一种模拟连铸结晶器喂钢带的实验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种模拟连铸结晶器喂钢带的实验装置，包括结晶单元、温度监测单元和喂带单元，结晶单元能围成结晶腔体，结晶单元的水冷壁内设置冷却通道，以模拟连铸生产中铸坯的冷却强度，温度监测单元的测试元件能实时监测结晶腔体内冷却介质的温度，喂带单元能向结晶腔体内喂钢带，并利用振动器使钢带上下振动，以模拟连铸过程中钢液与钢带的相对速度，使钢带与钢液的换热条件与连铸喂钢带过程近似，从而提高连铸结晶器喂钢带的模拟结果准确度。本发明专利技术还提供一种模拟连铸结晶器喂钢带的实验方法，通过控制冷却介质流量还原连铸过程中铸坯的冷却强度，并向钢液内喂入钢带，模拟连铸结晶器喂带过程，为研究连铸结晶器喂带工艺提供便利。供便利。供便利。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟连铸结晶器喂钢带的实验装置及方法


[0001]本专利技术涉及连铸生产
，特别是涉及一种模拟连铸结晶器喂钢带的实验装置及方法。

技术介绍

[0002]连铸结晶器喂钢带技术是一种提高连铸坯凝固质量的有效手段。向结晶器内连续喂入钢带，可以通过钢带熔化吸热降低铸坯中心熔体的过热度。同时，钢带熔化产生的半熔枝晶组织可以作为钢液的形核质点，提高铸坯中心等轴晶率，抑制中心偏析和析出，增大铸锭致密度。但由于结晶器喂带技术在我国发展较晚，目前钢带尺寸、喂入比、喂入速度等参数对凝固组织的影响规律尚不清晰。
[0003]虽然，工业试验可以直接揭示工艺参数与凝固组织之间的关系，但其实验成本过高，且存在安全风险，很少有钢厂愿意接受实验失败带来的经济损失和安全风险。数值模拟可以以较低的成本来研究连铸工艺参数对温度场、流场、凝固组织和偏析的影响。但是，由于缺乏钢种的高温物性参数和准确的边界条件，模拟的结果往往与实际产生较大的偏差。并且受限于凝固理论的发展，现阶段的数值模型难以准确还原凝固过程中复杂传质、传热和相变等现象。
[0004]因此，如何本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟连铸结晶器喂钢带的实验装置，其特征在于，包括：结晶单元，所述结晶单元包括水冷壁和底座；当模拟连铸板坯时，所述结晶单元还包括保温壁，所述水冷壁和所述保温壁的数量均为两组，两组所述水冷壁平行设置，且所述水冷壁平行于模拟的连铸坯的面积较大的侧面设置，两组所述保温壁平行设置且所述保温壁垂直于所述水冷壁，所述底座位于所述水冷壁以及所述保温壁的底部，所述水冷壁、所述保温壁以及所述底座围成能够容纳熔体的结晶腔体；当模拟连铸方坯时，所述水冷壁的数量为四组，相邻的所述水冷壁互相垂直，所述底座位于所述水冷壁围成结构的底部，所述水冷壁以及所述底座围成能够容纳熔体的结晶腔体；所述水冷壁内设置有冷却通道，所述冷却通道与冷却介质源相连通，所述保温壁以及所述底座靠近所述结晶腔体的一侧均设置有保温层；温度监测单元，所述温度监测单元包括测试元件，所述测试元件能够监测所述水冷壁以及所述冷却通道内冷却介质的温度；喂带单元，所述喂带单元包括喂带滑台、振动器和连接杆，所述连接杆能够固定钢带，所述喂带滑台能够带动所述连接杆往复滑动，所述钢带能够伸入所述结晶腔体内，所述振动器与所述连接杆相连，所述振动器能够将振动传递至所述连接杆和所述钢带，所述喂带滑台的往复运动方向平行于所述结晶腔体的高度方向。2.根据权利要求1所述的模拟连铸结晶器喂钢带的实验装置，其特征在于：所述水冷壁包括铜板和水套，所述铜板开设有U形凹槽，所述铜板与所述水套相连，所述水套与所述U形凹槽围成所述冷却通道，所述保温层包括耐火砖和保温板，所述铜板和所述耐火砖形成所述结晶腔体的内壁；所述冷却通道平行于所述结晶腔体的高度方向，所述冷却通道的数量为多条，多条所述冷却通道等间距排布；多条所述冷却通道均与所述冷却介质源相连通，所述冷却通道与所述冷却介质源之间设置均压腔，所述冷却通道与所述冷却介质源之间还设置阀门和水泵；所述冷却通道的横截面为矩形，所述冷却通道的横截面的长度为8mm～15mm，所述冷却通道的横截面的宽度为4mm～8mm，相邻的所述冷却通道之间的间距为10mm～16mm。