金属带板的感应加热方法及其感应加热设备技术

本发明专利技术提供金属带板的感应加热方法及其感应加热设备。在金属带板的感应加热方法中，使用配置在输送生产线上的第1位置的感应加热装置对被连续地输送的金属带板进行加热，包括：检测在输送生产线上与第1位置不同的第2位置处的金属带板的宽度方向中心线相对于规定的基准线的位移量的步骤；基于表示位移量的时序变化的函数，在时间上且在空间上对位移量进行外插，由此计算出第1位置处的金属带板的宽度方向中心线的推测位移量的步骤；以及基于推测位移量，对金属带板的宽度方向上的感应加热装置与金属带板之间的相对位置关系进行控制的步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属带板的感应加热方法及其感应加热设备
本专利技术涉及沿着长度方向行进的金属带板的感应加热方法及其感应加热设备。特别是，本专利技术涉及能够抑制宽度方向端部的过加热而均匀地加热金属带板，并且能够即时应对由蛇行等导致的板端部的位置变动的金属带板的感应加热方法及其感应加热设备。
技术介绍
感应加热是利用电磁感应原理使被加热物中产生涡电流，并通过焦耳热将对象进行加热的加热方法，由于热损失较少且效率高而被广泛使用。金属带板的感应加热大体上存在两种方式。一种是如下的LF(LongitudinalFluxinductionheating；纵向磁通感应加热)方式(以下称作LF方式)：在包围在金属带板的宽度方向周围的感应线圈中流动高频电流，使磁通在金属带板的长度方向上贯通，通过该磁通在金属带板的宽度方向截面内产生环绕的感应电流而将金属带板进行加热。另一种是如下的TF(TransverseFluxinductionheating；横向磁通感应加热)方式(以下称作TF方式)：将金属带板配置在卷绕有一次线圈的感应线圈(良导体)之间，使在一次线圈中流动电流而产生的磁通贯通金属带板的板面，使金属带板的板面产生感应电流而将金属带板进行加热。在一般情况下，在LF方式的感应加热中，根据电流浸透深度δ与电流频率f之间的关系(δ(mm)＝5.03×105√(ρ/μr·f)，ρ(Ωm)：电阻率，μr：相对导磁率，f：频率(Hz))，能够列举出几个问题。例如，在金属带板的板厚较薄的情况下，存在如果不提高电流的频率f就不会产生感应电流这样的问题。另外，在非磁性金属带板、在超过居里温度的常温下具有磁性的金属带板的情况下，由于电流浸透深度δ变深，因此存在当金属带板的板厚较薄时、不产生感应电流这样的问题。另一方面，在TF方式的感应加热中，能够与板厚无关、且不区分磁性和非磁性地将金属带板进行加热。但是，在TF方式中存在如下的问题：当对置的感应线圈不接近时，加热效率较低，并且，在金属带板的端部产生过加热，在板宽方向上难以进行均匀加热。基于这样的感应加热方式的得失，作为能够与磁性和非磁性无关地在金属带板的包括端部在内的整个宽度上控制加热温度分布的技术，在专利文献1中记载了与TF方式相关的技术，另外，在专利文献2中记载了具有LF方式和TF方式双方的特征的技术。例如，在专利文献1中记载了如下技术：在TF方式的感应线圈的背面配设多个相互独立的磁性体芯(磁棒)。由此，能够根据金属带板的宽度来变更磁性体芯的位置，并且，通过并用电磁屏蔽板(遮挡)，能够得到金属带板的宽度方向的温度均匀性。在专利文献2中记载了如下技术：不是像LF方式那样围绕金属带板的宽度方向卷绕多圈感应线圈，而是设置两组以上的如下感应线圈的组，该感应线圈是使1圈感应线圈在金属带板的表面、背面分别在金属带板的长度方向上错开位置地环绕而成。由此，产生TF方式那样的在金属带板面内环绕的感应电流。另外，在专利文献2中记载了如下技术：通过使感应线圈的形状成为朝向宽度方向端部倾斜的形状、并用磁性体芯、以及使感应线圈在宽度方向上移动等，由此避免金属带板的宽度方向端部的过加热。另外，例如在专利文献3中记载了用于利用这种感应加热对行进的金属带板进行加热的技术。在专利文献3中记载了如下技术：为了对轧制线进行限制且进行蛇行控制，相对于行进的金属带板(带状金属材料)的行进方向，将表面为绝缘性的非磁性的辊配置在感应加热装置(电感器)的前后。由此，即使是磁性材料也不会被电感器吸引而能够稳定地进行加热，并且能够对蛇行进行控制而防止加热温度偏差扩大。在上述专利文献3所记载的技术中，基于使用设置在感应加热装置的上游侧或下游侧的位置检测装置检测到的金属带板的宽度方向位置，使卷绕有金属带板的辊移动。由此，金属带板与感应加热装置之间的宽度方向位置关系被控制在一定范围内。此外，例如在专利文献4～6中记载了用于相对于金属板的蛇行对金属带板与感应加热装置之间的宽度方向位置关系进行控制的技术。在专利文献4中记载了如下内容：对金属带板(带钢)的宽度方向的中心线进行检测，并对该中心线从其应该位于的位置的偏移量进行检测。进而，在专利文献4中记载了如下技术：根据金属带板的中心线或边缘的偏移量，以追随该偏移的方式对感应加热装置(电磁铁装置)的位置进行控制。另外，在专利文献5中记载了如下内容：使与金属带板(金属板)对置的感应加热装置(导体线圈)在金属板宽度方向上以规定的周期、振幅水平往复移动。例如，在专利文献5所记载了如下技术：在连续行进中，使导体线圈的振幅中心追随于位置在板宽方向上变动的金属板中心线而移动。进而，在专利文献6中记载了如下技术：基于对金属带板(平板)的宽度方向的移动量进行检测的检测器的检测信号，对感应加热装置(感应加热线圈装置)的线圈进行控制以使其追随于平板的宽度方向的移动。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2002-008838号公报专利文献2：日本特开2008-288200号公报专利文献3：日本特开平11-251048号公报专利文献4：日本特开2001-006866号公报专利文献5：日本特公平6-037676号公报专利文献6：日本实公平6-022950号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题此处，在专利文献3中，虽然假设将位置检测装置设置在感应加热装置的上游侧或下游侧，但实质上在图1以及图4等中仅公开了位置检测装置被配置在感应加热装置的上游侧的例子。因此，例如，对于由于高温金属烟气而难以设置传感器类的热浸镀装置的出口侧等那样的、不得不将位置检测装置配置在感应加热装置的下游侧的情况下的问题，没有提出任何解决方案。即，在将位置检测装置配置在感应加热装置的下游侧的情况下，由于仅得知金属带板通过了感应加热装置之后的宽度方向位置，因此不一定容易适当地控制通过感应加热装置时的金属带板与感应加热装置之间的宽度方向位置关系。此外，另一方面，在金属带板的感应加热方式为专利文献1所记载的TF方式的情况下、为专利文献2所记载的感应加热方式的情况下，要求高精度地控制金属带板与感应加热装置之间的宽度方向位置关系。其原因在于，在这些感应加热方式(除了使用螺线管的感应加热方式以外)中，对于金属带板的宽度方向端部温度的准确率较敏锐，需要高精度的控制。因此，即使在位置检测装置被配置在感应加热装置的上游侧的情况下，由于位置检测装置与感应加热装置之间的距离，也不一定容易以足够的精度控制通过感应加热装置时的金属带板与感应加热装置之间的宽度方向位置关系。进而，基于由专利文献3～6所记载的位置检测装置检测到的金属带板的位置，使用一般的PID控制来控制金属带板与感应加热装置之间的位置关系也不一定容易。在这种控制中，在产生由于可能对金属带板的蛇行产生影响的各种因素(金属带板的材质、温度分布、张力分布、金属带板的形状(板厚、板宽、板连接部位的有无等))而引起的复杂的蛇行的情况下，在专利文献3～6所记载那样的基于检测结果的简单的追随中，难以应对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属带板的感应加热方法，使用配置在输送生产线上的第1位置处的感应加热装置对被连续地输送的金属带板进行加热，包括：/n检测在上述输送生产线上与上述第1位置不同的第2位置处的上述金属带板的宽度方向中心线相对于规定的基准线的位移量的步骤；/n基于表示上述位移量的时序变化的函数，在时间上且在空间上对上述位移量进行外插，由此计算出上述第1位置处的上述金属带板的宽度方向中心线的推测位移量的步骤；以及/n基于上述推测位移量，对上述金属带板的宽度方向上的上述感应加热装置与上述金属带板之间的相对位置关系进行控制的步骤。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180323 JP 2018-0563371.一种金属带板的感应加热方法，使用配置在输送生产线上的第1位置处的感应加热装置对被连续地输送的金属带板进行加热，包括：
检测在上述输送生产线上与上述第1位置不同的第2位置处的上述金属带板的宽度方向中心线相对于规定的基准线的位移量的步骤；
基于表示上述位移量的时序变化的函数，在时间上且在空间上对上述位移量进行外插，由此计算出上述第1位置处的上述金属带板的宽度方向中心线的推测位移量的步骤；以及
基于上述推测位移量，对上述金属带板的宽度方向上的上述感应加热装置与上述金属带板之间的相对位置关系进行控制的步骤。


