[发明专利]一种板坯感应加热装置

说明书

一种板坯感应加热装置及方法，属于加热设备领域。加热装置包括多组电磁感应加热器和支撑平台，电磁感应加热器包括通钢孔、电磁感应线圈、磁通集中器、保温层、绝缘层的封装箱。电磁感应线圈采用空心矩形铜管按U形和倒U形连续绕制而成，同时上下面布置的电磁感应线圈纵向电流方向相同，可对板坯同时实现横向磁通感应加热和纵向磁通感应加热。支撑平台用于固定电磁感应加热器，并根据板坯厚度的不同，通过外接升降装置上下移动支撑平台使通钢孔的中心与板坯的中心处于同一水平线，保证板坯对中。本发明装置可对板坯同时实现横向磁通感应加热和纵向磁通感应加热，加热均匀且效率高，节约能源，减少了采用煤气等加热造成的废气排放，方便安装和操作，占地少，投资少。

技术领域

本发明属于加热设备领域，特别涉及一种板坯感应加热装置。

背景技术

感应加热是通过把电能转化为磁能，使被加热钢体感应到磁能而发热的一种加热方式。其原理是感应加热电源产生的交变电流通过感应器(即感应线圈)产生交变磁场，导磁性物体置于其中切割交变磁力线，从而在物体内部产生交变的电流(即涡流)，涡流使物体内部的原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而起到加热物品的效果。电磁感应加热具有高效节能、快速加热、运行可靠、降低成本等优势，被广泛应用于冶金、机械加工、轻化工等领域。

目前市场上主要有两种感应加热方式，一种是纵向磁通感应加热，另一种是横向磁通感应加热。纵向磁通感应加热是电磁感应线圈环绕导磁性物体，形成沿着物体横截面外壁流动的涡流，环流上每一点的电流密度是相等的,实现均匀加热。为了保证加热效率和避免集肤效应的影响，要求板坯厚度与渗透深度的比值≥3，这样会导致供电频率非常高，电磁损耗大和增加辐射危险性。由于板坯(包括连铸坯、中间坯和板带钢)在加热过程中，板坯的宽厚比大，四个棱角及其临近区域温度较低，造成加热后带钢中心与边部温差大，可达50℃以上，表面温度分布均匀性差；同时由于目前纵向磁通感应加热不具备调节上下位置功能，导致不同厚度板坯上下部分出现温度差，可达40℃以上，最终横截面呈“三明治”式组织，影响成形性能，故纵向磁通感应加热更适用于固定尺寸的小方坯、圆坯、圆管、棒材等。而横向磁通感应加热的感应线圈不环绕板坯，磁线垂直穿过板坯的上下表面，涡流在板坯表面流动，可以使用一个较低的频率，受边缘效应的影响，角部及其边缘部位加热不均匀。对此，有研究者对横向感应线圈的形状进行了优化，开发了改进型和新型感应线圈，但受邻近效应的影响，仍不能完全消除板面温度不均匀，且热效率低；同时侧面不能加热，受集肤效应的影响，导致厚度方向温度不均，可达30℃以上，需要采用边角感应加热器等进行补热。板坯温度的不均匀性，导致在后续的轧制或成形过程变形抗力的差异、组织的差异以及宽展的差异，严重影响板坯的内部质量、成形性能和形状尺寸精度。

以上两种感应加热方式各有自身的特点，但也存在不足，特别是温度分布不均匀性问题和加热效率偏低等问题，同时为了更好利用或解决电磁感应加热的集肤效应、边缘效应、圆环效应和邻近效应，导致设备和控制更加复杂，移植性差。对此，各国学者、研究人员以及工业界一直不断努力和探索，试图找到更合理的感应加热装置，达到加热均匀、降低成本、提高效率、简化工艺和设备、易于移植等目的，从而推动感应加热装置在各行业的应用，替代传统的隧道式加热炉或常规电热炉等，起到节能减排作用。

发明内容

本发明的目的在于解决现有感应加热装置和方法上存在的工件加热不均匀、供电成本昂贵、热能散失大、加热效率低、移植性差等问题。

一种板坯感应加热装置，其特征在于：包括多组电磁感应加热器和支撑平台；支撑平台用于固定电磁感应加热器，并通过外接升降装置实现板坯感应加热装置的上下位置移动，使电磁感应加热器通钢孔的中心与板坯中心处于同一水平线。

进一步地，所述板坯包括连铸坯、中间坯和板带钢。