JPS6266593A - 誘導加熱制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、鋼管などの長尺の被加熱物を熱処理する際
に、複数の加熱コイルを使用して被加熱物を速度制御し
ながら誘導加熱を行なう速度制御を伴う誘導加熱方法に
関する。

〔従来の技術〕

従来の速度制御を伴う誘導加熱方法としては、例えば特
願昭５３−１２７０９号に開示されているものがある。

このものは、１つの加熱コイルを使用して、鋼管等の長
尺の被加熱物を、誘導加熱する際に、被加熱物の両端部
の温度制御を被加熱物の搬送速度を変化させて制御する
ようにしている。

ところで、鋼管を高温（キューリ一点以上の７５０℃以
上）に加熱する場合には、通常、キューリ一点で、鋼の
透磁率が大きく変化し、誘導加熱の機構（特に被加熱物
のインピーダンス）が変わり、キューリ一点未満の加熱
とキューリ一点以上の加熱では加熱式が大きく変わる。

したがって、加熱温度精度を高めるためには、最低、キ
ューリ一点未満の加熱コイルとキューリ一点以上の加熱
コイルとを直列に配置した２つのコイルが必要となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来の速度制御を伴う誘導加熱方法
にあっては、長尺鋼材の両端部における磁束密度の変化
や放熱などに起因して、該両端部は中間部分よりも加熱
理論が？ｊ！雑であり、しかも加熱コイルの電源制御を
行なった場合、コイル長さ単位での電力の増減しかでき
ないため、長尺鋼材の端部におけるコイル長さに相当す
る部分を目標加熱温度に加熱することが困難である問題
点を有しており、そのため、目標加熱温度に加熱できな
かった該端部を切断して品質の一定化を行うことにより
長尺綱材の製品としての歩留まりを下げる問題点を有し
ている。

この発明は、このような従来の問題点に着目して案出し
たものであって、長尺鋼材に均一な熱処理を施し、歩留
まりを向上させる誘導加熱制御方法を得んとするもので
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、複数の加熱コイルを所定間隔を保って直列
に配置してなる誘導加熱炉内に長尺の被加熱物を搬送し
て加熱する際に、少なくとも、（ａ）　　前記被加熱物
の先端部が、通過した直後の加熱コイルに対しては、電
力を一定に制御し且つ当該加熱コイルを通過中の被加熱
物に対して、目標温度に維持すべく搬送速度を制御する
速度フィードバック制御を行ない、 ０：Ｉ）　　該速度フィードバック制御中の加熱コイル
の後段側における被加熱物先端が通過中の加熱コイルに
対しては、被加熱物の搬送速度変化に応じた電力制御を
行ない、 ｆＣ）　　前記フィードバック制御中の加熱コイルの前
段側の加熱コイルに対しては、被加熱物の温度検出値と
目標温度との差値に基づく電力制御に、当該被加熱物の
搬送速度変化を加味した電力フィードバック制御を行い
、 （ｄｌ　　前記被加熱物の後端部が通過中の加熱コイル
に対しては、前記速度フィードバック制御を行い、且つ
その後段側の加熱コイルに対しては前記電力フィードバ
ック制御を行なうことを、その構成としている。

〔作用〕

被加熱物の先端部が、通過した直後の加熱コイルに対し
ては、電力が一定に制御され、当該加熱コイルを通過中
の被加熱物に対しては、前記電力供給状態において、目
標温度に維持すべく搬送速度の速度フィードバック制御
が行われる。

前記速度フィードバック制御中の加熱コイルの後段側に
おける被加熱物先端が通過中の加熱コイルに対しては、
被加熱物の搬送速度変化に応じた電力制御が行なわれ、
該先端部を目標温度での加熱を行うため、搬送速度に基
づき算出される必要電力が投入される。

前記速度フィードバック制御中の加熱コイルの前段側の
加熱コイルに対しては、被加熱物の温度検出値と目標温
度との差値に基づく電力制御に当該被加熱物の搬送速度
変化を加味した電力フィードバック制御が行なわれ、被
加熱物は、被加熱物の搬送速度に応じた電力が投下され
、目標温度での加熱が行われる。

前記被加熱物の後端部が通過中の加熱コイルに対しては
、速度フィードバック制御が行われて、所定の電力供給
状態において、目標温度での加熱を維持すべく搬送速度
が調整される。また、被加熱物の後端部が通過中の加熱
コイルの後段側の加熱コイルに対しては、電力フィード
バック制御が行なわれ、被加熱物は、搬送速度に応した
電力が投下されく目標温度での加熱が行われる。

