JPS586931A - 連続式加熱炉の被加熱物体搬送速度制御方法 - 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】 本発明は、連続式加熱炉の被加熱物体搬送速度制御方法
に係り、特に、熱間圧延で鋼板、形鋼等を製造する際に
１鋼材を加熱するために用いられる連続式加熱炉に用い
るに好適な、装入口より順次搬入される被加熱物体を連
続的に加熱する連続式加熱炉において、負荷の変動等に
より被加熱物体の搬送速度を変更する必要が生じた場合
、或いは、負荷の軽減等により被加熱物体の搬送速度を
増加することが可能となった場合に用いられる、連続式
加熱炉の被加熱物体搬送速度制御方法に関する。

一般に、熱間圧延で鋼板、形鋼等を製造する際には、鋼
材を圧延可能な所定湯度に加熱するために連続式加熱炉
が用いられている。この連続式加熱炉の機能は、熱間圧
延するに当り、鋼材を必要且つ充分な温度迄加熱するこ
とと、連続式加熱炉の後段プロセスである鋼材圧延機に
支障なく、鋼材を供給することである。従って、この連
続式加熱炉は、例えば第１図に示す如く、装入口１２よ
り加熱炉１０内に順次搬入される被加熱物体である鋼材
１４を予熱する予熱帯１６と、峡予熱帯１６を通過した
鋼材１４を加熱する加熱帯１８と、鋏加熱帯１８を通過
した鋼材１４を抽出口２２に厘る過程で均熱する均熱帯
２０とを有してなり、各加熱用帯における温度制御は、
例えば外部計算機により設定された設定温度に応じて計
算機制御されている。この様な連続式加熱炉１０により
加熱される鋼材１４の搬送速度マは一定でな（、炉Ｋｉ
１人されている鋼材１４の厚み、加熱温度、後流プロセ
スの圧延機における圧延ピッチ等により変動し、変化す
るものである。即ち、圧延ピッチが短く、所定時間内に
大量の鋼材を加熱する必要がある場合、或いは、鋼材の
厚みが厚いような場合には、連続式加熱炉内の滞留時間
を十分確保しなければ、鋼材が所定の温度に加熱されな
いことから、搬送速度マを小とする必要がある。従って
、圧延工場の生産性を高め、出来るだけ少ないエネルギ
ー消費量で連続式加熱炉の運転を効率良く行なうために
は、この搬送速度マを最適な値に決定する必要がある・
　　　　　　　　　　　　　　　　　　、、、１一方、
一般的に、連続式加熱炉１０は耐火断熱レンガにより構
成されており、大きな熱容量を持つていることから、急
激でしかも頻繁な負荷変動に対しては、時間遅れなく、
即時に追従出来るものではない。従って、頻繁に搬送速
度マを変更することは、却って炉の効率を低下させる結
果となる。例えば、第２図に示す如く、鋼材厚みが厚く
、従って、負荷が高い高負荷鋼材１４ｍと、鋼材厚みが
小さく、従って、負荷が低い低負荷鋼材１４ｂが装入さ
れている状況を考えてみると、鋼材が搬送速度マで搬送
京れている時、このままでは、（ここで、Ｌは、前記高
負荷鋼材１４ａの現在位置Ｃから抽出口２２の位置Ｅま
での距１）である。

