板坯边部加热系统及方法与流程

1.本发明属于板坯加热技术领域，尤其涉及一种板坯边部加热系统及方法。


背景技术：

2.热轧是一种典型、常见的钢铁生产工艺，是将连铸坯或者初轧板坯作为原料，经步进式加热炉加热，然后经高压水除磷处理后进入粗轧机，粗轧完进行中轧，最后进入精轧机进行轧制。轧制过程中最重要的工艺控制参数(即被轧制板坯的温度)的最基本要求是将其控制在轧制温度的范围内。板坯的温度过高会导致材料脱碳，影响材料的成分，严重时甚至板坯融化；板坯温度过低则会影响轧制的效率、轧辊的使用寿命以及轧制成品的质量和金属材料的收得率。
3.板坯轧制时，从连铸线前端或从燃气炉出口传送到轧制设备前，由于板坯宽度方向边部的散热较快，使得边部的温度较低；并且传送的路径越长、速度越慢，边部温度散失越多。粗轧时，整体的温度还能保证粗轧过程中的质量稳定，单粗轧的整个过程中热散失仍在进行，粗轧完进入中轧，板坯的温度进一步散失，边部的温度进一步降低，裂纹敏感性钢种在中轧过程中就会由于板坯的边部温度过低出现边部开裂的问题。尤其是进入精轧(轧制的最后一道工序)，板坯边部相对板坯中心的温度差达到100℃以上，且明显低于轧制所需的最低温度——900℃。对于大多数钢种而言，如果不进行边部加热，为保证轧制成品的合格就必须在轧制完成进行切边处理——将边部的裂边区域进行裁剪。首先裁剪工序需增加裁剪设备及设备安装的场地，且裂边的裁剪使成材的收得率下降；此外，为了保证温度在精轧时边部不开裂，需整体提高板坯的出坯温度，这将导致大大的能源浪费。两种方式的生产成本明显提高。
4.目前，板坯中轧或精轧前，对其进行加热的方式有燃气烘烤加热、电阻丝加热以及电磁感应加热。电阻丝加热的方式由于存在加热速度、温度控制精度、加热范围控制、电能利用率以及加热均匀性、设备的使用寿命等方面的不足而并未广泛应用；另一方面，燃气烘烤加热由于国家对碳排放的举措和策略及其自身在热能利用率、自动化程度、加热温度的可控性、设备的占地空间等方面的欠缺亦即将被新型的加热方式所更换或替代。
5.对比传统的加热方式——电阻丝加热和燃气烘烤加热，电磁感应加热在加热效率、升温速率、控温精度、自动化程度、设备的使用寿命及安全性、能源的经济性以及成套设备所需的占地空间等方面具有一定的优势，尤其在国家倡导绿色制造以及推行“碳达峰”&“碳中和”两碳工作后，电磁感应加热的绿色加热特点更加凸显，该项技术已是钢铁行业绿色生产转型路上的一项有利护航法宝。
6.目前，电磁感应在板坯加热上的应用方式根据加热时的磁场形式分类有两种：纵向磁场加热和横向磁场加热，两种磁场形式不同具有不同的加热特点和应用场合。
7.纵向磁场加热的感应线圈采用螺旋绕制，被加热钢坯处于螺旋线圈绕制的通道时，会在其表面的趋肤层深度感应出电流，并在板坯截面的表层形成环流，表层在感应电流的作用下快速升温，使热量往板坯中心传送。因此，纵向磁场加热属于表面加热，且能作用
到整个板坯厚度方向截面上的表层，板坯中部温度较高区域的温度也会升高，在不需要加热区域浪费电能的同时还可能造成板坯中部温度过高带来的过烧。纵向磁场加热不能针对板坯边部低温区进行加热，且线圈绕制的封闭固定式通道对钢坯的尺寸偏差、形状规则要求十分严格，一般的连铸工艺显然无法满足，且对钢坯整个长度方向的任何位置的形变控制要求非常高，变形量超出通道的尺寸就会导致设备损坏，封闭固定式通道尺寸增大又会大大降低加热效率和电能的利用率。此外，当被加热板坯的厚度较薄时，由于感应电流的趋肤深度大，采用普通的中频电源加热会导致电流在截面表层形成环流的过程中使上表面电流与下表面电流的相互抵消，严重影响加热效率和电能有效的利用，因此加热薄板必须采用成本极高的高频感应电源，对电源元器件的要求大大提高，导致大大提高电源成本。
8.横向磁场加热板坯通常在板坯上方、下方对称布置两“平板式”感应体，此两个感应体产生的磁场沿板厚方向穿透，板坯中感应出的电流在整个板坯厚度截面上流动，因此整个厚度截面上均被加热，属于整体加热——板坯整个厚度上、板坯中部、边部温度将都会提高；当边部温度需要提高幅度大一些时，可利用电流的边部效应使其温升高于板坯中部。此种上下感应体对称布置在板坯两侧的横磁加热方式，虽然能提高板坯边部的温度，但设备调试以及控制极为复杂，且当板坯中部温度较高无需加热、板坯边部温度低需要进行加热时，该方式的加热针对性明显不足，且电能的浪费也极高。一种横纵磁交替的感应加热系统及加热方法(公开号为cn111278182a)采用横向、纵向磁场交替排布，保证加热后板坯各部位温度的均匀性，但由于纵向磁场线圈结构形式，设备被板坯变形导致撞坏的可能性极大。