〔実施例〕

以下、この発明の係る誘導加熱制御方法の一実施例を図
面に基づいて説明する。

図中、１及び２は、誘導加熱炉内に所定間隔を介して直
列に配置された第１加熱コイル及び第２加熱コイルであ
る。この誘導加熱炉には、第１加熱コイル１の入側に長
尺鋼材である鋼パイプ３を送り出す搬送ローラ４が設け
られており、この搬送ローラ４は速度制御装置５により
、その搬送速度が制御されている。

また、前記第１．第２加熱コイル１．２の入側には、鋼
パイプ３の到来を検出する被加熱物検出器６．７が設け
られていて、これら検出器６，７から鋼パイプ３が対向
しているときに論理値“１”、対向していないときに論
理値“Ｏｏの検出信号が出力され、これら検出信号が制
御装置８に入力される。そして、第１．第２加熱コイル
１．　２の出側には、夫々、第１温度検出器９．第２温
度検出器１０が設けられており、これら温度検出器９．
１０の検出信号が、前記制御装置８に入力される。

さらに、第１．第２加熱コイル１，２は、夫々、第１．
第２電源制御装置１１．１２に接続されており、これら
電源制御装置１１．１２によって電源が制御されること
により、加熱量が調整される。

そして、第１．第２電源制御装置１１．１２は、前記制
御装置８からの制御指令信号に基づいて電源制御を行な
う。

制御装置８は、前記被加熱物検出器６，７の検出信号及
び各温度検出器０，１０の検出信号に基づき、鋼パイプ
３の先端部及び後端部の位置に応じて各電源制御装置１
１．１２に所定の電源制御指令信号を送出すると共に、
速度制御装置５に所定の速度指令信号を送出し、加熱コ
イル１．２での加熱量及び鋼パイプ３の搬送速度を制御
する。

このような装置を用いて誘導加熱を行う場合、まず一定
速度で鋼バイブ３を搬送し、その先端部を前記被加熱物
検出器６で検出すると、その検出信号が論理値“０”か
ら論理値“１”に反転し、これが制御装置８に入力され
るので、制御装置８で予め設定された目標加熱温度から
下記（１）式を用いて算出した電力Ｐをを電力制御使用
信号として第１電源制御装置１１に出力し、これに基づ
き該電力制御装置１１から一定の電力を第１加熱コイル
１に供給する。（第２図ａの状態） Ｐ＝Ｃ−ＣＩＭ−ｖ／７７−−（１１ Ｐ：電力（ＫＷ）、Ｃ：単位換算係数、Ｑ：必要含熱量
（Ｋｃａｌ　／ｋｇ）　、　Ｍ　：単位重量（ｋｇ／ｍ
）、■＝搬送速度（ｍ／ｍｉｎ　）、η：加熱効率、そ
の後、鋼パイプ３の先端部が第１温度検出器９に至ると
、該第１温度検出器９から鋼パイプ３の温度に対応した
温度検出信号が出力され、これが制御装置８に入力され
る。したがって制御装置８は、目標値と実際値との差を
演算し、その差値に基づいて例えは制御装置８内に予め
記憶された記憶テーブルを参照して速度指令値を算出し
、これを速度制御装置５に供給して、搬送ローラ４を速
度フィードバック制御する。例えば、実際温度が目標温
度より高い場合は、鋼パイプ３の搬送速度を上げて加熱
時間を短縮する操作を行う。このとき、加熱コイル１に
供給する電力は、鋼パイプ先端部が通過中における一定
電力に維持されている。

そして、鋼パイプ３の先端部が第２加熱コイル２人側に
至ると、被加熱物検出器７から論理値“１″の検出信号
が出力され、これが制御装置８に入力され、この制御装
置８で予め設定された目標加熱温度（キューリ一点以上
）と前記搬送ローラ４の速度指令値とに基づき、第２加
熱コイル２に対する電力指令値を算出し、これを第２電
源制御装置１２に供給することにより、第２加熱コイル
２の電力を通過中の鋼パイプ３の温度が略目標値となる
ように制御する。

