JPS60114520A - 連続式加熱炉の温度制御方法 - Google Patents

連続式加熱炉の温度制御方法

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JPS60114520A
JPS60114520A JP22124683A JP22124683A JPS60114520A JP S60114520 A JPS60114520 A JP S60114520A JP 22124683 A JP22124683 A JP 22124683A JP 22124683 A JP22124683 A JP 22124683A JP S60114520 A JPS60114520 A JP S60114520A
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JP
Japan
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temperature
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Application number
JP22124683A
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English (en)
Inventor
Kenichi Sakamoto
賢一 坂元
Isao Yada
矢田 勲男
Yoji Shimizu
洋二 清水
Takuji Wataya
和田谷 卓司
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Publication of JPS60114520A publication Critical patent/JPS60114520A/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D11/00Process control or regulation for heat treatments

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Control Of Heat Treatment Processes (AREA)

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、伝熱数式モデル等を適用して鋼片を目標抽出
温度まで加熱する連続式加熱炉の温度制御方法に関する
ものである。
〔従来技術〕
連続式加熱炉の操業においては、を温の鋼片またはホッ
トチャージ材の温鋼片を連続式加熱炉に装入し、圧延に
適する温度まで加熱するよう炉内温度及び抽出ピッチが
制御されている。
従来、連続式加熱炉では、各操炉者の長い経験と勘に頼
った操業が行なわれてきたが、近年、制御用側算機が盛
んに使用されるようになり、鋼片を所定の圧延順序で抽
出して圧延工程に供給しながら鋼片を適切な温度に加熱
しつつ燃料原単位を最小とすることが試みられるように
なった。
計算機による温度制御としては、たとえば、特公昭58
−12325号公報や特公昭5g−19727号公報に
開示された発明がある。
これらにおいては、加熱炉内の各鋼片の位置と温度を追
跡し、今後の圧延スケジュールから炉内位置と在炉時間
を予測し、各鋼片を加熱炉より抽出するまでの温度上昇
を推定し、この推定した温度上昇が所定の条件を満足す
るように炉内温度及び抽出ピッチの制御を実施する。こ
のとき、各鋼片の温度の追跡と抽出するまでの温度上昇
の推定には、制御用計算機にて容易に実行可能な公知の
伝熱数式モfルが適用されている。ここで、温度制御上
の所定の条件として抽出時の鋼片温度が許容範囲内であ
ること、更に、均熱性を重視して細片内外温度差が一定
値以内であることを規制し、そhぞれ目標抽出温度条件
および目標鋼片内外温度差条件として制御用it算機内
に組み込まれている。
こうした条件は、鋼片の材質上の特性から設定されるこ
ともあるが、多くは長年の操業実績から経験的に決定さ
れたものであり、その実績の基本となるものは、加熱炉
抽出後の鋼片表面温度であった。
この鋼片表面温度は操炉者が可搬型の光高温月1を適用
したり、固定の放射温度計を適用して温度測定値を入手
し、操炉上の極めて重要な情報として利用していた。
この放射温度計による温度測定値は、前述した制御用計
算機に温度信号として入力されているが、温度制御上の
有効な情報とマて利用されることはなかった。これは、
放射温度計による温度測定値が熱放射エネルギー測定に
