JP4686987B2 - Heating furnace combustion control method in hot rolling - Google Patents
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Description
本発明は、熱間圧延ラインにおける連続式加熱炉の燃焼制御方法に関するものである。 The present invention relates to a combustion control method for a continuous heating furnace in a hot rolling line.
従来、連続式加熱炉（以下、単に加熱炉という）と粗圧延機と仕上圧延機を備えた熱間圧延ラインにおいては、加熱炉からのスラブの抽出目標温度を、所望の仕上圧延機出口温度又は粗圧延機出口温度から圧延ライン温度降下モデルを用いて逆算し、各スラブが抽出予定時刻にその抽出目標温度となるように加熱炉の炉温設定を行うという加熱炉燃焼制御が実施されている（例えば、非特許文献１参照。）。 Conventionally, in a hot rolling line equipped with a continuous heating furnace (hereinafter simply referred to as a heating furnace), a roughing mill, and a finishing mill, the target temperature for slab extraction from the heating furnace is set to a desired finishing mill outlet temperature. Or heating furnace combustion control is performed in which the furnace temperature of the heating furnace is set so that each slab becomes the extraction target temperature at the scheduled extraction time by calculating backward from the rolling mill outlet temperature using the rolling line temperature drop model. (For example, see Non-Patent Document 1).
近年、粗圧延機と仕上圧延機との間に粗バー加熱装置を配置することによって、圧延能率の向上等を図った熱間圧延ラインが現われてきた（例えば、特許文献１参照。）。 In recent years, a hot rolling line that improves the rolling efficiency and the like has appeared by arranging a coarse bar heating device between a rough rolling mill and a finishing rolling mill (see, for example, Patent Document 1).
これまでの粗バー加熱装置のない熱間圧延ラインにおいては、加熱炉抽出後の粗バー温度は、空冷抜熱、圧延時のロール抜熱、その他でスケーリングによる水冷抜熱などにより、受動的に下がっていく。一方、粗バー加熱装置は、粗バーの温度を昇温させるものであるが、昇温電力を自在に設定することにより能動的に粗バー温度を変更できる。前記非特許文献１に記載されている技術における圧延ライン温度降下モデルは、加熱炉抽出後、受動的に決定する粗バー温度を予測又は推定するのみであるので、能動的に粗バー温度を変更できる粗バー加熱装置を利用する時の抽出目標温度の決定方法は、前記非特許文献１に記載の方法とは自ずと異なってくる。
In conventional hot rolling lines without a rough bar heating device, the rough bar temperature after extraction in the furnace is passively reduced by air cooling heat extraction, roll heat extraction during rolling, and other water cooling heat extraction by scaling. Going down. On the other hand, the coarse bar heating device raises the temperature of the coarse bar, but the coarse bar temperature can be actively changed by freely setting the temperature raising power. Since the rolling line temperature drop model in the technique described in
粗バー加熱装置を配置した熱間圧延ラインにおける加熱炉燃焼制御方法については、サイクルを構成する全てのスラブに対して、圧延素材に依存しない一定温度に加熱炉温度を設定し、加熱不足分を粗バー加熱装置で加熱し、所望の仕上圧延機入側温度又は仕上圧延機出側温度を確保するというものがある（例えば、特許文献２参照。）。 Regarding the furnace combustion control method in the hot rolling line where the coarse bar heating device is arranged, the furnace temperature is set to a constant temperature independent of the rolling material for all slabs constituting the cycle, and the heating shortage is reduced. There is one that heats with a coarse bar heating device to ensure a desired finishing mill entry temperature or finishing mill exit temperature (see, for example, Patent Document 2).
また、その改良技術として、混在する炉内スラブについて最も低い加熱温度指定のスラブに合わせて加熱し、その他のスラブの加熱不足分を粗バー加熱装置で加熱して、所望の仕上圧延機入側温度又は仕上圧延機出側温度を確保することによって、加熱炉における加熱エネルギーコストと粗バー加熱装置における加熱エネルギーコストとの合計が最小となるように加熱炉抽出温度を決定するというものがある（例えば、特許文献３参照。）。
しかし、前記特許文献２及び特許文献３に記載された粗バー加熱装置を備えた場合の加熱炉の炉温設定方法では、圧延能率の変化あるいは装入スラブ温度の変化による必要加熱炉能力の変化に関する考慮が全くされていない。例えば、常温のスラブを１２００℃まで加熱するためには、在炉時間が１５０分だと、炉内ではほぼ常時１３００℃近い炉温が必要であるのに対して、在炉時間が２００分以上あると、前半１００分は１１５０℃程度、後半１００分は１２７０℃程度という低い炉温でよい。一般に加熱炉は設定炉温が高いほど効率が低下（排ガスなどによる熱損失が増大）することが知られているので、十分な在炉時間を使ってできるだけ低い炉温で昇熱することは加熱エネルギーコスト面からは有利である。このように、在炉時間の違いによる必要加熱能力の差を考慮して加熱炉温度を設定することが大切である。
However, in the furnace temperature setting method for a heating furnace provided with the coarse bar heating device described in
したがって、前記特許文献２及び特許文献３に記載された加熱炉温度の設定方法のように、各スラブ毎の在炉時間の違いによる必要加熱能力の差への考慮せずに加熱炉温度を設定し、生じた加熱不足分を粗バー加熱装置で加熱するという方法では、本来加熱炉によって安価な加熱が可能な場合でもいたずらに加熱エネルギーコストの高い粗バー加熱装置を使うことで、加熱炉と粗バー加熱装置を合わせた合計加熱エネルギーコストの増大を招いてしまう。
Therefore, like the method for setting the heating furnace temperature described in
また、特許文献３に記載された加熱炉温度の設定方法においては、加熱エネルギーコストの最小化のみを目的としており、圧延能率に関する考慮がなく、熱間圧延ライン全体の製造コストを低減するという観点が不充分である。すなわち、加熱エネルギーコストの最小化がなされたとしても、そのために圧延能率の低下が生じると、巨大な装置である熱間圧延ラインの固定費の占める割合が増加し、全体の製造コストの増加を招く危険性がある。
Moreover, in the setting method of the heating furnace temperature described in
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、粗バー加熱装置が配置された熱間圧延ラインにおいて、粗バー加熱装置の使用を必要最小限度にして加熱エネルギーコストを抑制しながら、圧延能率の最大化を図ることができ、熱間圧延ライン全体としての製造コストの低減を可能とする熱間圧延における加熱炉燃焼制御方法を提供することを課題とするものである。 The present invention has been made to solve the above problems, and in a hot rolling line in which a coarse bar heating device is arranged, the use of the coarse bar heating device is minimized and the heating energy cost is suppressed. However, an object of the present invention is to provide a heating furnace combustion control method in hot rolling that can maximize the rolling efficiency and can reduce the manufacturing cost of the entire hot rolling line.
まず、一般に、単位カロリーあたりの加熱エネルギーコストはガス炉である加熱炉より、電力を用いる粗バー加熱装置の方が高い。したがって、同じ仕上圧延機入側温度を得るためには、粗バー加熱装置を用いず加熱炉のみで加熱した方が、加熱エネルギーコスト面では有利である。 First, in general, the heating energy cost per unit calorie is higher in the coarse bar heating apparatus using electric power than in the heating furnace which is a gas furnace. Therefore, in order to obtain the same finish rolling mill entry side temperature, it is advantageous in terms of heating energy cost to use only a heating furnace without using a coarse bar heating device.
しかし、加熱炉の加熱能力よりも圧延機の圧延能力が上回っていて、圧延能率が加熱炉の加熱速度によって律されている状態、すなわち加熱律速の場合には、加熱炉のみで必要な抽出温度を確保するためには加熱待ちをせざるを得ず、圧延能率の低下を招く。熱間圧延ラインは建設費用が１０００億円を超える巨大な装置であり、圧延能率の低下による固定費の増加は、粗バー加熱装置の使用による変動費の増加よりも大きくなってしまう。 However, in the case where the rolling capacity of the rolling mill exceeds the heating capacity of the heating furnace and the rolling efficiency is limited by the heating speed of the heating furnace, that is, in the case of heating control, the extraction temperature required only in the heating furnace In order to ensure this, it is necessary to wait for heating, which causes a reduction in rolling efficiency. The hot rolling line is a huge device with construction costs exceeding 100 billion yen, and the increase in fixed cost due to the reduction in rolling efficiency is greater than the increase in variable cost due to the use of a coarse bar heating device.
したがって、圧延機の圧延能力よりも加熱炉の加熱能力が上回っていて、圧延能率が圧延機の圧延速度によって律されている状態、すなわち圧延律速の場合には、加熱炉のみで加熱するようにし、加熱炉の加熱能力よりも圧延機の圧延能力が上回っていて、圧延能率が加熱炉の加熱速度によって律されている状態、すなわち加熱律速の場合には、加熱炉と粗バー加熱装置とを用いて加熱するようにすることが、熱間圧延ライン全体の製造コストの面から有利である。 Therefore, when the heating capacity of the heating furnace exceeds the rolling capacity of the rolling mill, and the rolling efficiency is limited by the rolling speed of the rolling mill, that is, in the case of rolling rate limiting, heating is performed only in the heating furnace. In a state where the rolling capacity of the rolling mill exceeds the heating capacity of the heating furnace and the rolling efficiency is controlled by the heating speed of the heating furnace, that is, in the case of heating rate control, the heating furnace and the coarse bar heating device are It is advantageous from the viewpoint of manufacturing cost of the entire hot rolling line.
本発明は、上記の観点に基づいてなされており、前記の課題を解決するために、以下の特徴を有する。 The present invention has been made based on the above viewpoint, and has the following features in order to solve the above problems.
［１］粗圧延機と仕上圧延機との間に粗バー加熱装置が設置された熱間圧延ラインにおける加熱炉の燃焼制御方法であって、粗バー加熱装置を用いないことを前提とした場合の加熱炉からのスラブ抽出目標温度（最高抽出目標温度）と、粗バー加熱装置を最大限用いることを前提とした場合の加熱炉からのスラブ抽出目標温度（最低抽出目標温度）とを求め、当該２つのスラブ抽出目標温度を用いて加熱炉の炉温設定とスラブの抽出予定時刻設定を行うこととし、
加熱炉内の各スラブについて、加熱炉への装入時に、そのスラブに先行して加熱炉から抽出されるスラブの圧延所要時間からそのスラブの抽出予定時刻を求め、最高抽出目標温度から演算した炉内各制御帯の設定炉温と、設備制約による上限炉温と、スラブ品質制約による上限炉温との３つの炉温を比較した中で、最も低い炉温を炉温設定値として、前記抽出予定時刻におけるそのスラブの抽出予定温度を計算し、
前記スラブの抽出予定温度が前記最低抽出目標温度以上の場合は、前記３つの炉温の比較で決めた炉温設定値を最終的な設定炉温に決定して、前記抽出予定時刻に当該スラブを加熱炉から抽出し、
前記スラブの抽出予定温度が前記最低抽出目標温度未満の場合は、抽出予定温度の演算値が前記最低抽出目標温度以上となるまで抽出予定時刻を遅らせて再演算を繰り返し、抽出予定温度の演算値が前記最低抽出目標温度以上になった時の抽出予定時刻を変更後の抽出予定時刻とするとともに、前記３つの炉温の比較で決めた炉温設定値を最終的な設定炉温に決定して、前記変更後の抽出予定時刻に当該スラブを加熱炉から抽出することを特徴とする熱間圧延の加熱炉燃焼制御方法。
[1] A combustion control method for a heating furnace in a hot rolling line in which a coarse bar heating device is installed between a rough rolling mill and a finish rolling mill, assuming that the coarse bar heating device is not used Slab extraction target temperature from the heating furnace (maximum extraction target temperature) and slab extraction target temperature from the heating furnace (minimum extraction target temperature) assuming the maximum use of the coarse bar heating device, Using these two slab extraction target temperatures, set the furnace temperature of the heating furnace and the scheduled extraction time of the slab,
For each slab in the heating furnace, the instrumentation Nyutoki to the heating furnace, the extraction schedule time of the slab was determined and calculated from the maximum extraction target temperature from the rolling time required for the slab extracted from the heating furnace prior to its slab Among the three furnace temperatures of the set furnace temperature of each control zone in the furnace, the upper limit furnace temperature due to equipment restrictions , and the upper limit furnace temperature due to slab quality restrictions , the lowest furnace temperature is set as the furnace temperature set value, Calculate the planned extraction temperature of the slab at the scheduled extraction time,
When the planned extraction temperature of the slab is equal to or higher than the minimum extraction target temperature , the furnace temperature set value determined by comparing the three furnace temperatures is determined as the final set furnace temperature, and the slab is extracted at the scheduled extraction time. Extracted from the heating furnace ,
When the planned extraction temperature of the slab is lower than the minimum extraction target temperature, the recalculation is repeated by delaying the extraction scheduled time until the calculated extraction temperature is equal to or higher than the minimum extraction target temperature, and the calculated extraction temperature is calculated. Is set as the scheduled extraction time after the change, and the furnace temperature set value determined by comparing the three furnace temperatures is determined as the final set furnace temperature. Then, the heating furnace combustion control method of hot rolling , wherein the slab is extracted from the heating furnace at the scheduled extraction time after the change .
［２］前記最高抽出目標温度については、まず、同一炉に装入される各スラブについて最高抽出目標温度を求め、続いて、各スラブについて、そのスラブが加熱炉の制御帯の中央に位置した時に制御帯内に存在するスラブの最高抽出目標温度の平均値（移動平均値）を求め、その平均値をそのスラブの最高抽出目標温度とすることを特徴とする前記［１］に記載の熱間圧延の加熱炉燃焼制御方法。 [ 2 ] Regarding the maximum extraction target temperature, first, the maximum extraction target temperature is obtained for each slab charged in the same furnace, and then, for each slab , the slab is located at the center of the control zone of the heating furnace. seeking sometimes mean value of maximum extraction target temperature of the slab to be present in the control zone (moving average value), wherein the average value of its in [1], characterized in that the maximum extraction target temperature of the slab Furnace heating control method for hot rolling.
本発明に係る熱間圧延の加熱炉燃焼制御方法を用いることにより、熱間圧延ラインにおいて、粗バー加熱装置の使用を必要最小限度にして加熱エネルギーコストを抑制しながら、圧延能率の最大化を図ることができ、熱間圧延ライン全体としての製造コストの低減が可能となる。 By using the heating furnace combustion control method for hot rolling according to the present invention, in the hot rolling line, the use of a rough bar heating device is minimized and the heating energy cost is suppressed and the rolling efficiency is maximized. Therefore, the manufacturing cost of the entire hot rolling line can be reduced.
本発明の一実施形態を以下に述べる。 One embodiment of the present invention is described below.
この実施形態においては、まず、加熱炉からのスラブの抽出目標温度として、仕上圧延機出側目標温度又は仕上圧延機入側目標温度に対して、粗バー加熱装置による最大昇温を前提とした抽出目標温度（以下、最低抽出目標温度という）と、粗バー加熱装置を全く使用しないことを前提とした抽出目標温度（以下、最高抽出目標温度という）の２種類を求める。 In this embodiment, first, as the extraction target temperature of the slab from the heating furnace, it is premised on the maximum temperature rise by the coarse bar heating device with respect to the finishing mill exit side target temperature or the finishing mill entry side target temperature. Two types are obtained: an extraction target temperature (hereinafter referred to as the minimum extraction target temperature) and an extraction target temperature (hereinafter referred to as the maximum extraction target temperature) on the assumption that no coarse bar heating device is used.
次に、圧延能率が圧延機の圧延速度によって律されている圧延律速となっているのか、それとも、圧延能率が加熱炉の加熱速度によって律されている加熱律速となっているのかを調べる。 Next, it is investigated whether the rolling efficiency is a rolling rate controlled by the rolling speed of the rolling mill or the heating efficiency is controlled by the heating rate of the heating furnace.
