CN110883322A - 一种变频调功可卸式工频无心感应体连铸炉及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种变频调功可卸式工频无心感应体连铸炉及其使用方法，涉及金属熔铸技术领域，结构包括上炉体，上炉体底部连通有可卸式工频无心感应体；上炉体顶部安装有上引连铸结晶器，上炉体顶部一侧设置有温度传感器，温度传感器连接有能够调节可卸式工频无心感应体的功率的控制器；上炉体的炉膛内用于放置熔体，温度传感器末端插设于熔体内；上炉体侧壁上连通有水平连铸结晶器；上引连铸结晶器和水平连铸结晶器的铸造轴线方向外侧均设有铸坯引铸装置，铸坯引铸装置能够牵引从上引连铸结晶器和水平连铸结晶器输出的固态铸坯。采用本发明提供的变频调功可卸式工频无心感应体连铸炉，使感应体能够可卸式装配；且能够实现连铸生产，电效率高。

Description

一种变频调功可卸式工频无心感应体连铸炉及其使用方法

技术领域

本发明涉及金属熔铸技术领域，特别是涉及一种变频调功可卸式工频无心感应体连铸炉及其使用方法。

背景技术

作为金属铸造生产关键制备熔铸炉的感应体已有工频有心式、中频无心式和工频无心式三个类型。随着金属铸造生产的发展，尤其是有色金属多元合金近终形水平连续铸造或者上引连续铸造生产的需要，现有感应体类型的熔铸炉因为具有以下问题，已阻碍了它们的广泛应用。

1)采用工频有心式感应体的熔铸炉由于熔沟结构的原因，存在无法制成100Kg以下的小容量炉子，无法满足多元合金炉料成分的经常变化，无法进行短时的作业方式，每次开炉或者停炉时间都需要很长，热效率低下，容易造成金属烧损和多元合金偏析，搅拌能力较弱，一旦熔沟堵塞或者断开就会报废整个炉子等问题；2)采用中频无心式感应体的熔铸炉其工作频率至少高达500HZ，由于电流透入深度或者电磁搅拌力都与工作频率成反比例，因此对炉料产生显著的集肤效应和电磁搅拌能力降低的原因，导致电效率低下，不利于多元合金炉料成分和熔液温度的均匀性等问题；3)采用工频无心式感应体的熔铸炉由于整个炉子结构形状的原因，例如工频无心矮线圈感应炉的感应体只布置在熔池高度的1/5左右，感应线圈高度L与坩埚内径D之比L/D≈1；存在不适用小容量炉子，无法应用于需要把结晶器装配在炉子侧面的水平连铸生产上，由于电磁感应的影响也不能把结晶器装配在炉子上面进行上引连续铸造生产，熔体温度测量容易受到电磁感应干扰影响，无法进行在线连续测量传送熔体温度，只能采用短暂的一次性温度传感器进行测量，感应体不能实现可卸式对接装配更换等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种变频调功可卸式工频无心感应体连铸炉及其使用方法，以解决上述现有技术存在的问题，使感应体能够拆卸；且能够实现连铸生产，电效率高。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种变频调功可卸式工频无心感应体连铸炉，包括上炉体，所述上炉体底部连通有可卸式工频无心感应体；所述上炉体顶部设置有开口，开口处安装有上引连铸结晶器，所述上炉体顶部一侧设置有温度传感器，所述温度传感器连接有控制器，所述控制器能够调节所述可卸式工频无心感应体的功率；所述上炉体的炉膛内用于放置炉料和熔体，所述温度传感器末端插设于所述熔体内；所述上炉体侧壁上连通有水平连铸结晶器；所述上引连铸结晶器和所述水平连铸结晶器的铸造轴线方向外侧均设置有铸坯引铸装置，所述铸坯引铸装置能够牵引从所述上引连铸结晶器和所述水平连铸结晶器输出的固态铸坯。

可选的，所述可卸式工频无心感应体为可卸式结构；所述可卸式工频无心感应体包括坩埚、感应线圈、导磁体、对接法兰和支架；所述坩埚顶部与所述上炉体连通；所述坩埚外侧包围有感应线圈，所述感应线圈外侧包围有导磁体，所述坩埚、感应线圈和导磁体设置于所述支架内，所述支架顶部通过所述对接法兰与所述上炉体底部可卸式固定连接。

