[实用新型]钢锭冒口感应加热装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及冶金和机械制造行业，具体说是一种适用于大型钢锭（铸锭）生产过程中钢锭冒口部位的感应加热装置，可以对不同尺寸的钢锭冒口部位液态金属进行加热保温，适用于不锈钢、合金钢和镍基合金等各类金属材料。

背景技术

随着金属锻件产品性能要求的提高，对其所用的铸锭和铸坯质量提出了更高的要求，特别是大型锻件向超大型化和高合金化发展，所用锻造钢锭和铸坯也需要满足超大型化和高致密化的要求。

大型钢锭（包括各类金属材料的各种铸坯，下同）的铸锭工序，液态金属在凝固过程中，需要冒口部位补充大量的高温钢水，以填充钢锭锭身凝固收缩的空间。由于大型钢锭凝固过程很长，在锭身凝固的过程中冒口钢液（包括各种液态的黑色和有色金属，为了叙述方便，统称钢液，下同。）也在散热降温趋向凝固，在钢锭凝固后期，冒口便难以保证有足够的高温钢液完成锭身的补缩任务，为此，工业生产中常用增大冒口比例的方法来延长冒口凝固时间，保证冒口有充足的钢液用于锭身补缩，通常钢锭冒口所占比率增加到18-25%，虽然此方法能满足锭身的补缩要求，但却显著地降低了钢锭的利用率，不但增加了生产成本，也浪费大量宝贵的资源。

如何在不增加冒口比例的情况下，保证冒口有充足的钢液对锭身补缩，成为钢锭生产中难以突破的瓶颈。目前，钢锭的冒口保温采用低导热率材料，使得冒口钢液处于低导热的保温环境之中，这样减少了冒口钢液向周围的热损失，延缓冒口的凝固进程。在此基础上，工业生产中有应用电热冒口者，也有研究者试图通过电弧、等离子和化学方法等加热方法对冒口热量损失进行补偿，进一步延缓冒口钢液的凝固进程，强化冒口的补缩作用。但是上述电热冒口等方法尚有某些不足之处，例如上述电热冒口在实际生产中需要直接将石墨电极等加热体插入到钢液中，加热过程中难以很好利用保温剂和覆盖剂保护，造成大量的热量从顶部散失，并且上述电热冒口输入的热量主要集中在加热体附近，加热面积小、热效率低；此外，上述方法还存在杂质和有害气体对钢液的污染等问题。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述不足，本实用新型提供一种钢锭冒口感应加热装置，该装置通过感应器对钢锭冒口部位进行感应加热，方便有效地延长冒口的凝固时间，提高冒口补缩能力，减小冒口尺寸，显著提高钢锭利用率。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：所述钢锭冒口感应加热装置，包括底座、支撑臂，上、下两组感应线圈、热电偶和无纸记录仪，底座侧壁的外表面对称设置吊耳。所述底座上用耐火保温材料砌筑成冒口保温套，在冒口保温套外部垂直方向放置上、下两组感应线圈，上、下两组感应线圈通过水冷电缆连接到可控硅电源柜，在上、下两组感应线圈外部沿圆周方向上均布磁轭，磁轭的外侧用不锈钢板夹持并组装在支撑臂上，支撑臂固定在底座的凹槽内，冷却水系统与上、下感应线圈连接，通过冷却水带走感应线圈的热量。

本实用新型中，上、下两组感应线圈，均由矩形铜管盘成螺旋状，线圈匝间距通常为5-12mm，线圈外表面包有云母带，且涂有绝缘漆。

本实用新型中，所述上、下两组感应线圈采用并联方式与可控硅电源柜连接，且两组感应线圈之间塞有石棉板隔离，可控硅电源柜输出频率范围100-3000Hz，频率和功率根据钢锭尺寸及温度反馈信号进行选择和调整。

本实用新型中，所述磁轭由硅钢片垒叠而成，其截面形状为“匚”形，磁轭封面的不锈钢板与硅钢片接触部用云母板隔开。 

本实用新型中，所述的钢锭冒口感应加热装置，其底座材质为不锈钢，底座与磁轭留有间隙，且在间隙之间填充绝热绝缘材料进行绝缘处理。

本实用新型中，所述冒口保温套由耐火砖和绝缘板组装而成，冒口保温套的厚度为20-200mm，冒口保温套与上、下两组感应线圈之间无铁磁性材料。

本实用新型中，带有刚玉保护管的热电偶插入到冒口的金属液中，通过导线连接到无纸记录仪，检测记录冒口钢液的温度，反映冒口降温过程，根据反馈的信息调节电源的输入功率控制冒口凝固过程。

本实用新型中，冷却水系统为感应线圈提供冷却水，在出水口设有测温装置，要求出水温度不高于55℃。

本实用新型具有如下有益效果：

1、加热速度快，热效率高，节约能源。本实用新型的加热方式属于感应加热，在感应加热过程中，热量来自于冒口 “热态涡流透入层” 内液态金属生成的体积热，快速加热，热效率高。