JPS5845324A - 連続加熱炉の炉温設定方法 - 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】 本発明はスラブ等を加熱する連続加熱炉の炉温設定方法
に関する。

連続加熱炉（以下単に加熱炉と記す）ではエネルギーの
消費を少なく抑えながら被加熱材料を後工程に適し九温
度に加熱するとともに目標の生産量を確保するように操
業されなければならない。

この加熱炉を操業する上での最も大きな問題は、炉内の
負荷が変動した場合、すなわち、寸法の異った被加熱材
料が同じ炉内に混在すゐ場合、炉温をどのように設定す
るかである。

このことを第１図を用いて説明すると、バーナー２を具
える加熱炉１の内部には抽出口から奥に向かって被加熱
材料としてのスラブ８□、８１・・・。

ｌｉｔ・・・、　８ｍが配列され、スラブＳ１〜１ｉｉ
−□とスラブＢ１〜Ｉｎとの寸法、たとえば、厚さが異
る場合、厚みの薄いスラブ８．〜８１−１を対象にして
炉温を設定する左、厚いスラブｓ１〜８ｎが焼砂不足と
なって後工程に大きな支障を与える。逆に厚いスラブ１
１ｉ〜Ｉｎを対象にして炉温を設定するとスラブＳ１よ
りも抽出口側にあるスラブ８１〜ｓ１−□が焼けすぎと
なｐ１スケールが増大するだけでなくエネルギーを浪費
することになる。

周知の如く、加熱炉の実際の湿度が設定値に到達する壕
でにはかなりの時間を必要とすることから、スラブ１ケ
１ケを対象にしてそれぞれ温度設定することは不可能で
ある。

そこで、スラブを抽出する時間間隔すなわち抽出ピッチ
を変えてスラブが所定の１度に到達した時点でこれを抽
出する方法も考えられるが、後工程との関係でこの抽出
ピッチをむやみに犬きく変更できない場合が多い。

したがって従来は、加熱炉の特性を考慮し乍らスラブＳ
１よシも抽出口側にあるスラブＳ１〜５１−８が焼けす
ぎないように、あるいは、これらのスラブの中のいくつ
かが焼けすぎたとしてもその数が極力少なくなることを
念願におき、少なくともスラグＳ１が目標抽出湿度に到
達するように加熱炉の炉温をオペレータが設定していた
。

このように、オペレータが炉温を設定する場合には、炉
内の全スラブに対して５寸法情＠、現在の一度情報、目
標抽出温に情報および抽出ピッチ情報等を悉く熟知して
いなければならず、オペレータの勘によるｍ業には自ず
と限界があシ、綿密な炉温の設定は不１Ｊ能であった。

本発明は王妃の点に鑑みてなされたもので、オペレータ
の勘に頼ることなく、エネルギーの消費を最低に抑えな
がら被加熱材料を後工程に適した１１ｆに加熱するとと
もに目標とする生産ｆを確保し得る炉温設定方法の提供
を目的とする。

以下、添付図面を参照して本発明の一実施例について説
明する。

一般に加熱炉は熱容量が犬きく炉の時定数が大きくなる
ため、フィードバック制御によって炉温を制御したので
はその効果が少ない。そこで、現在時刻における炉の状
態から将来時刻の炉の状態を予測して炉温を設定するフ
ィードフォワード制御が有効である０本発明はこの点を
考慮し、抽出口から奥に向かって複数の加熱材料８□ｔ
　Ｓ、ｌ　”％８１、・・・、　ｆｉｎが在炉する加熱
炉において、次の−ｂのステップを踏んで炉温を設定す
るものである。

（荀　被加熱材料Ｓ１よｐも抽出口側に在炉する被加熱
材料８１〜８ｉ−１に対して決定された将来炉温と、被
加熱材料Ｓ１の現狂ｖｉＡ度と、この被加熱材料Ｓ１の
目標抽出温度と、被加熱材料８１〜１ｉ１　（Ｄ抽出予
定時刻とに基づいて、被加熱材料８１が抽出口に将来在
炉する期間の将来炉温を算出するステップ。

