(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の連続する制御帯を有する連続加熱炉内にある全スラブに対して、抽出目標温度，抽出下限温度および燃料消費量の評価値を炉内温度変更量で表わした評価関数を用い、該評価関数について炉内温度変更量で偏微分を行なって該評価関数を最小にする、制御帯それぞれの炉内温度変更量を求め、その分制御帯それぞれの炉温を変更する、連続式加熱炉の温度制御方法において、
炉内でのスラブの移動方向に関して隣り合う制御帯のうちの、下流側の制御帯が、炉内実在スラブに加えてそれらよりも上流側に、上流側の制御帯内の下流側にある実在スラブを仮想的に含み、実在スラブのみを含む長さに対する延長部の長さＬ(m)を、
Ｌ＝ｆ（ｖ，ｕ'）＝ｖ（ａ１／ｕ'）＋ａ２
ここで、ｖ  ：スラブの進行速度データ        （m／min）
ｕ' ：制御帯の昇降温速度            （°Ｃ／min）
a1  ：設定値                      （°Ｃ）
a2  ：設定値                        (m)
として、前記評価関数を表現し、この評価関数に基づいて制御帯それぞれの炉内温度変更量を求めることを特徴とする、連続式加熱炉の温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の制御帯で構成される連続式加熱炉の温度制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の連続する制御帯を有する連続加熱炉の温度制御の１つが特開昭６１−１９９０１３号公報に開示されており、この制御手法では、将来の時系列の目標炉温（目標昇温パターン）と、現在の炉温から推定算出する現在スラブ温度（推定値）に基づいて、炉より抽出するときの抽出時スラブ温度を予測演算し、この抽出時スラブ温度を目標抽出温度に合致させるための炉温変更量を算出し、その分設定炉温を変更する。
【０００３】
また、特開平４−０８８１２２号公報に記載された温度制御では、炉内全スラブの目標抽出温度，目標抽出下限温度及び燃料消費量の評価値を時系列の炉内温度変更量で表わした評価関数を用いて、該評価関数について炉内温度変更量で偏微分を行なって該評価関数を最小にする、制御帯それぞれの炉内温度変更量を求め、その分制御帯それぞれの炉温を変更する。炉内温度変更量を繰り返し収束計算をせず一意的に計算することができる。さらに、評価関数の重み関数を変更することにより、品質，省エネ指向及び大幅に条件が異なる操業等に対応した加熱炉最適操業ができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開昭６１−１９９０１３号公報に開示の温度制御方法では、スラブの初期温度（装入温度）のばらつき範囲が非常に大きい場合（３０〜８００℃）には目標昇温パターン（時系列の目標炉温）を決定しづらく、たとえ決定してもスラブ自体の温度がばらつくので、制御がハンチングしやすくなり制御ゲインを下げざるを得ず、応答性悪化を招く。
【０００５】
前記特開平４−０８８１２２号公報に開示の評価関数を用いる温度制御の場合、例えば予熱帯，加熱帯および均熱帯（それぞれが制御帯）の３帯域構成の加熱炉の場合に炉温を各帯毎に定め各帯毎に制御するが、例えば予熱帯の最下流にあるスラブに注目すると、該スラブが加熱帯に入ってから、該スラブを所要温度に加熱するための炉温設定を含む加熱制御を、加熱帯において開始される。すなわち該スラブ（の存在）を反映した加熱制御に切換わる。均熱帯においても同様に、該均熱帯に実在するスラブのそれぞれを抽出目標温度にするための炉温制御が行なわれ、加熱帯から１つのスラブが均熱帯に進むと、該スラブをも抽出目標温度にするための炉温制御に切換わる。しかし、炉温目標値を変更してから実際の炉温が該目標値に到達するまでに遅れ時間がある。
【０００６】
ところが、炉内全スラブの目標抽出温度，目標抽出下限温度及び燃料消費量の評価値を時系列の炉内温度変更量で表わした評価関数を用いて、該評価関数について炉内温度変更量で偏微分を行なって該評価関数を最小にする、制御帯それぞれの炉内温度変更量の算出は、スラブが上流側制御帯（例えば予熱帯）から下流側制御帯（加熱帯）に移ると、その時点で該スラブが下流側制御帯（加熱帯）の、該スラブも折り込んだ設定炉温で加熱されるとして行なうので、前記遅れ時間が、応答遅れで焼上げ不足による生産能力低下又はオペレータの過剰介入による燃料消費量増加をまねく。
【０００７】
特公平４−２６３０２４号公報には、制御帯への新しいスラブの進入を、事前に該制御帯の炉温に反映するとの提言があるが、制御誤差を低減しかつ応答性を改善するための具体的提示はない。
【０００８】
本発明は、連続加熱炉の温度制御において制御誤差を低減しかつ応答性を高くすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記特開平４−０８８１２２号公報に提示の如きの、複数の連続する制御帯を有する連続加熱炉内にある全スラブに対して、抽出目標温度(so1〜soN)，抽出下限温度および燃料消費量の評価値を炉内温度変更量で表わした評価関数(J)を用い、該評価関数(J)について炉内温度変更量(Δu)で偏微分を行なって該評価関数を最小にする、制御帯それぞれの炉内温度変更量(Δu*)を求め、その分制御帯それぞれの炉温を変更する、連続式加熱炉の温度制御方法において、
