CN208087687U - 一种用于带钢焊缝热处理的加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于带钢焊缝热处理的加热装置，包括高频交流电源、感应线圈、PLC控制器，所述的PLC控制器输出控制信号以调节高频交流电源的输出功率，所述的高频交流电源与感应线圈连接，所述的感应线圈产生的交变磁场使得带钢中产生涡流。本实用新型的优点在于：采用高频交流电源经线圈产生交变磁场，进而使得带钢焊缝进行加热处理，较少带钢焊缝的断开，可以提高厚规格高强钢的焊接质量，有效防止生产线带钢焊缝断带的风险事故。

Description

一种用于带钢焊缝热处理的加热装置

技术领域

本实用新型涉及冷轧带钢后热处理领域，尤其涉及到采用高频感应加热技术对带钢的连接焊缝进行退火处理的加热装置。

背景技术

连续退火生产线生产过程中，入口焊机将前后两条带钢头尾焊接，保证生产线的连续生产，带钢的焊接质量是影响生产线是否在焊缝处断带的重要因素。

目前连续退火生产线入口焊机普遍采用窄搭接电阻焊机，该型焊机在焊接厚规格(1.6mm及以上)、高强钢(DP590以上钢种)时，带钢的焊接质量受焊机本体设备和带钢性能的影响较大，焊接工艺参数难以准确选择，无法保证焊接质量的可靠性和稳定性，带钢焊缝在生产线反复折弯和拉伸作用下，极容易发生焊缝开焊或整齐断裂而造成的断带事故，通常炉外断带处理时间需8-12小时，炉内断带处理时间约在28-32小时，经济损失较大，断带事故处理时间长，不仅影响正常生产，而且造成较大的经济损失；此外，更为严重的是，由于上述的限制，很多公司根本无法承接厚规格高强汽车板的生产订单，限制了行业的发展。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于带钢焊缝热处理的加热装置，该加热装置是把高频感应加热技术应用在连续带钢处理生产线中，提高了焊接质量，避免生产线在生产过程中发生带钢焊缝开焊或整齐断裂而造成的断带事故。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种用于带钢焊缝热处理的加热装置，包括高频交流电源、感应线圈、PLC控制器，所述的PLC控制器输出控制信号以调节高频交流电源的输出功率，所述的高频交流电源与感应线圈连接，所述的感应线圈产生的交变磁场使得带钢中产生涡流。

所述的高频交流电源包括整流单元、逆变器，所述的整流单元产生可控的直流电流和直流电源，所述的逆变器与整流单元连接，用于将整流单元输出转换成高频交流电输入到感应线圈中。

所述的PLC控制器与红外测温仪连接，所述的红外测温仪用于检测带钢表面温度。

该加热装置还包括冷却***，所述的冷却***与PLC控制器连接，所述的冷却***用于冷却高频交流电源和或感应线圈。

所述的冷却***包括温控器、水泵、水箱、板式换热器，所述的PLC控制器与温控器连接，所述的水箱通过管道连接板式换热器的外循环输入、输出口形成外循环，所述的板式换热器的内循环输入、输出口经管道形成内循环对感应线圈和或高频交流电源进行冷却；所述的水泵分别设置在内循环和外循环中，所述的温控器与水泵连接。

所述的温控器与温度传感器连接，所述的温度传感器用于采集高频交流电源和或线圈的温度。

所述的PLC控制器与人机交互模块连接。

本实用新型的优点在于：采用高频交流电源经线圈产生交变磁场，进而使得带钢焊缝进行加热处理，较少带钢焊缝的断开，可以提高厚规格高强钢的焊接质量，有效防止生产线带钢焊缝断带的风险事故，使生产的带钢满足汽车板轻量化高强化的节能需求，提高了企业的市场竞争力，有效地促进企业的快速发展。

附图说明

下面对本实用新型说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本实用新型结构原理图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

本发明采用高频电磁感应技术，根据带钢材料的电阻率、相对磁导率、加热宽度、厚度和加热工艺温度等参数，计算出高频电磁感应加热装置所需的频率和功率，由三相桥式全控整流电路和复合并联谐振桥式逆变电路产生高频电流，利用高频电流通过直线型感应线圈产生的强磁场，贯通带钢整个焊缝区域，通过伦茨效应在其内部产生强大涡流，通过焦耳效应完成对焊缝的加热退火处理，以达到细化焊缝组织晶粒，消除内应力，提高其韧性的目的。

如图1所示，一种用于带钢焊缝热处理的加热装置，包括高频交流电源、感应线圈、PLC控制器，PLC控制器输出控制信号以调节高频交流电源的输出功率，高频交流电源与感应线圈连接，用于将高频交流电输入到感应线圈中，感应线圈产生的交变磁场使得带钢中产生涡流。感应线圈产生的交变磁场范围包括带钢所在位置，从而使得带钢内部产生涡流。

高频交流电源包括整流单元、逆变器，整流单元产生可控的直流电流和直流电源，其输入端可以为市电，其输出端与整流单元连接，用于将整流单元输出转换成高频交流电输入到感应线圈中，产生变化的磁场。

PLC控制器与红外测温仪连接，红外测温仪用于检测带钢表面温度。根据钢带表面温度和需要达到的温度，PLC控制器可以控制高频交流电源输出功率。PLC控制器与人机交互模块连接，人机交互模块用于显示各种PLC数据信息，以及输入参数至PLC控制器。

