(57)【要約】【課題】鋳片の温度制御の精度を向上させるためには、温度を多点連続計算による三次元温度計算を適用して運用するための管理する温度指標を設定して、加熱炉の不要な加熱を抑制し、経済的な昇温を可能とする鋳片の加熱方法を提供する。【解決手段】鋳片１０の加熱方法であって、鋳片１０の表面温度及び鋳造条件から、鋳片１０の長さと断面温度との温度分布の関係を装入側から抽出側にかけて求め、鋳片１０の中心位置を基準にして、幅方向他方側に配置されたバーナー１８、１９の火力を一側に配置されているバーナー１８、１９の火力より下げて、一側及び他側に配置されているバーナー１８、１９の火力を逐次制御して鋳片１０の抽出位置における長手方向の温度分布が一定範囲に納まるように制御する。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端から他端にかけて高くなる傾斜温度分布を有する鋳片を長手方向を横にして、前記鋳片の上下それぞれに加熱炉の幅方向に沿って複数配置されたバーナーを備えた該加熱炉に入れる鋳片の加熱方法であって、
前記鋳片の表面温度及び鋳造条件から、前記鋳片の長さと前記鋳片の三次元温度計算に対応した長手方向の断面平均温度との関係を装入側から抽出側にかけて求め、
１）前記鋳片の中心位置を基準にして、幅方向他側に配置されている前記バーナーの火力を一側に配置されている前記バーナーの火力より下げて、２）一側及び他側に配置されている前記バーナーの火力を逐次制御して、抽出位置における前記鋳片の長手方向の温度分布が一定範囲に納まるように制御することを特徴とする鋳片の加熱方法。
【請求項２】
請求項１記載の鋳片の加熱方法において、前記加熱炉は前記鋳片の進行方向に沿って複数の炉帯に分けられ、前記炉帯毎に前記バーナーの群が設けられていることを特徴とする鋳片の加熱方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の鋳片の加熱方法において、前記鋳片の抽出側の温度分布は、長手方向一方側の中央部付近に山が、他方側の中央部付近に谷が形成されたうねり形状であることを特徴とする鋳片の加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度分布を有する鋳片（特に、連続鋳造直後の鋳片）の加熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、連続鋳造後の鋳片を熱間圧延して目標とする厚み寸法と幅寸法に調整するため、加熱炉等により事前に鋳片の加熱を行っている。
この加熱方法としては、例えば、特許文献１に、加熱炉内を通過中の鋳片温度を推定すると共に、その推定値、抽出時の目標温度、加熱時間から鋳片の目標昇温パターンを決定し、この鋳片が目標昇温パターンに沿うよう、加熱炉の加熱帯及び均熱帯の雰囲気温度を設定する方法が開示されている。具体的には、分布定数系温度モデルを用いて現在の鋳片温度を推定し、このモデルで燃料原単位が最適な昇温パターンや設定炉温を求めており、この鋳片温度の推定を、鋳片の一断面（又は、スキッド断面を含む二断面）で行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２０９０４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、連続鋳造では、例えば、製造する鋳片の長さや鋳造条件の変動により、主として、鋳片の長手方向（鋳造方向）にわたって温度分布が発生している。さらに連続鋳造で製造する鋳片は、その長さが長く、先に連続鋳造がなされた部分と、連続鋳造直後の部分とで、温度差が発生する場合や、鋳造条件の変動により部分的に温度低下や温度上昇が発生する場合が多い。このため、前記した鋳片の加熱方法のように、鋳片温度を、その一断面（又は二断面）でのみ推定する場合には、鋳片の長手方向の温度分布が反映されることなく、加熱炉で鋳片全体が同じ条件で加熱されるため、過剰に昇温される部分が発生する。従って、上記した方法では、加熱に要するエネルギーコストの無駄が生じて不経済であった。
【０００５】
さらに、従来は、鋳片の断面温度を、一点計算による単純二次元差分計算によって算出し推定し全体の温度を推定して炉内の温度を制御する方法であった。これに換えて、炉内の温度の制御精度を向上させるには、鋳片の温度をより正確に把握する多点連続計算による三次元温度計算を適用することが考えられる。
【０００６】
