[发明专利]一种钢锭冒口感应加热及电磁搅拌装置

说明书

技术领域

本发明涉及冶金和机械制造业，具体说是一种适用于大型钢锭生产中用于钢锭冒口感应加热及电磁搅拌的装置，通过调节输入到电磁感应线圈的电功率，可对不同尺寸钢锭的冒口金属液进行感应加热及电磁搅拌，减小冒口尺寸，提高钢锭锭身的纯净度。

背景技术

随着我国重型装备、冶金、火电、核电事业的发展，对大型锻件质量要求越来越严格，大型钢锭作为锻件的原料，其质量直接影响和决定着锻件的质量，这就要求锻件用钢锭向优质化发展，要生产优质大型钢锭首先要解决钢锭中的缩孔、缩松、疏松等铸造缺陷问题，还要减少钢锭中的夹杂物，提高钢锭的纯净度，而解决上述问题的关键在于提高冒口补缩能力和促使夹杂物充分上浮。

目前，工业铸锭领域已有电热冒口等技术，这些现有技术通过电弧、等离子或化学加热等方法对冒口加热保温，补偿冒口热量损失，提高冒口的补缩能力，但上述技术存在不足之处，输入的热量主要集中在加热体附近，存在加热面积小、热效率低和污染钢液等问题。

中国专利（CN102350485A）公开了一种中频电加热钢胚铸造补缩孔装置及工艺。该专利适用范围不是针对钢锭生产过程，不适用铸锭场合，该专利采用单相绕组线圈对钢胚冒口感应加热，在感应加热过程中，线圈周围就会产生磁场，在磁场作用下，中心部位的金属液受到挤压向上、下流动，形成分段的环流，其中向下的液流不仅会阻碍夹杂物的上浮，还容易将正在上浮的夹杂物重新卷入到锭身内部，降低钢锭的纯净度。同时还应该注意到：该专利所用的中频电加热装置套在冒口外部，存在漏磁现象，降低感应加热效率，而且发散的磁力线通过铁模时会对铁模感应加热，降低铁模的冷却能力。

发明内容

为了克服现有铸锭技术存在的不足和缺陷，本发明提供一种钢锭冒口感应加热及电磁搅拌装置，该发明采用多组线圈形成磁场，不仅能对钢锭冒口进行感应加热，降低冒口的凝固速度，提高冒口的补缩能力，同时还能改善金属液的流动状态，促使夹杂物充分上浮，提高钢锭的纯净度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述钢锭冒口感应加热及电磁搅拌装置，包括底座、支撑臂和多组感应线圈，底座侧壁的外表面对称设置吊耳。其特征是：所述底座上用耐火保温材料砌筑成冒口保温套，在冒口保温套外部垂直放置多组感应线圈，多组感应线圈通过水冷电缆连接三相工频电源柜，多组感应线圈与电源的接线方式采用三相六组或两相四组接法，多组感应线圈外部沿圆周方向上均布磁轭，磁轭外侧用不锈钢板进行夹持和紧固，不锈钢板焊接在支撑臂上，支撑臂固定在底座的凹槽内，冷却水系统与多组感应线圈相连接，由冷却水对多组感应线圈进行冷却。

本发明中，所述多组感应线圈的结构相同，由异形截面纯铜管盘成螺旋状，靠近冒口侧的管壁厚度d=10-20mm，所述多组感应线圈外表面包有云母带，并涂有绝缘漆。

本发明中，所述的钢锭冒口感应加热及电磁搅拌装置，电源频率为工频，电磁搅拌强烈，在电磁搅拌作用下，上平面的钢水翻滚会产生驼峰，将漂浮的夹杂物带入钢液中，为减少驼峰高度，使得上平面的钢水翻滚较为平稳，应降低线圈高度，要求多组感应线圈的总高度与冒口金属液的高度比为0.5-0.9之间。

本发明中，所述磁轭由硅钢片垒叠而成，磁轭的截面形状为“匚”形，其封面不锈钢板与硅钢片接触部分用云母板隔开，磁轭与线圈之间用云母板紧实，以减少线圈振动，避免损坏感应线圈的绝缘层。磁轭主要起磁屏蔽作用，约束感应线圈的磁力线向外发散，既提高了感应加热效率，又可防止锭身铁模被感应加热而升温。

本发明中，所述的底座材质为不锈钢，磁轭与底座之间留有间隙，且在间隙中填充绝热绝缘材料进行绝缘处理。

本发明中，所述冒口保温套由耐火砖和绝热板组装而成，冒口保温套的壁厚为80-200mm，冒口保温套紧固在支撑结构上，以保证冒口保温套有足够强度抵抗冒口钢液的静水压力，同时保证冒口保温套与感应线圈之间无铁磁性材料。

本发明中，热电偶包裹在刚玉保护管内，插入到冒口的金属液中，通过导线连接到无纸记录仪，检测记录冒口钢液的温度，反馈冒口部位的降温过程，根据反馈的信息调节工频电源的输入功率控制冒口凝固过程。

本发明中，采用六组感应线圈垂直放置在冒口耐火保温材料外部，六组感应线圈，每两组线圈串联，通过水冷电缆接到三相工频电源柜，六组感应线圈的接线方式采用三相六组线圈接法。也可采用四组感应线圈垂直放置在冒口耐火保温材料外部，每两组线圈串联，通过水冷电缆接到三相工频电源柜，四组感应线圈的接线方式采用两相四组线圈接法。