CN105648203B - 钢板在线连续快速感应加热控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢板在线连续快速感应加热控制方法和装置。一种钢板在线连续快速感应加热控制方法，钢板通过辊道在生产线上运动，辊道分为炉前辊道（1）、炉内辊道（2）和炉后辊道（3）；钢板快速从炉前辊道进入，安装于感应加热炉（5）前的板形翘曲检测装置（41）和温度检测控制装置（42）分别对钢板翘曲度进行测量、对钢板初始温度进行检测和调节；炉内辊道减速至低速将钢板送入上下分体式感应加热炉，感应加热炉对在炉内辊道上移动中的钢板进行加热，并对钢板温度进行实时检测和调节，钢板出炉时其温度达到目标温度并满足温度均匀性要求；当钢板全部离开感应加热炉时，炉后辊道切换为高速转动将钢板传送至冷床，通过空冷回火直至室温。

Description

钢板在线连续快速感应加热控制方法和装置

技术领域

本发明涉及一种感应加热热处理方法和装置，尤其涉及一种钢板在线连续快速感应加热控制方法和装置，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。

在国内，厚板主要采用传统的TMCP技术进行生产，采用介质炉或电阻炉对钢板进行加热，再进行回火处理，升温速率慢，加热效率不高，难以完全满足当前对材料的性能要求。首先，对于厚板在线感应加热，要求在极短的时间内把钢板加热至目标温度，然后进行空冷，当钢板运动速率较快时，所需功率较大；其次，钢板端部在生产中会发生不规则的变形、翘曲等，当变形和翘曲量过大时入炉时会发生碰撞，在炉内运动时钢板与感应炉发生卡顿，不仅会撞坏感应炉，导致设备性能不稳定，而且钢板卡顿会影响整个生产线的节奏，不利于生产组织的调度，也不利于在线故障处理，这对感应炉的结构设计提出了较高要求；再次，加热过程中，对钢板横截面温度均匀性具有较高的要求，温度控制难度较大，而国内尚未有成熟的技术和设备可供利用和借鉴。通过文献和专利检索，仅有日本JFE有与此相关技术，日本专利JP2004074277A、JP2002226912A和JP2003082412A提出了在钢板TMCP生产中，采用感应加热的方法对钢板加热，然而感应加热设备为螺旋形线圈，当钢板翘曲度较大时该感应加热设备无法处理，并且无法在该生产线上通过，需通过其它设备将钢板转移，这不利于生产线节奏的匹配，严重影响了生产效率。中国专利CN200810196998中，采用感应加热的方法对钢板进行补热，其线圈结构也是螺旋形线圈，无法快速处理异常翘曲的钢板。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢板在线连续快速感应加热控制方法和装置，该控制方法和装置能实现钢板的快速感应加热处理和温度均匀性调节，以及能实现异常变形和翘曲钢板的在线灵活处理，在保证设备安全的前提下，实现钢板加热工艺的顺行和生产节奏的稳定。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种钢板在线连续快速感应加热控制方法，钢板通过辊道在生产线上运动，生产线的辊道分为三个部分：炉前辊道、炉内辊道和炉后辊道；首先，钢板进入炉前辊道部分，然后再进入感应加热炉部分的炉内辊道，感应加热系统开始加热，部分钢板离开感应加热炉时，该部分钢板已达到目标温度和温度均匀性，当钢板完全离开感应加热炉进入炉后辊道，则全部钢板已达到目标温度和温度均匀性；

钢板从炉前辊道进入，首先，安装于感应加热炉前的板形翘曲检测装置对钢板翘曲度进行测量，若钢板翘曲度Δh小于设定值Δh₀，在此前提下安装于感应加热炉前的温度检测控制装置对钢板初始温度进行检测和调节，当钢板初始温度T低于设定值T₀，则启动温度检测控制装置的加热设备将钢板加热至设定值，当钢板初始温度T高于设定值T₀时，采用温度检测控制装置的冷却设备将钢板冷却至设定值，或不予冷却处理直接让钢板进入感应加热炉；

其次，钢板进入上下分体式感应加热炉，感应加热炉对在炉内辊道上移动中的钢板进行加热，加热过程中，感应加热炉内的温度控制系统对钢板温度进行实时检测和调节，钢板出炉时，出炉部分的温度达到目标温度，并且满足温度均匀性要求；

再次，当钢板全部离开感应加热炉时，通过炉后辊道将钢板传送至冷床；

最后，钢板在冷床上通过空冷回火，直至室温。

进一步，所述钢板进入炉前辊道部分时炉前辊道高速转动使钢板快速进入，在炉内辊道部分时炉内辊道减速至低速转动，当钢板完全离开感应炉进入炉后辊道，则炉后辊道切换为高速转动，钢板快速从炉后辊道离开感应加热炉。

