CN105189791B - 线材加热系统和线材加热方法 - Google Patents

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Abstract

一种线材加热系统，包括具有电源和感应线圈的感应加热装置，该感应线圈设置为使用由电源供应的电流，通过感应加热加热线材，以及控制器，该控制器构造成基于线材的给料速度控制提供至感应线圈的电流。感应加热装置具有加热部，其中使用感应线圈通过感应加热加热线材，以及均热部，该均热部位于加热部的下游以使感应加热的线材的温度分布均匀化。控制器构造成控制提供至感应线圈的电流，使得在均热部下游末端的线材温度成为目标温度。

Description

线材加热系统和线材加热方法
技术领域
本申请涉及用于加热线材的系统和方法。
背景技术
相关技术的热处理系统构造成通过在线材中施加电流加热线材。例如，有一种传统的热处理系统，其构造成执行将以盘绕的方式缠绕的线材拉直的步骤、使用直接电阻加热装置将拉直的线材加热至特定温度的步骤、使用冷却装置冷却加热的线材的步骤、以及将冷却的线材以盘绕的方式重新缠绕的步骤(参见，如JP2002-256347A)。
直接电阻加热装置是为对线材进行淬火和退火而设置的。直接电阻加热装置包括电源和两组电流施加滚轮，该电流施加滚轮构造成各组以滚动的方式夹持线材时，向拉直的线材施加电流。控制在两组电流施加滚轮之间穿过的线材，使其具有适宜加热的目标温度。
紧随着线材的热处理开始之后，或者紧接着热处理结束之前，线材穿过两组电流施加滚轮之间的部分的加热温度未达到目标温度，所以在紧接着到达目标温度之前或之后穿过电流施加滚轮之间的线材的部分成为等外品。
因此，在传统的实例中，系统设计成在拉伸部使用传感器检测线材的移动速度，并且使用电流传感器检测线材穿过两组电流施加滚轮之间的部分流过的电流，从而基于来自速度传感器和电流传感器的信号控制电源，使得线材的穿过部分达到目标温度。
由此传统系统热处理的线材相对较细(约2mm)，并且在热处理后以盘绕的方式缠绕。
对于相对较粗的约7mm至约19mm的线材，有着关于在热处理后在线加工线材(如，压制)的需求。然而，由于在热处理后直接以盘绕的方式缠绕线材，所以传统系统不能在热处理后进行这样的加工。
发明内容
为了解决上述需求，可以在直接电阻加热装置的下游设置诸如压机的加工机器，代替用于缠绕热处理的线材的缠绕滚轮。例如，在加工机器中，在加工前用切割机将线材切割为特定长度。因此，需要根据加工机器的运行和待机，重复线材向加工机器的给料和中断给料。
在线材向加工机器的给料中断期间，如果直接电阻加热装置连续运行，线材变得过热。鉴于此，直接电阻加热装置的运行可以在线材给料中断时中断。然而，这会导致线材加热的不足。
在传统系统中，控制了线材的给料速度。然而，这种速度控制是在紧随着热处理之后或者紧接着热处理结束之前，为了提高产量而进行的，并且不能解决线材速度的迅速变化。因此，不能将传统系统直接应用于线材在热处理之后加工(如，压制)的构造中。
因此，本发明的一个目标是提供能够将线材加热至给定温度并且为随后的加热线材的加工不断地进行均热的线材加热系统和线材加热方法。
根据本发明的一方面，线材加热系统包括具有电源和感应线圈的感应加热装置，该感应线圈设置为使用由电源提供的电流，通过感应加热加热线材，以及控制器，该控制器构造成基于线材的给料速度控制提供至感应线圈的电流。感应加热装置具有加热部，其中使用感应线圈通过感应加热加热线材，以及均热部，该均热部位于加热部的下游以使通过感应线圈感应加热的线材的温度分布均匀化，从而使均热部下游末端的线材温度成为目标温度。控制器构造成控制提供至感应线圈的电流，使得在均热部下游末端的线材温度成为目标温度。
根据本发明的另一个方面，一种线材加热方法，包括在加热部通过感应加热加热给料至感应线圈的线材，在位于加热部下游的均热部中使线材的温度分布均匀化，并且基于线材给料至感应线圈的给料速度控制供应至感应线圈的电流，使得在均热部下游末端的线材温度成为目标温度。
