加熱炉の制御方法および加熱炉の制御装置
【課題】外乱により加熱炉からスラブを抽出するピッチに変動が生じた場合でも、正確にスラブを目標温度に加熱すること。
【解決手段】本発明の加熱炉の制御方法は、スラブの搬送方法に沿って予熱帯、加熱帯、および均熱帯に区分けされた加熱炉の制御方法であって、加熱炉から抽出された被加熱体の加熱帯および均熱帯における在炉時間を算出する在炉時間算出ステップ（ステップＳ２）と、加熱帯および均熱帯における在炉時間と、加熱帯およ均熱帯における標準の在炉時間と、に基づいて加熱炉の炉温を制御する制御ステップ（ステップＳ４）とを含む。
【解決手段】本発明の加熱炉の制御方法は、スラブの搬送方法に沿って予熱帯、加熱帯、および均熱帯に区分けされた加熱炉の制御方法であって、加熱炉から抽出された被加熱体の加熱帯および均熱帯における在炉時間を算出する在炉時間算出ステップ（ステップＳ２）と、加熱帯および均熱帯における在炉時間と、加熱帯およ均熱帯における標準の在炉時間と、に基づいて加熱炉の炉温を制御する制御ステップ（ステップＳ４）とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラブを連続的に加熱する加熱炉の制御方法および制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所で鋼板を熱間加工する際、素材であるスラブを熱間加工を実施する温度へ加熱するために加熱炉が一般に用いられている。この加熱炉は、予熱帯、加熱帯、および均熱帯など複数の炉帯を有し、その各炉帯に複数のスラブを連続的に装入することにより、スラブを目標温度に加熱する。その際、連続的に装入されたすべてのスラブを正確に目標温度へ加熱するために、加熱炉の燃焼状態を制御する様々な方法が採られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、加熱炉内における加熱中のスラブの平均温度を求めて、スラブが最終的に目標温度に加熱されるように加熱炉の炉温を制御する技術が記載されている。また、特許文献２には、明らかに目標温度に到達できない場合、スラブを抽出するピッチに追加時間を設けて加熱時間を延長する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２７９７５４号公報
【特許文献２】特開平８−２４６０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載の技術のように、目標温度と予測されるスラブの抽出温度との差を利用して加熱炉の制御をしても、正確にスラブを目標温度に加熱することが出来ないことも多い。スラブの抽出温度が変動する最も大きい要因は、加熱処理の次工程である圧延工程の不順に起因するからである。
【０００６】
例えば、圧延工程に停滞が発生した場合、目標温度に加熱されたスラブであっても、加熱炉から抽出できないために、目標温度以上に加熱されてしまう。さらに、圧延工程の停滞が解消された場合であっても、すでに加熱炉内に装入されているスラブが過加熱されないようにスラブの抽出ピッチを狭めると、逆に後続して装入されるスラブの在炉時間が短縮されてしまうので、結果的に目標温度にまで加熱されないスラブが発生する。このように、圧延工程の不順は、加熱処理に対する大きな外乱となっている。
【０００７】
以上のような理由から、特許文献１および特許文献２に記載の技術により加熱炉の制御をしても、スラブの温度の予測計算の負荷が膨大になるにもかかわらず、圧延工程の不順という予測不可能な事象によって予測計算の効果が失われるという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、外乱により加熱炉からスラブを抽出するピッチに変動が生じた場合でも、正確にスラブを目標温度へ加熱することができる加熱炉の制御方法および制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る加熱炉の制御方法は、被加熱体の搬送方法に沿って予熱帯、加熱帯、および均熱帯に区分けされた加熱炉の制御方法であって、前記加熱炉から抽出された前記被加熱体の前記加熱帯および前記均熱帯における在炉時間を算出する在炉時間算出ステップと、前記加熱帯および前記均熱帯における在炉時間と、前記加熱帯および前記均熱帯における標準の在炉時間とに基づいて前記加熱炉の炉温を変更する制御ステップとを含むことを特徴とする。
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る加熱炉の制御装置は、被加熱体の搬送方法に沿って予熱帯、加熱帯、および均熱帯に区分けされた加熱炉の制御装置であって、前記加熱炉から抽出された前記被加熱体の前記加熱帯および前記均熱帯における在炉時間を算出する在炉時間算出手段と、前記加熱帯および前記均熱帯における在炉時間と、前記加熱帯および前記均熱帯における標準の在炉時間とに基づいて前記加熱炉の炉温を変更する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る加熱炉の制御方法および制御装置によれば、外乱により加熱炉からスラブを抽出するピッチに変動が生じた場合でも、正確にスラブを目標温度へ加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法を適用する加熱炉の構成例を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御装置の機能を示すブロック図である。
【図３】図３は、加熱炉におけるスラブの搬送ピッチの履歴の例を示す表である。
【図４】図４は、加熱炉におけるスラブの均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間を平面に投影したグラフである。
【図５】図５は、スラブの炉内搬送履歴についての場合分けをし、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間を平面に投影したグラフである。
【図６】図６は、加熱炉の制御装置が行う基本制御を示すフローチャートである。
【図７】図７は、領域判定の処理を説明するフローチャートである。
【図８】図８は、炉温変更の処理を説明するフローチャートである。
【図９】図９は、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法を適用した場合の効果を示すスラブの加熱温度の表である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法および制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
〔装置構成〕
図１は、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法を適用する加熱炉の構成例を示す模式図である。図１に示すように、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法を適用する加熱炉１は、スラブＳの搬送方向に沿って順に配列された予熱帯２，加熱帯３，および均熱帯４に区分けされた炉帯を備える。予熱帯２にはバーナー５ａ，５ｂが設けられ、加熱帯３にはバーナー５ｃ，５ｄが設けられ、均熱帯４にはバーナー５ｅ，５ｆが設けられており、各バーナーに供給される燃料を独立に制御することにより、各炉帯が設定温度に加熱される構成である。なお、図１に示されるバーナー５ａ〜５ｆの配置は、軸流配置であるが、本発明の実施は、この配置に限定されず、サイドバーナー配置やルーフバーナー配置などの加熱炉１に対しても適用し得る。
【００１５】
上記構成の加熱炉１において、スラブＳは、予熱帯２の入側に連続的に装入され、予熱帯２，加熱帯３，および均熱帯４にて順に所定の温度に加熱された後、均熱帯４の出側から抽出される。
【００１６】
図２は、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法を実施する加熱炉の制御装置の構機能を示すブロック図である。
【００１７】
図２に示されるように、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法を実施する加熱炉１の制御装置６は、加熱炉１からスラブの炉内搬送履歴を取得し、加熱炉１の炉温を変更する制御を行う。具体的な炉内搬送履歴の取得方法としては、加熱炉１が備えるスラブの搬送手段の駆動履歴からスラブの炉内搬送履歴を取得する方法、または制御装置６が加熱炉１の搬送手段へ送信する制御信号のカウンタ履歴を参照する方法などが考えられる。また、加熱炉１の炉温を変更する制御は、加熱炉１が備えるバーナー５ａ〜５ｆに供給される燃料を制御することにより行われる。
