KR20200119327A - 금속 띠판의 유도 가열 방법 및 그 유도 가열 설비 - Google Patents

금속 띠판의 유도 가열 방법 및 그 유도 가열 설비 Download PDF

Info

Publication number
KR20200119327A
KR20200119327A KR1020207026706A KR20207026706A KR20200119327A KR 20200119327 A KR20200119327 A KR 20200119327A KR 1020207026706 A KR1020207026706 A KR 1020207026706A KR 20207026706 A KR20207026706 A KR 20207026706A KR 20200119327 A KR20200119327 A KR 20200119327A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
induction heating
metal strip
displacement amount
width direction
heating device
Prior art date
Application number
KR1020207026706A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102490948B1 (ko
Inventor
요시아키 히로타
마사토 다이라
시게키 다카하시
Original Assignee
닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 filed Critical 닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Publication of KR20200119327A publication Critical patent/KR20200119327A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102490948B1 publication Critical patent/KR102490948B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34—Methods of heating
    • C21D1/42—Induction heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/60—Continuous furnaces for strip or wire with induction heating
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D3/00—Control of position or direction
    • G05D3/10—Control of position or direction without using feedback
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/101—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)
  • Control Of Heat Treatment Processes (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Abstract

연속적으로 반송되는 금속 띠판을, 반송 라인 위의 제1 위치에 배치된 유도 가열 장치를 사용하여 가열하는, 금속 띠판의 유도 가열 방법이며, 반송 라인 위에서 제1 위치와는 상이한 제2 위치에 있어서의 금속 띠판의 폭 방향 중심선의 소정의 기준선으로부터의 변위량을 검출하는 스텝, 변위량의 시계열 변화를 나타내는 함수에 기초하여, 변위량을 시간적이고도 공간적으로 외삽함으로써 제1 위치에 있어서의 금속 띠판의 폭 방향 중심선의 추정 변위량을 산출하는 스텝, 및 추정 변위량에 기초하여, 금속 띠판의 폭 방향에 있어서의 유도 가열 장치와 금속 띠판의 상대적인 위치 관계를 제어하는 스텝을 포함하는, 금속 띠판의 유도 가열 방법이 제공된다.

Description

금속 띠판의 유도 가열 방법 및 그 유도 가열 설비
본 발명은, 길이 방향으로 주행하는 금속 띠판의 유도 가열 방법 및 그 유도 가열 설비에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 금속 띠판을 폭 방향 단부에 있어서의 과가열을 억제하여 균일하게 가열함과 함께, 사행 등에 의한 판 단부의 위치 변동에 대해서 즉응할 수 있는 금속 띠판의 유도 가열 방법 및 그 유도 가열 설비에 관한 것이다.
유도 가열은, 전자(電磁) 유도의 원리를 이용하여 피가열물 중에 와전류를 발생시켜, 줄 열에 의해 대상을 가열하는 가열 방법이며, 열손실이 적어 고효율이기 때문에 널리 이용되고 있다. 금속 띠판의 유도 가열에는, 크게 2가지 방식이 있다. 그 하나는, 금속 띠판의 폭 방향의 주위를 둘러싼 유도 코일에 고주파 전류를 흐르게 하여, 자속을 금속 띠판의 길이 방향으로 관통시키고, 이 자속에, 금속 띠판의 폭 방향 단면 내에 주회하는 유도 전류를 발생시켜 금속 띠판을 가열하는 LF(Longitudinal Flux induction heating; 종단 자속 유도 가열) 방식(이하, 'LF 방식'이라고 함)이다. 다른 하나는, 1차 코일을 권회한 유도 코일(양도체)의 사이에 금속 띠판을 배치하여, 1차 코일에 전류를 흘려서 발생시킨 자속을 금속 띠판의 판면에 관통시키고, 금속 띠판의 판면에 유도 전류를 발생시켜 금속 띠판을 가열하는 TF(Transverse Flux induction heating; 횡단 자속 유도 가열) 방식(이하, 'TF 방식'이라고 함)이다.
일반적으로, LF 방식의 유도 가열에서는, 전류 침투 깊이 δ와 전류 주파수 f의 관계(δ(mm)=5.03×105√(ρ/μr·f), ρ(Ωm): 비저항, μr: 비투자율·f: 주파수(㎐))로부터, 몇 가지 문제를 들 수 있다. 예를 들어, 금속 띠판의 판 두께가 얇은 경우, 전류의 주파수 f를 높게 하지 않으면 유도 전류가 발생하지 않는다는 문제가 있다. 또한, 비자성 금속 띠판이나, 퀴리 온도를 초과하는 상온에서 자성이 있는 금속 띠판의 경우, 전류 침투 깊이 δ가 깊어지므로, 금속 띠판의 판 두께가 얇으면 유도 전류가 발생하지 않는다고 하는 문제가 있다. 한편, TF 방식의 유도 가열에서는, 판 두께에 의존하지 않고, 또한, 자성, 비자성의 구별 없이 금속 띠판을 가열할 수 있다. 그러나, TF 방식에서는, 대향하는 유도 코일이 근접하지 않으면, 가열 효율이 낮고, 또한, 금속 띠판의 단부에 있어서 과가열이 발생하여, 판 폭 방향에 있어서의 균일 가열이 어렵다는 문제가 있다.
이와 같은 유도 가열 방식의 득실을 근거로 하여, 자성, 비자성을 막론하고 금속 띠판의 단부도 포함해 전체 폭으로 가열 온도 분포를 제어할 수 있는 기술로서, TF 방식에 관한 기술이 특허문헌 1에, 또한 LF 방식과 TF 방식의 양쪽의 특징을 갖는 기술이 특허문헌 2에 기재되어 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에서는, TF 방식의 유도 코일의 배면에, 복수의 서로 독립된 자성체 코어(자기 막대)를 배치하는 기술이 기재되어 있다. 이에 의해, 금속 띠판의 폭에 맞춰서 자성체 코어의 위치를 변경하고, 또한 전자 차폐판(스크린)을 병용함으로써 금속 띠판의 폭 방향의 온도 균일성을 얻을 수 있다.
특허문헌 2에서는, LF 방식과 같이 유도 코일을 금속 띠판의 폭 방향 주위에서 다수 감기로 하는 것이 아니라, 1회 감기의 유도 코일을 금속 띠판의 표면, 이면의 각각에서 금속 띠판의 길이 방향으로 위치를 어긋나게 하여 주회시키는 유도 코일의 조를 2조 이상 마련하는 기술이 기재되어 있다. 이에 의해, TF 방식과 같은 금속 띠판 면 내를 주회하는 유도 전류를 발생시킨다. 또한, 특허문헌 2에는, 유도 코일의 형상을 폭 방향 단부를 향해 경사지는 형상으로 하는 것, 자성체 코어를 병용하는 것, 또한 유도 코일을 폭 방향으로 이동시키는 것 등에 의해, 금속 띠판의 폭 방향 단부의 과가열을 회피하는 기술이 기재되어 있다.
또한, 이와 같은 유도 가열을 이용하여 주행하는 금속 띠판을 가열하기 위한 기술이, 예를 들어 특허문헌 3에 기재되어 있다.
특허문헌 3에서는, 패스 라인을 규제하고 또한 사행 제어하기 위해서, 표면이 절연성으로 비자성의 롤을, 주행하는 금속 띠판(띠 형상 금속 재료)의 진행 방향에 대해서 유도 가열 장치(인덕터)의 전후에 배치하는 기술이 기재되어 있다. 이에 의해, 자성 재료라도 인덕터에 끌어 당겨지지 않고 안정적으로 가열이 발생할 수 있음과 함께, 사행을 제어하여 가열 온도 편차의 확대를 방지할 수 있다.
상기 특허문헌 3에 기재된 기술에서는, 유도 가열 장치의 상류측 또는 하류측에 마련된 위치 검출 장치를 사용하여 검출된 금속 띠판의 폭 방향 위치에 기초하여 금속 띠판을 감은 롤을 움직이게 하고 있다. 이에 의해, 금속 띠판과 유도 가열 장치의 폭 방향 위치 관계가 일정한 범위 내로 제어된다.
또한, 그 밖에, 금속판의 사행에 대해서, 금속 띠판과 유도 가열 장치의 폭 방향의 위치 관계를 제어하기 위한 기술이, 예를 들어 특허문헌 4 내지 6에 기재되어 있다.
특허문헌 4에서는, 금속 띠판(스트립)의 폭 방향의 중심선을 검출하고, 그 중심선이 위치해야 할 위치로부터의 어긋남양을 검출하는 것이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 4에는, 금속 띠판의 중심선 혹은 에지의 어긋남양에 따라서, 이 어긋남에 추종하도록 유도 가열 장치(전자석 장치)의 위치를 제어하는 기술이 기재되어 있다.
또한, 특허문헌 5에서는, 금속 띠판(금속판)에 대향시킨 유도 가열 장치(도체 코일)를 금속판 폭 방향으로 소정의 주기, 진폭으로 수평 왕복동시키는 것이 기재되어 있다. 예를 들어, 특허문헌 5에는, 연속 주행 중, 판 폭 방향으로 위치가 변동되는 금속판 중심선에, 도체 코일의 진폭 중심을 추종 이동시키는 기술이 기재되어 있다.
또한, 특허문헌 6에서는, 금속 띠판(평판)의 폭 방향의 이동량을 검출하는 검출기의 검출 신호에 기초하여, 유도 가열 장치(유도 가열 코일 장치)의 코일을 평판의 폭 방향의 이동에 추종하도록 제어하는 기술이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2002-008838호 공보 일본 특허 공개 제2008-288200호 공보 일본 특허 공개 평11-251048호 공보 일본 특허 공개 제2001-006866호 공보 일본 특허 공고 평6-037676호 공보 일본 실용신안 공고 평6-022950호 공보
여기서, 특허문헌 3에서는, 위치 검출 장치를 유도 가열 장치의 상류측 혹은 하류측에 마련하도록 하지만, 실질적으로는 도 1 및 도 4 등에, 위치 검출 장치가 유도 가열 장치의 상류측에 배치되어 있는 예를 개시할 뿐이다. 그 때문에, 예를 들어 고온 금속 흄을 위해서, 센서류를 설치하기 어려운 용융 도금 장치의 출구측 등과 같은, 위치 검출 장치를 유도 가열 장치의 하류측에 배치해야만 하는 경우의 문제에는 아무런 해결책을 제시하고 있지 않다. 즉, 위치 검출 장치를 유도 가열 장치의 하류측에 배치하는 경우, 금속 띠판이 유도 가열 장치를 통과한 후의 폭 방향 위치밖에 알지 못하기 때문에, 유도 가열 장치의 통과 시의 금속 띠판과 유도 가열 장치의 폭 방향 위치 관계를 적절하게 제어하는 것은 반드시 용이하지는 않다.
