JPH0742515B2 - 電縫鋼管溶接部の誘導加熱制御方法 - Google Patents
電縫鋼管溶接部の誘導加熱制御方法Info
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- JPH0742515B2 JPH0742515B2 JP18406486A JP18406486A JPH0742515B2 JP H0742515 B2 JPH0742515 B2 JP H0742515B2 JP 18406486 A JP18406486 A JP 18406486A JP 18406486 A JP18406486 A JP 18406486A JP H0742515 B2 JPH0742515 B2 JP H0742515B2
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- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
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- C21D9/50—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電縫鋼管の溶接部を熱処理するための誘導加熱
の制御方法に関する。
の制御方法に関する。
（従来の技術） 電縫鋼管の製造工程において、溶接部の残留応力を除去
し、溶接部の組織を母材なみに改善して溶接部の品質を
向上させるために、溶接部を局部的に加熱して焼鈍ある
いは焼準することが行われている。
し、溶接部の組織を母材なみに改善して溶接部の品質を
向上させるために、溶接部を局部的に加熱して焼鈍ある
いは焼準することが行われている。
この電縫鋼管溶接部の加熱方式としては誘導加熱方式が
一般に用いられており、たとえば特公昭60−32687号公
報、特公昭61−3851号公報、特開昭60−116725号公報に
あるように、複数個の誘導加熱コイルを鋼管の進行方向
に間隔をおいて設置して溶接部を局部的かつ連続的に加
熱している。
一般に用いられており、たとえば特公昭60−32687号公
報、特公昭61−3851号公報、特開昭60−116725号公報に
あるように、複数個の誘導加熱コイルを鋼管の進行方向
に間隔をおいて設置して溶接部を局部的かつ連続的に加
熱している。
この場合誘導加熱コイルと被加熱鋼管の位置関係から、
被加熱鋼管の外部上面が最も加熱されやすく、従って昇
温速度が大きく、これに対して内面の温度は主に上部外
面からの熱伝達に依存するため昇温速度は小さい。
被加熱鋼管の外部上面が最も加熱されやすく、従って昇
温速度が大きく、これに対して内面の温度は主に上部外
面からの熱伝達に依存するため昇温速度は小さい。
また誘導加熱コイルは間隔をおいて設置されているの
で、被加熱鋼管のある点についての外面と内面の時間的
温度推移は第３図に示すようになる。図において横軸は
時刻（経過時間）、縦軸は温度であり、Ｐは鋼管、H1,
…,Hnは誘導加熱コイルであり、曲線（イ）は外面温
度、曲線（ロ）は内面温度の推移を示す。
で、被加熱鋼管のある点についての外面と内面の時間的
温度推移は第３図に示すようになる。図において横軸は
時刻（経過時間）、縦軸は温度であり、Ｐは鋼管、H1,
…,Hnは誘導加熱コイルであり、曲線（イ）は外面温
度、曲線（ロ）は内面温度の推移を示す。
ところで周知のように、鋼の材質は熱処理時の温度の影
響を大きく受け、たとえば鋼管の溶接部の焼鈍において
は、溶接部の温度を変態点温度の約750℃以上に均一に
加熱する必要があり、また加熱温度が1000℃を超えると
鋼の結晶状態が粗大化して材質が劣化する。
響を大きく受け、たとえば鋼管の溶接部の焼鈍において
は、溶接部の温度を変態点温度の約750℃以上に均一に
加熱する必要があり、また加熱温度が1000℃を超えると
鋼の結晶状態が粗大化して材質が劣化する。
