JPS5848014B2 - 電縫鋼管用誘導加熱設備のギャップ制御装置 - Google Patents

電縫鋼管用誘導加熱設備のギャップ制御装置

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JPS5848014B2
JPS5848014B2 JP53105817A JP10581778A JPS5848014B2 JP S5848014 B2 JPS5848014 B2 JP S5848014B2 JP 53105817 A JP53105817 A JP 53105817A JP 10581778 A JP10581778 A JP 10581778A JP S5848014 B2 JPS5848014 B2 JP S5848014B2
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JP
Japan
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induction heating
gap
heating coil
steel pipe
erw steel
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豊 船生
文昭 大出
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Kawasaki Steel Corp
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  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、特に電縫鋼管の連続焼純設備に適用するに好
適な、電縫鋼管用誘導加熱設備のギャップ制御装置に関
する。
一般に、長手方向に連続的に移送される被処理物体の断
面の一部を、誘導加熱コイルにより連続的に力口熱する
誘導加熱設備に於いては、被処理物体表面と誘導加熱コ
イル間のギャップと、誘導力口熱コイル電力あるいは被
処理物体加熱量との間に相関があることが知られており
、ギャップが小さいほど加熱効率が高い。
例えば、電縫鋼管連続焼純設備は、通常、電縫鋼管製造
設備に付属して配設されており、誘導力口熱コイルが、
力口熱必要量に応じて溶接方向に1個から数個設備され
ている。
この誘導加熱コイルには、I KHz程変の電力力(7
70えられており、電縫鋼管溶接部に近接して配置する
ことにより、溶接部を加熱、焼純するものである。
このような電縫鋼管連続焼純設備に於いて、発明者等が
実験により求めたところ、下記第(1)式に示すような
関係が、加熱コイル入力電力Pと、ギャップ値Cとの間
に成立することがわかった。
ここで、Kは定数である。
この(1)式から明らかな如く、ギャップGが小さい程
、力日熱コイル入力電力Pは小さくて済み、ギャップG
を小さくすることが省エネルギーの点からも望ましいこ
とがわかる。
一方、入力電力Pを一定にした状態に於いて、ギャップ
Gと加熱温iTの関係を調べたところ、第1図に示すよ
うな関係が得られた。
図から明らかな如く、ギャップGが大きくなる程加熱温
度Tが下がり、又、ギャップGが変動すると加熱温度T
も変動することがわかる。
従って、誘導7)l]熱設備に於いて、被処理物体表面
と誘導加熱コイル間のギャップは小さく、且つ、安定状
態に維持することが望ましい。
しかし、従来、例えば、電縫鋼管焼純設備に於いて、誘
導加熱コイルと鋼管表面間のギャップは、作業員の目視
により設定され、例えば、5mm,10mmといった値
が最初に設定されるのみで、誘導加熱開始後のギャップ
を制御する手段は何ら配設されていなかった。
一方、溶接直後の鋼管は、完全な製品鋼管ではなく、ロ
ールフオーミングの調整、溶接時のアップセット量の変
化、鋼管先端、後端に於ける曲がり、力口熱による曲が
り等が存在する為、従来のように、誘導加熱コイルを一
定位置に設定した場合には、第2図に示す如く、ギャッ
プGが犬輻に変動することがわかった。
第2図から明らかな如く、ギャップ変動は、鋼管先端部
分(図面のA)及び、鋼管後端部分(図面のC)で特に
