连铸机结晶器非圆齿轮加热设备的冷却方法及装置
阅读说明：本技术 连铸机结晶器非圆齿轮加热设备的冷却方法及装置 (Cooling method and device for non-circular gear heating equipment of crystallizer of continuous casting machine ) 是由 王青亮 熊浩 于 2021-06-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及连铸机结晶器非圆齿轮加热设备的冷却方法及装置,该冷却方法将压缩气体通入涡流管以产生低温气体,并采用低温气体冷却感应线圈,设置有第二监测阀实时监测线圈的工作状态,双重安全机制协同工作大大增加了加热设备的安全性。冷却装置包括冷却组件、冷气缓冲箱、通气管道、第一降温装置、第二降温装置和第三降温装置。本发明的冷却装置对水的纯净度要求较低,避免了水垢对感应线圈的影响,且冷却水以及装置内气体均可循环多次使用,大大减少了非圆齿轮的加热成本,节省了更换冷却水的人工成本。(The invention relates to a cooling method and a device for non-circular gear heating equipment of a crystallizer of a continuous casting machine. The cooling device comprises a cooling component, a cold air buffer box, an air duct, a first cooling device, a second cooling device and a third cooling device. The cooling device has lower requirement on the purity of water, avoids the influence of water scale on the induction coil, and can recycle the cooling water and gas in the device for multiple times, thereby greatly reducing the heating cost of the non-circular gear and saving the labor cost for replacing the cooling water.)
技术领域
本发明涉及非圆齿轮加热设备的冷却
技术领域
，尤其涉及一种连铸机结晶器非圆齿轮加热设备的冷却方法及装置。背景技术
在生产连铸机结晶器非圆齿轮时，往往需要对非圆齿轮进行热处理，即需要对非圆齿轮齿面进行加热，由于非圆齿轮外形特殊，现有技术中主要是在感应加热设备对非圆齿轮加热时，使用冷却水进行冷却，但是这种冷却方法对水的压力有着很苛刻的要求，水流压力过小则无法顺利流过非圆齿轮加热用的仿形感应线圈，水流压力过大则可能破坏非圆齿轮加热用的仿形感应线圈，因此在加热时感应线圈时的温度不能做到完美掌控的程度大大的限制了非圆齿轮加热用的仿形感应线圈的使用寿命和功能。
另外，采用水冷的方式对感应线圈进行冷却有许多缺点。首先，在线圈的大弯曲处往往需要较大的压力才能使水流通过，而感应线圈的壁厚大多只有2到3毫米厚，因此过大的压力往往使得感应线圈管壁破裂，造成冷却水外泄容易引发事故，若使用较小的压力则不能使水流顺利通过线圈，从而影响线圈的冷却，进而使得线圈温度过高而烧毁；其次，采用冷却水对线圈进行降温将会在感应线圈的内部产生水垢，即使水垢在感应线圈上仅有薄薄的一层依旧会对线圈有着大幅影响，从影响到热交换效率，若在一些水质较差的地区，冷却水在感应线圈管壁产生的水垢往往会堆积堵塞线圈，使得线圈内部水流减小，冷却效率骤减，造成线圈的损毁；如果使用纯净较高的水进行冷却，在冷却过程中需要大量的纯净水且纯净水在循环几次后纯净度下降需要进行再次更换，该过程既浪费了纯净水资源，又耗费了大量人力，增大了冷却成本。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种连铸机结晶器非圆齿轮加热设备的冷却方法及装置，本发明采用涡流管制备低温气体以冷却感应线圈，并通过设置第二监测阀实时监测线圈是否破损，在增加了非圆齿轮加热设备的安全性的同时，同时保证了本装置所用气体整体循环，冷却用水没有较高的纯净度要求能够多次重复使用，从而降低了冷却成本。
