JP3102988B2

JP3102988B2 - 誘導加熱装置

Info

Publication number: JP3102988B2
Application number: JP06097723A
Authority: JP
Inventors: 崎敬介藤
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-05-11
Filing date: 1994-05-11
Publication date: 2000-10-23
Anticipated expiration: 2015-10-23
Also published as: JPH07307194A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、搬送ライン上で移動
する導電材の温度をその移動方向に関して均一にするた
めの誘導加熱装置に関し、特に、これに限定する意図で
はないが、例えば、加熱炉で加熱され圧延機に搬送され
るスラブの温度をその搬送方向に均一にするための誘導
加熱装置に関する。より具体的には、加熱炉で加熱され
たスラブのスキッドマ−クを消去するための誘導加熱装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、スラブ用の加熱炉には、それに
装入されたスラブを炉内で順次に移送するためのスキッ
ドがあり、炉内のスラブはスキッドレ−ルで支えられ
る。スキッドレ−ルは、その内部が水で冷却されている
ので温度が低く、したがって加熱炉から抽出されるスラ
ブの、スキッドレールに接っしていた部位は温度が低
い。すなわちスラブの長手方向に、スキッドマ−クと呼
ばれる低温部が所定ピッチで分布している。スキッドマ
ークの存在するままスラブを圧延した場合、スキッドマ
ークの部分において圧延後の材質，寸法に圧延ムラを生
じることがある。

【０００３】この問題を解決するために、特開平3-1115
13号公報が、燃焼ガスを噴射することにより低温部分の
加熱を行う方法を提示している他、特開昭57-212795号
公報や特開平5-57319号公報、あるいは特公昭61-31946
号公報は、誘導加熱方法を提示している。誘導加熱は、
電気コイルに交流を通電して交流磁界を加熱対象材に加
えるものであり、加熱対象材が導電体であると、交番磁
束を周回する渦電流が加熱対象材に誘起し、渦電流のジ
ュ−ル熱により加熱対象材の温度が上昇する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のガス噴射による
加熱方法においては均一な加熱を行うためには、常にあ
る程度の圧力を噴射ガスに与える必要があるため、すな
わち噴射ガスのオン（供給）／オフ（停止）がむつかし
いため、加熱が不要な部位も少々加熱してしまうなど、
エネルギ−使用効率が低いとか、温度の均一化精度が低
いなどの問題がある。誘導加熱方式において、被加熱体
を搬送するロールに通電する提案（特開平5-57319号公
報）では通電されるロールの消耗が激しく耐久性に問題
があるといえる。また、被加熱体と非接触で電磁石ある
いは誘導加熱コイルを用いて誘導加熱を行う提案（特開
昭57-212795号公報，特公昭61-31946号公報）において
は、電磁石あるいは誘導加熱コイルの数に順じた電源を
常に必要とするので電磁石等をスキッドマークの１ピッ
チ内に多く配置した場合、設備が大規模になりやすい。

【０００５】本発明は、導電体の搬送方向の温度むらを
低減することを第１の目的とし、これに用いる電源回路
の個数および容量を低減することを第２の目的とし、電
力消費効果を高くすることを第３の目的とし、導電体の
搬送方向の温度分布を精細に均一化することを第４の目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願の第２番の発明の誘
導加熱装置は、導電材(F)の搬送ラインに沿って配列さ
れた、導電材を加熱するための１対の誘導加熱コイル(1
A1,1A1')；前記１対の誘導加熱コイルに誘導加熱電力を
供給するための１つの電源回路(4a1)；該電源回路に前
記１対の誘導加熱コイルのそれぞれを選択的に接続する
ためのスイッチング手段(Sa1,Sa1')；導電材の搬送方向
に関して前記１対の誘導加熱コイルの上流において導電
材温度を検出する温度検出手段(6)；該温度検出手段の
検出温度を記憶するメモリ手段(5)；および、前記１対
の誘導加熱コイル(1A1,1A1')の位置(n1,n5)の導電材(F)
の検出温度(Dn1,Dn5)を前記メモリ手段(5)より得て、前
記スイッチング手段(Sa1,Sa1')を介して、高い検出温度
の導電材がある誘導加熱コイルを前記電源回路から遮断
し低い検出温度の導電材がある誘導加熱コイルを前記電
源回路に接続する制御手段(5)；を備える。

【０００７】本願の第４番の発明の誘導加熱装置は、導
電材(F)の搬送ラインに沿って配列された、導電材を加
熱するための第１グル−プの複数個の誘導加熱コイル(1
A1〜1A4)；導電材の搬送方向に関して第１グル−プの誘
導加熱コイルの下流に配列された、導電材を加熱するた
めの第２グル−プの複数個の誘導加熱コイル(1A1'〜1A
4')；それぞれが、第１グル−プの１個の誘導加熱コイ
ルと第２グル−プの１個の誘導加熱コイルでなる１対の
誘導加熱コイル(1A1,1A1')(1A2,1A2')(1A3,1A3')(1A4,1
A4')に誘導加熱電力を供給するための、複数個の電源回
路(4a1〜4a4)；それぞれが、各電源回路に各１対の誘導
加熱コイルのそれぞれを選択的に接続するための複数組
のスイッチング手段(Sa1,Sa1')(Sa2,Sa2')(Sa3,Sa3')(S
a4,Sa4')；導電材の搬送方向に関して第１グル−プの誘
導加熱コイルの上流において導電材温度を検出する温度
検出手段(6)；該温度検出手段の検出温度を記憶するメ
モリ手段(5)；および、誘導加熱コイルの各対(1A1,1A
1')(1A2,1A2')(1A3,1A3')(1A4,1A4')につき、対をなす
誘導加熱コイルそれぞれの位置の導電材の検出温度(Dn
1,Dn5)(Dn2,Dn6)(Dn3,Dn7)(Dn4,Dn8)を前記メモリ手段
より得て前記スイッチング手段(Sa1,Sa1')(Sa2,Sa2')(S
a3,Sa3')(Sa4,Sa4')を介して、高い検出温度の導電材が
ある誘導加熱コイルを前記電源回路から遮断し低い検出
温度の導電材がある誘導加熱コイルを前記電源回路(4a1
〜4a4)に接続する制御手段(5)；を備える。

