JPS6022049B2 - 多帯式加熱炉の炉温設定制御方法 - Google Patents
多帯式加熱炉の炉温設定制御方法Info
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- JPS6022049B2 JPS6022049B2 JP1967278A JP1967278A JPS6022049B2 JP S6022049 B2 JPS6022049 B2 JP S6022049B2 JP 1967278 A JP1967278 A JP 1967278A JP 1967278 A JP1967278 A JP 1967278A JP S6022049 B2 JPS6022049 B2 JP S6022049B2
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- furnace temperature
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING 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
- C21D11/00—Process control or regulation for heat treatments
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
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- Control Of Heat Treatment Processes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、多帯式加熱炉の炉温設定に係り、特にスラブ
の抽出温度の精度を向上するに適する。
の抽出温度の精度を向上するに適する。
近年省エネルギの観点から多帯式加熱炉の計算機制御が
種々試みられている。例えば侍公昭４９一２凶０３号で
は現在のスラブ温度と目標値の偏差に基づいて炉温を修
正する方式が提示されており、また侍公昭５１−３０５
２６号では各炉帯出口のスラブ温度の予測値を目標温度
とするように炉温修正する方式が提示されている。これ
らの方法では、炉温設定暦が時間遅れ無く炉溢に反映す
るとか、炉帯間の干渉は無いとか、炉温の過度的応答は
ないということは暗目のうちに仮定しており、実際の炉
温の変化とは異なる。このため、求めた炉温修正量が正
しいかどうかの保証はなく、抽出温度の制度、炉温制御
系の安定性に欠ける点がある。本発明の目的は、かかる
従来方式の欠点に鑑み、各炉帯の炉温の動的変化を考慮
して最適の炉温設定値を与えることができるようにした
ものである。本発明は、各炉帯の燃料投入及び隣接炉体
からのガス流入による炉帯温度の変化を求め、この炉帯
温度に基づいてスラブ温度を予測し、該予測値があらか
じめ与えられた目標温度となるように制御することに特
徴がある。
種々試みられている。例えば侍公昭４９一２凶０３号で
は現在のスラブ温度と目標値の偏差に基づいて炉温を修
正する方式が提示されており、また侍公昭５１−３０５
２６号では各炉帯出口のスラブ温度の予測値を目標温度
とするように炉温修正する方式が提示されている。これ
らの方法では、炉温設定暦が時間遅れ無く炉溢に反映す
るとか、炉帯間の干渉は無いとか、炉温の過度的応答は
ないということは暗目のうちに仮定しており、実際の炉
温の変化とは異なる。このため、求めた炉温修正量が正
しいかどうかの保証はなく、抽出温度の制度、炉温制御
系の安定性に欠ける点がある。本発明の目的は、かかる
従来方式の欠点に鑑み、各炉帯の炉温の動的変化を考慮
して最適の炉温設定値を与えることができるようにした
