(57)【要約】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、搬送ライン上で第１の位置とは異なる第２の位置における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、変位量の時系列変化を表す関数に基づいて、変位量を時間的かつ空間的に外挿することによって第１の位置における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、および推定変位量に基づいて、金属帯板の幅方向における誘導加熱装置と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が提供される。
2019181653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【請求項１６】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、長手方向に走行する金属帯板の誘導加熱方法およびその誘導加熱設備に関する。特に、本発明は、金属帯板を幅方向端部における過加熱を抑制して均一に加熱するとともに、蛇行等による板端部の位置の変動に対し即応し得る金属帯板の誘導加熱方法およびその誘導加熱設備に関する。
【背景技術】
【０００２】  誘導加熱は、電磁誘導の原理を利用して被加熱物中に渦電流を発生させ、ジュール熱によって対象を加熱する加熱方法であり、熱損失が少なく高効率であるために広く用いられている。金属帯板の誘導加熱には、大きく２つの方式がある。その１つは、金属帯板の幅方向の周囲を囲んだ誘導コイルに高周波電流を流して、磁束を金属帯板の長手方向に貫通させて、この磁束で、金属帯板の幅方向断面内に周回する誘導電流を発生させて金属帯板を加熱するＬＦ（Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ  Ｆｌｕｘ  ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  ｈｅａｔｉｎｇ；縦断磁束誘導加熱）方式（以下、ＬＦ方式という。）である。他の１つは、１次コイルを巻回した誘導コイル（良導体）の間に金属帯板を配置し、１次コイルに電流を流して発生させた磁束を金属帯板の板面に貫通させ、金属帯板の板面に誘導電流を発生させて金属帯板を加熱するＴＦ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｆｌｕｘ  ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  ｈｅａｔｉｎｇ；横断磁束誘導加熱）方式（以下、ＴＦ方式という。）である。【０００３】  一般に、ＬＦ方式の誘導加熱では、電流浸透深さδと電流周波数ｆの関係（δ（ｍｍ）＝５．０３×１０５√（ρ／μｒ・ｆ）、ρ（Ωｍ）：比抵抗、μｒ：比透磁率・ｆ：周波数（Ｈｚ））から、いくつかの問題が挙げられる。例えば、金属帯板の板厚が薄い場合、電流の周波数ｆを高くしなければ誘導電流が発生しないという問題がある。また、非磁性金属帯板や、キュリー温度を超える常温で磁性のある金属帯板の場合、電流浸透深さδが深くなるので、金属帯板の板厚が薄いと誘導電流が発生しないといった問題がある。一方、ＴＦ方式の誘導加熱では、板厚に依らず、また、磁性、非磁性の区別なく金属帯板を加熱できる。しかし、ＴＦ方式では、対向する誘導コイルが近接していないと、加熱効率が低く、また、金属帯板の端部において過加熱が生じて、板幅方向における均一加熱が難しいという問題がある。【０００４】  このような誘導加熱方式の得失を踏まえて、磁性、非磁性を問わず金属帯板の端部も含め全幅で加熱温度分布を制御できる技術として、ＴＦ方式に関する技術が特許文献１に、また、ＬＦ方式とＴＦ方式の両方の特徴を有する技術が特許文献２に記載されている。【０００５】  例えば、特許文献１では、ＴＦ方式の誘導コイルの背面に、複数の相互に独立した磁性体コア（磁気棒）を配設する技術が記載されている。これにより、金属帯板の幅に合わせて磁性体コアの位置を変更し、また電磁遮蔽板（スクリーン）を併用することで金属帯板の幅方向の温度均一性を得ることができる。【０００６】  特許文献２では、ＬＦ方式のように誘導コイルを金属帯板の幅方向回りで多数巻きにするのではなく、１巻きの誘導コイルを金属帯板の表面、裏面のそれぞれで金属帯板の長手方向に位置をずらして周回させる誘導コイルの組を２組以上設ける技術が記載されている。これにより、ＴＦ方式のような金属帯板面内を周回する誘導電流を発生させる。また、特許文献２には、誘導コイルの形状を幅方向端部に向かって傾斜する形状とすること、磁性体コアを併用すること、また、誘導コイルを幅方向に移動させること等により、金属帯板の幅方向端部の過加熱を回避する技術が記載されている。【０００７】  また、このような誘導加熱を利用して走行する金属帯板を加熱するための技術が、例えば特許文献３に記載されている。【０００８】  特許文献３では、パスラインを規制しかつ蛇行制御するため、表面が絶縁性で非磁性のロールを、走行する金属帯板（帯状金属材料）の進行方向に対して誘導加熱装置（インダクター）の前後に配置する技術が記載されている。これにより、磁性材料でもインダクターに引き寄せられず安定して加熱ができるとともに、蛇行を制御し加熱温度偏差の拡大を防止することができる。【０００９】  上記の特許文献３に記載された技術では、誘導加熱装置の上流側または下流側に設けられた位置検出装置を用いて検出された金属帯板の幅方向位置に基づいて金属帯板を巻き付けたロールを動かしている。これにより、金属帯板と誘導加熱装置との幅方向位置関係が一定の範囲内に制御される。【００１０】  また、その他、金属板の蛇行に対して、金属帯板と誘導加熱装置との幅方向の位置関係を制御するための技術が、例えば特許文献４〜６に記載されている。【００１１】  特許文献４では、金属帯板（ストリップ）の幅方向の中心線を検出し、その中心線の位置すべき位置からのずれ量を検出することが記載されている。さらに、特許文献４には、金属帯板の中心線あるいはエッジのずれ量に応じて、このずれに追随するように誘導加熱装置（電磁石装置）の位置を制御する技術が記載されている。【００１２】  また、特許文献５では、金属帯板（金属板）に対向させた誘導加熱装置（導体コイル）を金属板幅方向に所定の周期、振幅で水平往復動させることが記載されている。例えば、特許文献５には、連続走行中、板幅方向に位置が変動する金属板中心線に、導体コイルの振幅中心を追従移動させる技術が記載されている。【００１３】  さらに、特許文献６では、金属帯板（平板）の幅方向の移動量を検出する検出器の検出信号に基づき、誘導加熱装置（誘導加熱コイル装置）のコイルを平板の幅方向の移動に追従するように制御する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００２−００８８３８号公報