可选的，所述可卸式工频无心感应体还包括耐火绝缘层，所述耐火绝缘层填充于所述坩埚、所述感应线圈、所述导磁体、所述法兰及所述支架之间。

可选的，所述坩埚的高度大于所述支架和所述法兰的高度，且所述坩埚的上部位于所述支架上方；所述上炉体底部开通有连接口，所述连接口下端设置有与所述坩埚的截面尺寸相匹配的连接槽，所述坩埚的上部通过所述耐火绝缘层卡接于所述连接槽内。

可选的，所述坩埚由含有导电成分的原料等静压加工成型。

可选的，所述感应线圈由绝缘铜导线管绕制而成；所述感应线圈的额定工作频率是工频，能够通过变频调节功率感应加热所述坩埚及其炉料和熔体，且能够通循环冷却水为所述可卸式工频无心感应体散热。

可选的，所述感应线圈布置高度约为所述坩埚熔池高度的四分之三，所述感应线圈的高度L与所述坩埚的内径D之比为L/D≥1.5。

可选的，所述耐火绝缘层由石英砂、耐火保温砖和柔软耐火绝缘层组成。

可选的，所述控制器分别与所述温度传感器和所述感应线圈连接，用于调节所述可卸式工频无心感应体的功率并控制熔体温度；所述控制器包括受电部和调节控制部，所述受电部用于输入三相工频主电源，所述调节控制部用于接受控制信号并输出给所述可卸式工频无心感应体交流单相或三相变频调功率和控制所述熔体温度。

本发明还提供一种变频调功可卸式工频无心感应体连铸炉使用方法，包括如下步骤：

步骤一；通过连接法兰将上炉体分别与可卸式工频无心感应体和水平连铸结晶器可卸式固定连接；

步骤二；控制器根据接收到的温度传感器的信号调节可卸式工频无心感应体的功率和控制熔体温度；

步骤三；将上引连铸结晶器***上炉体炉膛内的熔体内进行上引连续铸造生产；

步骤四；开通水平连铸结晶器，进行水平连续铸造生产。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明能够实现工频无心感应炉的连铸生产，提高生产效率；能够实现工频无心感应炉频率调节，即可以调功控制熔体温度；可实现方便更换熔铸金属种类。本发明通过对可卸式工频无心感应体进行低频范围变频调节功率，增强且调节控制感应体电磁搅拌能力，减少金属烧损和多元合金偏析，使熔液温度均匀有利确保连续铸造质量，方便经常变化生产牌号的多元合金炉料成分，能适应短时作业生产方式，每次炉子的开炉和停炉时间缩短，根除因熔沟堵塞或者断开损坏炉子的隐患，电效率和热效率适中。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的变频调功可卸式工频无心感应体连铸炉结构示意图；

其中，1为可卸式工频无心感应体、101为坩埚、102为感应线圈、103为导磁体、104为支架、105为对接法兰、106为耐火绝缘层、2为上炉体、3为水平连铸结晶器、4为固态金属铸坯、5为铸坯引铸装置、6为温度传感器、7为上引连铸结晶器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种变频调功可卸式工频无心感应体连铸炉及其使用方法，以解决上述现有技术存在的问题，使感应体能够拆卸；且能够实现连铸生产，电效率高。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种变频调功可卸式工频无心感应体连铸炉及其使用方法，如图1所示，变频调功可卸式工频无心感应体连铸炉的结构包括可卸式的可卸式工频无心感应体1、上炉体2、温度传感器6和用于工频变频调节功率和控制熔体温度的控制器，控制器图中未画出，温度传感器6与控制器有线或无线连接。可卸式工频无心感应体1包括坩埚101、感应线圈102、导磁体103、对接法兰105、支架104和耐火绝缘层106，坩埚101由感应线圈102包围，感应线圈102由导磁体103包围，对接法兰102固定设置于支架104顶部，支架104和对接法兰105承重固定整个可卸式工频无心感应体1并能与上炉体2通过对接法兰105对接装配，耐火绝缘层106填充在坩埚101、感应线圈102、导磁体103、对接法兰105及支架104之间；坩埚101是由含有部分导电成分的原料等静压加工成型，不需要再在现场施工，其合适的电阻率可显著降低无功损耗，其既要实现能可卸式的工频无心感应体的对接装配功能，又要满足可卸式工频无心感应体的使用要求；感应线圈102是由绝缘铜导线管绕制而成，其额定工作频率是工频，既要能通过变频调节功率起感应加热作用，又要通循环冷却水满足所述可卸式工频无心感应体1的散热，还能够满足支撑和固定所述坩埚101的要求；对接法兰105及支架104是由钢构件组成，既要固定承載整个可卸式工频无心感应体1，其对接法兰105还要满足可卸式工频无心感应体1与上炉体2的对接法兰进行对接、可卸装配的要求；耐火绝缘层106是由石英砂、耐火保温砖和柔软耐火绝缘层组成，既要承担整个可卸式工频无心感应体1的耐火、保温、绝缘作用，又要满足与上炉体2对接法兰可卸装配处的软连接缓冲层作用，还要使对接可卸装配处既要不能渗漏熔体又要方便可卸式工频无心感应体1与上炉体2的对接可卸装配的要求。

