JP3537215B2 - 加熱炉の温度制御装置 - Google Patents
加熱炉の温度制御装置Info
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- JP3537215B2 JP3537215B2 JP11848295A JP11848295A JP3537215B2 JP 3537215 B2 JP3537215 B2 JP 3537215B2 JP 11848295 A JP11848295 A JP 11848295A JP 11848295 A JP11848295 A JP 11848295A JP 3537215 B2 JP3537215 B2 JP 3537215B2
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- Tunnel Furnaces (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の加熱帯を有する
加熱炉によってスラブを連続的に加熱する多帯式連続加
熱炉の温度制御装置に関する。
加熱炉によってスラブを連続的に加熱する多帯式連続加
熱炉の温度制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】加熱炉は通常３０〜６０ｍの長さを持
ち、その長さ方向が複数の加熱帯に分けられている。各
加熱帯には燃料と空気を供給するバーナとが設けられて
おり、燃料流量を調整することによって加熱帯の温度を
他の加熱帯からほぼ独立に制御することが可能となって
いる。加熱炉温度制御の目的は以下のようである。 スラブ抽出時の温度を目標抽出温度まで加熱するこ
と。 スラブの昇温を目標昇温パターン通りに行なわせるこ
と。 燃料流量を最小にすること。
ち、その長さ方向が複数の加熱帯に分けられている。各
加熱帯には燃料と空気を供給するバーナとが設けられて
おり、燃料流量を調整することによって加熱帯の温度を
他の加熱帯からほぼ独立に制御することが可能となって
いる。加熱炉温度制御の目的は以下のようである。 スラブ抽出時の温度を目標抽出温度まで加熱するこ
と。 スラブの昇温を目標昇温パターン通りに行なわせるこ
と。 燃料流量を最小にすること。
【０００３】上記の及びはスラブを目標抽出温度ま
で目標昇温パターン通りに加熱することにより高品質の
圧延製品及び圧延の安定化を実現させる。また、は加
熱に必要な燃料を最小にすることにより省エネルギーに
寄与し、経済的な操業を実現させる。従来は及びを
重視してきたが、近年の製品品質、特に機械的性質（抗
張力、延伸性等）のスラブ内及びスラブ間均一性に対す
る要求が厳しくなってきており、スラブ毎の目標昇温パ
ターン通りにスラブを加熱することが要求されるように
なってきた。
で目標昇温パターン通りに加熱することにより高品質の
圧延製品及び圧延の安定化を実現させる。また、は加
熱に必要な燃料を最小にすることにより省エネルギーに
寄与し、経済的な操業を実現させる。従来は及びを
重視してきたが、近年の製品品質、特に機械的性質（抗
張力、延伸性等）のスラブ内及びスラブ間均一性に対す
る要求が厳しくなってきており、スラブ毎の目標昇温パ
ターン通りにスラブを加熱することが要求されるように
なってきた。
【０００４】これらの要求を満たすため従来から種々の
方法や装置が提案されている。その代表的なものとして
特公昭５８−２５７３０号公報に開示された方法は、ス
ラブ炉床位置に応じた目標炉温パターンと炉床位置に対
応したスラブ温度との偏差の自乗に重み係数を乗じた値
に応じて各加熱帯の温度を設定制御している。すなわ
ち、一定時間Ｒ1 後のスラブ温度θi をスラブ内部の温
度分布を表す非線形偏微分方程式と境界条件式とによっ
て予測し、一定時間Ｒ1 後のスラブ予測炉床位置から求
めた目標温度θpiとの偏差に重みを掛けた下記の式で表
される評価関数を最小にする炉温を演算し設定する。
方法や装置が提案されている。その代表的なものとして
特公昭５８−２５７３０号公報に開示された方法は、ス
ラブ炉床位置に応じた目標炉温パターンと炉床位置に対
応したスラブ温度との偏差の自乗に重み係数を乗じた値
に応じて各加熱帯の温度を設定制御している。すなわ
ち、一定時間Ｒ1 後のスラブ温度θi をスラブ内部の温
度分布を表す非線形偏微分方程式と境界条件式とによっ
て予測し、一定時間Ｒ1 後のスラブ予測炉床位置から求
めた目標温度θpiとの偏差に重みを掛けた下記の式で表
される評価関数を最小にする炉温を演算し設定する。
【０００５】
【数１】
だだし
ＪI ：評価値
Ｗi ：ｉスラブの重み
MI ：制御対象加熱帯に存在するスラブの本数
である。
【０００６】また、特開平２−１５６０１７号公報に開
示された方法は、炉内の各位置にあるスラブの温度を所
定時間だけ将来において、その目標昇温曲線上の値とす
るために必要な材料別燃料流量の最大値または重み付き
平均値をその加熱帯の燃料流量設定値とするものであ
る。即ち、所定時間 N3 だけ将来のｉスラブ平均温度θ
i (t+N3 ) を目標温度θpi(t+N3 ) にほぼ一致させるの
に必要なｉスラブに対する第ｊ帯燃料流量設定値Ｆsi,j
(t) を、下式で表される評価関数を最小にするものとし
て求める。
示された方法は、炉内の各位置にあるスラブの温度を所
定時間だけ将来において、その目標昇温曲線上の値とす
るために必要な材料別燃料流量の最大値または重み付き
平均値をその加熱帯の燃料流量設定値とするものであ
る。即ち、所定時間 N3 だけ将来のｉスラブ平均温度θ
i (t+N3 ) を目標温度θpi(t+N3 ) にほぼ一致させるの
に必要なｉスラブに対する第ｊ帯燃料流量設定値Ｆsi,j
(t) を、下式で表される評価関数を最小にするものとし
て求める。
【０００７】
【数２】
ただし
Ｆj (t+k) ：時刻(t+k) における第ｊ帯燃料流量設定
値 Ｆsi,j(t+k) ：時刻(t+k) における第ｉスラブの第ｊ帯
必要燃料流量 λ ：重み係数 N1 ,N2 ,N3 ：正の整数（ N1 ≦ N2 ≦ N3 ） ｙpi(t+k) ：ｉスラブ温度の目標軌道であり、現在ス
ラブ温度から N3 時間経過後のスラブ目標温度θpiまで
を直線補間したもの である。
値 Ｆsi,j(t+k) ：時刻(t+k) における第ｉスラブの第ｊ帯
必要燃料流量 λ ：重み係数 N1 ,N2 ,N3 ：正の整数（ N1 ≦ N2 ≦ N3 ） ｙpi(t+k) ：ｉスラブ温度の目標軌道であり、現在ス
ラブ温度から N3 時間経過後のスラブ目標温度θpiまで
を直線補間したもの である。
【０００８】第ｊ帯燃料流量設定値Ｆj (t) は第ｊ帯に
存在する全ての評価対象スラブの必要燃料流量の最大値
または重み付き平均を求めてそれを使用する。
存在する全ての評価対象スラブの必要燃料流量の最大値
または重み付き平均を求めてそれを使用する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】特公昭５８−２５７３
０号公報に開示された方法は、炉温変化に対する制約が
考慮されていないため(1) 式の評価値ＪI を最小にしよ
うとして過大な炉温変化となる炉温設定値を出力する場
合がある。炉温変化が大き過ぎる場合、燃料流量変化が
過大となるため、燃料流量を最小にするという目的を達
成することができなくなる。
０号公報に開示された方法は、炉温変化に対する制約が
