JP2011047623A - Induction heating method in continuous heating furnace, and continuous heating furnace - Google Patents

Induction heating method in continuous heating furnace, and continuous heating furnace Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a continuous heating furnace capable of heating a billet from an ordinary temperature to a prescribed temperature, and shortening its temperature rising cycle even in the continuous heating furnace using induction heating coils to which non-resonant inverters are connected. <P>SOLUTION: A billet heater 10 provided with the induction heating coils 20, 22 includes the induction heating coils 20, 22 disposed along a transporting passage 12 for transporting the billet 34, inverters 24, 26 independently connected to the induction heating coils 20, 22, and having load circuits of which coil inductance is changed accompanied by the transfer of properties of the billet 34, and a control section 28 for independently controlling the inverters 24, 26. The control section 28 detects electric currents and voltages charged to the induction heating coils 20, 22, calculates a frequency to have the set electric current when the plurality of inverters 24, 26 lead the electric current with rated voltages, and an operation is performed while keeping the frequency of the output electric current in each of the inverters 24, 26 at the calculated frequency. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ビレットヒータのように、被加熱物を連続的投入して加熱を行う連続加熱炉に係り、特に誘導加熱を用いて加熱を行う連続加熱炉における誘導加熱方法、および誘導加熱炉に関する。   The present invention relates to a continuous heating furnace that continuously heats an object to be heated, such as a billet heater, and particularly relates to an induction heating method in a continuous heating furnace that performs heating using induction heating, and an induction heating furnace. .

被加熱物である鉄系材料のビレットを連続的に投入して加熱するビレットヒータでは、ビレットを常温から1250℃程度まで連続送り状態で加熱を行う。このようなビレットヒータでは従来、トラブルにより送りを停止したり、加熱を停止した場合、ビレットを所望する温度に加熱して送り出すまでの間、無駄焼きされる材料が多く、加熱停止状態から適切な昇温サイクルの回復までの時間の短縮が課題とされてきた。   In a billet heater that continuously heats a billet of an iron-based material that is an object to be heated, the billet is heated in a continuous feed state from room temperature to about 1250 ° C. Conventionally, in such a billet heater, when feeding is stopped due to trouble or heating is stopped, there is a lot of material that is wasted and burned until the billet is heated to the desired temperature and sent out. Shortening the time until recovery of the temperature raising cycle has been an issue.

誘導加熱を用いた加熱装置は被加熱物の急速加熱に適しているため、ビレットヒータにも採用されている(特許文献1参照)。特許文献1に開示されているビレットヒータは、第1の誘導加熱コイル、第2の誘導加熱コイル、第1のインバータ、第2のインバータ、温度計測手段、および制御装置を備える。ビレットが搬送される搬送経路上に配置された第1の誘導加熱コイルは、第1のインバータに接続され、所望する加熱温度よりも若干低い温度にまで加熱される。第1の誘導加熱コイルの後段には、第2のインバータに接続された第2の誘導加熱コイルが配置されている。第2の誘導加熱コイルは、ビレットの加熱状態のバラツキを抑制するための補助加熱部としての役割を担う。第1の誘導加熱コイルと第2の誘導加熱コイルとの間には、温度計測手段が配置され、第1の誘導加熱コイルから排出されたビレットの温度を計測し、計測された温度に基づいて第2のインバータによる制御電力が定められる。   Since a heating device using induction heating is suitable for rapid heating of an object to be heated, it is also employed in a billet heater (see Patent Document 1). The billet heater disclosed in Patent Document 1 includes a first induction heating coil, a second induction heating coil, a first inverter, a second inverter, temperature measuring means, and a control device. The 1st induction heating coil arrange | positioned on the conveyance path | route where a billet is conveyed is connected to a 1st inverter, and is heated even to the temperature slightly lower than the desired heating temperature. A second induction heating coil connected to the second inverter is disposed after the first induction heating coil. The second induction heating coil plays a role as an auxiliary heating unit for suppressing variations in the heating state of the billet. A temperature measuring means is arranged between the first induction heating coil and the second induction heating coil, measures the temperature of the billet discharged from the first induction heating coil, and based on the measured temperature. Control power by the second inverter is determined.