そこで、誘導加熱方式による鋼管溶接部の加熱温度を定
められた温度範囲に制御するための方法が従来から提案
されており、前述の特公昭60−32687号公報に記載の温
度制御方法はその１例である。この方法は、加熱開始前
に、鋼管厚さ方向の温度が目標値に維持できる誘導加熱
コイルへの印加電圧を算出する演算式を用いて誘導加熱
コイルの初期設定を行い、加熱開始後は誘導加熱コイル
の出側で検出した鋼管温度にもとづき、上流側の誘導加
熱コイルのフィードバック制御および下流側の誘導加熱
コイルのフィードフォワード制御を行う方法である。
められた温度範囲に制御するための方法が従来から提案
されており、前述の特公昭60−32687号公報に記載の温
度制御方法はその１例である。この方法は、加熱開始前
に、鋼管厚さ方向の温度が目標値に維持できる誘導加熱
コイルへの印加電圧を算出する演算式を用いて誘導加熱
コイルの初期設定を行い、加熱開始後は誘導加熱コイル
の出側で検出した鋼管温度にもとづき、上流側の誘導加
熱コイルのフィードバック制御および下流側の誘導加熱
コイルのフィードフォワード制御を行う方法である。
（発明が解決しようとする問題点） 上記方法も含め従来の方法は、加熱開始前の誘導加熱コ
イルの初期設定のための制御モデルは比較的簡単なもの
を用い、かつ銅管の厚さや移送速度、誘導加熱コイルと
のギャップ、最終目標温度等の条件が同じものに対して
はモデル式の係数などを変えることなく用い、また加熱
開始後の実測温度にもとづく修正制御も誘導加熱コイル
への印加電圧を修正するだけでモデル式の係数などを修
正することはないので、最終目標温度に対する制御精度
が低く、さらに鋼管内面の温度も含めた加熱制御という
点では初期設定、修正設定ともに精度的にみて不充分で
あった。
イルの初期設定のための制御モデルは比較的簡単なもの
を用い、かつ銅管の厚さや移送速度、誘導加熱コイルと
のギャップ、最終目標温度等の条件が同じものに対して
はモデル式の係数などを変えることなく用い、また加熱
開始後の実測温度にもとづく修正制御も誘導加熱コイル
への印加電圧を修正するだけでモデル式の係数などを修
正することはないので、最終目標温度に対する制御精度
が低く、さらに鋼管内面の温度も含めた加熱制御という
点では初期設定、修正設定ともに精度的にみて不充分で
あった。
（問題点を解決するための手段） 本発明は上記に鑑み、電縫鋼管溶接部の誘導加熱にあた
り、所定の被加熱領域の全域にわたって目標温度範囲内
に加熱する高精度の加熱制御方法を提供することを目的
とする。
り、所定の被加熱領域の全域にわたって目標温度範囲内
に加熱する高精度の加熱制御方法を提供することを目的
とする。
このための本発明方法は、電縫鋼管の溶接部を誘導加熱
コイルにより加熱するにあたり、被加熱鋼管の物性値、
寸法、誘導加熱条件および誘導加熱コイル入側の被加熱
鋼管の温度の各値を用いて誘導加熱コイル出側の被加熱
領域の任意の点の温度を誘導加熱による発熱量と被加熱
鋼管内部の熱拡散との関係から算出する式を予め定めて
おき、加熱に先立って誘導加熱コイルへの設定電流値を
仮設定して前記温度算出式により誘導加熱コイル出側に
おける鋼管被加熱部の管外面および内面の推定温度を算
出し、該算出した推定温度と目標温度との偏差が一定範
囲内ならば前記仮設定電流値を誘導加熱コイルの初期電
流値として設定し、前記温度偏差が一定範囲を超えると
きは前記仮設定電流値を修正して推定温度の算出と目標
温度との偏差の算出を該温度偏差が一定範囲内になるま
で繰返してこのときの修正設定電流値を誘導加熱コイル
の初期電流値として設定し、加熱開始後の誘導加熱コイ
ル出側における鋼管被加熱部の管外面温度の実測値にも
とづいて前記温度算出式のなかの係数を学習的に修正す
ることを特徴とする電縫鋼管溶接部の誘導加熱制御方法
である。
コイルにより加熱するにあたり、被加熱鋼管の物性値、
寸法、誘導加熱条件および誘導加熱コイル入側の被加熱
鋼管の温度の各値を用いて誘導加熱コイル出側の被加熱
