專利名稱：高速線材感應(yīng)加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于高速線材生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及高速線材感應(yīng)加熱裝置。
背景技術(shù)：
高速線材的生產(chǎn)包括加熱、軋制以及冷卻等過程。在此過程中，鋼坯的加熱目前均通過燃燒式加熱爐來實(shí)現(xiàn)，溫度一般在1000℃以上，加熱時(shí)間1～2小時(shí)。在高溫長時(shí)間的加熱過程中，鋼坯表面會(huì)產(chǎn)生不同程度的氧化脫碳，不僅增加了除鱗失重，而且更重要的是對線材產(chǎn)品性能產(chǎn)生不良影響，這種脫碳問題對一些如高碳鋼、彈簧鋼等鋼種尤其嚴(yán)重。生產(chǎn)試驗(yàn)證明，若彈簧鋼表面脫碳0.1mm就會(huì)使疲勞強(qiáng)度明顯下降，而且隨脫碳深度增加，疲勞壽命不斷下降，彈性顯著減退，嚴(yán)重影響彈簧的使用。為此，目前一般采取低溫出爐，減少鋼坯在加熱爐中的加熱溫度和停留時(shí)間，同時(shí)控制爐內(nèi)氣氛，以及采取快冷工藝，防止高溫氧化脫碳。但受軋機(jī)能力、控冷控軋工藝實(shí)際限制，上述各種方法的效果往往有限。
美國專利US005307864A在薄板坯連鑄連軋中采用20MW的電功率對板坯進(jìn)行感應(yīng)加熱，US04708325還對厚的鑄坯進(jìn)行邊部感應(yīng)加熱(邊部加熱)，以補(bǔ)充邊部溫降，改善軋制性能。比利時(shí)貝克特公司的專利CN86101419以及我國專利CN02132633.9等都是對細(xì)線材感應(yīng)加熱，以實(shí)現(xiàn)淬火或去應(yīng)力退火處理。對于高速線材鋼坯料的加熱，還沒發(fā)現(xiàn)有感應(yīng)加熱技術(shù)的公開報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種高速線材感應(yīng)加熱裝置，在高速線材生產(chǎn)中以感應(yīng)加熱替代或部分替代傳統(tǒng)燃?xì)饧訜?，以較好解決高速線材表面高溫氧化脫碳問題，減小鋼坯表面氧化脫碳，提高線材生產(chǎn)質(zhì)量。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是，高速線材感應(yīng)加熱裝置，包括固定支架、移送支架、步進(jìn)機(jī)構(gòu)、輥道以及電磁線圈；其中，移送支架分別間隔設(shè)置于各固定支架之間；步進(jìn)機(jī)構(gòu)，包括水平氣缸、垂直氣缸、輥輪、導(dǎo)軌；該水平氣缸、垂直氣缸分別連接于移送支架，輥輪固定于移送支架，并運(yùn)行于導(dǎo)軌上；輥道，分別間隔設(shè)置于固定支架及移送支架之間；電磁線圈，沿輥道排列設(shè)置。
進(jìn)一步，本實(shí)用新型還設(shè)有聚磁器，該聚磁器設(shè)置于輥道上方。
所述的電磁線圈由平直的“I”型水冷線圈繞組和“Y”型水冷線圈繞組相間排列組成。
所述的電磁線圈繞組為串聯(lián)連接，即每匝線圈接線端通過導(dǎo)電銅板串接在一起，把線圈繞組分成若干組，使相鄰繞組內(nèi)部磁通方向相反。
又，所述的電磁線圈繞組為并聯(lián)連接，即線圈分成若干繞組，每組內(nèi)線圈銅管串聯(lián)，各組之間并聯(lián)連接于電源上，以調(diào)整總體負(fù)載，使電源功率輸出達(dá)到最佳狀態(tài)。