또한, 한편, 금속 띠판의 유도 가열 방식이, 특허문헌 1에 기재된 TF 방식인 경우나, 특허문헌 2에 기재된 유도 가열 방식인 경우에는, 금속 띠판과 유도 가열 장치의 폭 방향 위치 관계를 높은 정밀도로 제어하는 것이 요구된다. 이들 유도 가열 방식(솔레노이드 코일을 사용하는 유도 가열 방식을 제외함)에서는, 금속 띠판의 폭 방향 단부 온도의 적중률에 예민하며, 고정밀도의 제어가 필요하기 때문이다. 이 때문에, 위치 검출 장치가 유도 가열 장치의 상류측에 배치되는 경우라도, 위치 검출 장치와 유도 가열 장치 사이의 거리 때문에, 유도 가열 장치의 통과 시의 금속 띠판과 유도 가열 장치의 폭 방향 위치 관계를 충분한 정밀도로 제어하는 것은 반드시 용이하지는 않다.
또한, 특허문헌 3 내지 6에 기재된 위치 검출 장치에 의해 검출된 금속 띠판의 위치에 기초하여, 일반적인 PID 제어를 사용하여 금속 띠판과 유도 가열 장치 사이의 위치 관계를 제어하는 것은 반드시 용이하지는 않다. 이러한 제어에서는, 금속 띠판의 사행에 영향을 줄 수 있는 여러 요소(금속 띠판의 재질, 온도 분포, 장력 분포, 금속 띠판의 형상(판 두께, 판 폭, 판 이음 부위의 유무 등))에 기인한 복잡한 사행이 발생하는 경우, 특허문헌 3 내지 6에 기재된 바와 같은, 검출 결과에 기초하는 단순한 추종으로는, 복잡한 사행에 대한 대응은 곤란하다.
그래서, 본 발명은, 연속적으로 반송되는 금속 띠판을 유도 가열하는 데 있어서, 장치 배치에 대한 제약을 최소화하면서, 유도 가열 장치와 금속 띠판의 위치 관계를 높은 정밀도로 제어하는 것이 가능한, 신규이고도 개량된 금속 띠판의 유도 가열 방법 및 그 유도 가열 설비를 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.
본 발명의 어느 관점에 의하면, 연속적으로 반송되는 금속 띠판을, 반송 라인 위의 제1 위치에 배치된 유도 가열 장치를 사용하여 가열하는, 금속 띠판의 유도 가열 방법이며, 반송 라인 위에서 제1 위치와는 상이한 제2 위치에 있어서의 금속 띠판의 폭 방향 중심선의 소정의 기준선으로부터의 변위량을 검출하는 스텝, 변위량의 시계열 변화를 나타내는 함수에 기초하여, 변위량을 시간적이고도 공간적으로 외삽함으로써 제1 위치에 있어서의 금속 띠판의 폭 방향 중심선의 추정 변위량을 산출하는 스텝, 및 추정 변위량에 기초하여, 금속 띠판의 폭 방향에 있어서의 유도 가열 장치와 금속 띠판의 상대적인 위치 관계를 제어하는 스텝을 포함하는, 금속 띠판의 유도 가열 방법이 제공된다.
상기 구성에서는, 금속 띠판의 폭 방향 중심선의 반송 라인 폭 방향 중심선으로부터의 변위량을 시간적이고도 공간적으로 외삽함으로써, 그 변위량을 검출하는 위치가 유도 가열 장치의 하류측인 경우와 상류측인 경우의 양쪽에서 마찬가지로 유도 가열 장치의 폭 방향 중심선의 추정 변위량을 산출할 수 있다. 따라서, 변위량을 검출하기 위한 장치를 유도 가열 장치의 상류측 및 하류측의 어느 쪽에 배치해도 되고, 그 점에서 장치 배치에 대한 제약이 최소화된다. 또한, 유도 가열 장치의 위치에서의 추정 변위량을 사용함으로써 유도 가열 장치와 금속 띠판의 위치 관계를 높은 정밀도로 제어할 수 있다.
상기 금속 띠판의 유도 가열 방법에 있어서, 제2 위치는, 제1 위치의 하류측에 위치해도 된다.
상기 금속 띠판의 유도 가열 방법에 있어서, 제2 위치는, 제1 위치의 상류측에 위치해도 된다.
상기 금속 띠판의 유도 가열 방법에 있어서, 변위량을 검출하는 스텝은, 제2 위치에 있어서 금속 띠판의 폭 방향의 적어도 한쪽 단부를 포함하는 범위에서 온도 분포를 측정하는 스텝, 및 온도 분포에 온도 급락부로서 나타나는 금속 띠판의 폭 방향 단부의 위치를 변위량으로 변환하는 스텝을 포함해도 된다.
상기 금속 띠판의 유도 가열 방법에 있어서, 추정 변위량을 산출하는 스텝은, 변위량의 시계열 변화를 함수로 변환하는 스텝, 그리고 금속 띠판의 반송 속도, 제1 위치와 제2 위치 사이의 거리, 함수, 및 제1 시각에 있어서의 변위량에 기초하여, 제1 시각에 있어서의 추정 변위량을 산출하는 스텝을 포함해도 된다.
이 경우, 상기 금속 띠판의 유도 가열 방법은, 제1 시각보다도 후의 제2 시각에 있어서의 변위량을, 제1 시각에 있어서의 변위량에 기초하여 산출된 추정 변위량과 비교한 결과에 기초하여 함수를 갱신하는 스텝을 더 포함해도 된다.
또한, 이 경우, 상기 금속 띠판의 유도 가열 방법은, 함수의 경향에 따라서 금속 띠판에 폭 방향의 변위를 억제하기 위한 외력을 부여하는 스텝을 더 포함해도 된다.
상기 금속 띠판의 유도 가열 방법에 있어서, 상대적인 위치 관계를 제어하는 스텝은, 유도 가열 장치 및/또는 그 일부분을 금속 띠판의 폭 방향으로 이동시키는 스텝을 포함해도 된다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 연속적으로 반송되는 금속 띠판의 반송 라인 위의 제1 위치에 배치된 유도 가열 장치를 포함하는, 금속 띠판의 유도 가열 설비이며, 반송 라인 위에서 제1 위치와는 상이한 제2 위치에 있어서의 금속 띠판의 폭 방향 중심선의 소정의 기준선으로부터의 변위량을 검출하는 검출부, 변위량의 시계열 변화를 나타내는 함수에 기초하여, 변위량을 시간적이고도 공간적으로 외삽함으로써 제1 위치에 있어서의 금속 띠판의 폭 방향 중심선의 추정 변위량을 산출하는 추정 변위량 산출부, 및 추정 변위량에 기초하여, 금속 띠판의 폭 방향에 있어서의 유도 가열 장치와 금속 띠판의 상대적인 위치 관계를 제어하는 상대 위치 제어부를 구비하는, 금속 띠판의 유도 가열 설비가 제공된다.
상기 금속 띠판의 유도 가열 설비에 있어서, 제2 위치는, 제1 위치의 하류측에 위치해도 된다.
상기 금속 띠판의 유도 가열 설비에 있어서, 제2 위치는, 제1 위치의 상류측에 위치해도 된다.
상기 금속 띠판의 유도 가열 설비에 있어서, 검출부는, 제2 위치에 있어서 금속 띠판의 폭 방향의 적어도 한쪽 단부를 포함하는 범위에서 온도 분포를 측정하고, 및 온도 분포에 온도 급락부로서 나타나는 금속 띠판의 폭 방향 단부의 위치를 변위량으로 변환해도 된다.
상기 금속 띠판의 유도 가열 설비에 있어서, 추정 변위량 산출부는, 변위량의 시계열 변화를 함수로 변환하는 기능, 그리고 금속 띠판의 반송 속도, 제1 위치와 제2 위치 사이의 거리, 함수, 및 제1 시각에 있어서의 변위량에 기초하여, 제1 시각에 있어서의 추정 변위량을 산출해도 된다.
이 경우, 추정 변위량 산출부는, 또한, 제1 시각보다도 후의 제2 시각에 있어서의 변위량을, 제1 시각에 있어서의 변위량에 기초하여 산출된 추정 변위량과 비교한 결과에 기초하여 함수를 갱신해도 된다.
또한, 이 경우, 상기 금속 띠판의 유도 가열 설비는, 함수의 경향에 따라서 금속 띠판에 폭 방향의 변위를 억제하기 위한 외력을 부여하는 외력 부여부를 더 포함해도 된다.
상기 금속 띠판의 유도 가열 설비에 있어서, 유도 가열 장치는, 유도 가열 장치를 금속 띠판의 폭 방향으로 이동시키는 액추에이터 및/또는 유도 가열 장치의 일부분을 금속 띠판의 폭 방향으로 이동시키는 액추에이터를 갖고, 상대 위치 제어부는, 각 액추에이터에 제어 신호를 송신해도 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 연속적으로 반송되는 금속 띠판을 유도 가열하는 데 있어서, 장치 배치에 대한 제약을 최소화하면서, 유도 가열 장치와 금속 띠판의 위치 관계를 높은 정밀도로 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 유도 가열 설비의 개략적인 구성을 측면도로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 유도 가열 설비에 있어서의 전자 차폐판을 사용한 유도 가열 장치 및 온도 스캐너의 배치예를 나타내는 도면이다.
도 3a는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 유도 가열 설비에 있어서의, 반송 라인의 폭 방향 중심선 Lc에, 유도 가열 장치의 폭 방향 중심선 Fc와 강대 S의 폭 방향 중심선 Sc가 일치하고 있는 상태를, 평면도로 설명하는 도면이다.
도 3b는 도 3a의 상태로부터, 강대 S의 폭 방향 중심선 Sc가 어긋난 상태를 평면도로 설명하는 도면이다.
도 4는 도 2에 도시한 온도 스캐너에 의해 측정되는 온도 분포의 예를 나타내는 그래프이다.
도 5a는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 강대의 폭 방향의 추정 변위량의 산출 방법에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 5b는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 강대의 폭 방향의 추정 변위량의 산출 방법에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 유도 가열 방법의 공정예를 나타내는 흐름도이다.
도 7a는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 유도 가열 방법의 공정의 구체예를 나타내는 흐름도이다.
