JP3582049B2 - 誘導加熱装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば連続鋳造機（ＣＣＭ）から送られてくるビレット等の被加熱物を圧延機入口で圧延に必要な温度まで昇温加熱するための誘導加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビレット材を使用する圧延設備においては、近年、省エネルギーのために直送圧延（ＨＤＲ）が採用されている。この直送圧延においては、連続鋳造機（ＣＣＭ）より送られてくるビレットを、圧延機入口で圧延に必要な温度まで昇温加熱（通常１００〜２００℃の昇温）し、この昇温加熱には誘導加熱法が使用されるケースが多いが、従来方式ではＣＣＭからの搬送中に、ビレットに局部的な過冷却部が発生した場合（例えば、連続圧延溶接時のクランプ部の冷却）には、これを解消するような加熱が行えないため、ビレットは局部的な過冷却部を持ったまま圧延され、寸法不良、ミスロール、モータの過負荷の原因となっていた。
【０００３】
図４は従来のビレット加熱装置の構成を示す説明図である。図において、１０はビレット、１１はビレット１０を支持するサポートロールであり、２１〜２４は筒形の誘導加熱コイル（コイル幅：６００〜８００ｍｍ）である。図示の例においては４個の誘導加熱コイルを配置した例を示しているが、一般的には、２個〜４個の誘導加熱コイルを搬送方向に沿って並設し、そして、その誘導加熱コイル２１〜２４の中をビレット１０が通過する際に、高周波電流を供給して誘導加熱を行う。このときの１個の誘導コイル出力は、６００〜１２００ＫＷ程度である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図４のビレット加熱装置において、ビレット１０の温度に対する制御は、次の２つの制御方法が採用されている。
（ａ）誘導加熱コイルの投入電力制御
（ｂ）ビレットの通過速度制御
いずれの制御方法も、誘導加熱コイルに入る直前のビレットの温度を検知し、それに対して、投入電力及び／又は通過速度を変動させて出口での温度差を少くしているが、被加熱部の全長が２．４〜６ｍ位あるため、図５に示されるような温度変化にはほぼ対応出来るが、複数の誘導加熱コイル全体を一括しているので、図６に示されるような局部的な過冷却部を含む温度変化には対応出来ない。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、局部的な過冷却部を含む被加熱物の温度分布の平準化を可能にした誘導加熱装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る誘導加熱装置は、被加熱物の搬送方向に沿って配置され、被加熱物を誘導加熱する複数の誘導加熱コイルと、被加熱物の搬送速度を検出する速度検出手段と、誘導加熱コイルの上流側に配置され、被加熱物の温度を測定する温度検出手段と、速度検出手段の出力及び温度検出手段の出力を取り込み、そして、被加熱物をトラッキングして、各誘導加熱コイルのコイル幅における温度検出手段の出力と目標加熱温度との温度差の積分値を求め、その積分値に基づいた制御信号を各誘導加熱コイルにそれぞれ対応して生成して出力する演算手段と、制御信号に基づいた電力の高周波電流を誘導加熱コイルにそれぞれ供給する駆動手段とを備えたものである。被加熱物をトラッキングすることにより、各誘導加熱コイルに対応した制御信号を求めて、誘導加熱コイル毎にそれぞれ加熱制御を行い、過冷却部に追加加熱エネルギーを供給して、過冷却部の平準化を行う。
【０００７】
【発明の実施の形態】
（実施形態１．）
図１は本発明の一実施形態に係る誘導加熱装置及びその関連設備の構成を示すブロック図である。図において、３０はビレット１０の搬送速度を検出するための速度検出器であり、３１は誘導コイル２１〜２３の上流側に設けられ、ビレット１０の温度を検出する温度検出器である。３２は演算装置であり、速度検出器３０の出力及び温度検出器３１の出力をそれぞれ入力して、温度検出器３１により検出された測定個所をトラッキングして、誘導加熱コイル２１〜２３をそれぞれ個々に加熱制御するための制御信号を生成して出力する。３３〜３５は高周波電源装置であり、演算装置３２からの制御信号に基づいて誘導加熱コイル２１〜２３に高周波電流を供給する。なお、速度検出器３０は図示の位置に設置せずに、下流側の圧延機（図示せず）に設けられている速度検出器を利用してもよい。
【０００８】
図２は図１の誘導加熱装置における基本制御パターンの説明図である。ここで、同図の（ａ）に示される誘導加熱コイル２１の加熱制御に着目してその動作を説明する。温度検出器３１がビレット１０の表面温度を検出すると、演算装置３２は速度検出器３０の出力に基づいてその測定個所をトラッキングする。その結果、ビレット１０の温度分布（温度検出器３１の出力分布）は、誘導加熱コイル２１の位置との相対関係では同図の（ｂ），（ｃ）に示されるように経時的に移行することになる。演算装置３２は誘導加熱コイル２１に対する経時的に変化する温度分布に従って、誘導加熱コイル２１の加熱制御するための制御信号を生成して出力する。