しかし、この三次元温度計算の適用を考えても、実際には、それぞれ製造する鋳片の長さや鋳造条件が異なり、これらを鋳片に適用するためには、三次元温度計算を運用する管理用温度指標に加えて、加熱炉に設けられた複数のバーナーの運用調整を設定しないと、十分な省エネ効果を得られない。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、（三次元）温度計算により鋳片の温度分布を求めて行う加熱制御に加えて、加熱炉に設けられた複数のバーナーの運用調整を行って、より大きな省エネ効果を達成する鋳片の加熱方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的に沿う第一の発明に係る鋳片の加熱方法は、一端から他端にかけて高くなる傾斜温度分布を有する鋳片を長手方向を横にして、前記鋳片の上下それぞれに加熱炉の幅方向に沿って複数配置されたバーナーを備えた加熱炉に入れる鋳片の加熱方法であって、前記鋳片の表面温度及び鋳造条件から、前記鋳片の長さと前記鋳片の三次元温度計算に対応した長手方向の断面平均温度との関係を装入側から抽出側にかけて求め、１）前記鋳片の中心位置を基準にして、幅方向他側に配置されている前記バーナーの火力を一側に配置されている前記バーナーの火力より下げて、２）一側及び他側に配置されている前記バーナーの火力を逐次制御して、抽出位置における前記鋳片の長手方向の温度分布が一定範囲に納まるように制御する。
その結果、鋳片の温度分布のばらつきを抑えるように、鋳片の温度分布を基にバーナーの出力を調整することで、フラットな温度分布曲線を得ることが可能となる。そして、鋳片の温度分布のばらつきを抑えて鋳片の高品質を保つとともに、加熱炉のバーナーのエネルギー消費を抑えることが可能となる。
【０００９】
第二の発明に係る鋳片の加熱方法は、第一の発明に係る鋳片の加熱方法において、前記加熱炉は前記鋳片の進行方向に沿って複数の炉帯に分けられ、前記複数の炉帯毎で前記バーナーの群が複数に分けられている。
【００１０】
第三の発明に係る鋳片の加熱方法は、第一又は第二の発明に係る鋳片の加熱方法において、前記鋳片の抽出側の温度分布は、長手方向一方側の中央部付近に山が、他方側の中央部付近に谷が形成されたうねり形状である。
そして、鋳片の抽出側のうねり形状の温度分布に着目して制御することにより省エネ指標を直感的に理解しやすいので、バーナーのエネルギー消費を容易に管理することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る鋳片の加熱方法は、鋳片の温度分布を三次元的に求めることにより、他の箇所より温度の高い高温領域の位置を細かく検出し、バーナーの火力を逐次制御して鋳片の抽出位置における長さ方向の温度分布が一定範囲に納まるように制御することにより鋳片の加熱に要する総熱エネルギーの低減（省エネルギー化）が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る鋳片の加熱方法が用いられる加熱炉のシステム図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）は、同加熱炉のバーナーの配置を示すものであり、それぞれ加熱炉の側断面図、及び加熱炉を平面視した説明図である。
【図３】（Ａ）は、同加熱炉の温度計配置を示す説明図であり、（Ｂ）はバーナーの放炎方向を示す説明図である。
【図４】同加熱炉内で加熱される鋳片の温度計測の計算方法を示す説明図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）は、鋳片の温度計測方法を示し、それぞれ従来技術の二次元温度計測を示す説明図、及び三次元温度計測を示す説明図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は、鋳片の温度変化を概念的に示し、それぞれ従来技術の加熱を行った際の温度変化、三次元温度計測を採用するに先立って予想される温度変化、三次元温度計測を採用して加熱を行った際の実際の温度変化を示す説明図である。
【図７】（Ａ）は鋳片のスキッド間Ｃ断面平均温度の温度変化の説明図、（Ｂ）は加熱炉内の温度分布の説明図である。
【図８】（Ａ）は鋳片のスキッド間Ｃ断面平均温度の温度変化の説明図、（Ｂ）は加熱炉内の温度分布の説明図である。
【図９】（Ａ）、（Ｂ）は鋳片の温度変化を示し、それぞれ“中凹み昇温”状態及び“うねり状昇温”状態を示す概念を示す説明図である。
【図１０】（Ａ）、（Ｂ）は加熱炉の操業指標を示し、それぞれ“中凹み昇温”状態及び“うねり状昇温”状態を示す説明図である。
【図１１】（Ａ）は加熱炉装入時の鋳片の温度分布の説明図、（Ｂ）は加熱炉内での鋳片の配置を示す説明図である。
【図１２】（Ａ）〜（Ｃ）は、加熱炉のバーナー調整を示すものであり、それぞれ加熱炉を平面視した説明図、バーナー位置に対するカロリーの関係を示す説明図、及びバーナー圧力と流量削減量の関係の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
本発明の一実施の形態に係る鋳片の加熱方法は、図１、図２に示すように、加熱炉１３に設けられた複数の上部バーナー１８及び複数の下部バーナー１９によって加熱炉１３内にある鋳片１０を加熱する方法である。
