專利名稱：一種緊湊式十字形中間包通道式感應(yīng)加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于連鑄中間包加熱技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種適合當(dāng)前常規(guī)中包平臺(tái)空間和 現(xiàn)有常規(guī)中間包改造的通道式感應(yīng)加熱裝置。
背景技術(shù)：
在連鑄生產(chǎn)中，中包鋼水溫度穩(wěn)定可控，有利于夾雜物上浮、也有利于實(shí)現(xiàn)低 過熱度澆注以改善鑄坯鑄態(tài)結(jié)構(gòu)。此外，對(duì)于多流澆注工況的溫度一致性和生產(chǎn)順行也 是十分有益的。然而，當(dāng)前連鑄生產(chǎn)中，由于開澆時(shí)中間包包襯的吸熱、換鋼包時(shí)和澆 注末期中間包內(nèi)無高溫鋼水的供給以及整個(gè)澆注過程中通過鋼包和中間包熔池表面及耐 火材料包壁損失的熱量，中間包內(nèi)鋼水的澆注溫度是不斷變化的。因此，開發(fā)中間包加 熱技術(shù)補(bǔ)償鋼水溫降，精確控制鋼水過熱度，使進(jìn)入結(jié)晶器內(nèi)的鋼水溫度穩(wěn)定在目標(biāo)值 附近，越來越受到人們的關(guān)注。近年來，冶金工作者已開發(fā)了多種加熱技術(shù)，其中主要有等離子體加熱技術(shù)和 通道式感應(yīng)加熱技術(shù)。對(duì)于等離子體加熱技術(shù)，其基本原理是通過等離子體將電能轉(zhuǎn)化 為熱能，利用傳導(dǎo)和輻射兩種換熱方式將熱能傳遞給鋼水。然而該項(xiàng)技術(shù)的使用效果卻 不盡人意，其主要原因是中間包液面渣太厚，起弧困難；中間包鋼水液面波動(dòng)大而且 擋墻效果差；設(shè)備使用時(shí)噪聲太大，使人難以承受；等離子產(chǎn)生的電磁輻射對(duì)弱電系統(tǒng) 有比較大的干擾；等離子火焰在固定區(qū)域加熱，易使局部區(qū)域溫度過高造成耐火材料消 耗過大。因此，目前國(guó)內(nèi)多家鋼鐵企業(yè)已卸載或停用該設(shè)備。與等離子體加熱技術(shù)相比，通道式感應(yīng)加熱技術(shù)具有投資小、加熱均勻以及工 作環(huán)境安全系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)。其基本工作原理是當(dāng)感應(yīng)加熱器的線圈接通單相工頻交流 電源后，閉合的鐵芯內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生了交變的磁通，交變的磁通使流經(jīng)加熱器附近通道內(nèi)的 鋼水產(chǎn)生感應(yīng)電流，該感應(yīng)電流在通道內(nèi)的鋼水中產(chǎn)生焦耳熱，從而加熱鋼水。目前，常規(guī)的中間包通道式感應(yīng)加熱裝置特征是無底非磁不銹鋼防護(hù)套安裝 在中間包內(nèi)作為感應(yīng)加熱器的位置固定裝置和冷卻通道，感應(yīng)加熱器有線圈的一側(cè)置于 保護(hù)套內(nèi)，無線圈的一側(cè)置于中間包外，該裝置將中間包分成了注流區(qū)和澆注區(qū)，這兩 個(gè)區(qū)由加熱器兩側(cè)的直形耐火材料通道連接在一起。其中，為防止防護(hù)套內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng) 電流回路，防護(hù)套由兩個(gè)凹形套體連接而成，其接縫處用電絕緣材料隔開。然而現(xiàn)有中 間包通道式感應(yīng)加熱裝置結(jié)構(gòu)制約了加熱通道的長(zhǎng)度，使得通道內(nèi)的鋼水加熱不充分， 不利于熱效率的提高(如專利公開號(hào)CN 101704098A)。