(57)【要約】  鋼材を圧延、鍛造もしくは矯正加工するラインに鋼板の加熱処理により、所望の鋼板製品を製造する鋼板製造ラインの加熱制御方法及びその装置を提供するもので、温度制御のみならず、材質を誘導加熱装置の加熱条件として加熱制御を行うことが可能となる。  鋼板を圧延、鍛造若しくは矯正加工する処理と鋼板を加熱する加熱処理により、所望の鋼板製品を製造する鋼板製造ラインにおいて、鋼板の加熱処理として、鋼板幅方向全体に渡って加熱するソレノイド式誘導加熱装置と、鋼板材質を測定する材質センサを配置して、材質センサにより鋼板材料の材質（粒径）を測定して、その測定値に基づいて加熱条件を制御して、鋼板を加熱することを特徴とするものである。
2008090597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板を圧延、鍛造若しくは矯正加工する処理と鋼板を加熱する加熱処理により、所望の鋼板製品を製造する鋼板製造ラインにおいて、
前記鋼板の加熱処理として、鋼板幅方向全体に渡って加熱するソレノイド式誘導加熱装置と、鋼板材質を測定する材質センサを配置して、前記材質センサにより鋼板材料の材質を測定して、その測定値に基づいて加熱条件を制御して、前記鋼板を加熱することを特徴とする鋼板製造ラインの加熱制御方法。
【請求項２】
鋼板を圧延、鍛造若しくは矯正加工する処理と鋼板を加熱する加熱処理により、所望の鋼板製品を製造する鋼板製造ラインにおいて、
前記鋼板の加熱処理として、鋼板幅方向全体に渡って加熱するソレノイド式誘導加熱装置と、鋼板材質を測定する材質センサを配置して、前記材質センサにより鋼板材料の材質を測定して、計算機により、その材質センサより下流の任意位置に設けられた材質管理ポイントにおける材質が目標値に一致するように計算された値を、前記材質センサより下流に配置される前記誘導加熱装置への加熱条件の修正値として制御して、前記鋼板を加熱することを特徴とする鋼板製造ラインの加熱制御方法。
【請求項３】
鋼板材料を加熱するソレノイド式誘導加熱装置と、
鋼材の材質を測定する材料センサと、
所望の寸法形状の鋼板製品を製造する鋼板製造ラインに接続され、上位計算機から与えられる鋼板材料の寸法形状、製品の目標寸法形状及び鋼板材料の組成等の情報に基づいて、前記誘導加熱装置の設定値を計算し出力する設定計算手段及び前記材質センサからの測定値による修正計算手段の機能を持つ計算機と、
前記計算機から与えられた加熱条件と修正値とに基づいて前記誘導加熱装置を制御する誘導加熱装置用制御装置と、
を備えたことを特徴とする鋼板製造ラインの加熱制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鋼材を圧延、鍛造もしくは矯正加工するラインに鋼板の加熱処理により、所望の鋼板製品を製造する鋼板製造ラインの加熱制御方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に鋼板製造ラインでは、被加熱材（圧延材）を加熱炉で圧延可能な温度にまで加熱し、圧延機にて、所望の板厚や板幅を有する製品を得ている。【０００３】
このような鋼板製造ラインにおいては、近年、鋼板の温度降下による圧延機の負荷軽減および昇温や均熱目的として鋼板製造ラインに誘導加熱装置を設置する事が一般的な手段となっている。【０００４】
従来、加熱条件に対し、加熱温度目標値は製品仕様毎に長年に亘る経験に基づいて決められ、これを達成するように、温度制御を行う方法が一般的であった。ところが、近年、製品仕様への要求の高度化、多様化が著しく、経験に基づく決め方では目標値を必ずしも適正に決めることができず、更には鋼板の昇温や均熱だけでは所望の材質が得られないケースが生じてきた。【０００５】
昇温や均熱を目的として、ライン上に配置された温度計により測定された温度を用いて、誘導加熱装置の供給電力を制御して、目標温度を維持することを目的としたものもある（例えば、特許文献１、２参照）。【０００６】
また、材質測定センサによる測定結果により所望の材質に制御することを特徴とした材質モデルに基づく制御を目的としたものもある（例えば、特許文献３参照）。【０００７】
【特許文献１】日本特開平０９−３１４２１６号公報
【特許文献２】日本特開平１０−２０２３１１号公報
【特許文献３】日本特開平０５−１７１２５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の温度計による温度制御では、加熱条件と鋼板の材質とその鋼板内面温度としての目標値設定と、温度計の検出精度が重要となる。ところが、温度計の検出はあくまで表面温度の測定であることと、水蒸気やスケール等の影響による測定誤差も生じて、ダイナミックな制御を行うことは困難であり、事前に測定した製品温度を基にした温度設定による加熱しか出来なかった。【０００９】
また、材質モデルに基づく制御方法では、材質モデルの予測精度が製品の材質を目標値に一致させるために重要となる。ところが、加熱条件と製品の材質の関係は極めて複雑であり、その予測精度は必ずしも十分ではなかった。とりわけ材質モデル同定の対象範囲から外れている場合には、精度の悪化が著しかった。また、材質モデルを構成する多数に亘るモデル式の個々の精度は良好であっても、それらの誤差が積み重ねられるため、トータルの精度を良好に保つことは困難であった。【００１０】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、温度設定による温度制御はそのまま備えるものの、また材質モデルの予測精度が十分に良好で無い場合にも、製品の品質を向上できる鋼板製造ラインの加熱制御方法及びその装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明における鋼板製造ラインの加熱制御方法は、鋼板を圧延、鍛造若しくは矯正加工する処理と鋼板を加熱する加熱処理により、所望の鋼板製品を製造する鋼板製造ラインにおいて、鋼板の加熱処理として、鋼板幅方向全体に渡って加熱するソレノイド式誘導加熱装置と、鋼板材質（粒径）を測定する材質センサを配置して、材質センサにより鋼板材料の材質を測定して、その測定値に基づいて加熱条件を制御して、鋼板を加熱することを特徴とするものである。【００１２】
また、鋼板の加熱処理として、鋼板幅方向全体に渡って加熱するソレノイド式誘導加熱装置と、鋼板材質（粒径）を測定する材質センサを配置して、材質センサにより鋼板材料の材質を測定して、計算機により、その材質センサより下流の任意位置に設けられた材質管理ポイントにおける材質が目標値に一致するように計算された値を、材質センサより下流に配置される誘導加熱装置への加熱条件の修正値として制御して、鋼板を加熱することを特徴とするものである。【００１３】
また、この発明における鋼板製造ラインの加熱制御装置においては、鋼板材料を加熱するソレノイド式誘導加熱装置と、鋼材の材質（粒径）を測定する材料センサと、所望の寸法形状の鋼板製品を製造する鋼板製造ラインに接続され、上位計算機から与えられる鋼板材料の寸法形状、製品の目標寸法形状及び鋼板材料の組成等の情報に基づいて、誘導加熱装置の設定値を計算し出力する設定計算手段及び材質センサからの測定値による修正計算手段の機能を持つ計算機と、計算機から与えられた加熱条件と修正値とに基づいて誘導加熱装置を制御する誘導加熱装置用制御装置とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、温度制御のみならず、材質（粒径）を誘導加熱装置の加熱条件として加熱制御を行うことが可能となる。これにより、材質を材質センサの測定位置での目標値に一致するように加熱制御して、材質を一定に保つように制御を行うことが可能となる。 
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１はこの発明の実施例１における鋼板製造ラインの加熱制御方法及びその装置の基本構成を示す構成図である。
【図２】図２はこの発明の実施例１における鋼板製造ラインの加熱制御方法及びその装置の具体的構成を示す構成図である。
【図３】図３はこの発明の前提となる従来の鋼板製造ラインの加熱制御方法及びその装置を示す構成図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  ソレノイド式誘導加熱装置
２  誘導加熱装置用制御装置
３  計算機
４  上位計算機
５  入側材質センサ
６  出側材質センサ
７  入側温度計
８  出側温度計
９  鋼板
１０  圧延機
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
この発明を実施するための最良の形態について図面を参照して具体的に説明する。この実施例では鋼板材料の圧延ラインを挙げるが、鋼板材料に対し、加熱工程を少なくとも１回実施して、所望の製品を製造する鍛造または矯正等の製造ラインについても同様に、この発明を適用することが可能である。【００１８】
