JPWO2019181653A1 - 金属帯板の誘導加熱方法およびその誘導加熱設備 - Google Patents
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Abstract
Description
上記の構成では、金属帯板の幅方向中心線の搬送ライン幅方向中心線からの変位量を時間的かつ空間的に外挿することによって、その変位量を検出する位置が誘導加熱装置の下流側である場合と上流側である場合との両方で同様に誘導加熱装置の幅方向中心線の推定変位量を算出することができる。従って、変位量を検出するための装置を誘導加熱装置の上流側および下流側のどちらに配置してもよく、その点で装置配置への制約が最小化される。また、誘導加熱装置の位置での推定変位量を用いることで、誘導加熱装置と金属帯板との位置関係を高い精度で制御することができる。
この場合、上記の金属帯板の誘導加熱方法は、第1の時刻よりも後の第2の時刻における変位量を、第1の時刻における変位量に基づいて算出された推定変位量と比較した結果に基づいて関数を更新するステップをさらに含んでもよい。
また、この場合、上記の金属帯板の誘導加熱方法は、関数の傾向に応じて金属帯板に幅方向の変位を抑制するための外力を与えるステップをさらに含んでもよい。
この場合、推定変位量算出部は、さらに、第1の時刻よりも後の第2の時刻における変位量を、第1の時刻における変位量に基づいて算出された推定変位量と比較した結果に基づいて関数を更新してもよい。
また、この場合、上記の金属帯板の誘導加熱設備は、関数の傾向に応じて金属帯板に幅方向の変位を抑制するための外力を与える外力付与部をさらに含んでもよい。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る誘導加熱設備10の概略的な構成を側面図で示す図である。図1に示されるように、誘導加熱設備10は、誘導加熱装置11と、制御装置12とを含む。誘導加熱装置11は、連続的に搬送される鋼帯Sを加熱するTF方式の誘導加熱装置であり、鋼帯Sの搬送ライン上の位置P1に配置される。なお、鋼帯Sは、本実施形態における金属帯板の例である。制御装置12は、センサの一例としての温度スキャナ121と、演算装置122とを含む。温度スキャナ121は、位置P1とは搬送方向において異なる位置である、鋼帯Sの搬送ライン上の位置P2に配置される。以下の説明では、鋼帯Sの搬送ライン上で、鋼帯Sが搬送されて流れる方向に従って、上流側および下流側を定義する。この定義によれば、鋼帯Sの搬送ライン上で、温度スキャナ121の位置P2は、誘導加熱装置11の位置P1よりも下流側にあってもよい。
、誘導加熱装置11からの振動、磁場等の影響によるノイズが低減される。これにより、温度スキャナ121の検出精度がより向上される。ここで、温度スキャナ121と誘導加熱装置11との間の距離は、後述する第2の位置P2での変位量の推定に影響が出ない程度の距離であればよく、特に限定されない。
図6は、上記で説明した本発明の第1の実施形態に係る誘導加熱方法の工程の例を示すフローチャートである。図6に示す例によれば、まず、検出部により第2の位置P2における鋼帯Sの変位量Δx1が検出される(ステップS11)。具体的には、温度スキャナ121により鋼帯Sの幅方向端部の位置が検出され、演算装置122は、搬送速度vと第1の位置P1と第2の位置P2との間の距離dとに基づいて、鋼帯Sの変位量Δxを算出する。次に、推定変位量算出部としての演算装置122により、近似関数f(t)と搬送速度vと第1の位置P1と第2の位置P2との間の距離dと変位量Δxとに基づいて時間的かつ空間的に変位量が外挿され、第1の位置P1における推定変位量Δx2が算出される(ステップS12)。このとき、近似関数f(t)は、変位量Δxの時系列変化を表す関数である。続いて、第1の位置P1における推定変位量Δx2に基づいて、誘導加熱装置11と鋼帯Sとの相対的な位置関係が制御される(ステップS13)。具体的には、例えば、相対位置制御部としての演算装置122から送信された制御信号に基づいて、アクチュエータ112Aが、誘導加熱装置11を、所定の位置まで移動させる。
