[发明专利]一种用于连铸轻压下机理研究的高温实验装置与方法

说明书

 

技术领域

本发明属于炼钢连铸技术领域，特别提供了一种连铸轻压下机理研究的高温实验装置与方法，对研究炼钢连铸轻压下钢的组织凝固与变形机理具有重要意义。

 

背景技术

连铸坯自拉出结晶器后，中心液相在选分结晶的作用下，不断富集钢中的杂质和有害元素，至凝固末端时因坯壳体积收缩和铸坯内的热应力导致末端液相受力不均，加之末端凝固组织的复杂性，造成铸坯中心宏观偏析、中心疏松等缺陷。为改善铸坯质量，自上世纪九十年代以来，轻压下技术应用于连铸工艺中，一定程度上改善了铸坯质量。

但是，轻压下的技术参数如压下量、压下速率、压下力、压下位置等，仍然处于根据经验设定，或企业在铸机上现场试验后确定，轻压下机理的研究还远远不够，导致轻压下技术的开发还不够成熟。

连铸轻压下机理的研究难度很大，主要原因是采取轻压下技术的铸坯在凝固过程中温度场、应力场和中心液芯的流场是非常复杂的，为实验研究带来了很大难度，而现场实验易造成生产不顺行甚至停产，如果参数选择不当还会造成生成事故，并且经济代价大，参数变化范围非常有限。

为此，人们试图通过实验室实验对轻压下机理进行研究，仍处于起步阶段。目前发现的研究中，田陆等人（参见文献：田陆等，连铸轻压下技术冷态模拟研究[J].钢铁研究，2011,2:15）用冷态有机物丁二腈在室温下进行了轻压下模拟研究，可以模拟部分与钢液凝固组织相似的枝晶搭桥现象与偏析，无法模拟对中心疏松的影响，丁二腈与1500℃以上高温钢液的物理化学属性有着很大区别，难以在机理上进行深入研究，无法针对钢铁材料进行定量研究，并且丁二腈为剧毒化学药品，对人体和环境存在危害。其他研究还没有开发出一种可以进行实体操作的、详实记录实验数据的轻压下机理研究高温实验装置与实验方法。对这一问题进行高温研究的多借助于现场数据，这对研究造成了很大的局限性。

连铸轻压下的压下量很小，为毫米数量级，操作控制精度高，因此，开发一种可以进行实体精确操作的、详实记录实验数据的轻压下机理研究高温实验装置与实验方法，具有重要意义。

 

发明内容

本发明的目的在于提供一种连铸轻压下机理研究的高温实验装置与方法，可以实现1500-1600℃高温钢水的浇铸与轻压下，并实现数据的精确测量与记录，为机理研究提供详实数据，实验具有可重复性，本装置同时适用于熔点低于1600℃的其他合金的同类研究。

一种用于连铸轻压下机理研究的高温实验装置，实验装置由铸模主体和外置施压墙，位移传感器，压力传感器，铸模帽，支撑架，操作台，位移传感器信号转换器，电源，压力传感器信号转换器组成；铸模主体包括底座，可滑动支撑杆，滑动墙，固定螺杆，背面固定墙，侧面固定墙，热电偶导孔，可拆卸固定墙一，活动墙，可拆卸固定墙二。

以上设备及零部件的位置关系与连接关系如下：底座平放于操作台上；背面固定墙、侧面固定墙与底座三者两两成直角关系并通过焊接连接在一起；滑动墙竖直置于底座上，并通过可滑动支撑杆与背面固定墙连接在一起；可拆卸固定墙一和可拆卸固定墙二，通过焊接固定在侧面固定墙与滑动墙之间，并在可拆卸固定墙一和可拆卸固定墙二之间按照活动墙的尺寸留下空隙，活动墙竖直放在此空隙内；热电偶导孔位于侧面固定墙上，水平居中，垂直方向上高度与活动墙中心的高度一致；固定螺杆通过焊接焊接在背面固定墙上；外置施压墙安装在活动墙外侧，二者尺寸大小一致；位移传感器和压力传感器安装在外置施压墙外侧；铸模帽放在铸模主体上方，并且四面居中；工作时铸模主体平放在操作台上；位移传感器信号转换器、电源和压力传感器信号转换器安装在支撑架上方。

本发明有五个显著的特点：一是可以进行炼钢温度下的高温实验；二是通过可拆卸固定墙与活动墙的配合，根据需要设计不同的尺寸，实施不同部位的轻压下；三是传感器、数据转换器、数据采集卡与电脑终端连接实现数据的精确测量与记录；四是实验参数选取范围较宽，实验就有较高的可重复性，为轻压下机理研究提供了可以实际操作的实验装置；五是操作简便，经济投资较少，安全系数高。

本装置根据不同的钢种两相区宽度不同，由实际需要进行不同比例大小的缩放；根据连铸坯断面尺寸与形状的不同，进行相对应的腔壁内型设计。铸模帽一般选取镁质耐火材料材质，铸模主体采用铸铁或钢板材质，工作台架采用钢板与槽钢材料加工而成。压下设备根据压下力的不同可以选用不同压力的千斤顶或电液推杆实施轻压下。