invention solves the problems of the conventional control as described above, and a target curve of temperature rise from charging to extraction for each material (target temperature rise curve) Is set for each material, and each future material temperature does not fall below the target temperature rise curve for a specified time within the same zone, or each material temperature is averaged or given priority to this target temperature rise curve for a specific material. Such a fuel flow rate is output from time to time in a predetermined control cycle, and each material is divided into several groups by grouping similar items that are close to each other, and the target temperature rise curve has a common value in each group. The value of the common parameter (for example, the material heating rate in each zone) is determined by a non-linear optimization method such as the steepest descent method so as to minimize a predetermined evaluation function value.

評価関数の値は、非線形の熱バランス方程式や熱伝導方
程式を含み高速計算可能なプロセスモデル(加熱炉シミ
ュレータ)により、所定の材料が抽出させるまで加熱炉
操業をシミュレーションすることにより求める。ここで
方程式の線形近似は行なっていないので、従来技術と異
なり、線形化による誤差は生じない。また最適化対象パ
ラメータである目標昇温曲線の共通パラメータの関数
は、従来技術における将来の燃料流量時系列値の個数よ
り大幅に少なくてよく、その分最適化計算が効率化され
る。
The value of the evaluation function is obtained by simulating the heating furnace operation until a predetermined material is extracted by a process model (heating furnace simulator) that includes a nonlinear heat balance equation and a heat conduction equation and can be calculated at high speed. Since linear approximation of the equation is not performed here, an error due to linearization does not occur unlike the conventional technique. Further, the function of the common parameter of the target temperature rising curve which is the optimization target parameter may be significantly smaller than the number of future fuel flow rate time series values in the conventional technique, and the optimization calculation becomes efficient accordingly.

一方加熱炉の操業予定の変更に関しては、目標昇温曲線
を残り在炉時間の関数として表わしておけば、たとえば
ある材料の残り在炉時間が変更された場合、所定時間後
のその材料の温度目標値も目標昇温曲線上で自動的に変
更されるため、目標昇温曲線を定める共通パラメータ値
はあまり変える必要がない。材料の抽出目標温度が変更
された場合も同様であり、結局、本発明においては、操
業予定の変更が最適変化象パラメータの最適値に与える
影響が少なく、従って予定変更のたびに最適化計算を行
なう必要がなくなり、計算負荷が軽減されるとともに、
予定変更の際の操作量変更は、最適化計算を待たずに即
座な行なうことが可能であり、最適化の効果を保持す
る。
On the other hand, regarding the change of the operating schedule of the heating furnace, if the target temperature rising curve is expressed as a function of the remaining in-reactor time, for example, when the remaining in-reactor time of a material is changed, the temperature of the material after a predetermined time Since the target value is also automatically changed on the target temperature rising curve, it is not necessary to change the common parameter value defining the target temperature rising curve so much. The same applies when the target extraction temperature of the material is changed, and in the present invention, the change of the operation schedule has little influence on the optimum value of the optimal change parameter, and therefore, the optimization calculation is performed every time the schedule is changed. There is no need to do it, the calculation load is reduced,
The operation amount change at the time of changing the schedule can be performed immediately without waiting for the optimization calculation, and the effect of the optimization is maintained.

〔作用〕[Action]

以下本発明について詳しく説明する。 The present invention will be described in detail below.

本発明の対象プラントは、多帯式連続式加熱炉であり、
その1例を第2図に示す。加熱炉では、材料データ〔厚
み、幅、長さ、材質、装入温度、抽出目標温度、在炉時
間または先行材料との抽出ピッチ予測値など〕の種々異
なる材料を、装入側から抽出側へ搬送しながら、抽出目
標温度まで加熱昇温する。
The target plant of the present invention is a multi-zone continuous heating furnace,
One example is shown in FIG. In the heating furnace, various materials with different material data (thickness, width, length, material, charging temperature, extraction target temperature, in-furnace time or extraction pitch prediction value with preceding material) are loaded from the charging side to the extraction side. The temperature is raised to the extraction target temperature while being conveyed to.

本発明はこのような加熱炉の制御方法であり、機能ブロ
ック図は第1図のように表わされる。
The present invention is a method of controlling such a heating furnace, and a functional block diagram is shown in FIG.

この中でまず1の実績処理機能(第1機能)は、所定の
周期で起動され、プラント実績φ〔加熱炉各帯の炉温
(ガス温度)、燃料流量の観測値と、炉内および炉へ装
入予定の材料の、材料位置を含めた材料データ〕を入力
して、直接観測できない各帯炉壁と各材料の厚み方向温
度分布実績値(現在値)を算出・変更し、プラント実績
φに加えて、φ′とするとともに、加熱炉の特性変化に
対処するために、本発明における重要なプロセスモデル
である加熱炉シミュレータの中の未知パラメータの推定
をプラント実績φ′に基づいて求めるとともに、2の燃
料流量設定値計算機能(第2機能)を起動する。ここで
サンプリング周期は、加熱炉シミュレータのシミュレー
ション周期Δtに等しくする。第1機能で更新した
φ′, は、他の機能で用いられる。
Of these, the first performance processing function (first function) is activated at a predetermined cycle, and the plant performance φ [reactor temperature (gas temperature) in each zone of the heating furnace, the observed values of the fuel flow rate, and The material data including the material position of the material to be charged into the furnace] is input to calculate and change the temperature distribution value (current value) in the thickness direction of each zone wall and each material that cannot be directly observed. In addition to φ, φ ′ and an estimated value of an unknown parameter in the heating furnace simulator, which is an important process model in the present invention, in order to cope with the change in the characteristics of the heating furnace. Is calculated based on the plant performance φ ′, and the fuel flow rate set value calculation function (second function) 2 is started. Here, the sampling cycle is set equal to the simulation cycle Δt of the heating furnace simulator. Φ ′ updated by the first function, Is used for other functions.

つぎに第2機能は第1機能から起動され、加熱炉各燃焼
帯(燃料を燃焼させる帯)の燃料流量設定値FSVを各帯
炉温、材料温度の現在値と各材料の目標昇温曲線とから
計算し、プラントへ出力する。
Next, the second function is started from the first function, and the fuel flow rate set value F SV of each combustion zone (zone in which fuel is burned) of the heating furnace is set to each zone furnace temperature, current value of material temperature, and target temperature rise of each material. Calculate from the curve and output to the plant.

最後に3の目標昇温曲線最適化機能(第3機能)は、材
料を抽出順にいくつかのグループに分割し、各材料の目
標昇温曲線の供給パラメータ(同一グループで同じ値を
とる)の値を、所定の評価関数の値が最小となるように
求める。求めた値Aは第2機能で用いられる。
Finally, the target temperature increase curve optimization function (third function) 3 is to divide the material into several groups in the extraction order, and to supply the target temperature increase curve of each material (take the same value in the same group). The value is calculated so that the value of the predetermined evaluation function becomes the minimum. The obtained value A * is used in the second function.

ここで評価関数は、材料の焼上で品質の確保、省エネル
ギーなどの操業目的に従って設定する。評価関数の値
は、現時点以降所定の材料が抽出されるまでの加熱炉の
操業を、プロセスモデルである加熱炉シミュレータを用
いてシミュレーションすることにより求める。この第3
機能は第1、第2機能と同期して起動させる必要はな
く、独立に所定の周期で起動させてもよい。
Here, the evaluation function is set according to the purpose of operation such as quality assurance and energy saving during material baking. The value of the evaluation function is obtained by simulating the operation of the heating furnace from the present time until the predetermined material is extracted using a heating furnace simulator that is a process model. This third
The function does not have to be activated in synchronization with the first and second functions, and may be activated independently in a predetermined cycle.