所述安装于感应炉前的板形翘曲检测装置对钢板翘曲度进行测量，若钢板翘曲度Δh超过了设定值Δh₀，则对感应加热炉的感应器控制系统发出信号，调节感应加热炉位置进行相应的处理工艺。

进一步，所述感应加热炉的感应器控制系统发出信号，将上下分体式感应加热器的上部感应线圈快速提升，让钢板快速通过感应线圈区域，当钢板完全离开感应线圈区域时上部感应线圈立刻精确复位。

所述感应加热炉采用横磁线圈，感应加热炉的感应器控制系统发出信号，自动调整感应器与钢板间距，保持间距恒定，自适应各类翘曲度钢板的感应加热。所述感应加热炉适用于板厚不超过20mm的钢板。

一种钢板在线连续快速感应加热控制装置，包括：辊道，钢板通过辊道在生产线上运动，所述感应加热控制装置还包括板形翘曲检测装置、温度检测控制装置、感应加热炉、感应炉支撑框架；所述辊道分为三个部分：炉前辊道、炉内辊道和炉后辊道，板形翘曲检测装置和温度控制装置安装于炉前辊道上，炉内辊道上安装感应加热炉和感应器支撑框架，炉后辊道位于感应加热炉后方，感应加热炉为上下分体式感应加热炉，感应加热炉整体安装于感应炉支撑框架上。

进一步，所述感应加热炉为螺旋式线圈，其磁场类型为纵向磁场，其分体部位采用快速连接头进行连接。

所述感应加热炉为横向平绕线圈，通过线圈抽头选择，实现横向磁场、纵向磁场、横向磁场和纵向磁场的复合磁场。

所述感应加热炉为横磁线圈，线圈位于待加热钢板上方。

进一步，所述辊道的速度控制模式为：在炉前辊道时辊道高速转动，在炉内辊道时辊道低速转动，在钢板完全出炉后，炉后辊道高速转动，实现钢板在高速和低速的精确传送。

本发明钢板在线连续快速感应加热控制方法和装置具有钢板初始温度控制和板形预检、快速感应加热和温度调节、辊道速度连锁控制和调节、异常变形和翘曲钢板的快速处理等功能，既可实现包括中厚板等钢板的快速感应加热处理和温度均匀性调节，又能实现异常变形和翘曲钢板的在线灵活处理，在保证设备安全的前提下，实现钢板加热工艺的顺行和生产节奏的稳定，有利于提高产品质量和生产效率。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：

1）实现移动钢板的快速加热和在线淬火和回火，具有较高的加热效率和温度均匀性，钢板中碳化物细化弥撒，可提高钢板性能。

2）能实现异常变形和翘曲钢板快速通过，也可实现20mm以下厚度的任意翘曲钢板的在线加热功能，有利于生产节奏的稳定。

3）辊道可实现高速和低速切换，辊道速度控制精确，有利于移动钢板的稳定加热。

4）钢板初始温度可控，有利于简化和稳定感应加热工艺。

应用本发明的钢板快速感应加热控制方法和装置技术，能实现钢板的快速连续加热处理，得到高性能的钢板。分体式结构的感应加热炉可灵活处理钢板加热和异常翘曲钢板的快速通过，有利于提高生产效率，节约生产成本，提高产品的市场竞争力，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明的钢板在线连续快速感应加热控制方法流程图；

图2为本发明的钢板在线连续快速感应加热控制装置结构示意图。

图中：1炉前辊道，2炉内辊道，3炉后辊道，41板形翘曲检测装置，42温度检测控制装置，5感应加热炉，6感应炉支撑框架。

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1和图2，一种钢板在线连续快速感应加热控制方法，钢板通过辊道在生产线上运动，生产线的辊道分为三个部分：炉前辊道1、炉内辊道2和炉后辊道3；首先，钢板进入炉前辊道1部分，然后再进入感应加热炉2部分的炉内辊道2，感应加热系统开始加热，部分钢板离开感应加热炉5时，该部分钢板已达到目标温度和温度均匀性，当钢板完全离开感应加热炉5进入炉后辊道3，则全部钢板已达到目标温度和温度均匀性。

所述钢板进入炉前辊道1部分时炉前辊道高速转动使钢板快速进入，在炉内辊道2部分时炉内辊道减速至低速转动，当钢板完全离开感应炉5进入炉后辊道3，则炉后辊道3切换为高速转动，钢板快速从炉后辊道3离开感应加热炉5。

