结晶器镀层高温摩擦磨损性能评价实验机的制作方法

本发明涉及一种冶金连铸技术领域，具体涉及一种结晶器镀层高温摩擦磨损性能评价实验机。

背景技术：

结晶器作为连铸机的重要部件，其内表面的高温摩擦磨损性能对连铸操作和铸坯质量影响很大。目前，常通过结晶器内表面镀层来提高其摩擦磨损性能，镀层的高温摩擦磨损性能是决定结晶器使用寿命的关键，对结晶器镀层的高温摩擦磨损性能进行评价具有较高的应用价值。然而，利用常规摩擦磨损实验机对结晶器镀层高温摩擦磨损性能评价存在较大不足，这是因为钢坯对结晶器内表面的压力不易检测，压力数值多是通过经验公式获得，存在较大误差；此外在常规摩擦磨损实验机上，无法模拟钢坯收缩及钢坯边角对结晶器内壁产生的压力。目前，还没有评价结晶器镀层高温摩擦磨损性能的有效手段，因此急需用于评价结晶器镀层高温摩擦磨损性能的实验机。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种结晶器镀层高温摩擦磨损性能评价实验机，用以评价实际工况下结晶器内表面镀层的摩擦磨损性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种结晶器镀层高温摩擦磨损性能评价实验机，包括钢水包、与中间包连通的浸入式水口、结晶器以及支撑辊和矫直辊。所述结晶器上设置活动内壁，压力传感器与结晶器的活动内壁通过螺钉固联，压力传感器通过螺纹副与液压装置的活塞杆固联，液压装置通过活塞杆、压力传感器、结晶器的活动内壁对钢坯施加载荷。温度传感器通过螺纹副锁紧在结晶器的活动内壁上，并通过导线与数显式温控仪相连接。钢水依次经过钢水包、中间包、浸入式水口在结晶器中冷却后，钢水表面形成硬壳，再经过支撑辊和矫直辊铸成连铸钢坯。

所述结晶器中装有冷却水管。

所述结晶器中通过螺纹副固定电磁搅拌器。

本发明的有益效果是：该发明通过冷却水对钢坯温度进行调节，实现结晶器镀层温度的实时控制；同时通过液压装置可以控制结晶器镀层所受的压力。从而评价实际工况下结晶器镀层的高温摩擦磨损性能，预测其使用寿命。此外，本实验机还可以检测钢坯所能承受的最大压力，即结晶器漏钢压力的临界值。

附图说明

图1是结晶器镀层高温摩擦磨损性能评价实验机的结构示意图；

图2是结晶器剖视图；

图3是结晶器内外壁局部结构示意图。

在上述附图中，1-矫直辊，2-钢坯，3-支撑辊，4-冷却水管，5-电磁搅拌器，6-结晶器，7-结晶器盖板，8-浸入式水口，9-中间包，10-钢水包，11-钢水，12-密封圈，13-活动内壁，14-温度传感器，15-数显式温控仪，16-压力传感器，17-活塞杆，18-液压装置。

具体实施方式

图1是本发明公开的结晶器镀层高温摩擦磨损性能评价实验机结构示意图，所述实验机通过模拟连铸过程，能够检测不同工况下结晶器镀层的摩擦磨损情况。

液压加载系统由液压装置18、活塞杆17、压力传感器16组成。其中活塞杆17一端与压力传感器16固联，另一端与液压装置18连接。温度控制系统由数显式温控仪15、温度传感器14、冷却水管4组成，其中温度传感器14通过螺纹副锁紧在结晶器6的活动内壁13上，并用导线连接温度传感器14和数显式温控仪15，通过控制冷却水管4的冷却水实时调节结晶器6的温度。

图3是结晶器内外壁局部结构示意图，图中结晶器6的内壁通过齿结构与外壁过盈连接，便于结晶器6易磨损内壁的更换。

图1中钢坯2的白色部分为硬壳，剖面线部分为钢水。

下面通过具体实验说明本结晶器镀层高温摩擦磨损性能评价实验机的原理。

实验前:安装好压力传感器16，连接好活塞杆17，运行检测软件。调节结晶器6的活动内壁13的位置后，设置加载参数；打开温度控制系统，并设置控温参数。

实验中：钢水11从钢水包10中倾下，经中间包、浸入式水口8到结晶器6中，经冷却水管4控制冷却水的温度，在结晶器6中冷却形成硬壳，此时打开液压装置18，推动结晶器6的活动内壁13进行加载，压力值由压力传感器16实时测量，结晶器6的镀层发生摩擦磨损。

实验后：停止钢水11输送，待钢坯2铸完后，卸载后将结晶器6的活动内壁13退回至初始位置，冷却至室温后检测镀层的磨损。通过分析压力、结晶器镀层磨损以及过钢量三者之间的关系，预测结晶器内壁的更换周期。

漏钢压力的检测：连续加载，当压力达到钢坯极限压力时，停止加压，通过压力曲线获得钢坯所能承受的最大压力——漏钢压力的临界值，该临界值可用于指导实际生产。

本发明可以模拟结晶器的实际工况，从而正确评价结晶器镀层在实际工况下的摩擦磨损性能，为表面镀层工艺的选择和改进提供实验依据，同时实验结果可用于结晶器材料表面失效分析和结晶器寿命预测。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明并不限于以上实施方式，本领域技术人员可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出变化。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种结晶器镀层高温摩擦磨损性能评价实验机。所述结晶器(6)上设置活动内壁(13)，压力传感器(16)与结晶器(6)的活动内壁(13)通过螺钉固联，压力传感器(16)通过螺纹副与液压装置(18)的活塞杆(17)固联。温度传感器(14)通过螺纹副锁紧在结晶器(6)的活动内壁(13)上，并通过导线与数显式温控仪(15)相连接。钢水(11)依次经过钢水包(10)、中间包(9)、浸入式水口(8)在结晶器(6)中冷却后，再经过支撑辊(3)和矫直辊(1)铸成连铸钢坯。本发明模拟连铸机的实际工况，可对钢坯施加不同载荷，实现不同压力下结晶器镀层的摩擦磨损，从而分析结晶器镀层摩擦磨损机理，并预测其使用寿命。

技术研发人员：齐效文;罗文博;周利;马建
受保护的技术使用者：燕山大学
技术研发日：2017.03.20
技术公布日：2017.07.25