一種板帶連鑄連軋感應加熱裝置的制作方法

本發明屬于板帶連鑄連軋加熱技術領域，尤其涉及一種板帶連鑄連軋感應加熱裝置，特別適用于薄鋼板的在線連續感應加熱。

背景技術：

隨著科技的進步，利用連鑄連軋工藝，實現特殊性能鋼板如焊接性能優異的高強鋼、高層建筑用鋼和大型船舶用鋼等的生產，成為人們追求的目標。然而，將連鑄坯軋制成不同形狀和規格的板帶，需要對連鑄坯進行再次補熱，才能繼續加工軋制。而且，板帶在線快速加熱對板帶的材料組織轉變具有重要影響，對板帶的最終性能至關重要，因此，實現板帶的快速在線加熱是獲得高性能特殊板帶的關鍵技術之一。

實現工業化板帶在線感應加熱過程中，目前的感應加熱裝置存在三個問題：(1)同一臺感應器無法根據板帶不同厚度與寬度等規格靈活調整，以獲得高加熱效率、均勻的溫度分布。而同一條連鑄連軋生產線，往往需要軋制不同規格的板帶。如日本專利JP2004074277A、JP2002226912A、JP2003082412A和中國專利CN200810196998，采用螺旋形線圈的感應加熱設備，因無法調整線圈內部的空間距離，就不適用不同板寬及板厚板帶的加熱。(2)被加熱后的板帶存在有端部過燒的問題，雖然目前有加熱裝置的感應器采用橫向磁場設計，可根據鋼板厚度及生產突發狀況調整線圈間距，但存在加熱開始階段，在感應器前后端附近板帶中感應電流聚集并造成該處溫度過燒的問題。如專利US6498328B2及US5739506利用橫向磁場對單塊板帶進行加熱，雖然線圈間距可調，但存在板帶前端附近感應電流聚集并造成該處溫度過燒的問題。中國專利CN105698525A，希望通過同一感應器內不同前后線圈銅管所占的空間距離，來解決板帶前端附近過燒的問題，但卻忽視了最基本的原理：感應器激發的磁力線是從鐵芯內發散出來。改變線圈前后銅管的間距，無法解決板帶前端過燒的問題。(3)設備的安全穩定性有待提高。連軋生產過程中，生成的氧化鐵皮堆積在鋼板上，加上板帶端部的翹曲、變形，容易在板帶通過感應器時，與感應器發生卡頓或撞擊，導致設備損壞或性能不穩定，而影響整個生產線的節奏。專利CN105648203A，有考慮根據板帶厚度調節上部感應器位置，但無具體實現細節，也沒有考慮不同板帶寬度的加熱情況。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種板帶連鑄連軋感應加熱裝置，該裝置在前端板帶無過燒的情況下，能對不同規格板帶實現在線快速感應加熱，能防止板帶變形和翹曲對平面感應器的撞擊，增加了設備的安全可靠性，確保了生產節奏的穩定。

為解決上述技術問題，本發明所提供的板帶連鑄連軋感應加熱裝置，包括間隔傳送托輥并排排列的多個感應加熱器，所述每個感應加熱器包括若干對沿板帶寬度方向并排布置的平面感應器；所述每對平面感應器由下層平面感應器和上層平面感應器組成；所述下層平面感應器和上層平面感應器對應設置；板帶通過傳送托輥可以從上層平面感應器和下層平面感應器之間通過；饋給平面感應器的激磁電流沿板帶寬度指向，借助平面感應器激發的交變磁場滲透到板帶內，由于磁場的交變特性在板帶內感生感應電流，感應電流產生的焦耳熱對板帶實施在線感應加熱，所述平面感應器包括平面鐵芯，所述平面鐵芯上沿板材移動方向間隔排列有多個齒部，在相鄰兩個齒部間形成齒槽，線圈繞制在所述鐵芯齒部上。

所述平面鐵芯上任意相鄰的線圈內電流流動方向相反，電流大小、相位和頻率相同。

所述上層平面感應器和下層平面感應器內電流流動方向、電流大小、相位和頻率均相同。

所述平面感應器安裝在固定框架上，針對不同規格板帶的加熱要求，每對平面感應器中的下層平面感應器和上層平面感應器均可通過固定框架上的調節機構實現上下左右的在線快速調節。

