JPH0759722B2 - 先にガス加熱されたスラブの後続の誘導加熱時の誘導加熱制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜発明の目的＞ 産業上の利用分野 本発明は、先にガス加熱されたスラブの後続の誘導加熱
時の誘導加熱制御方法に係り、詳しくは、先に、ガス加
熱炉でガス加熱されたスラブを、後続の誘導加熱炉によ
り、一層高温で誘導加熱する際に、この誘導加熱中のス
ラブに先行してすでに誘導加熱された先行スラブについ
て求めた幅方向温度分布や、誘導中のスラブの後に続い
て誘導加熱される予定の後続スラブについて求めた幅方
向温度分布を考慮して、誘導加熱中のスラブの誘導加熱
条件を巾方向にブロック分けして制御し、正確かつ安定
して誘導加熱を制御する方法に係る。

従来の技術 スラブ等を誘導加熱する場合、通常、加熱過程において
複数回投入電力を変化させる方法がとられている。

又、コイルをいくつかのブロックに分割し、そのブロッ
ク毎に投入電力を変えて、スラブ巾方向の温度分布を均
一にしようとする方法もとられている。

この方法を自動化するため、加熱前にスラブ寸法などの
スラブに関する情報を計算機に与え、計算機がこの情報
に基づいて加熱時間、投入電力、所要コンデンサ量等の
加熱に必要な各機器の設定条件を算出し、計算結果に基
づいて自動設定を行なった後、電源の開閉及び調整を指
令して被加熱材を所定の温度まで加熱する方法が提案さ
れている（特開昭49−64938号公報）。

しかしながら、この方法はスラブの巾方向に投入電力を
変化させるというもので、スラブの温度制御方法を本質
的に改善するものとは云えない。

また、投入電力については開ループであり、学習機能等
の修正ロジックが入っていないのも問題である。

スラブを誘導加熱後、熱間圧延するプロセスにおいて
は、その加熱方法が鋼帯コイルの品質、圧延の容易さを
左右する場合が多い。

従来の誘導加熱炉では、加熱コイルの各ブロック毎に温
度センサを設け、スラブの巾方向の温度分布を均一にし
ようとする方法が採用されている。

しかし、この方法ではスラブが加熱中にスケールが浮上
し真の温度が測定できず、温度センサの機能が発揮でき
ず、十分な温度制御が不可能である。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、これらの問題点を解決することを目的とし、
具体的には、誘導加熱炉において、スラブを巾方向にブ
ロック分けして巾方向のブロック毎に誘導加熱すると共
に、誘導加熱中のスラブについて各ブロック毎に巾方向
温度分布を測定して誘導加熱の条件を制御する際に、こ
の誘導加熱中のスラブの巾方向温度分布を正確に検出す
るために、すでに先行して誘導加熱され、誘導加熱炉か
ら仕上げ圧延機に送られている途中にある先行のスラブ
について巾方向温度分布を測定し考慮し、または、誘導
加熱炉に送られる途中にある後続のスラブについて巾方
向温度分布を測定して考慮する。

＜発明の構成＞ 問題点を解決するための手段ならびにその作用 すなわち、本発明方法は、ガス加熱炉で加熱されたスラ
ブを順次に誘導加熱炉に送り、この誘導加熱炉におい
て、スラブを巾方向にブロック分けして誘導加熱すると
ともに、このブロック毎に誘導加熱中のスラブの巾方向
温度分布を求め、この巾方向温度分布にもとずいて各ブ
ロック毎の投入電力量を調整しながら、スラブの誘導加
熱を制御する際に、誘導加熱炉で誘導加熱中のスラブの
後に続いて、しかも、ガス加熱炉から誘導加熱炉に送ら
れる途中にある後続スラブについて、巾方向温度分布を
求め、この後続スラブの巾方向温度分布を考慮して誘導
加熱中のスラブへの各ブロック毎の投入電力を調整する
か、または、先立ってすでに誘導加熱され、しかも、誘
導加熱炉から仕上げ圧延機に送られる途中の先行スラブ
について、巾方向温度分布を求め、この先行スラブの巾
方向温度分布を考慮して、誘導加熱炉中のスラブへの各
ブロック毎の投入電力量を調整することを特徴とする。