【００１８】
制御装置６は、内部に履歴記憶部６１と演算部６２とを備える。履歴記憶部６１は、加熱炉１におけるスラブの炉内搬送履歴を記憶する記憶手段である。演算部６２は、均熱帯在炉時間算出手段６２１と加熱滞在炉時間算出手段６２２と領域判定手段６２３とを有し、履歴記憶部６１に記憶されているスラブの炉内搬送履歴を参照して、加熱炉１の炉温変更のための演算を行う。
【００１９】
制御装置６は、出力装置７および入力装置８をさらに備える。出力装置７は、均熱帯在炉時間算出手段６２１および加熱滞在炉時間算出手段６２２が算出した均熱帯在炉時間および加熱滞在炉時間を画面出力するモニターである。入力装置８は、出力装置７に表示される均熱帯在炉時間および加熱滞在炉時間に基づいて、オペレータが加熱炉１の炉温変更するためのパラメータを入力する入力手段である。
【００２０】
〔炉内搬送履歴〕
図３は、加熱炉１におけるスラブの炉内搬送履歴のデータ例を示す表である。図３に例示されるスラブの炉内搬送履歴Ｔ１が、制御装置６の履歴記憶部６１に記憶されている。
【００２１】
図３に示される炉内搬送履歴Ｔ１の例では、予熱帯２，加熱帯３，および均熱帯４の各炉帯にスラブを５本ずつ収納できる加熱炉１において、標準の抽出ピッチが１０分間である操業を行った際の炉内搬送履歴である。図３に示される炉内搬送履歴Ｔ１の表は、予熱帯２，加熱帯３，および均熱帯４の各炉帯が、それぞれが、５個のセグメントに細分され、各セグメントのスラブが同一のピッチで次のセグメントへ搬送されていることを示している。なお、この炉内搬送履歴Ｔ１の例では、各セグメントにおける搬送ピッチも１０分間なので、予熱帯２，加熱帯３，および均熱帯４の各炉帯におけるスラブの在炉時間は、標準で５０分間となる。
【００２２】
〔在炉時間算出〕
先述の制御装置６の演算部６２は、図３に例示されるような炉内搬送履歴Ｔ１を参照して、均熱帯在炉時間および加熱滞在炉時間を算出する。そこで、図３に示される炉内搬送履歴Ｔ１の例を用いて、均熱帯在炉時間および加熱滞在炉時間を算出について説明する。
【００２３】
図３に示される炉内搬送履歴Ｔ１の例にて、抽出スラブＮｏ．１のスラブは、抽出ピッチが１０分間で抽出されている。抽出ピッチとは、抽出スラブＮｏ．０のスラブが抽出されてから抽出スラブＮｏ．１のスラブが抽出されるまでの間隔であるので、抽出スラブＮｏ．１のスラブは、均熱帯の抽出側直前のセグメントに１０分間滞在したことになる。さらに、均熱帯の抽出側から２番目のセグメントに抽出スラブＮｏ．１のスラブが滞在した時間は、抽出スラブＮｏ．０の抽出ピッチと同一であるので、１０分間となる。同様に、均熱帯の抽出側から３番目のセグメントに抽出スラブＮｏ．１のスラブが滞在した時間は、抽出スラブＮｏ．−１の抽出ピッチと同一であるので、１１分間となる。
【００２４】
このように、抽出スラブＮｏ．１のスラブの炉内搬送履歴は、図３に示される炉内搬送履歴Ｔ１の例において、セルを右斜め上に読み上げていくことで復元される（図３中の網目のセル参照）。つまり、演算部６２の均熱帯在炉時間算出手段６２１は、均熱帯に対応するセルの数値を足し合わせることによって、抽出スラブＮｏ．１が均熱帯に在炉していた時間が５０分間（＝１０＋１０＋１１＋９＋１０）であると算出することができる。同様に、演算部６２の加熱帯在炉時間算出手段６２２は、加熱帯に対応するセルの数値を足し合わせることによって、抽出スラブＮｏ．１が加熱帯に在炉していた時間が５１分間（＝１１＋１０＋１１＋９＋１０）であると算出することができる。
【００２５】
以上例示したように、演算部６２の均熱帯在炉時間算出手段６２１および加熱帯在炉時間算出手段６２２は、各抽出スラブについて均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間を算出する。図３における右表Ｔ２は、上記のように算出された各抽出スラブについての均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間である。
【００２６】
図４は、図３の右表Ｔ２の均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間を平面に投影したグラフである。図４において、横軸は均熱帯在炉時間を示し、縦軸は加熱帯在炉時間を示している。図４から、先行するスラブに発生した遅延が後続するスラブに伝播し、後続するスラブの多くが標準の在炉時間から乖離してしまう様子が解る。
【００２７】
〔在炉時間の推移〕
ここで、図４を参照しながら、図３に示されるスラブの炉内搬送履歴の例をより詳細に検討する。
【００２８】
先述のように、抽出スラブＮｏ．１のスラブは、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間がそれぞれ５０分間および５１分間であり、標準の在炉時間とほぼ等しい。したがって、図４のグラフにおいて、抽出スラブＮｏ．１のスラブは、ほぼ中央の位置にプロットされている。また、抽出スラブＮｏ．２のスラブも、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間がそれぞれ５０分間および５１分間であり、図４のグラフにおいてほぼ中央の位置にプロットされている。
【００２９】
ところが、抽出スラブＮｏ．３のスラブは、抽出ピッチが１２分間となり、結果、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間がそれぞれ５３分間および５１分間となり、均熱帯在炉時間が少し増加している。したがって、図４のグラフにおいて、抽出スラブＮｏ．３のスラブは、抽出スラブＮｏ．１およびＮｏ．２の位置より横軸正方向にずれた位置にプロットされている。
【００３０】
この抽出スラブＮｏ．３のスラブにおける抽出ピッチの遅延は、その後の抽出スラブＮｏ．７のスラブにまで、抽出ピッチの遅延を発生させている。図４のグラフによれば、この抽出ピッチの遅延は、最初に均熱帯在炉時間の増加に影響し、その後に加熱帯在炉時間の増加に影響していることが解る。つまり、抽出スラブＮｏ．３のスラブから抽出スラブＮｏ．７のスラブまでは、横軸正方向にプロット位置が変化し、抽出スラブＮｏ．８から抽出スラブＮｏ．１２までは、均熱帯在炉時間の超過量は減少する一方で、加熱帯在炉時間は増加している。
【００３１】
その後、図４のグラフによれば、抽出スラブＮｏ．１２から抽出スラブＮｏ．１８まで、均熱帯在炉時間は増加し、かつ、加熱帯在炉時間は減少している。さらに、抽出スラブＮｏ．１８から抽出スラブＮｏ．２７まで、均熱帯在炉時間は減少し、かつ、加熱帯在炉時間は増加するなど、抽出スラブＮｏ．３のスラブにおける抽出ピッチの遅延が、その後多くのスラブに対して影響を与えるということが解る。
【００３２】
〔制御方法〕
以上の考察から、先行するスラブにおける標準在炉時間からの乖離が後続するスラブに影響を与えることが解る。そこで、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法では、制御装置６が、抽出されたスラブの均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間に応じて場合分けをして、この場合分けに応じて加熱炉１の温度設定を変更する。このスラブの均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間に応じた場合分けについて、以下に説明する。図５は、図３に例示したスラブの炉内搬送履歴について下記の場合分けを適用し、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間を平面に投影したグラフである。
【００３３】
（Ｏ）均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間と標準の在炉時間との差が６分間以内である領域を領域Ｏとする。
（Ａ）均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が共に標準の在炉時間よりも長い領域を領域Ａとする。
（Ｂ）均熱帯在炉時間が標準の在炉時間よりも短く、加熱帯在炉時間が標準の在炉時間よりも長い領域を領域Ｂとする。
（Ｃ）均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が共に標準の在炉時間よりも短い領域を領域Ｃとする。
