CN115261602A - 一种连续控温的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种连续控温的方法，根据电磁感应加热的特点，感应加热的整个过程分为三个阶段，分别为居里温度快速升温、居里温度后较快升温和临近终止温度前缓慢升温三个阶段；通过三个加热阶段的相互配合和加热参数的相关调控，实现加热温度的精确控制，使其达到目标温度，实现高质量的生产。本方法使用到的装置包括感应加热装置、温度测量装置、固定台和控制台，每个感应加热装置的调节分别由控制台进行控制，温度测量装置实时对焊管加热进行动态测温并反馈给控制台。本发明可精准监测并实时控制感应加热焊管的温度，保证最终温度符合生产要求，提高感应加热热处理的高效率、低能耗、高质量。

Description

一种连续控温的方法
技术领域
本发明涉及焊管热处理技术领域，尤其涉及一种连续控温的方法。
背景技术
随着工业的发展，焊管的应用越来越广泛。但是焊管在进行焊接后会产生焊接应力，而存在的焊接应力会造成焊管整体的承载能力下降，进而产生塑性变形，有的焊管还会再使用前出现开裂或变形的情况。为了提高焊管整体的力学性能，对焊管进行热处理，并且通过热处理来形成良好的金相组织。在进行热处理时，一般采用感应加热的热处理方式增强焊管的使用寿命。
但是目前焊管感应热处理设备单一结构的设计，单点静态温度测量精准性较好的优势难以发挥，无法满足在线动态热处理过程中自动修正，这些都影响了实际生产中焊管感应热处理的质量。而如何提高测量温度的精准度和自动进行温度修正，是生产高附加值精品钢管需要解决的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种连续控温的方法，通过精准监测并实时控制感应加热焊管的温度，保证最终温度符合要求，提高感应加热热处理的质量，从而有效提高热处理后焊管的力学性能。
本发明采用的技术方案如下：
本发明所提出的一种连续控温的方法，所述方法根据电磁感应加热的特点，将焊管感应加热的整个过程分为居里温度快速升温、居里温度后较快升温和临近终止温度前缓慢升温三个阶段，具体包括以下步骤：
S1：设置三个阶段感应加热装置的初始功率、初始频率；设置三个阶段温度测量装置的偏转角度为θ1、θ2、θ3；设置一个感应加热装置加后面一个温度测量装置为感应加热组，并且序号为i；设置加热的终止温度为T，第一阶段的目标温度需要达到终止温度的a％；第二阶段需要完成剩余工作的n％，使目标温度达到终止温度的b％；第三阶段的目标温度需要达到终止温度，三个阶段的加热目标温度为T1、T2、T3；设置加热温度精度为ΔT1、ΔT2、ΔT3；
S2：根据加热设定T1＝T*a％，计算出第一阶段的目标温度T1；设置第一阶段后续增加的感应加热装置的功率，设置感应加热组i＝1；待处理的焊管从开始位置以速度v匀速向左运动穿过感应加热装置进行第一阶段的加热，通过一组感应加热装置对焊管进行加热，通过温度测量装置测量温度并计算得到平均温度t1；判断焊管的温度，若T1＜t1＜T1+ΔT1，则第一阶段温度测量装置的偏转角度θ1不变并进入第二阶段加热；若t1＜T1，则增加一组感应加热装置，并且i＝i+1；若t1＞T1+ΔT1，则提高焊管移动速度，最后调整第二阶段温度测量装置的偏转角度θ2＝360/i并进入第三阶段加热；焊管的温度达到第一阶段的加热要求，焊管的移动速度调整完成；