大きく、又、中間部に於いても大きく変動している。
更に、一点鎖線Bで示すような平均値の緩やかな変化も
存在することがわかる。
この、電縫鋼管先端部及び後端部に於ける大きなギャッ
プ変動は、溶接開始から数分間及び後端数分間は、造管
ミル、次のサイジングミル、いずれかに、電縫鋼管が噛
み込まれていない状態である為、シームずれ、鋼管上下
動が起こりやすいことに起因するものと思われる。
又、鋼管中央部に於ける変動は、局部力口熱による電縫
鋼管の曲がり等によるものと思われる。
従って、従来のような、最初に作業員がギャップ値をセ
ットし、以後誘導力口熱コイルの位置を固定する方法で
は、このようなギャップ値の変動に対応できず、加熱温
度Tも変動してしまう為、電縫鋼管の焼純効果が均一と
ならず、安定した品質が得られない。
又、前記した如く、ギャップ値の絶対値は小さい程加熱
コイル入力電力Pが小さくて済み、省エネルギーの点か
ら望ましいものであるが、第2図に示すような大きな変
動が存在する為、鋼管と加熱コイル間の接触事故等によ
る加熱コイルの損傷、鋼管の傷を防止するには、ギャッ
プ値Gを、一定値以下に減少させることが極めて困難で
あった。
又、電縫鋼管の連続焼純設備に於いては、長手方向の溶
接位置変化(以下シームずれと称する)が存在した場合
に於いても、溶接部分を確実に焼純する為、誘導力口熱
コイルを溶接部に連続的に追従させる装置が使用される
場合がある。
このような装置の一例を、第3図に示す。
図に於いて、10は、溶接部10αを有する電縫鋼管、
12は、該電縫鋼管10を長手方向に連続的に移送する
為のローラ、14は、溶接部10αを加熱する為の誘導
加熱コイル、16は、該誘導加熱コイル14を、回動軸
18を中心としてθ方向に回動ずる為の、ギア20、ウ
オーム22及びθ軸用パルスモータ24から成るθ軸方
向移動機構、25は、スライダ26、スクリューシャフ
ト28、べベルギャ30,32、及びY軸用パルスモー
タ34から成るY軸方向移動機構、36は、車輪38、
レール40、推進軸42及びX軸用パルスモータ44か
ら成るX軸方向移動機構、46は、急速昇降用油圧シリ
ンダ、48は、リミットスイッチである。
このようなシームずれ追従装置に於いて、溶接部10α
が、基準位置からずれた場合には、前記θ軸方向移動機
構16、Y軸方向移動機構25、X軸方向移動機構36
が適宜動作して、溶接部10αが、誘導力ロ熱コイル1
4と正しく対向した位置になるように移動される。
即ち、シーム追従に於いて、管ねじれによるシームずれ
が存在した場合、そのシームずれは管表面上を移動する
ものと見なし、誘導加熱コイル14のX軸、Y軸、θ軸
おのおのずれ量と、管径に応じて、移動量を決定し、円
弧上を追従する。
この追従量は、ずれに換算して、±50mm程度である
このような、シームずれ追従装置を使用することにより
、溶接部がねじれた場合に於いても、溶接部とコイルの
相対的関係を一定に保つことができるはずであるが、一
般に、鋼管がフオーミング状態では真円ではなく、次工
程のサイジングミルを通して真円に矯正されるものであ
る為、従来の円弧追従のみのシーム追従装置に於いては
、シーム位置が変動した場合に於ける、電縫鋼管10の
真円からのずれによって生じるギャップ変動は制御する
ことはできなかった。
本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなされたもの
で、ギャップを安定状態に維持でき、従って、ギャップ
を小さくすることが可能な電縫鋼管用誘導加熱設備のギ
ャップ制御装置を提供することを目白勺とする。
本発明は、長手方向に連続的に移送される電縫鋼管断同
一部を、誘導加熱コイルにより連続的に加熱する誘導加
熱設備のギャップ制御装置に於いて、予め、電縫鋼管表
面と誘導カロ熱コイル間のギャップ所望値を設定するギ
ャップ設定器と、誘導力口熱コイルに固定され、電縫鋼
管表面と誘導加熱コイル間のギャップを実測するギャッ
プ測定器と、電縫鋼管表同局方向に、及び該表面と垂直
方向に前記誘導力日熱コイルを移動する誘導加熱コイル
移動手段と、を備え、ギャップの設定値と実測値を比較
し、誘導加熱コイル移動手段を駆動して、両者が一致す