【特許文献２】特開２００８−２８８２００号公報
【特許文献３】特開平１１−２５１０４８号公報
【特許文献４】特開２００１−００６８６６号公報
【特許文献５】特公平６−０３７６７６号公報
【特許文献６】実公平６−０２２９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】  ここで、特許文献３では、位置検出装置を誘導加熱装置の上流側あるいは下流側に設けるとするものの、実質的には図１および図４などに、位置検出装置が誘導加熱装置の上流側に配置されている例を開示するのみである。そのため、例えば、高温金属ヒュームのために、センサ類を設置し難い溶融めっき装置の出口側等のような、位置検出装置を誘導加熱装置の下流側に配置せざるを得ない場合の問題には何ら解決策を提示していない。すなわち、位置検出装置を誘導加熱装置の下流側に配置する場合、金属帯板が誘導加熱装置を通過した後の幅方向位置しかわからないため、誘導加熱装置の通過時の金属帯板と誘導加熱装置との幅方向位置関係を適切に制御することは必ずしも容易ではない。【００１６】  また、一方で、金属帯板の誘導加熱方式が、特許文献１に記載のＴＦ方式である場合や、特許文献２に記載の誘導加熱方式である場合には、金属帯板と誘導加熱装置との幅方向位置関係を高い精度で制御することが求められる。これらの誘導加熱方式（ソレノイドコイルを用いる誘導加熱方式を除く）では、金属帯板の幅方向端部温度の的中率に鋭敏であり、高精度な制御が必要なためである。このため、位置検出装置が誘導加熱装置の上流側に配置される場合であっても、位置検出装置と誘導加熱装置との間の距離のために、誘導加熱装置の通過時の金属帯板と誘導加熱装置との幅方向位置関係を十分な精度で制御することは必ずしも容易ではない。【００１７】  さらに、特許文献３〜６に記載の位置検出装置によって検出された金属帯板の位置に基づいて、一般的なＰＩＤ制御を用いて金属帯板と誘導加熱装置との間の位置関係を制御することは必ずしも容易ではない。かかる制御では、金属帯板の蛇行に影響を与え得る種々の要素（金属帯板の材質、温度分布、張力分布、金属帯板の形状（板厚、板幅、板つなぎ部位の有無等））に起因した複雑な蛇行が生じる場合、特許文献３〜６に記載のような、検出結果に基づく単なる追従では、複雑な蛇行への対応は困難である。【００１８】  そこで、本発明は、連続的に搬送される金属帯板を誘導加熱するにあたり、装置配置への制約を最小化しつつ、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可能な、新規かつ改良された金属帯板の誘導加熱方法およびその誘導加熱設備を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】  本発明のある観点によれば、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、搬送ライン上で第１の位置とは異なる第２の位置における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、変位量の時系列変化を表す関数に基づいて、変位量を時間的かつ空間的に外挿することによって第１の位置における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、および推定変位量に基づいて、金属帯板の幅方向における誘導加熱装置と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が提供される。  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。【００２０】  上記の金属帯板の誘導加熱方法において、第２の位置は、第１の位置の下流側に位置してもよい。【００２１】  上記の金属帯板の誘導加熱方法において、第２の位置は、第１の位置の上流側に位置してもよい。【００２２】  上記の金属帯板の誘導加熱方法において、変位量を検出するステップは、第２の位置において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、および温度分布に温度急落部として現れる金属帯板の幅方向端部の位置を変位量に変換するステップを含んでもよい。【００２３】  上記の金属帯板の誘導加熱方法において、推定変位量を算出するステップは、変位量の時系列変化を関数に変換するステップ、ならびに金属帯板の搬送速度、第１の位置と第２の位置との間の距離、関数、および第１の時刻における変位量に基づいて、第１の時刻における推定変位量を算出するステップを含んでもよい。  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。【００２４】  上記の金属帯板の誘導加熱方法において、相対的な位置関係を制御するステップは、誘導加熱装置および／またはその一部分を金属帯板の幅方向に移動させるステップを含んでもよい。【００２５】  本発明の別の観点によれば、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、搬送ライン上で第１の位置とは異なる第２の位置における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、変位���の時系列変化を表す関数に基づいて、変位量を時間的かつ空間的に外挿することによって第１の位置における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、および推定変位量に基づいて、金属帯板の幅方向における誘導加熱装置と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が提供される。【００２６】  上記の金属帯板の誘導加熱設備において、第２の位置は、第１の位置の下流側に位置してもよい。【００２７】  上記の金属帯板の誘導加熱設備において、第２の位置は、第１の位置の上流側に位置してもよい。【００２８】  上記の金属帯板の誘導加熱設備において、検出部は、第２の位置において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、および温度分布に温度急落部として現れる金属帯板の幅方向端部の位置を変位量に変換してもよい。【００２９】  上記の金属帯板の誘導加熱設備において、推定変位量算出部は、変位量の時系列変化を関数に変換する機能、ならびに金属帯板の搬送速度、第１の位置と第２の位置との間の距離、関数、および第１の時刻における変位量に基づいて、第１の時刻における推定変位量を算出してもよい。  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。【００３０】  上記の金属帯板の誘導加熱設備において、誘導加熱装置は、誘導加熱装置を金属帯板の幅方向に移動させるアクチュエータおよび／または誘導加熱装置の一部分を金属帯板の幅方向に移動させるアクチュエータを有し、相対位置制御部は、各アクチュエータに制御信号を送信してもよい。
