[發(fā)明專利]一種用于連鑄輕壓下機理研究的高溫實驗裝置與方法

有效

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• 申請日: 2012-03-14
• 公開（公告）號: CN102601324A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設計）人: 張立強;包燕平;王敏;彭尊;林路;王毓男;李怡宏;馬文俊;王睿;黃杰
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B22D11/00
• 分類號: B22D11/00
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

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技術領域

本發(fā)明屬于煉鋼連鑄技術領域，特別提供了一種連鑄輕壓下機理研究的高溫實驗裝置與方法，對研究煉鋼連鑄輕壓下鋼的組織凝固與變形機理具有重要意義。

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背景技術

連鑄坯自拉出結晶器后，中心液相在選分結晶的作用下，不斷富集鋼中的雜質和有害元素，至凝固末端時因坯殼體積收縮和鑄坯內的熱應力導致末端液相受力不均，加之末端凝固組織的復雜性，造成鑄坯中心宏觀偏析、中心疏松等缺陷。為改善鑄坯質量，自上世紀九十年代以來，輕壓下技術應用于連鑄工藝中，一定程度上改善了鑄坯質量。

但是，輕壓下的技術參數(shù)如壓下量、壓下速率、壓下力、壓下位置等，仍然處于根據(jù)經(jīng)驗設定，或企業(yè)在鑄機上現(xiàn)場試驗后確定，輕壓下機理的研究還遠遠不夠，導致輕壓下技術的開發(fā)還不夠成熟。

連鑄輕壓下機理的研究難度很大，主要原因是采取輕壓下技術的鑄坯在凝固過程中溫度場、應力場和中心液芯的流場是非常復雜的，為實驗研究帶來了很大難度，而現(xiàn)場實驗易造成生產不順行甚至停產，如果參數(shù)選擇不當還會造成生成事故，并且經(jīng)濟代價大，參數(shù)變化范圍非常有限。

為此，人們試圖通過實驗室實驗對輕壓下機理進行研究，仍處于起步階段。目前發(fā)現(xiàn)的研究中，田陸等人（參見文獻：田陸等，連鑄輕壓下技術冷態(tài)模擬研究[J].鋼鐵研究，2011,2:15）用冷態(tài)有機物丁二腈在室溫下進行了輕壓下模擬研究，可以模擬部分與鋼液凝固組織相似的枝晶搭橋現(xiàn)象與偏析，無法模擬對中心疏松的影響，丁二腈與1500℃以上高溫鋼液的物理化學屬性有著很大區(qū)別，難以在機理上進行深入研究，無法針對鋼鐵材料進行定量研究，并且丁二腈為劇毒化學藥品，對人體和環(huán)境存在危害。其他研究還沒有開發(fā)出一種可以進行實體操作的、詳實記錄實驗數(shù)據(jù)的輕壓下機理研究高溫實驗裝置與實驗方法。對這一問題進行高溫研究的多借助于現(xiàn)場數(shù)據(jù)，這對研究造成了很大的局限性。

連鑄輕壓下的壓下量很小，為毫米數(shù)量級，操作控制精度高，因此，開發(fā)一種可以進行實體精確操作的、詳實記錄實驗數(shù)據(jù)的輕壓下機理研究高溫實驗裝置與實驗方法，具有重要意義。

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發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種連鑄輕壓下機理研究的高溫實驗裝置與方法，可以實現(xiàn)1500-1600℃高溫鋼水的澆鑄與輕壓下，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的精確測量與記錄，為機理研究提供詳實數(shù)據(jù)，實驗具有可重復性，本裝置同時適用于熔點低于1600℃的其他合金的同類研究。

一種用于連鑄輕壓下機理研究的高溫實驗裝置，實驗裝置由鑄模主體和外置施壓墻，位移傳感器，壓力傳感器，鑄模帽，支撐架，操作臺，位移傳感器信號轉換器，電源，壓力傳感器信號轉換器組成；鑄模主體包括底座，可滑動支撐桿，滑動墻，固定螺桿，背面固定墻，側面固定墻，熱電偶導孔，可拆卸固定墻一，活動墻，可拆卸固定墻二。

以上設備及零部件的位置關系與連接關系如下：底座平放于操作臺上；背面固定墻、側面固定墻與底座三者兩兩成直角關系并通過焊接連接在一起；滑動墻豎直置于底座上，并通過可滑動支撐桿與背面固定墻連接在一起；可拆卸固定墻一和可拆卸固定墻二，通過焊接固定在側面固定墻與滑動墻之間，并在可拆卸固定墻一和可拆卸固定墻二之間按照活動墻的尺寸留下空隙，活動墻豎直放在此空隙內；熱電偶導孔位于側面固定墻上，水平居中，垂直方向上高度與活動墻中心的高度一致；固定螺桿通過焊接焊接在背面固定墻上；外置施壓墻安裝在活動墻外側，二者尺寸大小一致；位移傳感器和壓力傳感器安裝在外置施壓墻外側；鑄模帽放在鑄模主體上方，并且四面居中；工作時鑄模主體平放在操作臺上；位移傳感器信號轉換器、電源和壓力傳感器信號轉換器安裝在支撐架上方。

本發(fā)明有五個顯著的特點：一是可以進行煉鋼溫度下的高溫實驗；二是通過可拆卸固定墻與活動墻的配合，根據(jù)需要設計不同的尺寸，實施不同部位的輕壓下；三是傳感器、數(shù)據(jù)轉換器、數(shù)據(jù)采集卡與電腦終端連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)的精確測量與記錄；四是實驗參數(shù)選取范圍較寬，實驗就有較高的可重復性，為輕壓下機理研究提供了可以實際操作的實驗裝置；五是操作簡便，經(jīng)濟投資較少，安全系數(shù)高。

本裝置根據(jù)不同的鋼種兩相區(qū)寬度不同，由實際需要進行不同比例大小的縮放；根據(jù)連鑄坯斷面尺寸與形狀的不同，進行相對應的腔壁內型設計。鑄模帽一般選取鎂質耐火材料材質，鑄模主體采用鑄鐵或鋼板材質，工作臺架采用鋼板與槽鋼材料加工而成。壓下設備根據(jù)壓下力的不同可以選用不同壓力的千斤頂或電液推桿實施輕壓下。