炉内でのスラブの移動方向に関して隣り合う制御帯のうちの、下流側の制御帯が、炉内実在スラブに加えてそれらよりも上流側に、上流側の制御帯内の下流側にある実在スラブを仮想的に含むものとして、前記評価関数を表現し、この評価関数にづいて制御帯それぞれの炉内温度変更量(Δu*)を求めることを特徴とする。
【００１０】
これによれば、下流側の制御帯におけるスラブの昇温状況は、その制御帯に搬入される以前の、上流側の制御帯内の下流側にあるスラブが、該下流側の制御帯内にあると仮想して評価され、これにより下流側の制御帯の炉温が、上流側の制御帯内の下流側にあるスラブをも対象とするものに制御され、該スラブが実際に上流側の制御帯から下流側の制御帯に入るとき、すでに下流側の制御帯の炉温を該スラブをも対象とするものとるす制御が先行して開始されており、前述の応答の遅れが改善され、温度制御誤差が小さくなる。
【００１１】
より展形的な例として、例えば、抽出時に目標抽出温度に満たないことが予測されるネック材や目標抽出温度を越えると予測される無駄焼きスラブが加熱帯の抽出端（次に均熱帯に出す位置）にあるときに、均熱帯は該スラブが均熱帯にあるものとして炉温を定める。これにより該スラブが実際に均熱帯に進んだときには、均熱帯はすみやかに該スラブに対しても適切な炉温となる。これにより、各スラブの焼き上げ温度精度が向上し、焼き上げ不足による焼き待ちあるいは焼き過ぎによる無駄焼きを生じる確率が低減し、歩留りが向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施態様においては、仮想制御帯の延長部の長さＬ(L1orL2)(m)は、
Ｌ＝ｆ〔ｖ，ｕ'〕＝ｖ〔ａ１／ｕ'〕＋ａ２       ・・・(1)
（L1＝ｆ〔ｖ，us'〕＝ｖ〔ａ１／us'〕＋ａ２）    ・・・(1-1)
（L2＝ｆ〔ｖ，uh'〕＝ｖ〔ｃ１／uh'〕＋ｃ２）    ・・・(1-2)
ここで、ｖ：スラブの進行速度データ        〔m／min〕
ｕ'：制御帯の昇降温速度          〔°Ｃ／min〕
（us'：均熱帯の昇降温速度          〔°Ｃ／min〕)
（uh'：加熱帯の昇降温速度          〔°Ｃ／min〕)
a1：設定値                      （°Ｃ）
a2：設定値                        (m)
c1：設定値                      （°Ｃ）
c2：設定値                        (m)
である。これによれば、仮想制御帯の延長部の長さＬ(L1orL2)は炉内のスラブの進行速度〔＝抽出速度〕に応じてダイナミックに修正することで、高生産時や低生産時にも柔軟に対応できる。
【００１３】
【実施例】
図１に本発明の１実施例を示す。連続加熱炉３には、図１において右方から幅Ｗ（搬入方向の長さ）の異るＮ本のスラブＳ１〜ＳＮが装入されている。連続加熱炉３は、スラブの装入側より予熱帯，加熱帯，均熱帯の３つの部屋（制御帯）に別れている。スラブは、内部が冷却されたスキッドにより、装入口から抽出口に順次に搬送されて、これらの制御帯を通過しながら加熱されてゆき、連続加熱炉３の、図１において左方より抽出される。図示しないが、連続加熱炉３には各制御帯ごとにバーナーが備えられている。各バーナーのガス流量は、炉温制御コントローラ２の出力するバーナー流量設定値ｕｐ，ｕｈ，ｕｓにより調節され、予熱帯，加熱帯，均熱帯の各炉温は、このバーナー流量設定値ｕｐ，ｕｈ，ｕｓにより定まる。
【００１４】
制御用コンピュータ１は、各スラブＳ１〜ＳＮの連続加熱炉内におけるそれぞれの現在位置を追跡し、認識するとともに、スラブの搬送速度ｖ（スキッド駆動タイミング）を管理し、データエリア１Ｄ内に保持している。スラブＳｉ（ｉは、連続加熱炉抽出側よりｉ番目のスラブであることを示すスラブＮｏ．であり、ｉ；１〜Ｎである）の進行速度ｖは、連続加熱炉３内の全スラブＳ１〜ＳＮの進行速度の平均値であり、その時点における抽出間隔ｔｉとスラブ幅Ｗｉで下式のように表現できる。
【００１５】
ｖ＝（１／Ｎ）・Σ（Ｗｉ／ｔｉ）        ・・・(2)
ここに、Ｗｉ：抽出端からｉ番目のスラブの幅〔ｍ〕
ｔｉ：抽出端からｉ番目の抽出間隔  〔min〕
Ｎ：連続加熱炉３中の全スラブ本数〔本〕
すなわち、同じ抽出間隔であれば、幅の広いスラブを抽出した方が炉内に大きな空間ができるので、当然抽出側へのシフト量を大きく取ることができ、進行速度ｖは速くなる。
【００１６】
制御用コンピュータ１には、下記のパラメータがデータエリア１Ｄ内に保持されている：
各スラブの目標抽出温度：Ｔｓ１Ａ〜ＴｓＮＡ
各スラブの抽出下限温度：Ｔｓ１Ｃ〜ＴｓＮＣ
各スラブの幅 デ ー タ ：Ｗ１〜ＷＮ
均 熱 帯 の昇降温速度 ：ｕ'ｓ
加 熱 帯 の昇降温速度 ：ｕ'ｈ
設定値      （調整値）：ａ１，ａ２，ｃ１，ｃ２
重 み 係 数 （調整値）：Q1,Q2,Q3，R1,R2，Ｋ１，Ｋ２。
【００１７】