領域の任意の点の温度を誘導加熱による発熱量と被加熱
鋼管内部の熱拡散との関係から算出する式を予め定めて
おき、加熱に先立って誘導加熱コイルへの設定電流値を
仮設定して前記温度算出式により誘導加熱コイル出側に
おける鋼管被加熱部の管外面および内面の推定温度を算
出し、該算出した推定温度と目標温度との偏差が一定範
囲内ならば前記仮設定電流値を誘導加熱コイルの初期電
流値として設定し、前記温度偏差が一定範囲を超えると
きは前記仮設定電流値を修正して推定温度の算出と目標
温度との偏差の算出を該温度偏差が一定範囲内になるま
で繰返してこのときの修正設定電流値を誘導加熱コイル
の初期電流値として設定し、加熱開始後の誘導加熱コイ
ル出側における鋼管被加熱部の管外面温度の実測値にも
とづいて前記温度算出式のなかの係数を学習的に修正す
ることを特徴とする電縫鋼管溶接部の誘導加熱制御方法
である。
（作用） まず本発明における制御モデル式について説明する。
前述した第３図のように鋼管に対して誘導加熱コイルを
配置したときの鋼管被加熱部の管厚さ方向位置ｙの誘導
電流値I(y)は近似的に次式 I(y)＝IO・ｅ−δ・ｙ …（１） で表わすことができることを本発明者は実験により確認
した。（１）式中のIOは管厚さ方向位置ｙ＝０すなわち
管外表面の誘導電流値であり、この表面誘導電流値I
Oは、誘導加熱コイルの設定電流値をISとしたとき、近
似的に次式で表わすことができる。
配置したときの鋼管被加熱部の管厚さ方向位置ｙの誘導
電流値I(y)は近似的に次式 I(y)＝IO・ｅ−δ・ｙ …（１） で表わすことができることを本発明者は実験により確認
した。（１）式中のIOは管厚さ方向位置ｙ＝０すなわち
管外表面の誘導電流値であり、この表面誘導電流値I
Oは、誘導加熱コイルの設定電流値をISとしたとき、近
似的に次式で表わすことができる。
ここでμは鋼の比透磁率、δは鋼の導電率であり、K1は
設定電流値ISによって定まる係数（後述）、K2は誘導加
熱コイルの形状、印加電流が磁界に変換される効率およ
び誘導加熱コイルと鋼管とのギャップ等により定まる係
数、K3は鋼管の厚さ、外径、誘導加熱コイルの励磁周波
数によって定まる係数である。また（１）式中の指数δ
は、K4を鋼管の厚さ、外径、誘導加熱コイルの励磁周波
数によって定まる係数とするとき、近似的に次式 で表わすことができる。
設定電流値ISによって定まる係数（後述）、K2は誘導加
熱コイルの形状、印加電流が磁界に変換される効率およ
び誘導加熱コイルと鋼管とのギャップ等により定まる係
数、K3は鋼管の厚さ、外径、誘導加熱コイルの励磁周波
数によって定まる係数である。また（１）式中の指数δ
は、K4を鋼管の厚さ、外径、誘導加熱コイルの励磁周波
数によって定まる係数とするとき、近似的に次式 で表わすことができる。
さらに鋼管被加熱部の管厚さ方向位置ｙにおける管周方
向位置ｘの誘導電流値Ｉ（x,y）は、近似的に次式 で表わすことができることを本発明者等は実験により確
認した。ここでK5は鋼管の外径によって定まる係数であ
る。
向位置ｘの誘導電流値Ｉ（x,y）は、近似的に次式 で表わすことができることを本発明者等は実験により確
認した。ここでK5は鋼管の外径によって定まる係数であ
る。
前記（１），（２），（３），（４）式から求まる鋼管
被加熱領域の各点（x,y）における誘導電流値Ｉ（x,y）
と鋼の導電率σから各点（x,y）における発熱量Ｑ
（x,y）が次式により求まる。
被加熱領域の各点（x,y）における誘導電流値Ｉ（x,y）
と鋼の導電率σから各点（x,y）における発熱量Ｑ
（x,y）が次式により求まる。
これから任意の点（x,y）の任意の時刻（ｔ）からΔｔ
時間（たとえば0.1秒）後の温度Ｔx,y,t＋Δｔは、鋼の
熱伝導率をλ、比熱をＣ、比重をρとするとき、周知の
２次元伝熱方程式 を差分近似した次式により求めることができる。
時間（たとえば0.1秒）後の温度Ｔx,y,t＋Δｔは、鋼の
熱伝導率をλ、比熱をＣ、比重をρとするとき、周知の