（Ｄ）均熱帯在炉時間が標準の在炉時間よりも長く、加熱帯在炉時間が標準の在炉時間よりも短い領域を領域Ｄとする。
【００３４】
以上の場合分けの下に、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法では、以下のように制御装置６が加熱炉１の炉温を変更する。なお、制御装置６が加熱炉１の炉温を変更する方法は、先述のように、加熱炉１のバーナー５ａ〜５ｆに供給される燃料を制御することによって行うことができる。
【００３５】
（Ｏ）抽出されたスラブの炉内搬送履歴における均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ｏに属する場合、加熱炉１全体の炉温を標準加熱の炉温に設定する。
（Ａ）抽出されたスラブの炉内搬送履歴における均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ａに属する場合、均熱帯４および加熱帯３の炉温を標準加熱の炉温よりも低く設定する。すなわち、制御装置６は、加熱炉１のバーナー５ａ〜５ｆのうち、均熱帯４および加熱帯３のバーナー５ｃ〜５ｆに供給される燃料を減少させる制御を行う。
（Ｂ）抽出されたスラブの炉内搬送履歴における均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ｂに属する場合、均熱帯４の炉温を標準加熱の炉温よりも高く設定し、加熱帯３の炉温を標準加熱の炉温よりも低く設定する。すなわち、制御装置６は、加熱炉１のバーナー５ａ〜５ｆのうち、均熱帯４のバーナー５ｅ，５ｆに供給される燃料を増加させ、加熱帯３のバーナー５ｃ，５ｄに供給される燃料を減少させる制御を行う。
（Ｃ）抽出されたスラブの炉内搬送履歴における均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ｂに属する場合、均熱帯４および加熱帯３の炉温を標準加熱の炉温よりも高く設定する。すなわち、制御装置６は、加熱炉１のバーナー５ａ〜５ｆのうち、均熱帯４および加熱帯３のバーナー５ｃ〜５ｆに供給される燃料を増加させる制御を行う。
（Ｄ）抽出されたスラブの炉内搬送履歴における均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ｄに属する場合、均熱帯４の炉温を標準加熱の炉温よりも低く設定し、加熱帯３の炉温を標準加熱の炉温よりも高く設定する。すなわち、制御装置６は、加熱炉１のバーナー５ａ〜５ｆのうち、均熱帯４のバーナー５ｅ，５ｆに供給される燃料を減少させ、加熱帯３のバーナー５ｃ，５ｄに供給される燃料を増加させる制御を行う。
【００３６】
上記の制御において、加熱炉１の各帯の炉温の変更量は、数値計算や加熱温度の実績の良好なものを採用することができる。例えば、制御装置６の演算部６２が炉温の変更量を算出する方式が考えられ、または、オペレータが入力装置により炉温の変更量を入力する方式も考えられる。
【００３７】
（Ｂ’）なお、抽出されたスラブの炉内搬送履歴における均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ｂに属する場合、均熱帯在炉時間が標準在炉時間より長く、加熱帯在炉時間が標準在炉時間より短いので、両者の在炉時間の長短に相殺する部分がある。そして、標準の在炉時間（図４のグラフ中の原点）に関して比較的線形に在炉時間が推移する。
したがって、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間と標準在炉時間との差に応じて加熱炉１の炉温を変更する変更量を決定することも可能である。
【００３８】
（Ｄ’）同様に、抽出されたスラブの炉内搬送履歴における均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ｄに属する場合も、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間と標準在炉時間との差に応じて加熱炉１の炉温を変更する変更量を決定することも可能である。
【００３９】
さらに、スラブの均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間の推移の傾向が解る場合、この推移の傾向を加熱炉１の炉温の変更量に反映することで、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法をより高精度に実施することができる。例えば、図５における矢印（１）に示されるように、抽出スラブの均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間の推移の傾向が標準在炉時間（図中の原点）から遠ざかる傾向であれば、加熱炉１の炉温の変更量を大きくすることが好ましい。反対に、例えば、図５における矢印（２）に示されるように、抽出スラブの均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間の推移の傾向が標準在炉時間（図中の原点）に近づく傾向であれば、加熱炉１の炉温の変更量を小さくすることが好ましい。
【００４０】
〔制御フロー〕
以下、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法において、制御装置６が行う制御フローについて説明する。すなわち、上記説明した制御方法を制御装置６が実施するための処理の例を説明する。
【００４１】
図６は、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法において、制御装置６が行う基本制御を示すフローチャートである。図６に示されるように、制御装置６が行う基本制御を示すフローチャートは、加熱炉１におけるスラブの炉内搬送履歴を取得することから始まる（ステップＳ１）。
【００４２】
次に、制御装置６の演算部６２は、加熱炉１におけるスラブの炉内搬送履歴に基づいて、スラブの均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間を算出する（ステップＳ２）。そして、算出されたスラブの均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間に基づいて、制御装置６の演算部６２は、領域判定を行い（ステップＳ３）、この領域判定に基づいて加熱炉１の炉温を変更する（ステップＳ４）。
【００４３】
図７および図８は、それぞれ上記領域判定および炉温変更の処理を説明するフローチャートである。図７に示されるように、領域判定の処理は、加熱帯在炉時間および均熱帯在炉時間が標準の在炉時間から所定の範囲内（例えば６分間以内）である場合（ステップＳ３１；Ｙｅｓ）、加熱帯在炉時間および均熱帯在炉時間の誤差が許容範囲内であるとして、領域Ｏと判定する（ステップＳ３５）。
【００４４】
加熱帯在炉時間および均熱帯在炉時間が標準の在炉時間から所定の範囲内でない場合（ステップＳ３１；Ｎｏ）、さらに加熱帯在炉時間が標準の在炉時間よりも長いかまたは短いかを判別し（ステップＳ３２）、加熱帯在炉時間が標準の在炉時間よりも長い場合（ステップＳ３２；長い）、ステップＳ３３へ進み、加熱帯在炉時間が標準の在炉時間よりも短い場合（ステップＳ３２；短い）、ステップＳ３４へ進む。
【００４５】
ステップＳ３３では、さらに均熱帯在炉時間が標準の在炉時間よりも長いかまたは短いかを判別し（ステップＳ３３）、均熱帯在炉時間が標準の在炉時間よりも長い場合（ステップＳ３３；長い）、領域Ａであると判定し（ステップＳ３６）、均熱帯在炉時間が標準の在炉時間よりも短い場合（ステップＳ３３；短い）、領域Ｂであると判定する（ステップＳ３７）。一方、ステップＳ３４では、さらに均熱帯在炉時間が標準の在炉時間よりも長いかまたは短いかを判別し（ステップＳ３４）、均熱帯在炉時間が標準の在炉時間よりも短い場合（ステップＳ３４；短い）、領域Ｃであると判定し（ステップＳ３８）、均熱帯在炉時間が標準の在炉時間よりも長い場合（ステップＳ３４；長い）、領域Ｄであると判定する（ステップＳ３９）。
【００４６】
図８は、炉温変更の処理を説明するフローチャートである。図８に示されるように、上記領域判定処理で判定された領域Ｏ、領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、および領域Ｄに基づいて、制御装置６が加熱炉１の炉温を変更する。
【００４７】