도 7b는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 유도 가열 방법의 공정의 구체예를 나타내는 흐름도이다.
도 8은 도 1에 도시한 유도 가열 설비에 있어서 유도 가열 장치 전체를 이동시키는 변형예를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 유도 가열 설비에 있어서의 분할한 자성체 코어를 마련한 유도 가열 장치 및 온도 스캐너의 배치예를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 유도 가열 설비의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 11a는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 유도 가열 방법의 공정예를 나타내는 흐름도이다.
도 11b는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 유도 가열 방법의 공정예를 나타내는 흐름도이다.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 상세히 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
(제1 실시 형태)
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 유도 가열 설비(10)의 개략적인 구성을 측면도로 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 유도 가열 설비(10)는, 유도 가열 장치(11)와, 제어 장치(12)를 포함한다. 유도 가열 장치(11)는, 연속적으로 반송되는 강대 S를 가열하는 TF 방식의 유도 가열 장치이며, 강대 S의 반송 라인 위의 위치 P1에 배치된다. 또한, 강대 S는, 본 실시 형태에 있어서의 금속 띠판의 예이다. 제어 장치(12)는, 센서의 일례로서의 온도 스캐너(121)와, 연산 장치(122)를 포함한다. 온도 스캐너(121)는, 위치 P1과는 반송 방향에 있어서 서로 다른 위치인, 강대 S의 반송 라인 위의 위치 P2에 배치된다. 이하의 설명에서는, 강대 S의 반송 라인 위에서, 강대 S가 반송되어 흐르는 방향에 따라서, 상류측 및 하류측을 정의한다. 이 정의에 의하면, 강대 S의 반송 라인 위에, 온도 스캐너(121)의 위치 P2는, 유도 가열 장치(11)의 위치 P1보다도 하류측에 있어도 된다.
연산 장치(122)는, 유도 가열 설비(10)에 있어서, 다양한 연산, 제어를 행한다. 연산 장치(122)에 의해, 후술하는 검출부, 추정 변위량 산출부, 상대 위치 제어부로서의 기능의 일부 또는 전부가 실현된다.
또한, 도 1에서는 강대 S가 수평 방향으로 반송되도록 도시되어 있지만, 이와 같은 도시는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 금속 띠판의 배치를 한정하는 것은 아니다. 다른 실시 형태에 있어서, 금속 띠판은 연직 방향으로 반송되어도 된다.
도 2는, 도 1에 도시한 유도 가열 설비(10)에 있어서의 전자 차폐판(112)을 사용한 유도 가열 장치(11) 및 온도 스캐너(121)의 배치예를 평면도로 나타내는 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 유도 가열 장치(11)는, 유도 코일(111)과, 전자 차폐판(112)과, 도면 중에 화살표로 나타낸 강대 S의 폭 방향으로 전자 차폐판(112)을 이동시키는 액추에이터(113)를 포함한다. 전자 차폐판(112)은, 유도 코일(111)로 발생시키는 자속을 강대 S의 폭 방향 단부에서 부분적으로 차폐한다. 액추에이터(113)는, 도 1에 도시된 제어 장치(12)에 포함되는 연산 장치(122)에 접속되고, 연산 장치(122)가 송신하는 제어 신호에 따라서 전자 차폐판(112)을 이동시킨다. 전자 차폐판(112)이, 강대 S에 대해서 정확한 위치, 구체적으로는 강대 S의 폭 방향 단부로부터 적절한 폭만을 덮는 위치에 배치됨으로써 자속을 차단하고, 강대 S의 폭 방향 단부에서 와전류의 밀도가 높아짐으로써 발생하는 과가열을 방지 할 수 있다. 또한, 액추에이터(113)를 사용하여 전자 차폐판(112)을 이동시켜 정확한 위치에 배치하기 위한 제어 상세에 대해서는 후술한다.
한편, 온도 스캐너(121)는, 위치 P2에 있어서 강대 S를 포함하는 범위에서의 온도 분포를 측정하는 센서의 예이다. 도시된 예에 있어서, 온도 스캐너(121)는, 단일의 센서가 강대 S의 폭 방향으로 이동하면서 온도를 측정하는 것으로서 설명되어 있지만, 다른 예에서는, 온도 스캐너(121)가 반송 라인 폭 방향 중심선 위치의 상방에 고정되고, 온도 스캐너(121)의 하우징에 내장된 온도 센서 자체가, 필요에 따라 폭 방향으로 각도를 바꾸어 움직임으로써, 폭 방향 전체를 측정하도록 한 것을 사용해도 된다. 또한, 도시된 예에 있어서, 온도 스캐너(121)가 온도 분포를 측정하는 범위는 강대 S의 폭 방향의 양쪽 단부를 포함하지만, 다른 예에서는, 폭 방향의 대칭성을 고려하여, 온도 스캐너(121)가 온도 분포를 측정하는 범위가 강대 S의 폭 방향의 한쪽 단부만을 포함하고 있어도 된다.
또한, 온도 스캐너(121)는, 유도 가열 장치(11)로부터 독립적으로 고정되어도 된다. 이 경우, 온도 스캐너(121)는, 유도 가열 장치(11)의 이동에 관계없이, 강대 S의 온도를 측정해도 된다. 온도 스캐너(121)가, 유도 가열 장치(11)로부터 독립적으로 고정되어 있음으로써, 유도 가열 장치(11)로부터의 진동 등의 영향에 의한 노이즈가 저감된다. 이에 의해, 온도 스캐너(121)의 검출 정밀도가 향상된다. 또한, 온도 스캐너(121)는, 유도 가열 장치(11)로부터 소정의 거리만큼 이격된 위치에 마련되어도 된다. 이 경우, 온도 스캐너(121)는, 유도 가열 장치(11)의 이동, 설치 위치에 관계없이, 강대 S의 온도를 측정해도 된다. 온도 스캐너(121)가, 유도 가열 장치(11)로부터 이격되어 마련되어 있음으로써, 유도 가열 장치(11)로부터의 진동, 자장 등의 영향에 의한 노이즈가 저감된다. 이에 의해, 온도 스캐너(121)의 검출 정밀도가 보다 향상된다. 여기서, 온도 스캐너(121)와 유도 가열 장치(11) 사이의 거리는, 후술하는 제2 위치 P2에서의 변위량의 추정에 영향을 미치지 않을 정도의 거리이면 되며, 특별히 한정되지 않는다.
여기서, 도 2에는, 설계상의 반송 라인의 폭 방향 중심선 Lc(도 2 중의 가는 선)와, 유도 가열 장치(11)의 폭 방향 중심선 Fc(도 2 중 중 굵은선)와, 강대 S의 폭 방향 중심선 Sc(도 2 중의 굵은선)가 도시되어 있다. 폭 방향 중심선이란, 반송 라인, 유도 가열 장치(11) 또는 강대 S를 평면에서 보았을 때, 각각의 폭 방향 길이의 중점을 통과하고, 당해 폭 방향으로 직교하는 방향으로 연장되는 선이다. 도 2 및 도 3a에 도시된 바와 같이, 유도 가열 장치(11)는, 이들 폭 방향의 중심선 Lc, Fc, Sc가 서로 일치하는 상태를 이상적인 상태로 하여 설계되어 있다. 그러나, 실제로는, 도 3b에 도시된 바와 같이, 강대 S의 사행에 의해, 강대 S의 폭 방향 중심선 Sc가, 반송 라인의 폭 방향 중심선 Lc, 및 유도 가열 장치(11)의 폭 방향 중심선 Fc로부터 어긋난다. 그렇게 하면, 도 2에 도시된 전자 차폐판(112)이 강대 S에 대해서 정확한 위치에 배치되지 않게 됨으로써 문제가 발생한다. 구체적으로는, 예를 들어 강대 S의 폭 방향의 한쪽 단부에서는 전자 차폐판(112)에 덮이는 폭이 작아지거나, 또는 단부가 전자 차폐판(112)으로 덮이지 않게 됨으로써 과가열이 발생하고, 다른 쪽 단부에서는 전자 차폐판(112)으로 덮이는 폭이 커짐으로써 가열이 불충분해진다. 상술한 바와 같이, 도 2에 도시한 바와 같이 전자 차폐판(112)을 이동시킴으로써, 예를 들어 도 3b에 도시한 바와 같이 강대 S의 폭 방향 중심선 Sc가 어긋난 경우라도, 전자 차폐판(112)의 강대 S에 대한 정확한 위치를 유지하여, 과가열이나 불충분한 가열을 방지할 수 있다.
통상, 강대 S의 중심선 Sc 그리고 유도 가열 장치(11)의 중심선 Fc는, 소정의 기준선과 일치되도록 세트된다. 여기서, 소정의 기준선의 일례로서는, 설계한 반송 라인의 중심선 Lc이다. 그러나, 열처리로의 노내 롤은, 가열로의 노내 온도, 강판 온도가 비일정하게 추이하는 것 등에 의해, 프로필이 변화되어 있다. 그에 수반하여 강대 S와 노내 롤의 접촉 상태가 바뀌어, 강대 S 내의 장력 분포가 변화되는 것이나, 가열·냉각의 과정에서 강대 S 내에 장력 분포가 발생하는 것 등에 의해 강대 S의 중심선 Sc는, 반송 라인의 중심선 Lc로부터 어긋나는 경우가 많다. 그 결과, 유도 가열 장치(11)의 중심선 Fc는, 강대 S의 중심선 Sc와 어긋나버린다.
유도 가열 장치(11)가 TF 방식인 경우, 자속이 집중하는 위치는, 강대 S의 가열 온도 분포에 민감하게 영향을 미치기 때문에, 원하는 가열 온도 분포를 얻기 위해서는 강대 S의 중심선 Sc와 유도 가열 장치의 중심선 Fc를 항상 가능한 한 맞출 필요가 있다. 그 맞춤 방법은, 미리 강대 S의 중심선 Sc의 위치를 예측하여, 강대 S의 중심선 Sc와 유도 가열 장치(11)의 중심선 Fc를 맞추도록 유도 가열 장치(11)의 이동을 제어하거나, 혹은 강대 S의 사행 제어 장치가 있는 경우에는, 강대 S의 중심선 Sc가 항상 유도 가열 장치(11)의 중심선 Fc와 맞도록 강대 S의 사행을 제어하면 된다.
