[發明專利]一種測量連鑄結晶器內保護渣與結晶器界面熱阻的方法

有效

• 申請號: 201610390744.8
• 申請日: 2016-06-03
• 公開（公告）號: CN105880501B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 王萬林;張海輝;龍旭凱;呂培生;羅志燦;肖丹
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 顏勇

技術領域

本發明涉及一種測量連鑄結晶器內保護渣與結晶器界面熱阻的方法，屬于鋼鐵冶金連鑄技術領域。

背景技術

連鑄結晶器保護渣作為連鑄工藝中不可或缺的輔助材料，具有防止鋼液二次氧化、絕熱保溫、吸收夾渣物、控制傳熱、潤滑的功能，其性能極大地影響著連鑄工藝和連鑄坯的質量。通過結晶器的振動，鋼液上層的液態保護渣被泵入結晶器壁與鑄坯表面之間的空隙，形成保護渣渣膜，渣膜起到控制傳熱的作用。

由于結晶器中惡劣的環境：1500℃以上的高溫，結晶器周期性的振動，瞬間非穩定狀態的流動等等，使得研究保護渣在結晶器連鑄過程中的傳熱作用十分困難。

目前，國內外進行保護渣傳熱性能研究的辦法主要有如下幾種，第一種是夾板法。它采用A1N板模擬鋼坯，用SiC發熱體進行加熱；用通水或氣冷卻的SUS304來模擬連鑄結晶器；保護渣放置在A1N板上，加熱使其熔化，通過控制SUS304高度來控制渣膜的厚度，并利用熱電偶來測量保護渣的表面溫度。第二種辦法是澆注法，將熔化的保護渣渣澆注到結晶器上，讓其自然冷卻收縮，通過插在結晶器內的熱電偶測量通過結晶器的瞬時熱流；同時在結晶器上部安置熱電偶測量保護渣與結晶器的界面溫度。另一種辦法是浸漬法，它將保護渣在石墨坩堝中熔化，而后將通有冷卻水的結晶器浸入坩堝中，取出得到的一定厚度的渣膜；同時通過測量冷卻水的進出溫度，可計算得到通過結晶器的實時熱流。

上述辦法都脫離了實際的連鑄過程，忽略了結晶器振動、鑄坯凝固收縮、保護渣的滲入過程、保護渣與鋼種成分等影響。故上述辦法的所得檢測結果的可可信度是較低的。另外上述辦法也沒有提供測量保護渣與結晶器界面熱阻的相應方法。

發明內容

本發明針對現有技術不足，公開了一種測量連鑄結晶器內保護渣與結晶器界面熱阻的方法。

本發明基于實驗室小型鋼鐵連鑄模擬實驗，結合連鑄過程中的實際工況條件，解了決界面熱阻難以測量的問題。

本發明一種測量連鑄結晶器內保護渣與結晶器界面熱阻的方法，包括下述步驟：

步驟一

基于實驗室小型連鑄實驗模擬工廠鋼鐵連鑄過程；采集結晶器內的熱電偶測量的溫度數據，并傳給數據處理設備；

步驟二

數據處理設備將采集好的溫度數據代入結晶器傳熱數學模型，實時計算通過結晶器熱面各點的熱流密度q_int和結晶器熱面各點的溫度T_mld；

步驟三

切取實驗后初始凝固坯殼并測量出坯殼沿拉坯方向的厚度，利用坯殼厚度、鋼水澆鑄溫度和鋼的傳熱學物理性能參數(密度、熱容，導熱系數和熱焓)反算出坯殼表面沿拉坯方向分布的溫度T_sh；

步驟四

切取實驗后完全凝固的保護渣渣膜測量沿拉坯方向不同位置保護渣渣膜厚度dm；

步驟五

測量保護渣的結晶溫度T_sol；

步驟六

將結晶器熱流密度q_int、結晶器表面溫度T_mld、坯殼表面溫度T_sh、保護渣結晶溫度T_sol和保護渣渣膜厚度d_m代入傳熱模型得到保護渣與結晶器界面熱阻R_int。

本發明中所述溫度采集器優選為熱電偶。

本發明中數據處理設備優選為計算機，當然其他能處理數據的設備均可用于本發明。

本發明一種測量連鑄結晶器內保護渣與結晶器界面熱阻的方法，步驟1中，所述連鑄實驗，采用連鑄結晶器內凝固模擬裝置(ZL201110301430.3)，設定好連鑄參數，所述參數包括振動頻率、振動幅度、澆注溫度，啟動試驗裝置，按照設定的所述參數進行連鑄實驗；所述振動頻率為1-5Hz，優選為工業應用時連續結晶器的實際振動頻率；振動幅度為1-6mm、澆注溫度為鋼的液相線溫度以上10-50℃。