9.另一方面，当一套设备需要给不同厚度规格的板坯进行加热时，设备的适应性明显不足。大多数现有技术主要从保证板坯加热的温度均匀性出发提出了发明性极高的设备和加热方案，但单独采用c型感应器仅针对板坯边部低温区的加热方式、设备配套以及跟钢坯不同厚度规格匹配是需要思考和突破的；且国内目前c型感应器加热板坯边部的技术仍停留在学术研发阶段，国内更无自主知识产权的响应设备。


技术实现要素：

10.本发明的目的在于提供一种板坯边部加热系统及方法，以解决传统加热方式无法适应不同厚度规格的板坯加热以及加热针对性较差导致加热效率低的问题。
11.本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种板坯边部加热系统，所述系统至少包括一个加热子系统，所述加热子系统包括以板坯中心线为对称轴，对称设于板坯两侧的第一加热单元和第二加热单元；所述第一加热单元和第二加热单元均包括：
12.设于板坯一侧的轨道；
13.移动框架，所述移动框架可滑动地设于所述轨道上；
14.旋转框架，所述旋转框架位于移动框架上且其第一端与所述移动框架转动连接；所述旋转框架的第一端是指远离板坯的一端；
15.c型感应器，所述c型感应器固设于所述旋转框架上且用于加热板坯边部；
16.第一直线驱动机构和第二直线驱动机构，所述第一直线驱动机构的第一端与移动框架固定连接，第一直线驱动机构的第二端与c型感应器的背部固定连接，所述第二直线驱动机构的第一端与移动框架固定连接，第二直线驱动机构的第二端固定于地面或轨道上；
所述c型感应器的背部均指远离板坯的一侧；
17.控制模块，所述控制模块根据板坯厚度控制第一直线驱动机构动作，调整c型感应器在竖直方向的位置，使板坯边部位于c型感应器的通道中心；所述控制模块还根据板坯宽度控制第二直线驱动机构动作，调整c型感应器在水平方向的位置，从而调整c型感应器对板坯边部的加热尺寸；
18.电源模块，所述电源模块用于给c型感应器供电。
19.进一步地，在所述c型感应器的背部设有固定框架，所述第一直线驱动机构的第二端通过固定框架与c型感应器的背部固定连接。
20.进一步地，所述电源模块通过连接铜排与c型感应器连接。
21.进一步地，所述第一加热单元和第二加热单元均还包括冷却单元，所述冷却单元包括第一冷却水管和第二冷却水管；所述第一冷却水管设于电源模块内，所述第二冷却水管设于c型感应器的感应线圈上，所述第一冷却水管通过连接水管与所述第二冷却水管连通。
22.进一步地，在所述移动框架上还设有拖链，所述拖链的孔道内布置有进水管、出水管和电缆；所述进水管与第一冷却水管连接，所述出水管与第二冷却水管连接，所述电源模块通过电缆与外部电源连接。
23.进一步地，所述旋转框架与移动框架的转动连接处到c型感应器的加热端面中心的距离至少为c型感应器的加热端面的宽度的6倍。
24.进一步地，所述第一加热单元和第二加热单元均还包括用于检测板坯边部温度的测温单元，所述控制模块还用于根据测温单元采集的温度调节电源模块的输出电压，进而调节c型感应器的输出功率，使板坯边部的温度提升并保持在目标温度。
25.基于同一构思，本发明还提供了一种如上所述板坯加热系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
26.获取板坯来料信息，所述来料信息包括板坯厚度和宽度；
27.根据板坯厚度控制第一直线驱动机构动作，调整c型感应器在竖直方向的位置，使板坯边部位于c型感应器的通道中心；
28.根据板坯宽度控制第二直线驱动机构动作，调整c型感应器在水平方向的位置，从而调整c型感应器对板坯边部的加热尺寸。
29.进一步地，在获取板坯来料信息之前，所述控制方法还包括通过系统调试构建板坯-行程数据库，具体实现过程为：
30.对于不同厚度的板坯，控制第一直线驱动机构动作，调整c型感应器在竖直方向的位置，当所述板坯边部位于c型感应器的通道中心时，确定第一直线驱动机构的行程，得到不同板坯厚度及其对应的行程；
