CN106475417A - 一种用于对轧辊进行加热的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于对轧辊进行加热的装置和方法，装置包括：感应加热器，感应加热器安装于轧辊的轴承座上，并与轧辊保持相对位置一致，用于对轧辊进行加热；红外测温仪，红外测温与安装于感应加热器上，用于检测轧辊的即时温度；控制单元，控制单元分别与红外测温仪以及感应加热器相连接，用于接收即时温度，并根据即时温度控制感应加热器的功率；感应加热器具备：感应线圈，感应线圈上各点与轧辊的距离根据轧辊所需温度分布而定；聚磁体，聚磁体形状与感应线圈相同，聚磁体具备槽体，用于容纳感应线圈，用于聚磁体安装于感应线圈的一侧，用于减少感应加热器外侧漏磁。能够实现辊面温度分布。

Description

一种用于对轧辊进行加热的装置及方法

技术领域

本发明属于温轧工艺，尤其涉及一种用于对轧辊进行加热的装置及方法。

背景技术

目前，某些金属板材，例如镁合金和锌合金，在冷轧过程中存在变形抗力大和塑性差的问题。目前针对这种特性的金属板材，在轧制时均采用温轧的工艺方法。为了避免因金属板材与轧辊之间的温差导致板材出现表面和边部裂纹，提高板材的成材率，现有的工艺多采用轧辊预热的方法，随着轧制的进行，轧辊温度降低，需要对轧辊进行重新加热，不利于连续的轧制生产。

专利US20110100083采用多个加热炉，对轧辊和镁合金板带进行加热，保证轧制过程满足温轧工艺温度，该技术涉及多个加热炉，占用了较多轧制生产线空间，可能对生产工艺产生一定的干涉。专利CN200620022896.4提出了采用加热保温装置，将轧辊和镁合金板带都置于加热保温箱内，保证轧制工艺的顺行，这将轧辊和板带均置于炉内的方法，不利于轧制操作和现场观察。

专利CN200510086721.X公开了一种轧辊辊心加热装置，通过在轧辊内部布置一根金属加热棒对轧辊进行加热，由于轧辊内控尺寸有限，加热效率不高；专利CN20092022700、CN201120185590、CN201120305751、CN201310208484、CN201320014432、CN201320042033、CN201420495248等虽然都采用了高效的感应加热方法，但是均采用将感应线圈布置在轧辊内部，由于空心轧辊的刚度低于实心轧辊，可靠性相对较差；

专利CN201110066204.1和专利CN201110349952.0均采用在距轧辊表面适当位置布置内水冷式弧形感应线圈，该弧形线圈的弧度与轧辊的圆周同轴；专利201310123172.3采用“口”形线圈，上、下两根金属管分别对应上下两根轧辊；这三个专利虽然利用感应加热技术解决了加热效率的问题，但是由于感应线圈产生的磁场存在端部效应，在感应线圈的两端磁感线发散，加热效果不如中部，再加上轧辊两端的散热条件比中部好，往往会在轧辊表面形成两端低、中间高的温度分布。导致轧制板材出现波浪和边部裂纹。

以上专利中，无论是采用电阻炉对轧辊进行整体加热，还是采用金属棒在轧辊芯部加热，加热效率均较低，加热时间长，不利于连续轧制生产；另外，由于感应线圈的端部效应，采用传统的感应加热方式无法在轴向上保证辊面温度的均匀性，不利于板材的顺利轧制。某些特殊的金属板材在轧制时需要对板材也进行加热，板材的边部散热量大，在轧制时就需要轧辊的边部温度比中间稍高，以上的专利提出的加热方法均无法保证轧辊表面的温度分布。因此有必要根据轧制材料所需的温度分布定制感应加热器，使轧辊表面的温度分布满足轧制的工艺需求。

针对现有技术中所存在的问题，提供一种能够根据各种板材所需的轧制温度分布需要，实现辊面温度分布的装置和方法具有重要意义。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种用于对轧辊进行加热的装置，安装于所述轧辊的轴承座上，包括：

