[發明專利]一種測定方坯凝固終點的方法

有效

• 申請號: 202011149365.2
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112207246B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 張炯明;馬海濤;尹延斌
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B22D11/16
• 分類號: B22D11/16;B22D2/00;G06F17/11;G01N25/04;G01N23/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

一種測定方坯凝固終點的方法，屬于煉鋼連鑄技術領域。技術方案是：根據現場鑄機的實際生產條件，建立數學模型計算出示蹤劑材料鉛液流動到滲透終點的時間；在連鑄澆注末期，將熔化鉛液連續均勻的加入到結晶器中，同時開始記錄時間在特定位置做好標記，當標記位置到達火焰切割機位置時，結束記錄時間；將尾坯拉出后，在鑄坯標記位置處對實驗鑄坯進行編號加工，加工后的試樣進行X光掃描，測量不同編號試樣的坯殼厚度，經過鑄坯凝固傳熱模型對鑄坯不同位置的坯殼厚度進行多點校正計算得到鑄坯凝固終點位置。本發明為末端電磁攪拌、末端壓下等技術的實施提供重要參數，具有很好的推廣使用價值。

技術領域

本發明涉及一種測定方坯凝固終點的方法，屬于煉鋼連鑄技術領域。

背景技術

隨著社會的進步與發展，各行各業對鋼鐵產品的要求越來越高，而連鑄坯出現中心疏松、縮孔、中心偏析等內部缺陷不能滿足高品質鋼產品的要求。鑄坯內部缺陷會嚴重影響鑄坯內部組織的不均勻性，造成產品的拉拔斷裂，同時，偏析還會降低產品的焊接性能，不易焊接，甚至開裂。為了提高鑄坯質量，近年來開發了鑄坯末端電磁攪拌技術，連鑄坯末端輕壓下等技術，為了與這些先進技術相匹配，精確掌握鑄坯凝固終點的位置成了關鍵問題。絕大多數鑄機采用射釘的方法對鑄坯凝固終點進行預測，此方法屬于單點校正，極易產生誤差。此外公開專利CN105436452A給出的檢測連鑄小方坯液芯的方法并沒有考慮鉛液的沉降時間，有一定的實驗誤差。因此，設計一種測定方坯凝固終點的方法是一項重要課題。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種測定方坯凝固終點的方法，這種方法可以準確的測定方坯凝固終點，為連鑄機末端電磁攪拌，末端輕壓下等技術的實施提供參考。

實施上述方法的技術方案：

步驟一：首先確定示蹤劑材料；

步驟二：根據灌注示蹤劑時間、鑄機參數、示蹤劑物性參數以及鋼的物性參數建立示蹤劑在鑄坯中的對流擴散模型，計算示蹤劑下落至凝固終點所需要的時間t₁；

步驟三：在澆鑄末期將示蹤劑熔化，并升溫至液態溫度，保持熔化狀態，防止凝結；利用自制示蹤劑灌注容器，將示蹤劑均勻連續的加入到結晶器中，拉速保持不變；示蹤劑灌注開始時，開始記錄時間并在特定位置做好標記，鑄坯標記位置到達火焰切割機位置時結束記錄時間，得到開始灌注示蹤劑到切割鑄坯時間為t₂，計算出標記位置距離彎月面的距離S；

步驟四：拉出尾坯后，在做標記位置處對鑄坯每隔Amm進行鋸切、編號試樣；對每塊試樣按照標準尺寸進行機床加工，找到鑄坯中心面；

步驟五：對所加工試樣進行X光掃描，根據X光掃描結果可得到示蹤劑在鑄坯中的分布，測量不同編號試樣的坯殼厚度，通過鑄坯凝固傳熱模型對鑄坯不同位置的坯殼厚度進行多點校正計算得到鑄坯凝固終點。

進一步地，采用鉛液作為示蹤劑，鉛液密度比鋼液大，熔點比鋼液低，不與鋼液混合，可有效進行實驗。

進一步地，步驟二中建立的示蹤劑鉛液在鑄坯中的對流擴散模型為：

①連續方程

式中，ρ_s-鋼液密度，kg/m³；u-速度，m/s；

②動量守恒方程

式中，ρ_s-鋼液密度，kg/m³；u-速度，m/s；t-時間，s；μ_eff-有效粘度，Pa·s；g-重力加速度，m/s²；p-壓力，Pa；S_u-源項；

③動量守恒方程中的源項