JPS5941489B2 - 多帯式連続加熱炉の炉温修正量設定方法 - Google Patents

多帯式連続加熱炉の炉温修正量設定方法

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JPS5941489B2
JPS5941489B2 JP54083317A JP8331779A JPS5941489B2 JP S5941489 B2 JPS5941489 B2 JP S5941489B2 JP 54083317 A JP54083317 A JP 54083317A JP 8331779 A JP8331779 A JP 8331779A JP S5941489 B2 JPS5941489 B2 JP S5941489B2
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furnace
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heated
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喜弘 山口
一郎 小久保
篤男 水田
隆一 石田
朗紀 大友
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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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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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Control Of Heat Treatment Processes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、多帯式連続加熱炉の温度制御を行なう際の炉
温修正量設定方法に関する。
多帯式連続加熱炉は、通常予熱帯、加熱帯、均熱帯より
成り、該加熱炉の主目的は、スラブ等の鋼片(被加熱体
)を圧延するに充分な所定温度まで加熱することであり
、同時に、圧延能力を充分に発揮させる即ち圧延ライン
を停止させることなく鋼片を圧延機へ供給できるように
操業することが重要である。
ところが、実操業において、加熱炉内に装入される鋼片
(被加熱体)は種々のサイズのものであり、各々につい
て所定の必要温度がある為に、各各を個別に温度管理す
ることが困難であると共に、圧延ピッチに応じて鋼片を
抽出すれば、鋼片サイズにより、加熱の過不足を生じる
ことになる。
実際の炉温制御にあっては、装入側帯(予熱帯)炉温を
低く、抽出側帯(均熱帯)炉温を高くするような炉温設
定を採用してはいるものの加熱過剰を許容し、加熱不足
を防ぐように、各相において最も加熱されにくい鋼片を
対象として炉温制御しており、この為に燃料原単位をさ
ほど低下できないという問題が生じている。
近年、連続加熱炉制御に関して種々の提案がなさねてい
る。
例えば、特公昭49−29403号公報では、炉内各鋼
片について平均温度を求め、該温度と設定温度との偏差
に、その炉内位置によって重みを加えて、これらを組合
せて性能指数を求め、該性能指数の大きさによって加熱
手段を制御する方法が公知であるが、この方法では、上
記温度偏差の大小に拘らず、炉内位置によって重みを変
えている即ち各帯出口に近い方の鋼片の温度偏差により
大きな重みを加える手段を採っているが、加熱炉内のス
ラブ温度を制御するような場合、時定数が大きいので現
時点の偏差のみによる制御ではあまり好ましくなく予測
制御が好ましい。
又、特公昭51−30526号公報では、各帯内各鋼片
について必要炉内温度を求め、該必要炉内温度群の中よ
り各帯毎に1つを選定して代表炉内温度を決定して温度
制御する方法、より詳しくは、加熱炉を損傷させない温
度、鋼片の表面を溶損させない温度、鋼片の品質上決ま
る温度の制限を付して決定し、又、必要炉内温度群が制
限温度以下である場合は、最も高い温度を代表温度に選
定する方法が公知であるが、この方法では圧延作業との
関係を考慮しており、生産性低下の問題はないが、特に
負荷が大きい帯でのこの制御方法は炉温変更および燃料
変化が大きく、実際の操業上の誤差および燃焼の安定性
から問題があり、しかも、上記温度制限の下で最も加熱
されにくいものに対応して温度制御している為に、燃料
原単位の低減は計れないのである。
従来の加熱炉制御において生産性の安定、品質の安定の
面ではある程度改善されてはいるものの、上記したよう
に、この温度制御に係る燃料コストの問題即ち燃料原単
位の低減問題については依然として解決されていないの
が現状である。
本発明は上記問題点に鑑み、燃料原単位を低減し、しか
も生産性の安定、品質の安定を計る温度制御を行なう為
の炉温修正量を決定する方法を提供するものであって、
その特徴とするところは、多帯式連続加熱炉の各帯内に
位置する各被加熱体の温度を、その帯内の雰囲気温度と
、炉特性と、その被加熱体の熱特性、熱履歴とから求め
ると共に、各被加熱体の各帯内残り滞留時間を、その被
加熱体の位置、その被加熱体より抽出方向前方の被加熱
体の位置、抽出ピッチから求め、各被加熱体の各々につ
いて各相の炉温修正量△Tliを、その被加熱体のその
帯における出口目標温度と、前記被加熱体温度と、前記
残り滞留時間と、その帯内の雰囲気温度とから求めて、
各相における炉温修止量△Tlを決定する方法において
、各被加熱体についての各帯炉温修正量△Tliに対し
て重み係数Wliを定めて、 (但し、nはl帯における被加熱体の個数)により、各
相における炉温修正量△Tlを決定するところ、並びに
、各被加熱体についての各帯炉温修正量△Tliに対し
て重み係数W11を、その重み勾配α(−d’Mi/d
△Tli )を装入側帯で小さく抽出側帯で大きくする
ように定め、 (但し、nはl帯における被加熱体の個数)により、各
相における炉温修正量△Tlを決定するところにある。
すなわち、本発明は、まず各帯内における各鋼片の温度
を求めると共に、各鋼片の各帯内での残り滞留時間を求
め、該鋼片温度、残り滞留時間から、各鋼片が各帯出口
で所定温度になるには炉温をどの程度修正すればよいか
を求め、該修正量の大小により重みを加えて、加重平均
したものを各相の炉温修正量とするものであり、さらに
、各相によって(加熱炉の装入側から抽出側のどの帯に
位置するかによって)重みの加え方を変化させようとす
るものである。
以下、本発明を詳説する。
まず、各帯内における各鋼片の温度計算の一例について
説明すると、炉内各鋼片温度Uiは周知の一次元前進差
分法による数値解析によって求められ、鋼片内部では次
式で表わせる。
ただし、θは鋼片内部位置に△X2時刻J△tにおける
温度の数値解であり、θ一計へ1/(△x)2.aは温
度伝導率、△tは時間の微小区間、△Xは鋼片内部位置
の微小区間である。
又、鋼片境界における熱流束をq(t)とすれば、鋼片
境界条件は次式で表わせる。
ここで、A=△X/λ、λは熱伝導率である。
さらに、上記鋼片境界における熱流束q(t)は式7式
% ただし、φcGは総括熱吸収率であって、加熱炉炉形状
、操業条件によって測温実験等から求めることができ、
又、Tgは炉内雰囲気温度であって、炉内に設置されて
いる熱電対等の温度検出器により検出される。
上古ハ1)〜(3)式によって各帯内における各鋼片に
ついてその温度θliが求められるのであり、該計算は
所定時間毎に、あるいは、鋼片が装入される毎に、又は
、鋼片が抽出される毎に行なわれる。
次に各帯内における各鋼片の各帯残り滞留時間を求める
炉内鋼片を抽出側よりSl、S2.S3.・・・・・・
Sk・・・・・・とし、今、i番目の鋼片Siが4帯内
に位置しているとすると、そのl帯での残り滞留時間T
Aiは以下のように求められる。
が成立するmであれば、鋼片がm個抽出されても鋼片S
iはまだl帯内に存在している。
ここで、 Xi:鋼片Siの位置 XF’# : 1.帯出口位置 SBk:鋼片の幅 Gk :鋼片Skと鋼片Sk+tとの間隔であり、鋼片
の炉内トラッキング、炉内インスト ラクタ−によって決まる。
従って、滞留時間τeiは次式で表わせる。
ただし、 C:圧延ロール取替えによるミル休止等のロスタイムで
あり、通常の操業においては零である。
Pk:抽出ピッチであり、(k−1)番目の鋼片が抽出
されてからに番目の鋼片が抽出さ れるまでの時間である。
次に、上記計算式により求められた鋼片温度θAi、残
り滞留時間τei等から各鋼片について各帯出口での目
標温度になる為に必要な炉温修正量△Th?iを求める
この炉温修正量△TIIは例として次式で表わされる。
ただし、 all :l帯内の鋼片Siの温度 θlim:l帯内の鋼片S1のl帯出L1目標温度T′
li:l帯内の鋼片Siがl帯出口で目標温度θ11
になるに必要な炉温 Tl:l帯の実測炉温 τeiニア帯内の鋼片Siのl帯内残り滞留時間 Shi :鋼片Siの厚み alo、all、a12:各相ごとに伝熱特性、鋼片寸
法、計算時の鋼片温度を考慮し、実験に より決定できる。
上記(6)式により各帯内における鋼片すべてについて
炉温修正量△Tliが求まったところで、各相の炉温修
正量△Tlを決定する。
各鋼片によりその炉温修正量△Tliは異なっているが
、この炉温修正量△Tliの大小によって、例えば太き
いものからランクづけをして、予じめ炉温修正量△Tl
iの大きさに応じてその値を決定している重み係数Wl
Iを、次式により加重平均して炉温修正量△Tlを求め
る。
ただし、nはl帯内における鋼片数 尚、重み係数W11は、第1図に示す如く、各鋼片の炉
温修正量△Tllの大きさに応じ、直線的に変化するよ
うにその値を決めておいてもよいが、△Tliの大きさ
によって曲線的あるいは段階的に変化するようにVWi
O値を決めてもよく、要するに、炉温修正量△T11の
大きいものほど重み係数W11の値が大きくなるように
、その勾配乃至変化率を炉の特性あるいは被加熱材、加
熱条件に応じて選択しておけばよい。
すなわち、上記重み係数’、VWiは、各帯内における
バーナー能力、炉内伝熱特性、炉内鋼片構成、生産ピッ
チ、を考慮し、各鋼片についての必要炉温修正量△Tl
iの大きさにより決定するのである。
本発明によれば、各相における炉温修正量△T7を求め
るにあたり、各相の被加熱体の各々について、各々炉温
修正量△Tliを求め、この被加熱鉢合々の炉温修正量
△Tliと、△Tliの大きさに応じて定められた重み
係数Wllとから、各相における炉温修正量△Tlを、
前記(方式、すなわち、で求めるものであり、単に加熱
されにくいもののみをとりあげることなく、又、加熱炉
内の位置によって重みをつけるのではなく、各被加熱体
毎に求めた炉温修正量△TlIの大きさによって、各々
異なる値の重み係数Wliを加重平均するものであると
ころから、サイズの異なる種々の被加熱体を連続的に加
熱する場合、より小さな熱量で全被加熱体を必要温度に
加熱することができ、燃料原単位は飛躍的に低減される
次に、上記重み係数’、Wl iの設定を各相によって
変化せしめて炉温修正量△Tlを決定する場合について
説明する。
従来から燃料原単位低減の為に、加熱炉においては装入
側帯炉温を低く、抽出側帯炉温を高くするような炉温設
定を採っている。
本発明は、これをさらに推進するものであり、まず、各
相においてその炉内温度を変化させた場合即ち各相にお
いて燃料を多く投入した場合に各帯内の鋼片が抽出され
る時どれだけ変化しているか即ち各帯炉温変化が鋼片抽
出温度にどの程度影響しているかを検討した。
第2図は、予熱帯、第1加熱帯、第2加熱帯、均熱帯か
ら成る連続4帯加熱炉において、各相の炉温を昇温させ
た場合の鋼片の温度変化を示したものであり、曲線Aは
、鋼片昇温の基本パターンを示し、曲線B、C,D、E
は予熱帯、第1加熱帯、第2加熱帯、均熱帯の各々の炉
温を50℃。
50°C240°C250°C上昇せしめた時の鋼片昇
温パターンを示している。
又、第1表は、鋼片厚み160mm〜250 mm、在
炉時間8000SeC〜15000secの場合の一般
的な設定温度に対する平均的な各帯炉温の抽出温度への
影響度を示したものである。
この第2図、第1表からも明らかなように、装入側帯炉
温の変化による鋼片の温度変化は、鋼片が抽出側へ移行
する過程で緩和され、鋼片抽出温度に対する影響度は小
さく、抽出側帯炉温変化が抽出温度に大きく影響してい
る。
従って、装入側に近い帯はどえの帯内で最も加熱されに
くい鋼片に対応させて炉温設定する必要はなく、より平
均的な炉温設定を採用し、抽出側帯ではその帯内におけ
る加熱されにくい鋼片により大きな重みをかけて炉温設
定をすればよいのである。
ただし、この場合、各鋼片抽出温度が各々圧延可能なあ
る許容範囲におさまるよう考慮しなければならない。
すなわち、上記各鋼片に対する炉温修正量△Tliが求
められた時点で、第3図に示す如く、装入側帯では、△
Tliに大差があるにも拘らず、重み係数Wliにあま
り差をつけず、重み勾配αを小さくして、より平均的に
前記式(7)によりその帯の炉温修正量△Tdを決定し
、抽出側帯では、△Tliの差にもとづき、その重み係
