JPH0344425A - 加熱炉の板温制御方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、直火加熱方式と対流加熱方式とを併設した板
材加熱炉における板温制御方法に関する。

〔従来の技術〕

第３図は、加熱炉が設置される設備の一例として、亜鉛
の合金化メツキ設備の構成を示す系統図である。

この図において、ストリップ２０は焼鈍炉２１を通過し
た後亜鉛ポット２２に入り、その後ノズル２３から吹出
すガスによって亜鉛の付着量が制御され、合金化メツキ
設備に入る。合金化メツキ設備は加熱帯２４、保持帯２
５、冷却帯２６から構成されていて、第４図のようなヒ
ートサイクルを多帯で実現し、板表面に合金層を形成さ
せる。第５図は、このうち加熱帯２４の従来の構成を示
す概略図である。

第３図に示された合金化メツキ設備の一部を構成する従
来の加熱炉では、第５図に示されるように、直火式バー
ナ１により加熱された炉壁２からの輻射熱と炉内ガスの
ガス輻射によりストリップ２０が加熱される。炉温は炉
壁温度と一定の関係があるので、従来炉温によってスト
リップ２０の加熱操作の管理を行なっている。

すなわち炉温調節計３は、炉温検出器４によって検出さ
れた炉温か設定値に等しくなるように、燃料ガス制御弁
５を開閉し、直火式バーナ１の燃焼量を調節する。上記
炉温設定値は、あらかしめ伝熱理論解析や実験データの
整理などにより、運転条件つまりコイルごとの板厚、板
幅、板温目標値、ラインスピードから決まる被加熱材の
熱負荷との関係を、テーブルまたは数式の形でプロセス
計算！１６に記憶しておく。そして実際の熱負荷に応し
てプロセス計算機１６は炉温設定値信号■を炉温調節計
３に与える。これを炉温のプリセット制御という。

さらにまた、加熱炉を出たストリップ２０の温度を板温
検出器６によって検出し、板温検出値が板温目標値に等
しくなるような炉温設定値補正信号■を、板層調節計７
により前記プロセス計算機１６からの炉温設定値信号■
に付加して、フィードバンク制御する。ただし運転条件
が変る時は、炉温のプリセント制御を行なうため、フィ
ードバック制御用の補正信号■は付加させず、たとえば
運転条件が変化してから所定時間（炉温や板温の過渡応
答時間をあらかしめ測定し、設定しておく。）経過後、
フィードバック制御（補正信号■の付加）を再開する。

一方、炉内ガスの不均一な流れによる板幅方向の温度む
らをなくすため、炉内ガスを抽出し、ファン８により昇
圧した後、炉内のバーナ間に設けたスリットノズル９か
らその熱ガスを再び吹込んで、炉内ガスを撹拌するとと
もに対流伝熱で板を加熱する。１０はその熱ガス吹込み
２ｉｔ量（炉内ガス循環ｍりを調節するための圧力調節
計であって、圧力検出器１１で検出したヘッダ圧力が所
定（ａ　（運転員が設定する。通常一定値である。）に
等しくなるように、ダンパ１２を開閉する。また、ガス
温度がファン８の耐熱温度を越えるのを防止するため、
ガス温検出器１４で検出されるガス温度が所定値（通常
耐熱温度）になるように、ガス温調節計１３によってダ
ンパ１５を開閉し、稀釈用の常温空気流量を調節する。

ファン耐熱温度は通常運転時の炉温まり低いことによる
熱効率低下を防ぐため、熱ガス呼込み流量は前述の板温
分布均一化の効果が得られる最小流量で一定にした運転
を行なっている。

なお、燃料ガス供給ライン、熱ガス循環ラインは、通常
長手方向に複数個または左右対称に２系統設置されるが
第５図では省略した。

〔発明が解決しようとする課題〕

第６図は熱負荷（ここでは板厚とラインスピードの積）
と炉温設定値との関係の一例を示す図、第７図は同しく
熱効率との関係の一例を示す図である。これらの図にお
いて、実線は熱ガス吹込み流量を前述のように許容最小
値にした場合であり、点線はファン能力から決まる許容
最大値にした場合である。