在所述固定框架上還設有向板帶噴吹高壓氮氣將氧化鐵皮吹掃開的吹掃裝置。

所述平面鐵芯兩端的齒槽寬度是中間其它的齒槽寬度的2倍以上。

所述平面鐵芯由高導磁硅鋼片疊制而成。

所述線圈為0形線圈，由高電導率材料繞制而成，線圈個數為偶數，相鄰線圈間間隔一個齒部。

所述平面感應器還包括防護板和外殼；所述平面鐵芯安裝于所述外殼內；底面墊有防護板。

所述的平面感應器防護板，由不導磁、不導電、耐高溫且隔熱的高強度復合材料制成。

本發明是一套適用于板帶鑄軋的感應加熱裝置，上、下層平面感應器分別安裝于板帶的上、下兩側，齒槽構形平面鐵芯設計主要有四方面考慮：①縮短上、下層平面感應器的激發磁場的磁路，利于降低激磁功率；②多齒槽構形極大簡化鐵芯冷卻水路的設計，利于鐵芯散熱。因為用于平面感應器的激勵電源是大電流、高電壓、高頻的電氣參數，由此簡化鐵芯渦流發熱處理的一大技術難題；以往的感應器多采用單齒的結構，在單齒上繞制多匝線圈，往往需要復雜的鐵芯冷卻水路結構，才能保證鐵芯的冷卻效果。既增加了設備成本，又給設備維護及保養增加了難度。采用齒槽構形平面鐵芯結構設計，恰好能解決這個問題。③利于消除傳送托輥內的渦流，增加了傳送托輥的使用壽命。傳送托輥是承載板帶運動的傳動設備，強度和硬度的要求較高，目前多采用不銹鋼制作。而不銹鋼的傳送托輥在感應加熱裝置附近就存在渦流發熱嚴重，甚至打火的問題。采用齒槽構形的結構設計使板帶內產生的渦流環流個數為偶數，恰好在傳送托輥左右兩側由兩側平面感應器的感應電流大小相同，方向相反而抵消。確保傳送托輥內基本無電流環流，增加了設備的安全可靠性，也避免由于渦流打火對操作工人的人身傷害。④齒槽構形平面鐵芯前、后端的磁力線相對中心較稀，且磁力線均勻透過鐵芯齒內發散出來，實現對鋼板均勻加熱，解決鋼板前端過燒的問題。

本發明與現有技術相比，其有益效果是：

1)同一臺感應加熱裝置能適用不同規格的厚度與寬度板帶的感應加熱，提高了設備的適用性和利用率。

2)解決了板帶前端過燒的技術難題，避免為切除過燒板帶而造成材料浪費。

3)增加了設備的安全可靠性。本裝置通過增加縱向和橫向移動驅動裝置、吹掃裝置、齒槽構形鐵芯的設計，增加了全套設備的便捷性和安全性能。

4)利于降低激磁功率。本裝置通過增加縱向和橫向移動驅動裝置，實現對不同規格板帶最小空氣間距的加熱，降低了設備的激磁功率。

應用基于齒槽構形平面感應器的板帶鑄軋感應加熱裝置，既能實現板帶的高效快速連續加熱處理，得到高性能的板帶，又能靈活運用于不同規格板帶的在線感應加熱，提高了設備的利用率，節約生產成本，提高產品質量和市場競爭力，具有廣闊的應用前景。

附圖說明

圖1為本發明的框架圖；

圖2為本發明中平面感應器的分布示意圖；

圖3為本發明中成對平面感應器的結構示意圖；

圖4為本發明平面感應器激發的磁力線分布圖；

其中：1-傳送托輥；2-感應加熱器；3-板帶；4-下層平面感應器；5-上層平面感應器；6-外殼；7-平面鐵芯；71-齒部；72-齒槽；8-線圈；9-平面感應器防護板；10-固定框架；11-支撐桿；12-豎直滑軌；13-橫向滑軌；14-感應電流；15-橫向驅動機構；16-縱向驅動機構；17-滑塊；18-吹掃裝置。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。

如圖1和圖2所示，本發明所提供的板帶連鑄連軋感應加熱裝置，包括間隔傳送托輥1并排排列的多個感應加熱器2，所述每個感應加熱器2包括兩對沿板帶3寬度方向并排布置的平面感應器；所述寬度方向并排設置的兩對平面感應器電流大小相同，方向相反，板帶內兩個感應電流環流中間部分能相互疊加，達到節能的目的；所述每對平面感應器由下層平面感應器4和上層平面感應器5組成；所述下層平面感應器4和上層平面感應器5對應設置；板帶3通過傳送托輥1可以從上層平面感應器5和下層平面感應器4之間通過；所述平面感應器包括平面鐵芯7，所述平面鐵芯7上沿板帶3移動方向間隔排列有多個齒部71，在相鄰兩個齒部71間形成齒槽72；線圈繞制在所述鐵芯齒部71上；線圈個數為偶數，相鄰線圈電流方向相反，電流大小、相位和頻率相同；饋給平面感應器的激磁電流沿板帶3寬度指向，借助平面感應器激發的交變磁場滲透到板帶3內，由于磁場的交變特性在板帶3內感生感應電流，感應電流產生的焦耳熱對板帶3實施在線感應加熱，所述上層平面感應器和下層平面感應器內流過的電流流動方向、電流大小、相位和頻率相同。

