一种通道式感应加热中间包及其浇铸方法
【专利摘要】一种通道式感应加热中间包及其浇铸方法，该中间包包括，中间包本体，其内用耐材分隔形成可接收大包钢水的承钢腔和浇铸钢水的浇钢腔，耐材下部中平行设置至少两根将承钢腔和浇钢腔连通的通道；通道水平高度低于中间包本体内腔高度的三分之一；感应加热器，感应线圈穿过上述两根通道之间；至少两根吹气管，设置于中间包本体耐材中，吹气管出口对应设置于上述通道位于承钢腔侧的进口端。本发明能够应用在连铸全过程中去除夹杂物及均匀钢水温度。
【专利说明】一种通道式感应加热中间包及其浇铸方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及连铸领域，特别涉及一种通道式感应加热中间包及其浇铸方法。
【背景技术】
[0002]在连续铸钢技术发展的初期，中间包只是作为钢水的储存和分配器来使用。随着连铸技术的发展和对铸坯质量要求的不断提高，钢水质量对连铸工艺的重要意义渐渐为人们所认识。为了保证连铸工序的顺行和多炉连浇，必须确保钢水有足够的纯净度，要尽可能精确地控制钢水的成分范围，并要在足够长的时间内保持稳定的钢水温度和过热度。因此，作为钢的冶炼过程中的最后一个耐火材料容器，而且是由间歇操作转向连续操作的衔接点，中间包的作用是不可忽视的。它除了稳定注流、实现多炉连浇外，更重要的是起到促进夹杂物的上浮排除和纯洁钢水的重要作用。
[0003]在连铸生产过程中，尤其需要严格控制钢水的过热度，希望实现稳定的低温浇注。但当钢水过热度降低到一定温度时，包括钢水带入流渣等因素会使连铸坯的夹杂物缺陷大大增加；如果钢水过热度再继续降低，钢水就有冻结在浸入式水口中的危险，反之，若钢水的过热度太高，则铸坯内就会生成非等轴的粗晶粒组织，而且偏析严重。因此，为了同时消除或减少连铸坯内的偏析和夹杂物等缺陷，必须将中间包内的钢水温度控制在很窄的范围内，而在中间包增设加热装置后，通过加热装置对钢水供热，就能实现稳定的低温浇注。
[0004]近年逐步推广应用的中间包通道式感应加热装置正式一种中间包温度补偿和夹杂物去除的最有效的手段。
[0005]传统布置的中间包通道式感应加热装置，感应线圈布置于接收大包钢水的承钢腔和中间包浇铸腔之间，感应线圈沿大包长水口(大包水口受钢器)浇铸方向中心线布置,感应线圈两侧的感应通道和中间包长轴垂直，这种布置要求连铸机大包水口(受钢器)和中间包水口中心线之间中心距必须足够大，以保证足够感应线圈安装空间和足够的左感应通道4和感应通道的长度。
[0006]通道式感应加热技术用于熔化金属和合金特别是有色金属已有几十年历史，但用于连铸中间包钢水加热则是近二十多年的事。工业实验和在线应用表明，它能有效的补偿中间包钢水的温降并使其温度均匀。具有加热均匀、效率高、设备简单、投资省、运行安全、维护方便等优点。
[0007]文献《连铸中间罐通道式感应加热技术》提出中间包通道内钢水由于电磁的作用产生感应电流，伴生指向中心的电磁力，该电磁力箍缩钢水，使其截面收缩，称为箍缩效应。
[0008]箍缩效应有利的一面是通道中的不导电的非金属夹杂物受到股箍缩力的作用紧紧抱紧，凝聚成较大颗粒的夹杂物而使其流出通道式加速上浮。
[0009]该文章同时指出，钢水在出通道后由于温度差而引起热对流，通道内的钢水由于钢水加热温度高，在流出通道时上浮，同时带动通道内的夹杂物上浮至渣层。
[0010]但是对于通道感应加热中间包来说，由于在整个连铸过程中要根据工艺要求来控制感应加热的开关。在连铸初期，由于大包钢水温度较高，此时感应加热中间包几乎不需要加热，中间包只是起到过渡钢水的作用；而在连铸中后期，由于大包钢水温度下降，尽管中间包蓄热充分，但整体钢水的温度下降要求中间包内钢水需要开启感应加热来补充钢水。此时中间包通道内流出的钢水才具有了上述的箍缩力和热浮力效应，才能有效的去除钢水中的夹杂物和加快钢水温度均匀。
【发明内容】
[0011]本发明的目的在于提供一种通道式感应加热中间包及其浇铸方法，能够应用在连铸全过程中去除夹杂物及均匀钢水温度。
[0012]为达到上述目的，本发明的技术方案是:
[0013]一种通道式感应加热中间包，其包括，中间包本体，其内用耐材分隔形成可接收大包钢水的承钢腔和浇铸钢水的浇钢腔，耐材下部中平行设置至少两根将承钢腔和浇钢腔连通的通道；通道水平高度低于中间包本体内腔高度的三分之一；感应加热器，感应线圈穿过上述两根通道之间；至少两根吹气管，设置于中间包本体耐材中，吹气管出口对应设置于上述通道位于承钢腔侧的进口端。
