CN218941368U - 一种板坯生产线及板坯组合加热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种板坯生产线及板坯组合加热系统，所述系统包括N组横向磁场加热单元、M组C型磁感应加热单元、第一加热电源装置以及第二加热电源装置；第一加热电源装置与N组横向磁场加热单元连接，第二加热电源装置与M组C型磁感应加热单元连接；每组横向磁场加热单元均包括上下相对设置的第一横向磁场加热器和第二横向磁场加热器；每组C型磁感应加热单元均位于相邻两组横向磁场加热单元之间，且包括左右相对设置的第一C型磁感应加热器和第二C型磁感应加热器。本实用新型避免了仅横向磁场加热时端部效应造成的板坯宽度方向边部的过热问题，保证了板坯中心部位与边缘部位的温度均匀性。

Description

一种板坯生产线及板坯组合加热系统

技术领域

本实用新型属于板坯加热技术领域，尤其涉及一种板坯生产线及板坯组合加热系统。

背景技术

在降低生产成本的前提下，生产出优质的产品是各行各业追求的目标，钢铁行业也不例外，如今短流程炼钢的兴起正是由于此模式能够降低生产研发成本的同时，通过引进新技术，还能生产出高质量、高性能的产品。近二十年，应用于钢带生产的CSP(Compactstrip production紧凑式带钢生产)、ESP(Endless strip production无头带钢生产)、CEM(Compact endless casting&rolling mill紧凑型无头连铸连轧)等短流程炼钢技术在世界各国得到应用。

短流程炼钢技术就是将传统钢铁制造工艺流程中相对独立且分散的熔炼、铸造、加热、轧制等工序合并，在一条生产线上实现钢材的连续生产，这一合并必须引入与传统生产工艺不同的新技术。加热工序方面，相对传统加热，电磁感应加热由于具备：①加热速度快，生产效率高；②氧化损害少，钢材成材率高；③控温区域准、控温精度高；⑤利用工件自身涡流生热，无燃料，无污染；⑥系统紧凑、占地面积小等一系列优点，已是该技术炼钢中不可或缺不可替代的技术方法。

板坯加热一般采用纵向磁场(螺旋管线圈结构)和横向磁场(平板式线圈结构)两种感应加热的磁场形式进行。纵向磁场加热薄板坯时，采用常规中频电源加热，由于感应电流的相互抵消使加热效率极低，而采用高频电源成本又大大增加，且生产过程中板坯翘头、翘尾等变形极易造成对感应加热器线圈的损坏，维修频次高的同时严重影响连续生产的节奏，劳动强度大、生产成本高。

横向磁场加热时，感应加热器分布在被加热板坯的上下，且板坯的通道上下开合度可调，避免了板坯撞击设备的风险。然而，横向磁场加热时，磁场的端部效应使板坯上的感应电流在板坯宽度方向的边部聚集，使得板坯边部的温度比板坯中心温度高出几十度，即存在磁场端部效应；另一方面，仅用横向磁场加热时，需要利用横向磁场加热的端部效用来弥补板坯散热最快的边部，但这种热平衡很难控制准确，且当被加热的板坯宽度发生变化时，无法进行控制和调整，无法满足生产，即被加热板坯的中心部位和板坯宽度方向的两端部的温度均匀性是极难解决的一个问题。

针对加热均匀性问题，公开号为CN 111278182 A的专利文献公开了一种横纵磁交替的感应加热系统及加热方法，采用横向、纵向磁场感应加热器交替排布加热，以保证加热后板坯各部位温度的均匀性，但由于纵向磁场加热存在上述的一些不足，在连续生产上应用仍旧存在无法避免的问题。公开号为CN 113923808 A的专利文献公开了一种横磁感应加热温度均匀性自动调整系统及方法，采用线圈布置在被加热在板坯的不同位置来消除板坯宽度方向端部过热的问题，以保证加热温度的均匀性，此方法一方面需要精度高、复杂程度高的控制；另一方面，当线圈伸出到板坯之外时，磁场的损失极大，加热效率下降明显，能耗高、成本增加。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种板坯生产线及板坯组合加热系统，以解决横向磁场加热时磁场端部效应导致板坯边部的过热问题，以及仅横向磁场加热时板坯中心部位和宽度方向两端的温度均匀性问题。

本实用新型是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种板坯组合加热系统，包括：

依次等间距设于板坯传送方向且用于加热板坯中心部位的N组横向磁场加热单元，每组所述横向磁场加热单元均包括上下相对设置的第一横向磁场加热器和第二横向磁场加热器，所述第一横向磁场加热器用于加热板坯上表面，所述第二横向磁场加热器用于加热板坯下表面；

依次等间距设于板坯传送方向且用于加热板坯边缘部位的M组C型磁感应加热单元，每组所述C型磁感应加热单元均位于相邻两组横向磁场加热单元之间，且包括左右相对设置的第一C型磁感应加热器和第二C型磁感应加热器，所述第一C型磁感应加热器用于加热板坯一侧边缘，所述第二C型磁感应加热器用于加热板坯另一侧边缘；

第一加热电源装置，用于给N组横向磁场加热单元提供所需电源；

第二加热电源装置，用于给M组C型磁感应加热单元提供所需电源。

本实用新型中，利用N组横向磁场加热单元仅加热板坯中心部位，M组C型磁感应加热单元仅加热板坯宽度方向的两侧部位(即边部)，横向磁场加热单元不对板坯边部进行加热，避免了仅横向磁场加热时端部效应造成的板坯宽度方向边部的过热问题。由于边缘部位散热稍快，中心部位散热稍慢，因此边缘部位加热温升要高于中心部位加热温升，本实用新型N组横向磁场加热单元由第一加热电源装置供电，M组C型磁感应加热单元由第二加热电源装置供电，即可实现板坯中心部位以及边缘部位的单独加热控制，保证了板坯中心部位和边缘部位具有不同的加热温升，进而保证了板坯中心部位与边缘部位的温度均匀性。

进一步地，所述第一横向磁场加热器与板坯上表面之间的间隙、第二横向磁场加热器与板坯下表面之间的间隙均为10～50mm；每组横向磁场加热单元中的第一横向磁场加热器和第二横向磁场加热器在板坯上的投影重合。

进一步地，每组所述C型磁感应加热单元、相邻两组C型磁感应加热单元之间的横向磁场加热单元以及板坯之间的位置关系为：

L+2*B＞A

其中，B为第一C型磁感应加热器或第二C型磁感应加热器的磁轭宽度，L为对应的第一横向磁场加热器或第二横向磁场加热器的线圈长度，A为板坯宽度。

进一步地，所述第一C型磁感应加热器的磁轭在竖直面上的投影与对应的第一横向磁场加热器和第二横向磁场加热器在竖直面上的投影存在重叠区域；所述第二C型磁感应加热器的磁轭在竖直面上的投影与对应的第一横向磁场加热器和第二横向磁场加热器在竖直面上的投影存在重叠区域。

进一步地，M＝N-1。

进一步地，所述系统还包括控制单元、以及分别与所述控制单元连接的第一温度检测单元和第二温度检测单元，所述控制单元还与第一加热电源装置、第二加热电源装置连接；

所述第一温度检测单元包括N个第一温度传感器，其中N个第一温度传感器与N组横向磁场加热单元一一对应，且每个所述第一温度传感器分别设于对应组横向磁场加热单元的前端入口处；

所述第二温度检测单元包括M个第二温度传感器，其中M个第二温度传感器与M组C型磁感应加热单元一一对应，且每个所述第二温度传感器分别设于对应组C型磁感应加热单元的前端入口处；

所述控制单元根据每个第一温度传感器采集的温度和目标温度通过第一加热电源装置控制对应组横向磁场加热单元的运行功率；根据每个第二温度传感器采集的温度和目标温度通过第二加热电源装置控制对应组C型磁感应加热单元的运行功率。

进一步地，所述系统还包括冷却水装置，所述冷却水装置包括多个冷却单元，所述冷却单元的数量等于第一横向磁场加热器、第二横向磁场加热器、第一C型磁感应加热器以及第二C型磁感应加热器的数量之和；