그래서, 본 발명자들은, 강대 S의 사행에 대응하기 위한 유도 가열 설비(10)의 제어를 검토할 때, 강대 S의 사행의 모습에 대하여 예의, 관측을 행하였다. 이 결과, 본 발명자들은, 강대 S의 사행에는 주기 성분이 있는 경우가 많다는 사실을 알아내었다. 또한, 본 발명자들은, 사행이 장주기, 단주기의 주기 함수를 포함한 다양한 함수로 표시되는 것에 착안하고, 이들 함수를 이용하여, 강대 S의 사행에 대응 가능한 유도 가열 설비(10)의 제어를 행한다는 사실에 상도하였다.
이하, 도 4, 도 5a 및 도 5b를 참조하여, 본 실시 형태에 따른 유도 가열 장치(11)에 있어서의 전자 차폐판(112)의 위치 제어에 대하여, 더 설명한다. 도 4는, 도 2에 도시한 온도 스캐너에 의해 측정되는 온도 분포의 예를 나타내는 그래프이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 유도 가열 설비(10)에서는, 유도 가열 장치(11)에 있어서의 가열 후의 강대 S는 고온인 한편, 분위기 온도가 상온인 경우나 강대 S의 배면에 냉각된 동판 등을 설치하거나 하여, 온도 분포에 강대 S의 폭 방향(도 4의 그래프에서는 x축으로서 나타냄)의 양쪽 단부에 대응하는 온도 급락부로서 단부 E1, E2가 나타난다. 연산 장치(122)는, 이 단부 E1, E2의 위치를 강대 S의 폭 방향 중심선 Sc의 설계상의 폭 방향 중심선으로부터의 변위량 Δx로 변환한다.
보다 구체적으로는, 연산 장치(122)는, 검출부로서, 강대 S의 폭 방향에 있어서의 단부 E1, E2의 위치의 중점으로서 강대 S의 폭 방향 중심선 Sc를 특정하고, 강대 S의 폭 방향 중심선 Sc를 반송 라인의 폭 방향 중심선 Lc와의 위치 차분으로서, 변위량 Δx를 축차 산출한다. 이 예에 있어서, 소정의 기준선은, 반송 라인의 폭 방향 중심선 Lc(유도 가열 장치(11)의 폭 방향 중심선 Fc와도 일치하고 있음)이다. 또한, 반송 라인의 폭 방향 중심선 Lc는, 온도 스캐너(121)의 측정 범위의 중심 위치이기도 하다.
한편, 예를 들어 반송 라인의 폭 방향 중심선 Lc와 유도 가열 장치(11)의 폭 방향 중심선 Fc가 일치하지 않는 경우, 소정의 기준선은, 유도 가열 장치(11)의 폭 방향 중심선 Fc로 해도 된다. 이 예에 있어서, 연산 장치(122)는, 검출부로서, 강대 S의 폭 방향 중심선 Sc를 유도 가열 장치(11)의 폭 방향 중심선 Fc와의 위치 차분으로서, 변위량 Δx를 축차 산출한다.
상기와는 다른 예로서, 연산 장치(122)는, 단부 E1, E2의 위치를 강대 S의 기준 단부 위치와 비교함으로써 변위량 Δx를 산출해도 된다. 이 경우, 변위량 Δx를 산출하기 위해 강대 S의 기준 단부 위치의 정보, 구체적으로는 반송 라인의 폭 방향 중심선 Lc에 더하여 강대 S의 폭의 정보가 필요하게 되지만, 온도 스캐너(121)가 온도 분포를 측정하는 범위는 강대 S의 폭 방향의 한쪽 단부만을 포함하고 있으면 된다.
도 5a 및 도 5b는, 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 강대의 폭 방향의 추정 변위량의 산출 방법에 대하여 설명하기 위한 도면이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 연산 장치(122)는, 강대 S의 폭 방향의 변위량 Δx(Δx, Δx+1, Δx+2, …)를 시각 t에 대하여 시시각각 축적하고, 변위량 Δx의 시계열 변화의 근사 함수 f(t)를 시계열 해석이나 함수 근사 등의 방법으로 구한다. 이 변환은, 예를 들어 주기성을 갖는 경우에는 오차를 최소로 하는 삼각함수로 근사하는 등, 그 방법이 특별히 한정되는 것은 아니다. 강대 S의 폭 방향의 변위량 Δx의 시계열 변화, 즉 강대 S의 사행은 주기적으로 발생하는 경우가 많다. 따라서, 비교적 짧은 시간에 있어서의 변위량 Δx의 축적에 의해 근사 함수 f(t)를 비교적 용이하게 구할 수 있다. 근사 함수 f(t)가 추정되면, 어떤 시각 t1에 있어서의 변위량 Δx1로부터, 장래의 시각 t2에 있어서의 강대 S의 길이 방향 임의의 위치에서의 변위량 Δx2를 예측하는 것이 가능해진다. 또한, 근사 함수 f(t)가 추정되면, 어떤 시각 t1에 있어서의 변위량 Δx1로부터, 과거의 시각 t3에 있어서의 강대 S의 길이 방향 임의의 위치에서의 변위량 Δx2를 예측하는 것도 가능해진다. 이하에, 근사 함수 f(t)에 의한, 현재 또는 과거의 시각에 있어서의 길이 방향 임의의 위치의 변위량 Δx2의 추정에 대하여, 더 설명한다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 연산 장치(122)는, 하류측의 위치 P2에 있어서 시각 t1에 검출된 강대 S의 폭 방향의 변위량 Δx1에 기초하여, 동일한 시각 t1에 있어서의 상류측의 위치 P1에서의 강대 S의 추정 변위량을 산출한다. 여기서, 도 5b에는, 위치 P1과 위치 P2 사이의 반송 방향의 거리 d 및 강대 S의 반송 속도 v가 도시되어 있다. 시각 t1에 있어서 상류측의 위치 P1에서 발생하고 있는 강대 S의 변위량 Δx2는, 거리 d를 반송 속도 v로 나눈 시간(d/v)의 경과 후에, 하류측의 위치 P2에서 관측될 것이다. 따라서, 도 5a에 도시한 Δx의 시계열 변화에 있어서, t2=t1+d/v로 하면, 하류측의 위치 P2에서의 장래의 시각 t2에 있어서의 변위량 Δx2가, 현재의 시각 t1에 있어서의 상류측의 위치 P1에서의 추정 변위량과 동등해진다.
한편, 현재의 시각 t1에 있어서, 하류의 위치 P1에서 발생하는 강대 S의 변위량 Δx2는, 거리 d를 반송 속도 v로 나눈 시간(d/v)만큼 거슬러 올라간, 상류측의 위치 P2에서 관측될 것이다. 따라서, Δx의 시계열 변화에 있어서, t3=t1-d/v로 하면, 상류측의 위치 P2에서의 과거의 시각 t3에 있어서의 변위량 Δx2가, 현재의 시각 t1에 있어서의 하류측의 위치 P1에서의 추정 변위량과 동등해진다.
이와 같이 하여, 연산 장치(122)는, 유도 가열 장치(11)보다도 상류측 또는 하류측의 측정 가능한 위치 P2에서의 변위량 Δx의 시계열 변화로부터, 직접 측정을 할 수 없는 위치 P1에서의 강대 S의 폭 방향의 추정 변위량을 산출할 수 있다.
또한, 강대 S의 반송에 있어서, 반송 속도 v는 변동되는 경우가 있다. 이때, 연산 장치(122)는, 소정의 시간 내에 있어서의 반송 속도 v의 값의 추이로부터 평균값을 산출하고, 평균 반송 속도 vavg로 하여, 상술한 연산에 사용해도 된다. 여기서, 반송 속도 v의 추이는, 반송 라인에 있어서 소정 위치에 마련된 라인 속도계(도시생략)에 의해 검출된다. 라인 속도계가 마련되는 위치는, 평균적인 반송 속도 v가 검출 가능한 위치이면 되며, 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들어, 라인 속도계는, 변위량이 측정되는 제2 위치 P2의 근방에 마련되어도 된다.
이와 같이, 본 실시 형태에 있어서, 추정 변위량 산출부로서의 연산 장치(122)는, 위치 P2에 있어서 검출된 강대 S의 폭 방향의 변위량 Δx를 시간적이고도 공간적으로 외삽함으로써 위치 P1에 있어서의 강대 S의 폭 방향의 추정 변위량을 산출한다. 또한, 상대 위치 제어부로서의 연산 장치(122)는, 추정 변위량에 기초하여, 위치 P1에 있어서의 유도 가열 장치(11)와 강대 S의 상대적인 위치 관계를 제어한다. 구체적으로는, 연산 장치(122)는, 추정 변위량에 기초하여 도 2에 도시한 액추에이터(113)로 제어 신호를 송신하고, 액추에이터(113)가 제어 신호에 따라서 전자 차폐판(112)을 이동시킨다.
(제1 실시 형태의 공정예)
도 6은, 상기에서 설명한 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 유도 가열 방법의 공정예를 나타내는 흐름도이다. 도 6에 도시한 예에 의하면, 우선, 검출부에 의해 제2 위치 P2에 있어서의 강대 S의 변위량 Δx1이 검출된다(스텝 S11). 구체적으로는, 온도 스캐너(121)에 의해 강대 S의 폭 방향 단부의 위치가 검출되고, 연산 장치(122)는, 반송 속도 v와 제1 위치 P1과 제2 위치 P2 사이의 거리 d에 기초하여, 강대 S의 변위량 Δx를 산출한다. 이어서, 추정 변위량 산출부로서의 연산 장치(122)에 의해, 근사 함수 f(t)와 반송 속도 v와 제1 위치 P1과 제2 위치 P2 사이의 거리 d와 변위량 Δx에 기초하여 시간적이고도 공간적으로 변위량이 외삽되고, 제1 위치 P1에 있어서의 추정 변위량 Δx2가 산출된다(스텝 S12). 이때, 근사 함수 f(t)는, 변위량 Δx의 시계열 변화를 나타내는 함수이다. 계속해서, 제1 위치 P1에 있어서의 추정 변위량 Δx2에 기초하여, 유도 가열 장치(11)와 강대 S의 상대적인 위치 관계가 제어된다(스텝 S13). 구체적으로는, 예를 들어 상대 위치 제어부로서의 연산 장치(122)로부터 송신된 제어 신호에 기초하여, 액추에이터(112A)가, 유도 가열 장치(11)를, 소정의 위치까지 이동시킨다.