２次元伝熱方程式 を差分近似した次式により求めることができる。
ここでｘおよびｙは、被加熱部の管周方向および管厚さ
方向の位置を示し、（７）式で用いる際のｘおよびｙの
値は、差分計算領域を各々ΔｘおよびΔｙの微小な一定
間隔で格子状に区切った接点の管周方向および管厚さ方
向の座標位置を示す値（1,2,3,…m,および1,2,3,…,n）
である。
方向の位置を示し、（７）式で用いる際のｘおよびｙの
値は、差分計算領域を各々ΔｘおよびΔｙの微小な一定
間隔で格子状に区切った接点の管周方向および管厚さ方
向の座標位置を示す値（1,2,3,…m,および1,2,3,…,n）
である。
この（７）式は計算速度の高速化をはかるために、つぎ
のような近似を行って簡略化したものである。すなわち
鋼の比重ρは本発明の適用温度範囲では温度による変化
は大きくないので一定とし、また管周方向の必要計算領
域は溶接部中心から10mm程度と狭いので、厳密には円弧
状にすべきところを矩形状とした。なお（７）式中、発
熱量Ｑ（x,y,t）は、誘導加熱中は前記（５）式から求
め、誘導加熱コイルの配置されていない区間内では発熱
がないのでＱx,y,t＝０とする。
のような近似を行って簡略化したものである。すなわち
鋼の比重ρは本発明の適用温度範囲では温度による変化
は大きくないので一定とし、また管周方向の必要計算領
域は溶接部中心から10mm程度と狭いので、厳密には円弧
状にすべきところを矩形状とした。なお（７）式中、発
熱量Ｑ（x,y,t）は、誘導加熱中は前記（５）式から求
め、誘導加熱コイルの配置されていない区間内では発熱
がないのでＱx,y,t＝０とする。
本発明では、このようにして定めた制御モデル式を用い
て誘導加熱中の溶接部の所定領域の温度挙動を模擬し、
該領域の温度が目標範囲内となるような誘導加熱コイル
の設定電流値を算出して初期設定を行い、さらに実測温
度に応じた前記モデル式の係数の修正を行うようにした
ものである。
て誘導加熱中の溶接部の所定領域の温度挙動を模擬し、
該領域の温度が目標範囲内となるような誘導加熱コイル
の設定電流値を算出して初期設定を行い、さらに実測温
度に応じた前記モデル式の係数の修正を行うようにした
ものである。
（実施例） 以下実施例にもとづきさらに詳細に説明する。
第１図は本発明の実施例における制御系の装置構成を示
す図である。
す図である。
図において１は鋼の物性値μ，σ，λ,C,ρおよび係数K
2,K3,K4,K5を設定する設定器、２は係数K1を設定する設
定器、３は誘導加熱コイルＨへの印加電流を設定する設
定器、４は（１）式〜（７）式により鋼管Ｐの被加熱領
域の温度を推定する演算器、５は鋼管Ｐの内面目標温度
を設定する設定器、６は鋼管内面目標温度と推定温度を
比較してその偏差を出力する比較器、７は鋼管Ｐの外面
目標温度を設定する設定器、８は鋼管外面目標温度と推
定温度を比較してその偏差を出力する比較器、９は偏差
器6,8の出力に応じてスイッチＳを閉にするか、又は開
にして設定器３の設定電流値を修正する信号を出力する
偏差制御器、10は電流制御器、11は温度計Ｄで測定した
鋼管外面の実測温度と鋼管外面推定温度を比較してその
偏差を設定器２に出力する比較器である。
2,K3,K4,K5を設定する設定器、２は係数K1を設定する設
定器、３は誘導加熱コイルＨへの印加電流を設定する設
定器、４は（１）式〜（７）式により鋼管Ｐの被加熱領
域の温度を推定する演算器、５は鋼管Ｐの内面目標温度
を設定する設定器、６は鋼管内面目標温度と推定温度を
比較してその偏差を出力する比較器、７は鋼管Ｐの外面
目標温度を設定する設定器、８は鋼管外面目標温度と推
定温度を比較してその偏差を出力する比較器、９は偏差
器6,8の出力に応じてスイッチＳを閉にするか、又は開
にして設定器３の設定電流値を修正する信号を出力する
偏差制御器、10は電流制御器、11は温度計Ｄで測定した
鋼管外面の実測温度と鋼管外面推定温度を比較してその
偏差を設定器２に出力する比較器である。
