TWI626094B - 加熱爐之溫度控制方法 - Google Patents

Abstract

一種加熱爐之溫度控制方法。在此控制方法中，首先提供加熱爐之每一工件所對應的需求溫度值、工件成份以及工件尺寸。接著，根據每一工件之需求溫度值、工件成份以及工件尺寸來計算每一工件之配置參數。然後，根據加熱爐於生產時間內之生產量來計算生產速率。接著，根據加熱爐之生產速率、每一工件所對應之需求溫度值、工件成份、工件尺寸以及配置參數來計算加熱爐之熱負載值。然後，根據熱負載值來計算出加熱爐之目標溫度值。接著，根據目標溫度值來設定加熱爐之溫度值。

Description

加熱爐之溫度控制方法

本發明是有關於一種加熱爐之溫度控制方法，且特別是有關於一種可節省能源之加熱爐溫度控制方法。

在軋鋼製程中，加熱爐是用於將鋼胚加熱，使鋼胚能在加熱爐中到達適合軋延之溫度，再將鋼胚輸送至軋延機台進行軋延。

在加熱鋼胚的過程中，若被加熱之鋼胚溫度低於適合軋延之溫度下限時，將會對之後的軋延作業及製品品質產生不良的影響。然而，若被加熱之鋼胚溫度過高，則會過度浪費能源在加熱鋼胚上，使得軋鋼製程的成本上升。另外，鋼胚的加熱時間也會影響相對應之軋延進度。

因此，需要一種加熱爐之溫度控制方法，以將鋼胚加熱至適合軋延之溫度，同時減少加熱爐之能源損耗。

本發明的目的是在於提供一種加熱爐之溫度控制方法，以將待加熱之工件加熱至適合軋延之溫度，同時減少加熱爐之能源損耗。

根據上述之目的，在此加熱爐之溫度控制方法中，首先提供加熱爐之每一工件所對應的需求溫度值、工件成份以及工件尺寸。接著，根據每一工件之需求溫度值、工件成份以及工件尺寸來計算每一工件之配置參數。然後，根據加熱爐於生產時間內之生產量來計算生產速率。接著，根據加熱爐之生產速率、每一工件所對應之需求溫度值、工件成份、工件尺寸以及配置參數來計算加熱爐之熱負載值。然後，根據熱負載值來計算出加熱爐之目標溫度值。接著，根據目標溫度值來設定加熱爐之溫度值。

根據本發明之一實施例，上述之工件為鋼胚。

根據本發明之又一實施例，上述之加熱爐為移動樑式加熱爐(Walking Beam Furnaces)。

根據本發明之又一實施例，上述之配置參數包含每一工件與相鄰工件間之間距。

根據上述之目的，在此加熱爐之溫度控制方法中，首先提供每一工件所對應之需求溫度值、工件成份以及工件尺寸。根據加熱爐於生產時間內之生產量來計算生產速率。於每一工件於加熱爐中移動時，進行目標溫度計算步驟，以計算出每一加熱區域所對應之目標溫度值。在此目標溫度計算步驟中，首先根據每一工件之需求溫度值、工件成份以及工件尺寸來計算每一工件對應每一加熱區域之配置參數。接著，根據加熱爐之生產速率、每一工件所對應之需求溫度值、工件成份、工件尺寸以及配置參數來計算每一加熱區域之熱負載值。然後，根據每一加熱區域之熱負載值來 計算出每一加熱區域之目標溫度值。然後，根據每一所對應之目標溫度值來設定每一加熱區域之溫度值。

根據本發明之一實施例，上述之工件為鋼胚。

根據本發明之又一實施例，上述之加熱爐為移動樑式加熱爐。

根據本發明之又一實施例，上述之配置參數包含每一工件與相鄰工件間之間距。

100‧‧‧加熱爐

112‧‧‧入料口

114‧‧‧出料口

116‧‧‧輸送設備

118‧‧‧排煙道

122‧‧‧預熱區

124‧‧‧加熱區

126‧‧‧均溫區

200‧‧‧溫度控制方法

210-240‧‧‧步驟

A122‧‧‧廢氣

A124‧‧‧廢氣

A126‧‧‧廢氣

P‧‧‧間距

PA、PB‧‧‧排程

PI‧‧‧間隔

W‧‧‧工件

為了更完整了解實施例及其優點，現參照結合所附圖式所做之下列描述，其中：〔圖1〕係繪示根據本發明實施例之加熱爐的結構示意圖；〔圖2〕係繪示根據本發明實施例之加熱爐之溫度控制方法的流程示意圖；以及〔圖3〕係繪示根據本發明一實施例之工件在輸送設備上的排列示意圖。