ところが、この残り滞留時間−では、この高負荷マ 鋼材１４ｍを十分に加熱することが出来ない場合、今後
搬送速度マを例えばマ′まで落す必要がある。

この場合、抽出口２２に近づいてから速度を落す程、そ
の速度変更比−が大きくなる。即ち、搬送マ 速度変更点を、第２図に示す、抽出口２２に近い位置Ａ
とする時と、抽出口２２から離れ穴位置Ｂとする時とで
は、それぞれ、第３ｆｆｉ（４）、φ）Ｋ示す如く、速
度変更量が異なる。いずれにしても、平均速度マａは同
一となり、高負荷鋼材１４ａＯ必要滞留時間には確保さ
れる。今、第３図（４）に示す如く、抽出口２２に近い
位置ムで搬送速度マを大きく変化させた場合を考えると
、第４図に示す如く、速度変更後は、予熱帯１６及び加
熱帯１８の負荷が急に＠くなることから、ｒ体しンガに
十分蓄熱されている場合は、燃料の供給を遮断して消火
しても、Ｆｉｌを維持することが可能となる場合もある
。しかしながら、完全に消火してしまうと、バーナ一部
の損゛優、配管への燃焼ガスの逆Ｒ郷の危険があり、第
５図に実＠ｙで示す如く、最低流量を確保するのが一般
的である。従って、第３図（４）で示した如く、位置ム
で搬送速度を変更した場合には、本来、搬送速度変更後
は予熱帯１６及び加熱帯１８では燃料を消火する必要が
あるにも拘らず、消火することが出来ないため、低負荷
鋼材１４ｂＫＩしては加熱し過ぎとなって、第５図に示
す斜線領域ΔＦが燃料の無駄となる。一方このよ）な燃
ｙｐＦｔＶ無駄を解消するべく、第３図儂）及び第５図
一点鎖線Ｇで示す如く、常に比較的早い位置Ｂで速度変
更をしてしまうと、低負荷鋼材１４ｂＫ対する燃料の無
駄はないものの、高負荷鋼材１４ａは、本来早く抽出出
来るＫも拘らず、速度低下により高能率圧延が達成出来
ない事があるという欠点を有した。

本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなされたもの
で、負荷の変動等により被加熱物体の搬送速度を変更す
る必要が生じた場合、或いは、負荷の軽減等により被加
熱物体の搬送速度を増加することが可能となった場合に
、最適な搬送速度変更点及び変更後の搬送速度を決定出
来、従って、必要以上に頻繁に速度変更を行なう仁とな
く、安定した運転を行なう事が出来、高能率圧延と省エ
ネルギーを同時に達成することが出来る連続式加熱炉の
被加熱物体搬送速度制御方法を提供することを目的とす
る。

本発明は、装入口より順次搬入嘔れる被加熱物体を連続
的に加熱する連続式加熱Ｐにおいて、負荷の変動等によ
り被加熱物体の搬送速度を変更する必要が生じた場合に
は、予め、当該速度変更対象被加熱物体についての搬送
速度変更の影響度を、現時点かやの必要滞留時間と現在
の搬送速度を維持した時の予想滞留時間との差を搬送速
度変更点から抽出０迄の距離で除することによって得ら
れる搬送速度変更量に対応する評価関数を用いて評価し
、蚊評価関数の値が、炉の熱特性に応じて決められた所
定値以下となるように、搬送速度変更点及び変更後の搬
送速度を決定するようして、前記目的を達成したもので
ある。

又、本発明は、同様の連続式加熱炉において、負荷の軽
減等により被加熱物体の搬送速度を増加することが可能
となった場合には、まず、当該速度変更対象被加熱物体
についての搬送速度変更の影響度を、現時点からの必要
滞留時間と現在の搬送速度を維持した時の予想滞留時間
との差を搬送速度変更点から抽出０迄の距離で除するこ
とによって得られる搬送速度変更量に対応する評価関数
　　　　□を用いて評価し、該評価関数の値が、炉の熱
特性Ｋｍじて決められた所定値以下となるように、第１
の搬送速度変更点及び変更後の搬送速度を仮決定し、次
いで、後続の速度変更対象物体についての搬送速度変更
の影響度を、同様に前記評価関数を用いて評価して、該
評価関数の値が前記所定値以下となる第２の搬送速度変
更点が、第１の搬送速度変更点から抽出０迄の間に存在
する時にのみ、現在の搬送速度を変更するようにして、
同じ（前記目的を達成したものである。