31.对于不同宽度的板坯，控制第二直线驱动机构动作，调整c型感应器在水平方向的位置，当c型感应器对板坯边部的加热尺寸满足加热需求时，确定第二直线驱动机构的行程，得到不同板坯宽度及其对应的行程；
32.根据不同板坯厚度及其对应行程、不同板坯宽度及其对应行程构建板坯-行程数据库；
33.在获取板坯来料信息后，根据板坯厚度和板坯-行程数据库确定第一直线驱动机
构的行程，根据该行程控制第一直线驱动机构动作；根据板坯宽度和板坯-行程数据库确定第二直线驱动机构的行程，根据该行程控制第二直线驱动机构动作。
34.进一步地，所述控制方法还包括：
35.获取测温单元采集的温度；
36.根据所述测温单元采集的温度调节电源模块的输出电压，进而调节c型感应器的输出功率，使板坯边部的温度提升并保持在目标温度。
37.进一步地，在根据板坯宽度控制第二直线驱动机构动作之后，还根据板坯的钢种信息控制第二直线驱动机构回退；
38.当板坯为超高裂纹敏感性钢种时，第二直线驱动机构的回退行程为h-n1，第二直线驱动机构的实际行程为d1’－(h-n1)；
39.当板坯为高裂纹敏感性钢种时，第二直线驱动机构的回退行程为h-n2，第二直线驱动机构的实际行程为d2’－(h-n2)；
40.当板坯为中裂纹敏感性钢种时，第二直线驱动机构的回退行程为h-n3，第二直线驱动机构的实际行程为d3’－(h-n3)；
41.当板坯为低裂纹敏感性钢种时，第二直线驱动机构的回退行程为h-n4，第二直线驱动机构的实际行程为d4’－(h-n4)；
42.其中，h为c型感应器的线圈宽度，d1’、d2’、d3’、d4’均为第二直线驱动机构回退前的行程，n1为c型感应器的线圈投影完全位于板坯表面时的投影宽度，n2为c型感应器的线圈投影部分位于板坯表面时的投影宽度，n3为c型感应器的线圈投影部分位于板坯表面时的投影宽度，n4为c型感应器的线圈投影部分位于板坯表面时的投影宽度，且n1＞n2＞n3＞n4。
43.有益效果
44.与现有技术相比，本发明的优点在于：
45.本发明通过第一直线驱动机构来调节c型感应器上下移动，从而调整板坯边部在c型感应器中的位置，并使板坯边部位于c型感应器的通道中心，降低了板坯与通道的相互剐蹭，在保护c型感应器的同时降低了板坯被刮伤的风险；当板坯边部位于c型感应器的通道中心时，c型感应器上下线圈的工作参数趋于一致，保证了c型感应器的稳定运行和加热效果。
46.本发明通过第二直线驱动机构来调节c型感应器左右移动，控制c型感应器上线(需要加热时)或离线(不需要加热时)，保证了在不加热时系统的安全性；同时在需要加热时通过调节c型感应器左右移动来改变c型感应器对板坯边部的加热尺寸，从而满足不同尺寸的边部加热需求，使边部温度达到轧制的理想温度范围，保证了板坯轧制的质量，在提高钢材的金属收得率的同时减少了不必要的能源浪费。
47.针对特殊钢种的板坯(裂纹敏感性钢种)，本发明还通过第二直线驱动机构来调节c型感应器的回退，避免了板坯边部开裂问题，为特殊钢种在轧制过程中的轧制质量保驾护航。
附图说明
48.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图
作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
49.图1是本发明实施例中加热子系统结构示意图；
50.图2是本发明实施例中第一加热单元或第二加热单元的结构示意图；
51.图3是本发明实施例中第一加热单元或第二加热单元的底部视图；
52.图4是本发明实施例中第一加热单元或第二加热单元底部立体图；
53.图5是本发明实施例中当板坯厚度为a1时辊道平面与通道底面平行的示意图；
54.图6是本发明实施例中当板坯厚度由a1增为a2时辊道平面与通道底面呈θ2的示意图；
55.图7是本发明实施例中当板坯厚度由a1增为a3时辊道平面与通道底面呈θ3的示意图；
56.图8是本发明实施例中当板坯厚度由a1减为a2时辊道平面与通道底面呈θ2的示意图；
57.图9是本发明实施例中当板坯厚度由a1减为a3时辊道平面与通道底面呈θ3的示意图；
58.图10是本发明实施例中控制方法流程图；
59.图11是本发明实施例中c型感应器的线圈投影完全位于板坯表面且投影宽度为n1时的示意图；
60.图12是本发明实施例中c型感应器的线圈投影部分位于板坯表面且投影宽度为n2时的示意图
