具有电磁感应线圈的座砖及其制造工艺的制作方法
【专利摘要】一种具有电磁感应线圈的座砖及其制造工艺，属于冶金【技术领域】。本发明利用电磁感应加热原理，对座砖内的铁碳合金进行感应加热直至部分或全部熔化完成开浇过程，从而取代了传统开浇过程中运用引流砂的传统方式，显著提高了开浇率，避免了钢液成分受到污染，提高了钢液的洁净度。座砖，包括具有钢液通道的座砖本体，其特点是在钢液通道外侧的座砖本体内设置有电磁感应线圈，在电磁感应线圈与座砖本体之间设置有隔热层。制造工艺；将电磁感应线圈封装于隔热层内；将封装后的电磁感应线圈悬空于座砖模具内；通过浇注将封装后的电磁感应线圈镶嵌于钢液通道外侧的座砖本体内；经过烘烤脱模使封装后的电磁感应线圈和座砖本体成为一体。
【专利说明】具有电磁感应线圈的座砖及其制造工艺
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于冶金【技术领域】，具体涉及一种具有电磁感应线圈的座砖及其制造工艺。
【背景技术】
[0002]随着炼钢技术的应用和发展，特别是当今用户对钢材质量越来越高的要求及国际市场对钢的综合性能及价格的激烈竞争，连铸坯的质量越来越受到重视；严格控制钢液的洁净度，减小铸坯缺陷已成为炼钢生产中最为关注的重要工作。
[0003]在连铸生产中钢包开浇率和作为辅助开浇的耐火材料引流砂成为了生产高附加值冶金产品的瓶颈，为打破此瓶颈，中外学者对如何提高钢包开浇率和减少引流砂对钢液的污染做出了大量的研究工作。
[0004]传统的座砖制备工艺生产出来的座砖仅是液态金属流通时的通道。目前，国际上仍采用传统方式，在金属冶炼过程中，向座砖内添加引流砂的方法来进行工业上的开浇。这样会造成引流砂对钢液的污染导致钢液洁净度降低影响铸坯质量进而影响后续轧制成型的终端广品。
【发明内容】
[0005]针对现有技术存在的问题，本发明提供一种具有电磁感应线圈的座砖及其制造工艺。其利用电磁感应加热原理，对座砖内的铁碳合金进行感应加热直至部分或全部熔化完成开浇过程，从而取代了传统开浇过程中运用引流砂的传统方式，显著提高了开浇率，避免了钢液成分受到污染，提高了钢液的洁净度，具有较强的使用推广价值。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种具有电磁感应线圈的座砖，包括具有钢液通道的座砖本体，其特点是在钢液通道外侧的座砖本体内设置有电磁感应线圈，在电磁感应线圈与座砖本体之间设置有隔热层。
[0007]所述电磁感应线圈的底端与座砖本体的底面的距离为I?150mm。
[0008]所述电磁感应线圈的底端与座砖本体的底面的距离为10mm。
[0009]所述钢液通道由圆锥段、圆柱段和下水口安装孔组成，其中，圆锥段的开口度为180 ?240mm。
[0010]所述的具有电磁感应线圈的座砖的制造工艺，包括如下步骤:
[0011]步骤一:将电磁感应线圈封装于隔热层内；
[0012]步骤二:将封装后的电磁感应线圈悬空于座砖模具内；
[0013]步骤三:通过浇注将封装后的电磁感应线圈镶嵌于钢液通道外侧的座砖本体内；
[0014]步骤四:经过烘烤脱模使封装后的电磁感应线圈和座砖本体成为一体。
[0015]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0016]1、本发明采用电磁感应加热，同时利用与钢液成分相同的铁碳合金代替引流砂，有效避免了污染钢液情况的发生，改善了钢液的洁净度，适用于工业化大批量生产洁净钢的技术要求，同时也提高了钢包的开浇率；
[0017]2、所投用的铁碳合金量是根据相应的钢种型号计算出座砖内需要添加的铁碳合金量；有效地避免了座砖内固液界面高度的波动，这样就可更精确的控制铁碳合金的熔化时间，从而为钢铁企业合理安排连铸的生产周期提供相应的理论依据；
[0018]3、座砖内的电磁感应线圈采用通电铜管与压缩惰性气体一体方式进行(铜管内部通压缩惰性气体)，于是更加合理的简化了座砖的内部结构，座砖的稳定性得到了进一步加强；
[0019]4、在电磁感应线圈与座砖本体之间设置有隔热层，可减少周围环境的热辐射、热传导。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明的具有电磁感应线圈的座砖的一个实施例的结构示意图；
[0021]图2为本发明的具有电磁感应线圈的座砖的另Iv实施例的结构不意图；
[0022]图3为本发明的具有电磁感应线圈的座砖的制造工艺的不意图；
[0023]其中:1-钢包底壳，2-线圈引线，3-座砖本体，4-圆锥段，5-圆柱段，6-钢液通道，7-隔热层，8-电磁感应线圈，9-下水口安装孔，10-圆弧状突台，11-座砖模具，12-封装后的电磁感应线圈。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0025]实施例一:
[0026]如图1所示，一种具有电磁感应线圈的座砖，包括具有钢液通道6的座砖本体3，在钢液通道6外侧的座砖本体3内设置有电磁感应线圈8，在电磁感应线圈8与座砖本体3之间设置有隔热层7，防止座砖长时间使用使电磁感应线圈8温度过高，有烧损现象产生，还可减少周围环境的热辐射、热传导；所述隔热层7采用的是德国生产的1100型纳米级微孔可热毡。所述电磁感应线圈8的底端与座砖本体3的底面的距离为10mm。所述钢液通道6是由圆锥段4、圆柱段5和下水口安装孔9组成的宽度不等、四周对称的空心内腔，其中心线距座砖本体3的右端面的距离为175mm，钢液通道6的顶部为圆锥段4，圆锥段4的顶端开口，作为钢液流入端，圆锥段4的高度为50mm，开口度为180mm，本实施例与传统工艺相比未改变座砖顶部开口度，与传统工艺开口度一致；在钢液流入端设置有倒角，便于钢液的流入，减小钢液对座砖的腐蚀。在圆锥段4的下方设置有圆柱段5，圆柱段5的高度为158_，其直径为110_ ;在圆柱段5的下方设置有下水口安装孔9。在座砖本体3的最底端还设置有一圆弧状突台10，其高度为68mm，外径为298mm，倒角为R10，圆弧状突台10内的下水口安装孔的直径为186mm。电磁感应线圈8采用通电铜管与压缩惰性气体一体方式进行，铜管内部通压缩惰性气体。
[0027]电磁感应线圈8通过线圈引线2与外部电源相连接，两根线圈引线2需要穿过座砖本体3。在现场使用时，需要在钢包底壳I上打两个方孔，方孔的大小由线圈引线2的直径大小决定。两方孔距离保持在一定范围内(30?150mm)，来减少通电后磁场的相互影响。在安装本发明的座砖时，将线圈引线2穿过钢包底壳I的方孔，钢包底壳I上所打的方孔需要用耐火材料将缝隙添堵上，并确保线圈引线2不与钢包壁接触，防止对钢包加热时漏电等现象的发生，增加漏磁现象。
[0028]本实施例中，所述座砖本体3的大小为:长570mm，宽350mm，高420mm。电磁感应线圈8的直径为155mm，高为130mm，匝数为13胆，相邻两匝的间距为3mm，两匝间用高温线圈泥隔离开来防止通电时产生短路，烧损线圈，电磁感应线圈8的顶端距座砖本体3上端面的距离为150mm。
[0029]实施例二:
[0030]如图2所示，一种具有电磁感应线圈的座砖，包括具有钢液通道6的座砖本体3，在钢液通道6外侧的座砖本体3内设置有电磁感应线圈8，在电磁感应线圈8与座砖本体3之间设置有隔热层7，防止座砖长时间使用使电磁感应线圈8温度过高，有烧损现象产生，还可减少周围环境的热辐射、热传导；所述隔热层7采用的是德国生产的1100型纳米级微孔可热毡。所述电磁感应线圈8的底端与座砖本体3的底面的距离为10mm。所述钢液通道6是由圆锥段4、圆柱段5和下水口安装孔9组成的宽度不等、四周对称的空心内腔，其中心线距座砖本体3的右端面的距离为175mm，钢液通道6的顶部为圆锥段4，圆锥段4的顶端开口，作为钢液流入端，圆锥段4的高度为70mm，开口度为190mm，本实施例与传统工艺相比增大了座砖顶部开口度，其大小依据现场情况而定，选取范围为180?240mm;在钢液流入端设置有倒角，便于钢液的流入，减小钢液对座砖的腐蚀。在圆锥段4的下方设置有圆柱段5，圆柱段5的高度为138mm，其直径为IlOmm ;在圆柱段5的下方设置有下水口安装孔9。在座砖本体3的最底端还设置有一圆弧状突台10，其高度为68mm，外径为298mm，倒角为R10，圆弧状突台10内的下水口安装孔的直径为186_。电磁感应线圈8采用通电铜管与压缩惰性气体一体方式进行,铜管内部通压缩惰性气体。
[0031]电磁感应线圈8通过线圈引线2与外部电源相连接，两根线圈引线2需要穿过座砖本体3。在现场使用时，需要在钢包底壳I上打两个方孔，方孔的大小由线圈引线2的直径大小决定。两方孔距离保持在一定范围内(30?150mm)，来减少通电后磁场的相互影响。在安装本发明的座砖时，将线圈引线2穿过钢包底壳I的方孔，钢包底壳I上所打的方孔需要用耐火材料将缝隙添堵上，并确保线圈引线2不与钢包壁接触，防止对钢包加热时漏电等现象的发生，增加漏磁现象。