以下、本発明に用いられる基本的なプロセスモデルであ
る加熱炉シミュレータ、炉温上下限規制に用いられる炉
温予測モデル、燃料流量設定値計算に用いられる材料昇
温モデル、材料の目標昇温曲線、および目標昇温曲線最
適化に用いられる評価関数について記し、その後第1〜
第3機能について詳しく説明する。
Hereinafter, a heating furnace simulator which is a basic process model used in the present invention, a furnace temperature prediction model used for controlling the upper and lower limits of the furnace temperature, a material temperature rising model used for calculating a fuel flow rate set value, a target temperature rising curve of the material , And the evaluation function used for optimization of the target temperature rise curve are described below.
The third function will be described in detail.

(1)加熱炉シミュレータ 加熱炉シミュレータは、所定の時間間隔Δtで加熱炉の
操業をシミュレーションするものであり、各帯の炉温、
壁温、燃料流量、材料データに関する初期値(初期時刻
における値)、および初期時刻以降の、Δt毎の各帯燃
料流量の値とから、初期時刻以降のΔt毎の炉温、壁
温、材料温度を計算する。
(1) Heating furnace simulator The heating furnace simulator is for simulating the operation of the heating furnace at a predetermined time interval Δt.
From the wall temperature, the fuel flow rate, the initial value (value at the initial time) regarding the material data, and the value of each zone fuel flow rate for each Δt after the initial time, the furnace temperature, the wall temperature, and the material for each Δt after the initial time Calculate the temperature.

この初期時刻を現在時刻とすれば、将来の操業がシミュ
レーションできる。加熱炉シミュレータは公知の技術で
あるが、本発明で重要な役割を果たし、後述のパラメー
タ逐次推定とも関連するため、時刻tにおける処理手段
を1)〜3)に説明する。また、以下の記述において、
Δtを時間の単位とする。(すなわちΔt=1) 1)時刻〔t−1,t〕の間に生じた材料搬送をシミュ
レートする。この間に抽出した材料があれば、それは炉
内材料データから除く。装入側に所定間隔以上の空きが
生じれば、装入予定材料(またはサイズ、材質が一定の
ダミーの材料)を装入する。
If this initial time is taken as the current time, future operations can be simulated. Although the heating furnace simulator is a known technique, it plays an important role in the present invention and is also related to the successive parameter estimation described later, and therefore the processing means at time t will be described in 1) to 3). Also, in the following description,
Let Δt be the unit of time. (That is, Δt = 1) 1) Simulate the material conveyance that has occurred during the time [t-1, t]. Any material extracted during this period will be removed from the in-core material data. When there is a space above a predetermined interval on the charging side, a material to be charged (or a dummy material having a constant size and material) is charged.

2)時刻tにおける各帯炉温を、時刻(t−1)におけ
る当該帯およびそれより抽出側の帯の燃料流量、当該帯
の壁温、材料表面温度などから、つぎに示す帯内熱バラ
ンス式を用いて求める。
2) For each zone furnace temperature at time t, the heat balance in the zone shown below is calculated from the fuel flow rate of the zone and the zone on the extraction side of the zone at time (t-1), the wall temperature of the zone, the material surface temperature Calculate using an equation.

QAi+QMi+QGi-1+QGi+QSi−QWi−QLi=0……(1) Wi=σ・φGW・SWi・(TFi 4+TWi 4)……(3) QLi=λAi・TFi+λBi ……(4) ここで i:帯インデックス(i=1,2,…;抽出端の帯をi
=1とする); j:第i帯内材料のインデックス; QAi:予熱空気顕熱; QHi:投入燃料発熱量; QGi-1:流入廃ガス顕熱(均熱帯以外); QGi:流出廃ガス顕熱; QSi:材料への入熱量; QWi:炉壁への入熱量; QLi:損失熱および補正項; σ:ステファンボルツマン定数; φGS:総括熱伝達係数(ガス〜材料); φGW:総括熱伝導係数(ガス〜炉壁); S:材料方面席; S:炉壁面積; TFi:第i帯炉温(ガス温度); TSij:第j材料の表面温度; TWi:炉壁温度; λAi,λBi:損失熱係数、値は実操業データを用いて逐
次推定される(後述)。
Q Ai + Q Mi + Q Gi-1 + Q Gi + Q Si −Q Wi −Q Li = 0 (1) Q Wi = σ ・ φ GW・ S Wi・ (T Fi 4 + T Wi 4 ) …… (3) Q Li = λ Ai・ T Fi + λ Bi …… (4) where i: band index (i = 1, 1 2, ...; the strip at the extraction end is i
= 1); j: index of i-th zone material; Q Ai : preheated air sensible heat; Q Hi : input fuel calorific value; Q Gi-1 : inflowing waste gas sensible heat (other than soaking zone); Q Gi : Outflow waste gas sensible heat; Q Si : Heat input to material; Q Wi : Heat input to furnace wall; Q Li : Heat loss and correction term; σ: Stefan Boltzmann constant; φ GS : Overall heat transfer coefficient (gas ~ materials); φ GW: overall heat transfer coefficient (gas-furnace wall); S j: material surface seat; S w: furnace wall area; T Fi: i-th band oven temperature (gas temperature); T Sij: the j Surface temperature of material; T Wi : furnace wall temperature; λ Ai , λ Bi : heat loss coefficient, values are sequentially estimated using actual operation data (described later).

加熱炉内に含まれる帯の数をnとすると、(1)式は各
帯において成立するから熱バランス式は計n個とな
り、一方未知数は各帯炉温でこれもn個存在する。従
って熱バランス式を連立させて炉温TFiを求めることが
できるが、この式はTFiに関する4次式であるため、公
知のニュートン・ラフソン法により解を求める。第3図
に帯内の熱バランスの考え方を図示する。
If the number of bands included in the heating furnace and n z, (1) Equation heat balance equation because established in each band becomes total n Z number, whereas unknowns also n Z number present in each band furnace temperature To do. Therefore, the furnace temperature T Fi can be obtained by using simultaneous heat balance equations, but since this equation is a quartic equation regarding T Fi, the solution is obtained by the known Newton-Raphson method. Figure 3 illustrates the concept of heat balance in the belt.

3)時刻tにおける各帯壁温の厚み方向分布、および各
帯内材料温度の厚み方向分布を、時刻(t−1)におけ
るこれらの厚み方向温度分布と時刻tにおける炉温とか
ら、下記の公知の熱伝導方程式を時間、厚み方向に離散
化した式を用いて求める。
3) The thickness direction distribution of each zone wall temperature at time t and the thickness direction distribution of each zone material temperature are calculated from the thickness direction temperature distribution at time (t-1) and the furnace temperature at time t as follows. The known heat conduction equation is obtained by using an equation discretized in the time and thickness directions.

このときの境界条件は で与えられる。ここで T:温度(壁温または材料温度); t:時間: x:厚み方向座標; α:温度伝導率; K:境界条件. なお炉内のすべての材料について上式より厚み方向温度
分布を求めるにはかなりの計算量を要するため、公知の
重み付残差法を用いて計算効率を向上させる。
The boundary condition at this time is Given in. Here, T: temperature (wall temperature or material temperature); t: time: x: coordinate in the thickness direction; α: thermal conductivity; K: boundary condition. Since a considerable amount of calculation is required to obtain the temperature distribution in the thickness direction from the above equation for all the materials in the furnace, the known weighted residual method is used to improve the calculation efficiency.

