JPS6320415A - 連続式加熱炉のサイドバ−ナ燃焼制御方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、連続式加熱炉のサイドバーナ燃焼制御方法に
関する。詳しくは、連続式加熱炉内の温度分布を均一化
するためのサイドバーナの燃焼制御方法に関する。

〔従来の技術〕

一般にバーナを用いた加熱炉では、バーナの入熱量の変
動により火炎長が変動する。このため。

サイドバーナーを有するサイドタイプの加熱炉では、熱
負荷の変動（被加熱材の入／出）、入熱ｉ（燃料供給ｆ
ｆ１）の変更により、特に被加熱材の炉幅方向に温度む
らが生じやすく、品質管理上、省エネルギ一対策上、大
きな問題となっている。

そこで、このサイドタイプの加熱炉における炉幅方向の
温度むらの問題に対処するものとして、サイドバーナ以
外のバーナ配置を用いる方法がある。その一つの方法と
して、例えば、天井バーナを用いる方法があるが、この
方法は、バーナ本数が多くなるため、構造が複雑になる
と共に他のバーナと各バーナのバランスをとることが難
しいこと、また、放散熱が多く、省エネルギーとはなら
ないこと等で、問題が多い、また、他の一つの方法とし
て、軸流バーナを用いる方法があるが、この方法におい
ても、構造上バーナ配置部の天井を低くする必要がある
ため、加熱能力が低下すること、また、半バッチ的な操
業を行う場合には、バーナ配設部直下で停止した被加熱
材には充分な熱供給を行なえず、温度むらが生じること
等で、問題が多い。

ところで、上述のバーナの構造上の問題、すなわち、バ
ーナの入熱量の変動により火炎長が変動する問題に関し
ては、バーナにおける燃料ガスの白滝と昇流の流量比率
を変更することにより、火炎長、火炎温度、火炎温度分
布を変更可能とするバーナの燃焼方法が見い出された。

すなわち、第４図に示すように、バーナ５に向流燃料供
給管１９と外法燃料供給管２０を設けて、供給管１９と
２０に供給する燃料量の比を制御することにより、火炎
長を第５図に示す斜線範囲に収束させる燃焼方法である
。第５図において、横軸はバーナ１個の要求される入熱
量を示し、縦軸が火炎長を示す０例えば、入熱ｆ＆（指
示値）ｑが９２を越える範囲では、内／昇流量比を０／
１００として、昇流１００％で、実入熱量を外法燃料供
給管２０に与える燃料量で制御する０人熱量（指示値）
ｑが９１を越え９２以下の範囲では、内／昇流量比を５
０１５０として、実入熱量を向流燃料供給管１９と外法
燃料供給管２０に与えろ燃料量を相対比を５０１５０に
維持した形で、それぞれに制御する０人熱量（指示値）
ｑがｑｔ以下の範囲では、内／昇流量比を１００１０と
して、白滝１００％で、実入熱量を向流燃料供給管１９
に与える燃料量で制御する。

このバーナの燃焼方法を用いることにより、バーナの入
熱量（指示値）に変動があっても、バーナの火炎長を略
一定に保つことができるので、サイドバーナを用いる加
熱炉においても、炉幅方向の温度分布を略一定に保つこ
とができるようになり、被加熱物の炉幅方向の温度分布
が略一定とできるようになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述のバーナの燃焼方法を用いろ場合に
おいて、バーナにおける燃料ガスの白滝と昇流の流量比
率を変更することにより、入熱量にかかわらず、火炎長
を略一定に保持できるのは、燃焼負荷率３０％（バーナ
１個当りｑｏ）以上の範囲であり、燃焼負荷率３０％未
満の範囲においては、火炎長を略一定に保持できず、火
炎長が急激に減少する０例えば、燃焼負荷率３０％以上
で第１２図の（ａ）に示すように所定の長さの火炎６１
となって、第１２図の（ｂ）の１に示すように炉幅方向
の温度分布が比較的に平担になる所、３０％未満で、燃
焼負荷率が極く低いと、第１２図の（ａ）に示すように
短い火炎６２となり、炉幅方向の温度分布が第１２図の
（ｂ）の■に示すように、変動が大きいものとなる。

このため、サイドバーナーを有するサイドタイプの加熱
炉において、バーナにおける燃料ガスの白滝と昇流の流
量比率を変更するバーナの燃焼方法を用いる場合におい
ても、燃焼負荷率３０％未満の範囲においては、火炎長
を略一定に保持できず、その時には火炎長が急激に減少
するので、炉幅方向の中央の炉温か低下し、中門の炉温
分布となり、被加熱材が均一加熱できないという開運が
発生している。

したがって、本発明の目的は、サイドバーナを有する連
続加熱炉において燃焼負荷率が、例えば３０％未満など
の、低い範囲であっても、炉幅方向の炉温分布を均一化
し、被加熱材の温度分布を均一化することである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明においては、連続式加
熱炉に指示された入熱量ＱＣと、該加熱炉の各サイドバ
ーナの、設定最低火炎長ＦＬでの加熱炉への最低入熱量
（ｔｏとから、 （ｎ　＋１）　・ｑ　ｏ　＞ＱＣ≧ｎ’（Ｉ。

なる関係の、設定最低火炎長Ｆ、以上で燃焼に割り当て
得るサイドバーナ数ｎを算出し；ｎが総サイドバーナ数
Ｎと等しいときは全サイドバーナを燃焼に割り当て；ｎ
が総サイドバーナ数Ｎより小さいときには、ｎ個のサイ
ドバーナを燃焼に、Ｎ−ｎ個のサイドバーナは非燃焼に
割り当て、ｎ個の燃焼サイドバーナ位置をサイドバーナ
配列方向に所定時間間隔で、順次に移す。

