[发明专利]一种模拟薄带连铸结晶器初始凝固的装置及方法

权利要求书

1.一种模拟薄带连铸结晶器初始凝固的装置，包括炉体、设置于炉体内的熔炼坩埚、控制熔炼坩埚加热温度的温控系统、位于熔炼坩埚上方的冷却基体以及控制冷却基体升降以从炉体外插入炉体内的升降机构，其特征在于：

所述冷却基体的底端内凹形成有用于模拟薄带连铸结晶辊辊缝的条形孔，所述条形孔两长边所在的侧壁内埋设有与温度采集系统连接的热电偶以及通有冷却介质的冷却液管道；

所述条形孔的底端通过密封件密封，所述条形孔内的气压被排空至真空，所述密封件在所述冷却基体插入所述坩埚后在钢水高温下能够熔化挥发以使钢水进入所述条形孔内。

2.根据权利要求1所述的模拟薄带连铸结晶器初始凝固的装置，其特征在于：所述炉体位于熔炼坩埚的上方设有开口，所述开口上设有可启闭的盖体，所述冷却基体经所述开口进入所述炉体内。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述冷却液管道在所述侧壁内呈蛇形布设，埋藏在所述侧壁内的热电偶沿条形孔深度方向均布。

4.根据权利要求1所述的模拟薄带连铸结晶器初始凝固的装置，其特征在于：所述密封件的材质为石蜡、琼脂、ABS树脂或聚苯乙烯树脂。

5.根据权利要求1所述的模拟薄带连铸结晶器初始凝固的装置，其特征在于：所述升降机构采用电动控制的卷扬机或电动控制的丝杆机构。

6.根据权利要求1所述的模拟薄带连铸结晶器初始凝固的装置，其特征在于：所述温控系统包括贯穿安装在感应炉炉体壁面上且朝向所述熔炼坩埚的红外测温计以及与红外测温计电性连接的PID控制装置，所述PID控制装置与所述感应熔炼线圈电性连接。

7.根据权利要求1所述的模拟薄带连铸结晶器初始凝固的装置，其特征在于：还包括气氛控制系统，所述气氛控制系统包括真空泵及装有保护气体的气瓶，所述炉体上设有进气阀和出气阀，所述气瓶通过管道与所述进气阀对接，所述真空泵通过抽气管与所述炉体连通。

8.根据权利要求1所述的模拟薄带连铸结晶器初始凝固的装置，其特征在于：在炉体上还设有用于测量炉体内氧分压的氧分压测量仪。

9.根据权利要求1所述的模拟薄带连铸结晶器初始凝固的装置，其特征在于：还包括设置于炉体外对冷却基体表面进行喷水冷却的喷头。

10.一种模拟薄带连铸结晶器初始凝固的方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的模拟薄带连铸结晶器初始凝固的装置，包括如下步骤：

步骤一：打开炉体，将一定量金属放置于熔炼坩埚中，封闭炉体，开启真空泵对炉体抽真空，随后向炉体内充入惰性气体；

步骤二：感应熔炼线圈通电，温度控制系统实时接收坩埚内的温度反馈信号进而调节感应熔炼线圈加热功率，实现金属融化；

步骤三：将冷却基体通过升降机构快速向下插入炉体内并浸入钢水内一定深度，密封件在钢水的高温作用下熔化，钢水在负压作用下快速吸入条形孔内，通过钢水在条形孔内的相对运动来模拟实际生产中熔池内钢水与旋转结晶辊的相对运动，与此同时进入条形孔内的钢水在冷却基体的激冷作用下快速凝固成坯壳，当冷却基体在钢水内的停留时间达到设定时间时，将冷却基体从坩埚内快速抽离至炉体外，热电偶测量的温度数据通过温度采集系统传输至计算机单元，经Beck反算法计算得到形核凝固过程中的热流值；

步骤四：通过喷头对冷却基体进行喷水，使之快速降温，以模拟生产现场工艺，之后取下条形孔内的坯壳，留作后续分析研究。