(57)【要約】  誘導加熱装置（１）は、Ｃ型形状を有する鉄心（２）の開口部（３）上下の鉄心脚部（４ａ，４ｂ）に加熱コイルが巻回され、この開口部（３）の間隔であるインダクタギャップ（Ｈ）を調整できるインダクタ（６）と、測定した加熱コイルの電力値を測定電力値として検出する電力量検出手段（１５）と、加熱コイルの最適加熱条件に応じた電力目標値を設定する加熱条件設定手段（１１）と、電力量目標値を最適インダクタギャップ値に変換すると共に、測定電力量を測定インダクタギャップ値に変換するインダクタギャップ値変換手段（１６）と、ギャップ偏差を算出するギャップ偏差算出手段（１７）と、ギャップ偏差に基づいてインダクタギャップを調整するようにギャップモータ（１９）を制御するギャップモータ制御手段（１９）とを備える。
2008053525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端部に加熱コイルが巻回された下部鉄心部、この下部鉄心部に対して所定間隔のインダクタギャップを有して対向配置されると共に端部に加熱コイルが巻回された上部鉄心部、及びこの上部鉄心部を前記下部鉄心部に対して回動可能に軸支するヒンジ部を備えてＣ型に形成され、前記インダクタギャップ間に搬送されてきた被加熱材を加熱するインダクタと、
前記加熱コイルの通電回路に設けられ、加熱コイルに供給される電力量を検出する電力量検出手段と、
前記インダクタにより加熱される被加熱材の少なくとも材質、板幅、及び板厚から前記加熱コイルの最適加熱条件を設定し、設定された最適加熱条件に応じた電力量目標値を設定する加熱条件設定手段と、
設定された電力量目標値を最適インダクタギャップ値に変換すると共に、前記電力量検出手段により検出された電力量を測定インダクタギャップ値に変換するインダクタギャップ値変換手段と、
変換された最適インダクタギャップ値と測定インダクタギャップ値との偏差をギャップ偏差として算出するギャップ偏差算出手段と、
算出されたギャップ偏差を無くすように前記上部鉄心部を回動させるモータを制御するギャップモータ制御手段と
を備えることを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項２】
前記被加熱材と前記インダクタとの前記被加熱材の短手方向における距離を調整できるように、前記インダクタを移動させるインダクタモータと、
前記インダクタモータにより移動された前記インダクタの位置を測定インダクタ位置検出値として検出するインダクタ位置検出手段と、
前記加熱条件設定手段により設定された電力量目標値を最適インダクタ位置設定値に変換するインダクタ位置変換手段と、
前記インダクタ位置変換手段により変換された最適インダクタ位置設定値と前記インダクタ位置検出手段により検出された測定インダクタ位置検出値との偏差をインダクタ位置偏差として算出するインダクタ位置偏差算出手段と、
前記インダクタ位置偏差算出手段により算出されたインダクタ位置偏差をなくすように前記インダクタモータを制御するインダクタモータ制御手段と
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間圧延設備において搬送される被加熱材の左右両端側を加熱する誘導加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、熱間圧延設備では被加熱材を予め所定の温度に加熱してから連続的に搬送して複数台の圧延ミルを通過させて順次圧延し薄板を成形している。この被加熱材は、搬送過程で、その両側端部が徐々に放熱し、この部分の温度が中央部に比べて次第に降下してくるという課題がある。端部側が温度降下して全体の温度が不均一のまま圧延すると圧延鋼板の品質は一定せず、側端部の硬度が高くなって被加熱材が割れたり、圧延ミルのローラが扁摩耗するなどの問題が発生する。このため、一般的に、熱間圧延設備の圧延ミルの上流側に被加熱材の両側端部をインダクタで局部的に加熱して全体をほぼ一定の温度にしてから圧延する誘導加熱装置が設置されている。 