以下仔細討論本發明的實施例。然而，可以理解的是，實施例提供許多可應用的概念，其可實施於各式各樣的特定內容中。所討論、揭示之實施例僅供說明，並非用以限定本發明之範圍。

請參照圖1，其係繪示根據本發明實施例之加熱爐100的結構示意圖。加熱爐100包含入料口112、出料口 114、輸送設備116、燃燒器(未繪示)以及排煙道118。待加熱之工件W從入料口112進入加熱爐100中，接著經由輸送設備116輸送，穿過複數個加熱區域(即預熱區122、加熱區124與均溫區126)而到達出料口114。在本實施例中，加熱爐100為移動樑式加熱爐(Walking Beam Furnaces)，但本發明之實施例並不受限於此。

在預熱區122、加熱區124與均溫區126中，待加熱之工件W會被加熱至預設之目標溫度，使得從出料口114送出之工件W具有適合軋延之溫度。在本實施例中，工件W為鋼胚，但本發明之實施例並不受限於此。在本發明之其他實施例中，工件W可為其他適用於熱軋製程之金屬材料。

在加熱爐100之預熱區122、加熱區124與均溫區126中，每一者都具有燃燒器，以燃燒燃料來加熱工件W，而其廢氣則透過排煙道118排出至加熱爐100外。例如，預熱區122之燃燒器將預熱區122中的工件W加熱至第一預設溫度值，而其廢氣A122透過排煙道118排出至加熱爐100外。又例如，加熱區124之燃燒器將加熱區124中的工件W從第一預設溫度值加熱至第二預設溫度值，而其廢氣A124從加熱區124穿過預熱區122，再透過排煙道118排出至加熱爐100外。再例如，均溫區126之燃燒器將均溫區126中的工件W從第二預設溫度值加熱至適於軋延之第三預設溫度值，而其廢氣A126從均溫區126穿過加熱區124與預熱區122，再透過排煙道118排出至加熱爐100外。

雖然本實施例之加熱爐100具有三個分區，但本發明之實施例並不受限於此。在本發明之其他實施例中，加熱爐100可不分區，或者具有四個以上的分區。

請參照圖2，其係繪示根據本發明實施例之加熱爐之溫度控制方法200的流程示意圖。溫度控制方法200係適用於加熱爐100，以使加熱爐100能夠將工件W加熱至適合軋延之溫度，同時減少加熱爐100之能源損耗。

在溫度控制方法200中，首先進行步驟210，以提供每一工件W所對應之需求溫度值、工件成份以及工件尺寸。例如，由於本實施例之工件W為鋼胚，因此步驟210會提供每一塊待加熱鋼胚的成份與尺寸。尺寸包含但不限定於鋼胚的長度、寬度以及高度。又例如，由於每一工件W的特性不同，其軋延的需求溫度值也會不同，故步驟210也提供每一工件W所對應之需求溫度值。

然後，進行步驟220，以根據加熱爐100於一段生產時間內之生產量來計算加熱爐100之生產速率。例如，在一小時內，加熱爐100之出料口114輸出了X公噸之鋼胚，而加熱爐100之額定標準輸出為S公噸，則生產速率可以X/S來表示。更具體而言，若在一小時內，加熱爐100之出料口114輸出了50公噸之鋼胚，而加熱爐100之額定標準輸出為100公噸，則加熱爐100之生產速率為50%。如此，每經過一個小時，便可獲得一個加熱爐生產速率值。

接著，進行步驟230，以針對每個分區進行目標溫度計算，以計算出每一加熱區域所對應之目標溫度值。 在步驟230中，首先進行步驟232，以根據每一工件W之需求溫度值、工件成份以及工件尺寸來計算每一該些工件對應每一加熱區域之配置參數。在本實施例中，配置參數可透過工件W的熱輻射計算來完成，而配置參數包含工件W於輸送設備116上與相鄰工件間之間距P。然而，本發明實施例並不受限於此。在本發明之其他實施例中，配置參數可包含其他代表工件W空間位置的參數。在獲得配置參數後，工件W可根據配置參數來排列設置於輸送設備116上，以利用加熱爐100來進行加熱。

接著，進行步驟234，以根據加熱爐100之生產速率以及每一工件W之需求溫度值、工件成份、工件尺寸以及配置參數來計算每一加熱區域之熱負載值。換句話說，每一加熱區域之熱負載值為與需求溫度值、工件成份、工件尺寸以及配置參數相關之函數。在本實施例中，熱負載值的計算可於加熱爐100離線操作時進行建模，以獲得每一加熱區域之熱負載值的模型函數。如此，步驟234便能透過預先建立的模型函數來計算出熱負載值。在本實施例中，熱負載值的模型函數係利用迴歸分析來計算獲得，但本發明之實施例並不受限於此。