制御用コンピュータ１は、あるスラブＳｉの炉内位置情報ｙｉ，目標抽出温度ＴｓｉＡ，抽出下限温度ＴｓｉＣおよび幅データＷｉを組み合わせたスラブデータＤｓｉを連続加熱炉３中の各スラブＳ１〜ＳＮごとにＮ本分作成し（Ｄｓ１〜ＤｓＮ）、データエリア１Ｄ内に保存する。
【００１８】
温度制御用コンピュータ１は、炉温制御コントローラ２より入力される炉温実積ｕ（予熱帯，加熱帯および均熱帯の各炉温）をもとに、データエリア１Ｄ内に保存されている各パラメータに従って、一定の周期（Δｔ）ごとに連続加熱炉３の各帯（予熱帯，加熱帯，均熱帯）の炉温目標値（ｕ＋Δｕ＊：各帯宛て３組）を算出し、炉温制御コントローラ２に炉温指示値（炉温目標値）として出力する。ここで、炉温目標値（ｕ＋Δｕ＊）は、連続加熱炉３の各帯の炉温目標値を数値化したデータであり、各制御帯（予熱帯，加熱帯，均熱帯）ごとの炉温の目標値の集合である。
【００１９】
連続加熱炉３の各制御帯にはそれぞれ温度計４が配置されており、その検出値である温度計実積値ｕｔは炉温制御コントローラ２に入力される。ここで、温度計実積値ｕｔは、連続加熱炉内の温度計４の存在する位置における温度である。炉温制御コントローラ２はこの温度計実積値ｕｔを、制御帯ごとの温度評価データである炉温実積ｕに変換し、制御用コンピュータ１に出力する。そして一方では、制御用コンピュータ１より入力される炉温設定値ｕ＋Δｕ＊を目標値として炉温実積ｕと比較し、炉温実積ｕが炉温設定値ｕ＋Δｕ＊に一致するように予熱帯，加熱帯，均熱帯の各バーナーの流量設定値ｕｐ，ｕｈ，ｕｓを調整する。
【００２０】
図２に、図１の制御用コンピュータ１の、処理内容を示す。制御用コンピュータ１は、内部タイマに従って制御周期Δｔ（例えば２分）で、図２に示すステップ５〜８の処理を行い、炉温設定値ｕ＋Δｕ＊を算出する。すなわち、図２に示すステップ５〜８の一連の処理を、Δｔ（例えば２分）周期で繰返し実行する。以降の説明は、ある時刻〔ko〕における一連の処理５〜８の説明であり、この時、連続加熱炉３内のスラブＳ１〜ＳＮは、図１に示す位置にあるものとする。
【００２１】
図２を参照する。制御用コンピュータ１は信号処理５において、まず、時限値Δｔ＝２minの内部タイマをスタートし、炉温実積ｕ（予熱帯，加熱帯および均熱帯の各炉温），スラブの進行速度ｖおよび，スラブデータＤｓ１〜ＤｓＮの読み込みを行う。そして、制御帯（予熱帯，加熱帯および均熱帯）ごとの温度評価データである炉温実積ｕを、現在スラブＳ１〜ＳＮがそれぞれ存在する箇所の炉内温度を示す現在炉温データｕ１〜ｕＮに変換して図示しない内部メモリに格納する。
【００２２】
制御用コンピュータ１は次に計算処理６において、スラブデータＤｓ１〜ＤｓＮ中の各スラブの位置情報ｙｉおよび、現在炉温データｕ１〜ｕＮをもとに連続加熱炉３の内部にある各スラブＳ１〜ＳＮごとに、スラブ温度Ｔ（全断面平均温度Ｔ１Ａ〜ＴＮＡおよびオンスキッド部断面平均温度Ｔ１Ｃ〜ＴＮＣ）を算出する。スラブは、炉内で、内部が冷却されたスキッドで支持されており、これによりスキッド部は冷却され、スキッドマーク（低温部）を生じる。スラブ温度の計算においては、このスキッドによる影響を考慮して、スラブＳｉ（ｉ：１〜Ｎ）の全断面の平均温度ＴｉＡ（ｉ：１〜Ｎ）と、低温部（オンスキッド部）の断面平均温度ＴｉＣ（ｉ：１〜Ｎ）を各スラブＳ１〜ＳＮについて算出する。この、炉温からのスラブ温度Ｔの導出方法は、従来からよく知られているものであるので詳しい説明を省略する。ここで算出されたスラブ温度Ｔ（ＴｉＡおよびＴｉＣ）は、制御用コンピュータ１内部のスラブ温度メモリＭＴ（図５）に最新温度データとして格納する。このとき、スラブ温度メモリＭＴの、図５に示す２分前（前回時刻)の欄のデ−タＴn-1を４分前（前前回時刻）の欄に（Ｔn-2として）書込み、今回時刻の欄のデ−タを（Ｔn-1として）２分前（前回時刻）の欄に書込み、そして今回算出した温度デ−タを（Ｔnとして）今回時刻の欄に書込む。
【００２３】
そして次の炉温設定モデル７で、図４に示す炉温設定値メモリＭＵのデ−タ、すなわち、現時刻（ko）から４分前のデ−タＵn-2ならびに前回時刻（これが今回から見れば前回時刻：２分前）のデ−タＵn-1から例えば２９回後までの、Δｔ（２分）単位の各時刻の各制御帯の設定炉温（このステップ７で、前回算出した値）に基づいて、各スラブの各時刻のスラブ温度（全断面の平均温度＆オンスキッド部温度）を現時刻から２分後から抽出時まで算出し、これらのデ−タをメモリＭＴの２分後の欄以降に書込む。そして、これらに基づいて炉温の必要変更代を算出し、かつ昇温影響係数を算出して、評価関数Ｊを最小とするための、現時刻（ko）から例えば３０回後までの、Δｔ（２分）単位の各時刻の各制御帯の設定炉温の変更量Δｕ＊（予熱帯，加熱帯，均熱帯のそれぞれにつき、現時刻（ko）から３０回後まで：総計３×３０）を算出して、現時刻の炉温実積ｕ（測定値）に現時刻宛ての算出値（変更量）を加えて現時刻の炉温設定値（指令値）ｕ＋Δｕ＊を算出し、これにΔｔ後の算出値（変更量）を加えてΔｔ後の炉温設定値（予定値）を算出し、これに２Δｔ後の算出値（変更量）を加えて２Δｔ後の炉温設定値（予定値）を算出し、以下同様にして、順次に、２９Δｔ後の炉温設定値（予定値）まで算出し、これらを炉温設定値（スケジュ−ル又はパタ−ン）として、図４に示す炉温設定値メモリＭＵに書込む。このとき、炉温設定値メモリＭＵの前回時刻の欄のデ−タＵn-1を２分前の欄に（Ｕn-2として）書込み、前回時刻の欄から５８分後の欄までに、現時刻のデ−タ（これをＵn-1として）から、２９回後までの、今回の算出値を書込む。そして現時刻の炉温設定値（指令値）ｕ＋Δｕ＊（メモリＭＵにＵn-1として書込んだデ−タ）を炉温指示値（炉温目標値）として、炉温制御コントロ−ラ２に出力する。制御コントロ−ラ２は、炉温指示値ｕ＋Δｕ＊に炉温が一致するように予熱帯，加熱帯，均熱帯の各バーナーの流量設定値ｕｐ，ｕｈ，ｕｓを調整する。次に、炉温設定モデル７の内容を図３を参照してより詳細に説明する。
