(57)【要約】【課題】従来のロール温度制御では回避することができなかったジャケットロールのコイル焼損事故を確実に防止することができる方法を提供する。【解決手段】請求項１の発明では、ジャケットロールの各コイル５の鉄芯４に温度センサ８を取付けて通電中の鉄芯温度をオンラインで測定し、昇温して平衡点に達したときの鉄芯温度を基準温度と比較し、両者の温度差が閾値を越えたときに警報を出力する。請求項２の発明では、運転中の鉄芯温度をオンラインで測定し、ロール温度が設定温度になるように各コイル５に供給する電力の総和を制御しながら、鉄芯温度が比較的高いコイル５への電力配分を減少させ、鉄芯温度が比較的低いコイルに配分する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコイルを備えたジャケットロールの各コイルの鉄芯に温度センサを取付けて通電中の鉄芯温度を測定し、ジャケットロールが昇温して平衡点に達したときの鉄芯温度を基準温度と比較し、両者の温度差が閾値を越えたときに警報を出力することを特徴とするジャケットロールのコイル焼損防止方法。
【請求項２】
複数のコイルを備えたジャケットロールの各コイルの鉄芯に温度センサを取付けて運転中の鉄芯温度をオンラインで測定するとともに、ロールにも温度センサを取付けてロール温度を測定し、ロール温度が設定温度になるように各コイルに供給する電力の総和を制御しながら、鉄芯温度が比較的高いコイルへの電力配分を相対的に減少させることを特徴とするジャケットロールのコイル焼損防止方法。
【請求項３】
ジャケットロールが、複数の鉄心付きコイルを備えた固定側のコイルホルダと、その外周に回転自在に支持されたロールシェルとを備え、ロールシェルに形成されたジャケット室に熱媒体を真空状態で密封した構造のものであることを特徴とする請求項１または２記載のジャケットロールのコイル焼損防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制振鋼板、亜鉛めっき鋼板等の製造ラインにおいて、鋼板の加熱に使用されているジャケットロールのコイル焼損防止方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
制振鋼板、亜鉛めっき鋼板等の製造ラインでは、鋼板を所定の温度に加熱しながら搬送するために、ジャケットロール（特許文献１）が用いられている。このジャケットロールは、複数の鉄心付きコイルを備えた固定側のコイルホルダと、その外周に回転自在に支持されたロールシェルとを備え、ロールシェルに形成されたジャケット室に熱媒体を真空状態で密封してヒートパイプ効果を持たせたものである。鋼板搬送用の長尺のジャケットロールではコイルはロールの長手方向に複数に分割されている。
【０００３】
コイルに交流電源を通電すると磁束が発生し、この磁束の作用によりロールシェルに誘導電流が発生してロールシェルが発熱する。ロールシェルはジャケット室のヒートパイプ効果により長手方向の温度分布を均一化し、ロール全体が均一な温度に加熱される。鋼板との接触によりロールシェルは冷却されるが、ロールシェルの内周面にロール温度センサが設置されており、コイルへの通電量を自動制御してロールシェルを目標温度に維持している。
【０００４】
ところがこのような温度制御を行い、ロール温度を例えば２２０℃程度に維持しているにもかかわらず、コイルが焼損する事故が発生した。焼損状況からアルミニウム製のコイル素線の耐熱温度（約４８０℃）を越えてコイルが昇温した可能性がある。このような事故はメーカーも予測しておらず、ジャケットロールのコイル焼損は鋼板製造ラインの停止を招くため、その早急な対策が求められていた。
【特許文献１】特開２００２−１１０３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って本発明の目的は、従来のロール温度制御では回避することができなかったコイル焼損事故を確実に防止することができる方法を提供することである。
【０００６】
本発明者は上記の目的を達成するためにジャケットロール内各部の温度測定を行うなどの検討を重ねた結果、次の事実が判明した。すなわち、ロールシェル温度を２２０℃に維持して運転を行っている場合、新品のコイルの鉄芯は４３０℃程度まで昇温するが、コイルの耐熱温度（約４８０℃）を越えないので最初のうちは問題が生じない。ところが鉄芯が老朽化してその鉄損が増加すると、コイルの鉄芯がジュール熱により加熱され、新品の鉄芯よりも５０℃以上昇温してコイル素線の耐熱温度を越えることがある。すると鉄芯に接しているコイル素線が軟化して絶縁被覆が破壊され、地絡事故によるコイル焼損に至る。このようなコイル鉄芯の昇温は従来無視されており、それを検知する手段も組み込まれていなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記の知見に基づいて完成されたものであり、請求項１の発明は、複数のコイルを備えたジャケットロールの各コイルの鉄芯に温度センサを取付けて通電中の鉄芯温度を測定し、ジャケットロールが昇温して平衡点に達したときの鉄芯温度を基準温度と比較し、両者の温度差が閾値を越えたときに警報を出力することを特徴とするものである。
【０００８】
また請求項２の発明は、複数のコイルを備えたジャケットロールの各コイルの鉄芯に温度センサを取付けて運転中の鉄芯温度をオンラインで測定するとともに、ロールにも温度センサを取付けてロール温度を測定し、ロール温度が設定温度になるように各コイルに供給する電力の総和を制御しながら、鉄芯温度が比較的高いコイルへの電力配分を相対的に減少させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、従来は測定されていなかったジャケットロールのコイル鉄芯温度を通電中に測定し、基準温度からの昇温幅を把握することによって、鉄芯の劣化進行状況を知ることができる。このため請求項２の方法を含む必要な事故予防措置を講ずることができる。なお、測定はオンラインでもオフラインでも可能である。
【００１０】
また請求項２の発明によれば、ロール温度を設定温度に維持しながら、鉄芯温度が比較的高いコイルへの電力配分を減少させ、鉄芯温度が比較的低いコイルに配分するので、鉄芯の劣化が進行したコイルの昇温を抑制し、コイル焼損を防止することができる。なお、このように各コイルへの通電配分を変化させても、ジャケットロールはヒートパイプ機能を備えたジャケット室を備えているため、ロールの温度分布は均一に保たれ、鋼板の加熱に支障は生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の対象となるジャケットロールの構成の一例を示す断面図であり、１は固定側のコイルホルダ、２はその外周にベアリング３によって回転自在に支持されたロールシェルである。コイルホルダ１の外周にはそれぞれ鉄芯４を備えた複数のコイル５が設けられている。この実施形態では５個のコイル５が配置されているが、その個数は任意である。ロールシェル２にはジャケット室６が形成されており、その内部には熱媒体が真空状態で密封されてヒートパイプを構成している。このためロールシェル２の温度はどの部分でもほぼ一定に保たれる。上記の構成は従来品と同様である。
【００１２】
本実施形態では、ロールシェル２の内周面とコイル５の外周面との間に、2個のロール温度センサ７が取付けられているほか、各コイル５の鉄芯４の表面にも温度センサ８を取付け、通電運転中のロール温度及び鉄芯温度を測定する。
【００１３】
図２は温度センサ８により検出されたＡＢ2個のコイル５の鉄芯温度の変化を模式的に示すグラフである。最初は室温であるが、操業準備のためロールシェル２が２２０℃となるまで通電して予熱することにより、各コイル５の鉄芯温度は次第に昇温する。しかし各コイル５の位置や容量の差により、鉄芯温度の昇温カーブは図示のようにばらつく。そこで本実施形態では、操業準備完了のタイミングにおける各コイル５の鉄芯温度を、基準温度Ｔ０として記憶する。
【００１４】
予熱完了後に操業に移行するが、鋼板と接触することによりロールシェル２は抜熱されるので、それに見合う熱量を供給してロールシェル２の温度（ロール温度センサ７の測定値）を一定に維持するため、制御装置が各コイル５への通電量を増加させる。この結果、ロールシェル２の温度は一定であるが、図２に示すように各コイル５の鉄芯温度は次第に昇温し、最終的に平衡点Ｔ１に達する。
【００１５】
昇温時の平衡点Ｔ１を求めるには例えば微分回路を用い、あるサンプル時間毎の温度上昇値が一定値以内であれば平衡点Ｔ１に達したものとする。この実施形態では１０秒毎のサンプリングを６回平均し、その値が前回値と比較して1℃以内であれば平衡点Ｔ１に達したものと判断している。そして各コイル５の鉄芯温度の平衡点Ｔ１を基準温度Ｔ０と比較し、両者の温度差Ｔ１−Ｔ０が閾値を越えたときに警報を出力する。図２のグラフに示されたＡのコイルの鉄芯温度は温度差Ｔ１−Ｔ０が約１９０℃であるが、Ｂのコイルの鉄芯温度は温度差Ｔ１−Ｔ０が３００℃に達し閾値である２８０℃を超えているので警報が出力される。もちろん、これらの具体的な数値は個々のジャケットロールの構造や操業条件によって異なり、上記の数値に限定されるものではない。
【００１６】
このようにして、請求項１の発明によれば各コイル５の鉄芯温度の変化から鉄芯４の経年的な劣化状態をオンラインで検出することができ、劣化の進行が確認されたら必要な事故予防措置を講ずることにより、操業中のジャケットロールのコイル焼損を防止することができる。
【００１７】
なお、前記の基準温度Ｔ０としては一意となる温度であればよく、前記のように操業前にロール表面温度を一定にするために予熱をするタイミングのほか、各温度センサ８の出力が全て一定範囲の温度内に入ったタイミング（ロール内温度が室温と等価になったタイミング）などで各温度センサ８の出力を記憶し、基準温度Ｔ０とすることもできる。しかし実施形態のように予熱完了のタイミングで基準温度Ｔ０を取れば、各コイル５の配置や出力差などの影響をキャンセルし、操業時の通電による鉄心温度上昇幅だけを正確に検出できるので好ましい。
【００１８】
上記した実施形態では通電運転中にオンラインで鉄心温度を測定したが、オフラインで同様の測定を行うことも可能である。その場合にはロール表面にエア吹き付けなどの方法で仮想負荷を与えて温度制御をするか、各コイル５に一定出力の電力を与えることにより温度上昇幅（Ｔ１−Ｔ０）を測定する。この場合には基準温度Ｔ０として加熱前の温度を取り、Ｔ１−Ｔ０を経年表示することで鉄心６の劣化進行状況を正確に把握することができる。
【００１９】
上記した請求項１の発明では鉄芯の劣化状態を診断することによりジャケットロールのコイル焼損防止を図るのであるが、請求項２の発明によれば、鉄芯の劣化が進行したジャケットロールについて、その寿命延長を図ることができる。すなわち、従来は図３に示すように、ロール温度センサ７により検出されたロールシェル２の温度が一定になるように温度一定制御を行うにあたり、各コイル５への配分比を固定していたため、鉄芯の劣化状況に関係なく通電量が配分されていた。これに対して請求項２の発明では、ロール温度が設定温度になるように各コイル５に供給する電力の総和を制御することは従来と同一であるが、各コイル５への配分比を鉄芯の劣化状況に応じて変化させる。
【００２０】
図４は請求項２の発明の第１実施形態を示す図であり、請求項１の発明と同様に各コイル５の鉄芯４に温度センサ８を取付けて運転中の鉄芯温度をオンラインで測定し、その温度が設定温度を超えた場合にはそのコイル５への出力電力を記憶し、そのコイル５の閾値とする。そしてリミッタにより閾値を超える電力がそのコイル５に供給されないように制限する。
【００２１】
例えば中央のコイル５の鉄芯温度が設定値を超えた場合において、ロール温度を一定に維持するためにそれよりも多くの電力が必要となったときには、増加分をリミッタが作用しない他のコイルに均等に配分する。この方法によれば、ロール温度を一定に維持しながら鉄芯温度指示値の高いコイル５の出力を制限できるので、鉄芯の劣化状況に応じてコイルを使い分け、寿命延長を図ることができる。
【００２２】
図５は請求項２の発明の第２実施形態を示す図であり、温度センサ８により測定された各鉄芯温度の指示値の平均値を求め、各温度センサ８の実績温度との偏差の重みを持って出力配分を行う例を示している。例えば５個のコイルの温度が表１の上欄に示す値である場合、平均温度は２℃となり、平均温度と実績温度との偏差は中欄に示す値となる。そこで例えば、１+α×（温度計平均値−温度計指示値）の式により温度配分比を決定する。ここでα＝１/５０とした場合には、温度配分比は表１の下欄に示すとおりとなる。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
このように温度配分を行うと、No.３コイルは出力が減りその分だけ他のコイルの出力が増加することとなる。これにより鉄芯温度を平均値に漸近させることができる。なおこの例では比例ゲインをαとした比例制御を採用したが、積分制御を導入することにより定常偏差を０にすることができる等の考え方を用いると、更に均等に負荷配分をすることができる。このように配分比の変更にはさまざまなロジックを用いることができるが、鉄芯温度に応じて通電電力の配分を変化させることにより、鉄芯の劣化が進んだコイルの負担を軽減し、ジャケットロールのコイル焼損防止を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ジャケットロールの一例を示す断面図である。
【図２】請求項１の発明を説明する鉄芯温度のグラフである。
【図３】従来から行われている温度一定制御の説明図である。
【図４】請求項２の発明の第１の実施形態を示す説明図である。
【図５】請求項２の発明の第２の実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  コイルホルダ
２  ロールシェル
３  ベアリング
４  鉄芯
５  コイル
６  ジャケット室
７  ロール温度センサ
８  温度センサ
【図１】
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【図２】
2006318694.tif 000005
【図３】
2006318694.tif 000006
【図４】
2006318694.tif 000007
【図５】
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