CN113613808A - 用于在热轧机中以感应方式加热扁钢带的加热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在热轧机中以感应方式对扁钢带（2）进行加热的加热装置（1）和方法，其中所述加热装置（1）布置在所述热轧机的两个轧机机列之间，并且所述扁钢带（2）在输送方向（R）上以一速度经过所述加热装置（1），其中所述加热装置（1）包括：‑多个沿所述扁钢带（2）的输送方向（R）依次布置的横向场模块（3），‑多个沿所述扁钢带（2）的输送方向（R）依次布置的纵向场模块（4），所述纵向场模块沿所述输送方向（R）布置在所述横向场模块（3）之前或之后，和‑用于给至少一个横向场模块（3）供应第一交流电压的第一电源（14a）和用于给至少一个纵向场模块（4）供应第二交流电压的第二电源（14b），其中所述电源（14a、14b）分别具有变流器（16）和电连接的电容器组（17），所述电容器组具有多个并联连接的电容器。

Description

用于在热轧机中以感应方式加热扁钢带的加热装置
技术领域
本发明涉及一种加热装置以及一种用于在热轧机中借助于加热装置以感应方式加热扁钢带的方法，其中加热装置布置在热轧机的两个轧机机列之间并且扁钢带以一速度在输送方向上经过加热装置。但是，原则上，加热装置也可能布置在轧机机列（例如粗轧机列）之前或布置在轧机机列（例如精轧机列）的两个机架之间。
扁钢带（简称钢带（Stahlstreifen）、预制带（Vorstreifen）或钢带条（Stahlband））在热轧机中典型地在辊道上从第一轧机机列（也为粗轧机列或者英语为：roughing mill）被输送到第二轧机机列（也为精轧机列或者英语为：finishing mill）。在此，使扁钢带（Flachstahlstreifen）在对应于扁钢带的纵向的输送方向上以一速度移动。由于热的扁钢带与空气接触，扁钢带起氧化皮。为了防止氧化皮压入，在粗轧之前和/或在精轧之前对扁钢带进行去氧化皮，由此降低温度。为了补偿由于去氧化皮和在两个轧机机列之间输送而引起的扁钢带的热损耗，并且使得能够在特定的温度范围内（例如在奥氏体范围内）在精轧机列的最后机架中对扁钢带进行终轧，通过尤其是感应式的加热装置对扁钢带进行加热，所述加热装置布置在两个轧机机列之间。
当在热轧机中借助于感应式加热装置加热扁钢带时，必须注意加热装置的工作点。在根据现有技术的感应式加热装置的情况下，这意味着加热装置要么被适配用于加热例如具有6 mm和15 mm之间的厚度的薄钢带，要么加热装置被适配用于加热例如具有大于15 mm的厚度的厚钢带。通过使各自工作点适配于占优势的运行条件，加热装置可以在各自的厚度范围中遵守对效率和所需要的温度曲线、即在钢带的宽度和优选地厚度上的温度分布的要求。这导致，在第一情况下，例如具有厚度＞18 mm的厚钢带可能不适当地被加热，而在第二情况下，例如具有厚度＜12 mm的薄钢带可能不适当地被加热。“不适当地（nichtangemessen）”意味着加热装置的效率和/或温度曲线是差的或不可接受的。
该问题的原因是，钢带的不同厚度范围需要不同的加热方案，例如加热装置在钢带中以特定的工作频率横向于或纵向于钢带的输送方向产生磁场并且磁场与特定的厚度范围协调。
由于感应式加热装置的加热方案和工作频率（即加热装置被运行或工作所利用的交流电压的频率）在很大程度上通过其结构规定，因此在根据现有技术的加热装置情况下用于涵盖大的厚度范围的灵活性要么是不可能的要么是仅非常有限地可能的。此外，根据现有技术的感应加热的工作频率不能被改变。工作频率的改变只有在加热装置的较长时间改装后才是可能的。
为了能够在热轧机、例如铸轧复合设备、尤其是阿维迪（Arvedi）ESP设备、CSP设备或QSP-DUE设备中生产许多不同的最终产品，值得期望的是能够在大的厚度范围上能量高效地且在温度曲线方面均匀地加热钢带。
发明内容
本发明所基于的任务是说明一种用于以感应方式加热扁钢带的改善的加热装置和改善的方法，所述扁钢带在热轧机、尤其是铸轧复合设备的两个轧机机列之间在输送方向上以一速度移动。尤其是，钢带的温度曲线应该在例如从900至2100 mm的宽度方向上并且在例如从6至65 mm的厚度方向上比在已知的加热装置情况下更均匀。
根据本发明，该任务通过具有权利要求1的特征的加热装置解决。本发明的有利扩展方案是从属权利要求的主题。
根据本发明的用于在热轧机中以感应方式加热扁钢带的加热装置，其中该加热装置布置在热轧机的两个轧机机列之间，并且扁钢带在输送方向上以一速度经过加热装置，包括：
-多个、尤其是6至12个、特别优选地8至10个沿扁钢带的输送方向依次布置的横向场模块，
-多个、尤其是2至8个沿扁钢带的输送方向依次布置的纵向场模块，所述纵向场模块沿输送方向布置在横向场模块之前和/或之后，以及
-用于给至少一个横向场模块供应第一交流电压的第一电源和用于给至少一个纵向场模块供应第二交流电压的第二电源，其中第一和第二电源分别具有变流器和电连接的电容器组，所述电容器组具有多个并联连接的电容器。
横向场模块包括至少一个线圈，优选地钢带上方的线圈和钢带下方的线圈，其中所述一个线圈或多个线圈可以横向于输送方向、具体地在厚度方向上并且因此垂直于扁钢带的上侧和下侧产生磁场，并且可以通过这种方式以感应方式对钢带进行加热。横向场模块尤其是适用于加热薄钢带条。
