CN204988926U - 一种炉渣结晶过程热重测试设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种炉渣结晶过程热重测试设备，测试设备包括反应室；所述反应室上方固定有成像装置；所述反应室设在质量测量单元上；所述反应室两侧对称各设有一个导管，两个导管内均设有温度采集和测试装置；所述温度采集和测试装置的测温元件与中央处理器电连接；所述温度采集和测试装置的加热元件与加热控制装置电连接；所述成像装置、加热控制装置均与所述中央处理器电连接。本实用新型设备简单、操作方便、通过两支热电偶对保护渣进行加热、测温，模拟连铸结晶器内铸坯、保护渣、结晶器壁之间的实际工况，实现原位观察、记录、测量保护渣的熔化与相变过程的热物性。

Description

一种炉渣结晶过程热重测试设备

技术领域

本实用新型涉及冶金工业技术领域,特别是一种炉渣结晶过程热重测试设备。

背景技术

炉渣是火法冶金过程中加入或生成的浮在金属等液态物质表面的熔体，其组成以氧化物（SiO₂、CaO、MgO等）为主，还常含有氟化物、硫化物等并夹带有少量金属。　　炉渣的组分靠加入适量的熔剂（石灰、石英石、萤石等）进行调整。在冶炼过程中通过对炉渣组分和性质的控制，能使脉石和氧化杂质的产物与熔融金属或硫顺利分离，脱除金属中的有害杂质，吸收液态金属中的非金属夹杂物，富集有用的金属氧化物；在电炉冶炼中还是电阻发热体。炉渣在保证冶炼操作顺利进行、冶炼产品质量、金属回收率等各方面起着决定性作用，连铸保护渣同时还具有润滑、保温、等作用。　　根据冶金过程的不同，炉渣可分为熔炼渣、精炼渣、合成渣、保护渣；根据炉渣性质，有碱性渣、酸性渣和中性渣之分。以连铸保护渣为例，连铸保护渣是连铸过程中必备的消耗性材料，其主要冶金作用为：隔绝空气，保护钢液面不受空气的二次氧化；钢液面绝热保温，以防止过早凝固或结壳；吸收和熔解非金属夹杂物；充当铸坯与结晶器间的润滑剂，凝固的坯壳与结晶器铜壁之间需要一层性状合适、厚度均匀的液渣来减小固－固摩擦力，熔融的保护渣随铸坯的拉出而填入铸坯与结晶器的间隙，形成0.1～1.5mm厚的液渣膜为坯壳和结晶器壁间提供润滑剂；控制结晶器与坯壳之间热量传递的速度和均匀性，使钢液的热量均匀、平稳地传给结晶器，防止因传热不均产生的铸坯质量缺陷。

因此结晶器内保护渣的物理化学性能将直接影响着铸坯的质量，连铸生产过程中如果使用了物理化学性能不合理的保护渣，不仅不能发挥结晶器保护渣的冶金性能，反而会恶化铸坯的质量，甚至还会发生诸如漏钢等生产事故，严重影响连铸机正常生产。在连铸生产过程中，保护渣结晶性能在控制传热和润滑铸坯方面起着非常重要的作用，提高保护渣的结晶性能可以降低结晶器和铸坯之间的传热，这是目前国内外控制裂纹敏感性钢种铸坯表面裂纹的常用方法，但提高结晶性能容易恶化铸坯润滑状况。因此，保护渣合适的结晶性能对连铸工艺顺行与铸坯质量起着关键作用。

目前国内外通常采用电偶方法测试保护渣的结晶性能，用差热分析测试保护渣的热效应曲线，用热重分析仪来分析保护渣的热重性能。目前保护渣的结晶性能、热效应曲线、热重性能等都只能分开单独进行测试，由于分开测试时保护渣所处的实验环境与加热冷却过程均的较大差异，因此，所测得的实验数据不能反应其实际性能，急需一种集三种功能于一体的新型测试设备与方法。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种炉渣结晶过程热重测试设备。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种炉渣结晶过程热重测试设备，包括反应室；所述反应室上方固定有成像装置；所述反应室设在质量测量单元上；所述反应室两侧对称各设有一个导管，两个导管内均设有温度采集和测试装置；所述温度采集和测试装置的测温元件与中央处理器电连接；所述温度采集和测试装置的加热元件与加热控制装置电连接；所述成像装置、加热控制装置均与所述中央处理器电连接。

所述温度采集和测试装置为直径0.5mm，弯成U型的B分度热电偶。

所述成像装置包括CCD视频捕获器和设置在所述CCD视频捕获器镜头端部的显微镜。

所述成像装置与所述反应室之间设有用于过滤红外线的滤镜。

所述加热控制装置为PID温度控制器。

所述反应室为透明石英玻璃制成的腔体；所述腔体上设有至少一个通入保护气体或冷却介质的通孔。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为：本实用新型设备简单、操作方便、通过两支热电偶对保护渣进行加热、测温，模拟连铸结晶器内铸坯、保护渣、结晶器壁之间的实际工况，可以实现原位观察、记录、测量保护渣的熔化与相变过程的热物性；本实用新型的质量测量单元可以实时称量保护渣高温过程中质量变化，并记录下其质量测量单元变化曲线数据；温度采集和测试装置可以采集在炉渣升温或降温过程中的温度变化曲线与平衡状态的温差，方便计算炉渣的高温热效应变化。

