[发明专利]一种H型钢焊接温度的间接测量与在线调控方法

说明书

本发明公开了一种H型钢焊接温度的间接测量与在线调控方法，包括以下步骤：①、设定初始生产速度V，初始电源输出功率P；②、选定M×(2n+1)个点并采集位置参数；③、采集待测点的温度；④、构造传热模型，由传热模型求H型钢上翼板内表面对应点温度；⑤、构造插值模型；⑥、通过插值模型求出轴向插值温度与横向插值温度；⑦、通过轴向插值温度与横向插值温度判断插值结果是否可信，若可信则求出焊接点处温度值并执行步骤⑧，若不可信则返回步骤④修正传热模型；⑧、判断焊接点处温度是否处于最适宜焊接温度范围，若是则执行步骤⑨，若不是则调节电源功率与生产速度；⑨、检测有无停止生产信号输入，若有则停止循环，若无则返回步骤②闭环监控。

技术领域

本发明涉及H型钢领域，特别涉及一种H型钢焊接温度的间接测量与在线调控方法。

背景技术

H型钢也称为工字钢，其重量轻、抗弯能力强、刚度好，力学性能优良。目前常见的H型钢生产主要有热轧成形与焊接成形两种方法，其中厚壁H型钢使用热轧方法生产，薄壁H型钢使用感应焊接方法生产。薄壁H型钢在感应焊接时，感应线圈产生的交变磁场在H型钢上产生感应涡流，在集肤效应与邻近效应作用下使涡流集中在翼板与腹板待焊接处，通过电流的热效应迅速加热达到焊接状态，在挤压辊挤压力作用下，翼板与腹板熔合在一起，完成焊接。在实际生产中，H型钢焊接温度是生产过程中的重要参数。焊接温度过高容易过烧，在焊缝处形成穿孔；焊接温度过低又会导致冷焊等缺陷，影响产品质量。在焊接生产中由于挤压辊与定位辊的阻挡，H型钢焊缝被翼板遮挡，以及冷却液产生的雾气等因素的影响，无法直接测量焊接点处的焊接温度，更难以根据实时焊接温度对焊接速度等参数进行调节。

目前我国由较多关于H型钢和测温领域的装置及方法，例如中国专利CN106269910A，是关于H型钢成型控制领域的发明；中国专利CN110455422A 涉及一种无线测温装置，但装置仅能在环境较好的情况下进行测温，且只能测量单一位置的温度；中国专利CN106766976A申请公开一种用于检测工业炉内部温度的测温装置，但其仅能应用于测量单一位置温度且要求直接接触；在查阅感应焊接H型钢领域与测温领域几十篇发明专利后发现，现有装置、方法都无法解决H型钢焊接生产中无法直接实时测量焊接点处温度的问题，也就无法保证焊接质量。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种H型钢焊接温度的间接测量与在线调控方法，该发明使得现场能够根据所测量的H型钢上翼板外表面选定位置处的温度，通过传热模型与插值计算模型准确快速的实时计算出焊接点处的温度，从而在线调节生产参数，实现闭环控制，提高焊接生产效率，保证了H型钢的焊接质量。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种H型钢焊接温度的间接测量与在线调控方法，包括以下步骤：

①设定初始生产速度为V，初始电源输出功率为P；

②调节翼板测温组件位置，选定H型钢上翼板外表面上M组待测位置，每组待测位置上选定2n+1个点，并采集其位置参数；

以H型钢上翼板外表面焊接点正上方为坐标原点建立坐标系，令每组待测位置位于焊缝中间的点的编号为M₀，待测点M₀相邻两点编号分别为M_-1、M₊₁，其余点的位置以此类推；

③翼板测温组件采集H型钢上翼板外表面上选定位置处的温度

④以ρ、k、c、t为模型参数，为待求变量即上翼板内表面上与外表面指定点对应处温度，构造出传热模型如下；

式中：

ρ------密度，kg/m³；

k------材料的导热系数，k＝k₀·μ，W/m℃；