JPS6033168B2 - 加熱炉制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は加熱炉制御において材料の装入時にその材料
の準最適な昇温パタ−ンを予測的に求め、燃料消費をで
きるだけ最小にするようにした加熱炉操業を行おうとす
る装置に関するものである。

熱間圧延プラントにおいて消費するエネルギーの大部分
は加熱炉においてであり、省エネルギーのための炉の燃
料原単位を改善する努力がなされているが、未だ確立さ
れたとは云い難い。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、装入される材料
を目標抽出温度まで加熱するにおいて燃料消費をできる
だけ最小とするような昇温パターンに従って加熱炉操業
を行い省エネルギーに貢献しようとするものである。

以下、この発明の一実施例における加熱炉制御装置の構
成を第１図に基づいて説明する。

図において、１は加熱炉、２は標準のサイズおよび鋼種
の材料（標準材料と云う）が標準的な加熱炉在炉時間で
目標抽出温度まで加熱される場合の加熱炉燃料消費が最
小となるような昇温パターン（標準昇温パターンと云う
）を演算する第１の演算装置、３はこの第１の演算装置
２によって得られた標準昇温パターンを装入しようとす
る材料のサイズ、鋼種と予側在炉時間の情報により標準
昇温パターンを修正して、装入材料の最適パターンとは
云えないがほぼ最適に近い昇温パターン（準最適昇温パ
ターンと云う）を演算する第２の演算装置。４はこの加
熱炉制御装置３にて得られた準最適昇温パターンに従っ
てこの装入材料が焼き上がるように加熱炉燃料の流量を
制御する流量制御装置である。

このように装入される如料をある目標抽出温度まで加熱
する場合に、材料の装入から抽出までの加熱炉内におけ
る昇温パターンを着目し、この昇温パターンを目標変数
として加熱炉を制御することが安定で効率的な操業を可
能にすることが判った。

いま、Ｌ：加熱炉入口から出口までの炉長×：加熱炉入
口からの材料の炉内位置 ＴＥＸＴ：抽出目標温度 Ｔｏ：装入時材料温度 として、加熱炉内炉内位置および材料温度を次のように
規格する。

すなわち規格された炉内位置をＸ、材料温度をＴとする
とＸ＝き …・ Ｔ＝弓三害； …２ 一方、Ｗｓ：標準材料の重量 Ｃｓ：標準材料の比熱 ィｓ：標準材料の加熱炉在炉時間 Ｗ：装入される材料の重量 Ｃ：装入される材料の比熱 ７：装入される材料の加熱炉在炉時間 とすると種々の解析検討の結果加熱炉における燃料消費
を最小化するための材料昇温パターンに関して次のよう
な特徴があるとの知見を得た。

すなわち規格化された炉内位置Ｘと材料温度Ｔを両軸に
とり標準材料の標準昇温パターンを示すと第２図に示す
曲線Ａのようになり、装入材料と標準材料の情報の違い
（サイズ、鋼種、在炉時間）により装入材料の準最適昇
温パターンが標準昇温パタ−ンとどのように違ってくる
かを解析・検討した結果第２図に示す曲線Ｂ，Ｃのよう
に材料の情報の違いによってどちらかにカーブが移動す
るが標準昇温パターンと大きく異ることはなくほぼ似た
ようなカカーブを示すことが判った。因みに目標度数と
して加熱炉炉温パターンも考え得るが、材料の情報の変
動により望ましい炉温パターンはその都度大きく変化し
、目標度数としては好ましくないことも判った。標準昇
温パターンにおいて材料が中間材料温度ＴＭになる炉内
位置を×Ｍｓとすると、仮に在炉時間↑が標準在炉時間
７ｓより長くなった場合準最適昇温パターンは第２図に
示す曲線Ｃのように標準昇温パターンより同じ中間材料
温度ＴＭになる炉内位置は△Ｘだけ加熱炉出口の方へず
れることになる。その炉内位置のずれ△Ｘはいま △Ｗ
Ｃ＝Ｗ・Ｃ一Ｗｓ・Ｃｓ …３△７ ＝７−７
ｓ …４とすると △×二Ｆ（△ＷＣ、△７） ・・・５の関係がある
。

すなわち中間温度炉内位置の変動△Ｘは装入材料と標準
材料の質量×比熱値の差△ＷＣおよび在炉時間の差△丁
の関数として近似的に求めることができる。

第３図に在炉時間の差Ｎ７と中間温度炉内位置との変動
△Ｘの関係を示す。したがって第２図の曲線Ｃに示す装
入材料の準最適昇温パターンを標準昇縞パターンと装入
材料と標準材料の情報の違い△ＷＣ、△７を用いて次の
ように近似的に求める。すなわち標準昇温パターンをＴ
；ｇ（×） …６ とすると準最適昇温パターンはこの関数をＸ軸方向に△
×平行移動させＴ′＝ｇ（×一△Ｘ） …７ と近似する。

式｛７｝の近似を行うと加熱炉入口ＸＯと加熱炉出口Ｘ
＝１において材料温度がそれぞれＴキ０、Ｔ≠１である
が、第２図において想像できるようにその偏差は大きく
ないのでＴ″＝畳害三会券≧要三会券 ‐‐‐８とす
ることができる。

このように標準昇温パターンから装入材料と標準材料の
情報の違いに基いて式８のように装入材料の準最適昇温
パターンを求め、この準最適昇溢パターンに従って袋入
される材料を加熱するように加熱炉の加熱燃料の流量を
制御する。

このように本発明によれば加熱炉に装入される材料を最
も燃料消費が少し、ように加熱する最適昇温パターンに
ほぼ等しい準最適昇温パターンを簡単に得ることができ
、容易にオンライン制御システムに用いて省エネルギー
効果を発揮することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例における加熱炉制御装置の
概略構成を示すブロック図、第２図は標準昇温パターン
と準最適昇温パターンと関係を示す特性曲線、第３図は
在炉時間偏差と中間温度炉内位置の変動との関係を示す
特性曲線である。 図中、１は加熱炉、２は第１の演算装置、３は第２の演
算装置、４は流量制御装置である。第１図第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 材料が装入されてから抽出されるまでの標準昇温パ
   ターンを演算し出力する第１の演算装置と、この第１の
   演算装置から出力される上記標準昇温パターンを装入材
   料の物理的情報および予測左炉時間に基いて修正し準最
   適昇温パターンを求めて出力する第２の演算装置と、こ
   の第２の演算装置から出力される上記準最適昇温パター
   ンに基ついて加熱燃料の流量を制御する流量制御装置と
   を備えたことを特徴とする加熱炉制御装置。