JP2014175082A - 誘導加熱装置および誘導加熱方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被加熱板の誘導加熱に電力を過剰に消費することなく、誘導加熱効率の変化に対応して被加熱板を十分に誘導加熱でき、この結果、被加熱板を効率よく十分に昇温できること。
【解決手段】加熱対象の金属板の物性値を用いて、前記金属板に対する誘導加熱部のコイルの相対的な位置であって誘導加熱効率を最大化するコイル位置を算出し、前記コイル位置の算出値と前記金属板の物性値とを用いて、前記コイルへの電力供給量の前記誘導加熱効率に応じた不足分を補正する電力補正量を算出する。前記コイル位置の算出値に応じて前記金属板に対する前記コイルの相対的な位置を制御し、前記金属板の昇温設定値に対応して前記コイルに供給する電力を、前記電力供給量と前記電力補正量との加算値に相当する電力に制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、加熱対象の金属板を誘導加熱する誘導加熱装置および誘導加熱方法に関するものである。

従来から、鋼スラブの粗圧延によって得られた板状の鋼材（以下、鋼板という）を仕上圧延して熱延鋼板を製造する熱間圧延ラインにおいて、仕上圧延機の入側には、粗圧延後の鋼板の幅方向両端部を加熱するエッジヒータが設置されている。一般に、鋼板は、粗圧延されるとともに温度低下し、さらには、粗圧延後の鋼板が仕上圧延機の入側へ搬送される過程においても、鋼板の温度は継続的に低下する。特に、鋼板の幅方向端部（以下、エッジ部という）の温度は、鋼板の幅方向（以下、板幅方向という）の中央部に比して低い温度に低下する。このように板幅方向の中央部とエッジ部との間に温度差が生じた状態の鋼板は、仕上圧延中にエッジ部の割れ（以下、耳割れという）を生じ易い。このような耳割れは、その程度が大きい場合、鋼板の破断を招来する可能性がある。

仕上圧延機の入側に設置されたエッジヒータは、上述したような鋼板の耳割れを防止するために、鋼板の両側エッジ部を加熱して昇温する。このようなエッジヒータとして、例えば、トランスバース式誘導加熱装置（以下、誘導加熱装置と略す）が用いられる。一般に、誘導加熱装置は、鋼板をその厚さ方向（以下、板厚方向という）に挟んで対向するようにＣ型コアに巻回された複数のコイルを備える。誘導加熱装置は、一対のＣ型コアによって鋼板の両側エッジ部をその板厚方向に挟み込み、この一対のＣ型コアの各々に巻回された各コイルに高周波電流を供給する。これによって、誘導加熱装置は、鋼板の両側エッジ部をその板厚方向に貫通する各交番磁界を発生させる。このように発生した各交番磁界は、鋼板の両側エッジ部に渦電流を誘導し、この渦電流に由来するジュール熱によって、鋼板の両側エッジ部が加熱される。この結果、これら両側エッジ部の各々は昇温し、これによって、鋼板の板幅方向の中央部とエッジ部との温度差が緩和される。

なお、上述した誘導加熱装置に関する従来技術として、例えば、誘導加熱用高周波電源に設けた電力検出部によって、鋼板（ストリップ）の上下方向の位置変動、板幅方向の位置変動により変動する加熱電力を検出し、この加熱電力が、予め設定された板厚、ライン速度、鋼種に応じた加熱電力になるようにＣ型誘導子コイル電圧を制御する誘導加熱装置がある（特許文献１参照）。

特開平１１−２９０９３１号公報

鋼板に例示される加熱対象の金属板（以下、被加熱板という）の誘導加熱において、被加熱板に渦電流を発生させるコイルへの電力供給量に対する被加熱板のジュール発熱量の比、すなわち、誘導加熱効率は、被加熱板の材質変化または被加熱板とコイルとの相対位置の変化に伴って変化する。しかしながら、上述した従来技術では、このような被加熱板毎の誘導加熱効率の変化に対応しきれず、このため、被加熱板の昇温量を予め設定し、この昇温量の設定値に応じた電力をコイルに供給して被加熱板を誘導加熱しても、被加熱板を効率よく十分に昇温することは困難である。

なお、被加熱板の過剰な昇温は、この被加熱板の誘導加熱における無駄な消費電力の増大を招来する。また、被加熱板の昇温不足は、耳割れや破断等の被加熱材の欠陥を発生し易くし、ひいては、被加熱板の品質低下を招来する。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、被加熱板の誘導加熱に電力を過剰に消費することなく、誘導加熱効率の変化に対応して被加熱板を十分に誘導加熱でき、この結果、被加熱板を効率よく十分に昇温することが可能な誘導加熱装置および誘導加熱方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる誘導加熱装置は、加熱対象の金属板をその板厚方向に貫通する交番磁界を発生させる複数のコイルを有し、前記金属板に前記交番磁界を印加して前記金属板を誘導加熱する誘導加熱部と、前記金属板の昇温設定値に対応して前記複数のコイルに電力を供給する電源と、前記複数のコイルの前記金属板に対する相対的なコイル位置を調整するコイル位置調整部と、前記金属板の物性値を用いて、前記誘導加熱部による誘導加熱効率を最大化する前記コイル位置を算出し、前記コイル位置の算出値と前記金属板の物性値とを用いて、前記電源から前記複数のコイルへの電力供給量の前記誘導加熱効率に応じた不足分を補正する電力補正量を算出する演算処理部と、前記コイル位置の算出値に応じて前記コイル位置調整部を制御し、前記電力供給量と前記電力補正量との加算値に相当する前記電力を前記複数のコイルに供給するように前記電源を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる誘導加熱装置は、上記の発明において、前記演算処理部は、前記誘導加熱効率を最大化する前記コイル位置と前記金属板の物性値との相関を示す第１の相関関数と、前記コイル位置および前記金属板の物性値と前記誘導加熱効率との相関を示す第２の相関関数とを導出し、前記第１の相関関数に前記金属板の物性値を代入して、前記金属板の誘導加熱効率を最大化する前記コイル位置を算出し、前記第２の相関関数に前記コイル位置の算出値と前記金属板の物性値とを代入して、前記金属板の誘導加熱効率を算出し、算出した前記誘導加熱効率に応じた前記不足分を補正する前記電力補正量を算出することを特徴とする。

また、本発明にかかる誘導加熱装置は、上記の発明において、前記演算処理部は、前記金属板を模擬する金属板モデルと前記複数のコイルを模擬するコイルモデルとを作成し、前記金属板モデルと前記コイルモデルとを用い、加熱予定である複数の金属板の物性値をパラメータとして、前記金属板を誘導加熱するシミュレーションを行い、前記シミュレーションの結果をもとに前記第１の相関関数と前記第２の相関関数とを導出することを特徴とする。

