CN212833853U - 一种铁水沟电磁感应在线补热装置 - Google Patents

Abstract

一种铁水沟电磁感应在线补热装置，包括铁水沟(2)，上感应线圈(1)，下感应线圈(4)，所述铁水沟(2)包括铁水入口、铁水出口和环形铁水沟，在铁水入口和铁水出口之间设置有环形铁水沟，所述上感应线圈(1)设置在环形铁水沟上方，所述下感应线圈(4)设置在环形铁水沟下方，所述上感应线圈(1)，下感应线圈(4)均为环形，形状与环形铁水沟对应。

Description

一种铁水沟电磁感应在线补热装置

技术领域

本实用新型涉及一种铁水加热装置，尤其是一种铁水沟在线电磁感应补热装置。

背景技术

电磁感应加热是加热导体材料的一种方法，它主要用于金属热加工、热处理、焊接和熔化。感应加热是利用电磁感应的方法使被加热的材料的内部产生电流，依靠这些涡流的能量达到加热目的。感应加热系统的基本组成包括感应线圈、交流电源和工件。根据加热对象不同，可以把线圈制作成不同的形状。线圈和电源相连，电源为线圈提供交变电流，流过线圈的交变电流产生一个通过工件的交变磁场，该磁场使工件产生涡流来加热。在钢铁生产中电磁感应加热技术越来越受到重视，目前主要应用在钢坯加热或中间包加热，未见有应用于铁水沟中对铁水进行电磁感应加热。

本工艺采用非高炉熔融还原出铁技术，经过熔融还原炉产出的铁水温度一般在1200℃～1300℃，铁水温度较低，产出的铁水中由于硫含量还较高，后续还需进行铁水脱硫，不管采用颗粒镁脱硫、复合脱硫，还是包芯线喂丝脱硫，都会产生一定的铁水温降，脱硫后铁水温度决定了铸铁质量，所以有必要对前道工序铁水温度进行提温，在铁水沟中将铁水升高0～100℃，以满足后续工序对铁水温度的要求。目前铁水在线电磁感应补热装置的设计是亟需解决的问题。

高炉在兑铁水和出铁水时铁水温度偏低，一般采用离线加热方法。比如，将高炉出来的铁水，盛入铁水罐，吊运到电炉(精炼炉)再加热，这种方法费时费力、热损失较大。而铁水电磁感应补热可以通过将电能转换为磁能，是被加热铁水感应到磁能而发热的一种加热方式，铁水在流动过程中通过感应线圈，圆形导线为感应线圈，交变磁场的电磁感应作用铁水产生封闭的感应电流──涡流，集肤效应将铁水加热。在铁水上下各布置一组感应线圈，上下线圈产生的磁场都作用于铁水，将铁水加热。在设计铁水电磁感应补热时有三种方案：普通通道、中心为感应器、感应器与铁水平行方案。普通通道为外部为线圈、内部过铁水，存在的问题是铁水流槽占感应器的面积比例较少、电效率非常低，仅为10％，总装机功率也较高，并且当铁水受到磁场力影响时，铁水将向上涌动，产生涌浪式挤压，容易造成喷溅、造成安全问题。中心为感应器的方案，同样也存在一些问题，当铁水受到磁场力影响时，铁水受电磁力向外方向挤压，强烈的流动冲击流槽内壁面，对耐材有强力冲刷。因此，铁水电磁感应补热装置的设计成为制约生产的关键因素。

实用新型内容

针对上述问题，本申请提供一种铁水沟电磁感应在线补热装置，包括铁水沟(2)，上感应线圈(1)，下感应线圈(4)，所述铁水沟(2)包括铁水入口、铁水出口和环形铁水沟，在铁水入口和铁水出口之间设置有环形铁水沟，所述上感应线圈(1)设置在环形铁水沟上方，所述下感应线圈(4)设置在环形铁水沟下方，所述上感应线圈(1)，下感应线圈(4)均为环形，形状与环形铁水沟对应。

进一步地，铁水沟(2)包括上工作耐材(6)、下工作耐材(3)、浇注料(7)、耐火砖(8)，上工作耐材(6)和下工作耐材(3)形成铁水通道，上工作耐材(6)和下工作耐材(3)采用高铝砖，下工作耐材(3)外部依次设置有浇注料(7)和耐火砖(8)。

进一步地，所述耐火砖外部设置有水泥框架(10)。

进一步地，还包括导磁体，所述导磁体将上感应线圈、下感应线圈以及铁水沟封闭。

进一步地，所述导磁体为矽钢片(9)，矽钢片(9)厚度在20mm-50mm。

进一步地，上工作耐材(6)厚度在200mm-400mm；下工作耐材(3)厚度在100mm-300mm；浇注料(7)厚度在100mm-300mm；耐火砖(8)厚度在100mm-200mm；水泥框架(10)厚度在20mm-50mm。

进一步地，感应线圈采用铜管盘成平面螺旋状，与铁水流动方向平行，分为上感应线圈和下感应线圈，上感应线圈放在铁水沟上面，下感应线圈放在铁水沟下面，铁水在上感应线圈和下感应线圈之间流动，铜管内通冷却水，在线圈表面涂防潮绝缘漆。

进一步地，环形铁水沟为圆形、椭圆形、弧形或菱形。

进一步地，在环形铁水沟中间还设置一路通道连通铁水入口和铁水出口。

进一步地，还包括铁水在线测温系统，用于实时在线测量铁水温度。

本实用新型的优点及效果：本实用新型一种感应加热铁水沟做成环形分流铁水沟，铁水流槽占感应器的面积为100％，电效率达到85％以上，总装机功率较低。当铁水受到磁场力影响时，铁水受力向圆心内部集中，铁水处于悬浮状态，可以减少铁水流动对铁水沟耐材的冲刷力。可以在短时间内对铁水进行迅速升温，以满足后续铁水脱硫、铸铁工序对温度的要求。铁水加热温度＞100℃，控制精度＜10℃，吨铁电耗＜30Kw·h/t。在不改变原有铁水沟设计的同时，增加两路旁路通道，用于铁水电磁感应加热，万一铁水加热效果不好，还可以用耐材将两路旁路通道堵住，将主铁水沟打通，还可以正常出铁。电磁感应加热装置不仅可以用于铁水出铁过程中，而且可以应用于向炉内兑铁水过程中，可以提高初始铁水温度。感应加热线圈外框安放矽钢片，做到磁场的全封闭，防止磁场外泄，可以保证设备安全，外部钢结构不会被加热、熔化。铁水在线感应加热，可以在铁水流动过程中就被加热，不仅简化了生产工艺，而且提高了经济效益。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书来实现和获得。

附图说明

图1是本实用新型装置的横截面图。

图2是本实用新型装置的圆形通道示意图。

图3是本实用新型装置的菱形通道示意图。

图4是本实用新型装置的铁水在线测温部分示意图。

1-上感应线圈；2-铁水沟；3-下工作耐材；4-下感应线圈；5-铁水沟包盖；

6-上工作耐材；7-浇注料；8-耐火砖；9-矽钢片；10-水泥框架；11-铁水；12-红外测温仪；13-保护套；14-高温电缆；15-仪表箱；16-信号电缆；17-工控机。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

以下结合具体实施例，对本实用新型的技术方案作进一步的解释和说明。

实施例1

一种铁水沟在线电磁感应补热装置，所述铁水沟电磁感应加热铁水整个系统主要包括：铁水在线测温系统、电磁感应加热系统、电源控制系统、冷却系统、监控系统、配套公辅系统等。铁水在线测温系统主要负责对进入电磁感应加热装置的铁水进行连续测温，并将测温数据实时传输到主控电脑中，主要由红外测温仪(12)、保护套(13)、高温电缆(14)、仪表箱(15)、信号电缆(16)、工控机(17)等组成。电磁感应加热系统由整流变压器、感应加热器、整流逆变系统、控制系统等组成，感应加热器是把中频电磁能转化为热能的核心部件，其设计好坏直接影响整套设备的加热效率。监控系统主要用于采集铁水重量、温度用来设置加热门槛，调节加热速率；可以用于加热工艺过程的改变和故障诊断；线圈温度信号高于设定温度时，具有报警功能；具有历史数据查询功能。冷却系统由制纯水机、纯水箱、纯水泵、热交换器、流量调节、流量检测、压力检测、温度检测及水质检测等组成。

进一步地，铁水在线测温系统及监控系统设置有红外测温探头，将装有吹扫风管、冷却风管的红外测温探头固定安装在距铁水5-15米的支架上，并且瞄准铁水沟，对每炉铁水进行连续扫瞄测量，可以动态调整后序电磁感应加热电流的铁水加热速率，使得铁水沟出口温度可以始终保持稳定；

进一步地，电磁感应装置设在在环形铁水流路上面，使得感应电流在铁水内部构成回路。环形铁水沟可以为多种形状，如圆形、椭圆形、弧形或多边形、菱形，可以通过铁水沟通道的形状来实现。在不改变原有铁水沟设计的同时，增加两路旁路通道，万一铁水加热效果不好，还可以用耐材将两路旁路通道堵住，将主铁水沟打通，还可以正常出铁。环形铁水沟沿着铁水流向向下倾斜角度为4～10°。

进一步地，感应线圈采用铜管盘成平面螺旋状，与铁水流动方向平行，分为上感应线圈和下感应线圈，感应线圈安放在铁水沟内，上线圈放在铁水沟上面，下线圈放在铁水沟下面，铁水在上感应线圈和下感应线圈之间流动。线圈由优质大截面整根矩型铜管绕制而成，管内通冷却水为保护其绝缘强度，后在线圈表面涂防潮绝缘磁漆，后固为一整体，其抗振性、整体性好。

进一步地，通过上感应线圈(1)和下感应线圈(4)联合对环形铁水进行加热，铁水初始温度在1200℃～1300℃，出铁时间在20～30min，出铁量在60～90t,铁水加热温度＞100℃，控制精度＜10℃，吨铁电耗＜30Kw·h/t。电效率达到85％以上，总装机功率较低在12000Kw，工作频率为50-100Hz。

进一步地，电磁感应加热方式为间歇式变频缓慢加热的方式，在出铁水进入铁水沟时，根据铁水的流量进行缓慢加电，加电以较低的速率进行，不会使感应线圈由于初始加电速率过快导致损坏或影响使用寿命。

进一步地，环形铁水沟设有包盖(5)，主要用于铁水沟铁水的保温和与作业之间环境的隔热保护，设计有合适的刚度和强度。包盖(5)上面设有吊装孔，可以用于吊装，包盖为多段式，可以进行分段吊装，并且可以将上部感应线圈进行单独吊装。包盖上(5)带有锚固件，便于耐火材料的固结，铁水沟上部采用水平平整设计，在铁水沟上预埋定位销，用于包盖(5)的定位。

进一步地，感应加热线圈外框安放导磁体(矽钢片)，上感应线圈和下感应线圈用导磁体(矽钢片)封闭起来，做到磁场的全封闭，防止磁场外泄，可以保证设备安全，外部钢结构不会被加热、熔化。

进一步地，铁水沟耐材采用上工作耐材(3)、下工作耐材(6)、浇注料(7)、耐火砖(8)等组成。上工作耐材(3)和下工作耐材(6)采用高铝砖，浇注料(7)采用G-C60A材质，耐火砖(8)采用轻质耐火砖。

虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种铁水沟电磁感应在线补热装置，其特征在于，包括铁水沟(2)，上感应线圈(1)，下感应线圈(4)，所述铁水沟(2)包括铁水入口、铁水出口和环形铁水沟，在铁水入口和铁水出口之间设置有环形铁水沟，所述上感应线圈(1)设置在环形铁水沟上方，所述下感应线圈(4)设置在环形铁水沟下方，所述上感应线圈(1)，下感应线圈(4)均为环形，形状与环形铁水沟对应。

2.如权利要求1所述的铁水沟电磁感应在线补热装置，其特征在于，铁水沟(2)包括上工作耐材(6)、下工作耐材(3)、浇注料(7)、耐火砖(8)，上工作耐材(6)和下工作耐材(3)形成铁水通道，上工作耐材(6)和下工作耐材(3)采用高铝砖，下工作耐材(3)外部依次设置有浇注料(7)和耐火砖(8)。

3.如权利要求2所述的铁水沟电磁感应在线补热装置，其特征在于，所述耐火砖外部设置有水泥框架(10)。

4.如权利要求3所述的铁水沟电磁感应在线补热装置，其特征在于，还包括导磁体，所述导磁体将上感应线圈、下感应线圈以及铁水沟封闭。

5.如权利要求4所述的铁水沟电磁感应在线补热装置，其特征在于，所述导磁体为矽钢片(9)，矽钢片(9)厚度在20mm-50mm。

6.如权利要求5所述的铁水沟电磁感应在线补热装置，其特征在于，上工作耐材(6)厚度在200mm-400mm；下工作耐材(3)厚度在100mm-300mm；浇注料(7)厚度在100mm-300mm；耐火砖(8)厚度在100mm-200mm；水泥框架(10)厚度在20mm-50mm。

7.如权利要求6所述的铁水沟电磁感应在线补热装置，其特征在于，感应线圈采用铜管盘成平面螺旋状，与铁水流动方向平行，分为上感应线圈和下感应线圈，上感应线圈放在铁水沟上面，下感应线圈放在铁水沟下面，铁水在上感应线圈和下感应线圈之间流动，铜管内通冷却水，在线圈表面涂防潮绝缘漆。

8.如权利要求7所述的铁水沟电磁感应在线补热装置，其特征在于，环形铁水沟为圆形、椭圆形、弧形或菱形。

9.如权利要求8所述的铁水沟电磁感应在线补热装置，其特征在于，在环形铁水沟中间还设置一路通道连通铁水入口和铁水出口。

10.如权利要求9所述的铁水沟电磁感应在线补热装置，其特征在于，还包括铁水在线测温系统，用于实时在线测量铁水温度。

Images