本发明专利技术公开了连铸结晶器内渣膜热流检测方法及其装置，在炉温达到１２５０℃－１３５０℃时加入２５０ｇ－５００ｇ渣样；当炉温达到１４００℃时，保温时间５－１０ｍｉｎ分钟；通过测量通过金属探头的冷却水的温度变化，得到温度－时间关系图，揭示不同时刻通过渣膜的热流密度的变化情况。本装置的炉体加热装置内设置有坩埚、下部设置有热电偶；金属探头设置在带动其升降的升降装置上，金属探头内设置有冷却水通道；测距系统测量出金属探头应下降的距离，作为升降装置的一个控制参数，使金属探头能够完全浸入液态保护渣内；冷却水管道上设置有流量计，冷却水管道与金属探头内的冷却水通道相连通，在冷却水管道的出水端，设置有测温装置，测量排出的冷却水温度。本发明专利技术的设备测试重现性好，设备投资和维护费用小，操作方便。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及连续铸钢结晶器内用保护渣的热流检测方法及装置，适用于连续铸钢结晶器内保护渣渣膜传热特性的检测。
技术介绍
在连续铸钢过程中，结晶器保护渣消耗量尽管较小，一般为吨钢0.4～0.8公斤，但在结晶器中的冶金功能十分突出，应具备绝热保温、防止钢液二次氧化、吸收钢液上浮夹杂物、润滑铸坯和控制传热的作用，对稳定连铸工艺、扩大连铸品种、提高铸坯质量和产量具有重要的意义。尽管保护渣在连铸结晶器上使用已有几十年的历史，但如何设计满足铸机类型、拉速和浇注钢种等条件的保护渣仍无准确的定量依据，评价保护渣物理性能无公认的标准，仍然是由一些企业制定的内部方法进行测定，保护渣的开发通常还是依靠经验和现场试验效果来确定。为了解决对各种不同连铸保护渣生产厂家的产品性能不能进行直接比较这一问题，人们试图建立连铸保护渣理化性能测定标准方法。最有代表性的是美国钢铁协会所建立的保护渣测试标准，测定内容包括1)化学成分；2)水分；3)铺展性；4)熔化温度；5)熔化速度；6)粘度；7)凝固温度；8)结晶温度。其中试图利用结晶温度表征保护渣在结晶器内的传热能力，但在实际使用过程中，发现使用结晶温度相同的保护渣，结晶器热流量却不一定相同，这说明采用结晶温度作为衡量保护渣传热能力的大小不全面。大量研究结果表明，保护渣在结晶器内传热大小受控于固体渣膜厚度、结晶比例和表面粗糙度。渣膜结晶比例和表面粗糙度决定于保护渣的结晶性能，包括结晶温度、结晶比、结晶物质类型及尺寸等，而保护渣的这些结晶性能又有冷却速度和温度场密切相关。目前通过差热分析法(DTA)和差示扫描量热法(DSC)以及热丝法来测定保护渣的结晶温度，用图像处理方法和X衍射法等方法来测量保护渣的结晶比，其实验条件与连铸结晶器内渣膜形成及传热条件具有不一致性。利用所得的结果来间接衡量保护渣的传热性能，必然造成较大的误差和不真实的结果。因此，从保护渣的开发和使用检验角度迫切需要一种更直接和准确表示保护渣在结晶器内传热能力大小的方法和装置。基于现有技术背景，能否在实验室内模拟连铸结晶器内渣膜形成过程，并能直接测定出渣膜热流的方法是本专利技术专利要解决核心问题。本专利技术就是要提出一种连续铸钢结晶器内用保护渣的热流检测方法及装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术的不足，提出了一种基于冷却铜探头形成渣膜、采用管式炉加热化渣和超声波测距定位铜探头方法的直接测定保护渣渣膜热流的检测方法和装置。为实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案为连铸结晶器内渣膜热流检测方法，其步骤是(1)、保护渣样准备；(2)、启动炉体加热系统，对炉膛加热；(3)、通过石墨坩埚向炉体内加入设定重量的保护渣样；(4)、当炉温达到设定温度时，保温设定时间； (5)、向测试装置中通入设定流量的冷却水；(6)、测距系统检测出金属探头应下降的距离；(7)、启动升降系统，带动金属探头下降；(8)、金属探头到达指定位置后，停止升降系统；(9)、渣膜热流测试系统启动，开始采集热流数据；(10)、到指定时间后，渣膜热流测试系统停止采集数据，并处理数据。一种实现上检测方法的检测装置，其特征在于包括计算机系统、控制柜，炉体加热装置，升降装置，测距系统，冷却水管道；炉体加热装置内设置有坩埚，坩埚底下部设置有热电偶；金属探头设置在升降装置上，升降装置带动金属探头升降，金属探头内设置有冷却水通道；测距系统测量出金属探头应下降的距离，作为升降装置的一个控制参数，使金属探头能够完全浸入液态保护渣内；冷却水管道上设置有流量计，冷却水管道与金属探头内的冷却水通道相连通，在冷却水管道的出水端，设置有测温装置，测量排出的冷却水温度。本专利技术利用在高温熔化均匀的液渣内通过冷却铜探头形成渣膜的方法，直接测定保护渣渣膜热流。