[发明专利]用于模拟特厚板慢速凝固的实验装置及实验方法

说明书

本发明属于炼钢连铸技术领域，尤其是涉及一种用于模拟特厚板慢速凝固的实验装置及方法，实验装置其特征在于包括结晶器，装配在此结晶器上的热电偶，与此热电偶相连接的采集器，设置在二冷区的喷水装置，此喷水装置包括按线性排列的喷嘴，与此喷嘴相连接的分水器，与此分水器相连接的流量控制器。本发明利用静态的模铸方法实现钢液在结晶器中的慢速凝固，在钢液形成一定厚度的初生坯壳以后，利用其可拆卸性，在温度较低裸露于空气中的坯壳表面用喷嘴进行弱喷水，通过分阶段减缓凝固速率模拟连铸生产特厚板慢速凝固的过程，研究连铸过程中特厚板坯慢速凝固的组织演变规律，并分析夹杂物的分布情况及产生各种缺陷的原因。

技术领域

本发明属于炼钢连铸技术领域，尤其是涉及一种用于模拟特厚板慢速凝固的实验装置及实验方法。

背景技术

随着核电工程用钢、军工用船板钢、低焊接裂纹敏感性高强度钢、特殊压力容器用钢等的迅速发展，厚板坯的需求规模越来越大。目前，大于400mm的特厚连铸板坯生产技术在世界范围内越来越受到重视，许多企业通过技术改造或新上铸机开始特厚连铸板坯的生产。

特厚铸坯连铸过程中由于断面较厚，拉速较低，且二冷区采取弱冷方式，造成特厚板铸坯凝固时间较长，其凝固速率较低。慢速凝固造成枝晶间残余钢液的流动趋于平衡流动状态，铸坯中的C、S、P元素的偏析较常规厚铸坯要严重，疏松、缩孔等内部缺陷也更趋严重。

目前，很少见有关特厚铸坯内部缺陷控制技术方面的报道，针对特厚铸坯连铸技术如轻压下技术、凝固末端电磁搅拌技术、辊列布置防鼓肚技术急需要进行研究和开发，关于特厚板凝固组织演变规律，元素的偏析与分布，凝固过程析出物行为及“冷”弯月面等机理研究少见报道。尤其是在特厚板慢速凝固热态实验等研究方面更是缺少一定的实验手段。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于模拟特厚板慢速凝固的实验装置及实验方法，可以实现模拟特厚板慢速凝固的过程，为研究连铸过程中特厚板坯慢速凝固的组织演变规律，并分析夹杂物的分布情况及产生各种缺陷的原因提供了一种实验手段。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：

本发明的用于模拟特厚板慢速凝固的实验装置，其特征在于包括结晶器，装配在此结晶器上的热电偶，与此热电偶相连接的采集器，设置在二冷区的喷水装置，此喷水装置包括按线性排列的喷嘴，与此喷嘴相连接的分水器，与此分水器相连接的流量控制器。

所述的结晶器包括设置在底部的带有凹槽的底板，设置在此凹槽内的由四块耐火材料结晶器壁组成且由两对可拆卸钢条固定的结晶器腔体，所述底板的凹槽深度为2mm-3mm，所述的底板下面铺设有一层耐火材料层I。

所述的热电偶设置在耐火材料结晶器壁上，在耐火材料结晶器壁的A面热电偶呈轴对称排布，A面热电偶行间距为80mm-100mm，最下端一行热电偶距离底部100mm-120mm，中间一列热电偶排布在A面的对称轴上，两侧两列热电偶距离边界15mm-20mm，在耐火材料结晶器壁的B面热电偶的排布与A面相同。

所述的耐火材料层I厚度为20mm-30mm，耐火材料的颗粒≤0.088mm。

所述的结晶器腔体腔体为一个长宽比为(2-3)∶1的长方体。

所述耐火材料结晶器壁的耐火材料需满足αm/αp＝(1/128-1/16)且耐火度大于1400℃条件下，其中α＝λ/(ρ·Cp)。

所述耐火材料结晶器壁的耐火材料颗粒级配比为2.5mm-2mm的占25％-35％，2mm-1mm的占30％-35％，小于0.088mm的占35％-40％或占30％-35％。

所述的喷嘴喷射面积为50mm-60mm，排布间距为40mm-50mm，距离铸坯面距离为60mm-80mm。

一种利用用于模拟特厚板慢速凝固的实验装置的实验方法，其特征在于，包含实验步骤如下：