CN116669246A - 一种电磁加热装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电磁加热装置及其控制方法。电磁加热装置包括K组感应加热单元。每组感应加热单元包括位于板坯通道上方的两个第一感应线圈、位于板坯通道下方的两个第二感应线圈。在第一方向上，每组感应加热单元的两个第一感应线圈与两个第二感应线圈分别对应设置。两个第一感应线圈在板坯上相邻设置，两个第二感应线圈在板坯下相邻设置。每个感应线圈的线圈平面均与第一方向相垂直。各组感应加热单元中位于同一相对位置的感应线圈的控制单元为同一个控制单元、且各组感应加热单元中位于不同相对位置的感应线圈的控制单元为不同控制单元，或者各个感应线圈的控制单元独立设置。

Description

一种电磁加热装置及其控制方法

技术领域

本发明涉一种电磁加热装置及其控制方法，尤其涉及一种金属板材的电磁加热装置及其控制方法。

背景技术

随着科技的进步，利用连铸连轧工艺，实现特殊性能钢板如焊接性能优异的高强钢、高层建筑用钢和大型船舶用钢等的生产成为人们追求的目标。然而，将连铸坯轧制成不同形状和规格的板带，需要对连铸坯进行再次补热，才能继续加工轧制。板带在线快速加热对板带的材料组织转变具有重要影响，而且对板带的最终性能至关重要。因此，实现板带的快速在线加热是获得高性能特殊板带的关键技术之一。

传统的燃气或电阻丝辐射管加热技术，由于环境污染大，加热效率低而逐渐被淘汰。利用金属导体中涡流的焦耳热效应将金属自身加热的感应加热技术，因具有加热速度快、效率高、控温精确、均匀性好、污染少等优点，而在工业生产中得到迅速发展。根据感应加热器产生的磁场类型，可以分为纵向磁场和横向磁场两种，这两种加热方式在金属板材上均有应用。纵向磁场感应加热的磁力线方向与金属板材上下表面平行，感应的涡流在板坯中心大小相等，方向相反。因而中心位置处的涡流会抵消，导致纵向磁场感应加热应用在超薄板带上的加热效率较低(铸坯越薄，上下两个面产生涡流就越相互抵消，加热效率就越低)。横向磁场感应器产生的磁力线方向与金属板材被加热表面垂直，涡流在板材中心不存在相互抵消的问题，因而能源利用率高。但横磁涡流容易在金属板材边部聚集并造成边部过烧的问题。

为了在同一产线上，实现不同规格尺寸金属板材的连续、高效、均匀加热，专利号为CN 104775021A和CN 111278182 A采用纵横磁感应加热器组合使用，来解决不同规格板坯的均匀加热。但其横磁加热结构、纵磁加热结构均为专用结构，对于不同型号的板坯，对于同一个感应器无法实现在横磁、纵磁加热模式间的切换，使得适应性较差。专利号为CN113923808A采用线圈布置在被加热板坯不同位置的方式来消除板坯宽度方向边部过热的问题，以保证加热温度的均匀性，此方案一方面需要精度高；另一方面结构复杂，实施难度大。

发明内容

本发明的目的是，针对现有技术中采用纵横磁组合加热的感应加热装置的感应器无法实现在横磁、纵磁加热模式间的切换，使得适应性较差的问题，提供一种电磁加热装置及其控制方法。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种电磁加热装置，定义供板坯通过的通道为板坯通道，定义第一方向为板坯通道高度方向/宽度方向，定义第二方向为板坯通道宽度方向/高度方向；

其特征在于，所述电磁加热装置包括K组感应加热单元，K≥1；当K≥2时，K组感应加热单元沿板坯运行方向间隔设置；每组感应加热单元包括两个第一感应线圈、两个第二感应线圈；两个第一感应线圈位于板坯通道上方、且在板坯运行方向相邻设置；两个第二感应线圈位于板坯通道下方、且在板坯运行方向相邻设置；在第一方向上，每组感应加热单元的两个第一感应线圈与两个第二感应线圈分别对应设置；每个感应线圈的线圈平面均与第一方向相垂直。

本申请中，通过上述设置，通过控制单元即可对感应线圈的电流进行控制，从而根据需要，可调整各个感应线圈的磁极(N极、S极的位置)，从而可形成不同的磁场(例如纵磁或横磁)，对板坯进行加热。本申请能够在同一产线上，同一套加热装置，能够方便实现纵磁或横磁两种加热模式的切换。

上述技术方案中：每个感应线圈在板坯平面(线圈平面与板坯上表面均平行，板坯上表面即本实施例的俯视图上的板坯上表面)，上的投影由第一连接段、第二连接段、第三连接段、第四连接段构成；所述第一连接段、第二连接段在板坯运行方向相对设置；所述第三连接段、第四连接段在第二方向上相对设置；所述第一连接段一端、第二连接段一端通过第三连接段相互连接；所述第一连接段另一端、第二连接段另一端通过第四连接段相互连接；所述第三连接段和/或第四连接段为鼓起段，所述鼓起段围成的形状由鼓起段和第一连接段连接处向远离第二连接段的方向凸出、且由鼓起段和第二连接段连接处向远离第一连接段的方向凸出、且在第二方向向着远离第三连接段和第四连接段之间区域的一侧凸出。

通过令感应线圈至少包括鼓起段，从而在板坯经过板坯通道时，利用鼓起段使得线圈在板坯区域(板坯内区域或板坯附近区域)形成的涡流分散，降低因涡流在板坯侧部(即板坯边部)集中导致的边部过烧的影响。

上述技术方案中：所述第一连接段、第二连接段均为平行于第二方向的直线段；

所述鼓起段为弧形段，所述弧形段的曲率半径大于第一连接段和第二连接段之间间距的一半；或者

所述鼓起段围成形状为梯形；或者

所述鼓起段围成形状为矩形。

上述技术方案中：所述第三连接段为鼓起段，所述第四连接段为直线段；

每组感应加热单元各个感应线圈的第三连接段在第二方向上位于同侧，每组感应加热单元各个感应线圈的第三连接段与其相邻组感应加热单元各个感应线圈的第三连接段在第二方向上位于异侧；或者

每组感应加热单元中与两个第一感应线圈分别对应的第三连接段在第二方向上位于异侧，每组感应加热单元在第一方向上对应设置的第一感应线圈、第二感应线圈所对应的第三连接段在第二方向上位于同侧。

通过上述设置，使得电磁加热装置中在第二方向上位于一侧、另一侧(例如宽度方向上位于左侧、右侧)的各个感应线圈对应的第三连接段的数量布置较为均匀，从而对板坯的加热效果较为均匀。

上述技术方案中：每组感应加热单元包括安装座、用于容纳两个第一感应线圈的第一线圈固定框架、用于容纳两个第二感应线圈的第二线圈固定框架；

所述第一线圈固定框架位于第二线圈固定框架上方；

每组感应加热单元的第一线圈固定框架、第二线圈固定框架分别安装在安装座。

上述技术方案中：每组感应加热单元的安装座还安装有第一位置调节机构和/或第二位置调节机构；所述第一位置调节机构用于调节第一线圈固定框架和/或第二线圈固定框架在第一方向上位置；所述第二位置调节机构用于调节第一线圈固定框架和/或第二线圈固定框架在第二方向上位置。

通过上述设置；当板坯在第一方向上的尺寸较大时，可以通过第一位置调节机构调整第一感应线圈、第二感应线圈在第一方向上的间距，避免尺寸较大的板坯无法进入通道、或与电磁加热装置碰撞损坏装置；当需要对第一感应线圈、第二感应线圈进行维修或维护时，通过第二位置调节机构可调整第一线圈固定框架、第二线圈固定框架在第二方向上的位置，使得相应第一感应线圈、第二感应线圈在未对齐时，调整位置使得二者对齐，或者在电磁加热装置未工作时，使得第一线圈固定框架、第二线圈固定框架错开设置，从而便于维修或维护。

上述技术方案中，各组感应加热单元中位于同一相对位置的感应线圈的控制单元为同一个控制单元、且各组感应加热单元中位于不同相对位置的感应线圈的控制单元为不同控制单元，或者各组感应加热单元的各个感应线圈的控制单元独立设置。

上述技术方案中：所述安装座还安装有U形磁场屏蔽结构；在第二方向上，所述U形磁场屏蔽结构的开口朝向位于板坯通道中的板坯、且与板坯尺寸相适应。

通过上述设置，从而利用U形磁场屏蔽结构对板坯侧部进行保护，屏蔽板坯侧部的部分或全部磁场，从而降低因涡流在板坯侧部集中时造成侧部过烧的影响。

上述技术方案中：所述U形磁场屏蔽结构包括屏蔽结构外壳，所述屏蔽结构外壳为导电材料，所述屏蔽结构外壳内形成流通通道，所述流通通道内容纳有液体冷却介质。

通过上述设置，从而可屏蔽磁场、且冷却屏蔽结构外壳，还可以对侧部降温以降低侧部过烧影响。

上述技术方案中：第一线圈固定框架、第二线圈固定框架分别对应固定连接有第一伸缩机构固定座、第二伸缩机构固定座；所述第一感应线圈绕设在对应的第一铁芯外侧，所述第二感应线圈绕设在对应的第二铁芯外侧；所述第一铁芯在第二方向上的投影尺寸小于对应的第一感应线圈的内周区域在第二方向上的投影尺寸；所述第二铁芯在第二方向上的投影尺寸小于对应的第二感应线圈的内周区域在第二方向上的投影尺寸；每个第一铁芯与第一伸缩机构固定座之间连接有第一伸缩机构，每个第二铁芯与第二伸缩机构固定座之间连接有第二伸缩机构；所述第一伸缩机构、第二伸缩机构均在第二方向上延伸。

通过上述设置，从而可以调整第二方向上第一铁芯/第二铁芯在第一感应线圈/第二感应线圈内周区域中的位置，从而调整磁场或涡流分布。

上述技术方案中：所述第一线圈固定框架、第二线圈固定框架均为盒状结构；

所述第一伸缩机构固定座为固定在第一线圈固定框架侧壁的第一U形隔热罩，所述第一伸缩机构的固定端与第一U形隔热罩内壁固定，所述第一伸缩机构的伸缩端穿过第一线圈固定框架的侧壁，从而与相应的第一铁芯固定连接；

所述第二伸缩机构固定座为固定在第二线圈固定框架侧壁的第二U形隔热罩，所述第二伸缩机构的固定端与第二U形隔热罩内壁固定，所述第二伸缩机构的伸缩端穿过第二线圈固定框架的侧壁，从而与相应的第二铁芯固定连接。

通过上述设置，利用第一U形隔热罩/第二U形隔热罩对第一伸缩机构/第二伸缩机构进行保护，降低过热工作环境对伸缩机构造成的影响。

上述技术方案中：各组感应加热单元中位于同一相对位置的感应线圈的控制单元为同一个控制单元、且各组感应加热单元中位于不同相对位置的感应线圈的控制单元为不同控制单元，或者各组感应加热单元的各个感应线圈的控制单元独立设置。

本发明还提供一种利用上述电磁加热装置的电磁加热控制方法所述电磁加热控制方法包括线圈电流控制步骤和/或位置调节步骤；

所述线圈电流控制步骤包括将感应加热单元设置为第一电流调整模式或第二电流调整模式；所述第一电流调整模式为：调整感应加热单元中各个第一感应线圈、各个第二感应线圈中的电流方向，使得在第一方向上对应设置的第一感应线圈、第二感应线圈在第一方向上形成的磁极位置相反；

所述第二电流调整模式为：调整感应加热单元中各个第一感应线圈、各个第二感应线圈中的电流方向，使得相邻两个第一感应线圈在第一方向上形成的磁极位置相反，使得相邻两个第二感应线圈在第一方向上形成的磁极位置相反，且使得在第一方向上对应设置的第一感应线圈、第二感应线圈在第一方向上形成的磁极位置相同；

所述位置调节步骤包括将感应加热单元设置为第一位置调整模式或第二位置调整模式；

所述第一位置调整模式为：调整各个感应线圈在第二方向上的位置，使得每个感应线圈在第二方向上的中心均位于板坯纵轴线上；

所述第二位置调整模式为：调整各个感应线圈在第二方向上的位置，使得与每个感应线圈对应的第四连接段在线圈平面的投影位于板坯在线圈平面的投影区域内，且使得满足第一条件、第二条件、第三条件中的一个；

其中，所述第一条件为与各个感应线圈对应的第三连接段在线圈平面的投影与板坯在线圈平面的投影区域的至少一个边界重合或相切；所述第二条件为与各个感应线圈对应的第三连接段在线圈平面的投影位于板坯在线圈平面的投影区域外、且第三连接段在线圈平面的投影与板坯投影区域之间的间距不大于第一预设距离；所述第三条件为与各个感应线圈对应的第三连接段(100C)在线圈平面的投影位于板坯在线圈平面的投影区域内、且第三连接段在线圈平面的投影与板坯投影区域之间的间距不大于第一预设距离；

当所述电磁加热控制方法包括位置调节步骤时：

每个感应线圈在线圈平面上的投影由第一连接段、第二连接段、第三连接段、第四连接段构成；所述第一连接段、第二连接段在板坯运行方向上相对设置；所述第三连接段、第四连接段在第二方向上相对设置；所述第一连接段一端、第二连接段一端通过第三连接段相互连接，所述第一连接段另一端、第二连接段另一端通过第四连接段相互连接；所述第三连接段为鼓起段，所述第四连接段为直线段；所述鼓起段围成的形状由鼓起段和第一连接段连接处向远离第二连接段的方向凸出、且由鼓起段和第二连接段连接处向远离第一连接段的方向凸出、且在第二方向上向着远离第三连接段和第四连接段之间区域的一侧凸出。

本申请中，通过上述设置，可利用线圈电流控制步骤调整感应线圈的电流方向，使得在根据需要令大部分磁感线经过第一方向由两个第一感应线圈分别到达对应的两个第二感应线圈，或令磁感线经过第二方向由一个感应线圈到达与其相邻的感应线圈。当需要时，也可利用第一位置调整模式使得各个线圈在第二方向上居中，或利用第二位置调整模式，使得板坯侧部的涡流分散、降低因板坯侧部涡流容易集中造成的过烧风险。

上述技术方案中：所述线圈电流控制步骤还包括：对于一组感应加热单元，判断D3＜D2或D3≤D2是否成立；

若判断D3＜D2或D3≤D2，则将感应加热单元设置为第一电流调整模式；

若判断D3≥D2或D3＞D2，则将感应加热单元设置为第二电流调整模式；

其中，D3为第一感应线圈底端与第二感应线圈顶端之间的间距，D2为相邻两个第一感应线圈之间的间距。

通过上述设置，当D3＜D2或D3≤D2时，即第一方向上的第一感应线圈、第二感应线圈之间的间距小于第二方向上的两个感应线圈之间的间距时，则采用第一电流调整模式，令大部分磁感线经过路径较短(或相等)的第一方向，避免磁场在空气中路径过远造成的损耗大、加热效率低的问题。同样道理，D3≥D2或D3＞D2，则采用第二电流调整模式，令大部分磁感线经过路径较短(或相等)的第二方向。

上述技术方案中：每组感应加热单元的安装座还安装有U形磁场屏蔽结构；在第二方向上，两个U形磁场屏蔽结构的开口彼此相对、且均朝向位于板坯通道中的板坯、且与板坯尺寸相适应；

所述电磁加热控制方法还包括：

当感应加热单元为第一电流调整模式时，调整所述U形磁场屏蔽结构在第二方向上的位置，使得所述U形磁场屏蔽结构的开口内壁面与板坯侧面的间距为第二预设距离。

当采用第一电流调整模式时，板坯侧部容易过烧。通过上述设置，通过U形磁场屏蔽结构保护板坯侧部，降低因涡流板坯侧部聚集而造成的过烧影响。

上述技术方案中：所述位置调节步骤还包括：对于一组感应加热单元，判断L1＜L2或L1≤L2是否成立；

若判断L1＜L2或L1≤L2，则将感应加热单元设置为第一位置调整模式，且调整所述U形磁场屏蔽结构在第二方向上的位置，使得所述U形磁场屏蔽结构的开口内壁面与对应板坯侧面的间距为第二预设距离；