【０００９】
この制御信号を生成する際には、予め設定された目標加熱温度とビレット２０の温度との差異に基づいて制御信号を生成するが、過冷却部Ａの部分については例えばコイル幅内でのビレット１０の温度（温度検出器３１の出力）と目標加熱温度との温度差の積分値（図２の（ｂ）（ｃ）の網目部）を求めて、その積分値に比例した制御信号を生成する。そして、この制御信号により高周波電源装置３３を駆動して誘導加熱コイル２１に高周波電流を供給するが、そのとき投入される電力は、図２の（ｄ）に示されるような三角形状のパターンになる。制御信号の生成方法には、上記の他に、例えば、前記の積分値を何段階に順次切換えた制御信号を生成してもよく、その場合に投入される電力は、図２の（ｅ）に示されるような階段状のパターンになる。
【００１０】
なお、上記の説明は誘導加熱コイル２１の加熱制御についての説明であるが、誘導加熱コイル２２，２３についても上記の場合と同様にしてコイル幅内でのビレット１０の温度（温度検出器３１の出力）と目標加熱温度との温度差の積分値に基づいて制御し、誘導加熱コイル２１〜２３のそれぞれに投入する電力を、順次進入してくるビレット１０の局部的な過冷却部に対応させることにより、ビレット１０の局部的な過冷却部はその温度に対応した適切な追加加熱エネルギーを受けることになり（後述の図３参照）、ビレット１０の温度分布の平準化が可能になっている。また、本実施例においては測定個所をトラッキングした例について説明し、過冷却部Ａを検出してその部分のみをトラッキングしてもよい。
【００１１】
（実施形態２．）
図３は本発明の他の実施形態の誘導加熱装置のコイル配置とその電力制御との関係を示したタイミングチャートである。ビレット１０の冷却部の分布が一定の場合（例えばフラッシュバット溶接により連続化されたビレット等）には、誘導加熱コイルの形状及び配置をその冷却部の分布に対応させることにより、さらに加熱効率を上げることが出来る。本実施形態においては、ビレット１０の過冷却部の最短間隔Ｗが予め分かっており、しかもそれが過冷却部の幅より狭いということが分かっているので、その間隔Ｗのコイル幅をもった誘導加熱コイル２１〜２３をライン上に設置してある。なお、この誘導加熱コイル２１〜２３の投入電力を制御するための制御系は図１に示されるものと同一である。
【００１２】
演算装置３２は、速度検出器３０の出力に基づいて温度検出器３１の測定個所をトラッキングし、そして、この例においてはビレット１０の過冷却部（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）をトラッキングして、誘導加熱コイル２１〜２３の投入電力を制御するための制御信号を生成して、その制御信号により高周波電源装置３３〜３５を駆動して誘導加熱コイル２１〜２３に高周波電流を供給する。このとき誘導加熱コイル２１〜２３に投入される電力は、図２の（ｄ）に示されるような三角形状のパターンになっている。誘導加熱コイル２１〜２３を通過した後のビレット１０の過冷却部（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）は、各誘導加熱コイルによってそれぞれ加熱され、図示のような追加加熱エネルギーを受けることにより、温度差が大幅に平準化される。
【００１３】
そして、本実施形態においては、この誘導加熱コイル２１〜２３の幅を過冷却部の最短間隔Ｗ、即ち最短の非過冷却部の長さに合わせたことにより、その非過冷却部が誘導加熱コイルと一致した位置に到達したときには、誘導加熱コイルとその非過冷却部のみを加熱し、過冷却部に跨って加熱せずにすむことから、その分だけ加熱熱効率が良くなる。なお、本実施形態は、ビレット１０の過冷却部の最短間隔Ｗが過冷却部の幅より狭い場合の例であるが、ビレット１０の過冷却部の幅（最小の幅）がビレット１０の過冷却部の最短間隔Ｗよりも狭い場合については、誘導加熱コイルの幅を過冷却部の幅に合わせるものとし、その場合においても同様に加熱効率を高めることができる。
【００１４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、被加熱物をトラッキングして、各誘導加熱コイルのコイル幅における温度検出手段の出力と目標加熱温度との温度差の積分値を求めて、その積分値に基づいた制御信号を各誘導加熱コイルにそれぞれ対応して生成し、その制御信号に基づいた電力の高周波電流をその制御信号に対応した誘導加熱コイルにそれぞれ供給して被加熱物を誘導加熱するようにしたので、被加熱物に局部的な過冷却部があってもその過冷却部に対応した追加加熱エネルギーを供給するがができ、被加熱物の全体の温度分布の平準化が可能になっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る誘導加熱装置及びその関連設備の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の誘導加熱装置における基本制御パターンの説明図である。