例えば図８に示す誘導加熱装置１００では、鉄心２ＲをＣ形に形成し、このＣ形鉄心２Ｒの開口部３を挟んで上下に対向する上部鉄心脚部４Ｒａと下部鉄心脚部４Ｒｂに、それぞれ加熱コイルを巻回して上部インダクタ部５Ｒａと下部インダクタ部５Ｒｂを形成したインダクタ６Ｒを備える。さらに、このインダクタ６Ｒと同一構成を有するインダクタ６Ｌが対向して配置され、図９に示すように、インダクタ６Ｒとインダクタ６Ｌとが、前後の搬送ローラー９、９の間に配置されている。【０００３】
この誘導加熱装置１で被加熱材７の両側端部を局部的に加熱する場合、インダクタ６Ｒ，６Ｌの開口部３に被加熱材７の端部側を通過させて、電源から加熱コイルに高周波電流を上部インダクタ部５Ｒａ，５Ｌａと下部インダクタ部５Ｒｂ，５Ｌｂに通電して上下方向に磁束を発生させる。この磁束を被加熱材７に垂直に鎖交させることにより被加熱材７に渦電流を誘起させて、この渦電流によりジュール熱を発生させて被加熱材７の両側端部を局部的に加熱するようにしている。【０００４】
しかし、この被加熱材７は搬送ローラ９で搬送されてくる過程で左右にずれ、図８に示すように、被加熱材７とインダクタ６Ｒ，６Ｌとがラップする寸法Ｌが変化する場合がある。【０００５】
このラップ寸法Ｌは、被加熱材７の板幅や板厚、加熱温度に応じて設定されているが、搬送されてくる被加熱材７とインダクタ６Ｒ，６Ｌとのラップ寸法Ｌが変化すると、被加熱材７を均一に加熱できないという問題があった。【０００６】
そこで、例えば、特許文献１（実用新案登録第２５８８６０６号公報）には、搬送されてくる被加熱材の左右のずれに応じてインダクタが移動してラップ寸法Ｌを一定に保持することで、被加熱材を最適条件で誘導加熱することができる誘導加熱エッジヒーターの制御装置が提案されている。
【発明の開示】
【０００７】
実用新案登録第２５８８６０６号公報に記載の誘導加熱エッジヒーターの制御装置により、被加熱材を最適条件で誘導加熱することができるが、この誘導加熱エッジヒーターの総重量は約２０ｔ程度あり、誘導加熱エッジヒーターを移動させる移動装置が大型化し、また応答速度が十分でない場合があった。
【０００８】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、コンパクトな設備でありながら、搬送されてくる被加熱材の左右のずれに応じて最適条件で誘導加熱することができる応答性に優れた誘導加熱装置を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明に係る誘導加熱装置の一実施形態を示した構成図である。
【図２】図２は、２台のインダクタが設けれれた本実施形態に係る誘導加熱装置の構成図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る誘導加熱装置の斜視図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る誘導加熱装置の誘導加熱を説明する説明図である。
【図５】図５は、インダクタギャップ値と電力量との関係を示した図である。
【図６】図６は、変形例１である誘導加熱装置の構成を示した図である。
【図７】図７は、インダクタと被加熱材との距離を示すインダクタ位置と電力量との関係を示した図である。
【図８】図８は、従来の誘導加熱装置を示す断面図である。
【図９】図９は、従来の誘導加熱装置を示す平面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下本発明に係る実施の形態について図面を参照して説明する。【００１１】
≪構成≫
図１は、本発明に係る誘導加熱装置の一実施形態を示した構成図である。【００１２】
本実施形態に係る誘導加熱装置１は、被加熱材７の左右両端側を上下から挟むようにして被加熱材７の左右両端側を誘導加熱するインダクタ６Ｒと、インダクタ６Ｒへ電力を供給する高周波電源１０と、インダクタ６Ｒの加熱条件から電力量目標値を設定する加熱条件設定器１１と、インダクタ６Ｒへの供給電流を検出する計器用変流器１３Ｒと、インダクタ６への供給電圧を検出する計器用変圧器１４Ｒと、検出された電流値及び電圧値とから電力量を測定電力量として算出する電力検出器１５Ｒと、加熱条件設定器１１により出力された電力量目標値を最適インダクタギャップ値に変換すると共に、電力検出器１５Ｒにより出力された測定電力量を測定インダクタギャップ値に変換するインダクタギャップ値変換器１６Ｒと、最適インダクタギャップ値と測定インダクタギャップ値との偏差をギャップ偏差として算出するギャップ偏差算出器１７Ｒと、ギャップ偏差を無くすようにギャップモータ１９Ｒを制御するギャップモータ制御器１８Ｒと、ギャップモータ１９Ｒによりインダクタ６Ｒを動作させるジャッキ２０Ｒとを備える。【００１３】
なお、図１では、１台のインダクタ６Ｒを図示しているが、本実施形態に係る誘導加熱装置１は、図２に示すように、被加熱材７の短手方向（幅方向）の左右両端側を挟むように、さらにもう１台のインダクタ６Ｌが配置されている。【００１４】
即ち、インダクタ６Ｒは、上部鉄心部２Ｒａ及び下部鉄心部２Ｒｂからなる鉄心２ＲをＣ形に形成し、このＣ形鉄心２Ｒの開口部３を挟んで上下に対向する上部鉄心脚部４Ｒａと下部鉄心脚部４Ｒｂに、それぞれ加熱コイルを巻回した上部インダクタ部５Ｒａと下部インダクタ部５Ｒｂを備えている。さらに、このインダクタ６Ｒと同一構成を有するインダクタ６Ｌが対向して配置され、図３に示すように、上部鉄心脚部４Ｒａと下部鉄心脚部４Ｒｂに挟まれた開口部３に、搬送ローラ９で搬送された被加熱材７の端部側を通過させる。【００１５】
これにより、インダクタ６Ｒは、図４に示すように、電源１０から上部インダクタ部５Ｒａと下部インダクタ部５Ｒｂに電流を流して上下方向に磁束Φを発生させる。そして、この磁束Φを被加熱材７に鎖交させることにより渦電流を誘起させ、ジュール熱を発生させて被加熱材７を加熱する。【００１６】
また、図２に示すように、インダクタ６Ｒは、Ｃ形鉄心２Ｒの下部鉄心部２Ｒｂに対して上部鉄心部２Ｒａが、ヒンジ部２Ｒｃを中心に回動することで、上部インダクタ部５Ｒａと下部インダクタ部５Ｒｂとの距離であるインダクタギャップＨを調整することができる構造を有している。インダクタ６Ｌについても同様の構成を有する。【００１７】
これにより、搬送されてくる被加熱材７の左右のずれが生じた場合にも、生じたずれに応じてインダクタギャップＨを調整することで、被加熱材７に発生するジュール熱を均一にすることができる。【００１８】
≪作用≫
次に、本実施形態に係る誘導加熱装置１の作用について図１を参照して説明する。なお、インダクタ６Ｒとインダクタ６Ｌとは同一構成を有するので、以下にインダクタ６Ｒについてのみ説明し、インダクタ６Ｌについての説明は省略する。【００１９】
まず、加熱条件設定器１１は、外部入力等により被加熱材７の少なくとも材質、板幅、及び板厚から最適加熱できる電力量の設定値を受付け、受け付けた電力量の設定値を電力量目標値として設定し、インダクタギャップ値変換器１６Ｒへ出力する。【００２０】
一方、搬送ローラ９で搬送されている被加熱材７は、両端側が誘導加熱装置１の上部インダクタ部５Ｒａと下部インダクタ部５Ｒｂとの間を走行して、ここから発生する磁束により誘導加熱される。【００２１】
インダクタ６Ｒの上部インダクタ部５Ｒａと下部インダクタ部５Ｒｂには高周波電源１０から通電回路１２Ｒを通して高周波電流が通電され、この通電回路１２Ｒに設けた計器用変流器１３Ｒにより供給電流が検出されると共に、計器用変圧器１４Ｒにより供給電圧が検出される。【００２２】
