JPS58199815A - 加熱炉の炉温制御方法 - Google Patents

加熱炉の炉温制御方法

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JPS58199815A
JPS58199815A JP8163282A JP8163282A JPS58199815A JP S58199815 A JPS58199815 A JP S58199815A JP 8163282 A JP8163282 A JP 8163282A JP 8163282 A JP8163282 A JP 8163282A JP S58199815 A JPS58199815 A JP S58199815A
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furnace
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temp
furnace temperature
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Tomio Yamada
富美夫 山田
Hisashi Ezure
江連 久
Kenji Ueda
植田 憲治
Shinichiro Muto
武藤 振一郎
Natsuki Saikawa
斉川 夏樹
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JFE Steel Corp
Toshiba Corp
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Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Kawasaki Steel Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D11/00Process control or regulation for heat treatments

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  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Control Of Heat Treatment Processes (AREA)

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】 a 技術分野 本発明は、スラブ等の被加熱材料を加熱する加熱炉O炉
温制御方法(二係り、41に、被加熱材料の抽出時の上
衣面温表と下表面温度との@直筆を所定の値に確保する
加熱炉の炉温制御方法毫二関する40である。
b Il未技術 以下のit明鑑二警て加熱炉は連続スラブ加熱炉を対象
ζ二して11I!明し、被加熱材料を単にスラブと呼ぶ
ことにする。
連続加熱炉では、少ないエネルギー消費の4とで、−5
oda量を確保し、スラブを後工程(二速した抽出目標
温度(一般伸ス2プ平均謔kを対象もニしている)(二
重熱することが目的である。
第illは、代潤的なスラブ加熱炉を示した構成園で、
スラブlは挿入口3から抽出口4まで、予#&MH&、
加島帯ゐ、均熱I Ill@を矢印り方向シニ通過する
関(二重II/にされ、抽出目liI温度して抽出され
る。沓蕾O炉温−k)/チー5で各帯の炉温は、炉温制
御装置60よp、バーナ2を操作し、オペレータの設定
値%、、、t 4−なるよう制御される。ただし***
では、均熱帯Hc(二ついてのみ詳細に示してあp、予
熱帯ム、bA熱帯画は省略しである。通常、スラブが加
熱炉から抽出される時にはスラブ厚み方向仁温度分布を
もち、スラブのp面温度と内部温度とは異なる。
第2図はスラグ−の厚み方向の温度分布を示した園で、
同図(alは上部と下部が対称に焼かれた場合であり、
同図(b)は、上部を下部より高温で加熱した場合で、
上衣面温度が下表面温度より^くなっている。たにし、
′!Is2図(”is (blいずれの場合もスラブ平
均温度は等しい例を示している。
通常の操業では抽出時のスラブ内部の温度分布は、はと
んど炉の抽出口(二近い位置に在かしている時4;、炉
から受けた伝熱量で決まる。即ち、第1図の均熱帯Hc
の上部と下部の炉温設定値で抽出時のスラブ温度分布が
決まる。
先に述べたよう(二、恢工程の関連で抽出時のスラブは
、通常、平均温度を対象にシて、6帝の上部と下部の炉
温を設定している。ところが、11N2図tb>に示す
よう(二、スラブ平均温度が同じでも、上表面と下表面
の温度差が大、きく異なる場合かあ”□;□・・す る。このよう(:、上表面と下表面の温度差が大きくな
ると、後工程の圧延C二支障をきたす。即ち、上下表面
の温度差が大きいスラブを圧延すると、圧延後のスラブ
が上−二反ったp、下に反ったシして、操業に悪影曽を
