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一種新型爐渣結(jié)晶過程熱重測試設備與測試方法

文檔序號:9372903閱讀:658來源:國知局
一種新型爐渣結(jié)晶過程熱重測試設備與測試方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及冶金工業(yè)技術領域,特別是一種爐渣結(jié)晶過程熱重測試設備及測試方法。
【背景技術】
[0002]爐渣是火法冶金過程中加入或生成的浮在金屬等液態(tài)物質(zhì)表面的熔體,其組成以氧化物(Si02、CaO、MgO等)為主,還常含有氟化物、硫化物等并夾帶有少量金屬。爐渣的組分靠加入適量的熔劑(石灰、石英石、螢石等)進行調(diào)整。在冶煉過程中通過對爐渣組分和性質(zhì)的控制,能使脈石和氧化雜質(zhì)的產(chǎn)物與熔融金屬或硫順利分離,脫除金屬中的有害雜質(zhì),吸收液態(tài)金屬中的非金屬夾雜物,富集有用的金屬氧化物;在電爐冶煉中還是電阻發(fā)熱體。爐渣在保證冶煉操作順利進行、冶煉產(chǎn)品質(zhì)量、金屬回收率等各方面起著決定性作用,連鑄保護渣同時還具有潤滑、保溫、等作用。根據(jù)冶金過程的不同,爐渣可分為熔煉渣、精煉渣、合成渣、保護渣;根據(jù)爐渣性質(zhì),有堿性渣、酸性渣和中性渣之分。以連鑄保護渣為例,連鑄保護渣是連鑄過程中必備的消耗性材料,其主要冶金作用為:隔絕空氣,保護鋼液面不受空氣的二次氧化;鋼液面絕熱保溫,以防止過早凝固或結(jié)殼;吸收和熔解非金屬夾雜物;充當鑄坯與結(jié)晶器間的潤滑劑,凝固的坯殼與結(jié)晶器銅壁之間需要一層性狀合適、厚度均勻的液渣來減小固一固摩擦力,熔融的保護渣隨鑄坯的拉出而填入鑄坯與結(jié)晶器的間隙,形成0.1?1.5_厚的液渣膜為坯殼和結(jié)晶器壁間提供潤滑劑;控制結(jié)晶器與坯殼之間熱量傳遞的速度和均勻性,使鋼液的熱量均勻、平穩(wěn)地傳給結(jié)晶器,防止因傳熱不均產(chǎn)生的鑄坯質(zhì)量缺陷。
[0003]因此結(jié)晶器內(nèi)保護渣的物理化學性能將直接影響著鑄坯的質(zhì)量,連鑄生產(chǎn)過程中如果使用了物理化學性能不合理的保護渣,不僅不能發(fā)揮結(jié)晶器保護渣的冶金性能,反而會惡化鑄坯的質(zhì)量,甚至還會發(fā)生諸如漏鋼等生產(chǎn)事故,嚴重影響連鑄機正常生產(chǎn)。在連鑄生產(chǎn)過程中,保護渣結(jié)晶性能在控制傳熱和潤滑鑄坯方面起著非常重要的作用,提高保護渣的結(jié)晶性能可以降低結(jié)晶器和鑄坯之間的傳熱,這是目前國內(nèi)外控制裂紋敏感性鋼種鑄坯表面裂紋的常用方法,但提高結(jié)晶性能容易惡化鑄坯潤滑狀況。因此,保護渣合適的結(jié)晶性能對連鑄工藝順行與鑄坯質(zhì)量起著關鍵作用。
[0004]目前國內(nèi)外通常采用電偶方法測試保護渣的結(jié)晶性能,用差熱分析測試保護渣的熱效應曲線,用熱重分析儀來分析保護渣的熱重性能。目前保護渣的結(jié)晶性能、熱效應曲線、熱重性能等都只能分開單獨進行測試,由于分開測試時保護渣所處的實驗環(huán)境與加熱冷卻過程均的較大差異,因此,所測得的實驗數(shù)據(jù)不能反應其實際性能,急需一種集三種功能于一體的新型測試設備與方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是,針對現(xiàn)有技術不足,提供一種爐渣結(jié)晶過程熱重測試設備及測試方法。
[0006]為解決上述技術問題,本發(fā)明所采用的技術方案是:一種爐渣結(jié)晶過程熱重測試設備,包括反應室;所述反應室上方固定有成像裝置;所述反應室設在質(zhì)量測量單元上;所述反應室兩側(cè)對稱各設有一個導管,兩個導管內(nèi)均設有溫度采集和測試裝置;所述溫度采集和測試裝置的測溫元件與中央處理器電連接;所述溫度采集和測試裝置的加熱元件與加熱控制裝置電連接;所述成像裝置、加熱控制裝置均與所述中央處理器電連接。
