CN105665670A - 一种侧壁式感应加热及搅拌中间包的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种侧壁式感应加热及搅拌中间包的工艺方法，工艺步骤为：（1）将缠绕线圈的铁芯固定于中间包侧壁，给线圈通入交流电，控制电流频率为20~500Hz；（2）调整感应线圈的加热功率，使中间包内钢液温度维持在浇铸温度，钢液在交变磁场作用下流动的同时做旋转运动；（3）将加热完毕的钢水引入下一个工序过程的同时在中间包中引入新的钢液重复步骤（2）。本发明的电磁感应加热方法具有加热效率高、加热响应性和控制性好、对金属熔体无污染以及安全性高的优点。

Description

一种侧壁式感应加热及搅拌中间包的工艺方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种侧壁式感应加热及搅拌中间包的工艺方法。
背景技术
中间包是连铸过程中连接钢包和结晶器的一个中间容器。中间包冶金是一项特殊的炉外精炼技术，是获得高质量连铸坯的关键环节。
在炼钢浇铸过程中，钢液温度是影响连铸顺利和钢坯质量的重要参数之一。钢液温度过低，容易造成水口堵塞，浇铸停止进行，影响铸坯生产进度；钢液温度过高，侵蚀力增强，而且增加拉漏的危险，不利于夹杂物的上浮、分离，降低了钢坯内部质量。在换包过程中钢液温度波动很大，流经中间包的整个过程中钢液温度会有一定程度的损失，所以补偿钢液温降，控制钢液温度保持在一定温度附近对稳定生产和保证铸坯质量具有非常重要的意义。
我国的中间包加热技术与国外相比，起步较晚，目前还有很大差距。近年来，我国很多冶金工作者也在一直对中间包内钢液的温降进行补偿，开发的技术主要有等离子体加热技术，但由于其加热效率低（60%~70%）、钢液污染严重、环境影响较大以及耐火材料要求较高等缺点，使用效果并不理想。或者对传统中间包进行结构改进，如开发的新式单通道式、包内双通道式和三通道式中间包，进而针对新式中间包设计相应的感应加热方式，如单通道式、包内双通道式和三通道式感应加热，目前国内也有一小部分企业将这种新式中间包配套感应加热方式应用到实际生产中。但由于成本因素，国内大部分钢铁生产厂家仍以普通中间包为主，而单通道式、包内双通道式和三通道式感应加热却不适用这种传统的中间包。因此，亟需开发一种针对传统中间包的加热及搅拌方法。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种侧壁式感应加热及搅拌中间包的工艺方法，可以有效改善浇注区和浇注区远端的钢液流动形态和温度分布，提高了对中间包钢液的温度补偿，同时利用电磁力对钢液的搅拌作用，还有利于中间包内钢液温度的稳定和均匀。
本发明技术方案如下：
一种侧壁式感应加热及搅拌中间包的工艺方法，按照以下工艺步骤进行：
（1）将缠绕线圈的铁芯固定于中间包侧壁，给线圈通入交流电，控制电流频率为20~500Hz；
（2）调整感应线圈的加热功率，使中间包内钢液温度维持在浇铸温度，钢液在交变磁场作用下流动的同时做旋转运动；
（3）将加热完毕的钢水引入下一个工序过程的同时在中间包中引入新的钢液重复步骤（2）。
上述方法中，铁芯优选固定于中间包两侧宽面或单侧宽面。
所述铁芯的尺寸根据生产过程的实际需要制定。
所述线圈的加热功率根据中间包容量及生产工况制定。
所述钢液的浇注温度根据钢种及浇铸工艺制定。
本发明的原理为：在中间包宽面侧壁安装感应加热线圈，通以交流电，产生交变磁场。钢液内部产生感应电流，利用感应电流产生的焦耳热补偿中间包的热损失。同时，钢液内部的感应电流与磁场相互作用产生电磁力，钢液在电磁力的驱动下，在中间包内一边向前流动一边做旋转运动，延长了钢液的流动路径，增加了钢液的平均停留时间，使钢液流动特性得到改善。并且，加热线圈设置在中间包宽面侧壁，可以使钢铁充分与磁场接触，加热效率高，电磁力搅拌驱动范围大。
本发明的有益效果：
1、本发明采用在传统中间包侧壁设置感应加热装置的方式，利用交变磁场实现金属熔体的加热和搅拌，具有对现有中间包改动较小的特点，改善浇注区和浇注区远端的钢液流动形态和温度分布，补偿了中间包钢液的热量损失，还有利于中间包内钢液温度的稳定和均匀，低温区减小。
2、本发明的电磁感应加热方法可降低浇注过热度，有利于铸坯的等轴晶变细且增多，并延长钢液流动路径，减小死区，增加平均停留时间，使钢液流动特性得到改善。
3、本发明的电磁感应加热方法具有加热效率高、加热响应性和控制性好、对金属熔体无污染以及安全性高的优点；此外，感应加热有利于夹杂物上浮，使钢液中夹杂物减少，从而提高钢液的清洁度。
附图说明
图1为本发明实施例1采用的感应加热中间包的结构示意图。
图2为采用普通中间包加热钢液的工艺方法与采用本发明实施例1的工艺方法的钢液流场分布对比图；其中，(a)为普通中间包横截面的速度矢量图；(b)为本发明实施例1采用的中间包横截面的速度矢量图。
图3为普通中间包与本发明实施例1采用的中间包的温度分布图；其中，(a)为普通中间包纵截面的温度分布，1-普通中间包水口一，2-普通中间包水口二；(b)为本发明实施例1采用的中间包纵截面的温度分布，3-本发明实施例1采用的中间包水口一，4-本发明实施例1采用的中间包水口二。
图4为普通中间包与本发明实施例1采用的中间包的两个水口处钢液温度变化曲线对比图；其中，(a)为普通中间包两个水口处钢液温度变化曲线；(b)为本发明实施例1采用的中间包两个水口处钢液温度变化曲线。
图5为本发明实施例1在400KW加热功率下中间包两个水口处温度变化曲线。
图6为本发明实施例2采用的感应加热中间包的结构示意图。
图7为本发明实施例2在1000KW加热功率下中间包两个水口处温度变化曲线。
图8为本发明实施例3采用的感应加热中间包的结构示意图。
图9为本发明实施例3在800KW加热功率下中间包两个水口处温度变化曲线。
图1、6、8中，1’为钢液进口，A、B、C分别代表中间包的三个外壁面。
具体实施方式
本发明实施采用的中间包容量为35t，由国内某钢厂提供。
本发明实施例1采用的铁芯横截面尺寸为50cm*50cm。
本发明实施例2采用的铁芯尺寸为50cm*50cm。
本发明实施例3采用的铁芯尺寸为45cm*60cm。
下面结合附图对本发明具体实施方式加以详细的说明。
实施例1
一种侧壁式感应加热及搅拌中间包的工艺方法，按照以下工艺步骤进行：
（1）将缠绕线圈的U型铁芯固定于中间包侧壁宽面C上，如图1所示，给线圈通入交流电，控制电流频率为50Hz；
（2）调整感应线圈的加热功率400KW，使中间包内80钢钢液温度维持在浇铸温度1535°C，钢液在交变磁场作用下流动的同时做旋转运动；
（3）将加热完毕的钢水引入连铸工序。
本实施例的中间包A壁面上设有进料口，水口设置在底面上，该设计方式可以充分发挥感应磁场的加热及搅拌功能，同时对操作空间的影响较小。
图2提供了采用普通中间包加热钢液的工艺方法与采用本发明实施例1的工艺方法钢液流场分布对比图，从（a）可知采用普通中间包加热钢液的工艺方法，中间包内钢液流速较慢，不利于钢液流动、混匀；从（b）可知，采用本发明电磁感应加热工艺后，中间包内钢液在电磁力的驱动下形成明显的环流，这有利于增加钢液停留时间，减少死区，促进钢液温度均匀，且中间包内钢液流速得到明显提高，流场改善明显。
图3提供了普通中间包与本发明实施例1采用的中间包的温度分布图，从（a）可知，采用普通中间包加热钢液的工艺方法，中间包内钢液温度分布不均匀现象严重，从图（b）可知，采用本发明电磁感应加热工艺后，钢液内部的温度分布不均匀现象得到明显改善，有利于提高产品质量。
图4提供了普通中间包与本发明实施例1采用的中间包的两个水口处钢液温度变化曲线对比图，从（a）可知，采用普通中间包加热钢液的工艺方法，水口一和水口二温度不统一，这不利于生产性能均匀组织均匀的铸坯。从（b）可知，采用本发明电磁感应加热工艺后，水口一和水口二的温度不统一性得到改善，温度曲线几乎重合，有利于生产组织、性能均匀的铸坯。
图5提供了本实施例在400KW加热功率下中间包两个水口处温度变化曲线，从图中可知，采用本发明电磁感应加热工艺后，水口一和水口二的钢液温度均匀，在该功率条件下，中间包温降约为3.5°C。
实施例2
一种侧壁式感应加热及搅拌中间包的工艺方法，按照以下工艺步骤进行：
（1）将缠绕线圈的两个U型铁芯分别固定于中间包侧壁宽面C和C的对面上，如图6所示，给线圈通入交流电，控制电流频率为100Hz；
（2）调整感应线圈的加热功率1000KW，使中间包内75钢钢液温度维持在浇铸温度1535°C，钢液在交变磁场作用下流动的同时做旋转运动；
（3）将加热完毕的钢水引入连铸工序。
图7提供了本实施例在1000KW加热功率下中间包两个水口处温度变化曲线，从图中可知，在该功率下，中间包水口一和水口二的温度已得到完全补偿，并且较初温有所上升。水口一和水口二的温度均匀，有利于生产组织、性能均匀的铸坯。
实施例3
一种侧壁式感应加热及搅拌中间包的工艺方法，按照以下工艺步骤进行：
（1）将缠绕线圈的E型铁芯固定于中间包侧壁宽面C上，如图8所示，给线圈通入交流电，控制电流频率为80Hz；
（2）调整感应线圈的加热功率800KW，使中间包内85钢钢液温度维持在浇铸温度1535°C，钢液在交变磁场作用下流动的同时做旋转运动；
（3）将加热完毕的钢水引入连铸工序。
图9提供了本实施例在800KW加热功率下中间包两个水口处温度变化曲线，从图中可知，在该功率下，中间包内的钢液的温降约为2°C，水口一和水口二钢液温度保持均匀，有利于生产组织、性能均匀的铸坯。

Claims (2)

1.一种侧壁式感应加热及搅拌中间包的工艺方法，其特征在于按照以下工艺步骤进行：
（1）将缠绕线圈的铁芯固定于中间包侧壁，给线圈通入交流电，控制电流频率为20~500Hz；
（2）调整感应线圈的加热功率，使中间包内钢液温度维持在浇铸温度，钢液在交变磁场作用下流动的同时做旋转运动；
（3）将加热完毕的钢水引入下一个工序过程的同时在中间包中引入新的钢液重复步骤（2）。
2.根据权利要求1所述的一种侧壁式感应加热及搅拌中间包的工艺方法，其特征在于所述铁芯固定于中间包两侧宽面或单侧宽面。
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