JPH04304324A - 炉温制御方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属帯等の連続熱処理
プロセス、例えば連続焼鈍炉に設けられた加熱炉の炉温
制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属帯等の被熱処理材は、連続焼鈍炉等
のプロセスにおいて加熱炉で加熱処理される場合がある
。

【０００３】一般に、前記のような加熱炉には、その炉
内温度を所望温度に制御するため、炉温制御装置が備え
られている。

【０００４】前記炉温制御装置の構成例を図３に示す。

【０００５】図３の炉温制御装置においては、図３の右
方から空気管路６に燃焼用の空気が流入する。この空気
は、空気流量計１０、空気流量調節弁１２を介してバー
ナ（図示省略）へ送給される。又、図３の左方からは、
燃料管路８に燃料が流入する。この燃料は、燃料流量計
１４、及び燃料流量調節弁１６を介してバーナへ送給さ
れる。なお、図３中、符号１８は、炉内温度を制御する
ための炉温調節計（ＴＩＣ）である。

【０００６】この炉温調節計１８に炉温目標値信号が入
力された場合、該炉温調節計１８は、当該目標値信号に
応じてバーナ燃焼状態を制御するべく、燃料流量の制御
信号を燃料流量調節計（ＦＩＣ）２０へ、空気流量の制
御信号を空気流量調節計２２へそれぞれ出力する。

【０００７】それぞれの調節計２０及び２２は、入力流
量信号に応じた燃料流量及び空気流量が得られるように
、各流量計１４及び１０から検出される流量を参照しつ
つ、各流量調節弁１６及び１２を制御する。これにより
、バーナへ送給される燃料流量及び空気流量は、前記炉
温調節計１８の出力信号に応じたものとなり、従って、
バーナが所望に燃焼して、加熱炉温度が目標値となる。

【０００８】前記のような炉温制御装置は、被加熱物に
所望の加熱結果を得て製品品質向上、あるいはラインの
稼働率を向上させるために、炉温制御の応答速度を向上
させる必要がある。しかしながら、加熱炉は、通常、大
きな熱容量を有するため、その時定数が大きく、応答速
度が遅くなり易い。

【０００９】前記炉温制御装置に対して行われている、
制御の応答速度向上のための対策としては、従来、次の
ものがある。

【００１０】即ち、その１つは、フィードフォワード方
式の採用である。このフィードフォワード方式は、炉温
目標値を変更する時刻より以前に、前記炉温制御装置の
目標値を予め変更し、炉温を急速に変化させて時間遅れ
なく炉温を目標値にしようとするものである。

【００１１】又、他の１つは、炉温目標値が、当初ＳＶ
１であったのを、ＳＶ２に変更するに際して、αを一定
の値としてＳＶ２＋α（ＳＶ１＜ＳＶ２で温度上昇させ
るとき）、又はＳＶ２−α（ＳＶ１＞ＳＶ２で温度下降
させるとき）を一定時間、暫定的に炉温目標値として炉
温を急速に変化させ、応答性良く炉温を目標値にしよう
とするものである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の方法においては、次のような問題点がある。

【００１３】即ち、前記フィードフォワード方式におい
ては、炉温目標値に変更が生じることを事前に知ってお
く必要がある。例えば、加熱炉の時定数は、通常、１０
〜２０分程度であるため、少なくとも５〜１０分前まで
には、前記炉温目標値に変更が生じることを知っておく
必要がある。しかしながら、加熱炉設備にトラブルが生
じた場合や、炉温目標値の変更が予測できない場合等、
事前に目標値変更を知ることができないときには、この
フィードフォワード方式においては、制御応答速度の向
上効果が望めないという問題点が生じる。

【００１４】又、前記目標値を暫定的に変更する方法に
おいて、目標値を下げる場合について考える。この場合
には、バーナへの燃料流量を減らすが、バーナの失火防
止のため、ある一定値以上には、当該燃料流量を減らす
ことができない。このため、ある下降速度より早く炉温
を下げることができず、暫定的目標値に下限値がある。 よって、目標値をいくら下げても、制御出力（燃料流量
）は、この下限値で飽和してしまい、これ以上は制御応
答速度の向上は望めないという問題点がある。

