JPS6027405B2 - 温度制御装置 - Google Patents
温度制御装置Info
- Publication number
- JPS6027405B2 JPS6027405B2 JP11492778A JP11492778A JPS6027405B2 JP S6027405 B2 JPS6027405 B2 JP S6027405B2 JP 11492778 A JP11492778 A JP 11492778A JP 11492778 A JP11492778 A JP 11492778A JP S6027405 B2 JPS6027405 B2 JP S6027405B2
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- Japan
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- temperature
- furnace
- flow rate
- fuel
- detector
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D11/00—Process control or regulation for heat treatments
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Control Of Combustion (AREA)
- Control Of Heat Treatment Processes (AREA)
- Control Of Temperature (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は温度制御装置に係り、特に焼鎚炉、加熱順一等
の如くバッチ式熱処理を行う炉に適用するに好適な温度
制御装置に関する。
の如くバッチ式熱処理を行う炉に適用するに好適な温度
制御装置に関する。
一般に、鱗鎚炉や加熱炉等、バッチ式熱処理を行う炉に
於いては、予め所定の温度パターンをプログラム設定器
等に依り設定しておき、この温度パターンに従って温度
制御を行う。
於いては、予め所定の温度パターンをプログラム設定器
等に依り設定しておき、この温度パターンに従って温度
制御を行う。
この場合の温度パターンの一例を第１図に示すが、温度
制御に当っては、昇温部Ａ，，Ａ２、保温部畑，，Ｂ２
、及び降温部Ｃから成る温度パターンと炉の温度を突き
合せながら炉の温度を温度パターンに追従させるべく制
御を行なう。しかしながら、昇溢部公，，んに於いて、
制御系のゲインを上げると、第２図の説明図に示す如く
、保温部Ｂに移った時にオーバーシュートＯＶを生じ、
更にハンチング等に依り設定温度ｔｏに制御する事が困
難となる。特に、熱処理炉に於いては、かかるオーバー
シュートは鋼材の質に薯るしく悪影響を与える事となる
為に、従来はオーバーシュートを無くすべく、制御系の
ゲインを低下させるしかなかった。しかしながら、温度
制御系のゲインを下げると、第３図の説明図に示す如く
、昇温の際に実際の温度上昇Ｘは温度パターンに示され
た目標の温度勾配Ａで昇温せず、昇温時間が長くなって
しまう為に炉の運転効率を落とす結果となっていた。
制御に当っては、昇温部Ａ，，Ａ２、保温部畑，，Ｂ２
、及び降温部Ｃから成る温度パターンと炉の温度を突き
合せながら炉の温度を温度パターンに追従させるべく制
御を行なう。しかしながら、昇溢部公，，んに於いて、
制御系のゲインを上げると、第２図の説明図に示す如く
、保温部Ｂに移った時にオーバーシュートＯＶを生じ、
更にハンチング等に依り設定温度ｔｏに制御する事が困
難となる。特に、熱処理炉に於いては、かかるオーバー
シュートは鋼材の質に薯るしく悪影響を与える事となる
為に、従来はオーバーシュートを無くすべく、制御系の
ゲインを低下させるしかなかった。しかしながら、温度
制御系のゲインを下げると、第３図の説明図に示す如く
、昇温の際に実際の温度上昇Ｘは温度パターンに示され
た目標の温度勾配Ａで昇温せず、昇温時間が長くなって
しまう為に炉の運転効率を落とす結果となっていた。
従って、本発明の目的は上記従来技術の欠点を無くし、
予め設定された温度パターン通りに実際の温度を追従さ
せ、良好な応答性とオーバーシュートの除去を実現した
温度制御装置を提供するにある。一般に、温度制御を行
うに当って、昇温部から保温部に移る際のオーバーシュ
ートの原因は次に述べる通りである。
