JPH01198431A - 連続加熱炉の炉温設定装置 - 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】 〔発明の構成〕 （産業上の利用分野） この発明は、スラブまたはビレット等の被加熱材料（以
下、鋼片と言う）を加熱する連続加熱炉に係り、特に、
発熱量を制御するときに制御帯の炉温検出値と突合わせ
る炉温設定値を演算する炉温設定装置に関するものであ
る。

（従来の技術） この杜の従来の連続加熱炉として、予熱帯、加熱帯およ
び均熱帯の３つの制御帯を有する後帯式連続加熱炉があ
る。

この後帯式連続加熱炉は、制御帯毎に燃料を噴射して燃
焼させるバーナーと、炉温を検出する炉温センサと、こ
の炉温センサによる炉温検出値および炉温設定器等で与
えられる炉温設定値（θ　、　　）の偏差を零に近付け
るように制御ｇ　　　ｓｅｔ する制御装置とを有し、各制御帯で独立に温度制御でき
る構成になっている。

そして、鋼片は予熱帯、加熱帯および均熱帯を順次移動
する間に昇熱され、抽出口において抽出目標温度に到達
するように焼き上げられる。ところでこれらの制御帯に
は複数の鋼片が存在するのが普通であり、さらに、寸法
、材質、抽出目標温度および表面温度制限値等の同じ鋼
片が存在する場合と、異なる鋼片が存在する場合とがあ
る。

このうち、寸法、材質、抽出目標温度および表面温度制
限値等の同じ鋼片が存在する場合には、炉温設定値に制
御されるまでの時間遅れを考慮しないと鋼片を抽出目標
温度に焼き上げることができないことがある。

一方、鋼片の寸法、材質、抽出目標温度および表面温度
制限値等の値が異なる場合、鋼片を抽出する毎に炉温を
設定し直さななければならず、その設定が適切でないと
、在炉している鋼片を抽出目標温度に焼き上げることが
できなかったり、抽出時に焼は過ぎてしまったりするこ
とがある。

そこで、従来は次に示す２つの方法のいずれかで炉温を
設定していた。

（ａ）制御帯に混在している鋼片の中で最も焼は不足の
鋼片に注目してこの鋼片が抽出される時に、抽出目標温
度に到達できるように炉温を設定する。

（ｂ）制御帯に混在している鋼片のそれぞれについて、
抽出予定時刻の抽出温度を推定し、この抽出温度推定値
と抽出目標温度との偏差の合計または温度偏差の自乗合
計を最小にするように、現在時刻から抽出されるまでの
各鋼片の炉温を設定する。

（発明が解決しようとする課８） 上述した２つの炉温設定方法のうち、（ａ）に示した方
法を採用すると、他と比べて極端に焼は不足の鋼片が存
在した場合、この鋼片に先行する鋼片および続行する鋼
片の多くが抽出目標温度よりもかなり高く焼き上げられ
てしまうという間龜点があった。

また、（ｂ）に示した方法を採用すると、同じ制御帯に
存在している鋼片の全部に注目して平均的な炉温設定値
を算出することになり、最も焼は不足の鋼片に対しては
その抽出温度が抽出目標温度よりもかなり低くなること
がある。そして、この温度が、例えば、圧延可能許容抽
出温度よりも低くなった場合には、圧延可能許容抽出温
度に加熱されるまで抽出を延ばさなければならず、いわ
ゆる、加熱炉待ちが発生する。そして、この加熱炉待ち
が発生すると圧延スケジュールが大幅に変更になってし
まうという問題点もあった。

この発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
で、焼き上がり状態の異なる鋼片が制御帯に混在した場
合でも、焼は過ぎや焼は不足のない高精度の温度制御を
可能にする連続加熱炉の炉温設定装置を得ることを目的
とする。　　　　−〔発明の構成〕 （課題を解決するための手段） この発明に係る連続加熱炉の炉温設定装置は、被加熱材
料の材料データおよび工程データを入力する入力手段と
、これらのデータを記憶させると共に、推定温度データ
を記憶させるメモリと、制御帯における被加熱材料の将
来位置を演算する位置演算手段と、被加熱材料毎々の現
在温度を演算してメモリの推定温度データを逐次更新す
る温度演算手段と、メモリの記憶内容および演算された
将来位置に対応する最適な目標温度を被加熱材料毎に索
引する目標温度曲線索引手段と、この目標温度、被加熱
材料の将来位置およびメモリに記憶されたデータに基づ
いて、重み付き平均化を含めた複数の炉温設定値の演算
方法から最適なものを選択する最適炉温設定値演算方法
選択手段と、最適な重み係数を選択する最適重み係数演
算手段と、選択された最適炉温設定値演算方法に従い、
必要に応じて最適重み係数を用いて制御帯の炉温設定値
を演算する最適炉温設定値演算手段とを備えたものであ
る。