以上の1)〜3)の処理を、時刻tを1ずつ更新して繰
返すことにより、シミュレーションを行なう。
A simulation is performed by repeating the processes 1) to 3) described above by updating the time t one by one.

(2))炉温予測モデル 本発明では制御の操作量を燃料流量としているが、実際
の設備においては、設備上、あるいは材料の品質上から
各帯炉温の上下限値が定まる。したって燃料流量設定値
は、炉温がこの上下限値を超えないような値にする必要
があり、このために燃料流量変化と炉温変化との動的な
関係を表わすモデルが必要となるため、炉温予測モデル
として新しく開発した。モデル式を以下に示す。
(2)) Furnace temperature prediction model In the present invention, the operation amount of control is the fuel flow rate, but in actual equipment, the upper and lower limits of each zone furnace temperature are determined from the viewpoint of equipment or material quality. Therefore, it is necessary to set the fuel flow rate set value so that the furnace temperature does not exceed the upper and lower limits, and for this reason, a model that represents the dynamic relationship between the fuel flow rate change and the furnace temperature change is required. Therefore, it was newly developed as a furnace temperature prediction model. The model formula is shown below.

ただし ΔTFi(t)=TFi(t)−TFi(t−1) ΔFi(t)=Fi(t)−Fi(t−1) ここで i:帯インデックス; TFi:炉温; F:燃料流量; aFi,CFk,i(k=0,1,…,m):適当な定数
(実データより帯毎に値を定める); m:適当な正整数(Δt=2minのときはm=2程
度でよい)。
However, ΔT Fi (t) = T Fi (t) −T Fi (t−1) ΔF i (t) = F i (t) −F i (t−1) where i: band index; T Fi : furnace Temperature; F i : Fuel flow rate; a Fi , C Fk, i (k = 0, 1, ..., m F ): Appropriate constant (value is determined for each band from actual data); m F : Appropriate positive integer (When Δt = 2 min, m F = 2 is sufficient).

(3)材料昇温モデル 本発明では、各材料の温度が所定時間後にその材料の目
標昇温曲線に一致するような燃料流量を、材料毎に求め
る必要がある。このために、燃料流量変化と材料温度変
化との動的な関係を表わす簡易モデルが必要であり、材
料昇温モデルとして新しく開発した。モデル式を以下に
示す。
(3) Material temperature increase model In the present invention, it is necessary to obtain a fuel flow rate for each material such that the temperature of each material matches the target temperature increase curve of the material after a predetermined time. Therefore, a simple model that represents the dynamic relationship between the fuel flow rate change and the material temperature change is required, and was newly developed as a material temperature rise model. The model formula is shown below.

ただし ΔTsi(t)=TSj(t)−TSi(t−1) ΔFn(t)=Fn(t)−F(t−1) i:帯インデックス; j:材料インデックス(第i帯に在帯); n:帯インデックス; TSj:材料温度(厚み方向平均値); SHj=材料比熱; tHi=材料厚; bnj:第n帯炉温TFnの材料jへの影響度を表わし、材
料位置により定まる定数。0≦bnj≦1, とする。第i帯におけるbnj(n=i−1,i,i+
1)の1例を第4図に示す。
However, ΔT si (t) = T Sj (t) −T Si (t−1) ΔF n (t) = F n (t) −F n (t−1) i: band index; j: material index (first zone i); n: zone index; T Sj : material temperature (thickness direction average value); S Hj = material specific heat; t Hi = material thickness; b nj : to material j of n-th zone furnace temperature T Fn A constant that is determined by the position of the material. 0 ≦ b nj ≦ 1, And B nj (n = i-1, i, i +) in the i-th band
An example of 1) is shown in FIG.

Si,cSk,n:定数(実データから帯毎に値を定める) mS:正整数(Δt=2minのときは、m=2程度でよ
い)。
a Si , c Sk, n : constant (value is determined for each band from actual data) m S : positive integer (m Δ = 2 min, approximately m S = 2).

なお(6)式の右辺第2項において、i=1(抽出端の
帯)またはi=n(装入端の帯)のときは、n=0ま
たはn=n+1となる場合が生じるが、これらの場合
はbnj=cSK,n=0とする。
In the second term on the right side of the equation (6), when i = 1 (band at the extraction end) or i = n Z (band at the charging end), n = 0 or n = n Z +1 may be satisfied. However, in these cases, b nj = c SK, n = 0.

(4)材料の目標昇温曲線 炉内への装入完了材料と所定本数の装入予定材料につい
て、材料毎に目標昇温曲線を設定する。
(4) Target temperature rising curve of material Set the target temperature rising curve for each material for the materials that have been charged into the furnace and the predetermined number of materials to be charged.

この曲線は、材料の装入から抽出までの期間における材
料温度(材料内平均温度)昇温の目標値を表わし、時間
の関数である。材料装入時は目標昇温曲線の値は、材料
の装入温度(装入時の材料内平均温度)の実績値(装入
予定材料については予測値)に等しくするか、またはそ
の近傍の値とする(装入時から直ちに昇温させる必要の
ないときは、目標値は装入温度より少し低くしておくこ
とが、省エネルギー上有効である)。
This curve represents the target value of the temperature rise of the material temperature (average temperature in the material) during the period from the charging of the material to the extraction, and is a function of time. The value of the target temperature rise curve at the time of material charging is equal to the actual value of the material charging temperature (average temperature in the material at the time of charging) (predicted value for the material to be charged), or in the vicinity of it. Value (If it is not necessary to raise the temperature immediately after charging, it is effective in saving energy to set the target value slightly lower than the charging temperature).

一方材料抽出までの残り在炉時間が所定の熟熱時間以下
ならば、抽出時の材料内偏熱(材料内の温度差,表面温
度−中心温度)を小さくするために、目標昇温曲線は材
料の抽出目標温度に等しくする。この熟熱時間は、材料
の装入温度、圧延仕様などを考慮して、値を定める。
On the other hand, if the remaining in-reactor time until material extraction is less than or equal to the predetermined aging heat time, the target temperature rise curve is set in order to reduce the uneven heat distribution in the material (temperature difference in material, surface temperature-center temperature) during extraction. Make it equal to the extraction target temperature of the material. The value of this aging heat time is determined in consideration of the charging temperature of the material, rolling specifications and the like.

装入から、熟熱開始までの間は、複数の直線または曲線
を連続的に接続して目標昇温曲線を完成させる。目標昇
温曲線を定める各種パラメータ(直線または曲線の勾
配、熟熱時間など)の中のいくつかについては、後述の
材料グループ内で共通の値とし、目標昇温曲線最適化処
理において、所定の評価関数を最小とする値(最適値)
が求められる。
A plurality of straight lines or curves are continuously connected from the charging to the start of the heat-up to complete the target temperature rising curve. Some of the various parameters (straight line or curve gradient, heat-up time, etc.) that determine the target temperature rise curve have common values within the material group described below, and are set in the target temperature rise curve optimization process. Value that minimizes the evaluation function (optimum value)
Is required.

