CN101121193B - 低温连铸的补热方法及其自动补热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温连铸的补热方法,它在连铸装置的中间包(2)与结晶器(4)之间设有钢水补热区,在补热区内设有自动补热装置,自动补热装置采用非接触式温度传感器(33)测量补热后的钢水温度,并采用无芯中频感应的加热方法对中间包(2)流入补热装置的补热器(3)中的钢水进行动态连续补热,补热至设定温度的钢水经过惰性气体保护罩(17)流入结晶器(4)内腔中。本发明还公开了一种低温连铸的自动补热装置,它包括补热器(3)和智能温控系统,补热器(3)位于连铸装置的中间包(2)和结晶器(4)之间,智能温控系统包括智能温控仪(34)、非接触式温度传感器(33)和中频电源(35)。
Description
技术领域
本发明涉及一种低温连铸的补热方法及其自动补热装置,它适用于方坯、板坯低温连铸钢水的补充供热。
背景技术
在传统的连铸工艺中,一般都没有钢水补热装置,由于连铸机中间包水口直径小、浇注的时间长、中间包热损大,为了有利于钢水中杂质的上浮,避免在浇注后期中间包水口冻结,使连铸生产中断,通常方法是提高熔炼钢水的过热度。但由此带来以下负面影响:(1)增大了能耗,提高了生产成本;(2)加快了金属的氧化速度,增大了金属的损耗量;(3)加快了钢水对耐火材料的浸蚀速度,缩短了熔炼设备、钢水包和中间包的使用寿命;(4)钢水中金属和非金属氧化物增多,造成连铸坯中的夹杂物和缩孔增多,温度高还会引起连铸坯产生裂纹、中心偏析,甚至还会使结晶器中液心钢坯的坯壳厚薄不一,这都会影响连铸坯质量,尤其是在浇注后期,钢水温度偏低,杂质和气泡不能充分上浮,连铸坯质量更差;(5)由于散热,钢水包和中间包中的钢水温度是一个不断下降的变化量,这给连铸操作,尤其是拉坯速度、结晶器和二冷区冷却水的流量调节带来了难度,稍有疏忽,就会产生拉漏事故;6、在浇注后期,由于钢水散失热量较多,其温度偏低,容易产生“注余”,降低钢水的收得率。
80年代初,国内外出现了对中间包钢水进行补热的沟型工频感应加热和对钢包或中间包钢水进行补热的等离子加热,这两种方法都是对包内钢水进行整体补热,补热功率大。如日本千秋厂在弧形连铸机7吨中间包采用工频1070KW沟型电磁感应加热器。意大利特尼工厂三流小方坯连铸中间包安装等离子加热器,最大输出功率120-130KW,最大电流为500A,等离子弧长100-350mm,氩气流量9-20m3/h,冷却水30m3/h;日本神户加古川钢厂的230×(650-1800)mm板坯连铸机80吨中间包安装了2.4MW单相交流等离子加热系统,最大电弧电流7.5KA,最大电弧电压350KV氩期流量9-20m3/h,冷却水30m3/h。这两种加热方法在浇注后期起到一定补热作用,但补热综合成本高,补热后产品质量改善不明显,等离子加热系统工作时,噪音特别大,氩气消耗量大。因此目前这两种补热方法很难扩广应用。
发明内容
本发明提供了一种低温连铸的补热方法及其自动补热装置,它不但可以降低补热前钢水的过热度,而且能够保证补热后的钢水温度恒定在设定值,同时还能减少中间包钢水的温降。
本发明采用了以下技术方案:一种低温连铸的补热方法,它在连铸装置的中间包与结晶器之间设有钢水补热区,在补热区内设有自动补热装置,自动补热装置采用非接触式温度传感器测量补热后的钢水温度,并采用无芯中频感应的加热方法对中间包流入补热装置的补热器中的钢水进行动态连续补热,补热至设定温度的钢水经过惰性气体保护罩流入结晶器内腔中。
所述补热器中的钢水进行补热时,补热器中的钢水可通过对流和热传导的方式对中间包内的钢水进行补热。
