CN105642679B - 钢板板形预检和初始温度控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢板在线感应加热控制技术，尤其涉及一种钢板板形预检和初始温度控制方法及装置。一种钢板板形预检和初始温度控制方法，当钢板（1）进入炉前辊道（2），经过位于温度调节机构（5）前方的板形预检机构（3）和测温机构（4）时对钢板进行翘曲度实时检测和钢板上表面初始温度实时检测，检测信息输入智能处理单元，经智能处理单元处理后输出接PLC控制系统发出控制信号；钢板进入温度调节机构后，根据PLC控制系统发来的指令进行补热或冷却处理，钢板离开温度调节机构时温度已达到设定初始温度范围，进入后续感应加热炉进行加热。本发明能对钢板初始温度进行实时调节，有利于加热工艺的稳定和固化。

Description

钢板板形预检和初始温度控制方法及装置

技术领域

本发明涉及一种钢板在线感应加热控制技术，尤其涉及一种钢板板形预检和初始温度控制方法及装置，适用于中厚钢板的热机械控制工艺技术。

背景技术

随着科技的进步，材料应用的范围不断拓展，人们对材料性能的要求愈加苛刻，热机械控制工艺（TMCP）对材料的性能具有重要影响，可实现特殊性能钢板的生产，如焊接性能优异的高强钢、高层建筑用钢和大型船舶用钢等，可极大提升厚板的质量水平，对厚板的性能影响尤为显著。目前，最新的厚板TMCP技术采用超快冷却，之后采用快速加热，将钢板快速加热至一定温度进行在线淬火和回火，使得最终产品中碳化物更细化弥散，提高产品性能。其中，钢板在线快速加热对材料的组织转变具有重要影响，对钢板的最终性能至关重要，快速在线加热是TMCP的关键技术之一。

感应加热是一种快速高效、清洁的加热方法，在许多领域得到了广泛的应用，在中厚钢板的TMCP感应加热工艺中也有了一定的发展，但是，由于中厚板是在线移动，加热功率较高，升温速率较快，热处理时间相对较短，这对钢板的温度控制提出了更高要求，控温难度较大。加热过程中，钢板由于成分和规格不同，不同板的处理工艺存在一定差别，在线等待和空冷时间不同，导致钢板进入感应加热炉前的初始温度存在较大差别，这要求感应加热工艺随钢板初始温度的不同而不断调节，无法形成相对稳定的加热工艺。另外，钢板通过多道处理工艺，头部或其它区域可能存在一定的翘曲和变形，当翘曲和变形量超过一定范围时会与加热炉结构发生干涉，若处理不当会碰撞加热设备，不利于生产线的稳定运行。通过文献和专利检索，中国专利CN201110388064.X提出了一种中厚板淬火工艺的控制方法，但该方法仅局限于中厚板的冷却控制，而没有加热调节控制功能；中国专利CN201110359346提出的中厚板轧制后的控温方法也只有冷却控制，没有加热功能。而且这些专利没有考虑钢板变形问题，因此，有必要在钢板感应加热前进行板形预检和初始温度调节，优化后续工艺，从而达到较好的热处理效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢板板形预检和初始温度控制方法及装置。本发明的目的之一是，本发明对钢板初始温度进行实时调节，保证钢板在进入感应加热炉前温度处于设定范围，有利于加热工艺的稳定和固化。本发明的目的之二是，本发明通过板形预检，当钢板翘曲量超过设定值、不满足入炉要求时，对后续工艺提前发出信号，为后续工艺处理模式的选择提供判断依据，从而有利于工序间的衔接和稳定。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种钢板板形预检和初始温度控制方法，其步骤是：当钢板进入炉前辊道，经过位于温度调节机构前方的板形预检机构和测温机构时，第一，板形预检机构的位移传感器实时测量钢板上表面与位移传感器的距离，并将检测结果发送至智能处理单元，智能处理单元实时计算钢板翘曲度，并与设定值进行比较；若钢板翘曲度Δh小于设定值Δh₀，则可进行钢板初始温度检测和调节；若钢板翘曲度Δh大于设定值Δh₀，向PLC控制系统发出控制信号，要求后方的温度调节机构快速打开，以及后续的感应加热炉快速打开，让钢板快速通过辊道进入钢板堆料区；

