[发明专利]用于大直径厚壁管的加热装置及其加热方法

权利要求书

1.一种用于大直径厚壁管的加热装置，其包括感应线圈、导磁体、目标管坯、支架、红外测温仪和液体压力控制器，其特征在于：

所述感应线圈的外形为矩形空心铜管绕制而成的螺旋结构，所述感应线圈的两端分别设有进出水口和接线板，所述导磁体的外形为马鞍形的空心结构，所述导磁体的槽内表面包覆在所述感应线圈上，并和所述感应线圈固定连接，所述导磁体外表面的两侧分别设有进水口和出水口，所述进水口和所述液体压力控制器的出水端连接，所述液体压力控制器的进水端和外部冷却水管连接，所述支架和所述红外测温仪连接，所述目标管坯位于所述感应线圈的内表面，并和所述感应线圈的内表面同轴心安装；

所述目标管坯在弯曲时的中性层为面P，与面P垂直的对称平面为面Q，绕制所述感应线圈的螺旋线的起点和终点分别位于面P的两侧，面P将所述感应线圈分为少匝数端和多匝数端，少匝数端匝数记为n，多匝数端匝数记为n+1，少匝数端位于所述目标管坯弯曲的内侧，多匝数端位于所述目标管坯弯曲的外侧，所述感应线圈的接线板设置在所述目标管坯中性层所在的位置；

所述导磁体的外形结构尺寸和与之对应的少匝数端和多匝数端的外形尺寸相等，所述少匝数端或者所述多匝数端分别与多个导磁体的内表面固定连接；

所述导磁体关于所述面Q对称分布，在对称面Q的一侧中，所述导磁体的数量不少于3个；

所述红外测温仪在面Q任意一侧的半圆周方向上，每一导磁体对应一个所述红外测温仪。

2.一种利用权利要求1所述的用于大直径厚壁管的加热装置的加热方法，其特征在于，其包括如下步骤：

S1、将所述感应线圈、所述液体压力控制器的电源端和所述红外测温仪的电源端分别与外部电源连接，将所述液体压力控制器的通讯端和所述红外测温仪的通讯端分别与外部控制系统连接，往感应线圈的进出水口和液体压力控制器的进水端分别通入冷却水；

S2、根据目标管坯的材料属性，设定目标管坯中性层面P在管坯加热区域的最佳加热温度为T₀，目标管坯在管坯加热区域的最外侧加热温度T₁以及最内侧加热温度T₂，根据目标管坯弯曲后形变量的不同，设定T₁T₂T₀；

S3、在面Q任意一侧半圆周方向上，根据导磁体的数量，按照等差的形式，分别划分温度区间[T₀,T₁]和[T₀,T₂]，确定每一导磁体所对应感应线圈区域的加工温度，关于面Q对称布置的一组导磁体的加工温度相同；

S4、根据步骤S3确定的每一导磁体的加工温度以及导磁体导磁能力关于温度变化特性，确定每一导磁体的最佳工作温度；

S5、设定每一液体压力控制器的初始压力P₀；

S6、对目标管坯开始加热；

S61、导磁体会由于自身磁阻、目标管坯的热辐射以及感应线圈传热的综合作用快速升温，设定红外测温仪以频率f测定对应位置导磁体的温度；

S62、红外测温仪测定对应位置导磁体的温度后，以调整频率f来调整液体压力控制器的压力，以控制导磁体的工作温度；

S7、记步骤S4获得的某一导磁体的最佳工作温度为T_f，所测得某一导磁体的实际温度为T_c，根据温度差百分比μ调整，与对应导磁体相连的液体压力控制器的压力，进而控制导磁体的工作温度，其中，

S71、当μ≤μ₁，与对应导磁体相连的液体压力控制器不动作；

S72、当μ₁μ≤μ₂，与对应导磁体相连的液体压力控制器压力变化η₁；

S73、当μ₂μ，与对应导磁体相连的液体压力控制器变化η₂；

S8、加工完毕后，移出目标管坯；

在步骤S7中，μ₁、μ₂为温度差百分比μ的优选值，η₁、η₂为液体压力控制器压力变化的优选值，优选值根据实际工况以及加工能力选取。

3.根据权利要求2所述的加热方法，其特征在于，在步骤S7中，当T_f-T_c＞0时，所述液体压力控制器的压力变小，反之则增大，液体压力控制器压力的变化均以当前压力值为基准。