若判断L1≥L2或L1＞L2，则将感应加热单元设置为第二位置调整模式；

其中，L1为板坯在第二方向上的尺寸，所述第一感应线圈、第二感应线圈在第二方向上的投影尺寸均为L2。

通过上述设置，当L1＜L2或L1≤L2时，即线圈完全覆盖或基本覆盖板坯时，为降低板坯侧部过烧的问题，将线圈、铁芯在第二方向上居中，且利用U形磁场屏蔽结构对板坯侧部的磁场进行屏蔽，降低侧部过烧的影响。当L1≥L2或L1＞L2，令第三连接段(即鼓起段)靠近板坯侧部，而令第二连接段远离板坯侧部且位于板坯投影区域内，从而可令板坯侧部的涡流分散，降低因板坯侧部涡流容易集中而造成的过烧风险。

上述技术方案中：所述第一感应线圈绕设在对应的第一铁芯外侧，所述第二感应线圈绕设在对应的第二铁芯外侧；

所述第一位置调整模式还包括：调整各个铁芯在第二方向上的位置，使得各个铁芯在第二方向上的中心、各个感应线圈在第二方向上的中心位于板坯纵轴线上。

通过上述设置，使得铁芯、线圈均居中，从而通过铁芯将磁力线聚在板坯纵轴线上(即第二方向上板坯中心)，从而尽量降低边部过烧的影响。

上述技术方案中：所述第一感应线圈绕设在对应的第一铁芯外侧，所述第二感应线圈绕设在对应的第二铁芯外侧；

所述第二位置调整模式还包括：调整各个铁芯在第二方向上的位置，使得每个铁芯与对应的第四连接段的间距均为最小。

通过上述设置，可以使得铁芯远离板坯边部(侧部)，降低因涡流在板坯边部聚集产生过烧的影响。

上述技术方案中：所述位置调节步骤先于线圈电流控制步骤执行。

通过上述设置，可先调整好感应加热单元中元件的位置，避免通电时再移动线圈位置导致的安全隐患。

上述技术方案中：所述电磁加热控制方法还包括：

当检测到板坯前端与板坯通道入口在板坯运行方向上的间距小于或小于等于第一预设间距时，调整该组感应加热单元中用于容纳第一感应线圈的第一线圈固定框架在第一方向上的位置、用于容纳第二感应线圈的第二线圈固定框架在第一方向上的位置，使得当板坯进入板坯通道时，第一线圈固定框架的靠近板坯一端与板坯之间具有间隔，且使得第二线圈固定框架的靠近板坯一端与板坯之间具有间隔；

当检测到板坯进入板坯通道后，调整第一线圈固定框架、第二线圈固定框架第一方向上的位置，使得第一线圈固定框架、第二线圈固定框架在第一方向上的间距为第二预设间距。

通过上述设置，当板坯进入板坯通道之前，调整线圈固定框架在第一方向上的位置，从而避免翘头的板坯与电磁加热装置碰撞而损坏电磁加热装置。

上述技术方案中：所述线圈电流控制步骤还包括：

板坯进入板坯通道之前，判断T2-T1≥Tr是否成立；

若判断结果为是，则对于板坯运行方向最后方开始的K1组感应加热单元，将感应加热单元设置为第一电流调整模式；

其中，T2为板坯在第二方向上的中心位置温度，T1为板坯边部位置温度，Tr为预设温度，K1为预设值。

通过上述设置，当边部温度过低时，可以将K1组感应加热单元调整为第一电流调整模式，从而利用横磁加热为边部进行补热，以提高边部温度，避免边部温度过低造成裂纹。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：

(1)同一套感应加热系统即可实现横磁加热模式，也可实现纵磁加热模式，提高了设备的利用率，也极大的减少了设备维护量。

(2)解决了板坯侧部(即边部)过烧的技术难题，避免为切除过烧板带而造成材料浪费。

本发明应用一种电磁加热装置及其控制方法，既能实现板坯的高效快速连续加热处理，得到高性能的板带，又能灵活运用于不同规格板坯的在线感应加热，提高了设备的利用率，节约生产成本，提高产品质量和市场竞争力，具有广阔的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的电磁加热装置整体结构示意图(板坯位于板坯通道中)；

图2为图1中一组感应加热单元的结构示意图；

图3-1为图2中一种实施方式的两个第一感应线圈/两个第二感应线圈、第一铁芯/第二铁芯、第一伸缩机构/第二伸缩机构的结构示意图；

图3-2为图2中另一种实施方式的两个第一感应线圈/两个第二感应线圈、第一铁芯/第二铁芯、第一伸缩机构/第二伸缩机构的结构示意图；

图4-1为图3-1中两个第一感应线圈/两个第二感应线圈位于第一线圈固定框架/第二线圈固定框架的剖面图；

图4-2为图3-1所示的一个感应线圈结构产生的涡流分布示意图；

图4-3为现有技术中感应线圈产生的涡流分布示意图；

图5为图2中上感应器的结构示意图；

图6为图5中去掉提升板、第三伸缩机构、横移支座后的结构示意图；

图7为图2中下感应器的结构示意图；

图8为图1中U形磁场屏蔽结构的结构示意图；

图9为图2中安装座的结构示意图；

图10为本发明实施例2的工作流程图；

图11-1、图11-2分别为本发明实施例2的一种横向磁路加热模式的电流方向和磁力线方向；

图11-3为本发明实施例2的另一种横向磁路加热模式的电流方向；

图12-1、图12-2分别为本发明实施例2的纵向磁路加热模式的电流方向和磁力线方向；

图13为本发明实施例2的防止板坯边部过烧时第一感应线圈与板坯的相对位置示意图；

图14为本发明实施例2的补充边部温度时第一感应线圈与板坯的相对位置示意图；

图15为本发明实施例3的板坯边部温度、板坯中间温度示意图；

图16为本发明实施例4的两个第一感应线圈、两个第二感应线圈与板坯相对位置示意图；

图17为本发明实施例5的感应线圈的投影形状示意图；

图18-1、图18-2分别为本发明实施例6的感应线圈的投影形状示意图、对应的涡流分布示意图；

图19-1、图19-2分别为作为实施例6的对比例的现有技术中的感应线圈的投影形状示意图、对应的涡流分布示意图；

图20为本发明实施例7的感应线圈的投影形状示意图。

上述附图中：

1-感应加热单元；2-板坯；

11-安装座；12-上感应器；13-U形磁场屏蔽结构；14-下感应器；15-轨道；161-第一导向通孔；162-第二导向通孔；17-螺钉；

1200-第一线圈固定框架；1200A-第二线圈固定框架；1201-第一感应线圈；1201A-第二感应线圈；12010-线圈引出线；1202-第一铁芯；1202A-第二铁芯；1203-提升板；1204-提升桩；1205-第一伸缩机构；1205A-第二伸缩机构；1206-第三伸缩机构；1207-第一伸缩机构固定座；1208-第一螺栓；1209-第一垫片；1210-横移支座；1211-滑槽；1213-导向柱；1214-第二垫片；1215-第二螺栓；1216-第三螺栓；1217-固定桩；1205A-第二伸缩机构；1207A-第二伸缩机构固定座；

1301-竖移支座；1302-第五伸缩机构；1303-屏蔽结构外壳；

1401-固定支座；1402-第四伸缩机构；1403-滑轮；1404-滑轮支座；1405-滑轮轴承；1406-滑轮连接杆；

符号“+”表示电流进入纸面，符号“·”表示电流从纸面流出。

具体实施方式

下面将结合本申请的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例1

如图1、图2，本实施例提供一种电磁加热装置，定义供板坯2通过的通道为板坯通道，定义第一方向、第二方向分别为板坯通道高度方向、宽度方向，或分别为板坯通道宽度方向、高度方向。如图1所示的实施例中，第一方向为板坯高度、第二方向为板坯宽度方向。

所述电磁加热装置包括K组感应加热单元1，K≥1。当K≥2时，K组感应加热单元1沿板坯2运行方向间隔设置。每组感应加热单元1包括两个第一感应线圈1201、两个第二感应线圈1201A。两个第一感应线圈1201位于板坯通道上方、且在板坯2运行方向相邻设置。两个第二感应线圈1201A位于板坯通道下方、且在板坯2运行方向相邻设置。在第一方向上，每组感应加热单元的两个第一感应线圈1201与两个第二感应线圈1201A分别对应设置；每个感应线圈的线圈平面均与第一方向相垂直。本实施例中，板坯运行方向，即为板坯通道长度方向。在板坯通道中可设置支撑辊道(图中未示出)，利用辊道运送板坯。

各组感应加热单元1中位于同一相对位置的感应线圈的控制单元为同一个控制单元、且各组感应加热单元1中位于不同相对位置的感应线圈的控制单元为不同控制单元，或者各组感应加热单元1的各个感应线圈的控制单元独立设置。例如，同一组感应加热单元中，两个第一感应线圈分别为相对位置位于左侧上方的感应线圈、相对位置位于右侧上方的感应线圈，两个第二感应线圈分别为相对位置位于左侧下方的感应线圈、相对位置位于右侧下方的感应线圈。各组感应加热单元1中位于同一相对位置的感应线圈的控制单元为同一个控制单元，指的是各组感应加热单元1中位于左侧上方的感应线圈由同一个控制单元控制，位于右侧上方的感应线圈由同一个控制单元控制，位于左侧下方的感应线圈由同一个控制单元控制，位于右侧下方的感应线圈由同一个控制单元控制。

如图4-1所示，每个感应线圈在线圈平面上的投影由第一连接段100A、第二连接段100B、第三连接段100C、第四连接段100D构成。所述第一连接段100A、第二连接段100B在板坯2运行方向相对设置。所述第三连接段100C、第四连接段100D在第二方向上相对设置。所述第一连接段100A一端、第二连接段100B一端通过第三连接段100C相互连接。所述第一连接段100A另一端、第二连接段100B另一端通过第四连接段100D相互连接。所述第三连接段100C和/或第四连接段100D为鼓起段，所述鼓起段围成的形状Z1由鼓起段和第一连接段100A连接处向远离第二连接段100B的方向凸出、且由鼓起段和第二连接段100B连接处向远离第一连接段100A的方向凸出、且在第二方向向着远离第三连接段100C和第四连接段100D之间区域Z2的一侧凸出。

鼓起段和第一连接段100A连接点、鼓起段和第二连接段100B连接点之间形成虚拟连线。该虚拟连线与鼓起段即为鼓起段围成的形状Z1。所述鼓起段围成的形状在板坯2上的最大投影尺寸大于第一连接段100A和第二连接段100B之间的最大间距。

所述第一连接段100A、第二连接段100B均为平行于第二方向的直线段；所述鼓起段为弧形段，所述弧形段的曲率半径大于第一连接段100A和第二连接段100B之间间距的一半。优选的，所述弧形段为优弧段。

所述第三连接段100C为鼓起段，所述第四连接段100D为直线段。

如图3-1所示，在一种实施方式中，每组感应加热单元1各个感应线圈的第三连接段100C在第二方向上位于同侧，每组感应加热单元1各个感应线圈的第三连接段100C与其相邻组感应加热单元1各个感应线圈的第三连接段100C在第二方向上位于异侧。例如如图3-1所示实施例，该组感应加热单元中，各个感应线圈的第三连接段100C在第二方向上均位于第四连接段的左侧，而与该组感应加热单元中，可令各个感应线圈的第三连接段100C在第二方向上均位于第四连接段的右侧。

如图3-2所示，在另一种实施方式中，每组感应加热单元1中与两个第一感应线圈1201分别对应的第三连接段100C在第二方向上位于异侧，每组感应加热单元1在第一方向上对应设置的第一感应线圈1201、第二感应线圈1201A所对应的第三连接段100C在第二方向上位于同侧。例如如图3-1所示实施例，对于每组感应加热单元，一个第一感应线圈1201及在第一方向上与其对应的一个第二感应线圈1201A的第三连接段100C在第二方向上均位于第四连接段的左侧，另一个第一感应线圈1201及在第一方向上与其对应的另一个第二感应线圈1201A的第三连接段100C在第二方向上均位于第四连接段的右侧。

在第一方向上对应设置的第一感应线圈1201形成的鼓起段、第二感应线圈1201A形成的鼓起段在第二方向上可位于同侧。

通过上述设置，在运行方向上实现了交替布置(即部分感应线圈的第三连接段位于左侧，部分感应线圈的第三连接段位于右侧)，以相互补充边部温度，又不引起边部过烧。

如图2、图5、图7、图9所示，每组感应加热单元1包括安装座11、用于容纳两个第一感应线圈1201的第一线圈固定框架1200、用于容纳两个第二感应线圈1201A的第二线圈固定框架1200A。安装座11可为口字形框架结构。所述第一线圈固定框架1200位于第二线圈固定框架1200A上方。每组感应加热单元1的第一线圈固定框架1200、第二线圈固定框架1200A分别安装在安装座11。

每组感应加热单元1的安装座11还安装有第一位置调节机构和/或第二位置调节机构；

所述第一位置调节机构用于调节第一线圈固定框架1200和/或第二线圈固定框架1200A在第一方向上位置。所述第二位置调节机构用于调节第一线圈固定框架1200和/或第二线圈固定框架1200A在第二方向上位置。

本实施中，第一位置调节机构包括在第一方向上伸缩的第三伸缩机构1206。第三伸缩机构1206的固定端、伸缩端分别与横移支座1210、第一线圈固定框架1200对应固定连接。横移支座1210安装在安装座11上，且可在第二方向上沿第一导向通孔161滑动，从而调整第一线圈固定框架1200在第二方向上的位置。

第一位置调节机构也可包括可沿第二导向通孔162在第一方向上滑动的滑动结构(图7中可沿第一方向滑动的固定支座1401)。固定支座1401可通过在第二方向伸缩的第四伸缩机构1402与第二线圈固定框架1200A连接。

第二位置调节机构可包括横移支座1210、安装在安装座11内底面的轨道15、以及与轨道15配合的滑轮1403。滑轮1403安装在第二线圈固定框架1200A。第二线圈固定框架1200A在第二方向上滑动，从而调整第二线圈固定框架1200A在第二方向上的位置。利用横移支座1210、轨道15、滑轮1403，也可实现在第二方向上第一线圈固定框架1200、第二线圈固定框架1200A相对位置的调整。

如图2、图8所示，所述安装座11还安装有U形磁场屏蔽结构13；在第二方向上，所述U形磁场屏蔽结构13的开口朝向位于板坯通道中的板坯2、且与板坯2尺寸相适应。

所述U形磁场屏蔽结构13包括屏蔽结构外壳1303，所述屏蔽结构外壳1303为导电材料，所述屏蔽结构外壳1303内形成流通通道，所述流通通道内容纳有液体冷却介质。

屏蔽结构外壳1303通过可在第二方向上伸缩的第五伸缩机构与竖移支座1301连接，竖移支座1301安装在安装座11上、且可沿第一方向滑动。上述结构实现了屏蔽结构外壳1303在第一方向、第二方向上的位置调整。

如图6、图7，第一线圈固定框架1200、第二线圈固定框架1200A分别对应固定连接有第一伸缩机构固定座1207、第二伸缩机构固定座1207A；第一感应线圈1201绕设在对应的第一铁芯1202外侧，第二感应线圈1201A绕设在对应的第二铁芯1202A外侧；

所述第一铁芯1202在第二方向上的投影尺寸小于对应的第一感应线圈1201的内周区域在第二方向上的投影尺寸(即第一感应线圈1201围成的区域形成第一铁芯1202可在第二方向上伸缩的伸缩空间)。所述第二铁芯1202A在第二方向上的投影尺寸小于对应的第二感应线圈1201A的内周区域在第二方向上的投影尺寸(即第二感应线圈1201A围成的区域形成第一铁芯1202A可在第二方向上伸缩的伸缩空间)。

每个第一铁芯1202与第一伸缩机构固定座1207之间连接有第一伸缩机构1205，每个第二铁芯1202A与第二伸缩机构固定座1207A之间连接有第二伸缩机构1205A；所述第一伸缩机构1205、第二伸缩机构1205A均在第二方向上延伸。

所述第一线圈固定框架1200、第二线圈固定框架1200A均为盒状结构；

所述第一伸缩机构固定座1207为固定在第一线圈固定框架1200侧壁的第一U形隔热罩，所述第一伸缩机构1205的固定端与第一U形隔热罩内壁固定，所述第一伸缩机构1205的伸缩端穿过第一线圈固定框架1200的侧壁，从而与相应的第一铁芯1202固定连接；

第二伸缩机构固定座1207A为固定在第二线圈固定框架1200A侧壁的第二U形隔热罩，第二伸缩机构1205A的固定端与第二U形隔热罩内壁固定，第二伸缩机构1205A的伸缩端穿过第二线圈固定框架1200A的侧壁，从而与相应的第二铁芯1202A固定连接。