纵向场模块包括一个或多个线圈，所述线圈可以在纵向方向上、具体地在输送方向上并且因此平行于扁钢带的上侧和下侧产生磁场，并且可以以这种方式以感应方式对钢带进行加热。纵向场模块尤其是适用于加热厚钢带条。
通过分别组合多个横向场模块和纵向场模块，不仅薄的钢带而且厚的钢带都可以以高的效率和在钢带的宽度方向上的均匀温度曲线以感应方式被加热。
根据本发明，加热装置包括用于给至少一个横向场模块供应第一交流电压的第一电源和用于给至少一个纵向场模块供应第二交流电压的第二电源，其中电源分别具有变流器和电连接的电容器组，所述电容器组具有多个并联连接的电容器。
由于第一交流电压通常在频率、电压幅度、电流强度和功率方面与第二交流电压不同，所以根据本发明规定，第一电源给至少一个横向场模块供应第一交流电压并且第二电源给至少一个纵向场模块供应第二交流电压。第一和第二交流电压分别鉴于至少一个横向场模块和纵向场模块的优化运行被优化。
一个或多个横向场模块的所述一个线圈或多个线圈的电感与第一电源的电容器组的容量一起形成第一电路。以与此类似的方式，一个或多个纵向场模块的所述一个线圈或多个线圈的电感与第二电源的电容器组的电容形成第二电路。
第一和/或第二电源或各自电源的变流器优选地包括用于预先给定额定频率的频率输入端，其中分别产生的交流电压的频率遵循额定频率。尤其是在加热过程期间可以改变频率。
在第一情况下，电源或变流器是非负载引导式或外部引导式变流器或是非负载引导式电源。具体而言，也就是说，交流电压的运行频率不通过在电路中存在的电感和电容得出，而是可以单独地例如通过频率输入端预先给定运行频率。
在第二情况下，电源或变流器是负载引导式（Lastgeführten）变流器或负载引导式电源，其中交流电压的运行频率可以通过改变电容器组、例如接通或断开电容器和/或改变纵向场模块或横向场模块、例如接通或断开线圈被改变。负载引导式变流器总是根据在电路（也称为LC振荡回路）中存在的电感和电容产生交流电压。单独地预先给定交流电压的运行频率是不可能的。
因此，为了改变交流电压的运行频率存在两种可能性：
1）变流器是负载引导式变流器或作为负载引导式变流器被运行。在此情况下，变流器产生交流电压，所述交流电压的频率由在LC振荡回路中存在的电感和电容得出。因此，可以通过改变在电路中存在的所述一个线圈或多个线圈的电感和/或在电路中存在的电容器组的电容来改变交流电压的运行频率。根据一个简单的实施方式，可以接通或断开电容器组的电容器或线圈。通过接通或断开，分阶段地改变运行频率。
2）变流器是非负载引导式变流器或作为非负载引导式变流器被运行。在此情况下，变流器与在LC振荡回路中存在的电感和电容无关地产生交流电压。在此，交流电压的运行频率由变流器直接预先给定。通常不需要改变所述一个线圈或多个线圈的电感和/或电容器组的电容。可以连续地或分阶段地改变运行频率。
例如，频率输入端可以是模拟或数字输入端，或者也可以仅是用于改变电容器组的电容的简单开关。
例如，可以根据扁钢带的厚度或其他参数设定频率；该设定尤其是可以以受控制的方式或受调节的方式进行。扁钢带的厚度可以要么被测量要么从上游轧机机列的轧制程序中接收。经由频率，可以有针对性地影响钢带的贯通式加热（Durcherwärmung），其中较高的频率更确切地说仅加热靠近表面的区域，而较低的频率引起所有厚度区域的相对均匀的加热。
根据本发明，横向场模块利用具有在200和1500 Hz之间的频率的交流电压被运行。纵向场模块也利用交流电压被运行，然而是利用在3000和8000 Hz之间、在特别薄的带条的情况下甚至高达40 kHz的交流电压被运行。
在一种实施方式中，交流电压的频率可以在加热装置的运行期间或在加热过程期间被改变、例如被切换。替代于此地，可以在设备停机期间、即在加热过程之前或之后在无改装（Umbau）的情况下切换频率。
频率输入端典型地与热轧机的设备控制装置或控制或调节装置连接。
如果至少一个横向场模块或纵向场模块的第一和/或第二电源包括用于预先给定额定电流强度的功率输入端并且所产生的交流电压的电流强度遵循额定电流强度，则是有利的。电流强度要么可以是由变流器产生的电流的电流强度，要么可以是流过横向场模块或纵向场模块的一个线圈或多线圈的电流强度。电流输入端典型地是模拟输入端（例如所谓的4至20 mA）或数字输入端。大多数连续地或准连续地、例如遵循6-（64阶段）、8-（256阶段）或10位信号，通过电流调整元件、例如电流调节器改变电流强度。
如果至少一个横向场模块或纵向场模块的第一和/或第二电源、尤其是变流器包括用于预先给定额定电压幅度的电压输入端，则是有利的是，其中所产生的交流电压的电压幅度遵循额定电压幅度。电压输入端又可以是模拟输入端（例如所谓的4至20 mA）或数字输入端。
此外，如果至少一个横向场模块或纵向场模块的第一和/或第二电源、尤其是变流器包括用于预先给定额定功率的功率输入端，则是有利的，其中所产生的交流电压的加热功率遵循额定功率。功率输入端又可以是模拟输入端（例如所谓的4至20 mA）或数字输入端。
如果加热装置包括用于改变横向场模块的至少一个线圈在扁钢带的宽度方向上的宽度位置的推力执行器，则是有利的。如果第一推力执行器可以使钢带的上侧上的至少一个线圈移动并且第二推力执行器可以使钢带的下侧上的至少一个线圈移动，则是特别优选的。由此，横向场模块可以均匀地加热钢带的不同宽度，并且避免边缘区域的过度加热。
如果至少一个横向场模块包括用于预先给定额定宽度位置的宽度输入端并且横向场模块的线圈在宽度方向上的宽度位置遵循额定宽度位置，则是优选的。额定宽度位置到宽度位置上的转变例如通过位置调节器进行。
