一種側(cè)壁式感應(yīng)加熱及攪拌中間包的工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種側(cè)壁式感應(yīng)加熱及攪拌中間包的工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]中間包是連鑄過程中連接鋼包和結(jié)晶器的一個中間容器。中間包冶金是一項特殊的爐外精煉技術(shù)，是獲得高質(zhì)量連鑄坯的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
[0003]在煉鋼澆鑄過程中，鋼液溫度是影響連鑄順利和鋼坯質(zhì)量的重要參數(shù)之一。鋼液溫度過低，容易造成水口堵塞，澆鑄停止進行，影響鑄坯生產(chǎn)進度;鋼液溫度過高，侵蝕力增強，而且增加拉漏的危險，不利于夾雜物的上浮、分離，降低了鋼坯內(nèi)部質(zhì)量。在換包過程中鋼液溫度波動很大，流經(jīng)中間包的整個過程中鋼液溫度會有一定程度的損失，所以補償鋼液溫降，控制鋼液溫度保持在一定溫度附近對穩(wěn)定生產(chǎn)和保證鑄坯質(zhì)量具有非常重要的意義。
[0004]我國的中間包加熱技術(shù)與國外相比，起步較晚，目前還有很大差距。近年來，我國很多冶金工作者也在一直對中間包內(nèi)鋼液的溫降進行補償，開發(fā)的技術(shù)主要有等離子體加熱技術(shù)，但由于其加熱效率低(60%?70%)、鋼液污染嚴重、環(huán)境影響較大以及耐火材料要求較高等缺點，使用效果并不理想?；蛘邔鹘y(tǒng)中間包進行結(jié)構(gòu)改進，如開發(fā)的新式單通道式、包內(nèi)雙通道式和三通道式中間包，進而針對新式中間包設(shè)計相應(yīng)的感應(yīng)加熱方式，如單通道式、包內(nèi)雙通道式和三通道式感應(yīng)加熱，目前國內(nèi)也有一小部分企業(yè)將這種新式中間包配套感應(yīng)加熱方式應(yīng)用到實際生產(chǎn)中。但由于成本因素，國內(nèi)大部分鋼鐵生產(chǎn)廠家仍以普通中間包為主，而單通道式、包內(nèi)雙通道式和三通道式感應(yīng)加熱卻不適用這種傳統(tǒng)的中間包。因此，亟需開發(fā)一種針對傳統(tǒng)中間包的加熱及攪拌方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種側(cè)壁式感應(yīng)加熱及攪拌中間包的工藝方法，可以有效改善澆注區(qū)和澆注區(qū)遠端的鋼液流動形態(tài)和溫度分布，提高了對中間包鋼液的溫度補償，同時利用電磁力對鋼液的攪拌作用，還有利于中間包內(nèi)鋼液溫度的穩(wěn)定和均勻。
[0006]本發(fā)明技術(shù)方案如下:
一種側(cè)壁式感應(yīng)加熱及攪拌中間包的工藝方法，按照以下工藝步驟進行:
(I)將纏繞線圈的鐵芯固定于中間包側(cè)壁，給線圈通入交流電，控制電流頻率為20?500Hz；
(2 )調(diào)整感應(yīng)線圈的加熱功率，使中間包內(nèi)鋼液溫度維持在澆鑄溫度，鋼液在交變磁場作用下流動的同時做旋轉(zhuǎn)運動；
(3)將加熱完畢的鋼水引入下一個工序過程的同時在中間包中引入新的鋼液重復(fù)步驟
(2)。
[0007]上述方法中，鐵芯優(yōu)選固定于中間包兩側(cè)寬面或單側(cè)寬面。
[0008]所述鐵芯的尺寸根據(jù)生產(chǎn)過程的實際需要制定。
[0009]所述線圈的加熱功率根據(jù)中間包容量及生產(chǎn)工況制定。
[0010]所述鋼液的澆注溫度根據(jù)鋼種及澆鑄工藝制定。
[0011]本發(fā)明的原理為:在中間包寬面?zhèn)缺诎惭b感應(yīng)加熱線圈，通以交流電，產(chǎn)生交變磁場。鋼液內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電流，利用感應(yīng)電流產(chǎn)生的焦耳熱補償中間包的熱損失。同時，鋼液內(nèi)部的感應(yīng)電流與磁場相互作用產(chǎn)生電磁力，鋼液在電磁力的驅(qū)動下，在中間包內(nèi)一邊向前流動一邊做旋轉(zhuǎn)運動，延長了鋼液的流動路徑，增加了鋼液的平均停留時間，使鋼液流動特性得到改善。并且，加熱線圈設(shè)置在中間包寬面?zhèn)缺冢梢允逛撹F充分與磁場接觸，加熱效率高，電磁力攪拌驅(qū)動范圍大。
[0012]本發(fā)明的有益效果:
