一种H型钢焊接温度的间接测量与在线调控方法与流程
本发明涉及h型钢领域，特别涉及一种h型钢焊接温度的间接测量与在线调控方法。
背景技术：
h型钢也称为工字钢，其重量轻、抗弯能力强、刚度好，力学性能优良。目前常见的h型钢生产主要有热轧成形与焊接成形两种方法，其中厚壁h型钢使用热轧方法生产，薄壁h型钢使用感应焊接方法生产。薄壁h型钢在感应焊接时，感应线圈产生的交变磁场在h型钢上产生感应涡流，在集肤效应与邻近效应作用下使涡流集中在翼板与腹板待焊接处，通过电流的热效应迅速加热达到焊接状态，在挤压辊挤压力作用下，翼板与腹板熔合在一起，完成焊接。在实际生产中，h型钢焊接温度是生产过程中的重要参数。焊接温度过高容易过烧，在焊缝处形成穿孔；焊接温度过低又会导致冷焊等缺陷，影响产品质量。在焊接生产中由于挤压辊与定位辊的阻挡，h型钢焊缝被翼板遮挡，以及冷却液产生的雾气等因素的影响，无法直接测量焊接点处的焊接温度，更难以根据实时焊接温度对焊接速度等参数进行调节。
目前我国由较多关于h型钢和测温领域的装置及方法，例如中国专利cn106269910a，是关于h型钢成型控制领域的发明；中国专利cn110455422a涉及一种无线测温装置，但装置仅能在环境较好的情况下进行测温，且只能测量单一位置的温度；中国专利cn106766976a申请公开一种用于检测工业炉内部温度的测温装置，但其仅能应用于测量单一位置温度且要求直接接触；在查阅感应焊接h型钢领域与测温领域几十篇发明专利后发现，现有装置、方法都无法解决h型钢焊接生产中无法直接实时测量焊接点处温度的问题，也就无法保证焊接质量。
技术实现要素：
本发明需要解决的技术问题是提供一种h型钢焊接温度的间接测量与在线调控方法，该发明使得现场能够根据所测量的h型钢上翼板外表面选定位置处的温度，通过传热模型与插值计算模型准确快速的实时计算出焊接点处的温度，从而在线调节生产参数，实现闭环控制，提高焊接生产效率，保证了h型钢的焊接质量。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种h型钢焊接温度的间接测量与在线调控方法，包括以下步骤：
①设定初始生产速度为v，初始电源输出功率为p；
②调节翼板测温组件位置，选定h型钢上翼板外表面上m组待测位置，每组待测位置上选定2n+1个点，并采集其位置参数
以h型钢上翼板外表面焊接点正上方为坐标原点建立坐标系，令每组待测位置位于焊缝中间的点的编号为m0，待测点m0相邻两点编号分别为m-1、m+1，其余点的位置以此类推；
③翼板测温组件采集h型钢上翼板外表面上选定位置处的温度
④以ρ、k、
式中：
ρ------密度，kg/m3；
k------材料的导热系数，k＝k0·μ，w/m℃；
k0------各向同性材料的导热系数，w/m℃；
μ------导热系数修正因子，1.1≤μ≤1.5，初始令μ取最小值1.1；
c------比热容，j/kg℃；
t------时间，s；
通过所述传热模型可由控制柜求得上翼板内表面上指定点处温度
⑤令h型钢上翼板内表面焊接点处直线为v，通过构造的插值计算模型可求出直线v上对应2n+1个点的温度值，其中v0为焊接点，构造出的插值计算模型
式中：
⑥、将
⑦、将轴向插值得到的焊接点温度
若二者之差的绝对值小于等于25℃，则表明插值计算出的焊接点温度与真实情况符合，取焊接点处温度值为
并执行步骤⑧；
若二者之差的绝对值大于25℃，则表明插值计算出的焊接点温度与真实情况不符，返回步骤④修正所构造的传热模型
⑧将t0的值与最适宜焊接温度范围1350℃±30℃进行对比，若t0在此温度范围内，则保持现有生产速度与电源功率并执行步骤⑨；
若t0小于1320℃，则增大电源输出功率p，令p＝p+δp1，控制系统采集信号，并返回步骤②；
若t0大于1380℃，则提高生产速度v，令v＝v+δv1，控制系统采集信号，并返回步骤②；
⑨检测是否有停止生产信号输入，若有，则结束循环，若无则由控制系统采集信号，并返回步骤②以实现焊接温度的闭环控制。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
1、通过测量h型钢上翼板外表面上选定点的温度值，采用所构造的传热模型与插值计算模型可准确快速的计算出焊接点处温度值，本发明所提供的一种h型钢焊接温度的间接测量与在线调控方法实现了焊接点处温度的闭环控制，可以准确控制焊接温度，保证焊接质量。
2、焊接点处温度值经过轴向插值与横向插值对比验证，保证了焊接点处温度插值结果的准确性。
3、本发明可保证焊接点处温度始终保持在最佳焊接温度范围内，自动化程度高，操作简单。
附图说明
图1为本发明的工艺方法流程图。
图2为本发明的测温点选取侧视图。
图3为本发明的测温点选取俯视图。
图4为本发明的实施例立体示意图。
其中，1、控制柜，2、圆筒运输机，3、h型钢，4、机架，5、挤压辊，6、翼板测温组件，7、线圈，8、高频电源，9、翼板定位组件，10、上翼板，11、腹板，12、下翼板，13、腹板定位组件，14、地板，15、定位轮，16、电机，17、第一导线，18、第二导线，19、第三导线。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
如图4所示，控制柜1、圆筒运输机2、机架4、高频电源8、翼板定位组件9、腹板定位组件13、电机16分别固定在地板14上，机架4内安装有挤压辊5，与机架4相连接的电机16为挤压辊5提供动力；挤压辊5挤压上翼板10与下翼板12，使上翼板10、下翼板12能够与腹板11紧密贴合，完成焊接；翼板定位组件9能够固定上翼板10与下翼板12，腹板定位组件13防止腹板11上下抖动，定位轮15安装在机架上，定位轮15与腹板11接触以防止腹板11左右抖动；线圈7的位置固定在高频电源8上，且线圈7套在上翼板10、腹板11、下翼板12外部；翼板测温组件6固定在机架4靠近未焊接一侧，翼板测温组件6上共有2n+1台比色测温仪，对应可实时检测上翼板10外表面上2n+1个点的温度；圆筒运输机2将焊接完成的h型钢3向后方运输；控制柜1通过第一导线17与高频电源8相连接，控制柜1通过第二导线18与电机16相连接，控制柜1通过第三导线19与翼板测温组件6相连接。
使用方法：
如图1至图4所示，生产开始时操作控制柜1，使高频电源8向线圈7通电，电机16转动，带动挤压辊5转动，开始进行焊接，初始生产速度为v，初始高频电源8输出功率为p；调节翼板测温组件6的位置，选定上翼板10外表面上m组待测位置，每组待测位置上选定2n+1个点，并采集其位置参数
以上翼板10外表面焊接点正上方为坐标原点建立坐标系，令每组待测位置位于焊缝中间的点的编号为m0，待测点m0相邻两点编号分别为m-1、m+1，其余点的位置以此类推，翼板测温组件6采集上翼板10外表面上选定位置处的温度
控制柜中存有以ρ、k、
式中：
ρ------密度，kg/m3；
k------各向同性材料的导热系数，w/m℃
k0------各向同性材料的导热系数，w/m℃；
μ------导热系数修正因子，1.1≤μ≤1.5，初始令μ取最小值1.1；
c------比热容，j/kg℃
t------时间，s；
通过所述传热模型可由控制柜1求得上翼板10内表面上指定点处温度
控制柜1选取上翼板10内表面焊接点处直线为v，通过构造的插值计算模型可求出直线v上对应2n+1个点的温度值，其中v0为焊接点，构造出的插值计算模型
式中：
将
此时控制柜1已实时得出由传热模型与插值计算模型得出的两个计算出的焊接点温度，将轴向插值得到的焊接点温度
若二者之差的绝对值小于等于25℃，则表明插值计算出的焊接点温度与真实情况符合，取焊接点处温度值为
若二者之差的绝对值大于25℃，则表明插值计算出的焊接点温度与真实情况不符，此时控制柜1将修正所构造的传热模型
若t0小于1320℃，则增大电源输出功率p，令p＝p+δp1，控制系统采集信号，控制柜1将调节翼板测温组件6的位置，重新选取测温位置，并重新进行计算；
若t0大于1380℃，则提高生产速度v，令v=v+δv1，控制系统采集信号，控制柜1将调节翼板测温组件6的位置，重新选取测温位置，并重新进行计算；
在此闭环控制自动调节作用下，保持焊接点温度始终处于最适宜焊接温度范围，将会获得焊接质量优良的h型钢3，当控制柜1收到停止生产的信号后将停止对焊接温度的闭环控制调节。
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