一种钢液中夹杂物行为的模拟试验方法和系统与流程

本发明涉及冶金技术领域，特别涉及一种钢液中夹杂物行为的模拟试验方法和系统。

背景技术：

钢液中夹杂物的数量、大小、形态、分部及其在钢液中聚合、长大、上浮等行为直接影响钢质的纯净度，并进而影响到钢材的性能。故对夹杂物在钢液中聚合、长大、上浮等行为及其对钢液中最终夹杂物的数量、大小、形态、分部的影响的研究至关重要。现有技术中，由于没有在高温钢液检测夹杂物行为的手段，因此对此部分的研究仍然停留在基于理想假设的数值模拟上，导致可靠性差。

技术实现要素：

本发明提供一种钢液中夹杂物行为的模拟试验方法和系统，解决现有技术中钢液中夹杂物的行为研究缺少可靠的依据，导致结论可靠性差的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种钢液中夹杂物行为的模拟试验方法，包括：

根据待模拟钢液的夹杂物属性，确定用于模拟夹杂物的变磁性材料颗粒的规格；

将所述变磁性材料颗粒加入到盛载有流体介质的试验容器中并搅拌；

通过外加磁场，将软磁状态的变磁性材料颗粒转变为硬磁性状态，以所述变磁性颗粒的行为过程模拟钢液中夹杂物行为。

进一步地，所述模拟试验还包括：

底吹观察，在静置状态下，调节底吹流量，观察并获取底吹流量对磁性颗粒的碰撞、聚合长大、上浮的影响的现象和规律。

进一步地，所述变磁性材料颗粒的粒径范围为10nm～500um。

进一步地，所述流体介质为水。

进一步地，所述试验容器为参照钢包规格的水箱。

进一步地，所述外加磁场从所述试验容器四周均匀布设。

一种钢液中夹杂物行为的模拟试验系统，包括：配料装置、试验容器、搅拌装置以及电磁脉冲装置；

所述配料装置与所述试验容器相连，实现变磁性材料颗粒的调配和投加；

所述搅拌装置固定在所述试验容器上，用于流体介质和变磁性材料颗粒的搅拌；

所述电磁脉冲装置均匀布置在所述试验容器四周。

进一步地，所述配料装置包括：料仓、称量仪器以及汇总投加料斗；

所述称量仪器和所述料仓配合布置，并与所述汇总投加料斗相连；

所述汇总投加料斗与所述试验容器相连。

进一步地，所述料仓上设置有电振器。

进一步地，所述试验容器的底部设置有通排水管路和底吹管路。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中提供的钢液中夹杂物行为的模拟试验方法和系统，利用流体介质模拟钢液，利用不同粒径的变磁性材料颗粒模拟夹杂物，并利用外加磁场控制变磁性材料的磁感强度模拟不同类夹杂物的聚合倾向；从而模拟夹杂物的行为，作为行为研究的依据，从而提升研究的可靠性。具体来说，变磁性材料颗粒的非磁场状态下，磁性影响范围很小，只有当两个磁性颗粒接近到很短距离内才会发生相互吸附，这与夹杂物颗粒碰撞长大的过程十分相似；当磁性颗粒体积越大越容易扑捉其他小颗粒而长大，并随着体积增加受的浮力增加而上浮出水面，这与夹杂物上浮的机理一致；从而能够可靠的模拟夹杂物在钢液中的行为，为夹杂物行为研究提供可靠依据。

另一发面，通过控制不同粒径磁性颗粒的级配，模拟钢液的初始纯净度；采用磁化前程软磁性磁化后程硬磁性的变磁性材料颗粒，实现了磁性材料的初始分散混匀，并利用脉冲磁场瞬时磁化，避免了外部磁场的干扰。

附图说明

图1为本发明提供的钢液中夹杂物行为的模拟试验方法流程图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种钢液中夹杂物行为的模拟试验方法和系统，解决现有技术中钢液中夹杂物的行为研究缺少可靠的依据，导致结论可靠性差的技术问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