此外，對(duì)于現(xiàn)有的通道布置方 式設(shè)計(jì)，為實(shí)現(xiàn)加熱器附近的鋼水能形成感應(yīng)電流回路，部分通道內(nèi)的鋼水在整個(gè)澆注 過程中只能靠箍縮效應(yīng)和自然對(duì)流來實(shí)現(xiàn)對(duì)流(如專利公開號(hào)CN 2259245Y)。因此， 該通道內(nèi)的鋼水停留時(shí)間過長(zhǎng)，這會(huì)導(dǎo)致該處的鋼水產(chǎn)生局部過熱而引起耐火材料壽命 和熱利用效率的降低。為了增加加熱通道的長(zhǎng)度和提高加熱器的加熱功率，有人申請(qǐng)了 名為“蝶形通道有芯感應(yīng)加熱裝置”(專利號(hào)公開號(hào)CN 101234423A)的發(fā)明專利。其 特征為雙線圈加熱器與蝶形通道裝于中間包外靠近澆注區(qū)的位置。該裝置的冷卻方式采用水冷式，這將有助于雙線圈加熱器最大功率的提高。然而水冷式的使用過程中具有一 定的安全隱患，且水冷冷卻設(shè)備大部分由銅材質(zhì)制成，這將影響電磁感應(yīng)設(shè)備的使用效 果。此外，在整個(gè)澆注過程中，該裝置無法保證加熱器附近的通道內(nèi)的鋼水一直處于流 動(dòng)狀態(tài)。特別是在換鋼包期間以及澆注末期內(nèi)，由于中間包的注流區(qū)無鋼水的補(bǔ)充，該 裝置同樣存在加熱后的鋼水無法及時(shí)到達(dá)澆注區(qū)的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有中間包通道式感應(yīng)加熱裝置中由于加熱通道短引起的加熱效率降 低和由于通道內(nèi)鋼水不活潑引起的耐火材料壽命和熱利用效率降低的不足，本發(fā)明提供 了一種高效緊湊式十字形中間包通道式感應(yīng)加熱裝置。該加熱裝置不僅具有加熱通道 長(zhǎng)、熱利用效率高和適合現(xiàn)有中間包的改造的優(yōu)點(diǎn)，而且具有增加中間包內(nèi)鋼水停留時(shí) 間、均勻鋼水溫度和利于夾雜物上浮的綜合冶金效果?！N高效緊湊式十字形中間包通道式感應(yīng)加熱裝置，其特征為本發(fā)明采用的 是十字形中間包，感應(yīng)加熱裝置11位于十字形中間包中心處，與上擋墻5、下?lián)鯄?將十 字形中間包分為注流區(qū)14、分配區(qū)15和澆注區(qū)16。其中，上擋墻5、下?lián)鯄?均由耐火 材料鑄成，并與中間包內(nèi)部耐火材料1砌成一體。當(dāng)鋼水由長(zhǎng)水口 3進(jìn)入注流區(qū)后14， 經(jīng)感應(yīng)加熱裝置11底部埋設(shè)的兩個(gè)加熱通道12流入分配區(qū)，然后由下?lián)鯄?內(nèi)的導(dǎo)流孔 13將鋼水引入兩邊的澆注區(qū)。具體鋼水流動(dòng)路徑22可參見圖4。如圖2所示，感應(yīng)加熱裝置11的構(gòu)件主要包括上下貫通的方形防護(hù)套7、鐵 芯8、線圈9以及加熱通道12。對(duì)于上述的通道式感應(yīng)加熱裝置，其特征為上限貫通的方形防護(hù)套7安裝于 十字形中間包中心處既作為感應(yīng)加熱裝置的定位裝置，又作為冷卻風(fēng)道10，且方形防護(hù) 套由兩個(gè)凹形套體連接而成，其接縫處用電絕緣材料隔開，其本體材料采用非磁不銹鋼 制作而成；線圈9置于π型鐵芯8一側(cè)的下部，并將有線圈9的一側(cè)置于方形保護(hù)套7 的中心，另一側(cè)置于中間包包殼2外部，之后，利用固定裝置使安裝好的Π型鐵芯8與 底部的條形鐵芯17形成回路；加熱通道12位于澆注區(qū)14和分配區(qū)15之間。感應(yīng)裝置 工作時(shí)，通道內(nèi)的鋼水與分配室內(nèi)的鋼水形成感應(yīng)電流回路，從而加熱鋼水，以補(bǔ)償澆 注過程中中間包內(nèi)鋼水的熱損失。本發(fā)明具有以下有益效果
1)本加熱裝置可補(bǔ)償澆注過程中中間包內(nèi)鋼水的熱損失，實(shí)現(xiàn)低過熱度恒溫澆注技 術(shù)，由此起到改善鑄坯質(zhì)量和穩(wěn)定生產(chǎn)的作用；
2)相比傳統(tǒng)的感應(yīng)加熱裝置，在本加熱裝置整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，加熱通道長(zhǎng)度增加， 使得通道內(nèi)鋼水得以充分加熱，提高了加熱效率；
3)在整個(gè)澆注過程中，本加熱裝置的通道布置方式可使通道內(nèi)鋼水一直處于活躍狀 態(tài)，這樣能及時(shí)將熱量輸出，利于熱利用效率的提高；
4)在本加熱裝置中，注流區(qū)的鋼水經(jīng)通道進(jìn)入分配室后，會(huì)在分配室內(nèi)產(chǎn)生渦流， 利于溫度的均勻及夾雜物的上?。?br> 5)與傳統(tǒng)中間包相比，由于加熱裝置將十字形中間包分成了三個(gè)部分，因此該包型 可增加了鋼水在中包內(nèi)的停留時(shí)間，利于夾雜物的上浮。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)主視圖。圖2為本發(fā)明的A-A’面剖視構(gòu)造圖。圖3為中間包加熱裝置內(nèi)鋼水感應(yīng)電流及加熱原理圖。圖4為中間包內(nèi)鋼水流動(dòng)路徑示意圖。圖1中標(biāo)記的說明1 一中間包內(nèi)部耐火材料，2 —中間包外殼，3—長(zhǎng)水口，
4一浸入式水口，5—上擋墻，6—下?lián)鯄Γ?—保護(hù)套，8— Π型鐵芯，9一線圈，10—冷 卻通道，11 一加熱器裝置，12—加熱器內(nèi)部加熱通道，13—下?lián)鯄?nèi)部導(dǎo)流孔，14一注 流區(qū)，15—分配區(qū)，16—饒注區(qū)。圖2中標(biāo)記的說明17—底部條形鐵芯，18—保護(hù)渣，20—磁通方向。圖3中標(biāo)記的說明19一線圈內(nèi)的主電流方向，20—磁通方向，21—鋼水中感 應(yīng)電流方向。圖4中標(biāo)記的說明22—鋼水流動(dòng)路徑。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，在本實(shí)施例中，加熱裝置11位于十字形中間包中心處，該裝置11 與上擋墻5、下?lián)鯄?將十字形中間包分為注流區(qū)14、分配區(qū)15和澆注區(qū)16。其中，上 擋墻5、下?lián)鯄?均由耐火材料鑄成，并與中間包內(nèi)部耐火材料1砌成一體。當(dāng)鋼水由長(zhǎng) 水口 3進(jìn)入注流區(qū)后14，經(jīng)加熱裝置11底部的兩個(gè)加熱通道12流入分配區(qū)，然后由下?lián)?墻6內(nèi)的導(dǎo)流孔13將鋼水引入兩邊的澆注區(qū)。具體鋼水流動(dòng)路徑22可參見圖4。如圖2所示，加熱裝置11的構(gòu)件主要包括上下貫通的方形防護(hù)套7、鐵芯8、 線圈9以及加熱通道12。各個(gè)構(gòu)件具有以下特征上限貫通的方形防護(hù)套7安裝于十字 形中間包中心處既作為感應(yīng)加熱裝置的定位裝置，又作為冷卻風(fēng)道10，且方形防護(hù)套由 兩個(gè)凹形套體連接而成，其接縫處用電絕緣材料隔開，其本體材料采用非磁不銹鋼制作 而成；線圈9置于Π型鐵芯8一側(cè)的下部，并將有線圈9的一側(cè)置于方形保護(hù)套7的中 心，另一側(cè)置于中間包包殼2外部，之后，利用固定裝置使安裝好的Π型鐵芯8與底部 的條形鐵芯17形成回路；加熱通道12位于澆注區(qū)14和分配區(qū)15之間，因此在整個(gè)澆注 過程中，通道內(nèi)的鋼水均處于活躍狀態(tài)，利于熱利用效率的提高；加熱通道12中的耐火 材料必須具有高的耐磨性和熱抗振性，這是由于加熱器工作時(shí)加熱通道12內(nèi)鋼水受電磁 力的強(qiáng)烈攪拌，目前一般采用含10%SiC的氧化鋁材質(zhì)的耐火材料。結(jié)合圖2和圖3中所示的實(shí)施例，該加熱裝置基本工作過程為當(dāng)某一時(shí)刻線圈 9內(nèi)的主電流方向19如圖3所示時(shí)，鐵芯8內(nèi)部則產(chǎn)生的磁通方向20如圖2所示，該時(shí) 刻的磁通量與上一時(shí)刻磁通量的變化使得通道內(nèi)的鋼水產(chǎn)生感應(yīng)電流，其方向21與線圈 9內(nèi)主電流方向19相反，進(jìn)而產(chǎn)生焦耳熱來加熱鋼水。
權(quán)利要求
1.一種高效緊湊式十字形中間包通道式感應(yīng)加熱裝置，其特征為采用十字形中間 包，感應(yīng)加熱裝置(11)位于十字形中間包中心處，與上擋墻(5)、下?lián)鯄?6)將十字 形中間包分為注流區(qū)(14)、分配區(qū)(15)和澆注區(qū)(16)；其中，上擋墻(5)、下?lián)?墻(6)均由耐火材料鑄成，并與中間包內(nèi)部耐火材料(1)砌成一體；當(dāng)鋼水由長(zhǎng)水口(3)進(jìn)入注流區(qū)后(14)，經(jīng)感應(yīng)加熱裝置(11)底部的兩個(gè)加熱通道(12)流入分 配區(qū)，然后由下?lián)鯄?6)內(nèi)的導(dǎo)流孔(13)將鋼水引入兩邊的澆注區(qū)；感應(yīng)加熱裝置(11)的構(gòu)件包括上下貫通的方形防護(hù)套(7)、鐵芯(8)、線圈(9)以及加熱通道(12)。
2.如權(quán)利要求1所述的通道式感應(yīng)加熱裝置，其特征為上限貫通的方形防護(hù)套(7)安裝于十字形中間包中心處，既作為感應(yīng)加熱裝置的定位裝置，又作為冷卻風(fēng)道(10)，且方形防護(hù)套由兩個(gè)凹形套體連接而成，方形防護(hù)套接縫處用電絕緣材料隔 開，方形防護(hù)套本體材料采用非磁不銹鋼制作而成；線圈(9)置于Π型鐵芯(8) — 側(cè)的下部，并將有線圈(9)的一側(cè)置于方形保護(hù)套(7)的中心，另一側(cè)置于中間包包 殼(2)外部，之后，利用固定裝置使安裝好的Π型鐵芯(8)與底部的條形鐵芯(17) 形成回路；加熱通道(12)位于澆注區(qū)(14)和分配區(qū)(15)之間；感應(yīng)裝置工作時(shí)， 通道內(nèi)的鋼水與分配室內(nèi)的鋼水形成感應(yīng)電流回路，從而加熱鋼水，以補(bǔ)償澆注過程中 中間包內(nèi)鋼水的熱損失。
全文摘要
本發(fā)明屬于連鑄中間包加熱技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種適合中間包改造的通道式感應(yīng)加熱裝置。其特征為采用十字形中間包，感應(yīng)加熱裝置位于十字形中間包中心處，與上擋墻、下?lián)鯄⑹中沃虚g包分為注流區(qū)、分配區(qū)和澆注區(qū)；其中，上擋墻、下?lián)鯄赡突鸩牧翔T成，并與中間包內(nèi)部耐火材料砌成一體；當(dāng)鋼水由長(zhǎng)水口進(jìn)入注流區(qū)后，經(jīng)感應(yīng)加熱裝置底部的兩個(gè)加熱通道流入分配區(qū)，然后由下?lián)鯄?nèi)的導(dǎo)流孔將鋼水引入兩邊的澆注區(qū)。本加熱裝置可補(bǔ)償澆注過程中中間包內(nèi)鋼水的熱損失，能實(shí)現(xiàn)低過熱度恒溫澆注，改善鑄坯質(zhì)量、穩(wěn)定生產(chǎn)；由于加熱裝置將十字形中間包分成了三個(gè)部分，增加了鋼水在中包內(nèi)的停留時(shí)間，利于夾雜物的上浮。
文檔編號(hào)B22D11/10GK102009143SQ20101061316
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者孫海波, 張家泉, 王敬慧, 閆博 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)