具有分半式平板感应线圈的感应加热炉的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钢板在线感应加热技术，尤其涉及具有分半式平板感应线圈的感应加热炉，适用于中厚钢板的热机械控制工艺技术。
【背景技术】
[0002]随着科技的进步，材料应用的范围不断拓展，人们对材料性能的要求愈加苛刻，热机械控制工艺(TMCP)对材料的性能具有重要影响，可实现特殊性能钢板的生产，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，可极大提升厚板的质量水平，对厚板的性能影响尤为显著。新一代TMCP技术的一个重要特点是轧后的在线热处理过程不仅仅限于冷却或保温，某些情况下还会进行一定条件的加热。中厚板的在线热处理装置利用高效的感应加热装置进行快速回火，可以对碳化物的分布和尺寸进行控制，使其非常均匀、细小的分散于基体之上，从而实现调质钢的高强度和高韧性。
[0003]为满足中厚板的快速在线回火需求，需要在轧后辊道上安装感应加热炉。由于来料的板带厚度不一，通常最大翘曲量往往>30mm，而实现感应加热必须保证感应线圈与板带之间保持有效感应距离，因此要求感应炉体能根据不同的板厚做出高度调整。如果使用常规的螺线管式纵向磁场感应加热，虽然设计结构简单，但实际使用过程中非常容易出现钢板与线圈相撞、钢板卡死在线圈中无法移动等问题，且无法根据钢板厚度规格灵活调整线圈内腔的间隙。
[0004]通过文献查阅及专利检索，美国专利US5495094公开了一种感应加热炉，该感应炉由单一铜板线圈之间交错连接绕制而成，线圈内部空间距离无法调整，因此无法实现多厚度规格的钢板加热，也无法应对钢板翘曲现象。特别是该专利公开的单一铜板线圈只适合采用高频感应加热薄钢板，厚度通常在5mm以下。美国专利US6498328B2及US5739506均采用横向磁场感应加热，即磁场方向与被加热钢板宽面方向垂直。利用横向磁场对单块钢板进行加热时，虽然也可以根据钢板厚度和生产突发状况调整线圈间距，但存在加热开始阶段，电流在钢板前端聚集并造成该处温度过烧的问题。若采用在钢板前端拼接钢板或从钢板中部开始加热等方法，虽然可以解决端部过烧的问题，但实际大生产过程中这些方法根本不具有可操作性。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种具有分半式平板感应线圈的感应加热炉，该感应加热炉的感应线圈为上组平板感应线圈和下组平板感应线圈，被加热的板材从上下两组平板感应线圈之间通过；生产过程中当遇到翘曲严重的钢板时，上组感应线圈可以迅速抬起，允许该钢板通过而不影响正常生产。
[0006]为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案:
一种具有分半式平板感应线圈的感应加热炉，包括上组平板感应线圈和下组平板感应线圈，下组平板感应线圈固定安装于感应炉支架上，上组平板感应线圈安装于能上下移动框架上，上组平板感应线圈对应于下组平板感应线圈，上组平板感应线圈和下组平板感应线圈组成一对平板感应线圈，被加热板材从上下两组平板感应线圈之间通过；所述平板感应线圈由多匝铜管绕制而成。
[0007]所述上组平板感应线圈和下组平板感应线圈流过的电流方向相反，大小、相位和频率相同。
[0008]所述平板感应线圈包括铜管和磁轭，磁轭为E形，多匝铜管线圈的两个工作段分别置于磁轭E形的两内槽内平排放置，置于磁轭E形槽前部内的铜管为前铜管，置于磁轭E形槽后部的铜管为后铜管，流过所述前铜管和流过所述后铜管的电流方向相反；被加热板材从前铜管向后铜管方向通过。
[0009]所述上组平板感应线圈的前后铜管位于同一个平面上，所述下组平板感应线圈的前后铜管位于同一个平面上。
[0010]所述上组平板感应线圈的铜管下表面与所述下组平板感应线圈的铜管上表面距离 L 满足:50mm〈L〈150mm。
[0011]所述平板感应线圈同侧的前铜管和后铜管之间间距d满足:100mm〈d〈400mm。
[0012]所述上下两组平板感应线圈的后铜管的平排排列密度不大于前铜管的平排排列山/又O
[0013]所述平板感应线圈有多对，多对平板感应线圈间隔输送辊道并排排列，且相邻两对平板感应线圈形成的纵向磁场中相互临近的两个磁场方向相同。
[0014]本发明具有分半式平板感应线圈的感应加热炉用于钢板轧制后热处理，本发明的感应加热炉的感应线圈为上组平板感应线圈和下组平板感应线圈,被加热板材从上下两组平板感应线圈之间通过。生产过程中，钢板沿辊道系统输送移动，进入本发明的感应加热炉后平板感应线圈通电快速加热，经过一定的保温时间后，钢板移动至感应线圈出口处并达到工艺设定的目标温度，且满足截面上温度分布要求。当遇到翘曲严重的钢板时，上组平板感应线圈可以利用机械移动机构迅速抬起，允许该钢板通过而不影响正常生产，随后上组平板感应线圈再回到原来位置，进行下一块钢板的加热。
[0015]本发明与现有技术相比，其有益效果是:
(I)上组平板感应线圈可根据钢板翘曲度实时进行调节，提高了设备的产品适应能力，有利于生产节奏的稳定。
[0016](2)由于钢板与上下两组平板感应线圈间距相对恒定，加热比较稳定，加热效率相对较高，钢板热处理质量较好，有利于提高产品质量。
[0017]本发明的感应加热炉用于钢板轧制后热处理，其设备结构简单，工艺操作易实现自动化，加热效果较好，有利于提高产品质量，能简化生产线操作工序，提高生产效率，节约生产成本，具有较好的应用前景。
【附图说明】
[0018]图1为本发明具有分半式平板感应线圈的感应加热炉结构示意图；
图2为本发明实施例1示意图；
图3为感应炉加热过程升温曲线图；
图4为本发明实施例2示意图； 图5为上下两组平板感应线圈产生的磁场示意图；
图6为实施例1的上下两组平板感应线圈产生的磁场不意图。
[0019]图中:1被加热板材(钢板)；2上组平板线圈，3铜管，4磁轭，5输送辊道，6下组平板线圈；21上组前铜管，22上组后铜管，61下组前铜管，62下组后铜管。图1中所示箭头为板材移动方向；图6中:X为电流流进，.为电流流出。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0021]参见图1，一种具有分半式平板感应线圈的感应加热炉，包括上组平板感应线圈2和下组平板感应线圈6，下组平板感应线圈6固定安装于感应炉支架(图1中未示出)上，上组平板感应线圈2安装于能上下移动框架(图1中未示出)上，上组平板感应线圈2对应于下组平板感应线圈6，上组平板感应线圈2和下组平板感应线圈组成一对平板感应线圈，被加热板材I从上下两组平板感应线圈2、6之间通过；所述平板感应线圈由多匝铜管3绕制而成。所述上组平板感应线圈2和下组平板感应线圈6流过的电流方向相反，大小、相位和频率相同。
[0022]所述平板感应线圈2、6包括铜管3和磁轭4，磁轭4为E形，多匝铜管线圈3的两个工作段分别置于磁轭E形的两内槽内平排放置，置于磁轭E形槽前部内的铜管3为前铜管21、61，置于磁轭E形槽后部的铜管3为后铜管22、62，流过所述前铜管和流过所述后铜管的电流方向相反；被加热的板材I从前铜管21、61向后铜管22、62方向通过。
[0023]所述上组平板感应线圈2的前后铜管21、22位于同一个平面上，所述下组平板感应线圈6的前后铜管61、62位于同一个平面上。所述上组平板感应线圈2的铜管21、22下表面与所述下组平板感应线圈6的铜管61、62上表面距离L满足:50mm〈L〈150mm。
[0024]所述平板感应线圈同侧的前铜管和后铜管之间间距d满足:100mm〈d〈400mm。当所述间距d小于100_时，平板感应线圈同侧的前铜管和后铜管产生的两个纵向磁场之间将会出现相互抵消，降低加热效率；当所述间距d大于400mm时，则会造成两个纵向磁场之间部分温降过大，延长整体加热时间，不宜于达到升温速度的要求。
[0025]所述上下两组平板感应线圈的后铜管22、62的平排排列密度不大于前铜管21、61的平排排列密度，参见图2。相对于感应线圈前铜管21、61的加热段密排布置，感应线圈后铜管22、62的保温段对应的铜管稀疏排布，通过铜管间距的优化设计、钢板移动速度的配合、以及感应线圈加热功率参数的设定，可以将感应加热炉整个加热过程的温度控制在工艺要求范围内。
[0026]所述平板感应线圈2、6有多对，参见图4，多对平板感应线圈间隔输送辊道5并排排列，且相邻两对平板感应线圈形成的纵向磁场中相互临近的两个磁场方向相同。根据生产节奏的需要，本发明的平板感应线圈2、6对可以组合并排使用，感应线圈对数根据生产节奏的需要选择而不受限制。
[0027]本发明具有分半式平板感应线圈的感应加热炉利用上下两组平板感应线圈对钢板进行加热时，被加热钢板厚度介于6mm?50mm之间。当所述被加热钢板厚度超过50mm时，则需扩大上下两组平板感应线圈的间距，造成加热效率降低，提高生产成本。当所述被加热钢板厚度小于6mm时，同样为保证加热效率，需提高所述上下两组平板感应线圈的供电频率，而单一电源的设计频率范围无法满足过高的频率要求。
[0028]本发明的感应加热炉对所述被加热钢板移动速度绝对值控制在0.0lm/s?lm/s范围以内。实际生产过程中，当移动速度大于lm/s时，为达到目标温度，需要的电源额定功率过大，超出一般生产企业所能承受的范围，因而不具有可操作性。当速度低于0.0 lm/s时，则生产节奏又过低，无法达到产能要求。
[0029]本发明的感应加热炉的上下两组平板感应线圈2、6覆盖所述被加热钢板I宽度的部分相对于钢板中心线对称布置，且位于对称位置上下铜管上的电流方向始终相反，大小、相位和频率相同。
[0030]所述上下两组平板感应线圈2、6在覆盖所述被加热钢板I的三维空间范围内形成两个纵向磁场，中心磁场方向与钢板移动方向平行，且所述两个纵向磁场方向始终相反。参见图5，以某一时刻为例，若感应线圈左侧上下两组平板线圈形成一个向右的磁场B2，则右侧上下两组平板线圈形成一个向左的磁场BI,磁场BI与磁场B2方向始终相反。
[0031]具有分半式平板感应线圈的感应加热炉