【００１５】本発明は、前記従来の問題点を解消すべく
なされたもので、事前に目標値の変更を知ることなく加
熱炉の炉温制御の応答性を向上させ得る炉温制御方法を
提供することを課題とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、連続焼鈍炉等
の処理プロセスに設けられた加熱炉において、バーナの
燃焼を制御して炉温を制御する際に、加熱炉の処理負荷
に応じて空気流量と燃料流量との比率を変えることによ
り、前記課題を解決するものである。

【００１７】

【作用】本発明者は、連続プロセスラインに設けられた
加熱炉の炉温制御について種々の検討を行った。

【００１８】従来は、フィードフォワード方式を採用し
て炉温の目標値を予め変更したり、目標値を暫定的に変
更したりする方法等があった。

【００１９】このフィードフォワード方式においては、
事前に温度変化が予知できない場合等には、全く温度変
更について応答性向上効果を得ることができなかった。

【００２０】又、目標値を暫定的に変更する方法におい
ては、暫定的目標値に限界があり、特に目標値を下げる
場合には、ある一定値以上は、減らすことができず下限
がある。従って、炉温の下降速度に下限があり、それ以
上制御ゲインを上げることができなかった。これは、バ
ーナに送給する空気流量の制御を考えずに、燃料流量の
減少のみでバーナ燃焼を制御しようとしているからであ
る。

【００２１】そこで、発明者は、単に燃料流量の制御の
みによらず、バーナの燃焼を制御し、ひいては炉温を制
御する技術について種々の考察を行った。その結果、一
般の加熱炉において処理負荷が高いほど目標炉温が高く
、又、トラブル等で処理負荷が低くなった場合には、目
標炉温が低くなることに着目した。

【００２２】即ち、炉温制御は、処理負荷に応じてバー
ナの燃焼を制御すればよい。又、バーナの燃焼制御を失
火防止を図りつつ効果的に行うには、空気流量と燃焼流
量との比（空燃比）を制御すればよいことに着目した。

【００２３】つまり、処理負荷が低くなり、炉温の目標
値が低くなった場合には、空燃比を大きくして空気を大
量に導入することにより、燃焼効率が低下するため、炉
内入熱量を低下させ得る。同時に、大量の空気が炉内に
導入されるため、炉内の熱を当該空気により排出し得る
。従って、炉温の降下速度を速くして炉温制御応答性を
向上させ得ることを見出したものである。

【００２４】又、処理負荷が高くなった場合には、前記
空燃比を小さくして、通常の空燃比とすれば燃焼効率が
向上するため、炉温上昇速度が早くなり、制御応答性が
向上することを見出したものである。

【００２５】本発明は、前記のような知見に基づき創案
されたものである。

【００２６】従って、炉温の目標値を変更する場合にお
いて、処理負荷が低く炉温の目標値を下げるときには、
下限値を設けることなく炉温をその下降速度を速くして
下げることができる。又、目標値を上げる場合には、空
燃比を小として燃料原単位の悪化を防止することができ
る。よって、炉温制御の応答速度を限界なく向上させ得
るため、熱時定数の大きな加熱炉の炉温を時間遅れなく
目標値に制御し得る。

【００２７】又、従来、フィードフォワード方式では炉
温変更が予知できない場合には対処し得なかったが、こ
のような場合にも炉温目標値の変更に対処して応答性良
く炉温を制御することができる。

【００２８】

【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。

【００２９】この実施例は、図１に示すような構成の炉
温制御装置において本発明を実施するものである。この
実施例の炉温制御装置は、連続焼鈍ラインの設けられた
加熱帯の炉温を制御するのに用いるものである。

【００３０】前記炉温制御装置は、図１に示すように、
炉温調節計１８及び燃料用の空気流量調節計２２間に空
燃比補正器２４が設けられたものである。

【００３１】空燃比補正器２４には、ライン速度信号と
熱処理材の板厚信号が入力されるようになっている。空
燃比補正器２４は、これらの入力信号を乗じた値（ライ
ン速度×処理材板厚）をラインの処理負荷とし、当該処
理負荷に応じて空気流量信号を制御する。

【００３２】従って、バーナへの送給空気は、ラインの
処理負荷に応じて制御され、空燃比がこの処理負荷に応
じて変更される。

【００３３】なお、本実施例におけるその他の構成は、
前出図３に示した従来の炉温制御装置と同様のため、同
一の部分に同一の番号を付してその説明は略する。

【００３４】以下、実施例の作用を説明する。

【００３５】本実施例の炉温制御装置においては、処理
負荷に応じて、例えば図２に示すように空燃比を変更す
る。

【００３６】図２のように、処理負荷が高い場合には燃
焼効率を重視して空燃比を低くし、処理負荷が低い場合
には、燃焼に必要な以上に空気を導入するべく空燃比を
高くする。この場合、空燃比の上限はバーナが安定に燃
焼することが可能な最大空燃比を上限とする。

【００３７】即ち、処理負荷が低くなり、炉温目標値を
下げる場合には、空燃比を大きくする。これによりバー
ナの燃焼効率を低下させて炉内投入熱量を減らすと共に
、バーナから炉内に空気を導入してこの空気により炉内
の熱を外部へ排出する。従って、炉温の降下速度が速く
なるため炉温制御の応答速度が向上する。

【００３８】又、処理負荷が高くなり、炉温目標値を上
げる場合には、空燃比を小さくして、効率を重視した空
燃比とする。これにより、バーナを効率良く燃焼させて
炉温を速やかに上昇させる。この場合、従来の炉温制御
装置と同様に炉温を応答性良く上昇させ得る。

【００３９】なお、前記実施例においては、連続焼鈍ラ
インに設けられた加熱帯の炉温制御に本発明を実施した
場合を示しているが、本発明の実施範囲はこれに限定さ
れず、他の種々の加熱炉の温度制御に実施することがで
きるものである。

【００４０】又、前記実施例においては、処理負荷をラ
イン速度と処理材板厚を乗じたものとしていたが、制御
情報として入力する処理負荷はこれに限定されず、例え
ば生産量（ｔｏｎ　／時）やライン速度のみを処理負荷
として空燃比を制御し本発明の効果を得ることができる
。

【００４１】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、炉
温の応答性を向上させ得るため、加熱炉内の被加熱物を
、速かに所望の温度にすることができる。

【００４２】従って、処理負荷の低下時に被加熱物の温
度上昇を抑え、被加熱物の過加熱による不良の発生を確
実に防止することができる。又、ライン立上げ時、即ち
低処理負荷時には、炉温の急上昇の度合を鈍くすること
ができ、加熱炉の急速加熱による寿命の低下を確実に防
ぐことができる。又、処理負荷が上昇した場合に、速か
に炉温を上昇させて、ライン稼働率を向上させることが
できる等の優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施例に係る炉温制御装置の
構成を示す管路図である。

【図２】図２は、前記実施例の作用を説明するための処
理負荷に対する空燃比例を示す線図である。

【図３】図３は、従来の炉温制御装置の構成例を示す管
路図である。

【符号の説明】

１０…空気流量計、 １２…空気流量調節弁、 １４…燃料流量計、 １６…燃料流量調節弁、 １８…炉温調節計、 ２０…燃料流量調節計、 ２２…燃焼用の空気流量調節計、 ２４…空燃比補正器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】連続焼鈍炉等の処理プロセスに設けられた
   加熱炉において、バーナの燃焼を制御して、炉温制御す
   る際に、加熱炉の処理負荷に応じてバーナへの空気流量
   と燃料流量との比率を変えることを特徴とする炉温制御
   方法。