基づくものであり、鋼片表面放射率の条件変化、圧延条
件による測定位置変化からいわゆる真温ではないことに
よる。すなわち、制御用計算機では、前述した伝熱数式
モデルをオンラインで適用して、各鋼片内外面の真の温
度をめるものであり、外乱要素のため相対的温度値にす
ぎない放射温度信号を真の温度を計算した伝熱数式モデ
ル解と比較することができなかったのである。
しかしながら、この放射温度信号は依然として重要な操
炉情報であり、各鋼片の表面温度として記@81上に温
度信号波形として記録され、或いは制御用H1算機にて
各鋼片の加熱実績として帳票に印字されることが多いの
が実情である。
一方、制御用計算機による鋼片温度演算は、その演算負
荷上のffpt限から皿m8化が行なわitでおり、あ
る程度の厳密性は無視しているといえよう。更に、加熱
炉内の鋼片への伝熱爪を計算するときの熱旧算定数は一
般に実測した昇温曲線に基づいてオフラインにて各炉帯
毎に決定しておき、オンラインでの熱計算においては、
こオしを固定値として用いることが多い。しかしながら
、こうした熱割算定数は操炉状態によって変化するもの
であり、これをオンラインで修正することは不可能であ
るといってよい。その結果、伝熱数式モデルを基本とす
る温度制御はある誤差をもつ温度計算方式を適用してい
ることになり、その計算値に基づく温度制御もその誤差
を避けることができなかった。
〔発明の目的〕
本発明は、連続式加熱炉での温度制御の誤差を低減する
ことを目的とする。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するために本発明においては、伝熱数式
モデルを基本とする温度制御と、たとえば放射温度計に
よる表面温度測定値とを有機的に組み合わせる。すなわ
ち、連続式加熱炉において装入から抽出までに鋼片を目
標温度まで加熱する温度制御において、抽出温度計算値
と抽出後の鋼片表面温度測定値に基づいて目標抽出温度
製修正する。
ここで抽出後とは、m片が加熱炉から抽出された直後か
ら粗圧延機による圧延中の初期状態までである。
一般に、連続式加熱炉の温度制御においては、目標抽出
温度O3が前述したように経験的にまたは材質上の特性
から品種、サイズ毎に決められている。一方、こうした
目標抽出温度の決定の基本データとなった抽出後の鋼片
表面温度標準値0仁が与えられる。これに対して、伝熱
数式モデルによる抽出温度の計算値Osaが存在し、更
に抽出後の放射温度計等による鋼片表面温度測定値Oε
aが存在する。ここで通常放射温度計による鋼片表面温
度信号には、鋼片圧延方向の温度分布に基づく各鋼片内
の温度変動が存在するが、制御用計算機内部の信号処理
機能により各鋼片について1つの特性値(たとえば平均
値でもよい)を算出するものとする。
理想的な状態で1よ、抽出温度計算値Osaが目標抽出
温度O8に対しである許容値ΔO8の範囲内にあるとき
鋼片表面温度測定値O5aが鋼片内外温度差i(Q値0
仁に対しである許容値Δ05の範囲内に存在するが、目
標抽出温度O8の決定が不合理であったり、前述したよ
うな熱計算定数の大きな変化が生じると、抽出温度計算
値Osaを目標抽出温度Osに対して一致させようとす
る制御は誤った操業をもたらす。このとき鋼片表面温度
測定値0 (= aの鋼片表面温度標準値θεに対する
収束性を観察しておけば、伝熱数式モデルによる温度制
御の発散の可能性を避けることができる。
また場合によっては、鋼片内外温度差Δtsiを伝熱数
式モデルによってdI算し、これがill容値Δts以
内であることを規制して、鋼片の均熱性を重視する温度
制御方式もあるが、この場合は粗圧延機出口の放射温度
泪による綱片表面温度測定値θRaを追加して目標抽出
温度制御方式と同様にして抽出後から粗圧延機出口まで
の温度低下測定値0sa−θFtaのその温度低下標準
値ΔGap。
に対する収束性を113′1察して伝熱数式モデルによ
る温度制御の発散の可能性を避けろことができる。
以下本発明を図面を参照して詳細に説明する。
まず、制御用側算機は第1図の加熱炉1から抽出される
鋼片2の抽出温度HI算値Osaを伝熱数式モデルによ
って31nしている。ここで、抽出温度d1算値Dsa
が現状の炉内温度Tと抽出直前の泪片計算値へ−艮を用
いて次式の関数によって与えられるのは周知の通りであ
る。
Qu=4.88φcg((T+273/100)’ (
(ls、−+11−1−273/100)’)鋼片を5
分割したときの上面温度O5は。
+2λo’Δ t/ρ(Δx)2 〔φg−1−ト(八
X/λ)Qll−φr、−tlここで。
Qu:炉内放射による鋼片上面への伝熱爪φcg:放射