(제1 실시 형태의 공정의 구체예)
도 7a 및 도 7b는, 상기에서 설명한 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 유도 가열 방법의 공정의 구체예를 나타내는 흐름도이다. 도 7a에 도시한 예에서는, 먼저, 유도 가열 설비(10)의 초기 설정이 실시된다(스텝 S101). 초기 설정에 있어서, 유도 가열 장치(11)에서는, 강대 S의 폭에 맞춰서 전자 차폐판(112)이 초기 배치된다. 또한, 제어 장치(12)에서는, 연산 장치(122)에 제1 위치 P1과 제2 위치 P2 사이의 거리 d 등의 값이 초기 설정된다. 거리 d로서, 예를 들어 전자 차폐판(112)과 온도 스캐너(121)의 반송 방향의 거리가 설정되어도 된다. 그 후, 롤 등의 반송 장치(도 1에서는 생략되었음)에 의해 강대 S의 반송이 개시됨과 함께, 유도 코일(111)에 고주파 전류가 공급되고, 강대 S의 유도 가열이 개시된다(스텝 S102).
강대 S의 유도 가열의 개시 후에 있어서, 온도 스캐너(121)는, 유도 가열 장치(11)의 전후, 예를 들어 하류측의 위치 P2에서 강대 S의 폭 방향의 온도 분포를 측정한다(스텝 S103). 계속해서, 연산 장치(122)가, 온도 분포에 나타나는 단부 E1, E2의 위치를 강대 S의 폭 방향의 변위량 Δx로 변환한다(스텝 S104). 상기 스텝 S103, S104를 소정의 시간만큼 반복한 후에(스텝 S105), 연산 장치(122)는, 변위량 Δx의 시계열 변화를 나타내는 근사 함수 f(t)를 추정한다(스텝 S106). 근사 함수의 추정 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 공지된 수학적 근사 방법을 이용하여 근사 함수를 추정해도 된다. 또한, 추정된 근사 함수는, 예를 들어 하나의 삼각함수 등이어도 되지만, 주기나 진폭 등이 상이한 복수의 삼각함수 등의 조합이어도 된다.
도 7b에 도시한 바와 같이, 스텝 S106에서 근사 함수 f(t)가 추정된 후, 연산 장치(122)는, 스텝 S103, S104와 마찬가지로 온도 분포의 측정 결과에 기초하여 변위량 Δx를 검출하고(스텝 S107, S108), 변위량 Δx와 근사 함수 f(t)와 반송 속도 v와 제1 위치 P1과 제2 위치 P2 사이의 거리 d에 기초하여 유도 가열 장치(11)의 위치 P1에 있어서의 강대 S의 추정 변위량을 산출한다(스텝 S109). 또한, 연산 장치(122)는, 산출된 추정 변위량에 기초하여 유도 가열 장치(11)의 전자 차폐판(112) 혹은 유도 가열 장치(11)의 이동량을 결정하고(스텝 S110), 이동량에 대응하는 제어 신호를 액추에이터(113)에 송신한다(스텝 S111). 제어 신호를 수신한 액추에이터(113)의 동작에 의해, 전자 차폐판(112) 혹은 유도 가열 장치(11)를 이동시킬 수 있다(스텝 S112).
상기 스텝 S107 내지 S112의 반복 시간은, 근사 함수에 따라 상이하므로, 튜닝을 하면서 최적의 시간을 정하면 된다.
스텝 S113의 소정의 시간의 경과 후, 연산 장치(122)는, 상기 반복에 포함되는 n회째의 스텝 S107, S108에서 검출된 변위량 Δx를, m회째(m<n)의 스텝 S109에서 산출된 추정 변위량과 비교한다(스텝 S114). 여기서, m회째의 스텝 S109에서는, 시각 t1에 있어서의 변위량 Δx1에 기초하여 추정 변위량이 산출된 것으로 한다. 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명한 바와 같이, 이 추정 변위량은 장래의 시각 t2에 있어서의 변위량 Δx2에 대응한다. 한편, n회째의 스텝 S107, S108에서는, 시각 t2에 있어서의 변위량 Δx2'가 검출된 것으로 한다. 스텝 S109에서 변위량 Δx2의 산출에 사용된 근사 함수 f(t)는 적절하면, 변위량 Δx2와 변위량 Δx2'는 부합되는, 구체적으로는 변위량 Δx2와 변위량 Δx2' 사이의 오차가 허용 범위에 있는 것이다. 연산 장치(122)는, 스텝 S114에 있어서의 비교에 있어서 오차가 허용 범위 내에서 있는지 여부를 판정하고(스텝 S115), 오차가 허용 범위 내에 없으면 근사 함수 f(t)를 갱신한다(스텝 S116).
스텝 S116에 있어서, 예를 들어 연산 장치(122)는, f(t1)=Δx1, 또한 f(t2)=Δx2'(즉, Δx2=Δx2')가 충족되도록, 근사 함수 f(t)의 파라미터를 조절한다. 예를 들어, 시계열 해석으로서는, 과거의 데이터가 크게 변화되지 않고 직선적으로 변동되고 있는 경우에는, 회귀 직선을 근사 함수로 하면 된다. 또한, 장력의 변동 등에 의한 주기적인 변동의 경우에는 삼각함수 등으로 근사한다. 이와 같이, 각각의 함수의 파라미터를 조절하면 된다. 또한, 변위량 Δx의 시계열 변화를, 일반적인 시계열 데이터로서 취급하는 경우에는, 자기 회귀 모델(AR 모델)이나 자기 회귀 이동 평균 모델(ARMA 모델) 등의 과거의 데이터의 자기 상관성을 사용하여 미래를 예측하는 통계 모델 등을 이용한다. 이들 모델에 있어서의 함수에 있어서, 파라미터가 조절된다. 이때, 연산 장치(122)는, 시각 t1로부터 시각 t2 사이에 검출된 변위량 Δx의 데이터 세트를, 상기 스텝 S106에서 근사 함수 f(t)를 추정하기 위해서 사용된 변위량 Δx의 데이터 세트 또는 이전에 실행된 스텝 S116에서 사용된 변위량 Δx의 데이터 세트에 추가해서 이용해도 된다. 또는, 연산 장치(122)는, 그 때까지의 근사 함수 f(t)와는 관계없이, 시각 t1로부터 시각 t2 사이의 변위량 Δx의 데이터 세트에 기초하여, 순서대로 근사 함수 f(t)를 추정해도 된다. 스텝 S116에서 근사 함수 f(t)가 갱신된 후, 처리는 스텝 S107로 되돌아간다.
한편, 스텝 S115의 판정에 있어서 오차가 허용 범위 내인 경우, 연산 장치(122)는, 추정 변위량에 기초하는 유도 가열 장치(11)의 제어가 유효한지 여부의 판정을 실행한다. 구체적으로는, 연산 장치(122)는, 상기 스텝 S107 내지 S112의 반복에 포함되는 적어도 1회의 스텝 S107에서 온도 스캐너(121)에 의해 측정된 강대 S의 폭 방향의 온도 분포에 대하여, 허용 가능한지 여부를 판정한다(스텝 S117). 상기 스텝 S104 및 스텝 S108에서 온도 분포가 변위량 Δx를 검출하기 위해서 이용된 것과는 달리, 스텝 S117에서는 온도 분포 그 자체가 평가된다. 예를 들어, 연산 장치(122)는, 강대 S의 폭 방향의 온도 분포에 있어서의 온도 편차나 피크 온도에 대하여, 허용 범위 내에 있는지 여부를 판정한다.
스텝 S117의 판정에 있어서 강대 S의 폭 방향의 온도 분포가 허용 가능하지 않은 경우, 연산 장치(122)는, 전자 차폐판(112) 혹은 유도 가열 장치(11)의 이동에 관한 파라미터를 조절한다(스텝 S118). 구체적으로는, 예를 들어 연산 장치(122)는, 전자 차폐판(112) 혹은 유도 가열 장치(11)의 위치에 오프셋을 부여하거나, 추정 변위량에 따라서 전자 차폐판(112) 혹은 유도 가열 장치(11)를 이동시킬 때의 배율이나 지연량 등의 파라미터를 조절하거나 한다.
여기서, 전자 차폐판(112) 혹은 유도 가열 장치(11)의 이동량은, 가열에 의한 강대 S의 온도 변화에 대해서, 일반적으로는 선형적으로 되지 않는다. 이 때문에, 온도 변화에 이동량이 추종하도록, 오프셋 또는 배율이 조절된다. 또한, 유도 가열 장치(11) 등이 유효하게 동작하는 범위 내에 불감 영역 등의 제한이 있는 경우 등을 고려하여, 이들 영향이 억제되도록, 오프셋 또는 배율이 설정된다. 오프셋 또는 배율을 조절함으로써, 전자 차폐판(112) 혹은 유도 가열 장치(11)를, 강대 S의 사행에 추종시키는 것이 가능해진다.
또한, 지연량은, 예를 들어 복수의 전자 차폐판(112)이 반송 방향을 따라서 배치되고, 각각이 독립적으로 이동 가능한 경우에 있어서, 강대 S의 가열이 되는 상태를 고려하여, 후단(하류측)의 전자 차폐판(112)의 이동 개시를 전단(상류측)의 전자 차폐판(112)의 이동 개시보다도 늦춘 경우 등에 설정된다.
그 후, 유도 가열의 종료까지, 상기 스텝 S107 내지 S118의 처리가 반복된다(스텝 S119).
도시된 예에 있어서, 스텝 S109에서 산출되는 추정 변위량이 정확하고, 스텝 S110 내지 S112에 있어서의 전자 차폐판(112) 혹은 유도 가열 장치(11)의 제어가 적절하면, 강대 S의 폭 방향 단부의 과가열이 억제된 적절한 온도 분포가 얻어질 것이다. 상기 스텝 S114 내지 S118의 처리는, 상기와 같은 효과가 실제로 얻어지고 있는지 여부를 검증하기 위해서 실행된다.
또한, 간단화를 위하여, 추정 변위량의 검증 및 근사 함수 f(t)의 갱신(스텝 S114 내지 S116)과, 온도 분포의 검증 및 이동에 관한 파라미터의 조절(스텝 S117, S118)이 서로 독립적으로 실행되는 예에 대하여 설명하였지만, 이들 검증, 갱신 및 조절은 복합적으로 실행되어도 된다.
구체적으로는, 예를 들어 강대 S의 폭 방향의 온도 분포가 허용 가능한지 여부를 판정하는 스텝 S117이 먼저 실행되고, 여기에서 온도 분포가 허용 가능하지 않은 경우에 추정 변위량의 검증 및 근사 함수 f(t)의 갱신의 스텝 S114 내지 S116이 실행되고, 그런데도 온도 분포가 허용 가능하지 않은 경우에 이동에 관한 파라미터를 조절하는 스텝 S118이 실행되어도 된다.