【０００８】なお、カッコ内には、理解を容易にするた
めに、図面に示し後述する実施例の対応要素又は対応事
項に付した記号を、参考までに付記した。

【０００９】

【作用】前記第２番の発明によれば、温度検出手段(6)
が、前記１対の誘導加熱コイルの上流において導電材温
度を検出し、メモリ手段(5)が、該温度検出手段の検出
温度を記憶する。そして、制御手段(5)が、誘導加熱コ
イル(1A1,1A1')の位置(n1,n5)の導電材(F)の検出温度(D
n1,Dn5)を前記メモリ手段(5)より得て、前記スイッチン
グ手段(Sa1,Sa1')を介して、高い検出温度の導電材があ
る誘導加熱コイルを前記電源回路から遮断し低い検出温
度の導電材がある誘導加熱コイルを前記電源回路に接続
する。

【００１０】このように、導電材(F)の低温部にある誘
導加熱コイルに選択的に誘導加熱電力を投入するので、
導電体の搬送方向の温度むらが低減する。電源回路は、
２個の誘導加熱コイルに対して１個であるので、コイル
数に対して少くて済む。電源回路は、一時点には１対の
誘導加熱コイルの一方のみに通電するので、その電力容
量は１コイル分であればよく、２個のコイルに割り当て
られているものの小さい電力容量のものを用いうる。こ
のように電源回路の所要個数および所要容量が低減する
のみならず、制御手段(5)が、導電材の低い温度部位に
ある誘導加熱コイルに電源回路を接続し、高い温度部位
にある誘導加熱コイルを電源回路から遮断するので、導
電材の加熱所要部に自動的に誘導加熱が行なわれ、電力
消費効果が高い。

【００１１】第４番の発明は、誘導加熱コイル対が複数
対であって、対をなす誘導加熱コイルの一方が第１グル
−プに、他方が第２グル−プに属し、第１グル−プが上
流側に第２グル−プが下流側にあるので、対をなす誘導
加熱コイル間の搬送方向の距離は比較的に長く、そこに
複数個の、他の対の誘導加熱コイルが存在する。そして
各対の誘導加熱コイルに関して、前記第２番の発明と同
様に、該対の誘導加熱コイルに割り当てられた電源回路
との選択的な接続が行なわれる。したがって第４番の発
明によれば、第２番の発明の上述の作用，効果が同様に
得られるのに加えて、各対の誘導加熱コイルで、低温部
位の順次加熱が行なわれるので、導電体の搬送方向の温
度分布が詳細に均一化する。

【００１２】上述の第２番および第４番の発明では、温
度検出手段(6)が、誘導加熱コイルの上流において導電
材温度を検出し、メモリ手段(5)が検出温度を記憶し、
そして制御手段(5)が誘導加熱コイルそれぞれの位置の
導電材の検出温度を前記メモリ手段(5)より読み出して
いる。この検出温度は、誘導加熱コイルの位置を通る前
の温度であり、誘導加熱コイルによって加熱された部位
に加しては、導電材の温度を正しく表わすものではな
い。

【００１３】そこで本願の第１番および第３番の発明で
は、誘導加熱コイルのそれぞれの位置にある導電材の温
度を検出するための温度検出手段を備える。これによれ
ば、制御手段(5)が参照する、誘導加熱コイルそれぞれ
の位置の導電材の検出温度の信頼性が高く、より正確
に、導電体の搬送方向の温度むらを低減することができ
る。

【００１４】本発明の他の目的及び特徴は、図面を参照
した以下の各実施例の説明より明らかになろう。

【００１５】

【実施例】

（第１実施例）図１に第１実施例の誘導加熱コイル部の
外観を示す。圧延工程の前段階において加熱炉により所
定温度に加熱されたスラブＦは、その長手方向ｘ（図１
で左から右）に、スラブＦの下方に配列されたローラ７
により搬送される。スラブＦの上部には、長方体のコア
２Ａに、幅方向に延びるように切られたスロットに巻か
れた第１グル−プのコイル３Ａ₁〜３Ａ₄および第２グル
−プのコイル３Ａ₁'〜３Ａ₄'を装備した第一電磁石群１
Ａ₁〜１Ａ₄，１Ａ₁'〜１Ａ₄'が配置されている。また、
スラブＦの下部には、スラブＦを支えるローラ７の間に
各ローラに挟まれるように、電磁石１Ｂ₁〜１Ｂ₄，１Ｂ
₁'〜１Ｂ₄'が各ローラ７に対して並行に、また、スラブ
Ｆの進行方向ｘに対してロ−ラ７と交互に配列されてい
る。電磁石１Ｂ₁〜１Ｂ₄および１Ｂ₁'〜１Ｂ₄'は、幅方
向に長い四角柱のコア２Ｂ₁〜２Ｂ₄および２Ｂ₁'〜２Ｂ
₄'、ならびに、該コアの上面つまりスラブＦに対向する
面にコアの長手方向（スラブＦの進行方向ｘに対して垂
直方向）に切られたスロットに巻かれた第１グル−プの
コイル３Ｂ₁〜３Ｂ₄および第２グル−プのコイル３Ｂ₁'
〜３Ｂ₄'で構成されている。電磁石１Ｂ₁〜１Ｂ₄および
１Ｂ₁'〜１Ｂ₄'を以後第二電磁石群と称する。