本发明还提供了一种低温连铸的自动补热装置,它包括补热器和智能温控系统,补热器位于连铸装置的中间包和结晶器之间,补热器包括筒状外壳,在外壳的上、下两端设有法兰盘,上法兰盘与中间包底部相连接,下法兰盘与惰性气体保护罩的滑套相连接,在外壳的两侧设有引线孔,外壳的内侧设有螺旋形感应线圈,在螺旋形感应线圈与外壳内壁之间以及感应线圈的匝间设有绝缘支架,在感应线圈的内表面设有绝缘套,绝缘套的内侧设有隔热套,隔热套的内侧设有坩埚,坩埚的底部为水口砖,水口砖的中心设有水口,感应线圈的两端分别由外壳两侧的引线孔中引出,连铸装置的低位冷却水进水管和高位冷却水出水管与感应线圈的两端之间分别套接有柔性绝缘管,在由外壳引线孔引出的感应线圈两端分别焊接有铜制接线端子,所述的智能温控系统包括智能温控仪、非接触式温度传感器和中频电源,非接触式温度传感器在惰性气体保护罩外侧,非接触式温度传感器与智能温控仪的信号输入端相连接,智能温控仪的报警信号输出端与电喇叭相连接,智能温控仪的控制信号输出端与中频电源变频线路的控制信号输入端相连接,中频电源的中频电压输出端与感应线圈的两接线端子相连接。
所述的筒状外壳为非铁磁铝合金材料,它由两半圆筒组成,所述的两引线孔分别设置在一半圆筒的下侧和另一半圆筒的上侧。所述的螺旋形感应线圈由空心铜管绕制而成。
所述的中间包底部设有水口,中间包水口为热能传递通道,其直径与坩埚内腔直径相等,中间包水口、坩埚、水口、惰性气体保护罩和结晶器在同一轴线上。所述的非接触式温度传感器处于惰性气体保护罩检测孔外侧的水平径向位置,非接触式温度传感器设置为红外测温探头或辐射感温器。
所述的坩埚底部的水口可设置定径水口或长水口,在定径水口或长水口处设有塞棒,塞棒上部设置为若干节袖砖,下部设置为塞头,塞头与水口相配合。所述的坩埚底部的水口也可设置为带上、下滑板的滑动水口。所述的智能温控仪包括温度设定电路、输入信号线性化电路、模-数变换电路、温度报警电路、钢水温度控制电路、数-模变换电路、中频电源变频线路和数显电路,非接触式温度传感器依次与输入信号线性化电路和模-数变换电路连接,模-数变换电路变换后线性化数字信号分为三路,一路与温度报警电路连接,温度报警电路与电喇叭连接,第二路与数显电路连接,第三路依次与钢水温度控制电路、数-模变换电路、中频电源变频线路和感应线圈连接,中频电流通过感应线圈后产生磁场,该磁场在补热器钢水内产生涡流,使钢水得到补热,非接触式温度传感器从惰性气体保护罩检测孔中测得的钢水温度,传感器产生的光电模拟信号送入智能温控仪,从而形成一个闭合系统,钢水温度控制电路与温度设定电路连接。
本发明具有以下有益效果:1、能耗下降:本发明在中间包与结晶器之间设有补热区,补热区内设有自动补热装置,自动补热装置设有智能温控系统,它可以以较小功率对少量钢水进行动态连续补热,钢水的补热温度稳定、可控,在始终保持钢水良好流动性的前提下,不但可降低钢水的过热度,实现低温连铸(出钢钢水温度比模铸高5-10℃即可),而且可以保持进入结晶器的钢水补热至设定温度,同时通过对流和传导的方式使中间包内的钢水热能散失得到补充,并且随着中间包中钢水的减少,其补热效果越来越明显,可降低综合能耗;2、金属损耗降低:钢水过热度降低后,金属材料(包括昂贵金属材料)的氧化速度减缓,金属材料的损耗降低;3、设备的使用寿命延长,钢水过热度降低后,钢水对炼钢设备、钢水包和中间包的耐火材料的浸蚀速度减缓,耐火材料的使用寿命延长;4、连铸坯的质量提高:钢水过热度降低且钢水具有良好的流动性,这样不但可以使钢水中金属氧化物和非金属氧化物减少,而且钢水中的杂质能够得到充分上浮,连铸坯中的夹杂物和缩孔明显减少,可提高连铸坯的质量;5、金属收得率提高:在补热器壳体内设有坩埚,坩埚的底部的水口可设置为带塞棒的定径水口或长水口,也可所设置为带上、下滑板的滑动水口,这样可以控制钢水的开启、关闭和流量,将中间包的小水口改为大水口后,有助于补热区补热后钢水中的部分热能向中间包钢水的传递,即中间包钢水得到补热,而且越接近浇注后期,中间包中钢水越少时,补热效果越明显,从而解决了“注余”难题;6、工艺操作简化:自动补热装置上设有智能温控系统,这样可以将流入结晶器内的钢水温度控制在设定的恒定值,从而简化了操作工艺,不需要不停地改变结晶器和二冷区冷却水的流量和拉坯机的拉速,不但可以稳定连铸坯的质量,而且可以杜绝拉漏事故的发生。