上記制御系において、まず鋼管Ｐの被加熱部（溶接部）
の初期温度に対応する物性値μ，σ，λ,C,ρおよび係
数K2,K3,K4,K5を設定器１から演算器４に対して設定す
る。ここで前記初期温度は、誘導加熱コイルＨの入側に
おける鋼管溶接部の実績温度の平均値を用いる。係数K2
は誘導加熱コイルＨの形状、効率および鋼管とのギャッ
プにより定まり、係数K3およびK4は鋼管Ｐの厚さ、外
径、誘導加熱コイルの励磁周波数によって定まり、K5は
鋼管Ｐの外径によって定まる。一方設定器３で誘導加熱
コイルＨへの印加電流の仮設定電流値を、たとえば鋼管
Ｐの厚さ区分に応じて予めテーブルとして記憶させてあ
るなかから選択して設定器２に入力し（このときスイッ
チＳは開状態になっている）、設定器２は仮設定電流値
に対応した係数K1を演算器４に対して設定する。
の初期温度に対応する物性値μ，σ，λ,C,ρおよび係
数K2,K3,K4,K5を設定器１から演算器４に対して設定す
る。ここで前記初期温度は、誘導加熱コイルＨの入側に
おける鋼管溶接部の実績温度の平均値を用いる。係数K2
は誘導加熱コイルＨの形状、効率および鋼管とのギャッ
プにより定まり、係数K3およびK4は鋼管Ｐの厚さ、外
径、誘導加熱コイルの励磁周波数によって定まり、K5は
鋼管Ｐの外径によって定まる。一方設定器３で誘導加熱
コイルＨへの印加電流の仮設定電流値を、たとえば鋼管
Ｐの厚さ区分に応じて予めテーブルとして記憶させてあ
るなかから選択して設定器２に入力し（このときスイッ
チＳは開状態になっている）、設定器２は仮設定電流値
に対応した係数K1を演算器４に対して設定する。
演算器４は（１）式〜（７）式を用いて、鋼管Ｐの長さ
方向のある仮想点が誘導加熱コイルによる加熱領域に到
達した時からΔｔ時間経過後の鋼管内面と外面の推定温
度を算出する。そしてこのΔｔ時間後の推定温度に対応
した物性値μ，σ，λ,Cを用いて再び（１）式〜（７）
式によりさらにΔｔ時間経過後の鋼管内面と外面の推定
温度を算出する。この演算をΔｔ時間毎に繰返し、誘導
加熱コイルＨの鋼管長さ方向の長さをＬとし、鋼管の速
度をＶとし、演算繰返し回数をＮとするとき、 で求めたｔの値がｔ≧Ｎ×Δｔとなったときの前記算出
温度が誘導加熱コイルＨ出側の鋼管内面あるいは外面の
推定温度である。
方向のある仮想点が誘導加熱コイルによる加熱領域に到
達した時からΔｔ時間経過後の鋼管内面と外面の推定温
度を算出する。そしてこのΔｔ時間後の推定温度に対応
した物性値μ，σ，λ,Cを用いて再び（１）式〜（７）
式によりさらにΔｔ時間経過後の鋼管内面と外面の推定
温度を算出する。この演算をΔｔ時間毎に繰返し、誘導
加熱コイルＨの鋼管長さ方向の長さをＬとし、鋼管の速
度をＶとし、演算繰返し回数をＮとするとき、 で求めたｔの値がｔ≧Ｎ×Δｔとなったときの前記算出
温度が誘導加熱コイルＨ出側の鋼管内面あるいは外面の
推定温度である。
演算器４はこのようにして算出した鋼管Ｐの内面推定温
度を比較器６へ出力し、また外面推定温度を比較器８へ
出力する。
度を比較器６へ出力し、また外面推定温度を比較器８へ
出力する。
比較器6,8はこの推定温度と目標温度との偏差を偏差制
御器９に出力する。
御器９に出力する。
偏差制御器９は、比較器８の出力が零または負でかつ比
較器６の出力が予め定めた一定範囲内ならばスイッチＳ
を開から閉にして設定器３の仮設定電流値を初期設定電
流値として電流制御器10に入力する。
較器６の出力が予め定めた一定範囲内ならばスイッチＳ
を開から閉にして設定器３の仮設定電流値を初期設定電
流値として電流制御器10に入力する。
比較器６の出力が正すなわち内面推定温度が内面目標温
度より大のときは、設定器３の仮設定電流値から予め定
めた値を減じて修正設定電流値とし、あるいは比較器８
の出力が予め定めた一定範囲より大（または小）のとき
は、設定器３の仮設定電流値から予め定めた一定値を減
じ（または増加し）て修正設定電流値とし、この修正設
定電流値に応じた係数K1を用いて演算器４により再び誘