在每个所述第一横向磁场加热器、第二横向磁场加热器、第一C型磁感应加热器、第二C型磁感应加热器的感应线圈上均设有冷却水管，所述冷却水管分别与所述冷却水装置中的对应冷却单元连接。

基于同一发明构思，本发明还提供一种板坯生产线，在所述板坯生产线上设有如上任一项所述的板坯组合加热系统。

有益效果

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型所提供的一种板坯生产线及板坯组合加热系统，利用N组横向磁场加热单元仅加热板坯中心部位，M组C型磁感应加热单元仅加热板坯宽度方向的两侧部位(即边部)，横向磁场加热单元不对板坯边部进行加热，避免了仅横向磁场加热时端部效应造成的板坯宽度方向边部的过热问题。由于边缘部位散热稍快，中心部位散热稍慢，因此边缘部位加热温升要高于中心部位加热温升，本实用新型N组横向磁场加热单元由第一加热电源装置供电，M组C型磁感应加热单元由第二加热电源装置供电，即可实现板坯中心部位以及边缘部位的单独加热控制，保证了板坯中心部位和边缘部位具有不同的加热温升，进而保证了板坯中心部位与边缘部位的温度均匀性。

N组横向磁场加热单元与M组C型磁感应加热单元对板坯进行组合加热，使板坯的加热通道为开放式通道，避免了板坯变形对加热器造成的损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，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实用新型的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，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。

图1是本实用新型实施例中板坯组合加热系统结构图；

图2是本实用新型实施例中C型磁感应加热单元与横向磁场加热单元的侧视位置关系图；

图3是本实用新型实施例中第一温度检测单元的设置示意图。

其中，1-板坯，2-横向磁场加热单元，21-第一横向磁场加热器，22-第二横向磁场加热器，3-C型磁感应加热单元，31-第一C型磁感应加热器，32-第二C型磁感应加热器，4-第一温度传感器。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例所提供的一种板坯组合加热系统包括N组横向磁场加热单元2、M组C型磁感应加热单元3、第一加热电源装置以及第二加热电源装置；第一加热电源装置与N组横向磁场加热单元2连接，第二加热电源装置与M组C型磁感应加热单元3连接。

N组横向磁场加热单元2依次等间距地设于板坯1传送方向上且用于加热板坯1中心部位，每组横向磁场加热单元2均包括上下相对设置的第一横向磁场加热器21和第二横向磁场加热器22，第一横向磁场加热器21用于加热板坯1上表面的中心部位，第二横向磁场加热器22用于加热板坯1下表面的中心部位。M组C型磁感应加热单元3依次等间距地设于板坯1传送方向且用于加热板坯1边缘部位(即板坯1宽度方向的两侧)，每组C型磁感应加热单元3均位于相邻两组横向磁场加热单元2之间，且包括左右相对设置的第一C型磁感应加热器31和第二C型磁感应加热器32，第一C型磁感应加热器31用于加热板坯1左侧边缘，第二C型磁感应加热器32用于加热板坯1右侧边缘。本实施例中，M＝N-1。

第一加热电源装置给N组横向磁场加热单元2提供所需电源，可单独控制各组横向磁场加热单元2；第二加热电源装置给M组C型磁感应加热单元3提供所需电源，可单独控制各组C型磁感应加热单元3。可以通过人工调节第一加热电源装置的输出电源，从而调节每组横向磁场加热单元的运行功率；通过人工调节第二加热电源装置的输出电源，从而调节每组C型磁感应加热单元的运行功率。由于边缘部位散热快，中心部位散热慢，为了实现板坯整体温度的均匀性，C型磁感应加热单元的运行功率大于横向磁场加热单元的运行功率。

本实施例中，横向磁场加热单元2以及C型磁感应加热单元3的组数或设置间隔取决于来料板坯1所需加热温升以及板坯1长度。也可以根据加热需求以及各加热器(包括横向磁场加热单元2和C型磁感应加热单元3)的加热能力调节各组加热单元之间的间隔或加热单元的组数。