또한, 예를 들어 추정 변위량의 검증 및 근사 함수 f(t)의 갱신(스텝 S114 내지 S116)과, 온도 분포의 검증 및 이동에 관한 파라미터의 조절(스텝 S117, S118)과는 상이한 주기로 실행되어도 되고, 상기에서 설명한 예와는 역순서로 실행되어도 된다.
또한, 스텝 S115에 있어서의 판정의 오차 허용 범위 내에 대해서는, 적절히, 다시 평가되어도 된다. 예를 들어, 오차의 허용 범위 외로 되는 경우가 많을 때에는, 스텝 S115에 있어서의 판정의 오차 허용 범위의 폭을 넓히도록 조정된다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 실시 형태에 따르면, 강대 S가 복잡하게 사행되어도, 추정 변위량을 이용하여 강대 S를 적절하게 유도 가열할 수 있다. 즉, 추정 변위량에 기초하여 강대 S의 폭 방향에 있어서의 유도 가열 장치(11)와 강대 S의 상대적인 위치 관계를 제어함으로써, 강대 S를 적절하게 유도 가열할 수 있다. 이에 의해, 강대 S의 폭 방향의 사행에 높은 정밀도로 추종하여 전자 차폐판(112)을 이동시키고, 강대 S의 폭 방향 단부의 과가열을 보다 확실하게 방지할 수 있다. 특히, 본 실시 형태에 따르면, 변위량 Δx를 나타내는 함수에 기초하여, 추정 변위량을 구할 수 있다. 이에 의해, 장주기·단주기의 사행, 복수의 진동 모드의 중첩으로 표시되는 사행, 나아가 강대 S의 형상(판 이음 부위 등)에 의한 사행으로의 영향에 대응한, 복잡한 제어가 실현된다. 이 결과, 강대 S의 폭 방향의 사행에 보다 높은 정밀도로 대응할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 적절한 유도 가열에 의한 효과가 실제로 얻어지고 있는지를 검증하고, 추정 변위량의 산출에 사용하는 근사 함수 f(t)나 전자 차폐판(112)의 제어를 위한 파라미터를 자율적으로 갱신하면서 강대 S의 유도 가열을 계속할 수 있다.
또한, 상기와 같은 검증의 스텝은, 반드시 연산 장치(122)에 의해 자동적으로 실행되지 않아도 되며, 예를 들어 온도 스캐너(121)에 의해 측정된 강대 S의 폭 방향의 온도 분포를 감시하는 오퍼레이터의 지시 입력에 따라서 실행되어도 된다. 오퍼레이터에 의한 감시 또는 사후적인 검증을 가능하게 하기 위해서, 제어 장치(12)는, 온도 스캐너(121)에 의해 측정된 강대 S의 폭 방향의 온도 분포, 연산 장치(122)에 의해 특정된 근사 함수 f(t) 및 전자 차폐판(112) 혹은 유도 가열 장치(11)의 이동을 위한 파라미터 중 적어도 어느 것을 출력하기 위한 디스플레이 또는 프린터 등의 출력 장치 및 오퍼레이터의 지시 입력을 접수하기 위한 입력 장치를 갖고 있어도 된다.
[변형예]
도 8은, 상기에서 도 2에 도시한 예의 변형예로서, 유도 가열 장치(11)의 전체를 강대 S의 폭 방향으로 이동시키는 예를 나타내는 도면이다. 도 8에 도시한 예에 있어서, 유도 가열 설비(10A)는, 도면 중에 화살표로 나타낸 강대 S의 폭 방향으로 유도 가열 장치(11)를 이동시키는 액추에이터(113A)를 포함한다. 액추에이터(113A)는, 도 1에 도시된 제어 장치(12)에 포함되는 연산 장치(122)에 접속되고, 연산 장치(122)가 송신하는 제어 신호를 따라서 유도 가열 장치(11)를 이동시킨다. 도 2 등을 참조하여 설명한 바와 같이, 유도 가열 장치(11)에는, 강대 S의 폭 방향 중심선 Sc가 반송 라인의 폭 방향 중심선 Lc에 일치하고 있을 때 강대 S의 폭 방향 단부로부터 적절한 폭만을 덮도록 전자 차폐판(112)이 배치되어 있다. 강대 S의 사행에 의해 폭 방향 중심선 Sc가 반송 라인의 폭 방향 중심선 Lc로부터 어긋난 경우라도, 도 8에 도시한 바와 같이 유도 가열 장치(11)의 폭 방향 중심선 Fc가 강대 S의 폭 방향 중심선 Sc에 가까워지거나, 또는 일치하도록 액추에이터(113A)를 사용하여 유도 가열 장치(11)를 이동시키면, 전자 차폐판(112)의 강대 S에 대한 정확한 위치를 유지하여, 과가열이나 불충분한 가열을 방지할 수 있다.
또한, 상기에서 도 8에 도시한 예는, 예를 들어 강대 S의 사행량이 큰 경우 등에 적용할 수 있다. 온도 스캐너(121)의 측정 결과에 기초하는 액추에이터(113A)의 제어 방법에 대해서는 상기에서 도 4, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명한 예와 마찬가지이다. 온도 스캐너(121)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 지그(121A) 등을 사용하여 유도 가열 장치(11)에 고정되고, 유도 가열 장치(11)와 함께 이동해도 된다. 이 경우, 변위량 Δx의 기준이 되는 강대 S의 설계상의 폭 방향 중심선은, 유도 가열 장치(11)의 폭 방향 중심선 Fc로 해도 된다.
또한, 온도 스캐너(121)는, 유도 가열 장치(11)로부터 독립적으로 고정되고, 유도 가열 장치(11)의 이동에 관계없이, 반송 라인의 폭 방향 중심선 Lc를 중심선으로 하여 온도를 측정해도 된다. 이 경우, 변위량 Δx의 기준이 되는 강대 S의 설계상의 폭 방향 중심선은, 도 2의 예와 마찬가지로 반송 라인의 폭 방향 중심선 Lc(유도 가열 장치(11)의 폭 방향 중심선 Fc와는 반드시 일치하지는 않음)로 해도 된다.
또한, 상기에서 도 8에 도시한 예는, 도 2에 도시한 예와 조합하는 것이 가능하다. 즉, 유도 가열 장치(11)를 강대 S의 폭 방향으로 이동시키는 액추에이터(113A)와, 그 유도 가열 장치(11) 중에서 전자 차폐판(112)을 강대 S의 폭 방향으로 이동시키는 액추에이터(113)의 양쪽이 마련되어도 된다. 이 경우, 액추에이터(113, 113A)에 각각 접속되는 연산 장치(122)는, 기본적으로는 경량으로 움직임이 빠른 액추에이터(113)를 사용하여 전자 차폐판(112)을 적절한 위치까지 이동시킨다. 연산의 결과, 차폐판의 제어 범위를 초과하는 경우 혹은 제어 범위 외라고 예측되는 경우에는, 액추에이터(113A)를 사용한 유도 가열 장치(11)의 이동에 의해 폭 방향 중심선 Fc를 강대 S의 폭 방향 중심선 Sc에 일치시키면 된다. 또는, 이동량이 부족한 경우, 연산 장치(122)는, 필요한 이동량을 유도 가열 장치(11)의 이동량과 전자 차폐판(112)의 이동량으로 배분하고, 액추에이터(113, 113A)에 의한 유도 가열 장치(11) 및 전자 차폐판(112)의 이동을 동시에 실행함으로써, 전자 차폐판(112)의 적절한 위치까지 신속하게 이동할 수 있도록 해도 된다.
(제2 실시 형태)
도 9는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 유도 가열 설비에 있어서의 분할한 자성체 코어(212)를 마련한 유도 가열 장치 및 온도 스캐너의 배치예를 나타내는 도면이다. 또한, 도 9에 도시한 유도 가열 장치(21)의 구성 이외에 대하여, 본 실시 형태의 구성은, 상기에서 도 1 등을 참조하여 설명한 제1 실시 형태와 마찬가지이기 때문에, 중복된 설명은 생략한다. 또한, 본 실시 형태의 유도 가열 공정은, 추정 변위량에 기초하는 이동의 제어(도 6에 있어서의 스텝 S13, 도 7b에 있어서의 스텝 S112)의 대상이 자성체 코어(212)인 점 이외에 대하여, 도 6 또는 도 7a 및 도 7b에 도시한 제1 실시 형태와 마찬가지이기 때문에, 설명은 생략한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 유도 가열 장치(21)는, 유도 코일(111)과, 자성체 코어(212)와, 자성체 코어(212)를 도면 중에 화살표로 나타낸 강대 S의 폭 방향으로 이동시키는 액추에이터(213)를 포함한다. 자성체 코어(212)는, 유도 코일(111)이 발생시키는 자속을 집중시키는 위치를 변화시킨다. 액추에이터(213)는, 도 1에 도시된 제어 장치(12)에 포함되는 연산 장치(122)에 접속되고, 연산 장치(122)가 송신하는 제어 신호에 따라서 자성체 코어(212)를 이동시킨다. 자성체 코어(212)가 강대 S에 대해서 정확한 위치, 구체적으로는 강대 S의 폭 방향 단부로부터 적절한 거리만큼 이격된 위치에 배치됨으로써, 강대 S의 폭 방향 단부에서 와전류의 밀도가 높아짐으로써 발생하는 과가열을 방지하거나, 강대 S의 폭 방향에서 온도 저하되는 위치에 자속을 집중시켜 온도 상승시켜, 폭 방향의 온도 분포의 조정을 할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서 유도 가열 장치(21)에 포함되는 자성체 코어(212)는, 동작의 원리는 상이하지만, 강대 S의 폭 방향에 있어서의 자성체 코어(212)와 강대 S의 상대적인 위치 관계가 적절하게 제어됨으로써, 강대 S의 폭 방향 단부의 과가열이 방지되어, 온도의 보상이 되는 점에서는 상기 제1 실시 형태에 있어서의 전자 차폐판(112)과 마찬가지이다. 따라서, 본 실시예에서도 하류측의 온도 스캐너(121)의 위치 P2에 있어서 검출된 강대 S의 폭 방향의 변위량 Δx를 외삽함으로써 산출된 상류측의 유도 가열 장치(21)의 위치 P1에서의 강대 S의 추정 변위량에 기초하여 자성체 코어(212)를 이동시킴으로써, 강대 S의 폭 방향의 사행에 높은 정밀도로 추종하여 자성체 코어(212)를 이동시켜, 강대 S의 폭 방향 단부의 과가열을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
(제3 실시 형태)
도 10은, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 유도 가열 설비의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다. 또한, 도 10에 도시한 유도 가열 설비(30)의 구성에서 제1 실시 형태와 공통의 부호로 나타낸 요소, 및 후술하는 흐름도에서 제1 실시 형태와 공통의 부호로 나타낸 공정에 대해서는, 상기에서 설명한 제1 실시 형태와 마찬가지이기 때문에, 중복된 설명은 생략한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 유도 가열 설비(30)는, 유도 가열 장치(11)와, 제어 장치(32), 스티어링 기구(33)를 포함한다. 제어 장치(32)는, 온도 스캐너(121)와, 연산 장치(322)를 포함한다. 스티어링 기구(33)는, 강대 S의 반송 라인 위의 위치 P3에 배치되는 스티어링 롤(331)과, 스티어링 롤(331)을 틸팅시키는 액추에이터(332)를 포함한다. 상기 도 1과 마찬가지의 정의에 의하면, 강대 S의 반송 라인 위에서, 스티어링 롤(331)의 위치 P3은, 유도 가열 장치(11)의 위치 P1보다도 상류측에 있다. 또한, 다른 실시 형태에서는, 위치 P3이 위치 P2보다도 하류측에 있어도 된다. 또한, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 도 10에서는 강대 S가 수평 방향으로 반송되도록 도시되어 있지만, 다른 실시 형태에 있어서 강대 S 등의 금속 띠판은 연직 방향으로 반송되어도 된다.
