专利名称：在连铸时调节和/或保持熔液尤其是钢水的温度的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及调节和/或保持容器中的熔液尤其是钢水的温度的方法和装置，其中测量熔液温度并将测量结果与成理论值形式的预定温区进行比较，给熔液供应或从中抽走这样多的热量，以至温度总在该温区内。
在尤其是连铸钢时，在分流容器中(以下也被称为中间包)，因质量和操作原因而要促成尽可能均匀的熔液温度或保持窄温度窗。由于钢包中的熔液温降，在从钢包转移到中间包时以及在中间包中，浇注期的时间是有限的。
通过在中间包中安装熔液温度调节装置，可以在中间包中消除钢包内的不同熔液温度并可以延长可能有的浇注时间。这样的装置的优点还在于浇注故障时的较高灵活性以及首先是中间包内的温度水平均匀一致。为此，预期在连铸产品中会获得质量优势。也可以接近液相线地进行浇注。
背景技术：
已知的调节中间包内温度的装置例如是等离子加热器，它通常设置在中间包的上方。等离子加热的工作原理是，在垂直位于中间包注入液位后的电极室内，把电弧引到自由金属面上。电弧通过氩气得到稳定(在这里是“等离子”概念)。在电极室区内出现了一个热斑，必须通过隔墙和坝墙或要安装的附加冲洗装置如渗透地(透气的炉底冲洗砖)使钢水经过该热斑。
这种方法变形方案的缺点是，在腔室中需要自由的熔液表面，因而估计到在熔液与腔室气氛之间有物理化学交变作用。由于电弧温度很高，在腔室内开始了汽化和生烟。此外，知道了感应中间包加热装置，其中所谓的坩埚感应器和槽形感应器是不同的，槽形感应器大多通过法兰与中间包结构牢固连接。在这里，与坩埚感应器相比，槽形感应器在制造和维修方面比较费事。
通过不接触熔液以及随感应电磁交变场出现的熔液中发电而得到了感应加热的优点，这种发电用于搅拌熔液并由此用于在中间包内快速地分散热量。上述感应中间包加热装置的缺点来自于它被固定安装在中间包上，这对灵活性不利。所需的维修保养成本也相当高。
未在先公开的专利申请DE19752548A1涉及在连铸时通过浇铸时间而把温度且尤其是钢水的温度调节和保持在窄温度范围内的方法，其中温度降低通过加热来补偿。在中间包出钢口测量钢水温度并把测量结果与预定的温度下限进行比较并在达到或超过极限值时如此长时间地加热钢水，以至温度由位于理论值区域内，由此改善了该方法。在这里，也提到了通过感应工作式加热装置来加热钢水，但没有描述为此所需的介质或适当的装置。
文献EP0657236A1描述了一种设计用于间歇操作的、可翻转的且用于感应加热地浇注金属熔液的浇包。它包括一个间距可调地且平行于金属液面地设置的、可垂直跟踪控制的平坦圆形感应线圈，通过所述线圈，熔液通过电磁交变场的直接耦合不接触地受到加热。由于感应场的工作效率随着感应线圈距离熔液越远而明显降低，所以间距要保持得尽可能小。为此，需要无覆渣层地工作，这样一来，熔液直接接触空气。
由于被设置成周期装料反应器，所以所述装置不适用于连铸时的中间包连续工作。此外，由于钢水与空气之间马上进行物理化学反应，所以不可能在钢中渗入空气的情况下工作。
这两篇在先公开文献只描述了加热金属熔液的方法或装置，因而熔液温度调节有限。
发明内容
基于上述现有技术，本发明的目的是提供如权利要求1前序所述类型的方法以及适于实施该方法的装置，它们可以在避免存在于现有技术中的缺点和难点的情况下实现技术上不复杂的、灵活的且因而经济上有利的中间包内金属熔液温度的调节。
为了实现上述目的，本发明提出了，在如权要求1前序所述类型的方法中，给熔液供应如此多的热量或从中抽走如此多的热量，以至熔液温度在所述温区内。为了调节熔液温度，一个耐火的、底侧封闭的且用于容纳被流体冷却的内置式感应线圈的成形件被浸入熔液中。装置(以下也被称为加热棒)的加热功率通过流经感应线圈的电流的电流强度来调节。感应线圈通过冷却流体且最好是空气而从内部和/或外部被冷却。
在这里，规定了这样的方法，即通过成形件的壁的导热给熔液传递热量，而该成形件本身与感应电磁交变场耦合。
