專利名稱：熱處理裝置、熱處理方法、記錄熱處理程序的記錄介質及鋼材的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種采用感應加熱裝置對鋼材進行熱處理的技術。
背景技術：
在鋼材處理中，為提高產品所用鋼材的硬度、韌性等性能，為制造更強的柔靱性鋼材，就要進行淬火、回火、退火等各種各樣的熱處理。這些熱處理一般分為加熱過程和冷卻過程。其中，在加熱過程中以與鋼材成分對應的轉變點溫度作為基準。例如，必須這樣進行加熱淬火時加熱至轉變點以上的高溫，回火及退火時則不到轉變點。
這樣，就必須根據(jù)熱處理的目的精度更高地進行加熱。還有，為控制同一零件內的質量偏差，必須對鋼材內部的所有地方均勻加熱。這種熱處理方法稱為均勻加熱。
還有，一般情況下經過制造中的淬火、回火熱處理的鋼材，由于主要從表面受到冷卻，因而往往是表面的硬度比內部的高?？梢岳斫猓@種在板厚方向具有硬度分布的鋼材對腐蝕性環(huán)境的抵抗力弱，如果用作海洋或石油、天然氣的管線，就容易產生應力腐蝕破裂。
因此，也有這樣進行處理的通過對表層部分進行高溫加熱而使其軟化，從而使表層部分和內部的硬度差減小。這種熱處理方法稱為表層加熱。
以前，作為實現(xiàn)這些加熱條件的加熱方法，公知的是例如特開平9-170021號公報中公開的、采用感應加熱裝置的熱處理技術。
在該公開技術中提出了這樣的感應加熱方法在使鋼材在加熱爐內升溫的加熱階段和在加熱階段的基礎上提高頻率、并且降低供給電功率來進行加熱的均熱階段之間，設有以與加熱階段的感應加熱相同的頻率、并且在加熱階段的基礎上降低供給電功率來進行感應加熱的準加熱階段。
但是，在特開平9-170021號公報公開的技術中，加熱時間需要數(shù)十分鐘，因而效率不高。還有，由于在鋼材的加熱途中需要改變感應加熱裝置的頻率，因而必須配備切換頻率的機構。這樣就增加了裝置的成本，而且使裝置的結構變得復雜。還有，在用于加熱鋼材的供給電功率的計算中，沒有考慮作為實現(xiàn)精度更高的溫度控制所必需的要素的鋼材內部的感應電流分布、大氣的吸熱、加熱裝置的效率、鋼材的比熱等。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠使鋼材的表面溫度、內部溫度精度更高地與目標相一致、對鋼材進行熱處理以使其具有目標性能的熱處理裝置、熱處理方法、記錄熱處理程序的記錄介質以及鋼材。
本發(fā)明的熱處理裝置具有對鋼材進行加熱的多臺感應加熱裝置、對鋼材進行平整的平整裝置、根據(jù)鋼材的尺寸、鋼材的傳送速度、鋼材的加熱目標溫度以及在感應加熱裝置的前段的鋼材的預定溫度來確定對感應加熱裝置提供的預定供給電功率的推算裝置、將推算裝置所確定的預定供給電功率提供給感應加熱裝置的電源裝置，由推算裝置來確定提供給感應加熱裝置的預定供給電功率，使得感應加熱裝置的加熱過程中的鋼材的表面溫度處于第1目標溫度以下，加熱結束時的鋼材厚度方向內部的規(guī)定位置的溫度與第2目標溫度的差處于規(guī)定范圍內，或者，感應加熱裝置的加熱過程中的鋼材的表面溫度處于第3目標溫度以上，加熱結束時的鋼材厚度方向內部的規(guī)定位置的溫度處于第4目標溫度以下。
即，本熱處理裝置通過用感應加熱裝置對鋼材進行加熱，能夠縮短加熱時間。還有，本熱處理裝置具有為使鋼材內部的溫度分布成為目標溫度分布而對感應加熱裝置的電功率進行計算的推算裝置。這樣，就能夠使裝置的構成變得簡單，以低廉的價格構成。并且，由這種構成就能夠精度更高地實現(xiàn)所希望的均勻加熱、表層加熱。


圖1是表示本發(fā)明所適用的鋼材制造線的簡要構成的側視圖。
圖2是表示本發(fā)明的第1實施方式的熱處理裝置的簡要構成的側視圖。
圖3是表示溫度變化的表達式所用的記號的圖。
圖4是表示根據(jù)加熱電功率求出加熱后的鋼材溫度分布的簡要步驟的框圖。
圖5是表示求解加熱電功率的電功率推算處理的簡要框圖。
圖6是表示其他實施方式中求解加熱電功率的電功率推算處理的簡要框圖。
圖7是實現(xiàn)事前處理方式的系統(tǒng)的構成圖。
圖8是表示鋼材1的尺寸、傳送速度、通過次數(shù)的對應表的圖。
圖9是表示根據(jù)收斂計算來確定傳送速度的簡要步驟的框圖。
圖10是表示使加熱開始溫度變更后的影響系數(shù)的求解步驟的框圖。
圖11是表示使加熱目標溫度變更后的影響系數(shù)的求解步驟的框圖。
圖12是表示修正處理方式中的系統(tǒng)的構成圖。
圖13是表示組合處理方式的系統(tǒng)的構成圖。
圖14是對跟蹤處理的動作進行說明的圖。
圖15是表示FF控制的構成的圖。
圖16是表示FF控制的構成的圖。
圖17是表示FB控制的構成的圖。
圖18是表示FB控制的構成的圖。
圖19是對全部學習功能進行說明的圖。
具體實施例方式
一般情況下，鋼材在加熱爐內被加熱，升溫至1200℃左右。此后，鋼材通常由多臺軋鋼機軋制成規(guī)定的厚度及寬度。軋制后，用水對仍然處于800℃～1000℃的鋼材進行強制冷卻，或者通過大氣進行自然冷卻。通過這種處理對鋼材進行淬火。特別是軋制后通過加速冷卻裝置進行急速冷卻，能夠使強度及韌性得到強化，這是公知的。
此后，根據(jù)需要，再用氣體爐進行回火、退火等進行熱處理。再將經過熱處理的鋼材裁斷、送出。
圖1是表示本發(fā)明所適用的鋼材制造線的簡要構成的側視圖。該鋼材制造線由對鋼材1進行加熱的加熱爐2、進行粗軋制或精軋制的軋鋼機3、加速冷卻裝置4、平整裝置5、感應加熱裝置6及對鋼材1的溫度進行檢測的溫度檢測器7構成。
在該鋼材制造線上，在軋制過程和冷卻過程后，用平整裝置5對鋼材1的起翹及彎曲進行平整，然后，用線上所設置的感應加熱裝置6進行回火處理。
在該鋼材制造線上，用感應加熱裝置6進行熱處理，而不用氣體爐進行。這樣，就可以在線上、在淬火處理之后進行回火處理，因而能夠大幅度地提高效率。還有，由于使用了感應加熱裝置6，與使用氣體爐的情況相比，能夠提高加熱溫度的精度。因此，也就能夠精度更高地控制厚度方向的溫度分布。
特別是，軋制后由加速冷卻裝置4進行急速冷卻，緊接著，由感應加熱裝置6進行熱處理，這樣就能夠制造出使強度及韌性強化了的鋼材。
感應加熱裝置6必須具有將鋼材加熱到規(guī)定溫度的能力。但是，也必須控制設備成本。因此，通過在感應加熱裝置6中使鋼材1多次往復來進行加熱，就能夠用很少的臺數(shù)進行加熱。在這種情況下，就要避免使進行軋制的鋼材制造線的效率惡化，同時必須提高鋼材1的溫度控制精度。因此，就必須對往復次數(shù)(通過次數(shù))和傳送速度進行適當?shù)倪x擇。
因此，采用感應加熱裝置進行熱處理時，以下幾點很重要。
①將加熱處理所需要的時間和電能控制到最小限度。
②進行加熱時，應該使得在加熱處理中及加熱結束時鋼材在厚度方向的溫度分布成為所希望的溫度分布。
③確定為了實現(xiàn)上述①②的熱處理的鋼材的傳送速度和感應加熱裝置的電功率。
因此，本發(fā)明的實施方式的熱處理裝置具有以下功能。
(1)設定計算功能對鋼材1進行加熱時的傳送速度及電功率要根據(jù)以下三種處理中的不同情況來確定。
①事前處理方式預先從鋼材1的加熱開始預定溫度和加熱目標溫度來確定傳送速度和通過次數(shù)，根據(jù)這些值來計算加熱所必需的電功率。以求出的傳送速度傳送鋼材1，同時，由感應加熱裝置6以設定的電功率對它進行加熱。
②修正處理方式對鋼材1的加熱開始前的溫度進行實測，根據(jù)實測的加熱開始前的溫度和傳送速度對加熱所必需的電功率進行計算。在這種計算中，根據(jù)需要對傳送速度進行修正，同時，求出所希望的電功率。
③組合處理方式它是將上述①、②加以組合的方式。對鋼材1的加熱開始前的溫度進行實測。接著，如果實測的溫度與加熱開始的預定溫度接近的話，就以①事前處理方式中計算出的傳送速度和電功率進行加熱。如果實測的溫度與加熱開始的預定溫度不同的話，就以②修正處理方式中求出的傳送速度和電功率進行加熱。
(2)跟蹤處理功能將鋼材在縱長方向分割為假想的區(qū)域，將由設定計算功能算出的加熱電功率設定于每個假想的區(qū)域，并將其置于電功率供給裝置中，對應于鋼材的傳送而輸出。
(3)加熱電功率修正功能由設在感應加熱裝置6前后的溫度檢測器7對鋼材1的溫度進行檢測。根據(jù)該實測溫度對加熱電功率進行修正。設有FF(正饋)控制和FB(反饋)控制。
(4)模型學習功能用實測溫度對用于求解加熱電功率的鋼材傳熱模型、感應加熱的效率推導模型、平整裝置中的溫度下降模型進行修正。
以下，對這些功能進行說明。
I.設定計算功能首先，對給出鋼材1的加熱開始溫度、傳送速度的情況下的電功率的計算方法進行說明。
圖2是表示本發(fā)明的第1實施方式的熱處理裝置的簡要構成的側視圖。
鋼材1在感應加熱裝置6中一邊移動一邊被加熱。在各個感應加熱裝置6的入口處設有對鋼材的溫度進行檢測的溫度檢測器7。將上述溫度檢測器7所獲得的溫度信號輸出給控制裝置10?？刂蒲b置10根據(jù)鋼材1的溫度或者加熱開始的預定溫度和傳送速度對提供給感應加熱裝置6的電功率進行計算，并將該值輸出給電功率供給裝置12。電功率供給裝置12對感應加熱裝置6的輸出進行控制，使供給電功率成為控制裝置10所給出的值。