【図３】本発明の他の実施形態の誘導加熱装置のコイル配置とその電力制御との関係を示したタイミングチャートである。
【図４】従来のビレット加熱装置の構成を示す説明図である。
【図５】ビレットに連続的な温度変位がある場合の温度分布の図である。
【図６】ビレットに局部的な温度変位がある場合の温度分布の図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば連続鋳造機（ＣＣＭ）から送られてくるビレット等の被加熱物を圧延機入口で圧延に必要な温度まで昇温加熱するための誘導加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビレット材を使用する圧延設備においては、近年、省エネルギーのために直送圧延（ＨＤＲ）が採用されている。この直送圧延においては、連続鋳造機（ＣＣＭ）より送られてくるビレットを、圧延機入口で圧延に必要な温度まで昇温加熱（通常１００〜２００℃の昇温）し、この昇温加熱には誘導加熱法が使用されるケースが多いが、従来方式ではＣＣＭからの搬送中に、ビレットに局部的な過冷却部が発生した場合（例えば、連続圧延溶接時のクランプ部の冷却）には、これを解消するような加熱が行えないため、ビレットは局部的な過冷却部を持ったまま圧延され、寸法不良、ミスロール、モータの過負荷の原因となっていた。
【０００３】
図４は従来のビレット加熱装置の構成を示す説明図である。図において、１０はビレット、１１はビレット１０を支持するサポートロールであり、２１〜２４は筒形の誘導加熱コイル（コイル幅：６００〜８００ｍｍ）である。図示の例においては４個の誘導加熱コイルを配置した例を示しているが、一般的には、２個〜４個の誘導加熱コイルを搬送方向に沿って並設し、そして、その誘導加熱コイル２１〜２４の中をビレット１０が通過する際に、高周波電流を供給して誘導加熱を行う。このときの１個の誘導コイル出力は、６００〜１２００ＫＷ程度である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図４のビレット加熱装置において、ビレット１０の温度に対する制御は、次の２つの制御方法が採用されている。
（ａ）誘導加熱コイルの投入電力制御
（ｂ）ビレットの通過速度制御
いずれの制御方法も、誘導加熱コイルに入る直前のビレットの温度を検知し、それに対して、投入電力及び／又は通過速度を変動させて出口での温度差を少くしているが、被加熱部の全長が２．４〜６ｍ位あるため、図５に示されるような温度変化にはほぼ対応出来るが、複数の誘導加熱コイル全体を一括しているので、図６に示されるような局部的な過冷却部を含む温度変化には対応出来ない。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、局部的な過冷却部を含む被加熱物の温度分布の平準化を可能にした誘導加熱装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る誘導加熱装置は、被加熱物の搬送方向に沿って配置され、被加熱物を誘導加熱する複数の誘導加熱コイルと、被加熱物の搬送速度を検出する速度検出手段と、誘導加熱コイルの上流側に配置され、被加熱物の温度を測定する温度検出手段と、速度検出手段の出力及び温度検出手段の出力を取り込み、そして、被加熱物をトラッキングして、各誘導加熱コイルのコイル幅における温度検出手段の出力と目標加熱温度との温度差の積分値を求め、その積分値に基づいた制御信号を各誘導加熱コイルにそれぞれ対応して生成して出力する演算手段と、制御信号に基づいた電力の高周波電流を誘導加熱コイルにそれぞれ供給する駆動手段とを備えたものである。被加熱物をトラッキングすることにより、各誘導加熱コイルに対応した制御信号を求めて、誘導加熱コイル毎にそれぞれ加熱制御を行い、過冷却部に追加加熱エネルギーを供給して、過冷却部の平準化を行う。
【０００７】
【発明の実施の形態】
（実施形態１．）
図１は本発明の一実施形態に係る誘導加熱装置及びその関連設備の構成を示すブロック図である。図において、３０はビレット１０の搬送速度を検出するための速度検出器であり、３１は誘導コイル２１〜２３の上流側に設けられ、ビレット１０の温度を検出する温度検出器である。３２は演算装置であり、速度検出器３０の出力及び温度検出器３１の出力をそれぞれ入力して、温度検出器３１により検出された測定個所をトラッキングして、誘導加熱コイル２１〜２３をそれぞれ個々に加熱制御するための制御信号を生成して出力する。３３〜３５は高周波電源装置であり、演算装置３２からの制御信号に基づいて誘導加熱コイル２１〜２３に高周波電流を供給する。なお、速度検出器３０は図示の位置に設置せずに、下流側の圧延機（図示せず）に設けられている速度検出器を利用してもよい。
