(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃焼制御帯が形成された加熱炉において、当該加熱炉に投入された鋼材の所望の品質を確保するべく、当該鋼材を前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯若しくは基準となる燃焼制御帯で目標温度通りに加熱するために前記加熱炉の温度を制御する加熱炉温度制御装置であって、
前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯若しくは基準となる燃焼制御帯の温度に基づき前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の温度を、ｎを鋼材を厚さ方向にｎ等分した際のメッシュ点、Δτを計算ピッチ、θnをΔτ時間前のメッシュ点ｎの温度、θn'をθn計算からΔτ時間後のメッシュ点ｎの温度、ｋをメッシュ点ｎにおける熱伝導率、ｃをメッシュ点ｎにおける比熱、ρを比重、Δｘをメッシュ点間距離、φCGを総括熱吸収係数として、以下の（１）式、（２）式により計算する第１のプログラムと、
【数１】
0005453728.tif 000005
前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に対応して設けられた燃料供給手段から前記加熱炉に供給する燃料の燃料流量に応じて、設備及び操業条件に基づいて、放射伝熱解析手法、熱伝導解析手法並びに前記加熱炉内ガスの熱及び物質収支計算を併用して、前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯の現在から将来の予測温度と前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の現在から将来の予測温度とを計算する第２のプログラムと、
前記鋼材の目標温度と前記第１のプログラムで計算された鋼材の温度との差に基づいて、前記燃料流量を設定する設定手段と、
前記第２のプログラムを用いて、前記設定手段で設定された燃料流量に基づいて前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯の現在から将来の予測温度と前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の現在から将来の予測温度とを算出する第１の算出手段と、
前記第１のプログラムを用いて、前記第１の算出手段で算出された前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯の現在から将来の予測温度に基づいて前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の現在から将来の予測温度を算出する第２の算出手段と、
前記第２の算出手段で算出された前記鋼材の現在から将来の予測温度が前記鋼材の目標温度に応じたものである場合に、前記設定手段で設定された燃料流量に基づく燃料を前記燃料供給手段から前記加熱炉に供給する制御を行う燃料供給制御手段と
を有し、
品質が確保されたとき、前記第１の算出手段で算出された前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の現在から将来の予測温度を新しい目標温度とすることを特徴とする加熱炉温度制御装置。
【請求項２】
前記第１の算出手段で算出された前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の現在から将来の予測温度を、前記燃料供給制御手段の制御により前記加熱炉に供給された燃料に基づき前記加熱炉で加熱された前記鋼材の品質に係る品質情報と関連付けて記憶媒体に記憶する制御を行う記憶制御手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の加熱炉温度制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の加熱炉温度制御装置と、
前記加熱炉と、
前記燃料供給制御手段の制御に基づいて、前記設定手段で設定された燃料流量に基づく燃料を前記加熱炉に供給する前記燃料供給手段と
を有することを特徴とする加熱炉温度制御システム。
【請求項４】
複数の燃焼制御帯が形成された加熱炉において、当該加熱炉に投入された鋼材の所望の品質を確保するべく、当該鋼材を前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯若しくは基準となる燃焼制御帯で目標温度通りに加熱するために前記加熱炉の温度を制御するものであり、前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯若しくは基準となる燃焼制御帯の温度に基づき前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の温度を、ｎを鋼材を厚さ方向にｎ等分した際のメッシュ点、Δτを計算ピッチ、θnをΔτ時間前のメッシュ点ｎの温度、θn'をθn計算からΔτ時間後のメッシュ点ｎの温度、ｋをメッシュ点ｎにおける熱伝導率、ｃをメッシュ点ｎにおける比熱、ρを比重、Δｘをメッシュ点間距離、φCGを総括熱吸収係数として、以下の（１）式、（２）式により計算する第１のプログラムと、前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に対応して設けられた燃料供給手段から前記加熱炉に供給する燃料の燃料流量に応じて、設備及び操業条件に基づいて、放射伝熱解析手法、熱伝導解析手法並びに前記加熱炉内ガスの熱及び物質収支計算を併用して、前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯の現在から将来の予測温度と前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の現在から将来の予測温度とを計算する第２のプログラムとを備える加熱炉温度制御装置による加熱炉温度制御方法であって、