用感應加熱裝置6對鋼材1進行加熱時，由于感應電流集中流過鋼材表面，因而主要是表面被加熱。鋼材內部則由以來自表面為主的熱傳導進行加熱。
因此，要求出用感應加熱裝置6進行加熱時鋼材內部的感應電流分布。鋼材內部的電流分布由浸透深度來表示。浸透深度隨頻率、比磁導率而變化，由式(1)表示。
δ=5.03×R/(μ×fx)/100---(1)]]>此處，δ浸透深度；R比電阻；μ比磁導率；fx頻率浸透深度δ大時感應電流就會流到鋼材內部。浸透深度δ小時感應電流就集中在表面，因而加熱也集中在表面，鋼材內部由來自表面的熱傳導進行加熱。這樣，即使投入相同的電功率，如果浸透深度不同，表面的加熱溫度也會改變。因此，根據(jù)式(1)求出浸透深度，并確定鋼材內部的電流密度分布。根據(jù)該電流分布來確定提供給感應加熱裝置6的加熱電功率。
一般情況下，到鋼材表面的距離z與在該位置的感應電流I(z)的關系由式(2)表示。α為常數(shù)。
I(z)＝αexp(-z/δ) (2)因此，在到鋼材表面的距離z的位置的消耗電功率的比由式(3)表示。
E0(z)＝I(z)2/∫I(z)2(3)即，可以認為，式(3)表示感應加熱時的電功率分布。
下面，用公式來表示采用感應加熱裝置6的加熱過程中的鋼材的溫度變化。由熱傳導方程式的差分式得到式(4)～(6)。
xi,j+1-xi,jdt=K12{xi+1,j+1-2xi,j+1+xi-1,j+1h2+xi+1,j-2xi,j+xi-1,jh2}+Q1----(4)]]>K＝λ/(cp×ρ) (5)h＝t/nb (6)此處，nb鋼材在厚度方向的分割數(shù)；t鋼材的厚度；xi，j在時刻j、厚度方向i的溫度(1≤i≤nb)；cp比熱；h厚度方向的分割幅度；dt取樣周期；Q1由外部加給鋼材的熱量；λ熱傳導率；ρ密度。
如果將式(4)至(6)換一種寫法，將鋼材在厚度方向三分割后的溫度差分式就成為式(7)。
Kh2+1dt-K2h20-K2h2Kh2+1dt-K2h20-K2h2Kh2+1dtx3,j+1x2,j+1x1,j+1=1dt-Kh2K2h20K2h21dt-Kh2K2h20K2h21dt-Kh2x3,jx2,jx1,j+Q1---(7)]]>式(4)的Q1由作為邊界條件的對大氣的熱傳導和加熱裝置所提供的熱量構成，用式(8)表示。
Q1＝Q+βB0ub(8)Q=1hϵσcpρ(x3,j4-Ta4)+λ(x3,j-Ta)01hϵσcpρ(x1,j4-Ta4)+λ(x1,j-Ta)----(9)]]>B0=1cpρE(3)E(2)E(1)----(10)]]>此處，ub加熱裝置供給熱量；ε輻射系數(shù)；σ斯蒂芬-玻耳茲曼常數(shù)；ρ密度；cp比熱；β加熱效率；Ta大氣溫度。
還有，E(i)(i＝1，3)是式(3)的差分式的表達形式。
此處，將式(9)對xi，j進行線性展開。將鋼材的溫度設為x0，以x0為中心，對式(9)中的xi,j4項，用泰勒展開的一次項為止來進行線性近似。一次為止的泰勒展開由式(11)表示。
f(x)=f(x0)0!(x-x0)0+f(1)(x0)1!(x-x0)1]]>此處，f(1)(x0)f(x)的1次微分。
利用式(11)得到式(12)xi,j4=x041(x-x0)+-3x041(x-x0)----(12)]]>xi,j4=-3x04+4x03xi,j---(13)]]>因此，式(9)變?yōu)槭?14)。
Q=-(1h1cpρ4σϵx03+λ)x3,j0(1h1cpρ4σϵx03+λ)x1,j-1h1cpρσϵ(-3x04-Ta4)-λTa01h1cpρσϵ(-3x04-Ta4)-λTa----(14)]]>用式(14)，對式(7)進行整理，得到式(15)。
Ex3,j+1x2,j+1x1,j+1=A0x3,jx2,jx1,j+Q+βB0ub----(15)]]>此處，E=Kh2+1dt-K2h20-K2h2Kh2+1dt-K2h20-K2h2Kh2+1dt----(16)]]>A0=1dt-Kh2-(1h1cpρ4σϵx03+λ)K2h20K2h21dt-Kh2K2h20K2h21dt-Kh2-(1h1cpρ4σϵx03+λ)----(17)]]>
Q=-1h1cpρσϵ(-3x04-Ta4)-λTa01h1cpρσϵ(-3x04-Ta4)-λTa----(18)]]>在式(15)中，左乘矩陣E的逆矩陣，就得到式(20)。
x3,j+1x2,j+1x1,j+1=E-1A0x3,jx2,jx1,j+E-1Q+βE-1B0ub----(19)]]>x3,j+1x2,j+1x1,j+1=Ax3,jx2,jx1,j+Bub+F----(20)]]>此處，A＝E-1A0(21)F＝E-1Q (22)B＝βE-1B0(23)式(20)就成為鋼材2的溫度變化的基本式。還有，如果在該式中使ub＝0，就表示采用大氣的冷卻過程中的溫度變化。
下面，作成表示從設置在感應加熱裝置6前邊的溫度檢測器7到感應加熱裝置6出口一側的溫度檢測器7的溫度變化的表達式。
圖3是表示溫度變化的表達式所用的記號的圖。
從感應加熱裝置6前邊的溫度檢測器7到感應加熱裝置6出口一側的溫度檢測器的位置為止的各個感應加熱裝置6的長度表示為li；感應加熱裝置彼此的間隔表示為si；對各個感應加熱裝置6的輸入電功率表示為ui。并且，鋼材1在感應加熱裝置入口一側的溫度表示為x0；在感應加熱裝置出口一側的溫度表示為x*N；各個感應加熱裝置前后的溫度表示為xi、x’i。
感應加熱裝置的長度設為li、間隔設為si、傳送速度設為v，求出差分方程中的分割數(shù)。
ni＝li/(v×dt)…(24)mi＝si/(v×dt)…(25)此處，dt分割時間；ni、mi分割數(shù)。
于是，鋼材2由感應加熱裝置依次進行加熱時的各位置的溫度由式(26)表示。
x0=x3,0x2,0x1,0,x1=x3,mlx2,mlx1,ml,x1′=x3,ml+nlx2,ml+nlx1,ml+nl,x*=x3,mN+nN+···+ml+nlx2,mN+nN+···ml+nlx1,mN+nN+···+ml+nl----(26)]]>感應加熱裝置間的溫度變化，例如x0-x1間的變化，由式(27)表示。
x1=Am0x0+(Σi=1m0-1Ai)F----(27)]]>還有，第一次由感應加熱裝置進行加熱的結果的溫度，即感應加熱裝置出口一側溫度x’1由式(28)表示。
x1′=Anlx1+(Σi=1nl-1Ai)(F+Bu1)----(28)]]>
將式(27)代入式(28)，得到式(29)。
x1′=Anl+m0x0+Anl(Σi=1m0-1Ai)F+(Σi=1nl-1Ai)(F+Bu1)----(29)]]>多次重復進行這樣的計算后，在第N臺感應加熱裝置出口一側溫度計位置的鋼材1的溫度分布由式(30)表示。
xN*=AmN+nN+···+ml+nl+m0x0]]>+AmN+nN+···+ml(Σi=1nl-1Ai)(F+Bu1)+AmN+nN+···+m2(Σi=1n2-1Ai)(F+Bu2)+···+AmN(Σi=1mN-iAi)(F+BuN)]]>+AmN+nN+···+nl(Σi=1m0-1Ai)F+AmN+nN+…+m2+n2(Σi=1ml-1Ai)F+…+AmN+nN(Σi=1m(N-1)-1Ai)F+(Σi=1mN-1Ai)F---(30)]]>對它進行整理后，如式(31)、(32)，就成為u1、…、uN的一次式。
xN*=X0x0+X1μ1+···+XNuN+XNc----(31)]]>xN*=(X0x0+XNc)+(X1…XN)u1···uN----(32)]]>使用式(32)，就可以根據(jù)加熱電功率u1、…、uN，通過計算求出感應加熱后的溫度分布x1、…、x*。
以上說明的計算方法可以在控制裝置10中實現(xiàn)。圖4是表示根據(jù)加熱電功率求解加熱后的鋼材溫度分布的簡要步驟的框圖。
在步驟T1中，由式(3)求出要加熱的鋼材內部的電功率分布。在步驟T2中，根據(jù)該電功率分布，由式(8)～(10)求出由感應加熱裝置6供給的熱量分布。在步驟T3中，由式(14)求出釋放到大氣中的熱量。在步驟T4中，用這些求出的結果，計算出用于求解鋼材內部的溫度變化的式(22)、(23)中表示的系數(shù)。
在步驟T5中，用感應加熱裝置6的臺數(shù)、該裝置的長度、該裝置間的間隔、鋼材的傳送速度，根據(jù)感應加熱裝置6提供的電功率求出鋼材1的溫度分布。此時，也可以采用式(27)～(30)求出要鋼材1的溫度分布，還可以采用式(32)求出鋼材1的溫度分布。
下面，對采用該計算方法來進行所希望的熱處理的方法，即確定使鋼材1形成目標溫度分布的加熱電功率的步驟，進行說明。該步驟可以在具有上述計算步驟的控制裝置10內實現(xiàn)。
圖5是表示求解加熱電功率的電功率推算處理的簡要框圖。
在步驟S1中，確定適當?shù)某跏茧姽β蕌1、…、uN。在步驟S2中，按照上述計算步驟(步驟T1～T4)，對感應加熱裝置出口一側的加熱溫度分布x1、…、x*進行計算。在步驟S3中，將各感應加熱裝置中的加熱溫度與作為目標溫度范圍的溫度條件進行比較，判斷是否符合溫度條件。
