JP5391762B2 - 鋼板エッジ部の誘導加熱方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼板のエッジ部を加熱する鋼板エッジ部の誘導加熱方法に関するものであり、特に連続的に鋼板が通板される冷間圧延ラインに誘導加熱装置を設置した場合の鋼板のエッジ部を安定的に加熱する誘導加熱方法に関する。

完全連続式冷間タンデムミル、酸洗ラインとの連続式冷間タンデムミル、単スタンドでのリバースミルなど、冷間圧延設備の如何を問わず、従来の一般的な冷間圧延機における操業においては、室温程度、すなわち高くとも４０℃程度の被圧延材を使用して圧延している。
これは、被圧延材の性質としては、温度が高い程変形抵抗が低下することは考えられているものの、温度を高めることによるメリット、たとえば圧延動力の低減がほとんど無視される程度であるのに引きかえ、昇温するためのコスト的損失が、非常に大きいこと、高温の被圧延材のハンドリングが労働環境面からも問題があることなどの理由による。

一般の冷延鋼板の圧延においては、このように室温レベルの圧延材料を圧延に供するのが普通であり、耳割れも小さく操業上に大きな問題は生じない。
ところが、１％以上の珪素を含有する珪素鋼板やステンレスなどの材料においては、一般の冷延鋼板と比較して脆性材料となるため、室温で圧延加工を行うと圧延後の耳割れが顕著になり、最悪の場合には圧延中に板破断が生じてしまうという問題がある。

この問題を解決する方法として、例えば、特許文献１には、珪素鋼板を圧延するに際して、圧延機入側の材料温度につき、鋼板のエッジ部を６０℃（延性―脆性遷移温度）以上の温度に昇温した被圧延材を圧延機に供給する珪素鋼板の冷間圧延方法が開示されている。
また、特許文献２には、鋼板のエッジ部を誘導加熱で昇温させる手段として、Ｃ型のインダクタ（誘導子）を用いた１対の誘導加熱装置が開示されている。この誘導加熱装置では、鋼板の左右エッジ部をＣ型のインダクタで上下から挟み、電源装置で加熱コイルに高周波電流を流して発生した高周波磁束で鋼板のエッジ部に誘導電流を生じさせ、誘導電流により発生するジュール熱で鋼板のエッジ部を加熱するものである。

ここで、鋼板のエッジ部を所定の温度に昇温するためには、鋼板のエッジ部とこのエッジ部を上下から挟むインダクタとが重なり合う長さ（以下、ラップ長という）が予め設定された値となるようにインダクタを支持する台車の位置を鋼板の板幅に応じてセットする必要がある。しかしながら、実操業においては、鋼板のセンタリング不良や平坦度不良により左右に鋼板が蛇行するため、ラップ長が変化してしまう。ラップ長が小さくなれば、磁束の流れを遮る渦電流の発生が少なくなるため、力率が悪化して無効電流が増加し、コイル電流が定格値まで増加しても所定の出力が出せず加熱不足が生じたり、局部異常加熱に至ってしまうことがある。加熱不足の場合には、圧延中に耳割れが生じてしまうし、また局部異常加熱の場合には、鋼板のエッジ部に熱応力による変形で耳波が生じ、耳波が大きい場合には安定圧延が困難になってしまう。このため、鋼板のエッジ部を誘導加熱で所定の温度に昇温するに際しては、ラップ長を最適な値に制御することが極めて重要となる。

このラップ長を設定値に保持する装置として、従来、例えば、図８及び図９に示す誘導加熱装置（特許文献３参照）が知られている。図８は、従来の誘導加熱装置の平面図、図９は、図８に示す誘導加熱装置の側面図である。
図８及び図９に示す誘導加熱装置１０１は、搬送軌道上を矢印Ａ方向に搬送される帯状被圧延材１０２のエッジ部１０２ａを加熱する加熱コイル１０３と、加熱コイル１０３を搭載したコイル台車体１０４と、コイル台車体１０４を被圧延材１０２の進行方向と直角の方向（図８における矢印Ｂ方向）に移動させるシリンダ（移動機構）１０５と、コイル台車体１０４に取り付けられて被圧延材１０２のエッジ部１０２ａに接触するガイドローラ（接触子）１０７とを備え、加熱中にガイドローラ１０７が被圧延材１０２に接触するようにシリンダ１０５を動作させ、被圧延材１０２と加熱コイル１０３との相対位置関係を常に一定に保つようにしたものである。なお、図８及び図９中、符号１０６はシリンダ１０５に設けられたシリンダロッドである。