また、本発明にかかる誘導加熱方法は、加熱対象の金属板をその板厚方向に貫通する交番磁界を発生させる複数のコイルを用いて前記金属板を誘導加熱する誘導加熱方法において、前記金属板の物性値を用いて、前記金属板に対する前記複数のコイルの相対的な位置であって誘導加熱効率を最大化する前記コイル位置を算出し、前記コイル位置の算出値と前記金属板の物性値とを用いて、前記複数のコイルへの電力供給量の前記誘導加熱効率に応じた不足分を補正する電力補正量を算出し、前記コイル位置の算出値に応じて前記金属板に対する前記複数のコイルの相対的な位置を制御し、前記金属板の昇温設定値に対応して前記複数のコイルに供給する電力を、前記電力供給量と前記電力補正量との加算値に相当する電力に制御することを特徴とする。

また、本発明にかかる誘導加熱方法は、上記の発明において、前記誘導加熱効率を最大化する前記コイル位置と前記金属板の物性値との相関を示す第１の相関関数と、前記コイル位置および前記金属板の物性値と前記誘導加熱効率との相関を示す第２の相関関数とを導出し、前記第１の相関関数に前記金属板の物性値を代入して、前記金属板の誘導加熱効率を最大化する前記コイル位置を算出し、前記第２の相関関数に前記コイル位置の算出値と前記金属板の物性値とを代入して、前記金属板の誘導加熱効率を算出し、算出した前記誘導加熱効率に応じた前記不足分を補正する前記電力補正量を算出することを特徴とする。

また、本発明にかかる誘導加熱方法は、上記の発明において、前記金属板を模擬する金属板モデルと前記複数のコイルを模擬するコイルモデルとを作成し、前記金属板モデルと前記コイルモデルとを用い、加熱予定である複数の金属板の物性値をパラメータとして、前記金属板を誘導加熱するシミュレーションを行い、前記シミュレーションの結果をもとに前記第１の相関関数と前記第２の相関関数とを導出することを特徴とする。

本発明によれば、被加熱板の誘導加熱に電力を過剰に消費することなく、誘導加熱効率の変化に対応して被加熱板を十分に誘導加熱でき、この結果、被加熱板を効率よく十分に昇温することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態にかかる誘導加熱装置の一構成例を示す図である。 図２は、本実施の形態にかかる誘導加熱装置の熱間圧延ラインにおける配置例を示す図である。 図３は、誘導加熱制御に必要な各種関数を導出するために実行する誘導加熱シミュレーションを説明するための図である。 図４は、本実施の形態にかかる誘導加熱方法のうちの誘導加熱の制御および操業の各方法の一例を示すフローチャートである。 図５は、従来の誘導加熱におけるコイルへの電力供給量と鋼板エッジ部の昇温量との相関を示す図である。 図６は、本発明の誘導加熱におけるコイルへの電力供給量と鋼板エッジ部の昇温量との相関を示す図である。

以下に、添付図面を参照して、本発明にかかる誘導加熱装置および誘導加熱方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下では、被加熱板の一例として粗圧延後の鋼板を例示するが、本実施の形態により、本発明が限定されるものではない。

(実施の形態)
まず、本発明の実施の形態にかかる誘導加熱装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態にかかる誘導加熱装置の一構成例を示す図である。図２は、本実施の形態にかかる誘導加熱装置の熱間圧延ラインにおける配置例を示す図である。なお、図１，２において、３次元の各方向は、加熱対象の鋼板２０の板幅方向と板厚方向と長手方向とによって特定される。これらの各方向は互いに直交し、図１および図２の各方向は、この鋼板２０の板幅方向と板厚方向と長手方向とによって対応付けられる。

図１に示すように、本実施の形態にかかる誘導加熱装置１は、鋼板２０を誘導加熱する誘導加熱部２と、誘導加熱部２に電力を供給する電源７，８と、鋼板２０に対する誘導加熱部２のコイル位置を調整するための台車９，１０および駆動部１１，１２とを備える。また、誘導加熱装置１は、各種情報を入力する入力部１３と、誘導加熱制御に必要な各種演算処理を行う演算処理部１４と、誘導加熱制御に用いる各種データ等を記憶する記憶部１５と、誘導加熱制御を実行する制御部１６とを備える。

誘導加熱部２は、鋼板２０をその板厚方向に貫通する交番磁界を発生させる複数のコイル３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂを有し、発生させた交番磁界を鋼板２０に印加して鋼板２０を誘導加熱する。本実施の形態において、この誘導加熱部２は、図２に示すように、熱間圧延ラインの仕上圧延機２１に比して鋼板２０の搬送方向の上流側に配置され、仕上圧延機２１の入側に搬送された粗圧延後の鋼板２０の両側エッジ部を誘導加熱する。このような誘導加熱部２は、図１に示すように、一対のエッジ加熱部２ａ，２ｂによって構成される。

一対のエッジ加熱部２ａ，２ｂは、トランスバース方式の誘導加熱法によって鋼板２０の両側エッジ部を誘導加熱するものであり、図１に示すように、鋼板２０の板幅方向に対向するように配置される。鋼板２０の両側エッジ部のうち、一方のエッジ部は、エッジ加熱部２ａの誘導加熱作用によって昇温し、他方のエッジ部は、エッジ加熱部２ｂの誘導加熱作用によって昇温する。

エッジ加熱部２ａは、図１に示すように、コイル３ａ，３ｂとコア４とを備える。コイル３ａ，３ｂは、鋼板２０のエッジ部を挟んで板厚方向に対向し且つ各コイル軸方向を互いに略同じ方向にするように配置される。また、コイル３ａ，３ｂは、電源７に対して直列に接続される。このようなコイル３ａ，３ｂは、電源７から供給された電力を消費して、例えば図１の破線矢印に示されるように、鋼板２０のエッジ部をその板厚方向に貫通する交番磁界を発生させる。コア４は、図１に示すように、コイル３ａ，３ｂを巻回されるＣ型コアである。コア４は、電磁鋼板または鉄等の磁性体を用いて形成され、巻回したコイル３ａ，３ｂによる交番磁界の磁束を強化し且つ整える。また、コア４は、回転軸４ａを中心に回動自在な構造に形成される。コア４は、例えば鋼板２０の長手方向（搬送方向）周りに回動し、これによって、コイル３ａ，３ｂと鋼板２０とのギャップｚを変更可能である。なお、このようなコア４に巻回されたコイル３ａ，３ｂは、上述したように対向配置されるコイル対３をなす。コイル対３による交番磁界は、鋼板２０の一方のエッジ部に印加され、これによって、このエッジ部に渦電流を誘導する。エッジ加熱部２ａは、この渦電流に由来するジュール熱によって、鋼板２０の一方のエッジ部を誘導加熱する。