[0007]所述溫度采集和測試裝置為直徑0.5_,彎成U型的B分度熱電偶。
[0008]所述成像裝置包括CCD視頻捕獲器和設置在所述CCD視頻捕獲器鏡頭端部的顯微
Ho
[0009]所述成像裝置與所述反應室之間設有用于過濾紅外線的濾鏡。
[0010]所述加熱控制裝置為PID溫度控制器。
[0011]所述反應室為透明石英玻璃制成的腔體;所述腔體上設有至少一個通入保護氣體或冷卻介質(zhì)的通孔。
[0012]本發(fā)明還提供了一種上述測試設備測試爐渣結(jié)晶過程熱重的方法,包括以下步驟:
O將一個熱電偶加熱至待測量保護渣熔點以下150?250°C后,插入粒度為0.2-?5mm的待測量爐渣中,粘取400?600mg待測量爐渣,降溫至室溫;
2)將步驟I)得到的熱電偶插入反應室,調(diào)整兩支熱電偶的中心線,使兩支熱電偶的中心線對齊,兩支熱電偶端部間距0.5-?2_,并處于反應室中央位置,調(diào)整CXD視頻捕獲器焦距,使兩支熱電偶交界部位在CCD視頻捕獲器中的視野清晰;
3)打開質(zhì)量測量單元,實時稱量爐渣高溫過程中的質(zhì)量變化,并記錄該質(zhì)量變化曲線數(shù)據(jù),并實時存儲在中央處理器中;
4)利用兩支熱電偶對待測量爐渣加熱,升溫至熔融狀態(tài),通過兩支熱電偶實時記錄升溫過程的溫度曲線數(shù)據(jù),并儲存該溫度曲線數(shù)據(jù);同時通過CCD視頻捕獲器捕獲反應室中試樣的實時圖像,存儲該實時圖像;
5)根據(jù)上述質(zhì)量變化曲線數(shù)據(jù)、溫度曲線數(shù)據(jù)及實時圖像,得到爐渣的熔化溫度、熔清溫度、孕育時間、結(jié)晶溫度、液渣層與結(jié)晶層厚度及連續(xù)冷卻溫度曲線與等溫相變溫度曲線。
[0013]與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明所具有的有益效果為:本發(fā)明設備簡單、操作方便、通過兩支熱電偶對保護渣進行加熱、測溫,模擬連鑄結(jié)晶器內(nèi)鑄坯、保護渣、結(jié)晶器壁之間的實際工況,實現(xiàn)原位觀察、記錄、測量保護渣的熔化與相變過程的熱物性;同時通過質(zhì)量測量單元實時稱量保護渣高溫過程中質(zhì)量變化,并記錄下其質(zhì)量測量單元變化曲線數(shù)據(jù);并同時通過熱效應測試單元,采集在爐渣升溫或降溫過程中的溫度變化曲線與平衡狀態(tài)的溫差,由曲線可計算出爐渣的高溫熱效應變化。在同一測試環(huán)境下,同時測得保護渣的熔化結(jié)晶性能、質(zhì)量變化曲線、熱效應變化曲線等三種重要性能,更接近于實際生產(chǎn),其結(jié)果用于指導生產(chǎn)工藝具有較高的可靠性。適于作為連鑄生產(chǎn)線中,保護渣熔化與相變過程的熱物性快速檢測。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明一實施例測試設備結(jié)構示意圖; 圖2為本發(fā)明一實施例反應室結(jié)構示意圖。
【具體實施方式】
[0015]如圖1-圖2所示,本發(fā)明一實施例測試設備包括反應室2 ;所述反應室2上方固定有成像裝置I ;所述反應室2設在質(zhì)量測量單元6上;所述反應室2兩側(cè)對稱各設有一個導管6,兩個導管內(nèi)均設有溫度采集和測試裝置3 ;所述溫度采集和測試裝置3的測溫元件與中央處理器5電連接;所述溫度采集和測試裝置3的加熱元件與加熱控制裝置4電連接;所述成像裝置1、加熱控制裝置4均與所述中央處理器5電連接。
[0016]所述成像裝置I包括CXD視頻捕獲器和設置在所述CXD視頻捕獲器鏡頭端部的顯微鏡。
[0017]所述成像裝置I與所述反應室2之間設有用于過濾紅外線的濾鏡8。
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