[發(fā)明專利]一種電脈沖作用下連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固模擬裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710930311.1
• 申請(qǐng)日: 2017-10-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107716887B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王萬(wàn)林;周樂(lè)君;應(yīng)國(guó)民;朱晨陽(yáng);張凱旋;呂培生;謝森林;余杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): B22D11/22
• 分類號(hào): B22D11/22;B22D11/055;G09B25/02
• 代理公司: 43114 長(zhǎng)沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 顏勇<國(guó)際申請(qǐng)>=<國(guó)際公布>=<進(jìn)入國(guó)

本發(fā)明公開(kāi)了一種電脈沖作用下連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固模擬裝置，通過(guò)模擬連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固過(guò)程施加電脈沖，測(cè)量及計(jì)算不同電脈沖條件下結(jié)晶器表面溫度及熱流變化曲線，獲得不同條件下的凝固坯殼與渣膜，研究不同電脈沖條件對(duì)鋼液、結(jié)晶器間傳熱行為、鑄坯凝固組織、坯殼形貌等的影響，實(shí)現(xiàn)電脈沖作用下連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固行為的研究，從而進(jìn)一步優(yōu)化電脈沖條件，使得連鑄過(guò)程順利高效進(jìn)行，操作簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)成本低，是一種理想型實(shí)驗(yàn)室研究電脈沖作用下連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固行為模擬研究裝置。本發(fā)明具有實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)便可控、流程短、效率高、試驗(yàn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋼鐵連鑄技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電脈沖作用下連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固模擬裝置。

背景技術(shù)

連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼水在連鑄過(guò)程中發(fā)生著復(fù)雜、高溫、多相、瞬時(shí)的物理化學(xué)變化，連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固行為，能夠孕育鑄坯質(zhì)量等問(wèn)題，因此研究連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固行為有著重要的意義，特別是電脈沖作用對(duì)鋼液凝固行為的影響。電脈沖作為一種瞬間、高密度能量形式的外場(chǎng)，其在不同專業(yè)及領(lǐng)域已有一定研究，并取得了不錯(cuò)的科研效益。由于環(huán)境友好、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，在改善材料質(zhì)量與性能方面，電脈沖技術(shù)的研究主要包括電脈沖改善合金凝固組織、細(xì)化晶粒，改善合金內(nèi)部結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能，合金如鋼鐵材料表面質(zhì)量的修繕，鋼液中夾雜物的去除等。但前人的研究都只是關(guān)于液態(tài)鋼在熔鋼爐內(nèi)單純的熔融或凝固過(guò)程的電脈沖處理，并沒(méi)有探討連鑄生產(chǎn)實(shí)際過(guò)程中施加電脈沖對(duì)鋼液凝固過(guò)程的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)目前技術(shù)和裝置存在的不足而提供一種電脈沖作用下連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固模擬裝置，測(cè)量不同脈沖參數(shù)條件下結(jié)晶器表面熱流變化曲線，獲得電脈沖作用下連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固過(guò)程的坯殼及渣膜，實(shí)現(xiàn)對(duì)連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固行為的機(jī)理研究。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所提供的電脈沖作用下連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固模擬裝置，包括機(jī)座、感應(yīng)爐、電脈沖系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、拉坯器、結(jié)晶器、定位電極、拉坯電機(jī)、振動(dòng)電機(jī)、定位電機(jī)，所述機(jī)座上設(shè)有兩根一端垂直于機(jī)座平面另一端與頂板連接的第一絲桿和第二絲桿，在所述頂板上設(shè)有驅(qū)動(dòng)所述第一絲桿和第二絲桿運(yùn)動(dòng)的下行電機(jī)，在所述第一絲桿和第二絲桿上設(shè)有由第一絲桿和第二絲桿驅(qū)動(dòng)沿豎直方向運(yùn)動(dòng)的升降托架；所述感應(yīng)爐設(shè)置于所述機(jī)座上位于第一絲桿和第二絲桿之間，所述拉坯電機(jī)和振動(dòng)電機(jī)均設(shè)置于所述升降托架上；所述結(jié)晶器內(nèi)設(shè)有熱電偶和冷卻系統(tǒng)并通過(guò)所述振動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)作垂直上下振動(dòng)，所述拉坯器設(shè)置于所述結(jié)晶器的底端并通過(guò)所述拉坯電機(jī)驅(qū)動(dòng)向下拉動(dòng)；所述定位電機(jī)設(shè)置于所述頂板上并驅(qū)動(dòng)所述定位電極上下運(yùn)動(dòng)；所述電脈沖系統(tǒng)包括脈沖電源、與所述脈沖電源電連接且豎直相對(duì)設(shè)置的兩脈沖輸出電極及脈沖電極移動(dòng)裝置，所述脈沖電極移動(dòng)裝置設(shè)置于所述機(jī)座上，所述兩脈沖輸出電極設(shè)置于所述脈沖電極移動(dòng)裝置上且可通過(guò)所述脈沖電極移動(dòng)裝置對(duì)其間距、插入熔池的深度及與結(jié)晶器熱面的相對(duì)位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與所述熱電偶、脈沖電源和脈沖電極移動(dòng)裝置電連接。

進(jìn)一步的，所述結(jié)晶器豎直向下沉入感應(yīng)爐時(shí)，所述兩脈沖輸出電極位于所述結(jié)晶器的兩側(cè)。

進(jìn)一步的，所述感應(yīng)爐為熱功率高、升溫速度快的中頻感應(yīng)爐。

進(jìn)一步的，脈沖電源的脈沖參數(shù)包括峰值電壓、脈沖類型、脈沖寬度及頻率，通過(guò)與脈沖電源電連接的控制柜調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步的，脈沖輸出電極由導(dǎo)電性良好、耐高溫且不與保護(hù)渣反應(yīng)的材料制備而成，直徑為5mm-15mm。

進(jìn)一步的，所述脈沖電源通過(guò)脈沖輸出導(dǎo)線與所述兩脈沖輸出電極電連接，其中所述脈沖輸出導(dǎo)線采用電阻低的銅纜線，規(guī)格為≥50mm2。

進(jìn)一步的，脈沖電源輸出峰值電壓為0-36V，優(yōu)選為30V；輸出電流(峰值)為0-5000A；輸出頻率為1-100Hz,優(yōu)選為100Hz；脈沖寬度為1μs-150μs，優(yōu)選為100μs。

進(jìn)一步的，脈沖電源輸出波形為矩形波，輸出類型為正脈沖、間隔脈沖或計(jì)數(shù)脈沖。