在步驟S4中為Yes(是)時，即，符合溫度條件時，就將該加熱電功率作為最終的加熱電功率并結束計算。在步驟S4中為No(否)時，即，不符合時，就給出新的電功率u1、…、uN并重新進行溫度計算。
重復進行以上的處理后，如果得出感應加熱裝置出口一側的目標溫度分布x*，就可以求出實現(xiàn)該分布的電功率u1、…、uN。另外，給出新的加熱電功率u1、…、uN的方法可以采用線性規(guī)劃法、非線性規(guī)劃法等一般方法。如果溫度條件有可能實現(xiàn)，就能夠通過有限次數(shù)的計算求出解。
在本實施方式中，能夠在采用任意臺數(shù)的感應加熱裝置的情況下對鋼材內部的溫度進行計算。這樣，就能夠對熱處理線內的感應加熱裝置每次一臺地求出鋼材1的內部溫度分布，也能夠對感應加熱裝置每次多臺地求出鋼材1的內部溫度分布。
于是，就可以這樣來確定電功率設定值，即達到均勻加熱處理的目的的電功率設定值，它能夠使加熱中的鋼材表面溫度處于目標表面溫度以下，使加熱結束時的鋼材內部的規(guī)定位置的溫度納入目標內部溫度的規(guī)定范圍。
還可以這樣來確定電功率設定值，即達到表層加熱處理的目的的電功率設定值，它能夠使加熱中的鋼材表明溫度處于目標表面溫度以上，使加熱結束時的鋼材內部的規(guī)定位置的溫度控制在目標內部溫度以下。
下面，對第2實施方式的熱處理裝置進行說明。本實施方式中的特征點是，在以第1實施方式的電功率推算處理來求解加熱電功率時，要使消耗電能最小。因此，除此以外的構成與第1實施方式相同，不再詳細說明。
圖6是表示第2實施方式中求解加熱電功率的電功率推算處理的簡要框圖。
在步驟S11中，確定適當?shù)某跏茧姽β蕌1、…、uN。在步驟S12中，按照步驟T1～T4的計算步驟，計算感應加熱裝置出口一側的加熱溫度分布x1、…、x*。在步驟S13中，將各感應加熱裝置中的加熱溫度與目標溫度范圍的溫度條件進行比較，對于是否符合溫度條件進行判斷。
在步驟S14中為No時，即，不符合時，就給出新的電功率u1、…、uN并重新進行溫度計算。在步驟S14中為Yes時，即，符合溫度條件時，就在步驟S15中求解各感應加熱裝置中的消耗電能的和，即合計消耗電能，并判斷合計消耗電能是否為最小。即，在使合計消耗電能為最小的條件下求解加熱電功率。
在步驟S16中為No時，即，合計消耗電能不符合規(guī)定量以下的條件時，就給出新的感應加熱電功率并重新進行溫度計算。在步驟S16中為Yes時，即，合計消耗電能符合規(guī)定量以下的條件時，就將該加熱電功率作為最終的加熱電功率并結束計算。
使該加熱電功率取最小值的處理條件由式(33)表示。
u(i)第i個感應加熱裝置的加熱電功率；N感應加熱裝置的臺數(shù)。
即，符合這些條件的u(i)是指在加熱工程中的全部時點的鋼材表面溫度都不超過上限溫度、使得加熱工程結束后的內部溫度處于內部溫度目標范圍內來進行加熱、在均勻加熱處理的電功率設定中消耗電功率最小的加熱電功率。
還有，在將加熱工程中的全部時點的鋼材表面溫度都加熱到目標表面溫度以上、使加熱工程結束后的內部溫度處于目標內部溫度以下的表層加熱處理的電功率設定中消耗電功率最小的加熱電功率。
另外，給出新的加熱電功率u1、…、uN的方法，可以采用線性規(guī)劃法、非線性規(guī)劃法等一般方法，也可以采用基因算法等優(yōu)化法。
下面，對第3實施方式的熱處理裝置進行說明。本實施方式中的特征點是對在第2實施方式中求出的最佳加熱電功率在二次逐次逼近法等限制條件下采用非線性規(guī)劃法來進行處理來。因而，除此以外的構成與第2實施方式相同，不再詳細說明。
首先，用公式來表示第1實施方式、第2實施方式中的鋼材的加熱條件等。
與目標溫度相關的條件由式(34)、式(35)表示。
T*-Tr＝0(34)T*感應加熱裝置出口一側的中心溫度值；Tr中心溫度目標值。
Trs-Tis≥0 (35)Tis第i個感應加熱裝置出口一側的表面溫度；Trs表面溫度上限值。此處，1≤i≤N。
中心溫度為加熱目標，因而用等式條件來表示。表面溫度由于在感應加熱裝置出口一側變?yōu)樽罡?，因而采用感應加熱裝置出口一側的溫度。還有，由于是加熱上限值，因而用不等式來表示。不過，在中心溫度目標中，可以像式(36)那樣指定范圍。
|T*-Tr|≤c (36)T*感應加熱裝置出口一側的中心溫度值；Tr中心溫度目標值；c目標溫度范圍指定值。
它們就成為求解感應加熱裝置的電功率時的限制條件。再者，對感應加熱裝置的能力還有限制，它由式(37)、(38)來表示，并作為限制條件。
u(i)-umin≥0 (37)此處，umin電功率最小值。
-u(i)+umax≥0 (38)此處，umax電功率最大值。
再有，在式(34)、(35)的限制條件中，限制條件中的溫度TN、T1s可以用感應加熱裝置的加熱電功率u1、…、uN來表示。即，采用式(32)，由加熱電功率u1、…、uN來表示限制條件式(34)、(35)。
首先，由式(39)、(40)表示作為等式加熱條件的式(34)。
T*-Tr＝0 (39)CN(X0x0+XNc+X1+…+XNuN)-Tr＝0 (40)此處，CN＝
。
再有，不等式限制條件可以由式(41)～(44)表示。
Trs-T1s≥0(41)Trs-f1(u1)≥0 (42)…Tr-TNs≥0 (43)Tr-fN(u1，…，uN)≥0 (44)此處，f1(u1)，…，fN(u1、…、uN)u1、…、uN的一次式。
因此，目的函數(shù)、限制條件都由加熱電功率u1、…、uN來表示，所以，就可以采用最佳方法的二次逐次逼近法。經過以上的整理修正后成為下式。
目的函數(shù)Σi=1Nu(i)livt→]]>最少(i＝1，2，…，N)u(i)第i個感應加熱裝置的電功率；N感應加熱裝置的臺數(shù)。
等式限制條件T*-Tr＝0，T*感應加熱裝置出口一側的中心溫度值；Tr中心溫度目標值。
不等式限制條件Tr-f1(u1)≥0:
Tr-fN(u1，…，uN)≥0f1(u1)第一臺感應加熱裝置出口一側的表面溫度；Tr表面溫度上限值；fN(uN)第N臺感應加熱裝置出口一側的表面溫度；Tr表面溫度上限值。
u(i)-umin≥0-u(i)+umax≥0umin電功率最小值；umax電功率最大值。
如果采用二次逐次逼近法對該問題進行最佳設定，就能夠求出符合溫度條件的、最少的加熱電功率分布。即，就能夠用必要的最低限度的電功率來實現(xiàn)加熱時的表面溫度、內部溫度的目標。
下面，對設定計算功能，即傳送速度和電功率的確定方法，進行說明。
①事前處理方式圖7是實現(xiàn)事前處理方式的系統(tǒng)的構成圖。鋼材制造線的構成與上述構成相同，因此使用相同標號，不再詳細說明。
由生產管理計算機13將與預定制造的鋼材1有關的數(shù)據(jù)送給事前處理推算裝置14。數(shù)據(jù)為鋼材1的尺寸(寬度、厚度、長度)、加熱方法、加熱目標溫度等。此處，事前處理推算裝置14設在控制裝置10內。
事前處理推算裝置14根據(jù)該數(shù)據(jù)來確定加熱時的傳送速度、通過次數(shù)及電功率。接著，將確定的傳送速度輸出給傳送速度設定裝置15，將確定的電功率輸出給電功率供給裝置12。
此處，在確定傳送速度的方法中有表中抽出法和收斂計算法。
a.傳送速度的表中抽出法圖8是表示鋼材的尺寸、傳送速度、通過次數(shù)的對應表的圖。
事前處理推算裝置14根據(jù)該表，從作為鋼材尺寸的寬度、厚度、長度中抽出傳送速度和通過次數(shù)。另外，如果參數(shù)的值與表的項目值不一致，就通過對前后表的值進行內插來求出。
還有，也可以這樣來構成表根據(jù)作為鋼材尺寸的寬度、厚度、長度中的至少一個參數(shù)來抽出傳送速度和通過次數(shù)。
b.根據(jù)收斂計算來確定傳送速度的方法圖9是表示根據(jù)收斂計算來確定傳送速度的簡要步驟的框圖。該方法的特征點是在符合加熱溫度的條件的加熱電功率中，按熱處理所需時間最短的條件來確定傳送速度。
另外，使感應加熱裝置多次往復對鋼材1進行加熱時，就能夠對每次的這種通過設定傳送速度。因此，傳送速度由下式定義。
V0＝[V01，V02，V03，…，V0n]此處，V0傳送速度初始值；V0i(i＝1～n)第i次通過的傳送速度初始值。
在步驟S20中，對傳送速度設定初始值。此處，初始值V0可以是任意的值，也可以根據(jù)實際值來確定。
在步驟S21中，采用該傳送速度，進行上述圖5、6所示的電功率推算，求出加熱電功率。在步驟S22中，由該加熱條件對于鋼材1的加熱后的溫度是否符合限制條件進行檢查。該限制條件與圖5的步驟S3、圖6的步驟S13的溫度判斷條件相同，即對于鋼材1的表面溫度、內部溫度是否處在各自的規(guī)定溫度范圍內進行檢查。
在步驟S22中為Yes時，即，符合限制條件時，就意味著電功率推算能夠正常執(zhí)行，因而，就有可能在加快傳送速度的條件下也可以求出適當?shù)碾娔?。于是，在步驟S23中，在不超出規(guī)定量的情況下盡量加快傳送速度。還有，傳送速度也可以不規(guī)定量、而是按規(guī)定比例加快，還可以根據(jù)預定的函數(shù)來加快傳送速度。
