[发明专利]一种用于模拟连铸坯轻压下技术的铸模实验设备及方法

说明书

技术领域：

本发明属于炼钢连铸技术领域，特别是提供了一种用于模拟连铸坯轻压下技术 的铸模实验设备及方法。

背景技术：

轻压下技术是在70年代收缩辊缝技术的基础上发展而来的，在选分结晶的作用 下，铸坯末端的液体无法有效的补充到前端，“晶桥”之间形成负压，树枝晶间的液 体向铸坯中心流动，形成较为严重的中心偏析和疏松。在连铸坯凝固过程中，对铸 坯施加外力，补偿凝固收缩并破碎已经形成的“晶桥”，使得铸坯内的钢水可以自由 流动，就可以最大程度的减少中心偏析和疏松，这就是轻压下技术的工艺原理。

九十年年代初，在中厚板坯和薄板坯连铸机上使用轻压下技术，主要目的在于 减薄板坯厚度，以便能与轧机更好地匹配而取得最佳经济效益。但是随着合金钢连 铸技术的研究和发展，人们逐渐认识到，通过补偿凝固收缩和扩大中心等轴晶区， 轻压下技术可以有效的减轻铸坯中心宏观偏析和半宏观偏析。

进入本世纪，随着远程控制技术的进步，提出了动态轻压下技术的概念。静态 轻压下是浇铸前预先设定好辊缝，按照设定的拉速和工艺条件进行浇注；动态轻压 下是在浇铸过程中能够根据工艺参数的变化，自动跟踪“液芯”凝固终点并能够随 终点的变化调整辊缝收缩程度的一种浇注方法。目前，动态轻压下法还只是处于研 究阶段。还未见到有应用的实例。

目前，关于连铸过程中的微观组织演变的研究，特别是在轻压下铸坯的金相组 织变化，还仅局限于低倍组织的分析，对于晶粒的形核、长大及相变等研究还缺少 一定的实验手段。因此非常有必要研制出带有压下功能的铸模，来模拟连铸坯在轻 压下工艺下晶粒的形核、长大及相变的规律，以便更好地研究内部疏松、偏析等规 律。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种实验设备和实验方法，可以模拟连铸坯在不同轻压 下工艺参数下的凝固过程，如图1所示。通过这种方法和设备，可以研究连铸坯的 组织演变规律，并分析铸坯产生裂纹及中心疏松的影响因素。通过两面及四面轻压 下工艺在不同固相率段的轻压下试验，确定合理的连铸过程中的轻压下工艺参数。

一种用于模拟连铸坯轻压下的技术铸模实验设备，其特征是实验设备包括1进 水口，2出水口，3水冷铜模，4位移传感器，5铸模框架，6压下装置，水冷铜模 采用移动方式，铜模能以一定速率向内移动，并可分阶段控制不同压下量，位移传 感器将能铜模位移信号传给采集器，水冷铜模内壁可以两个面一起移动，也可以四 个面一起移动。

一种用于模拟连铸坯轻压下的技术铸模实验方法，与真空炉配合进行浇铸，根 据具体实验设计，通入一定流量的冷却水，将熔炼好的钢水注入轻压下铸模内，待 钢水注入一定深度时，开启压下装置(可选择两面或四面轻压下工艺)，根据实验要 求设置工艺参数(轻压下位置、压下量、压下速率、压下力等)，同时开启位移传感 装置，实时采集位移信号，记录不同工艺参数下铸坯凝固过程中收缩量，铸坯凝固 冷却后，对铸坯凝固后进行切片取样，观察铸坯的凝固结晶过程的组织演变情况， 重点是中心偏析、内部疏松及裂纹等情况。

在试验过程中，通过轻压下力、轻压下总量和轻压下速率的变化，分析连铸坯 在连铸过程中应用轻压下工艺时铸坯宏观变形的规律。

通过金相分析，确认轻压下工艺对扩大中心等轴晶区、减轻中心疏松和偏析以 及改变组织生长进程的作用。

研究连铸坯在动态轻压下微观组织的演变规律，不同工艺参数对铸坯中心疏松、 偏析、裂纹的影响等，进而可以对连铸坯施加合理轻压下力、矫直力等工艺参数。

确定合理的轻压下方式和轻压下工艺参数，减少或消除铸坯内部中心偏析和疏 松现象，使铸态组织的连铸坯向轧制组织过渡，从而大幅度提高连铸坯内部质量。

本发明的优点在于：通过本实验设备和实验方法，可以研究轻压下工艺对合金 钢连铸宏观力学特性与微观组织演变规律，丰富了高温铸坯，特别是铸坯的固—— 液两相区的流变理论及微观组织的演变规律等，为数值模拟、液芯预报、漏钢预报 奠定基础。同时对连铸坯的轻压下工艺、矫直工艺，对薄板坯连铸——连轧的全程 软(轻)压下技术以及铸——轧技术提供了理论依据。因此具有重要的理论及实际 意义。

附图说明

图1是本发明轻压下铸模的示意图，其中，1为进水口，2为出水口，3为水冷 铜模，4为位移传感器，5为铸模框架，6为压下装置。

具体实施方式

进行实验时，根据具体实验设计，通入一定流量的冷却水，将熔炼好的钢水注入 轻压下铸模内，待钢水注入一定深度时，开启压下装置(可选择两面或四面轻压下 工艺)，根据实验要求设置工艺参数(轻压下位置、压下量、压下速率、压下力等)， 同时开启位移传感装置，实时采集位移信号，记录不同工艺参数下铸坯凝固过程中 收缩量，铸坯凝固冷却后，对铸坯凝固后进行切片取样，观察铸坯的凝固结晶过程 的组织演变情况，重点是中心偏析、内部疏松及裂纹等情况。