感应加热器，所述感应加热器安装于所述所述轧辊的轴承座上，并与所述轧辊保持相对位置一致，用于对所述轧辊进行加热；

红外测温仪，所述红外测温与安装于所述感应加热器上，用于检测所述轧辊的即时温度；

控制单元，所述控制单元分别与所述红外测温仪以及所述感应加热器相连接，用于接收所述即时温度，并根据所述即时温度控制所述感应加热器的功率；

所述感应加热器具备：

感应线圈，所述感应线圈上各点与所述轧辊的距离根据所述轧辊所需温度分布而定；

聚磁体，所述聚磁体形状与所述感应线圈相同，所述聚磁体具备槽体，用于容纳所述感应线圈，用于所述聚磁体安装于所述感应线圈的一侧，用于减少所述感应加热器外侧漏磁。

优选的，还包括感应加热器固定架，用于将所述感应加热器固定在所述轴承座上。

优选的，所述感应线圈为弧形，具备一个所述凸起部。

优选的，所述感应线圈为双弧形，具备两个所述凸起部。

优选的，所述感应线圈具备竖直方向上配置的第一线圈和第二线圈，且所述聚磁体具备两个槽体，分别用于收纳所述第一线圈和所述第二线圈。

本发明还提供一种用于对轧辊进行加热的方法，包括以下步骤：

步骤一，轧制开始前，根据轧制材料，确定所述轧辊上所需的温度分布；

步骤二，根据所需温度分布，选择对应的所述感应线圈；

步骤三，将轧辊目标温度范围储存在所述控制单元；

步骤四，轧制过程中，所述红外测温仪将所测得的即时温度传送给所述控制单元，所述控制单元将所述即时温度与所述目标温度范围进行比较，根据比较结果控制所述感应加热器的功率。

具体的，所述步骤三中所述控制单元的控制方法为，若所述控制单元判断所述即时温度高于所述目标温度范围，所述控制单元控制所述感应加热器降低功率；若所述控制单元判断所述即时温度低于所述目标温度范围，所述控制单元控制所述感应加热器提高功率。

本发明的用于对轧辊进行加热的装置及方法，采用感应加热，轧辊加热效率高，无明火和打火现象，有利于金属板带高效安全轧制。能够根据轧制工艺的需求，选择感应线圈的形状，从而能够在辊面形成所需的温度分布，无需任何其它调节手段，温度控制简单可靠，有利于对轧制温度较敏感的金属板带的长时间稳定轧制，感应加热器结构紧凑，占用空间和辊面面积小，与轧机设备无干涉，可提高金属板带的成材率，也增加了轧机操作的灵活性。

附图说明

图1为本发明的用于对轧辊进行加热的装置安装结构图；

图2为本发明的用于对轧辊进行加热的装置的实施方式一的结构图；

图3为图2的部分结构示意图；

图4为本发明的实施方式一所实现的温度分布图；

图5为本发明的变形实施方式二感应线圈的结构图；

图6为本发明的变形实施方式三的感应线圈的结构图；

图7为本发明的用于对轧辊进行加热的装置的聚磁体的结构图。

具体实施方式

下面，结合附图，对本发明的结构以及工作原理等作进一步的说明。

如图1所示，作为本发明的用于对轧辊进行加热的装置适用对象的轧机包括安装在轧机机架1上的两个支承辊2和两个轧辊3，上下对称分布。支承辊2安装于支承辊轴承座7上，轧辊3安装在轴承座6上。本发明的用于对轧辊进行加热的装置用于对轧辊3进行加热，因此也安装于轴承座6上。轧制力控制系统5用于控制轧制力的大小以及支承辊2和轧辊3的位置。由于轧机中包括上下两个轧辊，因此需要两组本发明的用于对轧辊进行加热的装置进行分别加热。

实施方式一

以下结合图2和图3，对本发明的一个实施方式进行说明。

如图2所示，感应加热器4通过感应加热器固定架8安装在轴承座6上，从而保证感应加热器4与被加热的轧辊3保持相对位置固定。感应加热器4的功率通过控制单元(未图示)所控制。

感应加热器4上安装有红外测温仪11，红外测温仪11与控制单元(未图示)相连接，用于检测轧辊3表面温度即时温度，并将该即时温度发送给控制单元(未图示)，控制单元根据该即时温度对感应加热器4进行功率控制。

感应加热器具体包括感应线圈9和聚磁体10。感应线圈9的形状，根据被轧制的钢材材料所需要的温度分布而选择。其工作原理为，在感应加热过程中，磁场的衰减程度与感应加热器的感应线圈到被加热工件的距离相关。感应线圈距离工件的距离越远，磁场的衰减越大，加热效率越低，单位时间内工件的温度上升的越少。因此，可根据不同板材在轧制过程中所需的温度分布对感应线圈的形状进行选择。在需要轧辊温度高的部位，对应的感应线圈与该部位保持相对较近的距离；在需要轧辊温度低的部位，对应的感应线圈与该部位保持相对较远的距离。在本实施方式中，需要我们采用中间低两边高的如图4所示的温度分布曲线，因此我们选择如图3所示感应线圈9，该感应线圈9为弧形，具备一个凸出部，该凸出部朝远离轧辊3的方向凸起。

聚磁体10的形状与感应线圈9相同，聚磁体10上具备用于容纳感应线圈9的槽体，聚磁体10用于防止漏磁，本实施方式中，聚磁体10的安装位置位于感应线圈9的远离轧辊3的一侧。从而，在轧制时，在轧辊3的表面形成有如图4所示的温度曲线分布。

实施方式二

本实施方式为实施方式一的变形例。除图1所使用的单弧形线圈外，还可以采用如图5(a)所示的双弧形感应线圈101或如图5(b)所示的双w形感应线圈102。其中，双弧形感应线圈101具备两个凸起部，若在使用时，将凸起部朝远离轧辊3方向配置，使用时能在轧辊3的辊面形成“W”型的温度分布，同样的，利用如图5(b)所示的双W型感应线圈，能形成“双W”型温度分布。

实施方式三

本实施方式为实施方式二的变形例。如图5(a)～图5(b)所示，线圈10，线圈101，线圈102为单条线圈在竖直方向弯折成U型后使用，也可以如图6(a)～图6(c)所示，感应线圈103～感应线圈105为单条线圈形状，仅在水平方向上产生弧度，感应线圈103为单条的单弧形，感应线圈104为单条的双弧形，感应线圈105为单条的双W型。

另外，如图6(d)～图6(f)所示，感应线圈106～108配置为在竖直方向上分布的双条线圈，感应线圈106为双条的单弧形，感应线圈104为双条的双弧形，感应线圈105为双条的双W型。

另外，聚磁体10的的槽体用于容纳该感应线圈，因此，该感应线圈为未弯折的单条型时，所使用的聚磁体为图7(a)所示，仅具备一个槽体，当该应线圈为U型或多条型时，所使用的聚磁体为图7(b)所示，具备平行分布的两个槽体。

实施方式四

本发明还提供一种用于对轧辊进行加热的方法，包括以下步骤：

步骤一，轧制开始前，根据轧制材料，确定轧辊上所需的温度分布；

步骤二，根据所需温度分布，选择对应的感应线圈；具体的，根据实施方式1中所记载的原理，通过步骤1中轧辊辊面的温度分布，从而确定感应线圈10上的各点与轧辊3的位置，从而确定感应线圈的形状。若需要如图4所示的u型分布，则选择如图单弧形感应线圈9，并将该感应线圈9的凸起部朝远离轧辊3的方向配置。若相反的，需要n型的温度分布，则将上述感应线圈9反转，使凸起部朝靠近轧辊3的方向配置，此时，聚磁体10位于靠近轧辊3一次，从而形成了向外加热，而形成n型维度分布。另外，还能能够选择如图5～图6中变形例中任何感应线圈101～108的形状，或根据所需要的温度分布制作不同的感应线圈。