及ぼす一般に、上下表面温度差はある所定の値(=保つ
よう(二重熱することが望ましい。
従来、上下表面1lIi嵐農な保つために、オペレータ
の経、噴と勘(二基づいて上部あるいは下部の炉温を設
定していた。あるいは儂準操業として、上部炉温と下部
炉温と(ニ一定の差を設けて設定した9上郁炉温と下部
炉温との比が一定値になるよう紋足していた。
このような従来の方法では、スラブへの伝熱瀘ヤ現状の
スラブ平均温度な正確(=把握していないため亀;自ず
と眼界があり、n度よく、所定の上下表面温度差を得る
ことが困−であった。近年、計算機の普及によp1加熱
炉システムにも計算機が導人畜れるよう(二なp、時々
刻々のスラブ温度の計算をはじめ゛・所y、2.xう′
温度を得るため0設定炉温O1t算等、複雑な演算処理
が可能(二なった。
am@の目的 本!ii明は、上記の点部;鑑み、スラブの抽出目標I
i度を確保し、且つ、抽出時の上下表面温度差を所定の
値(二確保する炉温を計算機≦二より、積度よく設定す
る加熱炉の炉温制御方法を提供するのが目的である。
d 発−の方法 令、43図の力日熱モデル図(二示すよう櫨二、スラブ
厚りのスラブ1を上部と下部の両方向から加熱する場合
を考える。現任時刻t0から、一定時間Δを後の時刻(
to+Δt)の間の上部炉温を0.91、下部炉温をθ
、−とし、この間鴫二上部炉温からスラブへの伝熱量t
1、下部炉温からスラブへの伝熱量fhを受けて、スラ
ブlはスラブ平均温&#M(t・)からスラブ平均ff
1度θi+(to+Δt)l二重熱される。
このときスラブ平均IL II ’M (to + 八
t )は周知の式を用いて #M (to +Δ1)=  6M (to) ”  
c ];;;]i;; (tm ” t+ )Δt ・
・・・・・ (1)ただし、C:比熱(Keal/Kg
”O)ρ:密度(Kg/mす hニスラブ厚(m) と表わされる。一定時間Δtは、通常、スラブの抽出間
隔11にと考えてよい。
このと龜、一定時間Δを後の上表面温良01.。
(t・+Δt)は熱伝導解析(=より、スラブ平均温度
$m(t・+Δt)と上部伝熱量りを用いて’a、5C
to+Δt)−tm(io+Δt ) + kStvI
  ・・・・・・(2)ただし、k1ニスラブ(二よっ
て決まる定数と表わすことかで龜る。同様−二、下表面
11度01.皇(−十Δt)はスラブ平均温度〜(to
+Δt)゛と下部伝熱量を鳳を用いて ’a、 s (to+Δ1)=  〜(to+Δt)+
ktlh   ・・・・・・ (3)と表せる。
$48は、一定時間Δt&二変比変化スラブ平均温度C
と上表面温度Aと下表面温度Bを示したものである。上
表面ILII人は上部伝熱量りを受けて上昇し、下表量
温度1は下部伝鴎量りを受けて上昇していく様子を示し
ている。このとき、スラブ平均一度Cは、上部と下sの
両方から伝鶴な受けて、弗4図のように変化する ここで、+IL、 (2)、 (31式より、上部伝熱
量りと下部伝熱*hは t−((’@(to+Δt> 5.(to)) OA 
+g1)・−・(4)2              
      Δtk鳳cJIh  Δθ tl=−Σ〔(0M(t0+Δt)−0M(荀)囚−]
−〕・・・(5)と弐わすことができる。上式のΔθm
、+ilはΔθs、ml ” l、s (to+Δt)
−θM、 I (jO+Δt)・・曲(61で、上表面
温度と下表面温度の温度差である。
一方、炉からスラブへの輻射伝熱量tを5考えるト、輻
射伝熱量tは、ステファン・ボルツマンの法則から、炉
温0、とスラブ表面温度0.を用いてt=*g((θ、
+273>’−(θ、+27a))   ・曲(7)た
だし、Cニステンアイ、・ボルツマン定数g:@射皐 θ、+273 :炉温の絶対温度(0K)#、+273
 ニス2ブ真面の絶対温J[(”K)(至)式は、炉温
#1とスラブ表面温度−・の間の輻射に注■し要式で6
為が、通常の加熱炉操業を考えると、表−11度−・の
かわりに1スラブ平均温度−を用−た次式で、精度の喪
い近似で伝熱量がが計算できるととをシキエレーシ冒ン
で明らかにした。
すなわち、スンプ平均温度#誠を用いた伝熱量の弐社 Yr=e#(et+273)’ (#ll+273)’
)(1−kg)    ・・曲(8)えだし、k黛ニス
ラブの種類と平均温度で決まる定数で表わせる。
本発明は、上式の関係を応用し、(83式に上部炉温#
いとスラブ平均温度am(t・)を代入すると上部伝熱
量を−は Lm−g((Ig、−+z7s)’−(1m(to)→
−273)’)(1−kg)・・・・・・(9) と表わせる。同様に、下部伝熱量汐1は下部炉温#6−
とスラブ平均温度#幀t・)を用いてlx=#g ((
#%t+273ドー(1M(to)+2731’)(1
−km)  −<10と表わせる。
従って(4)、(9)式より上部伝熱量トを消去すると
”((am(1g−)wt )−1M(to) 司参+
 ? )1 一σ−((#%−+273)’ (1M(to)+27
3)’)(1−km)   ’−as又、(5)、 0