在步驟S24中，采用加速后的傳送速度再度進行電功率推算，在步驟S25中，對鋼材1的加熱后的溫度是否符合限制條件進行檢查。在步驟S25中為Yes時，即，符合限制條件時，再重復進行步驟S23～S25。由此就能夠設定更快的傳送速度。
在步驟S25中為No時，即，不符合限制條件時，就執(zhí)行后面說明的、對傳送速度進行減速的步驟S26的處理，不過，也可以不進入該處理，而采用符合上次的計算所用的限制條件的傳送速度。
在步驟S22中為No時，即，鋼材1的表面溫度、內部溫度不在各自規(guī)定的溫度范圍時，就意味著不能正確地進行電功率推算。此處，不能正確地進行電功率推算的情況是指由于傳送速度過快而使鋼材1的溫度降低的情況。其原因是，鋼材1的溫度高時，就可能使電能降低而引起溫度下降，因而必定會出現(xiàn)對電能的要求。
因此，在這種情況下鋼材1的溫度加熱就不充分，因而，在步驟S26中，就按規(guī)定量減慢傳送速度。還有，也可以不按規(guī)定量而是按規(guī)定比例來減慢傳送速度。還可以根據(jù)預定的關系式或函數(shù)來進行減速。
接著，在步驟S27中，用減速后的傳送速度再次進行電功率推算，在步驟S28中，對鋼材1的加熱后的溫度是否符合限制條件進行檢查。
在步驟S28中為No時，即，不符合限制條件時，就再重復步驟S26～S28。在步驟S28中為Yes時，即，符合限制條件時，就在步驟S29中采用該傳送速度。
根據(jù)本方式，在符合規(guī)定的限制條件的電功率中，能夠將傳送速度最快的加熱條件作為最終結果，因此，能夠求出處理時間最短的熱處理條件。
還有，在本方式中，根據(jù)傳送速度的初始值進行收斂推算，不過，也可以根據(jù)多個傳送速度值進行電功率推算，從符合限制條件的傳送速度中求出最快的傳送速度。還可以根據(jù)以前的傳送速度實際值和鋼材1的參數(shù)(例如，厚度、寬度等)的組合，由內插法算出與要加熱的鋼材1的參數(shù)對應的傳送速度。
接著，根據(jù)此處確定的傳送速度進行上述的電功率設定計算，求出加熱電功率。接著，將求出的加熱電功率送給電功率供給裝置12，將傳送速度送給傳送速度設定裝置15，對鋼材1實施加熱。
下面，對加熱開始溫度、加熱目標溫度變更時的傳送速度的影響系數(shù)的求解方法進行說明。
圖10是表示加熱開始溫度變更時的影響系數(shù)的求解步驟的框圖。根據(jù)該步驟，將加熱開始溫度設為Ti，將加熱開始溫度的變更量設為ΔTi，在加熱開始溫度為Ti+ΔTi的情況下，求出使上面求出的傳送速度變?yōu)槔硐肭闆r的系數(shù)。
該步驟與確定圖9所示的傳送速度的步驟相同。將影響系數(shù)設為1，開始處理，對影響系數(shù)進行調整，在能夠加熱的情況下使處理時間成為最短的。
如果將這樣求出的影響系數(shù)設為q，實際的加熱開始溫度為Ti+ΔTi時的傳送速度v’就可由式(45)求出。
v′={(q-1)ΔTΔTi+1}v----(45)]]>同樣，也可以求出加熱目標溫度變更時的速度變更系數(shù)。
圖11是表示加熱目標溫度變更時的影響系數(shù)的求解步驟的框圖。根據(jù)該步驟，將加熱目標溫度設為Tr，將加熱目標溫度的變更量設為ΔTr，在加熱目標溫度為Tr+ΔTr的情況下，求出使上面求出的傳送速度變?yōu)槔硐肭闆r的系數(shù)。
該步驟與確定圖9所示的傳送速度的步驟相同。將影響系數(shù)設為1，開始處理，對影響系數(shù)進行調整，在能夠加熱的情況下使處理時間成為最短的。
如果將這樣求出的影響系數(shù)設為q，實際的加熱開始溫度為Tr+ΔT時的傳送速度v’就可由下式(46)求出。
v′={(q-1)ΔTΔTr+1}v----(46)]]>另外，該影響系數(shù)要用于后述的處理，即②修正處理方式和③組合處理方式。
②修正處理方式圖12是表示修正處理方式中的系統(tǒng)的構成圖。鋼材制造線的構成與上述的構成相同，因此，使用相同標號，不再詳細說明。
本處理是對加速冷卻后的鋼材1的加熱開始溫度進行實測、并由該溫度來確定傳送速度、算出加熱電功率的處理。
它按照以下步驟進行。
(i)加熱開始溫度的取得及加熱目標溫度的確定通過實測求出鋼材1的加熱開始溫度。還有，根據(jù)來自生產管理計算機13的數(shù)據(jù)，由修正處理推算裝置16來確定加熱目標溫度。
(ii)傳送速度的確定下面確定傳送速度。傳送速度可以通過對圖8所示的表中的值進行內插來求出。還有，在使用由b.收斂計算中記載的方法取得的傳送速度的情況下，根據(jù)加熱開始溫度的實測結果，采用式(45)或式(46)，修正后確定。
(iii)鋼材的前端部分和后端部分的加熱電功率的計算加熱電功率在前端部分與后端部分不同，因此，根據(jù)上述方法，即，圖4～6所示的電功率的求解步驟，對前端和后端的加熱電功率分別進行計算。
(iv)鋼材的前端部分和后端部分在各感應加熱裝置加熱下的到達溫度的計算再有，由該電功率加熱時的各感應加熱裝置出口一側和入口一側的到達溫度也是按前端和后端來保存。該到達溫度成為進行FF、FB控制時的目標值。
(iv)電功率和溫度的內插接著，對已求出的前端部分和后端部分的加熱電功率和到達溫度進行內插，求出鋼材中間部分的加熱電功率和到達溫度。
③組合處理方式圖13是表示組合處理方式中的系統(tǒng)的構成圖。鋼材制造線的構成與上述的構成相同，因此，使用相同標號，不再詳細說明。
首先，事前處理推算裝置14實施事前處理方式。即，根據(jù)鋼材1的加熱開始預定溫度，求出傳送速度和電功率。將該求出的傳送速度和電功率送給修正處理推算裝置16。
另一方面，溫度檢測器7對冷卻過程結束后的鋼材1的感應加熱裝置前邊的加熱開始溫度進行實測。接著，該實測溫度被輸入到修正處理推算裝置16中。
實測的加熱開始溫度與加熱預定溫度接近時，例如，式(47)成立時，就以事前處理所求出的傳送速度和加熱電功率進行加熱。
|Tr0-Tr1|＜＝α (47)Tr0加熱開始預定溫度；Tr1加熱開始實測溫度；α規(guī)定的值，例如10℃。
另一方面，式(48)成立時，修正處理推算裝置16就進行上述的修正計算，對傳送速度進行修正，將修正后的傳送速度作為新的傳送速度，通過電功率設定計算來求出加熱電功率。
|Tr0-Tr1|＞α 式(48)將這樣求出的傳送速度和電功率分別送給傳送速度設定裝置15、電功率供給裝置12，對鋼材1實施加熱。
這樣，通過將事前處理和修正處理進行組合，就能夠用最佳傳送速度和電功率有效地進行加熱II.跟蹤處理功能在該處理中，將鋼材1在縱長方向分割成假想的區(qū)域，對每個該區(qū)域進行電功率設定及FF控制、FB控制。圖14是對跟蹤處理的動作進行說明的圖。
根據(jù)此前求出的鋼材1的前端部分和后端部分的加熱電功率來求出鋼材的各區(qū)域的電功率設定值。對于第j臺感應加熱裝置，如果將鋼材1的前端部分的設定電功率設為ub(1，j)，將后端部分的設定電功率設為ub(N，j)，則中間部分的設定電功率由式(49)表示。
ub(i,j)=ub(N,j)-ub(1,j)(N-1)(i-1)+ub(1,j)----(49)]]>
同樣，中間部分的目標溫度由式(50)表示。
Tr(i,j)=Tr(N,j)-Tr(1,j)(N-1)(i-1)+Tr(1,j)----(50)]]>在跟蹤處理中，根據(jù)從傳送輥輸入的轉動速度信號、溫度檢測器7的溫度檢測信號，隨時推定鋼材1的當前位置。接著，在鋼材1的該區(qū)域進入各感應加熱裝置6的時點，向各感應加熱裝置6輸出與該區(qū)域對應的電功率。
III.加熱電功率修正功能(FF控制和FB控制)如上所述，使用公式模型進行溫度推定及電功率設定時，由于公式模型的誤差，有時就會產生溫度上的誤差。因此，就要根據(jù)設置在各感應加熱裝置6的入口一側及出口一側的溫度檢測器7所檢測出的鋼材1的實測溫度，對電功率進行修正。
圖15、16是表示FF控制的構成的圖。FF控制電功率推算裝置18根據(jù)設置在各感應加熱裝置6的入口一側的溫度檢測器7的檢測信號，對電功率進行修正。
從鋼材1的前端起第i部分的第j臺感應加熱裝置的電功率修正值由式(51)給出。
uff(i，j)＝G(Tr(i，j)-Tm(i，j))×dPdt (51)此處，uff(i，j)修正電功率；G增益；Tr(i，j)目標溫度；Tm(i，j)實際溫度；dPdt電功率溫度影響系數(shù)。
還有，F(xiàn)F控制電功率推算裝置18可以對每個感應加熱裝置6設置，也可以將全部感應加熱裝置6作為一批，用一臺進行控制。
圖17、18是表示FB控制的構成的圖。FB控制電功率推算裝置19根據(jù)設置在各感應加熱裝置6的出口一側的溫度檢測器7的檢測信號，對電功率進行修正。該電功率修正值由式(52)求出。
此處，ufb(i，j)修正電功率；Gp增益；Gi增益；Tr(i，j)目標溫度；Tm(i，j)實際溫度；dPdt電功率溫度影響系數(shù)。
還有，F(xiàn)B控制電功率推算裝置19可以對每個感應加熱裝置6設置，也可以將全部感應加熱裝置6作為一批，用一臺進行控制。
再有，對后述的加熱效率進行逐次推定，并將其用于FF控制及FB控制的結果中，也是有效的。這種情況下的加熱修正電功率分別成為uff＝βG(Tr(i，j)-Tm(i，j))×dPdt (53) 此處，β加熱效率修正系數(shù)。