具体地，本发明提供如下技术方案：本发明提供一种连铸机结晶器非圆齿轮加热设备的冷却方法及装置，其包括以下步骤：
S1:非圆齿轮加热：
升降台以均匀速度V带动非圆齿轮上升，感应加热电源根据实际加热要求和速度V设定供电参数给感应线圈供电，感应线圈通电产生磁场，进而对非圆齿轮进行加热；
S2：气体制冷：
加压气泵抽取储气箱内的气体进行加压，将加压后的气体吹入涡流管A端，A端处设置有温度检测分流装置，高温气体从C端流出并直接进入第一降温装置，低温气体从B端流出并进入冷气缓冲箱；
S3：感应线圈冷却：
冷气缓冲箱中的气体压力范围设定为[P1,P2]，第一监测阀监测冷气缓冲箱内气体压力，当测得的压力大于P2时，减少加压气泵对流入涡流管A端气体的增压，同时增加冷气加压泵的增压，增加流出冷气缓冲箱的气体流量，直至冷气缓冲箱内压力降低至[P1,P2]区间内；当压力低于P1时，增大加压气泵对流入涡流管A端气体的增压，并且降低流出冷气缓冲箱的气体流量，直至冷气缓冲箱内压力升高至[P1,P2]区间内；
感应线圈内气体压力设定为[P3,P4]，第二监测阀监测感应线圈内部的气体压力，当测得压力小于P3时，第二监测阀的阀口将减小，同时增加冷气加压泵的增压即增加流入感应线圈内的气体流量，直至感应线圈内气压达到[P3,P4]区间内，当测得压力大于P4时，第二监测阀的阀口将增大，同时降低冷气加压泵的增压，降低感应线圈内的气体流量，直至感应线圈内气压降至[P3,P4]区间内；感应线圈工作的安全温度设定为T，测温热电偶测量感应线圈的温度，当温度高于T+5时，冷气加压泵将增压以增加流入感应线圈内的气体流量，以便冷却气体带走感应线圈更多的热量；
S4：气体冷却回流储存：
设定第一降温装置及第二降温装置的流出气体的最高允许温度为t0，涡流管C端流出的高温气体进入第一降温装置中，冷却感应线圈后的气体涌入第二降温装置，第一测温传感器测量第一降温装置和第二降温装置内部的气体温度，当测得温度高于t0时第一降温装置和第二降温装置的水槽内供水压力将进行增加，便于水流能够在相同时间内带走更多的热量，达到第一降温装置和第二降温装置内气体快速降温的目的；
设定第三降温装置流出气体的最高允许温度为t1，第一降温装置和第二降温装置降温后的两股气体均通入第三降温装置，第二测温传感器测量第三降温装置内的气体温度，当测得温度高于t1时第三降温装置的水槽供水压力将增加，以增加水流流量，便于水流能够在相同时间内带走更多的热量，以达到将第三降温装置内的气体温度降至t1以下的目的，进而回气泵将第三降温装置流出的气体吸入储气箱进行储存；
S5：储气箱气压调整：
储气箱内气体压力设定范围为[P5,P6]，补气阀测量储气箱内气体压力，当储气箱内气体压力低于P5时，补气箱内气体通过补气阀抽入储气箱，直至储气箱内气体压力达到区间[P5,P6]，以补充储气箱内气体含量；当储气箱内气体压力超过P6时，储气箱内气体通过补气阀抽入补气箱，直至储气箱内气体压力降至区间[P5,P6]，以减少储气箱内气体含量；
重复上诉冷却感应线圈步骤，直至非圆齿轮被加热完全。
进一步的，冷气缓冲箱内压力设定范围[P1,P2]，根据涡流管B端的正常流出冷气压力确定最高值P2，根据冷气加压泵的正常工作压力确定最低值P1；感应线圈内气体压力设定范围为[P3,P4]，P3为非圆齿轮加热到需求温度时感应线圈降温所要求的最小压力，P4为感应线圈正常工作的安全气压；储气箱内气体压力设定范围为[P5,P6]，P5为加压气泵正常工作时的最小压力，P6为回气泵正常工作时的最大压力。
进一步的，第二监测阀在测量感应线圈内部气体压力大小的同时监测线圈内部气体压力波动，当感应线圈发生破裂时，感应线圈内的气体压力会发生骤降，第二监测阀监测到该波动后，发出感应线圈破裂警告，停止感应加热电源的供电，并关闭冷却组件对感应线圈的冷却。