そこで、これら手段たる構成ならびにその作用について
図面により具体的に説明すると、次の通りである。

なお、第１図は本発明方法によってガス加熱などの加熱
と誘導加熱の併用でスラブを加熱する際のこの誘導加熱
の制御時の一例を示すフローシートである。

第２図は第１図で示す制御時に使用する誘導加熱炉の一
例の説明図である。

第３図は誘導加熱炉の温度制御態様の一例を示すフロー
シートである。

第４図は仕上げ圧延機出側におけるスラブ巾方向の温度
分布を示すグラフである。

まず、本発明法においては、大型材のスラブを対象と
し、大型材である故に、はじめにガス加熱炉などによっ
てスラブを所定温度まで加熱し、そのスラブを更に高い
温度まで誘導加熱し、その後に、熱間圧延する。このガ
ス加熱炉などの加熱とその後の誘導加熱とによるスラブ
の加熱プロセスにおいて、誘導加熱において温度を精度
よく制御し、とくに、ガス加熱時のスラブの加熱温度む
らを修正しかつ更に高精度に昇温する。

ここで用いる誘導加熱設備は、第２図に示す如くスラブ
巾方向（Ａ方向）にわたり複数個（第２図では３個の場
合を示してある。）にわたって分け、これら巾方向ブロ
ックに対応して加熱コイルをブロック分けし、巾方向に
わたって各ブロック毎に誘導加熱されている。

誘導加熱炉内において、スラブ２に対し、誘導加熱設備
の各ブロック１毎に、例えば、３つの投入電力設備７、
８ならびに９を設けて、個別的に誘導加熱する。一方、
各ブロック１毎に平均温度分布を測定し、第１図に示す
通り、この平均温度分布に基づいて、投入電力や時間設
定条件を調整して、誘導加熱中のスラブの巾方向の温度
を調整し、このようにして、スラブを誘導加熱炉で更に
一層高温に昇温する。

なお、ブロック１毎に平均温度を測定する場合には、ブ
ロック１毎にスラブ巾（第２図でＡ方向）のほか、長さ
方向（第２図でＢ方向）に数箇所の温度センサ（例えば
放射温度計など）をセットし、これにより温度を測温す
る。

この場合、各ブロック毎に測定される平均温度をベース
として、誘導加熱炉で加熱昇温すべき設定温度を求め、
各ブロック毎に、投入電力や時間設定条件をする（第３
図参照）。

このように各ブロック１毎に分けて誘導加熱炉において
温度センサによって測温する場合には、スラブが誘導加
熱中であるため、スラブの表面にスケールが発生し、こ
のスケールにより、各ブロック毎の測温がかなり外乱を
受ける。このため、測温値にかなりバラツキを生じ、と
くに、誘導加熱中にブロック毎に測温する場合は、モニ
ター程度の役割りしか果さない。

そこで、本発明方法においては、このように誘導加熱時
に温度センサによって測温し、この測温値を制御因子と
するときに、誘導加熱中のスラブのほかに、その前後、
つまり先行のスラブや後続のスラブを考慮して、誘導加
熱中のスラブの加熱条件を制御する。

第１図に示すように、誘導加熱炉で先行してすでに加熱
されている先行スラブは誘導加熱炉から抽出されて仕上
げ圧延機に入れるまでの間にある。すなわち、仕上げ圧
延機の入側までの間で任意の地点において先行スラブの
巾方向の温度を測定して温度分布を求め、この測定値を
誘導加熱中のスラブの誘導加熱の制御因子として用い
る。

すなわち、誘導加熱炉から抽出されて仕上げ圧延機の入
側までの先行スラブの巾方向温度を測定し、この温度セ
ンサからの情報に基づいて、誘導加熱中のスラブ巾方向
の温度補正量（△xi℃）を制御用計算機で計算する。こ
の補正量を、誘導加熱中のスラブに対する各ブロック１
毎の投入電力制御時にフィードバックさせる。このフィ
ードバック機能は、制御計算機を持つよう構成する。

このようにすでに誘導加熱された先行スラブについても
測温し、この値まで考慮して、誘導加熱炉において誘導
加熱中のスラブの加熱昇温を制御すると、誘導加熱中の
測温におけるスケールによる影響を防ぐことができ、圧
延時の曲り等のトラブルも未然に防ぎ、誘導加熱中のス
ラブを誘導加熱炉で均一に昇温できる。

本発明方法は、誘導加熱中のスラブの巾方向の温度分布
を測定し、その加熱条件を制御する場合に、すでに誘導
加熱されて誘導加熱炉から抽出されて圧延機に送られて
いる先行スラブの巾方向温度を考慮するほかに、ガス炉
から誘導加熱炉に向けて送られる途中で誘導加熱炉でま
だ加熱されていない後続のスラブ巾方向の温度分布を測
定し、この温度分布をも考慮して、誘導加熱炉内で誘導
加熱中のスラブの温度を制御する。

まず、誘導加熱炉で加熱中のスラブは、第３図のフロー
シートの通り、スラブ巾方向の温度分布を個別的に測定
し、これを考慮して各コイルブロックの投入電力などを
制御する。このように制御するに当って、第１図に示す
ように、誘導加熱炉装入前の後続のスラブの巾方向の温
度を測定し、この温度分布を補正値（△yi℃）として、
また、すでに誘導加熱された先行のスラブの巾方向温度
分布（△xi℃）を測定し、これを補正値として、所謂フ
ィードフォワード機能を持つ制御計算機によって、追加
する。

このように誘導加熱炉を制御すると、誘導加熱中スラブ
のほかにその前後の先行又は後続のスラブの巾方向の温
度分布を測定し、これを配慮して、誘導加熱炉における
誘導加熱条件を制御する。

このため、ガス加熱炉などで予め加熱されている条件
や、圧延機に装入されるときの条件までを配慮して誘導
加熱炉を制御でき、スラブは更に高温までスラブ全体に
わたって均一な温度まで昇温できる。

実 施 例 以下、実施例について説明する。

実施例1. 熱間圧延用スラブ（スラブサイズ:250mm厚×1000mm幅×
10000mm長さ）をガス加熱炉で平均温度1180℃まで加熱
した。第１図に示すように、誘導加熱炉において、計算
機を用いて、誘導加熱中のスラブについて、前後の先行
又は後続のスラブを考慮して、加熱条件を制御した。

なお、誘導加熱炉においては、第３図に示す如く、スラ
ブの各ブロック毎のスラブ巾方向温度分布を求め、この
温度分布により昇温を制御した。この制御に当って、計
算制御機の２つの機能のうちのフィードバック機能を用
いて、誘導加熱炉から送られて仕上げ圧延機の入側に達
するまでの間で、スラブ巾方向の温度分布を求め、この
温度分布を求め、この温度分布を誘導加熱炉における加
熱条件の制御に配慮した。

このように、誘導加熱炉において、平均温度1350℃まで
を目標として、そこまで加熱し、その後、仕上げ圧延機
に送って、熱間圧延を行なった。

比較のために、計算制御機の機能を用いることなく、誘
導加熱炉で温度センサでスラブ巾方向温度を各ブロック
毎に測温して温度制御して平均温度1350℃を目標として
昇温した。

この２つの場合について、仕上げ圧延機の出側に設置し
ているスラブ巾方向の温度センサにより記録した。その
結果を一般的に示すと、第４図に示す通りであった。

何れの場合にも、スラブ巾方向に温度勾配を生じている
ことが分った。

しかし、100コイルの実績であると、（ａ−ｂ）＝ｃ
［℃］の値は、本発明の場合は、平均＝−５℃、標準
偏差σ＝10℃であった。

これに対し、比較例の場合は、平均＝−10℃、標準偏
差σ＝15℃であった。

これによれば明らかに、本発明方法によって誘導加熱炉
の後におけるスラブ巾方向の温度分布を考慮すると、そ
の効果があったことが分る。

実施例2. 熱間圧延用スラブ（スラブサイズ:300mm厚×1100mm幅×
10000mm長さ）をガス加熱炉で平均温度1150℃まで加熱
した後、第１図に示すように、制御計算機のフィードバ
ック機能（実施例１で行なったように、誘導加熱炉です
でに誘導加熱された先行スラブについての巾方向の温度
分布を考慮する機能）のほかに、次のフィードフォワー
ド機能を使用して、誘導加熱を制御した。