エッジ加熱部２ｂは、図１に示すように、コイル５ａ，５ｂとコア６とを備える。コイル５ａ，５ｂは、鋼板２０のエッジ部（上述したエッジ加熱部２ａのコイル対３とは反対側のエッジ部）を挟んで板厚方向に対向し且つ各コイル軸方向を互いに略同じ方向にするように配置される。また、コイル５ａ，５ｂは、電源８に対して直列に接続される。このようなコイル５ａ，５ｂは、電源８から供給された電力を消費して、例えば図１の破線矢印に示されるように、このエッジ部を鋼板２０の板厚方向に貫通する交番磁界を発生させる。コア６は、図１に示すように、コイル５ａ，５ｂを巻回されるＣ型コアである。コア６は、電磁鋼板または鉄等の磁性体を用いて形成され、巻回したコイル５ａ，５ｂによる交番磁界の磁束を強化し且つ整える。また、コア６は、回転軸６ａを中心に回動自在な構造に形成される。コア６は、例えば鋼板２０の長手方向（搬送方向）周りに回動し、これによって、コイル５ａ，５ｂと鋼板２０とのギャップｚを変更可能である。なお、このようなコア６に巻回されたコイル５ａ，５ｂは、上述したように対向配置されるコイル対５をなす。コイル対５による交番磁界は、鋼板２０の他方のエッジ部に印加され、これによって、このエッジ部に渦電流を誘導する。エッジ加熱部２ｂは、この渦電流に由来するジュール熱によって、鋼板２０の他方のエッジ部を誘導加熱する。

電源７，８は、鋼板２０の昇温設定値に対応して複数のコイル３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂに電力を供給する。詳細には、電源７は、鋼板２０の昇温設定値に対応してエッジ加熱部２ａのコイル対３に電力を供給する。これによって、コイル対３の各コイル３ａ，３ｂには、上述した交番磁界を発生し得る交流電流が流れる。一方、電源８は、鋼板２０の昇温設定値に対応してエッジ加熱部２ｂのコイル対５に電力を供給する。これによって、コイル対５の各コイル５ａ，５ｂには、上述した交番磁界を発生し得る交流電流が流れる。なお、鋼板２０の昇温設定値は、鋼板２０の両側エッジ部の昇温量を設定する値であり、入力部１３によって入力される。また、この昇温設定値に対応して電源７，８からコイル対３，５に供給される電力量、すなわち、電力供給量は、制御部１６によって設定される。

台車９，１０は、鋼板２０の板幅方向におけるエッジ加熱部２ａ，２ｂと鋼板２０との相対位置を調整するものである。具体的には、台車９，１０は、鋼板２０の板幅方向に移動可能な駆動機構を有する。台車９上にはエッジ加熱部２ａが固定配置され、台車１０上にはエッジ加熱部２ｂが固定配置される。台車９は、鋼板２０の板幅方向に移動することによって、鋼板２０のエッジ部からコイル対３のコイル軸までの距離ｘを変更する。同様に、台車１０は、鋼板２０の板幅方向に移動することによって、鋼板２０のエッジ部からコイル対５のコイル軸までの距離ｘを変更する。ここで、コイル対３，５と鋼板２０との板幅方向の相対位置は、この距離ｘによって特定される。台車９，１０は、このような距離ｘを変更することによって、鋼板２０の板幅方向におけるコイル対３，５の鋼板２０に対する相対的な位置（以下、コイル横位置という）を調整する。

駆動部１１，１２は、鋼板２０の板厚方向におけるコイル対３，５と鋼板２０との相対位置を調整するものである。具体的には、駆動部１１は、エッジ加熱部２ａのコア４をその回転軸４ａ周りに回動し、これによって、エッジ加熱部２ａのコイル３ａ，３ｂと鋼板２０とのギャップｚを変更する。同様に、駆動部１２は、エッジ加熱部２ｂのコア６をその回転軸６ａ周りに回動し、これによって、エッジ加熱部２ｂのコイル５ａ，５ｂと鋼板２０とのギャップｚを変更する。ここで、コイル対３，５と鋼板２０との板厚方向の相対位置は、このギャップｚによって特定される。駆動部１１，１２は、このようなギャップｚを変更することによって、鋼板２０の板厚方向におけるコイル対３，５の鋼板２０に対する相対的な位置（以下、コイル縦位置という）を調整する。

上述したように、台車９，１０は、距離ｘの調整によって複数のコイル３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂの各コイル横位置を調整するコイル横位置調整部として機能する。駆動部１１，１２は、ギャップｚの調整によって複数のコイル３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂの各コイル縦位置を調整するコイル縦位置調整部として機能する。このような台車９，１０と駆動部１１，１２とによって、複数のコイル対３，５の各コイル３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂの鋼板２０に対する相対的なコイル位置を調整するコイル位置調整部が構成される。なお、これら複数のコイル３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂの各コイル位置は、図１に示す距離ｘによるコイル横位置とギャップｚによるコイル縦位置とによって特定される。

入力部１３は、入力キーおよびマウス等の入力デバイスを用いて実現され、操作者の入力操作に対応して各種情報を制御部１６に入力する。なお、入力部１３による入力情報として、例えば、制御部１６に対して誘導加熱に関する各種制御の開始または停止を指示する指示情報、鋼板２０の両側端部の昇温量を設定するための昇温設定値、誘導加熱制御に必要な各種データ等が挙げられる。

演算処理部１４は、鋼板２０の誘導加熱の制御に必要な各種演算処理を行う。具体的には、演算処理部１４は、誘導加熱制御に必要な各種演算式を導出するためのシミュレーションを実行する。また、演算処理部１４は、鋼板２０の寸法および材質等の物性値を用いて、誘導加熱部２の各エッジ加熱部２ａ，２ｂによる誘導加熱効率を最大化するコイル位置（上述したコイル横位置およびコイル縦位置）を算出する。さらに、演算処理部１４は、得られたコイル位置の算出値と鋼板２０の物性値とを用いて、電源７，８から複数のコイル３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂへの電力供給量の誘導加熱効率に応じた不足分を補正する電力補正量を算出する。

記憶部１５は、ハードディスク等の更新可能に情報を蓄積可能な記憶デバイスを用いて実現され、誘導加熱制御に必要な各種情報を更新可能に記憶する。例えば、記憶部１５は、鋼板データ１５ａおよび熱分布データ１５ｂ等を記憶する。鋼板データ１５ａは、誘導加熱装置１によってエッジ部を加熱予定である複数の鋼板の物性値等を示すデータである。なお、これら加熱予定の複数の鋼板には、誘導加熱直前の鋼板２０の物性値も含まれる。熱分布データ１５ｂは、誘導加熱による鋼板熱量の分布と鋼板毎の物性値と相関等を示すデータである。