特開平7−249478号公報JP-A-7-249478

引用文献1に開示されているインバータは共振型のインバータであるため、共振コンデンサの占めるスペースが大きく、装置の小型化を図る上ではインバータを非共振型のものとすることが望ましい。しかし、鉄系材料であるビレットは、キューリー点を跨ぐことにより、強磁性から常磁性へ性質移転が成される。ここで、非共振型のインバータを採用した場合、キューリー点以下の強磁性体としての加熱状態と、キューリー点以上の常磁性体としての加熱状態とでは、キューリー点以下における加熱状態の方が誘導加熱コイルにおけるコイルインダクタンスが2倍程度も高い値となる。このため、誘導加熱コイルに所定の電流を流すには高い電圧が必要となり、定格電圧では所定の電流を流すことができなくなってしまうことがあり、結果として投入電力が低下し、加熱効率が悪く、昇温サイクルの回復が遅れる、あるいは所定の温度まで昇温させることができないという事態が生ずることがあった。   Since the inverter disclosed in the cited document 1 is a resonance type inverter, the space occupied by the resonance capacitor is large, and it is desirable that the inverter be a non-resonance type in order to reduce the size of the device. However, the billet, which is an iron-based material, undergoes property transfer from ferromagnetism to paramagnetism by straddling the Curie point. Here, when a non-resonant inverter is employed, the heating state below the Curie point is more induced than the heating state as a ferromagnetic material below the Curie point and the heating state as a paramagnetic body above the Curie point. The coil inductance in the heating coil is about twice as high. For this reason, a high voltage is required to flow a predetermined current through the induction heating coil, and it may not be possible to flow a predetermined current at the rated voltage, resulting in a decrease in input power and poor heating efficiency. In some cases, the recovery of the heating cycle is delayed, or the temperature cannot be raised to a predetermined temperature.

そこで本発明では、非共振型のインバータを接続した誘導加熱コイルを用いた連続加熱炉であっても、ビレットを常温から所定温度まで加熱することができ、かつその昇温サイクルを短くすることのできる連続加熱炉における誘導加熱方法、および連続加熱炉を提供することを目的とする。   Therefore, in the present invention, even in a continuous heating furnace using an induction heating coil connected with a non-resonant type inverter, the billet can be heated from room temperature to a predetermined temperature, and the heating cycle can be shortened. An object of the present invention is to provide an induction heating method in a continuous heating furnace and a continuous heating furnace.

上記目的を達成するための本発明に係る連続加熱炉における誘導加熱方法は、前記誘導加熱コイルには、被加熱物の性質移転に伴ってインダクタンスが変化する負荷回路を有するインバータを接続し、各インバータが定格電圧で電流を流す際の電流が設定電流となるように周波数を制御することを特徴とする。   In the induction heating method in the continuous heating furnace according to the present invention for achieving the above object, the induction heating coil is connected to an inverter having a load circuit whose inductance changes along with the property transfer of the object to be heated. The frequency is controlled so that the current when the inverter flows current at the rated voltage becomes the set current.

また、上記のような特徴を有する連続加熱炉における誘導加熱方法において前記周波数の制御は、前記設定電流を定格電流とした場合に、前記各インバータが前記定格電流を流せる最高周波数とすると良い。
このような構成とすることにより定格電圧、定格電流において、実現可能な範囲で最も高い電力を得ることができる。
Further, in the induction heating method in the continuous heating furnace having the above-described characteristics, the control of the frequency may be set to a maximum frequency at which each inverter can pass the rated current when the set current is a rated current.
By adopting such a configuration, the highest power can be obtained in a realizable range at the rated voltage and rated current.

また、上記のような特徴を有する連続加熱炉における誘導加熱方法において前記各インバータは、前記誘導加熱コイルに流す電流の周波数を同期させるようにすると良い。
このような構成とすることにより、隣接配置した誘導加熱コイルを接続されたインバータは、電流同期制御を行うことが可能となり、相互誘導の影響を回避しつつ各誘導加熱コイルに供給する電流の調整を行うことができるようになる。
Further, in the induction heating method in the continuous heating furnace having the above-described characteristics, the inverters may synchronize the frequency of the current flowing through the induction heating coil.
By adopting such a configuration, the inverter connected to the induction heating coils arranged adjacent to each other can perform current synchronous control and adjust the current supplied to each induction heating coil while avoiding the influence of mutual induction. Will be able to do.