在本实用新型的一种具体实施方式中，第一横向磁场加热器21与板坯1上表面之间的间隙、第二横向磁场加热器22与板坯1下表面之间的间隙均为10～50mm；每组横向磁场加热单元2中的第一横向磁场加热器21和第二横向磁场加热器22在板坯1上或水平面上的投影重合。

横向磁感应单元仅用于加热板坯1的中心部位，因此第一横向磁场加热器21和第二横向磁场加热器22的长度均小于板坯1的宽度，以保证板坯1宽度方向的两侧或两端不被横向磁感应单元加热，即不存在横向磁感应单元加热时的端部效应，板坯1宽度方向的两侧或两端不会出现过热现象。

为了实现板坯1边缘部位或宽度方向两端的加热，C型磁感应加热单元3的磁轭在板坯1上的投影需覆盖未被横向磁感应单元加热的板坯1的边缘部位，如图2所示，每组C型磁感应加热单元3、相邻两组C型磁感应加热单元3之间的横向磁场加热单元2以及板坯1之间的位置关系为：

L+2*B＞A

其中，B为第一C型磁感应加热器31或第二C型磁感应加热器32的磁轭宽度，L为对应的第一横向磁场加热器21或第二横向磁场加热器22的线圈长度，A为板坯1宽度。

如图2所示，第一C型磁感应加热器31的磁轭在竖直面上的投影与对应的第一横向磁场加热器21和第二横向磁场加热器22在竖直面上的投影存在重叠区域；第二C型磁感应加热器32的磁轭在竖直面上的投影与对应的第一横向磁场加热器21和第二横向磁场加热器22在竖直面上的投影存在重叠区域，保证了板坯1整个区域均能被加热。本实施例中，重叠区域的宽度为10mm以上。来料板坯所在面为水平面，垂直于来料板坯且平行于板坯宽度方向的面即为竖直面。

在本实用新型的一种具体实施方式中，板坯组合加热系统还包括控制单元、以及分别与控制单元连接的第一温度检测单元和第二温度检测单元，控制单元还与第一加热电源装置、第二加热电源装置连接。

如图3所示，第一温度检测单元包括N个第一温度传感器4，其中N个第一温度传感器4与N组横向磁场加热单元一一对应，且每个第一温度传感器4分别设于对应的第一横向磁场加热器或第二横向磁场加热器的前端入口处。

由于每组横向磁场加热单元中的第一横向磁场加热器与第二横向磁场加热器为上下对称设置，因此仅需在第一横向磁场加热器或第二横向磁场加热器的对应位置设置N个第一温度传感器4，即可根据N个第一温度传感器4采集的温度对每组横向磁场加热单元中的第一横向磁场加热器和第二横向磁场加热器进行控制。

所述第二温度检测单元包括M个第二温度传感器，其中M个第二温度传感器与M组C型磁感应加热单元一一对应，且每个第八温度传感器分别设于对应的第一C型磁感应加热器或第二C型磁感应加热器的前端入口处。

由于每组C型磁感应加热单元中的第一C型磁感应加热器与第二C型磁感应加热器为左右对称设置，因此仅需在第一C型磁感应加热器或第二C型磁感应加热器的对应位置设置M个第二温度传感器，即可根据M个第二温度传感器采集的温度对每组C型磁感应加热单元中的第一C型磁感应加热器和第二C型磁感应加热器进行控制。

控制单元根据每个第一温度传感器4采集的温度和目标温度通过第一加热电源装置控制对应组横向磁场加热单元的运行功率；根据每个第二温度传感器采集的温度和目标温度通过第二加热电源装置控制对应组C型磁感应加热单元的运行功率。控制单元对各组加热单元的控制所涉及到的计算机程序为现有程序，可参见公开号为CN 111278182 A的专利文献公开了一种横纵磁交替的感应加热系统及加热方法的专利文献。

在本实用新型的一种具体实施方式中，板坯组合加热系统还包括冷却水装置，冷却水装置包括多个冷却单元，冷却单元的数量等于第一横向磁场加热器、第二横向磁场加热器、第一C型磁感应加热器以及第二C型磁感应加热器的数量之和，即冷却单元的数量等于2N+2M。