ものである。本発明は、各炉帯の燃料投入及び隣接炉体
からのガス流入による炉帯温度の変化を求め、この炉帯
温度に基づいてスラブ温度を予測し、該予測値があらか
じめ与えられた目標温度となるように制御することに特
徴がある。
第１図は本発明を３帯式加熱炉に適用した例を示してお
り、図中の１は加熱炉本体、２ａ〜２ｃは炉温検出装置
、３は炉温制御装置、４は本発明になる炉温設定装置を
表わしており、５は現在の炉温設定値の記憶部、６はス
ラブ温度予測計算部７は炉温設定の評価計算部、８は炉
温設定の修正計算部、９は炉温ダイナミック計算部、１
０‘ま炉温設定値の出力部、１１はスラブ温度の現在地
の計算部を表わす。
り、図中の１は加熱炉本体、２ａ〜２ｃは炉温検出装置
、３は炉温制御装置、４は本発明になる炉温設定装置を
表わしており、５は現在の炉温設定値の記憶部、６はス
ラブ温度予測計算部７は炉温設定の評価計算部、８は炉
温設定の修正計算部、９は炉温ダイナミック計算部、１
０‘ま炉温設定値の出力部、１１はスラブ温度の現在地
の計算部を表わす。
炉温設定装置４は炉温検出装置２ａ〜２ｃで検出された
炉温現在値を一定時間毎に入力する。
炉温現在値を一定時間毎に入力する。
スラブ温度計算部１１は炉内の各スラブについて、前回
のスラブ温度計算値から現在までのスラブ温度の変化を
該炉温検出値をもとに計算する。この現在のスラブ温度
の計算を熱伝導方程式によって行なうことができるのは
前記公知例に示されてし、．るのでここでは省略する。
スラブ温度計算部６は現在のスラブ炉温が続くものとし
て、一定時間後のスラブ温度を予測計算する。すなわち
スラブ現在温度計算部１１で計算されたスラブ温度を０
（ｘ）（ｘはスラブ厚み方向にとった距離）としたとき
、これを初期値として一定時間７ｏ間のスラブ温度の次
の熱伝導式により計算する。ａ０ ａ２６
…（１’ａケ一ａＸ２境界条件 鷺＝４．８８．◇ＣＧ｛（Ｔ牛幹）４‐（鮎洋２７３）
４｝ ．・・【２’燐＝４．雛．ｃＣＧ
｛（Ｔ牛幹）４‐（岬器７３）４｝
…【３’ここで求めたｉ番目のスラブのでｏ時間後のス
ラブ温度の平均値を８，とする。
のスラブ温度計算値から現在までのスラブ温度の変化を
該炉温検出値をもとに計算する。この現在のスラブ温度
の計算を熱伝導方程式によって行なうことができるのは
前記公知例に示されてし、．るのでここでは省略する。
スラブ温度計算部６は現在のスラブ炉温が続くものとし
て、一定時間後のスラブ温度を予測計算する。すなわち
スラブ現在温度計算部１１で計算されたスラブ温度を０
（ｘ）（ｘはスラブ厚み方向にとった距離）としたとき
、これを初期値として一定時間７ｏ間のスラブ温度の次
の熱伝導式により計算する。ａ０ ａ２６
…（１’ａケ一ａＸ２境界条件 鷺＝４．８８．◇ＣＧ｛（Ｔ牛幹）４‐（鮎洋２７３）
４｝ ．・・【２’燐＝４．雛．ｃＣＧ
｛（Ｔ牛幹）４‐（岬器７３）４｝
…【３’ここで求めたｉ番目のスラブのでｏ時間後のス
ラブ温度の平均値を８，とする。
炉温設定の評価計算部７は各スラブの温度予測値８ｉを
入力する。
入力する。
各スラブの昇温パターンｏｐは位置の関数としてあらか
じめ評価計算部に与えられている。ここで図示していな
い炉内スラブのトラッキング制御装置よりトラッキング
の速度ｖを入力し、炉帯１にあるＮ，本のスラブに関し
、７。時間後の位暦ヶ。／ｖを求める。，このとき与え
られた昇温パターンより丁。時間後のスラブ温度８ｐｉ
が決まる。ここでＪ，，Ａ，を次式で定義する。Ｊ，＝
も１■ｉ−すｐｉ）２ ．．・｛４１ｉ白・Ａ．
＝吉ｉ≧１．（すｉ−８Ｍ） ‐‐‐‘５｝評価計算
部ではＪ，が目標の値ごより小となるかどうかをチェッ
クし、もし小なる場合は炉温設定は現在のままとし計算
を終了する。
じめ評価計算部に与えられている。ここで図示していな
い炉内スラブのトラッキング制御装置よりトラッキング