如果加热装置具有至少一个用于改变横向场模块的至少一个线圈在高度方向上的高度位置的升降执行器，则是有利的。如果第一升降执行器可以相对于扁钢带升高钢带的上侧上的至少一个线圈，并且第二升降执行器可以相对于扁钢带升高或降低钢带的下侧上的至少一个线圈，则是特别优选的。由此，即使在不同的厚度情况下，也可以使一个线圈或多个线圈与扁钢带之间的所谓耦合间隙保持恒定，由此提高加热装置的效率。此外，当在热轧机中出现故障时，可以从钢带上移除一个线圈或多个线圈，由此改善可维护性。
如果至少一个横向场模块包括用于预先给定额定高度位置的高度输入端并且横向场模块的线圈在厚度方向上的高度位置遵循额定高度位置，则是有利的。额定高度位置到高度位置的转变例如通过位置调节器进行。
推力或升降执行器可以是例如液压、气动或机电执行器。
宽度或高度输入端又可以是模拟输入端（例如4-20 mA）或数字输入端。
加热装置优选地包括控制或调节装置，其中控制或调节装置包括来自以下组的至少一个输出端、优选地多个输出端：
-用于预先给定第一交流电压的额定频率的频率输出端，
-用于预先给定第一交流电压的额定电流强度的电流输出端，
-用于预先给定第一交流电压的额定电压的电压输出端，
-用于预先给定第一交流电压的额定功率的功率输出端，
以及控制或调节装置附加地包括
-用于预先给定在横向场模块的线圈的宽度方向上的额定宽度位置的宽度输出端，和/或
-用于预先给定在横向场模块的线圈的厚度方向上的额定高度位置的高度输出端，
其中来自额定电流强度、额定频率、额定电压和额定功率以及附加地额定宽度位置和/或额定高度位置的组中的至少一个输出根据来自厚度、宽度、速度、进入加热装置之前的温度和在退出加热装置之后的温度的组中的扁钢带的至少一个参数被设定。
前述控制或调节装置被优化用于运行横向场模块。
加热装置优选地包括控制或调节装置，其中控制或调节装置包括来自以下组中的至少一个输出端：
-用于预先给定第二交流电压的额定频率的频率输出端，
-用于预先给定第二交流电压的额定电流强度的电流输出端，
-用于预先给定第二交流电压的额定电压的电压输出端，
-用于预先给定第二交流电压的额定功率的功率输出端，
其中来自额定电流强度、额定频率、额定电压和额定功率的组中的至少一个输出根据来自厚度、宽度、速度、在进入加热装置之前的温度和在退出加热装置之后的温度的组中的扁钢带的至少一个参数被设定。
最后提到的控制或调节装置被优化用于运行纵向场模块。
当然，可能的是，控制或调节装置由多个模块或单元组成，例如用于预先给定额定频率和/或额定电流强度的第一单元和用于预先给定至少一个线圈的宽度位置和/或高度位置的第二单元。在这种情况下，两个单元根据来自厚度、宽度、速度、在进入加热装置之前的温度和在退出加热装置之后的温度的组中的扁钢带的至少一个参数被设定。控制或调节装置可以操控一个或多个横向场模块。此外可能的是，控制或调节装置根据上述参数中的至少一个来设定一个或多个纵向场模块的电流强度和必要时多个电流强度。
通过控制或调节装置，加热装置可以在效率和温度曲线方面最佳地加热不同厚度、宽度、速度的和具有不同温度的钢带。
该技术任务同样通过根据权利要求12的方法来解决。本发明的有利扩展方案是从属权利要求的主题。
根据权利要求12，借助于根据本发明的加热装置以感应方式对扁钢带进行加热，其中该加热装置布置在热轧机的两个轧机机列之间，并且扁钢带在输送方向上以一速度经过加热装置。在此，通过多个沿输送方向依次布置的横向场模块并且通过多个沿扁钢带的输送方向依次布置的纵向场模块加热扁钢带，其中纵向场模块在输送方向上布置在横向场模块之前和/或之后。根据本发明，用于对至少一个横向场模块或至少一个纵向场模块供电的电源具有变流器，所述变流器作为负载引导式变流器被运行，其中所产生的交流电压的频率f 为
Figure 310574DEST_PATH_IMAGE001
，其中LGes说明电路中的总感性负载，并且CGes说明总容性负载。
对此替代地，根据权利要求13借助于根据本发明的加热装置以感应方式对扁钢带进行加热，其中加热装置布置在热轧机的两个轧机机列之间，并且扁钢带在输送方向上以一速度经过该加热装置。在此，通过多个沿输送方向依次布置的横向场模块并且通过多个沿扁钢带的输送方向依次布置的纵向场模块加热扁钢带，其中纵向场模块在输送方向上布置在横向场模块之前和/或之后。根据本发明，用于对至少一个横向场模块或至少一个纵向场模块供电的电源具有变流器，所述变流器作为外部引导式（即非负载引导式）变流器被运行，其中所产生的交流电压的频率f为
Figure 509605DEST_PATH_IMAGE002
，其中LGes说明电路中的总感性负载并且CGes说明总容性负载。
根据一种有利的实施方式，扁钢带在穿入和从加热装置穿出期间以电压控制或电压调节的方式被加热，使得电压遵循额定电压，并且在加热装置的准连续运行期间，以功率控制或功率调节的方式被加热，使得加热功率遵循额定功率。
在一种实施方式中，至少一个横向场模块利用具有频率的交流电压被运行，其中该频率在轧制运动期间或在两个轧制运动之间被改变。频率优选地根据扁钢带的厚度被设定。当然，也可以使用其他参数来设定频率。
在一种实施方式中，在运行加热装置期间、即在轧制运动期间，频率被切换或可变地被改变。可替代地，频率也可以在加热过程之前或之后、也即在两个轧制运动之间被改变。
根据一种实施方式，至少一个横向场模块或至少一个纵向场模块利用具有电流强度的交流电压被运行，并且电流强度根据来自厚度、速度、在进入加热装置之前的温度和在退出加热装置之后的温度的组中的扁钢带的至少一个参数被设定。
根据具有用于使横向场模块的至少一个线圈在宽度方向上移动的推力执行器的另一实施方式，线圈的宽度位置根据扁钢带的宽度和/或温度曲线被设定。可以要么在进入加热装置之前要么在进入下游轧机机列之前通过在钢带的宽度方向上的多个位置处进行温度测量来测量扁钢带的温度曲线。尤其是，例如可以在去氧化皮之前或优选地也在去氧化皮之后测量温度曲线。
根据具有用于使横向场模块的至少一个线圈在厚度方向上移动的升降执行器的另一实施方式，线圈的高度位置sH根据扁钢带的厚度被设定。由此，工件和线圈之间的所谓耦合间隙可以在工件的不同厚度情况下被设定并且例如被保持恒定。
所描述的实施方式组合不同的感应加热方案，例如具有不同的、尤其是可切换的或可变地可设定的工作频率的横向场模块和纵向场模块，使得可以涵盖待加热的扁钢带的宽厚度范围。可以根据扁钢带的实际厚度，通过设定电流强度来选择沿加热装置的功率分布以及单独的横向场模块和纵向场模块的工作频率。这例如意味着，对于特定的厚度，仅仅或主要地利用纵向场模块进行加热，而在特定的频率下仅利用横向场模块进行支持。对于扁钢带的其他厚度，可以是相反的。
不同的频率或频率组可以是可选择的。可以要么在线地要么离线地切换或可变地改变频率，以便优化加热效率和温度曲线。同样可以选择沿加热装置的功率分布，以便优化加热效率和温度曲线。可以选择沿加热装置的不同功率分布和不同工作频率，以便影响从待加热的扁钢带中获得的最终产品的材料特性。
通过将不同的加热方案与可切换或可以可变地改变的工作频率组合，轧制设备的产品范围可以显著地被扩展。通过在特定的工作频率下使用不同的切换模式（横向场模块和纵向场模块处的更多或更少的功率），可以显著地改善加热效率，并且可以影响在扁钢带的厚度上的温度分布。在此，高达50%的能量节省是可能的。
扁钢带的宽度例如可以为900 mm至2100 mm，厚度例如可以为6 mm至65 mm、尤其是8 mm至45 mm。通过加热装置的质量流量可以例如为200 t/h至500 t/h。所描述的加热装置可以被适配于扁钢带的厚度和质量流量的变化。通过扁钢带的始端和末端的优化加热，在连续运行中以及在分批或准连续运行中得出高生产率。借助于所描述的装置或方法，可以在宽度和厚度的方向上实现扁钢带的均匀加热。即使在小质量流的情况下，也可以实现具有高功率密度和减少的热损耗的加热装置的特别小的长度。
由于感应式模块的减少的数量和低机械复杂性，因此可以降低成本。
根据本发明分布成组地、而不是交替地布置横向场模块和纵向场模块允许更简单地调节整个加热装置。
每种类型的感应式模块或模块组、例如横向场模块、纵向场模块或具有不同频率的模块都具有典型的加热行为，使得分别产生不同的温度曲线。如果第一模块组例如借助于沿着扁钢带宽度均匀地升高温度的纵向场模块产生特定的温度曲线，并且随后借助于第二模块组例如通过横向场模块，根据要求改变并且优化所产生的温度曲线，则对于调节是更简单的。可替代地，也可以使用其他顺序。例如，可以首先通过横向场模块预设定温度曲线，并且随后通过纵向场模块实现温度均匀化。
因为通过特定地形成磁场可以更好地将热量引入到材料中，所以横向场感应器通常可以以较小的频率被运行。常见的工作范围在此处于约200 Hz至1500 Hz。
在仅使用横向场模块的情况下，在带条变薄时，效率剧烈增高（在18 mm时约60%至在8mm时约80%）。对于最薄的带条，由于边缘处的温度偏差小而给出沿带条宽度的几乎均匀的温度分布。
在带条厚度增加时，边缘处的温度偏差也增高，并且从大约14 mm至15 mm起采用更高的值。从大约20 mm至25 mm起，这导致边缘过热，这可能对产品质量产生负面影响。由于可以使用低的运行频率，因此带条贯通式加热达到芯（Kern）中。由于低运行频率，电源的更简单的结构是可能的。
在纵向场感应器的情况下，在带条变薄时，热输入和效率程度急剧降低。在此增加频率来设法补救。如果例如3000 Hz至8000 Hz的频率范围对于大于15 mm的厚度是足够的，则10 kHz至15 kHz的频率对于直至约10 mm的薄带条厚度是有利的，以便能够实现高效运行。
如果带条厚度进一步减小，则频率甚至可以达到高达40 kHz的值。
在仅仅使用纵向场模块的情况下，在带条变薄时，效率降低（在18 mm时约70%至在8 mm时约40%）。因此，对于相同的产量需要更大的炉和更高的投资成本。对于所有带条厚度，总是给出几乎均匀的温度分布。由此，“仅”均匀升高温度入口曲线。因此，在入口（Einlauf）中的冷边缘即使在加热之后仍保持较冷。
如果应该涵盖更大的厚度范围，则也可以使用感应模块的组合，所述感应模块分别鉴于固定的工作频率被调整和设计。
可替代地，在这种情况下也可以使用感应模块，所述感应模块可以根据当前的生产参数被切换到所需要的最佳工作频率上或被改变。
本发明允许通过对于所有类型的连续带材生产设备（ESP）由分组的纵向场模块和横向场模块组成组合来配置具有高效率和优化温度分布的优化加热装置。
示例性地在这里应该列举用于ESP生产设备的以下类型的加热装置：
-在6 mm和17 mm之间的中间带条厚度：大约80至90%的所生产的中间带条具有在6和12 mm之间的厚度，生产的其余部分具有在12 mm和17mm之间的厚度。在此，加热装置可以包括例如8至10个横向场模块。可选地，还可以使用两个纵向场模块来优化温度曲线。
-在6 mm和20 mm之间的中间带条厚度：在生产时使用整个厚度范围。在此，加热装置可以包括例如8至10个横向场模块和2至4个纵向场模块。由此得出对于薄的带条而言横向场模块的好的效率以及由于通过纵向场模块的均匀加热而得出均匀的温度曲线。
– 6 mm或8 mm至45 mm或50 mm的中间带条厚度：在此，加热装置可以包括例如8至10个横向场模块和6至8个纵向场模块。在厚的中间带条情况下，绝大部分地通过纵向场模块引入能量。这对于厚的带条是有利的。横向场模块主要用于加热中间带条的角部区域和芯，并且由此在中间带条的宽度和厚度方向上使温度曲线均匀化。对于薄的中间带条，绝大部分地通过横向场模块引入能量。这对于薄的带条是有利的。纵向场模块要么被关断，要么仅将少量的能量引入到中间带条中。
中间带条是在热轧机的第一轧机机列（粗轧机列）中已经被轧制但尚未在第二轧机机列（精轧机列）中进行精轧的扁钢带或扁钢带条。
附图说明
本发明的上述特性、特征和优点以及如何实现这些特性、特征和优点的方式结合实施例的以下描述变得更清楚和更明白地可理解，结合附图更详细地阐述所述实施例。在此：
图1示出用于加热扁钢带的加热装置的非根据本发明的第一实施方式的示意性俯视图，
图2示出用于加热扁钢带的加热装置的非根据本发明的第二实施方式的示意性俯视图，
图3示出用于加热扁钢带的加热装置的根据本发明的第一实施方式的示意性俯视图，
图4示出用于加热扁钢带的加热装置的根据本发明的第二实施方式的示意性俯视图，
图5a示出用于加热扁钢带的横向场模块的示意图，
图5b示出用于加热扁钢带的横向场模块的磁场和通电的示意图，
图6a示出用于加热扁钢带的纵向场模块的示意图，
图6b示出用于加热扁钢带的纵向场模块的磁场和通电的示意图，
图7a示出加热装置的根据本发明的第三实施方式的前视图，
图7b示出图7a的加热装置的俯视图，
图7c示出沿图7b的线A-A的部分切割图，
图8a示出用于图7a-图7c的加热装置的第一控制或调节设备（Steuer- oderRegeleinrichtung）的示意图，
图8b示出用于图7a-7c的加热装置的第二控制或调节设备的示意图，
图9示出用于加热扁钢带的加热装置的根据本发明的另一实施方式的示意性俯视图，
图10a...c分别示出用于加热扁钢带的根据本发明的加热装置的电源的示意图。
具体实施方式
在所有图中，彼此相应的部件配备有相同的附图标记。
图1示出用于以感应方式加热扁钢带2的加热装置1的非根据本发明的第一实施方式的示意性视图。扁平钢带（Flachbandstreifen）从未示出的粗轧机列中退出，借助于加热装置1被加热，并且在加热之后，进入未示出的精轧机列中。可选地，所加热的扁钢带2在进入精轧机列之前还可以被去氧化皮。加热装置1包括八个横向场模块3。横向场模块3分别包括在扁钢带2上方和下方的感应器，所述感应器横向于输送方向R、具体地在厚度方向上并且因此垂直于扁钢带2的上侧和下侧地产生磁场，并且以这种方式对所述扁钢带以感应方式加热。在所示的实施方式中，设置八个依次布置的横向场模块3。然而，也可以设置更大或更小数量的横向场模块3。横向场模块3利用第一频率f1的交流电压被运行。加热装置1例如适用于加热具有6 mm至17 mm厚度的扁钢带。扁钢带2可以采用不同的宽度b1、b2。为了防止扁钢带2的边缘区域过热，可以分别通过执行器使横向场模块3的感应器相对于边缘移动，例如可以使布置在带材上方的上部感应器相对于在上面示出的边缘移动并且可以使布置在带材下方的下部感应器相对于在下面示出的边缘移动。
图2示出用于以感应方式加热扁钢带2、尤其是用于在热轧机的两个轧机机列之间进行加热的加热装置1的非根据本发明的第二实施方式的示意性视图。加热装置1包括十个横向场模块3。横向场模块3又分别包括在扁钢带2上方和下方的感应器，所述感应器横向于输送方向R、具体地在厚度方向上产生磁场，并且以这种方式以感应方式对所述扁钢带进行加热。在所示的实施方式中，设置十个依次布置的横向场模块3。然而，也可以设置更大或更小数量的横向场模块3。横向场模块3利用具有可切换频率的交流电压被运行，其中该频率能够采用值f1或值f2，其中f2大于f1。加热装置1例如适用于加热具有6 mm至15 mm厚度的扁钢带，但具有用于温度曲线的附加设定可能性。
图3示出用于尤其是在热轧机的两个轧机机列之间以感应方式加热扁钢带2的加热装置1的根据本发明的第一实施方式的示意性视图。加热装置1包括多个依次布置的横向场模块3和纵向场模块4。横向场模块3包括一个或多个感应器，所述感应器横向于输送方向R、具体地在扁钢带2的厚度方向上产生磁场，并且以这种方式以感应方式对所述扁钢带进行加热。在所示的实施方式中，设置八个依次布置的横向场模块3。然而，也可以设置更大或更小数量的横向场模块3。纵向场模块4包括一个或多个感应器，所述感应器在纵向方向上、具体地在输送方向R上并且因此平行于扁钢带2的上侧和下侧产生磁场，并且以这种方式以感应方式对所述扁钢带进行加热。在所示的实施方式中，设置四个依次布置的纵向场模块4。然而，也可以设置更大或更小数量的纵向场模块4。横向场模块3利用第一频率f1的交流电压被运行。加热装置1例如适用于加热具有6 mm至20 mm厚度的扁钢带。
