连铸坯形变用加热系统及其控制方法、连铸机技术方案

本发明专利技术公开了一种连铸坯形变用加热系统及其控制方法、连铸机，所述加热系统包括第一感应加热单元、第二感应加热单元、第一电源装置、第二电源装置、第一温度检测单元、第二温度检测单元以及控制装置；第一电源装置与第一感应加热单元连接，第二电源装置与第二感应加热单元连接，控制装置与第一电源装置、第二电源装置、第一温度检测单元、第二温度检测单元连接；控制装置根据铸坯的钢种信息控制第一感应加热单元开启，并根据第一温度检测单元检测的温度和第一目标温度控制第一感应加热单元的运行功率，以及根据第二温度检测单元检测的温度和第二目标温度第二感应加热单元的运行功率。本发明专利技术解决了铸坯形变过程中的开裂问题。本发明专利技术解决了铸坯形变过程中的开裂问题。本发明专利技术解决了铸坯形变过程中的开裂问题。

【技术实现步骤摘要】
连铸坯形变用加热系统及其控制方法、连铸机


[0001]本专利技术属于连铸坯加热
，尤其涉及一种连铸坯形变用加热系统及其控制方法、连铸机。

技术介绍

[0002]钢铁生产一般有传统的模铸法、半连铸、连铸几种方式，模铸和半连铸由于生产效率远低于连铸，已有相当一部分的钢铁产品从模铸和半连铸转为连铸生产，而转为连铸生产后，弯曲和矫直过程中的裂纹成为亟待解决的一大难题。
[0003]连铸技术生产线上，钢水垂直浇注到最终水平传动的钢坯，使得连铸钢坯在这一过程中必定经过弧形段。连铸钢坯从垂直段进入弧形段以及从弧形段进入水平段时将进行两次弯曲和矫直，两次弯曲和矫直过程中就铸坯整体温度分布而言，铸坯表面温度低，芯部温度高；而两次弯曲和矫直的过程中，铸坯处于两个不同的时间阶段，因而铸坯的状态、形式均不相同——铸坯由垂直段进入弯曲段，此时铸坯的整体温度相对较高，且坯壳的厚度较薄，铸坯截面钢液的比例较大；而当铸坯由弯曲段进入水平段时，铸坯的整体温度低，且由于钢液的不断凝固，使得坯壳的厚度增加，铸坯截面钢液的比例减小。此外，铸坯生产时的拉速越慢(产能一定时，铸坯的断面规格越大，拉速越慢)，该阶段铸坯的整体温度越低、坯壳的厚度越厚。连铸阶段，铸坯由连铸线前段到末段，铸坯的温度连续降低，坯壳的厚度连续增加，直至中心钢液全部凝固形成全固态钢坯。钢坯弯曲和矫直之前，一方面要保证一定的坯壳厚度，以防止弯曲和矫直过程坯壳过薄导致的漏钢而造成重大的安全事故；另一方面，坯壳厚度过厚，坯料的温度较低，这导致弯曲和矫直所需的作用力较大，需要配备更大功率的机械设备，且坯壳厚度厚、温度越低时，在弯曲和矫直过程中极易由于钢坯塑性不够导致表面开裂等缺陷。
[0004]21世纪以来，随着国内风力发电、高铁、工程机械等行业的飞速发展，使得原材料需求向规模化、大型化、高端化提出更高要求。市场上对尺寸更大、质量更可靠、产品性能更稳定的大断面坯料需求日益增大(如风电法兰)。大断面钢坯生产时，钢坯的拉速更低，弯曲和矫直前的坯壳厚度更厚、变形量更大，更容易导致钢坯的表面开裂。
[0005]连铸技术现阶段生产铸坯过程中，控温的主要手段为全水冷却、气雾冷却或自然冷却，另外结合保温罩对铸坯进行保温，无任何补温方法和设备，且传统的补温设备在产线上几乎无法布置。这种控温手段存在以下缺陷：
[0006]一方面，虽然通过调节冷却介质的量可以保证坯壳的厚度和铸坯的温度(降低铸坯的表面温度)，但温度控制精度低；另一方面，生产不同钢种、不同断面规格以及不同生产工艺时，冷却介质的控制需不断调整，控制复杂、难度大，经常会出现由于冷却介质量的控制不准确而导致的质量缺陷(例如裂纹)，难以保证控制同一冷却介质的量来保证不同时间、不同钢种以及不同生产工艺下铸坯的生产。
[0007]电磁感应加热具备加热速度快，生产效率高；氧化损害少，钢材成材率高；控温区域准、控温精度高；利用工件自身涡流生热，无燃料，无污染；系统紧凑、占地面积小等一系
