專利名稱：一種用于模擬連鑄坯輕壓下技術(shù)的鑄模實(shí)驗設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煉鋼連鑄技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種用于模擬連鑄坯輕壓下技術(shù) 的鑄模實(shí)驗設(shè)備及方法。
背景技術(shù)：
輕壓下技術(shù)是在70年代收縮輥縫技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，在選分結(jié)晶的作用 下，鑄坯末端的液體無法有效的補(bǔ)充到前端，"晶橋"之間形成負(fù)壓，樹枝晶間的液 體向鑄坯中心流動，形成較為嚴(yán)重的中心偏析和疏松。在連鑄坯凝固過程中，對鑄 坯施加外力，補(bǔ)償凝固收縮并破碎己經(jīng)形成的"晶橋"，使得鑄坯內(nèi)的鋼水可以自由 流動，就可以最大程度的減少中心偏析和疏松，這就是輕壓下技術(shù)的工藝原理。
九十年年代初，在中厚板坯和薄板坯連鑄機(jī)上使用輕壓下技術(shù)，主要目的在于 減薄板坯厚度，以便能與軋機(jī)更好地匹配而取得最佳經(jīng)濟(jì)效益。但是隨著合金鋼連 鑄技術(shù)的研究和發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識到，通過補(bǔ)償凝固收縮和擴(kuò)大中心等軸晶區(qū)， 輕壓下技術(shù)可以有效的減輕鑄坯中心宏觀偏析和半宏觀偏析。
進(jìn)入本世紀(jì)，隨著遠(yuǎn)程控制技術(shù)的進(jìn)歩，提出了動態(tài)輕壓下技術(shù)的概念。靜態(tài)
輕壓下是澆鑄前預(yù)先設(shè)定好輥縫，按照設(shè)定的拉速和工藝條件進(jìn)行澆注；動態(tài)輕壓 下是在澆鑄過程中能夠根據(jù)工藝參數(shù)的變化，自動跟蹤"液芯"凝固終點(diǎn)并能夠隨 終點(diǎn)的變化調(diào)整輥縫收縮程度的一種澆注方法。目前，動態(tài)輕壓下法還只是處于研 究階段。還未見到有應(yīng)用的實(shí)例。
目前，關(guān)于連鑄過程中的微觀組織演變的研究，特別是在輕壓下鑄坯的金相組 織變化，還僅局限于低倍組織的分析，對于晶粒的形核、長大及相變等研究還缺少 一定的實(shí)驗手段。因此非常有必要研制出帶有壓下功能的鑄模，來模擬連鑄坯在輕 壓下工藝下晶粒的形核、長大及相變的規(guī)律，以便更好地研究內(nèi)部疏松、偏析等規(guī) 律。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種實(shí)驗設(shè)備和實(shí)驗方法，可以模擬連鑄坯在不同輕壓 下工藝參數(shù)下的凝固過程，如圖1所示。通過這種方法和設(shè)備，可以研究連鑄坯的 組織演變規(guī)律，并分析鑄坯產(chǎn)生裂紋及中心疏松的影響因素。通過兩面及四面輕壓 下工藝在不同固相率段的輕壓下試驗，確定合理的連鑄過程中的輕壓下工藝參數(shù)。
一種用于模擬連鑄坯輕壓下的技術(shù)鑄模實(shí)驗設(shè)備，其特征是實(shí)驗設(shè)備包括1進(jìn) 水口， 2出水口， 3水冷銅模，4位移傳感器，5鑄?？蚣?，6壓下裝置，水冷銅模 采用移動方式，銅模能以一定速率向內(nèi)移動，并可分階段控制不同壓下量，位移傳 感器將能銅模位移信號傳給采集器，水冷銅模內(nèi)壁可以兩個面一起移動，也可以四 個面一起移動。
一種用于模擬連鑄坯輕壓下的技術(shù)鑄模實(shí)驗方法，與真空爐配合迸行澆鑄，根 據(jù)具體實(shí)驗設(shè)計，通入一定流量的冷卻水，將熔煉好的鋼水注入輕壓下鑄模內(nèi)，待 鋼水注入一定深度時，開啟壓下裝置(可選擇兩面或四面輕壓下工藝)，根據(jù)實(shí)驗要 求設(shè)置工藝參數(shù)(輕壓下位置、壓下量、壓下速率、壓下力等)，同時開啟位移傳感 裝置，實(shí)時采集位移信號，記錄不同工藝參數(shù)下鑄坯凝固過程中收縮量，鑄坯凝固 冷卻后，對鑄坯凝固后進(jìn)行切片取樣，觀察鑄坯的凝固結(jié)晶過程的組織演變情況， 重點(diǎn)是中心偏析、內(nèi)部疏松及裂紋等情況。
在試驗過程中，通過輕壓下力、輕壓下總量和輕壓下速率的變化，分析連鑄坯 在連鑄過程中應(yīng)用輕壓下工藝時鑄坯宏觀變形的規(guī)律。
通過金相分析，確認(rèn)輕壓下工藝對擴(kuò)大中心等軸晶區(qū)、減輕中心疏松和偏析以 及改變組織生長進(jìn)程的作用。
