CN101765667A - 钢板的制造方法及使用该方法的制造装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种在静止型加热处理中材质模型的预测精度提高、加热条件随着该预测精度的提高而实现高精度化、从而获得高品质的钢板的制造方法。该方法是为获得所要的制品而控制加热条件来对钢板加热的钢板的制造方法,其中,根据测得的所述钢板的规定位置的材质值和预先设定好的所述钢板的规定位置的材质目标值的比较结果来设定加热条件,在所述钢板静止的状态下以所述加热条件对所述钢板的规定位置加热。
Description
技术领域
本发明涉及采用静止型加热处理、并且为获得所要的钢板制品而进行钢板的加热控制的制造方法,以及使用该方法的制造装置。
背景技术
静止型加热处理中,用感应加热装置以事先设定好的加热条件对钢板加热,得到所要的钢板制品。
以往,对于加热条件,加热温度目标值是根据制品的不同规格基于长年的经验来确定的,为了达到该目标值,通常有进行温度控制的方法。但是,近年来,对制品规格的要求明显提高、多样,基于经验来确定的方法已无法适当地确定目标值。
于是,为实现升温、升温和均热,提出了如下方案:用配置于流水线上的温度计来测定温度,采用该温度来控制感应加热装置的供电,维持目标温度。即,是如下结构:利用适当配置在轧制、锻造或矫正流水线上的多个感应加热装置来控制温度而对钢板加热后,用轧制机对钢板进行加工,制成所要的制品。该感应加热装置具有逆变器作为电源装置,设有感应加热装置用控制装置作为对该逆变器的加热电力标准输出功率进行控制的装置。此外,还有计算机,该计算机包括:设定计算单元,该设定计算单元根据制品尺寸、材质、温度条件等计算设定值,将电力设定值输出至感应加热装置用控制装置;修正计算单元,该修正计算单元是对来自感应加热装置的进入侧温度计或输出侧温度计的测定值的修正计算单元。为了确定功率设定值,计算机从上位计算机获取必要的制品尺寸等信息。藉由上述结构,感应加热装置用控制装置的加热控制如下进行:由计算机进行基本的加热设定模型计算,将其确定为作为功率设定值的基础的温度设定值,感应加热装置用控制装置根据该功率设定值来对感应加热装置进行加热功率控制。另外,提出了多种以用配置于流水线上的温度计来测定温度、采用该温度来控制感应加热装置的供电、维持目标温度为目的的方案(例如参照专利文献1和专利文献2)。
此外,还提出了以根据材质传感器的测定结果基于材质模型进行加热控制、从而将材质控制为所要的材质为特征的方案(例如参照专利文献3)。
专利文献1:日本专利特开平9-314216号公报
专利文献2:日本专利特开平10-202311号公报
专利文献3:日本专利特开平5-171258号公报
发明的揭示
但是,专利文献1和专利文献2中记载的利用温度计的温度控制中,重要的是加热条件、钢板的材质和该钢板的内表面温度的目标值设定以及温度计的检测精度。但是,温度计检测的只不过是表面温度,而且因水蒸气和刻度等的影响也会产生测定误差,因此难以进行动态的控制。因此,只能根据事先测定好的制品温度进行温度设定,基于该温度设定进行加热,会发生无法获得所要的材质的情况。
此外,专利文献3中记载的基于材质模型的控制方法中,为使制品的材质与目标值一致,重要的是材质模型的预测精度。但是,加热条件和制品材质的关系极为复杂,其预测精度不一定够。尤其是在制品处于材质模型鉴定的对象范围以外的情况下,预测精度明显变差。此外,即使构成材质模型的多个模型算式的精度都良好,由于它们的误差会累积,因此难以保证总精度良好。
本发明是为解决上述问题而完成的发明,其目的是提供材质模型的预测精度提高、加热条件随着该预测精度的提高而实现高精度化、由此实现了高品质的钢板。
本发明的钢板的制造方法为获得所要的制品而控制加热条件来对钢板加热,其中,根据测得的所述钢板的规定位置的材质值和预先设定好的所述钢板的规定位置的材质目标值的比较结果来设定加热条件,在所述钢板静止的状态下以所述加热条件对所述钢板的规定位置加热。
通过本发明,可提供材质模型的预测精度提高、加热条件随着该预测精度的提高而实现高精度化、由此实现了高品质的钢板。
附图的简单说明
图1是本发明的实施方式1中的钢板的制造装置的主要部分的简要结构图。
图2是本发明的实施方式2中的钢板的制造装置的主要部分的简要结构图。
图3是本发明的实施方式2中的钢板的制造装置的主要部分的俯视图。