また、ラップ長を制御する方法として、従来、例えば、図１０に示すもの（特許文献４参照）も知られている。図１０は、従来の誘導加熱制御方法の説明図である。
図１０に示す誘導加熱制御方法は、左右のＣ型のインダクタ２０２Ｌ，２０２Ｒの加熱コイル２０３Ｌ，２０３Ｒに流れる高周波電流値を検出して偏差を求め、偏差電流値と予め記憶した偏差電流値と偏差電流値を零とするに必要なインダクタ２０２Ｌ，２０２Ｒの台車位置補正量との関係に基づき台車位置補正値を求め、電流値の大きい側の台車位置初期設定値から台車位置補正値を減算すると共に、電流値の小さい側の台車位置初期設定値に台車位置補正値を加算して左右の台車補正位置を求め、台車２０４Ｌ，２０４Ｒの自動位置コントローラ２０５Ｌ，２０５Ｒ加減算した左右の台車補正位置を出力することにより、台車２０４Ｌ，２０４Ｒの自動位置コントローラ２０５Ｌ，２０５Ｒによって鋼板２０１のエッジ部のラップ長２０６Ｌ，２０６Ｒを制御し、これにより鋼板２０１の両エッジ部を均一にかつ目標値まで加熱するようにしている。

特開昭６１−１５９１９号公報 特開平１１−２９０９３１号公報 特開昭５３−７００６３号公報 特開平１１−１７２３２５号公報

しかしながら、これら図８に示した誘導加熱装置１０１や図１０に示した誘導加熱制御方法にあっては、以下の問題点があった。
即ち、これら図８に示した誘導加熱装置１０１や図１０に示した誘導加熱制御方法では、蛇行などによって生じる鋼板（被圧延材）１０２，２０１のエッジ部の位置変化を直接的あるいは間接的に測定して、その変化量に応じてラップ長を補正するものであり、言うなればフィードバック制御を行っている。このようなフィードバック制御による方法は、鋼板のエッジ部の位置が比較的緩やかに変化する定常部では効果的であるが、鋼板の板幅が急激に変化するといった理由により鋼板のエッジ部の位置が急激に変化する場合にはその追従性に問題がある。

完全連続式冷間タンデム圧延では、通常、幅の異なる鋼板を接合し連続的に圧延を行うが、この異幅材の接合部において急激な板幅の変化が生じる。上述したフィードバック制御による方法によりこのような異幅材の接合部を加熱する場合、接合部がインダクタを通過した後にラップ長の制御を開始することになるが、台車の移動速度（一般には数十ｍｍ／ｓｅｃ）に比べて鋼板の搬送速度（一般には数百〜数千ｍｍ／ｓｅｃ以上）が速いため、制御の応答性（追従性）が十分とはいえず、接合部におけるエッジ部の温度を目標の温度に制御することは極めて困難であり、加熱不足による耳割れでの板破断が生じたり、局部異常加熱による耳波の発生によって絞り破断が発生したりする問題があった。

従って、本発明は上述の問題点をに鑑みてなされたものであり、その目的は、連続的に搬送される鋼板のエッジ部を誘導加熱装置で加熱するに際し、幅が異なる先行材と後行材の接合部においても目標温度域での加熱を安定的に行える鋼板エッジ部の誘導加熱方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る鋼板エッジ部の誘導加熱方法は、連続的に搬送される、幅が異なる先行材と後行材とを接合した鋼板のエッジ部を上下から挟み、上下インダクタ間を前記鋼板のエッジ部が通過する際に前記鋼板のエッジ部を加熱するＣ型のインダクタと、該インダクタを前記鋼板の幅方向に移動させる移動手段と、該移動手段が、前記先行材と前記後行材との接合部近傍で、前記インダクタを、前記先行材におけるラップ長が定常となる先行材定常位置から前記後行材におけるラップ長が定常となる後行材定常位置まで移動させるよう制御する制御手段とを備えた誘導加熱装置を用いた誘導加熱方法において、予め求めたラップ長と昇温量との関係に基づき、前記接合部における先行材側のラップ長と、前記接合部における後行材側のラップ長とが、前記先行材側及び前記後材側ともに安定して圧延可能なラップ長となるように、前記インダクタの前記接合部における鋼板の幅方向の位置を予め定めておき、前記接合部が前記インダクタを通過する前に、前記インダクタを前記先行材定常位置から前記予め定められた位置まで移動させ、前記接合部が前記インダクタを通過した後に、前記インダクタを前記予め定められた位置から前記後行材定常位置まで移動させるよう制御することを特徴としている。