図３は、この発明の前提となる従来の鋼板製造ラインの加熱制御方法及びその装置を示す構成図である。図３で示すように、鋼板９は、ソレノイド式誘導加熱装置１で加熱された後、圧延機１０により加工され所望の製品となる。なお、ソレノイド式誘導加熱装置１は、複数あってもよい。ソレノイド式誘導加熱装置１はインバータを電源装置として持っている。このインバータへの加熱電力基準出力とその制御を行う装置として、加熱電力制御手段と加熱電力修正手段としての機能を持つ誘導加熱装置用制御装置２を設ける。また、製品寸法、材質、温度条件等から設定値を計算し誘導加熱装置用制御装置２に電力設定値を出力する設定計算手段としての機能及びソレノイド式誘導加熱装置１の入側温度計７または出側温度計８からの測定値による修正計算手段としての機能を持つ計算機３がある。計算機３は電力設定値を決定するために必要な製品寸法などの情報を上位計算機４から与えられる。【００１９】
このような装置において、誘導加熱装置用制御装置２による加熱制御は、計算機３により基本となる加熱設定モデル計算と、入側温度計７もしくは出側温度計８からの温度測定値により修正を加えたものを電力設定値の基となる温度設定値として定め、その電力設定値に基づき、誘導加熱装置用制御装置２がソレノイド式誘導加熱装置１の加熱電力制御を行うことが一般的であった。
【実施例１】
【００２０】
図１は、この発明の実施例１における鋼板製造ラインの加熱制御方法及びその装置の基本構成を示す構成図である。
ソレノイド式誘導加熱装置１、誘導加熱装置制御用制御装置２、計算機３、上位計算機４、入側温度計７、出側温度計８の作用は、この発明の前提となる従来のものと同様である。
鋼板製造ライン内のソレノイド式誘導加熱装置１の上流側の任意の位置に入側材質センサ５を設置する。また、ライン内のソレノイド式誘導加熱装置１の下流側の任意の位置に出側材質センサ６を設置する。これらの材質センサ５、６は、上流側の入側材料、下流側の出側材料の材質（粒径）を検出するためのものであるが、両方もしくはいずれか一方に設置しても良い。この材質センサ５、６は、耐久性等の観点から非接触、非破壊のものが望ましく、透磁率などの材質を直接測定するものの他、電気抵抗、超音波の伝播特性、放射線の散乱特性など材質と強い相関を示す物理量を検出し、結晶粒径、成形性などの材質に換算することで間接的に測定するものを用いることが出来る。このような材質センサ５、６は様々なものがあり、例えば、日本特開昭５７−５７２５５号には、材料内に打ち込んだ超音波の強度変化又は伝播速度の検出値に基づいて材料の結晶粒径又は集合組織を測定する方法が開示されている。なお、超音波の送受信には近年開発されたレーザ超音波装置、又は電磁超音波装置などを用いることができ、例えば、日本特開２００１−２５５３０６号には、レーザ超音波装置の一例が開示されている。レーザ超音波装置は材料表面から材質センサまでの距離を長く取ることが出来る特徴があり、とりわけ熱間測定、及び、オンライン測定を行う必要がある場合には利用価値が高い。また、日本特開昭５６−８２４４３号には、磁束検出器で検出される磁束強度から鋼材の変態量を測定する装置が開示されている。【００２１】
上位計算機４から計算機３に対しては、鋼素材の寸法形状、製品の目標寸法形状、金属素材の組成（合金成分の含有率）等の目標値に加え、材質センサ５、６による材質測定位置で達成すべき材質の目標値が与えられる。この材質とは、例えば、引張り強さ、耐力、靱性、及び、延性などの機械的特性、透磁率などの電磁気的特性、或いは、それらと強い相関を持つ結晶粒径、結晶方位の配向性、各種の結晶組織の存在比率のうちのいくつかである。【００２２】
図２は、この発明の実施例１における鋼板製造ラインの加熱制御方法及びその装置の具体的構成を示す構成図である。
ソレノイド式誘導加熱装置１、誘導加熱装置用制御装置２、計算機３、上位計算機４、入側温度計７（図示省略）、出側温度計８（図示省略）の作用は、この発明の前提となる従来のものと同様である。当鋼板材料の材質モデル計算した当該測定位置の材質の測定値と比較し、その比較結果に基づいて求められた修正値を誘導加熱装置用制御装置２にて修正を加えたものである。これは例えば次式により行う。【００２３】
2008090597.tif 000003
ここで
2008090597.tif 000004
である。なお、ゲインK１は誘導加熱装置の応答性を考慮して決める。また、重み係数Ｗ１は、操業の安定性を勘案して決める。影響係数(δX/δT)は次の材質モデルを数値微分することにより得られる。【００２４】