（作用〕 これによれば、燃焼に割りあてられたサイドバーナはす
べて、設定最低火炎長ＦＬ以上の火炎長で燃焼するので
炉幅方向の温度分布が均一になり、かつ、サイドバーナ
の特定のもののみが燃焼に固定されず、他のものが非燃
焼に固定されない、すなわち、各バーナが、所定時間間
隔で燃焼と非燃焼に切換えられる、ので、炉長方向の温
度分布も均一となる。にもかかわらず、炉全体としての
入熱量は指示された入熱量ＱＣに制御し得る。

本発明の好ましい実施例では、各バーナの燃焼／非燃焼
の制御を画一的にして単純化するために、また、炉長方
向の温度分布の時系列な均一性を高くするために、燃焼
させるサイドバーナ数ｎが総サイドバーナ数Ｎより小さ
いときには、燃焼から非燃焼へ、またその逆への切換え
を、サイドバーナの配列方向に、前記所定時間間隔で順
次に移す。

本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の
実施例の説明より明らかになろう。

〔実施例〕

第１図に、本発明のサイドバーナー燃焼制御方法を実施
する連続式加熱炉の一例を示し、第２図に、第１図に示
す連続式加熱炉の■−■線断面を、第３図に、第１図に
示す連続式加熱炉の１ゾーンの■−■線断面を示す、こ
れらの図において、１はパスライン、２は被加熱材、３
は炉体、４は加熱空間、５は炉体３の側面に設けられた
バーナ（サイドバーナ）、６はバーナ５から出る火炎、
７は仕切り壁、８は側壁、９０は炉から被加熱材を抽出
する抽出口である。

図示しないスキッド上に載置された被加熱材２はパスラ
イン１を通って、炉内を抽出口９０に向って移送される
。炉体３は仕切り壁７によって複数のゾーンに分けられ
、各ゾーン毎にそのゾーン内のバーナ５の燃焼制御が行
なわれる。すなわち、各ゾーン毎に炉内温度制御が行な
われる。

第３図を参照すると、ｌゾーンには３対のサイドバーナ
５（Ａ−Ｆ）があり、これらがバーナ対眠位で燃焼制御
される。

第４図に、この連続式加熱炉で用いられるサイドバーナ
の断面図を示す、ここで、５はバーナ本体、１８は燃焼
空気の流入口、１９は自流燃料供給管、２０は昇流燃料
供給管、２１はバーナタイルである。このバーナ５は、
燃料ガスが自流燃料供給管１９および昇流燃料供給管２
０とに分けて流入されるようになっており、この供給管
１９と２０から流入する燃料ガスの流量比率を変更する
ことにより、火炎長、火炎温度および火炎温度分布の特
性を変更することができろ、その特性は、例えば、第５
図に示すようなもので、図では、燃料ガスの白滝と昇流
の流量比率を変更した場合における入熱量（燃焼量）と
バーナ火炎長の関係を示している。このように、入熱量
ｑが与えられると、燃料ガスの白滝と昇流の流量比率を
変更することにより、バーナ火炎長を変化することがで
き、この燃料ガスの白滝と昇流の流量比率を変更するこ
とにより、入熱量ｑが変更されてもバーナ火炎長を略一
定に保つように燃焼制御を行うことができろ、したがっ
て、第４図に示すバーナを加熱炉のサイドバーナとして
用いて、与えられた入熱量ｑに応じて燃料ガスの白滝と
昇流の流量比率を変更することにより、バーナ火炎長を
加熱炉で必要とされろ所定の長さの範囲になるように燃
焼制御することができ、加熱炉の中央部まで火炎を届か
せることができる。これにより、炉幅方向の温度分布は
略一定に保つことができる。

第６図は、加熱炉の一つのゾーンにおける３対のバーナ
および弁配置、ならびにこの３対のバーナの燃焼を制御
する電気システムの構成概要を示すシステムブロック図
である。第６図において、９は流量調節弁、１３，１４
および１５は電磁開閉弁、１６１１ｔ　１６１２は対向
して対をなす第１対のサイドバーナＡ、Ｂのそれぞれの
内／外法量比を設定するための流量比調節弁、１６２１
＊１６２２は対向して対をなす第２対のサイドバーナＣ
，Ｄのそれぞれの内／昇流比を設定するための流量比調
節弁、’６３１＊１６３２は対向して対をなす第３対の
サイドバーナＥ、Ｆのそれぞれの内／外法量比を設定す
るための流量比調節弁である。第１対Ａ、Ｂ、第２対Ｃ
，Ｄおよび第３対Ｅ、Ｆの、バーナ５は、それぞれ１対
が１つの嘆位として制御される。

本発明実施例の連続式加熱炉のサイドバーナ燃焼制御方
法においては、１ゾーンの上、千単位（各単位３対）で
燃焼制御を行なうので、例えば、第６図に示す３対（総
数Ｎ＝６．総対数Ｎ５＝３）のバーナ単位で入熱１ＱＣ
ｔ（指示値）が与えられろと、これと、１個のサイドバ
ーナの、所要火炎長ＦＬ（第５図）をもたらす入熱量ｑ
ｏ　　（第５図）から、所要火炎長ＦＬで燃焼させろバ
ーナの最大対数ｎ１を次の通りに算出する。

２・（ｒｚ　＋１）・ｑ０＞ＱＣｔ≧２ｎｌ’ＱＯなお
、これを一般的に、バーナ総数Ｎ、燃焼バーナ数ｎ、所
要入熱量ＱＣで表現すると、（ｎ　＋　１　）・（Ｉ　
ｏ　＞ＱＣ≧ｎ”（Ｉ。

