JPS6013030A - 加熱炉の燃焼制御方法 - 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】 本発明は加熱炉における燃焼制御方法、特に空茶発生時
における燃焼制御方法に関する。

第１図に加熱炉の代表的なものの１つを示す。

鋼片又は鋳片（以下両者を含めて鋼片という）１０は、
装入口よりチャージャ１で加熱炉８に装入され、ウオー
キングビーム４の駆動で矢印の搬送方向に、予熱滞５．
加熱帯６．均熱帯７と順に送られながら加熱帯６．均熱
帯７の両側壁に設けられたサイドバーナー３により加熱
均熱される。

均熱帯７で目標抽出温度になった鋼片１０は、抽出口よ
りエキストラクター２で取り出され、圧延工程へ送られ
る。９は各帯間の仕切り壁である。

加熱炉によってでは、予熱帯５にバーナー３が配設され
、３帯で加熱するものもある。鋼片加熱用としては、上
記のサイドバーナー焚連続加熱炉の他、ルーフバーナー
、軸流バーナー等を用いる加熱炉があり、いずれも本発
明の燃焼制御方法を実施できるものである。

近年、上述等の加熱炉に装入される鋼片は、連続鋳造設
備と加熱炉がローラーテーブルや鉄道で直結されて、熱
片装入が可能となったが、たとえば、鉄道輸送の場合、
ロット単位で貨車に段積されて輸送されるために積まれ
た位置により鋼片温度の保温状態が異なり、加熱炉への
装入温度がロツト内でバラツキを生ずるという問題があ
る。

又、鋳造条件によりロット間で鋼片温度が異なるという
場合も生じ、これらのロフト内、ロフト間等で異なる温
度の鋼片が順に加熱炉へ装入される場合がしばしば生ず
る。又、加熱炉の操業は、一般には鋼片を連続して一定
ピッチで炉内を搬送する連続操業であるが、連続鋳造設
備と圧延設備の生産能力の差から、１チヤ一ジ分又は半
チャージ分の鋼片を間欠的に装入したり、又、炉内で鋼
片を、一時送りを停止して待機させる等、加熱炉への鋼
片装入、抽出が非同期の連続加熱操業とパッチ操業を共
に行なう場合がしばしば生ずる。

このように一台の加熱炉で連続操業とバッチ操業を行な
う場合、軸流バーナーの設置では、炉内待機中の鋼片に
焼むらが生ずるという欠点があり、このため炉内で待機
中の鋼片も均一加熱が可能なサイドバーナーを用いるこ
とが有利である。

従来このサイドバーナーを使用する加熱炉、又は軸流バ
ーナーを使用する加熱炉等で、ある帯に鋼片がなくなっ
た場合、均熱帯で焼上った鋼片を後続の鋼片を待って抽
出したのでは、エネルギーロスが大きくなる。この場合
における燃焼制御方法は、省エネルギーの点から無駄な
燃焼をさけるために後続の鋼片を待たずに単独で抽出を
行ない、被加熱材が存在しない帯のバーナーを遮断する
制御方法が行なわれているが、この制御方法は、空番時
間に関係なく一定温度又は一定流量に保持する方法がと
られ、制御の開始と終了時刻は人の判断によっていた。

又、一定温度、一定流量に保持する方法は、番茶の全バ
ーナーをオン又はオフするもので、バーナーの間引制御
は行なわれていなかった。そのため、保定温度（流量）
を空番時間と無関係に一定値に決めていたので、空番時
間が短い時は保定温度を下けすぎる場合が、又、空番時
間が長い時は保定温度が高すぎる場合があり、燃料原単
位が悪化していた。又、制御の開始と終了時刻を人が入
力していたため、開始、終了時刻の予測精度が悪く燃焼
効率が得られないという問題があった。

