电磁出钢系统中感应加热电源设计及其对系统可靠性的影响

为了将电磁出钢技术应用于工业生产,需对该系统所用的感应加热电源以及电源在加热过程中系统的可靠性进行分析。利用工业实验和数值模拟方法考察自行设计的钢包内钢水质量为1.5 t的电磁出钢系统钢包的开浇时间,对比验证模型的正确性。在此基础上,考察电源参数(电流I,电源频率f)对300 t电磁出钢系统用钢包开浇效率的影响,以及电源在工作过程中线圈与钢包底壳的温度分布和等效应力。研究结果表明:电流和电源频率均影响钢包的开浇效率,适用于300 t钢包的感应加热电源参数为:I=500 A,f=16 k Hz。该参数电源的运行对线圈和钢包底壳的安全性影响较小,线圈与钢包底壳均满足材料的安全性要求,系统可以安全用于生产。

电磁出钢系统中感应加热线圈工况温度分析

为了将电磁出钢系统应用于实际生产,提出一种能让该系统使用的感应加热线圈在高温水口砖内正常工作的隔热方法.利用数值模拟方法考察了300 t电磁出钢系统用钢包水口座砖的热流密度以及有无隔热层条件下置入在水口座砖内的感应加热线圈的工况温度.结果表明,无隔热层条件下线圈在高温水口座砖内无法使用,而在线圈的顶部及内外两侧布置一层隔热材料可以有效地降低线圈的工况温度;隔热层的厚度和导热系数均影响线圈的工况温度,当隔热层厚度为40 mm,导热系数为0.03 W/(m·℃)时,线圈的最高工况温度由原来的1 187℃降至467℃,满足线圈的工况温度要求.

电磁出钢装置中座砖内温度分布的分析

针对钢包电磁引流技术中,钢包不是固定装置,现场流动性比较强,无法对感应线圈进行连续冷却这一技术难点.提出了将座砖做成内外组合式,把感应线圈镶嵌到内部座砖里,然后在线圈的顶端和内侧添加高温隔热材料,来减少热量向线圈传递,防止没有水冷时线圈因温度过高而失去工作能力.在实验室条件下,对座砖内温度分布进行了测试,并以此为不同材质的隔热板隔热性能的高温实验做出指导,结果表明:通过添加40mm厚蛭石隔热板后,当高温面温度达到1 000℃,而低温面温度为294℃,低于铜的再结晶温度,线圈处于能够工作温度范围内.