予め設定された温度パターン通りに実際の温度を追従さ
せ、良好な応答性とオーバーシュートの除去を実現した
温度制御装置を提供するにある。一般に、温度制御を行
うに当って、昇温部から保温部に移る際のオーバーシュ
ートの原因は次に述べる通りである。
先ず、昇塩時に於いては刻々と上昇する目標温度に追い
つく為に燃料の調節弁は略々全開近くになっている。
つく為に燃料の調節弁は略々全開近くになっている。
そして、保温部の温度以上になって、はじめて調節弁は
閉まり始めるが、保温に必要な流量まで閉まるまでの間
、炉温は上昇を続ける。なお、保温に必要な流量以下に
なっても、なお炉温は保温部の温度以上にある為、調節
弁は略々全閉まで行く。この様にして、保温々度以下ま
で炉温が下がると今度は再び調節弁が開く。かかる動作
を繰り返しながら、炉温は保温々度に近づき、保持され
るが、この時の燃料は放熱に見合った量だけ供給される
事となる。従って、上記の点に着目して、昇温から保温
に移る際に燃料の調節弁の流量を強制的に保温時の放熱
に見合った量だけの燃料供給に絞り、燃料流量が前記の
量になったところで通常の温度制御に戻してやる事に依
り、オーバーシュートの無い良好な温度制御が可能とな
る。
閉まり始めるが、保温に必要な流量まで閉まるまでの間
、炉温は上昇を続ける。なお、保温に必要な流量以下に
なっても、なお炉温は保温部の温度以上にある為、調節
弁は略々全閉まで行く。この様にして、保温々度以下ま
で炉温が下がると今度は再び調節弁が開く。かかる動作
を繰り返しながら、炉温は保温々度に近づき、保持され
るが、この時の燃料は放熱に見合った量だけ供給される
事となる。従って、上記の点に着目して、昇温から保温
に移る際に燃料の調節弁の流量を強制的に保温時の放熱
に見合った量だけの燃料供給に絞り、燃料流量が前記の
量になったところで通常の温度制御に戻してやる事に依
り、オーバーシュートの無い良好な温度制御が可能とな
る。
しかしながら、炉の放熱に相当する燃料流量は予め設定
出来れば問題ないが、熱処理される材料の量、種類、更
には外気温度に依って変わるので、その都度設定変更を
行なわなければならず、従って困難を伴うものである。
出来れば問題ないが、熱処理される材料の量、種類、更
には外気温度に依って変わるので、その都度設定変更を
行なわなければならず、従って困難を伴うものである。
これに対して、本発明の温度制御装置は熱処理される材
料の量、種類、外気温度に対して、炉の放熱に対する燃
料流量を自動的に調節する機構を有するものである。今
、燃料の保有熱料をｇｃａｌ′で、炉温ｔ，℃の時の燃
料流量をＦｔ，え／ｈ、炉温ら℃の時の燃料流量をＦｔ
２で／ｈ、ｔ，℃の時の放熱料に見合うだけの燃料流量
をｆｔ，れ′ｈ、燃料が温度上昇に変わる係数をｋ、外
気温度をら℃、保温温度をｔＨｏ０、炉温ｔ，℃の時の
昇温率を△Ｔ，℃／ｈ、炉温ら℃の時の昇温率を△Ｔ２
℃／ｈとすると、昇温時に炉温がら℃となった時には、
△Ｔ，＝Ｋ（ｇＦｔ，一ｇＬ，） ・・・・・・
・・・‘１｝となり、炉温がら℃となった時にはｔ２２
ｔ，として、△Ｔ２＝Ｋ（ｇＦ２−ｇｔ．芋羊） ・‐
‐‐‐‐‐‐‐（２１となる。
料の量、種類、外気温度に対して、炉の放熱に対する燃
料流量を自動的に調節する機構を有するものである。今
、燃料の保有熱料をｇｃａｌ′で、炉温ｔ，℃の時の燃
料流量をＦｔ，え／ｈ、炉温ら℃の時の燃料流量をＦｔ
２で／ｈ、ｔ，℃の時の放熱料に見合うだけの燃料流量
をｆｔ，れ′ｈ、燃料が温度上昇に変わる係数をｋ、外
気温度をら℃、保温温度をｔＨｏ０、炉温ｔ，℃の時の
昇温率を△Ｔ，℃／ｈ、炉温ら℃の時の昇温率を△Ｔ２
℃／ｈとすると、昇温時に炉温がら℃となった時には、
△Ｔ，＝Ｋ（ｇＦｔ，一ｇＬ，） ・・・・・・
・・・‘１｝となり、炉温がら℃となった時にはｔ２２
ｔ，として、△Ｔ２＝Ｋ（ｇＦ２−ｇｔ．芋羊） ・‐
‐‐‐‐‐‐‐（２１となる。
ここで、上記｛１’、‘２’式よりＫを消去してｆｕを
求めると、となる。
求めると、となる。
従って、保温に必要な燃料流量ｆｔＨはで表わされる。
上記｛４｝式中、ｔＨ、ｔ，、ら‘ま設定値、△Ｔ，、
△Ｔ２、Ｆｔ，は測定値である。従って、｛４）式の解
を得る為には、通常の温度制御に従って昇温させ、炉温
がＬ℃になった時にＦｔ，、△Ｔ，を測定し、更に炉温
がｔ２℃になった時点でＦｔ２、△Ｔ２を測定し、一方
外気温度ＬＯＯを測定して‘４｝式に当てはめる事に依
り、炉温ｔＨｏ○で保温する為に必要な燃料流量ｆｔＨ
