JP2592553B2 - 金属材料の加熱制御方法 - Google Patents
金属材料の加熱制御方法Info
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- JP2592553B2 JP2592553B2 JP3186657A JP18665791A JP2592553B2 JP 2592553 B2 JP2592553 B2 JP 2592553B2 JP 3186657 A JP3186657 A JP 3186657A JP 18665791 A JP18665791 A JP 18665791A JP 2592553 B2 JP2592553 B2 JP 2592553B2
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- Japan
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- heating
- time
- temperature
- theta
- constant
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Control Of Heat Treatment Processes (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、方向性電磁鋼スラブ
などの金属材料の誘導または通電加熱において、加熱温
度を制御する方法に関する。
などの金属材料の誘導または通電加熱において、加熱温
度を制御する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属材料を１０００℃以上の高温に加熱
し、熱処理することが行われている。加熱材料によって
は、加熱温度誤差を２０〜３０℃以内に押さえなければ
ならない。このような高温熱処理には誘導加熱炉または
通電加熱炉が用いられている。たとえば、方向性電磁鋼
スラブは、１２５０℃程度までガス燃焼型加熱炉で予備
加熱し、その後の不活性雰囲気に制御された誘導加熱炉
で１３００〜１４００℃の高温加熱を短時間行う。
し、熱処理することが行われている。加熱材料によって
は、加熱温度誤差を２０〜３０℃以内に押さえなければ
ならない。このような高温熱処理には誘導加熱炉または
通電加熱炉が用いられている。たとえば、方向性電磁鋼
スラブは、１２５０℃程度までガス燃焼型加熱炉で予備
加熱し、その後の不活性雰囲気に制御された誘導加熱炉
で１３００〜１４００℃の高温加熱を短時間行う。
【０００３】従来では、予め昇温速度および加熱時間を
設定し、一定電圧（または一定電流）で加熱材料を加熱
する。加熱段階では、加熱材料の表面温度を検出して目
標温度と比較する。そして、表面温度検出値が目標温度
を超えるか、または加熱時間が設定加熱時間を超えた場
合に、目標温度に達したと判断し、昇温を停止して均熱
段階に移行する。
設定し、一定電圧（または一定電流）で加熱材料を加熱
する。加熱段階では、加熱材料の表面温度を検出して目
標温度と比較する。そして、表面温度検出値が目標温度
を超えるか、または加熱時間が設定加熱時間を超えた場
合に、目標温度に達したと判断し、昇温を停止して均熱
段階に移行する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記高温熱処理では加
熱材料の表面温度の検出に放射温度計が用いられてい
る。また、加熱材料によっては、高温熱処理中に溶融ス
ケールが発生する。溶融スケールの表面温度は加熱材料
の表面温度よりもたとえば３０〜５０℃程度低い。した
がって、加熱材料の表面温度は実際の温度よりも低く検
出されるので、加熱材料は過熱される。このような溶融
スケール発生に起因する過熱を防止するためには、加熱
時間を適正な値に設定し、過熱や加熱不足にならないよ
うに配慮する必要がある。しかし、加熱材料の初期温度
は材料ごとに異なり、また加熱材料寸法や炉況（炉の蓄
熱状態）が一定でないなどで、適正な加熱時間を予め設
定することは困難である。この結果、過熱や加熱不足に
なるのは避け難いという問題があった。
熱材料の表面温度の検出に放射温度計が用いられてい
る。また、加熱材料によっては、高温熱処理中に溶融ス
ケールが発生する。溶融スケールの表面温度は加熱材料
の表面温度よりもたとえば３０〜５０℃程度低い。した
がって、加熱材料の表面温度は実際の温度よりも低く検
出されるので、加熱材料は過熱される。このような溶融
スケール発生に起因する過熱を防止するためには、加熱