前記の如く、負荷の変動等により被加熱物体の搬送速度
を変更する必要が生じ九場合には、その搬送速度変更点
を、被加熱物体の加熱の容易さの相対的な関係により決
定する必要がある。このことから、圧延側で要求する搬
送速度と、炉内被加熱物体それぞれの必要滞留時間から
決まる搬送速度とから、搬送速度を変更する時、この変
更量の程度を評価し、搬送速度変更点と変更後の搬送速
度を決定すれば、効率よく炉の運転を行なうことが可能
となる。本発明は、このよ５な着１１に基づいてなされ
たものである。

以下本発明の詳細な説明する。

連続式加熱炉を効率よ（運転し、エネルギー消費を少な
くして、高能率圧延を行なわせるためには、炉内被加熱
物体の搬送速度を最適なものとする必要があることは、
前記の通りであり、この際、頻繁に大きな速度変更を行
なわないような操業が望まれる。このためには、搬送速
度の変更量が必要以上に大幅とならないような搬送速度
変更点を決足すれによい。そこで、これを実現するため
には、第６図に示すような、現時点での操業から奪熱物
体、例えば対象鋼材１４Ｃが必要とする必要滞留時間■
及び対象鋼材１４Ｃの現在位置Ｃかも速度変更点Ｄｔで
の距＠ｉ、及び“、同じく対象鋼材１４Ｃの現在位置Ｃ
から抽出口２２１での距離Ｖ　＝　（Ｈ−−）／　（ｔ
、　−７）　　・・・・・・・・・・・・（１）この評
価関数Ｖは、現時点からの必要滞留時間Ｈと現在の搬送
速度マを維持し走時の予想滞貿時口２２の位置Ｅ迄の距
離（Ｌ−））で除した値を示しており、この評価関数■
の値が大となることは、大きな搬送速度変更に対応して
いる。従って、対象鋼材１４ｃの現在位置Ｃから搬送速
度変更点り迄の距離！を種々変化させて、前記評価関数
ＶＯ値が所定値ら以下となるように％前記距離！を決定
し、これに応じて変更後の搬送速度マ′も決定して、加
熱炉を制御すればよい。

即ち、搬送速度変更点りを遅くしＣ！を大とする時、必
要滞留時間Ｈが大きい時、或いは、現在の搬送速度マが
大である時のいずれの場合も、評価関数Ｖが大となる事
から、速度変更量が大きくなる。これ等の場合には、搬
送速度変更点りを早くして、！を小さくする事により、
評価関数Ｖを小さくして、変更量を小さくすることが可
能となる。

このようにしてノが決定されれば、搬送速度変更点り以
降の搬送速度マ′は、次式により算出することが可能で
ある。

従って、鋼材、は、現時点から距離ノだげ進む間、即ち
　７時間は、現在の搬送速度マで搬送され、以後の区間
（Ｌ−ｊ）間は、搬送速度がＶ′に変更されて搬送され
ることとなる。

前記所定値息は、炉温の応答性に関わる値であり、炉体
を構成する炉材の熱容量、炉容積−炉温制御系、バーナ
ー等の炉Ｏ熱特性により決定されている。即ち、第７図
（４）、（Ｂ）に示す如く、一般に炉温変化ΔＴと燃料
流量の動きの間には時間遅れΔｔがあり、炉温を変更し
た場合に、燃料流量はオーバーシュートしてから安定す
るため、このオーバーシュート分ΔＦ′が燃料損失とな
る。この燃料損失は、設定炉温の変更幅が大きい根太と
なる。

又、炉材の熱容量が零であり、制御系の遅れがなければ
、オーバーシュートがなくなり、燃料損失ΔＦ′もなく
なる。しかし、一般的に炉材の熱容量は無視出来ないも
のであるから、燃料損失は避けられない。従って、・こ
の炉の熱特性でａの値が決　　　ｆｉ、定され、炉の固
有値として設定出来る６例えば、ｒ゛の熱特性に対する
影響の大きな、炉′に′Ｉ／Ｉｌ成する炉材で説明すれ
ば、従来のキャスタブル等を用いた、炉材の熱容量が大
である炉においては、設定炉筒変更に対する炉温の追従
遅れが大であるため、この値ａを零に近い小さい値とす
る必要がある。