[0014]进一步，在感应加热中间包通道进口端的耐材采用透气砖，透气砖底部连接吹气管。
[0015]本发明通道式感应加热中间包的浇铸方法，在连铸初期，大包的钢水通过长水口进入中间包承钢腔，当钢水达到工作液位后，分别在承钢腔和浇钢腔加入保护渣形成渣层；在初期钢水温度较高时，不开启感应加热器，开启吹气管，吹气管通入的气体经过透气砖吹入中间包；承钢腔中的钢水在通过通道进入浇钢腔前，受到通道前端气泡上浮搅拌作用，一部分夹杂物随气泡上浮至渣层中；进入通道的钢水卷吸气泡后，由于气泡的作用使得进入通道内另一部分的夹杂物发生旋转凝聚长大，在流出通道后随着气泡的上浮带动作用从而进入渣层；由于气泡的搅拌作用，使得承钢腔、浇钢腔内的钢水温度混合均匀后从中间包出口流出；在连铸中后期，停止吹气，开启感应加热器对中间包内的钢水进行加热，由于通道内的钢水受到电磁箍缩力和热浮力的作用，从通道流出的钢水携带夹杂物上浮至渣层，从而达到去除钢水中夹杂物和均匀钢水温度的作用。
[0016]进一步，浇铸过程中，中间包钢水通钢量V为0.1?0.5t/min，钢水液位高度H为800?1200mm，底部气体吹入量Q为0.1?0.3NM3/h。
[0017]或，中间包钢水通钢量V为0.1?0.5t/min,钢水液位高度H为800?1200mm，底部气体吹入量Q为0.1?0.3NM3/h。
[0018]或，中间包钢水通钢量V为0.5?lt/min，钢水液位高度H为800?1200mm，底部气体吹入量Q为0.3?0.6NM3/h。
[0019]或，中间包钢水通钢量V为I?1.5t/min，钢水液位高度H为800?1200mm，底部气体吹入量Q为0.6?0.8NM3/h。
[0020]或，中间包钢水通钢量V为1.5?2t/min，钢水液位高度H为800?1200mm，底部气体吹入量Q为0.8?lNM3/h。
[0021]或，中间包钢水通钢量V为2?5t/min，钢水液位高度H为800?1200mm，底部气体吹入量Q为I?1.2NM3/h。
[0022]在连铸初期，当大包钢水浇铸至中间包中达到工作液位时，打开底部的吹气管进行吹气，钢水在流动过程中由承钢腔经过通道进入至浇铸腔中。由于通道前方上浮气泡的影响，一方面钢水在进入通道前，其内部的夹杂物随气泡上浮，沿着耐材壁面上浮到渣层中；另一方面进入通道中的钢水携带了大量的气泡，钢水中夹杂物受到气泡的卷混不断凝聚长大，在流出通道后随着气泡的上浮而上浮到渣层中。从另一方面来说，通过气泡的上浮作用，使得流出通道的钢水不能直接到达水口流出，而是在浇钢腔中充分混合后进入底部出口，这样使得浇钢腔中的钢水温度搅拌混合均匀。
[0023]本发明的优点在于:
[0024]1.本发明可以在连铸浇铸整个过程中促进夹杂物的凝聚上浮和均匀钢水温度，从而使得整个浇铸过程的夹杂物水平和温度差保持恒定；
[0025]2.本发明相比传统的通道加热中间包，增加了在承钢腔中利用气体搅拌促进夹杂物上浮的特点；
[0026]3.本发明最大程度的避免了通道感应加热中间包在不加热时，钢水直接进入中间包出口的现象，稳定了中间包出口的流动状态；
[0027]4.由于气泡的上浮作用，使得中间包通道出口的钢水具有很大的上浮力，从而缓解了流出通道的钢水对耐材的冲刷；
[0028]5.由于通道内气泡的作用，可以不断去除在钢水浇铸过程中粘附在通道内壁的夹杂物“结瘤”。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1为本发明实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0030]参见图1，本发明的通道式感应加热中间包，其包括，中间包本体1，其内用耐材2分隔形成可接收大包钢水的承钢腔101和浇铸钢水的浇钢腔102，耐材2下部中平行设置至少两根将承钢腔和浇钢腔连通的通道103 (图示一根)；通道103水平高度低于中间包本体I内腔高度H的三分之一；感应加热器3，其感应线圈穿过上述至少两根通道之间；至少两根吹气管4，设置于中间包本体I耐材2中，对应所述通道103 ;吹气管4出口对应设置于上述通道103位于承钢腔101侧的进口端。
[0031]进一步，在感应加热中间包通道进口端的耐材采用透气砖，透气砖底部连接吹气管，能够不停的在通道前方产生弥散气泡。
[0032]实施例1
