[发明专利]一种测量连铸结晶器内保护渣渣膜热阻的方法

说明书

本发明提供一种测量连铸结晶器内保护渣渣膜热阻的方法，用于研究渗入连铸结晶器与坯壳之间保护渣的传热性能。本发明提供的方法，基于实验室小型连铸实验，结合连铸过程中的实际工况条件，解决了保护渣渣膜热阻难以准确测量的问题。

技术领域

本发明涉及一种测量连铸结晶器内保护渣渣膜热阻的方法，属于钢铁冶金连铸技术领域。

背景技术

结晶器是连铸最重要的组成部分，它是一种特殊的壁面有锥度的，无底水冷铸模。在它的内部有冷却装置，其中有的是管式结晶器隔离水缝冷却，有的是喷淋水喷水冷却，目的是对铸坯进行冷却降温。而对作为结晶器最主要功能之一的冷却传热功能方面的研究由于结晶器本身较为恶劣的工作环境影响(1500℃左右的高温，结晶器周期性的振动，瞬间非稳定状态的流动等等)存在着较大的困难。

连铸结晶器保护渣作为连铸工艺中不可或缺的辅助材料，具有防止钢液二次氧化、绝热保温、吸收夹渣物、控制传热、润滑的功能，其性能极大地影响着连铸工艺和连铸坯的质量。通过结晶器的振动，钢液上层的液态保护渣被泵入结晶器壁与铸坯表面之间的空隙，形成保护渣渣膜，渣膜起到控制传热的作用。前人研究表明结晶器内的气隙热阻在连铸过程进入准稳态之后可占到钢液与结晶器间总热阻的50-60％，因此为了更准确的研究结晶器内的传热行为，更准确地测量保护渣渣膜热阻，必需要先测量、计算出结晶器与固态渣膜之间的气隙热阻，而由于气隙的不均匀性生长影响，导致准确测量某一高度上气隙的热阻十分困难。

目前，国内外进行结晶器内传热行为研究主要采用的一维稳态平板法、一维非稳态热线法、一维非稳态激光脉冲法、一维非稳态渣柱法、浸入法等方法，而这些研究方法均未考虑到坯壳与结晶器间所存在的气隙层和渣膜层的不均匀分布，不能准确的反应结晶器内的传热过程而存在一定的局限性。

上述办法都脱离了实际的连铸过程，忽略了结晶器振动、铸坯凝固收缩、保护渣的渗入过程、保护渣与钢种成分、保护渣与气隙层的不均匀生长等因素影响。故上述办法的所得检测结果的可可信度是较低的。

发明内容

本发明针对现有技术不足，公开了一种测量测量连铸结晶器内保护渣渣膜热阻的方法。

本发明基于实验室小型钢铁连铸模拟实验，结合连铸过程中的实际工况条件，解了决界面热阻难以测量的问题。

本发明一种测量测量连铸结晶器内保护渣渣膜热阻的方法，包括下述步骤：

步骤1、基于实验室小型连铸实验模拟工厂钢铁连铸过程。

步骤2、温度采集器实时采集结晶器内的热电偶测量的温度数据。数据可以传给计算机。

步骤3、将采集好的温度数据代入相应的结晶器传热数学模型中，计算通过结晶器热面各点在不同时间点的热流密度集合q_int和结晶器热面各点在不同时间点的温度集合T_mld。上述计算包括实时计算。所述相应的结晶器传热数学模型可以为二维传热数学模型，优选为2DIHCP for mold heat flux软件(登记号2016SR067373)，也可以是1维传热数学模型，优选为1DIHCP for mold heat flux软件计算求解得到的拉坯方向结晶器热面不同位置的热流密度q_int和拉坯方向结晶器热面各点的温度，结晶器的热流密度q_int和结晶器表面温度T_mld为沿拉坯方向(即结晶器表面垂直方向)分布的数据集合。

步骤4、实验结束后，首先得出结晶器热面的三维数字模型图；然后再测量结晶器内气隙层形貌并绘制出带有渣膜的凝固坯壳和气隙层的三维数字模型图，将带有渣膜的凝固坯壳的渣膜去掉后再次扫描、绘制出坯壳的三维数字模型图，使其与带有渣膜的凝固坯壳和气隙层的三维数字模型图以及结晶器热面的三维数字模型叠加从而得到渣膜的三维数字模型图，同时得出气隙层的三维数字模型图。