【００１６】図２に、図１に一点鎖線で示す切断面Ｚに
おけるコイル１Ａ’，１Ｂ’及びスラブＦの拡大断面を
示す。スラブＦの上部空間は、スラブＦの上反りがある
ためギャップを５００mmとしている。これにより、空間
的余裕があるため、ポールピッチ及び鉄芯形状は大きく
とることが可能であり、ポ−ルピッチは１.０e+３mmと
している。一方、スラブＦの下部の空間においては、ス
ラブＦの下反りが実質上ないため、ギャップを４０mmと
小さくできるが、ロール（４５０mmφ）があるため、ポ
ールピッチ，鉄芯形状及び電流密度を小さくし、電流密
度は０．５A/m²としている。

【００１７】図３に、第１実施例の全体概要を示す。ス
ラブＦ上部の空間には、スラブＦの進行方向に関して、
第一電磁石群の上流にスラブＦの温度を検出する温度セ
ンサ６が配置され、センサ６により検出されたセンサ６
直下部におけるスラブＦの温度（アナログ信号）は、制
御回路５でデジタル変換して読込まれる。制御回路５は
ＣＰＵを主体とするコンピュ−タシステムであり、該Ｃ
ＰＵの内部メモリ又は外部メモリに、温度デ−タを格納
する領域（以下、温度テ−ブルと称す）に、温度デ−タ
が書込まれる。

【００１８】温度センサ６直下のロ−ラ７は図示しない
動力伝達機構を介して図示しない搬送モ−タで時計方向
に回転駆動される。このロ−ラ７にパルス発生器８が連
結されており、ロ−ラ７の所定小角度の回転につき１パ
ルスの電気信号を発生し、これを制御回路５に与える。
制御回路５のＣＰＵは、１パルスが到来すると図５に示
す「パルス割込処理」を実行して、そのとき温度センサ
６が検出している温度を読込んで温度テ−ブルに書込
む。「パルス割込処理」の内容は、後に図５を参照して
説明する。

【００１９】コイルに誘導加熱電力（交流）を与えるた
めのコイルドライバ４ａ₁〜４ａ₄から第一電磁石群の各
電磁石１Ａ₁〜１Ａ₄，１Ａ₁'〜１Ａ₄'への通電は、スイ
ッチＳａ₁〜Ｓａ₄およびＳａ₁'〜Ｓａ₄'を介して制御回
路５によりＯＮ（通電）／ＯＦＦ（非通電）制御され
る。第１対のコイル１Ａ₁，１Ａ₁’はそれぞれスイッチ
Ｓａ₁，Ｓａ₁’を介して選択的に第１コイルドライバ４
ａ₁に接続される。第１対のスイッチＳａ₁，Ｓａ₁’は
制御回路５より送られてくるＯＮ／ＯＦＦ指令に従って
どちらか一方がＯＮ（コイルドライバ４ａ₁と接続）と
なり、他の一方はＯＦＦ（非接続）となる。つまり制御
回路５がＯＮ／ＯＦＦ指令により、第１対のスイッチＳ
ａ₁，Ｓａ₁’を介して、第１対の電磁石１Ａ₁，１Ａ₁’
のうちどちらか一方の電磁石のみに通電を行なう。同様
に第２対の電磁石１Ａ₂，１Ａ₂’は第２対のスイッチＳ
ａ₂，Ｓａ₂’を介して選択的に第２コイルドライバ４ａ
₂に接続され、第３対の電磁石１Ａ₃，１Ａ₃’は第３対
のスイッチＳａ₃，Ｓａ₃’を介して第３コイルドライバ
４ａ₃に接続され、第４対の電磁石１Ａ₄，１Ａ₄’は第
４対のスイッチＳａ₄，Ｓａ₄’を介して第４コイルドラ
イバ４ａ₄に接続される。

【００２０】また、コイルに誘導加熱電力（交流）を与
えるためのコイルドライバ４ｂ₁〜４ｂ₄から第二電磁石
群の各電磁石１Ｂ₁〜１Ｂ₄，１Ｂ₁'〜１Ｂ₄'への通電
は、スイッチＳｂ₁〜Ｓｂ₄およびＳｂ₁'〜Ｓｂ₄'を介し
て制御回路５によりＯＮ／ＯＦＦ制御される。第１対の
コイル１Ｂ₁，１Ｂ₁’はそれぞれスイッチＳｂ₁，Ｓ
ｂ₁’を介して選択的に第１コイルドライバ４ｂ₁に接続
される。第１対のスイッチＳｂ₁，Ｓｂ₁’は制御回路５
より送られてくるＯＮ／ＯＦＦ指令に従ってどちらか一
方がＯＮ（コイルドライバ４ｂ₁と接続）となり、他の
一方はＯＦＦ（非接続）となる。つまり制御回路５がＯ
Ｎ／ＯＦＦ指令により、第１対のスイッチＳｂ₁，Ｓ
ｂ₁’を介して、第１対の電磁石１Ｂ₁，１Ｂ₁’のうち
どちらか一方の電磁石のみに通電を行なう。同様に第２
対の電磁石１Ｂ₂，１Ｂ₂’は第２対のスイッチＳｂ₂，
Ｓｂ₂’を介して選択的に第２コイルドライバ４ｂ₂に接
続され、第３対の電磁石１Ｂ₃，１Ｂ₃’は第３対のスイ
ッチＳｂ₃，Ｓｂ₃’を介して第３コイルドライバ４ｂ₃
に接続され、第４対の電磁石１Ｂ₄，１Ｂ₄’は第４対の
スイッチＳｂ₄，Ｓｂ₄’を介して第４コイルドライバ４
ｂ₄に接続される。

【００２１】図４に、第一及び第二電磁石群と温度セン
サ６の配置関係を示している。ロ−ラ７の図示は省略し
た。図４中のｎ１〜ｎ８が、温度センサ６からの各電磁
石の距離を表わすデ−タ（図３に示すパルス発生器８が
発生するパルスのカウント数）であり、この値ｎ１〜ｎ
８に、パルス発生器８が発生するパルスの１周期の間の
スラブＦの移動量を乗算すると実際の距離となる。