61.图13是本发明实施例中c型感应器的线圈投影部分位于板坯表面且投影宽度为n3时的示意图
62.图14是本发明实施例中c型感应器的线圈投影部分位于板坯表面且投影宽度为n4时的示意图。
63.其中，
ⅰ‑
第一加热单元或第二加热单元，
ⅱ‑
板坯，1-c型感应器，11-固定框架，12-外壳，13-铁芯，14-线圈，15-磁力线，16-线圈在板坯上的投影，17-边部电流集中区域，2-电源模块，21-连接水管，22-连接铜排，3-旋转框架，31-长轴，4-移动框架，41-滑轮，5-第二直线驱动机构，51-耳板，6-轨道，7-第一直线驱动机构，8-拖链。
具体实施方式
64.下面结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
65.下面以具体地实施例对本技术的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
66.本发明实施例所提供的一种板坯边部加热系统至少包括一个加热子系统，加热子系统的数量可以根据板坯边部(或两侧)需补偿的温度以及板坯长度来确定，边部需补偿温度越高，板坯越长，加热子系统的数量越多。当有多个加热子系统时，多个加热子系统沿着
板坯传送方向(或板坯长度方向)等间隔布置。
67.如图1所示，加热子系统包括以板坯ⅱ长度方向的中心线为对称轴，对称设于板坯ⅱ两侧的第一加热单元ⅰ和第二加热单元ⅰ。如图2～4所示，第一加热单元和第二加热单元均包括轨道6、移动框架4、旋转框架3、c型感应器1、第一直线驱动机构7和第二直线驱动机构5、控制模块以及电源模块2；轨道6设于板坯的一侧，移动框架4可滑动地设于轨道6上，旋转框架3位于移动框架4上且其第一端与移动框架4转动连接，其中旋转框架3的第一端是指远离板坯的一端；c型感应器1固设于旋转框架3上且用于加热板坯边部；第一直线驱动机构7的第一端与移动框架4固定连接，第一直线驱动机构7的第二端与c型感应器1的背部固定连接，第二直线驱动机构5的第一端与移动框架4固定连接，第二直线驱动机构5的第二端固定于地面或轨道6上，其中c型感应器1的背部均指远离板坯的一侧；控制模块与第一直线驱动机构7和第二直线驱动机构5连接，电源模块2与c型感应器1连接且电源模块2设于旋转框架3上。
68.本实施例中，轨道6包括两根平行的钢轨，在移动框架4的底部设有滑轮41，滑轮41位于钢轨上，当第二直线驱动机构5动作时，移动框架4通过滑轮41在钢轨上滑行，从而带动旋转框架3、旋转框架3上的c型感应器1和电源模块2左右移动或沿水平方向移动，进而调节c型感应器1上线(给板坯加热)或离线(不给板坯加热)，在c型感应器1上线时还调节c型感应器1对板坯边部的加热尺寸。
69.移动框架4采用方框结构，在移动框架4上设有连接板，第二直线驱动机构5的移动端(即动作端)通过耳板51与连接板连接，第二直线驱动机构5的固定端固定设于轨道6或地面，使第二直线驱动机构5呈水平方向布置。本实施例中，第二直线驱动机构5的移动端靠近板坯，固定端远离板坯，当第二直线驱动机构5的移动端伸长或回缩时，给移动框架4施加推力或拉力，移动框架4在轨道6上滑行，进而调节c型感应器1左右移动或沿水平方向移动，进而调节c型感应器1对板坯边部的加热尺寸。c型感应器1的线圈在板坯表面的投影尺寸即为c型感应器1对板坯边部的加热尺寸，由于c型感应器1左右移动，调节的是投影宽度(投影长度不变)，因此加热尺寸是指加热宽度。
70.旋转框架3采用方框结构，c型感应器1和电源模块2均固定于旋转框架3上，且c型感应器1靠近板坯。在旋转框架3远离板坯的一端设有长轴31，长轴31的两端与固定在移动框架4上的轴承配合，当第一直线驱动机构7伸长或回缩时，给c型感应器1施加推力或拉力，由于c型感应器1固定在旋转框架3上，因此带动旋转框架3以长轴31为转轴转动，进而调节c型感应器1上下移动或沿竖直方向移动，进而调节板坯边部在c型感应器1中的位置，使板坯边部位于c型感应器1的通道中心。c型感应器1的通道是指c型感应器1的上、下线圈之间的空隙，在利用c型感应器1给板坯边部(或两侧)加热时，将板坯边部置于c型感应器1的上、下线圈之间，利用电磁感应在板坯内部产生电流，进而达到加热目的。当板坯边部位于c型感应器1的通道中心时，板坯到上线圈的距离与板坯到下线圈的距离相等，这样就减少了板坯与线圈的相互剐蹭，避免了感应器和板坯被刮伤；同时，上下线圈的参数一致，能更好的保证加热效果。c型感应器1的通道的开口方式对板坯尺寸具有更强的适应性。