图4示出用于以感应方式加热扁钢带2的加热装置1、尤其是用于在热轧机的两个轧机机列之间进行加热的根据本发明的第二实施方式的示意性视图。加热装置1包括多个依次布置的横向场模块3和纵向场模块4。横向场模块3包括一个或多个感应器，所述感应器横向于输送方向R、具体地在扁钢带2的厚度方向上产生磁场，并且以这种方式以感应方式对所述扁钢带进行加热。在所示的实施方式中，设置八个依次布置的横向场模块3。然而，也可以设置更大或更小数量的横向场模块3。纵向场模块4包括一个或多个感应器，所述感应器在纵向方向上、具体地在输送方向R上并且因此平行于扁钢带2的上侧和下侧产生磁场，并且以这种方式以感应方式对所述扁钢带进行加热。在所示的实施方式中，设置八个依次布置的纵向场模块4。然而，也可以设置更大或更小数量的纵向场模块4。横向场模块3利用具有可切换频率的交流电压被运行，其中该频率能够采用值f1或值f2，其中f2大于f1。纵向场模块4要么以频率f3要么以f4被运行，其中f3>f2并且f4>f2。加热装置1例如适用于加热具有6 mm至65 mm厚度的扁钢带。
图5a示意性地示出具有布置在扁钢带2上方和下方的两个线圈5的横向场模块3。通过对横向场模块3的线圈5通电，在带材2的厚度方向上横向于输送方向R形成磁场M。由此，具有厚度d和宽度bl的扁钢带2被加热。在带材2的上侧和下侧形成涡流W。
在图5b中示出线圈5的通电I（进入图面的电流通过十字表示，流出图面的电流通过点表示）和用于另一横向场模块3的磁场M的磁通线。
图6a示意性地示出具有线圈5的纵向场模块4，该线圈5横向于输送方向R包围扁钢带2。通过对纵向场模块4的线圈5通电，在输送方向R上平行于带材2的上侧和下侧形成磁场M。由此，具有厚度d和宽度bl的扁钢带2被加热。平行于带材2的上侧和下侧形成涡流W。
在图6b中示出线圈5的通电I（进入图面的电流通过十字表示，流出图面的电流通过点表示）和用于纵向场模块4的磁场M的磁通线。
图7a和7b示出热轧机中的根据本发明的加热装置1的正视图和平面图。当扁钢带2在粗轧机列的最后机架9中被轧制之后，预制带2在未更详细示出的辊道上被输送到精轧机列的第一机架10，并且在此通过加热装置以感应方式被加热。加热装置1包括六个横向场模块3，所述横向场模块3分别具有在预制带2的上方和下方的线圈5；以及如布置在横向场模块3后面的两个纵向场模块4。在粗轧机列的最后机架9之后，通过合适的测量设备测量预制带2的宽度b、厚度d、速度v和温度曲线T1，并且馈送给控制或调节装置8（参见图8a）。在通过加热装置1之后，预制带2通过两个去氧化皮装置12以高压、例如150至400巴被去氧化皮。在去氧化皮之前和之后，分别布置一对驱动辊13，以便防止加压水从去氧化皮区域溢出。要么在去氧化皮之前要么优选地在去氧化皮之后，预制带的温度曲线T2由高温计11测量并且同样被馈送给控制或调节装置8。可选地，以虚线示出的高温计11可以在去氧化皮之前存在，所述高温计在去氧化皮之前测量预制带2的温度曲线。横向场模块3的线圈5分别被安置在线圈托架（Spulenwagen）19中（也参见图7c）。可以通过推力执行器6使线圈托架19连同预制带2的上方和下方的线圈5在预制带的宽度方向上移动。由此，可以设定宽度位置sB，也即在预制带2的侧边缘和线圈5的端部之间的距离。附加于此，线圈5的高度位置sH以及因此在上部线圈5和上侧以及下部线圈5和预制带2的下侧之间的距离可以被改变。通过多个升降执行器7（也参见图7c）进行高度变化。一个或多个横向场模块3的电源14安置在经空气调节和干净的电气室20中。图7c示意性地示出沿图7b的线A-A横向于输送方向R的截面，具有用于产生具有特定频率f和特定电流强度I的交流电压的变流器16、带有多个并联连接的电容器的电容器组17以及用于将电容器组17与线圈托架19上的可移动线圈5连接的柔性电缆15、在这里是同轴电缆。布置在变流器柜16a中的变流器16和电容器组17之间的连接通过汇流排18进行。如果在电源14的区域中发生故障电弧，则通过带有防爆阀21的竖井将电气室20中的超压向外引开。由此确保没有有害气体或蒸汽进入热轧机。如图7b中示意性示出的，电源14具有用于预先给定额定频率fsoll的频率输入端、用于预先给定额定电流强度Isoll的电流输入端、用于预先给定额定宽度位置sB-soll的宽度输入端和用于预先给定额定高度位置SH-soll的高度输入端。通过这些输入端，一个或多个横向场模块3可以在交流电压的频率f和电流强度I方面以及在宽度位置sB和高度位置sH方面被适配于当前生产条件。在图7b中，出于清楚原因，仅示出单个电源14。不言而喻，所有横向场模块3都与电源14连接，其中电源14可以对一个或多个横向场模块3供电。未显示纵向场模块4的电源。
图8a和8b分别示出控制或调节装置8的方案，连续地将生产过程的当前数据、例如预制带的宽度b、厚度d、速度v以及预制带2在进入加热装置1之前和退出加热装置1之后的温度曲线T1馈送给所述控制或调节装置8。根据图8a，控制或调节装置8从这些输入参量中计算用于电源14的额定频率fsoll和额定电流强度Isoll以及用于横向场模块的线圈托架的额定宽度位置sB-soll和额定高度位置sH-soll。根据图8b，控制或调节装置8从这些输入参量中计算用于纵向场模块的电源14的额定电压Usoll和额定加热功率Psoll。额定值经由控制或调节装置8的各自输出端与电源的输入端或横向场模块上的输入端在信号技术上连接。控制或调节装置8可以例如是PLC或过程计算机。此外可能的是，控制或调节装置8的功能性由轧制设备的设备控制装置来接管。
图9示意性地示出具有四个横向场模块和四个纵向场模块3、4以及相关联的电源14a、14b的根据本发明的加热装置的俯视图。
在图10a中，示意性地示出了电源14a、14b的第一变型方案。变流器16是负载引导式变流器，所述变流器根据负载、具体地电容器组17的电容性负载和线圈5的电感性负载来设定所产生的交流电压的频率f。具有电容C的左侧示出的第一电容器可以通过根据频率输入端22切换的开关被接通或断开。在接通状态下，得出频率f为
Figure 820501DEST_PATH_IMAGE003
；在断开状态下，得出频率f为
Figure 746868DEST_PATH_IMAGE004
Figure 92399DEST_PATH_IMAGE005
。此外，可以对变流器预先给定电压幅度U或额定加热功率P。
在图10b中示出了电源14a、14b的第二变型方案。对于变流器16，与图10a的变流器相同地来实施。然而，电容器组17的电容器不能被切换。然而，可以对要么一个要么两个线圈5通电。在一种情况下，得出频率f为
Figure 23184DEST_PATH_IMAGE006
；在断开状态下，得出频率为
Figure 837687DEST_PATH_IMAGE007
。可以再次对变流器预先给定电压幅度U或额定加热功率P。
当然，不仅电感而且电容都可以在电路中被接通或断开。
最后，图10c示出电源14a、14b的第三变型方案，所述电源具有非负载引导式或外部引导式变流器16。负载对于电容器组17为2C并且对于线圈5为L。在负载引导式变流器情况下，会得出交流电压的频率f为
Figure 567746DEST_PATH_IMAGE008
。与此相反地，交流电压的实际频率f可能偏离f0，因为f直接对于变流器16由频率输入端22预先给定。在运行外部引导式变流器时，应注意的是，电源必须不仅将加热功率而且将无功功率馈送给变流器。
在图10a...c的描述中，f0表示所谓的LC振荡回路的谐振频率。
在图10a...10c中说明的电路是示意性的并且不考虑所述一个线圈或多个线圈5与扁钢带2的磁耦合。
附图标记列表
1 加热装置
2 扁钢带、预制带
3 横向场模块
4 纵向场模块
5 线圈
6 推力执行器
7 升降执行器
8 控制或调节装置
9 粗轧机列的机架
10 精轧机列的机架
11 温度计或高温计
12 去氧化皮装置
13 驱动辊
14,14a,14b 电源
15 柔性电缆
16 变流器
16a 变流器柜
17 电容器组
18 汇流排
19 线圈托架
20 电气室
21 防爆阀
22 频率输入端
23 开关
b, b1, b2 扁钢带的宽度
C 电容
d 扁钢带的厚度
f, f1, f2, f3, f4 频率，实际频率
f<sub>0</sub> LC振荡回路的谐振频率
f<sub>Soll</sub> 额定频率
M 磁通量
I 电流，电流强度，实际电流强度
I<sub>Soll</sub> 额定电流
L 电感
P 功率
R 输送方向
s<sub>B</sub> 线圈的宽度位置，实际宽度位置
s<sub>B-Soll</sub> 线圈的额定宽度位置
s<sub>H</sub> 线圈的高度位置，实际高度位置
s<sub>H-Soll</sub> 线圈的额定高度位置
T<sub>1</sub>,T<sub>2</sub> 温度或温度曲线
U 电压
v 扁钢带的速度
W 涡流

Claims (16)

1.一种用于在热轧机中以感应方式对扁钢带（2）进行加热的加热装置（1），其中所述加热装置（1）布置在所述热轧机的两个轧机机列之间，并且所述扁钢带（2）在输送方向（R）上以一速度经过所述加热装置（1），其中所述加热装置（1）包括：
-多个沿所述扁钢带（2）的输送方向（R）依次布置的横向场模块（3），
-多个沿所述扁钢带（2）的输送方向（R）依次布置的纵向场模块（4），所述纵向场模块沿所述输送方向（R）布置在所述横向场模块（3）之前或之后，和
-用于给至少一个横向场模块（3）供应第一交流电压的第一电源（14a）和用于给至少一个纵向场模块（4）供应第二交流电压的第二电源（14b），其中所述电源（14a、14b）分别具有变流器（16）和电连接的电容器组（17），所述电容器组具有多个并联连接的电容器。
2.根据权利要求1所述的加热装置（1），其中所述第一和/或第二电源（14a、14b）包括用于预先给定额定频率（fsoll）的频率输入端，并且所产生的交流电压的频率（f）遵循所述额定频率（fsoll）。
3.根据权利要求1或2所述的加热装置（1），其中所述第一和/或第二电源（14a、14b）包括用于预先给定额定电流强度（Isoll）的电流输入端，并且所产生的交流电压的电流强度（I）遵循所述额定电流强度（Isoll）。
4.根据前述权利要求中任一项所述的加热装置（1），其中所述第一和/或第二电源（14a、14b）包括用于预先给定额定电压（Usoll）的电压输入端，并且所产生的交流电压的电压幅度（U）遵循所述额定电压（Usoll）。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的加热装置（1），其中所述第一和/或第二电源（14a、14b）包括用于预先给定额定功率（Psoll）的功率输入端，并且所产生的交流电压的加热功率（P）遵循所述额定功率（Psoll）。
6.根据前述权利要求中任一项所述的加热装置（1），具有用于改变横向场模块（3）的至少一个线圈（5）的宽度位置（sB）的推力执行器（6）。
7.根据权利要求6所述的加热装置（1），其中横向场模块（3）包括用于预先给定额定宽度位置（sB-soll）的宽度输入端，并且所述横向场模块（3）的线圈（5）在宽度方向上的宽度位置（sB）遵循所述额定宽度位置（sB-soll）。