以下对本实施例1进一步详细说明：

如图2所示，电磁加热装置包括安装座、上感应器、下感应器和位于左右的涡流调节单元(即U形磁场屏蔽结构)构成，其中上感应器、下感应器和左右涡流调节单元都可利用螺栓安装在安装座上，并且利用液压驱动系统可以实现相对板坯位置的可移动。

如图5所示，上感应器包括外壳(即第一线圈固定框架)、第二螺栓1215、滑槽、油缸固定隔热罩(即第一伸缩机构固定座)、油缸(即第一伸缩机构)、第一螺栓1208组成。利用油缸液压驱动实现感应加热器内铁芯位置的移动，最后利用第二螺栓1215(即铁芯固定螺栓)对铁芯位置进行固定。油缸固定隔热罩的主要作用是对油缸进行保护，防止高温热辐射油缸造成损坏。上感应器、下感应器的铁芯在线圈中的位置均可调节。

如图4-1、图4-2、图5所示，感应器的内部结构主要由线圈、铁芯和固定线圈用的耐火材料，线圈固定在外壳内，浇注耐火材料对线圈位置进行固定。耐火材料包裹线圈，再将耐火材料包裹线圈的结构置于感应器外壳(即第一、第二线圈固定框架)内，再整体置于框架(即安装座11)内。铁芯通过导向柱1213在液压系统的驱动下在滑槽1211内实现移动。感应器内线圈采用双向大头结构设计，可设置头部线圈尺寸比尾部尺寸大。

所述第一感应线圈1201与第一线圈固定框架1200内壁之间、所述第二感应线圈1201A与第二线圈固定框架1200A内壁之间均设置有耐火材料。

采用大头结构设计，把边部涡流分散，解决大头部分涡流在边部集中的问题。设置大头结构，还考虑了进入感应加热器时边部温度低的情况，把边部温度也适当提高。

每台感应器内都是双线圈结构，两个线圈的大头结构可以在同一侧，也可以不在同侧。这主要取决对于感应器的数量和板坯对加热温度均匀性的要求。加热器数量少，且温度均匀性高，则两个线圈大头结构采用不在同侧的布置方式，这样温度均匀性比都在同侧结构高。另外生产线上如果是采用多台感应器(一台感应器即一组感应加热单元)布置，通常采用每台感应器的双线圈大头结构在同侧，但台与台之间，大头结构相互交替的布置方式来均匀涡流分布。

如图4-2中本申请采用大头结构(具有鼓起段)的感应线圈与图4-3未采用鼓起段的感应线圈的涡流分布对比。通过采用大头结构设计，把板坯边部涡流分散，解决板坯边部涡流容易集中的问题。

如图6、图7所示，上感应器12设置提升板1203、横移支座1210和液压缸(即第三伸缩机构1206)。上感应器利用横移支座1210悬挂在安装座11上，利用液压缸的驱动调节上感应器距离板坯上表面间的距离。

上感应器12、下感应器14之间距离的调节主要是为了在板坯头尾进入和远离感应器时，上、下感应器需要张开，以避免板坯头尾翘头翘尾撞坏感应器。另外当翘头穿过感应器后，上、下感应器闭合，移动至靠近板坯表面，以避免感应器产生的磁场在空气中产生较大损耗，上、下感应器距离较近，以保证加热效率。

上感应器12两个第一感应线圈1201之间的间距等于下感应器14两个第二感应线圈1201A之间的间距。

另外，下感应器与板坯下表面距离也可不进行调节，把上感应尽量张开就可以调节上下感应器间的距离。

板坯2上尺寸较大，且板坯运行速度较快时，或要求的加热温度较高时候，可并排设置多台感应器(即多组感应加热单元)，当然也会考虑设备成本。如图1所示，本实施例1布置了4台感应器。对各台感应器(或加热器)的要求是根据温度和运行速度来的，运行速度决定在感应器内的停留时间，温度侧决定需要的加热功率。可设置靠近板坯通道入口的感应器以额定最大功率运行，后面的感应器根据加热温度的需求输出功率。

如图7所示，下感应器利用滑轮实现在安装座11中的移动，滑轮安装在下感应器底部(即第二线圈固定框架底部)。

如图8所示，位于侧边的涡流调节单元(即U形磁场屏蔽结构)由竖移支座、液压缸(即第五伸缩机构)和侧边导电板(即屏蔽结构外壳)组成。其中侧边导电板由空心铜板组成，中间水内冷，主要用于板坯边部温度过高时，对边部磁场进行屏蔽，减少边部过烧。U形的屏蔽结构外壳内腔设置水冷结构。屏蔽结构外壳可采用电导率高的材料(例如铜板)，采用空腔水内冷结构。

涡流调节单元的具体位置可根据边部温度和板坯中间温度决定。涡流调节单元配合横磁感应加热使用，一般屏蔽在距离边部50mm内的板坯位置，也就是温度曲线凹下处(即板坯宽度方向上温度最低的位置)。

通过U形磁场屏蔽结构包裹板坯侧部，即部分屏蔽边部位置的磁场，调节涡流，减少边部过烧。可根据需要选择性使用U形磁场屏蔽结构。一般只有边部温度较高时，才需要利用U形磁场屏蔽结构对板坯侧部进行包裹。

本申请中：1、整条生产线可以纵横磁交替布置装备，仅改变感应器内，电流的方向就可以实现加热器纵磁或者横磁的加热模式；2、一个感应器内是双线圈结构设计，这主要是便于改变电流就能实现纵横磁加热模式；3、线圈一侧大头结构设计，从而分散涡流在板坯内的分布，解决边部过烧；4、线圈中间增设铁芯聚磁，也是为了解决边部过烧，把磁力线聚集在板坯中间。

实施例2

本实施例2提供一种利用实施例1的电磁加热装置的电磁加热控制方法，所述电磁加热控制方法包括线圈电流控制步骤和/或位置调节步骤。

线圈电流控制步骤包括将感应加热单元1设置为第一电流调整模式或第二电流调整模式。

第一电流调整模式为：调整感应加热单元1中各个第一感应线圈1201、各个第二感应线圈1201A中的电流方向，使得在第一方向上对应设置的第一感应线圈(1201)、第二感应线圈(1201A)在第一方向上形成的磁极位置相同。

在第一电流调整模式中：在第一方向上，两个第一感应线圈1201形成的磁极位置为相同、两个第二感应线圈1201A形成的磁极位置为相同(如图11-1)；或者，在第一方向上，两个第一感应线圈1201形成的磁极位置为相反、两个第二感应线圈1201A形成的磁极位置为相反(如图11-3)。

两个感应线圈形成的磁极位置相同，指的是两个感应线圈形成的N极都在S极下方、或都在S极上方；相反指的是：一个感应线圈形成的N极在S极下方，另一个感应线圈形成的N极在S极上方。

第二电流调整模式为：调整感应加热单元1中各个第一感应线圈1201、各个第二感应线圈1201A中的电流方向，使得相邻两个第一感应线圈1201在第一方向上形成的磁极位置相反，使得相邻两个第二感应线圈1201A在第一方向上形成的磁极位置相反。在第二电流调整模式中，在第一方向上对应设置的第一感应线圈1201、第二感应线圈1201A在第一方向上形成的磁极位置为相同。

位置调节步骤包括将感应加热单元1设置为第一位置调整模式或第二位置调整模式。

所述第一位置调整模式为：调整各个感应线圈在第二方向上的位置，使得每个感应线圈在第二方向上的中心均位于板坯纵轴线LCA(即板坯中心线)上。

所述第二位置调整模式为：调整各个感应线圈在第二方向上的位置，使得与每个感应线圈对应的第四连接段100D在线圈平面的投影位于板坯在线圈平面的投影区域内(即令第四连接段100D远离板坯边部)，且使得满足第一条件、第二条件、第三条件中的一个；其中，所述第一条件为与各个感应线圈对应的第三连接段100C在线圈平面的投影与板坯2在线圈平面的投影区域的至少一个边界重合或相切；所述第二条件为与各个感应线圈对应的第三连接段100C在线圈平面的投影位于板坯在线圈平面的投影区域外、且第三连接段100C在线圈平面的投影与板坯投影区域之间的间距不大于第一预设距离；所述第三条件为与各个感应线圈对应的第三连接段100C在线圈平面的投影位于板坯在线圈平面的投影区域内、且第三连接段100C在线圈平面的投影与板坯投影区域之间的间距不大于第一预设距离。当第三连接段为弧形时，第三连接段100C与板坯2边界可为相切的形式；当鼓起段为梯形或矩形时，第三连接段100C与板坯2边界可为重合的形式。对于第二条件，可根据实际需要设置第一预设距离的值，使得第三连接段(100C)形成的涡流既能对板坯边部起到一定加热作用(避免距离过远)，又能避免引起边部涡流集中。第一预设距离可为30mm。如果边部温度低于目标温度，则可满足第二条件，即大头结构超出板坯边部的区域，如果边部温度高于目标温度，则大头结构可位于板坯的投影区域内。第三直线段100C(即大头结构)通常移动在与板坯边部相切±30mm范围内。

当所述电磁加热控制方法包括位置调节步骤时：

每个感应线圈在线圈平面上的投影由第一连接段100A、第二连接段100B、第三连接段100C、第四连接段100D构成；所述第一连接段100A、第二连接段100B在板坯2运行方向上相对设置；所述第三连接段100C、第四连接段100D在第二方向上相对设置；所述第一连接段100A一端、第二连接段100B一端通过第三连接段100C相互连接，所述第一连接段100A另一端、第二连接段100B另一端通过第四连接段100D相互连接；所述第三连接段100C为鼓起段，所述第四连接段100D为直线段；所述鼓起段围成的形状由鼓起段和第一连接段100A连接处向远离第二连接段100B的方向凸出、且由鼓起段和第二连接段100B连接处向远离第一连接段100A的方向凸出、且在第二方向上向着远离第三连接段100C和第四连接段100D之间区域的一侧凸出。

所述线圈电流控制步骤还包括：对于一组感应加热单元1，判断D3＜D2或D3≤D2是否成立；

若判断D3＜D2或D3≤D2，则将感应加热单元1设置为第一电流调整模式；

若判断D3≥D2或D3＞D2，则将感应加热单元1设置为第二电流调整模式；

其中，D3为第一感应线圈1201底端与第二感应线圈1201A顶端之间的间距，D2为相邻两个第一感应线圈1201之间的间距。两个第一感应线圈1201底端可在同一高度位置，两个第二感应线圈1201A顶端可在同一高度位置。D2即为两个第一感应线圈轴线(即平行于第二方向的轴线)之间间距。

每组感应加热单元1的安装座11还安装有U形磁场屏蔽结构13；在第二方向上，两个U形磁场屏蔽结构13的开口(即屏蔽结构外壳1303形成的开口)彼此相对、且均朝向位于板坯通道中的板坯2、且与板坯2尺寸相适应。

所述电磁加热控制方法还包括：当感应加热单元1为第一电流调整模式时，调整所述U形磁场屏蔽结构13在第二方向上的位置，使得所述U形磁场屏蔽结构13的开口内壁面与板坯2侧面的间距为第二预设距离。可根据防止边部过烧的要求对第二预设距离进行设置。第二预设距离可为50mm。本申请中，板坯边部、板坯侧面的含义相同。

位置调节步骤还包括：对于一组感应加热单元1，判断L1＜L2或L1≤L2是否成立；

若判断L1＜L2或L1≤L2，则将感应加热单元1设置为第一位置调整模式，且调整所述U形磁场屏蔽结构在第二方向上的位置，使得所述U形磁场屏蔽结构的开口内壁面与对应板坯侧面的间距为第二预设距离；

若判断L1≥L2或L1＞L2，则将感应加热单元1设置为第二位置调整模式。

L1为板坯2在第二方向上的尺寸(即板坯2的宽度)，所述第一感应线圈1201、第二感应线圈1201在第二方向上的投影尺寸均为L2(即感应线圈在板坯2宽度方向上的覆盖范围)。

所述第一感应线圈1201绕设在对应的第一铁芯1202外侧，所述第二感应线圈1201A绕设在对应的第二铁芯1202A外侧；

所述第一位置调整模式还包括：调整各个铁芯在第二方向上的位置，使得各个铁芯在第二方向上的中心、各个感应线圈在第二方向上的中心位于板坯纵轴线LCA上。

所述第一感应线圈1201绕设在对应的第一铁芯1202外侧，所述第二感应线圈1201A绕设在对应的第二铁芯1202A外侧；

所述第二位置调整模式还包括：调整各个铁芯在第二方向上的位置，使得每个铁芯与对应的第四连接段100D的间距均为最小(即调整铁芯在感应线圈中的位置，使得铁芯位于靠近第四连接段100D、远离第三连接段100C的位置，即铁芯在感应线圈中位于与对应的第四连接段100D的间距最小的位置)。

所述位置调节步骤先于线圈电流控制步骤执行。

所述电磁加热控制方法还包括：

当检测到板坯2前端与板坯通道入口在板坯2运行方向上的间距小于或小于等于第一预设间距时(即检测到板坯2即将进入板坯通道时)，调整该组感应加热单元1中用于容纳第一感应线圈1201的第一线圈固定框架1200在第一方向上的位置、用于容纳第二感应线圈1201A的第二线圈固定框架1200A在第一方向上的位置，使得当板坯2进入板坯通道时，第一线圈固定框架1200的靠近板坯2一端与板坯2之间具有间隔，且使得第二线圈固定框架1200A的靠近板坯2一端与板坯2之间具有间隔。第一预设间距可根据实际需要进行设置。

当检测到板坯2进入板坯通道后，调整第一线圈固定框架1200、第二线圈固定框架1200A第一方向上的位置，使得第一线圈固定框架1200、第二线圈固定框架1200A在第一方向上的间距为第二预设间距(即调整到第一感应线圈、第二感应线圈正常工作的间距)。

如图10所示，本申请的电磁加热装置包括：连轧机、连扎机控制系统、感应加热系统、信号采集系统、测温系统、数据处理系统、轧材质量检测系统。板坯在连扎机上连续通过，在进入感应加热炉之前，信号采集系统首先从连扎机控制系统实时采集板坯的规格参数如：板宽、板长、板厚、运行速度及温升要求等工艺参数，并将采集的数据与专家数据库的数据进行比较：

(i)如果专家数据库内有相对应的工艺参数，则优先调用专家数据库内历史与这些工艺参数相对应的搅拌参数；

(ii)如果冶金数据库内没有相同的工艺参数，则交由函数处理系统计算确定感应加热系统的运行参数。

板坯经感应加热器后，可由轧材质量检测系统评定板坯的质量等级，不合格板坯则报警提醒处理，合格板坯被判定的质量等级与工艺参加、加热器运行参数一一对应传输至专家数据库储存，以备下次生产环节调用。

1、确定感应器中电流的方向的步骤

1-1、当上下感应器的间距D3＜两线圈间距D2，采用横向磁路(或称为横向磁场)加热模式。调整下感应器线圈电流方向，保证上下感应器电流方向相同，如图11-1、图11-2。

基于加热效率考虑，当D3＜D2时，设置横向磁路加热。因为D3＜D2，即磁场尽量在D3方向上产生，避免磁场在空气中路径太远，造成磁场损耗大、加热效率低的问题。

如图11-2所示，磁场从N极出发，回到S极，形成磁路。图11-2中，大部分磁力线从上感应器第一感应线圈1201的N极穿透板坯回到下感应器的第二感应线圈1201A的S极，则形成了图11-2的磁力线结构。

1-2、当上下感应器的间距D3≥两线圈间距D2，采用纵向磁路(或称为纵向磁场)加热模式。调整下感应器线圈电流的方向，以保证上下感应器电流方向相反，如图12-1、图12-2所示。

D3≥D2，采用的是纵向磁路加热。即磁力线走最小路径，减少磁场在空气中的损耗，提高加热效率。考虑横磁加热有位置移动相对复杂。因此，D3＝D2时，横磁加热和纵磁加热效率相同时，为了简化，D3＝D2时可采用纵磁加热。

当采用纵磁加热时，涡流调节单元可不工作，因为纵磁受边部过烧的影响较小。

其中，D3(上下感应器的间距)，指的是上方线圈底端、下方线圈顶端之间的间距。

图12-2中，由于D3≥D2，因此大部分磁力线从上感应器第一感应线圈1201的N极回到上感应器另一个相邻的第一感应线圈1201的S极，即磁力线没有穿透板坯(磁力线选择走最短路径)。