Ｎ≧　ｎ である。そして、燃料調節弁９の開度を、ＱＣｚ対応の
燃料を供給する開度Ｐｓに設定し、電磁開閉弁１３〜１
５の開閉により、ｎ１対のバーナをオン（燃焼：燃料供
給）、Ｎ１　（＝３）−ｎ１対のバーナをオフ（非燃焼
：燃料遮断）にし、第９図に示すパターンで、各対のバ
ーナのオンオフを切換える。なお、第９図で、Ｏ印がオ
ン、ｘ印がオフであり、この実施例では５分の周期で切
換える。オフからオンに切換えてから火炎が所定長に安
定するのに数秒〜１分かかる。したがって切換周期は１
分以上が必要である。この周期の上限は、被加熱材の炉
内搬送速度および熱負荷変更周期等々によって定まる。

このようにバーナオン対数ｎ１を設定すると、オンバー
ナ１本当りの入熱量ｑがｑｌ　（第５図）以下か、ｑｌ
を越え９２以下か、あるいはｑｌを越えるかを判定し、
判定結果に対応して内／外法量比を決定し、この流量比
となるように流量比調節弁１６１１〜１６３２を設定す
る。

この実施例では、バーナＡ−Ｆはすべて同じ構造および
寸法であり、電磁開閉弁１３〜１４もすべて同じ構造お
よび寸法であり、また流量比調節弁１６１１〜１６３２
もすべて同じ構造および寸法であって、１個の流量調節
弁９を通して、オン（燃焼）設定されたバーナ全部に、
総合計で入熱量ＱＣ１対応の燃料を供給するので、オン
設定されたバーナそれぞれには等しく、ＱＣｌ　／２ｎ
　１（入熱量単位）対応の燃料が供給される。そして、
前述の通り、オン設定されたバーナのそれぞれの内／外
法量比が、設定所定長ＦＬ以上の火炎長をもたらすもの
に設定される。これにより、オン設定されたバーナのそ
れぞれの火炎長が第５図に示す斜線領域となる。

第７図および第８図に、このような燃焼制御を行なった
場合における特性図を示している。すなわち、第７図は
、加熱炉の１ゾーンの上区画当りのＴ／Ｄ比（燃焼負荷
率）と燃焼バーナ数の関係を示し、第８図は加熱炉の１
ゾーンの上区画当りのＴ／Ｄ比（燃焼負荷率）とバーナ
１本当りのＴ／Ｄ比（燃焼負荷率）の関係を示している
。これらは、それぞれ、加熱炉の１つのゾーンにおいて
、燃焼負荷率の変化により、燃焼バーナ数が変わり、そ
の結果、バーナ１本当りの燃焼負荷率も変わるので、低
いゾーン当り燃焼負荷率１０〜３０％でも、バーナ１本
当りの燃焼負荷率を低下させずに、運転できる様子を示
している。

第１０ａ図に示すように、従来は加熱炉全体（又はｌゾ
ーン全体）の負荷率２０％では炉幅方向中央の温度が大
きく下がるが、上記の通りに制御することにより、第１
０ｂ図に示すように、負荷率２０％でも均一な温度分布
となる。すなわち低負荷率のときも温度分布の均一性が
高くなる。

再度第６図を参照すると、流量調整弁９は流量を設定す
る弁体を回転駆動する減速機１０．減速機１０を駆動す
るモータ１１および弁体の回転角度対応の電気信号を発
生する角度センサ１２を備えており、モータ１１は位置
決めドライバ２２で回転付勢され、角度センサ１２の検
出信号がドライバ２２に与えられる。ドライバ２２は、
マイクロプロセッサ３３から与えられる開度データＰｓ
をアナログ信号に変換し、これと角度センサ１２の検出
信号とを突合せて、調節弁９の開度が指示された開度（
Ｐｓ）になるようにモータ１１を回転付勢し、調節弁９
の開度を指示値に設定する。

電磁開閉弁１３〜１５のそれぞれは、バルブドライバ２
３〜２５のそれぞれで開付勢される。マイクロプロセッ
サ３３の指示信号ＯＣｉがＨ（高レベル）のときにドラ
イバ２３が弁１５を開にし、Ｌのときには閉にする。マ
イクロプロセッサ３３の指示信号ＯＣ２がＨ（高レベル
）のときにドライバ２４が弁１４を開にし、Ｌのときに
は閉にする。

マイクロプロセッサ３３の指示信号ＯＣ３がＨ（高レベ
ル）のときにドライバ２５が弁１３を開にし、Ｌのとき
には閉にする。

流量比調整弁１６３１は流量比を設定する弁体を回転駆
動する減速機１７．減速機１７を駆動するモータ２０Ｍ
および弁体の回転角度（流量比）対応の電気信号を発生
する角度センサ２Ｏ３を備えており、モータ２０Ｍは位
置決めドライバ２６で回転付勢され、角度センサ２０Ｓ
の検出信号がドライバ２６に与えられる。ドライバ２６
は、マイクロプロセッサ３３から与えられる開度比デー
タｐｂをアナログ信号に変換し、これと角度センサ２Ｏ
３の検出信号とを突合せて、流量比調節弁１６３１の開
度比（内／外法量比）が指示された開度比（ｐｂ）にな
るようにモータ２０Ｍを回転付勢し、流量比調節弁１６
３１の開度比を指示値に設定する。

流量比調節弁１６１１〜１６□２および１６３２も１６
３１と同じ構成のものであり、位置決めドライバ２７〜
３１も２６と同じ構成であり、同じように動作する。

開度指示データＰｓ、オン／オフ指示信号ＯＣ１〜ＯＣ
３および開度比指示データＰｂは、フォトカプラなどの
、絶縁された信号伝達手段を含むインターフェイス３２
を介して、マイクロプロセッサ３３から各ドライバ２２
〜３１に与えられる。マイクロプロセッサ３３にはイン
ターフェイス３２を通して、６対のバーナＡ−Ｆ割当て
の入熱量指示データＱ　ｃ　１およびスタート信号ＳＴ
が与えられる。

