JPS5913575B2 - 鋼インゴツト用加熱炉の制御法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインゴットを圧延温度に加熱するために燃料基
準量を導入する鋼インゴツト用加熱炉、特に、鋼インゴ
ツト用均熱炉の制御法に関する。

製鋼所から運ばれるインゴットは均熱炉内でできるだけ
平均した圧延温度とされる。

このインゴットはこの工程前に凝固及び冷却工程を経過
し、この際、鋳込んだインゴットは先ずインゴットケー
ス中で冷却し、部分的に凝固した状態で型抜きされる。

その後、取り出されたインゴットを更に空中で冷却し、
次いで均熱炉に送り、この中に装入する。

インゴットの横断面の温度パターンは炉に入れる際、大
きな温度勾配を示す。

中心は最も熱＜１４００〜１５２０℃で、しばしばまだ
溶液状態であり、イジゴット表面にむかって温度は８０
０〜１０００℃まで下がる。

この極端な温度勾配を均熱炉内で平均化し、この際炉中
での静置時間または滞在時間を、加熱の終わりにインゴ
ットが全断面にわたって出来るだけ均一な温度を示すよ
うに選択する。

この際、１１５０〜１３００℃の温度水準はそれぞれ守
るべき圧延条件に合わせる。

均熱炉はオイルたき又はガスだきにより加熱される。

通常、この炉は多数の垂直に立てたインゴットを収容す
ることができるように構成されている。

従来の技術水準によれば、炉の調節のために炉温の設定
値を予め与える。

先ず、この設定温度が得られるまで最大燃料量（変化せ
ず）をバー尤に導入する。

設定温度を達成した際、燃料量をゆっくり温度調節器に
より減少し、これにより炉温は一定に保たれる。

インゴットは操作工が経験値に基づき、引き出し可能と
して取出すまで、この一定温度で炉の中に留められる。

引き出し可能になるまでのこの種の調節は炉の熱状態を
指標として行われ、インゴットの熱状態は間接的にしか
使用されない。

従って、炉操作法の補正に最終圧延温度を使用して、低
すぎまたは高すぎる圧延温度を回避しなければならない
。

本発明の課題は、加熱の最後に鋼インゴツトにとって、
その表面温度と中心温度との最適な比が得られるような
前記方式の炉の制御法を提供することであり、この際、
インゴットの材料の性質、炉の物理的条件及び炉に作用
する妨害を考慮し、インゴットの炉内滞在時間の間に始
めのインゴット温度から最後のインゴット温度まで移行
させるために、インゴットの一定の引き出し時点までの
燃料消費量を最少にするか、又はインゴットの引き出し
時点までの時間を最短にするかのどちらかを選択するこ
とができることが望ましい。

この課題は本発明により、時間の経過とともにインゴッ
トの表面温度及び炉の熱工学的値を測定し、熱収支を作
成し、こうして得られた炉の平衡温度とインゴット表面
温度とから評価装置中でインゴットの中心温度の評価値
を求め、実績温度としての評価インゴット中心温度及び
インゴット表面温度と、設定温度としての予め決定した
インゴット中心温度及びインゴット表面温度とを比較し
比較の結果として得た値を炉に導入する燃料基準量の補
正に使用することにより解決する。

ここで熱収支の作成に必要な炉の”熱工学的値″には例
えは燃料量、燃焼のための空気量及びその温度、排ガス
温度、燃料の発熱量のような測定値が属する。

更に炉の壁面損失が知られている。”評価装置”とはこ
こでは評価計算を行なう、すなわち数式ヲ解くプロセス
制御コンピューター又はマイクロコンピュータ−をいう
。

炉の特に正確な制御を所望の場合、炉内の各々のインゴ
ットの表面温度を測定する。

経験的に得られた炉内インゴット滞在時間の経過後、導
入する燃料基準量の補正を開始することは有利であり、
それも炉の中で必要なインゴットの全滞在時間の１／〜
ｈ後に開始するのは特に有利である。

均熱炉の最適制御の設計とは、インゴット温度の開始状
態から所定の最終状態への移行が一定の限定された意味
において最適に行なわれるように燃料消費量の経過を選
択することである。

例えば、場合によっては最短時間での移行が要求される
し、又場合によっては最少エネルギー消費での移行が要
求されるのである。

この要求は優先条件問題として把握される：要求されて
いるのは一定の優先条件基準（機能上の）を最少にする
制御機能（燃料消費量）の時間的経過てあり、この際均
熱炉システムの所定の微分方程式を満たすようにインゴ
ット温度を所望の最終値に導ひく。

次にエネルギー優先問題のための優先条件基準を示すが
、これは例えば勾配法で最少にすること＊ ができ、最適制御関数ｕ（ｔ’）を与える。

優先条件基準： Ｉ（ｕ）＝Ｓ（ｘ（ｔｆ）ｔｔ’ｌ＋ｆｔｔｔｆＬ（ｕ
＋ｔ）ｄｔ−＋Ｍｉｎここで、状態ベクトルＸ（ｉｆ）
（インゴット中の温度曲線）及び制御ベクトルｕ（ｔ）
（燃料消費量）が時間ｔの関数である。

副条件： 家−ｆ（ｘ岬・ｔ） 副条件は動力学的熱炉モデルのベクトル微分方程式によ
り与えられる。

制限： ■、均熱過程の微分方式の解が所定の境界値を充足する
。

入（ｔｏ）−一定、 ｘ（ｔｆ）＝一定 ２、制御ベクトルを許容された制御範囲に保つ。

ｕ ｍ１ｎ４ｕ ｌ ｕ ｍａｘ 時間優先問題においては曲線Δｌ）を一定の開始状態ｘ
（ｔｏ）から所定の最終時点ｘ（１ｆ）に最端時間で導
ひくように制御関数ｕ（ｉ）を決める。

このため優先条件基準は次のようである： Ｉ（ロ））＝ＳＣ各（ｔ （） ｔ ｔｌ ） −〇で
この際制御ベクトルｕ（ｔ）は許容された制御範囲でな
ければならない。

＊ この方法は理想最適制御ベクトルｕ （ｔ）及びこれに
属する最適曲線ｘ＊（ｔ）をコンピューターを用いて測
定することが可能である。

次に、種々の有利な実施例につき本発明による均熱炉の
調節法を詳細に説明する。

第１図に示すように概略示された均熱炉１内に鋼インゴ
ツト２（その中の唯一個を図示しである〕がある。

一般に、それぞれ０．５ＴＬ２のインゴット断面積を有
するこの種の鋼インゴツト８本が均熱炉１中に存在し、
炉はここには図示されていない備で上部が閉鎖されてい
る。

均熱炉１は例えばガスたきバーナ３により加熱される。

加熱された鋼インゴツト２の表面温度は温度測定器４、
有利に放射高温計により測定され、それも、例えば３分
間の間隔で測定され、この際、図２中にＸｌで図示した
曲線が測定表面温度である。

鋼インゴツト２の表面温度と同様の時間的間隔で、その
他の処理のために次の熱工学的値、つまり燃焼空気の温
度及びその量、燃料の温度及びその量、均熱炉１の排ガ
スの温度並びに均熱炉の炉空間の温度も測定し、記録し
た。

この測定値から、次の式〔１〕により均熱炉の熱収支を
出す。

ＥＢ−ＥＥ＝Ｑｎ十Ｑｗ この式において魁はバーナからの流入熱量を表わし、Ｅ
Ｅは炉の出口からの流出熱量を表わしＱ、は有効熱量を
表わし、Ｑｗは壁からの流出熱量を衣わす。

式〔１〕により継続的に実施される熱収支計算の結果か
ら加熱ガスと炉壁に関する炉の平衡温度が得られ、この
炉の平衡温度をインゴットの測定表面温度と共に評価装
置５に送り、そしてこの装置でインゴットの中心温度及
び表面温度の評価値がそれぞれ同様に継続的に得られる
。

表面温度の評価値が形成されるのは、なぜなら測定表面
温度に誤差があることを前提としているからである。

評価装置中で求められるインゴットの中心温度の評価値
は第２図の図表中Ｘ５値として書き入れられている。

第２図から、３０回の測定後、評価中心温度における誤
差はわずか８℃であることがわかる。

更に本法を進めるにおいて、中心温度及び表面温度とし
て評価した温度を実績温度と見なして制御装置６に導入
し、ここでこの実績温度とインゴットの表面及び中心の
設定温度とを比較する。

インゴット表面温度及び中心温度の時間とともに変化す
る設定値Ｑ（を入並びにこれに必要な燃料基準量Ｎ（ｔ
’）の経過は制御器７により与えられる、設定温度及び
燃料基準量の決定は燃料優先条件又は時間優先条件によ
る炉操作法のうちのあらかじめ選ばれた優先条件基準に
従って行なわれる。

実績温度と設定温度の間に生じる差はインゴットの温度
誤差、より厳密にいえば表面及び中心の温度誤差を示す
。

この温度誤差は増幅器Ｋを有するフィードバック装置８
に導入される。

次いで、フィードバック装置８で増幅された誤差パルス
は均熱炉に導入されるべき燃料基準量の、インゴットの
温度誤差を除く補正のための量を示す。

フィードバック装置８からでるシグナルによりバーナ３
に設置された調節器９を操作する。

温度誤差が正である、すなわちインゴットの中心温度及
び表面温度が低すぎる場合、調節器９はより犬な燃料量
のためひき続き開かれ、温度誤差が負である場合絞られ
る。

フィードバック原理により、均熱炉工程に作用する未知
の妨害は自動的に調整される。

インゴットを十分に加熱するための総時間、つまり炉内
でのインゴットの総必要滞在時間、の約に〜−の後、均
熱炉１内に導入された燃料基準量の補正を開始する。

本発明による方法の利点は、主に均熱炉の制御のための
方法を与えるということにあり、この方法により鋼イン
ゴツトは加熱時間の終わりに、その先の加工、すなわち
特に圧延のために最適な、表面温度の中心温度に対する
比が得られる。

この際、最少の燃料消費によるインゴットのための一定
の引き抜き時点又は最短の時間によるインゴットのため
の引き抜き時点のいずれかを選択できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による均熱炉の制御法をブランク回路図
で示し、第２図はインゴット温度の時間経過を示す。 １・・・・・・均熱炉、２・・・・・・鋼インゴツト、
３・・・・・・バーナ、４・・・・・・温度測定器、５
・・・・・・評価装置、６・・・・・・制御装置、７・
・・・・・制御器、８・・・・・・フィードバック、９
・・・・・・調節器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ インゴットを圧延温度に加熱するために燃料基準量
   を導入する鋼インゴツト用加熱炉、特に鋼インゴツト用
   均熱炉の制御法において、時間の経過とともにインゴッ
   トの表面温度及び炉の熱工学的値を測定して熱収支を作
   成し、得られた炉の平衡温度とインゴット表面温度とか
   ら評価装置中でインゴットの中心温度の評価値を求め、
   実績温度としての評価インゴット中心温度及びインゴッ
   ト表面温度と、設定温度としての予め決定したインゴッ
   ト中心温度及びインゴット表面温度とを比較し、比較の
   結果として得られた値を炉に導入する燃料基準量の補正
   に使用することを特徴とする、鋼インゴツト用加熱炉の
   制御法。 ２ 炉内の各々のインゴットの表面温度を特徴する特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 経験的に求めた炉内インゴット滞在時間の経過後、
   導入する燃料基準量の補正を特徴する特許請求の範囲第
   １項又は第２項に記載の方法。 ４ 炉内滞在全所用時間の１／〜し３経過後、燃料基準
   量の補正を特徴する特許請求の範囲第１項〜第３項のい
   ずれかに記載の方法。