本申请中，通过改变电流的方向，改变一侧线圈的磁场极，实现不同加热模式。让磁力线走最近的路径，提高加热效率。

2、确定感应器的位置的步骤

2-1、当板宽L1≤线圈长度L2时，线圈和铁芯居中，其中心与板坯中心重合。两侧涡流调节单元靠近钢板，防止边部过烧，如图13所示。

L1≤L2，由于线圈全覆盖板坯，因此存在端部过烧的问题。

2-2、当板宽L1＞线圈长度L2时，各组线圈错位安装，大弧形侧平齐边部，线圈圆形侧和铁芯则远离边部，如图14所示。

本申请中，判断L1、L2的大小关系，仅影响线圈的布置位置，并不影响横纵磁的选择。由于板坯边部有3个面散热，散热快一些。L1＞L2时，这样布置既可以利用横磁边部温度高给边部补热，又可以避免边部过烧。

本申请中，大弧形侧(即大头结构)把映射在板坯上的涡流分散了，减少了边部过烧，圆形侧(即第四连接段)如果靠近边部，就容易造成涡流在边部集中，因此令第四连接段远离边部。

本申请实际执行过程中，可先移动加热器(即线圈安装框架、铁芯)位置，再通电确定加热器电流方向，对板坯进行加热，从而避免通电时移动存在安全隐患。根据实际工况的需要，也可以仅移动加热器，或仅控制线圈中的电流流向从而选择加热模式。

实施例3

如图15所示，本实施例3与实施例2的区别在于，板坯进入板坯通道之前，判断T2-T1≥Tr是否成立；若判断结果为是，则对于板坯2运行方向最后方开始的K1组感应加热单元1，将感应加热单元1设置为第一电流调整模式；

其中，T2为板坯2在第二方向上的中心位置温度，T1为板坯2边部位置温度，Tr为预设温度，K1为预设值。Tr可为50℃。K1≥1。例如，K1取值可为1、2、3。

即本实施例3中，当板坯侧部温度与板坯在第二方向上的中间位置温度差值较大时，对于板坯2运行方向最后方开始的K1组感应加热单元1(即靠近板坯通道入口开始的K1组感应加热单元)，不根据D3、D2的大小确定加热模式，而是直接采用第一电流调整模式(即横磁加热模式)，以提高板坯侧部的温度。

板坯进入板坯通道之前，对板坯边部表面温度、板宽中间表面温度进行比较，如果板坯边部表面温度比板宽中间表面温度低较大温度时，即边部与板宽面温差较大时，强制采用横磁加热，以提高边部温度，避免边部温度过低造成裂纹。如果没有过大温差，则仍可根据实施例2中判断D1、D2之间的关系，选择横磁或纵磁加热。

实施例4

如图16所示，本实施例4与实施例1的区别在于，各个感应线圈的结构中不包含鼓起段。即感应线圈在线圈平面的投影由第一连接段(直线段)、第二连接段(直线段)、第三连接段(弧形段)、第四连接段(弧形段)构成。

实施例5

如图17所示，本实施例5与实施例1的区别在于，所述鼓起段围成形状为梯形。即梯形的一个底边为两个连接处M1、M2之间的虚拟连线，另一个底边为尺寸大于第一底边、且位于第一底边的远离区域Z2一侧。即鼓起段由分别与第一连接段100A、第二连接段100B连接的两个侧边、以及第二底边构成。

实施例6

如图18-1所示，本实施例6与实施例1的区别在于：所述鼓起段(即第三连接段100C)围成形状为矩形(即图中Z1区域)。即鼓起段围成的矩形在板坯运行方向上的尺寸大于区域Z2在板坯运行方向上的尺寸。图18-2为与图18-1结构对应的涡流分布示意图。

图19-1、图19-2分别为作为实施例6的对比例的现有技术中的感应线圈的投影形状示意图、对应的涡流分布示意图。涡流在板坯上的分布是根据线圈与板坯边缘接触的多少决定的。由于边缘效应，线圈在板坯上的感应涡流会选择尽可能的流经边缘，因此容易在边缘聚集。图18-2右侧涡流的红色部分、图19-2右侧涡流的红色部分即为涡流集中区域。当图18-1的线圈结构的Z2部分的宽度(即在运行方向上的尺寸)与图19-2的现有线圈结构的宽度(即在运行方向上的尺寸)相等时，当图18-1、图19-1的两种线圈结构均是右侧与板坯侧边平齐、左侧位于板坯侧边内侧时，很明显现有技术图19-1的线圈结构右侧的涡流更为集中(如图19-2沿运行方向的红色区域)，而本实施例图18-1的线圈结构中，第三连接段100C的沿运行方向的部分尺寸较大，因此涡流更为分散(如图18-2沿运行方向的红色区域)，因此相比于现有技术，本实施例的结构不易引起边部过烧。

实施例7

如图20所示，本实施例7与实施例1的区别在于：感应线圈的投影为两个鼓起段、两个直线段构成。即，第一连接段100A、第二连接段100B均为直线段，第三连接段100C、第四连接段100D均为鼓起段。第三连接段100C围成的区域为Z1、第四连接段100D围成的区域为Z3。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。

Claims (16)

1.一种电磁加热装置，定义供板坯（2）通过的通道为板坯通道，定义第一方向为板坯通道高度方向/宽度方向，定义第二方向为板坯通道宽度方向/高度方向；

其特征在于，所述电磁加热装置包括K组感应加热单元（1），K≥1；

当K≥2时，K组感应加热单元（1）沿板坯（2）运行方向间隔设置；

每组感应加热单元（1）包括两个第一感应线圈（1201）、两个第二感应线圈（1201A）；

两个第一感应线圈（1201）位于板坯通道上方、且在板坯（2）运行方向相邻设置；

两个第二感应线圈（1201A）位于板坯通道下方、且在板坯（2）运行方向相邻设置；

在第一方向上，每组感应加热单元的两个第一感应线圈（1201）与两个第二感应线圈（1201A）分别对应设置；

每个感应线圈的线圈平面均与第一方向相垂直。

2.根据权利要求1所述的电磁加热装置，其特征在于：每个感应线圈在线圈平面上的投影由第一连接段（100A）、第二连接段（100B）、第三连接段（100C）、第四连接段（100D）构成；

所述第一连接段（100A）、第二连接段（100B）在板坯（2）运行方向相对设置；

所述第三连接段（100C）、第四连接段（100D）在第二方向上相对设置；

所述第一连接段（100A）一端、第二连接段（100B）一端通过第三连接段（100C）相互连接；

所述第一连接段（100A）另一端、第二连接段（100B）另一端通过第四连接段（100D）相互连接；

所述第三连接段（100C）和/或第四连接段（100D）为鼓起段，所述鼓起段围成的形状由鼓起段和第一连接段（100A）连接处向远离第二连接段（100B）的方向凸出、且由鼓起段和第二连接段（100B）连接处向远离第一连接段（100A）的方向凸出、且在第二方向向着远离第三连接段（100C）和第四连接段（100D）之间区域（Z2）的一侧凸出。

3. 根据权利要求2所述的电磁加热装置，其特征在于：所述第一连接段（100A）、第二连接段（100B）均为平行于第二方向的直线段；

所述鼓起段为弧形段，所述弧形段的曲率半径大于第一连接段（100A）和第二连接段（100B）之间间距的一半；或者

所述鼓起段围成形状为梯形；或者

所述鼓起段围成形状为矩形。

4. 根据权利要求2所述的电磁加热装置，其特征在于：所述第三连接段（100C）为鼓起段，所述第四连接段（100D）为直线段；

每组感应加热单元（1）各个感应线圈的第三连接段（100C）在第二方向上位于同侧，每组感应加热单元（1）各个感应线圈的第三连接段（100C）与其相邻组感应加热单元（1）各个感应线圈的第三连接段（100C）在第二方向上位于异侧；或者

每组感应加热单元（1）中与两个第一感应线圈（1201）分别对应的第三连接段（100C）在第二方向上位于异侧，每组感应加热单元（1）在第一方向上对应设置的第一感应线圈（1201）、第二感应线圈（1201A）所对应的第三连接段（100C）在第二方向上位于同侧。

5.根据权利要求1所述的电磁加热装置，其特征在于：各组感应加热单元（1）中位于同一相对位置的感应线圈的控制单元为同一个控制单元、且各组感应加热单元（1）中位于不同相对位置的感应线圈的控制单元为不同控制单元，或者各组感应加热单元（1）的各个感应线圈的控制单元独立设置。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的电磁加热装置，其特征在于：每组感应加热单元（1）包括安装座（11）、用于容纳两个第一感应线圈（1201）的第一线圈固定框架（1200）、用于容纳两个第二感应线圈（1201A）的第二线圈固定框架（1200A）；

