JPS63161121A - 加熱炉の燃焼制御方法 - Google Patents

加熱炉の燃焼制御方法

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JPS63161121A
JPS63161121A JP31378786A JP31378786A JPS63161121A JP S63161121 A JPS63161121 A JP S63161121A JP 31378786 A JP31378786 A JP 31378786A JP 31378786 A JP31378786 A JP 31378786A JP S63161121 A JPS63161121 A JP S63161121A
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JP
Japan
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temperature
furnace
heating
calculated
calculation model
Prior art date
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Application number
JP31378786A
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English (en)
Inventor
Katsunori Karakama
唐鎌 勝則
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
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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】 【産業上の利用分野】
本発明は、加熱炉の燃焼制御方法に係り、特に、鋼片加
熱炉の加熱制御を行う際に用いるのに好適な、加熱炉の
燃焼制御方法の改良にrIAする。
【従来の技術】
鋼片加熱炉において、加熱途中における鋼片温度を求め
る手法としては、従来から、炉内温度、在炉時間などの
炉内温度状況から計算により求める方式と鋼片の表面温
度を炉内で実測する方式とが知られている。任意の炉内
位置で温度を求められること及び、設備費及び維持費が
少なくて済むことから、上記の炉内温度状況から計算に
より求める方式が一般に良く用いられている。
【発明が解決しようとする問題点】
しかしながら、前記の如く炉内温度状況から被加熱物の
温度を計算により求める方式では、計算の際用いられる
計算モデルに誤差が含まれていた場合、炉内及び炉出口
において目標とする被加熱物温度を得ることができず、
熱但原単位及び品質の面で好ましくないという問題があ
る。 このような問題点に対する方法として、既に特開昭57
−108221号公報で鋼片加熱炉の鋼片温度制御装置
が提案されている。この制御装冒においては、前記炉内
温度状況から計算により求める方式に加えて表面温度を
炉内で実測する手順を組合せた方式を用い、即ち、炉内
で被加熱物表面温度を実測し、この実測表面温度と計算
表面温度の差に基づいて計算モデルのパラメータを修正
している。 しかしながら、加熱炉中での被加熱物の表面には、通常
、母材とは性質の異なる酸化スケールがスケール層とな
って付着しており、従って、測定される被加熱物表面の
温度は、実際には前記酸化スケールの温度であり、被加
熱物母材の真の表面温度とは異なり誤差を含んだものと
なる。このため、前述の特開昭57−108221号公
報で示された制御装置では、温度測定誤差を含んだまま
計算モデルの修正を行うこととなり、かえって針環温度
の精度を悪化させる場合がある。このように、加熱炉内
の被加熱物温度を計算により求め燃焼制御を行う場合に
おいては、被加熱物の表面温度の実測値で計算モデルの
オンライン修正を行うと、被加熱物表面に存在するスケ
ール層のため精度の良い修正を行うことが困難であった
【発明の目的】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
のであって、加熱炉の燃焼制御を行う際に、オンライン
で計算モデルの修正を精度良く行うことが可能な加熱炉
の燃焼制御方法を提供することを目的とする。
【問題点を解決するための手段】
本発明は、炉内加熱状況から、計算モデルを用いて被加
熱物の湿度を算出し、算出温度に基づき燃焼制御をする
加熱炉の燃焼制御方法において、炉内の被加熱物の表面
温度を少なくとも2回検出し、算出温度の昇温値と検出
表面温度の昇温値の差に基づき、前記計算モデル中の炉
内加熱状況により変化するパラメータを補正することに
より、前記目的を達成したものである。
【作用】
発明者は種々の実験の結果、ある温度範囲、時間範囲に
おいて、被加熱物の真の表面温度とスケール層温度の相
対差が一定値であることを見出した。即ち、被加熱物の
真の表面温度とスケール層温度の相対差が一定と考えら
れる領域においては、時系列的に測定した炉内被加熱物
の表面温度(スケールm湯度)の昇温値は、被加熱物の
真の表面温度の昇温値と等しいと考えられる。 本発明は、上記の如き知見に基づきなされたものであっ
て、加熱炉内の被加熱物表面温度を少なくとも2回検出
し、計算モデルを用いて算出された被加熱物の温度の昇
温値と検出表面温度の昇温値の差に基づき、前記計算モ
デル中の炉内加熱条件へ変化するパラメータを補正して
いる。 従って、加熱炉の燃焼制御を行う際に、オンラインで計
算モデルの修正を精度良〈実施することが可能となる。 よって、燃焼制御の精度が向上することから、加熱炉の
熱量原単位の低減、被加熱物の品質の向上を計ることが
できる。
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。 この実施例は、第1図に示されるような連続式加熱炉1
0で、矢印Aで示す炉長手方向に搬送される被加熱物例
えば鋼材12を加熱する際に、計算モデルを用いて鋼材
12の温度を算出し、算出温度に基づき燃焼制御をする
ための燃焼制御装置である。この燃焼制御装置には、鋼
材12を加熱するため、燃料を燃焼させるための燃焼用
バーナ14と、炉内温度をサンプリングするため各戸(
実施例の連続式加熱炉には2つの炉がある)の温度を検
出してサンプリングするための温度計16と、前記鋼材
12の表面温度を時系列的に測定するための離隔して配
設された2つの表面温度計18A118Bと、鋼材12
をトラッキングして在炉時間を把握すると共に、各温度
計16.18A、18Bで検出された温度を計算モデル
を用いて演算し、演算結果に基づいて前記燃焼用バーナ
14に燃焼制御の支持を行う演算装置20とが備えられ
る。 前記表面温度計18A、18Bの設置位置は、鋼材12
のスケール層温度と真の表面温度との相対差が一定と考
えられる例えば900〜1000℃の温度領域に設けら
れ、個々の炉によりその設置位置が異なる。 以下、実施例の作用を説明する。 演算装置20によっである時刻しにおける鋼材12の上
面からの厚さ方向の距mxの温度θ(1゜X)を算出す
る式は、次式(1)〜(4)である。 これらの式は一般に良く知られており、次式(1)は拡
散方程式、次式(2)は表面境界条件、次式(3)は中
心境界条件、次式(4)は初期条件を示す。 C−、o−[(aθ(t、x))/at]=に−[(c
12θ(t、x))/2)X2]・・・・・・・・・(
1) [(8θ(t 、 x ) )/2)x ]/x−〇−
(σB・φ/K) X(T  鴫  (1)  −64(t 、 θ ) 
)・・・・・・・・・(2) (aθ(t 、 x )/ax )/x=h /2−0
        ・・・・・・・・・(3)θ(0,X
 )−θ1 (×)  ・・・・・・・・・(4)但し
、Cは鋼材比熱、ρは鋼材密度、Kは鋼材熱伝導率、h
は鋼材の厚さ、T(t)は炉内温度、φは総括熱吸収率
、σBはステファンボルツマン定数である。 (2)式における総括熱吸収率φが操炉条件、炉特性即
ち炉内加熱状況により変化する値であり、実施例におけ
る計算モデルの修正対象とするパラメータである。 ここで、炉内におけるpA材12の温度変化の例を第2
図に示す。この場合、鋼材12が表面温度計18Aで測
湿された時刻を1+、その際の測温値を61、又、同様
に表面温度計18Bで測温された時刻をt2、その際の
測m 1lflを02とする。 一方、時刻j1、j2における(1)〜(4)式を用い
て計算された鋼材12の計算表面温度をそれぞれθIC
zθ2cとする。 測温値θ1、θ2は、前述の通り、鋼材12の真の表面
温度ではなくスケール層の温度であるが、表面温ff1
8A118Bの設置位置よりスケール層温度の昇温値Δ
θ(−62−θ1)が鋼材12の真の表面温度の昇温値
ΔθCと等しいと考えられる。従って、該昇温値Δθと
計算表面温度の昇温値ΔθC(−〇2c−θ1c)の差
ε(−ΔθC−Δθ)が計算モデルの誤差、即ち総括熱
吸収率φの誤差となる。 前記誤差εに対する補正は、(1)〜(4)式において
計算表面温度θ2cがθ2c−εとなるよう、第2図(
A)に示ず如く、総括熱吸収率φを修正することにより
行う。 一方、前記誤差εを補正した後も、第2図(B)に示さ
れるように、残余の誤差ε′ (−θ1−θ+c)が存
在するが、次式(5)のような誤差εによる総括熱吸収
率φの補正比Jを前加熱ゾーンの総括熱吸収率φに反映
することにより、前記誤差ε′が小さくなってε゛°と
なり、スケール層温度と鋼材12の真の表面温度との差
Δaに近付く。 J−(φ′/φ)・r   ・・・・・・・・・(5)
但し、rは寄与率であり、炉特性により変化する値で、
経験的に求められる。 なお、一つの加熱炉に3個以上複数の表面温度計を設け
、それらの測定値により複数回総括熱吸収率の修正を行
うことにより、更に計算精度が向上できる。 第3図は、炉温を1250℃一定とした場合の鋼材表面
温度とスケール層の表面温度の測定値の例を示す線図で
ある。この場合、炉内の酸素02濃度は1.5%であり
、鋼材はCが0.15%の普通鋼(低炭素鋼)である。 又、加熱開始温度θαは920℃で、そのときの時間が
加熱開始から42分、加熱後の温度θβは1000℃で
、そのときの時間tβが、同じく63分である。更に、
スケール層の表面温度と真の鋼材表面温度の差へaは1
8℃一定である。鋼杆によってはこの差Δaが大きく変
化するが、加熱性加熱後の温度θα、θβはほぼ900
〜1000℃の状態である。 又、第4図に示されるような、6ゾーンを有する上、下
部加熱式連続式加熱炉10で鋼材12を加熱し、その表
面温度θ1、θ2を表面温度計18A、18Bにより実
測した値θ1、θ2(図中、No 、 A11lに示す
)と(1)〜(4)式を用いて計算した計算表面一度θ
1c、θ2cを第5図に示す。この場合、鋼材の寸法は
、厚さ300m1、幅2400nv、長さ5000II
II11であり、炉内雰囲気の酸素Ozm度が1.5%
であり炉内温度は1250℃であった。 第5図から、表面温度の昇温値Δθは55℃で、そのと
きの計算表面温度の昇温値ΔθCは66℃であった。計
算表面温度の昇温値は55℃となるように(1)〜(4
)式を用いて総括熱吸収率φをφ′に補正し、又、この
補正前後の総括熱吸収率φの比φ′/φを前加熱ゾーン
の総括熱吸収率φに寄与率r−0,6で反映した((φ
′/φ)・r)。反映されて得られた総括熱吸収率φ補
正後の表面計算温度θ10’ とθ2C’は第5図中に
示すものとなった(図中、NO,B[Iに示す)。 実測された表面温度θ1、θ2と補正後の計算表面温度
θIc′、θ2C’ とを比較すると、それらの差(θ
1−θ1c′、θ2−62c′)はそれぞれ20℃とな
っており、同一加熱条件下で求めた第3図の測定結果と
良く一致している。従って、本発明による補正方法が有
効であることがわかる。 又、第5図に示されるように、計算表面温度が実測表面
温度より低い値を示していた場合、従来は鋼片を過加熱
していたが、総括熱吸収率φを(5)式により補正する
ことで約15℃の過加熱が防止でき、約5%の熱m原単
位の低減ができた。 又、過加熱に起因して発生していた鋼材の寸法不良、表
面の傷を減少させることができた。 なお、前記実施例においては第1図及び第4図に示され
るような連続式加熱炉に本発明方法を採用して燃焼制御
した場合について例示したが、本発明が採用される加熱
炉の形式はこれらのものに限定されず、他の形式の加熱
炉で本発明方法を実施することができる。又、本発明方
法を実施するためには、被加熱物の昇温値が検出できれ
ばよく、実施例のように複数の表面温度計を用いずに、
1つの表面温度計で時系列的に温度を検出し、昇温値を
求めることもできる。
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、加熱炉で燃焼制御
する際に、オンラインで計算モデルの修正を精度良〈実
施することが可能となる。従って、熱量原単位の低減や
被加熱物の品質の向上を計ることができる等の優れた効
果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係る連続式加熱炉及び燃焼制
御装置の概略構成を示す、一部ブロック線図を含む要部
断面図、第2図(A)、(B)は前記実施例の作用を説
明するための鋼材温度上昇の状況の例を示す線図、第3
図は同じく、真の鋼材表面温度及びスケール居表面温度
の実温値の例を示す線図、第4図は、本発明が実施され
る他の連続式加熱炉の概略構成を示す断面図、第5図は
前記加熱炉における鋼材の実測及び計算表Wi湯温度昇
温値の例を示す線図である。 10・・・連続式加熱炉、  12・・・鋼材、14・
・・燃焼用バーナ、  16・・・温度計、18A、1
8B・・・表面温度計、 20・・・演算装置、    φ・・・総括熱吸収率。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)炉内加熱状況から、計算モデルを用いて被加熱物
    の温度を算出し、算出温度に基づき燃焼制御をする加熱
    炉の燃焼制御方法において、 炉内の被加熱物の表面温度を少なくとも2回検出し、 算出温度の昇温値と検出表面温度の昇温値の差に基づき
    、前記計算モデル中の炉内加熱状況により変化するパラ
    メータを補正することを特徴とする加熱炉の燃焼制御方
    法。
JP31378786A 1986-12-24 1986-12-24 加熱炉の燃焼制御方法 Pending JPS63161121A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31378786A JPS63161121A (ja) 1986-12-24 1986-12-24 加熱炉の燃焼制御方法

Applications Claiming Priority (1)

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JP31378786A JPS63161121A (ja) 1986-12-24 1986-12-24 加熱炉の燃焼制御方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS63161121A true JPS63161121A (ja) 1988-07-04

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ID=18045523

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP31378786A Pending JPS63161121A (ja) 1986-12-24 1986-12-24 加熱炉の燃焼制御方法

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JP (1) JPS63161121A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000073126A (ja) * 1998-08-31 2000-03-07 Yokogawa Electric Corp 連続式加熱炉の燃焼制御方法
JP2008275463A (ja) * 2007-04-27 2008-11-13 Nippon Steel Corp 温度制御システム、加熱炉、温度制御方法、及びコンピュータプログラム

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000073126A (ja) * 1998-08-31 2000-03-07 Yokogawa Electric Corp 連続式加熱炉の燃焼制御方法
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