[发明专利]用多石墨中空棒做电极的连铸中间包直流等离子加热装置

说明书

技术领域

本发明属于科学技术及工业技术领域，具体涉及一种用多石墨中空棒做电极的连铸中间包直流等离子加热装置和方法。

背景技术

等离子体是由大量自由电子和离子及少量未电离的气体分子和原子组成。达到一定的电离度(＞10-4)，气体处于导电状态，由于电离气体整体行为表现出电中性，也就是电离气体内正负电荷数相等，称这种气体状态为等离子体态。等离子加热技术是通过在等离子发生器上施加一定的电能产生弧光将气体介质充分电离，使等离子能量高度集中来进行加热。按温度可分为高温等离子体和低温等离子体两类。

到80年代末期，冶金工作者开始把工作重点转移到液态钢水变成固态铸坯的最后一个容器－—中间包。温度问题是影响钢凝固过程质量、成本和生产率的重要因素，从而加热和控制连铸中间包钢水温度技术开始应用于生产，并取得了很好的效果。中间包应用等离子加热技术可以防止换包时钢液温度下降。中间包等离子加热可以快速对中间包内钢水进行加热补偿，控制中间包温度波幅，实现恒速浇铸，保证铸坯质量，减少拉速变化而可能带来的缺陷和事故。在连铸机生产过程中每炉钢开浇和浇铸末期，一般钢水温度都偏低，而且多炉连浇时每炉钢水的温度是有差异的，在没有热补偿的情况下中间包钢水温度很难控制在目标温度值左右，但使用了中间包等离子加热就可以使中间包浇铸温度，能控制在目标温度的±2℃范围内，达到恒速浇铸的目的；中间包采用等离子加热技术可以降低出钢温度15-40℃左右，提高钢水收得率，可以提高连铸机单位产量。为了确保优质铸坯，尤其是为了减少中心偏析和非金属夹杂物，必须将钢液温度保持在最佳浇铸温度范围内。

目前应用于中间包加热系统的主要有感应加热和等离子加热两种主要方式，感应加热需要外部冷却液对感应线圈进行降温所以会带走很多热量，并且感应加热方式对中间包改造量也较大。已用于工业生产的等离子加热系统的实践表明：等离子加热的热效率为60％-70％，来自加热室耐火材料墙的间接辐射热占其中的50％以上。等离子枪是发生等离子体的关键设备之一。

等离子枪体按材质又分为金属等离子枪和非金属等离子枪，金属等离子枪为了保持枪体正常工作，需要对等离子枪体进行水冷降温，水冷系统会带走部分热量，同时由于工作时等离子枪要进入中间包内进行加热，所以不允许等离子枪体发生漏水，一旦发生漏水就会与高温的钢液发生爆炸，所以金属等离子枪普遍存在结构复杂、使用寿命短、造价高等缺点。

发明内容

为了有效解决上述问题，本发明提供一种用多石墨中空棒做电极的连铸中间包直流等离子加热装置和方法。

具体技术方案如下：一种用多石墨中空棒做电极的连铸中间包直流等离子加热装置，所述加热装置包括等离子加热单元、前端测量单元、及控制组件；

所述前端测量单元实时测量加热空间的钢液高度及钢液温度，并反馈至所述控制组件，所述控制组件根据反馈信息进行调节等离子加热单元。

进一步地，所述控制组件中具有一控制模型，所述控制模型将钢液温度、钢液面上0-12cm处的温度作为输入量输入到控制模型中，所述控制模型输出等离子气体的通入流量及等离子加热单元的通电电流大小，实现对等离子加热单元的自动控制。

进一步地，所述前端测量单元为一连续测温装置，所述连续测温装置包括多个测温单元，所述测温单元被设置在中间包钢液内、或设置在中间包内壁上。

进一步地，所述控制组件包括一等离子电源系统、水气控制装置、现场操作箱、电极调整控制柜、操作台、主控柜；

所述等离子电源系统的一端的正负极通过直流母线连接等离子加热单元，所述等离子电源系统的另一端连接主控柜，所述水气控制装置、现场操作箱、电极调整控制柜及操作台均同时连接所述主控柜。

进一步地，所述加热装置还包括一机械臂，所述等离子加热单元为一等离子枪，并所述等离子枪固定在机械臂上；所述电极调整控制柜连接所述机械臂。

进一步地，所述等离子枪为一中空管形状，所述中空管外径尺寸为Φ50-150mm，长度为500-1500mm，内孔直径为1-10mm；

在工作状态下，所述中空石墨管内充入等离子工作气流，所述等离子工作气流将已经产生的电弧转移到枪和钢液之间，形成工作弧。

进一步地，所述等离子电源系统包括一个隔离变压器和多脉波可控整流回路，所述变压器将高压和低压进行隔离，同时将高电压的电流转换成低电压大电流，并通过多脉波可控整流回路及控制回路将交流电转换成低压直流输出。