[实用新型]一种连铸保护渣渣膜热阻测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于钢铁冶炼连铸技术领域，具体涉及一种连铸保护渣渣膜热阻测量装置。

背景技术

在钢水的连铸浇注过程中，钢液上面的液态保护渣会渗入到铸坯/结晶器间，起到润滑和控制传热的作用。结晶器/铸坯间的保护渣渣膜厚度可达2mm。由于不同部位的温度场不同，其保护渣渣膜状态也不一样，这对控制结晶器内传热至关重要。在连铸坯内接近近结晶器上口的部分，靠近结晶器侧的通常为固态，靠近坯壳的部分为液态；到了结晶器内接近结晶器下口的部分，靠近铸坯侧的保护渣可能与靠近结晶器测的保护渣均为固态，造成这种不同不确定的主要原因是连铸坯坯壳表面温度由上至下的连续变化以及保护渣的熔化特性的不同，而这些特点是冶金工作者在结晶器内传热研究的重点和难点。保护渣从结晶器到铸坯表面通常认为有三层结构，靠近结晶器侧由于快速凝固产生的玻璃层，靠近铸坯表面的为液态层以及它们之间的结晶层。其中靠近结晶器的固态保护渣可能随着结晶器振动，也可能断裂不随结晶器振动。

钢液在连铸结晶器内凝固伴随着由内向外的热量传输过程，该过程对连铸坯质量构成极为重要的影响。钢水的热量通过凝固坯壳、结晶器/坯壳之间的保护渣渣膜、结晶器壁，最后传输到结晶器冷却水中。其中，凝固坯壳、结晶器壁、冷却水的热流特点容易为研究者掌握，但是结晶器/坯壳之间的保护渣渣膜的热阻是不固定的且难以测量。这对研究结晶器内连铸坯壳的凝固行为以及连铸坯的表面缺陷控制造成极大的困难。

不同成分的保护渣的各项理化性能存在较大的差异，这也是当今国内外保护渣研究的热点和难点。此外，不同温度历程下保护渣的结构也会存在较大的变化，如高温、低温经历时间，以及结晶器振动形式等，这都会影响保护渣的渣膜结构进而影响连铸坯传热及润滑行为，从而对连铸坯表面质量、连铸生产事故控制造成严重的影响。

当下由于没有合适的保护渣渣膜制备方法，难以真正制备出符合要求的各种条件下生产的保护渣渣膜，进而分析保护渣的渣膜结构、测量保护渣的渣膜热阻，这对揭示保护渣熔化、凝固机理以及物性特点测量，构成严重的制约。

现有渣膜制备方法主要依靠现场结晶器上口渣圈处或待连铸停浇提取、模拟烧制后切片等手段，这些方法取得的渣膜仅仅能反映部分的、片面的结晶器内保护渣的状态，同时不能模拟结晶器内的振动行为，与生产实际相差较多，实验手段不够合理。

当前渣膜热阻测量主要依靠结晶器保护渣热特性分析仪、mold simulator、双丝法。保护渣热特性分析仪测量的点位较少，易受外界环境干扰；mold simulator技术引入二维反问题计算能较好的测量结晶器铜板内部的温度变化历程，但是对连铸坯一侧的坯壳温度难以测量，因此计算出的渣膜热阻不尽合理；双丝法测量的保护渣渣膜较薄，与结晶器内实际的保护渣传热状态存在较大差距。

实用新型内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种连铸保护渣渣膜热阻测量装置及热阻测量方法。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种连铸保护渣渣膜热阻测量装置，包括实验台、加热系统、水冷系统、温度测量及采集系统和数据处理系统；

所述实验台包括操作台和支撑架，所述支撑架位于所述操作台上方；

所述加热系统包括圆柱状连铸坯坯壳、加热元件及升温自动控制系统，所述连铸坯坯壳设置在所述操作台上，所述加热元件设置在所述连铸坯坯壳内部，所述加热元件与所述升温自动控制系统电连接；

所述水冷系统包括圆柱状结晶器、循环水泵和冷却水路；所述结晶器设置在所述连铸坯坯壳内，所述冷却水路穿过所述结晶器，所述循环水泵设置在所述冷却水路上并与所述冷却水路连通，所述加热元件设置在所述结晶器内，所述支撑架两端与所述结晶器固定连接；

所述温度测量及采集系统包括N个低温热电偶、M个高温热电偶及温度采集模块，所述低温热电偶每两个为一组沿所述结晶器轴向间隔设置在所述结晶器内，所述高温热电偶沿所述连铸坯坯壳轴向间隔设置在所述连铸坯坯壳内，所述低温热电偶和所述高温热电偶位置相对设置，顶层所述高温热电偶与从上到下第二层所述低温热电偶相对于所述操作台等高设置；所述高温热电偶和所述低温热电偶均与所述温度采集模块电连接，所述温度采集模块和升温自动控制系统均与所述数据处理系统电连接；

其中，所述N为偶数，且N≥4，所述M＝N/2-1。

优选地，还包括升降系统，所述升降系统包括电动缸和电动缸控制系统；

所述电动缸与所述支撑架上端固定连接，所述电动缸与所述电动缸控制系统电连接，所述电动缸控制系统与所述数据处理系统电连接。