图4是本发明的实施方式2中的钢板的制造装置的主要部分的纵向剖视图。
图5是本发明的实施方式3中的钢板的制造装置的主要部分的简要结构图。
图6是本发明的实施方式3中的钢板的制造装置的主要部分的简要结构图,是表示将钢板搬入感应加热装置前的状态的图。
图7是本发明的实施方式3中的钢板的制造装置的主要部分的简要结构图,是表示将钢板搬入感应加热装置的状态的图。
图8是本发明的实施方式3中的钢板的制造装置的主要部分的简要结构图,是表示将钢板从感应加热装置搬出的状态的图。
图9是本发明的实施方式4中的钢板的加热控制装置的简要结构图。
符号的说明
1钢板,2感应加热装置,2a感应加热线圈,2b 加热线圈盖,2c 测定用观察窗,3感应加热装置用控制装置,4计算机,5上位计算机,6材质传感器,7材质传感器,8推出装置,9卷绕线,9a 钢丝固定件,10卷绕机,11感应加热装置,11a 感应加热线圈
实施发明的最佳方式
为了对本发明的进行更详细的说明,根据附图对本发明进行说明。另外,各图中,对于相同或相当的部分标以相同的符号,适当地简化或省略其重复说明。
实施方式1
图1是本发明的实施方式1中的钢板的制造装置的主要部分的简要结构图。
图1中,1是钢板,2是对搬入的钢板1在整个宽度方向上进行静止型加热处理的螺线管型的感应加热装置,设有逆变器(未图示)作为电源装置。逆变器可通过半导体元件电路任意且快速地调整供给至感应加热线圈2a的功率。此外,感应加热装置2有时也可根据制品规格等适当地设置多个。3是感应加热装置用控制装置,该控制装置对供给至逆变器的加热功率标准输出功率进行控制和设定。4是计算机,该计算机为了控制感应加热装置2的加热条件而将与该加热条件对应的功率设定值输出至感应加热装置用控制装置3。5是上位计算机,该上位计算机向计算机4提供钢板1的尺寸形状、制品的目标尺寸形状、金属原材料的组成(合金成分的含有率)等的目标值。
这里,在感应加热装置2的上游侧设有材质传感器6。该材质传感器6在规定位置测定时时刻刻都在变化的钢板1在感应装置2的搬入方向上的材质值。另外,从耐久性等的角度考虑,材质传感器6优选非接触、非破坏的材质传感器,除了直接测定磁导率等材质的传感器以外,也可以是通过检测电阻、超声波传播特性、放射线的散射特性等与材质密切相关的物理量并换算成结晶粒径、成形性等材质来间接地进行测定的传感器。这样的材质传感器6有各种各样的传感器,有时也可以是例如日本专利特开昭57-57255号公报中揭示的根据进入材料内的超声波的强度变化或传播速度的检测值来测定材料的结晶粒径或结构的传感器。
还可使用例如日本专利特开2001-255306号公报中揭示的近年开发的激光超声波装置或电磁超声波装置(均未图示)等来进行超声波的发送接收。特别是激光超声波装置具有可延长从材料表面到材质传感器6的距离的特征,尤其是在需要进行热测定及在线测定的情况下的利用价值高。此外,材质传感器6也可以是如日本专利特开昭56-82443号公报中揭示的根据由磁通检测器(未图示)测得的磁通强度来测定钢材的变态量。
由上述材质传感器6测得的钢板1的规定位置的材质值被发送至计算机4。计算机4除了获取来自上位计算机5的钢板1的尺寸形状等的目标值以外,也获取由材质传感器6测得的在测定位置上应达到的材质目标值。这里,材质目标值不限于可由材质传感器6直接测定的材质,可以是例如拉伸强度、耐力、韧性、延展性等机械特性,磁导率等电磁特性,或者与它们密切相关的结晶粒径、晶体取向的取向性、各种晶体组织的存在比率中的一个或多个,只要能预先与由材质传感器6测得的钢板1的材质值对应地设定即可。接着,计算机4根据由材质传感器6测得的钢板1的规定位置的材质值进行材质模型计算,与钢板1的材质目标值进行比较,计算出感应加热装置2的加热条件。然后,将钢板1的规定位置搬入感应加热装置2,以静止的状态在根据计算机4的比较结果设定的加热条件下加热。
下面,对感应加热装置2的加热条件的控制方法进行说明。首先,利用材质传感器6测定加热前的钢板1的规定位置的材质值。然后,利用计算机4将钢板1的进行了材质模型计算的测定位置的材质值与材质目标值进行比较,根据其比较结果由感应加热装置用控制装置3进行功率控制,通过该功率控制对感应加热装置2的加热设定温度加以修正。该修正例如根据下式(1)进行。
TSET=TCAL-TSTA×((RCAL-RSIM)/RCAL×K1) (1)