【００２２】第一電磁石群の各電磁石１Ａ₁〜１Ａ₄，１
Ａ₁'〜１Ａ₄'と第二電磁石群の各電磁石１Ｂ₁〜１Ｂ₄，
１Ｂ₁'〜１Ｂ₄'は、それぞれスラブＦの進行方向ｘに等
間隔で配置されており、スラブＦを挟んで、１Ａ₁−１
Ｂ₁，１Ａ₂−１Ｂ₂，１Ａ₃−１Ｂ₃・・・１Ａ₄'−１Ｂ₄'と
いうように対向配置されている。スラブＦの進行方向ｘ
を前として、同電磁石群内の電磁石のｘ方向前後空間に
おいて、各電磁石同士間のｘ方向距離の１／２にあたる
位置よりスラブＦに仮想上の垂線を下ろすことにより分
割される空間領域をｘ₁〜ｘ₈とする（ｘ₁,ｘ₂，・・・ｘ₈
＝一定）。ここで、スラブＦの進行方向ｘを前として空
間領域ｘ₈の前端面よりスラブＦに垂直に下した線がス
ラブＦと交わる点を点Ｏ、空間領域ｘ₁の後端面よりス
ラブＦに垂直に下した線がスラブＦと交わる点を点Ｐと
し、また、温度センサ６よりスラブＦに垂直に下した線
がスラブＦと交わる点を点Ｑとした時、距離ＰＱを
τ₁，距離ＯＰをτ₂とする。電磁石は、スラブＦのスキ
ッドマ−クの１ピッチτ₂の全体に分布するように配設
されている。

【００２３】スラブＦが速度ｖでｘ方向に進行する時、
ある瞬間ｔ_qにおいて、温度センサ６により測定された
温度センサ６直下にあたるスラブＦのＱ点の温度をｋ_q
とすると、その瞬間ｔ_qにおけるスラブＦのＯ点の温度
ｋ_o及びスラブＦのＰ点の温度ｋ_pは温度センサ６がｔ_q
にＱ点の温度ｋ_qを測定したより以前に既にＱ点におい
て検出されていたことになり、それぞれの温度ｋ_o及び
ｋ_pを検出した時間ｔ_o，ｔ_pは、時間＝距離÷速さの関
係より次のように求められる。ただし、ｔ_q＝０とおい
た数直線を想定した場合、ｔ_qを現在として＋側が未
来、−側が過去となり、以下に述べる算出方法もこの数
直線に従った考え方により時間の長さを物理量として算
出するものである。また、この場合問題になる距離はス
カラ量であるので、計算上絶対値記号を付している。

【００２４】（ａ）ｔ_q（ｔ＝０）におけるＯ点の温
度ｋ_oの検出時間ｔ_o ｔ_o＝ｔ_q−｜ＱＯ｜÷ｖ＝ｔ_q−（τ₁＋τ₂）÷ｖ＝０−（τ₁＋τ₂）÷ｖ＝−（τ₁＋τ₂）／ｖ同様に、（ｂ）ｔ_q（ｔ＝０）におけるＰ点の温度ｋ_pの検出時
間ｔ_p ｔ_p＝ｔ_q−｜ＱＰ｜÷ｖ＝ｔ_q−τ₁÷ｖ＝０−τ₁÷ｖ＝−τ₁／ｖところで、温度センサ６により検出された点Ｑにおける
スラブＦの温度は全て検出された時間対応でメモリに格
納されており、これらのメモリより前述した算出方法に
より算出された時間に対応した各温度を読み出すことに
よりスラブＦ上のある瞬間ｔ_qにおける各点の温度を得
ることが出来る。ただし、これは、電磁石のいずれによ
ってもスラブＦの加熱がない場合のものである。電磁石
による加熱があると、その部位は、当然、温度センサ６
による検出温度とは異った温度となるが、この第１実施
例では、温度センサ６の設置個数を少くするために、１
個の温度センサ６のみを設置しかつ、詳細を後述する温
度テ−ブル（メモリ）を用いており、これにより、該温
度センサ６で検出した時点に低温であった部位を各電磁
石で順次に加熱することになる。

【００２５】次に、図５を参照して制御装置５（のＣＰ
Ｕ）が行なう誘導加熱制御の内容を説明する。図３に示
すパルス発生器８が１パルスを発生すると、これに応答
して制御装置５は図５に示す「パルス割込処理」を実行
する。図６に示すように、温度テ−ブルにはアドレス０
〜ｎ８がある。「パルス割込処理」（図５）ではまず、
温度テ−ブルの既存デ−タのアドレスを１アドレス分大
きい方向にシフトする（Ｓ１）。すなわち、アドレスｎ
８にアドレｎ８−１のデ−タＤｎ８−１を書込み、アド
レｎ８−１にアドレスｎ８−２のデ−タＤｎ８−２を書
込み、以下同様に、大きいアドレスにそれより１アドレ
ス分小さいアドレスのデ−タを書込み、最後に、アドレ
ス１にアドレス０のデ−タＤ０を書込む。これによりア
ドレス０が空いたことになる。

【００２６】制御回路５は次に、センサ６の検出温度
が、スラブ温度領域のものであるか否か（センサ６の直
下にスラブＦがあるか否か）をチェックして（Ｓ２）、
是（ＹＥＳ）であると、検出温度デ−タを温度テ−ブル
のアドレス０に書込み（Ｓ３）、否（ＮＯ）であると、
所定高温度（加熱不要）を表わすデ−タＴinをアドレス
０に書込む（Ｓ４）。温度テ−ブルへの温度デ−タのこ
のような書込みの繰返し（「パルス割込処理」ＰＩＮの
繰返し実行）により、例えば、スラブＦの、電磁石１Ａ
１の直下の部位の、それが温度センサ６の直下にあった
ときの温度を示すデ−タが、温度テ−ブルのアドレスｎ
１に存在することになる。同様に、電磁石１Ａ１’の直
下の部位の、それが温度センサ６の直下にあったときの
温度を示すデ−タが、温度テ−ブルのアドレスｎ５に存
在することになる。他の電磁石とそれに対向する部位
（スラブＦ）の、温度テ−ブル上のデ−タとの関係も上
記と同様である。