ここで、「ラップ長」とは、鋼板のエッジ部とこのエッジ部を上下から挟むインダクタとが重なり合う長さをいう。

本発明に係る鋼板エッジ部の誘導加熱方法によれば、予め求めたラップ長と昇温量との関係に基づき、接合部における先行材側のラップ長と、接合部における後行材側のラップ長とが、先行材側及び後材側ともに安定して圧延可能なラップ長となるように、インダクタの接合部における鋼板の幅方向の位置を予め定めておき、接合部がインダクタを通過する前に、インダクタを前記先行材定常位置から前記予め定められた位置まで移動させ、接合部がインダクタを通過した後に、インダクタを前記予め定められた位置から後行材定常位置まで移動させるよう制御するので、幅が異なる先行材と後行材の接合部においても、ラップ長が先行材側及び後材側ともに安定して圧延可能なものに設定され、目標温度域での加熱を安定的に行うことができる。これにより、加熱不足による耳割れでの板破断が生じたり、局部異常加熱による耳波の発生によって絞り破断が発生したりする問題を回避することができる。

本発明に係る誘導加熱方法を実施する誘導加熱装置を用いた完全連続式タンデム圧延ラインの概略構成図である。 図１に示す完全連続式タンデム圧延ラインに用いられる誘導加熱装置の概略構成図である。 鋼板の幅方向エッジからの距離と昇温量比率との関係にラップ長が与える影響を示すグラフである。 本発明に係る鋼板エッジ部の誘導加熱方法による鋼板の幅方向エッジ位置に対する台車端部位置の制御方法を説明するためのグラフである。 本発明に係る鋼板エッジ部の誘導加熱方法による鋼板の幅方向エッジから５ｍｍの位置及び２５ｍｍの位置の昇温量変動を説明するためのグラフである。 鋼板の幅方向エッジ位置を直接的あるいは間接的に測定してその変化量に応じてラップ長を補正する従来技術による鋼板の幅方向エッジ位置に対する台車端部位置の制御方法を説明するためのグラフである。 鋼板の幅方向エッジ位置を直接的あるいは間接的に測定してその変化量に応じてラップ長を補正する従来技術による鋼板の幅方向エッジから５ｍｍの位置及び２５ｍｍの位置の昇温量変動を説明するためのグラフである。 従来の誘導加熱装置の平面図である。 図８に示す誘導加熱装置の側面図である。 従来の誘導加熱制御方法の説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る誘導加熱方法を実施する誘導加熱装置を用いた完全連続式タンデム圧延ラインの概略構成図である。
図１に示す完全連続式タンデム圧延ライン１には、鋼板Ｓを払い出すペイオフリール２と、ペイオフリール２から先に払いだされた鋼板Ｓ（先行材）の尾端とペイオフリール２から後に払いだされた鋼板Ｓ（後行材）の先端とを溶接によって接合する溶接機３とが設けられており、溶接機３で接合された鋼板Ｓは連続的に圧延機６に搬送される。本実施形態においては、先行材の幅と後行材の幅とは異なっており、たとえば、先行材の幅は後行材の幅よりも広くなっている。圧延機６の入側には、ルーパ４が設置され、圧延速度の加減速が生じた場合においても鋼板Ｓを安定的に圧延機６に供給するようになっている。

ルーパ４の出側であって圧延機６の入側には、幅が異なる先行材と後行材とを接合した鋼板Ｓの幅方向両エッジ部Ｓａ，Ｓｂ（図２参照）を加熱する誘導加熱装置５が設けられている。鋼板Ｓの幅方向両エッジ部Ｓａ，Ｓｂは、誘導加熱装置５により加熱されて所定の温度にまで昇温され、鋼板Ｓは圧延機６に搬送される。誘導加熱装置５の詳細については、後述する。

