[发明专利]提高横向磁通感应加热带钢横向温度均匀性装置及方法

权利要求书

1.一种提高横向磁通感应加热带钢横向温度均匀性装置，其特征是：包括：框架、平面电磁感应器、屏蔽罩、多组磁极，

所述框架包括上部框架(10)和下部框架，上部框架(10)和下部框架固定为一体；带钢从上部框架(10)和下部框架之间穿过，并且上部框架中心线、下部框架中心线与带钢运行中心线重合；所述上部框架和安装于上部框架上的部件构成了横磁设备正面，所述下部框架和安装于下部框架上的部件构成了横磁设备反面；

所述平面电磁感应器(11)横向固定安装在上部框架(10)上；

所述磁极与平面电磁感应器相配合，磁极包括移动磁极和固定磁极，固定磁极(4)固定安装在上部框架(10)上，并且固定磁极中心线与框架中心线重合，且位于框架中部；

移动磁极经伺服电机驱动，能沿框架横向移动，即沿与框架中心线相垂直的方向移动；移动磁极包括：左边部可移动磁极(2)、左中部可移动磁极(3)、右中部可移动磁极(5)、右边部可移动磁极(6)，移动磁极设置于上部框架上；

所述屏蔽罩设置于框架边部，且位于移动磁极外侧，屏蔽罩经伺服电机驱动，能沿框架横向移动；屏蔽罩包括左边部屏蔽罩(1)和右边部屏蔽罩(7)，屏蔽罩设置于上部框架上；

所述平面电磁感应器、固定磁极、移动磁极和屏蔽罩也设置于下部框架上，并且分别与设置于上部框架上的平面电磁感应器、固定磁极、移动磁极和屏蔽罩呈镜像布置；

所述装置在带钢运行方向的出口处，还配置有扫描式温度仪(20)，扫描式温度仪输出接控制器，控制器输出控制伺服电机，从而带动移动磁极和屏蔽罩横向移动。

2.根据权利要求1所述的提高横向磁通感应加热带钢横向温度均匀性装置，其特征是：所述设置于上部框架和下部框架上的左中部可移动磁极(3)和右中部可移动磁极(5)由第四伺服电机控制，所述设置于上部框架和下部框架上的左边部可移动磁极(2)和右边部可移动磁极(6)由第三伺服电机控制，所述设置于上部框架和下部框架上的左边部屏蔽罩(1)由第一伺服电机控制，所述设置于上部框架和下部框架上的右边部屏蔽罩(7)由第二伺服电机控制。

3.一种根据权利要求1所述装置的提高横向磁通感应加热带钢横向温度均匀性方法，其特征是：

第一、过程机根据“钢种×厚度等级×宽度等级”对带钢进行分层，建立各个层别带钢加热时的屏蔽罩、边部磁极、中部磁极位置表；生产启动后，下发设定第一块带钢加热时各个设备的初始位置；

第二、PLC控制系统接收到设定值后，将横磁设备的各个磁极和屏蔽罩移动到给定位置；带钢开始以给定速度运行，平面电磁感应器通电启动，开始加热；

第三、当带钢出横磁设备到达扫描式温度仪后，PLC采集扫描式温度仪A路原始数据并进行如下处理：

(1)扫描式温度仪位于横磁设备出口处正上方，与带钢表面的距离为L，扫描角度为B°，则每两条扫描线之间的宽度LNW为：

(2)根据扫描式温度仪检测的左边部位置LEP和右边部位置REP，计算扫描仪检测到的带钢宽度，并与带钢实际宽度W进行比较，偏差小于一定比例P_admit时，则认为测量有效，具体如下式所示：

(3)当判断测量数据有效后，将带钢横向全长共划分为7个区域，分别为左边沿区域(LEP--a1)、左边部区域(a1—a2)、左中部区域(a2—c1)、中部的固定区域(c1—c2)、右中部区域(c2—a3)、右边部区域(a3—a4)、右边沿区域(a4--REP)，并且左边沿区域、左边部区域、左中部区域分别与右边沿区域、右边部区域、右中部区域呈轴对称分布状；