附图说明
图1为本发明结构示意图
图2为低温连铸装置的结构示意图
图3为本发明补热器的结构示意图
具体实施方式
本发明为一种低温连铸的补热方法,它在连铸装置的中间包2与结晶器4之间设有钢水补热区,在补热区内设有自动补热装置,自动补热装置采用非接触式温度传感器33测量补热后的钢水温度,并采用无芯中频感应的加热方法对中间包2流入补热装置的补热器3中钢水进行动态连续补热,补热至设定温度的钢水经过惰性气体保护罩17流入结晶器4内腔中,在对补热器3中的钢水进行补热时,补热器3中钢水的部分热能可通过对流和热传导的方式对中间包2内的钢水进行补热。
根据图1、图2和图3,本发明为一种低温连铸的自动补热装置,连铸装置由上至下依次设有钢包1、中间包2、惰性气体保护罩17、结晶器4、三角形构件16、润滑孔板15、振动机构14、二次冷却区5、气水雾化喷头6、拉坯机7、顶弯机8、弧形导轨9、矫直机13、水冷割炬12、滚道11和冷床10,自动补热装置位于连铸装置的中间包2和结晶器4之间,自动补热装置包括补热器3和智能温控系统,,补热器3位于连铸装置的中间包2和结晶器4之间,补热器3包括筒状外壳18,筒状外壳18为非铁磁铝合金材料,它由两半圆筒组成,在外壳18的上、下两端设有法兰盘,上法兰盘与中间包2底部相连接,下法兰盘与惰性气体保护罩17的滑套连接,在外壳18的两侧设有引线孔,两引线孔分别设置在一半圆筒的下侧和另一半圆筒的上侧,外壳18的内侧设有螺旋形感应线圈20,螺旋形感应线圈20由空心铜管绕制而成,在螺旋形感应线圈20与外壳18内壁之间以及感应线圈20的匝间设有绝缘支架19,绝缘支架19由玻纤环氧树脂板制成,在感应线圈20的内表面设有绝缘套21,绝缘套21由云母制成,绝缘套21的内侧设有隔热套22,隔热套22由石棉布卷制而成,具有一定厚度,隔热套22的内侧设有坩埚23,坩埚23由高温耐火材料、添加剂和粘合剂混合后打结而成,高温耐火材料为石英砂、镁砂,添加剂为硼酸,粘结剂为水玻璃,坩埚23的底部为水口砖24,水口砖24由含60%-95%的ZrO2的高温耐火材料制成,水口砖24的中心为水口28,坩埚23底部的水口28可设置定径水口或长水口,在定径水口或长水口处设有塞棒36,塞棒36的上部设置为若干节袖砖,下部设置为塞头,塞头与水口相对应,坩埚23底部的水口28也可设置为带上、下滑板的滑动水口,滑板与水口砖24要对正、装平,上、下滑板要平切水口无堵塞,感应线圈20的两端分别由外壳18两侧的引线孔中引出,连铸装置的低位冷却水进水管31和高位冷却水出水管25与感应线圈20的两端之间分别套接有柔性绝缘管30,26,冷却水进水管31与软化水源连通,其冷却水回水经出水管25流入冷却水池中循环使用,在由外壳18引线孔引出的感应线圈20两端分别焊接有铜制接线端子27,29,智能温控系统包括智能温控仪34、非接触式温度传感器33和中频电源35,智能温控仪34包括温度设定电路、输入信号线性化电路、模-数变换电路、温度报警电路、钢水温度控制电路、数-模变换电路、中频电源变频线路和数显电路,非接触式温度传感器33依次与输入信号线性化电路和模-数变换电路连接,模-数变换电路变换后线性化数字信号分为三路,一路与温度报警电路连接,温度报警电路与电喇叭连接,第二路与数显电路连接,第三路依次与钢水温度控制电路、数-模变换电路、中频电源变频线路和感应线圈20连接,中频电流通过感应线圈20后产生磁场,该磁场在补热器3钢水内产生涡流,使钢水得到补热,非接触式温度传感器33从惰性气体保护罩17检测孔32中测得的钢水温度,传感器33产生的光电模拟信号送入智能温控仪34,从