作为可选方式地，可以通过电磁交变场给熔液供热。也可以借助成形件壁的导热来从熔液中抽走热量。
本发明还包括一种执行本发明方法的装置，其中一个底侧封闭的、可感应耦合的耐火成形件可更换地容纳一个内置式感应线圈，所述成形件在其上端上具有使被流体冷却的电线穿过的出口以及送入和排出可能有的附加冷却流体的管接头。
从以后对附图示意所示的实施例的说明中得到了具有本发明的其它细节和特征的装置的设计方案。
图1以纵截面图表示本发明的加热棒。
图2a以侧视图表示与操纵机构配合工作的加热棒。
图2b以侧视图表示加热棒和另一个操纵机构。
图3a以侧视图表示加热棒被装插入熔液以及具有与熔液温度调节装置配合工作的温度计的中间包的截面。
图3b以俯视图表示图3a的中间包。
图4a以侧视图表示设计形式不同的中间包的截面。
图4b以俯视图表示图4a的结构。
图5a以沿图5b的线V-V的截面来表示在替换中间包形状中的结构，其中加热棒借助安装在浇注平台上的支架被插在导向机构中。
图5b以俯视图表示图5a的结构。
优选实施例描述图1所示的进行本发明方法的加热棒20具有一个内部用流体45、45冷却的且电流流过的导线2的感应线圈1，它在一个耐火成形件24中具有许多个沿垂直轴线y-y的绕卷3，绕卷直径D与线圈长度相比较小。成形件24具有一个封闭底部15并且在形成套筒24状管形空腔并留出垂直冷却槽9的情况下可更换地容纳感应线圈1。在上端上，设置了使内冷电线2穿过的出口17以及送入和排出附加冷却流体的管接头18及铰接操纵机构16的杆杆臂23的固定件14。
套筒或加热棒20的壁由一种可与感应线圈1的电磁交变场耦合的耐火材料(如参见EP0526718B1)构成。热传递是通过热量由壁20传入熔液10而实现的。此外，可以通过直接耦合地改变感应交变场来给熔液10供热。由于套筒材料24的性能出色，可以无外部加热且没有周围的耦合材料地感应加热它。
图1还示出了其中装有钢水10和浮于钢水上的渣层22的中间包11的局部。套筒24材料与钢水10相比表现出尽可能是惰性的，但在渣层2区内，利用附加的挡渣套25防止机械化学磨损地加强套筒。中间包11的底部由带耐火衬21的钢套19构成。可调节的给感应线圈1供应交流电用符号33表示。
在其它的图2a、2b-图5a、5b中，分别用相同的标记表示各相同的部件。
图2a示出了与操纵机构16相连的带挡渣套25和介质供应接头18、33的加热棒20。
操纵机构16包括一个在钢架32上的导向柱34，所述导向柱具有一个可转动且可升高的套筒43，所述操纵机构通过杆臂23与加热棒20铰接。一方面，操纵机构16具有成液压件形式的升降机构26，另一方面，它具有使杆臂23摆动的液压驱动式装置27。
图2b所示的一个替换装置具有一个在钢架32上的固定不动的导向机构35，它装有一个在导辊之间垂直移动的以及也可摆动的支承件36。数字26、27表示所需的升降机构和摆动机构。
分别给浸入熔液10中的图3-图5所示的加热棒20或加热棒组配备了一个温度计28并可以用一个计算机30的信号线路29来接通该温度计，该计算机根据熔液10温度测量值的标准通过控制线路31来控制或调节操纵机构16的运动过程以及电流强度33，以便调节电磁交变场。这在相应的图3a的调整图中原则性地示出了。计算机30将测量值与预定理论值进行比较，当偏差适当时，控制加热棒20的加热功率。此外，通过带控制线路31的计算机30来控制并监测通过冷却流体输送管路39和冷却流体管接头18地内冷电线及冷却加热棒流体的冷却流体供应。
图3a还示出了中间包11的纵向伸长结构，它具有一个用于钢水的浇入口12和一个可调节的出钢口13。在浇入口12与出钢口13之间，设置了至少一个温度计28，它过信号线路29与计算机相连。为了获得优选的金属熔液流动线路，在中间包11中设置了一个带可流通开口的中间壁37，由此一来，如图3b的俯视图所示地实现了更好的流体绕加热棒20的分布，从而更均匀地散热和供热。
在图4a、4b中，示出了另一个中间包11的设计结构，它具有中间侧熔液浇入口12和两个设置于旁边的且可调节的出钢口13。通过多倍地设置可独立控制的加热棒20或加热棒组以及所属的温度计28，可以仍然精确地监测中间包11内的溶液温度。