上炉体2既能对接装配可卸式工频无心感应体1又能对接配置水平连铸结晶器3，其是由带有对接法兰、炉侧面对接炉面板钢板构件制作而成的外壳及内部耐火、保温材料构成，其炉内对熔体具有接受、存储、静置、保温、升温、输出等铸造功能，其对接法兰能够与可卸式工频无心感应体1进行可卸式对接装配，侧面的对接炉面板能够与水平连铸结晶器3对接装配，上面能够接受上引连铸结晶器7***炉膛的熔体内，能够接受温度传感器6在线连续测量传送熔体温度。

温度传感器6***在上炉体2炉膛的熔体内，能避开可卸式工频无心感应体1的电磁感应影响在线连续测量传送熔液温度信号，温度传感器6与工频变频调节功率和控制温度的控制器由有线或无线连接。

工频变频调节功率和控制熔体温度的控制器由受电部分和调节控制部分组成，受电部分输入主电源为三相工频电流，调节控制部分输出给可卸式可卸式工频无心感应体1为交流单相或三相变频调功率，其既可以采用人工手动调节，也能采用接受所述温度传感器6所测量传送的上炉体2内熔体温度信号进行人工智能调节控制；可卸式工频无心感应体1其感应线圈102布置高度大约等于熔池高度的3/4，感应线圈102高度L与坩埚101内径D之比L/D≥1.5。

本发明采用上述结构能够应用于水平连续铸造生产、能够应用于上引连续铸造生产，还能够同时进行水平连续铸造和上引连续铸造生产。

本发明根据实际铸造生产的情况，尤其是有色金属多元合金近终形水平连续铸造生产和上引连续铸造生产的需要，针对现有熔铸炉的各个感应体类型取长补短进行优化改进处理，提供一种变频调功温度控制可卸式工频无心感应体连铸炉及其使用方法。

具体的，感应线圈102布置高度高达熔池高度的四分之三，感应线圈102高度L与坩埚101内径D之比L/D≥1.5，这样一方面能方便地与位于熔铸炉的上炉体2实现对接法兰装配，另方面充分发挥电磁搅拌的功能；还能够满足在上炉体2侧面对接配置水平连铸结晶器3，以能可靠地进行有色金属多元合金近终形水平连铸生产，或者上引连铸结晶器7从上***上炉体2熔体液面，以使上引连铸结晶器7不受到工频无心感应体1的电磁感应影响而可靠地进行上引连续铸造生产，能够实现测温传感器6避开工频无心感应体1的电磁感应影响***上炉体2熔体内，以使在线测量传送上炉体2内的炉体温度，确保精确连续控制执行熔铸工艺温度参数；并且能够被广泛应用。其中通过对可卸式工频无心感应体1进行工频变频调节功率，增强且调节控制工频无心感应体1电磁搅拌能力，减少金属烧损和多元合金偏析，使熔液温度均匀有利确保连续铸造质量，方便经常变化生产牌号的多元合金炉料成分，能适应短时作业生产方式，每次炉子的开炉和停炉时间缩短，根除因熔沟堵塞或者断开损坏炉子的隐患，电效率和热效率适中。

导磁体103是由电工钢片叠装而成，既要起到磁屏蔽约束所述感应线圈102的漏磁向外发散的作用，防止其他金属发热改善炉子电效率和功率因数，又要满足支撑和固定所述感应线圈102的要求。