结合上述方法，得到连铸机结晶器非圆齿轮加热设备的冷却方法的冷却装置，其包括，冷却组件、冷气缓冲箱、通气管道、第一降温装置、第二降温装置和第三降温装置；所述冷却组件、所述第一降温装置和第三降温装置连接组成第一降温组件；所述冷却组件、所述冷气缓冲箱、所述通气管道、感应线圈、所述第二降温装置和所述第三降温装置连接组成第二降温组件；所述冷却组件包括储气箱、补气箱和涡流管，所述补气箱和所述涡流管设置在所述储气箱的上方，所述涡流管包括A端、B端和C端，所述A端上设置有温度检测分流装置，所述A端与所述储气箱通过加压气泵连接，所述B端与所述冷气缓冲箱连接，所述C端与所述第一降温装置的第一端连接；所述第一降温装置的第二端与所述第三降温装置的第一端连接；所述第二降温装置的第一端设置有第二监测阀，所述第二降温装置的第二端与所述第三降温装置的第一端连接；所述第三降温装置的第二端与所述冷却组件的侧壁连接；所述冷气缓冲箱设置有进气口、出气口和冷气管，所述进气口与所述B端连接，所述出气口与所述冷气管连接，所述冷气管的第一端设置有第一监测阀，所述冷气管的第二端设置有冷气加压泵，所述冷气加压泵通过所述通气管道与所述感应线圈第一端连接，所述感应线圈第二端通过测温热电偶和所述通气管道与所述第二降温装置的第一端连接；所述冷气缓冲箱通过所述通气管道与所述第二降温装置的第一端通过感应线圈进行连接。
进一步的，所述第三降温装置与所述冷却组件的连接处设置有回气泵。
进一步的，所述补气箱与所述储气箱的连接处设置有补气阀。
进一步的，所述第一降温装置和所述第二降温装置上均设置有第一测温传感器，所述第三降温装置上设置有第二测温传感器。
进一步的，所述第一降温装置、第二降温装置和第三降温装置均分别设置有冷水槽，所述冷水槽的第一端开设有排水口，所述冷水槽的第二端设置有水泵。
进一步的，所述冷却组件、第一降温装置、第二降温装置和冷气缓冲箱均设置在支撑桌上。
进一步的，所述第一降温装置、第二降温装置和所述第三降温装置的内部和外部均设置有导热片，所述导热片放置方向分别与冷水槽的水流方向一致。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明的装置能够大大增加非圆齿轮加热设备的安全性，采用涡流管制备低温气体以冷却感应线圈，即使线圈破裂也不必担心冷却气体对非圆齿轮造成损毁，且设置有第二监测阀监测感应线圈内部气体压力变化，一旦感应线圈破裂，第二监测阀监测到气压骤降，将会发出感应线圈破裂警告，并立即停止设备工作，对非圆齿轮加热设备进行双重保护，大大提升了安全性。
2、本发明的方法能够降低感应线圈的冷却成本，冷却用的气体在整体冷却线路中是封闭循环的，可以重复使用，降温水箱的水没有较高的纯净度要求且可以多次重复使用，因此本发明能够大大降低感应线圈的冷却成本，并减少冷却水的更换频率以节省人力。
3、本发明对于异形复杂线圈提供了一种较为理想的冷却方法，非圆齿轮加热用的感应线圈其外形为仿齿轮齿廓形的复杂线圈，由于线圈具有较多的弯曲，采用水冷时需要较大的水压易使感应线圈破裂，因此本发明提出了利用低温气体对感应线圈进行降温的方法，由于气体粘度低流动性强，因此仅用较低的压力即可流过感应线圈，且能够达到较为理想的冷却效果。
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，下面将对实施例或现有技术描述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是本发明的操作流程图；
图2是本发明的整体示意图；
图3是本发明工作状态下整体结构示意图。
附图标记：
1-冷却组件、2-冷气缓冲箱、3-第一降温装置、4-第二降温装置、5-第三降温装置、6-涡流管、61-A端、62-B端、63-C端、11-补气箱、111-补气阀、12-储气箱、121-回气泵、122-加压气泵、7-冷气管、71-第一监测阀、72-冷气加压泵、41-第二监测阀、8-第一测温传感器、9-第二测温传感器、10-感应线圈、20-测温热电偶、30-支撑桌、40-升降台、50-非圆齿轮、60-冷水槽、601-排水口、602-水泵、70-通气管道。
具体实施方式
下面将通过具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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。