스티어링 롤(331)은, 대략 강대 S의 폭 방향을 따라서 강대 S에 맞닿아지지만, 폭 방향에 대해서 약간 기울이는 것이 가능하다. 이에 의해, 강대 S의 폭 방향의 양측에 걸리는 장력을 변화시켜, 강대 S의 폭 방향의 변위를 억제할 수 있다. 액추에이터(332)는, 연산 장치(322)에 접속되고, 연산 장치(322)가 송신하는 제어 신호에 따라서 스티어링 롤(331)의 기울기 각도를 조절한다. 본 실시 형태에 있어서, 연산 장치(322), 액추에이터(332), 및 스티어링 롤(331)은, 강대 S에 폭 방향의 변위를 억제하기 위한 외력을 부여하는 외력 부여부를 구성한다.
도 11a및 도 11b는, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 유도 가열 방법의 공정예를 나타내는 흐름도이다. 도 11a에 도시된 예에서는, 스텝 S101 내지 S106까지의 처리는, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지의 스텝 S101 내지 S106의 처리가 행해진다. 스텝 S106에서 근사 함수 f(t)가 추정된 후에, 연산 장치(322)가, 근사 함수 f(t)가 안정적인지 여부를 판정한다(스텝 S301). 구체적으로는, 예를 들어 연산 장치(322)는, 근사 함수 f(t)에 의해 산출되는 변위량 Δx의 변동의 주기가 과도하게 짧지 않은지, 및 변위량 Δx의 진폭이 과도하게 크지 않은지를 판정한다. 스텝 S301의 판정에 있어서, 근사 함수 f(t)가 안정적인 경우, 도 11b에 도시한 바와 같이, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지의 스텝 S107 내지 S119의 처리가 실행된다.
한편, 스텝 S301의 판정에 있어서, 근사 함수 f(t)가 안정적이지 않은 경우, 연산 장치(322)는, 근사 함수 f(t)의 경향에 따라서 스티어링 롤(331)의 틸팅량을 결정하고(스텝 S302), 틸팅량에 대응하는 제어 신호를 액추에이터(332)에 송신한다(스텝 S303). 제어 신호를 수신한 액추에이터(332)의 동작에 의해, 스티어링 롤(331)을 틸팅시킬 수 있다(스텝 S304). 스텝 S304에서 스티어링 롤(331)이 틸팅된 경우, 근사 함수 f(t)가 변화되는 것이 상정되기 때문에, 처리는 스텝 S103으로 되돌아간다.
상기에서 설명한 바와 같은 본 발명의 제3 실시 형태에서는, 근사 함수 f(t)의 경향, 구체적으로는 근사 함수 f(t)가 안정적인지 여부에 따라서, 스티어링 롤(331)이 틸팅되고, 강대 S에 폭 방향의 변위를 억제하기 위한 외력이 부여된다. 이에 의해, 예를 들어 변위량 Δx의 변동의 주기를 길게 하거나, 변위량 Δx의 진폭을 작게 함으로써, 전자 차폐판(112)을 강대 S의 사행에 추종하여 이동시킬 수 있다. 이 결과, 스티어링 롤(331)을 사용하여 변위량 Δx의 변동을 안정시킨 다음, 재차 근사 함수 f(t)를 특정하고, 근사 함수 f(t)를 사용하여 산출된 추정 변위량에 기초하는 전자 차폐판(112)의 제어를 실행할 수 있다. 상기는, 온도 스캐너(121)와 스티어링 롤(331)의 위치가 이격되어 있어, 시상수가 비교적 큰 경우를 상정하고 있지만, 시상수가 작은 경우에는, 도 3b 등에 도시한 강대 S의 폭 방향 중심선 Sc의 반송 라인의 폭 방향 중심선 Lc로부터의 어긋남양이 최소가 되도록, 스티어링 롤(331)을 틸팅시키는 액추에이터(332)를 PID 제어(Proportional-Integral-Differential Controller) 등을 사용하여 제어해도 된다.
또한, 상기 예에서는 유도 가열 설비(30)가 제1 실시 형태와 마찬가지의 유도 가열 장치(11)를 포함하는 것으로서 설명하였지만, 다른 예에 있어서 유도 가열 설비는 스티어링 기구(33)와 함께 제2 실시 형태와 마찬가지의 유도 가열 장치(21)를 포함해도 된다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지는 않는다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서의 통상의 지식을 갖는 사람이라면, 청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명확하며, 이들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해되어야 한다.
상기 각 실시 형태에서는 강대 S의 폭 방향의 온도 분포의 측정 결과에 기초하여 강대 S의 폭 방향의 변위량을 검출하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 사행 센서 등을 사용하여 강대 S의 제1 위치 P1에 있어서의 변위량 Δx1을 검출해도 된다. 또한, 상기한 바와 같이, 강대 S의 폭 방향의 변위량이 검출되는 위치는, 유도 가열 장치의 하류측에는 한정되지 않고, 상류측이어도 된다. 유도 가열 장치의 상류측에서 강대 S의 폭 방향의 변위량을 검출하는 경우에도, 근사 함수의 외삽에 의해 산출된 유도 가열 장치의 위치에서의 추정을 사용함으로써, 유도 가열 장치와 강대 S의 위치 관계를 제어할 때의 정밀도가 향상된다.
그 밖에, 상기 각 실시 형태의 설명에 있어서, 강대 S의 폭 방향의 변위량 Δx를 검출하는 검출부에 포함되는 센서로서 온도 스캐너(121)가 사용되는 예를 나타내었지만, 본 발명은, 이러한 예에 한정되지는 않는다. 검출부에 있어서, 강대 S의 폭 방향의 변위량 Δx가 검출 가능하게 되면 되며, 예를 들어 검출부의 센서로서, 레이저 센서가 사용되어도 되고, 근접 센서, 또는 금속을 검출 가능한 각종 센서여도 된다.
또한, 상기 각 실시 형태 설명에 있어서, 근사 함수 f(t)는, 변위량 Δx의 시계열 변화에 기초하여, 산출되는 예를 나타내었지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 근사 함수 f(t)는, 과거의 조업 실적, 시뮬레이션 결과 등에 기초하여, 미리 기억된 근사 함수 f(t)가 사용되어도 된다.
10, 30: 유도 가열 설비
11, 21: 유도 가열 장치
12, 32: 제어 장치
33: 스티어링 기구
111: 유도 코일
112: 전자 차폐판
113, 213, 332: 액추에이터
121: 온도 스캐너
122, 322: 연산 장치
212: 자성체 코어
331: 스티어링 롤

Claims (16)

  1. 연속적으로 반송되는 금속 띠판을, 반송 라인 위의 제1 위치에 배치된 유도 가열 장치를 사용하여 가열하는, 금속 띠판의 유도 가열 방법이며,
    상기 반송 라인 위에서 상기 제1 위치와는 상이한 제2 위치에 있어서의 상기 금속 띠판의 폭 방향 중심선의 소정의 기준선으로부터의 변위량을 검출하는 스텝,
    상기 변위량의 시계열 변화를 나타내는 함수에 기초하여, 상기 변위량을 시간적이고도 공간적으로 외삽함으로써 상기 제1 위치에 있어서의 상기 금속 띠판의 폭 방향 중심선의 추정 변위량을 산출하는 스텝, 및
    상기 추정 변위량에 기초하여, 상기 금속 띠판의 폭 방향에 있어서의 상기 유도 가열 장치와 상기 금속 띠판의 상대적인 위치 관계를 제어하는 스텝
    을 포함하는, 금속 띠판의 유도 가열 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 위치는, 상기 제1 위치의 하류측에 위치하는, 금속 띠판의 유도 가열 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 위치는, 상기 제1 위치의 상류측에 위치하는, 금속 띠판의 유도 가열 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변위량을 검출하는 스텝은,
    상기 제2 위치에 있어서 상기 금속 띠판의 폭 방향의 적어도 한쪽 단부를 포함하는 범위에서 온도 분포를 측정하는 스텝, 및
    상기 온도 분포에 온도 급락부로서 나타나는 상기 금속 띠판의 폭 방향 단부의 위치를 상기 변위량으로 변환하는 스텝
    을 포함하는, 금속 띠판의 유도 가열 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 추정 변위량을 산출하는 스텝은,
    상기 변위량의 시계열 변화를 상기 함수로 변환하는 스텝, 그리고
    상기 금속 띠판의 반송 속도, 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이의 거리, 상기 함수, 및 제1 시각에 있어서의 상기 변위량에 기초하여, 상기 제1 시각에 있어서의 상기 추정 변위량을 산출하는 스텝
    을 포함하는, 금속 띠판의 유도 가열 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 시각보다도 후의 제2 시각에 있어서의 상기 변위량을, 상기 제1 시각에 있어서의 상기 변위량에 기초하여 산출된 상기 추정 변위량과 비교한 결과에 기초하여 상기 함수를 갱신하는 스텝을 더 포함하는, 금속 띠판의 유도 가열 방법.