（作　用） 加熱炉の一つの制御帯に存在する鋼片Ｓが゛、第２図に
示すように、時刻ｔ。にて位置Ｘ。に在炉し、時刻ｔ１
にて位置Ｘ１に移動したとする。この鋼片Ｓは、抽出口
に向かう方向の各位置において材料平均温度の目標値を
持っており、この目標値を連ねたものが目標温度曲線Ａ
になっている。

二二で、位置Ｘ。における目標温度をＴ。、位置Ｘ１に
おける目標温度をＴ１とすれば、鋼片Ｓが位置Ｘ。から
位置Ｘ１に移動する時間Δｔ（−１，−１８）内で、現
在温度θ。から目標温度Ｔｌまで昇熱させる必要がある
。この温度差Δθ（−Ｔ１−θ。）だけ昇熱させるに必
要な炉温θ　は、材料の表面温度を用いることによって
次式で演算することができる。

−２７３・・曲（１） ただし、 Ｃ：比熱（Ｋｃａｌ／Ｋｇ　”Ｃ） ρ：密度（Ｋｇ／Ｔｄ） ｂ：鋼片の幅（ｍ） σ：ステファンボルッマン定数 ΦＣＧｕ　’上部総括熱吸収率 Φ。。１　：下部総括熱吸収率 Δθ　：温度偏差（−Ｔ１−θｏ）（”Ｃ）Δ　：時間
間隔（−ｔｌ−ｔｏ）（ｈｒ）θ　：炉温（’Ｃ） θ　：鋼片の上部表面温度（’Ｃ） θｌ　：鋼片の下部表面温度（’Ｃ） である。

一方、加熱炉の一つの制御帯には、第３図に示すように
、ｎ個の鋼片ｓ１．ｓ２．ｓ３．　・。

Ｓ、−１，Ｓｎがそれぞれ抽出口から順に離れた位置Ｘ
、ＸＸ　　　・・・、Ｘ　　　、Ｘ　　に存在し、１　
　　２’ｌ　　　　　　ｎ−１ｎ しかも、これ等の鋼片の抽出予定時刻が各々【１゜１２
．１３．・・・、１　　．１．これ等の鋼片のｎ−１ｎ 現在温度が各々θ１．θ２．θ３．・・・、θｎ−“１
゜θ　、これ等の鋼片の目標温度曲線がＡであったとす
れば、上記（１）式を用いることによって、それぞれ抽
出目標温度に昇熱するに必要な炉温θ２、。

θ　　θ　　・・・、θ　　　θ　を演算することがｇ
２’　　ｇ３’　　　　ｇｎ−１’　　ｇｎできる。

これらの炉温θ８．．θｇ２’　　θ２゛３．・−・、
θ８□−１゜θ　が第３図に示すように、抽出口に近い
ものがｇｎ 最も高く、抽出口から遠くなるに従って順に低くなる場
合があったり、第４図に示すように、狭い範囲で僅かに
ばらついたり、あるいはまた、第５図に示すように、抽
出口から遠くなるにしたがって順に低くなるものの、鋼
片Ｓ　の炉温θ　のみｇｎ が飛抜けて高くなったりすることがある。

本発明は被加熱材料の目標温度と現在温度とを比較して
炉温設定値θ　、　　の演算方法を、例ｇ　　　ｓｅｔ えば、次の３つのうちから選択するものである。

（１）炉温θ　　θ　　θ　　・・・、θ　　　θ　が
ｇｌ’　　ｇ２’　　ｇ３’　　　　ｇｎ−１’　　ｇ
ｎ第３図に示すように、抽出口に近いものが最も高く、
抽出口から遠くなるに従って順に低くなると予測された
場合には、抽出口側の鋼片Ｓ１に注目して、鋼片Ｓ１か
ら求めた炉温θ２□を炉温設定値θｇ’ｓｅｔとする。

