[發明專利]結晶輥涂層熱震性能實驗評價方法

有效

• 申請號: 201010189118.5
• 申請日: 2010-05-31
• 公開（公告）號: CN102262047A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 王成全;于艷;方園
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04
• 代理公司: 上海開祺知識產權代理有限公司 31114
• 代理人: 竺明

技術領域

本發明涉及實驗檢測技術，特別涉及結晶輥涂層熱震性能實驗評價方法。

背景技術

結晶輥是薄帶連鑄的核心設備之一，通常采用的結晶輥都是在銅的表面鍍有一定厚度的涂層，以提高結晶輥的使用壽命。在薄帶連鑄生產中，由于結晶輥的轉動，結晶輥表面與鋼水形成周期性的接觸，導致結晶輥涂層承受了很大的冷熱交變周期性熱應力，與傳統連鑄結晶器相比，對結晶輥的熱震性能提出了更高的要求。因此對于結晶輥的熱震性能評價就十分重要。

在國家標準“GB/T?5270-2005/1S0?2819：1980金屬基體上的金屬覆蓋層電沉積和化學沉積層附著強度試驗方法評述”中，對涂層的熱震性能實驗原理描述為“把具有覆蓋層的試樣加熱，而后驟然冷卻，便可以測定許多沉積層的附著強度。此試驗原理是覆蓋層和基體金屬之間的熱膨脹系數不同所致?！痹摌藴饰磳B鑄結晶輥的涂層提出具體明確的實驗裝置和方法。以往評價結晶輥的熱震性能時，將檢測試樣放置在一定溫度的加熱爐內保溫一定時間后進行水淬冷卻，以此循環實驗，該方法存在的主要問題是實驗過程中對被測試樣整體加熱，又進行整體冷卻，其主要產生熱應力實在水淬冷卻過程中。而在結晶輥的實際工作過程中，鋼水與結晶輥瞬時接觸，使結晶輥表面迅速升溫，隨著結晶輥的轉動，鋼水與結晶輥脫離接觸后，由于輥內冷卻水和空氣的共同冷卻下，輥面溫度又迅速下降。采用加熱爐整體加熱的方法不能有效模擬結晶輥工作過程中受到的冷熱交變應力作用。采用高頻感應加熱方式可以快速將試樣表面加熱高很高溫度，但不適用于導熱率較高的銅合金。

中國專利CN03255799.X公開了一種鋼板熱震性實驗裝置，主要用于鋼板的熱震性能實驗檢測，實驗時將焊有熱電偶的鋼板放置在烘烤爐的上面，在烘烤爐內采用可燃氣體加熱，在達到設定溫度后，鋼板上方采用水噴淋對鋼板冷卻，如此循環實驗，直至鋼板出現裂紋。JP07280715A涉及了一種無機材料的熱震評價方法，通過噴嘴向被測樣品表面噴高、低溫氣體，根據被測樣品表面產生裂紋時噴嘴與樣品的距離來評價材料的熱震性能。

發明內容

本發明的目的是設計一種結晶輥涂層熱震性能實驗評價方法，能夠準確模擬結晶輥在工作過程中受到的冷熱交變應力作用，從而能夠在實驗室中準確評價結晶輥的熱震性能。

為達到上述目的，本實用新型的技術方案是：

結晶輥涂層熱震性能實驗評價方法，被測樣品為圓柱體結構，下表面為模擬結晶輥與鋼水接觸的測試面，該測試面涂有一所要測試的涂層；被測樣品內部設有可以通水冷卻的通水孔，被測樣品外側面包覆有絕熱材料，絕熱材料下底面與被測樣品下表面持平；絕熱材料與被測樣品側面保持的中間縫隙小于0.05mm；被測樣品安裝在快速傳動裝置上，以一定速度將被測樣品浸入到鋼水中，傳動速度范圍0～2m/s可調節，浸入深度控制在小于50mm以內，通過計時器控制在鋼水中的停留時間，然后由計時器控制快速傳動裝置將被測樣品從鋼水中拔出，由計數器記錄實驗次數，通過被測樣品內部的冷卻水孔將樣品直接冷卻；由此循環多次實驗，直至達到要求的實驗次數或鍍層出現裂紋或脫落，通過計數器記錄鍍層的循環實驗次數來評價樣品的熱震性能。

進一步，所述的被測樣品側面有2個固定栓，絕熱材料外側面上開有供旋轉的固定槽，安裝時，將被測樣品固定栓沿絕熱材料固定槽旋轉至底部，即可將被測樣品固定于絕熱材料內。

又，所述的測試面電鍍一所要測試的涂層。

所述的被測樣品外面包覆的絕熱材料材質為熔融石英、或高鋁土、或耐火粘土。

另外，實驗前，在被測樣品的測試面上所要測試的涂層上再涂上一層BN或其他與鋼水不潤濕層。

所述的絕熱材料與被測樣品側面保持接觸。

為更好模擬結晶輥受到的冷熱交變應力情況，對結晶輥受到的熱沖擊進行分析，在薄帶連鑄生產中，鋼水直接澆注在由結晶輥形成的熔池內，結晶輥表面涂層瞬時受到鋼水的加熱，涂層溫度急劇升高，同時由于結晶輥的轉動，涂層與鋼水接觸一定時間后脫離接觸，由輥內的冷卻水將熱量帶走，涂層溫度下降，由此進行多次循環。在整個加熱冷卻過程中，結晶輥鍍層與鋼水的傳熱都是嚴格的一維傳熱冷卻過程。因此，在本發明中，將被耐火材料包覆的被測樣品浸入到鋼水中，使鋼水直接與被測樣品接觸形成一維傳熱，以模擬結晶輥內鋼水的凝固及傳熱情況，保持一定浸入鋼水中的時間后，將被測樣品從鋼水中取出冷卻，完成一次實驗過程，以此進行多次循環，進行結晶輥鍍層的熱震性能評價。