なお、フォワード機能により誘導加熱炉の装入前、つま
りガス加熱炉によって加熱されて送られる途中の後続ス
ラブの巾方向の温度分布を考慮し、誘導加熱炉で平均温
度1350℃までを目標として加熱してから、実施例１と同
様に、仕上げ圧延機で、熱間圧延を行なった。

このときには、誘導加熱炉に装入される前の後続スラブ
の巾方向温度分布△yi＝15℃であり、誘導加熱炉から抽
出されて仕上げ圧延機に送られる途中のスラブの巾方向
温度分布△xi＝30℃であった。

その結果、先行スラブのフィードバック、後続スラブの
フィードフォワード機能を入れる前には、第５図（Ａ）
に示す通りであったが、これを実施した後は第５図
（Ｂ）に示す通りであった。

これを対比すると、約20℃程度改善され、平均＝−３
℃、標準偏差σ＝７℃であった。

＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明方法は、ガス加熱炉や誘導
加熱炉の併用によるスラブの加熱方法であって、誘導加
熱中のスラブについて巾方向の温度分布を誘導加熱を制
御するときに、誘導中のスラブの前後の誘導加熱炉の装
入の後続スラブや、抽出後の先行スラブについての巾方
向温度分布を配慮し、この上で、誘導加熱炉の巾方向の
ブロック毎の投入電力を制御して誘導加熱を制御する方
法である。

本発明方法によると、誘導加熱炉でスラブを巾方向にブ
ロック分けして巾方向の温度分布を測定すると共に、加
熱条件を制御するにも拘らず、誘導加熱炉において、ス
ラブのスケールによる影響をうけることなく、正確に温
度分布が測定できる。

また、このように均一にかつ前後に合わせて誘導加熱さ
れるため、スラブの圧延時の曲り等のトラブルを防止で
き、また、巾方向の温度勾配およびそのバラツキを最小
限におさえることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法によって、誘導加熱を制御したとき
の一例を示すフローシート、第２図は誘導加熱炉でスラ
ブ幅方向をブロック別に誘導加熱する例の説明図、第３
図は誘導加熱炉での制御態様のフローシート、第４図は
仕上げ圧延機出側におけるスラブ巾方向の温度分布を示
すグラフ、第５図（Ａ）ならびに（Ｂ）は比較例で加熱
した場合と本発明法で加熱した場合のスラブ巾方向温度
分布を示すグラフである。 符号１……加熱コイル（ブロック分割） ２……スラブ ３……温度センサ ４……誘導加熱炉に向けて送られて装入される前の後続
スラブ ５……仕上げ圧延機 ６……仕上げ圧延機に入る前までの先行スラブ ７、８、９……スラブ幅方向に分けられたブロック別の
供給電力設備

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガス加熱炉で加熱されたスラブを順次を誘
   導加熱炉に送り、この誘導加熱炉において、スラブを巾
   方向にブロック分けして誘導加熱するとともに、このブ
   ロック毎に誘導加熱中のスラブの巾方向温度分布を求
   め、この巾方向温度分布にもとずいて各ブロック毎の投
   入電力量を調整しながら、スラブの誘導加熱を制御する
   際に、 誘導加熱炉で誘導加熱中のスラブの後に続いて、しか
   も、ガス加熱炉から誘導加熱炉に送られる途中にある後
   続スラブについて、巾方向温度分布を求め、この後続ス
   ラブの巾方向温度分布を考慮して誘導加熱中のスラブへ
   の各ブロック毎の投入電力を調整するか、または、先立
   ってすでに誘導加熱され、しかも、誘導加熱炉から仕上
   げ圧延機に送られる途中の先行スラブについて、巾方向
   温度分布を求め、この先行スラブの巾方向温度分布を考
   慮して、誘導加熱炉中のスラブへの各ブロック毎の投入
   電力量を調整することを特徴とする先にガス加熱された
   スラブの後続の誘導加熱時の誘導加熱制御方法。