（２）炉温θ８．．θｇ２’　　０ｇ３’　・・・、０
ｇｎ−１’　　θｇｎが第４図に示すように、狭い範囲
で僅かにばらついている場合には、全ての鋼片Ｓｌ、Ｓ
２．Ｓ３゜・・・、Ｓ　　　Ｓ　に注口して、炉温θｇ
ｔ’　　θ８□。

ｎ−１’ｎ θ　　・・・、θ　　　θ　を重み付き平均化して平ｇ
３’　　　　ｇｎ−１’　　ｇｎ 均炉温１　を求め、この平均炉温１　を炉温設定ｇ 値θ　、　　とする。なお、重み付き平均化方法ｇ　　
　ｓｅｔ の−例としては次の方法があり、これらのいずれかを選
択する。

（ａ）　ｎ個の鋼片に対して全て同じ重みをつける。

（ｂ）抽出口側の鋼片により大きな重みをつける。

（ｃ）　ｎ個の鋼片の中で、焼は不足の鋼片（材料湿度
が目標温度曲線より低いもの）に対してより大きな重み
をつける。

（３）炉温θ　　θ　　θ　　・・・、θ　　　θ　が
ｇｌ’　　ｇ２°　ｇ３’　　　　・ｇｎ−１’　　ｇ
ｎ第５図に示すように、抽出口から遠くなるにしたがっ
て順に低くなるものの、鋼片Ｓ　の炉温θｇｎのみが飛
抜けて高くなっている場合には、最も焼は不足の鋼片Ｓ
　に着目して、炉温θ　を炉温段ｎ　　　　　　　　　
　　　　　　　　ｇｎ定値θ　、　　とする。

　　ｓｅｔ このために、先ず、入力手段を介して人力される材料デ
ータおよび工程データをメモリに記憶させる一方、位置
演算手段により鋼片Ｓｔ　、　Ｓ２　。

Ｓ　　・・・　Ｓ　　、Ｓ　のそれぞれの抽出時刻に３
”　　ｎ−１ｎ おける制御帯の将来位置を演算する。そして、温度演算
手段により鋼片Ｓ１．Ｓ２．Ｓ３．・・・。

Ｓ　　、Ｓ　の各々の現在温度を推定してメモリｎ−１
ｎ に記憶させる。

次に、目標温度曲線索引手段が鋼片Ｓ１．Ｓ２゜Ｓ　　
・・・　Ｓ　　　Ｓ　の将来位置と、材料デー３”　　
ｎ−１’　　ｎ りおよび工程データとに基づいて、鋼片の目標温度を索
引すると、最適炉温設定値演算方法選択手段が、目標温
度と現在温度との関係から、重み付き平均化を含めた複
数の炉温設定値の演算方法から最適な方法を選択する。

そして、この最適炉温設定値演算方法選択手段が重み付
き平均化を選択したとき、最適重み係数演算手段が上述
した方法から最適な重み係数を選択する。そこで、最適
炉温設定値演算手段が選択された最適炉温設定値演算方
法に従って、場合によっては最適重み係数をも用いて鋼
片が制御帯から抽出される時の温度を目標温度に一致さ
せる炉温設定値を演算する。

この結果、焼き上がり状態の異なる鋼片が制御帯に混在
した場合でも、焼は過ぎや焼は不足のない高精度の温度
制御が可能になる。

（実施例） 第１図はこの発明の一実施例の構成を、連続加熱炉の制
御系と併せて示したブロック図である。

同図において、予熱帯、加熱帯および均熱帯の各制御帯
にバーナを備える連続加熱炉１は圧延スケジュールに従
って抽出口より鋼片を抽出する鋼片抽出手段２を備えて
いる。また、各制御帯に対応して、炉温を検出する炉温
センサ３と、バーナの燃料噴射量を調節して炉温を制御
する炉温制御手段４とを備える他に、炉温センサ３の出
力信号および連続加熱炉１の鋼片抽出信号を入力して、
炉温設定値を演算し、鋼片抽出手段２に鋼片補出指令を
、炉温制御手段４に炉温設定信号を与える炉温設定装置
１０を備えている。

