(57)【要約】  誘導加熱装置の劣化推移を的確に把握することによって、効率的な保守点検を可能にし、且つ、誘導加熱装置の故障による突発的な設備停止を防止することができる劣化診断装置を提供する。このため、圧延ラインで用いられる誘導加熱装置の内部に、温度検出のための光ファイバーを敷設する。そして、この光ファイバーを有するセンサーの検出結果に基づき、誘導加熱装置の劣化状況を監視する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延ラインで用いられる誘導加熱装置の劣化を診断するための劣化診断装置であって、
前記誘導加熱装置の内部の温度を検出するために前記誘導加熱装置の内部に敷設された光ファイバーを有するセンサーと、
前記センサーの検出結果に基づいて前記誘導加熱装置の劣化状況を監視するための監視装置と、
を備えたことを特徴とする誘導加熱装置の劣化診断装置。
【請求項２】
誘導加熱装置は、被加熱材を加熱するための加熱コイルを備え、
光ファイバーは、少なくともその一部が、前記加熱コイルのうち、前記被加熱材の加熱時に前記被加熱材の方向を向く面に敷設された
ことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置の劣化診断装置。
【請求項３】
監視装置は、光ファイバーの出力信号から得られた誘導加熱装置の内部の温度情報を、その温度推移が目視確認できるように表示する機能を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の誘導加熱装置の劣化診断装置。
【請求項４】
監視装置は、センサーによって温度が検出される温度被検出体の画像データと、前記センサーによって検出された前記温度被検出体の温度の数値データとを、時刻同期させて表示することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の誘導加熱装置の劣化診断装置。
【請求項５】
温度被検出体の画像データを取得するため、焦点が光ファイバーの敷設部分に合うように設定された熱画像カメラと、
を更に備えたことを特徴とする請求項４に記載の誘導加熱装置の劣化診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鋼板を圧延する圧延ラインで用いられる誘導加熱装置の劣化診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、熱間圧延ラインでは、被加熱材（圧延材）を加熱炉で圧延可能な温度まで加熱し、粗圧延機にて粗圧延バーと呼ばれる状態に成形する。更に、この粗圧延バーを仕上げ圧延機で圧延することによって、所望の板厚や板幅を有する製品に仕上げている。【０００３】
このような熱間圧延ラインにおいては、近年、鋼材の温度降下によって得られる圧延機の負荷軽減、或いは、被加熱材に対する昇温や均熱といった種々の目的から、誘導加熱装置を設置することが一般的になっている。即ち、圧延ラインでは、誘導加熱装置により、圧延材或いはその他の被加熱材に対する加熱や熱処理が行われている。なお、圧延ラインで用いられる誘導加熱装置としては、例えば、被加熱材の両エッジ部分の温度上昇を目的としたエッジヒータや、被加熱材の全体の温度上昇を目的としたバーヒータが知られている。【０００４】
図７は一般的なエッジヒータの構成を示す斜視図である。図７に示すように、エッジヒータ２には、被加熱材１を加熱するためのインダクターが備えられている。このインダクターは、その要部が、Ｃ形鉄心３、ラジアル鉄心４、加熱コイル５により構成される。また、インダクターの上記各構成物は、被加熱材１からの輻射熱、スケール、水や水蒸気の浸入等を抑制することを目的として、シールドカバー６や耐熱プレート７によって保護されている。【０００５】
鉄鋼業界の伸長、及び、高品質な製品の提供といった状況から、熱間圧延ラインでは、図７に示すような誘導加熱装置が次々と導入されている。一方、熱間圧延ラインに導入された誘導加熱装置は、その多くが、長期間に渡る運転を続けていかなければならない状況にある。しかし、長期間に渡る運転によって誘導加熱装置が老朽化或いは劣化し、突発的な設備停止に追い込まれるといった問題も発生している。【０００６】
このような背景から、誘導加熱装置の保守に関する提案もなされている。例えば、図８は誘導加熱装置の保守に関する従来の構成を示す図であり、図７に示すエッジヒータ２を冷却するための装置を示している。図８において、エッジヒータ２を構成するＣ形鉄心３、ラジアル鉄心４、加熱コイル５、シールドカバー６、耐熱プレート７は、それぞれに対して、冷却水を通すためのホース１７が接続されている。なお、図８は図を簡略化するため、上側の加熱コイル５等に対するホース１７のみを図示しているが、下側に対しても同じ冷却水系統が構成されている。【０００７】