3.根据权利要求1所述的模拟连铸结晶器喂钢带的实验装置，其特征在于：所述温度监测单元还包括无纸记录仪，所述测试元件与所述无纸记录仪相连，所述测试元件为热电偶，所述测试元件的数量为多组。4.根据权利要求1所述的模拟连铸结晶器喂钢带的实验装置，其特征在于：所述振动器能够向所述钢带传递振动，所述钢带的振动方向平行于所述结晶腔体的高度方向。5.根据权利要求4所述的模拟连铸结晶器喂钢带的实验装置，其特征在于：所述振动器的振动频率f＝1～8000Hz，振动幅度s≤1mm。6.根据权利要求1所述的模拟连铸结晶器喂钢带的实验装置，其特征在于：还包括控制单元，所述结晶单元、所述温度监测单元以及所述喂带单元均与所述控制单元相连。7.根据权利要求1所述的模拟连铸结晶器喂钢带的实验装置，其特征在于：当模拟连铸板坯时，两块所述保温壁之间的间距为所述结晶腔体的长度，两块所述水冷壁之间的间距为所述结晶腔体的宽度，所述水冷壁以及所述保温壁的顶部与所述底座的顶部之间的距离
为所述结晶腔体的高度；当模拟连铸方坯时，相对设置的两块所述水冷壁之间的最大间距为所述结晶腔体的长度，相对设置的两块所述水冷壁之间的最小间距为所述结晶腔体的宽度，所述水冷壁的顶部与所述底座的顶部之间的距离为所述结晶腔体的高度；所述结晶腔体的长度L＝80mm～500mm，所述结晶腔体的宽度W＝80mm～500mm，所述结晶腔体的高度高度H＝200mm～800mm。8.根据权利要求1所述的模拟连铸结晶器喂钢带的实验装置，其特征在于：所述保温层的数量为多层，所述保温层包括耐火砖和保温板，相邻的所述保温层可拆卸连接。9.一种模拟连铸结晶器喂钢带的实验方法，其特征在于，包括如下步骤：在现场连铸坯上选取目标单元，设定冷却介质流量参数以及喂钢带参数，以还原连铸坯表面冷却强度随时间的变化过程，并模拟现场连铸喂钢带过程，分析凝固过程的热流密度，凝固结束后得到模拟单元，分析所述模拟单元的凝固组织。10.根据权利要求9所述的模拟连铸结晶器喂钢带的实验方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、确认结晶腔体的内腔尺寸和模拟用钢带尺寸在现场连铸坯上选定目标单元，确定所述目标单元的长度L
u
'、宽度W
u
'、和高度H
u
'；当所述目标单元为连铸板坯时，所述目标单元的长度L
u
'＝100mm～420mm，宽度W
u
'与现场连铸板坯宽度W'相等，高度H
u
'＝50mm～650mm；在结晶腔体内设置模拟单元，控制所述模拟单元尺寸与所述目标单元的尺寸相同，即所述模拟单元的长度L
u
＝L
u
'，宽度W
u
＝W
u
'，高度H
u
＝H
u
'；使所述结晶腔体的内腔长度L＝L
u
'+80mm～150mm，使所述结晶腔体的内腔宽度W＝W
u
；使所述结晶腔体的内腔高度H＝H
u
+150mm～200mm；当所述目标单元为连铸方坯时，所述目标单元的长度L
u
'与现场连铸方坯长度相等L'，宽度W
u
'与现场连铸方坯宽度W'相等，高度H
u
'＝50mm～650mm；在结晶腔体内设置模拟单元，控制所述模拟单元尺寸与所述目标单元的尺寸相同，即所述模拟单元的长度L
u
＝L
u
'，宽度W
u
＝W
u
'，高度H
u
＝H
u
'；使所述结晶腔体的内腔长度L＝L
u
，宽度W＝W
u
，高度H＝H
u
+150mm～200mm；根据现场连铸用钢带的尺寸确认所述模拟用钢带的厚度d＝d'mm、宽度w满足：w/W＝w'/W'mm、长度l满足：l/H＝v'/V'mm；并控制所述模拟用钢带喂入比与现场连铸用钢带喂入比相等；所述模拟用钢带喂入比＝(d
×
w
×
l)/(L
×
W
×
H)
×
100％；现场连铸用钢带的喂入比＝(d'
×
w'
×
v')/(D'
×
W'
×
V')
×
100％；其中，L
u
'、L'、L
u

【专利技术属性】
技术研发人员：姜周华，张树才，李花兵，耿一峰，禹江涛，臧喜民，朱红春，冯浩，胡建瑞，
申请(专利权)人：辽宁科技大学，
类型：发明
国别省市：