2008090597.tif 000005
ここで
2008090597.tif 000006
である。この影響係数の計算は実際の操業条件（材料温度など）に基づき使い、オンラインで計算することが望ましいが、ゲインＫ１を低めにすれば、標準的な操業条件に基づき予めオフラインで計算しておいた値を用いることも可能である。【００２５】
電力制御値は、鋼材の寸法、特性（比重、比熱）および搬送速度の値を用いて処理量と昇温熱量から必要昇温量に対する電力値を電力制御モデルとして定める。例えば次式により行う。
2008090597.tif 000007
ここで、
2008090597.tif 000008
である。計算機３により計算された上式を鋼板の昇温に必要な基準電力値として誘導加熱装置用制御装置２に与えるものとする。誘導加熱装置の電源装置であるインバータには、誘導加熱装置用制御装置２により、上記の電力制御値(PSET)に誘導加熱装置の加熱効率を加味した値を出力している。【００２６】
電力制御の修正計算は上記式３と同等式を用いて、材質センサ５、６の測定値からの加熱温度の修正計算で得られた加熱温度設定値(TSET)を代入する事より行う。例えば次式により行う。【００２７】
2008090597.tif 000009
ここで、
2008090597.tif 000010
である。ここで補正後の電力制御値(PSET1)を修正値として誘導加熱用制御装置２にて修正を加えるものである。【００２８】
なお、誘導加熱装置１の電源に使用するインバータは半導体素子回路により誘導加熱コイルに供給する電力を任意に且つ素早く調整することが出来るため、この場合には上記式１で示されるゲインK１を高める。誘導加熱装置用制御装置２は、計算機から出力される電力制御値に、当鋼板材料の材質モデル計算した当該測定位置の材質の測定値と比較し、その比較結果に基づいて求められた修正値を加えることにより鋼板長手方向全体に渡り、より精度の高いダイナミックな制御が可能となる。より高品質の製品を製造できる。【００２９】
以上のように、この発明によれば、従来の温度制御のみならず、鋼板の材質（粒径）を測定することにより、より高品質な鋼材の製造が可能となる。また、誘導加熱装置の加熱制御を司る誘導加熱装置用制御装置により、計算機から与えられた電力設定値および修正値にて、よりダイナミックな制御を行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
この発明の、鋼材を圧延、鍛造もしくは矯正ラインの加熱制御方法およびその装置は、特に誘導加熱装置とレーザ超音波による結晶粒径センサを用いた鉄鋼厚板ラインや熱間圧延ラインの加熱制御に適用することができる。
【図１】
2008090597.tif 000011
【図２】
2008090597.tif 000012
【図３】
2008090597.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成22年2月5日(2010.2.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板を圧延、鍛造若しくは矯正加工する処理と鋼板を加熱する加熱処理により、所望の鋼板製品を製造する鋼板製造ラインであって、前記鋼板の加熱処理として、鋼板幅方向全体に渡って加熱するインバータを持つソレノイド式誘導加熱装置と、前記インバータへの加熱電力基準出力とその制御を行う誘導加熱装置用制御装置とを備え、計算機により基本となる加熱設定モデル計算と、入側温度計もしくは出側温度計からの温度測定値により修正を加えたものを電力設定値とし、その電力設定値に基づき、前記誘導加熱装置用制御装置が前記ソレノイド式誘導加熱装置の加熱電力制御を行う鋼板製造ラインの加熱制御方法において、
鋼板材質を測定する材質センサを配置して、前記材質センサにより鋼板材料の材質を測定して、その測定値に基づいて前記ソレノイド式誘導加熱装置のインバータへの加熱条件を制御して、前記鋼板を加熱することを特徴とする鋼板製造ラインの加熱制御方法。
【請求項２】
鋼板を圧延、鍛造若しくは矯正加工する処理と鋼板を加熱する加熱処理により、所望の鋼板製品を製造する鋼板製造ラインであって、前記鋼板の加熱処理として、鋼板幅方向全体に渡って加熱するインバータを持つソレノイド式誘導加熱装置と、前記インバータへの加熱電力基準出力とその制御を行う誘導加熱装置用制御装置とを備え、計算機により基本となる加熱設定モデル計算と、入側温度計もしくは出側温度計からの温度測定値により修正を加えたものを電力設定値とし、その電力設定値に基づき、前記誘導加熱装置用制御装置が前記ソレノイド式誘導加熱装置の加熱電力制御を行う鋼板製造ラインの加熱制御方法において、