の速度ｖを入力し、炉帯１にあるＮ，本のスラブに関し
、７。時間後の位暦ヶ。／ｖを求める。，このとき与え
られた昇温パターンより丁。時間後のスラブ温度８ｐｉ
が決まる。ここでＪ，，Ａ，を次式で定義する。Ｊ，＝
も１■ｉ−すｐｉ）２ ．．・｛４１ｉ白・Ａ．
＝吉ｉ≧１．（すｉ−８Ｍ） ‐‐‐‘５｝評価計算
部ではＪ，が目標の値ごより小となるかどうかをチェッ
クし、もし小なる場合は炉温設定は現在のままとし計算
を終了する。
もしごより大なる場合は以下に述べる炉温設定の手続き
をこの条件を満足するまでくりかえす。炉温設定修正計
算部８は、該評価計算部７で計算されたＪ，，Ａ，を入
力し次の炉温設定の修正量△ＴＰＩを計算する。△ＴＰ
・＝｛千王三 途≦８≧ ただしりはあらかじめ定められた正の定数である。
をこの条件を満足するまでくりかえす。炉温設定修正計
算部８は、該評価計算部７で計算されたＪ，，Ａ，を入
力し次の炉温設定の修正量△ＴＰＩを計算する。△ＴＰ
・＝｛千王三 途≦８≧ ただしりはあらかじめ定められた正の定数である。
もし、ＴＰ，十△ＴＰ，が炉帯温度の最大値を越えると
きにはＴＰＩ十△ＴＰＩを最大値にする。燃料流量及び
炉温ダイナミック計算部９はこの炉温設定の修正量量△
ＴＰ，（１＝１〜３）を入力し、炉温および燃料流量の
時間変化を計算する。この計算のフローを第２図に示す
。この図ではＧｄ（ｓ）は炉温制御の調節系の伝達関数
、Ｇｐ，（ｓ）は燃料流量の変化に対する炉温の応答伝
達関数、Ｋは単位燃料燃焼に伴なう排ガス発生率、Ｃｒ
は第１炉帯から流出する排ガス額熱の計算定数ＧＰ，（
ｓ）は隣接炉帯から流入するガスから炉溢への影響を表
わす伝達関数である。すなわち第１図に示した炉温ダイ
ナミック計算部は炉の近似シュミレータに相当する。各
伝達関数の例を次に示す。Ｇｑ（Ｓ）＝藷も ＫＰ， ＧＭ（ｓ）＝▽霜市 ＫＩ＝Ｃｓ Ｃｘ＝（Ｔ，一ＴＲＭ）・Ｃｇ Ｃｂ，＝ＶＧ（１）．Ｃｇ Ｇ町＝．十等〜 ただしＳはラプラス変数を表わちておりＫｃ，，Ｔｃｌ
，ＫＰ１，ＴＰ１，Ｃｓ，Ｃｇ，Ｋｑｌ，Ｔｑｌは炉構
造、燃料の種類で決まる定数であらかじめ実験的に決め
た値を用いる。
きにはＴＰＩ十△ＴＰＩを最大値にする。燃料流量及び
炉温ダイナミック計算部９はこの炉温設定の修正量量△
ＴＰ，（１＝１〜３）を入力し、炉温および燃料流量の
時間変化を計算する。この計算のフローを第２図に示す
。この図ではＧｄ（ｓ）は炉温制御の調節系の伝達関数
、Ｇｐ，（ｓ）は燃料流量の変化に対する炉温の応答伝
達関数、Ｋは単位燃料燃焼に伴なう排ガス発生率、Ｃｒ
は第１炉帯から流出する排ガス額熱の計算定数ＧＰ，（
ｓ）は隣接炉帯から流入するガスから炉溢への影響を表
わす伝達関数である。すなわち第１図に示した炉温ダイ
ナミック計算部は炉の近似シュミレータに相当する。各
伝達関数の例を次に示す。Ｇｑ（Ｓ）＝藷も ＫＰ， ＧＭ（ｓ）＝▽霜市 ＫＩ＝Ｃｓ Ｃｘ＝（Ｔ，一ＴＲＭ）・Ｃｇ Ｃｂ，＝ＶＧ（１）．Ｃｇ Ｇ町＝．十等〜 ただしＳはラプラス変数を表わちておりＫｃ，，Ｔｃｌ
，ＫＰ１，ＴＰ１，Ｃｓ，Ｃｇ，Ｋｑｌ，Ｔｑｌは炉構
造、燃料の種類で決まる定数であらかじめ実験的に決め
た値を用いる。
またＴ，としては炉温現在地を用い、ＶＧ（１）は炉帯
１から流出する排ガス流量の現在地である。このダイナ
ミック計算部に炉温設定修正計算部８で決められた炉温
修正量（△ＴＦ，，△ＴＰ２，△ＴＦ３）を入力すれば
、該炉温修正に対する炉温変化を予測することができる
。この時間変化を炉温の予測パターンと呼ぶことにする
。スラブ温度予測計算部６はダイナミック計算部９で計
算された炉温の予測パターンを入力し、そのパターンに
関し、現在のスラブ温度を初期値として一定時間↑。
１から流出する排ガス流量の現在地である。このダイナ
ミック計算部に炉温設定修正計算部８で決められた炉温
修正量（△ＴＦ，，△ＴＰ２，△ＴＦ３）を入力すれば
、該炉温修正に対する炉温変化を予測することができる
。この時間変化を炉温の予測パターンと呼ぶことにする
。スラブ温度予測計算部６はダイナミック計算部９で計
算された炉温の予測パターンを入力し、そのパターンに
関し、現在のスラブ温度を初期値として一定時間↑。
後のスラブ温度を計算する。炉温設定の評価計算部７で
は再び｛４：式により炉温設定（ＴＰ，十△ＴＰ，，Ｔ
Ｐ２十△ＴＰ２，ＴＰ３十△ＴＰ３）が妥当かどうか評
価する。以上の操り返し‘こより妥当な炉温設定が得ら
れたとき、これを炉温設定値の出力部１０１こ記憶し、
しかるべきタイミングで炉温制御装置３ａ〜３ｃに出力
する。
は再び｛４：式により炉温設定（ＴＰ，十△ＴＰ，，Ｔ
Ｐ２十△ＴＰ２，ＴＰ３十△ＴＰ３）が妥当かどうか評
価する。以上の操り返し‘こより妥当な炉温設定が得ら
れたとき、これを炉温設定値の出力部１０１こ記憶し、
しかるべきタイミングで炉温制御装置３ａ〜３ｃに出力
する。
炉温制御装置３ａ〜３ｃでは、炉温検出器２ａ〜２ｃで
検出された炉帯温度を該炉温設定値に制御すべく炉に供
給する燃料の流量を制御する。本実施例によれば炉の応
答を考慮して炉温設定を行なうのでスラブの温度を精度
良く目標値に制御することができる。
検出された炉帯温度を該炉温設定値に制御すべく炉に供
給する燃料の流量を制御する。本実施例によれば炉の応
答を考慮して炉温設定を行なうのでスラブの温度を精度
良く目標値に制御することができる。
また本実施例で使用したスラブ昇温パタ−ンとして燃料
最小となるような昇温パターンを用いれば、本実施例は
該昇溢パターンにそってスラブを加熱するという特徴を
持つので、燃料原単位を改善することができる。本実施
例は３帯式加熱炉に関するものであるが、帯数に関数な
く適用することができる。また本実施例では設定炉温の
評価を一定時間７。の後のスラブ温度の予測値から行な
ったが、炉内の適当な位置に達する時点のスラブ温度を
炉温のダイナミツクスを考慮して求め、この値から炉温
設定を評価しても良い。さらに本実施例では設定炉温の
評価としてＮ，本のスラブに関しその平均温度予測値の
目標値からの自乗偏差を用いたが、そのかわりに次のも
のを用いてもよりＪ蔓〉〇 ただし、Ｊ；＝Ｍｉｎ｛８ｉ−ｏｐｉｌｉ＝１，…，Ｎ
ｑ｝あるいは、平均温度にかわつてスラブ表面温度を用
いてもよく、次の抽出スラブ内外温度差△８ｉに関する
次の評価関数のいずれかと併用しその両者を満す設定炉
温を探索するようにしても良い。
最小となるような昇温パターンを用いれば、本実施例は
該昇溢パターンにそってスラブを加熱するという特徴を
持つので、燃料原単位を改善することができる。本実施
例は３帯式加熱炉に関するものであるが、帯数に関数な
く適用することができる。また本実施例では設定炉温の
評価を一定時間７。の後のスラブ温度の予測値から行な
ったが、炉内の適当な位置に達する時点のスラブ温度を
炉温のダイナミツクスを考慮して求め、この値から炉温
設定を評価しても良い。さらに本実施例では設定炉温の
評価としてＮ，本のスラブに関しその平均温度予測値の
目標値からの自乗偏差を用いたが、そのかわりに次のも
のを用いてもよりＪ蔓〉〇 ただし、Ｊ；＝Ｍｉｎ｛８ｉ−ｏｐｉｌｉ＝１，…，Ｎ
ｑ｝あるいは、平均温度にかわつてスラブ表面温度を用
いてもよく、次の抽出スラブ内外温度差△８ｉに関する
次の評価関数のいずれかと併用しその両者を満す設定炉
温を探索するようにしても良い。
Ｊ′≦△８， （定数）
ただしＪ′＝△ａｉ
（ｉは時間Ｔ。
間に抽出されると予測されるスラブの番号）本発明によ
ればスラブの炉温をきわめて精度良く制御でき、かつ燃
料原単位を改善するとができる。
ればスラブの炉温をきわめて精度良く制御でき、かつ燃
料原単位を改善するとができる。
第１図、本発明を３帯式加熱炉に適用した例、第２図、
本発明の実施例で用いる炉温の勤特性を計算するための
ブロック図を示す。 １・・・・・・加熱炉本体、２ａ〜ｃ・・・・・・炉温
検出器、３・・…・炉温制御装贋、４・・・・・・炉温
設定装置、５・・・・・・現在の炉温設定値記憶部、６
・・・・・・スラブ温度予測計算部、９・・・・・・炉
温ダイナミック計算部。 努′図豹Ｚ図
本発明の実施例で用いる炉温の勤特性を計算するための
ブロック図を示す。 １・・・・・・加熱炉本体、２ａ〜ｃ・・・・・・炉温
検出器、３・・…・炉温制御装贋、４・・・・・・炉温
設定装置、５・・・・・・現在の炉温設定値記憶部、６
・・・・・・スラブ温度予測計算部、９・・・・・・炉
温ダイナミック計算部。 努′図豹Ｚ図
Claims (1)
- １ 各炉体の炉温を検出しあらかじめ定められている炉
温目標温度に炉温を制御する炉温制御装置を備えた炉温
設定制御方法において、 あらかじめ定められたスラブ
昇温パターンに基づいて各炉帯温度を設定し、 設定さ
れた炉温に対する実際の炉温を該炉温制御装置および炉
帯の応等特性からきまる燃料流量と、隣接炉体からの排
ガス流入量と、当該炉体の動特性から炉の近似シミユレ
ータを用いて炉温の時間変化を予測し、 該予測された
炉温で加熱された場合のスラブ温度を予測し、 該予測
されたスラブ温度を用いて該炉帯の該炉温設定値を修正
し、 スラブの加熱をおこなうことを特徴とする多帯式
加熱炉の炉温設定制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1967278A JPS6022049B2 (ja) | 1978-02-24 | 1978-02-24 | 多帯式加熱炉の炉温設定制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1967278A JPS6022049B2 (ja) | 1978-02-24 | 1978-02-24 | 多帯式加熱炉の炉温設定制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54112709A JPS54112709A (en) | 1979-09-03 |
| JPS6022049B2 true JPS6022049B2 (ja) | 1985-05-30 |
Family
ID=12005720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1967278A Expired JPS6022049B2 (ja) | 1978-02-24 | 1978-02-24 | 多帯式加熱炉の炉温設定制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6022049B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59159939A (ja) * | 1983-03-02 | 1984-09-10 | Kobe Steel Ltd | 加熱炉における材料の昇温パタ−ン決定方法 |
| CN111814402B (zh) * | 2020-07-13 | 2023-10-17 | 重庆赛迪热工环保工程技术有限公司 | 一种加热炉炉温控制方法 |
-
1978
- 1978-02-24 JP JP1967278A patent/JPS6022049B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54112709A (en) | 1979-09-03 |
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