2.如权利要求1所述的金属带板的感应加热方法，其中，
上述第2位置位于上述第1位置的下游侧。


3.如权利要求1所述的金属带板的感应加热方法，其中，
上述第2位置位于上述第1位置的上游侧。


4.如权利要求1至3中任一项所述的金属带板的感应加热方法，其中，
检测上述位移量的步骤包括：
在上述第2位置，在包括上述金属带板的宽度方向的至少一个端部的范围内测定温度分布的步骤；以及
将在上述温度分布中作为温度骤降部而出现的上述金属带板的宽度方向端部的位置转换成上述位移量的步骤。


5.如权利要求1至4中任一项所述的金属带板的感应加热方法，其中，
计算上述推测位移量的步骤包括：
将上述位移量的时序变化转换成上述函数的步骤；以及
基于上述金属带板的输送速度、上述第1位置与上述第2位置之间的距离、上述函数、以及第1时刻的上述位移量，计算上述第1时刻的上述推测位移量的步骤。


6.如权利要求5所述的金属带板的感应加热方法，其中，进一步包括：
根据将上述第1时刻之后的第2时刻的上述位移量与基于上述第1时刻的上述位移量而计算出的上述推测位移量进行比较后的结果，来更新上述函数的步骤。


7.如权利要求5或6所述的金属带板的感应加热方法，其中，进一步包括：
根据上述函数的趋势，对上述金属带板施加用于抑制宽度方向的位移的外力的步骤。


8.如权利要求1至7中任一项所述的金属带板的感应加热方法，其中，
控制上述相对位置关系的步骤包括：
使上述感应加热装置和/或其一部分在上述金属带板的宽度方向上移动的步骤。

【专利技术属性】
技术研发人员：广田芳明，平将人，高桥茂树，
申请(专利权)人：日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP