CN106793226B - 一种板带连铸连轧感应加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种板带连铸连轧感应加热装置，包括间隔传送托辊并排排列的多个感应加热器，所述每个感应加热器包括两对沿板带宽度方向并排布置的平面感应器；所述每对平面感应器由下层平面感应器和上层平面感应器组成；所述下层平面感应器和上层平面感应器对应设置；板带通过传送托辊可以从上层平面感应器和下层平面感应器之间通过；所述平面感应器包括平面铁芯，所述平面铁芯上沿板材移动方向间隔排列有多个齿部，在相邻两个齿部间形成齿槽，线圈绕制在所述铁芯齿部上。该装置在前端板带无过烧的情况下，能对不同规格板带实现在线快速感应加热，能防止板带变形和翘曲对平面感应器的撞击，增加了设备的安全可靠性，确保了生产节奏的稳定。

Description

一种板带连铸连轧感应加热装置

技术领域

本发明属于板带连铸连轧加热技术领域，尤其涉及一种板带连铸连轧感应加热装置，特别适用于薄钢板的在线连续感应加热。

背景技术

随着科技的进步，利用连铸连轧工艺，实现特殊性能钢板如焊接性能优异的高强钢、高层建筑用钢和大型船舶用钢等的生产，成为人们追求的目标。然而，将连铸坯轧制成不同形状和规格的板带，需要对连铸坯进行再次补热，才能继续加工轧制。而且，板带在线快速加热对板带的材料组织转变具有重要影响，对板带的最终性能至关重要，因此，实现板带的快速在线加热是获得高性能特殊板带的关键技术之一。

实现工业化板带在线感应加热过程中，目前的感应加热装置存在三个问题：(1)同一台感应器无法根据板带不同厚度与宽度等规格灵活调整，以获得高加热效率、均匀的温度分布。而同一条连铸连轧生产线，往往需要轧制不同规格的板带。如日本专利JP2004074277A、JP2002226912A、JP2003082412A和中国专利CN200810196998，采用螺旋形线圈的感应加热设备，因无法调整线圈内部的空间距离，就不适用不同板宽及板厚板带的加热。(2)被加热后的板带存在有端部过烧的问题，虽然目前有加热装置的感应器采用横向磁场设计，可根据钢板厚度及生产突发状况调整线圈间距，但存在加热开始阶段，在感应器前后端附近板带中感应电流聚集并造成该处温度过烧的问题。如专利US6498328B2及US5739506利用横向磁场对单块板带进行加热，虽然线圈间距可调，但存在板带前端附近感应电流聚集并造成该处温度过烧的问题。中国专利CN105698525A，希望通过同一感应器内不同前后线圈铜管所占的空间距离，来解决板带前端附近过烧的问题，但却忽视了最基本的原理：感应器激发的磁力线是从铁芯内发散出来。改变线圈前后铜管的间距，无法解决板带前端过烧的问题。(3)设备的安全稳定性有待提高。连轧生产过程中，生成的氧化铁皮堆积在钢板上，加上板带端部的翘曲、变形，容易在板带通过感应器时，与感应器发生卡顿或撞击，导致设备损坏或性能不稳定，而影响整个生产线的节奏。专利CN105648203A，有考虑根据板带厚度调节上部感应器位置，但无具体实现细节，也没有考虑不同板带宽度的加热情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种板带连铸连轧感应加热装置，该装置在前端板带无过烧的情况下，能对不同规格板带实现在线快速感应加热，能防止板带变形和翘曲对平面感应器的撞击，增加了设备的安全可靠性，确保了生产节奏的稳定。

