一种研究不同湿度条件下连铸结晶器保护渣膜结构的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型公开了一种研究不同湿度条件下连铸结晶器保护渣膜结构的装置，属于钢铁冶炼连铸技术领域。
【背景技术】
[0002]连铸工艺是现代钢铁产业的关键技术之一，目前连铸占整个钢铁生产的97%以上。而连铸结晶器保护渣在连铸过程中的作用相当重要，它保证了绝热保温、防止钢水二次氧化、吸收非金属夹杂、润滑坯壳、控制传热等众多重要功能的实现，它对提高铸坯表面质量和保证连铸过程顺利进行起着极其重要的作用。
[0003]保护渣的众多功能当中，以其润滑和传热特性最为关键。其实现方式如下:覆盖在钢液表面的液态保护渣在结晶器振动过程中，由于虹吸作用，保护渣流入结晶器热面和钢坯之间，在这样的温度场内，保护渣将发生熔化结晶等系列热动力学变化，从钢坯到结晶器方向，形成液态层-结晶层-玻璃层的三层分布结构。其中液态层起到调节润滑的作用，而控制传热则主要依靠结晶层来实现。不同钢种的连铸需要不同的润滑传热特性与之匹配，这需要通过控制保护渣膜液态层-结晶层-玻璃层的厚度和它们之间的相对比例。因此对保护渣动态结晶/熔化/凝固等热动力学过程的研究相当重要。
[0004]在组成连铸保护渣的材料中，主要是Ca0、Si02、Al203，还加入少量CaF2、Li20、Na20、B203等助熔剂。这些材料当中Si02能提供[S1-0-Si ]链状结构，增大保护渣玻璃化趋势。研究表明当气氛中有H20时，能破坏[S1-0-Si]结构，增大保护渣的结晶能力。由于钢铁厂所处的地理位置不同，分布广泛，其气候差异也相当较大，每个地方空气中水蒸气含量不尽相同，因此必须开展针对当地空气特性的保护渣动态结晶/熔化/凝固等热动力学过程研究。
[0005]结晶器作为铸机的“心脏”，是一个封闭的不可视环境，且其内部温度超过1500°C，且处于不停变动的非稳定状态;这些复杂因素使得对结晶器内部进行实时原位观察和监控变得异常困难，因此，对结晶器内的传热行为以及保护渣热动力学变化研究一直以来是钢铁行业面临的一大难题。目前国内外在此方面进行了一些研究，并开发了一些实验装置设备，但目前此类设备都只能常规条件下对保护渣结构的观察与检测，在不同湿度可控条件下观测保护渣膜结构的装置还未见报导，开发在实验室条件下可操作性强，对工业生产具有现实指导意义的能模拟不同气氛条件下连铸保护渣动态观测和评估研究技术手段，对推动我国钢铁行业新工艺的发展有着积极的作用和意义，符合我国战略发展的重大需求。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供一种研究不同湿度条件下保护渣膜结构装置，用于模拟不同地域钢厂气候环境下保护渣的工作温场，并对保护渣进行动态观测、评估和研究。
[0007]本实用新型一种研究不同湿度条件下连铸结晶器保护渣膜结构的装置;包括湿气发生装置(A)、反应装置(B)、高温成像装置(9);所述湿气发生装置(A)由进气管(5)、混气室
(6)、出气管(7)组成;所述混气室(6)内装有水;所述进气管(5)的一端与储气罐相连，另一端深入混气室内，且位于水液面以下；
[0008]所述反应装置(B)由左侧控温电偶(1)、反应室(3)、导气管(8)、右侧控温电偶
(11)、控温装置(10)组成;所述出气管(7)的一端与混气室(6)相连，且位于水液面之上，另一端伸入反应装置(B)的反应室(3)内；所述反应室(3)的左侧设有左侧控温电偶(1)、右侧设有右侧控温电偶(11);所述左侧控温电偶(1)与右侧控温电偶(11)均与控温装置(10)相连。
[0009]本实用新型一种研究不同湿度条件下连铸结晶器保护渣膜结构的装置;高温成像装置(9)位于反应室(3)的正上方。高温成像装置(9)可以拍摄和记录保护渣的动态结晶变化的整个过程。
[0010]本实用新型一种研究不同湿度条件下连铸结晶器保护渣膜结构的装置;所述混气室(6)置于恒温水浴装置(4)内。通过恒温水浴装置对混气室(6)的温度进行精准的控制。通过控制进气量、水温、导气管(8)的出气量，达到控制反应室(3)内湿度的目的。
[0011]本实用新型一种研究不同湿度条件下连铸结晶器保护渣膜结构的装置;所述进气管(5)的一端与储气罐相连，另一端深入混气室内，且位于水液面3cm以下。
[0012]本实用新型一种研究不同湿度条件下连铸结晶器保护渣膜结构的装置；出气管
(7)外包覆有保温材料。
[0013]本实用新型一种研究不同湿度条件下连铸结晶器保护渣膜结构的装置;左侧控温电偶(1)、右侧控温电偶(11)均为铂铑热电偶。
[0014]本实用新型一种研究不同湿度条件下连铸结晶器保护渣膜结构的装置;左侧控温电偶(1)、右侧控温电偶(11)均为铂铑热电偶;二者均都集加热与测温功能于一体，瞬时最高工作温度为1800°C。左侧控温电偶(1)、右侧控温电偶(11)可进行单独控温，如，当左侧控温电偶(1)为与铸坯初始凝固温度(1500°C)相同时，右侧控温电偶(11)的温度可与保护渣膜近结晶器热面温度(800°C)相同；从而模拟钢坯到结晶器热面的温场，此时，保护渣样品则位两根热电偶中间。
[0015]本实用新型一种研究不同湿度条件下连铸结晶器保护渣膜结构的装置；导气管
(8)上设有阀门。
[0016]本实用新型一种研究不同湿度条件下连铸结晶器保护渣膜结构的装置;反应室为透明密封结构。其材质优选为耐高温石英玻璃。即当出气管(7)、导气管(8)、左侧控温电偶
(1)、右侧控温电偶(11)均插入反应室(3)后，此时的反应室(3)为透明密封结构。
[0017]本实用新型一种研究不同湿度条件下连铸结晶器保护渣膜结构的装置;反应室顶部开有一个第一孔(d)，出气管(7)穿过第一孔(d)进入反应室内，反应室底部开有一个第二孔(e)，导气管(8)通过第二孔(e)伸出反应室;且导气管(8)上的阀门位于第二孔(e)所在水平位置之下;反应室的左右两侧分别开有第三孔(f)、第四孔(g)所述左侧控温电偶(1)穿过第三孔(f)进入反应室(3)内；所述右侧控温电偶(11)通过第四孔(g)伸入反应室(3)内，且右侧控温电偶(11)与推拉装置相连，通过推拉装置控制右侧控温电偶(11)沿第四孔(g)的圆心做水平推拉移动;所述第三孔(f)正对第四孔(g)，且二者的圆心位于同一水平面上。
[0018]有益效果
[0019]与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为:本实用新型通过对保护渣工况条件的全面分析，针对水蒸气对保护渣结晶性能产生重大影响的关键问题，搭建了该测试设备，设备工作环境接近生产实际，可以模拟不同气候环境条件钢坯和铜模结晶器的热场，从而获得该工作状态下的渣膜结构，并对保护渣的熔化结晶等热动力学动态变化过程进行实时观测和记录。该装置结构独特、新颖，设备使用方便，稳定可靠，制造成本较低;本实用新型解决了现有的钢铁冶金连铸过程中保护渣在热传递过程中的热动力学变化无法原