JP2013234361A - 炉温制御方法および炉温制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷の変動に対する応答が早く、燃料の熱量変化に対しても影響を受けにくい炉温制御方法を提供すること。
【解決手段】本発明の炉温制御方法は、熱処理炉における操業実績を収集して、操業実績を直前データファイルに格納する操業実績収集ステップと、熱処理炉にて熱処理を施す対象材となる鋼材の設定情報と、直前データファイルに格納された操業実績とを比較して、所定の条件に合致する操業実績を抽出する比較ステップ（ステップＳ１９）と、抽出された操業実績の中で、安定度に関する評価が最も高い操業実績を選択する選択ステップ（ステップＳ２０）と、選択された操業実績に基づいて、熱処理炉に供給される燃料の流量を制御する燃料制御ステップ（ステップＳ２６）とを含むことを特徴とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、鋼板の熱処理炉の炉温制御方法および炉温制御装置に関する。

鋼板の熱処理として代表的なものに、焼入処理、焼準処理（焼きならし処理、ノルマ処理ともいう）、焼鈍処理（焼きなまし処理ともいう）、および焼戻処理などがある。これら鋼板の熱処理においては、鋼板の処理温度が最終製品の品質に直接的影響を及ぼすので、鋼板の熱処理を行う熱処理炉の温度管理は、鋼板の製造工程において極めて重要となっている。

従来より、熱処理炉の温度は、熱処理炉の炉温を測定する炉温計と鋼板の表面温度を測定する板温計とにより監視されている。そして、炉温計の測定値と板温計の測定値とに基づいて、熱処理炉の加熱装置（例えば、炉内バーナーまたはラジアントチューブなど）に供給される燃料の流量が制御される方法が一般的である。

例えば、特許文献１には、鋼板の焼鈍処理を行う連続焼鈍炉の炉温制御方法において、連続焼鈍炉の出側に板温計を設け、目標となる板温と測定値との偏差から連続焼鈍炉の各ゾーンにおける燃料の流量の補正量を計算する炉温制御方法が記載されている。

特開昭６１−１９９０３８号公報

しかしながら、特許文献１に記載のように、熱処理炉の出側に設けられた板温計による測定値と目標となる板温との偏差に従い、熱処理炉の炉温の目標値を定める炉温制御方法では、応答が遅いという問題があり、鋼板の負荷変動が発生したとき、鋼板の板温度が大きく変動してしまう。また、定められた熱処理炉の炉温の目標値から熱処理炉へ供給される燃料の流量を制御しようとしても、燃料の熱量が日々変化し、燃料の流量が鋼板の板温へ与える温度変化の影響係数は絶えず変化するので、炉温計および板温計による測定値のみにより燃料の流量の補正量を計算することは容易ではない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、負荷の変動に対する応答が早く、燃料の熱量変化に対しても影響を受けにくい炉温制御方法および炉温制御装置を提供することにある。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の炉温制御方法は、少なくとも３つ以上のゾーンに区分けされた熱処理炉の炉温制御方法であって、前記熱処理炉における操業実績を収集して、該操業実績を直前データファイルに格納する操業実績収集ステップと、前記熱処理炉にて熱処理を施す対象材となる鋼材の設定情報と、前記直前データファイルに格納された操業実績とを比較して、所定の条件に合致する操業実績を抽出する比較ステップと、前記抽出された操業実績の中で、安定度に関する評価が最も高い操業実績を選択する選択ステップと、前記選択された操業実績に基づいて、前記熱処理炉に供給される燃料の流量を制御する燃料制御ステップとを含むことを特徴とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の炉温制御装置は、少なくとも３つ以上のゾーンに区分けされた熱処理炉の炉温制御装置であって、前記熱処理炉の出側に設けられた板温計による鋼板の板温の測定値と前記熱処理炉における操業実績とに基づいて、前記熱処理炉の出側から２つのゾーンに供給される燃料の流量を制御する第１の炉温制御部と、前記熱処理炉に設けられた炉温計による炉温の測定値に基づいて、前記熱処理炉の出側から２つのゾーン以外のゾーンに供給される燃料の流量を制御する第２の炉温制御部とを備えることを特徴とする。