制御部１６は、誘導加熱装置１の機能を実現するためのプログラム等を記憶するメモリおよびこのメモリ内のプログラムを実行するＣＰＵ等を用いて実現される。制御部１６は、電源７，８、台車９，１０、駆動部１１，１２、演算処理部１４、および記憶部１５を制御し、且つ、入力部１３の入力情報の受け入れ、プロセスコンピュータ１７から提供されるデータの受け入れ等の電気信号の入出力を制御する。例えば、制御部１６は、演算処理部１４によるコイル位置の算出値に応じて、上述したコイル位置調整部、すなわち、台車９，１０および駆動部１１，１２を制御する。また、制御部１６は、電源７，８から複数のコイル３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂへの予定される電力供給量と演算処理部１４による電力補正量との加算値に相当する量の電力を複数のコイル３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂに供給するように電源７，８を制御する。制御部１６は、このような電源７，８の制御を通して、誘導加熱部２の各エッジ加熱部２ａ，２ｂによる鋼板２０の誘導加熱を制御する。

なお、プロセスコンピュータ１７は、熱間圧延ラインによって処理される各鋼材（鋼スラブ、鋼板等）の物性値を保持し、管理する。プロセスコンピュータ１７は、制御部１６によって要求された鋼板の物性値を制御部１６に提供する。このようにプロセスコンピュータ１７から制御部１６に提供された鋼板の物性値は、制御部１６の制御に基づき、鋼板データ１５ａとして記憶部１５に保存される。

つぎに、本発明の実施の形態にかかる誘導加熱方法について説明する。本実施の形態にかかる誘導加熱方法において、誘導加熱装置１は、鋼板２０の誘導加熱を開始する前に、誘導加熱制御に必要な各種演算式を予め導出する。その後、誘導加熱装置１は、得られた各種演算式に基づき、鋼板２０に対するエッジ加熱部２ａ，２ｂの相対的なコイル位置と、コイル対３，５に対する電力供給量とを制御して、鋼板２０の両側エッジ部を誘導加熱する。

まず、本実施の形態にかかる誘導加熱方法のうち、誘導加熱制御に必要な各種演算式の導出方法について説明する。誘導加熱装置１の演算処理部１４には、予め、誘導加熱部２による鋼板２０の誘導加熱効率を最大化するコイル位置と鋼板２０の物性値との相関を示す第１の相関関数と、このコイル位置および鋼板２０の物性値と鋼板２０の誘導加熱効率との相関を示す第２の相関関数とが設定される。

具体的には、第１の相関関数として、エッジ加熱部２ａ，２ｂのコイル横位置を特定する距離ｘ（図１参照）と、鋼板２０の物性値のうちの板厚ｊおよび材質（例えば透磁率μ）をパラメータとする関数ｆ（ｊ，μ）との相関を示す式が設定される。なお、関数ｆ（ｊ，μ）は、例えば次式（１）のように、係数ａ₁，ａ₂，ｂ₁，ｂ₂，ｃ₁，ｃ₂を用いて定義される。

ｘ＝ｆ（ｊ，μ）
＝(ａ₁ｊ²＋ｂ₁ｊ＋ｃ₁)＋(ａ₂μ²＋ｂ₂μ＋ｃ₂) ・・・（１）

また、第１の相関関数として、エッジ加熱部２ａ，２ｂのコイル縦位置を特定するギャップｚ（図１参照）と、式（１）に基づく距離ｘ、鋼板２０の板厚ｊおよび透磁率μをパラメータとする関数ｇ（ｘ，ｊ，μ）との相関を示す式が設定される。なお、関数ｇ（ｘ，ｊ，μ）は、例えば次式（２）のように、係数ａ₃〜ａ₅，ｂ₃〜ｂ₅，ｃ₃〜ｃ₅を用いて定義される。

ｚ＝ｇ(ｘ，ｊ，μ)
＝(ａ₃ｘ²＋ｂ₃ｘ＋ｃ₃)＋(ａ₄ｊ²＋ｂ₄ｊ＋ｃ₄)＋(ａ₅μ²＋ｂ₅μ＋ｃ₅)・・・（２）

一方、第２の相関関数として、エッジ加熱部２ａ，２ｂによる鋼板２０の誘電加熱効率ηと、式（２）に基づくギャップｚ、式（１）に基づく距離ｘ、鋼板２０の板厚ｊおよび透磁率μをパラメータとする関数ｈ（ｚ，ｘ，ｊ，μ）との相関を示す式が設定される。なお、関数ｈ（ｚ，ｘ，ｊ，μ）は、例えば次式（３）のように、係数ａ₆〜ａ₉，ｂ₆〜ｂ₉，ｃ₆〜ｃ₉を用いて定義される。

η＝ｈ(ｚ，ｘ，ｊ，μ)
＝(ａ₆ｚ²＋ｂ₆ｚ＋ｃ₆)＋(ａ₇ｘ²＋ｂ₇ｘ＋ｃ₇)＋(ａ₈ｊ²＋ｂ₈ｊ＋ｃ₈)
＋(ａ₉μ²＋ｂ₉μ＋ｃ₉) ・・・（３）

演算処理部１４は、上述した各係数ａ₁〜ａ₉，ｂ₁〜ｂ₉，ｃ₁〜ｃ₉を設定して式（１）〜（３）を導出するために、エッジ加熱部２ａ，２ｂによる鋼板２０の誘導加熱を模擬する誘導加熱シミュレーションを実行する。図３は、誘導加熱制御に必要な各種関数を導出するために実行する誘導加熱シミュレーションを説明するための図である。演算処理部１４は、図３に示すように、鋼板２０を模擬する鋼板モデル３０と、エッジ加熱部２ａ，２ｂの複数のコイル３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂ（図１参照）を模擬する一対のコイルモデル３１，３２とを作成する。

鋼板モデル３０は、鋼板２０と同様の板厚ｊ［ｍｍ］および板幅ｗ［ｍｍ］を有する。鋼板モデル３０の長手方向の長さは、鋼板２０の長手方向の長さ（以下、板長という）の一部分とする。例えば、鋼板モデル３０の板長は、エッジ加熱部２ａ，２ｂの各コイル対３，５のコイル内側に収まる鋼板２０の部分領域と同様の板長（８０［ｍｍ］程度）とする。コイルモデル３１，３２の形状および寸法は、複数のコイル３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂに対応して設定される。