所述的移送支架和固定架座的上端開有槽口，以實(shí)現(xiàn)對鋼坯的定位。
所述的聚磁器由高導(dǎo)磁性材料制成。
所述的電磁線圈外包敷耐火材料；或，所述的電磁線圈灌裝在耐火材料內(nèi)部。
在線材生產(chǎn)中，鋼坯在軋制前采用感應(yīng)加熱，即在鋼坯外周設(shè)置電磁線圈，電磁線圈內(nèi)通交流電產(chǎn)生交變電磁場，在交變電磁場作用下，鋼坯內(nèi)部感應(yīng)產(chǎn)生渦電流，渦流電在鋼坯流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生歐姆熱，使鋼坯溫度升高至軋制溫度要求。而且，依靠交流電源功率調(diào)節(jié)和頻率調(diào)節(jié)，可以比較方便地提高鋼坯沿長度方向和橫斷面上的溫度均勻性，更好地滿足軋制需要。根據(jù)生產(chǎn)線實(shí)際情況，引入感應(yīng)加熱的具體方式有所不同。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，a)減小鋼坯高溫氧化脫碳；b)降低加熱爐加熱溫度，降低對加熱爐設(shè)備要求；c)鋼坯加熱溫度均勻；d)線材加熱生產(chǎn)組織和設(shè)備配置靈活；e)環(huán)境污染減小。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的側(cè)視結(jié)構(gòu)圖；圖3為本實(shí)用新型的移送支架以及步進(jìn)機(jī)構(gòu)的示意圖；圖4為本實(shí)用新型的電磁線圈俯視圖；圖5a～圖5c為本實(shí)用新型的電磁線圈的連接示意圖；圖6a、圖6b為本實(shí)用新型的電磁線圈的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
請參見圖1～圖3，本實(shí)用新型的高速線材感應(yīng)加熱裝置，包括固定支架1、移送支架2、步進(jìn)機(jī)構(gòu)3、輥道4、電磁線圈5以及聚磁器6；其中，移送支架2分別間隔設(shè)置于各固定支架1之間；步進(jìn)機(jī)構(gòu)3，包括水平氣缸31、垂直氣缸32、輥輪33、導(dǎo)軌34；該水平氣缸31、垂直氣缸32分別連接于移送支架2，輥輪33固定于移送支架2，并運(yùn)行于導(dǎo)軌34上；輥道4分別間隔設(shè)置于固定支架1及移送支架2之間；電磁線圈5沿輥道4排列設(shè)置，所述的電磁線圈5由平直的“I”型水冷線圈繞組51和“Y”型水冷線圈繞組52相間排列組成；該聚磁器6設(shè)置于輥道4上方、鋼坯的上下側(cè)、“Y”型水冷線圈繞組52處。
再請參見圖3，本實(shí)用新型的步進(jìn)機(jī)構(gòu)3包括水平氣缸31、垂直氣缸32、輥輪33、導(dǎo)軌34；移送支架2的橫向步進(jìn)運(yùn)動(dòng)由水平放置的水平氣缸31實(shí)現(xiàn)，垂直運(yùn)動(dòng)由另外一組垂直放置的垂直氣缸32實(shí)現(xiàn)，垂直氣缸32固定在移送支架2上，移送支架2下面設(shè)置輥輪33，輥輪33可以在其下面的導(dǎo)軌34上來回滾動(dòng)。
再請參見圖4、圖5a～圖5c，本實(shí)用新型在電磁線圈5采用多種連接方式，圖5a、圖5b所示為串聯(lián)連接，每匝線圈銅管接線端通過導(dǎo)電銅板14串接在一起，可把線圈繞組分成若干組，使相鄰繞組內(nèi)部磁通方向相反，以減小在鋼坯上感應(yīng)產(chǎn)生的累積電壓。圖5c所示為分組并聯(lián)連接，線圈分成若干繞組，每組內(nèi)線圈銅管串聯(lián)，各組之間并聯(lián)連接于電源15上，以調(diào)整總體負(fù)載，使電源功率輸出達(dá)到最佳狀態(tài)。