参见图1，一种钢液中夹杂物行为的模拟试验方法，包括：

根据待模拟钢液的夹杂物属性，确定用于模拟夹杂物的变磁性材料颗粒的规格；

将所述变磁性材料颗粒加入到盛载有流体介质的试验容器中并搅拌；

通过外加磁场，将软磁状态的变磁性材料颗粒转变为硬磁性状态，以所述变磁性颗粒的行为过程模拟钢液中夹杂物行为。

一般来说，在试验之前，变磁性材料颗粒根据待模拟钢液的夹杂物属性确定，调配不同粒径和数量的变磁性材料颗粒并充分混合。

在模拟钢液中夹杂物的行为时，静置观察并获取磁性颗粒的碰撞、聚合长大、上浮的现象和规律，作为模拟试验结论

为了丰富研究数据，所述模拟试验还包括：

底吹观察，在静置状态下，调节底吹流量，观察并获取底吹流量对磁性颗粒的碰撞、聚合长大、上浮的影响的现象和规律。

一般而言，为了进一步提升研究的可靠性，将变磁性材料颗粒的尺寸控制在与夹杂物尺寸相近的规模，可以控制在纳米级和微米级；具体来说，所述变磁性材料颗粒的粒径范围控制为10nm～500um。

通常，所述变磁性材料为反铁磁性物质，在较低的磁化场作用下,其磁化强度随磁场的变化很小,但是当磁场强度增大到一定大小时，会从反铁磁性突然变为铁磁性,磁化强度急剧上升,最终趋近饱和。

需要说明的是，夹杂物属性是根据需要研究的具体钢种，在冶炼生产过程中采样得到的；检测采样得到的夹杂物的种类，粒径等参数，而后调配变磁性材料颗粒，从而模拟对应夹杂物。

为了便于观察，所述流体介质可以为水；便于夹杂物行为的微观模拟和宏观观察。当然，根据不同钢种、产品的实际情况，还可以选择其它的流体介质。可以从流体介质的粘性，流动性等方面调节，模拟钢液。

为了便于实验室研究，所述试验容器为参照钢包规格的缩小的水箱。

为了便于磁场作用，所述外加磁场从所述试验容器四周均匀布设。

另一方面，还可以配合其它模型，可以模拟夹杂物在不同容器及相关参数的组合下的变化规律，如钢包、中间包、结晶器等。观察并获取底吹流量对磁性颗粒的碰撞、聚合长大、上浮的影响的现象和规律。

本实施例还基于上述方法，提供了具体的实施系统。

一种钢液中夹杂物行为的模拟试验系统，包括：配料装置、试验容器、搅拌装置以及电磁脉冲装置。

所述配料装置与所述试验容器相连，实现变磁性材料颗粒的调配和投加；也就是，配料装置将配好的变磁性材料颗粒投加到试验容器中。

所述搅拌装置固定在所述试验容器上，用于流体介质和变磁性材料颗粒的搅拌。

所述电磁脉冲装置均匀布置在所述试验容器四周，实现磁场的均匀布设。

一般来说，所述配料装置包括：料仓、称量仪器以及汇总投加料斗。

所述称量仪器和所述料仓配合布置，也就是，所述料仓按需下料，也就是称量所需重量的颗粒，下料到所述汇总投加料斗；所述汇总投加料斗与所述试验容器相连。

本实施例中，以重量作为颗粒数量的计量指标。

本实施例中，所述料仓上设置有电振器；形成电振下料器。所述试验容器的底部设置有通排水管路和底吹管路，便于流体的流入流出，和底吹工艺。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中提供的钢液中夹杂物行为的模拟试验方法和系统，利用流体介质模拟钢液，利用不同粒径的变磁性材料颗粒模拟夹杂物，并利用外加磁场控制变磁性材料的磁感强度模拟不同类夹杂物的聚合倾向；从而模拟夹杂物的行为，作为行为研究的依据，从而提升研究的可靠性。具体来说，变磁性材料颗粒的非磁场状态下，磁性影响范围很小，只有当两个磁性颗粒接近到很短距离内才会发生相互吸附，这与夹杂物颗粒碰撞长大的过程十分相似；当磁性颗粒体积越大越容易扑捉其他小颗粒而长大，并随着体积增加受的浮力增加而上浮出水面，这与夹杂物上浮的机理一致；从而能够可靠的模拟夹杂物在钢液中的行为，为夹杂物行为研究提供可靠依据。

另一发面，通过控制不同粒径磁性颗粒的级配，模拟钢液的初始纯净度；采用磁化前程软磁性磁化后程硬磁性的变磁性材料颗粒，实现了磁性材料的初始分散混匀，并利用脉冲磁场瞬时磁化，避免了外部磁场的干扰。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。