CN113923808A - 横磁感应加热温度均匀性自动调整系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种横磁感应加热温度均匀性自动调整系统及方法，横磁感应加热器(1)、带钢、温度线扫描仪(3)以及横磁感应加热控制柜(4)；所述横磁感应加热器(1)与带钢相连；所述温度线扫描仪(3)紧固连接在横磁感应加热器(1)后的带钢上方；带钢通过横磁感应加热器后温度线扫描仪对带钢宽度方向温度进行扫描、记录温度值。所述横磁感应加热控制柜(4)与横磁感应加热器(1)相连。本发明通过采用横磁感应加热温度均匀性自动调整系统，解决了带钢加热过程中带钢过烧、过冷及宽度方向温度不均匀人工调节加热参数响应过慢影响正常连续生产的问题。
Description
技术领域
本发明涉及横磁感应加热温度调整技术领域，具体地，涉及一种横磁感应加热温度均匀性自动调整系统及方法。
背景技术
目前为解决横磁感应加热带钢温度不均匀的问题，通常采用调整线圈宽度、或采用新型六边形线圈等感应器设计阶段来解决板材出口温度不均匀问题。当带钢宽度方向的温度均匀性超出允许范围后，由操作人员对电源参数及感应器相关工艺参数进行调整，这种方法响应较慢，操作人员调整过程复杂，中间操作失误可能会导致带材局部过烧等问题。
专利文献CN108235479A公开了“提高横向磁通感应加热带钢横向温度均匀性装置及方法，这种装置具备改善横磁感应加热带钢宽度方向温度均匀性的能力，但人工根据温度反馈进行相应操作响应较慢，影响连续生产。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种横磁感应加热温度均匀性自动调整系统及方法。
根据本发明提供的一种横磁感应加热温度均匀性自动调整系统，横磁感应加热器1、带钢、温度线扫描仪3以及横磁感应加热控制柜4；
所述横磁感应加热器1与带钢相连；
所述温度线扫描仪3紧固连接在横磁感应加热器1后的带钢上方；
带钢通过横磁感应加热器后温度线扫描仪对带钢宽度方向温度进行扫描、记录温度值。
所述横磁感应加热控制柜4与横磁感应加热器1相连。
优选地，还包括：横磁感应加热电源5；所述横磁感应加热电源5与横磁感应加热控制柜4相连；所述横磁感应加热电源5与横磁感应加热器1相连。
优选地，横磁感应加热器1包括：横磁感应加热线圈；所述横磁感应加热线圈的数量大于或者等于4组。
优选地，所述多组横磁感应加热线圈对称放置在带钢的两侧；每组横磁感应加热线圈分为上部和下部；所述相邻的横磁感应加热线圈交错放置。
优选地，所述横磁感应线圈采用由通水方铜管绕制而成的线圈；所述横磁感应线圈能够沿带钢的宽度方向移动。
优选地，所述横磁感应加热电源的功率能够调节；所述横磁感应加热电源的功率大于设定阈值；所述横磁感应加热电源的输出功率能够由横磁感应加热控制柜自动控制。
优选地，所述横磁感应加热线圈包括：第一横磁感应加热线圈6、第二横磁感应加热线圈7、第三横磁感应加热线圈8以及第四横磁感应加热线圈9；所述第一横磁感应加热线圈6、第二横磁感应加热线圈7、第三横磁感应加热线圈8以及第四横磁感应加热线圈9交错放置。
根据本发明所提供的一种横磁感应加热温度均匀性自动调整方法，采用横磁感应加热温度均匀性自动调整系统，包括：
步骤S1：将横磁感应加热控制柜4的一端与温度线扫描仪3连接，将横磁感应加热控制柜4的另一端与横磁感应加热电源5、横磁感应加热器1相连；
步骤S2：获取设定横磁感应加热目标温度T0，并判断带钢宽度方向温度T是否超出设定范围T0±5℃；
若超出设定范围，则发出控制指令给横磁感应加热电源5和横磁感应加热器1，调整横磁感应加热电源5的输出功率和横磁感应加热线圈的位置，使带钢宽度方向温度分布符合设定范围；
步骤S3：设置温度报警区间，当测量温度达到设定的报警温度区间时，获取报警信息；