【００２７】制御回路５は次に、「スイッチング設定
１」Ｓ５を実行する。すなわち、温度テ−ブルから、ア
ドレスｎ１のデ−タＤｎ１（スラブＦの、電磁石１Ａ１
の直下の部位の、それが温度センサ６の直下にあったと
きの温度を示すデ−タ）およびアドレスｎ５のデ−タＤ
ｎ５（スラブＦの、電磁石１Ａ１’の直下の部位の、そ
れが温度センサ６の直下にあったときの温度を示すデ−
タ）を読出して、いずれが高いかをチェックする（５
１）。Ｄｎ１≦Ｄｎ５であると、スイッチＳａ１’，Ｓ
ｂ１’をオフにし（５２）、次に、低い方の温度Ｄｎ１
がしきい値Ｔｈｎ以下（加熱要）であるかをチェックし
て（５３）、しきい値Ｔｈｎ以下であるとスイッチスイ
ッチＳａ１，Ｓｂ１をオンにする（５４）。これにより
コイルドライバ４ａ１，４ｂ１が電磁石１Ａ１，１Ｂ１
に交流電力（誘導加熱電力）を供給することになる。Ｄ
ｎ１がしきい値Ｔｈｎを越えている（加熱不要）ときに
は、スイッチスイッチＳａ１，Ｓｂ１をオフにする（５
５）。これにより無駄焼き（不要な電力投入）が避けら
れる。ステップ５１のチエックでＤｎ１がＤｎ５より高
かった場合には、スイッチＳａ１，Ｓｂ１をオフにし
（５５５）、次に、低い方の温度Ｄｎ５がしきい値Ｔｈ
ｎ以下であるかをチェックして（５６）、しきい値Ｔｈ
ｎ以下であるとスイッチスイッチＳａ１’，Ｓｂ１’を
オンにする（５７）。これによりコイルドライバ４ａ
１，４ｂ１が電磁石１Ａ１’，１Ｂ１’に交流電力を供
給することになる。Ｄｎ５がしきい値Ｔｈｎを越えてい
るときには、スイッチスイッチＳａ１’，Ｓｂ１’をオ
フにする（５５）。これにより無駄焼きが避けられる。

【００２８】制御回路５は次に、「スイッチング設定
２」Ｓ６を実行する。この内容は「スイッチング設定
１」Ｓ５と同様である。ただし、上述の「スイッチング
設定１」Ｓ５の説明中の、アドレスｎ１はｎ２と、デ−
タＤｎ１はＤｎ２と、また、スイッチＳａ１，Ｓｂ１，
Ｓａ１’およびＳｂ１’はそれぞれＳａ２，Ｓｂ２，Ｓ
ａ２’およびＳｂ２’と読み替え、電磁石１Ａ１，１Ａ
１’，１Ｂ１および１Ｂ１’はそれぞれ１Ａ２，１Ａ
２’，１Ｂ２および１Ｂ２’と読み替える。

【００２９】制御回路５は次に、「スイッチング設定
３」Ｓ７を実行する。この内容は「スイッチング設定
１」Ｓ５と同様である。ただし、上述の「スイッチング
設定１」Ｓ５の説明中の、アドレスｎ１はｎ３と、デ−
タＤｎ１はＤｎ３と、また、スイッチＳａ１，Ｓｂ１，
Ｓａ１’およびＳｂ１’はそれぞれＳａ３，Ｓｂ３，Ｓ
ａ３’およびＳｂ３’と読み替え、電磁石１Ａ１，１Ａ
１’，１Ｂ１および１Ｂ１’はそれぞれ１Ａ３，１Ａ
３’，１Ｂ３および１Ｂ３’と読み替える。

【００３０】制御回路５は次に、「スイッチング設定
４」Ｓ８を実行する。この内容は「スイッチング設定
１」Ｓ５と同様である。ただし、上述の「スイッチング
設定１」Ｓ５の説明中の、アドレスｎ１はｎ４と、デ−
タＤｎ１はＤｎ４と、また、スイッチＳａ１，Ｓｂ１，
Ｓａ１’およびＳｂ１’はそれぞれＳａ４，Ｓｂ４，Ｓ
ａ４’およびＳｂ４’と読み替え、電磁石１Ａ１，１Ａ
１’，１Ｂ１および１Ｂ１’はそれぞれ１Ａ４，１Ａ
４’，１Ｂ４および１Ｂ４’と読み替える。

【００３１】以上に説明した「パルス割込処理」ＰＩＮ
を１回実行すると、制御回路５はパルス発生器８から次
のパルスが到来するのを待つ。そして到来すると、また
「パルス割込処理」ＰＩＮを１回実行する。

【００３２】図７に、温度センサ６の検出温度を時間経
過に従い示す。図７において、温度変化の周期Ｔｏは
（以後周期Ｔｏと表記）、温度の変化が１サイクルに要
するｘ方向の距離変位がτ₂となるように電磁石の配置
が設定されていることによりＴｏ＝τ₂÷ｖとなる。つ
まり、スラブＦが速度ｖでｘ方向に進む時、周期Ｔｏの
間に温度センサ６は点Ｏから点Ｐまでの温度を計り終え
ることになる。

【００３３】図８は、スラブＦの一周期分の温度変化
（スキッドマ−クの１ピッチ）をある一定の時間間隔で
電磁石の数（本実施例においては８個）だけ分割した様
子をグラフ上に示したものである。温度センサ６で得た
温度デ−タは、上述の図５に示す処理により、測定され
た時間を含む時区間に対応づけられて温度テ−ブルに格
納する。そして制御回路５は、前述した式（１）及び式
（２）によりある瞬間ｔ_qにおける点Ｏ，点Ｐの温度を
測定した時間を算出し、算出された時間を含む時区間を
検索し、点Ｏ及びＰの温度を特定していることになる。

【００３４】図９は、ある瞬間ｔ_pにおけるスラブＦの
温度分布（温度テ−ブル上のデ−タ分布）をｘ方向長さ
に従い示した図である。図９に示された空間領域ｘ₁〜
ｘ₈は図４において示したｘ₁〜ｘ₈と同一であり、各空
間領域に位置対応する第一電磁石群及び第二電磁石群の
各電磁石を、各電磁石ＯＮ／ＯＦＦ用スイッチと共にグ
ラフの下に表記する。制御回路５は、スラブＦの点Ｏか
ら点Ｐに致るまでの各空間領域ｘ₂〜ｘ₃の温度（センサ
６で検出した温度）を温度テ−ブルより読出す。再度図
８を参照する。図８が図９と同時の瞬間ｔ_pにおけるス
ラブＦの各点の温度（センサ６で検出した温度）を示し
ているものであるとすると、図９におけるｘ₁空間領域
の温度は図８にΔ８で示される温度にあたり図９におけ
るｘ₂空間領域の温度は図８にΔ１で示される温度にあ
たることになる。つまり、これと同様にｘ₂−Δ７，ｘ₃
−Δ６，ｘ₄−５Δ，ｘ₅−Δ４，ｘ₆−Δ３，ｘ₇−Δ２
にあたる時区間の温度が各空間領域の温度にあたり、制
御回路５は温度テ−ブルのアドレスｎ１〜ｎ８よりそれ
ぞれの温度を読み出すことによりスラブＦのｘ方向各空
間領域における温度（センサ６で検出した温度）を認識
している。制御回路５は、次に各電磁石対に対応する空
間領域の温度を比較し、電磁石対のうち、温度の低い方
の空間領域に対応する電磁石を付属のスイッチを介して
通電する。例えば、図９において電磁石１Ａ₁（１Ｂ₁）
と対になる電磁石は１Ａ₁'（１Ｂ₁'）であり、双方それ
ぞれに対応する空間領域ｘ₁，ｘ₅の温度を比較すると、
ｋ₁＞ｋ₅であるので制御回路５は電磁石は１Ａ₁'（１Ｂ
₁'）を通電するため、スイッチＳａ₁'（Ｓｂ₁'）をオン
（図中○印）する。この時スイッチＳａ₁（Ｓｂ₁）はオ
フであり、１組の電磁石対において接続された２つの電
磁石が同時に通電されることはない。制御回路５が他の
電磁石対についても同様にして対応する空間領域の温度
が低いコイルを通電する。図９においては、電磁石１Ａ
₁'（１Ｂ₁'）の他に１Ａ₄（１Ｂ₄），１Ａ₂'（１
Ｂ₂'），１Ａ₃'（１Ｂ₃'）の計４個の電磁石を通電する
ことにより、スラブＦの最も温度の低い箇所（図中にお
いて矢印Ｌｏｗで示す。）を中央に挟み４個のコイルが
通電されることになる。

【００３５】図１０は、図９に示す瞬間ｔ_qをｔ＝０と
した時にｔ_qよりさらに１周期の１／４だけ進んだ時間
つまりｔ＝（１／４）×ＴｏにスラブＦの各空間領域に
おける温度分布（センサ６で検出した温度）を示し、そ
の時に通電されるコイル（図中○印）の様子をグラフの
下に表記している。スラブＦの進行に従い温度の最も低
い箇所Ｌｏｗもｘ方向に（１／４）×τ₂だけ進行す
る。それに伴い制御回路５は電磁石のオン／オフも変化
させ、図１０においては１Ａ₂'（１Ｂ₂'），１Ａ₃'（１
Ｂ₃'），１Ａ₄'（１Ｂ₄'），１Ａ₁（１Ｂ₁）に通電して
いる。

【００３６】図１１は、図９に示す瞬間ｔ_qをｔ＝０と
した時にｔ_qよりさらに半周期だけ進んだ時間つまりｔ
＝（１／２）×ＴｏにスラブＦの各空間領域における温
度分布（センサ６で検出した温度）を示し、その時に通
電されるコイル（図中○印）の様子をグラフの下に表記
している。また、図１２には図９に示す瞬間ｔ_qをｔ＝
０とした時にｔ_qよりさらに３／４周期だけ進んだ時間
つまりｔ＝（３／４）×ＴｏにスラブＦの各空間領域に
おける温度分布（センサ６で検出した温度）及びコイル
の通電の様子を示している。図１１においてはスラブＦ
の進行に従い温度の最も低い箇所Ｌｏｗもｘ方向に（１
／２）×τ₂だけ進行しており、それに供い制御回路５
は電磁石の通電も変化させ、１Ａ₄'（１Ｂ₄'），１Ａ₁
（１Ｂ₁），１Ａ₂（１Ｂ₂），１Ａ₃（１Ｂ₃）を通電し
ている。同様に図１２においては、ｘ方向に（３／４）
×τ₂だけ進行しているＬｏｗに応じて電磁石の通電を
１Ａ₂（１Ｂ₂），１Ａ₃（１Ｂ₃），１Ａ₄（１Ｂ₄），１
Ａ₁'（１Ｂ₁'）に行っている。

【００３７】以上説明した実施例の制御回路５は、スキ
ッドマークの発生に同期させて、お互いに対となる２つ
の電磁石のうち、スラブＦの温度の低い箇所に位置する
電磁石のみに通電を行うため、同規模のスキッドマーク
の除去を目的とする従来の加熱システムに比べ、必要と
する電源容量が半分であり加熱システムの小規模化と生
産コストの削減につながる。

