[发明专利]板坯结晶器流场形态的判定方法

说明书

本发明公开了一种板坯结晶器流场形态的判定方法，利用主要由平衡块、角度指示板、指针、偏转轴承、测速棒五部分组成的测速装置，通过高温在线测量结晶器1/4宽度位置和距离窄边10cm位置结晶器表面附近钢液的流速大小和方向，由此判定结晶器内的流场形态。当结晶器1/4宽度位置和距离窄边10cm位置结晶器表面附近钢液的平均流速均为正值时，结晶器内钢液流动形态为双循环流；当两者均为负值时，结晶器内钢液流动形态为单循环流；当结晶器1/4宽度位置结晶器表面附近钢液的平均流速为正值，距离窄边10cm位置结晶器表面附近钢液的平均流速为负值时，结晶器内钢液流动形态为非稳态流，从而优化结晶器内的钢液流场。

技术领域

本发明涉及连铸工艺技术领域，特别涉及一种板坯结晶器钢液流场形态的判定方法。该方法通过对板坯连铸结晶器1/4宽度位置和距离窄边10cm位置结晶器表面附近钢液流速大小和方向进行高温在线测量，从而判定结晶器内钢液的流动形态，由此可以优化板坯结晶器内的钢液流场，对于炼钢引起的超低碳钢，特别是汽车外板表面缺陷的改善发挥重要作用。

背景技术

汽车外板生产技术涵盖了炼钢工序的铁水预处理、转炉、精炼、连铸和机清，以及后道工序的热轧、冷轧、热镀锌等过程工艺和表面质量控制技术。炼钢工序引起的汽车外板表面缺陷经过热轧、冷轧、热镀锌工序之后，在最终热镀锌板质检过程中才能被检测出来，缺陷形成的履历长、经历的工序繁多，炼钢缺陷与热轧、冷轧和热镀锌工序产生的缺陷交织在一起，难以辨识和判定。还有从表面缺陷解析判别，到工艺改进，再到效果验证反馈整个流程周期长、对应性差。尤其是薄板表面炼钢缺陷的发生具有偶发性和随机性，导致缺陷识别、来源追溯以及针对性的工艺优化难度极大。因此，炼钢引起的汽车外板表面缺陷控制技术研究是一个难度大、综合性强的代表性研发课题。

结晶器是钢液凝固前的最后环节，也是连铸过程中的核心部位，被称为连铸机的“心脏”。结晶器冶金是去除钢液中夹杂物的最后机会，所以，连铸结晶器又是炼钢引起汽车外板的表面缺陷控制的关键环节。当钢液从中间包经过浸入式水口进入结晶器后，在结晶器内完成初始凝固过程，形成具有一定厚度的初始凝固坯壳。由于初始凝固坯壳位于连铸坯的最外层，所以冷轧板产品的表面缺陷直接取决于初始凝固坯壳中是否捕捉保护渣卷渣、大型夹杂物以及气泡等缺陷，而这些缺陷又与结晶器内钢液流场密切相关。因此，如何实现钢液流场形态的精准判定，对于炼钢引起的汽车外板等冷轧板产品的表面缺陷控制至关重要，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种板坯结晶器流场形态的判定方法，利用一种结晶器表面附近钢液流速的高温在线测量方法，测量结晶器1/4宽度位置和距离窄边10cm位置的钢液流速大小和方向，这样就可以判定结晶器内的流场是双循环流，单循环流还是不稳定流动形态，从而可以优化结晶器内的钢液流场，进而降低超低碳钢，特别是汽车外板表面炼钢引起的缺陷发生率。

为达到上述发明创造目的，本发明采用如下发明构思：

本发明研究发现，结晶器内的流动形态存在复杂的情形，在进行板坯结晶器内钢液流场形态的判定时，需要特别考虑。参见图1是结晶器内钢液流动形态的示意图。钢液通过浸入式水口进入结晶器后具有一定的动能。如图1(a)，当流股的冲击力很强，该流股沿水口倾角方向一般会冲击至结晶器窄面，分开为上、下两个流股，分别形成结晶器内的上回流区和下回流区，这种流动形态是典型的双循环流。如图1(b),当流股的冲击力很弱，或浸入式水口中吹入的氩气流量过大的情况下，该流股出了浸入式水口吐出口，很快就上升至结晶器表面，沿着结晶器表面朝着结晶器窄边方向流动，这样形成的流动形态为单循环流。如图1(c)，当流股的冲击力中等，该流股出了浸入式水口，冲击一定深度后在结晶器1/4宽度位置附近上升至结晶器表面，这样形成的流动形态为不稳定流。这三种流动形态对于钢液中夹杂物的上浮、结晶器表面的液面波动、保护渣的卷渣、以及浸入式水口吹入氩气在结晶器内所形成的氩气泡的捕捉等汽车外板表面缺陷的影响因素产生重要的影响。