CN113578982B - 一种板坯感应加热调整方法及感应加热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种板坯感应加热调整方法及板坯感应加热系统，方法包括：根据板坯的规格参数，确定感应加热器的加热分布区；判断所述加热分布区是否符合目标加热规则；则对所述感应加热器的上感应加热器和下感应加热器的相对位置进行调整，以使所述板坯均匀受热，其中，所述相对位置是指所述上感应加热器和所述下感应加热器在所述板坯宽度方向上的相对分布位置。本发明公开的板坯感应加热调整方法及板坯感应加热系统，用以解决现有技术中加热板坯横断面的温度分布不均匀的技术问题，实现了对板坯均匀加热，进而避免在后续的轧制或成形过程中出现变形抗力或者延展的差异导致板坯成型质量不佳的技术效果。

Description

一种板坯感应加热调整方法及感应加热系统

技术领域

本发明涉及冶金金属轧制技术领域，尤其涉及一种板坯感应加热调整方法及感应加热系统。

背景技术

目前，电磁感应加热设备在冶金金属轧制技术领域应用较为广泛，但在生产制造的过程中经常出现加热板坯横断面的温度分布不均匀的现象，导致在后续的轧制或成形过程中变形抗力或者延展的差异，进而影响板坯的内部质量、成形性能和形状尺寸精度。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的板坯感应加热调整方法及感应加热系统。

一方面，本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：

一种板坯感应加热调整方法，包括：

根据板坯的规格参数，确定感应加热器的加热分布区；

判断所述加热分布区是否符合目标加热规则；

如果否，则对所述感应加热器的上感应加热器和下感应加热器的相对位置进行调整，以使所述板坯均匀受热，其中，所述相对位置是指所述上感应加热器和所述下感应加热器在所述板坯宽度方向上的相对分布位置。

可选地，所述感应加热器有N套，N为大于等于1的自然数，每套所述感应加热器包括所述上感应加热器和所述下感应加热器，所述确定感应加热器的加热分布区，包括：

确定N套所述感应加热器的加热分布区。

可选地，所述对所述感应加热器的上感应加热器和下感应加热器的相对位置进行调整，包括：

采用相同的调整手段对每套所述感应加热器的所述上感应加热器和所述下感应加热器在所述板坯宽度方向上的相对位置进行调整；

或者，将N套所述感应加热器分为M份，采用不同的调整手段对所述M份感应加热器的所述上感应加热器和所述下感应加热器在所述板坯宽度方向上的相对位置进行调整，其中，M是小于等于N的自然数。

可选地，还包括：

当对所述上感应加热器和所述下感应加热器在所述板坯宽度方向上的相对位置进行的调整量到达设备结构允许的上限值以后，还调整N套所述感应加热器之间在所述板坯宽度方向上的相对位置，以使所述板坯均匀受热。

可选地，所述确定感应加热器的加热分布区是指确定感应加热器的内部磁路的结构分布；

所述内部磁路在所述板坯的宽度方向上呈分段状态，所述判断所述加热分布区是否符合目标加热规则，包括：

判断每套所述感应加热器的所述上感应加热器和所述下感应加热器内部的分段磁路是否对齐，如果是，则确定所述加热分布区不符合目标加热规则，对所述感应加热器的加热位置进行调整。

另一方面，本申请通过本申请的一实施例，提供如下技术方案：

一种板坯感应加热系统，包括相互连接的感应加热器和控制操作系统；

所述感应加热器用于对板坯进行加热；

所述控制操作系统用于显示和控制所述感应加热器的加热分布区，并判断所述加热分布区是否符合目标加热规则；如果否，则对所述感应加热器的上感应加热器和下感应加热器的相对位置进行调整，以使所述板坯均匀受热，其中，所述相对位置是指所述上感应加热器和所述下感应加热器在所述板坯宽度方向上的相对分布位置。

可选地，所述感应加热器有N套，N为大于等于1的自然数，每套所述感应加热器包括上感应加热器和下感应加热器，所述N套感应加热器沿所述板坯运动的方向依次均匀排列。

可选地，所述控制操作系统还包括自学习系统，所述自学习系统用于收集所述感应加热器的位置数据和所述控制操作系统检测并生成的温度数据，并按照设定的优化模式，重复自学习并生成板坯感应加热控制方案。

可选地，所述控制操作系统包括操作界面，所述操作界面用于显示所述N套感应加热器的内部磁路的结构分布。

可选地，所述操作界面还设置有数据输入区和执行键，所述数据输入区用于输入所述上感应加热器和所述下感应加热器在与所述板坯运动方向垂直的平面上的位置调整量，其中，所述位置调整量包括在与所述板坯运动方向垂直的平面上且位于所述板坯宽度方向上的调整量和位于所述板坯上下纵向上的调整量，所述执行键用于执行所述位置调整。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于先根据板坯的规格参数，确定感应加热器对该板坯的加热分布区，因此能判断加热分布区是否符合目标加热规则；进一步，如果确定加热分布区不符合目标加热规则，则可以调整感应加热器的上感应加热器和下感应加热器在板坯宽度方向上的相对位置，以避免上、下感应加热器内部磁路段及其间隔彼此对齐，从而使板坯均匀受热，进而可以避免在后续的轧制或成形过程中由于板坯受热不均导致板坯不同区域的变形抗力或者延展出现较大差异，影响成形质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，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。

图1为本申请实施例中的板坯感应加热调整方法流程图；

图2为本申请实施例中的判断加热分布区是否符合目标加热规则的判断逻辑示意图；

图3为本申请实施例中的某规格板坯的加热分布区示意图；

图4～图7为本申请实施例中对图3所示的某规格板坯的加热分布区进行调整的示意图；

图8为本申请实施例中的板坯感应加热系统示意图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种板坯感应加热调整方法，解决了现有技术中加热板坯横断面的温度分布不均匀技术问题。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

根据板坯的规格参数，确定感应加热器的加热分布区；判断所述加热分布区是否符合目标加热规则；如果否，则对所述感应加热器的上感应加热器和下感应加热器的相对位置进行调整，以使所述板坯均匀受热，其中，所述相对位置是指所述上感应加热器和所述下感应加热器在所述板坯宽度方向上的相对分布位置。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

第一方面，本实施例提供一种板坯感应加热调整方法，如图1所示，包括：

步骤S101，根据板坯的规格参数，确定感应加热器的加热分布区；

步骤S102，判断所述加热分布区是否符合目标加热规则；

步骤S103，如果否，则对所述感应加热器的上感应加热器和下感应加热器的相对位置进行调整，以使所述板坯均匀受热，其中，所述相对位置是指所述上感应加热器和所述下感应加热器在所述板坯宽度方向上的相对分布位置。

下面结合图1～图7详细介绍本实施例提供的方法的具体实施步骤：

首先，执行步骤S101，根据板坯的规格参数，确定感应加热器的加热分布区。在具体的实施过程中，主要是确定感应加热器在板坯横断面上的加热分布区。目前多采用感应加热的方法对板坯进行加热，具体而言，就是设置对于不同规格的板坯，系统按照预定规则调整感应加热器的位置以实现对不同规格板坯的加热效果。但本申请发明人在长期的生产制造过程中发现，对于某些规格的板坯而言，经感应加热器加热后，其横断面的温度分布并不均匀，导致在后续的轧制或成形过程中板坯不同区域的变形抗力或者延展差异较大，进而影响板坯的成形质量。为了解决上述问题，本申请发明人采取措施，使得可以在操作界面上直接显示感应加热器在板坯横断面上的加热分布区，因此操作人员可以根据实际的加热区分布情况，对板坯的感应加热过程进行干预，使得板坯能够均匀受热。

具体来讲，首先要获取板坯的规格参数，其中，主要是获取板坯的宽度和厚度。感应加热系统随之根据板坯的厚度和宽度生成该板坯的加热分布区，并将之显示在操作界面上，其中，感应加热区是上、下感应加热器相对板坯的分布位置，以及上、下感应加热器的内部磁路结构。在具体的实施过程中，该操作界面可以是人机互动界面，或者是普通的显示界面，在此不作限制。

然后，执行步骤S102，判断所述加热分布区是否符合目标加热规则。

在具体的实施过程中，感应加热器有N套，N为大于等于1的自然数，每套感应加热器都包括一个上感应加热器和一个下感应加热器，上、下感应加热器分别位于加热板坯的上方和下方。感应加热器在工作的过程中，需要适应各种宽度规格的板坯，例如当板坯较宽，上下感应加热器的重叠宽度就需增大，当板坯较窄，上下感应加热器的重叠宽度就随之变窄。但由于每个感应加热器内部磁路是分段的，磁路之间存在非导磁的间隔，当板坯为某种特定宽度时，此时上下感应加热器按此特定板坯宽度对应的重叠位置正好使内部磁路间隔刚好对齐或接近对齐，如此将造成上下对齐的磁路段磁场强，而上下对齐的磁路分隔处磁场弱，导致磁场分布不均匀，引起板坯温度分布不均匀，这种情况就不符合目标加热规则。

即感应加热器的内部磁路在板坯的宽度方向上呈分段状态，所述判断所述加热分布区是否符合目标加热规则是指判断每套感应加热器的上感应加热器和下感应加热器内部的分段磁路是否对齐，如果是，则确定系统生成的加热分布区不符合目标加热规则，需要对感应加热器的加热位置进行调整。举例来讲，图2是系统给出的某规格板坯的加热分布区示意图，该示意图表征单个感应加热器在板坯横断面上的加热分布区，其中2000是上感应加热器，2010是下感应加热器，2100是感应器内部的磁路，2200是多段磁路之间的间隔，2300是板坯横断面。可以看到此时上感应加热器和下感应加热器的磁路彼此对齐，这就导致在板坯横断面上出现弱磁区，在该弱磁区域的板坯受热较少，导致其温度低于磁路覆盖区域，多套感应加热器效果叠加，使得磁场的不均匀性得到强化，导致最终被加热板坯横断面上的加热温度分布不均匀，如果出现图2这样的情况，就应当对上下感应加热器的加热位置进行调整。在具体的实施过程中，对上、下感应加热器的相对位置进行调整以后，还要看板坯的受热效果是否达到预期，如果没有，则可以多次微调，直到板坯达到预期的均匀受热的效果。另外，如果上感应加热器和下感应加热器内部的分段磁路没有对齐，仍然要看板坯是否达到预期的受热效果，如果没有，也可以执行微调上、下感应加热器的相对位置1动作，以使板坯达到预期的均匀受热的效果，整个判断流程可以如图3所示。

最后，执行步骤S103，如果否，则对所述感应加热器的上感应加热器和下感应加热器的相对位置进行调整，以使所述板坯均匀受热，其中，所述相对位置是指所述上感应加热器和所述下感应加热器在所述板坯宽度方向上的相对分布位置，在这里，板坯的宽度方向是指板坯上与板坯加热移动方向垂直的方向。

在具体的实施过程中，如果确定要对感应加热器的位置进行调整，则将感应加热控制系统切换为手动控制，根据操作界面上感应加热器的加热分布区，手动输入合适的加热位置调整量进行调整。为方便本方案的理解，可以定义板坯运动方向中心轴线为y轴，板坯运动的前进方向为y轴正方向，记为y+；上感应加热器和下感应加热器均有一条中心轴线平行于板坯平面并与y轴垂直，定义上感应加热器和下感应加热器的该中心轴线在所述板坯中心平面的投影为x轴，沿y+顺时针转过90度为x轴正方向，记为x+；垂直于x-y平面的轴线为z轴，向上为z轴正方向，记为z+。上感应加热器和下感应加热器可以在x-z平面上移动，以调整对板坯的加热位置。在具体的实施过程中，加热位置调整量可以是实验得出的数据，或者是经验值，还可以是根据实际的加热分布区实时计算出的补偿值，本申请对此不作限制。在具体的实施例中，还可以根据板坯的厚度设置上感应加热器和下感应加热器在z轴方向上的相对位置，以实现对不同厚度的板坯的均匀加热。

在一个可选的实施例中，可以采用相同的调整手段对每套感应加热器的上感应加热器和下感应加热器在板坯宽度方向上的相对位置进行调整，及将所有上感应加热器沿x轴正方向或者负方向移动一定距离，作为补偿，将所有相感应加热器沿x轴方向上与上感应加热器调整方向相反的方向移动相同距离；或者，还可以将N套感应加热器分为M份，采用不同的调整手段对M份感应加热器的上感应加热器和下感应加热器在板坯宽度方向上的相对位置进行调整，其中，M是小于等于N的自然数。在这里，调整手段是指上下感应加热器在板坯宽度方向上的相对位置调整量和调整方向，如在板坯宽度方向上向左调整或者向右调整。通过将N套感应加热器分为M份，针对M份感应加热器设置不同的相对位置调整量和调整方向，可以使对感应加热器的位置调整更细致，以达到更好的加热效果。例如，针对图2所示的上下感应加热器对齐导致磁路分段的情况，可以如图4所示设置将N套感应加热器分为两份，其中，编号为奇数组的上、下感应加热器在x轴方向上沿向着板坯中心线的方向移动目标设定距离，而作为补偿，将剩下的偶数组感应加热器的上、下感应加热器在x轴方向上沿背离板坯中心线的方向移动相同的距离(如图5所示)，从而使N套感应加热器在板坯横断面上的磁路间隔错开，使得板坯可以均匀受热。

在另一个可选的实施例中，当对感应加热器的上感应加热器和下感应加热器在板坯宽度方向上的相对位置进行的调整量到达设备结构允许的上限值以后，还可以调整N套感应加热器之间在板坯宽度方向上的相对位置，以使板坯均匀受热。在具体的实施过程中，受机器的原始结构尺寸的限制，上、下感应加热器在板坯宽度方向上的调整量有一个极限值，当调整量达到该极限值，但仍不能使板坯达到预期的受热效果时，就可以通过调整N套所述感应加热器之间在板坯宽度方向上的相对位置，来使板坯均匀受热。

在另一个可选的实施例中，还可以通过调整每套感应加热器之间在板坯宽度方向上的相对位置，来使板坯均匀受热，即此时对每套感应加热器的上、下感应加热器在板坯宽度方向上的相对位置调整量为0。在具体的实施过程中，当判断出感应加热器的加热位置需要调整时，并不调整上下感应加热器的相对位置，而是将其中一部分感应加热器如图6所示，整体向x轴负方向移动一目标距离，将剩下的感应加热器如图7所示，整体向x轴正方向移动同一目标距离，尽管对于图6和图7各自的感应加热器而言，上、下感应加热器的磁路间隔未错开，但由于两部分感应加热器的位置不同，其中一部分加热器的不均匀效果被另一部分所补偿，因此也能使板坯均匀受热。在具体的实施过程中，并不局限与将N套感应加热器分为两份，例如还可以是4份、6份等，只要是一份的不均匀效果能补偿另一份即可，本申请对此不作限制。另外需要说明的是，图6和图7仍然是如图2所示的单个感应加热器在板坯横断面上的加热分布区示意图。

另外需要说明的是，上述所有对板坯加热方案的调整都需满足感应加热器的设定输出加热功率，以在满足对板坯的加热温升条件下，对板坯作进一步的调整，从而达到最终预期的加热效果。

依据电磁原理分析，由于漏磁等因素的影响，上感应加热器和下感应加热器的磁路分布不仅影响整个断面温度分布，还分别对板坯的上表层和下表层的温度有部分影响。本申请实施例提供的感应加热调整方法，涉及了多种调整方案，避免了单一方案使板坯上下表层温度变化叠加趋同的弊端，最终使板坯整体断面温度更趋于均匀。

第二方面，本实施例提供一种板坯感应加热系统，如图8所示，包括相互连接的感应加热器801和控制操作系统802；

感应加热器801用于对板坯进行加热；

控制操作系统802用于显示感应加热器801的加热分布区，并判断该加热分布区是否符合目标加热规则；如果否，则对感应加热器801的上感应加热器和下感应加热器的相对位置进行调整，以使所述板坯均匀受热，其中，所述相对位置是指所述上感应加热器和所述下感应加热器在所述板坯宽度方向上的相对分布位置。

在具体的实施过程中，感应加热器801有N套，N为大于等于1的自然数，每套感应加热器包括上感应加热器和下感应加热器，分别位于加热板坯的上方和下方，N套感应加热器沿板坯运动的方向依次均匀排列。其中，每个感应加热器都具有单独的供电控制系统，以及单独的移动机构，以方便独立地对每个感应加热器的位置进行调整，具有更加灵活的调整性。

控制操作系统802包括操作界面，该操作界面可以用于显示每套感应加热器在与板坯运动方向垂直的平面上的平面轮廓尺寸以及该平面轮廓在整个感应加热器中所处的位置，或者还可以显示每套感应加热器在三维空间的轮廓尺寸以及该三维空间轮廓在整个感应加热器中所处的位置，当然还能够显示每个上感应加热器和每个下感应加热器在与板坯运动方向垂直的平面上的磁路结构，以帮助操作员获悉感应加热器实际的感应加热分布区，以判断是否要对感应加热器的加热位置进行调整。

具体来讲，当感应加热器对板坯进行加热时，操作界面会实时显示感应加热器内部的磁路结构，当判断出需要对感应加热器的位置进行调整时，操作人员可以根据操作界面上显示的磁路结构来方便地进行调整；并且，调整了感应加热器的相对位置后，其调整后的内部磁路结构的位置变化可以直接显示在操作界面上，以帮助判断是否调整到位。操作界面的使用，为感应加热器的位置调整提供了有利的参考，并加快了整个调整过程，节约了整体的生产制造时间。

