一种板材轧制过程加热装置及方法

摘要

本发明涉及一种板材轧制过程加热装置及方法，其包括用于整体加热的移动式感应线圈组、用于补热的履带式感应线圈组、第一测温仪、第二测温仪和板型仪，利用传送带带动板材在生产线上匀速运动，采用整体感应线圈和履带式感应线圈组对板材进行初步加热和补热的方式，使得板材整体达到最佳轧制温度。通过履带式感应线圈组与板材同步运动并且测温仪和板型仪实时检测板材表面温度和形状，实现加热过程中小线圈的点对点式精准补热，降低了由于板形不良、中浪、加热过程中板形变化等板材表面形状不均匀带来局部温差过大的现象，使得板材在轧制前得到精准，均匀的加热，达到理想的温度分布，实现板材在不同轧制阶段的加热需求，提高轧制质量。

权利要求

1.一种板材轧制过程加热装置，其包括用于整体加热的移动式感应线圈组、用于补热的履带式感应线圈组、第一测温仪、第二测温仪和板型仪，其特征在于：所述移动式感应线圈组包括上整体感应线圈、下整体感应线圈、定位支柱、滚珠丝杆、上连接滑块、下连接滑块和电机，所述上整体感应线圈、下整体感应线圈分别通过上连接滑块、下连接滑块与滚珠丝杆相连，所述滚珠丝杆的两端分别与轴承支座、滚珠丝杆支座相连，滚珠丝杆由电机驱动，电机通过电机支座安装于底座上；

所述履带式感应线圈组包括传动箱、伸缩式小线圈、链板、测温仪、板型仪、链轮和导向轮，传动箱作为驱动元件，链板通过链轮和导向轮支撑并传动，测温仪、板型仪和伸缩式小线圈均安装于链板上且数量均相等；

所述伸缩式小线圈包括小线圈、小线圈丝杆、连接滑块、联轴器和线圈电机，小线圈通过连接滑块与小线圈丝杆相连，小线圈丝杆通过联轴器与线圈电机相连；

所述移动式感应线圈组前设置有第一测温仪，第一测温仪将所测温度反馈给第一处理器，第一处理器根据温度数据控制电机转动；

所述履带式感应线圈组前设置有第二测温仪和板型仪，第二测温仪和板型仪将所测数据反馈给第二处理器，第二处理器根据数据控制线圈电机转动，进而初步调整小线圈与板材之间的距离，所述履带式感应线圈组中的测温仪和板型仪实时测量板材的温度与形状，并将数据传给第二处理器，第二处理器根据传回的数据控制伸缩式小线圈上的线圈电机，进而精确控制小线圈与板材之间的距离。

2.根据权利要求1所述的板材轧制过程加热装置，其特征在于：所述定位支柱的轴线与滚珠丝杆的轴线相平行，其上下两端分别与连接板、底座相连，底座通过螺栓固定在移动式感应线圈底座上，上连接滑块、下连接滑块与定位支柱同轴线相连。

3.根据权利要求2所述的板材轧制过程加热装置，其特征在于：所述滚珠丝杆上方螺纹与下方螺纹的旋向相反，在电机驱动下，上整体感应线圈和下整体感应线圈能同时沿相反方向同步移动，从而改变与板材之间的距离。

4.根据权利要求3所述的板材轧制过程加热装置，其特征在于：履带式感应线圈组由传动箱驱动，在补热过程中，其运动速度和方向与板材相同，使小线圈与板材保持相对静止，对运动中的板材进行精准加热。

5.根据权利要求4所述的板材轧制过程加热装置，其特征在于：链轮和导向轮的轴线平行，其均与伸缩式小线圈的轴线垂直。

6.根据权利要求4所述的板材轧制过程加热装置，其特征在于：通过调节移动式感应线圈底座的高度来改变移动式感应线圈组的整体高度，使上整体感应线圈到板材上表面的距离与下整体感应线圈到板材下表面的距离相等，以满足不同厚度板材的加热需要。

7.根据权利要求4所述的板材轧制过程加热装置，其特征在于：所述上整体感应线圈与下整体感应线圈均为回形环绕结构。

8.一种基于权利要求1‑7之一所述板材轧制过程加热装置的加热方法，其特征在于：其包括以下步骤：

第一步S1、轧制开始前，将上一道次的目标板形和这一道次的轧制温度输入控制系统，设置上整体感应线圈和下整体感应线圈初始高度为10mm、加热高度为2‑4mm，小线圈初始高度为10mm、加热高度为2‑4mm；

第二步S2、轧制开始，第一测温仪将测得的板材温度传给第一处理器，若轧制温度Tb‑板材温度Ta>50℃，则控制上整体感应线圈和下整体感应线圈高度至加热高度，上整体感应线圈和下整体感应线圈通电后将板材温度加热至轧制温度，若轧制温度与板材温度差Tb‑Ta<50℃，则进行下一步；

第三步S3、经初始加热的板材通过第二测温仪和板型仪，第二测温仪和板型仪将测得的温度和板材板形传给第二处理器，第二处理器将板材温度Ta与轧制温度Tb进行比较，若板材温度Ta<轧制温度Tb，调整小线圈的高度至加热高度并使小线圈通电，对低温部位进行精准加热，达到轧制温度后断开小线圈电源并回收小线圈至初始高度；若板材温度Ta≥轧制温度Tb，则保持对应部位的小线圈高度为初始高度；

第四步S4、在轧制过程中，履带式感应线圈组上的测温仪和板形仪实时测量板材对应部位的温度和板形，当对应部位板材温度Ta<轧制温度Tb时，调整小线圈高度至加热高度并使小线圈通电，达到轧制温度后断开小线圈电源并收缩小线圈至初始高度；当对应部位Ta≥Tb时，保持对应小线圈高度为初始高度，直至此道次轧制结束。

说明书

一种板材轧制过程加热装置及方法

技术领域

[0001] 本发明属于板材连轧技术领域，特别涉及一种板材轧制过程加热装置及方法。

背景技术

[0002] 当今世界，轧钢技术发展迅速。轧钢生产在自动化、高精度化、连续化方面取得了较大进步，已然成为一个成熟、稳定、高效的生产线。板带材也是一种广泛应用的钢材，我国
的板带材产量占钢材总产量的45％～55％，而板带材大部分是用轧制方法生产。采用轧制
方法生产板材，不仅生产率高、品种多、而且易于实现机械化和自动化。

[0003] 在实际的生产中，大多数的板材采用加热炉加热或预热。用这种加热方式，板材的变形量大，能源利用率低，浪费资源的同时还增加了企业的负担。基于此，先进的感应加热
热处理工艺迅速发展，短时间内使金属获得很高的温度，实现快速加热。与传统加热方式相
比，能达到加热目的的同时易于实现机械化与自动化，是一种先进的绿色热处理工艺。但
是，由于板材的板形不良、中浪、卷曲折痕、冷却皱纹或加热过程中板形变化等因素造成加
热不均匀，温差过大，严重影响了板材的轧制质量。

发明内容

[0004] 本发明针对以上问题提供一种板材轧制过程加热装置及方法，通过履带式感应线圈组与板材同步运动并且测温仪和板型仪实时检测板材表面温度和形状，实现加热过程中
小线圈的点对点式精准补热，降低了由于板形不良、中浪、加热过程中板形变化等板材表面
形状不均匀带来局部温差过大的现象，使得钢板在轧制前得到精准，均匀的加热，达到理想
的温度分布，实现板材在不同轧制阶段的加热需求，提高轧制质量。

[0005] 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种板材轧制过程加热装置，其包括用于整体加热的移动式感应线圈组、用于补热的履带式感应线圈组、第一测温仪、第二测
温仪和板型仪，所述移动式感应线圈组包括上整体感应线圈、下整体感应线圈、定位支柱、
滚珠丝杆、上连接滑块、下连接滑块和电机，所述上整体感应线圈、下整体感应线圈分别通
过上连接滑块、下连接滑块与滚珠丝杆相连，所述滚珠丝杆的两端分别与轴承支座、滚珠丝
杆支座相连，滚珠丝杆由电机驱动，电机通过电机支座安装于底座上；所述履带式感应线圈
组包括传动箱、伸缩式小线圈、链板、测温仪、板型仪、链轮和导向轮，传动箱作为驱动元件，
链板通过链轮和导向轮支撑并传动，测温仪、板型仪和伸缩式小线圈均安装于链板上且数
量均相等；所述伸缩式小线圈包括小线圈、小线圈丝杆、连接滑块、联轴器和线圈电机，小线
圈通过连接滑块与小线圈丝杆相连，小线圈丝杆通过联轴器与线圈电机相连；所述移动式
感应线圈组前设置有第一测温仪，第一测温仪将所测温度反馈给第一处理器，第一处理器
根据温度数据控制电机转动；所述履带式感应线圈组前设置有第二测温仪和板型仪，第二
测温仪和板型仪将所测数据反馈给第二处理器，第二处理器根据数据控制线圈电机转动，
进而初步调整小线圈与板材之间的距离，所述履带式感应线圈组中的测温仪和板型仪实时
测量板材的温度与形状，并将数据传给第二处理器，第二处理器根据传回的数据控制伸缩
式小线圈上的线圈电机，进而精确控制小线圈与板材之间的距离。