なお、バーナＡ−Ｆのそれぞれにはパイロットバーナが
備わっており、加熱炉運転開始時に、全バーナのパイロ
ットバーナが点火され、加熱炉運転停止まで、連続して
常時パイロットバーナは点火している。

第１１ａ図〜第１１ｃ図に、マイクロプロセッサ３３の
、バーナＡ−Ｆの燃焼制御動作を示す。

まず第１１ａ図を参照する。電源が投入されるとマイク
ロプロセッサ３３は、入／出力ポートを初期化し、内部
レジスタ、カウンタ、タイマ、フラグ等をクリアする（
ステップ１：以下カッコ内ではステップという語を省略
する）。この初期化（１）により、Ｐｓ＝０（閉指示）
、　ＯＣｔ　〜ｏｃ３＝Ｌ（閉指示）およびｐｂ＝ｏ＜
内／外法量比＝０／１００）が、それぞれドライバ２２
．ドライバ２３〜２５およびドライバに２６〜３１に与
えられる。なお、電源オン直後に、全バーナＡ−Ｆのパ
イロットバーナが点火されるが、初期化（１）により流
量調節弁９および電磁開閉弁１３〜１５が閉であるので
、バーナＡ−Ｆ（の主炎）は点火（燃焼）しない。

初期化を終えると、マイクロプロセッサ３３は、スター
ト信号ＳＴがＨ（制御指示）になるのを待つ（２）。Ｈ
になると、まず制御動作の繰り返し周期を定めるため、
Ｔタイマ（プログラムタイマ）をセットする（３）、そ
して入熱量データＱＣ１を読込む（４）。入熱量データ
ＱＣｌは、加熱炉（第１図）全体の制御を行なう上位計
算機が与える。

次に、入熱量ＱＣ１対応の調整弁９の開度Ｐｓを演算し
て、Ｐｓを示すデータをドライバ２２に出力（出力ポー
トにラッチ）する（６）、これにより、調整弁９の開度
が、ＱＣｌの入熱を加熱炉内にもたらす燃料流量となる
開度になる。ただし、この段階では、電磁開閉弁１３〜
１５のすべてが閉であり、燃料はバーナＡ−Ｆに供給さ
れない。

次にマイクロプロセッサ３３は、読込んだ入熱量Ｑ　ｃ
　１をバーナ１個当りの入熱量ＱＣ１／６に換算し。

これを、設定最低火炎長ＦＬをもたらす入熱量ｑｏと比
較する（７）。バーナ１個当りの入熱量ＱＣ１／６が設
定最低火炎長ＦＬをもたらす入熱量ｑｏ以上であると、
全バーナＡ−Ｆを設定最低火炎長Ｆ５以上で燃焼させ得
るので、この場合全バーナ（３対）を燃焼に設定するこ
とを示すデータをセットするため、レジスタＮ１に３を
セットする（８）、そしてバーナ１個当りの入熱量ＱＣ
１／６を、内／昇流量比０／１００で運転し得るバーナ
１個当りの最低入熱量ｑ２と比較しく９）　、ＱＣｔ　
／６が９２を越えていると、流量比０／１００で運転で
きるので、内／昇流量比０／１００対応の、開度比を示
すデータｐｂをドライバ２６〜３１に出力（出力ポート
にセット）する（１０）、そして電磁開閉弁１３〜１５
のすべてを開にする（１４）、これにより全バーナＡ−
Ｆが、流量比０／１００で点火（燃焼）する。

これが、バーナ１個当りで、入熱量（１２（第５図）を
越えろ範囲の燃焼設定である。この設定をすると、Ｔタ
イマがタイムオーバしているか否かをチェックしく１５
）、タイムオーバしていないとスタート信号ＳＴがＬ（
運転停止）になっているか否かをチェックする。Ｌにな
らないでＴタイマがタイｌ）オーバすると、ステップ３
に戻り、ステップ３以下に進む０以上に説明した制御動
作により、バーナ１個当りの入熱量ＱＣ１／６がｑ２を
越えている間、全バーナＡ−Ｆが流量比０／１０Ｇで運
転される。

バーナ１個当りの入熱量ＱＣ１／６が９０以上ではある
が、ＱＣ１／６≦９２のときには、ＱＣ１７６をｑｌ（
第５図）と比較する（１１）　、　ＱＣｌ　／６＞ｑ　
１であると、バーナ１個当りの入熱量ｑ＝ＱＣ１／６が
、ｑｌを越え、ｑ２以下の範囲であるので、内／昇流量
比を５０１５０にするために、５０１５０に対応する開
度比ｐｂを演算し、これを示すデータをドライバ２６〜
３１に出力（出力ポートにセット）する（１２）　、そ
して電磁開閉弁１３〜１５のすべてを開にする（１４）
、これにより全バーナＡ〜Ｆが、流量比５０１５０で点
火（燃焼）する。

バーナ１個当りの入熱量ＱＣ１／６が９０以上ではある
が、ＱＣ１／６≦９１のときには、内／昇流量比を１０
０１０にするために、１００１０に対応する開度比ｐｂ
を演算し、これを示すデータをドライバ２６〜３１に出
力（出力ポートにセット）する（１３）−そして電磁開
閉弁１３〜１５のすべてを開にする（１４）、これによ
り全バーナＡ−Ｆが、流量比１００１０で点火（燃焼）
する。