1式より下部伝熱量を鳳を消去すると)〔(岬0)匈)
−0舅(to))醤−ベト〕−#g ((e喀、+27
3 )4  (0M(to)+27!l)’)(1km
)      =#となる。
α幻、(2)式は、現在時刻toにおけるスラブ平均温
度am (to)と一定時間Δを後のスラブ平均温[k
(t・+Δt)と上下表面温度差dへ−1と上部炉温0
−及び下部炉温#%lの関係を示している。
この関係を利用すれば、現在時刻にスラブ平均温度−M
(to)のスラブを一定時間ΔtilK目標の平均温度
am、 IIFに加熱し、一定時間Δを後の上下表面温
度差を」s、mayにしたいとき、上部と下部の設定す
べき炉温は、それぞれae、oa式を解いて求めること
ができる。
通常の操業では抽出時のスラブ内部温度分布は、はとん
ど抽出口に近い位置に在炉しているときに、炉から受け
た伝熱量できまる。従って、後工程の圧延を支障なく行
なうため、抽出時のスラブ上下表面温度差を所定の値に
確保する場合には、抽出口に近いスラブを対象に均熱帯
IQ7)上部炉温と下部炉温の設定を行なえばよいこと
になる。
今、抽出口に近い位置に在炉しているスラブを対象に考
える。現状時刻toでの対象スラブの平均温度を0M(
to)とし、一定時間Δを後の時刻(to−hat)で
抽出されるとすると、上述の110式に対象スラブの平
均温度θM(to)と抽出時の抽出目標温度θM、l計
 と抽出時の所定の上下表面温度差ms、marを代入
して式を変形した0式にて、θ11−を算用すれば設定
す同様にして、下部炉温設定値041は、(ロ)式に対
象スラブの平均温度6M(to)と抽出目標温WL0I
IIIl■νと所定の上下表面温度差da、marを代
入して式を変形した次式で求まるととKなる。
すなわち、0壕式及び0.9式に基づいて算出した上部
炉温θ町・と下部炉温θ4】を時刻1.に加熱炉に設定
すれば対象スラブの抽出時(t(1−)xi )の平均
温度0賛(to−1−at)を抽出目標温塵0残重冨V
に確保し巨つ上下表面温度差Δθ・、・1(to刊、t
)を所定の値Δθ−,IIFに保つことができる。
e 実施例 第5図に本発明による加熱炉の炉温制御方法の一実施例
を示す。Gは、本i明の起動信号で、抽出信号を使用し
ても、−一定周期信号でも良い。0の起動がかかると、
まずスラブ温度演算装[10で、現在時刻1oでの対象
スラブ平均温度#M(to)を計算する。このスラブ平
均温度#m(t・)は周知のフーリエ熱伝導方程式を計
算機による数値計算可能な形にして、挿入時刻から現在
時刻toまで時々刻々計算することが可能である。この
ような計算機の演算・記憶機能によシ、在炉する任意ス
ラブの温fを正確に把握することができる。
次に、スラブ温度演算装置1oから出方するスラブ平均
温度h(t・)と、外部から与えられる抽出■標温変&
4a緒と所定の上下表面温度差Δへ鳳冨1がら、上部の
炉温設定値#4・を上部炉温設定値演算装置21で計算
する。この計算は0式にて行なう。
この結果、上部炉温センサー51の値が炉温設定値#4
mgなるように、上部炉温制御装量31によ〉、上部バ
ーナ41が調節される。
同II!に、下部炉温の設定が行なわれる、すなわち、
スラブ温度演算装置10から出力するスラブ平均温度#
M(to)と外部から与えられる抽出目標温lIへ諧と
所定の上下表III温度差」ψ履1から、下部炉温設定
値θ〜1を下部炉温設定値演算装置22で計算する。こ
の計算はα◆式にて行なう、さらに、−下部炉温センt
−52の値が炉温設定値#41になるように1下部炉温
制御iI懐置32によ〉、下部バーナ42が調節される
f 発明の効果 本発!JIIKよる加熱炉の炉温制御方法によれば、抽
出口に近いスラブの平均温度を抽出時に、抽出目標温度
に焼き上げ、且つ、上表面温度と下!I!!面温度との
温度差を所定の値に確保することがで龜、従来のオペレ
ータによる炉温設定と異なシ、計算機によろ時々刻々の
スラブ温度の計算や炉−温設定を行なうもので、極めて
精度の嵐い設定が可能で、上下表面温度差の影411に
よる圧部時の反りを抑え、品質が曳く安定し念操檗が期
待できる加熱炉の炉温制御方法を提供する仁とができる
【図面の簡単な説明】
第1図は代表的な連続加熱炉の構成図、第2図はスラブ
内厚み方向の温度分布図、第3図社スラブが加熱される
ときの加熱モデル図、@4図はスラブ温g’tyv時間
に対する温寂質化図、第5図は本発明による加熱炉の炉
温制御方法の一実施例の構成図である。 1・・・・・・スラブ 2・・・・−・バーナ 3・・・・・・挿入口 4・・・・・備出口 5−・・・・す温センサー 6・・・・・・炉温制御装置 G・・・・・・超勤信号 lO・・・・・・スラブ温度演算装置 21.22−・・・・・上部、下部炉温設定値演算装置
31.32−・・・・・上部・下部炉温制御装置4f、
42・・・・−・上部・下部バーナ51、52・・・−
・上部・下部炉温センサー(731γ)代理人弁理士 
則 近 憲 佑(ほか1名)第3図 第4図 ス