[0006] 优选地，所述定位支柱的轴线与滚珠丝杆的轴线相平行，其上下两端分别与底座、连接板相连，底座通过螺栓固定在移动式感应线圈底座上，上连接滑块、下连接滑块与定位
支柱同轴线相连。

[0007] 优选地，所述滚珠丝杆上方螺纹与下方螺纹的旋向相反，在电机驱动下，上整体感应线圈和下整体感应线圈能同时沿相反方向同步移动，从而改变与板材之间的距离。

[0008] 优选地，履带式感应线圈组由传动箱驱动，在补热过程中，其运动速度和方向与板材相同，使小线圈与板材保持相对静止，对运动中的板材进行精准加热。

[0009] 优选地，链轮和导向轮的轴线平行，其均与伸缩式小线圈的轴线垂直。

[0010] 优选地，通过调节移动式感应线圈底座的高度来改变移动式感应线圈组的整体高度，使上整体感应线圈到板材上表面的距离与下整体感应线圈到板材下表面的距离相等，
以满足不同厚度板材的加热需要。

[0011] 优选地，所述上整体感应线圈与下整体感应线圈均为回形环绕结构，通入方向相反的电流，使磁通集中于X方向。

[0012] 一种基于所述板材轧制过程加热装置的加热方法，其包括以下步骤：

[0013] 第一步、轧制开始前，将上一道次的目标板形和这一道次的轧制温度输入控制系统，设置上整体感应线圈和下整体感应线圈及小线圈初始高度为10mm、加热高度为2‑4mm；
第二步、轧制开始，第一测温仪将测得的板材温度传给第一处理器，若轧制温度Tb‑板材温
度Ta>50℃，则控制上整体感应线圈和下整体感应线圈高度至加热高度，上整体感应线圈和
下整体感应线圈通电后将板材温度加热至轧制温度，若Tb‑Ta<50℃，则进行下一步；第三
步、经初始加热的板材通过第二测温仪和板型仪，第二测温仪和板型仪将测得的温度和板
材板形传给第二处理器，第二处理器将Ta与Tb进行比较，若Ta热高度并使小线圈通电，对低温部位进行精准加热，达到轧制温度后断开小线圈电源并回
收小线圈至初始高度；若Ta≥Tb，则保持对应部位的小线圈高度为初始高度；第四步、在轧
制过程中，履带式感应线圈组上的测温仪和板形仪实时测量板材对应部位的温度和板形，
当对应部位Ta线圈电源并收缩小线圈至初始高度；当对应部位Ta≥Tb时，保持对应小线圈高度为初始高
度，直至此道次轧制结束。

[0014] 本发明与现有技术相比具有如下优点：

[0015] 1)本发明采用初步加热和补热两次加热的方式，利用传送带带动板材在生产线上匀速运动，实现均匀加热，使得板材整体达到最佳轧制温度；

[0016] 2)本发明采用测温仪反馈板材的温度，调节移动式感应线圈组上下线圈的位置，使其达到合适的加热间距，保证初步加热后板材温度接近于最佳轧制温度；

[0017] 3)本发明通过履带式感应线圈组与板材同步同向运动，使得伸缩式小线圈与板材相对静止，有效的解决了无法对运动过程中的板材进行精准加热；

[0018] 4)本发明通过在加热过程中实时检测板材温度和形状，有效解决由于加热过程中板形变化或板材表面形状不均匀导致局部加热温差过大的现象，使得钢板在轧制前得到精
准，均匀的加热，达到理想的温度分布，实现板材在不同轧制阶段的加热需求，提高轧制质
量。

附图说明

[0019] 图1为本发明装置的总体机构示意图；

[0020] 图2为本发明装置的移动式感应线圈组组示意图；

[0021] 图3位本发明装置的上整体感应线圈和下整体感应线圈示意图；

[0022] 图4为本发明装置的履带式感应线圈组示意图；

[0023] 图5为本发明装置的伸缩式小线圈内部结构示意图；

[0024] 图6为本发明装置的工作流程图。

[0025] 附图标记：

[0026] 1、生产线底座，2、传动轴，3、板材，4、第一测温仪，5、下整体感应线圈，6、上整体感应线圈，7、轴承支座，8、连接板，9、第二测温仪，10、板型仪，11、传动箱，12、履带式感应线圈
组，13、定位支柱，14、滚珠丝杆，15、上连接滑块，16、下连接滑块，17、螺栓，18、底座，19、滚
珠丝杆支座，20、电机支座，21、移动式感应线圈底座，22、电机，23、伸缩式小线圈，24、链板，
25、板型仪，26、测温仪，27、链轮，28、导向轮，29、小线圈，30、小线圈丝杆，31、连接滑块，32、
联轴器，33、线圈电机。

具体实施方式

[0027] 下面将结合本发明实施例中附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部实施例。通常在
此处附图中描述和展示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因
此，以下对在附图中提供的本发明实施例的详细描述并非旨在限制本发明要求保护的范
围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出
创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都属于本发明保护的范围。

[0028] 在图1、图2、图4、图5中，一种板材轧制过程加热装置，包括移动式感应线圈组、履带式感应线圈组12、第一测温仪4、第二测温仪9、板型仪10和传送带，采用移动式感应线圈
组和履带式感应线圈组对板材3进行初步加热和补热的方式，使得板材3整体达到最佳轧制
温度。第一测温仪4与第一处理器相连接，第二测温仪9和板型仪10与第二处理器相连接。传
送带包括生产线底座1和传动轴2，板材3放置在传动轴2上，通过传动轴2的转动使板材3向
前运动。移动式感应线圈组包括下整体感应线圈5、上整体感应线圈6、轴承端盖7、连接板8、
定位支柱13、滚珠丝杆14、上连接滑块15、下连接滑块16、螺栓17、底座18、滚珠丝杆支座19、
电机支座20和移动式感应线圈底座21，上整体感应线圈6和下整体感应线圈5通过上连接滑
块15和下连接滑块16与滚珠丝杆14相连；电机22受第一处理器控制并且通过电机支座20安
装在底座18上；滚珠丝杆14上下端面分别与轴承端盖7和滚珠丝杆支座19相连；定位支柱13
与滚珠丝杆14相平行，上下端连接在底座18与连接板8上，底座18通过螺栓17固定在移动式
感应线圈底座21上。

[0029] 移动式感应线圈组前设置有第一测温仪4，第一测温仪4与第一处理器相连接，第一处理器控制电机22转动，进而控制上下两线圈的位置。移动式感应线圈组的上整体感应
线圈6和下整体感应线圈5通过滑块与一根滚珠丝杆14相连，滚珠丝杆14分为上下两部分，
两部分螺纹旋向相反，在电机22驱动下，上整体感应线圈6和下整体感应线圈5沿相反方向
同步移动，从而改变与板材3之间的距离，滚珠丝杆14的中心轴线与电机22中心轴线相垂
直，通过锥齿轮传动。

[0030] 移动式感应线圈组还可以通过改变移动式感应线圈底座21的高度来调节移动式感应线圈组的整体高度，使滚珠丝杆14中间正对着板材3高度方向上的中间位置，保持着上
整体感应线圈6到板材3上表面的距离与下整体感应线圈5到板材3下表面的距离相等，以便
于对不同厚度的板材进行均匀加热。

[0031] 履带式感应线圈组12包括传动箱11、伸缩式小线圈23、安装伸缩式小线圈23的链板24、测温仪26、板型仪25、链轮27和导向轮28；传动箱11用于驱动履带式感应线圈组，每个
伸缩式小线圈23独立的装在链板上；伸缩式小线圈23包括小线圈29、小线圈丝杆30、连接滑
块31、联轴器32和线圈电机33；小线圈23通过连接滑块31与小线圈丝杆30相连，小线圈丝杆
30通过联轴器32与线圈电机33相连，每个伸缩式小线圈23中的线圈电机33相互独立；连接
滑块31上有两个矩形凹槽，与伸缩式小线圈圆筒内壁上的凸台相配合，形成导向约束，限制
连接滑块31产生周向运动。