（ｂ）　　前記ステップ−）によって算出された将来炉
温か指定炉温を超えた場合、連続加熱炉を指定炉温に保
持したと仮定して被加熱材料Ｓ１の抽出予定時刻に目標
抽出温度が得られるように、この抽出予定時刻から現在
時刻に向かって被加熱材料８１の温度を時間に対応させ
て算出し、この温度が被加熱材料８□〜８１−凰に対し
て決定された将来炉温に基づいて加熱される被加熱材料
！１１の温度に一致し九時点で、被加熱材料８□〜Ｂ１
−１に対して決定された将来炉温を指定炉温に変更する
ステップ。

先ず、ステップｉについて第１図、第２図および第３図
を用いて説明する。

第２図は第１図に示したスラブＳ、〜Ｓｎが順次抽出さ
れる状顧を各タイミング毎に表わした図で、時刻ｔ４は
スラブ８１が抽出口に到達した時刻を表わし、この時刻
七〇を説明上現在時刻とす、る、同様に、時ｊｌｔｔは
スラブｌｉが抽出口に到達する将来時刻であシ、時刻ｔ
１＋１でスラブ８１が抽出される。また、各時刻の間隔
Δｔ１が抽出ピッチであ）、こＯ抽出ビツチノｔ１は、
後工程の圧延等に要すゐ時間、炉の能力、を九は、製品
生産量等で決定される。

仁の第２図に示すように、スラブＳ献現在時刻ｔ１から
将来時ｊｌｌｔｓｔで抽出口に在炉し、同様に、スラブ
ｌｉは将来時ｊｌｔｔから将来時ｓｔｔ＋ｔｔで抽出口
に在炉することになる１ この場合、炉温を常時検出するとともに各スラブの在炉
時間を測定すれば全スラブの現在温度を算出し得、その
後スラブＳ１が抽出口に在炉する期間すなわちｔｌ−１
１謬ノｔ１時間にこのスラブ８．を目標抽出温度に焼き
あげるような将来炉温を決定することができる。

このようにして４１１時間の炉温か決定されるならば、
スラブ８１が抽出口に到達する将来時Ｎｔｓにおけるス
ラブＳ、〜ａｎ　（Ｄ将来温度を算出することができ、
その後スラブ８９が抽出口に在炉する期間すなわちｔ、
−ｔｌ−４１１時間にこのスラブ８．を目標抽出温度に
焼ｔ１あげるような将来炉温を決定することができる。

以下同様にして、スラブＩｌｉが抽出口に到達する将来
時＊４ｔ１におけるスラブＳ１の将来温度を算出し得、
このスラブれが抽出口に在炉する期間すなわちｔｉ＋　
１　　ｔｉ　ｍ４１１時間にこれが目標抽出温度に焼き
あがるような将来炉温を算出することができる。

すなわち、被加熱材料Ｂ１　よりも抽出口側に在炉する
被加熱材料ｓ１〜ｌ１−ｘに対して決定された将来炉温
と、被加熱材料８１の現在温度と、この被加熱材料８１
〜８１の抽出予定時刻とに基づいて、被加熱材料８１　
が抽出口に在炉する期間の将来炉温を算出することがで
きる。

なお、スラブ８１〜５ｎＯＩＬ在温ｆまたは将来溢Ｉｆ
、ならびに、抽出口に在炉する期間の湿度は周知のスラ
ブ伝熱モデル式によって算出し得る。以下、スラブ伝熱
モデル式を用いてスラブ８ｉが抽出口に在炉する期間の
炉ｍ算出法を８考までに説明する。

まず、スラブ伝熱に関するモデル式として次式を用いる
。

ｑｌ　ｃｙ＝　ａ−ｓ　（（＃ｇ−Ｎｋ？＠）’−（＃
ｖ＋１？＠）’）　”　（１）＃ｍ（ｊｔ）工θ−十一
・ｊｔ　　・・・・・・・・・・・・・・・　（２）但
し、 ｑニスラブが吸収する熱量 ＃ｇ：炉温 ＃−二ススラブ現在濃度 ＃ニステアアンボルツマン定数 虐：炉温とスラブに係わる熱吸収係数 ＃１（）ｔ）：ノを時刻後のスラブ温度にニスラブの性
質、寸法に係わる定数 である。

