CN111957917B - 一种获取连铸保护渣凝固渣膜的装置及其方法 - Google Patents

一种获取连铸保护渣凝固渣膜的装置及其方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111957917B
CN111957917B CN202010979950.9A CN202010979950A CN111957917B CN 111957917 B CN111957917 B CN 111957917B CN 202010979950 A CN202010979950 A CN 202010979950A CN 111957917 B CN111957917 B CN 111957917B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cooling medium
slag film
obtaining
probe
mold flux
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010979950.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111957917A (zh
Inventor
龙潇
李翔
龙绍檑
李娟�
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guizhou Institute of Technology
Original Assignee
Guizhou Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guizhou Institute of Technology filed Critical Guizhou Institute of Technology
Priority to CN202010979950.9A priority Critical patent/CN111957917B/zh
Publication of CN111957917A publication Critical patent/CN111957917A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111957917B publication Critical patent/CN111957917B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11—Treating the molten metal
    • B22D11/111—Treating the molten metal by using protecting powders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

本发明提供一种获取连铸保护渣凝固渣膜的装置及其方法，炉体内设有加热元件、炉管、石墨坩埚；石墨坩埚底部设有底座和测温热电偶；液态保护渣位于石墨坩埚内；石墨坩埚上方设有铜质探头，铜质探头通过两个黄铜管与探头夹持升降***连接；其中一个黄铜管还通过缓冲装置依次连接冷却介质驱动及切换装置、冷却介质储罐，另外一个黄铜管与冷却介质回收或释放装置连接。使用通入冷却介质的铜质探头浸入液态保护渣时，通过提前或在固渣膜获取过程中，在线切换和调整冷却介质的种类及流量，达到获取不同冷却速率条件下的固渣膜的目的。本发明获取渣膜冷却强度可变范围大，固态渣膜的结构更具有代表性，且与连铸生产现场的固渣膜结构对应。