考慮されていないため(1) 式の評価値ＪI を最小にしよ
うとして過大な炉温変化となる炉温設定値を出力する場
合がある。炉温変化が大き過ぎる場合、燃料流量変化が
過大となるため、燃料流量を最小にするという目的を達
成することができなくなる。
【００１０】また、特開平２−１５６０１７号公報に開
示された方法は過大な燃料流量変化を抑える目的で一定
時間後までのスラブの目標軌道を修正しているため本来
の目標昇温パターンとは異なる昇温を行なわせる可能性
がある。従って目標昇温パターン通りに加熱することが
できないため製品を所望の品質にできない。また個々の
スラブにとっては、燃料流量をあまり変化させず目標軌
道に沿った昇温を行なわせるための最適な操作量を演算
しているにも拘らず重み付き平均等により燃料流量設定
値を求めているため、その設定値が最適なものであると
の保証がない。
示された方法は過大な燃料流量変化を抑える目的で一定
時間後までのスラブの目標軌道を修正しているため本来
の目標昇温パターンとは異なる昇温を行なわせる可能性
がある。従って目標昇温パターン通りに加熱することが
できないため製品を所望の品質にできない。また個々の
スラブにとっては、燃料流量をあまり変化させず目標軌
道に沿った昇温を行なわせるための最適な操作量を演算
しているにも拘らず重み付き平均等により燃料流量設定
値を求めているため、その設定値が最適なものであると
の保証がない。
【００１１】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、現在から一定時間後までの少くとも１本
以上のスラブ温度を目標昇温パターンに沿って昇温さ
せ、かつ、燃料原単位を改善することを可能とする加熱
炉の温度制御装置を得ることを目的とする。
されたもので、現在から一定時間後までの少くとも１本
以上のスラブ温度を目標昇温パターンに沿って昇温さ
せ、かつ、燃料原単位を改善することを可能とする加熱
炉の温度制御装置を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の加熱炉
の温度制御装置は、複数の加熱帯の温度を制御する炉温
設定値を演算する炉温設定値演算装置が、それぞれの時
間間隔で起動し、現在炉温とスラブ情報とに基づき、ス
ラブ毎に実績温度を演算するスラブ実績温度演算手段
と、現在炉温を保持した場合のスラブ毎の未来温度（以
下、スラブ温度未来値ともいう）を演算するスラブ温度
未来値演算手段と、スラブ毎に予め定めた目標昇温パタ
ーンに基づいて加熱炉内のスラブ未来目標温度を演算す
るスラブ温度未来目標値演算手段と、スラブ実績温度と
現在炉温とに基づき、各加熱帯の炉温設定値を単位量変
更した場合のスラブの未来温度と炉温設定値を保持した
場合のスラブの未来温度との差を表す影響係数を演算す
る影響係数演算手段と、現在から所定時間未来までのス
ラブ温度未来値、スラブ温度未来目標値及び影響係数に
基づき、現在から所定時間未来までの全ての制御時刻毎
の少なくとも１本以上のスラブの目標温度とスラブの未
来温度との差の重み付き自乗和と現在から所定時間未来
までの全ての制御時刻毎の炉温変更量の重み付き自乗和
との総和を最小にする炉温設定値を演算する炉温設定値
演算手段と、を備えたものである。
の温度制御装置は、複数の加熱帯の温度を制御する炉温
設定値を演算する炉温設定値演算装置が、それぞれの時
間間隔で起動し、現在炉温とスラブ情報とに基づき、ス
ラブ毎に実績温度を演算するスラブ実績温度演算手段
と、現在炉温を保持した場合のスラブ毎の未来温度（以
下、スラブ温度未来値ともいう）を演算するスラブ温度
未来値演算手段と、スラブ毎に予め定めた目標昇温パタ
ーンに基づいて加熱炉内のスラブ未来目標温度を演算す
るスラブ温度未来目標値演算手段と、スラブ実績温度と
現在炉温とに基づき、各加熱帯の炉温設定値を単位量変
更した場合のスラブの未来温度と炉温設定値を保持した
場合のスラブの未来温度との差を表す影響係数を演算す
る影響係数演算手段と、現在から所定時間未来までのス
ラブ温度未来値、スラブ温度未来目標値及び影響係数に
基づき、現在から所定時間未来までの全ての制御時刻毎
の少なくとも１本以上のスラブの目標温度とスラブの未
来温度との差の重み付き自乗和と現在から所定時間未来
までの全ての制御時刻毎の炉温変更量の重み付き自乗和
との総和を最小にする炉温設定値を演算する炉温設定値
演算手段と、を備えたものである。
【００１３】請求項２に記載の加熱炉の温度制御装置
は、請求項１に記載の炉温設定値演算手段の代わりに、
現在から所定時間未来までのスラブ温度未来値、スラブ
温度未来目標値及び影響係数に基づき、現在から所定時
間未来までの全ての制御時刻毎の少なくとも１本以上の
スラブの目標温度とスラブの未来温度との差の重み付き
自乗和と現在から所定時間未来までの全ての制御時刻毎
の炉温変更量の重み付き自乗和との総和を、１制御時間
当たりの炉温変更量、最高・最低炉温及びスラブ温度上
・下限制約のもとに、最小にする炉温設定値を演算する
炉温設定値演算手段を設けたものである。
は、請求項１に記載の炉温設定値演算手段の代わりに、
現在から所定時間未来までのスラブ温度未来値、スラブ
温度未来目標値及び影響係数に基づき、現在から所定時
間未来までの全ての制御時刻毎の少なくとも１本以上の
スラブの目標温度とスラブの未来温度との差の重み付き
自乗和と現在から所定時間未来までの全ての制御時刻毎
の炉温変更量の重み付き自乗和との総和を、１制御時間
当たりの炉温変更量、最高・最低炉温及びスラブ温度上
・下限制約のもとに、最小にする炉温設定値を演算する
炉温設定値演算手段を設けたものである。
【００１４】請求項３に記載の加熱炉の温度制御装置
は、炉温設定値演算装置がさらに、炉温設定値演算手段
で求められた炉温設定値及びスラブ実績温度演算手段で
求められたスラブ実績温度に基づき、スラブの未来温度
を演算するスラブ温度未来予測値演算手段と、スラブ未
来温度がスラブ加熱制約を満たしているか否かを判定す
る判定手段と、スラブ加熱制約を満たしていない場合
に、炉温設定値演算手段が演算に用いる重みを変更する
重み変更手段と、を備えたものである。
は、炉温設定値演算装置がさらに、炉温設定値演算手段
で求められた炉温設定値及びスラブ実績温度演算手段で
求められたスラブ実績温度に基づき、スラブの未来温度
を演算するスラブ温度未来予測値演算手段と、スラブ未
来温度がスラブ加熱制約を満たしているか否かを判定す
る判定手段と、スラブ加熱制約を満たしていない場合
に、炉温設定値演算手段が演算に用いる重みを変更する
重み変更手段と、を備えたものである。
【００１５】
【作用】請求項１に記載の炉温設定値演算装置について
その原理を説明した後で作用を説明する。図４はスラブ
の加熱状態を説明するための説明図である。同図は、一
つの加熱帯１に３個の代表スラブＳ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 があ
り、それぞれ実線、破線、一点鎖線で示す目標昇温曲線
がある場合を示しており、現在の炉温に保持したときの
予測スラブ温度を太線で表している。ここで、加熱炉温
度制御の問題は、同一帯にあるスラブに対して現在時刻
から予め設定した未来時刻までの目標昇温曲線に最も近
付くように材料を加熱するための炉温を演算するという
ように定式化することができる。すなわち、スラブＳi
の温度をθi 、現在時刻から Nu サンプリング回数まで