圧延機６は、多段（本実施形態にあっては５台）の圧延スタンド６ａ〜６ｅを鋼板Ｓの搬送方向に連続的に設置してなり、鋼板Ｓを所定の板厚にまで圧延する。各圧延スタンド６ａ〜６ｅの入側及び出側には、潤滑及びロール冷却用のクーラントヘッダー７ａ〜７ｅが設置されている。各クーラントヘッダー７ａ〜７ｅは、通常、圧延油（クーラント）として２〜１０％程度の濃度に調整された温度４０〜６０℃前後のエマルション油を鋼板Ｓ及び各圧延スタンド６ａ〜６ｅのロールに噴射する。このように冷間圧延では、潤滑及びロールの冷却のためにクーラントを使用することが必要である。このため、圧延機６の入側にて誘導加熱装置５によって鋼板Ｓの幅方向両エッジ部Ｓａ，Ｓｂを加熱して昇温させてもクーラントによる冷却によって、圧延機６に噛み込まれる前に鋼板Ｓの温度は低下する。このため、鋼板Ｓの幅方向両エッジ部Ｓａ，Ｓｂの耳割れを防止するためには、予めクーラント冷却による温度低下分を考慮し、冷却後も延性―脆性遷移温度以上の温度が確保できるように誘導加熱装置５による加熱量を制御する。
そして、圧延機６によって圧延された鋼板Ｓは、テンションリール８で巻き取られ、巻き取られた鋼板Ｓはコイルとして次工程へ送られる。

次に、誘導加熱装置５の詳細について図２を参照して説明する。図２は、図１に示す完全連続式タンデム圧延ラインに用いられる誘導加熱装置の概略構成図である。
誘導加熱装置５は、図２に示すように、鋼板Ｓの幅方向両エッジ部Ｓａ，Ｓｂを上下から挟む一対のＣ型のインダクタ５１ａ，５１ｂを備えている。これらインダクタ５１ａ，５１ｂのインダクタ部５８ａ，５８ｂには、加熱コイル５２ａ，５２ｂが設けられ、加熱コイル５２ａ，５２ｂは、上下インダクタ間を鋼板Ｓの幅方向両エッジ部Ｓａ，Ｓｂが通過する際にこれらエッジ部Ｓａ，Ｓｂを加熱するようになっている。加熱コイル５２ａ，５２ｂは、整合盤５５を介して高周波電源５６に接続され、高周波電源５６には計算ユニット５７が接続されている。計算ユニット５７は、鋼板Ｓの板厚、ライン速度及び鋼種に基づいて加熱条件を設定し、その加熱条件から高周波電源５６に制御出力を指示する。高周波電源５６はその制御出力に基づいて整合板５５を介して加熱コイル５２ａ，５２ｂに高周波電流を流し高周波磁束を生じさせる。この高周波磁束により鋼板Ｓの幅方向両エッジ部Ｓａ，Ｓｂに誘導電流を生じさせ、誘導電流により発生するジュール熱で鋼板Ｓの幅方向両エッジ部Ｓａ，Ｓｂを加熱する。

また、誘導加熱装置５には、両インダクタ５１ａ，５１ｂをそれぞれ鋼板Ｓの幅方向（図２における矢印Ｗ方向）に移動させる台車（移動手段）５３ａ，５３ｂが設けられている。インダクタ５１ａ，５１ｂは台車５３ａ，５３ｂ上に設置され、台車５３ａ，５３ｂが鋼板Ｓの幅方向に移動することによってインダクタ５１ａ，５１ｂが鋼板Ｓの幅方向に移動するようになっている。

そして、誘導加熱装置５には、台車５３ａ，５３ｂの鋼板Ｓの幅方向への移動を制御してラップ長Ｌを制御する位置コントローラ（制御手段）５４ａ，５４ｂが設けられている。ここで、「ラップ長」とは、鋼板Ｓの幅方向両エッジ部Ｓａ，Ｓｂとこのエッジ部Ｓａ，Ｓｂを上下から挟むインダクタ５１ａ，５１ｂとが重なり合う長さをいう。位置コントローラ５４ａ，５４ｂは、台車５３ａ，５３ｂが、鋼板Ｓの先行材と後行材との接合部近傍で、インダクタ５１ａ，５１ｂを、先行材におけるラップ長Ｌが定常となる先行材定常位置Ｐ１から後行材におけるラップ長Ｌが定常となる後行材定常位置Ｐ２まで移動させるよう制御するが、その制御方法の詳細については後述する。計算ユニット５７は、位置コントローラ５４ａ，５４ｂに接続されている。計算ユニット５７は、後述する予め定められた位置Ｐ３を演算するとともに、台車５３ａ，５３ｂの移動速度から行材定常位置Ｐ１から後行材定常位置Ｐ２まで台車５３ａ，５３ｂが移動するのに必要な時間を演算し、この演算された移動時間と、予め定められた位置Ｐ３と、ライン速度と、接合部のトラッキング情報とを位置コントローラ５４ａ，５４ｂに入力する。