また、上記目的を達成するための本発明に係る連続加熱炉は、被加熱物が搬送される通路に沿って近接配置される複数の誘導加熱コイルと、前記複数の誘導加熱コイルのそれぞれに個別に接続され、被加熱物の性質移転に伴ってインダクタンスが変化する負荷回路を有するインバータと、複数の前記インバータをそれぞれ制御する制御部とを有し、前記制御部は、各誘導加熱コイルに投入される電流と電圧をそれぞれ検出し、複数の前記インバータのそれぞれが定格電圧で電流を流す際に、前記電流が設定電流となる周波数をそれぞれ算出し、各インバータにおける出力電流の周波数を算出された周波数として運転することを特徴とする。   In addition, the continuous heating furnace according to the present invention for achieving the above object includes a plurality of induction heating coils arranged close to each other along a passage through which an object to be heated is conveyed, and each of the plurality of induction heating coils. And an inverter having a load circuit whose inductance changes as the property of the object to be heated changes, and a control unit that controls each of the plurality of inverters. The control unit is input to each induction heating coil. Each of the plurality of inverters calculates a frequency at which the current becomes a set current when each of the plurality of inverters flows a current at a rated voltage, and a frequency of an output current in each inverter is calculated. It is characterized by operating as a frequency.

また、上記のような特徴を有する連続加熱炉において前記制御部は、前記設定電流を定格電流とした場合に、前記各インバータが前記定格電流を流せる最高周波数を算出し、各インバータにおける出力電流の周波数として運転するものとすることができる。
このような構成とすることにより、定格電圧、定格電流において、実現可能な範囲で最も高い電力を得ることができる。
Further, in the continuous heating furnace having the above-described characteristics, the control unit calculates the maximum frequency at which each inverter can pass the rated current when the set current is the rated current, and the output current of each inverter is calculated. It can be operated as a frequency.
By setting it as such a structure, the highest electric power can be obtained in the realizable range in a rated voltage and a rated current.

また、上記のような特徴を有する連続加熱炉において、前記制御部は、前記各インバータが前記誘導加熱コイルに流す電流の周波数を同期させるようにすると良い。
このような構成とすることにより、隣接配置した誘導加熱コイルを接続されたインバータは、電流同期制御を行うことが可能となり、相互誘導の影響を回避しつつ各誘導加熱コイルに供給する電流の調整を行うことができるようになる。
Moreover, the continuous heating furnace which has the above characteristics WHEREIN: The said control part is good to make it synchronize the frequency of the electric current which each said inverter flows into the said induction heating coil.
By adopting such a configuration, the inverter connected to the induction heating coils arranged adjacent to each other can perform current synchronous control and adjust the current supplied to each induction heating coil while avoiding the influence of mutual induction. Will be able to do.

上記のような特徴を有する連続加熱炉における誘導加熱方法によれば、非共振型のインバータを接続した誘導加熱コイルを用いた連続加熱炉であっても、ビレットを常温から所定温度まで加熱することができ、かつその昇温サイクルを短くすることができる。
また、上記のような特徴を有する連続加熱炉によれば、上記方法を実施することができ、上記方法の効果を奏することが可能となる。
According to the induction heating method in the continuous heating furnace having the above characteristics, the billet is heated from room temperature to a predetermined temperature even in a continuous heating furnace using an induction heating coil connected to a non-resonant type inverter. And the temperature raising cycle can be shortened.
Moreover, according to the continuous heating furnace which has the above characteristics, the said method can be implemented and the effect of the said method can be show | played.

実施形態に係る連続加熱炉の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the continuous heating furnace which concerns on embodiment.

以下、本発明に係る連続加熱炉における誘導加熱方法、および連続加熱炉に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、連続加熱炉の一実施形態として、ビレットヒータを例に挙げて説明する。
図1は、実施形態に係るビレットヒータ10の構成を示すブロック図である。実施形態に係るビレットヒータ10は、搬送路12と誘導加熱コイル20,22、インバータ24,26、外殻32、及び制御部28を基本として構成される。
Hereinafter, an induction heating method in a continuous heating furnace according to the present invention and an embodiment related to the continuous heating furnace will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, a billet heater will be described as an example of a continuous heating furnace.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a billet heater 10 according to the embodiment. The billet heater 10 according to the embodiment is configured based on the conveyance path 12, induction heating coils 20 and 22, inverters 24 and 26, an outer shell 32, and a control unit 28.

搬送路12は、被加熱物であるビレット34を連続的に投入される炉の役割を担う。搬送路12には、ビレット34を搬送するためのスキッドレール14が配置されており、スキッドレール14は、搬送路12の入口から出口まで延設されている。搬送路12の入口側にはピンチローラ16が配置されており、コンベア18等によって搬送路12の入口まで搬送されたビレット34をスキッドレール14上を滑らせるようにして搬送路へと押し込む。   The conveyance path 12 plays the role of a furnace in which the billet 34 that is an object to be heated is continuously charged. A skid rail 14 for transporting the billet 34 is disposed in the transport path 12, and the skid rail 14 extends from the entrance to the exit of the transport path 12. A pinch roller 16 is disposed on the entrance side of the transport path 12, and the billet 34 transported to the entrance of the transport path 12 by the conveyor 18 or the like is slid on the skid rail 14 and pushed into the transport path.