第四、带钢横向温度均匀性反馈控制：

(1)带钢边沿区域均匀性温度控制：带钢边沿区域分为带钢左边沿和右边沿区域；

带钢左边沿区域(LEP--a1)的温度控制为：首先计算去除带钢两侧边沿的横向温度平均值T_mean，然后将左边沿平均温度T_{left_edge}与T_mean比较得到温度偏差值△T₁,再经过死区环节处理后，得到△T₁′，死区阈值为T_dead1，取值范围为0～2℃；则左屏蔽罩位置调节量△P_{left_edge}计算如下：

式中，K_total1为总增益，

K_P1为比例系数，

K_I1为积分系数，

△T₁′为温度偏差值；

左屏蔽罩位置调节量△P_{left_edge}在送给左屏蔽罩电机之前要经过限幅处理，限幅Lim1取值为：

Lim1＝k1×S_{left_edge} (4)

式中，k1取值为0～0.2，

S_{left_edge}为左屏蔽罩电机的最大运行范围；

带钢右边沿区域(a4--REP)的温度控制方式与带钢左边沿区域(LEP--a1)的温度控制方式相同；

(2)带钢边部区域温度均匀性控制：带钢边部区域分为带钢左边部区域和带钢右边部区域，左边部区域和右边部区域的中点分别为b1和b4，左边部区域和右边部区域的外侧分别为a1-b1、b4-a4，左边部区域和右边部区域的内侧分别为b1-a2、a3-b4；

带钢左边部区域(a1—a2)的温度控制为：左边部区域外侧a1-b1的平均温度为T_{side_outer}，左边部区域内侧b1-a2的平均温度为T_{side_inner}，将T_{side_inner}与T_{side_outer}比较，得到边部温度偏差值△T₂，经过死区环节处理后，得到△T′₂，死区阈值为T_dead2，取值范围为0～2℃；则边部磁极电机位置调节量△P_side计算如下：

式中，K_total2为总增益，

K_P2为比例系数，

K_I2为积分系数，

△T′₂为温度偏差值；

△P_side在送给边部磁极电机之前要经过限幅处理，限幅Lim2取值为：

Lim2＝k2×S_side (6)

式中，k2取值为0～0.2，S_side为边部磁极电机的最大运行范围；

带钢右边部区域(a3—a4)的温度控制方式与带钢左边部区域(a1—a2)的温度控制方式相同；

(3)带钢左右中部区域温度均匀性控制：带钢中部区域分为带钢左中部区域和带钢右中部区域，左中部区域和右中部区域的中点分别为b2和b3，左中部区域和右中部区域的外侧分别为a2-b2、b3-a3，左中部区域和右中部区域的内侧分别为b2-c1、c2-b3；

带钢左中部区域(a2—c1)的温度控制为：左中部区域外侧a2-b2的平均温度为T_{mid_outer}，左中部区域内侧b2-c1的平均温度为T_{mid_inner}，将T_{mid_inner}与T_{mid_outer}比较，得到中部温度偏差值△T₃，经过死区环节处理后，得到△T′₃，死区阈值为T_dead3，取值范围为0～2℃；则中部磁极电机位置调节量△P_mid计算如下：

式中，K_total3为总增益，

K_P3为比例系数，

K_I3为积分系数，

△T′₃为温度偏差值；

△P_mid在送给边部磁极电机之前要经过限幅处理，限幅Lim3取值为：

Lim3＝k3×S_mid (8)

式中，k3取值为0～0.2，S_mid为边部磁极电机的最大运行范围；

带钢右中部区域(c2—a3)的温度控制方式与带钢左中部区域(a2—c1)的温度控制方式相同；

(4)带钢中部的固定区域(c1—c2)的磁极为固定磁极，位置保持不变。