目標昇温曲線の1例を第5図に示す。この例では、加熱
炉は装入側から予熱帯(PHz),#1加熱帯(#1H
z),#2加熱帯(#2Hz),均熱帯(SZ)の4つ
の帯から成り、PHz以外が燃焼帯(燃料を燃焼させる
帯)である。目標昇温曲線はPHz,#1Hzでは2次
曲線、#2Hzでは3次曲線、SZ入から熟熱開始まで
は直線で表わされ、#2Hz入口と出口の接続部では滑
らかに(連続した微分係数で)接続されている。
An example of the target temperature rising curve is shown in FIG. In this example, the heating furnace is from the charging side to the pre-tropical zone (PHz), the # 1 heating zone (# 1H
z), # 2 heating zone (# 2 Hz), and soaking zone (SZ). The zones other than PHz are combustion zones (fuel combustion zones). The target temperature rise curve is a quadratic curve for PHz and # 1Hz, a cubic curve for # 2Hz, and a straight line from SZ entry to the start of heat treatment. Connected by a factor).

(5)評価関数 加熱炉の操業においては、材料の焼上げ品質確保、省エ
ネルギーなどいくつかの目的を総合的に最適化する必要
があり、そのため評価関数JRFを次式で設定する。
(5) Evaluation function In the operation of the heating furnace, it is necessary to comprehensively optimize some objectives such as material baking quality assurance and energy saving. Therefore, the evaluation function J RF is set by the following formula.

ここで i:帯インデックス; j:材料インデックス(抽出端から、装入側所定位置ま
での間に存在する材料と対象とし、評価対象材料と呼
ぶ); すべての燃焼帯(燃料を燃焼させる帯); 評価対象材料すべてに関する和; 現在以降、評価対象材料がすべて抽出されるまでの時間
に関する和; ΔTSEj;抽出材料温度偏差(抽出時の第j材料平均温
度の抽出目標温度からの差(平均−目標)); 材料内偏熱(抽出時の第j材料内温度偏差(表面−中
心)); f1,f:適当な関数; F:第i帯の燃料流量; w1,w2,:それぞれ抽出温度偏差,材料内偏熱,お
よび燃料流量に対する共通重み係数; w1Sj,w2Sj;第j材料に対する材料別重み係数 上記評価関数の第1項〜第3項はそれぞれ、材料の抽出
温度偏差、材料内偏熱、燃料流量に対する評価を表わし
ている。
Here, i: band index; j: material index (a material existing between the extraction end and a predetermined position on the charging side is a target, and is referred to as an evaluation target material); All combustion zones (zones that burn fuel); Sum of all materials to be evaluated; From the present, the sum of the time until all the evaluation target materials are extracted; ΔT SEj ; Extraction material temperature deviation (difference of the j-th material average temperature at the time of extraction from the extraction target temperature (average-target)); Material within temperature deviation (extraction time of the j material within temperature deviation (surface - center)); f 1, f 2 : appropriate function; F i: fuel flow rate of the i band; w 1, w 2, W 3: Common weighting factors for extraction temperature deviation, in-material heat excursion, and fuel flow rate; w 1Sj , w 2Sj ; material-specific weighting factor for j-th material The first to third terms of the evaluation function are the extraction temperatures of the materials, respectively. It shows the evaluation of deviation, heat deviation in material, and fuel flow rate.

共通重み係数は操業目的(材料焼上げ品質重視か省エネ
ルギー重視か)に従って適当な値を設定し、材料別重み
係数は、たとえば第j材料が他の材料より内部偏熱を小
さくする必要があるか否かなどを考慮して、材料別に値
を定める。
The common weighting coefficient is set to an appropriate value according to the operation purpose (material baking quality or energy saving is important), and the material-specific weighting coefficient is, for example, whether the j-th material needs to have a smaller internal bias than other materials. The value is determined for each material, considering whether or not it is necessary.

関数f,fはそれぞれ|ΔTSEj|, の値が大きくなるのを防ぐために、これらの値が大きく
なるほど関数値が増加するように定める。
Functions f 1 and f 2 are | ΔT SEj |, In order to prevent the value of p from increasing, the function value increases as these values increase.

この評価関数は、後述の目標昇温曲線最適化(第3機
能)に用いられる。
This evaluation function is used for target temperature increase curve optimization (third function) described later.

(6)実績処理機能(第1機能) 加熱炉シミュレータのシミュレーション周期Δt(=
1)と同じ周期で起動され、以下の1)〜3)の処理を
行なう。
(6) Performance processing function (first function) Simulation cycle of heating furnace simulator Δt (=
It is activated in the same cycle as 1) and performs the following processes 1) to 3).

1)各帯壁温と各材料温度の厚み方向温度分布の更新。
上記温度分布の前回値と、各帯炉温の実績値とから、加
熱炉シミュレータの(5)式を用いて、温度分布を更新し
現在値を求める。
1) Update the temperature distribution in the thickness direction of each strip wall temperature and each material temperature.
From the previous value of the temperature distribution and the actual value of each zone temperature, the temperature distribution is updated using Equation (5) of the heating furnace simulator to obtain the current value.

2)パラメータの逐次推定 加熱炉シミュレータにおける損失熱係数λAi,λBi(i
は帯インデックス)は所定周期で実績データが得られる
たびに、実績データを用いて逐次推定される。時刻tに
おける推定値更新の式をつぎに示す。
2) Sequential parameter estimation Heat loss coefficient λ Ai , λ Bi (i
The band index) is sequentially estimated using the performance data each time performance data is obtained in a predetermined cycle. The formula for updating the estimated value at time t is shown below.

ここで QLi(t)=QAi(t)=QHi(t)+QGi-1(t)+QGi(t) −QSi(t)−QWi(t) ……(10) (t)=〔F(t),1〕 ただしtの単位は推定値変更周期、 はおのおの、λAi,λBiの時刻tにおける推定値、F
は第i帯の燃料流量、QLi(t)は、時刻tにおける損失
熱実績値であり、(1)式を変換した(10)式の右辺の値
を、時刻tにおける実績データを用いて計算することに
より求められる。
Where Q Li (t) = Q Ai (t) = Q Hi (t) + Q Gi-1 (t) + Q Gi (t) -Q Si (t) -Q Wi (t) ...... (10) x i (t) = [F i (t), 1] T However, the unit of t is the estimated value change period, Each of the estimated values of λ Ai and λ Bi at time t, F i
Is the i-th zone fuel flow rate, Q Li (t) is the actual loss heat value at time t, and the value on the right side of equation (10) obtained by converting equation (1) is used as the actual data at time t. It can be calculated.

一方k(t)はQLiの推定誤差((9)式の{ }内の値)に
対するパラメータ修正ゲインベクトル(2次元)であ
り、逐次型最小2乗法などの公知の方法により、時刻t
における値を求める。このパラメータ逐次推定機能によ
り、実績データを反映した損失熱係数がつねに求めら
れ、炉の特性が変化しても加熱炉シミュレータの精度は
保持される。この処理終了後、第2機能を起動する。
On the other hand, k (t) is a parameter correction gain vector (two-dimensional) with respect to the estimation error of Q Li (value in {} of the equation (9)), and the time t is determined by a known method such as the recursive least squares method.
Find the value at. With this parameter sequential estimation function, the heat loss coefficient reflecting the actual data is always obtained, and the accuracy of the heating furnace simulator is maintained even if the characteristics of the furnace change. After this processing ends, the second function is activated.

3)機能2を起動する。3) Activate function 2.

(7)燃料流量設定値計算・出力機能(第2機能) 本機能の概略流れ図を第6図に示し、図に沿った処理手
順を以下の1)〜5)に記す。
(7) Fuel flow rate set value calculation / output function (second function) A schematic flow chart of this function is shown in FIG. 6, and the processing procedure according to the figure is described in 1) to 5) below.

