一種連鑄倒角結(jié)晶器鑄坯模擬裝置以及該裝置的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種連鑄倒角結(jié)晶器鑄坯模擬裝置以及該裝置的應(yīng)用；特別涉及一種鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中連鑄倒角結(jié)晶器內(nèi)初始凝固坯殼角部傳熱及角部裂紋形成模擬裝置以及該裝置的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼鐵連鑄板坯角部橫裂紋是鋼鐵生產(chǎn)中影響最大的質(zhì)量缺陷，微合金鋼與低合金鋼尤其嚴(yán)重，通常需要進(jìn)行下線火火焰切角才能去除，否則將導(dǎo)致所生產(chǎn)的鋼板成材率低、嚴(yán)重時(shí)報(bào)廢或產(chǎn)品降級(jí)，既影響生產(chǎn)工藝順行，又造成金屬收得率下降與能源大量浪費(fèi)，最終影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]長(zhǎng)期以來(lái)，板坯表面角部橫裂紋始終困擾著各大鋼鐵企業(yè)，雖然科研人員做出了極大的努力，所提出的預(yù)防措施也因各企業(yè)的實(shí)際情況效果不佳，從來(lái)沒有從根本上杜絕角部橫裂紋的出現(xiàn)。最近科研工作者提出了倒角結(jié)晶器新技術(shù)，認(rèn)為倒角結(jié)晶器生產(chǎn)的板坯無(wú)常規(guī)板坯的直角部份，且新形成的角部度數(shù)大于110°，正常澆注條件下板坯角部溫度能夠比原直角部分提高60°C以上，使板坯表面避開了極易出現(xiàn)橫裂紋的溫度區(qū)間，角部受力狀況也發(fā)生了根本變化，其所受到的綜合應(yīng)力明顯降低。鋼的高溫強(qiáng)度和所受應(yīng)力雙方面都得到良好改善，板坯表面角部發(fā)生橫裂紋的幾率明顯下降。
[0004]然而倒角結(jié)晶器技術(shù)所需解決的核心問(wèn)題有三個(gè):一是如何設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)，尤其是結(jié)晶器內(nèi)冷卻水槽的設(shè)計(jì)；二是如何尋求倒角面與結(jié)晶器窄面所成的最佳倒角角度；三是如何尋求倒角面的最佳寬度。設(shè)計(jì)參數(shù)選擇不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致板坯產(chǎn)生大量縱裂紋，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生縱裂紋漏鋼。而要解決上述三個(gè)核心問(wèn)題，目前最常用的方法是數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，眾所周知，數(shù)值模擬因模擬的邊界條件所限，往往只能定性的進(jìn)行分析?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)不僅所需費(fèi)用巨大，而且極易出現(xiàn)漏鋼事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。一次實(shí)驗(yàn)的成本約20萬(wàn)元。然而，截止到目前并沒有相關(guān)采用倒角結(jié)晶器模擬系統(tǒng)對(duì)連鑄過(guò)程進(jìn)行模擬的相關(guān)工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述困難，本發(fā)明提供一種連鑄倒角結(jié)晶器鑄坯模擬裝置以及該裝置的應(yīng)用。該裝置可通過(guò)數(shù)據(jù)采系統(tǒng)監(jiān)測(cè)在拉還過(guò)程中彎月面附近及角部的溫度的變化，通過(guò)對(duì)溫度的計(jì)算分析得到彎月面附近的熱流變化以及角部熱流與溫場(chǎng)變化情況，最后將上述變化與鑄還表面進(jìn)行綜合分析，模擬倒角結(jié)晶器內(nèi)彎月面處高溫保護(hù)渣、鋼液等介質(zhì)的行為及其相互影響，并研究各種傳熱、傳質(zhì)、相變、凝固等行為，最終為倒角結(jié)晶器的開發(fā)和設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù)。
[0006]本發(fā)明一種連鑄倒角結(jié)晶器鑄坯模擬裝置，包括裝置下行電機(jī)(I)、振動(dòng)電機(jī)(2)、定位電機(jī)(3)、拉坯電機(jī)(4)、冷卻系統(tǒng)(5)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(6)、拉坯器(7)、倒角結(jié)晶器(8)、定位電極(9)、煉鋼爐(10)、基座(29);所述基座(29)上設(shè)有兩根一端垂直于機(jī)座平面，另一端與裝置下行電機(jī)(I)連接的第一絲桿、第二絲桿，在所述第一絲桿、第二絲桿上設(shè)有由所述第一絲桿、第二絲桿驅(qū)動(dòng)沿豎直方向運(yùn)動(dòng)的升降托架；所述煉鋼爐(10)設(shè)置在所述基座(29)上并處于所述第一絲桿、第二絲桿之間；所述振動(dòng)電機(jī)(2)、拉坯電機(jī)(4)均設(shè)置在所述升降托架上；拉坯器(7)包裹著倒角結(jié)晶器(8);所述倒角結(jié)晶器(8)通過(guò)在振動(dòng)電機(jī)⑵驅(qū)動(dòng)作垂直上下振動(dòng)；定位電機(jī)⑶與定位電極(9)相連，拉坯電機(jī)⑷與拉坯器(7)相連；
[0007]所述連鑄倒角結(jié)晶器⑶包括結(jié)晶器寬面(19)、結(jié)晶器窄面(21)、倒角面(20);與所述結(jié)晶器寬面(19)相對(duì)的外壁為寬面外壁(13)，在結(jié)晶器寬面(19)與寬面外壁(13)所構(gòu)成的空間內(nèi)布有第一組熱電偶(23)、第二組熱電偶(24)以及與冷卻系統(tǒng)(5)相連的I號(hào)冷卻水槽(14)，I號(hào)冷卻水槽(14)的進(jìn)/出口位于連鑄倒角結(jié)晶器⑶的頂部；與所述結(jié)晶器窄面(21)相對(duì)的外壁為窄面外壁(18)，在結(jié)晶器寬面(19)與寬面外壁(13)所構(gòu)成的空間內(nèi)布有與冷卻系統(tǒng)(5)相連的2號(hào)冷卻水槽(15)，2號(hào)冷卻水槽(15)的進(jìn)/出口位于連鑄倒角結(jié)晶器(8)的頂部；所述連鑄倒角結(jié)晶器(8)內(nèi)還設(shè)有垂直于倒角面(20)的第三組熱電偶(25)、第四組熱電偶(26);所述連鑄倒角結(jié)晶器(8)內(nèi)還設(shè)有與冷卻系統(tǒng)(5)相連的3號(hào)冷卻水槽(16)，所述3號(hào)冷卻水槽(16)的進(jìn)/出口位于連鑄倒角結(jié)晶器⑶的頂部；
[0008]所述定位電機(jī)(3)控制定位電極(9)運(yùn)行。
[0009]本發(fā)明一種連鑄倒角結(jié)晶器鑄坯模擬裝置，倒角面(20)與結(jié)晶器窄面(21)所形成的倒角(17)的角度為15° -50°，優(yōu)選為30-50°，進(jìn)一步優(yōu)選為45°。
[0010]本發(fā)明一種連鑄倒角結(jié)晶器鑄坯模擬裝置，結(jié)晶器寬面(19)寬度為15-50_，優(yōu)選為15_30mm，更進(jìn)一步優(yōu)選為20mm。
[0011]本發(fā)明一種連鑄倒角結(jié)晶器鑄坯模擬裝置，結(jié)晶器窄面(21)寬度為15-50_，優(yōu)選為15-30_，更進(jìn)一步優(yōu)選為20_。對(duì)結(jié)晶器寬面(19)與結(jié)晶器窄面(21)的寬度比為1-1.5:1，優(yōu)選為1-1.2:1，更進(jìn)一步優(yōu)選為1:1。
