[发明专利]一种连铸结晶器保护渣凝固结晶性能测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及连铸结晶器保护渣性能测试方法，尤其是对其凝固结晶性能进行测试的连铸结晶器保护渣性能测试方法。

 

背景技术

结晶器保护渣技术是现代连续铸钢工艺的关键技术之一，对保证连铸的顺行和获得良好的铸坯质量具有重要的作用。如附图1所示，结晶器钢液面上的连铸结晶器保护渣，首先形成粉渣层，具有隔绝空气，绝热保温的作用;熔化后形成的液渣层能够防止钢液面被二次氧化，并吸收和熔解非金属夹杂物;液渣随铸坯的拉出而填入铸坯与结晶器的间隙形成渣膜，液态的渣膜部分充当铸坯与结晶器间的润滑剂，能够润滑铸坯，减小结晶器壁与铸坯之间的摩擦力；固态的渣膜部分控制着结晶器与坯壳之间热量传递的大小和均匀性，防止因传热量不合理和传热不均产生的铸坯质量缺陷。

连铸结晶器保护渣熔化形成的液渣，流入初生凝固坯壳与结晶器铜壁之间形成渣膜，液态层的渣膜能够润滑铸坯，减少新生坯壳所受的摩擦力，防止粘结漏钢；而固态层的渣膜中形成的晶体，能够控制横向热传递，影响着结晶器内铸坯坯壳的生长，尤其是裂纹敏感性的钢种，通过控制传热能够明显减少铸坯表面纵向裂纹，提高铸坯表面质量。由于凝固坯壳与结晶器铜壁之间的间隙厚度仅为2mm左右，渣膜的固渣层增厚则液渣层必然减薄，这不利于润滑铸坯；反之，液渣层增厚则固渣层变薄，这又不利于控制传热。因此，研究保护渣熔渣在凝固坯壳与结晶器铜壁间隙的凝固结晶性能，开发出能够协调润滑铸坯和控制传热这一矛盾的连铸结晶器保护渣就显得尤为重要。

目前，国内外尚无连铸结晶器保护渣凝固结晶性能的测试方法，这主要是由于凝固坯壳与结晶器铜壁间隙的温度条件变化较大，靠近铸坯一侧，弯月面处新生成的铸坯表面约为1400~1500℃，而靠近结晶器铜壁的一侧温度仅为600~800℃；当熔融保护渣流入间隙之后，靠近结晶器壁的一侧由于低温使得熔融保护渣急冷形成玻璃层，而靠近坯壳一侧在高温条件下保持液态，能够起到润滑铸坯的作用，而处于凝固坯壳与结晶器铜壁中间的部分熔渣由于缓慢冷却，利于结晶形核而形成晶体，晶体的导热系数较低，所以结晶层的生成有控制结晶器横向热传递的作用。如附图2所示，最终凝固坯壳与结晶器铜壁间隙的渣膜形成稳定地三层结构，分别是液渣层、结晶层和玻璃层，起到润滑铸坯和控制传热的作用。结晶器弯月面处到结晶器下口处的长度一般为500～700mm,而固渣膜向下移动速度大约0.1m/min.，则固渣膜在结晶器内停留时间为5～7分钟。在这个过程中靠近结晶器壁的玻璃层会在回热的作用下部分再结晶形成晶体，使得结晶层厚度增加而玻璃层厚度减小。由于不同类型的连铸结晶器保护渣由于凝固结晶性能不同而会产生不同比例的玻璃层、结晶层和液渣层。所以，通过测定连铸结晶器保护渣的凝固分数和结晶分数来评估保护渣的凝固结晶性能。然而，目前尚无合适的方法来模拟结晶器内的温度条件，生成三层结构的渣膜用于研究凝固结晶性能。因此，需要一种方法能够模拟结晶器内的温度条件，生成与工业生产类似的渣膜结构，从而获得连铸结晶器保护渣的凝固结晶性能，指导连铸生产。

 

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种连铸结晶器保护渣凝固结晶性能的测定方法，能够模拟连铸结晶器内凝固坯壳与结晶器铜壁间隙的温度条件，利用原位观察的方法获得连铸结晶器保护渣的相变过程，获得连铸结晶器保护渣的凝固结晶性能。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种连铸结晶器保护渣凝固结晶性能的测定方法，其特征在于包括如下步骤， 

1）取一定质量去炭后的连铸结晶器保护渣在硅钼炉中熔化， 并在1350℃—1420℃恒温5-20分钟，以保证熔渣的成分和温度均匀，将熔化均匀的熔渣倒入水中快速冷却，将水冷后的玻璃态渣样烘干后研磨成粉末，渣样粉末过200目筛子；

2）取一定质量的上述过筛渣样粉末加入适量无水乙醇调成糊状，并放置在熔化结晶温度测试仪的两支热电偶丝之间； 

3）将两支热电偶以10—25℃/s的速度升温到1400℃—1550℃使渣样熔化形成液渣膜，恒温一段时间，以均匀液渣膜的温度和成分；

4）、调节两支热电偶之间的距离，以调整形成的渣膜长度；将一支热电偶恒温在1400℃—1550℃之间，另一支热电偶以60—100℃/s的速度降温到700—950℃，并恒温一段时间，整个实验过程渣样的形态通过熔化结晶温度测试仪的成像系统记录下来；