本発明にかかる炉温制御方法および炉温制御装置は、負荷の変動に対する応答が早く、燃料の熱量変化に対しても影響を受けにくいという効果を奏する。

図１は、熱処理炉および炉温制御装置を示す概略図である。 図２は、第１ゾーン炉温制御部の概略構成を示すブロック図である。 図３は、第Ｎゾーン炉温制御部の概略構成を示すブロック図である。 図４は、熱処理炉の操業実績収集処理を示すフローチャートである。 図５は、１分間の熱処理炉の操業実績のデータを示す図表である。 図６は、直前データファイルのファイル構造を示す図表である。 図７は、熱処理炉の燃料流量の決定処理を示すフローチャートである。 図８は、燃料流量の計算方法を示す概念図である。 図９は、燃料流量の計算方法を示す概念図である。 図１０は、本発明の実施形態にかかる炉温制御方法により鋼板を熱処理した際の板温を測定したグラフである。 図１１は、従来方式の炉温制御方法により鋼板を熱処理した際の板温を測定したグラフである。

以下に、本発明の実施形態にかかる炉温制御方法および炉温制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明の実施が限定されるものではない。

〔炉温制御装置〕
図１は、本発明の実施形態にかかる炉温制御方法を適用する熱処理炉および炉温制御装置を示す概略図である。図１に示されるように、本発明の実施形態にかかる熱処理炉１は、第１ゾーンＺ_１から第ＮゾーンＺ_Ｎに区分けされた熱処理炉である。被加熱物である鋼板Ｓは、第１ゾーンから順に通板され、各ゾーンにて設定された熱処理が施される。本発明の実施は熱処理炉１の種類により限定されるものではないが、ここでは、熱処理炉１の種類として焼準炉を想定して本発明の実施形態の説明を行う。すなわち、鋼板Ｓに施される熱処理は焼準処理（焼きならし処理）である。

また、図１に示されるように、本発明の実施形態にかかる炉温制御装置２は、ＤＳＣ（分散制御システム）３およびプロセスコンピュータ４からなる。ＤＳＣ３は、熱処理炉１の第１ゾーンＺ_１から第ＮゾーンＺ_Ｎのそれぞれを制御する炉温制御部５を備える。以下では、第１ゾーンＺ_１から第ＮゾーンＺ_Ｎに対応した炉温制御部５を、それぞれ第１ゾーン炉温制御部５_１から第Ｎゾーン炉温制御部５_Ｎとして区別するものとする。プロセスコンピュータ４は、後に詳述する操業実績収集処理および燃料流量の決定処理により、ＤＳＣ３が行う制御に関する各々の目標値ＳＶを計算するための計算機である。

熱処理炉１には、第１ゾーンＺ_１から第ＮゾーンＺ_Ｎのそれぞれに炉温計６と流量調節機構７と流量計８とが設けられている。炉温計６は、第１ゾーンＺ_１から第ＮゾーンＺ_Ｎのそれぞれの炉温を測定し、その測定値を第１ゾーン炉温制御部５_１から第Ｎゾーン炉温制御部５_Ｎに逐次送信する。流量調節機構７は、第１ゾーンＺ_１から第ＮゾーンＺ_Ｎのそれぞれの加熱装置（バーナー）に供給される燃料Ｆの流量を調節する機構であり、流量計８は、この燃料Ｆの流量を測定する測定器である。流量計８による燃料Ｆの流量の測定値は、第１ゾーン炉温制御部５_１から第Ｎゾーン炉温制御部５_Ｎに送信され、流量調節機構７は、第１ゾーン炉温制御部５_１から第Ｎゾーン炉温制御部５_Ｎからの制御信号により開度が調節される。なお、図１には図示しないが、第１ゾーンＺ_１から第ＮゾーンＺ_Ｎのそれぞれには、燃料Ｆのみならず空気も供給されており、燃料Ｆと空気が所定の比率で供給されるように制御されている。

また、熱処理炉１の第ＮゾーンＺ_Ｎの出側（すなわち熱処理炉１全体の出側）には、板温計９が設けられ、熱処理炉１により熱処理された鋼板Ｓの表面温度が測定され、測定された鋼板Ｓの表面温度にかかる測定値ＰＶが、板温ＴＩＣ（温度指示調節器）１０に送信される。板温ＴＩＣ１０は、プロセスコンピュータ４から送信される目標値ＳＶに基づいて、第Ｎゾーン炉温制御部５_Ｎおよび第Ｎ−１ゾーン炉温制御部５_Ｎ−１に操作量ＭＶを出力する温度指示調節器である。

