JPH0315188A - 高周波誘導加熱炉の温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は高周波誘導加熱炉による被加熱材料の加熱温度
がその被加熱材料の送り速度の変化に拘らず一定となる
ように自動制御する装置に関するものである。

従来の技術 加熱コイルに高周波電流を通電することによりその加熱
コイル内を送られる被加熱材料を誘導加熱する高周波誘
導加熱炉が、例えばその被加熱材料に温熱間圧延を行う
場合等において利用されている。このような高周波誘導
加熱炉においては、上記加熱コイルに高周波電流を通電
する高周波電源の出力電圧および被加熱材料の送り速度
により、その被加熱材料の加熱温度が定められるが、高
周波電源の出力電圧の変化に対する加熱温度の応答性が
非常に速いため、一般にその加熱温度をフィードバック
制御することは困難である。このため、前記被加熱材料
を予め定められた一定の速度で送るとともに、その送り
速度や被加熱材料の材質．目標加熱温度等の処理条件に
基づいて高周波電源の出力電圧を手動ダイヤルで設定し
、被加熱材料の加熱温度が目標加熱温度となるようにし
ていた．発明が解決しようとする課題 しかしながら、このように被加熱材料の送り速度が一定
に定められると、その送り速度が速い場合には例えば温
熱間圧延等の作業開始当初における線材の取回しなどの
作業性が損なわれ、これを回避するために送り速度を遅
くした場合には定常運転時の加工能率が低下するなどの
不都合があった。これに対し、上記被加熱材料の送り速
度を途中で変更するとともに、前記高周波電源の出力電
圧を手動ダイヤルで調整することが考えられるが、この
ような調整作業は面倒で作業者の負担が大きいとともに
、必ずしも高い精度で加熱温度を調整することはできな
かったのである。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その
目的とするところは、被加熱材料の加熱温度がその送り
速度の変化に拘らず一定となるように自動制御する装置
を提供することにある。

課題を解決するための手段 かかる目的を達戒するために、本発明は、加熱コイルに
高周波電流を通電することによりその加熱コイル内を送
られる被加熱材料を誘導加熱する高周波誘導加熱炉にお
いて、前記被加熱材料の加熱温度がその被加熱材料の送
り速度の変化に拘らず一定となるように自動制御する装
置であって、（ａ）前記被加熱材料の送り速度Ｖに基づ
いて、次式（１）に従って操作出力Ｕを決定し、その操
作出力Ｕに対応した操作信号を出力する制御手段と、（
ｂ）前記操作信号が供給されることにより、前記操作出
力Ｕに比例した大きさの出力電圧で前記高周波電流を前
記加熱コイルに通電する高周波電源とを有することを特
徴とする。

ｕ＝ａＪＴ＋ｂ　　　　　　　　・・・（１）（但し、
ａ，ｂは定数） 作用 すなわち、前記高周波誘導加熱炉による人熱量は高周波
電源の出力電圧の２乗に比例する一方、被加熱材料の加
熱温度はその人熱量に比例するとともに送り速度に反比
例するため、その送り速度の変化に拘らず被加熱材料の
加熱温度を一定に維持するためには、送り速度に比例し
て人熱量が変化するように高周波電源の出力電圧を送り
速度の２乗根に比例して変化させれば良く、制御手段に
より被加熱材料の送り速度Ｖから前記（１）式に従って
操作出力Ｕを決定し、その操作出力Ｕに対応する操作信
号が高周波電源に供給されることにより、操作出力Ｕに
比例する大きさの出カ電圧で高周波電流が加熱コイルに
通電されるようにしたのである。これにより、送り速度
Ｖが変化しても被加熱材料の加熱温度は一定に維持され
るのである。

なお、上記被加熱材料の送り速度Ｖは、その被加熱材料
を案内するガイドローラ等の回転数から検出するように
しても良いが、被加熱材料を送る送り装置の駆動信号な
どから求めることも可能である。

