[发明专利]一种具有温度补偿功能的感应加热装置

说明书

技术领域

    本发明涉及一种感应加热装置，尤其涉及一种具有温度补偿功能的感应加热装置。

背景技术

    一些大型工件为了达到表硬内韧的性能，通常会采取淬火方式进行热处理，使工件表层一定深度产生奥氏体化而工件心部仍保持在相变点温度以下，从而工件可获得有效的硬度和淬硬层深度。一般可采用差温淬火和感应淬火两种热处理方式。其中，差温淬火有两种方法，一种为先整体表层区域加热，然后进行辊身喷雾淬火，再低温回火；另一种方法为差温炉加热，然后辊身喷雾淬火，再低温回火。而感应淬火是将辊身表面进行感应加热，然后辊身喷雾淬火，再进行低温回火的工艺方法。感应淬火特点是加热时间短，加热温度均匀，并且加热层深，是增加淬硬层深度、提高辊身表面硬度及均匀性的有效方法。目前，欧美和中国国内的轧辊制造商普遍采用差温淬火工艺生产支承辊。整体感应加热淬火是国际上最先进的辊身表面淬火技术，上世纪90年代至今，日本的JCFC（日本铸锻钢公司）、JSW（日本制钢所）和HITACHI（日立）等国际知名的大型锻钢支承辊制造企业相继开发成功并投入生产应用。

在轧制过程中，支承辊对工作辊起支承作用，必须具有良好的刚度；由于支承辊使用周期长，与工作辊或中间辊长时间滚动接触，辊面易产生磨损和加工硬化现象，辊面材料必须具有较高的硬度、耐磨性和抗裂纹扩展能力；支承辊长期承受交变弯曲应力，辊颈和辊体必须具有高强度、高断裂韧性和抗疲劳性能。随着现代板带轧机及“三高”板带产品需求的不断增长，支承辊将向高硬度、深淬硬层、抗事故能力方向发展，辊面硬度由50-60HSD，提高到65～71HSD，辊面基体组织也相应地由索氏体→贝氏体→马氏体，碳化物由M3C型→M7C3型碳化物转变，差温淬火工艺支承辊已不能满足一些轧制条件的生产要求，整体感应淬火工艺是大型锻钢支承辊具有竞争力的先进制造技术。

感应加热技术虽然已经成为金属材料表面热处理的常规技术，但是作为大型工件的整体感应加热，在技术上仍然存在很大难度，具体主要体现在：1）径向上，对满足工艺要求的温度梯度分布的控制较为困难；2）轴向上，温度分布的均匀性控制较为困难；3）由于工件体积庞大，因此达到目标温度所需的功率、加热时间均要远远高于常规感应加热，这对稳定、合理的工业化生产带来一定的风险。

大型工件在感应加热工艺中，其长度方向（轴向）上的温度呈现一定的分布，往往出现中部温度较均匀，而从中部到端部的温度分布则会呈现先增大后减小的趋势。当感应器的有效作用匝数选择不同时，其温度分布也会发生变化。这样大型工件在长度方向的温度分布不均，影响产品质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有温度补偿功能的感应加热装置，该装置采用补偿单元来调节感应加热线圈上电流的分布，进而对工件局部温度进行实时补偿和调节，从而达到控制工件纵向温度分布的目的。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有温度补偿功能的感应加热装置，包括感应器部件、温度检测部件、PLC控制系统和补偿部件，补偿部件包括若干个补偿单元，该补偿单元包括电容补偿单元和电感补偿单元，电容补偿单元和电感补偿单元分别设置了断路器，并且电容补偿单元和电感补偿单元并联连接，每个补偿单元并联于感应器部件的感应线圈单元上，断路器被PLC控制系统控制。

所述电容补偿单元由多组电容组成，每组电容接有一个断路器，多组电容并联后组成一个具有多级补偿功能的电容补偿单元；所述电感补偿单元由多组电感组成，每组电感接有一个断路器，多组电感并联后组成一个具有多级补偿功能的电感补偿单元。

所述感应器部件距离端部向内1～10匝范围内并联电感补偿单元，在感应器部件端部向内5～15匝范围内并联电容补偿单元。

所述感应器部件由多个感应线圈单元组成，感应线圈单元采用串联方式连接，或并联连接，或采用串、并联组合的方式连接。

所述每个感应线圈单元的匝数为1-15匝。较佳值为2匝。

本发明由于采用了上述技术方案对工件进行感应加热，与现有技术相比有如下优点：

（1）感应线圈单元并联了电容补偿单元和电感补偿单元，便于感应加热过程的温度补偿或降低升温速率调节，有利于工件加热均匀。

（2）电容补偿单元和电感补偿单元具有多级补偿，与感应器并联连接，其接入或断开以及补偿单元的接入级数由PLC控制系统根据温度检测数据自动选择，避免了不同工况条件下感应器电缆的反复拆卸和繁琐的补偿单元增减操作，简化了感应加热过程的操作程序。