JPH0693380B2 - 連続送り式誘導加熱装置の再加熱方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、鍛造用に主として用いられる連続送り式誘
導加熱装置がトラブルで停止した後の再運転時に、所定
温度に達していない被加熱物の発生を極力減らす様にし
た連続送り式誘導加熱装置の再加熱方法に関するもので
ある。

〔従来の技術〕 従来の連続送り式誘導加熱装置は特公昭63-10875号公報
に示されているように後工程がトラブルで停止した場合
に停止温度が困難なため、微速送り温度を採用してい
た。微速送り保温とは、所定の搬送速度に対して、50〜
60％の搬送速度にする。つまり、後工程が立上るまでの
待機時の捨て材を少なくしようとするものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の連続送り式誘導加熱装置の再加熱方法は、微速送
り保温をしていたため、保温時間が長時間に亘ったり、
大型装置で加熱コイルが長い場合、捨て材が大量に発生
し、バイパスされた捨て材の処理に困っていた。本発明
は捨て材の発生を低減した連続送り式誘導加熱装置の再
加熱方法を提供する。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る連続送り式誘導加熱装置の再加熱方法
は、前段と後段に分割された加熱コイルと、上記前段お
よび後段の加熱コイルにそれぞれ電力を供給する加熱電
源装置とを備え、定常電力、定常速度S_Dにて被加熱物を
連続的に搬送しながら所定温度まで誘導加熱する連続送
り式誘導加熱装置において、この誘導加熱装置の停止後
の再立ち上げ時に、上記被加熱物が静止状態にて、上記
後段の加熱コイルのみに電力を供給し、一定時間後に上
記S_D以下の速度S_Lで上記被加熱物を搬送させて、上記前
段の加熱コイルへの供給電力を定常電力のS_L/S_Dに近い
値P_Lに設定し、上記後段の加熱コイルへの供給電力を定
常電力より高い値P_R2に設定し、上記後段の加熱コイル
の出口側での上記被加熱物の温度が所定温度に近づくに
つれて、上記被加熱物の搬送速度をS_LからS_Dに徐々に近
づけていくとともに上記前段の加熱コイルへの供給電力
をP_Lから定常値に徐々に近づけていき、かつ上記後段の
加熱コイルへの供給電力をP_R2から徐々に低くしてい
き、上記後段の加熱コイル入口側の上記被加熱物の温度
が所定温度に近づいた時点で、上記被加熱物の搬送速
度、上記前段および後段の加熱コイルへの供給電力を定
常の値に復帰させるようにしたものである。

〔作用〕

この発明においては、再加熱時に通常より遅い速度で搬
送し、前段で再加熱しながら不足分を後段で再加熱し
て、被加熱物を所定の温度に加熱する。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を実施するための構成図で
ある。図において、（1a）は前段加熱コイル、（1b）は
後段加熱コイル、（２）はピンチローラ、（３）はスキ
ッドレール、（4a）はインバータからなる前段加熱電
源、（4b）は同じくインバータからなる後段加熱電源、
（５）はフリーローラ、（６）は近接スイッチ、（７）
は近接スイッチ（６）と対向した金属羽根、（８）は送
入コンベア、（10）は被加熱物、（20）は制御装置であ
る。ここで被加熱物（10）は、複数の円筒形の鋼材で、
前段加熱コイル（1a）の入口から後段加熱コイル（1b）
の出口まで連続的に搬送される。

この誘導加熱装置の定常運転時の前段加熱コイル（1a）
および後段加熱コイル（1b）内の被加熱物（10）の温度
カーブは第３図（１）に示すものであって、上図に示す
ように後段加熱コイル（1b）内で被加熱物（10）の温度
は所定温度（約1250℃）で均温化されている。

第１図で示す様に被加熱物（10）はピンチローラ（２）
で搬送されている。その速度は第２図では定常時の場合
S_Dである。被加熱物（10）に接触したフリーローラ
（５）は被加熱物（10）の移動と共に回転するため、そ
の軸に取付けられた金属羽根（７）も回転する。その金
属羽根（７）が接近すると検出する近接スイッチ（６）
を配置しておくと被加熱物（10）の移動につれて、定期
的にパルスが発生する。従って、そのパルスをカウント
すれば被加熱物（10）の進んだ距離が把握できる。今、
後工程の故障等の原因で誘導加熱装置を停止させたとす
る。第２図（ｄ）で制御装置（20）内のタイマが動作し
始め、停止時間を計測し始める。被加熱物（10）の温度
は加熱コイル（１）の全域に亘って低下を始める。そし
て、その温度低下は停止時間によるが、例えば第３図の
カーブ（２）となり、例として10分間の停止で約700℃
になる。