S3：进入第二阶段的加热；根据加热设定T2＝T1+(T-T1)·n％，计算出第二阶段的目标温度T2；设置第二阶段后续增加的感应加热装置的功率，设置感应加热组i＝1；待处理焊管以速度V匀速向左运动穿过感应加热装置进入第二阶段的加热，通过一组感应加热装置对焊管进行加热，通过温度测量装置测量温度并计算得到平均温度t2；判断焊管的温度，若t2＞T2+ΔT2，则减小感应加热装置的功率；若t2＜T2，则增加一组感应加热装置，并且i＝i+1，调整第二阶段温度测量装置的偏转角度θ2＝360/i并进入第三阶段加热；若T2＜t2＜T2+ΔT2，则第二阶段温度测量装置的偏转角度θ2不变并进入第三阶段加热；焊管温度达到第二阶段的加热要求，第二阶段感应加热装置的加热功率调整完成；
S4：进入第三阶段的加热；根据加热设定T3＝T，计算出第三阶段的目标温度T3；设置第三阶段后续增加的感应加热装置功率，设置感应加热组i＝1；待处理焊管以速度V匀速向左运动穿过感应加热装置进入第三阶段的加热，通过一组感应加热装置对焊管进行加热，通过温度测量装置测量温度并计算得到平均温度t3；判断焊管的温度，若t3＜T3，则增大感应加热装置频率，若t3＞T3+ΔT3，则减小感应加热装置频率；焊管达到终止温度要求，完成焊管加热。
进一步的，所述第一个阶段的加热功率采用中功率的电源，且每增加一个感应加热装置所提高的温度不会超过第一阶段和第二阶段的目标温度之差，并且焊管的前进速度自动达到允许范围内的最大值。
进一步的，所述第二阶段根据第一阶段实际达到的温度调整目标温度，加热功率采用较低功率的电源，且每增加一个感应加热装置所提高的温度不会超过第二阶段和第三阶段的目标温度之差。
进一步的，三个不同的加热阶段设置不同加热精度，三个阶段的精度值ΔTi逐步减小。
进一步的，所述感应加热装置的调节分别由控制台进行控制；所述温度测量装置实时对焊管的加热进行动态测温并将结果反馈至控制台。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明根据电磁感应加热特点设置加热要求，把加热过程设为居里温度快速升温、居里温度后较快升温和临近终止温度前缓慢升温阶段，实现能源高效利用，同时控制加热质量，使生产更加高效率和高质量。
2、本发明巧妙的结合分组式加热线圈，依靠一套动态调控生产速度和加热功率生产策略，在承认实际生产中加热误差不可能完全消除的前提下，给出可根据实际生产需求设置不同加热精度的方法，有利于企业生产多规格小批量的焊管产品，降低企业长期维护高端检测设备的生产成本。
附图说明
图1是本发明方法的控制流程示意图；
图2是本发明实施例的向视图；
图3是本发明方法第二阶段的装置排列示意简图；
图4是本发明方法的感应加热装置示意简图；
图5是本发明方法的温度测量装置示意简图。
其中，附图标记：1-感应加热装置；2-温度测量装置；3-控制台；4-焊管；5-固定台。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
参见附图2至5，为本发明方法所使用的连续控温的装置，所述装置包括感应加热装置1、温度测量装置2、固定台5和控制台3；所述控制台3设置在固定台5上表面的一端；所述感应加热装置1和温度测量装置2分别交替设置在固定台上方；所述感应加热装置1的调节分别由控制台3进行控制，所述温度测量装置2实时对焊管4加热进行动态的温度测温并反馈给控制台3；本实施例中，所述感应加热装置1为感应加热线圈；所述温度测量装置2为红外测温仪。
焊管4的壁厚为3.5mm，将待处理焊管4置于感应线圈内，感应线圈为弹簧式，第一阶段第一组感应线圈为20匝，后续增加的感应线圈为5匝，第二阶段第一组感应线圈为5匝，后续增加感应线圈为2匝，第三阶段感应线圈全部为2匝，控制感应线圈与焊管的间隙为5mm，设计红外测温仪的固定圈与焊管的间隙为150mm左右。
本实施例中，如图1所示，本发明所提出的一种连续控温的方法具体包括以下步骤：
