CN113201642A - 一种冷轧辊辊面热处理方法及热处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种冷轧辊辊面热处理方法及热处理系统，采用双频感应连续淬火对冷轧辊辊面进行热处理，方法包括如下步骤：S1：设定工频线圈和中频线圈的起始加热功率；S2：冷轧辊沿其轴向依次穿过所述工频线圈、所述中频线圈以及一喷水圈；S3：分别设置于所述工频线圈上的至少两个温度传感器和分别设置于所述中频线圈上的两个温度传感器实时监测温度信号；S4：根据所述温度信号对所述工频线圈和所述中频线圈的加热功率进行调整。本发明提供了一种冷轧辊辊面热处理方法及热处理系统，可以解决现有技术中热处理工艺无法准确设定工频线圈和中频线圈的起始功率、且线圈功率调节滞后的问题。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，特别涉及一种冷轧辊辊面热处理方法及热处理系统。
背景技术
轧钢厂生产汽车板及家电板的最后一道轧制工艺一般为冷轧工序。因轧制时为常温状态下进行生产，轧制板材的冷轧辊辊面需具备较高的硬度，同时为保证板材表面质量，冷轧辊辊面需具备很好的硬度均匀性。因此，为保证冷轧工艺顺利进行，对冷轧辊提出了较高的哟求，冷轧辊的辊面需同时具备较高的硬度和很好的硬度均匀性。
目前冷轧辊的材质一般为高合金锻钢工具钢，生产冷轧辊的工艺一般包括：冶炼、锻打、球化退火、轧辊坯料机械加工、轧辊整体调质处理、轧辊辊面表面热处理、冷处理、回火、成品加工和包装出厂。其中轧辊辊面表面热处理工序是决定轧辊辊面高硬度和硬度均匀性的关键工序，而在表面热处理工序中，轧辊辊面加热温度的均匀性又起到了决定性作用。
目前冷轧辊辊面的热处理一般采用双频感应淬火的方式，用工频线圈和中频线圈对轧辊辊面进行边加热边冷却的淬火方式，但现有技术中在设定工频线圈和中频线圈的加热功率时，一般仅依靠经验设定，缺乏科学有效的设定方法，特别是在工序的初始阶段，对工频线圈和中频线圈的起始功率设定多依据经验逐渐升高，然后根据轧辊辊面反馈的温度进行调节，但这种调节多存在滞后性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种冷轧辊辊面热处理方法及热处理系统，以解决现有技术中热处理工艺无法准确设定工频线圈和中频线圈的起始功率、且线圈功率调节滞后的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种冷轧辊辊面热处理方法，采用双频感应连续淬火对冷轧辊辊面进行热处理，包括如下步骤：
S1：设定工频线圈和中频线圈的起始加热功率；
S2：冷轧辊沿其轴向依次穿过所述工频线圈、所述中频线圈以及一喷水圈；
S3：分别设置于所述工频线圈上的至少两个温度传感器和分别设置于所述中频线圈上的两个温度传感器实时监测温度信号；
S4：根据所述温度信号对所述工频线圈和所述中频线圈的加热功率进行调整。
进一步的，所述S1中，根据如下公式设定所述工频线圈和中频线圈的起始加热功率：
其中，P0为加载于所述工频线圈或所述中频线圈上的起始加热功率；Ф为所述冷轧辊的外径；Фi为所述工频线圈或所述中频线圈的直径；Tph为所述冷轧辊的预热温度，T0set为所述冷轧辊刚到达所述工频线圈或所述中频线圈时的设定温度，a0、b0、c0、d0、e0为设定的系数，K0为设定的温度常数。
进一步的，所述S4具体包括：
根据所述温度信号获取所述工频线圈和所述中频线圈的实时加热功率；
获取所述冷轧辊下落至对应位置的温度传感器时，所述工频线圈和所述中频线圈在该位置的设定加热功率；
根据所述设定加热功率对所述实时加热功率进行调整。
进一步的，所述设定加热功率根据如下公式得到；
其中，Pi为所述冷轧辊下落至对应传感器所在的位置时，所述工频线圈或所述中频线圈上的设定加热功率；Ф为所述冷轧辊的外径；Фi为所述工频线圈或所述中频线圈的直径；Tph为所述冷轧辊的预热温度，Tiset为所述冷轧辊下落至对应传感器所在的位置i处时，对应的轧辊辊面的设定温度，ai、bi、ci、di、ei为设定的系数，Ki为设定的温度常数。
进一步的，所述工频线圈上设置有两个温度传感器，分别设置于所述工频线圈的1/2位置的A点处和所述工频线圈靠近所述中频线圈下沿的B点处，所述中频线圈上设置有两个温度传感器，分别设置于所述中频线圈的1/2位置的C点处和所述中频线圈的3/4位置的D点处，且所述D点位于所述C点远离所述工频线圈的一侧。
本发明还提供了一种冷轧辊辊面热处理系统，包括工频线圈、中频线圈、喷水圈和至少四个温度传感器，