在图5a、5b中，示出了L形的中间包设计结构。在浇入口12和出钢口13之间，在各两个温度计28之间设置了一个由两个加热棒20构成的结构。这两个加热棒通过可铰接相连的杆臂23与操纵机构16相连并由此一来被布置成不仅可以垂直地升降、转动，也可以水平地升降、转动。此外，这种结构还与图2a、2b相似地示出了用于把加热棒20定位在中间包11内的熔液10中的升降机构26和摆动机构27。
根据图1-图5所示，本发明的方法和实现该方法的装置最佳地匹配于相应的中间包形状的结构状况和其它浇注平台结构。这样一来，可以简单地用这种装置重新装备已有设备。
附图标记一览表1-感应线圈；2-导线；3-绕卷；9-冷却槽；10-熔液；11-中间包；12-钢水注入口；13-出钢口；14-固定件；15-底部；16-操纵机构；17-电线输出端；18-冷气管接头；19-钢桶(中间包)；20-加热棒；21-壁/耐火衬；22-渣层；23-杆臂/调节机构；24-套筒；25-挡渣套；26-升降机构；27-摆动机构；28-温度计；29-信号线路；30-计算机；31-控制线路；32-钢架；33-交流电输送；34-导向柱；35-导向机构；36-支承件；37-中间壁；38-冷气泵送机构；39-冷气管路；40-平台；41-操纵机构支架；42-理论值输入；43-套筒；44-臂45-冷却液。
权利要求
1.一种调节和/或保持熔液(10)尤其是钢水的温度的方法，其中测量在一个容器中的熔液(10)温度，把测量结果与一个成理论值形式的预定温区进行比较，其特征在于，给熔液(10)供应如此多的热量或从中抽走如此多的热量，以至熔液温度在所述温区内。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为了调节熔液温度，将一个耐火的、底侧封闭的且用于容纳一个感应线圈(1)的管形成形件(24)浸入熔液(10)中。
3.如权利要求1和2所述的方法，其特征在于，直接通过感应电磁交变场的耦合来给熔液(10)供应热量。
4.如权利要求1-3所述的方法，其特征在于，由管形成形件(24)的壁给熔液(10)供应热量，所述成形件本身与感应电磁交变场耦合。
5.加权利要求1和2所述的装置，其特征在于，通过管形成形件(24)的壁的导热或传热而从熔液(10)中抽走热量。
6.如权利要求1-5所述的装置，其特征在于，通过一种冷却流体(45)且最好是空气而从内部和/或从外部冷却感应线圈(1)。
7.一种用于实施如权利要求1-6所述的方法的调节熔液(10)且优选是钢水的温度的装置，它包括一个在一个耐火成形件(24))中的流体冷却且最好是空气冷却的感应线圈(1)，所述感应线圈具有多个绕卷(3)，其特征在于，成形件(24)被设计成可感应偶合的、耐火的且底侧封闭的管(20)状，所述成形件可更换地容纳感应线圈(1)并且在上端上具有使被流体冷却的电线(2)穿过的出口(17)以及送入和排出可能有的附加冷却流体的管接头(18)。
全文摘要
本发明涉及调节和/或保持在中间包(11)中的熔液(10)尤其是钢水的温度的方法,其中测量在一个容器中的熔液(10)温度,把测量结果与一个成理论值形式的预定温区进行比较,给熔液(10)供应如此多的热量或从中抽走如此多的热量,从而熔液温度在所述温区内。为了调节熔液温度,耐火的、底侧封闭的且用于容纳被流体冷却的内置式感应线圈(1)的成形件(20)被浸入熔液(10)中。热量传递是通过成形件(20)壁的导热来进行的,它又与感应电磁场耦合和/或直接与熔液(10)耦合。成形件(20)在留出冷却槽(9)的情况下可更换地容纳感应线圈(1)并且从外面通过一个可升降的且可转动的操纵机构(16)来定位。
文档编号B22D2/00GK1352582SQ00802717
公开日2002年6月5日 申请日期2000年1月7日 优先权日1999年1月13日
发明者H·格罗特, M·雷菲尔谢德, R·布吕克纳, K·H·施米特 申请人:Sms迪马格股份公司