1)シミュレーション時刻tを現在時刻tに初期設定
する。
1) Initialize the simulation time t to the current time t 0 .

2)炉内の各燃料帯において、抽出側から順に、その帯
の燃料流量設定値Fi(t)を、以下のa)〜d)の手順で
計算する。
2) In each fuel zone in the furnace, the fuel flow rate set value F i (t) of the zone is calculated in order from the extraction side by the procedure of a) to d) below.

a)当該帯(第i帯)およびそれより装入側の帯(該
(i+1)帯)の抽出側所定範囲に存在する材料につい
て、所定時間Nだけ後の材料温度(平均温度)T
Si(t+N3)を、その材料の目標昇温曲線値TSj *(t
+Nにほぼ一致させるのに必要な、その材料の対する
第i帯燃料流量設定値FSi,j(t)を求める(jは材料イ
ンデックス)。ここで第(i+1)帯抽出側スラブも含
めるのは、第i帯燃料流量が、この位置の材料の昇温に
も影響するためである。
a) The material temperature (average temperature) T after the predetermined time N 3 for the material existing in the extraction side predetermined range of the band (the i-th band) and the charging side band (the (i + 1) band).
Si (t + N 3 ) is the target temperature rise curve value T Sj * (t
The i-th zone fuel flow rate set value F Si, j (t) for the material, which is required to substantially match + N 3 , is obtained (j is a material index). Here, the (i + 1) th zone extraction side slab is also included because the i-th zone fuel flow rate also affects the temperature rise of the material at this position.

の値は均熱帯では、できるだけ早く材料温度を目標
に一致させる必要性が高いため、小さい値とし、その他
の帯では、後述の目標昇温曲線最適化やあるいは予定抽
出ピッチの操業上の変動などに伴って目標値が変動した
ときの、操作量である燃料流量の大きな変動を避けるた
めに、均熱帯よりは大きくする。またTSj(t)からTSj *
(t+N3)の間の材料温度変化の目標軌道は、第7図
のように両者を結ぶ直線で表わすことにより、燃料流量
の大きな変化を抑える。FSi,j(t)の計算には種々の方
式が考えられるが、スラブ温度の目標軌道への追従性能
確保、制御の安定性確保燃料流量の過大変動防止などを
満たすものとして有効なのは、一般化予測制御(Genera
lized Predictive Control)と呼ばれるものである。こ
の方式を用いると、つぎの関数JFLを最小とするような
操作量u(t)(=FSi,j(t))を、材料昇温モデル(7)
式)を用いて求めることができる。
The values soaking zone is N 3, since it is highly necessary to match as soon as possible material temperature at the target, and a small value, in other band, optimization and or scheduled extracted pitch operation on the target Atsushi Nobori curve will be described later In order to avoid large fluctuations in the fuel flow rate, which is the manipulated variable, when the target value fluctuates due to fluctuations, etc., it is set larger than the soaking zone. Also, from T Sj (t) to T Sj *
The target trajectory of the material temperature change during (t + N 3 ) is represented by a straight line connecting the two as shown in FIG. 7, thereby suppressing a large change in the fuel flow rate. Although various methods are conceivable for calculating F Si, j (t), it is generally effective to satisfy the slab temperature tracking performance to the target orbit and the control stability to prevent the excessive fluctuation of the fuel flow rate. Prediction control (Genera
lized Predictive Control). Using this method, the manipulated variable u (t) (= F Si, j (t)) that minimizes the following function J FL is calculated by using the material heating model (7).
It can be obtained by using the formula).

ただし y(t+k)=TSj(t+k)(k=N1,N1+1,…,N2) Δu(t+k)=u(t+k)−u(t+k-1) (k=0,1,…,NU-1ここでF(t−1):時刻(t−1)における第i帯
熱量流量設定値 λ:操業量変動重み係数(λ≧0) N1,2,:正の整数(N1≧N2) y:材料温度(y)の目標軌道 評価関数JFLの第1項は材料温度の目標軌道yから
の偏差を表わし、第2項は燃料流量の変動を表わす。従
ってこの両者をともに小さくするように制御が行なわれ
る。なお制御の安定性確保のために、制御周期を2分と
したときはNは2以上の値とする。またNの値は1
とすれば計算が簡単になる。操作量FSi,j(t)を求める
具体的な計算手順は公知であり、省略する。
However, y (t + k) = T Sj (t + k) (k = N 1, N 1 +1, ..., N 2 ) Δu (t + k) = u (t + k) −u (t + k -1) (k = 0, 1, ..., N U-1 ) Here, F i (t-1): i-th heat amount setting value at time (t-1) λ: operation amount fluctuation weighting factor (λ ≧ 0) N 1, N 2, N U : positive integer (N 1 ≧ N 2 ) y r : Target trajectory of material temperature (y) The first term of the evaluation function J FL represents the deviation of the material temperature from the target trajectory y r , and the second term represents the fluctuation of the fuel flow rate. Therefore, control is performed so as to reduce both of them. In order to ensure the stability of control, N 2 is set to a value of 2 or more when the control cycle is 2 minutes. The value of N U is 1
Then the calculation becomes easier. A specific calculation procedure for obtaining the manipulated variable F Si, j (t) is publicly known and will be omitted.

b)第i帯燃料流量設定値F(t)は、所定時間(N3
だけ将来の各材料温度がその目的昇温曲線を下回らない
ように定めるか、あるいは各材料温度が平均的にまたは
特定の材料に関して優先的に目標昇温曲線の値となるよ
うに定める。前者の場合のF(t)の計算式は次式で表
わされる。
b) The i-th zone fuel flow rate set value F i (t) is the predetermined time (N 3 )
However, each future material temperature is determined so as not to fall below the target temperature rising curve, or each material temperature is determined to be the value of the target temperature rising curve on an average or preferentially with respect to a specific material. The calculation formula of F i (t) in the former case is represented by the following formula.

ここでwLi,jは、第j材料の第i帯に対する重みを表わ
し、第j材料の炉内位置に依存して、第8図のように値
を定める。図においてdk,i(k=1,…,5)は帯毎
に定める適当な定数とする。
Here, w Li, j represents the weight for the i-th band of the j-th material, and the value is determined as shown in FIG. 8 depending on the position of the j-th material in the furnace. In the figure, d k, i (k = 1, ..., 5) is an appropriate constant determined for each band.

c)第i帯炉温が、設備上あるいは材料品質上定められ
る所定の上下限値を超えないように、第i帯の燃料流量
設定値Fi(t)を修正する。
c) The i-th zone fuel flow rate set value F i (t) is modified so that the i-th zone furnace temperature does not exceed a predetermined upper or lower limit value determined in terms of equipment or material quality.

このためにはまず炉温予測モデル(6)式を用いて、現在
までの炉温、燃料流量実績値とFSi,j(t)とから、d時
点将来の炉温を予測し、その予測値が炉温の上限値また
は下限値を超えているときは、再度予測モデルにより、
炉温が上限値または下限値に一致するように燃料流量設
定値を修正する。
For this purpose, first, the furnace temperature prediction model (6) is used to predict the future furnace temperature at the time point d from the furnace temperature up to the present, the actual fuel flow rate value and F Si, j (t). When the value exceeds the upper or lower limit of the furnace temperature, the prediction model again
Correct the fuel flow rate set value so that the furnace temperature matches the upper limit value or the lower limit value.

d)上記c)で修正後の燃料流量設定値が、設備上の所
定の上下限値を超えていたときは、超えないように修正
を行なう。
d) If the fuel flow rate set value after the correction in the above c) exceeds the predetermined upper and lower limit values of the equipment, the correction is performed so that it does not exceed the upper and lower limit values.