在上述构造下，线材给料至感应加热装置，其中向感应线圈施加来自电源的电流，引起电磁感应，使得在线材表面上产生与线圈中流过的电流方向相反的涡流，从而由于焦耳热加热线材。
当线材的给料中断时，线材的给料速度从设定速度降低，所以如果电流不变，均热部中线材的温度从目标温度偏离。然而，根据上述构造，控制器控制提供至感应线圈的来自电源的电流，使得在均热部下游末端的线材温度成为目标温度。感应线圈的热值与提供至感应线圈的电流成比例。所以，控制器控制提供至感应线圈的电流，从而控制线材的热值。
当线材的给料恢复时，线材的给料速度提高至设定速度，并且如果电流不变，均热部中线材的温度从目标温度偏离。然而，如上所述，提供至感应线圈的来自电源的电流由控制器控制，使得线材的温度成为目标温度。
因此，即使当线材的给料和中断给料重复发生时，由控制部将电流提供至感应线圈，也使得在均热部下游末端的线材温度成为目标温度。因此，即使在线材的给料速度改变时，线材也不会过热或加热不足，所以线材的温度分布是恒定地均匀化的。
换言之，根据上述感应线圈的电流控制，不论线材的给料速度如何，都向线材中输入恒定量的电能。
控制器可以控制提供至感应线圈的电流，以满足I＝k×v0.5，其中I是提供至感应线圈的电流，v是线材的给料速度，以及k是比例常数。
在此构造中，由于能够使用计算公式，从线材的给料速度准确地获得提供至感应线圈的电流，所以不论线材的给料速度如何，都能够容易地使线材的温度分布均匀化。
控制器可以控制提供至感应线圈的电流，以满足I＝k×v0.5+ΔI，其中I是提供至感应线圈的电流，v是线材的给料速度，k是比例常数，以及ΔI是待机电流。
在处理给料速度的突然减速或加速时，存在从加热开始指令到加热实际开始，由电磁振荡引起的时滞的问题。然而，根据此构造，待机电流(ΔI)补偿了电流I由于振荡的滞后，所以消除了线材加热开始的滞后，从而充分地加热线材。
目标温度可以在300℃至500℃的范围内。这使得适宜温加工的加热得以实现。
线材加热系统还可以包括设置成加工由感应加热装置感应加热的线材的加工机器，设置成间歇地将线材给料至感应加热装置的线材给料装置，以及设置成检测线材由线材给料装置给料的给料速度并且将指示检测的给料速度的信号发送至控制器的速度检测装置。
根据此构造，线材从线材给料装置给料至感应加热装置。在感应加热装置中，在加热部加热的线材到达均热部的下游末端以具有目标温度，并且然后给料至加工机器。为了在加工机器中加工线材，由线材给料装置的线材给料中断。此时，线材的给料速度从设置速度降低至零，使得线材的温度可能从目标温度偏离。然而，线材的给料速度由速度检测装置检测并将对应的信号发送至控制器，并且控制器控制提供至感应线圈的来自电源的电流，使得在均热部下游末端的线材温度成为目标温度。
当线材的给料恢复时，线材的给料速度从零提高至设定速度，使得均热部中线材的温度可能从目标温度偏离。然而，如上所述，提供至感应线圈的来自电源的电流由速度检测装置和控制器控制，使得线材的温度成为目标温度。
所以，即使由于线材由加工机器加工，使线材给料装置重复线材的给料和给料中断时，使用速度检测装置和控制部将电流供应至感应线圈，也使得在均热部下游末端的线材温度成为目标温度。因此，即使在线材的给料中断的情况下，线材也不会过热或加热不足，所以线材的感应加热部分能用于随后的加工，从而提高产量。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的线材加热系统的示意图。
图2是示出对应于时间的线材给料速度v和提供至感应线圈的电流I关系的图表。
图3是示出根据模拟的时间和线材的给料速度的关系的图表。
图4是示出在恒速模式完成后，线材在其轴向方向上的温度分布的图表。
图5是示出在中断模式完成后，线材的温度分布的图表，其中根据实施例控制提供至感应线圈的电流。
图6是示出在中断模式完成后，位于加工位置的线材温度对应于时间的历史的图表，其中根据实施例控制提供至感应线圈的电流。
图7是示出在中断模式完成后，线材在其轴向方向上的温度分布的图表，其中在中断模式中，线材如同恒速模式加热。