同時(shí)，在電磁線圈5區(qū)內(nèi)的傳入輥輪4和傳出輥輪11布置在“Y”型線圈的開口處。在“Y”型線圈的中間位置設(shè)置有“∏”型聚磁器6，由高導(dǎo)磁性材料制成，以增加“Y”型線圈位置的磁場，彌補(bǔ)因“Y”型線圈兩端開口造成的磁場降低，使鋼坯縱向加熱溫度均勻。
再請參見圖6a、圖6b，本實(shí)用新型的電磁線圈5由平直的“I”型水冷銅線圈繞組和“Y”型水冷線圈繞組相間排列組成。圖6a所示為“I”型線圈，圖6b所示為“Y”型線圈。電磁線圈5銅管可灌裝在耐火水泥之類等耐火材料內(nèi)部，以防止熱的鋼坯對電磁線圈的不良影響，同時(shí)防止線圈變形或放電打火。
移送支架2和固定架座1的上端開有槽口，以實(shí)現(xiàn)對鋼坯的定位，同時(shí)槽口部位由高溫耐磨非磁性(或低磁性)材料制成，并在下方設(shè)置水冷措施保護(hù)。
室溫的鋼坯7通過輥道8以與軋制方向平行的相反方向向感應(yīng)加熱區(qū)移送，經(jīng)過一導(dǎo)向板9進(jìn)入傳入輥輪10，進(jìn)入感應(yīng)加熱區(qū)域，開始感應(yīng)加熱。鋼坯7到位后，由移送支架2把鋼坯在感應(yīng)加熱區(qū)內(nèi)做橫向步進(jìn)移動(dòng)，鋼坯每次步進(jìn)時(shí)放置于固定架座1上。鋼坯7每次橫向移動(dòng)的距離為一個(gè)步距W，W為鋼坯寬度W1和鋼坯間距W2之和。移送支架2每次步進(jìn)時(shí)把鋼坯運(yùn)送到位后，下降，反向橫移一個(gè)工位，再橫移下一個(gè)鋼坯，這樣感應(yīng)線圈內(nèi)的鋼坯在移送支架2的移動(dòng)下，步進(jìn)地在固定支架1上橫向移動(dòng)，并最終移送到傳出輥輪11上，通過傳出輥輪11移出感應(yīng)加熱區(qū)，完成感應(yīng)加熱過程，進(jìn)入立式軋機(jī)12、臥式軋機(jī)13等，進(jìn)行后續(xù)的軋制拉拔。
對于0.15m×0.15m方鋼坯，電源功率10～20MW，電磁線圈區(qū)長10～15m×寬2m，鋼坯在其中穿行加熱時(shí)間約20min，加熱能力可達(dá)100t/h左右。
本實(shí)用新型與傳統(tǒng)的技術(shù)相比，具有以下特點(diǎn)(1)結(jié)合高速線材生產(chǎn)線實(shí)際，分適合于新生產(chǎn)線的全感應(yīng)加熱和適合于產(chǎn)線改造的部分感應(yīng)加熱兩種方案，技術(shù)適應(yīng)性強(qiáng)，防脫碳效果明顯；(2)部分感應(yīng)加熱方式對傳統(tǒng)的燃?xì)饧訜釥t要求降低，全感應(yīng)加熱方式則不用燃?xì)饧訜釥t，消除其存在的加熱溫度不夠、維護(hù)成本高等不足；(3)通過電源頻率與功率調(diào)節(jié)，可提高鋼坯軸向和徑向的溫度均勻性，有益于軋機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行；(4)比較適合于高碳鋼、彈簧鋼等對脫碳要求嚴(yán)格的特殊鋼種線材；(5)無環(huán)境污染問題，而且總體投資成本相對低廉。
我國已有數(shù)十條高速線材生產(chǎn)線，近年來汽車工業(yè)的發(fā)展對線材質(zhì)量提出了更高要求。本實(shí)用新型在鋼坯加熱時(shí)引入感應(yīng)加熱，以感應(yīng)加熱替代或部分替代傳統(tǒng)火焰加熱方式，從而為解決線材表面脫碳問題、提高線材質(zhì)量提供了一條有效途徑，它具有加熱效率高，環(huán)境污染少等特點(diǎn)，可在某些特殊線材如彈簧鋼、高碳鋼等線材生產(chǎn)中推廣使用，以提升線材生產(chǎn)品種及質(zhì)量。
權(quán)利要求1.高速線材感應(yīng)加熱裝置，其特征是，包括，固定支架，移送支架，分別間隔設(shè)置于各固定支架之間；步進(jìn)機(jī)構(gòu)，包括水平氣缸、垂直氣缸、輥輪、導(dǎo)軌；該水平氣缸、垂直氣缸分別連接于移送支架，輥輪固定于移送支架，并運(yùn)行于導(dǎo)軌上；輥道，分別間隔設(shè)置于固定支架及移送支架之間；電磁線圈，沿輥道排列設(shè)置。
2.如權(quán)利要求1所述的高速線材感應(yīng)加熱裝置，其特征是，還設(shè)有聚磁器，該聚磁器設(shè)置于輥道上方。
3.如權(quán)利要求1所述的高速線材感應(yīng)加熱裝置，其特征是，所述的電磁線圈由平直的“I”型水冷線圈繞組和“Y”型水冷線圈繞組相間排列組成。
4.如權(quán)利要求1所述的高速線材感應(yīng)加熱裝置，其特征是，所述的電磁線圈繞組為串聯(lián)連接，即每匝線圈接線端通過導(dǎo)電銅板串接在一起，把線圈繞組分成若干組，使相鄰繞組內(nèi)部磁通方向相反。
5.如權(quán)利要求1所述的高速線材感應(yīng)加熱裝置，其特征是，所述的電磁線圈繞組為并聯(lián)連接，即線圈分成若干繞組，每組內(nèi)線圈銅管串聯(lián)，各組之間并聯(lián)連接于電源上，以調(diào)整總體負(fù)載，使電源功率輸出達(dá)到最佳狀態(tài)。
6.如權(quán)利要求1所述的高速線材感應(yīng)加熱裝置，其特征是，所述的移送支架和固定架座的上端開有槽口，以實(shí)現(xiàn)對鋼坯的定位。
7.如權(quán)利要求1所述的高速線材感應(yīng)加熱裝置，其特征是，所述的聚磁器由高導(dǎo)磁性材料制成。
8.如權(quán)利要求1所述的高速線材感應(yīng)加熱裝置，其特征是，所述的電磁線圈外包敷耐火材料。
9.如權(quán)利要求1所述的高速線材感應(yīng)加熱裝置，其特征是，所述的電磁線圈灌裝在耐火材料內(nèi)部。
專利摘要高速線材感應(yīng)加熱裝置，包括固定支架、移送支架、步進(jìn)機(jī)構(gòu)、輥道以及電磁線圈、聚磁器；其中，移送支架分別間隔設(shè)置于各固定支架之間；步進(jìn)機(jī)構(gòu)，包括水平氣缸、垂直氣缸、輥輪、導(dǎo)軌；該水平氣缸、垂直氣缸分別連接于移送支架，輥輪固定于移送支架，并運(yùn)行于導(dǎo)軌上；輥道，分別間隔設(shè)置于固定支架及移送支架之間；電磁線圈，沿輥道排列設(shè)置，該聚磁器設(shè)置于輥道上方。所述的電磁線圈由平直的“I”型水冷線圈繞組和“Y”型水冷線圈繞組相間排列組成。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，減小鋼坯高溫氧化脫碳、降低加熱爐加熱溫度，降低對加熱爐設(shè)備要求、鋼坯加熱溫度均勻、線材加熱生產(chǎn)組織和設(shè)備配置靈活、環(huán)境污染減小。
文檔編號H05B6/36GK2786141SQ20052003985
公開日2006年6月7日 申請日期2005年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月28日
發(fā)明者溫宏權(quán), 周月明, 向順華 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司