JPS5947324A - 加熱炉の加熱制御方法 - Google Patents

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】 この発明は、加熱炉の加熱制御方法に関するものであり
、さらに詳しくいうと、スラブを圧延時に適しまた温度
で圧延するために設定された抽出目標温度まで加熱する
連続式加熱炉の加４“Ｓ　ｆｆｆ’Ｊ　ｍ１１方法に関
するものである。

従来、この柚の制御方法どしては、名時刻における炉温
を熱電対により検出し、この実測炉温どスラブ情報（板
Ｊｊｉｊ、板幅、板」・））とから現時刻の炉内各位置
のスラブ温度を決定し、この現時刻温度と抽出目標温度
とから各スラブの必要とする現時刻位置より抽出側の炉
温を決定し、この各スラブ必要炉温に重み係数を來じて
各制御（ｆ）の炉温を求め、この炉温になるようにｆｌ
ｔ′制御しでいた。

しかしながら上記のような従来の方法では、炉温とスラ
ブ温度の関係は利用しているが、燃滓゛１と炉温の関係
、または燃料とスラブ温度の関係については直接的に考
えていない。それ故、−１−記のようにして求めた炉温
パターンが燃料を最小にするものかどうかについては余
り考えられていないという欠点があった。

この発明の目的は、上記のような従来方法の欠点を除去
するためになされたもので、炉内の熱現象を考慮して最
適な燃料投入設定を行なうことにより炉の燃料原単位を
改善する加熱炉の加熱制御方法を提供することである。

また、この発明の目的は、炉内の熱収支モデルと４１品
とスラブとの関係を利用して導かれる総燃料流１１）を
評価関係とし、スラブの装入温度と抽出温度を１１に、
知として−（二記評価関係を最小とする炉内各位置での
スラブ温度パターンを求め、これを目！２　値と（〜て
炉内の全スラブについて、現在時刻におりるスラブ温度
と比較してその偏差が少なくなるように各制御帯の燃料
流電を設定する加熱炉の加熱制御方法を提供することで
ある。

以Ｆ、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図において複数のメツシュに分割された加熱炉／に
燃焼用バーナーコが配設されており、この燃焼用バーナ
ーコに燃料流量計３、燃料調°に一＝バルプケが接続さ
れている。Ｓは各スラブ情報に基づいて目標昇温曲線を
劃ηする目標昇温曲Ｈ計ｐ部、乙は炉温計算部とスラブ
温度計算部からなり時々刻々の燃料流量より各スラブの
現時刻、現在位置での温度を計算する現在温度計９部、
７は炉内全スラブの目標昇温的、？ｉ！＋ｃよる各スラ
ブの目標温度と現在のスラブ温瓜とを比１１佼して各制
御帯の投入燃料を設定する燃キ１設定−′＃％ｌｉで・
へ・・す、８はスラブを示す。

目標昇温曲線計算部Ｓは次の、１、うなモデルで構成さ
れている。第２図に示すように加熱炉／を長手方向にｎ
個のメツシュ／、　、　／）、　　・・・／、５．　　
・・／ｎ　に分割して、その・市目メツシｊ−７；、の
中央点に対してのガス温度を”’ｐＬ＋スラブ温度をＴ
Ｓおとする。３また、加熱炉ｌ全体での熱バランスを考
えると次のようになる。

’ｒｏＴＡｔ、＝　Ｑ／　　十Ｑ２　１−　　ｔｌ、’
、７　　　　　　　　　　・−−（１）ただし、Ｑ　　
　：燃料による全発生熱量、Ｑ、：’１’Ｏ’ｒＡＬ 炉体よりの熱ロス、Ｑユニ炉尻よりの排ガスの持ってで
る熱量、Ｑｌ、ニスラブへの入熱貝である。燃料による
全発生熱量ＱＴＯＴＡＬ　ｉ’−各メツシュでの燃料流
量Ｗ１．、燃料の単位が〔、旦当りの発熱城を１＋。

として次のように表わせる。

ＱＴＯＴＡＬ７’ゝ゛Ｗ）Ｑｙ・・・・・・（，２）ｂ
−／ また、炉体よりの熱ロスＱ、は次のように表わせる。

Ｑ７？−Σ（Ａ４・ＴＳお＋Ｂ、）　　　　　・・・・
・・（３）Ｌ−／ ただし、Ａ、、、Ｂ、、は炉体構造によって定まる定数
である。排ガスの持ちさる熱ｔ　Ｑ、は次のように表わ
せる。

ＱユごＴ、！？、・Ｃｐｔ・Ｃ・ΣＷ　　　・・・・・
・（グ）Ｌ−／ ここで、Ｃは排ガス比熱、Ｃは投入燃料の排ガ■）Ｉ ス換算の定数である。スラブへの入熱量ＱＪは次のよう
に表わせる。

Ｑ３二ΣＤお・（（Ｔ、お＋２７．３）″−ＣＴ８Ｑ弓
７Ｊ）　”　ｌ　　・・（夕）Ｌ−／ Ｄ　ｉ、は各メツシュにおけるふく射熱量交換係数であ
る４、式（，２）〜式（５＋を用いると、式（１）は次
のように書き表わせる。