【発明の効果】
【００３１】  以上で説明したように、本発明によれば、連続的に搬送される金属帯板を誘導加熱するにあたり、装置配置への制約を最小化しつつ、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。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る誘導加熱設備の概略的な構成を側面図で示す図である。
【図２】図１に示した誘導加熱設備における電磁遮蔽板を用い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。
【図３Ａ】本発明の第１の実施形態に係る誘導加熱設備における、搬送ラインの幅方向中心線Ｌｃに、誘導加熱装置の幅方向中心線Ｆｃと鋼帯Ｓの幅方向中心線Ｓｃとが一致している状態を、平面図で説明する図である。
【図３Ｂ】図３Ａの状態から、鋼帯Ｓの幅方向中心線Ｓｃがずれた状態を平面図で説明する図である。
【図４】図２に示した温度スキャナによって測定される温度分布の例を示すグラフである。
【図５Ａ】本発明の第１の実施形態における鋼帯の幅方向の推定変位量の算出方法について説明するための図である。
【図５Ｂ】本発明の第１の実施形態における鋼帯の幅方向の推定変位量の算出方法について説明するための図である。
【図６】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７Ａ】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７Ｂ】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８】図１に示した誘導加熱設備において誘導加熱装置全体を移動させる変形例を示す図である。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１Ａ】本発明の第３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１１Ｂ】本発明の第３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。
【発明を実施するための形態】
【００３３】  以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３４】  （第１の実施形態）  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。
【００３５】  演算装置１２２は、誘導加熱設備１０において、種々の演算、制御を行う。演算装置１２２によって、後述する検出部、推定変位量算出部、相対位置制御部としての機能の一部または全部が実現される。
【００３６】  なお、図１では鋼帯Ｓが水平方向に搬送されるように示されているが、このような図示は本発明の実施形態における金属帯板の配置を限定するものではない。他の実施形態において、金属帯板は鉛直方向に搬送されてもよい。
【００３７】  図２は、図１に示した誘導加熱設備１０における電磁遮蔽板１１２を用いた誘導加熱装置１１および温度スキャナ１２１の配置例を平面図で示す図である。図２に示されるように、誘導加熱装置１１は、誘導コイル１１１と、電磁遮蔽板１１２と、図中に矢印で示す鋼帯Ｓの幅方向に電磁遮蔽板１１２を移動させるアクチュエータ１１３とを含む。電磁遮蔽板１１２は、誘導コイル１１１で発生させる磁束を鋼帯Ｓの幅方向端部で部分的に遮蔽する。アクチュエータ１１３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電磁遮蔽板１１２を移動させる。電磁遮蔽板１１２が、鋼帯Ｓに対して正しい位置、具体的には鋼帯Ｓの幅方向端部から適切な幅だけを覆うような位置に配置されることによって磁束を遮断し、鋼帯Ｓの幅方向端部で渦電流の密度が高くなることによって生じる過加熱を防止することができる。なお、アクチュエータ１１３を用いて電磁遮蔽板１１２を移動させて正しい位置に配置するための制御の詳細については後述する。
【００３８】  一方、温度スキャナ１２１は、位置Ｐ２において鋼帯Ｓを含む範囲での温度分布を測定するセンサの例である。図示された例において、温度スキャナ１２１は、単一のセンサが鋼帯Ｓの幅方向に移動しながら温度を測定するものとして説明されているが、他の例では、温度スキャナ１２１が搬送ライン幅方向中心線位置の上方に固定され、温度スキャナ１２１の筐体に内蔵された温度センサ自体が、必要に応じて幅方向に角度を変えて振られることにより、幅方向全体を測定するようにしたものを用いてもよい。また、図示された例において、温度スキャナ１２１が温度分布を測定する範囲は鋼帯Ｓの幅方向の両方の端部を含むが、他の例では、幅方向の対称性を考慮して、温度スキャナ１２１が温度分布を測定する範囲が鋼帯Ｓの幅方向の一方の端部だけを含んでいてもよい。
【００３９】  また、温度スキャナ１２１は、誘導加熱装置１１から独立して固定されてもよい。この場合、温度スキャナ１２１は、誘導加熱装置１１の移動に関わらず、鋼帯Ｓの温度を測定してもよい。温度スキャナ１２１が、誘導加熱装置１１から独立して固定されていることにより、誘導加熱装置１１からの振動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の検出精度が向上される。さらに、温度スキャナ１２１は、誘導加熱装置１１から所定の距離だけ離間した位置に設けられてもよい。この場合、温度スキャナ１２１は、誘導加熱装置１１の移動、設置位置に関わらず、鋼帯Ｓの温度を測定してもよい。温度スキャナ１２１が、誘導加熱装置１１から離間して設けられていることにより、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。