このような構成とすることによりビレット34は、後続のビレット34による押し出し力によりスキッドレール14上を滑り、出口側まで押し出される。スキッドレール14は、中空構造とし、内部に冷却水や冷却ガス等の冷媒を循環させるようにすることが望ましい。このような構成とすることにより、スキッドレール14が熱により破損、変形することを防止することができる。   With this configuration, the billet 34 slides on the skid rail 14 by the pushing force of the subsequent billet 34 and is pushed out to the outlet side. It is desirable that the skid rail 14 has a hollow structure so that a coolant such as cooling water or cooling gas is circulated therein. With such a configuration, it is possible to prevent the skid rail 14 from being damaged or deformed by heat.

誘導加熱コイル20,22は、搬送路12の外周にソレノイド状に巻回されるコイルである。実施形態に係るビレットヒータ10では、搬送路12の入口側に設けた第1の誘導加熱コイル20と、搬送路12の出口側に設けた第2の誘導加熱コイル22とを有する。各誘導加熱コイル(第1の誘導加熱コイル20、第2の誘導加熱コイル22)は、銅管により構成され、内部に冷却水や冷却ガス等の冷媒を循環させる構造とすると良い。このような構成とすることにより、誘導加熱コイル20,22自体が高温に加熱されてしまうことを避けることができる。   The induction heating coils 20 and 22 are coils wound around the outer periphery of the conveyance path 12 in a solenoid shape. The billet heater 10 according to the embodiment includes a first induction heating coil 20 provided on the inlet side of the conveyance path 12 and a second induction heating coil 22 provided on the outlet side of the conveyance path 12. Each induction heating coil (the first induction heating coil 20 and the second induction heating coil 22) is preferably made of a copper tube and has a structure in which a coolant such as cooling water or cooling gas is circulated. By setting it as such a structure, it can avoid that the induction heating coils 20 and 22 themselves are heated to high temperature.

インバータ24,26は、上述した誘導加熱コイル20,22に投入する電力の調整を行う電力調整手段であり、実施形態に係るビレットヒータ10では各誘導加熱コイル20,22に対して個別にインバータ24,26が接続されている。従って、第1の誘導加熱コイル20には第1のインバータ24が接続され、第2の誘導加熱コイル22には第2のインバータ26が接続されている。実施形態に係るビレットヒータ10は、被加熱物の性質変化、すなわちビレット34の性質が強磁性から常磁性に移転する性質移転に伴ってインダクタンスが変化する負荷回路を有するインバータを採用する。これにより、制御部から共振コンデンサを省くことができると共に、共振回路を構成する必要が無いため、運転状態において電流の周波数切り換えを容易に行うことが可能となる。このような非共振型のインバータの一例として、PWMインバータを挙げることができる。なお本実施形態では、第1のインバータ24、第2のインバータ26は単一の電源部30に接続される構成としている。   The inverters 24 and 26 are power adjusting means for adjusting the power input to the induction heating coils 20 and 22 described above. In the billet heater 10 according to the embodiment, the inverter 24 is individually provided for each induction heating coil 20 and 22. , 26 are connected. Accordingly, the first inverter 24 is connected to the first induction heating coil 20, and the second inverter 26 is connected to the second induction heating coil 22. The billet heater 10 according to the embodiment employs an inverter having a load circuit whose inductance changes in accordance with a property change of an object to be heated, that is, a property transfer in which the property of the billet 34 is transferred from ferromagnetism to paramagnetism. As a result, the resonant capacitor can be omitted from the control unit, and since it is not necessary to form a resonant circuit, it is possible to easily switch the current frequency in the operating state. An example of such a non-resonant type inverter is a PWM inverter. In the present embodiment, the first inverter 24 and the second inverter 26 are connected to a single power supply unit 30.

外殻32は、上述した搬送路12、誘導加熱コイル20,22を覆う外装であり、断熱、磁束遮蔽等の作用を担う。
制御部28は、各誘導加熱コイル20,22に対する電力の供給量を算出し、算出された電力を各誘導加熱コイル20,22に供給するために各インバータ24,26への制御信号を出力する役割を担う。制御部28には、各誘導加熱コイル20,22に備えられた電流計(不図示)や電圧計(不図示)からの検出信号aが入力される。
The outer shell 32 is an exterior covering the transport path 12 and the induction heating coils 20 and 22 described above, and bears actions such as heat insulation and magnetic flux shielding.
The control unit 28 calculates the amount of power supplied to each induction heating coil 20, 22 and outputs a control signal to each inverter 24, 26 in order to supply the calculated power to each induction heating coil 20, 22. Take a role. The control unit 28 receives detection signals a from ammeters (not shown) and voltmeters (not shown) provided in the induction heating coils 20 and 22.