本発明は上述の従来の問題点を改善することを目的とす
る。

この目的を達成するために本発明においては、鋼片の加
熱炉への到着時刻をリアルタイムで高精度に予測し、さ
らに鋼片の加熱炉からの抽出予定時刻を決定して番茶の
空番時間を正確に把握し、空番時間にあった最も燃焼効
率のよい保定温度を決定して、炉温制御とバ〒ナー間引
き制御による燃焼制御をする。しかしてその特徴は、鋼
片の加熱炉の到着予定時刻、番茶への装入予定時刻、抽
出予定時刻及び番茶の空番予定時間をリアルタイムで予
測計算し、該予測計算結果から番茶での燃焼状態を区分
する燃焼ステータスを決定し、該燃焼ステータスに基づ
いて、番茶の炉内設定炉温とバーナー間引きゾーンの位
置を決定し、該決定に従い番茶の燃料本管流量を調整し
て上記燃焼ステータスにあった炉温制御と、間引くバー
ナーゾーンの燃料枝管の遮断弁をオン、オフ制御するバ
ーナー間引制御とにより燃焼制御する、にある。

以下１本発明を図面を参照して詳細に説明する。

第２図は、本発明の均熱帯での実施例を説明する構成図
である。均熱帯３５にはサイドバーナー３３の設置場所
毎に燃焼制御ゾーンの区画が抽出口側からＡゾーン〜Ｅ
ゾーンまで設けられている。

「ロット」とは、−貨車に積載する鋼片群をいい、この
−貨車分の鋼片群単位で番茶に鋼片を装入する。１０ツ
トは鋼片１０〜１４本である。１０ツトの被加熱材３４
は、予熱帯、加熱帯から均熱帯３５のＥゾーンに入り、
順に矢印の搬送方向に向ってウオーキングビーム３６で
送られる。その間、被加熱材３４は、各ゾーンの両側壁
に配置されたサイドバーナー３３（各ゾーンには両側壁
の上下に計４本のバーナーが設けられている）で加熱さ
れる。各ゾーン毎に、燃料ガスの供給をオン、オフする
遮断弁３７が燃料枝管に設けられ、さらに燃料本管には
燃料流量調整弁３８．流量計３９が設けられる。さらに
、加熱帯の各ゾーンのバーナー間には、炉温を測定する
温度計３１が天井の炉幅方向に複数（２〜３個）設けら
れる。さらにバーナー間の温度計３１の近傍には、制御
周温厚計３２が配置され、さらに製鋼段階の出鋼終了か
ら連続鋳造鋼片の貨車への払出しまでの操業実績時刻が
入力されるビジネスコンピュータ４０と、これら各々の
測定器の出力信号に基づいて操業状態に対応してバーナ
ー間引き位置と炉内の温度を決定する計算機（プロセス
コンピュータ）２０が設けられている。

尚、温度計３１と制御用温度計３２は別々に設けず、一
つの温度計で兼用することも出来る。

次にこのような構成で実施する本発明の実施例について
述べる。加熱炉に装入される鋼片の、装入予定時刻が出
鋼段階から段取りされる。まず、転炉での出鋼終了時刻
が、次いで連続鋳造鋳型への錫込み開始時刻が、更に連
続鋳造された鋼片で規定寸法に切断される切断開始時刻
が、最後に、鋼片が貨車に積み込まれ加熱炉へ搬送開始
する払い出し時刻が、それぞれの実績としてビジネスコ
ンピュータ４０に入力される。このビジネスコンピュー
タ４０の出力は、プロセスコンピュータ２０に入力され
、トラックタイム予測装置２１の計算機で上記の実績時
刻に基づいて、あらかじめテーブルとして持っている各
ロフトの鋼片が転炉出鋼終了から加熱炉に到着するまで
の時間、均熱帯に装入されるまでの時間、抽出までの時
間から１０ツト目の鋼片が加熱炉に到着する予定時刻。

均熱帯からの抽出予定時刻、抽出完了予定時刻。

次ロフトの鋼片の均熱帯への装入開始予定時刻および均
熱帯の空番時間が予測計算される。

尚、トラックタイム予測装置２１には、実績でテーブル
を修正する学習機能を持たせることも出来る。

この予測計算は、リアルタイムで行なわれ、実績に基づ
いて、予定時刻が補正される。このトラックタイム予測
結果は、燃焼ステータス決定装置２２に入力される。こ
の燃焼ステータスは合否（第２図では均熱帯）での燃焼
状態を区分し、それにあった燃焼制御をするために設け
るもので、第１表のように７つに区分し、定義する。