演算処理部１４は、鋼板モデル３０と一対のコイルモデル３１，３２とを用い、加熱予定である複数の鋼板の物性値をパラメータとして誘導加熱シミュレーションを実行する。演算処理部１４は、誘導加熱シミュレーションによって、渦電流に由来する鋼板のジュール発熱量（以下、誘導加熱量Ｑという）の分布と鋼板の物性値とコイル位置との相関を示すデータを取得する。演算処理部１４は、この取得したデータを熱分布データ１５ｂとして記憶部１５に保存する。なお、上述した複数の鋼板の物性値は、プロセスコンピュータ１７によって提供され、鋼板データ１５ａとして記憶部１５に保存されたものであり、誘導加熱シミュレーション時に演算処理部１４によって記憶部１５から適宜読み出される。

ここで、演算処理部１４は、上述した誘導加熱シミュレーションにおいて、図３に示すように、鋼板モデル３０を３次元の微小領域（以下、３次元セルという）に分割し、各３次元セルに鋼板の物性値（例えば透磁率μ、誘電率ε、電気伝導率σ）を割り付ける。ついで、演算処理部１４は、コイルモデル３１，３２のコイル横位置を特定する距離ｘと、コイル縦位置を特定するギャップｚと、コイルモデル３１，３２における電流の向きおよび大きさとを設定する。演算処理部１４は、このような鋼板モデル３０とコイルモデル３１，３２とを用い、時間領域差分法（Finite Difference Time Domain Method：ＦＤＴＤ）に基づいて電磁界解析を行う。これによって、演算処理部１４は、鋼板モデル３０に生じる渦電流を算出し、得られた渦電流値の自乗と鋼板モデル３０に設定した電気抵抗値との積を算出する。演算処理部１４は、この算出した積と、鋼板モデル３０の板幅方向の温度プロフィールとをもとに、上述した誘導加熱量Ｑを算出する。なお、この温度プロフィールは、入力部１３によって入力される。

演算処理部１４は、誘導加熱シミュレーションによって得られた熱分布データ１５ｂ等のシミュレーション結果をもとに、上述した各係数ａ₁〜ａ₉，ｂ₁〜ｂ₉，ｃ₁〜ｃ₉を算出して、式（１）〜（３）を導出する。

具体的には、上式（１）を導出する場合、演算処理部１４は、コイル横位置を特定する距離ｘを、板厚ｊと透磁率μとの組合せ毎に変化させて誘導加熱シミュレーションを実行する。これによって、演算処理部１４は、鋼板モデル３０の所定領域の誘導加熱効率ηが最大となる場合の距離ｘと、板厚ｊおよび透磁率μとの相関データを得る。この所定領域として、例えば、鋼板モデル３０の全領域のうち、エッジ加熱部２ａ，２ｂによる鋼板２０の誘導加熱の対象部分に対応する領域（例えばエッジ部から鋼板中央側に向けて２０［ｍｍ］離間した領域）が設定される。以下、この所定領域を注目領域という。演算処理部１４は、得られた相関データをもとに回帰分析を実行し、この結果、誘導加熱効率ηを最大化する距離ｘと板厚ｊおよび透磁率μとの相関式、すなわち、式（１）を導出する。なお、本実施の形態において、演算処理部１４は、例えば、係数ａ₁＝０．６７であり、係数ｂ₁＝０．５２であり、係数ｃ₁＝０．３２であり、係数ａ₂＝０．２６であり、係数ｂ₂＝０．０３であり、係数ｃ₂＝０．９８である式（１）を導出した。

一方、上式（２）を導出する場合、演算処理部１４は、コイル縦位置を特定するギャップｚを、距離ｘと板厚ｊと透磁率μとの組合せ毎に変化させて誘導加熱シミュレーションを実行する。これによって、演算処理部１４は、鋼板モデル３０の注目領域の誘導加熱効率ηが最大となる場合のギャップｚと、距離ｘ、板厚ｊおよび透磁率μとの相関データを得る。演算処理部１４は、得られた相関データをもとに回帰分析を実行し、この結果、誘導加熱効率ηを最大化するギャップｚと、距離ｘ、板厚ｊおよび透磁率μとの相関式、すなわち、式（２）を導出する。なお、本実施の形態において、演算処理部１４は、例えば、係数ａ₃＝０．６１であり、係数ｂ₃＝０．８０であり、係数ｃ₃＝０．０３であり、係数ａ₄＝０．７９であり、係数ｂ₄＝０．５９であり、係数ｃ₄＝０．５０であり、係数ａ₅＝０．９３であり、係数ｂ₅＝０．８６であり、係数ｃ₅＝０．６９である式（２）を導出した。

また、上式（３）を導出する場合、演算処理部１４は、コイルモデル３１，３２に対する電力供給量Ｐを、ギャップｚと距離ｘと板厚ｊと透磁率μとの組合せ毎に変化させて誘導加熱シミュレーションを実行する。これによって、演算処理部１４は、鋼板モデル３０の注目領域の誘導加熱効率ηが最大となる場合の電力供給量Ｐと、ギャップｚ、距離ｘ、板厚ｊおよび透磁率μとの相関データを得る。なお、この相関データの算出において、誘導加熱効率ηは、誘導加熱量Ｑを、この誘導加熱量Ｑの発熱に要した電力供給量Ｐによって除算することにより、算出される。演算処理部１４は、得られた相関データをもとに回帰分析を実行し、この結果、最大の誘導加熱効率ηと、ギャップｚ、距離ｘ、板厚ｊおよび透磁率μとの相関式、すなわち、式（３）を導出する。なお、本実施の形態において、演算処理部１４は、例えば、係数ａ₆＝０．６５であり、係数ｂ₆＝０．４１であり、係数ｃ₆＝０．３５であり、係数ａ₇＝０．５８であり、係数ｂ₇＝０．０９であり、係数ｃ₇＝１．００であり、係数ａ₈＝０．６７であり、係数ｂ₈＝０．８６であり、係数ｃ₈＝０．６５であり、係数ａ₉＝０．１６であり、係数ｂ₉＝０．４９であり、係数ｃ₉＝０．０７である式（３）を導出した。

なお、上述したように算出された各係数ａ₁〜ａ₉，ｂ₁〜ｂ₉，ｃ₁〜ｃ₉のうち、係数ａ₁，ａ₂，ｂ₁，ｂ₂，ｃ₁，ｃ₂は式（１）と対応付けられる。係数ａ₃〜ａ₅，ｂ₃〜ｂ₅，ｃ₃〜ｃ₅は式（２）と対応付けられる。係数ａ₆〜ａ₉，ｂ₆〜ｂ₉，ｃ₆〜ｃ₉は式（３）と対応付けられる。演算処理部１４は、このような対応関係を維持しつつ、式（１）〜（３）を適宜用いる。