如圖2所示，為保證設備的互換性，上層平面感應器5、下層平面感應器4的內部結構設計一致，都由外殼6、平面鐵芯7、多組0形線圈8及平面感應器防護板9組成；0形線圈8繞制在齒槽構形平面鐵芯7齒部71上；所述外殼6底端設有平面感應器防護板9，所述平面鐵芯7放置于所述平面感應器防護板9上置于外殼6內；所述的平面鐵芯7由高導磁硅鋼片疊制而成，所述的0形線圈8由高電導率材料通常由扁銅帶或銅管繞制而成，任意相鄰的兩0形線圈8間間隔有一個齒部，所述平面鐵芯7兩端的齒槽寬度是中間其它的齒槽寬度的2倍以上，所述平面感應器防護板9由不導磁、不導電、耐高溫和隔熱的高強度材料制成。

如圖3所示，所述感應加熱器固定安裝在方形的固定框架10上，針對不同規格板帶的加熱要求，每對平面感應器中的下層平面感應器4和上層平面感應器5均可通過固定框架10上的調節機構實現上下左右的在線快速調節，一臺感應加熱器有四塊平面感應器，兩塊上層平面感應器，兩塊下層平面感應器；兩層平面感應器安裝在固定框架10上，分別置于板帶的上、下兩側；所述調節機構包括對應設有在固定框架10的上端和下端的支撐桿11，所述固定框架10的左端和右端垂直于板帶方向分別對應設有豎直滑軌12，所述支撐桿11的兩端與所述豎直滑軌12滑動連接，所述支撐桿11上沿板帶寬度方向開設有橫向滑軌13；所述上層平面感應器5和下層平面感應器4分別通過安裝在外殼6頂端的滑塊17與所述橫向滑軌13滑動連接；所述固定框架10上設有驅動所述上層平面感應器5和下層平面感應器4沿所述豎直滑軌12和橫向滑軌13移動的橫向驅動機構15和縱向驅動機構16。

上層平面感應器5可通過縱向驅動機構16，沿豎直滑軌12調節上層平面感應器5與板帶3上表面的縱向距離；同理，下層平面感應器4亦可通過縱向驅動機構16，沿豎直滑軌12調節下層平面感應器4與板帶3下表面間的縱向距離；板帶3未通過感應器前，上、下感應器的間距通過縱向驅動機構拉大，當板帶3前端通過感應器后，調節縱向驅動機構減少感應器與板帶3間的距離，確保加熱效果；避免鋼板端部異常翹曲、變形而與平面感應器發生卡頓或撞擊，導致感應器設備的損壞或性能不穩定而影響整個生產線的節奏。對不同寬度的板帶，可通過橫向驅動機構15調節平面感應器在板帶寬度方向上的位置，確保不同寬度板帶3的加熱效果。一臺感應加熱器設計有吹掃裝置18，吹掃裝置18間歇的向鋼板噴吹高壓氮氣將氧化鐵皮吹掃開，避免了氧化鐵皮堆積而造成平面感應器發生卡頓的情況發生。

為避免板帶3內的感應電流14通過傳送托輥1而在傳送托輥1內形成環流，傳送托輥1兩側的平面感應器內線圈電流方向相反，由于板帶內感應電流方向與線圈內電流方向相反，即托輥兩側板帶內的感應電流14的環流方向也相反。

為防止板帶3前端過燒及大功率加熱器平面鐵芯7的冷卻問題，平面感應器鐵芯11設計成多齒槽的結構形式，圖4為具體平面感應器的磁力線分布示意圖；由圖4可見，平面鐵芯7前、后端的磁力線相對中心較稀，且磁力線均勻穿透鐵芯齒內發散出來，均勻對板帶3進行加熱。

本發明所述的實施例僅是對本發明的優選實施方式進行的描述，并非對本發明構思和范圍進行限定，在不脫離本發明設計思想的前提下，本領域中工程技術人員對本發明的技術方案作的各種變型和改進，均應落入本發明的保護范圍，本發明請求保護的技術內容，已經全部記載在權利要求書中。