[0033]大包开浇后，钢水过热度为45度，钢水自长水口 5进入中间包承钢腔101，通过通道103进入浇钢腔102 ;经过3分钟后，在中间包承钢腔101和浇钢腔102分别投入保护渣形成渣层104 ;钢水浇注流量为0.3t/min，开启中间包底部吹气管4，吹入氩气，氩气流量控制在0.2NM3/h。开启感应加热器3对通道103中的钢水进行加热，经过20分钟，连铸进入尾坯，停止感应加热器3加热，关闭浇钢腔102侧的水口 6塞棒，浇铸结束。
[0034]实施例2
[0035]大包开浇后，钢水过热度为30度，经过5分钟后，在中间包承钢腔和浇钢腔分别投入保护渣形成渣层；钢水浇注流量为0.6t/min,开启中间包底部吹气管，吹入氩气，氩气流量控制在0.5NM3/h。开启感应加热器对通道中的钢水进行加热，经过30分钟，连铸进入尾坯，停止感应加热器加热，关闭塞棒，浇铸结束。
[0036]实施例3
[0037]大包开浇后，钢水过热度为35度，经过6分钟后，在中间包承钢腔和浇钢腔分别投入保护渣形成渣层；钢水浇注流量为2t/min，开启中间包底部吹气管，吹入氩气，氩气流量控制在lNM3/h。开启感应加热器对通道中的钢水进行加热，经过35分钟，连铸进入尾坯，停止感应加热器加热，关闭塞棒，浇铸结束。
[0038]中间包广泛应用与连铸过程的生产过程中，本发明可应用与各种中间包的结构设计中，可以极大去除钢水中夹杂物的含量，增加钢水中钢水的纯净度，从而达到稳定浇注的目的。
【权利要求】
1.一种通道式感应加热中间包，其特征在于，包括， 中间包本体，其内用耐材分隔形成可接收大包钢水的承钢腔和浇铸钢水的浇钢腔，耐材下部中平行设置至少两根将承钢腔和浇钢腔连通的通道；通道水平高度低于中间包本体内腔高度的三分之一； 感应加热器，感应线圈穿过上述两根通道之间； 至少两根吹气管，设置于中间包本体耐材中，吹气管出口对应设置于上述通道位于承钢腔侧的进口端。
2.如权利要求1所述的通道式感应加热中间包，其特征在于，在感应加热中间包通道进口端的耐材采用透气砖，透气砖底部连接吹气管。
3.如权利要求1或2所述的通道式感应加热中间包的浇铸方法，在连铸初期，大包的钢水通过长水口进入中间包承钢腔，当钢水达到工作液位后，分别在承钢腔和浇钢腔加入保护渣形成渣层；在初期钢水温度较高时，不开启感应加热器，开启吹气管，吹气管通入的气体经过透气砖吹入中间包；承钢腔中的钢水在通过通道进入浇钢腔前，受到通道前端气泡上浮搅拌作用，一部分夹杂物随气泡上浮至渣层中；进入通道的钢水卷吸气泡后，由于气泡的作用使得进入通道内另一部分的夹杂物发生旋转凝聚长大，在流出通道后随着气泡的上浮带动作用从而进入渣层；由于气泡的搅拌作用，使得承钢腔、浇钢腔内的钢水温度混合均匀后从中间包出口流出；在连铸中后期，停止吹气，开启感应加热器对中间包内的钢水进行加热，由于通道内的钢水受到电磁箍缩力和热浮力的作用，从通道流出的钢水携带夹杂物上浮至渣层，从而达到去除钢水中夹杂物和均匀钢水温度的作用。
4.如权利要求3所述的通道式感应加热中间包的浇铸方法，其特征是，浇铸过程中，中间包钢水通钢量V为0.1?0.5t/min,钢水液位高度H为800?1200mm，底部气体吹入量Q 为 0.1 ?0.3NM3/h。
5.如权利要求3所述的通道式感应加热中间包的浇铸方法，其特征是，浇铸过程中，中间包钢水通量V为0.5?lt/min，钢水液位高度H为800?1200mm，底部气体吹入量Q为0.3 ?0.6NM3/h。
6.如权利要求3所述的通道式感应加热中间包的浇铸方法，其特征是，浇铸过程中，中间包钢水通钢量V为I?1.5t/min，钢水液位高度H为800?1200mm，底部气体吹入量Q 为 0.6 ?0.8NM3/h。
7.如权利要求3所述的通道式感应加热中间包的浇铸方法，其特征是，浇铸过程中，中间包钢水通钢量V为1.5?2t/min，钢水液位高度H为800?1200mm，底部气体吹入量Q为 0.8 ?INMVh。
8.如权利要求3所述的通道式感应加热中间包的浇铸方法，其特征是，浇铸过程中，中间包钢水通钢量V为2?5t/min，钢水液位高度H为800?1200mm，底部气体吹入量Q为I ?1.2NM3/h。
【文档编号】B22D41/01GK104249149SQ201310270409
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年6月28日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】任三兵, 樊俊飞, 方园, 于艳 申请人:宝山钢铁股份有限公司