JP2019014953A - Temperature prediction method for steel material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋼材の温度予測方法に関する。 The present invention relates to a temperature prediction method for steel materials.
鋼材を連続加熱炉等で加熱する際、加熱炉から抽出した直後の鋼材温度は、鋼材の品質を決定する上で非常に重要な要素である。この抽出後の鋼材温度の目標とする温度からの偏差が大きいと、所望の機械特性が得られなくなる可能性がある。 When a steel material is heated in a continuous heating furnace or the like, the steel material temperature immediately after extraction from the heating furnace is a very important factor in determining the quality of the steel material. If the deviation of the steel material temperature after the extraction from the target temperature is large, desired mechanical characteristics may not be obtained.
加熱炉抽出後の鋼材温度は、加熱炉内での鋼材温度履歴により決まるので、製品の品質を担保するためには、加熱炉内における鋼材の温度履歴をオペレータが適切に制御する必要がある。 Since the steel material temperature after extraction from the heating furnace is determined by the steel material temperature history in the heating furnace, the operator needs to appropriately control the temperature history of the steel material in the heating furnace in order to ensure product quality.
オペレータが温度履歴を適切に制御するには、高精度の鋼材の温度予測が必要である。一方で、生産性の観点からは温度予測の時間及びコストを抑制する必要もある。そこで、温度予測は、一般には加熱炉内の炉長方向に離間して数カ所に設けられた測温器により測温した加熱炉内の雰囲気温度を用いて行われる。この加熱炉内の雰囲気温度を元に、総括熱吸収率(炉から鋼材への熱伝達効率)を求めて鋼材の温度を予測する。 In order for the operator to appropriately control the temperature history, it is necessary to accurately predict the temperature of the steel material. On the other hand, from the viewpoint of productivity, it is necessary to suppress the time and cost for temperature prediction. Therefore, the temperature prediction is generally performed using the atmospheric temperature in the heating furnace measured by the temperature measuring devices provided at several places apart in the furnace length direction in the heating furnace. Based on the atmospheric temperature in the heating furnace, the overall heat absorption rate (heat transfer efficiency from the furnace to the steel material) is obtained to predict the temperature of the steel material.
この総括熱吸収率は、予め鋼材の加熱実験を行うことで算出した値を基準総括熱吸収率として用いるが、そのまま用いると個々の鋼材の加熱条件の差により誤差が生じる。このため、総括熱吸収率には、基準総括熱吸収率から補正された値が用いられる。この補正の方法としては、例えば連続式加熱炉から抽出される鋼材の温度を検出し、この鋼材の温度予測値との偏差に応じて総括熱吸収率の補正を行う方法が提案されている(特開昭58−19435号公報)。 For this overall heat absorption rate, a value calculated by conducting a steel heating experiment in advance is used as the reference overall heat absorption rate, but if it is used as it is, an error occurs due to a difference in heating conditions of individual steel materials. For this reason, the value corrected from the reference overall heat absorption rate is used as the overall heat absorption rate. As a method for this correction, for example, a method has been proposed in which the temperature of a steel material extracted from a continuous heating furnace is detected and the overall heat absorption rate is corrected according to a deviation from the predicted temperature value of this steel material ( JP-A-58-19435).
この従来の補正方法では、加熱条件が同一であれば基本的には実測値に合う方向に補正が行われる。しかしながら、目標抽出温度が変化した場合や燃料流量が大きく変化した場合など、加熱条件に変化が発生した場合、この従来の補正方法では、その影響を正確に総括熱吸収率の補正に反映させることが難しく、温度予測の高精度化には限度がある。 In this conventional correction method, if the heating conditions are the same, the correction is basically performed in a direction that matches the actually measured value. However, when changes occur in the heating conditions, such as when the target extraction temperature changes or when the fuel flow rate changes significantly, this conventional correction method can accurately reflect the effect on the overall heat absorption rate correction. However, there is a limit to the accuracy of temperature prediction.
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、加熱炉内の鋼材温度を精度良く予測できる鋼材の温度予測方法の提供を目的とする。 This invention is made | formed based on the above situations, and it aims at provision of the temperature prediction method of the steel materials which can estimate the steel material temperature in a heating furnace accurately.