1、本發(fā)明采用在傳統(tǒng)中間包側(cè)壁設(shè)置感應(yīng)加熱裝置的方式，利用交變磁場實現(xiàn)金屬熔體的加熱和攪拌，具有對現(xiàn)有中間包改動較小的特點，改善澆注區(qū)和澆注區(qū)遠端的鋼液流動形態(tài)和溫度分布，補償了中間包鋼液的熱量損失，還有利于中間包內(nèi)鋼液溫度的穩(wěn)定和均勻，低溫區(qū)減小。
[0013]2、本發(fā)明的電磁感應(yīng)加熱方法可降低澆注過熱度，有利于鑄坯的等軸晶變細且增多，并延長鋼液流動路徑，減小死區(qū)，增加平均停留時間，使鋼液流動特性得到改善。
[0014]3、本發(fā)明的電磁感應(yīng)加熱方法具有加熱效率高、加熱響應(yīng)性和控制性好、對金屬熔體無污染以及安全性高的優(yōu)點；此外，感應(yīng)加熱有利于夾雜物上浮，使鋼液中夾雜物減少，從而提高鋼液的清潔度。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明實施例1采用的感應(yīng)加熱中間包的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為采用普通中間包加熱鋼液的工藝方法與采用本發(fā)明實施例1的工藝方法的鋼液流場分布對比圖；其中，(a)為普通中間包橫截面的速度矢量圖；(b)為本發(fā)明實施例1采用的中間包橫截面的速度矢量圖。
[0017]圖3為普通中間包與本發(fā)明實施例1采用的中間包的溫度分布圖；其中，(a)為普通中間包縱截面的溫度分布，1-普通中間包水口一，2-普通中間包水口二；( b)為本發(fā)明實施例I采用的中間包縱截面的溫度分布，3-本發(fā)明實施例1采用的中間包水口一，4-本發(fā)明實施例I采用的中間包水口二。
[0018]圖4為普通中間包與本發(fā)明實施例1采用的中間包的兩個水口處鋼液溫度變化曲線對比圖；其中，(a)為普通中間包兩個水口處鋼液溫度變化曲線；(b)為本發(fā)明實施例1采用的中間包兩個水口處鋼液溫度變化曲線。
[0019]圖5為本發(fā)明實施例1在400KW加熱功率下中間包兩個水口處溫度變化曲線。
[0020]圖6為本發(fā)明實施例2采用的感應(yīng)加熱中間包的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖7為本發(fā)明實施例2在1000KW加熱功率下中間包兩個水口處溫度變化曲線。
[0022]圖8為本發(fā)明實施例3采用的感應(yīng)加熱中間包的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖9為本發(fā)明實施例3在800KW加熱功率下中間包兩個水口處溫度變化曲線。
[0024]圖1、6、8中，I’為鋼液進口，A、B、C分別代表中間包的三個外壁面。
【具體實施方式】
[0025]本發(fā)明實施采用的中間包容量為35t，由國內(nèi)某鋼廠提供。
[0026]本發(fā)明實施例1采用的鐵芯橫截面尺寸為50cm*50cm。
[0027]本發(fā)明實施例2采用的鐵芯尺寸為50cm*50cm。
[0028]本發(fā)明實施例3采用的鐵芯尺寸為45cm*60cm。
[0029]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明【具體實施方式】加以詳細的說明。
[0030]實施例1
一種側(cè)壁式感應(yīng)加熱及攪拌中間包的工藝方法，按照以下工藝步驟進行:
(I)將纏繞線圈的U型鐵芯固定于中間包側(cè)壁寬面C上，如圖1所示，給線圈通入交流電，控制電流頻率為50Hz;
(2 )調(diào)整感應(yīng)線圈的加熱功率400KW，使中間包內(nèi)80鋼鋼液溫度維持在澆鑄溫度1535°C，鋼液在交變磁場作用下流動的同時做旋轉(zhuǎn)運動；
(3)將加熱完畢的鋼水引入連鑄工序。
[0031]本實施例的中間包A壁面上設(shè)有進料口，水口設(shè)置在底面上，該設(shè)計方式可以充分發(fā)揮感應(yīng)磁場的加熱及攪拌功能，同時對操作空間的影響較小。
[0032]圖2提供了采用普通中間包加熱鋼液的工藝方法與采用本發(fā)明實施例1的工藝方法鋼液流場分布對比圖，從(a)可知采用普通中間包加熱鋼液的工藝方法，中間包內(nèi)鋼液流速較慢，不利于鋼液流動、混勻；從(b)可知，采用本發(fā)明電磁感應(yīng)加熱工藝后，中間包內(nèi)鋼液在電磁力的驅(qū)動下形成明顯的環(huán)流，這有利于增加鋼液停留時間，減少死區(qū)，促進鋼液溫度均勻，且中間包內(nèi)鋼液流速得到明顯提高，流場改善明顯。