次に、図２および図３を参照しながら、ＤＳＣ３の内部における第１ゾーン炉温制御部５_１から第Ｎゾーン炉温制御部５_Ｎの概略構成を説明する。ＤＳＣ３の内部における第１ゾーン炉温制御部５_１から第Ｎゾーン炉温制御部５_Ｎのうち、第１ゾーン炉温制御部５_１から第Ｎ−２ゾーン炉温制御部５_Ｎ−２は同様の構成であり、第Ｎ−１ゾーン炉温制御部５_Ｎ−１および第Ｎゾーン炉温制御部５_Ｎは同様の構成である。よって、以下では、第１ゾーン炉温制御部５_１および第Ｎゾーン炉温制御部５_Ｎにより、それぞれの炉温制御部の構成を代表して説明を行う。

図２は、第１ゾーン炉温制御部５_１の概略構成を示すブロック図である。図２に示されるように、第１ゾーン炉温制御部５_１は、炉温ＴＩＣ１１と燃料ＦＩＣ１２とを備える。炉温ＴＩＣ１１は、第１ゾーンＺ_１に設けられた炉温計６の出力を測定値ＰＶとし、プロセスコンピュータ４から送信される目標値ＳＶに基づいて、操作量ＭＶを出力する温度指示調節器である。燃料ＦＩＣ１２は、流量計８からの出力を測定値ＰＶとし、炉温ＴＩＣ１１が出力する操作量ＭＶを目標値ＳＶとして、流量調節機構７を制御するための操作量ＭＶを出力する流量指示調節器である。すなわち、第１ゾーン炉温制御部５_１は、炉温と燃料とのカスケード制御により構成されている。

図３は、第Ｎゾーン炉温制御部５_Ｎの概略構成を示すブロック図である。図３に示されるように、第Ｎゾーン炉温制御部５_Ｎは、炉温ＴＩＣ１１と燃料ＦＩＣ１２と信号変換部１３とスイッチ１４とを備える。炉温ＴＩＣ１１は、第ＮゾーンＺ_Ｎに設けられた炉温計６の出力を測定値ＰＶとし、プロセスコンピュータ４から送信される目標値ＳＶに基づいて、操作量ＭＶを出力する温度指示調節器である。燃料ＦＩＣ１２は、流量計８からの出力を測定値ＰＶとし、炉温ＴＩＣ１１が出力する操作量ＭＶを目標値ＳＶとし、または信号変換部１３およびプロセスコンピュータ４から送信される目標値ＳＶとして、流量調節機構７を制御するための操作量ＭＶを出力する流量指示調節器である。スイッチ１４は、炉温ＴＩＣ１１が出力する操作量ＭＶを目標値ＳＶとするか、または信号変換部１３およびプロセスコンピュータ４から送信される目標値ＳＶとするかを選択するための選択器である。

図２と図３とを比較すると解るように、スイッチ１４が、炉温ＴＩＣ１１が出力する操作量ＭＶを燃料ＦＩＣ１２の目標値ＳＶとして選択している場合、第Ｎゾーン炉温制御部５_Ｎが実行する制御は、第１ゾーン炉温制御部５_１の制御と同様である。したがって、ここでは、スイッチ１４が、プロセスコンピュータ４から送信される目標値ＳＶを選択している状態での第Ｎゾーン炉温制御部５_Ｎについて説明を行う。

図３に示されるように、信号変換部１３は、板温ＴＩＣ１０が出力する操作量ＭＶを入力して、燃料ＦＩＣ１２の目標値ＳＶを補正する値を出力する変換部である。ここでは、信号変換部１３は、板温ＴＩＣ１０が出力する操作量ＭＶを配分ゲイン処理およびスケール変換を行い、板温ＴＩＣ１０が出力する操作量ＭＶが燃料ＦＩＣ１２の目標値ＳＶにフィードバックされるように変換処理をするものとする。

一方、信号変換部１３の出力は、プロセスコンピュータ４から送信される目標値ＳＶと結合される。プロセスコンピュータ４から送信される目標値ＳＶは、後に詳述されるように、直前の操業データから学習された理想的な燃料ＦＩＣ１２の目標値ＳＶである。

〔炉温制御方法〕
以下、図４〜図９を参照しながら、本発明の実施形態にかかる炉温制御方法についての説明を行う。図４および図７は、本発明の実施形態にかかる炉温制御方法における処理の流れを示し、図５、図６、図８および図９は、炉温制御方法の処理に用いられるデータ構造およびデータの処理を示す図である。なお、以下の説明では、上記説明した熱処理炉１および炉温制御装置２の構成を参照するが、本発明の炉温制御方法の実施がこの構成により限定されるものではない。