そして、各ホース１７は、給水母管１８及び排水母管１９によってグループ化され、熱交換器や冷却水用のタンク等に接続されている。また、センサーとしては、各ホース１７の排水側に温度調節のためのサーモスタット１３が、排水母管１９の出側に流量計１４が設置されている。なお、上記流量計１４は、本来、各ホース１７に設置されることが望ましい。しかし、流量計１４はそれ自体の寸法が大きいため、実際の装置では、インダクター内部のスペース的な制約により、図８に示すように、例えば排水母管１９に接続される。【０００８】
また、誘導加熱装置を冷却する装置の従来技術として、上述のような冷却水系統を備えるとともに、冷却水中に存在する銅イオンを除去するイオン交換器が設置されたものも提案されている（例えば、特許文献１参照）。【０００９】
【特許文献１】日本特開２００６−３１２１５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１記載のものを含めた従来の誘導加熱装置では、センサーとしてサーモスタット１３や流量計１４が使用されることが一般的であった。しかし、これらのセンサーは、加熱コイル５等のインダクターの構成物を直接センシングするものではなく、水冷が必要なこれらの構成物の冷却水をセンシングするといった間接的なセンシングであった。
また、サーモスタット１３や流量計１４は、故障レベルの接点信号を出力するものが一般的であり、単に、故障の発生を検知する機能を備えるだけであった。即ち、従来のものでは、誘導加熱装置の劣化状況を監視して、熱間圧延ラインにおける突発的な設備停止を防止することまではできなかった。【００１１】
なお、誘導加熱装置の保守点検は、一般に、熱間圧延ラインの停止日、即ち限られた時間内に終了させなければならない。しかし、誘導加熱装置は、その構造が複雑であるため、劣化部分の見極めと当該部分の保守点検には、多大な時間とコストとが必要になってしまう。したがって、熱間圧延ラインの停止日のみでは、誘導加熱装置に対する十分な保守点検を行うことができず、突発的な設備停止に至ることも少なくなかった。
このような状況から、誘導加熱装置に対して、効率的な保守点検を行うニーズが高まっている。即ち、誘導加熱装置の劣化状況を的確に把握して保守点検ポイントを明確にし、熱間圧延ラインの停止日に、その劣化部分を確実に修復するための方策が期待されている。【００１２】
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、その目的は、誘導加熱装置の劣化推移を的確に把握することによって、効率的な保守点検を可能にし、且つ、誘導加熱装置の故障による突発的な設備停止を防止することができる誘導加熱装置の劣化診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に係る誘導加熱装置の劣化診断装置は、圧延ラインで用いられる誘導加熱装置の劣化を診断するための劣化診断装置であって、誘導加熱装置の内部の温度を検出するために誘導加熱装置の内部に敷設された光ファイバーを有するセンサーと、センサーの検出結果に基づいて誘導加熱装置の劣化状況を監視するための監視装置と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、誘導加熱装置の劣化推移を的確に把握することによって、効率的な保守点検を可能にし、且つ、誘導加熱装置の故障による突発的な設備停止を防止することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態１における誘導加熱装置の劣化診断装置の全体構成を示す図である。
【図２】図１に示す誘導加熱装置の劣化診断装置の要部を示す斜視図である。
【図３】監視画面の一例を示す図である。
【図４】監視画面の他の例を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２における誘導加熱装置の劣化診断装置の全体構成を示す図である。
【図６】監視画面の一例を示す図である。
【図７】一般的なエッジヒータの構成を示す斜視図である。
【図８】誘導加熱装置の保守に関する従来の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  被加熱材、  ２  エッジヒータ、  ３  Ｃ形鉄心、  ４  ラジアル鉄心、
５  加熱コイル、  ５ａ  上側加熱コイル、  ５ｂ  下側加熱コイル、
６  シールドカバー、  ７  耐熱プレート、  ８  光ファイバー、
９  データ収集装置、  １０  パソコン、  １１  高周波インバータ電源、
１２  運転信号、  １３  サーモスタット、  １４  流量計、  １５  警報信号、
１６  熱画像カメラ、  １７  ホース、  １８  給水母管、  １９  排水母管
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
この発明をより詳細に説明するため、添付の図面に従ってこれを説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。【００１８】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における誘導加熱装置の劣化診断装置の全体構成を示す図、図２は図１に示す誘導加熱装置の劣化診断装置の要部を示す斜視図である。
この劣化診断装置は、圧延ラインで用いられる誘導加熱装置の劣化を診断するためのものである。なお、圧延ラインで用いられる誘導加熱装置は、例えば、図７に示すものと同様の構成を有しており、被加熱材１（圧延材）の両エッジ部分の温度を上昇させるエッジヒータ２から構成される。即ち、エッジヒータ２は、被加熱材１を加熱するためのインダクターを備え、このインダクターは、Ｃ形鉄心３、ラジアル鉄心４、加熱コイル５（上側加熱コイル５ａ、下側加熱コイル５ｂ）によってその要部が構成される。また、インダクターの上記各構成物は、被加熱材１からの輻射熱、スケール、水や水蒸気の浸入等を抑制することを目的として、シールドカバー６や耐熱プレート７によって保護されている。【００１９】
圧延ラインで用いられる誘導加熱装置は、上述したように、インダクターの上記各構成物が、シールドカバー６等によって保護されている。このため、誘導加熱装置に劣化等が生じていなければ、その内部は、通常、６０℃程度に保持される。しかし、何らかの理由によって、シールドカバー６や耐熱プレート７に損傷や劣化が発生すると、Ｃ形鉄心３、ラジアル鉄心４、加熱コイル５が、被加熱材１からの輻射熱を直接的に受けてしまう。更には、スケールが付着したり、堆積したスケールが誘導加熱によって過熱されたりすることにより、インダクターの各構成物の損傷や劣化を促進させてしまう。【００２０】
このような誘導加熱装置の劣化を常時監視するため、劣化診断装置には、誘導加熱装置の内部に、誘導加熱装置の内部状態を直接検出するためのセンサーと、このセンサーの検出結果に基づいて誘導加熱装置の劣化状況を監視する監視装置とが設けられている。【００２１】
図１及び図２は、上記センサーとして、誘導加熱装置の内部の温度を検出するために光ファイバー８を採用し、この光ファイバー８を誘導加熱装置の内部に敷設した例を示したものである。光ファイバー８は、図１及び図２に示すように、例えば、上側加熱コイル５ａの下面と下側加熱コイル５ｂの上面とに張り巡らされる。即ち、本実施の形態では、光ファイバー８（の一部）を、加熱コイル５のうち、被加熱材１の加熱時に被加熱材１の方向を向く面に敷設する場合を示している。【００２２】
光ファイバー８の出力信号、即ち、光ファイバー８から出力される温度情報は、そのデータを収集するデータ収集装置９に一旦納められる。そして、データ収集装置９に納められた温度データは、監視装置の要部からなるパソコン１０によって加工及び編集され、必要な情報がモニター（監視画面）に表示される。即ち、監視装置は、温度検出を指標として誘導加熱装置の劣化推移を監視するための機能を備えている。【００２３】
なお、光ファイバー８であれば高周波ノイズの影響を受け難いため、エッジヒータ２の電源が高周波インバータ電源１１である場合でも、その主回路ケーブルや加熱コイル５の近傍に敷設することができる。また、光ファイバー８であれば、加熱コイル５やラジアル鉄心４等の劣化目安となる約４００℃程度の測定が可能であり、且つ、誘導加熱装置内の極僅かな設置スペースに配置することもできる。即ち、光ファイバー８は、誘導加熱装置の内部温度を検出するために必要な条件を全て満足している。【００２４】
なお、図１及び図２では、加熱コイル５に光ファイバー８を張り巡らせた場合を示しているが、これは、劣化が生じやすい場所に光ファイバー８を敷設した一例を単に示したものである。即ち、誘導加熱装置内の温度監視したい場所に光ファイバー８を張り巡らせておけば、任意の場所の劣化監視が可能になることは言うまでもない。【００２５】
また、図３は監視画面の一例を示す図、図４は監視画面の他の例を示す図である。図３及び図４とも、パソコン１０のモニターに表示する画面例を表している。
図３に示す画面例は、パソコン１０のモニターに、上側加熱コイル５ａの下面と下側加熱コイル５ｂの上面とをそれぞれ４分割に表示し、各分割された部位の温度を数値によって表示する場合を示している。なお、モニターに表示される温度（数値）は、光ファイバー８の出力信号に基づいて得られた値である。即ち、光ファイバー８は、上記分割された部位の温度をそれぞれ検出することができるように、上側加熱コイル５ａの下面と下側加熱コイル５ｂの上面とに張り巡らされている。このように、それぞれの部位についての温度監視を行うことにより、加熱コイル５の状態監視が可能となる。【００２６】
また、図４に示す画面例は、光ファイバー８の出力信号から得られた加熱コイル５の温度情報を、その温度推移が目視確認できるように、モニターに表示したものである。即ち、加熱コイル５の温度情報は、時間軸に対してプロットされている。また、この画面例では、高周波インバータ電源１１の運転信号１２と、サーモスタット１３及び流量計１４（図１において共に図示せず）からの警報信号１５とが同じ時間軸を用いて表示され、監視項目として取り込まれている。なお、上記運転信号１２は、エッジヒータ２の運転状態を確認する情報として取り入れられたものである。
このような画面構成を採用することにより、エッジヒータ２の運転／停止状態における加熱コイル５の温度状態の監視が可能となる。また、上記画面構成であれば、エッジヒータ２の状態監視を、サーモスタット１３や流量計１４による装置異常の検出と関連付けて行うことが可能になる。【００２７】
この発明の実施の形態１によれば、誘導加熱装置の劣化推移を的確に把握することによって、効率的な保守点検を可能にし、且つ、誘導加熱装置の故障による突発的な設備停止を防止することができるようになる。【００２８】
即ち、上記構成を有する劣化診断装置であれば、加熱コイル５といったインダクターの構成物に対する直接的なセンシングが可能となり、誘導加熱装置の老朽化や劣化を精度良く検出することができるようになる。また、誘導加熱装置の劣化状況を的確に検出することができるため、保守や点検が必要なポイントを正確に把握することができる。即ち、圧延ラインの停止日前に、監視データに基づく保守計画を立案でき、保守点検の大幅な効率化を図ることが可能となる。なお、誘導加熱装置の劣化推移を把握することが可能になるため、誘導加熱装置の故障による突発的な設備停止も確実に防止できるようになる。【００２９】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２における誘導加熱装置の劣化診断装置の全体構成を示す図、図６は監視画面の一例を示す図である。図５及び図６に示す劣化診断装置では、センサーによって温度が検出される温度被検出体（例えば、加熱コイル５）の画像データと、センサーによって検出された上記温度被検出体の温度の数値データとを、時刻同期させて表示している。【００３０】
即ち、本実施の形態における劣化診断装置では、温度被検出体である加熱コイル５の画像データを取得するために、図１に示す構成に加え、熱画像カメラ１６がエッジヒータ２に設置されている。なお、この熱画像カメラ１６は、上記機能を備えるため、その焦点が、光ファイバー８の敷設部分に合うように設定されている。そして、熱画像カメラ１６の出力情報（例えば、下側加熱コイル５ｂ上面の熱画像データ）は、温度推移を示す数値データとともに、パソコン１０のモニターに表示される。なお、図６に示す画面例では、加熱コイル５の温度情報と共に、運転信号１２及び警報信号１５を同じ時間軸を用いて表示し、監視項目として取り込んだ場合を示している。【００３１】
この発明の実施の形態２によれば、光ファイバー８を敷設したことによる温度監視ポイントを、熱画像データも用いて監視することが可能となる。このように、ビジュアル的な状態監視を可能にすることにより、例えば、通常操業時のどのような運転状態で誘導加熱装置の劣化が進展していくのか、といった様々な設備状態の変化を把握することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
この発明にかかる誘導加熱装置の劣化診断装置は、圧延ラインで用いられる種々の誘導加熱装置（例えば、エッジヒータやバーヒータ等）に対して適用が可能である。
【図１】
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【図２】
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【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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【国際調査報告】
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