上記（１）式は炉温θｇとスラブの現在温度−１との関
係を表わす開封伝熱の式、―）式はスラブの温度を算出
する式である。

この（１）、（ｉｌ）式から明らかな如く、スラブを炉
に装入する時点の各スラブの１度、検出炉温および在炉
時間を代入することによって、在炉する全スラブ１凰〜
ＩＸＬ　Ｏ現在温度を把握することが可能である。また
、スジ１−Ｑ現在温度および目標抽出湿度ならびに抽出
ピッチを与えるならば、目標抽出温度を達成する将来炉
温−ｇｅ、が決定きれる。

次に１スラブ９．については、その現在湿度、スラブ町
について決定された将来炉温、スラブ−の目標抽出１１
度ならびに抽出ピッチを上記（１）、　（２）式に代入
すれば、このスラブ−の目標抽出温度を達成する将来炉
温θｇ、ｓが決定される。

以下、同様にして、在炉する任意スラブ８ｊが抽出口罠
在炉する将来の期間（Δｔｊ）の炉温を、スラブａｊよ
り抽出口側に在炉するスラブ８１ｘｓｊ−１に対して決
定された将来炉温と、スラグｓｊｏ＠在潟度および目標
抽出温度と、スラブ８重〜８１１の各抽出予定時刻とか
ら将来炉温を決定することができる。第３図はこのよう
にして算出された将来炉温を時間に対応させて示したも
のである。

次に、ステップ伽）について第３図および縞４図を用い
て説明す・る。

ステツプ（＆）によって決定された将来炉温＃ｇ、。

＃ｇ・３・°・・０ｇ・１−１が比較的低い場合、厚み
の大きいスラブＳ１に対しては、第３図に示した如く、
スラブＳ１が抽出口に在炉する期間の炉温を非常に高い
値θｇ、１に設定しないとその目標抽出温度を達成でき
゛ないことがある。通常、加熱炉では操業上許容できる
最大炉温θｇｅｍ＆Ｘがあシ、＃ｇ、ｉ＞’ｇｅｒｎ＆
ｘとなった場合には炉温をθｇ、ｉｔで上昇させること
ができず、従って、スラブＳ１は焼は不足になることは
明らかである。

このように焼は不足が生じると予測された場合には、時
１４ｔ１よシも早く、操業上許容できる最大炉温θｇ、
ｎ＋ａｘ若しくはスラブの種類、寸法等圧よって定まる
最高貯容温度（以下これらを指定温度と百う）に変更し
、スラブＳ１よｐも抽出口側に在炉するいくつかのスラ
ブが若干焼けすぎたとしても、この焼けすぎとなるスラ
ブの数を最小に抑さえ、且つ、スラブ８１に対して目標
抽出温度が得られるようにしなければならない。このよ
うに将来炉温を指定炉温に変更するタイミングをステッ
プｂの処理によって決定するものである。

第４図に示す曲線（実線）Ａは焼は不足と予測されたス
ラグＳ１の、現在時刻ｔ１から抽出時’ＪＪ　ｔｌ＋１
までの予測温度軌跡を示し、曲線（点線）Ｂは、炉温を
指定温度に保持したと仮定し、スラブＳ１の抽出予定時
刻ｔｉ＋　１に目標抽出温度θｓ　＋　ｉ　ｒ　ａｎｙ
　を得るべく抽出予定時刻ｔ１＋１から現在時刻ｔ１に
向かつて、スラブ８１の温度を時間に対応させて算出し
た温蜜軌跡を示している。

通常、スラブＳ１の温度は曲線Ａに示すように熱Ｊ１８
１′を吸収して上昇していくが、曲、％ｌＢは目標抽出
湿度を出発点とし、将来時メｉ　ｔｉｌｔから現在時刻
１゜に向かって熱を放出する軌跡である。このように、
熱を放出し乍ら降下するスラブの温度は上記（Ｚ）式の
右辺を加算から減算に変更すれば容易に算出することが
できる。すなわち、（２）式に代えて次式を使用すれば
よい。