そして、計器用変流器１３Ｒで検出された電流値と計器用変圧器１４Ｒで検出された電圧値とが電力検出器１５Ｒに送信され、電力検出器１５Ｒが受信した電流値及び電圧値とから電力量を測定電力量として算出する。【００２３】
そして、インダクタギャップ値変換器１６Ｒは、加熱条件設定器１１により設定された電力量目標値を最適インダクタギャップ値に変換する。【００２４】
さらに、インダクタギャップ値変換器１６Ｒは、電力検出器１５Ｒにより検出された測定電力量を受信し、受信した測定電力量を測定インダクタギャップ値に変換する。【００２５】
図５は、インダクタ６Ｒにおけるインダクタギャップ値と電力量との関係を示した図である。５０１は、インダクタギャップ値Ｈに対する電力量Ｗを示している。【００２６】
図５に示すように、電力量Ｗは、インダクタギャップ値Ｈを大きくするに従って、インダクタ６Ｒのインピーダンスが小さくなり、電力量Ｗが小さくなることを示している。【００２７】
そこで、インダクタギャップ値変換器１６Ｒは、図５の関係を用いて電力量ＷをインダクタギャップＨに変換することで、最適インダクタギャップ値及び測定インダクタギャップ値を算出する。【００２８】
次に、ギャップ偏差算出器１７Ｒは、インダクタギャップ値変換器１６Ｒにより変換された最適インダクタギャップ値と測定インダクタギャップ値との偏差をギャップ偏差として算出し、ギャップモータ制御器１８Ｒへ出力する。【００２９】
そして、ギャップモータ制御器１８Ｒは、最適インダクタギャップ値と測定インダクタギャップ値との偏差をなくすように、即ちギャップ偏差算出器１７Ｒから受信したギャップ偏差がゼロになるようにギャップモータ１９Ｒを制御する制御量を算出し、算出した制御量をギャップモータ１９Ｒへ送信する。【００３０】
ギャップモータ１９Ｒは、受信した制御量に基づいて動作し、ジャッキ２０Ｒを動作させる。【００３１】
このジャッキ２０Ｒの動作によりインダクタ６Ｒの上部鉄心部２Ｒａが下部鉄心部２Ｒｂに対してヒンジ部２Ｒｃを中心に回動する。【００３２】
これによって、上部インダクタ部５Ｒａと下部インダクタ部５Ｒｂとの間の距離であるインダクタギャップＨを調整でき、コンパクトな設備でありながら、搬送されてくる被加熱材７の左右のずれに対して応答良く最適条件で誘導加熱することができる。【００３３】
＜変形例１＞
本実施形態に係る誘導加熱装置１は、インダクタ６Ｒの電力量に応じて、上部インダクタ部５Ｒａと下部インダクタ部５Ｒｂとの間の距離であるインダクタギャップＨを調整する。【００３４】
変形例１である誘導加熱装置１ａは、インダクタ６Ｒの電力量に応じてインダクタギャップＨを調整すると共に、インダクタ６Ｒが固定された台車を被加熱材７の短手方向に横動させることで、被加熱材７とインダクタ６Ｒの距離を調整する。【００３５】
このように、設定された最適条件となる位置にインダクタ６Ｒを移動させ、併せてインダクタギャップＨを調整することで、搬送されてくる被加熱材７の左右のずれに対して加熱温度を微調整しながら誘導加熱することができる。【００３６】
≪構成≫
図６は、変形例１である誘導加熱装置１ａの構成を示した図である。【００３７】
変形例１である誘導加熱装置１ａは、本実施形態に係る誘導加熱装置１の構成に加え、更に、被加熱材７の短手方向における被加熱材７とインダクタ６Ｒとの距離を調整できるように、インダクタ６Ｒが固定された台車２８Ｒを移動させるインダクタモータ２５Ｒと、インダクタモータ２５Ｒにより移動された台車２８Ｒに固定されたインダクタ６Ｒの位置を測定インダクタ位置検出値として検出するインダクタ位置検出器２６Ｒと、加熱条件設定器１１により設定された電力量目標値を最適インダクタ位置設定値に変換するインダクタ位置変換器２２Ｒと、インダクタ位置変換器２２Ｒにより変換された最適インダクタ位置設定値とインダクタ位置検出器２６Ｒにより検出された測定インダクタ位置検出値との偏差をインダクタ位置偏差として算出するインダクタ位置偏差算出器２３Ｒと、インダクタ位置偏差算出器２３Ｒにより算出されたインダクタ位置偏差に基づいてインダクタモータ２５Ｒを制御するインダクタモータ制御器２４Ｒとを備える。【００３８】