【００４０】  ここで、図２には、設計上の搬送ラインの幅方向中心線Ｌｃ（図２中の細線）と、誘導加熱装置１１の幅方向中心線Ｆｃ（図２中の中太線）と、鋼帯Ｓの幅方向中心線Ｓｃ（図２中の太線）とが示されている。幅方向中心線とは、搬送ライン、誘導加熱装置１１、または鋼帯Ｓを平面視したときに、それぞれの幅方向長さの中点を通り、当該幅方向に直交する方向に延在する線である。図２および図３Ａに示されるように、誘導加熱装置１１は、これらの幅方向中心線Ｌｃ，Ｆｃ，Ｓｃが互いに一致する状態を理想的な状態として設計されている。しかしながら、実際には、図３Ｂに示されるように、鋼帯Ｓの蛇行により、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および、誘導加熱装置１１の幅方向中心線Ｆｃからずれる。そうすると、図２に示された電磁遮蔽板１１２が鋼帯Ｓに対して正しい位置に配置されなくなることによる問題が発生する。具体的には、例えば、鋼帯Ｓの幅方向の一方の端部では電磁遮蔽板１１２に覆われる幅が小さくなり、または端部が電磁遮蔽板１１２に覆われなくなることによって過加熱が発生し、他方の端部では電磁遮蔽板１１２に覆われる幅が大きくなることによって加熱が不十分になる。上述の通り、図２に示したように電磁遮蔽板１１２を移動させることによって、例えば図３Ｂに示すように鋼帯Ｓの幅方向中心線Ｓｃがずれた場合であっても、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。
【００４１】  通常、鋼帯Ｓの中心線Ｓｃならびに誘導加熱装置１１の中心線Ｆｃは、所定の基準線と一致されるようにセットされる。ここで、所定の基準線の一例としては、設計した搬送ラインの中心線Ｌｃである。しかし、熱処理炉の炉内ロールは、加熱炉の炉内温度、鋼板温度が非定常に推移すること等により、プロフィールが変化している。それに伴い鋼帯Ｓと炉内ロールとの接触状態が変わり、鋼帯Ｓ内の張力分布が変化することや、加熱・冷却の過程で鋼帯Ｓ内に張力分布が生じることなどにより鋼帯Ｓの中心線Ｓｃは、搬送ラインの中心線Ｌｃからずれることが多い。その結果、誘導加熱装置１１の中心線Ｆｃは、鋼帯Ｓの中心線Ｓｃとずれてしまう。
【００４２】  誘導加熱装置１１がＴＦ方式の場合、磁束の集中する位置は、鋼帯Ｓの加熱温度分布に敏感に影響することから、所望の加熱温度分布を得るためには鋼帯Ｓの中心線Ｓｃと誘導加熱装置の中心線Ｆｃとを常にできるだけ合わせる必要がある。その合わせ方は、あらかじめ鋼帯Ｓの中心線Ｓｃの位置を予測して、鋼帯Ｓの中心線Ｓｃと誘導加熱装置１１の中心線Ｆｃとを合わせるように誘導加熱装置１１の移動を制御するか、あるいは鋼帯Ｓの蛇行制御装置がある場合には、鋼帯Ｓの中心線Ｓｃが常に誘導加熱装置１１の中心線Ｆｃと合うように鋼帯Ｓの蛇行を制御すればよい。
【００４３】  そこで、本発明者らは、鋼帯Ｓの蛇行に対応するための誘導加熱設備１０の制御を検討するに際し、鋼帯Ｓの蛇行の様子について鋭意、観測を行った。この結果、本発明者らは、鋼帯Ｓの蛇行には周期成分があることが多いことを見出した。さらに、本発明者らは、蛇行が長周期、短周期の周期関数を含めた種々の関数で表されることに着目し、これらの関数を利用して、鋼帯Ｓの蛇行に対応可能な誘導加熱設備１０の制御を行うことを想到した。
【００４４】  以下、図４、図５Ａおよび図５Ｂを参照して、本実施形態に係る誘導加熱装置１１における電磁遮蔽板１１２の位置の制御について、さらに説明する。図４は、図２に示した温度スキャナによって測定される温度分布の例を示すグラフである。図４に示されるように、誘導加熱設備１０では、誘導加熱装置１１における加熱後の鋼帯Ｓは高温である一方で、雰囲気温度が常温の場合や鋼帯Ｓの背面に冷却した銅板などを設置するなどして、温度分布に鋼帯Ｓの幅方向（図４のグラフではｘ軸として示す）の両方の端部に対応する温度急落部として端部Ｅ１、Ｅ２が現れる。演算装置１２２は、この端部Ｅ１、Ｅ２の位置を鋼帯Ｓの幅方向中心線Ｓｃの設計上の幅方向中心線からの変位量Δｘに変換する。
【００４５】  より具体的には、演算装置１２２は、検出部として、鋼帯Ｓの幅方向における端部Ｅ１、Ｅ２の位置の中点として鋼帯Ｓの幅方向中心線Ｓｃを特定し、鋼帯Ｓの幅方向中心線Ｓｃを搬送ラインの幅方向中心線Ｌｃとの位置差分として、変位量Δｘを逐次算出する。この例において、所定の基準線は、搬送ラインの幅方向中心線Ｌｃ（誘導加熱装置１１の幅方向中心線Ｆｃとも一致している）である。また、搬送ラインの幅方向中心線Ｌｃは、温度スキャナ１２１の測定範囲の中心位置でもある。
【００４６】  一方、例えば、搬送ラインの幅方向中心線Ｌｃと誘導加熱装置１１の幅方向中心線Ｆｃとが一致していない場合、所定の基準線は、誘導加熱装置１１の幅方向中心線Ｆｃとしてもよい。この例において、演算装置１２２は、検出部として、鋼帯Ｓの幅方向中心線Ｓｃを誘導加熱装置１１の幅方向中心線Ｆｃとの位置差分として、変位量Δｘを逐次算出する。
【００４７】  上記とは別の例として、演算装置１２２は、端部Ｅ１、Ｅ２の位置を鋼帯Ｓの基準端部位置と比較することによって変位量Δｘを算出してもよい。この場合、変位量Δｘを算出するために鋼帯Ｓの基準端部位置の情報、具体的には搬送ラインの幅方向中心線Ｌｃに加えて鋼帯Ｓの幅の情報が必要になるが、温度スキャナ１２１が温度分布を測定する範囲は鋼帯Ｓの幅方向の一方の端部だけを含んでいればよい。
【００４８】  図５Ａおよび図５Ｂは、本発明の第１の実施形態における鋼帯の幅方向の推定変位量の算出方法について説明するための図である。図５Ａに示されるように、演算装置１２２は、鋼帯Ｓの幅方向の変位量Δｘ（Δｘ、Δｘ＋１、Δｘ＋２、・・・）を時刻ｔについて時々刻々蓄積し、変位量Δｘの時系列変化の近似関数ｆ（ｔ）を時系列解析や関数近似などの手法で求める。この変換は、例えば周期性を持つ場合には誤差を最小とするような三角関数で近似するなど、その手法は特に限られるものではない。鋼帯Ｓの幅方向の変位量Δｘの時系列変化、すなわち鋼帯Ｓの蛇行は周期的に発生することが多い。従って、比較的短い時間における変位量Δｘの蓄積によって近似関数ｆ（ｔ）を比較的容易に求めることができる。近似関数ｆ（ｔ）が推定されれば、ある時刻ｔ１における変位量Δｘ１から、将来の時刻ｔ２における鋼帯Ｓの長手方向任意の位置での変位量Δｘ２を予測することが可能になる。また、近似関数ｆ（ｔ）が推定されれば、ある時刻ｔ１における変位量Δｘ１から、過去の時刻ｔ３における鋼帯Ｓの長手方向任意の位置での変位量Δｘ２を予測することも可能になる。以下に、近似関数ｆ（ｔ）による、現在または過去の時刻における長手方向任意の位置の変位量Δｘ２の推定について、さらに説明する。