为解决上述技术问题，本发明所提供的板带连铸连轧感应加热装置，包括间隔传送托辊并排排列的多个感应加热器，所述每个感应加热器包括若干对沿板带宽度方向并排布置的平面感应器；所述每对平面感应器由下层平面感应器和上层平面感应器组成；所述下层平面感应器和上层平面感应器对应设置；板带通过传送托辊可以从上层平面感应器和下层平面感应器之间通过；馈给平面感应器的激磁电流沿板带宽度指向，借助平面感应器激发的交变磁场渗透到板带内，由于磁场的交变特性在板带内感生感应电流，感应电流产生的焦耳热对板带实施在线感应加热，所述平面感应器包括平面铁芯，所述平面铁芯上沿板材移动方向间隔排列有多个齿部，在相邻两个齿部间形成齿槽，线圈绕制在所述铁芯齿部上。

所述平面铁芯上任意相邻的线圈内电流流动方向相反，电流大小、相位和频率相同。

所述上层平面感应器和下层平面感应器内电流流动方向、电流大小、相位和频率均相同。

所述平面感应器安装在固定框架上，针对不同规格板带的加热要求，每对平面感应器中的下层平面感应器和上层平面感应器均可通过固定框架上的调节机构实现上下左右的在线快速调节。

在所述固定框架上还设有向板带喷吹高压氮气将氧化铁皮吹扫开的吹扫装置。

所述平面铁芯两端的齿槽宽度是中间其它的齿槽宽度的2倍以上。

所述平面铁芯由高导磁硅钢片叠制而成。

所述线圈为0形线圈，由高电导率材料绕制而成，线圈个数为偶数，相邻线圈间间隔一个齿部。

所述平面感应器还包括防护板和外壳；所述平面铁芯安装于所述外壳内；底面垫有防护板。

所述的平面感应器防护板，由不导磁、不导电、耐高温且隔热的高强度复合材料制成。

本发明是一套适用于板带铸轧的感应加热装置，上、下层平面感应器分别安装于板带的上、下两侧，齿槽构形平面铁芯设计主要有四方面考虑：①缩短上、下层平面感应器的激发磁场的磁路，利于降低激磁功率；②多齿槽构形极大简化铁芯冷却水路的设计，利于铁芯散热。因为用于平面感应器的激励电源是大电流、高电压、高频的电气参数，由此简化铁芯涡流发热处理的一大技术难题；以往的感应器多采用单齿的结构，在单齿上绕制多匝线圈，往往需要复杂的铁芯冷却水路结构，才能保证铁芯的冷却效果。既增加了设备成本，又给设备维护及保养增加了难度。采用齿槽构形平面铁芯结构设计，恰好能解决这个问题。③利于消除传送托辊内的涡流，增加了传送托辊的使用寿命。传送托辊是承载板带运动的传动设备，强度和硬度的要求较高，目前多采用不锈钢制作。而不锈钢的传送托辊在感应加热装置附近就存在涡流发热严重，甚至打火的问题。采用齿槽构形的结构设计使板带内产生的涡流环流个数为偶数，恰好在传送托辊左右两侧由两侧平面感应器的感应电流大小相同，方向相反而抵消。确保传送托辊内基本无电流环流，增加了设备的安全可靠性，也避免由于涡流打火对操作工人的人身伤害。④齿槽构形平面铁芯前、后端的磁力线相对中心较稀，且磁力线均匀透过铁芯齿内发散出来，实现对钢板均匀加热，解决钢板前端过烧的问题。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：

1)同一台感应加热装置能适用不同规格的厚度与宽度板带的感应加热，提高了设备的适用性和利用率。

2)解决了板带前端过烧的技术难题，避免为切除过烧板带而造成材料浪费。

3)增加了设备的安全可靠性。本装置通过增加纵向和横向移动驱动装置、吹扫装置、齿槽构形铁芯的设计，增加了全套设备的便捷性和安全性能。

4)利于降低激磁功率。本装置通过增加纵向和横向移动驱动装置，实现对不同规格板带最小空气间距的加热，降低了设备的激磁功率。

应用基于齿槽构形平面感应器的板带铸轧感应加热装置，既能实现板带的高效快速连续加热处理，得到高性能的板带，又能灵活运用于不同规格板带的在线感应加热，提高了设备的利用率，节约生产成本，提高产品质量和市场竞争力，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明的框架图；