それには、まず、加熱炉内の各スラブが、加熱炉抽出装置、粗圧延機、仕上圧延機、コイラ等によってコイルに圧延されるまでの、それぞれのスラブの圧延所要時間を求める。 For that purpose, first, the rolling required time of each slab until each slab in a heating furnace is rolled into a coil by a heating furnace extraction apparatus, a roughing mill, a finishing mill, a coiler, etc. is calculated | required.
これより、加熱炉内の各スラブの抽出予定時刻は、 From this, the scheduled extraction time of each slab in the heating furnace is
となる。ここで
Ｚ（ｎ）：抽出順がｎ本目のスラブの抽出予定時刻
Ｚ（０）：現在時刻
ｔ（ｉ）：抽出順がi本目のスラブの圧延所要時間
である。
It becomes. Here, Z (n): Extraction order is the scheduled extraction time of the nth slab Z (0): Current time t (i): The extraction order is the required rolling time of the ith slab.
そして、抽出予定時刻時の抽出予定温度を求める。現在時刻の炉内スラブ温度は、例えば、前記非特許文献１に記載されているスラブ温度計算方法を用いて求めることができるので、抽出予定時刻時の抽出予定温度は、現在時刻を起点とし、現在から抽出予定時刻までの炉温設定値を、最高抽出目標温度から演算した炉内各制御帯の設定炉温（各帯最高炉温）と、設備制約による上限炉温（設備制約上限炉温）と、スラブ品質制約による上限炉温（品質制約上限温度）とを比較した中で、最も低い炉温にして、前記と同じスラブ温度計算方法を用いて求めることができる。
Then, the scheduled extraction temperature at the scheduled extraction time is obtained. Since the slab temperature in the furnace at the current time can be obtained using, for example, the slab temperature calculation method described in
この抽出予定温度が、前記最高抽出目標温度より高い場合には、抽出予定時刻には最高抽出目標温度にまで加熱することが可能であり、圧延能率は圧延律速となっている。この場合には、適当な加熱炉の炉温設定によって、圧延能率を低下させることなく、また粗バー加熱装置を使うこともなく、仕上圧延に必要な抽出温度を得ることができる。 When this scheduled extraction temperature is higher than the maximum extraction target temperature, it is possible to heat up to the maximum extraction target temperature at the scheduled extraction time, and the rolling efficiency is the rolling rate limiting. In this case, it is possible to obtain an extraction temperature necessary for finish rolling without lowering the rolling efficiency and without using a coarse bar heating device by appropriately setting the furnace temperature of the heating furnace.
一方、抽出予定温度が、前記最高抽出目標温度より低い場合には、抽出予定時刻には最高抽出目標温度への加熱が不可能であるから、圧延能率は加熱律速となっている。 On the other hand, when the scheduled extraction temperature is lower than the maximum extraction target temperature, it is impossible to heat to the maximum extraction target temperature at the scheduled extraction time.
この時には、さらに、抽出予定温度を前記最低抽出目標温度と比較し、抽出予定温度が最低抽出目標温度以上の高い場合には、加熱炉による加熱不足分は粗バー加熱装置によって補うことが可能であるから、加熱炉内での加熱待ちは発生せず、圧延能率を低下させることはない。 At this time, furthermore, the extraction planned temperature is compared with the minimum extraction target temperature, and if the extraction planned temperature is higher than the minimum extraction target temperature, the heating shortage by the heating furnace can be compensated by the coarse bar heating device. Therefore, there is no waiting for heating in the heating furnace, and the rolling efficiency is not lowered.
もし、抽出予定温度が最低抽出目標温度を下回った場合には、粗バー加熱装置で加熱しても、仕上圧延に必要な温度を得ることができないので、加熱炉内で加熱待ちを行ってスラブを昇温させる。加熱待ちが発生した時には、加熱待ちを加味して抽出予定時刻を修正し、修正した抽出予定時刻における抽出予定温度が最低抽出目標温度以上となるように炉温設定値を定める。 If the planned extraction temperature falls below the minimum extraction target temperature, the temperature required for finish rolling cannot be obtained even with heating with a coarse bar heating device. Raise the temperature. When waiting for heating occurs, the scheduled extraction time is corrected in consideration of the waiting for heating, and the furnace temperature set value is determined so that the scheduled extraction temperature at the corrected scheduled extraction time is equal to or higher than the minimum extraction target temperature.
以上がこの実施形態における基本的考え方である。 The above is the basic concept in this embodiment.
次に、上記の基本的考え方に基づいて、この実施形態に係る加熱炉燃焼制御方法を行う場合の詳細な説明を、図１と図２を参照しながら行う。図１は、この実施形態におけるフローチャートであり、図２は、この実施形態における制御システムの構成を示している。 Next, based on the above basic concept, a detailed description of the case where the heating furnace combustion control method according to this embodiment is performed will be given with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a flowchart in this embodiment, and FIG. 2 shows the configuration of the control system in this embodiment.
図２に示すように、この実施形態における制御システムは、粗バー加熱装置加熱能力演算装置１１と、抽出目標温度演算装置１２と、圧延能率演算装置１３と、加熱炉燃焼制御装置１４と、加熱炉計器制御装置１５と、加熱炉抽出装置１６を備えている。
As shown in FIG. 2, the control system in this embodiment includes a coarse bar heating device heating
粗バー加熱装置加熱能力演算装置１１は粗バー加熱装置での最大加熱昇温量を演算し、その最大加熱昇温量等に基づいて、抽出目標温度演算装置１２が最高抽出目標温度と最低抽出目標温度を演算する。一方、圧延能率演算装置１３は、スラブの抽出予定時刻を演算する。加熱炉燃焼制御装置１４は、最高抽出目標温度と最低抽出目標温度及び抽出予定時刻に基づいて、加熱炉各帯の炉温設定値を演算する。加熱炉計器制御装置１５は、演算された各帯炉温設定値に基づいて、周期的に炉内温度対２３で炉内ガス温度及び炉内スラブ表面温度等を計測しながら、燃料ガス流量調整弁２１及び空気流量調整弁２２を調整・制御する。加熱炉抽出装置１６は、加熱炉計器制御装置１５からの抽出指令に基づいて、加熱炉からスラブを抽出する。
Coarse bar heating device heating
上記のように構成された制御システムによって、加熱炉燃焼制御装置１４が加熱炉の燃焼制御を行う手順を、図１に基づいて説明する。以下の説明及び図１では、各ステップをＳ１、Ｓ２・・のように記す。
A procedure in which the heating furnace
Ｓ１では、過去時刻のスラブ温度の実績を取り込む。 In S1, a record of the slab temperature at the past time is taken.
Ｓ２では、現在の炉内温度の実績を取り込む。 In S2, the actual results of the furnace temperature are captured.
Ｓ３では、過去時刻のスラブ温度の実績と、現在の炉内温度の実績から、現在時刻のスラブ温度を推定する。 In S3, the slab temperature at the current time is estimated from the past slab temperature record and the current furnace temperature record.
Ｓ４では、スラブ圧延能率演算装置１３が、加熱炉への装入時に、炉内の先行スラブの圧延所要時間に基づいて演算した抽出予定時刻と、抽出目標温度演算装置１２が当該材の仕上圧延機出側目標温度や仕上圧延機入側目標温度等に基づいて演算した最高抽出目標温度を取り込む。
In S4, the slab rolling efficiency calculation device 13 calculates the scheduled extraction time based on the required rolling time of the preceding slab in the furnace at the time of charging into the heating furnace, and the extraction target
Ｓ５では、周期的に計測された炉内ガス温度や炉内スラブ表面温度等を取り込みながら、炉内スラブ温度推定を逐次行い、抽出予定時刻に最高抽出目標温度となるよう、炉内スラブ搬送に合わせて炉内各帯の炉温設定値を演算する。 In S5, the furnace slab temperature is sequentially estimated while taking the periodically measured furnace gas temperature, furnace slab surface temperature, etc., and is transferred to the furnace slab so that the maximum extraction target temperature is reached at the scheduled extraction time. In addition, the furnace temperature set value for each zone in the furnace is calculated.
Ｓ６では、炉内各スラブの抽出予定時刻と最高抽出目標温度がそれぞれ異なることから、同じ制御帯にあるスラブ間に、必要な炉温の干渉、競合が生じる可能性があるので、最高抽出目標温度を確実に達成するために、もし、同じ制御帯にあるスラブが異なる設定炉温を必要とした場合には、高い方の炉温をその制御帯の設定炉温とする。 In S6, because the scheduled extraction time and the maximum extraction target temperature of each slab in the furnace are different, there is a possibility that necessary furnace temperature interference and competition may occur between slabs in the same control zone. In order to reliably achieve the temperature, if slabs in the same control zone require different set furnace temperatures, the higher furnace temperature is set as the set furnace temperature of the control zone.
Ｓ７では、Ｓ６で求めた各制御帯の設定炉温（最高炉温）と、設備制約による上限炉温と、品質制約による上限炉温を比較して、その中で最も低い炉温を設定炉温とする。 In S7, the set furnace temperature (maximum furnace temperature) of each control zone obtained in S6 is compared with the upper limit furnace temperature due to equipment restrictions and the upper limit furnace temperature due to quality restrictions, and the lowest furnace temperature among them is set. Let it be warm.
Ｓ８では、現在から抽出予定時刻まで各制御周期ごとに上記の設定炉温の計算を行い、求められた未来の炉温設定値を用いて、現在を起点にして抽出予定時刻における抽出予定温度を計算する。 In S8, the set furnace temperature is calculated for each control period from the present to the scheduled extraction time, and the estimated future temperature at the scheduled extraction time is determined from the present using the determined future furnace temperature set value. calculate.
Ｓ９では、Ｓ８で求めた抽出予定温度と、抽出目標温度演算装置１２が粗バー加熱昇温量等に基づいて演算した最低抽出目標温度とを比較する。
In S9, the extraction expected temperature obtained in S8 is compared with the minimum extraction target temperature calculated by the extraction target
ここで、Ｓ８で求めた抽出予定温度が最低抽出目標温度以上であればＳ１０に進む。 Here, if the extraction scheduled temperature calculated | required by S8 is more than the minimum extraction target temperature, it will progress to S10.
Ｓ１０では、Ｓ７で求めた設定炉温を最終的な設定炉温に決定する。そして、Ｓ４で取り込んだ抽出予定時刻に、当該スラブを加熱炉から抽出する。 In S10, the set furnace temperature obtained in S7 is determined as the final set furnace temperature. And the said slab is extracted from a heating furnace at the extraction scheduled time taken in by S4.
なお、その際、抽出予定温度が最高抽出目標温度より低い場合には、その不足分は粗バー加熱装置によって補われる。 At this time, if the planned extraction temperature is lower than the maximum extraction target temperature, the shortage is compensated by the coarse bar heating device.
一方、Ｓ９において、抽出予定温度が最低抽出目標温度を下まわった場合には、Ｓ１１に進む。 On the other hand, if the planned extraction temperature falls below the minimum extraction target temperature in S9, the process proceeds to S11.
Ｓ１１では、それまでの抽出予定時刻に、加熱待ち時間ΔＴを加えて、抽出予定時刻を変更する。 In S11, the extraction waiting time ΔT is added to the previous extraction scheduled time, and the extraction scheduled time is changed.
Ｓ１２〜Ｓ１６では、前述のＳ５〜Ｓ９と同様のステップを行う。 In S12 to S16, the same steps as S5 to S9 are performed.
そして、Ｓ１５で求めた抽出予定温度が最低抽出目標温度以上になるまで、Ｓ１１〜Ｓ１６のステップを繰り返し、抽出予定温度が最低抽出目標温度以上になれば、Ｓ１７に進む。 Then, steps S11 to S16 are repeated until the planned extraction temperature determined in S15 is equal to or higher than the minimum extraction target temperature. If the planned extraction temperature is equal to or higher than the minimum extraction target temperature, the process proceeds to S17.
Ｓ１７では、Ｓ１４で求めた設定炉温を最終的な設定炉温に決定する。そして、Ｓ１１で変更された抽出予定時刻に、当該スラブを加熱炉から抽出する。 In S17, the set furnace temperature obtained in S14 is determined as the final set furnace temperature. And the said slab is extracted from a heating furnace at the extraction scheduled time changed by S11.
なお、その際、抽出予定温度が最高抽出目標温度より低いので、その不足分は粗バー加熱装置によって補われる。 At that time, since the expected extraction temperature is lower than the maximum extraction target temperature, the shortage is compensated by the coarse bar heating device.
上記のようにして、この実施形態においては、まず、粗バー加熱装置を用いない場合を前提とした抽出目標温度を用いて加熱炉の炉温設定値を求め、その設定炉温で加熱すると、抽出予定温度が粗バー加熱装置を用いることを前提とした抽出目標温度に達しない場合に、抽出予定時刻を遅らせるようにしているので、むやみに粗バー加熱装置を用いず加熱エネルギーコストを最小化しながら、加熱炉での加熱待ちを少なくして、圧延能率の最大化を図ることができ、熱間圧延ライン全体としての製造コストの低減を可能としている。 As described above, in this embodiment, first, the furnace temperature setting value of the heating furnace is obtained using the extraction target temperature based on the assumption that the coarse bar heating device is not used, and when heated at the set furnace temperature, When the planned extraction temperature does not reach the target extraction temperature based on the assumption that a coarse bar heating device is used, the planned extraction time is delayed, so the heating energy cost is minimized without using the coarse bar heating device. However, the waiting time in the heating furnace can be reduced to maximize the rolling efficiency, and the manufacturing cost of the entire hot rolling line can be reduced.
なお、この実施形態において、最高抽出目標温度については、同一炉に装入されるスラブについての移動平均値を用いることが好ましい。平均化の対象となる前後スラブの本数は、加熱炉の制御帯の炉長方向の大きさとほぼ同一とするのがよい。例えば、一つの制御帯の大きさが炉長方向で１０ｍの場合には、スラブ幅で前後５ｍ内にあるスラブについて移動平均とするのがよい。なぜなら、これら前後５ｍのスラブは炉内で互いに加熱制御において干渉するために、あらかじめ目標温度の決定時に移動平均によって干渉を考慮したものとすることで、炉温設定時に実現困難な抽出目標温度となることを回避できる。移動平均化では、重み付けをしてもよい。 In this embodiment, it is preferable to use a moving average value for slabs charged in the same furnace for the maximum extraction target temperature. The number of front and rear slabs to be averaged is preferably substantially the same as the size in the furnace length direction of the control zone of the heating furnace. For example, when the size of one control zone is 10 m in the furnace length direction, a moving average may be used for slabs having a slab width within 5 m forward and backward. Because these slabs of 5 m before and after interfere with each other in the heating control in the furnace, the extraction target temperature which is difficult to realize at the time of setting the furnace temperature is determined by considering the interference by the moving average when the target temperature is determined in advance. Can be avoided. In the moving averaging, weighting may be performed.
本発明の効果を確認するために、本発明の加熱炉燃焼制御方法を用いた場合と前記特許文献３に記載の従来技術を用いた場合との比較を行った。
In order to confirm the effect of the present invention, a comparison was made between the case where the heating furnace combustion control method of the present invention was used and the case where the conventional technique described in
図３は、従来技術を用いた比較例である。図３（ａ）は、横軸に、加熱炉からのスラブの抽出順、縦軸に、各スラブの抽出目標温度（粗バー加熱を使用しない場合の抽出目標温度を意味する）、抽出温度実績、待ち無し抽出予定温度（加熱炉で待ち時間無しとしたときの加熱予定温度を意味する）、粗バー加熱装置出力を示したものであり、図３（ｂ）は、その際の加熱待ち時間を示したものである。 FIG. 3 is a comparative example using the prior art. In FIG. 3 (a), the horizontal axis represents the slab extraction order from the heating furnace, the vertical axis represents the extraction target temperature of each slab (meaning the extraction target temperature when coarse bar heating is not used), and the actual extraction temperature. , No waiting waiting extraction temperature (meaning heating expected temperature when there is no waiting time in the heating furnace), coarse bar heating device output, FIG. 3 (b) shows the heating waiting time at that time Is shown.
従来技術では、抽出目標温度に基づき、エネルギーコストを最小にするための加熱炉抽出温度（図３（ａ）中の抽出温度実績に該当）を算出、設定し、その温度まで加熱炉において加熱を行い、抽出目標温度に対して抽出温度実績が不足する温度は粗バー加熱を行うようにしている。したがって、図３（ａ）中で、待ち無し抽出予定温度が抽出温度実績を下回っている場合には、抽出温度実績に達するまで加熱炉での待ち時間が発生することになる。その結果として、発生する加熱待ち時間は、図３（ｂ）の通りである。 In the prior art, based on the target extraction temperature, the heating furnace extraction temperature (corresponding to the actual extraction temperature in FIG. 3A) for minimizing the energy cost is calculated and set, and the heating furnace is heated to that temperature. The temperature at which the actual extraction temperature is insufficient with respect to the target extraction temperature is subjected to coarse bar heating. Therefore, in FIG. 3A, when the scheduled extraction temperature without waiting is lower than the actual extraction temperature, a waiting time in the heating furnace occurs until the actual extraction temperature is reached. As a result, the generated heating waiting time is as shown in FIG.
図４は、本発明の加熱炉燃焼制御方法を用いた実施例である。図４（ａ）は、横軸に、加熱炉からのスラブの抽出順、縦軸に、各スラブの最高抽出目標温度、最低抽出目標温度、待ち無し抽出予定温度（加熱炉で待ち時間無しとしたときの加熱予定温度を意味する）、粗バー加熱装置出力を示す。ここで、最高抽出目標温度は、粗バー加熱装置を全く使わない場合の抽出目標温度であり、図３（ａ）における抽出目標温度と一致する。最低抽出目標温度は、粗バー加熱装置を最大能力で使用した場合の抽出目標温度である。図４（ｂ）は、その際の加熱待ち時間を示したものである。 FIG. 4 shows an embodiment using the heating furnace combustion control method of the present invention. In FIG. 4 (a), the horizontal axis indicates the slab extraction order from the heating furnace, and the vertical axis indicates the maximum extraction target temperature of each slab, the minimum extraction target temperature, and no waiting extraction scheduled temperature (with no waiting time in the heating furnace. It means the expected heating temperature at the time of heating), and shows the output of the coarse bar heating device. Here, the maximum extraction target temperature is the extraction target temperature when no coarse bar heating device is used, and coincides with the extraction target temperature in FIG. The minimum extraction target temperature is the extraction target temperature when the coarse bar heating apparatus is used at the maximum capacity. FIG.4 (b) shows the heating waiting time in that case.
従来技術を用いた比較例では、図３（ｂ）に示すように、圧延順１３番〜１７番、３７番〜４６番のスラブで、抽出予定時刻に抽出目標温度に達せず、合計で１２０５秒の加熱待ちが発生している。 In the comparative example using a prior art, as shown in FIG.3 (b), it is slab of rolling order 13th-17th, 37th-46th, does not reach extraction target temperature at extraction scheduled time, and is total 1205 Waiting for heating for 2 seconds.
これに対して、本発明の実施例では、図４（ｂ）に示すように、圧延順１３番〜１７番のスラブで、待ち無し抽出予定温度が最高抽出目標温度を下回っているものの、最低抽出目標温度を上回っているため、粗バー加熱装置による加熱によって加熱炉での加熱能力不足を補うことができ、加熱炉での加熱待ちは発生せず、圧延能率の低下にはなっていない。ただし、圧延順４４〜４６番のスラブでは、待ち無し抽出予定温度が最低抽出目標温度を下回っているため、粗バー加熱装置を最大能力で使用しても、最終的な目標温度に達せず、加熱炉で最低抽出目標温度まで加熱するため、加熱待ちが発生している。 On the other hand, in the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4 (b), in the slabs in the rolling order Nos. 13 to 17, the no-wait extraction planned temperature is lower than the maximum extraction target temperature, Since the temperature exceeds the extraction target temperature, the heating by the coarse bar heating device can compensate for the lack of heating capacity in the heating furnace, no waiting for heating in the heating furnace occurs, and the rolling efficiency is not lowered. However, in the slabs of rolling order Nos. 44 to 46, because the no waiting extraction scheduled temperature is lower than the minimum extraction target temperature, even if the coarse bar heating device is used at the maximum capacity, the final target temperature is not reached, In order to heat to the minimum extraction target temperature in a heating furnace, there is a waiting for heating.