3)シミュレーション時刻tが、シミュレーション完了
の所定時刻(t+N4)ならば5)を進む。その他の場
合はtを1つ進めて4)に進む。
3) If the simulation time t is a predetermined time (t + N 4 ) for completing the simulation, proceed to 5). In other cases, increment t by 1 and proceed to step 4).

4)抽出側から装入側までの各帯の時刻tにおける炉温
と、各帯壁温と各材料温度の厚み方向温度分布とを、時
刻(t−1)におけるこれらの前回値と2)で求めた各
帯燃料流量とから、加熱炉シミュレータを用いて求め
て、2)へ戻る。
4) The furnace temperature at time t of each zone from the extraction side to the charging side, the temperature distribution in the thickness direction of each zone wall temperature and each material temperature, and these previous values at time (t-1) and 2) From each zone fuel flow rate obtained in step 1, the value is obtained using a heating furnace simulator, and the process returns to step 2).

5)各燃料帯において実際に出力する燃料流量設定値F
SVi(t0)を、現在の燃料流量実績値と2)で求めた設定
値F(t+k)(k=0,1,…,N4)とから、設
定値の大きな変動を抑えるための適当なフィルタリング
(平滑化)処理により求め、燃料流量制御器へ出力す
る。
5) Fuel flow rate set value F actually output in each fuel zone
From SVi (t 0 ) and the set value F i (t + k) (k = 0, 1, ..., N 4 ) obtained by the actual fuel flow rate actual value and 2), a large fluctuation of the set value is suppressed. Calculated by appropriate filtering (smoothing) and output to the fuel flow controller.

(8)目標昇温曲線最適化機能(第3機能) 本機能の概略流れ図を第9図に示し、図に沿った処理手
順を1)〜2)に詳述する。
(8) Target heating curve optimization function (third function) A schematic flow chart of this function is shown in FIG. 9, and the processing procedure according to the drawing will be described in detail in 1) to 2).

1)最適化前処理 a)材料のグループ分割:所定の周期で、炉内材料およ
び炉へ装入予定の材料を、炉長方向に抽出側から順にサ
ーチして、下記の分割基準に従い、類似の材料をなるべ
く同一のグループとして、全体を数個の材料グループに
分割する。
1) Optimization pretreatment a) Material group division: In a predetermined cycle, the material in the furnace and the material to be charged into the furnace are searched in order from the extraction side in the furnace length direction, and similar to the following division criteria. The above materials are divided into the same group as much as possible, and the whole is divided into several material groups.

グループ分割基準:隣接する材料間で下記のi)〜iv)
が成立したとき、そこを材料グループの境界としてグル
ープ分割を行なう。
Group division criteria: i) to iv) below between adjacent materials
When is established, the group division is performed with that as the boundary of the material group.

i)各帯在帯時間が大きく異なる。i) The time spent in each zone differs greatly.

ii)装入温度が大きく異なる。ii) The charging temperatures are very different.

iii)抽出目標温度が大きく異なる iv)グループの長さが、所定の長さを超えた。iii) The extraction target temperatures are significantly different. iv) The group length exceeds the prescribed length.

b)共通パラメータの初期設定 各材料の目標昇温曲線を定める供給パラメータ(前述の
目標昇温曲線の説明参照)の値を、材料グループ毎に初
期設定する。ここで制御立上げ時は、全グループ等しく
所定の初期値を設定するが、その他の場合は、下記の平
均化処理に より求める。
b) Initialization of common parameters The values of supply parameters (see the above description of the target temperature rising curve) that determine the target temperature rising curves of the respective materials are initialized for each material group. Here, when the control is started up, a predetermined initial value is set equally for all groups, but in other cases, it is determined by the averaging process described below.

ただしiはグループインデックス,jは第iグループ内
の材料インデックス,axiは共通パラメータaの、第
iグループにおける初期設定値(求める値),a′xij
は、第iグループの第jスラブに対する、共通パラメー
タの現在値(すなわち前回の最適化処理で求められた
値)、 は第iグループ内材料に関する緩和を表わす(今回第i
グループに属する材料が前回2つ以上のグループに分れ
ていたときは、a′xijはjによって値が異なる)。
Here, i is a group index, j is a material index in the i-th group, a xi is a common parameter a x , an initial setting value (a desired value) in the i-th group, a ′ xij
Is the current value of the common parameter for the j-th slab in the i-th group (that is, the value obtained in the previous optimization process), Indicates relaxation related to materials in the i-th group (this time i-th group)
When the material belonging to the group was divided into two or more groups last time, the value of a ′ xij varies depending on j).

2)共通パラメータの最適値探索 ここでは共通パラメータ空間の中で(8)式の評価関数の
値が最小となる点(すなわち共通パラメータの最適値)
を、非線形最適化のための公知の手法である最急降下法
を用いて探索する。評価関数の値を求めるためには、装
入完了または装入予定材料の所定の材料(たとえば燃料
帯入口より所定距離だけ装入側の材料)が抽出される将
来時刻まで、加熱炉シミュレータを用いて操業のシミュ
レーションを行なう。このシミュレーションは、第6図
に示した流量設定値計算のためのシミュレーションと同
じとする。探索は以下の方向探索と直線探索とから成
る。
2) Search for optimum value of common parameter Here, the value of the evaluation function of Eq. (8) is the minimum in the common parameter space (that is, the optimum value of common parameter).
Is searched using the steepest descent method, which is a known method for nonlinear optimization. To obtain the value of the evaluation function, use a heating furnace simulator until the future time when the predetermined material of the charging completion or the planned charging material (for example, the material on the charging side from the fuel zone inlet by a predetermined distance) is extracted. To simulate the operation. This simulation is the same as the simulation for calculating the flow rate set value shown in FIG. The search consists of the following direction search and line search.

a)方向探索 共通パラメータ空間の中で、評価関数の値の減少する勾
配が最大の方向(最急降下方法)を求める。このために
は空間内の各方向における評価関係値変化の勾配を求め
る必要があり、これはその方向へ共通パラメータ値を所
定の微小量動かしてその点における評価関数値を求め、
元の位置からの値の変化量を計算することにより行な
う。
a) Direction search In the common parameter space, the direction (steepest descent method) in which the gradient in which the value of the evaluation function decreases decreases is obtained. For this purpose, it is necessary to obtain the gradient of the evaluation relation value change in each direction in the space, which is to move the common parameter value in that direction by a predetermined minute amount to obtain the evaluation function value at that point,
This is done by calculating the amount of change in the value from the original position.

方向探索の結果、最急降下方向が見つかった場合はつぎ
のb)を行なう。求まらなかった場合は、現在点が評価
関数値を最小とする最適値(すなわち最適値A*)であ
ると見なして、処理を終了する。
When the steepest descent direction is found as a result of the direction search, the following b) is performed. If not obtained, the current point is considered to be the optimum value (that is, the optimum value A * ) that minimizes the evaluation function value, and the processing is ended.

b)直線探索 方向探索の結果最急降下方向が求められたならば、その
方向で評価関数値が最小となる点を求める。この探索に
はたとえばArmijo法など公知の方法を用いるものとし、
詳しい説明は省略する。評価関数最小点が求められた後
は再び方向探索、直線探索を、最適点が求められるまで
繰返す。
b) Straight line search If the steepest descent direction is obtained as a result of the direction search, the point at which the evaluation function value becomes the minimum in that direction is obtained. For this search, a known method such as Armijo method is used,
Detailed explanation is omitted. After the minimum point of the evaluation function is obtained, the direction search and the straight line search are repeated until the optimum point is obtained.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例として、実操業データを用いたシ
ミュレーション結果について説明する。
Hereinafter, a simulation result using actual operation data will be described as an example of the present invention.