の炉温設定値変更量をΔＴu,k (k=1,2, …,Nu ) 、現在
時刻から Np サンプリングまでのｉスラブの温度予測値
をθi,j (i=1,2, …,n，j=1,2,…,Np ) 、ｉスラブの目
標温度をθR,i,j としたときに、下式の評価関数を設定
し、これを最小にする炉温設定値変更量ΔＴu,k (k=1,
2, …,Nu ) を求める。
その原理を説明した後で作用を説明する。図４はスラブ
の加熱状態を説明するための説明図である。同図は、一
つの加熱帯１に３個の代表スラブＳ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 があ
り、それぞれ実線、破線、一点鎖線で示す目標昇温曲線
がある場合を示しており、現在の炉温に保持したときの
予測スラブ温度を太線で表している。ここで、加熱炉温
度制御の問題は、同一帯にあるスラブに対して現在時刻
から予め設定した未来時刻までの目標昇温曲線に最も近
付くように材料を加熱するための炉温を演算するという
ように定式化することができる。すなわち、スラブＳi
の温度をθi 、現在時刻から Nu サンプリング回数まで
の炉温設定値変更量をΔＴu,k (k=1,2, …,Nu ) 、現在
時刻から Np サンプリングまでのｉスラブの温度予測値
をθi,j (i=1,2, …,n，j=1,2,…,Np ) 、ｉスラブの目
標温度をθR,i,j としたときに、下式の評価関数を設定
し、これを最小にする炉温設定値変更量ΔＴu,k (k=1,
2, …,Nu ) を求める。
【００１６】
【数３】
ただし
ａij：ｉスラブのｊステップ目の温度偏差に掛ける重み
λ ：炉温設定変更量に掛ける重み
である。図５は未来スラブ温度予測値演算の説明図であ
る。同図において、θijはｊステップ後のスラブ予測温
度（℃）を表している。図よりｊステップ後のスラブ温
度予測値θi,j は次式で表される。
る。同図において、θijはｊステップ後のスラブ予測温
度（℃）を表している。図よりｊステップ後のスラブ温
度予測値θi,j は次式で表される。
【００１７】
【数４】
ただし
θp,i,j ：炉温設定値を保持したときのｉスラブ温度の
現時点からｊステップ後の予測値 ｇi,j,k ：影響係数。現時点から（ｋ−１）ステップ後
に炉温設定値を単位量変更したことによるｉスラブの現
時点からｊステップ後のスラブ温度変化量予測値
（℃）。定義によりｇijk ＝０（ｋ＞ｊ）である。 ΔＴu,k ：（ｋ−１）ステップ後の炉温設定値変更量
（℃）(k=1,2, …,Nu ) である。
現時点からｊステップ後の予測値 ｇi,j,k ：影響係数。現時点から（ｋ−１）ステップ後
に炉温設定値を単位量変更したことによるｉスラブの現
時点からｊステップ後のスラブ温度変化量予測値
（℃）。定義によりｇijk ＝０（ｋ＞ｊ）である。 ΔＴu,k ：（ｋ−１）ステップ後の炉温設定値変更量
（℃）(k=1,2, …,Nu ) である。
【００１８】上記(4) 式において、影響係数ｇijk は炉
及び炉温制御装置の動特性を模擬した加熱炉シミュレー
タを用いて求めることができる。この加熱炉シミュレー
タの一例として演算式と影響係数を求める方法を以下に
説明する。炉温設定値変化から炉温変化までの伝達関数
は炉温制御装置と加熱炉の動特性との総合動特性で表さ
れ、一般に炉温制御装置によって炉温設定値変化から炉
温変化までの伝達関数がある値となるように制御され
る。この場合の炉温設定値の変化から炉温変化までの応
答の一例は次式のように与えられる。
及び炉温制御装置の動特性を模擬した加熱炉シミュレー
タを用いて求めることができる。この加熱炉シミュレー
タの一例として演算式と影響係数を求める方法を以下に
説明する。炉温設定値変化から炉温変化までの伝達関数
は炉温制御装置と加熱炉の動特性との総合動特性で表さ
れ、一般に炉温制御装置によって炉温設定値変化から炉
温変化までの伝達関数がある値となるように制御され
る。この場合の炉温設定値の変化から炉温変化までの応
答の一例は次式のように与えられる。
【００１９】
【数５】
ただし
Ｔ ：炉温
Ｔc ：炉温設定値
Ｔf ：炉温変化の時定数
ｔ ：時間
である。前回演算時刻におけるスラブ温度実績値をθ
（ｘ，ｔ）（ｘはスラブ厚み方向にとった距離）とした
時、これを初期値として次式に示す周知の熱伝導方程式
によって一定時間未来のスラブ温度を演算する。
（ｘ，ｔ）（ｘはスラブ厚み方向にとった距離）とした
時、これを初期値として次式に示す周知の熱伝導方程式
によって一定時間未来のスラブ温度を演算する。
【００２０】
【数６】
境界条件は下式で表される。
【００２１】
【数７】
ただし
σ ：ステファン・ボルツマン定数
φCG：総括熱吸収率
Ｔ ：炉温
ｈ ：スラブ厚
である。
【００２２】上記(5) 〜(8) 式を用い、加熱帯炉温設定
値を保持した場合と現在からＮu ステップ未来までそれ
ぞれのステップで単位量変化させた場合の、現在から一
定時間未来までの制御タイミング毎のスラブ温度を演算
する。炉温設定値を単位量変化させた場合のスラブ温度
と炉温設定値を保持した場合のスラブ温度との差が影響
係数である。
値を保持した場合と現在からＮu ステップ未来までそれ
ぞれのステップで単位量変化させた場合の、現在から一
定時間未来までの制御タイミング毎のスラブ温度を演算
する。炉温設定値を単位量変化させた場合のスラブ温度
と炉温設定値を保持した場合のスラブ温度との差が影響
係数である。
【００２３】
ｇijk ＝（θi,j,k −θp,i,j ）／ΔＴc …(9)
ただし
θi,j,k ：現在からｋステップ目にスラブ存在加熱帯の
炉温設定値を単位量変化させた場合の現在からｊステッ
プ目のｉスラブ予測温度 θp,i,j ：炉温設定値を保持した場合の現在からｊステ
ップ目のｉスラブ予測温度 ΔＴc ：炉温設定値変化量 である。
炉温設定値を単位量変化させた場合の現在からｊステッ
プ目のｉスラブ予測温度 θp,i,j ：炉温設定値を保持した場合の現在からｊステ
ップ目のｉスラブ予測温度 ΔＴc ：炉温設定値変化量 である。
【００２４】炉温変更に関する制約がない場合、評価関
数Ｊを炉温設定値修正量ΔＴu,k で偏微分することによ
り、評価関数Ｊを最小とする最適炉温修正量を求めるこ
とができる。(3) 式に(4) 式を代入し、評価関数Ｊを炉
温設定値修正量ΔＴu,k で偏微分し、それを零とする炉
温設定値変更量をΔＴc,k とすると次式が得られる。
数Ｊを炉温設定値修正量ΔＴu,k で偏微分することによ
り、評価関数Ｊを最小とする最適炉温修正量を求めるこ
とができる。(3) 式に(4) 式を代入し、評価関数Ｊを炉
温設定値修正量ΔＴu,k で偏微分し、それを零とする炉
温設定値変更量をΔＴc,k とすると次式が得られる。
【００２５】
【数８】
上記(10)式を行列で表すと次式が得られる。
Ｈ・ｕ＝ｂ …(11)
ここで
【００２６】
【数９】
ただし、行列の要素は下記のとおりである。
【００２７】
【数１０】
行列Ｈが正則となるように重みλを選べば炉温設定値
変更ベクトルｕは次式によって求めることができる。 ｕ＝Ｈ-1・ｂ …(18) 炉温設定値Ｔc,k （k=1,2,…,Nu ）は、前回炉温設定値
をＴc,0 とすると(4)式の定義により次式のようにな
る。
変更ベクトルｕは次式によって求めることができる。 ｕ＝Ｈ-1・ｂ …(18) 炉温設定値Ｔc,k （k=1,2,…,Nu ）は、前回炉温設定値