図３は、鋼板Ｓの幅方向エッジからの距離と昇温量比率との関係にラップ長Ｌが与える影響を示すグラフである。即ち、図３には、インダクタ部５８ａ，５８ｂの板幅方向の寸法が１００ｍｍの誘導加熱装置５で、板厚が２．７ｍｍ、Ｓｉ含有量が３．３質量％の珪素鋼板Ｓを周波数７００Ｈｚで同一電力が負荷される条件でラップ長Ｌを２５ｍｍ、５０ｍｍ、７５ｍｍ、１００ｍｍと変更させて加熱した場合の、鋼板Ｓの幅方向両エッジ部Ｓａ，Ｓｂ近傍の幅方向昇温量分布を示している。図３においては、ラップ長Ｌが１００ｍｍ（インダクタ部５８ａ，５８ｂの幅全長に鋼板Ｓのエッジ部Ｓａ，Ｓｂが進入した状態）で加熱した場合の鋼板Ｓの幅方向エッジからの距離が２５ｍｍの位置での昇温量を１００％基準として正規化した場合の昇温量比率が示されている。図３を参照すると、ラップ長Ｌが短くインダクタ５１ａ，５１ｂとエッジ部Ｓａ，Ｓｂとの重なり代が小さくなるほど、鋼板Ｓの幅方向エッジからのいずれの距離においても昇温量比率が小さくなることがわかる。そして、ラップ長Ｌが２５ｍｍの場合と７５ｍｍの場合とを比較すると、鋼板Ｓの幅方向エッジからの距離が２５ｍｍの位置の場合にはラップ長Ｌが７５ｍｍと比べてラップ長Ｌが２５ｍｍのときには昇温量比率が２０％以上小さくなり、また、鋼板Ｓの幅方向エッジからの距離が５ｍｍの位置の場合にはラップ長Ｌが７５ｍｍと比べてラップ長Ｌが２５ｍｍのときには昇温量比率が１０％小さくなっている。これは、ラップ長Ｌが小さくなるにつれて、磁束の流れを遮る渦電流の発生が少なくなるため、力率が悪化し無効電流が増加するためである。

通常の完全連続式タンデム圧延ラインにおいて、異なる幅の先行材と後行材とを接合する場合、板幅方向片側で５０ｍｍ、板幅方向両側で１００ｍｍ程度の幅変更が常時実施される。この場合において、先行材と後行材との接合部では、前述したように、ラップ長Ｌの変化によって鋼板Ｓの幅方向両エッジ部Ｓａ，Ｓｂ近傍の幅方向昇温量分布が大きく変化することになり、先行材から後行材で板幅が減少する場合には加熱不足による耳割れ破断、逆に先行材から後行材で板幅が増加する場合にはエッジ異常加熱による形状不良（耳波）により絞り破断が発生する場合がある。ここで、図８乃至図１０に示したような、エッジ部の位置変化を直接的あるいは間接的に測定して、その変化量に応じてラップ長を補正するフィードバック制御では、台車の移動速度（一般には数十ｍｍ／ｓｅｃ）に比べて鋼板の搬送速度（一般には数百〜数千ｍｍ／ｓｅｃ以上）が速いため、制御の応答性（追従性）が十分とはいえず、接合部におけるエッジ部の温度を目標の温度に制御することは極めて困難である。