這樣，根據(jù)設在感應加熱裝置6前后的溫度檢測器7的實測溫度進行修正，就能夠使溫度控制精度提高。
IV.模型學習功能圖19是對全部學習功能進行說明的圖。本模型學習功能具有以下三種學習功能。
①對感應加熱裝置6的加熱效率進行推定的加熱效率學習。
②對空冷所導致的溫度下降量進行推定的空冷學習③對平整裝置5中的溫度下降量進行推定的平整裝置中的溫度下降推定量的模型學習。
下面，對這些學習方法進行說明。
①加熱效率的學習將圖2中的區(qū)間1、區(qū)間2、區(qū)間3的距離分別設為11、12、13，再將各區(qū)間的通過速度分別設為v1、v2、v3。接著，由下式定義鋼材1的內部溫度分布x(k)。
x(k)=x3,kx2,kx1,k]]>區(qū)間1的終端處的溫度由式(56)表示。
n1＝l1/(v1×dt)(55)x(k+n1)=An1x(k)+Σi=1nlAi-1F----(56)]]>將感應加熱裝置6中的供給電能設為ub，區(qū)間2的終端處的溫度由式(58)表示。
n2＝l2/(v2×dt)(57)x(k+n1+n2)=An1+n2x(k)+Σi=in1+n2Ai-1F+βΣi-1n2Ai-1Bub----(58)]]>再有，區(qū)間3的終端處的溫度由式(61)表示。
n3＝l2/(v3×dt)(59)N＝n1+n2+n3(60)
x(k+N)=ANx(k)+Σi=1NAi-1F+βAn3Σi-1n2Ai-1Bub----(61)]]>最好使其與目標溫度Tr相等，從而確定ub，這樣，就可以求出與學習有關的式(62)。
Tr＝cxx(k+N) (62)根據(jù)學習式(62)，對用于加熱至目標溫度Tr的感應加熱裝置6的供給電能由式(63)給出。
ub=(Tr-cxANx(k)-cxΣi=1NAi-1F)/(βcxAn3Σi-1n2Ai-1B)----(63)]]>但是，由于在感應加熱裝置6中的電功率損失，還有供給的電能在使鋼材1升溫時的加熱損失等，即使將式(63)給出的電能提供給感應加熱裝置6，很多時候鋼材1的升溫量還是達不到目標升溫量。
因此，通過求得實際升溫量來算出電能對于由鋼材1的溫度上升的加熱效率，在考慮了感應加熱裝置6的加熱效率的基礎上，算出為得到目標升溫量所需的供給電能，這樣就確定了供給電能。
根據(jù)鋼材1的傳送速度和設置在各感應加熱裝置6的出口一側與入口一側的溫度檢測器7的設置間隔，就可以求出被加熱鋼材的某部分通過溫度檢測器間的時間。
如圖2所示，將從前端起的第i個區(qū)間1、區(qū)間2、區(qū)間3中的移動速度分別設為v1(i)、v2(i)、v3(i)，溫度檢測器間的通過時間就可以由以下的式(64)求出。
tb(i)＝l1/v1(i)+l2/v2(i)+l3/v3(i) (64)
此處，tb(i)溫度檢測器間的通過時間。
于是，由感應加熱裝置6的入口一側及出口一側的溫度檢測器7以時間差Tb(i)來檢測鋼材1的相同位置的溫度。并且，此時的溫度檢測器7的檢測出的溫度差就成為鋼材1的實際升溫量。再有，由于溫度檢測器7的檢測是周期性地進行的，因而就能夠檢測鋼材1全體的升溫量。
還有，將鋼材1的從前端起的第i個區(qū)間的檢測溫度設為Tbi(i)，并假定入口一側溫度檢測器處的溫度分布相同。
x(k,i)=Tbi(i)Tbi(i)Tbi(i)----(65)]]>此處，Tbi(i)被加熱鋼材的從前端起的第i個區(qū)間的檢測溫度；x(k，i)被加熱鋼材在時刻k的從前端起的第i個區(qū)間的溫度。
在式(30)中，將第i個的效率設為β(i)，在給出供給電能ub(i)的情況下，出口一側的溫度檢測器處的溫度Tbo(i)就成為式(66)。
Tbo(i)=cx(ANx(k,i)+Σi=1NAi-1F+β(i)An3Σi-1n2Ai-1Bub(i))----(66)]]>加熱效率是在給出的電功率供給量中實際加熱所使用的電能的比例，將式(66)變形，由式(67)表示。
β(i)=(Tbo(i)-cxANx(k,i)-cxΣi=1NAi-1F)/(cxAn3Σi-1n2Ai-1Bub(i))----(67)]]>此處，β(i)加熱效率；ub(i)對加熱裝置的供給電能。
接著，采用推定的加熱效率，由以下的式(68)給出對下一段的感應加熱裝置6的供給電能。
ub(i)=(Tbo(i)-cxANx(k,i)-cxΣi=1NAi-1F)/(β(i)cxAn3Σi-1n2Ai-1Bub(i))----(68)]]>圖2的控制裝置10在每個周期都進行上述計算，并作為給感應加熱裝置6的目標電能來給出。
即，由溫度檢測器7周期性地進行檢測，并推定加熱效率。接著，將該加熱效率的推定結果用于當前的鋼材1下一次要通過的感應加熱裝置6的輸入電功率中。這樣，就能夠提高鋼材1的溫度控制精度。
還有，在計算該感應加熱裝置處的下一個區(qū)域的供給電功率時，也可以使用上面求出的效率β(i)。即，加熱效率和輸入電功率由以下的式(69)、(70)表示。
β(i)=(Tbo(i)-cxANx(k,i)-cxΣi=1NAi-1F)/(cxAn3Σi-1n2Ai-1Bub(i))----(69)]]>ub(i)=(Tbo(i)-cxANx(k,i)-cxΣi=1NAi-1F)/(β(i)cxAn3Σi-1n2Ai-1Bub(i))----(70)]]>由于對考慮了鋼材1的溫度分布后的效率進行推定，并將其結果用于下一個區(qū)域，因而就能夠提高溫度控制的精度。
②空冷學習在式(9)所表示的溫度推定計算中，通過對與大氣的對流及熱傳導所造成的吸熱量進行推定來進行鋼材的傳熱計算的學習。
如式(71)所示，將熱量Q乘以調整系數(shù)γ后的Q’作為大氣的吸熱量。一邊改變該調整系數(shù)γ，一邊進行溫度計算，通過收斂計算使實際溫度和推定溫度相接近。
Q′＝γQ(71)可以考慮將γ按鋼材的尺寸及鋼種進行分類、保存。
③對平整裝置中的溫度下降量推定的模型學習在平整裝置5中的溫度下降量，在考慮了平整裝置5的軋輥的吸熱、平整裝置中的大氣的吸熱以及冷卻水的吸熱之后，可以由式(72)求出。
TL＝ΔTR+ΔTA+ΔTW(72)TL在平整裝置中的溫度下降量推定值；TR軋輥的接觸吸熱；TA大氣的冷卻；TW水冷的冷卻。
再有，它們各自的吸熱項由式(73)～(76)表示。
ΔTR=hR(Ts-TR)/τRτR----(73)]]>τR＝LR/v (74)hR軋輥的熱傳導系數(shù)；Ts鋼材的表面溫度；TR軋輥的表面溫度；τR軋輥的接觸時間；LR軋輥的接觸距離；v傳送速度。
ΔTA＝hA(TA-Ts) (75)ΔTA大氣造成的冷卻溫度；hA大氣的熱傳導率；TA大氣溫度。
ΔTW＝hW(TW-Ts) (76)
ΔTW水冷造成的冷卻溫度；hW水冷的熱傳導率；TW冷卻水溫度。
但是，由于實際測量中的測量誤差、軋輥的磨損、冷卻水的情況等等隨年頭變化，對這些溫度推定值的影響就會增加。因此，采用平整裝置5前后的實際溫度對這些推定式加以修正。修正式由式(77)給出。
修正后的平整裝置中的溫度下降量；α調整系數(shù)。調整系數(shù)α由式(78)求出。
α＝(TL-TA-TW)/(t0-t1) (78)t0平整裝置入口一側的溫度；t1平整裝置出口一側的溫度如果采用由式(78)求出調整系數(shù)，對平整裝置5的溫度推定式的誤差進行修正，就能夠對溫度下降量隨年頭的變化進行修正。
在確定接下來的加熱電功率時，使用上面所求出的調整系數(shù)α。還有，將每次的鋼材1的厚度、寬度及升溫量進行分類并保存，就可以用于接下來的相同加熱條件的鋼材。
工業(yè)實用性如果依照本發(fā)明，就能夠使鋼材的表面溫度、內部溫度精度更高地與目標一致，就能夠通過熱處理使鋼材具有所希望的性質。
權利要求
1.一種熱處理裝置，具有對鋼材進行加熱的多臺感應加熱裝置；對所述鋼材進行平整的平整裝置；推算裝置，根據(jù)所述鋼材的尺寸、所述鋼材的傳送速度、所述鋼材的加熱目標溫度、在所述感應加熱裝置的前段的所述鋼材的預定溫度，對提供給所述感應加熱裝置的預定供給電功率進行推算；和將所述推算裝置所推算的預定供給電功率提供給所述感應加熱裝置的電源裝置，所述推算裝置，對提供給所述感應加熱裝置的預定供給電功率進行推算，使得能夠達到以下加熱效果所述感應加熱裝置的加熱過程中的所述鋼材的表面溫度處于第1目標溫度以下，加熱結束時的鋼材厚度方向內部的規(guī)定位置的溫度與第2目標溫度的差處于規(guī)定范圍內；或者，所述感應加熱裝置的加熱過程中的所述鋼材的表面溫度處于第3目標溫度以上，加熱結束時的鋼材厚度方向內部的規(guī)定位置的溫度處于第4目標溫度以下。
2.根據(jù)權利要求1所述的熱處理裝置，所述感應加熱裝置設置在所述鋼材軋制線上，對軋制后通過加速冷卻裝置急速冷卻后的所述鋼材進行加熱。
3.根據(jù)權利要求1所述的熱處理裝置，所述鋼材的傳送速度是根據(jù)所述鋼材的尺寸而預先確定的傳送速度。