（Ｔ　・＋−，２ｑ、ｙ）−Ｃ１１・＋、２ｔ３）″）
〃ル　　　　　　　　　　　Ｂｂ ・・・・・・（６） 一方、スラブ温度に注］１ず＋：、ｌ　、１−１Ｊ・出
目のメツシュ内でスラブに人つ″（りろζ、Ｎ間Ｑ・＝
　Ｌ’１カ（（１弘÷、、７７３）９−（ＴＨ；ｂ４．
２７、？ピ）　七、メ、ノシｂ ユ入側のスラブ温度（１′８．、−＋＋　Ｘ＞　＋　’
１’ｓｂ）　／−１と、メツシュ出側でのスラブ１ＴＡ
　ｌｌ３ｆ　（’Ｔ’　、、Ｈ４′、１鴇、、　、、、
　）　／ユの間には次の関係がある。（但し７、／　ｊ
’Ｘ　Ｉ−ｌのメソシュでは入側温度−装入温度、と／
６ｃす、ｏ　（ｌ’＋　Ｉｆのメソンユでは出側温度−
抽出］」標、７．、％度とｌしる。）λ ここで、ξはメツシュ長さ、■はスラブ移動速度、Ｃは
スラブ比熱、γはスラフ比抛景、Ｈはスラブ板厚である
。

式（７）を変形１−ると と７．Ｃる。

式（７）２式（ｇ）を式（乙）に代入して整理すると次
のようにな林 この全投入燃料流量ｗｔ、を最小にする炉内各メツシュ
位１〜でのスラブ温度ＴｓＬを通常の非線形最適化手法
により求めることができる。この値を各スラブ装入時に
スラブ厚を基に計算し、各スラブの目標列部曲線とし、
各スラブ毎に記憶しておく。

次に現在温度計算部６は、炉温計ｎ部とスラブ温度ぼ１
ｎ部から構成されており、炉温計算部は次のようなモデ
ルで構成されている。加熱炉／を炉長方向に分割し、各
分割されたメツシュについて各々下記のような熱バラン
ス方程式をたてる。

＝Ｑ、　　　　　　　　　　　　　・・・燃料、空気の
顕ζ′：き。

＋−，Ｗ、　　　　　　　　　・・・燃料発熱（」１゜
十Ｇ、、＋、・Ｃ２，・Ｔ、ｒ７ｊ、　、　　　　　　
　・・・−１−流よりの排ガス熱ｒＹｌ’、　＋−Ｇ、
７・（−ｐ　ｇ　’　Ｔμ　　　　　　　・・・下流へ
の排ガス熱Ｍ−９・・・・・　（／／） ここで、Ｇ、：各メツシュの排ガスυｉｉ：　、、Ｈ，
；　−ｔ　！＋す、Ｋｚ；、５　、ｘ、、に、ｘ、？Ｌ
、　はそれぞれふく射文４書係数、Ｃ，、Ｃユ、Ｃ，？
　は定数、Ｄは炉長分割数、ＴＩ目よスラブ本数である
。

式（／υは燃料流ｉ　ｗ、、が与えられれば、炉壁、ス
ラブ温度を既知として次のように変形できる。

・・・・・・　（／り これは０元連立の非線形微分方程式であるが、ステノブ
前の炉温分布を出発値として時間に関して離散化し、ニ
ュートン（１１ｅｗｔｏｎ　）法等を用いて収束させれ
ば簡単に新しいガス温度分布を決定できる。

スラブ温度計算部は、次のようなモデルで構成されてい
る。スラブは長さ、幅方向の熱勾配はないものとして厚
さ方向の１次元の熱拡散方イ呈式より、 ｄｔＣ−γ　　ｄｘ２ 表面における境界条件は スラブ中心における境界条件は、 ここで、Ｘ：厚み方向短ＭＩＧ、　Ｃｐ、λ、γ　はそ
れぞれスラブの比熱、熱伝嗜率、比重で７シ）す、工１
はスラブ厚である。

式（／３）は式（／す、（／幻の境界条件を用いれば、
通常の差分手法を用いることが可能で、（リリ、ｌステ
ップ前の値より新しい現在のスラブ温度分布を求めるこ
とができる。

燃料設定部７は目標列温曲紗泪初部Ｓでイ（ｔられた各
スラブの現在値でのスラブ温度目標値と、現在温度計算
部ルで得られた各スラブの現在温度の平均値との偏差に
それぞれ重み係数をかけて各制御帯の投入燃料を決定し
、それにより燃料調整、バルブダを操作するつ 以上のようにこの発明によれば、燃料流ｊ１１、と炉温
およびスラブ温度との関係を考慮、して〜・るのでスラ
ブの抽出条件を滴定させ７．Ｃがら各スラブにおいて最
小の燃料で加熱さぜることかでき、スラブの抽出温度を
精度＾く制御でさるたけて１よ＜燃料流’ｒ＋Ｌの低減
の効果が非常に大きくなる７、

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に供する装置の系統図、第
２図は同じくメツシュ分割と最適昇温曲線を示す特性図
である。 ／・・加熱炉、λ・・燃焼用バーナー、３・・燃料流”
８１言ｌ、ダ・・燃料調整バルブ、Ｓ・・目標昇温曲線
計算部、６・・現在温度計詩９部、７・・燃料設定部。 代理人　　葛　　野　　信　　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の制御帯を有する連続式加熱炉の加熱制御において
   、スラブの加熱炉装入時にスラブ情報（板Ｊツ、板幅、
   板長）と該スラブの加熱命令（装入温度、抽出目標温度
   ）とから加熱に要する燃料が最少どなるような該スラブ
   の該加熱炉内各位置での目標昇温曲線を決定し、各時刻
   における投入燃料流材および各スラブ情報より該加熱炉
   内に存在する全該スラブの予測温度を演算し、各該スラ
   ブの該加熱炉内各位置での該目標昇温曲線による目標温
   度と該予測温度とを比較しその偏差を基に各該制御帯の
   投入燃料を設定することを特徴とする加熱炉の加熱制御
   方法。