【００２４】
図３に、図２に示す炉温設定モデル７の処理内容を示す。制御用コンピュータ１は、図３のステップ７１〜７７を、均熱帯，加熱帯および予熱帯のそれぞれに対して、この順に実行して、後述する評価関数Ｊを最小とする、現時刻から３０回後までの炉温変更量（Δｔ＝２分刻み）を算出するためのＢ行列（後述）およびＡ行列（後述）を完成する。各帯宛てのステップ７１〜７７の実行において、ステップ７３〜７６は帯内各スラブのそれぞれにつき実行し、該ステップ７３〜７６内のステップ７４〜７６は、各スラブにつきスラブ平均温度の算出のために一回、更にスキッド部温度の算出のために一回、計２回実行する。
【００２５】
なお、本実施例では、均熱帯に仮想的な帯域延長（加熱帯にあるスラブを、更にそれが均熱帯にもあると仮想する演算上の処理）を施し、また加熱帯にも仮想的な帯域延長（予熱帯にあるスラブを、更にそれが加熱帯にもあると仮想する演算上の処理）を施すが、予熱帯に対しては仮想的な帯域延長（加熱炉３に入る直前のスラブを予熱帯にあるとしての演算上の処理）は行なわないので、予熱帯に関しては、ステップ７２の帯域拡張は実行しない。ステップ７２は、均熱帯および加熱帯宛てのときのみ実行される。
【００２６】
ステップ７１〜７７の処理は、以上の点を除いて、均熱帯，加熱帯および予熱帯に関して実質上同様であるので、以下において、主に、第１番目に実行する均熱帯に関する処理を説明し、加熱帯に関しては必要の都度説明する。
【００２７】
ステップ７１においてまず、前回（Δｔ＝２分）前に算出した、均熱帯宛ての、６０分間（３０回）の炉温設定値ｕ＋Δｕ＊（３０個）を、均熱帯の炉温設定パタ−ンとして取り出す。すなわち、該炉温設定値ｕ＋Δｕ＊（３０個）に、現在より２分前から未来５８分間に渡って均熱炉の炉温が定まると仮定する。
【００２８】
次のステップ７２で、均熱帯に仮想的な帯域延長を施す。すなわち、制御用コンピュータ１は、現実の均熱帯より長い仮想均熱帯を想定し、仮想均熱帯の、実均熱帯に対する延長部Ｌ１（加熱帯の場合Ｌ２）に含まれるスラブの本数ＮL1（加熱帯の場合ＮL2）を算出する。ここで、仮想均熱帯および仮想加熱帯について説明する。再び図１を参照されたい。図１において、実均熱帯および実加熱帯と表記するのは現実の均熱帯および加熱帯である。本発明では、最適炉温変更代Δｕ＊を算出する際に、均熱帯および加熱帯の範囲を実際の範囲よりスラブの装入方向（上流側）に拡大して想定する。これが仮想均熱帯および仮想加熱帯である。
【００２９】
図１に示すように仮想均熱帯および仮想加熱帯は、実均熱帯および実加熱帯よりスラブの移動方向でその範囲を上流側に広げている。すなわち、仮想均熱帯の範囲Ｌｓ’の始端は、実均熱帯の範囲ＬｓよりＬ１だけ加熱帯内に入っており、仮想加熱帯の範囲Ｌｈ’の始端は、実加熱帯の範囲ＬｈよりＬ２だけ予熱帯内に入っている。しかし、予熱帯の範囲は変わらず、仮想均熱帯の、スラブ移動方向の終端も実均熱帯の終端と変わらず、仮想加熱帯の終端も実加熱帯の終端と変わらない。
【００３０】
このような仮想均熱帯と仮想加熱帯の設定により、実加熱帯と仮想均熱帯（の中の延長部）の両方に含まれるスラブと、予熱帯と仮想加熱帯（の中の延長部）の両方に含まれるスラブと、が存在することになる。例えば、図１に示す瞬間においては、スラブＳ６，Ｓ７，Ｓ８が仮想均熱帯と仮想加熱帯との両方に含まれ、スラブＳ１２，Ｓ１３が仮想加熱帯と予熱帯との両方に含まれる。
【００３１】
ところで、仮想均熱帯の延長部の長さＬ１と仮想加熱帯の延長部の長さＬ２は、スラブ進行速度ｖと各制御帯の温度昇降速度（連続加熱炉ごとに異る能力値）の関数として下記のように表すことができる。
【００３２】
L1＝ｆ（ｖ，us'）＝ａ１・ｖ／us'＋ａ２    ・・・(1-1)
L2＝ｆ（ｖ，uh'）＝ｃ１・ｖ／uh'＋ｃ２    ・・・(1-2)
ここで、ｖ：スラブの進行速度データ  （m／min）
us'：均熱帯の昇降温速度    （°Ｃ／min）
uh'：加熱帯の昇降温速度    （°Ｃ／min）
a1：設定値                （°Ｃ）
a2：設定値                 (m)
c1：設定値                （°Ｃ）
c2：設定値                 (m)  （作業者が操作する調整値）
である。
【００３３】
次に、仮想均熱帯の延長部Ｌ１，仮想加熱帯の延長部Ｌ２のそれぞれ含まれるスラブの本数ＮL1，ＮL2の算出方法であるが、制御用コンピュータ１はスラブデータＤｓ１〜ＤｓＮ中の各スラブの位置情報ｙｉおよび、その幅データＷｉを参照し、以下の論理式をもとに各仮想制御帯の延長部Ｌ１，Ｌ２に含まれるスラブを判定する。
【００３４】
ＮL1：  Ｌ１＞（Ｗｈ１＋Ｗｈ２＋・・・Ｗｈｉ）を満足するｈｉの最大値
ＮL2：  Ｌ２＞（Ｗｐ１＋Ｗｐ２＋・・・Ｗｐｉ）を満足するｐｉの最大値
ここで、Ｗｈ１：実加熱帯中の最も帯出側寄りに位置するスラブの幅データ
Ｗｈ２：実加熱帯中の帯出側から２番目に位置するスラブの幅データ
・                            ・
・                            ・
Ｗｈｉ：実加熱帯中の帯出側からｉ番目に位置するスラブの幅データ
Ｗｐ１：実予熱帯中の最も帯出側寄りに位置するスラブの幅データ
Ｗｐ２：実予熱帯中の帯出側から２番目に位置するスラブの幅データ
・                            ・
・                            ・
Ｗｐｉ：実予熱帯中の帯出側からｉ番目に位置するスラブの幅データである。
【００３５】
すなわち、実加熱帯中の最も抽出端寄りに位置するスラブＳｈ１（図１においてはＳ６）の幅データＷｈ１（図１の例ではＷ６）からスラブの装入端方向に向って順に、スラブの幅データを１スラブ分つづつ合計してゆき、その都度延長部Ｌ１の長さと比較する（図１の例ではＬ１＞Ｗ６＋Ｗ７＋・・・？）。そしてスラブＳｈ１からあるスラブ（図１においてはＳ９）までの幅の合計ΣＷｈ〔ｉ＋１〕がＬ１を越えた時、その前のスラブの実加熱帯中におけるスラブＮｏ．Ｓｈ〔ｉ〕のｉが延長部Ｌ１に含まれるスラブ本数ＮL1であると判定する。図１の例でいえば、スラブＳ６が実加熱帯中の最も抽出端寄りであるのでＳｈ１となり、スラブＳ８は実加熱帯中の最も抽出端寄りから数えて３番目すなわちＳｈ３であり、ＮL1＝Ｓｈ〔ｉ〕＝３（本）となる。
【００３６】
制御用コンピュータ１は同様にして、予熱帯中の最も抽出端寄りに位置するスラブから、その幅データを１スラブ分つづつ合計してゆき、その都度延長部Ｌ２の長さと比較する（図１の例ではＬ２＞Ｗ１２＋Ｗ１３＋・・・？）。そしてあるスラブ（図１においてはＳ１４）までの幅の合計ΣＷｐ〔ｉ＋１〕がＬ２を越えた時、その前にあるスラブの予熱帯中におけるスラブＮｏ．Ｓｐ〔ｉ〕のｉが延長部Ｌ２に含まれるスラブ本数ＮL2であると判定する。図１の例でいえば、スラブＳ１３は予熱帯中の最も抽出端寄りから数えて２番目すなわちＳｐ２であり、ＮL2＝Ｓｐ〔ｉ〕＝２（本）となる。ここで、図１においては、理解を容易にする為に各スラブ同士の隙間を実際のスラブ幅に対して拡大して示しているが、実際には各スラブ同士の隙間は実際のスラブ幅Ｗ１，〜，ＷＮに対して僅少であり、上記した判定への影響は無視できる。
【００３７】
次に制御コンピュータ１は、ステップ７３において、仮想均熱帯内の１つのスラブを指定し、該スラブ（指定したスラブ）の連続加熱炉３内における残り在炉時間を、指定スラブより抽出側にある全てのスラブが抽出されるまでの時間を積算することにより算出する。この時、制御コンピュータ１は、指定スラブの制御帯ごとの在炉時間すなわち在帯時間（加熱帯在帯時間および均熱帯在帯時間）も算出する。スラブ同士の抽出間隔は、スラブデータＤｓｉの位置情報に含まれているものである。例えば、抽出端からｉ−１番目のスラブＳｉ−１とｉ番目のスラブＳｉの抽出間隔をｔｉとすれば、ｉ番目スラブＳｉの均熱帯における在帯時間は次の(3)式で表される。ただし、０番目は直前に抽出されたスラブを指す。
【００３８】
【数３】
0003848401.tif 000002
【００３９】
指定スラブの残り在炉時間を算出すると、制御用コンピュータ１は、該スラブの抽出端でのスラブ温度（温度予測値：ＴｏｉＡ，ＴｏｉＣ）をＡＲＭＡモデルにより予測演算する。すなわち、制御用コンピュータ１は、ステップ７１において炉温設定値メモリＭＵ（図４）から取り出した均熱帯の炉温設定パタ−ン（図４のメモリＭＵの「均熱帯」のデ−タ：２分前の欄が現時刻から見ると４分前）の中の、現時刻から残り在炉時間の間の炉温設定値（残り在炉時間の炉温設定パタ−ン）に基づいて、指定スラブの現在から残り在炉時間の間の各時刻のスラブ温度（温度予測値：ＴｏｉＡ，ＴｏｉＣ）を、現在から順次に算出して図５に示すスラブ温度メモリＭＴの２分後の欄以降に書込む。
【００４０】
これにおいては、現時刻(ko)，それより２分前および４分前のスラブ温度デ−タは、図５に示すスラブ温度メモリＭＴにあるので、現時刻(ko)の２分後から抽出時までの２分刻みの各時刻ｊ＋１のスラブ温度Ｔj+1を、次式によって算出する。
【００４１】
0003848401.tif 000003
ここで、Ｔj  ：着目時刻(j+1)より２分前のスラブ温度
Ｔj-1：着目時刻(j+1)より４分前のスラブ温度
Ｔj-2：着目時刻(j+1)より６分前のスラブ温度
ｕ＊j+1：着目時刻(j+1)の炉温設定値
ｕ＊j  ：着目時刻(j+1)の２分前の炉温設定値（図４のメモリＭＵ）
ｕ＊j-1：着目時刻(j+1)より４分前の炉温設定値（メモリＭＵ）
ｕ＊j-2：着目時刻(j+1)より６分前の炉温設定値（メモリＭＵ）
a1'〜a3',b0'〜b3'：上記関係式を２分間隔で最適化して求めた線形係数。