をＴc,0 とすると(4)式の定義により次式のようにな
る。
【００２８】
【数１１】
実際に制御に使用する炉温目標値はＴc,1 であり、その
他（Ｔc,k ：k=2,3,…,Nu ）はオペレータガイダンス等
に使用することができる。
他（Ｔc,k ：k=2,3,…,Nu ）はオペレータガイダンス等
に使用することができる。
【００２９】そこで、請求項１に記載の炉温設定値演算
装置においては、スラブ実績温度演算手段が、現在の炉
温とスラブの情報、例えば、スラブの炉内位置、厚み、
幅、長さ、材質、装入温度、前回計算時刻における実績
温度等とに基づき、(6) 〜(8) 式を用いてスラブ毎の実
績温度を演算し、スラブ温度未来値演算手段は同じく
(6) 〜(8) 式を用いてスラブ毎の未来温度を演算する。
また、スラブ温度未来目標値演算手段はスラブ情報に基
いて加熱炉内のスラブ毎の未来目標温度を演算する。影
響係数演算手段はスラブの実績温度と現在炉温とに基づ
き、(5) 〜(8) 式を用いて、各加熱帯の炉温設定値を保
持した場合と現在から Nu ステップ未来までそれぞれの
ステップで加熱帯炉温設定値を単位量変化させた場合
の、現在から一定時間未来までの制御タイミング毎のス
ラブ温度を演算し、さらに、(9) 式を用いて炉温設定値
を単位量変化させた場合のスラブ温度と炉温設定値を保
持した場合のスラブ温度との差を基に影響係数を演算す
る。そして、炉温設定値演算手段は現在から所定時間未
来までのスラブ温度未来値、スラブ温度未来目標値及び
影響係数に基づき、(18),(19) 式を用いて、現在から所
定時間未来までの全ての制御時刻毎の全てのスラブの未
来温度偏差の重み付き自乗和と現在から所定時間未来ま
での全ての制御時刻毎の炉温変更量との重み付き自乗和
との総和を最小にする炉温設定値を演算する。また、炉
温制御装置においては、炉温設定値と検出温度とが一致
するように、例えば、燃料の供給量を制御する。
装置においては、スラブ実績温度演算手段が、現在の炉
温とスラブの情報、例えば、スラブの炉内位置、厚み、
幅、長さ、材質、装入温度、前回計算時刻における実績
温度等とに基づき、(6) 〜(8) 式を用いてスラブ毎の実
績温度を演算し、スラブ温度未来値演算手段は同じく
(6) 〜(8) 式を用いてスラブ毎の未来温度を演算する。
また、スラブ温度未来目標値演算手段はスラブ情報に基
いて加熱炉内のスラブ毎の未来目標温度を演算する。影
響係数演算手段はスラブの実績温度と現在炉温とに基づ
き、(5) 〜(8) 式を用いて、各加熱帯の炉温設定値を保
持した場合と現在から Nu ステップ未来までそれぞれの
ステップで加熱帯炉温設定値を単位量変化させた場合
の、現在から一定時間未来までの制御タイミング毎のス
ラブ温度を演算し、さらに、(9) 式を用いて炉温設定値
を単位量変化させた場合のスラブ温度と炉温設定値を保
持した場合のスラブ温度との差を基に影響係数を演算す
る。そして、炉温設定値演算手段は現在から所定時間未
来までのスラブ温度未来値、スラブ温度未来目標値及び
影響係数に基づき、(18),(19) 式を用いて、現在から所
定時間未来までの全ての制御時刻毎の全てのスラブの未
来温度偏差の重み付き自乗和と現在から所定時間未来ま
での全ての制御時刻毎の炉温変更量との重み付き自乗和
との総和を最小にする炉温設定値を演算する。また、炉
温制御装置においては、炉温設定値と検出温度とが一致
するように、例えば、燃料の供給量を制御する。
【００３０】次に、請求項２に記載の温度制御装置につ
いてその原理を説明した後で作用を説明する。炉温設定
値の上・下限や、炉温設定値変更量の上・下限がある場
合に、上記の演算では制約条件を考慮できないため炉温
設定値変更量や炉温設定値が過大になる恐れがある。ま
た、スラブ温度の上・下限制約を考慮することができな
いため、加熱制約の厳しいスラブの加熱を目標昇温パタ
ーン通りに制御できるとの保証はない。この問題を解決
するには制約条件付きの最適解を求める必要がある。そ
のため以下のような式の展開を行なう。先ず、(3) 式に
(4) 式を代入して変形すると次式が得られる。
いてその原理を説明した後で作用を説明する。炉温設定
値の上・下限や、炉温設定値変更量の上・下限がある場
合に、上記の演算では制約条件を考慮できないため炉温
設定値変更量や炉温設定値が過大になる恐れがある。ま
た、スラブ温度の上・下限制約を考慮することができな
いため、加熱制約の厳しいスラブの加熱を目標昇温パタ
ーン通りに制御できるとの保証はない。この問題を解決
するには制約条件付きの最適解を求める必要がある。そ
のため以下のような式の展開を行なう。先ず、(3) 式に
(4) 式を代入して変形すると次式が得られる。
【００３１】
【数１２】
炉温設定値上・下限はＴu,min ≦Ｔu,k ≦Ｔu,max で表
される。ただし、添字min ，max はそれぞれ上限値、下
限値を表す。一方、ｋステップ後の炉温設定値、Ｔu,k
は次式のようになる。
される。ただし、添字min ，max はそれぞれ上限値、下
限値を表す。一方、ｋステップ後の炉温設定値、Ｔu,k
は次式のようになる。
【００３２】
【数１３】
これにより、炉温設定値上・下限制約は次のように Nu
個の制約式で表される。
個の制約式で表される。
【００３３】
【数１４】
炉温設定値上・下限制約は次式のように Nu 個の制約式
で表される。 ΔＴu,min ≦ΔＴu,k ≦ΔＴu,max （k=1,2,…,Nu ） …(23) ただし、添字min ，max は炉温設定値変更量上限及び下
限を表す。目標昇温パターン（目標温度）の上・下限制
約をそれぞれΔθmin ，Δθmaxとすると、スラブ温度
の上・下限制約は下式で表される。 θmin,i,j ≦θi,j ≦θmax,i,j …(24) （ｉは厳しい制約条件を持つスラブ番号の集合、j=1,2,
…,Np ） ただし θmin,i,j ＝θR,i,j −Δθmin …(25) θmax,i,j ＝θR,i,j ＋Δθmax …(26) （ｉは厳しい制約条件を持つスラブ番号の集合、j=1,2,
…,Np ） ここで、 θi,j ：第ｉスラブ（厳しい制約を持つスラブ）のｊ
ステップ未来の時刻における予測温度であり、(4) 式で
定義されるもの θR,i,j ：第ｉスラブ（厳しい制約を持つスラブ）が存
在する加熱帯の温度を保持した場合の現時点ｊステップ
未来の時刻における第ｉスラブの予測温度 である。(24)式に(4),(25),(26) 式を代入して整理する
と、スラブ温度制約は次式の示すように（厳しい制約条
件スラブ個数× Np ）個の制約式が与えられる。
で表される。 ΔＴu,min ≦ΔＴu,k ≦ΔＴu,max （k=1,2,…,Nu ） …(23) ただし、添字min ，max は炉温設定値変更量上限及び下
限を表す。目標昇温パターン（目標温度）の上・下限制
約をそれぞれΔθmin ，Δθmaxとすると、スラブ温度
の上・下限制約は下式で表される。 θmin,i,j ≦θi,j ≦θmax,i,j …(24) （ｉは厳しい制約条件を持つスラブ番号の集合、j=1,2,
…,Np ） ただし θmin,i,j ＝θR,i,j −Δθmin …(25) θmax,i,j ＝θR,i,j ＋Δθmax …(26) （ｉは厳しい制約条件を持つスラブ番号の集合、j=1,2,
…,Np ） ここで、 θi,j ：第ｉスラブ（厳しい制約を持つスラブ）のｊ
ステップ未来の時刻における予測温度であり、(4) 式で