導加熱コイル出側の鋼管内面と外面の推定温度を算出す
る。
度より大のときは、設定器３の仮設定電流値から予め定
めた値を減じて修正設定電流値とし、あるいは比較器８
の出力が予め定めた一定範囲より大（または小）のとき
は、設定器３の仮設定電流値から予め定めた一定値を減
じ（または増加し）て修正設定電流値とし、この修正設
定電流値に応じた係数K1を用いて演算器４により再び誘
導加熱コイル出側の鋼管内面と外面の推定温度を算出す
る。
このような誘導加熱コイル出側の推定温度の算出と目標
温度との比較を両者の温度偏差が一定範囲内になるまで
繰返した後、スイッチＳを閉にして設定器３の修正設定
電流値を初期設定電流値として電流制御器10に入力す
る。
温度との比較を両者の温度偏差が一定範囲内になるまで
繰返した後、スイッチＳを閉にして設定器３の修正設定
電流値を初期設定電流値として電流制御器10に入力す
る。
このようにして誘導加熱コイルＨに対する初期電流値が
設定され、鋼管Ｐの加熱が開始される。鋼管Ｐの加熱中
は、温度計Ｄにより誘導加熱コイルＨ出側の鋼管外面の
温度を測定し、この実測温度と前記外面推定温度を比較
器11で比較してその温度偏差を設定器２に出力する。設
定器２はこの温度偏差の正負および大きさに応じて、設
定電流値に対応する係数K1を学習的に修正し、次回に加
熱される鋼管に対してはこの修正した係数K1を用いて推
定温度の計算を行う。
設定され、鋼管Ｐの加熱が開始される。鋼管Ｐの加熱中
は、温度計Ｄにより誘導加熱コイルＨ出側の鋼管外面の
温度を測定し、この実測温度と前記外面推定温度を比較
器11で比較してその温度偏差を設定器２に出力する。設
定器２はこの温度偏差の正負および大きさに応じて、設
定電流値に対応する係数K1を学習的に修正し、次回に加
熱される鋼管に対してはこの修正した係数K1を用いて推
定温度の計算を行う。
以上は１個の誘導加熱コイルで加熱する場合又は複数個
の誘導加熱コイルで加熱するときの第１段の誘導加熱コ
イルに対する制御方法である。
の誘導加熱コイルで加熱するときの第１段の誘導加熱コ
イルに対する制御方法である。
つぎに複数個の誘導加熱コイルで加熱するときの２段目
以降の誘導加熱コイルに対する制御方法を第２図に示す
実施例により説明する。
以降の誘導加熱コイルに対する制御方法を第２図に示す
実施例により説明する。
第２図において12は、鋼管Ｐが前段の誘導加熱コイルを
出てから次段の誘導加熱コイルに到達するまでの間の温
度変化を演算して次段の誘導加熱コイル入側における鋼
管の温度を算出する演算器である。この演算は、前述の
（７）式を用い、同式中のＴx,y,tに前段の誘導加熱コ
イル制御系の演算器４の最終出力（スイッチＳを閉にし
たときの鋼管Ｐの内外面の推定温度）を代入し、同式中
のＱx,y,tを０（零）としてΔｔ時間毎に温度を計算
し、鋼管Ｐが前段の誘導加熱コイル出側から次段の誘導
加熱コイル入側までに要する移動時間経過後の鋼管Ｐの
内外面推定温度を算出し、次段の制御系の演算器４に初
期温度として入力する。
出てから次段の誘導加熱コイルに到達するまでの間の温
度変化を演算して次段の誘導加熱コイル入側における鋼
管の温度を算出する演算器である。この演算は、前述の
（７）式を用い、同式中のＴx,y,tに前段の誘導加熱コ
イル制御系の演算器４の最終出力（スイッチＳを閉にし
たときの鋼管Ｐの内外面の推定温度）を代入し、同式中
のＱx,y,tを０（零）としてΔｔ時間毎に温度を計算
し、鋼管Ｐが前段の誘導加熱コイル出側から次段の誘導
加熱コイル入側までに要する移動時間経過後の鋼管Ｐの
内外面推定温度を算出し、次段の制御系の演算器４に初
期温度として入力する。
第２段以降の制御系における演算で、第１段の制御系に
おける演算と異なるもう１つの点は、前段の鋼管外面実
測温度にもとづく前段制御系の係数K1のフィードバック
的な修正と同時に後段の制御系の係数K1もフィードフォ
ワード的に修正し、第２段以降においては今回加熱の鋼
管Ｐに対して修正したK1を用いて推定温度の算出を行う
ことである。上記２点のほかは、各段の制御系の演算や
設定の方法は同じである。
おける演算と異なるもう１つの点は、前段の鋼管外面実
測温度にもとづく前段制御系の係数K1のフィードバック
的な修正と同時に後段の制御系の係数K1もフィードフォ
ワード的に修正し、第２段以降においては今回加熱の鋼
管Ｐに対して修正したK1を用いて推定温度の算出を行う
ことである。上記２点のほかは、各段の制御系の演算や
設定の方法は同じである。
かくして各段における誘導加熱コイルへの印加電流値が
最適に設定され、誘導加熱コイル出側の鋼管の温度は、
被加熱領域の全域にわたって目標範囲に制御される。
最適に設定され、誘導加熱コイル出側の鋼管の温度は、
被加熱領域の全域にわたって目標範囲に制御される。
（発明の効果） 以上述べたように本発明方法は、電縫鋼管溶接部の誘導
加熱にあたり、加熱開始前の誘導加熱コイルの初期電流
値を設定するための制御モデルとして被加熱領域の任意
の点の温度を算出する式を予め定めておき、この温度算
出式を用いて算出した被加熱部の管外面および管内面の
推定温度が目標温度に対して一定範囲になるまで前記推
定温度の計算を繰返して初期電流値を決定するようにし
たので、初期電流値を最適に設定することができる。さ
らに加熱中の実測温度にもとづいて前記温度算出式のな
かの係数を修正するようにしたので、次回加熱材に対す
る初期電流値および下流側の誘導加熱コイルに対する初
期電流値をより最適に設定することができる、というす
ぐれた効果がある。
加熱にあたり、加熱開始前の誘導加熱コイルの初期電流
値を設定するための制御モデルとして被加熱領域の任意
の点の温度を算出する式を予め定めておき、この温度算
出式を用いて算出した被加熱部の管外面および管内面の
推定温度が目標温度に対して一定範囲になるまで前記推
定温度の計算を繰返して初期電流値を決定するようにし
たので、初期電流値を最適に設定することができる。さ
らに加熱中の実測温度にもとづいて前記温度算出式のな
かの係数を修正するようにしたので、次回加熱材に対す
る初期電流値および下流側の誘導加熱コイルに対する初
期電流値をより最適に設定することができる、というす
ぐれた効果がある。
第１図は本発明の実施例における制御系の装置構成を示
す図、第２図は多段に配置した誘導加熱コイルに対して
本発明を適用した実施例における制御系の装置構成を示
す図、第３図は加熱中における鋼管の外面と内面の時間
的温度推移を示す図である。 1,2,3,5,7……設定器、 4,12……演算器、6,8,11……比較器、 ９……偏差制御器、10……電流制御器、 Ｓ……スイッチ、Ｐ……鋼管、 Ｈ……誘導加熱コイル、Ｄ……温度計
す図、第２図は多段に配置した誘導加熱コイルに対して
本発明を適用した実施例における制御系の装置構成を示
す図、第３図は加熱中における鋼管の外面と内面の時間
的温度推移を示す図である。 1,2,3,5,7……設定器、 4,12……演算器、6,8,11……比較器、 ９……偏差制御器、10……電流制御器、 Ｓ……スイッチ、Ｐ……鋼管、 Ｈ……誘導加熱コイル、Ｄ……温度計
Claims (1)
- 【請求項１】電縫鋼管の溶接部を誘導加熱コイルにより
加熱するにあたり、被加熱鋼管の物性値、寸法、誘導加
熱条件および誘導加熱コイル入側の被加熱鋼管の温度の
各値を用いて誘導加熱コイル出側の被加熱領域の任意の
点の温度を誘導加熱による発熱量と被加熱鋼管内部の熱
拡散との関係から算出する式を予め定めておき、加熱に
先立って誘導加熱コイルへの設定電流値を仮設定して前
記温度算出式により誘導加熱コイル出側における鋼管被
加熱部の管外面および内面の推定温度を算出し、該算出
した推定温度と目標温度との偏差が一定範囲内ならば前
記仮設定電流値を誘導加熱コイルの初期電流値として設
定し、前記温度偏差が一定範囲を超えるときは前記仮設
定電流値を修正して推定温度の算出と目標温度との偏差
の算出を該温度偏差が一定範囲内になるまで繰返してこ
のときの修正設定電流値を誘導加熱コイルの初期電流値
として設定し、加熱開始後の誘導加熱コイル出側におけ
る鋼管被加熱部の管外面温度の実測値にもとづいて前記
温度算出式のなかの係数を学習的に修正することを特徴
とする電縫鋼管溶接部の誘導加熱制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18406486A JPH0742515B2 (ja) | 1986-08-05 | 1986-08-05 | 電縫鋼管溶接部の誘導加熱制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18406486A JPH0742515B2 (ja) | 1986-08-05 | 1986-08-05 | 電縫鋼管溶接部の誘導加熱制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6338531A JPS6338531A (ja) | 1988-02-19 |
| JPH0742515B2 true JPH0742515B2 (ja) | 1995-05-10 |
Family
ID=16146742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18406486A Expired - Lifetime JPH0742515B2 (ja) | 1986-08-05 | 1986-08-05 | 電縫鋼管溶接部の誘導加熱制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0742515B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003085142A1 (fr) * | 2002-04-08 | 2003-10-16 | Jfe Steel Corporation | Dispositif et procede de traitement thermique, support pour l'enregistrement d'un programme de traitement thermique et produit en acier |
| JP2005344192A (ja) * | 2004-06-07 | 2005-12-15 | Denki Kogyo Co Ltd | 熱処理条件調整方法 |
| JP2006002191A (ja) * | 2004-06-16 | 2006-01-05 | Denki Kogyo Co Ltd | 熱処理条件調整方法 |
| JP4599250B2 (ja) * | 2005-08-10 | 2010-12-15 | 株式会社東芝 | 高周波誘導加熱時外面温度制御方法および当該制御装置 |
| JP5447750B2 (ja) * | 2006-12-14 | 2014-03-19 | 国立大学法人福井大学 | 稼動中のボールネジにおける温度分布算定方法及び当該方法に基づく変位補正方法 |
| JP5232384B2 (ja) * | 2006-12-26 | 2013-07-10 | 株式会社松浦機械製作所 | 稼動中のボールネジにおける温度分布算定方法及び当該方法に基づく変位補正方法 |
| JP5320750B2 (ja) * | 2008-01-23 | 2013-10-23 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 電縫鋼管の熱処理方法 |
-
1986
- 1986-08-05 JP JP18406486A patent/JPH0742515B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6338531A (ja) | 1988-02-19 |
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