対象プラントは、製鉄所連続熱延工場における鋼片スラ
ブの連続式加熱炉である。加熱炉は装入側から順に炉尻
帯、第1加熱帯(#1Hz),第2加熱帯(#2H
z)、第3加熱帯(#3Hz),均熱帯(Sz)の5帯
に分れ、#2Hzから抽出側が燃焼帯である。この加熱
炉を従来方式で実際に操業したときの結果と、この実操
業と同一の材料に関して、本発明を用いて操業のシミュ
レーションを行なった結果とを、第10,11図に示
す。
The target plant is a continuous heating furnace for billet slabs at a steel mill continuous hot rolling plant. As for the heating furnace, the furnace bottom zone, the first heating zone (# 1Hz), the second heating zone (# 2H)
z), the third heating zone (# 3 Hz), and the soaking zone (Sz). The extraction side is the combustion zone from # 2 Hz. 10 and 11 show the results of actual operation of this heating furnace by the conventional method and the results of the simulation of the operation of the same material as the actual operation using the present invention.

まず第10図は、抽出時の材料温度(材料内平均温度)
の時間的推移の比較を、抽出目標温度とともに示してい
る。ここで対象とした材料は、厚みがいずれも250mm程
度、幅が760〜1460mm,装入温度が50〜900℃の普通鋼で
ある。抽出目標温度は、図に示すように、1100℃から12
30℃までの間で大きく変化している。各材料の抽出温度
は、この目標温度を下回らないことが望ましい。
First, Fig. 10 shows the material temperature during extraction (average temperature in the material).
The comparison of the temporal transition of is shown together with the extraction target temperature. The material targeted here is ordinary steel having a thickness of about 250 mm, a width of 760 to 1460 mm, and a charging temperature of 50 to 900 ° C. The target extraction temperature is from 1100 ℃ to 12 ℃ as shown in the figure.
It changes greatly up to 30 ℃. It is desirable that the extraction temperature of each material does not fall below this target temperature.

しかしながら図からわかるように、従来方式による実操
業結果では、抽出目標温度が上昇した後の材料に関し
て、抽出温度が目標温度を下回る焼き不足が見られる。
それに対して本発明によるシミュレーション結果では、
焼き不足は起こらず、また抽出目標温度が下降したとき
の抽出温度は従来方式よりも速やかに下降し、材料のむ
だ焼きを防いでいる。
However, as can be seen from the figure, in the actual operation result by the conventional method, there is insufficient baking of the material after the extraction target temperature rises, where the extraction temperature is below the target temperature.
On the other hand, in the simulation result according to the present invention,
Insufficient baking does not occur, and when the extraction target temperature falls, the extraction temperature falls more quickly than in the conventional method, preventing the material from being burnt.

つぎに抽出時の材料内偏熱の推移の比較を第11図に示
す。偏熱が正の大きな値になるのは好ましくなく、従来
方式では偏熱のピークがいくつか現われているが、本発
明ではこのピークの値はいずれも小さくなっている。
Next, FIG. 11 shows a comparison of the transition of the uneven heat distribution in the material during extraction. It is not preferable that the unbalanced value has a large positive value, and several peaks of unbalanced temperature appear in the conventional method, but in the present invention, the value of each peak is small.

一方この実施例における燃料流量に関しては、本発明の
方が従来方法より約10%流量が減少した。帯別の流量
は本発明の方が、装入側の第2加熱帯において大きく減
少し、均熱帯では微小量減少、第3加熱帯では増加し
た,これは廃ガス損失を減らすとともに、抽出時の材料
内偏熱を抑える目的にかなっている。
On the other hand, regarding the fuel flow rate in this embodiment, the flow rate of the present invention is reduced by about 10% as compared with the conventional method. In the present invention, the flow rate for each zone was greatly reduced in the second heating zone on the charging side, decreased slightly in the soaking zone, and increased in the third heating zone, which reduces waste gas loss and during extraction. It also serves the purpose of suppressing uneven heat distribution in the material.

以上、本実施例においては、材料の抽出温度、抽出時の
材料内偏熱、および燃料流量のいずれにおいても、本発
明の方が従来の操業よりも好ましい結果を示した。
As described above, in the present embodiment, the present invention has shown preferable results over the conventional operation in all of the extraction temperature of the material, the in-material heat deviation during the extraction, and the fuel flow rate.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上述べたように本発明によれば、非線形の方程式を含
む加熱炉シミュレータを用いて加熱炉の将来の操業のシ
ミュレーションを行なうことにより、所定の評価関数の
値が最小となるように各材料別の目標昇温曲線の最適化
をオンラインで行ない、また加熱炉シミュレータの中の
未知パラメータの値は実績データによりオンラインで逐
次推定されるから、高い精度で操業の最適化が可能であ
り、これによって材料抽出温度の確保、抽出時の材料内
偏熱の抑制、燃料流量の削減などの効果をあげることが
できる。
As described above, according to the present invention, the future operation of the heating furnace is simulated using the heating furnace simulator including the non-linear equation, so that the value of the predetermined evaluation function can be minimized for each material. The target temperature rise curve is optimized online, and the unknown parameter values in the furnace simulator are successively estimated online based on the actual data, which enables highly accurate operation optimization. It is possible to obtain effects such as securing a material extraction temperature, suppressing uneven heat distribution in the material at the time of extraction, and reducing the fuel flow rate.