71.第一直线驱动机构7和第二直线驱动机构5均可以采用电机+丝杠副构成的直线驱动机构，也可以采用液压控制单元+液压缸构成的直线驱动机构。在c型感应器1的背部固设有固定框架11，第一直线驱动机构7的第一端与固定框架11固定连接，第一直线驱动机构7
的第二端固定在移动框架4上，使第一直线驱动机构7呈竖直方向布置。通过对第一直线驱动机构7的控制来控制旋转框架3的转动角度，从而控制c型感应器1在竖直方向上的位置。
72.控制模块可以设于控制室，且与产线控制系统通信连接，产线控制系统将板坯来料信息发送给控制模块，或者在控制模块上人工输入板坯的来料信息。板坯来料信息包括板坯厚度、板坯宽度以及板坯的钢种信息，控制模块根据板坯厚度控制第一直线驱动机构7动作，调整c型感应器1在竖直方向的位置，使板坯边部位于c型感应器1的通道中心；控制模块根据板坯宽度控制第二直线驱动机构5动作，调整c型感应器1在水平方向的位置，从而调整c型感应器1对板坯边部的加热宽度。
73.电源模块2用于给c型感应器1供电，电源模块2与c型感应器1均固设于旋转框架3上，且电源模块2通过连接铜排22与c型感应器1的电源端连接。
74.在本发明的一个具体实施方式中，第一加热单元和第二加热单元均还包括冷却单元，冷却单元包括第一冷却水管和第二冷却水管；第一冷却水管设于电源模块2内，第二冷却水管设于c型感应器1的感应线圈上，第一冷却水管通过连接水管21与第二冷却水管连通。冷却水通过第一冷却水管引入电源模块2内，对电源模块2进行冷却，再经连接水管21流入第二冷却水管，利用第二冷却水管对c型感应器1的线圈进行冷却，然后流出，如此循环，实现了电源模块2和c型感应器1的冷却降温。
75.在本发明的一个具体实施方式中，在移动框架4上还设有拖链8，拖链8的一端固定在移动框架4内，另一端设于地面上；拖链8的孔道内布置有进水管、出水管和电缆；进水管与第一冷却水管连接，出水管与第二冷却水管连接，由此构成冷却回路。电源模块2通过电缆与外部电源连接。当第一直线驱动机构7和第二直线驱动机构5采用液压控制单元+液压缸构成的直线驱动机构时，所需液压介质、润滑介质均可以通过拖链8从外部引入到第一加热单元或第二加热单元的相应接口位置。同理，信号线也可以通过拖链8从外部引入。从拖链8引入的水管、电缆等与c型感应器1、电源模块2保持相对静止。
76.在本发明的一个具体实施方式中，第一加热单元和第二加热单元均还包括用于检测板坯边部(即板坯两侧)温度的测温单元，控制模块还用于根据测温单元采集的温度调节电源模块2的输出电压，进而调节c型感应器1的输出功率，使板坯边部的温度提升并保持在目标温度。
77.为了保证在上下移动过程中，c型感应器的通道底面(即下线圈的上表面)近似于水平面，旋转框架与移动框架的转动连接处(即长轴)到c型感应器的加热端面中心的距离l需远大于c型感应器的加热端面的宽度h。上线圈的下表面与下线圈的上表面均为加热端面，本实施例设长轴到c型感应器下线圈的上表面中心的距离为l，下线圈的宽度为h，l至少为h的6倍，保证了随着旋转框架转动，c型感应器转动一个很小的角度，因此c型感应器的通道底面近似于水平面。
78.不同厚度规格的板坯均在辊道平面上传送，即板坯的下表面与辊道平面重合，当板坯厚度发生变化时，由于辊道平面的高度位置不会发生变化，因此将改变板坯上表面与c型感应器的通道下表面(即上线圈的下表面)之间的间距，为了使板坯位于通道中心，则需要调节c型感应器在竖直方向上的位置。如图5所示，设长轴到c型感应器下线圈的上表面中心的距离为l，下线圈的宽度(即通道宽度或加热端面的宽度)为h，上线圈与下线圈之间的间距(即通道高度)为b，当板坯厚度为a1时，第一直线驱动机构、c型感应器和旋转框架均处
于初始位置，辊道平面与通道地面平行，此时板坯上表面到通道顶面(即上线圈的下表面)之间的距离b1等于板坯下表面到通道底面(即下线圈的上表面)之间的距离c1，即b1＝c1。