時間を適正な値に設定し、過熱や加熱不足にならないよ
うに配慮する必要がある。しかし、加熱材料の初期温度
は材料ごとに異なり、また加熱材料寸法や炉況（炉の蓄
熱状態）が一定でないなどで、適正な加熱時間を予め設
定することは困難である。この結果、過熱や加熱不足に
なるのは避け難いという問題があった。
【０００５】この発明は、溶融スケールが発生しても、
過熱または加熱不足を生ずることがない金属材料の加熱
制御方法を提供しようとするものである。
過熱または加熱不足を生ずることがない金属材料の加熱
制御方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明の加熱制御方法
は、予め目標温度θo および加熱時間ｔo を設定し、加
熱材料の表面温度θを検出して目標温度θo と比較しな
がら加熱材料を誘導または通電加熱する方法において、
加熱電力、加熱電圧または加熱電流を一定に保持した状
態で加熱材料の表面温度を一定のサンプリングピッチΔ
ｔで検出し、サンプリング時点ｔ n （ｎ＝１，２…）で
の温度検出値θ n とサンプリング時点ｔ n-1 での温度検
出値θ n-1 との温度差θ n −θ n-1 を逐次求める。
は、予め目標温度θo および加熱時間ｔo を設定し、加
熱材料の表面温度θを検出して目標温度θo と比較しな
がら加熱材料を誘導または通電加熱する方法において、
加熱電力、加熱電圧または加熱電流を一定に保持した状
態で加熱材料の表面温度を一定のサンプリングピッチΔ
ｔで検出し、サンプリング時点ｔ n （ｎ＝１，２…）で
の温度検出値θ n とサンプリング時点ｔ n-1 での温度検
出値θ n-1 との温度差θ n −θ n-1 を逐次求める。
【０００７】サンプリング時点ｔn で温度差θn −θ
n-1 が負であってその絶対値が予め定めた限界温度差α
より大きくなった場合に、そのときのサンプリング時点
ｔ n-1 から過去ｋ回分の温度検出値θn-k ，θ n-k+1 …
θn-1 を用いて昇温速度の平均値を求めて実績昇温速度
ｖとするとともに、前記サンプリング時点ｔn における
検出温度θn から目標温度θo に到達するまでの修正加
熱時間Δｔn を前記実績昇温速度ｖに基づいて求める。
n-1 が負であってその絶対値が予め定めた限界温度差α
より大きくなった場合に、そのときのサンプリング時点
ｔ n-1 から過去ｋ回分の温度検出値θn-k ，θ n-k+1 …
θn-1 を用いて昇温速度の平均値を求めて実績昇温速度
ｖとするとともに、前記サンプリング時点ｔn における
検出温度θn から目標温度θo に到達するまでの修正加
熱時間Δｔn を前記実績昇温速度ｖに基づいて求める。
【０００８】そして、設定加熱時間ｔo から前記サンプ
リング時点ｔn までの加熱時間を差し引いた残り時間Δ
ｔo が前記修正加熱時間Δｔn よりも短い場合には、サ
ンプリング時点ｔn からその残り時間Δｔo を前記一定
加熱電力、一定加熱電圧または一定加熱電流で加熱す
る。
リング時点ｔn までの加熱時間を差し引いた残り時間Δ
ｔo が前記修正加熱時間Δｔn よりも短い場合には、サ
ンプリング時点ｔn からその残り時間Δｔo を前記一定
加熱電力、一定加熱電圧または一定加熱電流で加熱す
る。
【０００９】また、前記残り時間Δｔo が前記修正加熱
時間Δｔn よりも長い場合には、サンプリング時点ｔn
から前記修正加熱時間Δｔn を前記一定加熱電力、一定
加熱電圧または一定加熱電流で加熱する。
時間Δｔn よりも長い場合には、サンプリング時点ｔn
から前記修正加熱時間Δｔn を前記一定加熱電力、一定
加熱電圧または一定加熱電流で加熱する。
【００１０】加熱材料の材質および寸法，加熱温度，加
熱精度ならびに加熱炉の応答性などによって異なるが、
サンプリングピッチは１０〜３０秒程度であり、限界温
度差αは３〜５℃程度である。限界温度差αは、溶融ス
ケール発生温度のばらつきを考慮したものである。ま
た、実績昇温速度ｖを求めるサンプリング数ｋは、２〜
５程度である。
熱精度ならびに加熱炉の応答性などによって異なるが、
サンプリングピッチは１０〜３０秒程度であり、限界温
度差αは３〜５℃程度である。限界温度差αは、溶融ス
ケール発生温度のばらつきを考慮したものである。ま
た、実績昇温速度ｖを求めるサンプリング数ｋは、２〜
５程度である。
【００１１】上記加熱制御は、通常のプロセスコンピュ
ータや制御用シーケンサにより行われる。サンプリング
ピッチ，限界温度差α，実績昇温速度ｖを求めるサンプ
リング数ｋなどは、実機について実験で求め、プロセス
コンピュータに記憶させておく。
ータや制御用シーケンサにより行われる。サンプリング
ピッチ，限界温度差α，実績昇温速度ｖを求めるサンプ
リング数ｋなどは、実機について実験で求め、プロセス
コンピュータに記憶させておく。
【００１２】なお、温度差θn −θn-1 が負とならない
場合、または温度差θn −θn-1 が負であってもその絶
対値が限界温度差αより大きくならない場合には、その
まま目標温度θo まで加熱する。この場合には、溶融ス
ケールは発生しないので、溶融スケールによる加熱誤差
は生じない。
場合、または温度差θn −θn-1 が負であってもその絶
対値が限界温度差αより大きくならない場合には、その
まま目標温度θo まで加熱する。この場合には、溶融ス
ケールは発生しないので、溶融スケールによる加熱誤差
は生じない。
【００１３】
【作用】前述のように、溶融スケールの表面温度は加熱
材料の表面温度よりも低い。したがって、温度差θ n −
θ n-1 が負であってその絶対値が予め定めた限界温度差
αより大きくなると、溶融スケールが発生したと判断さ
れる。一般に、溶融スケールが発生する温度は加熱目標
温度θo に近い。このために、前記実績昇温速度ｖによ
り求めた修正加熱時間Δｔn のあいだ加熱材料を加熱す
ることにより、大きな加熱誤差を生じることなくほぼ目
標温度θo に加熱することができる。
材料の表面温度よりも低い。したがって、温度差θ n −
θ n-1 が負であってその絶対値が予め定めた限界温度差
αより大きくなると、溶融スケールが発生したと判断さ
れる。一般に、溶融スケールが発生する温度は加熱目標
温度θo に近い。このために、前記実績昇温速度ｖによ
り求めた修正加熱時間Δｔn のあいだ加熱材料を加熱す
ることにより、大きな加熱誤差を生じることなくほぼ目
標温度θo に加熱することができる。
【００１４】
【実施例】以下、誘導加熱炉による方向性電磁鋼スラブ
の高温加熱を実施例として説明する。
の高温加熱を実施例として説明する。
【００１５】高温加熱するスラブはガス燃焼型加熱炉に
より１１５０℃まで比較的低い昇温速度で予備加熱す
る。スラブの寸法は、長さ９０００〜１１０００mm、幅
９００〜１１００mm、厚み１９０〜２４０mmである。つ
いで、上記スラブを誘導加熱炉に装入し、１３５０℃ま
で高温加熱する。高温加熱は、図２に示すように加熱段
階と均熱段階とからなっている。
より１１５０℃まで比較的低い昇温速度で予備加熱す
る。スラブの寸法は、長さ９０００〜１１０００mm、幅
９００〜１１００mm、厚み１９０〜２４０mmである。つ
いで、上記スラブを誘導加熱炉に装入し、１３５０℃ま
で高温加熱する。高温加熱は、図２に示すように加熱段
階と均熱段階とからなっている。
【００１６】スラブＳは、図３に示すように垂直姿勢
（スラブ側面が水平となる姿勢）で誘導加熱炉１内に装
入する。加熱コイル２に供給する電力は、電源３よりイ
ンバータ４を介して供給する。加熱制御装置は、プロセ
スコンピュータ５，制御用シーケンサ６およびインバー
タ４により構成されている。プロセスコンピュータ５に
は、加熱目標温度θo ，インバータ出力電圧，加熱時間
ｔo などが予め記憶されており、これらデータは制御用
シーケンサ６に出力される。また、制御用シーケンサ６
には、図１にフローチャートで示す加熱制御のプログラ
ムが設定されている。スラブ表面の３箇所について、放
射温度計７により表面温度を検出する。加熱制御は次の
ようにして行われる。
（スラブ側面が水平となる姿勢）で誘導加熱炉１内に装
入する。加熱コイル２に供給する電力は、電源３よりイ
ンバータ４を介して供給する。加熱制御装置は、プロセ
スコンピュータ５，制御用シーケンサ６およびインバー
タ４により構成されている。プロセスコンピュータ５に
は、加熱目標温度θo ，インバータ出力電圧，加熱時間
ｔo などが予め記憶されており、これらデータは制御用
シーケンサ６に出力される。また、制御用シーケンサ６
には、図１にフローチャートで示す加熱制御のプログラ
ムが設定されている。スラブ表面の３箇所について、放
射温度計７により表面温度を検出する。加熱制御は次の
ようにして行われる。
【００１７】スラブＳの初期温度、寸法、目標温度、加
熱時間などから出力電圧を求め、インバータ４を調整す
る。また、スラブＳの表面温度を放射温度計７により３
０秒のサンプリングピッチΔｔで検出する。検出した表
面温度は、制御用シーケンサ６に入力される。このと
き、３箇所の検出値のうち最大値を採用する。制御シー
ケンサ６のデータテーブルはｋ＋１個（この実施例では
５個）のデータを保存し、データテーブルはサンプリン
グごとに更新される。サンプリング時点ｔ n （ｎ＝１，
２…）での温度検出値θ n とサンプリング時点ｔ n-1 で
の温度検出値θ n-1 との温度差θ n −θ n-1 を逐次求め
る。
熱時間などから出力電圧を求め、インバータ４を調整す
る。また、スラブＳの表面温度を放射温度計７により３
０秒のサンプリングピッチΔｔで検出する。検出した表
面温度は、制御用シーケンサ６に入力される。このと
き、３箇所の検出値のうち最大値を採用する。制御シー
ケンサ６のデータテーブルはｋ＋１個（この実施例では
５個）のデータを保存し、データテーブルはサンプリン
グごとに更新される。サンプリング時点ｔ n （ｎ＝１，
２…）での温度検出値θ n とサンプリング時点ｔ n-1 で
の温度検出値θ n-1 との温度差θ n −θ n-1 を逐次求め
る。
【００１８】サンプリング時点ｔn で温度差θn −θ
n-1 が負であってその絶対値が予め定めた限界温度差α
より大きくなった場合に、そのときのサンプリング時点
ｔ n-1 から過去ｋ回分の温度検出値θn-k ，θ n-k+1 …
θn-1 を用いて昇温速度の平均値を求めて実績昇温速度
ｖとする。例えば、実績昇温速度ｖは、
n-1 が負であってその絶対値が予め定めた限界温度差α
より大きくなった場合に、そのときのサンプリング時点
ｔ n-1 から過去ｋ回分の温度検出値θn-k ，θ n-k+1 …
θn-1 を用いて昇温速度の平均値を求めて実績昇温速度
ｖとする。例えば、実績昇温速度ｖは、
【数１】 となる。ついで、前記サンプリング時点ｔn における検
出温度θn から目標温度θo に到達するまでの修正加熱
時間Δｔn を前記実績昇温速度ｖに基づいて求める。図
２において、破線は溶融スケールが発生したときの昇温
曲線を示している。この昇温曲線において、温度がいっ
たん下がって上昇しているのは、溶融スケールがスラブ
Ｓの表面を流れ落ち、放射温度計７の視野から外れてス
ラブ表面が現れたことによる。
出温度θn から目標温度θo に到達するまでの修正加熱
時間Δｔn を前記実績昇温速度ｖに基づいて求める。図
２において、破線は溶融スケールが発生したときの昇温
曲線を示している。この昇温曲線において、温度がいっ
たん下がって上昇しているのは、溶融スケールがスラブ
Ｓの表面を流れ落ち、放射温度計７の視野から外れてス
ラブ表面が現れたことによる。
【００１９】そして、設定加熱時間ｔo から前記サンプ
リング時点ｔn までの加熱時間を差し引いた残り時間Δ
ｔo が前記修正加熱時間Δｔn よりも短い場合には、サ
ンプリング時点ｔn からその残り時間Δｔo を前記出力
電圧で加熱する。
リング時点ｔn までの加熱時間を差し引いた残り時間Δ
ｔo が前記修正加熱時間Δｔn よりも短い場合には、サ
ンプリング時点ｔn からその残り時間Δｔo を前記出力
電圧で加熱する。
【００２０】また、残り時間Δｔo が前記修正加熱時間
Δｔn よりも長い場合には、サンプリング時点ｔn から
修正加熱時間Δｔn を前記出力電圧で加熱する。
Δｔn よりも長い場合には、サンプリング時点ｔn から
修正加熱時間Δｔn を前記出力電圧で加熱する。
【００２１】温度差θn −θn-1 が負とならない場合、
または温度差θn −θn-1 が負であってもその絶対値が
限界温度差αより大きくならない場合には、設定昇温速
度ｖo でそのまま目標温度θo まで加熱する。
または温度差θn −θn-1 が負であってもその絶対値が
限界温度差αより大きくならない場合には、設定昇温速
度ｖo でそのまま目標温度θo まで加熱する。
【００２２】この実施例では、目標温度１３５０℃から
の過熱度は３〜５℃であった。これに対して、従来法に
よる場合、目標温度１３５０℃からの過熱度は２０〜３
０℃であった。
の過熱度は３〜５℃であった。これに対して、従来法に
よる場合、目標温度１３５０℃からの過熱度は２０〜３
０℃であった。
【００２３】
【発明の効果】この発明によれば、溶融スケールを検出
して加熱時間を調整するようにしている。したがって、
溶融スケールが発生しても過熱または加熱不足を生じる
ことなく加熱材料を目標温度に加熱することができ、製
品の品質および歩留りの向上を図ることができる。
して加熱時間を調整するようにしている。したがって、
溶融スケールが発生しても過熱または加熱不足を生じる
ことなく加熱材料を目標温度に加熱することができ、製
品の品質および歩留りの向上を図ることができる。
【図１】この発明の加熱制御方法の一例を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図２】スラブの昇温曲線の一例である。
【図３】この発明の加熱制御方法を実施する装置の一例
を示す装置構成図である。
を示す装置構成図である。
１ 誘導加熱炉 ２ 加熱コイル ３ 電源 ４ インバータ ５ プロセスコンピュータ ６ 制御用シーケンサ ７ 放射温度計 Ｓ スラブ
Claims (1)
- 【請求項１】 予め目標温度θo および加熱時間ｔo を
設定し、加熱材料の表面温度θを検出して目標温度θo
と比較しながら加熱材料を誘導または通電加熱する方法
において、 加熱電力、加熱電圧または加熱電流を一定に保持した状
態で加熱材料の表面温度を一定のサンプリングピッチΔ
ｔで検出し、サンプリング時点ｔ n （ｎ＝１，２…）で
の温度検出値θ n とサンプリング時点ｔ n-1 での温度検
出値θ n-1 との温度差θ n −θ n-1 を逐次求めること、 サンプリング時点ｔn で温度差θn −θn-1 が負であっ
てその絶対値が予め定めた限界温度差αより大きくなっ
た場合に、そのときのサンプリング時点ｔ n-1 から過去
ｋ回分の温度検出値θn-k ，θ n-k+1 …θn-1 を用いて
昇温速度の平均値を求めて実績昇温速度ｖとするととも
に、前記サンプリング時点ｔn における検出温度θn か
ら目標温度θo に至るまでの修正加熱時間Δｔn を前記
実績昇温速度ｖに基づいて求めること、 前記設定加熱時間ｔo から前記サンプリング時点ｔn ま
での加熱時間を差し引いた残り時間Δｔo が前記修正加
熱時間Δｔn よりも短い場合には、サンプリング時点ｔ
n からその残り時間Δｔo を前記一定加熱電力、一定加
熱電圧または一定加熱電流で加熱すること、 前記残り時間Δｔo が前記修正加熱時間Δｔn よりも長
い場合には、サンプリング時点ｔn から修正加熱時間Δ
ｔn を前記一定加熱電力、一定加熱電圧または一定加熱
電流で加熱すること、 よりなることを特徴とする金属材料の加熱制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3186657A JP2592553B2 (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 金属材料の加熱制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3186657A JP2592553B2 (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 金属材料の加熱制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0533042A JPH0533042A (ja) | 1993-02-09 |
| JP2592553B2 true JP2592553B2 (ja) | 1997-03-19 |
Family
ID=16192407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3186657A Expired - Lifetime JP2592553B2 (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 金属材料の加熱制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2592553B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020017354A (ja) * | 2018-07-23 | 2020-01-30 | 中央発條株式会社 | 加熱装置及び加熱方法 |
-
1991
- 1991-07-25 JP JP3186657A patent/JP2592553B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020017354A (ja) * | 2018-07-23 | 2020-01-30 | 中央発條株式会社 | 加熱装置及び加熱方法 |
| JP7111543B2 (ja) | 2018-07-23 | 2022-08-02 | 中央発條株式会社 | 加熱装置及び加熱方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0533042A (ja) | 1993-02-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19961022 |
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