一方、最近使用例の増えているセラミックファイバ停の
熱容量の小さな炉材により構成きれた炉においては、時
間遅れが少ないため、例えば、前記評価関数Ｖの時間の
単位が分、距離の単位がメートルである時には、３に近
い大きな値に設定出来る。このように、ａの値は、設定
変更量に応じた時間遅れ、燃料の動きを実炉にて調食し
、対象炉固有の値として、例えば０　（ａ≦３の範囲内
で決定されている。

以下５Ａ施例について詳細に説明する。

まず、搬送速度Ｖを落す必要がある場合に適用される第
１夾施例について説明する。即ち、搬送速度Ｖで操業さ
れている時に、第８図に示す如く、装入側に加熱時間が
長くかかる高負荷鋼材１４ｍがある場合、この高負荷鋼
材１４ｍの伝熱上必要な必要滞留時間は、炉温を上限と
してもＨだけ必要である。これはすでに示されている従
来の計算機制御の伝熱計算を実施すれば容易に判明する
。

ところが、現在の搬送速度Ｖで操業されるならば、場合
には問題がないが％　Ｈ＞　−の時には、今が炉の固有
値として設定されている値ａとなるように搬・送速度変
更点り迄の距離！を決定する。前出（１）式を用いて！
が決定すれば、変更後の搬送速度マ′は、前出（２）式
により決定きれる。従って、炉の操業は、現時点より高
負荷鋼材１４ｍが今後！！ だけ動くまで、即ち、−一時間経過する迄は、現在マ の搬送速度Ｖで搬送し、それ以降は変更後の搬送速度マ
′で搬送するものとして、加熱炉の計算機制御に入力し
、この負荷に基づいて炉温制御、流量制御が行なわれる
。

一方、圧延ラインの状況から、搬送速度ｖｔ−早くして
処理量を増加させる必要がある場合には、本褪明は次の
第２実施例の様に適用する。即ち、第８図において、低
負荷鋼材１４ｂは加熱が容易であり、現状より搬送速度
を上げて処理量を増加させたい場合を考える。今、低負
荷銅材１４ｂより後続の高負荷鋼材１４ｍが焼けに（い
材料であるとすると、低負荷鋼材１４ｂを対象に搬送速
度を早くしてしまった場合、第９図に示す如く、所定時
間後に、高負荷鋼材１４ｍの必！！滞留時間を確保する
ために、再び搬送速度をΔマだけ遅くしなければならな
くなる場合もある。この時、この遅くする量△Ｖが大き
いと、炉の大きな外乱となるので、低負荷鋼材１４ｂの
搬送速度を犠牲にしても、搬送速度を変えてしまわない
方が得策である場合がある。従って、低負荷鋼材１４ｂ
′に対象に搬送速度を上げる場合、後続する高負荷鋼材
１４＆への影響を考え、将来の速度変更Δマが小さいこ
とを確認する必要がある。この様な場合にも本発明゛に
よる評価関数Ｖにより評価出来る。即ち、現在の搬送速
度マを、低負荷鋼材１４ｂを対象に現時刻ｔ　＝　１１
でマ′に速くしたとして、高負荷鋼材１４ｍの評価関数
ｖ＝ａとなる！が、ｏく！くＬの範囲で求められるかど
うかを判定すればよい。

）〈０となる場合、高負荷鋼材１４凰に対しては、将来
大幅存速度ダウンが必要となるので、現時点で搬送速度
をＶ′に早めることは見込る必要がある。

一方、ｏ（７＜Ｌで評価関数■がａとなる場合には・第
９図に示した如く、現時点から高負荷鋼材マ′に高め、
それ以降、前出（２）式により決定される流量制御を行
えばよい。