本专利技术的方法，能够模拟连铸结晶器实际生产情况，再现连铸结晶器内渣膜形成过程，准确反映保护渣的传热性能；本专利技术的设备测试重现性好，设备投资和维护费用小，操作方便。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步的说明图1是本专利技术测试方法的测试流程图；图2是本专利技术测试装置结构示意图；图3是本专利技术金属探头(件5)浸入液态保护渣示意图； 图4是本专利技术测试得到的温度-时间关系图。具体实施例方式如图1中，本专利技术测试方法的操作步骤为1、保护渣样准备；制备或准备保护渣样，本专利技术的保护渣样可以为现有技术中的配方，不同配方的保护渣样之间性能有一定差别；2、启动炉体加热系统，对炉体、炉膛加热；3、通过石墨坩埚向炉体内加入设定重量的保护渣样；通常是在炉温达到1250℃-1350℃时放入渣样，本专利技术的测试装置中加入的重量为250g-500g，通常是300g；对不同容积的炉体，其加入的保护渣样的重量是不同的，主要根据其容积决定加入量；4、当炉温达到设定温度时，保温一段时间；保温时间5-10min分钟；本专利技术的炉温温度应在正常状态下钢水的温度范围内，为了测试方便，本专利技术将该温度定为1400℃。5、向测试装置、金属探头中供应可孔流量的冷却水；本专利技术的测试装置中冷却水流量控制在300L/h；6、测距系统检测出金属探头应下降的距离；测距系统根据金属探头所处的位置高度、与液面的高度差、金属探头的体积(横截面面积)、炉体的横截面面积等因素，检测出金属探头应下降的距离；7、启动升降系统，带动金属探头下降，金属探头浸入液态保护渣膜中；8、金属探头到达应下降距离后，停止升降系统；9、渣膜热流测试系统启动，开始采集热流数据；主要是开启冷却水系统，使冷却水从金属探头内流过，采集冷却水的出水温度； 10、到指定时间后，渣膜热流测试系统停止采集数据，并处理数据，然后渣膜热流测试系统停止；11、取出金属探头，并取出金属探头上粘附的渣膜；12、关闭冷却水；13、若继续作实验则回到第3步；若结束实验，则关闭电源。本专利技术测试方法的具体操作将配制好的、无碳的保护渣300g加入到石墨坩埚内，在1300℃左右时(1250-1350℃)置于炉体(管式硅钼炉)内升温熔化，待炉膛温度稳定在1400℃，保温10min左右(5-10min)；炉膛温度应在正常状态下钢水的温度范围内，本专利技术设定为1400℃，是本测试采用的具体温度点，没有特别的含义，可高于或低于该具体温度点，不应理解为是对本专利技术的限制。然后向测试装置中通入流量能够控制的冷却水，本专利技术的冷却水水量控制在如0.3m3·h-1；利用测距系统(超声波测距系统)测定金属探头(实际采用的铜探头)距渣液面距离，确定铜探头下降距离；启动升降系统，带动铜探头下降；本专利技术的升降系统采用现有技术中的气动、电动、液压等升降装置，能带动铜探头下降即可；当铜探头完全浸入液态保护渣时开始计时，实际操作中使铜探头的上表面下降到与液面平齐；然后采集进出测试装置的冷却水温度数据，120s后再将探头从液态保护渣中取出。本专利技术的金属探头(铜探头)尺寸为长×宽×高＝35mm×20mm×25mm，金属探头(铜探头)内设有冷却水通道，冷却水在金属探头内吸热升温；坩埚尺寸为内径×高度＝60mm×70mm。本专利技术采用化学纯的物质配制好的保护渣(可称为标准渣)的成分和有关参数如下，其成分组成和含量是CaO-28％，SiO2-34％，CaF2-13％，Na2CO3-17％，AL2O3-3％，MgO-3％，Fe2O3-本文档来自技高网...
【技术保护点】
连铸结晶器内渣膜热流检测方法，其步骤是：（１）、保护渣样准备；（２）、启动炉体加热系统，对炉体、炉膛加热；（３）、通过石墨坩埚向炉体内加入设定重量的保护渣样；（４）、当炉温达到设定温度时，保温设定时间； （５）、向测试装置、金属探头中通入设定流量的冷却水；（６）、测距系统检测出金属探头应下降的距离；（７）、启动升降系统，带动金属探头下降；（８）、金属探头下降测定的距离、到达指定位置后，停止升降系统；（９）、 渣膜热流测试系统启动，开始采集冷却水出水温度热流数据；（１０）、到指定时间后，渣膜热流测试系统停止采集数据，并处理数据。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：文光华，唐萍，祝明妹，漆鑫，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]
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