这里,TSET是校正后的加热设定温度值(℃),TCAL是校正前的加热设定温度值(=设定计算值)(℃),TSTA是加热温度值(℃),RCAL是加热前的材质设定值(=材质目标值),RSIM是材质测定值,K1是增益(-)。增益K1是考虑到感应加热装置2的响应性来确定的。
另外,感应加热装置用控制装置3的功率控制值是采用钢板1的尺寸、特性(比重、比热)及搬运速度的值,根据处理量和升温热量,将与必要升温量相对应的功率值作为功率控制模型来确定的。例如根据下式(2)进行。
PSET=WS×TS×SPD×G×ΔT2×C (2)
这里,PSET是功率控制值(kW),WS是钢材宽度(mm),TS是钢材厚度(mm),SPD是钢材的搬运速度(mm/sec),G是钢材的质量(g/mm2),ΔT2是必要升温量(℃),C是钢材的比热(cal/g·℃)。
将由计算机4算出的式(2)作为钢板1的升温所需的标准功率值,发送给感应加热装置用控制装置3。从作为感应加热装置2的电源装置的逆变器输出一个值,该值是通过感应加热装置用控制装置3在上述功率控制值PSET的基础上添加了感应加热装置2的加热效率而得的值。
因此,采用与上述式(2)相同的算式,将根据材质传感器6的测定值通过修整计算而得的校正后的加热设定值温度TSET代入ΔT,从而进行功率控制的修整计算。即,根据下式(3)进行。
PSET1=WS×TS×SPD×G×TSET×C(3)
这里,PSET1是校正后的功率控制值(kW)。即,将该校正后的功率控制值PSET1作为修正值,通过感应加热用控制装置2加以修正,从而对感应加热装置2的加热条件进行控制。藉此,由感应加热装置2对材质传感器6所测定的钢板1的规定位置进行加热。
根据上述实施方式1,逆变器可通过半导体元件电路任意且快速地调整供给至感应加热线圈2a的功率,因此式(1)所示的增益K1提高,感应加热装置2的响应性提高。此外,感应加热装置用控制装置3将钢板1的进行了材质模型计算的测定位置的材质值与材质目标值进行比较,根据该比较结果求出修正值,将该修正值与由计算机4输出的功率控制值相加,从而对感应加热装置2的加热条件进行控制。因此,在钢板1向感应加热装置2的整个搬入方向上,可实现更高精度的动态的加热条件控制,可制造确保一定材质的高品质的制品。另外,显然也可以考虑与以往同样地由温度计测得的钢板1的表面温度来进行材质模型计算。
实施方式2
图2是本发明的实施方式2中的钢板的制造装置的主要部分的简要结构图,图3是本发明的实施方式2中的钢板的制造装置的主要部分的俯视图,图4是本发明的实施方式2中的钢板的制造装置的主要部分的纵向剖视图。另外,对于与实施方式1相同或相当的部分标以相同的符号,省略说明。
实施方式1中,在感应加热装置2的上游侧设置有材质传感器6。另一方面,实施方式2中,在感应加热装置2中,在测定用观察窗2c附近配置有材质传感器7,该测定用观察窗2c设置于覆盖感应加热线圈2a的加热线圈盖2b。该测定用观察窗2c配置于感应加热线圈2a的匝间,形成材质传感器7能直视感应加热线圈2a内处于加热中途的钢板1的结构。即,感应加热装置2的结构如下:在由材质传感器6来测定钢板1的规定位置的材质值的状态下对钢板1加热。
通过上述实施方式2,可测定加热中途的钢板1的材质值,因此可实现比实施方式1的精度更高的动态的加热条件控制。
实施方式3
图5是本发明的实施方式3中的钢板的制造装置的主要部分的简要结构图,图6是本发明的实施方式3中的钢板的制造装置的主要部分的简要结构图,是表示将钢板搬入感应加热装置前的状态的图,图7是本发明的实施方式3中的钢板的制造装置的主要部分的简要结构图,是表示将钢板搬入感应加热装置后的状态的图,图8是本发明的实施方式3中的钢板的制造装置的主要部分的简要结构图,是表示将钢板从感应加热装置搬出的状态的图。另外,对于与实施方式1相同或相当的部分标以相同的符号,省略说明。
实施方式1中,未提及钢板1向感应加热装置2的搬入搬出的详细情况。另一方面,实施方式3的特征在于钢板1向感应加热装置2的搬入搬出方面。下面,对实施方式3进行详细说明。