本发明上炉体2侧面的炉面板与水平连铸结晶器3通过法兰进行可卸式无渗漏对接；上炉体2能够接受上引连铸结晶器7***炉膛熔体内；温度传感器6***上炉体2炉膛熔体内测量其内的熔体的温度，并且传送给工频变频调节功率和控制温度的控制器，传送方式为有线或者无线。工频变频调节功率和控制温度的控制器的主输入接交流三相工频电源，其交流单相或者三相低频范围变频调功输出通过电缆连接到可卸式工频无心感应体1的感应线圈102；工频变频调节功率和控制熔体温度的控制器的控制端除了接受人工手动操作控制信号外，还可以选择接受温度传感器6传送过来的上炉体2内熔体温度信号进行人工智能控制，传送方式为有线或者无线。设置于上引连铸结晶器7和水平连铸结晶器3的铸造轴线方向一侧的铸坯引铸装置5，对固态金属铸坯4可以起到向前送出固态金属铸坯4牵引引铸的作用。本发明变频调功温度控制可卸式可卸式工频无心感应体的连续熔铸炉装置适用于熔体多元合金容易产生偏析，要求熔体温度均衡性好，熔体温度控制精度高，短时作业的生产场合。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种变频调功可卸式工频无心感应体连铸炉，其特征在于：包括上炉体，所述上炉体底部连通有可卸式工频无心感应体；所述上炉体顶部设置有开口，开口处安装有上引连铸结晶器，所述上炉体顶部一侧设置有温度传感器，所述温度传感器连接有控制器，所述控制器能够调节所述可卸式工频无心感应体的功率；所述上炉体的炉膛内用于放置炉料和熔体，所述温度传感器末端插设于所述熔体内；所述上炉体侧壁上连通有水平连铸结晶器；所述上引连铸结晶器和所述水平连铸结晶器的铸造轴线方向外侧均设置有铸坯引铸装置，所述铸坯引铸装置能够牵引从所述上引连铸结晶器和所述水平连铸结晶器输出的固态铸坯。

2.根据权利要求1所述的变频调功可卸式工频无心感应体连铸炉，其特征在于：所述可卸式工频无心感应体为可卸式结构；所述可卸式工频无心感应体包括坩埚、感应线圈、导磁体、对接法兰和支架；所述坩埚顶部与所述上炉体连通；所述坩埚外侧包围有感应线圈，所述感应线圈外侧包围有导磁体，所述坩埚、感应线圈和导磁体设置于所述支架内，所述支架顶部通过所述对接法兰与所述上炉体底部可卸式固定连接。

3.根据权利要求2所述的变频调功可卸式工频无心感应体连铸炉，其特征在于：所述可卸式工频无心感应体还包括耐火绝缘层，所述耐火绝缘层填充于所述坩埚、所述感应线圈、所述导磁体、所述法兰及所述支架之间。

4.根据权利要求3所述的变频调功可卸式工频无心感应体连铸炉，其特征在于：所述坩埚的高度大于所述支架和所述法兰的高度，且所述坩埚的上部位于所述支架上方；所述上炉体底部开通有连接口，所述连接口下端设置有与所述坩埚的截面尺寸相匹配的连接槽，所述坩埚的上部通过所述耐火绝缘层卡接于所述连接槽内。

5.根据权利要求2所述的变频调功可卸式工频无心感应体连铸炉，其特征在于：所述坩埚由含有导电成分的原料等静压加工成型。

6.根据权利要求2所述的变频调功可卸式工频无心感应体连铸炉，其特征在于：所述感应线圈由绝缘铜导线管绕制而成；所述感应线圈的额定工作频率是工频，能够通过变频调节功率感应加热所述坩埚及其炉料和熔体，且能够通循环冷却水为所述可卸式工频无心感应体散热。

7.根据权利要求2所述的变频调功可卸式工频无心感应体连铸炉，其特征在于：所述感应线圈布置高度为所述坩埚熔池高度的四分之三，所述感应线圈的高度L与所述坩埚的内径D之比为L/D≥1.5。

8.根据权利要求3所述的变频调功可卸式工频无心感应体连铸炉，其特征在于：所述耐火绝缘层由石英砂、耐火保温砖和柔软耐火绝缘层组成。

9.根据权利要求2所述的变频调功可卸式工频无心感应体连铸炉，其特征在于：所述控制器分别与所述温度传感器和所述感应线圈连接，用于调节所述可卸式工频无心感应体的功率并控制熔体温度；所述控制器包括受电部和调节控制部，所述受电部用于输入三相工频主电源，所述调节控制部用于接受控制信号并输出给所述可卸式工频无心感应体交流单相或三相变频调功率和控制所述熔体温度。

10.一种变频调功可卸式工频无心感应体连铸炉使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一；通过连接法兰将上炉体分别与可卸式工频无心感应体和水平连铸结晶器可卸式固定连接；

步骤二；控制器根据接收到的温度传感器的信号调节可卸式工频无心感应体的功率和控制熔体温度；

步骤三；将上引连铸结晶器***上炉体炉膛内的熔体内进行上引连续铸造生产；

步骤四；开通水平连铸结晶器，进行水平连续铸造生产。

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