步骤S4：获取带钢横磁感应加热温度均匀性反馈信息。
优选地所述步骤S4包括：步骤S4.1：采用以下公式计算带钢横磁感应加热温度均匀性；
其中，d为带钢厚度，l为带钢宽度，v为带钢运行速度，Cp为带钢比热容，随温度变化而变化，ρ为带钢密度，随温度变化而变化，T中心为温度线扫描仪扫描带钢中心点温度，T0为设定的横磁感应加热目标温度，ΔP为横磁感应加热电源需要提高的功率，k为功率系数，大小为1～1.6。
优选地，所述步骤S3包括：步骤S3.1：根据报警信息，获取生产现场检查信息、参数调整信息。报警信息提醒操作人员对生产现场进行检查并对相关参数进行手动调整，防止带钢过冷或者过热影响热处理性能。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过采用横磁感应加热线圈位置自动调整系统，解决了不同带钢宽度情况下，横磁感应加热带钢中心温度分布不均匀的问题；
2、本发明通过采用横磁感应加热线圈位置自动调整系统，解决了横磁感应加热带钢边部过热的问题；
3、本发明通过采用横磁感应加热温度均匀性自动调整系统，解决了带钢加热过程中带钢过烧、过冷及宽度方向温度不均匀人工调节加热参数响应过慢影响正常连续生产的问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例提供的横磁感应加热温度均匀性自动调整系统应用示意图。
图2为本发明实施例提供的第一横磁感应加热线圈布置示意图。
图3为本发明实施例提供的第二横磁感应加热线圈布置示意图。
图4为本发明实施例带钢出横磁感应加热后宽度方向温度分布示意图。
图中：
横磁感应加热器1 第一横磁感应加热线圈6
温度线扫描仪3 第二横磁感应加热线圈7
横磁感应加热控制柜4 第三横磁感应加热线圈8
横磁感应加热电源5 第四横磁感应加热线圈9
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
根据本发明提供的一种横磁感应加热温度均匀性自动调整系统，横磁感应加热器1、带钢、温度线扫描仪3以及横磁感应加热控制柜4；
所述横磁感应加热器1与带钢相连；
所述温度线扫描仪3紧固连接在横磁感应加热器1后的带钢上方；
带钢通过横磁感应加热器后温度线扫描仪对带钢宽度方向温度进行扫描、记录温度值。
所述横磁感应加热控制柜4与横磁感应加热器1相连。
优选地，还包括：横磁感应加热电源5；所述横磁感应加热电源5与横磁感应加热控制柜4相连；所述横磁感应加热电源5与横磁感应加热器1相连。
优选地，横磁感应加热器1包括：横磁感应加热线圈；所述横磁感应加热线圈的数量大于或者等于4组。
优选地，所述多组横磁感应加热线圈对称放置在带钢的两侧；每组横磁感应加热线圈分为上部和下部；所述相邻的横磁感应加热线圈交错放置。
优选地，所述横磁感应线圈采用由通水方铜管绕制而成的线圈；所述横磁感应线圈能够沿带钢的宽度方向移动。
优选地，所述横磁感应加热电源的功率能够调节；所述横磁感应加热电源的功率大于设定阈值；所述横磁感应加热电源的输出功率能够由横磁感应加热控制柜自动控制。
优选地，所述横磁感应加热线圈包括：第一横磁感应加热线圈6、第二横磁感应加热线圈7、第三横磁感应加热线圈8以及第四横磁感应加热线圈9；所述第一横磁感应加热线圈6、第二横磁感应加热线圈7、第三横磁感应加热线圈8以及第四横磁感应加热线圈9交错放置。
根据本发明所提供的一种横磁感应加热温度均匀性自动调整方法，采用横磁感应加热温度均匀性自动调整系统，包括：
步骤S1：将横磁感应加热控制柜4的一端与温度线扫描仪3连接，将横磁感应加热控制柜4的另一端与横磁感应加热电源5、横磁感应加热器1相连；
步骤S2：获取设定横磁感应加热目标温度T0，并判断带钢宽度方向温度T是否超出设定范围T0±5℃；