るようにして、前記目的を達威したものである。
以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する
本実施例は、第4図及び第5図に示す如く、従来と同様
の誘導力日熱設備に於いて、更に予め、電縫鋼管10表
面と誘導加熱コイル14間のギャップ所望値を設定する
ギャップ設定器50と、誘導力日熱コイル14と一体に
固定され、電縫鋼管10表面と誘導加熱コイル14間の
ギャップDを、該ギャップ測定器52と電縫鋼管10表
面間の距離Eから求めるギャップ測定器52と、誘導カ
ロ熱コイル14を、Y軸方向に移動する、スライダ54
、スクリューシャフト56、駆動用パルスモータ58か
ら成る誘導加熱コイル移動手段60と、該誘導加熱コイ
ル移動千段60の駆動用パルスモーク58を制御する駆
動回路62と、ギャップの測定値と実測値を比較し、誘
導加熱コイル移動千段60を駆動して、両者が一致する
ようにする制御回路64と、を備えたものである。
図に於いて、66は、ケーシング68内に収納された誘
導力日熱コイル14用マッチングトランス及びコンデン
サ、70はベースである。
前記ギャップ測デ器52は、例えば、第6図に示す如く
、電縫鋼管10表面に光束80を照射する投光器82と
、電縫鋼管10表崩からの反射光84を捉える受光器8
6とから或り、投光器82を、第6図に示すように受光
器86の受光ライン上を走査した場合、遮蔽物である電
縫鋼管10等などがあると光束80が反射されて受光器
86に入射することを利用して、ギャップGを求めるよ
うにしたものである。
即ち、受光器86に反射光が入射した場合の投光器82
と受光器の距離をα、角度をθとすると、ギャップGは
次式より求められる。
ここで、αは固定位置で、θが投光器82の走査位置で
あるから、走査機構のモータ等の回転位置から、容易に
ギャップGを求めることができる。
尚、このギャップ測定器52の構戒は、電縫鋼管10表
節に光を照射し、その反射光を捉える前記のような光学
方式に限定されず、Oから20mvt程度の距離を精度
良く到定できる他の装置、例えば、渦流方式で電縫鋼管
表面との距離変化により検出コイルのインピーダンス変
化を取り出して測定する方法等を用いることも可能であ
る。
以下動作を説明する。
まず電縫鋼管10の先端部が誘導力日熱コイル14の位
置に到達する際には、電縫鋼管先端部分での未溶接部分
と誘導加熱コイル14の衝突防止、造管中のミル停止に
よる過熱を防止する為、誘導加熱コイル14は、誘導力
日熱コイル移動千段60とは独立して設けられた急速昇
降用油圧シリンダ46(第3図参照)により、上方向に
急速に上昇される。
この急速昇降用油圧シリンダ46は、上下方向のみ誘導
加熱コイル14を移動させるもので、下降限で加熱状態
になる。
勿論、この急速昇降用シリンダ46をエアシリンダとす
ることも可能である。
電縫鋼管10の先端部が誘導加熱コイル14を通過した
場合には、急速昇降用油圧シリンダ46により、誘導力
日熱コイル14が下降限位置とされ、リミットスイッチ
48(第3図参照)がオンとなって、誘導加熱が開始さ
れる。
この時同時に、ギャップ測定器52により、電縫鋼管1
0表面の溶接部10αと誘導加熱コイル14間のギャッ
プが測定され、この実測値が予めギャップ設定器50に
より設定された設定値と等しくなるように、制御回路6
4、,駆動回路62により誘導加熱コイル移動手段60
の駆動用パルスモータ58が1駆動され、スライダ54
がスクリューシャフト56上を摺動して、ギャップが設
定値となるように移動される。
即ち、制御回路64に於いて、実測値と測定値が比較さ
れ、実測値の方が犬であれば、誘導加熱コイル14を下
げる方向に,駆動用パルスモーク58が回転され、逆に
、ギャップ設定器50において設定された設定値の方が
犬であれば、駆動用パルスモーク58は誘導力口熱コイ
ル14を上げる方向に回転される。
尚、前記のようなギャップ制御動作は、従来の、シーム
ずれ追従の為の円弧上動作と同時に行なわれるものであ
り、従って、シームずれに伴うギャップずれも補正可能
である。
電縫鋼管後端部分が誘導加熱コイル14に到達すると、
誘導加熱コイル14と電縫鋼管10後端部分の衝突を防
