[發明專利]一種連鑄結晶器鋼水快速汲取器

無效

• 申請號: 201110029603.0
• 申請日: 2011-01-27
• 公開（公告）號: CN102175490A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 張家泉;孫海波;李陽;姚海英;王敬慧;汪興
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01N1/14
• 分類號: G01N1/14
• 代理公司: 北京東方匯眾知識產權代理事務所(普通合伙) 11296
• 代理人: 劉淑芬

技術領域

本發明屬于鋼水取樣技術領域，涉及一種適合目前連鑄結晶器內鋼水的實時取樣裝置。

背景技術

在連鑄生產中，鑄坯表面裂紋、結晶器內鋼水液面波動與凝固初生坯殼的生長密切相關。由于結晶器內鋼水凝固時的熱收縮及其δ/γ相變收縮，結晶器與凝固坯殼間易形成較大且不均勻氣隙，從而引起坯殼生長的不均勻性。為研究澆注時不同鋼種的初生坯殼的生長和自由變形，冶金工作者做出了大量試驗和理論研究。其中，鋼水液滴法、浸漬試驗為主要的兩種研究方法。鋼水液滴法基本過程是將高溫鋼水以液滴形式按一定速度滴落到冷卻銅板上以研究其初生坯殼的自由變形。浸漬試驗的基本過程是將水冷銅板或鋼板等冷卻板以一定速度浸入到恒定過熱度的鋼水中，到一定深度后提出，研究冷卻板上粘附一層坯殼的生長與變形。上述實驗所用的鋼水多為實驗室制備，第一種方法是將母鐵用坩堝放入電阻爐中加熱到一定熔化溫度以上后，將配制好的渣料投放至坩堝內，保溫半個小時以上即可；第二種方法是利用鋼錠熔煉至鋼水所需成分，而鋼錠一般通過鋼水取樣器從精煉后的大包或中間包提取鋼水凝固而得。

現有實驗方法的主要不足為：鋼水冶煉工序繁瑣；生產成本高；鋼水成分不能完全與實際成分吻合；實驗效率低；以及鋼水種類單一，不適用于研究實際生產中大量的不同鋼種。

發明內容

為克服現有液滴和浸漬實驗方法中制備的鋼水成分不達標、生產工序繁瑣、成本高、實驗效率低等不足，本發明提供了一種連鑄結晶器鋼水快速汲取器。該汲取器不僅能為后續凝固實驗提供成分精確的鋼水，還可用于實時提取結晶器內鋼水和液態保護渣以便監測，為適時做出工藝調整提供依據。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案為：一種連鑄結晶器鋼水快速汲取器，其特征為：該鋼水汲取器由金屬擋渣帽、取樣管、防護套管、抽氣裝置組成。其中，金屬擋渣帽在取樣管前端，防護套管與取樣管之間需采用耐高溫粘合劑固定和密封。金屬擋渣帽的制作材料為鋁箔，厚度為0.5～1mm；金屬擋渣帽隨取樣管進入鋼水內部后能迅速熔化且不污染鋼水。由于取樣過程時間較短，要求取樣管的材料具有耐急冷急熱的性能，通常選石英作為取樣管的材料；為防止抽氣裝置在使用過程中軟化，需要求防護套管具有耐高溫隔熱性能，防護套管的制作材料為石墨。此外，安裝使用過程中，金屬擋渣帽需在汲取器惰性氣體清洗完后用手迅速將其粘附至取樣管前端。

對于上述的防護套管，其特征為：為防止抽氣裝置在使用過程中受鋼水輻射而軟化失效，防護套管上部設計了一個半球狀凸蓋，且凸蓋上開有3～5個直徑大小約為2～4mm的氣孔以作為汲取器內部氣體流通的管道。此外，該凸蓋與保護套管下部直線段形成了一個階梯以使防護套管與抽氣裝置之間達到固定和密封的效果。

對于本發明，其基本工作原理是利用抽氣裝置在汲取器產生的虹吸力將鋼水吸入取樣器內，并使鋼水能在取樣器中保持在一個固定液面位置。

本發明具有以下有益效果：

1）該鋼水汲取器結構簡單、易于加工、生產成本低；

2）與現有的實驗室鋼水冶煉工序相比，利用該鋼水汲取器可實現在連鑄結晶器內快速取樣，并能將液態鋼水迅速擠出，為后續凝固實驗提供成分精確的鋼水；

3）使用該鋼水汲取器取樣時，取樣過程能在5s內完成，大大提高了實驗效率；

4）由于使用該鋼水汲取器取樣前，需對汲取器內部進行惰性氣體清洗，不會引起結晶器內鋼水的污染；

5）該鋼水汲取器可用于實時監測結晶器內鋼水質量，為適時的工藝調整提供依據；

6）該鋼水汲取器亦可用于吸取鋼水與保護渣之間的液渣層，分析該保護渣的夾雜物去除能力，為優化設計保護渣的成分和結晶器內鋼水流動狀態提高可靠依據。

附圖說明

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

圖1為本發明的結構示意圖。

圖1中的標記說明：1—金屬擋渣帽；2—取樣管；3—防護套管；4—氣孔；5—抽氣裝置。

具體實施方式

在本實施例中，抽氣裝置（5）為氣囊，如圖1所示。鋼水汲取器由金屬擋渣帽（1）、取樣管（2）、防護套管（3）、氣囊組成。其中，防護套管（3）與取樣管（2）之間采用耐高溫粘合劑固定和密封。對于防護套管（3）與抽氣裝置（5），為達到固定和密封的效果，需在防護套管（3）上部設計一個凸蓋并與下部直線段設計成階梯狀。凸蓋的另一個作用是防止氣囊在使用過程中受到取樣器（2）內鋼水的輻射作用而軟化失效。此外，為了使氣體在汲取器內部流通順暢，該凸蓋上設有3～5個直徑大小約為2～4mm的氣孔（4）。