JPS5825731B2 - 加熱炉温度制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は連続加熱炉において、燃料最小及び適度な均熱
状態を実現するための最適温度制御方式鋼材の加熱炉内
の各炉床地点での最適な温度を求める為には各種の最適
化手法を用いる必要がある。

最適化手法で温度を計算するための計算は非常に膨大な
計算量となり、制御用計算機等による実時間での計算は
困難であった。

このため従来は簡略化した準最適な計算方式等により最
適温度を計算していた。

本発明の目的は最適な設定温度を簡単な計算により決定
可能な方式を提供する事にある。

本発明は実時間での最適計算は行わず、あらかじめ鋼材
の鋼種と装入から抽出までの在炉時間より炉内各地点で
の最適な温度を計算し、計算量の温度を抽出温度で正規
化した昇温パターンを各種の鋼種及び在炉時間に対して
制御用計算機等に記憶させておき、実時間では鋼種及び
在炉時間より昇温パターンを索引し最適な温度設定値を
求める事により温度制御を実現するものである。

以下実施例につき説明する。

第１図は連続加熱炉全体の構成図である。

鋼材４は装入テーブル１より装入され、ウオーキングビ
ーム３により抽出テーブル２まで搬送される。

加熱炉は各燃焼ゾーン５毎に区切られており各燃焼ゾー
ン５には燃焼口６が複数設置されている。

鋼材４は装入テーブルより抽出テーブルまで搬送されな
がら順次加熱され所定の抽出温度となってから抽出され
る。

第２図は加熱炉温度制御を行うための基本的な構成のフ
ロー図である。

２１，２２はウオーキングビームより鋼材の前進量をと
らえ鋼材を追跡する事により鋼材の炉内位置をつかむ。

２３ 、２４は炉温度計よりの入力情報により鋼材の温
度を推定する。

以上の炉内位置と在炉時間より最適温度を決定し、現在
の鋼材温度との差２５により温度制御２７を行う。

最適温度パターン２６は前もって大型計算機によりリニ
アプログラミングやノンリニアプログラミング等の最適
化手法を用いて計算しておく。

昇温パターンは各種の鋼種につき装入温度及び抽出時の
最適温度より在炉時間最小から最大まで適当なきざみ巾
で炉内の代表地点での最適な鋼材温度を計算しておく。

炉内の代表地点は装入から抽出までの距離を等分割した
り、炉の予熱帯加熱帯均熱帯等の炉の燃焼ゾーン等によ
り決定する。

計算された最適な鋼材温度は抽出温度が目標値を満足す
るように各鋼種及び在炉時間毎に昇温パターンとして決
定する。

第３図は加熱炉内を装入から抽出まで６等分し各地点に
ついて、在炉時間を１時間より４時間まで０．５時間き
ざみで計算した例である。

この図は加熱炉の装入端から抽出端までの全長をＬとし
た場合、スラブの在炉時間が定められるとＬに対する相
対位置における抽出温度が決まる５ 例を示している。

各在炉時間とも−ｇＬ−−ｇＬにおける間隔が広くなっ
ているが、これは加熱帯が対応してスラブの温度上昇が
最も大きくなる部分である。

これに対しはじめの部分、すなわち−ＩＬ、また６ 終りの部分、Ｌ−Ｌはそれぞれ予熱帯、均熱帯に対応す
るから炉内時間に比較して温度はそれほど上昇していな
い。

これらの曲線の形状は炉構造な。どによって変るもので
あるし、スラブの昇温をいかに行なうかによっても異な
ってくる。

又連続鋳造より直接加熱炉に装入される鋼材等で装入時
の鋼材温度が常温でない場合は装入温度をかえ別途昇温
パターンを計算しておく。

以上の方法で求めた昇温パターンを第４図の様な構成の
テーブルにより制御用計算機に記憶させる。

これはあくまでもオフラインで計算して記憶させるもの
であって、鋼種や在炉時間などによりあらかじめ計算し
た値である。

それぞれ炉床位置に応じた温度を設定記憶しておく。

例えば４１は在炉時間１時間の場合、４２は在炉時間１
時間３０分の場合、そして４３は在炉時間４時間の場合
のように同じ鋼種であっても在炉時間が異なる場合は第
３図から明らかなように設定温度も異なってくる。