この問題を解決するため、本実施形態では、誘導加熱装置５における位置コントローラ５４ａ，５４ｂによるラップ長Ｌの制御は次のように行っている。
即ち、位置コントローラ５４ａ，５４ｂは、台車５３ａ，５３ｂが、鋼板Ｓの先行材と後行材との接合部近傍で、インダクタ５１ａ，５１ｂを、先行材におけるラップ長Ｌが定常となる先行材定常位置Ｐ１（図４参照）から後行材におけるラップ長Ｌが定常となる後行材定常位置Ｐ２（図４参照）まで移動させるよう制御する。この際に、計算ユニット５７は、予め求めたラップ長Ｌと昇温量との関係に基づき、接合部における先行材側のラップ長Ｌと接合部における後行材側のラップ長Ｌとが、先行材側及び後材側ともに安定して圧延可能なラップ長となるように、インダクタ５１ａ，５１ｂの接合部における鋼板Ｓの幅方向の位置Ｐ３（図４参照）を予め定める。そして、位置コントローラ５４ａ，５４ｂは、計算ユニット５７からの情報に基づいて、台車５３ａ，５３ｂが、接合部がインダクタ５１ａ，５１ｂを通過する前に、インダクタ５１ａ，５１ｂを先行材定常位置Ｐ１から予め定められた位置Ｐ３まで移動させ、接合部がインダクタ５１ａ，５１ｂを通過した後に、インダクタ５１ａ，５１ｂを予め定められた位置Ｐ３から後行材定常位置Ｐ２まで移動させるよう制御する。

この制御方法につき、具体的に図４及び図５を参照して説明する。図４は、本実施形態に係る鋼板の幅方向エッジ位置（板端位置）に対する台車端部位置（台車位置）の制御方法を説明するためのグラフである。図５は、本実施形態に係る鋼板の幅方向エッジから５ｍｍの位置及び２５ｍｍの位置の昇温量変動を説明するためのグラフである。図４及び図５においては、時間０ｓｅｃが接合部に対応し、板端位置、台車位置は鋼板Ｓの幅方向中央（ラインセンター）からの距離と台車位置との差がラップ長Ｌを示している。また、図５においては、昇温量変動につき定常状態を１００％基準として正規化して示してある。

先ず、図４においては、先行材の板幅が１２００ｍｍ（片側６００ｍｍ）で後行材の板幅が１１００ｍｍ（片側５５０ｍｍ）であり、先行材におけるラップ長Ｌは板端位置が６００ｍｍで台車位置が５２５ｍｍ（先行材定常位置Ｐ１）であることから７５ｍｍとなっておりこのラップ長Ｌを７５ｍｍを定常状態として誘導加熱装置５は鋼板Ｓの幅方向両エッジ部Ｓａ，Ｓｂを加熱している。

そして、先行材の板幅が１２００ｍｍ（片側６００ｍｍ）から後行材の板幅が１１００ｍｍ（片側５５０ｍｍ）の板幅減少に伴い台車５３ａ，５３ｂの幅端位置（台車位置）を変化させる。この際に、位置コントローラ５４ａ，５４ｂは、計算ユニット５７からの情報に基づいて、接合部がインダクタ５１ａ，５１ｂを通過する前に、台車５３ａ，５３ｂ（インダクタ５１ａ，５１ｂ）を台車位置５２５ｍｍ（先行材定常位置Ｐ１）から台車位置５００ｍｍ（予め定められた位置Ｐ３）まで移動させる。この台車位置５００ｍｍ（予め定められた位置Ｐ３）は、予め求めたラップ長Ｌとこのラップ長Ｌに対する昇温量との関係に基づき、接合部における先行材側のラップ長Ｌと接合部における後行材側のラップ長Ｌとが、先行材側及び後材側ともに安定して圧延可能なラップ長となるように予め定められた位置である。台車位置５００ｍｍ（予め定められた位置Ｐ３）は、計算ユニット５７によって演算されて位置コントローラ５４ａ，５４ｂに入力される。これにより、接合部におけるラップ長Ｌは、後行材の板幅が片側５５０ｍｍであり台車位置が５００ｍｍであるから５０ｍｍとなる。

ここで、位置コントローラ５４ａ，５４ｂが台車５３ａ，５３ｂの移動を開始する移動開始点は、位置コントローラ５４ａ，５４ｂに計算ユニット５７から入力された、台車５３ａ，５３ｂの移動速度から行材定常位置Ｐ１から後行材定常位置Ｐ２まで台車５３ａ，５３ｂが移動するのに必要な時間を演算し、この演算された移動時間と、ライン速度と、接合部のトラッキング情報とから位置コントローラ５４ａ，５４ｂが決定する。通常は、トラッキング誤差などを考慮し、若干早めのタイミングから台車５３ａ，５３ｂの移動を開始させる。