Description

一种获取连铸保护渣凝固渣膜的装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种获取连铸保护渣凝固渣膜的装置及其方法，特别是一种获取不同冷却速率及冷却时间条件下的保护渣凝固渣膜样的方法及其装置。
背景技术
连铸结晶器保护渣是钢铁冶金连续铸造中不可或缺的重要辅料，在连铸过程中起到控制初生坯壳向结晶器的传热、钢液面保温、隔绝空气、润滑初生坯壳、和吸收钢液上浮夹杂等重要作用。
连铸过程中，保护渣加入结晶器内受热熔化后，会在钢液面上形成一个具有稳定深度的液渣池，渣池中的液渣在结晶器振动作用下，流入结晶器铜壁与坯壳间的缝隙。靠近结晶器水冷铜壁一侧的液渣逐渐凝固形成固渣膜，靠近初生坯壳一侧的液渣由于温度较高，形成液渣膜，固、液渣膜分别起到控制坯壳向结晶器的传热以及润滑坯壳等非常重要的冶金作用。
由于渣膜的性能由其结构决定，因此对渣膜凝固结构的研究成为连铸保护渣研究的重点。凝固渣膜的结构除受保护渣成分影响外，还受凝固条件，尤其是冷却速率的影响。在实际连铸过程中，渣膜凝固条件极其复杂，受影响因素众多。因此，如何模拟工业现场保护渣膜的凝固条件，在实验室获得与生产现场结构近似，具有代表性的凝固渣膜则尤为重要。
为了分析不同条件下渣膜的传热性能，需要获取对应渣膜的厚度、表面粗糙度、及内部结构量化特征等稳定的参数。而已有文献中所用平板法设备复杂，冷却速率难以有效控制，没有规模应用。水冷探头(Cold finger)法由于探头冷却强度过大，容易造成实验室高温炉中液渣过冷，使得获取凝固渣膜的结构不均匀，缺乏代表性，而即使通过改进，缩小探头尺寸，也难以模拟稳定连铸过程中，流入弯月面附近液渣冷却可能较慢的状况。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种获取连铸保护渣凝固渣膜的装置及其方法。本发明可获取不同冷却速率下的凝固渣膜，具有总体冷却速率在线切换可调范围大，获取固渣膜结构稳定，代表性强的优点。
本发明的技术方案：
获取连铸保护渣凝固渣膜的装置，包括炉体，炉体内，由外到内依次设有加热元件、炉管、石墨坩埚；石墨坩埚底部设有底座和测温热电偶；液态保护渣位于石墨坩埚内；
石墨坩埚上方设有铜质探头，铜质探头通过两个黄铜管与探头夹持升降***连接；其中一个黄铜管还通过缓冲装置依次连接冷却介质驱动及切换装置、冷却介质储罐连接，另外一个黄铜管与冷却介质回收或释放装置连接；
测温热电偶、加热元件、探头夹持升降***分别与计算机显示及控制柜连接。
获取连铸保护渣凝固渣膜的方法，采用上述的装置，使用通入冷却介质的铜质探头浸入液态保护渣时，通过提前或在固渣膜获取过程中，在线切换和调整冷却介质的种类及流量，达到获取不同冷却速率条件下的固渣膜的目的。
进一步的，通过铜质探头的冷却介质包括以下的一种：水、盐水、氩气、氮气、淬火油。
通入冷却介质的铜质探头浸入液态保护渣获取凝固渣膜时，液态保护渣温度恒定，其温度控制范围为1200-1450℃。
所述固渣膜获取过程中，通入冷却介质的铜质探头浸入液态保护渣总的时间范围为5-300s。
所述固渣膜获取过程中，冷却介质通过铜质探头出口时温度不超过200℃。
本发明的有益效果：
本发明通过预先或在线切换、调整通入铜质探头的冷却介质种类或流量，使铜质探头浸入液渣获取渣膜时的总体冷却强度在线可变、可调控。本方法及装置可获取不同冷却条件下的保护渣凝固渣膜，且渣膜冷却强度可变范围大，使实验室获取的固态渣膜的结构更具有代表性，且与连铸生产现场的固渣膜结构对应。
本发明通过预先或在线切换通过铜质探头的冷却介质种类、流量获取结构具有代表性的固渣膜的机理为：
1)连铸保护渣为氧化物组分为主的硅酸盐渣系，其熔融状态下的微结构复杂，且其高温物化性能受温度变化影响巨大。因此熔渣凝固过程动力学条件受冷却速率影响明显，造成冷却速率变化后，凝固渣膜微结构变化巨大的现象。
2)在实际连铸过程中，液态保护渣流入结晶器壁与坯壳间缝隙后，其冷却速率在不同位置及连铸不同阶段差异非常大，造成实际连铸结晶器内固渣膜结构多变且复杂。由于固渣膜控制传热的重要功能直接由其微结构决定，因此实验室获取凝固渣膜时，冷却速率控制范围需与实际连铸过程一致，否则得到的渣膜结构参数和渣膜传热特性将偏离实际过程。
3)实验室获取固态渣膜时，传统方法使用铜质探头浸入液态保护渣获取冷凝渣膜过程中，冷却介质只有水，冷却介质单一，造成初始冷却速率较大，且冷却速率可调范围较窄。这可能与连铸过程稳定后，弯月面附近渣膜凝固生长状况不符。因此，本发明通过预先或在线切换冷却介质种类、通入量，模拟连铸过程渣膜的冷却状态。
