JPH06248360A - 回転炉床式加熱炉の抽出ビレット温度制御方法 - Google Patents

回転炉床式加熱炉の抽出ビレット温度制御方法

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JPH06248360A
JPH06248360A JP6291593A JP6291593A JPH06248360A JP H06248360 A JPH06248360 A JP H06248360A JP 6291593 A JP6291593 A JP 6291593A JP 6291593 A JP6291593 A JP 6291593A JP H06248360 A JPH06248360 A JP H06248360A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転炉床式加熱炉におけるビレット装入時の
炉床温度に起因するビレット温度演算精度の低下を防止
する。 【構成】 継目無鋼管の回転炉床式加熱炉2の抽出ビレ
ット温度制御方法において、加熱炉2の複数点の炉床3
温度を加熱炉各ゾーンの実績炉温および炉床3の炉内位
置情報に基づいて連続的に演算してビレット4の加熱炉
装入位置の炉床温度を決定し、該決定した加熱炉装入位
置の炉床温度に基いて加熱中のビレット平均温度・温度
分布を演算し、回転炉床式加熱炉2各ゾーンの設定炉温
を演算制御する。 【効果】 加熱中のビレット温度計算精度が向上し、温
度制御精度を向上でき製管時の周方向偏肉を低減でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、主として継目無鋼管
製造ラインの回転炉床式加熱炉の抽出ビレット温度制御
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】傾斜圧延方式による継目無鋼管の製造
は、一般的には先ずビレットを加熱炉に装入して製管可
能温度まで加熱し、傾斜ロール穿孔機であるピアサーに
て中空素管を製造した後、延伸圧延機にて延伸圧延し、
最後に定径圧延機にて製品寸法に縮径圧延される。継目
無鋼管製造ラインのビレット加熱工程においては、一般
に回転炉床式加熱炉が広く用いられている。上記継目無
鋼管の製造工程においては、ピアサーによる穿孔圧延時
にビレットの周方向に偏熱があると、周方向の温度差に
よる変形抵抗の違いによって高温部が薄く、低温部が厚
くなる周方向偏肉が発生し、穿孔後の中空素管の肉厚が
不均一となって最終製品の偏肉として残ることとなる。
ピアサーによる穿孔圧延時のビレット周方向偏熱は、加
熱炉抽出時に決まるので、周方向偏肉を目標範囲内にお
さえるためには、加熱炉抽出時のビレット周方向偏熱を
目標範囲内に抑制することが必要である。
【0003】回転炉床式加熱炉では、最終抽出ゾーンで
ビレットが抽出された炉床が装入口まで回転し、その炉
床上にビレットが装入載置される。しかし、ビレット装
入時の炉床温度は、操業条件によって大きく異なる。す
なわち、低温材抽出時は必然的にビレット装入時の炉床
温度は低温となり、高温材加熱時はビレット装入時の炉
床温度は高温となる。さらに、ビレット抽出口から装入
口間は、バーナーがないため低温ゾーンであり、ビレッ
ト抽出停止中にその低温ゾーンに長時間位置した場合、
炉床は他の位置の炉床に比べかなり低温となる。その結
果加熱中のビレット温度分布は、ビレット装入時の炉床
温度に大きく影響されることになる。しかし、従来はビ
レット装入時の炉床温度は、一定もしくはビレット抽出
側の炉床温度とされており、特に非定常な操業を行って
いる場合は炉床温度の影響によって、時々刻々のビレッ
ト温度演算精度が低下し、抽出温度予測精度が低くなる
ため制御精度が悪化するという問題点があった。
【0004】そのための回転炉床式加熱炉抽出時のビレ
ット温度制御方法としては、加熱炉から抽出される丸ビ
レットの横断面温度分布を予測演算し、その演算結果か
ら求めた最大温度偏差が、丸ビレットの温度偏差−偏肉
率相関関係に基づき予め求めた偏肉発生警戒基準以上と
なった場合には加熱条件を変更し、また、前記基準値よ
りも大きい偏肉不良発生基準値以上となった場合には加
熱炉からの丸ビレットの抽出または穿孔を中断する方法
(特公昭60−12129号公報)が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記特公昭60−12
129号公報に開示の方法は、炉内各ゾーンの炉温とビ
レットの鋼種、直径、炉内ビレット間隔から時々刻々の
炉床とビレットの温度を演算し、抽出時のビレット最大
温度偏差を予測演算するもので、前記ビレット装入時の
炉床温度に起因するビレット温度演算精度の低下を解消
するまでには至っていない。
【0006】この発明の目的は、前記回転炉床式加熱炉
におけるビレット装入時の炉床温度に起因するビレット
温度演算精度の低下を防止し、加熱制御精度を向上させ
て穿孔圧延時の周方向偏肉を低減できる回転炉床式加熱
炉の抽出ビレット温度制御方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
を解決すべく種々試験研究を行った。その結果、炉床を
周方向および厚み方向および/または半径方向の複数点
に分割し、各々の点の炉床温度を連続的に演算し、その
結果に基づいてビレット装入時には、最も近い位置の炉
床温度をビレット装入時の炉床温度としてビレット温度
を演算し、その結果に基づいて各ゾーンの設定炉温を演
算することによって、ビレット装入時の炉床温度に起因
するビレット温度演算精度の低下を大幅に抑制できるこ
とを究明し、この発明に到達した。
【0008】すなわちこの発明は、継目無鋼管の回転炉
床式加熱炉の抽出ビレット温度制御方法において、加熱
炉の複数点の炉床温度を加熱炉各ゾーンの実績炉温およ
び炉床の炉内位置情報に基づいて連続的に演算してビレ
ットの加熱炉装入位置の炉床温度を決定し、該決定した
加熱炉装入位置の炉床温度に基いて加熱中のビレット平
均温度・温度分布を演算し、回転炉床式加熱炉各ゾーン
の設定炉温を演算制御することを特徴とする回転炉床式
加熱炉の抽出ビレット温度制御方法である。
【0009】
【作用】この発明においては、加熱炉の複数点の炉床温
度を加熱炉各ゾーンの実績炉温および炉床の炉内位置情
報に基づいて連続的に演算してビレットの加熱炉装入位
置の炉床温度を決定し、該決定した加熱炉装入位置の炉
床温度に基いて加熱中のビレット平均温度・温度分布を
演算する。具体的には、回転炉床式加熱炉の炉床を加熱
炉の周方向、厚み方向および/もしくは半径方向の複数
点に分割し、各々の点の炉床温度を操業開始から回転炉
床式加熱炉各ゾーンの実績炉温および炉床の各点の炉内
位置情報に基づき連続的に演算する。その結果に基づい
てビレット装入時には最も近い位置の炉床の温度をビレ
ット装入時の炉床温度としてビレット温度計算を行い、
その結果より、回転炉床式加熱炉各ゾーンの設定炉温を
演算して制御するから、ビレット装入時の炉床温度に起
因するビレット温度演算精度の低下を解消することがで
きる。
【0010】
【実施例】以下にこの発明の詳細を実施の一例を示す図
1ないし図4に基づいて説明する。図1はこの発明方法
の実施状態を示す模式図、図2はピアサーでの穿孔圧延
状況の説明図、図3はビレットの周方向偏熱とピアサー
後の偏肉率の相関を表す相関図、図4はビレット装入時
の炉床温度が通常よりかなり低い場合に本発明法を用い
た場合とビレット装入時の炉床温度を一定とした従来法
の場合の加熱制御の違いを示すもので、(A)図は加熱
炉各ゾーンと炉温との関係を示すグラフ、(B)図は加
熱炉各ゾーンとビレット周方向偏熱との関係を示すグラ
フである。図1に示すとおり、装入機1により回転炉床
式加熱炉2中の炉床3上にビレット4が装入される。回
転炉床式加熱炉2中には、通常炉床3上に複数本のビレ
ット4が同時に加熱されており、炉床3の回転にともな
い加熱炉中を進行する間に加熱される。加熱炉にて所定
温度に加熱されたビレット4は、抽出機5にて1本毎に
加熱炉から抽出される。その後ビレット4は、図2に示
すとおり、ピアサーにてロール6とプラグ7および図示
していないガイドシューにて穿孔圧延され、中空素管8
となる。加熱炉2には、各ゾーンに図示していない熱電
対が取り付けられている。また、加熱炉2には、炉床お
よび炉内ビレット位置をトラッキングするための図示し
ていないパルスジェネレータも取り付けられている。
【0011】演算制御装置9は、上記各ゾーンの熱電対
から回転炉床式加熱炉2の各ゾーンの実績温度およびパ
ルスジェネレータからの炉床3及びビレット4のトラッ
キング情報が時々刻々に入力されると共に、図示しない
上位演算装置からビレット毎の鋼種、寸法、炉内ビレッ
ト間隔等温度計算に必要な情報が入力されている。演算
制御装置9は、回転炉床式加熱炉2の炉床3を加熱炉の
周方向及び厚み方向及び/もしくは半径方向にメッシュ
分割を行う。炉床3初期温度は、操業開始前は室温であ
ると仮定して決定する。その後、演算制御装置9は、各
々のメッシュの炉床温度を操業開始から各ゾーンの熱電
対から入力される実績炉温およびパルスジェネレータか
ら入力される炉床3の各点の位置情報に基づき、連続的
に演算する。演算制御装置9による炉床温度の演算は、
例えば進行方向と厚さ方向の2次元の場合は、以下の
(1)〜(3)式に解く事により求める。
【0012】
【数1】
【0013】但し C:炉床の比熱 ρ:炉床の密度 T:炉床の温度 t:時間 X,Y:炉床の座標軸(進行方向、厚さ方向) λ:炉床の熱伝導率 Fc:炉床上面の炉壁に対する形態係数 Fb:炉床上面のビレットに対する形態係数 Φc:炉床上面と炉壁間の総括熱吸収率 Φb:炉床上面とビレット間の総括熱吸収率 Φa:炉床下面と大気間の総括熱吸収率 Tb:ビレット表面温度 Tc:ビレット存在ゾーンの炉壁実績温度 Ta:大気温度 Tu:炉床上表面温度 Tl:炉床下表面温度 n:炉床表面の法線方向
【0014】ただし、炉床温度演算時においては、炉床
の各点に熱電対を埋めこんでおき、その実測値に基づき
炉床各点の計算温度を補正するようにすればさらによい
演算精度が得られる。その結果に基づいてビレット装入
時には最も近い位置の炉床の温度を装入時の炉床温度と
してビレット温度計算を行う。演算制御部9は、ビレッ
ト温度計算結果を用いて、回転炉床式加熱炉各ゾーンの
設定炉温を以下のように計算する。設定炉温の計算方法
は、従来種々の方法が提案されており、例えば以下の方
法により求められる。すなわち、設定炉温の演算は、目
標抽出温度条件((4)式)および目標抽出周方向温度
偏差の条件((5)式)を満たし、炉尻温度を下げ、排
ガスによる熱損失を減らすための評価関数((6)式)
を最小にする設定炉温を線形計画法により求めるのであ
る。ビレットの目標抽出周方向温度偏差は、以下のよう
な物理的な意味を持っている。すなわち、図3は横軸に
ビレットの周方向偏熱を、縦軸にピアサー圧延後の偏肉
率をとって表した両者の相関を示す図である。図3から
ピアサー後の偏肉をある目標範囲内にするには、ビレッ
トの周方向の偏熱をある目標内にすることが必要である
ことが分かる。
【0015】
【数2】
【0016】但し Tmm:現状炉温時の予測抽出ビレ
ット平均温度 Tsm:現状炉温時の予測抽出ビレット周方向偏熱 Tmo:目標抽出ビレット平均温度 Tso:目標抽出ビレット周方向偏熱 Ti:iゾーンの現状炉温 Xi:iゾーンの設定炉温 αi:iゾーン炉温変化の抽出時ビレット平均温度に対
する影響係数 βi:iゾーン炉温変化の抽出時ビレット周方向偏熱に
対する影響係数 Wi:ゾーン毎の重み係数
【0017】図4は、4つのゾーンから構成されている
回転炉床式加熱炉において、ビレット装入時の炉床温度
が通常よりかなり低い場合において、本発明方法による
温度制御を行った場合と、従来方法(ビレット装入時の
炉床温度を一定)で温度制御を行った場合のビレット温
度制御結果を比較したものである。図4(A)図および
(B)図に示すとおり、破線で示す従来法の場合は、ビ
レット温度が大きく変動している場合には、ビレット温
度計算誤差が発生し制御精度が悪化するが、実線で示す
本発明法の場合は、ビレット装入時の炉床温度変動時に
おいても精度のよい制御ができている。
【0018】
【発明の効果】以上述べたとおり、この発明方法によれ
ば、回転炉床式加熱炉において、炉床温度を連続的に計
算することにより、加熱中のビレット温度計算精度が向
上し、その結果加熱制御精度を向上でき製管時の周方向
偏肉を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明方法の実施状態を示す模式図である。
【図2】ピアサーでの穿孔圧延状況の説明図である。
【図3】ビレットの周方向偏熱とピアサー後の偏肉率の
相関を表す相関図である。
【図4】炉床温度が通常よりかなり低い場合に本発明法
を用いた場合とビレット装入時の炉床温度を一定とした
従来法の場合の加熱制御の違いを示すもので、(A)図
は加熱炉各ゾーンと炉温との関係を示すグラフ、(B)
図は加熱炉各ゾーンとビレット周方向偏熱との関係を示
すグラフである。
【符号の説明】
1 ビレット装入機 2 回転炉床式加熱炉 3 炉床 4 ビレット 5 ビレット抽出機 6 圧延ロール 7 プラグ 8 中空素管 9 演算制御装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 継目無鋼管の回転炉床式加熱炉の抽出ビ
    レット温度制御方法において、加熱炉の複数点の炉床温
    度を加熱炉各ゾーンの実績炉温および炉床の炉内位置情
    報に基づいて連続的に演算してビレットの加熱炉装入位
    置の炉床温度を決定し、該決定した加熱炉装入位置の炉
    床温度に基いて加熱中のビレット平均温度・温度分布を
    演算し、回転炉床式加熱炉各ゾーンの設定炉温を演算制
    御することを特徴とする回転炉床式加熱炉の抽出ビレッ
    ト温度制御方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013112873A (ja) * 2011-11-30 2013-06-10 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp 回転炉床式加熱炉の制御方法およびその方法を用いる継目無管の製造方法
CN109604343A (zh) * 2018-12-27 2019-04-12 太原科技大学 一种用于斜轧穿孔工艺前镁棒的均匀加热及保温装置

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