これらの図によれば、炉温と熱ガス温度（ファン耐熱温
度で決まる）との温度差が大きい高負荷時においては、
熱ガス吹込み流量を許容最小値にした従来の運転方法の
方が、最大値にするよりも熱効率が良い。しかし低負荷
時においては、前記温度差が小さくなるため、逆に熱ガ
ス吹込み流量が大きいほど、その対流伝熱の効果が表わ
れて熱効率が良くなる。言いかえれば従来の運転方法に
おいては、低負荷時（他のセクションたとえば付着量制
御関係の装置能力ネックあるいはトラッキング不良によ
る低速運転時、板厚が非常にうすい場合など）には熱効
率の低い運転を行なっていたことになる。

本発明方法の目的は、上記のような低負荷時における熱
効率を大幅に改善することにある。

〔課題を解決するための手段〕 本発明は、前記目的を達成するために、複数の直火式バ
ーナと、炉内ガスを抽出し常温空気で稀釈した後、再び
炉内に吹込む熱ガス循環回路とを備えて板材を加熱する
加熱炉に適用され、上記バーナの燃料ガス流量を操作し
て炉の温度を制御する炉温制御系と、上記炉内ガスの循
環流量を操作して炉内ガス温度を制御するガス温制御系
とにより、上記板材の温度を制御する方法において、上
記板材の熱負荷に基づいて上記炉の温度の設定値および
上記循環流量の設定値を決定することを特徴とする加熱
炉の板温制御方法、および上記要件に加えて、板材の熱
負荷が所定の上限値よりも高い場合は炉内ガス循環流量
の許容最小値を、上記熱負荷が所定の下限値よりも低い
場合は上記循環流量の許容最大値を、それぞれ設定値と
して与えるとともに、上記熱負荷が上記上限値と上記下
限値との中間にある場合は、上記許容最小値と上記許容
最大値との間の循環流量設定値を上記熱負荷の関数とし
て与えることを特徴とする加熱炉の板温制御方法を提案
するものである。

〔作用〕

本発明は前記のとおり構成され、熱負荷に応して炉温だ
けでなく熱ガス吹込み流量（炉内ガス循環流量）を設定
し、またその熱ガス吹込み流量は、高負荷範囲では許容
最小値、低負荷範囲では許容最大値、中負荷範囲では負
荷の関数として許容最小値と許容最大値との間の値を設
定するので、被加熱板材の全負荷範囲において、最大熱
効率運転を行なわせることができる。

〔実施例〕

第１図は本発明方法を実施する加熱炉の一構成例を示す
概略図である。この図において、前記第５図により説明
した従来の加熱炉と同様の部分については同一の符号を
付け、詳しい説明を省略する。

本実施例においては、あらかじめプロセス計算機１６に
、第２図のような負荷（ここでは板厚Ｔとラインスピー
ドＶの積）に応した炉温設定値と熱ガス吹込み流！（炉
内ガス循環流量）設定値の曲線を、板温目標値や板幅ご
とにテーブルあるいは数式の形で、インプットしておく
。プロセス計算機１６は、コイルごとの実際の負荷に応
じて、炉温設定値信号■および熱ガス吹込み流量（循環
ガスｉＪｔ量）設定値信号Ｏを、それぞれ炉温調節計３
および圧力調節計１０に送る。

なお、実際には熱ガス吹込み流量はヘッダ圧力で管理す
るので、次の式（１）のように吹込み流量とヘッダ圧力
との関係をあらかしめ実験的に求めておき、この式（１
）から熱ガスヘッダ圧力設定値を求めてヘッダ圧力ｉＪ
ｉ節計１０に送る。

Ｐ＝ａ・Ｇｂ＋ｃ　　　　　　　（１）ここでＰ：ヘッ
ダ圧力 Ｇ：熱ガス吹込み流量 ａ、ｂ、ｃ：定数 また本実施例では、次のようにして負荷（ＴＶ）に応し
た熱ガス吹込み流量を設定するものである。

１）高負荷時（ＴＶ≧（ＴＶ）ｚ　（７）とき）Ｇｓｓ
ｔ＝Ｇｍｉｎ　　　　　　　　　（２）２）　低負荷時
（ＴＶ≦（ＴＶ）　、のとき）Ｇ　ｓｅ　ｔ　＝　Ｇ、
ｍａｘ　　　　　　　　　（３）３）　中負荷時（（Ｔ
Ｖ）、≦ＴＶ≦（ＴＶ）ｚのとき）（４） ここで Ｇｓｅｔ：熱ガス吹込み流量設定値 Ｃｒｍ１ｎ　ｒ熱ガス吹込み流量許容最小値Ｇｍａｘｒ
熱ガス吹込み流量許容最大値下：板厚 Ｖニラインスピード （なお（ＴＶ）　＋　＜　（ＴＶ）　ｚ）上記３）項の
負荷（ＴＶ）の関数は任意であって、式（４）の代りに
例えば次のように２次曲線で表わしてもよい。