4)与传统单一冷却介质的水冷铜探头方法相比，本发明描述了一种预先或在线切换冷却介质种类、通入量，以模拟连铸过程渣膜冷却状态的方法。本发明所述方法冷却速率可调范围大，获取的渣膜与连铸生产现场采集的渣膜结构对应性较好。
5)本发明所述方法可获取不同冷却条件下的保护渣固渣膜，并可通过渣膜与铜壁接触面积、不同冷却介质流量、以及进出铜质探头介质的温差，计算得到不同冷却条件下通过凝固渣膜的热流密度。用同样的原理，本研究所述方法和装置也可获得其他高温渣系的凝固特性及固渣的传热特性。
附图说明
图1为本发明的装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
如图1所示，获取连铸保护渣凝固渣膜的装置，包括炉体1，炉体1内，由外到内依次设有加热元件3、炉管7、石墨坩埚8；石墨坩埚8底部设有底座5和测温热电偶6；液态保护渣4位于石墨坩埚8内；
石墨坩埚8上方设有铜质探头2，铜质探头2通过两个黄铜管9与探头夹持升降***10连接；其中一个黄铜管9还通过缓冲装置11依次连接冷却介质驱动及切换装置12、冷却介质储罐13，另外一个黄铜管9与冷却介质回收或释放装置14连接；
测温热电偶6、加热元件3、探头夹持升降***10分别与计算机显示及控制柜15连接。
铜质探头2为通冷却介质的铜质大宽厚比长方体探头，铜质探头2连接供冷却介质进出的黄铜管9，黄铜管9通过耐热软管连接至缓冲装置11及冷却介质驱动及切换装置12，冷却介质驱动及切换装置12接至不同冷却介质源，黄铜管9夹持于探头夹持升降***10；黄铜管9中放置测温热电偶，测温点位于铜质探头2与黄铜管9交界处。高温炉***由炉体1和计算机显示及控制柜15组成，炉体1中加热元件3、炉管7、石墨坩埚8、底座5和测温热电偶6。液态保护渣4试样放置于石墨坩埚8中，石墨坩埚置8于底座5上，将通入冷却介质的铜质探头2浸入熔融液态保护渣4，保护渣依附于铜质探头2凝固生长，提出铜质探头2剥离渣样即可获得固渣膜。
实施例1：一种获取连铸保护渣凝固渣膜的方法，铜质探头2为空心探头，通过预先或在线切换通入探头的冷却介质种类及通入量，模拟液渣不同的冷却条件，获取不同状态下凝固的渣膜。
所述获取渣膜实验是在液渣温度恒定为1350℃时进行检测。
所述获取渣膜实验时，初始通入冷却介质为淬火油，浸入液渣10s后，通入冷却介质切换为氩气，冷却介质切换为氩气35s后，提起水冷探头，剥离获取固渣膜。
所述获取渣膜实验时，通入淬火油及氩气的流量分别为1.5L/min和8L/min。
表1为本实施例获取凝固渣膜时保护渣的成分。同时，该成分的保护渣也在现场浇注生产了典型的亚包晶钢板坯。连铸稳定后，从弯月面处挑出的渣圈靠下部附近结构与本发明所述方法和装置获取的固渣膜微结构特征相同。保护渣现场试用结果与本专利所述实验评价方法得到的结论一致。
表1实施例所检测连铸保护渣的典型化学成份(重量百分比，wt％)
配方 SiO<sub>2</sub> CaO Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+MgO Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> F<sup>-</sup> R<sub>2</sub>O
1# 30 41 8 0.3 8 6.5
注：R2O为碱金属氧化物
实施例2：一种获取连铸保护渣凝固渣膜的方法，铜质探头2为空心探头，通过预先或在线切换通入探头的冷却介质种类及通入量，模拟液渣不同的冷却条件，获取不同状态下凝固的渣膜。
所述获取渣膜实验是在液渣温度恒定为1350℃时进行检测。
所述获取渣膜实验时，通入冷却介质为氩气，全程不切换为其他冷却介质，浸入液渣50s后，提起水冷探头，同时迅速切换冷却介质为淬火油，然后剥离获取固渣膜。
所述实时检测时，通入氩气及淬火油的流量分别为15L/min和2L/min。
同样，表1为本实施例获取凝固渣膜时保护渣的成分。使用该保护渣铸造包晶钢板坯，连铸稳定后，从弯月面处挑出的渣圈上部靠近液渣层附近结构与本发明所述方法和装置获取的固渣膜对比，发现微结构特征相同。保护渣现场试用结果与本专利所述实验评价方法得到的结论一致。
以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造揭露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。