所述炉前辊道1安装有板形翘曲检测装置41和温度检测控制装置42，具有钢板板形预检、钢板初始温度检测和调节功能功能。钢板从炉前辊道1进入，首先，安装于感应加热炉5前的板形翘曲检测装置41对钢板翘曲度进行测量，若钢板翘曲度Δh小于设定值Δh₀，在此前提下安装于感应加热炉5前的温度检测控制装置42对钢板初始温度进行检测和调节，当钢板初始温度T低于设定值T₀，则启动温度检测控制装置42的加热设备将钢板加热至设定值，当钢板初始温度T高于设定值T₀时，采用温度检测控制装置的冷却设备将钢板冷却至设定值，或不予冷却处理直接让钢板进入感应加热炉；不予冷却处理主要出于节能考虑。所述板形翘曲检测装置41主要采用位移传感器进行检测。所述温度检测控制装置42包括测温系统、加热设备和冷却设备。

其次，辊道从高速模式切换为低速模式，钢板进入上下分体式感应加热炉5，感应加热炉5对在炉内辊道上移动中的钢板进行加热，加热过程中，感应加热炉5内的温度控制系统对钢板温度进行实时检测和调节，钢板出炉时，出炉部分的温度达到目标温度，并且满足温度均匀性要求；

再次，当钢板全部离开感应加热炉5时，辊道从低速模式切换为高速模式，通过炉后辊道3将钢板传送至冷床；

最后，钢板在冷床上通过空冷回火，直至室温。

所述安装于感应炉5前的板形翘曲检测装置41对钢板翘曲度进行测量，若钢板翘曲度Δh超过了设定值Δh₀，则对感应加热炉的感应器控制系统发出信号，调节感应加热炉位置进行相应的处理工艺，包括了二种处理方式：

第一种，所述感应加热炉5的感应器控制系统发出信号，将上下分体式感应加热器的上部感应线圈快速提升，让钢板快速通过感应线圈区域，当钢板完全离开感应线圈区域时上部感应线圈立刻精确复位。

第二种，所述感应加热炉5采用横磁线圈，线圈位于待加热钢板上方，无下部线圈，感应加热炉的感应器控制系统发出信号，自动调整感应器与钢板间距，保持间距恒定，自适应各类翘曲度钢板的感应加热。所述感应加热炉适用于板厚不超过20mm的钢板。

一种钢板在线连续快速感应加热控制装置，包括：辊道，钢板通过辊道在生产线上运动，所述感应加热控制装置还包括板形翘曲检测装置41、温度检测控制装置42、感应加热炉5、感应炉支撑框架6。

所述辊道分为三个部分：炉前辊道1、炉内辊道2和炉后辊道3，板形翘曲检测装置41和温度检测控制装置42安装于炉前辊道1上，炉内辊道2上安装感应加热炉5和感应器支撑框架6，炉后辊道3位于感应加热炉5后方，感应加热炉5为上下分体式感应加热炉，感应加热炉5整体安装于感应炉支撑框架6上。支撑框架6下半部分支撑下感应器，支撑框架6上半部分与上感应器连接，可实现上感应器的快速提升和精确复位功能，框架提升幅度为0～1000mm。

所述感应加热炉5为三种结构，第一种为螺旋式线圈，其磁场类型为纵向磁场，其分体部位采用快速连接头进行连接。第二种感应加热炉5为横向平绕线圈，通过线圈抽头选择，实现横向磁场、纵向磁场、横向磁场和纵向磁场的复合磁场。第三种感应加热炉5为横磁线圈，线圈位于待加热钢板上方，该线圈主要用于薄板加热，厚度不超过20mm。

当钢板进入感应炉时，若板形处于正常范围时，启动感应加热炉的感应器进行加热；当钢板异常变形和翘曲超过允许的最大值时，则通过机械传动机构将上部感应器快速提升而不启动加热，便于钢板通过而不会与感应器发生碰撞或卡顿；当钢板厚度不超过20mm时，可采用横磁线圈的感应加热炉5，上感应器与钢板间距可自动实时调节，保证钢板上表面与上感应器间距保持不变，同时进行钢板加热，可适应不同板形钢板的加热。钢板在感应炉内加热时，由于钢板运动导致空气流动，会影响钢板表面温度分布，为了减少空气对流对钢板加热的影响，安装在炉内的对流调节器进行实时监测和调节。在加热中，钢板两侧与中部温差超过设定值时，启动温度调节装置进行实时调节。钢板在炉内移动加热时，通过辊道速度控制器进行控制，实现钢板平稳传送和速度精确控制。

所述辊道的速度控制模式为：在炉前辊道1时辊道高速转动，在炉内辊道2时辊道低速转动，在钢板完全出炉后，炉后辊道3高速转动，实现钢板在高速和低速的精确传送。

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 (11)