なお定数（ＴＶ）　＋　、（ＴＶ）　ｚは、種々ノ負荷
（ＴＶ）　ニ対して、熱ガス吹込み流量を種々変化させ
た際の定常時における熱収支の実データや理論解析デー
タにより、最も熱効率が良くなるように、あらかしめ設
定しておく。また炉温設定値は、上記全負荷範囲におい
て設定した熱ガス吹込み流量に応して、所定の板温目標
値を得るための炉温として、伝熱理論解析などによりあ
らかしめ求めておく。

上記のように本実施例では、ストリップ２０の賂負荷（
ＴＶ）が所定の上限値（ＴＶ）ｚよりも高い場合は熱ガ
ス吹込み流量の設定値として許容最小値Ｇｍ１ｎを、熱
負荷（ＴＶ）が所定の下限値（ＴＶ）　＋よりも低い場
合は同しく許容最大値Ｇｍａｘを、それぞれ与える。そ
して熱負荷（ＴＶ）が上限値（ＴＶ）２と下限値（ＴＶ
）＋との中間にある場合には、許容最小値Ｇｍ１ｎと許
容最大値Ｇ　ＰＲａｘとの間の熱ガス吹込み流量設定値
を、熱負荷（ＴＶ）の関数として与える。

したがって、全負荷範囲にわたって熱効率を高く保つこ
とができる。

〔発明の効果〕

本発明の方法によれば、低負荷時の熱効率が従来の方法
よりも増し、全負荷範囲にわたって最も熱効率の良い運
転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する加熱炉の一構戊例を示す
概略図、第２図は本発明の一実施例における負荷と炉温
設定値および熱ガス吹込み流量設定値との関係を例示す
る図である。第３図は加熱炉が設置される設備の一例と
して亜鉛の合金化メツキ設備の構成を示す系統図、第４
図は上記設備におけるヒートサイクルを示す図である。 第５図は従来の加熱炉の一構成例を示す概略図、第６図
は上記従来の加熱炉における負荷と炉温設定値との関係
を示す図、第７図は同じく負荷と熱効率との関係を示す
図である。 ■・・・直火式バーナ　　　２・・・炉壁３・・・炉温
調節計　　　　４・・・炉温検出器５・・・燃料ガス制
御弁　　６・・・板温検出器７　・・千反ｌ見言用貨ｎ
Ｆ ９・・・スリントノズル １１・・・圧力検出器 １３・・・ガス温調節計 １５・・・ダンパ ２０・・・ストリップ ２２・・・亜鉛ポット ２４・・・加熱帯 ２６・・・冷却帯 ■・・・フィードバック制御用補正信号［有］・・・炉
温設定値信号 ■・・・熱ガス吹込み流量 信号 ８・・・ファン １０・・・圧力調節計 １２・・・ダンパ １４・・・ガス温検出器 １６・・・プロセス計算機 ２１・・・焼鈍炉 ２３・・・ノズル ２５・・・保持帯 （循環ガス流量） 設定値

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の直火式バーナと、炉内ガスを抽出し常温空
   気で稀釈した後、再び炉内に吹込む熱ガス循環回路とを
   備えて板材を加熱する加熱炉に適用され、上記バーナの
   燃料ガス流量を操作して炉の温度を制御する炉温制御系
   と、上記炉内ガスの循環流量を操作して炉内ガス温度を
   制御するガス温制御系とにより、上記板材の温度を制御
   する方法において、上記板材の熱負荷に基づいて上記炉
   の温度の設定値および上記循環流量の設定値を決定する
   ことを特徴とする加熱炉の板温制御方法。
2. （２）請求項（１）記載の方法において、板材の熱負荷
   が所定の上限値よりも高い場合は炉内ガス循環流量の許
   容最小値を、上記熱負荷が所定の下限値よりも低い場合
   は上記循環流量の許容最大値を、それぞれ設定値として
   与えるとともに、上記熱負荷が上記上限値と上記下限値
   との中間にある場合は、上記許容最小値と上記許容最大
   値との間の循環流量設定値を上記熱負荷の関数として与
   えることを特徴とする加熱炉の板温制御方法。