【００４２】
着目時刻が現時刻(ko)の２分後(j+1＝ko+1)のスラブ温度Ｔ(ko+1)は、
Ｔj  ＝Ｔn（図５のメモリＭＴの今回時刻の欄）
Ｔj-1＝Ｔn-1（図５のメモリＭＴの前回時刻の欄）
Ｔj-2＝Ｔn-2（図５のメモリＭＴの前前回時刻の欄）
ｕ＊j+1＝Ｕn+1（図４のメモリＭＵの４分後の欄）
ｕ＊j  ＝Ｕn（図４のメモリＭＵの２分後の欄）
ｕ＊j-1＝Ｕn-1（図４のメモリＭＵの前回時刻の欄）
ｕ＊j-2＝Ｕn-2（図４のメモリＭＵの２分前の欄）
として、上記(4)式により算出する。そして抽出時まで、上記(4)式により、更に、現時刻(ko)の４分後，６分後，・・・，抽出時のスラブ温度を算出する。そして抽出時のスラブ温度を、スラブ温度メモリＭＴの抽出時の欄に書込む。なお、着目時刻が５８分後のとき、ｕ＊j+1は今回、その後に算出されるものであるので、デ−タが存在しない。そこで、この場合には、ｕ＊jをｕ＊j+1に共用する。
以上が図３に示すステップ７４の内容である。このステップ７４は、１スラブについて、平均温度（抽出時全断面平均予測温度ＴｏｉＡ）算出と、スキッド部温度（オンスキッド部断面平均予測温度ＴｏiＣ）算出、計２回実行する。
【００４３】
ここで、本実施例で用いる評価関数Ｊと、評価関数Ｊより導出される最適炉温変更代Δｕ＊の導出過程の概要を説明する。評価関数Ｊは、抽出温度及び塾熱度（抽出温度・抽出下限温度）の評価関数（目標抽出温度より高めに焼き上げる項を含む）と、原単位（燃料流量消費量）評価関数（目標抽出温度より低めに焼き上げる項を含む）より構成され、該評価関数Ｊを最小とする炉温変更代Δｕすなわち最適炉温変更代Δｕ＊を算出する演算式をコンピュ−タ１に設定している。評価関数Ｊの偏微分∂Ｊ／∂Δｕの値が零のとき評価関数Ｊが最小であり、連続加熱炉３内の全スラブの昇温状況を総合的に判断した場合に、炉温をできるだけ低く押えて燃費を向上させつつも、抽出端におけるスラブの温度予測値と目標抽出温度との偏差が最小であるということになる。この条件（∂Ｊ／∂Δｕ＝０）を満たす最適炉温変更代Δｕ＊は、連続加熱炉３内のスラブのなかに抽出時において極端に目標抽出温度から離れた抽出温度で抽出されるスラブ（ネック材）を出すことなく、連続加熱炉３内の全スラブのそれぞれをなるべく目標抽出温度に近い抽出温度で抽出できるように焼き上げる為の、現在の連続加熱炉３の炉温実積ｕに対する偏差ということになる。
【００４４】
本実施例においては、炉温変更代Δｕを求める評価関数Ｊを、次式のように抽出温度・抽出下限温度、および燃料流量消費量を評価値とした２次形式とした。
【００４５】
評価関数Ｊ＝Σｒ・（抽出温度・抽出下限温度評価値）２
＋Σｑ・（燃料流量消費量評価値）２
＝（Ａ・Δｕ−Ｂ)Ｔ Ｒ(Ａ・Δｕ−Ｂ）−ＰＴ（Ａ・Δｕ−Ｂ)
＋ΔｕＴＱΔｕ＋ＷＴΔｕ                      ・・・（５）
ここで、
（Ａ・Δｕ−Ｂ)ＴＲ(Ａ・Δｕ−Ｂ）：抽出時の目標抽出温度との偏差を最小にする項
ＰＴ（Ａ・Δｕ−Ｂ)：目標抽出温度より高めに焼き上げる項
ΔｕＴＱΔｕ：炉温の変動を押さえる項
ＷＴΔｕ：炉温自体を低めに押さえる項
であり、
【００４６】
0003848401.tif 000004
である。本実施例においては、予測時間を６０分とし、制御周期Δｔを２分としており、炉温制御する帯数は３（均熱帯，加熱帯，予熱帯）である。従って本実施例におけるｎはｎ＝９０である。なお、スラブ本数ｍは、仮想加熱帯および仮想均熱帯に想定した仮想スラブを含むので、現実に連続加熱炉３内にあるスラブの本数（Ｎ本）より多い。
【００４７】
この実施例では、最適炉温変更代Δｕ＊を求めるために、上記評価関数Ｊが最小値になる点を求める。即ち、評価関数ＪをΔｕにて偏微分し、その結果が０となる点が評価関数Ｊの原単位最小であり、このときの炉温変更代Δｕ＊は、次の(6)式のようになる。この(6)式に基づいてΔｕ＊を算出する。
【００４８】
【数６】
0003848401.tif 000005
【００４９】
制御用コンピュータ１は、制御周期Δｔごとに(6)式の右辺に含まれるＢ（Ｂ行列）およびＡ（Ａ行列）を作成し、(6)式に代入することにより、結果の収束のための繰り返し計算をすることなく、最適炉温変更代（Δｕ＊)を一意的に求める。なおかつ、作業者がパラメータＲ１，Ｒ２，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｋ１，Ｋ２により該評価関数Ｊの重み関数Ｑ，Ｒ，Ｐ，Ｗを各スラブ毎および各制御帯毎に任意に選択することにより、たとえば、後述するように品質指向・省エネルギ−指向等の操業変化に対応した加熱炉最適操業ができる。
【００５０】
再度図３を参照する。制御用コンピュータ１は、次のステップ７５で、(6)式の右辺に含まれるＢ（Ｂ行列）に設定するための、仮想均熱帯内の、上記ステップ７４で算出した抽出時スラブ温度の目標抽出温度に対する差（必要温度変更代）を算出する。温度必要温度変更代Ｂを表すＢ行列は、スラブデータＤｓｉに含まれる目標抽出温度ＴｓｉＡ，ＴｓｉＣと、ステップ７４で求めた抽出温度予測値ＴｏｉＡ，ＴｏｉＣとの差ベクトルである。Ｂ行列は、ステップ７２において算出した延長部Ｌ１，Ｌ２に含まれる仮想スラブのデ−タも含むものである。次に、図１に示す瞬間（ｔ＝ｔｏとする）におけるＢ行列の構成を示す。