ここで、誘導加熱装置の運転再開信号が入ると、まず後
段加熱電源（4b）のみ電力が印加され、被加熱物（10）
の送りは行われずに、静止加熱を行う。この期間を静止
加熱期間と呼ぶ。この期間において、後段加熱コイル
（1b）内の被加熱物（10）の温度を所定温度にできるか
ぎり近づける。静止加熱を開始する時点の被加熱物（1
0）の温度は、誘導加熱装置の停止期間（上記のタイマ
により把握）と被加熱物（10）の熱放射損失、空気との
熱伝達により計算することができる。その計算を行うた
めの定数を別表に示す。この静止加熱の目的は、次に記
す低速送り期間で昇温できない範囲の温度を先に上げて
おくためである。

なお、静止加熱期間で前段加熱コイル（1a）にも出力を
与えると、前段加熱コイル（1a）の入口にある被加熱物
（10）が過昇温するので好ましくない。

静止加熱期間は、被加熱温度が定常温度に近づいた時点
をもって終了する。ここで、昇温値は、（印加電力×加
熱効率×静止加熱時間／被加熱物の比熱）に比例する。
よって、計算または事前の実験によって昇温値を推定す
ることができるので、定常温度に近づいた時点を判断す
ることができる。静止加熱期間終了時点での比加熱物
（10）の温度カーブは第３図の（３）に示すように後段
加熱コイル（1b）内のみが昇温している。

次に低速送り期間では以下の動作を行う。静止加熱期間
終了時点の前段加熱コイル（1a）および後段加熱コイル
（1b）の被加熱物（10）の温度を後段加熱電源（4d）で
補償することになるが、速度S_L、後段加熱電源（4b）の
出力P_R2は以下のようにして決められる。低速送り開始
時点の被加熱物（10）の温度をT_L、所定加熱温度をT_S、
後段加熱コイル（1b）の被加熱物（10）の時間あたり通
過重量をＭとして、T_S−T_Lが後段加熱電源（4b）で昇温
させる昇温値で、必要な電力は、（T_S−T_L）×（被加熱
物の比熱）×M/加熱効率に比例した値で計算される。比
熱、通過重量Ｍ、加熱効率はあらかじめ把握できるの
で、必要な電力も計算でき、この電力が後段加熱電源
（4b）の設定出力P_R2になる。なお、温度T_Lは、低速送
り開始時点での後段加熱コイル（1b）の入口の被加熱物
（10）が選ばれる。ここで、時間あたり通過重量Ｍは速
度S_Lに比例するので、S_Lが大きすぎると必要な電力すな
わち後段加熱電源（4b）の出力が定格値を越えてしま
う。また、一般に被加熱物（10）内部に流れる誘導加熱
電流は表面にしか流れないので、時間をかけて加熱する
方が被加熱物（10）内部への熱伝導が多くなり、被加熱
物（10）の均熱がしやすくなる。よって、S_Lは定常速度
S_Dに比べてかなり低い値、例えば1/2の値ぐらいがよ
い。

低速送り期間中の前段加熱電源（4a）の出力P_Lは、以下
のようにして決められる。一般に必要な電力は、送り速
度にほぼ比例する。よって、前段加熱電源（1a）の出力
は、定常出力×S_L/S_Dで求めた値にする。これは、前段
加熱コイル（1a）においては、定常運転の温度カーブが
得られるようにするためである。この低速送り期間中
は、前段加熱コイル（1a）より後段加熱コイル（1b）に
入ってくる低温の被加熱物（10）の温度を後段加熱コイ
ル（1b）で補償、昇温させる形になる。