そして、接合部におけるラップ長Ｌは、後行材の板幅が片側５５０ｍｍであり台車位置が５００ｍｍ（予め定められた位置Ｐ３）であるから５０ｍｍに保持される。
その後、位置コントローラ５４ａ，５４ｂは、計算ユニット５７からの情報に基づいて、接合部がインダクタ５１ａ，５１ｂを通過した後に、台車５３ａ，５３ｂ（インダクタ５１ａ，５１ｂ）を台車位置５００ｍｍ（予め定められた位置Ｐ３）から台車位置４７５ｍｍ（後行材定常位置Ｐ２）まで移動させる。これにより、後行材におけるラップ長Ｌは、後行材の板幅が片側５５０ｍｍであり台車位置が４７５ｍｍであるから７５ｍｍとなる。そして、このラップ長Ｌを７５ｍｍを定常状態として誘導加熱装置５は鋼板Ｓの幅方向両エッジ部Ｓａ，Ｓｂを加熱する。

図５には、本実施形態に係る鋼板エッジ部の誘導加熱方法による鋼板の幅方向エッジから５ｍｍの位置及び２５ｍｍの位置の昇温量変動が示されている。図５を参照すると、先行材についての昇温量変動は、鋼板の幅方向エッジから５ｍｍの位置ではほとんどなく、幅方向エッジから２５ｍｍの位置でも接合部がインダクタ５１ａ，５１ｂを通過する直前で約７％上昇しているだけで安定域（昇温量変動が±１０％）内であることがわかる。また、後行材についての昇温量変動は、鋼板の幅方向エッジから５ｍｍの位置ではほとんどなく、幅方向エッジから２５ｍｍの位置でも接合部がインダクタ５１ａ，５１ｂを通過した直後で約１０％低下しているだけで安定域内であることがわかる。

以上のように、本実施形態に係る鋼板エッジ部の誘導加熱方法にあっては、予め求めたラップ長Ｌと昇温量との関係に基づき、接合部における先行材側のラップ長Ｌと、接合部における後行材側のラップ長Ｌとが、先行材側及び後材側ともに安定して圧延可能なラップ長となるように、インダクタ５１ａ，５１ｂの接合部における鋼板Ｓの幅方向の位置Ｐ３を予め定めておき、接合部がインダクタ５１ａ，５１ｂを通過する前に、インダクタ５１ａ，５１ｂを先行材定常位置Ｐ１から予め定められた位置Ｐ３まで移動させ、接合部がインダクタ５１ａ，５１ｂを通過した後に、インダクタ５１ａ，５１ｂを予め定められた位置Ｐ３から後行材定常位置Ｐ２まで移動させるよう制御する。これにより、幅が異なる先行材と後行材の接合部においても、ラップ長Ｌが先行材側及び後材側ともに安定して圧延可能なものに設定され、目標温度域での加熱を安定的に行うことができる。これにより、加熱不足による耳割れでの板破断が生じたり、局部異常加熱による耳波の発生によって絞り破断が発生したりする問題を回避することができる。

一方、図６は、鋼板の幅方向エッジ位置を直接的あるいは間接的に測定してその変化量に応じてラップ長を補正する従来技術による鋼板の幅方向エッジ位置に対する台車端部位置の制御方法を説明するためのグラフである。図７は、鋼板の幅方向エッジ位置を直接的あるいは間接的に測定してその変化量に応じてラップ長を補正する従来技術による鋼板の幅方向エッジから５ｍｍの位置及び２５ｍｍの位置の昇温量変動を説明するためのグラフである。

この従来技術においては、鋼板の幅方向エッジ位置を直接的あるいは間接的に測定してその変化量に応じてラップ長を補正するようにしているため、図６に示すように、先行材では接合部まで台車位置は５２５ｍｍ（先行材定常位置Ｐ１）、ラップ長Ｌは７５ｍｍで変化せず、定常状態での加熱が可能である。しかし、接合部がインダクタ５１ａ，５１ｂを通過した途端、板幅が先行材１２００ｍｍ（片側６００ｍｍ）から後行材１１００ｍｍ（片側５５０ｍｍ）に急激に減少することになるが、台車位置はすぐに変化しないため、後行材の先端部（接合部がインダクタ５１ａ，５１ｂを通過した直後）はラップ長Ｌが２５ｍｍと極めて小さくなる。この際に、図７に示すように、後行材の先端部についての昇温量変動は、鋼板の幅方向エッジから５ｍｍの位置で約６％低下し、幅方向エッジから２５ｍｍの位置で２０％以上低下する。この幅方向エッジから２５ｍｍの位置での昇温量の２０％以上の低下は安定域を超え、このような非定常部では圧延破断の発生率が高くなり、安定圧延を行う上で問題となる。

図１に示す完全連続式タンデム圧延ラインにおいて、Ｓｉ含有量３．０％以上の珪素鋼板の行うに際し、圧延機の入側に設置された誘導加熱装置による誘導加熱方法を変えて圧延実験を行った。１つは実施例で図４に示した本発明による幅方向エッジ位置に対する台車端部位置の制御方法で誘導加熱を行い、もう１つは比較例で図６に示した幅方向エッジ位置に対する台車端部位置の制御方法で誘導加熱を行った。それぞれの方法で２００本のコイルの圧延を行い、圧延時の破断発生率を調査した。その結果を表１に示す。

表１を参照すると、圧延時の破断発生率が比較例では３．０％であるのに対して実施例では０．５％と、実施例の圧延時の破断発生率が比較例のそれに対して１／６に大きく低減していることがわかる。

このように、本発明に係る鋼板エッジ部の誘導加熱方法及び誘導加熱装置によれば、幅が異なる先行材と後行材の接合部においても、ラップ長が先行材側及び後材側ともに安定して圧延可能なものに設定され、目標温度域での加熱を安定的に行うことができる。これにより、加熱不足による耳割れでの板破断が生じたり、局部異常加熱による耳波の発生によって絞り破断が発生したりする問題を回避することができる。

１ 完全連続式タンデム圧延ライン
２ ペイオフリール
３ 溶接機
４ ルーパ
５ 誘導加熱装置
６ 圧延機
６ａ〜６ｅ 圧延スタンド
７ａ〜７ｅ クーラントヘッダー
８ テンションリール
５１ａ，５１ｂ インダクタ
５２ａ，５２ｂ 加熱コイル
５３ａ，５３ｂ 台車
５４ａ，５４ｂ 位置コントローラ（制御手段）
５５ 整合盤
５６ 高周波電源
５７ 計算ユニット
５８ａ，５８ｂ インダクタ部
１０１ 誘導加熱装置
１０２ 帯状被圧延材
１０２ａ エッジ部
１０３ 加熱コイル
１０４ コイル台車体
１０５ シリンダ
１０６ シリンダロッド
１０７ ガイドローラ
２０２Ｌ，２０２Ｒ インダクタ
２０３Ｌ，２０３Ｒ 加熱コイル
２０４Ｌ，２０４Ｒ 台車
２０５Ｌ，２０５Ｒ 自動位置コントローラ
２０６Ｌ，２０６Ｒ ラップ長
Ｓ 鋼板
Ｓａ，Ｓｂ エッジ部
Ｌ ラップ長

Claims (1)

1. 連続的に搬送される、幅が異なる先行材と後行材とを接合した鋼板のエッジ部を上下から挟み、上下インダクタ間を前記鋼板のエッジ部が通過する際に前記鋼板のエッジ部を加熱するＣ型のインダクタと、該インダクタを前記鋼板の幅方向に移動させる移動手段と、該移動手段が、前記先行材と前記後行材との接合部近傍で、前記インダクタを、前記先行材におけるラップ長が定常となる先行材定常位置から前記後行材におけるラップ長が定常となる後行材定常位置まで移動させるよう制御する制御手段とを備えた誘導加熱装置を用いた誘導加熱方法において、
   予め求めたラップ長と昇温量との関係に基づき、前記接合部における先行材側のラップ長と、前記接合部における後行材側のラップ長とが、前記先行材側及び前記後材側ともに安定して圧延可能なラップ長となるように、前記インダクタの前記接合部における鋼板の幅方向の位置を予め定めておき、
   前記接合部が前記インダクタを通過する前に、前記インダクタを前記先行材定常位置から前記予め定められた位置まで移動させ、前記接合部が前記インダクタを通過した後に、前記インダクタを前記予め定められた位置から前記後行材定常位置まで移動させるよう制御することを特徴とする鋼板エッジ部の誘導加熱方法。
   ここで、ラップ長とは、鋼板のエッジ部とこのエッジ部を上下から挟む上下インダクタとが重なり合う長さをいう。

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