[发明专利]一种实验室制备亚快速凝固试样的方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料亚快速凝固技术领域，特别涉及一种实验室制备亚快 速凝固试样的方法。

背景技术

近年来，国内外对开发钢带直接浇铸技术(即带钢近终形加工技术) 的研究活动越来越活跃，这其中发展最快的是双辊薄带连铸技术。双辊薄 带连铸技术最早是1865年Henry Bessemer提出这一想法的(US Patent： 49053)。薄带连铸将连续铸造、轧制、甚至热处理等工序融为一体，使生 产的薄带坯稍经后续轧制就一次性形成工业成品，大大简化了从钢水到钢 带的生产工序，缩短了生产周期，使钢铁生产流程更紧凑、更连续、更高 效、更环保；同时生产成本显著降低，并且生产出的薄带产品质量不亚于 传统工艺。因此这一技术一旦被突破，将会给世界上整个钢铁业带来革命 性的冲击。

但是，目前对于双辊薄带连铸技术的实验室研究手段和研究设备还非 常单一，仅见美国专利US5720336和文献《Experimental Studies of Interfacial  Heat Transfer and Initial Solidification Pertinent to Strip Casting》(Les  STREZOV等，ISIJ，Vol.38，9，1998：959-966)公开了一种实验室研究亚 快速凝固的实验装置。通过动力传动机构将装有单面传热的铜质试样块快 速插入熔融的钢液中，采集钢水与试样块之间传热的温度信号，通过计算， 可以得到钢水与试样块表面(冷却基底)之间的界面热流。但其缺点是， 由于铜质试样块(冷却基底)尺寸较小，难以得到规则的亚快速凝固试样， 进而也难以分析和研究亚快速凝固组织和表面质量等重要关键技术问题。

另外，中国文献《熔体过热对AISI304不锈钢亚快速凝固薄带组织的 影响》(马建超，杨院生等，金属学报，Vol.43，8，2007：879-882)公开了 另一种实验室研究亚快速凝固的实验装置。通过水冷铜模的冷却作用，使 浇铸的钢水快速凝固形成薄带，该装置可以得到一定规则尺寸的亚快速凝 固薄带，可以较为方便的进行微观组织方面的研究工作。但其缺点是，(1) 该装置由于水冷铜模的冷速较大，钢水注入后，很快在熔池浇铸口被凝固， 后续钢水很难继续注入，试验过程中会经常出现熔池堵塞现象；(2)该装 置无法进行钢液和铜模壁之间的界面热流研究工作，而界面热流往往是双 辊薄带连铸技术研究中的关键技术问题。

发明内容

本发明的目的就是提供一种实验室制备亚快速凝固试样的方法，该方 法能方便测定金属液与冷却基底之间的界面热流，同时能得到尺寸合理、 形状规则的亚快速凝固薄带，便于分析和研究亚快速凝固组织和表面质量 等关键技术问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是，

一种实验室制备亚快速凝固试样的方法，其包括如下步骤：

1)在实验室将金属熔化成金属液，倾倒入坩锅，将金属液注入到底部 设置有扁平式狭缝的中间包中；

2)在注入金属液之前，在中间包扁平式狭缝的正下方布置一可水平移 动的小车，小车在预设的轨道内，轨道设置在支架上；小车上设计 有长凹形槽，其内放置作为冷却基底的冷却块；在冷却块的下表面 打孔埋入两根可测定冷却块与金属液之间的热流密度的热电偶，两 根热电偶的埋入深度不同，一根埋入到上表面，一根埋入到距冷却 块上表面5～10mm的深度；热电偶引出接到温度数据采集器上；

3)小车开始运动，在轨道上做加速度运动，同时，中间包开浇；运行 到冷却块右边缘离开中间包底部狭缝的正下方处，小车被止行阀挡 住停止运动，止行阀安装在轨道上，具体位置在冷却块右边缘离开 中间包底部狭缝正下方时，小车车轮的正前方；

4)小车停止运动时，中间包浇铸结束，完成一次试验过程；

5)采集不同冷却基底的温度数据，以此测定金属液与不同冷却基底之 间的界面热流，同时得到试样。

进一步，小车运行方式为：小车一端由一牵引线牵引，牵引线的另一 端通过支撑滑轮吊一重物垂直下来，调节重物的重量，可调节小车在轨道 运行的加速度。

小车还可以采用其他驱动方式如电动等。

又，重物牵引小车的运动是一加速运动过程，为了减轻小车轮子与止 行阀之间的碰撞冲击，在重物运动的正下方设置一砂坑以起到缓冲作用， 要求砂坑上表面到重物底部的距离略小于小车在轨道上运行的距离。