図2に本発明の対象とする加熱炉の一例を示す。この加熱炉では、鋼材Aの搬送面10の上側及び/又は下側に鋼材Aの搬送方向(図中矢印方向)と垂直方向に火口が対向する複数対のいわゆるサイドバーナー1aと、火口の中心軸が略水平かつ鋼材の搬送方向の加熱炉抽出口から加熱炉装入口に向けて配設される1又は複数の軸流バーナー1bとを備える。なお、略水平とは、水平に対してバーナーの火炎が鋼材に接触する角度をθとするとき、水平を基準とする傾きの絶対値がθ以下である方向を意味する。本発明者らは、温度予測の高精度化について鋭意検討を行った結果、この加熱炉の軸流バーナー1bに着目した。この軸流バーナー1bの火炎長は、例えば加熱炉抽出後の鋼材温度の目標値に応じて変化する。一方、加熱炉内の雰囲気温度を測温する測温器の位置は変わらないので、火炎長の先端と測温器との位置関係は図4に示すように火炎長により変化する。一般に隣接する測温器間の温度は線形補間により算出される場合が多いが、例えば図4(a)のように火炎の先端が加熱炉装入口側の測温器に近い場合、実際の炉内温度は線形補間で算出した炉内温度より高い方向へずれ易い。逆に、図4(b)のように火炎の先端が加熱炉抽出口側の測温器に近い場合、実際の炉内温度は線形補間で算出した炉内温度より低い方向へずれ易い。本発明者は、このように火炎長の違いにより火炎先端と測温器との相対関係が変化し、実際の炉内温度と補間で算出した炉内温度との乖離状態が変化することを知得した。そして、本発明者は、この影響を総括熱吸収率の補正に反映させることで、加熱炉内の鋼材温度の予測を高精度化できることを見出し、本発明を完成させた。
FIG. 2 shows an example of a heating furnace which is an object of the present invention. In this heating furnace, a plurality of pairs of so-called
すなわち、上記課題を解決するためになされた発明は、火口の中心軸が鋼材の搬送方向となるよう配設される1又は複数の軸流バーナーを備える連続加熱炉から出炉される鋼材の温度予測方法であって、加熱炉内の炉長方向における各位置で、上記軸流バーナーの火炎長が基準長であるときの鋼材の基準総括熱吸収率を取得する工程と、上記基準総括熱吸収率取得工程で取得した各位置の基準総括熱吸収率を上記基準長に対する火炎長比により補正する工程と、加熱炉内の炉長方向に離間して複数設けられた測温器により加熱炉内の雰囲気温度を取得する工程と、上記補正工程後の総括熱吸収率及び上記温度取得工程で取得した炉内温度に基づき加熱炉内の炉長方向における各位置での鋼材の温度を予測する工程とを備える。 That is, the invention made in order to solve the above-mentioned problem is a temperature prediction of steel materials discharged from a continuous heating furnace including one or a plurality of axial flow burners arranged so that the central axis of the crater is in the steel material conveyance direction. A method for obtaining a reference overall heat absorption rate of a steel material when the flame length of the axial flow burner is a reference length at each position in the furnace length direction in the heating furnace, and the reference overall heat absorption rate A step of correcting the reference overall heat absorption rate at each position acquired in the acquisition step by a flame length ratio with respect to the reference length, and a plurality of thermometers spaced apart in the furnace length direction in the heating furnace A step of acquiring an ambient temperature, a step of predicting the temperature of the steel material at each position in the furnace length direction in the heating furnace based on the overall heat absorption rate after the correction step and the furnace temperature acquired in the temperature acquisition step; Is provided.
当該鋼材の温度予測方法では、火炎長の違いにより火炎先端と測温器との相対関係が変化し、実際の炉内温度と補間で算出した炉内温度とが乖離する影響を総括熱吸収率の補正に反映させる。従って、当該鋼材の温度予測方法は、精度が高い。 In the steel temperature prediction method, the relative relationship between the flame tip and the thermometer changes due to the difference in flame length, and the overall heat absorption rate accounts for the effect of the difference between the actual furnace temperature and the furnace temperature calculated by interpolation. It is reflected in the correction. Therefore, the temperature prediction method for the steel material has high accuracy.