前記電圧計からの検出信号より、各インバータ24,26による出力電圧と定格電圧とを比較し、インバータ24,26が定格電圧以下である場合には、インバータ24,26の出力電圧を定格電圧まで引き上げる旨の信号を各インバータへ24,26に出力する。電圧制御信号の出力により定格電圧で運転されているインバータ24,26における電流計からの検出信号により得られる電流値と、所定の熱量を得るために設定した電流値(設定電流値)とを比較する。比較の結果、検出信号により得られた電流値が設定電流値よりも小さかった場合には、電流値が設定電流値に合致するように制御を行う。   Based on the detection signal from the voltmeter, the output voltage of each inverter 24, 26 is compared with the rated voltage. If the inverter 24, 26 is below the rated voltage, the output voltage of the inverter 24, 26 is reduced to the rated voltage. A signal for raising is output to each inverter 24 and 26. The current value obtained by the detection signal from the ammeter in the inverters 24 and 26 operated at the rated voltage by the output of the voltage control signal is compared with the current value (set current value) set to obtain a predetermined amount of heat. To do. As a result of comparison, when the current value obtained from the detection signal is smaller than the set current value, control is performed so that the current value matches the set current value.

電圧Vと電流Iの関係は、数式1で示すことができる。

Figure 2011047623
ここで、fは周波数、Lはコイルインダクタンスである。従ってLは数式上においては定数として取り扱う事ができるため、Iを設定電流にまで向上させるには、周波数fを低減させれば良い。これによりインピーダンス(2πfL)の値が低下し、数式1の関係を満たすには、低下したインピーダンス分、他の変数を向上させる必要が生じ、変数である電流Iを向上させることができることとなる。 The relationship between the voltage V and the current I can be expressed by Equation 1.
Figure 2011047623
Here, f is a frequency and L is a coil inductance. Therefore, L can be treated as a constant in the mathematical formula, and the frequency f can be reduced to improve I to the set current. As a result, the value of the impedance (2πfL) is lowered, and in order to satisfy the relationship of Formula 1, it is necessary to improve other variables by the reduced impedance, and the current I that is a variable can be improved.

また、電力と電流、及び周波数の関係は、

Figure 2011047623
と示すことができる。μsは比透磁率、ρは固有抵抗であり、いずれも被加熱物の温度帯域を定めた場合には定数として扱うことができる。このような関係から、電流Iが設定電流であっても、周波数が低下した場合には電力は大幅に低下してしまうことが解る。具体的には、周波数が1/2になった場合、電力は1/√2になってしまうということである。 The relationship between power, current, and frequency is
Figure 2011047623
Can be shown. μs is a relative magnetic permeability, and ρ is a specific resistance, both of which can be treated as constants when the temperature range of the object to be heated is determined. From this relationship, it can be seen that even if the current I is the set current, the power is greatly reduced when the frequency is reduced. Specifically, when the frequency is halved, the power is 1 / √2.

このため、急速加熱時などに最大電力を得たい場合には、各インバータ24,26が定格電圧において最大電流を流す事のできる最高周波数で運転する必要がある。なお、数式2からも読み取れるように、電流Iが1/2になった場合には電力は1/4になってしまうため、電流Iを下げるよりも周波数を下げた方が電力への影響は少ないということができる。   For this reason, when it is desired to obtain the maximum power during rapid heating or the like, it is necessary to operate each inverter 24, 26 at the maximum frequency at which the maximum current can flow at the rated voltage. As can be seen from Equation 2, when the current I is halved, the power becomes ¼. Therefore, lowering the frequency than lowering the current I has no effect on the power. It can be said that there are few.

加熱制御に関しては、複数(本実施形態においては2つ)の誘導加熱コイル(第1の誘導加熱コイル20と第2の誘導加熱コイル22)に供給する電流の周波数を同期させるように、インバータ24,26に対して制御信号bを送る。周波数を同期させることで電流波形を一致若しくは所定のズレ量を保つように制御することが可能となる。このような制御は、出力電流の周波数を瞬時的に変化させることで行うことができ、近接配置した第1の誘導加熱コイル20と第2の誘導加熱コイル22との間における相互誘導の影響を回避することが可能となる。これにより、各インバータ24,26において、誘導加熱コイル20,22に投入する電流の制御を精度良く行うことが可能となり、任意の昇温カーブを描く加熱制御を実現できる。   Regarding the heating control, the inverter 24 is synchronized so that the frequencies of the currents supplied to a plurality (two in the present embodiment) of induction heating coils (the first induction heating coil 20 and the second induction heating coil 22) are synchronized. , 26 is sent a control signal b. By synchronizing the frequencies, it is possible to control the current waveforms so that they match or keep a predetermined amount of deviation. Such control can be performed by instantaneously changing the frequency of the output current, and the influence of mutual induction between the first induction heating coil 20 and the second induction heating coil 22 arranged in proximity to each other can be controlled. It can be avoided. Thereby, in each inverter 24 and 26, it becomes possible to control the electric current input into the induction heating coils 20 and 22 with high accuracy, and it is possible to realize heating control that draws an arbitrary temperature rise curve.

次に、上記のような構成のビレットヒータ10によるビレット34の加熱について説明する。まず第1に、搬送路12の入口側から出口側にかけてビレット34を投入する際の加熱工程について説明する。
搬送路12にビレット34が投入されるとまず、第1の誘導加熱コイル20によりビレット34の加熱が成される。搬送路12に投入されたビレット34は常温であるため強磁性体としての性質を持つ。このため負荷回路におけるコイルインダクタンスLの値が高く、定格電圧運転時に第1の誘導加熱コイル20に対して設定電流を入力することが困難となってしまうことがある。
Next, heating of the billet 34 by the billet heater 10 having the above configuration will be described. First, a heating process when charging the billet 34 from the inlet side to the outlet side of the conveyance path 12 will be described.
When the billet 34 is put into the conveyance path 12, the billet 34 is first heated by the first induction heating coil 20. The billet 34 thrown into the transport path 12 has a property as a ferromagnetic material because it is at room temperature. For this reason, the value of the coil inductance L in the load circuit is high, and it may be difficult to input the set current to the first induction heating coil 20 during rated voltage operation.

このような場合には、第1の誘導加熱コイル20に供給する電流の周波数を低く(例えば400Hz)設定し、設定電流を流すことができるようにする。これにより低温のビレット34を非共振型の第1のインバータ24を介して加熱する場合であっても、効率良く加熱、昇温させることが可能となる。   In such a case, the frequency of the current supplied to the first induction heating coil 20 is set low (for example, 400 Hz) so that the set current can flow. As a result, even when the low temperature billet 34 is heated via the non-resonant type first inverter 24, it is possible to efficiently heat and raise the temperature.

第1の誘導加熱コイル20によりキューリー点(約770℃)以上に加熱されたビレット34は常磁性体となるため、第2のインバータ26の負荷回路におけるコイルインダクタンスLの値が小さくなる。このため第2の誘導加熱コイル22では、定格電圧、定格電流での運転が可能となり、ビレット34を所望加熱温度(約1250℃)まで加熱することができる。ここで、数式2に示したように、周波数の低下は誘導加熱コイルに供給する電力の低下を招くこととなる。このため、第1のインバータ24と第2のインバータ26は、第1のインバータ24が定格電圧で運転する上で、設定電流を流すことのできる最も高い周波数で運転する。第2のインバータ26におけるコイルインダクタンスLは低いため、周波数を第1のインバータ24の運転周波数に合わせた場合であっても、第2のインバータ26では定格電圧、定格電流での運転も可能となる。
これにより、インバータの小型化を図ることができると共にビレット34を所望温度まで短時間に昇温させることが可能となる。
Since the billet 34 heated to the Curie point (about 770 ° C.) or more by the first induction heating coil 20 becomes a paramagnetic material, the value of the coil inductance L in the load circuit of the second inverter 26 becomes small. Therefore, the second induction heating coil 22 can be operated at a rated voltage and a rated current, and the billet 34 can be heated to a desired heating temperature (about 1250 ° C.). Here, as shown in Formula 2, a decrease in frequency causes a decrease in power supplied to the induction heating coil. For this reason, the first inverter 24 and the second inverter 26 are operated at the highest frequency at which the set current can flow when the first inverter 24 is operated at the rated voltage. Since the coil inductance L of the second inverter 26 is low, the second inverter 26 can be operated at the rated voltage and the rated current even when the frequency is adjusted to the operating frequency of the first inverter 24. .
As a result, the inverter can be miniaturized and the billet 34 can be raised to a desired temperature in a short time.

第2に、ビレット34が搬送路に投入された状態で搬送、および誘導加熱コイル20,22への電力の供給が停止され、再加熱が成される場合の加熱工程について説明する。このような場合、搬送路12内に残されたビレット34は常温に戻ってしまうこととなる。このため、再加熱時に搬送路12内に配置されたビレット34の性状はすべて強磁性であり、インバータ24,26におけるコイルインダクタンスLは高い値を示すこととなる。再加熱時における課題は、無駄焼き材を極力減らす事であり、このためにはできるだけ早く通常の加熱状態における加熱サイクルを取り戻す必要がある。   Secondly, a description will be given of the heating process in the case where the transport and the supply of electric power to the induction heating coils 20 and 22 are stopped and the reheating is performed while the billet 34 is put in the transport path. In such a case, the billet 34 left in the transport path 12 returns to room temperature. For this reason, all the properties of the billet 34 arranged in the conveyance path 12 at the time of reheating are ferromagnetic, and the coil inductance L in the inverters 24 and 26 shows a high value. The problem at the time of reheating is to reduce the waste baking material as much as possible. For this purpose, it is necessary to recover the heating cycle in the normal heating state as soon as possible.

よって、第1のインバータ24と第2のインバータ26はそれぞれ、第1の誘導加熱コイル20と第2の誘導加熱コイル22に対し、定格電圧で定格電流を投入する必要がある。このため第1のインバータ24と第2のインバータ26は定格電圧、定格電流で運転することのできる最大周波数で運転を開始し、第2の誘導加熱コイル22内に搬入されるビレット34の温度がキューリー点以上となった時点で、第1のインバータ24は第1の誘導加熱コイル20に供給する電流を設定電流へと引き下げて運転を行うようにする。   Therefore, the first inverter 24 and the second inverter 26 need to input a rated current at a rated voltage to the first induction heating coil 20 and the second induction heating coil 22, respectively. For this reason, the first inverter 24 and the second inverter 26 start operation at the maximum frequency that can be operated at the rated voltage and the rated current, and the temperature of the billet 34 carried into the second induction heating coil 22 is increased. When the temperature becomes equal to or higher than the Curie point, the first inverter 24 operates by reducing the current supplied to the first induction heating coil 20 to the set current.

このような加熱工程を経ることにより、加熱再開されたビレットヒータ10においても、無駄焼き材を極力少なくし、短時間で加熱サイクルを取り戻すことができる。
なお上記説明ではキューリー点において出力電流の周波数を切り換えるような説明にも採ることができるが、各インバータ24,26からの出力電流の周波数は、設定電流、あるいは定格電流において出力電力が最大になるように、逐次変化させて運転することが望ましい。
By passing through such a heating process, even in the billet heater 10 that has been heated again, the waste baking material can be reduced as much as possible, and the heating cycle can be recovered in a short time.
In the above description, the output current frequency can be switched at the Curie point, but the output power from the inverters 24 and 26 has the maximum output power at the set current or the rated current. As described above, it is desirable to operate by sequentially changing.

10………ビレットヒータ、12………搬送路、14………スキッドレール、16………ピンチローラ、18………コンベア、20………第1の誘導加熱コイル(誘導加熱コイル)、22………第2の誘導加熱コイル(誘導加熱コイル)、24………第1のインバータ(インバータ)、26………第2のインバータ(インバータ)、28………制御部、30………電源部、32………外殻、34………ビレット。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ......... Billet heater, 12 ......... Conveyance path, 14 ......... Skid rail, 16 ...... Pinch roller, 18 ...... Conveyor, 20 ...... 1st induction heating coil (induction heating coil), 22 ......... Second induction heating coil (induction heating coil), 24 ......... First inverter (inverter), 26 ......... Second inverter (inverter), 28 ......... Control unit, 30 ... ... power supply, 32 ... outer shell, 34 ... billet.

Claims (6)