图中,8是推出装置,该推出装置配置于感应加热装置2的上游侧,推出钢板1使其搬入感应加热装置2;9是卷绕线,该卷绕线由一端通过钢丝固定件9a固定于钢板1的上游侧的钢丝构成;10是卷绕机,该卷绕机上固定有卷绕线9的另一端,在加热后将卷绕线9卷绕,从而将钢板1向材质传感器6侧搬出。此时,首先利用材质传感器6测定加热前的钢板1的规定位置的材质值。然后,利用计算机4根据测得的材质值与实施方式1同样地计算出感应加热装置2的加热条件。接着,利用推出装置8推出钢板1,将钢板1搬入感应加热装置2。接着,将钢板1加热规定时间后,利用卷绕机10将钢板1向材质传感器6侧搬出,再次利用材质传感器6测定规定位置的材质值。此时,钢板1的规定位置的材质值与材质目标值不一致的情况下,利用推出装置8和卷绕机10将钢板1搬入搬出,反复对钢板1进行加热,直至加热后的材质值与材质目标值达到一致。
通过上述实施方式3,对加热前后的钢板1进行材质评价,可制造更高品质的制品。此外,通过将推出装置8等配置于感应加热装置2的上游侧,可容易地将钢板1向感应加热装置2进行搬入搬出。
实施方式4
图9是本发明的实施方式4中的钢板的加热控制装置的简要结构图。另外,对于与实施方式3相同或相当的部分标以相同的符号,省略说明。
实施方式1的感应加热装置2是螺线管型的感应加热装置。另一方面,实施方式4的感应加热装置11是在钢板1的宽度方向两侧部的上方和下方配置有感应加热线圈11a的横向型的感应加热装置。在钢板1中的宽度方向两侧部的温度低于中央部的温度的情况下,该横向型的感应加热装置11通过感应加热线圈11a对该两侧部加热。
通过上述实施方式4,可选择适合于各种状况的感应加热装置,从而可制造更高品质的制品。
产业上利用的可能性
如上所述,利用本发明的钢板的制造方法及使用该方法的制造装置,可提供材质模型的预测精度提高、加热条件随着该预测精度的提高而实现高精度化、由此实现了高品质的钢板。
Claims (9)
1.一种钢板的制造方法,为获得所要的制品而控制加热条件来对钢板加热,其特征在于,
根据测得的所述钢板的规定位置的材质值和预先设定好的所述钢板的规定位置的材质目标值的比较结果来设定加热条件,在所述钢板静止的状态下以所述加热条件对所述钢板的规定位置加热。
2.一种钢板的制造装置,为获得所要的制品而控制加热条件来对钢板加热,其特征在于,包括:
材质传感器,该材质传感器测定所述钢板的规定位置的材质值;
计算机,该计算机将由所述材质传感器测得的所述钢板的规定位置的材质值和预先设定好的所述钢板的规定位置的材质目标值进行比较;以及
加热装置,该加热装置根据所述计算机算出的所述材质值和所述材质目标值的比较结果来设定加热条件,在所述钢板静止的状态下以所述加热条件对所述钢板的规定位置加热。
3.如权利要求2所述的钢板的制造装置,其特征在于,
加热装置在由材质传感器测定了钢板的材质值之后对所述钢板加热。
4.如权利要求3所述的钢板的制造装置,其特征在于,
加热装置中,
利用材质传感器测定加热后的钢板的材质值,
利用计算机将由所述材质传感器测得的加热后的所述钢板的材质值和所述钢板的材质目标值进行比较,
反复对所述钢板进行加热,直至由所述材质传感器测得的加热后的所述钢板的材质值与所述钢板的材质目标值达到一致。
5.如权利要求4所述的钢板的制造装置,其特征在于,
加热装置包括:
推出装置,该推出装置推出钢板以将其搬入;
卷绕线,该卷绕线的一端固定于所述钢板;以及
卷绕机,该卷绕机上固定有所述卷绕线的另一端,在加热后将所述卷绕线卷绕,从而将所述钢板向材质传感器侧搬出,
反复对所述钢板进行加热时,利用所述推出装置和所述卷绕机将所述钢板搬入搬出。
6.如权利要求2所述的钢板的制造装置,其特征在于,
加热装置在由材质传感器测定钢板的材质值的状态下对所述钢板加热。
7.如权利要求2到6中的任一项所述的钢板的制造装置,其特征在于,
加热装置是对钢板的整个宽度方向加热的螺线管型感应加热装置。
8.如权利要求2到6中的任一项所述的钢板的制造装置,其特征在于,
加热装置是对钢板的宽度方向两侧部加热的横向型感应加热装置。
9.如权利要求7或8所述的钢板的制造装置,其特征在于,
加热装置包括:
加热线圈;
加热线圈盖,该加热线圈盖覆盖所述加热线圈;以及
测定用观察窗,该测定用观察窗设置于所述加热线圈盖,使材质传感器从所述加热线圈的匝间测定钢板的材质值。
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KR20100020523A (ko) | 2010-02-22 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20100630 |