第二，测温机构测量钢板上表面初始温度，将测量结果发送至智能处理单元，智能处理单元计算钢板实际初始温度与设定温度的差值，当钢板初始温度T低于设定值T₀，则计算出加热至设定温度所需功率，发送给PLC控制系统，PLC控制系统对温度调节机构的补热感应器发出加热指令，将钢板加热至设定初始温度范围；当钢板初始温度T高于设定值T₀时，智能处理单元计算出冷却至设定值需要的冷却强度，发送至PLC控制系统，PLC控制系统对温度调节机构的冷却系统发出冷却指令，将钢板冷却至设定值，或不采用冷却处理，钢板直接进入后续感应加热炉加热；

第三，钢板进入温度调节机构后，根据PLC控制系统发来的指令进行补热或冷却处理，钢板离开温度调节机构时温度已达到设定初始温度范围；

第四，当钢板满足初始温度范围时，进入后续感应加热炉进行加热。

所述步骤1中，若钢板翘曲度超过设定值，对于厚度不超过20mm的钢板，后续的感应炉采用横磁线圈进行加热，则进入步骤2进行钢板初始温度检测和调节。

所述步骤1中，所述位移传感器设置一个或多个，在同一时刻，以最大翘曲度作为控制依据。

所述步骤2中，测温机构为红外测温仪，采用一个测温探头，则测量钢板上表面中心温度，以此进行温度闭环控制。

所述步骤2中，测温机构为红外测温仪，采用多个测温探头，则以测量钢板上表面中心温度探头的温度进行闭环控制，两侧温度仅作为局部冷却调节的依据。

一种钢板板形预检和初始温度控制装置，包括板形预检机构、测温机构、温度调节机构、智能处理单元和PLC控制系统，所述板形预检机构、测温机构、温度调节机构依次安装于炉前辊道上，板形预检机构和测温机构安装于支架上并且位于温度调节机构前方，支架位于炉前辊道上方；所述温度调节机构包括补热感应器和冷却系统；所述板形预检机构和测温机构输出接智能处理单元，智能处理单元输出接PLC控制系统，PLC控制系统输出控制温度调节机构。

所述补热感应器为上下分体式补热感应器，下补热感应器安装于补热感应器支架上，上补热感应器安装于高度调节支架上。

所述冷却系统安装于补热感应器内，冷却系统为吹气冷却或水冷块接触式冷却。

本发明的钢板板形预检和初始温度控制方法和装置，可对钢板初始温度进行实时调节，保证钢板在进入感应加热炉前温度处于设定范围，简化了钢板感应加热工艺，有利于加热工艺的稳定和固化。另外，通过板形预检，当钢板翘曲量超过设定值、不满足入炉要求时，对后续工艺提前发出信号，为后续工艺处理模式的选择提供判断依据，从而有利于工序间的衔接和稳定。

本发明的有益效果是：

1）可对钢板初始温度进行调节，使进入感应加热炉的钢板初始温度基本一致，感应加热工艺相对稳定，有利于简化操作工艺。

2）具有加热和冷却调节功能，控制方法比较灵活，对钢板初始温度调节范围较广，可处理不同工况条件下的来料钢板，提高了设备兼容性。

3）板形预检功能为后续处理工艺的选择提供了判断依据，有利于生产工艺的衔接和设备稳定运行。

4）设备结构简单，操作方便，可根据实际情况灵活应用。

采用本发明的钢板板形预检和初始温度控制方法及装置，能实现移动钢板的在线板形预检和初始温度调节功能，具有快速剔除异常钢板，并统一钢板的初始温度，不仅有利于生产工艺的稳定和优化，而且可促进生产工序的衔接和产线节奏的快速匹配，有利于提高生产效率和产品质量，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明钢板板形预检和初始温度控制方法流程图；