研究連鑄坯在動態(tài)輕壓下微觀組織的演變規(guī)律，不同工藝參數(shù)對鑄坯中心疏松、 偏析、裂紋的影響等，進(jìn)而可以對連鑄坯施加合理輕壓下力、矯直力等工藝參數(shù)。
確定合理的輕壓下方式和輕壓下工藝參數(shù)，減少或消除鑄坯內(nèi)部中心偏析和疏 松現(xiàn)象'使鑄態(tài)組織的連鑄坯向軋制組織過渡，從而大幅度提高連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過本實(shí)驗設(shè)備和實(shí)驗方法，可以研究輕壓下工藝對合金 鋼連鑄宏觀力學(xué)特性與微觀組織演變規(guī)律，豐富了高溫鑄坯，特別是鑄坯的固—— 液兩相區(qū)的流變理論及微觀組織的演變規(guī)律等，為數(shù)值模擬、液芯預(yù)報、漏鋼預(yù)報 奠定基礎(chǔ)。同時對連鑄坯的輕壓下工藝、矯直工藝，對薄板坯連鑄——連軋的全程 軟(輕)壓下技術(shù)以及鑄——軋技術(shù)提供了理論依據(jù)。因此具有重要的理論及實(shí)際 意義。


圖l是本發(fā)明輕壓下鑄模的示意圖，其中，l為進(jìn)水口， 2為出水口， 3為水冷 銅模，4為位移傳感器，5為鑄模框架，6為壓下裝置。
具體實(shí)施例方式
進(jìn)行實(shí)驗時，根據(jù)具體實(shí)驗設(shè)計，通入一定流量的冷卻水，將熔煉好的鋼水注入 輕壓下鑄模內(nèi)，待鋼水注入一定深度時，開啟壓下裝置(可選擇兩面或四面輕壓下 工藝)，根據(jù)實(shí)驗要求設(shè)置工藝參數(shù)(輕壓下位置、壓下量、壓下速率、壓下力等)， 同時開啟位移傳感裝置，實(shí)時采集位移信號，記錄不同工藝參數(shù)下鑄坯凝固過程中 收縮量，鑄坯凝固冷卻后，對鑄坯凝固后進(jìn)行切片取樣，觀察鑄坯的凝固結(jié)晶過程 的組織演變情況，重點(diǎn)是中心偏析、內(nèi)部疏松及裂紋等情況。
權(quán)利要求
1.一種用于模擬連鑄坯輕壓下技術(shù)的鑄模實(shí)驗設(shè)備，其特征是實(shí)驗設(shè)備包括(1)為進(jìn)水口，(2)為出水口，(3)為水冷銅模，(4)為位移傳感器，將銅模位移信號傳給采集器，(5)為鑄模框架，(6)壓下裝置；水冷銅模采用移動方式，銅模能按照設(shè)計的速率向內(nèi)移動，并能分階段控制不同壓下量，位移傳感器將能銅模位移信號傳給采集器，水冷銅模內(nèi)壁能兩個面一起移動，也能四個面一起移動。
2. —種用于用于模擬連鑄坯輕壓下技術(shù)的鑄模實(shí)驗方法，其特征是與真空爐配 合進(jìn)行澆鑄，根據(jù)具體實(shí)驗設(shè)計，通入冷卻水，將熔煉好的鋼水注入輕壓下鑄模內(nèi)， 待鋼水注入設(shè)計要求深度時，開啟壓下裝置，根據(jù)實(shí)驗要求設(shè)置工藝參數(shù)，包括輕 壓下位置、壓下量、壓下速率、壓下力，同時開啟位移傳感裝置，實(shí)時采集位移信號，記錄不同工藝參數(shù)下鑄坯凝固過程中收縮量；鑄坯凝固冷卻后，對鑄坯凝固后進(jìn)行切片取樣，觀察鑄坯的凝固結(jié)晶過程的組織演變情況，重點(diǎn)是中心偏析、內(nèi)部 疏松及裂紋情況。
全文摘要
本發(fā)明屬于煉鋼連鑄技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種用于模擬連鑄坯輕壓下技術(shù)的鑄模實(shí)驗設(shè)備及方法。其特征是水冷銅模內(nèi)壁可以移動，并可以將位移信號采集記錄，通過輕壓下鑄模，進(jìn)行模擬連鑄坯在不同輕壓下工藝參數(shù)下的凝固過程。研究連鑄坯的組織演變規(guī)律，并分析鑄坯產(chǎn)生裂紋及中心疏松的影響因素。在試驗過程中，通過輕壓下力、輕壓下總量和輕壓下速率的變化，分析連鑄坯在連鑄過程中應(yīng)用輕壓下工藝時鑄坯宏觀變形的規(guī)律。通過金相分析，確認(rèn)輕壓下工藝對擴(kuò)大中心等軸晶區(qū)、減輕中心疏松和偏析以及改變組織生長進(jìn)程的作用。通過兩面及四面輕壓下工藝在不同固相率段的輕壓下試驗，確定合理的連鑄過程中的輕壓下工藝參數(shù)。
文檔編號G01N33/20GK101363832SQ200810119819
公開日2009年2月11日 申請日期2008年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月11日
發(fā)明者荻 唐, 孫薊泉, 衡 崔, 王永春, 嵐 蘇, 趙征志, 趙愛民, 陽代軍, 陳銀莉 申請人:北京科技大學(xué);首鋼總公司