[发明专利]一种探究薄带连铸过程中镀层与钢液界面综合性能的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金性能检测技术领域，尤其涉及一种探究薄带连铸过程中镀层与钢液界面综合性能的装置及方法。

背景技术

薄带连铸是现今钢铁行业的领先技术，将连铸与扎制联系起来，简化了从钢水到热卷的生产工序，使钢铁生产流程更紧凑、更连续、更高效、更环保。在薄带连铸过程中，钢液与结晶辊间的界面传热及界面接触对整个钢液的凝固过程十分重要，且在结晶辊上镀层可良好的改善钢液与结晶辊之间的界面传热。因此，探究镀层与钢液界面综合性能自然成为了现今的研究热点，同时也对生产有着重要的指导意义。故发明一种探究薄带连铸过程中镀层与钢液界面综合性能的装置方法，使其能在实验室规模下可以研究钢液与镀层间的润湿性，以近钢液和镀层材料间是否发生了反应。

目前，研究液固界面性能的专利比较多，但是探究薄带连铸过程中镀层与钢液界面综合性能的装置方法的相关专利几乎搜索不到。公开号为CN101091958的专利，双辊薄带连铸方法中，在浇注的工艺中向钢水内引入氩气和氢气等混合气体，并合理控制混合气体的比例，以降低氧分压，低的氧分压降低了钢水的过冷度，改变了钢水凝固条件，增加了钢水与结晶辊在液态的接触时间，提高结晶辊和凝固坯壳之间的传热。这提高了生产效率，降低了生产成本，同时细化晶粒，提高了铸带的表面和内部质量。上述专利研究了薄带连铸领域双辊连铸的过程。但是这个专利没有对薄带连铸过程中镀层与钢液间的界面性能进行专门且深入的研究，而这方面的探究是十分重要的，对工业实际生产也有着十分重要的指导意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供一种探究薄带连铸过程中镀层与钢液界面综合性能的装置及方法。本发明不仅简单易行且成本低廉，可在实验室规模下探究钢液在不同镀层上的界面情况以及其他条件对钢液与镀层界面情况的影响，对实际生产有重要的指导意义。

本发明采用如下技术方案实现：

一种探究薄带连铸过程中镀层与钢液界面综合性能的装置，包括：

加热系统，包括加热炉及用于控制加热炉加热温度的温控单元；

基底，设置于加热炉的炉膛内；

镀层片，放置于炉膛内的基底上；

钢样，设置于炉膛内且位于镀层片上；

影像采集系统，包括摄像机，在加热炉的侧壁上设有观察窗，所述摄像机通过观察窗对炉膛内的镀层片和钢样拍照；

气氛控制系统，用于控制炉膛内的加热气氛。

进一步的，所述气氛控制系统包括气氛源和真空泵，所述气氛源通过进气管与炉膛连通，所述真空泵通过抽气管与炉膛连通，在进气管上设有进口氧含量探头，在抽气管上设有出口氧含量探头。

进一步的，所述进气管上位于气氛源和进口氧含量探头之间设有脱氧装置。

进一步的，所述气氛源为混合气氛源并通过控制阀调节混合气氛中各气体搭配比例。通过控制阀控制气体搭配的比例，混合气体通过脱氧装置进行脱氧并通入炉体中。在整个过程中，进口氧含量探头和出口氧含量探头对氧分压进行实时监控。

进一步的，在所述摄像机和观察窗之间设有滤光片。滤光片可对观察物散发出的光进行过滤以观察到更清晰的影像。

进一步的，所述摄像机为CCD摄像机。

基底为氧化铝基底。

本发明还公开了一种探究薄带连铸过程中镀层与钢液界面综合性能的方法，包括如下步骤：

步骤1、装样，

将钢样放在镀层片上，并置于氧化铝基底上后推入加热炉中；

步骤2、气氛控制

开启真空抽气泵抽去炉中的空气，之后打开气氛源并调整好其流量，将混合气体通入脱氧装置当中，将脱氧后的气体通入加热炉当中，进出口的氧含量探头对气体的氧分压进行实时监控；

步骤3、熔化钢样，

通过温控单元对加热炉加热温度进行控制，待加热到设定温度后，钢样发生熔化后自然铺展在镀层片上；

步骤4、影像采集，

开启摄像机，实时观察并收集钢液与镀层界面的润湿角及接触情况；

步骤5、后续分析，

摄像机中的影像通过Image-J软件及LB-ADSA程序进行润湿角的测量；接触界面处的反应通过SEM方式进行测试和分析。

进一步的，步骤1中首先需要将实验的钢样线切割为边长为3mm的正方体，之后对钢样表面进行打磨处理以确保其表面无其他杂质，钢样质量为0.3-0.5g，优选为0.3-0.4g。