定義されるもの θR,i,j ：第ｉスラブ（厳しい制約を持つスラブ）が存
在する加熱帯の温度を保持した場合の現時点ｊステップ
未来の時刻における第ｉスラブの予測温度 である。(24)式に(4),(25),(26) 式を代入して整理する
と、スラブ温度制約は次式の示すように（厳しい制約条
件スラブ個数× Np ）個の制約式が与えられる。
【００３４】
【数１５】
（ｉは厳しい制約条件を持つスラブ番号の集合、j=1,2,
…,Np ） 従って、(22), (23)式及び(27)式の制約条件のもとに２
次計画法を用いて(20)式の評価関数を最小とする最適炉
温設定値変更量を求めることができる。請求項２に記載
の炉温設定値演算手段はこの原理に従ったもので、現在
から所定時間未来までのスラブ温度未来値、スラブ温度
未来目標値及び影響係数を入力し、(22), (23)式及び(2
7)式の制約条件のもとに(20)式の評価関数を最小とする
最適炉温設定値変更量を求め、さらに、(19)式を用いて
炉温設定値を演算する。
…,Np ） 従って、(22), (23)式及び(27)式の制約条件のもとに２
次計画法を用いて(20)式の評価関数を最小とする最適炉
温設定値変更量を求めることができる。請求項２に記載
の炉温設定値演算手段はこの原理に従ったもので、現在
から所定時間未来までのスラブ温度未来値、スラブ温度
未来目標値及び影響係数を入力し、(22), (23)式及び(2
7)式の制約条件のもとに(20)式の評価関数を最小とする
最適炉温設定値変更量を求め、さらに、(19)式を用いて
炉温設定値を演算する。
【００３５】次に、請求項３に記載の温度制御装置につ
いて、その原理を説明した後で作用を説明する。上述し
た炉温設定値演算式には重みａijが必要であるが、この
値は操業条件や加熱炉内スラブの並べ方により無数の組
み合わせが考えられるため、初期値として設定した重み
が適切であるとの保証はない。これを解決するために、
演算結果の炉温設定値を用いて現時点から一定時間後ま
でのスラブ温度の予測演算を行ない、現時点から Np ス
テップ後までのうちに加熱帯を移動するか抽出されるス
ラブの加熱帯出口温度または抽出温度が目標値以上であ
るか否かを判定し、目標値以下のスラブがある場合に重
みを変更して再度炉温設定値を演算する。重みの初期値
はその加熱帯出口側のスラブに対する重みを大きくする
ことにより各加熱帯出口温度を目標温度に近付けること
ができる。また、 Np ステップ後までの重みはステップ
数が増えるに従って小さくすることにより、現時点から
の予測時間が長くなるに従って増加する予測誤差を小さ
くすることができる。すなわち、重みの初期値の一例は
下記の式で表される。
いて、その原理を説明した後で作用を説明する。上述し
た炉温設定値演算式には重みａijが必要であるが、この
値は操業条件や加熱炉内スラブの並べ方により無数の組
み合わせが考えられるため、初期値として設定した重み
が適切であるとの保証はない。これを解決するために、
演算結果の炉温設定値を用いて現時点から一定時間後ま
でのスラブ温度の予測演算を行ない、現時点から Np ス
テップ後までのうちに加熱帯を移動するか抽出されるス
ラブの加熱帯出口温度または抽出温度が目標値以上であ
るか否かを判定し、目標値以下のスラブがある場合に重
みを変更して再度炉温設定値を演算する。重みの初期値
はその加熱帯出口側のスラブに対する重みを大きくする
ことにより各加熱帯出口温度を目標温度に近付けること
ができる。また、 Np ステップ後までの重みはステップ
数が増えるに従って小さくすることにより、現時点から
の予測時間が長くなるに従って増加する予測誤差を小さ
くすることができる。すなわち、重みの初期値の一例は
下記の式で表される。
【００３６】
ａ1,1 ＝ａ0 …(28)
ａi,1 ＝（ k1 ）i ａi-1,1 (i=2,3, …,n) …(29)
ａi,j ＝（ k2 ）j ａi,j-1 (i=1,2,3, …,n／j=2,3,…,Np ) …(30)
ただし
ａ0 ， k1 ， k2 ：定数
n ：対象とする加熱帯のスラブの本数
Np ：予測ステップ数
である。
【００３７】そこで、請求項３に記載のスラブ温度未来
予測値演算手段は対象とする加熱帯に存在するスラブの
うち、現時点から Np ステップ後までに加熱帯を移るか
抽出されるスラブの加熱帯出口温度又は抽出温度を予測
演算し、判定手段はその温度が目標温度以下になるか否
かを判定する。もし、全ての判定対象スラブの加熱帯出
口温度または抽出温度が目標値以上であれば、炉温設定
値演算手段は計算された炉温設定値をそのまま出力す
る。もし、目標値以下になるスラブがあれば、全ての判
定対象スラブの加熱帯出口温度または抽出温度が目標値
以上になるまで、そのスラブに対する重みａi,j を予め
設定しておいた率だけ増加させ炉温設定値の演算を繰り
返す。重み変更手段はこのａi,j を出力して炉温設定値
演算手段に与えると共に、重みλを
予測値演算手段は対象とする加熱帯に存在するスラブの
うち、現時点から Np ステップ後までに加熱帯を移るか
抽出されるスラブの加熱帯出口温度又は抽出温度を予測
演算し、判定手段はその温度が目標温度以下になるか否
かを判定する。もし、全ての判定対象スラブの加熱帯出
口温度または抽出温度が目標値以上であれば、炉温設定
値演算手段は計算された炉温設定値をそのまま出力す
る。もし、目標値以下になるスラブがあれば、全ての判
定対象スラブの加熱帯出口温度または抽出温度が目標値
以上になるまで、そのスラブに対する重みａi,j を予め
設定しておいた率だけ増加させ炉温設定値の演算を繰り
返す。重み変更手段はこのａi,j を出力して炉温設定値
演算手段に与えると共に、重みλを
【００３８】
【数１６】
が一定になるように変更することにより、スラブ温度制
御の応答を一定に保つことができる。
御の応答を一定に保つことができる。
【００３９】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例によって詳
細に説明する。図１は請求項１に対応する実施例の構成
を示すブロック図である。同図において、加熱炉本体１
は連続配置された複数の加熱帯を有している。これらの
加熱帯には炉温検出器2a，2b，2cが設けられ、さらに、
燃料と空気とを供給する図示省略のバーナが設けられて
おり、炉温制御装置３がバーナに対する流量制御弁2A，
2B，2Cを操作するようになっている。この場合、炉温制
御装置３には炉温検出器2a，2b，2cの各温度検出値と、
炉温設定値演算装置４によって演算された炉温設定値と
が入力され、炉温制御装置３はその差が零になるように
流量制御弁2A，2B，2Cを操作する。
細に説明する。図１は請求項１に対応する実施例の構成
を示すブロック図である。同図において、加熱炉本体１
は連続配置された複数の加熱帯を有している。これらの
加熱帯には炉温検出器2a，2b，2cが設けられ、さらに、
燃料と空気とを供給する図示省略のバーナが設けられて
おり、炉温制御装置３がバーナに対する流量制御弁2A，
2B，2Cを操作するようになっている。この場合、炉温制
御装置３には炉温検出器2a，2b，2cの各温度検出値と、
炉温設定値演算装置４によって演算された炉温設定値と
が入力され、炉温制御装置３はその差が零になるように
流量制御弁2A，2B，2Cを操作する。
【００４０】一方、炉温設定値演算装置４は炉温検出器
によって検出された炉温Ｔとスラブ情報とに基づいてス
ラブ毎に実績温度θを演算するスラブ実績温度演算手段
５と、スラブ毎に加熱炉内のスラブ未来目標温度θR を
演算するスラブ温度未来目標値演算手段６と、スラブ毎
の実績温度θに基づき、現在炉温を保持した場合のスラ
ブ毎の未来温度θijを演算するスラブ温度未来値演算手
段７と、現在の炉温Ｔ及びスラブ毎の実績温度θとに基
いて影響係数ｇijk を演算する影響係数演算手段８と、
演算されたスラブ未来目標温度θR 、スラブ毎の未来温
度θij及び影響係数ｇijk に基いて炉温設定値Ｔc を演
算する炉温設定値演算手段９とを備えている。
によって検出された炉温Ｔとスラブ情報とに基づいてス
ラブ毎に実績温度θを演算するスラブ実績温度演算手段
５と、スラブ毎に加熱炉内のスラブ未来目標温度θR を
演算するスラブ温度未来目標値演算手段６と、スラブ毎
の実績温度θに基づき、現在炉温を保持した場合のスラ
ブ毎の未来温度θijを演算するスラブ温度未来値演算手
段７と、現在の炉温Ｔ及びスラブ毎の実績温度θとに基
いて影響係数ｇijk を演算する影響係数演算手段８と、
演算されたスラブ未来目標温度θR 、スラブ毎の未来温
度θij及び影響係数ｇijk に基いて炉温設定値Ｔc を演
算する炉温設定値演算手段９とを備えている。
【００４１】以下、この実施例の動作について説明す
る。スラブ実績温度演算手段５は現在炉温Ｔとスラブ情
報（スラブの炉内位置、厚み、幅、長さ、材質、装入温
度、前回計算時刻における実績温度等）を基に、(6) 〜
(8) 式を用いてスラブ毎の実績温度θを演算する。スラ
ブ温度未来目標値演算手段６はスラブ情報及び経過時間
を基にして加熱炉内のスラブ未来温度を演算する。スラ
ブ温度未来値演算手段７は(6) 〜(8) 式を用いて現在炉
温を保持した場合のスラブ毎の未来温度θi,j を演算す
る。影響係数演算手段８はスラブ毎の実績温度θ及び現
在炉温Ｔに基き、各加熱帯の炉温設定値を単位量変更し
た場合の炉温変化量とスラブ温度変化量との影響係数ｇ
ijk を演算する。すなわち、(5) 〜(8) 式を用いて、各
加熱帯の炉温設定値を保持した場合と、現在から Nu ス
テップ未来までそれぞれのステップで各加熱帯の炉温設
定値を単位量変化させた場合の、現在から一定時間未来
までの制御タイミング毎のスラブ温度を演算する。さら
に、(9) 式を用いて炉温設定値を単位量変化させた場合
のスラブ温度と炉温設定値を保持した場合のスラブ温度
との差を基に影響係数ｇijk を演算する。炉温設定値演
算手段９は現在から所定時間未来までのスラブ温度未来
値θij、スラブ温度未来目標値θR 及び影響係数ｇijk
を入力し、(18)，(19)式を用いて現在から所定時間未来
までの全ての制御時刻毎の全ての未来温度偏差の重み付
き自乗和と現在から所定時間未来までの全ての制御時刻
毎の炉温変更量の重み付き自乗和との総和を最小にする
炉温設定値Ｔc を演算し、炉温制御装置３に加える。そ
こで、炉温制御装置３はこの炉温設定値Ｔc に対応する
燃料流量操作量を演算し、必要燃料流量を加熱炉本体１
に供給することにより炉温を炉温設定値に制御する。か
くして、この実施例によれば、スラブの昇温パターン通
りに目標抽出温度まで精度よく加熱することができる。
また、炉温設定値の変化を抑えることができるため、燃
料原単位を改善し、省エネルギー操業を達成することが
できる。
る。スラブ実績温度演算手段５は現在炉温Ｔとスラブ情
報（スラブの炉内位置、厚み、幅、長さ、材質、装入温
度、前回計算時刻における実績温度等）を基に、(6) 〜
(8) 式を用いてスラブ毎の実績温度θを演算する。スラ
ブ温度未来目標値演算手段６はスラブ情報及び経過時間
を基にして加熱炉内のスラブ未来温度を演算する。スラ
ブ温度未来値演算手段７は(6) 〜(8) 式を用いて現在炉
温を保持した場合のスラブ毎の未来温度θi,j を演算す
る。影響係数演算手段８はスラブ毎の実績温度θ及び現
在炉温Ｔに基き、各加熱帯の炉温設定値を単位量変更し
た場合の炉温変化量とスラブ温度変化量との影響係数ｇ
ijk を演算する。すなわち、(5) 〜(8) 式を用いて、各
加熱帯の炉温設定値を保持した場合と、現在から Nu ス
テップ未来までそれぞれのステップで各加熱帯の炉温設
定値を単位量変化させた場合の、現在から一定時間未来
までの制御タイミング毎のスラブ温度を演算する。さら
に、(9) 式を用いて炉温設定値を単位量変化させた場合
のスラブ温度と炉温設定値を保持した場合のスラブ温度
との差を基に影響係数ｇijk を演算する。炉温設定値演
算手段９は現在から所定時間未来までのスラブ温度未来
値θij、スラブ温度未来目標値θR 及び影響係数ｇijk
を入力し、(18)，(19)式を用いて現在から所定時間未来
までの全ての制御時刻毎の全ての未来温度偏差の重み付
き自乗和と現在から所定時間未来までの全ての制御時刻
毎の炉温変更量の重み付き自乗和との総和を最小にする
炉温設定値Ｔc を演算し、炉温制御装置３に加える。そ
こで、炉温制御装置３はこの炉温設定値Ｔc に対応する
燃料流量操作量を演算し、必要燃料流量を加熱炉本体１
に供給することにより炉温を炉温設定値に制御する。か
くして、この実施例によれば、スラブの昇温パターン通
りに目標抽出温度まで精度よく加熱することができる。
また、炉温設定値の変化を抑えることができるため、燃
料原単位を改善し、省エネルギー操業を達成することが
できる。
【００４２】図２は請求項２に対応する実施例の構成を
示すブロック図である。図中、図１と同一の符号を付し
たものはそれぞれ同一の要素を示す。そして、図１中の
炉温設定値演算手段９を除去し、その代わりに炉温設定
値演算手段10を設けている。以下、この実施例の動作に
ついて説明するが、炉温設定値演算手段10以外の要素は
図１を用いて説明したと全く同様であるので、ここでは
炉温設定値演算手段10の動作についてのみ説明する。炉
温設定値演算手段10は現在から所定時間未来までのスラ
ブ温度未来値θij、スラブ温度未来目標値θR 及び影響
係数ｇijk を入力し、(22)，(23)式及び(27)式の制約条
件の基に、２次計画法を用いて(20)式を最小とする炉温
設定値変更量を求め、さらに、(19)式を用いて炉温設定
値Ｔc を演算する。この実施例によれば、炉温設定値上
・下限や、炉温設定値変更量上・下限がある場合に制約
条件を考慮した炉温設定値を演算することができるた
め、加熱炉操業を容易にし、かつ、目標昇温パターン通
りにスラブを加熱することができる。また、スラブ温度
上・下限制約を考慮することができるため、加熱制約の
厳しいスラブの加熱を目標昇温パターン上・下限制約範
囲に入るように制御することができる。従って、高付加
価値材の加熱が容易になると共に新しい機械的性質をも
つ製品の製造が可能になる。
示すブロック図である。図中、図１と同一の符号を付し
たものはそれぞれ同一の要素を示す。そして、図１中の
炉温設定値演算手段９を除去し、その代わりに炉温設定
値演算手段10を設けている。以下、この実施例の動作に
ついて説明するが、炉温設定値演算手段10以外の要素は
図１を用いて説明したと全く同様であるので、ここでは
炉温設定値演算手段10の動作についてのみ説明する。炉
温設定値演算手段10は現在から所定時間未来までのスラ
ブ温度未来値θij、スラブ温度未来目標値θR 及び影響
係数ｇijk を入力し、(22)，(23)式及び(27)式の制約条
