線材加熱系統(tǒng)和線材加熱方法
【技術領域】
[0001] 本申請設及用于加熱線材的系統(tǒng)和方法。
【背景技術】
[0002] 相關技術的熱處理系統(tǒng)構造成通過在線材中施加電流加熱線材。例如，有一種傳 統(tǒng)的熱處理系統(tǒng)，其構造成執(zhí)行將W盤繞的方式纏繞的線材拉直的步驟、使用直接電阻加 熱裝置將拉直的線材加熱至特定溫度的步驟、使用冷卻裝置冷卻加熱的線材的步驟、W及 將冷卻的線材W盤繞的方式重新纏繞的步驟（參見，如JP2002-256347A)。
[0003] 直接電阻加熱裝置是為對線材進行澤火和退火而設置的。直接電阻加熱裝置包括 電源和兩組電流施加滾輪，該電流施加滾輪構造成各組W滾動的方式夾持線材時，向拉直 的線材施加電流?？刂圃趦山M電流施加滾輪之間穿過的線材，使其具有適宜加熱的目標溫 度。
[0004] 緊隨著線材的熱處理開始之后，或者緊接著熱處理結束之前，線材穿過兩組電流 施加滾輪之間的部分的加熱溫度未達到目標溫度，所W在緊接著到達目標溫度之前或之后 穿過電流施加滾輪之間的線材的部分成為等外品。 陽〇化]因此，在傳統(tǒng)的實例中，系統(tǒng)設計成在拉伸部使用傳感器檢測線材的移動速度，并 且使用電流傳感器檢測線材穿過兩組電流施加滾輪之間的部分流過的電流，從而基于來自 速度傳感器和電流傳感器的信號控制電源，使得線材的穿過部分達到目標溫度。
[0006] 由此傳統(tǒng)系統(tǒng)熱處理的線材相對較細（約2mm)，并且在熱處理后W盤繞的方式纏 繞。
[0007] 對于相對較粗的約7mm至約19mm的線材，有著關于在熱處理后在線加工線材 (如，壓制）的需求。然而，由于在熱處理后直接W盤繞的方式纏繞線材，所W傳統(tǒng)系統(tǒng)不能 在熱處理后進行運樣的加工。

【發(fā)明內容】

[0008] 為了解決上述需求，可W在直接電阻加熱裝置的下游設置諸如壓機的加工機器， 代替用于纏繞熱處理的線材的纏繞滾輪。例如，在加工機器中，在加工前用切割機將線材切 割為特定長度。因此，需要根據(jù)加工機器的運行和待機，重復線材向加工機器的給料和中斷 給料。
[0009] 在線材向加工機器的給料中斷期間，如果直接電阻加熱裝置連續(xù)運行，線材變得 過熱。鑒于此，直接電阻加熱裝置的運行可W在線材給料中斷時中斷。然而，運會導致線材 加熱的不足。
[0010] 在傳統(tǒng)系統(tǒng)中，控制了線材的給料速度。然而，運種速度控制是在緊隨著熱處理之 后或者緊接著熱處理結束之前，為了提高產量而進行的，并且不能解決線材速度的迅速變 化。因此，不能將傳統(tǒng)系統(tǒng)直接應用于線材在熱處理之后加工（如，壓制）的構造中。
[0011] 因此，本發(fā)明的一個目標是提供能夠將線材加熱至給定溫度并且為隨后的加熱線 材的加工不斷地進行均熱的線材加熱系統(tǒng)和線材加熱方法。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，線材加熱系統(tǒng)包括具有電源和感應線圈的感應加熱裝置， 該感應線圈設置為使用由電源提供的電流，通過感應加熱加熱線材，W及控制器，該控制器 構造成基于線材的給料速度控制提供至感應線圈的電流。感應加熱裝置具有加熱部，其中 使用感應線圈通過感應加熱加熱線材，W及均熱部，該均熱部位于加熱部的下游W使通過 感應線圈感應加熱的線材的溫度分布均勻化，從而使均熱部下游末端的線材溫度成為目標 溫度?？刂破鳂嬙斐煽刂铺峁┲粮袘€圈的電流，使得在均熱部下游末端的線材溫度成為 目標溫度。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種線材加熱方法，包括在加熱部通過感應加熱加熱 給料至感應線圈的線材，在位于加熱部下游的均熱部中使線材的溫度分布均勻化，并且基 于線材給料至感應線圈的給料速度控制供應至感應線圈的電流，使得在均熱部下游末端的 線材溫度成為目標溫度。
[0014] 在上述構造下，線材給料至感應加熱裝置，其中向感應線圈施加來自電源的電流， 引起電磁感應，使得在線材表面上產生與線圈中流過的電流方向相反的滿流，從而由于焦 耳熱加熱線材。
[0015] 當線材的給料中斷時，線材的給料速度從設定速度降低，所W如果電流不變，均熱 部中線材的溫度從目標溫度偏離。然而，根據(jù)上述構造，控制器控制提供至感應線圈的來自 電源的電流，使得在均熱部下游末端的線材溫度成為目標溫度。感應線圈的熱值與提供至 感應線圈的電流成比例。所W，控制器控制提供至感應線圈的電流，從而控制線材的熱值。
[0016] 當線材的給料恢復時，線材的給料速度提高至設定速度，并且如果電流不變，均熱 部中線材的溫度從目標溫度偏離。然而，如上所述，提供至感應線圈的來自電源的電流由控 制器控制，使得線材的溫度成為目標溫度。
[0017] 因此，即使當線材的給料和中斷給料重復發(fā)生時，由控制部將電流提供至感應線 圈，也使得在均熱部下游末端的線材溫度成為目標溫度。因此，即使在線材的給料速度改變 時，線材也不會過熱或加熱不足，所W線材的溫度分布是恒定地均勻化的。
[001引換言之，根據(jù)上述感應線圈的電流控制，不論線材的給料速度如何，都向線材中輸 入恒定量的電能。
[0019] 控制器可W控制提供至感應線圈的電流，W滿足I=kXv°'5,其中I是提供至感應 線圈的電流，V是線材的給料速度，W及k是比例常數(shù)。
[0020] 在此構造中，由于能夠使用計算公式，從線材的給料速度準確地獲得提供至感應 線圈的電流，所W不論線材的給料速度如何，都能夠容易地使線材的溫度分布均勻化。
[0021] 控制器可W控制提供至感應線圈的電流，如馬足I=kXv°'5+AI，其中I是提供至 感應線圈的電流，V是線材的給料速度，k是比例常數(shù)，W及AI是待機電流。
[0022] 在處理給料速度的突然減速或加速時，存在從加熱開始指令到加熱實際開始，由 電磁振蕩引起的時滯的問題。然而，根據(jù)此構造，待機電流（AI)補償了電流I由于振蕩的 滯后，所W消除了線材加熱開始的滯后，從而充分地加熱線材。
[0023] 目標溫度可W在300°C至500°C的范圍內。運使得適宜溫加工的加熱得W實現(xiàn)。
[0024] 線材加熱系統(tǒng)還可W包括設置成加工由感應加熱裝置感應加熱的線材的加工機 器，設置成間歇地將線材給料至感應加熱裝置的線材給料裝置，W及設置成檢測線材由線 材給料裝置給料的給料速度并且將指示檢測的給料速度的信號發(fā)送至控制器的速度檢測 裝置。
[00巧]根據(jù)此構造，線材從線材給料裝置給料至感應加熱裝置。在感應加熱裝置中，在加 熱部加熱的線材到達均熱部的下游末端W具有目標溫度，并且然后給料至加工機器。為了 在加工機器中加工線材，由線材給料裝置的線材給料中斷。此時，線材的給料速度從設置速 度降低至零，使得線材的溫度可能從目標溫度偏離。然而，線材的給料速度由速度檢測裝置 檢測并將對應的信號發(fā)送至控制器，并且控制器控制提供至感應線圈的來自電源的電流， 使得在均熱部下游末端的線材溫度成為目標溫度。
[0026] 當線材的給料恢復時，線材的給料速度從零提高至設定速度，使得均熱部中線材 的溫度可能從目標溫度偏離。然而，如上所述，提供至感應線圈的來自電源的電流由速度檢 測裝置和控制器控制，使得線材的溫度成為目標溫度。
[0027] 所W，即使由于線材由加工機器加工，使線材給料裝置重復線材的給料和給料中 斷時，使用速度檢測裝置和控制部將電流供應至感應線圈，也使得在均熱部下游末端的線 材溫度成為目標溫度。因此，即使在線材的給料中斷的情況下，線材也不會過熱或加熱不 足，所W線材的感應加熱部分能用于隨后的加工，從而提高產量。
【附圖說明】
[0028] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的線材加熱系統(tǒng)的示意圖。
[0029] 圖2是示出對應于時間的線材給料速度V和提供至感應線圈的電流I關系的圖 表。
[0030] 圖3是示出根據(jù)模擬的時間和線材的給料速度的關系的圖表。
[0031] 圖4是示出在恒速模式完成后，線材在其軸向方向上的溫度分布的圖表。
[0032] 圖5是示出在中斷模式完成后，線材的溫度分布的圖表，其中根據(jù)實施例控制提 供至感應線圈的電流。
[0033] 圖6是示出在中斷模式完成后，位于加工位置的線材溫度對應于時間的歷史的圖 表，其中根據(jù)實施例控制提供至感應線圈的電流。
[0034] 圖7是示出在中斷模式完成后，線材在其軸向方向上的溫度分布的圖表，其中在 中斷模式中，線材如同恒速模式加熱。
[0035] 圖8是示出在中斷模式完成后，位于加工位置的線材溫度對應于時間的歷史的圖 表，其中在中斷模式中，線材如同恒速模式加熱。
[0036] 圖9是示出在中斷模式完成后，線材在其軸向方向上的溫度分布的圖表，其中在 中斷模式中未進行加熱。
[0037] 圖10是示出在中斷模式完成后，位于加工位置的線材溫度對應于時間的歷史的 圖表，其中在中斷模式中未進行加熱。
【具體實施方式】
[0038] 現(xiàn)在將通過參考附圖，描述本發(fā)明的示例性實施例。
[0039] 圖1圖示出實施例