而形成一个闭合系统,钢水温度控制电路与温度设定电路连接,非接触式温度传感器33在惰性气体保护罩17外侧,非接触式温度传感器33与智能温控仪34的信号输入端相连接,非接触式温度传感器33位于惰性气体保护罩17检测孔32外侧径向水平位置,非接触式温度传感器33设置为红外测温探头或辐射感温器,非接触式温度传感器33与智能温控仪34的信号输入端相连接,智能温控仪34的温度报警电路的输出端与电喇叭相连接,智能温控仪34的控制信号输出端与中频电源变频线路的控制信号输入端相连接,中频电源35的中频电压输出端与感应线圈20的两接线端子27,29相连接。中间包2底部设有水口,中间包水口为热能传递通道,其直径与坩埚23内腔直径相等,中间包水口、坩埚23、水口28、惰性气体保护罩17和结晶器4在同一轴线上。
在进行浇注之前需要进行钢包的准备、中间包2的准备和检查、结晶器4的准备、铸坯导向和二次冷却区5的检查、拉坯机7和水冷割炬12、冷床10的检查、堵引锭头的操作和智能温控系统的检查,
1、在烘烤中间包2之前应检查补热器3,并检查外壳18与中间包2之间的连接是否可靠,中间包水口和补热器的水口是否对中,2、烘烤中间包2的同时烘烤补热器3,温度在1000℃以上,在烘烤过程中感应线圈20中要通冷却水;3、中间包2就位后检查水口砖24的水口是否关闭严密,4、中频电源35与感应线圈20的冷却水流量是否合适;5、二冷区雾化喷嘴的气压、水压和惰性气体保护罩17的氩气压力是否合适。
当钢水注满中间包2和补热器3后,检查智能温控系统的智能温控仪34的设定温度,然后接通冷却水源、气源,二次冷却区5的水源在取下引锭杆,连铸坯进入拉坯机7后再打开,再接通电源,待补热器3中的钢水温度达到设定温度后,即可开浇。
打开水口砖24的水口28,经补热后的钢水途经惰性气体保护罩17流入结晶器4内腔,操纵引锭装置,当取下引锭杆、连铸坯进入拉坯机7后,即进入正常连铸流程。当连铸结束后,先关闭自动补热电源,再关氩气气源,待设备冷却后最后关闭水源和压缩空气气源。
非接触式温度传感器33测得的补热后的钢水温度的光电模拟信号送至智能温控仪34的信号输入端,智能温控仪34包括温度设定电路、输入信号线性化电路、模-数变换电路、温度报警电路、钢水温度控制电路、数-模变换电路、中频电源变频线路和数显电路,非接触式温度传感器33依次与输入信号线性化电路和模-数变换电路连接,模-数变换电路变换后线性化数字信号分为三路,一路与温度报警电路连接,温度报警电路与电喇叭连接,第二路与数显电路连接,第三路依次与钢水温度控制电路、数-模变换电路、中频电源变频线路和感应线圈20连接,中频电流通过感应线圈20后产生磁场,该磁场在补热器3钢水内产生涡流,使钢水得到补热,非接触式温度传感器33从惰性气体保护罩17检测孔32中测得的钢水温度,传感器33产生的光电模拟信号送入智能温控仪34,从而形成一个闭合系统,钢水温度控制电路又与温度设定电路连接。传感器检测得到的钢水温度光电模拟信号在智能温控仪34中经线性化处理后变换为数字信号,该数字信号分别送至数显电路显示钢水实际温度和温度报警电路的同时还送至钢水温度控制电路,在该控制电路中与给定的温度数字信号比较后的数字控制信号再次变换成与中频电源变频电路相对应的模拟控制信号,在该信号的作用下。中频电源变频电路中的晶闸管控制极触发脉冲频率发生变化,引起晶闸管的导通角发生变化,因此使加在感应线圈20上的电加热功率发生变化,从而起到自动控制钢水温度的效果。
钢水温度光电模拟信号经线性化处理后变换为数字信号的同时还送至智能温控仪34的报警线路,当钢水温度达到或超过报警温度时则报警。
Claims (8)
