CN113523258A - 一种可切换加热模式的浇注钢包补热装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可切换加热模式的浇注钢包补热装置和方法，装置包括浇注钢包、主控系统、加热模块、电极位置控制模块、供气模块和钢水状态监测模块，加热模块上设置有中空石墨电极组，中空石墨电极组一侧伸入浇注钢包内，用于加热保护渣和/或钢水，电极位置控制模块用于控制中空石墨电极组的升降，供气模块分别向加热模块和浇注钢包中通入气体，钢水状态监测模块与浇注钢包相连，用于监测钢水温降和液面位置；加热模块根据钢水温降和加热电路的电压降进行不同工作状态下的等离子加热和电渣加热之间切换加热模式。本发明通过在等离子加热和电渣加热间切换模式的方法，有效解决了钢包长时间浇注出现的液面动态下降和渣层动态增厚的技术难题。

Description

一种可切换加热模式的浇注钢包补热装置和方法

技术领域

本发明涉及冶金铸造技术领域，具体而言，尤其涉及一种可切换加热模式的浇注钢包补热装置和方法。

背景技术

大型铸件作为重装设备的关键件和基础件，广泛地应用于重型装备领域的各个方面，例如汽轮机高、中、低压转子、发电机转子护环、核电中压力容器壳体、管板、主管道、封头，水轮机主轴等核电和水电的大型部件。

随着我国核电和水电高速发展，对作为关键件和基础件的大型铸件的性能要求不断提高，同时也必须考虑大型铸件的综合制造成本。目前生产大型铸件的方法有如电渣熔铸、钢锭模真空浇注、连铸和垂直半连铸等方法。首先，电渣熔铸技术的铸坯显微组织和致密度都较好，但是其制坯速度极慢，过程中需要消耗极大的电能，因此生产效率较低，且能耗成本极高；其次对于钢锭模真空浇注方法，浇注完成后需要切除铸坯冒口端和水口端，材料的利用率较低(50％～70％)，且铸坯越大材料的利用率越低；对于连铸技术，其可以制备的铸坯尺寸有限，不适宜浇注超大截面的铸坯；最后，对于垂直半连铸技术(也可称为立式半连铸、立式半连续铸造等)，其可以制备超大截面的各类铸坯，拉坯速度和产生效率显著优于电渣熔铸，且可以施加电磁搅拌等凝固过程控制技术，改善中心的凝固组织，此外其生产组织方式较为灵活，满足大型铸件单批次、小批量的生产特点。

垂直半连铸工艺在实践过程中存在由于拉坯速度较慢导致浇注时间过长、钢包温降较大的问题，例如以直径φ1600mm、长度10米的大圆坯为例，浇注钢水的重量为144t，采用160t大容量钢包浇注，拉坯速度为0.05m/min，则浇注时间长达200min，因此钢包内的钢水在长时间的浇注过程中不可避免的会会存在温降的问题，在浇注后期易堵塞浇注系统、前后期钢水的过热度不一致等问题。因此，当采用垂直半连铸工艺制备大型铸件时，必须对大容量浇注钢包内的钢水进行补热。

浇注钢包的补热技术可以参考钢包精炼炉和中间包加热所采用的技术，其主要包括：电磁感应加热、等离子加热和电渣加热。首先，对于电磁感应加热技术，其为非接触的加热方式，在加热的同时通过电磁力驱动钢水的自发流动，均温效果较好，此外加热方式无烟尘噪音、环境友好，但是问题在于其需要对钢包进行改造或者对钢包进行重新设计，因此该技术应用较少；其次，等离子加热技术的热效率仅次于感应加热技术，不需要对个别结构进行改造，噪声和粉尘易控制，结合底部吹氩搅拌，可以起到均匀的作用，但是该技术要求保护渣不易过厚或凝固，以便等离子束吹开渣层直接加热钢水表面；最后，电渣加热技术同样不需对钢包进行改造，其要求保护渣为导电渣，并通过加热保护渣的方式实现对钢水的补温，但是加热效率只有35％～45％，低于等离子加热60％～70％的热效率。

浇注钢包与钢包精炼炉和中间包的特点存在显著的差别：一是，浇注钢包的液面是不断下降的，而后两者是稳定的液面；二是，浇注钢包内的保护渣会随着浇注过程不断增厚甚至凝固。在不能改变钢包结构基础上，单独采用等离子加热或电渣加热技术都会存在一定的问题：首先，如单独采用等离子加热，在浇注后期随着保护渣层的增厚和凝固，等离子束无法吹开渣层作用于钢水液面，加热效果变差；反之，如单独采用电渣加热技术，其加热效率较差，电极与钢水接触易出现增碳。

综上，为了有效解决大容量钢包长时间浇注的钢水补热难题，需要开发一种新的补热技术，在适应浇注钢包液面动态下降和渣层动态增厚的特点的同时，兼顾热效率，以满足大型铸件垂直半连铸工艺的要求。

发明内容

根据上述提出的钢包长时间浇注出现的浇注钢包液面动态下降和渣层动态增厚的技术问题，而提供一种可切换加热模式的浇注钢包补热装置和方法。本发明主要利用一对中空石墨电极，在不更换电极的情况下，根据钢水温降和加热电路的电压降在等离子加热和电渣加热之间切换加热模式，有效解决浇注钢包液面动态下降和渣层动态增厚的技术难题。

本发明采用的技术手段如下：

一种可切换加热模式的浇注钢包补热装置，包括：内部置有钢水和保护渣的浇注钢包、主控系统以及与主控系统连接的加热模块、电极位置控制模块、供气模块和钢水状态监测模块，加热模块上设置有中空石墨电极组，中空石墨电极组一侧伸入浇注钢包内，用于加热保护渣和/或钢水，电极位置控制模块用于控制中空石墨电极组的升降，供气模块分别向加热模块和浇注钢包中通入气体，钢水状态监测模块与浇注钢包相连，用于监测钢水温降和液面位置；加热模块根据钢水温降和加热电路的电压降进行不同工作状态下的等离子加热和电渣加热之间切换加热模式；

主控系统根据钢水状态监测模块动态反馈的钢水温降和液面位置数据，实时控制加热模块、电极位置控制模块和供气模块的工作状态，并将整个补热装置的实时工作状态和数据传输至操作台，也可根据操作台的动态指令，控制补热装置的工作状态。

进一步地，所述加热模块还包括电源系统和电路电缆，电源系统的一侧与主控系统相连，另一侧通过电路电缆与中空石墨电极组相连，为中空石墨电极组供电；电源系统包括隔离式变压器、三相真空断路器和起弧器，高压交流电在电源系统中被转换成低压直流电并可调节输出，起弧器用于产生高压低能脉冲。

进一步地，所述中空石墨电极组由一根阳电极和一根正电极组成，两根电极的材料均为石墨材质；两根电极的结构相同，均为圆柱体结构，中间设有圆形通孔，通孔一端与供气模块连接，供气模块向中空石墨电极组内通入氩气作为等离子加热模式的发射体，在通电状态下将氩气加热并充分电离形成等离子气体束，用于加热钢水；中空石墨电极组还可作为电渣加热模式的石墨电极，在中间通孔不通入氩气的情况下，可插入保护渣中，通过电渣的电阻热加热钢水。

进一步地，所述电极位置控制模块由电极位置控制系统以及与电极位置控制系统连接的电极升降机构和电极夹持臂构成，电极夹持臂安装在电极升降机构上，用于夹持中空石墨电极组，电极位置控制系统用于接收主控系统的操作指令，并通过电极升降机构和电极夹持臂驱动中空石墨电极组进行升降，控制中空石墨电极组的工作位置。

进一步地，所述供气模块由与主控系统连接的供气装置和与供气装置相连的气体管路构成，气体管路包括两个管路，分别为第一管路和第二管路；供气装置通过第一管路与中空石墨电极组连接，为等离子加热模式提供工质气体；供气装置通过第二管路与浇注钢包底部设置的底吹装置连接，向浇注钢包内不断吹入氩气，起到搅拌均温的作用。

进一步地，所述钢水状态监测模块由与主控系统连接的连续测温装置和液面监测装置构成，连续测温装置和液面监测装置均插入浇注钢包内，分别用于监测钢水温降和钢水液面位置；钢水状态监测模块是主控系统判断浇注钢包补热装置运行状态和运行参数的重要参考数据，连续反映浇注钢包内的钢水温降、补热温升和液面位置。

进一步地，所述浇注钢包顶部设置的钢包盖的中间开设有电极开孔，侧边开设有分别安装连续测温装置和液面监测装置的开孔；钢包盖内侧设有环形的挡板，起到遮蔽等离子体弧光、减少对钢包耐材高温辐射的作用，提高耐材的使用寿命。

进一步地，所述保护渣为导电渣。

本发明还提供了一种可切换加热模式的浇注钢包补热方法，包括如下步骤：

步骤1：开始浇注，浇注钢包底部持续吹氩搅拌，连续测温装置和液面监测装置实时监测钢水温降和液面位置；

步骤2：若钢水温降超过阈值，中空石墨电极组下降至液面上方，通入氩气起弧，启动等离子加热模式；

步骤3：判断加热电路的电压降是否高于阈值：若电压降低于阈值，则钢渣厚度适中，继续使用等离子加热模式，直至钢水温度超过预设的过热度，结束补热，回到步骤1；若电压降高于阈值，则表明渣层厚度较厚，等离子加热模式的作用有限，继续下一步操作；

步骤4：关闭氩气，将石墨电极插入电渣中，启动电渣加热模式，保护渣被加热软化；

步骤5：石墨电极升出渣面，通氩气起弧，启动等离子加热模式；

步骤6：等离子束吹开经高温软化的渣层，直接加热钢水，直至温度超过预设的过热度，结束补热，回到步骤1。

进一步地，所述步骤1中，钢水起始过热度为30℃；所述步骤2中，钢水的温降阈值为5℃～10℃；所述步骤3中，电压降的阈值设置为20V～50V。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的可切换加热模式的浇注钢包补热装置和方法，有效解决了长时间浇注条件下浇注钢包的补热难题，通过在等离子加热和电渣加热间切换模式的方法，有效解决了钢包长时间浇注出现的液面动态下降和渣层动态增厚的技术难题。

2、本发明提供的可切换加热模式的浇注钢包补热装置和方法，适用于所有需要长时间浇注的铸造工艺，如大截面钢坯的垂直半连铸工艺，此外还可以有效控制钢水的过热度，可实现高合金钢的低过热度浇注。

3、本发明提供的可切换加热模式的浇注钢包补热装置和方法，装置设备组成简单，两种加热模式都采用同一组石墨电极，不需要改造传统钢包结构，设备的维护成本较低。

4、本发明提供的可切换加热模式的浇注钢包补热装置和方法，具有广泛的适用性，除了可生产钢铁材料外，也适用于有色金属材料的铸造工艺。

综上，应用本发明的技术方案能够解决现有技术中钢包长时间浇注出现的浇注钢包液面动态下降和渣层动态增厚的问题。

基于上述理由本发明可在冶金铸造等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明可切换加热模式的浇注钢包补热装置的示意图。

图2为本发明可切换加热模式的浇注钢包补热方法的流程示意图。

图3为本发明可切换加热模式的浇注钢包补热装置在各工作状态下的示意图，其中(a)为补热装置待机模式，(b)为等离子加热模式，(c)为电渣加热模式。

图中：1、主控系统；2、操作台；3、电源系统；4、电路电缆；5、中空石墨电极组；6、连续测温装置；7、液面监测装置；8、供气装置；9、气体管路；10、电极位置控制系统；11、电极升降机构；12、电极夹持臂；13、钢包盖；14、挡板；15、保护渣；16、钢水；17、浇注钢包；18、浇注水口；19、底吹装置；20、阳电极；21、阴电极。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图所示，本发明提供了一种可切换加热模式的浇注钢包补热装置，包括：内部置有钢水16和保护渣15的浇注钢包17、主控系统1以及与主控系统1连接的加热模块、电极位置控制模块、供气模块和钢水状态监测模块，加热模块上设置有中空石墨电极组5，中空石墨电极组5一侧伸入浇注钢包17内，用于加热保护渣15和/或钢水16，电极位置控制模块用于控制中空石墨电极组5的升降，供气模块分别向加热模块和浇注钢包17中通入气体，钢水状态监测模块与浇注钢包17相连，用于监测钢水温降和液面位置；加热模块根据钢水温降和加热电路的电压降进行不同工作状态下的等离子加热和电渣加热之间切换加热模式；

主控系统1根据钢水状态监测模块动态反馈的钢水温降和液面位置数据，实时控制加热模块、电极位置控制模块和供气模块的工作状态，并将整个补热装置的实时工作状态和数据传输至操作台2，也可根据操作台2的动态指令，控制补热装置的工作状态。

实施例1

如图1-3所示，本实施例以垂直半连铸工艺制备φ1600mm，长度10m的大圆坯钢锭为例，介绍本发明一种可切换加热模式的浇注钢包补热装置和方法，它是用于垂直半连铸工艺大容量钢包长时间浇注的钢水补热装置和方法，也可以用来进行有色金属的浇注。本实施例中，需要浇注钢水的重量约为144t，采用160t大容量钢包浇注，拉坯速度为0.05m/min，则浇注时间长达200min。

如图1所示为本实施例一种可切换加热模式的浇注钢包补热装置的示意图，从功能角度可划分为如下六个模块：主控系统1、加热模块、电极位置控制模块、供气模块、钢水状态监测模块和浇注钢包17，主控系统1是可切换加热模式的浇注钢包补热装置的核心系统，除浇注钢包17外，其它四个模块都与主控系统1连接，其主要负责根据钢水状态监测模块动态反馈的钢水温降和液面位置数据，实时控制加热模块、电极位置控制模块和供气模块的工作状态，并将系统的实时工作状态和数据传输至操作台2，也可以根据操作台2的动态指令，控制补热装置的工作状态。具体的装置构成包括：主控系统1、操作台2、电源系统3、电路电缆4、中空石墨电极组5、连续测温装置6、液面监测装置7、供气装置8、气体管路9、电极位置控制系统10、电极升降机构11、电极夹持臂12、钢包盖13、挡板14、浇注钢包17、浇注水口18和底吹装置19，浇注钢包17内部具有中空腔室，该中空腔室内置有钢水16和保护渣15，保护渣覆盖在钢水16的水面上，通过设置在浇注钢包17底部的浇注水口18向浇注钢包17内通入钢水16，底吹装置19设置在浇注钢包17底部。本实施例中所采用的保护渣15为导电渣。

本实施例中，加热模块主要由电源系统3、电路电缆4和中空石墨电极组5构成，电源系统3的一侧与主控系统1相连，另一侧通过电路电缆4与中空石墨电极组5相连，为中空石墨电极组5供电；电源系统3包括隔离式变压器、三相真空断路器和起弧器，高压交流电在电源系统3中被转换成低压直流电并可调节输出，起弧器是一个能够产生高压低能脉冲的装置。

本实施例中，中空石墨电极组5采用一对中空石墨电极，在不更换电极的情况下，装置可以根据钢水温降和加热电路的电压降在等离子加热和电渣加热之间切换加热模式。具体地，中空石墨电极组5由一根阳电极20和一根正电极21组成，阳电极20和一根正电极21分别通过电路电缆4与电源系统3的正负极相连，两根电极均为石墨材质，结构相同，均为圆柱体结构，中间为圆形通孔，通孔一端均与气体管路9连接，通孔内部与气体管路9内部相连通，其作用一是在中空石墨电极组5中通入氩气时作为等离子加热模式的发射体，在通电状态下将氩气加热并充分电离形成等离子气体束，用于加热钢水16；其作用二是作为电渣加热模式的石墨电极，在中间通孔不通入氩气的情况下，可插入保护渣15中，通过电渣的电阻热加热钢水16。

本实施例中，电极位置控制模块由电极位置控制系统10以及与电极位置控制系统10连接的电极升降机构11和电极夹持臂12构成，电极夹持臂12安装在电极升降机构11顶部，用于夹持中空石墨电极组5，电极升降机构11驱动电极夹持臂12带着中空石墨电极组5进行升降。电极位置控制系统10用于接收主控系统1的操作指令，并通过电极升降机构11和电极夹持臂12控制中空石墨电极组5的工作位置。

本实施例中，供气模块由与主控系统1连接的供气装置8和与供气装置8相连的气体管路9构成，供气模块包括两个管路：一是与中空石墨电极组5连接，为等离子加热模式提供工质气体；二是与底吹装置19连接，向浇注钢包17内不断吹入氩气，起到搅拌均温的作用。

本实施例中，钢水状态监测模块由与主控系统1连接的连续测温装置6和液面监测装置7构成，连续测温装置6和液面监测装置7均插入浇注钢包17内，分别用于监测钢水温降和钢水液面位置。该钢水状态监测模块是主控系统1判断浇注钢包补热装置运行状态和运行参数的重要参考数据，连续反映浇注钢包17内的钢水温降、补热温升和液面位置。

本实施例中，浇注钢包17的钢包主体结构仍然为传统钢包的结构形式，不需要进行改造；钢包盖13需要特殊设计，其中间设有电极开孔，另外设计有安装连续测温装置6和液面监测装置7的开孔；钢包盖13内侧设计有环形的挡板14结构，起到遮蔽等离子体弧光、减少对钢包耐材高温辐射的作用，提高耐材的使用寿命。

本发明可有效解决浇注钢包液面动态下降和渣层动态增厚的技术难题，适用于钢包长时间浇注的各类工艺和工况，可以用于钢铁材料和有色金属材料的浇注。

实施例2

如图2所示为本实施例一种可切换加热模式的浇注钢包补热方法的流程示意图，可切换加热模式的浇注钢包补热方法为：

步骤1：开始浇注，钢水16起始过热度为30℃，浇注钢包17底部持续吹氩搅拌，连续测温装置6和液面监测装置7实时监测钢水16温降和液面位置；

步骤2：钢水16的温降阈值为5℃～10℃，若温降超过阈值，中空石墨电极组5下降至液面上方，通入氩气起弧，启动等离子加热模式；

步骤3：电压降的阈值设置为20V～50V，判断加热电路的电压降是否高于阈值：若电压降低于阈值，则钢渣15厚度适中，继续使用等离子加热模式，直至钢水16温度超过预设的30℃过热度，结束补热，回到步骤1；若电压降高于阈值，则表明渣层厚度较厚，等离子加热模式的作用有限，继续下一步操作；

步骤4：关闭氩气，将石墨中空石墨电极组5插入电渣中，启动电渣加热模式，保护渣15被加热软化；

步骤5：石墨中空石墨电极组5升出渣面，通氩气起弧，启动等离子加热模式；

步骤6：等离子束吹开经高温软化的渣层，直接加热钢水16，直至温度超过预设的过热度，结束补热，回到步骤1。

图3为本发明一种可切换加热模式的浇注钢包补热装置分别在待机状态、等离子加热模式、和电渣加热模式下的工作状态示意图。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种可切换加热模式的浇注钢包补热装置，其特征在于，包括：内部置有钢水和保护渣的浇注钢包、主控系统以及与主控系统连接的加热模块、电极位置控制模块、供气模块和钢水状态监测模块，加热模块上设置有中空石墨电极组，中空石墨电极组一侧伸入浇注钢包内，用于加热保护渣和/或钢水，电极位置控制模块用于控制中空石墨电极组的升降，供气模块分别向加热模块和浇注钢包中通入气体，钢水状态监测模块与浇注钢包相连，用于监测钢水温降和液面位置；加热模块根据钢水温降和加热电路的电压降进行不同工作状态下的等离子加热和电渣加热之间切换加热模式；

主控系统根据钢水状态监测模块动态反馈的钢水温降和液面位置数据，实时控制加热模块、电极位置控制模块和供气模块的工作状态，并将整个补热装置的实时工作状态和数据传输至操作台，也可根据操作台的动态指令，控制补热装置的工作状态。

2.根据权利要求1所述的可切换加热模式的浇注钢包补热装置，其特征在于，所述加热模块还包括电源系统和电路电缆，电源系统的一侧与主控系统相连，另一侧通过电路电缆与中空石墨电极组相连，为中空石墨电极组供电；电源系统包括隔离式变压器、三相真空断路器和起弧器，高压交流电在电源系统中被转换成低压直流电并可调节输出，起弧器用于产生高压低能脉冲。

3.根据权利要求1或2所述的可切换加热模式的浇注钢包补热装置，其特征在于，所述中空石墨电极组由一根阳电极和一根正电极组成，两根电极的材料均为石墨材质；两根电极的结构相同，均为圆柱体结构，中间设有圆形通孔，通孔一端与供气模块连接，供气模块向中空石墨电极组内通入氩气作为等离子加热模式的发射体，在通电状态下将氩气加热并充分电离形成等离子气体束，用于加热钢水；中空石墨电极组还可作为电渣加热模式的石墨电极，在中间通孔不通入氩气的情况下，可插入保护渣中，通过电渣的电阻热加热钢水。

4.根据权利要求1所述的可切换加热模式的浇注钢包补热装置，其特征在于，所述电极位置控制模块由电极位置控制系统以及与电极位置控制系统连接的电极升降机构和电极夹持臂构成，电极夹持臂安装在电极升降机构上，用于夹持中空石墨电极组，电极位置控制系统用于接收主控系统的操作指令，并通过电极升降机构和电极夹持臂驱动中空石墨电极组进行升降，控制中空石墨电极组的工作位置。

5.根据权利要求1所述的可切换加热模式的浇注钢包补热装置，其特征在于，所述供气模块由与主控系统连接的供气装置和与供气装置相连的气体管路构成，气体管路包括两个管路，分别为第一管路和第二管路；供气装置通过第一管路与中空石墨电极组连接，为等离子加热模式提供工质气体；供气装置通过第二管路与浇注钢包底部设置的底吹装置连接，向浇注钢包内不断吹入氩气，起到搅拌均温的作用。

6.根据权利要求1所述的可切换加热模式的浇注钢包补热装置，其特征在于，所述钢水状态监测模块由与主控系统连接的连续测温装置和液面监测装置构成，连续测温装置和液面监测装置均插入浇注钢包内，分别用于监测钢水温降和钢水液面位置；钢水状态监测模块是主控系统判断浇注钢包补热装置运行状态和运行参数的重要参考数据，连续反映浇注钢包内的钢水温降、补热温升和液面位置。

7.根据权利要求1所述的可切换加热模式的浇注钢包补热装置，其特征在于，所述浇注钢包顶部设置的钢包盖的中间开设有电极开孔，侧边开设有分别安装连续测温装置和液面监测装置的开孔；钢包盖内侧设有环形的挡板，起到遮蔽等离子体弧光、减少对钢包耐材高温辐射的作用，提高耐材的使用寿命。

8.根据权利要求1所述的可切换加热模式的浇注钢包补热装置，其特征在于，所述保护渣为导电渣。

9.一种如权利要求1-8任意一项权利要求所述的可切换加热模式的浇注钢包补热方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：开始浇注，浇注钢包底部持续吹氩搅拌，连续测温装置和液面监测装置实时监测钢水温降和液面位置；

步骤2：若钢水温降超过阈值，中空石墨电极组下降至液面上方，通入氩气起弧，启动等离子加热模式；

步骤3：判断加热电路的电压降是否高于阈值：若电压降低于阈值，则钢渣厚度适中，继续使用等离子加热模式，直至钢水温度超过预设的过热度，结束补热，回到步骤1；若电压降高于阈值，则表明渣层厚度较厚，等离子加热模式的作用有限，继续下一步操作；

步骤4：关闭氩气，将石墨电极插入电渣中，启动电渣加热模式，保护渣被加热软化；

步骤5：石墨电极升出渣面，通氩气起弧，启动等离子加热模式；

步骤6：等离子束吹开经高温软化的渣层，直接加热钢水，直至温度超过预设的过热度，结束补热，回到步骤1。

10.根据权利要求9所述的可切换加热模式的浇注钢包补热方法，其特征在于，所述步骤1中，钢水起始过热度为30℃；所述步骤2中，钢水的温降阈值为5℃～10℃；所述步骤3中，电压降的阈值设置为20V～50V。

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