[0033]圖3提供了普通中間包與本發(fā)明實施例1采用的中間包的溫度分布圖，從(a)可知，采用普通中間包加熱鋼液的工藝方法，中間包內(nèi)鋼液溫度分布不均勻現(xiàn)象嚴重，從圖(b)可知，采用本發(fā)明電磁感應(yīng)加熱工藝后，鋼液內(nèi)部的溫度分布不均勻現(xiàn)象得到明顯改善，有利于提尚廣品質(zhì)量。
[0034]圖4提供了普通中間包與本發(fā)明實施例1采用的中間包的兩個水口處鋼液溫度變化曲線對比圖，從(a)可知，采用普通中間包加熱鋼液的工藝方法，水口一和水口二溫度不統(tǒng)一，這不利于生產(chǎn)性能均勻組織均勻的鑄坯。從(b)可知，采用本發(fā)明電磁感應(yīng)加熱工藝后，水口一和水口二的溫度不統(tǒng)一性得到改善，溫度曲線幾乎重合，有利于生產(chǎn)組織、性能均勻的鑄坯。
[0035]圖5提供了本實施例在400KW加熱功率下中間包兩個水口處溫度變化曲線，從圖中可知，采用本發(fā)明電磁感應(yīng)加熱工藝后，水口一和水口二的鋼液溫度均勻，在該功率條件下，中間包溫降約為3.5° C。
[0036]實施例2
一種側(cè)壁式感應(yīng)加熱及攪拌中間包的工藝方法，按照以下工藝步驟進行:
(I)將纏繞線圈的兩個U型鐵芯分別固定于中間包側(cè)壁寬面C和C的對面上，如圖6所示，給線圈通入交流電，控制電流頻率為10Hz;
(2 )調(diào)整感應(yīng)線圈的加熱功率1000KW，使中間包內(nèi)75鋼鋼液溫度維持在澆鑄溫度1535°C，鋼液在交變磁場作用下流動的同時做旋轉(zhuǎn)運動； (3)將加熱完畢的鋼水引入連鑄工序。
[0037]圖7提供了本實施例在1000KW加熱功率下中間包兩個水口處溫度變化曲線，從圖中可知，在該功率下，中間包水口一和水口二的溫度已得到完全補償，并且較初溫有所上升。水口一和水口二的溫度均勻，有利于生產(chǎn)組織、性能均勻的鑄坯。
[0038]實施例3
一種側(cè)壁式感應(yīng)加熱及攪拌中間包的工藝方法，按照以下工藝步驟進行:
(I)將纏繞線圈的E型鐵芯固定于中間包側(cè)壁寬面C上，如圖8所示，給線圈通入交流電，控制電流頻率為80Hz;
(2 )調(diào)整感應(yīng)線圈的加熱功率800KW，使中間包內(nèi)85鋼鋼液溫度維持在澆鑄溫度1535°C，鋼液在交變磁場作用下流動的同時做旋轉(zhuǎn)運動；
(3)將加熱完畢的鋼水引入連鑄工序。
[0039]圖9提供了本實施例在800KW加熱功率下中間包兩個水口處溫度變化曲線，從圖中可知，在該功率下，中間包內(nèi)的鋼液的溫降約為2° C，水口一和水口二鋼液溫度保持均勻，有利于生產(chǎn)組織、性能均勻的鑄坯。
【主權(quán)項】
1.一種側(cè)壁式感應(yīng)加熱及攪拌中間包的工藝方法，其特征在于按照以下工藝步驟進行: (I )將纏繞線圈的鐵芯固定于中間包側(cè)壁，給線圈通入交流電，控制電流頻率為2 O?500Hz； (2 )調(diào)整感應(yīng)線圈的加熱功率，使中間包內(nèi)鋼液溫度維持在澆鑄溫度，鋼液在交變磁場作用下流動的同時做旋轉(zhuǎn)運動； (3)將加熱完畢的鋼水引入下一個工序過程的同時在中間包中引入新的鋼液重復(fù)步驟(2)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種側(cè)壁式感應(yīng)加熱及攪拌中間包的工藝方法，其特征在于所述鐵芯固定于中間包兩側(cè)寬面或單側(cè)寬面。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種側(cè)壁式感應(yīng)加熱及攪拌中間包的工藝方法，工藝步驟為：（1）將纏繞線圈的鐵芯固定于中間包側(cè)壁，給線圈通入交流電，控制電流頻率為20~500Hz；（2）調(diào)整感應(yīng)線圈的加熱功率，使中間包內(nèi)鋼液溫度維持在澆鑄溫度，鋼液在交變磁場作用下流動的同時做旋轉(zhuǎn)運動；（3）將加熱完畢的鋼水引入下一個工序過程的同時在中間包中引入新的鋼液重復(fù)步驟（2）。本發(fā)明的電磁感應(yīng)加熱方法具有加熱效率高、加熱響應(yīng)性和控制性好、對金屬熔體無污染以及安全性高的優(yōu)點。
【IPC分類】B22D11/115
【公開號】CN105665670
【申請?zhí)枴緾N201610054267
【發(fā)明人】鄧安元, 李陽, 李培棟, 陳圓圓, 李亮, 王恩剛
【申請人】東北大學
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月27日