所述第一线圈固定框架（1200）位于第二线圈固定框架（1200A）上方；

每组感应加热单元（1）的第一线圈固定框架（1200）、第二线圈固定框架（1200A）分别安装在安装座（11）。

7.根据权利要求6所述的电磁加热装置，其特征在于：每组感应加热单元（1）的安装座（11）还安装有第一位置调节机构和/或第二位置调节机构；

所述第一位置调节机构用于调节第一线圈固定框架（1200）和/或第二线圈固定框架（1200A）在第一方向上位置；

所述第二位置调节机构用于调节第一线圈固定框架（1200）和/或第二线圈固定框架（1200A）在第二方向上位置。

8.一种利用权利要求1-7中任一项所述的电磁加热装置的电磁加热控制方法，其特征在于：所述电磁加热控制方法包括线圈电流控制步骤和/或位置调节步骤；

所述线圈电流控制步骤包括将感应加热单元（1）设置为第一电流调整模式或第二电流调整模式；

所述第一电流调整模式为：调整感应加热单元（1）中各个第一感应线圈（1201）、各个第二感应线圈（1201A）中的电流方向，使得在第一方向上对应设置的第一感应线圈（1201）、第二感应线圈（1201A）在第一方向上形成的磁极位置相反；

所述第二电流调整模式为：调整感应加热单元（1）中各个第一感应线圈（1201）、各个第二感应线圈（1201A）中的电流方向，使得相邻两个第一感应线圈（1201）在第一方向上形成的磁极位置相反，使得相邻两个第二感应线圈（1201A）在第一方向上形成的磁极位置相反，且使得在第一方向上对应设置的第一感应线圈（1201）、第二感应线圈（1201A）在第一方向上形成的磁极位置相同；

所述位置调节步骤包括将感应加热单元（1）设置为第一位置调整模式或第二位置调整模式；

所述第一位置调整模式为：调整各个感应线圈在第二方向上的位置，使得每个感应线圈在第二方向上的中心均位于板坯纵轴线（LCA）上；

所述第二位置调整模式为：调整各个感应线圈在第二方向上的位置，使得与每个感应线圈对应的第四连接段（100D）在线圈平面的投影位于板坯在线圈平面的投影区域内，且使得满足第一条件、第二条件、第三条件中的一个；

其中，所述第一条件为与各个感应线圈对应的第三连接段（100C）在线圈平面的投影与板坯（2）在线圈平面的投影区域的至少一个边界重合或相切；所述第二条件为与各个感应线圈对应的第三连接段（100C）在线圈平面的投影位于板坯在线圈平面的投影区域外、且第三连接段（100C）在线圈平面的投影与板坯投影区域之间的间距不大于第一预设距离；所述第三条件为与各个感应线圈对应的第三连接段（100C）在线圈平面的投影位于板坯在线圈平面的投影区域内、且第三连接段（100C）在线圈平面的投影与板坯投影区域之间的间距不大于第一预设距离；

当所述电磁加热控制方法包括位置调节步骤时：

每个感应线圈在线圈平面上的投影由第一连接段（100A）、第二连接段（100B）、第三连接段（100C）、第四连接段（100D）构成；所述第一连接段（100A）、第二连接段（100B）在板坯（2）运行方向上相对设置；所述第三连接段（100C）、第四连接段（100D）在第二方向上相对设置；所述第一连接段（100A）一端、第二连接段（100B）一端通过第三连接段（100C）相互连接，所述第一连接段（100A）另一端、第二连接段（100B）另一端通过第四连接段（100D）相互连接；所述第三连接段（100C）为鼓起段，所述第四连接段（100D）为直线段；所述鼓起段围成的形状由鼓起段和第一连接段（100A）连接处向远离第二连接段（100B）的方向凸出、且由鼓起段和第二连接段（100B）连接处向远离第一连接段（100A）的方向凸出、且在第二方向上向着远离第三连接段（100C）和第四连接段（100D）之间区域的一侧凸出。

9.根据权利要求8所述的电磁加热控制方法，其特征在于：所述线圈电流控制步骤还包括：对于一组感应加热单元（1），判断D3＜D2或D3≤D2是否成立；

若判断D3＜D2或D3≤D2，则将感应加热单元（1）设置为第一电流调整模式；

若判断D3≥D2或D3＞D2，则将感应加热单元（1）设置为第二电流调整模式；

其中，D3为第一感应线圈（1201）底端与第二感应线圈（1201A）顶端之间的间距，D2为相邻两个第一感应线圈（1201）之间的间距。

10.根据权利要求9所述的电磁加热控制方法，其特征在于：每组感应加热单元（1）的安装座（11）还安装有U形磁场屏蔽结构（13）；在第二方向上，两个U形磁场屏蔽结构（13）的开口彼此相对、且均朝向位于板坯通道中的板坯（2）、且与板坯（2）尺寸相适应；

所述电磁加热控制方法还包括：当感应加热单元（1）为第一电流调整模式时，调整所述U形磁场屏蔽结构（13）在第二方向上的位置，使得所述U形磁场屏蔽结构（13）的开口内壁面与板坯（2）侧面的间距为第二预设距离。

11.根据权利要求8所述的电磁加热控制方法，其特征在于：所述位置调节步骤还包括：对于一组感应加热单元（1），判断L1＜L2或L1≤L2是否成立；

若判断L1＜L2或L1≤L2，则将感应加热单元（1）设置为第一位置调整模式，且调整所述U形磁场屏蔽结构在第二方向上的位置，使得所述U形磁场屏蔽结构的开口内壁面与对应板坯侧面的间距为第二预设距离；

若判断L1≥L2或L1＞L2，则将感应加热单元（1）设置为第二位置调整模式；

其中，L1为板坯（2）在第二方向上的尺寸，所述第一感应线圈（1201）、第二感应线圈（1201）在第二方向上的投影尺寸均为L2。

12.根据权利要求8-11中任一项所述的电磁加热控制方法，其特征在于：所述第一感应线圈（1201）绕设在对应的第一铁芯（1202）外侧，所述第二感应线圈（1201A）绕设在对应的第二铁芯（1202A）外侧；

所述第一位置调整模式还包括：调整各个铁芯在第二方向上的位置，使得各个铁芯在第二方向上的中心、各个感应线圈在第二方向上的中心位于板坯纵轴线（LCA）上。

13.根据权利要求8-11中任一项所述的电磁加热控制方法，其特征在于：所述第一感应线圈（1201）绕设在对应的第一铁芯（1202）外侧，所述第二感应线圈（1201A）绕设在对应的第二铁芯（1202A）外侧；

所述第二位置调整模式还包括：调整各个铁芯在第二方向上的位置，使得每个铁芯与对应的第四连接段（100D）的间距均为最小。

14.根据权利要求8-11中任一项所述的电磁加热控制方法，其特征在于：所述位置调节步骤先于线圈电流控制步骤执行。

15.根据权利要求8-11中任一项所述的电磁加热控制方法，其特征在于：所述电磁加热控制方法还包括：

当检测到板坯（2）前端与板坯通道入口在板坯（2）运行方向上的间距小于或小于等于第一预设间距时，调整该组感应加热单元（1）中用于容纳第一感应线圈（1201）的第一线圈固定框架（1200）在第一方向上的位置、用于容纳第二感应线圈（1201A）的第二线圈固定框架（1200A）在第一方向上的位置，使得当板坯（2）进入板坯通道时，第一线圈固定框架（1200）的靠近板坯（2）一端与板坯（2）之间具有间隔，且使得第二线圈固定框架（1200A）的靠近板坯（2）一端与板坯（2）之间具有间隔；

当检测到板坯（2）进入板坯通道后，调整第一线圈固定框架（1200）、第二线圈固定框架（1200A）第一方向上的位置，使得第一线圈固定框架（1200）、第二线圈固定框架（1200A）在第一方向上的间距为第二预设间距。

16.根据权利要求8-11中任一项所述的电磁加热控制方法，其特征在于：所述线圈电流控制步骤还包括：

板坯进入板坯通道之前，判断T2-T1≥Tr是否成立；

若判断结果为是，则对于板坯（2）运行方向最后方开始的K1组感应加热单元（1），将感应加热单元（1）设置为第一电流调整模式；

其中，T2为板坯（2）在第二方向上的中心位置温度，T1为板坯（2）边部位置温度，Tr为预设温度，K1为预设值。