【０００８】
図２は図１の誘導加熱装置における基本制御パターンの説明図である。ここで、同図の（ａ）に示される誘導加熱コイル２１の加熱制御に着目してその動作を説明する。温度検出器３１がビレット１０の表面温度を検出すると、演算装置３２は速度検出器３０の出力に基づいてその測定個所をトラッキングする。その結果、ビレット１０の温度分布（温度検出器３１の出力分布）は、誘導加熱コイル２１の位置との相対関係では同図の（ｂ），（ｃ）に示されるように経時的に移行することになる。演算装置３２は誘導加熱コイル２１に対する経時的に変化する温度分布に従って、誘導加熱コイル２１の加熱制御するための制御信号を生成して出力する。
【０００９】
この制御信号を生成する際には、予め設定された目標加熱温度とビレット２０の温度との差異に基づいて制御信号を生成するが、過冷却部Ａの部分については例えばコイル幅内でのビレット１０の温度（温度検出器３１の出力）と目標加熱温度との温度差の積分値（図２の（ｂ）（ｃ）の網目部）を求めて、その積分値に比例した制御信号を生成する。そして、この制御信号により高周波電源装置３３を駆動して誘導加熱コイル２１に高周波電流を供給するが、そのとき投入される電力は、図２の（ｄ）に示されるような三角形状のパターンになる。制御信号の生成方法には、上記の他に、例えば、前記の積分値を何段階に順次切換えた制御信号を生成してもよく、その場合に投入される電力は、図２の（ｅ）に示されるような階段状のパターンになる。
【００１０】
なお、上記の説明は誘導加熱コイル２１の加熱制御についての説明であるが、誘導加熱コイル２２，２３についても上記の場合と同様にしてコイル幅内でのビレット１０の温度（温度検出器３１の出力）と目標加熱温度との温度差の積分値に基づいて制御し、誘導加熱コイル２１〜２３のそれぞれに投入する電力を、順次進入してくるビレット１０の局部的な過冷却部に対応させることにより、ビレット１０の局部的な過冷却部はその温度に対応した適切な追加加熱エネルギーを受けることになり（後述の図３参照）、ビレット１０の温度分布の平準化が可能になっている。また、本実施例においては測定個所をトラッキングした例について説明し、過冷却部Ａを検出してその部分のみをトラッキングしてもよい。
【００１１】
（実施形態２．）
図３は本発明の他の実施形態の誘導加熱装置のコイル配置とその電力制御との関係を示したタイミングチャートである。ビレット１０の冷却部の分布が一定の場合（例えばフラッシュバット溶接により連続化されたビレット等）には、誘導加熱コイルの形状及び配置をその冷却部の分布に対応させることにより、さらに加熱効率を上げることが出来る。本実施形態においては、ビレット１０の過冷却部の最短間隔Ｗが予め分かっており、しかもそれが過冷却部の幅より狭いということが分かっているので、その間隔Ｗのコイル幅をもった誘導加熱コイル２１〜２３をライン上に設置してある。なお、この誘導加熱コイル２１〜２３の投入電力を制御するための制御系は図１に示されるものと同一である。
【００１２】
演算装置３２は、速度検出器３０の出力に基づいて温度検出器３１の測定個所をトラッキングし、そして、この例においてはビレット１０の過冷却部（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）をトラッキングして、誘導加熱コイル２１〜２３の投入電力を制御するための制御信号を生成して、その制御信号により高周波電源装置３３〜３５を駆動して誘導加熱コイル２１〜２３に高周波電流を供給する。このとき誘導加熱コイル２１〜２３に投入される電力は、図２の（ｄ）に示されるような三角形状のパターンになっている。誘導加熱コイル２１〜２３を通過した後のビレット１０の過冷却部（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）は、各誘導加熱コイルによってそれぞれ加熱され、図示のような追加加熱エネルギーを受けることにより、温度差が大幅に平準化される。
【００１３】
そして、本実施形態においては、この誘導加熱コイル２１〜２３の幅を過冷却部の最短間隔Ｗ、即ち最短の非過冷却部の長さに合わせたことにより、その非過冷却部が誘導加熱コイルと一致した位置に到達したときには、誘導加熱コイルとその非過冷却部のみを加熱し、過冷却部に跨って加熱せずにすむことから、その分だけ加熱熱効率が良くなる。なお、本実施形態は、ビレット１０の過冷却部の最短間隔Ｗが過冷却部の幅より狭い場合の例であるが、ビレット１０の過冷却部の幅（最小の幅）がビレット１０の過冷却部の最短間隔Ｗよりも狭い場合については、誘導加熱コイルの幅を過冷却部の幅に合わせるものとし、その場合においても同様に加熱効率を高めることができる。