以上が、バーナ１個当りの入熱量ＱＣ１／６が９０以上
のときの燃焼制御である。

ＱＣｌ　／６＞　＋ｉ　ｏである限り、３対のバーナＡ
−Ｆが第９図に示す「全バーナ燃焼パターン」で連続し
て燃焼する。ところで、ＱＣｌ　／６＞　ｑ　ｏの範囲
内でＱＣｌが変更されると、ステップ９〜１３で、ＱＣ
１／６＞　ｑ２のときには、バーナの内／昇流量比が０
／１００に、＋１１　＜ＱＣｌ　／６≦ｑ２のときには
５０１５０に、また、ＱＣ１／６≦９１のときには１０
０１０に設定される。

３対のバーナ１個当りの入熱ｊｔＱＣ１／６が９０未満
のときには、ステップ７から１８に進んで、ＱＣｌを２
対のバーナに割り当てる場合のバーナ１個当りの入熱量
ＱＣｌ／４と（ｔｏとを比較する（１８）。すなわち、
燃焼バーナを２対に限定したら、最低火炎長Ｆ　Ｌ以上
で運転出来るかを判定するｅＱＣｌを２対のバーナに割
り当てる場合のバーナ１個当りの入熱量ＱＣ１／４が（
Ｉｏ以上であると、つまりは、ＱＣｌ　／６＜　（Ｉ　
ｏ≦ＱＣｌ／４のときには、２対のバーナを設定最低火
炎長ＦＬ以上で燃焼させ得るので、この場合は２対のバ
ーナを燃焼に設定することを示すデータをセットするた
め、レジスタＮ１に２をセットしく２０）、５分タイマ
をセットしく２１）、レジスタＭに１をセットしく２２
）　、ＯＣｌ　＝Ｌ　（弁１５閉）　＊　ＯＣ２＃０Ｃ
３＝Ｈ（弁１４，１３開）をセットする（２３）。

そして、バーナ１個当りの入熱量ＱＣ１／４を、内／昇
流量比０／１００で運転し得るバーナ１個当りの最低入
熱量ｑ２と比較しく２４）、ＱＣ１／４が９２を越えて
いると、流量比０／１００で運転できるので、内／昇流
量比０／１００対応の、開度比を示すデータｐｂをドラ
イバ２６〜３１に出力（出力ポートにセット）する（２
５）、これにより２対のバーナＣ−Ｆが、流量比０／１
００で点火（燃焼）する。

バーナ１個当りの入熱量ＱＣ１／４が９０以上ではある
が、ＱＣ１／４≦ｑ２のときには、ＱＣ１／４を９１（
第５図）と比較する（２６）　−ＱＣ１／４＞ｑ　ｓで
あると、バーナ１個当りの入熱量（１＝ＱＣ１／４が、
ｑｔを越え、９２以下の範囲であるので、内／昇流量比
を５０１５０にするために、５０１５０に対応する開度
比ｐｂを演算し、これを示すデータをドライバ２６〜３
１に出力（出力ポートにセット）する（２７）、これに
より２対のバーナＣ−Ｆが、流量比５０１５０で点火（
燃焼）する。

バーナ１個当りの入熱量ＱＣ１／４がＣｌｏ以上ではあ
るが、ＱＣ１／４≦９１のときには、内／昇流量比を１
００１０にするために、１００１０に対応する開度比ｐ
ｂを演算し、これを示すデータをドライバ２６〜３１に
出力（出力ポートにセット）する（２８）。

これにより２対のバーナＣ−Ｆが、流量比１００１０で
点火（燃焼）する。

次にステップ２５．２７又は２８から１５に進み、そこ
でＴタイマのタイムオーバを待って、またステップ３〜
６に進み、ＱＣ１／６＜ｑｏ　：ａＱＣｔ／４が継続し
ていると、Ｔタイマの時限値７時間毎にステップ７−１
８−１９と進んで、ステップ１９では、レジスタＮ１に
２がセットされているので、第１１ｂ図のステップ２９
に進む、ステップ２９では５分タイマがオーバしている
かをチェックして、オーバしていないとステップ２５．
２７又は２８を実行し、ステップ１５からステップ３に
戻り、これをＴ周期で繰り返す、ステップ２９で５分タ
イマがタイ１１オーバしていると、５分タイマを再セッ
トしく３０）、レジスタＭの内容を参照する（３１．３
４）、レジスタＭの内容が１であると、これは現在バー
ナＣ−Ｆがオン（燃焼）に、バーナＡ、Ｂがオフ（消火
）に設定されていることを示し、２であるとこれは現在
バーナＡ、Ｂ、Ｅ。

Ｆがオン（燃焼）に、バーナＣ，Ｄがオフ（消火）に設
定されていることを示し、３であるとこれは現在バーナ
Ａ−Ｄがオン（燃焼）に、バーナＥ。

Ｆがオフ（消火）に設定されていることを示す。

そこでレジスタＭの内容が１である（バーナＣ〜Ｆオン
、バーナＡ、Ｂオフを５分間継続した）と、今度はバー
ナＡ、Ｂ、Ｅ、Ｆオン、バーナＣ，Ｄオフにするために
、レジスタＭに２をセットしく３２）　、　ＱＣｌ、　
Ｏｃａ　＝Ｈ（弁１５，１３開）、ＱＣ２＝Ｌ（弁１４
閉）をセットする（３３）、レジスタＭの内容が２であ
る（バーナＡ、Ｂ、Ｅ。

Ｆオン、バーナＣ，Ｄオフを５分間継続した）と、今度
はバーナＡ−Ｄオン、バーナＥ、Ｆオフにするために、
レジスタＭに３をセットしく３５）、ＯＣｌ　、　Ｏｃ
２　＝　Ｈ（弁１５，１４開）、ｏｃ、−Ｌ（弁１３閉
）をセットする（３６）、レジスタＭの内容が３である
（バーナＡ−Ｄオン、バーナＥ。

Ｆオンを５分間継続した）と、今度はバーナＣ〜Ｆオン
、バーナＡ、Ｆオフにするために、ステップ３４から２
２に進んでレジスタＭに１をセットしく２２）　、ＯＣ
２−Ｏｃ３　＝）ｉ　（弁１４，１３開）、ｏｃｔ＝ｔ
、（弁１５閉）をセットする（２３）。