所述中频线圈设置于所述工频线圈和所述喷水圈之间；
所述工频线圈上至少设置有两个温度传感器，所述中频线圈上至少设置有两个温度传感器；
所述工频线圈和所述中频线圈用于对冷轧辊辊面进行加热；
所述喷水圈用于对加热后的所述冷轧辊辊面进行冷却淬火。
进一步的，所述工频线圈上设置有两个温度传感器，分别设置于所述工频线圈的1/2位置的A点处和所述工频线圈靠近所述中频线圈下沿的B点处，所述中频线圈上设置有两个温度传感器，分别设置于所述中频线圈的1/2位置的C点处和所述中频线圈的3/4位置的D点处，且所述D点位于所述C点远离所述工频线圈的一侧。
进一步的，所述工频线圈和/或中频线圈的高度为200-300mm。
综上所述，与现有技术相比，本发明提供的一种冷轧辊辊面热处理方法及热处理系统具有以下优点：通过在工频线圈和中频线圈上设置多个温度传感器，可以更加全面的监控线圈对轧辊的加热情况，当出现温度异常点时，可以及时调整线圈加热功率，保证轧辊辊面的加热均匀性，特别是可有效提高轧辊辊面两端的加热温度均匀性，进而提高整个辊面的硬度均匀性。
而且，进一步通过公式精准的调节线圈的起始加热功率，该起始加热功率根据轧辊的各项参数指标计算得到，可以保证轧辊在热处理的初始阶段的加热温度在正常范围内，防止轧辊出现短时的温度过高或过低，影响最终成品的硬度均匀性。
附图说明
图1为一种冷轧辊辊面热处理系统的结构示意图；
图2为本发明一实施方式中冷轧辊辊面热处理系统的的示意图。
其中，附图标记如下：
1-工频线圈；2-中频线圈，3-喷水圈，4-冷轧辊；10-工频线圈；20-中频线圈；30-喷水圈；40-冷轧辊。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种冷轧辊辊面热处理方法和处理系统作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。
需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
如图1所示，是一种冷轧辊的辊面热处理工作示意图，轧辊4以一定速度自上而下，分别经过工频线圈1和中频线圈2的加热达到淬火工艺温度后，最终到达喷水圈3进行冷却淬火。一般在具体执行加热温度控制时，会分别以工频线圈1下沿温度(图中M点)和中频线圈2的3/4处温度(图中N点)作为加热控制工艺温度。在加热过程中时刻测量M点和N点的温度，保证该两处温度控制在工艺要求范围之内。
但在工艺的初始阶段，由于轧辊4尚未下落，对工频线圈1和中频线圈2的起始功率设定多依据经验逐渐升高，然后根据轧辊辊面下落至M点和N点时反馈的温度对线圈进行调节，但这种调节多存在滞后性。
而且，实际生产过程中，因加热线圈(工频线圈和中频线圈)存在一定高度，在轧辊一端加热起始及另一端加热结束时，因工艺只要求控制M点和N点的温度，其余区域温度控制处于盲区，无法进行有效监控。待轧辊下降到M点和N点处时，再根据实际测量温度和工艺要求的落差，增减线圈功率来增减温度。容易造成轧辊两端温度过高或过低，导致辊面成品时硬度不均匀。
本发明的目的在于提供一种冷轧辊辊面热处理方法和处理系统，可以解决现有技术中热处理工艺无法准确设定工频线圈和中频线圈的起始功率、且线圈功率调节滞后的问题。
为实现上述思想，本发明提供一种冷轧辊辊面热处理方法，采用双频感应连续淬火对冷轧辊辊面进行热处理，请参考图2，为本发明提供的一种冷轧辊辊面热处理系统的结构示意图，通过该系统进行热处理的方法包括如下步骤：
S1：设定工频线圈10和中频线圈20的起始加热功率；
S2：冷轧辊40沿其轴向依次穿过所述工频线圈10、所述中频线圈20以及一喷水圈30；
S3：分别设置于所述工频线圈10上的至少两个温度传感器和分别设置于所述中频线圈20上的两个温度传感器实时监测温度信号；
S4：根据所述温度信号对所述工频线圈10和所述中频线圈20的加热功率进行调整。
在本实施例中，通过在工频线圈10和中频线圈20上设置多个温度传感器，可以更加全面的监控线圈对轧辊的加热情况，当出现温度异常点时，可以及时调整线圈加热功率，保证轧辊辊面的加热均匀性，特别是可有效提高轧辊辊面两端的加热温度均匀性，进而提高整个辊面的硬度均匀性。
优选的，在所述S1中，根据如下公式设定所述工频线圈10和中频线圈20的起始加热功率：