上記基準長が軸流バーナーの最大火炎長であるとよい。このように基準長を軸流バーナーの最大火炎長とすることで、補正工程で用いる補正係数が比較的滑らかに変化するため、補正係数の調整が容易化される。ここで、「軸流バーナーの最大火炎長」とは、軸流バーナーの総燃焼量が最大となるときの軸流バーナーの火炎長(軸流バーナーが複数ある場合は、その平均火炎長)を指す。 The reference length may be the maximum flame length of the axial burner. By setting the reference length as the maximum flame length of the axial flow burner in this way, the correction coefficient used in the correction process changes relatively smoothly, so that adjustment of the correction coefficient is facilitated. Here, the "maximum flame length of the axial flow burner" is the flame length of the axial flow burner when the total amount of combustion of the axial flow burner is maximum (the average flame length when there are multiple axial flow burners). Point to.
上記温度予測工程において、上記温度取得工程で取得した炉内温度の線形補間により算出した各位置の炉内温度を用いるとよい。当該鋼材の温度予測方法は、実際の炉内温度と補間で算出した炉内温度との乖離を総括熱吸収率の補正により吸収するので、炉内温度として線形補間により算出した各位置の炉内温度を用いても鋼材の温度予測精度が高い。また、一般に隣接する測温器間の温度は線形補間により算出されるので、既存の鋼材の温度予測システムに対して、当該鋼材の温度予測方法を組み込み易い。 In the temperature prediction step, the furnace temperature at each position calculated by linear interpolation of the furnace temperature acquired in the temperature acquisition step may be used. The temperature prediction method for the steel material absorbs the difference between the actual furnace temperature and the furnace temperature calculated by interpolation by correcting the overall heat absorption rate, so that the furnace temperature at each position calculated by linear interpolation is calculated as the furnace temperature. Even if temperature is used, the temperature prediction accuracy of steel is high. Moreover, since the temperature between adjacent temperature measuring devices is generally calculated by linear interpolation, it is easy to incorporate the temperature prediction method for the steel material into an existing steel temperature prediction system.
本発明の鋼材の温度予測方法は、軸流バーナーの火炎長を変化させた場合においても加熱炉内の鋼材温度を精度良く予測できる。 The steel material temperature prediction method of the present invention can accurately predict the steel material temperature in the heating furnace even when the flame length of the axial flow burner is changed.
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
当該鋼材の温度予測方法は、火口の中心軸が鋼材の搬送方向となるよう配設される1又は複数の軸流バーナーを備える連続加熱炉から出炉される鋼材の温度予測方法である。当該鋼材の温度予測方法は、図1に示すように初期条件設定工程S1と、基準総括熱吸収率取得工程S2と、補正工程S3と、温度取得工程S4と、温度予測工程S5とを主に備える。 The temperature prediction method of the steel material is a temperature prediction method of a steel material that is discharged from a continuous heating furnace including one or a plurality of axial flow burners that are arranged so that the central axis of the crater is in the conveyance direction of the steel material. As shown in FIG. 1, the steel material temperature prediction method mainly includes an initial condition setting step S1, a reference overall heat absorption rate acquisition step S2, a correction step S3, a temperature acquisition step S4, and a temperature prediction step S5. Prepare.
当該鋼材の温度予測方法は、軸流バーナーを備える公知の加熱炉に適用できる。具体的には、例えば図2及び図3に示すように、鋼材Aの搬送面10の上側及び/又は下側に鋼材Aの搬送方向(図中矢印方向)と垂直方向に火口が対向する複数対のサイドバーナー1aと、火口の中心軸が略水平かつ鋼材Aの搬送方向の加熱炉抽出口から加熱炉装入口に向けて配設される1又は複数の軸流バーナー1bとを備える加熱炉が用いられる。なお、搬送面10は、鋼材Aをウォーキングビームにより搬送する面である。
The temperature prediction method for the steel material can be applied to a known heating furnace including an axial flow burner. Specifically, for example, as shown in FIGS. 2 and 3, a plurality of craters face the upper side and / or the lower side of the
図2及び図3では、搬送面10の上方及び下方の搬送方向下流側に2対のサイドバーナー1aと4対の軸流バーナー1bとを配設しているが、サイドバーナー1aや軸流バーナー1bの数や位置はこれに限定されない。また、加熱炉は図2及び図3に示す構成を1つの加熱ゾーンとし、複数の加熱ゾーンを有する構成としてもよい。なお、複数対のバーナーの搬送方向の間隔は適宜設計することができる。
2 and 3, two pairs of
当該鋼材の温度予測方法が対象とする鋼材Aの形状は特に限定されず、当該鋼材の温度予測方法は、線材、棒鋼、鋼板等に適用が可能である。また、当該鋼材の温度予測方法で用いる加熱炉は他の加熱炉と組み合わせて使用できる。なお、鋼材Aの最終加熱温度は例えば900℃以上1300℃以下である。 The shape of the steel material A targeted by the temperature prediction method of the steel material is not particularly limited, and the temperature prediction method of the steel material can be applied to a wire, a steel bar, a steel plate, and the like. Moreover, the heating furnace used with the temperature prediction method of the said steel material can be used in combination with another heating furnace. In addition, the final heating temperature of the steel material A is 900 degreeC or more and 1300 degrees C or less, for example.