複数の誘導加熱コイルを配置した連続加熱炉における誘導加熱方法であって、
前記誘導加熱コイルには、被加熱物の性質移転に伴ってインダクタンスが変化する負荷回路を有するインバータを接続し、
各インバータが定格電圧で電流を流す際の電流が設定電流となるように周波数を制御することを特徴とする連続加熱炉における誘導加熱方法。
An induction heating method in a continuous heating furnace in which a plurality of induction heating coils are arranged,
Connected to the induction heating coil is an inverter having a load circuit whose inductance changes with the property transfer of the object to be heated,
An induction heating method in a continuous heating furnace, characterized in that the frequency is controlled so that a current when each inverter passes a current at a rated voltage becomes a set current.
前記周波数の制御は、前記設定電流を定格電流とした場合に、前記各インバータが前記定格電流を流せる最高周波数とすることを特徴とする請求項1に記載の連続加熱炉における誘導加熱方法。   2. The induction heating method for a continuous heating furnace according to claim 1, wherein the frequency is controlled to a maximum frequency at which each inverter can pass the rated current when the set current is a rated current. 前記各インバータは、前記誘導加熱コイルに流す電流の周波数を同期させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の連続加熱炉における誘導加熱方法。   3. The induction heating method in a continuous heating furnace according to claim 1, wherein each inverter synchronizes the frequency of a current flowing through the induction heating coil. 4. 誘導加熱コイルを配置した連続加熱炉であって、
被加熱物が搬送される通路に沿って近接配置される複数の誘導加熱コイルと、
前記複数の誘導加熱コイルのそれぞれに個別に接続され、被加熱物の性質移転に伴ってインダクタンスが変化する負荷回路を有するインバータと、
複数の前記インバータをそれぞれ制御する制御部とを有し、
前記制御部は、各誘導加熱コイルに投入される電流と電圧をそれぞれ検出し、複数の前記インバータのそれぞれが定格電圧で電流を流す際に、前記電流が設定電流となる周波数をそれぞれ算出し、各インバータにおける出力電流の周波数を算出された周波数として運転することを特徴とする連続加熱炉。
A continuous heating furnace with an induction heating coil,
A plurality of induction heating coils arranged close to each other along a path through which the object to be heated is conveyed;
An inverter having a load circuit that is individually connected to each of the plurality of induction heating coils, and whose inductance changes with property transfer of the object to be heated;
A controller that controls each of the plurality of inverters,
The control unit detects a current and a voltage input to each induction heating coil, respectively, and calculates a frequency at which the current becomes a set current when each of the plurality of inverters flows a current at a rated voltage, A continuous heating furnace that operates with the frequency of the output current in each inverter as the calculated frequency.
前記制御部は、前記設定電流を定格電流とした場合に、前記各インバータが前記定格電流を流せる最高周波数を算出し、各インバータにおける出力電流の周波数として運転することを特徴とする請求項4に記載の連続加熱炉。   5. The control unit according to claim 4, wherein when the set current is a rated current, the control unit calculates a maximum frequency at which each inverter can pass the rated current, and operates as a frequency of an output current in each inverter. The continuous heating furnace described. 前記制御部は、前記各インバータが前記誘導加熱コイルに流す電流の周波数を同期させることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の連続加熱炉。   6. The continuous heating furnace according to claim 4, wherein the control unit synchronizes a frequency of a current that each inverter passes through the induction heating coil.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160110466A (en) * 2014-01-17 2016-09-21 나이키 이노베이트 씨.브이. Adjustable conveyance curing system

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4919967B1 (en) * 1970-10-02 1974-05-21
JP2001023762A (en) * 1999-07-06 2001-01-26 Mitsubishi Electric Corp Inductive heating device
JP2006066240A (en) * 2004-08-27 2006-03-09 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Induction heating method and induction heating device
JP2006244763A (en) * 2005-03-01 2006-09-14 Tada Denki Kk Magnetic heating apparatus
JP2007297681A (en) * 2006-05-01 2007-11-15 Ihi Corp Heating apparatus in facility for manufacturing cladded material
JP2008251440A (en) * 2007-03-30 2008-10-16 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Induction heating method, and induction heating device
JP2010129283A (en) * 2008-11-26 2010-06-10 Sumitomo Electric Ind Ltd Induction heating apparatus and heating method

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4919967B1 (en) * 1970-10-02 1974-05-21
JP2001023762A (en) * 1999-07-06 2001-01-26 Mitsubishi Electric Corp Inductive heating device
JP2006066240A (en) * 2004-08-27 2006-03-09 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Induction heating method and induction heating device
JP2006244763A (en) * 2005-03-01 2006-09-14 Tada Denki Kk Magnetic heating apparatus
JP2007297681A (en) * 2006-05-01 2007-11-15 Ihi Corp Heating apparatus in facility for manufacturing cladded material
JP2008251440A (en) * 2007-03-30 2008-10-16 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Induction heating method, and induction heating device
JP2010129283A (en) * 2008-11-26 2010-06-10 Sumitomo Electric Ind Ltd Induction heating apparatus and heating method

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160110466A (en) * 2014-01-17 2016-09-21 나이키 이노베이트 씨.브이. Adjustable conveyance curing system
KR101925194B1 (en) * 2014-01-17 2019-02-27 나이키 이노베이트 씨.브이. Adjustable conveyance curing system
US10321524B2 (en) 2014-01-17 2019-06-11 Nike, Inc. Conveyance curing system
US11166350B2 (en) 2014-01-17 2021-11-02 Nike, Inc. Adjustable conveyance curing system

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