図４は、プロセスコンピュータ４が行う熱処理炉１の操業実績収集処理を示すフローチャートである。図４に示されるように、本発明の実施形態にかかる操業実績収集処理は、プロセスコンピュータ４が熱処理炉１の操業実績を取得することにより始まる（ステップＳ１）。ここでは、プロセスコンピュータ４が、１分間の熱処理炉１の操業実績のデータを１５秒おきに４回取得することを想定している。また、１分間の熱処理炉１の操業実績のデータとは、例えば、図５に示されるような熱処理炉１の操業にかかる変数である。

図５は、プロセスコンピュータ４が取得する１分間の熱処理炉１の操業実績のデータを示す図表である。図５に示されるように、プロセスコンピュータ４が取得する操業実績のデータには、実績データの取得時間、熱処理炉１内を搬送される鋼板Ｓの搬送速度、鋼板Ｓの板温、熱処理炉１の第Ｎゾーンにおける燃料Ｆの流量、熱処理炉１の第Ｎ−１ゾーンにおける燃料Ｆの流量、熱処理炉１の第Ｎゾーンにおける炉温、熱処理炉１の第Ｎ−１ゾーンにおける炉温、熱処理炉１で処理される鋼板Ｓの板厚、熱処理炉１で処理される鋼板Ｓの板幅、および、熱処理炉１に装入される鋼板Ｓの装入番号が含まれる。

次に、図４に示されるように、プロセスコンピュータ４は、取得された１分間の熱処理炉１の操業実績のデータが鋼板の溶接点付近または加減速中であるか否かを判定する（ステップＳ２）。この判定方法としては、取得された１分間の熱処理炉１の操業実績のデータにおける鋼板の板厚、板幅、または装入番号の何れかが一定ではない場合、鋼板の溶接点付近における操業実績のデータであると判定する方法を採用することができる。また、取得された１分間の熱処理炉１の操業実績のデータにおける鋼板の搬送速度が一定ではない場合、鋼板が加減速中における操業実績のデータであると判定する方法を採用することができる。取得された１分間の熱処理炉１の操業実績のデータが鋼板の溶接点付近または加減速中である場合（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、取得された１分間の熱処理炉１の操業実績のデータを棄却し、熱処理炉１の操業実績収集処理を終了する。

一方、取得された１分間の熱処理炉１の操業実績のデータが鋼板の溶接点付近または加減速中でない場合（ステップＳ２；Ｎｏ）、プロセスコンピュータ４は、取得された１分間の熱処理炉１の操業実績のデータについて安定度の評価を行う。

まず、プロセスコンピュータ４は、安定度の評価を行うために、安定度評価変数Ｈａをリセットする（ステップＳ３）。すなわち、プロセスコンピュータ４は、安定度評価変数Ｈａを０に設定する。

その後、プロセスコンピュータ４は、熱処理炉１の出側における鋼板の板温の偏差が±５℃以内であるか否かを判定し（ステップＳ４）、熱処理炉１の出側における鋼板の板温の偏差が±５℃以内である場合（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、安定度評価変数Ｈａを５に設定する（ステップＳ５）。

一方、熱処理炉１の出側における鋼板の板温の偏差が±５℃以内でない場合（ステップＳ４；Ｎｏ）、プロセスコンピュータ４は、熱処理炉１の出側における鋼板の板温の偏差が±１０℃以内であるか否かを判定する（ステップＳ６）。そして、熱処理炉１の出側における鋼板の板温の偏差が±１０℃以内である場合（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、プロセスコンピュータ４は、安定度評価変数Ｈａを４に設定する（ステップＳ７）。

さらに、熱処理炉１の出側における鋼板の板温の偏差が±１０℃以内でない場合（ステップＳ６；Ｎｏ）、プロセスコンピュータ４は、熱処理炉１の出側における鋼板の板温の偏差が±１５℃以内であるか否かを判定する（ステップＳ８）。そして、熱処理炉１の出側における鋼板の板温の偏差が±１５℃以内である場合（ステップＳ８；Ｙｅｓ）、プロセスコンピュータ４は、安定度評価変数Ｈａを３に設定する（ステップＳ９）。