79.如图6所示，当板坯厚度由a1变为a2(a2＞a1)时，板坯上表面到通道顶面之间的距离b2小于板坯下表面到通道底面之间的距离c2，通过控制第一直线驱动机构伸长使旋转框架转动一个很小的角度(为θ2)，进而调节c型感应器向上移动，由于c型感应器远离长轴，其上移距离最大，从而使板坯上表面到通道顶面之间的距离b2近似等于板坯下表面到通道底面之间的距离c2，即b2≈c2，保证板坯边部处于通道中心。
80.如图7所示，当板坯厚度由a1变为a3(a3＞a1)时，板坯上表面到通道顶面之间的距离b3小于板坯下表面到通道底面之间的距离c3，通过控制第一直线驱动机构伸长使旋转框架转动一个很小的角度(为θ3)，进而调节c型感应器向上移动，使板坯上表面到通道顶面之间的距离b3近似等于板坯下表面到通道底面之间的距离c3，即b3≈c3，保证板坯边部处于通道中心。
81.当板坯厚度由a1变为小时，板坯上表面到通道顶面之间的距离大于板坯下表面到通道底面之间的距离，通过控制第一直线驱动机构回缩使旋转框架转动一个很小的角度，进而调节c型感应器向下移动，使板坯上表面到通道顶面之间的距离近似等于板坯下表面到通道底面之间的距离，保证板坯边部处于通道中心。
82.板坯厚度和宽度发生变化时，c型感应器在第一直线驱动机构和第二直线驱动机构的推动下既有高度方向的位移，使得板坯近似位于通道中心，又有水平方向的位移，但由于h＜＜l，高度方向的位移几乎不会使被加热区域发生变化，且即使高度方向的位移使板坯边部的被加热区域有变化，也可以通过第二直线驱动机构的推送来调整被加热区域。
83.在构建板坯-行程数据库时，以最薄的板坯对应第一直线驱动机构的零行程(即转动角度为0)，当板坯增厚时，第一直线驱动机构向上推送(行程增大)，使板坯被加热区域近似位于通道中心，如图5～7所示；反之，以最厚的板坯对应第一直线驱动机构的最大行程(即转动角度为最大)，当板坯减薄时，第一直线驱动机构向下推送(行程减小)，使板坯被加热区域近似位于通道中心，如图8～9所示。
84.如图10所示，本发明实施例还提供了一种如上所述板坯加热系统的控制方法，包括以下步骤：
85.步骤1：通过系统调试构建板坯-行程数据库；
86.步骤2：获取板坯来料信息，来料信息包括板坯厚度和宽度；
87.步骤3：根据板坯厚度控制第一直线驱动机构动作，调整c型感应器在竖直方向的位置，使板坯边部位于c型感应器的通道中心；根据板坯宽度控制第二直线驱动机构动作，调整c型感应器在水平方向的位置，从而调整c型感应器对板坯边部的加热尺寸。
88.步骤1中，板坯的宽度决定了第二直线驱动机构推送的行程，板坯的厚度决定了第一直线驱动机构推送的行程，在利用本发明板坯边部加热系统对板坯边部进行加热之前，先对系统调试来构建板坯-行程数据库，具体包括：
89.对于不同厚度的板坯，控制第一直线驱动机构动作，调整c型感应器在竖直方向的位置，当板坯边部位于c型感应器的通道中心时，可以确定旋转框架的转动角度，从而确定第一直线驱动机构的行程，得到不同板坯厚度及其对应的行程，如表1所示，行程等于l
×
sinθ。
90.表1板坯厚度与行程之间的对应关系
91.板坯厚度转动角度第一直线驱动机构的行程a1θ1h1＝l
×
sinθ1a2θ2h2＝l
×
sinθ2a3θ3h3＝l
×
sinθ2
………………
92.对于不同宽度的板坯，控制第二直线驱动机构动作，调整c型感应器在水平方向的位置，当c型感应器对板坯边部的加热尺寸满足加热需求时，确定第二直线驱动机构的行程，得到不同板坯宽度及其对应的行程，如表2所示。
93.表2板坯宽度与行程之间的对应关系
94.板坯宽度第二直线驱动机构的行程e1d1e2d2e3d3
…………
95.加热需求是指板坯边部的加热尺寸需求，示例性的，若板坯边部100mm的区域需要加热进行提温，即加热尺寸需求为100mm，则c型感应器的线圈在板坯边部的投影宽度至少为100mm。加热尺寸需求可以根据轧制的温度范围通过现场调试确定。
96.根据不同板坯厚度及其对应行程、不同板坯宽度及其对应行程构建板坯-行程数据库。在获取板坯来料信息后，根据板坯厚度和板坯-行程数据库确定第一直线驱动机构的行程，根据该行程控制第一直线驱动机构动作；根据板坯宽度和板坯-行程数据库确定第二直线驱动机构的行程，根据该行程控制第二直线驱动机构动作。
97.在对板坯边部进行加热的过程中，控制方法还包括获取测温单元采集的温度；根据测温单元采集的温度调节电源模块的输出电压，进而调节c型感应器的输出功率，使板坯边部的温度提升并保持在目标温度。