  7. 제5항 또한 제6항에 있어서,
    상기 함수의 경향에 따라서 상기 금속 띠판에 폭 방향의 변위를 억제하기 위한 외력을 부여하는 스텝을 더 포함하는, 금속 띠판의 유도 가열 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상대적인 위치 관계를 제어하는 스텝은,
    상기 유도 가열 장치 및/또는 그 일부분을 상기 금속 띠판의 폭 방향으로 이동시키는 스텝
    을 포함하는, 금속 띠판의 유도 가열 방법.
  9. 연속적으로 반송되는 금속 띠판의 반송 라인 위의 제1 위치에 배치된 유도 가열 장치를 포함하는, 금속 띠판의 유도 가열 설비이며,
    상기 반송 라인 위에서 상기 제1 위치와는 상이한 제2 위치에 있어서의 상기 금속 띠판의 폭 방향 중심선의 소정의 기준선으로부터의 변위량을 검출하는 검출부,
    상기 변위량의 시계열 변화를 나타내는 함수에 기초하여, 상기 변위량을 시간적이고도 공간적으로 외삽함으로써 상기 제1 위치에 있어서의 상기 금속 띠판의 폭 방향 중심선의 추정 변위량을 산출하는 추정 변위량 산출부, 및
    상기 추정 변위량에 기초하여, 상기 금속 띠판의 폭 방향에 있어서의 상기 유도 가열 장치와 상기 금속 띠판의 상대적인 위치 관계를 제어하는 상대 위치 제어부
    를 구비하는, 금속 띠판의 유도 가열 설비.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 위치는, 상기 제1 위치의 하류측에 위치하는, 금속 띠판의 유도 가열 설비.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2 위치는, 상기 제1 위치의 상류측에 위치하는, 금속 띠판의 유도 가열 설비.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출부는,
    상기 제2 위치에 있어서 상기 금속 띠판의 폭 방향의 적어도 한쪽 단부를 포함하는 범위에서 온도 분포를 측정하고,
    상기 온도 분포에 온도 급락부로서 나타나는 상기 금속 띠판의 폭 방향 단부의 위치를 상기 변위량으로 변환하는, 금속 띠판의 유도 가열 설비.
  13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 추정 변위량 산출부는,
    상기 변위량의 시계열 변화를 함수로 변환하고, 그리고
    상기 금속 띠판의 반송 속도, 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이의 거리, 상기 함수, 및 제1 시각에 있어서의 상기 변위량에 기초하여, 상기 제1 시각에 있어서의 상기 추정 변위량을 산출하는, 금속 띠판의 유도 가열 설비.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 추정 변위량 산출부는, 또한, 상기 제1 시각보다도 후의 제2 시각에 있어서의 상기 변위량을, 상기 제1 시각에 있어서의 상기 변위량에 기초하여 산출된 상기 추정 변위량과 비교한 결과에 기초하여 상기 함수를 갱신하는, 금속 띠판의 유도 가열 설비.
  15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 함수의 경향에 따라서 상기 금속 띠판에 폭 방향의 변위를 억제하기 위한 외력을 부여하는 외력 부여부를 더 포함하는, 금속 띠판의 유도 가열 설비.
  16. 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유도 가열 장치는, 상기 유도 가열 장치를 상기 금속 띠판의 폭 방향으로 이동시키는 액추에이터 및/또는 상기 유도 가열 장치의 일부분을 상기 금속 띠판의 폭 방향으로 이동시키는 액추에이터를 갖고,
    상기 상대 위치 제어부는, 상기 각 액추에이터에 제어 신호를 송신하는, 금속 띠판의 유도 가열 설비.
KR1020207026706A 2018-03-23 2019-03-12 금속 띠판의 유도 가열 방법 및 그 유도 가열 설비 KR102490948B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2018-056337 2018-03-23
JP2018056337 2018-03-23
PCT/JP2019/010041 WO2019181653A1 (ja) 2018-03-23 2019-03-12 金属帯板の誘導加熱方法およびその誘導加熱設備

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200119327A true KR20200119327A (ko) 2020-10-19
KR102490948B1 KR102490948B1 (ko) 2023-01-27

Family

ID=67987240

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207026706A KR102490948B1 (ko) 2018-03-23 2019-03-12 금속 띠판의 유도 가열 방법 및 그 유도 가열 설비

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20210017624A1 (ko)
JP (1) JP6658977B1 (ko)
KR (1) KR102490948B1 (ko)
CN (1) CN111788319B (ko)
MX (1) MX2020009280A (ko)
WO (1) WO2019181653A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7095651B2 (ja) * 2019-05-14 2022-07-05 東芝三菱電機産業システム株式会社 エッジヒータの制御システム
WO2023033114A1 (ja) 2021-09-01 2023-03-09 日本製鉄株式会社 トランスバース方式の誘導加熱装置
EP4398682A1 (en) 2021-09-01 2024-07-10 Nippon Steel Corporation Transverse-type induction heating device

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62218564A (ja) * 1986-03-19 1987-09-25 Nisshin Steel Co Ltd エツジヒ−タの位置制御方法
JPH0289757A (ja) * 1988-09-27 1990-03-29 Kawasaki Steel Corp 帯材の蛇行調整方法
JPH02153024A (ja) * 1988-12-02 1990-06-12 Sumitomo Special Metals Co Ltd 薄肉金属板の連続均熱方法
JPH0622950A (ja) 1992-07-08 1994-02-01 Toshiba Corp Ｘ線断層像撮影装置
JPH0637676A (ja) 1992-07-13 1994-02-10 Miharu Tsushin Kk Ｃａｔｖシステムにおける伝送路の周波数特性測定方法
JPH11251048A (ja) 1998-03-04 1999-09-17 Nippon Steel Corp 帯状金属材料の誘導加熱装置および誘導加熱方法
JP2001006866A (ja) 1999-06-23 2001-01-12 Sumitomo Heavy Ind Ltd 電磁誘導加熱装置
JP2002008838A (ja) 2000-04-19 2002-01-11 Ceres Sa 可変幅の磁気回路を有する横方向磁束誘導加熱装置
JP2008288200A (ja) 2007-04-16 2008-11-27 Nippon Steel Corp 金属板の誘導加熱装置および誘導加熱方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11290931A (ja) * 1998-04-16 1999-10-26 Nippon Steel Corp ストリップエッジの誘導加熱装置の加熱電力制御方法および加熱電力制御装置
US10040107B2 (en) * 2014-02-04 2018-08-07 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Temperature control apparatus of hot-rolling mill
WO2016035867A1 (ja) * 2014-09-03 2016-03-10 新日鐵住金株式会社 金属帯板の誘導加熱装置
WO2016079841A1 (ja) * 2014-11-20 2016-05-26 Ｊｆｅスチール株式会社 金属帯の安定装置およびこれを用いた溶融めっき金属帯の製造方法
CN106994466A (zh) * 2016-01-26 2017-08-01 宝山钢铁股份有限公司 带钢边部加热器对称加热的控制方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62218564A (ja) * 1986-03-19 1987-09-25 Nisshin Steel Co Ltd エツジヒ−タの位置制御方法
JPH0289757A (ja) * 1988-09-27 1990-03-29 Kawasaki Steel Corp 帯材の蛇行調整方法
JPH02153024A (ja) * 1988-12-02 1990-06-12 Sumitomo Special Metals Co Ltd 薄肉金属板の連続均熱方法
JPH0622950A (ja) 1992-07-08 1994-02-01 Toshiba Corp Ｘ線断層像撮影装置
JPH0637676A (ja) 1992-07-13 1994-02-10 Miharu Tsushin Kk Ｃａｔｖシステムにおける伝送路の周波数特性測定方法
JPH11251048A (ja) 1998-03-04 1999-09-17 Nippon Steel Corp 帯状金属材料の誘導加熱装置および誘導加熱方法
JP2001006866A (ja) 1999-06-23 2001-01-12 Sumitomo Heavy Ind Ltd 電磁誘導加熱装置
JP2002008838A (ja) 2000-04-19 2002-01-11 Ceres Sa 可変幅の磁気回路を有する横方向磁束誘導加熱装置
JP2008288200A (ja) 2007-04-16 2008-11-27 Nippon Steel Corp 金属板の誘導加熱装置および誘導加熱方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111788319B (zh) 2022-07-26
US20210017624A1 (en) 2021-01-21
JPWO2019181653A1 (ja) 2020-04-30
JP6658977B1 (ja) 2020-03-04
CN111788319A (zh) 2020-10-16
MX2020009280A (es) 2020-10-01
KR102490948B1 (ko) 2023-01-27
WO2019181653A1 (ja) 2019-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20200119327A (ko) 금속 띠판의 유도 가열 방법 및 그 유도 가열 설비
AU2008241818B2 (en) Induction heating system and induction heating method of metal plate
EP1854335B1 (en) Induction heating device for a metal plate
EP3685932A1 (en) Device for measuring shape of metal plate, plate warpage correction device, continuous plating equipment, and plate warpage correction method for metal plate
CN106576400B (zh) 金属带的感应加热装置
CN101784689B (zh) 用于对在热浸精整设备的整平喷嘴之间引导的具有覆层的带材进行带材稳定的方法和热浸精整设备
KR101774073B1 (ko) 전자기 제진 장치, 전자기 제진 제어 프로그램이 기재된 컴퓨터로 판독 가능한 기억 매체
US9462641B2 (en) Transverse flux strip heating with DC edge saturation
JPS6256632B2 (ko)
CA2235181C (en) Method of regulating the stress distribution in metal strips or sheet, especially of nonferromagnetic metals
KR101888715B1 (ko) 전자기 제진 장치, 전자기 제진 제어 프로그램
JP2002317259A (ja) ストリップの形状矯正・制振装置
JP5842855B2 (ja) 溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法
JP2011214146A (ja) 電磁制振装置、電磁制振制御プログラム
JPH11290931A (ja) ストリップエッジの誘導加熱装置の加熱電力制御方法および加熱電力制御装置
JP6880980B2 (ja) 誘導加熱装置及び誘導加熱方法
CN111940517B (zh) 边缘加热器的控制系统
JP2715739B2 (ja) 合金化溶融亜鉛めっき鋼板製造設備における合金化炉の制御方法
JP6881348B2 (ja) 鋼板の磁気変態率測定装置
WO2018091224A1 (en) Controlling the temperature of a moving element
AU2004215221B2 (en) Method and device for melt dip coating metal strips, especially steel strips
JPH03248709A (ja) エッジヒータ制御方法
JPH07148454A (ja) 金属帯塗装ラインの焼付け炉
JP2001226006A (ja) 薄鋼板の非接触制御装置
JPH05174954A (ja) 電磁誘導加熱装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant