CN109092910B - 一种电磁感应线圈补偿加热设备及其提高轧材质量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电磁感应线圈补偿加热设备及其在钢材轧制流程中通过电磁感应线圈补偿加热来提高轧材质量的方法。在粗轧机组之间或者粗轧机组和精轧机组之间设置1～3组电磁感应线圈，中间坯被运入电磁感应线圈内加热，中间坯在电磁感应线圈内的运行速度为0.3～3m/s，中间坯头部进入电磁感应线圈时，电磁感应线圈的功率为500～1500KW·h,随着中间坯的运行，电磁感应线圈的功率逐渐增加，中间坯尾部离开时，电磁感应线圈的功率增加至3000～10000KW·h。采用本发明的方法，解决了中间坯头尾温差大的问题，铸坯出加热炉温度降低50～80℃，铸坯在炉时间减少5～10min，铸坯氧化烧损量可降低30％以上，轧材的晶粒尺寸降低，轧材的强度和韧性提高。

Description

一种电磁感应线圈补偿加热设备及其提高轧材质量的方法
技术领域
本发明属于钢铁轧制技术领域，提供一种电磁感应线圈补偿加热设备及其提高轧材质量的方法。具体地讲，本发明涉及一种电磁感应线圈补偿加热设备及其在钢材轧制流程中通过电磁感应线圈补偿加热来提高轧材质量的方法。
背景技术
轧钢过程中，为了减轻轧机负荷和提高轧制效率，大部分轧钢厂根据高温下钢的变形抗力小的理论，采取高温轧制的方法，将铸坯在加热炉内加热到足够高的温度，但采用高温加热的方法会造成铸坯烧损率提高，根据黄川清等人所著的《热轧低温轧制技术》(《钢铁》第32卷，1991年10月)所述，宝钢2050mm热连轧板坯常规出炉温度为1250℃，由于出炉温度高，氧化烧损率高达0.8％以上，造成很大的浪费，并且铸坯加热温度过高引起的奥氏体晶粒过度粗大也会对最终成品质量带来不利影响。
在当中间坯进入第一架精轧机时，中间坯长度方向的温度变化最严重，因为中间坯的头部从最末一架粗轧机传送至第一架精轧机所用的时间通常少于中间坯尾部所用的时间，尾部的热辐射损失时间比头部长，如果不采取措施以减少温降，根据【GinzburgVB,SchmiedbergWF.Iron and Steel Engineer，April,1986:29～39】所述：对于一个单位卷重为17.86kg/m的钢卷来说，中间坯在精轧入口处的头尾温差可能达到148.9℃，这一温差对轧材板型和质量带来不利影响。
轧钢过程中，受轧辊冷却水、除鳞水和辐射散热的的影响，轧材表面的温降较大，而轧材内部的温降却较小，中间坯的内部和表面有100～200℃的温差。
综上所述，加热炉炉温过高会造成铸坯氧化烧损严重，奥氏体晶粒粗大，同时轧钢时存在中间坯头尾温差大、表面和内部温差大的现象。
发明内容
针对以上问题，本发明通过电磁感应线圈来对中间坯进行补偿加热的方法来提高轧材质量的方法。该方法适用于方坯和矩形坯的轧制。
该方法采用电磁感应线圈补偿加热和加热炉低温出钢技术来解决加热炉炉温过高引起的铸坯氧化烧损严重、奥氏体晶粒粗大的问题，利用电磁感应加热的趋肤效应来解决中间坯表面和内部温差大的问题，同时电磁感应线圈采用不同的加热功率对中间坯的头部和尾部进行加热来解决中间坯头尾温差大的问题。
本发明提供一种电磁感应线圈，电磁感应线圈由金属线管绕制而成，电磁感应线圈的两端分别连接进水口和出水口。
优选的，电磁感应线圈的额定功率为3000～10000KW·h，频率为300～1000HZ，匝数为10～50匝，匝间距为8～12mm。
优选的，所述金属线管的外截面为中空矩形。所述金属线管外截面规格为(50～70)mm×(20～40)mm，金属线管的壁厚为5～10mm。
本发明还提供所述电磁感应线圈的使用方法，电磁感应线圈使用过程中，向中空矩形的金属线管内通水冷却，电磁感应线圈的两端分别连接进水口和出水口，进、出水口内水流的温差小于20℃。进水口(8)连接进水系统(10)，出水口(9)连接出水系统(11)，进水系统(10)和进水系统(10)均采用现有技术，能实现进水和出水的设备均可使用。
本发明提供一种中间坯补偿加热的设备，包括1～3组电磁感应线圈，电磁感应线圈设置在中间坯的运行路径上，中间坯经过一架或几架粗轧机轧制后进入电磁感应线圈内进行加热，中间坯在穿过电磁感应线圈的过程中，电磁感应线圈的加热功率逐渐线性增大，以达到从中间坯的头部到尾部加热幅度逐渐增高的效果。
优选的，在粗轧机组之间或者粗轧机组和精轧机组之间设置1～3组电磁感应线圈，电磁感应线圈的轴向为中间坯的运行方向。
优选的，为了消除中间坯发生的翘头、拱起等不规则变形对电磁感应线圈的影响，在电磁感应线圈的前方和后方各设置一对矫直辊(3)，以防止中间坯划伤电磁感应线圈。
优选的，为了消除轧辊冷却水或除鳞水对电磁感应线圈的影响，在电磁感应线圈的前方和后方各设置一对挡水板(2)，每对挡水板垂直于中间坯上下布置，挡水板与中间坯的间隙为10～20mm，以防止轧辊冷却水或除鳞水喷淋到电磁感应线圈上引起短路。
本发明还提供一种利用电磁感应线圈对中间坯进行补偿加热来提高轧材质量的方法，其特征在于，
采用电磁感应线圈来对中间坯进行补偿加热后，将轧制工艺设置为：铸坯出加热炉温度为1000～1050℃，铸坯在加热炉内的在炉时间为60～65min，在粗轧机组之间或者粗轧机组和精轧机组之间设置1～3组电磁感应线圈，中间坯被运入电磁感应线圈内加热，中间坯在电磁感应线圈内的运行速度为0.3～3m/s，中间坯头部进入电磁感应线圈时，电磁感应线圈的功率为500～1500KW·h,随着中间坯的运行，电磁感应线圈的功率逐渐增加，中间坯尾部离开时，电磁感应线圈的功率增加至3000～10000KW·h。
本发明的优点：
1、采用电磁感应线圈来对中间坯进行补偿加热后，铸坯出加热炉温度能比原有工艺降低50～80℃，铸坯在加热炉内的在炉时间能比原有工艺减少5～10min，由于铸坯的加热温度降低、加热时间减少，铸坯氧化烧损量可降低30％以上，且奥氏体晶粒的长大倾向延缓或停止，最终轧材的晶粒尺寸也会降低，能提高轧材的强度和韧性。
2、中间坯在穿过电磁感应线圈中的过程中，电磁感应线圈的功率逐渐增大，从坯头到坯尾的加热温度逐渐升高，能解决中间坯头尾温差大的问题。
3、利用电磁感应线圈加热中间坯的过程中，受趋肤效应的影响，电流集中在中间坯外表的薄层，越靠近中间坯表面，电流密度越大，中间坯内部实际上电流较小，使得中间坯表面的升温幅度大于内部的升温幅度，能解决中间坯表面和内部温差大的问题。
附图说明：
图1为利用电磁感应线圈对中间坯进行补偿加热的设备布置示意图。
图2为绕制电磁感应线圈用金属线管的剖面图。
图3为电磁感应线圈示意图。
其中1为：轧辊，2为：挡水板，3为：矫直辊，4为：电磁感应线圈，5为：中间坯，6：矩形中空金属线管，7为：金属线管内的中空管道，8为进水口，9为出水口，10为进水系统，11为出水系统。
具体实施方式：
如图1所示，本发明通过电磁感应线圈4来对中间坯5进行补偿加热来提高轧材质量。该方法适用于方坯和矩形坯的轧制。
在粗轧机组之间或者粗轧机组和精轧机组之间设置1～3组电磁感应线圈4，电磁感应线圈4的轴向为中间坯5的运行方向，电磁感应线圈4设置在中间坯5的运行路径上，中间坯5经过一架或几架粗轧机轧制后进入电磁感应线圈4内进行加热，中间坯5在穿过电磁感应线圈4的过程中，电磁感应线圈4的加热功率逐渐线性增大，以达到从中间坯5的头部到尾部加热幅度逐渐增高的效果，电磁感应线圈4的额定功率为3000～10000KW·h，频率为300～1000HZ，匝数为10～50匝，匝间距为8～12mm。
电磁感应线圈4由截面为中空矩形的金属线管6绕制而成，金属线管6的剖面图如图2所示，所述中空矩形的金属线管6的截面规格为(50～70)mm×(20～40)mm，金属线管的壁厚为5～10mm。电磁感应线圈使用过程中，向中空矩形的金属线管内的中空管道7中通水冷却，电磁感应线圈的两端分别连接进水口和出水口，进、出水口内水流的温差需要小于20℃。
采用电磁感应线圈4来对中间坯5进行补偿加热后，将轧制工艺设置为：铸坯出加热炉温度比原有工艺降低50～80℃，设置为1000～1050℃，铸坯在加热炉内的在炉时间比原有工艺减少5～10min，设置为60～65min，在粗轧机组之间或者粗轧机组和精轧机组之间设置1～3组电磁感应线圈4，中间坯5被运入电磁感应线圈4内加热，中间坯在电磁感应线圈4内的运行速度为0.3～3m/s，中间坯5的头部进入电磁感应线圈4时，电磁感应线圈4的功率为500～1500KW·h,随着中间坯5的运行，电磁感应线圈4的功率逐渐增加，中间坯5的尾部离开时，电磁感应线圈4的功率增加至3000～10000KW·h。
为了消除中间坯5发生的翘头、拱起等不规则变形对电磁感应线圈4的影响，在电磁感应线圈4的前方和后方各设置一对矫直辊3，经矫直后，中间坯5的尺寸变得规则平整，可以防止中间坯5划伤电磁感应线圈4。
为了消除轧辊冷却水或除鳞水对电磁感应线圈4的影响，在电磁感应线圈4的前方和后方各设置一对挡水板2，每对挡水板2垂直于中间坯5上下布置，挡水板2与中间坯5的间隙为10～20mm，挡水板2可以防止轧辊冷却水或除鳞水喷淋到电磁感应线圈4上引起短路。
以下实施例是对本发明的进一步说明，但本发明并不局限于此。
实施例1：
如图1所示，本发明通过电磁感应线圈4来对中间坯5进行补偿加热来提高轧材质量。该方法适用于方坯和矩形坯的轧制。
在粗轧机组和精轧机组之间设置3组电磁感应线圈4，电磁感应线圈4的轴向为中间坯5的运行方向，电磁感应线圈4设置在中间坯5的运行路径上，中间坯5经过一架或几架粗轧机轧制后进入电磁感应线圈4内进行加热，中间坯5在穿过电磁感应线圈4的过程中，电磁感应线圈4的加热功率逐渐线性增大，以达到从中间坯5的头部到尾部加热幅度逐渐增高的效果，电磁感应线圈4的额定功率为3000KW·h，频率为300HZ，匝数为10匝，匝间距为8mm。
电磁感应线圈4由截面为中空矩形的金属线管6绕制而成，金属线管6的剖面图如图2所示，所述中空矩形的金属线管6的截面规格为50mm×20mm，金属线管的壁厚为5mm。电磁感应线圈使用过程中，向中空矩形的金属线管内的中空管道7中通水冷却，电磁感应线圈的两端分别连接进水口8和出水口9，进、出水口内水流的温差需要小于20℃。
采用电磁感应线圈4来对中间坯5进行补偿加热后，将轧制工艺设置为：铸坯出加热炉温度比原有工艺降低50℃，设置为1050℃，铸坯在加热炉内的在炉时间比原有工艺减少5min，设置为65min，在粗轧机组之间或者粗轧机组和精轧机组之间设置3组电磁感应线圈4，中间坯5被运入电磁感应线圈4内加热，中间坯在电磁感应线圈4内的运行速度为3m/s，中间坯5的头部进入电磁感应线圈4时，电磁感应线圈4的功率为500KW·h,随着中间坯5的运行，电磁感应线圈4的功率逐渐增加，中间坯5的尾部离开时，电磁感应线圈4的功率增加至3000KW·h。
为了消除中间坯5发生的翘头、拱起等不规则变形对电磁感应线圈4的影响，在电磁感应线圈4的前方和后方各设置一对矫直辊3，经矫直后，中间坯5的尺寸变得规则平整，可以防止中间坯5划伤电磁感应线圈4。
为了消除轧辊冷却水或除鳞水对电磁感应线圈4的影响，在电磁感应线圈4的前方和后方各设置一对挡水板2，每对挡水板2垂直于中间坯5上下布置，挡水板2与中间坯5的间隙为10mm，挡水板2可以防止轧辊冷却水或除鳞水喷淋到电磁感应线圈4上引起短路。
按照被发明提供的通过感应线圈补偿加热来提高轧材质量的方法，采用电磁感应线圈4来对中间坯5进行补偿加热后，由于铸坯在加热炉内的加热温度降低、加热时间减少，铸坯氧化烧损量可降低30％以上，且奥氏体晶粒的长大倾向延缓或停止，晶粒级别提高1级，由于对中间坯的头尾、内外进行了选择性加热，中间坯头尾的温差降低100℃以上，中间坯表面和内部的温差降低80℃以上。
实施例2：
如图1所示，本发明通过电磁感应线圈4来对中间坯5进行补偿加热来提高轧材质量。该方法适用于方坯和矩形坯的轧制。
在粗轧机组之间设置1组电磁感应线圈4，电磁感应线圈4的轴向为中间坯5的运行方向，电磁感应线圈4设置在中间坯5的运行路径上，中间坯5经过一架或几架粗轧机轧制后进入电磁感应线圈4内进行加热，中间坯5在穿过电磁感应线圈4的过程中，电磁感应线圈4的加热功率逐渐线性增大，以达到从中间坯5的头部到尾部加热幅度逐渐增高的效果，电磁感应线圈4的额定功率为10000KW·h，频率为1000HZ，匝数为50匝，匝间距为12mm。
电磁感应线圈4由截面为中空矩形的金属线管6绕制而成，金属线管6的剖面图如图2所示，所述中空矩形的金属线管6的截面规格为70mm×40mm，金属线管的壁厚为10mm。电磁感应线圈使用过程中，向中空矩形的金属线管内的中空管道7中通水冷却，电磁感应线圈的两端分别连接进水口8和出水口9，进、出水口内水流的温差需要小于20℃。
采用电磁感应线圈4来对中间坯5进行补偿加热后，将轧制工艺设置为：铸坯出加热炉温度比原有工艺降低80℃，设置为1000℃，铸坯在加热炉内的在炉时间比原有工艺减少10min，设置为60min，在粗轧机组之间或者粗轧机组和精轧机组之间设置1～3组电磁感应线圈4，中间坯5被运入电磁感应线圈4内加热，中间坯在电磁感应线圈4内的运行速度为0.3m/s，中间坯5的头部入电磁感应线圈4时，电磁感应线圈4的功率为1500KW·h,随着中间坯5的运行，电磁感应线圈4的功率逐渐增加，中间坯5的尾部离开时，电磁感应线圈4的功率增加至10000KW·h。
为了消除中间坯5发生的翘头、拱起等不规则变形对电磁感应线圈4的影响，在电磁感应线圈4的前方和后方各设置一对矫直辊3，经矫直后，中间坯5的尺寸变得规则平整，可以防止中间坯5划伤电磁感应线圈4。
为了消除轧辊冷却水或除鳞水对电磁感应线圈4的影响，在在电磁感应线圈4的前方和后方各设置一对挡水板2，每对挡水板2垂直于中间坯5上下布置，挡水板2与中间坯5的间隙为20mm，挡水板2可以防止轧辊冷却水或除鳞水喷淋到电磁感应线圈4上引起短路。
按照被发明提供的通过感应线圈补偿加热来提高轧材质量的方法，采用电磁感应线圈4来对中间坯5进行补偿加热后，由于铸坯在加热炉内的加热温度降低、加热时间减少，铸坯氧化烧损量可降低40％以上，且奥氏体晶粒的长大倾向延缓或停止，晶粒级别提高1级，由于对中间坯的头尾、内外进行了选择性加热，中间坯头尾的温差降低100℃以上，中间坯表面和内部的温差降低50℃以上。
实施例3：对比例
轧钢工艺流程为加热炉—粗轧除鳞—粗轧—精轧除鳞—精轧—平板运输链冷却—卷取—缓冷。铸坯断面规格165mm×320mm，加热炉内加热段温度1080～1120℃，铸坯在加热炉内的加热时间为70min，铸坯出加热炉后，进粗轧机组进行轧制，经过3立4平，共7架粗轧机轧制，进粗轧机组前的温度为1080～1100℃，粗轧后钢坯温度950～1000℃，然后进入7架平扎机组进行精轧，精轧终轧温度890～920℃，卷取温度为：630-680℃，成品轧材断面规格为2.5mm×420mm。
实施例1和实施例2采用了本发明提供的技术，对比实施例3采用的是传统技术，本发明提供的技术与传统技术的效果对比见下表1：
实施例4
一种电磁感应线圈，电磁感应线圈4由截面为中空矩形的金属线管6绕制而成，金属线管6的剖面图如图2所示，所述中空矩形的金属线管6的截面规格为50mm×20mm，金属线管的壁厚为5mm。
电磁感应线圈的额定功率为3000～10000KW·h，频率为300～1000HZ，匝数为10～50匝，匝间距为8～12mm。
电磁感应线圈的两端分别连接进水口8和出水口9，电磁感应线圈使用过程中，向中空矩形的金属线管内的中空管道7中通水冷却，进水口和出水口内水流的温差15℃。
为了消除中间坯5发生的翘头、拱起等不规则变形对电磁感应线圈4的影响，在电磁感应线圈4的前方和后方各设置一对矫直辊3，经矫直后，中间坯5的尺寸变得规则平整，可以防止中间坯5划伤电磁感应线圈4。
为了消除轧辊冷却水或除鳞水对电磁感应线圈4的影响，在电磁感应线圈4的前方和后方各设置一对挡水板2，每对挡水板2垂直于中间坯5上下布置，挡水板2与中间坯5的间隙为10mm，挡水板2可以防止轧辊冷却水或除鳞水喷淋到电磁感应线圈4上引起短路。
在粗轧机组和精轧机组之间设置3组电磁感应线圈4，电磁感应线圈4的轴向为中间坯5的运行方向，电磁感应线圈4设置在中间坯5的运行路径上，中间坯5经过一架或几架粗轧机轧制后进入电磁感应线圈4内进行加热，中间坯5在穿过电磁感应线圈4的过程中，电磁感应线圈4的加热功率逐渐线性增大，以达到从中间坯5的头部到尾部加热幅度逐渐增高的效果，电磁感应线圈4的额定功率为3000KW·h，频率为300HZ，匝数为10匝，匝间距为8mm。
实施例5
其他同实施例4，不同之处在于：
电磁感应线圈4由截面为中空矩形的金属线管6绕制而成，金属线管6的剖面图如图2所示，所述中空矩形的金属线管6的截面规格为70mm×40mm，金属线管的壁厚为10mm。电磁感应线圈使用过程中，向中空矩形的金属线管内的中空管道7中通水冷却，电磁感应线圈的两端分别连接进水口8和出水口9，进、出水口内水流的温差19℃。
为了消除轧辊冷却水或除鳞水对电磁感应线圈4的影响，在在电磁感应线圈4的前方和后方各设置一对挡水板2，每对挡水板2垂直于中间坯5上下布置，挡水板2与中间坯5的间隙为20mm，挡水板2可以防止轧辊冷却水或除鳞水喷淋到电磁感应线圈4上引起短路。
在粗轧机组之间设置1组电磁感应线圈4，电磁感应线圈4的轴向为中间坯5的运行方向，电磁感应线圈4设置在中间坯5的运行路径上，中间坯5经过一架或几架粗轧机轧制后进入电磁感应线圈4内进行加热，中间坯5在穿过电磁感应线圈4的过程中，电磁感应线圈4的加热功率逐渐线性增大，以达到从中间坯5的头部到尾部加热幅度逐渐增高的效果，电磁感应线圈4的额定功率为10000KW·h，频率为1000HZ，匝数为50匝，匝间距为12mm。
实施例6
其他同实施例4，不同之处在于：
电磁感应线圈4由截面为中空矩形的金属线管6绕制而成，金属线管6的剖面图如图2所示，所述中空矩形的金属线管6的截面规格为60mm×30mm，金属线管的壁厚为7mm。电磁感应线圈使用过程中，向中空矩形的金属线管内的中空管道7中通水冷却，电磁感应线圈的两端分别连接进水口8和出水口9，进、出水口内水流的温差10℃。
为了消除轧辊冷却水或除鳞水对电磁感应线圈4的影响，在在电磁感应线圈4的前方和后方各设置一对挡水板2，每对挡水板2垂直于中间坯5上下布置，挡水板2与中间坯5的间隙为15mm，挡水板2可以防止轧辊冷却水或除鳞水喷淋到电磁感应线圈4上引起短路。
在粗轧机组之间设置1组电磁感应线圈4，电磁感应线圈4的轴向为中间坯5的运行方向，电磁感应线圈4设置在中间坯5的运行路径上，中间坯5经过一架或几架粗轧机轧制后进入电磁感应线圈4内进行加热，中间坯5在穿过电磁感应线圈4的过程中，电磁感应线圈4的加热功率逐渐线性增大，以达到从中间坯5的头部到尾部加热幅度逐渐增高的效果，电磁感应线圈4的额定功率为6000KW·h，频率为700HZ，匝数为30匝，匝间距为10mm。

Claims (7)

1.一种利用电磁感应线圈对中间坯进行补偿加热来提高轧材质量的方法，其特征在于，
采用电磁感应线圈来对中间坯进行补偿加热后，将轧制工艺设置为：铸坯出加热炉温度为1000～1050℃，铸坯在加热炉内的在炉时间为60～65min，铸坯出加热炉温度能比原有工艺降低50～80℃，铸坯在加热炉内的在炉时间能比原有工艺减少5～10min；在粗轧机组之间或者粗轧机组和精轧机组之间设置1～3组电磁感应线圈，中间坯被运入电磁感应线圈内加热，中间坯在电磁感应线圈内的运行速度为0.3～3m/s，中间坯头部进入电磁感应线圈时，电磁感应线圈的功率为500～1500KW•h,随着中间坯的运行，电磁感应线圈的功率逐渐增加，中间坯尾部离开时，电磁感应线圈的功率增加至3000～10000KW•h；
所述电磁感应线圈，由金属线管绕制而成，电磁感应线圈的两端分别连接进水口和出水口；电磁感应线圈的额定功率为3000～10000KW•h，频率为300～1000HZ，匝数为10～50匝，匝间距为8～12mm。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属线管的外截面为中空矩形；所述金属线管外截面规格为（50～70）mm×（20～40）mm，金属线管的壁厚为5～10mm。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，电磁感应线圈使用过程中，向中空矩形的金属线管内通水冷却，电磁感应线圈的两端分别连接进水口和出水口，进、出水口内水流的温差小于20℃。
4.一种实现权利要求1-3任一项所述方法的中间坯补偿加热的设备，包括1～3组电磁感应线圈，在粗轧机组之间或者粗轧机组和精轧机组之间设置1～3组电磁感应线圈，电磁感应线圈的轴向为中间坯的运行方向；
电磁感应线圈设置在中间坯的运行路径上，中间坯经过一架或几架粗轧机轧制后进入电磁感应线圈内进行加热，中间坯在穿过电磁感应线圈的过程中，电磁感应线圈的加热功率逐渐线性增大，以达到从中间坯的头部到尾部加热幅度逐渐增高的效果。
5.如权利要求4所述的中间坯补偿加热的设备，其特征在于，在电磁感应线圈的前方和后方各设置一对矫直辊（3）。
6.如权利要求4或5所述的中间坯补偿加热的设备，其特征在于，在电磁感应线圈的前方和后方各设置一对挡水板（2）。
7.如权利要求6所述的中间坯补偿加热的设备，其特征在于，每对挡水板垂直于中间坯上下布置，挡水板与中间坯的间隙为10～20mm。
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