【００４９】  図５Ｂに示されるように、演算装置１２２は、下流側の位置Ｐ２において時刻ｔ１に検出された鋼帯Ｓの幅方向の変位量Δｘ１に基づいて、同じ時刻ｔ１における上流側の位置Ｐ１での鋼帯Ｓの推定変位量を算出する。ここで、図５Ｂには、位置Ｐ１と位置Ｐ２との間の搬送方向の距離ｄ、および鋼帯Ｓの搬送速度ｖが示されている。時刻ｔ１において上流側の位置Ｐ１で発生していた鋼帯Ｓの変位量Δｘ２は、距離ｄを搬送速度ｖで除した時間（ｄ／ｖ）の経過後に、下流側の位置Ｐ２で観測されるはずである。従って、図５Ａに示したΔｘの時系列変化において、ｔ２＝ｔ１＋ｄ／ｖとすれば、下流側の位置Ｐ２での将来の時刻ｔ２における変位量Δｘ２が、現在の時刻ｔ１における上流側の位置Ｐ１での推定変位量に等しくなる。
【００５０】  一方、現在の時刻ｔ１において、下流の位置Ｐ１で発生する鋼帯Ｓの変位量Δｘ２は、距離ｄを搬送速度ｖで除した時間（ｄ／ｖ）だけ遡った、上流側の位置Ｐ２で観測されたはずである。従って、Δｘの時系列変化において、ｔ３＝ｔ１−ｄ／ｖとすれば、上流側の位置Ｐ２での過去の時刻ｔ３における変位量Δｘ２が、現在の時刻ｔ１における下流側の位置Ｐ１での推定変位量に等しくなる。
【００５１】  このようにして、演算装置１２２は、誘導加熱装置１１よりも上流側または下流側の測定可能な位置Ｐ２での変位量Δｘの時系列変化から、直接測定ができない位置Ｐ１での鋼帯Ｓの幅方向の推定変位量を算出することができる。
【００５２】  なお、鋼帯Ｓの搬送において、搬送速度ｖは変動する場合がある。このとき、演算装置１２２は、所定の時間内における搬送速度ｖの値の推移から平均値を算出し、平均搬送速度ｖａｖｇとして、上述の演算に用いてもよい。ここで、搬送速度ｖの推移は、搬送ラインにおいて所定位置に設けられたライン速度計（図示せず）によって検出される。ライン速度計の設けられる位置は、平均的な搬送速度ｖが検出可能な位置であればよく、特に限定されない。例えば、ライン速度計は、変位量の測定される第２の位置Ｐ２の近傍に設けられてもよい。
【００５３】  このように、本実施形態において、推定変位量算出部としての演算装置１２２は、位置Ｐ２において検出された鋼帯Ｓの幅方向の変位量Δｘを時間的かつ空間的に外挿することによって位置Ｐ１における鋼帯Ｓの幅方向の推定変位量を算出する。さらに、相対位置制御部としての演算装置１２２は、推定変位量に基づいて、位置Ｐ１における誘導加熱装置１１と鋼帯Ｓとの相対的な位置関係を制御する。具体的には、演算装置１２２は、推定変位量に基づいて図２に示したアクチュエータ１１３に制御信号を送信し、アクチュエータ１１３が制御信号に従って電磁遮蔽板１１２を移動させる。
【００５４】  （第１の実施形態の工程の例）  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。
【００５５】  （第１の実施形態の工程の具体例）  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）。
【００５６】  鋼帯Ｓの誘導加熱の開始後において、温度スキャナ１２１は、誘導加熱装置１１の前後、例えば下流側の位置Ｐ２で鋼帯Ｓの幅方向の温度分布を測定する（ステップＳ１０３）。続いて、演算装置１２２が、温度分布に現れる端部Ｅ１、Ｅ２の位置を鋼帯Ｓの幅方向の変位量Δｘに変換する（ステップＳ１０４）。上記のステップＳ１０３、Ｓ１０４を所定の時間だけ繰り返した後に（ステップＳ１０５）、演算装置１２２は、変位量Δｘの時系列変化を表す近似関数ｆ（ｔ）を推定する（ステップＳ１０６）。近似関数の推定方法は特に限定されない。例えば、公知の数学的近似手法を用いて近似関数を推定してもよい。なお、推定された近似関数は、例えば、１つの三角関数等であってもよいが、周期や振幅などが異なる複数の三角関数等の組合せであってもよい。
【００５７】  図７Ｂに示すように、ステップＳ１０６で近似関数ｆ（ｔ）が推定された後、演算装置１２２は、ステップＳ１０３、Ｓ１０４と同様に温度分布の測定結果に基づいて変位量Δｘを検出し（ステップＳ１０７、Ｓ１０８）、変位量Δｘと近似関数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とに基づいて誘導加熱装置１１の位置Ｐ１における鋼帯Ｓの推定変位量を算出する（ステップＳ１０９）。さらに、演算装置１２２は、算出された推定変位量に基づいて誘導加熱装置１１の電磁遮蔽板１１２もしくは誘導加熱装置１１の移動量を決定し（ステップＳ１１０）、移動量に対応する制御信号をアクチュエータ１１３に送信する（ステップＳ１１１）。制御信号を受信したアクチュエータ１１３の動作によって、電磁遮蔽板１１２もしくは誘導加熱装置１１が移動させられる（ステップＳ１１２）。
【００５８】  上記のステップＳ１０７〜Ｓ１１２の繰り返し時間は、近似関数により異なるので、チューニングをしながら最適な時間を決めればよい。
【００５９】  ステップＳ１１３の所定の時間の経過後、演算装置１２２は、上記の繰り返しに含まれるｎ回目のステップＳ１０７、Ｓ１０８で検出された変位量Δｘを、ｍ回目（ｍ＜ｎ）のステップＳ１０９で算出された推定変位量と比較する（ステップＳ１１４）。ここで、ｍ回目のステップＳ１０９では、時刻ｔ１における変位量Δｘ１に基づいて推定変位量が算出されたものとする。図５Ａおよび図５Ｂを参照して説明したように、この推定変位量は将来の時刻ｔ２における変位量Δｘ２に対応する。一方、ｎ回目のステップＳ１０７、Ｓ１０８では、時刻ｔ２における変位量Δｘ２’が検出されたものとする。ステップＳ１０９で変位量Δｘ２の算出に用いられた近似関数ｆ（ｔ）は適切であれば、変位量Δｘ２と変位量Δｘ２’とは符合する、具体的には変位量Δｘ２と変位量Δｘ２’との間の誤差が許容範囲にあるはずである。演算装置１２２は、ステップＳ１１４における比較において誤差が許容範囲内であるか否かを判定し（ステップＳ１１５）、誤差が許容範囲内になければ近似関数ｆ（ｔ）を更新する（ステップＳ１１６）。
【００６０】  ステップＳ１１６において、例えば、演算装置１２２は、ｆ（ｔ１）＝Δｘ１、かつｆ（ｔ２）＝Δｘ２’（つまり、Δｘ２＝Δｘ２’）が満たされるように、近似関数ｆ（ｔ）のパラメータを調節する。例えば、時系列解析としては、過去のデータが大きく変化せず直線的に変動している場合には、回帰直線を近似関数とすればよい。また、張力の変動等による周期的な変動の場合には三角関数などで近似する。このように、それぞれの関数のパラメータを調節すればよい。また、変位量Δｘの時系列変化を、一般的な時系列データとして取り扱う場合には、自己回帰モデル（ＡＲモデル）や自己回帰移動平均モデル（ＡＲＭＡモデル）等の過去のデータの自己相関性を使って未来を予測する統計モデル等を利用する。これらのモデルにおける関数において、パラメータが調節される。このとき、演算装置１２２は、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に検出された変位量Δｘのデータセットを、上記のステップＳ１０６で近似関数ｆ（ｔ）を推定するために用いられた変位量Δｘのデータセット、または以前に実行されたステップＳ１１６で用いられた変位量Δｘのデータセットに追加して用いてもよい。あるいは、演算装置１２２は、それまでの近似関数ｆ（ｔ）とは関係なく、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間の変位量Δｘのデータセットに基づいて、逐次近似関数ｆ（ｔ）を推定してもよい。ステップＳ１１６で近似関数ｆ（ｔ）が更新された後、処理はステップＳ１０７に戻る。
【００６１】  一方、ステップＳ１１５の判定において誤差が許容範囲内であった場合、演算装置１２２は、推定変位量に基づく誘導加熱装置１１の制御が有効であったか否かの判定を実行する。具体的には、演算装置１２２は、上記のステップＳ１０７〜Ｓ１１２の繰り返しに含まれる少なくとも１回のステップＳ１０７で温度スキャナ１２１によって測定された鋼帯Ｓの幅方向の温度分布について、許容可能であるか否かを判定する（ステップＳ１１７）。上記のステップＳ１０４およびステップＳ１０８で温度分布が変位量Δｘを検出するために利用されたのとは異なり、ステップＳ１１７では温度分布それ自体が評価される。例えば、演算装置１２２は、鋼帯Ｓの幅方向の温度分布における温度偏差やピーク温度について、許容範囲内にあるか否かを判定する。
【００６２】  ステップＳ１１７の判定において鋼帯Ｓの幅方向の温度分布が許容可能ではなかった場合、演算装置１２２は、電磁遮蔽板１１２もしくは誘導加熱装置１１の移動に関するパラメータを調節する（ステップＳ１１８）。具体的には、例えば、演算装置１２２は、電磁遮蔽板１１２もしくは誘導加熱装置１１の位置にオフセットを与えたり、推定変位量に応じて電磁遮蔽板１１２もしくは誘導加熱装置１１を移動させるときの倍率や遅延量などのパラメータを調節したりする。
【００６３】  ここで、電磁遮蔽板１１２もしくは誘導加熱装置１１の移動量は、加熱による鋼帯Ｓの温度変化に対して、一般的には線形的とならない。このため、温度変化に移動量が追従するように、オフセットまたは倍率が調節される。また、誘導加熱装置１１等が有効に動作する範囲内に不感領域などの制限が有る場合等を考慮し、これらの影響が抑制されるように、オフセットまたは倍率が設定される。オフセットまたは倍率を調節することで、電磁遮蔽板１１２もしくは誘導加熱装置１１を、鋼帯Ｓの蛇行に追従させることが可能となる。
【００６４】  また、遅延量は、例えば、複数の電磁遮蔽板１１２が搬送方向に沿って配置され、それぞれが独立に移動可能な場合において、鋼帯Ｓの加熱のされ具合を考慮し、後段（下流側）の電磁遮蔽板１１２の移動開始を前段（上流側）の電磁遮蔽板１１２の移動開始よりも遅らせる場合等に設定される。
【００６５】  その後、誘導加熱の終了まで、上記のステップＳ１０７〜Ｓ１１８の処理が繰り返される（ステップＳ１１９）。
【００６６】  図示された例において、ステップＳ１０９で算出される推定変位量が正しく、ステップＳ１１０〜Ｓ１１２における電磁遮蔽板１１２もしくは誘導加熱装置１１の制御が適切であれば、鋼帯Ｓの幅方向端部の過加熱が抑制された適切な温度分布が得られるはずである。上記のステップＳ１１４〜Ｓ１１８の処理は、上記のような効果が実際に得られているか否かを検証するために実行される。
【００６７】  なお、簡単のため、推定変位量の検証および近似関数ｆ（ｔ）の更新（ステップＳ１１４〜Ｓ１１６）と、温度分布の検証および移動に関するパラメータの調節（ステップＳ１１７、Ｓ１１８）とが互いに独立して実行される例について説明したが、これらの検証、更新および調節は複合して実行されてもよい。
【００６８】  具体的には、例えば、鋼帯Ｓの幅方向の温度分布が許容可能であるか否かを判定するステップＳ１１７が先に実行され、ここで温度分布が許容可能でない場合に推定変位量の検証および近似関数ｆ（ｔ）の更新のステップＳ１１４〜Ｓ１１６が実行され、それでもなお温度分布が許容可能ではない場合に移動に関するパラメータを調節するステップＳ１１８が実行されてもよい。
【００６９】  また、例えば、推定変位量の検証および近似関数ｆ（ｔ）の更新（ステップＳ１１４〜Ｓ１１６）と、温度分布の検証および移動に関するパラメータの調節（ステップＳ１１７、Ｓ１１８）とは異なる周期で実行されてもよく、上記で説明した例とは逆の順序で実行されてもよい。
【００７０】  また、ステップＳ１１５における判定の誤差の許容範囲内については、適宜、見直されてもよい。例えば、誤差の許容範囲外となる場合が多いときは、ステップＳ１１５における判定の誤差の許容範囲の幅を広げるように調整される。
【００７１】  以上で説明したような本実施形態によれば、鋼帯Ｓが複雑に蛇行しても、推定変位量を利用して鋼帯Ｓを適切に誘導加熱することができる。すなわち、推定変位量に基づいて鋼帯Ｓの幅方向における誘導加熱装置１１と鋼帯Ｓとの相対的な位置関係を制御することによって、鋼帯Ｓを適切に誘導加熱することができる。これによって、鋼帯Ｓの幅方向の蛇行に高い精度で追従して電磁遮蔽板１１２を移動させ、鋼帯Ｓの幅方向端部の過加熱をより確実に防止することができる。特に、本実施形態によれば、変位量Δｘを表す関数に基づいて、推定変位量を求めることができる。これによって、長周期・短周期の蛇行、複数の振動モードの重ね合わせで表される蛇行、さらに鋼帯Ｓの形状（板つなぎ部位等）による蛇行への影響へ対応した、複雑な制御が実現される。この結果、鋼帯Ｓの幅方向の蛇行により高い精度で対応できる。
【００７２】  また、本実施形態によれば、適切な誘導加熱による効果が実際に得られているかを検証し、推定変位量の算出に用いる近似関数ｆ（ｔ）や電磁遮蔽板１１２の制御のためのパラメータを自律的に更新しながら鋼帯Ｓの誘導加熱を継続することができる。
【００７３】  なお、上記のような検証のステップは、必ずしも演算装置１２２によって自動的に実行されなくてもよく、例えば温度スキャナ１２１によって測定された鋼帯Ｓの幅方向の温度分布を監視するオペレータの指示入力に従って実行されてもよい。オペレータによる監視、または事後的な検証を可能にするために、制御装置１２は、温度スキャナ１２１によって測定された鋼帯Ｓの幅方向の温度分布、演算装置１２２によって特定された近似関数ｆ（ｔ）、および電磁遮蔽板１１２もしくは誘導加熱装置１１の移動のためのパラメータの少なくともいずれかを出力するためのディスプレイまたはプリンタなどの出力装置、およびオペレータの指示入力を受け付けるための入力装置を有していてもよい。
【００７４】  ［変形例］  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。
【００７５】  なお、上記で図８に示した例は、例えば鋼帯Ｓの蛇行量が大きい場合などに適用できる。温度スキャナ１２１の測定結果に基づくアクチュエータ１１３Ａの制御方法については上記で図４、図５Ａおよび図５Ｂを参照して説明した例と同様である。温度スキャナ１２１は、図８に示されるように、冶具１２１Ａなどを用いて誘導加熱装置１１に固定され、誘導加熱装置１１とともに移動してもよい。この場合、変位量Δｘの基準になる鋼帯Ｓの設計上の幅方向中心線は、誘導加熱装置１１の幅方向中心線Ｆｃとしてもよい。
【００７６】  また、温度スキャナ１２１は、誘導加熱装置１１から独立して固定され、誘導加熱装置１１の移動に関わらず、搬送ラインの幅方向中心線Ｌｃを中心線として温度を測定してもよい。この場合、変位量Δｘの基準になる鋼帯Ｓの設計上の幅方向中心線は、図２の例と同様に搬送ラインの幅方向中心線Ｌｃ（誘導加熱装置１１の幅方向中心線Ｆｃとは必ずしも一致していない）としてもよい。
【００７７】  また、上記で図８に示した例は、図２に示した例と組み合わせることが可能である。つまり、誘導加熱装置１１を鋼帯Ｓの幅方向に移動させるアクチュエータ１１３Ａと、その誘導加熱装置１１の中で電磁遮蔽板１１２を鋼帯Ｓの幅方向に移動させるアクチュエータ１１３との両方が設けられてもよい。この場合、アクチュエータ１１３、１１３Ａにそれぞれ接続される演算装置１２２は、基本的には軽量で動きが速いアクチュエータ１１３を用いて電磁遮蔽板１１２を適切な位置まで移動させる。演算の結果、遮蔽板の制御範囲を超える場合あるいは制御範囲外と予測される場合には、アクチュエータ１１３Ａを用いた誘導加熱装置１１の移動によって幅方向中心線Ｆｃを鋼帯Ｓの幅方向中心線Ｓｃに一致させればよい。あるいは、移動量が不足する場合、演算装置１２２は、必要とされる移動量を誘導加熱装置１１の移動量と電磁遮蔽板１１２の移動量とに配分し、アクチュエータ１１３、１１３Ａによる誘導加熱装置１１および電磁遮蔽板１１２の移動を同時に実行することによって、電磁遮蔽板１１２が適切な位置まで迅速に移動できるようにしてもよい。
【００７８】  （第２の実施形態）  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。
【００７９】  図９に示されるように、誘導加熱装置２１は、誘導コイル１１１と、磁性体コア２１２と、磁性体コア２１２を図中に矢印で示す鋼帯Ｓの幅方向に移動させるアクチュエータ２１３とを含む。磁性体コア２１２は、誘導コイル１１１が発生させる磁束を集中させる位置を変化させる。アクチュエータ２１３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磁性体コア２１２を移動させる。磁性体コア２１２が鋼帯Ｓに対して正しい位置、具体的には鋼帯Ｓの幅方向端部から適切な距離だけ離隔した位置に配置されることによって、鋼帯Ｓの幅方向端部で渦電流の密度が高くなることによって生じる過加熱を防止したり、鋼帯Ｓの幅方向で温度低下する位置に磁束を集中させて温度上昇させ、幅方向の温度分布の調整をすることができる。
【００８０】  本実施形態において誘導加熱装置２１に含まれる磁性体コア２１２は、動作の原理は異なるものの、鋼帯Ｓの幅方向における磁性体コア２１２と鋼帯Ｓとの相対的な位置関係が適切に制御されることによって、鋼帯Ｓの幅方向端部の過加熱が防止され、温度の補償がされる点では上記の第１の実施形態における電磁遮蔽板１１２と同様である。従って、本実施形態でも、下流側の温度スキャナ１２１の位置Ｐ２において検出された鋼帯Ｓの幅方向の変位量Δｘを外挿することによって算出された上流側の誘導加熱装置２１の位置Ｐ１での鋼帯Ｓの推定変位量に基づいて磁性体コア２１２を移動させることによって、鋼帯Ｓの幅方向の蛇行に高い精度で追従して磁性体コア２１２を移動させ、鋼帯Ｓの幅方向端部の過加熱をより確実に防止することができる。
【００８１】  （第３の実施形態）  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。
【００８２】  図１０に示されるように、誘導加熱設備３０は、誘導加熱装置１１と、制御装置３２、ステアリング機構３３とを含む。制御装置３２は、温度スキャナ１２１と、演算装置３２２とを含む。ステアリング機構３３は、鋼帯Ｓの搬送ライン上の位置Ｐ３に配置されるステアリングロール３３１と、ステアリングロール３３１を傾動させるアクチュエータ３３２とを含む。上記の図１と同様の定義によれば、鋼帯Ｓの搬送ライン上で、ステアリングロール３３１の位置Ｐ３は、誘導加熱装置１１の位置Ｐ１よりも上流側にある。なお、他の実施形態では、位置Ｐ３が位置Ｐ２よりも下流側にあってもよい。なお、第１の実施形態と同様に、図１０では鋼帯Ｓが水平方向に搬送されるように示されているが、他の実施形態において鋼帯Ｓなどの金属帯板は鉛直方向に搬送されてもよい。
【００８３】  ステアリングロール３３１は、概ね鋼帯Ｓの幅方向に沿って鋼帯Ｓに当接されるが、幅方向に対してわずかに傾けることが可能である。これによって、鋼帯Ｓの幅方向の両側にかかる張力を変化させ、鋼帯Ｓの幅方向の変位を抑制することができる。アクチュエータ３３２は、演算装置３２２に接続され、演算装置３２２が送信する制御信号に従ってステアリングロール３３１の傾きの角度を調節する。本実施形態において、演算装置３２２、アクチュエータ３３２、およびステアリングロール３３１は、鋼帯Ｓに幅方向の変位を抑制するための外力を付与する外力付与部を構成する。
【００８４】  図１１Ａおよび図１１Ｂは、本発明の第３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１１Ａに示された例では、ステップＳ１０１〜Ｓ１０６までの処理は、上記の第１の実施形態と同様のステップＳ１０１〜Ｓ１０６の処理が行われる。ステップＳ１０６で近似関数ｆ（ｔ）が推定された後に、演算装置３２２が、近似関数ｆ（ｔ）が安定的であるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。具体的には、例えば、演算装置３２２は、近似関数ｆ（ｔ）によって算出される変位量Δｘの変動の周期が短すぎないか、および変位量Δｘの振幅が大きすぎないかを判定する。ステップＳ３０１の判定において、近似関数ｆ（ｔ）が安定的であった場合、図１１Ｂに示すように、上記の第１の実施形態と同様のステップＳ１０７〜Ｓ１１９の処理が実行される。
【００８５】  一方、ステップＳ３０１の判定において、近似関数ｆ（ｔ）が安定的ではない場合、演算装置３２２は、近似関数ｆ（ｔ）の傾向に応じてステアリングロール３３１の傾動量を決定し（ステップＳ３０２）、傾動量に対応する制御信号をアクチュエータ３３２に送信する（ステップＳ３０３）。制御信号を受信したアクチュエータ３３２の動作によって、ステアリングロール３３１が傾動させられる（ステップＳ３０４）。ステップＳ３０４でステアリングロール３３１が傾動させられた場合、近似関数ｆ（ｔ）が変化することが想定されるため、処理はステップＳ１０３に戻る。