を得る事が出来るものである。第４図は上記観点に基づ
いて構成された、本発明の一実施例に係る温度制御装置
のブロック図を示すもので、同図中１は燃料の流量調節
器、２は燃料の流量計、３は前記流量調節器１に依って
制御される調節弁、４は前記流量調節器１に目標流量を
与えるトラッキング調節計、５は前記トラッキング調節
計４に目標温度を与えるプログラム設定器、７は炉の温
度を検出する炉温検出器、８は外気温度を検出する外気
温度検出器、９は各種状態を判別して前記トラッキング
調節計４に制御タイミング信号を与える状態判別回路、
６は保温時流量の演算回路、１０は燃料パイプ、１１は
炉をそれぞれ示すものである。
上記｛４｝式中、ｔＨ、ｔ，、ら‘ま設定値、△Ｔ，、
△Ｔ２、Ｆｔ，は測定値である。従って、｛４）式の解
を得る為には、通常の温度制御に従って昇温させ、炉温
がＬ℃になった時にＦｔ，、△Ｔ，を測定し、更に炉温
がｔ２℃になった時点でＦｔ２、△Ｔ２を測定し、一方
外気温度ＬＯＯを測定して‘４｝式に当てはめる事に依
り、炉温ｔＨｏ○で保温する為に必要な燃料流量ｆｔＨ
を得る事が出来るものである。第４図は上記観点に基づ
いて構成された、本発明の一実施例に係る温度制御装置
のブロック図を示すもので、同図中１は燃料の流量調節
器、２は燃料の流量計、３は前記流量調節器１に依って
制御される調節弁、４は前記流量調節器１に目標流量を
与えるトラッキング調節計、５は前記トラッキング調節
計４に目標温度を与えるプログラム設定器、７は炉の温
度を検出する炉温検出器、８は外気温度を検出する外気
温度検出器、９は各種状態を判別して前記トラッキング
調節計４に制御タイミング信号を与える状態判別回路、
６は保温時流量の演算回路、１０は燃料パイプ、１１は
炉をそれぞれ示すものである。
ちなみに、第５図の構成に於いては、説明の簡略の為に
暁燃用空気のラインは省略してある。また、前記演算回
路６は、プログラム設定器５により設定値としてＬＯＯ
、ｔ２℃、ｔＨｏ０の入力を与えられており、（４｝式
の演算を実行する演算系を有するものである。かかる構
成に於いて、炉１１に対する燃料は燃料パイプ１０を通
じて供給されるが、その流量は調節弁３に依って調節さ
れ、一方流量計２に依ってその量を計られる。
暁燃用空気のラインは省略してある。また、前記演算回
路６は、プログラム設定器５により設定値としてＬＯＯ
、ｔ２℃、ｔＨｏ０の入力を与えられており、（４｝式
の演算を実行する演算系を有するものである。かかる構
成に於いて、炉１１に対する燃料は燃料パイプ１０を通
じて供給されるが、その流量は調節弁３に依って調節さ
れ、一方流量計２に依ってその量を計られる。
流量調節器１に於いては、トラッキング計４から与えら
れた目標流量と流量計２に依って計測された流量信号を
突き合せて、前記調節弁３を制御するものである。一方
、トラッキング調節計４に於いては、状態判別回路９か
らのトラッキング指令がオフの時は、プログラム設定器
５からの目標温度と炉温検出器７からの炉温度信号を突
き合わせて、両入力が一致する如くＰＩＤ演算を行い、
流量調節器１に対して目標流量の出力を行い、逆にトラ
ツキング指令がオンの時は、演算回路６からの保温流量
ｆｔＨを目標流量として出力する。なお、状態判別回路
９は炉溢検出器７からの炉温度信号とプログラム設定器
５からの保温温度ｔＨを突き合せて、炉温度がｔＨに達
するとトラッキング指令をオンとし、一方、演算回路６
からの保温流量ｆｔＨと流量計２からの流量信号を突き
合せて、流量信号がｆ山となるとトラツキング指令をオ
フとする作用を有するものである。今、炉１１の昇温を
行う工程にあっては「炉温度は保温温度ｆｔＨに達して
おらず、状態判別回路９からのトラッキング指令はオフ
である。
れた目標流量と流量計２に依って計測された流量信号を
突き合せて、前記調節弁３を制御するものである。一方
、トラッキング調節計４に於いては、状態判別回路９か
らのトラッキング指令がオフの時は、プログラム設定器
５からの目標温度と炉温検出器７からの炉温度信号を突
き合わせて、両入力が一致する如くＰＩＤ演算を行い、
流量調節器１に対して目標流量の出力を行い、逆にトラ
ツキング指令がオンの時は、演算回路６からの保温流量
ｆｔＨを目標流量として出力する。なお、状態判別回路
９は炉溢検出器７からの炉温度信号とプログラム設定器
５からの保温温度ｔＨを突き合せて、炉温度がｔＨに達
するとトラッキング指令をオンとし、一方、演算回路６
からの保温流量ｆｔＨと流量計２からの流量信号を突き
