[發(fā)明專利]一種測(cè)量連鑄結(jié)晶器內(nèi)保護(hù)渣渣膜熱阻的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711020411.7
• 申請(qǐng)日: 2017-10-27
• 公開（公告）號(hào): CN107755648B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王萬林;黃道遠(yuǎn);張凱旋;余杰;路程;錢海瑞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): B22D2/00
• 分類號(hào): B22D2/00;B22D11/111
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 顏勇

本發(fā)明提供一種測(cè)量連鑄結(jié)晶器內(nèi)保護(hù)渣渣膜熱阻的方法，用于研究滲入連鑄結(jié)晶器與坯殼之間保護(hù)渣的傳熱性能。本發(fā)明提供的方法，基于實(shí)驗(yàn)室小型連鑄實(shí)驗(yàn)，結(jié)合連鑄過程中的實(shí)際工況條件，解決了保護(hù)渣渣膜熱阻難以準(zhǔn)確測(cè)量的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測(cè)量連鑄結(jié)晶器內(nèi)保護(hù)渣渣膜熱阻的方法，屬于鋼鐵冶金連鑄技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

結(jié)晶器是連鑄最重要的組成部分，它是一種特殊的壁面有錐度的，無底水冷鑄模。在它的內(nèi)部有冷卻裝置，其中有的是管式結(jié)晶器隔離水縫冷卻，有的是噴淋水噴水冷卻，目的是對(duì)鑄坯進(jìn)行冷卻降溫。而對(duì)作為結(jié)晶器最主要功能之一的冷卻傳熱功能方面的研究由于結(jié)晶器本身較為惡劣的工作環(huán)境影響(1500℃左右的高溫，結(jié)晶器周期性的振動(dòng)，瞬間非穩(wěn)定狀態(tài)的流動(dòng)等等)存在著較大的困難。

連鑄結(jié)晶器保護(hù)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(zhì)量。通過結(jié)晶器的振動(dòng)，鋼液上層的液態(tài)保護(hù)渣被泵入結(jié)晶器壁與鑄坯表面之間的空隙，形成保護(hù)渣渣膜，渣膜起到控制傳熱的作用。前人研究表明結(jié)晶器內(nèi)的氣隙熱阻在連鑄過程進(jìn)入準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)之后可占到鋼液與結(jié)晶器間總熱阻的50-60％，因此為了更準(zhǔn)確的研究結(jié)晶器內(nèi)的傳熱行為，更準(zhǔn)確地測(cè)量保護(hù)渣渣膜熱阻，必需要先測(cè)量、計(jì)算出結(jié)晶器與固態(tài)渣膜之間的氣隙熱阻，而由于氣隙的不均勻性生長影響，導(dǎo)致準(zhǔn)確測(cè)量某一高度上氣隙的熱阻十分困難。

目前，國內(nèi)外進(jìn)行結(jié)晶器內(nèi)傳熱行為研究主要采用的一維穩(wěn)態(tài)平板法、一維非穩(wěn)態(tài)熱線法、一維非穩(wěn)態(tài)激光脈沖法、一維非穩(wěn)態(tài)渣柱法、浸入法等方法，而這些研究方法均未考慮到坯殼與結(jié)晶器間所存在的氣隙層和渣膜層的不均勻分布，不能準(zhǔn)確的反應(yīng)結(jié)晶器內(nèi)的傳熱過程而存在一定的局限性。

上述辦法都脫離了實(shí)際的連鑄過程，忽略了結(jié)晶器振動(dòng)、鑄坯凝固收縮、保護(hù)渣的滲入過程、保護(hù)渣與鋼種成分、保護(hù)渣與氣隙層的不均勻生長等因素影響。故上述辦法的所得檢測(cè)結(jié)果的可可信度是較低的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，公開了一種測(cè)量測(cè)量連鑄結(jié)晶器內(nèi)保護(hù)渣渣膜熱阻的方法。

本發(fā)明基于實(shí)驗(yàn)室小型鋼鐵連鑄模擬實(shí)驗(yàn)，結(jié)合連鑄過程中的實(shí)際工況條件，解了決界面熱阻難以測(cè)量的問題。

本發(fā)明一種測(cè)量測(cè)量連鑄結(jié)晶器內(nèi)保護(hù)渣渣膜熱阻的方法，包括下述步驟：

步驟1、基于實(shí)驗(yàn)室小型連鑄實(shí)驗(yàn)?zāi)M工廠鋼鐵連鑄過程。

步驟2、溫度采集器實(shí)時(shí)采集結(jié)晶器內(nèi)的熱電偶測(cè)量的溫度數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可以傳給計(jì)算機(jī)。

步驟3、將采集好的溫度數(shù)據(jù)代入相應(yīng)的結(jié)晶器傳熱數(shù)學(xué)模型中，計(jì)算通過結(jié)晶器熱面各點(diǎn)在不同時(shí)間點(diǎn)的熱流密度集合q_int和結(jié)晶器熱面各點(diǎn)在不同時(shí)間點(diǎn)的溫度集合T_mld。上述計(jì)算包括實(shí)時(shí)計(jì)算。所述相應(yīng)的結(jié)晶器傳熱數(shù)學(xué)模型可以為二維傳熱數(shù)學(xué)模型，優(yōu)選為2DIHCP for mold heat flux軟件(登記號(hào)2016SR067373)，也可以是1維傳熱數(shù)學(xué)模型，優(yōu)選為1DIHCP for mold heat flux軟件計(jì)算求解得到的拉坯方向結(jié)晶器熱面不同位置的熱流密度q_int和拉坯方向結(jié)晶器熱面各點(diǎn)的溫度，結(jié)晶器的熱流密度q_int和結(jié)晶器表面溫度T_mld為沿拉坯方向(即結(jié)晶器表面垂直方向)分布的數(shù)據(jù)集合。

步驟4、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，首先得出結(jié)晶器熱面的三維數(shù)字模型圖；然后再測(cè)量結(jié)晶器內(nèi)氣隙層形貌并繪制出帶有渣膜的凝固坯殼和氣隙層的三維數(shù)字模型圖，將帶有渣膜的凝固坯殼的渣膜去掉后再次掃描、繪制出坯殼的三維數(shù)字模型圖，使其與帶有渣膜的凝固坯殼和氣隙層的三維數(shù)字模型圖以及結(jié)晶器熱面的三維數(shù)字模型疊加從而得到渣膜的三維數(shù)字模型圖，同時(shí)得出氣隙層的三維數(shù)字模型圖。