[发明专利]连铸结晶器振动工艺过程模拟检测试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及对钢铁冶金连铸结晶器振动的检测，特别是一种用于对连铸结晶器振动工艺过程进行模拟检测的试验装置。

背景技术

现代钢铁冶金生产，连铸作为承上启下的生产工序在钢铁产品制造过程中具有重要地位，而连铸结晶器因具有高效传热、凝固成型、净化钢液和质量控制等重要功能，被称为“连铸机心脏”，钢液由中间包注入结晶器，在结晶器铜板冷却作用下初步凝结成具有一定坯壳厚度和规则外形的连铸坯，从结晶器下口被连续拉出。结晶器铜板—保护渣层—连铸坯壳间的相互作用是极为复杂的动态过程，浇注钢液时，结晶器固定不动，初始凝固坯壳极易与结晶器内壁发生黏结，导致产生拉裂或拉漏现象，既影响铸坯质量，又容易造成生产事故，使连铸很难顺利完成。直到采用结晶器振动这一突破性技术后，连铸的工业化生产才得以实现。浇注钢液时，结晶器以一定的规律振动，可使结晶器内壁获得良好的润滑条件，从而减少摩擦，防止钢水和振动器内壁黏结，同时可改善铸坯的表面质量；一旦钢水与振动器发生黏结，振动可以强制脱模，及时将黏结消除。故结晶器振动已成为连铸的先决条件，是连铸生产不可或缺的标准操作，结晶器的各种冶金功能只有伴随结晶器振动工艺过程才能实现。因此，对结晶器振动过程开展系统研究，是深入探讨结晶器冶金机理的重要基础，对稳定浇铸工艺和改善最终钢材产品质量具有重要意义。

由于连铸结晶器内高温和相对封闭的特点，使得完全依靠检测手段直接了解结晶器内传热行为几乎不可能，而进行工业性试验花费昂贵，采用数值模拟计算，即利用所建立的数学模型及相应的商业软件和自编程序对结晶器内传热过程进行计算，因具有费用低、安全可行、有利于拓展研究方案及技术路线等优点成为目前最为常用的方法。但该方法在模拟计算结晶器内传热行为时，必须准确确定初始条件和边界条件才能获得可靠的计算结果。其中初始条件作为计算非稳态传热过程特有的定解条件，可由实际浇铸操作工况给定；而决定最终计算结果准确度的边界条件通常难以准确获得。故通过数值模拟计算方法对结晶器内、尤其对弯月面区域铜板—坯壳界面行为的描述不够准确，弯月面区渣道压力和摩擦力等理论计算结果与实际存在较大的差距。

目前，此类研究仍停留在以上数值模拟阶段，现有文献对连铸结晶器振动工艺过程中的物理测试未见报道。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有数值模拟方法存在的不足，提供一种连铸结晶器振动工艺过程模拟检测试验装置。利用该装置实现对连铸结晶器弯月面区渣道压力、液位波动、摩擦力和渣耗量等过程数据的模拟测试。

为实现上述目的，本发明提供的连铸结晶器振动工艺过程模拟检测试验装置，包括振动台主体和控制采集系统；所述振动台主体由支架、储油箱、输油槽、液位传感器、振动板、压力传感器、观察窗、步进电机、步进电机驱动器、接油槽和电子天平组成；其中储油箱固定安装在支架的上部，通过阀门与输油槽相接，在输油槽内设有液位传感器；振动板通过振动板导轨和振动板滑块安装在支架的中部，振动板下端通过连杆与偏心轮连接，偏心轮与步进电机相连接，步进电机与步进电机驱动器连接，振动板上开有压力测试孔，压力测试孔通过快速密封插接头和压力导管与安装在数据采集引导板上压力传感器连接；观察窗由透明材料制成，通过观察窗导轨和观察窗滑块与振动板按一定间距平行安装，并由观察窗卡锁将其定位；在振动板两侧边上粘接具有弹性的塑料滑条，该塑料滑条靠弹性与观察窗保持压力接触；在支架的下部放置接油槽，接油槽置于电子天平上；所述控制采集系统由主控计算机、可编程控制器、采集控制器、液位传感器、压力传感器、电子天平和步进电机驱动器组成；其中液位传感器和压力传感器与采集控制器相接，采集控制器与可编程控制器相接，可编程控制器与步进电机控制器相接，主控计算机与可编程控制器和电子天平相接。

为提高液位和压力的检测准确度，所述液位传感器采用四个；所述压力传感器采用十个，分别与开设在振动板上的十个压力测试孔相接。

所述振动板由经过热处理去除金属内应力且精细研磨校准平面的厚钢板制成。

本发明的有益效果：

本发明试验装置结构简单，操作简便；其控制采集系统通过采集振动板振动过程中油液压力、液位和质量信号，实现对连铸结晶器弯月面区渣道压力、液位波动、摩擦力和渣耗量等过程数据的模拟测试，并将测试数据的动态变化直观地显示在计算机画面上，为结晶器振动工艺过程中的物理测试提供了试验装置。

附图说明

图1是本发明试验装置振动台主体结构示意图（侧视图）；

图2是图1的左视图；

图3是图1的右视图；