一方、演算処理部１４には、電源７，８から複数のコイル３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂへの電力供給量Ｐの誘導加熱効率ηに応じた不足分を補正する電力補正量ΔＰの演算式が予め設定されている。ここで、電力供給量Ｐの誘導加熱効率ηに応じた不足分は、電力供給量Ｐのうちの誘導加熱に寄与せず消費される電力量として定義する。すなわち、電力供給量Ｐのうち、誘導加熱に寄与する消費電力量は、電力供給量Ｐと誘導加熱効率ηとを乗算した値（＝Ｐ×η）であり、誘導加熱に寄与しない消費電力量は、電力供給量Ｐから誘電加熱に寄与する消費電力量を減算した値（＝Ｐ−Ｐ×η）である。この誘電加熱に寄与しない消費電力量は電力供給量Ｐの誘導加熱効率ηに応じた不足分に相当することから、この不足分を補正する電力補正量ΔＰは、次式（４）によって算出される。

ΔＰ＝Ｐ×（１−η） ・・・（４）

本実施の形態において、例えば、鋼板２０の板厚ｊが３０［ｍｍ］であり、板長が１００［ｍ］であり、板幅ｗが１０００［ｍｍ］であり、透磁率μが４０００である場合、上述した式（１）〜（４）に基づき、誘導加熱効率ηを最大化するコイル横位置の距離ｘは０．３［ｍ］であり、コイル縦位置のギャップｚは０．２［ｍｍ］である。また、この場合の誘導加熱効率ηは０．８であり、電力補正量ΔＰは８４０［ｋＷ］となる。

つぎに、本実施の形態にかかる誘導加熱方法のうち、エッジ加熱部２ａ，２ｂに対する誘導加熱制御および鋼板２０の誘導加熱について説明する。図４は、本実施の形態にかかる誘導加熱方法のうちの誘導加熱の制御および操業の各方法の一例を示すフローチャートである。

本実施の形態における誘導加熱の制御および操業が実施される前、図１に示した誘導加熱装置１において、演算処理部１４は、上述したように式（１）〜（３）を予め導出し、誘導加熱制御に用いる式として式（１）〜（３）を保持管理している。また、制御部１６は、入力部１３によって入力された昇温設定値をもとに、電源７，８からエッジ加熱部２ａ，２ｂの複数のコイル３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂへの電力供給量Ｐを仮設定している。誘導加熱装置１は、これらの式（１）〜（３）に基づいて誘導加熱制御を行い、この誘導加熱制御の結果を反映して、鋼板２０を誘導加熱する。

詳細には、図４に示すように、誘導加熱装置１は、加熱対象の鋼板２０の物性値を取得する（ステップＳ１０１）。このステップＳ１０１において、制御部１６は、エッジ加熱部２ａ，２ｂによって誘導加熱される直前の鋼板２０の物性値をプロセスコンピュータ１７から取得する。この場合、制御部１６は、鋼板２０の物性値として、鋼板２０の板厚ｊおよび透磁率μを取得する。

つぎに、誘導加熱装置１は、鋼板２０の物性値を用いて、鋼板２０に対する複数のコイル３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂの相対的な位置であって誘導加熱効率ηを最大化するコイル位置を算出する（ステップＳ１０２）。このステップＳ１０２において、演算処理部１４は、鋼板２０の物性値として板厚ｊおよび透磁率μを制御部１６から取得する。演算処理部１４は、取得した板厚ｊおよび透磁率μをパラメータとして式（１）に代入し、この式（１）に基づいて、鋼板２０の誘導加熱効率ηを最大化するコイル位置のうちのコイル横位置を算出する。すなわち、演算処理部１４は、このコイル横位置を特定する距離ｘ（図１参照）を算出する。続いて、このステップＳ１０２において、演算処理部１４は、式（１）に基づいて算出した距離ｘと、板厚ｊと、透磁率μとをパラメータとして式（２）に代入し、この式（２）に基づいて、鋼板２０の誘導加熱効率ηを最大化するコイル位置のうちのコイル縦位置を算出する。すなわち、演算処理部１４は、このコイル縦位置を特定するギャップｚ（図１参照）を算出する。

その後、誘導加熱装置１は、複数のコイル３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂへの電力供給量Ｐを補正するための電力補正量ΔＰを算出する（ステップＳ１０３）。このステップＳ１０３において、演算処理部１４は、式（１），（２）に基づくコイル位置の算出値（距離ｘおよびギャップｚ）と鋼板２０の物性値（板厚ｊおよび透磁率μ）とを用いて、複数のコイル３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂへの電力供給量Ｐの誘導加熱効率ηに応じた不足分を補正する電力補正量ΔＰを算出する。詳細には、演算処理部１４は、式（２）に基づいて算出したギャップｚと、式（１）に基づいて算出した距離ｘと、板厚ｊと、透磁率μとをパラメータとして式（３）に代入し、この式（３）に基づいて、鋼板２０の両側エッジ部の誘導加熱における最大の誘導加熱効率ηを算出する。続いて、演算処理部１４は、この算出した誘導加熱効率ηをパラメータとして式（４）に代入し、これによって、電力補正量ΔＰを算出する。なお、この式（４）に基づく電力補正量ΔＰの算出処理において、演算処理部１４は、制御部１６によって昇温設定値をもとに仮設定された電力供給量Ｐを用いる。

つぎに、誘導加熱装置１は、上述した演算処理結果に基づいてコイル位置と複数のコイル３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂへの電力供給量Ｐとを制御する（ステップＳ１０４）。このステップＳ１０４において、制御部１６は、演算処理部１４から取得したコイル位置の算出値に応じて、鋼板２０に対する複数のコイル３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂの相対的な位置を制御する。具体的には、制御部１６は、演算処理部１４からコイル横位置を特定する距離ｘを取得し、エッジ加熱部２ａ，２ｂの各コイル対３，５が鋼板２０のエッジ部から距離ｘの位置に配置されるように、台車９，１０を制御する。さらに、制御部１６は、演算処理部１４からコイル縦位置を特定するギャップｚを取得し、エッジ加熱部２ａ，２ｂの各コイル対３，５が鋼板２０のエッジ部表面からギャップｚをなす位置に配置されるように、駆動部１１，１２を制御する。