その後、前記鋼パイプ３の先端が第２温度検出器１０位
置に達すると、この第２温度検出器１０からの温度検出
値と予め設定された目標値とに基づき、制御装置８で速
度指令値を算出して、これを速度制御装置５に供給する
ことにより搬送ローラ４を速度フィードバック制御する
。これと同時に、第１加熱コイル１は、第１温度検出器
９からの温度検出値と目標値との差値とに基づく電力制
御に前記第２加熱コイル２についての速度フィードバッ
ク制御による速度変化を加味した電力フィ−ドバソク制
御を行う。例えば、加熱コイル２についての速度制御に
より鋼パイプ３の搬送速度がｖｌからｖ２に低下した場
合は、目標値と実際の温度検出値に基づいて算出した電
力Ｐをｐ　−Ｖ２／　ｖ　＋　に自動的に低下させる操
作を行う。（第２図Ｃの状態） このような状態で運転を続け、第１温度検出器９及び第
２温度検出器１０での温度検出値が共に目標温度の±５
℃以内の範囲で安定した時点で、鋼パイプ３の搬送速度
を、その時の速度に一定に保つと共に、各加熱コイル１
．２を夫々、第１゜第２温度検出器９．１０の温度検出
値に基づき制御装置８で第１電源制御装置１１．第２電
源制御装置１２を制御することにより、電力フィードバ
ック制御を行う。（第２図ｄの状態） 次いで、鋼バイブ３の後端部が第１加熱コイル１の入側
に至り、これを被加熱物検出器６で検出して検出信号が
論理値“１”から論理値“０”に反転すると第１加熱コ
イル１は、その時の電力を保持し、且つ該１温度検出器
９の温度検出値を用いて搬送ローラ４を速度制御し、−
古筆２加熱コイル２においては、第２温度検出器１０の
温度検出値と目標値との差値による電力制御に速度変化
を加味した電力フィードバンク制御を行う。（第２図ｅ
の状態） さらに、鋼バイブ３の後端部が、第２加熱コイル２の入
側に達して、これを被加熱物検出器７が検出すると、第
１加熱コイル１の電源を遮断し、且つ第２加熱コイル２
は、第２温度検出器１０による電力フィードバック制御
から速度フィードバンク制御に移行する。（第２図ｆの
状態）以上の制御を行うことにより、第３図で点線図示
のように、鋼パイプの長手方向の各部の加熱温度を均一
化して、両端部における加熱温度過不足領域を極（僅か
なものとすることができ、歩留りを向上させることがで
きる。

因みに、鋼パイプ３の端部における速度フィードバック
制御に代えて電力制御を行う従来方法の場合には、第３
図で実線図示の如く、両端部における加熱温度過不足領
域が大きなものとなり、歩留りが大幅に低下する。

以上、実施例について説明したが、この発明は、加熱コ
イルが２つの場合に限らず、３つ以上用いた場合にも適
用され得るものである。

また、上記した実施例にあっては、鋼パイプの熱処理に
この方法を適用した例について説明した、　　　　　　
が、その他、各種の長尺鋼材に適用し得ることは言うま
でもない。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように、この発明にかか、、　　
　　　　る誘導加熱制御方法にあっては、複数の加熱コ
イ゛ルを用いて、被加熱物の搬送速度の制御及び加熱コ
イルの電力制御を行ない、特に端部の温度制御１．　　
　　　　を速度制御による速度変化を加味した電力制御
で行なうことにより、被加熱物の長手方向に亘る加熱温
度を目標温度に均一化させることが可能となる効果があ
る。

また、長尺鋼材の端部と中間歩との熱処理が均一に行な
えるため、製品歩留りが向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る誘導加熱制御方法の一実施例
を適用した装置を示す平面図、第２図は、同実施例にお
ける被加熱物の位置における、第１゜第２加熱コイルの
制御内容を示す説明図、第３図は、同実施例によって鋼
パイプを熱処理した場合の加熱温度と従来方法で熱処理
した場合の加熱温度との比較を示すグラフである。 １・・・・・・第１加熱コイル、２・・・・・・第２加
熱コイル、３・・・・・・鋼パイプ、４・・・・・・搬
送ローラ、５・・・・・・速度制御装置、６，７・・・
・・・被加熱物検出器、８・・・・・・制御装置、９・
・・・・・第１温度検出器、１０・・・・・・第２温度
検出器、１１・・・・・・第１電源制御装置、１２・・
・・・・第２電源制御装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の加熱コイルを所定間隔を保って直列に配置してな
   る誘導加熱炉内に長尺の被加熱物を搬送して加熱する際
   に、少なくとも、 （ａ）前記被加熱物の先端部が、通過した直後の加熱コ
   イルに対しては、電力を一定に制御し且つ当該加熱コイ
   ルを通過中の被加熱物に対して、目標温度に維持すべく
   搬送速度を制御する速度フィードバック制御を行い、 （ｂ）該速度フィードバック制御中の加熱コイルの後段
   側における被加熱物先端が通過中の加熱コイルに対して
   は、被加熱物の搬送速度変化に応じた電力制御を行ない
   、 （ｃ）前記フィードバック制御中の加熱コイルの前段側
   の加熱コイルに対しては、被加熱物の温度検出値と目標
   温度との差値に基づく電力制御に、当該被加熱物の搬送
   速度変化を加味した電力フィードバック制御を行ない、 （ｄ）前記被加熱物の後端部が通過中の加熱コイルに対
   しては、前記速度フィードバック制御を行い、且つその
   後段側の加熱コイルに対しては前記電力フィードバック
   制御を行なうことを特徴とする誘導加熱制御方法。