また、前記（】）式における定数ａは、被加熱材料の材
質や室温，被加熱材料の表面からの放熱量等により理論
的若しくは実験的に予め目標加熱温度に応じて定められ
る一方、定数ｂは理論的には０であるが電気的熱的な狂
いなどにより予め実験的に定められる。

発明の効果 このように、本発明の温度制御装置によれば、被加熱材
料の送り速度が変化しても加熱温度は一定に維持される
ため、温熱間圧延等の作業性や加工能率などにより被加
熱材料の送り速度を途中で任意に変更することが可能と
なる。また、送り速度に応じて高周波電源の出力電圧を
手動調整する場合に比較して、作業者の負担が大幅に軽
減されるとともに加熱温度が常に高い精度で制？卸され
るのである。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は、線材ＩＯに熱間圧延加工を行って仲線材とす
るための装置であり、線材１ｏは払出しロール１２にコ
イル状に巻回されているとともに、送り装置１４から電
動モータ１５に駆動信号ＳＤが供給されて駆動ローラ１
６が回転駆動されることにより、その駆動ローラｌ６と
バックアップローラ１８との間に挾まれて引き出される
。送り装置ｌ４は、手動ダイヤル等により駆動ローラ１
６の回転速度、すなわち線材１０の送り速度Ｖを調整で
きるようになっている。

払出しロール１２から引き出された線材１０は、矯正機
２０により捩れや曲げ等の変形が取り除かれた後、高周
波誘導加熱炉２２によって圧延加工に必要な予め定めら
れた目標加熱温度、例えば７００〜９００゜Ｃ程度の温
度まで加熱される．この高周波誘導加熱炉２２は、線材
１０が内部を通過させられる加熱コイル２４と、その加
熱コイル２４に高周波電流を通電する高周波電源２６と
を備えており、加熱コイル２４に高周波電流が供給され
ることにより線材ＩＯに誘導電流を発生させ、これによ
りその線材１０を前記目標加熱温度まで加熱するもので
ある．本実施例では線材１０が被加熱材料に相当する。

そして、このように加熱された線材１０は、その後、複
数段の圧延機２８ａ．２８ｂ，２８ｃに順次供給され、
段階的に圧延加工が行われることにより伸線材となって
巻取りドラム３０内にコイル状に巻き取られる。

一方、前記バックアップローラ１８には、そのパックア
ップローラ１８の回転に応じてパルスを発生するパルス
発生器３２が設けられており、そのパルス発生器３２か
ら出力されたパルス信号ＳＰは速度演算手段３４に供給
される。速度演算手段３４はカウンタ等を備えて構成さ
れ、上記パルス信号ＳＰのパルス数を計数してパックア
ップローラｌ８の回転数から前記線材１０の送り速度Ｖ
を求め、その送り速度Ｖを表す速度信号Ｓｖを制御手段
３６に供給する。制御手段３６はマイクロコンピュータ
等にて構成され、速度信号Ｓｖが表す送り速度Ｖから前
記（１）式に従って操作出力Ｕを演算し、その操作出力
Ｕを表す操作信号Ｓｕを前記高周波誘導加熱炉２２の高
周波電源２６に供給する。

高周波電源２６は、操作信号Ｓｕが表す操作出力Ｕに比
例した出力電圧で前記高周波電流を加熱コイル２４に通
電するようになっており、高周波誘導加熱炉２２によっ
て線材１０に加えられる人熱量は操作出力Ｕの２乗に比
例する。また、線材１０の加熱温度はその人熱量に比例
するとともに送り速度Ｖに反比例するが、前記（１）式
から明らかなように上記操作出力Ｕは定数ｂをＯとすれ
ば送り速度Ｖの２乗根に比例して変化させられ、人熱量
は送り速度Ｖに比例して変化させられるため、線材１０
の加熱温度は送り速度Ｖが変化しても略一定に維持され
るのである。上記定数ｂは理論的にはＯであり、電気的
熱的な狂いなどから予め実験的に定められる。また、前
記（１）弐における定数ａは、線材１０の材質や室温，
線材１０の表面からの放熱量等により理論的若しくは実
験的に予め目標加熱温度に応じて定められ、これにより
、線材１０は送り速度Ｖの変化に拘らず目標加熱温度に
維持される。