若超出设定范围，则发出控制指令给横磁感应加热电源5和横磁感应加热器1，调整横磁感应加热电源5的输出功率和横磁感应加热线圈的位置，使带钢宽度方向温度分布符合设定范围；
步骤S3：设置温度报警区间，当测量温度达到设定的报警温度区间时，获取报警信息；
步骤S4：获取带钢横磁感应加热温度均匀性反馈信息。
优选地所述步骤S4包括：步骤S4.1：采用以下公式计算带钢横磁感应加热温度均匀性；
其中，d为带钢厚度，l为带钢宽度，v为带钢运行速度，Cp为带钢比热容，随温度变化而变化，ρ为带钢密度，随温度变化而变化，T中心为温度线扫描仪扫描带钢中心点温度，T0为设定的横磁感应加热目标温度，ΔP为横磁感应加热电源需要提高的功率，k为功率系数，大小为1～1.6。
优选地，所述步骤S3包括：步骤S3.1：根据报警信息，获取生产现场检查信息、参数调整信息。报警信息提醒操作人员对生产现场进行检查并对相关参数进行手动调整，防止带钢过冷或者过热影响热处理性能。
具体地，在一个实施例中，一种带钢横磁感应加热温度均匀性自动调节系统，该系统包括
温度线扫描仪，所述温度线扫描仪固定在带钢出横磁感应加热器后的带钢上方。带钢通过横磁感应加热器后温度线扫描仪对带钢宽度方向温度进行扫描、记录温度值。
横磁感应加热器本体，所述横磁感应加热器设定为但不限于4组横磁感应加热线圈，每组横磁感应加热线圈分为上部和下部，对称放置在带钢两侧，相邻横磁感应加热线圈交错放置。所述横磁感应线圈由通水方铜管绕制而成，可沿带钢宽度方向移动。
横磁感应加热电源，所述横磁感应加热电源为功率可调的大功率电源，输出功率由横磁感应加热控制柜自动控制。
横磁感应加热控制柜，所述横磁感应加热控制柜一端连接温度线扫描仪，另一端连接横磁感应加热电源和横磁感应加热器本体，用于设定横磁感应加热目标温度T0，并判断带钢宽度方向温度T是否超出设定范围T0±5℃，若超出设定范围，则发出控制指令给横磁感应加热电源和横磁感应加热器本体，调整横磁感应加热电源的输出功率和横磁感应加热线圈位置，使带钢宽度方向温度分布符合设定范围。设置温度报警区间，当测量温度达到设定的报警温度区间时，系统发出报警，提醒操作人员对生产现场进行检查并对相关参数进行手动调整，防止带钢过冷或者过热影响热处理性能。本发明显著提高了带钢横磁感应加热温度均匀性；
其中，d为带钢厚度，l为带钢宽度，v为带钢运行速度，Cp为带钢比热容，随温度变化而变化，ρ为带钢密度，随温度变化而变化，T中心为温度线扫描仪扫描带钢中心点温度，T0为设定的横磁感应加热目标温度，ΔP为横磁感应加热电源需要提高的功率，k为功率系数，大小为1～1.6。
具体地，在一个实施例中，一种带钢横磁感应加热温度均匀性自动调节系统，带钢横磁感应加热温度均匀性自动控制系统具体包括温度线扫描仪3和横磁感应加热控制柜4。所述温度线扫描仪3安装在带钢通过横磁感应加热器1出口处，带钢通过横次感应加热器1后温度线扫描仪3对带钢宽度方向温度进行扫描、记录温度值。所述横磁感应加热控制柜4一端连接温度线扫描仪3，另一端连接横磁感应加热电源5和横磁感应加热器本体1，用于设定横磁感应加热温度T0，并判断带钢宽度方向温度分布是否超出设定范围T0±5℃，若超出设定范围，则发出控制指令给横磁感应加热电源5和横磁感应加热器本体1，调整横磁感应加热电源5的输出功率和横磁感应加热器1横磁感应加热线圈位置，使带钢宽度方向温度分布符合设定范围。
具体地，所述温度线扫描仪3固定在带钢出横磁感应加热器1后的带钢上方。
具体地，所述横磁感应加热控制柜4还用于根据不同带钢尺寸、材质自动输入推荐的横磁感应加热目标温度，现场操作人员可选择采用推荐的加热目标温度，还可根据实际情况对目标温度进行调整。
具体地，所述横磁感应加热控制柜4还用于判断温度线扫描仪3温度数值是否达到设定的报警温度区间，若是则发出报警，提醒操作人员对生产现场进行检查并对相关参数进行手动调整。
具体地，所述横磁感应加热控制柜4进一步用于但不限于将温度线扫描仪3温度数值、横磁感应加热电源5电压、电流和输出功率在内的参数以数值、曲线、原始数据的形式进行存储。
具体地，所述报警温度区间设定为但不限于大于带钢目标温度+10℃及小于设定的带钢目标温度-10℃。
具体地，所述带钢目标温度的公差范围设定为但不限于±5℃。
具体地，所述横磁感应加热器1设定为但不限于4组横磁感应加热线圈，每组横磁感应加热线圈分为上下两部分，对称放置在带钢两侧。
具体地，所述温度线扫描仪3放置在最后一组横磁感应加热线圈出口处。
具体地，横磁感应加热器由感应线圈构成。
具体地，所述横磁感应加热线圈通水方铜管绕制而成。
具体地，所述横磁感应加热线圈可沿带钢宽度方向移动。
在本实施例中带钢的材质为中碳钢，带钢宽1600mm、厚6mm，带钢初始温度 700℃，目标温度950℃，带钢宽度方向温度均匀性±5℃。
通过输入设备向横磁感应加热控制柜4内输入带钢宽度、厚度、材质等参数，横磁感应加热控制柜4自动调入推荐的目标加热温度，操作人员可确认系统推荐的加热温度，也可以根据实际情况对推荐的加热温度进行修改并确认。
横磁感应加热控制柜4默认的温度报警区间是大于设定的目标加热温度+10℃及小于设定的目标加热温度-10℃，也可以通过输入设备对温度报警区间进行修改。
启动横磁感应加热器1的电源5对带钢进行加热。加热过程中显示屏上显示温度线扫描仪3的加热温度。当到达横磁感应加热控制柜4设定的温度区间时，保持横磁感应加热电源5的输出功率和横磁感应加热线圈位置不变。加热过程中显示屏上显示温度线扫描仪3的扫描温度，当不满足带钢宽度方向温度均匀性要求时，横磁感应加热控制柜根据实际温度扫描仪3的扫描温度与设计温度对比计算，对横磁感应感应器1 各参数做如下调整：
带钢中心温度过低，提高横磁感应加热电源5的输出功率；带钢中心温度过高，降低横磁感应加热电源5的输出功率；带钢边部温度Tmax过高，横磁感应加热线圈沿带钢宽度方向向远离带钢中心线方向移动；带钢边部温度过低，感应加热线圈沿带钢宽度方向向带钢中心线方向移动。
本发明通过采用横磁感应加热线圈位置自动调整系统，解决了不同带钢宽度情况下，横磁感应加热带钢中心温度分布不均匀的问题；本发明通过采用横磁感应加热线圈位置自动调整系统，解决了横磁感应加热带钢边部过热的问题；本发明通过采用横磁感应加热温度均匀性自动调整系统，解决了带钢加热过程中带钢过烧、过冷及宽度方向温度不均匀人工调节加热参数响应过慢影响正常连续生产的问题。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种横磁感应加热温度均匀性自动调整系统，其特征在于，横磁感应加热器(1)、带钢、温度线扫描仪(3)以及横磁感应加热控制柜(4)；
所述横磁感应加热器(1)与带钢相连；
所述温度线扫描仪(3)紧固连接在横磁感应加热器(1)后的带钢上方；
所述横磁感应加热控制柜(4)与横磁感应加热器(1)相连。
2.根据权利要求1所述的横磁感应加热温度均匀性自动调整系统，其特征在于，还包括：横磁感应加热电源(5)；
所述横磁感应加热电源(5)与横磁感应加热控制柜(4)相连；
所述横磁感应加热电源(5)与横磁感应加热器(1)相连。
3.根据权利要求1所述的横磁感应加热温度均匀性自动调整系统，其特征在于，横磁感应加热器(1)包括：横磁感应加热线圈；
所述横磁感应加热线圈的数量大于或者等于4组。
4.根据权利要求3所述的横磁感应加热温度均匀性自动调整系统，其特征在于，所述多组横磁感应加热线圈对称放置在带钢的两侧；
所述相邻的横磁感应加热线圈交错放置。
5.根据权利要求4所述的横磁感应加热温度均匀性自动调整系统，其特征在于，所述横磁感应线圈采用由通水方铜管绕制而成的线圈；