其中，P0为加载于所述工频线圈或所述中频线圈上的起始加热功率；Ф为所述冷轧辊的外径；Фi为所述工频线圈或所述中频线圈的直径；Tph为所述冷轧辊的预热温度，T0set为所述冷轧辊刚到达所述工频线圈或所述中频线圈时的设定温度，a0、b0、c0、d0、e0为设定的系数，根据冷轧辊的材料的导热性能进行设定，K0为设定的温度常数，可以根据同批次的冷轧辊的热处理数据总结得到。根据该公式，可以准确的设定线圈的起始加热功率，由于现有技术中，在热处理工艺的初始阶段，对工频线圈和中频线圈的起始功率设定多依据经验逐渐升高，只能根据经验设置起始功率，然后在根据反馈的温度数据进行调整，但调节存在滞后性，会导致轧辊辊面短时温度过高或过低，不利于热处理工艺的顺利进行。在本实施例中，可以根据公式精准的调节线圈的起始加热功率，该起始加热功率根据轧辊的各项参数指标计算得到，可以保证轧辊在热处理的初始阶段的加热温度在正常范围内，防止轧辊出现短时的温度过高或过低，影响最终成品的硬度均匀性。
优选的，上述方法的所述S4步骤具体可以包括：
根据所述温度信号获取所述工频线圈10和所述中频线圈20的实时加热功率；获取所述冷轧辊40下落至对应位置的温度传感器时，所述工频线圈10和所述中频线圈20在该位置的设定加热功率；根据所述设定加热功率对所述实时加热功率进行调整。
其中，所述设定加热功率根据如下公式得到；
其中，Pi为所述冷轧辊40下落至对应传感器所在的位置时，所述工频线圈10或所述中频线圈20上的设定加热功率；Ф为所述冷轧辊的外径；Фi为所述工频线圈或所述中频线圈的直径；Tph为所述冷轧辊的预热温度，Tiset为所述冷轧辊下落至对应传感器所在的位置i处(例如图2中的A、B、C、D四处)时，对应的轧辊辊面的设定温度，ai、bi、ci、di、ei为设定的系数，Ki为设定的温度常数。
优选的，所述工频线圈10上设置有两个温度传感器，分别设置于所述工频线圈10的1/2位置的A点处和所述工频线圈10靠近所述中频线圈20下沿的B点处，所述中频线圈20上设置有两个温度传感器，分别设置于所述中频线圈20的1/2位置的C点处和所述中频线圈20的3/4位置的D点处，且所述D点位于所述C点远离所述工频线圈10的一侧。本实施例通过分别在工频线圈10和中频线圈20上分别设置至少两个温度传感器，可以增加多个温度监控点，全面的监控整个轧辊辊面在加热过程中的温度变化，防止出现局部温度过高或过低，可有效提高轧辊辊面，特别是两端的加热温度均匀性，进而提高整个辊面的硬度均匀性。本领域技术人员应当明了，温度传感器的数量并不局限与上述提到的4个，还可以是更多，更多的温度传感器分布在两个线圈上，可以更全面的监控轧辊辊面的加热温度，保证加热温度的均一性。
本发明还提供了一种冷轧辊辊面热处理系统，包括工频线圈10、中频线圈20、喷水圈30和至少四个温度传感器，所述中频线圈20设置于所述工频线圈10和所述喷水圈30之间；所述工频线圈10上至少设置有两个温度传感器，所述中频线圈20上至少设置有两个温度传感器；所述工频线圈10和所述中频线圈20用于对冷轧辊40辊面进行加热；所述喷水圈30用于对加热后的所述冷轧辊40辊面进行冷却淬火。
优选的，所述工频线圈10上设置有两个温度传感器，分别设置于所述工频线圈10的1/2位置的A点处和所述工频线圈10靠近所述中频线圈20下沿的B点处，所述中频线圈20上设置有两个温度传感器，分别设置于所述中频线圈20的1/2位置的C点处和所述中频线圈20的3/4位置的D点处，且所述D点位于所述C点远离所述工频线圈10的一侧。
其中，所述工频线圈10和/或中频线圈20的高度可以为200-300mm。
综上所述，与现有技术相比，本发明提供的一种冷轧辊辊面热处理方法及热处理系统具有以下优点：通过在工频线圈和中频线圈上设置多个温度传感器，可以更加全面的监控线圈对轧辊的加热情况，当出现温度异常点时，可以及时调整线圈加热功率，保证轧辊辊面的加热均匀性，特别是可有效提高轧辊辊面两端的加热温度均匀性，进而提高整个辊面的硬度均匀性。
而且，进一步通过公式精准的调节线圈的起始加热功率，该起始加热功率根据轧辊的各项参数指标计算得到，可以保证轧辊在热处理的初始阶段的加热温度在正常范围内，防止轧辊出现短时的温度过高或过低，影响最终成品的硬度均匀性。
上述描述仅是对本发明较佳实施方式的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种冷轧辊辊面热处理方法，采用双频感应连续淬火对冷轧辊辊面进行热处理，其特征在于，包括如下步骤：
S1：设定工频线圈和中频线圈的起始加热功率；
S2：冷轧辊沿其轴向依次穿过所述工频线圈、所述中频线圈以及一喷水圈；
S3：分别设置于所述工频线圈上的至少两个温度传感器和分别设置于所述中频线圈上的两个温度传感器实时监测温度信号；