4.根據(jù)權利要求1所述的熱處理裝置，所述推算裝置，具有溫度推定裝置，由含有所述鋼材的傳送速度和所述預定供給電功率的數(shù)據(jù)，對感應加熱后的所述鋼材的表面溫度和厚度方向的內部溫度進行推定；符合判斷裝置，對于所述鋼材的表面溫度和厚度方向的內部溫度是否符合規(guī)定的溫度條件進行判斷；判斷處理裝置，不符合所述溫度條件時，對所述預定供給電功率進行修正，并重復驅動所述溫度推定裝置和所述符合判斷裝置；和電功率確定裝置，符合所述溫度條件時將該推算所采用的預定供給電功率作為提供給所述感應加熱裝置的電功率。
5.根據(jù)權利要求1所述的熱處理裝置，所述推算裝置，具有溫度推定裝置，由含有所述鋼材的傳送速度和所述預定供給電功率的數(shù)據(jù)，對感應加熱后的所述鋼材的表面溫度和厚度方向的內部溫度進行推定；符合判斷裝置，對于所述鋼材的表面溫度和厚度方向的內部溫度是否符合規(guī)定的溫度條件進行判斷；判斷處理裝置，不符合所述溫度條件時，對所述預定供給電功率進行修正，并重復驅動所述溫度推定裝置和所述符合判斷裝置；電能判斷裝置，符合所述溫度條件時，根據(jù)該推算所采用的預定供給電功率，對在所述鋼材的加熱中所使用的各感應加熱裝置的電能的合計值是否符合規(guī)定值以下的電功率條件進行判斷；和電功率確定裝置，符合所述電功率條件時，將該推算所采用的預定供給電功率作為提供給所述感應加熱裝置的電功率。
6.根據(jù)權利要求1所述的熱處理裝置，所述推算裝置，具有溫度推定裝置，由含有所述鋼材的傳送速度和所述預定供給電功率的數(shù)據(jù)，對感應加熱后的所述鋼材的表面溫度和厚度方向的內部溫度進行推定；符合判斷裝置，對于所述鋼材的表面溫度和厚度方向的內部溫度是否符合規(guī)定的溫度條件進行判斷；電功率確定裝置，在符合所述溫度條件的預定供給電功率中，選取使所述鋼材的加熱中所使用的各感應加熱裝置的電能的合計值成為最小的預定供給電功率，并將它作為提供給所述感應加熱裝置的電功率的。
7.根據(jù)權利要求1所述的熱處理裝置，所述推算裝置，還具有對由所述感應加熱裝置加熱后的所述鋼材的厚度方向的溫度分布進行推定的溫度分布推定裝置。
8.根據(jù)權利要求7所述的熱處理裝置，所述溫度分布推定裝置，具有產生熱量算出裝置，根據(jù)所述鋼材的傳送速度，求解所述感應加熱裝置內的所述鋼材的厚度方向的感應電流分布，并對所述鋼材內部的產生熱量進行計算；釋放熱量算出裝置，對位于所述感應加熱裝置外的所述鋼材向大氣的釋放熱量進行計算；和溫度推算裝置，設定所述產生熱量和所述釋放熱量的邊界條件，對向所述鋼材內部的熱傳導進行推算，從而對所述鋼材的表面溫度和厚度方向的內部溫度進行推定。
9.根據(jù)權利要求7所述的熱處理裝置，所述溫度分布推定裝置，具有對平整裝置所造成的所述鋼材的厚度方向的溫度下降量進行推定的冷卻溫度推定裝置。
10.根據(jù)權利要求1所述的熱處理裝置，所述推算裝置，還具有加熱履歷管理裝置，在所述鋼材的縱長方向假想地分割成多個區(qū)域后，對該區(qū)域單位的所述鋼材的加熱中所使用的加熱電功率和所述鋼材的溫度檢測值的履歷進行管理。
11.根據(jù)權利要求1所述的熱處理裝置，所述推算裝置，具有溫度推定裝置，由含有所述鋼材的傳送速度和所述預定供給電功率的數(shù)據(jù)，對感應加熱后的所述鋼材的表面溫度和厚度方向的內部溫度進行推定；符合判斷裝置，對于所述鋼材的表面溫度和厚度方向的內部溫度是否符合規(guī)定的溫度條件進行判斷；和電功率確定裝置，在符合所述溫度條件的預定供給電功率中，選取使所述鋼材的傳送速度成為最大的預定供給電功率，并將它作為提供給所述感應加熱裝置的電功率的。
12.根據(jù)權利要求1所述的熱處理裝置，所述推算裝置，具有溫度推定裝置，由含有所述鋼材的傳送速度和所述預定供給電功率的數(shù)據(jù)，對感應加熱后的所述鋼材的表面溫度和厚度方向的內部溫度進行推定；符合判斷裝置，對于所述鋼材的表面溫度和厚度方向的內部溫度是否符合規(guī)定的溫度條件進行判斷；判斷處理裝置，不符合所述溫度條件時，對所述預定供給電功率進行修正，并重復驅動所述溫度推定裝置和所述符合判斷裝置；電功率判斷裝置，符合所述溫度條件時，根據(jù)該推算所采用的預定供給電功率，對在所述鋼材的加熱中所使用的各感應加熱裝置的電能的合計值是否符合規(guī)定值以下的電功率條件進行判斷；和傳送速度推算裝置，符合所述電功率條件時，采用在所述傳送速度的基礎上增加后的新的傳送速度，重復驅動所述溫度推定裝置、所述符合判斷裝置、所述判斷處理裝置、所述電功率判斷裝置，直至變得不符合所述溫度條件，將符合所述溫度條件和所述電功率條件的最后的推算所采用的傳送速度作為新的傳送速度來采用。
13.一種熱處理裝置，具有設置在鋼材的軋制線上、配置于對軋制后的所述鋼材進行急速冷卻的加速冷卻裝置的后段的多臺感應加熱裝置；對所述鋼材進行平整的平整裝置；設置在所述軋制線上、對所述鋼材的溫度進行檢測的至少一臺溫度檢測器；推算裝置，根據(jù)所述鋼材的尺寸、所述鋼材的傳送速度、所述鋼材的加熱目標溫度、在所述感應加熱裝置的前段的所述鋼材的用所述溫度檢測器檢測出的實測溫度，對提供給所述感應加熱裝置的預定供給電功率進行推算；和電源裝置，將所述推算裝置所推算的預定供給電功率提供給所述感應加熱裝置，所述推算裝置對提供給所述感應加熱裝置的預定供給電功率進行推算，使得能夠達到以下加熱效果所述感應加熱裝置的加熱過程中的所述鋼材的表面溫度處于第1目標溫度以下，加熱結束時的鋼材厚度方向內部的規(guī)定位置的溫度與第2目標溫度的差處于規(guī)定范圍內；或者，所述感應加熱裝置的加熱過程中的所述鋼材的表面溫度處于第3目標溫度以上，加熱結束時的鋼材厚度方向內部的規(guī)定位置的溫度處于第4目標溫度以下。
14.根據(jù)權利要求13所述的熱處理裝置，所述推算裝置，具有推定裝置，根據(jù)所述傳送速度和用所述溫度檢測器檢測出的鋼材溫度，對加熱后的鋼材溫度進行推定；重復裝置，推定出的鋼材溫度不在規(guī)定的溫度范圍內時，就改變所述傳送速度，并重復驅動所述推定裝置；和電功率推算裝置，推定出的鋼材溫度處在規(guī)定的溫度范圍內時，就根據(jù)該傳送速度，對用于將所述鋼材加熱到目標溫度的、提供給所述感應加熱裝置的預定供給電功率進行推算。
15.根據(jù)權利要求13所述的熱處理裝置，所述推算裝置，具有溫度推定裝置，由含有所述鋼材的傳送速度和所述預定供給電功率的數(shù)據(jù)，對感應加熱后的所述鋼材的表面溫度和厚度方向的內部溫度進行推定；符合判斷裝置，對于所述鋼材的表面溫度和厚度方向的內部溫度是否符合規(guī)定的溫度條件進行判斷；判斷處理裝置，不符合所述溫度條件時，對所述預定供給電功率進行修正，并重復驅動所述溫度推定裝置和所述符合判斷裝置；和電功率確定裝置，符合所述溫度條件時，將該推算所采用的預定供給電功率作為提供給所述感應加熱裝置的電功率。
16.根據(jù)權利要求13所述的熱處理裝置，所述推算裝置，具有溫度推定裝置，由含有所述鋼材的傳送速度和所述預定供給電功率的數(shù)據(jù)，對感應加熱后的所述鋼材的表面溫度和厚度方向的內部溫度進行推定；符合判斷裝置，對于所述鋼材的表面溫度和厚度方向的內部溫度是否符合規(guī)定的溫度條件進行判斷；判斷處理裝置，不符合所述溫度條件時，對所述預定供給電功率進行修正，并重復驅動所述溫度推定裝置和所述符合判斷裝置；電能判斷裝置，符合所述溫度條件時，根據(jù)該推算所采用的預定供給電功率，對在所述鋼材的加熱中所使用的各感應加熱裝置的電能的合計值是否符合規(guī)定值以下的電功率條件進行判斷；和電功率確定裝置，符合所述電功率條件時，將該推算所采用的預定供給電功率作為提供給所述感應加熱裝置的電功率。
17.根據(jù)權利要求13所述的熱處理裝置，所述推算裝置，具有溫度推定裝置，由含有所述鋼材的傳送速度和所述預定供給電功率的數(shù)據(jù)，對感應加熱后的所述鋼材的表面溫度和厚度方向的內部溫度進行推定；符合判斷裝置，對于所述鋼材的表面溫度和厚度方向的內部溫度是否符合規(guī)定的溫度條件進行判斷；和電功率確定裝置，在符合所述溫度條件的預定供給電功率中，選取使所述鋼材的加熱中所使用的各感應加熱裝置的電能的合計值成為最小的預定供給電功率，并將它作為提供給所述感應加熱裝置的電功率。
18.根據(jù)權利要求13所述的熱處理裝置，所述推算裝置，還具有對由所述感應加熱裝置加熱后的所述鋼材的厚度方向的溫度分布進行推定的溫度分布推定裝置。
19.根據(jù)權利要求18所述的熱處理裝置，所述溫度分布推定裝置，具有產生熱量算出裝置，根據(jù)所述鋼材的傳送速度，求解所述感應加熱裝置內的所述鋼材的厚度方向的感應電流分布，并對所述鋼材內部的產生熱量進行計算；釋放熱量算出裝置，對位于所述感應加熱裝置外的所述鋼材向大氣的釋放熱量進行計算；和溫度推算裝置，設定所述產生熱量和所述釋放熱量的邊界條件，對向所述鋼材內部的熱傳導進行推算，從而對所述鋼材的表面溫度和厚度方向的內部溫度進行推定。
20.根據(jù)權利要求18所述的熱處理裝置，所述溫度分布推定裝置，具有有對平整裝置所造成的所述鋼材的厚度方向的溫度下降量進行推定的冷卻溫度推定裝置。
21.根據(jù)權利要求13所述的熱處理裝置，所述推算裝置，還具有加熱履歷管理裝置，在所述鋼材的縱長方向假想地分割成多個區(qū)域后，對該區(qū)域單位的所述鋼材的加熱中所使用的加熱電功率和所述鋼材的溫度檢測值的履歷進行管理。