[0012]本發(fā)明一種連鑄倒角結(jié)晶器鑄坯模擬裝置，結(jié)晶器壁(22)厚度為15-20_，優(yōu)選為 20mm。
[0013]本發(fā)明一種連鑄倒角結(jié)晶器鑄坯模擬裝置，第一組熱電偶(23)到結(jié)晶器寬面(19)的垂直距離均為6-12mm，優(yōu)選為6_10mm，進(jìn)一步優(yōu)選為6_8mm ;更進(jìn)一步優(yōu)選為8mm。
[0014]本發(fā)明一種連鑄倒角結(jié)晶器鑄坯模擬裝置，第二組熱電偶組(24)到結(jié)晶器寬面
(19)的垂直距離均為2-8_，優(yōu)選為3-6_，進(jìn)一步優(yōu)選為3-5_ ;更進(jìn)一步優(yōu)選為3_。
[0015]本發(fā)明一種連鑄倒角結(jié)晶器鑄坯模擬裝置，第一組熱電偶(23)到第二組熱電偶
(24)的垂直間距為4-8mm，優(yōu)選為4_6mm，進(jìn)一步優(yōu)選為5mm。
[0016]本發(fā)明一種連鑄倒角結(jié)晶器鑄坯模擬裝置，第三組熱電偶(25)到倒角面(20)的垂直距離均為6-12mm，優(yōu)選為6_10mm，進(jìn)一步優(yōu)選為6_8mm ;更進(jìn)一步優(yōu)選為8mm。
[0017]本發(fā)明一種連鑄倒角結(jié)晶器鑄坯模擬裝置，第四組熱電偶(26)到倒角面(20)的垂直距離均為2-8_，優(yōu)選為3-6_，進(jìn)一步優(yōu)選為3-5_ ;更進(jìn)一步優(yōu)選為3_。
[0018]本發(fā)明一種連鑄倒角結(jié)晶器鑄坯模擬裝置，第三組熱電偶(25)到第四組熱電偶
(26)的垂直距離為4-8mm，優(yōu)選為4_6mm，進(jìn)一步優(yōu)選為5mm。
[0019]本發(fā)明一種連鑄倒角結(jié)晶器鑄坯模擬裝置，寬面外壁(13)的寬為30-80_，優(yōu)選為30_60mm，進(jìn)一步優(yōu)選為30_50mm，更進(jìn)一步優(yōu)選為50mm ；
[0020]窄面外壁(18)的寬為30-80mm，優(yōu)選為30_60mm，進(jìn)一步優(yōu)選為30_50mm，更進(jìn)一步優(yōu)選為50mmο
[0021]本發(fā)明一種連鑄倒角結(jié)晶器鑄坯模擬裝置，I號(hào)冷卻水槽(14)的直徑為6-12mm，優(yōu)選為7-11mm，更進(jìn)一步優(yōu)選為1mm ；
[0022]2號(hào)冷卻水槽(15)的直徑為6-12mm，優(yōu)選為7-11mm，更進(jìn)一步優(yōu)選為1mm ;
[0023]3號(hào)冷卻水槽(16)的直徑為6_12mm，優(yōu)選為7-llmm，更進(jìn)一步優(yōu)選為10mm。
[0024]本發(fā)明一種連鑄倒角結(jié)晶器鑄坯模擬裝置，選取I號(hào)冷卻水槽(14)、2號(hào)冷卻水槽
(15)、3號(hào)冷卻水槽(16)中的任意一個(gè)冷卻水槽直接連接冷卻系統(tǒng)(5)的進(jìn)水口 ；其余兩個(gè)冷卻水槽作為出水口 ；或
[0025]選取I號(hào)冷卻水槽(14)、2號(hào)冷卻水槽(15)、3號(hào)冷卻水槽(16)中的任意兩個(gè)冷卻水槽直接連接冷卻系統(tǒng)(5)的進(jìn)水口 ；剩下的I個(gè)冷卻水槽作為出水口 ；或
[0026]以選取I號(hào)冷卻水槽(14)、2號(hào)冷卻水槽(15)、3號(hào)冷卻水槽(16)中的任意一個(gè)冷卻水槽直接連接冷卻系統(tǒng)(5)的進(jìn)水口 ；在剩余兩個(gè)冷卻水槽中任選一個(gè)作為出水口，剩下的一個(gè)冷卻水槽棄置。
[0027]本發(fā)明一種連鑄倒角結(jié)晶器鑄坯模擬裝置，第一組熱電偶(23)有η個(gè)熱電偶垂直