なお、図６では、１台のインダクタ６Ｒを図示しているが、変形例１である誘導加熱装置１ａは、被加熱材７の短手方向（幅方向）の左右両端側を挟むように、さらにもう１台のインダクタ６Ｌが配置されている。【００３９】
≪作用≫
次に、変形例１である誘導加熱装置１ａの作用について図６を参照して説明する。【００４０】
まず、加熱条件設定器１１は、外部入力等により被加熱材７の少なくとも材質、板幅、板厚から最適加熱できる電力の設定値を受付け、受け付けた電力の設定値を電力量目標値として設定し、インダクタ位置変換器２２Ｒへ出力する。【００４１】
一方、搬送ローラ９で搬送されている被加熱材７は、両端側が誘導加熱装置１ａの上部インダクタ部５Ｒａと下部インダクタ部５Ｒｂとの間を走行して、ここから発生する磁束により誘導加熱される。【００４２】
インダクタ位置検出器２６Ｒは、インダクタ６Ｒが固定された台車２８Ｒの位置を測定し、測定した台車２８Ｒの位置からインダクタ６Ｒの位置情報を算出し、インダクタ位置検出信号としてインダクタ位置偏差算出器２３Ｒへ出力する。【００４３】
そして、インダクタ位置変換器２２Ｒは、加熱条件設定器１１により出力された電力目標値を最適インダクタ位置信号に変換する。【００４４】
図７は、インダクタ６Ｒと被加熱材７との距離を示すインダクタ位置と電力量との関係を示した図である。７０１は、インダクタ位置Ｍに対する電力量Ｗを示している。【００４５】
図７に示すように、電力量Ｗは、インダクタ位置Ｍが大きくなる、即ち被加熱材７の短手方向におけるインダクタ６Ｒと被加熱材７との距離が離れるに従って、インダクタ６Ｒのインピーダンスが小さくなり、電力量Ｗが小さくなることを示している。【００４６】
インダクタ位置変換器２２Ｒは、図７の関係により電力量Ｗをインダクタ位置Ｍに変換することで、最適インダクタ位置を算出し、最適インダクタ位置信号としてインダクタ位置偏差算出器２３Ｒへ出力する。【００４７】
次に、インダクタ位置偏差算出器２３Ｒは、インダクタ位置検出器２６Ｒにより検出されたインダクタ位置検出信号を受信する。そして、受信したインダクタ位置検出信号とインダクタ位置変換器２２Ｒにより受信した最適インダクタ位置信号とから、測定インダクタ位置と最適インダクタ位置との偏差をインダクタ位置偏差として算出し、算出したインダクタ位置偏差をインダクタ位置偏差信号としてインダクタモータ制御器２４Ｒへ送信する。【００４８】
次に、インダクタモータ制御器２４Ｒは、最適インダクタ位置と測定インダクタ位置との偏差をなくすように、即ちインダクタ位置偏差算出器２３Ｒから受信したインダクタ位置偏差がゼロになるようにインダクタモータ２５Ｒを制御する制御量を算出し、算出した制御量をインダクタモータ２５Ｒへ送信する。【００４９】
インダクタモータ２５Ｒは、受信した制御量に基づいて動作し、インダクタ６Ｒが固定された台車２８Ｒの底部に取付けた車輪２９Ｒを被加熱材７の短手方向に横動させる。【００５０】
これによって、インダクタ位置検出器２６Ｒにより測定されたインダクタ位置Ｍが設定された最適位置となるように、台車２８Ｒに固定されたインダクタ６Ｒを移動させることができる。さらに、インダクタギャップＨを調整することで、搬送されてくる被加熱材７の左右のずれに対して加熱温度を微調整しながら誘導加熱することができる。
【図１】
2008053525.tif 000003
【図２】
2008053525.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2008053525.tif 000011
【国際調査報告】
2008053525.tif 000012
2008053525.tif 000013
2008053525.tif 000014
2008053525.tif 000015