JPH11293349A

JPH11293349A - 連続加熱炉の温度制御方法及びその装置

Info

Publication number: JPH11293349A
Application number: JP10266998A
Authority: JP
Inventors: Keiji Morioki; 啓司森沖
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-04-14
Filing date: 1998-04-14
Publication date: 1999-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】原単位の悪化を防止し、生産性の向上が図れ
る加熱炉の温度制御方法及びその実施に使用する装置を
提供すること。【解決手段】実測圧延温度計算手段８にて計算された
実測圧延温度を取込み、補正された設定温度の実行中で
あるか否かを判断する。実行中でない場合は、最新の鋼
材Ｓ_iの実測圧延温度の平均値が、その前の鋼材Ｓ_i-1
のそれより低いか否かを判断する。ここでYES の場合
は、前回より低い値を示す鋼材がｍ本連続しているか否
かを判断する。ｍ本連続している場合は、鋼材Ｓ_iの実
測圧延温度の平均値が補正閾値を下回ったか否かを判断
する。補正閾値を下回った場合は、補正量テーブル18を
用いて補正設定温度を計算し、強制実行指示フラグをON
にする。そして設定温度選択手段19にて補正された設定
温度を選択する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱間圧延設備内の
圧延機へ与えるべき複数の被処理材を、連続的に加熱す
る連続加熱炉の温度制御方法及びその実施に使用する装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】製鋼工場で鋳込まれた鋳片は、分塊工場
で鋼片に加工され、その後手入れ工程を経て、圧延工場
の加熱炉へ搬送され、その加熱炉で連続的に所定温度に
加熱された後、圧延機へ移送されて圧延される。この連
続加熱炉においては、圧延機での目標圧延温度に、加熱
炉からの抽出時点から圧延機での圧延開始時点までの予
想降下温度を加えた値を目標加熱温度とする。そして、
加熱炉へ搬入された時点の鋼材温度を初期値とし、炉内
雰囲気温度又は炉壁温度から炉内における鋼材上昇温度
を伝熱計算により求め、また操業条件により決定されて
いる抽出ピッチから鋼材の移動速度を予測し、これらの
値を用いて算出した値（抽出位置での鋼材温度）が、目
標加熱温度となるように加熱炉の温度が設定される。

【０００３】なお加熱炉へ搬入された時点の鋼材温度
（初期値）は、前工程の切断時点の鋼材温度を用いた伝
熱計算により求めるか、又はこの値を炉内に設置した温
度計の実測値で補正した値を用いる。そして抽出位置で
の鋼材温度が、目標加熱温度を少なくとも確保し、しか
も圧延時の鋼材温度（実測圧延温度）が目標圧延温度の
下限管理値を下回らないように、フィードバック制御が
実施される。

【０００４】この方法では、炉内における鋼材上昇温度
の計算値、及び伝熱計算で求めた初期値の誤差を求める
には、炉内温度を実測する必要がある。炉内に温度計を
設置して測定する場合、炉壁又は火炎からの外乱放射エ
ネルギを遮断するには大掛かりな設備を要し、しかも完
全に遮断することは困難である。そこで本出願人は、炉
内温度測定の必要がない加熱炉の温度制御方法を特公平
３−32605 号公報にて開示している。この方法では、実
測圧延温度と目標圧延温度との偏差、及び実測値に基づ
いて求めた降下温度（実績降下温度）と予想降下温度と
の誤差に基づいて、目標加熱温度をフィードバック補正
する。

【０００５】また炉内において、鋼材は、水冷等の冷却
手段により冷却されている柱（固定ビーム、移動ビー
ム）で支持されて炉長方向へ移送される。従って抽出時
の鋼材においては、柱と接触した部分が、接触しなかっ
た部分より温度が低くなっており、いわゆるスキッドマ
ークが生じている。このスキッドマーク部は、圧延機の
負荷を増大させ、場合によっては圧延機をトリップする
ことがある。

【０００６】しかしながら上述した方法は、抽出時点で
の各鋼材温度が目標加熱温度（目標抽出温度）を満足す
ることのみを意図しており、スキッドマーク部の存在を
制御に反映させることは行われていない。これに対処す
べく、本出願人は、実測圧延温度の平均値から最小値を
減算してスキッドマーク幅とし、このスキッドマーク幅
と実績降下温度と圧延温度の下限管理値とを加算した値
を修正目標抽出温度として温度制御する方法を特開平８
−337818号公報にて開示している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、実際の操業
においては、抽出ピッチの上昇、鋼材サイズの増大、鋼
種の変更、又は圧延スケジュールの変更等の種々の事情
により、実測圧延温度が目標圧延温度を下回ることがあ
る。抽出ピッチは、圧延サイズ・施工・鋼種等によりあ
る程度決まっているが、オペレータの技術差、加熱条件
等により、変化する。また型替え直後は、製品サイズ、
表面傷の確認のために抑制され、その後、徐々に加速す
る制御も行われている。そこで上述した事情により目標
圧延温度以下となることが予測される場合は、加熱炉の
設定温度を上げるが、加熱炉は熱慣性が大きいために、
設定温度の上昇が鋼材温度に反映されるまでに通常３分
から５分かかる。従ってこの追従を待つ必要があり、圧
延機において無駄な電力が消費され、原単位を悪化さ
せ、また生産性の低下に繋がる。

【０００８】本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたも
のであり、実測圧延温度が目標圧延温度を下回ることを
予測して事前に設定温度を上昇させることにより、原単
位の悪化を防止し、生産性の向上が図れる加熱炉の温度
制御方法及びその実施に使用する装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
圧延機へ与えるべき複数の被処理材を連続的に加熱する
連続加熱炉の温度を制御する方法において、圧延時の被
処理材の温度を測定し、得られた値を１個体前の値と比
較し、比較の結果、当該値が１個体前の値より低いこと
が所定回連続したときに連続加熱炉の設定温度を所定量
だけ上昇させ、その後、下降させることを特徴とする。

【００１０】また、請求項６記載の発明は、熱間圧延設
備内の圧延機へ与えるべき複数の被処理材を、連続的に
加熱する連続加熱炉の温度を制御する装置において、圧
延時の被処理材の温度を測定する手段と、この測定値と
１個体前の測定値とを比較する手段と、比較の結果、当
該測定値が１個体前の測定値より低いことが所定回連続
したときに連続加熱炉の設定温度を所定量だけ上昇させ
る指令を出力する手段とを備えることを特徴とする。

【００１１】請求項２記載の発明は、連続加熱炉から圧
延機に与えた被処理材の圧延中、前記被処理材の複数箇
所で測定して得た被処理材の温度の平均値、及び連続加
熱炉から抽出された時点の前記被処理材の抽出温度を用
いて、予め定めた被処理材の目標抽出温度を補正し、被
処理材の抽出温度が補正した目標抽出温度となるように
前記連続加熱炉の温度を設定し、この設定温度に基づい
て、圧延機へ与えるべき複数の被処理材を連続的に加熱
する連続加熱炉の温度を制御する方法において、得られ
た前記平均値を１個体前の平均値と比較し、当該平均値
が１個体前の平均値より低いことが所定回連続したとき
に連続加熱炉の設定温度を、処理条件及び／又は被処理
材に対応した所定量だけ上昇させ、その後、下降させる
ことを特徴とする。

【００１２】これらの発明にあっては、設定温度を上昇
させた後、実際に炉内温度が上昇するまでには時間がか
かるが、実測圧延温度の最小値が目標圧延温度下限値を
割る前に炉内温度の上昇を完了することができるので、
後工程の圧延時に負荷の増大、圧延機のトリップ等の処
理不良が発生することを未然に防止することができる。
また実測圧延温度の低下が所定回以上連続した場合にの
み設定温度を上昇させるので、１個体のみの値が低下
し、その後、値が復活するような場合には、設定温度を
上昇させない。従ってこのような場合に設定炉温補正機
能が作用し、後続の被処理材の実測圧延温度が過剰に高
くなることがない。

【００１３】請求項３記載の発明は、請求項１又は２に
おいて、前記連続加熱炉の設定温度の上昇量は、前記連
続加熱炉から抽出する被処理材の単位時間当たりの数量
に基づいて決定することを特徴とする。

【００１４】炉内温度の上昇遅れ時間と、連続加熱炉か
ら抽出する被処理材の単位時間当たりの数量（抽出ピッ
チ；個／単位時間又はｔ／単位時間等）とを考慮した温
度上昇量を使用するので、目標圧延温度下限値割れを確
実に防止することができる。

【００１５】請求項４記載の発明は、請求項１、２又は
３において、連続加熱炉の設定温度は、前記平均値が所
定回連続して前回の値より低下し、しかも前記平均値が
所定の閾値より小さくなったときに上昇させることを特
徴とする。

【００１６】これにより、平均値が所定回連続して前回
の値より低下しているが、前記平均値が所定の閾値より
小さくなっていない場合に、設定温度を上昇させること
がなく、設定温度上昇のタイミングが早くなり過ぎるこ
とを抑制して、消費電力の増大を最小限に留めることが
可能である。

【００１７】請求項５記載の発明は、請求項１〜４のう
ちいずれかにおいて、連続加熱炉の設定温度の上昇は、
被処理材の型替えまでの本数が所定数より小さい場合は
実施しないことを特徴とする。

【００１８】炉内温度の上昇が完了する前、又は完了し
た直後に型替えが行われることを防止することができ
る。従って設定温度の変更が繰り返される回数を低減し
て、原単位の悪化を抑制することが可能である。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、本発明に
係る連続加熱炉の温度制御装置における制御ブロック図
であり、熱間圧延設備の要部を合わせて示す。図２〜４
は本発明方法の処理手順を示すフローチャートである。
熱間圧延設備内において、パスライン上流側に加熱炉１
が配設されており、その下流側に圧延機２が設置されて
いる。加熱炉１は、燃焼制御装置５によってその燃焼を
制御されるようになしてある。被加熱材である鋼材
Ｓ₁，Ｓ₂…Ｓ_i…Ｓ_nは、加熱炉１へ順次搬入され、
炉長方向へ移送される間に加熱されて抽出口から抽出さ
れる。抽出された鋼材Ｓは圧延機２へ導かれ圧延され
て、製品化される。圧延機２の所定位置（例えば第１竪
型圧延機の出側）には、鋼材温度を測定する圧延温度計
３が設けられている。

【００２０】先ず、鋼材Ｓの種類、サイズ、圧延条件、
仕向け先等のデータに基づいて目標圧延温度を上位計算
手段４にて算出する（ステップＳ１）。目標抽出温度計
算手段６では、この目標圧延温度と、予め与えられてい
る予想降下温度・スキッドマーク幅基準値テーブル７の
データとを用いて目標抽出温度を計算する（ステップＳ
２）。

【００２１】そして１本めの鋼材Ｓ₁のための処理か否
かを判断し（ステップＳ３）、１本めである場合は、目
標抽出温度変更手段14での処理を行わず、在炉時間計算
手段15にて、抽出ピッチに基づき、鋼材Ｓの在炉時間を
計算する（ステップＳ４）。２本め以降である場合は、
目標抽出温度を補正するための処理（ステップＳ５）
を、図３に示す処理手順に沿って実施する。