在每个第一横向磁场加热器、第二横向磁场加热器、第一C型磁感应加热器、第二C型磁感应加热器的感应线圈上均设有冷却水管，每个加热器的冷却水管分别与冷却水装置中的对应冷却单元连接，通过冷却水装置给各加热器冷却。

以上所揭露的仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种板坯组合加热系统，其特征在于，所述系统包括：

依次等间距设于板坯传送方向且用于加热板坯中心部位的N组横向磁场加热单元，每组所述横向磁场加热单元均包括上下相对设置的第一横向磁场加热器和第二横向磁场加热器，所述第一横向磁场加热器用于加热板坯上表面，所述第二横向磁场加热器用于加热板坯下表面；

依次等间距设于板坯传送方向且用于加热板坯边缘部位的M组C型磁感应加热单元，每组所述C型磁感应加热单元均位于相邻两组横向磁场加热单元之间，且包括左右相对设置的第一C型磁感应加热器和第二C型磁感应加热器，所述第一C型磁感应加热器用于加热板坯一侧边缘，所述第二C型磁感应加热器用于加热板坯另一侧边缘；

第一加热电源装置，用于给N组横向磁场加热单元提供所需电源；

第二加热电源装置，用于给M组C型磁感应加热单元提供所需电源。

2.根据权利要求1所述的板坯组合加热系统，其特征在于：所述第一横向磁场加热器与板坯上表面之间的间隙、第二横向磁场加热器与板坯下表面之间的间隙均为10～50mm；每组横向磁场加热单元中的第一横向磁场加热器和第二横向磁场加热器在板坯上的投影重合。

3.根据权利要求1所述的板坯组合加热系统，其特征在于：每组所述C型磁感应加热单元、相邻两组C型磁感应加热单元之间的横向磁场加热单元以及板坯之间的位置关系为：

L+2*B＞A

其中，B为第一C型磁感应加热器或第二C型磁感应加热器的磁轭宽度，L为对应的第一横向磁场加热器或第二横向磁场加热器的线圈长度，A为板坯宽度。

4.根据权利要求1所述的板坯组合加热系统，其特征在于：所述第一C型磁感应加热器的磁轭在竖直面上的投影与对应的第一横向磁场加热器和第二横向磁场加热器在竖直面上的投影存在重叠区域；所述第二C型磁感应加热器的磁轭在竖直面上的投影与对应的第一横向磁场加热器和第二横向磁场加热器在竖直面上的投影存在重叠区域。

5.根据权利要求1所述的板坯组合加热系统，其特征在于：M＝N-1。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的板坯组合加热系统，其特征在于：还包括控制单元、以及分别与所述控制单元连接的第一温度检测单元和第二温度检测单元，所述控制单元还与第一加热电源装置、第二加热电源装置连接；

所述第一温度检测单元包括N个第一温度传感器，其中N个第一温度传感器与N组横向磁场加热单元一一对应，且每个所述第一温度传感器分别设于对应组横向磁场加热单元的前端入口处；

所述第二温度检测单元包括M个第二温度传感器，其中M个第二温度传感器与M组C型磁感应加热单元一一对应，且每个所述第二温度传感器分别设于对应组C型磁感应加热单元的前端入口处；

所述控制单元根据每个第一温度传感器采集的温度和目标温度通过第一加热电源装置控制对应组横向磁场加热单元的运行功率；根据每个第二温度传感器采集的温度和目标温度通过第二加热电源装置控制对应组C型磁感应加热单元的运行功率。

7.根据权利要求1～5中任一项所述的板坯组合加热系统，其特征在于：所述系统还包括冷却水装置，所述冷却水装置包括多个冷却单元，所述冷却单元的数量等于第一横向磁场加热器、第二横向磁场加热器、第一C型磁感应加热器以及第二C型磁感应加热器的数量之和；

在每个所述第一横向磁场加热器、第二横向磁场加热器、第一C型磁感应加热器、第二C型磁感应加热器的感应线圈上均设有冷却水管，所述冷却水管分别与所述冷却水装置中的对应冷却单元连接。

8.一种板坯生产线，其特征在于：在所述板坯生产线上设有如权利要求1～7中任一项所述的板坯组合加热系统。

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