然後，進行步驟236，以根據每一加熱區域之熱負載值來計算出每一加熱區域所需之目標溫度值。

在步驟230後，接著進行步驟240，根據每一加熱區域所對應之目標溫度值來設定每一加熱區域之溫度 值，以使每一工件W從加熱爐100離開後都具有適合軋延的溫度，同時降低廢氣的溫度，減少能源的耗損。

以下再以預熱區122、加熱區124與均溫區126來舉例說明。當工件W從入料口112進入預熱區122時，加熱爐100的溫度控制裝置(未繪示)會計算預熱區122所對應的熱負載值，並相應地設定預熱區122的溫度。又例如，當工件W從預熱區122進入加熱區124時，加熱爐100的溫度控制裝置會計算加熱區124所對應的熱負載值，並相應地設定加熱區124的溫度。再例如，當工件W從加熱區124進入均溫區126時，加熱爐100的溫度控制裝置會計算均溫區126所對應的熱負載值，並相應地設定均溫區126的溫度。如此，當工件W從出料口114離開後便具有適合軋延的溫度。同時，加熱爐100的廢氣溫度也可降低，減少加熱爐100的能源耗損。

另外，當加熱爐100下游的設備(例如軋延機台)進行檢修時，加熱爐100會在排定的製程之間設定間隔，以方便下游設備進行檢修。如圖3所示，當下游設備進行檢修時，會在兩個排程PA和PB的工件W之間設定有足夠的間隔PI，例如相當於三個工件位置的間隔PI，如此下游設備便能利用這間隔PI來進行檢修。

在上述下游設備檢修的例子中，溫度控制方法200可於每一工件W於加熱爐100中移動時，進行步驟230，以針對每個分區進行目標溫度計算。例如，本實施例之加熱爐100為移動樑式加熱爐，因此當移動樑移動時，便 針對預熱區122、加熱區124與均溫區126進行熱負載的計算，並相應地調整預熱區122、加熱區124與均溫區126的溫度。如此，當下游設備檢修時，加熱爐100的熱能損耗也可降低，達到前饋控制的目的。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

1. 一種加熱爐之溫度控制方法，包含：提供每一該些工件所對應之一需求溫度值、一工件成份以及一工件尺寸；根據每一該些工件之該需求溫度值、該工件成份以及該工件尺寸來計算每一該些工件之一配置參數；根據該加熱爐於一生產時間內之一生產量來計算一生產速率；根據該加熱爐之該生產速率以及每一該些工件所對應之該需求溫度值、該工件成份、該工件尺寸以及該配置參數來計算該加熱爐之一熱負載值；以及根據該熱負載值來計算出該加熱爐之一目標溫度值；以及根據該目標溫度值來設定該加熱爐之溫度值。
2. 如請求項1所述之加熱爐之溫度控制方法，其中該些工件為鋼胚。
3. 如請求項1所述之加熱爐之溫度控制方法，其中該加熱爐為移動樑式加熱爐(Walking Beam Furnaces)。
4. 如請求項1所述之加熱爐之溫度控制方法，其中該配置參數包含每一該些工件與相鄰工件間之間距。
5. 如請求項4所述之加熱爐之溫度控制方法，其中該配置參數更包含每一該些工件之空間位置參數。
6. 一種加熱爐之溫度控制方法，其中該加熱爐包含複數個加熱區域，用以加熱複數個工件，該加熱爐之溫度控制方法包含：提供每一該些工件所對應之一需求溫度值、一工件成份以及一工件尺寸；根據該加熱爐於一生產時間內之一生產量來計算一生產速率；於每一該些工件於該加熱爐中移動時，進行一目標溫度計算步驟，以計算出每一該些加熱區域所對應之一目標溫度值，該目標溫度計算步驟包含：根據每一該些工件之該需求溫度值、該工件成份以及該工件尺寸來計算每一該些工件對應每一該些加熱區域之一配置參數；以及根據該加熱爐之該生產速率以及每一該些工件所對應之該需求溫度值、該工件成份、該工件尺寸以及該配置參數來計算每一該些加熱區域之一熱負載值；以及根據每一該些加熱區域之該熱負載值來計算出每一該些加熱區域之該目標溫度值；以及根據每一該些加熱區域所對應之該目標溫度值來設定每一該些加熱區域之溫度值。
7. 如請求項6所述之加熱爐之溫度控制方法，其中該些工件為鋼胚。
8. 如請求項6所述之加熱爐之溫度控制方法，其中該加熱爐為移動樑式加熱爐。
9. 如請求項6所述之加熱爐之溫度控制方法，其中該配置參數包含每一該些工件與相鄰工件間之間距。
10. 如請求項9所述之加熱爐之溫度控制方法，其中該配置參數更包含每一該些工件之空間位置參數。