鋳片１０は、連続鋳造機（図示しない）で製造され、連続して出片されて、ＣＣカッター１１により所定の長さに切断された後、搬送テーブル１２によって加熱炉１３の装入口（以下、入口ともいう）まで運ばれる。所定長さに切断された鋳片１０は、長手方向に沿って一端から他端にかけて高くなる傾斜温度分布を有する状態になっている。これは、鋳片１０の一端側が他端側に比べて、連続鋳造機を出てから時間が経過しているためである。
加熱炉１３の入口まで搬送された鋳片１０は、加熱炉１３に長手方向を横にして装入され、加熱炉１３内で加熱されて抽出される。そして、適温に加熱された鋳片１０は、圧延及びサイジング加工される。
【００１４】
本実施の形態では、加熱炉１３は、炉幅が３０ｍ、炉長が１８ｍである。そして、鋳片１０は、厚みが１００〜４００ｍｍ、幅が６５０〜３０００ｍｍ、長さが３〜３０ｍである。加熱炉及び鋳片の大きさはこの大きさに限定されず、例えば、鋳片は、鋳片を基に製造される製品の仕様に応じて大きさが決定される。
【００１５】
加熱炉１３は、鋳片１０が装入される入口から鋳片１０が抽出される出口に沿って、複数の炉帯、即ち加熱帯１４と均熱帯１５とに区分されている。均熱帯１５においては、加熱帯１４に比べ、鋳片１０に与えられる熱量が小さく、均熱帯１５を通過中の鋳片１０の温度上昇は、加熱帯１４を通過していたときより緩やかになる。
また、加熱炉１３は、加熱炉１３の幅方向で２つのエリアに区分され、本実施の形態ではこの２つのエリアの一方を東側エリア１６、他方を西側エリア１７としている。
加熱帯１４（均熱帯１５についても同じ）には、加熱帯１４内を進行する鋳片１０の上下それぞれに複数の上部バーナー１８及び複数の下部バーナー１９が配置されている。なお、上部バーナー１８は、加熱帯１４及び均熱帯１５において加熱炉１３の天井２３に設けられている。また、鋳片１０は長手方向中心位置を基準にして一側半分が東側エリア１６にあり、他側半分が西側エリア１７にある状態で加熱帯１４内を移動する。
複数の上部バーナー１８（複数の下部バーナー１９についても同じ）は、加熱炉１３の幅方向に沿って並んで配置され、加熱炉１３内で進行中の鋳片１０を加熱して所定温度にする。本実施の形態では、加熱炉１３で、平均的に、装入時の鋳片１０の温度９００℃を１８０℃昇温し、鋳片１０を１０８０℃程度にして抽出する。
【００１６】
加熱炉１３の天井２３は、図１、図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すように、加熱帯１４と均熱帯１５のそれぞれにおいて炉幅方向に隆起している。
加熱炉１３を側面視して、加熱帯１４に配置されている各上部バーナー１８は加熱帯１４の中心部に向かって放炎するように天井２３に取り付けられ、均熱帯１５に配置されている各上部バーナー１８は均熱帯１５の中心部に向かって放炎するように天井２３に取り付けられている。
そして、加熱炉１３を側面視して、加熱帯１４に設けられた各下部バーナー１９は加熱帯１４の中心に向かって放炎するように配置され、均熱帯１５に設けられた各下部バーナー１９は均熱帯１５の中心に向かって放炎するように配置されている。
加熱炉１３内を移動する鋳片１０は、この上部バーナー１８及び下部バーナー１９によって上下から加熱される。
【００１７】
加熱炉１３に、加熱炉１３の幅方向に沿って配置された上部バーナー１８の列（以下、「上部バーナー１８の群」ともいう）は、加熱帯１４及び均熱帯１５にそれぞれ一つずつ設けられ、同じく加熱炉１３の幅方向に沿って配置された下部バーナー１９の列（以下、「下部バーナー１９の群」ともいう）も、加熱帯１４及び均熱帯１５にそれぞれ一つずつ設けられている。
また、加熱炉１３には燃料パイプ２０が配管されており、各上部バーナー１８の群及び各下部バーナー１９の群には、燃料パイプ２０を介してＣＯＧ燃料及び燃焼用エアーが供給される。各上部バーナー１８及び各下部バーナー１９には火力調製用の弁が取り付けられており、この弁の制御により、各上部バーナー１８の群及び各下部バーナー１９の群の一部の火力を制御して、炉内温度を制御する。
平面視して同じ位置の上部バーナー１８と下部バーナー１９は、鋳片１０の上下を加熱するので、基本的に同じ火力調整がなされる。さらに、たとえば、加熱帯１４のすべての上部バーナー１８及び下部バーナー１９がそれぞれ同じ火力となるように制御したり、加熱帯１４にある上部バーナー１８と下部バーナー１９を配置されている場所に応じて制御することができる。
以上は、鋳片の進行方向に沿って２つの炉帯が設けられ、各炉帯毎に上部バーナー１８の群及び下部バーナー１９の群がそれぞれ１つずつ設けられた場合の実施例である。
【００１８】
図３は、加熱炉１３の温度計配置を示し、図３（Ａ）は、加熱炉１３内を平面視した図、図３（Ｂ）は、加熱炉１３の断面図である。
加熱炉１３の加熱帯１４と均熱帯１５の天井２３には、図３（Ａ）に示すように、それぞれ複数の温度計２１が配置され炉内温度を管理している。本実施の形態では、図３（Ａ）において、○記号内に、１から９までの数字が記入されている場所に温度計２１が配置されている。以下、○記号内の数字によって温度計２１を区別して説明する。
加熱炉１３は大きく４つのエリアに分けられる。加熱帯１４の東側エリア１６、加熱帯１４の西側エリア１７、均熱帯１５の東側エリア１６、均熱帯１５の西側エリア１７の４つのエリアである。それぞれのエリアには、それぞれ１番から５番までの温度計２１が、加熱炉１３の炉幅方向に異なる位置で配置されている。１番から５番までの温度計２１は、隣り合う温度計２１を直線で結ぶと、その複数の直線によって平面視してジグザク状の線が形成される配置となっている。
また、１番及び２番の温度計２１は、およそ０．６ｍ〜１ｍの間隔を有して配置され、３番、４番、５番の温度計２１も、およそ０．６ｍ〜１ｍの間隔を空けて配置されている。
【００１９】
次に、温度計２１の６番から９番までの温度計２１は、東側エリア１６及び西側エリア１７の両方に入口（装入側）から出口（抽出側）に向かって所定間隔で配置されている。
これに比して、従来は、１番、２番の温度計を制御用温度計として使用し、これによってのみ炉内温度の制御をしていた。正確には、加熱帯１４と均熱帯１５のそれぞれにおいて１番又は２番の温度計２１で炉内温度を計測して鋳片１０の特定位置の断面温度を算出し、この算出した鋳片１０の温度を基に鋳片１０の長手方向の温度を推定する二次元温度計算による温度推定によって加熱炉１３内の温度調整をしていた。また、３番、４番、５番の温度計２１は既設であったが、監視用としてのみ使用していた。
【００２０】
本実施の形態では、新たに６番から９番の温度計２１が、天井２３に取り付けられている。６番の温度計２１は、加熱炉１３の入口近くの天井２３に設けられ、６番〜９番の温度計２１のなかで最も温度が高い場所の温度を計測する。
８番の温度計２１は加熱帯１４と均熱帯１５の境界部であるノーズ部２２に設けられ、６番〜９番の温度計２１のなかで最も温度が低い場所の温度を計測する。そして、７番の温度計２１は加熱帯１４の出側、９番の温度計２１は均熱帯１５の入側で加熱炉１３内の温度をそれぞれ測定する。
加熱炉１３内の温度は、鋳片１０の進行方向で、加熱炉１３の入口から６番の温度計２１の配置位置にかけて高くなり、６番の温度計２１の配置位置から８番の温度計２１の配置位置にかけて低くなり、８番の温度計２１の配置位置から９番の温度計２１の配置位置にかけて高くなっている。
【００２１】
１番から９番の温度計２１による各測定温度を基に、三次元温度計算を行って鋳片１０の温度を算出し、加熱帯１４の東側エリア１６及び西側エリア１７（各上下）及び均熱帯１５の東側エリア１６及び西側エリア１７（各上下）の８帯域全てについて、上部バーナー１８、下部バーナー１９のＣＯＧガス流量及び燃焼用エアー量をコントロールして温度制御を行う。
なお、温度計２１は、炉内温度を測定するので一般的には熱電対が用いられる。
【００２２】
図４は、鋳片１０の三次元温度計算モデルを示す図であり、鋳片１０をモデルとして格子分割している。
そして、加熱炉１３を移動している鋳片１０の全長全幅全厚の三次元温度計算モデルであり、これをいわゆる３Ｄオンラインモデル（三次元温度計算モデルを用いて鋳片をオンライン生産するモデル）として実機化して稼動させている。
【００２３】
本実施の形態では、鋳片１０のモデルが、鋳片１０の長手方向に１５１分割（最大）、幅方向に１２分割、厚さ方向に７分割され、１２６８４個の分割片に分けられている。なお、分割ピッチは、例えば鋳片１０の長手方向で２００ｍｍ程度である。
そして、鋳片１０の長手方向で同じ位置にある複数（８４個）の分割片が、長手方向の一端から他端にかけて計測され、１２６８４個の全ての分割片について温度計測が行われる。
【００２４】
これにより、鋳片１０の長手方向の両端面及び異なる位置の断面についての温度分布が得られるため、鋳片１０の長手方向、幅方向、及び厚み方向の温度分布を、連続的に三次元で推定できる。
従って、この推定される温度分布に基づいて、上部バーナー１８及び下部バーナー１９の出力制御を行うことにより、加熱炉１３内の各領域の雰囲気温度をそれぞれ調整し、鋳片１０の長手方向、幅方向、及び厚み方向の温度分布を、目標とする温度分布に調整する。
また、製造する鋳片１０の長さや鋳造条件の変動により、鋳片の長手方向に生じる温度差が異なり、鋳片１０が長い場合、長手方向の温度差が大きくなるので、本発明の効果が顕著になる。
【００２５】
つまり、鋳片１０に対して、従来は長手方向の特定位置で断面をきって、その断面について二次元温度計算していたものを、長手方向の複数（１５１つ）の位置で断面及び端面の温度計測をすることで三次元温度計算を行うことになり、温度シュミレーションによる温度分布の精度が格段に向上したことも貢献している。
【００２６】
さらに、鋳片１０の温度分布の算出は、ＲＡＭ、ＣＰＵ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ、及びこれらの要素を接続するバスを備えた従来公知の演算器（即ち、コンピュータ）を用いて行うが、これに限定されるものではない。
【００２７】
図５（Ａ）は、従来技術の二次元差分温度モデルを示す図である。
従来技術では、加熱炉内を移動する鋳片の長手方向一端より５ｍの位置の断面について、その断面の１／４の領域を対象に温度シミュレーション計算を行い、全断面を代表させていた。なお、鋳片は、長手方向の一端側が他端側に比べて連続鋳造工程から時間が経過しているため低温である。そして、温度シミュレーション計算を行った地点は鋳片の長手方向他端より一端に近い位置である。
この結果を基に鋳片１０の全体の温度を推定するので温度分布の精度が粗い。そして、鋳片の長手方向他端側は、この温度シミュレーションされた位置から遠いので、鋳片の長手方向他端側に近い領域の炉温については、細かいコントロールが難しく省エネできなかった。
【００２８】
図５（Ｂ）は、本発明の三次元温度計算モデルを示す図である。
鋳片１０は、図５（Ｂ）に示すように、長手方向の全域で長手方向の異なる位置で切られた断面について温度計算がなされ、加熱制御されている。これにより、より細かい加熱制御が可能となり、従来技術では、監視可能な鋳片が加熱炉内の４本の鋳片であったが、最大で２８本の鋳片の監視が可能となった。そして、加熱炉内のすべての鋳片を最適に温度制御して、省エネすることができるようになった。
【００２９】
図６は、“中凹み昇温”の概念を示すものである。
図６（Ａ）は、従来技術の温度変化を示す説明図である。
従来技術では、図６（Ａ）に示すように、鋳片の長手方向の温度分布を考慮することなく鋳片全体を同じ条件で加熱していたので、鋳片の他端側部分の温度は、鋳片が加熱炉から抽出される際に、予め設定した必要抽出温度（圧延機で圧延するために必要な鋳片の温度）を大きく上回り、加熱に要するエネルギーコストの無駄が生じる。
【００３０】
図６（Ｂ）は、本発明を適用するのに先立って想定していた鋳片の温度変化を示す説明図である。
前述した鋳片の温度分布の検出結果に基づき、加熱炉内の西側領域の加熱を抑制しながら鋳片を加熱するために、加熱炉内の西側エリアに配置されたバーナー（上部バーナー及び下部バーナー）の出力を、東側エリアに配置されたバーナー（上部バーナー及び下部バーナー）の出力よりも低下させる。そのことで、加熱炉から抽出される際の鋳片の温度は、西側に配置されている部分が、東側に配置されている部分と同等になる。これにより、鋳片の西側に配置されている部分の加熱に要するエネルギーコストの無駄を無くすことができ、省エネ効果が得られる。このような温度変化を当初は想定した。
【００３１】
図６（Ｃ）は、本発明を適用したときの実際の鋳片の温度変化を示す説明図である。
実際に三次元温度計算を行って鋳片１０の温度を算出して加熱炉１３内の温度調整を行うと、図６（Ｃ）に示すように、鋳片１０は、加熱炉１３装入時に、東側エリア１６にある長手方向の一端が最も温度が低く、西側エリア１７にある他端に近づくにつれ、直線的に温度が高くなっていたのに対し、加熱炉１３抽出時には、最低温度の位置が長手方向のセンター寄りとなった。
加熱炉１３抽出時の鋳片１０は、長手方向中央で温度が最も低く、両端に近づくにつれ高い温度になり、特に西側エリア１７にある端部の温度が高くなった。
加熱炉１３抽出時は鋳片１０の長手方向両端部の温度低下が不十分な、いわゆる中央部付近が窪んだ“中凹み昇温”が発生している。
【００３２】
図７は、“中凹み昇温”を説明するものである。
図７（Ａ）は、スキッド間Ｃ断面平均温度の温度変化を示す説明図であり、鋳片１０の長さと鋳片１０の断面平均温度との関係を装入側から抽出側にかけて求めたものを示している。なお、鋳片１０の断面平均温度は、鋳片１０の表裏の温度と鋳造条件を基にして、三次元温度計算によって求める。
横軸は鋳片１０（母材）長を示し、縦軸はスキッド間の母材（鋳片１０）のスキッド間Ｃ断面平均温度（Ｃはクロスセクションの略：横断面）を示す。ここでは、鋳片１０を支えるスキッド等の詳細説明は省略する。
図７（Ａ）において、○記号に１から１８までの数字が記入されているのは鋳片１０を支えるスキッドの影響の少ない中間部の順番を示している。図中にある複数の線分は鋳片１０の長手方向の温度分布であり、図中の縦軸方向で最も下にある線分は加熱炉１３に装入時の鋳片１０を示している。複数の線分は、縦軸方向で上にあるほど加熱炉１３出側の近くにある鋳片１０である。
【００３３】
図７（Ａ）に示すように、装入時に直線的な所定の温度勾配（傾斜温度分布）をもっている“Ｃ断面平均温度”は、加熱炉１３の昇温の過程で東側（Ｂ側：Ｂはボトムの意）及び西側（Ｔ側：Ｔはトップの意）の昇温が大きく且つ中央付近の昇温が比較的小さいため、鋳片１０の抽出時長手方向のセンター付近が下に窪む状態になる。そして、加熱炉１３装入時から抽出時までの鋳片１０の昇温量は、鋳片１０の東側（一側）端部と西側（他側）端部でほぼ同じ値になっている。なお、図７（Ａ）では東側端部の温度上昇量がＴＢ、西側端部の温度上昇量がＴＴでそれぞれ示されている。
【００３４】
図７（Ｂ）は、加熱帯及び均熱帯の幅方向の炉温分布図である。
横軸は炉幅を示し、縦軸は炉内温度を示す。図７（Ｂ）より、炉幅方向の炉温分布は中央よりが両端側に比べて低くなっているのがわかる。そして、これが原因で“中凹み昇温”が発生していると推定される。
なぜなら、加熱帯１４及び均熱帯１５の両炉帯とも両端側で炉温が高くなっているため、“中凹み昇温”を呈しているが、これは、ＣＯＧガス量が東側エリア１６と西側エリア１７でほぼ等しい時にこのような炉温分布になるからである。
なお、加熱帯１４では、炉幅方向の西側が東側に比べて高温になっている。
【００３５】
図８は、“うねり状昇温”の説明するものである。
図８（Ａ）は、スキッド間Ｃ断面平均温度の温度変化を示す説明図であり、鋳片１０の長さと鋳片１０の断面平均温度との関係を装入側から抽出側にかけて求めたものを示している。
図７（Ａ）と同様に、横軸は母材（鋳片１０）長を示し、縦軸はスキッド間の母材（鋳片１０）のスキッド間Ｃ断面平均温度を示している。○記号に１から１８までの数字が記入されているのは鋳片１０を支えるスキッドの影響の少ない中間部の順番を示している。
図中にある複数の線分は鋳片１０の長手方向の温度分布であり、図中の縦軸方向で最も下にある線分は加熱炉１３に装入時の鋳片１０を示している。複数の線分は、縦軸方向で上にあるほど加熱炉１３出側の近くにある鋳片１０である。
【００３６】
図８（Ａ）に示すように、装入時に直線的な所定の温度勾配をもっている“Ｃ断面平均温度”は、加熱炉１３の昇温の過程で東側（Ｂ側）から西側（Ｔ側）にかけての温度分布がうねり形状になっている。即ち、東側エリア１６の中央部付近に山が形成され西側エリア１７の中央部付近に谷が形成されている。その結果、図７と比べ、加熱炉１３抽出時の母材（鋳片１０）は、長手方向の各部における最低温度と最高温度の差が小さくなっている。これが、傾斜装入をうまく昇温した省エネ型昇温である“うねり状昇温”である。ここで、鋳片１０の西側端部の温度上昇であるＴＴが東側端部の温度上昇であるＴＢより小さい値になっている。これにより、適正な炉温分布コントロールで中凹みのない鋳片温度制御が可能となり、省エネできる。
【００３７】
図８（Ｂ）は、加熱帯及び均熱帯の幅方向の炉温分布図である。
図７と同様に、横軸は炉幅を示し、縦軸は各炉内の温度を示す。図８（Ｂ）より、炉幅方向で、図７に比べて全体としてフラットな炉温分布（特に加熱帯１４）が得られ、また、均熱帯１５では、特に西側の炉温の低下により、“うねり状昇温”の状態が得られていると推定される。
【００３８】
図９は、“中凹み昇温”及び“うねり状昇温”の概念を示すものである。
図９（Ａ）は、“中凹み昇温”を示す説明図である。
図９（Ａ）で下側にある図は、横軸が母材（鋳片１０）長を示し、縦軸が母材（鋳片１０）のスキッド間のＣ断面平均温度を示す。図９（Ａ）の上側にある図は、横軸が炉幅を示し、縦軸が各炉内の温度を示す。
図９（Ａ）で下側にある図はこれまで述べたように、装入時に直線的な所定の温度勾配をもっている“Ｃ断面平均温度”が、加熱炉１３の昇温の過程で東側（Ｂ側）及び西側（Ｔ側）の昇温が大きく且つ中央付近の昇温が比較的小さいため、抽出時長手方向のセンター付近が窪む状態である。
【００３９】
図９（Ａ）で上側にある図は、炉幅方向の炉温分布が“中凹み”状態であらわれ、その両端が高温（特に西側）になっている。この結果、母材は抽出時において西側（Ｔ側）部分が装入から抽出にいたるまでにセンター部分と同じ温度上昇をした場合より、温度上昇幅が大きくなっている。具体的には、母材の西側部分の温度上昇幅は、図９（Ａ）で下側にある図において上矢印で示される分だけセンター部分より大きくなっている。
【００４０】
図９（Ｂ）は、“うねり状昇温”を示す説明図である。
図９（Ｂ）で下側にある図は、横軸が母材（鋳片１０）長を示し、縦軸が母材（鋳片１０）のスキッド間のＣ断面平均温度を示す。図９（Ｂ）で上側にある図は、横軸が炉幅を示し、縦軸が各炉内の温度を示す。下図は、装入時に直線的な所定の温度勾配をもっている“Ｃ断面平均温度”の東側（Ｂ側）から西側（Ｔ側）にかけての温度分布が、母材の抽出時において、高くなって、低くなって、再び高くなる所謂うねり形状を呈している。
【００４１】
図９（Ｂ）で上側にある図は、炉幅方向の炉温分布がほぼフラット又は東側（Ｂ側）のフラット部より西側（Ｔ側）のフラット部が所定の温度差で低い状態である。すなわち、鋳片１０の長手方向の温度分布が一定範囲に納まっている。この結果、母材は抽出時において西側（Ｔ側）部分が装入から抽出にいたるまでにセンター部分と同じ温度上昇をした場合より、温度上昇幅が小さくなっている。具体的には、母材の西側部分の温度上昇幅は、図９（Ｂ）で下側にある図において下矢印で示される分だけ小さくなっている。
【００４２】
ここで、発明者らが、バーナーで消費されるエネルギーを抑制するために行った実験結果について説明する。
以下、鋳片の東側エリアにある部分の断面の最低温度と西側エリアにある部分の断面の最低温度の差を評価指標（Ａ）とし、鋳片の東側エリアにある部分の平均温度と西側エリアにある部分の平均温度の差を評価指標（Ｂ）とし、鋳片の東側エリアにある部分の最低温度と西側エリアにある部分の平均温度の温度差を評価指標（Ｃ）として説明する。
従来は、二次元温度計測を採用して各バーナーの火力調整をしていた。そして、この操業では、鋳片が西側エリアにある部分に必要とされる温度より高い温度を有した状態で加熱炉から抽出されているのが判明した。
【００４３】
そこで、発明者らは、三次元温度計算モデルを用いた鋳片の温度計算を採用し、様々なパターンで鋳片を加熱する実験を行った。実験の結果、操業の際の指標に評価指標（Ｂ）及び（Ｃ）を用いて、西側エリアにあるバーナー（上部バーナー及び下部バーナー）の火力を東側エリアにあるバーナーの火力より下げて、バーナーの火力を制御することによって、抽出位置における鋳片の長手方向の温度分布が一定範囲内に納まることが判明した。そして、この制御によって、消費エネルギーを抑制可能であることも分かった。
なお、操業の際の指標として、評価指標（Ａ）を採用することも試みたが、評価指標（Ｂ）及び（Ｃ）を採用する場合に比べ、消費エネルギーの抑制量が限定的であった。
【００４４】
三次元温度計算モデルによって鋳片の温度計算をし、かつ評価指標（Ｂ）及び（Ｃ）に着目して加熱炉内の温度調整を行った際の抽出時の鋳片長手方向の温度分布を図１０（Ａ）、（Ｂ）に示す。具体的には、抽出位置において鋳片の評価指標（Ｂ）が−１５℃〜＋１５℃の範囲内に納まり、評価指標（Ｃ）が−１０℃〜＋２０℃の範囲内に納まるようにバーナーの火力調整を行っている。
図１０（Ａ）、（Ｂ）では、縦軸がスキッド間の鋳片のスキッド間Ｃ断面平均温度、横軸が鋳片各部の鋳片の長手方向の位置である。そして、東側から西側にかけて、右肩上がりの直線は、装入位置における鋳片の長手方向の温度勾配であり、その右肩上がりの直線の上位置にある曲線は、抽出位置における鋳片の長手方向の温度分布である。
【００４５】
また、図１０（Ａ）、（Ｂ）において、右肩上がりの直線上及び曲線上にそれぞれ２つずつ存在している点は、鋳片の東側エリアにある部分と西側エリアにある部分の最低温度を示している。
そして、図１０（Ａ）、（Ｂ）それぞれにおいて４本ずつある水平の実線は、装入位置及び抽出位置における鋳片の東側エリアにある部分と西側エリアにある部分のそれぞれの平均温度を示す。
【００４６】
図１０（Ａ）に示す曲線（中凹みの曲線）は、抽出位置における鋳片の長手方向の温度分布が中央で低くなり両端に近づくにつれ高くなっている状態を表している。そして、図１０（Ｂ）に示す曲線は、抽出位置における鋳片の長手方向の温度分布が、東側（一側）の中央付近に上向きに突出した山を形成し、西側（他側）の中央付近に下向きに窪んだ谷を形成したうねり形状になっている状態を表わしている。
図１０（Ａ）に示す中凹みの曲線の状態と、図１０（Ｂ）に示すうねり形状の状態は共に、加熱炉抽出時に求められる鋳片の温度分布の条件を満たしており、更に従来の操業に比べ、鋳片を加熱する際に使用されるエネルギー量が小さいことを確認した。
そして、図１０（Ｂ）に示すうねり形状の状態は、図１０（Ａ）に示す中凹みの曲線の状態に比べ、評価指標（Ｂ）及び（Ｃ）の値が小さく、更に使用されるエネルギー量が小さくなることが判明した。
また、更なる実験によって、４０℃を上限に東側エリアの炉温から西側エリアの炉温を差し引いた温度差を拡大すると、その温度差の拡大に合わせて、抽出位置における鋳片の長手方向の温度分布が中凹みの曲線の状態になるよりも、うねり形状の状態になる比率が大きくなることも確認した。
【００４７】
図１１は、加熱炉内の鋳片の位置を示すものである。
図１１（Ａ）は、鋳片の加熱炉への装入時の鋳片温度傾斜を示す図である。加熱炉１３内に装入された鋳片１０の長手方向の温度分布を求めると、東側に配置された領域（即ち鋳造方向下流側）の箇所よりも、西側に配置された領域（即ち鋳造方向上流側）の方が、温度が高くなっている。これは、後に鋳造された部分の西側が、先に鋳造された部分である東側に対して放熱時間が短いことによる。
【００４８】
そのため、鋳片１０は、長手方向（鋳造方向）に沿って東側から西側にむかって、スラブ温度勾配が３℃／ｍ程度の上昇温度勾配を有した状態で加熱炉１３に装入される。また、母材（鋳片）の平均長さは２２ｍである。従来では、図１１（Ａ）において実線で示されるように、通常時の長い長さの母材（鋳片）が連続して加熱炉に装入されたときの母材の温度勾配は、３℃／ｍ程度の上昇温度勾配を有していた。しかし、図１１（Ｂ）で示されるように長さの異なる母材が混在して加熱炉に装入される場合には、図１１（Ａ）に破線で示すように、母材は、長手方向西側に向かって途中で温度が下がる部分があった。
【００４９】
図１１（Ｂ）は、加熱炉内の鋳片配置を示す平面図及び側断面図である。
この平面図及び側断面図には、加熱炉１３に長さの異なる鋳片１０が連続して装入された状態が示されている。長さや幅（更には厚み）の異なる各鋳片１０は、長手方向中心が加熱炉１３の炉幅方向中心を通るように配置されて加熱炉１３内を移動する。もちろん、この場合も同様の温度分布の傾向が現れる。
従来の方法では、鋳片１０の長手方向の温度分布が反映されることなく鋳片全体を同じ条件で加熱すると、鋳片１０の端部は、予め設定した必要抽出温度（圧延機で圧延するために必要な鋳片の温度）を大きく上回り、加熱に要するエネルギーの無駄が生じる。
【００５０】
図１２は、加熱炉のバーナー調整を示すものである。
図１２（Ａ）は、加熱炉内を平面視して模式的に示す図である。
本実施の形態では、加熱帯１４（均熱帯１５についても同じ）には加熱炉１３内を加熱のために１６本の上部バーナー１８と１６本の下部バーナー１９が設けられている。
【００５１】
ここで、三次元温度計算モデルを用いて、鋳片１０の温度分布を求め、炉温の制御を逐次実施してきた。加熱炉１３の西側端部がたとえば“中凹み昇温”等で、温度が高いことに着目して、本図に示すように加熱帯１４及び均熱帯１５の西側エリア１７にある６本の上部バーナー１８と６本の下部バーナー１９のバランス調整を行った（図中で四角で囲ったエリア）。最大燃焼能力を損なわない範囲で各帯域の西端３本（上下では６本のバーナー）の流量を絞ることを実施した。これが、いわゆる“くせ取り弁調整”の制御であり、これによりきめ細かい炉温の調整が可能となる。
【００５２】
ここでは、“中凹み昇温”の特徴を捉え、上記のバーナーバランス調整を行ったが、三次元温度計算モデルを用いて、温度分布の特徴に合わせて、たとえば、図９で示された抽出時の鋳片１０の温度分布曲線を見て、うねって飛び上がっている部分があれば、その部分を加熱しているバーナーの出力を絞ることにより、より鋳片１０のフラットな温度分布曲線を得ることが可能となり、省エネができる。
【００５３】
このように、複数の上部バーナー１８、下部バーナー１９に分かれてその群で制御されているが、個々のバーナーごとに、鋳片１０の特徴ある温度分布曲線を見て、その対応する位置のバーナーを出力調整することで、フラットな温度分布曲線を得ることが可能となる。この制御は、当然にオンラインにてダイナミックに制御する。
【００５４】
図１２（Ｂ）は、バーナー位置に対するカロリーの関係の概略図である。
上記のように、たとえば、最大燃焼能力を損なわない範囲で各帯域の西端３本（上下では６本のバーナー）の流量を絞ることを実施した場合の、炉に対する燃焼カロリー供給状態を概略図で示している。本図のように、炉西部にかけて、当然にカロリー消費が低くなっている。このようにして、省エネが可能となる。
【００５５】
図１２（Ｃ）は、バーナー圧力と流量削減量の関係図である。
横軸は、西端のバーナー流量削減量を示し、縦軸は、フル負荷時バーナー圧力を示す。ここで、上方のグラフは、他のバーナー圧力を示し、下方は西端のバーナー３本（上下では６本）を示す。実際に、西端のバーナー３本（上下では６本）を絞った状態の効果を示す。矢印で示すように、西端のバーナー３本（上下では６本）を１．５ｋＰａまで低下させたとき、他のバーナー圧力は２．８ｋＰａの圧力限界に達し、そこまでの低下が可能であり流量を２０％近く削減できることを示している。その結果として、西側エリア１７の全体では、従来と同じＣＯＧ量でも中央寄りは昇温し、西側エリア１７は降温することがわかった。そこで、加熱帯１４において、流量削減は、最大２０％を目安に調整している。トータルでは、加熱帯１４で２０％、均熱帯１５では１０％程度で流量削減が行われている。
【００５６】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
なお、鋳片の表面温度は周知の放射温度計で測るのが好ましい。
【符号の説明】
【００５７】
１０：鋳片、１１：ＣＣカッター、１２：搬送テーブル、１３：加熱炉、１４：加熱帯、１５：均熱帯、１６：東側エリア、１７：西側エリア、１８：上部バーナー、１９：下部バーナー、２０：燃料パイプ、２１：温度計、２２：ノーズ部、２３：天井
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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