図５は、その加熱待ちが発生した圧延順４４番のスラブの抽出温度実績と、抽出予定時刻、加熱待ち時間との関係を示したものである。このスラブは、設定炉温を設備能力上限の１２５０℃とするものの、抽出予定時刻に最低抽出目標温度に達することができない。そのため、加熱待ちを行ってスラブの加熱時間を延長して、最低抽出目標温度に達した後、抽出している。なお、このスラブは、加熱炉から抽出された後、粗バー加熱装置による最大加熱によって所望の仕上圧延機出口温度が確保される。 FIG. 5 shows the relationship between the actual extraction temperature of the rolling slab No. 44 in the rolling order, the scheduled extraction time, and the heating waiting time. This slab has a set furnace temperature of 1250 ° C., the upper limit of the equipment capacity, but cannot reach the minimum extraction target temperature at the scheduled extraction time. Therefore, it waits for heating, extends the heating time of the slab, and performs extraction after reaching the minimum extraction target temperature. In addition, after this slab is extracted from a heating furnace, desired finishing mill exit temperature is ensured by the maximum heating with a rough bar heating apparatus.
以上の結果、本発明の実施例では、加熱待ち時間の合計は１１４秒であり、比較例に比べて非常に少ない。 As a result, in the example of the present invention, the total heating waiting time is 114 seconds, which is very small compared to the comparative example.
前述したように、加熱待ち時間とは、熱間圧延ラインが次材の圧延準備が完了しているにもかかわらず、加熱炉においてスラブが抽出目標温度に達していないために、そのスラブの加熱完了を待つ時間のことであり、この加熱待ち時間の発生は圧延能率の低下を招くので、建設費用が１０００億円を超える熱間圧延ラインにおいては、大きな問題である。 As described above, the heating waiting time is the heating of the slab because the slab has not reached the extraction target temperature in the heating furnace even though the hot rolling line is ready to roll the next material. This is the time to wait for completion, and the occurrence of this heating waiting time causes a reduction in rolling efficiency, and is therefore a major problem in a hot rolling line whose construction cost exceeds 100 billion yen.
したがって、本発明の実施例で示したように、加熱待ち時間を低減して圧延能率を維持することの効果は極めて大きい。 Therefore, as shown in the examples of the present invention, the effect of maintaining the rolling efficiency by reducing the heating waiting time is extremely large.
１１ 粗バー加熱装置加熱能力演算装置
１２ 抽出目標温度演算装置
１３ 圧延能率演算装置
１４ 加熱炉燃焼制御装置
１５ 加熱炉計器制御装置
１６ 加熱炉抽出装置
２１ 燃料ガス流量調整弁
２２ 空気流量調整弁
２３ 炉内温度対
DESCRIPTION OF
Claims (2)
加熱炉内の各スラブについて、加熱炉への装入時に、そのスラブに先行して加熱炉から抽出されるスラブの圧延所要時間からそのスラブの抽出予定時刻を求め、最高抽出目標温度から演算した炉内各制御帯の設定炉温と、設備制約による上限炉温と、スラブ品質制約による上限炉温との３つの炉温を比較した中で、最も低い炉温を炉温設定値として、前記抽出予定時刻におけるそのスラブの抽出予定温度を計算し、
前記スラブの抽出予定温度が前記最低抽出目標温度以上の場合は、前記３つの炉温の比較で決めた炉温設定値を最終的な設定炉温に決定して、前記抽出予定時刻に当該スラブを加熱炉から抽出し、
前記スラブの抽出予定温度が前記最低抽出目標温度未満の場合は、抽出予定温度の演算値が前記最低抽出目標温度以上となるまで抽出予定時刻を遅らせて再演算を繰り返し、抽出予定温度の演算値が前記最低抽出目標温度以上になった時の抽出予定時刻を変更後の抽出予定時刻とするとともに、前記３つの炉温の比較で決めた炉温設定値を最終的な設定炉温に決定して、前記変更後の抽出予定時刻に当該スラブを加熱炉から抽出することを特徴とする熱間圧延の加熱炉燃焼制御方法。 A heating furnace combustion control method in a hot rolling line in which a coarse bar heating device is installed between a rough rolling mill and a finish rolling mill, assuming that the coarse bar heating device is not used. Slab extraction target temperature from the furnace (maximum extraction target temperature) and the slab extraction target temperature (minimum extraction target temperature) from the heating furnace assuming the maximum use of the coarse bar heating device. Use the slab extraction target temperature to set the furnace temperature of the heating furnace and the scheduled extraction time of the slab,
For each slab in the heating furnace, the instrumentation Nyutoki to the heating furnace, the extraction schedule time of the slab was determined and calculated from the maximum extraction target temperature from the rolling time required for the slab extracted from the heating furnace prior to its slab Among the three furnace temperatures of the set furnace temperature of each control zone in the furnace, the upper limit furnace temperature due to equipment restrictions , and the upper limit furnace temperature due to slab quality restrictions , the lowest furnace temperature is set as the furnace temperature set value, Calculate the planned extraction temperature of the slab at the scheduled extraction time,
When the planned extraction temperature of the slab is equal to or higher than the minimum extraction target temperature , the furnace temperature set value determined by comparing the three furnace temperatures is determined as the final set furnace temperature, and the slab is extracted at the scheduled extraction time. Extracted from the heating furnace ,
When the planned extraction temperature of the slab is lower than the minimum extraction target temperature, the recalculation is repeated by delaying the extraction scheduled time until the calculated extraction temperature is equal to or higher than the minimum extraction target temperature, and the calculated extraction temperature is calculated. Is set as the scheduled extraction time after the change, and the furnace temperature set value determined by comparing the three furnace temperatures is determined as the final set furnace temperature. Then, the heating furnace combustion control method of hot rolling , wherein the slab is extracted from the heating furnace at the scheduled extraction time after the change .
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