【００３８】なお、図１３の（ａ）および（ｂ）に示す
ように、各電磁石を、スラブＦを周回する、コアなしの
電気コイルにしてもよい。この態様ではコイルの中心を
スラブＦが貫通するので、熱効率を上げることができ
る。各コイル１Ａ₁〜１Ａ₄，１Ａ₁'〜１Ａ₄'にはスイッ
チＳａ₁〜Ｓａ₄，Ｓａ₁'〜Ｓａ₄'が接続されている。そ
の他の構構成及び各構成要素の動作は、上述の第１実施
例と同様である。

【００３９】（第２実施例）図１４に、本発明の第２実
施例の全体概要を示す。スラブＦの上部においては、第
一実施例における第一電磁石群と同構成でありながら、
更に小型化した第二実施例における第一電磁石群１Ａ₁
〜１Ａ₄（第１グル−プ），１Ａ₁'〜１Ａ₄'（第２グル
−プ）が電気コイルをスラブＦに対向させて配置されて
いる。また、スラブＦの下方には、第一実施例の１.０e
+10³より１.６e+10³と拡く幅を取ったローラ７が配置さ
れており、各ローラの間には、スラブＦの上部に配置さ
れている第一電磁石群と同じ構成の第二電磁石群１Ｂ₁
〜１Ｂ₄（第１グル−プ），１Ｂ₁'〜１Ｂ₄'（第２グル
−プ）がスラブＦを挟んで、電気コイルをスラブＦに対
向させて配置されている。電磁石１Ａ₁〜１Ａ₄，１Ａ₁'
〜１Ａ₄'にはスイッチＳａ₁〜Ｓａ₄，Ｓａ₁'〜Ｓａ₄'
が、また、電磁石１Ｂ₁〜１Ｂ₄，１Ｂ₁'〜１Ｂ₄'にはス
イッチＳｂ₁〜Ｓｂ₄，Ｓｂ₁'〜Ｓｂ₄'が結線されてお
り、以下の構成及び要素の動作については前述した第１
実施例と同様である。第２実施例は、電磁石が小型であ
る故に、各コイル対応の図９〜図１２に示しているスラ
ブＦのｘ方向の空間領域ｘ₁〜ｘ₈を細かく取ることが出
来るため、温度の制御を細かくすることが出来、温度補
正後の温度分布の直線性が向上する。すなわち第１実施
例よりも精細に温度むらが補正される。

【００４０】（第３実施例）上述の第１実施例および第
２実施例では、１個の温度センサ６で、誘導加熱コイル
１Ａ１等の上流において導電材温度を検出して温度テ−
ブルに書込み、そして制御手段５が誘導加熱コイル１Ａ
１等それぞれの位置のスラブＦ上の検出温度を温度テ−
ブルより読み出している。この検出温度は、誘導加熱コ
イルの位置を通る前の温度であり、誘導加熱コイルによ
って加熱された部位に加しては、導電材の温度を正しく
表わすものではない。

【００４１】そこで第３実施例では、図１５に示すよう
に、電気コイル１Ａ１〜１Ａ４，１Ａ１’〜１Ａ４’そ
れぞれの直前に温度センサ６ａ〜６ｈを配設し、それら
の検出温度を制御回路５が読込むようにした。その他の
構構成及び各構成要素の動作は、概略では上述の第１実
施例と同様であるが、制御回路５は、図５に示すＳ１〜
Ｓ４の処理に代えて、温度センサ６ａ〜６ｈの検出温度
を読込み、これらをＤｎ１〜Ｄｎ８としてＳ１〜Ｓ８の
処理を実行する。この第３実施例では、温度デ−タＤｎ
１〜Ｄｎ８が現実に実測した温度を表わすので、電気コ
イル１Ａ１〜１Ａ４，１Ａ１’〜１Ａ４’に入るまでは
低温の箇所でも、それらのコイルのいくつかで順次に加
熱されてＴｈｎ（加熱要否判定のしきい値）を越えた後
は誘導加熱が行なわれず、代りに現実の低温部が加熱さ
れる。したがってスラブＦの長手方向の温度分布が、よ
り精細に均一化される。温度検出手段としては、例え
ば、放射温度計等、前述の第１実施例および第２実施例
にて示したごとく、温度センサで導電材の温度を直接測
定する方法もあるが、間接的手段で測定する方法も含む
ものとする。つまり、例えば、スキッドレールにて温度
分布が生じた場合には、スキッドレール間隔，スキッド
レールと導電材先端との相対位置および（圧延された場
合には）圧下率とが搬送する各導電材について既知のも
のであれば搬送方向の温度分布が間接的に算出され、温
度分検出手段となり得る。

【００４２】

【発明の効果】各電磁石は２個で１組の対になってお
り、一つの電源を共有している。制御回路はスキッドマ
ークの発生に同期させて、対になる２つの電磁石のう
ち、スラブＦの温度の低い箇所に位置する電磁石のみに
通電を行う。一つの電源で２つの電磁石を駆動し、更に
必要な一方のみへの電力の供給が可能であるので、同規
模の電磁石を駆動する場合において従来と比較して電源
の容量及び単位時間の消費電力、更には電源の設置スペ
ースも半分となり、生産コストの削減と作業スペースの
効率化を計ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の電磁石の外観を示す斜
視図である。

【図２】図１に一点鎖線Ｚで示す領域の拡大断面図で
ある。

【図３】第１実施例の全体構成を示すブロック図であ
る。

【図４】図１に示す電気コイル１Ａ１等とスラブＦと
の位置関係を示す側面図である。

【図５】図３に示す制御回路５の「パルス割込処理」
の内容を示すフロ−チャ−トである。

【図６】図３に示す制御回路５内のメモリに割り当て
た温度デ−タ記憶領域の、アドレスと書込デ−タの関係
を示す平面図である。

【図７】図３に示す温度センサ６の検出温度の変化を
示すタイムチャ−トである。

【図８】図３に示す温度センサ６の検出温度の変化を
示すタイムチャ−トである。

【図９】図７および図８に示す時刻ｔ＝０における、
図３に示す電気コイル１Ａ１等の各位置での、センサ６
で検出したスラブ温度、すなわち温度分布を示すグラフ
である。