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

第1図は本発明の機能ブロック図、 第2図は対象プラントの1例を示す図、 第3図は帯内の熱バランスを表わす図、 第4図は炉温の材料への影響度を表わす図、 第5図は材料の目標昇温曲線を表わす図、 第6図は燃料流量設定値計算の流れ図、 第7図は材料温度の目標軌道を表わす図、 第8図は材料の位置による重み係数を表わす図、 第9図は目標昇温曲線最適化処理の流れ図、 第10図は実施例における材料抽出温度の推移図、 第11図は実施例における抽出時の材料内偏熱の推移図
をそれぞれ示している。
FIG. 1 is a functional block diagram of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an example of a target plant, FIG. 3 is a diagram showing heat balance in a zone, and FIG. 4 is a diagram showing the degree of influence of furnace temperature on materials. FIG. 5 is a diagram showing a target temperature rise curve of the material, FIG. 6 is a flow chart of fuel flow rate setting value calculation, FIG. 7 is a diagram showing a target trajectory of the material temperature, and FIG. 8 is depending on the position of the material. FIG. 9 is a diagram showing weighting factors, FIG. 9 is a flow chart of target temperature rising curve optimization processing, FIG. 10 is a transition diagram of material extraction temperature in the embodiment, and FIG. 11 is transition of in-material unbalanced heat during extraction in the embodiment. Each figure is shown.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数の炉帯を有する連続式加熱炉の燃焼制
御方法において、 所定周期でプラント実績(φ)を加熱炉より入力して、
各帯炉壁と各材料の厚み方向温度分布実績値を算出、更
新し、これらの実績値を前記プラント実績に加えた修正
プラント実績(φ′)と、該修正プラント実績に基づい
て求めた加熱炉シミュレータ中の未知パラメータの推定
値(θ)を第2、第3機能へ出力する実績処理機能であ
る第1機能と、 第1機能に引続いて起動されて、時刻tの第i帯燃料流
量設定値(Fi(t))を、当該帯におけるそして所定時
間(N)だけ将来の各材料温度が各々の目標昇温曲線
を下回らないように定めるか、あるいは各材料温度が平
均的にまたは特定の材料に関して優先的に目標昇温曲線
の値となるように定めて加熱炉へ出力する燃料流量設定
値計算・出力機能である第2機能と、 第2機能に引続いてまたは独立に所定の周期で起動され
て、加熱条件が類似の材料を集めてグループ化し、同一
グループ内で同じ値をとる、各材料の目標昇温曲線の共
通パラメータの値を、抽出温度偏差、材料内偏熱、燃料
流量に対する評価項を有する評価関数の値が最小になる
ように求め、求めた最適値(A)を第2機能へ出力す
る目標昇温曲線最適化機能である第3機能とを備えるこ
とを特徴とする連続式加熱炉の燃料制御方法。
1. A combustion control method for a continuous heating furnace having a plurality of furnace zones, wherein a plant performance (φ) is input from the heating furnace at a predetermined cycle,
Calculated and updated the temperature distribution actual values of each zone furnace wall and each material, and added these actual values to the above-mentioned plant actual, and the corrected plant actual (φ '), and the heating obtained based on the corrected actual plant. The first function, which is a performance processing function that outputs the estimated value (θ) of the unknown parameter in the reactor simulator to the second and third functions, and the i-th band fuel at time t that is activated following the first function The flow rate setting value (Fi (t)) is set so that each material temperature in the zone in the future and for a predetermined time (N 3 ) does not fall below each target temperature rising curve, or each material temperature is averaged. Alternatively, the second function, which is a function for calculating and outputting the fuel flow rate set value, which is set so that the value of the target temperature rising curve is preferentially set for the specific material, and is output to the heating furnace, and either continuously or independently of the second function. The heating condition is similar because it is started in a predetermined cycle The values of the common parameters of the target temperature rising curve of each material, which have the same value in the same group, are collected into a group, and the value of the evaluation function having the evaluation terms for the extraction temperature deviation, the material internal heat deviation, and the fuel flow rate is calculated. A fuel for a continuous heating furnace, which is provided with a third function that is a target heating curve optimization function that obtains the minimum value and outputs the obtained optimum value (A * ) to the second function. Control method.
【請求項2】請求項1に記載の第2機能における各帯燃
料流量設定値計算において、 炉内各材料の温度を所定時間だけ将来に、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値を、
燃料流量の変化と材料温度の変化との動的な関係を表わ
す材料昇温モデルに基づいて求め、しかる後に同一帯内
における材料別燃料流量の最大値または重み付平均値
を、その帯の燃料流量設定値とすることを特徴とする、
連続式加熱炉の燃料制御方法。
2. In the calculation of each zone fuel flow rate set value in the second function according to claim 1, it is necessary to set the temperature of each material in the furnace to a value on the target temperature rise curve for a predetermined time in the future. The value of the fuel flow rate for each material
Obtained based on a material temperature rise model that represents the dynamic relationship between changes in fuel flow rate and changes in material temperature, and then calculate the maximum or weighted average value of the fuel flow rate for each material within the same zone. Characterized by setting the flow rate,
Fuel control method for continuous heating furnace.
【請求項3】請求項1に記載の第2機能における各帯燃
料流量設定値計算において、 現在以降将来の各帯燃料流量設定値の変化による各帯炉
温の変化を、燃料流量変化と炉温変化との動的な変化を
表わす炉温予測モデルを用いて予測し、炉温が設備上あ
るいは材料品質上定められた上下限値を超えると予測さ
れたときは、炉温を上限値または下限値に等しくするよ
うに、燃料流量設定値を上記炉温予測モデルを用いて修
正することを特徴とする、連続式加熱炉の燃焼制御方
法。
3. In the calculation of each zone fuel flow rate set value in the second function according to claim 1, a change in each zone furnace temperature due to a change in each zone fuel flow rate set value from present to future is calculated as a fuel flow rate change and a furnace Prediction is performed using a furnace temperature prediction model that represents dynamic changes with temperature changes, and when it is predicted that the furnace temperature will exceed the upper and lower limits set for equipment or material quality, the furnace temperature is set to the upper limit or A combustion control method for a continuous heating furnace, characterized in that the fuel flow rate set value is corrected using the furnace temperature prediction model so as to be equal to the lower limit value.
【請求項4】請求項1に記載の各材料の目標昇温曲線
は、残り在炉時間の関数として設定し、材料装入時はそ
の値を装入温度もしくはその近傍の値に定め、装入後残
り在炉時間が所定の熟熱時間以下となったときは材料の
抽出目標温度に等しくし、装入から熟熱開始までの間は
各帯昇温速度をパラメータの1つとして定められる複数
の直線または曲線を連続的に接続したもので表わし、目
標昇温曲線の修正は上記パラメータの値を修正すること
により行なうことを特徴とする、連続式加熱炉の燃焼制
御方法。
4. The target temperature rising curve of each material according to claim 1 is set as a function of the remaining in-reactor time, and at the time of charging the material, the value is set to a charging temperature or a value in the vicinity of the charging temperature. When the remaining in-reactor time is less than a predetermined aging heat time, it is made equal to the extraction target temperature of the material, and each zone heating rate is set as one of the parameters from the charging to the start of aging heat. A combustion control method for a continuous heating furnace, characterized in that a plurality of straight lines or curves are continuously connected, and the target temperature rising curve is corrected by correcting the values of the above parameters.
【請求項5】請求項1に記載の第3機能において、加熱
炉内で、各帯在帯時間、装入温度、抽出目標温度を含む
分割基準で判定して類似の、連続したいくつかの材料を
同一グループとしてまとめ、各材料の目標昇温曲線を定
める各種パラメータの中のいくつかは同一グループ内で
共通の値とすることを特徴とする、連続式加熱炉の燃焼
制御方法。
5. The third function according to claim 1, wherein in the heating furnace, several similar and continuous judgments are made based on a division criterion including each zone time, charging temperature, and extraction target temperature. A method for controlling combustion in a continuous heating furnace, characterized in that the materials are grouped in the same group, and some of the various parameters that define the target temperature rise curve for each material are set to common values within the same group.
【請求項6】請求項1に記載の第1機能において、加熱
炉操業のシミュレーションに用いるプロセスモデルであ
る加熱炉シミュレータの中の損失熱係数である未知パラ
メータの値を求めるに、損失熱実績値を帯内における熱
バランス式から求め、この実績値と前回推定損失熱係数
と燃料流量とから求めた損失熱推定値との差を用いて、
前記未知パラメータを逐次推定することを特徴とする、
連続式加熱炉の燃焼制御方法。
6. The heat loss actual value according to the first function of claim 1, wherein an unknown parameter value that is a heat loss coefficient in a heating furnace simulator that is a process model used for simulating a heating furnace operation is obtained. Was calculated from the heat balance formula in the belt, and using the difference between this actual value and the estimated loss of heat calculated from the previously estimated loss of heat coefficient and the fuel flow rate,
Characterized in that the unknown parameter is sequentially estimated,
Combustion control method for continuous heating furnace.
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