止する為、再び、急速昇降用油圧シリンダ46により、
誘導加熱コイル14を急上昇し、誘導加熱コイル14は
待機状態に戻される。
前記実施例を用いて、ギャップ制御を行なった場合のギ
ャップ変動状態を第7図に示す。
図から明らかな如く、電縫鋼管先端及び後端に於ける変
動が急激である為完全には解消していないが、その中間
部分に於ける周期的変動と、平均値のゆるやかな変動は
、共に解消されていることがわかる。
尚前記実施例に於いては、誘導加熱コイル移動手段が、
シームずれ追従装置のY軸方向移動機構と別に設けられ
ていたが、両者を兼用することも可能である。
尚前記実施例は、本発明を、電縫鋼管の連続焼純設備に
適用したものであるが、本発明の適用範囲はこれに限定
されず、その他の電縫鋼管用誘導加熱設備にも同様に適
用できることは明らかである。
以上説明した通り、本発明は、長手方向に連続的に移送
される電縫鋼管の断面一部を、誘導力口熱コイルにより
連続的に加熱する誘導力n熱設備のギャップ制御装置に
於いて、予め、電縫鋼管表面と誘導力日熱コイル間のギ
ャップ所望値を設定するギャップ設定器と、誘導加熱コ
イルに固定され、電縫鋼管表面と誘導力目熱コイル間の
ギャップを実測するギャップ測定器と、電縫鋼管表面周
方向に、及び該表面と垂直方向に前記誘導加熱コイルを
移動する誘動加熱コイル移動手段と、を備え、ギャップ
の設定値と実測値を比較し、誘導加熱コイル移動手段を
7駆動して、両考が一致するようにしたので、ギャップ
の変動を殆んど解消することが可能であり、誘導加熱コ
イル入力電力を一定とじた場合に於いても、力口熱温度
が安定し、電縫鋼管を安定して加熱処理できる。
従って、電縫鋼管の品質も向上する。
又、接触事故を起こすことなく、ギャップを小さくする
ことができるので、力l熱効率が向上し、誘導加熱コイ
ル入力電力を小とすることができる為、エネルギーを大
幅に節約できる等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、誘導加熱設備に於ける、ギャップと力0熱温
度の関係を示す線図、第2図は、従来の電縫鋼管の連続
焼純設備に於けるギャップ変動状態の一例を示す線図、
第3図は、従来の電縫鋼管の連続焼純設備に於けるシー
ムずれ追従装置を示す略線図、第4図は、本発明に係る
誘導加熱設備のギャップ制御装置が採用された電縫鋼管
の連続焼純設備の一部を示す正面図、第5図は、同じく
側面図、第6図は、前記実施例に於けるギャップ測定器
の一例を示す略線図、第7図は、同じく前記実施例に於
ける、ギャップ変動状態の一例を示す線図である。 10・・・・・・電縫鋼管、10α・・・・・・溶接部
、14・・・・・・誘導力日熱コイル、50・・・・・
・ギャップ設定器、52・・・・・・ギャップ測定器、
54・・・・・・スライダ、56・・・・・・スクリュ
ーシャフト、58・・・・・・駆動用パルセモータ、6
0・・・・・・誘導加熱コイル移動手段、62・・・・
・・駆動回路、64・・・・・・制御回路、68・・・
・・・ケーシング、70・・・・・・ベース。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 長手方向に連続的に移送される電縫鋼管の断面一部
    を、誘導力日熱コイルにより、連続的に加熱する誘導加
    熱設備に於いて、予め、電縫鋼管表面と誘導加熱コイル
    間のギャップ所望値を設定するギャップ設定器と、誘導
    加熱コイルに固定され完縫鋼管表面と誘導加熱コイル間
    のギャップを実測するギャップ測定器と、電縫鋼管表面
    周方向に、及び該表面と垂直方向に前記誘導加熱コイル
    を移動する誘導加熱コイル移動手段と、を備え、ギャッ
    プの設定値と実測値を比較し、誘導力口熱コイル移動手
    段を駆動して、両者が一致するようにしたことを特徴と
    する電縫鋼管用誘導加熱設備のギャップ制御装置。
JP53105817A 1978-08-30 1978-08-30 電縫鋼管用誘導加熱設備のギャップ制御装置 Expired JPS5848014B2 (ja)

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