图8是示出在中断模式完成后，位于加工位置的线材温度对应于时间的历史的图表，其中在中断模式中，线材如同恒速模式加热。
图9是示出在中断模式完成后，线材在其轴向方向上的温度分布的图表，其中在中断模式中未进行加热。
图10是示出在中断模式完成后，位于加工位置的线材温度对应于时间的历史的图表，其中在中断模式中未进行加热。
具体实施方式
现在将通过参考附图，描述本发明的示例性实施例。
图1图示出实施例的总体构造。如图1所示，线材加热系统包括线材给料装置1，其设置为在给定的方向给料从绕线辊(未示出)拉出的线材W；感应加热装置2，其设置为通过高频感应加热，加热从线材给料装置1给料的线材W；加工机器3，其设置为加工由感应加热装置2加热的线材W；速度检测装置4，其设置为检测由线材给料装置1给料的线材给料速度；以及控制器5，其构造为基于由速度检测装置4检测的线材给料速度，控制感应加热装置2。根据本实施例，感应加热装置2和控制器5形成加热装置。线材W是具有约7mm至约19mm的直径的钢线材。
线材给料装置1具有成对设置使线材W插入的给料辊11，和构造成驱动给料辊11的驱动部12。驱动部12在恒速模式和中断模式之间间歇地转换，其中在恒速模式中线材给料至感应加热装置2，以及在中断模式中线材的给料中断。恒速模式是其中线材W以恒定速度给料至感应加热装置2，并且线材W不由加工机器3加工的情形。中断模式包括零速模式，其中给料速度为零；减速模式，其中给料速度从恒速模式减速至零速模式；以及加速模式，其中给料速度从零速模式加速至恒速模式。驱动部12可以通过接收来自控制器5或者除控制器5之外的独立控制单元的指令驱动。
感应加热装置包括电源21和感应线圈22，该感应线圈设置为使用从电源21提供的电流，通过高频感应加热加热线材W。在此实施例中，提供了复数个(如，两个)电源21，并且每个电源21可以与复数个感应线圈22，如，两个线圈组合设置。总计四个感应线圈22，即第一线圈221、第二线圈222,、第三线圈223和第四线圈224沿着线材W的给料方向设置成一直线。
电源21和第一及第二线圈221、222形成一个加热单元20，并且电源21和第三及第四线圈223、224形成另一个加热单元20。加热单元20的电源21分别由来自控制器5的信号控制。根据另一个实施例，可以为每个线圈提供一个电源。
相邻的加热单元20的第二和第三线圈222、223之间的距离是L1。第一线圈221、第二线圈222,、第三线圈223和第四线圈224的每一个的长度是L2。第一和第二线圈221、222之间的距离以及第三和第四线圈223、224之间的距离是L3。在本实施例中，在线材W的给料方向上，在最上游感应线圈22的上游末端和最下游感应线圈22的下游末端之间具有长度(L1+4×L2+2×L3)的部分形成加热部2A。加热部2A的长度基于整个系统的加工能力、线材的直径和其他条件来判定，并且例如是2400mm。
在加热部2A的下游，设置了具有长度M的均热部2B。均热部2B是其中由感应线圈22感应加热的线材W的温度分布均匀化，从而在加工机器达到300℃至500℃的目标温度的部分。如同加热部2A的情况，均热部2B的长度M基于整个系统的加工能力和其他条件来判定，并且例如是1000mm。
加工机器3设置为加工加热的线材W，并且包括工作机31和安置在工作机31上游的切割机32。例如，工作机31是压力机或其他加工机器，具有可以打开和闭合的上部和下部模具，从而将线材W弯曲成特定形状，如直角或锐角弯曲、或螺旋，从而形成制品G。切割机32安置在均热部2B的下游末端。此处，均热部2B的下游末端是设置目标温度的位置，以及由切割机32切割线材W的位置。切割机32具有上部及下部刃口工具(edge tool)。
线材速度检测装置4安置在可选位置，例如图1所示的线材给料装置1的上游，并且构造成检测线材W的给料速度。例如，速度检测装置可以使用与线材W接触的转子(未示出)的转动、照射在线材W上并反射回来的激光束、或者设置在给料辊11的转轴上的旋转编码器(未示出)。