步骤S1：设置第一阶段感应线圈的初始功率为200KW，第二阶段感应线圈的初始功率为50KW，第三阶段感应线圈的初始功率为10KW，各阶段初始频率均为1500HZ；设置三个阶段的红外测温仪的偏转角度分别为θ1＝0°、θ2＝0°、θ3＝0°；设置一个感应加热装置加后面一个温度测量装置为感应加热组，并且序号为i；设置加热的终止温度T为900℃；第一阶段的目标温度需要达到终止温度的80％，第二阶段需要完成剩余工作的3/4，使目标温度达到终止温度的95％，第三个阶段的目标温度需要达到终止温度；各阶段的目标温度经过计算分别为T1＝720、T2＝855、T3＝900；设置加热温度精度分别为ΔT1＝50、ΔT2＝10、ΔT3＝3。
步骤S2：根据加热设定T1＝T*80％，第一阶段的目标温度T1＝720℃；设置第一阶段后续增加的感应线圈功率为50KW，使其每增加一组感应线圈提高的温度不超过50℃；设置感应加热组i＝1；待处理的焊管4从开始位置以18mm/s匀速向左运动进行第一阶段的加热，感应加热组1对焊管4进行加热，通过红外测温仪测量温度并计算得到平均温度t1。
判断焊管4的温度，若焊管温度在720℃～770℃，则第一阶段红外测温仪的偏转角度θ1＝0°不变并进入第二阶段加热；
若t1＜720℃则增加一组感应线圈，并且i＝i+1；
若t1＞770℃则提高焊管移动速度，每次相对提高5mm/s，最后达到25mm/s；
经过3组感应加热组的加热使焊管4温度超过目标温度，达到740℃；在采集焊管4不同位置的温度时需要改变红外测温仪的位置，调整第一阶段红外测温仪的偏转角度θ1＝360/3＝120°，并进入第二阶段加热。
步骤S3：进入第二阶段的加热；由于第一阶段达到的温度超过初始设定的温度，则根据加热设定重新计算；第二阶段需要完成剩余工作的3/4，转换为计算公式T2＝T1+(T-t1)·75％，得出第二阶段的目标温度T2＝860℃；设置第二阶段后续增加的感应线圈功率为20KW，使其每增加一组感应线圈提高的温度不超过10℃；设置感应加热组i＝1；待处理焊管4以速度25mm/s匀速向左运动进入第二阶段的加热，加热组1对焊管4进行加热，通过红外测温仪测量温度并计算得到平均温度t2；
判断焊管温度，若t2＞T2+ΔT2＝870℃，则感应线圈功率减小10KW；
若t2＜860℃，则增加一组感应加热组，并且i＝i+1，经过两组加热组的加热使焊管4的温度达到第二阶段的目标温度860℃，则调整第二阶段红外测温仪的偏转角度θ2＝180℃并进入第三阶段加热；
若焊管4经过一个感应线圈加热得到的温度在860℃～870℃，则第二阶段红外测温仪的偏转角度θ2＝0°不变并进入第三阶段加热。
步骤S4：进入第三阶段的加热；根据加热设定计算出T3＝T＝900℃；设置第三阶段后续增加的感应线圈的功率为10KW，使其每增加一个感应线圈提高的温度不超过10℃；设置感应加热组i＝1；待处理焊管4以速度25mm/s匀速向左运动进入第三阶段的加热，感应加热组1对焊管进行加热，通过红外测温仪测量温度并计算得到平均温度t3；
判断焊管4的温度，若t3＜900℃，则感应线圈频率增加100HZ；若t3＞903℃，则感应线圈频率减小100HZ；焊管达到终止温度要求，完成焊管的加热。
本发明根据电磁感应加热的特点，将焊管感应加热的整个过程分为居里温度快速升温、居里温度后较快升温和临近终止温度前缓慢升温三个阶段，可有效改善焊管感应加热的不均匀性，保证温度的精确性
本发明未尽事宜为公知技术。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种连续控温的方法，其特征在于，所述方法根据电磁感应加热的特点，将焊管感应加热的整个过程分为居里温度快速升温、居里温度后较快升温和临近终止温度前缓慢升温三个阶段，具体包括以下步骤：
S1：设置三个阶段感应加热装置的初始功率、初始频率；设置三个阶段温度测量装置的偏转角度为θ1、θ2、θ3；设置一个感应加热装置加后面一个温度测量装置为感应加热组，并且序号为i；设置加热的终止温度为T，第一阶段的目标温度需要达到终止温度的a％；第二阶段需要完成剩余工作的n％，使目标温度达到终止温度的b％；第三阶段的目标温度需要达到终止温度，三个阶段的加热目标温度为T1、T2、T3；设置加热温度精度为ΔT1、ΔT2、ΔT3；
S2：根据加热设定T1＝T*a％，计算出第一阶段的目标温度T1；设置第一阶段后续增加的感应加热装置的功率，设置感应加热组i＝1；待处理的焊管从开始位置以速度v匀速向左运动穿过感应加热装置进行第一阶段的加热，通过一组感应加热装置对焊管进行加热，通过温度测量装置测量温度并计算得到平均温度t1；判断焊管的温度，若T1＜t1＜T1+ΔT1，则第一阶段温度测量装置的偏转角度θ1不变并进入第二阶段加热；若t1＜T1，则增加一组感应加热装置，并且i＝i+1；若t1＞T1+ΔT1，则提高焊管移动速度，最后调整第二阶段温度测量装置的偏转角度θ2＝360/i并进入第三阶段加热；焊管的温度达到第一阶段的加热要求，焊管的移动速度调整完成；
S3：进入第二阶段的加热；根据加热设定T2＝T1+(T-T1)·n％，计算出第二阶段的目标温度T2；设置第二阶段后续增加的感应加热装置的功率，设置感应加热组i＝1；待处理焊管以速度V匀速向左运动穿过感应加热装置进入第二阶段的加热，通过一组感应加热装置对焊管进行加热，通过温度测量装置测量温度并计算得到平均温度t2；判断焊管的温度，若t2＞T2+ΔT2，则减小感应加热装置的功率；若t2＜T2，则增加一组感应加热装置，并且i＝i+1，调整第二阶段温度测量装置的偏转角度θ2＝360/i并进入第三阶段加热；若T2＜t2＜T2+ΔT2，则第二阶段温度测量装置的偏转角度θ2不变并进入第三阶段加热；焊管温度达到第二阶段的加热要求，第二阶段感应加热装置的加热功率调整完成；
S4：进入第三阶段的加热；根据加热设定T3＝T，计算出第三阶段的目标温度T3；设置第三阶段后续增加的感应加热装置功率，设置感应加热组i＝1；待处理焊管以速度V匀速向左运动穿过感应加热装置进入第三阶段的加热，通过一组感应加热装置对焊管进行加热，通过温度测量装置测量温度并计算得到平均温度t3；判断焊管的温度，若t3＜T3，则增大感应加热装置频率，若t3＞T3+ΔT3，则减小感应加热装置频率；焊管达到终止温度要求，完成焊管加热。
2.根据权利要求1所述的一种连续控温的方法，其特征在于：所述第一个阶段的加热功率采用中功率的电源，且每增加一个感应加热装置所提高的温度不会超过第一阶段和第二阶段的目标温度之差，并且焊管的前进速度自动达到允许范围内的最大值。
3.根据权利要求1所述的一种连续控温的方法，其特征在于：所述第二阶段根据第一阶段实际达到的温度调整目标温度，加热功率采用较低功率的电源，且每增加一个感应加热装置所提高的温度不会超过第二阶段和第三阶段的目标温度之差。
4.根据权利要求1所述的一种连续控温的方法，其特征在于：三个不同的加热阶段设置不同加热精度，三个阶段的精度值ΔTi逐步减小。
5.根据权利要求1所述的一种连续控温的方法，其特征在于：所述感应加热装置的调节分别由控制台进行控制；所述温度测量装置实时对焊管的加热进行动态测温并将结果反馈至控制台。
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