该加热装置还包括冷却***，冷却***采用液冷***用于对可能发热的设备进行冷却，如感应线圈和高频交流电源。冷却***与PLC控制器连接，冷却***用于冷却高频交流电源和或感应线圈，PLC控制器用于控制冷却***的运行。

冷却***包括温控器、水泵、水箱、板式换热器，PLC控制器与温控器连接，水箱通过管道连接板式换热器的外循环输入、输出口形成外循环，板式换热器的内循环输入、输出口经管道形成内循环对感应线圈和或高频交流电源进行冷却，内循环设置在线圈或电源附近的管道吸收线圈或电源发出的热量在换热器处交换后持续对线圈和电源降温；水泵分别设置在内循环和外循环中，温控器用于控制水泵的工作，从而使得内循环和外循环内的液体能够持续循环工作。温控器采用具有数据处理和控制功能的微处理器。温控器与温度传感器连接，温度传感器用于采集高频交流电源和或线圈的温度。可以将温度数据上传至PLC控制器上进行监控或者温控器根据温度数据控制水泵工作来实现冷却。

其中一个优选实施例中电磁感应加热装置包括：高频交流电源(含整流单元和逆变单元)、感应加热器、冷却***及PLC控制器，各部分主要结构和功能如下：

高频交流电源：额定功率150KW、工作频率100KHZ。整流单元采用三相桥式晶闸管全控整流电路，产生可控的直流电流和直流电压；逆变器采用复合并联谐振结构，开关元件为电力场效应晶体管MOSFET模块。高频交流电源功率可以根据参数的设定要求，在10～100％额定功率内连续可调。

感应线圈、红外测温仪：含加直线型感应线圈、红外测温仪，主要用于产生高频感应磁场，使带钢焊缝区域形成涡流电流，因电阻热效应完成焊缝的加热功能，同时红外测温仪采集板带温度，用于控制电源功率输出。

冷却***：采用水冷却模式，包括：不锈钢水箱、水泵、板式换热器、温控器、过滤器等部分。利用板式换热器将内循环水冷却，再由内循环水对高频电源及感应器等发热部分冷却，具有温度显示、报警功能。

PLC控制***、人机交互模块：通过信号采集、处理、反馈对加热电源输出的能量(即千瓦秒)、电压、电流、频率、功率、加热时间等可能影响温度的各项参数进行实时监控及屏幕显示，以保证加热参数的一致性。

整个***具备可维护、并按照带钢规格和材料的不同组合形成的加热退火参数表，其控制模式根据需求可分时间控制、温度控制和能量控制三种方式，可以根据带钢焊缝材料的加热退火工艺要求来选择。时间控制方式是在参数表中设定不同的加热时间段及其对应的加热功率，最多有10个时间和功率梯度组合，通过控制高频交流电源的输出功率和时间，可模拟带钢焊缝退火工艺中的“预热段”、“加热段”和“保温段”等不同的工艺过程段，实现带钢焊缝的加热退火。温度控制方式是根据钢种和规格设定带钢焊缝退火加热所需要的温度，直接通过温度的闭环控制来实现。能量控制方式是根据钢种和规格设定带钢焊缝退火加热所需要的能量，由此来控制固态高频电源的累计输出电压和电流，实现能量的控制要求。

在实际生产中该装置通过感应加热对带钢焊缝做退火处理，电磁感应热处理后，焊缝熔合界面结合较未热处理接头结合更加紧密，并且焊缝区晶粒明显细化，组织更均匀，该现象有益于焊接接头结合强度的提升。因此，采用电磁加热装置的焊缝处理方式能够提高焊缝的焊接质量，减少焊缝断裂。

显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于带钢焊缝热处理的加热装置，其特征在于：包括高频交流电源、感应线圈、PLC控制器，所述的PLC控制器输出控制信号以调节高频交流电源的输出功率，所述的高频交流电源与感应线圈连接，所述的感应线圈产生的交变磁场使得带钢中产生涡流。

2.如权利要求1所述的一种用于带钢焊缝热处理的加热装置，其特征在于：所述的高频交流电源包括整流单元、逆变器，所述的整流单元产生可控的直流电流和直流电源，所述的逆变器与整流单元连接，用于将整流单元输出转换成高频交流电输入到感应线圈中。

3.如权利要求1所述的一种用于带钢焊缝热处理的加热装置，其特征在于：所述的PLC控制器与红外测温仪连接，所述的红外测温仪用于检测带钢表面温度。

4.如权利要求1-3任一所述的一种用于带钢焊缝热处理的加热装置，其特征在于：该加热装置还包括冷却***，所述的冷却***与PLC控制器连接，所述的冷却***用于冷却高频交流电源和或感应线圈。

5.如权利要求4所述的一种用于带钢焊缝热处理的加热装置，其特征在于：所述的冷却***包括温控器、水泵、水箱、板式换热器，所述的PLC控制器与温控器连接，所述的水箱通过管道连接板式换热器的外循环输入、输出口形成外循环，所述的板式换热器的内循环输入、输出口经管道形成内循环对感应线圈和或高频交流电源进行冷却；所述的水泵分别设置在内循环和外循环中，所述的温控器与水泵连接。

6.如权利要求5所述的一种用于带钢焊缝热处理的加热装置，其特征在于：所述的温控器与温度传感器连接，所述的温度传感器用于采集高频交流电源和或线圈的温度。

7.如权利要求1-3任一所述的一种用于带钢焊缝热处理的加热装置，其特征在于：所述PLC控制器与人机交互模块连接。