上記加熱炉は、図3に示すように加熱炉内の炉長方向に離間して配設された複数の測温器2を有する。測温器2としては、例えば公知の熱電対を用いることができる。
As shown in FIG. 3, the heating furnace includes a plurality of
図3では、搬送面10の上方及び下方に3対の測温器2が設けられているが、加熱炉内の雰囲気温度分布を取得できる限り、その位置や数は限定されない。ただし、測温器2の設置費用やメンテナンス性を考慮すると、3対以上8対以下とすることが好ましい。
In FIG. 3, three pairs of
<初期条件設定工程>
初期条件設定工程S1では、鋼材Aの加熱条件を主に設定する。具体的には、鋼材Aの種類及び加熱初期温度、在炉時間、加熱炉内温度等を設定する。
<Initial condition setting process>
In the initial condition setting step S1, the heating condition of the steel material A is mainly set. Specifically, the type of the steel material A, the initial heating temperature, the in-furnace time, the heating furnace temperature, and the like are set.
<基準総括熱吸収率取得工程>
基準総括熱吸収率取得工程S2では、加熱炉内の炉長方向における各位置で、上記軸流バーナー1bの火炎長が基準長であるときの鋼材Aの基準総括熱吸収率を取得する。
<Standard overall heat absorption rate acquisition process>
In the reference overall heat absorption rate acquisition step S2, the reference overall heat absorption rate of the steel A when the flame length of the
この基準総括熱吸収率は、例えば実際に鋼材Aを加熱炉で所定の燃焼量で加熱した際の温度を実測し、この測定値から計算により求めることができる。 The reference overall heat absorption rate can be obtained by, for example, actually measuring the temperature when the steel material A is actually heated at a predetermined combustion amount in a heating furnace and calculating from this measured value.
ここで、加熱炉内の搬送方向位置dにおける総括熱吸収率φCG(d)は下記式(1)の関係における係数である。 Here, the overall heat absorption rate φ CG (d) at the conveyance direction position d in the heating furnace is a coefficient in the relationship of the following formula (1).
上記式(1)中、q[W/m2]は鋼材への熱流束、σ[W/m2/K4]はステファンボルツマン定数、Tf[K]は炉内温度、Ts[K]は鋼材表面温度である。 In the above formula (1), q [W / m 2 ] is the heat flux to the steel material, σ [W / m 2 / K 4 ] is the Stefan-Boltzmann constant, T f [K] is the furnace temperature, and T s [K ] Is the steel surface temperature.
基準総括熱吸収率を鋼材表面温度の実測値から求める場合、温度は例えば鋼材Aに埋め込んだ熱電対で測定することができる。得られた鋼材温度と、炉内温度、入熱量等とを用いて、式(1)から総括熱吸収率φCGを算出し、基準総括熱吸収率とする。 When the standard overall heat absorption rate is obtained from the actual measured value of the steel surface temperature, the temperature can be measured by a thermocouple embedded in the steel material A, for example. Using the obtained steel material temperature, furnace temperature, heat input, and the like, the overall heat absorption rate φ CG is calculated from the equation (1), and set as the reference overall heat absorption rate.
鋼材Aの基準総括熱吸収率を取得する際の火炎長の基準長は、軸流バーナー1bの最大火炎長であるとよい。基準長を軸流バーナー1bの最大火炎長とすることで、後述する補正係数K(d,f)が比較的滑らかに変化するため、補正係数K(d,f)の調整が容易化される。
The reference length of the flame length when obtaining the reference overall heat absorption rate of the steel material A is preferably the maximum flame length of the
<補正工程>
補正工程S3では、基準総括熱吸収率取得工程S2で取得した各位置の基準総括熱吸収率φCGを上記基準長に対する火炎長比により補正する。
<Correction process>
In the correction step S3, a reference overall heat absorption rate phi CG of each position acquired by the reference overall heat absorption rate obtaining process S2 is corrected by the flame length ratio with respect to the reference length.