控制器5构造成基于由速度检测装置4检测的线材给料速度控制提供至感应线圈22的电流，使得在均热部2B下游末端的线材W的温度成为目标温度。
具体地，控制器5控制电流以满足I＝Io×(v/vo)0 . 5+ΔI，其中I是当前提供至感应线圈22的电流，v是线材W的给料速度，Io是在恒速模式中提供至感应线圈22的电流，vo是在恒速模式中线材的给料速度，并且ΔI是待机电流。此处，通过引入比例常数k＝Io/(vo0.5)’，该计算公式表达为I＝k×(v0.5)+ΔI。
在此实施例中，控制器5控制电源21，以将电流提供至感应线圈，使之满足计算公式，因此即使当线材W的给料速度v改变时，在均热部2B的下游末端的温度也能够保持300℃至500℃的目标温度。
图2示出时间和线材W的给料速度及提供至感应线圈22的电流I的关系。在图2中，在恒速模式下，线材W的给料速度由vo表示，并且提供至感应线圈22的电流I由Io表示。在减速模式Q1中，给料速度从恒速模式减速至零速，给料速度v以相同比例降低，但是电流I沿着从计算公式获得的曲线图案形状至待机电流ΔI。在零速模式Q2中，给料速度是零，电流I保持在待机电流ΔI。在加速模式Q3中，给料速度v从0加速至vo，给料速度以相同比例加速(匀加速度)，但是电流I沿着从上述计算公式获得的曲线形状升高至电流Io。
线材W由相应地安置于恰当位置的支撑辊61、62支撑。在本实施例中，支撑辊61、62安置在两个位置，即在第二和第四线圈222、224的出口侧。
在具有上述构造的线材加热系统中，从绕线辊中拉出的线材W通过线材给料装置1给料至感应加热装置2。在线材给料装置1中，在重复恒速模式和中断模式的同时，将线材W给料至感应加热装置2。
线材W的给料速度v由速度检测装置4检测，并且将检测信号发送至控制器5。
在恒速模式下，线材W以vo的速度给料至感应加热装置2。由控制器5从电源21提供至感应线圈22的电流I由Io表示。在感应加热装置2中，线材W给料至设置在加热部2A中的第一线圈221、第二线圈222、第三线圈223和第四线圈224，加热至特定温度，并且然后提供至均热部2B。使线材W的温度均匀化，从而在均热部2B下游末端成为目标温度。将在均热部2B经历温度均匀化的线材W供应至加工机器3。
当线材W由线材给料装置1向感应加热装置2的给料模式从恒速模式转换为中断模式时，线材W的给料速度首先在减速模式下从vo降低至0，给料速度在零速模式下在给定的时间段内保持零速，并且然后在加速模式下将给料速度从0加速至vo。在具有减速模式、零速模式和加速模式的中断模式下，线材W的给料速度v变化极大。另外，给料速度v的改变由速度检测装置4检测，并且将检测信号发送至控制器5。控制器5基于检测的线材W的给料速度v，根据前述计算公式控制电源21将电流供应至第一线圈221、第二线圈222、第三线圈223和第四线圈224。
因此，线材W响应于线材W的给料速度v加热，所以均热部2B的下游末端保持为目标温度。
而且，在其中由线材给料装置1获得的线材W的给料速度v为零的零速模式中，控制器5将信号发送至加工机器3，线材W由安置在均热部2B下游末端的切割机32切割，并且然后切割的线材由工作机31的特定机械加工操作加工，从而形成制品G。
然后，通过线材给料装置1向感应加热装置2给料线材的模式从中断模式转换为恒速模式，并且进行如上所述的相同加工。在中断模式下，从电源21供应至感应线圈22的电流I不同于待机电流ΔI。
因此，本实施例具有以下有利效果。
(1)实施例包括感应加热装置2，其设置为通过感应加热，使用施加了电源21提供的电流的感应线圈22加热线材W；加工机器3，其设置为加工感应加热的线材W；线材给料装置1，其构造为间歇地将线材W给料至感应加热装置2；线材速度检测装置4，其构造为检测线材的给料速度v；以及控制器5，其构造为基于由速度检测装置4检测的线材W的给料速度v，控制提供至感应线圈22的电流。感应加热装置2具有加热部2A，其中使用感应线圈22加热由线材给料装置1间歇给料的线材W，以及均热部2B，该均热部安置于加热部2A的下游，以使通过感应线圈22感应加热的线材W的温度分布均匀化，从而使其下游末端的线材温度成为300℃至500℃的目标温度。控制器构造成控制提供至感应线圈22的电流I，使得在均热部2B线材具有目标温度。以此构造，线材W根据加工机器的加工操作相对于线材W间歇给料，所以即使当恒速模式和中断模式由于线材W由线材给料装置1间隙给料而重复出现时，也向感应线圈22供应电流，使得均热部2B的下游末端具有适宜温加工的目标温度。因此，当线材W的给料模式从恒速模式转换为减速模式、零速模式和加速模式时，提供至感应线圈22的电流由控制器5适当地控制，所以线材W通过感应线圈加热而不会过热或加热不足，从而提高产量。
(2)控制器5控制提供至感应线圈22的电流，以满足由I＝k×v0.5表达的计算公式，其中I是提供至感应线圈22的电流，v是线材W的给料速度，以及k是比例常数。因此，提供至感应线圈22的电流I能够从由速度检测装置4检测的线材W的给料速度准确地获得，从而促进产量的提高。
(3)控制器5可以基于由I＝k×(v0.5)+ΔI表达的另一个计算公式控制提供至感应线圈22的电流I，其中将待机电流ΔI加入前述公式。因此，如果电源的电磁振荡以于线材给料速度的速度升高，电流I的升高以待机电流ΔI的量变得更快，所以能够缩短线材W的给料速度v达到特定速度的时间。相对地，如果去掉待机电流ΔI并且中断模式中的电流变为零，如图2所述，当控制器5控制电源21时，由于振荡导致的滞后，电流I变为I’。由此，延迟了加热线材W的时机，所以不能充分地进行线材W的加热。
(4)第一和第二线圈221、222和电源21形成一个加热单元20，并且第三和第四线圈223、224和电源21形成另一个加热单元20，以及控制器5控制每个加热单元的相应电源。因此，与四个电源21分别连接至第一线圈221、第二线圈222、第三线圈223和第四线圈224，并且分别控制电源21相比，能够容易地管理线材W的加热。
现在将描述用于确认实施例效果的模拟。
【模拟条件】
线材W的直径17mm
线材W的材料：弹簧钢
第一至第四线圈221、222、223、224：
每个线圈的长度L2为400mm
30圈
第二和第三线圈222、223之间的距离L1:400mm
第一和第二线圈221、222之间已经第三和第四线圈223、224之间的长度L3:200mm
加热部2A的长度：L1+4×L2+2×L3＝2400mm
均热部的长度：1000mm
频率：10kHz
起始温度：20℃
加热温度：
第二线圈222的出口：400℃
第四线圈224的出口：400℃
加工机器的目标温度：300±20℃
线材W的给料速度v：
如图3所示，恒速模式中线材W的给料速度v为1000mm/s。在中断模式中，给料速度v在0.2秒的减速状态期间从1000mm/s降低至0mm/s，给料速度在1.0秒的停止状态期间保持为零，并且在0.2秒的加速状态期间动0mm/s加速至1000mm/s。
加热条件：感应线圈电流控制
分析方法；使用有限元法(FEM)的磁场-热耦合分析。
分析模型：2D轴对称FEM模型
图4至6示出用于确认本实施例效果的图表。
图4示出在恒速模式结束时，线材在其轴向方向上的温度分布。在图4中，横轴表示线材W在加工线上的位置，0是线材给料装置1的位置，500是第一线圈221的上游末端的位置，以及3900是切割线材W的位置，并且位于均热部2B的下游末端。图4中所示的温度范围是图3中恒速模式转换至减速模式的P1点的范围。
如图4所示，尽管表面温度T1具有20℃的起始温度至第一线圈221的入口周边，温度示出第一线圈的入口附近为270℃。此外，表面温度T1从第一线圈221的出口周边至第二线圈222的入口周边轻微下降，并且转而在第二线圈222的出口上升至约400℃。表面温度T1在第三线圈223的入口和出口的周边相应地下降和上升，并且也在第四线圈224的入口和出口的周边相应地下降和上升至约400℃。在从第四线圈224的出口开始的均热部2B中，表面温度T1请问下降，并且在切割位置，表面温度T1达到目标温度，即324℃。穿过第一线圈221的线材W的核心温度t1不变，并且保持为起始温度20℃直到第二线圈222的入口周边，并且从第二线圈222的位置到第三和第四线圈223、224和均热部2B的位置连续上升，并且在切割位置达到278℃。在切割位置，表面温度T1与核心温度t1之间的温差为46℃。
图5是示出在中断模式结束时线材的温度分布的图表，其中根据本实施例控制供应至感应线圈的电流。在图5中，横轴表示如图4的横轴的位置。图5中所示的温度范围是图3中加速模式转换至恒速模式的P2点的范围。
如图5所示，表面温度T2保持20℃的起始温度至第一线圈221的入口周边，并且转而在第一线圈的入口附近上升至约190℃。表面温度T2从第一线圈221的出口周边至第二线圈的入口周边急剧下降，在第二线圈222的出口周边上升至约300℃，在第三线圈223的入口周边下降并在第三线圈的出口周边再次上升至约300℃，并且在第四线圈224的入口周边下降并然后在第四线圈的出口周边上升至约340℃。表面温度T2从第四线圈224的出口缓慢下降，并且在切割为准达到约300℃。
线材W的核心温度t2从20℃的起始温度上升，在第一线圈221上升至约80℃，在第二线圈222的出口上升至约160℃，在第三线圈223的出口上升至约220℃，在第四线圈224的出口上升至约280℃，并且在切割位置上升至约300℃。
即，在均热部2B的下游末端，线材W的表面温度与核心温度变得相等。
图6是示出在中断模式结束时，位于加工位置的线材温度对应于时间的历史的图表，其中根据本实施例控制提供至感应线圈的电流。
在图6中，时间为0(秒)时的位置为恒速模式转换为减速模式的起始点。减速模式从起始点(0秒)至0.2秒持续了0.2秒，零速模式从0.2秒至1.2秒持续了1.0秒，并且加速模式从1.2秒至1.4秒持续了0.2秒。即，中断模式从起始点(0秒)持续至1.4秒，并且在从起始点1.4秒之后转换为恒速模式。
在图6中，在中断模式从开始至结束的期间(即从起始点开始1.4秒)，线材的表面温度T3M在切割位置从320℃下降至310℃，并且在从中断模式转换为恒速模式之后经过1.1秒时(即，从起始点开始经过2.5秒时)，上升并保持为约320℃。
在中断模式从开始至结束的期间，线材的核心温度t3M在切割位置从约280℃上升至约310℃，并且在从中断模式转换为恒速模式之后经过1.0秒时(即，从起始点开始经过2.4秒时)，线材的核心温度t3M保持为280℃。
接下来，将通过参考图7和8，描述线材在中断模式中以与恒速模式中类似的方式加热线材的情况。图7是示出在中断模式结束时，线材在其轴向方向上的温度分布的图表，其中在中断模式中，线材如同恒速模式加热。在图7中，横轴表示如图4的横轴的位置。图7中所示的温度范围是图3中加速模式转换至恒速模式的P2点的范围。
如图7所示，表面温度T4保持20℃的起始温度至第一线圈221的入口周边，并且转而在第一线圈的入口附近上升至约650℃。表面温度T4从第一线圈221的出口周边至第二线圈222的入口周边急剧下降，并且然后在第二线圈222的出口周边上升至约700℃以上。表面温度T4在第三线圈223的入口周边下降并在第三线圈的出口周边上升至约500℃，并且在第四线圈224的入口周边下降并然后在第四线圈的出口周边上升至约550℃。在从第四线圈224的出口开始的均热部2B中，表面温度T4缓慢上升，并在切割位置达到约310℃。穿过第一线圈221的线材W的核心温度t4从20℃的起始温度上升，在第一线圈221上升至约160℃，在第二线圈222的入口周边下降并在第二线圈222的出口上升至约250℃，在第三线圈223的入口周边下降并在第三线圈223的出口上升至约270℃，在第四线圈224的入口周边下降并在第四线圈224的出口上升至约310℃，从出口至其下游侧轻微下降，并且在均热部2B上升，在切割位置达到310℃。
图8是示出在中断模式结束时，位于加工位置的线材温度对应于时间的历史的图表，其中，在中断模式中，线材如同恒速模式加热。
线材的表面温度T5M在均热部2B下游末端的切割位置从起始点的320℃上升至中断模式转换为恒速模式之后经过0.9秒(即，从起始点开始经过2.3秒)的480℃并然后下降至约320℃，并且以如第一循环的相同方式重复地上升和下降。此外，在中断模式转换为恒速模式之后经过2.4秒(即，从起始点开始经过3.8秒)时，表面温度T5M上升至约610℃，下降至约320℃，并再次上升至约620℃，并且在中断模式转换为恒速模式之后经过3.3秒(即，从起始点开始经过4.7秒)时，表面温度保持为约320℃的恒温。
在从中断模式转换为恒速模式之后经过0.9秒时,线材的核心温度t5M在切割位置从约280℃上升至约480℃，并且然后降低至约300℃。此外，在中断模式转换为恒速模式之后经过2.4秒(即，从起始点开始经过3.8秒)时，核心温度t5M上升至约560℃并然后下降至约280℃，并且以如第一循环的相同方式重复地上升和下降。此外，在中断模式转换为恒速模式之后经过3.4秒(即，从起始点开始经过4.8秒)时，核心温度t5M保持为约280℃的恒温。
像这样，表面温度T5M在切割位置的差值ΔTM为300℃，并且核心温度t5M在切割位置的差值ΔtM为280℃。即，在中断模式中，当加热线材W时，在需要恒温的均热部2B的下游末端(即切割部位)，表面温度和核心温度的差值ΔTM和ΔtM分别为300℃和280℃，然而这些差值高。如果线材W在这种状态下加工，制品的质量降级。
另外，将通过参考图9和10，描述线材不在中断模式中加热的情况。
图9是示出在中断模式结束时，线材在其轴向方向上的温度分布的图表，其中在中断模式中未进行加热。在图9中，横轴表示如图4的横轴的位置。图9中所示的温度范围是图3中加速模式转换至恒速模式的P2点的范围。
如图9所示，表面温度T6保持为20℃的起始温度直至第一线圈221的中间部，在第二线圈222的中间部上升至约140℃，在第二和第三线圈222、223之间的中间部上升至约220℃，在第四线圈224的中间部上升至约280℃，并且在均热部2B的中间部上升至约320℃并保持该温度直至切割位置。线材W的核心温度t6从20℃的起始温度上升，在第二线圈222的出口上升至约100℃，在第二和第三线圈222、223之间的中间位置上升至约200℃，在第四线圈224的出口上升至约280℃，并且在切割位置上升至约320℃。
图10是示出在中断模式结束时，位于加工位置的线材温度对应于时间的历史的图表，其中在中断模式中未进行加热。
在图10中，在中断模式从开始至结束的期间(从起始点开始1.4秒)，线材的表面温度T7M在切割位置从330℃下降至320℃，并且在从中断模式转换为恒速模式之后经过0.8秒时(即，从起始点开始经过2.2秒时)下降至约290℃，并且然后上升至约310℃。表面温度T7M重复地下降和上升，并且在中断模式转换为恒速模式之后经过2.4秒(即，从起始点开始经过4.8秒)时，表面温度T7M保持为约330℃的恒温。
在中断模式从开始至结束的期间，线材的核心温度t7M在切割位置从约280℃上升至约310℃，并且重复地上升和下降，并且在从中断模式转换为恒速模式之后经过3.1秒时(即，从起始点开始经过4.5秒时)，下降至约220℃，并且在从中断模式转换为恒速模式之后经过3.4秒时(即，从起始点开始经过4.8秒时)，保持为约280℃的恒温。
像这样，表面温度T7M在切割位置的差值ΔTM为30℃，并且核心温度t7M在切割位置的差值ΔtM为60℃。即，在中断模式中，当不加热线材W时，在需要恒温的均热部2B的下游末端(即切割部位)，产生了表面温度和核心温度的差值ΔTM和ΔtM。如果加工线材W，制品的质量降级。
如前文所述，根据本实施例，在中断模式中基于前述计算公式加热线材W的情况下，与如图8所示的其中在中断模式中以与恒速模式相同的方式加热线材的情况相比，或者与如图10所示的在中断模式不加热限定的情况相比，根据经过的时间的各个位置的表面温度和核心温度的差值小。
即，根据本实施例，线材W的表面温度T3M在切割位置的差值ΔTM为10℃，并且核心温度t3M在切割位置的差值ΔtM为30℃。