【数２】
0005453728.tif 000006
前記鋼材の目標温度と前記第１のプログラムで計算された鋼材の温度との差に基づいて、前記燃料流量を設定する設定ステップと、
前記第２のプログラムを用いて、前記設定ステップで設定された燃料流量に基づいて前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯の現在から将来の予測温度と前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の現在から将来の予測温度とを算出する第１の算出ステップと、
前記第１のプログラムを用いて、前記第１の算出ステップで算出された前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯の現在から将来の予測温度に基づいて前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の現在から将来の予測温度を算出する第２の算出ステップと、
前記第２の算出ステップで算出された前記鋼材の現在から将来の予測温度が前記鋼材の目標温度に応じたものである場合に、前記設定ステップで設定された燃料流量に基づく燃料を前記燃料供給手段から前記加熱炉に供給する制御を行う燃料供給制御ステップと
を有し、
品質が確保されたとき、前記第１の算出ステップで算出された前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の現在から将来の予測温度を新しい目標温度とすることを特徴とする加熱炉温度制御方法。
【請求項５】
前記第１の算出ステップで算出された前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の現在から将来の予測温度を、前記燃料供給制御ステップの制御により前記加熱炉に供給された燃料に基づき前記加熱炉で加熱された前記鋼材の品質に係る品質情報と関連付けて記憶媒体に記憶する制御を行う記憶制御ステップを更に有することを特徴とする請求項４に記載の加熱炉温度制御方法。
【請求項６】
複数の燃焼制御帯が形成された加熱炉において、当該加熱炉に投入された鋼材の所望の品質を確保するべく、当該鋼材を前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯若しくは基準となる燃焼制御帯で目標温度通りに加熱するために前記加熱炉の温度を制御するものであり、前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯若しくは基準となる燃焼制御帯の温度に基づき前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の温度を、ｎを鋼材を厚さ方向にｎ等分した際のメッシュ点、Δτを計算ピッチ、θnをΔτ時間前のメッシュ点ｎの温度、θn'をθn計算からΔτ時間後のメッシュ点ｎの温度、ｋをメッシュ点ｎにおける熱伝導率、ｃをメッシュ点ｎにおける比熱、ρを比重、Δｘをメッシュ点間距離、φCGを総括熱吸収係数として、以下の（１）式、（２）式により計算する第１のプログラムと、前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に対応して設けられた燃料供給手段から前記加熱炉に供給する燃料の燃料流量に応じて、設備及び操業条件に基づいて、放射伝熱解析手法、熱伝導解析手法並びに前記加熱炉内ガスの熱及び物質収支計算を併用して、前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯の現在から将来の予測温度と前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の現在から将来の予測温度とを計算する第２のプログラムとを備える加熱炉温度制御装置による加熱炉温度制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
【数３】
0005453728.tif 000007
前記鋼材の目標温度と前記第１のプログラムで計算された鋼材の温度との差に基づいて、前記燃料流量を設定する設定ステップと、
前記第２のプログラムを用いて、前記設定ステップで設定された燃料流量に基づいて前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯の現在から将来の予測温度と前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の現在から将来の予測温度とを算出する第１の算出ステップと、
前記第１のプログラムを用いて、前記第１の算出ステップで算出された前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯の現在から将来の予測温度に基づいて前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の現在から将来の予測温度を算出する第２の算出ステップと、
前記第２の算出ステップで算出された前記鋼材の現在から将来の予測温度が前記鋼材の目標温度に応じたものである場合に、前記設定ステップで設定された燃料流量に基づく燃料を前記燃料供給手段から前記加熱炉に供給する制御を行う燃料供給制御ステップと
をコンピュータに実行させ、
品質が確保されたとき、前記第１の算出ステップで算出された前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の現在から将来の予測温度を新しい目標温度とすることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投入された鋼材を加熱する加熱炉の温度を制御する加熱炉温度制御装置、加熱炉温度制御システム及び加熱炉温度制御方法、並びに、当該加熱炉温度制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、鉄鋼業における連続熱間圧延用の鋼材を加熱炉で加熱する操業において、多品種小ロット生産を行う状況では、鋼材の種別ごとに最適な加熱炉の温度が数百℃の範囲で異なり、鋼材の種別ごとの加熱炉の温度設定における変更頻度が増大する傾向にある。
【０００３】
そして、このような場合に、加熱炉の温度の変更に要する時間などを十分に考慮することができなければ、目標温度から乖離した温度条件で加熱処理が行われることになり、結果的に、鋼材の材質不良やその表面に欠陥が発生する等の不具合が生じることになる。
【０００４】
一般的に、加熱炉の温度の変更は、加熱炉に供給する燃料の燃料流量を調整することで行われる。そこで、以下に、従来の燃料流量の調整方法について説明する。
【０００５】
従来の燃料流量の調整方法（第１の調整方法）としては、まず、加熱炉の温度（「炉温」ともいう）を測定し、測定した加熱炉の温度に基づき、いわゆる差分法や重み付け残差法による計算により、加熱炉内の鋼材の温度を求める。そして、求めた鋼材の温度が所定温度となるような最適な加熱炉の温度を試行錯誤的に求め、この加熱炉の温度になるように、自動又は手動で燃料流量の増減を行って調整している。
【０００６】
しかしながら、上述した第１の調整方法では、現在の加熱炉の温度から最適な加熱炉の温度に達するまでの時間や、加熱炉の温度制御に要する燃料流量の値などが直接は求められなかった。そのために、鋼材の焼き上げは、最適な加熱炉の温度（即ち、目標温度）になるように、燃料流量などを例えば手動で調整するなどして操業が行なわれていた。
【０００７】
一方、第１の調整方法とは異なる燃料流量の調整方法（第２の調整方法）としては、例えば、下記の特許文献１に示す技術がある。具体的に、特許文献１では、先ず、設備及び操業条件に基づいて、放射伝熱解析手法、熱伝導解析手法並びに炉内ガスの熱及び物質収支計算を併用して各燃焼制御帯のガス温度、炉体断熱構造物及び炉内に存在する全鋼材内部温度分布をともに予測する。次に、この予測した鋼材の加熱温度がそれぞれの鋼材における所定の加熱温度となるような燃料流量及び燃焼用空気流量を求めて、これらの供給流量を制御するようにしている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−４３９１２号公報
【特許文献２】特開昭５６−７５５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した特許文献１等に示されている、「炉内の温度と鋼材内部の温度」とを同時に求める第２の調整方法で算出される鋼材の温度は、上述した「加熱炉の温度実績値に基づき鋼材の温度を算出」する第１の調整方法で算出される鋼材の温度とは、算出方法が異なるために一致しない。
【００１０】
よって、第１の調整方法を既設モデルとして用いて鋼材の品質を確保している以上、第２の調整方法により算出された鋼材の温度の方が実際の鋼材の温度に近い場合であっても、現状の加熱炉の操業品質を確保しながら、第２の調整方法による新モデルに移行させることは困難であった。なぜならば、既設モデルによる鋼材の温度と新モデルによる鋼材の温度との間で温度変換式により変換処理を行うことが考えられるが、例えば、温度変換式を一般的によく知られる重回帰式で構築した場合、５０℃以上の誤差が出て、実用上には問題があった。この場合、鋼材の品質を確保するための目標温度自体に、大きな誤差が生じてしまう結果となることがある。
【００１１】
即ち、上述した第１の調整方法を用いることを前提して設定された、所望の鋼材品質（操業品質）を得るための操業指標である鋼材を熱処理する加熱温度、つまり目標温度を用いて、上述の第２の調整方法により直接的に燃料流量を求めて、加熱炉の温度制御を実施することができなかった。言い換えれば、上述の燃料流量の第２の調整方法は優れた方法ではあるが、目標とするべき鋼材の加熱条件は、操業する上で高精度には分かっておらず、すぐに実施しにくいという問題があった。
【００１２】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、鋼材の焼き上げを自動化するべく、燃料流量から炉温や鋼材温度を予測して、燃料流量を制御する新しい加熱炉の制御方式を導入するに際して、既設のモデルを用いて加熱炉の温度を基に予め設定された目標温度を用いて、加熱炉の制御する技術を提供することを目的とする。そして、現状の加熱炉の操業品質を確保しながら、加熱炉の温度を鋼材に最適な温度に早急かつ確実に調整できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の加熱炉温度制御装置は、複数の燃焼制御帯が形成された加熱炉において、当該加熱炉に投入された鋼材の所望の品質を確保するべく、当該鋼材を前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯若しくは基準となる燃焼制御帯で目標温度通りに加熱するために前記加熱炉の温度を制御する加熱炉温度制御装置であって、前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯若しくは基準となる燃焼制御帯の温度に基づき前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の温度を、ｎを鋼材を厚さ方向にｎ等分した際のメッシュ点、Δτを計算ピッチ、θnをΔτ時間前のメッシュ点ｎの温度、θn'をθn計算からΔτ時間後のメッシュ点ｎの温度、ｋをメッシュ点ｎにおける熱伝導率、ｃをメッシュ点ｎにおける比熱、ρを比重、Δｘをメッシュ点間距離、φCGを総括熱吸収係数として、以下の（１）式、（２）式により計算する第１のプログラムと、前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に対応して設けられた燃料供給手段から前記加熱炉に供給する燃料の燃料流量に応じて、設備及び操業条件に基づいて、放射伝熱解析手法、熱伝導解析手法並びに前記加熱炉内ガスの熱及び物質収支計算を併用して、前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯の現在から将来の予測温度と前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の現在から将来の予測温度とを計算する第２のプログラムと、前記鋼材の目標温度と前記第１のプログラムで計算された鋼材の温度との差に基づいて、前記燃料流量を設定する設定手段と、前記第２のプログラムを用いて、前記設定手段で設定された燃料流量に基づいて前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯の現在から将来の予測温度と前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の現在から将来の予測温度とを算出する第１の算出手段と、前記第１のプログラムを用いて、前記第１の算出手段で算出された前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯の現在から将来の予測温度に基づいて前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の現在から将来の予測温度を算出する第２の算出手段と、前記第２の算出手段で算出された前記鋼材の現在から将来の予測温度が前記鋼材の目標温度に応じたものである場合に、前記設定手段で設定された燃料流量に基づく燃料を前記燃料供給手段から前記加熱炉に供給する制御を行う燃料供給制御手段とを有し、品質が確保されたとき、前記第１の算出手段で算出された前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の現在から将来の予測温度を新しい目標温度とする。
【数４】
0005453728.tif 000002
【００１４】
本発明の加熱炉温度制御システムは、前記加熱炉温度制御装置と、前記加熱炉と、前記燃料供給制御手段の制御に基づいて、前記設定手段で設定された燃料流量に基づく燃料を前記加熱炉に供給する前記燃料供給手段とを有する。
【００１５】
本発明の加熱炉温度制御方法は、複数の燃焼制御帯が形成された加熱炉において、当該加熱炉に投入された鋼材の所望の品質を確保するべく、当該鋼材を前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯若しくは基準となる燃焼制御帯で目標温度通りに加熱するために前記加熱炉の温度を制御するものであり、前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯若しくは基準となる燃焼制御帯の温度に基づき前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の温度を、ｎを鋼材を厚さ方向にｎ等分した際のメッシュ点、Δτを計算ピッチ、θnをΔτ時間前のメッシュ点ｎの温度、θn'をθn計算からΔτ時間後のメッシュ点ｎの温度、ｋをメッシュ点ｎにおける熱伝導率、ｃをメッシュ点ｎにおける比熱、ρを比重、Δｘをメッシュ点間距離、φCGを総括熱吸収係数として、以下の（１）式、（２）式により計算する第１のプログラムと、前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に対応して設けられた燃料供給手段から前記加熱炉に供給する燃料の燃料流量に応じて、設備及び操業条件に基づいて、放射伝熱解析手法、熱伝導解析手法並びに前記加熱炉内ガスの熱及び物質収支計算を併用して、前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯の現在から将来の予測温度と前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の現在から将来の予測温度とを計算する第２のプログラムとを備える加熱炉温度制御装置による加熱炉温度制御方法であって、前記鋼材の目標温度と前記第１のプログラムで計算された鋼材の温度との差に基づいて、前記燃料流量を設定する設定ステップと、前記第２のプログラムを用いて、前記設定ステップで設定された燃料流量に基づいて前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯の現在から将来の予測温度と前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の現在から将来の予測温度とを算出する第１の算出ステップと、前記第１のプログラムを用いて、前記第１の算出ステップで算出された前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯の現在から将来の予測温度に基づいて前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の現在から将来の予測温度を算出する第２の算出ステップと、前記第２の算出ステップで算出された前記鋼材の現在から将来の予測温度が前記鋼材の目標温度に応じたものである場合に、前記設定ステップで設定された燃料流量に基づく燃料を前記燃料供給手段から前記加熱炉に供給する制御を行う燃料供給制御ステップとを有し、品質が確保されたとき、前記第１の算出ステップで算出された前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の現在から将来の予測温度を新しい目標温度とする。
【数５】
0005453728.tif 000003
【００１６】
