一种新型炉渣结晶过程热重测试设备与测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及冶金工业技术领域，特别是一种炉渣结晶过程热重测试设备及测试方法。
【背景技术】
[0002]炉渣是火法冶金过程中加入或生成的浮在金属等液态物质表面的熔体，其组成以氧化物(Si02、CaO、MgO等)为主，还常含有氟化物、硫化物等并夹带有少量金属。炉渣的组分靠加入适量的熔剂(石灰、石英石、萤石等)进行调整。在冶炼过程中通过对炉渣组分和性质的控制，能使脉石和氧化杂质的产物与熔融金属或硫顺利分离，脱除金属中的有害杂质，吸收液态金属中的非金属夹杂物，富集有用的金属氧化物；在电炉冶炼中还是电阻发热体。炉渣在保证冶炼操作顺利进行、冶炼产品质量、金属回收率等各方面起着决定性作用，连铸保护渣同时还具有润滑、保温、等作用。根据冶金过程的不同，炉渣可分为熔炼渣、精炼渣、合成渣、保护渣；根据炉渣性质，有碱性渣、酸性渣和中性渣之分。以连铸保护渣为例，连铸保护渣是连铸过程中必备的消耗性材料，其主要冶金作用为:隔绝空气，保护钢液面不受空气的二次氧化；钢液面绝热保温，以防止过早凝固或结壳；吸收和熔解非金属夹杂物；充当铸坯与结晶器间的润滑剂，凝固的坯壳与结晶器铜壁之间需要一层性状合适、厚度均匀的液渣来减小固一固摩擦力，熔融的保护渣随铸坯的拉出而填入铸坯与结晶器的间隙，形成0.1?1.5_厚的液渣膜为坯壳和结晶器壁间提供润滑剂；控制结晶器与坯壳之间热量传递的速度和均匀性，使钢液的热量均匀、平稳地传给结晶器，防止因传热不均产生的铸坯质量缺陷。
[0003]因此结晶器内保护渣的物理化学性能将直接影响着铸坯的质量，连铸生产过程中如果使用了物理化学性能不合理的保护渣，不仅不能发挥结晶器保护渣的冶金性能，反而会恶化铸坯的质量，甚至还会发生诸如漏钢等生产事故，严重影响连铸机正常生产。在连铸生产过程中，保护渣结晶性能在控制传热和润滑铸坯方面起着非常重要的作用，提高保护渣的结晶性能可以降低结晶器和铸坯之间的传热，这是目前国内外控制裂纹敏感性钢种铸坯表面裂纹的常用方法，但提高结晶性能容易恶化铸坯润滑状况。因此，保护渣合适的结晶性能对连铸工艺顺行与铸坯质量起着关键作用。
[0004]目前国内外通常采用电偶方法测试保护渣的结晶性能，用差热分析测试保护渣的热效应曲线，用热重分析仪来分析保护渣的热重性能。目前保护渣的结晶性能、热效应曲线、热重性能等都只能分开单独进行测试，由于分开测试时保护渣所处的实验环境与加热冷却过程均的较大差异，因此，所测得的实验数据不能反应其实际性能，急需一种集三种功能于一体的新型测试设备与方法。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种炉渣结晶过程热重测试设备及测试方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种炉渣结晶过程热重测试设备，包括反应室；所述反应室上方固定有成像装置；所述反应室设在质量测量单元上；所述反应室两侧对称各设有一个导管，两个导管内均设有温度采集和测试装置；所述温度采集和测试装置的测温元件与中央处理器电连接；所述温度采集和测试装置的加热元件与加热控制装置电连接；所述成像装置、加热控制装置均与所述中央处理器电连接。
[0007]所述温度采集和测试装置为直径0.5_，弯成U型的B分度热电偶。
[0008]所述成像装置包括CCD视频捕获器和设置在所述CCD视频捕获器镜头端部的显微
Ho
[0009]所述成像装置与所述反应室之间设有用于过滤红外线的滤镜。
[0010]所述加热控制装置为PID温度控制器。
[0011]所述反应室为透明石英玻璃制成的腔体；所述腔体上设有至少一个通入保护气体或冷却介质的通孔。
[0012]本发明还提供了一种上述测试设备测试炉渣结晶过程热重的方法，包括以下步骤:
O将一个热电偶加热至待测量保护渣熔点以下150?250°C后，插入粒度为0.2-?5mm的待测量炉渣中，粘取400?600mg待测量炉渣，降温至室温；
2)将步骤I)得到的热电偶插入反应室，调整两支热电偶的中心线，使两支热电偶的中心线对齐，两支热电偶端部间距0.5-?2_，并处于反应室中央位置，调整CXD视频捕获器焦距，使两支热电偶交界部位在CCD视频捕获器中的视野清晰；
3)打开质量测量单元，实时称量炉渣高温过程中的质量变化，并记录该质量变化曲线数据，并实时存储在中央处理器中；
4)利用两支热电偶对待测量炉渣加热，升温至熔融状态，通过两支热电偶实时记录升温过程的温度曲线数据，并储存该温度曲线数据；同时通过CCD视频捕获器捕获反应室中试样的实时图像，存储该实时图像；
5)根据上述质量变化曲线数据、温度曲线数据及实时图像，得到炉渣的熔化温度、熔清温度、孕育时间、结晶温度、液渣层与结晶层厚度及连续冷却温度曲线与等温相变温度曲线。
[0013]与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为:本发明设备简单、操作方便、通过两支热电偶对保护渣进行加热、测温，模拟连铸结晶器内铸坯、保护渣、结晶器壁之间的实际工况，实现原位观察、记录、测量保护渣的熔化与相变过程的热物性；同时通过质量测量单元实时称量保护渣高温过程中质量变化，并记录下其质量测量单元变化曲线数据；并同时通过热效应测试单元，采集在炉渣升温或降温过程中的温度变化曲线与平衡状态的温差，由曲线可计算出炉渣的高温热效应变化。在同一测试环境下，同时测得保护渣的熔化结晶性能、质量变化曲线、热效应变化曲线等三种重要性能，更接近于实际生产，其结果用于指导生产工艺具有较高的可靠性。适于作为连铸生产线中，保护渣熔化与相变过程的热物性快速检测。
【附图说明】
[0014]图1为本发明一实施例测试设备结构示意图； 图2为本发明一实施例反应室结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]如图1-图2所示，本发明一实施例测试设备包括反应室2 ;所述反应室2上方固定有成像装置I ;所述反应室2设在质量测量单元6上；所述反应室2两侧对称各设有一个导管6，两个导管内均设有温度采集和测试装置3 ;所述温度采集和测试装置3的测温元件与中央处理器5电连接；所述温度采集和测试装置3的加热元件与加热控制装置4电连接；所述成像装置1、加热控制装置4均与所述中央处理器5电连接。
[0016]所述成像装置I包括CXD视频捕获器和设置在所述CXD视频捕获器镜头端部的显微镜。
[0017]所述成像装置I与所述反应室2之间设有用于过滤红外线的滤镜8。