【図１０】図７および図８に示す時刻ｔ＝０からＴｏ
／４経過後の、図３に示す電気コイル１Ａ１等の各位置
での、センサ６で検出したスラブ温度、すなわち温度分
布を示すグラフである。

【図１１】図７および図８に示す時刻ｔ＝０からＴｏ
／２経過後の、図３に示す電気コイル１Ａ１等の各位置
での、センサ６で検出したスラブ温度、すなわち温度分
布を示すグラフである。

【図１２】図７および図８に示す時刻ｔ＝０から３Ｔ
ｏ／４経過後の、図３に示す電気コイル１Ａ１等の各位
置での、センサ６で検出したスラブ温度、すなわち温度
分布を示すグラフである。

【図１３】第１実施例の変形例を示し、（ａ）は全体
構成を示すブロック図、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ線断面
図である。

【図１４】本発明の第２実施例の全体構成を示すブロ
ック図である。

【図１５】本発明の第３実施例の全体構成を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１Ａ₁〜１Ａ₄'，１Ｂ₁〜１Ｂ₄'：電磁石２Ａ'，２Ｂ₁〜２Ｂ₄'：コア３Ａ₁〜３Ａ₄'，３Ｂ₁〜３Ｂ₄'：電気コイル４ａ₁〜４ａ₄'，４ｂ₁〜４ｂ₄'：コイルドライバＳａ₁〜Ｓａ₄'，Ｓｂ₁〜Ｓｂ₄'：スイッチ５：制御回路６：温度センサ７：ロール８：パルス発生器Ｆ：スラブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ２７Ｂ 9/40 Ｆ２７Ｂ 9/40 Ｆ２７Ｄ 11/06 Ｆ２７Ｄ 11/06 Ｚ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】導電材の搬送ラインに沿って配列された、
導電材を加熱するための１対の誘導加熱コイル；前記１
対の誘導加熱コイルに誘導加熱電力を供給するための１
つの電源回路；該電源回路に前記１対の誘導加熱コイル
のそれぞれを選択的に接続するためのスイッチング手
段；前記誘導加熱コイルのそれぞれの位置にある導電材
の温度を検出するための温度検出手段；および、前記１対の誘導加熱コイルの位置の導電材の検出温度に
対応して、前記スイッチング手段を介して、高い検出温
度の導電材がある誘導加熱コイルを前記電源回路から遮
断し低い検出温度の導電材がある誘導加熱コイルを前記
電源回路に接続する制御手段；を備える誘導加熱装置。
【請求項２】導電材(F)の搬送ラインに沿って配列され
た、導電材を加熱するための１対の誘導加熱コイル；前
記１対の誘導加熱コイルに誘導加熱電力を供給するため
の１つの電源回路；該電源回路に前記１対の誘導加熱コ
イルのそれぞれを選択的に接続するためのスイッチング
手段；導電材の搬送方向に関して前記１対の誘導加熱コ
イルの上流において導電材温度を検出する温度検出手
段；該温度検出手段の検出温度を記憶するメモリ手段；
および、前記１対の誘導加熱コイルの位置の導電材の検出温度を
前記メモリ手段より得て、前記スイッチング手段を介し
て、高い検出温度の導電材がある誘導加熱コイルを前記
電源回路から遮断し低い検出温度の導電材がある誘導加
熱コイルを前記電源回路に接続する制御手段；を備える
誘導加熱装置。
【請求項３】導電材の搬送ラインに沿って配列された、
導電材を加熱するための第１グル−プの複数個の誘導加
熱コイル；導電材の搬送方向に関して第１グル−プの誘
導加熱コイルの下流に配列された、導電材を加熱するた
めの第２グル−プの複数個の誘導加熱コイル；それぞれ
が、第１グル−プの１個の誘導加熱コイルと第２グル−
プの１個の誘導加熱コイルでなる１対の誘導加熱コイル
に誘導加熱電力を供給するための、複数個の電源回路；
それぞれが、各電源回路に各１対の誘導加熱コイルのそ
れぞれを選択的に接続するための複数組のスイッチング
手段；第１グル−プおよび第２グル−プの誘導加熱コイ
ルのそれぞれの位置にある導電材の温度を検出するため
の温度検出手段；および、誘導加熱コイルの各対につき、対をなす誘導加熱コイル
それぞれの位置の導電材の検出温度に対応して、前記ス
イッチング手段を介して、高い検出温度の導電材がある
誘導加熱コイルを前記電源回路から遮断し低い検出温度
の導電材がある誘導加熱コイルを前記電源回路に接続す
る制御手段；を備える誘導加熱装置。
【請求項４】導電材の搬送ラインに沿って配列された、
導電材を加熱するための第１グル−プの複数個の誘導加
熱コイル；導電材の搬送方向に関して第１グル−プの誘導加熱コイ
ルの下流に配列された、導電材を加熱するための第２グ
ル−プの複数個の誘導加熱コイル；それぞれが、第１グル−プの１個の誘導加熱コイルと第
２グル−プの１個の誘導加熱コイルでなる１対の誘導加
熱コイルに誘導加熱電力を供給するための、複数個の電
源回路；それぞれが、各電源回路に各１対の誘導加熱コイルのそ
れぞれを選択的に接続するための複数組のスイッチング
手段；導電材の搬送方向に関して第１グル−プの誘導加熱コイ
ルの上流において導電材温度を検出する温度検出手段；該温度検出手段の検出温度を記憶するメモリ手段；およ
び、誘導加熱コイルの各対につき、対をなす誘導加熱コイル
それぞれの位置の導電材の検出温度を前記メモリ手段よ
り得て前記スイッチング手段を介して、高い検出温度の
導電材がある誘導加熱コイルを前記電源回路から遮断し
低い検出温度の導電材がある誘導加熱コイルを前記電源
回路に接続する制御手段；を備える誘導加熱装置。