如图1所示，一种连铸机结晶器非圆齿轮加热设备的冷却方法包括以下步骤：
为清晰的表述本发明的实施方法，下述实施例中以椭圆形内齿轮为具体实施参考，即非圆齿轮为椭圆形内齿轮，实际应用中不局限于椭圆形内齿轮，采用的冷却气体以干燥后氦气为具体实施参考，实际应用中不局限于氦气。
S1:非圆齿轮加热：
升降台40以均匀速度V带动非圆齿轮50上升，感应加热电源根据实际加热要求和速度V设定供电参数给感应线圈10供电，感应线圈10通电产生磁场，进而对非圆齿轮50进行加热；
S2：气体制冷：
加压气泵122抽取储气箱12内的气体进行加压，将加压后的气体吹入涡流管A端61，A端61处设置有温度检测分流装置，高温气体从C端63流出并直接进入第一降温装置3，低温气体从B端62流出并进入冷气缓冲箱2；
S3：感应线圈冷却：
冷气缓冲箱2中的气体压力范围设定为[P1,P2]，第一监测阀71监测冷气缓冲箱2内气体压力，当测得的压力大于P2时，减少加压气泵122对流入涡流管A端61气体的增压，同时增加冷气加压泵72的增压，增加流出冷气缓冲箱2的气体流量，直至冷气缓冲箱2内压力降低至[P1,P2]区间内；当压力低于P1时，增大加压气泵122对流入涡流管A端61气体的增压，并且降低流出冷气缓冲箱2的气体流量，直至冷气缓冲箱2内压力升高至[P1,P2]区间内；
感应线圈10内气体压力设定为[P3,P4]，第二监测阀41监测感应线圈10内部的气体压力，当测得压力小于P3时，第二监测阀41的阀口将减小，同时增加冷气加压泵72的增压即增加流入感应线圈10内的气体流量，直至感应线圈10内气压达到[P3,P4]区间内，当测得压力大于P4时，第二监测阀41的阀口将增大，同时降低冷气加压泵72的增压，降低感应线圈10内的气体流量，直至感应线圈10内气压降至[P3,P4]区间内；感应线圈10工作的安全温度设定为T，测温热电偶20测量感应线圈10的温度，当温度高于T+5时，冷气加压泵72将增压以增加流入感应线圈10内的气体流量，以便冷却气体带走感应线圈10更多的热量；
S4：气体冷却回流储存：
设定第一降温装置及第二降温装置的流出气体的最高允许温度为t0，涡流管C端63流出的高温气体进入第一降温装置3中，冷却感应线圈10后的气体涌入第二降温装置4，第一测温传感器8测量第一降温装置3和第二降温装置4内部的气体温度，当测得温度高于t0时第一降温装置3和第二降温装置4的水槽内供水压力将进行增加，便于水流能够在相同时间内带走更多的热量，达到第一降温装置3和第二降温装置4内气体快速降温的目的；通过设置第一降温装置3和第二降温装置4防止其内部气体因温差产生的气体回流现象，从而保证其内部气体呈现稳定的循环状态；
设定第三降温装置5流出气体的最高允许温度为t1，第一降温装置3和第二降温装置4降温后的两股气体均通入第三降温装置5，第二测温传感器9测量第三降温装置5内的气体温度，当测得温度高于t1时第三降温装置5的水槽供水压力将增加，以增加水流流量，便于水流能够在相同时间内带走更多的热量，以达到将第三降温装置5内的气体温度降至t1以下的目的，进而回气泵121将第三降温装置5流出的气体吸入储气箱12进行储存；
S5：储气箱气压调整：
储气箱12内气体压力设定范围为[P5,P6]，补气阀111测量储气箱12内气体压力，当储气箱12内气体压力低于P5时，补气箱11内气体通过补气阀111抽入储气箱12，直至储气箱12内气体压力达到区间[P5,P6]，以补充储气箱12内气体含量；当储气箱12内气体压力超过P6时，储气箱12内气体通过补气阀111抽入补气箱11，直至储气箱12内气体压力降至区间[P5,P6]，以减少储气箱12内气体含量；
重复上诉冷却感应线圈10步骤，直至非圆齿轮50被加热完全。
冷气缓冲箱2内压力设定范围[P1,P2]，根据涡流管B端62的正常流出冷气压力确定最高值P2，根据冷气加压泵72的正常工作压力确定最低值P1；感应线圈10内气体压力设定范围为[P3,P4]，P3为非圆齿轮50加热到需求温度时感应线圈10降温所要求的最小压力，P4为感应线圈10正常工作的安全气压；储气箱12内气体压力设定范围为[P5,P6]，P5为加压气泵122正常工作时的最小压力，P6为回气泵121正常工作时的最大压力。