列优点。随着国家对绿色制造的倡导和实行以及“碳达峰”&“碳中和”两碳工作的全力推进，电磁感应加热技术由于本身优势的凸显以及与钢铁冶金的匹配性，使得其应用在铸坯弯曲和矫直前的加热将会成为一种趋势。目前，已有极少的国外钢铁企业在钢坯弯曲和矫直上使用感应加热技术，但这方面国内目前仍然处于空白阶段。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种连铸坯形变用加热系统及其控制方法、连铸机，以解决铸坯生产过程中通过调节冷却介质来保证铸坯温度而导致温度控制精度低，进而导致铸坯形变时易产生裂纹的问题。
[0009]本专利技术是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种连铸坯形变用加热系统，应用于连铸机，所述连铸机的机型曲线依次包括垂直段、弯曲段、圆弧段以及矫直段，所述加热系统包括：
[0010]设于垂直段末端或弯曲段前端的第一感应加热单元，所述第一感应加热单元用于铸坯从垂直段进入弯曲段前的加热；
[0011]设于圆弧段末端或矫直段前端的第二感应加热单元，所述第二感应加热单元用于铸坯从圆弧段进入矫直段前的加热；
[0012]用于给所述第一感应加热单元供电的第一电源装置，所述第一电源装置中的电源模块与所述第一感应加热单元中的感应加热器一一对应；
[0013]用于给所述第二感应加热单元供电的第二电源装置，所述第二电源装置中的电源模块与所述第二感应加热单元中的感应加热器一一对应；
[0014]设于所述第一感应加热单元前端且用于检测铸坯进入弯曲段前的温度的第一温度检测单元；
[0015]设于所述第二感应加热单元前端且用于检测铸坯进入矫直段前的温度的第二温度检测单元；
[0016]分别与所述第一电源装置、第二电源装置、第一温度检测单元、第二温度检测单元连接的控制装置，所述控制装置用于根据铸坯的钢种信息控制所述第一感应加热单元开启，并根据第一温度检测单元检测的温度和第一目标温度通过第一电源装置控制第一感应加热单元的运行功率，以及根据第二温度检测单元检测的温度和第二目标温度通过第二电源装置控制第二感应加热单元的运行功率；
[0017]其中，所述第一感应加热单元的前端是指靠近垂直段的一端，所述第二感应加热单元的前端是指靠近圆弧段的一端。
[0018]本专利技术中，利用第一温度检测单元检测铸坯进入弯曲段前的温度，根据该温度和第一目标温度控制第一感应加热单元的运行功率或加热功率，使铸坯在该形变阶段不发生开裂或裂纹，第一目标温度即为铸坯在该形变阶段不发生开裂或裂纹所需温度；利用第二温度检测单元检测铸坯进入矫直段前的温度，根据该温度和第二目标温度控制第二感应加热单元的运行功率或加热功率，使铸坯在该形变阶段不发生开裂或裂纹，第二目标温度即为铸坯在该形变阶段不发生开裂或裂纹所需温度。本专利技术能够实现不同钢种、不同位置的加热温度精确控制，大大提高了温度控制精度，避免了铸坯在形变过程的坯壳裂纹问题，同时确保了电能的有效利用，节省了加热成本。
[0019]进一步地，所述第二感应加热单元包括N个感应加热器，N个所述感应加热器的宽度依次从小到大，其中第1个感应加热器靠近圆弧段且其宽度最小，第N个感应加热器靠近矫直段且其宽度最大。
[0020]优选地，所述第一感应加热单元中的感应加热器的宽度小于第二感应加热单元中的第一个感应加热器的宽度。
[0021]进一步地，所述第二温度检测单元包括N个温度传感器，N个温度传感器与第二感应加热单元中的N个感应加热器一一对应，且每个温度传感器设于对应感应加热器的前端；
[0022]所述控制装置还用于根据第二目标温度与每个温度传感器检测的温度控制第二感应加热单元中的对应感应加热器的运行功率。