次に、熱処理炉１の出側における鋼板の板温の偏差が±１５℃以内でない場合（ステップＳ８；Ｎｏ）、プロセスコンピュータ４は、熱処理炉１の出側における鋼板の板温の偏差が±２０℃以内であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。そして、熱処理炉１の出側における鋼板の板温の偏差が±２０℃以内である場合（ステップＳ１０；Ｙｅｓ）、プロセスコンピュータ４は、安定度評価変数Ｈａを２に設定する（ステップＳ１１）。

次に、熱処理炉１の出側における鋼板の板温の偏差が±２０℃以内でない場合（ステップＳ１０；Ｎｏ）、プロセスコンピュータ４は、熱処理炉１の出側における鋼板の板温の偏差が±２５℃以内であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。そして、熱処理炉１の出側における鋼板の板温の偏差が±２５℃以内である場合（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、プロセスコンピュータ４は、安定度評価変数Ｈａを１に設定する（ステップＳ１３）。一方、熱処理炉１の出側における鋼板の板温の偏差が±２５℃以内でない場合（ステップＳ１２；Ｎｏ）、プロセスコンピュータ４は、安定度評価変数Ｈａを０に設定する（ステップＳ１４）。

上述のように、安定度評価変数Ｈａが０〜５の何れかに設定された後、プロセスコンピュータ４は、熱処理炉１の第Ｎ−１ゾーンおよび第Ｎゾーンにおける燃料の流量および炉温に関して、異常値が存在するか否かを判定する（ステップＳ１５）。この異常値が存在するか否かを判定に際して、プロセスコンピュータ４は、所定の閾値と熱処理炉１の第Ｎ−１ゾーンおよび第Ｎゾーンにおける燃料の流量および炉温とを比較して、異常値が存在するか否かを判定する。

熱処理炉１の第Ｎ−１ゾーンおよび第Ｎゾーンにおける燃料の流量および炉温に異常値が存在する場合（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、プロセスコンピュータ４は、取得された１分間の熱処理炉１の操業実績のデータを棄却し、熱処理炉１の操業実績収集処理を終了する。

一方、熱処理炉１の第Ｎ−１ゾーンおよび第Ｎゾーンにおける燃料の流量および炉温に異常値が存在しない場合（ステップＳ１５；Ｎｏ）、プロセスコンピュータ４は、取得された１分間の熱処理炉１の操業実績の各データを平均化する（ステップＳ１６）。１分間の熱処理炉１の操業実績の各データは、図５に示されるように、１５秒間隔の４つのデータである。したがって、操業実績の各データの平均化とは、これら４つのデータを各変数に関して平均化することを意味する。

その後、プロセスコンピュータ４は、平均化したデータを「直前データファイル」に格納する（ステップＳ１７）。図６は、直前データファイルのファイル構造を示す図表である。図６に示されるように、直前データファイルは、１０個の平均化された操業実績のデータを含んでいる。プロセスコンピュータ４は、ステップＳ１７で新たに平均化した操業実績のデータを格納する際に、最も古い操業実績のデータを棄却することにより、直前データファイルのデータを順次入れ替えを行う。

このステップＳ１７が終了またはステップＳ２；ＹｅｓもしくはステップＳ１５；Ｙｅｓの場合、熱処理炉１の操業実績収集処理を終了するが、この熱処理炉１の操業実績収集処理は、熱処理炉１の操業中は継続的に繰り返すことにより、プロセスコンピュータ４が、直前データファイルを更新する。

次に、図７を参照しながら、上記直前データファイルから燃料ＦＩＣ１２の目標値ＳＶの決定を行う方法について説明する。

図７は、プロセスコンピュータ４が行う熱処理炉１の燃料流量の決定処理を示すフローチャートである。図７に示されるように、本発明の実施形態にかかる燃料流量の決定処理は、プロセスコンピュータ４が対象材の命令を読み込むことにより始まる（ステップＳ１８）。ここで、対象材の命令とは、熱処理炉１により熱処理を行う鋼板の搬送速度、熱処理炉１の出側の板温、鋼板の板幅、および鋼板の板厚などの設定情報をいう。

次に、プロセスコンピュータ４は、対象材の命令と直前データファイルとを比較し、直前データファイルの中に、「鋼板の板厚」および「鋼板の搬送速度」が対象材の命令と同じであり、かつ、安定度評価変数Ｈａが３以上である操業実績のデータが存在するか否かを判定する（ステップＳ１９）。そして、この条件に合致した操業実績のデータがある場合（ステップＳ１９；Ｙｅｓ）、プロセスコンピュータ４は、条件に合致した操業実績のデータの中で、安定度評価変数Ｈａが最良の操業実績のデータを選択する（ステップＳ２０）。そして、プロセスコンピュータ４は、選択した操業実績のデータを用いて、各ゾーンの燃料流量を計算する（ステップＳ２１）。

ステップＳ２１にて、選択した操業実績のデータを用いる燃料流量の計算は、以下のように行われる。図８は、直前データファイルから選択した操業実績のデータを用いる燃料流量の計算方法を示す概念図である。

図８（ａ）に示されるように、直前データファイルの中に、「鋼板の板厚」および「鋼板の搬送速度」が対象材の命令と同じであり、かつ、安定度評価変数Ｈａが３以上である操業実績のデータが存在する場合、プロセスコンピュータ４は、この条件に合致した操業実績のデータの中で最良の安定度評価変数Ｈａとなる操業実績のデータを選択する。図８に示される例では、枠で囲まれた行が最良の安定度評価変数Ｈａとなる操業実績のデータに該当する。

この最良の安定度評価変数Ｈａとなる操業実績のデータにおける鋼板の板温をＥ_ｉ、鋼板の板幅をＥ_ｗ、第Ｎゾーンの燃料の流量をＥ_Ｎ、および第Ｎ−１ゾーンの燃料の流量をＥ_Ｎ−１とした場合、新たに定める第Ｎゾーンの燃料の流量Ｒ_Ｎ、および第Ｎ−１ゾーンの燃料の流量をＲ_Ｎ−１は下式で定められる。
Ｒ_Ｎ＝（Ｃ_ｗ／Ｅ_ｗ）×（（Ｃ_ｉ＋２７３）／（Ｅ_ｉ＋２７３））×Ｋ_ｚ×Ｅ_Ｎ
Ｒ_Ｎ−１＝（Ｃ_ｗ／Ｅ_ｗ）×（（Ｃ_ｉ＋２７３）／（Ｅ_ｉ＋２７３））×Ｋ_ｚ×Ｅ_Ｎ−１
ただし、Ｃ_ｗは対象材の鋼板の板幅であり、Ｃ_ｉは対象材の目標板温である。なお、Ｋ_ｚは、鋼板の板厚および搬送速度で定まる補正係数であり、図８（ｂ）に示されるＫｚテーブルで定まる。

ここで、図７に示されるプロセスコンピュータ４が行う熱処理炉１の燃料流量の決定処理を示すフローチャートの説明に戻る。

ステップＳ１９にて、直前データファイルの中に、「鋼板の板厚」および「鋼板の搬送速度」が対象材の命令と同じであり、かつ、安定度評価変数Ｈａが３以上である操業実績のデータが存在しない場合（ステップＳ１９；Ｎｏ）、プロセスコンピュータ４は、鋼板の板厚」または「鋼板の搬送速度」のいずれかが対象材の命令と同じであり、かつ、安定度評価変数Ｈａが３以上である操業実績のデータが存在するか否かを判定する（ステップＳ２２）。

「鋼板の板厚」または「鋼板の搬送速度」のいずれかが対象材の命令と同じであり、かつ、安定度評価変数Ｈａが３以上である操業実績のデータが存在しない場合（ステップＳ１９；Ｎｏ）、プロセスコンピュータ４は、直前データファイルから燃料ＦＩＣ１２の目標値ＳＶの決定を行うことを諦め、燃料流量の決定処理を終了する。なお、この場合、プロセスコンピュータ４は、燃料流量補助値を参照することにより、上記燃料流量の決定処理の代替処理を行う。

一方、「鋼板の板厚」または「鋼板の搬送速度」のいずれかが対象材の命令と同じであり、かつ、安定度評価変数Ｈａが３以上である操業実績のデータが存在する場合（ステップＳ１９；Ｙｅｓ）、プロセスコンピュータ４は、条件に合致した操業実績のデータの中で、安定度評価変数Ｈａが最良の操業実績のデータを選択する（ステップＳ２３）。そして、プロセスコンピュータ４は、選択した操業実績のデータを用いて、各ゾーンの燃料流量を計算する（ステップＳ２４）。

ステップＳ２４にて、選択した操業実績のデータを用いる燃料流量の計算は、以下のように行われる。図９は、直前データファイルから選択した操業実績のデータを用いる燃料流量の計算方法を示す概念図である。

