用于模拟连铸凝固和轻压下过程的观察模型制造技术

本实用新型专利技术提供一种用于模拟连铸凝固和轻压下过程的观察模型，用于形成容纳模型合金的腔体，其中，该腔体的第一侧面至少具有呈上下布置的且温度可控的第一散热区和第二散热区；所述腔体的与所述第一侧面相对的第二侧面至少具有呈上下布置的且温度可控的第三散热区和第四散热区；其中，所述腔体的第一侧面的整体或局部相对于所述第二侧面的间距是可调的以模拟轻压下过程。根据本实用新型专利技术的观察模型，可以生成类似连铸坯液相穴的凝固糊状区，方便研究模型合金凝固特征和连铸坯在轻压下作用下凝固晶体的行为和凝固流动情况，分析连铸过程中轻压下的详细过程。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于炼钢连铸冶金
，尤其涉及一种用于模拟合金凝固和连铸轻压下的观察模型。
技术介绍
随着技术的发展，高速、高质、高效成为连铸工业在新世纪发展的要求，然而在高速生产过程中，高质、高效面临考验。铸坯内部尤其是板坯内部一般都会存在中心偏析、中心疏松及内裂等中心质量问题，尤其是高速情况下将变得严重，影响连铸坯的性能及后续加工。为实现“三高”生产，人们开发出一系列方法抑止中心偏析的产生。其中轻压下技术是经过多年生产实践验证，最有效且经济的方法之一。轻压下技术是一种在连铸过程中对凝固末端前沿某段区域内，由连铸扇形段(板坯)或是拉矫机架(方坯)通过相对常规辊缝设置加大了辊缝收缩，从而使凝固中的连铸坯在经过这个区间时受到一定的压下力而主要在厚度方向上产生一定变形。该一定变形一方面给予铸坯凝固末端前的快速凝固造成的较大凝固收缩进补偿，防止中心疏松；另一方面促成了连铸坯凝固前沿和糊状区发生一系列轻微变化，阻止了中心偏析的形成。在这项技术的发展经过两个阶段，从早期的静态轻压下技术到近年得到快速发展的动态轻压下技术。所谓静态轻压下技术，是在开浇前预先设定轻压下参数，即每个机架的辊缝值，在整个开浇过程中维持此辊缝值不变，虽然静态轻压下能稳定地实现轻压下的功能，但它无法适用于复杂的连铸生产条件。所谓动态轻压下技术，是在连铸生产过程中，根据连铸工艺的变化，动态跟踪连铸坯凝固末端的变化，实时下达轻压下指令的一种连铸工艺自动控制技术。动态轻压下的连铸工艺变化的情况下能快速进行反应，从而更好实现轻压下的效果。由于金属的不透明性，使得人们通常对金属内部凝固过程中凝固组织的演化与选择无法进行动态实时观察。而采用X射线透视等先进技术检测则需要复杂的实验设备和条件控制，不是一种方便易行的实验研究方法。目前，由于连铸过程轻压下技术现场应用的复杂性，一般被认为是一个工程问题和模型计算问题进行研究，对于轻压下作用下凝固组织变化、溶质流动等凝固本质问题，由于缺乏相应的研究手段，一直没有进展，尤其是凝固流动和受力作用下的凝固流动。在实施本技术技术方案的过程中，本技术人从其它
获知以下技术信息。凝固形态是由晶体界面性质和凝固驱动力场的性质所完全决定的。界面性质决定了界面形态对驱动力场的响应性质，因而相似的界面性质在相似的驱动力场作用下将产生相似的动力学行为，从而导致相似的界面形态。-->晶体界面性质由Jaekson因子来判定，金属的Jackson因子，通常小于2，因此可以选用一种Jackson因子a＜2的透明材料来模拟实际金属凝固过程中的凝固组织的演化和选择。1965年科学家Jacksno和Hmit(请参见文献：E.rubinstein，M.E.Glicksman，J.Cryst.Growth.，1988：89：101-110)发现了一批a＜2的透明有机物晶体，通过进行实验观察证明确实可以用它们来模拟研究金属凝固过程，从此透明有机模型合金模拟实验方法就成为一种有效的凝固科学研究方法而日益受到重视。1981年科学家malngna用电子显微镜直接观察Al-Cu共晶生长过程与有机物模拟结果取得了惊人的一致，进一步证明了有机物模拟方法的可行性。采用透明模型合金来模拟金属的凝固过程，动态实时观察凝固组织和结构特征的演化，已经成为对凝固理论深入研究的重要手段。丁二睛(NC-CH2-CH2-CN)是一种在晶体生长研究中被广泛使用的模型合金，为白色晶体，无色无臭的蜡状物；微溶于水、乙醇、苯、乙醚和二硫化碳；溶于丙酮、三氯甲烷；熔点为58.07℃，沸点为265-267℃(124℃/5mmHg)。丁二睛具有体心立方结构(BCC)，熔化熵较低，容易配制多种低熔化熵的合金；界面张力各向异性较弱，晶体分子为球形，无空间方向性，液固界面能够高效地接纳液相分子，加之热力学数据较全，因此多年来被国际凝固理论界广泛地应用于凝固理论研究，大量实验均采用了丁二睛及其合金(请参见文献：曹一超，透明模型合金宏微观凝固模拟研究[D]，西北工业大学，2006)。因此，通过透明模型合金来模拟连铸凝固和轻压下，以观察在凝固过程中和连铸坯在轻压下作用下而生长的凝固组织变化、残余液相的流动和溶质的运动，是一种可行的方法，以便更好地研究轻压下的详细作用机制，从而指导其工程应用。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于模拟连铸凝固和轻压下过程的观察模型，以生成类似连铸坯液相穴的凝固糊状区，用于观察合金凝固过程和模拟连铸坯在轻压下作用下的凝固过程。为此，本技术提供一种用于模拟连铸凝固和轻压下过程的观察模型，用于形成容纳模型合金的腔体，其中，该腔体的第一侧面至少具有呈上下布置的且温度可控的第一散热区和第二散热区；所述腔体的与所述第一侧面相对的第二侧面至少具有呈上下布置的且温度可控的第三散热区和第四散热区；其中，所述腔体的第一侧面的整体或局部相对于所述第二侧面的间距是可调的以模拟轻压下过程。优选地，上述腔体的第一侧面的各所述散热区分别由相对于所述第二侧面间距可调的水盒构成。更优选地，上述腔体的第一侧面的各所述水盒分别可移动地安装于第一框架上。优选地，上述腔体的第二侧面的各所述散热区分别由水盒构成。更优选地，上述所述腔体的第二侧面的各所述水盒位置固定地安装于第二框架上。优选地，上述腔体的第三侧面和与之相对的第四侧面分别具有密封地安装至所述第一、第二框架的两端侧的所述透明面板。-->优选地，上述腔体的第一侧面具有呈上中下布置的三个水盒，所述腔体的第二侧面具有呈上中下布置的三个水盒。优选地，上述腔体的顶侧为带有吊耳的顶盖，所述腔体的底侧为设有管道的底座。优选地，上述各所述水盒上设置有位置调节机构，所述位置调节机构包括：螺套，安装于公共支架上，其中，所述公共支架跨接在所述第一框架上；以及螺杆，其与所述螺套螺纹配合，其端部用于带动所述水盒移动。优选地，上述各所述水盒包括：盒体，具有内部水道，橡胶盖板，盖设在所述盒体上，压板，与所述盒体固定连接，压设在所述橡胶盖板的外侧，以及进水管和出水管，安装至所述压板上，并与所述盒体的内部水道连通。根据本技术的观察模型，可以生成类似连铸坯液相穴的凝固糊状区，以便研究模型合金凝固特征和连铸坯在轻压下作用下凝固晶体的行为和凝固流动情况，分析连铸过程中轻压下的详细过程。通过观察糊状区变形情况下凝固组织变化、测量溶质元素分布变化、观察残余液相流动情况，指导连铸坯过程中轻压下工艺的调试。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本技术作进一步详细的说明。附图说明构成本说明书的一部分、用于进一步理解本技术的附图示出了本技术的优选实施例，并与说明书一起用来说明本技术的原理。图中：图1示出了根据本技术的用于模拟连铸凝固和轻压下过程的实验设备的示意图；图2示出了根据本技术的用于模拟连铸凝固和轻压下过程的观察模型的俯视图；图3示出了图2所示观察模型的D-D剖视图；以及图4示出了图3所示观察模型的局部E的放大示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术的实施例进行详细说明，但是本技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。图1至图4示出了根据本技术的用于模拟连铸凝固和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于模拟连铸凝固和轻压下过程的观察模型，其特征在于，所述观察模型（１０）用于形成容纳模型合金的腔体（１００），其中，所述腔体（１００）的第一侧面至少具有呈上下布置的且温度可控的第一散热区和第二散热区；所述腔体（１００）的与所述第一侧面相对的第二侧面至少具有呈上下布置的且温度可控的第三散热区和第四散热区；其中，所述腔体（１００）的第一侧面的整体或局部相对于所述第二侧面的间距是可调的以模拟轻压下过程。