件の基に、２次計画法を用いて(20)式を最小とする炉温
設定値変更量を求め、さらに、(19)式を用いて炉温設定
値Ｔc を演算する。この実施例によれば、炉温設定値上
・下限や、炉温設定値変更量上・下限がある場合に制約
条件を考慮した炉温設定値を演算することができるた
め、加熱炉操業を容易にし、かつ、目標昇温パターン通
りにスラブを加熱することができる。また、スラブ温度
上・下限制約を考慮することができるため、加熱制約の
厳しいスラブの加熱を目標昇温パターン上・下限制約範
囲に入るように制御することができる。従って、高付加
価値材の加熱が容易になると共に新しい機械的性質をも
つ製品の製造が可能になる。
【００４３】図３は請求項３に対応する実施例の構成を
示すブロック図である。図中、図１と同一の符号を付し
たものはそれぞれ同一の要素を示している。そして、図
１に示す構成要素に、炉温設定値演算手段９で求められ
た炉温設定値Ｔc 、スラブ実績温度演算手段５で求めら
れたスラブ実績温度θとに基づき、未来温度θij を演算
するスラブ温度未来予測値演算手段20と、演算されたス
ラブ未来温度θij がスラブ加熱制約を満たしているか否
かを判定する判定手段21と、スラブ加熱制約を満たして
いない場合には重みを変更し、変更した重みλを炉温設
定値演算手段９に加える重み変更手段22とを付加した構
成になっている。以下、この実施例の動作について、図
１の構成に対して新たに付加した要素について説明す
る。演算手段20は炉温設定値演算手段９で演算された炉
温設定値Ｔc 及びスラブ実績温度演算手段５で演算され
たスラブ実績温度θを入力し、スラブ未来温度θij を演
算する。判定手段21はスラブ未来温度θij がスラブ加熱
制約を満たしているか否かを判定する。重み変更手段22
はスラブ加熱制約を満たしていない場合に重みを変更
し、変更した重みを炉温設定値演算手段９に与える。こ
の実施例によれば、現時点から一定時間未来までに加熱
帯を移るか抽出される全てのスラブの加熱帯出口温度又
は抽出温度を目標温度以上にすることができるため、極
めて精度の高いスラブ温度制御が可能となる。
示すブロック図である。図中、図１と同一の符号を付し
たものはそれぞれ同一の要素を示している。そして、図
１に示す構成要素に、炉温設定値演算手段９で求められ
た炉温設定値Ｔc 、スラブ実績温度演算手段５で求めら
れたスラブ実績温度θとに基づき、未来温度θij を演算
するスラブ温度未来予測値演算手段20と、演算されたス
ラブ未来温度θij がスラブ加熱制約を満たしているか否
かを判定する判定手段21と、スラブ加熱制約を満たして
いない場合には重みを変更し、変更した重みλを炉温設
定値演算手段９に加える重み変更手段22とを付加した構
成になっている。以下、この実施例の動作について、図
１の構成に対して新たに付加した要素について説明す
る。演算手段20は炉温設定値演算手段９で演算された炉
温設定値Ｔc 及びスラブ実績温度演算手段５で演算され
たスラブ実績温度θを入力し、スラブ未来温度θij を演
算する。判定手段21はスラブ未来温度θij がスラブ加熱
制約を満たしているか否かを判定する。重み変更手段22
はスラブ加熱制約を満たしていない場合に重みを変更
し、変更した重みを炉温設定値演算手段９に与える。こ
の実施例によれば、現時点から一定時間未来までに加熱
帯を移るか抽出される全てのスラブの加熱帯出口温度又
は抽出温度を目標温度以上にすることができるため、極
めて精度の高いスラブ温度制御が可能となる。
【００４４】なお、図３に示す演算手段20、判定手段21
及び重み変更手段22を図２に示した炉温設定値演算装置
４に付加することもでき、この場合も上述したと同様
に、精度の高いスラブ温度制御が可能となる。ところ
で、予測期間 Np において、加熱炉内のスラブはある加
熱帯から次の加熱帯に移るものもある。従って、(3) 式
の評価関数では加熱炉全体の最適化を図ることができな
い。この問題を解決するために、複数の加熱帯を考慮し
た評価関数を設定し、それを最小にする炉温設定値を求
めることを考える。
及び重み変更手段22を図２に示した炉温設定値演算装置
４に付加することもでき、この場合も上述したと同様
に、精度の高いスラブ温度制御が可能となる。ところ
で、予測期間 Np において、加熱炉内のスラブはある加
熱帯から次の加熱帯に移るものもある。従って、(3) 式
の評価関数では加熱炉全体の最適化を図ることができな
い。この問題を解決するために、複数の加熱帯を考慮し
た評価関数を設定し、それを最小にする炉温設定値を求
めることを考える。
【００４５】いま、スラブＳi の温度をθi 、現在時刻
から Nu サンプリング回数までのｋ加熱帯の炉温変更量
をΔＴk,L （L=1,2,3,…,Nu ）、現在時刻から Np サン
プリングまでのｉスラブの温度予測値をθi,j （i=1,2,
…,n／j=1,2,…,Nu ）、ｉスラブの目標温度をθR,i,j
とした時に、下記の評価関数を設定する。
から Nu サンプリング回数までのｋ加熱帯の炉温変更量
をΔＴk,L （L=1,2,3,…,Nu ）、現在時刻から Np サン
プリングまでのｉスラブの温度予測値をθi,j （i=1,2,
…,n／j=1,2,…,Nu ）、ｉスラブの目標温度をθR,i,j
とした時に、下記の評価関数を設定する。
【００４６】
【数１７】
ただし
λ：炉温変更量にかける重み
ｍ：加熱帯の数
である。そして、(3) 式と同様な検討を行なうことによ
り(31)式を最小にするｋ加熱帯の炉温変更量 ΔＴk,L （k=1,2,…,m／L=1,2,…,Nu ／m=加熱帯数） を求める。この結果については(3) 式以降の説明と同様
であるのでその説明を省略する。かくして、加熱帯から
次の加熱帯に移るスラブに対しても上記各実施例と同様
な制御が可能となる。
り(31)式を最小にするｋ加熱帯の炉温変更量 ΔＴk,L （k=1,2,…,m／L=1,2,…,Nu ／m=加熱帯数） を求める。この結果については(3) 式以降の説明と同様
であるのでその説明を省略する。かくして、加熱帯から
次の加熱帯に移るスラブに対しても上記各実施例と同様
な制御が可能となる。
【００４７】
【発明の効果】以上の説明によって明らかなように本発
明によれば、スラブの温度を目標昇温パターンに沿って
極めて精度よく制御でき、かつ、燃料原単位を改善する
ことができる。
明によれば、スラブの温度を目標昇温パターンに沿って
極めて精度よく制御でき、かつ、燃料原単位を改善する
ことができる。
【図１】本発明の第１実施例の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第２実施例の構成を示すブロック図。
【図３】本発明の第３実施例の構成を示すブロック図。
【図４】本発明の原理を説明するために、スラブの加熱
状態を示した説明図。
状態を示した説明図。
【図５】本発明の原理を説明するために、スラブの未来
温度予測値演算の説明図。
温度予測値演算の説明図。
１ 加熱炉本体
２ａ，２ｂ，２ｃ 炉温検出器
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ 流量制御弁
３ 炉温制御装置
４ 炉温設定値演算装置
５ スラブ実績温度演算手段
６ スラブ温度未来目標値演算手段
７ スラブ温度未来値演算手段
８ 影響係数演算手段
９，１０ 炉温設定値演算手段
２０ スラブ温度未来予測値演算手段
２１ 判定手段
２２ 重み変更手段