また、このステップＳ１０４において、制御部１６は、式（４）に基づいて算出された電力補正量ΔＰを演算処理部１４から取得する。制御部１６は、予め入力部１３によって入力された昇温設定値に対応して複数のコイル３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂに供給する電力を、この昇温設定値に応じて仮設定した電力供給量Ｐと、この式（４）に基づく電力補正量ΔＰとの加算値に相当する電力に制御する。すなわち、制御部１６は、昇温設定値に応じた電力供給量Ｐを、この電力供給量Ｐと電力補正量ΔＰとの加算値に相当する電力量に補正し、この補正後の電力量を複数のコイル３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂに供給するように電源７，８を制御する。

その後、誘導加熱装置１は、上述した距離ｘおよびギャップｚによって特定されるコイル位置に複数のコイル３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂを位置させ、電力補正量ΔＰを用いて補正された電力供給量Ｐ（以下、補正後の電力供給量Ｐという）の電力を複数のコイル３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂに供給する。これによって、エッジ加熱部２ａ，２ｂは、鋼板２０の両側エッジ部を誘導加熱し、この結果、これら両側エッジ部の温度を、昇温設定値に応じた昇温量ΔＴ分、昇温する。（ステップＳ１０５）。なお、誘導加熱装置１は、加熱対象の鋼板毎に、上述したステップＳ１０１〜Ｓ１０５の処理ステップを繰り返し行なう。

つぎに、従来の誘導加熱技術と本発明の誘導加熱技術との比較について説明する。従来の誘導加熱技術では、加熱対象の鋼板毎の誘導加熱効率ηは一定とされていた。したがって、鋼板エッジ部を誘導加熱するエッジ加熱部の各コイルに対し、この鋼板エッジ部の昇温設定値に応じた電力を供給すれば、この昇温設定値に見合った昇温量ΔＴ分、鋼板エッジ部を昇温できるものと考えられていた。しかし、実際には、鋼板の材質変化、または鋼板に対する相対的なコイル位置の変化に伴って、鋼板の誘導加熱効率ηは変化する。このため、エッジ加熱部の各コイルに対して昇温設定値に応じた電力を供給しても、この電力供給量Ｐのうちの鋼板エッジ部の誘導加熱に寄与する消費電力量が不安定に増減変化してしまう。この結果、図５に示すように、各コイルへの電力供給量Ｐに対する鋼板エッジ部の昇温量ΔＴのばらつきが大きくなる。すなわち、電力供給量Ｐに対応する鋼板エッジ部の昇温量が、設定された目標の昇温量に満たない可能性があり、これに起因して、鋼板エッジ部の昇温不足が発生する。このような昇温不足は、鋼板エッジ部の耳割れを招来する虞がある。あるいは、電力供給量Ｐに対応する鋼板エッジ部の昇温量が、この目標の昇温量に比して過剰となる可能性があり、これに起因して、鋼板エッジ部を過度に高く昇温する虞がある。このような過度な昇温は、鋼板エッジ部の誘導加熱における無駄な消費電力の増大を促進する。

これに対し、本発明の誘導加熱技術では、鋼板の材質変化と鋼板に対する相対的なコイル位置の変化に対応して、鋼板の誘導加熱を制御している。具体的には、鋼板の誘導加熱効率ηが最大となる場合のエッジ加熱部２ａ，２ｂのコイル位置と鋼板２０の物性値との相関をもとに、誘導加熱効率ηを最大化するコイル位置を求め、このコイル位置にエッジ加熱部２ａ，２ｂの各コイル３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂを配置させている。さらには、コイル位置の変化または鋼板毎の物性値の変化に伴って変化する誘導加熱効率ηの最大値を算出し、各コイル３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂへの電力供給量Ｐを、この最大の誘導加熱効率ηに応じた電力供給量Ｐの不足分を補正した電力量に制御している。このため、エッジ加熱部２ａ，２ｂによる鋼板２０の誘導加熱において常に、誘導加熱効率ηを最大限に高めることができる。さらには、昇温設定値に対応する目標の昇温量に鋼板２０のエッジ部の昇温量ΔＴを近づけるために必要な電力供給量Ｐの補正量（例えば増加量）を必要最小限に止めることができる。これによって、電力供給量Ｐのうちの鋼板２０の誘導加熱に寄与する消費電力量が安定化し、この結果、図６に示すように、各コイル３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂへの電力供給量Ｐ（補正後の電力供給量Ｐ）に対する鋼板２０のエッジ部における昇温量ΔＴのばらつきが、上述した従来技術に比して極めて小さくなる。すなわち、本発明の誘導加熱技術によれば、補正後の電力供給量Ｐに対応する鋼板２０のエッジ部の昇温量ΔＴは、昇温設定値に応じた目標の昇温量に安定して近似するようになる。この結果、鋼板２０のエッジ部の昇温不足および過剰昇温を抑制できることから、耳割れ等の鋼板の欠陥を防止して鋼板の品質および歩留まりの向上を促進できるとともに、鋼板２０のエッジ部の十分な昇温に要する誘導加熱の省電力化を促進できる。

以上、説明したように、本発明の実施の形態では、鋼板に例示される被加熱板の物性値と被加熱板に対する誘導加熱部のコイル位置との相関に基づいて、この誘導加熱部による被加熱板の誘導加熱効率を最大化するコイル位置を算出し、このコイル位置の算出値と被加熱板の物性値とを用いて、この誘導加熱部の各コイルへの電力供給量の誘導加熱効率に応じた不足分を補正する電力補正量を算出し、このコイル位置の算出値に応じて被加熱板に対する誘導加熱部の各コイルの相対的な位置を制御し、誘導加熱部の各コイルに供給する電力を、被加熱板の昇温設定値に応じて設定した電力供給量と上記の電力補正量との加算値に相当する電力に制御している。

このため、誘導加熱部による被加熱板の誘導加熱効率を被加熱板毎に最大限に高めることができるとともに、各コイルへの電力供給量を必要最小限の電力補正量によって補正して、被加熱板のエッジ部の昇温量と昇温設定値に対応する目標の昇温量との偏差を低減することができる。これによって、各コイルへの電力供給量のうちの被加熱板の誘導加熱に寄与する消費電力量を安定化して、各コイルへの電力供給量（補正後の電力供給量）に対する被加熱板の昇温量（特にエッジ部の昇温量）のばらつきを低減することができる。この結果、被加熱板の誘導加熱に電力を過剰に消費することなく、誘導加熱効率の変化に対応して被加熱板を十分に誘導加熱できることから、所望の温度に被加熱板を効率よく十分に昇温することができる。また、被加熱板の昇温不足および過剰昇温を抑制できることから、耳割れ等の欠陥を防止して被加熱板の品質および歩留まりの向上を促進できるとともに、被加熱板の十分な昇温に要する誘導加熱の省電力化を促進できる。