以上のように燃焼バーナ２対の内の１対を非燃焼に、非
燃焼バーナ１対を燃焼に切換えると、ステップ２４〜２
８の、内／外法量比設定を実行し、ステップ１５を経て
またステップ３に戻る１以上の動作を繰り返すことによ
り、 ＱＣｔ　／６＜　ｑ　ｏ≦ＱＣ１／４ である間は、第９図に示す「１列間引パターン」で２対
のバーナが燃焼、１対のバーナが非燃焼で、非燃焼バー
ナ（１対）が炉長方向（パスラインに沿う方向）に移動
する如くに、バーナ対の燃焼／非燃焼が５分周期で切換
えられる。

ＱＣｔ／６＜　ｑｏ　：５ＱＣ１／４の範囲内でＱＣｔ
が変更されるのに伴って、ステップ２４〜２８により、
ＱＣｌ　／４＞　（１２ではバーナの内／昇流量比がＯ
／１００に、ｑ　１＜ＱＣｌ　／４≦ｑ２では５０１５
０ニ、また、ｑ１≦ＱＣ１／４では１００１０　ニｉ９
定サレル。

入熱量ＱＣ１を２対のバーナのみに割り当てても、１個
当りのバーナの入熱量ＱＣ１／４が（Ｉｏ未満のときに
は、ステップ１８から第１１ｃ図のステップ３７に進ん
で、ＱＣｌを１対のバーナに割り当てる場合のバーナ１
個当りの入熱量ＱＣ１／２をｑｏと比較する（３７）、
すなわち、燃焼バーナを１対に限定したら、最低火炎長
ＰＬ以上で運転出来るかを判定する。

ＱＣｌ　／４＜　ｑ　ｏ≦ＱＣ１／２のときには、つま
りはＱＣｌを１対のバーナに割り当てる場合のバーナ１
個当りの入熱１ｋＱＣｔ／２がｑｏ以上であると、１対
のバーナを設定最低火炎長ＦＬ以上で燃焼させ得るので
、この場合は１対のバーナを燃焼に設定することを示す
データをセットするため、レジスタＮｌに１をセットし
く３９）、５分タイマをセットしく４０）、レジスタＭ
に１をセットしく４１　）　、　ＯＣＩ　、ＯＣ２＝　
Ｌ　（弁１５，１４閉）。

０Ｃ３＝Ｈ（弁１３開）をセットする（４２）、そして
、バーナ１個当りの入熱１ｋＱＣｚ／２を、内／外法量
比０／１００で運転し得るバーナ１個当りの最低入熱ｍ
　ｑ　２と比較しく４３）　、ＱＣｔ　／２が９２を越
えていると、流量比０／１００で運転できるので、内／
外法量比０／１００対応の、開度比を示すデータｐｂを
ドライバ２６〜３１に出力（出力ポートにセット）する
（４４）、これにより１対のバーナＥ、Ｆが、流量比０
／１００で点火（燃焼）する。

バーナ１個当りの入熱量ＱＣ１／２が＋ｉｏ以上ではあ
るが、ＱＣｌ／２≦９２のときには、ＱＣ１／２をｑｌ
と比較する（４５）、ＱＣＩ／２＞（！　１であると、
バーナ１個当りの入熱量ｑ＝ＱＣ１／２が、ｑｌを越え
、９２以下の範囲であるので、内／外法量比を５０１５
０にするために、５０１５０に対応する開度比Ｐｂを演
算し、これを示すデータをドライバ２６〜３１に出力（
出力ポートにセット）する（４６）。

これにより１対のバーナＥ、Ｆが、流量比５０１５０で
点火（燃焼）する。

バーナ１個当りの入熱ｊｉＱＣｌ／２が（ｉｏ以上では
あるが、ＱＣ１／２≦９１のときには、内／外法量比を
１００１０にするために、１００１０に対応する開度比
ｐｂを演算し、これを示すデータをドライバ２６〜３１
に出力（出力ポートにセット）する（４７）。

これにより１対のバーナＥ、Ｆが、流量比１００１０で
点火（燃焼）する。

次にステップ４４．４６又は４７から１５に進み、そこ
でＴタイマのタイムオーバを待って、またステップ３〜
６に進み、ＱＣ　１／４＜　ｑｏ　５ＱＣｓ　／２が継
続していると、Ｔタイマの時限値Ｔ毎にステップ７−１
８”−３７−３８と進んで、ステップ３８では、レジス
タＮ１に１がセットされているので、ステップ４８に進
む、ステップ４８では５分タイマがオーバしているかを
チェックして、オーバしていないとステップ４４．４６
又は４７を実行し、ステップ１５からステップ３に戻り
、これをＴ周期で繰り返す、ステップ４８で５分タイマ
がタイムオーバしていると、５分タイマを再セットしく
４９）、レジスタＭの内容を参照する（５０゜５３）、
レジスタＭの内容が１であると、これは現在バーナＥ、
Ｆがオン（燃焼）に、バーナＡ〜Ｄがオフ（消火）に設
定されていることを示し、２であるとこれは現在バーナ
Ｃ，Ｄがオン（燃焼）に、バーナＡ、Ｂ、Ｅ、Ｆがオフ
（消火）に設定されていることを示し、３であるとこれ
は現在バーナＡ、Ｂがオン（燃焼）に、バーナＣ−Ｆが
オフ（消火）に設定されていることを示す、そこでレジ
スタＭの内容が１である（バーナＥ、Ｆオン、バーナＡ
−Ｄオフを５分間継続した）と、今度はバーナＣ，Ｄオ
ン、バーナＡ、Ｂ、Ｅ、Ｆオフにするために、レジスタ
Ｍに２をセットしく５１）、ＯＣｌ、　Ｏｃａ　＝　Ｌ
　（弁１５，１３閉）、０Ｃ２＝Ｈ（弁１４開）をセッ
トする（５２）、レジスタＭの内容が２である（バーナ
Ｃ，Ｄオン、バーナＡ。

