[发明专利]连铸结晶器内钢液凝固模拟装置

说明书

技术领域

本发明公开了一种连铸结晶器内钢液凝固模拟装置，属于钢铁连铸技术领 域。

背景技术

结晶器是钢液初始凝固的地方，铸坯的各种质量缺陷如深振痕、折皱、横裂 纹等，甚至漏钢，其最初的发源地都是在结晶器的弯月面处。而影响弯月面处的 钢液初始凝固行为的因素很多，彼此相互干扰，要想独立的研究某单一因素对初 始凝固行为的影响，几乎是不可能的。连铸振痕是现代钢铁连铸生产中非常常见 且难以克服的技术难题，铸坯振痕通常引发表面裂纹，严重地还会发生漏钢事故， 同时它还与其它缺陷，如渗入的氩气泡、夹杂物等相结合，引起铸坯质量进一步 恶化。因此几十年来，冶金工作者为此进行了大量研究，由于连铸结晶器内复杂 的热动力学状况，研究各种因素对钢液初始凝固的影响仍然较难实现。现有的研 究方法有两种，一种是通过将结晶器内各个因素单独提出，并进一步简化后进行 实验，以研究其对连铸过程的影响，如研究保护渣的各种设备、结晶器内钢液水 力学模拟等；另一种是改变某一种或多种条件，进行试验铸机模拟生产。前一种 方法过于单一，由于结晶器内的复杂状况，各种因素往往是交叉影响，单一的研 究某一种因素，对现场生产的指导意义不大。而试验铸机模拟生产实验方法，试 验铸机实际上相当于一台小型铸机，设备投入巨大，而且每次实验耗费超过20 万元以上，国内目前也只的实力强大的宝钢投入使用了一台，不适合用作于科研。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种可以模拟连铸实际生产 过程，测量不同连铸工艺参数下结晶器内弯月面处热流变化曲线，获得具有实际 铸坯特征的钢液凝固坯壳的连铸结晶器内钢液凝固模拟装置。

本发明连铸结晶器内钢液凝固模拟装置，包括机座、炼钢炉、结晶器、拉坯 电机、振动电机、冷却水通道、数据采集系统，所述机座上设有两根一端垂直于 机座平面，另一端与电机驱动装置连接的第一丝杆、第二丝杆，在所述第一丝杆、 第二丝杆上，设有由所述第一丝杆、第二丝杆驱动沿竖直方向运动的升降托架； 所述炼钢炉设置在所述机座上并处于所述第一丝杆、第二丝杆之间；所述拉坯电 机、振动电机均设置在所述升降托架上，所述结晶器内设有热电偶及冷却水通道 并通过所述振动电机驱动作垂直上下振动，所述拉坯电机驱动一端连接有一拉坯 板的拉坯支架，所述拉坯板处于所述结晶器下方，所述热电偶与所述数据采集系 统电连接，所述冷却水通道与外设供水系统连接。

本发明中，所述热电偶由第一排热电偶和第二排热电偶平行设置在结晶器 内构成；所述第一排热电偶距所述结晶器内壁距离为1-2mm，所述第二排热电偶 距第一排热电偶距离为2-4mm；每一排热电偶至少包含2组热电偶，每组热电偶 由3支热电偶组成，沿竖直方向以4-6mm的间距均匀布置；相邻两组热电偶之 间距离为4-6mm；所述每组热电偶中居中的热电偶距所述结晶器底面的距离为 80-120mm。

本发明中，所述电机驱动装置包括变频电机与减速机。

本发明中，所述振动电机通过第一减速机、第一偏心轴驱动结晶器作垂直上 下振动，所述第一偏心轴的振幅及频率可调，振幅调节范围1-40mm，频率调节 范围10-500次/分钟。

本发明中，所述拉坯电机通过第二减速机、第二偏心轴驱动所述拉坯支架进 而带动所述拉坯板作竖直方向运动，所述拉坯板的运动速度为0.7-1.5m/min。

本发明由于采用上述结构，可以实现对弯月面保护渣、初始凝固壳等的热力 学与动力学研究；可以独立研究某工艺参数对钢液凝固行为、保护渣传热、铸坯 质量等的影响；可以研究结晶器的振动波型、频率、幅度对钢液凝固、铸坯质量 的影响；可以研究结晶器的冷却条件对钢液凝固行为、铸坯质量的影响。

本发明的优点简述于下：

1)建立了模拟结晶器振动单元：可以对结晶器振动波型、频率、幅度等参数 进行优化研究；

2)建立了模拟铸坯拉坯工作单元：实现对铸坯拉坯行为的模拟，以研拉坯行 为对钢液在结晶器内初始凝固行为的影响究，以及保护渣传热的影响；

3)建立了模拟结晶器冷却系统：准确模拟结晶器内冷却条件，以实现研究改 变冷却条件对结晶器热流影响的测试；以及对钢液凝固、铸坯质量的影响；

4)通过对连铸机结晶器内弯月面处钢液凝固行为的模拟，可以实现对弯月面 保护渣、初始凝固壳等的热力学与动力学研究；