[0032] 履带式感应线圈组12前设置有第二测温仪9和板型仪10，第二测温仪9和板型仪10将所测数据反馈给第二处理器，第二处理器根据传回的数据控制线圈电机33转动进而初步
调整小线圈29与板材3之间的距离。初步距离调整完成后，板材3进入补热阶段。补热过程
中，履带式感应线圈组12上的测温仪26和板型仪25实时测量板材3的温度与形状并将数据
传给第二处理器，第二处理器根据传回的数据控制伸缩式小线圈上23的线圈电机33，进而
控制小线圈29与板材3之间的距离。此外，履带式感应线圈12组由多组伸缩式小线圈23组
成，每组伸缩式小线圈23上有10个间距相等的伸缩式小线圈23分布在链板上，每个伸缩式
小线圈23中的小线圈29通过连接滑块31和小线圈丝杆30与独立的线圈电机33相连，通过线
圈电机33的转动调节小线圈23与板材3之间的距离。

[0033] 履带式感应线圈组12由传动箱11驱动，在补热过程中，其运动速度和方向与板材3相同，使得小线圈29与板材保持相对静止，对运动中的板材3进行精准加热。

[0034] 如图1、图2、图3所示：移动式感应线圈组的上整体感应线圈6和下整体感应线圈5为回形环绕结构，通入方向相反的电流，可将磁通集中在线圈X方向上，通过传送带带动板
材3匀速运动，实现板材3的均匀加热；上整体感应线圈6和下整体感应线圈5在加热过程中
通过第一测温4仪所测得数据来实时调整与板材3之间的距离，第一处理器实时比对实测温
度Ta与最佳轧制温度Tb的关系。若Tb‑Ta>50℃，则第一处理器控制移动式线圈组上的电机
22转动调整上整体感应线圈6和下整体感应线圈5距板材3之间的加热距离为2‑4mm；若Tb‑
Ta<50℃，则此处不对板材3进行加热，直接进行下一步补热。

[0035] 如图4、图5所示在进行补热的过程中，履带式感应线圈组上的测温仪26和板型仪25实时检测板材3上的温度和形状，若加热温度达到最佳轧制温度，则小线圈29断电，第二
处理器控制线圈电机33转动收回小线圈29到距板材3为10mm位置；若板材在通过过履带式
感应线圈组12时温度降低到低于最佳轧制温度时，则小线圈29通电，同样第二处理器控制
线圈电机33转动，推出小线圈29到距板材3为2‑4mm的加热高度进行加热，直到达到最佳轧
制温度，第二处理器自动切断小线圈29电源并控制线圈电机33转动收回小线圈29到距板材
10mm的初始高度。

[0036] 如图5所示的本发明装置的工作流程图中，一种板材轧制过程加热装置，包括以下步骤：

[0037] 第一步S1，轧制开始前，将上一道次的目标板形和这一道次的轧制温度输入控制系统，设置上整体感应线圈和下整体感应线圈初始高度为10mm，将履带式感应线圈组12速
度设为板材3的移动速度0.5‑0.8m/min，小线圈29初始高度为10mm，小线圈29、上整体感应
线圈和下整体感应线圈的加热高度为2‑4mm。

[0038] 第二步S2，轧制开始，板材3经过第一测温仪4，第一测温仪4将测得的温度传给第一处理器，处理器根据板材3温度Ta和轧制温度Tb的关系，若Tb‑Ta>50℃,则控制上整体感
应线圈和下整体感应线圈通电、调整上整体感应线圈和下整体感应线圈高度到加热高度，
将板材3温度加热至轧制温度；若Tb‑Ta<50℃，则进行下一步。

[0039] 第三步S3，经过初始加热的板材3经过第二测温仪9和板型仪10，第二测温仪9和板型仪10将测得的温度和板材3板形传给第二处理器，第二处理器将板材3温度与轧制温度进
行比较，若板材3温度低于轧制温度，第二处理器再将板材3板形与目标板形进行比较，调整
小线圈29的高度到加热高度并使小线圈29通电，对低于轧制温度的部位进行精准加热，达
到轧制温度后断开小线圈29电源并回收小线圈29到初始高度；若板材温度高于轧制温度，
则保持对应部位的小线圈29高度为初始高度。

[0040] 第四步S4，在轧制过程中，履带式感应线圈组12上的测温仪26和板形仪25实时测量板材3对应部位的温度和板形，当对应部位温度低于轧制温度时，调整小线圈29高度到加
热高度并使小线圈29通电，将低温部位加热至轧制温度，达到轧制温度后断开小线圈29电
源并回收小线圈29到初始高度；当对应部位高于或等于轧制温度时，保持小线圈29断电状
态且高度为初始高度，直至此道次轧制结束。

[0041] 在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置也可以通过其他的方式实现。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人
员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、
等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。因注意到：相似的标号和字母在下
面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要
对其进行进一步定义和解释。