22.根據(jù)權利要求21所述的熱處理裝置，具有目標溫度算出裝置，根據(jù)設置在初段的感應加熱裝置入口一側的所述溫度檢測器所檢測出的所述鋼材的前頭部分的溫度及后端部分的溫度和所述鋼材的傳送速度，對于所述鋼材的前頭部分和后端部分分別算出各自的感應加熱裝置的加熱目標溫度；電功率供給裝置，在所述鋼材的前頭部分和后端部分，根據(jù)加熱目標溫度來算出提供給對應的感應加熱裝置的電功率，對應于所述鋼材的前頭部分和后端部分的移動，對所述電功率進行控制并將其提供給所述電源裝置；中間部分目標溫度算出裝置，在夾在所述鋼材的前頭部分和后端部分的中間部分，根據(jù)所述鋼材的前頭部分的實測溫度、后端部分的實測溫度以及該中間部分的實測溫度，對所述鋼材的前頭部分和后端部分的每個感應加熱裝置的加熱目標溫度進行修正，并算出所述中間部分的每個感應加熱裝置的加熱目標溫度；和中間電功率控制裝置，根據(jù)所述中間部分的每個感應加熱裝置的加熱目標溫度，算出提供給對應的感應加熱裝置的中間電功率，對應于所述鋼材的中間部分的移動，對所述電功率進行控制并將其提供給所述電源裝置。
23.根據(jù)權利要求13所述的熱處理裝置，至少在一臺所述感應加熱裝置的前后具有溫度檢測器；所述推算裝置，具有加熱效率推定裝置，根據(jù)提供給所述感應加熱裝置的電功率和所述溫度檢測器所檢測出的所述鋼材的上升溫度，對所述感應加熱裝置的加熱效率進行推定；和修正推算裝置，對于下一次預定熱處理的所述鋼材，采用所述加熱效率，對求出的電功率進行修正推算。
24.根據(jù)權利要求13所述的熱處理裝置，所述推算裝置，具有溫度下降量修正裝置，根據(jù)實測溫度，對所述軋制線上的所述鋼材向大氣的釋放熱量進行修正；和冷卻修正電功率推算裝置，對于下一次預定處理的所述鋼材，根據(jù)由所述修正后的釋放熱量推定出的溫度下降量，對使所述鋼材加熱到目標溫度的預定供給電功率進行推算。
25.根據(jù)權利要求13所述的熱處理裝置，所述推算裝置，具有溫度下降量修正裝置，根據(jù)設置在所述平整裝置前后的溫度檢測器所檢測出的實測溫度，對所述軋制線上的所述鋼材的由所述平整裝置造成的溫度下降量進行修正；和冷卻修正電功率推算裝置，對下一次預定熱處理的所述鋼材，根據(jù)所述修正后的平整裝置處的溫度下降量，對使所述鋼材加熱到目標溫度的預定供給電功率進行推算。
26.根據(jù)權利要求13所述的熱處理裝置，在所述感應加熱裝置之間至少設有一臺所述溫度檢測器，還具有反饋控制裝置，根據(jù)所述溫度檢測器所檢測出的鋼材溫度與預先給出的該位置處的目標溫度的差，對提供給前段的感應加熱裝置的電功率進行控制；和正饋控制裝置，根據(jù)所述溫度檢測器所檢測出的鋼材溫度與預先給出的該位置處的目標溫度的差，對提供給后段的感應加熱裝置的電功率進行控制。
27.根據(jù)權利要求26所述的熱處理裝置，所述反饋控制裝置，對于在所述鋼材的縱長方向假想地分割成的多個區(qū)域單位，根據(jù)所述溫度檢測器所檢測出的鋼材溫度與預先給出的該位置處的目標溫度的差，對提供給前段的感應加熱裝置的電功率進行控制。
28.根據(jù)權利要求26所述的熱處理裝置，所述正饋控制裝置，對于在所述鋼材的縱長方向假想地分割成的多個區(qū)域單位，根據(jù)所述溫度檢測器所檢測出的鋼材溫度與預先給出的該位置處的目標溫度的差，對提供給后段的感應加熱裝置的電功率進行控制。
29.一種熱處理裝置，具有設置在鋼材的軋制線上、配置于對軋制后的所述鋼材進行急速冷卻的加速冷卻裝置的后段的多臺感應加熱裝置；對所述鋼材進行平整的平整裝置；設置在所述軋制線上、對所述鋼材的溫度進行檢測的至少一臺溫度檢測器；第1推算裝置，根據(jù)所述鋼材的尺寸、所述鋼材的傳送速度、所述鋼材的加熱目標溫度以及在所述感應加熱裝置的前段的所述鋼材的預定溫度，對提供給所述感應加熱裝置的第1預定供給電功率進行推算；第2推算裝置，根據(jù)所述鋼材的尺寸、所述鋼材的傳送速度、所述鋼材的加熱目標溫度以及在所述感應加熱裝置的前段的所述鋼材的用所述溫度檢測器檢測出的溫度，對提供給所述感應加熱裝置的第2預定供給電功率進行推算；電功率選擇裝置，如果所述鋼材的預定溫度與所述鋼材的實測溫度的差處在規(guī)定的范圍內，就選擇所述第1預定供給電功率作為預定供給電功率作為預定供給電功率；如果所述鋼材的預定溫度與所述鋼材的實測溫度的差不在規(guī)定的范圍內，就選擇所述第2預定供給電功率作為預定供給電功率；和電源裝置，將所述電功率選擇裝置所選擇的預定供給電功率提供給所述感應加熱裝置，所述第1及第2推算裝置對提供給所述感應加熱裝置的預定供給電功率進行推算，使得能夠達到以下加熱效果所述感應加熱裝置的加熱過程中的所述鋼材的表面溫度處于第1目標溫度以下，加熱結束時的鋼材厚度方向內部的規(guī)定位置的溫度與第2目標溫度的差處于規(guī)定范圍內；或者，所述感應加熱裝置的加熱過程中的所述鋼材的表面溫度處于第3目標溫度以上，加熱結束時的鋼材厚度方向內部的規(guī)定位置的溫度處于第4目標溫度以下。
30.一種熱處理裝置的熱處理方法，該熱處理裝置具有對鋼材進行加熱的多臺感應加熱裝置；對所述鋼材進行平整的平整裝置；對提供給所述感應加熱裝置的預定供給電功率進行推算的推算裝置；和將所述推算裝置所推算出的預定供給電功率提供給所述感應加熱裝置的電源裝置，該熱處理方法具有一種步驟，對提供給所述感應加熱裝置的預定供給電功率進行推算，其中，該預定供給電功率，根據(jù)所述鋼材的尺寸、所述鋼材的傳送速度、所述鋼材的加熱目標溫度以及在所述感應加熱裝置的前段的所述鋼材的預定溫度，通過加熱，使所述感應加熱裝置的加熱過程中的所述鋼材的表面溫度處于第1目標溫度以下、加熱結束時的鋼材厚度方向內部的規(guī)定位置的溫度與第2目標溫度的差處于規(guī)定范圍內；或者，一種步驟，對提供給所述感應加熱裝置的預定供給電功率進行推算，其中，該預定供給電功率，根據(jù)所述鋼材的尺寸、所述鋼材的傳送速度、所述鋼材的加熱目標溫度以及在所述感應加熱裝置的前段的所述鋼材的預定溫度，通過加熱，使所述感應加熱裝置的加熱過程中的所述鋼材的表面溫度處于第3目標溫度以上、加熱結束時的鋼材厚度方向內部的規(guī)定位置的溫度處于第4目標溫度以下。
31.根據(jù)權利要求30所述的熱處理方法，所述感應加熱裝置設置在所述鋼材軋制線上，對軋制后通過加速冷卻裝置急速冷卻后的所述鋼材進行加熱。
32.根據(jù)權利要求30所述的熱處理方法，所述鋼材的傳送速度是根據(jù)所述鋼材的尺寸而預先確定的傳送速度。
33.根據(jù)權利要求30所述的熱處理方法，還具有溫度推定步驟，由含有所述鋼材的傳送速度和所述預定供給電功率的數(shù)據(jù)，對感應加熱后的所述鋼材的表面溫度和厚度方向的內部溫度進行推定；符合判斷步驟，對于所述鋼材的表面溫度和厚度方向的內部溫度是否符合規(guī)定的溫度條件進行判斷；判斷處理步驟，不符合所述溫度條件時，對所述預定供給電功率進行修正，并重復驅動所述溫度推定裝置和所述符合判斷裝置；和電功率確定步驟，符合所述溫度條件時，將該推算所采用的預定供給電功率作為提供給所述感應加熱裝置的電功率。
34.一種熱處理裝置的熱處理方法，該熱處理裝置具有設置在鋼材的軋制線上、配置于對軋制后的所述鋼材進行急速冷卻的加速冷卻裝置的后段的多臺感應加熱裝置；對所述鋼材進行平整的平整裝置；設置在所述軋制線上、對所述鋼材的溫度進行檢測的至少一臺溫度檢測器；對提供給所述感應加熱裝置的預定供給電功率進行推算的推算裝置；和將所述推算裝置所推算出的預定供給電功率提供給所述感應加熱裝置的電源裝置，該熱處理方法具有一種步驟，對提供給所述感應加熱裝置的預定供給電功率進行推算，其中，該預定供給電功率，根據(jù)所述鋼材的尺寸、所述鋼材的傳送速度、所述鋼材的加熱目標溫度以及在所述感應加熱裝置的前段的所述鋼材的用所述溫度檢測器檢測出的實測溫度，通過加熱，使所述感應加熱裝置的加熱過程中的所述鋼材的表面溫度處于第1目標溫度以下、加熱結束時的鋼材厚度方向內部的規(guī)定位置的溫度與第2目標溫度的差處于規(guī)定范圍內；或者，一種步驟，對提供給所述感應加熱裝置的預定供給電功率進行推算，其中，該預定供給電功率，根據(jù)所述鋼材的尺寸、所述鋼材的傳送速度、所述鋼材的加熱目標溫度以及在所述感應加熱裝置的前段的所述鋼材的用所述溫度檢測器檢測出的實測溫度，通過加熱，使所述感應加熱裝置的加熱過程中的所述鋼材的表面溫度處于第3目標溫度以上、加熱結束時的鋼材厚度方向內部的規(guī)定位置的溫度處于第4目標溫度以下。
35.根據(jù)權利要求34所述的熱處理方法，還具有推定步驟，根據(jù)所述傳送速度和用所述溫度檢測器檢測出的鋼材溫度，對加熱后的鋼材溫度進行推定；重復步驟，推定出的鋼材溫度不在規(guī)定的溫度范圍內時，就改變傳送速度，并重復驅動所述推定裝置；和電功率推算步驟，推定出的鋼材溫度處在規(guī)定的溫度范圍內時，就根據(jù)該傳送速度，對用于將所述鋼材加熱到目標溫度的、提供給所述感應加熱裝置的預定供給電功率進行推算。
