一种连铸过程异钢种混浇的物理模拟试验装置的制作方法

1.本实用新型涉及钢铁冶金连铸领域，特别是一种连铸过程异钢种混浇的物理模拟试验装置。


背景技术：

2.日前全球钢铁行业的竞争越发的激励，钢铁企业为了摆脱目前国内外困境，必须降低钢材生产成本而且需要尽可能获得除大客户外的小客户订单。争夺来的大量小客户订单钢种种类繁多。钢铁企业对此必须建立小批量多钢种的连铸机生产机制，为了尽可能的提高连铸机的生产效率、缩短空闲时间、节约企业产品的生产成本，连铸过程中采用异钢种混浇。不同钢种进行混浇时，中间包内会发生两种钢液的混合，混合后的钢水成分介于两种钢种之间，这部分钢液形成的铸坯称为混浇坯，混浇坯的成分不属于任何一个炉次。混浇过程中产生的钢坯进行降级处理或者改判处理。根据经验，为了保证铸坯的质量，往往切割的混浇坯要比实际混浇坯长很多。如何来准确预测混交坯的起始位置及混浇坯的长度很关键。
3.在连铸异钢种混浇过程中，钢液的混匀发生在中间包、结晶器及铸流内，其中钢液的混合主要发生在中间包。大量的研究发现，混交坯的成分与通钢量、混浇过程中间包内的钢液重量及中间包内钢液的流动状态等密切相关。采用物理模拟可以对连铸异钢种混浇过程进行模拟试验，基于相似原理，采用“刺激—响应”研究方法，建立不同影响因素与混合率之间的模型，从而获得不同影响因素对混交坯的起始位置及混浇坯长度的定量影响规律，指导混浇生产工艺并优化混交坯。
4.从大量的文献发现，在目前连铸异钢种混浇的物理模拟实验(水模型试验)过程中，仅采用一个钢包，先在中间包内放置盐水，然后使用钢包内的清水进行浇铸，替代中间包内的盐水。此种方法存在的问题是忽略了连铸生产过程中间包内的流场分布情况，由于混合主要在中间包内，从而造成获得的混合率不准确，影响对混交坯的起始位置及混浇坯长度的精确判断。


技术实现要素：

5.本部分的目的在于概述本实用新型实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和专利名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本实用新型的范围。
6.鉴于上述和/或现有的在一种连铸过程异钢种混浇的物理模拟试验装置中存在的问题，提出了本实用新型。
7.因此，本实用新型所要解决的问题在于如何提高混交坯起始位置及长度预测精度的问题。
8.为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种连铸过程异钢种混浇
的物理模拟试验装置，其包括，中间包组件，容纳并分配模拟钢液的清水；
9.水箱组件，置于所述中间包组件的两端；
10.钢包组件，置于所述中间包组件的上端；
11.所述中间包组件、所述水箱组件和钢包组件之间通过水管组件连接。
12.作为本实用新型所述连铸过程异钢种混浇的物理模拟试验装置的一种优选方案，其中：所述水箱组件和所述钢包组件设有两个，所述水箱组件对称设置于所述中间包组件的两侧，所述钢包组件以所述中间包组件的中心轴为轴，对称设置于所述中间包组件的上端。
13.作为本实用新型所述连铸过程异钢种混浇的物理模拟试验装置的一种优选方案，其中：所述钢包组件与所述水箱组件之间的所述水管组件分别设有两组，包括第一水管和第二水管，两个所述钢包组件之间通过一组所述水管组件连通，包括第三水管。
14.作为本实用新型所述连铸过程异钢种混浇的物理模拟试验装置的一种优选方案，其中：所述第一水管从所述钢包组件上端连通至所述水箱组件的侧端，其中靠近所述钢包组件一端为钢包上水管道，靠近所述水箱组件一端为水箱上水管道，所述水箱上水管道与所述水箱组件之间设有水泵。
15.作为本实用新型所述连铸过程异钢种混浇的物理模拟试验装置的一种优选方案，其中：所述第二水管从所述钢包组件侧端连通至所述水箱组件的上端，其中靠近所述钢包组件一端为钢包溢水管道，靠近所述水箱组件一端为水箱回水管道。
16.作为本实用新型所述连铸过程异钢种混浇的物理模拟试验装置的一种优选方案，其中：所述第三水管从两个所述钢包组件底部连通至所述中间包组件上端，包括钢包长水管，所述钢包长水管上设有调节阀。
17.作为本实用新型所述连铸过程异钢种混浇的物理模拟试验装置的一种优选方案，其中：所述水箱组件还连通有水箱自来水管道，所述中间包组件底部对称设有一组浸入式水口。
18.作为本实用新型所述连铸过程异钢种混浇的物理模拟试验装置的一种优选方案，其中：所述水箱组件内放置清水或含有氯化钾的水溶液。
19.作为本实用新型所述连铸过程异钢种混浇的物理模拟试验装置的一种优选方案，其中：一个所述钢包组件内放置含有氯化钾的水溶液，另一个所述钢包组件内放置清水。
20.作为本实用新型所述连铸过程异钢种混浇的物理模拟试验装置的一种优选方案，其中：所述中间包组件内放置清水。
21.本实用新型有益效果为：本实用新型提供的一种连铸过程异钢种混浇的物理模拟试验装置通过调整通钢量、混浇顺序和含有氯化钾水溶液的电导率，可获得混浇过程不同工况下钢液的无量纲浓度曲线，精准预测混浇坯的起始位置及长度。可通过调整拉速、降低中间包钢液液面等工艺措施，减少发生异钢种混浇时的混浇铸坯量，指导混浇工艺的优化。通过一种连铸过程异钢种混浇的物理模拟试验装置，精准预测异钢种混浇后铸坯每个位置的混浇率和混浇成分，在保证产品质量的同时，以降低由于铸坯判废率及钢板成分改判率带来的损失，降本增效。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
23.图1为连铸过程异钢种混浇的物理模拟试验装置的一种设备结构示意图。
24.图2为连铸过程异钢种混浇的物理模拟试验装置的一种流程图。
具体实施方式
25.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
26.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
27.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
28.实施例1
29.参照图1，为本实用新型第一个实施例，该实施例提供了一种连铸过程异钢种混浇的物理模拟试验装置，一种连铸过程异钢种混浇的物理模拟试验装置包括中间包组件100、水箱组件200和钢包组件300，其中中间包组件100，容纳并分配模拟钢液的清水；水箱组件200，置于中间包组件100的两端；钢包组件300，置于中间包组件100的上端；中间包组件100、水箱组件200和钢包组件300之间通过水管组件400连接。
30.基于上述，中间包组件100、水箱组件200和钢包组件300按照实际生产条件下中间包尺寸成比例缩小。可根据具体要求模拟连铸异钢种中间包混浇的生产过程，利用电导率仪监测电导率随时间的变化。中间包组件100是钢铁生产连铸过程中用到的一个耐火材料容器，首先接受从钢包组件300通过长水口流出的钢液，然后再由中间包组件100的浸入式水口分配到各个结晶器中去。本实施例提供的装置通过调整通钢量、混浇顺序和含氯化钾水溶液的电导率，可获得混浇过程不同工况下钢液的无量纲浓度曲线，精准预测混浇坯的起始位置及长度，指导混浇过程的生产工艺，以获得最短的混交坯长度。
31.实施例2
32.参照图1～2，为本实用新型第二个实施例，其不同于第一个实施例的是：水箱组件200和钢包组件300设有两个，水箱组件200对称设置于中间包组件100的两侧，钢包组件300以中间包组件100的中心轴为轴，对称设置于中间包组件100的上端。
33.基于上述，目前的水模型实验一般只用一个钢包进行实验，先在中间包内放置含氯化钾水溶液(模拟混浇过程一种钢液)，然后使用钢包内的清水(模拟混浇过程另外一种钢液)进行浇铸，与中间包内的含氯化钾水溶液进行混合(模拟混浇过程一种钢液)，此种方法忽略了连铸生产过程中间包内的流场分布情况，故本实施例设有两个钢包组件300，能够极大提高混交坯的预测精度，由于钢包组件300的体积较小，难以完成一次水模型实验，故
设有两个水箱组件200分别置于钢包组件300两端，进而能够持续提供水量，保持实验的进行。
34.研究连铸过程异钢种混浇生产过程中通钢量、浇铸顺序及氯化钾溶液浓度(示踪剂)等对混交坯起始位置及长度的影晌。测定方法主要采用“刺激—响应”技术，即检测示踪剂含量的方法来检测浸入式水口处钢液的混合情况。实际测定中，主要测定混合液电导率来确定示踪剂含量变化的方法，用以测定新钢种混合的时间。
35.中间包组件100内加入新钢种时，电导率在一定时间内从旧钢种逐渐过渡到新钢种，随着钢液的替换，电导率-时间变化曲线趋于新钢种，说明新钢种在中间包组件100内基本完全代替旧钢种。
36.进一步的，钢包组件300与水箱组件200之间的水管组件400分别设有两组，包括第一水管401和第二水管402，两个钢包组件300之间通过一组水管组件400连通，包括第三水管403。
37.其中第一水管401从钢包组件300上端连通至水箱组件200的侧端，靠近钢包组件300一端为钢包上水管道401a，靠近水箱组件200一端为水箱上水管道401b，水箱上水管道401b与水箱组件200之间设有水泵401c，水箱组件200内放置清水或氯化钾溶液。第二水管402从钢包组件300侧端连通至水箱组件200的上端，其中靠近钢包组件300一端为钢包溢水管道402a，靠近水箱组件200一端为水箱回水管道402b。
38.为了保障能够一次混浇实验的水量供应，水箱组件200的容积要足够大，先将清水通过水箱自来水管道或氯化钾溶液放入水箱组件200中，开启水泵401c后清水或氯化钾溶液通过水箱上水管道401b和钢包上水管道401a进入钢包组件300，钢包组件300内液面达到溢流口位置后，通过钢包溢水管道402a进入水箱回水管道402b重新流回水箱组件200。
39.第三水管403从两个钢包组件300底部连通至中间包组件100上端，包括钢包长水管403a，钢包长水管403a上设有调节阀。
40.进一步的，第三水管403从两个钢包组件300底部连通至中间包组件100上端，包括钢包长水管403a，钢包长水管403a上设有调节阀，开启水泵401c后，将清水和盐水分别流入对应的钢包组件300，开启内置清水的钢包组件300的钢包长水管403a和浸入式水口405，维持中间包组件100内的钢液高度稳定2min。
41.具体的，首先进行食盐水调配。通过水箱自来水管道404同时将两个水箱组件200内放满清水，往其中一个钢包组件300内放入氯化钾，配置电导率明显高于清水的氯化钾水溶液。
42.然后，开启水泵401c，将清水和食盐水通过水箱上水管道401b和钢包上水管道401a分别流入对应的钢包组件300。开启内置清水的钢包组件300的钢包长水管403a和浸入式水口405，维持中间包组件100内的钢液高度稳定2min，模拟现场钢液流动分布情况。
43.之后，更换钢种。关闭内置清水的钢包组件300的钢包长水管403a，同时开启内置氯化钾水溶液的钢包组件300的钢包长水管403a，依旧维持中间包组件100内钢液高度稳定。
44.最后，监测电导率。在浸入式水口405处监测并记录混合钢液的电导率，监测时间为中间包内钢液流动的3倍理论停留时间。
45.此物理模拟试验装置的应用，可通过调整拉速、降低中间包液面等工艺措施，减少
发生异钢种混浇时的混浇铸坯量，通过此装置，可精准预测异钢种混浇后铸坯每个位置的混浇率和混浇成分，在保证产品质量的同时，以降低由于铸坯判废率及钢板成分改判率带来的损失，降本增效。
46.重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本技术的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本实用新型的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本实用新型的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本实用新型不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
47.此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本实用新型的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本实用新型不相关的那些特征)。
48.应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
49.应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。