図９（ａ）に示されるように、直前データファイルの中に、「鋼板の板厚」および「鋼板の搬送速度」が対象材の命令と同じであり、かつ、安定度評価変数Ｈａが３以上である操業実績のデータが存在する場合、プロセスコンピュータ４は、この条件に合致した操業実績のデータの中で最良の安定度評価変数Ｈａとなる操業実績のデータを選択する。図９に示される例では、枠で囲まれた行が最良の安定度評価変数Ｈａとなる操業実績のデータに該当する。

この最良の安定度評価変数Ｈａとなる操業実績のデータにおける鋼板の搬送速度をＥ_Ｖ、鋼板の板温をＥ_ｉ、鋼板の板厚をＥ_ｔ、鋼板の板幅をＥ_ｗ、第Ｎゾーンの燃料の流量をＥ_Ｎ、および第Ｎ−１ゾーンの燃料の流量をＥ_Ｎ−１とした場合、新たに定める第Ｎゾーンの燃料の流量Ｒ_Ｎ、および第Ｎ−１ゾーンの燃料の流量をＲ_Ｎ−１は下式で定められる。
Ｒ_Ｎ＝（Ｃ_ｗ／Ｅ_ｗ）×（（Ｃ_ｉ＋２７３）／（Ｅ_ｉ＋２７３））
×（Ｃ_ｔ／Ｅ_ｔ）×（Ｃ_ｖ／Ｅ_ｖ）×Ｋ_ｚ×Ｅ_Ｎ
Ｒ_Ｎ−１＝（Ｃ_ｗ／Ｅ_ｗ）×（（Ｃ_ｉ＋２７３）／（Ｅ_ｉ＋２７３））
×（Ｃ_ｔ／Ｅ_ｔ）×（Ｃ_ｖ／Ｅ_ｖ）×Ｋ_ｚ×Ｅ_Ｎ−１
ただし、Ｃ_ｔは対象材の鋼板の板厚であり、Ｃ_ｗは対象材の鋼板の板幅であり、Ｃ_ｖは対象材の鋼板の搬送速度であり、Ｃ_ｉは対象材の目標板温である。なお、Ｋ_ｚは、鋼板の板厚および搬送速度で定まる補正係数であり、図９（ｂ）に示されるＫｚテーブルで定まる。

ステップＳ２１およびステップＳ２４にて、第Ｎゾーンの燃料の流量Ｒ_Ｎおよび第Ｎ−１ゾーンの燃料の流量をＲ_Ｎ−１が計算された後、プロセスコンピュータ４は、この第Ｎゾーンの燃料の流量Ｒ_Ｎおよび第Ｎ−１ゾーンの燃料の流量をＲ_Ｎ−１が合理性を満たしているかのチェックを行う（ステップＳ２５）。すなわち、プロセスコンピュータ４は、所定の閾値を用いて、許容し得る上限および下限の範囲内に収まっているかを確認する。

その後、プロセスコンピュータ４は、この第Ｎゾーンの燃料の流量Ｒ_Ｎおよび第Ｎ−１ゾーンの燃料の流量をＲ_Ｎ−１を、流量目標値ＳＶとしてＤＳＣ３の燃料ＦＩＣ１２へ送信し（ステップＳ２６）、この燃料流量の決定処理を終了する。

〔効果の検証〕
最後に、本発明の実施形態にかかる炉温制御方法の効果の検証を行う。図１０は、本発明の実施形態にかかる炉温制御方法により鋼板を熱処理した際の板温を測定したグラフであり、図１１は、従来方式の炉温制御方法により鋼板を熱処理した際の板温を測定したグラフである。

図１０に示されるグラフは、熱処理炉１の出側における鋼板の板温の目標温度をコイル番号２とコイル番号３との間で変更し、さらに、コイル番号６とコイル番号７との間のタイミングで本発明の実施形態にかかる炉温制御方法をＯＮにした場合の実績データをグラフ化したものである。図１０に示されるように、本発明の実施形態にかかる炉温制御方法によれば、熱処理炉１の出側における鋼板の板温の変動が抑えられていることが解る。一方、図１１に示されるように、従来方式の炉温制御方法では、コイル番号１の鋼板の板温の変動は許容範囲を外れており、許容範囲に収まっている他の鋼板においても比較的変動の幅が大きい。