１４″′・ θＳ（Δｔ）＝θＢ−一・Δｔ　・・・・・・・・・（
３）かくして、第４図から明らかなように、スラブＳ１
を目標抽出６，１１度に説きあけるには、曲線Ａと曲ｉ
ａＢとが交叉する時刻ｔＡ！１で、Ｌ（に決定され）こ
将来炉温を指定炉温に変更すれば良いことになる。

すなわち、第５図に示すように、現在時Ｎｔｔから将来
時刻ｔｉｉ＋　１では、抽出口に近いスラブから順次決
定した炉温に設定し、時刻ｔｉｅからスラブＢ１が抽出
される時ｍｔｉ＋□までは前記指定炉温に設定すれば、
焼けすぎとなるスラブの数を最低に抑さえ、且つ、スラ
ブ８１を目標抽出温度に焼きあげることができる。

以上、ステップ＆ｌ　ｂの処理を実施することにより炉
内の全スラブを目標抽出温度に焼きあげる将来炉温を精
度よく決定することができる。

次に第６図は本発明による温度設定方法を実施する温度
設定装置の構成を示すブロック図で、図中１１は後工程
に応じて在炉する全スラブの抽出予定時間を演算する抽
出ピッチ演算装置、戎は被加熱材料が加熱炉に装入され
た時点から、全スラブの現在温度を演算するスラブ温度
演舞装置、１３は上記ステップ１の処理を実施し、抽出
口に近いスラブから順次将来炉温を算出する将来炉温演
算装置、１４は上記ステップｂの処理を実施し、将来炉
温演算装置１３で算出した将来炉温か実現不可能な場合
に、あらかじめ癲定された炉温（指定炉温）を記憶する
炉温テーブル１５のデータに基づいて、将来炉温を指定
炉温に変更するタイはングを決定する炉温変更タイミン
グ演算装置、１６は将来炉温演算装置１３の将来炉温お
よび炉温変更タイ建ング演算装置１４で決定された時刻
を記憶する記憶装置、１７は記憶装置１６の記憶値に基
づいて加熱炉１８に炉温を設定する出力装置をそれぞれ
示す。

第６図において、被加熱材料を抽出する抽出信号若しく
は一定時間毎に発生する信号を起動信号Ｇとして抽出ピ
ッチ貨算装置１１およびスラブ温度演舞装置１２に加え
る左、抽出ピッチ演算装置１１は後工程の種類および所
喪時間尋に応じて全スラブの抽出ピッチを演算し、一方
、スラブ温度演舞装置１２は検出炉温および谷スラブの
在炉時間に基づいて全スラブの現在温度を算出する。

仄に、将来５Ｐ温偵算装置１３は抽出ピッチ演算装置１
１およびスラブ湿度演算装置１２のｉ６号、ならびに、
各スラブの目標抽出温度を基にして、先ず、抽出口に在
炉するスラブについて、これが在炉する期間の将来炉温
を決定し、さらにこれに続くスラブが将来抽出口に在炉
する期間の将来炉温を順次決定する。この場合、スラブ
８１が抽出口に在炉する期間の将来炉温はスラグ８１の
現在温度、スラブ８１の目標抽出温度、スラブＳ１の抽
出予定時刻によシ決定され、スラブＳ＝が抽出口に在炉
する期間の将来炉温はスラブ８１に対して決定され九将
来炉温、スラブ８％の現在温度、スラブＳ−の目標抽出
温度、スラブＪ＊　８ｇの抽出予定時刻によって決定さ
れる。以下、同様にして、全スラブの将来炉温か決定さ
れる。

一方、炉温変更タイミング演算装置１４は、将来炉温演
算装置Ｂが演算した炉温か実現不可能な場合（加熱炉自
体に能力がある場合でもスラブの種類によって最高温度
に制限を受ける場合も含む）、１１ 加熱炉を指定炉温に保持したと仮定してスラブ８１の抽
出予定時刻に目標抽出温度が得られるように、この抽出
予定時刻から現在時刻に向かってスラブ８１の温度を時
間に対応させて算出し、この温度がスラグＳ、〜８ｉ−
１に対して決定され九将来炉温に基づいて加熱されるス
ラブＳ１の温度に一致する時点漠４　ｒ　ｔｉｎ）の時
間信号および炉温テーブル１５の指定炉温信号を記憶装
置１６に加える。

記憶装置１６は将来炉温演算装置Ｕの将来炉温および炉
温変更タイミング演算装置１４の指定炉温を記憶し、出
力装置１７は、時点ｔＡＢ以前は将来炉温演算装置１３
の将来炉温に、時点ｔＡＢ以後は炉温テーブル１５に記
憶された指定炉温にそれぞれ到達するように加熱炉１８
に炉温を設定する。

かくして、第６図に示す炉温設定装置によって。

本発明のステップａ、ｂの処理を行なうことができる。

以上の説明によって明らかな如く、本発明の連続加熱炉
の炉温設定方法によれば、炉内の各スラブに対して、後
工程で最小限必要とする目標抽出温度を確保する炉温を
８度よく設定することが可能となシ、後工程を含めたツ
イン全体の操業の安定性を確保し得るとともにエネルギ
ーの消費量を最低に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の炉温設定方法を適用する連続加熱炉の
被加熱材料の型置状態を示した断面図、第２図はこの被
加熱材料の配置状態の変化を示した説明図、第３図、第
４図および第５図は本発明の炉温設定方法を説明するた
めの時間と′４電との関係を示した線図、第６図は本発
明の炉温設定方法を実施する炉温設定装置の構成を示し
たブロック図である。 ｌ・・・連続加熱炉、２・・・バーナ、１３１〜ａｎ・
・・被加熱材料、１１−・抽出ピッチ演算装置、１２・
・・スラグ温度演算装置、１３・・・将来炉温演算装置
、１４・・・炉温変更タイミング演算装置、ｂ・・・炉
温テーブル、１６・・・記憶装置、１７・・・出力装置
、１８・−・連続加熱炉。 出願人代理人　　猪　股　　清 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、抽出口から装入口に向かって被加熱材料８１゜８１
   ．・・・、　８１．・・・、　Ｉｎが在炉する連続加熱
   炉の炉温設定方法において、被加熱材料社よシー抽出口
   側に在炉する被加熱材料１１１〜ｌ１ｌ−□に対して決
   定された将来炉温と、被加熱材料ｓ１の現在温度と、こ
   の被加熱材料８１の目標抽出温度と、被加熱材料８□〜
   ８１の抽出予定時刻とに基づいて、被加熱材料８１が抽
   出口に在炉する期間の炉温を算出することを特徴とする
   連続加熱炉の炉Ｓ設定方法。 ２、抽出口から装入口に向かつて被加熱材料８□。 ８１、・・・ｇ　ｊｌｉ＊　Ｂｎが在炉する連続加熱炉
   ０ＦｉＪＡ設定方法において、被加熱材料Ｂ１よ〉も抽
   出口側に在炉する被加熱材料８１〜Ｊ’１−ＩＫ対して
   決定され九将来炉温と、被加熱材料８ｉの現在温度と、
   この被加熱材料８１の目標抽出湿度と、被加熱材料８□
   〜ＳｔＯ抽出予定時刻とに基づいて、被加熱材料Ｓ１が
   抽出口に在炉する期間の炉温を算出し、この将来炉温が
   推定炉温を超えた場合、前記連続加熱炉を指定炉温に保
   持したと仮定して被加熱材料１１ｏ抽出予定時刻に目標
   抽出Ｉｆ、が得られるように、仁の抽出予定時刻から現
   在時刻に向かって被加熱材料８１の温度を時間に対応さ
   せて算出し、仁の温度が被加熱材料８１〜８１−１に対
   して決定された将来炉温に基づいて加熱される被加熱材
   料８１の温度に一致した時点で、被加熱材料８１〜５１
   −０に対して決定された将来炉温を指定炉温に変更する
   ことを特徴とする連続加熱炉の炉温設定方法。