数wllに差をもたせて重み勾配αを大きくして上記式
(7)によりその帯の炉温修正量△T7を決定するので
ある。
尚、各相についてその炉温修正量△Tlが決定されれば
該炉温修正量△T[にもとづき従来公知の加熱手段によ
り温度制御するものである。
本発明は以上の通りであって、本発明によれば、各帯内
における各鋼片の各々について炉温修正量△Tliを求
め、この修正量の値によって重み係数VWiを定め加重
平均して各相の炉温修正量△Tlを求める為に、従来の
制御方法に比して著しく燃料原単位を低減できるのであ
り、又、装入側帯では加重平均してはいるが、重み勾配
を小さくして、より平均的な設定をし、抽出側帯では、
各鋼片の目標温度を考慮して、重み勾配を大きくして加
重平均している為に、さらに燃料原単位を低減できるの
である。
又、当然のことながら、後工程である圧延、および、各
鋼片の目標温度も考慮している為に、生産性、製品品質
が低下するという懸念は全くないのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明における重み係数の1例を示し、第2図
は、4帯式連続加熱炉の各相における炉温変化による鋼
片昇温状況を示し、第3図は、各相における重み係数の
1例を示すグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 多帯式連続加熱炉の各帯内に位置する各被加熱体の
    温度を、その帯内の雰囲気温度と、炉特性と、その被加
    熱体の熱特性、熱履歴とから求めると共に、各被加熱体
    の各帯内残り滞留時間を、その被加熱体の位置、その被
    加熱体より抽出方向前方の被加熱体の位置、抽出ピッチ
    から求め、各被加熱体の各々について各相の炉温修正量
    △Tliを、その被加熱体のその帯における出口目標温
    度と、前記被加熱体温度と、前記残り滞留時間と、その
    帯内の雰囲気温度とから求めて、各相における炉温修正
    量△Tlを決定する方法において、各被加熱体について
    の各帯炉温修正量△Tliに対して重み係数Wliを定
    めて、 (但し、nはl帯における被加熱体の個数)により、各
    相における炉温修正量△Tlを決定することを特徴とす
    る多帯式連続加熱炉の炉温修正量設定方法。 2 多帯式連続加熱炉の各帯内に位置する各被加熱体の
    温度を、その帯内の雰囲気温度と、炉特性と、その被加
    熱体の熱特性、熱履歴とから求めると共に、各被加熱体
    の各帯内残り滞留時間を、その被加熱体の位置、その被
    加熱体より抽出方向前方の被加熱体の位置、抽出ピッチ
    力;ら求め、各被加熱体の各々について各相の炉温修正
    量△Triを、その被加熱体のその帯における出口目標
    温度と、前記被加熱体温度と、前記残り滞留時間と、そ
    の帯内の雰囲気温度とから求めて、各相における炉温修
    正量△Tlを決定する方法において、各被加熱体につい
    ての各帯炉温修正量△Tliに対して重み係数Wliを
    、ソノ重み勾配α(−dwli / d△T#i )を
    装入側帯で小さく抽出側帯で大きくするように定め、 (但し、nはl帯における被加熱体の個数)により、各
    相における炉温修正量△Tlを決定することを特徴とす
    る多帯式連続加熱炉の炉温修正量設定方法。
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JPS57126919A (en) * 1981-01-30 1982-08-06 Kawasaki Steel Corp Controlling method for continuous steel-heating purnace
JPS57137424A (en) * 1981-02-20 1982-08-25 Kawasaki Steel Corp Control method for continuous heating furnace

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5130526A (ja) * 1974-09-07 1976-03-15 Nippon Steel Corp Atsuenmamakojinseikozainoseizoho

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