【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及连铸坯凝固坯壳厚度和凝固特性检测，尤其涉及一种测量连铸坯壳厚度和凝固特性的射钉方法及射钉。
技术介绍
1、连铸作为钢材生产的重要工序，虽然连铸工艺在技术上已相对成熟，但在铸坯中心凝固控制和铸坯表面质量控制等技术方面还存在诸多需要研究的问题。矩形坯连铸不仅生产的钢种繁多，而且工艺条件复杂，不同钢种和型号的矩形坯的凝固规律有很大差异。不同钢种的连铸坯凝固坯壳厚度和液相穴深度是连铸生产中非常重要的参数，它直接反映着铸坯的冷却状况和拉速的合理程度，为电磁搅拌和压下参数的优化设定提供直接的参考依据。
2、目前，测定连铸坯凝固坯壳厚度和液相穴深度的方法有以下几种：
3、(l)刺穿坯壳法。铸坯出结晶器后，把凝固壳刺穿使钢水流出来，然后测量凝固坯壳厚度。
4、(2)同位素法。在某一时刻，随注流加入放射性同位素(如au198)到结晶器内，运动的注流将同位素带到液相穴3～4m深处。因为含有au198元素的钢液凝固后具有放射性，而加入au198时已凝固的钢没有放射性，所以在不同位置上切取铸坯试样做自射线照相，就可分辨出凝固层厚度。专利cn105436452a在浇注末期在中包加入铅示踪剂，尾坯拉出后进行多次相同间隔的取样，对每块试样进行锯切、刨光，然后用x射线扫描仪进行扫描，并记录扫描结果，根据扫描结果按试样编号顺序进行排列，找出凝固末端液芯所在的试样，并通过其编号对应出液芯长度。专利cn112207246a则是在此基础上根据现场铸机的实际生产条件建立数学模型计算出示踪剂材料铅液流动到渗透终点的时间，经
5、(3)射钉法。铸坯出结晶器后，在某一位置射入钢钉，钢钉的液相线温度低于所测钢种的液相线温度，因而在液相区的钉子完全熔化，两相区的钉子部分熔化，在固相区的钉子未熔化。切取带射钉的铸坯就可以直接测出凝固坯壳厚度。
6、(4)测定板坯鼓肚以决定液相穴的位置。在接近矫直前某一位置，把支承辊的开口度适当加大，如铸坯内还有液相，则有鼓肚出现。
7、(5)根据压下的反馈结果分析计算凝固坯壳厚度。中国专利cn104493121a公开了一种根据拉矫机铸辊压下的压力和压下量反馈数据，对比射钉法建立的热跟踪模型，从而得到液芯厚度控制方法。中国专利cn115229149a采用铸辊对带液芯铸坯厚度方向施加较大的机械压下变形，挤压铸坯芯部未凝固钢液向结晶器方向流动，从而加大结晶器内的液位波动程度，并根据结晶器液位波动值变化量计算压下位置处的坯壳/液芯厚度与凝固末端位置。
8、(6)超声检测。中国专利cn104439144a和cn111473752a采用在连铸机上安装电磁超声检测装置，位于连铸坯上表面的上方电磁超声检测装置用于在连铸坯上表面激发和接收电磁超声横波；连铸坯下表面的下方同轴垂直于连铸坯的电磁超声检测装置用于在连铸坯上表面激发和接收电磁超声纵波。
9、分析以上方法：方法(1)属于破坏性试验，现场处理难度极大；方法(2)会产生一定的放射性污染，试验复杂且可操作性差；方法(3)无法对凝固和扩散特性进行检测；方法(4)、(5)、(6)虽然简便但测量的精确度很差；此外，法(1)、(2)、(4)、(5)均会影响正常生产，人为的产生一些废品。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本专利技术提供一种测量连铸坯壳厚度和凝固特性的射钉方法及射钉。
2、第一方面，本专利技术提供一种测量连铸坯壳厚度和凝固特性的射钉方法，包括：
3、在稳定浇注温度区间、钢种和断面条件下，激发射钉枪垂直于铸坯表面进行第一次射钉；其中，射钉中包含沿射钉长度方向分布的线状硫化物和沿射钉长度方向间隔设置的若干示踪剂团；
4、在射钉装置相对铸坯沿拉坯方向移动设定距离后，激发射钉枪垂直于铸坯表面进行第二次射钉；
5、将射钉后的连铸坯拉出后进行冷却、处理取样；
6、根据试样射钉处碳、硫含量确定两次射钉试验的坯壳厚度为l1、l2；通过两次射钉试验的示踪剂的位置确定示踪剂与凝固坯壳间距离l3、l4；
7、坯壳凝固速度为两次射钉试验的坯壳厚度差与坯壳凝固时间的比值，钢液扩散速度为两次射钉试验的示踪剂与凝固坯壳距离差与钢液扩散时间的比值。
8、更进一步地，处理取样的过程包括：对所取试样的表面进行逐层刨除，直至可观察到射钉整体形貌；将表面刨除的试样进行酸蚀，将酸蚀后的试样进行剖光。
9、更进一步地，记录酸蚀后的低倍形貌图像，利用低倍形貌图像确定初步的坯壳位置，在坯壳位置附近钻孔取屑，用碳硫仪进行碳硫检测，根据所得碳、硫含量将两次射钉试验的坯壳厚度精确为l1、l2。
10、更进一步地，用x射线扫描仪扫描试样，分别确定两次射钉试验的示踪剂的位置，根据示踪剂位置和坯壳的厚度l1、l2确定示踪剂与凝固坯壳间距离l3、l4。
11、更进一步地，在稳定拉速v条件下，利用设定距离l除以拉速v求得两次射钉试验过程中的坯壳凝固时间和钢液扩散时间。
12、更进一步地，在连铸未开浇前，将射钉装置安装在射钉位置，所述射钉位置处的浇注温度区间和断面条件稳定，所述射钉装置包括射钉枪、激发控制器、火药和固定支架，其中，射钉枪的枪口到铸坯表面的距离为10～30mm。
13、第二方面，本申请提供一种测量连铸坯壳厚度和凝固特性的射钉，包括：射钉本体，所述射钉本体的尾部设置限制射钉入射深度的尾板，所述射钉本体内延长度方向设置长沟槽，所述长沟槽内设置硫化物，所述射钉本体内间隔设置若干段示踪剂团，其中，所述示踪剂具有与连铸体的主流体互溶、不发生化学反应且不发生相转移的特点。
14、更进一步地，所述射钉本体的液相线温度低于所测连铸坯钢种的液相线温度。
15、本专利技术实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
16、本专利技术在稳定浇注温度区间、钢种和断面条件下，激发射钉枪垂直于铸坯表面进行第一次射钉；射钉中包含沿射钉长度方向分布的线状硫化物和沿射钉长度方向间隔设置的若干示踪剂团；在射钉装置相对铸坯沿拉坯方向移动设定距离后，进行第二次射钉；将射钉后的连铸坯拉出后进行冷却、处理取样；根据试样射钉处碳、硫含量确定两次射钉试验的坯壳厚度为l1、l2，测量的坯壳厚度更加准确；通过两次射钉试验的示踪剂的位置确定示踪剂与凝固坯壳间距离l3、l4；坯壳凝固速度为两次射钉试验的坯壳厚度差与坯壳凝固时间的比值，钢液扩散速度为两次射钉试验的示踪剂与凝固坯壳距离差与钢液扩散时间的比值。本申请通过两次射钉，利用两次射钉试验过程中所使用射钉中硫化物和示踪剂团配合既实现了对坯壳厚度的测量和坯壳凝固速度的计算，又实现了钢液扩散速度的计算。
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1.一种测量连铸坯壳厚度和凝固特性的射钉方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的测量连铸坯壳厚度和凝固特性的射钉方法，其特征在于，处理取样的过程包括：对所取试样的表面进行逐层刨除，直至可观察到射钉整体形貌；将表面刨除的试样进行酸蚀，将酸蚀后的试样进行剖光。
3.根据权利要求2所述的测量连铸坯壳厚度和凝固特性的射钉方法，其特征在于，记录酸蚀后的低倍形貌图像，利用低倍形貌图像确定初步的坯壳位置，在坯壳位置附近钻孔取屑，用碳硫仪进行碳硫检测，根据所得碳、硫含量将两次射钉试验的坯壳厚度精确为L1、L2。
4.根据权利要求1所述的测量连铸坯壳厚度和凝固特性的射钉方法，其特征在于，用X射线扫描仪扫描试样，分别确定两次射钉试验的示踪剂的位置，根据示踪剂位置和坯壳的厚度L1、L2确定示踪剂与凝固坯壳间距离L3、L4。
5.根据权利要求1所述的测量连铸坯壳厚度和凝固特性的射钉方法，其特征在于，在稳定拉速v条件下，利用设定距离L除以拉速v求得两次射钉试验过程中的坯壳凝固时间和钢液扩散时间。
6.根据权利要求1所述的测量连铸坯壳厚度
7.一种测量连铸坯壳厚度和凝固特性的射钉，实现权利要求1-6任一所述的测量连铸坯壳厚度和凝固特性的射钉方法，其特征在于，包括：射钉本体(1)，所述射钉本体(1)的尾部设置限制射钉入射深度的尾板，所述射钉本体(1)内延长度方向设置长沟槽，所述长沟槽内设置硫化物(2)，所述射钉本体(1)内间隔设置若干段示踪剂团(3)，其中，所述示踪剂具有与连铸体的主流体互溶、不发生化学反应且不发生相转移的特点。
8.根据权利要求7所述的测量连铸坯壳厚度和凝固特性的射钉，其特征在于，所述射钉本体的液相线温度低于所测连铸坯钢种的液相线温度。
...【技术特征摘要】
1.一种测量连铸坯壳厚度和凝固特性的射钉方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的测量连铸坯壳厚度和凝固特性的射钉方法，其特征在于，处理取样的过程包括：对所取试样的表面进行逐层刨除，直至可观察到射钉整体形貌；将表面刨除的试样进行酸蚀，将酸蚀后的试样进行剖光。
3.根据权利要求2所述的测量连铸坯壳厚度和凝固特性的射钉方法，其特征在于，记录酸蚀后的低倍形貌图像，利用低倍形貌图像确定初步的坯壳位置，在坯壳位置附近钻孔取屑，用碳硫仪进行碳硫检测，根据所得碳、硫含量将两次射钉试验的坯壳厚度精确为l1、l2。
4.根据权利要求1所述的测量连铸坯壳厚度和凝固特性的射钉方法，其特征在于，用x射线扫描仪扫描试样，分别确定两次射钉试验的示踪剂的位置，根据示踪剂位置和坯壳的厚度l1、l2确定示踪剂与凝固坯壳间距离l3、l4。
5.根据权利要求1所述的测量连铸坯壳厚度和凝固特性的射钉方法，其特征在于，在稳定拉速v条件下，利用设定距离l除以拉...
【专利技术属性】
技术研发人员：王利，吴红健，刘成宝，刘超，王建景，韩杰，鹿超超，
申请(专利权)人：山东钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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