ただここでは炉床位置をＬ／６単位に考えたが実際の加
熱炉では予熱帯、加熱帯、均熱帯に分れていて、燃焼制
御できるのは各帯ごとであるから、この点からある程度
の制約をうけることも事実である。

したがって任意に炉床位置を指定したとしても燃料制御
でカバーされるのはその平均値的な値にならざるを得な
い。

第３図および第４図は各鋼種毎に在炉時間１時間より４
時間まで０．５時間きざみで炉内の６等分した地点での
最適鋼材温度を抽出温度で正規化した昇温パターンテー
ブルで鋼種１について示した例である。

次に実時間での昇温パターンテーブルの索引方式及び制
御方式について述べる。

制御用計算機は鋼材の装入時より、加熱炉のウオーキン
グビームとプッシャーの動作を監視して鋼材の炉内位置
を追跡する。

炉内位置はウオーキングビームの前進量を例えば第６図
パルスジェネレータ５１等により取込み時更新する。

加熱炉温度制御を行うプログラムは制御用計算機内に格
納されており、一定時間間隔で起動され、現時刻での鋼
材の位置を取り込み全在炉予測時間を計算する。

全在炉予測時間ｔｚは現在までの在炉時間ｔｚｏと今後
の予測在炉時間ｔｚ１より和として求める。

ｔｚ ＝ ｔｚ□＋ ｔｚｌ
・・・・・・（１）ｔｚ□＝ｔｐ−１ｉ
・・・・・・（２）ただし ｔｚ：全在炉予測時間 ｔｚｏ：現在までの在炉時間 ｔｚｌ”、今後の在炉予測時間 ｔｐ：現在の時刻 ｔｉ：炉への装入時刻 今後の予測在炉時間は該鋼材より抽出までの全ての鋼材
の予定抽出ピッチ及びロンド替りや圧延機組替等による
抽出前休止予定時間の和より推定する。

１ｚ１＝：Σｔｉ＋Σｔ’ｉ
・・・・・・（３）但し、ｔｚｌ ：今後の予測在炉時
間 ｔｌ：鋼材の予定抽出ピッチ ｔ’ｉ：鋼材の抽出能休止予定時間 Σ：該鋼材より抽出までの全鋼材につ いての加算をあられす 次に全在炉予測時間ｔｚが下記を満足する昇温パターン
計算時の在炉時間Ｔｍ、Ｔｍ＋１を求める。

Ｔｍ≦ｔｚ≦Ｔｒ１１＋１（ｍ ＝ １〜６ ）
”・・（４）但し、Ｔ１＝１．０時間、Ｔ２＝１．５
時間、・・・・・・Ｔ６＝４．０時間とする。

さらに鋼材の現炉内位置ｌより下記を満足するに 昇温パターン計算地点ｉＬを求める。

ｋ ｋ＋１ 百に駒ｌ≦（）ＴＬ（ｋ＝１〜５） ・・・・・・（５
）但し、Ｌは装入から抽出までの距離 以上で昇温パターンテーブルの索引準備がすみ以下の方
法で昇温パターンテーブルを索引し最適鋼材温度を決定
する。

まず現炉内位置ｌでの最適温度パターンを決定するため
に、在炉時間Ｔｍで炉内位置ｌでの最適温度Ａを求める
。

以上の最適温度をすべての鋼材について求め炉壁温度計
等の入力より推定した現鋼材温度との差を計算し鋼材の
温度差とする。

加熱炉の温度制御は通常各燃焼ゾーン毎に行われるので
、各ゾーン内の鋼材の温度差より適当な重みをつけた平
均値を計算し該燃焼ゾーンの温度差とする。

第５図はその説明図であるが、特定の位置すなわち１／
６ Ｌ 、 ２／６ Ｌ・・・・・・などの位置におけ
る炉温設定値に対し任意の位置ｌに対してそれが前記特
定の位置のどこにあるかを把握する。