8.根据前述权利要求中任一项所述的加热装置（1），具有用于改变横向场模块（3）的至少一个线圈（5）的高度位置（sH）的升降执行器（7）。
9.根据权利要求8所述的加热装置（1），其中横向场模块（3）包括用于预先给定额定高度位置（sH-soll）的高度输入端，并且横向场模块（3）的线圈（5）在厚度方向上的高度位置（sH）遵循所述额定高度位置（sH-soll）。
10.根据前述权利要求中任一项所述的加热装置（1），具有控制或调节装置（8），其中所述控制或调节装置（8）包括来自以下组中的至少一个输出端：
-用于预先给定所述第一交流电压的额定频率（fsoll）的频率输出端，
-用于预先给定所述第一交流电压的额定电流强度（Isoll）的电流输出端，
-用于预先给定所述第一交流电压的额定电压（Usoll）的电压输出端，
-用于预先给定所述第一交流电压的额定功率（Psoll）的功率输出端，
并且所述控制或调节装置（8）附加地包括
-用于预先给定在横向场模块（3）的线圈（5）的宽度方向上的额定宽度位置（sB-soll）的宽度输出端，和/或
-用于预先给定在横向场模块（3）的线圈（5）的厚度方向上的额定高度位置（sH-soll）的高度输出端，
其中来自所述额定电流强度（Isoll）、所述额定频率（fsoll）、所述额定电压（Usoll）和所述额定功率（Psoll）以及附加地所述额定宽度位置（sB-soll）和/或所述额定高度位置（sH-soll）的组中的至少一个输出根据来自厚度（d）、宽度（b）、速度（v）、在进入所述加热装置（1）之前的温度（T1）和在退出所述加热装置（1）之后的温度（T2）的组中的所述扁钢带（2）的至少一个参数被设定。
11.根据前述权利要求中任一项所述的加热装置（1），具有控制或调节装置（8），其中所述控制或调节装置（8）包括来自以下组中的至少一个输出端：
-用于预先给定所述第二交流电压的额定频率（fsoll）的频率输出端，
-用于预先给定所述第二交流电压的额定电流强度（Isoll）的电流输出端，
-用于预先给定所述第二交流电压的额定电压（Usoll）的电压输出端，
-用于预先给定所述第二交流电压的额定功率（Psoll）的功率输出端，
其中来自所述额定电流强度（Isoll）、所述额定频率（fsoll）、所述额定电压（Usoll）和所述额定功率（Psoll）的组中的至少一个输出根据来自厚度（d）、宽度（b）、速度（v）、在进入所述加热装置（1）之前的温度（T1）和在退出所述加热装置（1）之后的温度（T2）的组中的所述扁钢带（2）的至少一个参数被设定。
12.一种用于借助于根据前述权利要求中任一项所述的加热装置（1）在热轧机中以感应方式对扁钢带（2）进行加热的方法，其中所述加热装置（1）布置在所述热轧机的两个轧机机列之间，并且所述扁钢带（2）在输送方向（R）上以一速度经过所述加热装置（1），所述方法具有方法步骤：
-通过多个沿所述输送方向（R）依次布置的横向场模块（3）加热所述扁钢带（2），和
-通过多个沿所述输送方向（R）依次布置的纵向场模块（4）加热所述扁钢带（2），所述纵向场模块沿所述输送方向（R）布置在所述横向场模块（3）之前或之后,
其中用于对至少一个横向场模块（3）或至少一个纵向场模块（4）供电的电源（14）具有变流器16，所述变流器作为负载引导式变流器被运行，其中所产生的交流电压的频率f 为
Figure 841183DEST_PATH_IMAGE002
，其中LGes说明电路中的总感性负载并且CGes说明总容性负载。
13.一种用于借助于根据前述权利要求中任一项所述的加热装置（1）在热轧机中以感应方式对扁钢带（2）进行加热的方法，其中所述加热装置（1）布置在所述热轧机的两个轧机机列之间，并且所述扁钢带（2）在输送方向（R）上以一速度经过所述加热装置（1），所述方法具有方法步骤：
-通过多个沿所述输送方向（R）依次布置的横向场模块（3）加热所述扁钢带（2），和
-通过多个沿所述输送方向（R）依次布置的纵向场模块（4）加热所述扁钢带（2），所述纵向场模块沿所述输送方向（R）布置在所述横向场模块（3）之前或之后,
其中用于对至少一个横向场模块（3）或至少一个纵向场模块（4）供电的电源（14）具有变流器16，所述变流器作为外部引导式变流器被运行，其中所产生的交流电压的频率f 为
Figure 696006DEST_PATH_IMAGE004
，其中LGes说明电路中的总感性负载，并且CGes说明总容性负载。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中横向场模块（3）利用具有频率（f、f1、f2）的交流电压被运行，并且所述频率（f、f1、f2）在轧制运动期间或在两个轧制运动之间被改变。
15.根据权利要求14所述的方法（1），其中所述频率（f、f1、f2）根据所述扁钢带（2）的厚度（d）被设定。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法（1），其中横向场模块（3）以电流强度（I）被运行，并且所述电流强度（I）根据来自厚度（d）、速度（v）、在进入所述加热装置（1）之前的温度和在退出所述加热装置（1）之后的温度的组中的所述扁钢带（2）的至少一个参数被设定。
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