[发明专利]一种紧凑式十字形中间包通道式感应加热装置

说明书

技术领域

本发明属于连铸中间包加热技术领域，涉及一种适合当前常规中包平台空间和现有常规中间包改造的通道式感应加热装置。

背景技术

在连铸生产中，中包钢水温度稳定可控，有利于夹杂物上浮、也有利于实现低过热度浇注以改善铸坯铸态结构。此外，对于多流浇注工况的温度一致性和生产顺行也是十分有益的。然而，当前连铸生产中，由于开浇时中间包包衬的吸热、换钢包时和浇注末期中间包内无高温钢水的供给以及整个浇注过程中通过钢包和中间包熔池表面及耐火材料包壁损失的热量，中间包内钢水的浇注温度是不断变化的。因此，开发中间包加热技术补偿钢水温降，精确控制钢水过热度，使进入结晶器内的钢水温度稳定在目标值附近，越来越受到人们的关注。

近年来，冶金工作者已开发了多种加热技术，其中主要有等离子体加热技术和通道式感应加热技术。对于等离子体加热技术，其基本原理是通过等离子体将电能转化为热能，利用传导和辐射两种换热方式将热能传递给钢水。然而该项技术的使用效果却不尽人意，其主要原因是：中间包液面渣太厚，起弧困难；中间包钢水液面波动大而且挡墙效果差；设备使用时噪声太大，使人难以承受；等离子产生的电磁辐射对弱电系统有比较大的干扰；等离子火焰在固定区域加热，易使局部区域温度过高造成耐火材料消耗过大。因此，目前国内多家钢铁企业已卸载或停用该设备。

与等离子体加热技术相比，通道式感应加热技术具有投资小、加热均匀以及工作环境安全系数高等优点。其基本工作原理是：当感应加热器的线圈接通单相工频交流电源后，闭合的铁芯内部会产生了交变的磁通，交变的磁通使流经加热器附近通道内的钢水产生感应电流，该感应电流在通道内的钢水中产生焦耳热，从而加热钢水。

目前，常规的中间包通道式感应加热装置特征是：无底非磁不锈钢防护套安装在中间包内作为感应加热器的位置固定装置和冷却通道，感应加热器有线圈的一侧置于保护套内，无线圈的一侧置于中间包外，该装置将中间包分成了注流区和浇注区，这两个区由加热器两侧的直形耐火材料通道连接在一起。其中，为防止防护套内部产生感应电流回路，防护套由两个凹形套体连接而成，其接缝处用电绝缘材料隔开。然而现有中间包通道式感应加热装置结构制约了加热通道的长度，使得通道内的钢水加热不充分，不利于热效率的提高（如专利公开号CN 101704098A）。此外，对于现有的通道布置方式设计，为实现加热器附近的钢水能形成感应电流回路，部分通道内的钢水在整个浇注过程中只能靠箍缩效应和自然对流来实现对流（如专利公开号CN 2259245Y）。因此，该通道内的钢水停留时间过长，这会导致该处的钢水产生局部过热而引起耐火材料寿命和热利用效率的降低。为了增加加热通道的长度和提高加热器的加热功率，有人申请了名为“蝶形通道有芯感应加热装置”（专利号公开号CN 101234423A）的发明专利。其特征为双线圈加热器与蝶形通道装于中间包外靠近浇注区的位置。该装置的冷却方式采用水冷式，这将有助于双线圈加热器最大功率的提高。然而水冷式的使用过程中具有一定的安全隐患，且水冷冷却设备大部分由铜材质制成，这将影响电磁感应设备的使用效果。此外，在整个浇注过程中，该装置无法保证加热器附近的通道内的钢水一直处于流动状态。特别是在换钢包期间以及浇注末期内，由于中间包的注流区无钢水的补充，该装置同样存在加热后的钢水无法及时到达浇注区的问题。

发明内容

为了克服现有中间包通道式感应加热装置中由于加热通道短引起的加热效率降低和由于通道内钢水不活泼引起的耐火材料寿命和热利用效率降低的不足，本发明提供了一种高效紧凑式十字形中间包通道式感应加热装置。该加热装置不仅具有加热通道长、热利用效率高和适合现有中间包的改造的优点，而且具有增加中间包内钢水停留时间、均匀钢水温度和利于夹杂物上浮的综合冶金效果。

一种高效紧凑式十字形中间包通道式感应加热装置，其特征为：本发明采用的是十字形中间包，感应加热装置11位于十字形中间包中心处，与上挡墙5、下挡墙6将十字形中间包分为注流区14、分配区15和浇注区16。其中，上挡墙5、下挡墙6均由耐火材料铸成，并与中间包内部耐火材料1砌成一体。当钢水由长水口3进入注流区后14，经感应加热装置11底部埋设的两个加热通道12流入分配区，然后由下挡墙6内的导流孔13将钢水引入两边的浇注区。具体钢水流动路径22可参见图4。

如图2所示，感应加热装置11的构件主要包括：上下贯通的方形防护套7、铁芯8、线圈9以及加热通道12。