合せて、流量信号がｆ山となるとトラツキング指令をオ
フとする作用を有するものである。今、炉１１の昇温を
行う工程にあっては「炉温度は保温温度ｆｔＨに達して
おらず、状態判別回路９からのトラッキング指令はオフ
である。
従って、トラッキング調節計４に於いては通常のＰｍ調
節動作が行なわれ、炉温度は第５図の説明図に示す如く
、プログラム設定器５で設定されたのと略同じ昇温カー
ブで上昇してゆく。一方、この間に演算回路６に於いて
は、ｔＪ○、ｔ２℃の各炉温に於けるＦｔ，、△Ｔ，並
びにＦ。、△Ｔ２を炉温検出器７、流量検出器２の出力
に塞いて検出、演算し、一方外気温度検出器８の出力か
ら外気温らを取り込み、保温々度ｔＨで保温するに必要
な保温流量ｆ川を演算しておく。炉温が上昇してｔＨ℃
に達した瞬間、状態判別回路９からのトラツキング指令
がオンとなり、従ってトラッキング調節計４からは流量
調節器１に対して保温流量ｆｔＨが目標流量として与え
られる。
節動作が行なわれ、炉温度は第５図の説明図に示す如く
、プログラム設定器５で設定されたのと略同じ昇温カー
ブで上昇してゆく。一方、この間に演算回路６に於いて
は、ｔＪ○、ｔ２℃の各炉温に於けるＦｔ，、△Ｔ，並
びにＦ。、△Ｔ２を炉温検出器７、流量検出器２の出力
に塞いて検出、演算し、一方外気温度検出器８の出力か
ら外気温らを取り込み、保温々度ｔＨで保温するに必要
な保温流量ｆ川を演算しておく。炉温が上昇してｔＨ℃
に達した瞬間、状態判別回路９からのトラツキング指令
がオンとなり、従ってトラッキング調節計４からは流量
調節器１に対して保温流量ｆｔＨが目標流量として与え
られる。
その結果、燃料流量はｆ山１こ制御される事となるが、
実際の流量がｆｔＨになると状態判別回路９からのトラ
ツキング指令はオフとなり、従ってトラツキング調節計
４は再びプログラム設定器５からの目標温度と炉温検出
器７からの炉温信号を突き合せてのＰＩＤ制御に戻る。
この時の目標温度は保温々度であるので炉１１の炉温は
ｔＨ℃に安定する事となる。上記制御に依り、プログラ
ム設定器５からの温度カーブが昇温度から保温部に移行
する際も、第５図に示す如く、オーバーシュートがほと
んど驚く、安定した制御を行う事が出来る。
実際の流量がｆｔＨになると状態判別回路９からのトラ
ツキング指令はオフとなり、従ってトラツキング調節計
４は再びプログラム設定器５からの目標温度と炉温検出
器７からの炉温信号を突き合せてのＰＩＤ制御に戻る。
この時の目標温度は保温々度であるので炉１１の炉温は
ｔＨ℃に安定する事となる。上記制御に依り、プログラ
ム設定器５からの温度カーブが昇温度から保温部に移行
する際も、第５図に示す如く、オーバーシュートがほと
んど驚く、安定した制御を行う事が出来る。
以上述べた如く、本発明に依れば、暁熱炉、加熱炉等に
於いて、予め定められた温度パターンに従って温度制御
を行うに当り、応答性に優れ、且つオーバーシュートの
少ない効率的な制御を可能ならしめた新規の温度制御装
置を得る事が出釆るものでその有用性極めて大なるもの
である。
於いて、予め定められた温度パターンに従って温度制御
を行うに当り、応答性に優れ、且つオーバーシュートの
少ない効率的な制御を可能ならしめた新規の温度制御装
置を得る事が出釆るものでその有用性極めて大なるもの
である。
第１図は温度制御に於ける温度パターンの一例を示す説
明図、第２図はオーバーシュートの状態を示す説明図、
第３図は制御系のゲインが低い時の制御状態の説明図、
第４図は本発明の−実施例に係る温度制御装置のブロッ
ク図、第５図は本発明に依る温度制御状態の説明図であ
る。 １・・・・・・流量調節器、２・・・・・・流量計、３
・・・・・・調節弁、４・・・・・・トラツキング調節
計、５・・・・・・プログラム設定器、７・・・・・・
炉温検出器、８・・・・・・外気温度検出器、９・・・
・・・状態判別回路。 髪Ｊ囚 多Ｚ図 多８因 髪５因 多４図
明図、第２図はオーバーシュートの状態を示す説明図、
第３図は制御系のゲインが低い時の制御状態の説明図、
第４図は本発明の−実施例に係る温度制御装置のブロッ
ク図、第５図は本発明に依る温度制御状態の説明図であ
る。 １・・・・・・流量調節器、２・・・・・・流量計、３
・・・・・・調節弁、４・・・・・・トラツキング調節
計、５・・・・・・プログラム設定器、７・・・・・・
炉温検出器、８・・・・・・外気温度検出器、９・・・
・・・状態判別回路。 髪Ｊ囚 多Ｚ図 多８因 髪５因 多４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 炉に燃料を供給する燃料調節手段と、炉の供給燃料
を検出する流量計と、前記炉内の温度を検出する第１の
温度検出器と、炉の周辺の温度を検出する第２の温度検
出器と、前記炉の目標温度並びに温度上昇又は下降時の
少なくとも２つの温度点を設定されるプログラム設定器
と、前記第１の温度検出器、前記第２の温度検出器、前
記流量計並びに前記プログラム設定器の各出力に基き、
炉温度が目標保温々度に達した時の放熱量に応じた燃料
流量を演算する演算回路と、前記第１の温度検出器、前
記流量計、前記プログラム設定器並びに前記演算回路の
各出力に基き、炉温度が目標保温々度に達した時にトラ
ツキング指令を出力し、実際の燃料流量が演算燃料流量
に達した時にトラツキング指令を停止する判別回路と、
前記トラツキング指令がない時は前記プログラム設定器
からの目標温度に従つて前記燃料調節手段を制御し、前
記トラツキング指令がある時は前記演算回路からの演算
燃料流量に前記燃料調節手段を制御する制御手段を備え
る事を特徴とする温度制御装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の温度制御装置に於い
て、前記演算回路を前記プログラム設定器に設定された
少なくとも２つの温度点に於ける温度上昇率と燃料流量
並びに目標保温々度と周辺温度を演算して、目標保温々
度に於ける放熱量に相当する燃料流量を演算する演算器
とした事を特徴とする温度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11492778A JPS6027405B2 (ja) | 1978-09-19 | 1978-09-19 | 温度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11492778A JPS6027405B2 (ja) | 1978-09-19 | 1978-09-19 | 温度制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5541957A JPS5541957A (en) | 1980-03-25 |
| JPS6027405B2 true JPS6027405B2 (ja) | 1985-06-28 |
Family
ID=14650096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11492778A Expired JPS6027405B2 (ja) | 1978-09-19 | 1978-09-19 | 温度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6027405B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61167593U (ja) * | 1985-04-05 | 1986-10-17 | ||
| JPS631306U (ja) * | 1986-06-19 | 1988-01-07 | ||
| JPH041683Y2 (ja) * | 1985-04-17 | 1992-01-21 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58158417A (ja) * | 1982-03-15 | 1983-09-20 | Chino Works Ltd | 燃焼炉制御装置 |
-
1978
- 1978-09-19 JP JP11492778A patent/JPS6027405B2/ja not_active Expired
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61167593U (ja) * | 1985-04-05 | 1986-10-17 | ||
| JPH041683Y2 (ja) * | 1985-04-17 | 1992-01-21 | ||
| JPS631306U (ja) * | 1986-06-19 | 1988-01-07 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5541957A (en) | 1980-03-25 |
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