一种连铸过程中的板坯角部加热器及加热方法技术

本发明专利技术提供了方坯或矩型坯用角部加热器，包括圆筒形外壳和口形的用于通过方坯或矩型坯的隔热板，隔热板置于外壳中心形成外圆内方的结构，外壳内壁与隔热板外壁之间形成外圆内方的空腔，空腔内置有铁芯，铁芯上绕制有线圈，通电后铁芯具有四个磁极，四个磁极与口形的隔热板的四个边一一对应，且相邻磁极极性相反，相对磁极极性相同。角部加热器对原有连铸机设计和工艺装备没有大的改动，独立安装，独立维修维护，使用和维护方便。通过测温单元自动检测铸坯角部温度，闭环控制加热器加热工艺过程，实现连续、可定制的在线补热工艺，能够使铸坯距离边部50mm处的温度升高200℃，减小铸坯角部与其他部分温差。

A kind of slab corner heater and heating method in continuous casting process

【技术实现步骤摘要】
一种连铸过程中的板坯角部加热器及加热方法
本专利技术属于金属连铸
，具体涉及一种连铸过程中的板坯角部加热器及加热方法，特别适用于高品质钢智能化连续铸轧过程中的板坯角部在线连续感应加热。
技术介绍
随着工业技术的不断发展，人们对钢材质量的要求不断提高，为了满足市场需要，促进科技发展，连铸技术需要不断地创新、发展、突破。中国钢铁工业处在从大起来到强起来的大变革之中，社会各项事业的高速发展呼唤钢铁企业高品质钢时代的来临。高品质钢材的典型特征是：成分一致、组织均匀、性能稳定。目前，世界范围内，99%以上的钢铁产品生产是通过连铸实现的。但是，连铸过程中铸坯角部温度过低导致铸坯质量下降的问题一直没有得到很好的解决。连铸过程中，铸坯在结晶器和二冷区中由于剧烈冷却，发生凝固和坯壳温度下降。由于角部的二维传热效应，其边缘温度较板坯中间温度有明显的下降。一般来说，在矫直机前，距离铸坯边部50mm处大约有150～200℃的温降，其实际温度可能低于900℃，严重影响了铸坯的塑性。对于厚板坯和精钢等高等级钢材，矫直以前在热应力和机械应力的联合作用下，原本脆弱的铸坯角部在矫直过程中，会进一步加重裂纹产生的条件，致使后面的热轧工序产品质量恶化，成材率下降。现代连铸生产工艺经常采用动态轻压下工艺来改善板坯的中心疏松和缩孔，此时如果角部温度过低，角部的裂纹倾向也会进一步加剧。另外板坯凝固末端呈现“W”状，极易出现三角区裂纹，不利于实现凝固末端轻压下工艺。如果在轻压下之前在线对板坯进行加热，将均匀板坯三角区部分温度，消除三角区裂纹，从而为轻压下工艺的实施提供良好的前提条件。对于较厚的铸坯来说，由于轻压下技术的压下能力小，铸坯芯部得不到轻压下带来的压缩挤压，芯部疏松、偏析得不到改善，甚至出现分层，严重制约了厚坯的轧制后的板材质量。于是冶金界专家基于动态轻压下的作用原理，提出高品质钢智能化铸轧技术的开发应用。而制约高品质钢连续铸轧技术的瓶颈仍然是铸坯角部温度过低和三角区裂纹，此时如果在铸轧之前施以在线角部感应加热则可以解决这一问题。目前，对于厚板坯角部连铸过程中温度过低所引起的质量问题，只能被动处理。如采用被动式热屏蔽技术，在二冷区冷却水要远离角部，同时对角部进行保温隔热，这样可能减小角部温度下降，但是角部温度仍然低于板坯其他部分温度，一般仍然低于900℃。另外一种方式是连铸后对连铸坯进行角部切削，但这会降低成材率，造成加工成本、人工成本巨大。若对板坯角部进行主动补偿加热，使整个板坯温度得到一定的提升，将直接改善最板坯的性能。目前主动补偿加热技术主要有燃气烧嘴加热和电磁感应加热两种方式。燃气烧嘴加热为传统的加热方式，存在诸多缺陷，而电磁感应加热可以避免这些缺陷，因此电磁感应加热是完成连铸板坯的角部补热是一种比较合理的方式。连铸坯电磁感应加热技术就是在连铸机辊道上放置若干组感应加热器，通入中高频交流电。当板坯在辊道上运动并穿过感应加热器时，在板坯表面会产生感应电势，从而感应出涡流电流，通过涡流产生的热量达到对板坯角部的加热目的。目前电磁感应加热器主要应用于连铸连轧（直轧）过程中的中间坯的边部补偿加热，其名称一般叫电磁感应型边部加热器。电磁感应型边部加热器，是近二三十年发展起来的新技术。这种边部加热器在国外普遍使用，效果很好，加热温度可以调节，适用于各类钢种。日本、韩国新建热带轧机大部分都设置了带坯边部感应加热器。国内中钢、台中钢、大陆宝钢以及太钢均有这种边部加热器。电磁感应式边部加热器主要有U型和C型两种，供应商主要有法国的达涅利·罗德瑞克(ROTELEC)公司和日本的TMEIC公司。现在主要用的是C型。目前的带坯边部感应加热器只适用于加热连铸连轧中间坯，不适用于加热连铸坯。带坯边部感应加热器的加热方式属于穿透型加热，工件的厚度通常在40mm以下，对于厚度在160mm～700mm的厚板坯很难实现，并不适用。国内专利号为CN201420119484.7的技术和CN201710011781.8专利技术专利，只适用于钢卷、板带材等中间坯的边部加热，但不适用于连铸过程中的板坯的角部加热。目前，有关连铸和连续铸轧过程中对板坯角部加热的应用还未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种连铸过程中的板坯角部加热器及加热方法，以便解决板坯角部无法加热的问题。本专利技术的目的之二是提供一种连铸过程中的板坯角部加热器及加热方法，以便解决板坯角部均匀板坯温度加热的问题。为此，本专利技术的目的是这样实现的，一种连铸过程中的板坯角部加热器，至少包括，E字型铁芯，所述E字型铁芯包括三条水平柱，分别是上下相对的水平边柱和两个水平边柱之间的中心柱，所述E字型铁芯的两个水平边柱分别向彼此相对的内侧垂直突出延伸，形成与水平边柱呈直角的竖直臂，所述竖直臂上绕制第一线圈，中心柱上绕制着第二线圈；所述E字型铁芯上连接着冷却系统；所述E字型铁芯外围罩着一层外壳，第一线圈、第二线圈和冷却系统均在外壳内，所述外壳在由中心柱的端面、两个竖直臂的端面组成的空间内向内凹陷形成匚型凹槽，匚型凹槽内嵌用于通过板坯的匚型的隔热板，隔热板的上下两个水平板与外壳连接。所述E字型铁芯的第一线圈和第二线圈在通电后，第一线圈所在的上下两个磁极极性相同，第二线圈所在的磁极极性与第一线圈相反。所述冷却系统由冷却铜板和冷却铜管组成，E字型铁芯由若干层高性能硅钢片叠制而成，若干层高性能硅钢片均匀间隔插入一片冷却铜板，多根冷却铜管排布在E字型铁芯的水平边柱和竖直臂的外侧面，冷却铜管与冷却铜板接触并通过冷却水为其降温。所述冷却铜管内流动的冷却水的水压为0.3-0.5MPa。所述E字型铁芯的第一线圈和第二线圈在通电后，第一线圈所在的上下两个磁极极性相同，第二线圈所在的磁极极性与第一线圈相反。所述第一线圈的匝数为50匝，第二线圈的匝数为100匝。所述中心柱的长度比水平边柱短。所述外壳的竖直背面安装着用于连接扇形段的底座。所述第一线圈和第二线圈均采用内水冷矩形电磁线绕制而成，冷却铜板为紫铜板，隔热板采用不导磁、不导电、耐热且可被磁力线穿过的陶瓷材料制成，匚型的隔热板与匚型凹槽重叠，且开口方向一致。一种连铸过程中的板坯角部加热器的加热方法：在连铸机扇形段安装至少一对板坯角部加热器，在扇形段安装板坯角部加热器的位置拆除一列支承辊，两个板坯角部加热器关于板坯长度方向的中心线相对而设，第一线圈和第二线圈通电，E字型铁芯的上中下三个磁极产生的磁力线穿过板坯角部并只对板坯角部加热，板坯通过匚型的隔热板并与隔热板不接触，同时冷却铜管内流动的冷却水通过冷却铜板对E字型铁芯进行降温，将E字型铁芯产生的热量带走。一种连铸过程中的板坯角部加热器的应用：所述板坯角部加热器用于对碳素结构钢板坯、优质碳素结构钢板坯、低合金结构钢板坯、特种钢板坯、硅钢板坯、不锈钢板坯的加热，加热的板坯厚度为160～700mm，宽度为700～3400mm，初始温度700～1000℃，使板坯距离边部50mm处的温度升高200℃。本专利技术的有益效果：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连铸过程中的板坯角部加热器，包括E字型铁芯（5），所述E字型铁芯（5）包括三条水平柱，分别是上下相对的水平边柱（501）和两个水平边柱（501）之间的中心柱（502），其特征在于：所述E字型铁芯（5）的两个水平边柱（501）分别向彼此相对的内侧垂直突出延伸，形成与水平边柱（501）呈直角的竖直臂（503），所述竖直臂（503）上绕第一线圈（2），中心柱（502）上绕第二线圈（4）；/n所述E字型铁芯（5）上连接着冷却系统；/n所述E字型铁芯（5）外围罩着一层外壳（7），第一线圈（2）、第二线圈（4）和冷却系统均在外壳（7）内，所述外壳（7）在由中心柱（502）的端面、两个竖直臂（503）的端面组成的空间内向内凹陷形成匚型凹槽，匚型凹槽内嵌用于通过板坯（9）的匚型的隔热板（3），隔热板（3）的上下两个水平板与外壳（7）连接；所述E字型铁芯（5）的第一线圈（2）和第二线圈（4）在通电后，第一线圈（2）所在的上下两个磁极极性相同，第二线圈（4）所在的磁极极性与第一线圈（2）相反。/n