[0023]进一步地，所述感应加热系统还包括冷却水装置，所述冷却水装置包括多个冷却单元，冷却单元的数量等于第一感应加热单元和第二感应加热单元中感应加热器的数量、以及第一电源装置和第二电源装置中电源模块的数量之和，所述冷却单元用于冷却对应的感应加热器或电源模块。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连铸坯形变用加热系统，应用于连铸机，所述连铸机的机型曲线依次包括垂直段、弯曲段、圆弧段以及矫直段，其特征在于，所述加热系统包括：设于垂直段末端或弯曲段前端的第一感应加热单元，所述第一感应加热单元用于铸坯从垂直段进入弯曲段前的加热；设于圆弧段末端或矫直段前端的第二感应加热单元，所述第二感应加热单元用于铸坯从圆弧段进入矫直段前的加热；用于给所述第一感应加热单元供电的第一电源装置，所述第一电源装置中的电源模块与所述第一感应加热单元中的感应加热器一一对应；用于给所述第二感应加热单元供电的第二电源装置，所述第二电源装置中的电源模块与所述第二感应加热单元中的感应加热器一一对应；设于所述第一感应加热单元前端且用于检测铸坯进入弯曲段前的温度的第一温度检测单元；设于所述第二感应加热单元前端且用于检测铸坯进入矫直段前的温度的第二温度检测单元；分别与所述第一电源装置、第二电源装置、第一温度检测单元、第二温度检测单元连接的控制装置，所述控制装置用于根据铸坯的钢种信息控制所述第一感应加热单元开启，并根据第一温度检测单元检测的温度和第一目标温度通过第一电源装置控制第一感应加热单元的运行功率，以及根据第二温度检测单元检测的温度和第二目标温度通过第二电源装置控制第二感应加热单元的运行功率；其中，所述第一感应加热单元的前端是指靠近垂直段的一端，所述第二感应加热单元的前端是指靠近圆弧段的一端。2.根据权利要求1所述的连铸坯形变用加热系统，其特征在于：所述第二感应加热单元包括N个感应加热器，N个所述感应加热器的宽度依次从小到大，其中第1个感应加热器靠近圆弧段且其宽度最小，第N个感应加热器靠近矫直段且其宽度最大；优选地，所述第一感应加热单元中的感应加热器的宽度小于第二感应加热单元中的第一个感应加热器的宽度。3.根据权利要求1所述的连铸坯形变用加热系统，其特征在于：所述第二温度检测单元包括N个温度传感器，N个温度传感器与第二感应加热单元中的N个感应加热器一一对应，且每个温度传感器设于对应感应加热器的前端；所述控制装置还用于根据第二目标温度与每个温度传感器检测的温度控制第二感应加热单元中的对应感应加热器的运行功率。4.根据权利要求1～3中任一项所述的连铸坯形变用加热系统，其特征在于：所述感应加热系统还包括冷却水装置，所述冷却水装置包括多个冷却单元，冷却单元的数量等于第一感应加热单元和第二感应加热单元中感应加热器的数量、以及第一电源装置和第二电源装置中电源模块的数量之和，所述冷却单元用于冷却对应的感应加热器或电源模块。5.一种如权利要求1～4中任一项所述连铸坯形变用加热系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：获取铸坯的钢种信息、以及第一温度检测单元和第二温度检测单元检测的温度；
根据铸坯的钢种信息控制第一感应加热单元开启，并根据第一温度检测单元检测的温度和第一目标温度通过第一电源装置控制第一感应加热单元的运行功率；根据第二温度检测单元检测的温度和第二目标温度通过第二电源装置控制第二感应加热单元的运行功率。6.根据权利要求5所述连铸坯形变用加热系统的控制方法，其特征在于，所述第一感应加热单元或第二感应加热单元的运行功率的计算公式为：其中，P为第一感应加热单元或第二感应加热单元的运行功率或加热功率；C为铸坯的比热容；m为在单位时间内传送的铸坯质量，该铸坯质量仅指第一感应加热单元或第二感应加热单元所产生的感应电流的趋肤深度部分的铸坯质量；ΔT为目标温度与初始温度之差，目标温度为第一目标温度或第二目标温度，初始温度为第一温度检测单元检测的温度或第二温度检测单元检测的温度；η为加热效率；ε为趋肤深度系数。7.根据权利要求5所述连铸坯形变用加热系统的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘顺，姜滔，肖红，易兵，马志民，金武涛，徐睿，雷斯妍，李怀远，朱春苗，陈浪，周立立，张理，
申请(专利权)人：湖南中科电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：