─────────────────────────────────────────────────────
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(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｇ０５Ｄ 23/19 Ｇ０５Ｄ 23/19 Ｇ
Ｊ
(72)発明者 海老原 正 則
兵庫県神戸市中央区北本町通１−１−28
川崎製鉄株式会社内
(72)発明者 関 義 朗
東京都府中市東芝町１番地 株式会社東
芝 府中工場内
(72)発明者 江 連 久
東京都府中市東芝町１番地 株式会社東
芝 府中工場内
(72)発明者 篠 永 裕 之
東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会
社東芝 本社事務所内
(72)発明者 沖 谷 宜 保
東京都府中市東芝町１番地 株式会社東
芝 府中工場内
(56)参考文献 特開 平５−209235（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−17621（ＪＰ，Ａ)
特公 平６−6735（ＪＰ，Ｂ２)
特公 昭58−25730（ＪＰ，Ｂ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C21D 11/00
C21D 9/00
C21D 1/52
Claims (3)
- 【請求項１】複数の加熱帯を有する炉内でスラブを連続
的に加熱するに当たり、前記各加熱帯の炉温設定値を演
算する炉温設定値演算装置と、演算された炉温設定値に
従って前記各加熱帯の温度を制御する炉温制御装置とを
備えた加熱炉の温度制御装置であって、 前記炉温設定値演算装置はそれぞれの時間間隔で起動
し、 現在炉温とスラブ情報とに基づき、スラブ毎に実績温度
を演算するスラブ実績温度演算手段と、 現在炉温を保持した場合のスラブ毎の未来温度を演算す
るスラブ温度未来値演算手段と、 スラブ毎に予め定めた目標昇温パターンに基づいて加熱
炉内のスラブ未来目標温度を演算するスラブ温度未来目
標値演算手段と、 スラブ実績温度と現在炉温とに基づき、前記各加熱帯の
炉温設定値を単位量変更した場合のスラブの未来温度と
炉温設定値を保持した場合のスラブの未来温度との差を
表す影響係数を演算する影響係数演算手段と、 現在から所定時間未来までのスラブ温度未来値、スラブ
温度未来目標値及び影響係数に基づき、現在から所定時
間未来までの全ての制御時刻毎の少なくとも１本以上の
スラブの目標温度とスラブの未来温度との差の重み付き
自乗和と現在から所定時間未来までの全ての制御時刻毎
の炉温変更量の重み付き自乗和との総和を最小にする炉
温設定値を演算する炉温設定値演算手段と、 を備えた加熱炉の温度制御装置。 - 【請求項２】複数の加熱帯を有する炉内でスラブを連続
的に加熱するに当たり、前記各加熱帯の炉温設定値を演
算する炉温設定値演算装置と、演算された炉温設定値に
従って前記各加熱帯の温度を制御する炉温制御装置とを
備えた加熱炉の温度制御装置であって、 前記炉温設定値演算装置はそれぞれの時間間隔で起動
し、 現在炉温とスラブ情報とに基づき、スラブ毎に実績温度
を演算するスラブ実績温度演算手段と、 現在炉温を保持した場合のスラブ毎の未来温度を演算す
るスラブ温度未来値演算手段と、 スラブ毎に予め定めた目標昇温パターンに基づいて加熱
炉内のスラブ未来目標温度を演算するスラブ温度未来目
標値演算手段と、 スラブ実績温度と現在炉温とに基づき、前記各加熱帯の
炉温設定値を単位量変更した場合のスラブの未来温度と
炉温設定値を保持した場合のスラブの未来温度との差を
表す影響係数を演算する影響係数演算手段と、 現在から所定時間未来までのスラブ温度未来値、スラブ
温度未来目標値及び影響係数に基づき、現在から所定時
間未来までの全ての制御時刻毎の少なくとも１本以上の
スラブの目標温度とスラブの未来温度との差の重み付き
自乗和と現在から所定時間未来までの全ての制御時刻毎
の炉温変更量の重み付き自乗和との総和を、１制御時間
当たりの炉温変更量、最高・最低炉温及びスラブ温度上
・下限制約のもとに、最小にする炉温設定値を演算する
炉温設定値演算手段と、 を備えた加熱炉の温度制御装置。 - 【請求項３】前記炉温設定値演算手段で求められた炉温
設定値及び前記スラブ実績温度演算手段で求められたス
ラブ実績温度に基づき、スラブの未来温度を演算するス
ラブ温度未来予測値演算手段と、 スラブ未来温度がスラブ加熱制約を満たしているか否か
を判定する判定手段と、 スラブ加熱制約を満たしていない場合に、前記炉温設定
値演算手段が演算に用いる重みを変更する重み変更手段
と、 を備えた請求項１又は２記載の加熱炉の温度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11848295A JP3537215B2 (ja) | 1995-05-17 | 1995-05-17 | 加熱炉の温度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11848295A JP3537215B2 (ja) | 1995-05-17 | 1995-05-17 | 加熱炉の温度制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08311567A JPH08311567A (ja) | 1996-11-26 |
| JP3537215B2 true JP3537215B2 (ja) | 2004-06-14 |
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ID=14737773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11848295A Expired - Fee Related JP3537215B2 (ja) | 1995-05-17 | 1995-05-17 | 加熱炉の温度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3537215B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
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|---|---|---|---|---|
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| KR102339082B1 (ko) * | 2020-03-18 | 2021-12-14 | 재단법인 포항산업과학연구원 | Ai 기반 비선형 학습 모델을 이용한 가열로의 추출 목표 온도 설정 장치 및 설정 방법 |
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-
1995
- 1995-05-17 JP JP11848295A patent/JP3537215B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08311567A (ja) | 1996-11-26 |
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