本發(fā)明屬于冶金連鑄技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種連鑄結(jié)晶器摩擦磨損模擬試驗(yàn)機(jī)。

背景技術(shù)：

在冶金連鑄技術(shù)領(lǐng)域，結(jié)晶器是連鑄機(jī)非常重要的組成部分，被稱之為連鑄設(shè)備的“心臟”，是保障連鑄機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行、高效生產(chǎn)的基礎(chǔ)。性能優(yōu)異的結(jié)晶器能夠提高鑄坯質(zhì)量和生產(chǎn)效率、防止裂紋和漏鋼等缺陷，其中，摩擦磨損性能是決定結(jié)晶器性能的重要因素之一，改善連鑄結(jié)晶器的摩擦磨損性能一直是連鑄技術(shù)的研究重點(diǎn)。結(jié)晶器表面鍍層是較常用的一種提高結(jié)晶器摩擦磨損性能的方法，然而，目前缺乏合理評價(jià)連鑄結(jié)晶器鍍層摩擦磨損性能的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，這是因?yàn)檫B鑄過程中結(jié)晶器的實(shí)際工況復(fù)雜且極為惡劣，結(jié)晶器內(nèi)壁不僅承受著來自鋼坯的壓力和摩擦力，還受到高溫及保護(hù)渣的影響。常規(guī)的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)難以模擬結(jié)晶器的實(shí)際工況，因此無法合理評價(jià)連鑄結(jié)晶器的摩擦磨損性能，嚴(yán)重制約著結(jié)晶器鍍層工藝的優(yōu)化及其在連鑄技術(shù)中的實(shí)際應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種連鑄結(jié)晶器摩擦磨損模擬試驗(yàn)機(jī)，該試驗(yàn)機(jī)可以評價(jià)連鑄結(jié)晶器在實(shí)際工況下的摩擦磨損性能，并預(yù)測其使用壽命，從而為連鑄結(jié)晶器表面鍍層工藝選擇、結(jié)晶器表面失效分析提供依據(jù)。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種連鑄結(jié)晶器摩擦磨損模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)，其驅(qū)動盤上的位置調(diào)節(jié)塊通過銷軸與滾動軸承固連，滾動軸承安裝在連桿一端的滑槽內(nèi)，連桿的另一端通過鉸鏈與連鑄結(jié)晶器試樣連接，連鑄結(jié)晶器試樣與往復(fù)滑塊由銷固聯(lián)，直線導(dǎo)軌通過螺栓固定在機(jī)架上。試驗(yàn)箱外側(cè)的上部安裝冷卻箱，其下部安裝加熱箱，所述加熱箱和冷卻箱外側(cè)分別安裝兩個(gè)固定在機(jī)架上的橫向限位板，溫度傳感器ⅰ與鋼坯的上表面接觸，并通過導(dǎo)線與數(shù)顯溫控儀ⅰ、冷卻箱相連，溫度傳感器ⅱ與冷卻箱和加熱箱之間試驗(yàn)箱的外壁接觸，并通過導(dǎo)線與數(shù)顯溫控儀ⅱ、加熱箱相連。所述液壓加載系統(tǒng)安裝在試驗(yàn)箱底部，且傳力桿位于試驗(yàn)箱底部的中心。真空系統(tǒng)為連鑄結(jié)晶器摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)提供真空環(huán)境。

所述驅(qū)動盤上加工沿徑向的滑槽，滑槽內(nèi)安裝位置調(diào)節(jié)塊，位置調(diào)節(jié)塊可沿滑槽滑動，通過螺栓及墊片對位置調(diào)節(jié)塊的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)和鎖緊。

所述連桿上加工沿連桿方向的滑槽，滑槽內(nèi)安裝滑塊，滑塊上固連滾動軸承，滾動軸承通過銷軸與位置調(diào)節(jié)塊鉸接，滑塊的位置可通過螺栓及墊片進(jìn)行調(diào)節(jié)和鎖緊。

所述連鑄結(jié)晶器試樣加工冷卻水道及散熱孔。

本發(fā)明的有益效果為：由于通過加熱箱和冷卻箱對鋼水的不同部位進(jìn)行溫度控制，從而模擬了鋼坯心部鋼水、外部坯殼的特殊結(jié)構(gòu)。結(jié)合驅(qū)動系統(tǒng)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、液壓加載系統(tǒng)及真空系統(tǒng)，本試驗(yàn)機(jī)可以模擬實(shí)際工況下連鑄結(jié)晶器的摩擦磨損，為合理評價(jià)連鑄結(jié)晶器及鍍層的摩擦磨損性能，進(jìn)行結(jié)晶器材料表面失效分析和壽命預(yù)測提供了實(shí)驗(yàn)設(shè)備。同時(shí)，本試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明連鑄結(jié)晶器摩擦磨損模擬試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為位置調(diào)節(jié)塊2的結(jié)構(gòu)示意圖。

上述圖中：1-驅(qū)動盤，2-位置調(diào)節(jié)塊，3-連桿，4-往復(fù)滑塊，5-試連鑄結(jié)晶器試樣，6-直線導(dǎo)軌，7-溫度傳感器ⅰ，8-數(shù)顯式溫控儀ⅰ，9-溫度傳感器ⅱ，10-數(shù)顯式溫控儀ⅱ，11-試驗(yàn)箱，12-真空系統(tǒng)，13-加熱箱，14-冷卻箱，15-限位板，16-液壓加載系統(tǒng)，17-滑塊，18-滾動軸承，19-銷軸。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例

圖1是本發(fā)明公開的連鑄結(jié)晶器摩擦磨損模擬試驗(yàn)機(jī)。

驅(qū)動盤1、連桿3與連鑄結(jié)晶器試樣5組成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，所述曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的行程可由位置調(diào)節(jié)塊2及滑塊17進(jìn)行調(diào)節(jié)。其中，驅(qū)動盤1上的位置調(diào)節(jié)塊2通過銷軸19與滾動軸承18固連，滾動軸承18安裝在連桿3一端的滑槽內(nèi)，連桿3的另一端通過鉸鏈與連鑄結(jié)晶器試樣5連接，連鑄結(jié)晶器試樣5與往復(fù)滑塊4通過銷固連，可隨往復(fù)滑塊4在直線導(dǎo)軌6上作往復(fù)運(yùn)動。

溫度控制系統(tǒng)由溫度傳感器ⅰ7、數(shù)顯式溫控儀ⅰ8、溫度傳感器ⅱ9、數(shù)顯式溫控儀ⅱ10、試驗(yàn)箱11、加熱箱13和冷卻箱14組成。試驗(yàn)箱11外側(cè)的上部安裝冷卻箱14其下部安裝加熱箱13，所述加熱箱13和冷卻箱14外側(cè)分別安裝兩個(gè)固定在機(jī)架上的橫向限位板15，溫度傳感器ⅰ7與鋼坯的上表面接觸，并通過導(dǎo)線與數(shù)顯溫控儀ⅰ8、冷卻箱14相連，溫度傳感器ⅱ9與冷卻箱14和加熱箱13之間試驗(yàn)箱11的外壁接觸，并通過導(dǎo)線與數(shù)顯溫控儀ⅱ10、加熱箱13相連，實(shí)現(xiàn)加熱控制。

所述液壓加載系統(tǒng)安裝在試驗(yàn)箱底部，且傳力桿位于試驗(yàn)箱11底部的中心。通過傳力桿對試驗(yàn)箱11底部施加恒定壓力，經(jīng)試驗(yàn)箱11及鋼坯的傳遞，實(shí)現(xiàn)對連鑄結(jié)晶器試樣5的加載。

通過真空系統(tǒng)12可為連鑄結(jié)晶器摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)提供真空環(huán)境。