所述横磁感应线圈能够沿带钢的宽度方向移动。
6.根据权利要求2所述的横磁感应加热温度均匀性自动调整系统，其特征在于，所述横磁感应加热电源的功率能够调节；
所述横磁感应加热电源的功率大于设定阈值；
所述横磁感应加热电源的输出功率能够由横磁感应加热控制柜自动控制。
7.根据权利要求5所述的横磁感应加热温度均匀性自动调整系统，其特征在于，所述横磁感应加热线圈包括：第一横磁感应加热线圈(6)、第二横磁感应加热线圈(7)、第三横磁感应加热线圈(8)以及第四横磁感应加热线圈(9)；
所述第一横磁感应加热线圈(6)、第二横磁感应加热线圈(7)、第三横磁感应加热线圈(8)以及第四横磁感应加热线圈(9)交错放置。
8.一种横磁感应加热温度均匀性自动调整方法，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的横磁感应加热温度均匀性自动调整系统，包括：
步骤S1：将横磁感应加热控制柜(4)的一端与温度线扫描仪(3)连接，将横磁感应加热控制柜(4)的另一端与横磁感应加热电源(5)、横磁感应加热器(1)相连；
步骤S2：获取设定横磁感应加热目标温度T0，并判断带钢宽度方向温度T是否超出设定范围T0±5℃；
若超出设定范围，则发出控制指令给横磁感应加热电源(5)和横磁感应加热器(1)，调整横磁感应加热电源(5)的输出功率和横磁感应加热线圈的位置，使带钢宽度方向温度分布符合设定范围；
步骤S3：设置温度报警区间，当测量温度达到设定的报警温度区间时，获取报警信息；
步骤S4：获取带钢横磁感应加热温度均匀性反馈信息。
9.根据权利要求8所述的横磁感应加热温度均匀性自动调整方法，其特征在于，所述步骤S4包括：
步骤S4.1：采用以下公式计算带钢横磁感应加热温度均匀性；
其中，d为带钢厚度，l为带钢宽度，v为带钢运行速度，Cp为带钢比热容，随温度变化而变化，ρ为带钢密度，随温度变化而变化，T中心为温度线扫描仪扫描带钢中心点温度，T0为设定的横磁感应加热目标温度，ΔP为横磁感应加热电源需要提高的功率，k为功率系数，大小为1～1.6。
10.根据权利要求8所述的横磁感应加热温度均匀性自动调整方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
步骤S3.1：根据报警信息，获取生产现场检查信息、参数调整信息。
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| CN (1) | CN113923808A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116352242A (zh) * | 2023-06-01 | 2023-06-30 | 中国航空制造技术研究院 | 一种局部真空电子束焊接焊缝感应加热装置及加热方法 |
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2020
- 2020-07-07 CN CN202010646698.XA patent/CN113923808A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN116352242A (zh) * | 2023-06-01 | 2023-06-30 | 中国航空制造技术研究院 | 一种局部真空电子束焊接焊缝感应加热装置及加热方法 |
| CN116352242B (zh) * | 2023-06-01 | 2023-07-28 | 中国航空制造技术研究院 | 一种局部真空电子束焊接焊缝感应加热装置及加热方法 |
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