[发明专利]高温状态下保护渣粘度电磁特性的测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温状态下保护渣粘度电磁特性的测量装置及测量方法，属于冶金行业保护渣粘度电磁特性的测量技术领域。

背景技术

连铸技术虽经过一个多世纪的发展取得了长足的进步，但并不完美，连铸坯生产还存在着诸如内部缺陷、形状缺陷和表面缺陷等各种各样的质量问题。软接触电磁连铸技术可有效消除铸坯表面振痕，改善铸坯表面质量。其基本原理是在具有切缝分瓣结构的结晶器上部布置感应线圈并通以交变电流，并与交变磁场相互作用产生电磁侧压力，减轻钢液对结晶器内壁的接触压力，从而实现钢坯的“软接触电磁连铸”。

结晶器保护渣是连铸过程中非常重要的功能材料，对连铸过程的顺利进行和铸坯表面质量起着重要作用。保护渣粘度是表征在一定温度和一定剪切力作用下熔渣流入铸坯与结晶器间隙能力的大小。是保护渣的重要物性之一，它直接影响到铸坯振痕的形成、渣膜的润滑作用及液渣吸收夹杂物的能力。保护渣具有合适的粘度，是保证保护渣熔渣能够顺利填入结晶器与铸坯间通道，渣膜具有适宜厚度并具有合理传热速度和润滑铸坯的关键。保护渣在高频磁场作用下的粘度性能对于探明软接触电磁连铸保护渣冶金行为及对钢液凝固影响机理至关重要。

目前，各研究文献描述交流电场作用下保护渣性能主要集中在导电性能，结晶性能等方面，对于粘度特性还未见报道。可以预测，在高频交变电磁场作用下，作为电导体的结晶器内的保护渣一定会受到高频磁场力的作用，进而影响保护渣的流动，改变保护渣的粘度。因此，开发一种操作简单，测量准确，成本低廉且利于大量研究的高温状态下保护渣粘度电磁特性的测量装置及测量方法，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明目的是提供一种高温状态下保护渣粘度电磁特性的测量装置及测量方法，操作简单，测量准确，成本低廉且利于大量研究，可以研究高频磁场作用下保护渣的粘度特性，探明软接触电磁连铸保护渣冶金行为，解决背景技术中存在的上述问题。

本发明的技术方案是：一种高温状态下保护渣粘度电磁特性的测量装置，由高频加热炉和粘度测试仪两部分组成，高频加热炉的炉体外环绕设置多匝水冷铜感应线圈，粘度测试仪包含同步电机、光电开关、悬丝、钼连接杆、石墨探头、石墨坩埚和微机控制系统，同步电机的输出端依次连接悬丝、钼连接杆和石墨探头，悬丝的两端分别设置光电开关，微机控制系统分别控制连接同步电机和光电开关；将待测保护渣经脱碳处理后装入石墨坩埚，放入炉体内高频加热，采用内柱体旋转法进行高温状态下保护渣粘度电磁特性的测量。

所述的高频加热炉，配套设置高频电源柜、高频输出柜、控制仪表柜、热电偶及显示仪表，热电偶设置在炉体的底部，连接显示仪表，用于实时采集待测保护渣的温度值；控制仪表柜采用全集成数字电路，用于实时采集高频加热炉体的输出功率、震荡频率参数，并具有手动调节功率功能。

所述的炉体外环绕设置4匝水冷铜感应线圈，起到加热炉和提供高频磁场的双重作用，待测保护渣放置于炉体内，加热并进行粘度测量；高频电源柜采用现代电力电子技术中广泛应用的IGBT电源，具有驱动功率小，开关速度快，又具有饱和压降低，输出容量大的优点；高频输出柜具有过流、过压、缺水、超温、缺相保护功能，使设备运行安全、可靠。

所述的同步电机转动，经悬丝、钼连接杆带动石墨探头做旋转运动。

所述的光电开关包含遮光板、光源和光电管，悬丝的两端分别设置上遮光板和下遮光板，上遮光板的两侧分别设置上光源和上光电管，下遮光板的两侧分别设置下光源和下光电管。

所述的石墨坩埚壁厚6.5mm，即满足恒温需要，又满足升温需要。

本发明还设有升降机构，由步进电机、支撑架、悬臂和丝杠组成，步进电机和丝杠安装在支撑架上，悬臂固定于丝杠顶部，步进电机驱动丝杠上下移动，从而带动悬臂作上下运动。

还设有电气控制柜，具有控制主电源开关功能，同时还设有升降机构的方向选择、点动启动、故障复位按钮，以及同步电机开关按钮；微机控制系统安装有一套粘度测试实验软件，设有定温测粘度和变温测粘度两种测试方式，同时，可在线测试并实时保存实验数据。

一种高温状态下保护渣粘度电磁特性的测量方法，采用上述测量装置进行测量，包含如下步骤：

①将经脱碳处理后的待测保护渣装入石墨坩埚，并将其放入高频加热炉的炉体内，打开高频加热炉开关，调节频率到18kHz，炉子加热升温；

②待高频加热炉的炉温升至200℃，开启冷却水；

③标定粘度测试仪的常数K值和t₀，利用标准油进行测试，标定；