前記予測結果で炉内在荷状態及び装入と抽出時刻等より
第３図の５種類の鋼片の移動状態のどれか確認され、■
〜■の燃焼ステータスのいずれかのステータスに決定さ
れる。

第１表 空番時間が発生する場合の空番制御条件は、燃焼効率よ
り決められ、４０分以上空空茶間のある場合は均熱帯を
８００℃に保定する。又、４０分以下で後続鋼片が炉内
にない場合は、保定温度を１１５０℃に、又、空番時間
が４０分以下で後続ロットが炉内にある場合は均熱帯予
定設定炉温に縦持するもので、この温度条件は炉内温度
設定装置２３に入力される。この空番制御における燃焼
ステータスと、均熱帯における設定計重と、加熱経過時
間の関係を第４図に示す。

ｔｌがあるロットの帯抽出開始予定時刻、ｔｌが帯抽出
完了予定時刻、ｔ３が次ロットの帯装入開始予定時刻で
あり、ｔ２〜ｔａ間が空番時間である。空茶時はこのパ
ターンに従って、空番制御が行なわれる。決定されたス
テータスは、炉内温度設定器２３に入力される。設定器
２３には、燃焼ステータスと各ロット毎に決められた加
熱温度条件が入力されており、燃焼ステータスにあった
炉内温度に設定される。決定した設定炉温は、炉内温度
調整装置２８に入力され、炉に配置された温度計３２か
ら得られた炉内実測温度Ｔｌ１１および決定された炉内
設定温度Ｔｓとの偏差 ΔＴ＝Ｔｓ−Ｔｍにより、偏差式Ｔに対応する燃料流量
を決定し、これを流量調節器（ＦＩＣ）２９に入力して
、このＦＩＣ２９で燃料本管の燃料流量調整弁３８の開
度を調整して炉内温度を炉内設定温度に保持するもので
ある。

一方、バーナー間引き許容ゾーン数決定装置２５には、
燃料本管の流量計３９から現在の流量が入力され、第２
表の（イ）および（ロ）に示す燃料流量値とバーナーの
間引きゾーン許容数（１ゾーンにバーナー４本ある）と
の関係から均熱帯での必要なフレーム長を確保出来るバ
ーナーの間引き可能ゾーン数が決定される。

第２表 炉のタイプにより表の値は異なって来るが、本発明の場
合は均熱帯が５ゾーンの場合であり、又、燃料流量の減
少、増加はヒステリシス現像により、第２表の（イ）、
（ロ）を用いて、ゾーン数を決定するものである。すな
わち、前回測定の流量と今回測定の流量とにより燃料の
増減を決め、（イ）、（ロ）どちらのテーブルかを確認
し、今回測定の流量から間引き可能な最少と最大のゾー
ン数を決定する。決定されたゾーン数はバーナー間引き
位置決定装置２６へ出力される。このバーナー間引位置
決定装置２６には、燃焼ステータス決定回路２２から決
定された燃焼ステータスと、ウオーキングビーム駆動装
置３６からの被加熱材の移動量と駆動信号で、被加熱材
をトラッキングするトラッキング装置２４のトラッキン
グ情報から第５図に示すフローにしたがって、燃焼ステ
ータスごとに均熱帯のバーナー間引ゾーン位置を決定し
、バーナー間引き制御装置２７に出力する。

２７は指令に従って燃料枝管の遮断弁３７を４フにする
。オフになったゾーンのバーナーは、燃料の供給はとま
り、その９他の点火バーナーの燃焼量が増大し、フレー
ム長が確保できる。決定装置２６の出力は、炉内温度調
整装置２８に入力され、バーナーの間引き位置に応じて
制御温度計３２を切換える。これは、間引く位置が変更
されるとバーナーゾーンの炉温も変化し、その部分の制
御用温度計を使用すると低温部分で制御が行なわれ、最
適な燃焼制御が出来ないためである。

このように本発明は、鋼片の到着時刻をリアルタイムで
予測し、燃焼ステータスを設けて燃焼状態に対応した最
適なバーナー間引き制御と炉温制御を行なうことにより
、燃料をむだに使用することなく所定の抽出時刻に過不
足なく目標温度に焼土げることが出来るものである。

次に本発明の、空番発生時の燃焼制御方法を、均熱帯で
の実施例について述べる。

第６図の（イ）は均熱帯３５のＡ−ＥゾーンにＡロット
の鋼片群（１０〜１４本）が存在し、予熱帯、加熱帯に
は鋼片は存在しない場合を示している。トラックタイム
の計算より燃焼ステータスは連続加熱中■に決定され、
通常の設定炉温計算モデルで加熱制御されている。鋼片
抽出予定時刻（ｔｌ）となり、鋼片の抽出が開始された
状態が第６図の（ロ）である。

次ロットの鋼片群は加熱炉入口に到着しておらず。

トラックタイム予測計算より次ロットの均熱帯への装入
開始予定まで４０分以上の空番時間が予想され、燃焼ス
テータスは単独抽出中■となる。炉温は通常の設定炉温
計算モデルより決定され実測温度との差から燃料流量が
ＦＩＣ２９で調整され、バルブ３８の開度を調整する。

又、バーナー間引き制御に従い、第５図の燃焼ステータ
スより、銅片の存在しないゾーンのバーナーが間引かれ
る。

第６図の（ハ）は、Ａロットの鋼片群が抽出完了しくｔ
２　）　、均熱帯に何もない状態で、燃焼ステータスは
降温中■である。炉温は保定温度（８００℃）よりまだ
高く、バーナー間引きロジック及び燃料流量制御により
空番制御されている。

第６図の（ニ）は、トラックタイム予測計算より引続き
後続ロフトの鋼片群の均熱帯へ装入が４０以上上あり、
目標保定温度（８００℃）に到達した状態で燃焼ステー
タスは保定中■となり８００℃に保定するよう設定炉温
制御とバーナー間引き制御により空番制御が行なわれて
いる。第６図の（ホ）は、次のＢロットの鋼片群が加熱
炉に到着し、予熱帯へ装入が開始された場合であるが、
均熱帯にＢロットが装入されるまでに４０分以上あると
予測されるので、引続き燃焼ステータスは保定中■とな
り、保定温度に維持するように空番制御されている。第
６図の（へ）はＢロットがすでに予熱帯に装出完了して
おり、引続き次のＣロットが加熱炉の入口に到着したと
ころで、均熱帯装入予定時刻の８０分前に入ったので均
熱帯の燃焼ステータスは昇温中■で空番制御される。こ
れから、昇温か開始され、昇温速度はＢロットが均熱帯
に装入完了するまでに予定設定炉温になる様に昇温する
。第６図の（ト）はＢロットが加熱帯に、Ｃロットが予
熱帯に装入完了したところで、燃焼ステータスは昇温中
■のままで空番制御される。

第６図の（チ）は、加熱炉入口にＤロットの鋼片が到着
し・た状態であり、燃焼ステータスは昇温中■のままで
ある。第６図の（す）は、Ｄロン１−を予熱帯に、Ｃロ
ットを加熱帯に、またＢロットを均熱帯に装入を開始し
た（ｔ３）状態を示しており、均熱帯は、過去空茶時間
が４０分以上ヒであったので燃焼ステータスは単独装入
中Ｃ）となり、今までの空番制御から、連続加熱制御と
なり、すみやかに設定炉温になるよう燃料流量とバーナ
ーゾーンの間引きの制御が行なわれる。第６図の（ヌ）
は、均熱帯にＢロットの装入が完了し、燃焼ステータス
は連続加熱中■となり、設定炉温計算モデルにて加熱制
御され、抽出時刻までに鋼片が目標温度になるよう燃料
の流量とバーナー間引き制御が行なわれている。そして
抽出時刻になり、目標温度に焼上ったＢロットは抽出を
開始しはじめるが、次のＣロットが均熱帯にすぐ装入さ
れる場合、空番制御はされず、均熱帯はそのまま設定温
度に加熱制御される。この場合、ロットにより設定温度
は異なる場合があり、ＢロットとＣロット又はＡロット
とＢロットとは必らずしも同一の設定温度とは限らず、
その都度炉温設定装置２３により決定される。