图2为本发明中平面感应器的分布示意图；

图3为本发明中成对平面感应器的结构示意图；

图4为本发明平面感应器激发的磁力线分布图；

其中：1-传送托辊；2-感应加热器；3-板带；4-下层平面感应器；5-上层平面感应器；6-外壳；7-平面铁芯；71-齿部；72-齿槽；8-线圈；9-平面感应器防护板；10-固定框架；11-支撑杆；12-竖直滑轨；13-横向滑轨；14-感应电流；15-横向驱动机构；16-纵向驱动机构；17-滑块；18-吹扫装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，本发明所提供的板带连铸连轧感应加热装置，包括间隔传送托辊1并排排列的多个感应加热器2，所述每个感应加热器2包括两对沿板带3宽度方向并排布置的平面感应器；所述宽度方向并排设置的两对平面感应器电流大小相同，方向相反，板带内两个感应电流环流中间部分能相互叠加，达到节能的目的；所述每对平面感应器由下层平面感应器4和上层平面感应器5组成；所述下层平面感应器4和上层平面感应器5对应设置；板带3通过传送托辊1可以从上层平面感应器5和下层平面感应器4之间通过；所述平面感应器包括平面铁芯7，所述平面铁芯7上沿板带3移动方向间隔排列有多个齿部71，在相邻两个齿部71间形成齿槽72；线圈绕制在所述铁芯齿部71上；线圈个数为偶数，相邻线圈电流方向相反，电流大小、相位和频率相同；馈给平面感应器的激磁电流沿板带3宽度指向，借助平面感应器激发的交变磁场渗透到板带3内，由于磁场的交变特性在板带3内感生感应电流，感应电流产生的焦耳热对板带3实施在线感应加热，所述上层平面感应器和下层平面感应器内流过的电流流动方向、电流大小、相位和频率相同。

如图2所示，为保证设备的互换性，上层平面感应器5、下层平面感应器4的内部结构设计一致，都由外壳6、平面铁芯7、多组0形线圈8及平面感应器防护板9组成；0形线圈8绕制在齿槽构形平面铁芯7齿部71上；所述外壳6底端设有平面感应器防护板9，所述平面铁芯7放置于所述平面感应器防护板9上置于外壳6内；所述的平面铁芯7由高导磁硅钢片叠制而成，所述的0形线圈8由高电导率材料通常由扁铜带或铜管绕制而成，任意相邻的两0形线圈8间间隔有一个齿部，所述平面铁芯7两端的齿槽宽度是中间其它的齿槽宽度的2倍以上，所述平面感应器防护板9由不导磁、不导电、耐高温和隔热的高强度材料制成。

如图3所示，所述感应加热器固定安装在方形的固定框架10上，针对不同规格板带的加热要求，每对平面感应器中的下层平面感应器4和上层平面感应器5均可通过固定框架10上的调节机构实现上下左右的在线快速调节，一台感应加热器有四块平面感应器，两块上层平面感应器，两块下层平面感应器；两层平面感应器安装在固定框架10上，分别置于板带的上、下两侧；所述调节机构包括对应设有在固定框架10的上端和下端的支撑杆11，所述固定框架10的左端和右端垂直于板带方向分别对应设有竖直滑轨12，所述支撑杆11的两端与所述竖直滑轨12滑动连接，所述支撑杆11上沿板带宽度方向开设有横向滑轨13；所述上层平面感应器5和下层平面感应器4分别通过安装在外壳6顶端的滑块17与所述横向滑轨13滑动连接；所述固定框架10上设有驱动所述上层平面感应器5和下层平面感应器4沿所述竖直滑轨12和横向滑轨13移动的横向驱动机构15和纵向驱动机构16。