【００５１】
【数７】
0003848401.tif 000006
【００５２】
0003848401.tif 000007
である。
【００５３】
上記のスラブ抽出温度必要変更代Ｂを示すＢ行列を見ると、実際は加熱帯に存在するスラブＳ６，Ｓ７，Ｓ８の温度偏差を示す要素であるβ６，β７，β８、γ６，γ７，γ８が仮想均熱帯の項領域内に存在しており、さらに、仮想加熱帯の項領域内にも存在している。同様に、実際は予熱帯に存在するスラブＳ１２，Ｓ１３の温度偏差を示す要素であるβ１２，β１３、γ１２，γ１３が仮想加熱帯の項領域内に存在しており、さらに、予熱帯の項領域内にも存在している。そして、Ｂ行列の要素の各項における総数ｘは全体で、重複している５つの要素分だけ現実に連続加熱炉３内に存在するスラブの本数Ｎより増加している（ｘ＝Ｎ＋５）。
【００５４】
すなわち、現実にはまだ前段（装入側）の制御帯にあるスラブの温度情報を先取りして後段（抽出側）の制御帯の情報に組み込んで後段の制御帯の温度情報として一緒に取り扱うことにより、例えば、著しく低温（焼き上げ不足）であり、抽出端において目標抽出温度に満たないことが予測されるスラブが炉内に存在した場合においても、そのようなネック材を前段の制御帯に存在するうちにいち早く発見し、次に該ネック材が搬入される予定の後段の制御帯の温度を予め上昇させておくことができる。
【００５５】
再度図３を参照する。仮想均熱帯の指定スラブについて、Ｂ行列用デ−タの設定（上述のステップ７５）を終えると、制御用コンピュータ１は次のステップ７６に移行する。ステップ７６では、スラブ昇温影響係数Ａを表すＡ行列に、前述の均熱帯の指定スラブについてのデ−タを設定する。ここで、まず、スラブ昇温影響係数Ａの考え方について説明する。スラブ昇温影響係数Ａを表すＡ行列は、Δｕの炉温変更を行うことにより抽出時のスラブ温度が受ける影響（温度変化量ΔＴ）を、ステップ７４において使用したＡＲＭＡモデル式の線形係数a1'〜a3',b1'〜b4'との組み合わせで表現したものである。図１に示す瞬間ｔｏのスラブデータを参照したある制御帯の制御周期Δｔ〔 ko 〕において、炉内温度をΔｕ変更した時の該制御帯出側のスラブ温度Ｔ’（ＴｉＡ，ＴｉＣ）の変化量ΔＴｐは次の第(8)式のように表現できる。
【００５６】
ΔＴｐ＝∂Ｔ／∂ｕ  ・Δｕ                            ・・・・(8)
よって、各制御帯の炉温変更量を、Δｔ刻みで現時刻ｔ0から１時間先までに拡張して上式を考えると、スラブの抽出温度変更量ΔＴは次の第(9)式のようになる。
【００５７】
【数９】
0003848401.tif 000008
【００５８】
ここで、
0003848401.tif 000009
である。なお、図６に、予熱帯において炉内温度をΔｕ変更した場合の抽出温度履歴を表すグラフを示す。ｊ’＝１は、ｔ＝ｔｏを示す。
【００５９】
(9)式においては、理解を容易にする為にスラブの抽出温度を単にＴで示しているが、実際には(9)式に従い各スラブＳｉごとに抽出温度・抽出下限温度ＴｉＡ，ＴｉＣについてそれぞれ算出する。第(9)式をもとにスラブ昇温影響係数Ａを表すＡ行列を求めると図７のようになる。図７を参照すると、延長部Ｌ１，Ｌ２の追加によりＡ行列も実際のスラブ数Ｎより、仮想スラブのデータ分だけ増加している。すなわち図７のスラブ番号Ｓｘは、図１に示す瞬間ｔｏにおいては、ＳＮ＋５となる。Ａ行列と炉温変更量Δｕ＊との相対関係を、図８に示す。
【００６０】
ステップ７６においては、仮想均熱帯の指定スラブの、今回時刻から抽出時までの各時刻の、スラブ温度の炉温変更量による偏微分値∂Ｔｐ／∂ｕｐ（２分間の温度変化量／２分間の炉温変更量）を、メモリＭＴ（図５）およびメモリＭＵ（図４）のデ−タに基づいて算出して、Ａ行列の該当箇所に設定する。ここで、例えば今回時刻の偏微分値∂Ｔｐ／∂ｕｐは、（Ｔn−Ｔn-1）／（Ｕn−Ｕn-1）として求める。Ｔn，Ｔn-1，Ｕn，Ｕn-1は図５および図４に示したものである。なお、（Ｕn−Ｕn-1）は前回にステップ７８で算出したΔｕ＊（前回時刻から６０分までの各時刻の炉温設定値の中の、前回時刻のもの）であり、別途メモリにセ−ブしているので、これを用いる。
【００６１】
再度図３を参照する。以上のように、仮想均熱帯の指定スラブの全断面平均予測温度に関して、上述のようにＢ行列およびＡ行列のデ−タ設定を終了すると、制御用コンピュ−タ１は、今度は、該指定スラブのオンスキッド部断面平均予測温度に関して、同様にステップ７４〜７６を実行して、上述のようにＢ行列およびＡ行列のデ−タ設定を行なう。これを終えると、仮想均熱帯の、未指定スラブの１つを指定して、上述のステップ７３〜７６の処理を同様に実行する。このようにして、仮想スラブを含めて、仮想均熱帯の残りのスラブすべてに対して、上述のステップ７３〜７６を同様に実行する。
【００６２】
そして仮想均熱帯の全スラブ（仮想スラブを含む）に関して上述のステップ７３〜７６を終了すると、制御コンピュ−タ１は次に、加熱帯に関して上述のステップ７２を実行して加熱帯を仮想加熱帯に拡張し、そして上述のステップ７３〜７６を、仮想加熱帯の全スラブ（仮想スラブを含む）に関して同様に実行して、Ｂ行列およびＡ行列のデ−タ設定を行なう。