それは前記式（５）におけるｋで表わされ、両隣の特定
位置から現在の任意の位置に対する設定温度を内挿法に
より求めそれを設定値とする方法で温度制御を行なう。

例えば第６図に示すように炉温検出器５４゜５５．５６
を設置し、５１〜５３で示したように燃焼バーナによっ
て加熱制御が行なわれているとすると、ウオーキングビ
ームの動きを５１でとらえ、スラブのトラッキングを計
算機６０で行なう。

これは例えばシフトレジスタなどにウオーキングビーム
の動作ピッチに応じて信号を入力し順次シフトしていく
方法であってもよい。

計算機６０では前記（１）〜（８）式の計算を行ない、
各帯の温度制御装置５７〜５９に対し設定値信号６１〜
６３として与え温度制御を行なう。

ここで６１〜６３の設定値は例えば（８）式におけるＣ
に相当する信号である。

前記したように炉床位置の特定点と各炉帯の長さと関係
づけて決めておかないと計算機による処理が複雑となり
、設定精度の向上も妨げられる場合がある。

該当ゾーンの温度差にもとづき各燃焼ゾーンの温度制御
を行う。

又計算時間等の制約がきびしい場合は全鋼材についての
計算を省略し、鋼材一定本毎に１本計算する様にしても
よい。

又最適温度決定法の計算流れ図を第７図に示す。

ステップ７１では当該スラブの現時点までの在炉時間を
（２）式で計算し、ステップ７２では以降の在炉時間を
（３）式により予測計算する。

ステップ７３では全在炉時間を（１）式により予測し、
ステップ７４では（４）〜（８）式により、昇温パター
ンテーブルを読出し、ステップ１５では現鋼材温度との
偏差を求め、全スラブについて計算（ステップ７６）後
、各帯ごとに設定値にしたがって制御を行なう。

以上説明した方式によれば簡単な計算で最適な温度が計
算可能であり、実時間での加熱炉温度制御を精度よ〈実
施出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は加熱炉の全体構成図を、第２図は加熱炉温度制
御の基本構成図を、第３図は昇熱パターンの例を、第４
図は昇温パターンテーブルの構成図を、第５図は最適温
度決定法の説明図を、第６図はその制御ブロック図を、
第７図は温度制御計算の流れ図をそれぞれ示す。 １・・・・・・装入テーブル、２・・・・・・抽出テー
ブル、３・・・・・・ウオーキングビーム、４・・・・
・・鋼材、５７〜５９・・・・・・各炉帯温度制御装置
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 装入側より抽出側まで鋼材を連結的に移動させなが
   ら所定の温度まで加熱する連続加熱炉の温度制御方法に
   おいて、あらかじめ複数の鋼種のスラブについて在炉時
   間をパラメータとして炉内の代表的炉床位置での温度を
   昇温パターンとして計算して記憶し、前記連続加熱炉の
   運転期間中においては前記記憶されている昇温パターン
   の中から該当するスラブの在炉時間と炉床位置から当該
   炉帯の設置温度を計算し、該計算された設定温度にした
   がって各炉帯の温度制御を行なうことを特徴とする加熱
   炉温度制御方法。 ２ 前記特許請求の範囲第１項記載の加熱炉温度制御方
   法において、任意のスラブ位置に対応する設定温度を該
   スラブ位置の前後の前記あらかじめ定められた代表的炉
   床位置に対応する情報から算出することを特徴とする加
   熱炉温度制御方法。 ３ 前記特許請求の範囲第２項記載の加熱炉温度制御方
   法において、任意のスラブ位置の前後の代表的炉床位置
   に対応する情報から線形近似により当該スラブの設定温
   度を算出することを特徴とする加熱炉温度制御方法。 ４ 前記特許請求の範囲第１項記載の加熱炉温度制御方
   法において、前記炉内の代表的炉床位置は各炉帯ごとに
   少なくとも１個定められていることを特徴とする加熱炉
   温度制御方法。