鋼板材質を測定する材質センサを配置して、前記材質センサにより鋼板材料の材質を測定して、計算機により、その材質センサより下流の任意位置に設けられた材質管理ポイントにおける材質が目標値に一致するように計算された値を、前記材質センサより下流に配置される前記ソレノイド式誘導加熱装置のインバータへの加熱条件の修正値として制御して、前記鋼板を加熱することを特徴とする鋼板製造ラインの加熱制御方法。
【請求項３】
鋼板材料を加熱するインバータを持つソレノイド式誘導加熱装置と、
鋼材の材質を測定し、その測定値に基づいて前記ソレノイド式誘導加熱装置のインバータへの加熱条件を制御する材質センサと、
所望の寸法形状の鋼板製品を製造する鋼板製造ラインに接続され、上位計算機から与えられる鋼板材料の寸法形状、製品の目標寸法形状及び鋼板材料の組成等の情報に基づいて、前記誘導加熱装置の設定値を計算し出力する設定計算手段及び前記材質センサからの測定値による修正計算手段の機能を持つ計算機と、
前記計算機から与えられた加熱条件と修正値とに基づいて前記ソレノイド式誘導加熱装置のインバータを制御する誘導加熱装置用制御装置と、
を備えたことを特徴とする鋼板製造ラインの加熱制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
この発明における鋼板製造ラインの加熱制御方法は、鋼板を圧延、鍛造若しくは矯正加工する処理と鋼板を加熱する加熱処理により、所望の鋼板製品を製造する鋼板製造ラインであって、鋼板の加熱処理として、鋼板幅方向全体に渡って加熱するインバータを持つソレノイド式誘導加熱装置と、インバータへの加熱電力基準出力とその制御を行う誘導加熱装置用制御装置とを備え、計算機により基本となる加熱設定モデル計算と、入側温度計もしくは出側温度計からの温度測定値により修正を加えたものを電力設定値とし、その電力設定値に基づき、誘導加熱装置用制御装置がソレノイド式誘導加熱装置の加熱電力制御を行う鋼板製造ラインの加熱制御方法において、鋼板材質（粒経）を測定する材質センサを配置して、材質センサにより鋼板材料の材質を測定して、その測定値に基づいてソレノイド式誘導加熱装置のインバータへの加熱条件を制御して、鋼板を加熱することを特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また、鋼板の加熱処理として、鋼板幅方向全体に渡って加熱するインバータを持つソレノイド式誘導加熱装置と、インバータへの加熱電力基準出力とその制御を行う誘導加熱装置用制御装置とを備え、計算機により基本となる加熱設定モデル計算と、入側温度計もしくは出側温度計からの温度測定値により修正を加えたものを電力設定値とし、その電力設定値に基づき、誘導加熱装置用制御装置がソレノイド式誘導加熱装置の加熱電力制御を行う鋼板製造ラインの加熱制御方法において、鋼板材質（粒経）を測定する材質センサを配置して、材質センサにより鋼板材料の材質を測定して、計算機により、その材質センサより下流の任意位置に設けられた材質管理ポイントにおける材質が目標値に一致するように計算された値を、材質センサより下流に配置されるソレノイド式誘導加熱装置のインバータへの加熱条件の修正値として制御して、鋼板を加熱することを特徴とするものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、この発明における鋼板製造ラインの加熱制御装置においては、鋼板材料を加熱するインバータを持つソレノイド式誘導加熱装置と、鋼材の材質（粒経）を測定し、その測定値に基づいてソレノイド式誘導加熱装置のインバータへの加熱条件を制御する材質センサと、所望の寸法形状の鋼板製品を製造する鋼板製造ラインに接続され、上位計算機から与えられる鋼板材料の寸法形状、製品の目標寸法形状及び鋼板材料の組成等の情報に基づいて、誘導加熱装置の設定値を計算し出力する設定計算手段及び材質センサからの測定値による修正計算手段の機能を持つ計算機と、計算機から与えられた加熱条件と修正値とに基づいてソレノイド式誘導加熱装置のインバータを制御する誘導加熱装置用制御装置とを備えたものである。
【国際調査報告】
2008090597.tif 000014
2008090597.tif 000015