【００６３】
これを終了すると更に、予熱帯の全スラブ（実在スラブ）に関して上述のステップ７３〜７６を同様に実行して、Ｂ行列およびＡ行列のデ−タ設定を行なう。
以上により、(6)式により、炉温設定値の変更量Δｕ＊（均熱帯，加熱帯および予熱帯それぞれの、今回時刻から２分刻みの６０分まで変更量３０個、計９０個：図８のΔＵ）を算出するためのＡ行列およびＢ行列のデ−タが整ったことになる。ここで制御コンピュ−タ１は、ステップ７７において(6)式の重み係数を設定する。長み係数は操業変化に対応して作業者が調整するものである。制御コンピュ−タ１は、作業者により選択された、焼上パターンにより該当する重みパラメータＲ１，Ｒ２，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｋ１，Ｋ２を取り込み、下記に示す式に代入して重み係数Ｒ，Ｑ，Ｐ，Ｗを算出する。
【００６４】
【数１０】
0003848401.tif 000010
【００６５】
たとえば、スラブ条件が抽出下限温度規制材の時など、重みパラメータＲ１，Ｒ２を調整し、上記の重みを変更することにより、該スラブを優先にした最適操業が可能である。
【００６６】
【数１１】
0003848401.tif 000011
【００６７】
たとえば、省エネルギ−に優れた後段負荷操業等も、重みパラメータＱ１，Ｑ２，Ｑ３を調整し、上記の重みを変更することにより可能である。さらに、重みＲとＰの関係を次式とし、係数Ｋ１（１×ｍ）によりＰを決定する。
【００６８】
ＰＴ＝Ｋ１・Ｒ                                ・・・(12)
Ｋ１を大きくすると抽出温度(全断面平均温度)，抽出下限温度(オンスキッド部断面平均温度)に対して安全サイドとなり、Ｋ１を小さくすると抽出温度，抽出下限温度に対して最適方向な操業となる。
【００６９】
また、重みＱとＷの関係を次式とし、係数Ｋ２（１×ｎ）により重みＷを決定する。
【００７０】
ＷＴ＝Ｋ２・Ｑ                                ・・・(13)
Ｋ２を大きくすると設定炉内温度を積極的に下げて、Ｋ２を小さくすると設定炉内温度を一定に保とうとする操業となる。
【００７１】
制御用コンピュータ１は、こうして重みＲ，Ｑ，Ｐ，Ｗを設定すると、図３のステップ７８において、(6)式に従って、変更量Δｕ＊(90個)を算出してメモリにセ−ブし、そして、炉温設定値メモリＭＵの前回時刻の欄のデ−タＵn-1を２分前の欄に書込み、次いで、現時刻の炉温実積ｕ（測定値）に現時刻宛ての算出値（変更量）Δｕ＊を加えて現時刻の炉温設定値（指令値）ｕ＋Δｕ＊を算出してこれをメモリＭＵの前回時刻の欄に書込み、これに２分後の算出値（変更量）を加えてΔｔ後の炉温設定値（予定値）を算出してこれをメモリＭＵの２分後の欄に書込み、これに２Δｔ後の算出値（変更量）を加えて２Δｔ後の炉温設定値（予定値）を算出してメモリＭＵの４分後の欄に書込み、以下同様にして、順次に、２９Δｔ後の炉温設定値（予定値）まで算出して順次にメモリＭＵに書込む。
【００７２】
そしてステップ７８を終了して、図２のステップ８に進んで、現時刻の炉温設定値（指令値）ｕ＋Δｕ＊（メモリＭＵにＵn-1として書込んだデ−タ）を炉温指示値（炉温目標値）として、炉温制御コントロ−ラ２に出力する。制御コントロ−ラ２は、炉温指示値ｕ＋Δｕ＊に炉温が一致するように予熱帯，加熱帯，均熱帯の各バーナーの流量設定値ｕｐ，ｕｈ，ｕｓを調整する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】  図１に示す制御用コンピュータ１の処理概要を示すフロ−チャ−トである。
【図３】  図２に示す「炉温設定モデル」７の内容を示すフローチャートである。
【図４】  制御用コンピュ−タ１が算出デ−タを格納する炉温設定値メモリＭＵの書込みデ−タ項目を示す図表である。
【図５】  制御用コンピュ−タ１が算出デ−タを格納するスラブ温度メモリＭＴの書込みデ−タ項目を示す図表である。
【図６】  Δｕの炉温変更によるスラブ抽出温度の履歴を示すグラフである。
【図７】  スラブ昇温影響係数Ａを表すＡ行列のデ−タ分布を示す図表である。
【図８】  Ａ行列と、算出すべき炉温設定値の変更量Δｕ＊の行列ΔＵの関係を示す図表である。
【符号の説明】
１：制御用コンピュータ      ２：炉温制御コントローラ
３：連続加熱炉              ４：温度計
a1,a2,c1,c2：設定値          R1,R2,Q1,Q2,Q3,K1,K2：重みパラメータ
ＭＴ：スラブ温度メモリ      ＭＵ：炉温設定値メモリ
ｕ'ｓ：均熱帯の温度昇降速度  ｕ'ｈ：加熱帯の温度昇降速度
ｖ：スラブの進行速度データ  Ｄｓ１〜ＤｓＮ：スラブデータ
【図１】
0003848401.tif 000012
【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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