[发明专利]一种浸入式水口结瘤的测试方法

说明书

本发明属于浸入式水口防堵技术领域，涉及一种浸入式水口结瘤的测试方法。测试方法包括：设计并制备水口材料成型模具；制备实验用浸入式水口材料；加工卡具；将卡具与浸入式水口材料结合备用；准备中频炉和低碳钢，用以制备钢水，模拟连铸工业环境；搭建通气组件，用以为浸入式水口材料供气；组装并操作验证；启动中频炉，至钢水融化，并控制钢水温度；将水口材料置于钢液上方烘烤预热，防止直接碰触钢水热震破裂；将预热后的水口材料置于钢液中，通入气体；慢慢喂入铝丝，防止铝在钢液面结块；15min后，将水口材料取出，观察。本发明较为准确地模拟水口内壁气氛环境，工序简单且操作方便。

技术领域

本发明属于浸入式水口防堵技术领域，具体涉及一种浸入式水口结瘤的测试方法。

背景技术

浸入式水口（以下简称水口）为含碳材料，一般由氧化物+石墨（石墨20-25wt%）复合制备而成，按服役环境及功能的不同，一般由不同材料复合而成，可以分为：碗部，本体，渣线等。浸入式水口是连铸过程中最关键的耐火功能部件之一，它是钢水浇铸过程中连接中间包和结晶器的重要部件，具有防止钢液二次氧化，避免结晶器卷渣，以及改善结晶器流场分布等重要作用；因此，高服役可靠性和高服役寿命的水口是实现高效连铸的重要保障；但在低碳铝镇静钢、含Ti钢、稀土钢以及其它合金钢等高品质钢连铸过程中，相对于材料抗热震性能和抗侵蚀性能，水口的结瘤堵塞和挂渣目前已成为其在服役过程中常见的失效问题，易引发拉速降低或流场不均匀，导致连铸操作不稳定，以及结瘤物脱落、卷渣等严重影响铸坯质量，甚至完全堵塞造成连铸中断事故；水口结瘤主要发生在内孔，挂渣主要发生在水口外侧以及吐钢口附近，成分与水口堵塞物相同，挂渣物也主要来源于钢液中的夹杂物，并非来自保护渣，其形成过程和机理与水口堵塞相同或相近，只是发生在水口的不同部位而已，另外挂渣物的脱落同样会影响钢坯质量；水口结瘤物主要是脱氧产物、凝钢以及复杂氧化物团聚体等，其中典型的夹杂物是Al₂O₃；基于流体力学、化学等因素对耐火材料材质、结构及夹杂物颗粒传递、黏附的影响规律，通过优化工艺条件、内壁复合防堵塞材料、创新浸入式水口结构、施加物理场等从不同的观点、角度和方法出发开展了较多的研究，虽然水口的结瘤问题得到了一定程度的解决，但适用性不强、结瘤机理研究不深入等问题还很突出。因此，关于水口结瘤的问题仍需要继续深入研究。

目前，很多研究学者仍在进行水口结瘤测试研究。水口结瘤的方法，主要集中为两个方面：一是，在炼钢现场测试；二是在实验室内，将试样浸入含有Al的高温熔体测试。然而，这两种方法都存在很多缺点。在炼钢现场测试，操作难度大，成本高，影响因素较多；在实验室内测试，因为钢液受到氩气保护，且是相对静止条件，钢液中的Al₂O₃含量严重不足，致使实验效果不理想。

发明内容

针对以上技术的不足，本发明的目的是提出一种浸入式水口结瘤的测试方法。

本发明为完成上述目的采用如下技术方案：

一种浸入式水口结瘤的测试方法，包括以下步骤：

1）设计并制备水口材料成型模具；成型模具为等静压成型用模具，其外部为胶套，内部不锈钢芯子，且芯子具有便于脱模的稍度；外部胶套的内径57.00mm，高度320.00，封盖直径58.00mm，高20.00mm；内部不锈钢芯子为圆台形,上部直径24.86，下部直径25.12mm，高240.00mm；不锈钢芯子通过底座与胶套紧密配合：底座高40.00mm，直径58.00mm；

2）制备实验用浸入式水口材料；浸入式水口材料是铝碳材料，指的是与炼钢用浸入式水口材料材质相同的水口材料；所述的浸入式水口材料从混料制度-成型-烧成完全按照炼钢用水口材料工艺完成；成型后的浸入式水口试样高度250.00mm，外径44.00mm，内径25.20mm，气孔率15%；

3）加工卡具，配合浸入式水口材料使用；

4）将卡具与浸入式水口材料结合备用，即利用火泥作为粘结剂，充分填充水口材料与卡具之间，使它们紧密连接；

5）准备中频炉和低碳钢，用以制备钢水，模拟连铸工业环境；