第二监测阀41在测量感应线圈10内部气体压力大小的同时监测线圈内部气体压力波动，当感应线圈10发生破裂时，感应线圈10内的气体压力会发生骤降，第二监测阀41监测到该波动后，发出感应线圈10破裂警告，停止感应加热电源的供电，并关闭冷却组件1对感应线圈10的冷却。
如图2-3所示，连铸机结晶器非圆齿轮加热设备的冷却方法的冷却装置，其包括冷却组件1、冷气缓冲箱2、通气管道70、第一降温装置3、第二降温装置4和第三降温装置5；冷却组件1、第一降温装置3和第三降温装置5连接组成第一降温组件；冷却组件1、冷气缓冲箱2、通气管道70、感应线圈10、第二降温装置4和第三降温装置5连接组成第二降温组件；冷却组件1包括储气箱12、补气箱11和涡流管6，补气箱11和涡流管6设置在储气箱12的上方，补气箱11与储气箱12的连接处设置有补气阀111。
涡流管6包括A端61、B端62和C端63，A端61上设置有温度检测分流装置，A端61与储气箱12通过加压气泵122连接，B端62与冷气缓冲箱2连接，C端63与第一降温装置3的第一端连接；第一降温装置3的第二端与第三降温装置5的第一端连接；第二降温装置4的第一端设置有第二监测阀41，第二降温装置4的第二端与第三降温装置5的第一端连接；第三降温装置5的第二端与冷却组件1的侧壁连接；第三降温装置5与冷却组件1的连接处设置有回气泵121。冷气缓冲箱2设置有进气口、出气口和冷气管7，进气口与B端62连接，出气口与冷气管7连接，冷气管7的第一端设置有第一监测阀71，冷气管7的第二端设置有冷气加压泵72，冷气加压泵72通过通气管道70与感应线圈10第一端连接，感应线圈10第二端通过测温热电偶20和通气管道70与第二降温装置4的第一端连接；冷气缓冲箱2通过通气管道70与第二降温装置4的第一端通过感应线圈10进行连接。第一降温装置3和第二降温装置4上均设置有第一测温传感器8，第三降温装置5上设置有第二测温传感器9。第一降温装置3、第二降温装置4和第三降温装置5均分别设置有冷水槽60，冷水槽60的第一端开设有排水口601，冷水槽60的第二端设置有水泵602。冷却组件1、第一降温装置3、第二降温装置4和冷气缓冲箱2均设置在支撑桌30上。第一降温装置3、第二降温装置4和第三降温装置5的内部和外部均设置有导热片，导热片放置方向分别与冷水槽60的水流方向一致。
本发明一种连铸机结晶器非圆齿轮加热设备的冷却方法及装置与现有技术中装置的不同之处在于：本发明采用涡流管6对气体降温，再用低温气体对感应线圈10进行冷却，然后通过第一降温装置3、第二降温装置4和第三降温装置5对冷却感应线圈10后的气体以及热端气体进行降温，最后气体回流至储气箱12进行储存备用，与现有装置相比，本发明装置在达到较为理想的冷却效果的同时，将水与感应加热中的用电装置分离，采用气体降温避免了水垢堵塞感应线圈10的可能，且设置有第二监测阀41实时监测线圈的压力波动，一旦感应线圈10发生破裂则发出警报并采取相应安全机制，本发明能够大大增加非圆齿轮加热设备的安全性。
本发明一种连铸机结晶器非圆齿轮加热设备的冷却方法及装置与现有技术中装置的不同之处在于：本发明中第一降温装置3、第二降温装置4和第三降温装置5所用的水没有纯净度要求，可以多次反复使用，装置中采用的气体储存在储气箱12中，整体封闭循环使用，现有装置需要使用纯净度较高的冷却水且不能多次循环使用，本发明大大减少了非圆齿轮的加热成本，且节省了更换冷却水的人工成本。
本发明一种连铸机结晶器非圆齿轮加热设备的冷却方法及装置与现有技术中装置的不同之处在于：本发明对于异形复杂线圈提供了一种较为理想的冷却方法，非圆齿轮加热用的感应线圈10其外形为仿齿轮齿廓形的复杂线圈，现有的非圆齿轮加热设备常使用低压水冷或者不进行冷却，这些装置对于加热时间和温度具有较多要求限制了加热设备的使用，本发明给出的方法，能够对异形复杂线圈进行较好的冷却，增加加热设备的使用时间和加热温度。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
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