[0032]本实施例中，所述座砖本体3的大小为:长570mm，宽350mm，高420mm。电磁感应线圈8的直径为155mm，高为130mm，匝数为13胆，相邻两匝的间距为3mm，两匝间用高温线圈泥隔离开来防止通电时产生短路，烧损线圈，电磁感应线圈8的顶端距座砖本体3上端面的距离为150mm。
[0033]所述电磁感应线圈8的直径及圆锥段4的开口度大小需要与钢厂所用上下水口直径及其它相关器件配套使用，电磁感应线圈8的底端与座砖本体3的底面的距离(熔化座砖内铁碳合金的最佳位置)需要通过模拟运算得出最佳；座砖模具11的大小依据具体钢厂所用的座砖本体3的大小制作，圆锥段4的开口度大小可通过模拟实验以及现场实验得到最佳值。
[0034]所投用的铁碳合金量是根据相应的钢种型号计算出座砖内需要添加的铁碳合金量；有效地避免了座砖内固液界面高度的波动，这样就可更精确的控制铁碳合金的熔化时间，从而为钢铁企业合理安排连铸的生产周期提供相应的理论依据。
[0035]所述的具有电磁感应线圈的座砖的制造工艺，包括如下步骤:
[0036]步骤一:将电磁感应线圈8封装于隔热层7内；电磁感应线圈8封装于隔热层7内的具体方法为:向高温线圈泥内倒入一定量的玻璃水搅匀后涂抹到电磁感应线圈8四周，将隔热材料黏贴到电磁感应线圈8上形成隔热层7，确保电磁感应线圈8整体封装到隔热材料内；
[0037]步骤二:将封装后的电磁感应线圈12用行车吊起悬空于座砖模具11内，如图3所示，其下端面用固定在座砖模具11底部的四根细线固定好，电磁感应线圈8要处于平衡拉紧状态，防止浇注时电磁感应线圈8由于密度小而产生向上漂移造成距离座砖本体3底面距离不准确，或电磁感应线圈8偏离钢液通道6的现象产生；在浇注前将座砖模具11内部涂油便于脱模；
[0038]步骤三:开启震动平台进行浇注，通过浇注将封装后的电磁感应线圈12镶嵌于钢液通道6外侧的座砖本体3内；
[0039]步骤四:浇注后入窑烘烤脱模使封装后的电磁感应线圈12和座砖本体3成为一体。
[0040]本发明的具有电磁感应线圈的座砖的使用方法为:
[0041]本发明随钢包使用经过“受钢-炉外精炼或镇静-浇铸作业-倾包倒渣-钢包点检维护(包括清理水口座砖铸孔、检查维护滑动水口必要时予以更换)_烘烤钢包-受钢”全过程，当钢包放置到旋转平台时，对本发明的电磁感应线圈8进行通电，通过压缩惰性气体对电磁感应线圈8进行冷却，气流压力从OMPA缓慢增至0.3?10.0MPA左右，使得电磁感应线圈8缓慢温降，保证电磁感应线圈8的使用寿命，可以适当调节压缩惰性气体压力，保证电磁感应线圈8温度控制在300°C以下。当钢包旋转至开浇位置时，利用电磁感应加热原理对座砖本体3内电磁感应线圈8进行加热，熔化座砖内与钢液成分相同的铁碳合金，完成开烧过程。
【权利要求】
1.一种具有电磁感应线圈的座砖，包括具有钢液通道的座砖本体，其特征在于在钢液通道外侧的座砖本体内设置有电磁感应线圈，在电磁感应线圈与座砖本体之间设置有隔热层。
2.根据权利要求1所述的具有电磁感应线圈的座砖，其特征在于所述电磁感应线圈的底端与座砖本体的底面的距离为I?150mm。
3.根据权利要求2所述的具有电磁感应线圈的座砖，其特征在于所述电磁感应线圈的底端与座砖本体的底面的距离为10mm。
4.根据权利要求1所述的具有电磁感应线圈的座砖，其特征在于所述钢液通道由圆锥段、圆柱段和下水口安装孔组成，其中，圆锥段的开口度为180?240mm。
5.权利要求1所述的具有电磁感应线圈的座砖的制造工艺，其特征在于，包括如下步骤: 步骤一:将电磁感应线圈封装于隔热层内； 步骤二:将封装后的电磁感应线圈悬空于座砖模具内； 步骤三:通过浇注将封装后的电磁感应线圈镶嵌于钢液通道外侧的座砖本体内； 步骤四:经过烘烤脱模使封装后的电磁感应线圈和座砖本体成为一体。
【文档编号】B22D41/60GK104325127SQ201410604203
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】王强, 史纯阳, 刘兴安, 王学斌, 刘铁, 赫冀成 申请人:东北大学, 山东钢铁股份有限公司