【００１４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、被加熱物をトラッキングして、各誘導加熱コイルのコイル幅における温度検出手段の出力と目標加熱温度との温度差の積分値を求めて、その積分値に基づいた制御信号を各誘導加熱コイルにそれぞれ対応して生成し、その制御信号に基づいた電力の高周波電流をその制御信号に対応した誘導加熱コイルにそれぞれ供給して被加熱物を誘導加熱するようにしたので、被加熱物に局部的な過冷却部があってもその過冷却部に対応した追加加熱エネルギーを供給するがができ、被加熱物の全体の温度分布の平準化が可能になっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る誘導加熱装置及びその関連設備の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の誘導加熱装置における基本制御パターンの説明図である。
【図３】本発明の他の実施形態の誘導加熱装置のコイル配置とその電力制御との関係を示したタイミングチャートである。
【図４】従来のビレット加熱装置の構成を示す説明図である。
【図５】ビレットに連続的な温度変位がある場合の温度分布の図である。
【図６】ビレットに局部的な温度変位がある場合の温度分布の図である。
Claims (1)
- 被加熱物の搬送方向に沿って配置され、被加熱物を誘導加熱する複数の誘導加熱コイルと、
被加熱物の搬送速度を検出する速度検出手段と、
前記誘導加熱コイルの上流側に配置され、被加熱物の温度を測定する温度検出手段と、
前記速度検出手段の出力及び温度検出手段の出力を取り込み、そして、被加熱物をトラッキングして、各誘導加熱コイルのコイル幅における前記温度検出手段の出力と目標加熱温度との温度差の積分値を求め、前記積分値に基づいた制御信号を各誘導加熱コイルにそれぞれ対応して生成して出力する演算手段と、
前記制御信号に基づいた電力の高周波電流を誘導加熱コイルにそれぞれ供給する駆動手段と
を備えたことを特徴とする誘導加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20008097A JP3582049B2 (ja) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | 誘導加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20008097A JP3582049B2 (ja) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | 誘導加熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1143723A JPH1143723A (ja) | 1999-02-16 |
| JP3582049B2 true JP3582049B2 (ja) | 2004-10-27 |
Family
ID=16418528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20008097A Expired - Fee Related JP3582049B2 (ja) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | 誘導加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3582049B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
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|---|---|---|---|---|
| DE102005061670B4 (de) * | 2005-12-22 | 2008-08-07 | Trithor Gmbh | Verfahren zum induktiven Erwärmen eines Werkstücks |
| DE102006005635A1 (de) | 2006-02-08 | 2007-08-09 | Sms Demag Ag | Rollenherdofen zum Aufheizen und/oder Temperaturausgleichen von Stranggiessprodukten aus Stahl oder Stahllegierung und dessen Anordnung vor einer Warmband-Fertigwalzstrasse |
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-
1997
- 1997-07-25 JP JP20008097A patent/JP3582049B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH1143723A (ja) | 1999-02-16 |
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