なお前記実施例においては、本発明が鋼材を加熱する連
続式加熱炉に適用されていたが、本発明の適用範囲はこ
れに限定されず、一般の連続式加熱炉にも同様に適用出
来ることが明らかである。

以上説明した通り、本発明によれば、頻繁に搬送速度を
変更させることな（、安定した運転を行なうことが出来
、従って、高能率圧延と省エネルギーを共に図ることが
出来るという優れた効果を有゛する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、連続式加熱炉の構成を示す断面図、菓２図は
、連続式加熱炉における従来の操業状況を示す加熱炉の
断面図、第３１ｉ￥１（４）、ω）は、同じ〈従来の操
業例における搬送速度の変更状陣を示す＃Ｅ￥ｊ、給４
図は、同じく搬送速度変更後の状態を示す、加熱炉の断
面図、ｍｓ図は、同じ（燃料流量の変化状態を示す線図
、第６図は、本発明に係る連続式加熱炉の被加熱物体搬
送速度１１１ｉｌ　＃方法に用いられる絆価関数Ｖを説
明するための加熱炉のＦＩｆｒ＃ＩＩ図、第７図体）、
φ）は、同じく所足値ａ全説明するための、炉偏愛化と
燃料流蓋０関係を示す線図、第８図は、不発明に係る連
続式加熱炉の被加熱物体搬≠速度制呻方法の第１実施例
及び第２実施例を説明するための、加熱炉の断面図、第
９図は、同じく第２実施例における搬？Ｓ速度の変化状
態を示す線図である。 １０・・・連続式加熱炉、１２・・・装入口、１４．１
４　ａ　％１４　ｂ　％１４　ｃ−鋼材、２２川抽出口
。 第ｌ　図 ４ 第２副 第４　図 Ａ 第５　図 弗６　間 弗７　園 ノ＝θ　　　　ｊ−％・

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ｉＩ装入口り順次搬入される被加熱物体を連
   続的に加熱する連続式加熱炉において、負荷の変動等に
   より被加熱物体の搬送速度を変更する必要が生じた場合
   には、予め、轟諌速度変更対象被加熱物体についての搬
   送速度変更の影響度を、現時点からの必要滞留時間と現
   在の搬送速度を維持した時の予想滞留時間との差を搬送
   速度変更点から抽出口重の距離で除するととによって得
   られる搬送速度変更量に対応する評価関数を用いて評価
   し、諌評価関数の値が、炉の熱特性に応じて決められた
   所定値以下となるよ５に、ＩＩ送速度変更点及び変更後
   の搬送速度を決定するようにしたことを特徴メする連続
   式加熱炉の被加熱物体搬送速度制御方法。
2. （２）　　装入口より順次搬入される被加熱物体を連続
   的に加熱する連続式加１１１Ｆにおいて、負荷の軽減郷
   により被加熱物体の搬送速度を増加することが可能とな
   つ九場合には、まず、轟咳速度変更対象被加熱物体につ
   い【の搬送速度変更の影響度を、現時点からの必要滞留
   時間と現在の搬送速度を維持した時の予想滞留時間との
   差を搬送速度変更点から抽出口重の距離で除することに
   よって得られ為搬送速度変更量に対応する評価関数を用
   いて評価し、諌評価関数の値が、炉の熱特性に応じて決
   められた所定値以下となるよ５に、＃！１の搬送速度変
   更点及び変更後の搬送速度を仮決定し、次いで、後続の
   速度変更対象物体についての搬送速度変更の影響度を、
   同様に前記評価関数を用いて評価して、腋評価関数の値
   が前記所定値以下となる第２の搬送速度変更点が第１の
   搬送速度変更点から抽出口重の間に存在する時にのみ、
   現在の搬送速度管変更するよ５　Ｋ　Ｌｌことを特徴と
   する連続式加熱炉の被加熱物体搬送速度制御方法。