1.一种钢板在线连续快速感应加热控制方法，其特征是：

钢板通过辊道在生产线上运动，生产线的辊道分为三个部分：炉前辊道（1）、炉内辊道（2）和炉后辊道（3）；首先，钢板进入炉前辊道（1）部分，然后再进入感应加热炉（5）部分的炉内辊道（2），感应加热系统开始加热，部分钢板离开感应加热炉时，该部分钢板已达到目标温度和温度均匀性，当钢板完全离开感应加热炉（5）进入炉后辊道（3），则全部钢板已达到目标温度和温度均匀性；

钢板从炉前辊道（1）进入，首先，安装于感应加热炉（5）前的板形翘曲检测装置（41）对钢板翘曲度进行测量，若钢板翘曲度Δh小于设定值Δh₀，在此前提下安装于感应加热炉（5）前的温度检测控制装置（42）对钢板初始温度进行检测和调节，当钢板初始温度T低于设定值T₀，则启动温度检测控制装置（42）的加热设备将钢板加热至设定值，当钢板初始温度T高于设定值T₀时，采用温度检测控制装置（42）的冷却设备将钢板冷却至设定值，或不予冷却处理直接让钢板进入感应加热炉（5）；

其次，钢板进入上下分体式感应加热炉（5），感应加热炉（5）对在炉内辊道（2）上移动中的钢板进行加热，加热过程中，感应加热炉（5）内的温度控制系统对钢板温度进行实时检测和调节，钢板出炉时，出炉部分的温度达到目标温度，并且满足温度均匀性要求；

再次，当钢板全部离开感应加热炉（5）时，通过炉后辊道（3）将钢板传送至冷床；

最后，钢板在冷床上通过空冷回火，直至室温。

2.根据权利要求1所述的钢板在线连续快速感应加热控制方法，其特征是：所述钢板进入炉前辊道部分时炉前辊道（1）高速转动使钢板快速进入，在炉内辊道部分时炉内辊道（2）减速至低速转动，当钢板完全离开感应加热炉（5）进入炉后辊道，则炉后辊道（3）切换为高速转动，钢板快速从炉后辊道离开感应加热炉（5）。

3.根据权利要求1或2所述的钢板在线连续快速感应加热控制方法，其特征是：所述安装于感应加热炉（5）前的板形翘曲检测装置（41）对钢板翘曲度进行测量，若钢板翘曲度Δh超过了设定值Δh₀，则对感应加热炉（5）的感应器控制系统发出信号，调节感应加热炉（5）位置进行相应的处理工艺。

4.根据权利要求3所述的钢板在线连续快速感应加热控制方法，其特征是：所述感应加热炉（5）的感应器控制系统发出信号，将上下分体式感应加热炉的上部感应线圈快速提升，让钢板快速通过感应线圈区域，当钢板完全离开感应线圈区域时上部感应线圈立刻精确复位。

5.根据权利要求3所述的钢板在线连续快速感应加热控制方法，其特征是：所述感应加热炉（5）采用横磁线圈，感应加热炉（5）的感应器控制系统发出信号，自动调整感应器与钢板间距，保持间距恒定，自适应各类翘曲度钢板的感应加热。

6.根据权利要求5所述的钢板在线连续快速感应加热控制方法，其特征是：所述感应加热炉（5）适用于板厚不超过20mm的钢板。

7.一种钢板在线连续快速感应加热控制装置，包括：辊道，钢板通过辊道在生产线上运动，

其特征是：所述感应加热控制装置还包括板形翘曲检测装置（41）、温度检测控制装置（42）、感应加热炉（5）、感应炉支撑框架（6）；

所述辊道分为三个部分：炉前辊道（1）、炉内辊道（2）和炉后辊道（3），板形翘曲检测装置（41）和温度检测控制装置（42）安装于炉前辊道（1）上，炉内辊道（2）上安装感应加热炉（5）和感应器支撑框架（6），炉后辊道（3）位于感应加热炉（5）后方，感应加热炉（5）为上下分体式感应加热炉，感应加热炉（5）整体安装于感应炉支撑框架（6）上。

8.根据权利要求7所述的钢板在线连续快速感应加热控制装置，其特征是：所述感应加热炉（5）为螺旋式线圈，其磁场类型为纵向磁场，其分体部位采用快速连接头进行连接。

9.根据权利要求7所述的钢板在线连续快速感应加热控制装置，其特征是：所述感应加热炉（5）为横向平绕线圈，通过线圈抽头选择，实现横向磁场、纵向磁场、横向磁场和纵向磁场的复合磁场。

10.根据权利要求7所述的钢板在线连续快速感应加热控制装置，其特征是：所述感应加热炉5为横磁线圈，线圈位于待加热钢板上方。

11.根据权利要求7至10中任一所述的钢板在线连续快速感应加热控制装置，其特征是：所述辊道的速度控制模式为：在炉前辊道（1）时辊道高速转动，在炉内辊道（2）时辊道低速转动，在钢板完全出炉后，炉后辊道（3）高速转动，实现钢板在高速和低速的精确传送。