上层平面感应器5可通过纵向驱动机构16，沿竖直滑轨12调节上层平面感应器5与板带3上表面的纵向距离；同理，下层平面感应器4亦可通过纵向驱动机构16，沿竖直滑轨12调节下层平面感应器4与板带3下表面间的纵向距离；板带3未通过感应器前，上、下感应器的间距通过纵向驱动机构拉大，当板带3前端通过感应器后，调节纵向驱动机构减少感应器与板带3间的距离，确保加热效果；避免钢板端部异常翘曲、变形而与平面感应器发生卡顿或撞击，导致感应器设备的损坏或性能不稳定而影响整个生产线的节奏。对不同宽度的板带，可通过横向驱动机构15调节平面感应器在板带宽度方向上的位置，确保不同宽度板带3的加热效果。一台感应加热器设计有吹扫装置18，吹扫装置18间歇的向钢板喷吹高压氮气将氧化铁皮吹扫开，避免了氧化铁皮堆积而造成平面感应器发生卡顿的情况发生。

为避免板带3内的感应电流14通过传送托辊1而在传送托辊1内形成环流，传送托辊1两侧的平面感应器内线圈电流方向相反，由于板带内感应电流方向与线圈内电流方向相反，即托辊两侧板带内的感应电流14的环流方向也相反。

为防止板带3前端过烧及大功率加热器平面铁芯7的冷却问题，平面感应器铁芯11设计成多齿槽的结构形式，图4为具体平面感应器的磁力线分布示意图；由图4可见，平面铁芯7前、后端的磁力线相对中心较稀，且磁力线均匀穿透铁芯齿内发散出来，均匀对板带3进行加热。

本发明所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (10)

1.一种板带连铸连轧感应加热装置，其特征在于：包括间隔传送托辊并排排列的多个感应加热器，所述每个感应加热器包括两对沿板带宽度方向并排布置的平面感应器；所述每对平面感应器由下层平面感应器和上层平面感应器组成；所述下层平面感应器和上层平面感应器对应设置；板带通过传送托辊可以从上层平面感应器和下层平面感应器之间通过；所述平面感应器包括平面铁芯，所述平面铁芯上沿板材移动方向间隔排列有多个齿部，在相邻两个齿部间形成齿槽，线圈绕制在所述铁芯齿部上，馈给平面感应器的激磁电流沿板带宽度指向，借助平面感应器激发的交变磁场渗透到板带内，由于磁场的交变特性在板带内感生感应电流，感应电流产生的焦耳热对板带实施在线感应加热。

2.根据权利要求1所述的板带连铸连轧感应加热装置，其特征在于：所述平面铁芯上任意相邻的线圈内电流流动方向相反，电流大小、相位和频率相同。

3.根据权利要求2所述的板带连铸连轧感应加热装置，其特征在于：所述上层平面感应器和下层平面感应器内流过的电流流动方向、电流大小、相位和频率相同。

4.根据权利要求3所述的板带连铸连轧感应加热装置，其特征在于：传送托辊前后两侧的平面感应器中的电流流动方向相反，电流大小、相位和频率相同。

5.根据权利要求4所述的板带连铸连轧感应加热装置，其特征在于：所述感应加热器固定安装在固定框架上，针对不同规格板带的加热要求，每对平面感应器中的下层平面感应器和上层平面感应器均可通过固定框架上的调节机构实现上下左右的在线快速调节。

6.根据权利要求5所述的板带连铸连轧感应加热装置，其特征在于：在所述固定框架上还设有向板带喷吹高压氮气将氧化铁皮吹扫开的吹扫装置。

7.根据权利要求1或2所述的板带连铸连轧感应加热装置，其特征在于：所述平面铁芯两端的齿槽宽度是中间其它的齿槽宽度的2倍以上。

8.根据权利要求4所述的板带连铸连轧感应加热装置，其特征在于：所述线圈为0形线圈，由高电导率材料绕制而成，线圈个数为偶数个，相邻线圈间间隔一个齿部。

9.根据权利要求1所述的板带连铸连轧感应加热装置，其特征在于：所述平面感应器还包括防护板和外壳；所述平面铁芯安装于所述外壳内，底面垫有防护板。

10.根据权利要求9所述的板带连铸连轧感应加热装置，其特征在于：所述的防护板由不导磁、不导电、耐高温且隔热的高强度复合材料制成。