图2为本发明钢板板形预检和初始温度控制装置结构示意图；

图3为板形预检机构和测温机构结构示意图；

图4为温度调节机构结构示意图；

图5为温度调节机构左视示意图；

图6为冷却系统结构示意图；

图7为温度调节机构立体示意图。

图中：1钢板，2炉前辊道， 3板形预检机构，4测温机构，5温度调节机构，6支架；51补热感应器，52冷却系统，53补热感应器支架，54高度调节支架，511上补热感应器，512下补热感应器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参见图2至图7，一种钢板板形预检和初始温度控制装置，包括板形预检机构3、测温机构4、温度调节机构5、智能处理单元（图中未示出）和PLC控制系统（图中未示出）；所述板形预检机构3、测温机构4、温度调节机构5依次安装于炉前辊道2上，板形预检机构3和测温机构4安装于支架6上并且位于温度调节机构5前方，支架6位于炉前辊道2上方。所述板形预检机构3包括位移传感器，位移传感器设置为一个或多个。所述测温机构4包括红外测温仪，红外测温仪设置为一个或多个。所述温度调节机构5包括补热感应器51和冷却系统52；所述补热感应器51为上下分体式补热感应器，下补热感应器512安装于补热感应器支架53上，上补热感应器511安装于高度调节支架54上。所述冷却系统52安装于补热感应器51内，主要安装于上补热感应器511下，冷却系统52为吹气冷却或水冷块接触式冷却。所述板形预检机构3和测温机构4输出接智能处理单元，智能处理单元输出接PLC控制系统，PLC控制系统输出控制温度调节机构5。

一种钢板板形预检和初始温度控制方法：参见图1和图2，

当钢板1进入炉前辊道2，经过位于温度调节机构5前方的板形预检机构3和测温机构4时，第一，板形预检机构3的位移传感器实时测量钢板上表面与位移传感器的距离，并将检测结果发送至智能处理单元，智能处理单元实时计算钢板翘曲度，并与设定值进行比较；若钢板翘曲度Δh小于设定值Δh₀，则可进行钢板初始温度检测和调节；若钢板翘曲度Δh大于设定值Δh₀，可向PLC控制系统发出控制信号，要求后方的温度调节机构5快速打开，以及后续的感应加热炉快速打开，让钢板快速通过辊道进入钢板堆料区或修整区；对于厚度不超过20mm的钢板，若钢板翘曲度超过设定值，后续的感应加热炉采用横磁线圈进行加热，则进入步骤2进行钢板初始温度检测和调节。所述位移传感器设置一个或多个，在同一时刻，以最大翘曲度作为控制依据。

第二，测温机构4测量钢板上表面初始温度，将测量结果发送至智能处理单元，智能处理单元计算钢板实际初始温度与设定温度的差值，当钢板初始温度T低于设定值T₀，则计算出加热至设定温度所需功率，发送给PLC控制系统，PLC控制系统对温度调节机构5的补热感应器51发出加热指令，将钢板加热至设定初始温度范围；当钢板初始温度T高于设定值T₀时，智能处理单元计算出冷却至设定值需要的冷却强度，发送至PLC控制系统，PLC控制系统对温度调节机构5的冷却系统52发出冷却指令，将钢板冷却至设定值，或不采用冷却处理，钢板直接进入后续感应加热炉加热，以利于节能。所述测温机构4为红外测温仪，可采用一个或多个测温探头，若采用一个测温探头，则测量钢板上表面中心温度，以此进行温度闭环控制；若采用多个测温探头，则以测量钢板上表面中心温度探头的温度进行闭环控制，两侧温度仅作为局部冷却调节的依据。

第三，钢板进入温度调节机构5后，根据PLC控制系统发来的指令进行补热或冷却处理，钢板离开温度调节机构5时温度以达到设定初始温度范围。当钢板初始温度低于设定值时，补热感应器51根据PLC控制系统加热指令启动补热，补热范围可从室温～400℃；钢板初始温度高于设定值时，根据PLC控制系统指令启动冷却系统52进行冷却，可使钢板降温0～200℃，也可根据实际要求不启用冷却。其中，冷却方式可以是吹气冷却，也可采用水冷块接触式冷却。当钢板翘曲量过大时，通过高度调节支架54将上补热感应器511快速提升，让钢板快速通过，之后再精确复位，上补热感应器511高度提升范围为0～1000mm。补热感应器51数量可采用一套，也可采用多套进行组合使用，每套感应器长度可根据实际情况在20～10000mm之间选择。

第四，当钢板满足初始温度范围时，进入后续感应加热炉进行加热，钢板进入炉内辊道由高速转为低速。

通过本发明的钢板板形预检和初始温度控制方法和装置，不仅可实现钢板板形预检，而且可对钢板初始温度进行调节，从而统一钢板入感应加热炉温度，简化了后续加热工艺，有利于稳定生产工艺和提高产品质量。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钢板板形预检和初始温度控制方法，其特征是：

当钢板（1）进入炉前辊道（2），经过位于温度调节机构（5）前方的板形预检机构（3）和测温机构（4）时，第一，板形预检机构（3）的位移传感器实时测量钢板上表面与位移传感器的距离，并将检测结果发送至智能处理单元，智能处理单元实时计算钢板翘曲度，并与设定值进行比较；若钢板翘曲度Δh小于翘曲度设定值Δh₀，则可进行钢板初始温度检测和调节；若钢板翘曲度Δh大于翘曲度设定值Δh₀，向PLC控制系统发出控制信号，要求后方的温度调节机构（5）快速打开，以及后续的感应加热炉快速打开，让钢板（1）快速通过辊道进入钢板堆料区；

第二，测温机构（4）测量钢板上表面初始温度，将测量结果发送至智能处理单元，智能处理单元计算钢板实际初始温度与设定温度的差值，当钢板初始温度T低于初始温度设定值T₀，则计算出加热至设定温度所需功率，发送给PLC控制系统，PLC控制系统对温度调节机构（5）的补热感应器（51）发出加热指令，将钢板加热至设定初始温度范围；当钢板初始温度T高于初始温度设定值T₀时，智能处理单元计算出冷却至设定值需要的冷却强度，发送至PLC控制系统，PLC控制系统对温度调节机构（5）的冷却系统（52）发出冷却指令，将钢板冷却至设定值，或不采用冷却处理，钢板直接进入后续感应加热炉加热；

第三，钢板进入温度调节机构（5）后，根据PLC控制系统发来的指令进行补热或冷却处理，钢板离开温度调节机构（5）时温度已达到设定初始温度范围；

第四，当钢板满足初始温度范围时，进入后续感应加热炉进行加热。

2.根据权利要求1所述的钢板板形预检和初始温度控制方法：其特征是：所述步骤第一中，若钢板翘曲度超过设定值，对于厚度不超过20mm的钢板，后续的感应炉采用横磁线圈进行加热，则进入步骤2进行钢板初始温度检测和调节。

3.根据权利要求1所述的钢板板形预检和初始温度控制方法：其特征是：所述步骤第一中，所述位移传感器设置一个或多个，在同一时刻，以最大翘曲度作为控制依据。

4.根据权利要求1所述的钢板板形预检和初始温度控制方法：其特征是：所述步骤第二中，测温机构（4）为红外测温仪，采用一个测温探头，则测量钢板上表面中心温度，以此进行温度闭环控制。

5.根据权利要求1所述的钢板板形预检和初始温度控制方法：其特征是：所述步骤第二中，测温机构（4）为红外测温仪，采用多个测温探头，以测量钢板上表面中心温度探头的温度进行闭环控制，两侧温度仅作为局部冷却调节的依据。

6.一种钢板板形预检和初始温度控制装置，其特征是：

包括板形预检机构（3）、测温机构（4）、温度调节机构（5）、智能处理单元和PLC控制系统，所述板形预检机构（3）、测温机构（4）、温度调节机构（5）依次安装于炉前辊道（2）上，板形预检机构（3）和测温机构（4）安装于支架（6）上并且位于温度调节机构（5）前方，支架（6）位于炉前辊道（2）上方；所述温度调节机构（5）包括补热感应器（51）和冷却系统（52）；

所述板形预检机构（3）和测温机构（4）输出接智能处理单元，智能处理单元输出接PLC控制系统，PLC控制系统输出控制温度调节机构（5）。

7.根据权利要求6所述的钢板板形预检和初始温度控制装置，其特征是：所述补热感应器（51）为上下分体式补热感应器，下补热感应器（512）安装于补热感应器支架（53）上，上补热感应器（511）安装于高度调节支架（54）上。

8.根据权利要求6或7所述的钢板板形预检和初始温度控制装置，其特征是：所述冷却系统（52）安装于补热感应器（51）内，冷却系统（52）为吹气冷却或水冷块接触式冷却。

9.根据权利要求6所述的钢板板形预检和初始温度控制装置，其特征是：所述板形预检机构（3）包括位移传感器，位移传感器设置为一个或多个。

10.根据权利要求6所述的钢板板形预检和初始温度控制装置，其特征是：所述测温机构（4）包括红外测温仪，红外测温仪设置为一个或多个。