[发明专利]一种连铸结晶器钢水快速汲取器

说明书

技术领域

本发明属于钢水取样技术领域，涉及一种适合目前连铸结晶器内钢水的实时取样装置。

背景技术

在连铸生产中，铸坯表面裂纹、结晶器内钢水液面波动与凝固初生坯壳的生长密切相关。由于结晶器内钢水凝固时的热收缩及其δ/γ相变收缩，结晶器与凝固坯壳间易形成较大且不均匀气隙，从而引起坯壳生长的不均匀性。为研究浇注时不同钢种的初生坯壳的生长和自由变形，冶金工作者做出了大量试验和理论研究。其中，钢水液滴法、浸渍试验为主要的两种研究方法。钢水液滴法基本过程是将高温钢水以液滴形式按一定速度滴落到冷却铜板上以研究其初生坯壳的自由变形。浸渍试验的基本过程是将水冷铜板或钢板等冷却板以一定速度浸入到恒定过热度的钢水中，到一定深度后提出，研究冷却板上粘附一层坯壳的生长与变形。上述实验所用的钢水多为实验室制备，第一种方法是将母铁用坩埚放入电阻炉中加热到一定熔化温度以上后，将配制好的渣料投放至坩埚内，保温半个小时以上即可；第二种方法是利用钢锭熔炼至钢水所需成分，而钢锭一般通过钢水取样器从精炼后的大包或中间包提取钢水凝固而得。

现有实验方法的主要不足为：钢水冶炼工序繁琐；生产成本高；钢水成分不能完全与实际成分吻合；实验效率低；以及钢水种类单一，不适用于研究实际生产中大量的不同钢种。

发明内容

为克服现有液滴和浸渍实验方法中制备的钢水成分不达标、生产工序繁琐、成本高、实验效率低等不足，本发明提供了一种连铸结晶器钢水快速汲取器。该汲取器不仅能为后续凝固实验提供成分精确的钢水，还可用于实时提取结晶器内钢水和液态保护渣以便监测，为适时做出工艺调整提供依据。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：一种连铸结晶器钢水快速汲取器，其特征为：该钢水汲取器由金属挡渣帽、取样管、防护套管、抽气装置组成。其中，金属挡渣帽在取样管前端，防护套管与取样管之间需采用耐高温粘合剂固定和密封。金属挡渣帽的制作材料为铝箔，厚度为0.5～1mm；金属挡渣帽随取样管进入钢水内部后能迅速熔化且不污染钢水。由于取样过程时间较短，要求取样管的材料具有耐急冷急热的性能，通常选石英作为取样管的材料；为防止抽气装置在使用过程中软化，需要求防护套管具有耐高温隔热性能，防护套管的制作材料为石墨。此外，安装使用过程中，金属挡渣帽需在汲取器惰性气体清洗完后用手迅速将其粘附至取样管前端。

对于上述的防护套管，其特征为：为防止抽气装置在使用过程中受钢水辐射而软化失效，防护套管上部设计了一个半球状凸盖，且凸盖上开有3～5个直径大小约为2～4mm的气孔以作为汲取器内部气体流通的管道。此外，该凸盖与保护套管下部直线段形成了一个阶梯以使防护套管与抽气装置之间达到固定和密封的效果。

对于本发明，其基本工作原理是利用抽气装置在汲取器产生的虹吸力将钢水吸入取样器内，并使钢水能在取样器中保持在一个固定液面位置。

本发明具有以下有益效果：

1）该钢水汲取器结构简单、易于加工、生产成本低；

2）与现有的实验室钢水冶炼工序相比，利用该钢水汲取器可实现在连铸结晶器内快速取样，并能将液态钢水迅速挤出，为后续凝固实验提供成分精确的钢水；

3）使用该钢水汲取器取样时，取样过程能在5s内完成，大大提高了实验效率；

4）由于使用该钢水汲取器取样前，需对汲取器内部进行惰性气体清洗，不会引起结晶器内钢水的污染；

5）该钢水汲取器可用于实时监测结晶器内钢水质量，为适时的工艺调整提供依据；

6）该钢水汲取器亦可用于吸取钢水与保护渣之间的液渣层，分析该保护渣的夹杂物去除能力，为优化设计保护渣的成分和结晶器内钢水流动状态提高可靠依据。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为本发明的结构示意图。

图1中的标记说明：1—金属挡渣帽；2—取样管；3—防护套管；4—气孔；5—抽气装置。

具体实施方式

在本实施例中，抽气装置（5）为气囊，如图1所示。钢水汲取器由金属挡渣帽（1）、取样管（2）、防护套管（3）、气囊组成。其中，防护套管（3）与取样管（2）之间采用耐高温粘合剂固定和密封。对于防护套管（3）与抽气装置（5），为达到固定和密封的效果，需在防护套管（3）上部设计一个凸盖并与下部直线段设计成阶梯状。凸盖的另一个作用是防止气囊在使用过程中受到取样器（2）内钢水的辐射作用而软化失效。此外，为了使气体在汲取器内部流通顺畅，该凸盖上设有3～5个直径大小约为2～4mm的气孔（4）。