【技术特征摘要】
1.一种用于模拟连铸凝固和轻压下过程的观察模型，其特征在于，所述观察模型(10)用于形成容纳模型合金的腔体(100)，其中，所述腔体(100)的第一侧面至少具有呈上下布置的且温度可控的第一散热区和第二散热区；所述腔体(100)的与所述第一侧面相对的第二侧面至少具有呈上下布置的且温度可控的第三散热区和第四散热区；其中，所述腔体(100)的第一侧面的整体或局部相对于所述第二侧面的间距是可调的以模拟轻压下过程。2.根据权利要求1所述的用于模拟连铸凝固和轻压下过程的观察模型，其特征在于，所述腔体(100)的第一侧面的各所述散热区分别由相对于所述第二侧面间距可调的水盒(101；103)构成。3.根据权利要求2所述的用于模拟连铸凝固和轻压下过程的观察模型，其特征在于，所述腔体(100)的第一侧面的各所述水盒(101；103)分别可移动地安装于第一框架(12)上。4.根据权利要求2所述的用于模拟连铸凝固和轻压下过程的观察模型，其特征在于，所述腔体(100)的第二侧面的各所述散热区分别由水盒(102；104)构成。5.根据权利要求4所述的用于模拟连铸凝固和轻压下过程的观察模型，其特征在于，所述腔体(100)的第二侧面的各所述水盒(102；104)位置固定地安装于第二框架(13)上。 6.根据权利要求5所述的用于模拟连铸凝固和轻压下过程的观察模型，其特征在于，所述腔体(100)的第三侧面和与之相对的第四侧面分别具有密...

【专利技术属性】
技术研发人员：田陆，杨建桃，黄郁君，
申请(专利权)人：田陆，
类型：实用新型
国别省市：43[]