步骤三，将轧辊目标温度范围储存在控制单元；

步骤四，轧制过程中，红外测温仪11将所测得的即时温度传送给控制单元，控制单元将即时温度与目标温度范围进行比较，根据比较结果控制感应加热器的功率。

具体的，步骤四中控制单元的控制方法为，若控制单元判断即时温度高于目标温度范围，控制单元控制感应加热器降低功率；若控制单元判断即时温度低于目标温度范围，控制单元控制感应加热器提高功率。

具体的，控制单元计算该即时温度与目标温度的差值，当盖即时温度低于目标温度时，需要对轧辊3进行加热，若该差值较大，控制单元控制感应加热器4全功率加热，当红外测温仪11检测到轧辊3的温度接近于目标温度时，控制单元控制感应加热器4减小加热功率，直到温度达到目标值范围。反之当温度过高时，则降低感应加热器4的加热功率。

通过辊面测温点的温度进行闭环控制，使辊面测温点的温度值始终维持在目标温度范围，从而保证板材的轧制生产过程能连续可靠的进行。生产结束后，关闭感应加热系统4。

本发明的用于对轧辊进行加热的装置及方法，采用感应加热，轧辊加热效率高，无明火和打火现象，有利于金属板带高效安全轧制。能够根据轧制工艺的需求，选择感应线圈的形状，从而能够在辊面形成索性的温度分布，无需任何其它调节手段，温度控制简单可靠，有利于对轧制温度较敏感的金属板带的长时间稳定轧制，感应加热器结构紧凑，占用空间和辊面面积小，与轧机设备无干涉，可提高金属板带的成材率，也增加了轧机操作的灵活性。

以上，仅为本发明的示意性描述，本领域技术人员应该知道，在不偏离本发明的工作原理的基础上，可以对本发明作出多种改进(例如感应线圈的形状，安装方式等)，这均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于对轧辊进行加热的装置，安装于所述轧辊的轴承座上，其特征在于，包括：

感应加热器，所述感应加热器安装于所述所述轧辊的轴承座上，并与所述轧辊保持相对位置一致，用于对所述轧辊进行加热；

红外测温仪，所述红外测温与安装于所述感应加热器上，用于检测所述轧辊的即时温度；

控制单元，所述控制单元分别与所述红外测温仪以及所述感应加热器相连接，用于接收所述即时温度，并根据所述即时温度控制所述感应加热器的功率；

所述感应加热器具备：

感应线圈，所述感应线圈上各点与所述轧辊的距离根据所述轧辊所需温度分布而定；

聚磁体，所述聚磁体形状与所述感应线圈相同，所述聚磁体具备槽体，用于容纳所述感应线圈，用于所述聚磁体安装于所述感应线圈的一侧，用于减少所述感应加热器外侧漏磁。

2.如权利要求1所述的用于对轧辊进行加热的装置，其特征在于，还包括感应加热器固定架，用于将所述感应加热器固定在所述轴承座上。

3.如权利要求1所述的用于对轧辊进行加热的装置，其特征在于，所述感应线圈为弧形，具备一个所述凸起部。

4.如权利要求1所述的用于对轧辊进行加热的装置，其特征在于，所述感应线圈为多弧形，具备多个所述凸起部。

5.如权利要求1所述的用于对轧辊进行加热的装置，其特征在于，所述感应线圈具备竖直方向上配置的第一线圈和第二线圈，且所述聚磁体具备两个槽体，分别用于收纳所述第一线圈和所述第二线圈。

6.一种用于对轧辊进行加热的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，轧制开始前，根据轧制材料，确定所述轧辊上所需的温度分布；

步骤二，根据所需温度分布，选择对应的所述感应线圈；

步骤三，将轧辊目标温度范围储存在所述控制单元；

步骤四，轧制过程中，所述红外测温仪将所测得的即时温度传送给所述控制单元，所述控制单元将所述即时温度与所述目标温度范围进行比较，根据比较结果控制所述感应加热器的功率。

7.如权利要求6所述的用于对轧辊进行加热的方法，其特征在于，所述步骤四中所述控制单元的控制方法为，若所述控制单元判断所述即时温度高于所述目标温度范围，所述控制单元控制所述感应加热器降低功率；若所述控制单元判断所述即时温度低于所述目标温度范围，所述控制单元控制所述感应加热器提高功率。