以上により、本発明の実施形態にかかる炉温制御方法は、少なくとも３つ以上のゾーンに区分けされた熱処理炉１の炉温制御方法であって、熱処理炉１における操業実績を収集して、操業実績を直前データファイルに格納する操業実績収集ステップと、熱処理炉１にて熱処理を施す対象材となる鋼材Ｓの設定情報と、直前データファイルに格納された操業実績とを比較して、所定の条件に合致する操業実績を抽出する比較ステップと、抽出された操業実績の中で、安定度に関する評価が最も高い操業実績を選択する選択ステップと、選択された操業実績に基づいて、熱処理炉１に供給される燃料Ｆの流量を制御する燃料制御ステップとを含むので、負荷の変動に対する応答が早く、燃料の熱量変化に対しても影響を受けにくいことが示された。

さらに、本発明の実施形態にかかる炉温制御方法は、燃料制御ステップが、熱処理炉１における少なくとも３つ以上のゾーンのうち、熱処理炉１の第Ｎ−１ゾーンおよび第Ｎゾーンに供給される燃料の流量を制御するので、制御系が安定するという特徴がある。

また、本発明の実施形態にかかる炉温制御装置は、少なくとも３つ以上のゾーンに区分けされた熱処理炉１の炉温制御装置２であって、熱処理炉１の出側に設けられた板温計９による鋼板Ｓの板温の測定値と熱処理炉における操業実績とに基づいて、熱処理炉１の第Ｎ−１ゾーンおよび第Ｎゾーンのそれぞれに供給される燃料Ｆの流量を制御する第Ｎ−１ゾーン炉温制御部５_Ｎ−１および第Ｎゾーン炉温制御部５_Ｎと、熱処理炉１に設けられた炉温計６による炉温の測定値に基づいて、熱処理炉１の第１ゾーンから第Ｎ−２ゾーンのそれぞれに供給される燃料Ｆの流量を制御する第１ゾーン炉温制御部５_１から第Ｎ−２ゾーン炉温制御部５_Ｎ−２を備えるので、負荷の変動に対する応答が早く、燃料の熱量変化に対しても影響を受けにくい安定した制御が実施可能となる。

１ 熱処理炉
２ 炉温制御装置
３ ＤＳＣ
４ プロセスコンピュータ
５ 炉温制御部
６ 炉温計
７ 流量調節機構
８ 流量計
９ 板温計
１０ 板温ＴＩＣ
１１ 炉温ＴＩＣ
１２ 燃料ＦＩＣ
１３ 信号変換部
１４ スイッチ

Claims (5)

1. 少なくとも３つ以上のゾーンに区分けされた熱処理炉の炉温制御方法であって、
   前記熱処理炉における操業実績を収集して、該操業実績を直前データファイルに格納する操業実績収集ステップと、
   前記熱処理炉にて熱処理を施す対象材となる鋼材の設定情報と、前記直前データファイルに格納された操業実績とを比較して、所定の条件に合致する操業実績を抽出する比較ステップと、
   前記抽出された操業実績の中で、安定度に関する評価が最も高い操業実績を選択する選択ステップと、
   前記選択された操業実績に基づいて、前記熱処理炉に供給される燃料の流量を制御する燃料制御ステップと、
   を含むことを特徴とする炉温制御方法。
2. 前記燃料制御ステップは、前記熱処理炉における少なくとも３つ以上のゾーンのうち、前記熱処理炉の出側から２つのゾーンに供給される燃料の流量を制御することを特徴とする請求項１に記載の炉温制御方法。
3. 前記比較ステップは、前記対象材となる鋼材の設定情報および前記直前データファイルに格納された操業実績の変数における鋼板の板厚または搬送速度に基づき、前記所定の条件に合致するか否かを判定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の炉温制御方法。
4. 少なくとも３つ以上のゾーンに区分けされた熱処理炉の炉温制御装置であって、
   前記熱処理炉の出側に設けられた板温計による鋼板の板温の測定値と前記熱処理炉における操業実績とに基づいて、前記熱処理炉の出側から２つのゾーンに供給される燃料の流量を制御する第１の炉温制御部と、
   前記熱処理炉に設けられた炉温計による炉温の測定値に基づいて、前記熱処理炉の出側から２つのゾーン以外のゾーンに供給される燃料の流量を制御する第２の炉温制御部と、
   を備えることを特徴とする炉温制御装置。
5. 前記熱処理炉にて熱処理を施す対象材となる鋼材の設定情報と前記熱処理炉の操業実績とに基づいて、前記熱処理炉の出側から２つのゾーンに供給される燃料の流量を計算し、前記計算した燃料の流量を前記第１の炉温制御部へ送信するプロセスコンピュータを更に備えることを特徴とする請求項４に記載の炉温制御装置。

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