具体的には、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ｏに属する場合（ステップＳ４１；Ｙｅｓ）、制御装置６は加熱炉１の炉温を変更せずに炉温変更の処理を終了する。均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ｏに属さない場合（ステップＳ４１；Ｎｏ）、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ａに属するか否かを判断し（ステップＳ４２）、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ａに属する場合（ステップＳ４２；Ｙｅｓ）、制御装置６は加熱炉１の加熱帯３および均熱帯４の炉温を高く変更する（ステップＳ４３）。
【００４８】
均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ａに属さない場合（ステップＳ４２；Ｎｏ）、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ｂに属するか否かを判断し（ステップＳ４４）、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ｂに属する場合（ステップＳ４４；Ｙｅｓ）、制御装置６は加熱炉１の加熱帯３の炉温を低く変更し、均熱帯４の炉温を高く変更する（ステップＳ４５）。
【００４９】
均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ｂに属さない場合（ステップＳ４４；Ｎｏ）、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ｃに属するか否かを判断し（ステップＳ４６）、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ｃに属する場合（ステップＳ４３；Ｙｅｓ）、制御装置６は加熱炉１の加熱帯３および均熱帯４の炉温を低く変更する（ステップＳ４７）。一方、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ｃに属さない場合（ステップＳ４６；Ｎｏ）、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ｄに属することになるので、制御装置６は加熱炉１の加熱帯３の炉温を高く変更し、均熱帯４の炉温を低く変更する（ステップＳ４８）。
【００５０】
〔検証例〕
図９は、図３に示されたスラブの炉内搬送履歴に対して、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法を適用した場合の効果を示すスラブの加熱温度の表である。図９に示された表は、上記領域分けに従い、従来の制御方法に従う指示炉温（均熱帯および加熱帯）およびその指示炉温によるスラブの抽出予測温度、並びに、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法による加熱炉の炉温の補正温度（均熱帯および加熱帯）およびその炉温によるスラブの抽出実績温度を示している。
【００５１】
図９に示されるように、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法によれば、従来の制御方法による抽出予測温度よりも、抽出スラブの実績温度の精度が向上することが解る。
【００５２】
以上より、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法は、予熱帯２、加熱帯３、および均熱帯４に区分けされた加熱炉１の制御方法であって、加熱炉１から抽出されたスラブの加熱帯３および加熱帯４における在炉時間を算出する在炉時間算出ステップと、加熱帯３および均熱帯４における在炉時間と、加熱帯３および均熱帯４における標準の在炉時間と、に基づいて加熱炉１の炉温を変更する制御ステップとを含むので、外乱により加熱炉１からスラブを抽出するピッチに変動が生じた場合でも、正確にスラブを目標温度に加熱することができる。
【００５３】
以上より、予熱帯２、加熱帯３、および均熱帯４に区分けされた加熱炉１の制御装置であって、加熱炉１から抽出されたスラブの加熱帯３および均熱帯４における在炉時間を算出する加熱帯在炉時間算出手段６２２および均熱帯在炉時間算出手段６２１と、加熱帯３および均熱帯４における在炉時間と、加熱帯３および均熱帯４における標準の在炉時間と、に基づいて加熱炉１の炉温を変更する演算部６２とを備えるので、外乱により加熱炉１からスラブを抽出するピッチに変動が生じた場合でも、正確にスラブを目標温度に加熱することができる。
【００５４】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者などによりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術などは全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００５５】
１ 加熱炉
２ 予熱帯
３ 加熱帯
４ 均熱帯
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ バーナー
６ 制御装置
６１ 履歴記憶部
６２ 演算部
６２１ 均熱帯在炉時間算出手段
６２２ 加熱帯在炉時間算出手段
６２３ 領域判定手段
７ 出力装置
８ 入力装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラブを連続的に加熱する加熱炉の制御方法および制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所で鋼板を熱間加工する際、素材であるスラブを熱間加工を実施する温度へ加熱するために加熱炉が一般に用いられている。この加熱炉は、予熱帯、加熱帯、および均熱帯など複数の炉帯を有し、その各炉帯に複数のスラブを連続的に装入することにより、スラブを目標温度に加熱する。その際、連続的に装入されたすべてのスラブを正確に目標温度へ加熱するために、加熱炉の燃焼状態を制御する様々な方法が採られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、加熱炉内における加熱中のスラブの平均温度を求めて、スラブが最終的に目標温度に加熱されるように加熱炉の炉温を制御する技術が記載されている。また、特許文献２には、明らかに目標温度に到達できない場合、スラブを抽出するピッチに追加時間を設けて加熱時間を延長する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２７９７５４号公報
【特許文献２】特開平８−２４６０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載の技術のように、目標温度と予測されるスラブの抽出温度との差を利用して加熱炉の制御をしても、正確にスラブを目標温度に加熱することが出来ないことも多い。スラブの抽出温度が変動する最も大きい要因は、加熱処理の次工程である圧延工程の不順に起因するからである。
【０００６】
例えば、圧延工程に停滞が発生した場合、目標温度に加熱されたスラブであっても、加熱炉から抽出できないために、目標温度以上に加熱されてしまう。さらに、圧延工程の停滞が解消された場合であっても、すでに加熱炉内に装入されているスラブが過加熱されないようにスラブの抽出ピッチを狭めると、逆に後続して装入されるスラブの在炉時間が短縮されてしまうので、結果的に目標温度にまで加熱されないスラブが発生する。このように、圧延工程の不順は、加熱処理に対する大きな外乱となっている。
【０００７】
以上のような理由から、特許文献１および特許文献２に記載の技術により加熱炉の制御をしても、スラブの温度の予測計算の負荷が膨大になるにもかかわらず、圧延工程の不順という予測不可能な事象によって予測計算の効果が失われるという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、外乱により加熱炉からスラブを抽出するピッチに変動が生じた場合でも、正確にスラブを目標温度へ加熱することができる加熱炉の制御方法および制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る加熱炉の制御方法は、被加熱体の搬送方法に沿って予熱帯、加熱帯、および均熱帯に区分けされた加熱炉の制御方法であって、前記加熱炉から抽出された前記被加熱体の前記加熱帯および前記均熱帯における在炉時間を算出する在炉時間算出ステップと、前記加熱帯および前記均熱帯における在炉時間と、前記加熱帯および前記均熱帯における標準の在炉時間とに基づいて前記加熱炉の炉温を変更する制御ステップとを含むことを特徴とする。
