[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

说明书

本发明公开了一种模拟薄带连铸结晶器初始凝固的装置和方法，该模拟装置包括炉体、熔炼坩埚、冷却基体以及升降机构，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，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，条形孔的底端通过密封件密封，条形孔内的气压被排空至低于炉体内的气压，密封件在冷却基体插入坩埚后在钢水高温下能够熔化挥发以使钢水进入条形孔内。本发明钢水在负压吸附作用下被快速的压入条形孔中并在冷却介质的作用下快速凝固成壳，冷却基体保留了薄带连铸激冷和挤压两个特征，能够更加真实的模拟薄带连铸的工艺过程。

技术领域

本发明属于金属亚快速凝固技术领域，尤其涉及一种模拟薄带连铸结晶器初始凝固的装置及方法。

背景技术

双辊薄带连铸技术是冶金及材料领域内的一项前沿技术，是钢铁行业一项革命性的变化。它简化了传统冶金工业中薄型钢材的生产过程，省去了传统生产工艺的中间冷却和再加热工序，不仅有效节约了基建投资，还大大减少了能源消耗和环境污染。双辊薄带连铸直接将钢液注入由两个同速且相向旋转的结晶辊和一对侧封板组成的三角熔池内，高温钢液在水冷结晶辊的表面快速冷却，并形成凝固坯壳，在结晶辊作用下，两片凝壳在kiss点处结合，再经过铸轧直接形成1-5mm厚度的薄铸带。此工艺被誉为是20世纪冶金工业最伟大的技术进步，是一种具有流程短、成本低、能耗少等各项优势的低碳经济新技术。双辊薄带连铸由于其特殊的工艺原理决定了薄带连铸工艺及其产品具有不同于传统连铸连轧技术的众多优异特点,其将连续铸造和热轧工艺融为一体与传统工艺相比具有工艺流程短、投资少、能耗低、生产成本低、环境负荷低等一系列优点。

薄带连铸的薄带组织具有亚快速凝固的特点，如细化的凝固组织，合金元素固溶度增加，偏析形成倾向减少，平衡相析出被抑制等，这些特点可以极大改善铸带的组织性能，使铸带在微观结构上发生显著变化。除生产传统材料，双辊薄带技术还可以用于非晶带材的生产，在难以轧制的高合金薄带钢生产方面有着巨大潜力如国外正在开发的TWIP钢、INVAR合金、镁合金带、耐热钢、铁素体不锈钢、高硅电工钢、高速钢等。

但薄带连铸工艺过程控制要求十分严格，铸带坯的质量受工艺过程影响极大，熔池结构、冷却速率、结晶器条件等各种参数对薄带表面质量及性能均有明显的影响，攻克薄带连铸生产工艺的关键问题是如何稳定连续的生产合格及高质量的薄带产品，因此需要研究分析各个因素的共同影响以确保铸带的质量。