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 被加熱材料を上部と下部から加熱する加熱炉の炉温制御
    方法仁於て、IiI記加熱炉の上部炉温と下部炉温な制
    御する夫々の炉温制御装置を具備し、現在時刻1;於る
    前記被加熱材料の平均温度と、抽出時刻6;於る前記被
    加熱材料の目標平均温度と、抽出時X1l(二於る前記
    被加熱材料の上部と下部の目標表面温度差とから定まる
    所定の値の上部炉温基準と下部炉温基準を前記夫々の炉
    温制御装置の炉温基準とし、前記上部炉温と下部炉温を
    前記上部炉温基準と下部炉温基準に等しく制御すること
    を特徴とする加熱炉の炉−温制御方法。
JP8163282A 1982-05-17 1982-05-17 加熱炉の炉温制御方法 Granted JPS58199815A (ja)

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JP8163282A JPS58199815A (ja) 1982-05-17 1982-05-17 加熱炉の炉温制御方法

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JP8163282A JPS58199815A (ja) 1982-05-17 1982-05-17 加熱炉の炉温制御方法

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JPS58199815A true JPS58199815A (ja) 1983-11-21
JPH0217609B2 JPH0217609B2 (ja) 1990-04-23

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6196035A (ja) * 1984-10-15 1986-05-14 Kawasaki Steel Corp 連続加熱炉の炉温設定方法
JPH02205621A (ja) * 1989-02-02 1990-08-15 Toshiba Corp 温度制御装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6196035A (ja) * 1984-10-15 1986-05-14 Kawasaki Steel Corp 連続加熱炉の炉温設定方法
JPH0361726B2 (ja) * 1984-10-15 1991-09-20 Kawasaki Seitetsu Kk
JPH02205621A (ja) * 1989-02-02 1990-08-15 Toshiba Corp 温度制御装置

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