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る加熱炉の制御装置は、被加熱体の搬送方法に沿って予熱帯、加熱帯、および均熱帯に区分けされた加熱炉の制御装置であって、前記加熱炉から抽出された前記被加熱体の前記加熱帯および前記均熱帯における在炉時間を算出する在炉時間算出手段と、前記加熱帯および前記均熱帯における在炉時間と、前記加熱帯および前記均熱帯における標準の在炉時間とに基づいて前記加熱炉の炉温を変更する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る加熱炉の制御方法および制御装置によれば、外乱により加熱炉からスラブを抽出するピッチに変動が生じた場合でも、正確にスラブを目標温度へ加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法を適用する加熱炉の構成例を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御装置の機能を示すブロック図である。
【図３】図３は、加熱炉におけるスラブの搬送ピッチの履歴の例を示す表である。
【図４】図４は、加熱炉におけるスラブの均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間を平面に投影したグラフである。
【図５】図５は、スラブの炉内搬送履歴についての場合分けをし、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間を平面に投影したグラフである。
【図６】図６は、加熱炉の制御装置が行う基本制御を示すフローチャートである。
【図７】図７は、領域判定の処理を説明するフローチャートである。
【図８】図８は、炉温変更の処理を説明するフローチャートである。
【図９】図９は、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法を適用した場合の効果を示すスラブの加熱温度の表である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法および制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
〔装置構成〕
図１は、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法を適用する加熱炉の構成例を示す模式図である。図１に示すように、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法を適用する加熱炉１は、スラブＳの搬送方向に沿って順に配列された予熱帯２，加熱帯３，および均熱帯４に区分けされた炉帯を備える。予熱帯２にはバーナー５ａ，５ｂが設けられ、加熱帯３にはバーナー５ｃ，５ｄが設けられ、均熱帯４にはバーナー５ｅ，５ｆが設けられており、各バーナーに供給される燃料を独立に制御することにより、各炉帯が設定温度に加熱される構成である。なお、図１に示されるバーナー５ａ〜５ｆの配置は、軸流配置であるが、本発明の実施は、この配置に限定されず、サイドバーナー配置やルーフバーナー配置などの加熱炉１に対しても適用し得る。
【００１５】
上記構成の加熱炉１において、スラブＳは、予熱帯２の入側に連続的に装入され、予熱帯２，加熱帯３，および均熱帯４にて順に所定の温度に加熱された後、均熱帯４の出側から抽出される。
【００１６】
図２は、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法を実施する加熱炉の制御装置の構機能を示すブロック図である。
【００１７】
図２に示されるように、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法を実施する加熱炉１の制御装置６は、加熱炉１からスラブの炉内搬送履歴を取得し、加熱炉１の炉温を変更する制御を行う。具体的な炉内搬送履歴の取得方法としては、加熱炉１が備えるスラブの搬送手段の駆動履歴からスラブの炉内搬送履歴を取得する方法、または制御装置６が加熱炉１の搬送手段へ送信する制御信号のカウンタ履歴を参照する方法などが考えられる。また、加熱炉１の炉温を変更する制御は、加熱炉１が備えるバーナー５ａ〜５ｆに供給される燃料を制御することにより行われる。
【００１８】
制御装置６は、内部に履歴記憶部６１と演算部６２とを備える。履歴記憶部６１は、加熱炉１におけるスラブの炉内搬送履歴を記憶する記憶手段である。演算部６２は、均熱帯在炉時間算出手段６２１と加熱滞在炉時間算出手段６２２と領域判定手段６２３とを有し、履歴記憶部６１に記憶されているスラブの炉内搬送履歴を参照して、加熱炉１の炉温変更のための演算を行う。
【００１９】
制御装置６は、出力装置７および入力装置８をさらに備える。出力装置７は、均熱帯在炉時間算出手段６２１および加熱滞在炉時間算出手段６２２が算出した均熱帯在炉時間および加熱滞在炉時間を画面出力するモニターである。入力装置８は、出力装置７に表示される均熱帯在炉時間および加熱滞在炉時間に基づいて、オペレータが加熱炉１の炉温変更するためのパラメータを入力する入力手段である。
【００２０】
〔炉内搬送履歴〕
図３は、加熱炉１におけるスラブの炉内搬送履歴のデータ例を示す表である。図３に例示されるスラブの炉内搬送履歴Ｔ１が、制御装置６の履歴記憶部６１に記憶されている。
【００２１】
図３に示される炉内搬送履歴Ｔ１の例では、予熱帯２，加熱帯３，および均熱帯４の各炉帯にスラブを５本ずつ収納できる加熱炉１において、標準の抽出ピッチが１０分間である操業を行った際の炉内搬送履歴である。図３に示される炉内搬送履歴Ｔ１の表は、予熱帯２，加熱帯３，および均熱帯４の各炉帯が、それぞれが、５個のセグメントに細分され、各セグメントのスラブが同一のピッチで次のセグメントへ搬送されていることを示している。なお、この炉内搬送履歴Ｔ１の例では、各セグメントにおける搬送ピッチも１０分間なので、予熱帯２，加熱帯３，および均熱帯４の各炉帯におけるスラブの在炉時間は、標準で５０分間となる。
【００２２】
〔在炉時間算出〕
先述の制御装置６の演算部６２は、図３に例示されるような炉内搬送履歴Ｔ１を参照して、均熱帯在炉時間および加熱滞在炉時間を算出する。そこで、図３に示される炉内搬送履歴Ｔ１の例を用いて、均熱帯在炉時間および加熱滞在炉時間を算出について説明する。
【００２３】
図３に示される炉内搬送履歴Ｔ１の例にて、抽出スラブＮｏ．１のスラブは、抽出ピッチが１０分間で抽出されている。抽出ピッチとは、抽出スラブＮｏ．０のスラブが抽出されてから抽出スラブＮｏ．１のスラブが抽出されるまでの間隔であるので、抽出スラブＮｏ．１のスラブは、均熱帯の抽出側直前のセグメントに１０分間滞在したことになる。さらに、均熱帯の抽出側から２番目のセグメントに抽出スラブＮｏ．１のスラブが滞在した時間は、抽出スラブＮｏ．０の抽出ピッチと同一であるので、１０分間となる。同様に、均熱帯の抽出側から３番目のセグメントに抽出スラブＮｏ．１のスラブが滞在した時間は、抽出スラブＮｏ．−１の抽出ピッチと同一であるので、１１分間となる。
【００２４】
このように、抽出スラブＮｏ．１のスラブの炉内搬送履歴は、図３に示される炉内搬送履歴Ｔ１の例において、セルを右斜め上に読み上げていくことで復元される（図３中の網目のセル参照）。つまり、演算部６２の均熱帯在炉時間算出手段６２１は、均熱帯に対応するセルの数値を足し合わせることによって、抽出スラブＮｏ．１が均熱帯に在炉していた時間が５０分間（＝１０＋１０＋１１＋９＋１０）であると算出することができる。同様に、演算部６２の加熱帯在炉時間算出手段６２２は、加熱帯に対応するセルの数値を足し合わせることによって、抽出スラブＮｏ．１が加熱帯に在炉していた時間が５１分間（＝１１＋１０＋１１＋９＋１０）であると算出することができる。
【００２５】
以上例示したように、演算部６２の均熱帯在炉時間算出手段６２１および加熱帯在炉時間算出手段６２２は、各抽出スラブについて均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間を算出する。図３における右表Ｔ２は、上記のように算出された各抽出スラブについての均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間である。
【００２６】
図４は、図３の右表Ｔ２の均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間を平面に投影したグラフである。図４において、横軸は均熱帯在炉時間を示し、縦軸は加熱帯在炉時間を示している。図４から、先行するスラブに発生した遅延が後続するスラブに伝播し、後続するスラブの多くが標準の在炉時間から乖離してしまう様子が解る。
【００２７】
〔在炉時間の推移〕
ここで、図４を参照しながら、図３に示されるスラブの炉内搬送履歴の例をより詳細に検討する。
【００２８】
先述のように、抽出スラブＮｏ．１のスラブは、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間がそれぞれ５０分間および５１分間であり、標準の在炉時間とほぼ等しい。したがって、図４のグラフにおいて、抽出スラブＮｏ．１のスラブは、ほぼ中央の位置にプロットされている。また、抽出スラブＮｏ．２のスラブも、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間がそれぞれ５０分間および５１分間であり、図４のグラフにおいてほぼ中央の位置にプロットされている。
【００２９】
ところが、抽出スラブＮｏ．３のスラブは、抽出ピッチが１２分間となり、結果、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間がそれぞれ５３分間および５１分間となり、均熱帯在炉時間が少し増加している。したがって、図４のグラフにおいて、抽出スラブＮｏ．３のスラブは、抽出スラブＮｏ．１およびＮｏ．２の位置より横軸正方向にずれた位置にプロットされている。
【００３０】
この抽出スラブＮｏ．３のスラブにおける抽出ピッチの遅延は、その後の抽出スラブＮｏ．７のスラブにまで、抽出ピッチの遅延を発生させている。図４のグラフによれば、この抽出ピッチの遅延は、最初に均熱帯在炉時間の増加に影響し、その後に加熱帯在炉時間の増加に影響していることが解る。つまり、抽出スラブＮｏ．３のスラブから抽出スラブＮｏ．７のスラブまでは、横軸正方向にプロット位置が変化し、抽出スラブＮｏ．８から抽出スラブＮｏ．１２までは、均熱帯在炉時間の超過量は減少する一方で、加熱帯在炉時間は増加している。
【００３１】
その後、図４のグラフによれば、抽出スラブＮｏ．１２から抽出スラブＮｏ．１８まで、均熱帯在炉時間は増加し、かつ、加熱帯在炉時間は減少している。さらに、抽出スラブＮｏ．１８から抽出スラブＮｏ．２７まで、均熱帯在炉時間は減少し、かつ、加熱帯在炉時間は増加するなど、抽出スラブＮｏ．３のスラブにおける抽出ピッチの遅延が、その後多くのスラブに対して影響を与えるということが解る。
【００３２】
〔制御方法〕
以上の考察から、先行するスラブにおける標準在炉時間からの乖離が後続するスラブに影響を与えることが解る。そこで、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法では、制御装置６が、抽出されたスラブの均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間に応じて場合分けをして、この場合分けに応じて加熱炉１の温度設定を変更する。このスラブの均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間に応じた場合分けについて、以下に説明する。図５は、図３に例示したスラブの炉内搬送履歴について下記の場合分けを適用し、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間を平面に投影したグラフである。
【００３３】
（Ｏ）均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間と標準の在炉時間との差が６分間以内である領域を領域Ｏとする。
（Ａ）均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が共に標準の在炉時間よりも長い領域を領域Ａとする。
（Ｂ）均熱帯在炉時間が標準の在炉時間よりも短く、加熱帯在炉時間が標準の在炉時間よりも長い領域を領域Ｂとする。
（Ｃ）均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が共に標準の在炉時間よりも短い領域を領域Ｃとする。
（Ｄ）均熱帯在炉時間が標準の在炉時間よりも長く、加熱帯在炉時間が標準の在炉時間よりも短い領域を領域Ｄとする。
【００３４】
以上の場合分けの下に、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法では、以下のように制御装置６が加熱炉１の炉温を変更する。なお、制御装置６が加熱炉１の炉温を変更する方法は、先述のように、加熱炉１のバーナー５ａ〜５ｆに供給される燃料を制御することによって行うことができる。
【００３５】
（Ｏ）抽出されたスラブの炉内搬送履歴における均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ｏに属する場合、加熱炉１全体の炉温を標準加熱の炉温に設定する。
（Ａ）抽出されたスラブの炉内搬送履歴における均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ａに属する場合、均熱帯４および加熱帯３の炉温を標準加熱の炉温よりも低く設定する。すなわち、制御装置６は、加熱炉１のバーナー５ａ〜５ｆのうち、均熱帯４および加熱帯３のバーナー５ｃ〜５ｆに供給される燃料を減少させる制御を行う。
（Ｂ）抽出されたスラブの炉内搬送履歴における均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ｂに属する場合、均熱帯４の炉温を標準加熱の炉温よりも高く設定し、加熱帯３の炉温を標準加熱の炉温よりも低く設定する。すなわち、制御装置６は、加熱炉１のバーナー５ａ〜５ｆのうち、均熱帯４のバーナー５ｅ，５ｆに供給される燃料を増加させ、加熱帯３のバーナー５ｃ，５ｄに供給される燃料を減少させる制御を行う。
（Ｃ）抽出されたスラブの炉内搬送履歴における均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ｂに属する場合、均熱帯４および加熱帯３の炉温を標準加熱の炉温よりも高く設定する。すなわち、制御装置６は、加熱炉１のバーナー５ａ〜５ｆのうち、均熱帯４および加熱帯３のバーナー５ｃ〜５ｆに供給される燃料を増加させる制御を行う。
（Ｄ）抽出されたスラブの炉内搬送履歴における均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ｄに属する場合、均熱帯４の炉温を標準加熱の炉温よりも低く設定し、加熱帯３の炉温を標準加熱の炉温よりも高く設定する。すなわち、制御装置６は、加熱炉１のバーナー５ａ〜５ｆのうち、均熱帯４のバーナー５ｅ，５ｆに供給される燃料を減少させ、加熱帯３のバーナー５ｃ，５ｄに供給される燃料を増加させる制御を行う。
【００３６】
上記の制御において、加熱炉１の各帯の炉温の変更量は、数値計算や加熱温度の実績の良好なものを採用することができる。例えば、制御装置６の演算部６２が炉温の変更量を算出する方式が考えられ、または、オペレータが入力装置により炉温の変更量を入力する方式も考えられる。
【００３７】
（Ｂ’）なお、抽出されたスラブの炉内搬送履歴における均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ｂに属する場合、均熱帯在炉時間が標準在炉時間より長く、加熱帯在炉時間が標準在炉時間より短いので、両者の在炉時間の長短に相殺する部分がある。そして、標準の在炉時間（図４のグラフ中の原点）に関して比較的線形に在炉時間が推移する。
したがって、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間と標準在炉時間との差に応じて加熱炉１の炉温を変更する変更量を決定することも可能である。
【００３８】
（Ｄ’）同様に、抽出されたスラブの炉内搬送履歴における均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ｄに属する場合も、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間と標準在炉時間との差に応じて加熱炉１の炉温を変更する変更量を決定することも可能である。
【００３９】
さらに、スラブの均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間の推移の傾向が解る場合、この推移の傾向を加熱炉１の炉温の変更量に反映することで、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法をより高精度に実施することができる。例えば、図５における矢印（１）に示されるように、抽出スラブの均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間の推移の傾向が標準在炉時間（図中の原点）から遠ざかる傾向であれば、加熱炉１の炉温の変更量を大きくすることが好ましい。反対に、例えば、図５における矢印（２）に示されるように、抽出スラブの均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間の推移の傾向が標準在炉時間（図中の原点）に近づく傾向であれば、加熱炉１の炉温の変更量を小さくすることが好ましい。
【００４０】
〔制御フロー〕
以下、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法において、制御装置６が行う制御フローについて説明する。すなわち、上記説明した制御方法を制御装置６が実施するための処理の例を説明する。
【００４１】
図６は、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法において、制御装置６が行う基本制御を示すフローチャートである。図６に示されるように、制御装置６が行う基本制御を示すフローチャートは、加熱炉１におけるスラブの炉内搬送履歴を取得することから始まる（ステップＳ１）。
【００４２】
次に、制御装置６の演算部６２は、加熱炉１におけるスラブの炉内搬送履歴に基づいて、スラブの均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間を算出する（ステップＳ２）。そして、算出されたスラブの均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間に基づいて、制御装置６の演算部６２は、領域判定を行い（ステップＳ３）、この領域判定に基づいて加熱炉１の炉温を変更する（ステップＳ４）。
【００４３】
図７および図８は、それぞれ上記領域判定および炉温変更の処理を説明するフローチャートである。図７に示されるように、領域判定の処理は、加熱帯在炉時間および均熱帯在炉時間が標準の在炉時間から所定の範囲内（例えば６分間以内）である場合（ステップＳ３１；Ｙｅｓ）、加熱帯在炉時間および均熱帯在炉時間の誤差が許容範囲内であるとして、領域Ｏと判定する（ステップＳ３５）。
【００４４】
加熱帯在炉時間および均熱帯在炉時間が標準の在炉時間から所定の範囲内でない場合（ステップＳ３１；Ｎｏ）、さらに加熱帯在炉時間が標準の在炉時間よりも長いかまたは短いかを判別し（ステップＳ３２）、加熱帯在炉時間が標準の在炉時間よりも長い場合（ステップＳ３２；長い）、ステップＳ３３へ進み、加熱帯在炉時間が標準の在炉時間よりも短い場合（ステップＳ３２；短い）、ステップＳ３４へ進む。
【００４５】
ステップＳ３３では、さらに均熱帯在炉時間が標準の在炉時間よりも長いかまたは短いかを判別し（ステップＳ３３）、均熱帯在炉時間が標準の在炉時間よりも長い場合（ステップＳ３３；長い）、領域Ａであると判定し（ステップＳ３６）、均熱帯在炉時間が標準の在炉時間よりも短い場合（ステップＳ３３；短い）、領域Ｂであると判定する（ステップＳ３７）。一方、ステップＳ３４では、さらに均熱帯在炉時間が標準の在炉時間よりも長いかまたは短いかを判別し（ステップＳ３４）、均熱帯在炉時間が標準の在炉時間よりも短い場合（ステップＳ３４；短い）、領域Ｃであると判定し（ステップＳ３８）、均熱帯在炉時間が標準の在炉時間よりも長い場合（ステップＳ３４；長い）、領域Ｄであると判定する（ステップＳ３９）。
【００４６】
図８は、炉温変更の処理を説明するフローチャートである。図８に示されるように、上記領域判定処理で判定された領域Ｏ、領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、および領域Ｄに基づいて、制御装置６が加熱炉１の炉温を変更する。
【００４７】
具体的には、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ｏに属する場合（ステップＳ４１；Ｙｅｓ）、制御装置６は加熱炉１の炉温を変更せずに炉温変更の処理を終了する。均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ｏに属さない場合（ステップＳ４１；Ｎｏ）、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ａに属するか否かを判断し（ステップＳ４２）、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ａに属する場合（ステップＳ４２；Ｙｅｓ）、制御装置６は加熱炉１の加熱帯３および均熱帯４の炉温を高く変更する（ステップＳ４３）。
【００４８】
均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ａに属さない場合（ステップＳ４２；Ｎｏ）、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ｂに属するか否かを判断し（ステップＳ４４）、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ｂに属する場合（ステップＳ４４；Ｙｅｓ）、制御装置６は加熱炉１の加熱帯３の炉温を低く変更し、均熱帯４の炉温を高く変更する（ステップＳ４５）。
【００４９】
均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ｂに属さない場合（ステップＳ４４；Ｎｏ）、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ｃに属するか否かを判断し（ステップＳ４６）、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ｃに属する場合（ステップＳ４３；Ｙｅｓ）、制御装置６は加熱炉１の加熱帯３および均熱帯４の炉温を低く変更する（ステップＳ４７）。一方、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ｃに属さない場合（ステップＳ４６；Ｎｏ）、均熱帯在炉時間および加熱帯在炉時間が領域Ｄに属することになるので、制御装置６は加熱炉１の加熱帯３の炉温を高く変更し、均熱帯４の炉温を低く変更する（ステップＳ４８）。
【００５０】
〔検証例〕
図９は、図３に示されたスラブの炉内搬送履歴に対して、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法を適用した場合の効果を示すスラブの加熱温度の表である。図９に示された表は、上記領域分けに従い、従来の制御方法に従う指示炉温（均熱帯および加熱帯）およびその指示炉温によるスラブの抽出予測温度、並びに、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法による加熱炉の炉温の補正温度（均熱帯および加熱帯）およびその炉温によるスラブの抽出実績温度を示している。
【００５１】
図９に示されるように、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法によれば、従来の制御方法による抽出予測温度よりも、抽出スラブの実績温度の精度が向上することが解る。
【００５２】
以上より、本発明の実施形態に係る加熱炉の制御方法は、予熱帯２、加熱帯３、および均熱帯４に区分けされた加熱炉１の制御方法であって、加熱炉１から抽出されたスラブの加熱帯３および加熱帯４における在炉時間を算出する在炉時間算出ステップと、加熱帯３および均熱帯４における在炉時間と、加熱帯３および均熱帯４における標準の在炉時間と、に基づいて加熱炉１の炉温を変更する制御ステップとを含むので、外乱により加熱炉１からスラブを抽出するピッチに変動が生じた場合でも、正確にスラブを目標温度に加熱することができる。
【００５３】
以上より、予熱帯２、加熱帯３、および均熱帯４に区分けされた加熱炉１の制御装置であって、加熱炉１から抽出されたスラブの加熱帯３および均熱帯４における在炉時間を算出する加熱帯在炉時間算出手段６２２および均熱帯在炉時間算出手段６２１と、加熱帯３および均熱帯４における在炉時間と、加熱帯３および均熱帯４における標準の在炉時間と、に基づいて加熱炉１の炉温を変更する演算部６２とを備えるので、外乱により加熱炉１からスラブを抽出するピッチに変動が生じた場合でも、正確にスラブを目標温度に加熱することができる。
【００５４】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者などによりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術などは全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００５５】
１ 加熱炉
２ 予熱帯
３ 加熱帯
４ 均熱帯
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ バーナー
６ 制御装置
６１ 履歴記憶部
６２ 演算部
６２１ 均熱帯在炉時間算出手段
６２２ 加熱帯在炉時間算出手段
６２３ 領域判定手段
７ 出力装置
８ 入力装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱体の搬送方向に沿って予熱帯、加熱帯、および均熱帯に区分けされた加熱炉の制御方法であって、
前記加熱炉から抽出された前記被加熱体の前記加熱帯および前記均熱帯における在炉時間を算出する在炉時間算出ステップと、
前記加熱帯および前記均熱帯における在炉時間と、前記加熱帯および前記均熱帯における標準の在炉時間と、に基づいて前記加熱炉の炉温を制御する制御ステップと、
を含むことを特徴とする加熱炉の制御方法。
【請求項２】
前記制御ステップは、前記加熱帯と前記均熱帯との炉温を制御することを特徴とする請求項１に記載の加熱炉の制御方法。
【請求項３】
前記制御ステップは、前記加熱帯の在炉時間および前記均熱帯の在炉時間が共に標準の在炉時間よりも長い場合、前記加熱帯および前記均熱帯の炉温を標準の炉温よりも低く変更することを特徴とする請求項２に記載の加熱炉の制御方法。
【請求項４】
前記制御ステップは、前記加熱帯の在炉時間および前記均熱帯の在炉時間が共に標準の在炉時間よりも短い場合、前記加熱帯および前記均熱帯の炉温を標準の炉温よりも高く変更することを特徴とする請求項２又は３に記載の加熱炉の制御方法。
【請求項５】
前記制御ステップは、前記加熱帯の在炉時間が標準の在炉時間よりも長く、前記均熱帯の在炉時間が標準の在炉時間よりも短い場合、前記加熱帯の炉温を標準の炉温よりも低く、かつ、前記均熱帯の炉温を標準の炉温よりも高く変更することを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の加熱炉の制御方法。
【請求項６】
前記制御ステップは、前記加熱帯の在炉時間が標準の在炉時間よりも短く、前記均熱帯の在炉時間が標準の在炉時間よりも長い場合、前記加熱炉の炉温を標準の炉温よりも高く、かつ、前記加熱帯の炉温を標準の炉温よりも低く変更することを特徴とする請求項２〜５の何れか１項に記載の加熱炉の制御方法。
【請求項７】
前記制御ステップは、前記加熱帯および前記均熱帯における在炉時間と前記加熱帯および前記均熱帯における標準の在炉時間との差に応じて、前記加熱炉の炉温の変更量を決定することを特徴とする請求項５又は６に記載の加熱炉の制御方法。
【請求項８】
前記在炉時間算出ステップが算出した前記加熱帯および前記均熱帯における在炉時間を、オペレータが目視し得るように画像モニタへ２次元投影する表示ステップと、
前記表示ステップによる表示に基づいて、オペレータが前記制御ステップの炉温の変更量を入力する変更量入力ステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱炉の制御方法。
【請求項９】
前記変更量入力ステップは、前記加熱帯および前記均熱帯における在炉時間の推移の傾向に基づいて、オペレータが前記制御ステップの炉温の変更量を決定することを特徴とする請求項８に記載の加熱炉の制御方法。
【請求項１０】
被加熱体の搬送方法に沿って予熱帯、加熱帯、および均熱帯に区分けされた加熱炉の制御装置であって、
前記加熱炉から抽出された前記被加熱体の前記均熱帯および前記加熱帯においる在炉時間を算出する在炉時間算出手段と、
前記均熱帯および前記加熱帯における在炉時間と、前記均熱帯および前記加熱帯における標準の在炉時間と、に基づいて前記加熱炉の炉温を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする加熱炉の制御装置。
【請求項１】
被加熱体の搬送方向に沿って予熱帯、加熱帯、および均熱帯に区分けされた加熱炉の制御方法であって、
前記加熱炉から抽出された前記被加熱体の前記加熱帯および前記均熱帯における在炉時間を算出する在炉時間算出ステップと、
前記加熱帯および前記均熱帯における在炉時間と、前記加熱帯および前記均熱帯における標準の在炉時間と、に基づいて前記加熱炉の炉温を制御する制御ステップと、
を含むことを特徴とする加熱炉の制御方法。
【請求項２】
前記制御ステップは、前記加熱帯と前記均熱帯との炉温を制御することを特徴とする請求項１に記載の加熱炉の制御方法。
【請求項３】
前記制御ステップは、前記加熱帯の在炉時間および前記均熱帯の在炉時間が共に標準の在炉時間よりも長い場合、前記加熱帯および前記均熱帯の炉温を標準の炉温よりも低く変更することを特徴とする請求項２に記載の加熱炉の制御方法。
【請求項４】
前記制御ステップは、前記加熱帯の在炉時間および前記均熱帯の在炉時間が共に標準の在炉時間よりも短い場合、前記加熱帯および前記均熱帯の炉温を標準の炉温よりも高く変更することを特徴とする請求項２又は３に記載の加熱炉の制御方法。
【請求項５】
前記制御ステップは、前記加熱帯の在炉時間が標準の在炉時間よりも長く、前記均熱帯の在炉時間が標準の在炉時間よりも短い場合、前記加熱帯の炉温を標準の炉温よりも低く、かつ、前記均熱帯の炉温を標準の炉温よりも高く変更することを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の加熱炉の制御方法。
【請求項６】
前記制御ステップは、前記加熱帯の在炉時間が標準の在炉時間よりも短く、前記均熱帯の在炉時間が標準の在炉時間よりも長い場合、前記加熱炉の炉温を標準の炉温よりも高く、かつ、前記加熱帯の炉温を標準の炉温よりも低く変更することを特徴とする請求項２〜５の何れか１項に記載の加熱炉の制御方法。
【請求項７】
前記制御ステップは、前記加熱帯および前記均熱帯における在炉時間と前記加熱帯および前記均熱帯における標準の在炉時間との差に応じて、前記加熱炉の炉温の変更量を決定することを特徴とする請求項５又は６に記載の加熱炉の制御方法。
【請求項８】
前記在炉時間算出ステップが算出した前記加熱帯および前記均熱帯における在炉時間を、オペレータが目視し得るように画像モニタへ２次元投影する表示ステップと、
前記表示ステップによる表示に基づいて、オペレータが前記制御ステップの炉温の変更量を入力する変更量入力ステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱炉の制御方法。
【請求項９】
前記変更量入力ステップは、前記加熱帯および前記均熱帯における在炉時間の推移の傾向に基づいて、オペレータが前記制御ステップの炉温の変更量を決定することを特徴とする請求項８に記載の加熱炉の制御方法。
【請求項１０】
被加熱体の搬送方法に沿って予熱帯、加熱帯、および均熱帯に区分けされた加熱炉の制御装置であって、
前記加熱炉から抽出された前記被加熱体の前記均熱帯および前記加熱帯においる在炉時間を算出する在炉時間算出手段と、
前記均熱帯および前記加熱帯における在炉時間と、前記均熱帯および前記加熱帯における標準の在炉時間と、に基づいて前記加熱炉の炉温を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする加熱炉の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−７９４１６（Ｐ２０１３−７９４１６Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１９３７２（Ｐ２０１１−２１９３７２）
【出願日】平成２３年１０月３日（２０１１．１０．３）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月３日（２０１１．１０．３）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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