[发明专利]一种反应性连铸保护渣分层流动行为模拟方法

说明书

本发明公开一种反应性连铸保护渣分层流动行为模拟方法，该方法采用连铸结晶器保护渣分层流动行为模拟装置，包括模拟坯壳的环形皮带、模拟渣圈的三角有机玻璃柱、模拟连铸结晶器铜板的高强度透明的有机玻璃振动板；分别选用两种颜色和黏度不同、互不相容的介质，代表与钢液反应程度不同的液态保护渣；将两种介质按照一定体积比，先后加入输油槽；待两种介质在输油槽内明显分层，且液面稳定后，同时开动两个步进电机，确保两种介质充满缝隙往下流动；观察两项介质在输油槽和缝隙中的流入行式，确认出现的流入行式进而研究该行式对结晶器内均匀润滑和传热的影响。本发明可直接观察不同物性保护渣的分层流动现象，对实际生产具有一定的指导意义。

技术领域

本发明属于钢铁冶金连铸结晶器模拟应用技术领域，具体涉及一种反应性连铸保护渣分层流动行为模拟方法。

背景技术

结晶器的润滑与传热是控制铸坯质量、提高连铸生产率最为关键的两大因素。连铸保护渣在结晶器内的重要的作用之一是在结晶器和铸坯凝壳之间的缝隙内形成渣膜，控制铸坯向结晶器的传热，保证连铸坯表面质量，同时渣膜要尽可能地润滑铸坯，保证连铸工艺顺行。渣膜的厚度、分布的均匀性及其凝固结构对传热和润滑有极其重要的影响。然而在浇铸钢液与保护渣反应性较强的钢种(如高锰高铝钢)时，保护渣因与钢液中还原性元素反应而使保护渣成分发生改变，从而导致保护渣物化性能出现较大变化，无法实现原有控制铸坯均匀润滑和传热等功能，造成严重的铸坯质量问题甚至漏钢事故的发生。

以往的研究普遍通过改变保护渣的组分调节保护渣与钢液的反应性，并在实验室条件下开展保护渣的润滑与传热行为研究，忽视了在实际浇铸过程中保护渣的流动性以及钢渣反应不完全这些现象，导致目前的研究结果无法有效的指导生产实践。

发明内容

就当前技术存在的一些问题，本发明提供一种可直接观察模拟流动现象、便于理论分析的反应性连铸保护渣分层流动行为模拟方法。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种反应性连铸保护渣分层流动行为模拟方法，该方法采用连铸结晶器保护渣分层流动行为模拟装置，所述装置包括主控计算机、可编程控制器、主体支架、模拟坯壳的环形皮带、模拟渣圈的三角有机玻璃柱、模拟连铸结晶器铜板的高强度透明的有机玻璃振动板；主体支架的上部设置输油槽，输油槽设置右部开口和右下部开口；输油槽右部通过三角有机玻璃柱与有机玻璃振动板连接；所述输油槽右下部开口与皮带抵接；所述皮带缠绕三个转轮，三个转轮中包括一个主动轮，所述主动轮由步进电机驱动旋转；所述有机玻璃振动板与偏心轮抵接，所述偏心轮由另一步进电机驱动旋转；主控计算机通过可编程控制器对所述步进电机控制；

具体步骤如下：

步骤一：分别选用两种颜色和黏度不同、互不相溶的介质，代表与钢液反应程度不同的液态保护渣；

步骤二：将两种介质按照一定体积比，先后加入输油槽；

步骤三：待两种介质在输油槽内明显分层，且液面稳定后，同时开动两个步进电机，确保两种介质充满缝隙往下流动；

步骤四：观察两项介质在输油槽和缝隙中的流入形式，确认出现的流入形式进而研究该形式对结晶器内均匀润滑和传热的影响。

所述的两种介质采用蓝墨水和真空泵油。

观察两项介质在输油槽和缝隙中的流入形式，以判断是分层流入、混合流入和单一流入的一种或几种。

观察的方向是从有机玻璃振动板另一平面侧(没有倾斜的的一面)，可直接观察液体流入方式及缝隙中状态。

环形皮带与三角有机玻璃柱的间隙下开口宽度取0.2mm，使输油槽内的液体因表面张力于初始状态往下流动状况可忽略。

有机玻璃柱的正截面为等腰三角形。

有机玻璃振动板13靠近皮带侧的面的倾斜角为0.5°。