附图说明

图1为本实用新型一实施例测试设备结构示意图；

图2为本实用新型一实施例反应室结构示意图。

具体实施方式

如图1-图2所示，本实用新型一实施例测试设备包括反应室2；所述反应室2上方固定有成像装置1；所述反应室2设在质量测量单元6上；所述反应室2两侧对称各设有一个导管6，两个导管内均设有温度采集和测试装置3；所述温度采集和测试装置3的测温元件与中央处理器5电连接；所述温度采集和测试装置3的加热元件与加热控制装置4电连接；所述成像装置1、加热控制装置4均与所述中央处理器5电连接。

所述成像装置1包括CCD视频捕获器和设置在所述CCD视频捕获器镜头端部的显微镜。

所述成像装置1与所述反应室2之间设有用于过滤红外线的滤镜8。

所述加热控制装置4为PID温度控制器。

如图2所示，所述反应室2为透明石英玻璃制成的腔体；所述腔体上设有至少一个通入保护气体或冷却介质的通孔7。图2中9为显微镜观察方向。

温度采集和测试装置3为直径0.5mm，弯成U型的B分度热电偶。

本实用新型的质量测量单元为热天平。成像装置实时捕获反应室中试样的图像并存储在中央处理器中。

本实用新型的两支热电偶采用同步升温或异步升温，以获得待测量保护渣的均温熔体或存在温度梯度的熔体，在保护渣的熔化与相变过程中，测量其结晶性能数据。

待测量保护渣加热升温至熔融状时，调整所述两支热电偶的相对位置，形成待测量保护渣的拉伸渣膜，通过CCD视频捕获器观察其结晶过程；所述待测量保护渣的拉伸渣膜厚度为0.1-0.5mm。

本实用新型由于采用上述工艺方法及装置，通过中央处理器控制热电偶按预定程序加热，同时采集热电偶的热电势，数据通过计算和线性化处理后传送给计算机，计算机以数值方式直接显示出热电偶的温度值，并可通过显微镜观察到晶体的长大。通过本实用新型可以测量出试样的熔化温度、流动温度、结晶温度等参数，并可模拟结晶器内初始凝固钢壳与结晶器壁之间的温度梯度，模拟结晶器内不同位置处的保护渣状态与结晶、相变过程。本实用新型最大冷却速率可达150℃/s，高于大多数氧化物渣系的临界冷却速度，且可在线观察试样的结晶过程，将有价值的图片及曲线通过自动方式连续捕捉并保存下来，并可随时调看。这种方法直观、迅速、准、方便，为科研和实际生产提供可靠的测量数据。

本实用新型克服现有技术之不足而提供一种新型集三种测试功能于一体的炉渣结晶过程热重测试设备与方法，利用两组弯成U型直径0.5mmB分度热电偶的测温功能和加热功能，通过加热控制部分控制热电偶发热，通过PID控制加热温度、加热速度与冷却速度，实现加热和测量样品的温度；加热温度最高可达1600℃，加热速度与冷却速度可控制在0～150℃/s范围，冷却速度过大时还可通往冷却气体辅助冷却；并通过显微镜实时观察试样的熔化或结晶过程，实现原位观察和控制一系列高温过程（最高1600℃），同时可实现两组热电偶温度分别控温，使其形成一定的温度梯度，以模拟生产过程中不同温度梯度的实际环境，实现原位观察、记录、测量保护渣的熔化与相变过程的熔化结晶性能、质量变化、热效应变化等。

实施例：

取保护渣约5g置于表面皿中，打开设备主电源，将任一支热电偶加热到900℃（保护渣熔点以下约200℃），持加热的热电偶往表面皿中的保护渣轻粘约500mg渣粉，再轻轻抖动热电偶臂，以振掉未粘稳的渣粉，将该热电偶插回设备，将试样加热到1500℃熔化，并保温3分钟以均匀成分，再降温到实验温度（1150-900℃）进行实验，实验中可原位观测保护渣的结晶过程，并通过质量测量单元实时称量保护渣高温过程中质量变化。

Claims (5)

1.一种炉渣结晶过程热重测试设备，其特征在于，包括反应室（2）；所述反应室（2）上方固定有成像装置（1）；所述反应室（2）设在质量测量单元（6）上；所述反应室（2）两侧对称各设有一个导管（6），两个导管内均设有温度采集和测试装置（3）；所述温度采集和测试装置（3）的测温元件与中央处理器（5）电连接；所述温度采集和测试装置（3）的加热元件与加热控制装置（4）电连接；所述成像装置（1）、加热控制装置（4）均与所述中央处理器（5）电连接。

2.根据权利要求1所述的炉渣结晶过程热重测试设备，其特征在于，所述成像装置（1）包括CCD视频捕获器和设置在所述CCD视频捕获器镜头端部的显微镜。

3.根据权利要求2所述的炉渣结晶过程热重测试设备，其特征在于，所述成像装置（1）与所述反应室（2）之间设有用于过滤红外线的滤镜（8）。

4.根据权利要求3所述的炉渣结晶过程热重测试设备，其特征在于，所述加热控制装置（4）为PID温度控制器。

5.根据权利要求4所述的炉渣结晶过程热重测试设备，其特征在于，所述反应室（2）为透明石英玻璃制成的腔体；所述腔体上设有至少一个通入保护气体或冷却介质的通孔（7）。