【技术特征摘要】
1.一种连铸过程中的板坯角部加热器，包括E字型铁芯（5），所述E字型铁芯（5）包括三条水平柱，分别是上下相对的水平边柱（501）和两个水平边柱（501）之间的中心柱（502），其特征在于：所述E字型铁芯（5）的两个水平边柱（501）分别向彼此相对的内侧垂直突出延伸，形成与水平边柱（501）呈直角的竖直臂（503），所述竖直臂（503）上绕第一线圈（2），中心柱（502）上绕第二线圈（4）；
所述E字型铁芯（5）上连接着冷却系统；
所述E字型铁芯（5）外围罩着一层外壳（7），第一线圈（2）、第二线圈（4）和冷却系统均在外壳（7）内，所述外壳（7）在由中心柱（502）的端面、两个竖直臂（503）的端面组成的空间内向内凹陷形成匚型凹槽，匚型凹槽内嵌用于通过板坯（9）的匚型的隔热板（3），隔热板（3）的上下两个水平板与外壳（7）连接；所述E字型铁芯（5）的第一线圈（2）和第二线圈（4）在通电后，第一线圈（2）所在的上下两个磁极极性相同，第二线圈（4）所在的磁极极性与第一线圈（2）相反。


2.如权利要求1所述的连铸过程中的板坯角部加热器，其特征在于：所述冷却系统由冷却铜板（1）和冷却铜管（6）组成，E字型铁芯（5）由若干层高性能硅钢片叠制而成，若干层高性能硅钢片均匀间隔插入一片冷却铜板（1），多根冷却铜管（6）排布在E字型铁芯（5）的水平边柱（501）和竖直臂（503）的外侧面，冷却铜管（6）与冷却铜板（1）接触并通过冷却水为其降温。


3.如权利要求2所述的连铸过程中的板坯角部加热器，其特征在于：所述冷却铜管（6）内流动的冷却水...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宝峰，王晓东，丁国，
申请(专利权)人：包头联方高新技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：内蒙;15