本発明者は、火炎長の違いにより火炎先端と測温器2との相対関係が変化し、実際の炉内温度と補間で算出した炉内温度との乖離状態が変化することを知得している。そして、本発明者は、この影響を総括熱吸収率の補正に反映させることで、加熱炉内の鋼材温度を精度良く予測できることを見出している。
The present inventor has learned that the relative relationship between the flame front and the
基準総括熱吸収率φCGの補正は、下記式(2)により行うことができる。 Reference overall heat absorption rate phi CG correction can be performed by the following equation (2).
上記式(2)中、φCG BASE(d)は、基準総括熱吸収率取得工程S2で取得した基準総括熱吸収率である。また、K(d,f)は補正係数であり、fは基準長に対する火炎長比を表す。 In the formula (2), φ CG BASE ( d) is a reference overall heat absorption rate obtained by the reference overall heat absorption rate obtaining step S2. K (d, f) is a correction coefficient, and f represents a flame length ratio with respect to the reference length.
補正係数K(d,f)は、予め取得しておく。補正係数K(d,f)は、例えば図5に示すように火炎長比fをパラメータとして実際に鋼材Aを加熱炉で所定の燃焼量で加熱した際の温度を実測し、この測定値から計算により求めることができる。あるいは、火炎長比fを変更した場合の数値解析や実績データから算出することも可能である。 The correction coefficient K (d, f) is acquired in advance. For example, as shown in FIG. 5, the correction coefficient K (d, f) is obtained by actually measuring the temperature when the steel material A is actually heated at a predetermined combustion amount in a heating furnace using the flame length ratio f as a parameter. It can be obtained by calculation. Or it is also possible to calculate from numerical analysis and performance data when the flame length ratio f is changed.
軸流バーナー1bの火炎長の影響が生じるのは、火炎長を最大火炎長とした際に影響が生じる位置(以下、単に「火炎影響限界位置」ともいう)よりも下流側に限定されるので、火炎影響限界位置よりも加熱炉抽出口側についてのみ補正係数K(d、f)を算出すればよい。火炎影響限界位置よりも加熱炉装入口側については、補正係数K(d,f)は、1である。
The influence of the flame length of the
補正係数K(d,f)は、上述のように例えば実測により準備されるので、搬送方向位置d及び火炎長fをパラメータとした離散的な数値データとして準備される場合がある。このような場合、任意の搬送方向位置d及び火炎長fにおける補正係数K(d,f)を取得するには、例えば近傍の数値データからの補間を用いることができる。 Since the correction coefficient K (d, f) is prepared, for example, by actual measurement as described above, it may be prepared as discrete numerical data using the transport direction position d and the flame length f as parameters. In such a case, in order to obtain the correction coefficient K (d, f) at an arbitrary conveyance direction position d and flame length f, for example, interpolation from nearby numerical data can be used.
<温度取得工程>
温度取得工程S4では、加熱炉内の炉長方向に離間して複数設けられた測温器2により加熱炉内の雰囲気温度(炉内温度Tf)を取得する。
<Temperature acquisition process>
In temperature acquisition process S4, the atmospheric temperature (furnace temperature Tf ) in a heating furnace is acquired with the
なお、図1では、補正工程S3の後に温度取得工程S4を行っているが、これらの工程は逆順に行ってもよく、同時に行ってもよい。 In FIG. 1, the temperature acquisition step S4 is performed after the correction step S3. However, these steps may be performed in reverse order or simultaneously.
<温度予測工程>
温度予測工程S5では、補正工程S3後の総括熱吸収率φCG NEW(d)及び温度取得工程S4で取得した炉内温度Tfに基づき加熱炉内の炉長方向における各位置dでの鋼材Aの温度を予測する。
<Temperature prediction process>
In the temperature prediction step S5, the steel material at each position d in the furnace length direction in the heating furnace based on the overall heat absorption rate φ CG NEW (d) after the correction step S3 and the furnace temperature T f acquired in the temperature acquisition step S4. Predict the temperature of A.
温度予測の方法としては、公知の二次元熱伝導方程式を用い、上記(1)式及び初期条件設定工程S1で設定した条件を境界条件として搬送方向位置dにおける鋼材Aの表面から内部までの温度分布を求める。上記二次元熱伝導方程式は、下記式(3)で表される。 As a method for predicting temperature, the temperature from the surface to the inside of the steel material A at the conveyance direction position d using the well-known two-dimensional heat conduction equation, with the conditions set in the above equation (1) and the initial condition setting step S1 as boundary conditions. Find the distribution. The two-dimensional heat conduction equation is represented by the following formula (3).