在具体的实施例中，操作界面还设置有数据输入区和执行键，该数据输入区可以用于输入每个上感应加热器和每个下感应加热器在与板坯运动方向垂直的平面上的相对位置调整量，其中，该相对位置调整量包括在板坯左右方向上的调整量和在上下方向上的调整量，而执行键用于执行该相对位置调整。另外，在操作界面上还设置有感应加热系统出口处的板坯横断面温度曲线和相关数据信息，以实时监控板坯的加热效果。

在具体的实施过程中，控制系统802中还设置有自学习系统，该自学习系可以收集感应加热器的位置数据和控制操作系统产生的温度数据，并按照设定的优化模式，重复自学习并生成板坯感应加热控制方案，并基于机器学习的原理，不断优化感应加热器的位置调整策略，直到实现位置调整的精确控制。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

由于先根据板坯的规格参数，确定感应加热器对该板坯的加热分布区，因此能判断加热分布区是否符合目标加热规则；进一步，如果确定加热分布区不符合目标加热规则，则可以调整感应加热器的上感应加热器和下感应加热器在板坯宽度方向上的相对位置，以避免上、下感应加热器内部磁路段及其间隔彼此对齐，从而使板坯均匀受热，进而可以避免在后续的轧制或成形过程中由于板坯受热不均导致板坯不同区域的变形抗力或者延展出现较大差异，影响成形质量。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种板坯感应加热调整方法，其特征在于，包括：

根据板坯的规格参数，确定感应加热器的加热分布区；所述确定感应加热器的加热分布区是指确定感应加热器的内部磁路的结构分布；所述感应加热器有N套，N为大于等于1的自然数，每套所述感应加热器包括上感应加热器和下感应加热器，所述确定感应加热器的加热分布区，包括：确定N套所述感应加热器的加热分布区；

判断所述加热分布区是否符合目标加热规则；

如果否，则对所述感应加热器的上感应加热器和下感应加热器的相对位置进行调整，以避免上、下感应加热器内部磁路段及其间隔彼此对齐，以使所述板坯均匀受热，其中，所述相对位置是指所述上感应加热器和所述下感应加热器在所述板坯宽度方向上的相对分布位置；

所述内部磁路在所述板坯的宽度方向上呈分段状态，所述判断所述加热分布区是否符合目标加热规则，包括：

判断每套所述感应加热器的所述上感应加热器和所述下感应加热器内部的分段磁路是否对齐，如果是，则确定所述加热分布区不符合目标加热规则，对所述感应加热器的加热位置进行调整。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述感应加热器的上感应加热器和下感应加热器的相对位置进行调整，包括：

采用相同的调整手段对每套所述感应加热器的所述上感应加热器和所述下感应加热器在所述板坯宽度方向上的相对位置进行调整；

或者，将N套所述感应加热器分为M份，采用不同的调整手段对所述M份感应加热器的所述上感应加热器和所述下感应加热器在所述板坯宽度方向上的相对位置进行调整，其中，M是小于等于N的自然数。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

当对所述上感应加热器和所述下感应加热器在所述板坯宽度方向上的相对位置进行的调整量到达设备结构允许的上限值以后，还调整N套所述感应加热器之间在所述板坯宽度方向上的相对位置，以使所述板坯均匀受热。

4.一种板坯感应加热系统，用于实现权利要求1-3所述的板坯感应加热调整方法，其特征在于，包括相互连接的感应加热器和控制操作系统；

所述感应加热器用于对板坯进行加热；

所述控制操作系统用于显示和控制所述感应加热器的加热分布区，并判断所述加热分布区是否符合目标加热规则；如果否，则对所述感应加热器的上感应加热器和下感应加热器的相对位置进行调整，以使所述板坯均匀受热，其中，所述相对位置是指所述上感应加热器和所述下感应加热器在所述板坯宽度方向上的相对分布位置。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述感应加热器有N套，N为大于等于1的自然数，每套所述感应加热器包括上感应加热器和下感应加热器，所述N套感应加热器沿所述板坯运动的方向依次均匀排列。

6.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制操作系统还包括自学习系统，所述自学习系统用于收集所述感应加热器的位置数据和所述控制操作系统检测并生成的温度数据，并按照设定的优化模式，重复自学习并生成板坯感应加热控制方案。

7.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制操作系统包括操作界面，所述操作界面用于显示所述N套感应加热器的内部磁路的结构分布。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述操作界面还设置有数据输入区和执行键，所述数据输入区用于输入所述上感应加热器和所述下感应加热器在与所述板坯运动方向垂直的平面上的位置调整量，其中，所述位置调整量包括在与所述板坯运动方向垂直的平面上且位于所述板坯宽度方向上的调整量和位于所述板坯上下纵向上的调整量，所述执行键用于执行所述位置调整。