本発明のプログラムは、複数の燃焼制御帯が形成された加熱炉において、当該加熱炉に投入された鋼材の所望の品質を確保するべく、当該鋼材を前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯若しくは基準となる燃焼制御帯で目標温度通りに加熱するために前記加熱炉の温度を制御するものであり、前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯若しくは基準となる燃焼制御帯の温度に基づき前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の温度を、ｎを鋼材を厚さ方向にｎ等分した際のメッシュ点、Δτを計算ピッチ、θnをΔτ時間前のメッシュ点ｎの温度、θn'をθn計算からΔτ時間後のメッシュ点ｎの温度、ｋをメッシュ点ｎにおける熱伝導率、ｃをメッシュ点ｎにおける比熱、ρを比重、Δｘをメッシュ点間距離、φCGを総括熱吸収係数として、以下の（１）式、（２）式により計算する第１のプログラムと、前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に対応して設けられた燃料供給手段から前記加熱炉に供給する燃料の燃料流量に応じて、設備及び操業条件に基づいて、放射伝熱解析手法、熱伝導解析手法並びに前記加熱炉内ガスの熱及び物質収支計算を併用して、前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯の現在から将来の予測温度と前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の現在から将来の予測温度とを計算する第２のプログラムとを備える加熱炉温度制御装置による加熱炉温度制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記鋼材の目標温度と前記第１のプログラムで計算された鋼材の温度との差に基づいて、前記燃料流量を設定する設定ステップと、前記第２のプログラムを用いて、前記設定ステップで設定された燃料流量に基づいて前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯の現在から将来の予測温度と前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の現在から将来の予測温度とを算出する第１の算出ステップと、前記第１のプログラムを用いて、前記第１の算出ステップで算出された前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯の現在から将来の予測温度に基づいて前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の現在から将来の予測温度を算出する第２の算出ステップと、前記第２の算出ステップで算出された前記鋼材の現在から将来の予測温度が前記鋼材の目標温度に応じたものである場合に、前記設定ステップで設定された燃料流量に基づく燃料を前記燃料供給手段から前記加熱炉に供給する制御を行う燃料供給制御ステップとをコンピュータに実行させ、品質が確保されたとき、前記第１の算出ステップで算出された前記加熱炉内の前記複数の燃焼制御帯に位置する前記鋼材の現在から将来の予測温度を新しい目標温度とする。
【数６】
0005453728.tif 000004
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、現状の加熱炉の操業品質を確保しながら、加熱炉の温度を鋼材に最適な温度に早急かつ確実に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明を行う。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係る加熱炉温度制御システムの概略構成の一例を示す模式図である。
図１に示すように、加熱炉温度制御システム１００は、加熱炉１１０と、加熱炉温度制御装置１２０と、温度検出部１３０（１３０−１〜１３０−３）と、燃料供給部１４０（１４０−１〜１４０−３）と、通信ネットワーク１５１及び１５２を有して構成されている。
【００２０】
加熱炉１１０は、投入された鋼材を加熱する処理を行うものである。この加熱炉１１０内には、複数の燃焼制御帯（図１に示す例では、３つの燃焼制御帯）が形成されている。
【００２１】
加熱炉温度制御装置１２０は、加熱炉１１０に投入された鋼材の所望の品質を確保するべく、当該鋼材を目標温度通りに加熱するために、加熱炉１１０の温度を制御する処理を行うものであり、例えばコンピュータ等で形成されている。
【００２２】
温度検出部１３０（１３０−１〜１３０−３）は、例えば加熱炉１１０の各燃焼制御帯に設けられており、当該燃焼制御帯における加熱炉１１０の温度を検出する。
【００２３】
燃料供給部１４０（１４０−１〜１４０−３）は、例えば加熱炉１１０の各燃焼制御帯に対応して設けられており、加熱炉温度制御装置１２０の制御に基づいて、設定された燃料流量に基づく燃料を加熱炉１１０に供給するものである。
【００２４】
通信ネットワーク１５１は、加熱炉温度制御装置１２０と温度検出部１３０とを通信可能に接続するものである。また、通信ネットワーク１５２は、加熱炉温度制御装置１２０と燃料供給部１４０とを通信可能に接続するものである。
【００２５】
なお、図１に示す例では、加熱炉１１０の燃焼制御帯に応じて、その数だけ温度検出部１３０及び燃料供給部１４０を設けるようにしているが、本実施形態においては、これに限定されるわけでなく、例えば、基準となる燃焼制御帯のみに、それぞれを１つずつ設ける形態であっても適用可能である。
【００２６】
次に、加熱炉温度制御装置１２０の内部のハードウエア構成について説明する。
図２は、本発明の実施形態に係る加熱炉温度制御装置１２０の内部のハードウエア構成の一例を示す模式図である。
【００２７】
図２に示すように、加熱炉温度制御装置１２０は、ＣＰＵ１２１と、ＲＯＭ１２２と、ＲＡＭ１２３と、入力手段１２４と、プログラム記憶媒体１２５と、情報記憶媒体１２６と、表示装置１２７と、通信インターフェース（通信Ｉ／Ｆ）１２８と、バス１２９を有して構成されている。
【００２８】
ＣＰＵ１２１は、加熱炉温度制御装置１２０における動作を統括的に制御するものであり、バス１２９を介して、加熱炉温度制御装置１２０の各構成部（１２２〜１２８）を制御する。
【００２９】
ＲＯＭ１２２は、ＣＰＵ１２１の動作に係るＢＩＯＳ（Basic Input/Output System）やオペレーティングシステムプログラム（ＯＳ）等を記憶する。
【００３０】
ＲＡＭ１２３は、ＣＰＵ１２１の主メモリ、ワークエリア等として機能する。ＣＰＵ１２１は、処理の実行に際して、ＲＯＭ１２２や後述するプログラム記憶媒体１２５から必要なプログラム等や、後述する情報記憶媒体１２６から必要な情報等をＲＡＭ１２３にロードし、当該プログラム等や当該情報等の処理を実行することで各種の動作を実現する。
【００３１】
入力手段１２４は、例えば、マウスやキーボード等のポインティングデバイスからなり、操作者（ユーザ）が必要に応じて、当該加熱炉温度制御装置１２０に対して操作入力を行うための操作入力手段であってもよい。また、製造工程を統括・管理する上位のビジネス・コンピュータなど他のコンピュ−タから操作情報を入力するためのネットワークＩ／Ｏで構成することもできる。以下の説明では、入力手段１２４としてポインティングデバイス（ＰＤ）を用いる場合を例として記載するが、ネットワークＩ／Ｏを用いて他のコンピュータから操作情報を入力する場合にも、容易に読み替えて適用できる。
【００３２】
プログラム記憶媒体１２５は、制御プログラム１２５ａ、既設モデルプログラム１２５ｂ、新モデルプログラム１２５ｃを含む各種のプログラムを記憶する記憶媒体である。制御プログラム１２５ａは、ＣＰＵ１２１が後述する図６の処理を実行する際に用いるプログラムである。既設モデルプログラム１２５ｂは、加熱炉１１０の現在の操業に用いられているものであり、加熱炉１１０の温度に基づき加熱炉１１０内部の鋼材の温度を計算するためのプログラム（第１のプログラム）である。新モデルプログラム１２５ｃは、加熱炉１１０の操業に新たに用いられるものであり、加熱炉１１０に供給する燃料の燃料流量に応じて、加熱炉１１０の将来の予測温度及び鋼材の将来の予測温度を計算するためのプログラム（第２のプログラム）である。
【００３３】
情報記憶媒体１２６は、ＣＰＵ１２１が処理を行う際に必要な各種の情報を記憶すると共に、ＣＰＵ１２１の処理により得られた各種の情報を記憶する記憶媒体である。
【００３４】
表示装置１２７は、ＣＰＵ１２１の制御に基づいて、各種の情報やメニュー画像等を表示する表示手段である。
【００３５】
通信Ｉ／Ｆ１２８は、ＣＰＵ１２１の制御に基づいて、通信ネットワーク１５１を介して温度検出部１３０と通信を行い、また、通信ネットワーク１５２を介して燃料供給部１４０と通信を行う。
【００３６】
バス１２９は、ＣＰＵ１２１、ＲＯＭ１２２、ＲＡＭ１２３、入力手段１２４、プログラム記憶媒体１２５、情報記憶媒体１２６、表示装置１２７及び通信Ｉ／Ｆ１２８を相互に通信可能に接続するためのバスである。
【００３７】
次に、プログラム記憶媒体１２５に記憶されている既設モデルプログラム１２５ｂ及び新モデルプログラム１２５ｃについて説明する。
【００３８】
図３は、図２に示す既設モデルプログラム１２５ｂの処理イメージの一例を示す模式図である。
既設モデルプログラム１２５ｂは、加熱炉１１０の温度を入力とし、加熱炉１１０内部の鋼材の温度を出力とする（即ち、鋼材の温度＝ｆ（加熱炉１１０の温度））。例えば、既設モデルプログラム１２５ｂは、温度検出部１３０で検出された加熱炉１１０の温度が入力されると、当該加熱炉１１０の温度に基づいて、いわゆる差分法や重み付け残差法等により、加熱炉１１０内部の鋼材の温度を計算するプログラムである。
【００３９】
図４は、図２に示す新モデルプログラム１２５ｃの処理イメージの一例を示す模式図である。
新モデルプログラム１２５ｃは、加熱炉に供給する燃料の燃料流量を入力とし、加熱炉１１０の将来の予測温度、及び、加熱炉１１０内部の鋼材の将来の予測温度を出力とする。
【００４０】
次に、ＣＰＵ１２１の処理に係る機能構成について説明する。
図５は、図２に示すＣＰＵ１２１の処理に係る機能構成の一例を示す模式図である。
【００４１】
ＣＰＵ１２１は、制御プログラム１２５ａを実行することにより、設定手段５０１、第１の算出手段５０２、第２の算出手段５０３、燃料供給制御手段５０４、及び、記憶制御手段５０５の各機能構成を構築する。
【００４２】
設定手段５０１は、例えば、操作者（ユーザ）から入力手段１２４を介して入力された鋼材の目標温度と、既設モデルプログラム１２５ｂで計算された鋼材の温度の差に基づいて加熱炉１１０に供給するための燃料流量を設定する。
【００４３】
第１の算出手段５０２は、新モデルプログラム１２５ｃを用いて、設定手段５０１で設定された燃料流量に基づいて、加熱炉１１０の将来の予測温度、及び、加熱炉１１０内部の鋼材の将来の予測温度を算出する。
【００４４】
第２の算出手段５０３は、既設モデルプログラム１２５ｂを用いて、第１の算出手段５０２で算出された加熱炉１１０の将来の予測温度に基づいて、鋼材の将来の予測温度を算出する。
【００４５】
燃料供給制御手段５０４は、まず、操作者（ユーザ）から入力手段１２４を介して入力された情報に基づいて、鋼材の目標温度を設定する。この際に設定される鋼材の目標温度は、加熱炉１１０の現在の操業に用いられている既設モデルプログラム１２５ｂに対応した鋼材の温度であり、現在の品質管理の指標に使われている鋼材の温度である。続いて、燃料供給制御手段５０４は、第２の算出手段５０３で算出された鋼材の将来の予測温度が鋼材の目標温度に応じたものであるか（即ち、目標どおりであるか）を判断し、目標どおりである場合には、燃料供給部１４０に対して、設定手段５０１で設定された燃料流量に基づく燃料を加熱炉１１０に供給する制御を行う。一方、目標どおりでない場合には、燃料供給制御手段５０４は、設定手段５０１に対して、燃料流量の設定を変更する制御を行う。
【００４６】
記憶制御手段５０５は、まず、第１の算出手段５０２で算出された鋼材の将来の予測温度を取得する。その後、記憶制御手段５０５は、燃料供給制御手段５０４の制御により燃料供給部１４０から供給された燃料に基づき加熱炉１１０で加熱された鋼材の種別情報及当該鋼材の品質に係る品質情報を、操作者（ユーザ）から入力手段１２４を介して入力された情報に基づいて取得する。そして、記憶制御手段５０５は、第１の算出手段５０２で算出された鋼材の将来の予測温度を、鋼材の種別情報及品質情報と関連付けて情報記憶媒体１２６に記憶する制御を行う。
【００４７】
次に、加熱炉温度制御装置１２０による加熱炉温度制御方法について説明する。
図６は、本発明の実施形態に係る加熱炉温度制御装置１２０による加熱炉温度制御方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。この図６に示すフローチャートは、ＣＰＵ１２１が制御プログラム１２５ａを実行することによって行われる。なお、以下に示す図６のフローチャートの説明においては、図５に示す機能構成と対応させて説明を行う。
【００４８】
まず、ステップＳ１０１において、燃料供給制御手段５０４は、操作者（ユーザ）から入力手段１２４を介して入力された情報に基づいて、鋼材の目標温度を設定する。このステップＳ１０１で設定される鋼材の目標温度は、加熱炉１１０の現在の操業に用いられている既設モデルプログラム１２５ｂに対応した鋼材の温度であり、現在の品質管理の指標に使われている鋼材の温度である。
【００４９】
続いて、ステップＳ１０２において、設定手段５０１は、操作者（ユーザ）から入力手段１２４を介して入力された鋼材の目標温度と、既設モデルプログラム１２５ｂで計算された鋼材の温度の差に基づいて、加熱炉１１０に燃料を供給するための燃料流量を設定する。
【００５０】
続いて、ステップＳ１０３において、第１の算出手段５０２は、新モデルプログラム１２５ｃを用いて、ステップＳ１０２で設定された燃料流量に基づいて、加熱炉１１０の将来の予測温度、及び、加熱炉１１０内部の鋼材の将来の予測温度を算出する。
【００５１】
続いて、ステップＳ１０４において、第２の算出手段５０３は、既設モデルプログラム１２５ｂを用いて、ステップＳ１０３で算出された加熱炉１１０の将来の予測温度に基づいて、鋼材の将来の予測温度を算出する。
【００５２】
続いて、ステップＳ１０５において、燃料供給制御手段５０４は、ステップＳ１０４で算出された鋼材の将来の予測温度と、ステップＳ１０１で設定した鋼材の目標温度とを比較する。
【００５３】
続いて、ステップＳ１０６において、燃料供給制御手段５０４は、ステップＳ１０４で算出された鋼材の将来の予測温度が目標どおりであるか否かを判断する。この際、燃料供給制御手段５０４は、例えば、ステップＳ１０４で算出された鋼材の将来の予測温度（図４）が、ステップＳ１０１で設定した鋼材の目標温度に所定時間内に到達する場合に、目標どおりであると判断する。
【００５４】
ステップＳ１０６の判断の結果、ステップＳ１０４で算出された鋼材の将来の予測温度が目標どおりでない場合には（Ｓ１０６／ＮＯ）、ステップＳ１０２に戻り、設定手段５０１において燃料流量の設定を変更して、ステップＳ１０３以降の処理が再度行われる。
【００５５】
一方、ステップＳ１０６の判断の結果、ステップＳ１０４で算出された鋼材の将来の予測温度が目標どおりである場合には（Ｓ１０６／ＹＥＳ）、ステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７に進むと、燃料供給制御手段５０４は、燃料供給部１４０に対して、ステップＳ１０２で設定された燃料流量に基づく燃料を加熱炉１１０に供給する制御を行う。これにより、燃料供給部１４０から加熱炉１１０に所定の燃料流量に基づく燃料が供給されて、鋼材の加熱処理が行われる。
【００５６】
その後、ステップＳ１０８において、記憶制御手段５０５は、操作者（ユーザ）から入力手段１２４を介して入力された情報に基づいて、ステップＳ１０７で加熱処理が行われた鋼材の種別情報及びその品質情報を取得する。
【００５７】
続いて、ステップＳ１０９において、記憶制御手段５０５は、ステップＳ１０３で算出された鋼材の将来の予測温度を、ステップＳ１０８で取得した種別情報及び品質情報と関連付けて情報記憶媒体１２６に記憶する制御を行う。これにより、情報記憶媒体１２６に、新モデルプログラム１２５ｃを用いて算出された鋼材の将来の予測温度に係る鋼材の温度情報が、当該鋼材の種別情報及び品質情報と共に記憶されることになる。
【００５８】
図７は、図２に示す情報記憶媒体１２６に記憶される、新モデルプログラム１２５ｃを用いて算出された鋼材の温度情報における記憶形態の一例を示す模式図である。
図７に示す例では、鋼材の種別情報としてＩＤ番号が示されており、当該ＩＤ番号に紐付けられて、当該鋼材の品質情報、新モデルプログラム１２５ｃを用いて算出された鋼材の温度情報が記憶される。ここで、品質情報としては、例えば、品質のレベルに応じた数値で示すことが適用できる。
【００５９】
図８は、本発明の実施形態に係る加熱炉温度制御装置１２０の処理イメージの一例を示す模式図である。
【００６０】
図８に示す鋼材の目標温度８０１は、加熱炉１１０の現在の操業に用いられている既設モデルプログラム１２５ｂに対応した鋼材の温度である。この際、切替え部８０２を目標温度変換器８０３側にして、鋼材の目標温度８０１に対して目標温度変換器８０３による温度変換を行って、新モデルプログラム１２５ｃにより算出される鋼材の温度を用いて処理を実行することが考えられる。しかしながら、上述したように、この場合、目標温度変換器８０３において一般的によく知られる重回帰式で温度変換式を構築した場合、変換した新目標温度では、５０℃以上の誤差が出て実用上の問題が生じてしまう結果となった。
【００６１】
そこで、本実施形態では、目標温度変換器８０３を用いずに切替え部８０２を新モデルプログラム１２５ｃ側に直接接続すると共に、加熱炉１１０の実操業においては、新モデルプログラム１２５ｃにより算出される鋼材の温度はあえて使わず、新モデルプログラム１２５ｃにより算出される加熱炉１１０の将来の予測温度のみを用いるようにしている。そして、加熱炉１１０の現在の操業で用いられている既設モデルプログラム１２５ｂを使用して、新モデルプログラム１２５ｃにより算出された加熱炉１１０の将来の予測温度に基づいて、鋼材の将来の予測温度を連続的に算出するようにしている。
【００６２】
ここで、既設モデルプログラム１２５ｂによる温度モデル式としては、例えば、図８に示す（１）式及び（２）式を用いることができる。
ここで、図８に示す（１）式において、ｎは鋼材を厚さ方向にｎ等分した際のメッシュ点を示し、Δτは計算ピッチを示し、θnはΔτ時間前のメッシュ点ｎの温度を示し、θn'はθn計算からΔτ時間後のメッシュ点ｎの温度を示し、ｋはメッシュ点ｎにおける熱伝導率を示し、ｃはメッシュ点ｎにおける比熱を示し、ρは比重を示し、Δｘはメッシュ点間距離を示している。また、図８に示す（２）式において、φCGは総括熱吸収係数を示している。
【００６３】
そして、図８に示す（１）式及び（２）式を用いた温度モデルによる鋼材の温度の算出は、従来から一般的に行われており、例えば、上記の特許文献２による技術を用いて算出することが可能となっている。
【００６４】
そして、本実施形態では、既設モデルプログラム１２５ｂを用いて算出した鋼材の将来の予測温度に係る鋼材の温度が目標温度になるように燃料流量を変更し、鋼材の加熱処理を行うようにしている。本実施形態では、このように処理することで、現状の加熱炉１１０の操業品質を確保しながら、加熱炉１１０の温度を鋼材に最適な温度に早急かつ確実に調整することを実現している。
【００６５】
また、本実施形態では、新モデルプログラム１２５ｃにより算出される鋼材の温度を、当該鋼材の品質情報と関連付けて記憶（蓄積）するようにしている。これにより、将来的に、新モデルプログラム１２５ｃにより算出される鋼材の温度と鋼材の品質との関係が構築されれば、新モデルプログラム１２５ｃにより算出される鋼材の温度を、新たな品質管理の指標として活用することが可能となる。
【００６６】
前述した本実施形態に係る加熱炉温度制御装置１２０による加熱炉温度制御方法を示す図６の各ステップは、ＣＰＵ１２１が制御プログラム１２５ａを実行することによって実現できる。この制御プログラム１２５ａ及び当該制御プログラム１２５ａを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体（プログラム記憶媒体１２５）は本発明に含まれる。
【００６７】
具体的に、前記プログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭのような記憶媒体に記録し、或いは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。前記プログラムを記録する記憶媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。他方、前記プログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝搬させて供給するためのコンピュータネットワーク（ＬＡＮ、インターネットの等のＷＡＮ、無線通信ネットワーク等）システムにおける通信媒体を用いることができる。また、この際の通信媒体としては、光ファイバ等の有線回線や無線回線などが挙げられる。
【００６８】
また、本発明は、コンピュータが供給されたプログラムを実行することにより本実施形態に係る加熱炉温度制御装置１２０の機能が実現される態様に限られない。そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）或いは他のアプリケーションソフト等と共同して本実施形態に係る加熱炉温度制御装置１２０の機能が実現される場合も、かかるプログラムは本発明に含まれる。また、供給されたプログラムの処理の全て、或いは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて本実施形態に係る加熱炉温度制御装置１２０の機能が実現される場合も、かかるプログラムは本発明に含まれる。
【００６９】
また、前述した本実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明はその技術的思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施形態に係る加熱炉温度制御システムの概略構成の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る加熱炉温度制御装置の内部のハードウエア構成の一例を示す模式図である。
【図３】図２に示す既設モデルプログラムの処理イメージの一例を示す模式図である。
【図４】図２に示す新モデルプログラムの処理イメージの一例を示す模式図である。
【図５】図２に示すＣＰＵの処理に係る機能構成の一例を示す模式図である。
【図６】本発明の実施形態に係る加熱炉温度制御装置による加熱炉温度制御方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】図２に示す情報記憶媒体に記憶される、新モデルプログラムを用いて算出された鋼材の温度情報における記憶形態（保存形態）の一例を示す模式図である。
【図８】本発明の実施形態に係る加熱炉温度制御装置の処理イメージの一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７１】
１００  加熱炉温度制御システム
１１０  加熱炉
１２０  加熱炉温度制御装置
１３０  温度検出部
１４０  燃料供給部
１５１、１５２  通信ネットワーク
１２１  ＣＰＵ
１２２  ＲＯＭ
１２３  ＲＡＭ
１２４  入力手段
１２５  プログラム記憶媒体
１２５ａ  制御プログラム
１２５ｂ  既設モデルプログラム
１２５ｃ  新モデルプログラム
１２６  情報記憶媒体
１２７  表示装置
１２８  通信インターフェース（通信Ｉ／Ｆ）
１２９  バス
５０１  設定手段
５０２  第１の算出手段
５０３  第２の算出手段
５０４  燃料供給制御手段
５０５  記憶制御手段
【図１】
0005453728.tif 000008
【図２】
0005453728.tif 000009
【図３】
0005453728.tif 000010
【図４】
0005453728.tif 000011
【図５】
0005453728.tif 000012
【図６】
0005453728.tif 000013
【図７】
0005453728.tif 000014
【図８】
0005453728.tif 000015