そして、このような加工装置において線材１０に熱間圧
延加工を行う際には、先ず、払出しロールｌ２から線材
１０の先端部を引き出して矯正機２０を通した後、駆動
ローラ１６とバックアップローラ１日との間に挟み込む
。これにより、線材１０は送り装置ｌ４によって自動的
に引き出されるようになり、以後、高周波誘導加熱炉２
２によって目標加熱温度まで加熱されるとともに圧延機
２８ａ，２８ｂ，２８ｃによって段階的に圧延加工が行
われ、巻取りドラム３０内にコイル状に巻き取られる。

この場合に、線材１０の先端が巻取りドラム３０に達す
るまでは、手作業で線材ＩＯを各圧延機２８ａ，２８ｂ
，２８ｃに案内する必要があるため、送り装置ｌ４によ
る線材１ｏの送り速度Ｖは比較的低速に設定されるが、
線材１０の先端が巻取りドラム３０に達した後は、加工
能率を高める上で、圧延機２８ａ，２８ｂ，２８ｃによ
って線材１０に良好に圧延加工が行われる範囲で、でき
るだけ速く線材１０が送られるように送り装置１４によ
る送り速度Ｖが変更される。

ここで、このように線材１０の送り速度Ｖを変更した場
合、従来は作業者が手作業で前記高周波誘導加熱炉２２
の高周波電源２６の出力電圧を調整し、線材１０の加熱
温度が一定となるようにしていたが、本実施例では送り
速度Ｖに従って高周波電源２６の出力電圧が自動制御さ
れるようになっているため、煩わしい調整作業が不要に
なるとともに、線材１０の加熱温度が高い精度で予め定
められた目標加熱温度に制御され、送り速度Ｖの変化に
拘らず常に良好な圧延加工が行われるのである． 以上、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明し
たが、本発明は他の態様で実施することもできる。

例えば、前記実施例では線材ＩＯに熱間圧延加工を行う
装置について説明したが、本発明は高周波誘導加熱炉に
よって加熱を行う他の種々の加工装置にも同様に適用さ
れ得る。

また、前記実施例ではパルス発生器３２から出力される
パルス信号ＳＰのパルス数に基づいて送り速度Ｖを検出
するようになっているが、送り装置１４の駆動信号ＳＤ
等から送り速度Ｖを求めることも可能である。

その他一々例示はしないが、本発明は当業者の知識に基
づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である温度制御装置を備えた
高周波誘導加熱炉によって加熱を行う熱間圧延装置の構
戒を説明する図である。 エＯ二線材（被加熱材料） ２２：高周波誘導加熱炉 ２６：高周波電源 Ｖ：送り速度 Ｓｕ：操作信号 ２４：加熱コイル ３６：制御手段 Ｕ：操作出力

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 加熱コイルに高周波電流を通電することにより該加熱コ
   イル内を送られる被加熱材料を誘導加熱する高周波誘導
   加熱炉において、前記被加熱材料の加熱温度が該被加熱
   材料の送り速度の変化に拘らず一定となるように自動制
   御する装置であって、前記被加熱材料の送り速度Ｖに基
   づいて、次式ｕ＝ａ√Ｖ＋ｂ （但し、ａ，ｂは定数） に従って操作出力ｕを決定し、該操作出力ｕに対応した
   操作信号を出力する制御手段と、前記操作信号が供給さ
   れることにより、前記操作出力ｕに比例した大きさの出
   力電圧で前記高周波電流を前記加熱コイルに通電する高
   周波電源とを有することを特徴とする高周波誘導加熱炉
   の温度制御装置。