[发明专利]一种测定方坯凝固终点的方法

说明书

一种测定方坯凝固终点的方法，属于炼钢连铸技术领域。技术方案是：根据现场铸机的实际生产条件，建立数学模型计算出示踪剂材料铅液流动到渗透终点的时间；在连铸浇注末期，将熔化铅液连续均匀的加入到结晶器中，同时开始记录时间在特定位置做好标记，当标记位置到达火焰切割机位置时，结束记录时间；将尾坯拉出后，在铸坯标记位置处对实验铸坯进行编号加工，加工后的试样进行X光扫描，测量不同编号试样的坯壳厚度，经过铸坯凝固传热模型对铸坯不同位置的坯壳厚度进行多点校正计算得到铸坯凝固终点位置。本发明为末端电磁搅拌、末端压下等技术的实施提供重要参数，具有很好的推广使用价值。

技术领域

本发明涉及一种测定方坯凝固终点的方法，属于炼钢连铸技术领域。

背景技术

随着社会的进步与发展，各行各业对钢铁产品的要求越来越高，而连铸坯出现中心疏松、缩孔、中心偏析等内部缺陷不能满足高品质钢产品的要求。铸坯内部缺陷会严重影响铸坯内部组织的不均匀性，造成产品的拉拔断裂，同时，偏析还会降低产品的焊接性能，不易焊接，甚至开裂。为了提高铸坯质量，近年来开发了铸坯末端电磁搅拌技术，连铸坯末端轻压下等技术，为了与这些先进技术相匹配，精确掌握铸坯凝固终点的位置成了关键问题。绝大多数铸机采用射钉的方法对铸坯凝固终点进行预测，此方法属于单点校正，极易产生误差。此外公开专利CN105436452A给出的检测连铸小方坯液芯的方法并没有考虑铅液的沉降时间，有一定的实验误差。因此，设计一种测定方坯凝固终点的方法是一项重要课题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种测定方坯凝固终点的方法，这种方法可以准确的测定方坯凝固终点，为连铸机末端电磁搅拌，末端轻压下等技术的实施提供参考。

实施上述方法的技术方案：

步骤一：首先确定示踪剂材料；

步骤二：根据灌注示踪剂时间、铸机参数、示踪剂物性参数以及钢的物性参数建立示踪剂在铸坯中的对流扩散模型，计算示踪剂下落至凝固终点所需要的时间t₁；

步骤三：在浇铸末期将示踪剂熔化，并升温至液态温度，保持熔化状态，防止凝结；利用自制示踪剂灌注容器，将示踪剂均匀连续的加入到结晶器中，拉速保持不变；示踪剂灌注开始时，开始记录时间并在特定位置做好标记，铸坯标记位置到达火焰切割机位置时结束记录时间，得到开始灌注示踪剂到切割铸坯时间为t₂，计算出标记位置距离弯月面的距离S；

步骤四：拉出尾坯后，在做标记位置处对铸坯每隔Amm进行锯切、编号试样；对每块试样按照标准尺寸进行机床加工，找到铸坯中心面；

步骤五：对所加工试样进行X光扫描，根据X光扫描结果可得到示踪剂在铸坯中的分布，测量不同编号试样的坯壳厚度，通过铸坯凝固传热模型对铸坯不同位置的坯壳厚度进行多点校正计算得到铸坯凝固终点。

进一步地，采用铅液作为示踪剂，铅液密度比钢液大，熔点比钢液低，不与钢液混合，可有效进行实验。

进一步地，步骤二中建立的示踪剂铅液在铸坯中的对流扩散模型为：

①连续方程

式中，ρ_s-钢液密度，kg/m³；u-速度，m/s；

②动量守恒方程

式中，ρ_s-钢液密度，kg/m³；u-速度，m/s；t-时间，s；μ_eff-有效粘度，Pa·s；g-重力加速度，m/s²；p-压力，Pa；S_u-源项；

③动量守恒方程中的源项