【００２２】先ず、圧延機２に設けられた圧延温度計３
によって、第１竪型圧延機を出た鋼材Ｓの温度が全長に
渡って複数箇所で検出され、実測圧延温度が実測圧延温
度計算手段８にて計算される（ステップＳ51）。実測降
下温度計算手段９では、得られた実測圧延温度と、目標
抽出温度とから実測降下温度を計算し、その値は、前回
値がある場合、前回値との比較により平滑化手段10にて
平滑化される（ステップＳ52）。またスキッドマーク幅
計算手段11では、鋼材Ｓの全長にわたる実測圧延温度の
平均値から最小値を減算してスキッドマーク幅を計算す
る。得られたスキッドマーク幅は平滑化手段12にて平滑
化される（ステップＳ53）。そして目標抽出温度補正手
段13にてこれらの値を加算し、目標抽出温度の補正量が
計算される（ステップＳ54）。目標抽出温度変更手段14
では得られた目標抽出温度の補正量に基づいて目標抽出
温度を変更する（ステップＳ55）。目標抽出温度の変更
後は、ステップＳ４へ進み、在炉時間の計算を行う。

【００２３】加熱炉１内を移送される鋼材Ｓが、得られ
た在炉時間で、変更された又は変更されていない目標抽
出温度に達するような加熱炉１の設定温度が設定温度計
算手段16にて計算される（ステップＳ６）。このように
加熱炉１の設定温度は、処理の１本めでは、予想降下温
度・スキッドマーク幅基準値テーブル７の予想降下温度
及びスキッドマーク幅を用いて計算され、２本め以降は
実績値をフィードバックして計算される。

【００２４】次に、同型の鋼材Ｓがｉ本以上抽出された
か否かを判断し（ステップＳ７）、ｉ本以上である場合
は、設定温度補正手段17にて、図４に示す如く設定温度
補正処理を行う（ステップＳ８）。設定温度補正処理で
は、先ず、実測圧延温度計算手段８にて計算された実測
圧延温度を取込み（ステップＳ81）、補正された設定温
度の実行中であるか否かを判断する（ステップＳ82）。
実行中でない場合は、最新の鋼材Ｓ_iの実測圧延温度の
平均値が、その前の鋼材Ｓ_i-1のそれより低いか否かを
判断する（ステップＳ83）。ここでYES の場合は、前回
より低い値を示す鋼材がｍ本連続しているか否かを判断
する（ステップＳ84）。ｍ本連続している場合は、鋼材
Ｓ_iの実測圧延温度の平均値が、後述する補正閾値を下
回ったか否かを判断する（ステップＳ85）。補正閾値を
下回った場合は、補正量テーブル18を用いて補正設定温
度を計算し、強制実行指示フラグをONにする（ステップ
Ｓ86）。そして設定温度選択手段19にて補正された設定
温度を選択する（ステップＳ９）。

【００２５】ステップＳ82で既に補正設定温度の実行中
である場合、ステップＳ83で鋼材Ｓ _iの実測圧延温度が
鋼材Ｓ_i-1の値より高い場合、ステップＳ84で実測圧延
温度の低下傾向がｍ本連続していないと判断された場
合、及びステップＳ85で補正閾値を下回っていない場合
は、強制実行指示フラグをONにすることなくステップＳ
９へ進み、設定温度選択手段19にて補正されていない設
定温度を選択する。

【００２６】ステップＳ７で、ｉ本以上でないと判断さ
れた場合は、直接ステップＳ９へ進み、補正されていな
い設定温度を選択する。設定温度選択手段19でいずれか
の設定温度が選択されると、その値が燃焼制御装置５へ
出力される（ステップＳ10）。

【００２７】燃焼制御装置５は、補正された設定温度が
与えられた場合、その温度を所定時間保持した後、補正
前の温度に戻す。また型替え（サイズ替え、鋼種替え
等）が数本後に実施される、又は圧延が休止されるとい
う情報が、加熱炉１から燃焼制御装置５へ与えられてい
る場合は、補正された設定温度を用いず、通常の設定温
度を保持する。これにより原単位の悪化を防止すること
ができる。

【００２８】また実測圧延温度の低下が所定回以上連続
することにより、その傾向を判定するので、１回だけの
異常値（低下）によって設定温度の補正機能が作用して
後続材の温度が過剰に高くなるということがない。