下面通過具體實(shí)驗(yàn)說明該連鑄結(jié)晶器摩擦磨損模擬試驗(yàn)機(jī)的工作原理。

實(shí)驗(yàn)前：

安裝好連鑄結(jié)晶器試樣5和往復(fù)滑塊4，通過位置調(diào)節(jié)塊2及滑塊17調(diào)節(jié)摩擦實(shí)驗(yàn)的行程，開啟液壓控制系統(tǒng)及溫度控制系統(tǒng)，并設(shè)置數(shù)顯溫控儀ⅰ8和數(shù)顯式溫控儀ⅱ10的控溫程序，完成實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備。

實(shí)驗(yàn)中：

a.啟動數(shù)顯溫控儀ⅱ10，使加熱箱13升溫，向試驗(yàn)箱11內(nèi)注入鋼水后,啟動數(shù)顯式溫控儀ⅰ8，經(jīng)冷卻箱14的冷卻，鋼水形成上部鋼坯、下部鋼水的結(jié)構(gòu)，并在鋼坯表面添加潤滑劑，(若需真空環(huán)境，可通過真空系統(tǒng)抽真空)；

b.啟動液壓控制系統(tǒng)16，試驗(yàn)箱上升后，使鋼坯與連鑄結(jié)晶器試樣5接觸，設(shè)定載荷值后加壓，壓力經(jīng)試驗(yàn)箱11和鋼坯的傳遞，實(shí)現(xiàn)對連鑄結(jié)晶器試樣5的加載；

c.設(shè)置摩擦速度和時(shí)間，啟動伺服電機(jī)，通過曲柄滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)連鑄結(jié)晶器試樣5與鋼坯的相對滑動，進(jìn)行摩擦磨損實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)后：

關(guān)閉伺服電機(jī)，使連鑄結(jié)晶器停止滑動；卸載后，使試驗(yàn)箱11回到原位；通過溫度控制系統(tǒng)將鋼坯熔融后排出；降到室溫后，拆下連鑄結(jié)晶器試樣5進(jìn)行摩擦磨損性能分析。

(若是真空環(huán)境，步驟c之前需先充入空氣)

本試驗(yàn)機(jī)可評價(jià)連鑄結(jié)晶器材料實(shí)際工況下的摩擦磨損性能，從而為連鑄結(jié)晶器表面失效分析和鍍層工藝選擇提供依據(jù)，同時(shí)預(yù)測連鑄結(jié)晶器的使用壽命。

上述實(shí)施例僅是對該連鑄結(jié)晶器摩擦磨損模擬試驗(yàn)機(jī)較佳實(shí)施方式的描述，但并不對本發(fā)明的范圍有任何限制。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種連鑄結(jié)晶器摩擦磨損模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)。所述實(shí)驗(yàn)機(jī)的驅(qū)動盤(1)通過聯(lián)軸器與伺服電機(jī)相連，驅(qū)動盤(1)上的位置調(diào)節(jié)塊(2)與連桿(3)一端滑塊(17)鉸接，連桿(3)的另一端通過鉸鏈與連鑄結(jié)晶器試樣(5)連接，連鑄結(jié)晶器試樣(5)與往復(fù)滑塊(4)通過銷固聯(lián)后，沿導(dǎo)軌(6)做往復(fù)運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器試樣(5)與鋼坯的相對滑動。由溫度控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)鋼坯的溫度，并通過液壓加載系統(tǒng)(16)連鑄對結(jié)晶器試樣(5)施加載荷。通過真空系統(tǒng)(12)為本實(shí)驗(yàn)機(jī)提供真空環(huán)境，進(jìn)行真空條件下的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。該發(fā)明能夠評價(jià)連鑄結(jié)晶器在實(shí)際工況下的摩擦磨損性能，并且預(yù)測其使用壽命。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、便于操作，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)研發(fā)人員：劉長鑫;張一帆;肖雨晨;李冬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：燕山大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.20
技術(shù)公布日：2017.07.04