ここで、炉温設定装置１０は鋼片抽出口を有する均熱帯
を制御対象としたもので、鋼片の寸法、材質、表面温度
制限値等の材料データ、および、工程の種類、抽出目標
温度、所要時間等の工程データを入力する入力手段１１
と、この入力手段１１の入力データを記憶させる他、現
在温度を推定した現在温度データを記憶させるメモリ１
２と、鋼片が連続加熱炉１の均熱帯から抽出されるまで
の抽出予定ピッチを演算する抽出ピッチ演算手段１３と
、この抽出予定ピッチを用いて鋼片の将来位置を演算す
る位置演算手段１４と、鋼片の現在温度を演算してメモ
リ１２の推定温度データを逐次更新する温度演算子段１
５と、鋼片の材質等に対応する目標温度曲線を用いて制
御帯における鋼片の目標温度を索引する目標温度曲線索
引手段１６と、鋼片の目標温度の分布状態に応じて最適
な炉温設定値の演算方法を選択する最適炉温設定値演算
方法選択手段１７と、最適炉温設定値の演算に用いる最
適重み係数を選択する最適重み係数選択手段１８と、選
択された演算方法に従い、制御帯の最適炉温設定値を演
算する最適炉温設定値演算手段１９とで構成されている
。

上記のように構成された本実施例の動作について説明す
る。

連続加熱炉１は挿入口から挿入された鋼片を複数の制御
帯、すなわち、予熱帯、加熱帯および均熱帯でそれぞれ
異なる態様で加熱し、加熱し終わった鋼片を鋼片抽出手
段２によって抽出口から順次抽出する。この時、均熱帯
の上部および下部の炉温は炉温センサ３によって検出さ
れ、その検出値に基づいて炉温設定装置１０が最適炉温
を設定すると、炉温制御手段４がその炉温設定値に従っ
て炉温を独立に制御する。

ここで、炉温設定するために、入力手段１１により、鋼
片の寸法、材質、表面温度制限値等の材料データと、工
程の種類、抽出目標温度、所要時間等の工程データを入
力すると、これらのデータがメモリ１２に記憶される。

また、連続加熱炉１から鋼片が抽出される毎に、抽出ピ
ッチ演算手段１３および温度演算手段１５に抽出信号が
加えられるようになっており、このうち、抽出ピッチ演
算手段１３はこの抽出信号と、メモリ１２に記憶された
工程データとに基づいて、一定時間後までの抽出予定ピ
ッチを演算する。また、位置演算手段１４はこの抽出予
定ピッチから求められる抽出予定時刻における鋼片の均
熱帯の将来位置を演算する。

一方、温度゛演算手段１５においては、連続加熱炉１か
ら得られる抽出信号を受けて、炉温センサ３の炉温検出
値と、過去にこの温度演算手段１５で演算してメモリ１
２に記憶させである鋼片の平均温度演算値とから、鋼片
の平均温度を演算、推定し、その結果を再び、メモリ１
２に記憶させる。

さらに、目標温度曲線索引手段１６においては、位置演
算手段１４から得られる鋼片の均熱帯内位置と、メモリ
１２から得られる鋼片の材料データから、鋼片の目標温
度を索引する。最適炉温設定値演算方法選択手段１７で
は、位置演算手段１４から得られる鋼片の均熱帯内位置
と、メモリ１２から得られる鋼片の材料データと、目標
温度曲線索引手段１６から得られる均熱帯内の目標温度
とから、加熱炉を制御するための炉温設定値の演算方法
を選択する。

また、最適重み係数選択手段１８では、炉温設定値の演
算方法として重み付き平均化が選択されたとき、位置演
算手段１４から得られる鋼片の加熱炉内の位置と、メモ
リ１２から得られる鋼片の材料データとに基づいて、上
述した重み係数を選択する。

次に、最適炉温設定値演算手段１９では、メモリ１２か
ら得られる材料データおよび現在の推定温度データと、
目標温度曲線索引手段１６から得られる鋼片の目標温度
と、最適重み係数選択手段１８から得られる重み係数と
、位置演算手段１４から得られる鋼片の加熱炉内の位置
とから、上記（１）式を用いて制御帯に存在する鋼片の
焼き上がり状態に最も適した炉温設定値を演算する。

このようにして演算された炉温設定値に基りいて炉温制
御手段４が、連続加熱炉１の均熱帯の上部および下部の
炉温を制御する。

かくして、この実施例によれば、均熱帯に混在している
。鋼片の焼き上がり状態等が変化しても、きめの細かい
制御が可能になり、各々の鋼片が抽出されるときに、そ
の鋼片の抽出温度と抽出目標温度との偏差を最小に保つ
ように制御帯の温度を精度よく設定することができる。

なお、上記実施例では、均熱帯の炉温を制御するための
炉温設定装置１０について説明したが、予熱帯から加熱
帯への鋼片の移動、加熱帯から均熱帯への鋼片の移動を
それぞれ予熱帯、加熱帯からの鋼片の抽出と見做すなら
ば予熱帯および加熱帯の温度制御にも適用することがで
きる。

〔発明の効果〕

以上の説明によって明らかなように、この発明によれば
、鋼片の目標温度の分布状態に応じて、最適な演算方法
を選択して炉温設定値を演算しているので、焼き上がり
状態の異なる鋼片が制御帯に混在した場合でも、焼は過
ぎや焼は不足のない高精度な温度制御が可能になるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
第２図乃至第５図は同実施例の原理を説明するために、
鋼片の位置と温度との関係を示す線図である。 １０・・・炉温設定装置、１１・・・入力手段、１２・
・・メモリ、１３・・・抽出ピッチ演算手段、１４・・
・位置演算手段、１５・・・温度演算手段、１６・・・
目標温度曲線索引手段、１７・・・最適炉温設定値演算
方法選択手段、１８・・・最適重み係数選択手段、１９
・・・最適炉温設定値演算手段。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 ０：目標温度 Ｘ：翁杓温度 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 独立して温度制御することができ、且、複数の被加熱材
   料を存在させると共に、抽出口方向に順次移動させるこ
   とのできる制御帯を有し、この制御帯の炉温の検出値と
   設定値との偏差が零になるように発熱量を制御する連続
   加熱炉において、次のａ項乃至ｉ項の各手段を備えたこ
   とを特徴とする連続加熱炉の炉温設定装置。 ａ、前記被加熱材料の寸法、材質、表面温度制限値等の
   材料データ、および、工程の種類、抽出目標温度、所要
   時間等の工程データを入力する入力手段。 ｂ、前記被加熱材料の各々の推定温度データを記憶させ
   ると共に、前記入力手段によって入力された材料データ
   および工程データを記憶させるメモリ。 ｃ、前記メモリに記憶された工程データに基づいて前記
   被加熱材料が前記制御帯から抽出されるまでの抽出予定
   ピッチを演算する抽出ピッチ演算手段。 ｄ、前記抽出ピッチ演算手段によって演算された抽出予
   定ピッチより抽出予定時刻を求め、この抽出予定時刻に
   おける前記被加熱材料の前記制御帯内の将来位置を演算
   する位置演算手段。 ｅ、前記制御帯の炉温の検出値と、前記メモリに記憶さ
   れている推定温度データとに基づいて前記被加熱材料の
   各々の現在温度を推定し、前記メモリの推定温度データ
   を順次更新する温度演算手段。 ｆ、前記被加熱材料の目標温度曲線を記憶し、前記位置
   演算手段によって演算された前記被加熱材料の将来位置
   と、前記メモリに記憶された材料データおよび工程デー
   タとに基づいて、前記被加熱材料の目標温度を索引する
   目標温度曲線索引手段。 ｇ、前記位置演算手段によって演算された前記被加熱材
   料の将来位置と、前記メモリに記憶された材料データお
   よび推定温度データと、前記目標温度曲線索引手段によ
   って索引された目標温度とに基づいて、重み付き平均化
   を含めた複数の炉温設定値の演算方法から最適な演算方
   法を選択する最適炉温設定値演算方法選択手段。 ｈ、前記最適炉温設定値演算方法選択手段が重み付き平
   均化を選択したとき、前記位置演算手段によって演算さ
   れた前記被加熱材料の将来位置と、前記メモリに記憶さ
   れた材料データとに基づいて、最適な重み係数を選択す
   る最適重み係数選択手段。 ｉ、前記位置演算手段によって演算された前記被加熱材
   料の加熱炉内の将来位置と、前記メモリに記憶された材
   料データと、前記目標温度曲線索引手段によって索引し
   た目標温度と、前記最適重み係数選択手段によって選択
   された最適重み係数とに基づき、前記最適炉温設定値演
   算方法選択手段によって選択された最適炉温設定値演算
   方法に従って、前記被加熱材料が前記制御帯から抽出さ
   れる時の前記被加熱材料の温度が目標温度に一致するよ
   うな前記制御帯の炉温設定値を演算する最適炉温設定値
   演算手段。