[发明专利]一种基于电流直接加热的连铸坯恒温出坯的装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于电流直接加热的连铸坯恒温出坯的装置及方法，包括设于火焰切割机后端传动辊表面的第一石墨环，设于连铸坯前进端的端部、并与第一石墨环和连铸坯形成闭合回路的移动式第二石墨环，该装置还包括对该移动式第二石墨环提供电流的电源控制柜；该方法包括采用红外测温仪记录首次切割后连铸坯首尾温度，将移动式第二石墨环移动至待加热的连铸坯的端部，通过电源控制柜输入电流值峰值，对铸坯进行加热。本发明的优点为该装置结构简单，操作简便，同时采用该装置进行恒温出坯的方法，能够从根本上降低铸坯长度方向和径向的温度梯度，减少轧制前由于连铸坯温度分布不均而产生的热应力并提升组织均匀性，进而提高轧制后铸坯质量。

技术领域

本发明属于连铸领域，尤其涉及一种基于电流直接加热的连铸坯恒温出坯的装置及方法。

背景技术

连铸是钢铁生产的主要方式，目前世界上90％以上的钢铁采用连铸方法生产。为进一步的提高钢铁产品的生产效率，开发了连铸坯热送直接轧制技术，该技术相比传统方法--连铸坯在加热炉内升温后轧制，具有能耗少，热轧成材的生产周期短等优势。通常，热送直轧技术采用感应补热，通过纵向磁通量感应加热的方法，对连铸坯的边角部分进行加热，使得铸坯不经过加热炉即可满足轧制需求。然而现有的感应补热方法最多实现铸坯径向温度梯度的降低，未能实现长度方向上温度的均匀分布。此外，感应加热由铸坯内感生电流的焦耳热来实现，因此能量利用率有待提高。

目前，为降低连铸坯整体的温度梯度，工业上常采用提高拉速的工艺方法。然而，工艺的优化无法从根本上消除连铸坯径向尤其是长度方向上温度分布不均这一问题，这归咎于连铸技术的工艺特性：连铸坯前端暴露在空气中的时间较后端长，因而冷却强度比后端大，暴露在空气中的不同时长决定了连铸坯长度方向上势必存在温度差；结晶器和二冷区内的连铸坯都从表面进行散热，因此连铸坯在径向上的冷却过程也会造成温度差。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种能够从根本上消除连铸坯径向和长度方向上的温度差，进而实现连铸坯恒温出坯的装置；

本发明的第二目的是提供采用上述装置进行恒温出坯的方法。

技术方案：本发明基于电流直接加热的连铸坯恒温出坯的装置，包括设于火焰切割机后端传动辊表面的第一石墨环，设于连铸坯前进端的端部、并与第一石墨环和连铸坯形成闭合回路的移动式第二石墨环，该装置还包括对该移动式第二石墨环提供电流的电源控制柜。

进一步说，该装置还包括对火焰切割机首次切割后的铸坯首尾温度进行采集的红外测温仪，以及对红外测温仪温度进行反馈并调控电源控制柜的微机系统。

本发明采用上述装置进行连铸坯恒温出坯的方法，包括如下步骤：采用红外测温仪记录首次切割后连铸坯首尾温度T₁和T₂，将移动式第二石墨环移动至待加热的连铸坯的端部，通过电源控制柜输入电流值峰值I_p，对铸坯进行加热，其中，I_p满足如下公式：

上述公式中，T_p为电流脉宽；I_m为等效直流电；T`为电流周期；v为拉坯速度m/s；L为线圈长度m；c为钢的比热容J/(Kg·K)；σ为钢的电导率；ρ为钢的密度Kg/m³；S为铸坯横截面积m²；T₁、T₂为铸坯头部和末端表面温度℃。

进一步说，本发明通入的电流为I(t)＝I_p sin(2πft)，其中，f为电流频率。电流频率f为50～2500Hz。