S4：根据所述温度信号对所述工频线圈和所述中频线圈的加热功率进行调整。
2.根据权利要求1所述的一种冷轧辊辊面热处理方法，其特征在于，所述S1中，根据如下公式设定所述工频线圈和中频线圈的起始加热功率：
其中，P0为加载于所述工频线圈或所述中频线圈上的起始加热功率；Φ为所述冷轧辊的外径；Φi为所述工频线圈或所述中频线圈的直径；Tph为所述冷轧辊的预热温度，T0set为所述冷轧辊刚到达所述工频线圈或所述中频线圈时的设定温度，a0、b0、c0、d0、e0为设定的系数，K0为设定的温度常数。
3.根据权利要求1所述的一种冷轧辊辊面热处理方法，其特征在于，所述S4具体包括：
根据所述温度信号获取所述工频线圈和所述中频线圈的实时加热功率；
获取所述冷轧辊下落至对应位置的温度传感器时，所述工频线圈和所述中频线圈在该位置的设定加热功率；
根据所述设定加热功率对所述实时加热功率进行调整。
4.根据权利要求3所述的一种冷轧辊辊面热处理方法，其特征在于，所述设定加热功率根据如下公式得到；
其中，Pi为所述冷轧辊下落至对应传感器所在的位置时，所述工频线圈或所述中频线圈上的设定加热功率；Φ为所述冷轧辊的外径；Φi为所述工频线圈或所述中频线圈的直径；Tph为所述冷轧辊的预热温度，Tiset为所述冷轧辊下落至对应传感器所在的位置i处时，对应的轧辊辊面的设定温度，ai、bi、ci、di、ei为设定的系数，Ki为设定的温度常数。
5.根据权利要求1所述的一种冷轧辊辊面热处理方法，其特征在于，所述工频线圈上设置有两个温度传感器，分别设置于所述工频线圈的1/2位置的A点处和所述工频线圈靠近所述中频线圈下沿的B点处，所述中频线圈上设置有两个温度传感器，分别设置于所述中频线圈的1/2位置的C点处和所述中频线圈的3/4位置的D点处，且所述D点位于所述C点远离所述工频线圈的一侧。
6.一种冷轧辊辊面热处理系统，其特征在于，包括工频线圈、中频线圈、喷水圈和至少四个温度传感器，
所述中频线圈设置于所述工频线圈和所述喷水圈之间；
所述工频线圈上至少设置有两个温度传感器，所述中频线圈上至少设置有两个温度传感器；
所述工频线圈和所述中频线圈用于对冷轧辊辊面进行加热；
所述喷水圈用于对加热后的所述冷轧辊辊面进行冷却淬火。
7.根据权利要求6所述的一种冷轧辊辊面热处理系统，其特征在于，所述工频线圈上设置有两个温度传感器，分别设置于所述工频线圈的1/2位置的A点处和所述工频线圈靠近所述中频线圈下沿的B点处，所述中频线圈上设置有两个温度传感器，分别设置于所述中频线圈的1/2位置的C点处和所述中频线圈的3/4位置的D点处，且所述D点位于所述C点远离所述工频线圈的一侧。
8.根据权利要求6所述的一种冷轧辊辊面热处理系统，其特征在于，所述工频线圈和/或中频线圈的高度为200-300mm。
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| CN202110485636.XA CN113201642A (zh) | 2021-04-30 | 2021-04-30 | 一种冷轧辊辊面热处理方法及热处理系统 |
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| JP2008226750A (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Sanyo Electric Co Ltd | 電磁調理器 |
| CN101462348A (zh) * | 2008-10-27 | 2009-06-24 | 黄旭峰 | 一种注塑机电磁加热系统 |
| CN104032103A (zh) * | 2014-05-12 | 2014-09-10 | 宜兴市永昌轧辊有限公司 | 一种超深淬硬层冷轧辊的热处理方法及热处理时采用的淬火设备 |
| CN109694946A (zh) * | 2017-10-24 | 2019-04-30 | 宝山钢铁股份有限公司 | 快速加热冷轧带钢的装置与方法 |
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2021
- 2021-04-30 CN CN202110485636.XA patent/CN113201642A/zh active Pending
Patent Citations (4)
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