Claims (6)

1.获取连铸保护渣凝固渣膜的装置，其特征在于：包括炉体，炉体内，由外到内依次设有加热元件、炉管、石墨坩埚；石墨坩埚底部设有底座和测温热电偶；液态保护渣位于石墨坩埚内；
石墨坩埚上方设有铜质探头，铜质探头通过两个黄铜管与探头夹持升降***连接；其中一个黄铜管还通过缓冲装置依次连接冷却介质驱动及切换装置、冷却介质储罐，另外一个黄铜管与冷却介质回收或释放装置连接；
测温热电偶、加热元件、探头夹持升降***分别与计算机显示及控制柜连接；
铜质探头为通冷却介质的铜质大宽厚比长方体探头，铜质探头连接供冷却介质进出的黄铜管，黄铜管通过耐热软管连接至缓冲装置及冷却介质驱动及切换装置，冷却介质驱动及切换装置接至不同冷却介质源，黄铜管夹持于探头夹持升降***；黄铜管中放置测温热电偶，测温点位于铜质探头与黄铜管交界处； 高温炉***由炉体和计算机显示及控制柜组成，炉体中加热元件、炉管、石墨坩埚、底座和测温热电偶。
2.获取连铸保护渣凝固渣膜的方法，其特征在于：采用权利要求1所述的装置，使用通入冷却介质的铜质探头浸入液态保护渣时，通过提前或在固渣膜获取过程中，在线切换和调整冷却介质的种类及流量，达到获取不同冷却速率条件下的固渣膜的目的。
3.根据权利要求2所述的获取连铸保护渣凝固渣膜的方法，其特征在于：通过铜质探头的冷却介质包括以下的一种：水、盐水、氩气、氮气、淬火油。
4.根据权利要求2所述的获取连铸保护渣凝固渣膜的方法，其特征在于：通入冷却介质的铜质探头浸入液态保护渣获取凝固渣膜时，液态保护渣温度恒定，其温度控制范围为1200-1450℃。
5.根据权利要求2所述的获取连铸保护渣凝固渣膜的方法，其特征在于：所述固渣膜获取过程中，通入冷却介质的铜质探头浸入液态保护渣总的时间范围为5-300s。
6.根据权利要求2所述的获取连铸保护渣凝固渣膜的方法，其特征在于：所述固渣膜获取过程中，冷却介质通过铜质探头出口时温度不超过200℃。
CN202010979950.9A 2020-09-17 2020-09-17 一种获取连铸保护渣凝固渣膜的装置及其方法 Active CN111957917B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010979950.9A CN111957917B (zh) 2020-09-17 2020-09-17 一种获取连铸保护渣凝固渣膜的装置及其方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010979950.9A CN111957917B (zh) 2020-09-17 2020-09-17 一种获取连铸保护渣凝固渣膜的装置及其方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111957917A CN111957917A (zh) 2020-11-20
CN111957917B true CN111957917B (zh) 2022-05-03

Family

ID=73391709

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010979950.9A Active CN111957917B (zh) 2020-09-17 2020-09-17 一种获取连铸保护渣凝固渣膜的装置及其方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111957917B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113447153B (zh) * 2021-06-28 2024-04-19 哈尔滨工业大学 一种冷坩埚定向凝固过程中温度测量装置及测量方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100544238B1 (ko) * 2003-10-30 2006-01-23 한국전력공사 발전용 보일러의 슬래그 발생도 측정장치
CN100495006C (zh) * 2006-09-29 2009-06-03 重庆大学 连铸结晶器内渣膜热流检测方法及装置
CN101342546B (zh) * 2008-08-22 2011-06-15 德阳东佳港机电设备有限公司 电工用铝及铝合金轧杆的冷却处理方法
CN105092406A (zh) * 2015-07-07 2015-11-25 中南大学 一种新型炉渣结晶过程热重测试设备与测试方法
CN105880501B (zh) * 2016-06-03 2018-02-23 中南大学 一种测量连铸结晶器内保护渣与结晶器界面热阻的方法
US20180029183A1 (en) * 2016-07-29 2018-02-01 Tormach, Inc. Apparatus and Method for Programmable Coolant Delivery in CNC Machines
TWI591328B (zh) * 2016-08-22 2017-07-11 China Steel Corp A method for measuring the curing temperature in the process of slag heating
CN206132681U (zh) * 2016-11-03 2017-04-26 华北理工大学 一种连铸保护渣渣膜热阻测量装置
CN106370695B (zh) * 2016-11-03 2023-12-12 华北理工大学 一种连铸保护渣渣膜热阻测量装置及测量方法
CN107520416A (zh) * 2017-07-28 2017-12-29 上海应用技术大学 制备大尺寸合金连续铸锭的装置和方法
CN107622726A (zh) * 2017-10-09 2018-01-23 中南大学 一种电脉冲作用下连铸结晶器内保护渣结晶与传热行为的模拟装置及方法
CN111482565B (zh) * 2020-04-21 2021-06-01 北京科技大学 一种紧凑型多段小型铸棒连铸结晶器***

Also Published As

Publication number Publication date
CN111957917A (zh) 2020-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yan et al. Effect of slag compositions and additive on heat transfer and crystallization of mold fluxes for high-Al non-magnetic steel
Ko et al. Simulation of low carbon steel solidification and mold flux crystallization in continuous casting using a multi-mold simulator
CN109570464B (zh) 一种模拟薄带连铸结晶器初始凝固的装置及方法
Long et al. Properties of high basicity mold fluxes for peritectic steel slab casting
CN107891132A (zh) 一种亚包晶钢板坯连铸方法
Qi et al. Investigation on heat transfer performance of fluoride-free and titanium-bearing mold fluxes
Suzuki et al. Influence of carbon content on solidifying shell growth of carbon steels at the initial stage of solidification
CN111957917B (zh) 一种获取连铸保护渣凝固渣膜的装置及其方法
CN105880501A (zh) 一种测量连铸结晶器内保护渣与结晶器界面热阻的方法
CN102879130A (zh) 一种连铸保护渣综合传热热流测试方法
CN110102742B (zh) 一种钢液凝固前沿两相区产生气泡的方法
CN103741083A (zh) 一种制备高性能大尺寸高精度铍铜管材的铸管坯轧制法
YAMAUCHI et al. Characteristics of stainless steel strip cast by twin rolls
Orrling et al. Observing and measuring solidification phenomena at high temperatures
CN108693207A (zh) 一种气氛控制下测定金属亚快速凝固过程中界面热流密度的装置及其方法
Volkova et al. Microstructure and cleanliness of rapidly solidified steels
CN102974794B (zh) 一种降低连铸钢包或中间钢包钢水过热度的装置和方法
CN109036073B (zh) 一种模拟薄带连铸结晶辊表面氧化膜生成的装置及其方法
Wang et al. Application of hot strength and ductility test to optimization of secondary cooling system in billet continuous casting process
Meng et al. Mould Slag Property Measurements to Characterize CC Mould–Shell Gap phenomena
Su-sen et al. Monitoring method for blast furnace wall with copper staves
Tang et al. Heat flux through slag film and its crystallization behavior
CN108986629B (zh) 一种双辊薄带连铸结晶器模拟装置及其方法
CN203451592U (zh) 一种提高电渣重熔钢锭质量的冷却水装置
Zhou et al. An investigation of the mold-flux performance for the casting of Cr12MoV steel using a mold simulator technique

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant