一种模拟结晶器内钢液初始凝固装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于钢铁连铸模拟实验技术领域，特别是涉及一种模拟结晶器内钢液初始凝固装置。
【背景技术】
[0002]连铸作为钢铁生广中一种重要环节，对提尚综合成材率、提尚铸还质量、降低能耗等具有重要意义。结晶器是一个水冷的钢锭模，引起拥有传热、净化钢液、质量控制等重要作用，也被称为连铸机的“心脏”。
[0003]钢水从中间包由侵入式水口注入结晶器内，并在结晶器内冷却凝固形成具有一定外形尺寸的铸坯，铸坯从结晶器底部被连续拉出，经过矫直、二次冷却、切割工艺形成连铸坯。如果结晶器内初始凝固行为不恰当，会导致铸坯出现各种质量缺陷，如皮下夹杂、振痕、偏析等，而这些缺陷均可导致产品质量恶化，不仅会降低金属收得率，且对后续乳钢工序也将产生不良影响，因此，对结晶器内初始坯壳凝固行为进行深入研究，是提高连铸坯质量的关键。
[0004]由于连铸坯的生产是一个连续不断的过程，弯月面区难以获得，因此，现阶段对于凝固组织的研究主要是从钢厂的成品连铸坯中进行取样和分析，实验室内难以得到特定时期及工艺条件下的初始坯壳凝固组织，而钢厂带回的试样由于经过了后续矫直、二次冷却、压下等操作环节，初始凝固行为的相关特征在经过复杂的热-力作用后会被改变或覆盖，因此，试样观察结果无法与真实的初始凝固组织相对应。
[0005]为了提高经济效益，并减轻实验费用以及研究人员的压力，亟需建立一套模拟结晶器内钢液初始凝固的设备，并通过该设备来研究连铸坯的初始凝固行为。
【发明内容】
[0006]针对现有技术存在的问题，本发明提供一种模拟结晶器内钢液初始凝固装置，解决了现阶段难以获得初始凝固坯壳的技术难题，为研究连铸坯的初始凝固行为提供了现实手段。
[0007]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种模拟结晶器内钢液初始凝固装置，包括基座、墙体、第一载物台、第二载物台、第三载物台、第四载物台、加热电炉及水冷结晶器，所述墙体竖直设置在基座上，所述第一载物台、第二载物台、第三载物台、第四载物台由下而上依次安装在墙体上；所述加热电炉安装在第二载物台上，在加热电炉内表面覆盖有可拆卸的耐火材料层，耐火材料层内部为钢液腔，在钢液腔底部设置有耐火材料挡板；在所述加热电炉下方竖直设置有第一升降杆，在所述第一载物台上安装有第一升降电机，所述第一升降杆上端穿过加热电炉底部与耐火材料挡板相固连，第一升降杆下端与第一升降电机相连接，第一升降杆通过第一升降电机进行升降运动；所述水冷结晶器安装在第三载物台上，在第三载物台上安装有振动电机，所述水冷结晶器与振动电机相连，振动电机输出振动并作用于水冷结晶器；所述水冷结晶器与加热电炉之间通过密封圈进行密封连接；所述水冷结晶器的进水口与外部的进水系统相连通，水冷结晶器的出水口与外部的出水系统相连通；在所述水冷结晶器上方竖直设置有第二升降杆，在所述第四载物台上安装有第二升降电机；在所述第二升降杆下端连接有热电偶，所述热电偶与加热电炉炉腔相对应；所述第二升降杆上端与第二升降电机相连接，第二升降杆通过第二升降电机进行升降运动；所述第一升降电机、第二升降电机、振动电机及热电偶均通过数据线与外部的数据采集系统相连接。
[0008]所述水冷结晶器的振动振幅范围处于密封圈的厚度范围内。
[0009]所述水冷结晶器的振动振幅范围在I?20mm之间，振动振频范围在10?600次/分钟。
[0010]所述水冷结晶器的筒壁倾斜角度可调。
[0011]所述第一升降杆、第二升降杆的升降速度范围在I?4.5m/min。
[0012]所述水冷结晶器的筒壁形状、耐火材料层9的钢液腔形状为圆柱形或方柱形。
[0013]本发明的有益效果:
[0014]本发明具备了直接获得结晶器内初始凝固坯壳的能力，且通过挤压钢液作反向运动来模拟结晶器内初始凝固坯壳的凝固行为，可保证钢液面的稳定，其钢液面情况与实际现场连铸钢液面情况更加吻合。通过本发明可以研究结晶器内保护渣的热传条件对铸坯质量的影响，通过所获得的连铸坯初始凝固坯壳，可以利用现有实验方法观察其内部微观组织结构，与计算机模拟的微观组织结构进行对比，将宏观传热凝固与微观组织结合，进而可以设计更加合理的工艺参数，从而减少连铸坯质量缺陷的产生。
【附图说明】
[0015]图1为本发明的一种模拟结晶器内钢液初始凝固装置结构示意图；
[0016]图2为图1中A-A剖视图；
[0017]图3为图1中B-B剖视图；
[0018]图中，I一基座，2—墙体，3—第一载物台，4一第二载物台，5—第三载物台，6—第四载物台，7—加热电炉，8—水冷结晶器，9一耐火材料层，10—耐火材料挡板，11 一第一升降杆，12—第一升降电机，13—振动电机，14—进水系统，15—出水系统，16—第二升降杆，17一第二升降电机，18一热电偶，19一数据米集系统，20—密封圈，21 —钢液，22—保护渣。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0020]如图1、2、3所示，一种模拟结晶器内钢液初始凝固装置，包括基座1、墙体2、第一载物台3、第二载物台4、第三载物台5、第四载物台6、加热电炉7及水冷结晶器8，所述墙体2竖直设置在基座I上，所述第一载物台3、第二载物台4、第三载物台5、第四载物台6由下而上依次安装在墙体2上；所述加热电炉7安装在第二载物台4上，在加热电炉7内表面覆盖有可拆卸的耐火材料层9，耐火材料层9内部为钢液腔，在钢液腔底部设置有耐火材料挡板10 ;在所述加热电炉7下方竖直设置有第一升降杆11，在所述第一载物台3上安装有第一升降电机12，所述第一升降杆11上端穿过加热电炉7底部与耐火材料挡板10相固连，第一升降杆11下端与第一升降电机12相连接，第一升降杆11通过第一升降电机12进行升降运动；所述水冷结晶器8安装在第三载物台5上，在第三载物台5上安装有振动电机13，所述水冷结晶器8与振动电机13相连，振动电机13输出振动并作用于水冷结晶器8 ;所述水冷结晶器8与加热电炉