この低速送り期間が始まると、後段加熱コイル（1b）の
出口より被加熱物（10）が順次排出されてくる。この低
速送り期間中の最初は被加熱物（10）の温度カーブは第
３図の（４）のようになる。その後、後段加熱コイル
（1b）内の被加熱物（10）の温度は徐々に立ち上がり、
低速送り期間開始時点で後段加熱コイル（1b）の入口に
あった被加熱物（10）が排出されるころには、温度カー
ブは第３図の（５）に示すようになり、被加熱物（10）
の温度は所定温度に上がっている。この温度上昇につれ
て速度を低速S_Lから定常値S_Dに徐々に復帰させる。この
動作によって、加熱コイル（１）内の被加熱物（10）の
温度カーブは徐々に定常カーブ（第３図（１））に近づ
けることができる。この場合に速度をある時点をもって
S_Lから定常値S_Dに急変させると、加熱コイル（１）内の
温度カーブは第３図の（５）から（１）へ変わると、第
３図（６）に示すような過昇温領域が発生することがあ
る。この低速から定常速度へ移行させるタイミング（第
２図の時間Ｔ）は、前述の被加熱物（10）の移動パルス
（第２図の（ｂ））と制御装置（20）内のカウンタ（第
２図の（ｃ））によって判断できる。低速送り期間開始
時点で後段加熱コイル（1b）の入口にあった被加熱物
（10）が後段加熱コイル（1b）の出口に達した時点がこ
のタイミングで、第２図（ｅ）の出力変段指令である。
これに合わせて、前段加熱電源（1b）の出力は速度の上
昇に合う値、すなわち前述したように定常出力×そのと
きの速度／定常速度S_Dで計算される値として、徐々に高
くしていき、最終的に定常値P₀にする。

低速送り期間開始時点で前段加熱コイル（1a）内にあっ
た被加熱物（10）は、前段加熱電源（4a）によって加熱
昇温されているため、後段加熱コイル（1b）に入ってい
くころには、温度カーブは第３図の（５）に示すよう
に、低速送り期間開始時点の温度カーブ（第３図
（３））より高めになっている。そのため、速度を定常
値に復帰させる動作につれて後段加熱電源（4b）は第２
図（ｇ）に示すように、徐々に出力を下げていって所定
出力P_R0に復帰させる。

以上のようにして、静止加熱開始時点すなわち再加熱開
始時点で前段加熱コイル（1a）および後段加熱コイル
（1b）にあった被加熱物（10）は、低い温度より所定加
熱温度まで昇温されていく。その後、定常運転に復帰し
た後は所定温度に立ち上がっていることはいうまでもな
い。

以上の運転を行うための制御機能は、市販のプログラム
コントローラなどで安価に構成できる。

〔発明の効果〕

以上の様に本発明によれば、連続送り式の誘導加熱装置
でも、運転停止後の再運転時に捨て材を減らす事が可能
となった。また、再運転時、徐々に温度が回復するのに
合わせて送り速度を定常値に近づけるため、被加熱物に
過昇温が発生することも避けられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する誘導加熱装置の構成図、第２
図は本発明による運転方法の一実施例を示す説明図、第
３図はコイル内被加熱部の温度変化を示す説明図、第４
図は放冷曲線計算例を示す説明図である。 図において、（1a）は前段加熱コイル、（1b）は後段加
熱コイル、（4a）は前段加熱電源、（4b）は後段加熱電
源、（10）は被加熱物、（20）は制御装置である。 なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前段と後段に分割された加熱コイルと、上
   記前段および後段の加熱コイルにそれぞれ電力を供給す
   る加熱電源装置とを備え、定常電力、定常速度S_Dにて被
   加熱物を連続的に搬送しながら所定温度まで誘導加熱す
   る連続送り式誘導加熱装置において、この誘導加熱装置
   の停止後の再立ち上げ時に、上記被加熱物が静止状態に
   て、上記後段の加熱コイルのみに電力を供給し、一定時
   間後に上記S_D以下の速度S_Lで上記被加熱物を搬送させ
   て、上記前段の加熱コイルへの供給電力を定常電力のS_L
   /S_Dに近い値P_Lに設定し、上記後段の加熱コイルへの供
   給電力を定常電力より高い値P_R2に設定し、上記後段の
   加熱コイルの出口側での上記被加熱物の温度が所定温度
   に近づくにつれて、上記被加熱物の搬送速度をS_LからS_D
   に徐々に近づけていくとともに上記前段の加熱コイルへ
   の供給電力をP_Lから定常値に徐々に近づけていき、かつ
   上記後段の加熱コイルへの供給電力をP_R2から徐々に低
   くしていき、上記後段の加熱コイル入口側の上記被加熱
   物の温度が所定温度に近づいた時点で、上記被加熱物の
   搬送速度、上記前段および後段の加熱コイルへの供給電
   力を定常の値に復帰させるようにしたことを特徴とする
   連続送り式誘導加熱装置の再加熱方法。