なお、上述した実施の形態では、鋼板等の被加熱板の材質として透磁率μを用いていたが、これに限らず、本発明において用いる被加熱板の材質は、鋼板組成や鋼種等、被加熱板の透磁率μを特定可能な物性であればよい。

また、上述した実施の形態では、鋼板２０のエッジ部を誘導加熱する誘導加熱装置および誘導加熱方法を例示していたが、これに限らず、本発明にかかる誘導加熱装置および誘導加熱方法は、鋼板等の被加熱板の長手方向端部（先端部および尾端部）を誘導加熱して昇温するものにも適用可能である。この場合、例えば、上述した実施の形態において誘導加熱対象とした被加熱板（鋼板）のエッジ部を被加熱板の長手方向の先端部および尾端部に置き換えればよい。

さらに、上述した実施の形態では、加熱予定である複数の被加熱板の物性値等を用いて誘導加熱シミュレーションを実行し、この誘導加熱シミュレーションの結果をもとに、誘導加熱制御に用いる式（１）〜（３）を導出していたが、これに限らず、誘導加熱効率ηが最大となる場合の被加熱板の物性値と誘導加熱部のコイル位置との相関を示すデータ群を収集し、収集したデータ群を用いて式（１）〜（３）を導出してもよい。

また、上述した実施の形態では、熱間圧延ラインの仕上圧延機入側に配置される誘導加熱装置を例示していたが、これに限らず、本発明にかかる誘導加熱装置および誘導加熱方法は、熱間圧延ライン以外のライン（例えば冷間圧延ライン等）において被加熱板を誘導加熱するものであってもよい。すなわち、本発明にかかる誘導加熱装置および誘導加熱方法が適用されるラインの種類、ラインにおける誘導加熱装置の設置位置等は、特に問われない。

さらに、上述した実施の形態では、被加熱板の一例として鋼板を例示していたが、これに限らず、被加熱板は、交番磁界によって渦電流を誘起可能な金属板であればよく、例えば、銅板または鉄板等の鋼板以外の金属板であってもよい。

また、上述した実施の形態により本発明が限定されるものではなく、上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。その他、上述した実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例および運用技術等は全て本発明に含まれる。

１ 誘導加熱装置
２ 誘導加熱部
２ａ，２ｂ エッジ加熱部
３，５ コイル対
３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂ コイル
４，６ コア
４ａ，６ａ 回転軸
７，８ 電源
９，１０ 台車
１１，１２ 駆動部
１３ 入力部
１４ 演算処理部
１５ 記憶部
１５ａ 鋼板データ
１５ｂ 熱分布データ
１６ 制御部
１７ プロセスコンピュータ
２０ 鋼板
２１ 仕上圧延機
３０ 鋼板モデル
３１，３２ コイルモデル

Claims (6)

1. 加熱対象の金属板をその板厚方向に貫通する交番磁界を発生させる複数のコイルを有し、前記金属板に前記交番磁界を印加して前記金属板を誘導加熱する誘導加熱部と、
   前記金属板の昇温設定値に対応して前記複数のコイルに電力を供給する電源と、
   前記複数のコイルの前記金属板に対する相対的なコイル位置を調整するコイル位置調整部と、
   前記金属板の物性値を用いて、前記誘導加熱部による誘導加熱効率を最大化する前記コイル位置を算出し、前記コイル位置の算出値と前記金属板の物性値とを用いて、前記電源から前記複数のコイルへの電力供給量の前記誘導加熱効率に応じた不足分を補正する電力補正量を算出する演算処理部と、
   前記コイル位置の算出値に応じて前記コイル位置調整部を制御し、前記電力供給量と前記電力補正量との加算値に相当する前記電力を前記複数のコイルに供給するように前記電源を制御する制御部と、
   を備えたことを特徴とする誘導加熱装置。
2. 前記演算処理部は、前記誘導加熱効率を最大化する前記コイル位置と前記金属板の物性値との相関を示す第１の相関関数と、前記コイル位置および前記金属板の物性値と前記誘導加熱効率との相関を示す第２の相関関数とを導出し、前記第１の相関関数に前記金属板の物性値を代入して、前記金属板の誘導加熱効率を最大化する前記コイル位置を算出し、前記第２の相関関数に前記コイル位置の算出値と前記金属板の物性値とを代入して、前記金属板の誘導加熱効率を算出し、算出した前記誘導加熱効率に応じた前記不足分を補正する前記電力補正量を算出することを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
3. 前記演算処理部は、前記金属板を模擬する金属板モデルと前記複数のコイルを模擬するコイルモデルとを作成し、前記金属板モデルと前記コイルモデルとを用い、加熱予定である複数の金属板の物性値をパラメータとして、前記金属板を誘導加熱するシミュレーションを行い、前記シミュレーションの結果をもとに前記第１の相関関数と前記第２の相関関数とを導出することを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱装置。
4. 加熱対象の金属板をその板厚方向に貫通する交番磁界を発生させる複数のコイルを用いて前記金属板を誘導加熱する誘導加熱方法において、
   前記金属板の物性値を用いて、前記金属板に対する前記複数のコイルの相対的な位置であって誘導加熱効率を最大化する前記コイル位置を算出し、
   前記コイル位置の算出値と前記金属板の物性値とを用いて、前記複数のコイルへの電力供給量の前記誘導加熱効率に応じた不足分を補正する電力補正量を算出し、
   前記コイル位置の算出値に応じて前記金属板に対する前記複数のコイルの相対的な位置を制御し、前記金属板の昇温設定値に対応して前記複数のコイルに供給する電力を、前記電力供給量と前記電力補正量との加算値に相当する電力に制御することを特徴とする誘導加熱方法。
5. 前記誘導加熱効率を最大化する前記コイル位置と前記金属板の物性値との相関を示す第１の相関関数と、前記コイル位置および前記金属板の物性値と前記誘導加熱効率との相関を示す第２の相関関数とを導出し、
   前記第１の相関関数に前記金属板の物性値を代入して、前記金属板の誘導加熱効率を最大化する前記コイル位置を算出し、
   前記第２の相関関数に前記コイル位置の算出値と前記金属板の物性値とを代入して、前記金属板の誘導加熱効率を算出し、算出した前記誘導加熱効率に応じた前記不足分を補正する前記電力補正量を算出することを特徴とする請求項４に記載の誘導加熱方法。
6. 前記金属板を模擬する金属板モデルと前記複数のコイルを模擬するコイルモデルとを作成し、前記金属板モデルと前記コイルモデルとを用い、加熱予定である複数の金属板の物性値をパラメータとして、前記金属板を誘導加熱するシミュレーションを行い、前記シミュレーションの結果をもとに前記第１の相関関数と前記第２の相関関数とを導出することを特徴とする請求項５に記載の誘導加熱方法。

Images