36.一種熱處理裝置的熱處理方法，該熱處理裝置具有設置在鋼材的軋制線上、配置于對軋制后的所述鋼材進行急速冷卻的加速冷卻裝置的后段的多臺感應加熱裝置；對所述鋼材進行平整的平整裝置；設置在所述軋制線上、對所述鋼材的溫度進行檢測的至少一臺溫度檢測器；對提供給所述感應加熱裝置的預定供給電功率進行推算的推算裝置；和將所述推算出的預定供給電功率提供給所述感應加熱裝置的電源裝置，該熱處理方法具有預定供給電功率推算步驟，對提供給所述感應加熱裝置的預定供給電功率進行推算，該預定供給電功率，通過加熱，使所述感應加熱裝置的加熱過程中的所述鋼材的表面溫度處于第1目標溫度以下、加熱結束時的鋼材厚度方向內部的規(guī)定位置的溫度與第2目標溫度的差處于規(guī)定范圍內；或者，預定供給電功率推算步驟，對提供給所述感應加熱裝置的預定供給電功率進行推算，其中，該預定供給電功率，通過加熱，使所述感應加熱裝置的加熱過程中的所述鋼材的表面溫度處于第3目標溫度以上、加熱結束時的鋼材厚度方向內部的規(guī)定位置的溫度處于第4目標溫度以下，一種步驟，如果所述鋼材的預定溫度與所述鋼材的實測溫度的差處在規(guī)定的范圍內，就根據(jù)所述鋼材的尺寸、所述鋼材的傳送速度、所述鋼材的加熱目標溫度以及在所述感應加熱裝置的前段的所述鋼材的預定溫度，執(zhí)行所述預定供給電功率推算步驟；和一種步驟，如果所述鋼材的預定溫度與所述鋼材的實測溫度的差不在規(guī)定的范圍內，就根據(jù)所述鋼材的尺寸、所述鋼材的傳送速度、所述鋼材的加熱目標溫度以及在所述感應加熱裝置的前段的所述鋼材的用所述溫度檢測器檢測出的實測溫度，執(zhí)行所述預定供給電功率推算步驟。
37.一種對熱處理裝置的熱處理程序進行記錄的記錄介質，該熱處理裝置具有對鋼材進行加熱的多臺感應加熱裝置；對所述鋼材進行平整的平整裝置；對提供給所述感應加熱裝置的預定供給電功率進行推算的推算裝置；和將所述推算裝置所推算出的預定供給電功率提供給所述感應加熱裝置的電源裝置，該記錄介質對在計算機中用于執(zhí)行以下步驟的程序進行記錄一種步驟，對提供給所述感應加熱裝置的預定供給電功率進行推算，其中，該預定供給電功率，根據(jù)所述鋼材的尺寸、所述鋼材的傳送速度、所述鋼材的加熱目標溫度以及在所述感應加熱裝置的前段的所述鋼材的預定溫度，通過加熱，使所述感應加熱裝置的加熱過程中的所述鋼材的表面溫度處于第1目標溫度以下、加熱結束時的鋼材厚度方向內部的規(guī)定位置的溫度與第2目標溫度的差處于規(guī)定范圍內；或者，一種步驟，對提供給所述感應加熱裝置的預定供給電功率進行推算，其中，該預定供給電功率，根據(jù)所述鋼材的尺寸、所述鋼材的傳送速度、所述鋼材的加熱目標溫度以及在所述感應加熱裝置的前段的所述鋼材的預定溫度，通過加熱，使所述感應加熱裝置的加熱過程中的所述鋼材的表面溫度處于第3目標溫度以上、加熱結束時的鋼材厚度方向內部的規(guī)定位置的溫度處于第4目標溫度以下。
38.根據(jù)權利要求37所述的記錄介質，所述感應加熱裝置設置在所述鋼材軋制線上，對軋制后通過加速冷卻裝置急速冷卻后的所述鋼材進行加熱。
39.根據(jù)權利要求37所述的記錄介質，所述鋼材的傳送速度是根據(jù)所述鋼材的尺寸而預先確定的傳送速度。
40.根據(jù)權利要求37所述的記錄介質，對在計算機中用于進一步執(zhí)行以下步驟的程序進行記錄溫度推定步驟，由含有所述鋼材的傳送速度和所述預定供給電功率的數(shù)據(jù)，對感應加熱后的所述鋼材的表面溫度和厚度方向的內部溫度進行推定；符合判斷步驟，對于所述鋼材的表面溫度和厚度方向的內部溫度是否符合規(guī)定的溫度條件進行判斷；判斷處理步驟，不符合所述溫度條件時，對所述預定供給電功率進行修正，并重復驅動所述溫度推定裝置和所述符合判斷裝置；和電功率確定步驟，符合所述溫度條件時，將該推算所采用的預定供給電功率作為提供給所述感應加熱裝置的電功率。
41.一種對熱處理裝置的熱處理程序進行記錄的記錄介質，該熱處理裝置具有設置在鋼材的軋制線上、配置于對軋制后的所述鋼材進行急速冷卻的加速冷卻裝置的后段的多臺感應加熱裝置；對所述鋼材進行平整的平整裝置；設置在所述軋制線上、對所述鋼材的溫度進行檢測的至少一臺溫度檢測器；對提供給所述感應加熱裝置的預定供給電功率進行推算的推算裝置；和將所述推算裝置所推算出的預定供給電功率提供給所述感應加熱裝置的電源裝置，該記錄介質對在計算機中用于執(zhí)行以下步驟的程序進行記錄一種步驟，對提供給所述感應加熱裝置的預定供給電功率進行推算，其中，該預定供給電功率，根據(jù)所述鋼材的尺寸、所述鋼材的傳送速度、所述鋼材的加熱目標溫度以及在所述感應加熱裝置的前段的所述鋼材的用所述溫度檢測器檢測出的實測溫度，通過加熱，使所述感應加熱裝置的加熱過程中的所述鋼材的表面溫度處于第1目標溫度以下、加熱結束時的鋼材厚度方向內部的規(guī)定位置的溫度與第2目標溫度的差處于規(guī)定范圍內；或者，一種步驟，對提供給所述感應加熱裝置的預定供給電功率進行推算，其中，該預定供給電功率，根據(jù)所述鋼材的尺寸、所述鋼材的傳送速度、所述鋼材的加熱目標溫度以及在所述感應加熱裝置的前段的所述鋼材的用所述溫度檢測器檢測出的實測溫度，通過加熱，使所述感應加熱裝置的加熱過程中的所述鋼材的表面溫度處于第3目標溫度以上、加熱結束時的鋼材厚度方向內部的規(guī)定位置的溫度處于第4目標溫度以下。
42.根據(jù)權利要求41所述的記錄介質，它還對在計算機中用于執(zhí)行以下步驟的程序進行記錄推定步驟，根據(jù)所述傳送速度和用所述溫度檢測器檢測出的鋼材溫度，對加熱后的鋼材溫度進行推定；重復步驟，推定出的鋼材溫度不在規(guī)定的溫度范圍內時，就改變傳送速度，并重復驅動所述推定裝置；和電功率推算步驟，推定出的鋼材溫度處在規(guī)定的溫度范圍內時，就根據(jù)該傳送速度，對用于將鋼材加熱到目標溫度的、提供給所述感應加熱裝置的預定供給電功率進行推算。
43.一種對熱處理裝置的熱處理程序進行記錄的記錄介質，該熱處理裝置具有設置在鋼材的軋制線上、配置于對軋制后的所述鋼材進行急速冷卻的加速冷卻裝置的后段的多臺感應加熱裝置；對所述鋼材進行平整的平整裝置；設置在所述軋制線上、對所述鋼材的溫度進行檢測的至少一臺溫度檢測器；對提供給所述感應加熱裝置的預定供給電功率進行推算的推算裝置；和將所述推算裝置所推算出的預定供給電功率提供給所述感應加熱裝置的電源裝置，該記錄介質對在計算機中用于執(zhí)行以下步驟的程序進行記錄預定供給電功率推算步驟，對提供給所述感應加熱裝置的預定供給電功率進行推算，其中，該預定供給電功率，通過加熱，使所述感應加熱裝置的加熱過程中的所述鋼材的表面溫度處于第1目標溫度以下、加熱結束時的鋼材厚度方向內部的規(guī)定位置的溫度與第2目標溫度的差處于規(guī)定范圍內；或者，預定供給電功率推算步驟，對提供給所述感應加熱裝置的預定供給電功率進行推算，其中，該預定供給電功率，通過加熱，使所述感應加熱裝置的加熱過程中的所述鋼材的表面溫度處于第3目標溫度以上、加熱結束時的鋼材厚度方向內部的規(guī)定位置的溫度處于第4目標溫度以下，一種步驟，如果所述鋼材的預定溫度與所述鋼材的實測溫度的差處在規(guī)定的范圍內，就根據(jù)所述鋼材的尺寸、所述鋼材的傳送速度、所述鋼材的加熱目標溫度以及在所述感應加熱裝置的前段的所述鋼材的預定溫度，執(zhí)行所述預定供給電功率推算步驟；和一種步驟，如果所述鋼材的預定溫度與所述鋼材的實測溫度的差不在規(guī)定的范圍內，就根據(jù)所述鋼材的尺寸、所述鋼材的傳送速度、所述鋼材的加熱目標溫度以及在所述感應加熱裝置的前段的所述鋼材的用所述溫度檢測器檢測出的實測溫度，執(zhí)行所述預定供給電功率推算步驟。
44.一種鋼材，根據(jù)權利要求30所述的熱處理方法，對所述鋼材進行熱處理。
45.一種鋼材，根據(jù)權利要求31所述的熱處理方法，對所述鋼材進行熱處理。
46.一種鋼材，根據(jù)權利要求32所述的熱處理方法，對所述鋼材進行熱處理。
47.一種鋼材，根據(jù)權利要求33所述的熱處理方法，對所述鋼材進行熱處理。
48.一種鋼材，根據(jù)權利要求34所述的熱處理方法，對所述鋼材進行熱處理。
49.一種鋼材，根據(jù)權利要求35所述的熱處理方法，對所述鋼材進行熱處理。
50.一種鋼材，根據(jù)權利要求36所述的熱處理方法，對所述鋼材進行熱處理。
全文摘要
本發(fā)明公開一種熱處理裝置，它具有對鋼材(1)進行加熱的多臺感應加熱裝置(6)、對鋼材進行平整的平整裝置(5)、根據(jù)鋼材的尺寸、鋼材的傳送速度、鋼材的加熱目標溫度以及在感應加熱裝置的前段的鋼材的預定溫度對提供給感應加熱裝置的預定供給電功率進行推算的推算裝置(14)、將推算裝置所推算出的預定供給電功率提供給感應加熱裝置的電源裝置(12)。推算裝置對用于對鋼材進行均勻加熱處理的電功率或者用于對鋼材進行表層加熱處理的電功率進行推算。
文檔編號H05B6/06GK1549865SQ0380094
公開日2004年11月24日 申請日期2003年4月3日 優(yōu)先權日2002年4月8日
發(fā)明者飯島慶次, 水野浩, 關根宏, 鈴木宣嗣, 中野圣, 杉岡正敏, 嗣, 敏 申請人:杰富意鋼鐵株式會社