上記式(3)中、ρ[g/m3]は鋼材の密度、c[J/g/K]は鋼材の比熱、T[K]は鋼材の温度[K]、δtは微小時間[s]、δx、δyは微小区間[m]、λx、λy[W/m/K]はx方向又はy方向の熱伝導率である。 In the above formula (3), ρ [g / m 3 ] is the density of the steel material, c [J / g / K] is the specific heat of the steel material, T [K] is the temperature [K] of the steel material, and δt is the minute time [s. ], [Delta] x, [delta] y are micro sections [m], [lambda] x, [lambda] y [W / m / K] are the thermal conductivities in the x direction or y direction.
なお、総括熱吸収率φCG NEW(d)は、鋼材Aの部位ごとに求めることが好ましい。例えば図2及び図3の加熱炉で鋼材Aを加熱する場合、鋼材Aの上面、下面及び側面で別々に基準総括熱吸収率φCG BASE(d)及び補正係数K(d,f)を取得することが好ましい。 The overall heat absorption rate φ CG NEW (d) is preferably obtained for each part of the steel material A. For example, when the steel material A is heated in the heating furnace shown in FIGS. 2 and 3, the reference overall heat absorption rate φ CG BASE (d) and the correction coefficient K (d, f) are separately obtained for the upper surface, the lower surface, and the side surface of the steel material A. It is preferable to do.
搬送方向位置dの炉内温度Tfについて加熱炉内で測温器2は離間して設けられているので、実測できる雰囲気温度Tfは限定される。温度予測工程S5では、実測ができない搬送方向位置dの炉内温度Tfも用いる。このため、実測ができない搬送方向位置dの炉内温度Tfは、補間により求める。
Since the
上記補間方法としては、特に限定されないが、温度取得工程S4で取得した炉内温度の線形補間により算出した各位置dの炉内温度Tfを用いるとよい。当該鋼材の温度予測方法は、実際の炉内温度と線形補間で算出した炉内温度との誤差を総括熱吸収率の補正により吸収するので、炉内温度として線形補間により算出した各位置の炉内温度を用いても鋼材Aの温度予測精度が高い。また、一般に隣接する測温器間の温度は線形補間により算出されるので、既存の鋼材の温度予測システムに対して、当該鋼材の温度予測方法を組み込み易い。 The interpolation method is not particularly limited, but the furnace temperature Tf at each position d calculated by linear interpolation of the furnace temperature acquired in the temperature acquisition step S4 may be used. The steel temperature prediction method absorbs the error between the actual furnace temperature and the furnace temperature calculated by linear interpolation by correcting the overall heat absorption rate, so the furnace temperature at each position calculated by linear interpolation as the furnace temperature is absorbed. Even if the internal temperature is used, the temperature prediction accuracy of the steel material A is high. Moreover, since the temperature between adjacent temperature measuring devices is generally calculated by linear interpolation, it is easy to incorporate the temperature prediction method for the steel material into an existing steel temperature prediction system.
また、加熱炉装入口と、最も加熱炉装入側に位置する測温器2との間の炉内温度Tfは、最も加熱炉装入側に位置する測温器2の温度で代表し、最も加熱炉抽出側に位置する測温器2と加熱炉抽出口との間の炉内温度Tfは、最も加熱炉抽出側に位置する測温器2の温度で代表するとよい。
In addition, the furnace temperature Tf between the heating furnace charging inlet and the
上記式(3)の微分方程式の解法としては、例えば差分法を用いることができる。差分法では、加熱炉を炉長方向に等長のゾーンにn分割し、各ゾーンZiの中央位置における搬送方向位置diを代表値として、微分方程式を差分方程式に変換して、各ゾーン毎に鋼材Aの予測温度を算出する。ゾーンの分割数nとしては、予測精度や計算効率の観点から50以上100以下が好ましい。 For example, a difference method can be used as a method of solving the differential equation of the above formula (3). In the difference method, the heating furnace is divided into equal length zones in the furnace length direction, and the differential equation is converted into a difference equation with the transport direction position d i at the center position of each zone Z i as a representative value. The predicted temperature of the steel material A is calculated every time. The number n of zone divisions is preferably 50 or more and 100 or less from the viewpoint of prediction accuracy and calculation efficiency.
この温度予測工程S5で得られた出炉される鋼材Aの予測温度と目標値との偏差が大きい場合は、例えば軸流バーナー1bの火炎長を調整する。このように軸流バーナー1bの火炎長を調整を行った場合は、補正工程S3、温度取得工程S4、及び温度予測工程S5を再度行う。そして、鋼材Aの予測温度と目標値との偏差が所望の差以下となるまで、調整と、補正工程S3、温度取得工程S4、及び温度予測工程S5の再実行とを繰り返す。
When the deviation between the predicted temperature of the steel material A to be discharged obtained in the temperature prediction step S5 and the target value is large, for example, the flame length of the
<利点>
当該鋼材の温度予測方法では、火炎長の違いにより火炎先端と測温器2との相対関係が変化し、実際の炉内温度と補間で算出した炉内温度とが乖離する影響を総括熱吸収率の補正に反映させる。従って、当該鋼材の温度予測方法は、精度が高い。
<Advantages>
In the steel temperature prediction method, the relative relationship between the flame front and the
[その他の実施形態]
本発明の鋼材の温度予測方法は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、当該鋼材の温度予測方法は必要に応じて上述以外の工程を備えてもよい。
[Other Embodiments]
The method for predicting the temperature of the steel material of the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the temperature prediction method for the steel material may include steps other than those described above as necessary.
上記実施形態では、基準総括熱吸収率φCG BASE(d)及び補正係数K(d,f)を任意の搬送方向位置dにおける値で規定したが、差分法を用いて温度予測工程S5を行う場合、ゾーン毎に規定してもよい。 In the above embodiment, the reference overall heat absorption rate φ CG BASE (d) and the correction coefficient K (d, f) are defined by values at an arbitrary conveyance direction position d, but the temperature prediction step S5 is performed using a difference method. In this case, it may be defined for each zone.
上記実施形態では、サイドバーナーと軸流バーナーとを備える加熱炉を用いて説明したが、加熱炉は軸流バーナーを備える限り他の構成であってもよい。例えば軸流バーナーのみで構成される加熱炉も本発明の意図するところである。 In the said embodiment, although demonstrated using the heating furnace provided with a side burner and an axial-flow burner, another structure may be sufficient as long as a heating furnace is provided with an axial-flow burner. For example, a heating furnace composed only of an axial flow burner is also intended by the present invention.
以下、実施例に基づき本発明を詳述するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is explained in full detail based on an Example, this invention is not interpreted limitedly based on description of this Example.
厚さ(搬送面と垂直方向の寸法)155mm、幅(搬送方向の寸法)155mm、ある長さ(搬送方向及び搬送面と垂直方向の寸法)の鋼材に対し、図2及び図3に示す構成の加熱炉を用い、軸流バーナー1bを最大火炎長として加熱を行った。この条件で加熱中の鋼材に対し、上面から25mm(A)、77.5mm(B)及び130mm(C)の3点の温度実測を行った。上述の実測温度から、基準総括熱吸収率として、鋼材長さ方向中央部での上面及び下面の総括熱吸収率φCG BASE(d)をゾーン毎に算出した。算出結果を図6に示す。なお、ゾーンの分割数は70とした。
2 and 3 for a steel material having a thickness (dimension in the direction perpendicular to the conveyance surface) 155 mm, width (dimension in the conveyance direction) 155 mm, and a certain length (dimension in the conveyance direction and the direction perpendicular to the conveyance surface). The heating furnace was used to heat the
火炎長比を0.9、0.7及び0.5とした場合の補正係数K(d,f)を温度実測により算出した。算出条件は、上記総括熱吸収率の算出条件に同じである。算出結果を図7に示す。 The correction coefficient K (d, f) when the flame length ratio was 0.9, 0.7, and 0.5 was calculated by temperature measurement. The calculation conditions are the same as the calculation conditions for the overall heat absorption rate. The calculation results are shown in FIG.
実施例として上述の総括熱吸収率φCG BASE(d)及び補正係数K(d,f)を用いて当該鋼材の温度予測方法の補正工程S3、温度取得工程S4、及び温度予測工程S5を実施して、加熱炉から出炉される鋼材の温度を予測し、実測値と比較した。具体的には、火炎長比が0.9、0.7及び0.5の場合について、予測温度と実測値との差の絶対値を求め、その平均値を算出した。各条件のサンプル数を表1に示す。 As an example, the correction step S3, the temperature acquisition step S4, and the temperature prediction step S5 of the temperature prediction method for the steel material are performed using the overall heat absorption rate φ CG BASE (d) and the correction coefficient K (d, f) described above. Then, the temperature of the steel material discharged from the heating furnace was predicted and compared with the actual measurement value. Specifically, for flame length ratios of 0.9, 0.7, and 0.5, the absolute value of the difference between the predicted temperature and the actually measured value was obtained, and the average value was calculated. Table 1 shows the number of samples under each condition.
また、比較例として補正工程S3を行わない従来の鋼材の温度予測方法、すなわち温度取得工程S4、及び温度予測工程S5のみを実施して得た予測温度と実測値との比較も行った。 In addition, as a comparative example, comparison was made between a predicted temperature obtained by executing only a conventional steel material temperature prediction method in which the correction step S3 is not performed, that is, the temperature acquisition step S4 and the temperature prediction step S5, and an actual measurement value.
実施例及び比較例の予測温度と実測値との差の絶対値の平均値のグラフを図8に示す。図8のグラフから、取得した総括熱吸収率φCG BASE(d)の条件に近い火炎長比0.9では両者に大きな差は認められないが、火炎長比が0.7、0.5と取得した総括熱吸収率φCG BASE(d)の条件から離れるに従って、比較例では誤差が大きくなっていくのに対し、実施例では誤差が小さくなっている。このことから、補正係数K(d,f)を用いる当該鋼材の温度予測方法は、補正係数K(d,f)を用いない従来の温度予測方法に比べて精度が高いことが分かる。 The graph of the average value of the absolute value of the difference between the predicted temperature and the actual measurement value of the example and the comparative example is shown in FIG. From the graph of FIG. 8, a flame length ratio of 0.9 close to the condition of the acquired overall heat absorption rate φ CG BASE (d) is not recognized, but the flame length ratio is 0.7, 0.5. As the general heat absorption rate φ CG BASE (d) is acquired, the error increases in the comparative example, whereas the error decreases in the embodiment. From this, it can be seen that the temperature prediction method of the steel material using the correction coefficient K (d, f) is higher in accuracy than the conventional temperature prediction method not using the correction coefficient K (d, f).
当該鋼材の温度予測方法は、軸流バーナーの火炎長を変化させた場合においても加熱炉内の鋼材温度を精度良く予測できるので、加熱工程を伴う種々の鋼材の製造に好適に適用できる。 Since the steel material temperature prediction method can accurately predict the steel material temperature in the heating furnace even when the flame length of the axial flow burner is changed, it can be suitably applied to the production of various steel materials involving a heating process.
1a サイドバーナー
1b 軸流バーナー
2 測温器
10 搬送面
A 鋼材
S1 初期条件設定工程
S2 基準総括熱吸収率取得工程
S3 補正工程
S4 温度取得工程
S5 温度予測工程
DESCRIPTION OF
Claims (3)
加熱炉内の炉長方向における各位置で、上記軸流バーナーの火炎長が基準長であるときの鋼材の基準総括熱吸収率を取得する工程と、
上記基準総括熱吸収率取得工程で取得した各位置の基準総括熱吸収率を上記基準長に対する火炎長比により補正する工程と、
加熱炉内の炉長方向に離間して複数設けられた測温器により加熱炉内の雰囲気温度を取得する工程と、
上記補正工程後の総括熱吸収率及び上記温度取得工程で取得した炉内温度に基づき加熱炉内の炉長方向における各位置での鋼材の温度を予測する工程と
を備える鋼材の温度予測方法。 A method for predicting the temperature of a steel material discharged from a continuous heating furnace provided with one or a plurality of axial flow burners arranged so that the central axis of the crater is in the conveying direction of the steel material,
Obtaining a reference overall heat absorption rate of the steel when the flame length of the axial flow burner is the reference length at each position in the furnace length direction in the heating furnace;
Correcting the reference overall heat absorption rate of each position acquired in the reference overall heat absorption rate acquisition step by the flame length ratio with respect to the reference length;
Acquiring the atmospheric temperature in the heating furnace with a plurality of temperature measuring devices provided apart in the furnace length direction in the heating furnace;
A method for predicting the temperature of the steel material at each position in the furnace length direction in the heating furnace based on the overall heat absorption rate after the correction step and the furnace temperature acquired in the temperature acquisition step.
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