【００２９】図５は、本発明方法を示す概念図である。
圧延機で圧延される鋼材の目標圧延温度が前述した如
く、鋼材の種類、サイズ、圧延条件、仕向け先等のデー
タに基づいて設定してあり、また、圧延機で鋼材を支障
無く圧延するために、鋼材の目標圧延温度の下限管理値
が鋼材の材質及び種類等に基づいて定めてある。本発明
にあっては、目標圧延温度よりα℃だけ高い値を、設定
温度の補正閾値として設定しておく。そして目標圧延温
度を満足していた実測圧延温度が、例えば３本連続して
低下し、しかも補正閾値を下回った時点で設定温度の補
正を実施する。従来の制御方法で実測圧延温度の低下に
対応する場合は、実測圧延温度の平均値が目標圧延温度
を低下した時点で補正が実施される。従って図５に示す
場合は、４本分だけ対応が遅れている。

【００３０】そして設定温度を補正した後、実際に炉内
温度が上昇するまでに、３本の鋼材が処理されるとして
も、本発明方法による場合は実測圧延温度の最小値が目
標圧延温度の下限管理値を割らないが、従来方法による
場合は下限管理値を割っている。従って従来方法を用い
た場合は、後工程の圧延処理時に負荷の増大、圧延機の
トリップ等の処理不良が発生するが、本発明方法を用い
た場合は、これを未然に防止することができる。

【００３１】なお、目標圧延温度は、前述した如く、下
限管理値とは別個に定めてもよいが本発明はこれに限ら
ず、目標圧延温度の下限管理値に基づいて、これに前述
したスキッドマーク幅及び予め定めた安全温度を加えた
値としてもよい。この場合、可及的に低い目標圧延温度
を設定することができ、それによって加熱炉の負荷が低
減される。

【００３２】

【実施例】従来方法及び本発明方法を用いた具体的な制
御例を夫々図６、７に示す。鋼材Ｓとして、長さ70mmの
中空丸鋼を用い、抽出ピッチを１本／分としている。図
２に示す処理は、ステップＳ５の処理を飛ばして30秒毎
に行い、図３に示す処理（ステップＳ５）は鋼材Ｓを抽
出する都度行い、図４に示す処理（ステップＳ８）は30
秒毎に行う。また設定温度の補正閾値と目標圧延温度と
の差αは30℃としている。設定温度補正手段17で用いる
補正量テーブル18は、過去の経験に基づいて決定されて
おり、例えば図８に示す如く、抽出ピッチに対応してい
る。また抽出ピッチ及び鋼片サイズに対応したものを用
いてもよい。なお４分30秒後に、目標圧延温度下限値が
下降しているが、これは鋼材の材質変更によるものであ
る。

【００３３】従来方法では、図６に示した如く、実測圧
延温度の低下が連続しており、実測圧延温度の平均値が
目標圧延温度を下回った鋼材の次の処理タイミング、即
ち８分30秒後から加熱炉１の設定温度が上昇している。
しかしながら実測炉内温度は追従が遅れるため、実測圧
延温度は下がり続け、10分後（11本めの鋼材）では実測
圧延温度の最小値が目標圧延温度の下限管理値を下回っ
た。

【００３４】これに対し、本発明方法では、図７に示し
た如く、実測圧延温度が２本連続して低下した時点で、
設定温度の補正が実施され、その後、さらに５本の鋼材
の実測圧延温度が低下するが、実測圧延温度の最小値は
目標抽出温度下限値（目標圧延温度下限管理値）を下回
らず、再び上昇し始めている。従って実測圧延温度の最
小値が目標圧延温度の下限管理値を下回ることは無かっ
た。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明に係る連続加熱炉の
温度制御方法及びその実施に使用する装置は、実測圧延
温度が目標圧延温度を下回ることを予測して事前に加熱
炉の設定温度を上昇させることにより、実測圧延温度の
最小値が目標圧延温度下限値を割る前に炉内温度の上昇
を完了することができるので、後工程の圧延時に負荷の
増大、圧延機のトリップ等の処理不良が発生することを
未然に防止することができ、また原単位の悪化を防止
し、生産性の向上が図れる等、本発明は優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る連続加熱炉の温度制御装置におけ
る制御ブロック図である。

【図２】本発明に係る連続加熱炉の温度制御方法の処理
手順を示すフローチャートである。

【図３】図２に示す目標抽出温度補正の処理手順を示す
フローチャートである。

【図４】図２に示す設定温度補正の処理手順を示すフロ
ーチャートである。

【図５】本発明方法を示す概念図である。

【図６】従来方法を用いた具体的な制御例を示すグラフ
である。

【図７】本発明方法を用いた具体的な制御例を示すグラ
フである。

【図８】図１の設定温度補正手段で用いる補正量テーブ
ルを示すグラフである。

【符号の説明】

１加熱炉２圧延機３圧延温度計５燃焼制御装置８実測圧延温度計算手段９実測降下温度計算手段 11 スキッドマーク幅計算手段 17 設定温度補正手段 18 補正量テーブル 19 設定温度選択手段Ｓ₁，Ｓ₂…Ｓ_i…Ｓ_n 鋼材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧延機へ与えるべき複数の被処理材を連
続的に加熱する連続加熱炉の温度を制御する方法におい
て、圧延時の被処理材の温度を測定し、得られた値を１個体
前の値と比較し、比較の結果、当該値が１個体前の値よ
り低いことが所定回連続したときに連続加熱炉の設定温
度を所定量だけ上昇させ、その後、下降させることを特
徴とする連続加熱炉の温度制御方法。
【請求項２】連続加熱炉から圧延機に与えた被処理材
の圧延中、前記被処理材の複数箇所で測定して得た被処
理材の温度の平均値、及び連続加熱炉から抽出された時
点の前記被処理材の抽出温度を用いて、予め定めた被処
理材の目標抽出温度を補正し、被処理材の抽出温度が補
正した目標抽出温度となるように前記連続加熱炉の温度
を設定し、この設定温度に基づいて、圧延機へ与えるべ
き複数の被処理材を連続的に加熱する連続加熱炉の温度
を制御する方法において、得られた前記平均値を１個体前の平均値と比較し、当該
平均値が１個体前の平均値より低いことが所定回連続し
たときに連続加熱炉の設定温度を、処理条件及び／又は
被処理材に対応した所定量だけ上昇させ、その後、下降
させることを特徴とする連続加熱炉の温度制御方法。
【請求項３】前記連続加熱炉の設定温度の上昇量は、
前記連続加熱炉から抽出する被処理材の単位時間当たり
の数量に基づいて決定することを特徴とする請求項１又
は２記載の連続加熱炉の温度制御方法。
【請求項４】前記連続加熱炉の設定温度は、前記平均
値が所定回連続して前回の値より低下し、しかも前記平
均値が所定の閾値より小さくなったときに上昇させるこ
とを特徴とする請求項１、２又は３記載の連続加熱炉の
温度制御方法。
【請求項５】前記連続加熱炉の設定温度の上昇は、被
処理材の型替えまでの本数が所定数より小さい場合は実
施しないことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれ
かに記載の連続加熱炉の温度制御方法。
【請求項６】熱間圧延設備内の圧延機へ与えるべき複
数の被処理材を、連続的に加熱する連続加熱炉の温度を
制御する装置において、圧延時の被処理材の温度を測定する手段と、この測定値
と１個体前の測定値とを比較する手段と、比較の結果、
当該測定値が１個体前の測定値より低いことが所定回連
続したときに連続加熱炉の設定温度を所定量だけ上昇さ
せる指令を出力する手段とを備えることを特徴とする連
続加熱炉の温度制御装置。