98.第二直线驱动机构除了实现第一加热单元或第二加热单元的整体上线、下线、使加热单元适应不同的板坯宽度之外，还可通过微调行程来控制磁场在板坯边部的聚集情况，即调节电流的端部效应，进一步提高边部温度，以满足裂纹敏感性钢种在轧制过程中边部不开裂的需求。
99.c型感应器包括外壳12、铁芯13和线圈14，线圈14通过电磁感应在板坯内部产生电流，从而对板坯进行加热。图11～14示出了c型感应器在调节边部磁场聚集的四种情况，第一种情况为c型感应器的线圈投影完全位于板坯表面，此时c型感应器在板坯表面的投影宽度(即对板坯的加热宽度或板坯的被加热区域宽度)为n1，如图11所示；第二种情况为c型感应器的线圈投影部分位于板坯表面，此时c型感应器在板坯表面的投影宽度为n2，如图12所示；第三种情况为c型感应器的线圈投影部分位于板坯表面，此时c型感应器在板坯表面的投影宽度为n3，如图13所示；第四种情况为c型感应器的线圈投影部分位于板坯表面，此时c型感应器在板坯表面的投影宽度为n4，如图14所示；且n1＞n2＞n3＞n4。由图11～14可知，c型感应器的线圈在板坯上的投影16的宽度不同，边部电流集中区域17不同。
100.交变磁场使被加热板坯上产生的电流存在边部效应，c型感应器的线圈的投影(在
板坯表面的投影)超出板坯表面的区域越多(第四种情况超出最多)，磁场的边部效应越明显，即板坯边部聚集的电流越大，由此可知，被加热板坯边部的电流由大到小为i
n1
＜i
n2
＜i
n3
＜i
n4
。
101.因此，对裂纹敏感性板坯需进一步提高最边部温度时，在第二直线驱动机构将c型感应器推送到适应板宽的位置(如表2中的d1、d2、d3、
……
)处后，将继续根据所需边部温度回退相应的距离。
102.不同钢种所需边部温度对应的回退行程在系统调试过程中确定，并将回退行程以及第二直线驱动机构的实际行程添加至板坯-行程数据库中，数据库存储于控制模块中，如表3所示。针对不同的钢种，在进行边部区域加热时，第二直线驱动机构的行程将根据板坯-行程数据库中存储的数据进行调整和动作。
103.表3不同钢种的回退行程及实际行程
[0104][0105]
以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种板坯边部加热系统，其特征在于，所述系统至少包括一个加热子系统，所述加热子系统包括以板坯中心线为对称轴，对称设于板坯两侧的第一加热单元和第二加热单元；所述第一加热单元和第二加热单元均包括：设于板坯一侧的轨道；移动框架，所述移动框架可滑动地设于所述轨道上；旋转框架，所述旋转框架位于移动框架上且其第一端与所述移动框架转动连接；所述旋转框架的第一端是指远离板坯的一端；c型感应器，所述c型感应器固设于所述旋转框架上且用于加热板坯边部；第一直线驱动机构和第二直线驱动机构，所述第一直线驱动机构的第一端与移动框架固定连接，第一直线驱动机构的第二端与c型感应器的背部固定连接，所述第二直线驱动机构的第一端与移动框架固定连接，第二直线驱动机构的第二端固定于地面或轨道上；所述c型感应器的背部均指远离板坯的一侧；控制模块，所述控制模块根据板坯厚度控制第一直线驱动机构动作，调整c型感应器在竖直方向的位置，使板坯边部位于c型感应器的通道中心；所述控制模块还根据板坯宽度控制第二直线驱动机构动作，调整c型感应器在水平方向的位置，从而调整c型感应器对板坯边部的加热尺寸；电源模块，所述电源模块用于给c型感应器供电。2.根据权利要求1所述的板坯边部加热系统，其特征在于：在所述c型感应器的背部设有固定框架，所述第一直线驱动机构的第二端通过固定框架与c型感应器的背部固定连接。3.根据权利要求1所述的板坯边部加热系统，其特征在于：所述第一加热单元和第二加热单元均还包括冷却单元，所述冷却单元包括第一冷却水管和第二冷却水管；所述第一冷却水管设于电源模块内，所述第二冷却水管设于c型感应器的感应线圈上，所述第一冷却水管通过连接水管与所述第二冷却水管连通。4.根据权利要求3所述的板坯边部加热系统，其特征在于：在所述移动框架上还设有拖链，所述拖链的孔道内布置有进水管、出水管和电缆；所述进水管与第一冷却水管连接，所述出水管与第二冷却水管连接，所述电源模块通过电缆与外部电源连接。5.