1.一种低温连铸的自动补热装置,其特征是它包括补热器(3)和智能温控系统,补热器(3)位于连铸装置的中间包(2)和结晶器(4)之间,补热器 (3)包括筒状外壳(18),在外壳(18)的上、下两端设有法兰盘,上法兰盘与中间包(2)底部相连接,下法兰盘与惰性气体保护罩(17)的滑套相连接,在外壳(18)的两侧设有引线孔,外壳(18)的内侧设有螺旋形感应线圈(20),在螺旋形感应线圈(20)与外壳(18)内壁之间以及感应线圈(20)的匝间设有绝缘支架(19),在感应线圈(20)的内表面设有绝缘套(21),绝缘套(21)的内侧设有隔热套(22),隔热套(22)的内侧设有坩埚(23),坩埚(23)的底部为水口砖(24),水口砖(24)的中心设有水口(28),感应线圈(20)的两端分别由外壳(18)两侧的引线孔中引出,连铸装置的低位冷却水进水管(31)和高位冷却水出水管(25)与感应线圈(20)的两端之间分别套接有柔性绝缘管(30,26),在由外壳(18)引线孔引出的感应线圈(20)两端分别焊接有铜制接线端子(27,29),所述的智能温控系统包括智能温控仪(34)、非接触式温度传感器(33)和中频电源(35),非接触式温度传感器(33)在惰性气体保护罩(17)外侧,非接触式温度传感器(33)与智能温控仪(34)的信号输入端相连接,智能温控仪(34)的报警信号输出端与电喇叭相连接,智能温控仪(34)的控制信号输出端与中频电源变频线路的控制信号输入端相连接,中频电源(35)的中频电压输出端与感应线圈(20)的两接线端子(27,29)相连接。
2.根据权利要求1所述的低温连铸的自动补热装置,其特征是所述的筒状外壳(18)为非铁磁铝合金材料,它由两半圆筒组成,所述的两引线孔分别设置在一半圆筒的下侧和另一半圆筒的上侧。
3.根据权利要求1所述的低温连铸的自动补热装置,其特征是所述的螺旋形感应线圈(20)由空心铜管绕制而成。
4.根据权利要求1所述的低温连铸的自动补热装置,其特征是所述的中间包(2)底部设有水口,中间包水口为热能传递通道,其直径与坩埚(23)内腔直径相等,中间包水口、坩埚(23)、水口(28)、惰性气体保护罩(17)和结晶器(4)在同一轴线上。
5.根据权利要求1所述的低温连铸的自动补热装置,其特征是所述的非接触式温度传感器(33)处于惰性气体保护罩(17)检测孔(32)外侧的水平径向位置,非接触式温度传感器(33)设置为红外测温探头或辐射感温器。
6.根据权利要求1所述的低温连铸的自动补热装置,其特征是所述的坩埚(23)底部的水口(28)能设置为定径水口或长水口,在定径水口或长水口处设有塞棒(36),塞棒(36)上部设置为若干节袖砖,下部设置为塞头,塞头与水口相配合。
7.根据权利要求1所述的低温连铸的自动补热装置,其特征是所述的坩埚(23)底部的水口(28)也能设置为带上、下滑板的滑动水口。
8.根据权利要求1所述的低温连铸的自动补热装置,其特征是所述智能温控仪(34)包括温度设定电路、输入信号线性化电路、模-数变换电路、温度报警电路、钢水温度控制电路、数-模变换电路、中频电源变频线路和数显电路,非接触式温度传感器(33)依次与输入信号线性化电路和模-数变换电路连接,模-数变换电路变换后线性化数字信号分为三路,一路与温度报警电路连接,温度报警电路与电喇叭连接,第二路与数显电路连接,第三路依次与钢水温度控制电路、数-模变换电路、中频电源变频线路和感应线圈(20)连接,中频电流通过感应线圈(20)后产生磁场,该磁场在补热器(3)钢水内产生涡流,使钢水得到补热,非接触式温度传感器(33)从惰性气体保护罩(17)检测孔(32)中测得的钢水温度,传感器(33)产生的光电模拟信号送入智能温控仪(34),从而形成一个闭合系统,钢水温度控制电路与温度设定电路连接。
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Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110119 Termination date: 20120925 |