Ｂ、Ｅ、Ｆオフを５分間継続した）と、今度はバーナＡ
、Ｂオン、バーナＣ−Ｆオフにするために、レジスタＭ
に３をセットしく５４）　、ＯＣ２、ＱＣｓ＝Ｌ（弁１
４．１３閉）、０Ｃ１＝Ｈ（弁１５開）をセットする（
５５）、レジスタＭの内容が３である（バーナＡ、Ｂオ
ン、バーナＣ−Ｆオフを５分間継続した）と、今度はバ
ーナＥ、Ｆオン、バーナＡ−Ｄオフにするために、ステ
ップ５３から４１に進んでレジスタＭに１をセットしく
４１）、ＯＣＩ　、　ＱＣ２　＝　Ｌ　（弁Ｉｓ、１４
閉）、ＱＣ３＝Ｈ（弁１３開）をセットする（４２）。

以上のように燃焼バーナｌ対を非燃焼に、非燃焼バーナ
２対の内を１対を燃焼に切換えると、ステップ４３〜４
７の、内／外法量比設定を実行し、ステップ１５を経て
またステップ３に戻る０以上の動作を繰り返すことによ
り、 ＱＣ　ｓ　／４＜　ｑ　ｏ　：ａＱＣ　１　／２である
間は、第９図に示す「２列間用パターン」で１対のバー
ナが燃焼、２対のバーナが非燃焼で、燃焼バーナ（１対
）が炉長方向（パスラインに沿う方向）に移動する如く
に、バーナ対の燃焼／非燃焼が５分周期で切換えられる
。

ＱＣｌ　／４＜　ｑ　ｏ≦ＱＣｌ／２の範囲内でＱＣｔ
が変更されるのに伴って、ステップ４３〜４７により、
ＱＣＩ／２＞（１２ではバーナの内／昇流ｉｉｔ比が０
／１００に、ｑ　１＜ＱＣｌ　／２≦９２では５０１５
０に、またｑ１≦ＱＣ１／２では１００１０に設定され
る。

入熱量ＱＣ１を１対のバーナのみに割り当てても、１個
当りのバーナの入熱１ＱＣ１／２が９゜未満のときには
、ステップ３７から第１１ａ図のステップ１７に進んで
、ｏｃｔ　、ｏｃ２．ｏｃ３＝　Ｌ　（弁１３〜１４閉
）を出力し、流量調節弁９の開度を０　（オフ：Ｐｓ＝
Ｏ）にし、内／外温量比を１００１０に設定する（１７
）。すなわち、全バーナへの燃料の供給を停止する。

第１図に示す加熱炉には、上述の制御動作を行なう第６
図に示す電気制御システ１１が、各ゾーンの３対のバー
ナグループ宛てに各１組、合計で６組備わっており、上
位計算機から、それぞれ入熱量データ（ＱＣｘ　）を受
けて、上述の通りに、各グループのバーナの燃焼制御を
行なう。

なお、上述のステップ３７の判定およびそれ以下の処理
ステップは、燃焼バーナを１対に限定した場合に、燃焼
バーナを設定最低火炎長ＦＬの燃焼制御で運転できるか
否かの判定および燃焼バーナ対１対の移！１！ＩＪ燃焼
制御処胛ステップであり、ステップ３７の判定により、
入熱ｆｉｔ　Ｑ　ｃ　ｔを１対のバーナのみに割り当て
ても、１個当りのバーナの入熱ｆｌＱＣ１／２がｑ。未
満のときには、バーナを余情してしまう制御としている
。しかし、実際の加熱炉の運転において、ゾーン当り燃
焼負荷率が１０％以上の場合には上述の制御が行われ、
炉温の均一性が得られるが、ゾーン当り燃焼負荷率が１
０％未満の場合にバーナを余情してしまうと、炉温か極
度に低下してまう恐れがあるので、これを避けるため、
炉温の均一性は得られないが、バーナの火炎長が短くな
っても燃焼を継続させるようにする場合がある。この場
合には、ステップ３７の判定ステップにおいて、その判
定基準のｑｏに替えてｑｏ　＞　ｑＬ≧０のｑＬを用い
ることとする。

このようにすれば、指示された入熱量ＱＣ＋が小さくな
っても、バーナは余情されず、バーナの燃焼は継続する
。すなわち、燃焼バーナの火炎長が入熱量に応じて短く
なり、燃焼バーナはその短い火炎長で２列間引きパター
ンで、移動燃焼制御が継続する。ここでの（ＩＬはバー
ナの燃焼を余情するか否かの判定基準となるものであり
、ｑＬ　＝　０ではバーナの消火は行われないことにな
る。

以上に説明した実施例では、流量調節弁９．流量調節弁
１６の駆動系をモータ駆動としているが。

これをコンプレッサーエアーを用いる空気圧の駆動系、
または油圧を用いる駆動系としてもよい。

また、バーナの燃焼／非燃焼の切換単位を１対（２個）
としているが、個別に行ってもよい。

上記実施例の制御動作を、一般化して表現すると、次の
通りである。すなわち全バーナ数をＮとし、このＮ個の
バーナグループに対して割り当てられる入熱量をＱＣと
し、バーナ６１個の火炎長が最低火炎長ＦＬ以上となる
最低入熱量を（Ｉｏとし、バーナ１細筆位で燃焼／非燃
焼を切換えるものとすると、 （１）ＱＣ／Ｎ≧ｑｏのときには、ｎ　＝　Ｎ個のバー
ナを燃焼に割り当てる。すなわち全バーナを連続燃焼さ
せる。しかして、Ｑ　ｃ　／　Ｎに応じて、バーナの内
／外温量比を、火炎長が適正範囲になるように調整する
。

（２）　ＱＣ／　Ｎ　＜　（ｉ　ｏ　：ａＱＣ／　（Ｎ
−１）のときには、ｎ＝（Ｎ−１）個のバーナを燃焼に
、１＝Ｎ−ｎ個のバーナを非燃焼にするが、所定時間間
隔で、燃焼にしていたバーナの内の１個を非燃焼に、非
燃焼にしていたバーナ（１個）を燃焼に切換える。

（３）上記（１）、（２）を含めて、一般化して表現す
ると、（ｎ＋　１１ｑｏ　＞ＱＣ≧ｎ’＋Ｉｏ　　なる
整数ｎ（ただしｎ＝Ｎ）個のバーナを燃焼に、（Ｎ−ｎ
）個のバーナを非燃焼にするが、所定時間間隔で、燃焼
にしていたバーナの内の（Ｎ−ｎ）個を非燃焼に、非燃
焼にしていた（Ｎ−ｎ）個のバーナを燃焼に切換える。

この燃焼／非燃焼の切換のバーナ位置をバーナ配列方向
に順次に移動させる。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明の燃焼制御方法によれば
、Ｎ個のバーナ全体に割り当てられた入熱量ＱＣと、設
定最低火炎長ＦＬが得られる入熱量（Ｉｏとから、設定
最低火炎長ＦＬ以上で燃焼させ得るサイドバーナ数ｎを
算出して、ｎ個のバーナのみを燃焼させるので、火炎長
が常に設定最低火炎長ＦＬ以上となり、火炎長方向の炉
内温度分布の均一性が高い、しかも、ｎ　＜　Ｎでは所
定時間間隔で、火炎（燃焼バーナ）を移動させるので、
低負荷率のためＮ　−ｎ個のバーナを非燃焼とするにも
かかわらず、サイドバーナの配列方向の炉内温度分布の
均一性が高い。

したがって、低い燃焼負荷率の時においても、炉温分布
を均一化でき、被加熱材の温度分布を均一化することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を一態様で実施する連続式加熱炉の縦断
面図、第２図は第１図に示す連続式加熱炉の■−■線断
面図、第３図は第１図に示す連続式加熱炉の■−■線断
面図であって上から下を見おろした１ゾーンを示す。 第４図は第１図に示すサイドバーナ５の拡大横断面図、
第５図はサイドバーナ５の、入熱量ｑと火炎長の関係を
示すグラフである。 第６図は、本発明を一態様で実施する制御システム構成
を示すブロック図である。 第７図は、本発明を実施した場合の、ゾーン当りの負荷
率（横軸）と燃焼させるバーナ個数（縦軸）との関係を
示すグラフ、第８図はゾーン当りの負荷率（横軸）と燃
焼させるバーナ１個の負荷率（縦軸）との関係を示すグ
ラフである。 第９図は、第６図に示す制御システムの、制御パターン
を示す説明図である。 第１０ａ図は従来の燃焼制御での加熱炉内鋼材の温度分
布を示すグラフ、第１０ｂ図は本発明の一実施例での加
熱炉内鋼材の温度分布を示すグラフである。 第１１ａ図、第１１ｂ図および第１１ｃ図は、第６図に
示すマイクロプロセッサ３３の制御動作を示すフローチ
ャートである。 第１２図は、従来の燃焼制御による加熱炉内火炎の形状
と、加熱炉内鋼材の温度分布との関係を示す図面であり
、第１２図の（ａ）は加熱炉内の火炎の形状を示す加熱
炉横断面図、第１２図の（ｂ）は、加熱炉内鋼材の温度
分布を示すグラフである。 ｌ：バスライン　　　　　２：被加熱材３：炉体　　　
　　　　　４：加熱空間５：バーナ（サイドバーナ） ６１．６２：火炎　　　　７：仕切り壁８：側壁　　　
　　　　　９０：抽出口９：流量調節弁　　　　　１０
：減速機１１：モータ　　　　　　　１２：角度センサ
１３〜１５：電磁切換弁　　１６１１〜１６３２：流量
比調節弁１７：減速機　　　　　　　１８：燃焼空気の
流入口１９：向流燃料供給管　　　２ｏ：外温燃料供給
管２０Ｍ　５−１−一夕　　　　　　２０５　：角度セ
ンサ２１：バーナタイル　　　　３２：インターフェイ
ス３３：マイクロプロセッサ 特許出願人　新日本製鐵株式會社４ｔ　ｆ　、３代理人
弁理士　重訂　真勇　（他１名（■第１１ｂ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続式加熱炉に指示された入熱量Ｑ＿Ｃと、該加
   熱炉の各サイドバーナの、設定最低火炎長Ｆ＿Ｌでの加
   熱炉への最低入熱量ｑ＿０とから、 （ｎ＋１）・ｑ＿０＞Ｑ＿Ｃ≧ｎ・ｑ＿０ なる関係の、設定最低火炎長Ｆ＿Ｌ以上で燃焼に割り当
   て得るサイドバーナ数ｎを算出し；ｎが総サイドバーナ
   数Ｎと等しいときは全サイドバーナを燃焼に割り当て；
   ｎが総サイドバーナ数Ｎより小さいときには、ｎ個のサ
   イドバーナを燃焼に、Ｎ−ｎ個のサイドバーナは非燃焼
   に割り当て、ｎ個の燃焼サイドバーナ位置をサイドバー
   ナ配列方向に所定時間間隔で、順次に移す；連続式加熱
   炉のサイドバーナ燃焼制御方法。