根据权利要求1所述的板坯边部加热系统，其特征在于：所述旋转框架与移动框架的转动连接处到c型感应器的加热端面中心的距离至少为c型感应器的加热端面的宽度的6倍。6.根据权利要求1～5中任一项所述的板坯边部加热系统，其特征在于：所述第一加热单元和第二加热单元均还包括用于检测板坯边部温度的测温单元，所述控制模块还用于根据测温单元采集的温度调节电源模块的输出电压，进而调节c型感应器的输出功率，使板坯边部的温度提升并保持在目标温度。7.一种如权利要求1～6中任一项所述板坯加热系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：获取板坯来料信息，所述来料信息包括板坯厚度和宽度；根据板坯厚度控制第一直线驱动机构动作，调整c型感应器在竖直方向的位置，使板坯边部位于c型感应器的通道中心；根据板坯宽度控制第二直线驱动机构动作，调整c型感应器在水平方向的位置，从而调
整c型感应器对板坯边部的加热尺寸。8.根据权利要求7所述板坯加热系统的控制方法，其特征在于，在获取板坯来料信息之前，所述控制方法还包括通过系统调试构建板坯-行程数据库，具体实现过程为：对于不同厚度的板坯，控制第一直线驱动机构动作，调整c型感应器在竖直方向的位置，当所述板坯边部位于c型感应器的通道中心时，确定第一直线驱动机构的行程，得到不同板坯厚度及其对应的行程；对于不同宽度的板坯，控制第二直线驱动机构动作，调整c型感应器在水平方向的位置，当c型感应器对板坯边部的加热尺寸满足加热需求时，确定第二直线驱动机构的行程，得到不同板坯宽度及其对应的行程；根据不同板坯厚度及其对应行程、不同板坯宽度及其对应行程构建板坯-行程数据库；在获取板坯来料信息后，根据板坯厚度和板坯-行程数据库确定第一直线驱动机构的行程，根据该行程控制第一直线驱动机构动作；根据板坯宽度和板坯-行程数据库确定第二直线驱动机构的行程，根据该行程控制第二直线驱动机构动作。9.根据权利要求7所述板坯加热系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：获取测温单元采集的温度；根据所述测温单元采集的温度调节电源模块的输出电压，进而调节c型感应器的输出功率，使板坯边部的温度提升并保持在目标温度。10.根据权利要求7～9中任一项所述板坯加热系统的控制方法，其特征在于，在根据板坯宽度控制第二直线驱动机构动作之后，还根据板坯的钢种信息控制第二直线驱动机构回退；当板坯为超高裂纹敏感性钢种时，第二直线驱动机构的回退行程为h-n1，第二直线驱动机构的实际行程为d1’－(h-n1)；当板坯为高裂纹敏感性钢种时，第二直线驱动机构的回退行程为h-n2，第二直线驱动机构的实际行程为d2’－(h-n2)；当板坯为中裂纹敏感性钢种时，第二直线驱动机构的回退行程为h-n3，第二直线驱动机构的实际行程为d3’－(h-n3)；当板坯为低裂纹敏感性钢种时，第二直线驱动机构的回退行程为h-n4，第二直线驱动机构的实际行程为d4’－(h-n4)；其中，h为c型感应器的线圈宽度，d1’、d2’、d3’、d4’均为第二直线驱动机构回退前的行程，n1为c型感应器的线圈投影完全位于板坯表面时的投影宽度，n2为c型感应器的线圈投影部分位于板坯表面时的投影宽度，n3为c型感应器的线圈投影部分位于板坯表面时的投影宽度，n4为c型感应器的线圈投影部分位于板坯表面时的投影宽度，且n1＞n2＞n3＞n4。

技术总结
本发明公开了一种板坯边部加热系统及方法，所述系统至少包括一加热子系统，该子系统包括对称设于板坯两侧的第一加热单元和第二加热单元，加热单元均包括轨道、移动框架、旋转框架、C型感应器、第一直线驱动机构和第二直线驱动机构、控制模块以及电源模块；控制模块根据板坯厚度控制第一直线驱动机构动作，调整C型感应器在竖直方向的位置，使板坯边部位于C型感应器的通道中心；控制模块还根据板坯宽度控制第二直线驱动机构动作，调整C型感应器在水平方向的位置，从而调整C型感应器对板坯边部的加热尺寸。本发明在保护C型感应器的同时降低了板坯被刮伤的风险，保证了C型感应器的稳定运行和加热效果。稳定运行和加热效果。稳定运行和加热效果。


技术研发人员：姜滔 易兵 袁鹏 肖红 兰芳 马志民 蒋晓奇 彭鹏 杨坚 彭国强 杨宏 陈光夫
受保护的技术使用者：湖南中科电气股份有限公司
技术研发日：2023.07.07
技术公布日：2023/9/20