図7Aおよび図7Bは、上記で説明した本発明の第1の実施形態に係る誘導加熱方法の工程の具体例を示すフローチャートである。図7Aに示された例では、まず、誘導加熱設備10の初期設定が実施される(ステップS101)。初期設定において、誘導加熱装置11では、鋼帯Sの幅に合わせて電磁遮蔽板112が初期配置される。また、制御装置12では、演算装置122に第1の位置P1と第2の位置P2との間の距離d等の値が初期設定される。距離dとして、例えば、電磁遮蔽板112と温度スキャナ121との搬送方向の距離が設定されてもよい。その後、ロールなどの搬送装置(図1では省略されている)によって鋼帯Sの搬送が開始されるとともに、誘導コイル111に高周波電流が供給され、鋼帯Sの誘導加熱が開始される(ステップS102)。
図8は、上記で図2に示した例の変形例として、誘導加熱装置11の全体を鋼帯Sの幅方向に移動させる例を示す図である。図8に示された例において、誘導加熱設備10Aは、図中に矢印で示す鋼帯Sの幅方向に誘導加熱装置11を移動させるアクチュエータ113Aを含む。アクチュエータ113Aは、図1に示された制御装置12に含まれる演算装置122に接続され、演算装置122が送信する制御信号に従って誘導加熱装置11を移動させる。図2等を参照して説明したように、誘導加熱装置11には、鋼帯Sの幅方向中心線Scが搬送ラインの幅方向中心線Lcに一致しているときに鋼帯Sの幅方向端部から適切な幅だけを覆うように電磁遮蔽板112が配置されている。鋼帯Sの蛇行によって幅方向中心線Scが搬送ラインの幅方向中心線Lcからずれた場合であっても、図8に示すように誘導加熱装置11の幅方向中心線Fcが鋼帯Sの幅方向中心線Scに近づく、または一致するようにアクチュエータ113Aを用いて誘導加熱装置11を移動させれば、電磁遮蔽板112の鋼帯Sに対する正しい位置を維持し、過加熱や不十分な加熱を防止することができる。
図9は、本発明の第2の実施形態に係る誘導加熱設備における分割した磁性体コア212を設けた誘導加熱装置および温度スキャナの配置例を示す図である。なお、図9に示した誘導加熱装置21の構成以外について、本実施形態の構成は、上記で図1などを参照して説明した第1の実施形態と同様であるため、重複した説明は省略する。また、本実施形態の誘導加熱工程は、推定変位量に基づく移動の制御(図6におけるステップS13、図7BにおけるステップS112)の対象が磁性体コア212である点以外について、図6、または図7Aおよび図7Bに示した第1の実施形態と同様であるため、説明は省略する。
図10は、本発明の第3の実施形態に係る誘導加熱設備の概略的な構成を示す図である。なお、図10に示した誘導加熱設備30の構成で第1の実施形態と共通の符号で示された要素、および後述するフローチャートで第1の実施形態と共通の符号で示された工程については、上記で説明した第1の実施形態と同様であるため、重複した説明は省略する。
11、21 誘導加熱装置
12、32 制御装置
33 ステアリング機構
111 誘導コイル
112 電磁遮蔽板
113、213、332 アクチュエータ
121 温度スキャナ
122、322 演算装置
212 磁性体コア
331 ステアリングロール
Claims (16)
- 連続的に搬送される金属帯板を、搬送ライン上の第1の位置に配置された誘導加熱装置を用いて加熱する、金属帯板の誘導加熱方法であって、
前記搬送ライン上で前記第1の位置とは異なる第2の位置における前記金属帯板の幅方向中心線の所定の基準線からの変位量を検出するステップ、
前記変位量の時系列変化を表す関数に基づいて、前記変位量を時間的かつ空間的に外挿することによって前記第1の位置における前記金属帯板の幅方向中心線の推定変位量を算出するステップ、および
前記推定変位量に基づいて、前記金属帯板の幅方向における前記誘導加熱装置と前記金属帯板との相対的な位置関係を制御するステップ
を含む、金属帯板の誘導加熱方法。 - 前記第2の位置は、前記第1の位置の下流側に位置する、請求項1に記載の金属帯板の誘導加熱方法。
- 前記第2の位置は、前記第1の位置の上流側に位置する、請求項1に記載の金属帯板の誘導加熱方法。
- 前記変位量を検出するステップは、