在中断模式中，当不基于前述计算公式加热线材W时，在需要恒温的均热部2B的下游末端(即切割部位)，表面温度和核心温度的差值ΔTM和ΔtM具有很小的值。因此，在此状态下，当加工线材W时，制品具有均一的质量。
本发明不限于上述实施例，并且可以包括以下修改。
例如，尽管上述实施例已经应用了将待机电流ΔI加入用于控制供应至感应线圈22的电流I的计算公式的计算公式，在快速升高型电源的情况下，本发明可以从前公式中去掉待机电流ΔI。
此外，尽管公开的实施例已经采用了两个加热单元20，其中第一加热电源含有第一和第二线圈221、222和电源21，并且第二加热单元含有第三和第四线圈223、224和电源21，可以使用单一电源将电流供应至复数个线圈而不形成单元，以及线圈的数量不限于四个，并且可以是一个、两个、三个或五个以上。
尽管公开的实施例已经采用了安置与线材给料装置1的上游末端的线材速度检测装置4，速度检测装置的位置不限于此位置，并且可以在感应加热装置2的中间或者下游。
另外，为实施本发明，可以省略线材给料装置1、加工机器3和线材速度检测装置4。具有感应加热装着2和控制器5的加热装置可以与其他装置组合。例如，如果预先将线材W的给料速度的变化储存在控制器5中，可以省略线材速度检测装置4。
本发明也能应用于存在给定的时间段的中断或者以规律的间隔存在复数次中断的情况中。
本发明基于2013年3月14日提交的日本专利申请号2013-051926，其全部内容通过引用并入本文。

Claims (7)

1.一种线材加热系统，包括：
感应加热装置，该感应加热装置包括电源和感应线圈，所述感应线圈设置为使用从所述电源提供的电流，通过感应加热来加热线材；和
控制器，该控制器构造成基于所述线材的给料速度，控制供应至所述感应线圈的电流，
其中，所述感应加热装置具有加热部和均热部，该加热部中使用所述感应线圈通过感应加热来加热所述线材，该均热部位于所述加热部的下游，以使通过所述感应线圈感应加热的所述线材的温度分布均匀化，从而使所述均热部下游末端的所述线材温度成为目标温度，并且
其中，所述控制器构造成基于所述线材的给料速度控制提供至所述感应线圈的电流，使得在所述均热部下游末端的所述线材温度成为所述目标温度。
2.根据权利要求1所述的线材加热系统，其中
所述控制器控制提供至所述感应线圈的所述电流，以满足I＝k×v0.5，其中I是提供至所述感应线圈的电流，v是所述线材的给料速度，并且k是比例常数。
3.根据权利要求1所述的线材加热系统，其中
所述控制器控制提供至所述感应线圈的电流，以满足I＝k×v0.5+ΔI，其中I是提供至所述感应线圈的电流，v是所述线材的给料速度，k是比例常数，并且ΔI是待机电流。
4.根据权利要求1至3的任意一项所述的线材加热系统，其中
所述目标温度在300℃至500℃的范围内。
5.根据权利要求1至3的任意一项所述的线材加热系统，还包括：
加工机器，该加工机器设置为加工由所述感应加热装置感应加热的所述线材；
线材给料装置，该线材给料装置设置为将所述线材间歇地给料至所述感应加热装置；以及
速度检测装置，该速度检测装置设置为检测由所述线材给料装置将所述线材给料的给料速度，并且将指示检测的所述线材的所述给料速度发送至所述控制器。
6.根据权利要求4所述的线材加热系统，还包括：
加工机器，该加工机器设置为加工由所述感应加热装置感应加热的所述线材；
线材给料装置，该线材给料装置设置为将所述线材间歇地给料至所述感应加热装置；以及
速度检测装置，该速度检测装置设置为检测由所述线材给料装置将所述线材给料的给料速度，并且将指示检测的所述线材的所述给料速度发送至所述控制器。
7.一种线材加热方法，包括：
通过感应加热，在加热部中加热给料至感应线圈的线材；
在位于所述加热部下游的均热部中，使所述线材的温度分布均匀化；以及
基于所述线材给料至所述感应线圈的给料速度，控制供应至所述感应线圈的电流，使得在所述均热部下游末端的所述线材的温度成为目标温度。
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