効率を表わすパラメータ(総括熱吸収係数) H’a : 0仏に対応する含熱量。α=s、s−1φ
α:Oα4に対応する変換温度。α”S、5−1λ0:
鋼片の熱伝導室 ρ:鋼片の比重量 ΔX:鋼片の厚み Δt:制御川計用f、ti1のaIIn期。
したがって抽出直前鋼片温度0s−Inとは、時間Δt
だけ前の鋼片」二面温度となる。
また、下面温度Osa並びに内面温度Osa[! ” 
’2+3+4]は次式で与えられる。
11s=Hs−1 ト2λ0・Δ*/p・cΔX)2〔φg−1−φg−1
)ただし、抽出直前には炉内放射による鋼片上面への伝
熱はないものとした。
Li)(t) )1s= I(s −1 +λ。・Δt/ρ・(Δx)” CJs”l’+ Js
”12φ’R’−s )ただし、i =2,3,4゜ ここで、 CJノ(ゼン トIα:01に対応する含熱量 φ宥;1品に刻応する変換温度 a=s+s 1 、i =2〜5 このとき、抽出温度計算値Osとしてm片温度平均値を
めるには、次式を用いるとよい6−3(i〕 0sa=、Σθ5815 t+l なお、剛片内外温度差Δtsaをめるには次式をいると
よい。
Δts11=θ5a−Osa さて1本加熱炉は、制御用計′r1.機6の温度制御下
に置かAしているので、抽出温度計λγ値Or、:Iは
、(1標抽出温度O8に収束しようとしている。一方、
この鋼片は抽出後の粗圧延機3の間l;設置された放射
温度計4によってm片表面温度が測定される。
鋼片表面温度は圧延方向に温度分布が存在するので、第
2図に示すような温度郁号波形が1))ら肛るが、制御
用計算機の信号処理機能により、たとえば平均値のよう
な1つの1.1′性値を算出し、こ、IL存在[rI片
表面温度測定値Q (aとする。このill!l定値0
1dについては、従来からの操炉作業槽!(Qから鋼]
“1表面温度標準値OEが与えられる。
1−1漂抽出温度Osに列して許容値ΔOsを、鋼ノ1
表面温度O1に対して、7′1容値Δ06を定めておく
a) 1(Js C15al≦ΔOs およびl Oa
−〇cal≦八〇L:へ のどさ抽出温度計算値Osa
および鋼片表面温度測定値+1 、:aとも、それぞれ
目標抽出温度OSおよび飛ハ表面温度標僧値0.によく
収束しているので、温度制御は安定しており、I(標抽
出温度修正の必要はない。
1)) l Os −0str l >ΔO8および1
0ε−OI:Ql≦Δθ口 のとき 鋼片表面温度測定値OG aはその標準値Ocに列して
許容値範囲内にあるので、実際の温度制御は安定してい
るのにもかかわらず、制御用計算機では、抽出温度計り
、値Osaが目漂抽出!fi1度9′1容範囲、すなわ
ちUs−八〇sへ・0!5+八〇sを外Jしているので
、制御状態が不良であると判定してしまう。
こうした制御動作の発IX々を防1にするために次のよ
うに目標抽出温度を修正する。
0s=Osa+k lΔOs if Us −Osa>
 00s=Osa−に2ΔOs j、f t)s−Os
ra<0ただし、0くに1≦1.0<k2≦1なる修正
ゲイン。
c) IOs (lsal≦ΔO8および10E ac
al>Δθ。 のとき 温度制御条件は収束しているが、鋼片表面温度のall
l定結果は標準から外れている。しかし、放射温度t1
の測定条件変化が原因とt)考えられるので、湿度制御
動作の安定性を重視し、て1−1漂抽出M度の修正は実
施しない。
d) IOs−0sal>ΔO5および10a (lc
al>ΔOo のとき 鋼片抽出温度の修正は実施しない。ただし、温度制御動
作の収束性の判断に利用することができる。
■ 08−(JSa>八〇sおよび F)c Oaa>Δor= のとき 1つ前の鋼片に対する伝熱数式モデルによる抽出温度を
Osa、SrM片表面温度測定値をOr、aとして、 O8−0sa<Δ【ノSilおよび Oa Oc a 
<Δ’ 1448であAしば収束の過渡状態にあるとい
えるが、必要に応して収束性を向上させるためにたとえ
ば炉内温度を」−げるかまたは抽出ピッチを下げるとい
った温度制御側にフィートバッグをかける。
+L)l 0s−Osa〉八O5および13E (Ig
al≦−Δ05のとき 目標抽出温度と鋼片表面温度標準値の設定に矛盾があり
、たとえば 0s−Osa> 0s−Osaおよびθa−Oeh<O
r= Oeaのように2つの判定結果が反対方向に発散
しようとし、ている場合には、温度制御動作を停止する
これらの場合以外でも、同様にして温度制御動作の収束
性を11!察することができる。
以上では、目標抽出温度に着眼した温度制御方式につい
て述べてきたが、[目標鋼片内外温度差に碧眼した温度
制御方式についても鋼片内外温度差計算値Δtsaとそ
の許容値Δ1sの大小に苅して抽出後から粗性延出1」
までの温度低下測定値0εa −ORaとその温度低下
標7(Q値Δ(TIERの大小を目標抽出温度制御方式
と同様な論理判断に適用し、目標鋼片内外温度差の修正
を実施したり、温度制御動作の強化を促進したり停止を
がけたりする。
ここで粗圧延機出口表面温度81す定値oRaは第1図
において粗圧延機3の後方に設置された放射温度fit
 5によって測定する。
更に、目標抽出温度と目標鋼片内外温度差を組み合せた
温度制御方式においても、本手法はおのおの独立に適用
することができる。
〔実施例〕
本発明を実施した例を以下に述べる。
炉形式二上下3 ’!iF式ブツシャ−炉加熱能カニ公
称1201’/I+ 鋼片寸法:106°x12m(約1000Kg)100
O+Jへ温度: 1.000〜1250℃内外温度差2
0〜50℃ 抽出直後鋼片表面温度:950〜1150℃粗圧延機出
ロ鋼ノ1表面温度=800〜1ioo℃銅種: 0.0
8%Cキルド鋼、0.8%C共析鋼、1%Cr−Mo鋼
、I%Crt[。
ステンレス鋼 本発明を上記加熱炉に適用したところ、事前の実測デー
タ解析が不十分であった1%Cr−Mo鋼についても銅
片表面温度標準値0口=1000℃に対して当初l」標
抽出温度0s=11.50℃としていたが、鋼片表面温
度測定値f7I:a=090〜1120℃にて抽出温度
(ls=1120〜1140℃が得られたので、目標抽
出温度O8は1125°Cに修正され、過剰過熱を防止
することがでできた。そして加熱実績として各温度をオ
ペレーションガイドにより常時表示出力していたので、
長い経験を持つ各操炉者にも本制御方式は容易に受け入
れられた。
〔発明の効果〕
以」二説明したように、本発明によると従来の伝熱数式
モデルによる温度制御の発散の可能性を避けることがで
きるようになっただけでなく、将来抽出後の鋼片表面温
度標準値が変更になったときの目標抽出温度変更が容易
になり、更に新鋼種の温度制御の鋼片表面温度標準値の
設定と目標抽出温度の決定が容易し;なったので、温度
制御プロパー化が迅速になった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施する装置構成の概要を示す斜視図
、第2図は鋼片表面の温度を計測した放射温度n1の測
定出力信号を示すグ゛ラフであり、縦軸は出力信号レベ
ルを横軸は時間を示す。 1:加熱炉 2:抽出された削片 3:粗圧延機群 4:放射温度it (抽出後測温用)
5:放射温度W+(m圧延機量に1での測温用)6:制
御用計算機

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)連続式加熱炉にて装入から抽出までに鋼片を目標
    抽出温度まで加熱する温度制御方法において;抽出温度
    引算値と抽出後の鋼片表面温度測定値に基づいて目標抽
    出温度を修正することを特徴とする。連続式加熱炉の温
    度制御方法。 (2)抽出温度計算値が伝熱数式モデルを適用してめた
    鋼片平均温度である、前記特許請求の範囲第(1)項記
    載の、連続式加熱炉の温度制御方法、(3)抽出温度計
    算値が伝熱数式モデルを適用してめた鋼片内外温度差で
    ある。前記特許請求の範囲第(1)項記載の、連続式加
    熱炉の温度制御方法。 (4)抽出温度81算値が伝熱数式モデルを適用してめ
    た鋼片平均温度及び鋼片内外温度差である、前記特許請
    求の範囲第(1)項記載の連続式加熱炉の温度制御方法
    。 (5)抽出後の鋼片表面温度測定値が抽出直後の鋼片表
    面温度である、前記特許請求の範囲第(1)項。 第(2)項、第(3)項又は第(4)項記載の、連続式
    加熱炉の温度制御方法。 (6)抽出後の鋼片表面温度4111定値が抽出直後及
    び粗圧延機出口の鋼片表面温度である前記特許請求の範
    囲第(1)項、第(2)項、第(3)項又は第(4)項
    記載の連続式加熱加熱炉の温度制御方法。
JP22124683A 1983-11-24 1983-11-24 連続式加熱炉の温度制御方法 Pending JPS60114520A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0543949A (ja) * 1991-08-13 1993-02-23 Nkk Corp 鋼板の熱処理操炉方法
CN100363514C (zh) * 2002-09-19 2008-01-23 鞍钢股份有限公司 中薄板坯连铸连轧钢坯加热炉小交叉出钢控制方法

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