前記第2の位置において前記金属帯板の幅方向の少なくとも一方の端部を含む範囲で温度分布を測定するステップ、および
前記温度分布に温度急落部として現れる前記金属帯板の幅方向端部の位置を前記変位量に変換するステップ
を含む、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の金属帯板の誘導加熱方法。 - 前記推定変位量を算出するステップは、
前記変位量の時系列変化を前記関数に変換するステップ、ならびに
前記金属帯板の搬送速度、前記第1の位置と前記第2の位置との間の距離、前記関数、および第1の時刻における前記変位量に基づいて、前記第1の時刻における前記推定変位量を算出するステップ
を含む、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の金属帯板の誘導加熱方法。 - 前記第1の時刻よりも後の第2の時刻における前記変位量を、前記第1の時刻における前記変位量に基づいて算出された前記推定変位量と比較した結果に基づいて前記関数を更新するステップをさらに含む、請求項5に記載の金属帯板の誘導加熱方法。
- 前記関数の傾向に応じて前記金属帯板に幅方向の変位を抑制するための外力を与えるステップをさらに含む、請求項5または請求項6に記載の金属帯板の誘導加熱方法。
- 前記相対的な位置関係を制御するステップは、
前記誘導加熱装置および/またはその一部分を前記金属帯板の幅方向に移動させるステップ
を含む、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の金属帯板の誘導加熱方法。 - 連続的に搬送される金属帯板の搬送ライン上の第1の位置に配置された誘導加熱装置を含む、金属帯板の誘導加熱設備であって、
前記搬送ライン上で前記第1の位置とは異なる第2の位置における前記金属帯板の幅方向中心線の所定の基準線からの変位量を検出する検出部、
前記変位量の時系列変化を表す関数に基づいて、前記変位量を時間的かつ空間的に外挿することによって前記第1の位置における前記金属帯板の幅方向中心線の推定変位量を算出する推定変位量算出部、および
前記推定変位量に基づいて、前記金属帯板の幅方向における前記誘導加熱装置と前記金属帯板との相対的な位置関係を制御する相対位置制御部
を備える、金属帯板の誘導加熱設備。 - 前記第2の位置は、前記第1の位置の下流側に位置する、請求項9に記載の金属帯板の誘導加熱設備。
- 前記第2の位置は、前記第1の位置の上流側に位置する、請求項9に記載の金属帯板の誘導加熱設備。
- 前記検出部は、
前記第2の位置において前記金属帯板の幅方向の少なくとも一方の端部を含む範囲で温度分布を測定し、
前記温度分布に温度急落部として現れる前記金属帯板の幅方向端部の位置を前記変位量に変換する、
請求項9から請求項11のいずれか1項に記載の金属帯板の誘導加熱設備。 - 前記推定変位量算出部は、
前記変位量の時系列変化を関数に変換し、ならびに
前記金属帯板の搬送速度、前記第1の位置と前記第2の位置との間の距離、前記関数、および第1の時刻における前記変位量に基づいて、前記第1の時刻における前記推定変位量を算出する、
請求項9から請求項12のいずれか1項に記載の金属帯板の誘導加熱設備。 - 前記推定変位量算出部は、さらに、前記第1の時刻よりも後の第2の時刻における前記変位量を、前記第1の時刻における前記変位量に基づいて算出された前記推定変位量と比較した結果に基づいて前記関数を更新する、請求項13に記載の金属帯板の誘導加熱設備。
- 前記関数の傾向に応じて前記金属帯板に幅方向の変位を抑制するための外力を与える外力付与部をさらに含む、請求項9から請求項14のいずれか1項に記載の金属帯板の誘導加熱設備。
- 前記誘導加熱装置は、前記誘導加熱装置を前記金属帯板の幅方向に移動させるアクチュエータおよび/または前記誘導加熱装置の一部分を前記金属帯板の幅方向に移動させるアクチュエータを有し、
前記相対位置制御部は、前記各アクチュエータに制御信号を送信する、請求項9から請求項15のいずれか1項に記載の金属帯板の誘導加熱設備。
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