１０ツトの鋼片群の装入間隔は平均的には４０分間隔で
ある。これは連続鋳造設備で製造された１０ツトの鋼片
群が加熱炉に貨車で到着するのが４０分間隔で、すぐ装
入を完了し、２０分間そのままの状態で加熱され、次の
ロットが到着すると、予熱帯にある１０ツトの鋼片群は
加熱帯に装入を開始し、次のロットが予熱帯に装入され
るという装入、加熱作業が２０分間隔で順にくりかえさ
れる。この様に、装入抽出作業が同期して順調に行なわ
れる場合、燃焼ステータスは連続加熱中■の状態が続く
。また、空番時間が短時間（４０分以下）で後続ロット
が炉内にある場合の燃焼ステータスは■→■→■の状態
で連続加熱制御される。

４０分以上の空番時間がある場合の空番制御は燃焼ステ
ータス■→■→■→■→■→■の状態がくりかえされる
。そしていかなるステータスの時でもバーナー間引制御
と炉温制御は行なわれている。

本発明の燃焼制御は、均熱帯だけに限られるものでなく
、加熱帯でも、又、バーナーのある予熱帯でも実施可能
で、さらに合否の組合せでも実施可能である。例えば、
第６図の（イ）の場合、予熱帯、加熱帯の各々に鋼片が
装入されるまでの空番時間が４０分以上あり、空番制御
が各々で行なわれるものである。

この燃焼制御装置には、加熱炉に装入される鋼片は、−
水銀に装入温度が測定され、目標温度で抽出されるまで
の必要な熱量が計算され、この熱量計算より設定炉温と
バーナー間引きゾーンが決定され、抽出予定時刻に目標
温度となるように燃料流量制御とバーナー間引き制御す
る燃焼制御方法も行なわれており、計算器２０の点線の
範囲で示す５０にその制御に必要な装置がくみこまれて
いるが、本発明の説明に特に必要ないので省略した。

以上、本発明の燃焼制御方法により、鋼片の到着時刻を
正確に予測することが出来、抽出予定時刻に鋼片を過不
足なく抽出目標温度に焼き上、げろごとが可能で、特に
空番発生時の空番制御による燃料原単位の向上はめざま
しいものがあり、従来法に比べ、燃料原単位は約５％も
向上し、効果大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は加熱炉の構造概略を示す断面図である。 第２図は本発明を一態様で実施するに用いる装置構成を
示すブロック図、第３図は本発明の一実施例での燃焼ス
テータス例を示す概略フローチャートである。第４図は
本発明の一実施例における燃焼ステータス、均熱帯設定
計重および加熱経過時間の関係を示すグラフ、第５図は
本発明の一実施例のバーナー数制御動作を示すフローチ
ャートである。第６図は加熱炉における鋼片の存在状態
を示す説明図である。 １：チャージャ　２：エキストラクター３：サイドバー
ナー　４：ウオーキングビーム５：予熱帯　６：加熱帯 ７：均熱帯　８：加熱帯 ９：仕切り壁　１０：鋼片 ２０：プロセスコンピュータ ２１ニドラツクタイム予測装置 ２２：燃焼ステータス決定装置　２３：設ｒｉｊ　Ｈ：
＋２４ニドラツキング装置 ２５：許容ゾーン数決定装置 ２Ｇ＝バ一ナー間引位置決定装置 ２７：バーナー間引制御装置 ２８：炉内温度調整装置　２９：流量調節器３０：温度
計選択装置　３１：温度計 ３２：制御用温度計　３３＝サイドバーナー３４：被加
熱材　３５：均熱帯 ３６：ウオーキングビーム　３７：遮断弁３８：燃料流
量調整弁　３９：流量側 ４０：ビジネスコンピュータ 特許出願人新日本製鐵株式會社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鋼片の加熱炉の到着予定時刻、各相への装入予定時刻、
   抽出予定時刻及び各相の空茶予定時間をリアルタイムで
   予測計算し、該予測計算結果から各相での燃焼状態を区
   分する燃焼ステータスを決定し、該燃焼ステータスに基
   づいて、各相の炉内設定炉温とバーナー間引きゾーンの
   位置を決定し、該決定に従い各相の燃料本管流量を調整
   して上記燃焼ステータスにあった炉温制御と、間引くノ
   ベーナーゾーンの燃料枝管の遮断弁をオン、オフ制御す
   るバーナー間引制御とにより、燃焼制御することを特徴
   とする加熱炉の燃焼制御方法。