【００８６】  上記で説明したような本発明の第３の実施形態では、近似関数ｆ（ｔ）の傾向、具体的には近似関数ｆ（ｔ）が安定的であるか否かに応じて、ステアリングロール３３１が傾動させられ、鋼帯Ｓに幅方向の変位を抑制するための外力が与えられる。これによって、例えば、変位量Δｘの変動の周期を長くしたり、変位量Δｘの振幅を小さくすることで、電磁遮蔽板１１２を鋼帯Ｓの蛇行に追従して移動させることができる。この結果、ステアリングロール３３１を用いて変位量Δｘの変動を安定させた上で、改めて近似関数ｆ（ｔ）を特定し、近似関数ｆ（ｔ）を用いて算出された推定変位量に基づく電磁遮蔽板１１２の制御を実行することができる。上記は、温度スキャナ１２１とステアリングロール３３１との位置が離れていて、時定数が比較的大きい場合を想定しているが、時定数が小さい場合には、図３Ｂなどに示した鋼帯Ｓの幅方向中心線Ｓｃの搬送ラインの幅方向中心線Ｌｃからのずれ量が最小となるように、ステアリングロール３３１を傾動させるアクチュエータ３３２をＰＩＤ制御（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｉｎｔｅｇｒａｌ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）などを用いて制御しても良い。
【００８７】  なお、上記の例では誘導加熱設備３０が第１の実施形態と同様の誘導加熱装置１１を含むものとして説明したが、他の例において誘導加熱設備はステアリング機構３３とともに第２の実施形態と同様の誘導加熱装置２１を含んでもよい。
【００８８】  以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８９】  上記の各実施形態では鋼帯Ｓの幅方向の温度分布の測定結果に基づいて鋼帯Ｓの幅方向の変位量を検出したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、蛇行センサなどを用いて鋼帯Ｓの第１の位置Ｐ１における変位量Δｘ１を検出してもよい。また、上記したように、鋼帯Ｓの幅方向の変位量が検出される位置は、誘導加熱装置の下流側には限られず、上流側でもよい。誘導加熱装置の上流側で鋼帯Ｓの幅方向の変位量を検出する場合にも、近似関数の外挿によって算出された誘導加熱装置の位置での推定を用いることによって、誘導加熱装置と鋼帯Ｓとの位置関係を制御する際の精度が向上する。
【００９０】  その他に、上記の各実施形態の説明において、鋼帯Ｓの幅方向の変位量Δｘを検出する検出部に含まれるセンサとして温度スキャナ１２１が用いられる例を示したが、本発明は、かかる例に限定されない。検出部において、鋼帯Ｓの幅方向の変位量Δｘが検出可能とされればよく、例えば、検出部のセンサとして、レーザセンサが用いられてもよいし、近接センサ、または金属を検出可能な各種センサであってもよい。
【００９１】  また、上記の各実施形態の説明において、近似関数ｆ（ｔ）は、変位量Δｘの時系列変化に基づいて、算出される例を示したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、近似関数ｆ（ｔ）は、過去の操業実績、シミュレーション結果等に基づいて、予め記憶された近似関数ｆ（ｔ）が使用されてもよい。
【符号の説明】
【００９２】  １０、３０    誘導加熱設備  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
【図１】
2019181653.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年11月29日(2019.11.29)
【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】
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
を含み、
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
を含む金属帯板の誘導加熱方法。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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１に記載の金属帯板の誘導加熱方法。
【請求項６】
前記関数の前記変位量の変動の周期および前記変位量の振幅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１から請求項５のいずれか１項に記載の金属帯板の誘導加熱方法。
【請求項７】
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６のいずれか１項に記載の金属帯板の誘導加熱方法。
【請求項８】
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、
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、金属帯板の誘導加熱設備。
【請求項９】
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８に記載の金属帯板の誘導加熱設備。
【請求項１０】
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８に記載の金属帯板の誘導加熱設備。
【請求項１１】
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８から請求項１０のいずれか１項に記載の金属帯板の誘導加熱設備。
【請求項１２】
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８に記載の金属帯板の誘導加熱設備。
【請求項１３】
前記関数の前記変位量の変動の周期および前記変位量の振幅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８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。
【請求項１４】
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８から請求項１３のいずれか１項に記載の金属帯板の誘導加熱設備。
【国際調査報告】
2019181653.tif 000018
2019181653.tif 000019